JP2009218355A - Ledランプ及びその実装構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 LED素子22を搭載する基板21を単一層基板又は積層基板で構成し、基板21の裏面21bにLED素子22を発光させる一対の電極端子23、24とバイパス回路を設けるための少なくとも一対のバイパス端子27、28を設け、該一対のバイパス端子間27、28を結ぶバイパスパターン29を前記基板21の裏面21bに設ける。また、前記一対の電極端子23、24は前記基板21の一方の対角線上の角部又は角部寄りに設け、前記少なくとも一対のバイパス端子27、28は前記電極端子を設けていない他方の対角線上の角部又は角部寄りに設ける。
【選択図】 図1
Description
また、島状半導体層の配列方向の両側に共通電極15を設けて、島状半導体層の配列方向の反対側から同じ個別電極14に接続された逆導電型半導体層13下部の一導電型半導体層12毎に両側の共通電極15a、15bに交互に振り分けて接続している。
また、個別電極14と共通電極15に接続するための配線が通過しない島状半導体層間にダミー配線17(図19の中では2箇所)を設けた構成をなしている。
また、全ての島状半導体層の両側に電極の配線パターンやダミー配線17が存在することで全ての島状半導体層から発する光の反射状態が同じになり、発光ダイオード毎の発光バラツキが無くなるとされている。
上記請求項1に記載の構成をなすことによって、実装基板の配線パターンと接続して、LED素子を発光させる電流の流れ系統のラインと、単にバイパスパターンを通ってLEDランプを通過する電流の流れ系統のラインが得られる。
ここで、実装基板の配線パターンと繋がったLEDランプのバイパスパターンはそれでもって1つの配線パターンが形成されることになる。この様にして形成される配線パターンは、バイパスパターンが基板の裏面側や表面側、あるいは積層基板の層間に設けることで、基板の幅の内側に設けることができる。
従って、前述した従来技術の如くLED素子を搭載した基板の端部に設ける必要はなくなり、基板の幅を必要最小限の幅に抑えることができる。つまり、基板の小型化が可能になる。
また、バイパスパターンをLED素子の裏面側を通るように設計し、LED素子の裏面の部位のバイパスパターンの面を大きく(広く)取ることにより顕著な放熱効果を得ることができる。
つまり、1つの系統ラインだけに電流を流すと1個おきに半数のLEDランプが点灯し、2系統の両方に電流を流すと全部のLEDランプが点灯する。
従って、選択的な点灯が可能であると共に、1つの系統ラインに配線パターンの破断やLEDランプの故障などが現れてもそのラインのLEDランプが消えるだけで、他の1つの系統ラインのLEDランプは点灯する。つまり、照明の明るさは変わるものの全部の照明は消えない。
また、LEDランプの四隅で実装基板の配線パターンと固定するので、強い固定強度が得られる。
また、バイパス端子を等間隔に配置することで、端子間のショート発生の危険性を最小に抑えることができる。
また更に、LEDランプと実装基板との固定箇所は6箇所以上となるので固定強度は強くなる。
この複数の直列ラインはLEDランプの基板の裏面側や積層基板の層間などを利用して形成されるのでLEDランプの幅(縦幅)を大きくすることなく形成でき、LEDランプを複数並べたアレイの幅(縦幅)も必要最小限に小さくできる。つまり、小型化ができる。
また、直列ラインの選択的導通によってLEDランプの点灯数を選択できるようになる。このことは、点灯による照明明るさの調整が可能になる。
前述したアレイの幅(縦幅)を小さくできる効果と併せて小型化できる効果を得る。また、実装基板も大きくならずに済む。
また、直列ライン別に光度の調整も可能となり、調整によってどの直列ラインも一定の明るさにすることができる。これにより、より均一な明るさを得ることができる。
例えば、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)のLEDランプを交互に並べた場合はRの直列ライン、Gの直列ライン、Bの直列ラインの3つの直列ラインで構成される。この場合に直列ライン毎に特性の調整を行えば良いことになり、配線回路も複雑にならずに済む。また、その結果、狭ピッチで実装することが可能になる。
