JP2011071419A

JP2011071419A - Ｌｅｄ光源ユニットおよびそれを用いた室内照明灯

Info

Publication number: JP2011071419A
Application number: JP2009222759A
Authority: JP
Inventors: Haruki Yoshida; 春樹吉田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2011-04-07

Abstract

【課題】面発光ユニットのサイズが変わってもアルミプレートのみを変更するだけで、それ以外のＬＥＤ光源ユニットは常に同じものを用いることができるようにして、コスト高とならないＬＥＤ光源ユニットを提供する。
【解決手段】ＬＥＤを所定の間隔をおいて実装部１１に実装したフレキシブルプリント基板１０と、ＬＥＤの発熱を放熱する放熱板２０Ｓと、放熱板２０ＳにはＬＥＤの実装裏面に位置するＬＥＤ実装部２１を設け、ＬＥＤ実装部１１間にＬＥＤ実装部間の間隔に合わせてフレキシブルプリント基板１０の余長を収納する空間部２２を設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、室内照明灯や液晶のバックライト等に用いられる面光源用の光源ユニットで、特に導光板を介して均一な発光面を得るため複数のＬＥＤを用いたＬＥＤ光源ユニットに関する。

導光板を用いて均一な発光面を得るため、複数のＬＥＤを等間隔で配置して用いたＬＥＤ光源ユニットとしては特許文献１記載のものがある。

特開２００７−１３４３４４号公報

〈特許文献１記載の面発光ユニットの構成〉
図３は特許文献１記載の面発光ユニットの原理を示す斜視図である。
面発光ユニット１００は、液晶表示器などの裏側に配設されてバックライトとして用いられるもので、ＬＥＤを複数個搭載したＬＥＤ光源ユニット４０からの光が導光板５０の入光側面５ｅから入って、導光板５０の中を導光・拡散して、最終的に全面に亘って均一な光となってプリズムシート６０から出光するものである。
導光板５０は透光性の樹脂（ポリカーボネイト）より成る平面形状が略四辺形の板状で、上面５ｊ側にプリズムシート６０を設け、下面５ｋには、入光側面５ｅから離れる方向に関して左右対称の斜面を有する対称プリズム５ｐが入光側面５ｅの近傍に形成されており、さらに、入光側面５ｅから離れるにしたがって上面との距離が緩やかに減少する第１の斜面ａ１と上面との距離が急激に増加していく第２の斜面ａ２とよりなる非対称プリズム５ａが複数個（図では５個）対称プリズム５ｐの反入光側面５ｅ側に形成されている。さらに、対称プリズム５ｐおよび非対称プリズム５ａを透過して下方に到来した光をすべて反対側に反射させる反射板７０をその下方に設けている。

〈特許文献１記載の面発光ユニットの動作〉
電源よりＬＥＤに電流が供給されるとＬＥＤは発光し、ＬＥＤからの出射光は入光側面５ｅから導光板５０に入り、上面５ｊと下面５ｋの間で反射を繰り返し、かかる反射を繰り返すことにより反射の度に入射角が次第に減少し、入射角が臨界角以下となったときに屈折により外部に出射する。屈折により上面５ｊを透過した光線は、プリズムシート６０に入射し、プリズムシート６０内で正反射され最終的にはｚ方向へ進路を変える。このｚ方向に向かう光線が液晶表示器に入射することにより、液晶を透過する光の方向を理想的なものとし、鮮明な表示を可能とし、さらに、対称プリズム５ｐおよび非対称プリズム５ａの機能によって従来のような輝線を生ずることは確実に防止されることができる。
このように、ＬＥＤ光源ユニット４０の複数（図では４個）のＬＥＤを入光側面５ｅに対して等ピッチに配設することによって、プリズムシート６０から全面に亘って均一な光となって出光することができる。

〈特許文献１記載のバックライトユニットの問題点〉
面発光ユニット１００のサイズが大きくなっても、ユニット全面に亘って常に均一な輝度とするには、面発光ユニット１００のサイズが大きくなるに伴ってＬＥＤ光源ユニット４０のＬＥＤ間のピッチも大きくする必要がある。すなわち、面発光ユニット１００のサイズとＬＥＤ光源ユニット４０のＬＥＤ間のピッチとは比例の関係にしなければならない。そこで、面発光ユニット１００のサイズが１倍から１．２倍となるとＬＥＤ光源ユニット４０のＬＥＤ間のピッチも１．２倍にする必要がある。そうするとサイズが１倍の面発光ユニット１００のときに用いていたＬＥＤ光源ユニット４０はもう使えなくなり、ＬＥＤ間のピッチが１．２倍のＬＥＤ光源ユニットを改めて設計して、作り直さなければならず、基板の形状変更を強いられるため、コスト高となった。

