JP5250513B2

JP5250513B2 - Ｌｅｄコネクタ

Info

Publication number: JP5250513B2
Application number: JP2009203991A
Authority: JP
Inventors: 憲司田貝
Original assignee: ケル株式会社; 株式会社クリオ
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2029-09-03
Also published as: JP2011054496A

Description

本発明は、遊技機等に搭載される光源装置に使用されるＬＥＤコネクタに関する。

ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とした光源装置は、近年あらゆる分野において使用されており、例えば、液晶表示装置用のバックライト装置、高い輝度が要求される自動車のヘッドライトやストップランプ、信号灯、または屋外用大型ディスプレイ等の用途への応用が進められている。このような光源装置について、配線基板の表面に複数のＬＥＤが実装されており、ＬＥＤはその配線基板を介して電気的に接続されているものが周知となっている（例えば、特許文献１を参照）。

上述したような光源装置の一例を光源装置１００として図７に示す。光源装置１００は、配線基板１１０と、ＬＥＤ１２０と、コネクタ１３０とを備えて構成され、配線基板１１０の表面に複数のＬＥＤ１２０及びコネクタ１３０が実装されている。ＬＥＤ１２０には、電気ケーブル１４０、コネクタ１３０、配線基板１１０を介して電力が供給され、この電力によりＬＥＤ１２０が発光するようになっている。

特開２００８−１８１７５０号公報

ところで、上述したように、配線基板の表面にＬＥＤ及びコネクタを実装する場合は、その部品点数が多く、実装工数がかかるという問題がある。また、配線基板の大きさや形状が変更されたときには、ＬＥＤやコネクタ等の部品を再利用することが困難となっている。そして、ＬＥＤは、高温状態になると発光効率及び発光輝度が低下するとともに寿命が短くなる等の問題が生じるため、その放熱性を良好にしておく必要があるという課題があった。

本発明はこのような問題及び課題に鑑みてなされたものであり、部品点数及び実装工数を削減し、部品の再利用を容易にするとともに、放熱性を向上させることが可能な光源装置に用いられるＬＥＤコネクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るＬＥＤコネクタは、レセプタクル側嵌合部（例えば、実施形態における嵌合突起部４３）を有するレセプタクルハウジングに、電気ケーブルが接続されるレセプタクルコンタクト（例えば、実施形態における雌コンタクト４２）を備えて構成されるレセプタクルコネクタと、前記レセプタクル側嵌合部と嵌合するプラグ側嵌合部（例えば、実施形態における嵌合凹部１７）を有するプラグハウジングに、ＬＥＤ光源が実装されて接続されるプラグコンタクト（例えば、実施形態における端子部２０）を備えて構成されるプラグコネクタとを備え、前記レセプタクルハウジングの前記レセプタクル側嵌合部と前記プラグハウジングの前記プラグ側嵌合部を嵌合させて前記レセプタクルコンタクトと前記プラグコンタクトを接触させることにより、前記ＬＥＤ光源と前記電気ケーブルを電気的に接続させるように構成される。そして、前記プラグコンタクトは、前記レセプタクルコンタクトと接触される接触部（例えば、実施形態における雄コンタクト２２）と、前記接触部に繋がって前記プラグハウジングの外方に露出するように形成され前記ＬＥＤ光源が実装される実装部（例えば、実施形態における平坦部）と、前記実装部に繋がって形成され前記プラグハウジングの外方に露出する端部を有する放熱部（例えば、実施形態における第１露出部２１、第２露出部２３）とを備え、前記プラグハウジングは、相手支持部材に形成される支持孔に嵌合されて固定支持可能に構成される。

なお、上記構成のＬＥＤコネクタにおいて、前記プラグハウジングは、絶縁材料樹脂により構成され、前記プラグコンタクトとインサートモールド成型により一体化成型されることが好ましい。また、前記プラグハウジングの表面に、前記プラグコンタクトに隣接して複数の凹部（例えば、実施形態における第１凹部１２）が設けられていることが好ましい。

以上、本発明に係るＬＥＤコネクタにおいては、プラグコネクタのプラグコンタクトの露出部（実装部）に直接ＬＥＤ光源を実装しているため、プラグコネクタを支持する相手支持部材さえあればよく、従来の配線基板が不要になる。配線基板が不要になることから、構成の変更が容易及び回路形成に必要な費用が不要になり、部材コストの低減が可能となる。そして、仕様変更等により配線基板に代替される相手支持部材の大きさ、形状等が変わっても各部品を上記支持部材から容易に着脱できるので、各部品を容易に再利用することができ、更に部品点数及び実装工数を削減することができる。

