(57)【要約】【課題】発光素子を逆電圧から保護する保護部品を備えた発光装置について、製造時間の短縮、製造の歩留まりの向上、及び耐熱性の向上を図った発光装置を提供する。【解決手段】第１リード線３と第２リード線４とが略平行に備えられ、第１リード線３の端部のカップ部３１に発光素子であるＬＥＤ１が備えられ、チップ状の保護部品２が、第１リード線３及び第２リード線４の間に架設されている。保護部品２は、絶縁材製の基板と、該基板の表面に実装されたツェナーダイオードと、前記基板上に形成され、ツェナーダイオードの両極が各接続された２個の電極とからなり、２個の電極は、導電性接着剤により第１リード線３と第２リード線４とに各接続されている。【選択図】        図１
2004193165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、該発光素子の正極及び負極に各接続された２本のリード線と、前記発光素子に並列に２本の前記リード線間に接続されており、前記発光素子に印加される逆方向電圧に対して前記発光素子を保護する保護部品とを備える発光装置において、
前記保護部品は、基板と、該基板の表面に実装された保護素子と、前記基板上に形成され、前記保護素子の正極及び負極が各接続された２個の電極とを備え、２個の前記電極が２本の前記リード線に各接続されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記保護部品は、前記保護素子の正極及び負極と２個の前記電極との接続部分が透光性樹脂にて覆われていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記保護素子は、前記発光素子に逆並列に接続されているツェナーダイオードであることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記保護素子は、互いに逆極性にして直列接続された２個のツェナーダイオードであることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記発光素子は、窒化ガリウム系半導体発光素子であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子を逆電圧から保護する保護部品を備えた発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、ＬＥＤを発光素子とした従来の発光装置の構成を示す正面図である。第１リード線３と第２リード線４とが略平行に備えられ、第１リード線３の端部に設けられた半球状のカップ部３１に、ＬＥＤ１が備えられ、ＬＥＤ１の正極および負極が第１リード線３及び第２リード線４に各接続されている。また、ＬＥＤ１、カップ部３１を含む第１リード線３の端部、第２リード線４の端部、及びＬＥＤ１と第１リード線３及び第２リード線４との接続部分は、透光性樹脂製のモールド５によって覆われている。このような発光装置では、外部から第１リード線３及び第２リード線４間に電圧が印加されてＬＥＤ１に順方向の電圧が印加された場合に、ＬＥＤ１に電流が流れて発光が行われる。
【０００３】
ＬＥＤ１は、複数の半導体層が積層された半導体発光素子であり、大きい逆方向の電圧が印加された場合に、半導体層が破壊されることがある。特に、ＬＥＤ１が窒化ガリウム系半導体発光素子である場合は、逆方向の耐電圧が他の半導体発光素子に比べて低く、ＬＥＤ１は逆方向の印加電圧に対して破壊されやすい。従って、交流電圧を発光装置に印加した場合、交流電圧が含む逆方向の電圧によってＬＥＤ１が破損することがある。また、窒化ガリウム系半導体発光素子は、順方向の大きい電圧が印可された場合でも、同様に半導体層が破壊されることがあり、外部から大きい電圧が印可された場合、及び静電気が発生した場合等に、順方向の電圧でもＬＥＤ１が破損することがある。
【０００４】
そこで、従来、前述の如き発光装置を使用する際には、ＬＥＤ１の破壊を防止するために、ＬＥＤ１と逆並列に接続されたツェナーダイオード等の保護素子を用いて、逆電圧または過大な順電圧からＬＥＤ１を保護することが行われている。発光装置の外側に保護素子を接続させた場合は、発光装置を組み込む装置内に保護素子を備えるスペースが必要となり、また、保護素子を備えるために前記装置のコストが上昇するという問題がある。これらの問題を解決するために、特許文献１には、カップ部３１内に保護素子を備えた発光装置が開示されており、また、特許文献２には、２本のリード線の一方に保護素子がボンディングされ、他方のリード線に前記保護素子がワイヤにて接続された発光装置が開示されている。これらの発光装置は、発光装置の内部に保護素子が備えられているため、外部に保護装置を接続させる必要がない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−５４７９９号公報
