(57)【要約】【課題】部品点数の削減によって製造コストを減少させつつ半導体発光素子からの光の発光効率を向上させた車両用灯具の提供。【解決手段】発光部８を有する半導体発光素子４と、半導体発光素子４を電気的に接続させる回路基板６と、を有する車両用灯具１において、回路基板６が、開口部２０を有し、発光部８から出射する光の光出射軸Ｐが回路基板６の裏面６ｂから表面６ａに向けて開口部２０を通過するように半導体発光素子４を回路基板６の裏面６ｂ側に配置した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部を有する半導体発光素子と、前記半導体発光素子を電気的に接続させる回路基板と、を有する車両用灯具において、
前記回路基板は、開口部を有し、
前記発光部から出射する光が前記回路基板の裏面から表面に向けて前記開口部を通過するように前記半導体発光素子が前記回路基板の裏面側に配置されたことを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記開口部を通過した光を導入させる光学部材が前記回路基板の表面側に配置されたことを特徴とする、請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記回路基板は、導電体をフィルムに一体化して形成したフレキシブルプリント基板に可撓性を有するベースを更に一体化して形成したベース付ＦＰＣであることを特徴とする、請求項１または２に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記開口部の周壁面が反射性を有することを特徴とする、請求項１から３のうちいずれかに記載の車両用灯具。
【請求項５】
前記回路基板の裏面側に点灯制御回路を設けたことを特徴とする、請求項１から４のうちいずれかに記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
製造コストを減少させつつ半導体発光素子による光の発光効率を向上させた車両用灯具に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
車両用灯具には、光源となる半導体発光素子の光を導光体を介して所定の方向に出射させるものがある。一方、半導体発光素子は、車両の振動等によって導光体に接触すると破損するおそれがある。従って、車両用灯具においては、接触防止の観点から半導体発光素子を導光体から離して配置することが望ましい。一方、半導体発光素子と導光体との間に隙間を設けた場合、発光素子の光の一部が、導光体に入射せず、隙間から導光体の外部に漏れ出すことによって失われるおそれがある。特許文献１には、半導体発光素子を導光体から離して配置した車両用照明装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６２９１１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の車両用照明装置１は、特許文献１の図２に示すとおり、開口部１０４を設けた中板１０２によって、ＬＥＤ２と導光体３の位置決めを行っている。具体的には、特許文献１の車両用照明装置１においては、開口部１０４を有する中板１０２の表面に導光体３が固定され、基板２１の表面（導光体３との対向面）に突設されたＬＥＤ２が開口部１０４内に配置されるように基板２１が中板１０２の裏面に固定されている。その結果、ＬＥＤ２は、中板１０２の厚さとＬＥＤ２の高さとの差により、導光体３から離れた状態に位置決めされている。
【０００５】
しかし、特許文献１の車両用照明装置１は、複雑な形状を有する中板を用いているため、中板１０２の成形が複雑である点や中板１０２そのものの部品点数増によって製造コストが増加している点で問題がある。
【０００６】
上記課題に鑑みて、本願発明の車両用灯具は、製造コストを減少させつつ半導体発光素子からの光の発光効率を向上させた車両用灯具を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために請求項１の車両用灯具は、発光部を有する半導体発光素子と、前記半導体発光素子を電気的に接続させる回路基板と、を有する車両用灯具において、前記回路基板が開口部を有し、前記発光部から出射する光が前記回路基板の裏面から表面に向けて前記開口部を通過するように前記半導体発光素子が、前記回路基板の裏面側に配置されるようにした。
【０００８】
