JP2012234983A - Ｌｅｄ光源装置、及びｌｅｄ光源装置を備えた液晶テレビジョン受像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に複数のＬＥＤ発光素子を備えるＬＥＤ光源装置において、放熱効率を高めてＬＥＤ発光素子の劣化を防止し、発光効率や輝度の低下を防止する。
【解決手段】樹脂製の細長基板４の表面に形成した銅箔パターンが、全てのＬＥＤ発光素子５のアノード端子５ａに共通に接続されるアノード側銅箔パターン６と、全てのＬＥＤ発光素子５のカソード端子５ｂに共通に接続されるカソード側銅箔パターン７とで構成され、アノード側銅箔パターン６とカソード側銅箔パターン７との間の絶縁ギャップ８の面積が、アノード側銅箔パターン６やカソード側銅箔パターン７の面積よりも小さく形成される。これにより、基板４に占めるアノード側銅箔パターン６、及びカソード側銅箔パターン７の面積を容易に大きくでき、放熱効率を高めることができる。従って、ＬＥＤ発光素子５の劣化を防止し、発光効率や輝度の低下、及び寿命の短縮を防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ光源装置、及びＬＥＤ光源装置を備えた液晶テレビジョン受像装置に関する。

樹脂製の細長基板の表面に、長手方向に沿って多数のＬＥＤ発光素子を配置したＬＥＤ光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のＬＥＤ光源装置は、ＬＥＤの寿命が長いことや、基板の短手方向の長さを比較的短くできるので電気機器の狭い筺体内にも容易に収納可能なことなどの理由から、エッジライト方式の液晶テレビのバックライトとして多く用いられている。

上記ＬＥＤ光源装置１００の構成について、図６、７を参照して説明する。図６は、ＬＥＤ光源装置１００の表面を示し、図７は裏面を示す。ＬＥＤ光源装置１００は、樹脂製の細長い基板１０１の表面に、アノード端子１０２ａが全て基板１０１の一方端側（図６の右側）を向き、カソード端子１０２ｂが全て基板１０１の他方端側（図６の左側）を向くようにして配置されたＬＥＤ発光素子１０２を備える。ＬＥＤ発光素子１０２の発光部（レンズ）１０２ｃは、基板１０１の面に対して垂直方向へ光を出射するように配置される。

ＬＥＤ発光素子１０２のアノード端子１０２ａとカソード端子１０２ｂは、基板１０１の表面に埋設された方形の銅箔１０３、又は配線パターン１０４ａ、１０４ｂに対して半田固定され、複数個（図６においては３個）ずつのＬＥＤ発光素子１０２が、直列になった状態で、アノード側の配線パターン１０４ａと、カソード側の配線パターン１０４ｂに接続されている。

また、基板１０１の裏面には、図７に示すように、表面側の各銅箔１０３に対応させて、それぞれ方形の銅箔１０５が埋設されており、表面側の銅箔１０３と裏面側の銅箔１０５とが、熱伝導性の高いスルーホール１０６により連結されている。

なお、上記のような細長基板上に多数のＬＥＤ発光素子を配置したものを発光モジュールとして構成し、多数の発光モジュールをマトリクス状に集合させて配置し、直下方式の液晶テレビのバックライトとして用いるものが知られている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。

特開２００７−２９４７００号公報 特開２０１０−１９９００５号公報 特開２００８−２８８２２８号公報

ところで、図６、７に示したＬＥＤ光源装置１００では、ＬＥＤ発光素子１０２が直列に接続されるために、銅箔１０３同士は、ギャップ１０７を隔てて電気的に絶縁された別体でなければならない。また、同様の理由で、裏面側の銅箔１０５同士も、ギャップ１０８を隔てて電気的に絶縁された別体でなければならない。換言すると、銅箔１０３、１０５は、ＬＥＤ発光素子１０２の個数と同数程度の、互いに電気的に絶縁したものとする必要がある。

一方、ＬＥＤ発光素子１０２は、高温になると劣化が起こり、発光効率や発光輝度が低下したり、寿命が短縮する性質があることから、ＬＥＤ発光素子１０２で発生する熱は、銅箔１０３、１０５を介して可能な限り外部へ放散させなければならない。従って、銅箔１０３、１０５の面積は、大きい方が望ましいのであるが、上記のＬＥＤ光源装置１００では、銅箔１０３、１０５を、互いにギャップ１０７、１０８を隔てた別体のものとしなければならず、基板１０１上における銅箔１０３、１０５の占める面積を十分に大きくすることが容易ではなかった。

