JP2022154296A - 発光モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の発光モジュールを組み合わせることで、発光部が2次元状に配置される部分の面積を変更することが可能な発光モジュールを提供する。【解決手段】実施形態の発光モジュールは、基板と1つ以上の発光部とを備える。基板は、多角形の各辺に対応する3つ以上の辺と、1つ以上の辺に正極と負極との一方として配設された第1接続部と、2つ以上の辺に正極と負極との他方として配設された第2接続部と、を有する。1つ以上の発光部は、基板上に配設され、第1接続部および第2接続部と電気的に接続される。【選択図】図4
Description
本発明の実施形態は、発光モジュールに関する。
従来より、発光部としてLED(Light Emitting Diode)を用いた発光モジュールが提案されている。例えば、フェースアップタイプのLEDを用いたCOB(Chip On Board)は、配線層を形成した電気回路基板上に実装した複数のフェースアップタイプのLEDを、ボンディングワイヤを用いてLED同士を、またはLEDと配線層を、電気的に接続してから、土手状のバンク内で光透過性の樹脂により封止を行って構成されている。ボンディングワイヤは、バンク内外を接続する配線層(電気端子)を経由して電源に接続される。
発光モジュールにおいて、LEDの数、LEDが配置される部分の面積などを異ならせる場合には、それぞれの目的に応じた電気回路基板を作成することが一般的である。
これに対して、直線方向に長いテープ状のフレキシブルプリント基板上に、長手方向に沿って複数のLEDを直列に配置したフレキシブルLED照明モジュールが提案されている。このフレキシブルLED照明モジュールは、長手方向の途中に幾つかの電極部を設けている。そして、電極部においてフレキシブルプリント基板を切断することで、設置場所の長さに応じた多様な長さのフレキシブルLED照明モジュールとして使用可能となっている。
しかし、このフレキシブルLED照明モジュールは、ライン光源として使用するものであり、2次元状に広がりをもつLED配置を所望に得ることができない。
そこで、実施形態は、複数の発光モジュールを組み合わせることで、発光部が2次元状に配置される部分の面積を変更することが可能な発光モジュールを提供することを目的とする。
実施形態の発光モジュールは、多角形の各辺に対応する3つ以上の辺と、前記3つ以上の辺の内の、1つ以上の辺に正極と負極との一方として配設された第1接続部と、前記3つ以上の辺の内の、前記第1接続部が配設された辺を除く2つ以上の辺に正極と負極との他方として配設された第2接続部と、を有する基板と、前記基板上に配設され、前記第1接続部および前記第2接続部と電気的に接続された、1つ以上の発光部と、を備える。
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
(構成)
(第1の実施形態)
(構成)
図1は、本実施形態に係わる発光モジュール1において、発光部3を配置するピッチが異なる構成例を示す図である。
発光モジュール1は、基板2上に1つ以上の発光部3を配設している。
基板2は、例えば、アルミ基板、セラミック基板、ガラスエポキシ基板、フレキシブルプリント基板などの電気回路基板である。アルミ基板は、アルミ板の表面に絶縁層を形成して銅箔を重ねた基板であり、熱伝導率が高いアルミを用いることで放熱性が優れる特長をもつ。このため、アルミ基板は、消費電力が大きいパワーLED(Light Emitting Diode)の基板として利用される。セラミック基板は、アルミ基板よりもさらに放熱性が高く、かつ高周波損失が低い特長を備え、パワーICの分野で利用される。ガラスエポキシ基板は、ガラス繊維の布を重ねてエポキシ樹脂を含浸した基板であり、電気的特性および機械的特性に優れている。このため、両面基板以上の多層基板を含む各種基板として一般に広く利用される。フレキシブルプリント基板は、折り曲げできないリジッド基板に対して、ポリイミド等のプラスチック・フィルムを基材として銅箔およびカバーレイを積層し、折り曲げ可能に構成した基板である。
発光部3は、例えばLED素子により構成されている。LED素子として、例えば、SMD(Surface Mount Device)、CSP(Chip Size Package、またはChip Scale Package)などを用いることで、小さな面積に多数のLED素子を実装できる。SMDは、プリント基板の表面に機械で半田付けするように構成された表面実装型LEDである。CSPは、チップ単体と同程度のサイズで実装された小型パッケージであり、発光効率が比較的高い。これらチップLEDは、パッケージ基板に電極となる一対のリードフレームを形成し、LEDを実装して、ボンディングワイヤでLEDとリードフレームを接続し、必要に応じて蛍光体を入れた樹脂で封止して成型されている。
図1に示す例では、基板2として上面視で正方形の基板を用い、基板2上に発光部3を3行3列で配置(実装)している。これら9つの発光部3は、基本的に、同一構成のLED素子である。図2、図3に示すように、複数の基板2を隣接して配置し、複数の基板2を電気的に接続することで、基板2の面積を単位とした所望の面積の光源装置(例えばLED光源装置)を構成できるようになっている。
