JP3886126B2

JP3886126B2 - LED dot matrix

Info

Publication number: JP3886126B2
Application number: JP2002356264A
Authority: JP
Inventors: 伸一小森; 信哉山崎; 正博平山
Original assignee: LTEL Corp; SWCC Showa Device Technology Co Ltd
Current assignee: LTEL Corp; SWCC Showa Device Technology Co Ltd
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2022-12-09
Also published as: JP2004193184A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置、文字、記号等の表示器用としてＬＥＤ（発光ダイオード）の複数本を基板に二次元的に配列してなるＬＥＤドットマトリックスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤは単独では射光束が小さいため照明装置や文字、記号等の表示器用には適していない。しかし、電流を増やして射光束を大きくすると共に、複数のＬＥＤを基板に配置してＬＥＤドットマトリックスを構成することにより、充分に大きい射光束を得ることができるようになるため照明装置等として使用することができる。
【０００３】
ところが、電流を増やすとＬＥＤ素子部の温度が高くなって、発光効率および寿命の低下につながるという課題がある。
基板には予め配線パターンを形成する電路とＬＥＤを挿入配置するためのスルーホールとが設けられている。このような基板上に、複数のＬＥＤを配列してなるＬＥＤドットマトリックスは、従来より存在する。そしてＬＥＤに供給する電流を増やすために、ＬＥＤを冷却し放熱をすることも従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図４は従来のＬＥＤドットマトリックスに使用されているＬＥＤの一例を示している。
ＬＥＤ１０は一枚の基板１７に複数個が配置されるが、そのうちの１個によりＬＥＤ１０の構成を説明する。
ＬＥＤ１０には並列に配置された２本のリードフレーム１１ａ、１１ｂを有している。これらのリードフレーム１１ａ、１１ｂは、銅あるいは銅合金により一辺が０．５ｍｍ前後の横断面四角形に形成されている。一方のリードフレーム１１ａの頭部に係止されている金属ベース１２の上に、ＬＥＤ素子１３が載置され、このＬＥＤ素子１３と他方のリードフレーム１１ｂの頭部とがボンディングワイヤ１５により電気的に接続されている。
リードフレーム１１ａ、１１ｂの各頭部、ＬＥＤ素子１３及びボンディングワイヤ１５は、エポキシ樹脂等からなる保護層１６により包覆されている。保護層１６はＬＥＤ素子１３の発光を透過しうるレンズの効果を奏するものである。
【０００５】
２本のリードフレーム１１ａ、１１ｂは、基板１７に挿通されて裏面から突出した部分がカッティングされ、その先端が基板１７の電路に半田１８で電気的に接続されている。
すなわち、従来のＬＥＤドットマトリックスでは、ＬＥＤの保護層１６の底面が、図４に示したように基板の表面１７ａより浮上されてリードフレーム１１ａ、１１ｂの中間部が外部に露出するようにされ、またリードフレーム１１ａ、１１ｂが基板の裏面１７ｂにおいて任意の長さにカッティングされて半田１８により基板に固定されている。
【０００６】
ＬＥＤドットマトリックスは、例えば、約２０ｃｍ四方の基板に、保護層１６の直径が５ｍｍ級のＬＥＤを３００〜１０００個を配列して構成されているが、冷却手段としては、全ＬＥＤの保護層１６の正面に向って送風することは照明に支障をきたすことからもできないため、通常は図４に示すように基板の表面１７ａ側の側方に設置された送風機１９により送風して基板１７と保護層１６との間から一部露出している各リードフレーム１１ａ、１１ｂを空冷している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００―３１５４６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
図４に示すように基板の表面１７ａ側の側方に設置された送風機１９により送風して各リードフレーム１１ａ、１１ｂを強制冷却した場合には、送風機１９から近いＬＥＤは冷却されるが、送風機から遠いＬＥＤほど、風上のＬＥＤから放出された熱の影響を受けることになり熱放出が行われ難くなる。また、送風された風が流動し難くなり基板中央部の熱が放熱されない。このため、構造全体として熱格差が生じ冷却効率がよくない。
