(57)【要約】      （修正有）【課題】１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）照明ユニットを有する照明装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ照明装置のそれぞれは、一方の側に形成される複数のペアの電気的ターミナルを有するプリント回路基板１と、プリント回路基板のその一方の側に射出成形によって一体的に形成されるケーシング２と、複数のＬＥＤチップ４と、を有する。複数のＬＥＤチップのそれぞれはそれぞれのペアの電気的ターミナルに電気的に接続されており、かつ、複数のＬＥＤチップはケーシングにおいて露出される。プリント回路基板には、射出成形の際にケーシングの成形材料を収容する複数の孔部を配置することができる。【選択図】図１
0003150812.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）照明ユニットを備える照明装置であって、それぞれのユニットは、
一方の側に形成される複数のペアの電気的ターミナルを有するプリント回路基板と、
前記プリント回路基板の前記一方の側に射出成形によって一体的に形成されるケーシングと、
複数のＬＥＤチップであって、該複数のＬＥＤチップのそれぞれはそれぞれのペアの電気的ターミナルに電気的に接続されており、かつ、該複数のＬＥＤチップがケーシングにおいて露出されるＬＥＤチップと、
を備える照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置であって、さらに、２つ以上のＬＥＤ照明ユニットがある場合には、前記ＬＥＤ照明ユニットを端部同士で接続する１つ以上の導電性コネクタを備える照明装置。
【請求項３】
請求項１に記載の照明装置であって、さらに、前記ＬＥＤ照明ユニットを収容する長手チューブと、前記長手チューブの両端に固定される１対の電極プラグ取付部と、を備える照明装置。
【請求項４】
請求項１に記載の照明装置であって、前記プリント回路基板には、射出成形の際に前記ケーシングの成形材料を収容する複数の孔部が配置される照明装置。
【請求項５】
請求項１に記載の照明装置であって、前記ケーシングは、複数の開口部を有する被覆パネルの態様であり、該複数の開口部のそれぞれが前記複数のペアの電気的ターミナルのうちの１対のターミナルを露出させており、かつ、該複数の開口部が前記複数のＬＥＤチップを収容する複数のキャビティを形成している照明装置。
【請求項６】
請求項５に記載の照明装置であって、さらに、それぞれのキャビティに充填されてそれぞれのＬＥＤチップをそれぞれのキャビティにカプセル化する光透過可能なシール部材を備える照明装置。
【請求項７】
請求項５に記載の照明装置であって、それぞれのキャビティは、ＬＥＤ光放射を促進する、概ね切頭錐面形状の外方に発散させる壁を有している照明装置。
【請求項８】
請求項５に記載の照明装置であって、前記外方に発散させる壁は断面が、前記プリント回路基板の前記一方の側の表面に対して断面において０°〜１８０°の角度を有している照明装置。
【請求項９】
請求項１に記載の照明装置であって、前記複数のＬＥＤチップのそれぞれの第１および第２電気接点は、対応する１対の電気的ターミナルの第１および第２電気的ターミナルにそれぞれ接続されている照明装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の照明装置であって、前記第１電気接点は、電気的ワイヤによって前記第１電気的ターミナルに接続されている照明装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の照明装置であって、前記第２電気接点は、導電性接着部材によって前記第２電気的ターミナルに接続されている照明装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の照明装置であって、前記ケーシングは、前記プリント回路基板上の前記複数のペアの電気的ターミナルを露出する１つの開口部を有する被覆パネルの態様である照明装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、概して、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明装置、およびそれを製造する方法に関し、特に、ケーシングと一体的に形成されてＬＥＤチップを直接実装するプリント回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
