(57)【要約】本発明は、光学表示装置を備えたヒューズ素子に関しており、このヒューズ素子は第１の接続部（２）と第２の接続部（３）と溶融ウェブ（４）とを備えており、該溶融ウェブ（４）は第１の接続部（２）と第２の接続部（３）とを互いに導電接続している。溶融ウェブ（４）に対して並列で、少なくとも１つのＬＥＤが接続されており、このＬＥＤ（８）は溶融ウェブ（４）の切断に際してヒューズの破損を表示する。有利には２つのＬＥＤが溶融ウェブに対して逆並列で接続されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒューズ素子であって、該ヒューズ素子が、第１の接続部（２）と第２の接続部（３）と溶融ウェブ（４）とを備えており、該溶融ウェブ（４）が、第１の接続部（２）と第２の接続部（３）とを互いに導電接続している形式のものにおいて、
ヒューズ素子が、少なくとも１つのＬＥＤ（８）を備えており、該ＬＥＤ（８）が、カソード側で第１の接続部（２）と接続されていて、かつアノード側で第２の接続部（３）と接続されていることを特徴とする、ヒューズ素子。
【請求項２】
ＬＥＤ（８）が、電流制限抵抗（１２）を介してヒューズ素子の第１および第２の接続部（２，３）の１つと接続されている、請求項１記載のヒューズ素子。
【請求項３】
第１および第２の接続部（２，３）と溶融ウェブ（４）とが、導体フレーム（１）の一部として形成されており、ＬＥＤ（８）が、導体フレーム上に配置されている、請求項１または２記載のヒューズ素子。
【請求項４】
導体フレーム（１）が、ヨークの基本形状を有しており、ヨーク脚部（９）が、第１および第２の接続部（２，３）を成している、請求項１から３までのいずれか１項記載のヒューズ素子。
【請求項５】
溶融ウェブ（４）が、ヨークビーム（５）に対して並列で形成されているか、またはヨークビーム（５）の一部として形成されている、請求項４記載のヒューズ素子。
【請求項６】
導体フレーム（１）に、少なくとも１つのチップ接続領域（６）と少なくとも１つワイヤ接続領域（７）とが形成されており、ＬＥＤ（８）が、ＬＥＤ−チップの構成でチップ接続領域（６）に取り付けられていて、かつワイヤ接続部（７）と導電接続されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のヒューズ素子。
【請求項７】
ヒューズ素子が、２つのＬＥＤ（８ａ，８ｂ）を備えており、第１のＬＥＤ（８ａ）が、カソード側で第１の接続部（２）と接続されていて、かつアノード側で第２の接続部（３）と接続されており、第２のＬＥＤ（８ｂ）が、カソード側で第２の接続部（３）と接続されていて、かつアノード側で第１の接続部（２）と接続されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のヒューズ素子。
【請求項８】
ヒューズ素子が、少なくとも部分的に成形材料（１０）で被覆されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のヒューズ素子。
【請求項９】
ヒューズ素子が、注型法、射出成形法、射出注型法、射出圧縮成形法または圧縮成形法によって成形材料（１０）で被覆されている、請求項８記載のヒューズ素子。
【請求項１０】
成形材料（１０）が、ＬＥＤ（８）によって形成される光線に対して透過性を有している、請求項８または９記載のヒューズ素子。
【請求項１１】
成形材料（１０）が、反応性樹脂、特にエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ケイ素樹脂またはこれらの樹脂の混合物を有している、請求項８から１０までのいずれか１項記載のヒューズ素子。
【請求項１２】
成形材料（１０）が、難燃剤を有している、請求項８から１１までのいずれか１項記載のヒューズ素子。
【請求項１３】
成形材料（１０）が、少なくとも１つの蛍光体を有しており、該蛍光体が、ＬＥＤ（８）から照射される第１の波長を有する光線を、少なくとも部分的に第２の波長を有する光線に変換する、請求項８から１２までのいずれか１項記載のヒューズ素子。
【請求項１４】
成形材料（１０）の表面が、少なくとも部分的に粗面化されているか、または少なくとも部分的に構造化されている、請求項８から１３までのいずれか１項記載のヒューズ素子。
【請求項１５】
