特許 7476831 ＬＥＤ照明装置

(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】2024-04-22

(45)【発行日】2024-05-01

(54)【発明の名称】ＬＥＤ照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 45/10 20180101AFI20240423BHJP

   F21S 45/30 20180101ALI20240423BHJP

   F21S 41/141 20180101ALI20240423BHJP

   F21V 31/03 20060101ALI20240423BHJP

   F21V 19/00 20060101ALI20240423BHJP

   F21V 23/00 20150101ALI20240423BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20240423BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20240423BHJP

【ＦＩ】

F21S45/10

F21S45/30

F21S41/141

F21V31/03 100

F21V19/00 150

F21V19/00 170

F21V23/00 160

H01L33/00 L

F21Y115:10

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021047598

(22)【出願日】2021-03-22

(65)【公開番号】P2022146566

(43)【公開日】2022-10-05

【審査請求日】2023-03-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000241463

【氏名又は名称】豊田合成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100087723

【弁理士】

【氏名又は名称】藤谷 修

(74)【代理人】

【識別番号】100165962

【弁理士】

【氏名又は名称】一色 昭則

(74)【代理人】

【識別番号】100206357

【弁理士】

【氏名又は名称】角谷 智広

(72)【発明者】

【氏名】田部 哲夫

(72)【発明者】

【氏名】吉田 卓矢

【審査官】野木 新治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１１７７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１８１５６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ４５／１０

Ｆ２１Ｓ ４５／３０

Ｆ２１Ｓ ４１／１４１

Ｆ２１Ｖ ３１／０３

Ｆ２１Ｖ １９／００

Ｆ２１Ｖ ２３／００

Ｈ０１Ｌ ３３／００

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板に実装されたＬＥＤと、
前記基板を内包し、内圧調整穴が空けられたケースと、
前記内圧調整穴を塞ぎ、水分を通さず空気を透過する材料からなる封止部と、
前記基板に設けられ、外部電源と接続される正極端子および負極端子と、
前記基板に設けられ、前記ケースの外部から前記内圧調整穴を軸方向から見たときに、前記内圧調整穴と対向する領域に設けられた第１パッド部と、
前記基板に設けられ、前記正極端子と前記負極端子のうち一方と、前記第１パッド部とを一本道に接続する第１配線部と、
前記基板に設けられ、前記ケースの外部から前記内圧調整穴を軸方向から見たときに、前記内圧調整穴と対向する領域に設けられ、前記第１パッド部から離間して設けられた第２パッド部と、
前記基板上に設けられ、前記正極端子と前記負極端子のうち他方と、前記第２パッド部とを一本道に接続する第２配線部と、
を有することを特徴とするＬＥＤ照明装置。

【請求項2】

前記第１パッド部は、金属膜と、前記金属膜上に設けられたはんだ層からなる積層体である、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。

【請求項3】

前記第１配線部の長さは１０ｃｍ以下である、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。

【請求項4】

前記第２パッド部は、金属膜と、前記金属膜上に設けられたはんだ層からなる積層体である、ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。

【請求項5】

前記第２配線部の長さは１０ｃｍ以下である、ことを特徴とする請求項１から請求項４までのずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。

【請求項6】

前記第１パッド部は、円環の一部を除去したＣ字型のパターンであり、
前記第２パッド部は、前記第１パッド部の円環の内部に位置する円形のパターンである、
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。

【請求項7】

前記内圧調整穴から前記基板までの距離は１ｃｍ以下である、ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＥＤ照明装置に関する。特に、ＬＥＤが実装された基板を内包するケースに内圧調整穴が空けられたものに関する。

【背景技術】

【0002】

ＬＥＤの高輝度化に伴い、車両の外装にＬＥＤを用いた照明装置が採用される事例が増加している。その場合、外装装置であることから、ＬＥＤを実装した基板を防水ケースに内包している。防水ケースには、内部の空気圧を調整するために内圧調整穴が空けられており、内圧調整穴は水分を透過せず空気は透過する材質の封止材によって封止されている。これにより、防水ケース内部に水分が進入するのを防止しつつ、防水ケース内部の圧力を調整することが可能となる。

