JP2010232211A - Led光源ユニット - Google Patents

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【課題】従来のLED光源ユニットに較べてLEDの配置密度が高く、小さなLED配置スペースで十分な光量確保が可能なLED光源ユニットを提供する。
【解決手段】複数の発光ダイオード素子(LED)がプリント配線基板に列状に並んで表面実装され、該複数のLEDでLEDアレイが構成されてなるLED光源ユニットであって、前記プリント配線基板が、両面に配線層を有する両面基板11であって、前記LEDアレイを構成する第1LED21が、両面基板11の第1面S1に表面実装され、前記LEDアレイを構成する第2LED22が、両面基板11に設けられた貫通穴11cを介して第1LED21と同方向に光を照射するように、該両面基板11の第2面S2に表面実装され、第1LED21と第2LED22が交互に列状に並んで配置されて、前記LEDアレイが構成されてなるLED光源ユニット50とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数の発光ダイオード素子(LED)がプリント配線基板に列状に並んで表面実装され、該複数のLEDでLEDアレイが構成されてなるLED光源ユニットに関する。
複数のLEDがプリント配線基板に列状に並んで表面実装され、該複数のLEDでLEDアレイが構成されてなるLED光源ユニットが、例えば、特開2004−265978号公報(特許文献1)と特開2004−226364号公報(特許文献2)に開示されている。
図6と図7は、従来のLED光源ユニットの一例を示す図である。図6(a)は、LED光源ユニットの適用例である車両用コンビネーションメータ100の上面図であり、図6(b)は、図6(a)における一点鎖線A−Aでの断面図である。また、図7(a)は、図6(b)に示す従来のLED光源ユニット90の要部を拡大して示した上面図であり、図7(b)は、図7(a)における一点鎖線B−Bでの断面図である。
図6(a)に示す車両用コンビネーションメータ100は、円形メータの中央部に、黒塗りパターンで図示された液晶表示器80を備えている。図6(a)では、液晶表示器80の表示例として、白抜き文字で示した「瞬間燃費10.0km/L」と「ODO12345678」の2つの表示が図示されている。
図6(b)に示すように、液晶表示器80の裏面側には、導光板70とLED光源ユニット90が配置されている。LED光源ユニット90は、導光板70を介して、液晶表示器80のバックライトとして用いられている。
図7(a),(b)の拡大図に示すように、LED光源ユニット90においては、複数(図では4個)の発光ダイオード素子(LED)20がプリント配線基板10に列状に並んで表面実装され、該4個のLED20が一直線上に並んで配置されたLEDアレイが構成されている。そして、図6(b)に示すように、LED20の発光部20aから照射される光が、導光板70の光入射面70aから入射され、導光板70を介して、液晶表示器80の裏面に導かれる。尚、図7(a)では、導光板70の光入射面70aを2点鎖線で示し、液晶表示器80を破線で示して、上記LEDアレイを構成している列状に並んだLED20との配置関係を図示している。
特開2004−265978号公報 特開2004−226364号公報
図7のLED光源ユニット90において、プリント配線基板10に実装されているLED20は表面実装型であり、LED20の電極21が、プリント配線基板10の表面に形成されているランド10aに、半田30で接合されている。この半田30による接合を強固なものとするためには、図に示したようなメニスカス形状を確保する必要がある。従って、LED20を接合するためのランド10aは、図7(a)中に示した所定幅WだけLED20の電極21より外に広がった形状が必要である。このため、図7に示すように、複数のLED20を直線(一点鎖線B−B)上に並べてLEDアレイを構成すると、LED20の体格やランド10aの上記所定幅Wの確保によって、LED20の配置密度が制約される。これが原因で、プリント配線基板10におけるLED20の限られた配置スペース内で十分な光量確保が困難となったり、逆に十分な光量を確保するためにLED20の大きな配置スペースが必要になったりする。
