JP2015060753A - LED module, manufacturing method thereof, and vehicular lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED(発光ダイオード)を光源とするLEDモジュールとその製造方法およびLEDモジュールを備えた車両用灯具に関するものである。 The present invention relates to an LED module using an LED (light emitting diode) as a light source, a method for manufacturing the same, and a vehicular lamp including the LED module.
近年、ヘッドランプやテイルランプなどの車両用灯具の光源として、高輝度で消費電力が少なく、耐久性の高いLEDが使用される傾向にある。光源にLEDを使用する車両用灯具に関して、特許文献1には、取り替え可能な自動車用LEDランプ組立品が提案されている。この自動車用LEDランプ組立品は、外部の空気に接する放熱部材と、該放熱部材に接続された熱伝導構造体および該熱伝導構造体に取り付けられたLED光源によって構成され、LEDにおいて発生する熱の筐体またはリフレクタの外部への放射を促進することによってLEDの温度上昇を防ぐことを特徴としている。
In recent years, LEDs having high luminance, low power consumption, and high durability tend to be used as light sources for vehicle lamps such as headlamps and tail lamps. Regarding a vehicular lamp using an LED as a light source,
また、特許文献2には、着脱可能な自動車用のLED光源ユニットとして、LEDチップが実装されたLED基板と、外部に熱を放射する放熱部材を備えるものが提案されている。このLED光源ユニットによれば、LED基板と放熱部材は互いに接触しているため、LED基板に実装されたLEDチップや抵抗等の制御素子の熱が放熱部材に伝わり、放熱部材からの放熱によってLEDチップや制御素子の温度上昇が抑えられる。
さらに、特許文献3には、テイルランプとストップランプの配光パターンをそれぞれ効率良く照射するとともに、封止部材の容量を極力小容量とすることができるLEDモジュールが提案されている。
Further,
しかしながら、特許文献1において提案された自動車用LEDランプ組立品においては、外部空気に接する放熱部材とLED光源との間に別体の熱伝導構造体が介在しているため、該熱伝導構造体と放熱部材との接合面において熱伝導ロスが発生し、この熱伝導ロスのために高い放熱性能を発揮することができないという問題がある。
However, in the automotive LED lamp assembly proposed in
また、特許文献2,3において提案されたLED光源ユニットにおいても、外部に接する放熱部材とLEDチップとの間に別体のLED基板が介在しているため、該LED基板と放熱部材との接合面において熱伝導ロスが発生し、この熱伝導ロスによって放熱性能が低下するという問題がある。
Also, in the LED light source units proposed in
したがって、本発明は、熱伝導ロスをなくして放熱性能を高めることができるLEDモジュールとこれを備えた車両用灯具を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an LED module that can eliminate heat conduction loss and improve heat dissipation performance, and a vehicular lamp including the LED module.
また、特許文献2,3において提案されたLED光源ユニットにおいては、同一LED基板上にLEDチップと抵抗やダイオードなどの制御素子が配置されているため、LEDチップと制御素子の耐熱温度が異なる場合、耐熱温度が低い部品(通常はLEDチップ)に放熱設計を合わせる必要があり、耐熱温度の高い部品(通常は制御素子)にとっては必要以上の放熱がなされるために不経済であるという問題もある。
Further, in the LED light source units proposed in
したがって、本発明は、LEDチップと制御素子の各耐熱温度に合わせた最適な放熱設計が可能なLEDモジュールとこれを備えた車両用灯具を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an LED module that can be optimally designed to dissipate heat according to each heat-resistant temperature of the LED chip and the control element, and a vehicular lamp provided with the LED module.
