JP2005116972A

JP2005116972A - Ｌｅｄ給電回路

Info

Publication number: JP2005116972A
Application number: JP2003352706A
Authority: JP
Inventors: Kenji Enomoto; 憲嗣榎本
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2005-04-28

Abstract

【課題】
車両用灯具の光源として用いられるＬＥＤの給電回路のコスト低減を図る。
【解決手段】
回路導体として、平行に配置されたフラット導体１６Ａ、１６Ｂに一括絶縁被覆が施されたフラットケーブル１０を用いる。フラットケーブル１０のフラット導体１６Ａ、１６Ｂ間にＬＥＤ１２を接続する。ＬＥＤのアノード側リードが接続されたフラット導体は、カソード側リードが接続されたフラット導体よりも通電時の温度上昇が低いことが実験で確認されたので、アノード側のフラット導体１６Ａの幅をカソード側のフラット導体１６Ｂの幅よりも狭くして、導電材料の使用量を少なくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に車両用灯具の光源として用いられるＬＥＤ（発光ダイオード）の給電回路に関するものである。

自動車のフロント部やリア部のランプには多数のＬＥＤが使用されており、その給電用配線材としては、電線、バスバー、回路基板などが使用されている。例えば特許文献１には、立体的階段状に形成された樹脂製ハウジングの裏面に導電性の回路導体部を形成し、ハウジングの表面側に多数のＬＥＤを配置し、各ＬＥＤの端子を、ハウジングに形成したパンチ孔を貫通させて前記回路導体部に半田付け接続した配線構造が開示されている。

特開２００３−１３３９１７号公報

一方、実際に自動車に使用されているＬＥＤの給電回路としては、立体的に形成したバスバーに多数のＬＥＤを搭載し、各ＬＥＤの端子をバスバーに半田付けにより接続したものが主流となっている。

一般に灯具としてのＬＥＤは発熱体であり、安定した発光を維持するためには、ある程度の放熱が必要である。ＬＥＤの放熱手段としては、ＬＥＤで発生した熱をＬＥＤが接続された給電導体に逃がして放熱するのが一般的である。このため従来のＬＥＤ用給電導体は表面積を広くすることで放熱効果を高めている。

従来、ＬＥＤの給電導体には、ＬＥＤのアノード側もカソード側も同一断面積の電線又は同一幅のバスバーが使用されてきた。これは、ＬＥＤのアノード側もカソード側も発熱による温度上昇は同じであると考えられていたからである。ところが、本発明者がスナップ型ＬＥＤをフラットケーブルに接続して実験したところによると、フラットケーブルのフラット導体がＬＥＤのアノード側もカソード側も同一サイズの場合、カソード側のフラット導体の温度上昇値がアノード側のフラット導体の温度上昇値よりも大幅に高くなることが判明した。

これは、カソード側のフラット導体の温度上昇値が許容値以内であれば、アノード側のフラット導体は必要以上の導電材料を使用していて無駄があることを意味する。またアノード側のフラット導体の導電材料を減らしてカソード側の導電材料を増やすことで、カソード側のフラット導体の放熱性を高めることができることを意味する。

本発明の目的は、フラットケーブルの導電材料の使用量を少なくして、コストの安いＬＥＤ給電回路を提供することにある。

本発明に係るＬＥＤ給電回路は、平行に配置されたフラット導体に一括絶縁被覆が施されたフラットケーブルの、前記フラット導体間にＬＥＤを接続したものであって、前記ＬＥＤのアノード側リードが接続されたフラット導体の幅を、カソード側リードが接続されたフラット導体の幅よりも狭くしたことを特徴とするものである。

本発明に係るＬＥＤ給電回路は、ＬＥＤのアノード側リード及びカソード側リードがフラットケーブルのフラット導体に突き刺し型接続子により接続されているものであることが好ましい。

また本発明に係るＬＥＤ給電回路は、ＬＥＤのアノード側リードが接続されたフラット導体の幅を、カソード側リードが接続されたフラット導体の幅の２分の１以下とすることがより好ましい。

本発明によれば、ＬＥＤのカソード側リードが接続されたフラット導体は所要の放熱性を確保できる幅とし、アノード側リードが接続されたフラット導体はそれよりも幅を狭くすることができるので、フラットケーブルの導電材料の使用量が少なくて済み、コストダウンを図ることができる。またＬＥＤのカソード側リードが接続されたフラット導体の幅を広くすることにより放熱性をより向上させることも可能である。

