JP4329996B2 - Ｌｅｄの配線材への実装構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具などに用いられる複数のＬＥＤを給電用の配線材に実装する構造に関するものである。

自動車のフロント部やリア部のランプには、フィラメントを使用した電球に比べ消費電力が少なく寿命も長い、ＬＥＤ（発光ダイオード）が多数使用されている。これらのＬＥＤに給電するための配線材としては従来、電線、バスバー、回路基板などが使用されている。通常、これらのＬＥＤは直列に接続して使用される（特許文献１参照）。

近年、ＬＥＤの高輝度化に伴って発熱量が増加しており、その対策としてさまざまな構造や回路が提案されている。
例えば特許文献２には、アルミ基板上に絶縁膜を介して幅の広い第一金属板と幅の狭い第二金属板を貼り付け、第一金属板にＬＥＤをマウントし、ＬＥＤの一方の電極を第一金属板に、他方の電極を第二金属板に接続して、ＬＥＤの発熱をアルミ基板に放熱することが記載されている。
また特許文献３には、特殊な昇圧回路を用いてＬＥＤの発熱を最小限にすることが記載されている。
このほか、ＬＥＤが接続されたバスバーや電線などの配線材を放熱体として使用することも行われている。

特開平６−３１８７３２号公報 特開２００１−３３２７６８号公報 特開２００３−１８７６１４号公報

しかしながら特許文献２のようにＬＥＤを放熱基板に搭載する構造は、ランプユニットが大型になり、コストが高くなるという問題がある。
また特許文献３のように放熱用の特殊回路を設けることも、回路が複雑になり、コストが高くなるという問題がある。
またＬＥＤを直列接続するバスバーや電線を放熱体として使用する場合には、ＬＥＤ間を接続するバスバーや電線の長さ（放熱長さ）がＬＥＤの配列ピッチよって制限されるため、十分な放熱性能をもたせることが困難である。

本発明の目的は、ＬＥＤの発生熱を効率よく放散することができ、しかもＬＥＤの直列接続に手間のかからない、小型で、安価な、ＬＥＤの配線材への実装構造を提供することにある。

本発明に係るＬＥＤの配線材への実装構造は、ＬＥＤの配線材として平行配置された複数本の導体を有するフラットケーブルを用い、このフラットケーブルの２本の導体間に、複数のＬＥＤを、フラットケーブル長手方向に所定の間隔をおいて、隣り合うＬＥＤのアノード側リードとカソード側リードが反対になるように接続し、隣り合うＬＥＤの中間に、前記複数のＬＥＤが直列接続となるようにフラットケーブルの導体の切断部を設けてなり、前記ＬＥＤのリードは、その水平板部の両側にフラットケーブルに向けて突き刺し片を形成した構造になっており、その突き刺し片をフラットケーブルのフラット導体のある位置に突き刺し、フラットケーブルを貫通した突き刺し片の先端部を内側に曲成してかしめることにより、フラットケーブルの絶縁被覆を剥ぐことなく、フラット導体に接続されている、ことを特徴とするものである。

本発明の実装構造においては、フラットケーブルの導体の本数が３本であり、そのうちの２本の導体間にＬＥＤが接続されており、フラットケーブルの電源側と反対側の端部で前記２本の導体のうちの１本の導体と残る１本の導体とが短絡されていることが好ましい。

本発明の実装構造においては、フラットケーブルの導体がフラット導体であることが好ましい。

本発明によれば、フラットケーブルの２本の導体間にＬＥＤを接続して、複数のＬＥＤが直列接続されるようにしたので、２本の導体を放熱体として使用することができ、ＬＥＤの配列ピッチ１ピッチ内での放熱面積が大きくなるので、ＬＥＤの発生熱を効率よく放散することができる。特にフラットケーブルの導体としてフラット導体を使用すると、放熱面積をより大きくすることができ、放熱性を高めることができる。またフラットケーブルにＬＥＤのリードを接続し、フラットケーブルの導体を所要箇所で切断するだけで組み立てることができるので、組立作業が簡単であり、コスト安である。またフラットケーブルにＬＥＤを実装しただけのものであるため、かさばらず、小型に構成できる。

〔実施形態１〕 図１は本発明の一実施形態を示す。図において、１０はフラットケーブル、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃはフラットケーブル１０に実装されたＬＥＤ、１４はフラットケーブル１０の導体間を短絡する短絡部材である。

