JP5946311B2 - LED module - Google Patents
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Description
本発明は、複数のLED素子とともに他の電子部品を回路基板に実装したLEDモジュールに関する。 The present invention relates to an LED module in which other electronic components are mounted on a circuit board together with a plurality of LED elements.
LED素子を使った照明器具が普及してきている。このような中で電気スタンドやランプなどの照明器具の設計手番を短くするためには光源部をモジュール化すると良い。例えば特許文献1の図2には、複数のLEDチップ(LED素子)とともに駆動回路を同一の回路基板に実装したLEDモジュールが示されている。 Lighting fixtures using LED elements have become widespread. In such a situation, the light source unit may be modularized in order to shorten the design time of lighting fixtures such as desk lamps and lamps. For example, FIG. 2 of Patent Document 1 shows an LED module in which a drive circuit is mounted on the same circuit board together with a plurality of LED chips (LED elements).
特許文献1の図2を図6に再掲示する。図6はIEC規格の口金(GX53型)を使用するLEDランプの断面図である。LEDモジュールは、回路基板2、ドライバー回路4、LED3(LED素子)からなり、回路基板2の上面にドライバー回路4が実装され、回路基板2の下面にLED3が実装されている。そしてこのLEDモジュールは口金1のハウジングにはめ込まれ、発光面カバーケース5で抑えられる。薄型化が要請されるときはLED3をCOB(チップオンボード)とすれば良い。なおCOBは、ベアチップ状態のLED(以下特に断らない限りLEDダイとよぶ)を回路基板2に直接的に実装するものである。 FIG. 2 of Patent Document 1 is shown again in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of an LED lamp using an IEC standard base (GX53 type). The LED module includes a circuit board 2, a driver circuit 4, and an LED 3 (LED element). The driver circuit 4 is mounted on the upper surface of the circuit board 2, and the LED 3 is mounted on the lower surface of the circuit board 2. This LED module is fitted into the housing of the base 1 and is held down by the light emitting surface cover case 5. When thinning is required, the LED 3 may be a COB (chip on board). The COB is a device in which a bare chip LED (hereinafter referred to as an LED die unless otherwise specified) is directly mounted on the circuit board 2.
図6に示したLEDモジュールは、回路基板2の一方の面に駆動回路4を配置し、他方の面にLED3を配置することにより駆動回路4とLED3を一体化していた。さらに特許文献1はLED3をCOBとすることで薄型化が図れることを示唆していた。しかしながら回路基板の一方の面だけにLEDダイとドライバー回路を配置できれば、よりいっそうの薄型化が図れる。この場合、実装できる領域が狭くなるのでドライバー回路も小さくしておかなければないが、例えばドライバー回路を抵抗1個からなるようなものにしてまっては電源電圧変動に対して安定した動作を保証できなくなるように、単純化を進めると充分な性能が得られないことがある。 In the LED module shown in FIG. 6, the drive circuit 4 and the LED 3 are integrated by disposing the drive circuit 4 on one surface of the circuit board 2 and the LED 3 on the other surface. Further, Patent Document 1 suggests that the LED 3 can be made thinner by using COB. However, if the LED die and the driver circuit can be arranged only on one surface of the circuit board, the thickness can be further reduced. In this case, since the mountable area becomes narrow, the driver circuit must also be made small. For example, if the driver circuit is made up of one resistor, stable operation is guaranteed against fluctuations in the power supply voltage. If the simplification is advanced so that it cannot be performed, sufficient performance may not be obtained.
そこで本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、複数のLED素子とともに他の電子部品を回路基板に実装したLEDモジュールにおいて、ドライバー回路が小型でありながら利便性が高く充分な性能を備えさらに製造し易いLEDモジュールを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and in an LED module in which other electronic components are mounted on a circuit board together with a plurality of LED elements, the driver circuit is small and convenient and has sufficient performance. An object of the present invention is to provide an LED module that is easy to manufacture.
本発明のLEDモジュールは、回路基板上に複数のLED素子と前記LED素子を駆動するドライバー回路を実装したLEDモジュールにおいて、
前記LED素子は直列接続して複数の部分LED列を形成し、さらに前記部分LED列は直列接続してLED列を形成し、
前記ドライバー回路は、ブリッジ整流回路と、前記部分LED列同士の接続部に接続するバイパス回路と、前記LED列の端部に接続する電流制限回路を含み、
前記LED素子を実装する領域は前記ドライバー回路を実装する領域の周囲に配置され、
前記ブリッジ回路は4個のダイオードからなり、
前記ダイオード同士を接続する配線の内側の領域に交流接続端子を備え、
前記ダイオード同士を接続する配線の外側の領域に前記ブリッジ回路以外のドライバー回路と前記LED列が配置される
ことを特徴とする。
前記バイパス回路は、第1電流入力端子と第2電流入力端子と電流出力端子を備え、前記第1電流入力端子が前記部分LED列の接続部に接続し、前記第2電流入力端子から入力する電流により前記第1電流入力端子から入力する電流が制限されても良い。
The LED module of the present invention is an LED module in which a plurality of LED elements and a driver circuit for driving the LED elements are mounted on a circuit board.
