JP5858854B2 - LED module - Google Patents
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Description
本発明は、複数のLED素子とともに他の電子部品を回路基板に実装したLEDモジュールに関する。 The present invention relates to an LED module in which other electronic components are mounted on a circuit board together with a plurality of LED elements.
LED素子を使った照明器具が普及してきている。このような中で電気スタンドやランプなどの照明器具の設計手番を短くするためには光源部をモジュール化すると良い。例えば特許文献1の図2には、複数のLEDチップ(LED素子)とともに駆動回路を同一の回路基板に実装したLEDモジュールが示されている。 Lighting fixtures using LED elements have become widespread. In such a situation, the light source unit may be modularized in order to shorten the design time of lighting fixtures such as desk lamps and lamps. For example, FIG. 2 of Patent Document 1 shows an LED module in which a drive circuit is mounted on the same circuit board together with a plurality of LED chips (LED elements).
特許文献1の図2を図8に再掲示する。図8はIEC規格の口金(GX53型)を使用するLEDランプの断面図である。LEDモジュールは、回路基板2、ドライバー回路4、LED3(LED素子)からなり、回路基板2の上面にドライバー回路4が実装され、回路基板2の下面にLED3が実装されている。そしてこのLEDモジュールは口金1のハウジングにはめ込まれ、発光面カバーケース5で抑えられる。薄型化が要請されるときはLED3をCOB(チップオンボード)とすれば良い。なおCOBは、ベアチップ状態のLED(以下特に断らない限りLEDダイとよぶ)を回路基板2に直接的に実装するものである。 FIG. 2 of Patent Document 1 is shown again in FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of an LED lamp using an IEC standard base (GX53 type). The LED module includes a circuit board 2, a driver circuit 4, and an LED 3 (LED element). The driver circuit 4 is mounted on the upper surface of the circuit board 2, and the LED 3 is mounted on the lower surface of the circuit board 2. This LED module is fitted into the housing of the base 1 and is held down by the light emitting surface cover case 5. When thinning is required, the LED 3 may be a COB (chip on board). The COB is a device in which a bare chip LED (hereinafter referred to as an LED die unless otherwise specified) is directly mounted on the circuit board 2.
図8に示したLEDモジュールは、回路基板2の一方の面に駆動回路4を配置し、他方の面にLED3を配置することにより駆動回路4とLED3を一体化していた。さらに特許文献1はLED3をCOBとすることで薄型化が図れることを示唆していた。しかしながら回路基板の一方の面だけにLEDダイとドライバー回路を配置できれば、よりいっそうの薄型化が図れる。この場合、実装できる領域が狭くなるのでドライバー回路も小さくしておかなければないが、例えばドライバー回路を抵抗1個からなるようなものにしてしまっては電源電圧変動に対して安定した動作を保証できなくなるように、単純化を進めると充分な性能が得られないことがある。 In the LED module shown in FIG. 8, the drive circuit 4 and the LED 3 are integrated by disposing the drive circuit 4 on one surface of the circuit board 2 and the LED 3 on the other surface. Further, Patent Document 1 suggests that the LED 3 can be made thinner by using COB. However, if the LED die and the driver circuit can be arranged only on one surface of the circuit board, the thickness can be further reduced. In this case, since the mountable area becomes narrow, the driver circuit must also be made small. For example, if the driver circuit is composed of one resistor, stable operation is guaranteed against fluctuations in the power supply voltage. If the simplification is advanced so that it cannot be performed, sufficient performance may not be obtained.
そこで本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、複数のLED素子とともに他の電子部品を回路基板に実装したLEDモジュールにおいて、ドライバー回路が小型でありながら利便性が高く充分な性能を備えさらに製造し易いLEDモジュールを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and in an LED module in which other electronic components are mounted on a circuit board together with a plurality of LED elements, the driver circuit is small and convenient and has sufficient performance. An object of the present invention is to provide an LED module that is easy to manufacture.
