JP2013122904A - 半導体発光素子取付用モジュール、及び、半導体発光素子モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体発光素子57の陽極58及び陰極59とそれぞれ接続可能な陽極側端子21及び陰極側端子25を一方の面側に備える金属製の導通板17と、導通板と離間する金属製の放熱部材45と、放熱部材の少なくとも一部、陽極側端子、及び、陰極側端子を露出させた状態で導通板及び放熱部材の表面を覆う表面絶縁部37、50と、を備え、表面絶縁部の上記一方の面を覆う部分に、該一方の面と反対側に向かって突出し、陽極側端子及び陰極側端子を挟んで互いに対向し、半導体発光素子が発した光を受光する受光部材100に当接可能な挟持片51A、51Bを設ける。
【選択図】図33
Description
LEDを利用した照明器具は一般的に、一つ又は複数のLEDを片面に実装した複数の回路基板(リジッド基板)を連鎖状(直線状又は平面状)に多数並べて、隣り合う回路基板同士を電気コネクタで接続することにより構成される(例えば特許文献1−4)。
さらに回路基板の表面に電気導通部(例えば回路パターン)が露出している。そのため、これらの照明器具の近傍に該照明器具の熱を吸収するための金属製の放熱板や、照明器具を格納する金属製筐体の内面を配置すると、放熱板や金属製筐体と照明器具との間で短絡(ショート)が発生するおそれがある。
また照明器具に対して放熱板を接近させられないので、放熱板を利用した場合に十分な放熱効果を得られない。
さらに液晶パネル、導光板、及び、反射板の積層体である液晶パネルユニットの側面に当該照明器具を固定して導光板の側面から光を入射させる場合に、照明器具を液晶パネルユニットの側面に精度良く固定する作業が容易でなかった。取付精度が低下した場合は導光板に十分な光が入らず、輝度の低下や輝度むらの原因となってしまう。
この場合は、上記導通板と上記接続端子が別体であってもよい。
また、陽極側端子、及び、陰極側端子を除いた導通板全体を樹脂からなる表面絶縁部で覆う構造であるため、LEDの熱は、導通板で効率良く受けて分散され、導通板及び薄肉の表面絶縁部を通じて効率よく外部に放熱される。
すなわち、放熱部材による直接的な放熱と、導通板及び表面絶縁部を通じた間接的な放熱とによる相乗的な放熱効果を得ることができる。そのため半導体発光素子モジュール内に熱が溜まり難く、LEDの発光効率の低下を抑止できる。
さらに表面絶縁部に形成した挟持片に、受光部材の一例として、例えば液晶パネルユニットの側縁部を取り付けることができるので(表面絶縁部に一対の挟持片を設けて一対の挟持片の間に液晶パネルユニットの側縁部を嵌合してもよいし、或いは、表面絶縁部に一つの挟持片を設けて、この挟持片と別部材との間に液晶パネルユニットの側縁部を嵌合してもよい)、液晶パネルユニットの側部に対して精度よく簡単に取り付けることができる。そのため、液晶パネルの輝度低下や輝度むらを抑制することが可能となる。
さらに半田を用いる場合のようにリフローを行う必要がないので、半導体発光素子を陽極側端子及び陰極側端子に接続(実装)するときに、半導体発光素子モジュールが熱による悪影響(反り、樹脂の変色等)を受けるおそれが小さい。
本実施形態は本発明をLEDモジュール10に適用したものであり、LEDモジュール10は液晶パネルユニット100(受光部材)(図30〜図33参照)の光源として利用可能なものである。本実施形態の液晶パネルユニット100は導光板102の側面から光を入射させる所謂エッジライト型である。
まずはLED取付用モジュール15の詳しい構造及び製造要領について説明する。