技術開発によって、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明装置は、オフィス、モール、家庭、道路および交通信号灯において、ますます一般的になっている。しかしながら、従来のＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤを個々の表面実装部品（ＳＭＤ）タイプあるいはリードフレームタイプのＬＥＤパッケージ内に封止し、そして、これらの個々のＬＥＤパッケージをプリント回路基板上に取り付けることによって、形成される。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの従来のＬＥＤ照明装置は、製造が複雑で、製造コストが高く、熱拡散性が低い。これらの欠点は、これらＬＥＤ照明装置の応用範囲を制限する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）照明ユニットを有する照明装置を提供する。ＬＥＤ照明ユニットのそれぞれは、一方の側に形成される複数のペアの電気的ターミナルを有するプリント回路基板と、プリント回路基板のその一方の側に射出成形によって一体的に形成されるケーシングと、複数のＬＥＤチップと、を有する。複数のＬＥＤチップのそれぞれはそれぞれのペアの電気的ターミナルに電気的に接続されており、かつ、複数のＬＥＤチップはケーシングにおいて露出される。
【０００５】
一の態様において、ケーシングは、複数の開口部を有する被覆パネルの態様であり、複数の開口部のそれぞれが１対の電気的ターミナルを露出させており、かつ、複数の開口部が複数のＬＥＤチップを収容する複数のキャビティを形成している。光透過可能なシール部材が、それぞれのキャビティを充填し、それぞれのＬＥＤチップをそれぞれのキャビティにカプセル化するよう用いられる。それぞれのキャビティは、ＬＥＤ光放射を促進する、概ね切頭錐面形状の外方に発散させる壁を有することができる。外方に発散させる壁は断面が、前記プリント回路基板の前記一方の側の表面に対して断面において０°〜１８０°の角度を有することができる。
【０００６】
他の態様において、ケーシングは、プリント回路基板上の複数のペアの電気的ターミナルを露出する１つの開口部を有する被覆パネルの態様である。
【０００７】
複数のＬＥＤチップのそれぞれの第１および第２電気接点は、対応する１対の電気的ターミナルの第１および第２電気的ターミナルにそれぞれ接続されている。第１電気接点を、電気的ワイヤによって第１電気的ターミナルに接続することができる。第２電気接点を、導電性接着部材によって第２電気的ターミナルに接続することができる。
【０００８】
プリント回路基板には、射出成形の際にケーシングの成形材料を収容する複数の孔部が配置される。
【０００９】
照明装置は、２つ以上のＬＥＤ照明ユニットがある場合には、ＬＥＤ照明ユニットを端部同士で接続する１つ以上の導電性コネクタを有することができる。
【００１０】
照明装置は、ＬＥＤ照明ユニットを収容する長手チューブと、長手チューブの両端に固定される１対の電極プラグ取付部と、有することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１１】
明細書および実用新案登録請求の範囲を通じて、１つのエレメントが他のエレメントに「接続される」とは、エレメントは他のエレメントに必ずしも固定する、留める、あるいは取り付けることを意味しない。それよりむしろ、単語「接続される」は、あるエレメントが他のエレメントに直接的あるいは間接的に接続される、または他のエレメントとの機械的および／または電気的連絡状態にあること、を意味する。
【００１２】
次に、図面を通じて同様な参照符号が同様なパーツを示している図面を参照して、図１（ａ）は、本考案において開示する実施形態にかかる発光ダイオード（ＬＥＤ）照明ユニットの斜視図である。