本発明のLEDモジュールは、回路基板上に複数のLED素子と前記LED素子を駆動するドライバー回路を実装したLEDモジュールにおいて、前記LED素子は直列接続して複数の部分LED列を形成し、さらに前記部分LED列は直列接続してLED列を形成し、前記ドライバー回路は、ブリッジ整流回路と、前記部分LED列同士の接続部に接続するバイパス回路と、前記LED列の端部に接続する電流制限回路を含み、前記LED素子を実装した領域の周囲に配置され、前記ブリッジ整流回路は4個のダイオードからなり、 前記ダイオード同士を接続する配線の外側の領域に交流接続端子を備え、前記ダイオード同士を接続する配線の内側の領域に前記ブリッジ回路以外のドライバー回路と前記LED列が配置され、前記バイパス回路は、第1電流入力端子と第2電流入力端子と電流出力端子を備え、前記第1電流入力端子が前記部分LED列の接続部に接続し、前記第2電流入力端子から入力する電流により前記第1電流入力端子から入力する電流が制限され、ディプレッション型のFETと抵抗を含み、前記第1電流入力端子に前記FETのドレインが接続し、前記第2電流入力端子に前記FETのソースと前記抵抗の一端が接続し、前記電流出力端子に前記FETのゲートと前記抵抗の他端が接続することを特徴とする。
The LED module of the present invention is an LED module in which a plurality of LED elements and a driver circuit for driving the LED elements are mounted on a circuit board, wherein the LED elements are connected in series to form a plurality of partial LED arrays, The partial LED strings are connected in series to form an LED string, and the driver circuit includes a bridge rectifier circuit, a bypass circuit connected to the connection between the partial LED strings, and a current limit connected to the end of the LED string. The bridge rectifier circuit is composed of four diodes, and includes an AC connection terminal in a region outside the wiring connecting the diodes. A driver circuit other than the bridge circuit and the LED array are arranged in an area inside the wiring connecting the LED , and the bypass The circuit includes a first current input terminal, a second current input terminal, and a current output terminal, wherein the first current input terminal is connected to a connection portion of the partial LED array, and current is input from the second current input terminal. The current input from the first current input terminal is limited, includes a depletion type FET and a resistor, the drain of the FET is connected to the first current input terminal, and the source of the FET is connected to the second current input terminal. One end of the resistor is connected, and the gate of the FET and the other end of the resistor are connected to the current output terminal .
本発明のLEDモジュールではLED素子が回路基板の中央部に実装される。ドライバー回路は、ブリッジ整流回路とバイパス回路と電流制限回路を含み、LED素子を実装した領域の周囲に配置される。また本発明のLEDモジュールは、ブリッジ整流回路の入力端子に交流電源を接続し、ブリッジ整流回路から生成した全波整流波形によりLED列を点灯させる。このLED列はLED素子が直列接続したものであり、複数の部分LED列に区分できる。部分LED列の接続部にはバイパス回路の第1電流入力端子が接続される。このときLED列を流れる電流はバイパス回路の第1電流入力端子か第2電流入力端子に流れ込む。 In the LED module of the present invention, the LED element is mounted at the center of the circuit board. The driver circuit includes a bridge rectifier circuit, a bypass circuit, and a current limiting circuit, and is arranged around a region where the LED element is mounted. Moreover, the LED module of this invention connects an alternating current power supply to the input terminal of a bridge rectifier circuit, and makes an LED row light by the full wave rectification waveform produced | generated from the bridge rectifier circuit. This LED row is formed by connecting LED elements in series, and can be divided into a plurality of partial LED rows. The first current input terminal of the bypass circuit is connected to the connection portion of the partial LED row. At this time, the current flowing through the LED string flows into the first current input terminal or the second current input terminal of the bypass circuit.
ブリッジ整流回路は4個のダイオードからなる。バイパス回路は外部に対し第1電流入力端子と第2電流入力端子と電流出力端子だけを備えるよう構成する。同様に電流制限回路は外部に対し電流入力端子と電流出力端子だけを備えるよう構成する。このときバイパス回路は第2電流入力端子から入力する電流により第1電流入力端子から入力する電流を制限する。このような構成とすることでバイパス回路及び電流制限回路は電源配線が不要となり、さらに前述のようにLED列を流れる電流がバイパス回路の第1電流入力端子か第2電流入力端子に流れ込むのでバイパス回路の制御配線も不要となる。この結果、ドライバー回路の配線が減るため、回路基板の一面に配線パターンを形成するだけでドライバー回路を作りこむことが可能となり、回路基板が製造しやすくなる。 The bridge rectifier circuit is composed of four diodes. The bypass circuit is configured to have only a first current input terminal, a second current input terminal, and a current output terminal for the outside. Similarly, the current limiting circuit is configured to have only a current input terminal and a current output terminal for the outside. At this time, the bypass circuit limits the current input from the first current input terminal by the current input from the second current input terminal. By adopting such a configuration, the bypass circuit and the current limiting circuit need no power supply wiring, and further, as described above, the current flowing through the LED string flows into the first current input terminal or the second current input terminal of the bypass circuit. Circuit control wiring is also unnecessary. As a result, since the wiring of the driver circuit is reduced, the driver circuit can be built only by forming a wiring pattern on one surface of the circuit board, and the circuit board can be easily manufactured.
