(57)【要約】【課題】発光素子およびヒートシンクが搭載されたプリント基板において、発光素子の放熱性を高める技術を提供する。【解決手段】プリント基板５０は、表面が絶縁された基板と、基板上の回路パターンを構成する導体層５６と、回路パターンと電気的に接続する発光素子５２と、発光素子５２と接触するとともに回路パターンから絶縁された放熱経路５７と、放熱経路５７と直接接触するように配置されたヒートシンク６８と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上の回路パターンと、
前記回路パターンと電気的に接続する発光素子と、
を備え、
前記発光素子と接触するとともに前記回路パターンから絶縁された放熱経路が形成され、
前記放熱経路と直接接触するように配置されたヒートシンクをさらに備えることを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記発光素子から発せられる光を遮らないように前記ヒートシンクが配置されることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板。
【請求項３】
前記ヒートシンクの表面の一部が、前記発光素子から発せられる光の反射面として構成されることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板。
【請求項４】
個別に点消灯可能に構成された複数の前記発光素子を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプリント基板。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のプリント基板が灯室内に略垂直方向に立設された車両用灯具であって、前記ヒートシンクが前記発光素子の上方に配置されることを特徴とする車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子が搭載されたプリント基板およびこれを使用する車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Device）などの発光素子が車両用灯具の光源として広く用いられている。発光素子の温度が著しく上昇すると、光出力が低下したり素子寿命が低下したりするという問題が生じるため、発光素子からの発熱を効率良く放熱する必要がある。例えば特許文献１には、ＬＥＤと駆動回路との間に熱伝導部を設け、ＬＥＤからの熱を駆動回路基板側に伝導させるとともに、駆動回路基板の貫通孔内に埋め込まれた熱伝導部材と熱伝導部とを金属層を介して熱的に結合するように構成した発光装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６６４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、熱伝導部材が駆動回路基板の貫通孔内に埋め込まれているので、熱伝導部材の配置およびサイズが制限される。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光素子およびヒートシンクが搭載されたプリント基板において、発光素子の放熱性を高める技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、絶縁基板と、絶縁基板上の回路パターンと、回路パターンと電気的に接続する発光素子と、を備えるプリント基板である。発光素子と接触するとともに回路パターンから絶縁された放熱経路がプリント基板上に形成され、放熱経路と直接接触するように配置されたヒートシンクをさらに備える。
【０００７】
この態様によると、発光素子から放熱経路を介してヒートシンクに熱が直接伝達されるため、発光素子の放熱性を高めることができる。
【０００８】
発光素子から発せられる光を遮らないようにヒートシンクが配置されてもよい。これにより、光量を落とすことなく発光素子とヒートシンクを基板の同一側に配置することができる。
【０００９】
ヒートシンクの表面の一部が、発光素子から発せられる光の反射面として構成されてもよい。これによると、ヒートシンクの反射面を利用した配光制御をすることができる。
【００１０】
個別に点消灯可能に構成された複数の発光素子を備えてもよい。
【００１１】
