JP2013219289A - 光半導体光源及び車両用照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光効率の低下や長期信頼性の低下を低減できる光半導体光源及び車両用照明装置を提供する。
【解決手段】光半導体実装基板と、前記光半導体実装基板の上に設けられた半導体発光素子と、前記光半導体実装基板の上に設けられた電流制限抵抗と、前記光半導体実装基板よりも熱伝導率が低い制御基板と、前記制御基板の上に設けられ前記半導体発光素子の駆動回路に含まれる回路素子と、前記光半導体実装基板と前記制御基板とを電気的に接続する接続手段と、前記光半導体実装基板の裏面に当接し前記半導体発光素子から放出される熱を外部に伝達させる第１の放熱部材と、を備えたことを特徴とする光半導体光源を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、光半導体光源及び車両用照明装置に関する。

発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）などの半導体発光素子を用いた光半導体光源は、白熱電球や冷陰極管、放電管などを用いた光源よりも消費電力を低減させたり長寿命化することが容易である。

一例として、半導体発光素子を光源とした車両用エクステリア照明は、各自動車メーカーの高級車両を中心に採用が始まり、フロントコンビネーションライトやリアコンビネーションライトなどに用いられている。さらに、リアコンビネーションライトについては、いわゆるリッターカークラスや軽自動車などの普及車両にまで採用が拡大しており、着実に搭載車両が増えている状況である。

半導体発光素子を採用する上で、設計面での重要な項目として、半導体発光素子の放熱設計が挙げられる。半導体発光素子は、素子自体の温度が高くなると発光効率が低下する特性を有する。したがって、自己温度上昇や、周囲部品の発熱による温度の影響をいかに軽減できるかが重要である。

発熱を抑える手段として、半導体発光素子や電流制限抵抗などの発熱素子の実装間隔を広げて、隣接する素子間の熱影響を緩和させる手段や、半導体発光素子の駆動電流を下げ、必要な光量を半導体発光素子の使用数で補う手段などが挙げられる。

しかし、これらの手段によると、光源自体が大きなものとなることから灯具デザインにより様々な制約が生じると共に、光源に汎用性が無く、灯具に対する一品一様の光源設計が必要となる。また、使用する基板材料の面積や、半導体発光素子の使用数が増えることで、コスト高となる傾向がある。

発熱を抑えるもうひとつの手段として、半導体発光素子や電流制限抵抗などを、熱伝導の高い金属基板や、セラミックス材料の基板などに実装し、放熱部材と接触させて、温度上昇を下げる手段が考えられる。

この手段は、光源の小型化に有効であり、光源に汎用性を持たすことが可能となる。しかし、金属基板やセラミックス基板に半導体光源と電流制限抵抗、コネクタ等の外部からの給電部品、その他必要な部品を実装するため、相応の基板面積が必要となり、コスト高となる傾向がある。

一方で、半導体発光素子ひとつあたりの駆動電力を上げ、半導体発光素子の使用数量を削減し、半導体発光素子の実装基板に低コストで熱伝導率の低い材料を使用するなどして、部材コストを下げる方策も考えられる。しかし、これも、半導体発光素子の発光効率の低下や、長期信頼性の低下につながる可能性が高い。

特開２００３−１１５２０８号公報

コストを抑えつつ、発光効率の低下や長期信頼性の低下を低減できる光半導体光源及び車両用照明装置を提供する。

光半導体実装基板と、前記光半導体実装基板の上に設けられた半導体発光素子と、前記光半導体実装基板の上に設けられた電流制限抵抗と、前記光半導体実装基板よりも熱伝導率が低い制御基板と、前記制御基板の上に設けられ前記半導体発光素子の駆動回路に含まれる回路素子と、前記光半導体実装基板と前記制御基板とを電気的に接続する接続手段と、前記光半導体実装基板の裏面に当接し前記半導体発光素子から放出される熱を外部に伝達させる第１の放熱部材と、を備えたことを特徴とする光半導体光源が提供される。

