JP2020120104A

JP2020120104A - 発光装置用ホルダ及び光源装置

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Publication number: JP2020120104A
Application number: JP2019184979A
Authority: JP
Inventors: 雄祐川野; Yusuke Kawano
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2039-10-08
Also published as: JP7089661B2

Abstract

【課題】発光装置と取付対象との間の絶縁性を高めることができる発光装置用ホルダ及びこのような発光装置用ホルダを備える光源装置を提供する。【解決手段】発光装置用ホルダ１は、発光装置１００をヒートシンクに固定する。発光装置は、基板１０１、発光素子、及び、発光素子に接続されたパッド１０３を含む。発光装置用ホルダは、発光装置をヒートシンクに固定したときに発光素子に対向する位置が開口したホルダ本体１１と、ホルダ本体に取り付けられ、発光装置をヒートシンクに固定したときにパッドに当接する端子１２と、ホルダ本体に取り付けられ、発光装置をヒートシンクに固定したときに、基板の表面のうち、基板の端縁１０１ｂにおけるパッドに最も近い部分とパッドとの間の領域１０１ｄに当接する絶縁部材１３と、を備える。【選択図】図２Ｂ

Description

実施形態は、発光装置用ホルダ及び光源装置に関する。

近年、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を用いた発光装置は、低消費電力及び長寿命等の利点により、照明装置及び表示装置等の光源として広く使用されている。このような発光装置をヒートシンク等の取付対象に固定するために、発光装置用ホルダが用いられている。発光装置用ホルダにおいては、発光装置と取付対象との間の絶縁性を向上させることが要求されている。

特許第６３５４９６７号公報

実施形態は、発光装置と取付対象との間の絶縁性を高めることができる発光装置用ホルダ及びこのような発光装置用ホルダを備える光源装置を提供することを目的とする。

実施形態に係る発光装置用ホルダは、発光装置を取付対象に固定する。前記発光装置は、基板、前記基板の表面に実装された発光素子、及び、前記表面上に設けられ前記発光素子に接続されたパッドを含む。前記発光装置用ホルダは、前記発光装置を前記取付対象に固定したときに前記発光素子に対向する位置が開口したホルダ本体と、前記ホルダ本体に取り付けられ、前記発光装置を前記取付対象に固定したときに前記パッドに当接する端子と、前記ホルダ本体に取り付けられ、前記発光装置を前記取付対象に固定したときに、前記基板の表面のうち、前記基板の端縁における前記パッドに最も近い部分と前記パッドとの間の領域に当接する絶縁部材と、を備える。

実施形態に係る光源装置は、上記の発光装置用ホルダと、前記発光装置用ホルダによって前記取付対象に固定される前記発光装置と、を備える。

実施形態によれば、発光装置と取付対象との間の絶縁性を高めることができる発光装置用ホルダ及びこのような発光装置用ホルダを備える光源装置を実現できる。

第１の実施形態に係る発光装置用ホルダを用いた光源装置を示す分解斜視図である。第１の実施形態に係る発光装置用ホルダが固定する発光装置を示す上面図である。第１の実施形態に係る発光装置用ホルダを示す下面図である。図２Ｂに示すＡ−Ａ’線による断面図である。第１の実施形態に係る発光装置用ホルダの動作を示す一部断面図であり、発光装置用ホルダが発光装置を取付対象に固定していない状態を示す。第１の実施形態に係る発光装置用ホルダの動作を示す一部断面図であり、発光装置用ホルダが発光装置を取付対象に固定した状態を示す。第２の実施形態に係る発光装置用ホルダを示す下面図である。第３の実施形態に係る発光装置用ホルダを示す下面図である。第４の実施形態に係る発光装置用ホルダを示す下面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下で参照する図面は模式的なものであり、構成要素は適宜省略又は強調されている。また、図間において、各構成要素の寸法比は必ずしも整合していない。

＜第１の実施形態＞
先ず、第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る発光装置用ホルダを用いた光源装置を示す分解斜視図である。
図２Ａは、本実施形態に係る発光装置用ホルダが固定する発光装置を示す上面図である。
図２Ｂは、本実施形態に係る発光装置用ホルダを示す下面図である。
図２Ｃは、図２Ｂに示すＡ−Ａ’線による断面図である。

