(57)【要約】【課題】ＬＥＤからの発熱を効率よく放熱でき、しかも安価に構成できるＬＥＤ基板を提供すること。【解決手段】発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）２と、このＬＥＤ２が装着される取付け基板３と、取付け基板面に配設される配線基板６とを備え、  取付け基板３は、所定の肉厚及び面積を有する放熱板４からなり、配線基板６は、ＬＥＤ接続線が配設された絶縁シートからなり、取付け基板３は、放熱板４の一面が所定面積の第１、第２のエリア３Ａ、３Ｂが区画されて、一方のエリア３Ｂに配線基板６が配設されて、他のエリア３Ａに電気導電層５が設けられ、該電気導電層５又は空きスペースにＬＥＤ２が直接で固定されて、ＬＥＤ２の一方の端子がＬＥＤ接続線に、他方の端子が電気導電層５にそれぞれ接続されている。【選択図】      図２
2010205859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）と、前記ＬＥＤが装着される取付け基板と、前記取付け基板面に配設される配線基板とを備え、
前記取付け基板は、所定の肉厚及び面積を有する放熱板からなり、前記配線基板は、ＬＥＤ接続線が配設された絶縁シートからなり、
前記取付け基板は、前記放熱板の一面が所定面積の第１、第２のエリアが区画されて、前記第１、第２のエリアのいずれか一方のエリアに前記配線基板が配設され、他のエリアに電気導電層が設けられ、該電気導電層又は空きスペースに前記ＬＥＤが放熱面により直接に固定され、前記ＬＥＤの一方の端子が前記ＬＥＤ接続線に、他方の端子が前記電気導電層にそれぞれ接続されていることを特徴とするＬＥＤ基板。
【請求項２】
前記配線基板には、連接される他のＬＥＤ照明基板へ接続される送り線が配設されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ基板。
【請求項３】
前記電気導電層は、前記放熱板の一面全面に設けられて、前記電気導電層上に前記配線基板及び前記ＬＥＤが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ基板。
【請求項４】
前記配線基板の前記ＬＥＤ接続線及び送り線は、各配線の端部に外部配線に接続される配線端子が設けられて、
前記取付け基板は、前記配線基板の配線端子に対応する箇所に該取付け基板を貫通する貫通孔又は細溝が形成されて、前記配線基板が配設される面と反対面に位置する貫通孔又は細溝を囲む箇所に電気コネクタが装着されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ基板。
【請求項５】
前記放熱板は、アルミニウム、前記電気導電層は銅又は金等の金属材で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ基板。
【請求項６】
ＬＥＤと、前記ＬＥＤが底部に装着されて開口を有し内壁面が反射材で形成されたハウジングと、前記ハウジングの開口を覆い高い反射率を有する光学反射板とを備え、
前記光学反射板は、前記ＬＥＤの真上部分に所定面積の中央反射部及び該中央反射部の外周囲に外方反射部が形成されて、前記ハウジングは、前記底部に前記ＬＥＤの発光部を露出させる露出孔及び該露出孔の周囲付近の底部背面壁に該底部材と一体形成の係止手段が設けられて、前記係止手段で請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤ基板が固定されていることを特徴とするＬＥＤ照明ユニット。
【請求項７】
前記中央反射部は、前記ＬＥＤ真上に設けられ、光透過率が低く且つ高光反射率の小面積の中心反射エリアと、前記中心反射エリアの周囲に設けられ、光透過率が低い中心周辺反射エリアとからなり、前記外方反射部は、前記中心周辺反射エリアから放射方向へ向かうにしたがって開口面積を大きくした反射光を通過させる複数個の透孔で形成されていることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ照明ユニット。
【請求項８】
前記ＬＥＤに対向する前記光学反射板の放射面の中心から該放射面に沿って前記開口までの最小距離をｘ、前記ＬＥＤから前記光学反射板までの放射方向の離間距離をｄ、前記開口の開口寸法をａ、前記外方反射部の厚さをｔとしたとき、
ｄ／ｘ＜ｔ／ａ
の関係を有する
ことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ照明ユニット。
【請求項９】
前記透孔は、前記外方反射部の反射面及び放射面に前記開口を有し、前記放射面側の開口が中央反射部側へ及び反射面側の開口が該中央反射部側から離れる方向へ偏在した傾斜孔で形成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載のＬＥＤ照明ユニット。
【請求項１０】
前記透孔は、前記中心周辺反射エリアから放射方向へ向かうにしたがって傾斜が緩勾配になっていることを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ照明ユニット。
【請求項１１】
予め設定した基準面積に対する前記開口の面積和の比率を開口率Ａ（所定部分の前記開口の面積／基準面積）とし、
ｂ、ｃを定数、ｘを前記ＬＥＤに対向する前記光学反射板の放射面の中心から該放射面に沿った前記開口までの最小距離としたとき、概略
Ａ＝ｂｘ２＋ｃ
の関係を有する
ことを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ照明ユニット。
【請求項１２】
請求項６〜１１のいずれかに記載のＬＥＤ照明ユニットを複数配置することによって構成されたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＬＥＤを装着した基板（以下、ＬＥＤ基板という）、このＬＥＤ基板を用いたＬＥＤ照明ユニット及び該ＬＥＤ照明ユニットを複数個連接して構成したＬＥＤ照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）の研究、技術開発が凄まじい勢いで進み、その成果として、より範囲の広い用途で使用可能なＬＥＤが開発されて、最近では、照明技術の分野においても、このＬＥＤが光源として使用されるようになって来ている。
ＬＥＤが照明技術に使用されると、ＬＥＤは、これまでの白熱電球、蛍光灯などの光源と比べて、エネルギ効率が極めて高く、そのＬＥＤ素子の寿命も長く、消費電力が少ないなどの特質を備え、しかもＬＥＤ素子単体が非常に小さいので、小スペースに実装できるなどのメリットがある。
このＬＥＤは、消費電力が小さいと云えども高出力のものになると、ＬＥＤに熱が蓄熱されてＬＥＤ素子の温度が上昇する。特に、狭い実装スペースに高出力のＬＥＤを多数個配設すると、その温度上昇が速く異常過熱されることがある。このＬＥＤは、半導体デバイスであることから異常過熱されると、その特性が変化して、例えば発光効率が低下するなどの障害が発生する。この対策として、照明装置に使用されるＬＥＤ照明用基板には、ＬＥＤから発生する熱を効率よく外部へ放熱させる放熱手段が設けられている。
【０００３】
図８は、既に公知のＬＥＤ照明用基板を示し、図８（ａ）は概略平面図、図８（ｂ）は側面図である。
このＬＥＤ照明用基板４０は、ＬＥＤ４１と、このＬＥＤが装着される矩形状のプリント配線基板４０と、一対の第１、第２の電気コネクタ４６Ａ、４６Ｂとを備え、前記プリント配線基板４０は、その表面の略中央部にＬＥＤ４１及び同じ面の一端に第１の電気コネクタ４６Ａ及び他端に第２の電気コネクタ４６Ｂが配設されて、これらがプリント配線基板表面に設けられた絶縁被膜上の配線パターン４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃによって電気的に接続された構成となっている。ＬＥＤ４１は、内部に複数個の発光素子が内蔵され、外部に複数本の端子が導出されて、これらの端子が配線パターン４５Ａ、４５Ｂに接続されている。すなわち、複数個の発光素子は、配線パターン４５Ａ、４５Ｂ間に直列接続されている。
プリント配線基板４０は、対向する長辺及びこの長辺端を互いに連結した短辺を有する矩形状の比較的肉厚の厚いアルミニウムからなる基材４３と、この基材の上面に塗布された絶縁被膜層４４と、この絶縁被覆層４４上に配線された配線パターン４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃとで形成されている。また、このプリント配線基板４０は四隅近傍に機器などに取付ける取付け孔４２１が形成されている。このプリント配線基板４０への部品の取付けは、まず、基板中央部の絶縁被覆層４４の上に形成されたランド４５Ｄ上にＬＥＤ４１の底面が半田により固定され、ＬＥＤ４１の両端子が配線パターン４５Ａ、４５Ｂに電気的接続がなされる。一方の短辺側には、第１の電気コネクタ４６Ａが固定されて、該電気コネクタ内の端子がＬＥＤ４１に接続された配線パターンに電気的に接続される。他方の短辺側には、第２の電気コネクタ４６Ｂが固定されて、該電気コネクタ内の端子がＬＥＤ４１に接続された配線パターンに電気的に接続される。第１の電気コネクタ４６Ａは、不図示の電源に接続され、第２の電気コネクタ４６Ｂは連接される他のＬＥＤ照明用基板（図示省略）に接続される。
【０００４】
また、下記特許文献１には、所定大きさのダイヤモンド基板を用いて、このダイヤモンド基板上にＬＥＤを接着剤で固定したＬＥＤ面発光装置が開示されている。
【０００５】
さらに、下記特許文献２には、フレキシブルプリント基板を用い、このフレキシブルプリント基板にＬＥＤを固定した面状照明装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３２９８９６号公報（段落〔００２０〕、図３）
【特許文献２】特開２００６−３１０１２３号公報（段落〔００１９〕、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記公知のＬＥＤ照明基板４０は、ＬＥＤがプリント配線基板上に搭載され、このプリント配線基板が高価なものとなるので、基板全体のコスト低減が困難になっている。特に、ＬＥＤ照明基板が照明ユニットに装着されて、この照明ユニットが多数個併設された照明装置になると、その装置全体のコストが高騰する。また、ＬＥＤはプリント配線基板に設けられた絶縁層の上に形成された導電パターンであるランド上に固定されるので、ＬＥＤからの熱が基材に伝導し難く、そのために放熱効果が悪くなる。さらに、ＬＥＤが装着された配線基板の表面に一対の電気コネクタが装着されているので、このＬＥＤ用基板が照明ハウジングに収容されると、ハウジング内での光反射の障害になり、しかも拡散パネルなどにその形状が写し出されて照明品質が低下するなどの課題がある。
【０００８】
また、上記特許文献１のＬＥＤ面発光装置は、ダイヤモンドが電気的に絶縁体でありながら熱伝導率が非常に高いので、ＬＥＤから発生した熱が接着層を介してダイヤモンド基板に伝達されて外部へ効率よく放出される。しかしながら、このＬＥＤ基板は、高価なダイヤモンドを使用しなければならないので、ＬＥＤ基板の価格が高騰し、例示されている手術用照明装置などの特殊用途以外にはその使用が難しいものとなっている。さらに、上記特許文献２の面状照明装置は、導光パネルを使用するエッジ型のバックライトに好適であるが、一般の照明装置に使用することができない。近年、様々なタイプのＬＥＤが開発されて来ているが、特殊構造のものは一般にその価格が高く、一般の照明装置に使用すると装置価格が高騰しコストの低減ができない課題がある。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、汎用性が高く比較的安価なＬＥＤを用いて、このＬＥＤからの発熱を効率よく放熱でき、しかも基板を安価に構成できるＬＥＤ基板を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記目的を備えたＬＥＤ基板を用いて、均一な照明光を得ることができるとともに薄型で安価なＬＥＤ照明ユニット及びこのＬＥＤ照明ユニットを備えたＬＥＤ照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本願のＬＥＤ基板に係る発明は、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）と、前記ＬＥＤが装着される取付け基板と、前記取付け基板面に配設される配線基板とを備え、前記取付け基板は、所定の肉厚及び面積を有する放熱板からなり、前記配線基板は、ＬＥＤ接続線が配設された絶縁シートからなり、前記取付け基板は、前記放熱板の一面が所定面積の第１、第２のエリアが区画されて、前記第１、第２のエリアのいずれか一方のエリアに前記配線基板が配設され、他のエリアに電気導電層が設けられ、該電気導電層又は空きスペースに前記ＬＥＤが放熱面により直接に固定され、前記ＬＥＤの一方の端子が前記ＬＥＤ接続線に、他方の端子が前記電気導電層にそれぞれ接続されていることを特徴とする。
【００１１】
上記のＬＥＤ基板は、前記配線基板に連接される他のＬＥＤ照明基板へ接続される送り線が配設されていることを特徴とする。
【００１２】
上記のＬＥＤ基板は、前記電気導電層が、前記放熱板の一面全面に設けられて、前記電気導電層上に前記配線基板及び前記ＬＥＤが設けられていることを特徴とする。
【００１３】
上記のＬＥＤ基板は、前記配線基板の前記ＬＥＤ接続線及び送り線は、各配線の端部に外部配線に接続される配線端子が設けられて、前記取付け基板は、前記配線基板の配線端子に対応する箇所に該取付け基板を貫通する貫通孔又は細溝が形成されて、前記配線基板が配設される面と反対面に位置する貫通孔又は細溝を囲む箇所に電気コネクタが装着されていることを特徴とする。
【００１４】
上記のＬＥＤ基板は、前記放熱板は、アルミニウム、前記電気導電層は銅又は金などの金属材で形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本願のＬＥＤ照明ユニットに係る発明は、ＬＥＤと、前記ＬＥＤが底部に装着されて開口を有し内壁面が反射材で形成されたハウジングと、前記ハウジングの開口を覆い高い反射率を有する光学反射板とを備え、前記光学反射板は、前記ＬＥＤの真上部分に所定面積の中央反射部及び該中央反射部の外周囲に外方反射部が形成されて、前記ハウジングは、前記底部に前記ＬＥＤの発光部を露出させる露出孔及び該露出孔の周囲付近の底部背面壁に該底部材と一体形成の係止手段が設けられて、前記係止手段で上記のＬＥＤ基板が固定されていることを特徴とする。
【００１６】
上記のＬＥＤ照明ユニットは、前記中央反射部は、前記ＬＥＤ真上に設けられ、光透過率が低く且つ高光反射率の小面積の中心反射エリアと、前記中心反射エリアの周囲に設けられ、光透過率が低い中心周辺反射エリアとからなり、前記外方反射部は、前記中心周辺反射エリアから放射方向へ向かうにしたがって開口面積を大きくした複数個の反射光を通過させる開口で形成されていることを特徴とする。
【００１７】
上記のＬＥＤ照明ユニットは、前記ＬＥＤに対向する前記光学反射板の放射面の中心から該放射面に沿って前記開口までの最小距離をｘ、前記ＬＥＤから前記光学反射板までの光軸方向の離間距離をｄ、前記開口の開口寸法をａ、前記外方反射部の厚さをｔとしたとき、
ｄ／ｘ＜ｔ／ａ
の関係を有することを特徴とする。
【００１８】
上記のＬＥＤ照明ユニットは、前記透孔は、前記外方反射部の反射面及び放射面に前記開口を有し、前記放射面側の開口が中央反射部側へ及び反射面側の開口が該中央反射部側から離れる方向へ偏在した傾斜孔で形成されていることを特徴とする。
【００１９】
上記のＬＥＤ照明ユニットは、前記透孔は、前記中心周辺反射エリアから放射方向へ向かうにしたがって傾斜が緩勾配になっていることを特徴とする。
【００２０】
上記のＬＥＤ照明ユニットは、予め設定した基準面積に対する前記開口の面積和の比率を開口率Ａ（所定部分の前記開口の面積／基準面積）とし、
ｂ、ｃを定数、ｘを前記点光源に対向する前記光学反射板の放射面の中心から該放射面に沿って前記開口までの最小距離としたとき、概略
Ａ＝ｂｘ２＋ｃ
の関係を有することを特徴とする。
【００２１】
本願のＬＥＤ照明装置に係る発明は、上記のＬＥＤ照明ユニットを複数配置することによって構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
上記のＬＥＤ基板に係る発明によれば、汎用性が高く比較的安価なＬＥＤ及び安価な放熱板を使用可能なＬＥＤ照明装置に好適なＬＥＤ基板を提供できる。すなわち、このようなＬＥＤを使用しても、放熱板にＬＥＤを直接固定できるので、ＬＥＤからの熱が放熱板に効率よく伝達されて、ＬＥＤの異常過熱を防止できる。また、必要最小限の大きさの配線基板を用いたので、放熱板に大面積の高価な配線基板を使用することなくＬＥＤ基板を安価に作製できる。
【００２３】
また、この発明によれば、送り線により、複数個のＬＥＤ照明基板の電気的接続が容易になる。
【００２４】
また、この発明によれば、電気導電層を利用して、ＬＥＤの固定及び電気的接続が簡単になる。
【００２５】
この発明によれば、電気コネクタは取付け基板の背面壁に固定されるので、照明ハウジングに収容されても光反射に障害を与えることがない。
【００２６】
この発明によれば、安価な放熱板を使用して、ＬＥＤ基板のコストを低減できる。
【００２７】
上記のＬＥＤ照明ユニットに係る発明によれば、底部材と一体形成の係止手段でＬＥＤが装着された基板の取付けができるので、ＬＥＤの取付けが簡単になる。また、部品点数も少なくなる。
【００２８】
上記の発明によれば、中央反射部をＬＥＤ真上の小面積の中心反射エリアと、この中心反射エリアの周囲に設けた中心周辺反射エリアとで構成し、外方反射部を中心周辺反射エリアから放射方向へ向かうにしたがって開口面積を大きくした複数個の開口で形成するので、ＬＥＤからの光を高い効率で利用しながら、ＬＥＤの放射方向の厚みを増大させることなく、しかも、該ＬＥＤの真上部分に明るいスポットを残すことなく、また反対にこの真上部分を暗くさせることもなく、広い面積で均一な照明光を得ることができる。
【００２９】
上記の発明によれば、ＬＥＤから放射された光は、少なくとも１回はハウジング内及び／又は光学反射板で反射して開口を通過することになる。すなわち、ＬＥＤから放射された光が直接に開口部を通過することがなくなる。これにより、反射を利用することでＬＥＤから光を高い効率で利用することができる。
【００３０】
上記のＬＥＤ照明装置に係る発明によれば、複数個のＬＥＤ照明ユニットを連接して、大型のＬＥＤ照明装置を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は本発明の実施形態に係るＬＥＤ基板の概略上面図である。
【図２】図２は図１のＬＥＤ基板を分解した分解斜視図である。
【図３】図３は図２の配線基板の分解図である。
【図４】図４は本発明の実施形態にかかるＬＥＤ基板が装着されたＬＥＤ照明ユニットの分解斜視図である。
【図５】図５は図４の光学反射板の平面図である。
【図６】図６（ａ）は図５のＶＩ−ＶＩ線の断面図、図６（ｂ）は図６の開口を説明する説明図である。
【図７】図７は図４のＬＥＤ照明ユニットを複数個連接して構成したＬＥＤ照明装置を示し、図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は裏面図である。
【図８】図８は従来技術のＬＥＤ照明用基板を示し、図８（ａ）は概略平面図、図８（ｂ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのＬＥＤ基板、このＬＥＤ基板を用いたＬＥＤ照明ユニット及び該ＬＥＤ照明ユニットを複数個連接して構成したＬＥＤ照明装置を例示するものであって、本発明をこれらに特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。
【実施例１】
【００３３】
図１〜図３を参照して、本発明の実施形態に係るＬＥＤ基板を説明する。なお、図１は本発明の実施形態に係るＬＥＤ基板の概略上面図、図２は図１のＬＥＤ基板を分解した分解斜視図、図３は図２の配線基板の分解図である。
本発明の実施形態に係るＬＥＤ基板１は、図１、図２に示すように、ＬＥＤ２と、このＬＥＤが装着される取付け基板３と、この取付け基材の表面に載置して固定される肉薄な配線基板６と、取付け基板３の背面壁に取付けられる２個の電気コネクタ１１、１２とで構成されている。
【００３４】
ＬＥＤ２は、図２に示すように、金属製の基台２ａと、この基台上に固定された１つの一つの発光ダイオード或いは複数の発光ダイオードからなる発光ダイオード群（以下、これらを総称して、ＬＥＤ素子という）と、このＬＥＤ素子を覆うレンズ２ｂとを有し、ＬＥＤ素子から導出された端子２１、２２とを有している。このLEDには、カソード放熱型及びアノード放熱型があり、いずれのタイプのものも使用できる。なお、アノード放熱型を採用した場合は、放熱コンタクトを後述する取付け基板に直接固定できる。このＬＥＤ２は、表面実装型ＬＥＤと呼ばれ、極めて汎用性が高く、比較的安価なものが使用される。
【００３５】
取付け基板３は、図２に示すように、所定の肉厚及び大きさを有する矩形状の放熱板４と、この放熱板の表面に設けられた電気導電層５とを有している。
放熱板４は、一対の対向する辺４ａ、４ｂ及び他の対向する辺４ｃ、４ｄを有する矩形状をなし肉厚が比較的厚い板材で形成されている。この放熱板４には、所定の熱伝導率を有し放熱作用を有し比較的安価な材料、例えば金属材が使用される。金属材は、導電性を有するものが好ましいが、必ずしも導電性を有することが必須でなく、例えば鉄材、その他の材料でもよい。銅材を使用すると鉄、アルミニウムなどと比べて高価になるので、安価なアルミニウム及びアルミニウム合金などが好ましい。この実施形態では、アルミニウム或いはアルミニウム合金（以下、アルミニウムという）を用いたもので説明する。
アルミニウムで放熱板４を形成すると、アルミニウム表面が酸化して電気導電性が悪く，しかも半田固定も難しくなる。そこで、このアルミニウムからなる放熱板４の一面に良好な電気導電性を有する材料、例えば銅材からなる電気導電層５が形成される。この電気導電層５の形成は、公知の方法、例えば、肉薄の銅板とアルミニウムとを高圧力を掛けて貼り合せる複合板、すなわちクラッド材で形成、或いはメッキ処理などで形成する。この電気導電層５を設けることにより、この電気導電層５にＬＥＤ２を半田で固定することができる。なお、この電気導電層５は、放熱板４の一面全面に設けることなく、電気的接続などが必要なエリアだけ、例えば、後述するＬＥＤエリア３Ａ或いは、このＬＥＤエリア３Ａと貫通孔３３を連絡するエリア３ＡＢ（図２参照）に限定して設けてもよい。これにより、高価な材料の使用量を減らすことができる。また、ＬＥＤエリア３Ａに、電気導電層５を設けることにより、ＬＥＤ２の底面との半田付けが容易になるとともに、ＬＥＤ２が直接基板に固定されるのでＬＥＤ２からの熱を効率よく基材に伝熱して、放熱させることができる。
【００３６】
取付け基板３は、図２に示すように、その表面にＬＥＤ２が固定されるＬＥＤエリア３Ａと、配線基板６が載置・固定される基板エリア３Ｂとに区画される。ＬＥＤエリア３Ａは、ＬＥＤ２の底面の大きさと同じか、若干広い面積に区画される。
【００３７】
基板エリア３Ｂは、配線基板６と略同じ面積に区画されて、四隅にそれぞれ第１、第２の電気コネクタ１１、１２のそれぞれの端子ピン１１ａ、１１ｂ及び１２ａ、１２ｂが挿通される貫通孔３１、３２と３３、３４とが穿孔されている。これらの貫通孔３１、３２と３４は、その内部の内壁に絶縁部材が装着されて、各端子ピン１１ａ、１１ｂ及び１２ｂが取付け基板３に電気的に接触しないようになっている。なお、絶縁部材を装着することなく、各端子ピン１１ａ、１１ｂ及び１２ｂの太さより大きい直径の孔で形成し、各端子ピンが貫通孔内で電気的に接触しないようにしてもよい。
【００３８】
配線基板６は、図３に示すように、一対の対向する長辺及びこれらの長辺端を連結する一対の対向する短辺を有する矩形状で薄肉のフレキシブル基板で形成されている。
この配線基板６は、例えばポリイミドなどからなるベースフィルム７に、例えば銅箔などにより配線パターン及びランド部が形成され、その上に、同様のポリイミドなどからなるカバーフィルム１０を積層して貼り合せることによって形成される。カバーフィルム１０はなくともよい。ベースフィルム７は、その表面に２本の第１、第２の配線パターン８、９が長手方向に所定の間隔をあけて配設されている。
第１の配線パターン８は、両端に第１、第２のコネクタ１１、１２の一方の端子ピン１１ｂ、１２ｂが挿通されて固定されるランド部８ａ、８ｂが設けられている。各ランド部には、各端子ピン１１ｂ、１２ｂの先端が挿通される挿通孔８１、８１が形成されている。ランド部８ａ、８ｂには、それぞれ端子ピン１１ｂ、１２ｂが挿通されて、半田により電気的に接続される。この第１の配線パターン８は、隣接して設けられる他のＬＥＤ用照明基板の同様の配線パターンに電気的に接続される送り線となっている。第２の配線パターン９は、途中までが第１の配線パターン８と平行に配設されて、一端に第１のコネクタ１１の一方の端子ピン１１ａが固定されるランド部９ａ、他端にＬＥＤ２の一方の端子が接続されるランド部９ｂが設けられている。ランド部９ａには挿通孔９１が形成されている。このランド部９ａには、端子ピン１１ａが挿通されて、半田により電気的に接続される。他方のランド部９ｂには、ＬＥＤ２の一方の端子が半田により電気的に接続される。この第２の配線パターン９は、ＬＥＤ２の一方の端子が電気接続されるので、特許請求の範囲では、ＬＥＤ接続線と表現されている。また、カバーフィルム１０には、各ランド８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂに対応する箇所に、それぞれ各ランド部を露出させる大きさの開口１０１、１０２が形成されている。この配線基板６は、第１、第２の配線パターン８、９が配設されたベースフィル７上に、カバーフィルム１０が積層して貼り合わされる。この貼り合せにより、配線基板６は、カバーフィルム１０の各開口１０１、１０２から各ランド８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂが露出される。
【００３９】
ＬＥＤ基板１の組立ては、まず、取付け基板３を準備し、この取付け基板のＬＥＤエリア３ＡにＬＥＤ２を半田で固定するとともに、ＬＥＤ２の一方の端子２１を電気導電層５の表面に半田接続する。次いで、第１、第２のコネクタ１１、１２の各端子ピン１１ａ、１１ｂと１２ａ、１２ｂとを取付け基板３のそれぞれ貫通孔３１、３２と３３、３４とに挿通して、これらコネクタを取付け基板３の背面壁に固定する。続いて、基板エリア３Ｂに配線基板６を載置する。このとき、配線基板６の各挿通孔８１、９１及び８１、９２を第１、第２のコネクタ１１、１２の各端子ピン１１ａ、１１ｂと１２ａ、１２ｂに挿通する。これにより、複数本の端子ピン１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂのうち、端子ピン１１ａ、１１ｂ及び１２ｂは、配線基板６の各ランド部９ａ、８ａ及び８ｂと接触し得る状態となり、また残りの端子ピン１２ａは導電層４に接触し得る状態となる。その後、配線基板の開口１０１に半田を注入して半田接続するとともに、ＬＥＤ２の他方の端子２２を開口１０２から露出しているランド部９ｂに半田接続して、組立てを完了する。
【００４０】
このＬＥＤ基板１によれば、汎用性が高く比較的安価なＬＥＤ及び安価な放熱板を使用することができる。このようなＬＥＤを使用しても、このＬＥＤを取付け基板に直接固定できるので、ＬＥＤからの熱が放熱板に効率よく伝達されて、ＬＥＤの異常過熱を防止できる。また、配線基板を用いたので、放熱板に電気導電性の材料を使用することなく安価な金属材の使用が可能になりＬＥＤ基板を安価に作製できる。さらに、電気コネクタは取付け基板の背面壁に固定されるので、照明ハウジングに収容されても光反射に障害を与えることがない。
【００４１】
以上、実施形態に係るＬＥＤ基板を説明したが、このものに限定されることなく、種々変更できるものである。例えば、配線基板に２本の配線パターン、すなわちＬＥＤ接続線及び送り線を設けたが、この配線基板にはＬＥＤ接続線だけを配設して、送り線をＬＥＤ基板から離したところに設けてもよい。また、取付け基板の貫通孔は、細溝で形成してもよい。さらに、電気コネクタを使用せずリード線で接続してもよい。
【実施例２】
【００４２】
図４〜図７を参照して、このＬＥＤ基板を用いたＬＥＤ照明ユニット及びＬＥＤ照明装置を説明する。なお、図４は本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明ユニットを分解した分解斜視図である。
本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明ユニット１３は、図４に示すように、ＬＥＤ２が搭載されたＬＥＤ基板１と、上方が開口し底部１４ｂの略中心部にＬＥＤ２の発光部が露出される貫通孔１４１を有する偏平な箱型のハウジング１４と、このハウジングの開口を塞ぎＬＥＤ２からの光を均一に照明する光学反射板１５とを備え、光学反射板１５は、ハウジング１４の開口縁に所定の隙間をあけて固定される構成となっている。
【００４３】
ハウジング１４は、一辺の長さがそれぞれ同一の正四角形の底板１４ｂと、この底板の周囲縁から略直角に所定高さだけ立設された側板１４ｃ〜１４ｆとを有し、各側板１４ｃ〜１４ｆ〜の上方が開口１４ａした偏平な箱型体で構成されている。このハウジング１４は、高光反射率を有し、低光透過率及び低光吸収率の材料、例えば超微細発泡光反射板で形成されている。なお、この超微細発泡光反射板には、反射率９８％、光透過率１％、光吸収率１％のものがある。その他の材料として、チタンホワイトの微粒子をエマルジョン化したもの、ポリテトラフロロエチレンの微粒子をエマルジョン化したものを使用してもよい。なお、これらの材料をハウジングに塗布或いはスクリーン印刷により設けてもよい。
【００４４】
底板１４ｂは、その略中心部にＬＥＤ２の発光部が露出される貫通孔１４１が穿設されている。また、この底板１４ｂは、その背面壁の貫通孔１４１の周辺に、取付け基板３が固定される複数個の固定部１４２が設けられている。これらの固定部１４２は、底板１４ｂの一部を所定形状に切起した切起し爪で形成するのが好ましい。切起し爪にすることによって、工具を使用することなく、取付け基板３を手作業で簡単に取付けできる。勿論、取外しも簡単にできる。
【００４５】
ハウジング１４の開口１４ａの周縁、すなわち、４枚の側板１４ｃ〜１４ｆの各頂部辺は、平坦辺となっており、それぞれの平坦辺にこれらの平坦辺から上方で突出した複数本、この実施形態では３本の係止爪が所定の規則性を持たせた位置に配設されている。すなわち、対向する側板１４ｃ、１４ｄは、その一方の側板１４ｃの頂部辺に、頂部辺の中央部に係止爪１４Ｎ、この係止爪１４Ｎの両側に異なる距離離して左右の係止爪１４Ｌ、１４Ｒが形成され、他方の側板１４ｄの頂部辺に、頂部辺の中央部に突起爪１４Ｎ、この突起爪１４Ｎの両側に異なる距離離して左右の突起爪１４Ｌ'、１４Ｒ'が形成されて、両側板１４ｅ、１４ｆの対向する左右の突起爪１４Ｌ、１４Ｒと１４Ｌ'、１４Ｒ'とが所定距離離れた位置に配設されている。すなわち、左係止爪１４Ｌと１４Ｌ'とは、同じ距離だけ離れ（ズレ）ている。他の右突起爪１４Ｒと１４Ｒ'も同じ距離ズレている。また、他の対向する側板１４ｅ、１４ｆも対向する左右の突起爪１４Ｌ、１４Ｒと１４Ｌ'、１４Ｒ'とが所定距離離れた位置に配設されている。これらの突起爪１４Ｌ'、１４Ｒ'は、それぞれ所定距離だけズラしてあるので、規則性を持った配置となっている。この実施形態では係止爪を３本としたが、この本数に限定されるものではない。
【００４６】