また、プラグコンタクトがプラグハウジングから外方に露出する端部を有する放熱部を備えていることによりプラグコネクタから放熱される熱量を大きくすることができる。そして、プラグハウジングが絶縁材料樹脂により構成されプラグコンタクトとインサートモールド成型されることにより、インサートされたプラグコンタクトがプラグハウジングと非常に良く密着するため、プラグコネクタの放熱性を向上させることができる。更に、プラグハウジングの表面に複数の凹部が設けられていることにより、表面積を大きくすることでプラグハウジングに熱が保持されにくい構造とすることが可能となり、放熱性を更に向上させることができる。

本発明に係るＬＥＤコネクタを備えた光源装置を示す概略構成図である。上記ＬＥＤコネクタを示す概略構成図であり、（ａ）は、上方（ケーブルに対して反対側）から見た斜視図、（ｂ）は、下方（ケーブル側）から見た斜視図である。上記ＬＥＤコネクタにおけるプラグコネクタを示した図であり、（ａ）は、上方から見た斜視図、（ｂ）は、下方から見た斜視図である。上記ＬＥＤコネクタにおけるプラグコンタクトにレセプタクルコネクタを接続させる様子を示した図であり、（ａ）は、上方から見た斜視図、（ｂ）は、下方から見た斜視図である。上記ＬＥＤコネクタを支持部材に支持させた様子を示す図であり、（ａ）は、上方から見た斜視図、（ｂ）は、下方から見た斜視図である。上記ＬＥＤコネクタを製造する行程におけるキャリアに接続されている状態を示す斜視図であり、（ａ）は、上方から見た斜視図であり、（ｂ）は、下方から見た斜視図である。（ａ）は、従来の光源装置を示す図であり、（ｂ）は（ａ）におけるコネクタ付近を拡大させた図である。

以下、本発明に係るＬＥＤコネクタの実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態におけるＬＥＤコネクタ１は、電圧を加えた際に発光する半導体素子である発光ダイオード（Light Emitting Diode、以下、ＬＥＤと称する）を備え、遊技機、自動車、または信号灯などに用いられるものである。ＬＥＤコネクタ１は例えば光源装置Ｌに複数設けることが可能となっており、図１に示すように、外部コネクタ５及びワイヤーハーネス２等を介して、電力を受信し、それぞれのＬＥＤコネクタ１に実装されている後述するＬＥＤ光源３０が発光するように構成されている。ワイヤーハーネス２は、複数のケーブル３を束ねて構成され、ＬＥＤコネクタ１は、それぞれのケーブル３の先端部分に実装される。ＬＥＤコネクタ１の斜視図を図２に示すが、以下の説明では、図２の紙面の上方（後述するプラグコネクタ１０に対してＬＥＤ光源３０が実装されている方向）を上方向、その反対方向を下方向として説明する。

ＬＥＤコネクタ１は、図２に示すように、絶縁材料製のプラグハウジング１１及び導電材料製の端子部２０を有するプラグコネクタ１０と、ＬＥＤ光源３０と、絶縁材料製のレセプタクルハウジング４４及び導電材料製の雌コンタクト４２を有するレセプタクルコネクタ４０とを備えて構成されている。レセプタクルコネクタ４０における雌コンタクト４２を備えた嵌合突起部４３をプラグハウジング１１の嵌合凹部１７に嵌合させ、端子部２０の雄コンタクト２２を雌コンタクト４２に嵌合させることにより、ケーブル３の電力をプラグハウジング１１及びＬＥＤ光源３０に伝達させることができる（後に詳述）。プラグハウジング１１の内部に端子部２０が設けられており、図３（ａ）のように、端子部２０の上面のみが露出した状態になっている。この端子部２０の露出された面にＬＥＤ光源３０が半田付けにより実装されている（後に詳述）。

