JP5940878B2 - Ledフラッシュモジュール - Google Patents
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Description
以下、図1〜図8を用いて第1の実施の形態を説明する。
第1の実施の形態に係るLEDフラッシュモジュールは、モジュール基板111と、モジュール基板111上に配置され、正負極の活物質電極と正負極の引き出し電極34とが一体に形成された電極の活物質電極部分に電解液とイオンが通過可能なセパレータ30を介在させながら、引き出し電極34が露出するように、かつ活物質電極の正電極と負電極とが交互になるように積層した2層以上の積層体を有するエネルギーデバイス(例えばEDLC)18と、モジュール基板111上に配置され、エネルギーデバイス18から供給される電源により発光するLED素子を縦(特定方向)に複数個並べたLEDブロック部320a〜320fを横(特定方向と直交する方向)に複数個並べたLEDモジュール320と、モジュール基板111上に配置され、エネルギーデバイス18を充電するためのEDLCチャージャー回路311と、モジュール基板111上に配置され、LED素子の発光を制御するLEDドライバー制御回路313とを備え、LED素子に電源を供給する電源供給部のプラス端321からLED素子までの配線長とLED素子から電源供給部のマイナス端322までの配線長が各LED素子についてほぼ等しい。
まず、エネルギーデバイス18の充電時の動作について説明する。LEDフラッシュドライバー310内部のEDLCチャージャー回路311は、バッテリー330から供給された電源によりエネルギーデバイス18を充電する(図3、ステップS1,S4)。チャージャー制御回路312にはCHG信号とC_Fin信号が入力される。CHG信号がチャージャー制御回路312に入力されると、チャージのON/OFFを切り替えるようになっている。エネルギーデバイス18の充電が完了すれば(図3、ステップS2,S5)、C_Fin信号からフラグが出力される。エネルギーデバイス18が充電状態の場合、LEDモジュール320は発光させない。
第1の実施の形態に係るLEDモジュール320は、図4(a)に示すように、LED素子を縦に複数個並べたLEDブロック部を横に複数個並べた構成となっている。ここでは、LED素子331a〜331d、332a〜332d、333a〜333d、334a〜334d毎に1個のLEDブロック部を構成しているものとする。本実施の形態では、COB(Chip on Board)構造を採用している。COB構造とは、ベアチップ(LED素子そのもの)をモジュール基板上の配線パターンに直接実装し、ワイヤーボンディングして樹脂封止する構造をいう。
図6は、第1の実施の形態に係るLEDモジュールのLEDブロック部の模式的断面構造例である。ここでは、モジュール基板111にLED素子364が実装された状態の断面構造を示している。この図に示すように、モジュール基板111上に配線パターン321a,322aが形成されている。配線パターン321a上にLED素子364が実装され、そのLED素子364の上面電極(図示省略)と配線パターン322aとがボンディングワイヤ365により接続されている。白樹脂の土手(ダム材)366の内部には、第1発光蛍光体368と第2発光蛍光体369とを透光性樹脂中に混合分散した蛍光体層367を備える。
図7は、第1の実施の形態に係るLEDモジュールの製造方法を説明するための模式的平面図である。図中の四角はLED素子、ハッチング領域は蛍光体層367、実線矢印は白樹脂の土手366の塗布経路を表している。白樹脂の土手366の高さは0.5〜2.0mm程度であり、白樹脂の土手366の幅は0.5〜1.0mm程度である。
以下、第2の実施の形態を第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
以下、図10〜図14を用いて、第3の実施の形態を第1または第2の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
第3の実施の形態に係るLEDフラッシュモジュールは、モジュール基板111と、モジュール基板111上に配置され、正負極の活物質電極と正負極の引き出し電極34とが一体に形成された電極の活物質電極部分に電解液とイオンが通過可能なセパレータ30を介在させながら、引き出し電極34が露出するように、かつ活物質電極の正電極と負電極とが交互になるように積層した2層以上の積層体を有するエネルギーデバイス(例えばEDLC)18と、モジュール基板111上に配置され、エネルギーデバイス18から供給される電源により発光するLED素子を横(特定方向)に複数個並べたLEDブロック部320g,320hを縦(特定方向と直交する方向)に複数個並べたLEDモジュール320と、モジュール基板111上に配置され、エネルギーデバイス18を充電するためのEDLCチャージャー回路311と、モジュール基板111上に配置され、LED素子の発光を制御するLEDドライバー制御回路313とを備え、LEDブロック部320g,320hの演色性が可変である。
