発光ユニット
【課題】より簡便な構成で、信頼性のより高い発光ユニットを提供する。
【解決手段】一端１０ａ側に設けられた光学レンズ部１ａと他端１０ｂ側に設けられた窪み部１ｂとを備え透光性材料により一体に形成されたユニットボディ１と、該ユニットボディ１の窪み部１ｂ内に収納され光学レンズ部１ａを介して光を放出させる固体発光素子たるＬＥＤ２を備えた実装基板３と、ＬＥＤ２と電気的に接続され窪み部１ｂ内から導出された電線４と、ユニットボディ１の窪み部１ｂ内に収納された実装基板３と電線４の一部とを窪み部１ｂ内に封止する封止樹脂部５とを有する発光ユニット１０であって、封止樹脂部５は、他端１０ｂ側から実装基板３側に向かって落ち窪んだ複数個の凹部５ａ，５ｂを有する。
【解決手段】一端１０ａ側に設けられた光学レンズ部１ａと他端１０ｂ側に設けられた窪み部１ｂとを備え透光性材料により一体に形成されたユニットボディ１と、該ユニットボディ１の窪み部１ｂ内に収納され光学レンズ部１ａを介して光を放出させる固体発光素子たるＬＥＤ２を備えた実装基板３と、ＬＥＤ２と電気的に接続され窪み部１ｂ内から導出された電線４と、ユニットボディ１の窪み部１ｂ内に収納された実装基板３と電線４の一部とを窪み部１ｂ内に封止する封止樹脂部５とを有する発光ユニット１０であって、封止樹脂部５は、他端１０ｂ側から実装基板３側に向かって落ち窪んだ複数個の凹部５ａ，５ｂを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、看板、サインや標識用の光源などに用いることが可能な発光ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、看板、サインや標識を発光表示させるため、たとえば、広告用の文字やロゴなどの形状をした取付パネルに複数個の発光ユニットを取り付けた発光装置を備え、各発光ユニットからの光で取付パネル全体を照射などさせることが行われている。
【０００３】
この種の発光装置に用いられる発光ユニットとして、たとえば、図６（ａ）に示すように、一端側に透光性材料よりなる光学レンズ部５１ａを備え、内部に光学レンズ部５１ａを介して光を放出する固体発光素子５２が実装された実装基板５３と、固体発光素子５２と電気的に接続された給電用の電線５４（図６（ｂ）を参照）の一部とを、弾性を有し且つ耐食性および耐熱性に優れた白色の合成樹脂でモールドしたユニットボディ５１内に収納したものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。なお、固体発光素子５２は、固体発光素子５２のパッケージ本体５２ｂの収納凹所５２ｂａ内に電線５４と図示していない接合部などを介して電気的に接続されるＬＥＤチップ５２ａを備えている。また、発光ユニット５１０は、図示していない取付パネルに発光ユニット５１０を取り付けることができるように、取付パネルの結合孔に係止する係止爪４３ａが先端部に形成された取付脚４３を発光ユニット５１０のユニットボディ５１に備えている。また、発光ユニット５１０は、ユニットボディ５１と電線５４との隙間が生ずることを抑制するブッシング部４１（図６（ｂ）を参照）を備えている。この発光装置５００は、上述の筐体内に配置させる代わりに、各発光ユニット５１０を広告用の文字やロゴに合わせた所定の形状の取付パネルに取付させて発光させることができる。
【０００４】
このような発光ユニット５１０を複数個備えた発光装置５００は、図６（ｂ）に示すように、電源ユニット５２６からの電力により各発光ユニット５１０の固体発光素子５２をそれぞれ発光させることにより、ネオン管などの光源と比較して寿命が長く、交換を行う頻度を少なくすることができる。また、発光装置５００は、各発光ユニット５１０を取付パネルの形状に合わせて比較的自由に所定の形状に配置させることができるため、施行も容易なことから普及し始めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３３２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述の発光ユニット５１０では、屋外で外部からの水分の浸入などを抑制するため、光学レンズ部５１ａの一部、固体発光素子５２が実装された実装基板５３および電線５４の一部をモールドしたポリエステルなどの合成樹脂からなるユニットボディ５１で封止している。発光ユニット５１０のユニットボディ５１全体を合成樹脂のモールドにより封止して形成する場合、発光ユニット５１０は、一般に、熱硬化性のポリエステルなどの合成樹脂が金属材料のように放熱性に優れたものではなく、合成樹脂の量も多いことから、ユニットボディ５１の形成に時間がかかる傾向にある。
【０００７】
そこで、発光ユニットは、一端側に設けられた光学レンズ部と他端側に設けられた窪み部とを備え透光性材料により予め一体に形成されたユニットボディと、該ユニットボディの窪み部内に固体発光素子や電線の一部を配置し、窪み部内を合成樹脂からなる樹脂材料で封止した封止樹脂部を設けた構成とすることが考えられる。すなわち、発光ユニットは、光学レンズ部に固体発光素子と電線の一部を収納するユニットボディの機能の一部を持たせた構成としている。これにより、発光ユニットは、光学レンズ部とユニットボディとが一体に形成されることになるので、簡便な構成で、外部からの水分の浸入などを抑制するための封止樹脂部を形成する樹脂材料の使用量を少なくさせることが可能となる。
【０００８】
しかしながら、発光ユニットは、光学レンズ部が固体発光素子からの光を効率よく透過させる必要があり、光学レンズ部に使用される透光性材料に制限がある。そのため、光学レンズ部と一体に形成されるユニットボディに使用される透光性材料の選択肢が少ない。また、発光ユニットは、光学レンズ部と一体に形成されたユニットボディの窪み部を封止する封止樹脂部に気密性や接着性などが求められる。そのため、発光ユニットは、ユニットボディに透光性材料として樹脂材料を用いて形成する場合でも、ユニットボディの樹脂材料と、窪み部内を封止する封止樹脂部の樹脂材料とは、熱膨張係数が異なる材料から構成されることになる。
【０００９】
ここで、発光ユニットは、固体発光素子の発光に伴い発熱し、発光ユニットのユニットボディの窪み部を封止する封止樹脂部が熱膨張・熱収縮する場合がある。そのため、発光ユニットには、光学レンズ部と一体的に形成されたユニットボディと比較して柔らかい封止樹脂部がユニットボディに規定され、封止樹脂部に変形が生ずる恐れがある。
【００１０】
特に、発光ユニットは、固体発光素子の高出力化に伴い固体発光素子の発熱量が大きくなる傾向にある。そのため、発光ユニットは、固体発光素子の発光時の発熱に伴う封止樹脂部の熱膨張や固定発光素子の消灯時における封止樹脂部の冷却に伴う熱収縮により、封止樹脂部の変形がより大きくなる恐れがある。
【００１１】
発光ユニットは、封止樹脂部の変形が内部に収納する実装基板を変位させることなどにより、固体発光素子から光学レンズ部を介して放射される光の光利用効率の低下や配光特性の変化を生じさせる恐れがある。また、発光ユニットは、封止樹脂部の変形により防水性が低下して、ユニットボディと、封止樹脂部との界面から水分が浸入する恐れも考えられる。
【００１２】
したがって、より簡便な構成で、信頼性のより高い発光ユニットが求められる現在においては、上述の発光ユニットの構成だけでは十分ではなく、更なる改良が求められている。
【００１３】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡便な構成で、信頼性のより高い発光ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の発光ユニットは、一端側に設けられた光学レンズ部と他端側に設けられた窪み部とを備え透光性材料により一体に形成されたユニットボディと、該ユニットボディの上記窪み部内に収納され上記光学レンズ部を介して光を放出させる固体発光素子を備えた実装基板と、上記固体発光素子と電気的に接続され上記窪み部内から導出された電線と、上記ユニットボディの上記窪み部内に収納された上記実装基板と上記電線の一部とを上記窪み部内に封止する封止樹脂部とを有する発光ユニットであって、上記封止樹脂部は、上記他端側から上記実装基板側に向かって落ち窪んだ複数個の凹部を有することを特徴とする。
【００１５】
この発光ユニットにおいて、上記ユニットボディは、上記封止樹脂部の成形時に上記封止樹脂部となる樹脂材料を上記窪み部内に注入する一対のゲート部が、上記窪み部を介して互いに対向する上記ユニットボディの側壁に備えられており、複数個の上記凹部は、上記他端側において、一対の上記ゲート部を結ぶ直線を対称軸として、線対称に設けてなることが好ましい。
【００１６】
この発光ユニットにおいて、上記凹部は、開口形状が円形となる柱状の空洞であることが好ましい。
【００１７】
この発光ユニットにおいて、上記封止樹脂部は、熱可塑性のホットメルト材料からなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の発光ユニットは、より簡便な構成で、信頼性のより高い発光ユニットを提供できるという顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態の発光ユニットを示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は概略斜視図、（ｃ）は概略下面図である。
【図２】同上における発光ユニットを備えた発光装置を示す概略説明図である。
【図３】同上における発光ユニットの主要製造工程を示す概略断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、同上における別の発光ユニットの要部を示す概略下面図である。
【図５】同上における発光ユニットの主要製造工程における要部の温度降下を示すグラフである。
【図６】従来例を示し、（ａ）は発光ユニットの概略断面図、（ｂ）は発光ユニットを備えた発光装置の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本実施形態の発光ユニット１０について図１ないし図５を参照しながら説明する。なお、各図において、同様の構成要素に対しては、同じ番号を付して重複する説明を省略している。
【００２１】