プラグハウジング１１は、その形状が略直方体となっており、その表面に、第１凹部１２、第２凹部１３、第３凹部１４、切り欠き部１５、小孔部１６、嵌合凹部１７が形成されている。第１凹部１２は、プラグハウジング１１の上下面に複数設けられている。この第１凹部１２により、ＬＥＤ光源３０及び端子部２０からプラグハウジング１１を介して外部に放出される熱量を大きくし、ＬＥＤコネクタ１の放熱効果を上げることができるようになっている。更に、プラグハウジング１１の側面の上端には第２凹部１３が、側面の下端には第３凹部１４がそれぞれ設けられており、第２凹部１３及び第３凹部１４を後述する支持部材５０に掛けることにより、ＬＥＤコネクタ１を支持部材５０に固定支持させることが可能となる（後に詳述）。また、プラグハウジング１１には、図２、図３等に示すように、上面及び下面の四隅のうちの一つの隅に切り欠き部１５が設けられており、この切り欠き部１５により、ＬＥＤコネクタ１の向きが判別できるようになっている。嵌合凹部１７は、プラグハウジング１１の下方に開口して設けられ、小孔部１６は、嵌合凹部１７の側面に設けられている。小孔部１６及び嵌合凹部１７は、いずれも、プラグコネクタ１０にレセプタクルコネクタ４０を接続するために設けられている（後に詳述）。

また、プラグハウジング１１は、耐熱性に優れた熱伝導性の高い絶縁材料樹脂（例えば、ＰＰＳ樹脂等）により構成されている。このため、後述する金属製の端子部２０との密着性が非常に良く、更に、ＬＥＤ光源３０からの放熱性が向上でき、ＬＥＤの熱による劣化を抑えられるようになっている。更に、プラグハウジング１１は、その色彩が白色あるいはこれに近い薄い色になっており、これにより、ＬＥＤ光源３０を適切な色彩で発光させることができるようになっている。

端子部２０は、電気接続が可能な金属から構成され、雄コンタクト２２を備えて構成される。この雄コンタクト２２が後述するレセプタクルコネクタ４０の雌コンタクト４２に挿入されることにより端子部２０とケーブル３をレセプタクルコネクタ４０を介して電気的に接続することが可能となっている（図２及び図４参照）。雄コンタクト２２は、Ｒ端子２２ａ、Ｇ端子２２ｂ、Ｂ端子２２ｃ、及び接地端子２２ｄとを備えて構成されており、Ｒ端子２２ａ、Ｇ端子２２ｂ、Ｂ端子２２ｃはそれぞれ後に詳述するＬＥＤ光源３０の赤色ＬＥＤチップ３０ａ、緑色ＬＥＤチップ３０ｂ、青色ＬＥＤチップ３０ｃに対応して設けられ、電力が、ケーブル３及びＲ端子２２ａ、Ｇ端子２２ｂ、Ｂ端子２２ｃを介して、赤色ＬＥＤチップ３０ａ、緑色ＬＥＤチップ３０ｂ、青色ＬＥＤチップ３０ｃにそれぞれ送信される。赤色ＬＥＤチップ３０ａ、緑色ＬＥＤチップ３０ｂ、青色ＬＥＤチップ３０ｃは、電力を受信すると、それぞれ赤色、緑色、青色に発光するようになっている。

端子部２０の形状については、図３等に示すように、その中央部分からねじ曲げられて下方に延びるように上述したＲ端子２２ａ、Ｇ端子２２ｂ、Ｂ端子２２ｃ、及び接地端子２２ｄ（雄コンタクト２２）が設けられている。雄コンタクト２２の上方には上記中央部分から左右方向に延びるように平坦部が形成され、この平坦部の上面にＬＥＤ光源３０が実装される（後に詳述）。端子部２０は、平坦部の両端からそれぞれ下方に延びるように、そして下方に延びた部分から更に左右に延びるように形成されている。そして、この位置に、Ｒ端子２２ａ、Ｇ端子２２ｂ、Ｂ端子２２ｃそれぞれと連続する３個の凸部としてプラグハウジング１１から外方に露出される第１露出部２１と、接地端子２２ｄと連続して４個の凸部を有するフィン部としてプラグハウジング１１から外方に露出される第２露出部２３とが設けられる。この第１露出部２１及び第２露出部２３により、端子部２０から放熱される熱の熱量を大きくし、ＬＥＤコネクタ１の放熱効果を更に上げることが可能となっている。なお、これらの第１露出部２１及び第２露出部２３の形状、大きさ等は、任意に変更することが可能である。

