JP4450234B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板に実装された発光ダイオードモジュールからの照明光を被照明領域へ照射するための照明装置に関し、特に、回路基板端部に発光ダイオードモジュールを実装可能として小型化を図ったものに関する。

発光ダイオードモジュールを用いた照明装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。これは、アルミニウム基板等の金属製の回路基板に表面実装型の発光ダイオードモジュールが実装されており、この発光ダイオードから発せられた照明光を導光板等の光拡散部材により拡散し、被照明領域に均一照射する構成である。
特開２００１−１６０３１２号公報

ところで、回路基板を金属製のものとしているのは、発光ダイオードモジュールから発せられた熱を放熱するためであり、発光ダイオードモジュールの電極及び回路基板に形成されるランド（導体パターン）は、電源供給とともに放熱の機能を兼ね備えている。従って、発光ダイオードモジュールで発生した熱は、発光ダイオードモジュールの電極及び回路基板のランドを介して回路基板本体に伝播し、回路基板から外部に放熱されることとなる。

この種の回路基板に形成されるランドは、回路基板端部から１〜２ｍｍ程度の間隔を空けて形成されることが多い。これは、回路基板を打ち抜き形成するときに、回路基板端面にバリが発生するためであり、仮にランドが回路基板端部に形成されているときには、発生したバリがランドと接触することで両者がショートする虞があるためである。

このため、従来装置では、発光ダイオードモジュールを回路基板端部に沿って配置することが困難であり、その結果、装置の小型化が困難とされていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化を図ることができる照明装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明では、発光ダイオードモジュールを回路基板に実装し、当該発光ダイオードモジュールからの照明光を被照明領域に照射する照明装置であって、回路基板は、金属基板により構成され、その端部に沿って放熱用ランドが形成されているとともに、放熱用ランドを介して端部とは反対側に導通用ランドが形成されており、発光ダイオードモジュールは、外観を構成する筐体部のうち回路基板に取り付けられる取り付け面が照明光が出射される出射面とは反対側に形成されており、筐体部に露出状態で設けられ、放熱用ランドに接続される放熱部と、筐体部から端部とは反対側に導出され、導通用ランドに接続される接続用端子とを備えることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、回路基板の打ち抜き形成によって回路基板端部にバリが発生し、このバリによって放熱用ランドが回路基板とショートしたとしても、放熱性能に支障をきたすことが無く、また、導通用ランドに関しては、バリによるショートの虞が無い。従って、発光ダイオードモジュールを回路基板の端部に沿って配置することができ、装置の小型化を図ることができる。

請求項２の発明では、発光ダイオードモジュールを回路基板に実装し、当該発光ダイオードモジュールからの照明光を被照明領域に照射する照明装置であって、回路基板は、金属基板により構成され、その端部に沿って放熱用ランドが形成されているとともに、放熱用ランドを介して端部とは反対側に導通用ランドが形成されており、発光ダイオードモジュールは、外観を構成する筐体部のうち回路基板に取り付けられる取り付け面が照明光が出射される出射面とは反対側に形成されており、筐体部から回路基板の端部の延伸方向に沿って外部に導出され、筐体部に露出状態で設けられ、放熱用ランドに接続される放熱部と、筐体部から端部の延伸方向に沿って外部に導出され導通用ランドに接続される接続用端子とを備えることを特徴としている。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、接続用端子を回路基板端部の延伸方向に沿って導出したことによる、回路基板端部の延伸方向と直交方向における実装スペースを省スペース化することができるという効果も得られる。

請求項３の発明では、放熱部は、取り付け面側に設けられていることを特徴としている。このようにすれば、放熱のためのスペースを省スペース化することができる。

請求項４の発明では、放熱部は、回路基板の端部の延伸方向に導出されていることを特徴としている。

請求項４の発明によれば、放熱部が筐体部から導出されているため、この放熱部を放熱用ランドに半田付け等により接続した際に、半田付けが確実に行われているか否かを容易に判断することができる。これにより、半田不良による放熱性能の低下を確実に防止することができる。

請求項５の発明では、照明光を入射端面に入射し、入射端面と直交配置された出射面から照明光を被照明領域に拡散照射する光拡散部材を有し、回路基板は入射端面と平行姿勢で配置されていることを特徴としている。

請求項５の発明によれば、回路基板の端部に発光ダイオードを配置することができるため、回路基板の端部の延伸方向とは直交方向の寸法を小さくすることができる。このため、装置全体としても、当該直交方向における寸法を小さくすることができる。このような構成は、例えば、エッジライトタイプの照明装置において有効である。