（作用）請求項１の車両用灯具においては、回路基板そのものに開口部を設けて半導体発光素子を回路基板の裏面側に設けている。従って、従来技術のような中板を省略して部品点数を減らしても、導光体のような光学部材を回路基板の前面に直接固定できる。また、発光素子からの光は、開口部の裏面から表面に向けて所定の方向に出射する。
【０００９】
請求項２は、請求項１に記載の車両用灯具であって、前記開口部を通過した光を導入させる光学部材が前記回路基板の表面側に配置されるようにした。
【００１０】
（作用）請求項２の車両用灯具においては、光学部材を基板の表面側に設けたことにより、開口部を通過した発光素子の光が漏れなく光学部材に入射する。
【００１１】
請求項３は、請求項１または２に記載の車両用灯具であって、前記回路基板が、導電体をフィルムに一体化して形成したフレキシブルプリント基板に可撓性を有するベースを更に一体化して形成したベース付ＦＰＣであるようにした。
【００１２】
（作用）請求項３の車両用灯具においては、また、回路基板が可撓性と強度を併せ持つようになるため、光学部材などの他の部材への取り付け構造が簡素に形成できる。
【００１３】
請求項４は、請求項１から３のうちいずれかに記載の車両用灯具であって、前記開口部の周壁面が反射性を有するようにした。
【００１４】
（作用）請求項４の車両用灯具においては、開口部周壁面に入射した光が回路基板の開口部の裏面側から表面側に向けて残らず反射される。
【００１５】
請求項５は、請求項１から４のうちいずれかに記載の車両用灯具であって、前記回路基板の裏面側に点灯制御回路を設けるようにした。
【００１６】
（作用）請求項５の車両用灯具においては、回路基板において、点灯制御回路が半導体発光素子同一の面に設けられるため、点灯制御回路は、回路基板の表面側に突出しない。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の車両用灯具によれば、部品点数の減少によって製造コストが減少し、かつ半導体発光素子からの光が開口部を通って所定の方向に出射するため発光効率が向上する。
【００１８】
請求項２の車両用灯具によれば、発光素子の光が漏れなく光学部材を介して出射するため、発光効率が更に向上する。
【００１９】
請求項３の車両用灯具によれば、製造コストが更に減少し、かつ回路基板搭載部品の耐久性が向上する。
【００２０】
請求項４の車両用灯具によれば、発光素子の光の発光効率が更に向上する。
【００２１】
請求項５の車両用灯具によれば、点灯制御回路が回路基板の表面側に突出しないため、従来技術のような中板の省略によって製造コストが更に減少する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）第一実施例の車両用灯具における回路基板ユニットの分解斜視図。（ｂ）回路基板ユニットを組み立てた状況における（ａ）図のＩ−Ｉ断面図。
【図２】第一実施例の車両用灯具を組み立てた状態で図１（ｂ）図と同位置で切断した状態を示す断面図。
【図３】第二実施例の車両用灯具を組み立てた状態で図１（ｂ）図と同位置で切断した状態を示す断面図。
【図４】（ａ）第三実施例の車両用灯具の分解斜視図。（ｂ）車両用灯具を組み立てた状況における（ａ）図のＩＩ−ＩＩ断面図。
【図５】（ａ）第四実施例の車両用灯具の分解斜視図。（ｂ）車両用灯具を組み立てた状況における（ａ）図のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。
【図６】第三実施例の車両用灯具における回路基板ユニットを分解した状態で図１（ｂ）図と同位置で切断した状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
まず、図１と図２により本発明における車両用灯具の第一実施例を説明する。第一実施例の車両用灯具１は、回路基板ユニット２と透明な光学部材である導光体３とを有する。
【００２４】
回路基板ユニット２は、半導体発光素子（ＬＥＤ）４、点灯制御回路５及び回路基板であるメタルベースＦＰＣ６（請求項３のベース付ＦＰＣ。ＦＰＣは、フレキシブルプリント基板を示す）によって形成される。半導体発光素子４は、本体部７、発光部８、一対の給電部９，一対の導線１０、キャップ１１によって形成される。半導体製の発光部８と一対の給電部９は、共に本体部７の表面７ａに設けられる。一対の給電部９は、ハンダによるランドや銅箔等によって発光部８の左右に平行に設けられる。発光部８は、銅箔等で形成された一対の導線１０によって同じく銅箔等で形成された一対の給電部９にそれぞれ電気的に接続され、かつ透明または半透明で略半球型ドーム形状を有するキャップ１１によって上方から覆われる。尚、半導体発光素子４は、例えばＳｉＣ基板等の導電性を有する基板の上に発光部８を搭載する事によって、導線１０を一本にしても良い。また、半導体発光素子４の種類は、問われない。
