JP2006041404A - リードフレーム実装の補助光源ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】
ＬＥＤモジュールによる補助光源ユニットのフレーム外への照射光効率及び放熱を大幅に改善する。
【解決手段】
携帯機器のフレーム３０内に配設されたＬＥＤモジュール１１による補助光源ユニット１０は、リードフレーム１３、１４をＬＥＤモジュール１１の照射光方向に少なくとも一対以上の複数対に分割し、リードフレーム１３、１４は、ＬＥＤ１２の電極と接続する先端部１３ａ、１４ａと、前記ＬＥＤの照射光方向に向けて伸長する反射面を有する中腹部１３ｂ、１４ｂと、中腹部１３ｂ、１４ｂからＬＥＤモジュール１１の照射光方向と逆方向に設けた折り返し部１３ｃ、１４ｃと、折り返し部１３ｃ、１４ｃから伸長され形状付けされて携帯機器のマザーボード３３と弾性的に電気接続する後端部１３ｄ、１４ｄとで構成される。中腹部１３ｂ、１４ｂはＬＥＤモジュール１１の照射方向に向けて、傾斜平面、曲面、波面の少なくとも一つ以上の反射面を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リードフレームを介して実装されるＬＥＤモジュールによる補助光源ユニットの構成、特にリードフレームの構成に関するものである。

従来から携帯機器には、キー照明や撮影時のフラッシュライト用として小型化が図られて消費電力も少なく生産性もよいという利点から、回路基板（携帯機器のマザーボード）に表面実装されたＬＥＤモジュールが広く使用されて来ている。しかしながら、携帯機器のフレームの照射光窓とマザーボード間には厚み方向に距離があり、マザーボードに表面実装されたＬＥＤの照射光は携帯機器のフレームとマザーボード間で反射、屈折、吸収が生じ、更にフレームの照射窓壁に遮られて、フレーム外へ効率よく放出できないという嫌いがあった。前述の欠点を改善するために行われてきた代表的な従来例の主要断面図を示す図６、図７を用いて説明する。

図６において、ＬＥＤ４１はマザーボード４２に表面実装されている。マザーボード４２から厚み方向に離間して携帯機器のフレーム４０が配設され、その一部にＬＥＤ４１の照射光を放射する照射光窓４３が設けられている。この場合、ＬＥＤ４１の照射光４４は、半値角が約６０°と言われており、携帯機器のフレーム４０とマザーボード４２間で反射、屈折、吸収が生じ、更にフレーム４０の照射光窓４３の照射光窓壁４３ａに遮られてフレーム外へ効率よく放出できなかった。前述の欠点を改善するために行われた従来例を図７に示す。図７において、ＬＥＤ４１とマザーボード４２の間にスペーサ４５を設けてＬＥＤ４１をフレーム４０の照射光窓４３に近づけている。この方法によって、問題が解決しているように見えるが、ＬＥＤ４１とスペーサ４５との電極接続、更にマザーボード４２とスペーサ４５との電気接続と固定や生産性の問題が生じてコスト/パフォーマンスが著しく悪化する。即ち、従来の方法では基本的に課題は解決されていないことは明らかである。更にまた、最近のように高密度実装が進むとＬＥＤモジュールの発熱の処理、即ち放熱が重要な課題となって来ている。以上のような課題に関して特許文献について検討してみる。

特許文献１・特開２００２−１１１１６７号（以下文献A）の課題は、捨て基板の有効活用を図り、併せて発光ダイオードの発光部の高さ位置を高くして高さ調整することができ且つコスト高になることを抑えることができる発光ダイオードの基板取り付け構造を提供する、としている。文献Aの発光ダイオードの基板取り付け構造を示す図１の説明に基づく課題の具体的な解決手段は、次のようである。基板１上に捨て基板からなる立ち基板３を立設して、この立ち基板３の上端部に発光ダイオード７を取り付け、この発光ダイオード７の脚部７ｂ、７ｂを立ち基板３に形成したパターン５を経て基盤１に導通させて、発光ダイオードの取り付け位置の高さを調整するように構成する。