＜第１の実施形態＞
本発明に係る照明装置を車両用計器のバックライト装置に適用した例を図１ないし図５を参照して説明する。尚、図１は、バックライト装置の正面図である。図２は、回路基板及びこの回路基板に実装された発光ダイオードモジュールの拡大斜視図である。図３は、回路基板及びこの回路基板に実装される発光ダイオードモジュールの拡大斜視図である。尚、図中の矢線Ａの方向を上下方向、矢線Ｂの方向を前後方向とする。

本実施形態のバックライト装置は、エッジライトタイプのものであり、照明光Ｌを出射する発光ダイオードモジュール１００と、この発光ダイオードモジュール１００が実装される子基板２００（回路基板）と、発光ダイオードモジュール１００を駆動する本体基板３００と、照明光Ｌを文字盤５００（被照明領域）に拡散照射する光拡散部材４００とを所定の位置関係に保持するケース（図示せず）に収容した構成とされている。

ここで、各構成要素は以下のような配置とされている。即ち、図１に示すように、本体基板３００と光拡散部材４００とが間隙を介して平行状態で配置されており、これら本体基板３００及び光拡散部材４００の端部側に、子基板２００が直立姿勢で配置されている。この子基板２００は、発光ダイオードモジュール１００からの照明光Ｌが光拡散部材４００の入射端面４２０Ａに入射可能となる位置に配置されている。

本体基板３００は、例えばガラスエポキシ基板等の樹脂基板により形成されており、車両用計器の各構成要素を駆動するための集積回路や回路素子が実装されているとともに、子基板２００と導通接続するためのコネクタ３１０が表面実装されている。

光拡散部材４００は、本体基板３００の上側に配置されており、入射端面４２０Ａから
入射した照明光Ｌを文字盤５００に均一照射すべく、照明光Ｌを内部で拡散反射させるも
のである。

この光拡散部材４００は、光を反射する反射シート４１０と、反射シート４１０に重ねられる導光板４２０と、導光板４２０に重ねられる拡散シート４３０とから構成されており、導光板４２０の入射端面４２０Ａから入射した照明光Ｌを内部で拡散反射させて、この入射端面４２０Ａと直交配置された出射面４２０Ｂから拡散シート４３０を介して均一輝度の照明光Ｌを文字盤５００に照射する。

このうち、反射シート４１０は、導光板４２０の裏面から外部へ透過する光を再度導光
板４２０側に向けて反射させるものであり、拡散シート４３０は、導光板４２０の表面か
ら外部に出射した光を均一化するものである。

子基板２００は、例えばアルミニウム製の金属基板により構成されており、導体パターン形成後に打ち抜き加工を行うことによって矩形形状に形成されている。当該子基板２００の表面全体には絶縁層２１０が形成されており、当該絶縁層２１０の上には所定の導体パターン（図示せず）が形成されている。この導体パターンには、発光ダイオードモジュール１００の接続用端子１３０が半田付けされる導通用ランド２２０が複数形成されている。

一方、子基板２００の下端側には、本体基板３００に対して導通接続されるコネクタ２３０が形成されており、ハーネスを介して本体基板３００に導通接続されるように構成されている。当該コネクタ２３０は上述した導体パターンと電気的に接続されているため、導通用ランド２２０に接続された発光ダイオードモジュール１００に電源供給がなされるようになっている。

また、子基板２００には、発光ダイオードモジュール１００から発せられた熱を放熱するための放熱用ランド２４０が形成されている。この放熱用ランド２４０は導体パターンと同様に、絶縁層２１０の上に所定の形状に形成されており、発光ダイオードモジュール１００の放熱部１２０が半田付けにより接続されるようになっている。

上述した導通用ランド２２０と放熱用ランド２４０とは、以下の位置関係でもって子基板２００上に形成されている。即ち、子基板２００の上端２００Ａ（端部）に沿って放熱用ランド２４０が形成されており、当該放熱用ランド２４０を介して子基板２００の上端２００Ａ側とは反対側に導通用ランド２２０が形成されている。具体的には、子基板２００の上端２００Ａに沿って矩形形状の放熱用ランド２４０が形成されており、この放熱用ランド２４０の下側に、矩形形状の導通用ランド２２０が横方向に並んで形成されている。

発光ダイオードモジュール１００は、外観を構成する筐体部１１０と、内部で発生した熱を外部に放出する放熱部１２０と、接続用端子１３０とから構成されている。

筐体部１１０は、モールド成型により箱体形状に形成されている。この筐体部１１０の前面１１１（出射面）側のうち、照明光Ｌの光芒が形成される領域に対応する部分には、この照明光Ｌを透過させるための光透過部１１２が設けられている。この光透過部１１２には、例えば、エポキシ、シリコン等が用いられており、これらエポキシ、シリコン等には、蛍光体、フィラー等を含有していても良い。