【特許文献２】
特開平１１−１０３０９６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示された技術では、カップ部３１内に保護素子が備えられるため、光の配光方向から見て発光装置の中央に発光素子を置くことが困難となり、発光時の配光特性が歪むという問題がある。
【０００７】
図５は、特許文献２に開示された発光装置の構成を示す正面図である。図４に示した構成に加えて、保護素子６が第２リード線４の側面にボンディングされ、保護素子６と第１リード線３とがワイヤ６１にて接続されている。この発光装置では、保護素子６がカップ部３１内に備えられていないため、配光特性に影響を及ぼすことがない。しかし、保護素子６がワイヤ６１にて第１リード線３に接続されているため、発光装置のモールド５を作成する工程の作業中にワイヤ６１が切断される可能性があり、発光装置の製造の歩留まりが悪いという問題がある。また、保護素子６を第１リード線３にワイヤ６１で接続する工程が増えて発光装置の製造時間が長くなるという問題がある。更に、保護素子６は第２リード線４にボンディングされているため、発光装置が他の装置に組み込まれて半田付けされる際に、保護素子６が半田付けの熱で損傷する可能性があり、発光装置の耐熱性が低くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、基板の表面に保護素子が実装されたチップ状の保護部品を備えることにより、前述の問題を解決することができる発光装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る発光装置は、発光素子と、該発光素子の正極及び負極に各接続された２本のリード線と、前記発光素子に並列に２本の前記リード線間に接続されており、前記発光素子に印加される逆方向電圧に対して前記発光素子を保護する保護部品とを備える発光装置において、前記保護部品は、基板と、該基板の表面に実装された保護素子と、前記基板上に形成され、前記保護素子の正極及び負極が各接続された２個の電極とを備え、２個の前記電極が２本の前記リード線に各接続されていることを特徴とする。
【００１０】
第１発明においては、発光素子を備える発光装置において、基板上に保護素子を実装したチップ状の保護部品を、発光素子に印加される少なくとも逆方向電圧に対して前記発光素子を保護するように、２本のリード線に渡って接続させている。保護部品をチップ状に構成することで、保護部品をリード線に接続する工程が簡略化され、また、保護素子を基板上に実装することで、保護部品の耐熱性が向上される。
【００１１】
第２発明に係る発光装置は、前記保護部品は、前記保護素子の正極及び負極と２個の前記電極との接続部分が透光性樹脂にて覆われていることを特徴とする。
【００１２】
第２発明においては、保護部品は、基板上の電極と保護素子との接続部分が樹脂で覆われているため、発光装置の製造工程で接続部分が切断されることがない。
【００１３】
第３発明に係る発光装置は、前記保護素子は、前記発光素子に逆並列に接続されているツェナーダイオードであることを特徴とする。
【００１４】
第３発明においては、保護素子は、発光素子に逆並列に接続されたツェナーダイオードであるため、発光素子を逆方向の電圧から保護すると共に、過大な順方向の電圧からも保護する。
【００１５】
第４発明に係る発光装置は、前記保護素子は、互いに逆極性にして直列接続された２個のツェナーダイオードであることを特徴とする。
【００１６】
第４発明においては、保護素子は、２個のツェナーダイオードを互いに逆極性にして直列接続されているため、発光素子に係る順方向および逆方向の電圧が正確に規定される。
【００１７】
第５発明に係る発光装置は、前記発光素子は、窒化ガリウム系半導体発光素子であることを特徴とする。
【００１８】
第５発明においては、窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光素子の耐電圧特性が向上される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
