JP2006352064A - Ｌｅｄランプ及びｌｅｄランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造単価が大幅に削減できる新規構成のＬＥＤランプを提供する。
【解決手段】封止部材と該封止部材にその一部が囲繞されている第１、第２及び第３のリードとを有し、前記第１のリードにＬＥＤチップがマウントされ、前記第２のリードから前記ＬＥＤチップへワイヤが懸架されている。ＬＥＤが接続されていない前記第３のリードとＬＥＤが接続されている第１又は第２のリードの間に、抵抗、ダイオードなどの回路素子を付着し、分流、保護などの機能をＬＥＤ素子単独で有するように構成する。
【選択図】図２

Description

本発明はＬＥＤランプ及び該ＬＥＤランプを用いたＬＥＤランプ装置に関する。

ＬＥＤランプ装置の例が特許文献１に示されている。
このＬＥＤランプ装置１０１は、図１に示すとおり、ＬＥＤ１０２ランプ、回路部１０５、ターミナル１０７及びケース部１０８，１０９を備えてなる。ＬＥＤランプ１０２は一対のリード１０３、１０３と当該リードの基端部を囲繞する砲弾型の封止部材１０４を有する。この封止部材１０４の中にＬＥＤチップが埋設されている。回路部１０５はメタル板からなりインナーケース１０８に固定され、この回路部１０５へ抵抗１０６などの素子が付設される。符号１０７はターミナルであって、図示しない制御装置のコネクタへ連結される。図中の符号１０９は筒状のアウタケースであり、このアウタケース１０９へインナーケース１０８が挿入される。抵抗１０６はＬＥＤランプ１０２に供給する電流量を制御するために付設される。
このように構成されたＬＥＤランプ装置１０１によれば、高価な回路基板がメタル板に代用されるので、装置全体として安価なものになる。

その他、本発明に関連する先行技術が特許文献２に開示されている。
特開２００３−３７６８２０号公報 実開平５−６２０５９号公報

本発明者らは、かかる構成のＬＥＤランプ装置につき、その製造が容易になるように、その構造的な改良を検討してきた。
即ち、この発明は、ＬＥＤランプ装置に適用される新規な構成のＬＥＤランプを提供することを目的とする。
またこの発明の他の目的は、製造単価が大幅に削減できるＬＥＤランプを提供することにある。
またこの発明の他の目的は、かかるＬＥＤランプを備えた新規構成のＬＥＤランプ装置を提供することにある。

本発明は上記の目的の少なくとも一つを達成するためになされたものである。即ち、
封止部材と該封止部材にその一部が囲繞されている第１、第２及び第３のリードとを有し、前記第１のリードにＬＥＤチップがマウントされ、前記第２のリードから前記ＬＥＤチップへワイヤが懸架されているＬＥＤランプ。

このように構成されたＬＥＤランプによれば、３つのリードが備えられているので、これらリードを利用することにより回路部を構成することができる。特に第３のリードはＬＥＤチップから独立しているので、回路部の設計自由度向上に寄与する。これにより、回路部を構成するために別途基板やメタル板を準備する必要がなくなる。よって、その製造が容易となり、安価なＬＥＤランプ装置の提供が可能となる。

発明の実施をするための最良の形態

以下、この発明の各要素について詳細に説明をする。
（ＬＥＤチップ）
ＬＥＤチップのタイプは特に限定されるものではない。上下に電極を有するタイプ、両電極を上側とするタイプ、又は両電極を下側としたフリップチップタイプを用いることができる。さらには、ＬＥＤチップを第１のリードのカップ部へ直接マウントしても良いし、また両者の間にサブマウントを介在させることもできる。
ＬＥＤチップの発光色も任意に選択可能である。実施例で用いた青色系のほか、例えば、白色、赤、橙、緑等の可視領域の発光波長を有するＬＥＤチップを採用できる。また、紫外領域や赤外領域の発光波長を有するＬＥＤチップを用いることもできる。
異なる種類及び／又は異なる発光色のＬＥＤチップを組み合わせて用いることもできる。

