JP7476831B2 - LED lighting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、LED照明装置に関する。特に、LEDが実装された基板を内包するケースに内圧調整穴が空けられたものに関する。 The present invention relates to an LED lighting device. In particular, it relates to an LED lighting device in which an internal pressure adjustment hole is drilled in a case that contains a board on which an LED is mounted.
LEDの高輝度化に伴い、車両の外装にLEDを用いた照明装置が採用される事例が増加している。その場合、外装装置であることから、LEDを実装した基板を防水ケースに内包している。防水ケースには、内部の空気圧を調整するために内圧調整穴が空けられており、内圧調整穴は水分を透過せず空気は透過する材質の封止材によって封止されている。これにより、防水ケース内部に水分が進入するのを防止しつつ、防水ケース内部の圧力を調整することが可能となる。 As LEDs become brighter, there are an increasing number of cases where lighting devices using LEDs are used on the exterior of vehicles. In these cases, since it is an exterior device, the board on which the LEDs are mounted is housed in a waterproof case. The waterproof case has an internal pressure adjustment hole to adjust the internal air pressure, and the internal pressure adjustment hole is sealed with a sealant made of a material that is impermeable to water but permeable to air. This makes it possible to adjust the pressure inside the waterproof case while preventing water from entering the case.
特許文献1には、ESD(静電気放電)から電子回路を保護するための保護回路が記載されている。
しかし、防水ケースに内圧調整穴が空けられている場合、その内部調整穴を介して防水ケース内部に静電気が進入してしまうことが問題であった。従来、LEDの駆動回路にツェナーダイオードなどの静電気保護素子を追加することでLEDを保護していたが、近年はLEDが多数用いられる傾向にあり、ツェナーダイオードの数も増えてコストが増大していた。また、特許文献1のように保護回路を別途用意するのは回路が複雑となり、やはりコストが増大してしまう。そのため、静電気保護素子や保護回路を用いずにLEDの静電気破壊を防止することが求められていた。
However, when an internal pressure adjustment hole is provided in the waterproof case, there is a problem in that static electricity can enter the waterproof case through the internal adjustment hole. Conventionally, LEDs have been protected by adding static electricity protection elements such as Zener diodes to the LED drive circuit, but in recent years, there has been a trend toward using a large number of LEDs, and the number of Zener diodes has also increased, resulting in increased costs. Furthermore, providing a separate protection circuit as in
そこで本発明の目的は、LEDの静電気破壊が防止されたLED照明装置を実現することである。 The object of the present invention is to realize an LED lighting device that prevents electrostatic damage to LEDs.
本発明は、基板と、基板に実装されたLEDと、基板を内包し、内圧調整穴が空けられたケースと、内圧調整穴を塞ぎ、水分を通さず空気を透過する材料からなる封止部と、基板に設けられ、外部電源と接続される正極端子および負極端子と、基板に設けられ、ケースの外部から内圧調整穴を軸方向から見たときに、内圧調整穴と対向する領域に設けられた第1パッド部と、基板に設けられ、正極端子と負極端子のうち一方と、第1パッド部とを***に接続する第1配線部と、基板に設けられ、ケースの外部から内圧調整穴を軸方向から見たときに、内圧調整穴と対向する領域に設けられ、第1パッド部から離間して設けられた第2パッド部と、基板上に設けられ、正極端子と負極端子のうち他方と、第2パッド部とを***に接続する第2配線部と、を有することを特徴とするLED照明装置である。 the first pad portion is provided on the substrate and in a region facing the internal pressure adjustment hole when the internal pressure adjustment hole is viewed from the outside of the case in the axial direction; a first wiring portion is provided on the substrate and connects one of the positive and negative terminals to the first pad portion in a single path; a second pad portion is provided on the substrate and in a region facing the internal pressure adjustment hole when the internal pressure adjustment hole is viewed from the outside of the case in the axial direction and spaced from the first pad portion; and a second wiring portion is provided on the substrate and connects the other of the positive and negative terminals to the second pad portion in a single path.
第1パッド部は、金属膜と、金属膜上に設けられたはんだ層からなる積層体であってもよい。 The first pad portion may be a laminate consisting of a metal film and a solder layer provided on the metal film.