図１及び図２は本発明の一実施形態を示す。図において、１０は所望の立体形状に折り曲げられたフラットケーブル、１２はフラットケーブル１０の所定の位置に実装されて立体的に配置された多数のＬＥＤ、１４はフラットケーブル１０の折り曲げ形状を保持する支持ベースである。

フラットケーブル１０は平行配置された２本のフラット導体１６Ａ、１６Ｂにプラスチックフィルム（ポリエチレンテレフタレートフィルム等）の張り合わせにより一括絶縁被覆１８を施したものである。一方のフラット導体１６Ａには各ＬＥＤ１２のアノード側リード２０Ａが接続され、他方のフラット導体１６ＢにはＬＥＤ１２のカソード側リード２０Ｂが接続されている。２本のフラット導体１６Ａ、１６Ｂは、厚さは同じであるが、ＬＥＤ１２のアノード側リード２０Ａが接続されたフラット導体１６Ａの方が、カソード側リード２０Ｂが接続されたフラット導体１６Ｂよりも幅を狭くしてある。フラットケーブル１０の一端には、一対の雄端子２４Ａ、２４Ｂを有するコネクタ２２が取り付けられており、フラットケーブル１０はこのコネクタ２２により電源に接続されるようになっている。

支持ベース１４は、湾曲したランプレンズの形状に合うように階段状に形成されている。フラットケーブル１０はこの支持ベース１４の表面に沿うように立体的に折り曲げられ、支持ベース１４に形成された固定爪２６により支持ベース１４に固定されている。

ＬＥＤ１２の端子２０Ａ、２０Ｂと、フラットケーブル１０のフラット導体１６Ａ、１６Ｂとの接続は、半田付けにより行ってもよいが、図２に示すように突き刺し型接続子２８を用いて行うことが好ましい。すなわち図２の接続構造は、フラットケーブル１０の絶縁被覆１８を剥ぐことなく、ＬＥＤ１２の端子２０Ａ、２０Ｂをフラットケーブル１０のフラット導体１６Ａ、１６Ｂ上に配置し、図３に示すような突き刺し型接続子２８を用いて端子２０Ａ、２０Ｂとフラット導体１６Ａ、１６Ｂを接続したものである。接続子２８は金属板を加工して、背板部３０の両側に下向きに突き刺し片３２を形成したものである。この接続子２８を端子２０Ａ、２０Ｂに跨らせ、突き刺し片３２をフラットケーブル１０のフラット導体１６Ａ、１６Ｂのある位置に突き刺して、フラットケーブル１０を貫通した突き刺し片３２の先端部を内側に曲成してかしめれば、端子２０Ａ、２０Ｂとフラット導体１６Ａ、１６Ｂを接続することができる。

上記のＬＥＤ給電回路において、ＬＥＤ１２のアノード側リード２０Ａが接続されたフラット導体１６Ａの幅を、カソード側リード２０Ｂが接続されたフラット導体１６Ｂの幅よりも狭くしたのは、次のような実験結果に基づくものである。図４は、２本のフラット導体を有するフラットケーブルにＬＥＤの端子を半田付けにより接続し、定格電流を流したときの、ＬＥＤのアノード側リードが接続されたフラット導体と、カソード側リードが接続されたフラット導体の温度上昇を測定した結果である。２本のフラット導体は同じサイズで、厚さ0.25mm、幅5.8mmである。半田付けはフラットケーブルの絶縁被覆を除去して行ったが、温度測定は絶縁被覆の表面で行った。測定箇所は、ＬＥＤ端子が接続された箇所Ｌ＝０mmと、そこから長手方向にＬ＝25mm、50mm、100mm、200mm離れた各点である（後述の図５（Ｂ）参照）。

この実験結果によれば、アノード側のフラット導体の方がカソード側のフラット導体よりも温度上昇が格段に低いことが分かる。これは、カソード側のフラット導体の幅を温度上昇が許容範囲に入るように設定した場合、アノード側のフラット導体は、温度上昇がカソード側のフラット導体と同程度になるまで幅を狭くしても差し支えないことを意味する。アノード側のフラット導体の幅を狭くすれば、その分フラットケーブルの銅使用量が少なくて済み、フラットケーブルのコストを低減することができる。

また上記のＬＥＤ給電回路において、ＬＥＤの端子をフラットケーブルのフラット導体に、半田付けではなく、突き刺し型接続子により接続したのは次の理由による。第一はフラットケーブルの絶縁被覆を剥ぐ手間がかからないからであり、第二は放熱性が向上するからである。放熱性の向上は次のような実験から明らかとなった。

