JP3205893U

JP3205893U - 均一輝度ｌｅｄ回路基板

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Publication number: JP3205893U
Application number: JP2016002648U
Authority: JP
Inventors: 林　宏; 宏林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2016-08-18
Anticipated expiration: 2026-06-08

Abstract

【課題】複数のＬＥＤストリングを均一輝度で発光させるＬＥＤ回路基板を提供する。【解決手段】ＬＥＤ回路基板は、１方向に沿って基板１０上に実装され離間される第１の一次配線２１及び第２の一次配線２２と、１方向に沿って基板上に実装され第１の一次配線及び第２の一次配線間に並列接続される複数のＬＥＤストリング３０と、第１の一次配線及び第２の一次配線にそれぞれ接続される第１の電源配線４１及び第２の電源配線４２と、第１の補助配線５１とを含んでおり、第１の補助配線の両端は第２の一次配線及び第２の電源配線にそれぞれ接続される。第１及び第２の一次配線の配線幅を調整して各ＬＥＤストリングを通る電流を制限し、第１の補助配線を使用して追加の電流経路を設けることにより、総てのＬＥＤストリングに流れる電流が同一となって均一輝度をもたらす。【選択図】図１

Description

本考案は、回路基板に関し、特に、均一輝度を生成可能なＬＥＤ（発光ダイオード）回路基板に係わる。

従来から、ＬＥＤが照明及びバックライトの用途に適用される場合、ＬＥＤは、通常、基板上に実装される（特許文献１）。基板上の総ての配線（トレース）は、単一の配線レイアウトの形態をとる。各ＬＥＤの輝度は、ＬＥＤを流れる電流によって決定される。複数のＬＥＤを接続する最も一般的な形態は、直列接続又は並列接続の何れかによって行われる。しかしながら、直列接続ＬＥＤの場合、駆動電圧がＬＥＤの数によって上昇する。駆動電圧がＬＥＤを駆動するには不十分である場合、追加の昇圧回路又はＬＥＤ電源ドライバがより高い電圧を提供するために必要とし、直列接続ＬＥＤを正常に駆動するが、確実に製造コストを増加させる。

図５（Ａ）を参照するに、複数のＬＥＤストリング７０が並列に接続された後に、複数のＬＥＤストリング７０は電源８０に接続される。したがって、総てのＬＥＤストリングは同じ電圧を受け、これは電源８０によって供給される電圧と同じである。例えば、各ＬＥＤストリング７０は電源によって提供されるものと同一の電圧値の電力を受けるＬＥＤ７１を含んでいる。発光ダイオード７１及び電源８０を接続する配線はそれらの抵抗値を有するので、各ＬＥＤ７１で受信された電圧はＬＥＤ７１と電源８０との間の配線長に依存する。ＬＥＤ７１と電源８０との間の配線長が長くなるにつれて、ＬＥＤと電源との間の配線によって形成された回路ループの抵抗値はより大きくなる。電源８０は一定の電圧値で電力を供給しているが、異なる複数のＬＥＤ７１を通って流れる電流及びそれぞれのＬＥＤ７１及び電源８０間の回路ループの変動によってＬＥＤ７１は異なる又は不均一な輝度をもたらす。

図５Ｂを参照するに、更に、各ＬＥＤストリング７０は抵抗Ｒを含んでいる。例えば、各ＬＥＤストリング７０はＬＥＤ７１に直列接続された抵抗Ｒを有する。各ＬＥＤストリングと電源８０との間の回路ループの抵抗値は抵抗Ｒにより調節して、それぞれのＬＥＤストリング７０と電源８０との間の回路ループの抵抗値における差異を低下させ、各ＬＥＤ７１を流れる電流を抑制することができる。しかしながら、より多くの電流損失はこのような方法で抵抗Ｒを使用することから生じる。したがって、電源８０の電圧が昇圧されて各ＬＥＤストリング７０の電圧を増加させることが必要とされ、複数のＬＥＤ７１を通って流れる同一の電流を維持することができる。各ＬＥＤストリング７０は直列接続抵抗Ｒを必要とし、抵抗Ｒの合計数はＬＥＤストリング７０の数に応じて増大し、製造コストの増大をもたらす。加えて、昇圧動作は抵抗Ｒで行なわれるため電力利用効率が低下される。

