(57)【要約】【課題】半田付けをすることなしに発光ダイオードを基板に実装可能としつつ、発光ダイオードの交換も容易に行うことができる発光ダイオード表示装置を提供する。【解決手段】本発明のＬＥＤ表示装置１０は、ＬＥＤ１と、ＬＥＤ１のリードフレーム２が挿通される弾性体としてのゴム製のリング３と、ＬＥＤ１と電気的に接続する基板５と、この基板５に取り付けられ、ＬＥＤ表示装置１０を駆動する駆動回路基板６とにより構成される。径大部２ａとともにリードフレーム２を挿入した状態でＬＥＤ１を所定の角度に回転し、リードフレーム２の径大部２ａを掛止部に掛止させることによってＬＥＤ１を基板５に実装する構造としたので、半田付けなどの作業を行うことなく容易にＬＥＤ１を基板５に取り付けることができる。また、ＬＥＤ１の交換が必要となった場合でも容易に作業を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードが基板に実装された発光ダイオード表示装置において、
前記発光ダイオードは、径大部がそれぞれ設けられた一対のリードフレームを有し、この一対のリードフレームが挿通可能な開口を有する弾性体を前記基板との間に介在させた状態で実装され、
前記基板は、前記リードフレームに設けられた径大部が挿入可能な挿入部と、前記弾性体が圧縮変形することにより前記挿入部から前記径大部とともに前記リードフレームが移動可能な通路部と、前記通路部から進入すると、前記圧縮変形した弾性体の変形回復により前記径大部が挿抜および移動不可な開口とした掛止部とを有する溝部が一対設けられた発光ダイオード表示装置。
【請求項２】
前記基板の通路部は、前記リードフレームが回転移動可能に形成されている請求項１記載の発光ダイオード表示装置。
【請求項３】
前記弾性体は、前記基板に形成された一対の溝部を包囲するものである請求項１または２に記載の発光ダイオード表示装置。
【請求項４】
前記発光ダイオードは、前記リードフレームを移動させる際のつまみとなる爪部を有する請求項１から３のいずれかの項に記載の発光ダイオード表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを基板に実装して点灯表示させる発光ダイオード表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードを複数個配列して文字や図形を点灯表示させる発光ダイオード表示装置が屋内、屋外問わず様々な場所で利用されている。従来、発光ダイオード表示装置の表示基板に発光ダイオードを実装する際には、発光ダイオードのリードフレームを半田付けによって実装する方法が用いられている。
【０００３】
発光ダイオード表示装置の表示基板には、通常、発光ダイオード実装面の反対側の面に駆動回路基板が接続されている。従って、発光ダイオードが故障した際には、まず、この駆動回路基板を表示基板から取り外し、次に、表示基板から半田を外して発光ダイオードを交換し、再度発光ダイオードのリードフレームを表示基板に半田付けし、最後に駆動回路基板を表示基板に接続するという作業を行わなければならず、非常に煩雑な作業となっている。
【０００４】
そこで、発光ダイオードを基板に実装する際に半田付けを不要とした発光ダイオード表示装置が特許文献１に記載されている。図７に示すように、特許文献１の発光ダイオード表示装置３０の発光ダイオード２０は、外形に実装方向を規制する切欠き部２０ｃと、脚部として途中で略直角に曲げられたリードフレーム２０ａを有している。複数の発光ダイオード２０は、基板配線２２上に置かれた発光ダイオードガイド２８に設けられた複数の発光ダイオード挿入用の穴２８ａにより、配線基板２２に設けられた配線用回路部に接続されたパターン２４とリードフレーム２０ａとの位置が合うように方向性をもって位置決めされる。複数の発光ダイオード２０の姿勢を規制する発光ダイオード整列板２６を角部のネジ２７により配線基板２２に固定することによって、複数の発光ダイオード２０は配線基板２２に実装される構造となっている。