図5、24、26等に示す左右一対の前側接続端子30は、例えばリン青銅等(他の金属でもよい)の導電性及び弾性を有する金属平板をスタンピング成形により図示形状としたものであり、表面には金や錫などによってメッキを施してある。左右の前側接続端子30は、その後端部を構成するかしめ部31と、かしめ部31から前方に向かって延びる接触片32と、を具備しており、接触片32の前端近傍部には接触凸部32Aが形成してある。図5等に示すように左右の前側接続端子30は、かしめ部31を仮保持用凹部22B、26Bに対してかしめることにより導通板17に対して仮止めする。
一方、図6、25、26等に示す左右一対の後側接続端子33も、例えばリン青銅等(他の金属でもよい)の導電性及び弾性を有する金属平板をスタンピング成形により図示形状としたものであり、表面には金や錫などによってメッキを施してある。後側接続端子33は、その前端部を構成するかしめ部34と、かしめ部34から後方に向かって延びかつかしめ部34より一段下方に位置する接触片35と、を具備している。図6等に示すように左右の後側接続端子33は、かしめ部34を仮保持用凹部22B、26Bに対してかしめることにより導通板17に対して仮止めする。
図示するように一次表面絶縁部37は、陽極側端子21、端部突片23、陰極側端子25、端部突片27、接触片32(の一部)、及び、接触片35(の一部)を露出させた状態で導通板17と前側接続端子30と後側接続端子33の表面を一体的に被覆する。一次表面絶縁部37の上面には隣接する連通用凹部22A(連通用凹部26A)の間、前端の連通用凹部22A(連通用凹部26A)と端部突片27の間、及び、後端の連通用凹部22A(連通用凹部26A)と端部突片23の間に位置する複数の上面凹部38が形成してあり、一次表面絶縁部37の左側面には各上面凹部38の左端部と連続する側面凹部39が形成してあり、一次表面絶縁部37の下面には側面凹部39の下端部と連続する下面凹部40が凹設してある。また一次表面絶縁部37の左側面には複数の係合突起41が突設してある。また一次表面絶縁部37の導通板17より上方に位置する部分と下方に位置する部分は、連通用凹部22A、仮保持用凹部22B、26B、及び、連通用凹部22C、26Cの内部において硬化した樹脂材を介して互いに一体化している。
図示するように二次表面絶縁部50の上面の左側縁部全体には、上方に向かって突出する挟持片51Aが一体的に突設してあり、上面の右側縁部全体には挟持片51Aより低寸の挟持片51Bが上方に向けて一体的に突設してある。二次表面絶縁部50の下面の前端部には接続用凹部52が凹設してあり、左右の前側接続端子30(接触片32)は接続用凹部52内に位置している。二次表面絶縁部50の後端部の下端部には接続用凸部53が突設してあり、左右の後側接続端子33(接触片35)は接続用凸部53の上面において露出している。二次表面絶縁部50の下面には下面被覆部48の左右方向の中央部全体(左右両側部を除いた部分)を露出させるための下面露出用孔54が形成してある。また二次表面絶縁部50は、一次カットにおいて切断されかつ一次表面絶縁部37の側面において露出していた各切断ブリッジ28の端面(図11、15、17参照)を被覆している。
二次成形が完了したら、図示を省略した二次切断装置によって、放熱部材45の上記切断ブリッジを二次表面絶縁部50の左右両側面に沿って前後方向に直線的に切断する二次カットを行う。すると図20〜図26に示す形状のLED取付用モジュール15が完成する。
次いで、二次表面絶縁部50の上面露出用溝55の上端部(上端開口部)に透光性及び絶縁性を有する熱硬化性樹脂材料や紫外線硬化性樹脂材料等からなる封止剤62(図28参照)を被せて、封止剤62により陽極側端子21、陰極側端子25、LED素子57、及び、ワイヤーボンディング61の表面を覆う。
この他方(後方に位置する)LEDモジュール10の接続用凸部53には、当該他方のLEDモジュール10の後方に位置するさらに別のLEDモジュール10の接続用凹部52を接続できる。即ち、複数のLEDモジュール10を直線状に接続可能であり、複数のLEDモジュール10を接続することにより、前後方向に長い長尺状照明器具63を構成できる。
