特許 7007180 発光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-11

(45)【発行日】2022-01-24

(54)【発明の名称】発光装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/62 20100101AFI20220117BHJP

   H05K 1/14 20060101ALI20220117BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20220117BHJP

   F21V 23/00 20150101ALI20220117BHJP

   F21V 19/00 20060101ALI20220117BHJP

【ＦＩ】

H01L33/62

H05K1/14 G

F21S2/00 320

F21S2/00 311

F21V23/00 160

F21V19/00 150

F21V19/00 170

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2017249987

(22)【出願日】2017-12-26

(65)【公開番号】P2019117837

(43)【公開日】2019-07-18

【審査請求日】2020-10-14

(73)【特許権者】

【識別番号】596099446

【氏名又は名称】シーシーエス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(72)【発明者】

【氏名】中川 優作

【審査官】村川 雄一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０２６７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０３４２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０１４３２４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平１１－１６８２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０９４４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１１３８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３３８５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５２８６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１９８０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０２０５８７８６（ＣＮ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１８１４８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－００４３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２６７１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２２９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０５６１２７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２－３１４１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－００８９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２６７８３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ３３／００－３３／６４

Ｈ０５Ｋ １／００－ １／０２

Ｈ０５Ｋ １／１４； ３／３６

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ２３／００

Ｆ２１Ｖ１９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＬＥＤが実装される金属基板と、
前記金属基板上に重ねて搭載されるものであり、前記ＬＥＤに印加される電流を制御する制御回路が実装される樹脂基板と、
前記金属基板上に絶縁層を介して配線され、前記制御回路のプラス側接続端子と前記ＬＥＤのアノードとの間を接続する第１ラインと、
前記金属基板上に絶縁層を介して配線され、前記制御回路のマイナス側接続端子と前記ＬＥＤのカソードとの間を接続する第２ラインと、を備え、
前記第１ライン、及び、前記第２ラインが、前記金属基板上においてシンメトリーとなるように配線されていることを特徴とする発光装置。

【請求項2】

前記樹脂基板が、多層基板であり、前記金属基板側の少なくとも１つの層がビア又は前記金属基板と接続されるパッド以外の部分にパターン配線及びベタが形成されていない請求項１記載の発光装置。

【請求項3】

前記金属基板の前記ＬＥＤの光射出側にレンズが設けられ、
前記樹脂基板の一端部に前記プラス側接続端子と、前記マイナス側接続端子とが配置され、
前記樹脂基板の一端が前記レンズの外縁に近接させて前記金属基板上に配置される請求項１又は２記載の発光装置。

【請求項4】

前記金属基板が、電磁シールド性能を有する筐体内に収容されている請求項１乃至３いずれかに記載の発光装置。

【請求項5】

ＬＥＤが実装される金属基板と、
前記金属基板上に設置されるものであり、前記ＬＥＤに印加される電流を制御する制御回路が実装される樹脂基板と、
前記金属基板上に絶縁層を介して配線され、前記制御回路のプラス側接続端子と前記ＬＥＤのアノードとの間を接続する第１ラインと、
前記金属基板上に絶縁層を介して配線され、前記制御回路のマイナス側接続端子と前記ＬＥＤのカソードとの間を接続する第２ラインと、を備え、
前記第１ライン、及び、前記第２ラインが、前記金属基板上においてシンメトリーとなるように配線されており、
前記樹脂基板が、多層基板であり、前記金属基板側の少なくとも１つの層がビア又は前記金属基板と接続されるパッド以外の部分にパターン配線及びベタが形成されていないことを特徴とする発光装置。

