(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記筐体は、前記ベース部に設けられ、前記発光素子からの光を前記カバー部の方向に反射する反射部をさらに含むことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明に係る発光装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1、
図2に示すように、発光装置1は、筐体2と、基板支持部8と、可撓性配線基板9と、発光素子10と、を備える。以下、各構成について説明する。
【0014】
(筐体)
筐体2は、ベース部3とカバー部5とを含んで構成され、ベース部3とカバー部5とを接合することによって、ベース部3とカバー部5とで囲まれる空間部7が形成された部材である。なお、図示する例では、筐体2は、平面視で環状の外形を有する筒状の部材であるが、これに限定されず、例えば平面視でU字状の外形を有する筒状の部材や、箱状の部材であってもよい。そして、空間部7には、発光素子10が表面に設けられた可撓性配線基板9が支持された基板支持部8が配置される。
【0015】
筐体2において、平面視で環状やU字状の外形を有する筒状の部材である場合、ベース部3とカバー部5との比率は、例えば、空間部7の断面における内周を占める割合でベース部:カバー部=45:55〜55:45である。しかしながら、カバー部5は筐体内に配置された発光素子10からの光を発光装置外に出射する部分であるので、出射光の光束を確保するためにベース部:カバー部=50:50が好ましい。
【0016】
筐体2の大きさは、JISに規定された蛍光灯に用いられる蛍光管に準じて設定され、例えば、環状の外形を有する筒状の部材である場合、環状の外径DAが205〜375mm、筒状の外径DBが28〜32mmである。筐体2及び空間部7の断面形状は、円形が好ましいが、矩形であっても構わない。
【0017】
(ベース部)
ベース部3は、筐体2の一部を構成するもので、カバー部5と接合して空間部7を形成する部材である。図示する例では、ベース部3は、平面視で環状の外形を有する半筒状の部材であるが、これに限定されない。また、ベース部3は、カバー部5と接合して空間部7を形成するように平面視で環状の凹部4が形成されていることが好ましい(
図4参照)。その凹部4の断面形状は、半円形または円弧状のものが好ましい。なお、ベース部3は、例えば板状など、凹部4が形成されない部材であってもよい。また、ベース部3の厚さは、1〜3mmが好ましい。そして、ベース部3は、筐体内に基板支持部8を配置するために、例えば凹部4の底部で基板支持部8を支持する。なお、筐体内に配置される発光素子10からの光を拡散させるために、ベース部3(例えばベース部3の凹部4)の内表面を白色塗料等で塗装、あるいは、内表面をサンドブラスト、研磨等で粗面化処理してもよい。
【0018】
ベース部3は、基板支持部8を支持できる強度を有する材料で構成されていればよく、当該技術分野で公知の材料で構成することができる。例えば、軽量で強度の強い樹脂材料や金属材料で構成でき、特に加工性や耐熱性を考慮すると、アルミニウム等の金属材料が好ましい。そして、発光装置1は、ベース部3が金属材料からなることによって、ベース部3での熱伝導性が向上し、基板支持部8からの熱を伝導し易くなる。その結果、発光装置1は、基板支持部8に支持された可撓性配線基板9に設けられた発光素子10から発生する熱を、基板支持部8及びベース部3を介して熱引きして発光装置外に放熱し易くなる。また、ベース部3は、透光性でもよい。その場合、ベース部3は、例えば、下記カバー部5と同様に構成することができる。
【0019】
(カバー部)
カバー部5は、筐体2の一部を構成するもので、ベース部3と接合して、ベース部3(例えばベース部3の凹部4)を覆うことによって空間部7を形成する部材である。図示する例では、カバー部5は、平面視で環状の外形を有する部材であるが、これに限定されない。また、カバー部5は、ベース部3と同様に平面視で環状の凹部6が形成された半筒状の部材であることが好ましい(