さらに、特許文献2,3において提案されたLED光源ユニットにおいては、複数のLEDチップ同士がワイヤーを介して直接接続されているため、断線し易い他、ワイヤーボンディング作業が容易でないという問題がある。
Further, in the LED light source units proposed in
したがって、本発明は、ワイヤーボンディング作業が容易で断線しにくいLEDモジュールとこれを備えた車両用灯具を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an LED module that is easily wire-bonded and hardly broken, and a vehicular lamp including the LED module.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、車両用灯具のハウジングまたはリフレクタに対して着脱可能なソケットハウジングと、該ソケットハウジングに組み込まれた放熱部材と、光源であるLEDチップを実装するLED基板を含んで構成されるLEDモジュールにおいて、
前記LED基板にくり抜き孔を形成し、該くり抜き孔に少なくとも1個の前記LEDチップを実装するとともに、前記くり抜き孔の周囲に複数の前記導電パターンを形成し、前記LED基板の前記くり抜き孔から露出した前記放熱部材上に前記LEDチップを直接接触させて実装したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention includes a socket housing that can be attached to and detached from a housing or reflector of a vehicular lamp, a heat radiating member incorporated in the socket housing, and an LED chip that is a light source. In an LED module configured to include an LED substrate,
A hollow is formed in the LED substrate, and at least one LED chip is mounted in the hollow, and a plurality of the conductive patterns are formed around the hollow and exposed from the hollow of the LED substrate. The LED chip is mounted in direct contact with the heat dissipation member.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において少なくとも1個の前記LEDチップ同士を、前記LED基板上に形成された複数の導電パターンおよびワイヤーを介して互いに接続したことを特徴とする請求項1記載のLEDモジュール。
The invention according to
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、前記放熱部材に、前記ソケットハウジングの外部の空気に接する放熱フィンを設けたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the heat dissipating member is provided with a heat dissipating fin in contact with the air outside the socket housing.
請求項4記載の発明は、請求項1〜3の何れかに記載の発明において、前記LED基板に形成した前記くり抜き孔の形状は、所望の配光パターンと相似した形状であることを特徴とする。
The invention according to
請求項5記載の発明は、請求項1〜4の何れかに記載の発明において、複数の前記LEDチップを複数種または役割の異なるLEDチップで構成するとともに、前記導電パターンに、複数種のLEDチップに共通のGNDパターンを設けたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the plurality of LED chips are configured by a plurality of types or LED chips having different roles, and the conductive pattern includes a plurality of types of LEDs. A common GND pattern is provided on the chip.
請求項6記載の発明は、請求項1〜5の何れかに記載の発明において、前記ソケットハウジングの中心軸を光軸に一致させ、該中心軸に対して複数の前記LEDチップを回転対称に配置したことを特徴とする。
The invention according to
請求項7記載の発明は、請求項1〜6の何れかに記載の発明において、前記LEDチップへの駆動電流を制御する制御素子を前記LED基板とは別体の回路基板に配置したことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to sixth aspects, the control element for controlling the drive current to the LED chip is arranged on a circuit board separate from the LED board. Features.
請求項8記載の発明は、車両用灯具のハウジングまたはリフレクタに対して着脱可能なソケットハウジングと、該ソケットハウジングに組み込まれた放熱部材と、光源であるLEDチップを実装するLED基板を含んで構成されるLEDモジュールの製造方法において、
樹脂基板上に導電パターンを積層した前記LED基板にくり抜き孔を形成する工程と、
前記くり抜き孔を形成したLED基板を放熱部材に接着する工程と、
前記くり抜き孔から露出した前記放熱部材に少なくとも1個の前記LEDチップを直接接触させて実装する工程と、
前記くり抜き孔の周囲に形成された複数の前記導電パターンを介して前記LEDチップを電気的に接続する工程と、
を経て前記LEDモジュールを製造することを特徴とする。
The invention according to
Forming a hole in the LED substrate having a conductive pattern laminated on a resin substrate;
Adhering the LED substrate formed with the cut-out holes to a heat dissipation member;
Mounting at least one LED chip in direct contact with the heat dissipating member exposed from the cutout hole; and
Electrically connecting the LED chips via the plurality of conductive patterns formed around the cut-out holes;
The LED module is manufactured through the steps.
請求項9記載の発明は、請求項8記載の発明において、前記LEDチップを電気的の接続する工程は、少なくとも1個の前記LEDチップ同士を、前記LED基板上に形成された複数の導電パターンおよびワイヤーを介して互いに接続することを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the invention according to
請求項10記載の車両用灯具は、請求項1〜7の何れかに記載のLEDモジュールをハウジングまたはリフレクタに着脱可能に装着して成ることを特徴とする。 A vehicular lamp according to a tenth aspect is characterized in that the LED module according to any one of the first to seventh aspects is detachably attached to a housing or a reflector.
本発明によれば、LEDチップと放熱部材との間に基板を介在させることなく、LEDチップを放熱部材に直接接触させたため、LEDチップの熱がロスなく放熱部材へと伝導して放熱部材から周囲に効率良く放熱される。このため、LEDモジュールの放熱性能が高められてLEDチップの温度上昇が抑えられ、該LEDチップの発光効率と耐久寿命が高められる。 According to the present invention, since the LED chip is brought into direct contact with the heat radiating member without interposing a substrate between the LED chip and the heat radiating member, the heat of the LED chip is conducted to the heat radiating member without loss from the heat radiating member. Heat is dissipated efficiently to the surroundings. For this reason, the heat dissipation performance of the LED module is enhanced, the temperature rise of the LED chip is suppressed, and the light emission efficiency and durability life of the LED chip are enhanced.
