(57)【要約】【課題】製造方法が容易で、且つ軽量化を実現した照明灯を提供する。【解決手段】本発明の最も大きな特徴は、フレキシブルプリント基板１に複数のＬＥＤ４を実装し、フレキシブルプリント基板１の特徴を活かして、フレキシブルプリント基板１を筒状に湾曲させて（図３（ａ））筒状のケース７に挿入することである。これにより、製造工程が簡略化されて製造コストを低減できるばかりでなく、ＬＥＤ４が故障した場合に交換が容易であるといった利点もある。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルプリント基板と、該フレキシブルプリント基板に実装した複数の発光ダイオードと、少なくとも一部に透光部を有した筒状ケースと、を備え、前記発光ダイオードを実装したフレキシブルプリント基板を湾曲させて前記筒状ケース内に収納することを特徴とするＬＥＤ照明灯。
【請求項２】
略矩形の前記フレキシブルプリント基板の対向する二辺の長さを、前記筒状ケースの内周面の周長より短くしたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項３】
前記筒状ケースの少なくとも一部は、透光性を有した材質により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項４】
前記筒状ケースには、複数の放熱用開口部を備えていることを特徴とする請求項１又は３に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項５】
前記筒状ケース内を換気するファンを備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項６】
前記発光ダイオードの発光色は、白色、赤、緑、又は／及び、青であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項７】
前記各発光ダイオードを選択的に発光させる制御部を備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項８】
前記筒状ケースから発光する光を反射する反射板を備えたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項９】
少なくとも一部に透光部を有した筒状ケースを用意する工程と、フレキシブルプリント基板を用意する工程と、該フレキシブルプリント基板に複数の発光ダイオードを実装する工程と、該発光ダイオードを実装したフレキシブルプリント基板を前記発光ダイオードの発光面が前記筒状ケースの内面と対向するように湾曲させて前記筒状ケースに収納する工程と、を少なくとも備えたことを特徴とするＬＥＤ照明灯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明灯及び製造方法に関し、さらに詳しくは、フレキシブルプリント基板に実装された発光ダイオードを使用した照明灯及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から蛍光管の代用品として、図８に示すような複数のＬＥＤ４２を搭載した基板４１を透明アクリル等を素材とした筒４０に挿入する構造を持つ照明灯が用いられている。しかし、このような照明灯を蛍光灯照明器具の代用として使用する場合、板状の基板４１の片面にＬＥＤ素子を実装して筒４０に挿入する製法では、光の照射方向、角度（拡散幅）が矢印の方向に限定される。また、プリント基板をアクリル等を素材とした筒内に固定する場合、その固定位置の精度及び筒の径の変更に伴うプリント基板の再設計が必要となり、開発費が嵩むといった問題がある。
また、特許文献１には、蛍光灯照明器具のソケットの差込孔に嵌め入れる装着用突起を、長方形状の支持基体の長手方向両端にそれぞれ設け、この長手方向両端の間で同支持基体に複数のLEDを配置した照明基板を取り付けてなる蛍光灯型LEDランプにおいて、照明基板を支持基体に回動自在に取り付けた蛍光灯型ＬＥＤランプについて開示されている。
また、特許文献２には、既製の蛍光灯照明器具にその蛍光灯に代えて取り付けて使用する蛍光灯型ＬＥＤランプとして、複数の発光ダイオードの取付け姿勢を容易かつ的確に保持すること、その各発光ダイオードを点灯させるための電力の取り入れやその電力の変換、調整をより簡易な構成で実現すること等が可能なＬＥＤランプについて開示されている。
【特許文献１】特開２００７−１２２９３３公報
【特許文献２】特開２００４−３０３６１４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に開示されている従来技術は、基板に取り付けたＬＥＤを基板の向きを変更することにより配光方向を変えるものであり、配光方向を変更する度にＬＥＤ基板を操作しなければならず煩わしいといった問題がある。
