JP4470906B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明光を出射する発光ダイオードモジュールを備えた照明装置に関し、特に、発光ダイオードモジュールの放熱性を向上させたものに関する。

発光ダイオードモジュールを備えた照明装置として、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。これは、表面実装型の発光ダイオードモジュールが回路基板上に実装されており、当該回路基板からの電源供給を受けて照明光を出射する構成である。この回路基板は一般的には熱伝導率の高い金属基板が用いられており、発光ダイオードモジュールから発せられた熱を当該発光ダイオードモジュールの電極（接続用端子）から回路基板へ伝達し、さらに回路基板から外部に放熱する構成とされている。
特開２００１−１６０３１２号公報

ここで、回路基板表面には、絶縁層が形成されており、この絶縁層の上に発光ダイオードモジュールの電極が半田付けされる導体パターンが形成された構成とされている。従って、発光ダイオードモジュールから発せられた熱は、絶縁層を介して回路基板に伝達されることとなる。このため、発光ダイオードモジュールから発せられた熱が絶縁層で滞ることとなり、放熱性に問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、放熱性能を向上させることができる照明装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明では、発光ダイオードモジュールを回路基板に実装し、当該発光ダイオードモジュールからの照明光を被照明領域へ向けて照射するための照明装置であって、少なくとも一部が露出状態となるように回路基板に重ねられる放熱板を備え、発光ダイオードモジュールは、筐体部に露出状態で設けられる放熱部と、筐体部から外部に導出される接続用端子とを備え、放熱部が放熱板のうち露出状態となっている露出領域に接続される一方、接続用端子が回路基板に接続されて構成されていることを特徴としている。

また、請求項４の発明では、発光ダイオードモジュールを回路基板に実装し、当該発光ダイオードモジュールからの照明光を被照明領域へ向けて照射するための照明装置であって、回路基板の前面側にオフセットして重ねられ、回路基板からオフセットした領域に開口部が形成された放熱板を備え、発光ダイオードモジュールは、筐体部に露出状態で設けられる放熱部と、筐体部から外部に導出される接続用端子とを備え、放熱部は、発光ダイオードモジュールから出射される照明光が開口部を通過するように放熱板に接続されている一方、接続用端子が回路基板に接続されて構成されていることを特徴としている。

請求項１及び請求項４の発明によれば、発光ダイオードモジュールは、回路基板から電源供給を受けるとともに放熱板から放熱するため、この放熱板には電源供給のための導体パターンの形成が不要となり、従って、絶縁層の形成も不要となる。これにより、発光ダイオードモジュールから発せられた熱は、放熱部から直接的に放熱板に伝達されるため、放熱され易くなり、放熱性能の向上を図ることができる。

請求項２の発明では、放熱板は回路基板の裏面側に重ねられていることを特徴としている。このように構成すれば、放熱板の裏面全体が露出することとなるため、放熱性能をさらに向上させることができる。

請求項３の発明では、放熱板は、回路基板に対してオフセットして重ねられていることを特徴としている。このようにすれば、簡易な構成で放熱板を露出させることができる。

請求項５の発明では、放熱板のうち、露出状態となっている露出領域には、回路基板と面一状態となる肉厚部が形成されていることを特徴としている。このようにすれば、発光ダイオードモジュールの放熱部及び接続用端子をそれぞれ放熱板及び回路基板に接続するに際して、その接続作業性が容易となる。

請求項６の発明では、回路基板には、本体基板に形成されたコネクタに挿入可能な接続部が形成されていることを特徴としている。これによれば、ワンアクションで回路基板と本体基板とを導通接続することができるため、接続作業性を向上させることができる。

