JP2018046240A

JP2018046240A - LED module

Info

Publication number: JP2018046240A
Application number: JP2016181824A
Authority: JP
Inventors: 貴勇小和田; Takaisa Owada; 賢二高梨; Kenji Takanashi
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2016-09-16
Filing date: 2016-09-16
Publication date: 2018-03-22

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an LED module which can suppress heat concentration while densely arranging multiple LEDs.SOLUTION: An LED module 10 includes a substrate 11, and multiple LED12 to be mounted thereon. The multiple LED12 are arranged on the substrate 11 in a first direction (a), and in a second direction b orthogonal to the first direction (a). The interval L2 of the LED12 arranged in the central region in the second direction b is set wider than the interval L3 of the LED12 arranged in the second direction b on the outside of the central region in the second direction b.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、基板に複数のＬＥＤを実装したＬＥＤモジュールに関する。 Embodiments described herein relate generally to an LED module in which a plurality of LEDs are mounted on a substrate.

従来、照明装置の光源としてＬＥＤモジュールが用いられている。ＬＥＤモジュールは、基板に配線パターンが形成され、この配線パターンに電気的に接続されるように基板に複数の面実装形のＬＥＤが実装されている。 Conventionally, an LED module has been used as a light source of a lighting device. In the LED module, a wiring pattern is formed on a substrate, and a plurality of surface mount LEDs are mounted on the substrate so as to be electrically connected to the wiring pattern.

このようなＬＥＤモジュールでは、基板の中央に複数のＬＥＤを密集して配置することにより、照明装置に用いた場合に光の利用効率が優れている。 In such an LED module, a plurality of LEDs are densely arranged in the center of the substrate, so that the use efficiency of light is excellent when used in a lighting device.

しかし、基板の中央に複数のＬＥＤを密集して配置することにより、ＬＥＤが発光時に発生する熱が集中し、ＬＥＤの効率や寿命に影響が生じるおそれがある。 However, by arranging a plurality of LEDs densely in the center of the substrate, heat generated when the LEDs emit light is concentrated, which may affect the efficiency and life of the LEDs.

特開２０１４−２２５６００号公報JP 2014-225600 A

本発明が解決しようとする課題は、複数のＬＥＤを密集配置しながら、熱集中を抑制できるＬＥＤモジュールを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an LED module that can suppress heat concentration while closely arranging a plurality of LEDs.

実施形態のＬＥＤモジュールは、基板、および基板に実装される複数のＬＥＤを備える。ＬＥＤは、基板に第１方向に沿って複数配置され、かつ、第１方向に直交する第２方向に沿って複数配置される。第２方向の中央領域において第２方向に沿って配置されるＬＥＤの間隔が、第２方向の中央領域よりも外側領域において第２方向に沿って配置されるＬＥＤの間隔よりも広く設けられている。 The LED module according to the embodiment includes a substrate and a plurality of LEDs mounted on the substrate. A plurality of LEDs are arranged along the first direction on the substrate, and a plurality of LEDs are arranged along the second direction orthogonal to the first direction. The interval between the LEDs arranged along the second direction in the central region in the second direction is wider than the interval between the LEDs arranged along the second direction in the outer region than the central region in the second direction. Yes.

本発明によれば、複数のＬＥＤを密集配置しながら、熱集中を抑制することが期待できる。 According to the present invention, it can be expected that heat concentration is suppressed while a plurality of LEDs are densely arranged.

一実施形態を示すＬＥＤモジュールの基板にＬＥＤを実装した正面図である。It is the front view which mounted LED on the board | substrate of the LED module which shows one Embodiment. 同上ＬＥＤモジュールのＬＥＤを除いた基板の正面図である。It is a front view of the board | substrate except LED of the LED module same as the above. 同上ＬＥＤモジュールの基板のレジスト層を除いた配線パターン層の正面図である。It is a front view of the wiring pattern layer except the resist layer of the board | substrate of an LED module same as the above. 同上ＬＥＤモジュールを用いた照明装置の断面図である。It is sectional drawing of the illuminating device using a LED module same as the above.

以下、一実施形態を、図１ないし図４を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

図１に、ＬＥＤモジュール10の正面図を示す。ＬＥＤモジュール10は、基板11と、この基板11の表面である実装面11aに実装される複数のＬＥＤ12およびその他の実装部品13を備えている。 FIG. 1 shows a front view of the LED module 10. The LED module 10 includes a substrate 11, a plurality of LEDs 12 mounted on a mounting surface 11a which is the surface of the substrate 11, and other mounting components 13.