【０００９】
また、特許文献１に記載されているように基板を、熱伝導率の高い材料等を積層付加して構成し、これを冷却するものが案出されているが、構造が複雑であるため、安価で簡易構造を要求されるＬＥＤ照明装置等には適さない。
本発明は、上記の点に着目してなされたもので、ＬＥＤ素子から発生する熱を効率的に冷却することができるＬＥＤドットマトリックスを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の点を解決するため次の構成を採用する。
〈構成１〉
並列に配置された２本の金属製のリードフレームと、一方のリードフレームの一端に設けられた金属ベースに載置されたＬＥＤ素子と、他方のリードフレームの頭部と上記ＬＥＤ素子とを電気的に接続するボンディングワイヤと、上記２本のリードフレームの各頭部、上記ＬＥＤ素子及びボンディングワイヤを一体に包覆するように設けられた保護層とを備えたＬＥＤの複数を、所定の電路を有する基板に配置し、上記複数のＬＥＤの各リードフレームを、上記基板の電路に半田で電気的に接続してなるＬＥＤドットマトリックスにおいて、上記各リードフレームの、上記基板に挿通されて裏面から突出した部分を、真直ぐに延びた状態としたことを特徴とするＬＥＤドットマトリックス。
【００１１】
ＬＥＤの電流を増やして射光束を大きくするために、ＬＥＤ素子から発せられる熱を外部に放出することは従来から行われている。そして、従来は、熱伝導性の悪い保護層で覆われたＬＥＤ素子を、保護層側から冷却することは効率がよくないので、ＬＥＤ素子に連結されている銅あるいは銅合金製のリードフレームを冷却することが行われている。
すなわち、リードフレームは一般にＬＥＤの製造と組立の都合上、少し長めに製作されており、このようなリードフレームを、予め基板に設けられているスルーホールに挿通して基板の裏面から突出させ、基板の裏面において、予め基板に設けられている電路に、半田付けすることによりＬＥＤを基板に固定している。さらにリードフレームの、基板の裏面より突出した部分を、任意の長さにカッティングしている。
【００１２】
ＬＥＤを基板に半田付けするとき、半田付けによる熱衝撃によりＬＥＤ素子の損傷を防止するために、ＬＥＤの保護層を基板から５〜１５ｍｍ浮かした状態にすることが一般的であった。そして、基板の表面から浮上されて露出しているリードフレームの中間部を、基板の表側の側方に設置された送風機により強制冷却、あるいは送風機なしで空冷する、ということが従来の冷却手段である。
【００１３】
本発明は、このような従来の冷却手段とは全く異なる発想からなされたもので、ＬＥＤの保護層を基板にできるだけ近接させて基板の裏面側からＬＥＤを全体的に冷却することを前提としている。このため、リードフレームの、基板の裏面から突出した部分をカッティングしないで、むしろ真直ぐに延びた状態として空冷あるいは強制冷却することにより、効率よくＬＥＤの熱放出を行いうるようにしたものである。
【００１４】
〈構成２〉
構成１記載のＬＥＤドットマトリックスにおいて、上記基板の裏面に対向した位置に、上記リードフレームに向って送風する送風機を配設したことを特徴とするＬＥＤドットマトリックス。
【００１５】
リードフレームの、基板の裏面から突出した部分をカッティングしないで、むしろ真直ぐに延びた状態として、さらに、これを基板の裏面に対向する位置に設置した送風機で冷却することにより、より効率よくＬＥＤの熱放出を行いうるようにされている。
【００１６】
〈構成３〉
構成２記載のＬＥＤドットマトリックスにおいて、上記送風機は、上記リードフレームの、上記基板の裏面から突出した部分の長さ方向に送風するように配設されていることを特徴とするＬＥＤドットマトリックス。
【００１７】
リードフレームを冷却するに当たって、送風の方向を、リードフレームに対して任意の位置に向けるよりも、リードフレームの長さ方向に向けるようにした方が冷却効率がよい。すなわち、例えば送風機によりリードフレームの側面に向けて送風するようにした場合は、風下になる程、風力が弱まると共に風上の放熱が蓄積されて流動するため、風上と風下とでは温度格差が大きくなって風上に位置する特定のＬＥＤだけが冷却され全体の冷却効率が悪い。
しかし、送風の方向を、リードフレームの長さ方向（基板裏面に対して垂直な方向）、すなわち、リードフレームの先端部から基板の裏面側に向かう方向とした方が、送風範囲が同時に全リードフレームのほぼ全域かつ均一に及ぶことになり、冷却効率が著しく向上することになる。