図4参照)。その凹部6の断面形状は、半円形または円弧状のものが好ましい。また、カバー部5の厚さは、1.5〜2mmが好ましい。なお、カバー部5は、図示しないが、例えば板状など、凹部6が形成されない部材であってもよい。そして、カバー部5は、筐体内に配置される発光素子10からの光を透光して発光装置外に出射する。
【0020】
カバー部5は、透光性を有する材料で構成されていればよく、当該技術分野で公知の材料によって構成することができる。例えば、軽量で強度の強い樹脂材料やガラスで構成でき、特に加工性及び耐熱性を考慮すると、ポリカーボネートやアクリルなどの樹脂材料にて構成されることが好ましい。ここで、透光性を有する材料は、発光素子10からの光を効率良く透過することが好ましいが、熱伝導性に優れるフィラーを混入してもよい。そうすることで、発光素子10から発生する熱が基板支持部8及びベース部3を介してカバー部5に伝達しやすくなり、発光装置1の放熱性を高めることができる。このようなフィラーにはアルミナ、シリカ、酸化チタンなどを使用でき、これらは光拡散部材として混入させることもできる。このように、カバー部5に光拡散部材を混入させることにより、発光素子10の配光に起因する輝度ムラや色ムラを低減することができる。このほか、カバー部5の内表面にサンドブラスト、研磨等の粗面化処理を施したり、カバー部5の外表面や内表面に拡散シートを貼り付けて、カバー部5に光拡散効果を付与してもよい。
【0021】
(基板支持部)
基板支持部8は、例えば一方向に長い矩形状を有する板状の部材である。また、基板支持部8は、筐体2の空間部7の内部で、平面視で湾曲又は屈曲した形状にて(図示する例では空間部7の形成方向に沿って)ベース部3(例えばベース部の凹部4の底部)に立設され、その片側(片面)好ましくは両側(両面)には可撓性配線基板9が支持される。それによって、基板支持部8は、可撓性配線基板9を支持すると共に、可撓性配線基板9に設けられた発光素子10から発生する熱を熱引きして放熱させる。
【0022】
図3(b)、(c)に示すように、好ましい形態の基板支持部8は、基板支持部8の両側面を形成する板状の本体部8aと、本体部8aの上端部の両側、及び、本体部8aの下端部の両側に延出して鉤状に折り曲げられて形成された鉤部8bと、本体部8aと鉤部8bとの間に形成される溝部8cとで構成される。そして、基板支持部8は、本体部8aの下端部に形成された鉤部8bとベース部3の上面(例えば凹部4の底部)とをネジ等で接合することによって、平面視で湾曲又は屈曲した形状にて(図示する例では空間部7の形成方向に沿って)立設される。また、基板支持部8は、溝部8cに可撓性配線基板9を挿入することによって、その片側(片面)好ましくは両側(両面)に可撓性配線基板9が支持される。
【0023】
基板支持部8は、本体部8aのみで構成されたものでもよい。このような形態の基板支持部8では、本体部8aの下端部でベース部3の上面(例えばベース部の凹部4の底部)と接合し、本体部8aの片側(片面)好ましくは両側(両面)に可撓性配線基板9が接着剤等で接着される。
【0024】
基板支持部8の大きさは、本体部8aの上端部に形成された鉤部8bと下端部に形成された鉤部8bとの間隔に相当する高さh、または、本体部8aの板幅(板高さ)が14〜16mmであることが好ましい。また、本体部8aの下端部の両側に形成された鉤部8bの間の長さに相当する幅t、または、本体部8aの板厚が1〜1.5mmであることが好ましい。また、溝部8cの溝幅は、可撓性配線基板9の厚さに応じて、可撓性配線基板9を挿入、支持できる幅に適宜設定する。
【0025】
基板支持部8は、可撓性配線基板9よりも剛性が高く、可撓性配線基板9を支持できる強度を有し、かつ、可撓性配線基板9に設けられる発光素子10から発生する熱を熱引きできる熱伝導性を有する材料で構成されていればよく、加工性や耐熱性を考慮すると、例えば、ポリカーボネート等の樹脂材料から構成されていることが好ましい。ここで、熱引きできる熱伝導性とは、ISO規格またはJIS規格で規定された熱伝導率が1W/m・K以上であることが好ましい。また、基板支持部8は、成形加工等で作製され、安価な押し出し成形品が好ましい。そして、発光装置1は、基板支持部8が安価な押し出し成形品によって構成されるため、製造コストを抑えることができる。