（封止部材）
封止部材は専らＬＥＤチップを被覆するものであり、その用途・目的に応じて任意に選択される透光性の材料で形成される。封止部材の形状はＬＥＤチップの光を集光する見地からレンズ形状の部分を有することが好ましい。
封止部材には蛍光体を分散させることができる。封止部材の表面に蛍光体を含む層を設けることもできる。
蛍光体はＬＥＤランプの用途、目的に応じて、ＬＥＤチップの光源光との組合せにおいて、適宜選択される。例えばＬＥＤチップの光源光を青色系として、当該青色系の光を受けて黄色系の光を発生する蛍光体を採用することにより、ＬＥＤランプの発光色を全体として白色系とすることができる。ＬＥＤチップの光源光を紫外光とし、これらの光を受けて蛍光体を蛍光させることにより、当該蛍光をＬＥＤランプの照明光とすることができる。

（リード）
この発明では少なくとも３つのリードが採用される。これらのリードの基端は封止部材に囲繞されており、もって各リードは、片持ちはりの状態であるが、機械的に安定して封止部材に接続される。これらのリードは導電性を有しておればその形状及び材質は任意に選択可能である。量産性及び製造コストの見地から、金属薄板からリードを形成することが好ましい。

第１のリードにはＬＥＤチップがマウントされている。光源となるＬＥＤチップはＬＥＤランプの光軸（中心）に配置することが好ましいので、この第１のリードの基端側も当該ＬＥＤランプの中心に配置することが好ましい。
第２のリードにはワイヤのボンディング領域（ボンディングパット）が備えられ、当該ボンディング領域とＬＥＤチップとの間にワイヤが懸架される。これにより、ＬＥＤチップへ電力を供給することが可能となる。
第３のリードはＬＥＤチップへ直接接続されることはない。換言すれば、第３のリードはＬＥＤチップから電気的に独立した状態にある。かかる第３のリードを利用して、ＬＥＤチップへ接続された第１及び第２のリードへ回路部を作りこむことができる。なお、複数のリードを第３のリードとしても良い。複数の第３のリードを使用すれば、回路設計の自由度が更に向上する。

これら少なくとも３本のリードにおいて封止部材に囲繞される各基端部分は一つの平面上に配置されることが好ましい。当該基端部分をインサートとして当該封止部材を型成形するときに、インサートのセッティングが容易になるからである。また、これら３本のリードを一枚の金属板から打ち抜き成形したときには、打ち抜いた状態をそのまま固定テープで保持してインサートとして使用できるからである。

上記において、回路部の一つの形態として、第３のリードと第１又は第２のリードとが電気的なパスで結合されたとき、第３のリードの端部と該第３のリードへ前記パスにより連結されたリード以外のリードの端部とでターミナルが構成される。
このようにターミナルの一部をＬＥＤチップに結合していない第３のリードに担わせることにより、ＬＥＤチップと直接接続しない回路を形成できる。
特に、後述する実施例に記載されているように、ＬＥＤチップをマウントした第１のリードと第３のリードとを接合して第１のリードをターミナルとして使用せず、その端部を自由端（コネクタに接続されないもの）とすることにより、当該第１のリードに搭載されたＬＥＤチップに対する抵抗素子からの熱影響を防止できることとなる。

ＬＥＤの回路部を構成する素子として最も必要性の高いものは抵抗素子であり、ＬＥＤチップに対して直列に配置される。抵抗を直列配置するため、ＬＥＤチップをマウントする第１のリードとＬＥＤチップから独立した第３のリードとの間に当該抵抗素子を懸架し、ＬＥＤチップを第１のリード→抵抗素子→第３のリードと結合し、当該第３のリードをアノード（＋極）ターミナルとする。
第１のリードと第２のリードとの間にはＬＥＤチップと並行の状態にツェナーダイオードを架設し、この第２のリードをカソード（−極）ターミナルとすることが好ましい。

第１〜第３のリードを用いて形成される回路部は、ＬＥＤランプ装置の用途・目的に応じて任意に設計可能である。
選択された２つリードの自由端側でターミナルを形成する。このターミナルは相手側コネクタの仕様に合わせて任意に設計可能である。実施例では、第３のリードの自由端側をターミナル構成要素としているが、第１及び第２のリードの自由端側を用いてターミナルを構成してもよい。
また、ケース部の形状及び材質はＬＥＤランプ装置の用途・目的に応じて任意に選択することができる。量産性、軽量性、製造コスト等の見地から合成樹脂の型成形品とすることが好ましい。
以下、この発明の実施例について説明をする。

