(57)【要約】【課題】温度サイクル試験など過酷な環境のもとでジャンパー抵抗の半田接続部にクラックが入っても、不点灯になりにくいＬＥＤモジュールを提供する。【解決手段】ＬＥＤ１２、１３が実装されているＬＥＤモジュール１０の回路基板１１には、ジャンパー抵抗１４ａ、１４ｂが実装されている。ジャンパー抵抗１４ａ、１４ｂは、並列接続しながら長手方向が直交し、１つの配線１８を跨いでいる。回路基板１１の縦方向と横方向で熱膨張率が異なるとき、少なくともジャンパー抵抗１４ａ又は１４ｂの一方は、接続不良が起こりにくくなり、不点灯が回避される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に配線が形成されるとともに複数のＬＥＤが実装された回路基板を含むＬＥＤモジュールにおいて、
第１ジャンパー抵抗と第２ジャンパー抵抗を含み、
前記第１ジャンパー抵抗と前記第２ジャンパー抵抗は、前記回路基板の前記上面で並列接続し、１つの配線を跨ぎ、それぞれの長手方向が互いにほぼ直交する
ことを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項２】
前記回路基板は、金属又はセラミックを用いることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項３】
前記回路基板は、上面に１層構造の配線が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項４】
前記複数のＬＥＤは、第１ＬＥＤ列と、前記第１ＬＥＤ列とは電気的に接続しない第２ＬＥＤ列とを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項５】
前記第１ＬＥＤ列と前記第２ＬＥＤ列は、発光色が異なっていることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ＬＥＤモジュール
本発明は、複数のＬＥＤを実装した回路基板の配線を抵抗等で跨ぐＬＥＤモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な電子部品を搭載したプリント基板では、２本の配線をショートさせないため、表面実装用の抵抗（以下「ジャンパー抵抗」という）を使用して、一方の配線が他方の配線を跨ぐことがある。同様に、多数のＬＥＤが実装され、放熱性が高く、発光面側だけに配線が設けられているＬＥＤモジュール用の回路基板でも、ジャンパー抵抗で配線を跨ぐことがある（例えば、特許文献１の図２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１３０４９６号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＥＤモジュールは、回路基板がＬＥＤの発熱により高温となるため、通常のプリント基板に比べ動作時の条件が厳しくなりやすい。このようななかで、ジャンパー抵抗を備えたＬＥＤモジュールを温度サイクル試験に投入したところ、シャンパー抵抗の半田接続部にクラックが入り、不点灯となる不具合が発生した。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、一部のジャンパー抵抗の半田接続部にクラックが発生しても、不点灯となりにくいＬＥＤモジュール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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明のＬＥＤモジュールは、上面に配線が形成されるとともに複数のＬＥＤが実装された回路基板を含むＬＥＤモジュールにおいて、第１ジャンパー抵抗と第２ジャンパー抵抗を含み、前記第１ジャンパー抵抗と前記第２ジャンパー抵抗は、前記回路基板の前記上面で並列接続し、１つの配線を跨ぎ、それぞれの長手方向が互いにほぼ直交することを特徴とする。
【０００７】
本発明のＬＥＤモジュールに含まれる回路基板の上面には、複数のＬＥＤが実装されている。各ＬＥＤは、回路基板の上面に形成された配線と接続している。さらに、この回路基板の上面には、第１ジャンパー抵抗と第２ジャンパー抵抗が実装される。第１ジャンパー抵抗と第２ジャンパー抵抗は、並列接続するとともに、１つの配線を跨ぎ、平面視したとき長手方向が直交している。