請求項７の発明では、放熱部は、筐体部が放熱板の端部に配されるようにして放熱板に接続されていることを特徴としている。

従来のように１つの回路基板で電源供給と放熱とを兼ねた場合、導体パターンを回路基板の端部から所定寸法離れた位置に導体パターンを形成する必要がある。これは、回路基板の打ち抜き加工時に回路基板端部にバリが発生し、このバリによって回路基板と導体パターンとがショートすることを防止するためである。従って、１つの回路基板で電源供給と放熱とを兼ねた場合には、回路基板端部に発光ダイオードモジュールを配置することができなかった。これに対して、本構成では、放熱用基板と電源供給用基板との２つの基板によって構成しているため、発光ダイオードモジュールの筐体部を、導体パターンの形成が不要となった放熱用基板端部に配置することができる。これにより、基板端部のスペースを有効的に活用可能となり、照明装置を小型化することができる。

＜第１の実施形態＞
本発明に係る照明装置を車両用計器のバックライト装置に適用した例を図１ないし図３を参照して説明する。尚、図１は、バックライト装置の正面図である。図２は、回路基板及びこの回路基板に実装された発光ダイオードモジュールの斜視図である。図３は、回路基板及びこの回路基板に実装される発光ダイオードモジュールの拡大斜視図である。

本実施形態のバックライト装置は、エッジライトタイプのものであり、照明光Ｌを出射
する発光ダイオードモジュール１００と、この発光ダイオードモジュール１００が実装される子基板部２００と、子基板部２００に対して電源供給を行う本体基板３００と、照明光Ｌを文字盤５００（被照明領域）に拡散照射する光拡散部材４００とを所定の位置関係に保持するケース（図示せず）に収容した構成とされている。

ここで、各構成要素は以下のような配置とされている。即ち、図１に示すように、本体基板３００と光拡散部材４００とが間隙を介して平行状態で配置されており、これら本体基板３００及び光拡散部材４００の端部側に、子基板部２００が直立姿勢で配置されている。この子基板部２００は、発光ダイオードモジュール１００からの照明光Ｌが光拡散部材４００の入射端面４２０Ａに入射可能となる位置に配置されている。

本体基板３００は、例えばガラスエポキシ基板等の樹脂基板により形成されており、計器の各構成要素を駆動するための集積回路や回路素子が実装されている。この本体基板３００には、子基板部２００に設けられている接続部２１１が挿入されるコネクタ３１０が設けられており、この接続部２１１がコネクタ３１０に挿入されることで、子基板部２００と導通接続され、発光ダイオードモジュール１００に電源供給可能とされる。

光拡散部材４００は、本体基板３００の上側に配置されており、入射端面４２０Ａから
入射した照明光Ｌを文字盤５００に均一照射すべく、照明光Ｌを内部で拡散反射させるも
のである。

この光拡散部材４００は、光を反射する反射シート４１０と、反射シート４１０に重ねられる導光板４２０と、導光板４２０に重ねられる拡散シート４３０とから構成されており、導光板４２０の入射端面４２０Ａから入射した照明光Ｌを内部で拡散反射させて、この入射端面４２０Ａと直交配置された出射面４２０Ｂから拡散シート４３０を介して均一輝度の照明光Ｌを文字盤５００に照射する。

このうち、反射シート４１０は、導光板４２０の裏面から外部へ透過する光を再度導光
板４２０側に向けて反射させるものであり、拡散シート４３０は、導光板４２０の表面か
ら外部に出射した光を均一化するものである。 子基板部２００は、発光ダイオードモジュール１００に電源を供給するための電源供給用基板２１０（回路基板）と、発光ダイオードモジュール１００から発せられる熱を外部に放熱する放熱板２２０とにより構成されている。

電源供給用基板２１０は、ガラスエポキシ基板、ポリイミド製のフレキシブル基板等の樹脂製基板により構成されている。この電源供給用基板２１０は略長方形状に形成されており、基板下端部に矩形形状の接続部２１１が当該基板２１０と一体に形成されている。この接続部２１１は本体基板３００に設けられたコネクタ３１０に密嵌状態で挿入されるようになっている。