また、上記の光半導体光源を備えたことを特徴とする車両用照明装置が提供される。

コストを抑えつつ、発光効率の低下や長期信頼性の低下を低減できる光半導体光源及び車両用照明装置が提供される。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両用照明装置の斜視組立図である。 図２（ａ）は、本発明の実施の形態に係る車両用照明装置を正面側からみた模式斜視図であり、（ｂ）は、裏面側からみた模式図である。 図３は、光半導体実装基板１０および制御基板５０を拡大して表した模式斜視図である。 図４（ａ）は、本発明の実施形態にかかる光半導体光源の回路構成を表す模式平面図であり、図４（ｂ）は、その等価回路図であり、図４（ｃ）は、トリミングが施された後の状態を表す。 図５（ａ）は、本発明の実施形態に係る光半導体光源の回路構成の変形例を表す模式平面図であり、図５（ｂ）は、その等価回路図である。 図６（ａ）は、比較例の光半導体光源を表す模式平面図であり、図６（ｂ）は、その等価回路図である。 図７（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る光半導体光源の接続手段４８を拡大して示した模式斜視図であり、図７（ｂ）はそのＡ−Ａ線の模式断面図である。 図８（ａ）は、第２の実施形態に係る光半導体光源の他の具体例を表す模式斜視図であり、図８（ｂ）は、その模式側面図である。 図９（ａ）は、第２の実施形態に係る光半導体光源の他の具体例を表す模式斜視図であり、図９（ｂ）は、その模式側面図である。 図１０（ａ）は第１のヒートシンク３００の模式平面図であり、図１０（ｂ）は第１のヒートシンク３００の模式側面図である。また、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）の一点鎖線Ｂ−Ｂにおける模式断面図である。 図１１（ａ）は第１のヒートシンク３００の模式平面図であり、図１１（ｂ）は第１のヒートシンク３００の模式側面図である。また、図１１（ｃ）及び（ｄ）は、図１１（ａ）の一点鎖線Ｃ−Ｃにおける模式断面図である。 図１２（ａ）は、本発明の実施形態に係る車両用照明装置を正面側からみた模式斜視図であり、図１２（ｂ）は、裏面側からみた模式図である。 図１３は、本実施形態の車両用照明装置を搭載した灯具の模式断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において、同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る車両用照明装置の斜視組立図である。
また、図２（ａ）は、本実施形態に係る車両用照明装置を正面側からみた模式斜視図であり、（ｂ）は、裏面側からみた模式図である。
車両用照明装置１００は、光半導体光源１５０と、これを覆うカバー７００と、を備える。

光半導体光源１５０は、第１のヒートシンク（第１の放熱部材）３００と、この上に搭載された光半導体実装基板１０と、制御基板５０と、を有する。光半導体実装基板１０の裏面は、第１のヒートシンク３００と当接している。なおここで、「当接」とは、光半導体実装基板１０や制御基板５０が第１のヒートシンク３００に直接的に接触するものには限定されず、例えば、光半導体実装基板１０において生ずる熱を第１のヒートシンク３００に効率よく伝達するため、伝熱性のグリースや、伝熱性の接着剤などを介して搭載されているものも含むものとする。

光半導体実装基板１０の上には、光源となるＬＥＤ（Light Emitting Diode）などを用いた半導体発光素子（図示しない）が実装されている。光半導体実装基板１０は、例えば、アルミナや窒化アルミニウムなどの無機材料により形成することができる。あるいは、光半導体実装基板１０は、金属板の表面に絶縁層を被覆した基板とすることができる。この場合の絶縁層は、有機材料でも無機材料でもよい。

半導体実装基板１０には、半導体発光素子を取り囲むように、凹部２７を有するリフレクタ２２が実装されている。なお、複数の半導体発光素子、リフレクタ２２が実装された領域のことを、以降、発光部２０と称す。

リフレクタ２２は、例えば、樹脂やセラミックスなどからなり、その凹部２７の中に半導体発光素子１８が露出するように、リフレクタ２２が半導体実装基板１０の上に実装される。そして、リフレクタ２２の凹部２７の内壁面が反射面を形成している。半導体発光素子１０から放出された光は、上方に向けて直接取り出されるか、あるいは、凹部２７の内壁面で反射されて上方へ向けて取り出すことができる。

制御基板５０の上には、光半導体実装基板１０に実装された発光部２０の駆動回路に含まれる抵抗などの回路素子（図示しない）が実装されている。制御基板５０は、例えば、ガラスエポキシ基板とすることができる。

第１のヒートシンク３００は、光半導体実装基板１０や制御基板５０で発生した熱を光半導体光源１５０の外部に放出する。第１のヒートシンク３００は、例えばアルミニウムなどの熱伝導性の高い材料により形成されている。第１のヒートシンク３００には、カバー７００と係合する係合凸部３０２、フランジ部３０４、複数のフィン３０６、貫通孔３０８が設けられている。

光半導体実装基板１０と制御基板５０とは、接続手段４０により電気的に接続されている。接続手段４０は、光半導体実装基板１０に形成された電極（図示しない）と、制御基板５０に形成された電極（図示しない）と、が接続されている。接続手段４０としては、金属のワイヤ、リボン、ストラップなどを用いることができる。一例として、接続手段４０をリン青銅により形成することができる。あるいは、接続手段４０として、はんだ付けを用いることもできる。