そして、アノード電極用の上面電極パターン23aからボンディングワイヤ25Aを介してLED素子22に所要の電流を流すとLED素子22が発光する。また、LED素子22からはボンディングワイヤ25Bを介してカソード電極用の上面電極パターン24aへと電流が流れるようになっている。
この一対の電極端子23、24はマザーボードなどの実装基板の配線パターンと接続する。
なお、本実施形態においては、基板21の対角線上の角部に2つのスルホール21c、21dを設け、このスルホール21c、21dの壁面にスルホール電極パターンを設けた構成を取ったが、特にスルホールに限るものではなく、単に角部の側面に電極パターンを設けた構成としても何ら支障はないものである。要は、電極端子と上面電極パターンが導通する手段を設けていれば良いものである。
なお、バイパス端子とバイパスパターンはLEDランプの発光には全く関与しない端子とパターンで、後述する実装基板に間欠的に設けた左右の配線パターンとバイパス端子で接続し、バイパスパターンで左右の配線パターンを電気的に導通させるものである。つまり、配線パターンの間欠部分の導通をバイパス端子とバイパスパターンによって電気的導通を図っている。
先づ最初に、実装基板にはマザーボードや専用のプリント基板などが適用されるが、図2に示すように、実装基板35は2列からなる配線パターン31、32が所要の間隔を持って平行に、そして、長手方向(図中では左右の横方向)に間欠的(断続的)に複数、列をなして設けている。配線パターン31は31a、31b、31c、31d、31eと長手方向に間欠的に並んでおり、一方の配線パターン32も32a、32b、32c、32d、32eと並んでいる。なお、間欠の間隔は概ねLEDランプ20の横幅(図1の(a)での左右の横方向の幅)より接合代を見込んで少し狭く設定している。
また、平行に設けられている2列からなる配線パターン31、32の平行の間隔は概ねLEDランプ20の電極端子23とダミー電極端子27の間隔(この間隔は電極端子24とダミー電極端子28の間隔と同じであるが)とほぼ同じ間隔をなしている。
このようにして、間欠的に設けた2列からなる配線パターン31、32に複数のLEDランプ20(図3においては、イ〜ニの4個のLEDランプ20を示している)が実装される。
カソード電極用の上面電極パターン44aはスルホール41dのある角部からLED素子42の下面側まで広く延設されて形成されていて、LED素子42の下面側にあるn電極部と接続する。
また、本実施形態では基板21は単一層の基板を用いたが、本発明においては、基板は単一層に限らず二層あるいは三層と積層した積層基板を用いることも可能である。そして、積層基板を用いて積層基板の層間にバイパスパターンを設ける構成を取ることもできる。
なお、バイパス端子の対の数やバイパスパターンの数が増えると基板の大きさにも影響を及ぼすが、場合によっては上記した積層基板を用いてバイパスパターンを基板の裏面側と層間に分散することも可能になるので、その辺は基板の大きさなどを考慮して適宜に決めるのが好ましい。
以下、本発明の様々な構成のLEDランプについて実施例をもって説明する。
実施例1のLEDランプ50の基板51は上基板51Aと下基板51Bを積層した積層基板からなる。上基板51Aは対角線上の一対の角部にスルホール51Ac、51Adを有し、そのスルホール51Ac、51Adの周りに上面電極パターン53a、54aを設けている。下基板51Bは上基板51Aと同じ大きさをなして、一方の対角線上の一対の角部にスルホール51Bc、51Bdを有し、他方の対角線上の一対の角部にスルホール51Be、51Bfを有している。そして、上基板51Aと下基板51Bが重なり合ったときには、上基板51Aのスルホール51Acと下基板51Bのスルホール51Bcが同じ位置をなして重なり、同様に、上基板51Aのスルホール51Adと下基板51Bのスルホール51Bdが同じ位置をなして重なり合う。
このバイパスパターン59は上基板51Aと下基板51Bを非導電性接着剤を介して積層すると上基板51Aと下基板51Bの層間に配設される。
これによって、電極端子53とスルホール電極パターン53bと上面電極パターン53aは電気的に接続し、電極端子54と図示していないスルホール電極パターンと上面電極パターン54aは電気的に接続する。
また、封止部材56を設けてLED素子52やボンディングワイヤ55A、55B、上面配線パターン53a、54aなどを保護している。なお、このところの構成は前述の実施形態での構成と同じ構成をなしている。