また、電源供給用基板２１０の表面には所定の導体パターン２１２が形成されている。この導体パターン２１２には、発光ダイオードモジュール１００の接続用端子１３０が半田付けされるランド２１２Ａが所定位置に配されているとともに、接続部２１１まで延びて、当該接続部２１１がコネクタ３１０に挿入されたときには、本体基板３００と導通接続されるようになっている。

上述したランド２１２Ａは、横方向に並列的に配置されており、対となるランド２１２Ａに発光ダイオードモジュール１００の接続用端子１３０がそれぞれ接続されるようになっている。また、導体パターン２１２は各発光ダイオードモジュール１００が直列接続の状態となるようなパターンとされている。

一方、電源供給用基板２１０の裏面には、放熱板２２０が上方向に所定量オフセットした状態で重ねて配置されており、両基板２１０，２２０は、例えば、接着層によって一体化されている。この放熱板２２０はアルミニウム板を長方形状に打ち抜いて形成されている。電源供給用基板２１０に対して上方向にオフセット配置されているため、基板表面のうち上側の領域（以下、露出領域２２１という）が露出状態となっている。

この露出領域２２１には、複数のニッケルメッキ層２２２が放熱板２２０の上端２２０Ａに沿って形成されている。このニッケルメッキ層２２２には、発光ダイオードモジュール１００の放熱部１２０が半田付け接続されるようになっている。

発光ダイオードモジュール１００は、外観を構成する筐体部１１０と、内部で発生した熱を外部に放出する放熱部１２０と、接続用端子１３０とから構成されている。

筐体部１１０は、モールド成型により箱体形状に形成されている。この筐体部１１０の前面側のうち、照明光Ｌの光芒が形成される領域に対応する部分には、この照明光Ｌを透過させるための光透過部１１１が設けられている。この光透過部１１１には、例えば、エポキシ、シリコン等が用いられており、これらシリコン、エポキシ等には、フィラー、蛍光体等を含有していても良い。

尚、筐体部１１０内部には、照明光Ｌを発する発光素子及びこの発光素子が載置されているダイスが埋め込まれている。ダイスには電極が設けられており、ワイヤボンディングによって接続用端子１３０と導通接続されている。また、ダイスは、発光素子から発せられた熱を放熱部１２０に伝導し易くするために筐体部１１０内で放熱部１２０に対して絶縁状態で接触されている。

放熱部１２０は、例えば、熱伝導率の比較的高い金属性材料を角棒状に形成したものであり、筐体部１１０の左右側面からそれぞれ左右方向に導出されているとともに、その背面は筐体部１１０の背面と面一状態で露出している。従って、筐体部１１０が子基板部２００に実装されたときには、放熱部１２０の背面全体がニッケルメッキ層２２２に密着した状態となる。

接続用端子１３０は、折り曲げ可能な金属片により構成されており、筐体部１１０の下面から下方向にそれぞれ導出されている。各接続用端子１３０は、その先端側がランド２１２Ａに半田付けされるようになっており、この先端側がランド２１２Ａに密着するように途中で折り曲げられている。

従って、発光ダイオードモジュール１００の放熱部１２０は、本体部１１０の上側面が放熱板２２０の上端２００Ａと一致した状態で放熱板２２０のニッケルメッキ層２２２に半田付け接続されているとともに、接続用端子１３０が電源供給用基板２１０に形成されたランド２１２Ａに半田付け接続されている。 従って、本実施形態では、発光ダイオードモジュール１００は、電源供給用基板２１０から電源供給を受けるとともに放熱板２２０から放熱するため、この放熱板２２０には電源供給のための導体パターン２１２の形成が不要となり、従って、絶縁層の形成も不要となる。これにより、発光ダイオードモジュール１００から発せられた熱は、放熱部１２０から直接的に放熱板２２０に伝達されるため、放熱され易くなり、放熱性能の向上を図ることができる。