ＬＥＤ（８）によって形成される光の色が、光学的にヒューズ種を表示するようになっている、請求項１から１４までのいずれか１項記載のヒューズ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、光学表示装置を備えた電気ヒューズ素子に関する。
【０００２】
このような形式のヒューズ素子は原則として溶融ウェブを備えており、この溶融ウェブは、最大電流を超える電流が流れる場合に溶融ウェブが溶融して、電流が遮断されるように設計されている。一般的に溶融ウェブはケーシング内に組み付けられているので、溶融ウェブの破損（切断）は多くの場合外側からは認識しにくくなっている。さらにそのような破損の認識は、多くの場合溶融ウェブが小さなサイズを有しているので困難である。
【０００３】
米国特許第４６９５８１５号明細書から、光学表示装置を備えた自動車−ヒューズが公知である。ここでは溶融ウェブに対して並列で電球が接続されている。溶融ウェブの切断に際して電球が点灯して、ヒューズの破損を表示する。さらに電球がケーシング凹部に配置されている自動車−ヒューズが記載されている。
【０００４】
このような配置構造では、電球が外側から自由にアプローチ可能であるので、外部作用による損傷リスクが生じる。被覆体、たとえば注型材料による追加的な保護は、追加的なコストを必要としている。なぜならば注型材料が熱的かつ機械的に電球のガラス球に確実に適合させる必要があるという理由による。さらにガラス球と注型材料との間に十分な付着力を生じさせ、ヒューズに湿気が侵入するのを防止する必要がある。
【０００５】
さらに電球は比較的敏感な素子であるので、長時間組み込んだあとでは、点灯していない状態でも、ガラス球内の負圧損失またはフィラメントの切断によって電球が故障している可能性が存在する。ヒューズの破損表示装置のそのような故障は、それがほとんど起こり得ないとしても回避する必要がある。なぜならば使用者は光学故障表示装置を信頼しており、したがって故障した破損表示装置ではヒューズの焼き切れを発見するのは極めて困難である。
【０００６】
したがって本発明の課題は、信頼性の高い光学表示装置を備えたヒューズ素子を提供することである。さらに本発明の課題は、同時に経済的で技術的に簡単に製造可能である光学表示装置を備えたヒューズ素子を提供することである。
【０００７】
これらの課題は、請求項１の特徴部に記載した構成手段を有する装置によって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項の対象である。
【０００８】
本発明によれば、ヒューズ素子が、第１の接続部と第２の接続部とを備えており、これらの接続部が互いに溶融ウェブを介して導電接続されている。光学表示装置として、ヒューズ素子は少なくとも１つのＬＥＤ（Light emitting diode；発光ダイオード）を備えており、このＬＥＤは、カソード側で第１の接続部と接続されていて、かつアノード側で第２の接続部と接続されている。ＬＥＤとは、特にケーシングまたは組付本体を備えることができる適当な電子光学素子を意味していて、また有利にはＬＥＤ−半導体チップを意味している。有利にはＬＥＤは電流制限抵抗と直列で接続されている。
【０００９】
ＬＥＤは極めて長い耐用寿命を有していて、さらに高い安全性（故障しにくさ）を有している。周囲温度の大きな変動をも許容する。しかもまたＬＥＤを備えたヒューズは極めて安価に製造することができ、これについてはあとでさらに詳しく説明する。
【００１０】
本発明の有利な実施形態では、２つのＬＥＤがそれぞれ溶融ウェブに対して並列で接続されており、ここではＬＥＤの順方向は互いに逆向きである。このことはヒューズの破損がヒューズの極性とは無関係に表示されるので有利である。なぜならばいずれの場合でも両方のＬＥＤのうちの１つが順方向で極性付けされているからである。ＬＥＤの対称的な接続に基づいて、ヒューズ素子は、従来の溶融ヒューズと同様に使用することができ、ここでは極性を考慮する必要がない。
【００１１】
有利には、コンタクトおよび溶融ウェブは導体フレームに配置されているか、または導体フレームの一部として形成されている。ＬＥＤは導体フレーム上に公知の形式で取り付けられる。導体フレームを製造するための技術と導体フレーム上にＬＥＤを取り付けるための技術とは公知で既成のものである。したがって本発明のヒューズ素子は、既存の生産設備を用いて安価に製作することができる。
【００１２】