尚、筐体部１１０内部には、照明光Ｌを発する発光素子及びこの発光素子が載置されているダイスが埋め込まれている。ダイスには電極が設けられており、ワイヤボンディングによって接続用端子１３０と導通接続されている。また、ダイスは、発光素子から発せられた熱を放熱部１２０に伝導し易くするために筐体部１１０内で放熱部１２０に対して絶縁状態で接触されている。

放熱部１２０は、例えば、熱伝導率の比較的高い金属性材料を角棒状に形成したものであり、筐体部１１０の左右側面からそれぞれ左右方向（回路基板の端部の延伸方向）に導出されているとともに、その背面は筐体部１１０の背面１１３（取り付け面）と面一状態で露出している。従って、筐体部１１０が子基板２００に実装されたときには、放熱部１２０の背面全体が放熱用ランド２４０に密着した状態となる。

接続用端子１３０は、折り曲げ可能な金属片により構成されており、筐体部１１０の下面から下方向（子基板２００の上端２００Ａとは反対側。請求項に記載の「回路基板の端部とは反対側」。）にそれぞれ導出されている。各接続用端子１３０は、その先端側が導通用ランド２２０に半田付けされるようになっており、この先端側が導通用ランド２２０に密着するように途中で折り曲げられている。

このように構成された発光ダイオードモジュール１００の放熱部１２０は、その筐体部１１０の上側面が子基板２００の上端２００Ａと一致し、且つ、背面１１３が子基板２００に取り付けられた状態で放熱用ランド２４０に半田付けされているとともに、接続用端子１３０が各導通用ランド２２０に半田付けされている。

本実施形態の照明装置では、本体基板３００から電源が供給されると、子基板２００に実装された発光ダイオードモジュール１００が照明光Ｌを照射し、導光板４２０の入射端面４２０Ａから導光板４２０内部に入射する。導光板４２０内部では、照明光Ｌを拡散し、出射面４２０Ｂから均一照度の照明光Ｌを文字盤５００に向けて出射する。また、発光ダイオードモジュール１００内の発光素子からの発熱は放熱部１２０に伝達され、さらに放熱用ランド２４０を介して子基板２００から外部に放熱される。

ここで、背景技術の項においても説明したように、子基板２００の製造工程のうち、打ち抜き加工による基板の成型工程においては、子基板２００の端部にバリ６００が発生することがある。このバリ６００が放熱用ランド２４０側に突き出た場合、当該バリ６００が放熱用ランド２４０と接触することがある。しかしながら、放熱用ランド２４０は導通用ランド２２０とは別体で形成されているため、子基板２００と接触したとしても、ショートすることが無い。また、導通用ランド２２０を放熱用ランド２４０の下側（放熱用ランド２４０を介して子基板２００の上端２００Ａとは反対側）に形成しているため、打ち抜き加工時に発生するバリ６００により子基板２００と導通用ランド２２０とがショートすることが無い。このため、発光ダイオードモジュール１００を子基板２００の上端２００Ａに配置することができる。 また、子基板２００の上端２００Ａに発光ダイオードモジュール１００を配置することができるため、本実施形態のように子基板２００を直立姿勢で配置した場合には、子基板２００の上下寸法が小さくされたことによる、照明装置全体としての上下寸法の小型化も可能となる。

また、放熱部１２０が筐体部１１０から左右方向に導出されているため、この放熱部１２０を放熱用ランド２４０に半田付けした際に、半田付けが確実に行われているか否かを容易に判断することができる。これにより、半田不良による放熱性能の低下を確実に防止することができる。

＜第２の実施形態＞
本発明に係る第２の実施形態について図４を参照して説明する。尚、上記第１の実施形態と同一の部分についてはその説明を省略し、相違点のみを説明する。本実施形態では、放熱部１２０の形状が平板状に形成されており、筐体部１１０の背面１１３側から露出した状態となっている。また、放熱部１２０の大きさは、筐体部１１０の背面１１３に収まる大きさとされており、放熱用ランド２４０への接触面積は、第１の実施形態での放熱部１２０が放熱用ランド２４０に接触する面積と略同じとされている。このように形成された放熱部１２０は、放熱用ランド２４０に対してリフロー半田付けにより接続されている。

本実施形態のように、放熱部１２０を筐体部１１０の背面１１３に収まるように形成することにより、放熱のためのスペースを省スペース化することができる。このため、複数の発光ダイオードモジュール１００を子基板２００に高密度に配置することができるため、照明光Ｌの高輝度化を図りたい場合には好適な構成である。

＜第３実施形態＞
本発明に係る第３の実施形態について図５を参照して説明する。尚、上記第１の実施形態と同一の部分についてはその説明を省略し、相違点のみを説明する。本実施形態では、放熱部１２０を折り曲げ可能な金属片により構成し、筐体部１１０の左右側面から左右方向に外部に導出した構成とされている。この放熱部１２０は途中で折り曲げ加工されており、先端側が放熱用ランド２４０に対して密着した状態となっており、この状態で放熱用ランド２４０に対して半田付けされて構成されている。