電源投入時、各LEDブロック部に流す電流値及び点灯時間がマイコンから入力され、I2Cインターフェイス315内のレジスタに設定される(図12、ステップS22)。このような電流値及び点灯時間は、シチュエーションに応じて適宜決定される。その後、エネルギーデバイス18の充電が完了してLEDフラッシュが点灯するまでの動作は第1の実施の形態と同様である(図12、ステップS22〜S24)。LEDフラッシュ時の電流は外付け抵抗R1〜R3とDAC314aにより調整される(図12、ステップS24)。LEDトーチ時の電流は外付け抵抗R4とDAC314aにより調整される(図12、ステップS33〜S34)。
第3の実施の形態に係るLEDモジュール320は、図13に示すように、LED素子の周りに白樹脂の土手366が塗布され、その白樹脂の土手366で囲まれた領域に演色性の異なる蛍光体層371〜375が塗布されていてもよい。
図14は、国際照明委員会(CIE:Commission Internationale de L‘Eclairage)1931によるXYZ表色系のXY色度図を示す。このようなXY色度図は、蛍光体層を選定する際に参照することができる。すなわち、蛍光体層としては、演色性が異なる様々な組み合わせを採用することが可能である。蛍光体の材質等については、第1の実施の形態において説明した通りであるため、ここでは詳しい説明を省略する。
以下、図15〜図19を用いて、第4の実施の形態を第1〜第3の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
第4の実施の形態に係るLEDフラッシュモジュールは、モジュール基板111と、モジュール基板111上に配置され、正負極の活物質電極と正負極の引き出し電極34とが一体に形成された電極の活物質電極部分に電解液とイオンが通過可能なセパレータ30を介在させながら、引き出し電極34が露出するように、かつ活物質電極の正電極と負電極とが交互になるように積層した2層以上の積層体を有するエネルギーデバイス(例えばEDLC)18と、モジュール基板111上に配置され、エネルギーデバイス18から供給される電源により発光するLED素子を横(特定方向)に複数個並べたLEDブロック部320g,320hを縦(特定方向と直交する方向)に複数個並べたLEDモジュール320と、モジュール基板111上に配置され、エネルギーデバイス18を充電するためのEDLCチャージャー回路311と、モジュール基板111上に配置され、LED素子の発光を制御するLEDドライバー制御回路313とを備え、LED素子364が複数列配置される場合、隣接する列364h及び364lのLED素子364のアノード電極A同士またはカソード電極C同士が向かい合うように配置され、モジュール基板111上のアノード用配線またはカソード用配線が共通配線C11である。
図15は、第4の実施の形態に係るLED素子364の配置例を示す模式的平面パターン構成図である。ここでは、LED素子364を2列配置する場合を例示している。図15(a)の一部を拡大したものを図15(b)に示す。この図に示すように、LED素子364を2列配置する場合は、各LED素子364の両側にアノード用配線A1,A2とカソード用配線C1,C2が必要である。
図16は、第4の実施の形態に係るLED素子364の配置例を示す模式的平面パターン構成図である。この例では、隣接する列364h及び364lのLED素子364のカソード電極C同士は、向かい合うように配置されている。そのため、カソード用配線を共通化して、カソード電極C全てをモジュール基板111上の共通配線C11に接続することができる。これにより、比較例と比べてモジュール基板111上の配線数が削減されるため、列364h及び364l間の幅を狭くしてモジュール基板111の面積を削減することができる。
図17は、第4の実施の形態に係るLED素子364の配置例を示す模式的平面パターン構成図である。この例でも、図16の場合と同様、隣接する列364h及び364lのLED素子364のカソード電極C同士は、向かい合うように配置されている。これにより、モジュール基板111の面積が削減される点は、図16の場合と同じである。
図18は、第4の実施の形態に係るLED素子364の配置例を示す模式的平面パターン構成図である。ここでは、LED素子364を3列配置する場合を例示している。
図19は、第4の実施の形態に係るモジュール基板111の断面構造例である。図19(a)は模式的平面パターン構成図、図19(b)は白樹脂381を塗布した状態のA−A断面図、図19(c)は蛍光体層367を塗布した状態のA−A断面図である。
以下、図20〜図22を用いて、第5の実施の形態を第1〜第4の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