図６Ａを参照するに、各ＬＥＤストリング７０は直列接続された複数のＬＥＤ７１を含んでいる。更に、電源８０はＬＥＤ電源ドライバ８１に接続される。ＬＥＤ電源ドライバ８１は電源８０の電圧を昇圧し、定電流を各ＬＥＤストリングに供給する。ＬＥＤ電源ドライバ８１は定電流を各ＬＥＤストリングに供給することができるが、各ＬＥＤストリング７０と電源８０との間の各回路ループの抵抗値は、依然として回路ループの配線長によって決定される。同様に、異なる複数のＬＥＤストリング７０の間で不均一な輝度の問題も発生する。その理由は異なる回路ループの抵抗値の差異の結果としてＬＥＤストリング７０を通って流れる電流値が異なるからである。

図６Ｂを参照するに、１つの別のＬＥＤ電源ドライバ８１が使用される。ＬＥＤ電源ドライバ８１は、複数のＬＥＤストリング７０にそれぞれ電気的に接続された複数のチャネルを含んでいる。ＬＥＤ電源ドライバ８１を使用し各ＬＥＤストリング７０に流れる電流を調整することにより、ＬＥＤストリング７０を通って同一の電流値が確保され、ＬＥＤストリング７０を通る異なる電流値から生じる不均一な輝度の問題に対処することができる。ＬＥＤストリング７０の数が増加するとき、ＬＥＤ電源ドライバ８１は各ＬＥＤストリング７０に流れる電流に関する情報を受信し、ＬＥＤストリング７０に流れる電流を調整する必要があるので、ＬＥＤ電源ドライバ８１はＬＥＤストリング７
０に関連してより多くのチャンネルを必要とし、より高性能で高価なＬＥＤ電源ドライバ８１の要請は必然的に全体的なコストを増加させる。

また、強化された電源利用効率を有するタブレット用の従来の並列回路は、基板の上面及び底面にそれぞれ形成された第１の定電圧層及び第２の定電圧層を含んでいる。第１の定電圧層及び第２の定電圧層は２つの電源接続点を介してそれぞれ電源に接続される。第１の定電圧層は少なくとも１つの絶縁領域を有する。各絶縁領域は、その中に形成された発光部を有する。発光部の一方の電極は第１の定電圧層に接続され、その他方の電極は導電性配線を介して第２の定電圧層に接続される。電源が低電圧を第１の定電圧層に出力するとき、抵抗値は第１の定電圧層の何処でも同一である。しかしながら、発光部によって必要とされ、基板を通って形成された開口を介して第２の定電圧層に電気的に接続するための導電性配線に因り、並列回路の製造方法及び構成が複雑である。また、第１の定電圧層及び第２の定電圧層は、完全に回路基板上に延拡しており、高い材料コストをもたらす。一方、第１の定電圧層及び第２の定電圧層はより大きな領域を要請し、したがってより多くの電力を消費する。

ＪＰ３１５７７４６Ｕ

本考案の目的は、ＬＥＤを通って流れる電流を制限する各ＬＥＤストリングのための追加の抵抗及び低い輝度の複数のＬＥＤの電圧を昇圧するための補償モジュールを削減することで均一輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）回路基板を提供することである。

上述の目的を達成するために、本考案の均一輝度発光ダイオード回路基板は、基板、第１の一次（プライマリ）配線、第２の一次（プライマリ）配線、複数のＬＥＤストリング、第１の電源配線、第２の電源配線及び補助配線を含んでいる。

第１の一次配線は基板上に実装されている。

第２の一次配線は基板上に順次実装され、第１の一次配線から離間している。

複数のＬＥＤストリングは基板上に搭載され、各ＬＥＤストリングの両端は第１の一次配線及び第２の一次配線にそれぞれ電気的に接続され、第１の一次配線及び第２の一次配線間に並列接続されている。