さらに全波整流波形の電圧が低い期間では、全波整流波形を印加する側からみて前段の部分LED列からバイパス回路の第1電流入力端子を通じて電流が流れ、前段の部分LED列が点灯し、後段の部分LED列が消灯した状態になる。全波整流波形の電圧が高くなり後段の部分LED列にも電流が流れるようになると、バイパス回路の第1電流入力端子を経由する電流がなくなり、前段の部分LED列とともに後段の部分LED列が効率よく点灯する。また全波整流波形の一周期のなかで比較的長い期間、LED列が点灯した状態を維持できるため輝度の向上やちらつきの低減が達成される。 Further, in the period when the voltage of the full-wave rectified waveform is low, a current flows from the partial LED row in the previous stage through the first current input terminal of the bypass circuit as viewed from the side where the full-wave rectified waveform is applied, and the partial LED row in the previous stage is lit. The subsequent partial LED row is turned off. When the voltage of the full-wave rectified waveform becomes high and current also flows in the subsequent partial LED string, there is no current passing through the first current input terminal of the bypass circuit, and the subsequent partial LED string is combined with the previous partial LED string. Lights up efficiently. In addition, since the LED row can be kept lit for a relatively long period in one cycle of the full-wave rectified waveform, the luminance is improved and the flicker is reduced.
前記LED素子を実装する領域が、前記ブリッジ整流回路に含まれる4個のダイオードのうち2個のダイオードを実装する領域と、他の2個のダイオードを実装する領域により挟まれていても良い。 The region for mounting the LED element may be sandwiched between a region for mounting two of the four diodes included in the bridge rectifier circuit and a region for mounting the other two diodes.
前記LED素子、前記FET、前記抵抗及び前記ブリッジ整流回路を構成するダイオードがベアチップであり、前記LED素子を実装する領域がダム材で囲まれ、前記FET、前記抵抗及び前記ダイオードを実装する領域が前記ダム材と前記ダム材と異なるダム材で囲まれ、2か所に分かれていても良い。
The LED element, the FET, the resistor and the diode constituting the bridge rectifier circuit Ri bare der, region of mounting the LED element is surrounded by a dam member, a region mounting the FET, the resistor and the diode May be surrounded by the dam material and a dam material different from the dam material, and may be divided into two locations .
本発明のLEDモジュールでは、ドライバー回路に含まれるバイパス回路と電流制限回路が電源配線や制御配線を不要としているため、回路基板の一面に配線パターンを形成するだけでドライバー回路を作り込め、回路基板の製造が容易になる。またブリッジ回路を
実装しているので交流電源を接続するだけで良く、このときに得られる全波整流波形によりLED素子を駆動できるため、利便性の高さと効率の良い駆動が達成される。さらにバイパス回路により全波整流波形の一周期のなかで比較的長い期間点灯させられるので輝度の向上やちらつきの低減といった効果も得られる。さらにバイパス回路に加え電流制限回路も備えているので、広い動作電圧範囲が確保され、交流電源の電圧が変動しても動作が安定する。
In the LED module of the present invention, since the bypass circuit and the current limiting circuit included in the driver circuit do not require power supply wiring or control wiring, a driver circuit can be created by simply forming a wiring pattern on one surface of the circuit board. Is easy to manufacture. Further, since a bridge circuit is mounted, it is only necessary to connect an AC power source, and the LED element can be driven by the full-wave rectified waveform obtained at this time, so that high convenience and efficient driving are achieved. Furthermore, since the light is lit for a relatively long period in one cycle of the full-wave rectified waveform by the bypass circuit, effects such as improvement in luminance and reduction in flicker can be obtained. Further, since a current limiting circuit is provided in addition to the bypass circuit, a wide operating voltage range is secured, and the operation is stabilized even when the voltage of the AC power supply fluctuates.