【請求項6】

ＬＥＤが実装される金属基板と、
前記金属基板上に設置されるものであり、前記ＬＥＤに印加される電流を制御する制御回路が実装される樹脂基板と、
前記金属基板上に絶縁層を介して配線され、前記制御回路のプラス側接続端子と前記ＬＥＤのアノードとの間を接続する第１ラインと、
前記金属基板上に絶縁層を介して配線され、前記制御回路のマイナス側接続端子と前記ＬＥＤのカソードとの間を接続する第２ラインと、を備え、
前記第１ライン、及び、前記第２ラインが、前記金属基板上においてシンメトリーとなるように配線されており、
前記金属基板の前記ＬＥＤの光射出側にレンズが設けられ、
前記樹脂基板の一端部に前記プラス側接続端子と、前記マイナス側接続端子とが配置され、
前記樹脂基板の一端が前記レンズの外縁に近接させて前記金属基板上に配置されることを特徴とする発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＥＤが実装される金属基板と、ＬＥＤに印加される電流を制御する制御回路が実装される樹脂基板と、を備える発光装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ＬＥＤを用いた発光装置において、放熱性を高めるためにアルミ基板にＬＥＤが実装される（特許文献１参照）。また、例えばＬＥＤに複雑な発光制御が行われる場合、アルミ基板とＦＲ－４基板等の多層化された樹脂基板が併用されることもある。

【0003】

すなわち、樹脂基板よりも熱伝導性が良いアルミ基板にＬＥＤを実装することでＬＥＤの放熱性を確保しつつ、多層化された樹脂基板に制御回路を実装することで配線量や電流ループが大きくなるのを防ぐことができる。

【0004】

アルミ基板と樹脂基板との間は、従来、ハーネスや基板間コネクタにより接続されていたが、近年、製品の小型化への要求が高まっているため、アルミ基板上に樹脂基板を重ねる構成が採用されることがある。

【0005】

しかしながら、アルミ基板と樹脂基板を重ねると、樹脂基板の最下層に形成されている配線パターン又はベタと、アルミ基板のアルミ基材とが薄い絶縁層を介して近接することになり、大きな寄生容量が発生しやすい。

【0006】

このような寄生容量があると、ＬＥＤや制御回路からなる電気回路がノイズに対して影響を受けやすくなり、誤動作が発生する原因となる。例えば高周波ノイズによって電源やグランドの電位が変動すると、ＬＥＤに印加される電圧が変動して、ちらつきが発生することになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開2011-146367号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、金属基板と樹脂基板が重なっている場合でも、ノイズの影響を低減でき、ＬＥＤを所望の発光態様で発光させ続けることを可能とする発光装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

すなわち、本発明に係る発光装置は、ＬＥＤが実装される金属基板と、前記金属基板上に設置されるものであり、前記ＬＥＤに印加される電流を制御する制御回路が実装される樹脂基板と、前記金属基板上に配線され、前記制御回路のプラス側接続端子と前記ＬＥＤのアノードとの間を接続する第１ラインと、前記金属基板上に配線され、前記制御回路のマイナス側接続端子と前記ＬＥＤのカソードとの間を接続する第２ラインと、を備え、前記第１ライン、及び、前記第２ラインが、前記金属基板上においてシンメトリーとなるように配線されていることを特徴とする。

【0010】

このようなものであれば、前記第１ライン、及び、前記第２ラインが、前記金属基板上においてシンメトリーとなるように配線されているので、前記第１ラインにおいて生じる寄生容量の大きさと、前記第２ラインにおいて生じる寄生容量の大きさをほぼ同じにすることができる。

【0011】

したがって、高周波ノイズ等が発生したとしても、前記ＬＥＤのアノード側とカソード側における電流波形をほぼ同じ態様で変化させることができ、ＬＥＤに印加される電圧については一定に保つことができる。このため、ノイズによってＬＥＤにちらつき等の誤動作が発生するのを防ぐことができる。

【0012】

前記金属基板と前記樹脂基板を重ねた際に金属同士が近接する距離をできるだけ離して、発生する寄生容量を小さくできるようにするには、前記樹脂基板が、多層基板であり、前記金属基板側の少なくとも１つの層がビア又は前記金属基板と接続されるパッド以外の部分にパターン配線及びベタが形成されていないものであればよい。

【0013】

ＬＥＤから射出される光によって所望の照射態様を実現しつつ、前記第１ライン、及び、前記第２ラインの配線長をできる限り短くして、寄生容量の発生量を抑えられるようにするための具体的な構成例としては、前記金属基板の前記ＬＥＤの光射出側にレンズが設けられ、前記樹脂基板の一端部に前記プラス側接続端子と、前記マイナス側接続端子とが配置され、前記樹脂基板の一端が前記レンズの外縁に近接させて前記金属基板上に配置されるものが挙げられる。また、このようなものであれば、第１ラインと第２ラインとの間で寄生容量をほぼ同じ大きさにしつつ、かつ、その容量を小さくできるので、第１ラインと第２ラインとの間におけるクロストークも生じにくくできる。