まず、ＬＥＤ12は、例えばＳＭＤ（Surface Mount Device）パッケージ等の面実装形ＬＥＤである。ＬＥＤ12は、直方体形状に形成されている。ＬＥＤ12は、前面側が長方形で、発光面12aを有しており、また、背面側で長手方向の両端に図示しない一対の電極を有している。そして、ＬＥＤ12は、一対の電極間に電流が流れることによって例えば白色の光を発光する。 First, the LED 12 is a surface-mounted LED such as an SMD (Surface Mount Device) package. The LED 12 is formed in a rectangular parallelepiped shape. The LED 12 is rectangular on the front side, has a light emitting surface 12a, and has a pair of electrodes (not shown) at both ends in the longitudinal direction on the back side. The LED 12 emits, for example, white light when a current flows between the pair of electrodes.

ＬＥＤ12は、基板11の実装面11aに、第１方向ａに沿って複数個ずつ配置されているとともに、第１方向ａに対して直交する第２方向ｂに複数個ずつ配置されている。すなわち、複数のＬＥＤ12は四角形状の仮想外形領域内にマトリクス状に密集配置されている。そして、密集配置された複数のＬＥＤ12の発光面12aの集合体によって、ＬＥＤモジュール10として四角形状の発光面10aが構成されている。 A plurality of LEDs 12 are arranged on the mounting surface 11a of the substrate 11 along the first direction a, and a plurality of LEDs 12 are arranged along the second direction b orthogonal to the first direction a. That is, the plurality of LEDs 12 are densely arranged in a matrix in a rectangular virtual outline region. Then, a rectangular light emitting surface 10a is configured as the LED module 10 by an aggregate of the light emitting surfaces 12a of the plurality of LEDs 12 that are closely arranged.

ＬＥＤ12は、第１方向ａと第２方向ｂとで、基板11の実装面11aに配置される個数が異なっている。本実施形態では、ＬＥＤ12は、基板11の実装面11aに、第１方向ａには８個ずつ、第２方向ｂには５個ずつそれぞれ配置されている。 The number of LEDs 12 arranged on the mounting surface 11a of the substrate 11 is different in the first direction a and the second direction b. In the present embodiment, eight LEDs 12 are arranged on the mounting surface 11a of the substrate 11 in the first direction a and five in the second direction b.

ＬＥＤ12の長手方向は、第２方向ｂに沿って配置されている。 The longitudinal direction of the LED 12 is arranged along the second direction b.

複数のＬＥＤ12は、互いに所定の間隔をあけてそれぞれ配置されている。基板11の第１方向ａには、一定寸法の間隔L1をあけて複数のＬＥＤ12が配置されている。基板11の第２方向ｂにおいては第２方向ｂの中央領域と外側領域とで異なる寸法の間隔L2，L3をあけて複数のＬＥＤ12が配置されている。すなわち、第２方向ｂの中央領域において第２方向ｂに沿って配置されるＬＥＤ12の間隔L2が、第２方向ｂの中央領域よりも外側領域において第２方向ｂに沿って配置されるＬＥＤ12の間隔L3よりも広く設けられている。この第２方向ｂのＬＥＤ12の間隔L2は、第１方向ａの間隔L1よりも広い。 The plurality of LEDs 12 are arranged at predetermined intervals from each other. In the first direction “a” of the substrate 11, a plurality of LEDs 12 are arranged with an interval L 1 of a certain dimension. In the second direction b of the substrate 11, a plurality of LEDs 12 are arranged at intervals L2 and L3 having different dimensions in the central region and the outer region in the second direction b. That is, the distance L2 between the LEDs 12 arranged along the second direction b in the central region in the second direction b is equal to the interval between the LEDs 12 arranged along the second direction b in the outer region than the central region in the second direction b. It is wider than the interval L3. The distance L2 between the LEDs 12 in the second direction b is wider than the distance L1 in the first direction a.

また、基板11は、例えばアルミニウムなどの金属材料によって円板状に形成されたベース板16を備えている。 In addition, the substrate 11 includes a base plate 16 formed in a disk shape from a metal material such as aluminum.