従って、基板2の形状としては、複数の基板2を配列することで平面を埋めつくせるような多角形が好ましく、特に、正方形、正三角形、正六角形などの正多角形が好ましい。例えば、正方形でなく長方形でも平面を埋めつくすことはできるが、ある基板2の正極と他の基板2の負極とを当接させて電気的に接続する際に、例えば一方の基板を90°単位で回転させる必要が生じる場合があり、この場合、長方形では隙間が生じて平面を埋めつくせなくなる。同様に、凹多角形でも平面を埋めつくせる形状のものがある(例えば、L字を平行移動してできる凹六角形)が、回転角度が異なるものを組み合わせると平面を埋めつくせなくなる。このために基板2の形状は、回転対称性を有する正多角形、特に、正方形が好ましい。
また、基板2は、正方形の4辺(より一般には、多角形の各辺)に相当する辺を周囲に備えていればよく、その他の形状部をさらに周囲に備えていても構わない。例えば、位置決め用または取り付け用の切欠部や孔を周囲に備えることで、厳密に正方形(多角形)といえない形状となっても構わない。
3行3列に配列された複数の発光部3は、各行が正方形の基板2の対向する一対の辺の方向(第1の方向)と平行、各列が正方形の基板2の対向する他の一対の辺の方向(第2の方向であり、第1の方向と直交する)と平行に配列されている。図1のA欄に示す複数の発光部3は、基板2上において、第1の方向に第1のピッチP1で配列され、第2の方向に第2のピッチP2で配列されている。なお、基板2が正三角形、正六角形、またはその他の多角形である場合には、第2の方向は第1の方向と直交していなくても構わず、第1の方向に適宜の角度(例えば、60°、120°等)で交差していればよい。
さらに、複数の発光部3の内で、第1の方向において何れかの辺に最も近い位置に配設された発光部3は、第1の方向における該辺との間隔が、第1のピッチP1の半分(P1/2)である。同様に、複数の発光部3の内で、第2の方向において何れかの辺に最も近い位置に配設された発光部3は、第2の方向における該辺との間隔が、第2のピッチP2の半分(P2/2)である。
このような構成において、基板2を90°単位で回転させても基板2から照射される照明光の分布が変化しないようにするには、第1のピッチP1と第2のピッチP2が等しい長さであることが好ましい。
また、図1のB欄に示す発光モジュール1は、第1のピッチP1'がP1'<P1であり、第2のピッチP2'がP2'<P2であって、ピッチを小さくしたことに伴い基板2の大きさもピッチに比例して小さくなっている点が、図1のA欄に示す発光モジュール1と異なる点である。なお、発光部3自体の大きさは、図1のA欄とB欄とで同一である。
上述では基板2上に、複数の発光部3を正方形の4辺に平行な方向に沿って3行3列で配置した例を説明したが、より一般には、nを1以上の整数(好ましくは2以上の整数)としたときに、複数の発光部3を正方形の4辺に平行な方向に沿ってn行n列で配列するとよい。このときの発光部3の個数は(n×n)個となる。なお、基板2が上面視で長方形の場合は、mを、nより大きい整数としたときに、長辺に平行な方向に沿ってm行(m列)、短辺に平行な方向に沿ってn列(n行)配列するとよい。このときの発光部3の個数は(m×n)個となる。
図2は、図1のA欄に示すピッチが広い発光モジュール1を、2行2列で組み合わせた例を示す図である。
左上の発光モジュール1の一番右側に配置された発光部3と、右上の発光モジュール1の一番左側に配置された発光部3とのピッチは、(P1/2)+(P1/2)=P1となる。同様に、左上の発光モジュール1の一番下側に配置された発光部3と、左下の発光モジュール1の一番上側に配置された発光部3とのピッチは、(P2/2)+(P2/2)=P2となる。従って、複数の発光モジュール1を配列したときであっても、複数の発光部3のピッチを不変にでき、均一な照明を実現できる。
図3は、図1のB欄に示すピッチが狭い発光モジュール1を複数組み合わせたときの幾つかの構成例を示す図である。
図3のA欄は、発光モジュール1を列方向に5個接続した例を示している。
図3のB欄は、発光モジュール1を3行3列の配列になるように、9個接続した例を示している。
図3のC欄は、発光モジュール1を5行5列の配列になるように配置して、4つの角部の発光モジュール1を取り除くことで、合計21個接続した例を示している。
図4は、本実施形態に係わる発光モジュール1Aの、発光部3、第1接続部5、第2接続部6、および電気伝導経路RTのレイアウト例を示す図である。
発光モジュール1の第1の実施形態における具体例である発光モジュール1Aは、正方形をなす基板2の4つの辺の内、1辺に正極として構成された第1接続部5が設けられ、他の3辺に負極として構成された第2接続部6が設けられている。図4および後述する図9~図19においては、ハッチングを入れた二重線により第1接続部5を示し、ハッチングなしの二重線により第2接続部6を示す。3辺の第2接続部6は、互いに導通している。なお、第1接続部5と第2接続部6とが絶縁されていることはいうまでもない(後述する他の実施形態も同様)。
図4に示す例では左辺に第1接続部5があり、第1接続部5に電気伝導経路RTの一端が接続されている。電気伝導経路RTは、1行目に配列された3つの発光部3を左から右へ順に接続し、右端の発光部3において1行目と2行目とを縦に接続し、2行目に配列された3つの発光部3を右から左へ順に接続し、左端の発光部3において2行目と3行目とを縦に接続し、3行目に配列された3つの発光部3を左から右へ順に接続して、他端が例えば右辺の第2接続部6に接続されている。ただし、3辺の第2接続部6は導通しているため、上辺または下辺の第2接続部6に電気伝導経路RTの他端が接続されても構わない。電気伝導経路RTは、発光部3と、ボンディングワイヤと、後述する配線層4と、の組合せで構成される。なお、発光部3の種類によっては、電気伝導経路RTは、発光部3とボンディングワイヤとで構成されたり、発光部3と配線層4とで構成されたりする。
