JP3851911B2 - 発光ダイオードの固定装置及び固定構造 - Google Patents

Description

この発明は、特に車両用ランプに好適な発光ダイオードの固定装置及び固定構造に関する。

近年、発光ダイオードは長寿命でかつ省電力であることからあらゆる分野の光源として多く採用されつつある。このような発光ダイオードにおいては、その本体から延びるリード端子がベース部品に固定されたリードフレームとしての固定装置に半田付け等により接着されることでベース部品に対して固定されることが一般的である。また上記発光ダイオードにおいては、自身が発生する熱を効果的に放熱するべくリード端子を板状としたものが増えている。

ところで、発光ダイオードを例えば車両用ランプ等の光源として採用する場合、多数の発光ダイオードをベース部品に配列、固定して所定の光量及び発光面積を確保するようにしている。また、発光ダイオード固定後には点灯確認を行い、点灯不良品があればこれを交換するようにもしている。このような固定及び交換作業を容易にする等の理由から、前記固定装置の装置本体に発光ダイオードの一方のリード端子を差し込み、この状態で装置本体とは別体の係止具を用いて他方のリード端子を保持することで、発光ダイオードをベース部品に着脱可能に固定するように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−３３１６３５号公報

しかしながら上述の構成では、装置本体とは別体の係止具を用いて発光ダイオードを固定することから、部品点数の増加に伴うコストアップが生じるという問題がある。
そこでこの発明は、部品点数の増加を抑えた上で発光ダイオードの固定及び交換作業を容易にできる発光ダイオードの固定装置及び固定構造を提供する。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、板状のリード端子を有する発光ダイオードをベース部品に着脱可能に固定する固定装置において、装置本体に一体的に設けられる切り出し片を起立させ折り返すことでその先端が装置本体の表面に対向するように形成し、前記装置本体表面と切り出し片先端との間に差し込まれた前記リード端子を該装置本体と切り出し片の先端とで弾性的に挟持することを特徴とする。

この構成によれば、発光ダイオードのベース部品への固定は、予めベース部品に固定された当該固定装置の装置本体表面に沿ってこれと切り出し片先端との間にリード端子を差し込むことで行うことが可能となり、かつこの逆の手順で発光ダイオードをベース部品から取り外すことが可能となる。すなわち、発光ダイオードのリード端子が半田付け等により当該固定装置に接着される場合と比べて、リード端子が装置本体と切り出し片とにより機械的に保持されることで、発光ダイオードをベース部品に対して容易に着脱することが可能となる。

このとき、切り出し片先端のエッジをリード端子に食い込ませることで、リード端子における装置本体表面の面直方向での移動だけでなく、装置本体表面の面沿い方向での移動も効果的に規制することが可能となる。
しかも、リード端子を挟持する切り出し片が装置本体と一体的に設けられることで、当該固定装置の部品点数の増加を抑えることが可能となる。

請求項２に記載した発明は、前記装置本体に、これに前記リード端子を面接触させるべく該リード端子を付勢する弾性片を一体的に設けたことを特徴とする。

この構成によれば、発光ダイオード固定時に装置本体にリード端子を面接触させることが可能となり、発光ダイオードが発生する熱のリード端子からの放熱性を向上できると共に、当該固定装置とリード端子との接点信頼性を向上できる。

請求項３に記載した発明は、前記装置本体に、前記リード端子に設けられたノッチ部に係合する係止片を一体的に設けたことを特徴とする。

この構成によれば、発光ダイオード固定時に弾性係止片をノッチ部に係合させてリード端子の装置本体に対する位置決めを行うことが可能となると共に、リード端子の装置本体に対する移動を規制することが可能となる。

ここで、請求項４に記載した発明は、請求項１から請求項３の何れかに記載の固定装置を用いて発光ダイオードを固定することを特徴とする発光ダイオードの固定構造であり、この構造を多数の発光ダイオードが各種の振動にさらされるような車両の灯火器に採用することは特に有効であるといえる。