本実施形態の発光ユニット１０は、図１に示すように、一端１０ａ側に設けられた光学レンズ部１ａと他端１０ｂ側に設けられた窪み部１ｂとを備え透光性材料により一体的に形成されたユニットボディ１と、該ユニットボディ１の窪み部１ｂ内に収容され光学レンズ部１ａを介して光を放出させる固体発光素子たるＬＥＤ２を備えた実装基板３と、ＬＥＤ２のパッケージ本体２ｂの収納凹所２ｂａの内部に収納されたＬＥＤチップ２ａと電気的に接続されるとともに、窪み部１ｂから導出されたＬＥＤチップ２ａへの給電用の電線４，４と、ユニットボディ１の窪み部１ｂに収納された実装基板３と電線４，４の一部とを封止する封止樹脂部５とを有している。
【００２２】
特に、本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５が、他端１０ｂ側から実装基板３側に向かって落ち窪んだ複数個の凹部５ａ，５ｂを有している。
【００２３】
より具体的には、本実施形態の発光ユニット１０は、ユニットボディ１を一端１０ａ側に設けられた光学レンズ部１ａと、他端１０ｂ側に設けられた窪み部１ｂとを一体的に形成させた成形品としている。ユニットボディ１の成形品は、透光性材料として透光性樹脂材料たるアクリル樹脂を用いて形成させている。
【００２４】
また、本実施形態の発光ユニット１０に用いられるユニットボディ１は、直方体状のボディ本体部１ａｂから光学レンズ部１ａが円柱状に突出しており（図２を参照）、光学レンズ部１ａは、表面が内側に窪んだ、すり鉢状の凹面１ａａを形成している。光学レンズ部１ａは、ＬＥＤ２の光軸が光学レンズ部１ａの凹面１ａａの光軸と一致する形で、ＬＥＤ２と位置を合わせている。これにより、発光ユニット１０は、光学レンズ部１ａがＬＥＤ２から放射された光をＬＥＤ２の光軸に沿って発光するだけでなく、光学レンズ部１ａと空気などとの界面となる凹面１ａａで屈折などさせ発光ユニット１０の周囲にも放射させることが可能となる。
【００２５】
また、発光ユニット１０のユニットボディ１は、ＬＥＤ２から放射された光を効率よく光学レンズ部１ｂを介して発光ユニット１０の外部に放出することができるように、窪み部１ｂの内底面側にＬＥＤ２の発光面側と密着可能な平滑面１ａｄを備えている。ユニットボディ１は、平滑面１ａｄと、ユニットボディ１の窪み部１ｂの内底面側から突出させた突起部１ａｃとにより、ＬＥＤ２が実装された実装基板３を、ＬＥＤ２の発光面側と、ユニットボディ１の平滑面１ａｄとの間に隙間ができないように支持している。
【００２６】
本実施形態の発光ユニット１０に用いられるユニットボディ１は、図１（ｃ）に示すように、ＬＥＤ２の光が放射される一端１０ａ側とは反対の他端１０ｂ側の外形が、略２０ｍｍ×２０ｍｍの平面視矩形状であって内側に窪んだ窪み部１ｂを備えている。ユニットボディ１は、窪み部１ｂの側壁にユニットボディ１の窪み部１ｂ内から導出する各電線４をそれぞれ収納可能な切欠部１ｄが設けられている。切欠部１ｄは、平面視矩形状のユニットボディ１における窪み部１ｂを介して互いに対向する側壁に、それぞれ２箇所づつ設けている。また、ユニットボディ１は、ユニットボディ１の各電線４が導出する一対の側壁と直交する一対の側壁に、後述する発光ユニット１０の製造工程で、ユニットボディ１の窪み部１ｂ内を封止する樹脂材料が注入できるようにＵ字形状のゲート部１ｃをそれぞれ設けている（図１（ｂ）を参照）。なお、図１（ａ）は、図１（ｃ）におけるＡＡ断面を図示している。
【００２７】
本実施形態の発光ユニット１０におけるユニットボディ１の光学レンズ部１ａは、外形が円柱形状であって発光面において、内側に窪んだ、すり鉢状の凹面１ａａに形成しているが、これのみに限られるものではなく、所望の配光特性に合わせて、凸レンズ形状など種々の形状を選択すればよい。また、ユニットボディ１のボディ本体部１ａｂは、他端１０ｂ側の外形が平面視矩形状だけに限られず、円形状や多角形状であってもよい。
【００２８】
本実施形態の発光ユニット１０では、ＬＥＤ２から照射される光に対して透過率の優れたアクリル樹脂を用いてユニットボディ１を光学レンズ部１ａと一体に形成している。このようなユニットボディ１は、光学レンズ部１ａや窪み部１ｂを備えたユニットボディ１の形状とすることができるように予め設計した金型中に、アクリル樹脂を射出成形などすることにより、比較的簡単に形成することができる。なお、ユニットボディ１の透光性材料としては、ＬＥＤ２からの光を効率よく、外部に放出することが可能な透光性材料を用いればよく、アクリル樹脂だけに限定されるものではない。したがって、ユニットボディ１の透光性材料としては、たとえば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂やガラスなどを用いることもできる。
【００２９】
次に、本実施形態の発光ユニット１０に用いられる固体発光素子は、ＬＥＤ２を用いている。ＬＥＤ２は、ＬＥＤチップ２ａと、該ＬＥＤチップ２ａが配置可能なパッケージ本体２ｂとを備えている。
【００３０】
ＬＥＤ２は、通電するにより、ピーク波長が、たとえば、４２０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲内にある青色光を放射するＬＥＤチップ２ａと、ＬＥＤチップ２ａを収納する収納凹所２ｂａが一表面に設けられたセラミック（たとえば、アルミナなど）製のパッケージ本体２ｂとを備えている。収納凹所２ｂａには、ＬＥＤチップ２ａから放射された青色光の一部を吸収し、より長波長の蛍光（たとえば、黄色光）を発する蛍光体（たとえば、Ｃｅで付活されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｃｅで付活されたＴｂ３Ａｌ５Ｏ１２などのアルミネート系の蛍光体やＥｕで付活されたＢａ２ＳｉＯ４など）が含有された透光性樹脂（たとえば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂など）からなる波長変換部材２ｃが充填されている。また、ＬＥＤ２は、パッケージ本体２ｂの他表面に外部接続用電極（図示していない）が設けられており、該外部接続用電極と実装基板３の導体パターン（図示していない）とが半田からなる接合部（図示していない）を介して電気的に接続されている。ＬＥＤチップ２ａが放射する光は、たとえば、可視光のうちエネルギーの強い青色光とすることができるが、青色光のみに限定するものではない。ＬＥＤチップ２ａは、波長変換部材２ｃの上記蛍光体を効率よく励起させるため、紫外線や他の波長の光を用いてもよい。ＬＥＤチップ２ａは、たとえば、サファイア基板、窒化ガリウム基板や炭化シリコン基板などの結晶成長基板上に、ｐｎ接合を備えた窒化ガリウム系化合物半導体層を有するものが挙げられる。
【００３１】
ＬＥＤ２は、パッケージ本体２ｂの内底面上に図示していない一対の導電パターンが設けられたものを利用し、導体パターンが上記外部接続用電極と電気的に接続させることによりＬＥＤチップ２ａの通電経路を構成することができる。パッケージ本体２ｂの外周形状は、たとえば、矩形状のものを用いることができる。パッケージ本体２ｂにおける収納凹所２ｂａは、円形状に開口され且つ内底面から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなっており、内側面がＬＥＤチップ２ａから側方に放射された光を光学レンズ部１ａ側へ反射する反射面を構成している。このような収納凹所２ｂａを備えたパッケージ本体２ｂは、セラミック製のものだけでなく、白色顔料が含有された樹脂の成形品により形成することもできる。
【００３２】
なお、上記透光性樹脂には、ＬＥＤチップ２ａからの光の一部を吸収してより長波長の蛍光を発する蛍光体だけでなく、酸化ケイ素や酸化アルミニウムなどからなる拡散材や各種の着色剤を含有させてもよい。また、波長変換部材２ｃの蛍光体は、色調整や演色性を高めるなど所望に応じ、たとえば、複数種の蛍光体を種々用いてもよい。すなわち、波長変換部材２ｃに用いられる上記蛍光体は黄色蛍光体に限らず、たとえば、赤色蛍光体と緑色蛍光体を含有させてもよい。
【００３３】
ところで、本実施形態の発光ユニット１０では、固体発光素子として白色を発光するＬＥＤ２を用いているが、ＬＥＤ２の発光色は白色に限らず、たとえば、赤色、橙色、黄色、緑色、青色などでもよい。また、固体発光素子は、ＬＥＤ２だけに限らず、有機ＥＬ（Electroluminescence）素子を用いてもよい。
【００３４】
本実施形態の発光ユニット１０では、実装基板３の表面３ａ側に一個のＬＥＤ２を実装しているが、ＬＥＤ２は、一個だけに限らず複数個用いてもよい。この場合、各ＬＥＤ２は、適宜に直列、並列や直並列に電気的に接続させればよい。さらに、ＬＥＤ２は、同種のものを用いてもよいし、異なる発光波長を発光する複数個のＬＥＤ２を用いてもよい。たとえば、発光色を可変するなどの目的で赤色光、緑色光や青色光がそれぞれ発光可能な３種類のＬＥＤ２を備えた発光ユニット１０の構成とすることもできる。
【００３５】
本実施形態の発光ユニット１０では、実装基板３がガラスエポキシ樹脂などからなる絶縁性基材に適宜の導体パターンが形成されたプリント配線基板により構成されている。なお、実装基板３には、ＬＥＤ２だけでなく、ＬＥＤ２と逆並列に接続されＬＥＤ２の静電破壊を防止するツェナダイオードを実装してもよい。また、実装基板３は、可撓性の電線４を接続するため、図示していないスルーホールが形成されている。実装基板３は、実装基板３の表面３ａにおける各スルーホールの周囲に上記導体パターンを介して外周形状が円形状のランド（図示していない）が４つ形成されている。実装基板３に形成された４つのランドのうち、図１（ｃ）の紙面における左上の電線４と接続されるランドと、右上の電線４と接続されるランドとの間の電路には、導体パターンおよび上記外部接続用電極を介してＬＥＤ２を配置させている。同様に、４つのランドのうち、図１（ｃ）の紙面における、左下の電線４と接続されるランドと右下の電線４と接続されるランドとは、隣接する発光ユニット１０へ給電などするための送り配線用として短絡させている。
【００３６】
本実施形態の発光ユニット１０は、電線４として、単線の芯線が絶縁被覆により覆われた電線を用いている。より具体的には、電線４は、芯線が銅線により形成され絶縁被覆がフッ素樹脂皮膜により形成されたフッ素樹脂皮膜銅線（たとえば、フルボン電線など）のように耐熱性が高く耐食性に優れたものを用いている。電線４は、フッ素樹脂皮膜を剥いで露出させた銅線部分を実装基板３の裏面３ｂ側からスルーホールに挿通して実装基板３の表面３ａ側で半田からなる図示していない半田部により上述のランドと接合してある。
【００３７】
本実施形態の発光ユニット１０は、ユニットボディ１の窪み部１ｂに収納されたＬＥＤ２を備えた実装基板３と、電線４，４の一部とを、樹脂材料として熱可塑性ポリエステル樹脂を用いて形成された封止樹脂部５によって封止している。発光ユニット１０は、光学レンズ部１ａと窪み部１ｂとを備え、透光性材料により一体に形成されたユニットボディ１を用いているため、封止用の樹脂材料の使用量が少なく、封止用の樹脂材料を用いて形成する封止樹脂部５の成形にかかる時間（樹脂材料の冷却時間）を短くすることができる。
【００３８】
本実施形態の発光ユニット１０に用いられる封止樹脂部５は、常温で固体であり、加熱溶融することにより液化してユニットボディ１の窪み部１ｂに被着させ、冷却固化によって窪み部１ｂを封止することが可能な熱可塑性のホットメルト材料を用いて形成させている。本実施形態の発光ユニット１０では、封止樹脂部５の樹脂材料として熱可塑性のホットメルト材料である熱可塑性ポリエステル樹脂を用いているが、熱可塑性ポリエステル樹脂だけに限られない。
発光ユニット１０の封止樹脂部５は、樹脂材料として、たとえば、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂や反応ウレタン系樹脂など他の熱可塑性のホットメルト材料を用いて形成することもできる。これにより、本実施形態の発光ユニット１０は、熱硬化性樹脂を用いて封止樹脂部５を成形させる場合と比較して樹脂材料の冷却時間を、より短くしつつ、樹脂材料の粘度の低さに起因する低速成形時における注入途中の硬化などによる成形不良を低減することも可能となる。
【００３９】
本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５が発光ユニット１０の他端１０側から実装基板３側に向かって落ち窪んだ複数個の凹部５ａ，５ｂを備えている。凹部５ａ，５ｂは、全ての凹部５ａ，５ｂの深さがユニットボディ１の窪み部１ｂ内の実装基板３まで達しないように封止樹脂部５に設けている。これにより、本実施形態の発光ユニット１０は、屋外に露出される環境下においても防水性や絶縁性を高めることが可能となる。
【００４０】
すなわち、本実施形態の発光ユニット１０は、ＬＥＤ２の発光に伴う発熱により封止樹脂部５が加熱され、封止樹脂部５などに熱膨張が生じても、凹部５ａ，５ｂが封止樹脂部５の熱膨張に伴う封止樹脂部５の変形を抑制することができる。凹部５ａ，５ｂは、封止樹脂部５などの熱膨張に伴う封止樹脂部５とユニットボディ１との界面で生ずる応力を抑制することに寄与することができる。その結果、本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５の変形などにより、実装基板３が変位することに伴うＬＥＤ２から放射される光の光利用効率の低下や配光特性に変化が生ずることを抑制することが可能となる。同様に、本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５の変形により防水性が低下して、ユニットボディ１と、封止樹脂部５との界面から水分の浸入することを抑制することが可能となる。
【００４１】
なお、本実施形態の発光ユニット１０は、実装基板３に接続されている電線４が挿通され、電線４とユニットボディ１との隙間が生ずることを抑制するブッシング部を適宜に備えてもよい。
【００４２】
本実施形態の発光ユニット１０を備えた発光装置２０は、たとえば、図２に示すように、複数個（ここでは、４個）の発光ユニット１０が可撓性の電線４により接続され各発光ユニット１０が取付板３０に貫設した窓孔３０ａに取付板３０の後面側から挿入して固定用ばね３１を用いて取り付けることができるように構成している。
【００４３】
本実施形態の発光ユニット１０は、たとえば、Ｖ字状の板ばねからなり両脚片３２，３２を連続一体に連結した中央片３３を備えた固定用ばね３１により、各発光ユニット１０を取付板３０に取り付けることができる。固定用ばね３１は、発光ユニット１０の他端１０ｂ側に中央片３３が当接する形で配置される。また、固定用ばね３１は、固定用ばね３１の中央片３３が発光ユニット１０の一対の突起部５ｃ，５ｃで挟まれるように配置される（図１（ｂ）を参照）。
【００４４】
固定用ばね３１は、両脚片３２，３２間の距離が互いの先端部に近づくほど長くなるように中央片３３がＶ字状に屈曲されている（図２を参照）。固定用ばね３１は、たとえば、両脚片３２，３２の先端部をユニットボディ１の外側面に設けられた各凹所１ａｅ側に変位可能であると共に、中央片３３が封止樹脂部５の一対の突起部５ｃ，５ｃに挟まれる形で配置される。また、固定用ばね３１は、両脚片３２，３２の他端部に取付板３０の前面側で窓孔３０ａの周部に係止可能な係止爪３２ａ，３２ａを連続一体に有している。なお、固定用ばね３１は、耐食性に優れ且つばね性が高いステンレスばね鋼の板を曲成することにより形成することができる。なお、係止爪３２ａ，３２ａの曲げ角度は特に限定するものではなく、発光ユニット１０を取付板３０に保持可能な適宜の曲げ角度とすればよい。
【００４５】
また、本実施形態の発光ユニット１０が取付けられる取付板３０は、発光装置２０によって表示させたい所定の形状に沿って円形状の窓孔３０ａを配列させればよい。取付板３０は、各窓孔３０ａの内径寸法がユニットボディ１における光学レンズ部１ａの外径寸法よりもやや大きな寸法に設定している。なお、取付板３０の表面は、発光ユニット１０の光学レンズ部１ａにおける凹面１ａａで屈折されて照射される光が効率よく反射できるよう白色顔料などによって被覆させてもよい。
【００４６】
発光ユニット１０は、発光ユニット１０を取付板３０へ取り付ける施工時に、窓孔３０ａに挿通し易いように固定用ばね３１の両脚片３２，３２をユニットボディ１の凹所１ａｅ側へ変位させる。発光ユニット１０は、固定用ばね３１の両脚片３２，３２を変位させた状態で、ユニットボディ１の光学レンズ部１ａと一緒に固定用ばね３１の係止爪３２ａ，３２ａを取付板３０の後面側から窓孔３０ａに挿入する。その後、発光ユニット１０は、固定用ばね３１のばね力により両脚片３２，３２の先端部における係止爪３２ａ，３２ａが取付板３０の前面側で窓孔３０ａの周部に係止される。これによって、発光ユニット１０は、取付板３０に比較的容易に取り付けることができる。
【００４７】
発光ユニット１０は、固定ばね３１を用いることで、ドライバなどの工具や接着剤や専用のソケットなどを用いることなく、取付板３０に一方向から着脱自在に取り付けることができる。また、発光ユニット１０間の電線４の全長を取付板３０における窓孔３０ａの配列ピッチよりも長く設定しておくことにより、取付板３０への発光ユニット１０の配置密度を容易に変更することが可能になる。
【００４８】
また、複数個の発光ユニット１０を備えた発光装置２０は、各発光ユニット１０を電気的に直列接続しており、たとえば、外部の商用電源からの交流電力を電源ユニット２６で直流電力に変換して発光ユニット１０に供給するように構成している。すなわち、発光装置２０は、複数個の発光ユニット１０が電気的に直列接続されるように電線４で電気的な接続関係を規定している。
【００４９】
電源ユニット２６は、商用電源からの交流電力を整流平滑するダイオードブリッジからなる整流回路と、該整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、該平滑コンデンサの出力を電源として各発光ユニット１０へ所定の定電流を流す定電流回路とを形成した回路基板とを防水構造の筐体の内部に備えている。
【００５０】
なお、電源ユニット２６は、定電流回路の出力側に接続された一対の電線２７，２７の先端に第１コネクタ部２８が設けられている。これに対して、複数個の発光ユニット１０は、直列回路の両端の電線４，４の先端に、第１コネクタ部２８と着脱自在に接続される第２コネクタ部３４が設けられている。ここで、第１コネクタ部２８および第２コネクタ部３４は、接続させることにより防水可能な構成としている。なお、発光装置２０は、電源ユニット２６と複数個の発光ユニット１０とが離れている場合、電源ユニット２６側の第１のコネクタ部２８と、複数個の発光ユニット１０側の第２コネクタ部３４との間に延長用ハーネス（図示していない）を適宜に設けてもよい。
【００５１】
次に、本実施形態の発光ユニット１０の主要製造工程について図３を用いて説明する。
【００５２】
本実施形態における発光ユニット１０は、発光ユニット１０の形成にあたって、予め形成したユニットボディ１の成形品の窪み部１ｂ内に、ＬＥＤ２を備えた実装基板３および電線４の一部を配置させた状態で、一対の金型２１，２２内に収納する。
【００５３】
金型２１には、窪み部１ｂ内に突出する円柱状のピン２３，２４を設けている。ここで、金型２１に設けられたピン２３は、可動式であって窪み部１ｂ内に収納した実装基板３の裏面３ｂ側を押圧することが可能に構成してある。すなわち、本実施形態の発光ユニット１０の製造工程では、ピン２３により、実装基板３の表面３ａ側に設けたＬＥＤ２の発光面側をユニットボディ１の平滑面１ａｄ側に当接させる基板押圧工程（図３（ａ）を参照）を行う。なお、ピン２５は、非可動で金型２１に固定されており、実装基板３の裏面３ｂから離間している。
【００５４】
次に、封止樹脂部５となる樹脂材料を窪み部１ｂを介して互いに対向するユニットボディ１の側壁（図３（ａ）の紙面と垂直方向）に設けられたゲート部１ｃ，１ｃから注入させる。
【００５５】
ここで、本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５となる樹脂材料の流動性を確保しながら、ユニットボディ１のゲート部１ｃ，１ｃから金型２１，２２全体に樹脂材料がいきわたるように凹部５ａ，５ｂの配置を設計している。
【００５６】
すなわち、本実施形態の発光ユニット１０は、複数個の凹部５ａ，５ｂを、他端１０ｂ側において、封止樹脂部５の成形時に封止樹脂部５となる樹脂材料が注入される一対のゲート部１ｃ，１ｃを結ぶ直線を対称軸（図１（ｃ）の破線を参照）として、線対称に設けている。
【００５７】
本実施形態の発光ユニット１０における凹部５ａ，５ｂは、窪み部１ｂ内に突出した円柱状のピン２３，２４を用いることで、封止樹脂部５に凹部５ａ，５ｂの開口形状が円形となる柱状の空洞を形成させている。なお、発光ユニット１０は、凹部５ａ，５ｂが円形であることで、金型２１，２２に挿入して凹部５ａ，５ｂを形成するピン２３，２４を封止樹脂部５から離す場合における離型性に優れたものとすることが可能となる。また、ピン２３，２４は、円柱状とすることによりゲート部１ｃ，１ｃから注入された樹脂材料の流動性が低下することを抑制する働きをすることもできる。これにより、ピン２３，２４は、ピン２３，２４のメンテナンス回数を抑制しメンテナンス性を向上させることが可能となる。
【００５８】
本実施形態の発光ユニット１０は、ユニットボディ１が光学レンズ部１ａと一体に形成された透光性樹脂材料を用いて形成している。透光性樹脂材料により形成されたユニットボディ１は、金属材料などと比較して熱伝導率が低く、ユニットボディ１自体の放熱性がよいものではない。そのため、発光ユニット１０は、ユニットボディ１の窪み部１ｂ内に注入された封止樹脂部５を構成する樹脂材料の熱が窪み部１ｂ内にこもって冷却され難い傾向にある。
【００５９】
しかしながら、本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５の成形工程において、中心部に設けた凹部５ｂだけでなく、隅部にも凹部５ａを設けることにより、樹脂材料の冷却時間を効果的に短縮することができる。また、本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５に複数個の凹部５ａ，５ｂを設けることで、封止樹脂部５を構成する樹脂材料の使用量を低減することもできる。
【００６０】
そのため、本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５に複数個の凹部５ａ，５ｂを設けることで、封止樹脂部５の成形時にユニットボディ１のゲート部１ｃから注入された樹脂材料が冷却する冷却時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００６１】
なお、本実施形態の発光ユニット１０では、凹部５ａ，５ｂの開口形状が円形となる柱状の空洞としている。なお、柱状の空洞は、円柱状の空洞に限られず、適宜、円錐台形状や多角錘台形状などの空洞とすることもできる。凹部５ａ，５ｂの具体的寸法としては、たとえば、それぞれ開口形状が直径２．５ｍｍの大きさの円形で、深さ２．６ｍｍの柱状の空洞として絶縁性および防水性を確保している。また、各凹部５ａは、窪み部１ｂの隅部となる四隅に互いに１３ｍｍの間隔をあけて形成させている。なお、発光ユニット１０の中心から一方のゲート部１ｃ側に２．５ｍｍずれた中央部に設けられる１つの凹部５ｂに対応するピン２３は、発光ユニット１０の成形時に実装基板３をユニットボディ１の窪み部１ｂの内底面側に抑え、実装基板３が窪み部１ｂの内底面側から浮き上がるのを防止している。
【００６２】
これにより、実装基板３の裏面３ｂ側を押圧し、実装基板３の表面３ａ側に設けたＬＥＤ２の発光面側をユニットボディ１の平滑面１ａｄ側に当接させることができる。そのため、最終的に形成された発光ユニット１０は、ＬＥＤ２からの光を光学レンズ部１ａを介して発光ユニット１０の外部に効率よく放出させることが可能となる。
【００６３】
次に、発光ユニット１０の製造工程は、一対の金型２１，２２内で凹部５ｂを形成するピン２３が、封止樹脂部５となる樹脂材料が冷却して凝固する間際に実装基板３の裏面３ｂ側から離間するように可動させるピン離間工程を備えている（図３（ｂ）を参照）。
【００６４】
これにより、中央部に設けられたピン２３は、実装基板３の裏面３ｂ側を外部環境に曝すことなくユニットボディ１の窪み部１ｂが封止される深さで凹部５ｂを形成することができる。本実施形態の発光ユニット１０の製造工程では、基板押圧工程において、ピン２３を発光ユニット１０の他端１０ｂ側から深さ４．７ｍｍまで挿入して実装基板３の裏面３ｂ側を押圧している。また、ピン離間工程において、ピン２３を発光ユニット１０の他端１０ｂ側から深さ２．６ｍｍまで実装基板３の裏面３ｂから離間させて凹部５ｂを形成させている。
【００６５】
本実施形態の発光ユニット１０は、樹脂材料が注入される一対のゲート部１ｃ，１ｃを結ぶ直線を対称軸として複数個（ここでは、６個）の凹部５ａ，５ｂを線対称に設けたことで、金型２１に設けられた凹部５ａ，５ｂを形成するピン２３，２４により、樹脂材料の流動性が低下することを抑制しつつ、発光ユニット１０を製造するに際しての量産性の低下を抑制することが可能となる。
【００６６】
なお、隅部に設けられたその他の４つの凹部５ａについては、樹脂材料の注入および樹脂材料の硬化に伴って、ピン２３によって形成された凹部５ｂと同様の深さでピン２４によって形成させている。凹部５ａは、封止樹脂部５に形成する凹部５ａの位置、形状および大きさに合わせて、予め金型２１の内面に非可動で固定したピン２４を設けることにより形成することができる。
【００６７】
したがって、発光ユニット１０の他端１０ｂ側における複数個の凹部５ａ，５ｂは、図１（ｃ）で示した配置だけに限られず、たとえば、図４（ａ）に示すように、一対のゲート部１ｃ，１ｃを結ぶ対称軸（図４（ａ）の破線を参照）として、対称軸上に全部で３つの凹部５ａ，５ｂを線対称に設けてもよい。ここで、封止樹脂部５の成形時に実装基板３をユニットボディ１側に押圧するピン２３により形成される凹部５ｂは、実装基板３に略均等に力が掛かるように、外形が矩形状のユニットボディ１の中央部に配置させている。また、各ゲート部１ｃ，１ｃの近傍に設けられた凹部５ａ，５ａは、各ゲート部１ｃ，１ｃから樹脂材料の注入時に樹脂材料の注入速度の低下を抑制しつつ、ユニットボディ１の窪み部１ｂ内における隅部方向（図４（ａ）の左右方向）に樹脂材料の流れを生じさせることができるように配置している。
【００６８】
図４（ｂ）に示す発光ユニット２０は、一対のゲート部１ｃ，１ｃを結ぶ直線を対称軸（図４（ｂ）の破線を参照）として、線対称に全部で５つの凹部５ａ，５ｂを設けている。ここで、封止樹脂部５の成形時に実装基板３をユニットボディ１側に押圧するピン２３により形成される一つの凹部５ｂは、実装基板３に略均等に力が掛かるように、外形が矩形状のユニットボディ１の中央部に配置させている。また、残りの４つの凹部５ａは、矩形状のユニットボディ１の窪み部１ｂにおける四つの隅部にそれぞれに設けている。これにより、図４（ｂ）に示す発光ユニット２０は、図４（ａ）に示す発光ユニット２０と比較して封止樹脂部５の成形にかかる冷却時間を短縮すると共に、封止樹脂部５の熱膨張などに伴う内部応力をより低減することが可能となる。
【００６９】
図４（ｃ）に示す発光ユニット２０は、一対のゲート部１ｃ，１ｃを結ぶ直線を対称軸（図４（ｃ）の破線を参照）として、線対称に全部で７つの凹部５ａ，５ｂを設けている。図４（ｃ）の凹部５ａ，５ｂは、図４（ａ）の凹部５ａの位置と、図４（ｂ）の凹部５ａの位置とを共通として各凹部５ａを略合わせた配置としている。ここで、凹部５ｂは、実装基板３を押圧する力を大きくするため、開口形状が直径４ｍｍの円形として、複数個（ここでは、６個）の凹部５ａの開口形状における直径２．５ｍｍの円形よりも大きくしている。したがって、凹部５ａ，５ｂの大きさは、必ずしも全て同じ大きさとする必要はない。
【００７０】
これにより、発光ユニット１０は、樹脂材料の注入時に樹脂材料の注入速度の低下を抑制しつつ、矩形状のユニットボディ１の窪み部１ｂにおける四つの隅部方向に樹脂材料の流れを形成することができる。また、発光ユニット１０は、封止樹脂部５の成形にかかる冷却時間を短縮すると共に、封止樹脂部５の熱膨張などに伴う内部応力を更に低減することが可能となる。なお、図４に示す各発光ユニット１０においては、図１（ｃ）に示した発光ユニット１０おける一対の突起部５ｃ，５ｃを設けていないが、必要に応じて適宜に設ければよい。
【００７１】
なお、発光ユニット１０を形成する成形時における樹脂材料の温度を測定した結果を図５に示す。図５中の一点鎖線は、本実施形態の発光ユニット１０と比較のために示す発光ユニットにおける封止樹脂部５の成形時における樹脂材料の温度降下を示している。比較のために示す発光ユニットは、図１に示す発光ユニット１０において、５つの凹部５ａを設けていない以外は、図１の発光ユニット１０と同様に形成させている。また、図５中の実線は、図１に示す本実施形態の発光ユニット１０における封止樹脂部５の成形時における樹脂材料の温度降下を示している。図５のグラフからも明らかなように、図１に示す封止樹脂部５に６つの凹部５ａ，５ｂを備えた本実施形態の発光ユニット１０は、凹部５ａを封止樹脂部５の中央部に１つだけに設けた比較のための発光ユニットと比較して、樹脂材料の温度降下が早くなることがわかる。図５のグラフより、本実施形態の発光ユニット１０は、比較のための発光ユニットと比較して、樹脂材料の温度が２００℃から１００℃まで下がるのに要する時間について１２秒の短縮を図ることができる。したがって、本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５の成形にかかる時間が短縮されることで発光ユニット１０の量産性の向上によるコストの低減を図ることができる。
【００７２】
以上により詳述したように本発明の発光ユニット１０は、より簡便な構成で、信頼性のより高い発光ユニット１０とすることが可能となる。
【符号の説明】
【００７３】
１ ユニットボディ
１ａ 光学レンズ部
１ｂ 窪み部
１ｃ ゲート部
２ ＬＥＤ（固体発光素子）
３ 実装基板
４ 電線
５ 封止樹脂部
５ａ，５ｂ 凹部
１０ 発光ユニット
１０ａ 一端
１０ｂ 他端
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、看板、サインや標識用の光源などに用いることが可能な発光ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、看板、サインや標識を発光表示させるため、たとえば、広告用の文字やロゴなどの形状をした取付パネルに複数個の発光ユニットを取り付けた発光装置を備え、各発光ユニットからの光で取付パネル全体を照射などさせることが行われている。
【０００３】
この種の発光装置に用いられる発光ユニットとして、たとえば、図６（ａ）に示すように、一端側に透光性材料よりなる光学レンズ部５１ａを備え、内部に光学レンズ部５１ａを介して光を放出する固体発光素子５２が実装された実装基板５３と、固体発光素子５２と電気的に接続された給電用の電線５４（図６（ｂ）を参照）の一部とを、弾性を有し且つ耐食性および耐熱性に優れた白色の合成樹脂でモールドしたユニットボディ５１内に収納したものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。なお、固体発光素子５２は、固体発光素子５２のパッケージ本体５２ｂの収納凹所５２ｂａ内に電線５４と図示していない接合部などを介して電気的に接続されるＬＥＤチップ５２ａを備えている。また、発光ユニット５１０は、図示していない取付パネルに発光ユニット５１０を取り付けることができるように、取付パネルの結合孔に係止する係止爪４３ａが先端部に形成された取付脚４３を発光ユニット５１０のユニットボディ５１に備えている。また、発光ユニット５１０は、ユニットボディ５１と電線５４との隙間が生ずることを抑制するブッシング部４１（図６（ｂ）を参照）を備えている。この発光装置５００は、上述の筐体内に配置させる代わりに、各発光ユニット５１０を広告用の文字やロゴに合わせた所定の形状の取付パネルに取付させて発光させることができる。
【０００４】
このような発光ユニット５１０を複数個備えた発光装置５００は、図６（ｂ）に示すように、電源ユニット５２６からの電力により各発光ユニット５１０の固体発光素子５２をそれぞれ発光させることにより、ネオン管などの光源と比較して寿命が長く、交換を行う頻度を少なくすることができる。また、発光装置５００は、各発光ユニット５１０を取付パネルの形状に合わせて比較的自由に所定の形状に配置させることができるため、施行も容易なことから普及し始めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３３２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述の発光ユニット５１０では、屋外で外部からの水分の浸入などを抑制するため、光学レンズ部５１ａの一部、固体発光素子５２が実装された実装基板５３および電線５４の一部をモールドしたポリエステルなどの合成樹脂からなるユニットボディ５１で封止している。発光ユニット５１０のユニットボディ５１全体を合成樹脂のモールドにより封止して形成する場合、発光ユニット５１０は、一般に、熱硬化性のポリエステルなどの合成樹脂が金属材料のように放熱性に優れたものではなく、合成樹脂の量も多いことから、ユニットボディ５１の形成に時間がかかる傾向にある。
【０００７】
そこで、発光ユニットは、一端側に設けられた光学レンズ部と他端側に設けられた窪み部とを備え透光性材料により予め一体に形成されたユニットボディと、該ユニットボディの窪み部内に固体発光素子や電線の一部を配置し、窪み部内を合成樹脂からなる樹脂材料で封止した封止樹脂部を設けた構成とすることが考えられる。すなわち、発光ユニットは、光学レンズ部に固体発光素子と電線の一部を収納するユニットボディの機能の一部を持たせた構成としている。これにより、発光ユニットは、光学レンズ部とユニットボディとが一体に形成されることになるので、簡便な構成で、外部からの水分の浸入などを抑制するための封止樹脂部を形成する樹脂材料の使用量を少なくさせることが可能となる。
【０００８】
しかしながら、発光ユニットは、光学レンズ部が固体発光素子からの光を効率よく透過させる必要があり、光学レンズ部に使用される透光性材料に制限がある。そのため、光学レンズ部と一体に形成されるユニットボディに使用される透光性材料の選択肢が少ない。また、発光ユニットは、光学レンズ部と一体に形成されたユニットボディの窪み部を封止する封止樹脂部に気密性や接着性などが求められる。そのため、発光ユニットは、ユニットボディに透光性材料として樹脂材料を用いて形成する場合でも、ユニットボディの樹脂材料と、窪み部内を封止する封止樹脂部の樹脂材料とは、熱膨張係数が異なる材料から構成されることになる。
【０００９】
ここで、発光ユニットは、固体発光素子の発光に伴い発熱し、発光ユニットのユニットボディの窪み部を封止する封止樹脂部が熱膨張・熱収縮する場合がある。そのため、発光ユニットには、光学レンズ部と一体的に形成されたユニットボディと比較して柔らかい封止樹脂部がユニットボディに規定され、封止樹脂部に変形が生ずる恐れがある。
【００１０】
特に、発光ユニットは、固体発光素子の高出力化に伴い固体発光素子の発熱量が大きくなる傾向にある。そのため、発光ユニットは、固体発光素子の発光時の発熱に伴う封止樹脂部の熱膨張や固定発光素子の消灯時における封止樹脂部の冷却に伴う熱収縮により、封止樹脂部の変形がより大きくなる恐れがある。
【００１１】
発光ユニットは、封止樹脂部の変形が内部に収納する実装基板を変位させることなどにより、固体発光素子から光学レンズ部を介して放射される光の光利用効率の低下や配光特性の変化を生じさせる恐れがある。また、発光ユニットは、封止樹脂部の変形により防水性が低下して、ユニットボディと、封止樹脂部との界面から水分が浸入する恐れも考えられる。
【００１２】
したがって、より簡便な構成で、信頼性のより高い発光ユニットが求められる現在においては、上述の発光ユニットの構成だけでは十分ではなく、更なる改良が求められている。
【００１３】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡便な構成で、信頼性のより高い発光ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の発光ユニットは、一端側に設けられた光学レンズ部と他端側に設けられた窪み部とを備え透光性材料により一体に形成されたユニットボディと、該ユニットボディの上記窪み部内に収納され上記光学レンズ部を介して光を放出させる固体発光素子を備えた実装基板と、上記固体発光素子と電気的に接続され上記窪み部内から導出された電線と、上記ユニットボディの上記窪み部内に収納された上記実装基板と上記電線の一部とを上記窪み部内に封止する封止樹脂部とを有する発光ユニットであって、上記封止樹脂部は、上記他端側から上記実装基板側に向かって落ち窪んだ複数個の凹部を有することを特徴とする。
【００１５】
この発光ユニットにおいて、上記ユニットボディは、上記封止樹脂部の成形時に上記封止樹脂部となる樹脂材料を上記窪み部内に注入する一対のゲート部が、上記窪み部を介して互いに対向する上記ユニットボディの側壁に備えられており、複数個の上記凹部は、上記他端側において、一対の上記ゲート部を結ぶ直線を対称軸として、線対称に設けてなることが好ましい。
【００１６】
この発光ユニットにおいて、上記凹部は、開口形状が円形となる柱状の空洞であることが好ましい。
【００１７】
この発光ユニットにおいて、上記封止樹脂部は、熱可塑性のホットメルト材料からなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の発光ユニットは、より簡便な構成で、信頼性のより高い発光ユニットを提供できるという顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態の発光ユニットを示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は概略斜視図、（ｃ）は概略下面図である。
【図２】同上における発光ユニットを備えた発光装置を示す概略説明図である。
【図３】同上における発光ユニットの主要製造工程を示す概略断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、同上における別の発光ユニットの要部を示す概略下面図である。
【図５】同上における発光ユニットの主要製造工程における要部の温度降下を示すグラフである。
【図６】従来例を示し、（ａ）は発光ユニットの概略断面図、（ｂ）は発光ユニットを備えた発光装置の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本実施形態の発光ユニット１０について図１ないし図５を参照しながら説明する。なお、各図において、同様の構成要素に対しては、同じ番号を付して重複する説明を省略している。
【００２１】
本実施形態の発光ユニット１０は、図１に示すように、一端１０ａ側に設けられた光学レンズ部１ａと他端１０ｂ側に設けられた窪み部１ｂとを備え透光性材料により一体的に形成されたユニットボディ１と、該ユニットボディ１の窪み部１ｂ内に収容され光学レンズ部１ａを介して光を放出させる固体発光素子たるＬＥＤ２を備えた実装基板３と、ＬＥＤ２のパッケージ本体２ｂの収納凹所２ｂａの内部に収納されたＬＥＤチップ２ａと電気的に接続されるとともに、窪み部１ｂから導出されたＬＥＤチップ２ａへの給電用の電線４，４と、ユニットボディ１の窪み部１ｂに収納された実装基板３と電線４，４の一部とを封止する封止樹脂部５とを有している。
【００２２】
特に、本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５が、他端１０ｂ側から実装基板３側に向かって落ち窪んだ複数個の凹部５ａ，５ｂを有している。
【００２３】
より具体的には、本実施形態の発光ユニット１０は、ユニットボディ１を一端１０ａ側に設けられた光学レンズ部１ａと、他端１０ｂ側に設けられた窪み部１ｂとを一体的に形成させた成形品としている。ユニットボディ１の成形品は、透光性材料として透光性樹脂材料たるアクリル樹脂を用いて形成させている。
【００２４】
また、本実施形態の発光ユニット１０に用いられるユニットボディ１は、直方体状のボディ本体部１ａｂから光学レンズ部１ａが円柱状に突出しており（図２を参照）、光学レンズ部１ａは、表面が内側に窪んだ、すり鉢状の凹面１ａａを形成している。光学レンズ部１ａは、ＬＥＤ２の光軸が光学レンズ部１ａの凹面１ａａの光軸と一致する形で、ＬＥＤ２と位置を合わせている。これにより、発光ユニット１０は、光学レンズ部１ａがＬＥＤ２から放射された光をＬＥＤ２の光軸に沿って発光するだけでなく、光学レンズ部１ａと空気などとの界面となる凹面１ａａで屈折などさせ発光ユニット１０の周囲にも放射させることが可能となる。
【００２５】
また、発光ユニット１０のユニットボディ１は、ＬＥＤ２から放射された光を効率よく光学レンズ部１ｂを介して発光ユニット１０の外部に放出することができるように、窪み部１ｂの内底面側にＬＥＤ２の発光面側と密着可能な平滑面１ａｄを備えている。ユニットボディ１は、平滑面１ａｄと、ユニットボディ１の窪み部１ｂの内底面側から突出させた突起部１ａｃとにより、ＬＥＤ２が実装された実装基板３を、ＬＥＤ２の発光面側と、ユニットボディ１の平滑面１ａｄとの間に隙間ができないように支持している。
【００２６】
本実施形態の発光ユニット１０に用いられるユニットボディ１は、図１（ｃ）に示すように、ＬＥＤ２の光が放射される一端１０ａ側とは反対の他端１０ｂ側の外形が、略２０ｍｍ×２０ｍｍの平面視矩形状であって内側に窪んだ窪み部１ｂを備えている。ユニットボディ１は、窪み部１ｂの側壁にユニットボディ１の窪み部１ｂ内から導出する各電線４をそれぞれ収納可能な切欠部１ｄが設けられている。切欠部１ｄは、平面視矩形状のユニットボディ１における窪み部１ｂを介して互いに対向する側壁に、それぞれ２箇所づつ設けている。また、ユニットボディ１は、ユニットボディ１の各電線４が導出する一対の側壁と直交する一対の側壁に、後述する発光ユニット１０の製造工程で、ユニットボディ１の窪み部１ｂ内を封止する樹脂材料が注入できるようにＵ字形状のゲート部１ｃをそれぞれ設けている（図１（ｂ）を参照）。なお、図１（ａ）は、図１（ｃ）におけるＡＡ断面を図示している。
【００２７】
本実施形態の発光ユニット１０におけるユニットボディ１の光学レンズ部１ａは、外形が円柱形状であって発光面において、内側に窪んだ、すり鉢状の凹面１ａａに形成しているが、これのみに限られるものではなく、所望の配光特性に合わせて、凸レンズ形状など種々の形状を選択すればよい。また、ユニットボディ１のボディ本体部１ａｂは、他端１０ｂ側の外形が平面視矩形状だけに限られず、円形状や多角形状であってもよい。
【００２８】
本実施形態の発光ユニット１０では、ＬＥＤ２から照射される光に対して透過率の優れたアクリル樹脂を用いてユニットボディ１を光学レンズ部１ａと一体に形成している。このようなユニットボディ１は、光学レンズ部１ａや窪み部１ｂを備えたユニットボディ１の形状とすることができるように予め設計した金型中に、アクリル樹脂を射出成形などすることにより、比較的簡単に形成することができる。なお、ユニットボディ１の透光性材料としては、ＬＥＤ２からの光を効率よく、外部に放出することが可能な透光性材料を用いればよく、アクリル樹脂だけに限定されるものではない。したがって、ユニットボディ１の透光性材料としては、たとえば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂やガラスなどを用いることもできる。
【００２９】
次に、本実施形態の発光ユニット１０に用いられる固体発光素子は、ＬＥＤ２を用いている。ＬＥＤ２は、ＬＥＤチップ２ａと、該ＬＥＤチップ２ａが配置可能なパッケージ本体２ｂとを備えている。
【００３０】
ＬＥＤ２は、通電するにより、ピーク波長が、たとえば、４２０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲内にある青色光を放射するＬＥＤチップ２ａと、ＬＥＤチップ２ａを収納する収納凹所２ｂａが一表面に設けられたセラミック（たとえば、アルミナなど）製のパッケージ本体２ｂとを備えている。収納凹所２ｂａには、ＬＥＤチップ２ａから放射された青色光の一部を吸収し、より長波長の蛍光（たとえば、黄色光）を発する蛍光体（たとえば、Ｃｅで付活されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｃｅで付活されたＴｂ３Ａｌ５Ｏ１２などのアルミネート系の蛍光体やＥｕで付活されたＢａ２ＳｉＯ４など）が含有された透光性樹脂（たとえば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂など）からなる波長変換部材２ｃが充填されている。また、ＬＥＤ２は、パッケージ本体２ｂの他表面に外部接続用電極（図示していない）が設けられており、該外部接続用電極と実装基板３の導体パターン（図示していない）とが半田からなる接合部（図示していない）を介して電気的に接続されている。ＬＥＤチップ２ａが放射する光は、たとえば、可視光のうちエネルギーの強い青色光とすることができるが、青色光のみに限定するものではない。ＬＥＤチップ２ａは、波長変換部材２ｃの上記蛍光体を効率よく励起させるため、紫外線や他の波長の光を用いてもよい。ＬＥＤチップ２ａは、たとえば、サファイア基板、窒化ガリウム基板や炭化シリコン基板などの結晶成長基板上に、ｐｎ接合を備えた窒化ガリウム系化合物半導体層を有するものが挙げられる。
【００３１】
ＬＥＤ２は、パッケージ本体２ｂの内底面上に図示していない一対の導電パターンが設けられたものを利用し、導体パターンが上記外部接続用電極と電気的に接続させることによりＬＥＤチップ２ａの通電経路を構成することができる。パッケージ本体２ｂの外周形状は、たとえば、矩形状のものを用いることができる。パッケージ本体２ｂにおける収納凹所２ｂａは、円形状に開口され且つ内底面から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなっており、内側面がＬＥＤチップ２ａから側方に放射された光を光学レンズ部１ａ側へ反射する反射面を構成している。このような収納凹所２ｂａを備えたパッケージ本体２ｂは、セラミック製のものだけでなく、白色顔料が含有された樹脂の成形品により形成することもできる。
【００３２】
なお、上記透光性樹脂には、ＬＥＤチップ２ａからの光の一部を吸収してより長波長の蛍光を発する蛍光体だけでなく、酸化ケイ素や酸化アルミニウムなどからなる拡散材や各種の着色剤を含有させてもよい。また、波長変換部材２ｃの蛍光体は、色調整や演色性を高めるなど所望に応じ、たとえば、複数種の蛍光体を種々用いてもよい。すなわち、波長変換部材２ｃに用いられる上記蛍光体は黄色蛍光体に限らず、たとえば、赤色蛍光体と緑色蛍光体を含有させてもよい。
【００３３】
ところで、本実施形態の発光ユニット１０では、固体発光素子として白色を発光するＬＥＤ２を用いているが、ＬＥＤ２の発光色は白色に限らず、たとえば、赤色、橙色、黄色、緑色、青色などでもよい。また、固体発光素子は、ＬＥＤ２だけに限らず、有機ＥＬ（Electroluminescence）素子を用いてもよい。
【００３４】
本実施形態の発光ユニット１０では、実装基板３の表面３ａ側に一個のＬＥＤ２を実装しているが、ＬＥＤ２は、一個だけに限らず複数個用いてもよい。この場合、各ＬＥＤ２は、適宜に直列、並列や直並列に電気的に接続させればよい。さらに、ＬＥＤ２は、同種のものを用いてもよいし、異なる発光波長を発光する複数個のＬＥＤ２を用いてもよい。たとえば、発光色を可変するなどの目的で赤色光、緑色光や青色光がそれぞれ発光可能な３種類のＬＥＤ２を備えた発光ユニット１０の構成とすることもできる。
【００３５】
本実施形態の発光ユニット１０では、実装基板３がガラスエポキシ樹脂などからなる絶縁性基材に適宜の導体パターンが形成されたプリント配線基板により構成されている。なお、実装基板３には、ＬＥＤ２だけでなく、ＬＥＤ２と逆並列に接続されＬＥＤ２の静電破壊を防止するツェナダイオードを実装してもよい。また、実装基板３は、可撓性の電線４を接続するため、図示していないスルーホールが形成されている。実装基板３は、実装基板３の表面３ａにおける各スルーホールの周囲に上記導体パターンを介して外周形状が円形状のランド（図示していない）が４つ形成されている。実装基板３に形成された４つのランドのうち、図１（ｃ）の紙面における左上の電線４と接続されるランドと、右上の電線４と接続されるランドとの間の電路には、導体パターンおよび上記外部接続用電極を介してＬＥＤ２を配置させている。同様に、４つのランドのうち、図１（ｃ）の紙面における、左下の電線４と接続されるランドと右下の電線４と接続されるランドとは、隣接する発光ユニット１０へ給電などするための送り配線用として短絡させている。
【００３６】
本実施形態の発光ユニット１０は、電線４として、単線の芯線が絶縁被覆により覆われた電線を用いている。より具体的には、電線４は、芯線が銅線により形成され絶縁被覆がフッ素樹脂皮膜により形成されたフッ素樹脂皮膜銅線（たとえば、フルボン電線など）のように耐熱性が高く耐食性に優れたものを用いている。電線４は、フッ素樹脂皮膜を剥いで露出させた銅線部分を実装基板３の裏面３ｂ側からスルーホールに挿通して実装基板３の表面３ａ側で半田からなる図示していない半田部により上述のランドと接合してある。
【００３７】
本実施形態の発光ユニット１０は、ユニットボディ１の窪み部１ｂに収納されたＬＥＤ２を備えた実装基板３と、電線４，４の一部とを、樹脂材料として熱可塑性ポリエステル樹脂を用いて形成された封止樹脂部５によって封止している。発光ユニット１０は、光学レンズ部１ａと窪み部１ｂとを備え、透光性材料により一体に形成されたユニットボディ１を用いているため、封止用の樹脂材料の使用量が少なく、封止用の樹脂材料を用いて形成する封止樹脂部５の成形にかかる時間（樹脂材料の冷却時間）を短くすることができる。
【００３８】
本実施形態の発光ユニット１０に用いられる封止樹脂部５は、常温で固体であり、加熱溶融することにより液化してユニットボディ１の窪み部１ｂに被着させ、冷却固化によって窪み部１ｂを封止することが可能な熱可塑性のホットメルト材料を用いて形成させている。本実施形態の発光ユニット１０では、封止樹脂部５の樹脂材料として熱可塑性のホットメルト材料である熱可塑性ポリエステル樹脂を用いているが、熱可塑性ポリエステル樹脂だけに限られない。
発光ユニット１０の封止樹脂部５は、樹脂材料として、たとえば、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂や反応ウレタン系樹脂など他の熱可塑性のホットメルト材料を用いて形成することもできる。これにより、本実施形態の発光ユニット１０は、熱硬化性樹脂を用いて封止樹脂部５を成形させる場合と比較して樹脂材料の冷却時間を、より短くしつつ、樹脂材料の粘度の低さに起因する低速成形時における注入途中の硬化などによる成形不良を低減することも可能となる。
【００３９】
本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５が発光ユニット１０の他端１０側から実装基板３側に向かって落ち窪んだ複数個の凹部５ａ，５ｂを備えている。凹部５ａ，５ｂは、全ての凹部５ａ，５ｂの深さがユニットボディ１の窪み部１ｂ内の実装基板３まで達しないように封止樹脂部５に設けている。これにより、本実施形態の発光ユニット１０は、屋外に露出される環境下においても防水性や絶縁性を高めることが可能となる。
【００４０】
すなわち、本実施形態の発光ユニット１０は、ＬＥＤ２の発光に伴う発熱により封止樹脂部５が加熱され、封止樹脂部５などに熱膨張が生じても、凹部５ａ，５ｂが封止樹脂部５の熱膨張に伴う封止樹脂部５の変形を抑制することができる。凹部５ａ，５ｂは、封止樹脂部５などの熱膨張に伴う封止樹脂部５とユニットボディ１との界面で生ずる応力を抑制することに寄与することができる。その結果、本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５の変形などにより、実装基板３が変位することに伴うＬＥＤ２から放射される光の光利用効率の低下や配光特性に変化が生ずることを抑制することが可能となる。同様に、本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５の変形により防水性が低下して、ユニットボディ１と、封止樹脂部５との界面から水分の浸入することを抑制することが可能となる。
【００４１】
なお、本実施形態の発光ユニット１０は、実装基板３に接続されている電線４が挿通され、電線４とユニットボディ１との隙間が生ずることを抑制するブッシング部を適宜に備えてもよい。
【００４２】
本実施形態の発光ユニット１０を備えた発光装置２０は、たとえば、図２に示すように、複数個（ここでは、４個）の発光ユニット１０が可撓性の電線４により接続され各発光ユニット１０が取付板３０に貫設した窓孔３０ａに取付板３０の後面側から挿入して固定用ばね３１を用いて取り付けることができるように構成している。
【００４３】
本実施形態の発光ユニット１０は、たとえば、Ｖ字状の板ばねからなり両脚片３２，３２を連続一体に連結した中央片３３を備えた固定用ばね３１により、各発光ユニット１０を取付板３０に取り付けることができる。固定用ばね３１は、発光ユニット１０の他端１０ｂ側に中央片３３が当接する形で配置される。また、固定用ばね３１は、固定用ばね３１の中央片３３が発光ユニット１０の一対の突起部５ｃ，５ｃで挟まれるように配置される（図１（ｂ）を参照）。
【００４４】
固定用ばね３１は、両脚片３２，３２間の距離が互いの先端部に近づくほど長くなるように中央片３３がＶ字状に屈曲されている（図２を参照）。固定用ばね３１は、たとえば、両脚片３２，３２の先端部をユニットボディ１の外側面に設けられた各凹所１ａｅ側に変位可能であると共に、中央片３３が封止樹脂部５の一対の突起部５ｃ，５ｃに挟まれる形で配置される。また、固定用ばね３１は、両脚片３２，３２の他端部に取付板３０の前面側で窓孔３０ａの周部に係止可能な係止爪３２ａ，３２ａを連続一体に有している。なお、固定用ばね３１は、耐食性に優れ且つばね性が高いステンレスばね鋼の板を曲成することにより形成することができる。なお、係止爪３２ａ，３２ａの曲げ角度は特に限定するものではなく、発光ユニット１０を取付板３０に保持可能な適宜の曲げ角度とすればよい。
【００４５】
また、本実施形態の発光ユニット１０が取付けられる取付板３０は、発光装置２０によって表示させたい所定の形状に沿って円形状の窓孔３０ａを配列させればよい。取付板３０は、各窓孔３０ａの内径寸法がユニットボディ１における光学レンズ部１ａの外径寸法よりもやや大きな寸法に設定している。なお、取付板３０の表面は、発光ユニット１０の光学レンズ部１ａにおける凹面１ａａで屈折されて照射される光が効率よく反射できるよう白色顔料などによって被覆させてもよい。
【００４６】
発光ユニット１０は、発光ユニット１０を取付板３０へ取り付ける施工時に、窓孔３０ａに挿通し易いように固定用ばね３１の両脚片３２，３２をユニットボディ１の凹所１ａｅ側へ変位させる。発光ユニット１０は、固定用ばね３１の両脚片３２，３２を変位させた状態で、ユニットボディ１の光学レンズ部１ａと一緒に固定用ばね３１の係止爪３２ａ，３２ａを取付板３０の後面側から窓孔３０ａに挿入する。その後、発光ユニット１０は、固定用ばね３１のばね力により両脚片３２，３２の先端部における係止爪３２ａ，３２ａが取付板３０の前面側で窓孔３０ａの周部に係止される。これによって、発光ユニット１０は、取付板３０に比較的容易に取り付けることができる。
【００４７】
発光ユニット１０は、固定ばね３１を用いることで、ドライバなどの工具や接着剤や専用のソケットなどを用いることなく、取付板３０に一方向から着脱自在に取り付けることができる。また、発光ユニット１０間の電線４の全長を取付板３０における窓孔３０ａの配列ピッチよりも長く設定しておくことにより、取付板３０への発光ユニット１０の配置密度を容易に変更することが可能になる。
【００４８】
また、複数個の発光ユニット１０を備えた発光装置２０は、各発光ユニット１０を電気的に直列接続しており、たとえば、外部の商用電源からの交流電力を電源ユニット２６で直流電力に変換して発光ユニット１０に供給するように構成している。すなわち、発光装置２０は、複数個の発光ユニット１０が電気的に直列接続されるように電線４で電気的な接続関係を規定している。
【００４９】
電源ユニット２６は、商用電源からの交流電力を整流平滑するダイオードブリッジからなる整流回路と、該整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、該平滑コンデンサの出力を電源として各発光ユニット１０へ所定の定電流を流す定電流回路とを形成した回路基板とを防水構造の筐体の内部に備えている。
【００５０】
なお、電源ユニット２６は、定電流回路の出力側に接続された一対の電線２７，２７の先端に第１コネクタ部２８が設けられている。これに対して、複数個の発光ユニット１０は、直列回路の両端の電線４，４の先端に、第１コネクタ部２８と着脱自在に接続される第２コネクタ部３４が設けられている。ここで、第１コネクタ部２８および第２コネクタ部３４は、接続させることにより防水可能な構成としている。なお、発光装置２０は、電源ユニット２６と複数個の発光ユニット１０とが離れている場合、電源ユニット２６側の第１のコネクタ部２８と、複数個の発光ユニット１０側の第２コネクタ部３４との間に延長用ハーネス（図示していない）を適宜に設けてもよい。
【００５１】
次に、本実施形態の発光ユニット１０の主要製造工程について図３を用いて説明する。
【００５２】
本実施形態における発光ユニット１０は、発光ユニット１０の形成にあたって、予め形成したユニットボディ１の成形品の窪み部１ｂ内に、ＬＥＤ２を備えた実装基板３および電線４の一部を配置させた状態で、一対の金型２１，２２内に収納する。
【００５３】
金型２１には、窪み部１ｂ内に突出する円柱状のピン２３，２４を設けている。ここで、金型２１に設けられたピン２３は、可動式であって窪み部１ｂ内に収納した実装基板３の裏面３ｂ側を押圧することが可能に構成してある。すなわち、本実施形態の発光ユニット１０の製造工程では、ピン２３により、実装基板３の表面３ａ側に設けたＬＥＤ２の発光面側をユニットボディ１の平滑面１ａｄ側に当接させる基板押圧工程（図３（ａ）を参照）を行う。なお、ピン２５は、非可動で金型２１に固定されており、実装基板３の裏面３ｂから離間している。
【００５４】
次に、封止樹脂部５となる樹脂材料を窪み部１ｂを介して互いに対向するユニットボディ１の側壁（図３（ａ）の紙面と垂直方向）に設けられたゲート部１ｃ，１ｃから注入させる。
【００５５】
ここで、本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５となる樹脂材料の流動性を確保しながら、ユニットボディ１のゲート部１ｃ，１ｃから金型２１，２２全体に樹脂材料がいきわたるように凹部５ａ，５ｂの配置を設計している。
【００５６】
すなわち、本実施形態の発光ユニット１０は、複数個の凹部５ａ，５ｂを、他端１０ｂ側において、封止樹脂部５の成形時に封止樹脂部５となる樹脂材料が注入される一対のゲート部１ｃ，１ｃを結ぶ直線を対称軸（図１（ｃ）の破線を参照）として、線対称に設けている。
【００５７】
本実施形態の発光ユニット１０における凹部５ａ，５ｂは、窪み部１ｂ内に突出した円柱状のピン２３，２４を用いることで、封止樹脂部５に凹部５ａ，５ｂの開口形状が円形となる柱状の空洞を形成させている。なお、発光ユニット１０は、凹部５ａ，５ｂが円形であることで、金型２１，２２に挿入して凹部５ａ，５ｂを形成するピン２３，２４を封止樹脂部５から離す場合における離型性に優れたものとすることが可能となる。また、ピン２３，２４は、円柱状とすることによりゲート部１ｃ，１ｃから注入された樹脂材料の流動性が低下することを抑制する働きをすることもできる。これにより、ピン２３，２４は、ピン２３，２４のメンテナンス回数を抑制しメンテナンス性を向上させることが可能となる。
【００５８】
本実施形態の発光ユニット１０は、ユニットボディ１が光学レンズ部１ａと一体に形成された透光性樹脂材料を用いて形成している。透光性樹脂材料により形成されたユニットボディ１は、金属材料などと比較して熱伝導率が低く、ユニットボディ１自体の放熱性がよいものではない。そのため、発光ユニット１０は、ユニットボディ１の窪み部１ｂ内に注入された封止樹脂部５を構成する樹脂材料の熱が窪み部１ｂ内にこもって冷却され難い傾向にある。
【００５９】
しかしながら、本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５の成形工程において、中心部に設けた凹部５ｂだけでなく、隅部にも凹部５ａを設けることにより、樹脂材料の冷却時間を効果的に短縮することができる。また、本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５に複数個の凹部５ａ，５ｂを設けることで、封止樹脂部５を構成する樹脂材料の使用量を低減することもできる。
【００６０】
そのため、本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５に複数個の凹部５ａ，５ｂを設けることで、封止樹脂部５の成形時にユニットボディ１のゲート部１ｃから注入された樹脂材料が冷却する冷却時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００６１】
なお、本実施形態の発光ユニット１０では、凹部５ａ，５ｂの開口形状が円形となる柱状の空洞としている。なお、柱状の空洞は、円柱状の空洞に限られず、適宜、円錐台形状や多角錘台形状などの空洞とすることもできる。凹部５ａ，５ｂの具体的寸法としては、たとえば、それぞれ開口形状が直径２．５ｍｍの大きさの円形で、深さ２．６ｍｍの柱状の空洞として絶縁性および防水性を確保している。また、各凹部５ａは、窪み部１ｂの隅部となる四隅に互いに１３ｍｍの間隔をあけて形成させている。なお、発光ユニット１０の中心から一方のゲート部１ｃ側に２．５ｍｍずれた中央部に設けられる１つの凹部５ｂに対応するピン２３は、発光ユニット１０の成形時に実装基板３をユニットボディ１の窪み部１ｂの内底面側に抑え、実装基板３が窪み部１ｂの内底面側から浮き上がるのを防止している。
【００６２】
これにより、実装基板３の裏面３ｂ側を押圧し、実装基板３の表面３ａ側に設けたＬＥＤ２の発光面側をユニットボディ１の平滑面１ａｄ側に当接させることができる。そのため、最終的に形成された発光ユニット１０は、ＬＥＤ２からの光を光学レンズ部１ａを介して発光ユニット１０の外部に効率よく放出させることが可能となる。
【００６３】
次に、発光ユニット１０の製造工程は、一対の金型２１，２２内で凹部５ｂを形成するピン２３が、封止樹脂部５となる樹脂材料が冷却して凝固する間際に実装基板３の裏面３ｂ側から離間するように可動させるピン離間工程を備えている（図３（ｂ）を参照）。
【００６４】
これにより、中央部に設けられたピン２３は、実装基板３の裏面３ｂ側を外部環境に曝すことなくユニットボディ１の窪み部１ｂが封止される深さで凹部５ｂを形成することができる。本実施形態の発光ユニット１０の製造工程では、基板押圧工程において、ピン２３を発光ユニット１０の他端１０ｂ側から深さ４．７ｍｍまで挿入して実装基板３の裏面３ｂ側を押圧している。また、ピン離間工程において、ピン２３を発光ユニット１０の他端１０ｂ側から深さ２．６ｍｍまで実装基板３の裏面３ｂから離間させて凹部５ｂを形成させている。
【００６５】
本実施形態の発光ユニット１０は、樹脂材料が注入される一対のゲート部１ｃ，１ｃを結ぶ直線を対称軸として複数個（ここでは、６個）の凹部５ａ，５ｂを線対称に設けたことで、金型２１に設けられた凹部５ａ，５ｂを形成するピン２３，２４により、樹脂材料の流動性が低下することを抑制しつつ、発光ユニット１０を製造するに際しての量産性の低下を抑制することが可能となる。
【００６６】
なお、隅部に設けられたその他の４つの凹部５ａについては、樹脂材料の注入および樹脂材料の硬化に伴って、ピン２３によって形成された凹部５ｂと同様の深さでピン２４によって形成させている。凹部５ａは、封止樹脂部５に形成する凹部５ａの位置、形状および大きさに合わせて、予め金型２１の内面に非可動で固定したピン２４を設けることにより形成することができる。
【００６７】
したがって、発光ユニット１０の他端１０ｂ側における複数個の凹部５ａ，５ｂは、図１（ｃ）で示した配置だけに限られず、たとえば、図４（ａ）に示すように、一対のゲート部１ｃ，１ｃを結ぶ対称軸（図４（ａ）の破線を参照）として、対称軸上に全部で３つの凹部５ａ，５ｂを線対称に設けてもよい。ここで、封止樹脂部５の成形時に実装基板３をユニットボディ１側に押圧するピン２３により形成される凹部５ｂは、実装基板３に略均等に力が掛かるように、外形が矩形状のユニットボディ１の中央部に配置させている。また、各ゲート部１ｃ，１ｃの近傍に設けられた凹部５ａ，５ａは、各ゲート部１ｃ，１ｃから樹脂材料の注入時に樹脂材料の注入速度の低下を抑制しつつ、ユニットボディ１の窪み部１ｂ内における隅部方向（図４（ａ）の左右方向）に樹脂材料の流れを生じさせることができるように配置している。
【００６８】
図４（ｂ）に示す発光ユニット２０は、一対のゲート部１ｃ，１ｃを結ぶ直線を対称軸（図４（ｂ）の破線を参照）として、線対称に全部で５つの凹部５ａ，５ｂを設けている。ここで、封止樹脂部５の成形時に実装基板３をユニットボディ１側に押圧するピン２３により形成される一つの凹部５ｂは、実装基板３に略均等に力が掛かるように、外形が矩形状のユニットボディ１の中央部に配置させている。また、残りの４つの凹部５ａは、矩形状のユニットボディ１の窪み部１ｂにおける四つの隅部にそれぞれに設けている。これにより、図４（ｂ）に示す発光ユニット２０は、図４（ａ）に示す発光ユニット２０と比較して封止樹脂部５の成形にかかる冷却時間を短縮すると共に、封止樹脂部５の熱膨張などに伴う内部応力をより低減することが可能となる。
【００６９】
図４（ｃ）に示す発光ユニット２０は、一対のゲート部１ｃ，１ｃを結ぶ直線を対称軸（図４（ｃ）の破線を参照）として、線対称に全部で７つの凹部５ａ，５ｂを設けている。図４（ｃ）の凹部５ａ，５ｂは、図４（ａ）の凹部５ａの位置と、図４（ｂ）の凹部５ａの位置とを共通として各凹部５ａを略合わせた配置としている。ここで、凹部５ｂは、実装基板３を押圧する力を大きくするため、開口形状が直径４ｍｍの円形として、複数個（ここでは、６個）の凹部５ａの開口形状における直径２．５ｍｍの円形よりも大きくしている。したがって、凹部５ａ，５ｂの大きさは、必ずしも全て同じ大きさとする必要はない。
【００７０】
これにより、発光ユニット１０は、樹脂材料の注入時に樹脂材料の注入速度の低下を抑制しつつ、矩形状のユニットボディ１の窪み部１ｂにおける四つの隅部方向に樹脂材料の流れを形成することができる。また、発光ユニット１０は、封止樹脂部５の成形にかかる冷却時間を短縮すると共に、封止樹脂部５の熱膨張などに伴う内部応力を更に低減することが可能となる。なお、図４に示す各発光ユニット１０においては、図１（ｃ）に示した発光ユニット１０おける一対の突起部５ｃ，５ｃを設けていないが、必要に応じて適宜に設ければよい。
【００７１】
なお、発光ユニット１０を形成する成形時における樹脂材料の温度を測定した結果を図５に示す。図５中の一点鎖線は、本実施形態の発光ユニット１０と比較のために示す発光ユニットにおける封止樹脂部５の成形時における樹脂材料の温度降下を示している。比較のために示す発光ユニットは、図１に示す発光ユニット１０において、５つの凹部５ａを設けていない以外は、図１の発光ユニット１０と同様に形成させている。また、図５中の実線は、図１に示す本実施形態の発光ユニット１０における封止樹脂部５の成形時における樹脂材料の温度降下を示している。図５のグラフからも明らかなように、図１に示す封止樹脂部５に６つの凹部５ａ，５ｂを備えた本実施形態の発光ユニット１０は、凹部５ａを封止樹脂部５の中央部に１つだけに設けた比較のための発光ユニットと比較して、樹脂材料の温度降下が早くなることがわかる。図５のグラフより、本実施形態の発光ユニット１０は、比較のための発光ユニットと比較して、樹脂材料の温度が２００℃から１００℃まで下がるのに要する時間について１２秒の短縮を図ることができる。したがって、本実施形態の発光ユニット１０は、封止樹脂部５の成形にかかる時間が短縮されることで発光ユニット１０の量産性の向上によるコストの低減を図ることができる。
【００７２】
以上により詳述したように本発明の発光ユニット１０は、より簡便な構成で、信頼性のより高い発光ユニット１０とすることが可能となる。
【符号の説明】
【００７３】
１ ユニットボディ
１ａ 光学レンズ部
１ｂ 窪み部
１ｃ ゲート部
２ ＬＥＤ（固体発光素子）
３ 実装基板
４ 電線
５ 封止樹脂部
５ａ，５ｂ 凹部
１０ 発光ユニット
１０ａ 一端
１０ｂ 他端
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に設けられた光学レンズ部と他端側に設けられた窪み部とを備え透光性材料により一体に形成されたユニットボディと、該ユニットボディの前記窪み部内に収納され前記光学レンズ部を介して光を放出させる固体発光素子を備えた実装基板と、前記固体発光素子と電気的に接続され前記窪み部内から導出された電線と、前記ユニットボディの前記窪み部内に収納された前記実装基板と前記電線の一部とを前記窪み部内に封止する封止樹脂部とを有する発光ユニットであって、
前記封止樹脂部は、前記他端側から前記実装基板側に向かって落ち窪んだ複数個の凹部を有することを特徴とする発光ユニット。
【請求項２】
前記ユニットボディは、前記封止樹脂部の成形時に前記封止樹脂部となる樹脂材料を前記窪み部内に注入する一対のゲート部が、前記窪み部を介して互いに対向する前記ユニットボディの側壁に備えられており、複数個の前記凹部は、前記他端側において、一対の前記ゲート部を結ぶ直線を対称軸として、線対称に設けてなることを特徴とする請求項１に記載の発光ユニット。
【請求項３】
前記凹部は、開口形状が円形となる柱状の空洞であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光ユニット。
【請求項４】
前記封止樹脂部は、熱可塑性のホットメルト材料からな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１項に記載の発光ユニット。
【請求項１】
一端側に設けられた光学レンズ部と他端側に設けられた窪み部とを備え透光性材料により一体に形成されたユニットボディと、該ユニットボディの前記窪み部内に収納され前記光学レンズ部を介して光を放出させる固体発光素子を備えた実装基板と、前記固体発光素子と電気的に接続され前記窪み部内から導出された電線と、前記ユニットボディの前記窪み部内に収納された前記実装基板と前記電線の一部とを前記窪み部内に封止する封止樹脂部とを有する発光ユニットであって、
前記封止樹脂部は、前記他端側から前記実装基板側に向かって落ち窪んだ複数個の凹部を有することを特徴とする発光ユニット。
【請求項２】
前記ユニットボディは、前記封止樹脂部の成形時に前記封止樹脂部となる樹脂材料を前記窪み部内に注入する一対のゲート部が、前記窪み部を介して互いに対向する前記ユニットボディの側壁に備えられており、複数個の前記凹部は、前記他端側において、一対の前記ゲート部を結ぶ直線を対称軸として、線対称に設けてなることを特徴とする請求項１に記載の発光ユニット。
【請求項３】
前記凹部は、開口形状が円形となる柱状の空洞であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光ユニット。
【請求項４】
前記封止樹脂部は、熱可塑性のホットメルト材料からな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１項に記載の発光ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−４９１９９（Ｐ２０１２−４９１９９Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８７５５１（Ｐ２０１０−１８７５５１）
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]