従って、図4に示す電気伝導経路RTは、第1接続部5と第2接続部6との間で、発光モジュール1Aに設けられた9つの発光部3を直列に接続している。なお、図4は電気伝導経路RTの配線経路の一例を示しており、9つの発光部3を異なる順序で直列に接続するよう電気伝導経路RTの配線経路を構成してもよい(複数の発光部3を並列に接続する例については、第6の実施形態で説明する)。
次に、隣接する基板2同士の接続について説明する。基板2は、例えば、接続器(コネクタなど)を用いて接続される。図5は、本実施形態に係わる2つの発光モジュール1Aに設けた電気コネクタ同士を対向させて接続する様子を示す図である。図5において、A欄は発光モジュール1Aの断面図、B欄は発光モジュール1Aの平面図(上面図)を示している。なお、図5~図8においては、図示を簡単にするために、基板2上に配置した発光部3の数を1つとしている。
基板2が絶縁基板である場合には、図5のA欄に示すように、基板2上の離隔した位置に形成された例えば2つの配線層により、配線層4が構成される。なお、基板2がアルミ基板等の電気伝導性をもつ基板である場合には、絶縁層を形成した上に配線層が形成される。左側の配線層4上には第1接続部5としての第1電気コネクタ5Aが形成され、右側の配線層4上には第2接続部6としての第2電気コネクタ6Aが形成されている。従って、左側の配線層4は正極側の配線、右側の配線層4は負極側の配線となる。発光部3は、上述したように例えばLED素子により構成され、半田付け等により、アノードが左側の正極側の配線層4に電気的に接続され、カソードが右側の負極側の配線層4に電気的に接続される。つまり、図5に示す実施形態では、第1電気コネクタ5Aは正極側のコネクタであり、第2電気コネクタ6Aは負極側のコネクタである。
そして、図5のA欄およびB欄に示すように、左側の発光モジュール1Aの第1電気コネクタ5Aと、右側の発光モジュール1Aの第2電気コネクタ6Aとを対向させて接続すると、互いの電気伝導経路RT(配線層4)が電気的に接続される。また、第1電気コネクタ5Aと第2電気コネクタ6Aとは、機構的にも左右の発光モジュール1Aを連結する。
なお、第1電気コネクタ5A同士、および第2電気コネクタ6A同士は、互いに対向させて接続しようとしても、機構的に連結されず、かつ電気的にも接続されないように構成されている。
図6は、本実施形態に係わる4つの発光モジュール1Aを、電気コネクタ同士が接続されるように、2行2列で配置した例を示す図である。
図6の例では、左上の発光モジュール1Aの右辺の第2電気コネクタ6Aと右上の発光モジュール1Aの左辺の第1電気コネクタ5Aとが電気的に接続され、右上の発光モジュール1Aの下辺の第2電気コネクタ6Aと右下の発光モジュール1Aの上辺の第1電気コネクタ5Aとが電気的に接続され、右下の発光モジュール1Aの左辺の第2電気コネクタ6Aと左下の発光モジュール1Aの右辺の第1電気コネクタ5Aとが電気的に接続されている。図6に示すように発光モジュール1A同士を接続した後に、左上の発光モジュール1Aの左辺の第1電気コネクタ5Aを電源の正極に接続し、左下の発光モジュール1Aの左辺の第2電気コネクタ6Aを電源の負極に接続することで、電源からの電流が、左上の発光モジュール1A、右上の発光モジュール1A、右下の発光モジュール1A、左下の発光モジュール1Aの順に流れる。つまり、上述した経路で電気伝導経路RTが形成される。なおこのとき、左上の発光モジュール1Aと、左下の発光モジュール1Aとは、第2電気コネクタ6A同士が接触する形となるため、電気的に接続されない。
図7は、本実施形態に係わる2つの発光モジュール1Aに設けた接続部同士を対向させたときに、第1接続部5と第2接続部6との組み合わせでは接続可能であるが、第1接続部5同士または第2接続部6同士の組み合わせでは接続不可能である様子の一例を示す図である。
図5および図6では、第1接続部5を第1電気コネクタ5Aとして構成し、第2接続部6を第2電気コネクタ6Aとして構成した例を示した。これに対して、図7および次に説明する図8に示すのは、基板2同士が凹凸で嵌合するように構成した例である。なお、以下では絶縁層の記載は省略しているが、基板2の基材が導電性材料である場合は、配線層4と、基板2の基材と、が電気的に接続しないように絶縁層が形成されている。
図7のA欄の左側の発光モジュール1Aを例に挙げて説明すると、基板2の左側には厚み方向の上側が切り欠かれた切欠部2uが設けられ、基板2の右側には厚み方向の下側が切り欠かれた切欠部2dが設けられている。切欠部2uの上面には、正極側の配線層4の端部が第1接続部5に対応する第1接続端子5Bとして露呈(露出)している。第1接続端子5Bは、基板2の左側端部(基板2の側面)には露呈していない。また、切欠部2dの下面には、負極側の配線層4の端部が第2接続部6に対応する第2接続端子6Bとして露呈している。第2接続端子6Bは、基板2の右側端部(基板2の側面)には露呈していない。
図7のA欄は、左側の発光モジュール1Aの負極側と、右側の発光モジュール1Aの正極側とを対向する例を示している。
この状態で、左右の発光モジュール1Aをさらに近接すると、左側の発光モジュール1Aの切欠部2dと、右側の発光モジュール1Aの切欠部2uとが互いに嵌合する。切欠部2dと切欠部2uとが互いに突き当たるまで嵌合されると、左側の発光モジュール1Aの第2接続端子6Bと、右側の発光モジュール1Aの第1接続端子5Bとが電気的に接続される。