また、銅箔１０３、１０５は、配線パターン１０４ａ、１０４ｂを避けて設けなければならず、その点でも、各銅箔１０３、１０５の面積を大きくすることが難しかった。

そこで、本発明は、上記課題を解決するものであり、基板上に形成した銅箔パターンに端子を接続して実装された複数のＬＥＤ発光素子を備えるＬＥＤ光源装置において、基板上における銅箔パターンの占める面積を大きくすることが容易であって、容易に放熱効率を高めることができ、ひいては、ＬＥＤ発光素子の劣化を防止し、発光効率や輝度の低下、及び寿命の短縮を防止することができるＬＥＤ光源装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、基板の表面に形成された銅箔パターンと、前記銅箔パターンに端子を接続して実装された複数のＬＥＤ発光素子と、を備えるＬＥＤ光源装置において、前記銅箔パターンが、前記基板上の全てのＬＥＤ発光素子のアノード端子に共通に接続されるアノード側銅箔パターンと、前記基板上の全てのＬＥＤ発光素子のカソード端子に共通に接続されるカソード側銅箔パターンと、から構成されることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記アノード側銅箔パターンと前記カソード側銅箔パターンとは、前記基板の表面において、絶縁ギャップを挟んで対向して配置されており、前記基板の表面における前記絶縁ギャップの占める面積が、前記基板の表面における前記アノード側銅箔パターンの占める面積や前記カソード側銅箔パターンの占める面積よりも小さいことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記基板の裏面に、前記アノード側銅箔パターン又は前記カソード側銅箔パターンのいずれかと、スルーホールを介して熱的に接続された銅箔が形成され、前記銅箔が前記基板の裏面の外縁部を除く全面を覆うことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のＬＥＤ光源装置が、金属製のフレームに対してビスにより直接固定されていることを特徴とする液晶テレビジョン受像装置である。

請求項１の発明によれば、銅箔パターンを、基板上の全てのＬＥＤ発光素子のアノード端子に共通に接続されるアノード側銅箔パターンと、基板上の全てのＬＥＤ発光素子のカソード端子に共通に接続されるカソード側銅箔パターンとで構成するので、従来と異なり、銅箔パターンを、ギャップを隔てて多数個に分離されたものとする必要がなく、その分だけ容易に、基板に占める銅箔パターンの面積を大きくして放熱効率を高めることができ、ひいては、ＬＥＤ発光素子の劣化を防止し、発光効率や輝度の低下、及び寿命の短縮を防止することができる。

請求項２の発明によれば、基板の表面において、アノード側銅箔パターンとカソード側銅箔パターンとの間の絶縁ギャップの占める面積を、アノード側銅箔パターンの占める面積やカソード側銅箔パターンの占める面積よりも小さくするので、容易に、基板の表面における銅箔パターンの占める面積を大きくして放熱効率を高めることができ、ひいては、ＬＥＤ発光素子の劣化を防止し、発光効率や輝度の低下、及び寿命の短縮を防止することができる。

請求項３の発明によれば、アノード側銅箔パターン又はカソード側銅箔パターンに、スルーホールを介して熱的に接続された基板の裏面の銅箔を、基板の裏面の外縁部を除く全面を覆うように形成したので、放熱効率をさらに高めることができ、ＬＥＤ発光素子の劣化を防止し、発光効率や輝度の低下、及び寿命の短縮を防止することができる。

請求項４の発明によれば、液晶テレビジョン受像装置において、本ＬＥＤ光源装置を、金属製のフレームに対してビスにより直接固定するので、ＬＥＤ光源装置の熱が大きな面積の金属製フレームに伝わって放熱効率がさらに高まり、ＬＥＤ発光素子の劣化を防止し、発光効率や輝度の低下、及び寿命の短縮を防止することができる。

本発明の一実施形態に係るＬＥＤ光源装置を備える液晶テレビジョン受像装置の斜示図。 同ＬＥＤ光源装置の表面を示す図。 同ＬＥＤ光源装置の裏面を示す図。 同ＬＥＤ光源装置の液晶テレビジョン受像装置に対する取付構造を示す断面図。 本発明の他の実施形態に係るＬＥＤ光源装置の表面を示す図。 従来のＬＥＤ光源装置の表面を示す図。 同従来のＬＥＤ光源装置の裏面を示す図。

以下、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ光源装置について、図１乃至図４を参照して説明する。本実施形態のＬＥＤ光源装置１は、図１に示すように、エッジライト方式の液晶テレビジョン受像装置２のバックライトとして、筺体３内の下部に配置されている。ＬＥＤ光源装置１は、細長い基板４上に多数のＬＥＤ発光素子５を実装したものであり、基板４の長手方向の長さ４１ａは、筺体３の横幅Ｗよりも若干小さく、短手方向の長さ４１ｂは、筺体３の奥行Ｄよりも若干小さい。

