JP2010528329A - 照明装置およびこのような照明装置を備えるプロジェクション装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、パワーエレクトロニクスモジュール（１３）と、発光ダイオードモジュール（９）とを備える照明装置において、前記発光ダイオードモジュール（９）は、フレキシブルプリント基板（１）によって前記パワーエレクトロニクスモジュール（１３）と電気的に接続されている、ことを特徴とする照明装置に関する。本発明はさらに、照明装置を備えるプロジェクション装置に関する。

Description

技術分野
本発明は、照明装置ならびにこのような照明装置を備えるプロジェクション装置に関する。

背景技術
アンペア領域における動作用の高出力発光ダイオードは、最近ようやく知られてきた。この高出力発光ダイオードは、パワーエレクトロニクスによる相応の駆動制御を必要とする。パワーエレクトロニクスと高出力発光ダイオードとの間における電気的接続は、公知のシステムにおいては撚り合わせられた線路によって実現される。しかしながらこれは、高い動作機能性および動作安全性の観点において最適以下の解決方法でしかない。

発明の開示
本発明の課題は、発光ダイオードモジュールの高い動作安全性を可能にし、かつこれをできるだけ手間がかからず低コストに達成できる照明装置を提供することである。

この課題は、請求項１記載の特徴的構成を有する照明装置によって解決される。

本発明の照明装置は、パワーエレクトロニクスモジュールと、少なくとも１つの発光ダイオードモジュールとを含む。パワーエレクトロニクスモジュールは、フレキシブルプリント基板によって発光ダイオードモジュールと電気的に接続されている。このように接続線路をフレキシブルプリント基板の形態で実現することによって、高い動作安全性が可能となる。さらにこれにより、高出力発光ダイオードを、１００ｋＨｚよりも高い周波数領域において高速な制御信号によって駆動制御することが可能となる。

有利には、発光ダイオードモジュールは、アンペア領域の電流による動作用に構成されている。とりわけ発光ダイオードモジュールは、複数の発光ダイオードを備える少なくとも１つの発光ダイオードチップを有し、該発光ダイオードチップは、１Ａ以上、とりわけ６Ａまでの電流による動作用に構成されている。有利には、発光ダイオードチップは約１ｍｍ²以上の面積を有する。

とりわけ発光ダイオードモジュールは、少なくとも２つの発光ダイオードチップを含むことができる。これによって、２桁のアンペア領域における動作電流が形成される。接続線路としてフレキシブルプリント基板を使用することによって、このような電流においても、パワーエレクトロニクスモジュールと高出力発光ダイオードとの間において簡単な設計による低オーム性かつ低誘導性の接続を製造することが可能となる。

これによって、例えば高周波技術と比べて完全に異なる周波数領域および電流が提供される。

有利には、パワーエレクトロニクスモジュールと発光ダイオードモジュールとの間における信号伝送のため、ひいては電流伝達のために、複数の導体路がフレキシブルプリント基板の表面および裏面の上に形成されている。したがって有利には、導体路は、フレキシブルプリント基板の支持材料ないし支持プレートの背中合わせの面に設けられている。

有利には、フレキシブルプリント基板の支持材料は、３０μｍより厚い厚さ、とりわけ５０μｍより厚い厚さを有する。

フレキシブルプリント基板の支持材料はポリイミドを含むか、またはＦＲ４とすることができる。しかしながらフレキシブルプリント基板の支持材料を、相応の厚さを備える簡単な絶縁テープとすることもできる。絶縁テープにおいて、有利には背中合わせの面、すなわち表面と裏面に、導体路として銅線または銅板を形成することができる。

支持材料をポリイミドとして構成する場合においても、表面と裏面に、導体路として銅板を配置することができる。

とりわけ導体路をフレキシブルプリント基板の支持材料の表面と裏面に取り付ける場合には、フレキシブルプリント基板は以下のように構成されている。すなわちこのフレキシブルプリント基板は、１５μｓ以下、とりわけ１０μｓ以下の立ち上がり時間および立ち下り時間を伴う信号の伝送のために構成されている。