図３に示すように、ベース板16の表面側には絶縁層17が形成され、この絶縁層17上に配線パターン層18が形成されている。絶縁層17は、絶縁性とともに高熱伝導性特性を有している。配線パターン層18は、例えば銅箔等で構成されており、図３に黒色で示すように所定の配線パターンの形状に形成されている。 As shown in FIG. 3, an insulating layer 17 is formed on the surface side of the base plate 16, and a wiring pattern layer 18 is formed on the insulating layer 17. The insulating layer 17 has a high thermal conductivity characteristic as well as an insulating property. The wiring pattern layer 18 is made of, for example, copper foil or the like, and is formed in a predetermined wiring pattern shape as shown in black in FIG.

図２に示すように、ベース板16の絶縁層17および配線パターン層18上にレジスト層19が形成されている。レジスト層19は、絶縁性を有するとともに例えば白色で高い反射率特性を有している。 As shown in FIG. 2, a resist layer 19 is formed on the insulating layer 17 and the wiring pattern layer 18 of the base plate 16. The resist layer 19 is insulative and white, for example, and has high reflectance characteristics.

そして、レジスト層19により、ＬＥＤ12をそれぞれ実装するＬＥＤ実装部20が形成されている。各ＬＥＤ実装部20はＬＥＤ12の一対の電極をそれぞれ電気的に接続する一対のパッド部21a，21bを有している。パッド部21a，21bは、レジスト層19から露出する配線パターン層18によって構成されている。ＬＥＤ実装部20は、上述した配列で各ＬＥＤ12を電気的に接続できるように対応して形成されている。 The resist layer 19 forms LED mounting portions 20 for mounting the LEDs 12 respectively. Each LED mounting portion 20 has a pair of pad portions 21a and 21b that electrically connect a pair of electrodes of the LED 12, respectively. The pad portions 21a and 21b are constituted by the wiring pattern layer 18 exposed from the resist layer 19. The LED mounting portions 20 are formed correspondingly so that the LEDs 12 can be electrically connected in the above-described arrangement.

そして、配線パターン層18およびレジスト層19により、例えば、ＬＥＤ12が複数個ずつ直列に接続された複数の直列回路を構成し、これら複数の直列回路が並列に接続されている。本実施形態では、例えば、直列回路は１０で、各直列回路はそれぞれ４個のＬＥＤ12を直列に接続している。 The wiring pattern layer 18 and the resist layer 19 constitute, for example, a plurality of series circuits in which a plurality of LEDs 12 are connected in series, and the plurality of series circuits are connected in parallel. In the present embodiment, for example, the number of series circuits is 10, and each series circuit connects four LEDs 12 in series.

さらに、レジスト層19により、他の実装部品13をそれぞれ実装するための複数のパッド部22が形成されている。これらパッド部22は、レジスト層19から露出する配線パターン層18によって構成されており、ＬＥＤ実装部20が配置される領域の周辺域に配置されている。 Further, the resist layer 19 forms a plurality of pad portions 22 for mounting other mounting components 13 respectively. These pad portions 22 are constituted by the wiring pattern layer 18 exposed from the resist layer 19, and are disposed in the peripheral area of the region where the LED mounting portion 20 is disposed.

また、図１に示すように、他の実装部品13としては、複数のコンデンサ25、複数の抵抗26、およびコネクタ27等が含まれる。これら複数のコンデンサ25、複数の抵抗26、およびコネクタ27等は、基板11のパッド部22にそれぞれ電気的に接続されている。 As shown in FIG. 1, the other mounting components 13 include a plurality of capacitors 25, a plurality of resistors 26, a connector 27, and the like. The plurality of capacitors 25, the plurality of resistors 26, the connector 27, and the like are electrically connected to the pad portion 22 of the substrate 11, respectively.

コンデンサ25は、配線パターン層18を介して複数個のＬＥＤ12で構成される直列回路毎に１つずつ並列に接続されている。そして、配線パターン層18には、コンデンサ25を接続するための配線部18a（図３参照）が設けられている。この配線部18aの一部は、第２方向ｂの中央領域において第２方向ｂに沿って配置されるＬＥＤ12の間隔L2が広いことを利用し、この第２方向ｂのＬＥＤ12間の広い間隔L2の領域に対応して設けられている。 The capacitors 25 are connected in parallel one by one for each series circuit composed of the plurality of LEDs 12 via the wiring pattern layer 18. The wiring pattern layer 18 is provided with a wiring portion 18a (see FIG. 3) for connecting the capacitor 25. A part of the wiring portion 18a uses a wide interval L2 between the LEDs 12 arranged along the second direction b in the central region in the second direction b, and a wide interval L2 between the LEDs 12 in the second direction b. It is provided corresponding to the area.