【0026】
基板支持部8は、可撓性配線基板9よりも剛性が高いが、可撓性を有することが好ましい。このような可撓性の基板支持部8は、ISO規格またはJIS規格で規定された曲げ弾性率が2000〜4000MPaであることが好ましく、さらにISO規格またはJIS規格で規定されたシャルピー衝撃強さ(ノッチ付き)が10KJ/m
2以上であることが好ましい。そして、発光装置1は、基板支持部8が可撓性を有することによって、基板支持部8をベース部3に容易に立設できるため、製造がさらに容易となる。
【0027】
基板支持部8としては、ベース部3(例えばベース部の凹部4の底部)に立設する前に、例えば平面視で環状など、平面視で湾曲又は屈曲した形状に予め加工したものを使用してもよい。このような形状の基板支持部8は、可撓性を実質的に有さず、具体的には、曲げ弾性率及びシャルピー衝撃強さが前記下限値未満のものである。また、このような形状の基板支持部8は、ベース部3の作製の際に、ベース部3の一部分としてベース部3(例えばベース部の凹部4の底部)に一体に作製されたものであってもよい。
【0028】
(可撓性配線基板)
図2、
図3(a)に示すように、可撓性配線基板9は、一方向に長い矩形状を有し、その上面に発光素子10やコネクタ11等の電子部品が固定され、さらにそれらの電子部品と電気的に接続される配線(図示せず)が形成された配線基板である。また、可撓性配線基板9は、例えば平面視で環状など、平面視で湾曲又は屈曲した形状に変形可能な配線基板であって、可撓性材料から構成され、具体的には、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等から構成された配線基板であることが好ましい。さらに、可撓性配線基板9の厚さは、例えば0.6〜2.0mmが好ましい。
【0029】
図4に示すように、可撓性配線基板9は、その長さ方向の両端部の間に接続部15が設けられている。接続部15は、外部電源(図示せず)からコネクタ11及び配線を介して発光素子10に電気を給電する部材である。
【0030】
可撓性配線基板9に設けられるコネクタ11は、接続部15と電気的に接続されている。このコネクタ11は、可撓性配線基板9の長さ方向の端部に設けられていることが、接続部15と接続しやすく、また基板支持部8に支持される可撓性配線基板9の各発光素子10を直列接続しやすいため、好ましい。
【0031】
(発光素子)
図2、
図3(a)に示すように、発光素子10は、例えばLEDやLD等の半導体発光素子、有機EL素子(Organic Electro-Luminescence)など、従来の発光装置で使用されているものを用いることができる。また、発光素子10は、このような発光素子を可撓性配線基板9に直接実装したもの、発光素子がセラミックや樹脂のパッケージ基体に配置された表面実装型(Surface Mount Device:SMD)のもの、及び、リードフレームに配置された発光素子がガラスや樹脂の被覆部材で覆われた砲弾型(ランプタイプ)のもののいずれでもよい。また、そのパッケージ基体や被覆部材には、波長変換部材(例えば、アルミニウム酸化物系蛍光体、窒化物系蛍光体、シリケート系蛍光体など)や光拡散部材(例えば、アルミナやシリカ、酸化チタンなど)を含有させることができる。さらに、発光波長域の異なる(例えば赤・緑・青(RGB)の各波長域で発光する)複数の発光素子10を組み合わせてもよい。
【0032】
発光素子10は、可撓性配線基板9の上面に長さ方向に所定の間隔で複数固定(配列)される。
図2、
図3(a)では、複数の発光素子10の列が可撓性配線基板9の長さ方向に1つ設けられた例を示したが、可撓性配線基板9の幅方向にもこのような列が2つ以上設けられてもよい。なお、発光素子10は、Ag、Au、Sn等の導電性の接合部材によって、可撓性配線基板9の配線と電気的に接続される。
【0033】