【0003】

特許文献１には、ＥＳＤ（静電気放電）から電子回路を保護するための保護回路が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－２２０２６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、防水ケースに内圧調整穴が空けられている場合、その内部調整穴を介して防水ケース内部に静電気が進入してしまうことが問題であった。従来、ＬＥＤの駆動回路にツェナーダイオードなどの静電気保護素子を追加することでＬＥＤを保護していたが、近年はＬＥＤが多数用いられる傾向にあり、ツェナーダイオードの数も増えてコストが増大していた。また、特許文献１のように保護回路を別途用意するのは回路が複雑となり、やはりコストが増大してしまう。そのため、静電気保護素子や保護回路を用いずにＬＥＤの静電気破壊を防止することが求められていた。

【0006】

そこで本発明の目的は、ＬＥＤの静電気破壊が防止されたＬＥＤ照明装置を実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、基板と、基板に実装されたＬＥＤと、基板を内包し、内圧調整穴が空けられたケースと、内圧調整穴を塞ぎ、水分を通さず空気を透過する材料からなる封止部と、基板に設けられ、外部電源と接続される正極端子および負極端子と、基板に設けられ、ケースの外部から内圧調整穴を軸方向から見たときに、内圧調整穴と対向する領域に設けられた第１パッド部と、基板に設けられ、正極端子と負極端子のうち一方と、第１パッド部とを一本道に接続する第１配線部と、基板に設けられ、ケースの外部から内圧調整穴を軸方向から見たときに、内圧調整穴と対向する領域に設けられ、第１パッド部から離間して設けられた第２パッド部と、基板上に設けられ、正極端子と負極端子のうち他方と、第２パッド部とを一本道に接続する第２配線部と、を有することを特徴とするＬＥＤ照明装置である。

【0008】

第１パッド部は、金属膜と、金属膜上に設けられたはんだ層からなる積層体であってもよい。

【0009】

第１配線部の長さは１０ｃｍ以下であってもよい。

【0010】

基板に設けられ、ケースの外部から内圧調整穴を軸方向から見たときに、内圧調整穴と対向する領域に設けられ、第１パッド部から離間して設けられた第２パッド部と、基板上に設けられ、正極端子と負極端子のうち他方と、第２パッド部とを一本道に接続する第２配線部と、をさらに有していてもよい。

【0011】

第２パッド部は、金属膜と、金属膜上に設けられたはんだ層からなる積層体であってもよい。

【0012】

第２配線部の長さは１０ｃｍ以下であってもよい。

【0013】

第１パッド部は、円環の一部を除去したＣ字型のパターンであり、第２パッド部は、第１パッド部の円環の内部に位置する円形のパターンであってもよい。

【0014】

内圧調整穴から基板までの距離は１ｃｍ以下であってもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、内圧調整穴からケース内部に進入する静電気は第１パッド部や第２パッド部に落ち、バッテリーの正極や負極（グランド）に逃がすことができるので、ＬＥＤの静電気破壊を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施例１のＬＥＤ照明装置の構成を示した図。

【図2】ケース２の外観を示した図。

【図3】基板１の裏面を示した図。

【図4】第１パッド部１３の構成を示した図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

【実施例1】

【0018】

図１は、実施例１のＬＥＤ照明装置の構成を示した図（断面図）である。図１のように、実施例１のＬＥＤ照明装置は、基板１と、基板１を内包するケース２と、を有している。

【0019】

基板１は、一方の面（以下表面とする）にＬＥＤ１０と、ＬＥＤ１０を駆動するための駆動回路（図示しない）が実装されている。駆動回路は、抵抗、トランジスタ、ツェナーダイオードなどの電子部品と、電子部品を接続する金属箔の配線パターンで構成される。また、基板１の他方の面（以下裏面とする）には、正極端子１１および負極端子１２と、第１パッド部１３と、第２パッド部１４と、第１配線部１５と、第２配線部１６と、を有している。

