JP6597675B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置に関する。

従来では、特許文献１に記載のように、導電性部材を保持する樹脂ホルダをインサート成形により形成した発光装置が知られている。また、特許文献１では、導電性部材に対して、リフロー加工により発光素子、抵抗素子等を取り付けることについても開示されている。

特開２０１０−２０５７８７号公報

特許文献１に記載の発光装置においては、発光素子と接続端子が上下に重なる位置に配置されている。そのため、発光素子からの熱が接続端子の収容される空間にこもりやすく、放熱性の点で問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、放熱性に優れた発光装置を提供することにある。

上記の課題は、本発明に係る発光装置によれば、電気回路を構成する導電性部材と、前記導電性部材の一部をインサートすることにより前記導電性部材を保持する保持部材と、前記導電性部材に取り付けられる発光素子と、を備え、前記導電性部材は、前記保持部材にインサートされる回路部と、該回路部と接続し、前記発光素子が取り付けられる電極パッドと、前記導電性部材を外部の電源と接続する接続端子と、を備え、前記回路部は、前記電極パッドを前記接続端子と接続しており、前記保持部材は、前記回路部を保持し、一方の端部から前記接続端子が延出する実装部と、一方の端部が開口された中空の箱体に形成され、前記実装部から延出する前記接続端子を前記中空の箱体の内部に収容する収容部と、を備え、前記実装部の一方の端部が前記収容部の他方の端部と接続されており、前記保持部材において、前記発光素子が取り付けられる側の面を上面とし、該上面の反対側の面を下面とし、前記上面から前記下面に至る方向を下方向とし、前記下面から前記上面に至る方向を上方向としたときに、前記回路部から前記実装部の下面にかけて上下方向に延在する孔が形成されており、前記回路部と前記実装部の下面の間の距離は、前記回路部と前記実装部の上面の間の距離よりも大きいことにより解決される。
上記の発光装置によれば、実装部と収容部が上下に重ならない位置に設けられているため、実装部の熱が収容部にまで伝わりにくくなる。そのため、収容部の中に熱がこもりにくくなる。これにより、発光装置の放熱性を高めることができる。
また、保持部材の成形時に実装部を支持する支持部材を取り除いた際にできる孔と、実装部との距離を離すことによって、孔から浸入した水等の液体が導電性部材まで到達することを抑制できる。これにより、発光装置の防水性を高めることができる。

上記の発光装置において、前記実装部の上面と前記収容部の上面とが略同一平面上にあり、前記導電性部材は、前記電極パッドが前記接続端子よりも上方にあると好適である。
このように、実装部と収容部の上面を略同一平面としたことにより、実装部に発光素子を取り付けるためのリフロー加工が容易となる。

上記の発光装置において、前記孔は、閉塞部材により閉塞されると好適である。
こうすることで、保持部材の成形時に実装部を支持する支持部材を取り除いた際にできる孔からの水等の液体の浸入を抑制できる。これにより、発光装置の防水性を高めることができる。

上記の発光装置において、前記実装部は、ヒートシンク部を有すると好適である。
こうすることで、実装部からの放熱性を向上できる。これにより、発光装置の温度上昇を抑制し、安定性を高めることができる。

上記の発光装置において、前記導電性部材は、前記回路部と前記接続端子との間に、上下方向に延出した上下延出部を有し、前記上下延出部の一端が前記回路部と連結され、前記上下延出部の他端が前記接続端子と連結されていると好適である。
こうすることで、発光装置の設計自由度を高めることができる。

本発明によれば、発光装置の放熱性を高めることができる。
本発明の一側面によれば、実装部に発光素子を取り付けるためのリフロー加工が容易となる。
本発明の一側面によれば、発光装置の防水性を高めることができる。
本発明の一側面によれば、実装部における放熱性を向上できる。
本発明の一側面によれば、発光装置の設計自由度を高めることができる。

量産工程において製造される導電性部材ロットの一例を示す図である。 図１のII-II断面図である。 導電性部材ロットに保持部材をインサート成形した状態を示す図である。 第１の実施形態に係る発光装置の基板部の上面図である。 第１の実施形態に係る発光装置の基板部の側面図である。 第１の実施形態に係る発光装置の基板部の底面図である。 第１の実施形態に係る発光装置の本体部の上面図である。 第１の実施形態に係る発光装置の本体部の側面図である。 第１の実施形態に係るカバー部材の上面図である。 図９のX-Xにおける、カバー部材の断面図である。 第１の実施形態に係る発光装置の上面図である。 第１の実施形態に係る発光装置の側面図である。 変形例に係る発光装置の基板部の底面図である。 第２の実施形態に係る発光装置の側面図である。 第３の実施形態に係る発光装置の側面図である。