また、特許文献２に開示されている従来技術は、各ＬＥＤを取付姿勢を保持す外装材に挿入して実装するものであり、多数のＬＥＤを外装材に取り付けるための手間がかかり、製造コストが高くなるといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、フレキシブルプリント基板にＬＥＤを実装し、その基板を湾曲させて筒状のケースに挿入することにより照明灯を構成するので、製造方法が容易で、且つ軽量化を実現した照明灯を提供することを目的とする。
また、他の目的は、配光角度を広角にして既存の蛍光灯器具を流用可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、フレキシブルプリント基板と、該フレキシブルプリント基板に実装した複数の発光ダイオードと、少なくとも一部に透光部を有した筒状ケースと、を備え、前記発光ダイオードを実装したフレキシブルプリント基板を湾曲させて前記筒状ケース内に収納することを特徴とする。
本発明の最も大きな特徴は、フレキシブルプリント基板に複数の発光ダイオードを実装し、フレキシブルプリント基板の特徴を活かして、フレキシブルプリント基板を筒状に湾曲させて少なくとも一部に透光部を有した筒状のケースに挿入することである。これにより、製造工程が簡略化されて製造コストを低減できるばかりでなく、発光ダイオードが故障した場合に交換が容易であるといった利点もある。
請求項２は、略矩形の前記フレキシブルプリント基板の対向する二辺の長さを、前記筒状ケースの内周面の周長より短くしたことを特徴とする。
一般にフレキシブルプリント基板はポリイミド等の素材により構成される。ポリイミドは、絶縁性と耐熱性に優れた材質であり、厚さによっては湾曲させた場合に元に戻ろうとする強い反発力が働く。そこで本発明では、フレキシブルプリント基板の対向する二辺の長さを、筒状ケースの内周面の周長より短く構成する。ここで、フレキシブルプリント基板の対向する二辺を筒状ケースの内周面の周長より短くする理由は、反発力により発光ダイオードが効率よく筒状ケースの内面に押し当たるようにするためである。これにより、フレキシブルプリント基板を湾曲させて筒状ケースに挿入するだけで、ケース内面に発光ダイオードを密着させ、且つ固定することができる。
【０００５】
請求項３は、前記筒状ケースの少なくとも一部は、透光性を有した材質により構成されていることを特徴とする。
フレキシブルプリント基板に実装された発光ダイオードは、基板の表面に発光面を有するように実装される。従って、発光ダイオードからの光はケース内面から外に発光される。そこで本発明では、筒状ケースの少なくとも一部は、透光性を有した材質により構成する。これにより、発光ダイオードから発光された光を外に効率よく放射することができる。
請求項４は、前記筒状ケースには、複数の放熱用開口部を備えていることを特徴とする。
発光ダイオードの発光効率は蛍光灯の最高の発光効率に匹敵する値を有している。しかし、熱エネルギも表面から放射されている。そのため、多数の発光ダイオードを同時に点灯すると、ケースと発光ダイオード間には熱が蓄積して、発光ダイオードに少なからず悪影響を与える。そこで本発明では、筒状ケースには、放熱用の複数の開口部を備える。これにより、ケースと発光ダイオード間に蓄積した熱を放熱させることができる。
【０００６】
請求項５は、前記筒状ケース内を換気するファンを備えたことを特徴とする。
本発明の照明灯は筒状をしているので、中心部は空気が流れる構造になっている。従って、発光ダイオードから発生した熱はフレキシブルプリント基板を介して放熱される。その熱は、ケース内の空気を加熱して外部と自然に対流が生じるが、軸方向の中心部では緩慢となり温度が上昇する。そこで本発明では、ケース内の空気を強制的に換気するファンを備える。これにより、ケース内の熱を冷却して、発光ダイオードの温度上昇を抑制することができる。
請求項６は、前記発光ダイオードの発光色は、白色、赤、緑、又は／及び、青であることを特徴とする。
発光ダイオードを照明用として使用する場合は白色が有効である。しかし、用途によっては、カラーで照明する必要がある場合もある。そこで本発明では、発光ダイオードの発光色を白色、赤、緑、又は／及び、青を使用する。これにより、各色の組み合わせで任意の色を作り出すことができる。
【０００７】
請求項７は、前記各発光ダイオードを選択的に発光させる制御部を備えたことを特徴とする。
各色の発光ダイオードを切り替えて発光させるためには、各色ごとの発光ダイオードを夫々点灯駆動するドライバが必要である。また、色を固定して点灯するには、ハード的に回路を構成すればよいが、連続的に各色を変化させるには、ソフト的にプログラミングして制御する制御部が必要である。これにより、各色の組み合わせを任意に適宜変更することが可能となる。
請求項８は、前記筒状ケースから発光する光を反射する反射板を備えたことを特徴とする。
筒状ケースに収納されたフレキシブルプリント基板は、ケースの内周に発光ダイオードを配置することができる。そのとき、下に向いている光は有効に利用できるが、横あるいは上に向いている光は有効に使用できない。そこで本発明では、筒状ケースから発光する光を反射する反射板を例えば、下向きに光を利用したい場合は、筒状ケースの上に反射板を配置して、上に向いている光を反射して下向きに方向を変える。これにより、筒状ケースから発光する光を有効に利用することができる。
【０００８】
請求項９は、少なくとも一部に透光部を有した筒状ケースを用意する工程と、フレキシブルプリント基板を用意する工程と、該フレキシブルプリント基板に複数の発光ダイオードを実装する工程と、該発光ダイオードを実装したフレキシブルプリント基板を前記発光ダイオードの発光面が前記筒状ケースの内面と対向するように湾曲させて前記筒状ケースに収納する工程と、を少なくとも備えたことを特徴とする。
本発明の照明灯を製造する工程は、少なくとも一部に透光部を有した筒状ケースと、フレキシブルプリント基板を用意しておく。そして、フレキシブルプリント基板に形成された発光ダイオードを実装する部分に、例えば、チップ状の発光ダイオードを半田付けして実装する。次に、全ての発光ダイオードの実装が完了したフレキシブルプリント基板を、発光ダイオードの発光面が筒状ケースの内面と対向するように湾曲させて筒状ケースに収納する。フレキシブルプリント基板は弾力性があるので、発光ダイオードの発光面が筒状ケースの内面に密着して固定される。これにより、製造工程が簡易となり、製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、フレキシブルプリント基板に複数の発光ダイオードを実装し、フレキシブルプリント基板の特徴を活かして、フレキシブルプリント基板を筒状に湾曲させて筒状のケースに挿入することにより、製造工程が簡略化されて製造コストを低減できるばかりでなく、発光ダイオードが故障した場合に交換が容易であるといった利点もある。
また、筒状ケースの内面円周より短い対向する二辺とする矩形状の基板により構成するので、フレキシブルプリント基板を湾曲させて筒状ケースに挿入するだけで、ケース内面に発光ダイオードを密着させ、且つ固定することができる。
また、筒状ケースは、透光性を有した材質により構成するので、発光ダイオードから発光された光が外に効率よく放射することができる。
また、筒状ケースには、放熱用の複数の開口部を備えるので、ケースと発光ダイオード間に蓄積した熱を放熱させることができる。
また、ケース内の空気を強制的に換気するファンを備えるので、ケース内の熱を冷却して、発光ダイオードの温度上昇を低減することができる。
【００１０】
また、発光ダイオードの発光色を白色、赤、緑、又は／及び、青を使用するので、各色の組み合わせで任意の色を作り出すことができる。
また、連続的に各色を変化させるために、ソフト的にプログラミングして制御する制御部を備えたので、各色の組み合わせを任意に適宜変更することが可能となる。
また、筒状ケースの上に反射板を配置して、上に向いている光を反射して下向きに方向を変えるので、筒状ケースから発光する光を有効に利用することができる。
また、透光性を有した筒状ケースと、回路パターンを形成したフレキシブルプリント基板を用意しておき、フレキシブルプリント基板に形成された発光ダイオードを実装する部分に発光ダイオードを半田付けして実装し、全ての発光ダイオードの実装が完了したフレキシブルプリント基板を、発光ダイオードの発光面が筒状ケースの内面と対向するように湾曲させて筒状ケースに収納するので、発光ダイオードの発光面が筒状ケースの内面に密着して固定され、製造工程が簡易となり、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明のＬＥＤ照明灯に使用されるフレキシブルプリント基板の一例を示す図である。フレキシブルプリント基板１は一般に素材としてポリイミドが使用される。その表面には発光ダイオード（以下、ＬＥＤと呼ぶ）を実装するためのパターン３が複数形成され、各パターン３は回路パターン２により接続されている。この例では、全てのＬＥＤが並列に駆動されるようにパターンを形成しているが、これに限らず幾つかのＬＥＤを直列接続した群を並列に接続するようにしても構わない。また、外部の図示しない制御部と接続するためのコネクタを取り付けるパターン１７も備えている。また、既存の蛍光灯器具との互換性を持たせるために、口金部分を既存の蛍光管と同じ形状にして、ＬＥＤを交流電力（ＡＣ１００Ｖ）により駆動する構成にしても構わない。また、フレキシブルプリント基板１の幅方向の寸法をＷ，長さ方向の寸法をＬとした場合、幅方向の寸法Ｗは、後述する照明管の内周面の周長をＰとすると、Ｗ＜Ｐとなるように構成される。これにより、照明管の内径の誤差を吸収してフレキシブルプリント基板１を照明管に容易に挿入することができる。
【００１２】
図２（ａ）はフレキシブルプリント基板にＬＥＤを実装した様子を示す図である。ここでフレキシブルプリント基板１にＬＥＤ４を実装した基板をＬＥＤ基板１０と呼ぶ。ＬＥＤ基板１０は、フレキシブルプリント基板１に形成したパターン３にＬＥＤ４を夫々同一方向に実装する。実際には、実装機により自動的にマウントされて、リフローにより半田付けされる。その後、パターン１７にケーブル５を介してコネクタ６が接続される。従って、コネクタ６を電源に接続することにより、フレキシブルプリント基板１に実装された全てのＬＥＤを同時に点灯することができる。また、ＬＥＤの配列方向は、図２のように直線的でも良いし、千鳥状に配置しても良い。
図２（ｂ）は、ＬＥＤ基板１０を縦列接続して長いＬＥＤ灯を実現させる図である。ＬＥＤ基板１０の両側の短辺部にコネクタ２１，２２を用意し、これを互いに接続することにより、整数倍の長さのＬＥＤ灯を実現することができる。ここで、コネクタ２１，２２を夫々雄型、雌型とする。
図３はＬＥＤ基板を湾曲させて筒状ケースに収納する様子を示す図である。図３（ａ）はＬＥＤ基板を湾曲させた様子を示す図、図３（ｂ）は筒状ケースにＬＥＤ基板を挿入完了した様子を示す図、図３（ｃ）は図３（ｂ）を断面から見た図である。
本発明の最も大きな特徴は、フレキシブルプリント基板１に複数のＬＥＤ４を実装し、フレキシブルプリント基板１の特徴を活かして、フレキシブルプリント基板１を筒状に湾曲させて（図３（ａ））透光性（透明又は半透明）を有した筒状ケース７に挿入することである。これにより、製造工程が簡略化されて製造コストを低減できるばかりでなく、ＬＥＤ４が故障した場合に交換が容易であるといった利点もある。
【００１３】
また、一般にフレキシブルプリント基板１はポリイミド等の素材により構成される。ポリイミドは、絶縁性と耐熱性に優れた材質であり、厚さによっては湾曲させた場合に元に戻ろうとする強い反発力が働く（図３（ｃ）の矢印方向）。そこで本発明では、筒状ケース７の内周面の周長より短い辺（Ｗ）を対向する二辺とする矩形状の基板１により構成する。ここで、フレキシブルプリント基板１の対向する二辺を筒状ケース７の内周面の周長より短くする理由は、反発力によりＬＥＤ４が効率よく筒状ケース７の内面に押し当たるようにするためである。また、フレキシブルプリント基板１を湾曲させて筒状ケース７に挿入し易くすることもできる。これにより、フレキシブルプリント基板１を湾曲させて筒状ケース７に挿入するだけで、ケース内面にＬＥＤ４を密着させ、且つ固定することができる。
また、フレキシブルプリント基板１に実装されたＬＥＤ４は、基板の表面に発光面を有するように実装される。従って、ＬＥＤ４からの光は筒状ケース７内面から外に発光される。そこで本発明では、筒状ケース７は、透光性を有した材質により構成する。これにより、ＬＥＤ４から発光された光が外に効率よく放射することができる。また、半透明にすることにより、ＬＥＤの光が拡散されて柔らかい発光源を作ることができる。
【００１４】
また、本発明の照明灯を製造する工程は、透光性を有した筒状ケース７と、回路パターンを形成したフレキシブルプリント基板１を用意しておく（図１）。そして、フレキシブルプリント基板１に形成されたＬＥＤ４を実装する部分に、例えば、チップ状のＬＥＤ４を半田付けして実装する（図２）。次に、全てのＬＥＤ４の実装が完了したＬＥＤ基板１０を、ＬＥＤ４の発光面が筒状ケース７の内面と対向するように湾曲させて（図３（ａ））筒状ケース７に収納する（図３（ｂ））。フレキシブルプリント基板１は弾力性があるので、ＬＥＤ４の発光面が筒状ケース７の内面に密着して固定される（図３（ｃ））。これにより、製造工程が簡易となり、製造コストを低減することができる。
【００１５】
図４は本発明のＬＥＤ照明灯に係る筒状ケースの他の実施形態を示す図である。本発明の筒状ケース８には、放熱用の複数の開口部９を備えている。即ち、ＬＥＤ４の発光効率は蛍光灯の最高の発光効率に匹敵する値を有している。しかし、熱エネルギも表面から放出されている。そのため、多数のＬＥＤ４を同時に点灯すると、筒状ケース８とＬＥＤ間には熱が蓄積して、ＬＥＤ４に少なからず悪影響を与える。そこで本発明では、筒状ケース８には、放熱用の複数の開口部９を備える。これにより、筒状ケース８とＬＥＤ４間に蓄積した熱を放熱させることができる。尚、開口部９の形状はどのような形でも良い。
図５は本発明のＬＥＤ照明灯に係る筒状ケースの他の実施形態を示す図である。本発明の筒状ケース７及び８には、筒状ケース７及び８内を換気するファン１１を備えた。ファン１１は筒状ケース７及び８の先端に備えられ、筒状ケース７及び８内の空気を吸気又は排気するようにモータ１２の回転方向を決定する。即ち、本発明のＬＥＤ照明灯２０は筒状をしているので、中心部は空気が流れる構造になっている。従って、ＬＥＤ４から発生した熱はフレキシブルプリント基板１と筒状ケース７及び８の表面を介して放熱される。その熱は、筒状ケース７及び８内の空気を加熱して外部と自然に対流が生じるが、軸方向の中心部では緩慢となり温度が上昇する。そこで本発明では、筒状ケース７及び８内の空気を強制的に換気するファン１１を備える。これにより、筒状ケース７及び８内の熱を冷却して、ＬＥＤ４の温度上昇を抑制することができる。
また、フレキシブルプリント基板１のＬＥＤ素子を筒状ケース７及び８の内側に密着させることで放熱効果を高めることができる。また、筒状ケース７及び８の外側を粗くすることで、表面積を大きくして放熱効果を高めることができる。
【００１６】
図６は本発明のＬＥＤ照明灯に反射板を備えた場合の光の経路を示す図である。本発明では、筒状ケース７又は８から発光する光を反射する反射板１３を備えた。即ち、筒状ケース７又は８に収納されたフレキシブルプリント基板１は、筒状ケース７又は８の円周にＬＥＤ４を配置することができる。そのとき、下に向いている光１６は有効に利用できるが、横あるいは上に向いている光は有効に使用できない。そこで本発明では、筒状ケース７又は８から発光する光を反射する反射板１３を例えば、下向きに光を利用したい場合は、筒状ケース７又は８の上に反射板１３を配置して、上に向いている光１４，１５を反射して下向きに方向を変える。これにより、筒状ケース７又は８から発光する光を有効に利用することができる。
図７は本発明のＬＥＤ照明灯をカラーにした場合の制御回路を示す図である。ＬＥＤを照明用として使用する場合は白色が有効である。しかし、用途によっては、カラーで照明する必要がある場合もある。そこで本発明では、ＬＥＤの発光色を白色、赤、緑、又は／及び、青を使用する。これにより、各色の組み合わせで任意の色を作り出すことができる。そして、白色、赤、緑、又は／及び、青のＬＥＤを選択的に発光させる制御部３０を備えた。本発明の構成では、制御部３０と、ＬＥＤを駆動するドライバを備え、制御部３０からドライバを選択的に切り替える切換部３１と、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のＬＥＤを１つのブロックにしたＢ１〜Ｂｎと、を備えて構成されている。即ち、各色のＬＥＤを切り替えて発光させるためには、各色ごとのＬＥＤを夫々点灯駆動するドライバが必要である。また、色を固定して点灯するには、ハード的に回路を構成すればよいが、連続的に各色を変化させるには、ソフト的にプログラミングして制御する制御部３０が必要である。これにより、各色の組み合わせを任意に適宜変更することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のＬＥＤ照明灯に使用されるフレキシブルプリント基板の一例を示す図である。
【図２】（ａ）はフレキシブルプリント基板にＬＥＤを実装した様子を示す図、（ｂ）フレキシブルプリント基板を縦列接続した様子を示す図である。
【図３】（ａ）はＬＥＤ基板を湾曲させた様子を示す図、（ｂ）は筒状ケースにＬＥＤ基板を挿入完了した様子を示す図、（ｃ）は（ｂ）を断面から見た図である。
【図４】本発明のＬＥＤ照明灯に係る筒状ケースの他の実施形態を示す図である。
【図５】本発明のＬＥＤ照明灯に係る筒状ケースの他の実施形態を示す図である。
【図６】本発明のＬＥＤ照明灯に反射板を備えた場合の光の経路を示す図である。
【図７】本発明のＬＥＤ照明灯をカラーにした場合の制御回路を示す図である。
【図８】従来のＬＥＤ照明灯の断面構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  フレキシブルプリント基板、２  回路パターン、３  パターン、４  ＬＥＤ、５  ケーブル、６  コネクタ、７、８  筒状ケース、９  開口部、１０  ＬＥＤ基板、１１  ファン、１２  モータ、１３  反射板、２０  ＬＥＤ照明灯、３０  制御部、３１  切換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010153078.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010153078.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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