また、複数のLEDチップ同士を従来のようにワイヤーによって直接接続することなく、LED基板上に形成された複数の導電パターンおよびワイヤーを介して互いに接続したため、ワイヤーボンディング作業が容易化するとともに、ワイヤーの長さを短くすることができるために断線しにくい構造とすることができる。 In addition, since the plurality of LED chips are connected to each other through a plurality of conductive patterns and wires formed on the LED substrate without being directly connected to each other by wires as in the prior art, the wire bonding work is facilitated and the wires are connected. Since the length of can be shortened, it can be set as the structure which is hard to be disconnected.
さらに、導電パターンに、複数種のLEDチップに共通のGNDパターンを設けたため、導電パターンの数を削減して構成を単純化することができる。 Furthermore, since the common GND pattern is provided for the plurality of types of LED chips, the configuration can be simplified by reducing the number of the conductive patterns.
また、本発明によれば、LEDモジュールの光軸に一致するソケットハウジングの中心軸に対して複数のLEDチップを回転対称に配置したため、光量切り替えや発光色切り替えにおいて点灯と非点灯のそれぞれにおいてLEDチップの配置を回転対称に維持することができる。 In addition, according to the present invention, since the plurality of LED chips are arranged rotationally symmetrically with respect to the central axis of the socket housing that coincides with the optical axis of the LED module, the LED is turned on and off in light quantity switching and emission color switching. The chip arrangement can be kept rotationally symmetric.
さらに、LEDチップから放熱部材へと伝導する熱は、ソケットハウジングの外部の空気に接する放熱フィンから効率良く放熱されるため、LEDチップの温度上昇が効果的に抑えられる。 Furthermore, since the heat conducted from the LED chip to the heat radiating member is efficiently radiated from the heat radiating fins in contact with the air outside the socket housing, the temperature rise of the LED chip is effectively suppressed.
そして、本発明に係る車両用灯具によれば、LEDチップに故障が発生したような場合には、車両用灯具全体を交換することなくLEDモジュールだけを新しいものと交換すれば済むために経済的であり、ユーザーの経済的負担が軽減される。また、LEDモジュールの放熱性能が高められてLEDチップの発光効率と耐久寿命が高められるため、車両用灯具の照度が高められるとともに、LEDモジュールの交換頻度が低く抑えられる。 According to the vehicular lamp according to the present invention, when a failure occurs in the LED chip, it is economical to replace only the LED module with a new one without replacing the entire vehicular lamp. Therefore, the economic burden on the user is reduced. Moreover, since the heat dissipation performance of the LED module is enhanced and the luminous efficiency and durability of the LED chip are enhanced, the illuminance of the vehicular lamp is increased and the replacement frequency of the LED module is kept low.
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係る車両用灯具の正面図、図2は図1のA−A線断面図であり、図示の車両用灯具1は四輪車両の後部左右に設けられるリヤコンビネーションランプであって、その構成は左右で同じであるため、以下、右側の車両用灯具(リヤコンビネーションランプ)1についてのみ図示及び説明する。
FIG. 1 is a front view of a vehicular lamp according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, and the
本実施の形態に係る車両用灯具1は、ハウジング2とその開口部を覆うアウタレンズ3によって画成された灯室4内に、光源であるバルブ5,6と本発明に係るLEDモジュール10、該LEDモジュール10から出射される光を配光するためのカットが施されたインナレンズ7、該インナレンズ7を通過した光を反射させるリフレクタ8、該リフレクタ8とハウジング2との隙間を覆うエクステンション9などを収容して構成されている。
The
ここで、バルブ5,6はハウジング2に着脱可能に取り付けられており、LEDモジュール10は、リフレクタ8に着脱可能に取り付けられている。なお、本実施の形態に係る車両用灯具1においては、LEDモジュール10は、リフレクタ8に着脱可能に取り付けられているが、本発明は、LEDモジュールがハウジングに着脱可能に取り付けられた車両用灯具も適用対象に含むものである。
Here, the
次に、本発明に係るLEDモジュール10の構成の詳細を図3〜図11に基づいて説明する。
Next, details of the configuration of the
図3は本発明に係るLEDモジュールの斜視図、図4は同LEDモジュールの分解斜視図、図5は同LEDモジュールの平面図、図6は同LEDモジュールの平断面図、図7は同LEDモジュールのヒートシンクの側面図、図8は同ヒートシンクの正面図、図9は図8のB部拡大詳細図、図10は同LEDモジュールのLED基板上の銅箔パターンを示す平面図、図11は同LEDモジュールのLEDチップの結線構造を示す回路図である。 3 is a perspective view of the LED module according to the present invention, FIG. 4 is an exploded perspective view of the LED module, FIG. 5 is a plan view of the LED module, FIG. 6 is a plan sectional view of the LED module, and FIG. FIG. 8 is a front view of the heat sink, FIG. 9 is an enlarged detail view of part B of FIG. 8, FIG. 10 is a plan view showing a copper foil pattern on the LED board of the LED module, and FIG. It is a circuit diagram which shows the connection structure of the LED chip of the LED module.