以下、図１乃至図１５を参照しながら、本発明の実施の形態（以下、本実施形態）に係る発光装置について説明する。発光装置は、例えば車両の内装等に搭載されるものである。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。すなわち、以下に説明する部材の形状、寸法、配置等については、本発明の趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
また、以下では、発光装置において発光素子が取り付けられる面を上面、上面と接続する面を側面、上面と対向する面を下面とする。そして、上面から下面に至る方向を下方向、下面から上面に至る方向を上方向とする。

［第１の実施形態］
図１乃至図１２を参照しながら、第１の実施形態に係る発光装置１の製造工程と、発光装置１の構成について説明する。

［第１の工程］
図１に示されるように、まず、導電性材料からなる導電性部材ロット１０を形成する。例えば、導電性部材ロット１０は、型成形により形成されることとしてもよいし、打ち抜き成形と曲げ加工により形成されることとしてもよい。
なお、導電性材料には、銅、鋼、アルミニウム等の金属を用いることとしてよい。

図１に示されるように、導電性部材ロット１０には、１つの発光装置１に用いられる導電性部材１１が連結部１５により複数連結されている。
図１及び図２に示されるように、それぞれの導電性部材１１は、回路部１２、電極パッド１３（第１接続部の一例）、接続端子１４（第２接続部の一例）、及び上下延出部１７を有する。
そして、導電性部材１１は、回路部１２と接続端子１４の高さが異なるようにクランク状に屈曲した部分を有する。以下、導電性部材１１の各部の構成について説明する。

電極パッド１３には、ＬＥＤ等の発光素子、抵抗素子等のデバイスが取り付けられる。
接続端子１４は、水平方向に延出し、外部の電源回路や制御回路と接続する端子となる。
上下延出部１７は、上下方向に延出し、その上端が回路部１２と接続し、その下端が接続端子１４と接続する。
回路部１２は、水平方向に延出し、上下延出部１７と電極パッド１３とを接続する。

また、図２に示されるように、導電性部材ロット１０は、電極パッド１３の下部を支持する柱状の支持部材１８により支持される。

［第２の工程］
次に、図３に示されるように、導電性部材１１をインサートした状態で樹脂材料を射出成形することで（すなわちインサート成形により）、保持部材２０を形成する。保持部材２０は、導電性部材１１が支持部材１８により支持された状態で成形される。
樹脂材料には、例えば液晶ポリマー、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等を用いることとしてよい。
なお、保持部材２０は、各導電性部材１１に対して１つずつ成形されるものであり、保持部材２０の構成の詳細については後述する。

［第３の工程］
保持部材２０が成形されると、導電性部材ロット１０の連結部１５を、保持部材２０の近傍の切断箇所２４において切断する。これにより、図４乃至図６に示す基板部２が製造される。

図４乃至図６に示されるように、基板部２は、導電性部材１１と保持部材２０からなる。導電性部材１１の構成については上述した通りであるため、以下では保持部材２０の構成について説明する。

図４乃至図６に示されるように、保持部材２０は、実装部２１と収容部２２からなる。

実装部２１は、上面に電極パッド１３を保持するとともに、電極パッド１３に接続する回路部１２の少なくとも一部が埋設されている。
また、図５及び図６に示されるように、実装部２１の電極パッド１３が形成される箇所の下方においては、回路部１２から実装部２１の下面にかけて孔１９が形成されている。この孔１９は、成形後の保持部材２０から支持部材１８を取り除く際に形成されるものである。
なお、回路部１２と実装部２１の下面の間の距離（ｄ１）は、回路部１２と実装部２１の上面の間の距離（ｄ２）よりも大きい。
こうすることにより、水等の液体が孔１９を通じて保持部材２０の内部に浸入した場合にも、導電性部材１１にまで到達しにくくなる。

