JP4826737B2 - Ｌｅｄ表示システム - Google Patents

Description

本発明は、表面側に多数のＬＥＤ素子を搭載したＬＥＤモジュールを備えたＬＥＤ表示器及びこれを備えたＬＥＤ表示システムに関するものである。

かかるＬＥＤ表示器として、例えば、ＬＥＤ素子を表面側にマトリクス状に多数搭載し、個々のＬＥＤ素子を表示データに基づいて制御することで、種々の動的な表示を行うものが知られている。このようなＬＥＤ表示器は、ビルの壁面や列車内におけるニュースの配信、公共の場所に配置される案内表示などの多様な目的のために使用されている。

図７〜９は、公知技術にかかるＬＥＤ表示器の代表的な構成例を示すものであり、図７は、表面側から見た分解斜視図、図８は裏面側から見た分解斜視図、図９は側断面図を示している。このＬＥＤ表示器は、表面側から順番に、フロントカバー１０１、ＬＥＤモジュール１０２、シャシ１０３、制御部１０４、電源部１０５、リアカバー１０６を備えている。ＬＥＤモジュール１０２には、マトリクス状に多数のＬＥＤ素子１０２ａが搭載されており、単色あるいはカラーの種々の動的な表示を行うことができる。ＬＥＤ素子１０２ａは、矩形状の支持基板１０２ｂの表面側に搭載され、支持基板１０２ｂの裏面側には、ＬＥＤ素子１０２ａを駆動するための駆動回路が搭載されている。

シャシ１０３は、アルミニウム等の金属製であり、表示器全体を補強する効果を有している。シャシ１０３の裏面側には、ＬＥＤモジュール１０３の駆動制御を行うための制御回路や表示データなどが格納された制御部１０４が設けられている。また、電源部１０５は、ＬＥＤモジュールや制御部１０４に対して適切な電圧を付与するための電源回路等が搭載されている。さらに、ＬＥＤ表示器の上面側をカバーするためのトップカバー１０７と、下面側をカバーするためのボトムカバー１０８、左右側面側をカバーするためのサイドカバー１０９が設けられている。

また、ＬＥＤモジュール１０２や制御部１０４、電源部１０５から放出される熱を外部に排出するために底面側にファン１１０が設けられている。ファン１１０は壁面設置や天井からの吊り下げ設置時などにおけるＬＥＤ表示器本体の取り付けを考慮してファンの回転軸は垂直方向に設定されているため、ＬＥＤ表示器としては、その厚さ方向（図７中の方向Ｄ３）にファンを収納するための寸法を確保する必要がある。従って、従来のＬＥＤ表示器は厚さ方向の寸法が大きくなり、例えば、ＬＥＤ表示器を壁面に直接取り付ける場合、壁面からＬＥＤ表示器の表示面までの突出量が多くなり、取付壁面との一体感がなくなったりする。また、壁面に埋め込んで使用する場合には、埋込設置穴深さを多くとる必要が生じるなどの問題を有していた。また、ファンを設けることで、ファンを駆動するためのエネルギーが必要となるだけでなく、ファン駆動による騒音が発生するという別の問題も発生している。

そこで、ファンを使用しない冷却構造を備えた先行技術として、下記特許文献１，２に開示される構成が提案されている。特許文献１に開示される面光源装置は、複数のＬＥＤ素子と、これを実装するＬＥＤ基板と、ＬＥＤ素子からの照射光が導かれる導光板と、ＬＥＤ基板の少なくとも一部が表示板ケースと熱伝導材料を介して密着させている。

特許文献２に開示される表示器は、ＬＥＤ素子が実装された実装基板と、筐体の一部である表示ユニットに熱的に接続する放熱板を設けている。また、ＬＥＤ素子からの照射光は導光板に導かれるように構成されている。

特開２００５−３８７７１号公報 特開２００４−３２５６０４号公報

上記先行技術はいずれもＬＥＤ素子を用いた機器ではあるが、いずれも導光板に照射光を導くものであり、本発明のような多数のＬＥＤ素子を搭載して動的な表示を行う表示器に関するものではない。特許文献１では、熱伝導材料がＬＥＤ基板とＬＥＤカバーの間に配置されており、ＬＥＤカバーを介して放熱されるが、表示器の外観正面側から放熱するように構成されているため、不用意に外観を手で触れた場合に熱く感じるという問題がある。本発明のように多数のＬＥＤ素子を搭載して表示制御を行う場合には、特許文献１よりも更に多くの発熱があると考えられ、好ましい構成とはいえない。また、特許文献２では放熱板が外観に露出している構成であり、放熱板の素材によっては強度を確保することが困難になるという問題がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、発熱量が大きなＬＥＤモジュールを使用する場合にでも効率よく外部に放熱することができ、表示器としての強度も維持することができるＬＥＤ表示器を提供することである。