なお図26に示すように隣り合うLEDモジュール10の連結端部間にLED素子57を搭載することも可能である。即ち、LEDモジュール10の上面の前端近傍部には陰極側端部突片27が露出し、上面の後端近傍部には陽極側端部突片23が露出しているので、LEDモジュール10どうしを接続すると、陽極側端子21と陰極側端子25の間隔と同じ間隔で陰極側端部突片27と陽極側端部突片23が隣接する。従って、陽極側端子21と陰極側端子25の場合と同じ要領によって、LED素子57を隣接した陰極側端部突片27と陽極側端部突片23に搭載しかつ接続できる。このようにしてLED素子57を陰極側端部突片27と陽極側端部突片23に接続すれば、複数のLEDモジュール10を接続した場合にも各LED素子57を等間隔で設置でき、しかもLED素子57どうしの間隔を狭くすることができる。なおLED素子57を陰極側端部突片27と陽極側端部突片23に接続する場合は、LED素子57を陰極側端部突片27と陽極側端部突片23に接続した後に封止剤62を取り付ける。
図34の模式図に示すように、最も前方に位置するLEDモジュール10の左側の前側接続端子30(接触片32)に電源の陽極を接続し、当該LEDモジュール10の右側の前側接続端子30(接触片32)に当該電源の陰極を接続し、最も後方に位置するLEDモジュール10の後側接続端子33に短絡用のコネクタ64を接続した上で、液晶パネルユニット100のメインスイッチ(図示略)をオンにすると、前側接続端子30、及び、導通板17上に並列回路が形成される(各LED素子57に電流が流れる)ので、各LED素子57が発光する。LED素子57が発した照明光は一次表面絶縁部37の表面や上面被覆部46の表面によって反射されながら導光板102内を広がり、さらに反射板103によって液晶パネル101側に反射されるので、液晶パネル101が表示動作を行う。また前側接続端子30、及び、導通板17上に形成される回路が並列回路なので、仮に1つのLED素子57が破損したとしても他のLED素子57は発光可能な状態を維持するので、発光の寿命や信頼性が求められる機器(例えば液用パネルユニット100等)に用いるのに好適である。また短絡用のコネクタを取り付けているので、最も後方に位置するLEDモジュール10の後側接続端子33の露出が防止される。そのため異物が後側接続端子33に付着したり、後側接続端子33が周囲の部材と接触して破損するのを防止できる。
また熱伝導性及び剛性に優れる金属製の導通板17(陽極側端子21及び陰極側端子25を除く)の表面全体を樹脂からなる一次表面絶縁部37と二次表面絶縁部50で覆った構造であるため、LED素子57が発する熱を導通板17上で効率良く受けることができる。そのため各LED素子57で発生した熱は導通板17と、共に薄肉である一次表面絶縁部37及び二次表面絶縁部50を通じて、効率よくLED取付用モジュール15(LEDモジュール10)の外部に放熱される。
すなわち、放熱部材45による直接的な放熱と、導通板17、一次表面絶縁部37、及び二次表面絶縁部50による間接的な放熱とによる相乗的な放熱効果を得ることができる。そのためLED取付用モジュール15内に熱が溜まり難く、LED素子57の発光効率の低下を抑止できる。
また陽極側端子21及び陰極側端子25を除いた導通板17の表面全体が一次表面絶縁部37と二次表面絶縁部50によって覆われおり、かつ、上面被覆部46と下面被覆部48が露出する放熱部材45を導通板17から離間させている(一次表面絶縁部37によって導通板17に対して絶縁している)ので、下面被覆部48に放熱板104を接触させても、放熱部材45(下面被覆部48)と放熱板104の間で短絡(ショート)が発生することはない。