【００２５】
メタルベースＦＰＣ６は、ＦＰＣ１３の表面に金属製ベース１４を一体化することによって形成される。ＦＰＣ１３は、図１（ｂ）に示すとおり、回路の配線形状を有する銅箔パターン（導電体）１５を表面側の熱伝導絶縁フィルム１６と裏面側の高反射絶縁フィルム１７で挟んで一体化することによって形成され、金属製ベース１４は、厚銅箔１８と厚銅箔１８の表面に一体化される熱伝導絶縁フィルム１９によって形成される。メタルベースＦＰＣ６は、ＦＰＣ１３と金属製ベース１４の合計の厚さにより、約３００ｕｍ程度の厚さ（符号ｈ１）に形成され、全体として可撓性を有する。また、ＦＰＣ１３と金属製ベース１４を一体化することによって、ＦＰＣ１３に発生した熱の放熱性が向上する。
【００２６】
また、メタルベースＦＰＣ６は、表面６ａから裏面６ｂに向けて開口し、かつ断面が正方形である開口部２０を有する。開口部２０は、一辺の長さＬ１がキャップ１１の直径Ｌ２より大きく形成され、かつキャップ１１が開口部２０の内側に配置される。キャップ１１の高さｈ２は、メタルベースＦＰＣ６の厚さ（開口部の厚さ）ｈ１より低く形成される。尚、開口部２０の断面形状は、キャップ１１が挿入可能な形状であれば円形等でも良い。尚、開口部２０の内側の周壁面には、銀やアルミ等の蒸着処理を施すことにより、反射性を持たせるようにする。
【００２７】
また、開口部２０の裏面側の周縁部には、半導体発光素子４を取り付けるための段差状の取付部２１が設けられる。取付部２１は、高反射絶縁フィルム１７の一部を半導体発光素子４の形状に基づいて取り除き、銅箔パターン（導電体）１５を裏面側に露出させることによって形成される。
【００２８】
半導体発光素子４は、両面テープや接着剤等を本体部７の表面７ａ（一対の給電部９とキャップ１１の形成部位を除く部位）に貼り付け、または塗布することにより、メタルベースＦＰＣ６の裏面６ｂ側に設けられた取付部２１に貼り付けられる。半導体発光素子４は、図２に示すように発光部８とキャップ１１がメタルベースＦＰＣ６の開口部２０の内側に配置され、かつ一対の給電部９がメタルベースＦＰＣ６の銅箔パターン（導電体）１５に接続されるようにメタルベースＦＰＣ６の裏面６ｂの取付部２１に固定される。
【００２９】
また、メタルベースＦＰＣ６の表面６ａには、光学部材である導光体３が取り付けられる。導光体３は、両面テープや接着剤等をメタルベースＦＰＣ６の表面６ａに貼り付け、または塗布することにより、裏面３ｂに隙間無く貼り付けられる。本願の実施例１から実施例３の車両用灯具においては、半導体発光素子４や点灯制御回路５をメタルベースＦＰＣ６の裏面６ｂに実装させて表面６ａに突起物を設けないことにより、導光体３を両面テープ等によって容易にメタルベースＦＰＣ６に固定することが出来る。半導体発光素子４の発光部８から出射した光の光出射軸Ｐは、導光体３の裏面３ｂに直接入射し、または、開口部２０の内側の周壁面によって反射された後、導光体３の裏面３ｂに入射した後、導光体３を透過して表面３ａから所定の前方方向に出射する。
【００３０】
まず、図３により本発明における車両用灯具の第二実施例を説明する。第二実施例の車両用灯具３０は、光学部材を第一実施例の導光体３から透明なレンズ３１に変更した他、第一実施例の車両用灯具１と共通の構成を有する。レンズ３１は、第一実施例の導光体３と同様に両面テープや接着剤等をメタルベースＦＰＣ６の表面６ａに貼り付け、または塗布することにより、裏面３１ｂを表面６ａに貼り付けられる。
【００３１】
レンズ３１には、発光部８に正対する第１凸曲面３１ｃと、第１凸曲面３１ｃの左右に連続する複数の表面側の第２凸曲面３１ｄと、の第２凸曲面３１ｄの先端に連続する水平面３１ｅとが設けられる。また、レンズ３１には、裏面３１ｂに連続し、かつ水平面３１ｅに先端が連続する複数の裏面側凸曲面３１ｆが設けられる。発光部８から出射した光（Ｐ１、Ｐ２）は、レンズ３１の裏面に直接入射し、または、開口部２０の内側の周壁面によって反射された後、導光体３の裏面３ｂに入射する。導光体３に入射した光の一部Ｐ１は、レンズ３１を透過し、前方で焦点Ｆ１を結びつつ、第１凸曲面３１ｃから所定の前方方向に出射する。また、第１凸曲面３１ｃから出射しない残りの光Ｐ２は、レンズ３１内を透過しつつ第２凸曲面３１ｄと裏面側凸曲面３１ｆとの間で少なくとも一度ずつ反射され、最終的に水平面３１ｅから所定の前方方向に出射する。
【００３２】