各側板１４ｃ〜１４ｆの係止爪は、全て同じ形状となっている。この突起爪は、頂部辺から所定の幅長で上方へ所定高さ立設した基台部と、この基台部の頂部から所定幅長で上方へ所定高さ立設した柱状部と、この柱状部上方の鉤部とを有している。この突起爪は、基台部と柱状部との連結部に段部（以下、肩部ともいう）を有し、ハウジング１４へ光学反射板１５が装着されたときに、光学反射板１５の背面が肩部上に支えられて、ハウジング１４の開口１４ａの周縁、すなわち、４枚の側板１４ｃ〜１４ｆの各頂部辺と光学反射板１５の背面との間に、基台部の高さの隙間が形成される。この隙間は、ＬＥＤ２からの光を通過（漏れ）させる光通過路（漏れ通路）となり、この光通過路により、ハウジング１４の開口縁部分が遮られることなく光が到達し、暗くなるのを防止できる。この光通過路は、複数個のＬＥＤ照明ユニットを連接して面照明装置を作製するときに、連接箇所を暗くさせることなく、均一な照明にすることが可能になる。また、柱状部の高さは、光学反射板１５の板厚となっている。さらに、鉤部は、光学反射板１５の係合溝に係止される。
【００４７】
次に、図５を参照して、光学反射板を説明する。なお、図５は図４の光学反射板の平面図、図６（ａ）は図５のＶＩ−ＶＩ線の断面図、図６（ｂ）は図６の開口を説明する説明図である。
光学反射板１５は、図５に示すように、所定の肉厚を有し一辺の長さがそれぞれ同一長の正四角形の板状体で形成されている。すなわち、対向する辺１５ｃ、１５ｄと１５ｅ、１５ｆとがそれぞれ同じ長さになっている。光学反射板１５の長さは、ハウジング１４の長さと同じになっている。その肉厚はｔとなっている。光学反射板１５は、ハウジング１４の材料と同じ、高光反射率を有し、低光透過率及び低光吸収率の材料、例えば超微細発泡光反射板などで形成されている。ハウジング及び光学反射板を高光反射率、低光透過率及び低光吸収率の材料で構成することにより、光源から光ロスを少なくし、ハウジングと光学反射板との間で光の多重反射が高効率で行われて光の利用率が高くなる。
【００４８】
この光学反射板１５は、四辺１５ｃ〜１５ｆにハウジング１４の各係止爪が係合される係合溝と、中心部に中央反射部１７Ａと、この中央反射部の外周囲に外部反射部１７Ｂとが設けられている。光学反射板１５は、四隅にハウジング１４を支持部材にネジ留めする工具（ドライバー）を挿入できる工具挿入孔１５０が形成されている。
四辺１５ｃ〜１５ｆの係合溝は、１５Ｌ、１５Ｎ、１５Ｒと、１５Ｌ'、１５Ｎ、１５Ｒ'となっている。これらの係合溝は、ハウジング１４の各突起爪１４Ｌ、１４Ｎ、１４Ｒと、１４Ｌ'、１４Ｎ、１４Ｒ'とにそれぞれが係合される。ハウジング１４への光学反射板１５の取付けは、これらの係止爪と係合溝との係止となるので、光学反射板１５は正規位置に確実に取付けられる。これにより、光学反射板１５は、正確に位置決めされて正規の取付けがなされ、この正規取付け以外の取付け、例えば、表裏面を逆さまにした取付け、或いは、左右前後を違えた組立て結合ができない。この実施形態では、係合溝を光学反射板、係止爪をハウジングに設けたが、逆にして、係合溝をハウジング、係止爪を光学反射板に設けてもよく、更に、これらの係合溝と係止爪とをミックスしてハウジング乃至光学反射板に設けてもよい。
【００４９】
中央反射部１７Ａは、ハウジング１４の開口１４ａに光学反射板１５が取付けられたときに、ＬＥＤ２の真上部分にあって、発光部の垂直直上部分と対向する箇所に、小面積の中心反射エリア１７ａと、この中心反射エリアを中心にして該中心から所定距離離れた範囲内のエリア、すなわち中心周辺反射エリア１７ｂとで形成されている。ＬＥＤ２は、その分光曲線から、中心反射領域１７ａに最も強い光が照射され、続いて中心周辺反射エリア１７ｂに次に強い光が照射される。そこで、中心反射エリア１７ａは、光透過率が低く且つ光反射率が高くなるように設計される。この設計は、光学反射板材の選択、この材料の加工（例、ハーフ溝の形成、板厚の調整）などとなる。中心周辺反射エリア１７ｂは、中心反射エリア１７ａに次いで光反射率を高くする一方で、一部の光を透過させる設計とする。光の透過は、小孔或いはスリット、細溝などである。小孔の場合は、中央反射部１７Ａの面積が小さいので、後述する開口１８のピッチに比べて、そのピッチを小さく、例えば半分のピッチになっている。また、中心周辺反射エリア１７ｂの小孔は、図５に示すように、格子状に等間隔に配列し、しかも、中心反射エリア１７ａが略円形になるように、境界隅部に小孔を１つ増やし、一方、外方反射部１７Ｂの開口をこの小孔にする。これにより、中央反射部１７Ａは明るいスポットを残すことなく、また反対にこの真上部分を暗くさせることもなく、均一な照明光を得ることができる。
【００５０】
外部反射部１７Ｂは、中央反射部１７Ａの中心周辺反射エリア１７ｂから各辺１５ｃ〜１５ｆに向かって所定の規則性をもって配設された複数個の開口１８１〜１８ｉ〜１８Ｎ（以下、これの開口を総称したものを符号１８で示す）で構成されている。この開口１８は、外方反射部１７Ｂを貫通する透孔の開口となっている。すなわち、この開口は反射面及び放射面の開口となっている。これらの開口１８は図５図示の状態において、辺１５ｃに平行な平行線と、この辺１５ｃと直角の辺１５ｅに平行な垂直線とをそれぞれ所定の間隔でそれぞれ複数本配列して、各垂直線と各平行線とが交差する箇所に形成されている。この間隔は同じになっている。したがって、複数個の開口１８は、等間隔でマトリクス（格子）状の規則性を持って配列されることになる。規則性配列には、一段目の開口の間に二段目の開口が位置するように配列する、いわゆる俵積み状の配列もあるが、この配列に比べて、この格子状の配列は、４辺縁の開口を一様に配列することができる。