また、陰極側端部突片27と陽極側端部突片23にLED素子57を半田で接続する場合は生産性が極めて低くなるが、ワイヤーボンディング61を利用しているのでLED素子57を効率よく陰極側端部突片27と陽極側端部突片23に接続できる。
例えば図35、図36に示すように二次表面絶縁部50の挟持片51Aと挟持片51Bの間に形成された上記溝部の底部に、複数の当接用突起56(当接用突部)を前後方向に並べて一体的に設けても良い(当接用突起56は二次表面絶縁部50の一部である)。図示するように当接用突起56は上面露出用溝55を挟んだ左右両側に設けてあり、左側の当接用突起56は挟持片51Aと一体化しており、右側の当接用突起56は挟持片51Bと一体化している。各当接用突起56の上面は上下方向に対して直交する平面となっている。そのため液晶パネルユニット100の側縁部を挟持片51Aと挟持片51Bの間に嵌合すると、液晶パネルユニット100の側端面が各当接用突起56の上面に対して面接触する。そして図36に示すように、液晶パネルユニット100の側端面と各LED素子57の間に空間(隙間)が形成されるので、各LED素子57の熱がより効率良く放熱されるようになる。そのため液晶パネルユニット100(の側縁部)が各LED素子57の熱によって悪影響を受けるおそれを低減できる。
なお複数の当接用突起56を前後方向に間隔をおいて並べるのではなく、前後方向に直線的に延びる突条(当接用突部。図示略。上面は上下方向に対して直交する平面)を、挟持片51Aと挟持片51Bの間に形成された上記溝部の底部に一体的に突設してもよい。
さらに当接用突起56や上記突条を二次表面絶縁部50とは別体として成形した後に、二次表面絶縁部50に固定してもよい。
一つの導通板17に形成する陽極側端子21と陰極側端子25の対数は上記実施形態のものには限定されず、一つであっても、上記実施形態とは異なる数の複数であってもよい。
導通板17の表面に銀メッキではなく、金・錫などによりメッキを施しても良い。
さらに図37に示すように(図37は図29のXXXVII−XXXVII矢線に対応する位置で切断した図33に類似する断面図)、放熱部材45’を、上面被覆部46と、各上面被覆部46の左側縁部から上方に延びる単一の側面被覆部47’と、側面被覆部47’の上縁部から右斜め上側に延びる抜止部47a’と、を有する形状としてもよい。この場合は、二次表面絶縁部50(または、一次表面絶縁部37及び二次表面絶縁部50に相当する部分を一体的に備える一体型表面絶縁部)の側面において側面被覆部47’を露出させ、上記実施形態とは向きを90°変えた放熱板104を側面被覆部47’に接触させて、図示を省略したボルト等によって長尺状照明器具63及び液晶パネルユニット100を放熱板104に対して固定してもよい。このようにしても放熱板104によって放熱効果を得られ、さらに側面被覆部47’の上下長を長くすることにより優れた放熱効果を得られる。また側面被覆部47’が二次表面絶縁部50(または一体型表面絶縁部)に埋設される抜止部47a’を具備しているので、放熱部材45’の二次表面絶縁部50(または一体型表面絶縁部)からの脱落を効果的に防止できる。
また図38に示すように、一次表面絶縁部37及び二次表面絶縁部50(または一体型表面絶縁部)から挟持片51Aと挟持片51Bの一方(図38では挟持片51B)及びその直下に位置する部位を省略して、液晶パネルユニット100の一方の側縁部(挟持片51Aと反対側の側縁部)を放熱板104とは別部材(例えば図38に記載した、長尺状照明器具63及び液晶パネルユニット100を収納する筐体の壁面)と挟持片51Aの間に形成された溝部に嵌合してもよい。この変形例の態様でも、液晶パネルユニット100の側縁部に対してLEDモジュール10を位置精度よく簡単に取り付けることが可能である。なお図38に示す長尺状照明器具63及び液晶パネルユニット100の結合体は、例えば放熱板104と長尺状照明器具63を互いに接触させた状態でボルト等によって固定した後に、長尺状照明器具63(挟持片51A)と上記別部材の間に挟んだ液晶パネルユニット100を長尺状照明器具63(挟持片51A)と上記別部材に対してボルト等によって固定することにより得られる。