これにより、とりわけ発光ダイオードモジュールの、３μｓ未満の時間による高速な駆動制御が実現される。

有利には、フレキシブルプリント基板の導体路は、はんだマスクまたは絶縁テープによって被覆されている。

発光ダイオードモジュールをフレキシブルプリント基板と解除可能に接続することができる。解除可能な接続とは、非破壊かつリバーシブルな接続および分離手段であると解される。とりわけフレキシブルプリント基板には、コネクタ、とりわけフラットコネクタを配置することができ、これらのコネクタによって発光ダイオードモジュールとの解除可能なコネクタ接続が形成される。接続コネクタとして、例えば６．３ｍｍのフラットコネクタを使用することができる。

コネクタ、とりわけフラットコネクタには、係止突起の付加的な操作部が設けられており、これにより発光ダイオードモジュールをほぼ力を入れずに接続することができる。

これによって、照明装置の構成素子の摩耗または損傷を阻止することができる。

とりわけフレキシブルプリント基板のコネクタは、フレキシブルプリント基板の一方の面の上に配置されており、フレキシブルプリント基板の反対側の面に形成された導体路は、前記支持材料を通り抜ける少なくとも１つの層間接続孔ないしビアによって、割り当てられた前記コネクタと電気的にコンタクト可能である。

発光ダイオードモジュールは、フレキシブルプリント基板と固定的に接続することもできる。このような解除不能な接続は、例えば発光ダイオードモジュールをフレキシブルプリント基板とはんだ付けすることによって実現することができる。

これによって持続的な電気的および機械的接続を形成することができ、望まない解除を阻止することができる。

フレキシブルプリント基板は、有利には、パワーエレクトロニクスモジュールのボードのスリットに差し込むことができる。

とりわけフレキシブルプリント基板は、パワーエレクトロニクスモジュールのボードに差し込まれた状態において付加的にはんだ付けされている。これによって、取り外れまたは望まないずれ、ひいては電気的コンタクトの損害を阻止することができる。

フレキシブルプリント基板を備える照明装置の構成の利点は、特にとりわけ、低インダクタンス、すなわち低抵抗の可能性において認識することができる。さらに、このような接続のバリエーションは簡単に製造することができるので、低コストで実現することができる。

フレキシブルプリント基板上のコネクタは、高電流コネクタとしてＰＩＨとしてもＳＭＤとしても、導体路の銅材料の上に直接はんだ付けすることができる。導体路の厚さは、とりわけ３５μｍ、７０μｍ、または１５０μｍの値を有することができる。

本発明の別の側面は、表示ユニットと、本発明の照明装置または本発明の照明装置の有利な実施形態とを備えるプロジェクション装置に関する。照明装置は、表示ユニットの照明のために位置決めされているように配置されている。とりわけこのようにして高出力発光ダイオードを備えるプロジェクション装置を実現することができる。プロジェクション装置は、例えばリアプロジェクションテレビ（ＲＰＴＶ）として構成することができる。他のプロジェクタに本発明の照明装置を備え付けることもできる。

以下、本発明の実施例を概略図に基づいて詳しく説明する。

図１は、本発明による照明装置のフレキシブルプリント基板の断面図である。 図２は、本発明による照明装置のフレキシブルプリント基板と発光ダイオードモジュールの断面図である。 図３は、本発明による照明装置のフレキシブルプリント基板の別の実施形態を示す平面図である。 図４は、本発明による照明装置の実施例を示す概略断面図である。

発明の有利な実施形態
図面において、同一の構成要素または同機能の構成要素には同じ参照記号が付されている。

図１には、フレキシブルプリント基板１の概略断面図が示されており、このフレキシブルプリント基板１は、プレート形状に形成されている電気絶縁性の支持材料４を有している。支持材料４の表面２の上には第１導体路５が形成されており、支持材料４の裏面の上には第２導体路６が形成されている。これらの導体路５および６は、有利には銅板として形成されている。