また、図６に示されるように、保持部材２０にはヒートシンク部５１が形成されている。このヒートシンク部５１には、それぞれ並行に配列した複数のフィン（板状部材）が形成されており、外気との接触面積を増やすことにより、保持部材２０の放熱性を高めている。
本実施形態においては、孔１９を避ける位置に複数のヒートシンク部５１を形成しているが、ヒートシンク部５１の態様は図６に示すものに限られるものではない。

収容部２２は、中空形状をなし、その内部に接続端子１４が収容されている。

図５に示されるように、側面視において、実装部２１の上面と、収容部２２の上面との高さは略一致している。
これにより、後述する電極パッド１３に電子素子を取り付ける際のはんだペーストの塗布やリフロー加工を行いやすくしている。

また、実装部２１において、上面の電極パッド１３に対向する部分には開口部が形成されており、開口部から電極パッド１３が露出した状態となっている。そして、回路部１２は、その主な部分が実装部２１に埋設されている。

図４乃至図６に示されるように、実装部２１の側面には、爪部２３が形成されている。
なお、本実施形態においては、実装部２１において、収容部２２と連結していない３つの側面のそれぞれに爪部２３が形成されている。爪部２３は、外側に凸の係合部である。
また、実装部２１の側面においては、導電性部材１１の露出部１６が保持部材２０の外側に露出している。
ここで、露出部１６及び爪部２３は、上面視において互いに重ならない位置に形成されている。

［第４の工程］
次に、基板部２に対し、発光素子３０及び抵抗素子３５等の電子素子を実装する電極パッド１３以外の箇所をマスクした状態で、はんだペーストを塗布する。

［第５の工程］
次いで、電極パッド１３の上に、発光素子３０及び抵抗素子３５等の電子素子を配置し、リフロー炉で加熱する。
これにより、図７及び図８に示されるように、基板部２に発光素子３０及び抵抗素子３５等の電子素子を実装した本体部３が製造される。

［第６の工程］
次に、本体部３に対しては、カバー部材４０を取り付ける。なお、本実施形態では、本体部３にカバー部材４０を取り付けたものを発光装置１とするが、これに限られず、カバー部材４０を取り付けていない状態の本体部３を発光装置としてもよい。

ここで、図９及び図１０を参照しながら、カバー部材４０の構成について説明する。カバー部材４０は、プラスチック、アクリル、硝子等により形成された透明部材とする。
なお、カバー部材４０は、その全体を透明部材により構成しなくともよく、後述するレンズ部４１のみを透明部材により構成することとしてもよい。

図９及び図１０に示されるように、カバー部材４０は、レンズ部４１が形成された上面部４２と、凹部４４が内面に形成された側面部４３を備える。
レンズ部４１は、上面部４２と一体に形成されてもよいし、上面部４２に形成された貫通孔に別体のレンズを嵌合させて構成してもよい。

上面部４２の裏面には下方に突出した第１当接部４８Ａ及び第２当接部４８Ｂが形成されている。第１当接部４８Ａ及び第２当接部４８Ｂはレンズ部４１を挟む位置に形成され、カバー部材４０が本体部３に取り付けられた際に、実装部２１の上面に当接する部位となる。
また、カバー部材４０において、上面部４２と対向する下面側は開口しており、この開口部分を第１開口部４５とする。
また、カバー部材４０において、側面の一部（図面における下側）も開口しており、この開口部分を第２開口部４７とする。

本実施形態では、カバー部材４０の第１開口部４５を、本体部３の実装部２１の上面に合わせ、且つ、カバー部材４０の第２開口部４７を、本体部３の収容部２２側に向けた状態で、カバー部材４０を本体部３に押し込む。これにより、カバー部材４０の凹部４４に、本体部３の爪部２３が嵌合し、カバー部材４０が本体部３に固定される。この際、カバー部材４０の第１当接部４８Ａ及び第２当接部４８Ｂがそれぞれ実装部２１の上面に当接することで、カバー部材４０のガタツキを抑制できる。
以上の工程により、図１１及び図１２に示される発光装置１が完成する。

以上説明した発光装置１によれば、発光素子３０が取り付けられる電極パッド１３を保持する実装部２１と、接続端子１４を収容する収容部２２が上下に重ならない位置に設けられているため、実装部２１の熱が収容部２２にまで伝わりにくくなる。そのため、収容部２２の中に熱がこもりにくくなる。これにより、発光装置１の放熱性を高めることができる。