図１に示すように、光源装置３００において、本実施形態に係る発光装置用ホルダ１は、発光装置１００を、取付対象であるヒートシンク２００に固定する。なお、取付対象はヒートシンクには限定されず、例えば、光源装置３００の筐体等でもよい。

発光装置１００は、基板１０１と、基板１０１の表面１０１ａに実装された発光素子１０２と、表面１０１ａ上に設けられ発光素子１０２に接続された一対のパッド１０３を含む。発光素子１０２は、例えばＬＥＤであり、ｐ層、発光層及びｎ層を含む。ｐ層及びｎ層が、それぞれ、パッド１０３に接続されている。基板１０１の形状は、例えば、矩形の板状である。パッド１０３は、基板１０１の４つの角部のうち、対角をなす２つの角部に配置されている。パッド１０３の形状は例えば矩形状であり、配線部によって発光素子１０２から引き出されている。パッド１０３及び配線部は、金属等の導電材料により一体的に形成されている。

図１及び図２Ａに示すように、発光装置１００は、さらに、光反射部材１０４と、蛍光体層１０５を含む。光反射部材１０４は、例えば、白色の樹脂材料からなる。光反射部材１０４は、基板１０１の表面１０１ａ上に発光素子１０２を囲むように配置されており、その形状は例えば円環状である。蛍光体層１０５は、光反射部材１０４の内側に配置されており、発光素子１０２を覆っている。蛍光体層１０５は、例えば、透明材料からなる母材中に蛍光体が含まれており、発光素子１０２から出射された光を吸収し、この光とは異なる波長の光を放射する。これにより、発光装置１００からは、発光素子１０２が出射した光と蛍光体層１０５が放射した光が混合された光が出射される。

図１及び図２Ｂに示すように、発光装置用ホルダ１は、発光装置１００を取付対象であるヒートシンク２００に固定したとき（以下、「固定状態」ともいう）に、発光素子１０２に対向する位置が開口したホルダ本体１１と、ホルダ本体１１に取り付けられ、固定状態、すなわち、発光装置１００をヒートシンク２００に固定したときに、パッド１０３に当接する一対の端子１２と、ホルダ本体１１に取り付けられ、固定状態であるときに、発光装置１００の基板１０１の表面１０１ａのうち、基板１０１の端縁１０１ｂにおけるパッド１０３に最も近い部分１０１ｃとパッド１０３との間の領域１０１ｄに当接する絶縁部材１３と、を備える。

なお、図２Ｂは、発光装置用ホルダ１を下方、すなわち、ヒートシンク２００側から見た図であり、固定状態における発光装置１００の位置を二点鎖線で示している。後述する図４〜図６についても同様である。

ホルダ本体１１は絶縁材料からなる。ホルダ本体１１は、例えば、白色であることが好ましい。また、ホルダ本体１１は、熱または光等により変質しにくい材料からなることが好ましい。さらにホルダ本体１１は、熱または光等により腐食性のガスや、他の部材に悪影響を与えるようなガスを発生しにくい材料からなることが好ましい。例えば、ホルダ本体１１に用いられる材料は、ＰＢＴ(ポリブチレンテフタレート)、セラミックス、液晶ポリマー等が挙げられる。

ホルダ本体１１には、開口部１１ａが形成されている。開口部１１ａは、固定状態であるときに、発光素子１０２に対向する位置に配置されている。また、ホルダ本体１１には、ネジ１５０を貫通させるための貫通孔１１ｂが形成されている。

一対の端子１２は、バネ性を有する導電材料からなり、例えば、金属材料からなる。端子１２は、ホルダ本体１１に取り付けられており、外部から電力が供給可能となっている。一対の端子１２は、固定状態であるときに、一対のパッド１０３にそれぞれ当接されて接続される。これにより、外部から発光装置用ホルダ１の端子１２を介して、発光素子１０２に電力が供給される。

発光装置用ホルダ１には、絶縁部材１３が２つ設けられている。絶縁部材１３はホルダ本体１１の下面に取り付けられている。絶縁部材１３は絶縁材料からなり、例えば弾性材料からなる。より好ましくは、絶縁部材１３は、例えば白色の樹脂材料からなり、例えばシリコーン樹脂からなる。