【特許文献１】特開平７−６４４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の発光ダイオード２０は、前述の構造により半田付けをすることなしに配線基板２２に実装することができる。しかしながら、発光ダイオード整列板２６をネジ２７により配線基板２２に締め付けることによって、すべての発光ダイオード２０が配線基板２２に実装される構造であるため、たった１つの発光ダイオード２０が故障した場合でも、発光ダイオード整列板２６を配線基板２２から取り外さない限り故障した発光ダイオード２０を交換することができない。つまり、発光ダイオード表示装置３０を設置場所から取り外して水平に置き、さらに、ネジ２７をゆるめて発光ダイオード整列板２６を取り外してからでないと目的の発光ダイオード２０を交換することができないので、作業が非常に煩わしく時間もかかってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、半田付けをすることなしに発光ダイオードを基板に実装可能としつつ、発光ダイオードの交換も容易に行うことができる発光ダイオード表示装置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】
【０００７】
本発明の発光ダイオード表示装置は、発光ダイオードが基板に実装された発光ダイオード表示装置において、前記発光ダイオードは、径大部がそれぞれ設けられた一対のリードフレームを有し、この一対のリードフレームが挿通可能な開口を有する弾性体を前記基板との間に介在させた状態で実装され、前記基板は、前記リードフレームに設けられた径大部が挿入可能な挿入部と、前記弾性体が圧縮変形することにより前記挿入部から前記径大部とともに前記リードフレームが移動可能な通路部と、前記通路部から進入すると、前記圧縮変形した弾性体の変形回復により前記径大部が挿抜および移動不可な開口とした掛止部とを有する溝部が一対設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の発光ダイオード表示装置によれば、発光ダイオードと基板との間に介在する弾性体の弾性作用を利用し、リードフレームが有する径大部が基板に設けられた溝部の掛止部によって挿抜および移動不可となることより、半田付けをすることなしに発光ダイオードを基板に実装することができる。また、この構成のみで発光ダイオードは実装されているので、発光ダイオードの交換も容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本願の第１の発明は、発光ダイオードが基板に実装された発光ダイオード表示装置において、発光ダイオードは、径大部がそれぞれ設けられた一対のリードフレームを有し、この一対のリードフレームが挿通可能な開口を有する弾性体を基板との間に介在させた状態で実装され、基板は、リードフレームに設けられた径大部が挿入可能な挿入部と、弾性体が圧縮変形することにより挿入部から径大部とともにリードフレームが移動可能な通路部と、通路部から進入すると、圧縮変形した弾性体の変形回復により径大部が挿抜および移動不可な開口とした掛止部とを有する溝部が一対設けられたことを特徴とする発光ダイオード表示装置である。
【００１０】
発光ダイオードのリードフレームは、リードフレームを挿通させた弾性体を基板との間に介在させた状態で、基板に設けられた溝部の挿入部に挿入される。そして、リードフレームは、弾性体を基板側に圧縮変形させることより移動可能となる通路部内を径大部とともに移動する。通路部から進入すると、圧縮変形させた弾性体を変形回復させることにより、リードフレームの径大部は掛止部の開口により挿抜および移動不可となる。これにより、半田付けを用いることなく発光ダイオードを容易に基板に実装することができる。従って、半田付けにかかる費用を省くことができるので、従来のものよりも安価な発光ダイオード表示装置とすることができる。
【００１１】
また、故障などにより発光ダイオードの交換が必要となった場合は、上記の実装の場合と逆の操作を行うことにより容易に基板から取り外すことができるので、故障や寿命で点灯しなくなった発光ダイオードの交換も容易となる。特に発光ダイオード表示装置が高所などに設置された場合でも、発光ダイオード表示装置を設置箇所から取り外すことなく発光ダイオードの交換を行うことができ、作業が容易となる。
【００１２】
なお、弾性体としては、ゴムなどの樹脂により形成されたものや、バネを内包したものを使用することができる。
【００１３】