そこで本発明は、複数のLEDがプリント配線基板に列状に並んで表面実装され、該複数のLEDでLEDアレイが構成されてなるLED光源ユニットであって、従来のLED光源ユニットに較べてLEDの配置密度が高く、小さなLED配置スペースで十分な光量確保が可能なLED光源ユニットを提供することを目的としている。
請求項1に記載の発明は、複数の発光ダイオード素子(LED)がプリント配線基板に列状に並んで表面実装され、該複数のLEDでLEDアレイが構成されてなるLED光源ユニットであって、前記プリント配線基板が、両面に配線層を有する両面基板であって、前記LEDアレイを構成する第1LEDが、前記両面基板の第1面に表面実装され、前記LEDアレイを構成する第2LEDが、前記両面基板に設けられた貫通穴を介して前記第1LEDと同方向に光を照射するように、該両面基板の第2面に表面実装され、前記第1LEDと前記第2LEDが交互に列状に並んで配置されて、前記LEDアレイが構成されてなることを特徴としている。
上記LED光源ユニットは、LEDを搭載するプリント配線基板として両面基板を使用すると共に、該両面基板の第1面に表面実装する第1LEDだけでなく、該両面基板の第2面に表面実装可能で、貫通穴を介して第1LEDと同方向に光を照射可能な第2LEDを使用するものである。該第1LEDと第2LEDを交互に列状に並んで配置してLEDアレイを構成することで、上記LED光源ユニットにおいては、LEDの体格に伴うLED配置密度の制約や、半田接合強度確保のためのランドの広がりに伴うLED配置密度の制約を回避することができる。これにより、上記LED光源ユニットにおいては、LEDの限られた配置スペース内で、十分な光量確保が可能となる。
以上のようにして、上記LED光源ユニットは、複数のLEDがプリント配線基板に列状に並んで表面実装され、該複数のLEDでLEDアレイが構成されてなるLED光源ユニットであって、従来のLED光源ユニットに較べてLEDの配置密度が高く、小さなLED配置スペースで十分な光量確保が可能なLED光源ユニットとすることができる。
上記半田接合強度確保のためのランドの広がりに伴うLED配置密度の制約を回避する目的で、上記LED光源ユニットにおいては、請求項2に記載のように、前記第1LEDを半田付けするための前記第1面に設けられた第1パッドと、該第1LEDに隣接する前記第2LEDを半田付けするための前記第2面に設けられた第2パッドとが、基板面に垂直方向の投影視において、部分的に重なるように配置されてなることが好ましい。
さらに、上記LEDの体格に伴うLED配置密度の制約を回避する目的で、上記LED光源ユニットにおいては、請求項3に記載のように、前記第1LEDと、該第1LEDに隣接する前記第2LEDとが、基板面に垂直方向の投影視において、部分的に重なるように配置されてなることが好ましい。
上記LED光源ユニットにおいては、請求項4に記載のように、前記第1LEDと前記第2LEDが、同一形状のLEDであってよい。発光部の有る側の面および無い側の面の両方で半田付け可能な電極を有した両面電極LEDであれば、上記第1LEDにも第2LEDにも利用することができるため、同じ両面電極LEDで、上記LED光源ユニットを構成することができる。このように第1LEDと第2LEDを共通部品とすることで、第1LEDと第2LEDを別部品とする場合に較べて、製造コストを低減することができる。
上記LED光源ユニットは、請求項5に記載のように、前記LEDアレイが、複数本、前記両面基板に並んで配置され、該複数本のLEDアレイでLEDマトリックスが構成されていてもよい。これによれば、小さなLED配置スペースで、光量をさらに増大することができる。
以上のようにして、上記LED光源ユニットは、複数のLEDがプリント配線基板に列状に並んで表面実装され、該複数のLEDでLEDアレイが構成されてなるLED光源ユニットであって、従来のLED光源ユニットに較べてLEDの配置密度が高く、小さなLED配置スペースで十分な光量確保が可能なLED光源ユニットとすることができる。
従って、上記LED光源ユニットは、請求項6に記載のように、小さなLED配置スペースで大きな光量が必要となる、導光板を介した液晶表示器のバックライトに用いられて好適である。さらに、請求項7に記載のように、前記液晶表示器が、車両用コンビネーションメータの構成要素である場合には、LED配置スペースが周りの部品で非常に制限されるため、上記LED光源ユニットが特に適している。