＜第４実施形態＞
本発明に係る第４の実施形態について図６を参照して説明する。尚、上記第１の実施形態と同一の部分についてはその説明を省略し、相違点のみを説明する。本実施形態は、発光ダイオードモジュール１００の筐体部１１０から導出される接続用端子１３０の導出位置及び導出方向が第１の実施形態と相違している。

発光ダイオードモジュール１００は、その筐体部１１０の左右側面の上側から左右方向に放熱部１２０が導出されており、また、筐体部１１０の左右側面の下側から左右方向に接続用端子１３０がそれぞれ導出されている。

尚、放熱部１２０の構成としては、図示するもの以外に、例えば第２の実施形態あるいは第３の実施形態にて示したものであっても良い。

一方、子基板２００に形成されている導通用ランド２２０は、放熱用ランド２４０の下側に形成されているものの、形成されてる高さ位置が高くされており、各導通用ランド２４０の互いの離間間隔が拡大されている。

このように構成することにより、子基板２００の上下方向における発光ダイオードモジュール１００の実装スペースを省スペース化することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例え
ば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱
しない範囲内で種々変更して実施することができる。

上記実施形態では、子基板２００をアルミニウムにより構成した例を示したが、例えば銅等の他の金属材料により構成しても良い。

また、上記実施形態では、放熱用ランド２４０を子基板２００の上端２００Ａに沿って形成した例を示したが、例えば、子基板２００の左端、右端、あるいは下端に沿って形成するようにしても良い。

バックライト装置を示す正面図である。 子基板及びこの子基板に実装された発光ダイオードモジュールを示す拡大斜視図である。 子基板及びこの子基板に実装される発光ダイオードモジュールを示す拡大斜視図である。 第２の実施形態における、子基板及びこの子基板に実装される発光ダイオードモジュールを示す拡大斜視図である。 第３の実施形態における、子基板及びこの子基板に実装される発光ダイオードモジュールを示す拡大斜視図である。 第３の実施形態における、子基板及びこの子基板に実装される発光ダイオードモジュールを示す拡大斜視図である。

符号の説明

１００…発光ダイオードモジュール
１１０…筐体部
１１１…前面（出射面）
１１２…光透過部
１１３…背面（取り付け面）
１２０…放熱部
１３０…接続用端子
２００…子基板（回路基板）
２００Ａ…上端（端部）
２２０…導通用ランド
２４０…放熱用ランド
３００…本体基板
４００…光拡散部材
４２０Ａ…入射端面
４２０Ｂ…出射面５００…文字盤（被照明領域）

Claims (5)

1. 発光ダイオードモジュールを回路基板に実装し、当該発光ダイオードモジュールからの照明光を被照明領域に照射する照明装置であって、
   前記回路基板は、
   金属基板により構成され、その端部に沿って放熱用ランドが形成されているとともに、前記放熱用ランドを介して前記端部とは反対側に導通用ランドが形成されており、
   前記発光ダイオードモジュールは、
   外観を構成する筐体部のうち前記回路基板に取り付けられる取り付け面が前記照明光が出射される出射面とは反対側に形成されており、
   前記筐体部に露出状態で設けられ、前記放熱用ランドに接続される放熱部と、
   前記筐体部から前記端部とは反対側に導出され、前記導通用ランドに接続される接続用端子とを備えることを特徴とする照明装置。
2. 発光ダイオードモジュールを回路基板に実装し、当該発光ダイオードモジュールからの照明光を被照明領域に照射する照明装置であって、
   前記回路基板は、
   金属基板により構成され、その端部に沿って放熱用ランドが形成されているとともに、前記放熱用ランドを介して前記端部とは反対側に導通用ランドが形成されており、
   前記発光ダイオードモジュールは、
   外観を構成する筐体部のうち前記回路基板に取り付けられる取り付け面が前記照明光が出射される出射面とは反対側に形成されており、
   前記筐体部に露出状態で設けられ、前記放熱用ランドに接続される放熱部と、
   前記筐体部から前記端部の延伸方向に沿って外部に導出され、前記導通用ランドに接続される接続用端子とを備えることを特徴とする照明装置。
3. 前記放熱部は、前記取り付け面側に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
4. 前記放熱部は、前記回路基板の前記端部の延伸方向に導出されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の照明装置。
5. 前記照明光を入射端面に入射し、前記入射端面と直交配置された出射面から前記照明光を前記被照明領域に拡散照射する光拡散部材を有し、
   前記回路基板は前記入射端面と平行姿勢で配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の照明装置。

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