JP2003150074A - Ledモジュールおよびled表示装置 - Google Patents
Ledモジュールおよびled表示装置Info
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Abstract
ルおよびLED表示装置を提供する。 【解決手段】 このマイコン付きLEDモジュール1
は、プリント配線基板2と、プリント配線基板2の表面
に搭載されたLEDランプ3と、プリント配線基板2の
裏面に搭載され、LEDランプ3の駆動回路を内蔵して
LEDランプ3の点灯制御を行うマイコンチップ4とを
備える。LEDランプ3を駆動する駆動回路をマイコン
チップ4に内蔵することにより、駆動回路用の基板が不
要になり、小型化を図ることができる。
Description
omation)・OA(Office Automation)機器等のインジケ
ータランプ、アミューズメント機器等の電飾ランプ、L
ED(Light Emitting Diode)メッセージボード等に好適
なLEDモジュールおよびLED表示装置に関し、特
に、小型化を図り、生産性の高いLEDモジュールおよ
びLED表示装置に関する。
す。このLED表示装置100は、直流電圧(12V)
が印加され、赤色の光を発光するLEDランプ110
R、緑色の光を発光するLEDランプ110G、および
青色の光を発光するLEDランプ110Bを実装したL
ED実装用基板120と、各LEDランプ110R,1
10G,110Bをトランジスタ131R,131G,
131Bによって駆動する駆動回路130、および駆動
回路130を介して各LEDランプ110R,110
G,110Bの点灯制御を行うマイクロコンピュータチ
ップ(マイコンチップ)140を搭載したプリント配線
基板150と、AC100Vを所定の直流電圧に変換し
て駆動回路130およびマイコンチップ150に供給す
るDC電源部160とから構成されている。マイコンチ
ップ140は、CPUおよびメモリを一体的に有するも
のであり、CPUは、メモリに書き込まれた点灯パター
ンのプログラムに基づいてLEDランプ110R,11
0G,110Bを点灯制御することにより様々な点灯パ
ターンでLEDランプ110R,110G,110Bを
点灯させることができる。
表示装置によると、プリント配線基板150はマイコン
チップ140とは別に駆動回路130を備える構成であ
るので、プリント配線基板150が大きくなり、装置が
大型化するという問題がある。また、プリント配線基板
150とLED実装用基板120とは、電線により手作
業で接続されているため、生産性が悪いという問題があ
る。
生産性の高いLEDモジュールおよびLED表示装置を
提供することにある。
成するため、光を出射するLEDランプと、前記LED
ランプに電気的に接続され、前記LEDランプを駆動す
る駆動回路、CPU、およびメモリを一体的に有して前
記LEDランプの点灯制御を行うマイクロコンピュータ
チップとを備えたことを特徴とするLEDモジュールを
提供する。LEDランプを駆動する駆動回路をマイクロ
コンピュータチップに内蔵することにより、駆動回路用
の基板が不要になる。
パターンが形成されたプリント配線基板と、前記プリン
ト配線基板の前記配線パターンに電気的に接続され、前
記プリント配線基板の表面に搭載されたLEDランプ
と、前記プリント配線基板の前記配線パターンに電気的
に接続されて前記プリント配線基板の裏面に搭載され、
前記LEDランプを駆動する駆動回路、CPU、および
メモリを一体的に有して前記LEDランプの点灯制御を
行うマイクロコンピュータチップと、前記プリント配線
基板、前記LEDランプの光を出射する部分を除く部
分、および前記マイクロコンピュータチップを収容する
ケースと、前記プリント配線基板の前記配線パターンか
ら前記ケースを介して導出する複数の端子とを備えたこ
とを特徴とするLEDモジュールを提供する。プリント
配線基板の表面にLEDランプを搭載し、裏面にマイク
