JP6071743B2

JP6071743B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP6071743B2
Application number: JP2013104846A
Authority: JP
Inventors: 田中　克幸; 克幸田中
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2033-05-17
Also published as: JP2014225601A

Description

本発明は、ホルダとモジュール基板上にＬＥＤを実装した発光モジュールとを有する発光装置に関し、さらに詳しくはこの発光モジュールをホルダに固定するための構造に関する。

最近では高出力の発光モジュールを使った発光装置が普及してきている。発光装置に含まれる発光モジュールは、セラミック基板や短絡しないように表面を絶縁加工した金属基板のように熱伝導性や反射特性が良好なモジュール基板上に、複数のＬＥＤダイ（ベアチップのＬＥＤ）を実装し、ＬＥＤダイを蛍光樹脂で被覆したものであることが多い。このとき、発光モジュールは小型であるためいったん大型の基板に発光モジュールを固定し、この大型の基板とともに発光モジュールをホルダ又はハウジングと一体化させることがある。

例えば特許文献１の図３に示されているＬＥＤモジュール（発光装置）は、基板２（モジュール基板）上にＬＥＤ素子３を実装したＬＥＤ部材４（発光モジュール）がベース板５（大型の基板）上に配置され、このＬＥＤ部材４が樹脂ハウジング７で覆われている。ここでＬＥＤ部材４は、特許文献１の図２に示されるように、樹脂ハウジング７に取り付けられている突出付勢部８によりベース板５に押さえつけられるようにして固定されている。また特許文献２の図１には、基板１１（モジュール基板）上にＬＥＤ素子１２を有するＬＥＤモジュール１（発光モジュール）が、台座２（大型の基板）の取付面２ａにねじで固定されている様子が示されている。

特開２０１２−９４５６６号公報（図２、図３）特開２０１２−１２９１４４号公報（図１）

特許文献１及び特許文献２の発光モジュール（ＬＥＤ部材４及びＬＥＤモジュール１）はそれぞれ大型の基板（ベース板５及び台座２）上に固定されていた。これらの大型基板の主な機能は発光モジュールの支持固定であるので、他に支障がなければ大型基板を省きたい。また、特許文献１の発光装置（ＬＥＤモジュール）は樹脂ハウジング７に発光モジュール（ＬＥＤ部材４）を固定する機構を備え、特許文献２の発光装置は発光モジュール（ＬＥＤモジュール１）をねじ止めする構造を有していた。すなわちそれぞれの発光装置は発光モジュールを固定する構造が複雑になっていた。

そこで本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、部品点数が少なく、発光モジュールを固定する構造が簡単な発光装置を提供することを目的とする。

本発明の発光装置は、モジュール基板上にＬＥＤを実装した発光モジュールと前記発光モジュールを固定するためのホルダとを有する発光装置において、前記モジュール基板は
、平面視したとき略正方形であり、その上面に形成され、円形のダム材で囲まれた発光部と、対向する二つの角部に形成された切り欠きとを備え、前記ホルダは、中央に形成された開口を備えるとともに、前記ホルダの下面に、前記モジュ−ル基板を固定するための固定用ボスと、前記切り欠きに当接する位置決めピンと、前記モジュール基板の辺に当接するガイドと、前記リード線を挟み込んで固定する張力止めとを備え、前記角部以外の二つの角部には、リード線が取り付けられ、前記モジュール基板は、前記ホルダの下面に取り付けられ、前記固定用ボスの先端部の熱かしめにより固定されていることを特徴とする。

前記固定用ボスは、前記ガイドと一体的に形成されていても良い。

前記固定用ボスは、前記発光モジュールの前記切り欠きを備えた前記角部をはさむ位置に形成されていても良い。

本発明の発光装置はホルダとＬＥＤを実装した発光モジュールからなる。ホルダの下面には熱かしめのための固定用ボスがあり、この固定用ボスにあわせて発光モジュールを配置したら、固定用ボスの先端部を加熱変形し発光モジュールをかしめることによりホルダに固定する。すなわち本発明の発光装置は発光モジュールの固定にあたり、支持用の基板やねじ止めや抑え機構を必要としない。以上のように本発明の発光装置は、部品点数が少なく、発光モジュールを固定する構造が極めて簡単になる。