【００１８】
〈構成４〉
構成１〜３のいずれかに記載のＬＥＤドットマトリックスにおいて、上記リードフレームは鉄製であることを特徴とするＬＥＤドットマトリックス。
【００１９】
ＬＥＤドットマトリックスの製作時、前記リードフレームを基板の電路に半田付けする際には次の問題が発生する。すなわち、図４に示すように半田付け部分からリードフレームに沿うＬＥＤ素子までの距離が大きい場合はあまり問題とならないが、本発明のようにリードフレームを基板に深く挿入したことにより、半田付け部分からリードフレームに沿うＬＥＤ素子までの距離が小さくなると、半田付けの熱がＬＥＤ素子に伝わり易くなり、ＬＥＤ素子を熱的損傷させるおそれが生じる。
このため、一般的には銅製であるリードフレームを、本発明では熱伝導性の悪い鉄製とすることにより、半田熱によるＬＥＤ素子への悪影響を回避している。なお、前記リードフレームが鉄製であることによる通常の使用時の熱放出は、前述したように冷却効率が著しく向上したことにより何ら問題がない。
【００２０】
〈構成５〉
構成１〜４のいずれかに記載のＬＥＤドットマトリックスにおいて、上記各リードフレームの、上記基板に挿通されて裏面から突出した部分に、径方向に膨らんだ膨出部を設けたことを特徴とするＬＥＤドットマトリックス。
【００２１】
上記各リードフレームの、上記基板に挿通されて裏面から突出した部分に設けられた膨出部は、リードフレームの表面積を大きくするため放熱に寄与する。
【００２２】
〈構成６〉
構成１〜５のいずれかに記載のＬＥＤドットマトリックスにおいて、上記複数のＬＥＤを、一方向からみて半ピッチずつ間隔を置いて互いに密着させて配列させた状態で、上記基板に配置したことを特徴とするＬＥＤドットマトリックス。
【００２３】
複数のＬＥＤを、一方向からみて半ピッチずつ間隔を置いて互いに密着させて配列させた、いわゆる俵積み状態で上記基板に配置したことにより、複数のＬＥＤを効率よく配置することができる。
【００２４】
〈構成７〉
構成１〜６のいずれかに記載のＬＥＤドットマトリックスにおいて、上記リードフレームの、前記基板の裏面から突出した部分の長さが２〜３ｍｍであることを特徴とするＬＥＤドットマトリックス。
【００２５】
上記保護層をできるだけ基板に接近させ上記リードフレームの、前記基板の裏面から突出した部分の長さを２〜３ｍｍとすることにより、ＬＥＤの放熱をよくすることができる。
すなわち、ＬＥＤの発熱はＬＥＤ素子から発生するが、その放熱は、ＬＥＤ素子を包覆している保護層が熱伝導性の悪い樹脂でできているため、保護層を介してよりも、金属製のリードフレームを介して行われる。ＬＥＤ素子の発熱をリードフレームから放熱させるには、ＬＥＤ素子の近くを冷却させる方が有利であり、冷却に寄与するリードフレームの表面積が大きい程、その冷却効果が大きいと考えられる。
【００２６】
ところが、本発明ではリードフレームの、基板裏面に突出した部分の長さを２〜３ｍｍとしたのは、ＬＥＤ素子で発生した熱を冷却させるまでの時間との関係でリードフレームを長くても熱伝導時間があるので、その効果は小さい。最も効果的に冷却することができるのが、リードフレームの、基板裏面に突出した長さが２〜３ｍｍである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明のＬＥＤドットマトリックスに使用されるＬＥＤ及びその取付け状況を示している。
このＬＥＤ２０は、構成部品は図４に示したものと基本的に同じなので、共通する部分には同一符号を付している。すなわち、ＬＥＤ２０は、基板１７に並列に配置される２本のリードフレーム１１ａ、１１ｂと、一方のリードフレーム１１ａの頭部に係止されている金属ベース１２と、金属ベース１２の上に載置されたＬＥＤ素子１３と、このＬＥＤ素子１３と他方のリードフレーム１１ｂの頭部とを電気的に接続するボンディングワイヤ１５と、２本のリードフレーム１１ａ、１１ｂの各頭部、ＬＥＤ素子１３及びボンディングワイヤ１５を一体に包覆する保護層１６とを有している。
【００２８】
保護層１６は、光を透視しうる透明なエポキシ樹脂等の透明樹脂により成形されているが、外面を砲弾形、扁平形、球形、ラクビーボール形など、使用目的に応じて適宜形状とすることにより、ＬＥＤ素子１３から発光される赤外線を任意の屈折率で透過させるレンズの効果を奏するものである。
【００２９】
基板１７には予め所定の配線パターンを形成する電路と、複数のＬＥＤ２０を縦横に配列するためのスルーホールとが設けられている。
ここまでの構成は、図４に示した構成とほぼ同様である。
【００３０】