つまり、実施例2においては、一対の電極端子63、64、及び一対の上面電極パターン63a、64aを対向する辺61g、61hの同じ方向の端の角部に設けた構成が、前述の実施形態での対角線上の角部に一対の電極端子と一対の電極パターンを設けた構成と異なる。
つまり、スルホール61c側では電極端子63とスルホール電極パターン63bと上面電極パターン63aが接続して導通しており、スルホール61d側でも電極端子64とスルホール電極パターン64bと上面電極パターン64aが接続して導通している。
そして、アノード電極用の上面電極パターン63aからボンディングワイヤ65Aを介してLED素子62に所要の電流を流すとLED素子62が発光する。また、LED素子62からはボンディングワイヤ65Bを介してカソード電極用の上面配線パターン64aへと電流が流れるようになっている。
つまり、複数のLEDランプ60を交互に逆向けにアレイ状に並べた配置形態を取っている。
カソード電極用の上面電極パターン74aはスルホール71dのある角部からLED素子72の下面側まで広く延設されて形成されていて、LED素子72の下面側にあるn電極部と接続する。
なお、このバイパスパターン89Aとバイパスパターン89Bは交差しないように、また、接触しないように設けている。
配線パターン91は配線パターン91a、91b、91c、91d、91e、91fなどからなり、それぞれ所要の間欠隙間をもって図中横方向に間欠的に並んでいる。
配線パターン92も同様に、配線パターン92a、92b、92c、92d、92e、92fなどからなり、それぞれ所要の間欠隙間をもって図中横方向に間欠的に並んでいる。
また、配線パターン93も配線パターン93a、93b、93c、93d、93e、93fなどからなり、それぞれ所要の間欠隙間をもって図中横方向に間欠的に並んでいる。
また、3列からなる配線パターン91、92、93はそれぞれ等間隔を持って平行に並んでいる。
また、LEDランプ80の電極端子84は配線パターン91の左側端に、バイパス端子88Aは配線パターン92の左側端に、バイパス端子88Bは配線パターン93の左側端に接続する。
図13において、イ〜ホのLEDランプ80は全て上記の接続形態を取ってアレイ状に横方向に実装される。
最初に、配線パターン91aに流れるA系統ラインの電流はイのLEDランプ80のバイパスパターン89Aを通って配線パターン92bに流れ、次に、ロのLEDランプ80のバイパスパターン89Bを通って配線パターン93cに流れ、次に、ハのLEDランプ80のLED素子82に流れてハのLEDランプ80が点灯する(図14の(b)参照)。そして、LED素子82から配線パターン91dに流れていく。以下、同じ流れが順次繰り返えされる。
つまり、調整回路が複雑にならずに簡単化することができ、配線回路も複雑にならずにシンプルにできる。このことにより、狭ピッチで実装することが可能になる。
また、前述の実施形態で述べたように、系統ライン別に光度の調整も可能である。大体同じ位の光度になるように系統ライン別に調整することによってほぼ一定の明るさが得られるようになる。
また、バイパスパターンを積層基板の裏面と層間の両方に分けて設ける構成も効果的である。
図15において、符号は前述の図6でもって示した実施例1のLEDランプの符号と異なってはいるが、構成的に異なっているのは上記で述べたところだけで、他の構成は実施例1の構成と同じであり、また、その仕様も同じ仕様のもので構成している。
また、他方の対角線z上の一対の角部より少し離れた部位に一対のバイパス端子107、108を辺101g、101hに沿って設けている。
辺101gに沿って設けたバイパス端子107と電極端子103は所要の距離をおいて設けてあり、また、辺101hに設けた電極端子104とバイパス端子108も所要の距離をおいて設けてある。
この所要の距離は、端子を実装基板に実装したときに半田のはみ出しで端子間にショートが発生しない程度に十分な距離を持っている。
また、一対のバイパス端子107、108側にあるスルホール101Be、101Bfとこのスルホール101Be、101Bfに繋がって、図15の(d)に示すように、下基板101Bの上面101Baにバイパスパターンを設けている。
基板101の裏面、つまり、下基板101Bの裏面101Bbに設けた一対の電極端子103、104と一対のバイパス端子107、108が角部から少し離れていることで端子間の間隔が少し小さく(狭く)なっている。このため、バイパスパターン109を層間に設けることで、バイパスパターン109と端子とのショート発生を防止している。
