JP4345852B2 - 発光ダイオード装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオードを備えた発光ダイオード装置に関するものであり、たとえば車両用表示装置における照明用光源として用いて好適である。

従来の発光ダイオード装置としては、たとえば、表面実装型発光ダイオードとそれを保持固定する支持体とから構成され、支持体が回路基板に実装されると、回路基板から発光ダイオードへ支持体を介して電力が供給されるものがある（特許文献１参照）。
特開２００６−１２８４１５号公報

従来の発光ダイオード装置が、たとえば車両用表示装置の照明用に用いられる場合を考える。車両用表示装置は、たとえば文字板と、文字盤の裏側に文字板と重ねて配置された導光板と、導光板の裏側、つまり文字板と反対側に配置された回路基板とを備えている。発光ダイオード装置は、導光板の端面から導光板内へ光を入射させるようにして、言い換えると発光ダイオードからの光の照射方向を導光板の面沿い方向と一致させて、回路基板に実装されている。導光板に入射した発光ダイオードからの光は導光板により拡散反射されて文字板方向に出射して文字板を透過照明する。この場合、導光板は、そのほぼ全域において均一な照度で発光し、いわゆる面状光源として機能している。

導光板による文字板の照明効率を高める、つまり導光板から文字板に向かって出射する光を高効率で文字板照明に利用するためには、導光板を文字盤の裏面にできるだけ接近させる、密着させることが望ましい。これを実現するためには、発光ダイオード装置が回路基板に実装された状態において、発光ダイオード装置の回路基板と反対側の端部が導光板の文字板側表面よりも文字板側へ突き出すことを抑制しなければならない。

従来の発光ダイオード装置の場合、支持体および支持体に固定された導電部材が、面実装型発光ダイオードの文字板側端面よりも文字板側へ突き出している。このため、文字板と発光ダイオード装置との干渉を避けるための方策として、一つには導光板と文字板とを離すこと、二つ目には導光板と文字板は密着させ文字板の発光ダイオード装置と対応する部分を部分的に全面側に突き出させることが考えられる。しかし、導光板と文字板とを離すことは、発光ダイオードが発する光の利用率が低下し、それを補うために発光ダイオードへの駆動電流を高めて発光ダイオードの輝度を高める、あるいは発光ダイオード装置の個数を増やす等の処置が必要となる。一方、文字板を部分的に全面側に突き出させることは、車両用表示装置としての見映えを損なう恐れがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、発光ダイオード装置の支持体の形状に工夫を凝らして、文字板を一様な平面状としつつ文字板と導光板とを密着させて配置させることができる発光ダイオード装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。

本発明の請求項１に記載の発光ダイオード装置は、発光ダイオードと、発光ダイオードを電気的に導通しつつ保持するホルダと、を備え、発光ダイオードはホルダが外部の電気回路である回路基板に実装されることにより回路基板と導通される発光ダイオード装置であって、ホルダは、絶縁材質から形成されたハウジングとハウジングに保持固定された導電性部材から形成されたリードとから構成され、リードは、その一端に発光ダイオードに接続される第１電極面を、他端に回路基板に接続される第２電極面をそれぞれ備え、ハウジングは、第２電極面側から第１電極面側に向かう方向における端面である第１端面および第１電極面と略平行な端面である第２端面に開口する凹部を備え、第１電極面は凹部内に露出され、発光ダイオードは凹部内に収容保持され且つ第１電極面に電気的に接続され、発光ダイオードにおける第１端面側の端面である第３端面は第１端面と略同一平面上にあり、ハウジングの凹部は、第２端面に開口し且つ第１電極面と発光ダイオードとの接合部に臨む切り欠き部を備えることを特徴としている。

上述した構成によれば、発光ダイオード装置が第２電極面を介して回路基板に実装された状態で、ハウジングの第２電極面から第１電極面側に向かう方向における端面である第１端面、すなわち発光ダイオード装置の回路基板と反対側の端面は、発光ダイオードの第１端面側の端面である第３端面と同一面上にある。すなわち、発光ダイオード装置が回路基板に実装された状態での発光ダイオード装置の回路基板と反対側の端部、言い換えると文字板側の端部が発光ダイオードの第３端面となる。通常、発光ダイオード装置の発光ダイオードと導光板の入射面である端面との位置関係は、発光ダイオードから発せられた光を確実に入射させるために、発光ダイオードの輪郭線が導光板の端面の輪郭線内に包含されるように設定されている。これにより、本発明の請求項１に記載の発光ダイオード装置においては、その文字板側の端部は、導光板の入射面である端面よりも回路基板側、すなわち導光板の文字板側表面よりも回路基板側に位置している。したがって、導光板を文字板の裏面に密着させても、発光ダイオード装置が文字板の裏面に干渉することがない。以上により、文字板を一様な平面状としつつ文字板と導光板とを密着させて配置させることができる発光ダイオード装置を提供することができる。さらに、上述の構成によれば、ホルダの第２端面側から見ると、切り欠き部を介して第１電極面と発光ダイオードとの接合部が見える。これにより、発光ダイオード装置の製造工程において、発光ダイオードをホルダにはんだ付けで接合した後に、接合状態を目視で確認することができる。

