JP3129649U - 発光ダイオード装置 - Google Patents

Abstract

【課題】他の要素間に反射要素を配置して緊密に結合させ、全体構造を従来のものよりも強固にし、熱応力により各構成要素に発生する変形や剥離を効果的に防ぐ発光ダイオード装置を提供する。
【解決手段】回路基板１１０、ヒートシンク１４０、レンズ１３０及び反射要素１２０を備える。回路基板１１０は、凹部、複数の貫通孔及び複数の半田付け可能な回路１１１を有する。ヒートシンク１４０は、ダイパッド１４１、複数のラッパ状の貫通孔、複数の突起及びフック部を有し、ヒートシンク１４０は、凹部に配置され、突起と回路基板１１０により係合構造を形成する。レンズ１３０は、回路基板１１０上に配置される。反射要素１２０は、貫通孔とラッパ状の貫通孔に設置され、レンズの周縁部を包囲する。
【選択図】図２

Description

本考案は、発光ダイオード装置に関し、特に複数の半田付け可能な回路を備え、反射要素により各構成要素が結合固定された発光ダイオード装置に関する。

発光ダイオードは、近年急速に発展してきた新型の照明装置である。発光ダイオードは、小体積、高速応答、長寿命、低駆動電圧、耐衝撃性などの特性において、従来の各種光源よりも優れている。そして、チップの種類や製造工程を制御することにより、様々な単色光の発光ダイオード装置を製作することができる。

ある種類の単色光の発光ダイオードに特定成分の蛍光体粉末を配すると、補色の光学原理により人間の視覚は白色を認知することができる。現在、発光効率において最も良好な組み合わせは、青色を放射する発光ダイオードと特定成分の蛍光体粉末との組み合わせである。或いは、同一の装置の中に赤光、緑光及び青光の発光ダイオードを近距離で配列させ、補色の光学原理により人間の視覚に白色を認知させることもできる。

発光ダイオード装置の１ワット（watt）当りのルーメン（lumen）が次第に向上するに従い、高パワーの白色発光ダイオード装置の機能は、従来の白熱電球の機能とほぼ同じかそれ以上であるため、その応用範囲は日増しに広がっている。しかし、従来のパッケージ構造の様々な応用において発生する問題も次第に明らかになってきた。

例えば、従来の発光ダイオード装置は、ＤＩＰ（Dual Inline Package）ピンにより回路基板と電気的に接続されていた。しかし、この方法は、半田の品質不良により形成されたボイドや人的要因により発生した半田の欠陥、又はピンとパッドとの接触不良などにより収率が低下しただけでなく、製品全体の薄型化を行うこともできなかった。

そのため、回路基板と緊密に結合することのできる発光ダイオード装置が求められていた。この発光ダイオード装置は、最も少ない発光ダイオード装置により様々な光色を放射する必要がある時に利用することができる。本考案が有する半田付け可能な回路は、ユーザの必要に応じ、発光ダイオードが放射する光色や光強度を変え、単位面積当たりに必要な発光ダイオード装置の数を減らすことができる。

本考案の第１の目的は、反射要素の成形工程を行う時に、原料の流動性を利用し、反射要素の成形冷却後に、その他の構成要素を強固に一体化させて各構成要素を緊密に結合させる発光ダイオード装置を提供することにある。
本考案の第２の目的は、様々な光色や光強度の必要性に応じて適用する様々な半田付け可能な回路を有する発光ダイオード装置を提供することにある。

本願の考案である発光ダイオード装置は、回路基板、ヒートシンク、レンズ及び反射要素を備え、前記回路基板は、凹部、複数の貫通孔及び複数の半田付け可能な回路を有し、前記ヒートシンクは、ダイパッド、複数のラッパ状の貫通孔、複数の突起及びフック部を有し、前記ヒートシンクは、前記凹部に配置され、前記突起と前記回路基板とにより係合構造を形成し、前記レンズは、前記回路基板上に配置され、前記反射要素は、前記貫通孔と前記ラッパ状の貫通孔に配置され、前記レンズの周縁部を包囲することを特徴とする。

本考案の発光ダイオード装置は、以下の長所を有する。
（１）他の要素間に反射要素を設置して緊密に結合させ、全体構造を従来のものよりも強固にし、熱応力により各構成要素に発生する変形や剥離を効果的に防ぐことができる。
（２）回路基板が様々な種類の半田付け可能な回路を含むことができるため、様々な指向性を有する光源が必要とされる応用分野への応用が簡単である。そのため、ユーザは必要に応じ、１つか複数の発光ダイオードチップを配置することにより、発光ダイオードが出力する光色又は光強度を変え、装着する発光ダイオード装置の数を単位面積当たりで減らすことができる。

以下、本考案の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１を参照する。図１は、本考案の好適な一実施形態による発光ダイオード装置を示す斜視図である。発光ダイオード装置１００は、回路基板１１０、反射要素１２０及びレンズ１３０を備える。

