ＬＥＤモジュール
【課題】 構成が単純で、放熱特性に優れ、かつＬＥＤ発光装置として要求される各種電源電圧の要求に対応できるＬＥＤモジュール求められていた。
【解決手段】 少なくとも３個の金属部材間に２層以上の絶縁部材を挟んで一体化した基体部材を形成し、前記基体部材の複数の面には前記絶縁部材を挟んだ金属部材間に複数のＬＥＤを実装し、前記基体部材を構成する２個の金属部材を駆動電圧供給用の電源端子としたことで、ＬＥＤの接続を、直列と並列の組み合わせを可能とした。
【解決手段】 少なくとも３個の金属部材間に２層以上の絶縁部材を挟んで一体化した基体部材を形成し、前記基体部材の複数の面には前記絶縁部材を挟んだ金属部材間に複数のＬＥＤを実装し、前記基体部材を構成する２個の金属部材を駆動電圧供給用の電源端子としたことで、ＬＥＤの接続を、直列と並列の組み合わせを可能とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は少なくとも３個の金属部材間に２層以上の絶縁部材を挟んで一体化した基体部材を形成し、前記基体部材の複数の面には前記絶縁部材を挟んだ金属部材間に複数のＬＥＤを実装し、前記基体部材を構成する２個の金属部材を駆動電圧供給用の電源端子とすることで、高輝度の照明が可能で、放熱特性が良いＬＥＤモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体発光素子としてのＬＥＤ素子（以下ＬＥＤと略記する）は半導体素子であるため、長寿命で優れた駆動特性を有し、さらに小型で発光効率が良く、鮮やかな発光色を有することから、表示装置のバックライトや照明装置等に広く利用されるようになってきている。
【０００３】
特に近年、複数のＬＥＤを実装し、高輝度の照明が可能で、優れた放熱特性を有するＬＥＤ発光装置に用いるための、放熱特性を考慮したＬＥＤモジュールの提案がある（例えば特許文献１）。
【０００４】
以下従来のＬＥＤモジュールに付いて説明する。なお、理解し易いように発明の趣旨を外さない範囲において図面を一部簡略化し、また部品名称も本願にそろえている。特許文献１には放熱性を改良したＬＥＤモジュールが記載されている。図１６、図１７は、何れも特許文献１に記載されたＬＥＤモジュール２００，３００の斜視図であり、図１６に記載されたＬＥＤモジュール２００は２個の長方形の金属部材２０３を絶縁部材２０２を間に挟んで一体化して積層体２０５を形成し、前記２個の金属部材２０３を電極としてＬＥＤ２１１をフリップチップ実装してＬＥＤモジュール２００を構成している。また図１７に記載されたＬＥＤモジュール３００は２個の金属部材３０３を絶縁部材３０２を間に挟んで一体化して積層体３０５を形成し、積層体３０５の２辺にＬＥＤ３１１をフリップチップ実装してＬＥＤモジュール３００を構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】再公表特許―ＷＯ２００６−０７０４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された従来のＬＥＤモジュールは、２個の金属部材を絶縁部材間に挟んで一体化して積層体を形成し、前記２個の金属部材を電極としてＬＥＤをフリップチップ実装しているので、ＬＥＤを金属部材に直接実装しているため、すぐれた放熱特性を有し、かつ構成も簡単となる長所を有するが、２個の金属部材を絶縁部材を間に挟んで一体化して積層体を形成し、前記２個の金属部材を電極としてＬＥＤをフリップチップ実装しているので、複数のＬＥＤの実装構造としては、並列配線の接続に限られていた。
【０００７】
しかし、これらのＬＥＤモジュールを搭載するＬＥＤ発光装置としいては、色々な電源電圧によって駆動される装置が要求されるのに対し、従来技術におけるＬＥＤモジュール２００，３００では、全てのＬＥＤが並列配線の接続となっているため、電源電圧がＬＥＤ１個分の電圧、すなわち３Ｖ程度の電源電圧にしか対応できず、ＬＥＤ発光装置に要求される色々な電源電圧に対応することができなかった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、上記従来例の欠点を解消し、構成が単純で、放熱特性に優れ、かつＬＥＤ発光装置として要求される各種電源電圧の要求に対応できるＬＥＤモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明におけるＬＥＤモジュールの構成は、下記の通りである。
少なくとも３個の金属部材間に２層以上の絶縁部材を挟んで一体化した基体部材を形成し、前記基体部材の複数の面には前記絶縁部材を挟んだ金属部材間に複数のＬＥＤを実装し、前記基体部材を構成する２個の金属部材を駆動電圧供給用の電源端子としたことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、絶縁部材によって分離される金属部材が３個以上になるため、絶縁部材を挟んだ金属部材間に実装される複数のＬＥＤを直列配線接続とすることができ、直列配線接続されるＬＥＤの個数を変化させることで、各種電源電圧の要求に対応できるＬＥＤモジュールを提供することができる。
【００１１】
前記基体部材を形成する金属部材または絶縁部材は屈曲形状を有すると良い。
【００１２】
前記基体部材の複数の面に実装された複数のＬＥＤは、直列接続構成をなすと良い。
【００１３】
前記基体部材の各面には１つの絶縁部材を挟んだ２個の金属部材間に複数のＬＥＤが並列接続構成に実装されており、各面に実装された並列接続構成のＬＥＤ同士が直列接続構成されていると良い。
