(57)【要約】【課題】直管型ＬＥＤ照明灯の製造原価を飛躍的に低減することを目的とする。【解決手段】直管型ＬＥＤ照明灯は、内面が粗面化処理された円筒状のガラス管と、前記ガラス管の前記内面上に貼付されたポリイミド層と、前記ポリイミド層上に、直列接続され、前記ガラス管の長手方向に配列された複数の発光ダイオードと、を有し、前記ポリイミド層の線膨張率がガラス管の線膨張率と略等しく、熱抵抗が２℃／Ｗ以下である。これにより、直管型ＬＥＤ照明灯の材料費及び製造工数を大幅に低減することが可能になる。【選択図】図２
2015205988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線膨張率がガラスの線膨張率と略等しく、かつ熱抵抗が２℃／Ｗ以下であることを特徴とするポリイミド。
【請求項２】
前記線膨張率は、
８．５×１０−６／Ｋ±２０％であることを特徴とする請求項１に記載のポリイミド。
【請求項３】
線膨張率がガラスの線膨張率と略等しい物質の粒子が充填材として含有されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のポリイミド。
【請求項４】
前記充填材は、
アルミナ、チッ化アルミ、又はガラス粒子のいずれか１つの粒子であることを特徴とする請求項１又は２に記載のポリイミド。
【請求項５】
前記充填材は、粒子系が０．８μｍ〜１５．０μｍの請求項４粒子であり、
ポリイミドに対して重量比３０phr〜１４０phrの前記請求項４の粒子を含有することを特徴とする請求項１に記載のポリイミド。
【請求項６】
直管型ＬＥＤ照明灯において、光を発光するＬＥＤの固着構造であって、
粗面化処理された管状のガラス管の内面上に貼付されたポリイミド層と、
前記ポリイミド層上に、直列接続され、前記ガラス管の長手方向に配列された複数の発光ダイオードと、を有し、
前記ポリイミド層の線膨張率が前記ガラス管の線膨張率と略等しいことを特徴とするＬＥＤの固着構造。
【請求項７】
直管型ＬＥＤ照明灯において、光を発光するＬＥＤの固着構造であって、
粗面化処理された管状のガラス管の内面上の一部に形成されたアルミ蒸着膜と、
前記アルミ蒸着膜の上に貼付されたポリイミド層と、
前記ポリイミド層上に、直列接続され、前記ガラス管の長手方向に配列された複数の発光ダイオードと、を有し、
前記ポリイミド層の線膨張率が前記ガラス管の線膨張率と略等しいことを特徴とするＬＥＤの固着構造。
【請求項８】
内面が粗面化処理された円筒状のガラス管と、
前記ガラス管の前記内面上に貼付されたポリイミド層と、
前記ポリイミド層上に、直列接続され、前記ガラス管の長手方向に配列された複数のＬＥＤチップと、を有し、
前記ポリイミド層の線膨張率が前記ガラス管の線膨張率と略等しいことを特徴とする直管型ＬＥＤ照明灯。
【請求項９】
内面が粗面化処理された円筒状のガラス管と、
前記ガラス管の前記内面上の一部に形成されたアルミ蒸着膜と、
前記アルミ蒸着膜の上に貼付されたポリイミド層と、
前記ポリイミド層上に、直列接続され、前記ガラス管の長手方向に配列された複数のＬＥＤチップと、を有し、
前記ポリイミド層の線膨張率が前記ガラス管の線膨張率と略等しいことを特徴とする直管型ＬＥＤ照明灯。
【請求項１０】
前記ＬＥＤチップは、
白色光を発光する白色ＬＥＤチップと、白色以外の光を発光するＬＥＤと、を含むことを特長とする請求項８又は９に記載の直管型ＬＥＤ照明灯。
【請求項１１】
複数のＬＥＤチップの長手方向の配列の密度が、前記ガラス管の長手方向の位置によって異なるように配列されていることを特長とする請求項８又は９に記載の直管型ＬＥＤ照明灯。
【請求項１２】
前記アルミ蒸着膜をパターンの形成により反射面として用い、輻射される光に集光性および／または指向性を持たせたことを特徴とする請求項８又は９に記載の直管型ＬＥＤ照明灯。
【請求項１３】
前記ガラス管の長手方向に配列された複数のＬＥＤチップの配列パターンおよび／または光量分布を変化させることが可能であることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の直管型ＬＥＤ照明灯。
【請求項１４】
前記発光ダイオードは、紫外線を発光するＵＶ-ＬＥＤであり、