なお、この実施形態では、間隔が同じになっているが、異ならせてもよい。これらの開口１８は、所定の直径を有する円形孔からなり、その大きさは中央反射部から離れるに従って、その径が大きくなるように設定されている。すなわち、これらの開口１８は、予め設定した基準面積に対する開口部の面積和の比率を開口率Ａ（所定部分の開口１８の面積／基準面積）とし、ｂ、ｃを定数、ｘ（ｍｍ）（図６参照）をＬＥＤ２に対向する光学反射板５の放射面の中心から該放射面に沿った開口１８までの最小距離としたとき、概略
Ａ＝ｂｘ２＋ｃ
の関係を有するように形成される。すなわち、開口率Ａは、ＬＥＤ２に対向する光学反射板５の放射面１５ａの中心Ｏから放射面１５ａに沿って外方に遠ざかるに従い距離の２乗に比例して大きくなっている。
【００５１】
開口１８を有する透孔は、放射面側の開口が中央反射部１７A側へ及び反射面側の開口がこの中央反射部側から離れる方向へ偏在した傾斜孔にするのが好ましい。また、この透孔は、中心周辺反射エリアから放射方向へ向かうにしたがって傾斜が緩勾配にするのが好ましい。透孔を傾斜孔にすることにより、ＬＥＤからの光が少なくとも１回は、ハウジング１４内又は／及び光学反射板１５で反射した後に開口１８から通過されて、直接、開口部から照射されることがなくなる。
【００５２】
これは、図６（ｂ）に示すように、横軸に距離ｘをとり縦軸に開口率Ａをとると、いわゆる２次曲線となる。なお、開口率Ａ＝１は全開の状態を意味している。
この図６（ｂ）で、本実施形態では、ｂ＝０．０００３７５とし、また、定数ｃは、例えばＬＥＤ２に対向する光学反射板１５の放射面１５ａの中心Ｏに、例えば未貫通孔があればｃ＝０．０４に設定しておく。これにより、ｘ＝０の点の開口率Ａ＝０．０４となる。
【００５３】
また、この光学反射板５は、ＬＥＤ２からの光が直接に開口１８から通過されないように形成されている。すなわち、ＬＥＤからの光が少なくとも１回は、ハウジング１４内又は／及び光学反射板１５で反射した後に開口１８から通過するように形成されている。具体的には、開口１８の大きさは、次の条件を満足するように形成されている。すなわち、ＬＥＤ２に対向する光学反射板５の放射面の中心から該放射面に沿った開口１８までの最小距離をｘ、ＬＥＤ２から光学反射板１５までの放射方向の距離をｄ、開口１８の直径をａ、外方反射部１７Ｂの厚さをｔとしたときに、これらの関係は、ｄ／ｘ＜ｔ／ａに設定される。これにより、ＬＥＤ２から放射された光が直接的に開口１８を通過するのを防止され、光源からの光は、少なくとも１回はハウジング１４内又は／及び光学反射板１５で反射した後に開口１８から通過、すなわち反射光のみ通過させることになる。これにより、外方反射部１７Ｂを通過した光（反射光）により、光学反射板から所定距離離れた位置での光の分布が均一になる。すなわち、光源から放射された光が直接に開口部から通過することがないように構成されている。これにより、均一な照明光を得ることができる。また、反射を利用することで光源からの光を高い効率で利用することができる。もし光源から放射された光が開口部１８を直接通過すると、光学反射板１５を通過した光の光束が強すぎることになるため、光学反射板１５から光の放射方向に所定距離離間した位置での光の分布を均一にするのは困難となる。
【００５４】
この実施形態では、開口を円形孔にしたが、他の形状、例えば三角形、四角形、星形、或いは各種のキャラクタ形などにしてもよい。いずれの形状にしても、上記の条件を満たせば所期の目的を達成することができる。また、開口を各種のキャラクタ形にすると、デザイン性が向上することになる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明ユニット１３を説明したが、このＬＥＤ照明ユニットを複数個用意して、これらを連接することによって、所望の大型のＬＥＤ照明装置を作製することができる。
図７は、ＬＥＤ照明装置を示している。このＬＥＤ照明装置１０は、３個のＬＥＤ照明ユニット１３Ａ〜１３Ｃを連接したものとなっている。これらの連接は、各ＬＥＤ照明ユニット１３Ａ〜１３Ｃの背面に支持部材を設け、各ＬＥＤ照明ユニットの工具挿入孔から工具を挿入して、各ハウジングを支持部材に固定する。一方、各ＬＥＤ照明ユニット１３Ａ〜１３Ｃは、背面壁に固定された電気コネクタがそれぞれリード線Ｌ１、Ｌ２に接続されたコネクタによって接続される。
【符号の説明】
【００５６】
１    ＬＥＤ基板、２    ＬＥＤ、３    取付け基板、４    放熱板、５    電気導電層、６    配線基板、７    ベースフィルム、８    送り線、９    ＬＥＤ接続線、１０    カバーフィルム、１１、１２    電気コネクタ、１３、１３Ａ〜１３Ｃ    ＬＥＤ照明ユニット、１４    ハウジング、１５    光学反射板、１７Ａ    中央反射部、１７Ｂ    外方反射部、１８、１８１〜１８ｉ〜１８Ｎ    開口
【図１】
2010205859.tif 000003
【図２】
2010205859.tif 000004
【図３】
2010205859.tif 000005
【図４】
2010205859.tif 000006
【図５】
2010205859.tif 000007
【図６】
2010205859.tif 000008
【図７】
2010205859.tif 000009
【図８】
2010205859.tif 000010