図20は、第5の実施の形態に係るLEDフラッシュモジュールの要部を示す模式的回路ブロック構成図である。ここでは、LED素子4a,4bとLEDフラッシュドライバー310との間の構成に着目している。LEDフラッシュドライバー310、エネルギーデバイス18、バッテリー330、外付け抵抗R4等については図示していないが、これらは図2と同様である。もちろん、LEDフラッシュドライバー310は、EDLCチャージャー回路311と、チャージャー制御回路312と、LEDドライバー制御回路313と、LED定電流制御回路314とを備えている。
まず、LEDフラッシュモード時の動作について説明する。エネルギーデバイス18の充電完了状態でFlash信号が入力されると、スイッチQ11,Q12がONし、LED素子4a,4bに電流が流れ、LEDフラッシュが点灯する。LEDフラッシュ時の電流は外付け抵抗R11,R12により調整されるようになっている。
図21は、第5の実施の形態に係るLEDフラッシュモジュールの応用例を示す図である。ここでは、監視カメラ100に応用した場合を例示している。この監視カメラ100は、図21(a)に示すように、例えば屋内の天井等に設置される。そして、図示しないセンサが反応すると、図21(b)に示すように、レンズ101の周囲に設けられた複数のLED点灯部102〜109が個別に制御され、個別のタイミングで点灯するようになっている。この点灯パターンは特に限定されるものではないが、例えば、LED点灯部102から109まで順に一定時間だけ点灯させるようにしてもよい。このようにすれば、レンズ101の周囲を回転する点灯パターンが実現されるので、不審者に対して監視カメラ100の存在を容易に気付かせることができる(告知モード)。
第1〜第5の実施の形態に係るLEDフラッシュモジュールに適用可能なラミネート型エネルギーデバイス18について、以下に詳述する。ラミネート型エネルギーデバイス18をモジュール基板111に実装する方法は様々あり、特に限定されるものではない。例えば、以下に説明するように、ラミネート型エネルギーデバイス18をモジュール基板111の基板面に実装することも可能である。以下では、ラミネート型エネルギーデバイス18の実装方法に着目して説明するため、LED素子とラミネート型エネルギーデバイス18との位置関係を明示しない場合もあるが、LED素子から照射される光をラミネート型エネルギーデバイス18が遮らない構成となっている。
次に、ラミネート型エネルギーデバイス18を実装する方法を説明する。
図43は、第1〜第5の実施の形態に係るLEDフラッシュモジュールに適用可能なラミネート型エネルギーデバイス18において、EDLC内部電極の基本構造を例示している。EDLC内部電極は、少なくとも1層の活物質電極10,12に、電解液とイオンのみが通過するセパレータ30を介在させ、引き出し電極34a,34bが活物質電極10,12から露出するように構成され、引き出し電極34a,34bは電源電圧に接続されている。引き出し電極34a,34bは、例えば、アルミ箔から形成され、活物質電極10,12は、例えば、活性炭から形成される。セパレータ30は、活物質電極10,12全体を覆うように、活物質電極10,12よりも大きいもの(面積の広いもの)を用いる。セパレータ30は、エネルギーデバイスの種類には原理的に依存しないが、特にリフロー対応が必要とされる場合には、耐熱性が要求される。耐熱性が必要ない場合にはポリプロピレン等を、耐熱性が必要な場合にはセルロース系のものを用いることができる。EDLC内部電極には、電解液44が含侵されており、セパレータ30を通して、電解液とイオンが充放電時に移動する。
図44は、第1〜第5の実施の形態に係るLEDフラッシュモジュールに適用可能なラミネート型エネルギーデバイス18において、リチウムイオンキャパシタ内部電極の基本構造を例示している。リチウムイオンキャパシタ内部電極は、少なくとも1層の活物質電極11,12に、電解液とイオンのみが通過するセパレータ30を介在させ、引き出し電極34a,34b1が活物質電極10,12から露出するように構成され、引き出し電極34a,34b1は電源電圧に接続されている。正極側の活物質電極12は、例えば、活性炭から形成され、負極側の活物質電極11は、例えば、Liドープカーボンから形成される。正極側の引き出し電極34aは、例えば、アルミ箔から形成され、負極側の引き出し電極34b1は、例えば、銅箔から形成される。セパレータ30は、活物質電極11,12全体を覆うように、活物質電極11,12よりも大きいもの(面積の広いもの)を用いる。リチウムイオンキャパシタ内部電極には、電解液44が含侵されており、セパレータ30を通して、電解液とイオンが充放電時に移動する。
図45は、第1〜第5の実施の形態に係るLEDフラッシュモジュールに適用可能なラミネート型エネルギーデバイス18において、リチウムイオン電池内部電極の基本構造を例示している。本実施の形態に係るリチウムイオン電池内部電極は、少なくとも1層の活物質電極11,12aに、電解液とイオンのみが通過するセパレータ30を介在させ、引き出し電極34a,34b1が活物質電極11,12aから露出するように構成され、引き出し電極34a,34b1は電源電圧に接続されている。正極側の活物質電極12aは、例えば、LiCoO2から形成され、負極側の活物質電極11は、例えば、Liドープカーボンから形成される。正極側の引き出し電極34aは、例えば、アルミ箔から形成され、負極側の引き出し電極34b1は、例えば、銅箔から形成される。セパレータ30は、活物質電極11,12a全体を覆うように、活物質電極11,12aよりも大きいもの(面積の広いもの)を用いる。リチウムイオン電池内部電極には、電解液44が含侵されており、セパレータ30を通して、電解液とイオンが充放電時に移動する。