〈ＬＥＤ光源ユニットの長さとＬＥＤ間のピッチの関係〉
図４はＬＥＤ光源ユニットの長さとＬＥＤ間のピッチの関係を示す図で、（Ｓ）はＬＥＤ光源ユニットの全長が短い例、（Ｗ）はＬＥＤ光源ユニットの全長が長い例の場合であり、両図において、（１）はＬＥＤを実装したプリント基板、（２）はＬＥＤから発する熱を放熱させるための放熱用アルミプレート、（３）はＬＥＤ光源ユニット、の各斜視図である。
ＬＥＤ光源ユニット４０の全長が短い（ｓ）場合のＬＥＤ光源ユニット４０ＳはＬＥＤ間のピッチがピッチａである。ピッチａのＬＥＤ間隔を得るには、ＬＥＤを搭載したプリント基板についてＬＥＤピッチをａとしたプリント基板１０Ｓを作成し、プリント基板１０Ｓを冷却する放熱用アルミプレート２０Ｓもプリント基板１０Ｓのサイズに対応したものを作成している。
一方、ＬＥＤ光源ユニット４０の全長が長くなると（Ｓ→Ｗ。ただし、Ｓ＜Ｗ）、そのＬＥＤ光源ユニット４０ＷはＬＥＤ間のピッチがピッチｂである。
ピッチｂ＞ピッチａの関係にあるから、面発光ユニット１００の出射光が常にユニット全面に亘って均一な輝度となるには、ピッチａのＬＥＤを搭載したプリント基板１０Ｓを使うことを止めて、ピッチｂのＬＥＤを搭載したプリント基板１０Ｗを新たに作成し、プリント基板１０Ｗを搭載する放熱用アルミプレート２０Ｗもプリント基板１０Ｗのサイズに対応したものを新たに作成する必要がある。
もし大サイズの放熱用アルミプレート２０Ｗの真ん中に小ピッチのプリント基板１０Ｓを用いると、真ん中が明るく端部が暗い不均一な輝度のＬＥＤ光源ユニットができてしまう。それ以前に、まず位置合わせのピンと位置合わせ孔が合わない。
このように、従来は面発光ユニットのサイズが変わると、ＬＥＤ光源ユニットを改めて設計して、作り直すことが必要となり、基板の形状変更を強いられるため、コスト高となった。

本発明の目的は、この問題点を解決するためになされたもので、面発光ユニットのサイズが変わってもアルミプレートのみを変更するだけで、それ以外のＬＥＤ光源ユニットは常に同じものを用いることができるようにして、コスト高とならないＬＥＤ光源ユニットを提供することにある。

上記課題を解決するため、本願第１発明はＬＥＤ光源ユニットに係り、ＬＥＤを所定の間隔をおいて実装したフレキシブルプリント基板と、前記ＬＥＤの発熱を放熱する放熱板と、前記放熱板には前記ＬＥＤの実装裏面に位置するＬＥＤ実装部を設け、前記ＬＥＤ実装部間に前記ＬＥＤ実装部間の間隔に合わせて前記フレキシブルプリント基板の余長を収納する空間部を設けたことを特徴としている。
また、第２発明は、上記第１発明において、前記放熱板のＬＥＤ実装部と前記フレキシブルプリント基板の前記ＬＥＤの実装裏面とを位置決めする位置決め手段を前記放熱板と前記フレキシブルプリント基板のそれぞれに設けたことを特徴としている。
また、第３発明は、上記第１又は第２発明において、前記フレキシブルプリント基板が前記ＬＥＤの実装部間の間隔を一定に実装したことを特徴としている。
そして、第４発明は室内照明灯として第１〜第３発明のＬＥＤ光源ユニットを用いたことを特徴としている。

第１発明によれば、放熱板にはフレキシブルプリント基板の余長を収納する空間部を設けたので、面発光ユニットのサイズが変わっても、フレキシブルプリント基板のそのときの余長を放熱板のピッチの異なる空間部に収納すればよいので、共通のフレキシブルプリント基板が使用できるため、ＬＥＤ光源ユニットを改めて設計して作り直すことが必要でなくなり、したがってコストを抑えることができる。
また、第２発明によれば、放熱板のＬＥＤ実装部と前記フレキシブルプリント基板の前記ＬＥＤの実装裏面とを位置決めする位置決め手段を放熱板とフレキシブルプリント基板のそれぞれに設けたので、所定の位置へ実装が容易にかつ正確にできるようになる。
また、第３発明によれば、フレキシブルプリント基板がＬＥＤの実装部間の間隔を一定に実装したので、製造が容易となる。
また、第４発明によれば、ＬＥＤ光源ユニットに使用されるフレキシブルプリント基板の種類を圧縮できるため、コスト削減が図られる。

