JP2014186919A - Ｌｅｄを用いた表示灯付きスイッチ及びそれに適する電子部品が実装された回路ブロック - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤを用いた表示灯付きスイッチ及びそれに適する電子部品が実装された回路ブロックを提供する。
【解決手段】表示灯付きスイッチの点灯表示部は、発光素子としてのＬＥＤと、電子部品が実装された回路ブロック１０を備え、回路ブロック１０は、複数の端子片をインサートした樹脂成形品であり、絶縁性樹脂で成形された基板部７０と、基板部７０の矩形開口部７１から突出する複数の端子片の一部であって、所定の距離を隔てて対向する２つの部品実装部分８１ａ，８１ｂを備え、電子部品９１は２つの部品実装部分８１ａ，８１ｂに実装され、基板部７０は、２つの部品実装部分８１ａ，８１ｂの隙間部分であって、２つの部品実装部分が突出する辺とは異なる辺の電子部品９１の実装面とは反対側の端部から、電子部品の底面に対向するように突出した突出片７１ｂを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＬＥＤを用いた表示灯付きスイッチ及びそれに適する電子部品が実装された回路ブロックに関する。

従来から、負荷の動作状態、例えば照明装置が点灯しているか又は消灯しているかを表示するための表示灯（パイロットランプ）付きのスイッチが実用化されている（以下、場合に応じて単に「スイッチ」とする）。このスイッチは、商用電源２と負荷(照明装置)３に直列に接続され、負荷がオフされている状態の時にネオン管が点灯され、ユーザにスイッチの位置を知らせることができる。

図６は、ネオン管を用いた従来の表示灯付きスイッチの基本的な表示灯点灯回路１００の構成を示す。ネオン管１０１には、直列に電流制限用の抵抗素子１０２が接続され、並列に誤点灯防止用の抵抗素子１０３が接続されている。スイッチ１０４が端子Ｔ２側に接続されているとき、負荷３がオン状態にあり、ネオン管１０１には電流が流れず、ネオン管１０１は点灯しない。一方、スイッチ１０４が端子Ｔ３側に接続されているとき、負荷３が事実上オフ状態にあり、ネオン管１０１に抵抗素子１０２を介して微弱電流が流れされ、ネオン管１０１が点灯する。

図７は、表示灯点灯回路１００用の回路ブロック１１０の構成を示す。回路ブロック１１０は、複数の端子片をインサートした樹脂成形品であり、所定形状に打ち抜かれ、曲げ加工された金属板を金型にインサートし、樹脂により基板部分を成形した後、リードフレーム（端子片の部品実装部分）上に抵抗素子やコンデンサなどの電子部品を実装し、その後、金属板の端子片の保持部分（不要部分）を切断して完成される。Ｕ字状のかしめ固定片１１１及び１１２にはネオン管(図示せず)の端子が接続され、かしめにより固定される。一方のかしめ固定片１１１はリードフレーム１１３と一体的に形成され、他方のかしめ固定片１１２は端子１１６と一体的に成形されている。また、リードフレーム１１４と端子１１５は一体的に形成されている。上記電流制限用の抵抗素子１０２は、リードフレーム１１３とリードフレーム１１４の間に実装され、誤点灯防止用の抵抗素子１０３は端子１１５と一体化されたリードフレーム（図示せず）と端子１１６と一体化されたリードフレーム（図示せず）の間に実装されている。端子１１５は、図６における入力端子Ｔ１に相当し、端子１１６は端子Ｔ３に相当する。

ところで、雷が発生すると、商用電源２に雷サージが重畳される。ネオン管１０１自体はサージ電流に対して強く、一瞬大電流が流れたとしても破損することはない。それに対して、電流制限用の抵抗素子１０２にサージ電流が流れると、抵抗素子１０２が焼き切れてしまう。そこで、回路ブロック１１０では、電流制限用の抵抗素子１０２が実装されているリードフレーム１１３と１１４を外部に露出させ、雷サージが発生したときに、これらのリードフレーム１１３と１１４の間で放電させ、放電電流を直接ネオン管に流すことによって、電流制限用の抵抗素子１０２の焼損を防止している。すなわち、わざと放電を起こしやすくして、サージ電流を抵抗素子１０２からバイパスさせている。