第1配線部の長さは10cm以下であってもよい。 The length of the first wiring portion may be 10 cm or less.
基板に設けられ、ケースの外部から内圧調整穴を軸方向から見たときに、内圧調整穴と対向する領域に設けられ、第1パッド部から離間して設けられた第2パッド部と、基板上に設けられ、正極端子と負極端子のうち他方と、第2パッド部とを***に接続する第2配線部と、をさらに有していてもよい。 The case may further include a second pad portion provided on the substrate, in a region facing the internal pressure adjustment hole when the internal pressure adjustment hole is viewed from the outside of the case in the axial direction, and spaced apart from the first pad portion, and a second wiring portion provided on the substrate and connecting the other of the positive and negative terminals to the second pad portion in a single path.
第2パッド部は、金属膜と、金属膜上に設けられたはんだ層からなる積層体であってもよい。 The second pad portion may be a laminate consisting of a metal film and a solder layer provided on the metal film.
第2配線部の長さは10cm以下であってもよい。 The length of the second wiring portion may be 10 cm or less.
第1パッド部は、円環の一部を除去したC字型のパターンであり、第2パッド部は、第1パッド部の円環の内部に位置する円形のパターンであってもよい。 The first pad portion may be a C-shaped pattern with part of the ring removed, and the second pad portion may be a circular pattern located inside the ring of the first pad portion.
内圧調整穴から基板までの距離は1cm以下であってもよい。 The distance from the internal pressure adjustment hole to the substrate may be 1 cm or less.
本発明によれば、内圧調整穴からケース内部に進入する静電気は第1パッド部や第2パッド部に落ち、バッテリーの正極や負極(グランド)に逃がすことができるので、LEDの静電気破壊を防止することができる。 According to the present invention, static electricity that enters the case through the internal pressure adjustment hole falls onto the first pad section or the second pad section and can be released to the positive or negative pole (ground) of the battery, preventing static electricity damage to the LED.
以下、本発明の実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。 The following describes examples of the present invention with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these examples.
図1は、実施例1のLED照明装置の構成を示した図(断面図)である。図1のように、実施例1のLED照明装置は、基板1と、基板1を内包するケース2と、を有している。
Figure 1 is a diagram (cross-sectional view) showing the configuration of the LED lighting device of Example 1. As shown in Figure 1, the LED lighting device of Example 1 has a
基板1は、一方の面(以下表面とする)にLED10と、LED10を駆動するための駆動回路(図示しない)が実装されている。駆動回路は、抵抗、トランジスタ、ツェナーダイオードなどの電子部品と、電子部品を接続する金属箔の配線パターンで構成される。また、基板1の他方の面(以下裏面とする)には、正極端子11および負極端子12と、第1パッド部13と、第2パッド部14と、第1配線部15と、第2配線部16と、を有している。
The
ケース2は、内部空間を有したボックス状の防水ケースである。ケース2の内部には基板1が内包され、基板1を水分から保護している。ケース2は、たとえば樹脂からなる。また、ケース2のうち、LED10からの光が放射される側の領域は、透明部材で構成され、ケース2内部から外部へと光が取り出されるように構成されている。ケース2の外部形状、および内部空間の形状は、基板1を内包可能な形状であれば任意でよい。
ケース2には、円形の内圧調整穴20が空けられている。図2は、ケース2を内圧調整穴20側から見た外観を示した図である。内圧調整穴20は、内部空間の圧力を調整するためのものである。この内圧調整穴20を介してケース2の外部と内部とで空気の出入りが可能となっており、ケース2の内部空間の気圧はケース2外部の気圧とおよそ等しくなる。