また本実施形態では、放熱板２２０は電源供給用基板２１０の裏面側に重ねられているため、放熱板２２０の裏面全体が露出することとなり、放熱性能をさらに向上させることができる。また、放熱板２２０を電源供給用基板２１０に対してオフセットして重ねているため、簡易な構成で放熱板２２０に露出領域を形成することができる。

また、本実施形態では、電源供給用基板２１０に端子部２１１を形成し、この端子部２１１を本体基板３００に形成されたコネクタ３１０に挿入して導通接続する構成としているため、両者２１０，３００の接続作業性を向上させることができる。

また、本実施形態では、放熱板２２０の上端２２０Ａに沿って発光ダイオードモジュール１００の筐体部１１０を配置しているため、放熱板２２０の上端２２０Ａのスペースを有効的に活用可能となり、上下寸法を小さくすることができる。

＜変形例＞
本実施形態では、放熱板２２０は平板形状に形成していたが、例えば、図４に示すように、露出領域２２１を電源供給用基板２１０の表面と面一状態とするために肉厚としてもよい（請求項に記載の肉厚部に相当）。このようにすれば、発光ダイオードモジュール１００の放熱部１２０及び接続用端子１３０をそれぞれ電源供給用基板２１０及び放熱板２２０に接続するに際して、その接続作業性が容易となる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について図５を参照して説明する。尚、上記実施形態と同一の部分については重複する説明を省略し、相違点のみを説明する。本実施形態は、図示するように、電源供給用基板２１０と放熱板２２０とをそれぞれの上端２１０Ａ，２２０Ａが一致するように重ね合わせており、電源供給用基板２１０の上端側に発光ダイオードモジュール１００の筐体部１１０が収まる切り欠き部２１３を形成した構成である。また、電源供給用基板２１０表面のうち切り欠き部２１３の左右にはランド２１２Ａがそれぞれ形成されており、また、放熱板２２０表面のうち切り欠き部２１３に対応する領域は、露出状態とされており、この領域にニッケルメッキ層２２２が形成されている。

一方、発光ダイオードモジュール１００は、筐体部１１０の左右側面からそれぞれ左右方向に接続用端子１３０が外部に導出されており、筐体部１１０の裏面には放熱板１２０が露出状態が設けられている。

従って、発光ダイオードモジュール１００の放熱部１２０が放熱板２２０のニッケルメッキ層２２２に半田付け接続され、接続用端子１３０が電源供給用基板２１０のランド２１２Ａに半田付け接続されている。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について図６を参照して説明する。尚、上記実施形態と同一の部分については重複する説明を省略し、相違点のみを説明する。本実施形態の子基板部２００は、図示するように、電源供給用基板２１０及び放熱板２２０の上端２１０Ａ，２２０Ａを一致させた状態で両基板２１０，２２０を重ね合わせており、放熱板２２０が前側となるように配置されている。また放熱板２２０は電源供給用基板２２０よりも小さくされているため、電源供給用基板２２０の下側が露出状態となっており、この領域に導体パターン２１２が形成されている。

＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について図７及び図８を参照して説明する。尚、上記実施形態と同一の部分については重複する説明を省略し、相違点のみを説明する。本実施形態の子基板部２００は、図示するように、前側に放熱板２２０が配置されるように電源供給用基板２１０と放熱板２２０とを重ね合わせており、放熱板２２０のうち、その裏面が露出状態とされている領域（電源供給用基板からオフセットした領域）に開口部２２３を形成し、この開口部２２３の左右にニッケルメッキ層２２２を形成している。また、電源供給用基板２１０の裏面に導体パターン２１２を形成している。

そして、発光ダイオードモジュール１００の放熱部１２０は、この発光ダイオードモジュール１００から出射する照明光Ｌが開口部２２３を通過可能となるように、ニッケルメッキ層２２２に半田付け接続されているとともに、接続用端子１３０が電源供給基板２１０のランド２１２Ａに半田付け接続されている。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