本実施形態においては、絶縁部材１３の形状は枠状である。発光装置用ホルダ１が発光装置１００をヒートシンク２００に固定したときに、絶縁部材１３は、発光装置１００の基板１０１の表面１０１ａにおけるパッド１０３を囲む領域に当接する。この領域は、上述の領域１０１ｄと、基板１０１の表面１０１ａにおけるパッド１０３と発光素子１０２との間の領域１０１ｅを含む。絶縁部材１３は、発光装置１００の基板１０１の端縁１０１ｂに接していてもよく、接していなくてもよい。また、絶縁部材１３は、基板１０１の端縁１０１ｂに接し、端縁１０１ｂを乗り越えて基板１０１の外部まではみ出していてもよい。絶縁部材１３は、少なくとも、基板１０１の端縁１０１ｂにおけるパッド１０３に最も近い部分１０１ｃとパッド１０３との間の領域に当接し、部分１０１ｃとパッド１０３との間に介在していればよい。

また、図２Ｃに示すように、発光装置用ホルダ１が発光装置１００をヒートシンク２００に固定していないとき（以下、「非固定状態」ともいう）は、端子１２の根元部１２ａは絶縁部材１３に囲まれているが、端子１２の先端部１２ｂは絶縁部材１３から突出している。換言すれば、ホルダ本体１１から、端子１２におけるホルダ本体１１から最も離れた部位１２ｃまでの距離をＬａとし、ホルダ本体１１から、絶縁部材１３におけるホルダ本体１１から最も離れた部位、例えば、絶縁部材１３の下面１３ａまでの距離をＬｂとしたとき、距離Ｌａは距離Ｌｂよりも大きい。すなわち、Ｌａ＞Ｌｂである。

図１に示すように、ヒートシンク２００は例えば金属、例えばアルミニウムや銅からなり、その上面２００ａは平坦である。上面２００ａには、ネジ１５０がネジ止めされるネジ孔２００ｂが形成されている。ヒートシンク２００の下面には、フィン２０１が形成されていてもよい。

次に、本実施形態に係る発光装置用ホルダ１の動作について説明する。
図３Ａは、本実施形態に係る発光装置用ホルダの動作を示す一部断面図であり、発光装置用ホルダが発光装置を取付対象に固定していない状態（非固定状態）を示す。
図３Ｂは、本実施形態に係る発光装置用ホルダの動作を示す一部断面図であり、発光装置用ホルダが発光装置を取付対象に固定した状態（固定状態）を示す。
図３Ａ及び図３Ｂは、図２Ｃの発光装置用ホルダの断面に相当する断面の一部を示している。

図３Ａに示すように、非固定状態、すなわち、発光装置用ホルダ１が発光装置１００をヒートシンク２００に固定していないときは、端子１２の先端部１２ｂは絶縁部材１３から突出している。

図３Ｂに示すように、発光装置１００を発光装置用ホルダ１とヒートシンク２００との間に配置した上で、ネジ１５０をホルダ本体１１の貫通孔１１ｂを貫通させて、ヒートシンク２００のネジ孔２００ｂにネジ止めする。これにより、発光装置用ホルダ１は、ネジ１５０により、発光装置１００を取付対象であるヒートシンク２００に固定する。例えば、発光装置１００の基板１０１の裏面は、ヒートシンク２００の上面に接する。

このとき、絶縁部材１３の下面１３ａが、発光装置１００の基板１０１の表面１０１ａのうち、パッド１０３を囲む領域に当接する。この領域は、上述の領域１０１ｄ及び領域１０１ｅを含む。絶縁部材１３は弾性を有するため変形可能であり、絶縁部材１３の一部がパッド１０３に乗り上げてもよく、又、基板１０１の表面１０１ａに多少の凹凸があっても、絶縁部材１３は基板１０１に密着することができる。

また、このとき、端子１２の先端部１２ｂが発光装置１００のパッド１０３に当接されることにより、端子１２が弾性変形する。これにより、端子１２の全体が絶縁部材１３によって囲まれると共に、先端部１２ｂは弾性力によってパッド１０３に押し付けられる。この結果、端子１２はパッド１０３に電気的に確実に接続される。

