JP2012003999A

JP2012003999A - 発光ユニット

Info

Publication number: JP2012003999A
Application number: JP2010138972A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Kataoka; 高明片岡
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: JP5427705B2; US20120020086A1; US9291335B2

Abstract

【課題】カバーで基材上のＬＥＤパッケージを覆って照明器具の本体部にねじ固定される発光ユニットにおいて、ＬＥＤパッケージと基材との半田付けをなくし、熱衝撃による半田クラックの発生を防止し、しかも、ＬＥＤパッケージと本体部との絶縁を十分に取る。
【解決手段】発光ユニット１は、基材２と、この基材２上に載せ置きされるＬＥＤパッケージ３と、基材２とＬＥＤパッケージ３とを覆うカバー４と、カバー４と基材２とをＬＥＤパッケージ３に係り合わずに照明器具１０の本体部１１に固定するねじ５とを備える。カバー４はＬＥＤパッケージ３に接触して給電するばね部材６を固定するための端子台４３を備える。これにより、ばね部材６から直接ＬＥＤパッケージ３に接触して給電されるので、ＬＥＤパッケージ３と基板２との半田付けをなくして、熱衝撃による半田クラックの発生を防止し、しかも、ＬＥＤパッケージ３と本体部１１との絶縁を十分に取れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明器具の本体部に固定され、ＬＥＤを有するＬＥＤパッケージを備えた発光ユニットに関する。

この種の発光ユニットとして、ＬＥＤをソケットに装着したＬＥＤパッケージを基板に実装し、この基板を端子台付きカバーで覆い、端子台から基板を介してＬＥＤパッケージに給電するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この発光ユニットは、基板に端子台と電気接続をするための接触パターンを設け、この接触パターンとＬＥＤパッケージとを配線パターン等で接続し、基板とカバーとを金属製の本体部にねじ止めし、端子台と基板とを接触接続して組み立て性を向上している。

特開２００９−１７６７３３号公報

しかしながら、特許文献１に示されるような発光ユニットにおいては、ＬＥＤパッケージと基板とが半田付けで電気接続されるので、熱衝撃により基板やＬＥＤパッケージに半田クラックが発生する場合がある。また、基板は、導電パターン形成の際、ねじ孔の端面近くまで導体箔が張られている場合があり、ねじが金属製の場合は、高電圧での絶縁破壊を含め、基板と本体部間の電気的絶縁性が低下し易い。また、ねじが樹脂製の場合は、経年変化や熱変形によるストレスにより、ねじ自体が劣化し、強度面での信頼性が低下するようになる。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、カバーで基板上のＬＥＤパッケージを覆って照明器具の本体部にねじ固定される発光ユニットにおいて、ＬＥＤパッケージと基板との半田付けをなくして、熱衝撃による半田クラックの発生を防止し、しかも、ＬＥＤパッケージと本体部との絶縁を十分に取ることができる発光ユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の発光ユニットは、照明器具の本体部に固定される発光ユニットであって、基材と、この基材上に載せ置きされるＬＥＤパッケージと、前記基材とＬＥＤパッケージとを覆い前記ＬＥＤパッケージに接触して給電するための給電用導線を固定するための端子台を兼ねるカバーと、前記カバーと基材とに係り合い、かつ、前記ＬＥＤパッケージに係り合わない前記本体部に固定するための固定具と、を備えたことを特徴とする。

この発光ユニットにおいて、固定具は金属製であり、基材は絶縁材で成ることが好ましい。

本発明の発光ユニットによれば、ＬＥＤパッケージは、カバーの端子台の給電用導線と直接接触により給電されるので、給電のために半田付けする必要がなくなり、半田クラックの発生を防止することができる。また、固定具とＬＥＤパッケージとを係り合わないように離すことができるので、カバーと基材とを金属製の固定具で固定しても、ＬＥＤパッケージと本体部との絶縁を十分取ることができる。

