JP2007243052A - Lighting fixture and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明器具及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a lighting fixture and a method for manufacturing the same.
従来より、基板に実装されたLEDチップを覆うように透光性を備えた単一の樹脂でレンズを形成した照明器具が提供されている。この照明器具は、基板にLEDチップが実装され、このLEDチップの表面に設けられた2つの電極が2本のボンディングワイヤを介してそれぞれ基板上の別々の回路パターンに電気的に接続されている。そして基板全体を樹脂で封止してレンズが形成されている。このレンズには、外的要因による傷や汚れを防止するために、ある程度の硬さが必要であり、透明エポキシ樹脂が使用されている。 Conventionally, there has been provided a lighting fixture in which a lens is formed with a single resin having translucency so as to cover an LED chip mounted on a substrate. In this lighting fixture, an LED chip is mounted on a substrate, and two electrodes provided on the surface of the LED chip are electrically connected to separate circuit patterns on the substrate, respectively, via two bonding wires. . The entire substrate is sealed with resin to form a lens. This lens needs a certain degree of hardness in order to prevent scratches and dirt due to external factors, and a transparent epoxy resin is used.
しかしこの透明エポキシ樹脂は熱膨張率が高く、LEDチップの発熱により透明エポキシ樹脂が膨張又は収縮するため、ワイヤに応力がかかり、ワイヤの断線が生じる可能性がある。 However, since this transparent epoxy resin has a high coefficient of thermal expansion, the transparent epoxy resin expands or contracts due to the heat generated by the LED chip, so that stress is applied to the wire and the wire may be disconnected.
そこで、ワイヤの断線が生じないように、レンズを2種類の部材により形成した照明器具が提案されている(例えば特許文献1参照)。この照明器具は、レンズの外形を成すレンズ外殻部が、基板に実装されたLEDチップと2本のボンディングワイヤを覆うように基板に取り付けられている。そしてこのレンズ外殻部には、基板とレンズ外殻部とで形成された内部空間に樹脂を注入するための注入孔が1箇所設けられており、この注入孔から透光性の透明シリコーン樹脂を注入するとともに内部空間の気体を排出して内側レンズ部を形成している。この透明シリコーン樹脂は弾性を備えており、LEDチップの発熱により、透明シリコーン樹脂が膨張して内部空間に応力が発生しても、透明シリコーン樹脂自体がこの応力を吸収するため、ワイヤにかかる応力が軽減でき、ワイヤの断線を防止することができる。
上述した前者の照明器具では、レンズを成形する際に基板上のLEDチップのレイアウトに合わせた金型を用いるため、使用するLEDチップが同じであってもLEDチップの配置が異なると、新たに金型を製作しなければならないという問題があった。 In the former lighting fixture described above, since a mold that matches the layout of the LED chip on the substrate is used when forming the lens, even if the LED chip to be used is the same, if the arrangement of the LED chip is different, a new one is newly added. There was a problem that the mold had to be manufactured.
また上述の特許文献1に示される照明器具では、基板とレンズ外殻部とで形成された内部空間に樹脂を注入するための注入孔がレンズ外殻部に1箇所しか設けられておらず、樹脂を充填する際には、この注入孔から樹脂を注入するとともに内部空間の気体を排出しているため、内部に気泡が残ってしまう可能性がある。そのためレンズの光学特性がばらつき、歩留まりが悪くなるという問題があった。
Further, in the lighting device shown in
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、光学特性が安定したレンズを歩留まりよく形成でき、且つLEDチップのレイアウト変更にも容易に対応できる照明器具及びその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a lighting device that can form a lens with stable optical characteristics with high yield and can easily cope with a layout change of an LED chip. It is in providing the manufacturing method.
請求項1の発明は、基板と、前記基板に実装されたLEDチップと、透光性材料により形成され前記LEDチップを覆うように前記基板に取り付けられたレンズ外殻部と、前記基板と前記レンズ外殻部とで形成された内部空間に透光性のレンズ材料を充填することで形成された内側レンズ部とを備え、前記レンズ外殻部に、前記レンズ材料を注入するための注入孔と、前記内部空間の気体を排出するための排出孔とを設けたことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a substrate, an LED chip mounted on the substrate, a lens outer shell portion formed on a light-transmitting material and attached to the substrate so as to cover the LED chip, the substrate, and the substrate An inner lens part formed by filling a translucent lens material into an inner space formed by the lens outer shell part, and an injection hole for injecting the lens material into the lens outer shell part And a discharge hole for discharging the gas in the internal space.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記レンズ材料が弾性を備えていることを特徴とする。 According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the lens material has elasticity.