抵抗26は、各直列回路に接続されている。 The resistor 26 is connected to each series circuit.

コネクタ27は、電源部に接続され、電源部から供給される直流電源を配線パターン層18を通じて複数個のＬＥＤ12に給電する。 The connector 27 is connected to the power supply unit, and supplies DC power supplied from the power supply unit to the plurality of LEDs 12 through the wiring pattern layer 18.

また、図４に、ＬＥＤモジュール10を用いた照明装置30の一例を示す。 FIG. 4 shows an example of a lighting device 30 using the LED module 10.

照明装置30は、天井埋込形のダウンライトである。照明装置30は、天井に設置するための本体ユニット31、この本体ユニット31に装着された光源ユニット32、およびこの光源ユニット32に電源を供給する電源部33を備えている。 The lighting device 30 is a ceiling-embedded downlight. The illuminating device 30 includes a main body unit 31 to be installed on the ceiling, a light source unit 32 attached to the main body unit 31, and a power supply unit 33 that supplies power to the light source unit 32.

光源ユニット32は、本体ユニット31に取り付けられる放熱体35を有し、この放熱体35の下面側にＬＥＤモジュール10が熱的に接続されるように配設されている。さらに、放熱体35の下面側には、ＬＥＤモジュール10の発光面10aに臨む開口部を有する環状の反射体36が配設されているとともに、放熱体35の下面を覆う透光性を有する前面カバー37が配設されている。 The light source unit 32 has a heat radiating body 35 attached to the main body unit 31, and is disposed on the lower surface side of the heat radiating body 35 so that the LED module 10 is thermally connected. Further, an annular reflector 36 having an opening facing the light emitting surface 10a of the LED module 10 is disposed on the lower surface side of the radiator 35, and a light-transmitting front surface that covers the lower surface of the radiator 35 A cover 37 is provided.

電源部33は、交流電源を入力し、所定の直流電源に変換して光源ユニット32のＬＥＤモジュール10に供給する。 The power supply unit 33 receives AC power, converts the power into a predetermined DC power, and supplies it to the LED module 10 of the light source unit 32.

そして、電源部33からＬＥＤモジュール10に直流電源を供給することにより、複数のＬＥＤ12が発光する。複数のＬＥＤ12が発光する光は、反射体36を通過し、前面カバー37を透過して、照明空間に照射される。 Then, by supplying DC power from the power supply unit 33 to the LED module 10, the plurality of LEDs 12 emit light. The light emitted from the plurality of LEDs 12 passes through the reflector 36, passes through the front cover 37, and is applied to the illumination space.

このとき、ＬＥＤモジュール10は、複数のＬＥＤ12を密集配置しているため、例えば配光制御が容易で、照明装置30として光の利用効率に優れる。 At this time, since the LED module 10 has a plurality of LEDs 12 arranged in a dense manner, for example, light distribution control is easy and the illumination device 30 is excellent in light utilization efficiency.

また、ＬＥＤ12が発生する熱は、基板11から放熱体35に伝わり、この放熱体35から空気中に放熱される。 Further, the heat generated by the LED 12 is transmitted from the substrate 11 to the heat radiating body 35 and is radiated from the heat radiating body 35 into the air.

ところで、ＬＥＤモジュール10は、基板11に複数のＬＥＤ12を密集配置しているため、基板11の中央領域において熱集中が生じやすい。 By the way, since the LED module 10 has a plurality of LEDs 12 densely arranged on the substrate 11, heat concentration is likely to occur in the central region of the substrate 11.

本実施形態のＬＥＤモジュール10では、基板11の第２方向ｂの中央領域において第２方向ｂに沿って配置されるＬＥＤ12の間隔L2を、第２方向ｂの中央領域よりも外側領域において第２方向ｂに沿って配置されるＬＥＤ12の間隔L3よりも広く設けているため、熱集中を緩和することができる。 In the LED module 10 of the present embodiment, the interval L2 between the LEDs 12 arranged along the second direction b in the central region in the second direction b of the substrate 11 is set to be second in the outer region than the central region in the second direction b. Since it is provided wider than the distance L3 between the LEDs 12 arranged along the direction b, the heat concentration can be reduced.

