JP3789428B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子を逆電圧から保護する保護部品を備えた発光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4は、LEDを発光素子とした従来の発光装置の構成を示す正面図である。第1リード線3と第2リード線4とが略平行に備えられ、第1リード線3の端部に設けられた半球状のカップ部31に、LED1が備えられ、LED1の正極および負極が第1リード線3及び第2リード線4に各接続されている。また、LED1、カップ部31を含む第1リード線3の端部、第2リード線4の端部、及びLED1と第1リード線3及び第2リード線4との接続部分は、透光性樹脂製のモールド5によって覆われている。このような発光装置では、外部から第1リード線3及び第2リード線4間に電圧が印加されてLED1に順方向の電圧が印加された場合に、LED1に電流が流れて発光が行われる。
【0003】
LED1は、複数の半導体層が積層された半導体発光素子であり、大きい逆方向の電圧が印加された場合に、半導体層が破壊されることがある。特に、LED1が窒化ガリウム系半導体発光素子である場合は、逆方向の耐電圧が他の半導体発光素子に比べて低く、LED1は逆方向の印加電圧に対して破壊されやすい。従って、交流電圧を発光装置に印加した場合、交流電圧が含む逆方向の電圧によってLED1が破損することがある。また、窒化ガリウム系半導体発光素子は、順方向の大きい電圧が印可された場合でも、同様に半導体層が破壊されることがあり、外部から大きい電圧が印可された場合、及び静電気が発生した場合等に、順方向の電圧でもLED1が破損することがある。
【0004】
そこで、従来、前述の如き発光装置を使用する際には、LED1の破壊を防止するために、LED1と逆並列に接続されたツェナーダイオード等の保護素子を用いて、逆電圧または過大な順電圧からLED1を保護することが行われている。発光装置の外側に保護素子を接続させた場合は、発光装置を組み込む装置内に保護素子を備えるスペースが必要となり、また、保護素子を備えるために前記装置のコストが上昇するという問題がある。これらの問題を解決するために、特許文献1には、カップ部31内に保護素子を備えた発光装置が開示されており、また、特許文献2には、2本のリード線の一方に保護素子がボンディングされ、他方のリード線に前記保護素子がワイヤにて接続された発光装置が開示されている。これらの発光装置は、発光装置の内部に保護素子が備えられているため、外部に保護装置を接続させる必要がない。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−54799号公報
【特許文献2】
特開平11−103096号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に開示された技術では、カップ部31内に保護素子が備えられるため、光の配光方向から見て発光装置の中央に発光素子を置くことが困難となり、発光時の配光特性が歪むという問題がある。
【0007】
図5は、特許文献2に開示された発光装置の構成を示す正面図である。図4に示した構成に加えて、保護素子6が第2リード線4の側面にボンディングされ、保護素子6と第1リード線3とがワイヤ61にて接続されている。この発光装置では、保護素子6がカップ部31内に備えられていないため、配光特性に影響を及ぼすことがない。しかし、保護素子6がワイヤ61にて第1リード線3に接続されているため、発光装置のモールド5を作成する工程の作業中にワイヤ61が切断される可能性があり、発光装置の製造の歩留まりが悪いという問題がある。また、保護素子6を第1リード線3にワイヤ61で接続する工程が増えて発光装置の製造時間が長くなるという問題がある。更に、保護素子6は第2リード線4にボンディングされているため、発光装置が他の装置に組み込まれて半田付けされる際に、保護素子6が半田付けの熱で損傷する可能性があり、発光装置の耐熱性が低くなるという問題がある。
【0008】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、基板の表面に保護素子が実装されたチップ状の保護部品を備えることにより、前述の問題を解決することができる発光装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1発明に係る発光装置は、発光素子と、該発光素子の正極及び負極に各接続された2本のリード線と、前記発光素子に並列に2本の前記リード線間に接続されており、前記発光素子に印加される逆方向電圧に対して前記発光素子を保護する保護部品とを備える発光装置において、前記保護部品は、基板と、該基板の表面に実装された保護素子と、前記基板上に形成され、前記保護素子の正極及び負極が各接続された2個の電極とを備え、前記保護素子は、前記基板を介して2本の前記リード線から熱的に離隔され、2個の前記電極が2本の前記リード線に各接続されていることを特徴とする。
【0010】
第1発明においては、発光素子を備える発光装置において、基板上に保護素子を実装したチップ状の保護部品を、発光素子に印加される少なくとも逆方向電圧に対して前記発光素子を保護するように、2本のリード線に渡って接続させている。保護部品をチップ状に構成することで、保護部品をリード線に接続する工程が簡略化され、また、保護素子を基板上に実装することで、保護部品の耐熱性が向上される。
【0011】
第2発明に係る発光装置は、前記保護部品は、前記保護素子の正極及び負極と2個の前記電極との接続部分が透光性樹脂にて覆われていることを特徴とする。
【0012】