第１の電源配線が基板上に実装され、第１の一次配線に電気的に接続されている。

第２の電源配線が基板上に実装され、第２の一次配線に電気的に接続されている。

第１の補助配線が基板に搭載され、第１の補助配線の両端は第２の一次配線及び第２の電源配線に電気的に接続されている。

第１の一次配線及び第２の一次配線の配線幅は、第１の電源配線、第２の電源配線及び第１の補助配線のものよりも幅広である。

上述の均一輝度ＬＥＤ回路基板を前提として、第１の一次配線及び第２の一次配線は、各ＬＥＤストリングに流れる電流を制限し、ＬＥＤストリングのための付加的な直列抵抗の必要性を削減してコスト削減及び構造の簡素化を実現する機能を果たし、第１の補助配線は、追加の電流経路を提供し、配線抵抗を低減し、各ＬＥＤストリングに流れる電流を同じになるように調整する機能を果たす。したがって、複数のＬＥＤストリングに流れる電流は複数のＬＥＤストリングの電圧を昇圧するための電流補償モジュールを欠如しても調整可能であり、複数のＬＥＤストリングは同一の照明強度又は均一な輝度で発光する。

本考案に係る他の目的、利点及び新規な特徴は、以下の詳細な説明から図面を併せて参照することで一層明らかとなる。

図１は、本考案にしたがう均一輝度ＬＥＤ回路基板の第１の実施例の概略ブロック図である。図２は、図１における均一輝度ＬＥＤ回路基板の回路図である。図３は、本考案にしたがう均一輝度ＬＥＤ回路基板の第２の実施例の回路図である。図４は、本考案にしたがう均一輝度ＬＥＤ回路基板の第３実施例の回路図である。です。図５Ａは、従来の並列接続ＬＥＤ回路の回路図である。図５Ｂは、図５Ａにおける強化された従来の並列接続ＬＥＤ回路の回路図である。図６Ａは、従来の他の並列接続ＬＥＤ回路の回路図である。図６Ｂは、図６Ａにおける強化された従来の並列接続ＬＥＤ回路の回路図である。

以下、本考案にしたがう均一輝度ＬＥＤ回路基板をその好ましい実施例について図面を参照して詳述する。

図１及び図２を参照するに、本考案にしたがう均一輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）回路基板の第１の実施例は、第１の一次配線２１、第２の一次配線２２、複数のＬＥＤストリング３０、第１の電源配線４１、第２の電源配線４２及び第１の補助配線５１を含んでいる。第１の一次配線２１、第２の一次配線２２、複数のＬＥＤストリング３０、第１の電源配線４１、第２の電源配線４２、第１の補助配線５１は基板１０上に搭載されている。第１の一次配線２１及び第２の一次配線２２は互いに離間されている。

複数のＬＥＤストリング３０は第１の一次配線２１及び第２の一次配線２２間に搭載されている。各ＬＥＤストリング３０の両端は第１の一次配線２１及び第２の一次配線２２にそれぞれ電気的に接続されて、複数のＬＥＤストリング３０が第１の一次配線２１及び第２の一次配線２２間に並列接続されている。本実施例では、各ＬＥＤストリング３０はＬＥＤ３１を有する。

第１の電源配線４１及び第２の電源配線４２は基板１０の２つの対向縁部に隣接する。第１の電源配線４１の一端は第１の一次配線２１に電気的に接続され、第２の電源配線４２の一端は第２の一次配線２２に電気的に接続されている。第１電源配線４１及び第２の電源配線４２の他端は電源６０に接続され、第１の一次配線２１及び第２の一次配線２２を介して電源６０から動作電力を複数のＬＥＤストリング３０に供給して複数のＬＥＤストリング３０を発光させる。

