JP2014225601A

JP2014225601A - Light emitting device

Info

Publication number: JP2014225601A
Application number: JP2013104846A
Authority: JP
Inventors: 田中　克幸; Katsuyuki Tanaka; 克幸田中
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2014-12-04
Anticipated expiration: 2033-05-17
Also published as: JP6071743B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting device which uses a small number of components and has a simple structure for fixing a light emitting module.SOLUTION: A holder 101 includes a fixing boss 201 for fixing a light emitting module 102 on its lower surface in order to fix the light emitting module 102, in which an LED die 401 is mounted on a module substrate 105, to the holder 101. The light emitting module 102 is attached to the lower surface of the holder 101. Then, a tip part of the fixing boss 201 is heated to form a thermal caulking part 301 and fix the light emitting module 102 to the holder 101.

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。 The present invention relates to a light emitting device having a holder and a light emitting module in which an LED is mounted on a module substrate, and more particularly to a structure for fixing the light emitting module to the holder.

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。 Recently, light-emitting devices using high-power light-emitting modules have become widespread. A light emitting module included in a light emitting device has a plurality of LED dies (bare chip LEDs) on a module substrate having good thermal conductivity and reflection characteristics such as a ceramic substrate and a metal substrate whose surface is insulated so as not to be short-circuited. In many cases, the LED die is mounted and covered with a fluorescent resin. At this time, since the light emitting module is small, the light emitting module is once fixed to a large substrate, and the light emitting module may be integrated with the holder or the housing together with the large substrate.

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。 For example, in the LED module (light emitting device) shown in FIG. 3 of Patent Document 1, an LED member 4 (light emitting module) in which the LED element 3 is mounted on a substrate 2 (module substrate) is a base plate 5 (large substrate). The LED member 4 is disposed above and covered with a resin housing 7. Here, as shown in FIG. 2 of Patent Document 1, the LED member 4 is fixed so as to be pressed against the base plate 5 by a protruding urging portion 8 attached to the resin housing 7. In FIG. 1 of Patent Document 2, an LED module 1 (light emitting module) having an LED element 12 on a substrate 11 (module substrate) is fixed to a mounting surface 2a of a base 2 (large substrate) with screws. The situation is shown.

特開２０１２−９４５６６号公報（図２、図３）JP 2012-94566 A (FIGS. 2 and 3) 特開２０１２−１２９１４４号公報（図１）JP 2012-129144 A (FIG. 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。 The light emitting modules (the LED member 4 and the LED module 1) of Patent Literature 1 and Patent Literature 2 are respectively fixed on large substrates (the base plate 5 and the pedestal 2). Since the main function of these large substrates is to support and fix the light emitting module, it is desirable to omit the large substrates if there are no other problems. Further, the light emitting device (LED module) of Patent Document 1 includes a mechanism for fixing the light emitting module (LED member 4) to the resin housing 7, and the light emitting device of Patent Document 2 has a structure in which the light emitting module (LED module 1) is screwed. Had. That is, each light emitting device has a complicated structure for fixing the light emitting module.

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。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a light emitting device with a small number of parts and a simple structure for fixing a light emitting module.

本発明のＬＥＤ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、
前記ホルダが下面に前記発光モジュ−ルを固定するための固定用ボスを備え、
前記ホルダの下面に前記発光モジュールを取り付け、
前記固定用ボスの先端部を加熱して前記発光モジュールをかしめることにより前記ホル
ダに固定する
ことを特徴とする。 The LED light emitting device of the present invention is a light emitting device having a light emitting module in which an LED is mounted on a module substrate and a holder for fixing the light emitting module.
The holder includes a fixing boss for fixing the light emitting module to a lower surface;
Attach the light emitting module to the lower surface of the holder,
The light emitting module is fixed to the holder by heating the tip of the fixing boss and caulking the light emitting module.

前記固定用ボスが前記発光モジュールの辺と接触する位置に形成されていても良い。 The fixing boss may be formed at a position in contact with the side of the light emitting module.

２個の前記固定用ボスが前記発光モジュールの角部をはさむ位置にそれぞれ形成されていても良い。 The two fixing bosses may be formed at positions that sandwich the corners of the light emitting module.