本発明に係るLEDモジュール10は、樹脂にて一体成形されたソケットハウジング11内に放熱部材であるアルミニウム製のヒートシンク12を組み込み、該ヒートシンク12の矩形の天面に矩形平板状のLED基板13を接着して構成されている。
The
前記ヒートシンク12は、アルミニウムの押出成形品であって、図7に示すように、該ヒートシンク12の矩形ブロック状の本体部12Aからは3枚の薄い放熱フィン12Bが一体に延設されている。そして、ヒートシンク12の本体部12Aの矩形の天面には、複数のLEDチップ14,15(図9参照)が実装された矩形平板状の前記LED基板13が接着されている。
The
而して、本実施の形態では、ソケットハウジング11の中心軸は当該LEDモジュール10の光軸に一致しており、前記LEDチップ14,15は、図9に示すように、LED基板13上に、その中心軸に対して回転対称に配置されている。具体的には、LED基板13上には、図10に示すように、十字形のくり抜き孔13aが形成されており、このくり抜き孔13aの周囲には互いに独立した導電パターンである6つの銅箔パターン16−1〜16−6が形成されている。そして、くり抜き孔13aの中心には赤色の1個のLEDチップ14が配置され、その周囲には赤色の16個のLEDチップ15(15−1〜15−4)が十字状に配置されている。なお、本実施の形態においては、くり抜き孔13aの幅は2mm以下に設定されている。また、赤色の1個のLEDチップ14は、テイルランプの光源を構成しており、赤色の16個のLEDチップ15は、ストップランプの光源を構成している。
Thus, in the present embodiment, the central axis of the
十字形のくり抜き孔は、車両用ストップランプの規格の配光パターンに近い形状にすることが好ましい。本実施の形態の場合、LED基板13に十字形にくり抜き孔13aを形成しているため、このくり抜き孔13aをほぼ相似形に加工することができる。但し、くり抜き孔の形状は、車両用灯具の規格や照明の配光パターンに従って変えればよいため、本実施の形態の形状に限ったことはない。
It is preferable that the cross-shaped cutout hole has a shape close to the standard light distribution pattern of the vehicle stop lamp. In the case of the present embodiment, since the
本実施の形態においては、くり抜き孔13aからアルミニウム製のヒートシンク12の天面が露出するが、この露出面は高反射率の反射面であるため、LEDチップ14,15から出射する赤色光の一部を反射させて光の取り出し効率を高めることができる。また、反射面は金属面であるために光が正反射し、LEDチップ14,15から出射する光の指向性が高められる。これにより、くり抜き孔13aの形状をストップランプの車両規格を満たすために望まれる十字架形にすれば、その発光パターンを容易に所望のパターンとすることができる。この場合、LED基板13のくり抜き孔13aによって露出したヒートシンク12の天面は、LED基板12によって区切られることなく繋がっているため、各LEDチップ14,15の発光は、反射光の助けもあって重なり、継ぎ目の無いひと繋がりになった配光パターンを形成することができる。
In the present embodiment, the top surface of the
そして、本実施の形態においては、LED基板13のくり抜き孔13aに配置された1個のLEDチップ14と16個のLEDチップ15は、不図示の接着層上に実装されており、これらのLEDチップ14,15は、接着層を介してヒートシンク12の天面に直接接触している。そして、1個のLEDチップ14と16個のLEDチップ15は、前記銅箔パターン16−1〜16−6および複数本のワイヤー17によって図9および図11に示すように電気的に接続されている。なお、図9に示すように、LED基板13のLEDチップ14,15の周囲には矩形リング状のダムが形成されており、このダム18によって囲まれた領域には透明な封止樹脂がポッティングによって充填されている。
In the present embodiment, one
ここで、LEDチップ14,15の電気的な結線構造の詳細を図9および図11に基づいて説明する。 Here, details of the electrical connection structure of the LED chips 14 and 15 will be described with reference to FIGS. 9 and 11.
