JP2020202364A - 細線状led発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1.パッケージされたLEDを光源として使用するため、光源は寸法が大きくなり、間隔が広くなる。シリコン層を追加して光出力を拡散させても、視覚的に均一な発光を達成することが困難である。
2.シリコン層の発光面が平面であるため、集光効果はない。そのため、中心方向の発光強度が低く、前述した車両用ランプの測光テストの配光要求に満足することができない。
1.LEDライトバーは、複数のパッケージされたLEDに他の集光レンズ(2次レンズと呼ぶこともある)を付加して構成される。このような構成では、LED光源と2次レンズ間に常にエアギャップが存在するため、周知のフレネルロス(Fresnel Loss)が生じ、LEDの光利用率が低下する。
2.パッケージされたLEDの寸法は大きく、点光源自身の寸法とは大きな差異があり、そのため、2次レンズの寸法は大きい。車両用ランプの薄型導光板では、光源の側面光が導光板に入らないため、LEDの光利用率は悪くなる。
3.防振性を追求する車両用ランプに対する適用では、いかに2次レンズをLEDライトバーに安定して固定するかは1つの技術的課題である。2次レンズの固定に問題がなくても、固定構造によってLEDライトバーの幅が広くなるため、流線型車両の車両用ランプ、または狭小空間の車両用ランプに適用されない。
さらに、本発明にかかる細線状LED発光装置は、局所的に発光し、動的発光効果を実現できる。本発明にかかる細線状LED発光装置は従来のLEDを光源とする場合の欠陥(例えば、不均一な輝度、可視的な顆粒状輝点など)を改善できる。そのため、本発明にかかる細線状LED発光装置は高品質線状車両用ランプに好適な発光装置である。
本発明にかかる細線状LED発光装置は複数のLEDバーを近接に配置することによって形成できる。そのため、細線状発光装置のLEDバー個数を増加させれば、細線状発光装置の照明長度が増加する。さらに、細線状発光装置における全てのLEDチップの間隔を同一に維持することができる。それによって、細線状LED発光装置全体に沿って均一な配光を提供することができる。
LEDバーは、近接した間隔で基板に配置された複数の同種類のLEDチップでパッケージされる。前記間隔は0.2mm〜3.0mmであって、LEDチップの種類と寸法、及び設計の需要によって決定される。LEDバーは発光した時、視覚的に連続的で均一な光を発し、可視的な不連続な黒点がない。
モールディングによって形成される集光レンズは、LEDチップの配置に対応して、直線状または湾曲状になりうる。LEDバーの形状は、基板における集光レンズの外縁形状に沿って基板を切断して形成される。そのため、LEDバーの形状は、線状または湾曲状になりうる。
必要があれば、一部のシリコンモールディングレンズを切断し、それによって、1つ目のLEDチップ33(LEDバー30の前方の縁辺に最も近いLEDチップ)とLEDバー30の前方の縁辺との距離を0.2mm〜0.4mm、例えば、0.2mm以上0.4mm以下にし、最後のLEDチップ33とLEDバー30の後方の縁辺との距離をも0.2mm〜0.4mmにすることができる。
本発明にかかるLEDバー30は複数のLEDチップ及び集光レンズ(一次レンズと呼ぶこともある)構造を含有し、LEDチップが1つのみであって一次レンズを有しない伝統のパッケージされたLEDとは異なる。そのため、本発明の特徴の1つは、線状車両用ランプのように所定の方向において小さいビーム角が必要な場合、付加のレンズ(二次レンズと呼ぶこともある)を必要としない。本実施形態において、LEDチップ33の微細な寸法により、集光レンズ371の広さと高さは2mm以下に形成できる。それによって本発明にかかる細線状LED発光装置が細長く形成される。