以上のように本発明のLEDモジュールは、交流電源を接続するだけで良く、この交流電源から得た全波整流波形でLED素子を駆動しても非点灯期間が短いうえ、さらに回路基板の配線パターンが簡単化するため、ドライバー回路が小型でありながら利便性が高く充分な性能を備えさらに製造し易い。 As described above, the LED module of the present invention only needs to be connected to an AC power source. Even if the LED element is driven by a full-wave rectified waveform obtained from the AC power source, the non-lighting period is short, and further the wiring of the circuit board Since the pattern is simplified, the driver circuit is small in size, is convenient, has sufficient performance, and is easy to manufacture.
以下、添付図1〜7を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。さらに特許請求の範囲に記載した発明特定事項との関係をカッコ内に記載している。なおLED素子は様々な実装形態をとるので、ウェハーから切り出されたベアチップ状態のLED素子をLEDダイと呼び区別する。
(第1実施形態)
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the description of the drawings, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. For the sake of explanation, the scale of the members is changed as appropriate. Furthermore, the relationship with the invention specific matter described in the claims is described in parentheses. Since the LED element has various mounting forms, the LED element in a bare chip state cut out from the wafer is referred to as an LED die.
(First embodiment)
貼付図1〜4により本発明の第1実施形態として示すLEDモジュール100を説明する。先ず図1によりLEDモジュール100の外観を説明する。図1はLEDモジュール100の外形図であり、(a)が平面図、(b)が正面図である。回路基板111上には円形のダム材112と一辺が欠けた矩形状のダム材114がある。ダム材112の内側の領域には蛍光樹脂113が充填され、ダム材112とダム材114で囲まれた領域には蛍光樹脂115が充填されている。なおダム材112とダム材114で囲まれた領域は図の上下2箇所にある。また回路基板111上の配線パターンは図示していない。
The
次に図2によりLEDモジュール100の電子部品の配置を説明する。図2は図1に示したLEDモジュール100から蛍光樹脂113,115をとり除いた状態の平面図であり、ダム材112,114の内側の領域を示している。なお回路基板111及び回路基板111上の配線パターンは図示せず、代わりに配線パターンに対応する結線を点線で示した。
Next, the arrangement of the electronic components of the
図2において、回路基板111(図1参照)上には48個のLEDダイ21(以下、個別のLEDダイについては必要に応じてサフィックスをつけて区別する)と、4個のダイオード301,302,303,304、2個のFET324,344(ベアチップ状態のディプレッション型のFET)と、2個の抵抗325,345、が搭載されている。LEDダイ21の実装領域は略円形であり、円形のダム材112により周囲を囲まれている
。またダイオード301〜304及びFET324,344、抵抗325,345を実装する領域はダム材112の円弧とダム材114により囲まれている。なお回路基板111の配線パターン(図示せず)は上面(表面)だけに形成されており、回路基板111にスルーホールはない。
In FIG. 2, on the circuit board 111 (see FIG. 1), there are 48 LED dies 21 (hereinafter, individual LED dies are distinguished by adding a suffix if necessary) and four
ダイオード301〜304及びFET324,344はベアチップであり、導電性のペーストで配線パターン上にダイボンディングされている。このときダイオード301〜304の底面はアノードであり、FET324,344の底面はドレインである。なお底部のアノード及びドレインへの接続は、図中、ダイオード301〜304及びFET324,344に点線が突き当たっていることで示している。抵抗325,355及びLEDダイ21もベアチップであり、配線パターン上にダイボンディングされているが、底面は絶縁されている。LEDダイ21の底部にもダイボンディングのために島状(孤立しており他の配線パターンとは接続してない状態)の配線パターンがある(図示せず)。ダイオード301〜304とFET324,344の底部を除き、ダイオード301,302,303,304、FET324,344、抵抗325,345は、配線パターンとワイヤ22で接続している。なおFET344のソースと抵抗345だけは直接的にワイヤ22で接続している。LEDダイ21も配線パターン若しくは他のLEDダイ21とワイヤ22で接続している。なお図2では多くのLEDダイ21同士を直接的にワイヤ22で接続しているが、LEDダイ21同士の距離が離れている場合は、島状の中継用配線パターンを設けワイヤ22の長を調整しても良い。