図２にこの実施例のＬＥＤランプ１の構成を示す。
実施例のＬＥＤランプ１は、ＬＥＤチップ３、封止部材５、第１のリード１１、第２のリード１２、第３のリード１３を備えてなる。
ＬＥＤチップ３にはIII族窒化物系化合物半導体からなる青色発光ダイオードを採用した。封止部材５は透明なエポキシ樹脂からなり、砲弾型に型成形されている。
このＬＥＤチップ３は第１のリード１１の頂部台座にマウントされている。ＬＥＤチップの負極側ボンディングパットと第２のリード１２の頂部とがワイヤ７で電気的に接続されている。第１のリード１１はＬＥＤランプ１の中心軸（光軸）上に配置され、これにより、ＬＥＤチップ３もＬＥＤランプ１の中心軸上に配置されることとなる。
第３のリード１３はＬＥＤチップ３に対して直接接続されていない。実施例では、第３のリード１３の頂部の高さが他のリード１１、１２より低く設定されているが、封止部材５に対する各リード１１−１３の埋入深さは、それらが機械的に安定していれば、特に限定されるものでない。

各リード１１−１３は、図３に示すとおり、一列に（一つの平面上に）配置することが好ましい。
各リード１１−１３を仮想三角形の各頂点に配置することも可能である。
リードの数は３本に限定されるわけではなく、４本、５本と追加することが可能である。

第１のリード１１と第３のリード１３との間には抵抗素子２１が架設されている。抵抗素子２１はＬＥＤチップ３へ印加される電流量を調節するものであり、ＬＥＤチップ３の特性、用途等に応じて適宜選択される。また、第１のリード１１と第２のリード１２との間にはツェナーダイオード２３が架設されている。このツェナーダイオード２３はＬＥＤチップ３を逆方向電圧及び正方向過電圧から保護するものであり、ＬＥＤチップ３をマウントするサブマウント板に組み込まれることもある。
図４はこのＬＥＤランプ１の回路図である。
この実施例では、図２に示すように、各リード１１、１２及び１３を延設してこれへ抵抗などの素子を懸架することにより回路部３０が構成される。

なお、第１〜第３のリード１１、１２、１３は導電性を有する金属薄板から打ち抜きにより形成される。このとき、図５に示すように、ターミナル１４及び１５の先端にリテーナ１６，１７が形成され、このリテーナ１６，１７はリード１１、１２、１３の母材である金属薄板の枠部４１に連続している。また、各リード１１、１２、１３の基端側も金属薄板の一部である連結帯４３に連続している。
このように各リード１１、１２、１３が連結された状態で、第１のリード１１へＬＥＤチップ３をマウントする。その後、ＬＥＤチップ３から第２のリード１２へボンディングワイヤ７を掛け渡す。これらをインサートとして砲弾型のキャビティへセットし、封止部材５の材料を当該キャビティへ注入する。その後、抵抗素子２１を第１のリード１１と第３のリード１３との間に架設し、第１のリード１１と第２のリード１２との間にツェナーダイオード２３を架設する。
最後に、パンチングによりリテーナ１６、１７及び連結帯４３を切除して、図２に示したＬＥＤランプ１が得られる。リテーナ１６、１７及び連結帯４３を除去した後に、抵抗素子２１及びツェナーダイオード２３を架設してもよい。
なお、上記において、リード１１、１２，１３と一体であった連結帯４３の代わりに固定用テープを用いてリード１１、１２、１３の基端側を固定することもできる。

このようにして得られたＬＥＤランプ１は、図６に示すようにケース部５０にセットされる。ＬＥＤランプ１とケース部５０とによりＬＥＤランプ装置１００が構成される。
ケース部５０は円筒形の本体部５１と連結部６１とを備えてなる。本体部５１は開口側の大径部５３とそれに続く小径部５５とからなり、両者の連続部分に段差５４が形成される。この段差５４に封止部材５の下縁フランジ部６が載置される。大径部５３の内周面には係合爪５７が形成され、この係合爪５７と段差６４との間に封止部材５の下縁フランジ部６が係止される。

