JP2007080879A

JP2007080879A - Ｌｅｄユニット

Info

Publication number: JP2007080879A
Application number: JP2005262957A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Wada; 大助和田; Yutaka Nishira; 豊西羅
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】
光学部材の交換を容易に行えるＬＥＤユニットを提供する。
【解決手段】
ＬＥＤユニットは、ＬＥＤチップ３を光源として備えるＬＥＤパッケージ１と、ＬＥＤチップ３の光を集光する集光レンズ部２１を有する光学部材２と、ＬＥＤパッケージ１に光学部材２を着脱自在に取り付ける取付手段とを備え、取付手段は、光学部材２に設けられた係止部２２，２３と、ＬＥＤパッケージ１に設けられて係止部２２，２３がそれぞれ係止される上端面１１ａ，１２ａを備えた溝部１１，１２とからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤを光源として用いるＬＥＤユニットに関する。

従来から提供されているＬＥＤユニットとしては、ＬＥＤチップを光源として備えるＬＥＤパッケージと、ＬＥＤチップの光の集光、拡散するレンズや、ＬＥＤチップの光を反射するリフレクタ（反射板）等の光学部材とを備えたものがあり、このようなＬＥＤユニットでは、レンズやリフレクタ等の光学部材は、樹脂接着剤や半田等を用いてＬＥＤパッケージに強固に固着されて一体となっている（例えば、特許文献１）。
特開２００４−３４３０７０号公報（第１図）

ところで、従来のＬＥＤユニットを使用した際に、レンズやリフレクタ等の光学部材の表面が傷ついたりして、光学部材により所望の配光や反射が得られなくなってしまった（言い換えれば光学部材が劣化してしまった）場合、上述したように光学部材とＬＥＤパッケージとが樹脂接着剤や半田等を用いて強固に固着されているので、光学部材だけをＬＥＤパッケージから取り外して新しいものに交換することが困難であり、ＬＥＤパッケージ側に何の問題もなくても、ＬＥＤユニットそのものを新しいＬＥＤユニットに交換しなければならず、部品交換によるＬＥＤユニットの修理を行えなかった。

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、光学部材の交換を容易に行えるＬＥＤユニットを提供することである。

上記の課題を解決するために、請求項１のＬＥＤユニットの発明では、ＬＥＤチップを光源として備えるＬＥＤパッケージと、ＬＥＤチップの光を制御する光学部材と、ＬＥＤパッケージに光学部材を着脱自在に取り付ける取付手段とを備え、取付手段は、ＬＥＤパッケージと光学部材とのいずれか一方に設けられた係止部と、残る他方に設けられて、前記係止部が係止される被係止部とからなることを特徴とする。

本発明は、係止部と、該係止部が係止される被係止部とからなる取付手段により、光学部材をＬＥＤパッケージに着脱自在に取り付けることができるので、接着剤や半田等を用いなくても係止部を被係止部に係止させるだけで光学部材をＬＥＤパッケージに取り付けることができるから、光学部材の交換を容易に行えるという効果がある。

以下に、本発明の一実施形態について図１及び図２を参照して説明する。尚、以下の説明では、図１の上方をＬＥＤユニットの上方、図１の下方をＬＥＤユニットの下方、図１の右方をＬＥＤユニットの右方、図１の左方をＬＥＤユニットの左方とする。

本実施形態のＬＥＤユニットは、図１に示すように、ＬＥＤチップ３を光源として備えるＬＥＤパッケージ１と、ＬＥＤチップ３の光を集光する集光レンズ部２１を有する光学部材２と、ＬＥＤパッケージ１に光学部材２を着脱自在に取り付ける取付手段とを備え、取付手段は、光学部材２に設けられた係止部２２，２３と、ＬＥＤパッケージ１に設けられて係止部２０，２１がそれぞれ係止される上端面１１ａ，１２ａを備えた溝部１１，１２とからなる。