上記のように、本発明は第1〜第5の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
30…セパレータ
34…引き出し電極
111…モジュール基板
311…チャージャー回路(EDLCチャージャー回路)
313…制御回路(LEDドライバー制御回路)
320…LEDモジュール
320a〜320f…LEDブロック部
321…電源供給部のプラス端
322…電源供給部のマイナス端
321a,322a…配線パターン
331a〜331d、332a〜332d、333a〜333d、334a〜334d、364…LED素子
365,365A,365C…ボンディングワイヤ
366…白樹脂の土手
367,371〜375…蛍光体層
368…第1発光蛍光体
369…第2発光蛍光体
A…アノード電極
C…カソード電極
C11,C21,A31…共通配線
Q11〜Q14,Q21〜Q24…スイッチ
Claims (12)
- モジュール基板と、
前記モジュール基板上に配置され、正負極の活物質電極と正負極の引き出し電極とが一体に形成された電極の前記活物質電極部分に電解液とイオンが通過可能なセパレータを介在させながら、前記引き出し電極が露出するように、かつ前記活物質電極の正電極と負電極とが交互になるように積層した2層以上の積層体を有するエネルギーデバイスと、
前記モジュール基板上に配置され、前記エネルギーデバイスから供給される電源により発光するLED素子を特定方向に複数個並べたLEDブロック部を前記特定方向と直交する方向に複数個並べたLEDモジュールと、
前記モジュール基板上に配置され、前記エネルギーデバイスを充電するためのチャージャー回路と、
前記モジュール基板上に配置され、前記LED素子の発光を制御する制御回路と
を備え、
前記LED素子に電源を供給する電源供給部のプラス端から前記LED素子までの配線長と前記LED素子から前記電源供給部のマイナス端までの配線長が各LED素子についてほぼ等しいことを特徴とするLEDフラッシュモジュール。 - 前記LEDモジュールは、くし形を組み合わせた第1の配線パターンおよび第2の配線パターンを備え、前記LED素子は、前記第1の配線パターン上に実装され、かつ前記第2の配線パターンとワイヤーボンディングされることを特徴とする請求項1に記載のLEDフラッシュモジュール。
- 前記LEDモジュールは、くし形を組み合わせた第1の配線パターンおよび第2の配線パターンを備え、
前記LEDブロック部は、前記LED素子を実装した浮き島を有し、かつ前記LED素子は、前記第1の配線パターンおよび前記第2の配線パターンとそれぞれワイヤーボンディングされることを特徴とする請求項1に記載のLEDフラッシュモジュール。 - 前記モジュール基板の表面上に前記LEDモジュールが実装され、前記モジュール基板の裏面上に前記チャージャー回路及び前記制御回路が実装されていることを特徴とする請求項1に記載のLEDフラッシュモジュール。
- 前記制御回路は、複数個の前記LED素子のうち所望の前記LED素子を選択的に点灯可能であることを特徴とする請求項1に記載のLEDフラッシュモジュール。
- 前記LEDブロック部単位で閉じた領域となるように前記LED素子の周りに白樹脂の土手が8の字状に塗布され、その8の字状の土手の中に蛍光体層が塗布されていることを特徴とする請求項1に記載のLEDフラッシュモジュール。
- 前記LED素子の周りに白樹脂の土手が矩形に塗布され、前記LEDブロック部単位で閉じた領域となるように前記矩形の土手の中に仕切となる土手が塗布され、その仕切られた土手の中に蛍光体層が塗布されていることを特徴とする請求項1に記載のLEDフラッシュモジュール。
- 前記LEDブロック部単位で閉じた領域となるように前記LED素子の周りに白樹脂の土手が矩形に塗布され、その矩形の土手の中に蛍光体層が塗布されていることを特徴とする請求項1に記載のLEDフラッシュモジュール。
- 前記エネルギーデバイスは、電気二重層キャパシタであることを特徴とする請求項1に記載のLEDフラッシュモジュール。
- 前記エネルギーデバイスは、リチウムイオンキャパシタであることを特徴とする請求項1に記載のLEDフラッシュモジュール。
- 前記エネルギーデバイスは、リチウムイオン電池であることを特徴とする請求項1に記載のLEDフラッシュモジュール。
- 1個又は複数個の前記LED素子ごとにスイッチを設け、
前記制御回路は、前記スイッチを個別に制御することで所望の前記LED素子を選択的に点灯させることを特徴とする請求項1に記載のLEDフラッシュモジュール。
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