本発明の請求項２に記載の発光ダイオード装置は、発光ダイオードは表面実装型発光ダイオードであることを特徴としている。

表面実装型発光ダイオードは体格が小さいので、それを本発明による発光ダイオード装置の効果、つまり発光ダイオード装置の文字板側端面を導光板の文字板側表面よりも回路基板側に位置させることを確実に実現させることができる。

本発明の請求項３に記載の発光ダイオード装置は、凹部の第１端面とは反対側の面である底面における発光ダイオードと重ならない部分には、第１端面側に突出する凸部が設けられることを特徴としている。

発光ダイオード装置において、発光ダイオードとリードとの接合、すなわち第１電極面との接合方法としては、通常ははんだ付けが適用されている。同様に、発光ダイオード装置と回路基板との接合、すなわち第２電極面と回路基板との接合方法もはんだ付けによっている。発光ダイオードが既に接合されている発光ダイオード装置を回路基板にはんだ付けで接合する際に、溶融はんだの熱が第２電極面から第１電極面に熱伝導されて第１電極面の温度が上昇し、第１電極面と発光ダイオードとの接合部のはんだが溶融し発光ダイオードが第１電極面に対して相対移動する可能性がある。そこで、上述の構成とすれば、発光ダイオード装置を回路基板への実装工程において第１電極面と発光ダイオードとの接合部のはんだが溶融しても、発光ダイオードは底面の凸部に当接して移動が規制される。したがって、発光ダイオード装置を回路基板への実装工程において、発光ダイオードがホルダに対して相対移動することを抑制することができる。

本発明の請求項４に記載の発光ダイオード装置は、ハウジングの第１端面は発光ダイオードと反対側に向かって張り出す面積拡大部を備えることを特徴としている。

ホルダにおいて、ハウジングは、リードを保持固定するとともに、凹部において発光ダイオードを保持する機能を果たしている。したがって、第１端面における発光ダイオードと反対側部分の形状は、リードを保持固定するのに必要十分であればよい。

一般的に、電子部品の回路基板への実装工程において、各電子部品を回路基板上の所定位置へ移動させ配置する作業は、真空ノズルの先端に電子部品を吸引保持して行っている。発光ダイオード装置の場合、真空ノズルにより吸引保持させる部分としては第１端面が最適であるが、第１端面形状が、上述したようにリードを保持固定するのに必要十分な形状である場合には、吸引し難くなる可能性がある。そこで、本発明の請求項５に記載の発光ダイオード装置のように面積拡大部を設けた構成とすれば、真空ノズルにより確実に発光ダイオード装置を吸引保持することができる。

以下、本発明による発光ダイオード装置を、自動車に搭載されるコンビネーションメータ１００の照明用光源に発光ダイオードモジュール１に適用した場合を例に、図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
コンビネーションメータ１００は、自動車車室内運転席前方のインストルメントパネル内に配置され、自動車の運転に必要な情報や自動車各部の作動状態に関する情報を、その文字板１０１上に形成された各種計器、指示灯、警告灯を介して運転者に向けて表示している。発光ダイオードモジュール１は、この文字板１０１を透過照明するための光源として用いられている。