特に有利には、導体フレームがヨークの基本形状を有しており、ヨーク脚部がヒューズ素子の接続部を成している。溶融ウェブは、ヨークビームの一部として形成するか、またはヨークビームに対して並列で形成することができる。このために実施形態に応じて、ヨークビームは中断されているか、または横断面でみて溶融ウェブの要求寸法に縮小されている。有利な実施形態では、ヨーク状の形状付与は従来の自動車−ヒューズの基本形状にほぼ相当するので、本発明は、従来のヒューズに対して寸法的に同等のものである。
【００１３】
本発明の有利な実施形態では、導体フレームが少なくとも１つのチップ接続領域と少なくとも１つワイヤ接続領域とを備えており、ＬＥＤ−チップ構成のＬＥＤが、チップ接続領域に取り付けられていて、かつワイヤブリッジを介してワイヤ接続領域と導電接続されている。チップ接続領域およびワイヤ接続領域は、導体フレーム上に配置されており、ＬＥＤは溶融ウェブに対して並列で接続されている。
【００１４】
一般的に導体フレームはコンタクト形成のために用いられ、かつＬＥＤ−チップの支持体として用いられる。有利には導体フレームは同時に溶融ウェブを成しているので、本発明では僅かな数の構成要素しか必要としない。電流制限抵抗は、厚膜抵抗としてワイヤ接続領域に公知の形式で形成することができる。
【００１５】
有利には、ヒューズ素子がＬＥＤを含めて少なくとも部分的に被覆体、有利には成形材料で取り囲まれている。この場合有利には、被覆体が、ＬＥＤによって形成される光にとって透過性である。ＬＥＤ−チップを被覆するために適した成形材料は公知であり、高度に最適化されているので、ヒューズ素子の被覆によって特別な技術コストがもたらされることはない。特に成形材料として反応性樹脂、たとえばエポキシ樹脂、アクリル樹脂もしくはケイ素樹脂またはこれらの混合物が適している。そのような被覆体によって、有害な影響に対して良好に保護されたコンパクトなヒューズ素子が形成される。
【００１６】
有利には、被覆体の面が粗面化されるか構造化されており、これによって光出力結合が高められる。これによって破損時における光学表示装置の視認性がさらに改善される。粗面化は、機械的に、たとえばサンドブラストによって行うか、または化学的に、たとえばエッチングによって行われる。
【００１７】
さらにＬＥＤから照射される光の色は、ヒューズの種類、特に最大電流を示すために用いることができる。これによって有利にはヒューズ素子の破損に際して、どの代用品が必要であるかを直ちに認識させることができる。
【００１８】
本発明の別の特徴、利点および有利な実施形態は、以下の実施例の説明に記載する。
【００１９】
次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。
【００２０】
図面において同じまたは同じ作用を有する構成要素には同じ符号を用いた。
【００２１】
図１には、本発明のヒューズ素子の１実施例を回路図で示した。回路には、第１の接続部２と第２の接続部３とが設けられており、これらの接続部は溶融ウェブ４を介して互いに導電接続されている。溶融ウェブ４に並列で、ＬＥＤ８と電流制限抵抗１２とから成る直列回路が接続されている。
【００２２】
溶融ウェブ４が破損していない間は、ＬＥＤ８は溶融ウェブ４によって短絡され、ＬＥＤ８は発光しない。溶融ウェブ４が切断したあとでは、第１の接続部２と第２の接続部３との間の使用電圧の少なくとも一部が降下する。ここでは第２の接続部３は第１の接続部２よりも高い電位にあるので、電流がＬＥＤ８を通って流れてＬＥＤ８が発光する。このことは溶融ウェブ４が切断されていることを示している。
【００２３】
この場合電流制限抵抗１２は次のように設定されていて、つまり全使用電圧（たとえば自動車−ヒューズでは１２Ｖ）の降下に際しても、第１の接続部２と第２の接続部３との間で電流がＬＥＤ８の定格電流に維持されるように設定されている。この定格電流は、原則として１ｍＡ〜２０ｍＡで位置しており、これに応じて１２Ｖ−自動車−ヒューズのための電流制限抵抗１２は１２ｋΩ〜６００Ωで位置している。
【００２４】
図２には、本発明の別の実施例を回路図で示した。図１の回路図とは異なって、ここではそれぞれ１つのＬＥＤ８ａ，８ｂと電流制限抵抗１２ａ，１２ｂとを備えた２つの直列回路が溶融ウェブ４に対して並列で接続されており、ＬＥＤ８ａ，８ｂの順方向はそれぞれ逆向きになっている。これによって光学表示器に関して回路は、第１の接続部２と第２の接続部３との間に位置する電圧の極性とは無関係である。そのように形成されたヒューズ素子は、従来慣用の溶融ヒューズと同様に、極性を有していないので、有利な形式で、誤った極性の不都合な組込が回避されている。