LED素子112は上面側にp電極部とn電極部を持つ2ピン型のLED素子を用いている。
前述の実施例2においては、バイパスパターンを基板の裏面側に設けた構成をなしたが、実施例6の構成は基板の表面側に設けた構成のものである。一対の上面電極パターンや一対の電極端子の位置関係、並びに、LED素子と一対の電極パターンを接続するボンディングワイヤの位置関係については前述の実施例2と同じ仕様をなしているので、その詳細説明は省略する。
21、41、51、61、71、81、101、111、131 基板
51A、101A 上基板
51B、101B 下基板
21a、41a、61a、71a、81a、111a、131a 表面
21b、51Bb、61b、81b、101Bb、111b、131b 裏面
51Ba、101Ba 上面
21c、21d、41c、41d、51Ac、51Ad、51Bc、51Bc、51Be、51Bf、61c、61d、71c、71d、81c、81d、101Ac、101Ad、101Bc、101Bd、101Be、101Bf、111c、111d、111e、111f、131c、131d、131e、131f スルホール
22、42、52、62、72、82、102、112、132 LED素子
23、24、53、54、63、64、83、84、103、104、113、114、133,134 電極端子
23a、24a、43a、44a、53a、54a、63a、64a、73a、74a、83a、84a、103a、104a、113a、114a、133a、134a 上面電極パターン
23b、53b、63b、64b、83b、103b、113b、133b スルホール電極パターン
25A、25B、45A、55A、55B、65A、65B、75A、85A、85B、105A、105B、115A、115B、135A、135B ボンディングワイヤ
26、56、66、86、106、116、136 封止部材
27、28、57、58、67、68、87A、87B、88A、88B、107、108、117、118、137、138 バイパス端子
29、59、69、89A、89B、109、119、139 バイパスパターン
31、31a、31b、31c、31d、31e、32、32a、32b、32c、32d、32e、91、91a、91b、91c、91d、91e、91f、92、92a、92b、92c、92d、92e、92f、93、93a、93b、93c、93d、93e、93f、 配線パターン
35、95 実装基板
61g、61h、101g、101h、131g、131h 辺
Claims (5)
- 基板上にLED素子を搭載したLEDランプにおいて、前記基板は単一層基板又は積層基板からなり、前記基板の裏面に前記LED素子を発光させる一対の電極端子とバイパス回路を設けるための少なくとも一対のバイパス端子を設け、該一対のバイパス端子間を結ぶバイパスパターンを前記基板の裏面又は表面又は前記積層基板の層間に、あるいは、前記積層基板の裏面と層間又は前記積層基板の表面と層間に設けたことを特徴とするLEDランプ。
- 前記LED素子を発光させる一対の電極端子は前記基板の一方の対角線上の角部又は角部寄りに設け、前記少なくとも一対のバイパス端子は前記電極端子を設けていない他方の対角線上の角部又は角部寄りに設けたことを特徴とする請求項1に記載のLEDランプ。
- 前記LED素子を発光させる一対の電極端子は前記基板の対向する辺の同一方向の角部又は角部寄りに設け、前記少なくとも一対のバイパス端子は前記電極端子を設けていない他方の角部又は角部寄りに設けたことを特徴とする請求項1に記載のLEDランプ。
- 前記LED素子を発光させる一対の電極端子は前記基板の対角線上の角部又は角部寄りに設け、前記少なくとも一対のバイパス端子は二対以上あって、前記基板の対向する辺で前記電極端子を設けていない部位に均等間隔に設け、前記バイパスパターンは同一平面上で相互に交差しないように設けたことを特徴とする請求項1に記載のLEDランプ。
- LEDランプと実装基板との実装構造において、前記実装基板には前記請求項1乃至4のいずれかに記載のLEDランプの前記一対の電極端子、及び前記少なくとも一対のバイパス端子と電気的に接続する配線パターンが所要の間隔を有して平行に、且つ、所要の間隔を有して間欠的に複数設けており、前記配線パターンに接続して前記LEDランプを複数実装することを特徴とする実装構造。
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