上記第１の実施形態では、発光ダイオードモジュール１００の放熱部１２０を、その筐体部１１０が放熱板２２０の上端２２０Ａに一致するようにニッケルメッキ層２２２に半田付け接続する構成としていたが、上端２２０Ａよりも下側に配置する構成であっても良い。

また、第１の実施形態では、電源供給用基板２１０に接続部２１１を形成する構成を示したが、例えば、電源接続用基板２１０と本体基板３００とをハーネスによって導通接続する構成であってもよい。

また、第１の実施形態では、放熱部１２０を筐体部１１０の左右側面から左右方向に外部に導出する構成を示したが、例えば、筐体部１１０の背面から外部に露出させるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、放熱板２２０の材料をアルミニウムとしていたが、その他の金属材料としても良い。例えば、銅により放熱板２２０を形成するようにすれば、放熱部１２０を半田付けする場合に、ニッケルメッキ層２２０が不要となり、好適である。

また、上記実施形態では、半田付けにより放熱部１２０を放熱板２２０に接続する構成を示したが、例えば、螺子止め、溶接、あるいは銀ペーストにより接続するようにしても良い。

バックライト装置を示す正面図である。 第１の実施形態における子基板部及び発光ダイオードモジュールを示す斜視図である。 第１の実施形態における子基板及び発光ダイオードモジュールを示す部分拡大図である。 変形例における子基板及び発光ダイオードモジュールを示す部分拡大図である。 第２の実施形態における、子基板部及び発光ダイオードモジュールを示す部分拡大図である。 第３の実施形態における、子基板部及び発光ダイオードモジュールを示す部分拡大図である。 第４の実施形態における、子基板部及び発光ダイオードモジュールを示す部分拡大図である。 図７におけるＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１００…発光ダイオードモジュール
１１０…筐体部
１１１…光透過部
１２０…放熱部
１３０…接続用端子
２００…子基板部
２１０…電源供給用基板（回路基板）
２１０Ａ…上端（端部）
２１１…接続部
２１２…導体パターン
２１２Ａ…ランド
２２０…放熱板
２２０Ａ…上端（端部）
２２１…露出領域（肉厚部）
３００…本体基板
４００…光拡散部材５００…文字盤（被照明領域）

Claims (7)

1. 発光ダイオードモジュールを回路基板に実装し、当該発光ダイオードモジュールからの照明光を被照明領域へ向けて照射するための照明装置であって、
   少なくとも一部が露出状態となるように前記回路基板に重ねられる放熱板を備え、
   前記発光ダイオードモジュールは、
   筐体部に露出状態で設けられる放熱部と、前記筐体部から外部に導出される接続用端子とを備え、前記放熱部が前記放熱板のうち露出状態となっている露出領域に接続される一方、前記接続用端子が前記回路基板に接続されて構成されていることを特徴とする照明装置。
2. 前記放熱板は前記回路基板の裏面側に重ねられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記放熱板は、前記回路基板に対してオフセットして重ねられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
4. 発光ダイオードモジュールを回路基板に実装し、当該発光ダイオードモジュールからの照明光を被照明領域へ向けて照射するための照明装置であって、
   前記回路基板の前面側にオフセットして重ねられ、前記回路基板からオフセットした領域に開口部が形成された放熱板を備え、
   前記発光ダイオードモジュールは、
   筐体部に露出状態で設けられる放熱部と、前記筐体部から外部に導出される接続用端子とを備え、前記放熱部は、前記発光ダイオードモジュールから出射される照明光が前記開口部を通過するように前記放熱板に接続されている一方、前記接続用端子が前記回路基板に接続されて構成されていることを特徴とする照明装置。
5. 前記放熱板のうち、前記露出領域には、前記回路基板と面一状態となる肉厚部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の照明装置。
6. 前記回路基板には、本体基板に形成されたコネクタに挿入可能な接続部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の照明装置。
7. 前記放熱部は、前記筐体部が前記放熱板の端部に配されるようにして前記放熱板に接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の照明装置。

Images