【０００８】
回路基板の縦方向と横方向で熱膨張率が異なる場合、例えば、第１ジャンパー抵抗の長手方向が熱膨張率の小さい方向に対し平行で、第２ジャンパー抵抗の長手方向が熱膨張率の大きい方向と平行であるとすると、温度サイクル試験のように熱膨張と熱収縮が繰り返されると、第２ジャンパー抵抗の方が第１ジャンパー抵抗より半田接続部にクラックが入り易くなる。言い換えると、温度サイクル試験等において、第２ジャンパー抵抗に接続不良が生じても、第１ジャンパー抵抗に接続不良が起こらない状態が生じる。
【０００９】
前記回路基板は、金属又はセラミックを用いても良い。
【００１０】
前記回路基板は、上面に１層構造の配線が形成されていても良い。
【００１１】
前記複数のＬＥＤは、第１ＬＥＤ列と、前記第１ＬＥＤ列とは電気的に接続しない第２ＬＥＤ列とを備えていても良い。
【００１２】
前記第１ＬＥＤ列と前記第２ＬＥＤ列は、発光色が異なっていても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＬＥＤモジュールは、回路基板の熱膨張率が縦方向と横方向で異なる場合、熱膨張と熱収縮が繰り返された結果、並列接続されるとともに直交配置された２つのシャンパー抵抗のうち一方の接続部だけにクラックが入ったとしても、他方のシャンパー抵抗は高い確率で接続不良を起こさない。したがって、本発明のＬＥＤモジュールは、熱膨張と熱収縮が繰り返されても不点灯となりにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態として示すＬＥＤモジュールの平面図である。
【図２】図１に示すＬＥＤモジュールに含まれる回路基板の平面図である。
【図３】図１に示すＬＥＤモジュールの回路図である。
【図４】図１に示すＬＥＤモジュールに含まれるＬＥＤの平面図である。
【図５】図４に示すＬＥＤの断面図である。
【図６】比較例として示すＬＥＤモジュールの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１〜６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、同一又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。（）には特許請求の範囲に記載した発明特定事項を示す。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態として示すＬＥＤモジュール１０の平面図である。ＬＥＤモジュール１０に含まれる回路基板１１上には、８個のＬＥＤ１２、８個のＬＥＤ１３、ジャンパー抵抗１４ａ（第１ジャンパー抵抗）、１４ｂ（第２ジャンパー抵抗）、１５ａ（第１ジャンパー抵抗）、１５ｂ（第２ジャンパー抵抗）、が実装されている。さらに、回路基板１１上には、電極パターンとして、接続電極１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、電源電極１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ、配線１８が形成されている。
【００１７】
図１の詳細な説明の前に、図２〜５により、ＬＥＤモジュール１０に含まれる回路基板１１の電極パターン及び回路、ＬＥＤ１２、１３について説明する。
【００１８】
図２は、図１に示すＬＥＤモジュール１０に含まれる回路基板１１の平面図である。回路基板１１の周辺部には、正方形の電源電極１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂが形成されている。中央部には、ＬＥＤ１２、１３（図１参照）のアノードに接続する接続電極１２ａ、１３ａ、及び、ＬＥＤ１２、１３のカソードに接続する接続電極１２ｂ、１３ｂが形成されている。接続電極１２ａ、１２ｂは、長方形で、対をなし、平行に配置されている。同様に、接続電極１３ａ、１３ｂも、それぞれ長方形で、対をなし、平行に配置されている。
【００１９】