第１の補助配線５１の両端はそれぞれ第２の一次配線２２及び第２の電源配線４２に電気的に接続されている。少なくとも１つの分岐配線５２は第２の一次配線２２及び第１の補助配線５１間に実装されている。少なくとも１つの分岐配線５２の各々の両端はそれぞれ第２の一次配線２２及び第１の補助配線５１に電気的に接続されている。

第１の補助配線５１は流れる電流に付加的な経路を提供する機能を果たし、それで各ＬＥＤストリング３０と電源６０との間の抵抗値は低電力消費に低減することができる。動力源６０と、複数のＬＥＤストリング３０の動力源６０に最も離れた１つとの間の抵抗値が最も高くなる。第１の補助配線５１の一端は最も遠いＬＥＤストリング３０に隣接しているので、第１の補助配線５１は流れる電流に対してより低い抵抗値を持つ電流経路として働き、高い抵抗値を持つ他の電流経路で起こる電流損失から生じる複数のＬＥＤストリング３０の輝度低下を回避することができる。少なくとも１つの第１の分岐配線５２の各々は第１の補助配線５１及び第２の一次配線２２との間に接続され、少なくとも１つの第１の分岐配線５２及び低い抵抗値を有する第１の補助配線５１の対応する部分を流れる電流に追加の電流経路として機能するので、配線抵抗に起因する不要な電流消費は減少することができ、複数のＬＥＤストリング３０を通過する電流は同一の電流値を有し、複数のＬＥＤストリング３０に対して同一の照明強度で均一輝度を確保する。少なくとも１つの第１の分岐配線５２の数は複数のＬＥＤストリング３０のそれに比例している。

第１の一次配線２１及び第２の一次配線２２は平面配線の形態をとる。第１の一次配線２１及び第２の一次配線２２の配線幅は第１の電源配線４１及び第２の電源配線４２のものよりも総て長幅である。各ＬＥＤストリング３０に組合わされる回路ループの抵抗値は低減されて、ＬＥＤストリング３０に流れる電流を制御し、それで本考案はＬＥＤストリング３０に直列接続された抵抗器を必要とすることなくＬＥＤ並列回路に適用することができ、それによって基板１０の構造を簡素化し、部品コストを低下させる。

本実施例において、基板１０は長方形であり、第１の一次配線２１及び第２の一次配線２２は基板１０の長手方向に沿って配置され、互いに離間されている。また、複数のＬＥＤストリング３０は長手方向に沿って順次配置されている。第１の電源配線４１及び第２の電源配線４２は基板１０の横方向に隣接している。基板１０は長方形であることに加え、基板１０は円弧状とされて第１の一次配線２１、第２の一次配線２２及び複数のＬＥＤストリング３０のために扇形又は円形の形態をとることができる。

図３を参照するに、本考案にしたがう均一輝度ＬＥＤ回路基板の第２の実施例は、均一輝度ＬＥＤ回路基板がさらに第２の補助配線５３及び少なくとも１つの第２の分岐配線５４を含む点で第１の実施例と異なる。第２の補助配線５３は基板１０上に実装され、第２の補助配線５３の両端は第１の一次配線２１及び第１の電源配線４１に電気的に接続されている。少なくとも１つの第２の分岐配線５４は第２の補助配線５３及び第１の一次配線２１間に接続され、少なくとも１つの第２の分岐配線５４の各々の両部はそれぞれ第１の一次配線２１及び第２の補助配線５３に接続されている。

第２の補助配線５３は、流れる電流のための追加の電流経路を提供する機能を果たし、それで各ＬＥＤストリング３０及び電源６０間の抵抗値は低電力消費に低減することができる。第２の補助配線５３は第２の補助配線５３及び第１の一次配線２１間に接続されているので、第２の補助配線５３は流れる電流に対してより低い抵抗値をもつ電流経路として働き、高い抵抗値を持つ他の電流経路で起こる電流損失から生じる複数のＬＥＤ３０の輝度低下を回避することができる。少なくとも１つの第２の分岐配線５４の各々は第２の補助配線５３及び第１の一次配線２１間に接続され、少なくとも１つの第２の分岐配線５４及び第２の補助配線５３の対応する部分を流れる電流に追加の電流経路として機能するので、配線抵抗に起因する不要な電流消費は減少することができ、複数のＬＥＤストリング３０を通過する電流は同一の電流値を有し、複数のＬＥＤストリング３０に対して同一の照明強度で均一輝度を確保する。少なくとも１つの第２の分岐配線５２の数は複数のＬＥＤストリング３０のそれに比例している。