回路基板１１０は、複数の半田付け可能な回路１１１を有し、各半田付け可能な回路１１１は、回路基板１１０の頂面から側面を通って底面まで延伸されている。

反射要素１２０は、発光ダイオードチップから放射された光線をレンズ１３０に反射するとともに、その他の要素を固着させる。

レンズ１３０は、発光ダイオード装置１００の中に設けられた発光ダイオードチップから放射された光線を発光ダイオード装置１００の外側へ放射させる。

図２を参照する。図２は、本考案の好適な一実施形態による発光ダイオード装置の断面を示す斜視図である。図２に示すように、発光ダイオード装置１００は、ヒートシンク１４０をさらに備える。

ヒートシンク１４０の頂面にはダイパッド１４１が設けられている。ダイパッド１４１は、発光ダイオードチップセットを配置してヒートシンク１４０と電気的に接続させ、ヒートシンク１４０の頂面に設けられた矩形状の凹部である。

また、回路基板１１０、反射要素１２０、レンズ１３０及びヒートシンク１４０の断面を見ると分かるように、反射要素１２０は、回路基板１１０上に予め設けられた貫通孔に設置され、その頂面及び底面により、それぞれ回路基板１１０を挟んで固定されている。反射要素１２０の環状部分は、レンズ１３０の周縁部を覆って固定している。また、反射要素１２０の一部が器具により加熱変形され、レンズ１３０を挟んで固定している。反射要素１２０は、さらにヒートシンク１４０上に予め設けられた貫通孔に設置され、フック構造と嵌合されている。

図３を参照する。図３は、本考案の好適な一実施形態による発光ダイオード装置を示す側面図である。図３に示すように、ヒートシンク１４０の一部は、回路基板１１０の中に配置され、残りの部分は発光ダイオード装置１００の外側に露出されている。回路基板１１０の中に配置された部分は、反射要素１２０と密着され、外側に露出された部分により、発光ダイオード装置１００の放熱能力を向上させることができる。

図４を参照する。図４は、本考案の好適な一実施形態による発光ダイオードを示す平面図である。図４に示すように、レンズ１３０は、反射要素１２０の環状部分により包囲されている。回路基板１１０の頂面では、半田付け可能な回路１１１がレンズ１３０を中心として各方向に向かって設けられている。また位置決め孔１１２が回路基板１１０の一隅に設けられ、発光ダイオード装置１００を装着する時の位置決めに用いられる。

図５を参照する。図５は、本考案の好適な一実施形態による発光ダイオードを示す底面図である。図５に示すように、様々な回路が簡便に装着できるように、半田付け可能な回路１１１は、回路基板１１０の底面まで延伸されている。ヒートシンク１４０は、外側に露出された部分により、発光ダイオード装置１００の内部に発生した熱量を外部に放出する。

図６Ａ及び図６Ｂを参照する。図６Ａは、本考案の好適な一実施形態による回路基板の頂面を示す斜視図であり、図６Ｂは、本考案の好適な一実施形態による回路基板の底面を示す斜視図である。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、回路基板１１０は、複数の回路基板１１０に穿設された貫通孔１１３及び貫通孔１１４と、ヒートシンク１４０を設置する凹部１１５とを含む。

ヒートシンク１４０を設置する貫通孔１１３は、発光ダイオード装置１００の内部に穿設されている。回路基板１１０の頂面と底面は、貫通孔１１４により連通され、成形工程において流動性を有する反射要素の原料をその中に充填した後に、環境温度を一定レベル以下に下げると、元々流動性を有した反射要素の原料が固体の反射要素１２０に形成され、回路基板１１０を挟んで固定する。

凹部１１５は、回路基板１１０の底面に形成される。その底面は内側に凹んだ空間であるため、ヒートシンク１４０を設置することができる。ヒートシンク１４０と回路基板１１０の間は、凹部１１５により大きな接触面積が提供されるため、回路基板１１０の熱量を発光ダイオード装置１００の外部へスピーディに放出させることができる。

図７Ａは、本考案の好適な一実施形態による反射要素の断面を示す斜視図である。反射要素１２０は、環状部１２１、複数のピラー１２２及び複数のラッパ状のピラー１２３を備える。

環状部１２１は、回路基板１１０の頂面上に配置され、レンズ１３０を覆って固定する。複数のピラー１２２は、回路基板１１０の複数の貫通孔１１３に配置され、環状部１２１と、回路基板１１０の底面にある反射要素１２０の一部とが接続されている。複数のラッパ状のピラー１２３は、ヒートシンク１４０が有するラッパ状の貫通孔に設置され、回路基板１１０の底面下部がＣ字形のような構造である反射要素１２０と合わせて、ヒートシンク１４０を密着させることができる。

図７Ｂ及び図７Ｃは、本考案の好適な一実施形態による発光ダイオード装置の一部を示す断面図である。図７Ｂ及び図７Ｃは、図２に示す発光ダイオード装置の一部を示す断面図である。図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、反射要素１２０のピラー１２２は、回路基板１１０の貫通孔の中に配置され、回路基板１１０よりも高い部分は環状部１２１の一部である。反射要素１２０のラッパ状のピラー１２３は、ヒートシンク１４０のラッパ状の貫通孔と結合され、ヒートシンク１４０が下に脱落することを防ぐ。