本発明の発光ダイオードは、径大部とともにリードフレームを基板の溝部の挿入部に挿入した後通路部内を移動させ、径大部を掛止部の開口に引っ掛けることにより、発光ダイオードを基板から挿抜および移動不可とする。リードフレームの移動は、平行移動であってもよいが、回転移動である方が望ましい。そこで、本願の第２の発明は、本願第１の発明において、基板の通路部は、リードフレームが回転移動可能に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、平行移動の場合と比べて、リードフレームを挿入した状態から径大部が掛止部に掛止される状態まで発光ダイオードの位置をあまり変えることなく基板に実装することができるので、発光ダイオードを実装するための基板のスペースを小さくすることができる。なお、発光ダイオードを実装するための基板のスペースを最小限にするためには、発光ダイオードの鉛直方向の中心部を軸として所定の角度回転移動させる方がより望ましい。
【００１５】
本願の第３の発明は、本願第２の発明において、弾性体は、基板に形成された一対の溝部を包囲するものであることを特徴とする。
【００１６】
発光ダイオード表示装置を屋外に設置する場合には、雨水等の浸入による発光ダイオードの故障を防ぐために、発光ダイオードの周囲を樹脂封止することが多い。従って、発光ダイオードが故障した際には、発光ダイオード周囲の樹脂を取り除き、さらに交換後には再度部分的に樹脂を流し込む作業を行わなければならず、作業が煩雑な上に、交換した発光ダイオード周囲の樹脂とその周りの樹脂とに経時変化などによる色ムラが生じて発光ダイオード表示装置の美観を損ねてしまう場合がある。しかしながら、本発明の発光ダイオード表示装置によれば、弾性体に形成された開口に一対のリードフレームを挿通し、かつこの弾性体が基板に形成された溝部を包囲した状態で発光ダイオードを基板に実装しているので、溝部への雨水やほこり等の侵入を防ぐことができ、本発明の発光ダイオード表示装置を屋外に設置しても、故障の少ない発光ダイオード表示装置とすることができる。また、弾性体を用いたことにより樹脂による封止を行わずに済むので、発光ダイオードの交換に際して煩雑な作業を省くことができる上、表示装置の美観を損なうことのない発光ダイオード表示装置とすることができる。さらに、樹脂封止を行う場合に比べて安価な発光ダイオード表示装置とすることができる。なお、弾性体は、基板に形成された溝部を被覆するものであれば基板に設けられた溝部内に雨水やほこり等の侵入を防ぐことができるので、その形状は適宜決めることができる。
【００１７】
本願の第４の発明は、本願第１から第３の発明において、発光ダイオードは、リードフレームを移動させる際のつまみとなる爪部を有することを特徴とする。
【００１８】
発光ダイオードが爪部を有することにより、発光ダイオードを基板に取り付ける際に、爪部をつまんで移動させることができるので、発光ダイオードの基板への取り付け作業が容易となる。
【００１９】
（実施の形態）
以下、図を用いて本発明の実施の形態における発光ダイオード（Light-Emitting Diode；以下、ＬＥＤと称す。）表示装置を説明する。図１は本発明の実施の形態におけるＬＥＤ表示装置を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図２は、本発明の実施の形態におけるＬＥＤを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ部拡大斜視図である。図３は本発明の実施の形態におけるＬＥＤ表示装置の基板の一部を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は同図（ａ）のＳ−Ｓ線断面図、（ｃ）は同図（ａ）のＵ−Ｕ線断面図、（ｄ）は同図（ａ）のＴ−Ｔ線断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明のＬＥＤ表示装置１０は、ＬＥＤ１と、ＬＥＤ１のリードフレーム２が挿通される弾性体としてのゴム製のリング３と、ＬＥＤ１と電気的に接続する基板５と、この基板５に取り付けられ、ＬＥＤ表示装置１０を駆動する駆動回路基板６とにより構成される。
【００２１】
図１および２に示すように、ＬＥＤ１は、発光部となる砲弾型の頭部１ａと、この頭部１ａの両側に設けられ、ＬＥＤ１を所定の角度に回転する際に回転を容易にするためのつまみとなる爪部４と、頭部１ａから突出しＬＥＤ１の脚部となるリードフレーム２とを有している。
【００２２】
リードフレーム２の先端には円盤状の径大部２ａが設けられている。この径大部２ａは、後述する基板５の溝部８の掛止部８ｂに挿抜および移動不可に掛止される。また、径大部２ａの上面側となる導通面２ｂは、基板５と電気的に接続可能な面となっている。
【００２３】