近年、表示灯付きスイッチにおいても、消費電力を低減するため、ネオン管をＬＥＤに置き換えることが提案されている(特許文献１参照)。ところが、ＬＥＤは、ネオン管と異なり、一瞬の大電流に弱く、雷サージだけでなく静電気にも弱いという性質を有している。例えば、スイッチを壁面に取り付ける際に用いられる金属枠からＬＥＤと電流制限用の抵抗素子の間に静電気が侵入し、ＬＥＤに大電流が流れてＬＥＤが焼損する恐れがある。そのため、ネオン管用の上記回路ブロック１１０とは逆に放電を起こしにくくすることが要求される。なお、特許文献１に記載された表示灯点灯回路では、特にサージ電流対策はなされていない。

放電を起こしにくくする１つの手法として、電子部品が実装されるリードフレーム間の距離を長くすることが考えられる。ところが、リードフレーム間の距離を長くすると、電子部品を実装するためのはんだ代部分が狭くなり、換言すれば、リードフレームの間の隙間が大きくなり、電子部品を自動機によりリードフレーム上に搭載する際に、位置決め精度が要求される。また、電子部品をリードフレーム上に搭載した後、はんだを溶融させて電子部品を固着させるまでの間に、振動や衝撃が回路ブロックに加えられると、電子部品がリードフレームの間の隙間から落下してしまう虞がある。

特開２００６−１２６３２号公報

本発明は、ＬＥＤを用いた表示灯付きスイッチ及びそれに適する電子部品が実装された回路ブロック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、本発明に係る表示灯付きスイッチは、接点部の切り換えを行うスイッチ機構と、前記接点部に電気的に接続され、前記接点部の切り換え状態に応じて点灯状態と非点灯状態を切り換える点灯表示部とを備え、
前記点灯表示部は、発光素子としてのＬＥＤと、電子部品が実装された回路ブロックとをさらに備え、
前記回路ブロックは、複数の端子片をインサートした樹脂成形品であり、絶縁性樹脂で成形された基板部と、前記基板部から突出する前記複数の端子片の一部であって、所定の距離を隔てて対向する２つの部品実装部分を備え、
前記電子部品は、その両端部が前記２つの部品実装部分に実装され、
前記基板部は、前記２つの部品実装部分の隙間部分であって、前記２つの部品実装部分が突出する辺とは異なる辺の前記電子部品の実装面とは反対側の端部から、前記電子部品の底面に対向するように突出した突出片を有することを特徴とする。

前記２つの部品実装部分及び前記突出片は、前記基板部に形成された開口部の側壁から突出していることが好ましい。

前記電子部品は、前記ＬＥＤに流れる電流を制限するために、前記ＬＥＤを挟んでその両端子に接続された少なくとも２つの抵抗素子と、前記ＬＥＤに並列に接続されたバイパス素子であることが好ましい。

前記バイパス素子はコンデンサであることが好ましい。

または、前記バイパス素子は抵抗素子であることが好ましい。

また、本発明に係る回路ブロックは、複数の端子片をインサートした樹脂成形品であり、絶縁性樹脂で成形された基板部と、前記基板部から突出する前記複数の端子片の一部であって、所定の距離を隔てて対向する２つの部品実装部分を備え、
前記電子部品は、その両端部が前記２つの部品実装部分に実装され、
前記基板部は、前記２つの部品実装部分の隙間部分であって、前記２つの部品実装部分が突出する辺とは異なる辺の前記電子部品の実装面とは反対側の端部から、前記電子部品の底面に対向するように突出した突出片を有することを特徴とする。

前記２つの部品実装部分及び前記突出片は、前記基板部に形成された開口部の側壁から突出していることが好ましい。

本発明によれば、電子部品が実装される２つの部品実装部分の間に、電子部品の底面に対向するように突出した一対の突出片が設けられているので、自動機により電子部品を回路ブロックに搭載する際や、電子部品を部品実装部分上に搭載した後搬送する際に、電子部品が部品実装部分の間の隙間から落下することを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る表示灯付きスイッチの構成を示す分解斜視図。 上記実施形態における表示灯点灯回路の一構成例を示す回路図。 上記実施形態における表示灯点灯回路の他の構成例を示す回路図。 上記実施形態における回路ブロックの底面から見た構成を示す斜視図。 上記実施形態における回路ブロックに電子部品を実装した状態を示す斜視図。 ネオン管を用いた従来の表示灯付きスイッチの表示灯点灯回路の構成を示す回路図。 従来の表示灯点灯回路用の回路ブロックの構成を示す斜視図。