【００１４】
上記構成によれば、ＬＥＤの構成を、直列配線と、並列配線との組み合せを自由に選択させることができるため、さらに各種電源電圧の要求に対応できるＬＥＤモジュールを提供することができる。
【００１５】
前記絶縁部材がクロス形状に配設され、前記絶縁部材のクロス形状によって形成された４個のコーナー部に４個の矩形状の金属部材が配設されていると良い。
【発明の効果】
【００１６】
上記の如く本発明によれば、絶縁部材によって分離される金属部材が３個以上になるため、絶縁部材を挟んだ金属部材間に実装される複数のＬＥＤを直列配線接続とすることができ、直列配線接続されるＬＥＤの個数を変化させることで、各種電源電圧の要求に対応できるＬＥＤモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態におけるＬＥＤモジュールの右面側から見た斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるＬＥＤモジュールの左面側から見た斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるＬＥＤモジュールの上面図である。
【図４】図１に示すＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤの電気的接続図である。
【図５】本発明の第２実施形態におけるＬＥＤモジュールの右面側から見た斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態におけるＬＥＤモジュールの左面側から見た斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態におけるＬＥＤモジュールの上面図である。
【図８】図５に示すＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤの電気的接続図である。
【図９】本発明の第３実施形態におけるＬＥＤモジュールの斜視図である。
【図１０】図９に示す基体部材の斜視図である。
【図１１】図９に示すＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤの電気的接続図である。
【図１２】本発明の第４実施形態におけるＬＥＤモジュールの斜視図である。
【図１３】図１２に示すＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤの電気的接続図である。
【図１４】本発明の第５実施形態におけるＬＥＤモジュールの斜視図である。
【図１５】図１４に示すＬＥＤモジュールの分解斜視図である。
【図１６】従来のＬＥＤモジュールの斜視図である。
【図１７】従来のＬＥＤモジュールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下図面により、本発明の実施形態を説明する。図１、図２、図３、図４は本発明の第１実施形態におけるＬＥＤモジュールを示し、図１はＬＥＤモジュール１０の右面側から見た斜視図、図２はＬＥＤモジュール１０の左面側から見た斜視図、図３は上面図、図４はＬＥＤの電気的接続図である。なお、ＬＥＤ直列接続の各中間点を結ぶ結線は省略している。ＬＥＤモジュール１０は、３個の金属部材３ａ，３ｂ，３ｃに間に２層の絶縁部材２ａ，２ｂを挟んで固着一体化した基体部材５を構成し、図１に示す基体部材５の右面側には金属部材３ａ，３ｂ間に絶縁部材２ａを挟んで４個のＬＥＤ１ａ，１ｂ，１ｃ、１ｄがフリップチップ実装（以後ＦＣ実装とする）されており、図２に示す基体部材５の左面側には金属部材３ｂ，３ｃ間に絶縁部材２ｂを挟んで４個のＬＥＤ１ｅ，１ｆ，１ｇ、１ｈがＦＣ実装されている。図３の上面図に示す如く、ＬＥＤモジュール１０の左右の面には、ＬＥＤ１ａとＬＥＤ１ｅが見えるように段差がずれた状態で、ＬＥＤが実装されている。
【００１９】
（第１実施形態の電気的接続）
ＬＥＤモジュール１０における電気的接続は、図１に示す如く、ＬＥＤ１ａ〜１ｄは金属部材３ａ、３ｂによって並列接続されており、また図２示す如く、ＬＥＤ群１ｅ〜１ｈは金属部材３ｂ、３ｃによって並列接続されている。そしてＬＥＤ群１ａ〜１ｄとＬＥＤ群１ｅ〜１ｈとは直列接続されており、この状態を示す電気的接続図が図４である。そして金属部材３ａと金属部材３ｃを電源端子Ａ、Ｂ（図４では○で表示）とし、電源端子Ａ（金属部材３ａ）にプラス電圧（＋）、電源端子Ｂ（金属部材３ｃ）にマイナス電圧（−）を供給することによって、すべてのＬＥＤ１ａ〜１ｈが点灯する。
【００２０】
上記実施形態における供給電圧はＬＥＤ２個が直列接続となるため、電源端子には６Ｖの電圧を印加することになる。また、ＬＥＤ群１ａ〜１ｄは金属部材３ａ，３ｂを通じて放熱され、ＬＥＤ群１ｅ〜１ｈは金属部材３ｂ，３ｃを通じて放熱される。
【００２１】
（第２実施形態）
図５〜図８により第２実施形態を説明する。図５〜図８は本発明の第２実施形態におけるＬＥＤモジュール２０を示し、図５はＬＥＤモジュール２０の、右面側から見た斜視図、図６はＬＥＤモジュール２０の左面側から見た斜視図、図７は上面図、図８はＬＥＤの電気的接続図である。なお、ＬＥＤ直列接続の各中間点を結ぶ結線は省略している。上記第２実施形態における図５〜図８に示すＬＥＤモジュール２０の基本的構成は第１実施形態における図１〜図４に示すＬＥＤモジュール１０と同じであり、同一要素には同一暗号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