文献Aによれば、発光ダイオード７の脚部７ｂ、７ｂを接続するためのパターン５による配線された捨て基板３の活用が前提になっており、発光ダイオード７の高さ調整と基板１に取り付けるためには、複数の部品と工程が必要である。即ち、捨て基板３へのパターン５の配線、発光ダイオード７の脚部７ｂ、７ｂのパターン５への接続、捨て基板３の基板１への立設、パターン５と基板１との導通接続等々、部品点数も多く作業工程も複雑でコスト/パフォーマンスが十分達成できるとは言い難い。

特許文献２・特開２００４−６４３８号（以下文献B）の課題は次のように要約されている。発光素子と反射面が対向して配置された構造の反射型発光ダイオードにおいて発光素子から発生した熱をリードを介して外部へ効率よく放散させることによって信頼性の向上と高出力化を可能とし、且つ表面実装時においても実装の位置精度や発光ダイオードの傾きを防止する。一方、解決手段の具体的な構成は、金属製のリードフレーム１２ａ、１２ｂを使用して少なくとも一対のリード端子を形成し、一方のリード端子１２ａには発光素子１１を搭載してあり他方のリードフレーム１２ｂとは金線１３にて電気的に接続した後にこの発光素子１１が反射枠体１６の反射面１５に対向して配置して反射枠体１６と発光素子１１の隙間を透明なエポキシ樹脂にて充填してなる凸面状反射枠枠体１６を有した反射型発光ダイオードから外部に突き出した一対のリード部において、少なくとも反射枠体１６に引き回されたリード幅よりも幅を広くして熱伝導性を向上させるものである。

文献Bの反射型発光ダイオードは、文献Bの図１から図３に示されるように、アルミニウム或いは銀からなる蒸着或いはメッキ層からなる反射面１５を有する反射枠体１６と発光素子１１を接続する一対のリードフレーム１２ａ、１２ｂが必要な構成である。文献Bでは、発光ダイオードの放熱は考慮されているものの、発光ダイオードの基板からの高さ調整の技術は開示されておらず、反射枠体１６等の部品点数も多く、また反射枠体１６と重なるリードフレーム１２ａ、１２ｂは発光素子１１の光を遮るという嫌いもあり、コスト/パフォーマンスが十分図られたとは言い難い。
特開２００２−１１１１６７号 特開２００４−６４３８号

本発明が解決する課題の一つは、ＬＥＤモジュールによる補助光源ユニットのフレーム外への照射効率を大幅に改善することである。また、本発明が解決する課題のもう一つは補助光源ユニットのリードフレームを介してのマザーボードへの実装を簡単な構成で実現することである。また、本発明が解決する課題のもう一つは補助光源ユニットのフレームからの高さ調整を簡易に構成することである。更にまた、本発明が解決する課題のもう一つは補助光源ユニットを携帯機器のフレームとマザーボード間で堅牢に保持することである。更にまた、本発明が解決する課題のもう一つは補助光源ユニットが発生する熱を効果的に放熱することである。

課題を解決するためになされた本発明の基本的な手段は、携帯機器に配設されて、リードフレームを介して実装され樹脂モールドまたはセラミックにモールドされたＬＥＤモジュールによる補助光源ユニットにおいて、
前記リードフレームは前記ＬＥＤモジュールの照射方向に対して光軸方向に少なくとも一対以上の複数対に分割され、該リードフレームの少なくとも一対のリードフレームは、前記ＬＥＤ電極と接続する先端部と、前記ＬＥＤの照射光方向に向けて伸長する反射面を有する中腹部と、該中腹部から前記ＬＥＤモジュールの照射光方向と逆方向に設けた折り返し部と、該折り返し部から伸長され形状付けされて前記携帯機器のマザーボードと電気的に接続する後端部とで構成されたことを特徴とするものである。

また、課題を解決するためになされた本発明の基本的な手段は、前記補助光源ユニットの前記リードフレームの中腹部は、前記ＬＥＤモジュールの照射方向に向けて、傾斜平面、曲面、波面の少なくとも一つ以上の反射面を有することを特徴とするものである。

また、課題を解決するためになされた本発明の基本的な手段は、前記補助光源ユニットは、前記携帯機器のフレームとマザーボード間で、前記リードフレームの形状付けされた後端部を介して弾性的に保持されることを特徴とするものである。