基板31aの上面の導電層には、第1のLEDチップ331のダイボンディング領域311a(ダイボンディング領域311aは第1のダイボンディング領域311aと称すこともある)、第2のLEDチップ332のダイボンディング領域311b(ダイボンディング領域311bは第2のダイボンディング領域311bと称すこともある)、第3のLEDチップ333のダイボンディング領域311c(ダイボンディング領域311cは第3のダイボンディング領域311cと称すこともある)、第4のLEDチップ334のダイボンディング領域311d(ダイボンディング領域311dは第4のダイボンディング領域311dと称すこともある)及びいずれのLEDチップのダイボンディングにも使用されないワイヤダイボンディング領域311eが配置される。
第1のダイボンディング領域311aは第1のLEDチップ331の正極ダイボンディング領域312aとして機能する。ダイボンディングプロセスの後、第1のダイボンディング領域311aは第1のLEDチップ331の正極領域となる。第2のダイボンディング領域311bは第2のLEDチップ332の正極ダイボンディング領域312bとして機能するが、第1のLEDチップ331の負極ダイボンディング領域313aとしても機能する。
LEDバー30aの負極端子35をSMTによってPCBに実装する時、当該負極端子35を入力電源の負極に接続する。それぞれのLEDチップの同じフットプリントにおける平均熱発散面積について、本実施形態の4つのLEDチップを含むLEDバーは、LEDチップ毎でパッケージされたLEDよりも熱発散効果が良く、熱抵抗が小さい。
本発明にかかる細線状LED発光装置は一般のSMTプロセスによって、複数のLEDバー30aをPCBに溶接して製造する(図1Aを参照)。
本実施形態のLEDバー30gは比較的に少ないLEDチップ33(本実施形態では、2つのLEDチップ)を含むことで、短く構成されている。本実施例の細線状LED発光装置1cでは、プリント回路基板20cはフレキシブル(可撓性)プリント回路基板(FPCB)であり、それによって比較的に短いLEDバー30gが取り付けられた部分の湾曲性が向上し、湾曲部分を持つ導光板と組み合わせることができる。LEDバー30cは比較的に多いLEDチップ33(本実施形態では、4つのLEDチップ33)を含み、細線状LED発光装置における湾曲の必要がない部分に取り付けられる。
2…導光板
20、20a、20b、20c、20d、20e…プリント回路基板
30、30a、30b、30c、30d、30e、30f、30g、30h、30j、30k、30p、30w、30y…LEDバー
31、31a、31b…基板
33、331、332、333、334…LEDチップ
34…正極端子
35…負極端子
38…反射壁
39a、39b、39c、39d…熱発散領域
311a、311b、311c、311d…ダイボンディング領域
311e…ワイヤボンディング領域
312a、312b、312c、312d…正極ダイボンディング領域
313a、313b、313c、313d…負極ダイボンディング領域
41、41a、41b…コネクタ
51、51a、51b…正極入力線
52、52a、52b…負極入力線
61…IC
371、372、373、374、375…集光レンズ
3711、3721、3731、3741…第1の光学面
3722、3742…第2の光学面
3723…第3の光学面
Claims (19)
- 上層に接続回路が設置されたプリント回路基板と、少なくとも1つの電源入力素子と、複数のLEDバーと、を具備する細線状LED発光装置であって、
前記電源入力素子及び前記LEDバーは、前記プリント回路基板に取り付けられ、前記LEDバーは、前記プリント回路基板において線状に配置され、前記プリント回路基板における前記接続回路を介して前記電源入力素子に電気的に接続され、前記LEDバーは、0.2mm〜3.0mmの間隔を置いて等距離に基板の上層に線状に配置された複数の同種類のLEDチップを含有し、前記基板は、SMTプロセスによって前記LEDバーを前記プリント回路基板に取り付けるために、上層及び下層に導電層を具備し、