A circular internal
内圧調整穴20は、基板1の裏面側に設けられている。また、後述のように、ケース2外部から内圧調整穴20の軸方向に見た場合に、基板1裏面の第1パッド部13、第2パッド部14が内圧調整穴20に対向するように、基板1が配置されている。ケース2の内部における基板1の配置は、内圧調整穴20から基板1裏面までの距離がなるべく短くなるようにすることが好ましい。たとえば1cm以下とすることが好ましい。これにより、内圧調整穴20からケース内部に進入した静電気を、第1パッド部13や第2パッド部14により落ちやすくすることができる。
The internal
また、内圧調整穴20は、ケース2の内部側から封止部21によって覆われている。封止部21は、空気は透過するが水分は透過しない材料からなるシールである。これにより、内圧調整穴20を介してケース2外部から内部へと水分が進入しないようにしつつ、空気は内圧調整穴20を介して出入り可能となっている。封止部21の材料は、たとえばフッ素樹脂の多孔質膜である。
The internal
内圧調整穴20の直径は、ケース2外部と内部とで十分に迅速に空気の出入りが可能な程度であればよく、たとえば5~10mmである。なお、実施例1では内圧調整穴20の形状を円としているが、正方形、長方形、楕円など他の任意の形状でよい。
The diameter of the internal
ケース2にはコネクタ22が設けられており、コネクタ22は基板1の正極端子11および負極端子12に接続されている。コネクタ22には電源ケーブルが接続され、その電源ケーブルを介して外部電源の正極と正極端子11、外部電源の負極(グランド)と負極端子12とが接続される。
A
次に、基板1の裏面の構成について説明する。
Next, we will explain the configuration of the back side of the
図3は、基板1の裏面を示した図である。図3のように、基板1の裏面には、正極端子11と負極端子12とが隣接して配置され、これらから3~4cm離れた位置に第1パッド部13と第2パッド部14が配置されている。第1パッド部13と第2パッド部14は、ケース2外部から内圧調整穴20をその内圧調整穴20の軸方向に見たときに、内圧調整穴20と対向する位置に設けられている。
Figure 3 is a diagram showing the back surface of the
正極端子11は、外部電源の正極と接続される端子である。負極端子12は、外部電源の負極(グランド)と接続される端子である。正極端子11および負極端子12の形状はコネクタ22に接続可能な形状であれば任意でよい。
The
第1パッド部13は、図3に示すように、円環の一部が除去されたCの字型の形状である。また、ケース2の外側から内圧調整穴20を軸方向に見たときに、内圧調整穴20の周と第1パッド部13の円環の外周とが一致するようにしている。つまり、内圧調整穴20の中心と第1パッド部13の円環の中心とを一致させ、内圧調整穴20の直径と第1パッド部13の円環の外周の直径とを一致させている。ただし厳密に一致させる必要はなく、円環の外周の直径は、内圧調整穴20の直径の1~1.2倍であってもよい。
As shown in FIG. 3, the
第1パッド部13は、基板1の裏面上に設けられた金属膜17と、金属膜17上に設けられたはんだ層18と、で構成された積層体(図4参照)である。金属膜17の材料は、Cu、Al、Auなどであり、基板1の表面に形成された配線パターンの材料と同一とすることができる。はんだ層18の材料は、Sn-Ag-Cu、Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Sbなどである。
The
はんだ層18は必ずしも必要でなく、金属膜17のみであってもよい。ただし、実施例1のようにはんだ層18を設ける方が好ましい。その理由は、第1に、金属膜17を腐食などから保護するためである。第2に、内圧調整穴20からケース2内部に進入する静電気が第1パッド部13に落ちやすくし、LED10の静電気破壊をより防止するためである。金属膜17上にはんだ層18を形成することで第1パッド部13が厚くなり、第1パッド部13の抵抗が下がるとともに、内圧調整穴20から第1パッド部13までの距離が近くなるので、静電気が第1パッド部13に落ちやすくなるのである。
The
第2パッド部14は、図3に示すように、円形のドット状である。第2パッド部14は、第1パッド部13の円環の内側中央に配置され、第1パッド部13とは離れて配置されている。第2パッド部14の直径は、内圧調整穴20の直径の1/10~1/5であり、たとえば0.5~2mmである。第1パッド部13と第2パッド部14は、3mm以上離れていることが好ましい。マイグレーションにより第1パッド部13と第2パッド部14とが短絡してしまうのを防止するためである。
As shown in FIG. 3, the
第2パッド部14は、第1パッド部13と同様に、基板1の裏面上に設けられた金属膜17と、金属膜17上に設けられたはんだ層18と、で構成された積層体(図4参照)である。金属膜17、はんだ層18の材料は、第1パッド部13と同一である。もちろん、異なる材料としてもよい。
The
第1配線部15は、正極端子11と第1パッド部13とを接続する配線パターンである。第1配線部15は、途中で分岐することなく、第1パッド部13から正極端子11まで***であり、基板1の辺に沿ってL字型に設けられている。***とすることで、静電気のエネルギーが正極端子11以外へと逃げないようにし、正極端子11から外部電源の正極へと静電気のエネルギーをそのまま逃がすことができるようにしている。
The