Before SL LED element forms a plurality of partial LED strings connected in series, further said portion LED string to form a LED strings connected in series,
The driver circuit includes a bridge rectifier circuit , a bypass circuit connected to a connection part between the partial LED strings, and a current limiting circuit connected to an end part of the LED string ,
The area for mounting the LED element is arranged around the area for mounting the driver circuit,
The bridge circuit consists of four diodes,
An AC connection terminal is provided in a region inside the wiring connecting the diodes,
The driver circuit other than the bridge circuit and the LED array are arranged in a region outside the wiring connecting the diodes .
The bypass circuit includes a first current input terminal, a second current input terminal, and a current output terminal, and the first current input terminal is connected to a connection portion of the partial LED array and is input from the second current input terminal. The current input from the first current input terminal may be limited by the current.
本発明のLEDモジュールでは、交流接続端子の周囲にブリッジ整流回路とバイパス回路と電流制限回路を備えたドライバー回路が配置され、さらにその周りにLED素子が配置されている。この交流接続端子に交流電源を接続し、ブリッジ整流回路により交流電源から生成した全波整流波形でLED列を点灯させる。このLED列はLED素子が直列接続したものであり、複数の部分LED列に区分できる。部分LED列の接続部にはバイパス回路の第1電流入力端子が接続される。このときLED列を流れる電流がバイパス回路の第1電流入力端子か第2電流入力端子に流れ込む。 In the LED module of the present invention, a driver circuit including a bridge rectifier circuit, a bypass circuit, and a current limiting circuit is disposed around the AC connection terminal, and an LED element is disposed around the driver circuit. An AC power source is connected to the AC connection terminal, and the LED row is lit with a full-wave rectified waveform generated from the AC power source by a bridge rectifier circuit. This LED row is formed by connecting LED elements in series, and can be divided into a plurality of partial LED rows. The first current input terminal of the bypass circuit is connected to the connection portion of the partial LED row. At this time, the current flowing through the LED string flows into the first current input terminal or the second current input terminal of the bypass circuit.
ブリッジ整流回路は4個のダイオードからなる。バイパス回路は外部に対し第1電流入力端子と第2電流入力端子と電流出力端子だけを備えるよう構成する。電流制限回路は外部に対し電流入力端子と電流出力端子だけを備えるよう構成する。このときバイパス回路は第2電流入力端子から入力する電流により第1電流入力端子から入力する電流を制限する。このような構成とすることでバイパス回路及び電流制限回路は電源配線が不要となり、さらに前述のようにLED列を流れる電流がバイパス回路の第1電流入力端子か第2電流入力端子に流れ込むのでバイパス回路の制御配線も不要となる。この結果、ドライバー回路の配線が減るため、回路基板の一面に配線パターンを形成するだけでドライバー回路を作りこむことが可能となり、回路基板が製造しやすくなる。 The bridge rectifier circuit is composed of four diodes. The bypass circuit is configured to have only a first current input terminal, a second current input terminal, and a current output terminal for the outside. The current limiting circuit is configured to have only a current input terminal and a current output terminal for the outside. At this time, the bypass circuit limits the current input from the first current input terminal by the current input from the second current input terminal. By adopting such a configuration, the bypass circuit and the current limiting circuit need no power supply wiring, and further, as described above, the current flowing through the LED string flows into the first current input terminal or the second current input terminal of the bypass circuit. Circuit control wiring is also unnecessary. As a result, since the wiring of the driver circuit is reduced, the driver circuit can be built only by forming a wiring pattern on one surface of the circuit board, and the circuit board can be easily manufactured.
さらに全波整流波形の電圧が低い期間では、全波整流波形を印加する側からみて前段の部分LED列からバイパス回路の第1電流入力端子を通じて電流が流れ、前段の部分LED列が点灯し、後段の部分LED列が消灯した状態になる。全波整流波形の電圧が高くなり後段の部分LED列にも電流が流れるようになると、バイパス回路の第1電流入力端子を経由する電流がなくなり、前段の部分LED列とともに後段の部分LED列が効率よく点灯する。また全波整流波形の一周期のなかで比較的長い期間、LED列が点灯した状態を維持できるため輝度の向上やちらつきの低減が達成される。 Further, in the period when the voltage of the full-wave rectified waveform is low, a current flows from the partial LED row in the previous stage through the first current input terminal of the bypass circuit when viewed from the side where the full-wave rectified waveform is applied, The subsequent partial LED row is turned off. When the voltage of the full-wave rectified waveform becomes high and current also flows in the subsequent partial LED string, there is no current passing through the first current input terminal of the bypass circuit, and the subsequent partial LED string is combined with the previous partial LED string. Lights up efficiently. In addition, since the LED row can be kept lit for a relatively long period in one cycle of the full-wave rectified waveform, the luminance is improved and the flicker is reduced.
前記バイパス回路がディプレッション型のFETと抵抗を含み、前記第1電流入力端子に前記FETのドレインが接続し、前記第2電流入力端子に前記FETのソースと前記抵抗の一端が接続し、前記電流出力端子に前記FETのゲートと前記抵抗の他端が接続しても良い。 The bypass circuit includes a depletion type FET and a resistor, the drain of the FET is connected to the first current input terminal, the source of the FET and one end of the resistor are connected to the second current input terminal, and the current The gate of the FET and the other end of the resistor may be connected to the output terminal.
第1ダム材と第2ダム材を備え、前記第1ダム材が前記LED列を囲み、前記第2ダム材が前記交流接続端子と前記ドライバー回路の間に配置され、前記第1ダム材と第2ダム材の間の領域に被覆部材を充填しても良い。 A first dam material and a second dam material, wherein the first dam material surrounds the LED row, the second dam material is disposed between the AC connection terminal and the driver circuit, and The region between the second dam materials may be filled with a covering member.
前記LED素子、前記FET、前記抵抗及び前記ブリッジ整流回路を構成するダイオードがベアチップであっても良い。 The LED element, the FET , the resistor, and the diode constituting the bridge rectifier circuit may be a bare chip.
前記部分LED列のうち一の部分LED列が他の部分LED列を環状に囲んでも良い。 Of the partial LED strings, one partial LED string may surround the other partial LED strings in a ring shape.
前記LED素子がチップサイズパッケージLEDであっても良い。 The LED element may be a chip size package LED.
前記部分LED列のうち一の部分LED列が他の部分LED列を環状に囲み、前記一の部分LED列に配光分布の広いチップサイズパッケージLEDが含まれても良い。 Of the partial LED strings, one partial LED string may annularly surround another partial LED string, and the one partial LED string may include a chip size package LED having a wide light distribution.
本発明のLEDモジュールでは、交流接続端子の周囲にドライバー回路が配置され、さらにその周りにLED素子が配置されている。ドライバー回路に含まれるバイパス回路と電流制限回路は電源配線や制御配線が不要なため、回路基板の一面に配線パターンを形成するだけでドライバー回路を作り込め、回路基板製造が容易になる。またブリッジ回路を実装しているので交流電源を接続するだけで全波整流波形によりLED素子を駆動できるため、利便性の高さと効率の良い駆動が達成される。さらにバイパス回路により全波整流波形の一周期のなかで比較的長い期間点灯させられるので輝度の向上やちらつきの低減といった効果も得られる。さらにバイパス回路と電流制限回路を備えているので、広い動作電圧範囲が確保され、交流電源の電圧が変動しても動作が安定する。 In the LED module of the present invention, a driver circuit is arranged around the AC connection terminal, and an LED element is arranged around the driver circuit. Since the bypass circuit and the current limiting circuit included in the driver circuit do not require power supply wiring or control wiring, a driver circuit can be created simply by forming a wiring pattern on one surface of the circuit board, thereby facilitating circuit board manufacture. Since the bridge circuit is mounted, the LED element can be driven by the full-wave rectified waveform only by connecting an AC power supply, so that high convenience and efficient driving can be achieved. Furthermore, since the light is lit for a relatively long period in one cycle of the full-wave rectified waveform by the bypass circuit, effects such as improvement in luminance and reduction in flicker can be obtained. Furthermore, since a bypass circuit and a current limiting circuit are provided, a wide operating voltage range is ensured, and the operation is stable even if the voltage of the AC power supply fluctuates.
以上のように本発明のLEDモジュールは、交流電源を接続するだけで良く、この交流電源から得た全波整流波形でLED素子を駆動しても非点灯期間が短いうえ、さらに回路基板の配線パターンが簡単化するため、ドライバー回路が小型でありながら利便性が高く充分な性能を備えさらに製造し易い。 As described above, the LED module of the present invention only needs to be connected to an AC power source. Even if the LED element is driven by a full-wave rectified waveform obtained from the AC power source, the non-lighting period is short and the circuit board wiring Since the pattern is simplified, the driver circuit is small in size, is convenient, has sufficient performance, and is easy to manufacture.