また、さらに、課題を解決するためになされた本発明の基本的な手段は、前記リードフレームの先端部、中腹部および後端部は、金または銀メッキが施されていることを特徴とするものである。

またさらに、課題を解決するためになされた本発明の基本的な手段は、前記リードフレームの中腹部は、光軸に垂直な断面がほぼ円環状でその稜線はほぼ放物線状に形成されたことを特徴とするものである。

本発明によれば、ＬＥＤモジュールによる補助光源ユニットの携帯機器フレームの照射光窓に近づけて配設・保持できるので、フレーム外への照射効率を大幅に改善できることである。

また、本発明によれば、補助光源ユニットのリードフレームを介してのマザーボードへの実装を簡単な構成で実現できることである。

更にまた、本発明によれば、補助光源ユニットを携帯機器のフレームとマザーボード間で堅牢に保持できることである。

更にまた、本発明によれば、補助光源ユニットが発生する熱を効果的に放熱できることである。

本発明の基本的な構成は、図１〜図５に示すように、携帯機器のフレーム内に配設されて、リードフレームを介して実装され樹脂モールドまたはセラミックにモールドされたＬＥＤモジュールによる補助光源ユニットにおいて、前記リードフレームは前記ＬＥＤモジュールの照射光方向に少なくとも一対以上の複数対に分割され、該リードフレームの少なくとも一対のリードフレームは、前記ＬＥＤ電極と接続する先端部と、前記ＬＥＤの照射光方向に向けて伸長する反射面を有する中腹部と、該中腹部から前記ＬＥＤモジュールの照射光方向と逆方向に設けた折り返し部と、折り返し部から伸長され形状付けされて前記携帯機器のマザーボードと電気的に接続する後端部とで構成される。