請求項１に記載した発明によれば、該発光ダイオードのベース部品への固定及び交換作業工数を削減できる。また、発光ダイオードの脱落や当該固定装置との接点不良を防止できる。さらに、部品コストの低減を図ると共に、発光ダイオード固定時の作業工数及び部品管理工数の低減を図ることができる。
請求項２に記載した発明によれば、発光ダイオードの放熱性及び接点信頼性を向上できる。
請求項３に記載した発明によれば、発光ダイオードのベース部品への固定作業を容易にできると共に、発光ダイオードの脱落や当該固定装置との接点不良をより効果的に防止できる。
請求項４に記載した発明によれば、多数の発光ダイオードが各種の振動にさらされるような車両の灯火器等においても、発光ダイオードの固定及び交換作業工数を削減できると共に、発光ダイオードの脱落や接点不良を防止できる。

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１，２において、符号１１，１２は例えば銅板等の導電性材料からなるアノード側及びカソード側のリードフレーム（固定装置）を示し、これら各リードフレーム１１，１２を介してＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）３０が樹脂等の絶縁性材料からなる不図示のベース部品に固定される。該ベース部品は例えば車両のテールランプ等の灯火器のハウジングであり、該ハウジング内にＬＥＤ３０が多数配列されることで所定の発光面積及び光量を確保している。

各ＬＥＤ３０は、それぞれ各極のリードフレーム１１又は１２を個別に用いてベース部品に固定される。各リードフレーム１１，１２は、正面視で概ね長方形状をなす平板状のフレーム本体（装置本体）１３の各部が切り起こされて、後に詳述するカール部１４、立壁部１５、弾性片１６、及び弾性係止片（係止片）１７等が形成されてなるものである。

各リードフレーム１１，１２は、それぞれのフレーム本体１３の長辺部分を所定の間隙Ｓ１をもって隣接させるようにして互いに平行に配置される。以下、各フレーム本体１３の上面（表面）と直交する方向を上下方向、各フレーム本体１３が互いに隣接する方向を左右方向、各フレーム本体１３間の中心線（左右方向の中心線）Ｃに沿う方向を前後方向として説明する。

各リードフレーム１１，１２は、前記中心線Ｃに対して左右勝手違い対称をなすもので、その前後端部にはそれぞれビス孔１８が形成され、該ビス孔１８に挿通されたビス１８ａを前記ベース部品に締め込むことで、各リードフレーム１１，１２がベース部品に固定される。ここで、各リードフレーム１１，１２は、その後端部内側縁に渡る切断容易な連結片１９を介して結合されており、ベース部品への固定時にはこれらを一部品として取り回し、かつベース部品への固定後には連結片１９を切徐して各リードフレーム１１，１２を独立させることが可能である。

この実施例におけるＬＥＤ３０は、上下方向で扁平な角形ブロック状の本体３１上に略半球状のレンズ部３２が一体形成されてなる周知のもので、その本体３１の下面両側部からはアノード側及びカソード側となる一対のリード端子３３，３４が導出される。

各リード端子３３，３４は本体３１の下面両側縁と略平行に設けられる板状のもので、これらが所定の間隙を有して互いに対向するように配置される。また、各リード端子３３，３４は、本体３１下面から下方に向かって延びた後に互いに離反する方向に屈曲して、各フレーム本体１３の上面と平行に配される比較的大判の平板部３５を形成している。なお、各リード端子３３，３４の上下方向に沿う部分には、その成形都合上、幅方向略中央部にスリットが形成されている。

各リード端子３３，３４の平板部３５は、その下面が対応するリードフレーム１１又は１２のフレーム本体１３の上面に面接触して該フレーム本体１３と通電可能となる。また平板部３５は、各リード端子３３，３４の下端部において互いに離反する方向に延びると共に幅広に形成されることで、フレーム本体１３との接触面積を拡大してＬＥＤ３０が発する熱の各リードフレーム１１，１２への放熱性を高めている。

平板部３５の先端部は、その上面視において前部及び後部が斜めにカットされることで概ね山形とされる。ここで、平板部３５の先端前部における前記カット部位をリード前案内部３７とする。また、平板部３５の先端頂部には、その上面視において本体３１側に向かって凹むように切り欠かれてなるノッチ部３８が形成される。

このようなＬＥＤ３０が、各平板部３５の延出方向を左右方向に沿わせるようにして各リードフレーム１１，１２の前後方向での中間部分に跨るように配置される。このとき、各リード端子３３，３４の平板部３５の下面を対応するリードフレーム１１又は１２のフレーム本体１３の上面に当接させることで、不図示の電源からの電力の供給を受けてＬＥＤ３０が点灯可能とされる。このときのＬＥＤ３０の各リードフレーム１１，１２に対する位置を、以下の説明ではＬＥＤ３０の固定位置とする。