ロコンピュータチップを搭載することにより、接続作業
の自動化が可能となり、また、プリント配線基板の面積
を小さくすることができる。
の色の光を出射する第1のLEDランプを有する複数の
第1のLEDモジュールと、前記所定の色と同じ色の光
を出射する第2のLEDランプと複数の前記第1のLE
Dランプおよび前記第2のLEDランプに電気的に接続
され、前記複数の第1のLEDランプおよび前記第2の
LEDランプを駆動する駆動回路、CPU、およびメモ
リを一体的に有して前記複数の第1のLEDランプおよ
び前記第2のLEDランプの点灯制御を行うマイクロコ
ンピュータチップとを有する第2のLEDモジュールと
を備えたことを特徴とするLED表示装置を提供する。
全てのLEDモジュールを駆動する駆動回路を特定のL
EDモジュールのマイクロコンピュータチップに内蔵す
ることにより、駆動回路用の基板が不要になる。
第1の実施の形態に係るマイコン付きLEDモジュール
を示す。このマイコン付きLEDモジュール1は、共通
の基板としてのプリント配線基板2と、プリント配線基
板2の表面に搭載されたLEDランプ3と、プリント配
線基板2の裏面に搭載され、後述するようにLEDラン
プ3を駆動する駆動回路、CPU、およびメモリを一体
的に有してLEDランプ3の点灯制御を行うマイクロコ
ンピュータチップ4(マイコンチップ)と、プリント配
線基板2、LEDランプ3の光を出射する部分(凸レン
ズ33)を除く部分、およびマイコンチップ4を収容す
るケース5とを備える。
よびマイコンチップ4に電源を供給するとともに、信号
を入出力するための配線パターン20,21が表裏面に
形成され、表面の配線パターン20と裏面の配線パター
ン21とは図示しないスルーホールによって接続されて
いる。また、プリント配線基板2は、プリント配線基板
2に垂直な方向に、制御信号が入力される入力端子22
a、他のLEDモジュール1のLEDランプ3を駆動す
る駆動信号を出力する出力端子22b、直流電圧(5
V)が印加される電源供給端子22c、およびグランド
に接続されるグランド端子22dをケース5を介して外
部に導出している。これらの端子22a〜22dは、配
線パターン20,21に接続されている。
2R、緑色系LEDチップ32Gおよび青色系LEDチ
ップ32Bを搭載したLEDチップ搭載用基板30と、
透明のエポキシ系樹脂、あるいは光拡散効果を有するフ
ィラー等を配合した半透明のエポキシ系樹脂からなり、
LEDチップ32R,32G,32Bを封止するととも
に、LEDチップ32R,32G,32Bの発光光の指
向性を制御する凸レンズ33と、プリント配線基板2の
配線パターン20と電極パターン30bとを接続するリ
ード34とを有する。
700nmのドミナンド発光波長を有する赤色系の光を
発光するものであり、緑色系LEDチップ32Gは、約
510〜580nmのドミナンド発光波長を有する緑色
系の光を発光するものであり、青色系LEDチップ32
Bは、約420〜505nmのドミナンド発光波長を有
する青色系の光を発光するものである。
0cを有する凹部30aが上面に形成され、その凹部3
0aの底面に電極パターン30bが形成されたものであ
り、LEDチップ32R,32G,32Bを凹部30a
の中央付近の電極パターン30bにボンディングワイヤ
31あるいは導電性接着剤等によって電気的に接続して
いる。また、LEDチップ搭載用基板30は、耐熱性の
高い材料、例えば、ガラスエポキシ樹脂やアルミナ等か
らなる。LEDチップ搭載用基板30は、凹部30a表
面が各LEDチップ32R,32G,32Bの発光波長
の全てに対して高い光反射率を有するもの、例えば、白
色のものを用いるのが望ましい。これにより、発光効率
が高くなるので、低電力化が図れる。
の裏面の配線パターン21に接続されたリード40を有
する。
口50aを有するアルミニウム等の金属からなる上ケー
ス50と、端子22a〜22dを絶縁部材を介して貫通
させ、外部に導出させる挿通口(図示せず)を有するア
ルミニウム等の金属からなる下ケース51から構成さ