図４を参照するに、本考案にしたがう均一輝度ＬＥＤ回路基板の第３の実施例は、各ＬＥＤストリング３０が直列接続された複数のＬＥＤ３１を有する点で第２の実施例と異なる。本実施例において、各ＬＥＤストリング３０はＭ個のＬＥＤ３１を有する。第１の一次配線２１及び第２の一次配線２２によって、Ｎ個のＬＥＤストリングが並列接続されＭ×Ｎ配列を形成する。また、第２の実施例と同様に、本実施例において、第１の補助配線５１、第２の補助配線５３、少なくとも１つの第１の分岐配線５２及び少なくとも１つの第２の分岐配線５４は追加の電流経路を提供するよう働き、複数のＬＥＤストリング３０及び電源６０間の回路ループの抵抗値を低減して、複数のＬＥＤストリング３０を流れる電流を同じにする。本考案の回路基板を前提として、複数のＬＥＤストリングの並列回路は電流補償モジュールを不必要とし、それで複数のＬＥＤストリングは同一輝度又は均一輝度で発光することができる。

上述の実施例の複数のＬＥＤストリング３０における複数のＬＥＤ３１はシングルコアＬＥＤ、ダブルコアＬＥＤ又はマルチコアＬＥＤとすることができる。

要するに、本考案は均一輝度を生成することができるＬＥＤ回路基板に関与している。より広い配線幅を持つ第１の一次配線２１及び第２の一次配線２２はより高い抵抗を有する主要な電流経路として使用されて複数のＬＥＤストリング３０を流れる電流を抑制し、より薄い配線幅を持つ第１の補助配線５１及び第２の補助配線５３はより低い抵抗を有する付加的な電流経路として使用されて回路ループの抵抗値を減少させ、それでＬＥＤストリング３０及び電源６０間の抵抗値は配線長の効果を受けることはなく、ＬＥＤストリング３０は均一輝度で安定して発光することができる。このように、本考案は複数のチャネルを有する直列接続された抵抗又は追加の昇圧又は追加のＬＥＤ電源ドライバを必要とすることなく均一輝度で発光することができ、複数のＬＥＤを通る過電流電源の心配をすることはない。したがって、本考案は簡素化した回路及び低い製造コストを確保することができる。

本考案の幾つかの特徴及び利点は前述の説明において本考案の構造及び機能の詳細とともに記載されているものの、その開示は単なる例示である。その変更は、特に部品の形状、大きさ及び配置の問題として実用新案登録請求の範囲が表現する用語の広い一般的な意味によって示される全範囲に亘り本考案の原理内において詳細に行なうことができる。

１０・・・基板
２１・・・第１の一次配線
２２・・・第２の一次配線
３０・・・ＬＥＤストリング
３１・・・ＬＥＤ
４１・・・第１の電源配線
４２・・・第２の電源配線
５１・・・第１の補助配線
５２・・・第１の分岐配線
５３・・・第２の補助配線
５４・・・第２の分岐配線
６０・・・電源