本発明に係るLED光源ユニットの一例を示す図で、(a)は、LED光源ユニット50の要部を拡大して示した上面図であり、(b)は、(a)における一点鎖線C−Cでの断面図である。 図1のLED光源ユニット50に用いられているLED21,22を拡大して示した図で、(a)は、LED21,22の上面図であり、(b)は、(a)における一点鎖線D−Dでの断面図である。 別の両面電極LEDの例を示す図で、(a),(b)は、それぞれ、LED23,24の断面図である。 別のLED光源ユニット51の例を示す図で、(a)は、LED光源ユニット51を用いた車両用コンビネーションメータ101の上面図であり、(b)は、(a)における一点鎖線E−Eでの断面図である。 別のLED光源ユニット51の例を示す図で、LED光源ユニット51の要部を拡大して示した上面図である。 (a)は、LED光源ユニットの適用例である車両用コンビネーションメータ100の上面図であり、(b)は、(a)における一点鎖線A−Aでの断面図である。 (a)は、図6(b)に示す従来のLED光源ユニット90の要部を拡大して示した上面図であり、(b)は、(a)における一点鎖線B−Bでの断面図である。
本発明は、複数の発光ダイオード素子(LED)がプリント配線基板に列状に並んで表面実装され、該複数のLEDでLEDアレイが構成されてなるLED光源ユニットに関する。以下、本発明を実施するための形態を、図に基づいて説明する。
図1は、本発明に係るLED光源ユニットの一例を示す図で、図1(a)は、LED光源ユニット50の要部を拡大して示した上面図であり、図1(b)は、図1(a)における一点鎖線C−Cでの断面図である。また、図2は、図1のLED光源ユニット50に用いられているLED21,22を拡大して示した図で、図2(a)は、LED21,22の上面図であり、図2(b)は、図2(a)における一点鎖線D−Dでの断面図である。
図1に示すLED光源ユニット50は、図7に示したLED光源ユニット90と同様で、図6に示した車両用コンビネーションメータ100に用いるLED光源ユニットである。図1のLED光源ユニット50において、図6に示した車両用コンビネーションメータ100と同様の部分および図7に示したLED光源ユニット90と同様の部分については、同じ符号を付した。
図1に示すLED光源ユニット50のプリント配線基板は、図7に示したLED光源ユニット90のプリント配線基板10と異なり、両面に配線層(パッド11a,11b)を有する両面基板11である。図1のLED光源ユニット50においては、両面基板11の第1面S1に表面実装された第1LED21と、両面基板11の第2面S2に表面実装された第2LED22とで、LEDアレイが構成されている。尚、図1に示すLED光源ユニット50の第1LED21と第2LED22は、図2にまとめて示したように、同一形状のLEDである。第1LED21と第2LED22において、それぞれ符号21a,22aで示した部分は、各LEDにおける発光部であり、それぞれ符号21b,22bで示した部分は、各LEDにおける電極である。同一形状の第1LED21と第2LED22は、図2(b)に示すように、発光部21a,22aの有る側の面E1および無い側の面E2の両方で半田付け可能な電極21b,22bを有した、両面電極LEDとなっている。
図1のLED光源ユニット50における第2LED22は、両面基板11に設けられた貫通穴11cを介して、第1LED21と同方向に光を照射するように、該両面基板11の第2面S2に表面実装されている。そして、第1LED21と第2LED22が交互に直線(一点鎖線C−C)上に列状に並んで配置されて、LEDアレイが構成されている。
図1に示すLED光源ユニット50は、上記したように、LEDを搭載するプリント配線基板として両面基板11を使用すると共に、該両面基板11の第1面S1に表面実装する第1LED21だけでなく、該両面基板11の第2面S2に表面実装可能で、貫通穴11cを介して第1LED21と同方向に光を照射可能な第2LED22を使用するものである。該第1LED21と第2LED22を交互に列状に並んで配置してLEDアレイを構成することで、図1のLED光源ユニット50においては、LEDの体格に伴うLED配置密度の制約や、半田接合強度確保のためのランドの広がりに伴うLED配置密度の制約を回避することができる。これにより、LED光源ユニット50においては、LEDの限られた配置スペース内で、十分な光量確保が可能となっている。