本発明の一実施形態に係る表示灯付きスイッチ及びそれに適する電子部品が実装された回路ブロックについて説明する。図１は、本実施形態に係る表示灯付きスイッチ１の構成を示す。図１に示すように、表示灯付きスイッチ１は、絶縁性熱硬化性樹脂で形成されたボディ１１及びカバー１２で構成された筐体を有している。ボディ１１は、平面視で略長方形であり、その中央部に略直方体状の収納空間１１ａが設けられている。また、長手方向（Ｘ方向）における収納空間１１ａの両外側には、電線が挿入される電線挿入穴１１ｂが形成されている。電線挿入穴１１ｂは、幅方向（Ｙ方向）にそれぞれ２つずつ形成され、合計で４箇所に形成されている。ボディ１１の内部で、各電線挿入穴１１ｂの近傍には、それぞれ挿入された電線を後述する端子板に押しつけるための錠ばね１３が設けられている。また、ボディ１１の内部で、長手方向（Ｘ方向）における錠ばね１３の外側には、電線挿入穴１１ｂに挿入された電線を引き抜く際に、錠ばね１３による施錠を解除するための解錠釦１４が設けられている。これら錠ばね１３及び解錠釦１４がボディ１１に収納された後、高さ方向（Ｚ方向）における上方から、例えば３つの端子板１５、１６及び１７が装着される。端子板１５及び１６には、後述する可動接点２２と共に主開閉接点部を構成する固定接点２０及び２１が設けられている。端子板１５の上方には、さらにＬＥＤなどが実装された回路ブロック１０が装着される。ボディ１１の収納空間１１ａの底部には保持枠体３０が装着され、さらにその上面３０ａに、可動接点２１が設けられた可動板１８、可動板１８を駆動するための反転ハンドル１９、反転ハンドル１９を所定方向に付勢するコイルばね３１などが装着される。

反転ハンドル１９は、幅方向（Ｙ方向）に平行な軸を中心として、長手方向（Ｘ方向）及び高さ方向（Ｚ方向）で定義される平面内で、所定の角度範囲内で旋回可能である。可動板１８は、例えば保持枠体３０の上面３０ａに設けられた端子板３５に電気的に接続され、その一部分が反転ハンドル１９に係合されている。そして、反転ハンドル１９が安定してとりうる２つの姿勢に応じて、可動接点２２と固定接点２０が接触し、負荷がオンする状態と、可動接点２２と固定接点２０が離反し、可動接点２２が他の固定接点２１と接触し、負荷がオフする状態に切り換えられる。反転ハンドル１９が保持枠体３０の上面３０ａに装着されると、高さ方向（Ｚ方向）における上方から、カバー１２がボディ１１に装着され、さらにカバー１２の上面１２ａにコイルばね３２、スライドカム３３及び押釦ハンドル３４などが取り付けられ、表示灯付きスイッチ１が完成される。なお、ここでいう高さ方向（Ｚ方向）は、表示灯付きスイッチ１の組み立て工程における高さ方向であり、表示灯付きスイッチ１が造営面に設置されたあとは、Ｘ方向とＺ方向で定義される面が水平になり、Ｙ方向が垂直になる。

図２は、例えば２線式・３路配線対応型の表示灯付きスイッチ１における回路ブロック１０に実装されている表示灯点灯回路６０の一構成例を示す。各表示灯付きスイッチ１の表示灯点灯回路６０は同じ構成であるものとする。２つのＬＥＤ６１及び６２は逆並列接続されており、商用電源２の位相に拘わらず、いずれかのＬＥＤ６１又は６２が点灯する。逆並列接続されたＬＥＤ６１及び６２の各端子には、それぞれＬＥＤ６１又は６２に流れる電流を制限するために抵抗素子６３及び６４が接続されている。さらに、逆並列接続されたＬＥＤ６１及び６２の両端子間には、バイパス素子として抵抗素子６５が並列接続されている。図２に示す状態では、負荷３がオン状態にあり、ＬＥＤ６１又は６２は点灯していない。押釦ハンドル３４が操作され、反転ハンドル１９が反転し、可動板１８が回転され、それによって可動接点２２が固定接点２０から離反し、他の固定接点２１と接触したとする（図中破線で示す状態）。商用電源２から、抵抗素子６３及び６４を介してＬＥＤ６１又は６２に微弱電流が流れ、ＬＥＤ６１又は６２が点灯する。このとき、表示灯点灯回路６０のインピーダンスが高く、ＬＥＤ６１又は６２及び負荷３に流れる電流は非常に小さいので、負荷３は事実上オフ状態（照明装置の場合非点灯）である。その状態で雷サージや静電気の侵入により表示灯点灯回路６０に高電圧が印加されたとしても、その電圧はＬＥＤ６１又は６２だけでなく、直列に接続された抵抗素子６３〜６５によって分圧される。その結果、ＬＥＤ６１又は６２に流れる電流が小さくなり、ＬＥＤ６１又は６２の焼損を防止することができる。