第２実施形態におけるＬＥＤモジュール２０が第１実施形態におけるＬＥＤモジュール１０と異なるところはＬＥＤの配置であり、図１ではＬＥＤ１ａ〜１ｄが全て金属部材３ａと３ｂ間に並列接続され、また図２に示す如くＬＥＤ１ｅ〜１ｈが全て金属部材３ｂと３ｃ間に並列接続されていたに対し、図５ではＬＥＤ１ａと１ｃとが金属部材３ａと３ｂ間に並列接続され、またＬＥＤ１ｂと１ｄとが金属部材３ｂと３ｃ間に並列接続されることにより、並列接続されたＬＥＤ１ａ、１ｃと、並列接続されたＬＥＤ１ｂ、１ｄとが直列接続されている。
【００２３】
同様に図６ではＬＥＤ１ｅと１ｇとが金属部材３ａと３ｂ間に並列接続され、またＬＥＤ１ｆと１ｈとが金属部材３ｂと３ｃ間に並列接続されることにより、並列接続されたＬＥＤ１ｅ、１ｇと、並列接続されたＬＥＤ１ｆ、１ｈとが直列接続されている。すなわちＬＥＤモジュール１０では基体部材５の左右両面で各４個のＬＥＤが並列接続され、左右両面の並列接続されたＬＥＤクループどうしが直列接続される構成となっていたのに対し、ＬＥＤモジュール２０では基体部材５の右側面においては、それぞれ並列接続されたＬＥＤ１ａと１ｃ、ＬＥＤ１ｂと１ｄとが直列接続されている。また基体部材５の左側面においては、それぞれ並列接続されたＬＥＤ１ｅと１ｇ、ＬＥＤ１ｆと１ｈとが直列接続されている。この結果図７に示す上面図では基板部材５の右面にはＬＥＤ１ａと１ｂが見えており、左面にはＬＥＤ１ｅとＬＥＤ１ｆが見えている。
【００２４】
すなわち、ＬＥＤモジュール１０では基板部材５の片ずつでは４個のＬＥＤが並列接続され、両面を合わせて４組の直列接続が完了していたのに対し、ＬＥＤモジュール２０ではそれぞれ片面ずつで２組の直列接続が完成し、両面を合わせて直４組の直列接続が完了している。この状態を示す電気的接続図が図８であり、図４に示すＬＥＤ発光装置１０の電気的接続図と同一の形状となっているが、各ＬＥＤの配置がことなっている。また電源端子Ａ、Ｂが金属部材３ａと金属部材３ｃであり、供給電圧が６ＶであることはＬＥＤ発光装置１０と同じである。
このＬＥＤモジュール２０のＬＥＤモジュール１０に対する効果の差異としては、放熱経路の違いであり、ＬＥＤモジュール１０では基板部材５の両面の放熱経路が各々２個の金属部材を使用していたのに対し、ＬＥＤモジュール２０では基板部材５の両面の放熱経路が何れも３個の金属部材全て使用しており、放熱効果において少し有利である。
【００２５】
（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態を説明する。図９、図１０、図１１は本発明の第３実施形態におけるＬＥＤモジュールを示し、図９はＬＥＤモジュール３０の斜視図、図１０はＬＥＤモジュール３０における基体部材３５の斜視図、図１１はＬＥＤモジュール３０におけるＬＥＤの電気的接続図である。図１０に示す如く基体部材３５は４個の金属部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄと３層の絶縁部材３２ａ、３２ｂ、３２ｃによって構成されており、金属部材３３ａ、３３ｂは矩形の同一形状で、金属部材３３ｃ、３３ｄは屈曲した同一形状となっており、また絶縁部材３２ａ、３２ｃは屈曲した同一形状で、絶縁部材３２ｂは平面形状をしている。
【００２６】
そして、基体部材３５の右側面には金属部材３３ａ，３３ｃ間にＬＥＤ１ａがＦＣ実装され、同様に左側面には金属部材３３ｂ、３３ｄ間にＬＥＤ１ｂがＦＣ実装され、さらに上面には金属部材３３ｃ、３３ｄ間にＬＥＤ１ｃがＦＣ実装されている。
【００２７】
（第３実施形態の電気的接続）
ＬＥＤモジュール３０における電気的接続は、図１１に示す如く、ＬＥＤ１ａ〜１ｃは金属部材３３ａ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｂによって直列接続されており、金属部材３３ａと金属部材３３ｂを電源端子Ａ、Ｂとし、電源端子Ａ（金属部材３３ａ）にプラス電圧（＋）、電源端子Ｂ（金属部材３３ｂ）にマイナス電圧（−）を供給することによって、すべてのＬＥＤ１ａ〜１ｃが点灯する。上記実施形態における供給電圧はＬＥＤ３個が直列接続となるため、電源端子には９Ｖの電圧を印加することになる。また、ＬＥＤ群１ａ〜１ｃは金属部材３３ａ〜３ｄを通じて放熱される
【００２８】
（第４実施形態）
次に本発明の第４実施形態を説明する。図１２、図１３は本発明の第４実施形態におけるＬＥＤモジュールを示し、図１２はＬＥＤモジュール４０の斜視図、図１３ＬＥＤモジュール４０におけるＬＥＤの電気的接続図である。なお、ＬＥＤ直列接続の各中間点を結ぶ結線は省略している。図１２に示すＬＥＤモジュール４０の基本的構成は図９に示す第３実施形態のＬＥＤモジュール３０と同じであり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。ＬＥＤモジュール４０においてＬＥＤモジュール３０と異なるところは、基体部材の形状は同じだが、ＬＥＤモジュール４０は基体部材４５奥行きの長さを長くして、各面に配置するＬＥＤの数を多くしてことである。
【００２９】
すなわち、ＬＥＤモジュール４０の基体部材４５における４個の金属部材４３ａ、４３ｂ、４３ｃ，４３ｄは、ＬＥＤモジュール３０の基体部材３５における４個の金属部材３３ａ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｂと同一形状で、奥行きの長さが長くなっており、また、３個の絶縁部材４２ａ、４２ｂ，４２ｃもＬＥＤモジュール３０の絶縁部材３２ａ、３２ｂ、３２ｃと同一形状で、奥行きの長さが長くなっている。このため、長くなった各面に配設するＬＥＤの数が３倍に増加し、ＬＥＤモジュール３０におけるＬＥＤａ、ＬＥＤｂ，ＬＥＤｃの組み合わせが３組に増加している。