リング３は、内部にリードフレーム２を挿通可能な開口を有しているＯリングである。ＬＥＤ１の頭部１ａの下部がリング３を圧縮して弾性変形させることができるように、開口はＬＥＤ１の頭部１ａより小さく形成されている。また、後述する基板５の溝部８への雨水等やほこりの侵入を防ぐために、リング３の外周はＬＥＤ１の外形よりもわずかに大きく、また、基板５の溝部８を包囲するように形成されている。
【００２４】
基板５には、ＬＥＤ１を実装するための溝部８が形成されている。図３に示すように、溝部８は、リードフレーム２の径大部２ａが挿入可能な円柱状の挿入部８ａと、リードフレーム２を挿入した状態で、さらに、ＬＥＤ１を基板５側に押し込み、ＬＥＤ１と基板５との間に介在するリング３を圧縮変形させることによって、リードフレーム２と径大部２ａとが挿入部８ａから所定の角度回転移動することが可能な通路部８ｃと、この通路部８ｃから進入すると、圧縮変形させたリング３が変形回復することにより、リードフレーム２の径大部２ａが挿抜および移動不可となる開口を有する断面凸型の掛止部８ｂとにより構成される。掛止部８ｂの掛止面８ｄには配線パターンが形成されており、リードフレーム２の径大部２ａの導通面２ｂと接触してＬＥＤ１と電気的に接続する。
【００２５】
図１に示すように、ＬＥＤ表示装置１０にはＬＥＤ１が基板５に複数実装されており、各ＬＥＤ１はリードフレーム２を一対ずつ有するので、基板５には、一つのＬＥＤ１につき溝部８も一対ずつ形成されている。なお、本実施形態では、ＬＥＤ１の取り付け面積を最小にするために砲弾型のＬＥＤ１の中心軸を回転軸としている。従って、溝部８もこの回転軸に対して対称となるように形成されている。これにより、ＬＥＤ１を実装した際、溝部８はすべてＬＥＤ１の下部に位置することになり、正面から溝部８が見えない構造とすることができ、美観に優れたＬＥＤ表示装置１０とすることができる。
【００２６】
駆動回路基板６は本実施形態のＬＥＤ表示装置１０を駆動するための回路であり、ネジ７により基板５に取り付けられている。
【００２７】
次に、本実施形態のＬＥＤ表示装置１０の組み立てについて図４および図５に基づいて説明する。図４は、ＬＥＤ１を基板５に取り付ける工程を示す断面図であり、図５はＬＥＤ１を基板に取り付ける工程を示す斜視図である。
【００２８】
まず、駆動回路基板６を基板５にネジ７により取り付ける。次に、ＬＥＤ１のリードフレーム２をリング３の開口に挿通させ、爪部４の下部にリング３を介在させた状態でリードフレーム２の径大部２ａを基板５の挿入部８ａに挿入する（図４および図５の（ａ），（ｂ））。リードフレーム２を径大部２ａとともに掛止部８ｂまで移動させるために、爪部４をつまんで、ＬＥＤ１を基板５側に押し込むことによって（図４および図５の（ｃ））リング３を大きく圧縮変形させる。そして、この状態のまま、所定の角度だけＬＥＤ１を回転させる（図４および図５の（ｄ））。このとき、ＬＥＤ１のリードフレーム２の径大部２ａは通路部８ｃを通って回転移動する。ＬＥＤ１を所定の角度回転させたら、ＬＥＤ１の基板５側への押し込みをやめる。そうすると、リング３の弾性作用により圧縮変形されていたリング３が変形回復することによってＬＥＤ１が押し上げられるのでリードフレーム２の円盤状の径大部２ａが溝部８の断面凸型の掛止部８ｂに掛止され、ＬＥＤ１が挿抜および移動不可な状態で基板５に固定される（図４および図５の（ｅ））。このとき、リードフレーム２の径大部２ａの接続面２ｂは、基板５の掛止部８ｂに密着して接触するので、ＬＥＤ１は基板５と電気的に接続される。
【００２９】
このようにして、ＬＥＤ表示装置１０に実装される複数のＬＥＤ１はそれぞれ個別に固定される。
【００３０】
以上のように、本実施形態のＬＥＤ表示装置１０は、径大部２ａとともにリードフレーム２を挿入した状態でＬＥＤ１を所定の角度に回転し、リードフレーム２の径大部２ａを掛止部８ｂに掛止させることによってＬＥＤ１を基板５に実装する構造としたので、半田付けなどの作業を行うことなく容易に取り付けることができる。また、この構造により、複数のＬＥＤ１は基板５に形成された溝部８にそれぞれ個別に固定されるので、ＬＥＤ１に故障が発生したり寿命などにより交換が必要となった場合は、上記の実装方法とは逆の順序で、故障したＬＥＤ１のみを取り外すことができ、他のＬＥＤ１を実装した状態のまま、目的とするＬＥＤ１のみの交換を容易に行うことができる。
【００３１】