図３は、表示灯点灯回路６０の他の構成例を示す。図２に示す構成例と比較して、逆並列接続されたＬＥＤ６１及び６２の両端子間に、バイパス素子としてコンデンサ６６が並列接続されている点が異なる。商用電源に高周波ノイズが重畳された場合、高周波ノイズはバイパス用のコンデンサ６６を流れ、ＬＥＤ６１又は６２には流れないので、負荷３がオン状態のときにＬＥＤ６１又は６２が誤点灯されるのを防止することができる。

図４は、回路ブロック１０を、電子部品の実装面とは反対側の面から見た構成を示す。上記のように、回路ブロック１０は、複数の端子片をインサートした樹脂成形品であり、所定形状に打ち抜かれ、曲げ加工された金属板を金型にインサートし、樹脂により基板部分を成形した後、リードフレーム上に抵抗素子やコンデンサなどの電子部品を実装し、その後、金属板の端子片の保持部分（不要部分）を切断して完成される。図４は、リードフレーム上に抵抗素子やコンデンサなどの電子部品を実装した後、金属板の端子片の保持部分（不要部分）を切断する前の状態を示す。

回路ブロック１０は、耐熱性を有する絶縁性樹脂で成形された基板部７０と、基板７０に形成された複数の矩形の開口部７１と、各開口部７１の側壁から突出する複数の端子片の一部であって、所定の距離を隔てて対向する２つのリードフレーム（部品実装部分）８１ａ，８１ｂを備えている。電子部品９１は、その両端部が２つのリードフレーム８１ａ，８１ｂに実装されている。電子部品が実装される開口部７１は、基板部７０を電子部品の実装面側からその裏側に貫通している。各開口部７１において、円弧状に突出している部分は、それぞれ金属板９０の一部分であって、電子部品９１が実装される（はんだ付けされる）リードフレーム８１ａ，８１ｂの先端部分を示す。また、各開口部７１から、端子片に実装された電子部品９１の底面が見えているものとする。各開口部７１の側壁のうち、リードフレーム８１ａ，８１ｂが突出する辺とは異なる辺の電子部品９１の実装面とは反対側の端部から、それぞれ電子部品９１の底面に対向するように突出するように、一対の突出片７１ｂが形成されている。

図５は、開口部７１から露出したリードフレーム８１ａ，８１ｂ上に電子部品９１を実装した状態を示す。本実施形態においては、商用電源２に雷サージなどが重畳した場合に、リードフレーム８１ａと８１ｂ間での放電を起こりにくくするため、従来の回路ブロックよりリードフレーム間の距離を長くしている。そのため、電子部品９１を実装するためのはんだ代部分が狭く、換言すれば、リードフレーム８１ａと８１ｂの間の隙間７１ａが大きく、電子部品９１を自動機によりリードフレーム８１ａ，８１ｂ上に搭載する際に、位置決め精度が要求される。また、電子部品９１をリードフレーム８１ａ，８１ｂ上に搭載した後、はんだを溶融させて電子部品を固着させるまでの間に、振動や衝撃が回路ブロック１０に加えられると、電子部品９１がリードフレーム８１ａと８１ｂの間の隙間７１ａから落下してしまう虞がある。そこで、本実施形態においては、回路ブロック１０の基板部７０に形成された電子部品実装用の開口部７１において、電子部品が実装されるリードフレーム８１ａ，８１ｂが突出する辺とは異なる辺の電子部品実装面とは反対側の端部から、それぞれ電子部品９１の底面に対向するように突出した絶縁樹脂による突出片７１ｂが形成されている。このように、突出片７１ｂを形成することにより、自動機により電子部品９１を回路ブロック１０に搭載する際や、電子部品９１をリードフレーム８１ａ，８１ｂ上に搭載した後搬送する際に、電子部品９１がリードフレーム８１ａと８１ｂの間の隙間７１ａから落下することを防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態の説明に限定されず、様々な変形が可能である。例えば、上記説明においては、ＬＥＤ６１又は６２に流れる電流を制限するために、ＬＥＤ６１及び６２の逆並列回路を挟んでその両端子にそれぞれ１つの抵抗素子６３及び６４を接続しているが、抵抗素子６３又は６４を複数の抵抗素子の直列回路又は直並列回路で構成してもよい。また、ＬＥＤ６１及び６２の逆並列回路に、バイパス素子として抵抗素子６５又はコンデンサ６６を並列接続しているが、抵抗素子６５とコンデンサの並列回路を並列接続してもよい。