【００３０】
（第４実施形態の電気的接続）
ＬＥＤモジュール４０における電気的接続は、図１３に示す如く、３組のＬＥＤ１ａ〜１ｃは各組ごとに金属部材４３ａ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｂによって直列接続されており、また３組どうしは並列接続されている。そして金属部材４３ａと金属部材４３ｂを電源端子Ａ、Ｂとし、電源端子Ａ（金属部材４３ａ）にプラス電圧（＋）、電源端子Ｂ（金属部材４３ｂ）にマイナス電圧（−）を供給することによって、並列接続された３組のＬＥＤ１ａ〜１ｃが点灯する。上記実施形態における供給電圧はＬＥＤ３個が直列接続となるため、電源端子には９Ｖの電圧を印加することになる。また、３組のＬＥＤ群１ａ〜１ｃは金属部材４３ａ〜４３ｄを通じて放熱される。すなわち、ＬＥＤモジュール４０はＬＥＤモジュール３０に比べて約３倍の明るさで照明することができる。
【００３１】
（第５実施形態）
次に本発明の第５実施形態を説明する。図１４、図１５は本発明の第５実施形態におけるＬＥＤモジュールを示し、図１４はＬＥＤモジュール５０の斜視図、図１５はＬＥＤモジュール４０の組み立て状態を示す分解斜視図である。図１４に示すＬＥＤモジュール５０の基本的構成は図９に示す第３実施形態のＬＥＤモジュール３０と同じであり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。ＬＥＤモジュール４０においてＬＥＤモジュール３０と異なるところは、基体部材の構成の違いであり、ＬＥＤモジュール５０の基体部材５５の構成は４個の金属部材５３ａ〜５３ｄは全て矩形形状となっており、金属部材５３ａ、５３ｂは同一形状で、金属部材５３ｃ、５３ｄが同一形状となっている。
【００３２】
また図１５に示すごとく、絶縁部材は２個で構成されており、絶縁性部材５２ａは矩形形状で、絶縁部材５２ｂ断面が逆Ｔ字形状となっている。組み立て方としては、図１５に矢印で示す如く、絶縁部材５２ａの両側に金属部材５３ａ、５３ｂを接着固定し、また絶縁部材５２ｂの逆Ｔ字形状の両側に金属部材５３ｃ、５３ｄを接着固定して２個のブロックを構成する。そしてこの２個のブロックを図１５に矢印で示す方向で接着固定することにより、図１４に示す基体部材５５が完成し、この基体部材５５にＬＥＤモジュール３０と同じ方向から３個のＬＥＤ１ａ，１ｂ，１ｃをＦＣ実装することによってＬＥＤモジュール５０が完成する。
【００３３】
ＬＥＤモジュール５０の電気的接続図は図１１に示すＬＥＤモジュール３０とおなじであり、また電源端子Ａ，Ｂの構成も同じなので、重複説明は省略する。
このＬＥＤモジュール５０のＬＥＤモジュール３０に対する効果としては、金属部材の形状がすべて矩形形状と単純化でき、また絶縁部材の形状も単純化できることと、基体部材５５の組み立てが２ブロックの合体で出来る等、製造工程上の効果がある。
【００３４】
上記の如く本発明においては、放熱性の良い金属部材と絶縁部材を積層して基体部材とし、この基体部材の積層数を多くしてＬＥＤの実装を直列、並列の組み合わせを可能にすることによって、高輝度で放熱性の良いＬＥＤモジュールを提供することができる。また、本発明に用いる基体部材としては、放熱性が良く、且つＬＥＤの実装性も良いことが要求されるので、放熱性の良い金属部材の表面の、少なくともＬＥＤを実装する部分にボンディング性の良い金属層をメッキしておくと良い。
【符号の説明】
【００３５】
１ａ〜１ｈ、２１１，３１１ ＬＥＤ
２ａ〜２ｃ、３２ａ〜３２ｃ、４２ａ〜４２ｃ 絶縁部材
５２ａ，５２ｂ２０２、３０２ 絶縁部材
３ａ〜３ｃ、３３ａ〜３３ｄ、４３ａ〜４３ｄ、 金属部材
５３ａ〜５３ｄ、２０３，３０３ 金属部材
５、３５、４５，５５ 基体部材
１０、２０、３０、４０、５０ ＬＥＤモジュール
２００，３００ ＬＥＤモジュール
２０５，３０５ 積層体
Ａ，Ｂ 電源端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は少なくとも３個の金属部材間に２層以上の絶縁部材を挟んで一体化した基体部材を形成し、前記基体部材の複数の面には前記絶縁部材を挟んだ金属部材間に複数のＬＥＤを実装し、前記基体部材を構成する２個の金属部材を駆動電圧供給用の電源端子とすることで、高輝度の照明が可能で、放熱特性が良いＬＥＤモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体発光素子としてのＬＥＤ素子（以下ＬＥＤと略記する）は半導体素子であるため、長寿命で優れた駆動特性を有し、さらに小型で発光効率が良く、鮮やかな発光色を有することから、表示装置のバックライトや照明装置等に広く利用されるようになってきている。
【０００３】
特に近年、複数のＬＥＤを実装し、高輝度の照明が可能で、優れた放熱特性を有するＬＥＤ発光装置に用いるための、放熱特性を考慮したＬＥＤモジュールの提案がある（例えば特許文献１）。
【０００４】