図7のB欄は、図7のA欄に示した右側の発光モジュール1Aを、図4に示す平面図において180度回転させたときの様子を示している。
この場合、左側の発光モジュール1Aの負極側と、右側の発光モジュール1Aの負極側とが対向する。すると、左側の発光モジュール1Aの切欠部2dと、右側の発光モジュール1Aの切欠部2dとが突き当たって当接し、図7のB欄に示す位置よりも近接しない。従って、第2接続端子6Bは、基板2の右側端部(基板2の側面)には露呈していないため、左右の発光モジュール1Aの第2接続端子6B同士が電気的に接続されることはない。仮に、左右の発光モジュール1Aの上下位置を異ならせることで切欠部2d同士を重ねたとしても、第2接続端子6Bは基板2の下面に露呈し上面には露呈しないために、やはり第2接続端子6B同士が電気的に接続されることはない。
また、左右の発光モジュール1Aの切欠部2u同士を対向して突き当たてた場合も同様に、第1接続端子5B同士が電気的に接続されることはない。
図8は、本実施形態に係わる発光モジュール1Aに設けた接続部の幾つかの構成例を示す図である。
図8のA~Cの各欄において、発光モジュール1Aの基板2の左側には、厚み方向の中央部から突出する凸部2pが設けられ、基板2の右側には凸部2pに嵌合する形状の凹部2sが厚み方向の中央部に設けられている。
図8のA欄の構成では、凸部2pの上面に、正極側の配線層4の端部が第1接続端子5Bとして露呈している。第1接続端子5Bは、基板2の左側端部(基板2の側面)には露呈していない。また、凹部2sの内部の上側の内面に、負極側の配線層4の端部が第2接続端子6Bとして露呈している。第2接続端子6Bは、基板2の右側端部(基板2の側面)には露呈していない。
この構成において、2つの発光モジュール1Aの凸部2pと凹部2sを嵌合することで、第1接続端子5Bと第2接続端子6Bとが電気的に接続されること、および、凸部2p同士または凹部2s同士を突き当てても、第1接続端子5B同士または第2接続端子6B同士が電気的に接続されないことは、上述と同様である。
図8のB欄は、図8のA欄の構成において、第1接続端子5Bを凸部2pの下面に露呈させ、第2接続端子6Bを凹部2sの内部の下側の内面に露呈させる構成に変更したものである。
図8のC欄は、第1接続端子5Bを凸部2pの内部に埋設して、第1接続端子5Bが基板2の左側端部(基板2の側面)に連通するための孔2p1を設け、第2接続端子6Bを凹部2sの奥面から突出するように設けたものである。ただし、第2接続端子6Bは、凹部2sの奥面からは突出するが、凹部2sの外部(基板2の側面)には到達しない。
この構成において、凸部2pと凹部2sを嵌合すると、第2接続端子6Bの先端が孔2p1内に進入し、第1接続端子5Bと電気的に接続される。なお、凸部2p同士または凹部2s同士を突き当てても、第1接続端子5B同士または第2接続端子6B同士が電気的に接続されないのは上述と同様である。
上記各例に示したように、ある発光モジュール1Aの第1接続部5は、他の発光モジュール1Aの第2接続部6と電気的に接続可能であるが、他の発光モジュール1Aの第1接続部5とは電気的に接続不可能に構成されている。なお、図5、図7、および図8に示した接続部の構成は幾つかの例示であり、その他の構成を採用して、第1接続部5と第2接続部6とを電気的に接続可能、かつ第1接続部5同士および第2接続部6同士を電気的に接続不可能としても構わない。
図9は、本実施形態に係わる発光モジュール1Aを3行3列で配置したときの、全体の電気伝導経路RTを説明するための図である。
図4に示した発光モジュール1Aは、第1接続部5が4辺の何れに位置するかで配置方向を特定できる。図9の配置例では、第1接続部5が、1行目の3つの発光モジュール1Aにおいて左から右へ向かって左辺、左辺、左辺に配置され、2行目の3つの発光モジュール1Aにおいて右から左へ向かって上辺、右辺、右辺に配置され、3行目の3つの発光モジュール1Aにおいて左から右へ向かって上辺、左辺、左辺に配置されている。
上述したように、正極同士、負極同士は電気的に接続されないため、左上の発光モジュール1Aの左辺の第1接続部5を電源の正極に接続し、右下の発光モジュール1Aの右辺(または下辺)の第2接続部6を電源の負極に接続することで、電源からの電流が、電気伝導経路RTに示すように、左上の発光モジュール1A、中上の発光モジュール1A、右上の発光モジュール1A、右中の発光モジュール1A、中央の発光モジュール1A、左中の発光モジュール1A、左下の発光モジュール1A、中下の発光モジュール1A、右下の発光モジュール1Aの順に流れる。
第1の実施形態によれば、同一形状の発光モジュール1Aを複数組み合わせることができ、かつ2次元状に組み合わせ可能であるために、1つの発光モジュール1Aを単位とした任意の大きさや形状の光源装置を構成できる。
また、1つの発光モジュール1Aに配列された発光部3の間隔が均等であるだけでなく、複数の発光モジュール1Aを組み合わせたときにも発光部3の間隔が均等になるために、発光部3の間隔が不均等である場合に比べて、照明ムラが生じない。
さらに、第1接続部5と第2接続部6とは電気的に接続可能であるが、第1接続部5同士および第2接続部6同士は電気的に接続不可能であるために、複数の発光モジュール1Aを組み合わせたときに、正極同士、負極同士が接続されるのを防ぎ、正極と負極の組み合わせを接続できる。
第1接続部5と第2接続部6との接続を、第1電気コネクタ5Aと第2電気コネクタ6Aとの接続、または凸部2pと凹部2sとを嵌合しての第1接続端子5Bと第2接続端子6Bとの接続により行うことで、発光モジュール1A同士の、電気的な接続と、機構的な連結との両方を行うことが可能となる。