ＬＥＤパッケージ１は、図２に示すように、主に、ＬＥＤチップ３と、ＬＥＤチップ３を収納するベースとなるパッケージ本体１０とで構成されている。

パッケージ本体１０は、セラミックスや合成樹脂等を用いて、略直方体状に形成され、その上面には、上方から下方に行くにつれて狭径となる略円柱状の凹部１０ａが設けられており、この凹部１０ａにＬＥＤチップ３が収納される。この凹部１０ａの底部には、ＬＥＤチップ３の各極とそれぞれ電気的に接続される電極（図示せず）が設けられており、これら図示しない電極は、ＮｉやＡｕを用いて、パッケージ本体１０の凹部１０ａ底面からパッケージ本体１０の外側面に亘るように形成されている。また、本実施形態では、凹部１０ａの内周面にＬＥＤチップ３の光を反射するリフレクタ４が設けられている。さらに、パッケージ本体１０の凹部１０ａ内には、上記のＬＥＤチップ３や、図示しない電極、リフレクタ４の他、ＬＥＤチップ３の光を拡散する光拡散部材（図示せず）や、ＬＥＤチップ３の光を所定波長の光に変換する波長変換部材（図示せず）、ＬＥＤチップ３を封止する封止材（図示せず）等が必要に応じて設けられる。

一方、パッケージ本体１０の左右両側面には、図１に示すように、下端面が開口した略矩形状の溝部１１，１２が形成されており、これら溝部１１，１２の上端面１１ａ，１２ａが取付手段の被係止部として用いられる。また、溝部１１の上端面１１ａとパッケージ本体１０の左側面との間は、面方向が左下方向を向いたテーパ面１１ｂを設けてあり、これにより光学部材２のＬＥＤパッケージ１への着脱を容易に行えるようにしている。この点は、溝部１２においても同様であり、溝部１２の上端面１２ａとパッケージ本体１０の右側面との間には、面方向が右下方向を向いたテーパ面１２ｂを設けてある。

光学部材２は、例えば、エポキシ樹脂等の透光性樹脂を射出成形することにより形成され、パッケージ本体１０の上面と略同じ大きさの平板部２０と、平板部２０の上面中央部に設けられた略半球状の集光レンズ部２１と、平板部２０の左端中央部に設けられた鉤状の係止部２２と、平板部２０の右端中央部に設けられた鉤状の係止部２３とを一体に備えており、これら係止部２２，２３が上記の被係止部とともに取付手段を構成している。

係止部２２は、平板部２０の左端中央部から下方へ垂設され、所定の弾性を有するように厚みが設定された弾性片２２ａと、弾性片２２ａの先端部（下端部）から右方へ突出する係止爪２２ｂとを一体に備えている。また、係止爪２２ｂの右側面と下面との間は、面方向が右下方向を向いたテーパ面２２ｃが設けられており、これにより光学部材２の取り外し作業を容易に行えるようにしている。一方、係止部２３は、係止部２２と略同形状のものであって、平板部２０の右端中央部から下方へ垂設され、所定の弾性を有するように厚みが設定された弾性片２３ａと、弾性片２３ａの先端部（下端部）から左方へ突出する係止爪２３ｂとを一体に備えている。また、係止爪２３ｂの左側面と下面との間は、係止爪２２ｂと同様の理由から面方向が左下方向を向いたテーパ面２３ｃが設けられている。