また、本実施形態では、ＬＥＤ１の中心軸を回転軸とし、溝部８もこの回転軸に対して対称となるように形成されているため、ＬＥＤ１を実装した際、溝部８はすべてＬＥＤ１の下部に位置し、さらに、リング３の外周はＬＥＤ１の外形よりもわずかに大きく、また、基板５の溝部８を包囲するようにより形成されている。そして、このリング３がわずかに圧縮変形した状態で径大部２ａが掛止部８ｂに掛止されており、ＬＥＤ１と基板５とは強固に密着している。従って、駆動回路基板６への雨水やほこり等の侵入を防ぐことができ、本実施形態のＬＥＤ表示装置１０を屋外に設置しても、故障の少ないＬＥＤ表示装置１０とすることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、弾性体としてゴム製のリング３を用いたが、弾性を有する材料で形成されたものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、スプリングを内包した樹脂製のリングであってもよい。
【００３３】
また、ＬＥＤ１は所定の角度回転することにより基板５に固定されるが、この角度については適宜設定することができる。
【００３４】
本実施形態のリング３は、一対のリードフレーム２が挿通可能な開口を設けた構成としたが、リードフレーム２の位置に合わせて開口を２箇所設け、それぞれの開口にリードフレーム２を挿通する構成であってもよい。これにより、リング３に設けられた開口の面積を小さくすることができるので、雨水等やほこりの侵入をより防ぐことができる。
【００３５】
なお、本実施形態の基板５に形成された溝部８は貫通した状態で形成されているが、基板が厚いものであるときは、径大部２ａとリードフレーム２とが挿入でき、これらを回転移動させて径大部２ａを掛止することができる開口を形成することができれば、溝部を基板に貫通させることなく形成することもできる。
【００３６】
また、他の実施形態として、図６に示すように、リードフレーム２の径大部１２ａを先端が切り落とされた円錐状に、基板５の掛止部１８ｂをすり鉢状に形成することもできる。これにより、径大部１２ａの導通面１２ｂと掛止部１８ｂの掛止面１８ｄとが傾斜面となり接触面積も増えるので、より電気的に安定した接続状態を確保することができる。また、リードフレーム２の径大部１２ａが、先端を切り落とした円錐状に形成されたことにより、ＬＥＤ１のリードフレーム２を基板５の挿入部８ａに挿入し、所定の角度だけＬＥＤ１を回転させる際、径大部１２ａの導通面１２ｂを通路部８ｃに引っ掛けにくいものとすることができる。これにより、ＬＥＤ１の基板５への固定操作をより円滑に行うこともできる。
【００３７】
さらに、上記実施形態に限らず、径大部２ａを、リードフレーム２から突出した状態で形成された突起状の掛止片とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、発光ダイオードを複数個基板に配列して、文字や図形を点灯表示する発光ダイオード表示装置において、半田付けすることなしに発光ダイオードを基板に実装することができ、また、発光ダイオードの交換が容易な発光ダイオード表示装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態におけるＬＥＤ表示装置を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図
【図２】本発明の実施の形態におけるＬＥＤを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ部拡大斜視図
【図３】本発明の実施の形態におけるＬＥＤ表示装置の基板の一部を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は同図（ａ）のＳ−Ｓ線断面図、（ｃ）は同図（ａ）のＵ−Ｕ線断面図、（ｄ）は同図（ａ）のＴ−Ｔ線断面図
【図４】ＬＥＤを基板に取り付ける工程を示す断面図
【図５】ＬＥＤを基板に取り付ける工程を示す斜視図
【図６】他の実施形態におけるＬＥＤ表示装置の断面図
【図７】従来のＬＥＤ表示装置を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＬＥＤの斜視図
【符号の説明】
【００４０】
１０  ＬＥＤ表示装置
１  ＬＥＤ
１ａ  頭部
２  リードフレーム
２ａ，１２ａ  径大部
２ｂ，１２ｂ  導通面
３  リング
４  爪部
５  基板
６  駆動回路基板
７  ネジ
８  溝部
８ａ  挿入部
８ｂ，１８ｂ  掛止部
８ｃ  通路部
８ｄ，１８ｄ  掛止面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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