Claims

基板と、
前記基板上に実装された第１の一次配線と、
前記基板上に実装され、前記第１の一次配線から離間される第２の一次配線と、
前記基板上に順次実装される複数のＬＥＤストリングとを備え、各ＬＥＤストリングの両端はそれぞれ前記第１の一次配線及び前記第２の一次配線に電気的に接続され、前記第１の一次配線及び前記第２の一次配線間に並列接続され、
前記基板上に実装され、前記第１の一次配線に電気的に接続される第１の電源配線と、
前記基板上に実装され、前記第２の一次配線に電気的に接続される第２の電源配線と、
前記基板上に実装される第１の補助配線とを備え、前記第１の補助配線の両端はそれぞれ前記第２の一次配線及び前記第２の電源配線に電気的に接続され、
前記第１の一次配線及び前記第２の一次配線の配線幅は前記第１の電源配線、前記第２の電源配線及び前記第１の補助配線の配線幅よりも幅広であることを特徴とする均一輝度ＬＥＤ回路基板。
少なくとも１つの第１の分岐配線が前記第２の一次配線及び前記第１の補助配線間に接続されていることを特徴とする請求項１記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。
複数の第１の分岐配線が前記第２の一次配線及び前記第１の補助配線間に接続され、前記第２の一次配線に沿った方向に順次配置され、前記複数の第１の分岐配線の数は前記複数のＬＥＤストリングの数に比例していることを特徴とする請求項１記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。
前記基板に実装される第２の補助配線を備え、前記第２の補助配線の両端はそれぞれ前記第１の一次配線及び前記第１の電源配線に接続され、前記第１の一次配線及び前記第２の一次配線の配線幅は前記第２の補助配線の配線幅よりも幅広であることを特徴とする請求項１記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。
少なくとも１つの第２の分岐配線が前記第１の一次配線及び前記第２の補助配線間に接続されることを特徴とする請求項４記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。
複数の第２の分岐配線が前記第１の一次配線及び前記第２の補助配線間に接続され、前記第１の一次配線に沿った方向に順次配置され、前記複数の第２の分岐配線の数は前記複数のＬＥＤストリングの数に比例していることを特徴とする請求項５記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。
各ＬＥＤストリングは１つのＬＥＤを有することを特徴とする請求項１記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。
各ＬＥＤストリングの前記ＬＥＤはシングルコアＬＥＤ、ダブルコアＬＥＤ及びマルチコアＬＥＤの何れか１つであることを特徴とする請求項７記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。
前記基板は長方形であり、前記第１の一次配線及び前記第２の一次配線は前記基板の長手方向に沿って配置され、前記複数のＬＥＤストリングは前記長手方向に沿って順次配置されていることを特徴とする請求項７記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。
各ＬＥＤストリングは直列接続される複数のＬＥＤを有することを特徴とする請求項１記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。
各ＬＥＤストリングの前記複数のＬＥＤはシングルコアＬＥＤ、ダブルコアＬＥＤ及びマルチコアＬＥＤの何れか１つであることを特徴とする請求項１０記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。
前記基板は長方形であり、前記第１の一次配線及び前記第２の一次配線は前記基板の長手方向に沿って配置され、前記複数のＬＥＤストリングは前記長手方向に沿って順次配置されていることを特徴とする請求項１０記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。
各ＬＥＤストリングは１つのＬＥＤを有することを特徴とする請求項４記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。
各ＬＥＤストリングの前記ＬＥＤはシングルコアＬＥＤ、ダブルコアＬＥＤ及びマルチコアＬＥＤの何れか１つであることを特徴とする請求項１３記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。
前記基板は長方形であり、前記第１の一次配線及び前記第２の一次配線は前記基板の長手方向に沿って配置され、前記複数のＬＥＤストリングは前記長手方向に沿って順次配置されていることを特徴とする請求項１３記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。
各ＬＥＤストリングは直列接続される複数のＬＥＤを有することを特徴とする請求項４記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。
各ＬＥＤストリングの前記複数のＬＥＤはシングルコアＬＥＤ、ダブルコアＬＥＤ及びマルチコアＬＥＤの何れか１つであることを特徴とする請求項１６記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。
前記基板は長方形であり、前記第１の一次配線及び前記第２の一次配線は前記基板の長手方向に沿って配置され、前記複数のＬＥＤストリングは前記長手方向に沿って順次配置されていることを特徴とする請求項１６記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。
前記基板は円弧状とされて前記第１の一次配線、前記第２の一次配線及び前記複数のＬＥＤストリングのために扇形又は円形の形態をとることを特徴とする請求項１６記載の均一輝度ＬＥＤ回路基板。