さらにLEDモジュール10の挟持片51Aと挟持片51Bの間に、液晶パネルユニット100以外の機器を嵌合させてもよい。例えば拡散用レンズを具備する透光性のプラスチック製棒状部材を嵌合すれば、LEDモジュール10と該棒状部材によって照明機器を構成できる。
15 LED取付用モジュール(半導体発光素子取付用モジュール)
17 導通板
18A 18B キャリア部
19 キャリア接続部
20 第1回路形成部
21 陽極側端子
22A 連通用凹部
22B 仮保持用凹部
22C 連通用凹部
23 陽極側端部突片
24 第2回路形成部
25 陰極側端子
26A 連通用凹部
26B 仮保持用凹部
26C 連通用凹部
27 陰極側端部突片
28 切断ブリッジ
30 前側接続端子
31 かしめ部
32 接触片
32A 接触凸部
33 後側接続端子
34 かしめ部
35 接触片
37 一次表面絶縁部
38 上面凹部
39 側面凹部
40 下面凹部
41 係合突起
45 45’ 放熱部材
46 上面被覆部
47 47’ 側面被覆部
47a’ 抜止部
48 下面被覆部
49 切欠部
50 二次表面絶縁部
51A 51B 挟持片
52 接続用凹部
53 接続用凸部
54 下面露出用孔
55 上面露出用溝
56 当接用突起(当接用突部)
57 LED素子(半導体発光素子)
58 陽極
59 陰極
61 ワイヤーボンディング
62 封止剤
63 長尺状照明器具
64 コネクタ
100 液晶パネルユニット(受光部材)
101 液晶パネル
102 導光板
103 反射板
104 放熱板
まずはLED取付用モジュール15の詳しい構造及び製造要領について説明する。
図示するように二次表面絶縁部50の上面の左側縁部全体には、上方に向かって突出する挟持片51Aが一体的に突設してあり、上面の右側縁部全体には挟持片51Aより低寸の挟持片51Bが上方に向けて一体的に突設してある。二次表面絶縁部50の下面の前端部には接続用凹部52が凹設してあり、左右の前側接続端子30(接触片32)は接続用凹部52内に位置している。二次表面絶縁部50の後端部の下端部には接続用凸部53が突設してあり、左右の後側接続端子33(接触片35)は接続用凸部53の上面において露出している。二次表面絶縁部50の下面には下面被覆部48の左右方向の中央部全体(左右両側部を除いた部分)を露出させるための下面露出用孔54が形成してある。また二次表面絶縁部50は、一次カットにおいて切断されかつ一次表面絶縁部37の側面において露出していた各切断ブリッジ28の端面(図11、15、17参照)を被覆している。
二次成形が完了したら、図示を省略した二次切断装置によって、放熱部材45の上記切断ブリッジを二次表面絶縁部50の左右両側面に沿って前後方向に直線的に切断する二次カットを行う。すると図20〜図26に示す形状のLED取付用モジュール15が完成する。
図34の模式図に示すように、最も前方に位置するLEDモジュール10の左側の前側接続端子30(接触片32)に電源の陽極を接続し、当該LEDモジュール10の右側の前側接続端子30(接触片32)に当該電源の陰極を接続し、最も後方に位置するLEDモジュール10の後側接続端子33に短絡用のコネクタ64を接続した上で、液晶パネルユニット100のメインスイッチ(図示略)をオンにすると、前側接続端子30、及び、導通板17上に並列回路が形成される(各LED素子57に電流が流れる)ので、各LED素子57が発光する。