支持材料４はポリイミドとすることができる。またこの支持材料４を、従来どおりの簡単な絶縁テープとすることもできる。導体路５および６は、それぞれはんだマスクまたは絶縁テープによって被覆することができる。支持材料４の厚さｄ１は、この実施例においては約５０μｍである。導体路５の厚さｄ２は、例えば３５μｍとすることができる。厚さｄ２は、７０μｍまたは１０５μｍとすることもできる。

図２には、本発明の照明装置Ｉ（図４）の部分構成要素の別の実施形態の概略断面図を示す。フレキシブルプリント基板１の第１端部１ａには支持材料４を通り抜ける複数の層間接続孔７が形成されており、これらの層間接続孔によって、表面２の上の第１導体路５と、裏面３の上の導体路部分５１との間における電気的接続が実現されている。導体路部分５１は第１導体路５に割り当てられており、裏面３の上の第２導体路６とはコンタクトレスに形成されている。ブロック形状の銅エレメント８は、裏面３に向いた面にて、第２導体路６、および、第１導体路５の導体路部分５１とコンタクトされている。発光ダイオードモジュール９は、例えば銅エレメント８にはんだ付けすることによって前記銅エレメント８と固定的に接続することができる。図２においては、分離された状態、すなわち発光ダイオードモジュール９が銅エレメント８に固定されていない状態が示されている。

図３には、フレキシブルプリント基板１の別の実施形態の平面図が示されている。この平面図においては、第１導体路５がプレート形状の構成であることが見て取れる。さらに導体路部分５１に相応する導体路部分１０も示されており、該導体路部分１０は、層間接続孔７’を通り抜けて、裏面３に配置された第２導体路６と電気的にコンタクトされている。第１導体路５だけでなく、導体路部分１０を介して第２導体路６にも、それぞれフラットコネクタ１１および１２が電気的に接続されている。フラットコネクタ１１は、第１導体路５とはんだ付けされている。さらに第２フラットコネクタ１２は、導体路部分１０とはんだ付けされている。２つのフラットコネクタ１１および１２は、６．３ｍｍのフラットコネクタとして形成されている。

さらに、２つのフラットコネクタ１１および１２は、支持材料４の一方の面、とりわけ表面２の上に固定的に位置決めされている。

図４は、照明装置Ｉの実施例の概略断面図を示す。照明装置Ｉはフレキシブルプリント基板１を含み、該フレキシブルプリント基板１は、図１〜３の実施形態に従って実現することができる。

さらに照明装置Ｉは、少なくとも１つの発光ダイオードモジュール９を含む。発光ダイオードモジュール９は少なくとも１つの発光ダイオードチップを含み、該発光ダイオードチップは、例えば１ｍｍ²の面積を有することができる。発光ダイオードモジュール９は高出力モジュールとして構成されており、アンペア領域の電流による動作用に設けられている。実施例においてはとりわけ、発光ダイオードモジュール９の各発光ダイオードチップは、６Ａまでの電流による動作用に構成されている。とりわけ発光ダイオードモジュール９は、このような発光ダイオードチップを６つ含むことができる。

さらに照明装置Ｉは、ボード１４を有するパワーエレクトロニクスモジュール１３を含み、前記ボード１４の上にパワーエレクトロニクス構成素子が配置されている。さらに実施例においては、ボード１４の裏面に少なくとも１つの導体路１５が形成されており、該導体路１５は、フレキシブルプリント基板１の導体路５および６と電気的にコンタクトされている。このために実施例においては、フレキシブルプリント基板１はスリット１６を通り抜けてボード１４に貫通差込みされており、前記裏面にはんだ接合部１７によって固定的に位置決めされている。はんだ接合部１７によって、導体路１５と、導体路５および６との間の電気的コンタクトが形成されている。見て分かるように、フレキシブルプリント基板１は、第２端部１ｂによってスリット１６を通り抜けて完全に貫通差込されている。