テイルランプの光源を構成する1個のLEDチップ14は、ワイヤー17を介して給電側の銅箔パターン16−1とGND側の銅箔パターン16−6に接続されている。また、ストップランプの光源を構成する16個のLEDチップ15のうち、4個のLEDチップ15−1は、ワイヤー17を介して銅箔パターン16−2と16−3に接続され、4個のLEDチップ15−2は、ワイヤー17を介して銅箔パターン16−3と16−4に接続され、4個のLEDチップ15−3は、ワイヤー17を介して銅箔パターン16−4と16−5に接続され、4個のLEDチップ15−4は、ワイヤー17を介して銅箔パターン16−5と16−6に接続されている。
One
ここで、16個のLEDチップ15(15−1〜15ー4)は、図11に示すように互いに電気的に接続されているため、例えば1つのLEDチップ15が断線した場合であっても、他の15個のLEDチップ15は点灯するため、ストップランプの光量の低下は無視し得る程度に小さいものなり、実用上の問題は生じない。また、本実施の形態では、1つの銅箔パターン16−6をテイルランプの光源である1個のLEDチップ14とストップランプの光源である16個のLEDチップ15のGNDパターン(アース電極)として共用したため、導電パターン16−1〜16−6の数を削減して構成を単純化することができる。
Here, since the 16 LED chips 15 (15-1 to 15-4) are electrically connected to each other as shown in FIG. 11, for example, even when one
ところで、前記ソケットハウジング11は、図2に示すように車両用灯具1のリフレクタ8に着脱可能に取り付けられるものであって、図3〜図6に示すように、円形ブロック状の本体部11Aと、該本体部11Aの中心部からオフセットした位置から一体に延びる矩形筒状のソケット部11Bを備えている。なお、図3〜図5に示すように、ソケットハウジング11の本体部11Aの外周には4つの係合爪11aが一体に形成されている。なお、ソケットハウジング11の本体部11Aの基端部外周にはOリングなどのシールリング19が嵌装されている。
By the way, the
また、ソケットハウジング11には、図6に示すように、ソケット部11Bへと延びる基板収納空間11bが形成されており、この基板収納空間11bには、矩形プレート状の回路基板20が収納されている。この回路基板20には、図4に示すように、前記LEDチップ14,15への駆動電流を制御する抵抗やダイオードなどの複数の制御素子21が配置されており、その一端(図4の手前側)にはL字状に屈曲する3つの端子22が設けられており、他端(図4の奥側)にも3つの端子23が設けられている。そして、この回路基板20が図6に示すようにソケットハウジング11の基板収納空間11bに収納されている状態では、該回路基板20の一端に設けられた3つの端子22は、図8に示すように、LED基板13に設けられたストップ用銅箔パターン24−1、テイル用銅箔パターン24−2、GND用銅箔パターン24−3に電気的に接続され、回路基板20の他端に設けられた3つの端子23は、図6に示すようにソケットハウジング11のソケット部11B内に臨んでいる。なお、ストップ用銅箔パターン24−1、テイル用銅箔パターン24−2およびGND用銅箔パターン24−3は、図9および図10に示す銅箔パターン16−2,16−1,16−6にそれぞれ接続されている。
Further, as shown in FIG. 6, the
以上のように構成されたLEDモジュール10は、図2に示すように、車両用灯具1のリフレクタ8の中心部に形成された取付孔8aに背面側から挿入された後、これを回してソケットハウジング11の本体部11Aの外周に形成された4つの係合爪11a(図3〜図5参照)をリフレクタ8の取付孔8aの内周に形成された2つ係合突起8bに係合させることによってリフレクタ8に着脱可能に取り付けられる。このようにLEDモジュール10がリフレクタ8に取り付けられると、ソケットハウジング11の本体部11Aの外周に嵌着されたシールリング19がリフレクタ8の背面の取付孔8aの周囲に突設された円筒状の筒部8cに密着することによって当該LEDモジュール10とリフレクタ8との間に高いシール性が確保され、LEDモジュール10の取付部から灯室4内への水などの侵入が確実に防がれる。
As shown in FIG. 2, the
ところで、図示しないが、車両に搭載されたバッテリから延びる電源コードの端部には電源プラグが取り付けられており、リフレクタ8に取り付けられたLEDモジュール10のソケットハウジング11に形成された矩形筒状のソケット部11Bに電源プラグを差し込むことによって、LEDモジュール10の光源であるLEDチップ14,15(図9参照)がLED基板13、端子22、回路基板20、端子23および電源コードを介してバッテリに電気的に接続される。
Although not shown, a power plug is attached to an end of a power cord extending from a battery mounted on the vehicle, and has a rectangular cylindrical shape formed on the