【0014】

前記ＬＥＤに対してノイズによるちらつき等の影響がさらに表れにくくするには、前記金属基板が、電磁シールド性能を有する筐体内に収容されていればよい。

【発明の効果】

【0015】

このように本発明に係る発光装置によれば、前記金属基板上において前記第１ラインと前記第２ラインがシンメトリーとなるように配線されているので、発生する寄生容量を前記ＬＥＤの両側でほぼ同じにすることができる。したがって、ノイズが発生したとしても前記ＬＥＤに印加される電圧を一定にして、ちらつき等の誤動作が発生するのを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係る発光装置を示す模式図。

【図2】同実施形態におけるアルミ基板を示す模式図。

【図3】同実施形態における樹脂基板を示す模式図。

【図4】同実施形態における第１ラインと第２ラインをシンメトリーにすることによる効果を説明する模式図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の一実施形態に係る発光装置１００について図１乃至図４を参照しながら説明する。

【0018】

本実施形態の発光装置１００は、ＬＥＤ３により例えば検査対象に対し所定の照射態様で光を照射するために用いられるものである。

【0019】

この発光装置１００は、図１に示すように、ＬＥＤ３が実装される金属基板であるアルミ基板１と、ＬＥＤ３に印加される電流を制御する制御回路が実装される樹脂基板２と、を備えており、アルミ基板１上に樹脂基板２が搭載された状態でＬＥＤ３と制御回路が電気的に接続されるようにしてある。

【0020】

アルミ基板１は、板状のアルミ基材の表面に絶縁層が形成され、その絶縁層の上に銅箔による配線パターンが形成されたものである。このアルミ基板１は、樹脂基板２よりも面板部の面積が大きいものであり、図１及び図２に示すように、その面板部は表面実装型のＬＥＤ３が実装されるＬＥＤ実装領域１Ａと、樹脂基板２が重ねて搭載される基板搭載領域１Ｂに分けられる。

【0021】

図２にアルミ基板１から樹脂基板２を取り外した状態を示す。図２に示すように、アルミ基板１の表面において基板搭載領域１Ｂには、樹脂基板２に形成されている制御回路と接続される２つの接続パッド１３が形成されている。一方、アルミ基板１の表面においてＬＥＤ実装領域１Ａには、樹脂基板２に形成されている制御回路のプラス側接続端子２１、及び、ＬＥＤ３のアノードの間を接続する第１ライン１１と、制御回路のマイナス側接続端子２２、及び、ＬＥＤ３のカソードの間を接続する第２ライン１２とが配線されている。図１及び図２に示すように第１ライン１１、及び、第２ライン１２はＬＥＤ３の中心を通り、アルミ基板１の面板部に平行な仮想線ＣＬに対してシンメトリーとなるように配線されている。

【0022】

また、図１に示すように、第１ライン１１及び第２ライン１２はそれぞれの配線長をできるだけ短くして、アルミ基板１のアルミ基材と配線パターンとの間で発生する寄生容量を小さくしてある。具体的には、ＬＥＤ実装領域１ＡにおいてＬＥＤ３の射出面側に配置されるレンズＬＮの外縁近傍に、樹脂基板２においてプラス側接続端子２１及びマイナス側接続端子２２が形成されている側の端面が配置されるようにしてあり、第１ライン１１及び第２ライン１２の配線長が短くなるようにしてある。

【0023】

図３（ａ）に樹脂基板２の最上層を、図３（ｂ）に樹脂基板２の最下層を示す。樹脂基板２は例えば４層からなる多層基板であって、例えばＦＲ－４基板を用いている。樹脂基板２の最上層には電子部品等が実装され、樹脂基板２の最下層にはアルミ基板１の接続パッド１３と接続されるパッドのみが形成されている。このパッドが樹脂基板２に実装されている制御回路のプラス側接続端子２１と、マイナス側接続端子２２を構成する。さらに、本実施形態の樹脂基板２ではアルミ基板１側の層となる最下層と第３層については、前述した接続端子２１、２２以外のベタや配線パターンを形成していない。このようにして、アルミ基板１に対して樹脂基板２が重ねられた場合でも、アルミ基材と対向して近接する金属の量を減らし、寄生容量を低減している。