図３は、ＬＥＤモジュール１０の回路図である。図中、（ａ）は、８個のＬＥＤ１２が直列接続したＬＥＤ列１６（第１ＬＥＤ列）を示し、（ｂ）は、８個のＬＥＤ１３が直列接続したＬＥＤ列１７（第２ＬＥＤ列）を示している。ＬＥＤ列１６では、初段のＬＥＤ
１２のアノードが電源端子１６ａに接続し、最終段のＬＥＤ１２のカソードが電源端子１６ｂに接続している。途中、７段目のＬＥＤ１２と８段目のＬＥＤ１２の間には、並列接続したジャンパー抵抗１４ａ、１４ｂが挿入されている。同様に、ＬＥＤ列１７では、初段のＬＥＤ１３のアノードが電源端子１７ａに接続し、最終段のＬＥＤ１３のカソードが電源端子１７ｂに接続している。途中、４段目のＬＥＤ１３と５段目のＬＥＤ１３の間には、並列接続したジャンパー抵抗１５ａ、１５ｂが挿入されている。
【００２０】
なお、ジャンパー抵抗１４ａ、１４ｂは、両端部に端子を備えた表面実装用抵抗であり、配線として使用するだけなら０Ω（抵抗値が無視できるもの）であっても良い。ジャンパー抵抗１４ａ、１４ｂが電流制限に用いられる場合は、一方のジャンパー抵抗（例えば１４ｂ）に接続不良が起こっても、ＬＥＤ１２が暗くなるだけで不点灯とはならず、故障したことが見た目で分かる。ジャンパー抵抗１５ａ、１５ｂについても同様である。
【００２１】
図４は、ＬＥＤモジュール１０に含まれるＬＥＤ１２の平面図である。図４に示すように、ＬＥＤ１２を上面から眺めると、正方形の封止樹脂４１と、封止樹脂４１を取り囲む枠状の白色反射樹脂４２とが観察される。封止樹脂４１は、蛍光体を含有するシリコン樹脂であり、白色反射樹脂４２は、酸化チタン粒子を含有するシリコン樹脂である。なお、図４では、参考のため、ＬＥＤ１２の裏面に形成されるアノード１２ｃ及びカソード１２ｄを破先で描いている。ＬＥＤ１３ついては、ＬＥＤ１２に対し封止樹脂４１に含まれる蛍光体が異なるだけなので、対応する部材等を図中（）で示した。
【００２２】
図５は、図４のＡＡ´線に沿って描いたＬＥＤ１２の断面図である。図５に示すように、ＬＥＤ１２は、サブマウント基板４４の上面にＬＥＤダイ４３が実装され、下面に突起電極からなるアノード１２ｃ及びカソード１２ｄが形成されている。封止樹脂４１は、サブマウント基板４４の上面とＬＥＤダイ４３の上部を覆い、白色反射樹脂４２は、封止樹脂４１の周囲を取り囲んでいる。断面図についても、ＬＥＤ１３は、ＬＥＤ１２に対し封止樹脂４１に含まれる蛍光体が異なるだけなので、対応する部材等を図中（）で示した。
【００２３】
前述したようにＬＥＤ１２とＬＥＤ１３は、封止樹脂４１に含まれる蛍光体のみが異なる。ＬＥＤ１２は、ＬＥＤダイ４３が放射する青色発光の一部を波長変換し、暖色（２０００Ｋ°〜３０００Ｋ°程度）で発光する。ＬＥＤ１３は、ＬＥＤダイ４３が放射する青色発光の一部を波長変換し、寒色（概ね５０００Ｋ°以上）で発光する。
【００２４】
再び図２に戻り、回路基板１１の上面に形成された電極パターンを説明する。図３で説明したように、回路基板１１上では８個のＬＥＤ１２が直列接続している。これに対応して、図２でも、初段のＬＥＤ１２のアノード１２ｃが接続する接続電極１２ａは、配線１８を介して電源電極１６ａに接続し、最終段のＬＥＤ１２のカソード１２ｄが接続する接続電極１２ｂは、配線１８を介して電源電極１６ｂに接続していることが示されている。同様に、初段のＬＥＤ１３のアノード１３ｃが接続する接続電極１３ａは、配線１８を介して電源電極１７ａに接続し、最終段のＬＥＤ１３のカソード１３ｄが接続する接続電極１３ｂは、配線１８を介して電源電極１７ｂに接続している。
【００２５】
ＬＥＤ１２が直列接続する部分（図３のＬＥＤ列１６を構成する部分）では、原則的に、配線１８を介して、一のＬＥＤ１２のカソード１２ｄが接続する接続電極１２ｂが、次段のＬＥＤ１２のアノード１２ｃが接続する接続電極１２ａに接続する。しかしながら、図３（ａ）と対応して、回路基板１１上でも、６段目のＬＥＤ１２のカソード１２ｄが接続する接続電極１２ｂは、７番目のＬＥＤ１２のアノード１２ｃが接続する接続電極１２ａに、ジャンパー抵抗１４ａ、１４ｂを介して接続する。すなわち、６番目のＬＥＤ１２のカソード１２ｄが接続する接続電極１２ｂと７番目のＬＥＤ１２のアノード１２ｃが接続する接続電極１２ａとの間には、シャンパー抵抗１４ａ、１４ｂを実装するためのラン