本発明は次に示す特有の構成を備えている。すなわち、各ＬＥＤ２０のリードフレーム１１ａ、１１ｂは、基板１７のスルーホールに挿入され裏面から突出され、そして電路に半田１８で電気的に接続固定されるが、この突出した部分が基板の裏面においてカッティングされることなく外方に向って真直ぐに延出している。
また、各リードフレーム１１ａ、１１ｂの、基板１７の裏面から突出した部分に、径方向に膨らんだ膨出部１４ａ、１４ｂが設けられていてもよい。このような膨出部１４ａ、１４ｂが設けられていれば、その分、放熱面積が増大し冷却効果に寄与する。
【００３１】
各ＬＥＤのリードフレーム１１ａ、１１ｂは、鉄製であり、横断面が約０.５ｍｍの四辺形に構成されている。一般的には銅製であるリードフレームを、本発明では熱伝導性の悪い鉄製とすることにより、基板１７の電路に接続する際の半田熱によるＬＥＤ素子への悪影響を回避している。
【００３２】
図２は、図１に示したＬＥＤを使用したＬＥＤドットマトリックスの一実施例を示している。
図２において、本発明のＬＥＤドットマトリックスは、図１に示した複数のＬＥＤ２０を二次元状に配置した基板１７の裏側に、２台の送風機２４を配設して構成されている。
ＬＥＤの保護層１６の底面は、図１に示したように基板の表面１７ａより僅かに浮上され、あるいは図２に示すように基板１７の表面１７ａにぴったり当接されている。リードフレーム１１ａ、１１ｂは基板の裏面１７ｂにおいて半田１８で基板１７の電路に電気的に接続固定されている。
【００３３】
送風機２４は、好ましくは基板１７から１〜３ｃｍの間隔を置いて配置され、基板の裏面から突出したリードフレームの長さ方向に向って送風するようにされている。このとき、各リードフレームの、基板の裏面から突出した部分の長さは、好ましくは２〜３ｍｍとされている。
【００３４】
図３には上記実施例における複数のＬＥＤの配列状態を示している。例えば、図３に示されるように、縦が約１４ｃｍ、横が約１０ｃｍの四辺形をなす基板１７に、保護層１６の直径が約６ｍｍ級のＬＥＤ２０を、４００個配列して構成されている。このとき、４００個のＬＥＤは、基板１７に、一方向（図の上下方向）からみて半ピッチずつ間隔を置いて互いに密着させた、いわゆる俵積み状態で配列されている。
この俵積み状態の配列とすることによって、縦、横に同列に同ピッチで正四辺形に配列した場合に比べて配列面積を約２０％縮小することができる。その分、ＬＥＤの密着による放熱が問題となるが、本発明では上記したように冷却効率が向上したことにより、上記問題は解消されている。
なお、図３において、符号２５は基板１７の取付け用貫通孔を示し、基板の四隅に設けられている。また、符号２６〜２８は、それぞれ基板１７の電路に連結された電気端子を示している。
【００３５】
上記のように構成された本発明に係るＬＥＤドットマトリックスは、使用時には基板の裏面側から全ＬＥＤが同時にむらなく冷却される。なお、必要に応じて設けられる送風機は複数個が配置されてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、ＬＥＤの各リードフレームの、基板の裏面から突出した部分をカッティングせずに真直ぐに延びた状態とし、さらに基板の裏側に、リードフレームに向って送風する送風機を配設することにより、全ＬＥＤを同時に冷却することができるので、ＬＥＤ素子から発生する熱を効率的に放出し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＬＥＤドットマトリックスの一実施例の要部を示す縦断面図である。
【図２】同実施例の概要を示す断面図である。
【図３】同実施例における複数のＬＥＤの配列状態を示す平面図である。
【図４】従来のＬＥＤドットマトリックスの要部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０ＬＥＤ
１１ａ、１１ｂリードフレーム
１２金属ベース
１３ＬＥＤ素子
１４ａ、１４ｂ膨出部
１５ボンディングワイヤ
１６保護層
１７基板
１８半田
２０ＬＥＤ
２４送風機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an LED dot matrix in which a plurality of LEDs (light emitting diodes) are two-dimensionally arranged on a substrate for use as a display device for lighting devices, characters, symbols, and the like.