フラットケーブル１０は、平行に配列された３本のフラット導体１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃにプラスチックフィルム（ポリエチレンテレフタレートフィルム等）の張り合わせ等により一括絶縁被覆１８を施したものである。ＬＥＤ１２Ａ〜１２Ｃは、フラットケーブル１０の長手方向に所定の配列ピッチｐで実装されている。各ＬＥＤ１２Ａ〜１２Ｃは、フラットケーブル１０の２本のフラット導体１６Ａ、１６Ｂ間に跨るように接続されているが、隣り合うＬＥＤ１２Ａと１２Ｂ、１２Ｂと１２Ｃはアノード側リード２０Ｐとカソード側リード２０Ｑが互いに反対になるように接続されている。

またフラットケーブル１０の、隣り合うＬＥＤ１２Ａと１２Ｂ、１２Ｂと１２Ｃの中間には、フラット導体１６Ａの切断部２２Ａと、フラット導体１６Ｂの切断部２２Ｂとが、１ピッチごとに交互に設けられている。切断部２２Ａ、２２Ｂはフラットケーブル１０にパンチ穴をあけることにより簡単に形成できる。

またフラットケーブル１０の電源側と反対側の端部では、ＬＥＤが接続されていないフラット導体１６Ｃと中間のフラット導体１６Ｂとが短絡部材１４により短絡されている。これにより、フラットケーブル１０の電源側の端部でフラット導体１６Ｃを電源のプラス側に、フラット導体１６Ａを電源のマイナス側に接続すれば、ＬＥＤ１２Ａ〜１２Ｃが電源に直列接続された状態となる。

各ＬＥＤ１２のリード２０は、図２に示すように、水平板部２４の両側に下向きに（フラットケーブルに向けて）突き刺し片２６を形成した構造になっている。このようにすると、図３に示すように、突き刺し片２６をフラットケーブル１０のフラット導体１６のある位置に突き刺し、フラットケーブル１０を貫通した突き刺し片２６の先端部を内側に曲成してかしめることにより、フラットケーブル１０の絶縁被覆１８を剥ぐことなく、簡単にリード２０をフラット導体１６に接続することができる。

また短絡部材１４は、図４に示すように、細長い平板部２８の両端部の両側に下向きに（フラットケーブルに向けて）突き刺し片３０を形成した構造にすることが好ましい。このようにすると、上記ＬＥＤのリード２０と同様にして、簡単に短絡部材１４をフラット導体１６Ｂ、１６Ｃに接続することができる。

図５のグラフは、フラットケーブル１０にＬＥＤ１２Ａ〜１２Ｃを順次実装していった場合の、第一のＬＥＤ１２Ａのカソード側リード２０Ｑの接続点からフラット導体１２Ａに沿って長手方向にフラットケーブル表面の温度上昇値を測定した結果を示したものである。測定条件は、フラットケーブルのフラット導体が厚さ0.5mm、幅2.5mm、ＬＥＤはスナップ型で配列ピッチｐ＝45mm、通電電流120mmＡである。図５において、ａは第一のＬＥＤ１２Ａのみを実装し、切断部２２Ａ、２２Ｂを設けない状態での長手方向の温度上昇値を示し、ｂは切断部２２Ｂを設けて第二のＬＥＤ１２Ｂを追加実装した状態での長手方向の温度上昇値を示し、ｃはさらに切断部２２Ａを設けて第三のＬＥＤ１２Ｃを追加実装した状態での長手方向の温度上昇値を示す。

〔比較例１〕 図６は、実施形態１との比較のため、フラットケーブル１０に、従来のバスバーを用いた場合と同じ方式でＬＥＤ１２Ａ〜１２Ｃを実装した状態を示す。この場合は、フラットケーブル１０のフラット導体は１６Ａと１６Ｂの２本でよく、一方のフラット導体１６Ａの長手方向に所定のピッチｐで３個の導体切断部２２Ａ１、２２Ａ２、２２Ａ３を設け、各導体切断部を跨ぐようにＬＥＤ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが実装されている。また２本のフラット導体１６Ａ、１６Ｂは電源側と反対側の端部で短絡部材１４により短絡されている。上記以外の構成は実施形態１と同じであるので、同一部分には同一符号を付してある。フラット導体のサイズ、ＬＥＤの配列ピッチｐも実施形態１と同じである。

図７のグラフは、図６のフラットケーブル１０にＬＥＤ１２Ａ〜１２Ｃを順次実装していった場合の、第一のＬＥＤ１２Ａのカソード側リード２０Ｑの接続点からフラット導体１２Ａに沿って長手方向にフラットケーブル表面の温度上昇値を測定した結果を示したものである。測定条件は実施形態１と同じである。図７において、ｄは切断部２２Ａ１を設けて第一のＬＥＤ１２Ａのみを実装し、切断部２２Ａ２、２２Ａ３を設けない状態での長手方向の温度上昇値を示し、ｅは切断部２２Ａ２を設けて第二のＬＥＤ１２Ｂを追加実装し、切断部２２Ａ３を設けない状態での長手方向の温度上昇値を示し、ｆはさらに切断部２２Ａ３を設けて第三のＬＥＤ１２Ｃを追加実装した状態での長手方向の温度上昇値を示す。