また、この光学部材２においては、弾性片２２ａ，２３ａの互いに対向する面間の距離をパッケージ本体１０の左右側面間の距離とを略等しくするとともに、各係止爪２２ｂ，２３ｂの上面と平板部２０の下面との間の距離をパッケージ本体１０の各上端面１１ａ，１２ａと上面との間の距離に略等し、且つ、各係止爪２２ｂ，２３ｂの幅寸法を溝部１１，１２の幅寸法に略等しく設定してあり、これにより光学部材２をＬＥＤパッケージ１に取り付けた際に、光学部材２とＬＥＤパッケージ１とががたつかずに固定されるとともに、光学部材２の集光レンズ部２１の光軸Ｙと、ＬＥＤパッケージ１のＬＥＤチップ３の光軸Ｘとが一致するようにしてある。つまり、係止部２２の弾性片２２ａの右側面がパッケージ本体１０の左側面に当接するとともに、係止部２３の弾性片２３ａの左側面がパッケージ本体１０の右側面に当接することで、光学部材２がＬＥＤパッケージ１に対して左右方向で位置決めされ、光学部材２の下面がパッケージ本体１０の上面に当接するとともに、係止爪２２ｂ，２３ｂの上面が溝部１１，１２の上端面１１ａ，１２ａに当接することで、光学部材２がＬＥＤパッケージ１に対して上下方向に位置決めされ、係止爪２２ｂ，２３ｂの幅方向の両外側面が溝部１１，１２の幅方向の両内側面にそれぞれ当接することで、光学部材２がＬＥＤパッケージ１に対して係止爪２２ｂ，２３ｂの幅方向（上下方向及び左右方向にそれぞれ直交する方向）に位置決めされる。

このように、光学部材２をＬＥＤパッケージ１に着脱自在に取り付けるための取付手段と、光学部材２とパッケージ本体１０とを位置決めする位置決め手段とで、部品の共通化（いわゆるＭＴ化）を図っているので、小型化及び軽量化を図ることができる。

本実施形態のＬＥＤユニットは、上記のＬＥＤパッケージ１と光学部材２とで構成されており、光学部材２のＬＥＤパッケージ１への取り付けは次のようにして行う。すなわち、光学部材２を上方からＬＥＤパッケージ１に被せるとともに、光学部材２の一対の係止部２２，２３の係止爪２２ｂ，２３ｂを、パッケージ本体１０の一対の溝部１１，１２にそれぞれ挿入して各溝部１１，１２の上端面１１ａ，１２ａに係止させることで、光学部材２のＬＥＤパッケージ１への取り付けを行うのである。このとき、テーパ面１１ｂ，１２ｂにより係止爪２２ｂ，２３ｂが溝部１１，１２内へガイドされるため、光学部材２の取り付けが容易となる。そして、光学部材２がＬＥＤパッケージ１に取り付けられた際には、上述したように、光学部材２とＬＥＤパッケージ１とががたつかず、且つ光学部材２の集光レンズ部２１の光軸Ｙと、ＬＥＤパッケージ１のＬＥＤチップ３の光軸Ｘとが一致し、この状態が保持されることになる。

そして、光学部材２をＬＥＤパッケージ１から取り外す際には、係止爪２２ｂのテーパ面２２ｃと溝部１１の内面１１ｃとの隙間にマイナスドライバ等の治具の先部を差し入れて係止爪２２ｂを左方へ押圧し、弾性片２２ａを撓ませて係止部２２と溝部１１の上端面１１ａとの係止状態を解除するとともに、係止爪２３ｂのテーパ面２３ｃと溝部１２の内面１２ｃとの隙間にマイナスドライバ等の治具の先部を差し入れて係止爪２３ｂを右方へ押圧し、弾性片２３ａを撓ませて係止部２３と溝部１２の上端面１２ａとの係止状態を解除すれば、光学部材２をＬＥＤパッケージ１から容易に取り外すことができる。このとき、テーパ面１１ｂ，１２ｂにより係止爪２２ｂ，２３ｂが溝部１１，１２から外方へガイドされるため、光学部材２の取り外しが容易となる。

以上述べたように、本実施形態のＬＥＤユニットは、光学部材２に設けた一対の係止部２２，２３と、ＬＥＤパッケージ１に設けられてこれら係止部２２，２３が係止される溝部１１，１２の上端面１１ａ，１２ａからなる被係止部とで構成された取付手段により、光学部材２をＬＥＤパッケージ１に着脱自在に取り付けることができる。そのため、従来のように接着剤や半田等を用いなくても、係止部２２，２３を被係止部に係止させるだけで光学部材２をＬＥＤパッケージ１に取り付けることができるから、光学部材２の交換を容易に行える。これにより、光学部材２に傷が入って光学的な機能が劣化してしまった際には、このような劣化した光学部材２をＬＥＤパッケージ１から取り外して、新しい光学部材を取り付けるだけで済み、従来のようにＬＥＤユニット自体を交換する必要がなくなる。つまり、部品交換によってＬＥＤユニットの修理が行えるのである。