制御基板５０には、給電端子７２、７４、７６が設けられている。給電端子７２、７４、７６は、第１のヒートシンク３００に設けられた貫通孔３０８のなかに延在し、第１のヒートシンク３００の後方から挿入されるコネクタ７２０に接続され、外部から給電される。なお、給電端子はこの具体例には限定されず、例えば給電端子が２つで構成されていてもよく、４つ以上であってもよい。要は、半導体光源１５０が所望の特性を有するように給電端子が設けられていれば、給電端子の数量は限定されない。

カバー７００は、第１のヒートシンク３００に設けられた係合凸部３０２と係合する係合開口７０２を有する。係合開口７０２と係合凸部３０２とを係合させた状態において、カバー７００は、第１のヒートシンク３００と係合する。

図３は、光半導体実装基板１０および制御基板５０を拡大して表した模式斜視図である。
光半導体実装基板１０に実装された半導体発光素子１８は、外部より供給された電力により光を放出する。半導体発光素子１８は、ウェーハからダイシングされたＬＥＤなどの半導体チップのままの形態でもよく、あるいは、ＬＥＤなどの半導体チップが樹脂やセラミックなどのパッケージに実装された形態でもよい。これら半導体チップやパッケージの形態のものは、はんだや導電性接着剤などにより、光半導体実装基板１０に実装できる。

ＬＥＤなどの半導体発光素子１８の発光色は、赤色光の他、黄色や白色など、用途に応じて適宜設定することができる。
なお、半導体発光素子１８が半導体チップのまま実装された場合には、半導体発光素子１８を外部由来の湿気やガスなどから保護するため、例えば、半導体発光素子１８の周縁を覆うように、発光部２０が透光性の樹脂（図示しない）で封止されていてもよい。また、半導体発光素子１８が樹脂で封止されている場合には、例えば、発光部２０に封止された樹脂の中に分散させて半導体発光素子１８より放出される光を吸収して異なる波長の光を放出する蛍光体（図示しない）を有していてもよい。
一方、制御基板５０の上には、図示しない抵抗などの回路素子が適宜配置されている。

上述した具体例において、アルミナや窒化アルミニウムあるいは絶縁層で被覆した金属板により光半導体実装基板１０を形成し、ガラスエポキシ基板により制御基板５０を形成した場合には、光半導体実装基板１０のほうが熱伝導率が高いといえる。

半導体発光素子１８は、温度が上昇すると発光効率が低下し、また寿命も短くなる傾向がある。これに対して、本実施形態によれば、熱伝導性の高い光半導体実装基板１０に半導体発光素子１８を実装することにより、放熱を促進できる。光半導体実装基板１０をヒートシンク３００の上に搭載することで、ヒートシンク３００への放熱を促進させ、半導体発光素子１８の発光効率の低下や寿命の劣化を抑制できる。

特に、複数の半導体発光素子１８を用いる場合にも、本実施形態によれば、熱伝導性の高い光半導体実装基板１０に半導体発光素子１８を実装することで、コストを抑えつつ、半導体発光素子１８からの放熱を促進させ、発光効率の低下や寿命の劣化を抑制できる。特に、本具体例のように、複数の半導体発光素子１８が高い密度で実装される場合、熱も高い密度で発生するので、放熱が重要である。これに対して、本実施形態によれば、光半導体実装基板１０を介してヒートシンク３００への放熱を促進でき、高い発光効率や良好な長期信頼性を維持できる。

実際に車両用照明装置などの光源として使用する場合は、図示しないダイオード、コンデンサ、抵抗、保護素子、コネクタなどの回路素子を適宜搭載する必要がある。つまり、半導体発光素子１８の駆動回路に含まれる回路素子を搭載する必要がある。このような場合に、熱伝導率の高い基板だけで光源を構成すると、発熱しない回路素子の搭載面積も熱伝導率の高い基板上に確保する必要があり、光源がコスト高になる。

これに対して本実施形態においては、半導体発光素子１８以外の回路素子を、光半導体実装基板１０ではなく、熱伝導率は低いが安価な制御基板５０の上に実装する。こうすることで、部品実装面積に対するコストを低く抑えることができる。

また、半導体発光素子１８以外の回路素子を制御基板５０の側に実装することで、光半導体実装基板１０上における発熱量が低減し、これに近接配置される半導体発光素子１８の温度上昇も低減する。これにより、半導体発光素子１８の発光効率が向上し、光半導体実装基板１０を小型化でき、さらなるコスト低減も可能となる。