(第2の実施形態)
(第2の実施形態)
図10は、本実施形態に係わる発光モジュール1Bの構成例を示す図である。第2の実施形態では、第1の実施形態と同様の部分に同一の符号を付して説明を省略し、主に異なる点について説明する。
図10に示す発光モジュール1Bは、正方形をなす基板2の4つの辺の内、1辺に正極として構成された第1接続部5が設けられ、第1接続部5の両隣の2辺に負極として構成された第2接続部6が設けられ、第1接続部5と対向する1辺には接続部が設けられていない。つまり、接続部を持たない1辺は、正極でも負極でもない。対向する2辺の第2接続部6は、図10に示すように、電気伝導経路RT(厳密には、配線層4やボンディングワイヤ)を経由して互いに導通している。第1接続部5と第2接続部6とが絶縁されていることは、上述した通りである。
電気伝導経路RTの接続経路は、負極側における第2接続部6との接続部分を除いて図4に示した発光モジュール1Aと同様であり、9つの発光部3を直列に接続している。電気伝導経路RTの配線経路を異ならせても構わないことは、上述と同様である。
図11は、本実施形態に係わる発光モジュール1Bを2行3列で配置したときの、全体の電気伝導経路RTを説明するための図である。
図10に示した発光モジュール1Bは、第1接続部5が4辺の何れに位置するかで配置方向を特定できる。図11の配置例では、第1接続部5が、1列目の2つの発光モジュール1Bにおいて上から下へ向かって左辺、上辺に配置され、2列目の2つの発光モジュール1Bにおいて下から上へ向かって左辺、下辺に配置され、3列目の2つの発光モジュール1Bにおいて上から下へ向かって左辺、上辺に配置されている。
上述したように、正極同士、負極同士は電気的に接続されないため、左上の発光モジュール1Bの左辺の第1接続部5を電源の正極に接続し、右下の発光モジュール1Bの右辺の第2接続部6を電源の負極に接続することで、電源からの電流が、電気伝導経路RTに示すように、左上の発光モジュール1B、左下の発光モジュール1B、中下の発光モジュール1B、中上の発光モジュール1B、右上の発光モジュール1B、右下の発光モジュール1Bの順に流れる。
図11に示したような、上下に接続された発光モジュール1BのグループS1とグループS2とを、左右方向へ交互に組み合わせていくことで、n列2行の光源装置を構成できる。
第2の実施形態によれば、第1接続部5の両隣の2辺に第2接続部6を設けた発光モジュール1Bを用いても、上述した第1の実施形態に準じて、配置面積の異なる光源装置を構成できる。
(第3の実施形態)
(第3の実施形態)
図12は、本実施形態に係わる発光モジュール1Cの構成例を示す図である。第3の実施形態では、第1,2の実施形態と同様の部分に同一の符号を付して説明を省略し、主に異なる点について説明する。
図12に示す発光モジュール1Cは、図10に示した発光モジュール1Bと同様に、4つの辺の内の、1辺に第1接続部5を、2辺に第2接続部6を設けた構成になっている。
具体的に、図12に示す発光モジュール1Cは、正方形をなす基板2の4つの辺の内、1辺に正極として構成された第1接続部5が設けられ、第1接続部5に時計回りに隣接する1辺、および第1接続部5と対向する1辺に負極として構成された第2接続部6が設けられ、第1接続部5に反時計回りに隣接する1辺には接続部が設けられていない。つまり、接続部を持たない1辺は、正極でも負極でもない。2辺の第2接続部6は、互いに導通している。第1接続部5と第2接続部6とが絶縁されていることは、上述した通りである。
電気伝導経路RTの接続経路は、図4に示した発光モジュール1Aと同様であり、9つの発光部3を直列に接続している。電気伝導経路RTの配線経路を異ならせても構わないことは、上述と同様である。
図13は、本実施形態に係わる発光モジュール1Cを3行2列で配置したときの、全体の電気伝導経路RTを説明するための図である。
図12に示した発光モジュール1Cは、第1接続部5が4辺の何れに位置するかで配置方向を特定できる。図13の配置例では、第1接続部5が、1列目の2つの発光モジュール1Cにおいて上から下へ向かって上辺、上辺、上辺に配置され、2列目の2つの発光モジュール1Cにおいて下から上へ向かって左辺、下辺、下辺に配置されている。
上述したように、正極同士、負極同士は電気的に接続されないため、左上の発光モジュール1Cの上辺の第1接続部5を電源の正極に接続し、右上の発光モジュール1Cの上辺の第2接続部6を電源の負極に接続することで、電源からの電流が、電気伝導経路RTに示すように、左上の発光モジュール1C、左中の発光モジュール1C、左下の発光モジュール1C、右下の発光モジュール1C、右中の発光モジュール1C、右上の発光モジュール1Cの順に流れる。
図13に示した構成において、左上の発光モジュール1Cおよび右上の発光モジュール1Cを上へ積み上げていくことで、n行2列の光源装置を構成できる。
第3の実施形態によれば、第1接続部5の時計回りに隣接する1辺、および第1接続部5と対向する1辺に第2接続部6を設けた発光モジュール1Cを用いても、上述した第2の実施形態とほぼ同様の効果を奏する。
(第3の実施形態の変形例)
(第3の実施形態の変形例)
図14は、第3の実施形態の変形例に係わる発光モジュール1C'の構成例を示す図である。
図12に示した発光モジュール1C同士を組み合わせる場合、n行2列(または2行n列)の光源装置を構成できるが、mを2以上の整数としたときに、より一般のn行m列の光源装置を構成するのは困難である。そこで、本変形例は、図12に示した発光モジュール1Cと、図14に示す発光モジュール1C'とを組み合わせることで、n行m列の光源装置を構成可能としている。