【００２５】
図３に示した本発明の１実施例は、ヨーク型の導体フレーム１を備えており、ここではヨーク脚部９がヒューズ素子の第１の接続部２と第２の接続部３とを形成している。第１の接続部２と第２の接続部３とは、ヨークビーム５とは別個に形成された溶融ウェブ４を介して互いに導電接続されている。導体フレーム１の材料、溶融ウェブ４の厚さおよび幅は、設定された最大電流に応じて次のように選択されていて、つまり溶融ウェブ４に設定された最大電流よりも大きな電流が流れると直ちに溶融ウェブ４が溶融するように選択されている。
【００２６】
ヨークビーム５は、中央でスリット形成によって中断されているので、ヨークビーム５を介して第１の接続部２と第２の接続部３との間に電流が流れることはない。中断部分の両側で導体フレーム上にそれぞれ１つのチップ接続領域６ａ，６ｂおよびワイヤ接続領域７ａ，７ｂが配置されており、この場合ワイヤ接続領域７ａ，７ｂは電流を制限するための厚膜抵抗１２ａ，１２ｂとして形成されている。チップ接続領域６ａ，６ｂには、それぞれＬＥＤ−チップ８ａ，８ｂが取り付けられている。ＬＥＤ−チップ８ａ，８ｂは、たとえば導電性の接着剤によって接着するかまたはろう接することができる。ＬＥＤ−チップ８ａ，８ｂの表面には金属被覆コンタクトが形成されており、この金属被覆コンタクトにワイヤ接続部がろう接されている。ワイヤ接続部は、それぞれ中断部分を介して対向する側に配置されたワイヤ接続領域７ａ，７ｂに対するコンタクトを形成する。
【００２７】
図４には、本発明のヒューズ素子の別の１実施例を示した。ヒューズ素子は、図３の実施例と同様にヨーク型の導体フレーム１を備えており、ヨーク脚部９が第１の接続部２と第２の接続部３とを形成している。前述の実施例と違って、溶融ウェブ４はヨーク中央でヨークビーム５の一部を成している。溶融ウェブ４の両側には、それぞれＬＥＤ−チップ８ａ，８ｂの取り付けられたチップ接続領域６ａ，６ｂと、場合によっては前述の実施例と同様に電流制限抵抗（図示していない）を備えたワイヤ接続領域７ａ，７ｂとが配置されている。ワイヤブリッジを介してＬＥＤ−チップ８ａ，８ｂは、それぞれ溶融ウェブ４の反対側でワイヤ接続領域７ａ，７ｂと接続されていて、したがって溶融ウェブ４に対して並列接続されていて、かつ相互的には逆並列接続されている。
【００２８】
導体フレーム１は、さらに有利には光線透過性の被覆体１０によって取り囲まれている。被覆体を形成してヒューズ素子を製作する際に、有利には既成のＬＥＤ−製造技術を用いることができる。
【００２９】
被覆体１０を形成するために、導体フレームは、有利には光線透過性の成形材料に埋め込まれる。導体フレームの埋め込みは、たとえば注型法、射出成形法、射出圧縮成形法、または圧縮成形法で行うことができる。
【００３０】
成形材料として、たとえば反応性樹脂、たとえばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ケイ素樹脂、またはこれらの樹脂の混合物が適している。さらに成形材料に難燃剤を混ぜてもよく、これによって溶融ウェブの溶融に際して成形材料の燃焼リスクが低減される。場合によって有利には、被覆体が、溶融ウェブの周りで凹んで形成されているので、溶融ウェブの加熱に際して被覆体への熱伝達が減少され、したがって発火リスクも低減される。
【００３１】
さらに成形材料に蛍光体を含有させることもでき、この蛍光体は、ＬＥＤによって形成される第１の波長を有する光線を、少なくとも部分的に第２の波長を有する光線に変換する。これによって混合色の光の視覚的な印象を与えることができる。そのように拡大された色空間に基づいて、形成される光の色による素子の詳細な分類化が可能である。さらに所望の状態に色を適合させ、かつ広い範囲でデザイン設定することができる。
【００３２】
このために成形材料のための混化物として、特に一般的な式Ａ３Ｂ５Ｘ１２：Ｍを有する蛍光体を備えた無機蛍光体色素粉体を用いることができる。これはたとえば希土類元素、特にＣｅでドーピングされたガーネットである。
【００３３】