また、光半導体実装基板１０としてガラスエポキシ基板などを使用する場合に比べて、放熱が良好になるために部品を密集して配置でき、光源を小型化できる。その結果として、各種の灯具デザインに対して光源の取り付けの制約を軽減でき、汎用性の高い光源を提供することが可能となる。またさらに、基板面積の最小化、半導体発光素子の使用数量の最小化により、コスト低減も期待できる。

次に、本実施形態に係る光半導体光源の回路構成について、さらに詳しく説明する。
図４（ａ）は、本発明の実施形態にかかる光半導体光源の模式平面図であり、図４（ｂ）は、その等価回路図である。

光半導体実装基板１０の上には、電極１２、１４、１６が形成されている。電極１２と電極１４との間には、半導体発光素子１８が接続され、半導体発光素子１８を取り囲むようにリフレクタ２２が配置されて発光部２０が形成されている。電極１４と電極１６との間には、第１の電流制限抵抗３０が接続されている。

半導体発光素子１８は、図４（ｂ）に表したように、２つずつ並列に接続された回路が３段に直列接続されている。

ただし、半導体発光素子１８の数は、図示したものには、限定されない。すなわち、半導体発光素子１８は、少なくともひとつ設けられていればよい。また、複数の半導体発光素子１８を設ける場合の接続は、直列でもよく並列でもよい。
一方、制御基板５０の上には、電極５２、５４、５６が形成されている。電極５４と電極５６との間には、第２の電流制限抵抗６０が接続されている。また、電極５２と電極５６には、外部回路からの給電端子７０、７０が接続されている。
光半導体実装基板１０の電極１２、１６と、制御基板５０の電極５２、５４と、は、接続手段４０、４０により電気的に接続されている。

なお、光半導体実装基板１０および制御基板５０に設けられた電極１２、１６ならびに５２、５４、および、接続手段４０、４０の接続箇所は、図示した箇所に限定されない。要は、接続手段４０、４０が、光半導体実装基板１０と制御基板５０とを電気的に接続していれば、接続箇所は限定されない。

図４（ｂ）に表した等価回路からも分かるように、一対の給電端子７０の間で、発光部２０と、第１の電流制限抵抗３０と、第２の電流制限抵抗６０と、は直列に接続されている。したがって、給電端子７０、７０の間に駆動電圧を印加すると、第１及び第２の電流制限抵抗３０、６０により制限された電流が発光部２０を流れ、発光させることができる。

第１の電流制限抵抗３０は、複数個配置されていてもよく、また、半導体発光素子１８との電気的接続において、半導体発光素子１８からみて電源プラス（＋）側の配線上、電源マイナス（−）側の配線上、電源プラス（＋）側と電源マイナス（−）側の両方の配線上に配置してもよい。また、第１の電流制限抵抗３０の形態としては、表面実装型の抵抗素子や、基板上に印刷等の手段で形成した印刷抵抗などを挙げることができる。

また、第２の電流制限抵抗６０も、複数個配置されてもよく、また、図４（ｂ）に表した半導体発光素子１８との電気的接続において、半導体発光素子１８からみて電源プラス（＋）側の配線上、電源マイナス（−）側の配線上、電源プラス（＋）側と電源マイナス（−）側の両方の配線上、のいずれに配置してもよい。また、第２の電流制限抵抗６０の形態としては、ディスクリート実装抵抗素子や表面実装抵抗素子などを挙げることができる。

本実施形態の構成のように、第２の電流制限抵抗６０を制御基板５０の側に実装することで、光半導体実装基板１０上に設けられた第１の電流制限抵抗３０の発熱量が低減し、これに近接配置される半導体発光素子１８の温度上昇も低減する。これにより、半導体発光素子１８の発光効率が向上し、光半導体実装基板１０も小型化でき、さらなるコスト低減も可能となる。

本実施形態の光半導体光源１５０においては、第１の電流制限抵抗３０は、トリミングが可能とされている。
図４（ｃ）は、トリミングが施された後の状態を表す。すなわち、第１の電流制限抵抗３０は、トリミングにより形成された切除部３６を有する。切除部３６は、例えば、レーザーを照射して電流制限抵抗３０の一部を除去することにより形成できる。あるいは、治具を押し当てて電流制限抵抗３０の一部を除去することも可能である。

第１の電流制限抵抗３０として、印刷により形成した印刷抵抗を形成すると、このようなトリミングを容易に実施できる。発光部２０の電気的、光学的特性のばらつきに対して、光半導体実装基板１０上の第１の電流制限抵抗３０にトリミングを施すことで、それぞれの特性の光源間のばらつきを抑えることができる。