〔実施形態１と比較例１との対比〕 図１のようにＬＥＤを実装した場合の温度上昇分布は図５のｃのようになり、図６のようにＬＥＤを実装した場合の温度上昇分布は図７のｆのようになる。図８のグラフはこの両者の温度上昇分布ｃ、ｆを比較して示したものである。図８から明らかなように、比較例１の従来方式による実装構造では温度上昇値が最高で２３℃になるのに対し、実施形態１の実装構造では温度上昇値が最高で１６℃と、比較例１より７℃も低く抑えられ、全体の温度上昇値も比較例１より低く抑えられる。

実施形態１の実装構造の方が比較例１よりもフラットケーブルの温度上昇が低く抑えられる（放熱性がよい）理由は、比較例１の実装構造では放熱用のフラット導体は１本であるが、実施形態１の実装構造では放熱用のフラット導体が２本になり、放熱面積が大きくなるからである。ＬＥＤの温度上昇が低く抑えられれば、輝度低下を防止して、安定した点灯状態を維持することができる。

〔実施形態２〕 図９は本発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、ＬＥＤの配線材として、複数本の丸導体３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃを平行に配置してフラット状の一括絶縁被覆３８を施したフラットケーブル３４を使用したものである。このフラットケーブル３４に実装されるＬＥＤ１２のリード２０は圧接刃４０を有しており、この圧接刃４０でフラットケーブル３４の絶縁被覆３８を突き破って丸導体３６Ａ、３６Ｂに圧接するようになっている。回路構成は実施形態１と同じであるので、説明を省略する。本発明はこのように丸導体を使用したフラットケーブルを配線材として使用することも可能である。

本発明に係るＬＥＤの配線材への実装構造の一実施形態を示す平面図。 図１の実施形態で用いたＬＥＤを示す（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線矢視図。 図２のＬＥＤのリードをフラットケーブルに接続した状態を示す（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図。 図１の実施形態で用いた短絡部材を示す（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図。 図１の実施形態でのフラットケーブルの温度上昇分布を示すグラフ。 図１の実施形態との比較例を示す（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図。 図６の比較例でのフラットケーブルの温度上昇分布を示すグラフ。 図５に示した温度上昇分布ｃと図７に示した温度上昇分布ｆとを対比して示すグラフ。 本発明に係るＬＥＤの配線材への実装構造の他の実施形態を示す断面図。

符号の説明

１０：フラットケーブル
１２：ＬＥＤ
１４：短絡部材
１６：フラット導体
１８：絶縁被覆
２０：リード
２０Ｐ：アノード側リード
２０Ｑ：カソード側リード
２２：切断部
２６：突き刺し片
３０：突き刺し片
３４：フラットケーブル
３６：丸導体
３８：絶縁被覆
４０：圧接刃

Claims (3)

1. ＬＥＤの配線材として平行配置された複数本の導体を有するフラットケーブルを用い、このフラットケーブルの２本の導体間に、複数のＬＥＤを、フラットケーブル長手方向に所定の間隔をおいて、隣り合うＬＥＤのアノード側リードとカソード側リードが反対になるように接続し、隣り合うＬＥＤの中間に、前記複数のＬＥＤが直列接続となるようにフラットケーブルの導体の切断部を設けてなり、前記ＬＥＤのリードは、その水平板部の両側にフラットケーブルに向けて突き刺し片を形成した構造になっており、その突き刺し片をフラットケーブルのフラット導体のある位置に突き刺し、フラットケーブルを貫通した突き刺し片の先端部を内側に曲成してかしめることにより、フラットケーブルの絶縁被覆を剥ぐことなく、フラット導体に接続されている、ことを特徴とするＬＥＤの配線材への実装構造。
2. 請求項１記載の実装構造であって、フラットケーブルの導体の本数は３本であり、そのうちの２本の導体間にＬＥＤが接続されており、フラットケーブルの電源側と反対側の端部で前記２本の導体のうちの１本の導体と残る１本の導体とが短絡されていることを特徴とするＬＥＤの配線材への実装構造。
3. 請求項１又は２記載の実装構造であって、フラットケーブルの導体がフラット導体であることを特徴とするＬＥＤの配線材への実装構造。
   

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