ＬＥＤ光源３０は、赤色ＬＥＤチップ３０ａ、緑色ＬＥＤチップ３０ｂ、及び青色ＬＥＤチップ３０ｃを備えて構成されている。ＬＥＤ光源３０は、その下部が半田付けにより固定されており、赤色ＬＥＤチップ３０ａ、緑色ＬＥＤチップ３０ｂ、及び青色ＬＥＤチップ３０ｃは、それぞれ、Ｒ端子２２ａ、Ｇ端子２２ｂ、及びＢ端子２２ｃと電気的に接続されており、これらの端子２２ａ，２２ｂ，２２ｃを介してケーブル３から電力を受信するようになっている。

レセプタクルコネクタ４０は、ケーブル３の端部に接続されて設けられており、図２等に示すように、雌コンタクト４２と、小突起部４１及び嵌合突起部４３を有するレセプタクルハウジング４４とを備えて構成されている。小突起部４１は、嵌合突起部４３の側面から突出して設けられ、その突出断面が台形状になっている。雌コンタクト４２は、嵌合突起部４３の上面に設けられ、第１端子孔４２ａ、第２端子孔４２ｂ、第３端子孔４２ｃ、及び接地端子孔４２ｄから構成されており、ケーブル３の導電線と１対１に対応して電気的に接続されている。嵌合突起部４３は、その上面の面積が、プラグハウジング１１の嵌合凹部１７より若干小さい程度となっている。レセプタクルハウジング４４の下方からケーブル３の端部が挿入され、挿入された複数のケーブル３の導電部が電気的に雌コンタクト４２に接続されている。

そして、端子部２０の雄コンタクト２２における、Ｒ端子２２ａを第１端子孔４２ａに、Ｇ端子２２ｂを第２端子孔４２ｂに、Ｂ端子２２ｃを第３端子孔４２ｃに、接地端子２２ｄを接地端子孔４２ｄに、それぞれ挿入した状態で、嵌合突起部４３を嵌合凹部１７に嵌合させることができるようになっている。なお、嵌合突起部４３を嵌合凹部１７に嵌合させたときには、嵌合突起部４３の両端に設けられた小凸部４３ａが、嵌合凹部１７の両端部に設けられた小凹部１７ａに嵌るようになっている。

また、レセプタクルコネクタ４０をプラグコネクタ１０の下方から挿入すると、この小突起部４１がプラグハウジング１１の側面に設けられた小孔部１６に位置し、更にレセプタクルコネクタ４０を下方から押し込んだとき、小突起部４１が小孔部１６に嵌り小突起部４１が小孔部１６に引っ掛かった状態となる。従って、レセプタクルコネクタ４０を下方に引っ張ってもプラグコネクタ１０から抜けないようにすることができ、レセプタクルコネクタ４０をプラグコネクタ１０に電気的に接続させた状態で固定保持させることができる。

以上のように構成されたＬＥＤコネクタ１は、図５に示すように、例えば、支持部材５０に固定支持させることが可能になっている。支持部材５０は、支持孔５１及び引っ掛け部５２を有し、図５（ａ）に示すようにプラグハウジング１１の上端の第２凹部１３に引っ掛け部５２を掛け、プラグハウジング１１の下端の第３凹部１４の上端を支持部材５０の上面に載置させることにより、ＬＥＤコネクタ１が支持部材５０から抜けないようにし、ＬＥＤコネクタ１を支持部材５０に固定支持させることが可能になる。

このように、ＬＥＤコネクタ１は、従来のように、電気回路を備えた基板に実装する必要がなく、上記の支持部材５０のような支持手段があれば使用することができる。例えば、エポキシ板等の薄板に角窓を空け、その角窓にＬＥＤコネクタ１を何らかの手段で固定支持させて使用するようなこともできるが、このＬＥＤコネクタ１を支持させる支持手段としては、板状の物に限定されることはなく、ＬＥＤコネクタ１を嵌める孔部があれば、板状でない支持部材に支持させることも可能である。

以下でＬＥＤコネクタ１の製造方法について、図６を参照しながら簡潔に説明する。まず、プレス加工成形等により端子部２０が、２列に平行に延びるキャリア７０に多数繋がれた状態で一体的に製造される。キャリア７０には、端子部２０が繋がれている部分に上下に貫通する貫通孔７１が、そして、端子部２０とキャリア７０の間には切り目として形成されるノッチ７２が設けられており、貫通部７１により端子部２０をキャリア７０から切断する目印が得られ、ノッチ７２により端子部２０とキャリア７０の切断を容易に行うことができるようになっている。この端子部２０が多数繋げられたキャリア７０に対し、インサート樹脂モールド成形を行い、プラグハウジング１１をモールド成形させる。モールド成形されたプラグコネクタ１０（プラグハウジング１１及び端子部２０）は、キャリア７０に繋がれた状態でリール（不図示）により巻き取られ、巻き取られた状態で出荷される。

