JP2014035882A - Light source unit of lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は自動車等の車両に装備されるランプの光源として用いられる光源ユニットに関し、特にフレキシブル回路基板に発光素子を搭載した光源ユニットに関するものである。 The present invention relates to a light source unit used as a light source of a lamp installed in a vehicle such as an automobile, and more particularly to a light source unit in which a light emitting element is mounted on a flexible circuit board.
半導体発光素子を光源に用いるランプ、特に複数個の発光素子を用いるランプでは、これら複数個の発光素子を1つの回路基板に搭載して光源ユニットを構成することが行われている。特許文献1では、バスバーを一体に有するベース部に複数のLED(発光ダイオード)を搭載するとともに、LEDから出射した光を所要の配光とするためのレンズ部や反射部を有する光学部材を当該ベース部ないしはランプハウジングに固定支持する構成が提案されている。しかし、この特許文献1の技術はベース部を平坦な板材として構成しているため、ランプへの適用の自由度に制約を受けることが多い。すなわち、ランプの前面レンズや前面カバーが自動車の車体形状に合わせて傾斜面あるいは曲面として形成されているランプにおいては、これら前面レンズや前面カバーの全面にわたってほぼ均一な発光光度を得るためには光源ユニットを構成している複数個のLEDを当該前面レンズや前面カバーの形状に対応して三次元に配設することが好ましいが、特許文献1の技術ではLEDは平面配置されているためにこのような要求を満たすことは難しい。 In a lamp using a semiconductor light emitting element as a light source, particularly a lamp using a plurality of light emitting elements, a light source unit is configured by mounting the plurality of light emitting elements on one circuit board. In Patent Document 1, a plurality of LEDs (light emitting diodes) are mounted on a base portion integrally including a bus bar, and an optical member having a lens portion and a reflection portion for making light emitted from the LEDs a required light distribution A structure that is fixedly supported on a base portion or a lamp housing has been proposed. However, the technique of Patent Document 1 is often limited by the degree of freedom of application to a lamp because the base portion is configured as a flat plate. That is, in a lamp in which the front lens and front cover of the lamp are formed as an inclined surface or a curved surface in accordance with the shape of the automobile body, a light source is required in order to obtain a substantially uniform luminous intensity over the entire surface of the front lens and front cover. It is preferable to arrange a plurality of LEDs constituting the unit in a three-dimensional manner corresponding to the shape of the front lens or the front cover. It is difficult to meet such requirements.
このような要求に対し、特許文献2では、光源ユニットのベース部として板厚方向に自由に曲げ形成することが可能なフレキシブル回路基板を採用し、このフレキシブル回路基板を階段状となるように板厚方向に曲げ形成するとともに、形成された複数の階段状の搭載部にそれぞれLEDを搭載する構成がとられている。この特許文献2の技術を用いることにより、ランプの前面レンズや前面カバーの傾斜面や湾曲面の形状に沿って複数のLEDを配設することができ、これら前面レンズや前面カバーのほぼ全面にわたって均一な発光光度となるランプを構成することが可能になる。
In response to such a requirement,
特許文献2の技術では、LEDを三次元的に配設する上では有効であるが、このように構成したときには各LEDに対応してインナーレンズやリフレクタ等の光学部材を配設する上での問題が生じる。すなわち、フレキシブル回路基板の剛性が低いため、光学部材をフレキシブル回路基板に固定支持させたのでは当該光学部材を安定にかつ高い精度で支持することは難しい。光学部材の支持の安定性、精度を高めるために剛性の高い補強板を配設し、フレキシブル回路基板をこの補強板に沿うように配設することが考えられるが、この構成にした場合ではフレキシブル回路基板の形状は補強板の形状に制約されることになり、フレキシブル回路基板を用いたことによる形状の自由度が失われてしまうとともに、構成の異なるランプを製造する毎に当該形状に特化されたそれぞれ異なる形状の補強板を設計、製造する必要があり、そのための工数、コストが無視できないものとなる。
The technique of
本発明の目的はフレキシブル回路基板に発光素子を搭載した光源ユニットにおいて、フレキシブル回路基板による形状の自由度を確保する一方で当該発光素子に対応して配設する光学部材を安定にかつ高精度に支持することが可能な光源ユニットを提供するものである。 An object of the present invention is to provide a light source unit in which a light emitting element is mounted on a flexible circuit board, while ensuring flexibility in the shape of the flexible circuit board, while stably and highly accurately arranging an optical member disposed corresponding to the light emitting element. A light source unit that can be supported is provided.