The
LEDダイ21は500μm×290μm、FET324,344は1.5mm×1.5mm、抵抗325,345は500μm×500μmである。回路基板111は熱伝導性と反射率を考慮してアルミナを使用した。配線パターンはAg上にNi,Pd,Auを積層している。ダム材112,114はシリコーン樹脂からなり、太さが0.7〜1.0mmであり、高さが0.5〜0.7mmである。図1に示した蛍光樹脂113は蛍光体を含有したシリコーン樹脂であり、厚さが400〜800μm程度である。なおFET324,344の被覆材を蛍光樹脂113としても光による誤動作はなかった。
The LED die 21 is 500 μm × 290 μm, the
次に図1,2を参照してLEDモジュール100の製造方法を説明する。まず回路基板111上にLEDダイ21、ダイオード301〜304、FET324,344及び抵抗325,345をダイボンディングし、その後ワイヤボンディングする。次にディスペンサで硬化前のダム材112,114を配置し、ダム材112,114を約150℃で硬化させる。最後にディスペンサでダム材112,114の間に蛍光樹脂113を塗布し、LEDダイ21及び他の電子部品を被覆する。なお蛍光樹脂113の焼結温度は約150℃である。
Next, a method for manufacturing the
次にLEDモジュール100の接続状態を説明する。LEDダイ21は直列接続しLED列を形成している。このLED列は、LEDダイ21aから始まり、途中LEDダイ21b,21c,21e,21fを通り、LEDダイ21dで終わっている。LED列は、LEDダイ21aからLEDダイ21bに至る部分(図4で示す部分LED列310)と、LEDダイ21cからLEDダイ21dに至る部分(図4で示す部分LED列330)に区分される。また部分LED列330は、LEDダイ21cからLEDダイ21eに至る部分とLEDダイ21fからLEDダイ21dに至る部分に分離しており、この二つの部分が部分LED列310を挟んでいる。LEDダイ21aのアノードはダイオード302,304のカソードと接続している。LEDダイ21bのカソードは、LEDダイ21cのアノードとともにFET324のドレインに接続している。LEDダイ21eのカソードはLEDダイ21fのアノードに接続している。LEDダイ21dのカソードはFET344のドレインに接続している。
Next, the connection state of the
ダイオード301,303のアノードは抵抗325とFET324のゲートに接続している。ダイオード301とダイオード302の接続部及びダイオード303とダイオード304の接続部はそれぞれ交流接続端子23,24と接続している。FET344のソースは抵抗345の一端と接続し、FET344のゲートは抵抗345の他端と接続するとともに、抵抗325及びFET324のソースと接続している。
The anodes of the
この接続状態を示す回路を図3に示す。図3は図2に示すLEDモジュール100の実体的な回路図であり、図2で示した電子部品と図3で示した電子部品は相対的な位置関係が一致している。あわせてLEDダイ21の向きも明示している。また図3において配線が交差していないことが、図2の説明のなかで述べたように回路基板111の表面だけに形成した配線パターンでLEDモジュール100の全ての電子部品が結線できることを示している。
A circuit showing this connection state is shown in FIG. FIG. 3 is a substantial circuit diagram of the
次に図4によりLEDモジュール100の機能ブロック及び動作について説明する。図4はLEDモジュール100と周辺回路の回路図である。なお図3の回路図と図4に示したLEDモジュール100の回路図は等価であり、各電子部品は共通の符号を用いている。LEDモジュール100は、ブリッジ整流回路305、部分LED列310、部分LED列330、バイパス回路320、電流制限回路340からなり、図4では商用交流電源306も書き加えている。なおドライバー回路はLEDモジュール100から部分LED列310,330を除いた部分である。ブリッジ整流回路305は4個のダイオード301,302,303,304からなり、端子Aが全波整流波形の出力端子であり、端子Bが基準電圧を与える端子となる。商用交流電源306はブリッジ整流回路305の入力端子(交流接続端子23,24)に接続している。
Next, functional blocks and operations of the
LEDモジュール100全体のLED列は部分LED列310と部分LED列330とが直列接続したものである。部分LED列310内ではLEDダイ21a,21bを含む多数のLEDダイ21(図3参照)が直列接続しており、同様に部分LED列330内でもLEDダイ21c、21dを含む多数のLEDダイ21(図3参照)が直列接続している。部分LED列310のアノードはブリッジ整流回路305のA端子に接続している。部分LED列310,330の接続部はバイパス回路320の電流入力端子321(第1電流入力端子)と接続している。部分LED列330のカソードは電流制限回路340の電流入力端子341に接続している。
The LED row of the