このように、本実施形態のＬＥＤモジュール10によれば、複数のＬＥＤ12を密集配置しながら、熱集中を抑制することができる。そのため、ＬＥＤ12の効率や寿命への影響を低減することができる。 Thus, according to the LED module 10 of the present embodiment, heat concentration can be suppressed while the plurality of LEDs 12 are arranged densely. Therefore, the influence on the efficiency and lifetime of the LED 12 can be reduced.

しかも、ＬＥＤ12は、長方形で、その長手方向を第２方向ｂに沿って配置し、かつ、第２方向ｂに沿って配置するＬＥＤ12の個数を第１方向ａに沿って配置するＬＥＤ12の個数よりも少ない配列の場合、基板11の第２方向ｂの中央領域において第２方向ｂに沿って配置されるＬＥＤ12の間隔L2を広くすることにより、密集配置した複数のＬＥＤ12の発光面12aの集合体で構成されるＬＥＤモジュール10の発光面10aを正方形または正方形に近付けることができ、照明装置30で配光制御しやすい発光面形状とすることができる。 Moreover, the LEDs 12 are rectangular, the longitudinal direction thereof is arranged along the second direction b, and the number of the LEDs 12 arranged along the second direction b is determined from the number of the LEDs 12 arranged along the first direction a. In the case where the arrangement is small, the interval L2 between the LEDs 12 arranged along the second direction b is widened in the central region of the substrate 11 in the second direction b, whereby the aggregate of the light emitting surfaces 12a of the plurality of LEDs 12 arranged densely The light emitting surface 10a of the LED module 10 configured as follows can be made to be a square or a square, and the light emitting surface can be easily controlled by the lighting device 30 for light distribution control.

また、配線パターン層18には、実装部品13を接続するための配線部18a（図３参照）が設けられており、この配線部18aの一部は、第２方向ｂの中央領域において第２方向ｂに沿って配置されるＬＥＤ12の間隔L2が広いことを利用し、この第２方向ｂのＬＥＤ12間の広い間隔L2の領域に対応して設けることができ、配線を容易かつ簡素化できる。 Further, the wiring pattern layer 18 is provided with a wiring portion 18a (see FIG. 3) for connecting the mounting component 13, and a part of the wiring portion 18a is second in the central region in the second direction b. Utilizing the fact that the distance L2 between the LEDs 12 arranged along the direction b is wide, it can be provided corresponding to the area of the wide distance L2 between the LEDs 12 in the second direction b, and wiring can be simplified and simplified.

なお、ＬＥＤモジュール10を用いる照明装置30は、ダウンライトに限らず、スポットライト等の他の器具構造の照明装置でもよい。 Note that the lighting device 30 using the LED module 10 is not limited to a downlight, and may be a lighting device having another fixture structure such as a spotlight.

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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10 ＬＥＤモジュール
11 基板
12 ＬＥＤ
ａ第１方向
ｂ第２方向
L2，L3 間隔 10 LED module
11 Board
12 LED
a First direction b Second direction
L2, L3 interval

Claims

基板と；
前記基板に実装される複数のＬＥＤと；
を具備し、
前記ＬＥＤは、前記基板に第１方向に沿って複数配置され、かつ、この第１方向に直交する第２方向に沿って複数配置されるとともに、前記第２方向の中央領域において前記第２方向に沿って配置される前記ＬＥＤの間隔が、前記第２方向の前記中央領域よりも外側領域において前記第２方向に沿って配置される前記ＬＥＤの間隔よりも広く設けられている
ことを特徴とするＬＥＤモジュール。 A substrate;
A plurality of LEDs mounted on the substrate;
Comprising
A plurality of the LEDs are arranged along the first direction on the substrate, and a plurality of LEDs are arranged along a second direction orthogonal to the first direction, and the second direction in the central region of the second direction. The distance between the LEDs arranged along the second direction is wider than the distance between the LEDs arranged along the second direction in the outer region than the central region in the second direction. LED module.

前記ＬＥＤは、長方形で、その長手方向が前記第２方向に沿って配置されており、
前記第２方向に沿って配置される前記ＬＥＤの個数が前記第１方向に沿って配置される前記ＬＥＤの個数よりも少ない
ことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤモジュール。 The LED is rectangular, and its longitudinal direction is arranged along the second direction,
The LED module according to claim 1, wherein the number of the LEDs arranged along the second direction is smaller than the number of the LEDs arranged along the first direction.