本発明は、発光素子を搭載したフレキシブル回路基板と、このフレキシブル回路基板に支持される光学部材とを備える光源ユニットであって、フレキシブル回路基板は発光素子を搭載した領域に補強板を備えており、光学部材は当該領域においてフレキシブル回路基板に支持されていることを特徴とする。この補強板は少なくともフレキシブル回路基板よりも機械的強度および熱伝導率の高い材料で形成される。また、フレキシブル回路基板は補強板を備えていない領域において板厚方向に曲げ形成される。 The present invention is a light source unit including a flexible circuit board on which a light emitting element is mounted and an optical member supported by the flexible circuit board, and the flexible circuit board includes a reinforcing plate in an area on which the light emitting element is mounted. The optical member is supported by the flexible circuit board in the region. This reinforcing plate is made of a material having at least mechanical strength and thermal conductivity higher than that of the flexible circuit board. Further, the flexible circuit board is bent in the thickness direction in a region where the reinforcing plate is not provided.
本発明における光学部材は複数の発光素子にそれぞれ対応する複数の単位光学部を備えており、これら複数の単位光学部はそれぞれ独立して、あるいは一体化されてフレキシブル回路基板に支持される。また、光学部材には嵌合片が一体に設けられており、当該嵌合片は少なくとも補強板に開口した嵌合穴に嵌合する構成である。 The optical member according to the present invention includes a plurality of unit optical units corresponding to the plurality of light emitting elements, and the plurality of unit optical units are supported on the flexible circuit board independently or integrally. Further, the optical member is integrally provided with a fitting piece, and the fitting piece is configured to be fitted into at least a fitting hole opened in the reinforcing plate.
本発明によれば、フレキシブル回路基板は補強板が存在しない領域において任意に曲げ形成できるので、光学部材の形状の違いに対応して適切な形態でランプハウジングに内装することができ、好適な配光のランプが構成できる。また、発光素子を搭載した領域に補強板を備えることにより、発光素子および光学素子を安定にかつ高精度に支持することができ、さらに好適な配光を得ることができる。 According to the present invention, the flexible circuit board can be arbitrarily bent in a region where the reinforcing plate is not present. Therefore, the flexible circuit board can be installed in the lamp housing in an appropriate form corresponding to the difference in the shape of the optical member. A light lamp can be constructed. Further, by providing the reinforcing plate in the region where the light emitting element is mounted, the light emitting element and the optical element can be supported stably and with high accuracy, and more suitable light distribution can be obtained.
また、本発明によれば、フレキシブル回路基板に対して独立したあるいは一体化した光学部材を支持させることにより構成できるので、光源ユニットの組み立てが容易であり、特に独立した光学部材のときにはランプハウジングの形状の違いに対応した形状にフレキシブル回路基板を曲げ形成できるので、フレキシブル回路基板の汎用化が可能になり低コスト化が実現できる。 In addition, according to the present invention, the light source unit can be easily assembled because it can be configured by supporting an independent or integrated optical member with respect to the flexible circuit board. Since the flexible circuit board can be bent and formed in a shape corresponding to the difference in shape, the flexible circuit board can be used for general purposes, and the cost can be reduced.