図３を併せて参照して説明すると、各リードフレーム１１，１２の前後方向での中間部分には、左右方向外側の部位から切り起こされて上方に向かって延びた後、左右方向内側に湾曲しかつ下方に向かって折り返してなるカール部１４が形成される。該カール部１４は、フレーム本体１３と一体に打ち抜き形成された切り出し片１４ａをプレス成形等により所望の形状に形成してなるもので、その先端縁はフレーム本体１３の上面に概ね沿うようにしてこれと対向配置される。

カール部１４は、フレーム本体１３と共に平板部３５を挟持するためのもので、該カール部１４先端とフレーム本体１３上面との間には平板部３５の厚さよりも小さい間隙Ｓ２が形成され、該間隙Ｓ２内にこれを押し広げるようにカール部１４を弾性変形させつつ平板部３５を差し込むことで、該カール部１４とフレーム本体１３とで平板部３５を弾性的に挟持可能とされる。

ここで、カール部１４先端には、切り出し片１４ａを打ち抜いた際のエッジが残存しており、該エッジがカール部１４の弾性力により平板部３５上面に押し付けられこれに食い込むことで、カール部１４が平板部３５を強固に保持可能とされている。また、カール部１４先端後部には、後上がりとなるように斜めにカットされてなるエッジ後案内部２１が形成されている。

各平板部３５は、ＬＥＤ３０が前記固定位置にあるときにはその全幅に渡ってカール部１４とフレーム本体１３とにより挟持される。このときの板状端子のリードフレームに対する位置を、以下の説明では平板部３５の保持位置とすると、平板部３５の保持位置への差し込みは、該保持位置の後方からフレーム本体１３の上面に平板部３５の下面を当接させた状態で、該平板部３５を前方に向かって移動させるようにして行われる。

各リードフレーム１１，１２のフレーム本体１３の前部内側縁部には、これらの間の間隙Ｓ１内に張り出す張り出し部２２が形成され、かつ該張り出し部２２の後半部分は後方に向かって延びる帯状片１５ａを切り残すようにして切り欠かれる。この帯状片１５ａがその基部から立ち上がることで、上方に向かって延びる前記立壁部１５が形成されている。この立壁部１５は固定位置にあるＬＥＤ３０の本体３１の直ぐ前方に位置し、かつ該ＬＥＤ３０の本体３１前面に立壁部１５の後面が当接するようになっている。

図４を併せて参照して説明すると、各リードフレーム１１，１２のフレーム本体１３において、保持位置にある平板部３５よりも前方となる部位は、前方に向かって延びる帯状片１６ａを切り残すようにして切り欠かれる。この帯状片１６ａがその基部から立ち上がり後方に向かって折り返すことで、保持位置にある平板部３５をフレーム本体１３に向かって付勢する前記弾性片１６が形成されている。

この弾性片１６は、保持位置にある平板部３５の直ぐ前方にて起立した後に斜め下後方に向かって折り返し、その先端部には側面視略Ｖ字形状をなす押圧部２３が形成されてなる。この押圧部２３は、保持位置にある平板部３５の前後方向中央近傍に位置し、その下端とフレーム本体１３上面との間には、板状端部３５の厚さよりも小さい間隙Ｓ３が形成されている。すなわち、該間隙Ｓ３内にこれを押し広げるように弾性片１６を弾性変形させつつ平板部３５を差し込むことで、押圧部２３により平板部３５をこれとフレーム本体１３とを密接させるように押圧可能である。

図５，６を併せて参照して説明すると、カール部１４のフレーム本体１３からの起立部分には、該カール部１４の外側壁２４とフレーム本体１３とに渡るようにして開口部２５が形成される。この開口部２５は、外側壁２４後部から前方に向かって延びる帯状片１７ａを切り残すようにして切り欠かれ、この帯状片１７ａがその前端部に係止部２６を有する弾性係止片１７として形成される。

弾性係止片１７の係止部２６は、その上面視において左右方向内側に向かって略山形に突出するように形成されるもので、該係止部２６が保持位置にある平板部３５先端の前記ノッチ部３８に係合可能である。各リードフレーム１１，１２における係止部２６間の距離は、各リード端子３３，３４のノッチ部３８間の距離よりも若干小さくされており、したがって弾性係止片１７は、係止部２６をノッチ部３８に押し付けこれらの間の遊びを無くしつつ弾性的に係合させている。