以下、添付図1〜5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、同一また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。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。さらに特許請求の範囲に記載した発明特定事項との関係をカッコ内に記載している。なおLED素子は様々な形態をとるので、ウェハーから切り出されたベアチップ状態のLED素子をLEDダイと呼び、平面サイズがLEDダイと略等しく且つLEDダイの表面又は側面を樹脂等で被覆したLED素子をチップサイズパッケージLEDと呼び区別する。
(第1実施形態)
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the description of the drawings, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. For the sake of explanation, the scale of the members is changed as appropriate. Furthermore, the relationship with the invention specific matter described in the claims is described in parentheses. Since the LED element takes various forms, the LED element in a bare chip state cut out from the wafer is called an LED die, and the planar size is substantially equal to the LED die, and the LED element whose surface or side surface is covered with a resin or the like. Is called a chip size package LED.
(First embodiment)
先ず図1によりLEDモジュール100の外観を説明する。図1はLEDモジュール100の外形図であり、(a)が平面図、(b)が正面図である。回路基板111上には円形のダム材112(第1ダム材)と、図の縦方向に延びた直線状の辺と上下部分に存在する曲線状の辺からなるダム材114(第2ダム材)がある。ダム材112とダム材114の間の領域には蛍光樹脂113(被覆部材)が充填される。ダム材114で囲まれた領域には交流接続端子115,117があり、交流接続端子115,117はそれぞれスルーホール116,118を備えている。図示していないが、回路基板111の裏面には照明器具から電力供給を受けるための二つの裏面交流接続端子があり、スルーホール116,118を介して裏面交流接続端子が交流接続端子115,117と接続している。
First, the external appearance of the
次に図2によりLEDモジュール100の電子部品の配置を説明する。図2は図1に示したLEDモジュール100から蛍光樹脂113を除いた状態の平面図である。なおダム材114の下部に存在する配線パタ−ンも実線で示している。
Next, the arrangement of the electronic components of the
図2において、ダム材114の周囲には、ダイオード301,302,303,304と、FET324,344と、抵抗325,345がある。ダイオード301,302,
303,304と、FET324,344と、抵抗325,345からドライバー回路が構成される。これらの電子部品が実装された領域を45個のLEDダイ21(以下、個別のLEDダイについては必要に応じてサフィックスをつけて区別する)が2重の環で囲んでいる。これらのLEDダイ21は直列接続し一本のLED列を構成し、このLED列の外側の環及び内側の環がそれぞれ部分LED列(図4で示す部分LED列310,330)となる。さらにLEDダイ21が実装された領域の外側には円形のダム材112がある。
In FIG. 2, there are
303 and 304,
ダイオード301,302,303,304及び2個のFET324,344はベアチップであり、導電性のペーストで配線パターン上にダイボンディングされている。このときダイオード301,302,303,304の底面はアノードであり、FET324,344の底面はドレインである。抵抗325,355及びLEDダイ21もベアチップであり、配線パターン上にダイボンディングされているが、底面は絶縁されている。なおLEDダイ21の底部にもダイボンディングのために島状(孤立しており他の配線パターンとは接続してない状態)の配線パターンがあるが図示していない。ダイオード301,302,303,304とFET324,344の底部を除き、ダイオード301,302,303,304、FET324,344、抵抗325,345は、配線パターンとワイヤ22で接続している。なおFET344のソースと抵抗345だけは直接的にワイヤ22で接続している。LEDダイ21も配線パターン若しくは他のLEDダイ21とワイヤ22で接続している。なお図2では多くのLEDダイ21同士を直接的にワイヤ22で接続しているが、LEDダイ21同士の距離が離れている場合は、島状の中継用配線パターンを設けワイヤ22の長を調整しても良い。
The