(実施形態1)
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明をテール&ストップランプとして用いられるRCL(リアコンビネーションランプ)に適用した実施形態の水平方向の断面図である。このランプは自動車の左後部に配設される左RCLの例であり、前面領域を開口した容器状をしたランプボディ11と、このランプボディ11の前面開口に取着された前面レンズ12とでランプハウジング1が構成されており、このランプハウジング1内に詳細を後述するようにインナーレンズを一体化した光源ユニット2が内装されている。前記ランプボディ11は図には表れない自動車の車体の左後部に固定支持される。また、前記前面レンズ12は当該車体後部の湾曲形状に対応して後部から側部にかけて湾曲した形状とされるとともに、内面には所要の形状をしたレンズステップ12aが形成されてアウターレンズとして機能するように構成されている。
(Embodiment 1)
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a horizontal sectional view of an embodiment in which the present invention is applied to an RCL (rear combination lamp) used as a tail and stop lamp. This lamp is an example of a left RCL disposed in the left rear part of an automobile, and includes a lamp-
前記光源ユニット2は、図2に分解斜視図を示すように、前記前面カバー12の湾曲に対応して階段形状に形成されたフレキシブル回路基板22と、このフレキシブル回路基板22の前面に配設された光源としての複数の発光素子、ここではLED(発光ダイオード)21と、各LED21から出射される光を所要の配光で照射させるための光学部材としてのインナーレンズ23で構成されている。これらフレキシブル回路基板22とインナーレンズ23は前記ランプハウジング1内に組み込む前に予め一体的に組み立てられ、1つの光源ユニット2として当該ランプハウジング1内に組み込むことが可能とされている。
As shown in an exploded perspective view in FIG. 2, the
前記フレキシブル回路基板22は既に知られているように、板厚方向t(図1参照)に曲げ形成できるように可撓性のある柔軟な絶縁板の表面に銅箔等による配線パターンが形成されたものであり、一方向に長い長方形、ないし帯状をした平面形状に形成されている。図3はこのフレキブル回路基板22の表面図であり、ここでは長手方向に対して斜め方向に延びる複数本の分割スリット224によって複数の配線パターン225が形成され、前記LED21を直列状態に電気接続するようになっている。両端の配線パターン225a,225bにはそれぞれ電極221が設けられており、この電極221を介して図には表れない発光回路に電気接続される。また、このフレキシブル回路基板22は同図にAで示す境界線によって長手方向に所要の寸法間隔で区画された4つの搭載部222を有しており、これらの搭載部222はLED搭載部として構成され、各搭載部222の表面にLED21が搭載されている。また、当該フレキシブル回路基板22は前記搭載部222の間の領域は連結部223として隣接する搭載部222を相互に電気接続するものであり、各連結部223に設定された同図にBで示す曲げ線によって板厚方向tに階段形状に曲げ形成されている。
As already known, the
さらに、前記フレキシブル回路基板22は、前記4つの搭載部222の裏面にそれぞれ補強板24が設けられている。この補強板24は所要の機械的な強度を有する熱伝導率の高い板材、例えば所要の板厚を有する銅板で形成されており、前記搭載部222の裏面に熱伝導率の高い接着剤により一体的に貼り付けられている。ここで、所要の機械的な強度とはフレキシブル回路基板22よりも機械的な強度が高く、したがって当該フレキシブル回路基板22の搭載部222における自己形状保持が確保できるのに十分な強度である。また、ここで要求される熱伝導率は少なくともフレキシブル回路基板22よりも熱伝導率が高く、後述するようにLED21で発生した熱を放熱する効果が得られる熱伝導率である。
Further, the
前記フレキシブル回路基板22の各搭載部222には、前記インナーレンズ23を嵌合支持させるための嵌合穴25が板厚方向に貫通されている。この嵌合穴25はここでは所要のサイズをした一対の矩形穴で構成されており、前記LED21を長手方向に挟むようにLED21の両側領域にそれぞれ設けられている。この嵌合穴25は前記フレキシブル回路基板22と前記補強板24とを板厚方向に貫通している。
A
前記インナーレンズ23は、前記4つの各LED21にそれぞれ対応する4つの単位レンズ231を階段状に連結した形状であり、これらは透明樹脂等によって一体形成されている。各単位レンズ231は、各LED21から出射された光のうち、光軸及びその近傍の光を屈折して光軸に平行ないしこれに近い角度の光束として出射させる中央レンズ部231aと、LED21の光軸に対して比較的に大きな角度で出射された光を導光しかつ内面反射することで光軸の周囲領域に光軸と平行ないし多少拡散状態で出射させる周辺レンズ部231bとで構成されている。また、各単位レンズ231の裏面側、すなわち前記フレキシブル回路基板22に対向する側の面にはそれぞれ矢尻(ランス)状をした一対の嵌合片26が突出形成されている。これらの嵌合片26は前記フレキシブル回路基板22の表面側から前記嵌合穴25に内挿されたときに、矢尻部分が弾性変形することによって当該嵌合穴25を貫通した上で嵌合され、この嵌合によってインナーレンズ23をフレキシブル回路基板22に固定支持させることが可能とされている。