図１は、本発明の発光装置の構成を示す正面図である。第１リード線３と第２リード線４とが略平行に備えられ、第１リード線３の端部には、半球状のカップ部３１が設けられており、カップ部３１に本発明に係る発光素子であるＬＥＤ１が備えられている。ＬＥＤ１は、窒化ガリウム系半導体発光素子であり、ＬＥＤ１の正極および負極が第１リード線３及び第２リード線４にワイヤを介して各接続されている。また、チップ状の保護部品２が、第１リード線３及び第２リード線４の間に架設されている。ＬＥＤ１、保護部品２、カップ部３１を含む第１リード線３の端部、第２リード線４の端部、及びＬＥＤ１の正極および負極と第１リード線３及び第２リード線４との接続部分は、透光性樹脂製のモールド５によって覆われている。
【００２０】
図２は、保護部品２の詳細を示した平面図および正面図であり、図２（ａ）は平面図を示し、図２（ｂ）は正面図を示している。図中２２はガラスエポキシ等の絶縁材製の基板であり、矩形に形成されている。基板２２の両端の表面から裏面にかけて、金属被膜による２個の電極２３，２３が互いに離隔して形成されている。基板２２の表面には、本発明に係る保護素子であるツェナーダイオード２１が載設されており、ツェナーダイオード２１の正極および負極は、電極２３，２３にワイヤを介して各接続されている。基板２２の表面は、電極２３，２３の両端付近の部分を除き、ツェナーダイオード２１、及びワイヤによるツェナーダイオード２１と電極２３，２３との接続部分が完全に隠れる大きさの透光性の樹脂モールド２４によって覆われている。このように、保護部品２は、全体でチップ状に形成されており、電極２３，２３は、導電性接着剤により第１リード線３と第２リード線４とに各接続されている。保護部品２が第１リード線３及び第２リード線４に接続されている方向は、ツェナーダイオード２１がＬＥＤ１に逆並列に接続される方向となっている。なお、図中には、一のツェナーダイオード２１を用いた構成を示したが、互いに逆極性にして直列接続された２個のツェナーダイオード２１，２１を用いる構成であってもよい。
【００２１】
保護部品２をチップ状に構成し、保護部品２と第１リード線３及び第２リード線４との接続部分は導電性接着剤で接続し、ツェナーダイオード２１と電極２３，２３との接続部分は樹脂モールド２４にて覆われており、ワイヤによる接続が現れていないため、発光装置の製造工程において、保護部品２又はツェナーダイオード２１の接続部分が切断される可能性は小さく、発光装置の製造の歩留まりが向上する。更に、保護部品２と第１リード線３及び第２リード線４とを接続する工程は簡易な工程であり、また、保護部品２は、第１リード線３及び第２リード線４に接続するまでの発光装置の製造工程とは並列の別の工程で製造されるため、発光装置に保護部品２を接続する工程自体は、保護素子をワイヤで接続する特許文献２に開示された発光装置に比べて短い時間で終了し、発光装置の製造時間が短縮される。
【００２２】
また、ツェナーダイオード２１は、基板２２上に実装されているため、発光装置が他の装置に組み込まれて半田付けされる際、半田付けの熱は、第１リード線３及び第２リード線４から基板２２を通ってツェナーダイオード２１に伝導される。絶縁材製の基板２２は、熱伝導性が低いため、半田付けの熱がツェナーダイオード２１まで伝わりにくく、ツェナーダイオード２１が半田付けの熱で損傷する可能性が低くなって、発光装置の耐熱性が向上する。
【００２３】
図３は、本発明の発光装置の回路図である。図３（ａ）は、保護素子として一のツェナーダイオード２１を用いた場合の回路図を示しており、第１リード線３がプラス、第２リード線４がマイナスになる逆方向の電圧がＬＥＤ１に印加された場合、電流がツェナーダイオード２１側に流れてＬＥＤ１は逆方向の電圧から保護される。また、第１リード線３がマイナス、第２リード線４がプラスになる順方向の電圧がＬＥＤ１に印加された場合、電流がＬＥＤ１に流れてＬＥＤ１は発光し、順方向の電圧がツェナー電圧を超えたときには、電流がツェナーダイオード２１側に流れて、ＬＥＤ１は過大な順方向の電圧から保護される。図３（ｂ）は、互いに逆極性にして直列接続された２個のツェナーダイオード２１，２１を保護素子として用いた場合の回路図を示しており、夫々のツェナー電圧を超えた逆方向の電圧および順方向の電圧からＬＥＤ１が保護される。２個のツェナーダイオード２１，２１を用いることにより、ＬＥＤ１に印加される逆方向の電圧および順方向の電圧を正確に規定することができる。