LEDダイ21は500μm×290μm、FET324,344は1.5mm×1.5mm、抵抗325,345は500μm×500μmである。回路基板111は熱伝導性と反射率を考慮してアルミナを使用した。配線パターンはAg上にNi,Pd,Auを積層している。ダム材112,114はシリコーン樹脂からなり、太さが0.7〜1.0mmであり、高さが0.5〜0.7mmである。図1に示した蛍光樹脂113は蛍光体を含有したシリコーン樹脂であり、厚さが400〜800μm程度である。なおFET324,344の被覆材を蛍光樹脂113としても光による誤動作はなかった。
The LED die 21 is 500 μm × 290 μm, the
次に図1,2を参照してLEDモジュール100の製造方法を説明する。まず回路基板111上にLEDダイ21、ダイオード301〜304、FET324,344及び抵抗325,345をダイボンディングし、その後ワイヤボンディングする。次にディスペンサで硬化前のダム材112,114を配置し、ダム材112,114を約150℃で硬化させる。最後にディスペンサでダム材112,114の間に蛍光樹脂113を塗布し、LEDダイ21及び他の電子部品を被覆する。なお蛍光樹脂113の焼結温度は約150℃である。
Next, a method for manufacturing the
次にLEDモジュール100の接続状態を図3により説明する。図3は図2に示したLEDモジュール100の実体的な回路図であり、図2で示した電子部品と図3で示した電子部品の相対的な位置関係が概ね一致するよう描いている。LEDダイ21は直列接続しており、このLED列は、LEDダイ21aから始まり、途中LEDダイ21b,21cを通り、LEDダイ21dで終わっている。LEDダイ21aからLEDダイ21bに至る部分(図4で示す部分LED列310)の実装部は外周に沿っている。LEDダイ21cからLEDダイ21dに至る部分(図4で示す部分LED列330)は部分LED列310の内側を環状に配列している。LEDダイ21aのアノードはダイオード302,304のカソードと接続している。LEDダイ21bのカソードは、LEDダイ21cのアノードとともにFET324のドレインに接続している。LEDダイ21dのカソードはFET344のドレインに接続している。
Next, the connection state of the
ダイオード301,303のアノードは抵抗325とFET324のゲートに接続している。ダイオード301とダイオード302の接続部及びダイオード303とダイオード304の接続部はそれぞれ交流接続端子115,117と接続している。FET344のソースは抵抗345の一端と接続し、FET344のゲートは抵抗345の他端と接続するとともに、抵抗325及びFET324のソースと接続している。
The anodes of the
次に図4によりLEDモジュール100の動作について説明する。図4はLEDモジュール100と周辺回路の回路図である。なお図3の回路図と図4に示したLEDモジュール100の回路図は等価であり、各電子部品は共通の符号を用いている。LEDモジュール100は、ブリッジ整流回路305、部分LED列310、部分LED列330、バイパス回路320、電流制限回路340からなり、図4では商用交流電源306も書き加えている。なおドライバー回路はLEDモジュール100から部分LED列310,330を除いた部分である。ブリッジ整流回路305は4個のダイオード301,302,303,304からなり、端子Aが全波整流波形の出力端子であり、端子Bが基準電圧を与える端子となる。商用交流電源306はブリッジ整流回路305の入力端子(交流接続端子115,117)に接続している。
Next, the operation of the
LEDモジュール100全体のLED列は部分LED列310と部分LED列330とが直列接続したものである。部分LED列310内ではLEDダイ21a,21bを含む多数のLEDダイ21(図3参照)が直列接続しており、同様に部分LED列330内でもLEDダイ21c、21dを含む多数のLEDダイ21(図3参照)が直列接続している。部分LED列310のアノードはブリッジ整流回路305のA端子に接続している。部分LED列310,330の接続部はバイパス回路320の電流入力端子321(第1電流入力端子)と接続している。部分LED列330のカソードは電流制限回路340の電流入力端子341に接続している。
The LED row of the
バイパス回路320は、電流入力端子321(第1電流入力端子)、電流入力端子322(第2電流入力端子)、電流出力端子323を備えている。電流入力端子322は電流制限回路340の電流出力端子343と接続している。電流出力端子323はブリッジ整流回路305のB端子に接続している。バイパス回路320は、ディプレッション型のFET324及び抵抗325からなり、電流入力端子321にFET324のドレインが接続し、電流入力端子322にFET324のソースと抵抗325の一端が接続し、電流出力端子323にFET324のゲートと抵抗325の他端が接続している。またバイパス回路320は、電流入力端子322から流入する電流により電流入力端子321から流入する電流が制限される。
The
電流制限回路340は、バイパス回路320と略同じ回路構成であり、相違点はバイパス回路320の電流入力端子322に相当するものがないことだけである。FET344、抵抗345の結線もバイパス回路320と等しい。なおLEDダイ21の順方向電圧降下量が3V程度なので、部分LED列310の閾値は約75V、部分LED列330の閾値は約60Vとなり、LEDモジュール100は実効値が120Vとなる商用交流電源306に対応している。また抵抗345は、抵抗325よりも値が小さく、抵抗345と抵抗325の抵抗値の比を1:2にしている。