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。 The light emitting device of the present invention comprises a light emitting module on which a holder and an LED are mounted. There is a fixing boss for heat caulking on the lower surface of the holder, and when the light emitting module is arranged in accordance with this fixing boss, the tip of the fixing boss is heated and deformed to fix the light emitting module to the holder. . That is, the light emitting device of the present invention does not require a supporting substrate, screwing, or a holding mechanism for fixing the light emitting module. As described above, the light-emitting device of the present invention has a small number of parts, and the structure for fixing the light-emitting module becomes extremely simple.

本発明の実施形態として示す発光装置の組立図。The assembly drawing of the light-emitting device shown as embodiment of this invention. 図１に示したホルダの底面図。The bottom view of the holder shown in FIG. 本発明の実施形態として示す発光装置の底面図。The bottom view of the light-emitting device shown as embodiment of this invention. 図３に示す発光装置の要部断面図。FIG. 4 is a main part cross-sectional view of the light emitting device shown in FIG. 3.

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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the description of the drawings, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. For the sake of explanation, the scale of the members is changed as appropriate.

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。 First, the component structure of the light emitting device 100 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an assembly diagram of the light emitting device 100. As shown in FIG. 1, the holder 101 has a substantially disc shape and has an opening 101a in the center. There is also a mounting hole 101b at the periphery. The light emitting module 102 is fitted from the lower side of the holder 101 and fixed to the holder 101 by heat caulking described later. When power is supplied to the light emitting module 102, the light emitting device 100 emits light upward from the opening 101a. A lens or the like for controlling the light distribution may be attached to the upper portion of the holder 101.

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。 The light emitting module 102 includes a circular dam member 103 on a module substrate 105. A region inside the dam material 103 is filled with a fluorescent resin 104. A plurality of LED dies 401 (see FIG. 4) are mounted on the inner region of the dam member 103 and covered with the fluorescent resin 104. Further, a lead wire 106 for supplying power is attached to the light emitting module 102.

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。 Next, the fixing structure of the light emitting module 102 will be described with reference to FIGS. First, the structure of the bottom surface of the holder 101 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a bottom view of the holder 101. In FIG. 2, since there is a step on the bottom surface of the holder 101, the innermost surface and the fixing boss 201 are hatched. Around the opening 101a of the holder 101, there are a guide 202 and a positioning pin 203 for positioning the light emitting module 102 (see FIG. 1).

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。 There are four guides 202 each having a fixing boss 201. Each fixing boss 201 is formed at a position in contact with the side of the light emitting module 102 when the light emitting module 102 is attached. At this time, the two fixing bosses 201 are formed at positions close to each other across the corner portion of the light emitting module 102 (the same applies to the remaining two fixing bosses 201). By disposing the fixing boss 201 in this way, the height of a heat caulking portion 301 (see FIGS. 3 and 4) described later can be lowered. There are also two tension stops 204 on the bottom of the holder 101 for holding and fixing the lead wire 106 (see FIG. 1). Note that the guide 202, the positioning pin 203, and the tension stopper 204 are a part protruding from the innermost surface of the holder 101.

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。 Next, referring to FIG. 3, a method and structure for fixing the light emitting module 102 to the holder 101 will be described in accordance with an assembling procedure. FIG. 3 is a bottom view of the light emitting device 100. First, the light emitting module 102 is attached to the bottom surface of the holder 101 according to the guide 202 and the positioning pins 203. Note that the light emitting module 102 has quarter circular cutouts formed at two corners of the module substrate 105, and the positioning pins 203 abut on the cutouts.

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。 After the light emitting module 102 is attached to the bottom surface of the holder 101, the light emitting module 102 is fixed to the holder 101 by heat caulking. At this time, the tip end portion of the fixing boss 201 (see FIG. 2) is heated and deformed to form a heat caulking portion 301 and press the bottom surface of the module substrate 105. The lead wire 106 is held and fixed by being sandwiched between the tension stopper 204 and the holder 101, and further protrudes to the outside of the holder 101 so as to pass through the periphery of the holder 101.