上記課題を解決するため本発明に係るＬＥＤ表示器は、
表面側に多数のＬＥＤ素子を搭載したＬＥＤモジュールと、
このＬＥＤモジュールの裏面側に、その表面側がＬＥＤモジュールに接触するように配置される熱伝導材料と、
この熱伝導材料の裏面側に、熱伝導材料と接触して配置される金属製の補強部材とを備えたことを特徴とするものである。

かかる構成によるＬＥＤ表示器の作用・効果を説明する。このＬＥＤ表示器は、表面側に多数のＬＥＤ素子を搭載したＬＥＤモジュールを備えており、その裏面側には、熱伝導材料が配置される。従って、ＬＥＤ素子等が搭載されるＬＥＤモジュールから発生する熱は、熱伝導材料により伝達されることになる。この熱伝導材料の裏面側には、金属製の補強部材が接触して配置される。つまり、熱伝導材料は、ＬＥＤモジュールと補強部材の両方に接触しており、ＬＥＤモジュールにて発生した熱をＬＥＤモジュールから補強部材に伝達する役割をしている。また、補強部材を設けることで、表示器全体の強度アップを図ると共に、放熱を効果的に行なうことができる。また、表示器の表面側で発生した熱を効率よく裏面側へと伝達することができる。その結果、発熱量が大きなＬＥＤモジュールを使用する場合にでも効率よく外部に放熱することができ、表示器としての強度も維持することができるＬＥＤ表示器を提供することができる。

本発明において、前記熱伝導材料は弾性を有する材料で形成することが好ましい。

例えば、シリコン材料等により熱伝導材料を形成することで、電子回路が搭載されるＬＥＤモジュールの裏面側に密着させることができ、放熱効果を高めることができる。また、補強部材との密着性も良くなるため、放熱効果を更に高めることができる。

本発明において、前記補強部材は側面視における断面形状が略コ字形状を有し、この略コ字形状で内包される空間部に、放熱用フィンを前記補強部材に一体的に形成したことが好ましい。

この構成によると、補強部材の側面視における断面形状を略コ字形状とすることで、このコ字形状に内包される部分に空間部を形成し、放熱用フィンを補強部材に一体的に形成する。これにより、熱伝導材料から伝達された熱を補強部材を介して更に効率よく放熱させることができる。

本発明において、前記補強部材の更に裏面側に配置され放熱機能を有するリアカバーを備えることが好ましい。

補強部材の更に裏面側に、放熱機能を有するリアカバーを設けることにより、熱は熱伝導材料を介して補強部材へ伝達され、更にリアカバーを介して外部に放出される。このように、熱は表示器本体の裏面側から放出されるため、不用意にＬＥＤ表示器前面側に触れたとしても手が熱く感じるなどの問題は生じない。

本発明において、前記リアカバーには、通気用の孔が多数形成されていることが好ましい。

リアカバーに放熱機能を持たせる態様としては種々の構成が考えられるが、通気用の孔を多数形成することで、コストをかけることなく放熱機能を持たせることができる。

本発明において、正面視において、補強部材の外形サイズはＬＥＤモジュールの外形サイズよりも小さくなるように形成されていることが好ましい。

これにより、正面側から補強部材が見えることを防止し、外観の見栄えを損ねないようにすることができる。例えば、補強部材のサイズをＬＥＤモジュールのサイズよりも僅かに小さくすることで、外観の見栄えを確保しながら、放熱効果も最大限に確保することができる。

本発明において、ＬＥＤモジュールの表面側に光透過性を有する材料で形成されたフロントカバーを配置し、このフロントカバーを側面視にて略Ｃ字状に形成し、かつ、Ｃ字状の先端部を側面方向からスライド嵌合可能なガイド溝を前記補強部材に形成したことが好ましい。

ＬＥＤモジュールの表面側に光透過性を有するフロントカバーを配置することで、表示情報をフロントカバーを介して見せることができると共に、防塵効果も持たせることができる。また、フロントカバーを略Ｃ字状とすることで、補強部材にスライド嵌合可能な構成をとることができ、組み立てを行ないやすくすると共に、正面視における外観サイズを表示エリアのサイズに近づけることができ、小型化を図ることができるという利点が生じる。