具体的に、図14に示す発光モジュール1C'は、正方形をなす基板2の4つの辺の内、1辺に正極として構成された第1接続部5が設けられ、第1接続部5に反時計回りに隣接する1辺、および第1接続部5と対向する1辺に負極として構成された第2接続部6が設けられ、第1接続部5に時計回りに隣接する1辺には接続部が設けられていない。2辺の第2接続部6は、互いに導通している。第1接続部5と第2接続部6とが絶縁されていることは、上述した通りである。従って、発光モジュール1C'は、基板2の4辺における第1接続部5および第2接続部6の配置が、発光モジュール1Cと鏡面対称となっている。
電気伝導経路RTの接続経路は、図12に示した発光モジュール1Cと同様であり、9つの発光部3を直列に接続している。電気伝導経路RTの配線経路を異ならせても構わないことは、上述と同様である。
図15は、第3の実施形態の変形例に係わる2種類の発光モジュール1C,1C'を3行3列で配置したときの、全体の電気伝導経路RTを説明するための図である。
発光モジュール1C'の配置方向を、第1接続部5が4辺の何れに位置するかで特定できるのは、発光モジュール1Cと同様である。
図15の3行3列の配置例では、1列目の左上、左中、および左下の3つ、2列目の中下の1つ、3列目の右中および右下の2つが発光モジュール1C、2列目の中央および中上の2つ、3列目の右上が発光モジュール1C'となっている。図14および図15において、発光モジュール1C'を発光モジュール1Cと区別し易いように、発光モジュール1C'にはドットハッチングを付している。
図15の発光モジュール1Cおよび発光モジュール1C'における第1接続部5の配置は、1列目において上から下へ向かって上辺、上辺、上辺、2列目において下から上へ向かって左辺、下辺、下辺、3列目において上から下へ向かって左辺、上辺、上辺となっている。
左上の発光モジュール1Cの上辺の第1接続部5を電源の正極に接続し、右下の発光モジュール1Cの下辺(または右辺)の第2接続部6を電源の負極に接続することで、電源からの電流が、電気伝導経路RTに示すように、左上の発光モジュール1C、左中の発光モジュール1C、左下の発光モジュール1C、中下の発光モジュール1C、中央の発光モジュール1C'、中上の発光モジュール1C'、右上の発光モジュール1C'、右中の発光モジュール1C、右下の発光モジュール1Cの順に流れる。
なお、図15において、中央の発光モジュール1C'を発光モジュール1Cに交換しても、同一の電気伝導経路RTを構成できる。また、図15において、左上、左中、右中、右下の発光モジュール1Cを発光モジュール1C'に交換しても、同一の電気伝導経路RTを構成できる。要は、電気伝導経路RTを時計回りに90°折り曲げる箇所に発光モジュール1C'を配置し、電気伝導経路RTを反時計回りに90°折り曲げる箇所に発光モジュール1Cを配置すればよく、電気伝導経路RTを直線方向につなげる箇所には発光モジュール1Cと発光モジュール1C'の何れを配置しても構わない。
第3の実施形態の変形例によれば、鏡面対称な2種類の発光モジュール1C,1C'を組み合わせることで、上述した第1の実施形態とほぼ同様に、n行m列の光源装置を構成できる。
(第4の実施形態)
(第4の実施形態)
図16は、本実施形態に係わる発光モジュール1Dの構成例を示す図である。第4の実施形態では、第1~3の実施形態と同様の部分に同一の符号を付して説明を省略し、主に異なる点について説明する。
図16に示す発光モジュール1Dは、正方形をなす基板2の4つの辺の内、隣接する2辺に正極として構成された第1接続部5が設けられ、他の隣接する2辺に負極として構成された第2接続部6が設けられている。隣接する2辺の第1接続部5は互いに導通し、他の隣接する2辺の第2接続部6は互いに導通している。第1接続部5と第2接続部6とが絶縁されていることは、上述した通りである。
電気伝導経路RTの接続経路は、図4に示した発光モジュール1Aと同様であり、9つの発光部3を直列に接続している。電気伝導経路RTの配線経路を異ならせても構わないことは、上述と同様である。
図17は、本実施形態に係わる発光モジュール1Dを3行2列で配置したときの、全体の電気伝導経路RTを説明するための図である。
図16に示した発光モジュール1Dは、例えば、隣接する2辺の第1接続部5の角部が、4辺の角の何れに位置するかで配置方向を特定できる。図17の配置例では、第1接続部5の角部が、1列目の2つの発光モジュール1Dにおいて上から下へ向かって左上角、左上角、左上角に配置され、2列目の2つの発光モジュール1Dにおいて下から上へ向かって左下角、右下角、右下角に配置されている。
左上の発光モジュール1Dの上辺(または左辺)の第1接続部5を電源の正極に接続し、右上の発光モジュール1Dの上辺の第2接続部6を電源の負極に接続することで、電源からの電流が、電気伝導経路RTに示すように、左上の発光モジュール1D、左中の発光モジュール1D、左下の発光モジュール1D、右下の発光モジュール1D、右中の発光モジュール1D、右上の発光モジュール1Dの順に流れる。
図17に示した構成において、左上の発光モジュール1Dおよび右上の発光モジュール1DのグループS3を上へ積み上げていくことで、n行2列の光源装置を構成できる。
第4の実施形態によれば、隣接する2辺に第1接続部5、他の隣接する2辺に第2接続部6を設けた発光モジュール1Dを用いても、上述した第2、第3の実施形態とほぼ同様の効果を奏する。
