(57)【要約】【課題】  より簡単な構造で照射する範囲を容易に設定することができ、より広い範囲にわたって照射が可能な照明装置とその製造方法を提供する。【解決手段】  白色ＬＥＤ４を実装するフレキシブル基板１の一方の側の面には、白色光を反射するための反射層が形成され、他方の側の面には配線パターン等が形成されている。枠１１は、一方枠１１ａと他方枠１１ｂを有して構成され、一方枠１１ａは第１の支持本体部５１ａと第１の側部５２ａを備え、他方枠１１ｂは第２の支持本体部５１ｂと第２の側部５２ｂを備えている。一方枠１１ａと他方枠１１ｂとは、その開き角度を任意に設定できるように、第１の側部５２ａと第２の側部５２ｂの先端部において互いに回動可能に支持され、所望の開き角度に調整された枠１１に対して、白色ＬＥＤ４を実装した側を凸状に湾曲させたフレキシブル基板１が支持されている。【選択図】        図８
2005166426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面を有する基板と、
前記基板の主表面に配設された複数の白色発光素子と、
前記基板における互いに対向する第１の端部から第２の端部にわたって、前記白色発光素子が配設された側が凸状になるように前記基板を湾曲させた状態で前記基板を支持する支持体と
を備えた、照明装置。
【請求項２】
前記基板の主表面には反射層が形成された、請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記反射層は、ニッケル、アルミニウムおよび銀からなる群から選ばれる少なくともいずれかの材料により形成された、請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記反射層は、メッキおよび蒸着のいずれかにより形成された、請求項２または３に記載の照明装置。
【請求項５】
複数の白色発光素子のそれぞれは、正極端子と負極端子を有し、
前記反射層は、複数の白色発光素子のそれぞれが実装される部分において正極端子側の部分と負極端子側の部分とで異なるパターンとなるように形成された、請求項２〜４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
前記基板はフレキシブル基板である、請求項１〜５の記載の照明装置。
【請求項７】
前記支持体は、
前記基板における前記第１の端部に沿って延在し、前記第１の端部を支持する第１の支持本体部と、
前記第１の支持本体部におけるそれぞれの端部から前記第１の支持本体部が延在する方向と略直交する方向に延在して、互いに対向する１対の第１の側部と、
前記基板における前記第２の端部に沿って延在し、前記第２の端部を支持する第２の支持本体部と、
前記第２の支持本体部におけるそれぞれの端部から前記第２の支持本体部が延在する方向と略直交する方向に延在し、１対の前記第１の側部とそれぞれと連結され、互いに対向する１対の第２の側部と、
を備え、
前記第１の側部と前記第２の側部とは、前記第１の側部と前記第２の側部とのなす角度を変えられるように回動可能に連結された、請求項１〜６のいずれかに記載の照明装置。
【請求項８】
フレキシブル基板の主表面に複数の白色発光素子をそれぞれ実装する実装工程と、
前記フレキシブル基板の互いに対向する端部の一方の端部を支持する第１の支持本体部、前記第１の支持本体部におけるそれぞれの端部から前記第１の支持本体部が延在する方向と略直交する方向に延在して互いに対向する１対の第１の側部、前記フレキシブル基板における他方の端部を支持する第２の支持本体部および前記第２の支持本体部におけるそれぞれの端部から前記第２の支持本体部が延在する方向と略直交する方向に延在して１対の前記第１の側部とそれぞれ回動可能に連結され互いに対向する１対の第２の側部を有する支持体を準備する工程と、
前記白色発光素子が実装された側が凸状となるように前記フレキシブル基板を湾曲させて、前記フレキシブル基板の一方の端部を前記第１の支持部に取り付け、前記フレキシブル基板の他方の端部を前記第２の支持部に取り付ける工程と
を備えた、照明装置の製造方法。
【請求項９】
前記実装工程では、複数の白色発光素子のそれぞれは前記フレキシブル基板の主表面に対して略垂直に実装される、請求項８記載の照明装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明装置およびその製造方法に関し、特に、白色発光ダイオードを用いた照明装置とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light-Emitting・Diode）の発光色として青色の発色が可能になり、これによって、赤色、緑色および青色の各発色光を組み合せた白色発光ダイオード（以下、「白色ＬＥＤ」と記す。）が出現するようになった。この白色ＬＥＤは少ない消費電力で充分な明るさを確保することができるため、シリカ電球、蛍光灯、あるいは冷陰極管などに取って代わる新しい照明の基幹部材になりつつある。
【０００３】
その一例として、たとえば特許文献１では、ＬＥＤを実装した基板を多角形または円形の筒状に配設し、さらに、その筒状の天面に多角形または円形の蓋状でＬＥＤを実装した基板を取り付けた発光ユニットを備えた灯器用ユニットが提案されている。その発光ユニットは、反射板を有するお椀状の傘の内側に収められている。