[0002]
[Prior art]
An LED alone is not suitable for a display device such as an illuminating device, characters, symbols, etc. because it has a small luminous flux. However, increasing the current to increase the luminous flux and arranging a plurality of LEDs on the substrate to form an LED dot matrix makes it possible to obtain a sufficiently large luminous flux, so it can be used as an illumination device etc. can do.
[0003]
However, when the current is increased, there is a problem that the temperature of the LED element portion increases, leading to a decrease in luminous efficiency and lifetime.
An electric circuit for forming a wiring pattern and a through hole for inserting and arranging an LED are provided on the substrate in advance. Conventionally, there is an LED dot matrix in which a plurality of LEDs are arranged on such a substrate. In order to increase the current supplied to the LED, it is also conventionally known to cool the LED and dissipate heat (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
FIG. 4 shows an example of an LED used in a conventional LED dot matrix.
A plurality of LEDs 10 are arranged on one substrate 17, and the configuration of the LED 10 will be described using one of them.
The LED 10 has two lead frames 11a and 11b arranged in parallel. These lead frames 11a and 11b are formed of copper or a copper alloy in a quadrangular cross section having a side of about 0.5 mm. An LED element 13 is placed on a metal base 12 locked to the head of one lead frame 11a, and the LED element 13 and the head of the other lead frame 11b are electrically connected by a bonding wire 15. It is connected to the.
Each head of the lead frames 11a and 11b, the LED element 13, and the bonding wire 15 are covered with a protective layer 16 made of epoxy resin or the like. The protective layer 16 has an effect of a lens that can transmit light emitted from the LED element 13.
[0005]
The two lead frames 11 a and 11 b are inserted into the substrate 17, and the portion protruding from the back surface is cut, and the tips thereof are electrically connected to the electric circuit of the substrate 17 with solder 18.
That is, in the conventional LED dot matrix, the bottom surface of the protective layer 16 of the LED is floated from the surface 17a of the substrate as shown in FIG. 4 so that the intermediate portions of the lead frames 11a and 11b are exposed to the outside. The lead frames 11 a and 11 b are cut to an arbitrary length on the back surface 17 b of the substrate and fixed to the substrate by solder 18.
[0006]
The LED dot matrix is configured, for example, by arranging 300 to 1000 LEDs having a protective layer 16 having a diameter of 5 mm on a substrate of about 20 cm square. As a cooling means, the protective layer 16 of all LEDs is used. Since it is impossible to blow air toward the front of the board because it interferes with illumination, the fan 17 is usually blown by a blower 19 installed on the side of the surface 17a side of the board to protect the board 17 as shown in FIG. Each lead frame 11a, 11b partially exposed from between the layers 16 is air-cooled.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-31546
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the conventional techniques as described above have the following problems to be solved.
As shown in FIG. 4, when the lead frames 11 a and 11 b are forcibly cooled by blowing with a blower 19 installed on the side of the surface 17 a side of the substrate, the LEDs close to the blower 19 are cooled. The farther the LED is, the more affected by the heat emitted from the windward LED, the more difficult it is to release the heat. In addition, the blown air hardly flows and the heat at the center of the substrate is not radiated. For this reason, a thermal difference arises as a whole structure, and cooling efficiency is not good.
[0009]
Moreover, as described in Patent Document 1, a substrate is constructed by laminating and adding a material with high thermal conductivity and the like has been devised to cool it, but the structure is complicated, It is not suitable for LED lighting devices that are inexpensive and require a simple structure.
The present invention has been made paying attention to the above points, and an object thereof is to provide an LED dot matrix capable of efficiently cooling the heat generated from the LED elements.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention adopts the following configuration in order to solve the above points.