以下従来のＬＥＤモジュールに付いて説明する。なお、理解し易いように発明の趣旨を外さない範囲において図面を一部簡略化し、また部品名称も本願にそろえている。特許文献１には放熱性を改良したＬＥＤモジュールが記載されている。図１６、図１７は、何れも特許文献１に記載されたＬＥＤモジュール２００，３００の斜視図であり、図１６に記載されたＬＥＤモジュール２００は２個の長方形の金属部材２０３を絶縁部材２０２を間に挟んで一体化して積層体２０５を形成し、前記２個の金属部材２０３を電極としてＬＥＤ２１１をフリップチップ実装してＬＥＤモジュール２００を構成している。また図１７に記載されたＬＥＤモジュール３００は２個の金属部材３０３を絶縁部材３０２を間に挟んで一体化して積層体３０５を形成し、積層体３０５の２辺にＬＥＤ３１１をフリップチップ実装してＬＥＤモジュール３００を構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】再公表特許―ＷＯ２００６−０７０４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された従来のＬＥＤモジュールは、２個の金属部材を絶縁部材間に挟んで一体化して積層体を形成し、前記２個の金属部材を電極としてＬＥＤをフリップチップ実装しているので、ＬＥＤを金属部材に直接実装しているため、すぐれた放熱特性を有し、かつ構成も簡単となる長所を有するが、２個の金属部材を絶縁部材を間に挟んで一体化して積層体を形成し、前記２個の金属部材を電極としてＬＥＤをフリップチップ実装しているので、複数のＬＥＤの実装構造としては、並列配線の接続に限られていた。
【０００７】
しかし、これらのＬＥＤモジュールを搭載するＬＥＤ発光装置としいては、色々な電源電圧によって駆動される装置が要求されるのに対し、従来技術におけるＬＥＤモジュール２００，３００では、全てのＬＥＤが並列配線の接続となっているため、電源電圧がＬＥＤ１個分の電圧、すなわち３Ｖ程度の電源電圧にしか対応できず、ＬＥＤ発光装置に要求される色々な電源電圧に対応することができなかった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、上記従来例の欠点を解消し、構成が単純で、放熱特性に優れ、かつＬＥＤ発光装置として要求される各種電源電圧の要求に対応できるＬＥＤモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明におけるＬＥＤモジュールの構成は、下記の通りである。
少なくとも３個の金属部材間に２層以上の絶縁部材を挟んで一体化した基体部材を形成し、前記基体部材の複数の面には前記絶縁部材を挟んだ金属部材間に複数のＬＥＤを実装し、前記基体部材を構成する２個の金属部材を駆動電圧供給用の電源端子としたことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、絶縁部材によって分離される金属部材が３個以上になるため、絶縁部材を挟んだ金属部材間に実装される複数のＬＥＤを直列配線接続とすることができ、直列配線接続されるＬＥＤの個数を変化させることで、各種電源電圧の要求に対応できるＬＥＤモジュールを提供することができる。
【００１１】
前記基体部材を形成する金属部材または絶縁部材は屈曲形状を有すると良い。
【００１２】
前記基体部材の複数の面に実装された複数のＬＥＤは、直列接続構成をなすと良い。
【００１３】
前記基体部材の各面には１つの絶縁部材を挟んだ２個の金属部材間に複数のＬＥＤが並列接続構成に実装されており、各面に実装された並列接続構成のＬＥＤ同士が直列接続構成されていると良い。
【００１４】
上記構成によれば、ＬＥＤの構成を、直列配線と、並列配線との組み合せを自由に選択させることができるため、さらに各種電源電圧の要求に対応できるＬＥＤモジュールを提供することができる。
【００１５】
前記絶縁部材がクロス形状に配設され、前記絶縁部材のクロス形状によって形成された４個のコーナー部に４個の矩形状の金属部材が配設されていると良い。
【発明の効果】
【００１６】
上記の如く本発明によれば、絶縁部材によって分離される金属部材が３個以上になるため、絶縁部材を挟んだ金属部材間に実装される複数のＬＥＤを直列配線接続とすることができ、直列配線接続されるＬＥＤの個数を変化させることで、各種電源電圧の要求に対応できるＬＥＤモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態におけるＬＥＤモジュールの右面側から見た斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるＬＥＤモジュールの左面側から見た斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるＬＥＤモジュールの上面図である。
【図４】図１に示すＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤの電気的接続図である。
【図５】本発明の第２実施形態におけるＬＥＤモジュールの右面側から見た斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態におけるＬＥＤモジュールの左面側から見た斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態におけるＬＥＤモジュールの上面図である。
【図８】図５に示すＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤの電気的接続図である。
【図９】本発明の第３実施形態におけるＬＥＤモジュールの斜視図である。
【図１０】図９に示す基体部材の斜視図である。
【図１１】図９に示すＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤの電気的接続図である。
【図１２】本発明の第４実施形態におけるＬＥＤモジュールの斜視図である。
【図１３】図１２に示すＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤの電気的接続図である。
【図１４】本発明の第５実施形態におけるＬＥＤモジュールの斜視図である。
【図１５】図１４に示すＬＥＤモジュールの分解斜視図である。
【図１６】従来のＬＥＤモジュールの斜視図である。
【図１７】従来のＬＥＤモジュールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下図面により、本発明の実施形態を説明する。図１、図２、図３、図４は本発明の第１実施形態におけるＬＥＤモジュールを示し、図１はＬＥＤモジュール１０の右面側から見た斜視図、図２はＬＥＤモジュール１０の左面側から見た斜視図、図３は上面図、図４はＬＥＤの電気的接続図である。なお、ＬＥＤ直列接続の各中間点を結ぶ結線は省略している。ＬＥＤモジュール１０は、３個の金属部材３ａ，３ｂ，３ｃに間に２層の絶縁部材２ａ，２ｂを挟んで固着一体化した基体部材５を構成し、図１に示す基体部材５の右面側には金属部材３ａ，３ｂ間に絶縁部材２ａを挟んで４個のＬＥＤ１ａ，１ｂ，１ｃ、１ｄがフリップチップ実装（以後ＦＣ実装とする）されており、図２に示す基体部材５の左面側には金属部材３ｂ，３ｃ間に絶縁部材２ｂを挟んで４個のＬＥＤ１ｅ，１ｆ，１ｇ、１ｈがＦＣ実装されている。図３の上面図に示す如く、ＬＥＤモジュール１０の左右の面には、ＬＥＤ１ａとＬＥＤ１ｅが見えるように段差がずれた状態で、ＬＥＤが実装されている。
【００１９】
（第１実施形態の電気的接続）
ＬＥＤモジュール１０における電気的接続は、図１に示す如く、ＬＥＤ１ａ〜１ｄは金属部材３ａ、３ｂによって並列接続されており、また図２示す如く、ＬＥＤ群１ｅ〜１ｈは金属部材３ｂ、３ｃによって並列接続されている。そしてＬＥＤ群１ａ〜１ｄとＬＥＤ群１ｅ〜１ｈとは直列接続されており、この状態を示す電気的接続図が図４である。そして金属部材３ａと金属部材３ｃを電源端子Ａ、Ｂ（図４では○で表示）とし、電源端子Ａ（金属部材３ａ）にプラス電圧（＋）、電源端子Ｂ（金属部材３ｃ）にマイナス電圧（−）を供給することによって、すべてのＬＥＤ１ａ〜１ｈが点灯する。
【００２０】
上記実施形態における供給電圧はＬＥＤ２個が直列接続となるため、電源端子には６Ｖの電圧を印加することになる。また、ＬＥＤ群１ａ〜１ｄは金属部材３ａ，３ｂを通じて放熱され、ＬＥＤ群１ｅ〜１ｈは金属部材３ｂ，３ｃを通じて放熱される。
【００２１】
（第２実施形態）
図５〜図８により第２実施形態を説明する。図５〜図８は本発明の第２実施形態におけるＬＥＤモジュール２０を示し、図５はＬＥＤモジュール２０の、右面側から見た斜視図、図６はＬＥＤモジュール２０の左面側から見た斜視図、図７は上面図、図８はＬＥＤの電気的接続図である。なお、ＬＥＤ直列接続の各中間点を結ぶ結線は省略している。上記第２実施形態における図５〜図８に示すＬＥＤモジュール２０の基本的構成は第１実施形態における図１〜図４に示すＬＥＤモジュール１０と同じであり、同一要素には同一暗号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
第２実施形態におけるＬＥＤモジュール２０が第１実施形態におけるＬＥＤモジュール１０と異なるところはＬＥＤの配置であり、図１ではＬＥＤ１ａ〜１ｄが全て金属部材３ａと３ｂ間に並列接続され、また図２に示す如くＬＥＤ１ｅ〜１ｈが全て金属部材３ｂと３ｃ間に並列接続されていたに対し、図５ではＬＥＤ１ａと１ｃとが金属部材３ａと３ｂ間に並列接続され、またＬＥＤ１ｂと１ｄとが金属部材３ｂと３ｃ間に並列接続されることにより、並列接続されたＬＥＤ１ａ、１ｃと、並列接続されたＬＥＤ１ｂ、１ｄとが直列接続されている。
【００２３】
同様に図６ではＬＥＤ１ｅと１ｇとが金属部材３ａと３ｂ間に並列接続され、またＬＥＤ１ｆと１ｈとが金属部材３ｂと３ｃ間に並列接続されることにより、並列接続されたＬＥＤ１ｅ、１ｇと、並列接続されたＬＥＤ１ｆ、１ｈとが直列接続されている。すなわちＬＥＤモジュール１０では基体部材５の左右両面で各４個のＬＥＤが並列接続され、左右両面の並列接続されたＬＥＤクループどうしが直列接続される構成となっていたのに対し、ＬＥＤモジュール２０では基体部材５の右側面においては、それぞれ並列接続されたＬＥＤ１ａと１ｃ、ＬＥＤ１ｂと１ｄとが直列接続されている。また基体部材５の左側面においては、それぞれ並列接続されたＬＥＤ１ｅと１ｇ、ＬＥＤ１ｆと１ｈとが直列接続されている。この結果図７に示す上面図では基板部材５の右面にはＬＥＤ１ａと１ｂが見えており、左面にはＬＥＤ１ｅとＬＥＤ１ｆが見えている。
【００２４】
すなわち、ＬＥＤモジュール１０では基板部材５の片ずつでは４個のＬＥＤが並列接続され、両面を合わせて４組の直列接続が完了していたのに対し、ＬＥＤモジュール２０ではそれぞれ片面ずつで２組の直列接続が完成し、両面を合わせて直４組の直列接続が完了している。この状態を示す電気的接続図が図８であり、図４に示すＬＥＤ発光装置１０の電気的接続図と同一の形状となっているが、各ＬＥＤの配置がことなっている。また電源端子Ａ、Ｂが金属部材３ａと金属部材３ｃであり、供給電圧が６ＶであることはＬＥＤ発光装置１０と同じである。
このＬＥＤモジュール２０のＬＥＤモジュール１０に対する効果の差異としては、放熱経路の違いであり、ＬＥＤモジュール１０では基板部材５の両面の放熱経路が各々２個の金属部材を使用していたのに対し、ＬＥＤモジュール２０では基板部材５の両面の放熱経路が何れも３個の金属部材全て使用しており、放熱効果において少し有利である。
【００２５】
（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態を説明する。図９、図１０、図１１は本発明の第３実施形態におけるＬＥＤモジュールを示し、図９はＬＥＤモジュール３０の斜視図、図１０はＬＥＤモジュール３０における基体部材３５の斜視図、図１１はＬＥＤモジュール３０におけるＬＥＤの電気的接続図である。図１０に示す如く基体部材３５は４個の金属部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄと３層の絶縁部材３２ａ、３２ｂ、３２ｃによって構成されており、金属部材３３ａ、３３ｂは矩形の同一形状で、金属部材３３ｃ、３３ｄは屈曲した同一形状となっており、また絶縁部材３２ａ、３２ｃは屈曲した同一形状で、絶縁部材３２ｂは平面形状をしている。
【００２６】
そして、基体部材３５の右側面には金属部材３３ａ，３３ｃ間にＬＥＤ１ａがＦＣ実装され、同様に左側面には金属部材３３ｂ、３３ｄ間にＬＥＤ１ｂがＦＣ実装され、さらに上面には金属部材３３ｃ、３３ｄ間にＬＥＤ１ｃがＦＣ実装されている。
【００２７】
（第３実施形態の電気的接続）
ＬＥＤモジュール３０における電気的接続は、図１１に示す如く、ＬＥＤ１ａ〜１ｃは金属部材３３ａ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｂによって直列接続されており、金属部材３３ａと金属部材３３ｂを電源端子Ａ、Ｂとし、電源端子Ａ（金属部材３３ａ）にプラス電圧（＋）、電源端子Ｂ（金属部材３３ｂ）にマイナス電圧（−）を供給することによって、すべてのＬＥＤ１ａ〜１ｃが点灯する。上記実施形態における供給電圧はＬＥＤ３個が直列接続となるため、電源端子には９Ｖの電圧を印加することになる。また、ＬＥＤ群１ａ〜１ｃは金属部材３３ａ〜３ｄを通じて放熱される
【００２８】
（第４実施形態）
次に本発明の第４実施形態を説明する。図１２、図１３は本発明の第４実施形態におけるＬＥＤモジュールを示し、図１２はＬＥＤモジュール４０の斜視図、図１３ＬＥＤモジュール４０におけるＬＥＤの電気的接続図である。なお、ＬＥＤ直列接続の各中間点を結ぶ結線は省略している。図１２に示すＬＥＤモジュール４０の基本的構成は図９に示す第３実施形態のＬＥＤモジュール３０と同じであり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。ＬＥＤモジュール４０においてＬＥＤモジュール３０と異なるところは、基体部材の形状は同じだが、ＬＥＤモジュール４０は基体部材４５奥行きの長さを長くして、各面に配置するＬＥＤの数を多くしてことである。
【００２９】
すなわち、ＬＥＤモジュール４０の基体部材４５における４個の金属部材４３ａ、４３ｂ、４３ｃ，４３ｄは、ＬＥＤモジュール３０の基体部材３５における４個の金属部材３３ａ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｂと同一形状で、奥行きの長さが長くなっており、また、３個の絶縁部材４２ａ、４２ｂ，４２ｃもＬＥＤモジュール３０の絶縁部材３２ａ、３２ｂ、３２ｃと同一形状で、奥行きの長さが長くなっている。このため、長くなった各面に配設するＬＥＤの数が３倍に増加し、ＬＥＤモジュール３０におけるＬＥＤａ、ＬＥＤｂ，ＬＥＤｃの組み合わせが３組に増加している。
【００３０】
（第４実施形態の電気的接続）
ＬＥＤモジュール４０における電気的接続は、図１３に示す如く、３組のＬＥＤ１ａ〜１ｃは各組ごとに金属部材４３ａ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｂによって直列接続されており、また３組どうしは並列接続されている。そして金属部材４３ａと金属部材４３ｂを電源端子Ａ、Ｂとし、電源端子Ａ（金属部材４３ａ）にプラス電圧（＋）、電源端子Ｂ（金属部材４３ｂ）にマイナス電圧（−）を供給することによって、並列接続された３組のＬＥＤ１ａ〜１ｃが点灯する。上記実施形態における供給電圧はＬＥＤ３個が直列接続となるため、電源端子には９Ｖの電圧を印加することになる。また、３組のＬＥＤ群１ａ〜１ｃは金属部材４３ａ〜４３ｄを通じて放熱される。すなわち、ＬＥＤモジュール４０はＬＥＤモジュール３０に比べて約３倍の明るさで照明することができる。
【００３１】
（第５実施形態）
次に本発明の第５実施形態を説明する。図１４、図１５は本発明の第５実施形態におけるＬＥＤモジュールを示し、図１４はＬＥＤモジュール５０の斜視図、図１５はＬＥＤモジュール４０の組み立て状態を示す分解斜視図である。図１４に示すＬＥＤモジュール５０の基本的構成は図９に示す第３実施形態のＬＥＤモジュール３０と同じであり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。ＬＥＤモジュール４０においてＬＥＤモジュール３０と異なるところは、基体部材の構成の違いであり、ＬＥＤモジュール５０の基体部材５５の構成は４個の金属部材５３ａ〜５３ｄは全て矩形形状となっており、金属部材５３ａ、５３ｂは同一形状で、金属部材５３ｃ、５３ｄが同一形状となっている。
【００３２】