また、上記回路ブロック１０の基板部７０に形成された突出片７１ｂの位置、数及び形状は特に限定されず、電子部品９１の底面をガイドして電子部品９１の落下を防止できるものであればよい。上記実施形態では、基板部７０の開口部７１の側壁から一対の突出片７１ｂが互いに対向するように突出するものに付いて説明したが、突出片７１ｂは、開口部７１の互いに対向する側壁を繋ぐように梁状に形成されていてもよい。あるいは、突出片７１ｂは、基板部７０に形成された開口部７１又は凹部の１つの側壁からのみ突出するように形成されていてもよい。また、上記回路ブロック１０の用途は、ＬＥＤを用いた表示灯付きスイッチに限定されず、その他の電子部品が実装される電気機器に用いることができる。

１ 表示灯付きスイッチ
２ 商用電源
３ 負荷
１０ 回路ブロック
１５，１６，１７ 端子板（スイッチ機構）
１８ 可動板（スイッチ機構）
１９ 反転ハンドル（スイッチ機構）
２０，２１ 固定接点（接点部）
２２ 可動接点（接点部）
６０ 点灯表示回路（点灯表示部）
６１，６２ ＬＥＤ
６３，６４ ＬＥＤに流れる電流を制限するための抵抗素子
６５ バイパス素子としての抵抗素子
６６ バイパス素子としてのコンデンサ
７０ 基板部
７１ 開口部
７１ａ リードフレームの隙間
７１ｂ 突出片
８１ａ，８１ｂ リードフレーム（部品実装部分）
９０ 金属板
９１ 電子部品

Claims (7)

1. 接点部の切り換えを行うスイッチ機構と、前記接点部に電気的に接続され、前記接点部の切り換え状態に応じて点灯状態と非点灯状態を切り換える点灯表示部とを備えた表示灯付きスイッチであって、
   前記点灯表示部は、発光素子としてのＬＥＤと、電子部品が実装された回路ブロックとをさらに備え、
   前記回路ブロックは、複数の端子片をインサートした樹脂成形品であり、絶縁性樹脂で成形された基板部と、前記基板部から突出する前記複数の端子片の一部であって、所定の距離を隔てて対向する２つの部品実装部分を備え、
   前記電子部品は、その両端部が前記２つの部品実装部分に実装され、
   前記基板部は、前記２つの部品実装部分の隙間部分であって、前記２つの部品実装部分が突出する辺とは異なる辺の前記電子部品の実装面とは反対側の端部から、前記電子部品の底面に対向するように突出した突出片を有することを特徴とする表示灯付きスイッチ。
2. 前記２つの部品実装部分及び前記突出片は、前記基板部に形成された開口部の側壁から突出していることを特徴とする請求項１に記載の表示灯付きスイッチ。
3. 前記電子部品は、前記ＬＥＤに流れる電流を制限するために、前記ＬＥＤを挟んでその両端子に接続された少なくとも２つの抵抗素子と、前記ＬＥＤに並列に接続されたバイパス素子であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表示灯付きスイッチ。
4. 前記バイパス素子はコンデンサであることを特徴とする請求項３に記載の表示灯付きスイッチ。
5. 前記バイパス素子は抵抗素子であることを特徴とする請求項３に記載の表示灯付きスイッチ。
6. 複数の端子片をインサートした樹脂成形品であり、絶縁性樹脂で成形された基板部と、前記基板部から突出する前記複数の端子片の一部であって、所定の距離を隔てて対向する２つの部品実装部分を備えた回路ブロックであって、
   前記電子部品は、その両端部が前記２つの部品実装部分に実装され、
   前記基板部は、前記２つの部品実装部分の隙間部分であって、前記２つの部品実装部分が突出する辺とは異なる辺の前記電子部品の実装面とは反対側の端部から、前記電子部品の底面に対向するように突出した突出片を有することを特徴とする回路ブロック。
7. 前記２つの部品実装部分及び前記突出片は、前記基板部に形成された開口部の側壁から突出していることを特徴とする請求項６に記載の回路ブロック。

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