本発明の実施形態として示す発光装置の組立図。図１に示したホルダの底面図。本発明の実施形態として示す発光装置の底面図。図３に示す発光装置の要部断面図。

以下、添付図１〜４を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。

先ず図１により発光装置１００の部品構成を説明する。図１は発光装置１００の組立図である。図１に示されるように、ホルダ１０１は略円盤状で中央に開口１０１ａがある。また周辺部には取り付け穴１０１ｂもある。発光モジュール１０２は、ホルダ１０１の下側からはめ込み、後述する熱かしめによりホルダ１０１に固定する。発光装置１００は、発光モジュール１０２に電力を供給すると開口１０１ａから上方に向かって発光する。ホルダ１０１の上部には配光を制御するためのレンズ等を取り付けても良い。

発光モジュール１０２はモジュール基板１０５上に円形のダム材１０３を備えている。ダム材１０３の内側の領域には蛍光樹脂１０４が充填されている。なおダム材１０３の内側の領域には複数のＬＥＤダイ４０１（図４参照）が実装され、蛍光樹脂１０４で被覆されている。また発光モジュール１０２には電力供給用のリード線１０６が取り付けられている。

次に図２から図４により発光モジュール１０２の固定構造について説明する。先ず図２によりホルダ１０１の底面の構造を説明する。図２はホルダ１０１の底面図である。なお図２において、ホルダ１０１の底面には段差があるため、もっとも奥に位置する面と固定用ボス２０１にハッチングを掛けている。ホルダ１０１の開口１０１ａの周りには発光モジュール１０２（図１参照）を位置決めするためのガイド２０２と位置決ピン２０３がある。

ガイド２０２は４個あり、それぞれ固定用ボス２０１を備えている。それぞれの固定用ボス２０１は発光モジュール１０２を取り付けたときに発光モジュール１０２の辺と接触する位置に形成されている。このとき２個の固定用ボス２０１が発光モジュール１０２の
角部をはさんで近接する位置に形成されている（残りの２個の固定用ボス２０１も同様）。このように固定用ボス２０１を配置することにより、後述する熱かしめ部３０１（図３、４参照）の高さを低くできる。またホルダ１０１の底部にはリード線１０６（図１参照）を保持固定するための張力止め２０４が２個ある。なおガイド２０２、位置決めピン２０３及び張力止め２０４は、ホルダ１０１の最奥の面から突出している一部分である。

続いて図３により、ホルダ１０１への発光モジュール１０２の固定方法及び構造を、組立手順に従って説明する。図３は発光装置１００の底面図である。まずガイド２０２と位置決めピン２０３に従ってホルダ１０１の底面に発光モジュール１０２を取り付ける。なお発光モジュール１０２はモジュール基板１０５の二つの角部に１／４円形の切り欠きが形成されており、この切り欠き部に位置決めピン２０３が当接する。

ホルダ１０１の底面に発光モジュール１０２を取り付けたら、熱かしめにより発光モジュール１０２をホルダ１０１に固定する。このとき固定用ボス２０１（図２参照）の先端部を加熱して変形させ、熱かしめ部３０１を形成し、モジュール基板１０５の底面を押さえる。なおリード線１０６は張力止め２０４とホルダ１０１に挟まれて保持固定され、さらにホルダ１０１の周辺部をくぐるようにしてホルダ１０１の外側に出ている。

前述のように、本実施形態では、発光モジュール１０２に含まれるモジュール基板１０５の辺に接触するように設けられた固定用ボス２０１を使って、発光モジュール１０２をホルダ１０１に熱かしめで固定していた。しかしながら熱かしめをする位置はモジュール基板１０５の辺部に限られない。例えばモジュール基板１０５の角部にある位置決め用の切り欠き部で熱かしめを行っても良い。ところがこの切り欠き部はモジュール基板１０５のねじ止めに使われることもあるのでサイズを大きくせざるを得ない。このためモジュール基板の角部にある切り欠け（又はねじ止め用の穴）を使って熱かしめを行うと熱かしめ部の高さが高くなることがある。これに対し本実施形態のように辺部で熱かしめを行うと、前述のように熱かしめ部３０１（図３、４参照）の高さを低くできる。