<Configuration 1>
Two metal lead frames arranged in parallel, an LED element mounted on a metal base provided at one end of one lead frame, the head of the other lead frame, and the LED element are electrically connected A plurality of LEDs including a bonding wire to be connected to each other, a head of each of the two lead frames, and a protective layer provided so as to integrally cover the LED element and the bonding wire. In the LED dot matrix formed by arranging each lead frame of the plurality of LEDs electrically connected to the electric circuit of the substrate with solder, the lead frame is inserted into the substrate from the back surface. An LED dot matrix characterized in that the protruding portion is in a state of extending straight.
[0011]
In order to increase the current of the LED and increase the luminous flux, it has been conventionally performed to release heat generated from the LED element to the outside. Conventionally, it is not efficient to cool an LED element covered with a protective layer with poor thermal conductivity from the protective layer side. Therefore, a lead frame made of copper or copper alloy connected to the LED element is not used. Cooling is done.
That is, the lead frame is generally manufactured a little longer for the convenience of manufacturing and assembly of the LED, such a lead frame is inserted through a through hole provided in advance in the substrate and protrudes from the back surface of the substrate, On the back surface of the substrate, the LED is fixed to the substrate by soldering to an electric circuit previously provided on the substrate. Further, the portion of the lead frame that protrudes from the back surface of the substrate is cut to an arbitrary length.
[0012]
When soldering an LED to a substrate, in order to prevent damage to the LED element due to thermal shock caused by soldering, it is common to place the LED protective layer in a state of 5 to 15 mm above the substrate. And, the conventional cooling means is that the intermediate portion of the lead frame that is levitated and exposed from the surface of the substrate is forcibly cooled by a blower installed on the side of the front side of the substrate or air-cooled without a blower. is there.
[0013]
The present invention has been made from a completely different idea from such a conventional cooling means, and presupposes that the LED is entirely cooled from the back side of the substrate by bringing the protective layer of the LED as close as possible to the substrate. . For this reason, it is possible to efficiently release the heat of the LED by cutting the portion of the lead frame that protrudes from the back surface of the substrate, rather than by air-cooling or forcibly cooling the lead frame so as to extend straight.
[0014]
<Configuration 2>
The LED dot matrix according to Configuration 1, wherein an air blower that blows air toward the lead frame is disposed at a position facing the back surface of the substrate.
[0015]
The portion of the lead frame that protrudes from the back surface of the board is not cut, but rather is in a state of extending straight, and further, this is cooled by a blower installed at a position facing the back surface of the board, thereby more efficiently Heat release can be performed.
[0016]
<Configuration 3>
The LED dot matrix according to Configuration 2, wherein the blower is arranged to blow in the length direction of a portion of the lead frame protruding from the back surface of the substrate.
[0017]
In cooling the lead frame, the cooling efficiency is better when the direction of the air flow is directed to the length direction of the lead frame than to the arbitrary position with respect to the lead frame. That is, for example, when the air is blown toward the side surface of the lead frame by a blower, the wind becomes weaker and the heat dissipation is accumulated and flows as the wind goes down, so there is a temperature difference between the wind and the wind. Only certain LEDs that are larger and located on the windward side are cooled, and the overall cooling efficiency is poor.
However, if the direction of the air flow is the length direction of the lead frame (the direction perpendicular to the back surface of the substrate), that is, the direction from the leading end of the lead frame toward the back surface side of the substrate, the air blowing range is all leads The entire area of the frame is uniformly distributed, and the cooling efficiency is remarkably improved.
[0018]
<Configuration 4>
4. The LED dot matrix according to any one of configurations 1 to 3, wherein the lead frame is made of iron.
[0019]
When the LED dot matrix is manufactured, the following problems occur when the lead frame is soldered to the electric circuit of the substrate. That is, when the distance from the soldered portion to the LED element along the lead frame is large as shown in FIG. 4, there is not much problem, but the soldered portion is obtained by inserting the lead frame deeply into the substrate as in the present invention. When the distance from the LED element along the lead frame is reduced, the soldering heat is easily transmitted to the LED element, and the LED element may be thermally damaged.
For this reason, the lead frame, which is generally made of copper, is made of iron having poor thermal conductivity in the present invention, thereby avoiding adverse effects on the LED element due to solder heat. Note that the heat release during normal use due to the lead frame being made of iron has no problem because the cooling efficiency is significantly improved as described above.