なお、上述した各実施形態において、図9、図11、図13、図15、図17に示した例は、複数の発光モジュール1を結ぶ電気伝導経路RTが1本である。このように複数の発光モジュール1を組み合わせる場合は、電気伝導経路RTを一筆書きで書けるような組み合わせとなることが好ましい。これにより、複数の発光モジュール1を組み合わせて構成された基板光源装置は、1つの入力および1つの出力で電源に接続できる。ただし、電気伝導経路RTを一筆書きで書けない状態で、複数の発光モジュール1を組み合わせても構わない。図3を例に挙げれば、A欄およびB欄の組み合わせは一筆書きで書けるが、C欄の組み合わせは一筆書きで書けない。この場合には、入力と出力との少なくとも一方を複数設ければよい。
(第5の実施形態)
(第5の実施形態)
図18は、本実施形態に係わる発光モジュール1Eの構成例を示す図である。第5の実施形態では、第1~4の実施形態と同様の部分に同一の符号を付して説明を省略し、主に異なる点について説明する。
図18に示す発光モジュール1Eは、正方形をなす基板2の4つの辺の内、対向する2辺に正極として構成された第1接続部5が設けられ、他の対向する2辺に負極として構成された第2接続部6が設けられている。例えば配線層4の一部4xを、基板2の裏面、もしくは基板2の厚み方向の内部に形成することで、対向する2辺の第1接続部5は互いに導通し、他の対向する2辺の第2接続部6は互いに導通している。第1接続部5と第2接続部6とが絶縁されていることは、上述した通りである。
第5の実施形態の構成の発光モジュール1Eを用いても、上述した他の実施形態と同様に、複数の発光モジュール1Eを組み合わせて光源装置を構成できる。
なお、図4に示した発光モジュール1A、図10に示した発光モジュール1B、図12に示した発光モジュール1C、図14に示した発光モジュール1C'、図16に示した発光モジュール1D、図18に示した発光モジュール1Eを所望に組み合わせて、任意の大きさ、任意の形状の光源装置を構成しても構わない。
(第6の実施形態)
(第6の実施形態)
図19は、本実施形態に係わる発光モジュールにおいて、基板2上の複数の発光部3が並列に接続された幾つかの構成例を示す図である。第6の実施形態では、第1~5の実施形態と同様の部分に同一の符号を付して説明を省略し、主に異なる点について説明する。
図19に示す発光モジュールは、複数の発光部3が複数の組(各組に属する発光部3の数は同一)に分かれ、複数の組は、第1接続部5と第2接続部6との間において、電気的に並列に接続される構成となっている。
図19において、A欄に示す発光モジュール1F、B欄に示す発光モジュール1G、およびC欄に示す発光モジュール1Hは、何れも、基板2上に3行3列に配置された9つの発光部3が、1行を組みとして、3組に分かれている。
図19のA欄に示す発光モジュール1Fは、図4に示した発光モジュール1Aと同様に、正方形をなす基板2の4つの辺の内、1辺に正極として構成された第1接続部5が設けられ、他の3辺に負極として構成された第2接続部6が設けられている。3辺の第2接続部6は互いに導通し、第1接続部5と第2接続部6とは絶縁されている。
発光モジュール1Fは、第1接続部5と第2接続部6との間で、1行目の3つの発光部3が電気伝導経路RT1により直列に接続され、2行目の3つの発光部3が電気伝導経路RT2により直列に接続され、3行目の3つの発光部3が電気伝導経路RT3により直列に接続されている。
なお、図19のA欄に示す発光モジュール1Fは、B欄に示す発光モジュール1GおよびC欄に示す発光モジュール1Hと異なり、第1接続部5および第2接続部6の何れも分割されていない。そこで、図4に示した発光モジュール1A、図10に示した発光モジュール1B、図12に示した発光モジュール1C、図14に示した発光モジュール1C'、図16に示した発光モジュール1D、および図18に示した発光モジュール1Eにおける第1接続部5および第2接続部6の配置に対して、図19のA欄に示す発光モジュール1Fと同様の、複数の組みに分けた発光部3を並列に接続する構成を適用しても構わない。
図19のB欄に示す発光モジュール1Gは、図19のA欄の発光モジュール1Fと同様に、1辺(図19のB欄においては左辺)に正極として構成された第1接続部5が設けられ、他の3辺に負極として構成された第2接続部6が設けられている。ただし、3辺の第2接続部6は互いに分割されていて、上辺を第2接続部6a、右辺を第2接続部6b、下辺を第2接続部6cと記載する。第1接続部5と、各第2接続部6a,6b,6cとが絶縁されていることは、上述と同様である。
発光モジュール1Gは、1行目の3つの発光部3が電気伝導経路RT1により直列に接続され、2行目の3つの発光部3が電気伝導経路RT2により直列に接続され、3行目の3つの発光部3が電気伝導経路RT3により直列に接続されている。電気伝導経路RT1は、左辺の第1接続部5と、上辺の第2接続部6aとに接続されている。電気伝導経路RT2は、左辺の第1接続部5と、右辺の第2接続部6bとに接続されている。電気伝導経路RT3は、左辺の第1接続部5と、下辺の第2接続部6cとに接続されている。
図19のC欄に示す発光モジュール1Hは、図19のA欄の発光モジュール1Fと同様に、1辺(図19のC欄においては左辺)に正極として構成された第1接続部5が設けられ、他の3辺に負極として構成された第2接続部6が設けられている。ただし、左辺の第1接続部5は、3行3列の発光部3の各行に対応して3つに分割され、1行目から3行目へ向かって順に第1接続部5a、第1接続部5b、第1接続部5cと記載する。右辺の第2接続部6は、3行3列の発光部3の各行に対応して3つに分割され、1行目から3行目へ向かって順に第2接続部6a、第2接続部6b、第2接続部6cと記載する。第2接続部6aは上辺の第2接続部6と導通して一体的となってL字状をなし、第2接続部6cは下辺の第2接続部6と導通して一体的となってL字状をなしている。3つの第1接続部5a,5b,5cと、3つの第2接続部6a,6b,6cとが絶縁されていることは、上述と同様である。