【0020】

ケース２は、内部空間を有したボックス状の防水ケースである。ケース２の内部には基板１が内包され、基板１を水分から保護している。ケース２は、たとえば樹脂からなる。また、ケース２のうち、ＬＥＤ１０からの光が放射される側の領域は、透明部材で構成され、ケース２内部から外部へと光が取り出されるように構成されている。ケース２の外部形状、および内部空間の形状は、基板１を内包可能な形状であれば任意でよい。

【0021】

ケース２には、円形の内圧調整穴２０が空けられている。図２は、ケース２を内圧調整穴２０側から見た外観を示した図である。内圧調整穴２０は、内部空間の圧力を調整するためのものである。この内圧調整穴２０を介してケース２の外部と内部とで空気の出入りが可能となっており、ケース２の内部空間の気圧はケース２外部の気圧とおよそ等しくなる。

【0022】

内圧調整穴２０は、基板１の裏面側に設けられている。また、後述のように、ケース２外部から内圧調整穴２０の軸方向に見た場合に、基板１裏面の第１パッド部１３、第２パッド部１４が内圧調整穴２０に対向するように、基板１が配置されている。ケース２の内部における基板１の配置は、内圧調整穴２０から基板１裏面までの距離がなるべく短くなるようにすることが好ましい。たとえば１ｃｍ以下とすることが好ましい。これにより、内圧調整穴２０からケース内部に進入した静電気を、第１パッド部１３や第２パッド部１４により落ちやすくすることができる。

【0023】

また、内圧調整穴２０は、ケース２の内部側から封止部２１によって覆われている。封止部２１は、空気は透過するが水分は透過しない材料からなるシールである。これにより、内圧調整穴２０を介してケース２外部から内部へと水分が進入しないようにしつつ、空気は内圧調整穴２０を介して出入り可能となっている。封止部２１の材料は、たとえばフッ素樹脂の多孔質膜である。

【0024】

内圧調整穴２０の直径は、ケース２外部と内部とで十分に迅速に空気の出入りが可能な程度であればよく、たとえば５～１０ｍｍである。なお、実施例１では内圧調整穴２０の形状を円としているが、正方形、長方形、楕円など他の任意の形状でよい。

【0025】

ケース２にはコネクタ２２が設けられており、コネクタ２２は基板１の正極端子１１および負極端子１２に接続されている。コネクタ２２には電源ケーブルが接続され、その電源ケーブルを介して外部電源の正極と正極端子１１、外部電源の負極（グランド）と負極端子１２とが接続される。

【0026】

次に、基板１の裏面の構成について説明する。

【0027】

図３は、基板１の裏面を示した図である。図３のように、基板１の裏面には、正極端子１１と負極端子１２とが隣接して配置され、これらから３～４ｃｍ離れた位置に第１パッド部１３と第２パッド部１４が配置されている。第１パッド部１３と第２パッド部１４は、ケース２外部から内圧調整穴２０をその内圧調整穴２０の軸方向に見たときに、内圧調整穴２０と対向する位置に設けられている。

【0028】

正極端子１１は、外部電源の正極と接続される端子である。負極端子１２は、外部電源の負極（グランド）と接続される端子である。正極端子１１および負極端子１２の形状はコネクタ２２に接続可能な形状であれば任意でよい。

【0029】

第１パッド部１３は、図３に示すように、円環の一部が除去されたＣの字型の形状である。また、ケース２の外側から内圧調整穴２０を軸方向に見たときに、内圧調整穴２０の周と第１パッド部１３の円環の外周とが一致するようにしている。つまり、内圧調整穴２０の中心と第１パッド部１３の円環の中心とを一致させ、内圧調整穴２０の直径と第１パッド部１３の円環の外周の直径とを一致させている。ただし厳密に一致させる必要はなく、円環の外周の直径は、内圧調整穴２０の直径の１～１．２倍であってもよい。

【0030】

第１パッド部１３は、基板１の裏面上に設けられた金属膜１７と、金属膜１７上に設けられたはんだ層１８と、で構成された積層体（図４参照）である。金属膜１７の材料は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕなどであり、基板１の表面に形成された配線パターンの材料と同一とすることができる。はんだ層１８の材料は、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ、Ｓｎ－Ｃｕ、Ｓｎ－Ａｇ、Ｓｎ－Ｓｂなどである。