本発明の一実施形態に係る発光ユニットの分解斜視図。（ａ）は同発光ユニットの基材の平面図、（ｂ）は同基材の側面図、（ｃ）は同基材の裏面図。（ａ）は同発光ユニットのカバーの平面図、（ｂ）は同カバーの側面図、（ｃ）は同カバー部の裏面図。同発光ユニットのカバーの裏面から見た分解斜視図。（ａ）は同発光ユニットのカバーにおける端子台に挿入されるバネ部の斜視図、（ｂ）は同カバーの端子台にバネ部を取付けた状態の平面図。同発光ユニットの断面図。上記実施形態の変形例におけるカバーの分解斜視図。（ａ）は同変形例のカバーの光学部材におけるレンズ部の側面図、（ｂ）は同光学部材におけるレンズ保持部の側面図。同変形例の発光ユニットの断面図。

本発明の一実施形態に係る発光ユニットについて、図１乃至図６を参照して説明する。図１乃至図４に示されるように、発光ユニット１は、基材２と、ＬＥＤパッケージ３と、カバー４と、ねじ（固定具）５とを備え、照明器具１０の本体部１１に固定される。ＬＥＤパッケージ３は、基材２上に載せ置きされ、カバー４はＬＥＤパッケージ３に接触して給電するばね部材（給電用導線）６を固定するための端子台４３を含み、端子台機能を兼ねる。また、ねじ５はカバー４と基材２とに係り合い、かつ、ＬＥＤパッケージ３に係り合わないようにされ、カバー４及び基材２のそれぞれのねじ用の貫通孔４１、２１を通って、本体部１１のねじ孔１２にねじ止めされる。

基材２は、６角形の板状の熱伝導筐体２０を有する。熱伝導筐体２０は、向かい合う長手辺に平行な中心線上に、２つの貫通孔２１が基材２の中心に対して対称にＬＥＤパッケージ３から離れて形成されている。基材２は、絶縁部材、金属部材のいずれも使用可能であるが、ここでは、セラミックのような剛性のある高熱伝導性の絶縁物を使用する。通常、金属基材などに搭載されるＬＥＤパッケージの背面は、絶縁シートなどで絶縁するため、作業性及び熱伝導性が悪いが、基材２は高熱伝導性の絶縁物とすることにより、ＬＥＤパッケージ３を直接搭載しても放熱が良いので、これらの問題が生じない。

ＬＥＤパッケージ３は、発光源となるＬＥＤチップ３１と、このＬＥＤチップ３１のハウジングとなる矩形の実装基板３２と、この実装基板３２上の２箇所に形成される矩形の導体パターンよりなる入力用ランド部３３とを有する。ＬＥＤチップ３１は、例えば、青色ＬＥＤなどが使用され、実装基板３２上に実装され蛍光体等で封止される。実装基板３２は、樹脂、セラミック、及びアルミなどの部材を使用でき、ここでは、樹脂又はセラミックなどにおける熱伝導性の良い絶縁部材を用いている。

入力用ランド部３３は、ＬＥＤチップ３１へ給電するための正、負接続端子となり、実装基板３２上で斜めに向かい合う２つの角部付近に印刷等により形成される。この入力用ランド部３３の正、負接続端子は、ＬＥＤチップ３１の正、負電極端子と、それぞれ実装基板３２の表面又はその内部に形成される配線（不図示）により互いに電気接続されている。また、入力用ランド部３３は、カバー４のばね部材６（図３参照）と接触して給電される。なお、実装基板３２は矩形以外に円形や多角形であってもよい。

カバー４は、ＬＥＤパッケージ３を覆う底面側を開口とする筐体４０を有し、その上面側から視た外形が基材２の外形とほぼ同形状を成し、樹脂やセラミックなどの絶縁部材が使用される。カバー４は筐体４０の上面から下方に突出する筒体の貫通孔４１と、筐体４０の側壁４２に形成される２つの端子台４３と、この端子台４３に外部給電線を挿入するための挿入孔４４と、光放射用の開口部４５と、端子台４３に装着されるばね部材６とを有する。なお、カバー４は、金属部材を用いてもよい。