ド１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆが形成されている。
【００２６】
同様に、ＬＥＤ１３が直列接続する部分（図３のＬＥＤ列１７を構成する部分）では、原則的に、配線１８を介して、一のＬＥＤ１３のカソード１３ｄが接続する接続電極１３ｂが、次段のＬＥＤ１３のアノード１３ｃが接続する接続電極１３ａに接続する。しかしながら、図３（ｂ）と対応して、回路基板１１上でも、４段目のＬＥＤ１３のカソード１３ｄが接続する接続電極１３ｂは、５番目のＬＥＤ１３のアノード１３ｃが接続する接続電極１３ａに、ジャンパー抵抗１５ａ、１５ｂを介して接続する。すなわち、４番目のＬＥＤ１３のカソード１３ｄが接続する接続電極１３ｂと５番目のＬＥＤ１３のアノード１３ｃが接続する接続電極１３ａとの間には、シャンパー抵抗１５ａ、１５ｂを実装するためのランド１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆが形成されている。
【００２７】
再び図１に戻り、ＬＥＤモジュール１０についてさらに詳しく説明する。ＬＥＤモジュール１０に含まれる回路基板１１は、Ａｌをベースとし、上面に絶縁層を備えている。絶縁層としては、Ａｌ表面を酸化させたもの、絶縁部材を印刷したもの、薄い樹脂基板を貼り付けたものなどがある。回路基板１１の中央部では、暖色発光するＬＥＤ１２と寒色発光するＬＥＤ１３が市松模様となるよう配置されている。配線１８は、回路基板１１の上面に一層構造で形成されている。
【００２８】
市松模様を形成するようにしながら、ＬＥＤ１２及びＬＥＤ１３をそれぞれ直列接続（図３参照）させようとすると、配線が一層構造であるため、ＬＥＤ１２からなる直列回路の配線１８と、ＬＥＤ１３からなる配線１８とが交差してしまう。このため、ＬＥＤモジュール１０では、回路基板１１表面の２か所にジャンパー部品（ジャンパー抵抗１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ）を配置し、配線１８の交差を回避している。すなわち、ジャンパー抵抗１４ａ、１４ｂは、ＬＥＤ１３からなる直列回路（図３（ｂ）のＬＥＤ列１７）を構成する配線１８を跨ぎ、シャンパー抵抗１５ａ、１５ｂは、ＬＥＤ１２からなる直列回路（図３（ａ）のＬＥＤ列１６）を構成する配線１８を跨いでいる。
【００２９】
このとき、ＬＥＤ１２からなる直列回路を構成するジャンパー抵抗１４ａ、１４ｂは、並列接続するとともに、平面視したとき長手方向が直交している。同様に、ＬＥＤ１３からなる直列回路を構成するジャンパー抵抗１５ａ、１５ｂは、並列接続するとともに、平面視したとき長手方向が直交している。
【００３０】
例えば、回路基板１１の縦方向（図１では右斜め上に向かう方向）の熱膨張率が横方向（図１では左斜め上に向かう方向）の熱膨張率より小さいとすると、シャンパー抵抗１４ａ、１５ａの長手方向が熱膨張率の小さい方向に対し平行で、シャンパー抵抗１４ｂ、１５ｂの長手方向が熱膨張率の大きい方向と平行になる。この結果、ＬＥＤモジュール１０は、温度サイクル試験に投入されてもジャンパー抵抗１４ａ、１５ａと回路基板１１とのハンダ接続部にクラックが入りにくくなる。すなわち、温度サイクル試験において、ジャンパー抵抗１４ｂ、１５ｂに接続不良が生じる状況になっても、ジャンパー抵抗１４ａ、１５ａは、接続不良が起こりにくい状態を保てる。したがって、ＬＥＤモジュール１０は、熱膨張と熱収縮が繰り返される過酷な環境下でも、不点灯という致命的な事態に至りにくくなる。
【００３１】
比較のため、熱膨張率が大きい方向にのみジャンパー抵抗を備えたＬＥＤモシュール６０を図６に示す。図６は、比較例として示すＬＥＤモジュール６０の平面図である。ＬＥＤモジュール６０は、ＬＥＤ１２からなる直列回路を構成するジャンパー部品が１個のジャンパー抵抗６４であることと、ＬＥＤ１３からなる直列回路を構成するジャンパー部品が１個のジャンパー抵抗６５であることとを除き、ＬＥＤモジュール１０と同じ構造となっている。
【００３２】