前記ガラス管の内面上の前記ポリイミドが貼付されていない領域に、紫外線で発光する蛍光体が塗付されていることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載の直管型ＬＥＤ照明灯。
【請求項１５】
前記発光ダイオードは、前記ＵＶ-ＬＥＤと可視光を発光する可視ＬＥＤとであり、
前記ガラス管の内面上の前記ポリイミドが貼付されていない領域に、前記蛍光体を塗付する領域と、前記蛍光体を塗付しない領域を設け、
前記蛍光体を塗付しない領域から可視光を輻射されて、演色効果を発揮させることを特徴とする請求項１４に記載の直管型ＬＥＤ照明灯。
【請求項１６】
前記直管型ＬＥＤ照明灯は、前記ガラス管内に有線信号又は無線信号による照明灯の入り切りを可能にするスイッチを内蔵していることを特徴とする請求項８〜１５のいずれか１項に記載の直管型ＬＥＤ照明灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直管型ＬＥＤ照明灯、ポリイミドを用いたＬＥＤの固着構造、及びＬＥＤチップを固着するのに好適なポリイミドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、直管型蛍光灯に代えて、発光体として発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを用いた直管型ＬＥＤ照明灯が種々提案されている。下記特許文献１には、熱膨張率に影響されない直管型ＬＥＤ照明灯を提供することを目的として、ＬＥＤチップはほぼ全幅に渡る構造物の内、最も線膨張係数の大きなものに固定され、かつほぼ全幅に渡る構造物の内、最も線膨張係数の大きいもの以外のほぼ全幅に渡る構造物には固定されていないか、もしくはゆるく固定されていることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１１８０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたように、現行の直管型ＬＥＤ照明灯は、ガラス管とＬＥＤチップが実装された基板との線膨張係数の相違から生じる、ＬＥＤの点灯及び消灯に伴う熱ストレスを吸収するための構造が採用されている。
【０００５】
しかしながら、現行の直管型ＬＥＤ照明灯では、ＬＥＤチップを基板に実装し、ＬＥＤチップが実装した基板を保持部材でガラス管に固定する必要がある。そのため、材料費及び製造工数が掛かり、直管型ＬＥＤ照明灯の製造原価を低減するのが難しい。
【０００６】
そこで、本発明は、直管型ＬＥＤ照明灯の製造原価を飛躍的に低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面におけるポリイミドは、線膨張率がガラスの線膨張率と略等しく、かつ熱抵抗が２℃／Ｗ以下であることを特徴とする。
【０００８】
第２の側面におけるＬＥＤチップの固着構造は、直管型ＬＥＤ照明灯において、光を発光するＬＥＤの固着構造であって、粗面化処理されたガラス管の内面上に貼付されたポリイミド層と、前記ポリイミド層上に、直列接続され、前記ガラス管の長手方向に配列された複数の発光ダイオードと、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、第３の側面における直管型ＬＥＤ照明灯は、内面が粗面化処理されたガラス管と、前記ガラス管の前記内面上に貼付されたポリイミド層と、前記ポリイミド層上に、直列接続され、前記ガラス管の長手方向に配列された複数の発光ダイオードと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の直管型ＬＥＤ照明灯、ポリイミドを用いたＬＥＤの固着構造、及びポリイミドによれば、新規開発されたポリイミドの線膨張係数がガラスの線膨張率と略等しく、かつ熱抵抗が２℃／Ｗ以下であるので、粗面化処理されたガラス管の内面上にＬＥＤチップが実装されたポリイミド層を直接、貼付する構造を採用することができ、直管型ＬＥＤ照明灯の製造原価を飛躍的に低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１の直管型ＬＥＤ照明灯の一例の断面図
【図２】図１の直管型ＬＥＤ照明灯の構造を説明する斜視図
【図３】本発明の実施形態１の直管型ＬＥＤ照明灯の他の一例の断面図
【図４】図１〜３のＬＥＤ照明灯に用いられるＬＥＤ固着部材の製造工程図
【図５】本発明の実施形態１の直管型ＬＥＤ照明灯の更なる他の一例を説明する斜視図
【図６】本発明の実施形態２の直管型ＬＥＤ蛍光照明灯の断面図
【図７】本発明の実施形態２の直管型ＬＥＤ蛍光照明灯の他の一例を説明する斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
〔実施形態１〕
（実施形態１の構成）
図１は、本発明の実施形態１の直管型ＬＥＤ照明灯の一例の断面図である。
【００１３】
本発明の実施形態１の直管型ＬＥＤ照明灯は、円筒形状をしたガラス管１を有し、ガラス管１は、粗面化処理された内面２を有している。ガラス管１の粗面化処理された内面２は、３〜１０μｍの凹凸を有しており、公知の薬剤、例えば、フロスト加工等による処理により形成される。
【００１４】
ガラス管１の粗面化処理された内面２には、ＬＥＤチップ４が実装された接着剤層を含むポリイミド３が貼付されている。ガラス管１の内面２が粗面化処理されているため、ガラス管１とポリイミド３は、アンカー効果により強固に密着する。ここで、後述製法により、ポリイミド３の線膨張率がガラスの線膨張率とほぼ等しいため、ＬＥＤチップの点灯時と消灯時との膨張収縮の温度ストレスをほとんど受けない。更に、ポリイミド３の熱抵抗が２℃／Ｗであり、アンカー効果によりガラス管１と強固に密着しているので、ＬＥＤチップの点灯時に発生する熱をガラス管１へ効率的に伝えて放熱することができる。ガラス管１の粗面化処理された内面２とポリイミド３との固着には接着剤を使用してもよい。
【００１５】
図２は、図１の直管型ＬＥＤ照明灯の構造を説明する斜視図である。
ガラス管１の長手方向に配線パターン５を介して直列接続された複数のＬＥＤチップ４が実装されたポリイミド３が、円筒状のガラス管１の下部に貼付された構造が、図２に示されている。
【００１６】
図１及び図２に示された直管型ＬＥＤ照明灯の構造によれば、ＬＥＤチップを実装する基板及びその基板を保持する保持部材が不要になるので、製造原価を飛躍的に低減することが可能になる。
【００１７】
図３は、本発明の実施形態１の直管型ＬＥＤ照明灯の他の一例の断面図であり、図１と共通の要素には共通の符号が付されている。
この直管型ＬＥＤ照明灯は、図１に示された直管型ＬＥＤ照明灯のガラス管１の内面の下側に、アルミ蒸着膜６が追加されている。このアルミ蒸着膜６は、ガラス管１の内部を真空にし、ガラス管１の粗面化処理された内面２の上側部分をマスキングした上に、アルミ蒸着して形成する。マスキングせずに、アルミ蒸着した後に薬剤でアルミを除去してもよい。
【００１８】
図３に示された直管型ＬＥＤ照明灯によれば、図１及び図２に示された直管型ＬＥＤ照明灯の効果に加え、ＬＥＤチップから発生する光をガラス管１の上側方向に効率良く放射することができ、照明効率が向上する。
【００１９】
（実施形態１の製造方法例）
図１〜図３に示されたＬＥＤ照明灯は、内面２が粗面化処理されたガラス管１の内面２上に直接、又はアルミ蒸着膜６を形成した上に、ＬＥＤチップ４が実装されたポリイミド膜３を貼付することにより製造させる。ＬＥＤ照明灯の製造に当たり、ＬＥＤチップ４が実装されたポリイミド膜３（以下、「ＬＥＤ固着部材」という。）が主要部分であるので、ＬＥＤ固着部材の製造工程を図４に沿って説明する。
【００２０】
先ず、ポリイミド層３の主成分は、いわゆるポリイミドを含め、ポリイミドアミド、プリベンズイミダゾール、ポリイミドエステル、ポリエーテルイミド、ポリシロキンサンイミド等に代表されるように、その構造中にイミド基を有するポリマーからなる耐熱性樹脂が挙げられる。
【００２１】
図４（１）〜（６）は、図１〜図３に示されたＬＥＤ照明灯に用いられるＬＥＤ固着部材のキャスト法による製造工程の概略を示す工程図である。
図４（１）の工程において、支持基材として厚さ約３５μｍの平板状の銅板１１上に、ポリイミド合成したワニスに充填材としてのガラス粒子を加えて、市販のプラネタリミキサーや三本ロールを用いて混合したポリイミド溶液を塗布・乾燥し、ガラス粒子を含有したポリイミド層３を形成する。
【００２２】
図４（２）の工程において、銅板１１と、銅板１１上に形成されたポリイミド層３との上下の位置を反転する。
図４（３）の工程において、ポリイミド層３上の銅板１１をエッチングして配線パターン５を形成する。
【００２３】