前記LEDバーは、モールディングプロセスによってパッケージされ、前記LEDバーは、細長状の集光レンズを有し、それによって、複数のLEDチップが並んだ長手方向に垂直した方向における前記LEDバーのビーム角を10度〜80度にし、
前記細長状の集光レンズは、パッケージプロセスにおいてモールディングプロセスによってLEDバーと一体形成され、LEDバーにおける全てのLEDチップを完全に被覆する、ことを特徴とする細線状LED発光装置。 - 前記LEDバーにおける前記細長状の集光レンズの断面は、半凸の円弧を有する第1の光学面で構成され、それによって、複数のLEDチップが並んだ長手方向に垂直した方向における前記LEDバーのビーム角を10度〜80度にする、請求項1に記載の細線状LED発光装置。
- 前記LEDバーにおける前記細長状の集光レンズは、第1の光学面、第2の光学面、及び第3の光学面で形成され、
前記第1の光学面は、断面において凸の円弧形状を有し、集光レンズの上部を形成し、
それぞれ集光レンズの底部から外側に向かって上向きに傾斜する2つの傾斜面である集光レンズの両側は前記第2の光学面を形成し、
前記第3の光学面は、外側から内側へ、上方から下方へ集光レンズの両側の上端が傾斜する2つの傾斜面であり、
前記第3の光学面が前記第2の光学面と前記第1の光学面とを接続し、それによって、前記第2の光学面における全反射及び前記第3の光学面における屈折を通して前記LEDチップの側面光をLEDチップの正面方向に向かせ、そうすることで、複数のLEDチップが並んだ長手方向に垂直した方向における前記LEDバーのビーム角を10度〜80度にする、請求項1に記載の細線状LED発光装置。 - 前記LEDバーにおける前記細長状の集光レンズにおいて、上部中央の領域は、断面において凸状の円弧を有する第1の光学面で構成され、上部中央の領域の両側は、複数のフレネルレンズを有する第2の光学面で構成され、それによって、複数のLEDチップが並んだ長手方向に垂直した方向における前記LEDバーのビーム角を10度〜80度にする、請求項1に記載の細線状LED発光装置。
- 前記LEDバーにおける前記細長状の集光レンズは、複数のLEDチップが並んだ長手方向に沿って両側に反射壁が設けられ、前記反射壁の高さは前記LEDチップの1〜5倍である、請求項1に記載の細線状LED発光装置。
- 前記反射壁は高反射率の白のりまたは金属で形成される、請求項5に記載の細線状LED発光装置。
- 前記LEDバーは全体において湾曲する、または一部において湾曲する、請求項1に記載の細線状LED発光装置。
- 前記プリント回路基板はフレキシブルプリント回路基板であり、全部または一部の前記複数のLEDバーは比較的に短く、比較的に少ないLEDチップを含有し、それによって前記細線状LED発光装置を湾曲可能にする、請求項1に記載の細線状LED発光装置。
- 前記LEDバーにおける全ての前記LEDチップを同時に発光させるために、前記LEDバーにおける前記複数の同種類のLEDバーを全て直列に接続する、請求項1に記載の細線状LED発光装置。
- 外部電源または外部信号源の制御によりそれぞれの前記LEDバーを個別に発光させる動的発光効果を発揮するために、前記プリント回路基板において、それぞれの前記LEDバーは独立した前記接続回路を介して前記電源入力素子に接続される、請求項1に記載の細線状LED発光装置。
- 前記細線状LED発光装置において、隣り合ったLEDチップの間隔が全て同様であるように前記複数のLEDバーが近接配置され、それによって、LEDチップの配置方向に沿って、前記細線状LED発光装置の配光を視覚的に均一にする、請求項1に記載の細線状LED発光装置。
- 前記プリント回路基板はフレキシブルプリント回路基板であり、前記複数のLEDバーは所定の間隔を置いて前記フレキシブルプリント回路基板に設置され、前記細線状LED発光装置は連続したL形状の階段に湾曲し、それによって、所望の所定方向に全ての前記複数のLEDバーの発光面を向かせる、請求項1に記載の細線状LED発光装置。
- 前記複数のLEDバーにおける一部の前記LEDバーのみの発光面が前記所定の方向に向く、請求項12に記載の細線状LED発光装置。