第2発明においては、保護部品は、基板上の電極と保護素子との接続部分が樹脂で覆われているため、発光装置の製造工程で接続部分が切断されることがない。
【0013】
第3発明に係る発光装置は、前記保護素子は、前記発光素子に逆並列に接続されているツェナーダイオードであることを特徴とする。
【0014】
第3発明においては、保護素子は、発光素子に逆並列に接続されたツェナーダイオードであるため、発光素子を逆方向の電圧から保護すると共に、過大な順方向の電圧からも保護する。
【0015】
第4発明に係る発光装置は、前記保護素子は、互いに逆極性にして直列接続された2個のツェナーダイオードであることを特徴とする。
【0016】
第4発明においては、保護素子は、2個のツェナーダイオードを互いに逆極性にして直列接続されているため、発光素子に係る順方向および逆方向の電圧が正確に規定される。
【0017】
第5発明に係る発光装置は、前記発光素子は、窒化ガリウム系半導体発光素子であることを特徴とする。
【0018】
第5発明においては、窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光素子の耐電圧特性が向上される。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
図1は、本発明の発光装置の構成を示す正面図である。第1リード線3と第2リード線4とが略平行に備えられ、第1リード線3の端部には、半球状のカップ部31が設けられており、カップ部31に本発明に係る発光素子であるLED1が備えられている。LED1は、窒化ガリウム系半導体発光素子であり、LED1の正極および負極が第1リード線3及び第2リード線4にワイヤを介して各接続されている。また、チップ状の保護部品2が、第1リード線3及び第2リード線4の間に架設されている。LED1、保護部品2、カップ部31を含む第1リード線3の端部、第2リード線4の端部、及びLED1の正極および負極と第1リード線3及び第2リード線4との接続部分は、透光性樹脂製のモールド5によって覆われている。
【0020】
図2は、保護部品2の詳細を示した平面図および正面図であり、図2(a)は平面図を示し、図2(b)は正面図を示している。図中22はガラスエポキシ等の絶縁材製の基板であり、矩形に形成されている。基板22の両端の表面から裏面にかけて、金属被膜による2個の電極23,23が互いに離隔して形成されている。基板22の表面には、本発明に係る保護素子であるツェナーダイオード21が載設されており、ツェナーダイオード21の正極および負極は、電極23,23にワイヤを介して各接続されている。基板22の表面は、電極23,23の両端付近の部分を除き、ツェナーダイオード21、及びワイヤによるツェナーダイオード21と電極23,23との接続部分が完全に隠れる大きさの透光性の樹脂モールド24によって覆われている。このように、保護部品2は、全体でチップ状に形成されており、電極23,23は、導電性接着剤により第1リード線3と第2リード線4とに各接続されている。保護部品2が第1リード線3及び第2リード線4に接続されている方向は、ツェナーダイオード21がLED1に逆並列に接続される方向となっている。なお、図中には、一のツェナーダイオード21を用いた構成を示したが、互いに逆極性にして直列接続された2個のツェナーダイオード21,21を用いる構成であってもよい。
【0021】
保護部品2をチップ状に構成し、保護部品2と第1リード線3及び第2リード線4との接続部分は導電性接着剤で接続し、ツェナーダイオード21と電極23,23との接続部分は樹脂モールド24にて覆われており、ワイヤによる接続が現れていないため、発光装置の製造工程において、保護部品2又はツェナーダイオード21の接続部分が切断される可能性は小さく、発光装置の製造の歩留まりが向上する。更に、保護部品2と第1リード線3及び第2リード線4とを接続する工程は簡易な工程であり、また、保護部品2は、第1リード線3及び第2リード線4に接続するまでの発光装置の製造工程とは並列の別の工程で製造されるため、発光装置に保護部品2を接続する工程自体は、保護素子をワイヤで接続する特許文献2に開示された発光装置に比べて短い時間で終了し、発光装置の製造時間が短縮される。
【0022】
また、ツェナーダイオード21は、基板22上に実装されているため、発光装置が他の装置に組み込まれて半田付けされる際、半田付けの熱は、第1リード線3及び第2リード線4から基板22を通ってツェナーダイオード21に伝導される。絶縁材製の基板22は、熱伝導性が低いため、半田付けの熱がツェナーダイオード21まで伝わりにくく、ツェナーダイオード21が半田付けの熱で損傷する可能性が低くなって、発光装置の耐熱性が向上する。
【0023】
図3は、本発明の発光装置の回路図である。図3(a)は、保護素子として一のツェナーダイオード21を用いた場合の回路図を示しており、第1リード線3がプラス、第2リード線4がマイナスになる逆方向の電圧がLED1に印加された場合、電流がツェナーダイオード21側に流れてLED1は逆方向の電圧から保護される。また、第1リード線3がマイナス、第2リード線4がプラスになる順方向の電圧がLED1に印加された場合、電流がLED1に流れてLED1は発光し、順方向の電圧がツェナー電圧を超えたときには、電流がツェナーダイオード21側に流れて、LED1は過大な順方向の電圧から保護される。図3(b)は、互いに逆極性にして直列接続された2個のツェナーダイオード21,21を保護素子として用いた場合の回路図を示しており、夫々のツェナー電圧を超えた逆方向の電圧および順方向の電圧からLED1が保護される。2個のツェナーダイオード21,21を用いることにより、LED1に印加される逆方向の電圧および順方向の電圧を正確に規定することができる。