液晶テレビジョン受像装置２は、筺体３内の奥行方向において、ＬＥＤ光源装置１よりも嵩張る部品を有しないので、液晶テレビジョン受像装置２の奥行Ｄは、ＬＥＤ光源装置１の短手方向長さ４１ｂにより制約される。換言すると、ＬＥＤ光源装置１の短手方向の長さ４１ｂが短いほど、液晶テレビジョン受像装置２の奥行Ｄを短くすることができる。なお、大きな画面サイズの液晶テレビジョン受像装置２では、１本の長尺のＬＥＤ光源装置１を設けるのではなく、基板４の長手方向長さ４１ａが、筺体３の横幅Ｗの１／２、又は１／３の寸法になったＬＥＤ光源装置１を、２本又は３本並べて配置してもよい。

ＬＥＤ光源装置１は、図２に示すように、樹脂製の細長い基板４の表面に埋設された基板４の長手方向に延びるアノード側の銅箔パターン６と、カソード側の銅箔パターン７と、を備え、基板４上の全てのＬＥＤ発光素子５が、アノード端子５ａをアノード側銅箔パターン６に半田固定され、カソード端子５ｂをカソード側銅箔パターン７に半田固定されて実装されている。ＬＥＤ発光素子５の発光部（レンズ）５ｃは、基板４の面に対して垂直方向（図１における上方向）へ光を出射するように配置される。

アノード側銅箔パターン６とカソード側銅箔パターン７とは、基板４表面において、幅狭な絶縁ギャップ８を挟んで対向して配置されており、端部において電源回路（不図示）からのケーブル１１、１２が接続されている。また、基板４表面における絶縁ギャップ８の占める面積が、アノード側銅箔パターン６、及びカソード側銅箔パターン７のいずれの面積よりも小さくなっており、かつ、アノード側銅箔パターン６、カソード側銅箔パターン７、及び絶縁ギャップ８の３者により、基板４の表面の外縁部４ａを除く全面を覆うようになっている。外縁部４ａとは、基板４の大きさに応じて異なるが、約０．５ミリ乃至数ミリ程度である。

さらに、カソード側銅箔パターン７の幅７ａの方が、アノード側銅箔パターン６の幅６ａよりも大きく（例えば２倍以上）、カソード側銅箔パターン７が基板４の短手幅４１ｂの半分よりも大きい幅を有するように形成してある。これにより、ＬＥＤ発光素子５の発熱量が最も多い発光部５ｃの下方に、カソード側銅箔パターン７が位置し、発光部５ｃで発生した熱が、カソード側銅箔パターン７を介して円滑に放散されるようになっている。

基板４の裏面には、図３に示すように、基板４の外縁部４ａを除いた全面を覆うように銅箔１３が埋設してあり、銅箔１３とカソード側銅箔パターン７とが、基板４を貫くスルーホール１４によって熱的に接続されている。これにより、カソード側銅箔パターン７の放熱に寄与する実質的な面積が大きく拡大されている。裏面における外縁部４ａも、表面と同様に、基板４の大きさに応じて異なるが、約０．５ミリ乃至数ミリ程度である。

また、カソード側銅箔パターン７上の適所（例えば、５０〜１００ミリ間隔）には、本ＬＥＤ光源装置１を液晶テレビジョン受像装置２の筺体３へ固定するためのビス挿入孔１５が形成してある。

なお、カソード側銅箔パターン７の面積が従来のＬＥＤ光源装置に比べて十分に大きいので、スルーホール１４を多数形成することができ、カソード側銅箔パターン７から銅箔１３への熱伝達の効率を良くすることができて、これによっても、放熱効率を高めることができる。

次に、ＬＥＤ光源装置１の筺体３への取付構造について、図４を参照して説明する。液晶テレビジョン受像装置２は、Ｌ字状に屈曲された金属製のリアフレーム１６を備え、ＬＥＤ光源装置１は、銅箔１３の表面（下面）を、リアフレーム１６の水平部分１６ａに密着した状態で、金属製のビス１７が、ビス挿入孔１５を通して水平部分１６ａにねじ込まれることによって固定されている。これにより、カソード側銅箔パターン７、スルーホール１４（図２及び図３参照）、銅箔１３、及びリアフレーム１６が熱的に接続され、ＬＥＤ発光素子５で発生した熱が、広い面積の伝熱性部分（金属部分）を伝わって放散され、より高い放熱効率が得られる。

なお、上記取付構造を採用することにより、リアフレーム１６とカソード側銅箔パターン７とがビス１７を介して導通されるが、カソード側銅箔パターン７は１枚の銅箔であってビス１７による複数の固定位置のいずれもが元々同電位であるので、ＬＥＤ発光素子５の発光輝度にバラツキが出るなどの不具合は生じない。