図１は全長サイズが短い面発光ユニットに用いられるＬＥＤ光源ユニットの製造工程を説明する斜視図で、（ａ）はＬＥＤとＦＰＣを示す図、（ｂ）はＬＥＤ実装ＦＰＣ、（ｃ）は短ピッチ用ＬＥＤ実装ＦＰＣ、（ｄ）は短ピッチ用アルミプレート、（ｅ）はＬＥＤピッチが短いＬＥＤ光源ユニットである。図２は全長サイズが長い面発光ユニットに用いられるＬＥＤ光源ユニットの製造工程を説明する斜視図で、（ａ）はＬＥＤとＦＰＣを示す図、（ｂ）はＬＥＤ実装ＦＰＣ、（ｃ）は長ピッチ用ＬＥＤ実装ＦＰＣ、（ｄ）は長ピッチ用アルミプレート、（ｅ）はＬＥＤピッチが長いＬＥＤ光源ユニットである。図３は特許文献１記載の面発光ユニットの原理を示す斜視図である。図４はＬＥＤ光源ユニットの長さとＬＥＤ間のピッチの関係を示す図で、（Ｓ）はＬＥＤピッチが短いＬＥＤ光源ユニット、（Ｗ）はＬＥＤピッチが長いＬＥＤ光源ユニットで、それぞれの（１）はＬＥＤを搭載したプリント基板、（２）はＬＥＤから発する熱を放熱させるための放熱用アルミプレート、（３）はＬＥＤ光源ユニットの各斜視図である。

以下に、面発光ユニットのサイズが変わってもアルミプレートのみを変更するだけで、それ以外のＬＥＤ光源ユニットは常に同じものを用いることができるようにして、コスト高とならないＬＥＤ光源ユニットを得るための本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

〈ＬＥＤピッチの短いＬＥＤ光源ユニットの構成〉
図１はＬＥＤピッチの短いＬＥＤ光源ユニットの製造工程を説明する斜視図である。
ＬＥＤピッチの短いＬＥＤ光源ユニット１０Ｓは、図１（ｃ）の短ピッチａのＬＥＤ実装フレキシブルプリント基板（Flexible Printed Circuits）１０Ｓと、図１（ｄ）の短サイズのアルミプレート２０Ｓで構成されている。
〈フレキシブルプリント基板１０の構成〉
フレキシブルプリント基板１０はＬＥＤを実装する部位に導体等の印刷がなされたＬＥＤ実装部１１とこのＬＥＤ実装部１１と隣接するＬＥＤ実装部１１とを電気的に接続する信号線等が印刷された帯状連絡部１２とを備えている。
そして、フレキシブルプリント基板１０のＬＥＤ実装部１１のコーナーに位置決め孔１０Ｐが形成されている。この位置決め孔１０Ｐには、後述のアルミプレート２０の位置決めピン２０Ｐが挿入して、迅速かつ正確な位置決めがなされる。

《ＬＥＤ実装部１１》
ＬＥＤ実装部１１はＬＥＤを実装する部位に接続するための導体等の印刷がなされている。ＬＥＤ実装部１１は実装するＬＥＤの数だけフレキシブルプリント基板１０上に等ピッチで形成されている。このＬＥＤ実装部１１にＬＥＤをそれぞれ実装することで、図１（ｂ）のＬＥＤ実装フレキシブルプリント基板１０が出来上がる。

《帯状連絡部１２》
帯状連絡部１２には配線が印刷されているだけなので、帯状連絡部１２の横幅、すなわち、フレキシブルプリント基板の長さ方向を横切る方向の長さは、ＬＥＤ実装部１１の横幅よりも狭く形成されていて、後述の折り曲げがし易くなっている。

《短ピッチａのＬＥＤ実装フレキシブルプリント基板１０Ｓ》
帯状連絡部１２の長さは面発光ユニットの全長が最も長くなると想定される場合のＬＥＤ光源ユニットのＬＥＤピッチとなっている。したがって全長が最も長い面発光ユニットに用いられるＬＥＤ光源ユニットには、帯状連絡部１２を（折り曲げずに）そのままストレートに使用するし、それよりも全長が短い面発光ユニットに用いられるＬＥＤ光源ユニットには、次の図１（ｃ）に示すように帯状連絡部１２をピッチＡに折り曲げて１２Ｓのような曲折状態を形成することで、結果的に短ピッチａのＬＥＤ実装フレキシブルプリント基板１０Ｓができあがる。
従来のプリント基板に代えて、本発明によりフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を用いているので、この折り曲げが可能となっている。