図５（ａ）は、本発明の実施形態に係る光半導体光源の回路構成の変形例を表す模式平面図であり、図５（ｂ）は、その等価回路図である。
本実施形態の光半導体光源１６０においては、光半導体実装基板１０の上に、２種類の点灯回路が形成されている。本具体例においては、これら２種類の点灯回路は、それぞれ車両用の尾灯（テールライト）と制御灯（ストップライト）の点灯回路である。

光半導体実装基板１０の上には、電極１２〜１７が形成されている。電極１２と電極１３との間には、第１の電流制限抵抗３２が接続されている。電極１３と電極１４、１４との間には、２つの半導体発光素子１８が並列に接続されている。電極１４、１４と電極１５との間には、さらに２つの半導体発光素子１８が並列に接続されている。電極１５と電極１６との間には、ひとつの半導体発光素子１８が接続されている。電極１６と電極１７との間には、第１の電流制限抵抗３４が接続されている。

一方、制御基板５０の上には、電極５２〜５８が形成されている。そして、これら電極のあいだに、第２の電流制限抵抗６２、６４、ダイオード８０、８２、コンデンサ８４などの回路素子が接続されている。電極５２と電極５３との間には、第２の電流制限抵抗６２が接続されている。電極５３と電極５４との間には、ダイオード８０が接続されている。電極５５と電極５６との間には、コンデンサ８４が接続されている。電極５６と電極５７との間には、第２の電流制限抵抗６４が接続されている。電極５７と電極５８との間には、ダイオード８２が接続されている。

光半導体実装基板１０の電極１２と制御基板５０の電極５２とは、接続手段４２により接続されている。同様に、光半導体実装基板１０の電極１５と制御基板５０の電極５５とは、接続手段４４により接続され、光半導体実装基板１０の電極１７と制御基板５０の電極５６とは、接続手段４６により接続されている。
このようにして、給電端子７２と給電端子７４との間に、点灯回路Ａ−Ｇが形成され、給電端子７４と給電端子７６との間に、点灯回路Ｂ−Ｇが形成されている。

点灯回路Ａ−Ｇは車両用の制御灯（ストップライト）の点灯回路であり、点灯回路Ｂ−Ｇは尾灯（テールライト）の点灯回路である。点灯回路Ａ−Ｇは、２直列２並列に接続された４つの半導体発光素子１８を、例えば、６．４ボルト、２００ミリアンペアで点灯させる。すなわち、点灯回路Ｂ−Ｇにおいては、半導体発光素子１８ひとつあたり、ＶＦ（順方向電圧）３．２ボルト、ＩＦ（順方向電流）１００ミリアンペアで点灯させる。点灯回路Ｂ−Ｇは、ひとつの半導体発光素子１８を、例えば、ＶＦ３ボルト、ＩＦ２０ミリアンペアで点灯させる。

この光半導体光源１６０を１３．５ボルトの電源で駆動させる場合、回路Ａ−Ｇの電流制限抵抗の合計は３５．５オームであり、回路Ｂの電流制限抵抗の合計は５２５オームである。つまり、電流制限抵抗の値は、回路Ａ−Ｇと回路Ｂ−Ｇとのあいだで、１０倍以上異なる。

図６（ａ）は、比較例の光半導体光源を表す模式平面図であり、図６（ｂ）は、その等価回路図である。
本比較例の光半導体光源８００においては、熱伝導率が高い基板８１０の上に、半導体発光素子８１８、電流制限抵抗８３２、８３４、ダイオード８８０、８８２が実装されている。ダイオード８８０と電流制限抵抗８３２と４つの半導体発光素子８１８とは、点灯回路Ａ−Ｇを構成している。ダイオード８８２と電流制限抵抗８３４とひとつの半導体発光素子８１８とは、点灯回路Ｂ−Ｇを構成している。

この比較例の光半導体光源８００の場合、まず、熱伝導性の高い基板８１０の上に全ての回路素子を搭載するので、基板８１０が大面積となり、コストが上昇する。また、全ての電流制限抵抗が半導体発光素子８１８と同一の基板８１０の上に実装されるので、電流制限抵抗から放出された熱により半導体発光素子８１８の温度が上昇しやすく、発光効率の低下や寿命の劣化が生じやすい。

また、比較例において、回路Ａ−Ｇ、回路Ｂ−Ｇの電流制限抵抗８３２、８３４をいずれも印刷抵抗で構成しようとすると、前述したように、電流制限抵抗の値が回路毎に１０倍以上も異なるので、抵抗のサイズが互いに大きく異なる。その結果として、基板８１０上の各素子の配置が不均一になったり、基板８１０が大面積化する。