先ず、コンビネーションメータ１００の構成について、主に文字板１０１とその透過照明用の発光ダイオードモジュール１にかかわる部分の構成について説明する。

コンビネーションメータ１００において、その前面側、すなわち運転者側には文字板１０１が配置されている。文字板１０１は、たとえば透光性を有する樹脂材料等からいた薄板状に形成されている。文字板１０１の表面あるいは裏面には、印刷等により各種計器、指示灯、警告灯などが形成されている。文字板１０１の裏側には、導光板１０２が配置されている。導光板１０２は文字板１０１に略密着させて配置されている。導光板１０２は、透光性を有する樹脂材料から略板状に形成されている。導光板１０２は、入射した発光ダイオードモジュール１が発する光、詳しくは発光ダイオードモジュール１が備える発光ダイオード２が発する光を文字板１０１の裏面に導いて、文字板１０１に向けて出射させるためのものである。導光板１０２の裏側には、図１に示すように、回路基板１０３が配置されている。回路基板１０３は、たとえばガラスエポキシ樹脂基板等から形成され、発光ダイオードモジュール１をはじめ、他の電子部品１０４が多数実装されてコンビネーションメータ１００の電気回路を構成している。発光ダイオードモジュール１が回路基板１０３に実装された状態において、発光ダイオード２の光の照射方向は、図１において左向き、つまり文字板１０１と導光板１０２の積層方向に直交する方向となっている。発光ダイオード２から発せられた光は、図１中において矢印で示すように進行する。

次に、発光ダイオード装置である発光ダイオードモジュール1の構成について、図面に基づいて説明する。

発光ダイオードモジュール１は、図２に示すように、発光ダイオード２と、発光ダイオードを電気的に導通しつつ保持するホルダ３とから構成されている。ホルダ３は、回路基板１０３上に実装されている。したがって、発光ダイオードモジュール１において、発光ダイオード２は、ホルダ３を介して回路基板１０３と電気的に導通している。

発光ダイオード２は、いわゆる表面実装型のチップタイプの発光ダイオードが用いられている。発光ダイオード２は、図２に示すように、電極２１を２個と発光面２２を備えている。

ホルダ３は、絶縁材質、たとえば樹脂材料から形成されたハウジング４と、ハウジング４に保持された導電性部材、たとえば銅径金属から形成されたリード５とから構成されている。リード５は、帯状の銅系金属板から、図３に示すように、略Ｌ字状に形成されている。リード５は、その一端に（図３において上端に）発光ダイオード２の電極に接続される第１電極面５１を、他端に（図３において下端に）回路基板１０３に接続される第２電極面５２を備えている。発光ダイオード２は、２個の電極２１を備えているので、それに対応して、ホルダ３はリード５を２個備えている。ホルダ３は、ハウジング４を樹脂材料により成型加工により作る際に、その成形型内に２つのリード５をインサート成型することによりハウジング４にリード５を保持固定させている。

次に、ホルダ３の構成について説明する。

ハウジング４は、第２電極面５２から第１電極面５１へ向かう方向、つまり図３において、下から上へ向かう方向における端面である第１端面４１および第１電極面５１と平行な端面である第２端面４２に開口する凹部４３を備えている。ホルダ３において、リード５の第１電極面５１は、図２に示すように、凹部４３内に露出している。発光ダイオード２は、この凹部４３内に収容保持されると同時に、発光ダイオード２の各電極２１は、対応するリード５の第１電極面５１にそれぞれ電気的に接続されている。この凹部４３には、ハウジング４の第２端面４２に開口し且つ第１電極面５１に臨む切り欠き部４４が設けられている。本発明の第１実施形態による発光ダイオードモジュール１のホルダ３は２個のリード５を備えているので、切り欠き部４４は、図２に示すように、各リード５に対応して２個設けられている。本発明の第１実施形態による発光ダイオードモジュール１においては、発光ダイオード２の各電極２１とリード５の第１電極面５１との接合ははんだ付けにより行われている。また、ホルダ３において、リード５の第２電極面５２は、図２に示すように、ハウジング４の下面４５から露出している。

発光ダイオードモジュール１において、つまり発光ダイオード２がホルダ３にはんだ付けされた状態において、発光ダイオード２におけるハウジング４の第１端面４１側の端面である第３端面としての端面２３は、図３に示すように、ハウジング４の端面４１と同一平面上にある。発光ダイオードモジュール１において、発光ダイオード２による光の照射方向は、図１に示すように、文字板１０１の面沿い方向と一致する方向、言い換えると、回路基板１０３の面沿い方向と一致する方向となっている。