[0020]
<Configuration 5>
The LED dot matrix according to any one of configurations 1 to 4, wherein a bulging portion bulging in a radial direction is provided in a portion of each lead frame that is inserted through the substrate and protrudes from the back surface. LED dot matrix.
[0021]
The bulging part provided in the part which penetrated the said board | substrate and protruded from the back surface of each said lead frame contributes to thermal radiation in order to enlarge the surface area of a lead frame.
[0022]
<Configuration 6>
The LED dot matrix according to any one of Structures 1 to 5, wherein the plurality of LEDs are arranged on the substrate in a state of being in close contact with each other at intervals of a half pitch when viewed from one direction. LED dot matrix.
[0023]
By arranging the plurality of LEDs on the substrate in a so-called stacked state in which the plurality of LEDs are arranged in close contact with each other with a half pitch interval when viewed from one direction, the plurality of LEDs can be efficiently arranged.
[0024]
<Configuration 7>
The LED dot matrix according to any one of configurations 1 to 6, wherein a length of a portion of the lead frame protruding from the back surface of the substrate is 2 to 3 mm.
[0025]
By making the protective layer as close as possible to the substrate and setting the length of the portion of the lead frame protruding from the back surface of the substrate to 2 to 3 mm, the heat dissipation of the LED can be improved.
In other words, the LED heat is generated from the LED element, but the heat dissipation is made of metal rather than through the protective layer because the protective layer covering the LED element is made of resin with poor thermal conductivity. Through the lead frame. In order to dissipate the heat generated by the LED element from the lead frame, it is advantageous to cool the vicinity of the LED element, and it is considered that the larger the surface area of the lead frame that contributes to cooling, the greater the cooling effect.
[0026]
However, in the present invention, the length of the portion of the lead frame that protrudes from the back surface of the substrate is set to 2 to 3 mm because the heat generated by the LED element is cooled even if the lead frame is long. Since there is conduction time, the effect is small. The most effective cooling is the length of the lead frame protruding from the back surface of the substrate of 2 to 3 mm.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an LED used in the LED dot matrix of the present invention and its mounting condition.
The components of the LED 20 are basically the same as those shown in FIG. 4, and thus common parts are denoted by the same reference numerals. That is, the LED 20 is placed on the metal base 12, the two lead frames 11 a and 11 b arranged in parallel to the substrate 17, the metal base 12 locked to the head of one lead frame 11 a, and the like. LED element 13, bonding wire 15 for electrically connecting LED element 13 and the head of the other lead frame 11b, heads of two lead frames 11a and 11b, LED element 13 and bonding And a protective layer 16 that integrally covers the wire 15.
[0028]
The protective layer 16 is formed of a transparent resin such as a transparent epoxy resin through which light can be seen, but the outer surface is appropriately shaped according to the purpose of use, such as a bullet shape, a flat shape, a spherical shape, or a rugby ball shape. Thus, the effect of a lens that transmits infrared light emitted from the LED element 13 with an arbitrary refractive index is exhibited.
[0029]
The substrate 17 is provided with an electric circuit for forming a predetermined wiring pattern in advance and through holes for arranging a plurality of LEDs 20 vertically and horizontally.
The configuration so far is almost the same as the configuration shown in FIG.
[0030]
The present invention has the following unique configuration. That is, the lead frames 11a and 11b of each LED 20 are inserted into the through-holes of the substrate 17 and protruded from the back surface, and are electrically connected and fixed to the electric circuit with the solder 18. The protruding portions are cut on the back surface of the substrate. It extends straight to the outside without being done.
Further, bulging portions 14a and 14b bulging in the radial direction may be provided at portions of the lead frames 11a and 11b protruding from the back surface of the substrate 17. If such bulging portions 14a and 14b are provided, the heat radiation area is increased correspondingly and contributes to the cooling effect.
[0031]
The lead frames 11a and 11b of each LED are made of iron and have a quadrilateral shape with a cross section of about 0.5 mm. The lead frame, which is generally made of copper, is made of iron having poor thermal conductivity in the present invention, thereby avoiding adverse effects on the LED elements due to solder heat when connecting to the electric circuit of the substrate 17.
[0032]
FIG. 2 shows an embodiment of an LED dot matrix using the LED shown in FIG.
In FIG. 2, the LED dot matrix of the present invention is configured by arranging two blowers 24 on the back side of a substrate 17 on which a plurality of LEDs 20 shown in FIG. 1 are two-dimensionally arranged.