LED素子57が発した照明光は一次表面絶縁部37の表面や上面被覆部46の表面によって反射されながら導光板102内を広がり、さらに反射板103によって液晶パネル101側に反射されるので、液晶パネル101が表示動作を行う。また前側接続端子30、及び、導通板17上に形成される回路が並列回路なので、仮に1つのLED素子57が破損したとしても他のLED素子57は発光可能な状態を維持するので、発光の寿命や信頼性が求められる機器(例えば液用パネルユニット100等)に用いるのに好適である。また短絡用のコネクタ64を取り付けているので、最も後方に位置するLEDモジュール10の後側接続端子33の露出が防止される。そのため異物が後側接続端子33に付着したり、後側接続端子33が周囲の部材と接触して破損するのを防止できる。
Claims (10)
- 半導体発光素子の陽極及び陰極とそれぞれ接続可能な陽極側端子及び陰極側端子を一方の面側に備える金属製の導通板と、
上記導通板と離間する金属製の放熱部材と、
該放熱部材の少なくとも一部、上記陽極側端子、及び、陰極側端子を露出させた状態で上記導通板及び放熱部材の表面を覆う表面絶縁部と、
を備え、
上記表面絶縁部の上記一方の面を覆う部分に、該一方の面と反対側に向かって突出し、上記陽極側端子及び陰極側端子を挟んで互いに対向し、上記半導体発光素子が発した光を受光する受光部材に当接可能な挟持片を設けたことを特徴とする半導体発光素子取付用モジュール。 - 請求項1記載の半導体発光素子取付用モジュールにおいて、
上記表面絶縁部の上記一方の面を覆う部分に、上記陽極側端子及び陰極側端子を挟んで互いに対向し、両者の間に上記受光部材を位置させることが可能な一対の上記挟持片を設けた半導体発光素子取付用モジュール。 - 請求項1または2記載の半導体発光素子取付用モジュールにおいて、
上記表面絶縁部の上記一方の面を覆う部分に、一対の挟持片の間に位置し、かつ、上記一方の面と反対側に向かって上記挟持片より小さい突出量で突出する、上記受光部材の端面が当接可能な当接用突部を形成した半導体発光素子取付用モジュール。 - 請求項1から3のいずれか1項記載の半導体発光素子取付用モジュールにおいて、
上記表面絶縁部が、
上記放熱部材の一部を上記一方の面側で露出させ、かつ、該放熱部材の該一部と異なる部位を上記一方の面側とは異なる部分で露出させる半導体発光素子取付用モジュール。 - 請求項1から4のいずれか1項記載の半導体発光素子取付用モジュールにおいて、
上記陽極側端子及び陰極側端子と電気的に導通する一対の接続端子と、
該接続端子を露出させる上記表面絶縁部と、
を備え、
該接続端子が、別の半導体発光素子取付用モジュールの上記接続端子と接続可能である半導体発光素子取付用モジュール。 - 請求項5記載の半導体発光素子取付用モジュールにおいて、
上記導通板と上記接続端子が別体である半導体発光素子取付用モジュール。 - 請求項1から5のいずれか1項記載の半導体発光素子取付用モジュールにおいて、
上記導通板が直線的に延びる板材であり、
該導通板の長手方向の両端部に上記接続端子をそれぞれ設けた半導体発光素子取付用モジュール。 - 請求項1から7のいずれか1項記載の半導体発光素子取付用モジュールにおいて、
上記導通板が、上記陽極側端子及び陰極側端子を複数対備える半導体発光素子取付用モジュール。 - 請求項8記載の半導体発光素子取付用モジュールと、
自身の陽極及び陰極を、上記陽極側端子及び陰極側端子にそれぞれ接続した半導体発光素子と、
上記陽極と上記陽極側端子、及び、上記陰極と上記陰極側端子をそれぞれ接続するワイヤーボンディングと、
を備えることを特徴とする半導体発光素子モジュール。 - 請求項9記載の半導体発光素子モジュールにおいて、
上記半導体発光素子、及び、上記ワイヤーボンディングの表面を透光性樹脂からなる封止剤で覆った半導体発光素子モジュール。
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