本発明の第１実施形態による発光ダイオードモジュール１では、ホルダ３の形状を、上述したような形状、すなわち、発光ダイオード２におけるハウジング４の第１端面４１側の端面である第３端面としての端面２３は、図３に示すように、ハウジング４の端面４１と同一平面上にあるように構成した。一般に、発光ダイオードモジュール１は導光板１０２に対して、発光ダイオードモジュール１の発光ダイオード２の発光面２２を導光板１０２の入射面１０２ａに対向させて配置されている。発光ダイオード２から発せられる光をできるだけ多く導光板１０２へ入射させるために、発光ダイオードモジュール１は、発光ダイオード２の発光面２２の輪郭線は、導光板１０２の入射面１０２ａの輪郭線よりも内側にあるようにして配置されている。このため、本発明の第１実施形態による発光ダイオードモジュール１の場合、ホルダ３の第１端面４１も導光板１０２の入射面１０２ａと重なっており、入射面１０２ａよりも文字板１０１側に突き出すことがない。言い換えると、一様な平面状に形成された文字板１０１と導光板１０２とを密着させて積層しても、発光ダイオードモジュール１が文字板１０１と干渉することがない。以上により、文字板１０１をとしつつ文字板１０１と導光板とを密着させて配置させることができる発光ダイオード装置を提供することができる。

また、本発明の第１実施形態による発光ダイオードモジュール１では、ホルダ３の凹部４３に、ハウジング４の第２端面４２に開口し且つ第１電極面５１に臨む切り欠き部４４を設けている。発光ダイオード２は、その電極２２を第１電極面５１へはんだ付けすることによりホルダ３に電気的に接合されている。本発明の第１実施形態による発光ダイオードモジュール１においては、この電極２２と第１電極面５１とのはんだ付け接合部を、図１に示すように、切り欠き部４４を介して容易に目視で確認することができる。すなわち、発光ダイオード２のこの電極２２と第１電極面５１との間にはんだＳが明瞭に介在していれば、両者が確実にはんだ付けされていることになる。

（第２実施形態）
図４に、本発明の第２実施形態による発光ダイオードモジュール１の上面図を示す。図４は、図２中のＩＶ矢視図である。

本発明の第２実施形態による発光ダイオードモジュール１では、第１実施形態による発光ダイオードモジュール１に対して、ホルダ３の形状、詳しくはハウジング４の形状を変更している。すなわち、ハウジング４の第１端面４１に、図４に示すように、発光ダイオード２と反対側へ、つまり図４において上側へ張出す面積拡大部４５を設けている。面積拡大部４５は、第１実施形態による発光ダイオードモジュール１のホルダ３の第１端面４１に対して略半円形状に突き出させ、且つ第１端面４１と同一面上に形成されている。

ところで、回路基板１０３に発光ダイオードモジュール１や各種電子素子１０４を実装する工程に置いて、先ず、発光ダイオードモジュール１や各種電子素子１０４を回路基板１０３の所定位置に配置する必要がある。発光ダイオードモジュール１や各種電子素子１０４をそれら供給基地（図示せず）から回路基板１０３上へ移動させる作業は、真空ノズル（図示せず）の先端部に各部品を吸着保持して運ぶことにより行われる。この作業を円滑に実施するためには、各部品は、真空ノズルの先端部よりも広い平面部分を有している必要がある。

本発明の第２実施形態による発光ダイオードモジュール１では、ホルダ３の第１端面４１に面積拡大部４５を設けて、ホルダ３の第１端面４１の面積を拡大しているので、発光ダイオードモジュール１の供給基地において、真空ノズルにより容易且つ確実に吸着保持することができる。

（第３実施形態）
図５に、本発明の第２実施形態による発光ダイオードモジュール１の断面図を示す。図５は、図３に相当する。

本発明の第３実施形態による発光ダイオードモジュール１では、第１実施形態による発光ダイオードモジュール１に対して、ホルダ３の形状、詳しくはハウジング４の形状を変更している。すなわち、ハウジング４の凹部４３の底面４３ａ上における発光ダイオード２と重ならない部分に、図５に示すように、第１端面４１側へ突出する凸部４６を設けている。凸部４６は、図６に示すように、発光ダイオード２に対応した位置に２個設けられている。

発光ダイオードモジュール１を回路基板１０３に実装する工程において、発光ダイオードモジュール１の第２電極面５２と回路基板１０３の図示しない電気導体部とははンだ付けで接合される。このとき、溶融したはんだの熱が第２電極面５２から第１電極面５１における発光ダイオード２との接合部へ熱伝導により伝達され、発光ダイオード２と第１電極面５１との接合部のはんだが溶融し、発光ダイオード２がホルダ３に対して変位する可能性がある。

本発明の第３実施形態による発光ダイオードモジュール１では、上述したように実装工程において発光ダイオード２と第１電極面５１との接合部のはんだが溶融することがあっても、発光ダイオード２が、図５において左側へ移動することは、発光ダイオード２が凸部４６に当接して抑制される。したがって、発光ダイオードモジュール１を回路基板１０３に実装する工程において、発光ダイオード２と第１電極面５１との接合部のはんだが溶融しても、発光ダイオード２の移動を阻止して、発光ダイオード２とホルダ３との位置関係を正常に維持できる発光ダイオードモジュール１を提供することができる。