れ、上ケース50と下ケース51とははんだ等によって
接合される。
きLEDモジュール1の電源供給端子22cは、マイコ
ンチップ4と、電流制限用抵抗23R,23G,23B
を介してLEDチップ32R,32G,32Bの一端に
接続され、入力端子22a、出力端子22bおよびグラ
ンド端子22dは、マイコンチップ4に接続され、LE
Dチップ32R,32G,32Bの他端は、マイコンチ
ップ4に接続されている。マイコンチップ4は、LED
ランプ3を駆動する駆動回路4c、CPU4a、および
メモリ4bを一体的に有するものであり、CPU4a
は、メモリ4bに書き込まれた点灯パターンのプログラ
ムに基づいて駆動回路4cから駆動信号をLEDチップ
32R,32G,32Bに出力させ、LEDチップ32
R,32G,32Bを同時あるいは別個にオン・オフ、
強度変調等の点灯制御を行うものである。
果を奏する。 (イ)マイコンチップ4にLEDランプ3の駆動回路を
内蔵し、プリント配線基板2の表面にLEDランプ3を
搭載し、裏面にマイコンチップ4を搭載しているので、
プリント配線基板2の面積を小さくすることができる。
従って、このような小型のプリント配線基板2に搭載し
たLEDランプ3およびマイコンチップ4をケース5内
に収容してパッケージ化することにより、LEDモジュ
ール1の小型化を図ることができ、省スペース化に対応
することができる。例えば、マイコンチップ4として
1.5mm×5mm×5.5mmのものを用いた場合、
ケース5を5mm×7mm×7mmまで小型化すること
ができる。 (ロ)マイコンチップ4をLEDランプ3の裏側に配置
して一体化しているので、LEDランプ3自体が点灯パ
ターンを変化させているように見え、見る者に興味を持
たせることができる。 (ハ)出力端子22bにマイコンチップを備えていない
通常のLEDランプを接続することにより、一つのマイ
コン付きLEDモジュール1で複数のLEDランプの点
灯パターンを変化させることができる。 (ニ)ケース5によりパッケージ化しているので、端子
22a〜22dの形状を変えることで、ディスクリート
品(個別品)や表面実装品の形態が可能となる。また、
テーピング梱包ができるため、自動実装が可能となる。 (ホ)金属のケース5によりパッケージ化しているの
で、ESD(静電気障害)対策が容易となる。 (へ)LEDチップ32R,32G,32Bの周囲に反
射面30cを設けているので、上方への出射光量が増大
する。 (ト)赤色系、緑色系、青色系の光を出射できるので、
各色の光強度をマイコンチップ4で制御することによ
り、各色の混合から得られる多種の色の光を出射するこ
とができる。
マイコン付きLEDモジュールを示す。この第2の実施
の形態は、LEDチップ32R,32G,32Bをプリ
ント配線基板2上に直接搭載したものである。プリント
配線基板2は、LEDチップ32R,32G,32Bが
接続される電極パターン30bを含む配線パターンが形
成されている。これにより、第1の実施の形態よりも薄
型化を図ることができ、例えば、ケース5を3.5mm
×7mm×7mmまで小型化することができる。
マイコン付きLEDモジュールを示す。この第3の実施
の形態は、マイコンチップ4をベアマイコンチップとし
てプリント配線基板2の裏面の図示しない配線パターン
上に直接搭載し、その上からエポキシ樹脂41で固定し
たものである。これにより、第1の実施の形態よりも薄
型化を図ることができ、例えば、マイコンチップ4とし
て0.5mm×5mm×5.5mmのものを用いた場
合、ケース5を4mm×7mm×7mmまで小型化する
ことができる。
マイコン付きLEDモジュールを示す。この第4の実施
の形態は、図3の第2の実施の形態と同様に、LEDチ
ップ32R,32G,32Bをプリント配線基板2上に
直接搭載するとともに、図4の第3の実施の形態と同様
に、マイコンチップ4をベアマイコンチップとしてプリ
ント配線基板2の裏面の図示しない配線パターン上に直
接搭載し、その上からエポキシ樹脂41で固定したもの