照明装置Ｉのこのような構成によって、高出力発光ダイオードを、１００ｋＨｚよりも高い比較的高い周波数領域において３μｓ未満の高速な制御信号によって駆動制御することが可能となる。

フレキシブルプリント基板１は、１０μｓよりも短い立ち上がり時間および立ち下がり時間を伴う信号電圧のために構成されている。

とりわけ照明装置Ｉはプロジェクション装置の中に配置されており、プロジェクション装置の表示ユニットの照明のために位置決めされている。

Claims (15)

1. パワーエレクトロニクスモジュール（１３）と、発光ダイオードモジュール（９）とを備える照明装置において、
   前記発光ダイオードモジュール（９）は、フレキシブルプリント基板（１）によって前記パワーエレクトロニクスモジュール（１３）と電気的に接続されている、
   ことを特徴とする照明装置。
2. 前記発光ダイオードモジュール（９）は、アンペア領域の電流による動作用に構成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記発光ダイオードモジュール（９）は、複数の発光ダイオードを備える少なくとも１つの発光ダイオードチップを有し、
   該発光ダイオードチップは、１Ａ、とりわけ６Ａ以上の電流による動作用に構成されている、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
4. 前記パワーエレクトロニクスモジュール（１３）と前記発光ダイオードモジュール（９）との間における信号伝送のために、導体路（５、６）が、前記フレキシブルプリント基板（１）の表面（２）および裏面（３）に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の照明装置。
5. 前記フレキシブルプリント基板（１）の支持材料（４）は、３０μｍ、とりわけ５０μｍよりも厚い厚さ（ｄ１）を有する、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の照明装置。
6. 前記フレキシブルプリント基板（１）は、１５μｓ以下、とりわけ１０μｓ以下の立ち上がり時間および立ち下り時間を伴う信号の伝送のために構成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の照明装置。
7. 前記フレキシブルプリント基板（１）の前記支持材料（４）はポリイミドを含む、
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の照明装置。
8. 前記フレキシブルプリント基板（１）の前記支持材料（４）は絶縁テープである、
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の照明装置。
9. 前記フレキシブルプリント基板（１）の前記導体路（５、６）は、はんだマスクまたは絶縁テープによって被覆されている、
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の照明装置。
10. 前記発光ダイオードモジュール（９）は、前記フレキシブルプリント基板（１）と解除可能に接続されている、
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の照明装置。
11. 前記フレキシブルプリント基板（１）には、コネクタ（１１、１２）、とりわけフラットコネクタが配置されており、
    前記コネクタによって、前記発光ダイオードモジュールとの解除可能なコネクタ接続が形成されている、
    ことを特徴とする請求項１０記載の照明装置。
12. 前記コネクタ（１１、１２）は、前記フレキシブルプリント基板（１）の一方の面に配置されており、
    前記フレキシブルプリント基板（１）の反対側の面に形成された前記導体路（５、６）は、前記支持材料（４）を通り抜ける少なくとも１つの層間接続孔（７，７’）によって、割り当てられた前記コネクタ（１１、１２）とコンタクトされている、
    ことを特徴とする請求項１１記載の照明装置。
13. 前記発光ダイオードモジュール（９）は、前記フレキシブルプリント基板（１）と固定的に接続されている、とりわけはんだ付けされている、
    ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項記載の照明装置。
14. 前記フレキシブルプリント基板（１）は、前記パワーエレクトロニクスモジュール（１３）のボード（１４）のスリット（１６）に差し込まれている、
    ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項記載の照明装置。
15. 表示ユニットと、請求項１〜１４のいずれか一項記載の照明装置（Ｉ）とを備えるプロジェクション装置であって、
    該プロジェクション装置は、前記表示ユニットの照明のために配置されている、
    ことを特徴とするプロジェクション装置。

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