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2の発明の製造方法であって、前記レンズ外殻部を治具に保持した後、前記LEDチップが実装された前記基板を前記治具に保持した状態で、前記注入孔から前記レンズ材料を注入するとともに、前記排出孔から前記内部空間の気体を排出して前記内側レンズ部を形成したことを特徴とする。
Invention of
請求項1の発明によれば、基板とレンズ外殻部とで形成された内部空間にレンズ材料を注入するための注入孔と、この内部空間の気体を排出するための排出孔とをレンズ外殻部に設けることで、内部空間に気泡を残さずにレンズ材料を充填できるので、レンズの光学特性が安定した、歩留まりのよい照明器具を提供できるという効果がある。また注入孔と排出孔とを基板にではなくレンズ外殻部に設けることで、基板の面積が大きくなり、基板にレンズ材料よりも放熱性の良い材料を用いた場合には、放熱効果を上げることができるため、LEDチップの電極と基板上の回路パターンとを電気的に接続するワイヤにかかる応力が軽減でき、ワイヤの断線を防止することができるという効果がある。またレンズ外殻部は基板に実装されたLEDチップに対して1対1の関係にあり、使用するLEDチップが同じであればLEDチップのピッチや配列が変わっても同じレンズ外殻部を用いることができるので、レンズ外殻部を成形するための金型を新たに製作しなくてもよく、LEDチップのレイアウト変更にも容易に対応できるという効果がある。さらに同じLEDチップに対して複数種類のレンズ外殻部を用意しておき、目的や用途に応じて使い分けることで所望の光を得ることができるという効果がある。 According to the first aspect of the present invention, the injection hole for injecting the lens material into the internal space formed by the substrate and the lens outer shell and the exhaust hole for discharging the gas in the internal space are provided outside the lens. By providing it in the shell, it is possible to fill the lens material without leaving bubbles in the internal space. Therefore, there is an effect that it is possible to provide a lighting device with stable optical characteristics of the lens and high yield. In addition, by providing the injection hole and the discharge hole not in the substrate but in the lens outer shell, the area of the substrate becomes large, and if a material with better heat dissipation than the lens material is used for the substrate, the heat dissipation effect is improved. Therefore, the stress applied to the wire that electrically connects the electrode of the LED chip and the circuit pattern on the substrate can be reduced, and the wire can be prevented from being disconnected. Further, the lens outer shell portion has a one-to-one relationship with the LED chip mounted on the substrate. If the LED chip to be used is the same, the same lens outer shell portion is used even if the pitch and arrangement of the LED chips are changed. Therefore, there is an effect that it is not necessary to newly manufacture a mold for molding the lens outer shell, and it is possible to easily cope with a change in the layout of the LED chip. Furthermore, there is an effect that desired types of light can be obtained by preparing a plurality of types of lens outer shells for the same LED chip and using them according to the purpose and application.
請求項2の発明によれば、請求項1の効果に加えて、レンズ材料が弾性を備えているので、LEDチップの発熱により、レンズ材料が膨張して内部空間に応力が発生しても、レンズ材料がこの応力を吸収するため、LEDチップの電極と基板上の回路パターンとを電気的に接続するワイヤにかかる応力がさらに軽減でき、ワイヤの断線を防止することができるという効果がある。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、基板とレンズ外殻部とで形成された内部空間にレンズ材料を注入するとともにこの内部空間の気体を排出することで、内部空間に気泡を残さずにレンズ材料を充填でき、光学特性の安定したレンズを歩留まりよく製造できるという効果がある。またレンズ外殻部は基板に実装されたLEDチップに対して1対1の関係にあり、使用するLEDチップが同じであればLEDチップのピッチや配列が変わっても同じレンズ外殻部を用いることができるので、レンズ外殻部を成形するための金型を新たに製作しなくてもよく、LEDチップのレイアウト変更にも容易に対応できるという効果がある。さらに同じLEDチップに対して複数種類のレンズ外殻部を用意しておき、目的や用途に応じて使い分けることで所望の光を得ることができるという効果がある。
According to the invention of
以下に本発明の実施の形態を図1,2に基づいて説明する。図1は本実施形態の照明器具の断面図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of the lighting apparatus of the present embodiment.