である。これにより、他の実施の形態と比較して最も薄
型化することができ、例えば、マイコンチップ4として
0.5mm×5mm×5.5mmのものを用いた場合、
ケース5を2.5mm×7mm×7mmまで小型化する
ことができる。
LED表示装置を示す。このLED表示装置10は、図
1に示すマイコン付きLEDモジュール1と同様に構成
された赤色点灯制御用のマイコン付きLEDモジュール
1R、緑色点灯制御用のマイコン付きLEDモジュール
1G、および青色点灯制御用のマイコン付きLEDモジ
ュール1Bと、マイコンチップを有していない後述する
複数のLEDモジュール1aとを、表示する文字、図形
あるいは記号等のパターンに応じて配列したメッセージ
ボード11と、AC100Vを所定の直流電圧に変換し
て各LEDモジュール1R,1G,1B、1aに供給す
るDC電源部12と、マイコンチップ付きLEDモジュ
ール1R,1G,1Bに切替信号を出力する切替器13
とを備える。
EDモジュール1aを示す。このLEDモジュール1a
は、マイコン付きLEDモジュール1と同様に、プリン
ト配線基板2上にLEDランプ3を搭載し、これらのプ
リント配線基板2、LEDランプ3の凸レンズ33を除
く部分をケース5に収容したものである。
電源を供給するとともに、信号を入出力するための配線
パターン20が表面に形成され、プリント配線基板2か
らプリント配線基板2に垂直な方向に、赤色点灯用のR
入出力端子24R、緑色点灯用のG入出力端子24G、
青色点灯用のB入出力端子24Bおよびグランド端子2
4dを他の実施の形態と同様にケース5を介して外部に
導出している。
す。切替器13には、各マイコン付きLEDモジュール
1R,1G,1Bの入力端子22aが接続され、赤色点
灯制御用のマイコン付きLEDモジュール1Rには、赤
色によるパターンの表示に必要なLEDモジュール1a
がR入出力端子24R、接続線14および出力端子22
bを介して接続され、緑色点灯制御用のマイコン付きL
EDモジュール1Gには、緑色によるパターンの表示に
必要なLEDモジュール1aがG入出力端子24G、接
続線14および出力端子22bを介して接続され、青色
点灯制御用のマイコン付きLEDモジュール1Bには、
青色によるパターンの表示に必要なLEDモジュール1
aがB入出力端子24B、接続線14および出力端子2
2bを介して接続されている。従って、表示する文字等
のパターンによっては、LEDモジュール1aは、LE
Dモジュール1Rにのみ接続されているもの、LEDモ
ジュール1Gにのみ接続されているもの、LEDモジュ
ール1Bのみに接続されているもの、LEDモジュール
1RとLEDモジュール1Gに接続されているもの、L
EDモジュール1RとLEDモジュール1Bに接続され
ているもの、LEDモジュール1GとLEDモジュール
1Bに接続されているもの、LEDモジュール1R、L
EDモジュール1G、LEDモジュール1Bの全てに接
続されているものがある。
示装置10の駐車場における表示例を示す。操作者が、
切替器13に設けられた満車の切替ボタン(図示せず)
を操作すると、切替器13は、赤色点灯制御用のマイコ
ン付きLEDモジュール1Rの入力端子22aに制御信
号としての切替信号を出力する。LEDモジュール1R
のマイコンチップ4は、駆動回路4cを制御して自己の
赤色系LEDチップ32Rに駆動信号を送出して赤色系
LEDチップ32Rを点灯させるとともに、赤色点灯制
御用のマイコン付きLEDモジュール1Rに接続されて
いるLEDモジュール1aにも出力端子22b、接続線
14およびR入出力端子24Rを介して駆動信号を送出
してLEDモジュール1aの赤色系LEDチップ32R
を点灯させる。メッセージボード11には、同図(a)
に示すように、満車を意味する「満」の文字パターンが
赤色で表示される。
空車の切替ボタン(図示せず)を操作すると、切替器1
3は、緑色点灯制御用のマイコン付きLEDモジュール
1Gの入力端子22aに切替信号を出力する。LEDモ