【００２４】
以上の如くツェナーダイオード２１の働きにより、交流電圧または静電気などによる逆方向の電圧および順方向の過大な電圧に対してＬＥＤ１が保護され、発光装置の耐電圧特性が向上する。特に、ＬＥＤ１が窒化ガリウム系半導体発光素子である場合、逆電圧および静電気に対する耐性が向上した窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光装置を提供することができる。アミューズメント系の機器など、窒化ガリウム系半導体発光素子の耐電圧の低さのために窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光装置がこれまで用いられていなかった、高電圧および静電気が多発する機器に対して窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光装置を利用することが可能となり、窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光装置の利用範囲が拡大する。
【００２５】
なお、本実施の形態においては、保護素子としてツェナーダイオードを用いる形態を示したが、これに限るものではなく、電流が流れる逆電圧が低いガリウムリン系のダイオード等、ＬＥＤ１を逆方向の電圧から保護できる他の保護素子を用いた形態であってもよい。
【００２６】
【発明の効果】
第１発明においては、発光装置に備える保護部品をチップ状に構成することで、保護部品をリード線に接続する工程が簡略化され、保護部品を別工程で製造し、リード線に接続させて発光装置に組み込むことにより、発光装置の製造時間が短縮される。また、基板上に保護素子を実装して保護部品を構成することにより、発光装置が半田付けされる際の熱が保護素子まで伝わりにくくなり、保護素子が熱で損傷する可能性が低下して、発光装置の耐熱性が向上する。
【００２７】
第２発明においては、保護部品は、基板上の電極と保護素子との接続部分が樹脂で覆われているため、発光装置の製造工程で接続部分が切断されることがなく、発光装置の製造の歩留まりが向上する。
【００２８】
第３発明においては、保護素子は、発光素子に逆並列に接続されたツェナーダイオードであるため、交流電圧または静電気などによる逆方向の電圧および順方向の過大な電圧に対して発光素子が保護され、発光装置の耐電圧特性が向上する。
【００２９】
第４発明においては、保護素子は、２個のツェナーダイオードを互いに逆極性にして直列接続されているため、発光素子に係る順方向および逆方向の電圧が正確に規定される。
【００３０】
第５発明においては、窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光素子の耐電圧特性が向上され、窒化ガリウム系半導体発光素子の耐電圧の低さのために窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光装置がこれまで用いられていなかった、高電圧および静電気が多発する機器に対して窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光装置を利用することが可能となり、窒化ガリウム系半導体発光素子を用いた発光装置の利用範囲が拡大する等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光装置の構成を示す正面図である。
【図２】保護部品の詳細を示した平面図および正面図である。
【図３】本発明の発光装置の回路図である。
【図４】ＬＥＤを発光素子とした従来の発光装置の構成を示す正面図である。
【図５】特許文献２に開示された発光装置の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１  ＬＥＤ（発光素子）
２  保護部品
２１  ツェナーダイオード（保護素子）
２２  基板
２３  電極
３  第１リード線
４  第２リード線
【図１】
2004193165.tif 000003
【図２】
2004193165.tif 000004
【図３】
2004193165.tif 000005
【図４】
2004193165.tif 000006
【図５】
2004193165.tif 000007