そして、絶縁部材１３が、発光装置１００の基板１０１の表面１０１ａのうち、基板１０１の端縁１０１ｂにおけるパッド１０３に最も近い部分１０１ｃとパッド１０３との間の領域１０１ｄに当接されることにより、パッド１０３とヒートシンク２００との間で、基板１０１の表面１０１ａに沿った放電が発生することを抑制し、パッド１０３とヒートシンク２００との間の絶縁性を高めることができる。すなわち、領域１０１ｄを通過するような電流経路が形成されることを抑制し、パッド１０３からヒートシンク２００に至る電気的な沿面距離を長くすることができる。

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態においては、発光装置用ホルダ１の絶縁部材１３が発光装置１００の基板１０１の領域１０１ｄに当接されることにより、パッド１０３とヒートシンク２００との間で、高い絶縁性を実現することができる。このように、本実施形態によれば、発光装置と取付対象との間の絶縁性を高めることが可能な発光装置用ホルダ及びこのような発光装置用ホルダを備える光源装置３００を実現できる。

また、絶縁部材１３が弾性材料からなることにより、絶縁部材１３を領域１０１ｄに確実に密着させることができる。これにより、領域１０１ｄを通過するような電流経路の形成をより確実に抑制できる。絶縁部材１３をシリコーン樹脂によって形成することにより、高い絶縁性及び耐熱性を得ることができる。また、絶縁部材１３を白色とすることにより、絶縁部材１３が発光装置１００から出射された光の色に及ぼす影響を低減できる。

更に、本実施形態においては、非固定状態において、端子１２の先端部１２ｂが絶縁部材１３から突出している。これにより、固定状態において、端子１２がパッド１０３に押圧されて、確実に接続される。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。
図４は、本実施形態に係る発光装置用ホルダを示す下面図である。

図４に示すように、本実施形態に係る発光装置用ホルダ２は、第１の実施形態に係る発光装置用ホルダ１と比較して、絶縁部材の形状が異なっている。本実施形態の絶縁部材２３の形状は、下方から見てＬ字状である。

発光装置１００の構成は第１の実施形態と同様である。すなわち、発光装置１００の基板１０１の形状は矩形の板状であり、パッド１０３は基板１０１の２つの角部に配置されている。そして、絶縁部材２３は、基板１０１におけるパッド１０３が配置された各角部を構成する２つの端縁１０１ｂとパッド１０３との間の領域１０１ｄに当接する。

本実施形態によっても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第１の実施形態と同様である。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。
図５は、本実施形態に係る発光装置用ホルダを示す下面図である。

図５に示すように、本実施形態に係る発光装置用ホルダ３は、第２の実施形態に係る発光装置用ホルダ２と比較して、絶縁部材２３が４つ設けられている点が異なっている。発光装置用ホルダ３の４つの絶縁部材２３は、固定状態時に、基板１０１の４つの角部にそれぞれ当接する。すなわち、絶縁部材２３は、基板１０１におけるパッド１０３が配置されている２つの角部に加えて、パッド１０３が配置されていない２つの角部にも当接する。

本実施形態によれば、固定状態時に、４つの絶縁部材２３が発光装置１００の基板１０１の４つの角部に当接することにより、発光装置１００のがたつきを確実に防止し、発光装置１００を取付対象であるヒートシンク２００に確実に固定することができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第１の実施形態と同様である。

＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態について説明する。
図６は、本実施形態に係る発光装置用ホルダを示す下面図である。

図６に示すように、本実施形態に係る発光装置用ホルダ４は、第１の実施形態に係る発光装置用ホルダ１と比較して、絶縁部材の数及び形状が異なっている。発光装置用ホルダ４には、１つの絶縁部材４３が設けられている。絶縁部材４３の形状は枠状である。絶縁部材４３は、固定状態において、発光装置１００の基板１０１の端縁１０１ｂに沿った枠状の領域に当接する。この領域は、前述の領域１０１ｄ、すなわち、基板１０１の端縁１０１ｂにおけるパッド１０３に最も近い部分１０１ｃとパッド１０３との間の領域を含んでいる。

本実施形態によれば、固定状態時に、枠状の絶縁部材４３が発光装置１００の基板１０１の端縁１０１ｂを含む領域に当接することにより、発光装置１００のがたつきをより確実に防止できる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第１の実施形態と同様である。