また、実装部２１と収容部２２のそれぞれの上面を略同一平面としたことにより、実装部２１に発光素子３０を取り付けるためのリフロー加工が容易となる。

また、保持部材２０の成形時に導電性部材１１を支持する支持部材１８を取り除いた際にできる孔１９と、実装部２１の下面との距離を離すことによって、孔１９から浸入した水等の液体が導電性部材１１まで到達することを抑制できる。これにより、発光装置１の防水性を高めることができる。
また、実装部２１に、ヒートシンク部５１を設けることにより、実装部２１からの放熱性を向上できる。これにより、発光装置１の温度上昇を抑制し、安定性を高めることができる。

また、発光装置１において、導電性部材１１は、上下延出部１７と、上下延出部１７の一端と電極パッド１３を連結する回路部１２と、を有し、接続端子１４は、上下延出部１７の他端と連結するように構成することで、発光装置１の設計自由度を高めることができる。
ここで、上下延出部１７と回路部１２の接続角度、及び上下延出部１７と接続端子１４との接続角度は直角としてもよいし、直角以外の角度であってもよい。

また、上述したように、発光装置１の量産工程では、保持部材２０の側部から導電性部材１１の一部が露出部１６として露出することとなる。
しかしながら、図１１及び図１２に示されるように、発光装置１においては、カバー部材４０の側面部４３が、本体部３の実装部２１の側部の露出部１６を全て覆っている。そのため、発光装置１によれば、ショートの発生を抑制することができる。

また、図１１及び図１２に示されるように、発光装置１において、カバー部材４０は、発光素子３０に対向する位置に配されるレンズ部４１を有する。
こうすることで、カバー部材４０とレンズ部４１とを別々に構成する場合と比較して、発光装置１を小型化できる。

また、図１１及び図１２に示されるように、発光装置１において、保持部材２０の爪部２３と係合するカバー部材４０の凹部４４は、上面視にて、レンズ部４１とは重ならない位置に形成される。
こうすることで、仮にカバー部材４０の凹部４４に製造上の誤差が生じた場合でも、それがレンズ部４１に与える影響を低減できる。これにより、発光装置１の光学系の精度のばらつきを低減できる。

また、図１１及び図１２に示されるように、発光装置１において、爪部２３は、上面視にて、露出部１６とは重ならない位置に形成される。
こうすることで、露出部１６がカバー部材４０と保持部材２０の係合に干渉することを抑制できる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、図１３に示されるように、保持部材２０の下面に形成される孔１９を、塗料、樹脂等の閉塞部材５０を用いて閉塞するようにしてもよい。
こうすることにより、保持部材２０の内部に水等の液体が浸入することがないため、発光装置１の防水性を高めることができる。

また例えば、発光装置１は、複数の発光素子３０を備えていてもよい。また、発光素子３０には、ＬＥＤに限られず、蛍光灯、半導体レーザ等を用いてもよい。

［第２の実施形態］
次に、図１４を参照しながら、第２の実施形態に係る発光装置１Ａについて説明する。
第２の実施形態に係る発光装置１Ａは主に、保持部材２０Ａ、及び導電性部材１１Ａの構成において第１の実施形態に係る発光装置１と相違し、他の点では共通している。以下、上記の相違点について説明する。

まず、発光装置１Ａの保持部材２０Ａでは、実装部２１の上面と、収容部２２の上面の高さが異なる点で、発光装置１の保持部材２０と相違する。具体的には、実装部２１の上面が、収容部２２の上面よりも下方に位置している。

次に、発光装置１Ａの導電性部材１１Ａでは、導電性部材１１Ａの回路部１２と接続端子１４がフラットに接続されている。このようにすることで、導電性部材１１Ａに屈曲部が形成されないため、導電性部材１１Ａに応力の集中点の発生を抑制し、変形や折れの発生を防止できる。

なお、図１４に示されるように、発光装置１Ａにおいて、カバー部材４０の上面部４２は、側面視にて、収容部２２の上面部と略同一平面にある。
こうすることで、発光装置１の上面部を段差なく構成できる。これにより、発光装置１の意匠性を向上できる。