従って、運転者がスイッチ操作によってバッテリからLEDモジュール10に給電すると、バッテリからの電流は、電源コードと端子23、回路基板20、端子22およびLED基板13を経て各LEDチップ14,15に供給されるため、各LEDチップ14,15が起動されて発光する。すると、各LEDチップ14,15から出射する光は、インナレンズ7を通過することによって配光が制御された後にリフレクタ8によって反射し、アウタレンズ3を透過して車両後方(図2の下方)に向けて出射する。
Therefore, when the driver supplies power to the
上述のようにLEDチップ14,15が発光すると、該LEDチップ14,15が発熱するが、その熱はヒートシンク12に直接伝導し、ヒートシンク12の空気中に露出する放熱フィン12Bから外部に放熱される。本実施の形態では、LEDチップ14,15をヒートシンク12に直接接触させたため、LEDチップ14,15において発生した熱は、従来のように基板を介することなくヒートシンク12に直接伝導し、両者間の伝導ロスが小さく抑えられて熱がヒートシンク12に効率良く伝えられる。この結果、ヒートシンク12に形成された放熱フィン12Bから外部に効率良く放熱され、LEDチップ14,15の温度上昇が抑えられて該LEDチップ14,15に高い発光効率と耐久寿命が確保される。また、本実施の形態では、制御素子21をLEDチップ14,15とは別に回路基板20に配置したため、LEDチップ14,15と制御素子21の各耐熱温度に合わせた最適な放熱設計が可能となる。
When the LED chips 14 and 15 emit light as described above, the LED chips 14 and 15 generate heat, but the heat is directly conducted to the
また、本実施の形態では、複数のLEDチップ14,15同士を従来のようにワイヤーによって直接接続することなく、LED基板13上に形成された複数の銅箔パターン16−1〜16−6およびワイヤー17を介して接続したため、LEDチップ14,15からLEDチップ14,15へ直接ワイヤー17を接続した場合に比べたワイヤー17の接合強度を強くすることができ、ワイヤーボンディング作業が容易化するとともに、ワイヤー17の長さを短くすることができるために断線しにくい構造とすることができる。なお、本実施の形態では、ワイヤー17の長さを2mm以下とすることができた。
In the present embodiment, the plurality of
さらに、本実施の形態では、LEDモジュール10の光軸に一致するソケットハウジング11の中心軸に対して複数のLEDチップ14,15を回転対称に配置したため、光量切り替えや発光色切り替えにおいて点灯と非点灯のそれぞれにおいてLEDチップ14,15の配置を回転対称に維持することができる。
Further, in the present embodiment, since the plurality of
また、本実施の形態においては、LEDモジュール10を車両用灯具1のリフレクタ8に着脱可能に装着したため、LEDチップ14,15に故障が発生したような場合には、車両用灯具1の全体を交換することなくLEDモジュール10だけを新しいものと交換すれば済むために経済的であり、ユーザーの経済的負担が軽減される。そして、LEDモジュール10の放熱性能が高められてLEDチップ14,15の発光効率と耐久寿命が高められるため、車両用灯具1の照度が高められるとともに、LEDモジュール10の交換頻度が低く抑えられる。
In the present embodiment, since the
次に、本発明に係るLEDモジュール10の製造方法を図12(a)〜(k)に基づいて以下に説明する。
Next, the manufacturing method of the
図12(a)〜(k)はLEDモジュール10の製造工程をその工程順に示す説明図であり、本発明に係るLEDモジュール10の製造に際しては、まず、図12(a)に示すようにアルミニウムの押出成形によって長い1本のヒートシンク材Wを製造する。次に、このヒートシンク材Wを適当な長さにカットして図12(b)に示すヒートシンク12を得る。
12 (a) to 12 (k) are explanatory views showing the manufacturing steps of the
次に、複数のLEDチップ14,15が予め実装された図12(c)に示すLED基板13が図12(d)に示すようにヒートシンク12の天面に接着される。その後、図12(e),(f)に示すワイヤーボンディング作業によってLEDチップ14,15と銅箔パターン16−1〜16−6がワイヤー17によって電気的に接続された後、図12(g)に示すように、LED基板13のLEDチップ14,15の周囲に矩形リング状のダム18が形成される。
Next, the