The current limiting
次に図4によりLEDモジュール100の点灯状況を説明する。全波整流波形の電圧が上昇し、部分LED列310の閾値を越えると、部分LED列310とバイパス回路320に電流が流れ部分LED列310が点灯する。このとき抵抗325からFET324のソースにフィードバックが掛かり、バイパス回路320は定電流動作する。
Next, the lighting state of the
さらに全波整流波形の電圧が上昇し、部分LED列310の閾値と部分LED列330の閾値の和よりも大きくなると、部分LED列330及び電流制限回路340にも電流が流れ始める。電流入力端子322に入力する電流が所定値を超えると、FET324はソース電圧が上昇し、ソース−ゲート間の電圧が広がるためカットオフする。このとき抵抗345からFET344にフィードバックが掛かり、電流制限回路340は定電流動作する。このようにして部分LED列310と部分LED列330が点灯する。なお全波整流波形の電圧が下降する期間では、全波整流波形の電圧が上昇する期間の逆の過程を辿る。
Further, when the voltage of the full-wave rectified waveform rises and becomes larger than the sum of the threshold value of the
LEDモジュール100は、部分LED列310と部分LED列330がそれぞれ環状に配列している(図2参照)ので、全波整流波形の低電圧位相でも高位相でも環状に発光するため良好な配光分布が得られる。
In the
またLEDモジュール100ではバイパス回路320がディプレッション型のFET324と抵抗325からなるだけである。さらにバイパス回路320は、部分LED列330を流れる電流がバイパス回路320の第2の電流入力端子322に入力し、第1の電流入力端子321から流れ込む電流を制限しているため、電源配線や制御配線が存在しない。このため配線を交差させることなく回路図が描ける(図3参照)。電流制限回路340も同様である。このことは回路基板111の表面上の配線パターンとワイヤ22(図2参照)だけで各電子部品を接続できることを示している。すなわち回路基板111(図1,2参照)は、交流接続端子115,117に接続するスルーホール116,118(図1参照)を除きスルーホールが不要となり製造しやすくなる。
In the
図4においてバイパス回路320はFET324と抵抗325からなっていた。同様に電流制限回路340はFET344と抵抗345からなっていた。周知のように、電流制限回路は2個の抵抗とエンハンスメント型のFETとNPNバイポーラ型のトランジタでも構成できる。この電流制限回路は、電流入力端子(第1電流入力端子)に抵抗とFETのドレインを接続し、この抵抗の他端をFETのゲートとトランジスタのコレクタに接続する。そして他の抵抗とFETのソースとトランジスタのベースを接続し、この抵抗の他端とトランジスタのエミッタを電流出力端子に接続する。このときトランジスタのベース等に接続する配線を第2電流入力端子とすると、第2電流入力端子に入力する電流により第1電流入力端子に入力する電流を制限するバイパス回路が構成できる。
In FIG. 4, the
図4において、部分LED列310とバイパス回路320からなるブロックと、部分LED列330と電流制限回路340からなるブロックとが相似している。すなわち部分LED列310とバイパス回路320からなるブロックをカスケード接続し、最終段のブロックに含まれるバイパス回路を電流制限回路とすることも可能である。このときも前述と同様に配線を交差させずに回路図が描けるため、交流接続端子を除き回路基板にスルーホールが不要となる。なお部分LED列に含まれるLED素子の数及び抵抗値は使用条件により調整する必要がある。このようにLEDモジュールにおいて部分LED列及びバイパス回路からなるブロックを多段化すると、回路電流の変化をきめ細かく制御できるので回路電流波形が正弦波に近づき、力率や歪率が改善する。
(第2実施形態)
In FIG. 4, the block composed of the
(Second Embodiment)
第1実施形態として示したLEDモジュール100ではLEDダイ21を回路基板111にダイボンディングしワイヤ22で配線パターン若しくは他のLEDダイに接続していた。しかしながらLEDダイの実装方法はダイボンディング及びワイヤボンディングに限られず、LEDダイをフリップチップ実装しても良い。この場合、配線パターンによりLEDダイ同士を接続することとなるので接続用のワイヤが不要になる。このためワイヤの影がなくなりLEDモジュールの発光効率が向上する。またLEDモジュール100ではFET324,344と抵抗325,345もダイボンディング及びワイヤボンディング
で実装し、小型化を図ると共にLEDダイ21の実装方法と共通化させていた。しかしFETや抵抗は表面実装用のチップ部品でも良い。同様にLED素子はLEDダイに限られず表面実装用のチップ部品でも良い。そこで図4により第2実施形態としてLEDダイと略同じサイズの表面実装用LED素子(チップサイズパッケージLEDと呼ぶ、チップサイズパッケージはCSPとも呼ばれる)を用いたLEDモジュールを説明する。
In the