発光モジュール1Hは、1行目の3つの発光部3が電気伝導経路RT1により直列に接続され、2行目の3つの発光部3が電気伝導経路RT2により直列に接続され、3行目の3つの発光部3が電気伝導経路RT3により直列に接続されている。電気伝導経路RT1は、第1接続部5aと第2接続部6aとに接続されている。電気伝導経路RT2は、第1接続部5bと第2接続部6bとに接続されている。電気伝導経路RT3は、第1接続部5cと第2接続部6cとに接続されている。
従って、図19のB欄およびC欄に示す発光モジュール1G,1Hは、第1接続部5と第2接続部6との少なくとも一方が、発光部3の複数の組に一対一に対応するように、複数設けられている。こうした構成の場合、分割の有無にかかわらず第1接続部5aに割り当てる辺の数を最小の1にしたとしても、分割した第2接続部6aをそれぞれ別の辺に割り当てるためには、第2接続部6aの最大分割数は辺の数から1を引いた数になる。従って、発光部3を並列に分ける組の数は、最大で、辺の数から1を引いた数になることが好ましい。具体的に、基板2を正方形とした場合の辺の数は4であるために、複数の発光部3を、図19のB欄およびC欄に示したような3組までの並列(1組だけの直列、2組の並列、または3組の並列)とするとよい。また、基板2を正六角形とした場合の辺の数は6であるために、複数の発光部3を、最大で5組までの並列とするとよい。
一方、図19のA欄に示す発光モジュール1Fは、第1接続部5および第2接続部6の何れも分割されていないため、複数の発光部3を任意の数の組みに分けて、並列に接続して構わない。
第6の実施形態によれば、基板2上の発光部3を複数の組に分けて、各組を並列に接続しても、上述した他の実施形態と同様に、複数の発光モジュール1F,1G,1Hを組み合わせて光源装置を構成できる。ここで、もし発光モジュール1上の全ての発光部3を直列に接続し、複数の発光モジュール1を全て直列に接続した場合には、1つの発光部3が故障して電流が流れなくなると、全ての発光モジュール1の全ての発光部3が発光しなくなる。これに対して、本実施形態の構成によれば、1つの発光モジュール1上における故障した発光部3と同一の組に属する発光部3が発光しなくなるだけで、それ以外の発光部3の発光を継続することが可能となり、故障耐性およびユーザビリティーを向上できる。
なお、上述では第1接続部5が正極、第2接続部6が負極である例を説明したが、これとは逆に、第1接続部5が負極、第2接続部6が正極であっても、発光部3の極性(例えば、LED素子のアノードとカソード)を逆に配置すれば、上述した各実施形態の構成を適用できる。従って、第1接続部5は正極と負極との一方、第2接続部6は正極と負極との他方であればよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1,1A,1B,1C,1C',1D,1E,1F,1G,1H 発光モジュール、2 基板、2d,2u 切欠部、2p 凸部、2s 凹部、3 発光部、4 配線層、5,5a,5b,5c 第1接続部、5A 第1電気コネクタ、5B 第1接続端子、6,6a,6b,6c 第2接続部、6A 第2電気コネクタ、6B 第2接続端子、RT,RT1,RT2,RT3 電気伝導経路
Claims (5)
- 多角形の各辺に対応する3つ以上の辺と、
前記3つ以上の辺の内の、1つ以上の辺に正極と負極との一方として配設された第1接続部と、
前記3つ以上の辺の内の、前記第1接続部が配設された辺を除く2つ以上の辺に正極と負極との他方として配設された第2接続部と、
を有する基板と、
前記基板上に配設され、前記第1接続部および前記第2接続部と電気的に接続された、1つ以上の発光部と、
を備える発光モジュール。 - 前記発光部は複数設けられていて、複数の発光部は、前記基板上において第1の方向に第1のピッチで配列され、
前記複数の発光部の内で、前記3つ以上の辺の内の第1の辺に最も近い位置に配設された第1の発光部は、前記第1の方向における前記第1の辺との間隔が、前記第1のピッチの半分である、
請求項1に記載の発光モジュール。 - 前記発光モジュールの前記第1接続部は、前記発光モジュールと同一の構成を有する他の発光モジュールにおける他の第2接続部と電気的に接続可能であり、かつ、前記他の発光モジュールにおける他の第1接続部とは電気的に接続不可能である、
請求項1に記載の発光モジュール。 - 前記基板は、前記他の発光モジュールにおける他の第2の切欠部と嵌合可能に構成された第1の切欠部と、前記他の発光モジュールにおける他の第1の切欠部と嵌合可能に構成された第2の切欠部と、を備え、
前記第1接続部は前記第1の切欠部に露呈する第1接続端子として構成され、前記第2接続部は前記第2の切欠部に露呈する第2接続端子として構成されている、
請求項3に記載の発光モジュール。 - 前記基板は、前記他の発光モジュールにおける他の凹部と嵌合可能に構成された凸部と、前記他の発光モジュールにおける他の凸部と嵌合可能に構成された凹部と、を備え、
前記第1接続部は前記凸部に露呈する第1接続端子として構成され、前記第2接続部は前記凹部に露呈する第2接続端子として構成されている、
請求項3に記載の発光モジュール。
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