- 前記複数のLEDバーにおけるそれぞれの前記LEDバーは、前記接続回路における少なくとも1つの電源正極入力線及び少なくとも1つの電源負極入力線に電気的に接続され、
前記複数の前記LEDバーにおけるそれぞれの前記LEDバーは基板、複数の同種類のLEDチップ、長尺状の集光レンズ及びコネクタを含み、
前記基板の上面に複数のダイボンディング領域が配置され、前記複数のダイボンディング領域において、複数の同種類のLEDチップが線状に近接配置され、
前記長尺状の集光レンズは前記複数のLEDチップ及び前記基板を被覆し、
前記長尺状の集光レンズは、モールディングプロセスによって形成され、前記モールディングプロセスでは、複数の前記LEDチップが設置された前記基板を前記モールドに設置し、次いでモールドのキャビティに液状のシリコーンゴムまたは樹脂を充填し、
前記モールドのキャビティは前記長尺状の集光レンズの形状に基づいて作製され、それによって、集光効果を有し複数の前記LEDチップを完全に被覆する前記長尺状の集光レンズを形成し、
前記コネクタは前記プリント回路基板に設置され、外部からの入力電源と接続するために、前記接続回路における電源正極入力線及び電源負極入力線に前記コネクタを電気的に接続する、請求項1に記載の細線状LED発光装置。 - 前記複数のLEDバーは、第1の色を発するLEDバーと、第2の色を発するLEDバーとを含み、前記第1の色を発するLEDバーは全て前記プリント回路基板において一列に形成され、前記第2の色を発するLEDバーは全て前記プリント回路基板において別の列に形成され、第1の色を発するLEDバーと第2の色を発するLEDバーとは互いに平行し、同一の前記プリント回路基板に配置される、請求項1に記載の細線状LED発光装置。
- 前記複数のLEDバーは、白光を発するLEDバーと、黄光を発するLEDバーとを含む、請求項15に記載の細線状LED発光装置。
- 上層に接続回路が設置されたプリント回路基板と、少なくとも1つの電源入力素子と、少なくとも1つのLED駆動ICと、複数のLEDバーと、を具備する細線状LED発光装置であって、
前記電源入力素子、前記LED駆動IC及び前記LEDバーは、前記プリント回路基板に取り付けられ、前記LEDバーは、前記プリント回路基板において線状に配置され、それぞれのLEDバーは、前記プリント回路基板における前記接続回路を介して前記LED駆動ICに電気的に接続され、前記LED駆動ICは、前記プリント回路基板における前記接続回路を介して前記電源入力素子に電気的に接続され、前記LEDバーは、0.2mm〜3.0mmの間隔を置いて等距離に基板の上層に線状に配置された複数の同種類のLEDチップを含有し、前記基板は、SMTプロセスによって前記LEDバーを前記プリント回路基板に取り付けるために、上層及び下層に導電層を具備し、
前記LEDバーは、モールディングプロセスによってパッケージされ、前記LEDバーは、細長状の集光レンズを有し、それによって、複数のLEDチップが並んだ長手方向に垂直した方向における前記LEDバーのビーム角を10度〜80度にし、
前記細長状の集光レンズは、パッケージプロセスにおいてモールディングプロセスによってLEDバーと一体形成され、LEDバーにおける全てのLEDチップを完全に被覆する、ことを特徴とする細線状LED発光装置。 - 前記複数のLEDバーは、第1の色を発するLEDバーと、第2の色を発するLEDバーとを含み、前記第1の色を発するLEDバーは全て前記プリント回路基板において一列に形成され、前記第2の色を発するLEDバーは全て前記プリント回路基板において別の列に形成され、第1の色を発するLEDバーと第2の色を発するLEDバーとは互いに平行し、同一の前記プリント回路基板に配置される、請求項17に記載の細線状LED発光装置。
- 前記複数のLEDバーは、白光を発するLEDバーと、黄光を発するLEDバーとを含む、請求項17に記載の細線状LED発光装置。
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