本発明に係る発光装置1は、空間部7及び基板支持部8が平面視で環状であって、可撓性配線基板9が、基板支持部8に、互いに逆向きに2つ支持されていることが好ましい。
そして、発光装置1は、発光素子10が設けられた可撓性配線基板9を前記のように配置することによって、ベース部3に立設された基板支持部8の両側に光を効率良く出射可能であり、環状照明を容易に実現することができる。
【0034】
本発明に係る発光装置1は、筐体2が、ベース部3とカバー部5に加えて、反射部12をさらに含むことが好ましい。
【0035】
(反射部)
反射部12は、例えば、反射材料から構成されたシート状の部材である。図示する例では、反射部12は、平面視で環状の外形を有する。反射部12は、ベース部3の表面(例えばベース部の凹部4の表面)に設けられ、発光素子10からの光をカバー部5の方向に反射する。反射材料としては、特に限定されないが、優れた反射率を有するAl、Ag等の金属材料が好ましい。また、反射部12の厚さは、0.1〜0.5mmが好ましい。
【0036】
そして、発光装置1は、筐体2が反射部12をさらに含むことによって、発光素子10からの光が反射部12によってカバー部5の方向に反射されるため、カバー部5から発光装置外に出射される光束が増加し、光取り出し効率が向上する。ここで、光取り出し効率とは、発光素子10を発光装置1に取り付けて点灯したときに発光装置外に出射される光束と、発光素子10を発光装置1に取り付けずに点灯したときに発光素子10から出射される光束との比率である。
【0037】
反射部12は、
図2、
図4に示すように、基板支持部8に対して凹部4の外周側に形成された外周側反射部13と、凹部4の内周側に形成された内周側反射部14とからなることが好ましい。そして、外周側反射部13と内周側反射部14との間の隙間wは、基板支持部8の幅t(
図3(b)参照)よりも大きく(w>t)形成されていることが、基板支持部8を凹部4の底部に立設しやすいことから好ましい。
【0038】
本発明に係る発光装置1において、筐体2が反射部12を含む場合には、基板支持部8の高さhは、ベース部3(例えばその凹部4の底部)からカバー部5までの最大高さH、すなわち、空間部7の最大高さの半分未満であることが好ましい。そして、発光装置1は、基板支持部8がベース部3からカバー部5までの最大高さHの半分未満の高さhを有することによって、発光素子10からの光が反射部12によって反射された際、カバー部5の方向に反射された光が基板支持部8よって遮られることが少なくなるため、カバー部5から発光装置外に出射される光束がさらに増加し、光取り出し効率がさらに向上する。
【0039】
次に、本発明に係る発光装置の製造方法について、
図4、
図5を用いて説明する。本発明の製造方法で製造される発光装置は、前記した発光装置1であるので、発光装置1の各構成については、
図1〜
図3を参照する。
図5に示すように、本発明の製造方法は、第1工程S1と、第2工程S2と、第3工程S3の3つの工程を含む。以下、各工程の手順について説明する。
【0040】
(第1工程)
第1工程S1は、表面に発光素子10を設けた可撓性配線基板9を、可撓性配線基板9よりも剛性が高い基板支持部8に支持させる工程である。
可撓性配線基板9への発光素子10の設置方法は、従来公知の方法で行われ、例えば、発光素子10を可撓性配線基板9の表面に形成された配線にハンダ等の導電性材料を用いて設置する。
基板支持部8への可撓性配線基板9の支持方法は、従来公知の方法で行われ、例えば、
図3(b)に示すような鉤部8bを有する基板支持部8を使用する場合には、本体部8aの両側で、鉤部8bと本体部8aとの間に形成された溝部8cに可撓性配線基板9を挿入することによって行われる。そして、可撓性配線基板9は本体部8aの両端部に形成された鉤部8bによって係止される。
なお、図示しないが、鉤部8bを有さず本体部8aのみからなる基板支持部8を使用する場合には、本体部8aの両側面に可撓性配線基板9を接着剤等で接着することによって行われる。
【0041】
(第2工程)