尚、第一及び第二実施例においては、半導体発光素子からの熱を放熱しやすい点でより望ましいメタルベースＦＰＣを回路基板に採用しているが、可撓性の無い一般的なプリント基板や、金属製ベースを持たないＦＰＣを回路基板に採用しても良い。
【００３３】
次に図４により、第三実施例の車両用灯具３５を説明する。第三実施例と後述する図５の第四実施例においては、（符号Ｆｒ、Ｒｅ、Ｌｅ，Ｒｉ）＝（車両用灯具の前方、後方、左方、右方）として説明する。
【００３４】
第三実施例の車両用灯具３５は、両面テープや接着剤等の貼り付け手段によって光学部材（３，３１）をメタルベースＦＰＣ６に固定した第一実施例及び第二実施例と異なり、光学部材３６（導光体やレンズ等）と回路基板ユニット３７との固定手段に凹凸ランス構造を採用したものである。
【００３５】
第三実施例の回路基板ユニット３７は、第一及び第二実施例のメタルベースＦＰＣと形状が異なるメタルベースＦＰＣ３８の裏面に第一実施例と同一の半導体発光素子４と点灯制御回路５を実装した構成を有する。
【００３６】
メタルベースＦＰＣ３８は、ＦＰＣ３９の表面に金属製ベース４０を一体化することによって全体的に可撓性を有するように形成される。メタルベースＦＰＣ３８においては、可撓性を有することにより、任意の位置で折り曲げることが出来、更に折り曲げた形状を維持することが出来る。メタルベースＦＰＣ３８は、平坦部４１と平坦部４１の左右に連続し、かつ上方に向けて略直角に折り曲げられた左右端部（４２，４３）によって構成される。平坦部４１には、表面４１ａから裏面４１ｂに向けて開口する開口部４４が設けられる。開口部４４の内側の周壁面には、銀やアルミ等の蒸着による反射処理を施すようにする。半導体発光素子４は、発光部８とキャップ１１を開口部４４の内側に配置した状態で平坦部４１の裏面４１ｂに両面テープ等によって貼り付けられ、点灯制御回路５もまた、平坦部４１の裏面４１ｂに実装される。半導体発光素子４の発光部８と点灯制御回路５は、ＦＰＣ３８の図示しない銅箔パターンに第一及び第二実施例と同様に電気的に接続される。
【００３７】
一方、メタルベースＦＰＣ３８の左右端部（４２，４３）には、左右に貫通する係合孔（４５，４６）がそれぞれ設けられ、光学部材３６の左右両面（４７，４８）には、左右の外向きに突出してメタルベースＦＰＣ３８の係合孔（４５，４６）にそれぞれ係合する突起部（４９，５０）が設けられる。光学部材３６は、光学部材３６の後面３６ａが平坦部４１の表面４１ａに当接した状態で、突起部（４９，５０）がメタルベースＦＰＣ３８の係合孔（４５，４６）に係合することによって、メタルベースＦＰＣ３８に固定される。
【００３８】
次に図５により、第四実施例の車両用灯具５０を説明する。第四実施例の車両用灯具５０は、第三実施例の車両用灯具３５において、メタルベースＦＰＣ３８に設けられていた凹部（係合孔４５，４６）を光学部材（導光体やレンズ等）５１に設け（係合孔５２，５３）、光学部材３６に設けられていた凸部（突起部４９，５０）をメタルベースＦＰＣ５４に設けた（舌片部５５，５６）ことによって凹凸ランス構造を入れ替えて形成した他、第三実施例の車両用灯具３５と共通の構成を有する。
【００３９】
図５に示すとおり、第四実施例のメタルベースＦＰＣ５４は、ＦＰＣ５４ａと金属製ベース５４ｂからなり、平坦部５７の左右端部（５８，５９）が上方に略直角に折り曲げられた構成と開口部６０を有する。開口部６０の内側の周壁面には、銀やアルミ等の蒸着による反射処理を施すようにする。平坦部５７の裏面５７ｂには、第三実施例と同様に開口部６０に発光部８とキャップ１１を挿入した状態で半導体発光素子４が貼り付けられ、かつ点灯制御回路５が実装される。
【００４０】
メタルベースＦＰＣ５４の左右端部（５８，５９）に設けられた舌片部（５５，５６）は、上辺（５５ａ、５６ａ）以外の三辺（５５ｂ〜５５ｄ、５６ｂ〜５６ｄ）を切り取ることで略四角形状に形成され、かつ下端部（５５ｅ，５６ｅ）をそれぞれ内側に折り曲げることによって内向きの凸型形状に形成される。
【００４１】
また、係合孔（５２，５３）は、光学部材５１の左右両面（６１，６２）において内側に凹む箱形形状に形成される。光学部材５１は、光学部材５１の後面５１ａが平坦部５７の表面５７ａに当接した状態で、メタルベースＦＰＣ５４の舌片部（５５，５６）が光学部材５１の係合孔（５２，５３）に係合することによって、メタルベースＦＰＣ５４に固定される。
【００４２】