ＬＥＤモジュール６０においても、前述の場合と同様に、回路基板１１は、横方向（図６では左斜め上に向かう方向）の熱膨張率が大きくなっているものとする。このとき、シャンパー抵抗６４、６５の長手方向は、この熱膨張率の大きい方向と平行になる。すなわち、ＬＥＤモジュール６０は、温度サイクル試験に投入されると、長手方向の熱膨張率が大きいため、ジャンパー抵抗６４、６５と回路基板１１とのハンダ接続部にクラックが入りやすくなる。すなわち、ＬＥＤモジュール６０は、ＬＥＤモジュール１０と比べ、迂回手段（熱膨張率の小さい方向と平行なジャンパー抵抗１４ａ、１５ａ）がないので温度サイクル試験において不点灯が起こりやすい。
【００３３】
以上のように、ＬＥＤモジュール１０は、熱膨張率の小さい方向と平行なジャンパー抵抗１４ａ、１５ａで迂回手段を準備しているため、ＬＥＤモジュール６０に比べ温度サイクル試験をはじめとする熱膨張と熱収縮が繰り返される過酷な環境下において致命的な接続不良を起こりにくくしている。いいかえると、通常、方向に係る熱膨張率の大小関係は明らかになっていない（管理されていない）ため、ＬＥＤモジュール１０では、少なくとも一方のジャンパー抵抗１４ａ又は１４ｂについて接続不良を起こしにくくさせるため、２つのジャンパー抵抗１４ａ、１４ｂを直交配置している。
【００３４】
なお、ＬＥＤモジュール１０では、回路基板１１は、金属ベースとしており、延伸方向により熱膨張率が方向によって異なる。しかしながら、通常、ＬＥＤモジュールに含まれる回路基板は、熱伝導性が高ければ必ずしも金属ベースである必要はなく、例えば、基板材料をセラミクスとしても良い。金属ベースと同様に、セラミクスからなる回路基板でも、スルーホールが作りにくいためジャンパー用部品（抵抗）が有効になる。すなわち、セラミクスからなる回路基板でも、回路基板１１と同様に縦方向と横方向で熱膨張率が異なる場合には、ジャンパー抵抗を並列接続するとともに直交配置すると、ＬＥＤモジュール１０と同様に不点灯対策が可能になる。
【００３５】
また、原理的には、多層配線技術を使えば、ジャンパー抵抗を不要にできる。同様に、金属又はセラミクスからなるベース部にスルーホールを形成することも可能である。このような技術を使っても、具体的な設計によってはジャンパー抵抗が必要となる場合がある。しかしながら、回路基板１１のように一方の面にのみ一層構造の配線を設けるようにすると、回路基板１１の構造及びその製造工程が著しく簡単化する。すなわち、このような構成の回路基板１１において、本発明を適用する意義が大きくなる。
【００３６】
また、本発明のＬＥＤモジュールは、１本のＬＥＤ列しか備えていなくても、回路基板上に駆動回路などを搭載したりするとジャンパー抵抗が必要となる場合がある。このときも、ジャンパー抵抗を並列接続させながら直交させると不点灯対策ができる。これに対し、ＬＥＤモジュール１０には、不点灯対策と併せて調色機能が備えられている。すなわち、ＬＥＤモジュール１０は、暖色で発光するＬＥＤ１２がＬＥＤ列１６を構成し、寒色で発光するＬＥＤ１３がＬＥＤ列１７を構成し、ＬＥＤ１２とＬＥＤ１３が市松模様状に配置され、この結果、ジャンパー抵抗１４ａ等を必要とするようになった。そして、ＬＥＤモジュール１０は、この構造により、ＬＥＤ列１６とＬＥＤ列１７の発光強度を調整することで発光色を調整可能とし、この際の混色性を高めることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０、６０…ＬＥＤモジュール、
１１…回路基板、
１２、１３…ＬＥＤ、
１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ…接続電極、
１２ｃ、１３ｃ…アノード、
１２ｄ、１３ｄ…カソード、
１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ…ジャンパー抵抗（第１、２ジャンパー抵抗）、
１４ｃ〜１４ｆ、１５ｃ〜１５ｆ…ランド、
１６、１７…ＬＥＤ列（第１、２ＬＥＤ列）、
１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ…電源電極、
４１…封止樹脂、
４２…白色反射樹脂、
４３…ＬＥＤダイ、
４４…サブマウント基板、
６４、６５…ジャンパー抵抗。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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