一方、比較例において、電流制限抵抗８３２、８３４を印刷抵抗で形成しつつ、そのサイズを同程度にするためには、抵抗材料を変える必要がある。すなわち、電流制限抵抗８３２には抵抗率の抵抗材料を用い、電流制限抵抗８３４には高抵抗の抵抗材料を用いる必要がある。しかし、このように異なる抵抗材料を用いるためには、異なる抵抗率の抵抗材料を、抵抗率ごとに複数回印刷する必要があり、コスト高となる。

これに対して、本実施形態によれば、図５に表したように、制御基板５０に実装する第２の電流制限抵抗６２、６４に、電流制限作用の一部を移すことが可能となる。つまり、電流制限抵抗６２、６４に、それぞれ適当な抵抗値を有する面実装型の抵抗素子などを用いることができる。その結果として、第１の電流制限抵抗３２、３４のサイズを小さくし
また、第２の電流制限抵抗６２、６４の抵抗値を調整することにより、第１の電流制限抵抗３２、３４の抵抗値を近づけることができる。その結果として、電流制限抵抗３２、３４を印刷抵抗で形成する場合でも、同一の抵抗材料を用いて一回の印刷で形成できるので、コストを抑えることができる。

また、図４（ｃ）に関して前述したように、第１の電流制限抵抗３２、３４をレーザーなどでトリミングすることで、発光部２０の電気的、光学的特性のばらつきを調整することができる。

（第２の実施形態）
図７（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る車両用照明装置における光半導体光源１７０の内、接続手段４８近傍を拡大して示した模式斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の一点鎖線Ａ−Ａの模式断面図である。
接続手段４８は、発光部２０のリフレクタ２２に固定され、リフレクタ２２の下方と側方とにそれぞれ延出している。リフレクタ２２の下方において、接続手段４８は、光半導体実装基板１０に形成された電極（図示しない）と接続されている。リフレクタ２２の側方において、接続手段４８は制御基板５０に形成された電極（図示しない）と接続されている。 接続手段４８は、例えば、リフレクタ２２を樹脂により形成し、その中にインサート成形することにより、リフレクタ２２と一体的に形成して固定することができる。あるいは、接続手段４８は、リフレクタ２２に嵌合させたり、打ち込みにより固定してもよい。

本実施形態によれば、部品点数を減らせるとともに、組立工程も簡略化でき、構造的にも小型でシンプルで、機械的な強度や信頼性なども向上させることが可能となる。また、車両用照明装置に適用した場合、振動や温度変化などに対して耐久性のある接続手段を提供でき、小型で信頼性の高い車両用照明装置を実現することができる。

図８（ａ）、（ｂ）及び図９（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る光半導体光源の他の具体例をそれぞれ表す模式斜視図及び側面図である。
図８（ａ）、（ｂ）及び図９（ａ）、（ｂ）に表した光半導体光源１８０および１９０においても、光半導体実装基板１０の上に発光部２０が実装されている。

そして、発光部２０のリフレクタ２２には、接続手段４８が固定されている。接続手段４８は、光半導体実装基板１０と制御基板５０とを接続している。すなわち、接続手段４８は、半導体発光素子１８や光半導体実装基板１０の上に形成された電極パターンや電流制限抵抗（図示しない）などと適宜接続されている。そして、接続手段４８は、光半導体実装基板１０の外側に向けて延出し、制御基板５０に形成された電極と接続されている。

図８（ａ）、（ｂ）及び図９（ａ）、（ｂ）に表した具体例においても、部品点数を減らせるとともに、組立工程も簡略化でき、構造的にも小型でシンプルで、機械的な強度や信頼性なども向上させることが可能となる。
本具体例における接続手段４８の材料は、導電性があり、所定の機械的な強度を有するものであればよい。

また、図８（ａ）、（ｂ）に表したように、光半導体実装基板１０と制御基板５０とを略同一な平面上に配置し、接続手段４８を水平方向に延在させて制御基板５０と接続してもよい。
あるいは、図９（ａ）、（ｂ）に表したように、光半導体実装基板１０と制御基板５０とを上下に配置し、接続手段４８を下方に延在させて制御基板５０と接続してもよい。

本具体例を車両用照明装置に適用した場合、振動や温度変化などに対して耐久性のある接続手段を提供でき、小型で信頼性の高い車両用照明装置を実現することができる。

（第３の実施形態）
図１０は、第１のヒートシンク３００を表す模式図である。すなわち、図１０（ａ）は第１のヒートシンク３００の模式平面図であり、図１０（ｂ）は第１のヒートシンク３００の模式側面図である。また、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）の一点鎖線Ｂ−Ｂにおける模式断面図である。なお、図１０（ａ）〜（ｃ）に表したヒートシンク３００は、図１及び図２に関して前述したヒートシンク３００に対応する。
図１０（ａ）に表したように、第１のヒートシンク３００は、その上面に、光半導体実装基板１０を搭載する搭載面３２０と、制御基板５０を搭載する搭載面３３０と、を有する。また、搭載面３２０を介して、搭載面３３０の反対側には、光半導体実装基板１０や制御基板５０が搭載されない非搭載面３４０を有する。