The
このようにLED21を搭載したフレキシブル回路基板22の嵌合穴25にインナーレンズ23の嵌合片26を嵌合させることによって当該インナーレンズ23をフレキシブル回路基板22に一体化して光源ユニット2が構築される。この光源ユニット2を構築する際には、予めフレキシブル回路基板22の搭載部222の裏面に補強板24を接着した上で、当該搭載部222に打ち抜き加工によって嵌合穴25を開口しておく。その上で、搭載部222にLED21を搭載し、さらに必要に応じて搭載部222や連結部223に他の電子部品を搭載する。このLED21や電子部品の搭載に際しては通常行われているリフロー手法を利用することができる。しかる上で、フレキシブル回路基板22の嵌合穴25にインナーレンズ23の嵌合片26を嵌合させることによって当該インナーレンズ23とフレキシブル回路基板22とを一体的な構成とし、光源ユニット2を組み立てることができる。
Thus, the
そして、この光源ユニット2は図1に示すように、前記ランプハウジング1内に内装されるとともに、図2に示すランプボディ1の底面に立設した支持ブラケット13に図には表れないネジ等の固定手段によって固定支持される。このとき、フレキシブル回路基板22は連結部223において板厚方向tに階段状に曲げ形成され、複数の搭載部222およびLED21は前記前面レンズ12の曲面形状に沿って配列されることになる。
As shown in FIG. 1, the
この光源ユニット2では、フレキシブル回路基板22の配線パターン225を通して外部電力をLED21に給電することによりLED21が発光される。発光したLED21から出射される光は、図1に示すように、インナーレンズ23を透過して所要の光束として前方に出射され、さらに前面レンズ12を透過する際にレンズステップ12aにより所要の方向に拡散されてRCLの前方に照射される。また、LED21が発光したときに発生する熱はフレキシブル回路基板22を介して補強板24にまで伝熱され、補強板24から放熱される。特に、ここでは補強板24を熱伝導性の高い銅板で構成しているので、高い放熱効果を得ることができる。そのため、独立した放熱構造(ヒートシンク)を別に設ける必要がなく、ランプを小型化する上でも有利になる。
In the
また、この構成の光源ユニット2は、フレキシブル回路基板22のLED21を搭載している搭載部222が補強板24によって裏打ちされているため、当該搭載部222の機械的な強度が高められ、搭載部222におけるフレキシブル回路基板22の撓みや外力による変形が防止される。そして、この搭載部222においてランプボディ1に支持されているので、フレキシブル回路基板22はランプハウジング1内に安定した状態に支持されることになる。この状態ではフレキシブル回路基板22に外力が加えられても、当該搭載部222における機械的な強度によってランプハウジング1内におけるLED21の位置の変動が防止される。また、これと同時にフレキシブル回路基板22に一体化されたインナーレンズ23も搭載部222に支持されているのでランプハウジング1内における位置の変動が防止される。これにより、ランプハウジング1内におけるLED21およびインナーレンズ23の位置を安定化しかつ位置精度を高めることができ、設計通りの配光を得ることが可能になる。また、インナーレンズ23の形状がこの実施形態の形状とは異なる場合でも、その違いが所定の範囲内であればフレキシブル回路基板22の連結部223における曲げ形状を変化させることによって当該形状の異なるインナーレンズをフレキシブル回路基板22に支持させることが可能になり、フレキシブル回路基板22の適用範囲を広げて汎用性を高めることも可能になる。
Further, in the
ここで、前記実施形態1のインナーレンズ23は複数の単位レンズ231を水平方向に配列して一体化したレンズとして構成しているが、図5に一部の斜視図を示すように、前記した単位レンズ231をそれぞれ独立した個別レンズ23Aとして構成してもよい。各個別レンズ23Aの構成は前記実施形態の単位レンズ231と同じ構成である。そして、各個別レンズ23Aにはそれぞれ嵌合片25が一体に形成されており、これらの嵌合片25をフレキシブル回路基板22に設けた嵌合穴25に嵌合することによって各個別レンズ23Aをそれぞれ各搭載部222に支持させている。フレキシブル回路基板22は搭載部222に補強板24が設けられているので、この補強板24による強度によって各個別レンズ23Aがフレキシブル回路基板22に安定に支持されることは言うまでもない。
Here, the
この実施形態1の変形例の光源ユニット2によれば、フレキシブル回路基板22に嵌合支持される複数の個別レンズ23Aがそれぞれ独立しているため、フレキシブル回路基板22は連結部223において板厚方向に自由に曲げてランプハウジング1内に内装することができる。したがって、この光源ユニット2は、形状が異なるランプ、特にランプハウジング1の前面レンズ12の形状が異なるランプに適用する際には、当該前面レンズ12の形状に従って連結部223を任意の位置でかつ任意の角度で曲げ形成することにより、当該ランプに最も好適な階段状に構成することができる。これにより、フレキシブル回路基板22に搭載した複数のLED21を前面レンズ12の曲面に沿って配設することができ、ランプ発光面としての前面レンズ12における発光光度を均一化したランプを構成することができる。また、これによりフレキシブル回路基板22の配設の自由度を高めて汎用化が促進でき、光源ユニット2ないしランプのさらなる低コスト化に有利になる。