バイパス回路320は、電流入力端子321(第1電流入力端子)、電流入力端子322(第2電流入力端子)、電流出力端子323を備えている。電流入力端子322は電流制限回路340の電流出力端子343と接続している。電流出力端子323はブリッジ整流回路305のB端子に接続している。バイパス回路320は、ディプレッション型のFET324及び抵抗325からなり、電流入力端子321にFET324のドレインが接続し、電流入力端子322にFET324のソースと抵抗325の一端が接続し、電流出力端子323にFET324のゲートと抵抗325の他端が接続している。またバイパス回路320は、電流入力端子322から流入する電流により電流入力端子321から流入する電流を制限する。
The
電流制限回路340は、バイパス回路320と略同じ回路構成であり、相違点はバイパス回路320の電流入力端子322に相当するものがないことだけである。FET344、抵抗345の結線もバイパス回路320と等しい。なおLEDダイ21の順方向電圧降下量が3V程度なので、部分LED列310の閾値は約72V、部分LED列330の閾値は約72Vとなり、LEDモジュール100は実効値が120Vとなる商用交流電源306に対応している。また抵抗345は、抵抗325よりも値が小さく、抵抗345と抵抗325の抵抗値の比を1:2にしている。
The current limiting
次に図4によりLEDモジュール100の点灯状況を説明する。全波整流波形の電圧が上昇し、部分LED列310の閾値を越えると、部分LED列310とバイパス回路320に電流が流れ部分LED列310が点灯する。このとき抵抗325からFET324のソースにフィードバックが掛かり、バイパス回路320は定電流動作する。
Next, the lighting state of the
さらに全波整流波形の電圧が上昇し、部分LED列310の閾値と部分LED列330の閾値の和よりも大きくなると、部分LED列330及び電流制限回路340にも電流が流れ始める。電流入力端子322に入力する電流が所定値を超えると、FET324はソース電圧が上昇し、ソース−ゲート間の電圧が広がるためカットオフする。このとき抵抗345からFET344にフィードバックが掛かり、電流制限回路340は定電流動作する。このようにして部分LED列310と部分LED列330が点灯する。なお全波整流波形の電圧が下降する期間では、全波整流波形の電圧が上昇する期間の逆の過程を辿る。
Further, when the voltage of the full-wave rectified waveform rises and becomes larger than the sum of the threshold value of the
LEDモジュール100は、前述したように部分LED列310に含まれるLEDダイ21が部分LED列330に含まれるLEDダイ21に挟まれるように実装されている(図2,3参照)ので、全波整流波形の低電圧位相における配光分布の対称軸と高電圧位相における配光分布の対称軸が一致し、全体として良好な配光分布が得られる。
As described above, the
またLEDモジュール100ではバイパス回路320がディプレッション型のFET324と抵抗325からなるだけである。さらにバイパス回路320は、部分LED列330を流れる電流がバイパス回路320の第2の電流入力端子322に入力し、第1の電流入力端子321から流れ込む電流を制限しているため、電源配線や制御配線が存在しない。電流制限回路340も同様である。このため配線を交差させることなく回路図が描ける(図3参照)。このことは回路基板111の表面上の配線パターンとワイヤ22(図2参照)だけで各電子部品を接続できることを示している。すなわち回路基板111(図1,2参照)はスルーホールが不要となり製造しやすくなる。
In the
図4においてバイパス回路320はFET324と抵抗325からなっていた。同様に電流制限回路340はFET344と抵抗345からなっていた。周知のように、電流制限回路は2個の抵抗とエンハンスメント型のFETとNPNバイポーラ型のトランジタでも構成できる。この電流制限回路は、電流入力端子(第1電流入力端子)に抵抗とFETのドレインを接続し、この抵抗の他端をFETのゲートとトランジスタのコレクタに接続する。そして他の抵抗とFETのソースとトランジスタのベースを接続し、この抵抗の他端とトランジスタのエミッタを電流出力端子に接続する。このときトランジスタのベース等に接続する配線を第2電流入力端子とすると、第2電流入力端子に入力する電流により第1電流入力端子に入力する電流を制限するバイパス回路が構成できる。
(第2実施形態)
In FIG. 4, the
(Second Embodiment)
図4に示したように第1実施形態のLEDモジュール100では部分LED列310とバイパス回路320からなるブロックと、部分LED列330と電流制限回路340からなるブロックとが相似していた。すなわち部分LED列310とバイパス回路320からなるブロックをカスケード接続し、最終段のブロックに含まれるバイパス回路を電流制限回路とすることも可能である。このときも配線を交差させずに回路図が描ける。そこで図5と図6により部分LED列とバイパス回路からなるブロックを多段化した本発明の第2実施形態のLEDモジュール500を説明する。LEDモジュール500の外観は、図1に示したLEDモジュール100の外観と略等しい。
As shown in FIG. 4, in the
図5によりLEDモジュール500の回路を説明する。図5はLEDモジュール500の回路図であり、機能的に描いたものである。LEDモジュール500にはブリッジ整流
回路305、部分LED列501,502,503,504,505、並びにバイパス回路及び電流制限回路がある。ダイオードブリッジ回路には交流接続端子531と532が接続している。バイパス回路は、図4で示したバイパス回路320と同じ回路構成であり、図5では、FET511と抵抗521の組、FET512と抵抗522の組、FET513と抵抗523の組、FET514と抵抗524の組、が相当する。同様に電流制限回路はFET515と抵抗525の組が相当する。なお部分LED列501〜505に含まれるLEDダイの数及び抵抗値は使用条件により調整する必要がある。例えば抵抗521,522,523,524,525の比は8:7:6:5:4とする。LEDモジュール500のように部分LED列及びバイパス回路からなるブロックを多段化すると、回路電流の変化をきめ細かく制御できるようにので回路電流波形が正弦波に近づき、力率や歪率が改善する。