端子台４３は、筐体４０内の側壁４２及び天面と一体に形成される底面開口の矩形のケース４３ａを２個有し、ケース４３ａはその底面開口からばね部材６が嵌入して装着可能な大きさに形成されている。２つのケース４３ａは、６辺の側壁４２のうち、平行する２つの長手辺の端部に近接し、それぞれ斜めに向かい合うように配置される。また、ケース４３ａは、カバー４で基材２を覆ったとき、端子台４３内のばね部材６がＬＥＤパッケージ３の入力用ランド部３３と接触するように形成されている。

開口部４５は、筐体４０の上面側に形成される中空の逆円錐台形状を成し、筐体４０上面から底面側に向けてその開口径が小さくなる傾斜面を有する。開口部４５は、その底面側の開口径がＬＥＤチップ３１の径より大きく、ＬＥＤチップ３１を囲うようにして配置され、その傾斜面でＬＥＤチップ３１から光を外部に反射する。この傾斜面は、白色樹脂又はアルミ蒸着で形成され、反射効率を良くしている。なお、カバー４はその厚みが、例えば、５ｍｍ程度であり、樹脂成型などにより一体に形成することができる。

図５に示されるように、ばね部材６は、金属部材から成るコの字型の筐体６１と、この筐体６１における長手方向の一端の開口側に形成されるばね性の接触部６２と、他端の開口側に形成されるばね性の挟み部６３とを有する。ばね部材６は、例えば、板金加工や金属溶接などにより形成される。

接触部６２は、筐体６１の底面の一部を伸延したものをその底面側から上方に屈曲し、その曲面の先端が筐体６１内から上方に、はみ出すように形成され、その先端がＬＥＤパッケージ３の入力用ランド部３３と接触する接触端子となるように形成されている。挟み部６３は、筐体６１の向かい合う２つの側面をそれぞれ接触部６２と反対方向に所定の長さだけ伸延したものを、筐体６１の側面の端部を軸とし底面と直角に保ちつつ、筐体６１内に開門状に折り曲げ、それぞれ接触片として形成する。これら接触片の先端部分の間隔は、端子台４３への外部給電線９の径よりも狭くなるように形成されている。

ばね部材６は、その筐体６１が端子台４３のケース４３ａ内に嵌入されて固定される。ここで、外部給電線９がカバー４の側壁４２の挿入孔４４から端子台４３内に挿入されると、ばね部材６の挟み部６３は、その接触片間で外部給電線９を挟み込んで接触し、ばね部材６と外部給電線９とが電気的に接続される。

図６に示されるように、カバー４と基材２は、カバー４でＬＥＤパッケージ３及び基材２を覆った状態で、ねじ５により本体部１１に重なって共に固定される。このとき、端子台４３の接触部６２がＬＥＤパッケージ３の入力用ランド部３３に圧接されることにより、ＬＥＤパッケージ３とばね部材６とが接触により電気的に接続され、ＬＥＤチップ３１に給電されるようになる。

ＬＥＤパッケージ３は、基材２上に固定されずに載せ置きされた状態で、ねじ５により基材２とカバー４がねじ止めされると、カバー４のばね部材６と基材２とにより挟み込まれて圧着により基材２上に固定される。ここでは、ばね部材６はＬＥＤパッケージ３への給電用接触作用と共に、ＬＥＤパッケージ３を基材２に押圧する圧着作用を兼ねている。なお、ＬＥＤパッケージ３の基材２上の位置決めは、基材２上にＬＥＤパッケージ３の外形より僅かに大きい略同形の窪みを位置決め用として設ける、又はカバー４とＬＥＤパッケージ３と間で互いに係り部を設けるなどすればよい。ＬＥＤパッケージ３は、カバー４で封止された状態で、端子台４３から給電されるとＬＥＤチップ３１で発光した光をカバー４の開口部４５を通して、外部に照射する。

上記のように構成された発光ユニット１においては、外部給電線９が端子台４３のばね部材６に接触接続され、ばね部材６がＬＥＤパッケージ３の入力用ランド部３３に接触接続されて、ＬＥＤパッケージ３に給電される。これにより、ＬＥＤパッケージ３は、カバー４のばね部材６との接触だけで基材２を介さず、端子台４３から直接給電されるので、基材２に給電用配線パターンを設けるなどして半田付けする必要がない。従って、給電のための接続作業を容易にすることができると共に、半田付け接合がないので、熱衝撃で基材２やＬＥＤパッケージ３に生じる半田クラックをなくすことができる。また、固定具とＬＥＤパッケージとを係り合わないように十分に離すことができると共に、基材２上の配線パターンをなくせることができる。これにより、カバー４と基材２を重ねて金属製のねじ５で本体部１１に固定しても、ねじ５と基材２及びＬＥＤパッケージ３との絶縁が保たれ、ＬＥＤパッケージ３と本体部１１との絶縁を十分に取ることができる。