（第４実施形態）
図７に、本発明の第４実施形態による発光ダイオードモジュール１の断面図を示す。図７は、図３に相当する。

以上説明してきた各実施形態において、ホルダ３のハウジング４は一体的に形成されている。本発明の第４実施形態による発光ダイオードモジュール１では、ホルダ３のハウジングを分離した２個の部品から形成している。すなわち、本発明の第４実施形態による発光ダイオードモジュール１は、図７に示すように、リード５の第１電極面５１およびその近傍部分を保持するとともに発光ダイオード２を保持固定しているハウジング４と、リード５の第２電極面５２およびその近傍部分を保持するハウジング６とを備えている。

この場合、ホルダ３において、２個のリード５は、両ハウジング４、６を結合する構造部材としての機能をも果たしている。

このように、ハウジングを分離した２個の部品から形成すれば、２個のリード５を連結部（図示せず）で結合された１個の部品として形成するとともに、この連結部を両ハウジング４、６の間に露出させ、リード５を両ハウジング４、６の樹脂成型時にインサート成型すれば、両リード５の位置関係を正確に維持することができる。そして、上述の露出したリード５の連結部は、両ハウジング４、６の樹脂成型後に容易にプレス加工等で除去することができるので、両リード５を容易に電気的に絶縁することができる。

本発明の第１実施形態による発光ダイオードモジュール１が適用されたコンビネーションメータ１００の断面図である。 本発明の第１実施形態による発光ダイオードモジュール１の正面図である。 図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 本発明の第２実施形態による発光ダイオードモジュール１の上面図であり、図２中のＩＶ矢視図に相当する。 本発明の第３実施形態による発光ダイオードモジュール１の断面図である。 図５中のＶＩ矢視図である。 本発明の第４実施形態による発光ダイオードモジュール１の断面図である。

符号の説明

１ 発光ダイオードモジュール（発光ダイオード装置）
２ 発光ダイオード
２１ 電極
２２ 発光面
２３ 第３端面
３ ホルダ
４ ハウジング
４１ 第１端面
４２ 第２端面
４３ 凹部
４３ａ 底面
４４ 切り欠き部
４５ 面積拡大部
４６ 凸部
５ リード
５１ 第１電極面
５２ 第２電極面
６ ハウジング
１００ コンビネーションメータ
１０１ 文字板
１０２ 導光板
１０２ａ 入射面
１０３ 回路基板
１０４ 電子素子
Ｓ はんだ

Claims (4)

1. 発光ダイオードと、
   前記発光ダイオードを電気的に導通しつつ保持するホルダと、を備え、
   前記発光ダイオードは前記ホルダが外部の電気回路である回路基板に実装されることにより該回路基板と導通される発光ダイオード装置であって、
   前記ホルダは、絶縁材質から形成されたハウジングと該ハウジングに保持固定された導電性部材から形成されたリードとから構成され、
   前記リードは、その一端に前記発光ダイオードに接続される第１電極面を、他端に前記回路基板に接続される第２電極面をそれぞれ備え、
   前記ハウジングは、前記第２電極面側から前記第１電極面側に向かう方向における端面である第１端面および前記第１電極面と略平行な端面である第２端面に開口する凹部を備え、
   前記第１電極面は前記凹部内に露出され、
   前記発光ダイオードは前記凹部内に収容保持され且つ前記第１電極面に電気的に接続され、
   前記発光ダイオードにおける前記第１端面側の端面である第３端面は前記第１端面と略同一平面上にあり、
   前記ハウジングの前記凹部は、前記第２端面に開口し且つ前記第１電極面と前記発光ダイオードとの接合部に臨む切り欠き部を備えることを特徴とするとする発光ダイオード装
   置。
2. 前記発光ダイオードは表面実装型発光ダイオードであ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。
3. 前記凹部の前記第１端面とは反対側の面である底面における前記発光ダイオードと重ならない部分には、前記第１端面側に突出する凸部が設けられることを特徴とする請求項1または請求項２のどちらか一つに記載の発光ダイオード装置。
4. 前記ハウジングの前記第１端面は前記発光ダイオードと反対側に向かって張り出す面積拡大部を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項３のいずれか一つに記載の発光ダイオード装置。

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