第2工程S2は、ベース部3(例えばベース部の凹部4の底部)に、可撓性配線基板9が支持された基板支持部8を平面視で湾曲又は屈曲した形状にて立設する工程である。
ベース部3への基板支持部8の立設方法は、ネジ等を用いて基板支持部8をベース部3に接合することが好ましい。しかしながら、基板支持部8とベース部3とが十分な接合強度で接合できれば、立設方法は特に限定されるものではなく、例えば、接着剤等を用いて基板支持部8をベース部3に接着することでもよい。
なお、前記第1工程S1で可撓性を有する基板支持部8を使用する場合には、可撓性配線基板9が支持された基板支持部8を、平面視で環状など、平面視で湾曲又は屈曲した形状に変形させた後に、変形した基板支持部8をベース部3に立設する。また、あらかじめ平面視で湾曲又は屈曲した形状に加工した可撓性を実質的に有しない基板支持部8を使用する場合には、可撓性配線基板9が支持された状態で、基板支持部8をベース部3に立設する。
なお、基板支持部8がベース部3と一体に作製されている場合には、第2工程S2は行わず、第1工程S1終了後、次工程である第3工程S3を行う。
【0042】
(第3工程)
第3工程S3は、ベース部3に、ベース部3(例えばベース部の凹部4)を覆うようにカバー部5を接合して筐体2を作製する工程である。ベース部3とカバー部5との接合方法は、接着剤等で接着することによって接合することが好ましい。しかしながら、ベース部3とカバー部5とが十分な接合強度で接合できれば、接着以外の方法でベース部3とカバー部5とを接合してもよい。
【0043】
第3工程S3を行うことによって、筐体2の内部に空間部7が形成され、その空間部7の内部に、平面視で湾曲又は屈曲した形状にて(図示する例では空間部7の形成方向に沿って)基板支持部8が立設される。その結果、基板支持部8に支持された可撓性配線基板9、及び、可撓性配線基板9に設けられた発光素子10が、平面視で湾曲又は屈曲した形状にて配置されることとなる。
【0044】
本発明に係る発光装置の製造方法は、筐体2が反射部12を含む場合には、第2工程S2を行う前に、ベース部3の表面(ベース部3の凹部4の表面)に反射部12を設ける工程を行う。
反射部12を設ける方法としては、反射部12を構成するAl等の金属シートを凹部4の表面に接着剤等で接着する。なお、反射部12を設ける方法として、Al等の金属の金属蒸着や金属メッキを用いてもよい。
【0045】
反射部12を設ける工程を行うことによって、発光素子10が反射部12と対向する位置に配置されることとなる。それによって、発光素子10からの光が反射部12によってカバー部5の方向に反射され、カバー部5から発光装置外に出射する光束が増加して、光取り出し効率が向上する。
【0046】
以上で説明した各工程によって製造された発光装置は、放熱性に優れ、製造が容易な発光装置となる。そして、この発光装置は、照明装置として天井や壁面等に設置して点灯した際、優れた放熱性によって発光素子、ひいては発光装置自体の寿命を延ばすことができるため、信頼性が高いものとなる。また、この発光装置は、優れた光取り出し効率によって十分な照度を確保できるため、信頼性がさらに高いものとなる。
【0047】
なお、以上、図示する例として、筐体2(空間部7)、基板支持部8、及び可撓性配線基板9が平面視で環状である発光装置1について説明したが、本発明の発光装置1は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や変形を行うことができる。例えば、図示しないが、本発明は、筐体(空間部)、基板支持部、及び可撓性配線基板が平面視でU字状である発光装置にも適用することができる。この場合には、可撓性配線基板は、基板支持部の片側(片面)にのみ支持されていてもよいし、両側(両面)に各々支持されていてもよい。また例えば、図示しないが、本発明は、箱状の筐体のベース部上に、導光板を備え、その導光板の周囲(側方)に、基板支持部及び可撓性配線基板が、例えば平面視で環状など、平面視で湾曲又は屈曲した形状にて設けられた発光装置にも適用することができる。この場合には、可撓性配線基板は、導光板に対向する基板支持部の片側(片面)にのみ支持されていることが好ましい。