ところで、光学部材の材料としてリフロー半田付けに対応できない材料（言い換えれば約２３０℃を越える温度に耐性がない材料）を用いた場合は、ＬＥＤパッケージのみをリフロー半田付けにより基板等に実装してから光学部材をＬＥＤパッケージに取り付けなければならず、この場合、光学部材のＬＥＤパッケージへの取り付け作業を、ＬＥＤパッケージが基板等に実装された状態で行わなければならない。そのため、従来のように樹脂接着剤等により光学部材をＬＥＤパッケージに取り付ける場合は、取り付け作業が困難になるという問題があったが、本実施形態のＬＥＤユニットでは、光学部材２とＬＥＤパッケージ１との着脱を容易に行えるため、上記のようにＬＥＤパッケージが基板等に実装された状態であっても、光学部材２をＬＥＤパッケージ１に容易に取り付けることができる。

一方、光学部材２としては、上記のような集光レンズ部２１を備えたものに限られるものではなく、集光レンズ部２１の代わりに、広角レンズと略同形状の広角レンズ部を有するような光学部材や、ＬＥＤチップ３の光を反射するリフレクタを有する光学部材、さらにはＬＥＤチップ３の光を所定波長の光に変換する蛍光体が分散された光学部材であってもよく、係止部２２，２３の規格を揃えて光学部材に互換性を持たせておけば、用途に応じて光学部材を適宜交換して使用することが可能となる。また、光学部材２と同様に、リフレクタ４をパッケージ本体１０に着脱自在に設けるようにしてもよい。さらに、ＬＥＤパッケージ１の形状も上記の例に限られるものではなく、状況に応じて好適なものを用いることができる。

尚、本実施形態では、取付手段として、光学部材２に設けた係止部２２，２３の係止爪２２ｂ，２３ｂを、ＬＥＤパッケージ１のパッケージ本体１０に係止させる構成を用いているが、上記の例とは逆にパッケージ本体１０に係止部２２，２３を設けるようにしてもよい。

さらに、取付手段としては、上記の例に限られるものではなく、例えば、光学部材２にねじ挿通孔を設けるとともに、パッケージ本体１０にねじ孔を設け、光学部材２をパッケージ本体１０にねじ止めする構成としてもよい。また、光学部材２の下面に外周面にねじ溝を有する円筒部を突設するとともに、パッケージ本体１０の上面に前記ねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有する穴部を凹設して、光学部材２の円筒部をパッケージ本体１０の穴部にねじ込む構成としてもよい。或いは、パッケージ本体１０の上面側に、光学部材２と嵌合する嵌合部を設けて、光学部材２をパッケージ本体１０に嵌め込む構成としてもよい。当然、これらの取付手段が光学部材２とパッケージ本体１０とを位置決めする位置決め手段を兼ねるようにしてもよい。

また尚、上記の例のようにＬＥＤユニットの品質上重要な工程（ＬＥＤチップ実装、ワイヤボンディング実装又はフリップチップ実装、封止等）を、パッケージ本体１０でのみ行えるようにしておけば、量産性を向上できる。

本発明のＬＥＤユニットの概略説明図である。本発明のＬＥＤユニットの分解斜視図である。

符号の説明

１ＬＥＤパッケージ
１１，１２溝部
１１ａ，１２ａ上端面
２光学部材
２１集光レンズ部
２２，２３係止部
３ＬＥＤチップ

Claims

ＬＥＤチップを光源として備えるＬＥＤパッケージと、ＬＥＤチップの光を制御する光学部材と、ＬＥＤパッケージに光学部材を着脱自在に取り付ける取付手段とを備え、取付手段は、ＬＥＤパッケージと光学部材とのいずれか一方に設けられた係止部と、残る他方に設けられて、前記係止部が係止される被係止部とからなることを特徴とするＬＥＤユニット。