本体部５１と連結部６１とは隔壁６０を介して一体的に形成されている。各壁６０には貫通孔６３、６４が形成されて、当該貫通孔６３、６４へそれぞれターミナル１４、１５が挿入され、もって本体部５１から突出する。
符号７０は相手側コネクタであって、例えば車輌の電気系に接続されている。このコネクタ７０へ本体部５１から突出したターミナル１４、１５が挿入されることとなる。

図７に本発明の他の実施例のＬＥＤランプ１０の構成を示す。なお、ＬＥＤランプ１と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。図８はこのＬＥＤランプ１０の回路図を示す。
ＬＥＤランプ１０は、ＬＥＤチップ３、封止部材５、第１のリード１１、第２のリード１２の他に、第３のリードとして２本のリード（符号１３０、１３１）を備える。第１〜第３のリード１１、１２、１３０、１３１は一列（一平面上）に配置されている。第３のリード１３０と第３のリード１３１との間には整流ダイオード２４が架設されている。整流ダイオード２４はＬＥＤチップ３を逆電流から保護するものである。整流ダイオード２４により、ＬＥＤランプ１０を誤って逆接続した場合におけるＬＥＤチップ３の破損を防止することができる。また、第３のリード１３０の、封止部材５によって封止されてない側の端部はアノードターミナル１５となっている。一方、第３のリード１３１の、封止部材５によって封止されていない側の端部はアノードターミナル１５よりも短く、自由端となっている。尚、第３のリード１３１と第１のリード１１との間には、ＬＥＤランプ１と同様にツェナーダイオード２３が架設されている。ＬＥＤランプ１０は図８に示す回路を構成している。尚、第１〜第３のリード１１、１２、１３０、１３１はＬＥＤランプ１と同様に、導電性を有する金属薄板から打ち抜きにより形成される。

ＬＥＤランプ１０では２本の第３のリードに整流ダイオード２４を架設した。このように、使用する第３のリードの数を増やせば、架設する素子の数を増やすことができる。これにより、回路の設計自由度が更に向上する。なお、ＬＥＤランプ１０によっても、ＬＥＤランプ１と同様に、ケース５０とともにＬＥＤランプ装置を構成することができる。

この発明は上記発明の実施の態様及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

図１は従来のＬＥＤランプ装置の構成を示す分解図である。 図２はこの発明の一の実施例のＬＥＤランプ１の構成を示す正面図である。 図３はＬＥＤランプ１の構成を示す平面図である。 図４はこの発明のＬＥＤランプ１の回路構成を示す。 図５はこの発明のＬＥＤランプ１の製造工程を示す図である。 図６はこの発明の実施例のＬＥＤランプ装置を示し、図６ＡはＬＥＤランプ装置の構成を示す正面図であり、図６Ｂは同じく平面図である。 図７はこの発明の他の実施例のＬＥＤランプ１０の構成を示す正面図である。 図８はこの発明のＬＥＤランプ１０の回路構成を示す。

符号の説明

１ １０ ＬＥＤランプ
３ ＬＥＤチップ
７ 封止部材
１１ 第１のリード
１２ 第２のリード
１３ １３０ １３１ 第３のリード
１４、１５ ターミナル
２１ 抵抗素子
２３ ツェナーダイオード
２４ 整流ダイオード
５０ ケース部
１００ ＬＥＤランプ装置

Claims (6)

1. 封止部材と該封止部材にその一部が囲繞されている第１、第２及び第３のリードとを有し、前記第１のリードにＬＥＤチップがマウントされ、前記第２のリードから前記ＬＥＤチップへワイヤが懸架されているＬＥＤランプ。
2. 前記第３のリードと前記第１又は第２のリードとが電気的なパスで結合され、前記第３のリードと該第３のリードへ前記パスにより結合されたリード以外のリードの端部がターミナルを形成する、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤランプ。
3. 前記パスは抵抗素子を有し、前記第１のリード又は第２のリードと前記第３のリードとの間に該抵抗素子が懸架されている、ことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤランプ。
4. 前記第１のリードの封止部材で囲繞される端部はＬＥＤランプの中心に配置される、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤランプ。
5. 請求項２に記載のＬＥＤランプと、前記第１、第２及び第３のリードを収納するケース部が更に備えられ、該ケース部より前記ターミナルが突出することを特徴とするＬＥＤランプ装置。
6. 前記ケース部内において、前記第１、第２及び第３のリードを用いて回路部が形成される、ことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤランプ装置。

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