本実施の形態では、LED基板13には積層タイプ基板を用いており、具体的には、樹脂基板/接着層/銅箔パターン/樹脂層の順に積層されている。ここで、樹脂基板には、FR−4(ガラス布基材エポキシ樹脂)を使用した。その他にCEM−3(ガラス布・ガラス不織布複合基材エポキシ樹脂)を使用してもよい。また、樹脂基板のガラス布やガラスス繊維に染み込ませたエポキシ樹脂は、耐熱性や耐光性の高いシリコーン樹脂やフッ素系樹脂に代えてもよい。接着層は、所謂一般的な接着剤であって、エポキシ系、シリコーン系などがある。銅箔パターンは、その上にメッキ処理が施されており、本実施の形態では、銅箔/ニッケルメッキ/金メッキの順に積層している。出射光が赤色やアンバー色である場合には、金メッキを主に使うが、全波長域において高反射率が必要な白色が出射光である場合には銀メッキにすることもある。但し、銀メッキは硫化による変色が懸念されるため、白色でも金メッキを使用する場合がある。最表面の樹脂層は、白色のソルダーレジストを使用した。樹脂層の樹脂材料にはエポキシ樹脂を使用し、白色顔料は酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウムなどの一般的な白色顔料を使用した。この樹脂材料はエポキシ系に限らず、耐熱性や耐光性向上が必要な場合はシリコーン系やフッ素系に変更してもよい。また、本実施の形態では、反射率向上を狙って白色の樹脂層にしたが、用途、機能やデザインによって、黒色、赤色、アンバー色、緑色、黄色など、特に樹脂層の色を調整してよい。本実施の形態では、LED基板13には最も単純な積層基板を使用したが、銅箔パターン16−1〜16−6の配線にビアを使って、2層以上の配線構造にした多層基板を使用してもよい。
In the present embodiment, a laminated type substrate is used as the
上述のようにLED基板13上にダム18が形成されると、図12(h)に示すように、ダム18によって囲まれた領域に透明な封止樹脂が注入され、ダム18によって囲まれた領域に配置されたLEDチップ14,15と銅箔パターン16−1〜16−6およびワイヤー17が封止樹脂によって封止される。
When the
その後、図12(i)に示すように、樹脂によってソケットハウジング11がヒートシンク12と共にインサート成形され、ソケットハウジング11にヒートシンク12が一体化される。そして、最後に、ソケットハウジング11の基板収納空間11b(図6参照)に回路基板20が組み付けられることによって、図12(k)に示すような完成品としてのLEDモジュール10が得られる。
Thereafter, as shown in FIG. 12 (i), the
ところで、以上の実施の形態では、LED基板13に十字形のくり抜き孔13aを形成し、このくり抜き孔13aにLEDチップ14,15を配置する構成を採用したが、例えば、図13に示すように、LED基板13に卍形のくり抜き孔13aを形成し、このくり抜き孔13aの中心部にテイルランプの光源である1つのLEDチップ14を配置し、その周囲にストップランプの光源である16個のLEDチップ15を配置し、これらのLEDチップ14,15を前記実施の形態と同様の結線構造(図9および図11参照)によって電気的に接続してもよい。なお、1個のLEDチップをくり抜き孔に露出した放熱部材上に接着剤を介して直接実装してLEDモジュールを作製してもよい。
By the way, in the above embodiment, the
或いは、図14に示すように、LED基板13に直線状の細長い4つのくり抜き孔13aを適当な間隔で互いに平行に形成するとともに、これらのくり抜き孔13aの両側に銅箔パターン16−1〜16−5を配置し、各くり抜き孔13aにストップランプ用のLEDチップ15を配置する構成を採用してもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 14, the
なお、以上は本発明をリアコンビネーションランプとこれに備えられたLEDモジュールに対して適用した形態について説明したが、本発明は、ヘッドランプ、DRL(Daytime Running Lamp)、フォグランプ、バックランプ、サイドターンランプ、ターンシグナルランプ、リアフォグランプ、灰マウントストップランプ、ライセンスプレートランプなどの他の車両用灯具とこれに備えられたLEDモジュールに対しても同様に適用可能であることは勿論である。 Although the present invention has been described with respect to a form in which the present invention is applied to a rear combination lamp and an LED module provided therein, the present invention is not limited to a headlamp, a DRL (Daytime Running Lamp), a fog lamp, a back lamp, and a side turn. Of course, the present invention can be similarly applied to other vehicular lamps such as lamps, turn signal lamps, rear fog lamps, ash mount stop lamps, license plate lamps, and LED modules provided therein.