本実施形態の照明器具Aは、図1のように基板1にLEDチップ2が実装され、LEDチップ2の下面の電極は基板1上の回路パターン(図示していない)と直接電気的に接続しており、LEDチップ2の表面の電極はボンディングワイヤ3を介して基板1上の別の回路パターンに電気的に接続されている。そして透光性材料(例えばアクリルなど)により形成された半球状のレンズ外殻部4がLEDチップ2とワイヤ3を覆うように基板1に取り付けられている。このレンズ外殻部4には、基板1とレンズ外殻部4とで形成される内部空間5に透光性のレンズ材料6(例えば透明シリコーン樹脂など)を注入するための注入孔7と、内部空間5の気体を排出するための排出孔8とが設けられており、注入孔7からレンズ材料6を注入するとともに排出孔8から内部空間5の気体を排出して、内側レンズ部10を形成している。
In the lighting fixture A of the present embodiment, the
このようにレンズ外殻部4に注入孔7と排出孔8とを設けることで、内部空間5に気泡を残すことなくレンズ材料6を充填できるので、レンズの光学特性が安定した、歩留まりのよい照明器具が提供できる。また、内部空間5に充填するレンズ材料6として弾性を備えた材料を用いることで、LEDチップ2の発熱により、レンズ材料6が膨張して内部空間5に応力が発生しても、レンズ材料6がこの応力を吸収するため、ワイヤ3にかかる応力が軽減し、ワイヤ3の断線を防止することができる。さらに注入孔7及び排出孔8を基板1にではなくレンズ外殻部4に設けることで、基板1の面積が大きくなり、基板1をレンズ材料6より放熱効果の大きい材料を用いた基板(例えば基板の裏面に銅パターンを張ったガラスエポキシ基板など)にした場合には、LEDチップ2から発生する熱が基板1に分散され、レンズ材料6に伝わる熱が小さくなる。そのためレンズ材料6が膨張して内部空間5に発生する応力も小さくなり、ワイヤ3にかかる応力をさらに軽減できる。またレンズ材料6及び基板1が高い放熱性を備えている場合には、レンズ材料6及び基板1がLEDチップ2から発生する熱をさらに放散するため、LEDチップ2に供給する電力を大きくすることができ、高い光出力を得ることができる。
By providing the
次に、この照明器具Aの製造方法を図2に基づいて説明する。治具9はレンズ外殻部4を保持するための半球状の窪みを有し、その両側に内部空間5にレンズ材料6を注入するための注入路11と、内部空間5の気体を排出するための排出路12とを設けてある。まず、この治具9に注入孔7と注入路11の位置及び排出孔8と排出路12の位置を合わせてレンズ外殻部4を保持する。次に治具9にLEDチップ2が実装された基板1を保持して、レンズ外殻部4を基板1に接着する。そして注入路11からレンズ材料6を注入するとともに排出路12から内部空間5の気体を排出した後、熱硬化させ、内側レンズ部10が形成される。
Next, the manufacturing method of this lighting fixture A is demonstrated based on FIG. The
このような製造方法において、レンズ外殻部4は基板1に実装されたLEDチップ2に対して1対1の関係にあり、使用するLEDチップ2が同じであればLEDチップ2のピッチや配列が変わっても同じレンズ外殻部4が使用できるため、レンズ外殻部4を成形する金型を新たに製作しなくてもよく、LEDチップのレイアウト変更にも容易に対応できる。また同じLEDチップに対して複数種類のレンズ外殻部を用意しておき、目的や用途に応じて使い分けることで所望の光を得ることができる。
In such a manufacturing method, the lens
尚、本実施形態は基板1に実装するLEDチップ2が1個の場合で説明しているが、実装するLEDチップ2の数量は本実施形態に限定されるものではなく、複数であってもよい。
In addition, although this embodiment demonstrated the case where the
1 基板
2 LEDチップ
3 ワイヤ
4 レンズ外殻部
6 レンズ材料
7 注入孔
8 排出孔
10 内側レンズ部
A 照明器具
DESCRIPTION OF
Claims (3)
It is a manufacturing method of the lighting fixture of Claim 1 or Claim 2, Comprising: After holding the lens outer shell part in a jig, in the state where the board where the LED chip was mounted was held in the jig, A method of manufacturing a lighting fixture, wherein the lens material is injected from the injection hole and the gas in the internal space is discharged from the discharge hole to form the inner lens portion.
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