［第３の実施形態］
次に、図１５を参照しながら、第３の実施形態に係る発光装置１Ｂについて説明する。
第３の実施形態に係る発光装置１Ｂは主に、保持部材２０Ｂ及びカバー部材４０Ｂの構成において第２の実施形態に係る発光装置１Ａと相違し、他の点では共通している。以下、上記の相違点について説明する。

まず、発光装置１Ｂの保持部材２０Ｂは、実装部２１の側面に、回路部１２の延出方向に沿ったスライド溝２５が形成されている点で、保持部材２０Ａと相違する。
ここで、スライド溝２５は、露出部１６よりも下面側において、側面の一端から他端に渡って形成されている。
なお、スライド溝２５は、露出部１６が露出している保持部材２０Ｂの側面にそれぞれ形成されている。

そして、発光装置１Ｂのカバー部材４０Ｂは、側面部の内面に、スライド溝２５と係合する凸部４６が形成される点で、カバー部材４０と相違する。ここで、凸部４６は、側面部４３の内面から突出した、線状の突出部である。
また、カバー部材４０Ｂは、第２当接部４８Ｂが形成されていない点でもカバー部材４０と相違する。
そして、第３の実施形態に係る発光装置１Ｂでは、カバー部材４０Ｂを、保持部材２０Ｂに対しスライド溝２５に沿ってスライドして係合させるようにしたことで、保持部材２０Ｂに対しカバー部材４０Ｂを取り付けできる。
こうすることで、カバー部材４０Ｂの保持部材２０Ｂへの取り付けを容易にできる。

１ 発光装置
１Ａ 発光装置
１Ｂ 発光装置
２ 基板部
３ 本体部
１０ 導電性部材ロット
１１ 導電性部材
１１Ａ 導電性部材
１２ 回路部
１３ 電極パッド
１４ 接続端子
１５ 連結部
１６ 露出部
１７ 上下延出部
１８ 支持部材
１９ 孔
２０ 保持部材
２０Ａ 保持部材
２０Ｂ 保持部材
２１ 実装部
２１Ａ 上面部
２１Ｂ 側面部
２２ 収容部
２３ 爪部
２４ 切断箇所
２５ スライド溝
３０ 発光素子
３５ 抵抗素子
４０ カバー部材
４０Ｂ カバー部材
４１ レンズ部
４２ 上面部
４３ 側面部
４４ 凹部
４５ 第１開口部
４６ 凸部
４７ 第２開口部
４８Ａ 第１当接部
４８Ｂ 第２当接部
５０ 閉塞部材
５１ ヒートシンク部

Claims (5)

1. 電気回路を構成する導電性部材と、
   前記導電性部材の一部をインサートすることにより前記導電性部材を保持する保持部材と、
   前記導電性部材に取り付けられる発光素子と、を備え、
   前記導電性部材は、
   前記保持部材にインサートされる回路部と、
   該回路部と接続し、前記発光素子が取り付けられる電極パッドと、
   前記導電性部材を外部の電源と接続する接続端子と、を備え、
   前記回路部は、前記電極パッドを前記接続端子と接続しており、
   前記保持部材は、
   前記回路部を保持し、一方の端部から前記接続端子が延出する実装部と、
   一方の端部が開口された中空の箱体に形成され、前記実装部から延出する前記接続端子を前記中空の箱体の内部に収容する収容部と、を備え、
   前記実装部の一方の端部が前記収容部の他方の端部と接続されており、
   前記保持部材において、前記発光素子が取り付けられる側の面を上面とし、該上面の反対側の面を下面とし、前記上面から前記下面に至る方向を下方向とし、前記下面から前記上面に至る方向を上方向としたときに、
   前記回路部から前記実装部の下面にかけて上下方向に延在する孔が形成されており、
   前記回路部と前記実装部の下面の間の距離は、前記回路部と前記実装部の上面の間の距離よりも大きいことを特徴とする発光装置。
2. 前記実装部の上面と前記収容部の上面とが略同一平面上にあり、
   前記導電性部材は、前記電極パッドが前記接続端子よりも上方にあることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記孔は、閉塞部材により閉塞されることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記実装部は、ヒートシンク部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の発光装置。
5. 前記導電性部材は、前記回路部と前記接続端子との間に、上下方向に延出した上下延出部を有し、
   前記上下延出部の一端が前記回路部と連結され、
   前記上下延出部の他端が前記接続端子と連結されてい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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