なお、絶縁部材４３には、１か所以上の切込が形成されていてもよい。これにより、発光素子１０２の発熱により絶縁部材４３が熱膨張したときに、その膨張分を切込が吸収し、絶縁部材４３が不規則に撓むことを抑制できる。

前述の各実施形態に係る発光装置用ホルダには、絶縁部材とは別に「押さえ部」を設けてもよい。押さえ部は、ホルダ本体１１における絶縁部材、開口部１１ａ及び貫通孔１１ｂが設けられた領域を除く領域の一部に選択的に設ける。押さえ部の高さは、絶縁部材の高さ、すなわち、図２Ｃに示す距離Ｌｂよりもわずかに低くする。これにより、発光装置用ホルダを発光装置１００の基板１０１に押し付け、絶縁部材をある程度潰し込んだときに、押さえ部が基板１０１に当接する。この結果、固定状態において、発光装置１００のがたつきをより確実に防止することができる。

前述の各実施形態においては、発光装置１００が固定される取付対象がヒートシンクである例を示したが、これには限定されない。また、前述の各実施形態においては、発光装置１００が取付対象であるヒートシンク２００に接する例を示したが、これには限定されない。発光装置１００と取付対象との間には、何らかの部材が介在していてもよい。例えば、発光装置１００の基板１０１の裏面とヒートシンク２００との間の気密性を高め、熱抵抗を低減するために、熱伝導シート又は熱伝導ペースト等を介在させてもよい。

本発明は、例えば、照明装置及び表示装置の光源等に利用することができる。

１、２、３、４：発光装置用ホルダ
１１：ホルダ本体
１１ａ：開口部
１１ｂ：貫通孔
１２：端子
１２ａ：根元部
１２ｂ：先端部
１２ｃ：部位
１３：絶縁部材
１３ａ：下面
２３：絶縁部材
４３：絶縁部材
１００：発光装置
１０１：基板
１０１ａ：表面
１０１ｂ：端縁
１０１ｃ：部分
１０１ｄ：領域
１０１ｅ：領域
１０２：発光素子
１０３：パッド
１０４：光反射部材
１０５：蛍光体層
１５０：ネジ
２００：ヒートシンク
２００ａ：上面
２００ｂ：ネジ孔
２０１：フィン
３００：光源装置
Ｌａ、Ｌｂ：距離

Claims

基板、前記基板の表面に実装された発光素子、及び、前記表面上に設けられ前記発光素子に接続されたパッドを含む発光装置を取付対象に固定する発光装置用ホルダであって、
前記発光装置を前記取付対象に固定したときに前記発光素子に対向する位置が開口したホルダ本体と、
前記ホルダ本体に取り付けられ、前記発光装置を前記取付対象に固定したときに前記パッドに当接する端子と、
前記ホルダ本体に取り付けられ、前記発光装置を前記取付対象に固定したときに、前記基板の表面のうち、前記基板の端縁における前記パッドに最も近い部分と前記パッドとの間の領域に当接する絶縁部材と、
を備えた発光装置用ホルダ。
前記絶縁部材は、弾性材料からなる請求項１記載の発光装置用ホルダ。
前記基板の形状は矩形の板状であり、
前記パッドは前記基板の角部に配置されており、
前記絶縁部材は、少なくとも、前記基板の表面における前記角部を構成する２つの端縁と前記パッドとの間の領域に当接する請求項１または２に記載の発光装置用ホルダ。
前記絶縁部材は、前記基板の表面における前記パッドと前記発光素子との間の領域にも当接する請求項３記載の発光装置用ホルダ。
前記絶縁部材は、前記基板の角部のうち前記パッドが配置されていない角部にも当接する請求項３記載の発光装置用ホルダ。
前記絶縁部材は、前記基板の端縁に沿った枠状の領域に当接する請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光装置用ホルダ。
前記端子はバネ性を有し、
前記発光装置用ホルダが前記発光装置を前記取付対象に固定していないときは、前記ホルダ本体から前記端子の前記ホルダ本体から最も離れた部位までの距離が、前記ホルダ本体から前記絶縁部材の前記ホルダ本体から最も離れた部位までの距離よりも大きい請求項１〜６のいずれか１つに記載の発光装置用ホルダ。
請求項１〜７のいずれか１つに記載の発光装置用ホルダと、
前記発光装置用ホルダによって前記取付対象に固定される前記発光装置と、
を備える光源装置。