第1配線部15のパターンは、第1パッド部13から正極端子11まで***に接続するパターンであって、第2パッド部14や第2配線部16から離間したパターンであれば任意のパターンでよい。ただし、第1配線部15の長さはなるべく短い方が好ましい。静電気のエネルギーが正極端子11に達する前に他所へ漏れてしまうのを抑制することができるからである。たとえば、第1配線部15の長さは10cm以下とすることが好ましい。第1配線部15の線幅は、第1パッド部13から正極端子11まで十分に低抵抗に接続できる幅であればよい。
The pattern of the
第1配線部15の材料は、Cu、Al、Auなどであり、基板1の表面に形成された配線パターンの材料と同一とすることができる。
The material of the
第2配線部16は、負極端子12と第2パッド部14とを接続する配線パターンである。図3のように、第2配線部16は第1パッド部13の円環が切れた部分を通っており、第2配線部16と第1パッド部13は十分に離間している。たとえば、3mm以上離間していることが好ましい。また、第2配線部16も第1配線部15と同様に、途中で分岐することなく、第2パッド部14から負極端子12まで***であり、基板1の辺に沿ってL字型に設けられている。
The
第2配線部16のパターンは、第2パッド部14や第2配線部16まで***に接続するパターンであって、第1パッド部13や第1配線部15から離間したパターンであれば任意のパターンでよい。ただし、第1配線部15と同様に第2配線部16の長さもなるべく短い方が好ましい。たとえば、第2配線部16の長さは10cm以下とすることが好ましい。第2配線部16の線幅は、第2パッド部14から負極端子12まで十分に低抵抗に接続できる幅であればよい。
The pattern of the
第2配線部16の材料は、第1配線部15と同様であり、基板1の表面に形成された配線パターンの材料や第1配線部15と同一とすることができる。
The material of the
次に、ケース2の内部に静電気が進入した場合の動作について説明する。
Next, we will explain what happens when static electricity enters the inside of
実施例1のLED照明装置では、ケース2に内圧調整穴20が空けられているため、この内圧調整穴20からケース2の内部に静電気が進入する可能性がある。
In the LED lighting device of Example 1, an internal
ここで、内圧調整穴20からケース2の内部に進入した静電気は、内圧調整穴20から近い位置の導体に落ちる可能性が高い。実施例1では、内圧調整穴20に対向した位置に第1パッド部13と第2パッド部14が設けられていることから、内圧調整穴20から最も近い導体は第1パッド部13か第2パッド部14となる。そのため、静電気は第1パッド部13または第2パッド部14へと非常に高い確率で落ちる。
Here, static electricity that has entered the inside of the
第1パッド部13に落ちた静電気は、第1配線部15を通って正極端子11に達し、さらに正極端子11から外部電源の正極へと流れる。第1配線部15は***であり、分岐がないため、静電気のエネルギーが電子部品を経由することはなく、電子部品(特にLED10)の静電気破壊を生じることなく、静電気を外部電源へと逃がすことができる。
The static electricity that falls on the
第2パッド部14に落ちた静電気についても同様に、第2配線部16から負極端子12、さらに負極端子12から外部電源の負極(グランド)へと逃がすことができる。また、第2配線部16も***であり、分岐がないため、電子部品(特にLED10)の静電気破壊を生じることなく、静電気を外部電源へと逃がすことができる。
Similarly, static electricity that falls on the
以上、実施例1のLED照明装置によれば、内圧調整穴20からケース2内部に進入した静電気を第1パッド部13、第2パッド部14に落とすことができ、正極端子11、負極端子12を介して外部電源の正極や負極(グランド)に逃がすことができるので、電子部品、特にLED10の静電気破壊を防止することができる。
As described above, according to the LED lighting device of Example 1, static electricity that has entered the
なお、実施例1では、第1パッド部13、第2パッド部14の2つのパッド部を設けてそれぞれを正極端子11、負極端子12に接続しているが、パッド部を1つのみ設け、それを正極端子11、負極端子12のうち一方に接続するようにしてもよい。ただし、実施例1のように第1パッド部13と第2パッド部14の両方設ける方が静電気を外部電源の正極と負極へそれぞれ逃がすことができ、効率的に静電気を外部電源へと逃がすことができるので好ましい。
In Example 1, two pads, the
また、第1パッド部13、第2パッド部14のパターンは実施例1に示したものに限られない。第1パッド部13と第2パッド部14が内圧調整穴20に対向する位置に設けられ、第1パッド部13と第2パッド部14とが離間したパターンであれば任意のパターンでよい。ただし、第1パッド部13と第2パッド部14とを十分に離間させつつ、第1パッド部13と第2パッド部14の面積をなるべく広くするパターンが好ましい。実施例1のパターンはこの点で優れたパターンである。
The patterns of the
また、内圧調整穴20は、必ずしも基板1の裏面側に位置している必要はなく、表面側に設けてもよい。この場合、第1パッド部13、第2パッド部14、正極端子11、負極端子12についても、基板1の表面側に設けることとなる。ただし、内圧調整穴20を基板1の表面側に設けると、LED10からの光取り出しを阻害する可能性があり、デザイン性を損なう可能性もある。また静電気が基板1表面側の電子部品に影響する可能性がある。そのため、内圧調整穴20は基板1の裏面側に設けることが好ましい。