以下では本発明を図面に基づいて説明する。図１（Ａ）は本発明実施例１のＬＥＤモジュールによる補助光源ユニットの上面図及び側面展開図である。図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡＡ線断面図である。図２は、本発明実施例１のリードフレームの展開斜視図である。図３（Ａ）は本発明実施例２のＬＥＤモジュールによる補助光源ユニットの上面図及び側面展開図である。図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢＢ線断面図である。図４は、本発明実施例２のリードフレームの展開斜視図である。図５（A）は、本発明補助光源ユニットの携帯機器のフレームへ保持する構成の実施例１主要断面説明図である。（B）は、本発明補助光源ユニットの携帯機器のフレームへ保持する構成の実施例２主要断面説明図である。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図２及び図５において、補助光源ユニット１０は、ＬＥＤモジュール１１とリードフレーム１３、１４とで構成される。ＬＥＤモジュール１１は、ＬＥＤ１２が、方形状で四隅に受け面１５ａを有する樹脂またはセラミックで形成されたインサートモールドフレーム１５に樹脂１６で樹脂モールドされて形成される。ＬＥＤ１２の照射方向に対して光軸方向に２分割されその断面が円環状である一対のリードフレーム１３、１４は、夫々、先端部１３ａ、１４ａ、中腹部１３ｂ、１４ｂ、折り返し部１３ｃ、１４ｃ及び後端部１３ｄ、１４ｄで形成される。リードフレーム１３、１４の先端部１３ａ、１４ａはインサートモールドフレーム１５の上面にあって導電性のよい金属の金、銀等がメッキ等で密着されていてＬＥＤ１２の電極と接続される。ＬＥＤ１２の照射光方向に伸長されたリードフレーム１３、１４の中腹部１３ｂ、１４ｂは、光軸に垂直な断面がほぼ円環状でその稜線は望ましくはほぼ放物線状の曲面でＬＥＤ１２の照射方向に向けて光沢のある反射面を形成している。リードフレーム１３、１４の折り返し部１３ｃ、１４ｃは、適宜に決められた中腹部１３ｂ、１４ｂの上端でＬＥＤ１２の照射光と反対方向に折り返されて形成される。リードフレーム１３、１４の後端部１３ｄ、１４ｄは折り返し部１３ｃ、１４ｃが内側に伸長されて形成されその下面には導電性の金属である金、銀等がメッキなどで密着されていて後述するマザーボード３３に無鉛半田等で電気的に接続される。また、反射効率を上げ、十分な電気接続を図るために、リードフレーム１３，１４の先端部１３ａ、１４ａ、中腹部１３ｂ、１４ｂ、折り返し部１３ｃ、１４ｃ及び後端部１３ｄ、１４ｄ全体を金または銀のメッキ等で表面処理してもよい。本発明実施例１のリードフレーム１３、１４は中腹部１３ｂ、１４ｂの上端で折り返しているが、折り返し部１３ｃ、１４ｃ以降を別体として形成して中腹部１３ｂ、１４ｂの上端部で繋ぎ合せてもよい。そして、本発明のリードフレーム１３、１４は金属であるから一般的にはＬＥＤモジュール１１が発生する熱を効果的に放熱できることは明らかである。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図４及び図５において、補助光源ユニット２０は、ＬＥＤモジュール２１とリードフレーム２３、２４、２５及び２６とで構成される。その中で、一対のリードフレーム２３、２５は照射光の反射とＬＥＤ２２及びマザーボードとの電気接続に係るが、リードフレーム２４、２６は照射光の反射には係るが、ＬＥＤとマザーボードへの電気接続には係らない。ＬＥＤモジュール２１は、ＬＥＤ２２の照射光軸方向に４分割されその光軸方向と垂直な断面がほぼ平面状である一対のリードフレーム２３、２５は、夫々、先端部２３ａ、２５ａ、中腹部２３ｂ、２５ｂ、折り返し部２３ｃ、２５ｃ及び後端部２３ｄ、２５ｄで形成される。リードフレーム２３、２５の先端部２３ａ、２５ａは方形状で四隅に受け面２７ａを有する樹脂またはセラミックで形成されたインサートモールドフレーム２７の上面にあって導電性のよい金属の金、銀等がメッキなどで密着されていてＬＥＤ２２の電極と接続され樹脂２８で樹脂モールドされる。ＬＥＤ２２の照射光方向に伸長されたリードフレーム２３、２５の中腹部２３ｂ、２５ｂは、光軸に垂直な断面がほぼ平面状でＬＥＤ２２の照射方向に向けて光沢のある反射面を形成している。リードフレーム２３、２５の折り返し部２３ｃ、２５ｃは、適宜に決められた中腹部２３ｂ、２５ｂの上端でＬＥＤ２２の照射光と反対方向に折り返されて形成される。リードフレーム２３、２５の後端部２３ｄ、２５ｄは折り返し部２３ｃ、２５ｃが内側に伸長されて形成されその下面には導電性の金属である金、銀等がメッキなどで密着されていて後述するマザーボード３３に電気的に接続される。また、反射効率を上げ、十分な電気接続を図るために、リードフレーム２３、２５の先端部２３ａ、２５ａ、中腹部２３ｂ、２５ｂ、折り返し部２３ｃ、２５ｃ及び後端部２３ｄ、２５ｄ全体を金または銀メッキ等で表面処理してもよい。本発明実施例２のリードフレーム２３、２５は、中腹部２３ｂ、２５ｂの上端で折り返しているが、折り返し部２３ｃ、２５ｃ以降を別体として形成して中腹部２３ｂ、２５ｂの上端部で繋ぎ合せてもよい。そして、本発明のリードフレーム２３、２５は金属であるから一般的にはＬＥＤモジュール２１が発生する熱を効果的に放熱できることは明らかである。

実施例２のもう一対のリードフレーム２４、２６（図４では図示省略）については、ＬＥＤ２２に接続する先端部２４ａ、２６ａは設ける必要はなく、中腹部２４ｂ、２６ｂ、折り返し部２４ｃ、２６ｃ及び後端部２４ｄ、２６ｄで形成されるが、後端部２４ｄ、２６ｄはマザーボード３３の接続ランドを外して電気接続しないで弾性的に接続されればよい。マザーボード３３へのリードフレーム２３、２４、２５、２６の機械的な接続端子が４個あるので補助光源ユニット２０を携帯機器のフレーム３０とマザーボード３３間に保持する上で安定性は向上する。以上の点を除けば、リードフレーム２４、２６の構成と作用は同じなので重複する説明は省略する。