【００１３】
ＬＥＤ照明ユニットは、プリント回路基板（ＰＣＢ）１と、ＰＣＢ１の一方の側に一体的に形成されたケーシング２と、ケーシング２に配置された複数の開口部３と、それぞれの開口部３に載置されたＬＥＤチップ４と、ＬＥＤチップ４をＰＣＢ１に電気的に接続する電気的ワイヤ５と、を有する。
【００１４】
ＰＣＢ１は、剛性のあるいは可撓性の基体あるいは基板の態様とすることができる。ＰＣＢ１は、図２（ａ）において例示するように、形状を従来の長方形とすることができ、あるいは円や多角形などの他の形状とすることもできる。ＰＣＢ１を、絶縁材料で形成できる。あるいは、基板を、ＬＥＤチップ４から生じた熱の拡散に適している、導電性金属材料で形成することもできる。導電体６のパターンを、ＰＣＢ１の基体あるいは基板上の一方の側に形成することができる。導電体６のパターンは、複数のＬＥＤチップ４と電気的に接続する複数のペアの電気的ターミナル７を有している。
【００１５】
図１（ａ）に開示する一の実施形態では、ケーシング２は、複数の正方形の開口部３が形成された被覆パネルの態様とすることができる。それぞれの開口部３は、ＰＣＢ１の一方の側に形成された１対の電気的ターミナル７を露出させることができる。複数の開口部３は、複数のＬＥＤチップ４をそれぞれ内部に収容する複数のキャビティを形成している。複数の開口部３を、形成される最終的な照明装置の設計に応じて、あらゆるパターンで配置することができる。例示の実施形態では、複数の開口部３を、４行５列のアレイ状に配置することができる。
【００１６】
ケーシング２を、反射率が高く、変形温度が高い、白色の成形可能なプラスチック材料で形成することができる。ケーシング２は、従来の射出成形機を用いた射出成形によって、ＰＣＢ１の一方の側に形成することができる。
【００１７】
図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＬＥＤ照明ユニットのキャビティの拡大図である。１つのＬＥＤチップ４は、１つのキャビティ内に載置され、ＰＣＢ１上の１対の電気的ターミナル７に接続される。図２（ｂ）に示す例示の実施形態では、ＬＥＤチップ４の底部の第１電気接点を、導電性接着材料によって１対の電気的ターミナル７の第１電気的ターミナルに電気的に接続し、固定することができ、そして、ＬＥＤチップ４の上部の第２電気接点を、電気的ワイヤ５によってその１対の電気的ターミナル７の第２電気的ターミナルに電気的に接続することができる。電気的ワイヤ５を、金あるいは他の適当な材料で形成することができる。ＬＥＤチップ４がＰＣＢ１に直接実装されるので、ＬＥＤチップ４から生じた熱をＰＣＢ１を介して容易に拡散することができる。
【００１８】
ＬＥＤチップ４は、低出力チップ（１チップ当たり０．１Ｗ未満）、中出力チップ（１チップ当たり０．１〜０．５Ｗ）、あるいは高出力チップ（１チップ当たり０．５Ｗ超）とできる。ＬＥＤチップ４は、異なる色を生成することができる。達成すべき視覚効果に応じて、ＬＥＤ照明ユニットは、同じ色の複数のＬＥＤチップ４、あるいは異なる色の複数のＬＥＤチップ４を有することができる。ＬＥＤチップ４から発せられる色を、４３０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にピーク波長λｐを有するあらゆる可視光、あるいは混色した白色光とすることができる。ＬＥＤチップ４の発光効率を、１５Ｌｍ／ｗ超とすることができる。ＬＥＤチップ４を、−４０°Ｃ〜７０°Ｃにわたる広範囲の温度において動作に適するものとすることができる。ＬＥＤチップ４の寿命は、１０年にも達することができ、それは既存の白熱灯および蛍光ランプのそれより何十倍も長い。
【００１９】
図１（ｃ）は、図１（ａ）における線Ａ−Ａに沿って見たＬＥＤ照明ユニットのキャビティの断面図である。それぞれのキャビティは、ＬＥＤからの光の放射および反射を促進する、概ね切頭錐面形状の外方に発散させる壁を有していることがわかるであろう。外方に発散させる壁は断面が、ＰＣＢ１の上面に対して断面において０°〜１８０°の角度を有することができる。
【００２０】