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。 As described above, in this embodiment, the light emitting module 102 is fixed to the holder 101 by heat caulking using the fixing boss 201 provided so as to be in contact with the side of the module substrate 105 included in the light emitting module 102. It was. However, the position where the heat caulking is performed is not limited to the side portion of the module substrate 105. For example, heat staking may be performed at a notch for positioning at the corner of the module substrate 105. However, since this notch is sometimes used for screwing the module substrate 105, the size must be increased. For this reason, when heat caulking is performed using notches (or holes for screwing) at the corners of the module substrate, the height of the heat caulking part may increase. On the other hand, when heat caulking is performed at the side as in the present embodiment, the height of the heat caulking portion 301 (see FIGS. 3 and 4) can be reduced as described above.

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。 Finally, the structure around the heat caulking portion 301 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part around the heat caulking part 301. The holder 101, the guide 202, and the heat caulking part 301 are made of PBT (polybutylene terephthalate) that can obtain high dimensional accuracy, and the heat caulking part 301 has a diameter of about 3 mm and a height of about 1 mm. On the other hand, since the module substrate 105 made of ceramic has a thickness of about 0.3 mm, sufficient fixing strength can be obtained even by heat caulking. Since the heat caulking portion 301 is formed by heat-deforming the tip of the fixing boss 201 (see FIG. 2) as described above, the fixing portion remaining after the heat caulking between the heat caulking portion 301 and the guide 202 is used. A portion 201a of the boss 201 (see FIG. 2) exists. In addition, since the part 201a of the fixing boss 201 and the heat caulking part 301 are integrally formed on the guide 202, the effect of increasing the strength of this part can be obtained by this structure.

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。 An LED die 401 is die-bonded on the module substrate 105, and the LED die 401 is connected to another LED die (not shown) or an electrode (not shown) on the module substrate 105 with a wire 402. The dam material 103 is made of silicone resin and has a width of about 1 mm and a height of about 0.7 mm. The fluorescent resin 104 is obtained by kneading and curing a phosphor in a silicone resin. The fluorescent resin 104 is filled in a region surrounded by the dam material 103 and covers the LED die 401.

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。 In the light emitting device 100, the light emitting module 102 is fixed to the lower surface of the holder 101. However, the light emitting module may be fixed to the upper surface of the holder. In this case, a fixing boss for heat caulking may be formed on the holder so that the heat sink hits the bottom surface of the module substrate through the opening of the holder.

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。 The light emitting module 102 includes the dam material 103 and the LED die 401 is covered with the fluorescent resin 104. However, a small LED package (also referred to as a chip size package (CSP)) may be arranged on the module substrate. Further, an LED drive circuit may be mounted on the light emitting module.

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。 100: light emitting device,
101 ... Holder,
101a ... opening,
101b ... mounting holes,
102 ... light emitting module,
103 ... Dam material,
104: fluorescent resin,
105 ... module substrate,
106: Lead wire,
201: fixing boss,
201a: a part of the fixing boss remaining after heat caulking,
202 ... Guide,
203 ... positioning pins,
204 ... tension stop,
301 ... heat caulking part,
401 ... LED die,
402: Wire.

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、
前記ホルダが下面に前記発光モジュ−ルを固定するための固定用ボスを備え、
前記ホルダの下面に前記発光モジュールを取り付け、
前記固定用ボスの先端部を加熱して前記発光モジュールをかしめることにより前記ホルダに固定する
ことを特徴とする発光装置。 In a light emitting device having a light emitting module in which an LED is mounted on a module substrate and a holder for fixing the light emitting module,
The holder includes a fixing boss for fixing the light emitting module to a lower surface;
Attach the light emitting module to the lower surface of the holder,
A light emitting device characterized in that the light emitting module is fixed to the holder by heating the tip of the fixing boss and caulking the light emitting module.

前記固定用ボスが前記発光モジュールの辺と接触する位置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。 The light-emitting device according to claim 1, wherein the fixing boss is formed at a position in contact with a side of the light-emitting module.

２個の前記固定用ボスが前記発光モジュールの角部をはさむ位置にそれぞれ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。 The light emitting device according to claim 2, wherein the two fixing bosses are formed at positions that sandwich corners of the light emitting module.