【０００４】
発光ユニットから発せられるＬＥＤの光は、傘の内側に向って照射され、そして、反射板によって反射されて傘の外へ進むことになる。この灯器用ユニットは、たとえば従来のシリカ電球などの代替となるような大きさと形状を有している。
【０００５】
このように特許文献１では、ＬＥＤを実装した基板を複数備えて所定の形状に組み上げた発光ユニットが用いられているのに対して、特許文献２では、ＬＥＤを実装した１枚のフレキシブル基板を、テーパーを有する筒状に形成した発光部を備えた照明装置が提案されている。この照明装置では、１枚フレキシブル基板を用いて発光部を形成することで、製造効率を高めている。また、特許文献３では、ＬＥＤを立体的に実装したＭＩＤ（Molded Interconnect Device）基板とフレキシブル基板とを一体に形成した照明装置が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−８３７０９号公報
【特許文献２】特開２００２−１８４２０９号公報
【特許文献３】特開平１１−１６３４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に記載された灯器用ユニットでは、発光ユニットは椀状の反射板の内側に収められている。また、特許文献２に記載された照明装置では、発光部はＬＥＤを実装した１枚のフレキシブル基板を、テーパーを有する筒状にすることによって形成される。そのため、特許文献１および特許文献２に記載された照明装置では、ＬＥＤから発せられる光は、発光ユニットの形状、反射板またはテーパを有する筒の形状や広がり方によって制限されてしまい、照射される範囲が限られてしまうことがあった。また、特許文献３に記載された照明装置では、ＭＩＤ基板とフレキシブル基板とを重ね合わせて接合するための付加的な工程が必要であり、その分生産コストが上昇するという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、一つの目的は、より簡単な構造で照射する範囲を容易に設定することができ、しかも、より広い範囲にわたって照射することができる照明装置を提供することであり、他の目的はそのような照明装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る照明装置は、主表面を有する基板と複数の白色発光素子と支持体とを備えている。複数の白色発光素子のそれぞれは、基板の主表面に配設されている。支持体は、基板における互いに対向する第１の端部から第２の端部にわたって、白色発光素子が配設された側が凸状になるように基板を湾曲させた状態で基板を支持する。
【０００９】
この構成によれば、白色発光素子を実装した側が凸となるように基板を湾曲させることにより、その湾曲の程度を容易に変えることができ、そして、その湾曲の程度を変えることによって、白色発光素子から発せられる光をより広い範囲にわたって照射することができる。
【００１０】
その基板の主表面には反射層が形成されていることが好ましい。
【００１１】
これにより、白色発光素子から発せられる光のうち基板の側に進む光をその反射層によって反射させることができて、白色発光素子より発せられる光を有効に照明に利用することができる。
【００１２】
その反射層は、より具体的にはニッケル、アルミニウムおよび銀からなる群から選ばれる少なくともいずれかの材料により形成され、また、メッキおよび蒸着のいずれかにより形成されていることが好ましい。
【００１３】
これにより、反射層として白色発光素子の光を鏡面反射させることができ、反射に伴う干渉光が抑制されて、干渉光に伴う照明の色の変化を防止することができる。
【００１４】
また、複数の白色発光素子のそれぞれは正極端子と負極端子を有しているのに対し、白色発光素子の実装される部分において反射層が正極端子側の部分と負極端子側の部分とで異なるパターンとなるように形成されていることで、照明装置を組立てる際に白色発光素子の極性を間違えることが抑制される。
【００１５】
その白色発光素子が実装される基板は具体的にはフレキシブル基板である。
【００１６】
基板がフレキシブル基板であることで湾曲が容易になる。
【００１７】
また、そのような基板を支持する支持体は、以下のような第１の支持本体部と１対の第１の側部と第２の支持本体部と１対の第２の側部とを有していることが好ましい。第１の支持本体部は、基板における第１の端部に沿って延在し第１の端部を支持する。１対の第１の側部は、第１の支持本体部におけるそれぞれの端部から第１の支持本体部が延在する方向と略直交する方向に延在して互いに対向している。第２の支持本体部は、基板における第２の端部に沿って延在し第２の端部を支持する。１対の第２の側部は互いに対向して、第２の支持本体部におけるそれぞれの端部から第２の支持本体部が延在する方向と略直交する方向に延在して１対の第１の側部とそれぞれと連結される。その第１の側部と第２の側部とは、第１の側部と第２の側部とのなす角度を変えられるように回動可能に連結されている。
【００１８】
これにより、照明装置として、基板と支持体との簡単な構造で照射する範囲を容易に設定することができ、しかも、より広い範囲にわたって照射することができる。
【００１９】