図８、図９及び図１０は、それぞれ本考案の好適な一実施形態による反射要素を示す側面図、平面図及び底面図である。図８、図９及び図１０に示すように、複数のピラー１２２が等距離に配列されているため、回路基板１１０の頂面上及び底面下の二つの部分は反射要素１２０と良好に結合することができる。図９に示すように、方形部１２４の中心は貫通孔１２５を含み、この貫通孔１２５は、環状部１２１の中心箇所に配置され、その中にヒートシンク１４０が設置される。方形部１２４は、図６Ｂに示す凹部１１５と密着させることができる。

図１１は、本考案の好適な一実施形態によるヒートシンクの断面を示す斜視図である。ヒートシンク１４０は、ダイパッド１４１、ラッパ状の貫通孔１４２、突起１４３及びフック部１４４を備える。

ダイパッド１４１は、１つ又は複数の発光ダイオードチップを装着することができる。この発光ダイオードチップは、ヒートシンク１４０及び半田付け可能な回路１１１と電気的に接続される。または、発光ダイオードチップのパッド位置に応じ、半田付け可能な回路１１１のみと電気的に接続された状態にすることもできる。

ラッパ状の貫通孔１４２と突起１４３は、他の要素を用いてさらに密着することもできる。ラッパ状の貫通孔１４２の中に、反射要素１２０のラッパ状のピラー１２３を配置し、突起１４３により回路基板１１０と係合させて係合構造に形成し、ヒートシンク１４０が脱落することを防ぐ。フック部１４４を用いると、反射要素１２０の方形部１２４をさらに強固に結合させることができる。

図１２、図１３及び図１４は、それぞれ本考案の好適な一実施形態によるヒートシンクを示す側面図、平面図及び底面図である。図１２、図１３及び図１４に示すように、ヒートシンク１４０の周縁部には、複数の突起１４３が設けられている。このように、ヒートシンク１４０の底部をフック部１４４で包囲すると、ヒートシンク１４０及び回路基板１１０は、反射要素１２０との間の結合力を高めることができる。

当該施術を熟知するものが理解できるように、本考案の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の主旨と範囲を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本出願による実用新案登録請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

本考案の好適な一実施形態による発光ダイオード装置を示す斜視図である。 本考案の好適な一実施形態による発光ダイオード装置の断面を示す斜視図である。 本考案の好適な一実施形態による発光ダイオード装置を示す側面図である。 本考案の好適な一実施形態による発光ダイオード装置を示す平面図である。 本考案の好適な一実施形態による発光ダイオード装置を示す底面図である。 本考案の好適な一実施形態による回路基板の頂面を示す斜視図である。 本考案の好適な一実施形態による回路基板の底面を示す斜視図である。 本考案の好適な一実施形態による反射要素の断面を示す斜視図である。 本考案の好適な一実施形態による発光ダイオード装置の一部を示す断面図である。 本考案の好適な一実施形態による発光ダイオード装置の一部を示す断面図である。 本考案の好適な一実施形態による反射要素を示す側面図である。 本考案の好適な一実施形態による反射要素を示す平面図である。 本考案の好適な一実施形態による反射要素を示す底面図である。 本考案の好適な一実施形態によるヒートシンクの断面を示す斜視図である。 本考案の好適な一実施形態によるヒートシンクを示す側面図である。 本考案の好適な一実施形態によるヒートシンクを示す平面図である。 本考案の好適な一実施形態によるヒートシンクを示す底面図である。

符号の説明

１００ 発光ダイオード装置
１１０ 回路基板
１１１ 半田付け可能な回路
１１２ 位置決め孔
１１３ 貫通孔
１１４ 貫通孔
１１５ 凹部
１２０ 反射要素
１２１ 環状部
１２２ ピラー
１２３ ラッパ状のピラー
１２４ 方形部
１２５ 貫通孔
１３０ レンズ
１４０ ヒートシンク
１４１ ダイパッド
１４２ ラッパ状の貫通孔
１４３ 突起
１４４ フック部

Claims (4)

1. 回路基板、ヒートシンク、レンズ及び反射要素を備える発光ダイオード装置であって、
   前記回路基板は、凹部、複数の貫通孔及び複数の半田付け可能な回路を有し、
   前記ヒートシンクは、ダイパッド、複数のラッパ状の貫通孔、複数の突起及びフック部を有し、前記ヒートシンクは、前記凹部に配置され、前記突起と前記回路基板とにより係合構造を形成し、
   前記レンズは、前記回路基板上に配置され、
   前記反射要素は、前記貫通孔と前記ラッパ状の貫通孔に配置され、前記レンズの周縁部を包囲することを特徴とする発光ダイオード装置。
2. 前記半田付け可能な回路は、前記回路基板の頂面から側面を通って底面まで延伸されたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード装置。
3. 前記反射要素は、
   前記レンズの周縁部を覆う環状部と、
   前記貫通孔に配置した複数のピラーと、
   前記ラッパ状の貫通孔に配置された複数のラッパ状のピラーを有し、前記凹部に配置された方形部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード装置。
4. 前記方形部及び前記ヒートシンクの前記フック部は係合構造に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード装置。

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