ＬＥＤ照明ユニットを製造する方法を、図３乃至図５を参照して、以下に説明する。図３は、射出成形によってプリント回路基板１上に一体的に形成されたケーシング２を示す。ＰＣＢ１は、その上に形成された複数のペアの電気的ターミナル７を有する。ケーシング２を、ＰＣＢ１の一方の側を被覆するパネルの態様とすることができる。被覆パネルは、アレイ状のキャビティを形成するアレイ状の開口部３を有する。それぞれの開口部３は、ＰＣＢ１の上の１対の電気的ターミナル７に対応して配列されており、ＰＣＢ１の上のその１対の電気的ターミナル７を露出させる。図４は、キャビティ内に載置され、電気的ワイヤ５によって電気的ターミナル７に接続されたＬＥＤチップ４を示す。
【００２１】
図５は、キャビティ内に形成されて、これによりキャビティ内に載置されたＬＥＤチップ４をカプセル化するシール９を示す。シール９は、電気的ワイヤ４を埋め込み、かつダストなどの汚染からＬＥＤチップ４を保護するよう機能する。シール９を、硬化可能なエポキシ樹脂、あるいはＬＥＤチップ４からの光を透過できるあらゆる光透過可能なシール部材で形成できる。シール９を、透明とでき、または、黄色蛍光粒子あるいはあらゆる所望の色効果を生じるあらゆる色の蛍光粒子を備えることもできる。
【００２２】
図６は、本考案において開示する他の実施形態にかかるＬＥＤ照明ユニットの斜視図である。本実施形態では、ケーシング２’は、ＰＣＢ１’上のすべてのペアの電気的ターミナル７を露出させる１つのみの開口部３’を有する長方形の態様としている。
【００２３】
図７（ａ）乃至図７（ｃ）は、ＬＥＤ照明ユニットの射出成形工程を示す。図７（ａ）は、プリント回路基板１”を下側の金型１７のキャビティに配置する工程を示す。図７（ｂ）は、上側の金型を下側の金型の上に降下させて、矢印１８によって示すように、射出成形材料を閉じた金型内に注入する工程を示す。図７（ｃ）は、射出成形が終了した後、一体的に形成されたユニット１９を下側の金型のキャビティから取り出す工程を示す。
【００２４】
図８（ａ）は、ＬＥＤ照明ユニットの実施形態を示す。本実施形態では、ケーシング２”は、複数の被覆パネルであって、それぞれがそこに形成された複数の開口部３”を有する複数の被覆パネルの態様である。それぞれの開口部３”は、ＰＣＢ１”上の１対の電気的ターミナル７に対応して配列されており、ＰＣＢ１”上のその１対の電気的ターミナル７を露出させる。複数の開口部３”は、ＬＥＤチップ４を内部に収容する複数のキャビティを形成している。図７（ａ）乃至図７（ｃ）に示すように、複数のケーシング２”を、射出成形によってＰＣＢ１”上に形成することができる。図８（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ４は、キャビティ内に載置され、電気的ワイヤ５によってＰＣＢ１”に接続される。シール９”を、キャビティ内に形成することができ、これにより、キャビティ内に載置されたＬＥＤチップ４をカバーすることができる。ＰＣＢ１”には、射出成形の際にケーシング２”の成形材料を収容する複数の孔部８”をさらに配置することができ、これにより、ケーシング２”を強固にＰＣＢ１”と一体化することができる。
【００２５】
図９は、２つの導電性コネクタ１１による３つのＬＥＤ照明ユニット１０の端部同士の接続を示す。図１０は、図９におけるＬＥＤ照明ユニットを用いる照明装置の組み立てを示す。照明装置は、接続されたＬＥＤ照明ユニット１５および電源１３を内部に収容する長手チューブ１２を有することもできる。１対の電極プラグ取付部１４を、長手チューブ１２の両端にそれぞれ固定することができる。こうして、蛍光灯状のＬＥＤ照明装置１６が形成される。蛍光灯状のＬＥＤ照明装置１６は、従来の蛍光灯ブラケットの電気的ソケットへの嵌入に適するものとできる。蛍光灯状のＬＥＤ照明装置１６は、本考案において開示されたＬＥＤ照明装置と比較して寿命がはるかに短く生成する明るさが小さい従来の蛍光灯と置き換わることができる。
【００２６】
本考案のＬＥＤ照明装置を、屋内であるいは屋外で用いることができ、また、ＬＣＤのバックライトや広告の発光ボードとして用いることができる。本考案のＬＥＤ照明装置は、製造が容易で、製造コストが低く、熱拡散能力が高い。
【００２７】