【0024】

このように構成された発光装置１００によるノイズに対する耐性について図４を参照しながら説明する。本実施形態では第１ライン１１と第２ライン１２がシンメトリーとなるように配線されて同じ面積であり、しかも配線が短いので、ＬＥＤ３のカソード側とアノード側でそれぞれ発生する寄生容量はそれぞれほぼ同じ大きさで小さい値になる。また、第１ライン１１及び第２ライン１２は樹脂基板２が重ならないＬＥＤ実装領域１Ａにほぼ形成されているので、アルミ基板１と樹脂基板２が近接することにより発生する寄生容量の影響を受けにくい。このため、図４（ａ）に示すように発光装置１００に対して例えば高周波ノイズが入り、電源又はグランドの電位が変動したとしても、ＬＥＤ３のカソード側とアノード側での波形はほぼ同じとなり、ＬＥＤ３に印加される電圧Ｖｆをほぼ一定に保つことができる。したがって、高周波ノイズがあったとしても、ＬＥＤ３から射出される光の放射強度にはほとんど変化がなく、ちらつき等の誤動作が発生するのを防ぐことができる。

【0025】

一方、従来のように第１ライン１１及び第２ライン１２がシンメトリーでは無く、面積が異なる場合には、ＬＥＤ３のカソード側とアノード側に大きさが異なる寄生容量が発生することから、図４（ｂ）に示すように、ＬＥＤ３のカソード側とアノード側で高周波ノイズに対する応答が変化し、波形が異なってしまうため、ＬＥＤ３に印加される電圧Ｖｆに変動が生じてしまう。このような場合には、ＬＥＤ３から射出される光にちらつき等の誤差が発生してしまう。

【0026】

このように本実施形態の発光装置１００であれば、寄生容量自体の大きさを低減し、かつ、ＬＥＤ３のカソード側とアノード側における寄生容量の大きさを揃えることによりノイズ耐性を持たせて、ちらつき等の誤動作が発生するのを防ぐことができる。また、樹脂基板２に配線されている制御回路にも意図しないノイズが入りにくくすることができる。また、第１ライン１１と第２ライン１２との間におけるクロストークも生じにくくできる。

【0027】

その他の実施形態について説明する。

【0028】

前記実施形態においてさらにノイズに対する影響を低減できるようにするには、アルミ基板及び樹脂基板が、例えば金属など、電磁シールド性能を有する筐体内に収容され、それぞれの基板が筐体に対して接触しないように配置されていればよい。

【0029】

また、金属基板についてはアルミ基板に限られるものではなく、銅基板等であっても構わない。加えて、樹脂基板についてもガラスエポキシ樹脂を用いた基板に限られるものではない。樹脂基板については多層化されたものに限られず、単層の基板であっても構わない。逆に金属基板については単層のものに限られず、２層化等されているものを用いても構わない。

【0030】

樹脂基板において最下層等にベタや配線パターンを形成して、アルミ基板上において第１ライン及び第２ラインがシンメトリーに形成されているものであっても、従来と比較してノイズ発生時においてもＬＥＤに印加される電圧を安定させ、ちらつき等の誤動作を防止することができる。

【0031】

樹脂基板に形成されている制御回路は、ＬＥＤに印加される電流を制御するものであればよく、例えば定電流回路やＰＷＭ制御回路等の様々なものであってもよい。

【0032】

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な実施形態の一部同士を組み合わせる、あるいは、各実施形態の一部を変形しても構わない。

【符号の説明】

【0033】

１００・・・発光装置
１ ・・・アルミ基板
１１ ・・・第１ライン
１２ ・・・第２ライン
２ ・・・樹脂基板
２１ ・・・プラス側接続端子
２２ ・・・マイナス側接続端子
３ ・・・ＬＥＤ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】