The circuit of the
次に図6により図5に示したLEDモジュール500の回路が、LED列を中央部に配置しても配線の交差なしに描けることを示す。図6は図5に示すLEDモジュール500の回路図を実体的にした回路図である。図6において、図の上側にブリッジ整流回路305(図5参照)に含まれるダイオード301,302があり、図の下側にダイオード303,304がある。つまり図6は、図1(a)を参照すると、ダイオード301,302とともにFET511,512及び抵抗521,522がダム材112,114で囲まれる上側の領域に実装され、ダイオード303,304とともにFET513,514,515及び抵抗523,524,525がダム材112,114で囲まれる下側の領域に実装されることを示している。そして部分LED501〜505はダム材112で囲まれる領域に実装される。交流接続端子531,532は図1(a)中で回路基板111のそれぞれ上の辺部及び下の辺部に配置される。
(第3実施形態)
Next, FIG. 6 shows that the circuit of the
(Third embodiment)
第2実施形態で示したLEDモジュール500では交流接続端子531,532がそれぞれ回路基板111の一方の辺部と他方の辺部にあった。しかしながら回路基板111の一方の辺部に二つの交流接続端子を配置したい場合がある。そこで図7により本発明の第3実施形態として回路基板111の一方の辺部に二つの交流接続端子731,732を備えるLEDモジュール700を説明する。なおLEDモジュール700の回路は、図5で示したLEDモジュール500の回路とおなじものである。
In the
図7によりLEDモジュール700の回路において交流接続端子731,732が一方の辺部に配置できる状況を示す。図7はLEDモジュール700の回路図を実体的に示した回路図である。図7において図の上側にはブリッジ整流回路305(図5参照)に含まれるダイオード301〜304がある。つまり図7は、図1(a)を参照すると、ダイオード301〜304とともにFET511,512及び抵抗521,522がダム材112,114で囲まれる上側の領域に実装され、ダイオード303,304とともにFET513,514,515及び抵抗523,524,525がダム材112,114で囲まれる下側の領域に実装されることを示している。そして部分LED501〜505はダム材112で囲まれる領域に実装される。交流接続端子531,532は図1(a)でいうとそれぞれが回路基板111の上の辺部に配置される。
FIG. 7 shows a situation in which the
図7の回路図において特徴的なことは、ダイオード302のカソードとダイオード304のカソードを接続する配線601(点線で示した)が他の配線と交差していることである。実際の回路基板111(図1参照)では配線601はワイヤ22(図2参照)であり、配線601と交差する他の配線は回路基板111上に形成した配線パターンである。すなわちワイヤ22を使えば回路図上の配線の交差部において短絡を回避できる場合がある。
What is characteristic in the circuit diagram of FIG. 7 is that a wiring 601 (indicated by a dotted line) connecting the cathode of the
第1〜3実施形態で示したLEDモジュール100,500,700ではLEDダイ21を回路基板111にダイボンディングし、ワイヤ22で配線パターン若しくは他のLEDダイ21に接続していた。しかしながらLEDダイの実装方法はダイボンディング及びワイヤボンディングに限られず、LEDダイをフリップチップ実装しても良い。この場合、配線パターンによりLEDダイ同士を接続することとなるので接続用のワイヤが不要になる。このためワイヤの影がなくなりLEDモジュールの発光効率が向上する。また表面実装用のLEDチップであっても良い。とくにパッケージの平面サイズがLEDダイとほぼ等しいチップサイズパッケージ(CSPともいう)ならばLEDモジュールは大型化しない。
In the
またLEDモジュール100,500,700ではFET324,344,511〜515及び抵抗325,345,521〜525もダイボンディング及びワイヤボンディングで実装し、小型化を図ると共にLEDダイ21の実装方法と共通化させていた。しかしながら、ワイヤによる配線パターンのジャンプはできなくなるが、図6のような部品配置であれば、FETや抵抗は表面実装用のチップ部品でも良い。
In the
100,500,700…LEDモジュール、
111…回路基板、
112,114…ダム材、
113,115…蛍光樹脂、
21,21a〜g…LEDダイ(LED素子)、
22,601…ワイヤ、
23,24,531,532,731,732…交流接続端子、
301,302,303,304…ダイオード、
305…ブリッジ整流回路、
306…商用交流電源、
310,330,501〜505…部分LED列、
320…バイパス回路、
321…電流入力端子(第1電流入力端子)、
322…電流入力端子(第2電流入力端子)、
323,343…電流出力端子、
324,344,511〜515…FET、
325,345,521〜525…抵抗、
340…電流制限回路、
341…電流入力端子。
100, 500, 700 ... LED module,
111 ... circuit board,
112, 114 ... Dam material,
113, 115 ... fluorescent resin,
21, 21 a to g ... LED die (LED element),