The bottom surface of the protective layer 16 of the LED is slightly lifted from the surface 17a of the substrate as shown in FIG. 1, or is in close contact with the surface 17a of the substrate 17 as shown in FIG. The lead frames 11a and 11b are electrically connected and fixed to the electric circuit of the substrate 17 with solder 18 on the back surface 17b of the substrate.
[0033]
The blower 24 is preferably arranged at a distance of 1 to 3 cm from the substrate 17 and blows air in the length direction of the lead frame protruding from the back surface of the substrate. At this time, the length of the portion of each lead frame protruding from the back surface of the substrate is preferably 2 to 3 mm.
[0034]
FIG. 3 shows an arrangement state of a plurality of LEDs in the above embodiment. For example, as shown in FIG. 3, 400 LEDs 20 having a protective layer 16 having a diameter of about 6 mm are arranged on a quadrilateral substrate 17 having a length of about 14 cm and a width of about 10 cm. . At this time, the 400 LEDs are arranged in a so-called stacked state in which the LEDs are brought into close contact with each other at intervals of a half pitch when viewed from one direction (vertical direction in the figure).
By using this stacked arrangement, the arrangement area can be reduced by about 20% as compared to a case where the arrangement is made in the same row in the same row in the vertical and horizontal directions at the same pitch. Accordingly, heat dissipation due to the close contact of the LEDs becomes a problem. In the present invention, the above problem is solved by improving the cooling efficiency as described above.
In FIG. 3, reference numeral 25 denotes a through hole for mounting the substrate 17 and is provided at the four corners of the substrate. Reference numerals 26 to 28 denote electric terminals connected to the electric circuit of the substrate 17, respectively.
[0035]
When the LED dot matrix according to the present invention configured as described above is used, all the LEDs are uniformly cooled from the back side of the substrate. Note that a plurality of blowers provided as necessary may be arranged.
[0036]
【The invention's effect】
According to the present invention, a portion of each LED lead frame that protrudes from the back surface of the substrate extends straight without cutting, and a blower that blows air toward the lead frame is disposed on the back side of the substrate. As a result, all the LEDs can be cooled at the same time, so that the heat generated from the LED elements can be efficiently released.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of an embodiment of an LED dot matrix according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing an outline of the embodiment.
FIG. 3 is a plan view showing an arrangement state of a plurality of LEDs in the same embodiment.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a main part of a conventional LED dot matrix.
[Explanation of symbols]
10 LED
11a, 11b Lead frame 12 Metal base 13 LED elements 14a, 14b Swelling portion 15 Bonding wire 16 Protective layer 17 Substrate 18 Solder 20 LED
24 Blower

Claims

Two iron lead frames arranged in parallel, an LED element placed on a metal base provided at one end of one lead frame, the head of the other lead frame, and the LED element are electrically connected A plurality of LEDs each including a bonding wire connected to each other, a head of each of the two lead frames, and a protective layer provided so as to integrally cover the LED element and the bonding wire. Placed on the substrate with
In the LED dot matrix formed by electrically connecting each lead frame of the plurality of LEDs to the electric circuit of the substrate with solder,
The plurality of LEDs are arranged on the substrate with the protective layer approaching the substrate and a portion of each lead frame that is inserted through the substrate and protrudes from the back surface in a state of extending straightly.
The LED dot matrix characterized by arrange | positioning the air blower which ventilates with respect to the part which protruded from the back surface of the said board | substrate of the said lead frame .

The LED dot matrix of claim 1,
The LED blower is characterized in that the blower is arranged so as to blow in the length direction of a portion of the lead frame protruding from the back surface of the substrate.

The LED dot matrix according to claim 1 or 2,
An LED dot matrix, wherein a bulge portion bulging in a radial direction is provided at a portion of each lead frame that is inserted through the substrate and protrudes from a back surface.

In LED dot matrix in any one of Claims 1-3,
An LED dot matrix, wherein the plurality of LEDs are arranged on the substrate in a state of being in close contact with each other at intervals of a half pitch when viewed from one direction.

In the LED dot matrix in any one of Claims 1-4,
The LED dot matrix, wherein a length of a portion of the lead frame protruding from the back surface of the substrate is 2 to 3 mm.