【0024】
以上の如くツェナーダイオード21の働きにより、交流電圧または静電気などによる逆方向の電圧および順方向の過大な電圧に対してLED1が保護され、発光装置の耐電圧特性が向上する。特に、LED1が窒化ガリウム系半導体発光素子である場合、逆電圧および静電気に対する耐性が向上した窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光装置を提供することができる。アミューズメント系の機器など、窒化ガリウム系半導体発光素子の耐電圧の低さのために窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光装置がこれまで用いられていなかった、高電圧および静電気が多発する機器に対して窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光装置を利用することが可能となり、窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光装置の利用範囲が拡大する。
【0025】
なお、本実施の形態においては、保護素子としてツェナーダイオードを用いる形態を示したが、これに限るものではなく、電流が流れる逆電圧が低いガリウムリン系のダイオード等、LED1を逆方向の電圧から保護できる他の保護素子を用いた形態であってもよい。
【0026】
【発明の効果】
第1発明においては、発光装置に備える保護部品をチップ状に構成することで、保護部品をリード線に接続する工程が簡略化され、保護部品を別工程で製造し、リード線に接続させて発光装置に組み込むことにより、発光装置の製造時間が短縮される。また、基板上に保護素子を実装して保護部品を構成することにより、発光装置が半田付けされる際の熱が保護素子まで伝わりにくくなり、保護素子が熱で損傷する可能性が低下して、発光装置の耐熱性が向上する。
【0027】
第2発明においては、保護部品は、基板上の電極と保護素子との接続部分が樹脂で覆われているため、発光装置の製造工程で接続部分が切断されることがなく、発光装置の製造の歩留まりが向上する。
【0028】
第3発明においては、保護素子は、発光素子に逆並列に接続されたツェナーダイオードであるため、交流電圧または静電気などによる逆方向の電圧および順方向の過大な電圧に対して発光素子が保護され、発光装置の耐電圧特性が向上する。
【0029】
第4発明においては、保護素子は、2個のツェナーダイオードを互いに逆極性にして直列接続されているため、発光素子に係る順方向および逆方向の電圧が正確に規定される。
【0030】
第5発明においては、窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光素子の耐電圧特性が向上され、窒化ガリウム系半導体発光素子の耐電圧の低さのために窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光装置がこれまで用いられていなかった、高電圧および静電気が多発する機器に対して窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光装置を利用することが可能となり、窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光装置の利用範囲が拡大する等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発光装置の構成を示す正面図である。
【図2】保護部品の詳細を示した平面図および正面図である。
【図3】本発明の発光装置の回路図である。
【図4】LEDを発光素子とした従来の発光装置の構成を示す正面図である。
【図5】特許文献2に開示された発光装置の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
1 LED(発光素子)
2 保護部品
21 ツェナーダイオード(保護素子)
22 基板
23 電極
3 第1リード線
4 第2リード線
Claims (5)
- 発光素子と、該発光素子の正極及び負極に各接続された2本のリード線と、前記発光素子に並列に2本の前記リード線間に接続されており、前記発光素子に印加される逆方向電圧に対して前記発光素子を保護する保護部品とを備える発光装置において、
前記保護部品は、
基板と、
該基板の表面に実装された保護素子と、
前記基板上に形成され、前記保護素子の正極及び負極が各接続された2個の電極と
を備え、
前記保護素子は、前記基板を介して2本の前記リード線から熱的に離隔され、
2個の前記電極が2本の前記リード線に各接続されていることを特徴とする発光装置。 - 前記保護部品は、前記保護素子の正極及び負極と2個の前記電極との接続部分が透光性樹脂にて覆われていることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記保護素子は、前記発光素子に逆並列に接続されているツェナーダイオードであることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記保護素子は、互いに逆極性にして直列接続された2個のツェナーダイオードであることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記発光素子は、窒化ガリウム系半導体発光素子であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の発光装置。
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