上記課題を解決するため本発明に係るＬＥＤ表示システムは、本発明に係るＬＥＤ表示器と、このＬＥＤ表示器に電源を供給するための電源部、及び、ＬＥＤモジュールを制御するための制御部を備えたコントローラとを備えたことを特徴とするものである。

この構成によると、制御部と電源部はＬＥＤ表示器とは別ユニットであるコントローラに収容されている。従って、制御部と電源部が設けられていない分、ＬＥＤ表示器の内部で発生する熱を減らすことができると共に表示器全体の小型化にも寄与することができる。また、コントローラについては、別ユニットとすることで適宜の場所に配置することができる。

本発明に係るＬＥＤ表示器の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１〜図３は第１実施形態にかかるＬＥＤ表示器の構成を示し、図１は、表面側から見た分解斜視図、図２は裏面側から見た分解斜視図、図３は側断面図を示している。図４〜図６は第２実施形態にかかるＬＥＤ表示器の構成を示し、図４は、表面側から見た分解斜視図、図５は裏面側から見た分解斜視図、図６は側断面図を示している。

＜第１実施形態の構成＞
まず、第１実施形態にかかるＬＥＤ表示器の構成について説明する。ＬＥＤモジュール１は、矩形のＬＥＤ基板１ａの表面側に多数のＬＥＤ素子１ｂがマトリクス状に配置されている。各ＬＥＤ素子１ｂは単色もしくはカラー色を出力するためのＬＥＤチップを備えている。ＬＥＤ基板１ａの裏面側には、ＬＥＤ素子１ｂを駆動するための駆動回路が搭載されており、多数のチップ抵抗、コンデンサー、ＩＣなどが搭載され、配線パターンが形成されている。また、接続用のコネクタも搭載される。また、結合用の雌ねじが形成された支柱１ｃも設けられている。

ＬＥＤモジュール１の裏面側には、シート状の熱伝導材料（以下、熱伝導シート２とする）が密着して配置される。この熱伝導シートは、絶縁性を有しかつ熱伝導性が良好な材料で形成することが好ましく、例えば、シリコン材料により形成される。また、シリコン材料等の弾性体により形成すると、凹凸部を有するＬＥＤ基板１ａの裏面側の全面にわたって密着して配置することができる。これにより、ＬＥＤモジュール１と熱伝導シート２の設置面積を増やすことができるため、ＬＥＤ及びＬＥＤ基板に搭載される回路素子が発生する熱を効率よく熱伝導シートに伝達することができる。また、熱伝導シート２には開口部２ａが形成されており、コネクタやＩＣなどの高さの高い部分には接触しないように構成される。更に、熱伝導シート２を用いることにより、ＬＥＤ基板１ａの裏面側のほぼ全域にわたり密着させることができ、効率よく放熱を行なうことができ、また、シートであることから厚さ方向Ｄ１の薄型化にも寄与することができる。なお、熱伝導シート２のＬＥＤモジュール１への装着方法は、両部品を螺子などを利用して挟み込んだり、熱伝導シート２が粘着性を有するものであれば、その粘着力を利用するなど、両部品が接触するように保持できる方法であれば他の方法を採用してもよい。

熱伝導シート２の裏面側には、シャシ３（補強部材に相当）が配置され、熱伝導シート２に密着配置される。放熱性を高めるため、シャシ３はアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などの金属で形成される。シャシ３には、開口部３ａが形成され、熱伝導シート２に形成される開口部２ａに対応する位置に形成される。シャシ３は、長手方向に渡ってほぼ同じ断面形状を有しており、略コ字状に形成されている。側面視において、シャシ３には上下に係合溝３ｂが形成されている。また、この係合溝３ｂが形成される位置に結合用の孔３ｃが形成されており、ここからネジ４を挿入することで、ＬＥＤモジュール１、熱伝導シート２、シャシ３を一体的に結合することができる。ネジ４は、支柱１ｃに対して螺合される。また、シャシ３には、支持片３ｆが形成され、リアカバー６を支持している。図３を見ても分かるように、ネジ４の頭部は、係合溝３ｂ内に露出しないようにされる。シャシ３は、全体的にプレート状に形成されており、厚さ方向Ｄ１の薄型化に寄与している。なお、図２において、熱伝導シート２は１枚で形成されているが、複数の熱伝導片を敷き詰めるなどしてもよい。