効果的な蛍光体として、式Ａ´３Ｂ´５Ｏ１２：Ｍ´を満たす化合物が挙げられる（一般的な製造条件および作動条件下で不安定でない場合）。ここではＡ´は、Ｙ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、ＴｂおよびＳｍの群の少なくともと１つの元素を意味しており、Ｂ´は、Ａｌ、ＧａおよびＩｎの群の少なくとも１つの元素を意味しており、Ｍ´はＣｅおよびＰｒ（有利にはＣｅ）の群の少なくとも１つの元素を意味している。この場合特に効果的な蛍光体は、化合物ＹＡＧ：Ｃｅ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）、ＴＡＧ：Ｃｅ（Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）、ＴｂＹＡＧ：Ｃｅ（（ＴｂｘＹ１−ｘ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、０≦ｘ≦１）、ＧｄＹＡＧ：Ｃｅ（（ＧｄｘＹ１−ｘ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、０≦ｘ≦１）およびＧｄＴｂＹＡＧ：Ｃｅ（（ＧｄｘＴｂｙＹ１−ｘ−ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）ならびにこれらをベースとする混合物である。この場合Ａｌは少なくとも部分的にＧａまたはＩｎで代用することができる。記載の蛍光体は単に例として示したものであり、一般的な式Ａ３Ｂ５Ｘ１２：Ｍの制限を意味するものではない。
【００３４】
さらに蛍光体として、化合物ＳｒＳ：Ｃｅ３＋、Ｎａ、ＳｒＳ：Ｃｅ３＋、Ｃｌ、ＳｒＳ：ＣｅＣｌ３、ＣａＳ：Ｃｅ３＋およびＳｒＳｅ：Ｃｅ３＋が適している。さらに短波長領域で励起可能で適当な金属中心を有する、硫化物ベースや硫酸化物ベースのホスト格子（Wirtsgitter）、ならびにアルミン酸塩、ホウ酸塩、アルカリ土類硫化物、チオガレートまたはオルトケイ酸塩などを用いることも、または有機金属化合物の蛍光体系を用いることもできる。さらに溶解性および難溶解性の有機着色剤および蛍光体混合物を用いることもできる。
【００３５】
図４に示した実施例では、さらに被覆体１０が表面で粗面化部（凹凸）１１を備えている。このような粗面化部は、ＬＥＤから形成される光の全反射を被覆体上面で妨害するので、光出力結合が高められ、その結果光学表示装置の視認性が改善される。
【００３６】
光出力結合を高めるための別の構成によれば、被覆体の表面に、少なくとも部分的に構造化部、たとえば複数の溝、突出部、プリズム、レンズまたはこれらに類するものが設けられている。構造化された上面でも同様に全反射が妨害され、そうして表示装置の視認性が改善される。
【００３７】
照射される光の色は、ヒューズ素子を特徴付けるため、たとえば最大電流を表示するために用いることができる。たとえば１０Ａ−自動車−ヒューズでは、赤色で発光するＬＥＤを使用し、６Ａ−自動車−ヒューズでは、黄色で発光するＬＥＤを使用することができる。これによってヒューズの破損に際して使用者に、ヒューズが破損したことも、必要な代用ヒューズの種類も表示することができる。
【００３８】
もちろん図示の実施例に基づく本発明の説明は、本発明を制限するものではない。むしろヒューズ素子の形状付与はほとんど制限がなく、その都度の使用例に応じて無制限に適合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のヒューズ素子の第１実施例を示す回路図である。
【００４０】
【図２】本発明のヒューズ素子の第２実施例を示す回路図である。
【００４１】
【図３】本発明のヒューズ素子の第３実施例を概略的に示す斜視図である。
【００４２】
【図４】本発明のヒューズ素子の第４実施例を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  導体フレーム、  ２，３  接続部、  ４  溶融ウェブ、  ５  ヨークビーム、  ６ａ，６ｂ  チップ接続領域、  ７ａ，７ｂ  ワイヤ接続領域、  ８  ＬＥＤ、  ９  ヨーク脚部、  １０  被覆体、  １１  粗面化部、  １２，１２ａ，１２ｂ  電流制限抵抗
【国際公開パンフレット】
2005504416.tif 000003
2005504416.tif 000004
2005504416.tif 000005
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2005504416.tif 000017
2005504416.tif 000018
【国際調査報告】
2005504416.tif 000019
2005504416.tif 000020
2005504416.tif 000021
2005504416.tif 000022