図１０に表した具体例においては、光半導体実装基板１０と接触するヒートシンク３００の上面は、制御基板５０と接触するヒートシンク３００の上面よりも、高くしている。つまり、ヒートシンク３００の上面のうちで、光半導体実装基板１０を搭載する搭載面３２０は、制御基板５０を搭載する搭載面３３０よりも高く、これら搭載面のあいだには、段差がある。つまり、光半導体実装基板１０を、制御基板５０の放熱経路から遠ざけている。こうすることにより、制御基板５０から放出された熱が、光半導体実装基板１０に流入することを抑制できる。換言すると、光半導体実装基板１０が、制御基板５０からの放熱の影響を受けにくくなる。

また、光半導体実装基板１０を制御基板５０よりも高く配置しているため、制御基板５０の位置にとらわれず光半導体実装基板１０の位置を任意に設定することができるため、光源デザインの自由度が増す。

なお、図１０（ｃ）に表したように、非搭載面３４０は、搭載面３２０と略同じか、搭載面３２０よりも高く設定することが望ましい。このような構成とすることにより、光半導体実装基板１０で発生した熱が搭載面３２０に伝導され、さらに、非搭載面３４０の方向に伝導しやすくなるため、光半導体実装基板１０からの熱伝導を促進することができる。

（第４の実施形態）
図１１は、第１のヒートシンク３００の変形例を表す模式図である。すなわち、図１１（ａ）は第１のヒートシンク３００の模式平面図であり、図１１（ｂ）は第１のヒートシンク３００の模式側面図である。また、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）の一点鎖線Ｃ−Ｃにおける模式断面図である。なお、図１１（ａ）〜（ｃ）に表したヒートシンク３００は、図１及び図２に関して前述したヒートシンク３００に対応する。
搭載面３２０と搭載面３３０とのあいだには、光半導体実装基板１０と制御基板５０とをそれぞれ所定の位置に導くためのガイド３５０が設けられている。ガイド３５０は、例えば凸状に形成することができる。すなわち、凸状のガイド３５０が、光半導体実装基板１０あるいは制御基板５０の側面に当接することにより、光半導体実装基板１０と制御基板５０の位置を決めることができる。

ただし、本実施形態は、これに限定されるものではなく、例えば、図１１（ｃ）に表したように、搭載面３２０は光半導体実装基板１０が当接する部分のみでなく、例えば非搭載面３４０の高さを、搭載面３２０と略同じ高さか、搭載面３２０よりも高く設定することが望ましい。このような構成とすることにより、第３の実施形態の構成と同じように、光半導体実装基板１０からの熱伝導を促進することができる。

また、図１１（ｄ）に表したように、ヒートシンク３００の上面のうちの、光半導体実装基板１０を搭載する搭載面３２０と、制御基板５０を搭載する搭載面３３０と、は、前者が後者よりも低くてもよい。この場合、搭載面３２０に直交する面がガイド３５０の役割を果たす。こうすることで、光半導体実装基板１０が制御基板５０よりも低くされており、制御基板５０の位置にとらわれず光半導体実装基板１０の位置を任意に設定することができるため、光源デザインの自由度が増す。

（第５の実施形態）
図１２は、本発明の第５の実施の形態に係る車両用照明装置１００を示す図である。すなわち、図１２（ａ）は、本実施形態に係る車両用照明装置を正面側からみた模式斜視図であり、図１２（ｂ）は、裏面側からみた模式図である。

本実施形態においては、第１のヒートシンク３００の外側に、第１のヒートシンク３００と係合する第２のヒートシンク（第２の放熱部材）３１０が設けられている。第２のヒートシンク３１０の材料として、第１のヒートシンク３００よりも熱放射率の高い材料を用いることにより、第１のヒートシンク３００からの放熱を促進できる。
例えば、第１のヒートシンク３００をアルミニウムにより形成し、第２のヒートシンク３１０をＰＢＴ（Poly Buthylene Terephthalete）などの樹脂により形成した場合、発光部などから放出された熱は、第１のヒートシンク３００から第２のヒートシンク３１０へ効率よく伝わり、第２のヒートシンク３１０から外部に効率よく放出される。なお、第２のヒートシンク３１０は、第１のヒートシンク３００の表面に熱放射率の高い物質を形成することにより構成されていてもよい。例えば、第２のヒートシンク３１０は、アルミニウムで形成された第１のヒートシンク３００の表面をアルマイト処理することにより形成されたアルマイト層であってもよい。