In addition, the internal
本発明のLED照明装置は、車両の外装装置などに利用することができる。 The LED lighting device of the present invention can be used for vehicle exterior equipment, etc.
1:基板
2:ケース
10:LED
11:正極端子
12:負極端子
13:第1パッド部
14:第2パッド部
15:第1配線部
16:第2配線部
17:金属膜
18:はんだ層
20:内圧調整穴
21:封止部
1: Board 2: Case 10: LED
11: Positive electrode terminal 12: Negative electrode terminal 13: First pad portion 14: Second pad portion 15: First wiring portion 16: Second wiring portion 17: Metal film 18: Solder layer 20: Internal pressure adjustment hole 21: Sealing portion
Claims (7)
前記基板に実装されたLEDと、
前記基板を内包し、内圧調整穴が空けられたケースと、
前記内圧調整穴を塞ぎ、水分を通さず空気を透過する材料からなる封止部と、
前記基板に設けられ、外部電源と接続される正極端子および負極端子と、
前記基板に設けられ、前記ケースの外部から前記内圧調整穴を軸方向から見たときに、前記内圧調整穴と対向する領域に設けられた第1パッド部と、
前記基板に設けられ、前記正極端子と前記負極端子のうち一方と、前記第1パッド部とを***に接続する第1配線部と、
前記基板に設けられ、前記ケースの外部から前記内圧調整穴を軸方向から見たときに、前記内圧調整穴と対向する領域に設けられ、前記第1パッド部から離間して設けられた第2パッド部と、
前記基板上に設けられ、前記正極端子と前記負極端子のうち他方と、前記第2パッド部とを***に接続する第2配線部と、
を有することを特徴とするLED照明装置。 A substrate;
An LED mounted on the substrate;
a case containing the substrate and having an internal pressure adjustment hole;
a sealing portion that closes the internal pressure adjustment hole and is made of a material that is impermeable to moisture but permeable to air;
A positive terminal and a negative terminal provided on the substrate and connected to an external power source;
a first pad portion provided on the substrate and provided in a region facing the internal pressure adjustment hole when the internal pressure adjustment hole is viewed from the outside of the case in an axial direction;
a first wiring portion provided on the substrate and connecting one of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal to the first pad portion in a single line;
a second pad portion provided on the substrate, in a region facing the internal pressure adjustment hole when the internal pressure adjustment hole is viewed from the outside of the case in an axial direction, and spaced apart from the first pad portion;
a second wiring portion provided on the substrate and connecting the other of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal to the second pad portion in a single line;
An LED lighting device comprising:
前記第2パッド部は、前記第1パッド部の円環の内部に位置する円形のパターンである、
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のLED照明装置。 The first pad portion has a C-shaped pattern with a part of a ring removed,
The second pad portion is a circular pattern located inside the annulus of the first pad portion.
6. The LED lighting device according to claim 1 , wherein the LED lighting device is a light-emitting diode (LED) light source.
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