ＬＥＤモジュール１の表面側には、外観部品であるフロントカバー５が設けられ、例えば、無色透明の樹脂により形成される。フロントカバー５は、側面視において略Ｃ字状であり、その先端部５ａが係合溝３ｂに係合（嵌合）される。組み立てるときには側方からフロントカバー５の先端部５ａを係合溝３ｂに挿入して長手方向にスライドしていくことで、シャシ３に対して組み付けることができる。

シャシ３の裏面側には更に外観部品であるリアカバー６が設けられ、金属もしくは樹脂のプレートとして形成されている。リアカバー６には、多数の通気孔６ａが形成されており、放熱効果を高めている。リアカバー６には、結合用の孔６ｂが複数個所に設けられており、不図示のネジにより、シャシ３に形成された雌ねじ３ｄに対して結合することができる。また、リアカバー６の一部には、配線コード７を通すための孔６ｃも形成されている。

図３に示すように、シャシ３の裏面側とリアカバー６の内側の間（シャシ３のコ字形状に内包される部分）には空間部Ｓが形成され、この空間部は熱伝導シート２から伝達される熱が放熱されたり、配線スペースとして利用される。具体的には、ＬＥＤ基板１に設けられたコネクタ１ｄと連結されるコネクタ８及びこのコネクタ８から取り出される配線コードの収容スペースとして利用される。

また、シャシ３の上下にある係合溝３ｂには、少なくとも正面部が透明であるフロントカバー５の端部がスライド係合可能になっており、フロントカバー５を前後（厚さ）方向・上下方向に移動しないように保持している。なお、フロントカバー５の左右方向はサイドカバー９により行なわれている。

左右の側面には、サイドカバー９が設けられ、ネジ１０がシャシ３の側面部に形成された雌ねじ３ｅに螺合することで、サイドカバー９がシャシ３に結合される。サイドカバー９の内側には、突出部３ｂが形成され、フロントカバー５のＣ字の内側に嵌合する。

ＬＥＤ表示器とは別体のコントローラ２０が設けられており、制御部２０ａと電源部２０ｂを備えている。ＬＥＤ表示器とコントローラ２０とは配線コード７により電気的に接続される。制御部２０ａは、ＬＥＤ表示器を制御するためのＣＰＵ、制御回路、メモリ等を備えており、メモリには、ＬＥＤで表示するための表示データなどが格納されている。電源部２０ｂは、ＬＥＤモジュール１や制御部２０ａに対して適切な駆動電圧を供給するために設けられる。

＜作用・効果＞
かかる構成によれば、ＬＥＤ表示器とコントローラ２０を別ユニットにしており、ＬＥＤ表示器の小型化を図ることができると共に、制御部２０ａや電源部２０ｂによる発熱がなくなるため、ＬＥＤ表示器内部における発熱量を低減することができる。これにより、ファンによる強制的な冷却は行なわなくて済み、ファンを用いないことにより更に小型化を図ることができる。また、ファンを駆動しなくて良いので、エネルギー消費量を低減することができる。ファンを用いなくてよいので厚み方向の寸法を小さくすることができる。

ＬＥＤモジュール１による発熱は、熱伝導シート２、シャシ３、リアカバー６を介してＬＥＤ表示器の裏面側から放熱することができる。ＬＥＤ表示器は、フロントカバー５、左右のサイドカバー９により密閉構造としており、防塵効果を実現しているが、リアカバー６に通気孔６ａを設けているため、内部に熱がこもらず効率よく放熱することができる。

熱伝導シート２は、シリコン材料のような弾性体で形成することで、ＬＥＤ基板１ａとシャシ３に密着させることができ、効率よく熱を伝えることができる。また、シャシ３から外部への放熱もリアカバー６の通気孔６ａを介して効率よく行なうことができる。

また、ＬＥＤモジュール１のＬＥＤ基板１ａの正面視におけるサイズ（矩形のサイズ）よりも、熱伝導シート２の正面視のサイズと、シャシ３の正面視のサイズを僅かに小さくなるように設定する。これにより、正面からＬＥＤ表示器を見たときに、熱伝導シート２やシャシ３が見えることがないので、外観上の見栄えを損ねることがない。

更に、フロントカバー５をＣ字状に形成しているため、正面視における外形形状のサイズと表示領域（ＬＥＤ素子が配置されている領域）のサイズを近づけることができ、正面視におけるサイズを小さくすることができる。