22,601 ... wire,
23, 24, 531, 532, 731, 732 ... AC connection terminals,
301, 302, 303, 304 ... diodes,
305: Bridge rectifier circuit,
306 ... Commercial AC power supply,
310, 330, 501-505 ... Partial LED row,
320: Bypass circuit,
321 ... Current input terminal (first current input terminal),
322 ... Current input terminal (second current input terminal),
323, 343 ... current output terminals,
324, 344, 511 to 515 ... FET,
325, 345, 521-525 ... resistance,
340 ... current limiting circuit,
341: Current input terminal.
Claims (3)
前記LED素子は直列接続して複数の部分LED列を形成し、さらに前記部分LED列は直列接続してLED列を形成し、
前記ドライバー回路は、ブリッジ整流回路と、前記部分LED列同士の接続部に接続するバイパス回路と、前記LED列の端部に接続する電流制限回路を含み、前記LED素子を実装した領域の周囲に配置され、
前記ブリッジ整流回路は4個のダイオードからなり、
前記ダイオード同士を接続する配線の外側の領域に交流接続端子を備え、
前記ダイオード同士を接続する配線の内側の領域に前記ブリッジ回路以外のドライバー回路と前記LED列が配置され、
前記バイパス回路は、第1電流入力端子と第2電流入力端子と電流出力端子を備え、前記第1電流入力端子が前記部分LED列の接続部に接続し、前記第2電流入力端子から入力する電流により前記第1電流入力端子から入力する電流が制限され、ディプレッション型のFETと抵抗を含み、前記第1電流入力端子に前記FETのドレインが接続し、前記第2電流入力端子に前記FETのソースと前記抵抗の一端が接続し、前記電流出力端子に前記FETのゲートと前記抵抗の他端が接続することを特徴とするLEDモジュール。 In an LED module in which a plurality of LED elements and a driver circuit for driving the LED elements are mounted on a circuit board,
The LED elements are connected in series to form a plurality of partial LED rows, and the partial LED rows are connected in series to form an LED row,
The driver circuit includes a bridge rectifier circuit, a bypass circuit connected to a connection part between the partial LED strings, and a current limiting circuit connected to an end part of the LED string, around the area where the LED element is mounted. Arranged,
The bridge rectifier circuit is composed of four diodes,
An AC connection terminal is provided in a region outside the wiring connecting the diodes,
The driver circuit other than the bridge circuit and the LED row are arranged in a region inside the wiring connecting the diodes ,
The bypass circuit includes a first current input terminal, a second current input terminal, and a current output terminal, and the first current input terminal is connected to a connection portion of the partial LED array and is input from the second current input terminal. The current input from the first current input terminal is limited by the current, includes a depletion type FET and a resistor, the drain of the FET is connected to the first current input terminal, and the FET current is connected to the second current input terminal. An LED module , wherein a source and one end of the resistor are connected, and a gate of the FET and the other end of the resistor are connected to the current output terminal .
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