プリント基板が灯室内に略垂直方向に立設された車両用灯具を構成し、ヒートシンクを発光素子の上方に配置してもよい。これによると、車両用灯具をハイビームとして使用したときに、水平線の下方に広めの配光をすることができ、路面の視認性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発光素子が搭載されたプリント基板において、絶縁層を介在させることなく、発光素子から放熱経路を介してヒートシンクに熱が伝導されるため、発光素子の放熱性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来技術に係る、発光素子が表面実装されたアルミ基板の断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の一実施形態に係る、発光素子が表面実装されたアルミ基板の断面図であり、（ｂ）はその上面図である。
【図３】図２に示した発光素子を搭載したアルミ基板を車両用灯具の光源として使用する例を示す図である。
【図４】図２に示した発光素子を搭載したアルミ基板を車両用灯具の光源として使用する別の例を示す図である。
【図５】（ａ）は、ヒートシンクが発光素子の下方に位置するようにアルミ基板を立設した場合に形成される配光パターンの例を示し、（ｂ）は、ヒートシンクが発光素子の上方に位置するようにアルミ基板を立設した場合に形成される配光パターンの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、従来技術に係る、発光素子１２が表面実装されたアルミ基板１０の断面図である。アルミニウム製のメタルベース２０上に絶縁層１８が形成され、絶縁層１８上に、所望の回路パターンを形成するように、例えば銅箔などの導体層１６が配置される。導体層１６の上にはさらに絶縁層１４が形成される。パッケージングされたＬＥＤなどの発光素子１２は、パッケージ下面にある電極（図示せず）がハンダ１３を介して導体層１６と接続される。また、メタルベース２０の下面には、発光素子１２からの発熱を放熱するためのヒートシンク２２が配置される。
【００１５】
図１のようなアルミ基板は当業者にとって周知の構造なので、製造方法等の詳細な説明は省略する。
【００１６】
図１のように、発光素子１２とは基板を挟んで反対側にヒートシンク２２が配置される場合、発光素子１２からヒートシンク２２への熱伝達経路に絶縁層が介在するため、放熱性能が低下するという問題がある。
【００１７】
基板としてガラスエポキシ基板を用いる場合には、発光素子の周辺にスルーホールを空け、発光素子からの発熱をスルーホールを介して基板裏面のヒートシンクに伝達させることも行われている。この場合も、熱伝達経路に絶縁層が介在しているため、上記と同様に放熱性能が低下する。
【００１８】
図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係る、発光素子５２が表面実装されたアルミ基板５０の断面図であり、図２（ｂ）はその上面図である。
【００１９】
アルミニウム製のメタルベース６０上に絶縁層５８が形成され、絶縁層５８上に、所望の回路パターンを形成するように、例えば銅箔などの金属からなる導体層５６が配置される。導体層５６の上にはさらに絶縁層５４が形成される。パッケージングされたＬＥＤなどの発光素子５２のパッケージ下面にある電極（図示せず）が、ハンダ５３を介して導体層５６と接続される。
【００２０】
絶縁層５８の上には、導体層５６の回路パターンから絶縁された放熱経路５７が形成される。この放熱経路５７は、導体層５６と同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。また、放熱経路５７と導体層５６はエッチングなどにより同時に形成されてもよいし、別々に形成されてもよい。
【００２１】
放熱経路５７と直接接触するように、ヒートシンク６２が発光素子５２と同じ側に基板上に配置される。
【００２２】
発光素子５２の下面には、電極から絶縁された熱伝達用のサーマルパッド６４が設けられており、サーマルパッド６４と放熱経路５７とが接触するように発光素子５２が配置される。
【００２３】
上記の構成によると、発光素子５２で発生した熱は、サーマルパッド６４、放熱経路５７を通してヒートシンク６２に伝達される。このように、熱伝達経路に絶縁層が介在しないので、従来の構造よりも発光素子の放熱性を高めることができる。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、アルミ基板上には複数（ここでは二つ）の発光素子が配置されてもよい。これらの発光素子は、個別に点消灯可能に構成されると好ましい。このように複数の発光素子が一つの基板上に搭載されると発熱量が増大するので、本実施形態のような、放熱経路と発光素子およびヒートシンクとを直接接触させて放熱性能を高める手法が特に適している。
【００２５】