複数のＬＥＤチップ４がプリント回路基板１の一方の側に形成された複数のペアの電気的ターミナル７に接続されることを説明したが、複数ＬＥＤチップ４をプリント回路基板１の反対側に形成できる複数のペアの電気的ターミナルに接続して、光をプリント回路基板１の両面から出射することができることは、当業者には理解されよう。２つのプリント回路基板１を背面同士で組み付けても同じ効果をもたらすことができることも、理解されよう。最後に、本考案において開示したＬＥＤ照明ユニットを、最終照明製品の所望の構造、設計および視覚効果をもたらすよう、あらゆるサイズおよび形状とでき、あらゆる可能な方法で接続することができることは理解されよう。
【００２８】
本願において開示されるＬＥＤ照明装置および方法をいくつかの好ましい実施形態を特に参照して示し、説明したが、本考案の実用新案登録請求の範囲から逸脱することなく種々の変形および変更を行うことができることを述べておく。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１（ａ）は、本考案において開示する実施形態にかかるＬＥＤ照明ユニットの斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＬＥＤ照明ユニットのキャビティの拡大図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）における線Ａ−Ａに沿って見たＬＥＤ照明ユニットのキャビティの断面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１（Ａ）のＬＥＤ照明ユニットのプリント回路基板の斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるプリント回路基板の回路の拡大図である。
【図３】図３は、図２（ａ）におけるプリント回路基板上に一体的に形成されたケーシングを示す斜視図である。
【図４】図４は、ケーシングおよびプリント回路基板によって形成されたキャビティ内に固定されたＬＥＤチップを示す斜視図である。
【図５】図５は、光透過可能なシール部材によってカバーされたキャビティを示す斜視図である。
【図６】図６は、本考案において開示する他の実施形態にかかるＬＥＤ照明ユニットの斜視図である。
【図７】図７（ａ）は、プリント回路基板を下側の金型に配置する製造工程を示す例示的な図であり、図７（ｂ）は、上側の金型を下側の金型に配置し、成形材料を上側の金型から注入する製造工程を示す例示的な図であり、図７（ｃ）は、射出成形後に成形物を取り出す製造工程を示す例示的な図である。
【図８】図８（ａ）は、本考案において開示する他の実施形態にかかるＬＥＤ照明ユニットの製造を例示しており、図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＬＥＤ照明ユニットのキャビティの拡大図である。
【図９】図９は、図８（ａ）に示した複数のＬＥＤ照明ユニットの接続を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、図９における複数のＬＥＤ照明ユニットを用いる照明装置の組み立てを示す。
【符号の説明】
【００３０】
１，１’，１”  プリント回路基板（ＰＣＢ）
２，２’，２”  ケーシング
３，３’，３”  開口部
４  ＬＥＤチップ
５  電気的ワイヤ
６  導電体
７  電気的ターミナル７
８，８”  孔部
９，９”  シール
１０  ＬＥＤ照明ユニット
１１  導電性コネクタ
１２  長手チューブ
１３  電源
１４  電極プラグ取付部
１５  ＬＥＤ照明ユニット
１６  蛍光灯状のＬＥＤ照明装置
【図１】
0003150812.tif 000003
【図２】
0003150812.tif 000004
【図３】
0003150812.tif 000005
【図４】
0003150812.tif 000006
【図５】
0003150812.tif 000007
【図６】
0003150812.tif 000008
【図７】
0003150812.tif 000009
【図８】
0003150812.tif 000010
【図９】
0003150812.tif 000011
【図１０】
0003150812.tif 000012