なお、第１のヒートシンク３００及び第２のヒートシンク３１０のフィン形状は、特定の形状には限定されない。例えば、図１１に表したように、第１のヒートシンク３００及び第２のヒートシンク３１０のフィンは、それぞれ、光半導体光源１５０の形状に沿って、放射円状に形成されていてもよい。

（第６の実施形態）
図１３は、本実施形態の車両用照明装置１００を搭載した灯具の模式断面図である。
灯具６００は、リフレクタ６２０とレンズ６５０とを有する。そして、リフレクタ６２０、レンズ６５０と対向する位置に設けられた開口６４０に本実施形態の車両用照明装置１００が挿入されている。車両用照明装置１００から放出された光は、直接か、リフレクタ６２０により反射され、レンズ６５０を介して外部に放出される。この灯具６００は、例えば、自動車のテールライト部に設けることができる。

この灯具６００において、第１のヒートシンク３００に形成されたフランジ部３０４よりも前方の部分は、リフレクタ６２０およびレンズ６５０により取り囲まれた状態となる。車両用照明装置１００とリフレクタ６２０とは、水密に係合させることができる。必要に応じて、ゴムやシリコーンなどの材料からなるシール６６０を、車両用照明装置１００とリフレクタ６２０との間に設けてもよい。

なお、車両用照明装置１００には、例えば図１２（ａ）に示すような灯具係合凸部３６０を有し、図１３に示すようにして灯具６００との係合をより強固としてもよい。また、灯具係合凸部３６０に対応する係合凹部（図示しない）を灯具に有してもよい。また、灯具に例えば弾性体で構成された係合手段（図示しない）を有してもよい。要は、車両用照明装置１００および灯具６００との係合をより強固とするためにはどのような手段を用いてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 光半導体実装基板、１２、１３、１４、１５、１６、１７ 電極、１８ 半導体発光素子、２０ 発光部、２２ リフレクタ、２５ 樹脂、２７ 凹部、３０ 電流制限抵抗、３２、３４ 電流制限抵抗、３６ 切除部、４０、４２、４４、４６、４８ 接続手段、５０ 制御基板、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８ 電極、６０、６２、６４ 電流制限抵抗、７０、７２、７４、７６ 給電端子、８０、８２ ダイオード、８４ コンデンサ、１００ 車両用照明装置、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０ 光半導体光源、３００ 第１のヒートシンク、３０２係合凸部、３０４ フランジ部、３０６ フィン、３０８ 貫通孔、３１０ 第２のヒートシンク、３２０ 搭載面、３３０ 搭載面、３４０ 非搭載面、３５０ ガイド、３６０灯具係合凸部、６００ 灯具、６２０ リフレクタ、６４０ 開口、６５０ レンズ、６６０ シール、８００ 光半導体光源、８１０ 基板、８２０ 発光部、８３２、８３４ 電流制限抵抗、８８０、８８２ ダイオード

Claims (8)

1. 光半導体実装基板と、
   前記光半導体実装基板の上に設けられた半導体発光素子と、
   前記光半導体実装基板の上に設けられた電流制限抵抗と、
   前記光半導体実装基板よりも熱伝導率が低い制御基板と、
   前記制御基板の上に設けられ前記半導体発光素子の駆動回路に含まれる回路素子と、
   前記光半導体実装基板と前記制御基板とを電気的に接続する接続手段と、
   前記光半導体実装基板の裏面に当接し前記半導体発光素子から放出される熱を外部に伝達させる第１の放熱部材と、
   を備えたことを特徴とする光半導体光源。
2. 前記電流制限抵抗は、印刷により前記光半導体実装基板の上に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の光半導体光源。
3. 前記電流制限抵抗は、トリミングが施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体光源。
4. 前記光半導体実装基板の上に設けられ、前記複数の半導体発光素子を取り囲むように収容するリフレクタをさらに備え、
   前記接続手段は、前記リフレクタに固定されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光半導体光源。
5. 前記第１の放熱部材は、前記制御基板の裏面に当接し、
   前記光半導体実装基板の裏面と当接する前記第１の放熱部材の搭載面と、前記制御基板の裏面と当接する前記第１の放熱部材の搭載面と、の高さが異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光半導体光源。
6. 前記第１の放熱部材は、前記光半導体実装基板と前記制御基板を所定の位置に導くガイドを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の光半導体光源。
7. 前記第１の放熱部材と係合され、前記第１の放熱部材よりも熱放射率の高い第２の放熱部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の光半導体光源。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の光半導体光源を備えたことを特徴とする車両用照明装置。

Images