図5は本発明の第2実施形態のLEDモジュールで用いるチップサイズパッケージLED501,502(LED素子)の断面図である。(a)で示したチップサイズパッケージLED501では、LEDダイ511の側面を反射性樹脂504(被覆部材)が覆い、LEDダイ511の上面を蛍光樹脂503(被覆部材)が覆っている。(b)で示したチップサイズパッケージLED501では、LEDダイ511の側面及び上面を蛍光樹脂505(被覆部材)が覆っている。LEDダイ511は下面に突起電極512,513を備え、突起電極512,513がそれぞれアノードとカソードになる。なおLEDダイ511は、厚みが80〜120μmでサファイアなどからなる透明絶縁基板を備え、その下面に発光層を含む半導体層を形成している。突起電極512,513は、半導体層を覆う絶縁膜のスルーホールを介して半導体層と接続している。また突起電極512,513はフリップチップ実装しやすいように層間絶縁膜や層間配線など半導体プロセスで良く知られた手法によりサイズや位置を調整している。
FIG. 5 is a sectional view of chip
蛍光樹脂503,505はシリコーン樹脂に蛍光体を混練し硬化させたもので厚さは100μm程度である。反射性樹脂504もシリコーン樹脂にアルミナや酸化チタンなどの反射性部粒子を混練し硬化させたもので厚さは100μm程度である。この結果、チップサイズパッケージLED501は上方向にのみ配光分布を有するのに対し、チップサイズパッケージLED502は側面からも光を放射するので広い配光分布を有する。
The fluorescent resins 503 and 505 are obtained by kneading and curing a phosphor in a silicone resin and have a thickness of about 100 μm. The
第2実施形態におけるLEDモジュール(図示せず)は、第1実施形態のLEDモジュール100と同じ回路であり、図2におけるLEDダイ21の代わりにチップサイズパッケージLED501,502を配置したものとなる。なお配線パターンはフリップチップ実装用のものとなり、チップサイズパッケージLED501,502は半田リフローで配線パターンと接続する。このときLEDダイ21a,21bを含む外側の部分LED列310ではLEDダイ21をチップサイズパッケージLED502(又はチップサイズパッケージLED501とチップサイズパッケージLED502が混ざったもの)で置き換え、LEDダイ21c,21dを含む内側の部分LED列330ではLEDダイ21をチップサイズパッケージLED501で置き換えると良い。このようにするとLEDモジュールの配光分布を広げながら発光効率の低下を防ぐことができる。また図2のLEDモジュール100に対し第2実施形態におけるLEDモジュールは、LEDモジュール100におけるダム材112が不要となり、ダイオード、FET、抵抗を表面実装用にすることでダム材114も不要となる。同時に蛍光樹脂113(図1参照)も不要となる。
The LED module (not shown) in the second embodiment is the same circuit as the
100…LEDモジュール、
111…回路基板、
112…ダム材(第1ダム材)、
113,503,505…蛍光樹脂(被覆部材)、
114…ダム材(第2ダム材)、
115,117…交流接続端子、
116,118…スルーホール、
21,21a〜d…LEDダイ(LED素子)、
22…ワイヤ、
301,302,303,304…ダイオード、
305…ブリッジ整流回路、
306…商用交流電源、
310,330…部分LED列、
320…バイパス回路、
321…電流入力端子(第1電流入力端子)、
322…電流入力端子(第2電流入力端子)、
323,343…電流出力端子、
324,344…FET、
325,345…抵抗、
340…電流制限回路、
341…電流入力端子、
501,502…チップサイズパッケージLED(LED素子)、
504…反射性樹脂(被覆部材)、
511…LEDダイ、
512,513…突起電極。
100 ... LED module,
111 ... circuit board,
112 ... Dam material (first dam material),
113,503,505 ... fluorescent resin (coating member),
114 ... Dam material (second dam material),
115, 117 ... AC connection terminal,
116, 118 ... through hole,
21, 21a-d ... LED die (LED element),
22 ... Wire,
301, 302, 303, 304 ... diodes,
305: Bridge rectifier circuit,
306 ... Commercial AC power supply,
310, 330 ... Partial LED row,
320: Bypass circuit,
321 ... Current input terminal (first current input terminal),
322 ... Current input terminal (second current input terminal),
323, 343 ... current output terminals,
324, 344 ... FET,
325,345 ... resistance,
340 ... current limiting circuit,
341 ... Current input terminal,
501 502: Chip size package LED (LED element),
504: Reflective resin (coating member),
511 ... LED die,
512, 513... Projection electrodes.