According to the
(実施形態2)
前記実施形態1では、本発明にかかる光学部材としてインナーレンズ23を用いているが、インナーレンズに代えて他の光学部材を用いるようにしてもよい。図6はその一例の縦断面図であり、図1と等価な部分には同一符号を付してある。ここの光源ユニット2では、フレキシブル回路基板22はランプの前後方向に向けて3段の上下方向の階段状に形成されるとともに、水平方向に向けられた3つの搭載部222にそれぞれ1つのLED21が搭載されている。また、このフレキシブル回路基板22の搭載部222の裏面、すなわち下面には実施形態1と同様に所定の機械的な強度および熱伝導率を有する補強板24が一体に設けられている。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the
そして、このフレキシブル回路基板22の表面側に光学部材としてリフレクタ27が配設されている。リフレクタ27は前記各LED21に対応するように配置された複数の単位リフレクタ271を一体化したものであり、各単位リフレクタ271は、放物面等の曲面からなる曲面反射部272と、水平方向に向けられた平面反射部273を有しており、LED21から出射した光をこれらの反射部272,273において前面レンズ12に向けて反射するように構成されている。また、各単位リフレクタ271の裏面側にはそれぞれ矢尻状の嵌合片26が下方に向けて突出されており、フレキシブル回路基板22の各搭載部222に設けた嵌合穴25に嵌合されるようになっている。
A
この実施形態2の光源ユニットによれば、実施形態1と同様にフレキシブル回路基板22はLED21を搭載している搭載部222において補強板24によって裏打ちされて当該搭載部222の機械的な強度が高められ、かつこの搭載部222においてランプハウジング1内に支持されているのでランプハウジング1内に安定した状態に支持される。また、フレキシブル回路基板22に外力が加えられても補強板24による搭載部222の機械的な強度によってランプハウジング1内におけるLED21の位置の変動が防止され、同時にランプハウジング1内におけるリフレクタ27の位置の変動が防止される。これにより、ランプハウジング1内におけるLED21およびリフレクタ27の位置を安定化しかつ位置精度を高めることができ、設計通りの配光を得ることが可能になる。
According to the light source unit of the second embodiment, as in the first embodiment, the
この実施形態2でも、図示は省略するが複数の単位リフレクタ271を実施形態1の変形例と同様の趣旨でそれぞれ独立したリフレクタとして構成し、それぞれをフレキシブル回路基板22や補強板24に支持させるようにしてもよい。このようにすることによりフレキシブル回路基板22は連結部223において板厚方向tに自由に曲げてランプハウジング1内に内装することができるので、ランプハウジング1の前面レンズ12の形状が異なるランプに適用する際には、当該前面レンズ12の形状に従って連結部223を任意の位置でかつ任意の角度で曲げ形成することにより、当該ランプに最も好適な階段状に構成することができる。これにより、フレキシブル回路基板22に搭載した複数のLED21を前面レンズ12の曲面に沿って配設することができ、前面レンズ12における発光光度を均一化したランプを構成することができる。
Also in the second embodiment, although not shown, the plurality of
前記実施形態1,2では1つのフレキシブル回路基板に4つ、または3つのLEDを搭載した例を示したが、1つ以上のLEDを搭載して曲げ加工されるフレキシブル回路基板を備える光源ユニットであれば本発明を適用することができる。また、フレキシブル回路基板の搭載部の裏面に配設する補強板は、金属材料に限られるものではなく、所要の熱伝導性や剛性を備えるものであれば非金属材料、例えば樹脂材料であってもよい。また、実施形態1,2ではフレキシブル回路基板をランプハウジング内に固定支持しているが、インナーレンズやリフレクタ等の光学部材が1つの部材として一体形成されている場合には光学部材をランプハウジング内に固定支持し、この光学部材に対してフレキシブル回路基板を支持させるようにしてもよい。 