次に、ＬＥＤ３０をベース部品に固定する際の手順について説明すると、まず、連結片１９により結合された状態の各リードフレーム１１，１２をベース部品にビス１８ａにより固定すると共に、ベース部品への固定後には連結片１９を切徐して各リードフレーム１１，１２を独立させる。このとき、各リードフレーム１１，１２を同時にかつ相対位置を正確に保ったままベース部品に固定することができるため、各リードフレーム１１，１２のベース部品への固定作業工数を大幅に削減できる。なお、各リードフレーム１１，１２の分割はＬＥＤ３０を取り付けた後に行ってもよい。

次いで、各リードフレーム１１，１２を介してＬＥＤ３０をベース部品に固定する際には、まず、ＬＥＤ３０を各リードフレーム１１，１２に対する固定位置よりも後方となる位置においてフレーム本体１３上に載置し、各リード端子３３，３４の平板部３５の下面を対応するリードフレームのフレーム本体１３の上面に当接させた状態で、つまり板状端子ひいてはＬＥＤ３０が上下方向で位置決めされた状態で、該ＬＥＤ３０を前方に向かって移動させる。

すると、平板部３５が、カール部１４先端後部に形成されたエッジ後案内部２１に導かれて、カール部１４先端とフレーム本体１３上面との間の間隙Ｓ２内に、これを押し広げるようにカール部１４を弾性変形させつつ差し込まれる。そして、各平板部３５が各リードフレーム１１，１２に対する保持位置まで差し込まれると、ＬＥＤ３０の本体３１前面が立壁部１５の後面に当接することで、該ＬＥＤ３０の平板部３５差し込み方向（前方）への移動が規制される。すなわち、ＬＥＤ３０が前後方向で位置決めされるのである。

また、平板部３５を差し込む際には、該平板部３５が自身の先端前部に形成されたリード前案内部３７をカール部１４外側壁２４及び弾性係止片１７に接触させつつ前記保持位置に向かって導かれると共に、平板部３５先端のノッチ部３８と弾性係止片１７の係止部２６とが係合することで、平板部３５ひいてはＬＥＤ３０のフレーム本体１３上面に沿う方向（すなわち前後左右方向）での移動及び回転が規制される。このようにして、ＬＥＤ３０が前記固定位置において位置決めされた状態でベース部品に固定されることとなる。

ＬＥＤ３０がベース部品に固定された状態では、カール部１４の弾性力に加え、弾性片１６の弾性力によっても平板部３５がフレーム本体１３に押し付けられることとなり、平板部３５と各リードフレーム１１，１２との間の通電が確実になると共に、各リード端子３３，３４からリードフレームへの伝熱性が高まる。

また、各平板部３５がカール部１４とフレーム本体１３とで弾性挟持された状態では、平板部３５にカール部１４先端のエッジが食い込むことで該平板部３５が強固に保持されることから、平板部３５ひいてはＬＥＤ３０のフレーム本体１３上面に沿う方向での移動が確実に抑えられる。同時に、各平板部３５と弾性係止片１７とがノッチ係合することにより、平板部３５ひいてはＬＥＤ３０のフレーム本体１３上面に沿う方向での移動がより確実に抑えられる。

ここで、ＬＥＤ３０のベース部品への固定は、所定の工具等を用いて各リードフレーム１１，１２にＬＥＤ３０を取り付けるようにして行い、かつこの逆の手順でＬＥＤ３０をベース部品から取り外すことが可能である。すなわち、ＬＥＤ３０の各リード端子３３，３４が半田付け等により各リードフレーム１１，１２に接着される場合と比べて、該ＬＥＤ３０をベース部品に対して容易に着脱することが可能である。

以上説明したように、上記実施例におけるリードフレーム１１，１２は、板状のリード端子３３，３４を有するＬＥＤ３０をベース部品に着脱可能に固定するものであって、フレーム本体１３に一体形成される切り出し片１４ａを起立させ折り返すことでその先端がフレーム本体１３の上面に対向するように形成されるカール部１４とし、フレーム本体１３上面とカール部１４先端との間に差し込まれたリード端子３３，３４をフレーム本体１３とカール部１４とで挟持するものである。