【0031】

はんだ層１８は必ずしも必要でなく、金属膜１７のみであってもよい。ただし、実施例１のようにはんだ層１８を設ける方が好ましい。その理由は、第１に、金属膜１７を腐食などから保護するためである。第２に、内圧調整穴２０からケース２内部に進入する静電気が第１パッド部１３に落ちやすくし、ＬＥＤ１０の静電気破壊をより防止するためである。金属膜１７上にはんだ層１８を形成することで第１パッド部１３が厚くなり、第１パッド部１３の抵抗が下がるとともに、内圧調整穴２０から第１パッド部１３までの距離が近くなるので、静電気が第１パッド部１３に落ちやすくなるのである。

【0032】

第２パッド部１４は、図３に示すように、円形のドット状である。第２パッド部１４は、第１パッド部１３の円環の内側中央に配置され、第１パッド部１３とは離れて配置されている。第２パッド部１４の直径は、内圧調整穴２０の直径の１／１０～１／５であり、たとえば０．５～２ｍｍである。第１パッド部１３と第２パッド部１４は、３ｍｍ以上離れていることが好ましい。マイグレーションにより第１パッド部１３と第２パッド部１４とが短絡してしまうのを防止するためである。

【0033】

第２パッド部１４は、第１パッド部１３と同様に、基板１の裏面上に設けられた金属膜１７と、金属膜１７上に設けられたはんだ層１８と、で構成された積層体（図４参照）である。金属膜１７、はんだ層１８の材料は、第１パッド部１３と同一である。もちろん、異なる材料としてもよい。

【0034】

第１配線部１５は、正極端子１１と第１パッド部１３とを接続する配線パターンである。第１配線部１５は、途中で分岐することなく、第１パッド部１３から正極端子１１まで一本道であり、基板１の辺に沿ってＬ字型に設けられている。一本道とすることで、静電気のエネルギーが正極端子１１以外へと逃げないようにし、正極端子１１から外部電源の正極へと静電気のエネルギーをそのまま逃がすことができるようにしている。

【0035】

第１配線部１５のパターンは、第１パッド部１３から正極端子１１まで一本道に接続するパターンであって、第２パッド部１４や第２配線部１６から離間したパターンであれば任意のパターンでよい。ただし、第１配線部１５の長さはなるべく短い方が好ましい。静電気のエネルギーが正極端子１１に達する前に他所へ漏れてしまうのを抑制することができるからである。たとえば、第１配線部１５の長さは１０ｃｍ以下とすることが好ましい。第１配線部１５の線幅は、第１パッド部１３から正極端子１１まで十分に低抵抗に接続できる幅であればよい。

【0036】

第１配線部１５の材料は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕなどであり、基板１の表面に形成された配線パターンの材料と同一とすることができる。

【0037】

第２配線部１６は、負極端子１２と第２パッド部１４とを接続する配線パターンである。図３のように、第２配線部１６は第１パッド部１３の円環が切れた部分を通っており、第２配線部１６と第１パッド部１３は十分に離間している。たとえば、３ｍｍ以上離間していることが好ましい。また、第２配線部１６も第１配線部１５と同様に、途中で分岐することなく、第２パッド部１４から負極端子１２まで一本道であり、基板１の辺に沿ってＬ字型に設けられている。

【0038】

第２配線部１６のパターンは、第２パッド部１４や第２配線部１６まで一本道に接続するパターンであって、第１パッド部１３や第１配線部１５から離間したパターンであれば任意のパターンでよい。ただし、第１配線部１５と同様に第２配線部１６の長さもなるべく短い方が好ましい。たとえば、第２配線部１６の長さは１０ｃｍ以下とすることが好ましい。第２配線部１６の線幅は、第２パッド部１４から負極端子１２まで十分に低抵抗に接続できる幅であればよい。