Claims (6)
前記LED素子は直列接続して複数の部分LED列を形成し、さらに前記部分LED列は直列接続してLED列を形成し、
前記ドライバー回路は、ブリッジ整流回路と、前記部分LED列同士の接続部に接続するバイパス回路と、前記LED列の端部に接続する電流制限回路を含み、
前記LED素子を実装する領域は前記ドライバー回路を実装する領域の周囲に配置され、
前記ブリッジ整流回路は4個のダイオードからなり、
前記ダイオード同士を接続する配線の内側の領域に交流接続端子を備え、
前記ダイオード同士を接続する配線の外側の領域に前記ブリッジ回路以外のドライバー回路と前記LED列が配置され、
前記バイパス回路は、第1電流入力端子と第2電流入力端子と電流出力端子を備え、前記第1電流入力端子が前記部分LED列の接続部に接続し、前記第2電流入力端子から入力する電流により前記第1電流入力端子から入力する電流が制限され、
前記バイパス回路がディプレッション型のFETと抵抗を含み、前記第1電流入力端子に前記FETのドレインが接続し、前記第2電流入力端子に前記FETのソースと前記抵抗の一端が接続し、前記電流出力端子に前記FETのゲートと前記抵抗の他端が接続している
ことを特徴とするLEDモジュール。 In an LED module in which a plurality of LED elements and a driver circuit for driving the LED elements are mounted on a circuit board,
The LED elements are connected in series to form a plurality of partial LED rows, and the partial LED rows are connected in series to form an LED row,
The driver circuit includes a bridge rectifier circuit, a bypass circuit connected to a connection part between the partial LED strings, and a current limiting circuit connected to an end part of the LED string,
The area for mounting the LED element is arranged around the area for mounting the driver circuit,
The bridge rectifier circuit is composed of four diodes,
An AC connection terminal is provided in a region inside the wiring connecting the diodes,
The driver circuit other than the bridge circuit and the LED row are arranged in a region outside the wiring connecting the diodes,
The bypass circuit includes a first current input terminal, a second current input terminal, and a current output terminal, and the first current input terminal is connected to a connection portion of the partial LED array and is input from the second current input terminal. The current input from the first current input terminal is limited by the current ,
The bypass circuit includes a depletion type FET and a resistor, the drain of the FET is connected to the first current input terminal, the source of the FET and one end of the resistor are connected to the second current input terminal, and the current The LED module , wherein the FET gate and the other end of the resistor are connected to an output terminal .
前記LED素子は直列接続して複数の部分LED列を形成し、さらに前記部分LED列は直列接続してLED列を形成し、
前記ドライバー回路は、ブリッジ整流回路と、前記部分LED列同士の接続部に接続するバイパス回路と、前記LED列の端部に接続する電流制限回路を含み、
前記LED素子を実装する領域は前記ドライバー回路を実装する領域の周囲に配置され、
前記ブリッジ整流回路は4個のダイオードからなり、
前記ダイオード同士を接続する配線の内側の領域に交流接続端子を備え、
前記ダイオード同士を接続する配線の外側の領域に前記ブリッジ回路以外のドライバー回路と前記LED列が配置され、
前記バイパス回路は、第1電流入力端子と第2電流入力端子と電流出力端子を備え、前
記第1電流入力端子が前記部分LED列の接続部に接続し、前記第2電流入力端子から入力する電流により前記第1電流入力端子から入力する電流が制限され、
第1ダム材と第2ダム材を備え、前記第1ダム材が前記LED列を囲み、前記第2ダム材が前記交流接続端子と前記ドライバー回路の間に配置され、前記第1ダム材と第2ダム材の間の領域に被覆部材を充填している
ことを特徴とするLEDモジュール。 In an LED module in which a plurality of LED elements and a driver circuit for driving the LED elements are mounted on a circuit board,
The LED elements are connected in series to form a plurality of partial LED rows, and the partial LED rows are connected in series to form an LED row,
The driver circuit includes a bridge rectifier circuit, a bypass circuit connected to a connection part between the partial LED strings, and a current limiting circuit connected to an end part of the LED string,
The area for mounting the LED element is arranged around the area for mounting the driver circuit,
The bridge rectifier circuit is composed of four diodes,
An AC connection terminal is provided in a region inside the wiring connecting the diodes,
The driver circuit other than the bridge circuit and the LED row are arranged in a region outside the wiring connecting the diodes,
The bypass circuit includes a first current input terminal, a second current input terminal, and a current output terminal, and the first current input terminal is connected to a connection portion of the partial LED array and is input from the second current input terminal. The current input from the first current input terminal is limited by the current ,
A first dam material and a second dam material, wherein the first dam material surrounds the LED row, the second dam material is disposed between the AC connection terminal and the driver circuit, and An LED module, wherein a region between the second dam materials is filled with a covering member .
Said portion LED first part LED columns of the column surrounds the other partial LED row annularly in claim 5, characterized in that it contains a wide chip size package LED of light distribution to the one portion LED column The LED module described.
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