ＬＥＤ光源装置１から出射された光１８は、導光板１９を通じて上方へ伝達され、さらに拡散板２１を介して前方の液晶パネル（不図示）方向へ出射される。

以上のように、本ＬＥＤ光源装置１では、基板４上に占めるアノード側銅箔パターン６及びカソード側銅箔パターン７の面積を大きくでき、しかもカソード側銅箔パターン７に対して熱的に接続した銅箔１３の面積も大きいので、ＬＥＤ発光素子５で発生した熱が、高い効率で放散され、ＬＥＤ発光素子５の発光効率や発光輝度の低下が防止され、寿命が短縮することが防止される。

なお、上記構成とは逆に、アノード側銅箔パターン６の幅６ａをカソード側銅箔パターン７の幅７ａよりも大きくし、アノード側銅箔パターン６と裏面の銅箔１３とをスルーホールにより熱的に接続するようにしてもよい。

また、上記ＬＥＤ光源装置１では、各ＬＥＤ発光素子５が、アノード端子５ａとカソード端子５ｂを結ぶ素子の長手方向を、基板４の短手方向に平行にして配置されるので、基板４の短手方向の長さ４１ｂがＬＥＤ発光素子５の長手方向の寸法により制約されるが、そのような制約がないＬＥＤ光源装置１を、他の実施形態として次に説明する。

他の実施形態のＬＥＤ光源装置１は、図５に示すように、アノード側銅箔パターン２６及びカソード側銅箔パターン２７の形状を、単純な細長形状ではなく、凸部２６ａ、２７ａ、及び凹部２６ｂ、２７ｂを有するものに形成してある。具体的には、アノード側銅箔パターン２６の凸部２６ａがカソード側銅箔パターン２７の凹部２７ｂにギャップ２８を持って嵌り込み、アノード側銅箔パターン２６の凹部２６ｂがカソード側銅箔パターン２７の凸部２７ａにギャップ２８を持って嵌り込むように配置してある。この場合には、アノード側銅箔パターン２６とカソード側銅箔パターン２７との間に屈曲した絶縁ギャップ２８が形成されるが、この絶縁ギャップ２８の面積も、アノード側銅箔パターン２６、及びカソード側銅箔パターン２７のいずれの面積よりも小さくなるように形成してある。

そして、各ＬＥＤ発光素子５は、アノード端子５ａがアノード側銅箔パターン２６の凸部２６ａに半田固定され、カソード端子５ｂがカソード側銅箔パターン２７の凸部２７ａに半田固定されて、素子の長手方向が、基板４の長手方向に平行になるように配置されている。

これにより、基板４の短手方向の長さ４１ｂが、ＬＥＤ発光素子５の長手方向の長さによって制約されることがなくなり、基板４の短手方向の長さ４１ｂを、より容易に短くできる。ひいては、本ＬＥＤ光源装置１をバックライトとして収納する筺体３の奥行Ｄ（図１参照）を短くすることができ、液晶テレビジョン受像装置２の薄型化を図ることができる。

１ ＬＥＤ光源装置
２ 液晶テレビジョン受像装置
４ 基板
４ａ 外縁部
５ ＬＥＤ発光素子
５ａ アノード端子
５ｂ カソード端子
６ アノード側銅箔パターン
７ カソード側銅箔パターン
８ 絶縁ギャップ
１３ 銅箔
１４ スルーホール
１６ リアフレーム（金属製フレーム）
１７ ビス
２６ アノード側銅箔パターン
２７ カソード側銅箔パターン
２８ 絶縁ギャップ

Claims (4)

1. 基板の表面に形成された銅箔パターンと、前記銅箔パターンに端子を接続して実装された複数のＬＥＤ発光素子と、を備えるＬＥＤ光源装置において、
   前記銅箔パターンが、前記基板上の全てのＬＥＤ発光素子のアノード端子に共通に接続されるアノード側銅箔パターンと、前記基板上の全てのＬＥＤ発光素子のカソード端子に共通に接続されるカソード側銅箔パターンと、から構成されることを特徴とするＬＥＤ光源装置。
2. 前記アノード側銅箔パターンと前記カソード側銅箔パターンとは、前記基板の表面において、絶縁ギャップを挟んで対向して配置されており、前記基板の表面における前記絶縁ギャップの占める面積が、前記基板の表面における前記アノード側銅箔パターンの占める面積や前記カソード側銅箔パターンの占める面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源装置。
3. 前記基板の裏面に、前記アノード側銅箔パターン又は前記カソード側銅箔パターンのいずれかと、スルーホールを介して熱的に接続された銅箔が形成され、前記銅箔が前記基板の裏面の外縁部を除く全面を覆うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＬＥＤ光源装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のＬＥＤ光源装置が、金属製のフレームに対してビスにより直接固定されていることを特徴とする液晶テレビジョン受像装置。

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