図５において、携帯機器のフレーム３０は照射光窓３１を有し、該照射光窓部３１には段差部３２が配設されており、実施例１の補助光源ユニット１０は、インサートモールドフレーム１５の四隅の受け面１５ａが段差部３２にリードフレーム１３、１４の後端部１３ｄ、１４ｄの弾性によってマザーボード３３との間で保持されると同時に電気的にＬＥＤ電極とマザーボードのランド（図省略）とが接続される。同様に、実施例２の補助光源ユニット２０は、インサートモールドフレーム２５の四隅の受け面２７ａが段差部３２にリードフレーム２３、２５の後端部２３ｄ、２５ｄの弾性によってマザーボード３３との間で保持されると同時に電気的にＬＥＤ電極とマザーボードのランド（図省略）とが接続される。

本発明の実施例から分かるように、リードフレームの材質、その表面処理や反射面の形状は設計上任意で傾斜平面、曲面、波面等々その一つまたは複数の組み合わせが可能である。

本発明の補助光源ユニットは、携帯機器特にＰＤＡ、携帯電話及び携帯ＡV機器等々に広く応用することができる。

（Ａ）は本発明実施例１のＬＥＤモジュールによる補助光源ユニットの上面図及び側面展開図である。（Ｂ）は（Ａ）のＡＡ線断面図である。 本発明実施例１のリードフレームの展開斜視図である。 （Ａ）は本発明実施例２のＬＥＤモジュールによる補助光源ユニットの上面図及び側面展開図である。（Ｂ）は（Ａ）のＢＢ線断面図である。 本発明実施例２のリードフレームの展開斜視図である。 （Ａ）は本発明補助光源ユニットの携帯機器のフレームへ保持する構成の実施例１の主要断面説明図である。（Ｂ）は本発明補助光源ユニットの携帯機器のフレームへ保持する構成の実施例２の主要断面説明図である。 従来例の主要断面の構成説明図である。 従来の改善例の主要断面の構成説明図である。

符号の説明

１０、２０ 補助光源ユニット
１１、２１ ＬＥＤモジュール
１２、２２ ＬＥＤ
１３、１４、２３、２４、２５、２６ リードフレーム
１３ａ、１４ａ、２３ａ、２５ａ 先端部
１３ｂ、１４ｂ、２３ａ、２５ａ 中腹部
１３ｃ、１４ｃ、２３ｃ、２５ｃ 折り返し部
１３ｄ、１４ｄ、２３ｄ、２５ｄ 後端部
１５、２７ インサートモールドフレーム
１５ａ、２７ａ 受け面
１６，２８ 樹脂
３０ フレーム
３１ 照射光窓部
３２ 段差
３３ マザーボード

Claims (5)

1. 携帯機器に配設されて、リードフレームを介して実装され樹脂モールドまたはセラミックにモールドされたＬＥＤモジュールによる補助光源ユニットにおいて、
   前記リードフレームは前記ＬＥＤモジュールの照射方向に対して光軸方向に少なくとも一対以上の複数対に分割され、該リードフレームの少なくとも一対のリードフレームは、前記ＬＥＤ電極と接続する先端部と、前記ＬＥＤの照射光方向に向けて伸長する反射面を有する中腹部と、該中腹部から前記ＬＥＤモジュールの照射光方向と逆方向に設けた折り返し部と、該折り返し部から伸長され形状付けされて前記携帯機器のマザーボードと電気的に接続する後端部とで構成されたことを特徴とする補助光源ユニット。
2. 前記補助光源ユニットの前記リードフレームの中腹部は、前記ＬＥＤモジュールの照射方向に向けて、傾斜平面、曲面、波面の少なくとも一つ以上の反射面を有することを特徴とする請求項１の補助光源ユニット。
3. 前記補助光源ユニットは、前記携帯機器のフレームとマザーボード間で、前記リードフレームの形状付けされた後端部を介して弾性的に保持されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の補助光源ユニット。
4. 前記リードフレームの先端部、中腹部および後端部は、金または銀メッキが施されていることを特徴とする請求項１または請求項３のいずれかに記載の補助光源ユニット。
5. 前記リードフレームの中腹部は、光軸に垂直な断面がほぼ円環状でその稜線はほぼ放物線状に形成されたことを特徴とする請求項１または請求項４のいずれかに記載の補助光源ユニット。
   
   

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