ジュール1Gのマイコンチップ4は、駆動回路4cを制
御して自己の緑色系LEDチップ32Gに駆動信号を送
出して緑色系LEDチップ32Gを点灯させるととも
に、緑色点灯制御用のマイコン付きLEDモジュール1
Gに接続されているLEDモジュール1aにも出力端子
22b、接続線14およびG入出力端子24Gを介して
駆動信号を送出してLEDモジュール1aの緑色系LE
Dチップ32Gを点灯させる。メッセージボード11に
は、同図(b)に示すように、空車を意味する「空」の
文字パターンが緑色で表示される。
混雑の切替ボタン(図示せず)を操作すると、切替器1
3は、青色点灯制御用のマイコン付きLEDモジュール
1Bに切替信号を出力する。LEDモジュール1Rのマ
イコンチップ4は、駆動回路4cを制御して自己の青色
系LEDチップ32Bに駆動信号を送出して青色系LE
Dチップ32Bを点灯させるとともに、青色点灯制御用
のマイコン付きLEDモジュール1Bに接続されている
LEDモジュール1aにも出力端子22b、接続線14
およびB入出力端子24Bを介して駆動信号を送出して
LEDモジュール1aの青色系LEDチップ32Bを点
灯させる。メッセージボード11には、同図(c)に示
すように、混雑を意味する「混」の文字パターンが青色
で表示される。
付きLEDモジュール1は、表示する色の数だけ用意
し、他はマイコンを有していないLEDモジュール1a
で済むので、コスト低減を図ることができる。別個に駆
動回路を有するプリント配線基板を必要としていないの
で、薄型化を図ることができる。なお、切替器13は、
駐車の空状況に応じた検出信号等に基いて切替信号を自
動的に出力するようにしてもよい。また、LEDモジュ
ール1R,1G,1B,1aは、点灯に必要な色のLE
Dチップを搭載してもよい。これによりコスト低減を図
ることができる。接続線14は、電線を用いていてもよ
く、メッセージボード11にパターニングして形成して
もよい。
されずに変形実施が可能である。例えば、LEDランプ
およびマイコンチップを搭載する共通の基板は、筐体等
の他の機能を有する板部材に配線パターンを形成し、こ
れにLEDランプおよびマイコンチップを搭載してもよ
い。LEDランプおよびマイコンチップは、共通の基板
の同一面上に搭載してもよく、また、一方は表面、他方
は端面等のように、共通の基板の異なる面に搭載しても
よい。共通の基板の代わりに、LEDランプを搭載する
第1の基板と、マイコンチップを搭載する第2の基板を
用いてもよい。この場合、第1の基板のLEDランプを
搭載していな面と第2の基板のマイコンチップを搭載し
ていない面を対向させて近接配置してもよい。また、L
EDランプは、一つのLEDチップを有するものでもよ
く、同一色の光を発光する複数のLEDチップを有する
ものでもよい。さらに、共通の基板の表面に、LEDラ
ンプを搭載し、共通の基板の裏面に、駆動回路、CPU
およびメモリをチップ化したマイコンチップの代わりに
駆動回路のみをチップ化した駆動回路チップを搭載して
もよい。また、一つのLEDモジュールに、メインとサ
ブのように機能が異なる複数のマイコンチップを搭載し
てもよい。
LEDランプを駆動する駆動回路をマイクロコンピュー
タチップに内蔵することにより、駆動回路用の基板が不
要になるので、小型化を図ることができる。また、LE
Dランプおよびマイクロコンピュータチップを共通の基
板に搭載することにより、LEDランプとマイクロコン
ピュータチップとを電線によって接続する手間が省け、
生産性が高くなる。
ールに関し、(a)は平面図、(b)は断面図である。
路構成を示す図である。
ールの断面図である。
ールの断面図である。
ールの断面図である。
置を示す図である。
プを有していないLEDモジュールの断面図である。
置の配線図である。
0の駐車場における表示例を示す図である。
る。
プ) 150 プリント配線基板 160 DC電源部
Claims (11)
- 【請求項1】光を出射するLEDランプと、 前記LEDランプに電気的に接続され、前記LEDラン