ところで、2色もしくは3色のLEDチップを1つのLEDモジュール内に実装する場合がある、例えば、ストップランプとテイルランプ以外にターンシグナルランプが1つのリアコンビネーションランプの車両用灯具に入った場合は、赤色のLEDチップとアンバー色のLEDチップが一緒に実装される。さらに、このリアコンビネーションランプにバックランプが追加されれば、さらに白色LEDチップも実装される。また、ターンシグナル機能付きDRLの場合であれば、DRL用の白色LEDチップと一緒にターンシグナルランプ用にアンバー色のLEDチップも実装される。 By the way, there are cases where two-color or three-color LED chips are mounted in one LED module. For example, when a turn signal lamp enters a vehicle lamp of one rear combination lamp in addition to a stop lamp and a tail lamp. The red LED chip and the amber LED chip are mounted together. Furthermore, if a back lamp is added to the rear combination lamp, a white LED chip is also mounted. In the case of a DRL with a turn signal function, an amber LED chip for a turn signal lamp is mounted together with a white LED chip for DRL.
ターンシグナルランプやサイドターンランプの場合、アンバー色を発光するLEDチップを使用するか、青色LEDチップを放熱部材に直接実装した後、ダムによって囲まれた領域にアンバー光を発光する蛍光体封止樹脂をポッティングによって充填する。 In the case of turn signal lamps and side turn lamps, use LED chips that emit amber color, or mount blue LED chips directly on the heat dissipation member, and then encapsulate the phosphor that emits amber light in the area surrounded by the dam Fill the resin by potting.
1 車両用灯具(リヤコンビネーションランプ)
2 ハウジング
3 アウタレンズ
4 灯室
5,6 バルブ
7 インナレンズ
8 リフレクタ
9 エクステンション
10 LEDモジュール
11 ソケットハウジング
12 ヒートシンク(放熱部材)
12A ヒートシンクの本体部
12B ヒートシンクの放熱フィン
13 LED基板
13a LED基板のくり抜き孔
14,15 LEDチップ
16−1〜16−6 銅箔パターン(導電パターン)
17 ワイヤー
18 ダム
19 シールリング
20 回路基板
21 制御素子
22,23 端子
1 Vehicle lamp (rear combination lamp)
2
12A Heat sink
17
Claims (10)
前記LED基板にくり抜き孔を形成し、該くり抜き孔に少なくとも1個の前記LEDチップを実装するとともに、前記くり抜き孔の周囲に複数の前記導電パターンを形成し、前記LED基板の前記くり抜き孔から露出した前記放熱部材上に前記LEDチップを直接接触させて実装したことを特徴とするLEDモジュール。 In an LED module configured to include a socket housing that can be attached to and detached from a vehicle lamp housing or a reflector, a heat dissipation member incorporated in the socket housing, and an LED substrate on which an LED chip that is a light source is mounted.
A hollow is formed in the LED substrate, and at least one LED chip is mounted in the hollow, and a plurality of the conductive patterns are formed around the hollow and exposed from the hollow of the LED substrate. An LED module, wherein the LED chip is mounted in direct contact with the heat dissipation member.
樹脂基板上に導電パターンを積層した前記LED基板にくり抜き孔を形成する工程と、
前記くり抜き孔を形成したLED基板を放熱部材に接着する工程と、
前記くり抜き孔から露出した前記放熱部材に少なくとも1個の前記LEDチップを直接接触させて実装する工程と、
前記くり抜き孔の周囲に形成された複数の前記導電パターンを介して前記LEDチップを電気的に接続する工程と、
を経て前記LEDモジュールを製造することを特徴とするLEDモジュールの製造方法。 In a method for manufacturing an LED module comprising a socket housing that can be attached to and detached from a vehicle lamp housing or reflector, a heat dissipation member incorporated in the socket housing, and an LED substrate on which an LED chip as a light source is mounted. ,
Forming a hole in the LED substrate having a conductive pattern laminated on a resin substrate;
Adhering the LED substrate formed with the cut-out holes to a heat dissipation member;
Mounting at least one LED chip in direct contact with the heat dissipating member exposed from the cutout hole; and
Electrically connecting the LED chips via the plurality of conductive patterns formed around the cut-out holes;
The LED module is manufactured through the steps.
A vehicle lamp comprising the LED module according to claim 1 detachably attached to a housing or a reflector.
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