具体的に、図1のLED光源ユニット50においては、上記半田接合強度確保のためのランドの広がりに伴うLED配置密度の制約を回避する目的で、第1LED21を半田付けするための第1面S1に設けられた第1パッド11aと、該第1LED21に隣接する第2LED22を半田付けするための第2面S2に設けられた第2パッド11bとが、基板面に垂直方向の投影視において、図1(b)に示す幅Xだけ部分的に重なるように配置されている。これにより、図1のLED光源ユニット50は、同じLEDの配置スペース内で、図7のLED光源ユニット90に較べて、LEDを1個多く配置できている。さらに、第1LEDと第2LEDの体格によっては、該LEDの体格に伴うLED配置密度の制約を回避する目的で、第1LEDと、該第1LEDに隣接する第2LEDとが、基板面に垂直方向の投影視において、部分的に重なるように配置されてなることが好ましい。
以上のようにして、図1に示すLED光源ユニット50は、複数のLED21,22がプリント配線基板(両面基板11)に列状に並んで表面実装され、該複数のLED21,22でLEDアレイが構成されてなるLED光源ユニットであって、図7に示した従来のLED光源ユニット90に較べてLED21,22の配置密度が高く、小さなLED配置スペースで十分な光量確保が可能なLED光源ユニットとなっている。
尚、図1に示すLED光源ユニット50の第1LED21と第2LED22は、前述したように、同一形状のLEDで、発光部21a,22aの有る側の面E1および無い側の面E2の両方で半田付け可能な電極21b,22bを有した、両面電極LEDであった。本発明のLED光源ユニットにおいて、両面基板の第1面に表面実装する第1LEDと第2面に表面実装する第2LEDは、同一形状のLEDに限らず、別形状のLEDであってもよい。しかしながら、両面電極LEDであれば本発明のLED光源ユニットにおける第1LEDにも第2LEDにも利用することができるため、同じ両面電極LEDで、本発明のLED光源ユニットを構成することができる。このように第1LEDと第2LEDを共通部品とすることで、第1LEDと第2LEDを別部品とする場合に較べて、製造コストを低減することができる。
図3は、別の両面電極LEDの例を示す図で、図3(a),(b)は、それぞれ、LED23,24の断面図である。
図3(a),(b)に示すLED23,24は、いずれも、発光部23a,24aの有る側の面E1および無い側の面E2の両方で半田付け可能な電極23b,24bを有した、両面電極LEDとなっている。図3(a),(b)に示すLED23,24は、いずれも、本発明のLED光源ユニットにおける第1LEDにも第2LEDにも利用することができ、第1LEDと第2LEDを別部品とする場合に較べて、製造コストを低減することが可能である。
図4と図5は、別のLED光源ユニット51の例を示す図である。図4(a)は、LED光源ユニット51を用いた車両用コンビネーションメータ101の上面図であり、図4(b)は、図4(a)における一点鎖線E−Eでの断面図である。また、図5は、LED光源ユニット51の要部を拡大して示した上面図である。
図4(a)に示す車両用コンビネーションメータ101も、図6(a)に示した車両用コンビネーションメータ100と同様に、円形メータの中央部に、黒塗りパターンで図示された液晶表示器81を備えている。図4(a)では、液晶表示器81の表示例として、白抜き文字で示した「瞬間燃費10.0km/L」と「ブレーキシステム故障」の2つの表示が図示されている。図4(a)における液晶表示器81の2つの表示「瞬間燃費10.0km/L」と「ブレーキシステム故障」は、図6(a)に示した液晶表示器80の表示例と異なり、該2つの表示が異なる色で表示されるようになっている。例えば、「瞬間燃費10.0km/L」を白色で表示し、「ブレーキシステム故障」のをアンバー色で表示する。
図4(b)に示すように、液晶表示器81の裏面側には、仕切り板60を間に挟んだ2つの導光板71,72とLED光源ユニット51が配置されている。LED光源ユニット51は、2つの導光板71,72を介して、液晶表示器81のバックライトとして用いられている。