図５は、ＬＥＤ１２を接続する回路導体及びその接続方法を変えて回路導体の温度上昇値を測定した場合の、測定箇所を示したものである。（Ａ）は回路導体としてフラットケーブル１０のフラット導体１６Ａ、１６Ｂを用い、ＬＥＤ１２の端子２０Ａ、２０Ｂを突き刺し型接続子２８で接続した場合である。（Ｂ）は回路導体としてフラットケーブル１０のフラット導体１６Ａ、１６Ｂを用い、ＬＥＤ１２の端子２０Ａ、２０Ｂを半田付け３４で接続した場合である。（Ｃ）は回路導体として銅バスバー３６Ａ、３６Ｂを用い、ＬＥＤ１２の端子２０Ａ、２０Ｂを半田付け３４で接続した場合である。フラットケーブル１０のフラット導体１６Ａ、１６Ｂは両方とも銅製で、厚さ0.15mm、幅5.2mmである。銅バスバー３６Ａ、３６Ｂは両方とも厚さ0.5mm、幅5.2mmである。測定箇所は、ＬＥＤのカソード側リードが接続された箇所Ｌ＝０mmと、そこから長手方向にＬ＝25mm、50mm、100mm、200mm離れた各点である。

図６は上記の各回路に定格電流150mAを流した場合の平衡時の温度上昇値を、各測定箇所で測定した結果を示すグラフである。図６によれば、同じフラットケーブル（ＦＦＣ）を用いた場合でも、突き刺し型接続子による接続では半田付けによる接続に比べ温度上昇が低くなっていることが分かる。これは、突き刺し型接続子が電気的接続機能のほかにヒートシンク的機能を有し、半田付けに比較して温度上昇を低く抑えているためと考えられる。また図６によれば、フラットケーブルは、導体断面積の大きいバスバーに比べ、温度上昇が低くなっていることも分かる。この現象は、フラットケーブルの絶縁被覆が熱を溜めるのではなく、熱を伝導して、その多くを拡散放熱していることによるものと考えられる。この実験結果からバスバーにＬＥＤの端子を半田付け接続した従来の接続構造よりも、フラットケーブルを回路導体としてＬＥＤの端子を突き刺し型接続子で接続した構造の方が、放熱性が向上することが確認された。そして、フラットケーブルを回路導体としてＬＥＤの端子を突き刺し型接続子で接続した実験によると、アノード側のフラット導体の幅は、カソード側のフラット導体の幅の半分以下にできることも分かった。

本発明に係るＬＥＤ給電回路の好ましい実施形態を示す斜視図。本発明のＬＥＤ給電回路における、ＬＥＤとフラットケーブルとの好ましい接続構造を示す、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は（Ｂ）のＤ−Ｄ線断面図。図２の接続構造に用いた突き刺し型接続子の一実施形態を示す、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図。ＬＥＤが接続されたフラットケーブルの、アノード側のフラット導体とカソード側のフラット導体の幅が同じ場合における、通電時の両フラット導体の温度上昇を示すグラフ。（Ａ）はフラットケーブルにＬＥＤを突き刺し型接続子で接続した場合、（Ｂ）は同じフラットケーブルにＬＥＤを半田付けで接続した場合、（Ｃ）はバスバーにＬＥＤを半田付けで接続した場合の、温度上昇測定箇所を示す平面図。図５の各場合について、各測定箇所で温度上昇を測定した結果を示すグラフ。

符号の説明

１０：フラットケーブル
１２：ＬＥＤ
１４：支持ベース
１６Ａ、１６Ｂ：フラット導体
１８：絶縁被覆
２０Ａ：アノード側リード
２０Ｂ：カソード側リード
２２：コネクタ
２８：突き刺し型接続子
３２：突き刺し片

Claims

平行に配置されたフラット導体に一括絶縁被覆が施されたフラットケーブルの、前記フラット導体間にＬＥＤを接続したＬＥＤ給電回路であって、前記ＬＥＤのアノード側リードが接続されたフラット導体の幅を、カソード側リードが接続されたフラット導体の幅よりも狭くしたことを特徴とするＬＥＤ給電回路。
請求項１記載のＬＥＤ給電回路であって、ＬＥＤのアノード側リード及びカソード側リードはフラットケーブルのフラット導体に突き刺し型接続子により接続されていることを特徴とするＬＥＤ給電回路。
請求項２記載のＬＥＤ給電回路であって、ＬＥＤのアノード側リードが接続されたフラット導体の幅が、カソード側リードが接続されたフラット導体の幅の２分の１以下であることを特徴とするＬＥＤ給電回路。