図３は、図２に示した発光素子５２が表面実装されたアルミ基板５０を車両用灯具８０の光源として使用する例を示す。
【００２６】
車両用灯具８０は、車両前方側（図３の左側）に開口部を有するランプボディ８７と、このランプボディ８７の開口部を覆う透明樹脂製のアウターカバー８９とで形成される灯室８１を有する。灯室８１内には支持基台８４が設けられる。発光素子５２が表面実装されたアルミ基板５０は、この支持基台８４の上に取り付けられて、灯室内で略垂直方向に立設される。発光素子５２の車両の前方側には投影レンズ７０が配置される。投影レンズ７０の上下には、灯室内部の構造を隠すためのエクステンション部材８２、８３が設置される。
【００２７】
支持基台８４とランプボディ８７の車両後方側の壁面との間にはエイミングスクリュー８６が取り付けられており、このエイミングスクリュー８６のねじ込み量を変えることで光軸調整を行うことができる。
【００２８】
図３中の点線は、発光素子５２の発光領域の外縁とレンズ７０の入光領域の外縁とを結ぶ線である。これから分かるように、発光素子５２から発せられる光を遮らないように、ヒートシンク６２が基板５０上に配置されることが望ましい。これにより、光量を犠牲にすることなく発光素子とヒートシンクとを基板の同一側に配置することができる。
【００２９】
図４は、発光素子５２が表面実装されたアルミ基板５０’を車両用灯具８０の光源として使用する別の例を示す。図３に示した例と異なり、ここでは、発光素子５２の発光領域の上側の外縁と、レンズ７０の入光領域の上側の外縁とを結ぶ線よりも、ヒートシンク６８の外形が内側にはみ出している。しかしながら、ヒートシンク６８の発光素子側の面６８ａを反射面として構成することで、この反射面を利用した配光制御を行うことができる。
【００３０】
図４のように、ヒートシンク６８の反射面を利用した配光制御を行う場合には、灯室内でヒートシンク６８が発光素子５２の上方に位置するようにアルミ基板５０’を立設すると好ましい。これについて、図５を用いて説明する。
【００３１】
発光素子５２を水平方向に複数並べ個別に点消灯可能とした車両用灯具を考える。仮に、ヒートシンク６８が発光素子５２の下方に位置するようにアルミ基板５０’を立設した場合、図５（ａ）に示すように、個々の発光素子によって、水平線Ｈの上側が水平方向に広がった配光パターン（Ｒ２〜Ｒ４、Ｌ２〜Ｌ４）が形成される。この車両用灯具を用いて、先行車Ｃにグレアを与えないように遮光領域を形成する周知のＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）を実施する場合、図示のように先行車Ｃの左右に近接させた配光を形成すると、水平線Ｈの上側の配光が広がっているために、視認性を高める必要がある先行車Ｃの下方の路面を十分に照射することができなくなってしまう。
【００３２】
これに対し、ヒートシンク６８が発光素子５２の上方に位置するようにアルミ基板５０’を立設した場合（すなわち図４に示す例の場合）、図５（ｂ）に示すように、個々の発光素子によって、水平線Ｈの下側が水平方向に広がった配光パターン（Ｒ１〜Ｒ４、Ｌ１〜Ｌ４）が形成される。この車両用灯具を用いてＡＤＢを実施すると、先行車Ｃの左右に近接させた配光を実現できる上に、水平線Ｈの下側の配光が広がっているために、先行車Ｃの下方の路面も照射することができる。
【００３３】
なお、上記ではアルミ基板を例にして説明したが、ガラスエポキシ基板などのアルミ基板以外の任意のプリント基板に対しても本発明を適用することができる。基板自体が絶縁性を有する材料で構成されていてもよいし、上記のように導体基板の表面に絶縁層を形成したものでもよい。
【００３４】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。
【００３５】
また、上述の各実施形態は、互いに矛盾しない限り、任意のものを組み合わせて使用することができる。
【００３６】
ヒートシンクの代わりに、冷却ファンやペルチェ素子などを配置してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
５０  アルミ基板、  ５２  発光素子、  ５４  絶縁層、  ５６  導体層、  ５７  放熱経路、  ５８  絶縁層、  ６０  メタルベース、  ６２  ヒートシンク、  ６４  サーマルパッド、  ６８  ヒートシンク、  ６８ａ  反射面、  ７０  レンズ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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