図4(b)のLED光源ユニット51においても、両面基板12の第1面S1に表面実装された第1LED25と、両面基板12の第2面S2に表面実装された第2LED26とで、LEDアレイが構成されている。該LEDアレイは、図5に示すように、それぞれ、一点鎖線F1〜F6の直線上に配置されている第1LED25と両面基板12に設けられた貫通穴12cを介して第1LED25と同方向に光を照射するように表面実装された第2LED26とからなる。このようにLED光源ユニット51は、一点鎖線F1〜F6で示したLEDアレイが、6本、両面基板12に並んで配置され、該6本のLEDアレイでLEDマトリックスが構成された構造となっている。尚、図5では、導光板71,72の光入射面71a,72aを2点鎖線で示し、液晶表示器81を破線で示して、一点鎖線F1〜F6で示したLEDアレイを構成している第1LED25および第2LED26との配置関係を図示している。前述した図4(a)における液晶表示器81の白色で表示する「瞬間燃費10.0km/L」の表示は各LEDアレイからの第1LED25の光で照射され、アンバー白色で表示する「ブレーキシステム故障」の表示は各LEDアレイからの第2LED26の光で照射される。
図4と図5に示したLED光源ユニット51のように、本発明のLED光源ユニットは、LEDアレイが複数本両面基板に並んで配置され、該複数本のLEDアレイでLEDマトリックスが構成されるようにしてもよい。これによれば、小さなLED配置スペースで、光量をさらに増大することができる。
以上のようにして、上記した本発明のLED光源ユニットは、いずれも、複数のLEDがプリント配線基板に列状に並んで表面実装され、該複数のLEDでLEDアレイが構成されてなるLED光源ユニットであって、従来のLED光源ユニットに較べてLEDの配置密度が高く、小さなLED配置スペースで十分な光量確保が可能なLED光源ユニットとなっている。
従って、上記したように、本発明のLED光源ユニットは、小さなLED配置スペースで大きな光量が必要となる、導光板を介した液晶表示器のバックライトに用いられて好適である。さらに、前記液晶表示器が、車両用コンビネーションメータの構成要素である場合には、LED配置スペースが周りの部品で非常に制限されるため、上記LED光源ユニットが特に適している。
50,51,90 LED光源ユニット
11,12 両面基板(プリント配線基板)
11a 第1パッド
11b 第2パッド
11c,12c 貫通穴
21,25 第1LED
22,26 第2LED
21a,22a,25a,26a 発光部
21b,22b 電極
70〜72 導光板
70a〜72a 光入射面
80,81 液晶表示器
100,101 車両用コンビネーションメータ

Claims (7)

  1. 複数の発光ダイオード素子(LED)がプリント配線基板に列状に並んで表面実装され、該複数のLEDでLEDアレイが構成されてなるLED光源ユニットであって、
    前記プリント配線基板が、両面に配線層を有する両面基板であって、
    前記LEDアレイを構成する第1LEDが、前記両面基板の第1面に表面実装され、
    前記LEDアレイを構成する第2LEDが、前記両面基板に設けられた貫通穴を介して前記第1LEDと同方向に光を照射するように、該両面基板の第2面に表面実装され、
    前記第1LEDと前記第2LEDが交互に列状に並んで配置されて、前記LEDアレイが構成されてなることを特徴とするLED光源ユニット。
  2. 前記第1LEDを半田付けするための前記第1面に設けられた第1パッドと、
    該第1LEDに隣接する前記第2LEDを半田付けするための前記第2面に設けられた第2パッドとが、
    基板面に垂直方向の投影視において、部分的に重なるように配置されてなることを特徴とする請求項1に記載のLED光源ユニット。
  3. 前記第1LEDと、該第1LEDに隣接する前記第2LEDとが、
    基板面に垂直方向の投影視において、部分的に重なるように配置されてなることを特徴とする請求項2に記載のLED光源ユニット。
  4. 前記第1LEDと前記第2LEDが、同一形状のLEDであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のLED光源ユニット。
  5. 前記LEDアレイが、複数本、前記両面基板に並んで配置され、
    該複数本のLEDアレイでLEDマトリックスが構成されてなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のLED光源ユニット。
  6. 前記LED光源ユニットが、導光板を介して、液晶表示器のバックライトに用いられることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のLED光源ユニット。
  7. 前記液晶表示器が、車両用コンビネーションメータの構成要素であることを特徴とする請求項6に記載のLED光源ユニット。
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