また図１５に示すごとく、絶縁部材は２個で構成されており、絶縁性部材５２ａは矩形形状で、絶縁部材５２ｂ断面が逆Ｔ字形状となっている。組み立て方としては、図１５に矢印で示す如く、絶縁部材５２ａの両側に金属部材５３ａ、５３ｂを接着固定し、また絶縁部材５２ｂの逆Ｔ字形状の両側に金属部材５３ｃ、５３ｄを接着固定して２個のブロックを構成する。そしてこの２個のブロックを図１５に矢印で示す方向で接着固定することにより、図１４に示す基体部材５５が完成し、この基体部材５５にＬＥＤモジュール３０と同じ方向から３個のＬＥＤ１ａ，１ｂ，１ｃをＦＣ実装することによってＬＥＤモジュール５０が完成する。
【００３３】
ＬＥＤモジュール５０の電気的接続図は図１１に示すＬＥＤモジュール３０とおなじであり、また電源端子Ａ，Ｂの構成も同じなので、重複説明は省略する。
このＬＥＤモジュール５０のＬＥＤモジュール３０に対する効果としては、金属部材の形状がすべて矩形形状と単純化でき、また絶縁部材の形状も単純化できることと、基体部材５５の組み立てが２ブロックの合体で出来る等、製造工程上の効果がある。
【００３４】
上記の如く本発明においては、放熱性の良い金属部材と絶縁部材を積層して基体部材とし、この基体部材の積層数を多くしてＬＥＤの実装を直列、並列の組み合わせを可能にすることによって、高輝度で放熱性の良いＬＥＤモジュールを提供することができる。また、本発明に用いる基体部材としては、放熱性が良く、且つＬＥＤの実装性も良いことが要求されるので、放熱性の良い金属部材の表面の、少なくともＬＥＤを実装する部分にボンディング性の良い金属層をメッキしておくと良い。
【符号の説明】
【００３５】
１ａ〜１ｈ、２１１，３１１ ＬＥＤ
２ａ〜２ｃ、３２ａ〜３２ｃ、４２ａ〜４２ｃ 絶縁部材
５２ａ，５２ｂ２０２、３０２ 絶縁部材
３ａ〜３ｃ、３３ａ〜３３ｄ、４３ａ〜４３ｄ、 金属部材
５３ａ〜５３ｄ、２０３，３０３ 金属部材
５、３５、４５，５５ 基体部材
１０、２０、３０、４０、５０ ＬＥＤモジュール
２００，３００ ＬＥＤモジュール
２０５，３０５ 積層体
Ａ，Ｂ 電源端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３個の金属部材間に２層以上の絶縁部材を挟んで一体化した基体部材を形成し、前記基体部材の複数の面には前記絶縁部材を挟んだ金属部材間に複数のＬＥＤを実装し、前記基体部材を構成する２個の金属部材を駆動電圧供給用の電源端子としたことを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項２】
前記基体部材を形成する金属部材または絶縁部材は屈曲形状を有する請求項１記載のＬＥＤモジュール。
【請求項３】
前記基体部材の複数の面に実装された複数のＬＥＤは、直列接続構成をなす請求項１または２項に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項４】
前記基体部材の各面には１つの絶縁部材を挟んだ２個の金属部材間に複数のＬＥＤが並列接続構成に実装されており、各面に実装された並列接続構成のＬＥＤ同士が直列接続構成されている請求項３記載のＬＥＤモジュール。
【請求項５】
前記絶縁部材がクロス形状に配設され、前記絶縁部材のクロス形状によって形成された４個のコーナー部に４個の矩形状の金属部材が配設されている請求項１記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１】
少なくとも３個の金属部材間に２層以上の絶縁部材を挟んで一体化した基体部材を形成し、前記基体部材の複数の面には前記絶縁部材を挟んだ金属部材間に複数のＬＥＤを実装し、前記基体部材を構成する２個の金属部材を駆動電圧供給用の電源端子としたことを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項２】
前記基体部材を形成する金属部材または絶縁部材は屈曲形状を有する請求項１記載のＬＥＤモジュール。
【請求項３】
前記基体部材の複数の面に実装された複数のＬＥＤは、直列接続構成をなす請求項１または２項に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項４】
前記基体部材の各面には１つの絶縁部材を挟んだ２個の金属部材間に複数のＬＥＤが並列接続構成に実装されており、各面に実装された並列接続構成のＬＥＤ同士が直列接続構成されている請求項３記載のＬＥＤモジュール。
【請求項５】
前記絶縁部材がクロス形状に配設され、前記絶縁部材のクロス形状によって形成された４個のコーナー部に４個の矩形状の金属部材が配設されている請求項１記載のＬＥＤモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−１０５９２２（Ｐ２０１３−１０５９２２Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４９２３０（Ｐ２０１１−２４９２３０）
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（０００１３１４３０）シチズン電子株式会社 (798)
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（０００１３１４３０）シチズン電子株式会社 (798)
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
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