図４（４）の工程において、配線パターン５の上にレジスト７を形成する。レジスト７の材質は、酸化チタンＴｉＯ２を充填剤として含むポリイミドを使用すると好適である。酸化チタンＴｉＯ２を充填剤として含むポリイミドをレジストに用いると、ガラス管１の内面２にＬＥＤチップ４を固着、点灯した際、光を効率的に反射して、直管型ＬＥＤ照明灯の照明効率が向上する。
【００２４】
図４（５）の工程において、配線パターン５上に、ＬＥＤチップ４を半田付け８等により実装する。ＬＥＤチップ４のアノード端子及びカソード端子と配線パターン５との間を機械的な強度を確保しつつ、電気抵抗を少なく接続する方法であれば、接続方法は半田付け８以外の方法であってもよい。図４（１）〜（６）により、図２中のポリイミド３上に配線パターン５を介してＬＥＤチップ４が直列接続されたテープ状のＬＥＤ固着部材が形成される。このテープ状のＬＥＤ固着部材を、ガラス管１の粗面化処理された内面に、略２００℃で加熱・加圧することにより、アンカー効果を利用して接着すれば、図１〜図３に示されたような直管型ＬＥＤ照明灯が完成する。
【００２５】
尚、更に、図４（６）の工程において、ポリイミド層３の配線パターン５と接する面と反対の面に、接着剤層９を介して保護膜１０を貼付して、接着剤付きのＬＥＤ固着部材とし、この接着剤付きのＬＥＤ固着部材をガラス管１の粗面化処理された内面に、接着剤層９の接着力を利用して接着してもよい。
【００２６】
（実施形態１の効果）
図１に示された直管型ＬＥＤ照明灯によれば、ポリイミド３の線膨張率がガラスの線膨張率とほぼ等しいため、ＬＥＤチップの点灯時と消灯時との膨張収縮の温度ストレスをほとんど受けない。更に、ポリイミド３の熱抵抗が２℃／Ｗであり、アンカー効果によりガラス管１と強固に密着しているので、ＬＥＤチップの点灯時に発生する熱をガラス管１へ効率的に伝えて放熱することができる。
【００２７】
図３に示された直管型ＬＥＤ照明灯によれば、図１及び図２に示された直管型ＬＥＤ照明灯の効果に加え、ＬＥＤチップから発生する光をガラス管１の上側方向に効率良く放射することができ、照明効率が向上する。
【００２８】
更に、本発明の実施形態１の直管型ＬＥＤ照明灯の更なる他の一例を図５に示された斜視図に基づいて説明する。
図５に示された直管型ＬＥＤ照明灯は、白色光を発光するＬＥＤチップ４と、青色光を発光するＢ−ＬＥＤチップ４Ａが交互に配列され、配線パターンを介して直列接続されている。白色光を発光するＬＥＤチップ４と、青色光を発光するＢ−ＬＥＤチップ４Ａを組み合わせることにより、演色効果を発揮する。
【００２９】
白色光を発光するＬＥＤチップ４と組み合わせるＬＥＤチップは、Ｂ−ＬＥＤチップ４Ａに限定されることなく、赤色光を発光するＲ−ＬＥＤチップ、緑色光を発光するＧ−ＬＥＤチップ、或いはその他の色の光を発光するＬＥＤチップと組み合わせてもよい。
【００３０】
〔実施形態２〕
（実施形態２の構成）
図６は、本発明の実施形態２の直管型ＬＥＤ蛍光照明灯の断面図であり、図３と共通の要素については共通の符号が付されている。
【００３１】
図６に示された直管型ＬＥＤ蛍光照明灯は、図３と同様のガラス管１、粗面化処理された内面２、アルミ蒸着膜６、及びポリイミド層３と、を有している。
図６に示された直管型ＬＥＤ蛍光照明灯の特徴は、ポリイミド層３上に、図３の可視光を発光するＬＥＤチップ４に替えて紫外線を発光するＵＶ−ＬＥＤチップ４Ｂが実装されている点と、ガラス管１の内面２の上側部分には、紫外線を吸収した白色光を発光する蛍光体２１が塗布されている点である。
【００３２】
図６に示された直管型ＬＥＤ蛍光照明灯によれば、従来の直管型の蛍光灯管のように、ガラス管の内部の気圧を下げて水銀蒸気を封入することなく、蛍光照明が可能になる。図６に示された直管型ＬＥＤ蛍光照明灯は、円筒形のガラス管１の下半分にアルミ蒸着膜６があるため、ＵＶ−ＬＥＤチップ４Ｂから輻射された紫外線が効率よく蛍光体２１に照射され、照明効率が高くなる。
【００３３】
図７は、本発明の実施形態２の直管型ＬＥＤ蛍光照明灯の他の一例を説明する斜視図であり、図２と共通の要素には共通の符号が付されている。
図７に示された直管型ＬＥＤ蛍光照明灯では、図４に示された直管型ＬＥＤ照明灯におけるＬＥＤチップ４に替えて、紫外線を発光するＵＶ−ＬＥＤチップ４Ｂが、長手方向中央部は密に、中央部から外れるに従い疎に配列され、配線パターン５を介して直列接続されている。