第三実施例及び第四実施例の車両用灯具（３５，５０）においては、メタルベースＦＰＣ（３８，５４）の表面（３８ａ，５４ａ）に突出する実装部品を設けていないため、後面（３６ａ，５１ａ）を表面（３８ａ，５４ａ）に密着させた状態で光学部材（３６，５１）をメタルベースＦＰＣ（３８，５４）に固定出来る。その結果、メタルベースＦＰＣ（３８，５４）と光学部材（３６，５１）の間に別部材を設けなくても半導体発光素子４を光学部材（３６，５１）から離して配置出来、かつ発光部８から出射した光を光学部材（３６，５１）に漏れなく入射させることが出来る。
【００４３】
次に図６により、第五実施例の車両用灯具８０を説明する。第五実施例の車両用灯具６０においては、メタルベースＦＰＣ６１が、第１実施例のメタルベースＦＰＣ６とは逆に、金属製ベース６３をＦＰＣ６２の裏面に一体化することによって形成されている。
【００４４】
メタルベースＦＰＣ６１は、ＦＰＣ６２の裏面に金属製ベース６３を一体化することによって形成される。ＦＰＣ６２は、銅箔パターン（導電体）６４と、その表裏に一体化された高反射絶縁フィルム６５及び熱伝導絶縁フィルム６６によって形成され、金属製ベース６３は、厚銅箔６７と厚銅箔６７の裏面に一体化された熱伝導絶縁フィルム６８によって形成される。
【００４５】
メタルベースＦＰＣ６１は、表面６１ａから裏面６１ｂに向けて開口する開口部６９を有し、かつ一対の導電部７０を裏面６１ｂに有する。開口部６９の内側の周壁面は、反射性を持つように形成される。一対の導電部７０は、ハンダによるランドや導電性を有する銅等の金属によって開口部６９の左右に平行に設けられ、かつ一対の給電部９と対応する位置に設けられる。各導電部７０の上面は、厚銅箔６７から絶縁された状態で銅箔パターン６４に電気的に接続され、導電部７０の下面７０ａは、メタルベースＦＰＣ６１の裏面６１ｂと面一になるように配置されて下方に露出する。
【００４６】
半導体発光素子４は、両面テープや接着剤等により、本体部７の表面７ａをメタルベースＦＰＣ６１の裏面６１ｂに貼り付けられる。半導体発光素子４は、発光部８とキャップ１１がメタルベースＦＰＣ６１の開口部６９の内側に配置され、かつ一対の給電部９が一対の導電部７０にそれぞれ接続されるようにメタルベースＦＰＣ６１の裏面６１ｂに固定される。また、点灯制御回路５は、メタルベースＦＰＣ６１の裏面６ｂに実装され、かつ導電部７１を介して銅箔パターン１５に電気的に接続される。
【００４７】
尚、請求項３のベース付ＦＰＣは、メタルベースＦＰＣ（６、３８，５４、６１）のようにＦＰＣ（１３，３９，５４ａ、６２）の表面に金属製のベースを一体化させるのではなく、ＦＰＣ（１３，３９，５４ａ、６２）の表面に一定の強度、可撓性及び高い放熱性を有する樹脂を一体化することによって形成されても良い。
【００４８】
尚、キャップ１１の高さは、メタルベースＦＰＣ（３８，５４）の厚さよりも高くしても構わない。しかし、その場合、光学部材（３６，５１）の後面（３６ａ，５１ａ）には、キャップ１１が接触しないように凹状の逃げ部を設けるようにする。また、各実施例における光学部材とメタルベースＦＰＣとの固定方法は、貼り付け式や凹凸ランス式に限られない。
【符号の説明】
【００４９】
１、３０，３５，５０，８０    車両用灯具
３                            導光体（光学部材）
４                            半導体発光素子
５                            点灯制御回路
６、３８，５４，６１          メタルベースＦＰＣ（回路基板）
６ａ、４１ａ、５７ａ，６１ａ  表面
６ｂ、４１ｂ、５７ｂ，６１ｂ  裏面
８                            発光部
１３、３９，５４ａ，６２      ＦＰＣ
１４、４０、５４ｂ，６３      金属製ベース
１５，６４                    銅箔パターン（導電体）
１６，６６                    熱伝導絶縁フィルム
１７，６５                    高反射絶縁フィルム
２０、４４，６０，６９        開口部
３１                          レンズ（光学部材）
３６，５１                    導光体やレンズ等の光学部材
Ｐ，Ｐ１                      光（光出射軸）
【図１】
2013058396.tif 000003
【図２】
2013058396.tif 000004
【図３】
2013058396.tif 000005
【図４】
2013058396.tif 000006
【図５】
2013058396.tif 000007
【図６】
2013058396.tif 000008