最後に図４により熱かしめ部３０１の周りの構造を説明する。図４は熱かしめ部３０１回りの要部断面図である。ホルダ１０１、ガイド２０２及び熱かしめ部３０１は高い寸法精度が得られるＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）からなり、熱かしめ部３０１の直径は約３ｍｍで高さは約１ｍｍである。これに対しセラミックからなるモジュール基板１０５は厚さが０．３ｍｍ程度なので、熱かしめでも十分な固定強度が得られる。熱かしめ部３０１は、前述のように固定用ボス２０１（図２参照）の先端部を加熱変形して形成したものなので、熱かしめ部３０１とガイド２０２の間には熱かしめ後に残った固定用ボス２０１（図２参照）の一部分２０１ａが存在する。なおガイド２０２上に固定用ボス２０１の一部２０１ａと熱かしめ部３０１とが一体的に形成されているので、この構造によりこの部分の強度が増すという効果が得られる。

またモジュール基板１０５上にはＬＥＤダイ４０１がダイボンディングされ、ＬＥＤダイ４０１はワイヤ４０２で他のＬＥＤダイ（図示せず）やモジュール基板１０５上の電極（図示せず）と接続している。ダム材１０３はシリコーン樹脂からなり、幅が１ｍｍ程度で高さが０．７ｍｍ程度である。蛍光樹脂１０４は、シリコーン樹脂に蛍光体を混練して硬化させたものであり、ダム材１０３に囲まれた領域に充填され、ＬＥＤダイ４０１を被覆している。

なお発光装置１００ではホルダ１０１の下面に発光モジュール１０２を固定していたが、ホルダ上面に発光モジュールを固定しても良い。この場合は熱かしめのための固定用ボスはホルダの上に形成し、ホルダの開口を介してモジュール基板の底面にヒートシンクが当るようにすれば良い。

また発光モジュール１０２はダム材１０３を備え、ＬＥＤダイ４０１を蛍光樹脂１０４で被覆する構成であった。しかしながらモジュール基板上に小型のＬＥＤパッケージ（チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）ともいう）を配列させても良い。また発光モジュールにＬＥＤ駆動回路が実装されていても良い。

１００…発光装置、
１０１…ホルダ、
１０１ａ…開口、
１０１ｂ…取り付け穴、
１０２…発光モジュール、
１０３…ダム材、
１０４…蛍光樹脂、
１０５…モジュール基板、
１０６…リード線、
２０１…固定用ボス、
２０１ａ…熱かしめ後に残った固定用ボスの一部分、
２０２…ガイド、
２０３…位置決めピン、
２０４…張力止め、
３０１…熱かしめ部、
４０１…ＬＥＤダイ、
４０２…ワイヤ。

Claims

モジュール基板上にＬＥＤを実装した発光モジュールと前記発光モジュールを固定するためのホルダとを有する発光装置において、
前記モジュール基板は、
平面視したとき略正方形であり、
その上面に形成され、円形のダム材で囲まれた発光部と、
対向する二つの角部に形成された切り欠きとを備え、
前記ホルダは、
中央に形成された開口を備えるとともに、
前記ホルダの下面に、前記モジュ−ル基板を固定するための固定用ボスと、
前記切り欠きに当接する位置決めピンと、
前記モジュール基板の辺に当接するガイドと、
前記リード線を挟み込んで固定する張力止めとを備え、
前記角部以外の二つの角部には、リード線が取り付けられ、
前記モジュール基板は、前記ホルダの下面に取り付けられ、前記固定用ボスの先端部の熱かしめにより固定されている
ことを特徴とする発光装置。
前記固定用ボスは、前記ガイドと一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記固定用ボスは、前記発光モジュールの前記切り欠きを備えた前記角部をはさむ位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。