【００３４】
図７に示された直管型ＬＥＤ蛍光照明灯は、長手方向中央では照度が高く、中央部から外れるに従い照度が低い。
図７の説明では、紫外線を発光するＵＶ−ＬＥＤチップ４Ｂが、長手方向の中央部は密に、中央部から外れるに従い疎に配列された例を紹介したが、ＵＶ−ＬＥＤチップ４Ｂの疎密の配列は、長手方向の中央部を密にする配列に限定されない。長手方向に配列するＵＶ−ＬＥＤチップ４Ｂの中央部の密度を疎とし、中央部から外れるに従って密にしてもよい。
【００３５】
（実施形態２の効果）
図６に示された直管型ＬＥＤ蛍光照明灯によれば、従来の直管型の蛍光灯管のように、ガラス管の内部の気圧を下げて水銀蒸気を封入することなく、蛍光照明が可能になる。そのため、有害物質の水銀を使用することなく蛍光照明灯を製造することができる。図６に示された直管型ＬＥＤ蛍光照明灯は、円筒形のガラス管１の下半分にアルミ蒸着膜６があるため、ＵＶ−ＬＥＤチップ４Ｂから輻射された紫外線が効率よく蛍光体２１に照射され、照明効率が高くなる。
【００３６】
又、図７に示された直管型ＬＥＤ蛍光照明灯によれば、ＵＶ−ＬＥＤチップ４Ｂの長手方向の配列の密度を変えることで、長手方向で照度が変化する直管型ＬＥＤ蛍光灯を実現することができる。
【００３７】
更に、実施形態１及び２の直管型ＬＥＤ照明灯のガラス管内に有線信号又は無線信号により照明灯の入り切りを可能にするスイッチを内蔵するようにしてもよい。
【００３８】
（ポリイミドの組成と物理的な特性）
今まで、実施形態１及び実施形態２について説明してきたが、これらの実施形態が有効なためには、ポリイミド層３の線膨張率がガラスの線膨張率と略等しく、かつ熱抵抗が２℃／Ｗ以下であることが必要である。ガラスの線膨張率と略等しい線膨張率としては、８．５×１０−６／Ｋ±２０％が想定される。
【００３９】
以下、ポリイミド中の充填材の重量比に対する線膨張率、熱抵抗を表１に示す。
【００４０】
【表１】
2015205988.tif 000003
表１によれば、重量比３０〜１４０（phr）であれば、線膨張率６．８×１０１０−６〜１０．０×１０−６かつ熱抵抗２（℃／Ｗ）以下となり、本発明の実施形態に好適な条件を満たしている。
【００４１】
【表２】
2015205988.tif 000004
表２によれば、ポリイミド中の充填材の粒径が８〜１５（μｍ）であれば、線膨張率６．８×１０−６〜１０．０×１０−６かつ熱抵抗２（℃／Ｗ）以下となり、本発明の実施形態に好適な条件を満たしている。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
上記説明では、ガラスと線膨張率が略等しいポリイミド３上にＬＥＤチップ４を実装し、ガラス管１の粗面化処理された内面に、ポリイミド３をアンカー効果により接着した構造を、直管型ＬＥＤ照明灯の製造原価を低減した構造として説明した。ガラスと線膨張率が略等しいポリイミド３の産業上の利用分野は、直管型ＬＥＤ照明灯に限定されない。その他の利用分野として、洗面台等に使用される曇り防止機能付きの鏡等への利用が考えられる。ガラスと線膨張率が略等しいポリイミド３に、曇り防止用の抵抗体を実装し、鏡の裏面に接着することで、曇り防止機能付きの鏡を安価に製造することが可能になる。
【符号の説明】
【００４３】
１              ガラス管
２              粗面化処理された内面
３              ポリイミド層
４，４Ａ，４Ｂ  ＬＥＤチップ
５              配線パターン
６              アルミ蒸着膜
７              レジスト
８              半田付け
９              接着剤層
１０              保護膜
１１              銅板
１２              ポリイミド酸層
【図１】
2015205988.tif 000005
【図２】
2015205988.tif 000006
【図３】
2015205988.tif 000007
【図４】
2015205988.tif 000008
【図５】
2015205988.tif 000009
【図６】
2015205988.tif 000010
【図７】
2015205988.tif 000011