この構成によれば、ＬＥＤ３０のベース部品への固定は、予めベース部品に固定された当該リードフレーム１１，１２のフレーム本体１３上面に沿ってこれとカール部１４先端との間にリード端子３３，３４を差し込むことで行うことが可能となり、かつこの逆の手順でＬＥＤ３０をベース部品から取り外すことが可能となる。このように、ＬＥＤ３０をベース部品に対して比較的容易に着脱することが可能となることで、該ＬＥＤ３０のベース部品への固定及び交換作業工数を削減できるという効果がある。

このとき、カール部１４先端のエッジをリード端子３３，３４に食い込ませることで、リード端子３３，３４におけるフレーム本体１３表面の面直方向での移動だけでなく、フレーム本体１３表面の面沿い方向での移動も効果的に規制することが可能となるため、ＬＥＤ３０の脱落や当該リードフレーム１１，１２との接点不良を防止できるという効果がある。

しかも、リード端子３３，３４を挟持するカール部１４がフレーム本体１３と一体的に設けられることで、当該リードフレーム１１，１２の部品点数の増加を抑えることが可能となるため、部品コストの低減を図ると共に、ＬＥＤ３０固定時の作業工数及び部品管理工数の低減を図ることができるという効果がある。

また、上記リードフレーム１１，１２においては、フレーム本体１３に、これにリード端子３３，３４を面接触させるべく該リード端子３３，３４を付勢する弾性片１６を設けたことで、ＬＥＤ３０固定持にフレーム本体１３にリード端子３３，３４を面接触させることが可能となるため、ＬＥＤ３０が発生する熱のリード端子３３，３４からの放熱性を向上できると共に、当該リードフレーム１１，１２とリード端子３３，３４との接点信頼性を向上できるという効果がある。

さらに、上記リードフレーム１１，１２においては、フレーム本体１３に、リード端子３３，３４に設けられたノッチ部３８に係合する弾性係止片１７を設けたことで、ＬＥＤ３０固定時に弾性係止片１７をノッチ部３８に係合させてリード端子３３，３４のフレーム本体１３に対する各方向での位置決めを行うことが可能となるため、ＬＥＤ３０のベース部品への固定作業を容易にできるという効果がある。また、リード端子３３，３４のフレーム本体１３に対する各方向への移動を規制することが可能となるため、ＬＥＤ３０の脱落や当該リードフレーム１１，１２との接点不良をより効果的に防止できるという効果がある。
と共に、

ここで、上記リードフレーム１１，１２を用いてＬＥＤ３０を固定する固定構造においては、多数のＬＥＤ３０が各種の振動にさらされるような車両の灯火器への採用が特に有効であるといえる。

なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、例えば、カール部１４を形成する切り出し片１４ａは、フレーム本体１３と一体形成されるものでなく、別体の金属板を溶接等により接合したものであってもよい。また、カール部１４先端（切り出し片１４ａ先端）がフレーム本体１３の上面に沿うように形成されず、例えば波形に形成されたりしてもよい。そして、上記実施例における構成は一例であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

この発明の実施例におけるＬＥＤ及びリードフレームの斜視図である。 上記リードフレームの上面図である。 上記リードフレームの後面図である。 図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図２におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図３におけるＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

符号の説明

１１，１２ リードフレーム（固定装置）
１３ フレーム本体（装置本体）
１４ａ 切り出し片
１６ 弾性片
１７ 弾性係止片（係止片）
３０ ＬＥＤ（発光ダイオード）
３３，３４ リード端子
３８ ノッチ部

Claims (4)

1. 板状のリード端子を有する発光ダイオードをベース部品に着脱可能に固定する固定装置において、装置本体に一体的に設けられる切り出し片を起立させ折り返すことでその先端が装置本体の表面に対向するように形成し、前記装置本体表面と切り出し片先端との間に差し込まれた前記リード端子を該装置本体と切り出し片の先端とで弾性的に挟持することを特徴とする発光ダイオードの固定装置。
2. 前記装置本体に、これに前記リード端子を面接触させるべく該リード端子を付勢する弾性片を一体的に設けたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの固定装置。
3. 前記装置本体に、前記リード端子に設けられたノッチ部に係合する係止片を一体的に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光ダイオードの固定装置。
4. 請求項１から請求項３の何れかに記載の固定装置を用いて発光ダイオードを固定することを特徴とする発光ダイオードの固定構造。

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