【0039】

第２配線部１６の材料は、第１配線部１５と同様であり、基板１の表面に形成された配線パターンの材料や第１配線部１５と同一とすることができる。

【0040】

次に、ケース２の内部に静電気が進入した場合の動作について説明する。

【0041】

実施例１のＬＥＤ照明装置では、ケース２に内圧調整穴２０が空けられているため、この内圧調整穴２０からケース２の内部に静電気が進入する可能性がある。

【0042】

ここで、内圧調整穴２０からケース２の内部に進入した静電気は、内圧調整穴２０から近い位置の導体に落ちる可能性が高い。実施例１では、内圧調整穴２０に対向した位置に第１パッド部１３と第２パッド部１４が設けられていることから、内圧調整穴２０から最も近い導体は第１パッド部１３か第２パッド部１４となる。そのため、静電気は第１パッド部１３または第２パッド部１４へと非常に高い確率で落ちる。

【0043】

第１パッド部１３に落ちた静電気は、第１配線部１５を通って正極端子１１に達し、さらに正極端子１１から外部電源の正極へと流れる。第１配線部１５は一本道であり、分岐がないため、静電気のエネルギーが電子部品を経由することはなく、電子部品（特にＬＥＤ１０）の静電気破壊を生じることなく、静電気を外部電源へと逃がすことができる。

【0044】

第２パッド部１４に落ちた静電気についても同様に、第２配線部１６から負極端子１２、さらに負極端子１２から外部電源の負極（グランド）へと逃がすことができる。また、第２配線部１６も一本道であり、分岐がないため、電子部品（特にＬＥＤ１０）の静電気破壊を生じることなく、静電気を外部電源へと逃がすことができる。

【0045】

以上、実施例１のＬＥＤ照明装置によれば、内圧調整穴２０からケース２内部に進入した静電気を第１パッド部１３、第２パッド部１４に落とすことができ、正極端子１１、負極端子１２を介して外部電源の正極や負極（グランド）に逃がすことができるので、電子部品、特にＬＥＤ１０の静電気破壊を防止することができる。

【0046】

なお、実施例１では、第１パッド部１３、第２パッド部１４の２つのパッド部を設けてそれぞれを正極端子１１、負極端子１２に接続しているが、パッド部を１つのみ設け、それを正極端子１１、負極端子１２のうち一方に接続するようにしてもよい。ただし、実施例１のように第１パッド部１３と第２パッド部１４の両方設ける方が静電気を外部電源の正極と負極へそれぞれ逃がすことができ、効率的に静電気を外部電源へと逃がすことができるので好ましい。

【0047】

また、第１パッド部１３、第２パッド部１４のパターンは実施例１に示したものに限られない。第１パッド部１３と第２パッド部１４が内圧調整穴２０に対向する位置に設けられ、第１パッド部１３と第２パッド部１４とが離間したパターンであれば任意のパターンでよい。ただし、第１パッド部１３と第２パッド部１４とを十分に離間させつつ、第１パッド部１３と第２パッド部１４の面積をなるべく広くするパターンが好ましい。実施例１のパターンはこの点で優れたパターンである。

【0048】

また、内圧調整穴２０は、必ずしも基板１の裏面側に位置している必要はなく、表面側に設けてもよい。この場合、第１パッド部１３、第２パッド部１４、正極端子１１、負極端子１２についても、基板１の表面側に設けることとなる。ただし、内圧調整穴２０を基板１の表面側に設けると、ＬＥＤ１０からの光取り出しを阻害する可能性があり、デザイン性を損なう可能性もある。また静電気が基板１表面側の電子部品に影響する可能性がある。そのため、内圧調整穴２０は基板１の裏面側に設けることが好ましい。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明のＬＥＤ照明装置は、車両の外装装置などに利用することができる。

【符号の説明】

【0050】

１：基板
２：ケース
１０：ＬＥＤ
１１：正極端子
１２：負極端子
１３：第１パッド部
１４：第２パッド部
１５：第１配線部
１６：第２配線部
１７：金属膜
１８：はんだ層
２０：内圧調整穴
２１：封止部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】