《アルミプレート２０Ｓ》
図１（ｄ）のアルミプレート２０Ｓは、ＬＥＤの実装裏面に位置する部位にそれぞれＬＥＤ実装部２１を設け、ＬＥＤ実装部２１と隣のＬＥＤ実装部２１との間に空隙Ａの空間部（図ではスリット）２２を設ける構成となっている。
そこで、アルミプレート２０ＳのＬＥＤ実装部２１にフレキシブルプリント基板１０のＬＥＤ実装部１１を置き、アルミプレート２０Ｓの空間部（スリット）２２に短ピッチａのＬＥＤ実装フレキシブルプリント基板１０Ｓの曲折部１２Ｓを収納することで、ＬＥＤピッチの短いＬＥＤ光源ユニット３０Ｓができあがる。
また、スリットに代えて、穴でもよいし、凹部でもよい。
また、短ピッチａのＬＥＤ実装フレキシブルプリント基板１０Ｓとアルミプレート２０Ｓとの位置決めのために、アルミプレート２０Ｓの位置決めピン２０Ｐにフレキシブルプリント基板１０の位置決め孔１０Ｐを差し込むことにより、位置決めが簡単かつ正確になされる。
しかしながら、必ずしも一方にピンと他方にピン孔を設けなくてもよくて、例えば、一方に突起と他方に切り欠きを設けるようにしてもよい。

〈ＬＥＤピッチの長いＬＥＤ光源ユニットの製造〉
図２はＬＥＤピッチの長いＬＥＤ光源ユニットの製造工程を説明する斜視図で、図２（ａ）および（ｂ）におけるフレキシブルプリント基板１０は図１（ａ）および（ｂ）で説明したフレキシブルプリント基板と同じものである。このように本発明のフレキシブルプリント基板１０はＬＥＤピッチの短いＬＥＤ光源ユニットの製造にもＬＥＤピッチの長いＬＥＤ光源ユニットの製造にも共通して使えるのが特徴である。
図１（ｅ）のＬＥＤ光源ユニット３０Ｓよりも若干大きなＬＥＤピッチのＬＥＤ光源ユニット３０Ｗ（図２（ｅ））の場合、図２（ａ）のフレキシブルプリント基板１０を図２（ｃ）に示すように、帯状連絡部１２を幅広のピッチＢ（ただし、Ｂ＞Ａ）に折り曲げて１２Ｗのような曲折状態のフレキシブルプリント基板１０Ｗとして使用する。
図２（ｄ）のアルミプレート２０Ｗは、図２（ｃ）のようにピッチＢに折り曲げた帯状連絡部１２Ｗを備えたフレキシブルプリント基板１０Ｗの下部に接して置くことによりＬＥＤから発せられる発熱を冷却するためのもので、アルミプレート２０Ｗにも本発明により幅広のピッチＢのスリット２２が形成されているのが特徴である。
そこで、図２（ｄ）のアルミプレート２０ＷのピッチＢのスリット２２に、図２（ｃ）の曲折フレキシブルプリント基板１０Ｗの帯状連絡部１２のピッチＢの折曲部１２Ｗを挿入すると、ＬＥＤピッチの長いＬＥＤ光源ユニット３０Ｗが得られる。

〈本発明の長所〉
以上のように、本発明によれば、面発光ユニットのサイズが変わってもアルミプレートのみを変更するだけで、それ以外のＬＥＤ光源ユニットは常に同じものを用いることができるので、コストを抑えることができる。
したがって、本発明に係るＬＥＤ光源ユニットを室内照明灯として用いると、ＬＥＤ光源ユニットに使用されるフレキシブルプリント基板の種類を圧縮できるため、コスト削減が図られる。

１０フレキシブルプリント基板
１０Ｐ位置決め孔
１１ＬＥＤ実装部
１２帯状連絡部
１２Ｓ曲折部
２０アルミプレート
２０Ｐ位置決めピン
２１ＬＥＤ実装部
２２空間部（スリット）
３０ＬＥＤ光源ユニット
符号の後のＳは小ピッチ、Ｗは大ピッチ

Claims

ＬＥＤを所定の間隔をおいて実装したフレキシブルプリント基板と、前記ＬＥＤの発熱を放熱する放熱板と、前記放熱板には前記ＬＥＤの実装裏面に位置するＬＥＤ実装部を設け、前記ＬＥＤ実装部間に前記ＬＥＤ実装部間の間隔に合わせて前記フレキシブルプリント基板の余長を収納する空間部を設けたことを特徴とするＬＥＤ光源ユニット。
前記放熱板のＬＥＤ実装部と前記フレキシブルプリント基板の前記ＬＥＤの実装裏面とを位置決めする位置決め手段を前記放熱板と前記フレキシブルプリント基板のそれぞれに設けたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ光源ユニット。
前記フレキシブルプリント基板が前記ＬＥＤの実装部間の間隔を一定に実装したことを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤ光源ユニット。
請求項１〜３のいずれか１項記載のＬＥＤ光源ユニットを用いたことを特徴とする室内照明灯。