＜第２実施形態の構成＞
次に、本発明に係るＬＥＤ表示器の第２実施形態を図４〜６により説明する。第１実施形態と同じ機能をする部分にいついては、同じ図番を付すことにより説明を省略する。第２実施形態においては、シャシ３に一体的に放熱用フィン３ｇが形成されている。図５に示すように、開口部３ａが形成されていない部分についてフィン３ｇが形成されており、これにより、更に放熱効果を高めている。フィン３ｇを設けることで、配線用のスペースとして設けられている空間部Ｓを有効活用することができる。

＜別実施形態＞
本実施形態において、ＬＥＤ素子を搭載するＬＥＤ基板１ａの形状については、矩形に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。また、基板は１枚ではなく、複数枚の基板を連結して構成してもよい。

リアカバーに放熱機能を持たせるため通気孔を形成しているが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態においてもリアカバー６をシャシ３に結合しているが、リアカバー６を金属製にするなど熱伝導性のよい材料で形成すれば、シャシ３からリアカバー６へと直接熱を効率よく伝えることができ、放熱効果を高めることができる。また、リアカバー６に通気孔６ａを形成する場合、その形状については円形でなくてもよく、スリット状にするなど適宜変更が可能である。

本実施形態においてリアカバー６を備えた構成を説明しているが、リアカバー６は必ずしも必要ない。リアカバー６は、外観上の見栄え向上、不純物の混入防止、電気的安全性の確保、設置面への取り付け易さを考慮して設けられるものであるが、例えば、シャシ３にそれらの機能を合わせて持たせるようにすれば、リアカバー６は設けなくてもよい。

第１実施形態にかかるＬＥＤ表示器を表面側から見た斜視図 第１実施形態にかかるＬＥＤ表示器を裏面側から見た斜視図 第１実施形態にかかるＬＥＤ表示器の側断面図 第２実施形態にかかるＬＥＤ表示器を表面側から見た斜視図 第２実施形態にかかるＬＥＤ表示器を裏面側から見た斜視図 第２実施形態にかかるＬＥＤ表示器の側断面図 従来技術にかかるＬＥＤ表示器を表面側から見た斜視図 従来技術にかかるＬＥＤ表示器を裏面側から見た斜視図 従来技術にかかるＬＥＤ表示器の側断面図

符号の説明

１ ＬＥＤモジュール
１ａ ＬＥＤ基板
１ｂ ＬＥＤ素子
２ 熱伝導シート
３ シャシ
３ｂ 係合溝
３ｇ フィン
４ ネジ
５ フロントカバー
５ａ 制御部
６ リアカバー
６ａ 通気孔
７ 配線コード
８ コネクタ
９ サイドカバー
２０ コントローラ
２０ａ 制御部
２０ｂ 電源部
Ｓ 空間部

Claims (6)

1. 表面側に多数のＬＥＤ素子を搭載したＬＥＤモジュールを有するＬＥＤ表示器と、
   前記ＬＥＤ表示器に電源を供給するための電源部及び前記ＬＥＤモジュールを制御するための制御部を有するコントローラとを備えて構成されるＬＥＤ表示システムであって、
   前記ＬＥＤ表示器は、
   前記ＬＥＤモジュールの裏面側に、その表面側が前記ＬＥＤモジュールに接触するように配置される熱伝導材料と、
   前記熱伝導材料の裏面側において前記熱伝導材料と接触して配置される金属製の補強部材と、を備え、
   前記補強部材は、側面視における断面形状が、前記ＬＥＤモジュールの配置位置とは反対側に向けて略コ字形状を有することで、前記略コ字形状で内包される空間を形成すると共に、当該空間の一部を占有するように当該補強部材に一体形成された放熱用フィンを有し、
   前記コントローラは、前記ＬＥＤ表示器の外側において前記ＬＥＤ表示器と別ユニットで構成されていることを特徴とするＬＥＤ表示システム。
2. 前記熱伝導材料は弾性を有する材料で形成したことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ表示システム。
3. 前記補強部材の更に裏面側に配置され放熱機能を有するリアカバーを備えたことを特徴
   とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ表示システム。
4. 前記リアカバーには、通気用の孔が多数形成されていることを特徴とする請求項３に記
   載のＬＥＤ表示システム。
5. 正面視において、前記補強部材の外形サイズは前記ＬＥＤモジュールの外形サイズよりも小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ表示システム。
6. 前記ＬＥＤモジュールの表面側に光透過性を有する材料で形成されたフロントカバーを配置し、このフロントカバーを側面視にて略Ｃ字状に形成し、かつ、Ｃ字状の先端部を側面方向からスライド嵌合可能なガイド溝を前記補強部材に形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＬＥＤ表示システム。

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