In the first and second embodiments, an example in which four or three LEDs are mounted on one flexible circuit board is shown, but a light source unit including a flexible circuit board that is bent by mounting one or more LEDs. The present invention can be applied if it exists. Further, the reinforcing plate disposed on the back surface of the mounting portion of the flexible circuit board is not limited to a metal material, and may be a non-metallic material, for example, a resin material, as long as it has a required thermal conductivity and rigidity. Also good. In the first and second embodiments, the flexible circuit board is fixedly supported in the lamp housing. However, when the optical member such as the inner lens and the reflector is integrally formed as one member, the optical member is placed in the lamp housing. The flexible circuit board may be supported by the optical member.
本発明にかかる光学部材はインナーレンズやリフレクタに限られるものではなく、レンズとリフレクタを複合化したもの、あるいは導光体のような光学部材を適用することが可能である。さらに、嵌合片や嵌合穴の形状や構成も実施形態のものに限定されるものではない。 The optical member according to the present invention is not limited to the inner lens and the reflector, and an optical member such as a compound of a lens and a reflector or a light guide can be applied. Furthermore, the shapes and configurations of the fitting pieces and the fitting holes are not limited to those in the embodiment.
実施形態では本発明をRCLの光源ユニットに適用した例を示したが、LED等の発光素子を光源とするランプの光源ユニットであれば、DRL(デイタイム・ランニング・ランプ)やTSL(ターン・シグナル・ランプ)等の他のランプの光源ユニットとして構成することが可能であることは言うまでもない。 In the embodiment, the present invention is applied to an RCL light source unit. However, if the light source unit is a lamp using a light emitting element such as an LED as a light source, a DRL (Daytime Running Lamp) or TSL (Turn Needless to say, it can be configured as a light source unit of another lamp such as a signal lamp.
本発明は発光素子を搭載したフレキシブル回路基板を板厚方向に曲げ加工し、このフレキシブル回路基板に光学部材を一体的に支持させるようにした光源ユニットに採用することが可能である。 The present invention can be applied to a light source unit in which a flexible circuit board on which a light emitting element is mounted is bent in the thickness direction and an optical member is integrally supported on the flexible circuit board.
1 ランプハウジング
2 光源ユニット
11 ランプボディ
12 前面レンズ
13 支持ブラケット
21 LED(発光素子)
22 フレキシブル回路基板
222 搭載部
223 連結部
23 インナーレンズ(光学部材)
23A 個別レン図(光学部材)
25 嵌合穴
26 嵌合片
27 リフレクタ(光学部材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
22
23A Individual lens diagram (optical member)
25
Claims (5)
5. The optical member is integrally provided with a fitting piece, and the fitting piece is configured to be fitted into at least a fitting hole opened in the reinforcing plate. The light source unit according to crab.
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