プを駆動する駆動回路、CPU、およびメモリを一体的
に有して前記LEDランプの点灯制御を行うマイクロコ
ンピュータチップとを備えたことを特徴とするLEDモ
ジュール。 - 【請求項2】前記LEDランプおよび前記マイクロコン
ピュータチップは、共通の基板に形成された配線パター
ンにより電気的に接続され、前記共通の基板に搭載され
たことを特徴とする請求項1記載のLEDモジュール。 - 【請求項3】前記LEDランプは、前記共通の基板の表
面に搭載され、 前記マイクロコンピュータチップは、前記共通の基板の
裏面に搭載されたことを特徴とする請求項2記載のLE
Dモジュール。 - 【請求項4】前記LEDランプは、前記光を出射するL
EDチップを備え、 前記LEDチップは、LEDチップ搭載用基板を介して
前記共通の基板の前記配線パターンに電気的に接続され
たことを特徴とする請求項2記載のLEDモジュール。 - 【請求項5】前記LEDランプは、前記光を出射するL
EDチップを備え、 前記LEDチップは、前記共通の基板の前記配線パター
ンに電気的に接続されて前記共通の基板に直接搭載され
たことを特徴とする請求項2記載のLEDモジュール。 - 【請求項6】前記マイクロコンピュータチップは、前記
共通の基板に対向する面に前記配線パターンに電気的に
接続される接続端子を有するベアチップタイプであるこ
とを特徴とする請求項2記載のLEDモジュール。 - 【請求項7】前記LEDランプは、前記光を出射する複
数のLEDチップを備え、 前記マイクロコンピュータチップは、前記複数のLED
チップを同時あるいは別個に前記点灯制御を行うことを
特徴とする請求項1記載のLEDモジュール。 - 【請求項8】前記複数のLEDチップは、赤色系の光を
出射する赤色系LEDチップと、緑色系の光を出射する
緑色系LEDチップと、青色系の光を出射する青色系L
EDチップであることを特徴とする請求項7記載のLE
Dモジュール。 - 【請求項9】配線パターンが形成されたプリント配線基
板と、 前記プリント配線基板の前記配線パターンに電気的に接
続され、前記プリント配線基板の表面に搭載されたLE
Dランプと、 前記プリント配線基板の前記配線パターンに電気的に接
続されて前記プリント配線基板の裏面に搭載され、前記
LEDランプを駆動する駆動回路、CPU、およびメモ
リを一体的に有して前記LEDランプの点灯制御を行う
マイクロコンピュータチップと、 前記プリント配線基板、前記LEDランプの光を出射す
る部分を除く部分、および前記マイクロコンピュータチ
ップを収容するケースと、 前記プリント配線基板の前記配線パターンから前記ケー
スを介して導出する複数の端子とを備えたことを特徴と
するLEDモジュール。 - 【請求項10】所定の色の光を出射する第1のLEDラ
ンプを有する複数の第1のLEDモジュールと、 前記所定の色と同じ色の光を出射する第2のLEDラン
プと複数の前記第1のLEDランプおよび前記第2のL
EDランプに電気的に接続され、前記複数の第1のLE
Dランプおよび前記第2のLEDランプを駆動する駆動
回路、CPU、およびメモリを一体的に有して前記複数
の第1のLEDランプおよび前記第2のLEDランプの
点灯制御を行うマイクロコンピュータチップとを有する
第2のLEDモジュールとを備えたことを特徴とするL
ED表示装置。 - 【請求項11】前記複数の第1のLEDランプおよび前
記第2のLEDランプは、前記マイクロコンピュータチ
ップによる点灯制御によって表示される文字、図形ある
いは記号のパターンに応じて配列されていることを特徴
とする請求項10記載のLED表示装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001347914A JP2003150074A (ja) | 2001-11-13 | 2001-11-13 | Ledモジュールおよびled表示装置 |
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