ＬＥＤ光源３０を実装するときには、図６（ｂ）に示すように、端子部２０をノッチ７２を介して所定個数だけキャリア７０から切り離し、プラグハウジング１１の上面から外方に露出した端子部２０に半田ペースト（不図示）を塗布し、この部分にＬＥＤ光源３０を表面実装する。そして、リフロー槽（不図示）に入れ半田を溶かし、冷却させた後、レセプタクルコネクタ４０及びケーブル３を接続して、ＬＥＤコネクタ１は完成する。

以上、上述した実施形態におけるＬＥＤコネクタ１は、ケーブル３、レセプタクルコネクタ４０、及び端子部２０を介して電力を受信するため、従来のように電気回路を備えた基板に実装する工程がなく、また、この種の基板自体が不要になる。よって、実装工数を大幅に削減でき、また、レセプタクルコネクタ４０及びケーブル３等各部品の再利用を容易に行うことができる。

また、上述した実施形態においては、レセプタクルコネクタ４０が雌コンタクト４２及び嵌合突起部４３を備え、プラグコネクタ１０が雄コンタクト２２及び嵌合凹部を備える例について説明したが、レセプタクルコネクタ４０及びプラグコネクタ１０が有するコンタクトの形状はこれに限定されるものではない。また、上記実施形態では、プラグハウジング１１が、第１〜第３凹部１２，１３，１４を備える例について説明したが、必ずしもこれらの凹部を備える必要はなく、プラグハウジング１１の形状もこれに限定されることはない。

そして、上述した実施形態では、ＬＥＤ光源３０が、赤色ＬＥＤチップ３０ａ、緑色ＬＥＤチップ３０ｂ、及び青色ＬＥＤチップ３０ｃを備えて構成されている例について説明したが、この構成に限定されることなく、１個、２個、もしくは４個以上のＬＥＤチップを備えたＬＥＤ光源、また、ＬＥＤ以外の発光素子を用いた光源に対しても本発明のＬＥＤコネクタ１を適用させることは可能である。

１ＬＥＤコネクタ
３ケーブル（電気ケーブル）
１０プラグコネクタ
１１プラグハウジング
１２第１凹部（凹部）
１７嵌合凹部（プラグ側嵌合部）
２０端子部（プラグコンタクト）
２２雄コンタクト（プラグコンタクト）
２３第２露出部（露出部）
３０ＬＥＤ光源（発光部）
４０レセプタクルコネクタ
４２雌コンタクト（レセプタクルコンタクト）
４３嵌合突起部（レセプタクル側嵌合部）
４４レセプタクルハウジング
５０支持部材
５１支持孔

Claims

レセプタクル側嵌合部を有するレセプタクルハウジングに、電気ケーブルが接続されるレセプタクルコンタクトを備えて構成されるレセプタクルコネクタと、
前記レセプタクル側嵌合部と嵌合するプラグ側嵌合部を有するプラグハウジングに、ＬＥＤ光源が実装されて接続されるプラグコンタクトを備えて構成されるプラグコネクタとを備え、
前記レセプタクルハウジングの前記レセプタクル側嵌合部と前記プラグハウジングの前記プラグ側嵌合部を嵌合させて前記レセプタクルコンタクトと前記プラグコンタクトを接触させることにより、前記ＬＥＤ光源と前記電気ケーブルを電気的に接続させるように構成され、
前記プラグコンタクトは、前記レセプタクルコンタクトと接触される接触部と、前記接触部に繋がって前記プラグハウジングの外方に露出するように形成され前記ＬＥＤ光源が実装される実装部と、前記実装部に繋がって形成され前記プラグハウジングの外方に露出する端部を有する放熱部とを備え、
前記プラグハウジングは、相手支持部材に形成される支持孔に嵌合されて固定支持可能に構成されることを特徴とするＬＥＤコネクタ。
前記プラグハウジングは、絶縁材料樹脂により構成され、前記プラグコンタクトとインサートモールド成型により一体化成型されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤコネクタ。
前記プラグハウジングの表面に、前記プラグコンタクトに隣接して複数の凹部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤコネクタ。