説明

発光装置の搭載構造及び搭載方法

【課題】LEDランプの大型化を避けつつ、LEDランプの搭載構造の薄型化を図ること可能な発光装置の搭載構造及び搭載方法を提供すること。
【解決手段】配線が設けられた基板と、基板の表面と所定の間隔を空けて設けられたバネ状端子と、発光素子を収納するケースより突出し、ケースより薄いリード状に形成され、ケースの裏面と略同一面に配置された外部端子を有し、基板の表面に搭載された発光装置とを準備する。
そして、発光装置はバネ状端子から外部端子に押圧されることにより、基板の配線と電気的に接続する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、LEDチップを搭載した表面実装型のLEDランプを配線基板に搭載する際の構造及びその方法に関する。
【背景技術】
【0002】
青色LEDチップの実用化により、青色LEDチップと黄色蛍光体との組み合わせたLEDランプによる白色光源が照明分野等、種々の分野で利用されている。
【0003】
この照明では、軽薄・短小のため、表面実装型のLEDランプが用いられている。表面実装型のLEDランプとしては、セラミックケースを用いる場合と、樹脂ケースを利用する場合がある。これらの双方について、配線基板への搭載は、LEDランプの外部端子と配線基板の配線とを半田を介して接合することにより行なう。
しかしながら、半田付けを行う際のリフロー時の熱により、LEDランプのケースとLEDチップを保護する封止樹脂との熱膨張率差に基づいて、LEDランプ内部に応力を生じ、ケースと封止樹脂が剥離してしまう問題点があった。
特に、樹脂ケースでは、LEDチップの光を所望の方向に配光させるために、ケースを白色顔料を含有させた樹脂により形成する。しかしながら、樹脂ケースは耐熱性に劣るため、半田付けの際に行なわれるリフロー時の熱により、樹脂ケースが変色してしまうことがある。
このような問題を解決するために、半田を用いずにLEDランプを配線基板に搭載する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2004−266168号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ここで開示されているLEDランプの搭載方法は、配線基板の側面からLEDランプの挿入して配線基板とLEDランプのケースと配線基板を嵌合させる方法である。嵌合は、凹部と、その上面に凹部内側に張り出せて形成した配線基板により行なわれる。凹部底面は所望の位置にバネ状端子を設けており、配線基板の側面からLEDランプを挿入すると、配線基板の張り出し部によりLEDランプの上面が底面に押圧されて、LEDランプの外部端子と配線基板のバネ状端子が接触し、電気的に接続するように形成されている。
【0006】
このような配線基板への搭載方法では、ケースの上面の光取り出し面は配線基板の上面の張り出し部分を遮光しないように配線基板の張り出し部やLEDランプの光取り出し面を設計する必要がある。従って、LEDランプの端部にまで光取り出し面を形成することができず、LEDランプの大型化が避けられなくなる。また、LEDランプの上面と底面との厚さ分の凹部の空間が必要となり、LEDランプの搭載構造の薄型化が困難となる。
【0007】
本発明は、このような従来技術の課題を鑑みてなされたものであって、LEDランプの大型化を避けつつ、LEDランプの搭載構造の薄型化を図ること可能な発光装置の搭載構造及び搭載方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の課題は、配線が設けられた基板と、前記基板の表面と所定の間隔を空けて設けられたバネ状端子と、発光素子を収納するケースより突出し、該ケースより薄いリード状に形成され、該ケースの裏面と略同一面に配置された外部端子を有し、前記基板の前記表面に搭載された発光装置とを備え、前記発光装置は前記バネ状端子から外部端子に押圧されることにより、前記基板の前記配線と電気的に接続することを特徴とする発光装置の搭載構造により解決する。
【0009】
前記発光素子の搭載部は前記ケースより露出し、前記基板に形成された放熱パターンと接触していることが好ましい。
【0010】
前記基板の表面には、発光装置を位置決めするガイド枠が形成されていることが好ましい。
【0011】
上記の課題は、前記基板の表面と所定の間隔を空けて設けられたバネ状端子と配線を有する基板を準備する工程と、発光素子を収納するケースより突出し、該ケースより薄いリード状に形成され、該ケースの裏面と略同一面に配置された外部端子を有し、前記基板の前記表面に搭載された発光装置を前記基板と前記バネ状端子端子間に挿入する工程と、前記バネ状端子の押圧により前記配線と接触させ、前記発光装置と前記配線を電気的に接続させる工程とを有することを特徴とする発光装置の搭載方法により解決される。
【0012】
前記発光素子の搭載部は前記ケースより露出し、前記バネ状端子の押圧により前記基板に形成された放熱パターンと接触していることが好ましい。
【0013】
前記基板を準備する工程の後に、前記基板の表面に前記発光装置を挿入する際に位置決めするガイド枠が形成する工程を有することが好ましい。
【発明の効果】
【0014】
本発明の発光装置の搭載構造及び搭載方法では、発光装置の該ケースより薄いリード状でバネ状端子を介して発光装置と配線基板とを電気的に接続させているため、発光装置の上面ではなく、発光装置の底面と同一面となるように形成した発光装置のリード状の外部端子と電気的に接合させている。従って、配線基板に凹部底面及び上面の張り出し部までの余分な厚みを設けることなく、薄型の発光装置の搭載構造を実現することができる。
【0015】
また、発光素子の搭載部は前記ケースより露出し、前記バネ状端子の押圧により前記基板に形成された放熱パターンと接触させることにより、LEDランプの放熱性が向上する。
【0016】
更に、前記基板の表面に前記発光装置を搭載するための位置決めするガイド枠を設けているため、発光装置搭載が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】図1は、本発明の実施の形態のLEDランプの一例を示し、(a)は上面図であり、(b)は側面図であり、(c)は(a)のA−A断面図である。
【図2】図2は、本発明の実施の形態のLEDランプの搭載方法及び搭載構造を示す斜視図である。
【図3】図3は、本発明の実施の形態のLEDランプの搭載方法及び搭載構造を示す側面図である。
【図4】図4は、本発明の実施の形態のバックライト及びLEDランプの搭載方法の変形例である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下に、添付の図面に基づいて、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【0019】
図1は、本発明の実施の形態のLEDランプに用いるLEDランプを示す模式図である。
本発明に用いるLEDランプ10は、窪みを有する白色樹脂ケース1と、白色樹脂ケース1に固定されたリードフレームからなる外部端子2a,2bとを備え、LEDチップ5は外部接続端子2bに搭載されている。そして、LEDチップの正負の電極(図示せず。)と外部端子2a,2bとを電気的に接続する金属ワイヤ6a,6bに接続され、LEDチップ5及び金属ワイヤを保護するように白色樹脂ケース1の窪みを充填する透明な封止樹脂3を有している。
【0020】
外部端子2a,2bは、白色樹脂ケース1の厚みより薄くリードフレームにより形成され、その側面底部から突出し、白色樹脂ケース1の底面と略同一面に配置されている。尚、LEDチップ発光時の発熱を放熱させるために、外部端子2bのLEDチップ5の搭載部の下面は白色樹脂ケース1より露出している。
【0021】
LEDチップ5は、サファイア,SiC(炭化珪素)、GaN(窒化ガリウム)等の成長基板の上に窒化ガリウム系化合物半導体(Al1−X1−Y1InX1GaY1N、0≦X1≦1,0≦Y1≦1,0≦X1+Y1≦1)層が積層されており、外部端子2a,2b及び金属ワイヤ6a,6bを介してLEDランプの外部より正負の電極に電圧を印加することにより、例えば青色光を発光する。この他に、ガリウム燐系化合物半導体(Al1−X2−Y2InX2GaY2P、0≦X2≦1,0≦Y2≦1,0≦X2+Y2≦1)からなり、緑色光を発光するLEDチップや、ガリウム砒素系化合物半導体(Al1−X3GaX3P、0≦X3≦1)からなり、赤色光を発光するLEDチップを用いてもよい。
【0022】
封止樹脂3には、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、又はフッ素樹脂からなる。また、LEDチップ5の発光光に対して補色となる波長変換光を発する蛍光体を含有させて白色光を発光させてもよいし、LEDチップが近紫外〜紫を発光する場合は、互いの波長変換光の混色光により白色光を発光するようにしてもよい。また、色むらのない混色光を得るために光拡散剤を含有させたり、封止樹脂内での均一に分散させるために、ナノオーダー粒子からなる沈降防止剤を含有させてもよい。尚、これとは逆に、蛍光体ムラを白色ケースの窪みの底面に沈降させてもよい。
【0023】
白色樹脂ケース1は、ポリアミドや液晶ポリマーからなり、白色とするためにTiO(酸化チタン),BaSO(硫酸バリウム),BN(窒化硼素),等の白色染料を含有させている。これらの反射剤及び充填剤は、破砕状,球状,りんぺん状,棒状,繊維状、等、様々な形状を選択することができる。
【0024】
次に、図2,3に基づいて、LED10ランプを搭載する配線基板について説明する。
【0025】
配線基板11は、LEDランプ10と電気的に接続するための配線12a,12bと、配線12a,12bと電気的に接続するバネ状端子14a,14bと、LEDランプ10を搭載する際のガイドとなるガイド枠22とを備えている。
【0026】
配線基板11はガラエポ基板又はセラミック基板等の汎用基板から形成されている。配線基板11には必要に応じ、LEDランプからの発熱を効率よく放熱させるための放熱パターン13を設けてもよい。
【0027】
バネ状端子14a,14bは、板状の形状を有し、Cu,Al,Feやこれらの合金等からなり、ビス等により配線基板11の表面と間隔をあけて設けられている。バネ状端子14a,14bのビス配置位置での配線基板11との間隔は、LEDランプ10の外部端子2a,2bの厚みより若干大きくなっており、ビス止め位置より離れる方向では外部端子2a,2bの厚みより若干小さく形成された後、ビス止め位置との反対側では先端部は大きく形成されている。これにより、LEDランプ10の挿入をスムーズに行なうことができる。
【0028】
ガイド枠22は、配線基板11と熱膨張による応力発生を緩和するために、配線基板11と同様な材料から形成することが好ましい。
【0029】
このような配線基板11を用い、図2(a)に示すように、LEDランプ10はガイド枠に22より位置決めされつつ、ガイド枠の奥壁に当接するまで内側の方向に挿入すると、図2(b)に示すように、外部端子2a,2bがバネ状端子14a,14bに押圧されて、配線12a,12bと接触することにより、LEDランプ10と配線基板11との間の電気的接続が図られる。また、LEDランプ10のLEDチップ5の搭載部の裏面を露出させた場合、配線基板11に形成された放熱パターン13と接触することにより、LEDランプ10と配線基板11の熱的接続が図られる。
【0030】
このように、本発明のLEDランプ10の搭載構造及び搭載方法では、LEDランプ10の上面ではなく、LEDランプ10の底面と同一面となるように形成したLEDランプ10の外部端子2a,2bと電気的に接合させている。従って、配線基板11に余分な厚みを設けることなく、薄型のLEDランプ10の搭載構造を実現することができる。
また、LEDランプ10の上面を利用せずにLEDランプ10を搭載するため、搭載後の遮光を排除することができる。更に、LEDランプに放熱用露出部を設け、配線基板11に放熱パターン13を設けた場合、放熱性が向上する。
【0031】
図4は、本発明の実施の形態の変形例を示す模式図である。
本変形例では、上述のように、配線基板51のエッジ部分を利用しない点がことなる。この場合、LEDランプ10を挿入するのではなく、LEDランプをガイド枠61の開口部に嵌入させた後、バネ状端子15a,15bを取り付けることにより、LEDランプ10を配線基板51に接触させる。
【0032】
これにより、LEDランプ10の外部端子2a,2bと配線基板の配線52a,52bが電気的に接続され、LEDランプ10のLEDチップ5の搭載部の裏面と配線基板51の放熱パターン53が熱的に接続される。
【産業上の利用可能性】
【0033】
液晶のバックライトや面状照明等の種々の光源にも適用できる。
【符号の説明】
【0034】
1 ・・・ 樹脂ケース
2a,2b ・・・ 外部端子
3 ・・・ 封止樹脂
5 ・・・ LEDチップ(発光素子)
6a,6b ・・・ 金属ワイヤ
10 ・・・ LEDランプ(発光装置)
11,51 ・・・ 配線基板
12a,12b,52a,52b ・・・ 配線
13,53 ・・・ 放熱パターン
14a,14b,15a,15b ・・・ バネ状端子

【特許請求の範囲】
【請求項1】
配線が設けられた基板と、
前記基板の表面と所定の間隔を空けて設けられたバネ状端子と、
発光素子を収納するケースより突出し、該ケースより薄いリード状に形成され、該ケースの裏面と略同一面に配置された外部端子を有し、前記基板の前記表面に搭載された発光装置とを備え、
前記発光装置は前記バネ状端子から外部端子に押圧されることにより、前記基板の前記配線と電気的に接続する
ことを特徴とする発光装置の搭載構造。
【請求項2】
前記発光素子の搭載部は前記ケースより露出し、前記基板に形成された放熱パターンと接触していることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
【請求項3】
前記基板の表面には、発光装置を位置決めするガイド枠が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。
【請求項4】
前記基板の表面と所定の間隔を空けて設けられたバネ状端子と配線を有する基板を準備する工程と、
発光素子を収納するケースより突出し、該ケースより薄いリード状に形成され、該ケースの裏面と略同一面に配置された外部端子を有し、前記基板の前記表面に搭載された発光装置を前記基板と前記バネ状端子端子間に挿入する工程と、
前記バネ状端子の押圧により前記配線と接触させ、前記発光装置と前記配線を電気的に接続させる工程と
を有することを特徴とする発光装置の搭載方法。
【請求項5】
前記発光素子の搭載部は前記ケースより露出し、前記バネ状端子の押圧により前記基板に形成された放熱パターンと接触していることを特徴とする請求項4に記載の発光装置の搭載方法。
【請求項6】
前記基板を準備する工程の後に、前記基板の表面に前記発光装置を挿入する際に位置決めするガイド枠を形成する工程を有する
ことを特徴とする請求項5に記載の発光装置の搭載方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2011−29536(P2011−29536A)
【公開日】平成23年2月10日(2011.2.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−176288(P2009−176288)
【出願日】平成21年7月29日(2009.7.29)
【出願人】(000241463)豊田合成株式会社 (3,467)
【Fターム(参考)】