また、ＬＥＤパッケージ３は、ねじ５から離すことができることから、基材２を本体部１１にねじ固定するとき、ねじ５からの押圧負荷がＬＥＤパッケージ３に直接掛かり難くなり、ＬＥＤパッケージ３の押圧負荷による損傷が少なくなる。

また、ねじ５は金属製であるので、安価な金属ビスを用いることができる。また、基材２は、金属部材を使用することもできるが、絶縁部材とすることにより、ねじ５と基材２及びＬＥＤパッケージ３との間で絶縁し易くなる。

（変形例）
図７乃至図９は、上記実施形態の変形例に係る発光ユニットのカバー４を示す。図７及び図８に示されるように、この変形例においては、カバー４がＬＥＤパッケージからの光を集光するための光学部材７を有する。光学部材７は、レンズ部７ａと、このレンズ部７ａを保持するためのレンズ保持部７ｂとを有し、レンズ部７ａとレンズ保持部７ｂとが一体となって、カバー４上に固定される。ここでは、カバー４は光学部材７を固定するための２つの係合孔４６を有し、レンズ保持部７ｂは、この係合孔４６に係合する係合爪７４を有する。なお、係合孔４６及び係合爪７４は、１組でも、３組以上であってもよい。

レンズ部７ａは、樹脂やガラス部材等から成る樽状の回転体を成すレンズ体７０を有する。レンズ体７０は底部に集光のための凹面部７１と、上部の周囲にレンズ体７０をレンズ保持部７ｂ内で係止固定させるための係止用凹部７２とを有する。なお、レンズ体７０の形状は、樽状に限らない。

レンズ保持部７ｂは、樹脂や金属部材等からなる円筒筐体７３を有する。円筒筐体７３は、その底面側の側壁端から下方に突出する係合爪７４と、円筒筐体７３内の上部周辺に凸状に形成された係止用凸部７５とを有する。係止用凸部７５は、円筒筐体７３にレンズ部７ａが挿入されたとき、レンズ部７ａを係止用凹部７２で係止し、円筒筐体７３内に固定するようになっている。

図９に示されるように、光学部材７とＬＥＤチップ３１とはそれらの光軸が互いに一致するように配置され、光学部材７の係合爪７４がカバー４の係合孔４６に係止されて固定される。このように、カバー４上に光学部材７を設けたことにより、光学部材７をＬＥＤチップ３１に接近させて配置することができるので、ＬＥＤチップ３１からの光が開口部４５から発散せず、集光して取り出すことができ、光利用効率が良くなる。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、本体部に複数の発光ユニットを設けてもよい。また、ＬＥＤパッケージ内に複数のＬＥＤチップを配置してもよい。また、基材にＬＥＤチップを直接に実装し、それに近接して入力用ランド部を設けてもよい。また、レンズの代わりに、乳白カバーを用い輝度拡散してもよい。

１発光ユニット
２基材
３ＬＥＤパッケージ
４カバー
４３端子台
５ねじ（固定具）
６ばね部材（給電用導線）
１０照明器具
１１本体部

Claims

照明器具の本体部に固定される発光ユニットであって、
基材と、この基材上に載せ置きされるＬＥＤパッケージと、
前記基材とＬＥＤパッケージとを覆い前記ＬＥＤパッケージに接触して給電するための給電用導線を固定するための端子台を兼ねるカバーと、
前記カバーと基材とに係り合い、かつ、前記ＬＥＤパッケージに係り合わない前記本体部に固定するための固定具と、を備えたことを特徴とする発光ユニット。
前記固定具は金属製であり、前記基材は絶縁材で成ることを特徴とする請求項１に記載の発光ユニット。