本発明に係る照明装置の製造方法は以下の工程を備えている。
【００２０】
フレキシブル基板の主表面に複数の白色発光素子をそれぞれ実装する。フレキシブル基板の互いに対向する端部の一方の端部を支持する第１の支持本体部、第１の支持本体部におけるそれぞれの端部から第１の支持本体部が延在する方向と略直交する方向に延在して、互いに対向する１対の第１の側部、基板における他方の端部を支持する第２の支持本体部および第２の支持本体部におけるそれぞれの端部から第２の支持本体部が延在する方向と略直交する方向に延在して１対の第１の側部とそれぞれ回動可能に連結され互いに対向している１対の第２の側部を有する支持体を準備する。白色発光素子が実装された側が凸状となるようにフレキシブル基板を湾曲させて、フレキシブル基板の一方の端部を第１の支持本体部に取り付け、フレキシブル基板の他方の端部を第２の支持本体部に取り付ける。
【００２１】
この製造方法によれば、第１の側部と第２の側部とにより互いに回動可能に連結された第１の支持本体部と第２の支持本体部を有する支持体１を適用することによって、第１の側部と第２の側部との開き角度を任意に設定することができる。これにより、フレキシブル基板の湾曲の程度の自由度を高めることができて、白色発光素子の照射範囲を所望の範囲に容易に設定することができる。
【００２２】
具体的に、白色発光素子を実装する実装工程では、複数の白色発光素子のそれぞれはフレキシブル基板の主表面に対して略垂直に実装されることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施例に係る照明装置について、その製造方法を交えながら説明する。この照明装置では、発光素子として複数の白色ＬＥＤを所定のフレキシブル基板に実装し、そのフレキシブル基板を湾曲させることによって製造される。
【００２４】
まず、図１に示すように、複数の白色ＬＥＤを実装するためのフレキシブル基板１が用意される。フレキシブル基板１における白色ＬＥＤが実装される側の面には、白色ＬＥＤによって発せられた白色光を反射するための反射層３が形成されている。フレキシブル基板１としては、たとえば超薄型ガラス・エポキシ基板を用いることができる。
【００２５】
反射層３は、たとえばニッケル、アルミニウム、銀などの鏡面反射させることができる金属をメッキまたは蒸着することによって形成されるが、白色ＬＥＤが実装される部分では白色ＬＥＤが電気的に短絡しないように反射層３は形成されない。この反射層３においては、図２に示すように、白色ＬＥＤの２つのリードの極性を間違わないように、フレキシブル基板１に設けられた１対の白色ＬＥＤ実装穴２ａ，２ｂのうちの一方の実装穴２ａの側に目印３ａが設けられている。
【００２６】
一方、図３に示すように、フレキシブル基板１における白色ＬＥＤが実装される側の面とは反対側の面には、チップ抵抗５が実装されるチップ抵抗実装パターン５５が形成されているとともに、実装される白色ＬＥＤおよびチップ抵抗を電源ラインと接続するための所定の配線パターン２１が形成されている。その電源ラインとして、正極電源ライン２４と負極電源ライン２５がフレキシブル基板１の長辺側の端部のそれぞれに沿って形成されている。
【００２７】
このフレキシブル基板１では、この場合、短辺に沿って６個の白色ＬＥＤが実装され、長辺に沿って１７個の白色ＬＥＤが実装されることになるが、この個数に限定されるものではない。次に、白色ＬＥＤとチップ抵抗の接続について説明する。まず、図３および図４に示すように、正極電源ライン２４から負極電源ライン２５に向かって短辺に沿って実装される第１の白色ＬＥＤ４４ａから第６の白色ＬＥＤ４４ｆとチップ抵抗５５ａ，５５ｂを含む１つの組を考える。
【００２８】
これら６個の白色ＬＥＤ４４ａ〜４４ｆのうち、３つの白色ＬＥＤ４４ａ，４４ｃ，４４ｅとチップ抵抗５５ａとが直列に接続（第１のユニット）され、他の３つの白色ＬＥＤ４４ｂ，４４ｄ，４４ｆとチップ抵抗５５ｂとが直列に接続（第２のユニット）される。第１のユニットでは、チップ抵抗５５ａ側が正極電源ライン２４に、白色ＬＥＤ４４ｅ側が負極電源ライン２５にそれぞれ接続される。第２のユニットでは、白色ＬＥＤ４４ｂ側が正極電源ライン２４に、チップ抵抗５５ｂ側が負極電源ライン２５にそれぞれ接続される。
【００２９】
このように、１つの組は第１のユニットと第２のユニットとを有し、それぞれのユニットにおいて正極電源ライン２４と負極電源ライン２５との間に３個の白色ＬＥＤが直列に接続される。発光素子として白色ＬＥＤを使用することで、赤色、緑色および青色をそれぞれ発色するＬＥＤを使用する場合と比べて、各色のＬＥＤの電流を個々に制御する必要がなく電流の制御が比較的容易になる。
【００３０】
白色ＬＥＤの場合、白色ＬＥＤ１個あたりの順方向降下電圧が３．４Ｖ〜３．６Ｖであることを考慮すると、正極電源ライン２４と負極電源ライン２５との間の電圧（電位差）はＤＣ約１２Ｖ程度が望ましい。このフレキシブル基板１では、このような組を、長辺に沿って１７組備えることになる。
【００３１】
次に、白色ＬＥＤの実装について具体的に説明する。図５および図６に示すように、上述したフレキシブル基板１に設けられたＬＥＤ実装穴２ａ，２ｂに対して、白色ＬＥＤ４のリード４ａを目印３ａに合わせてＬＥＤ実装穴２ａに挿通し、リード４ｂを実装穴２ｂに挿通する。
【００３２】
挿通されたリード４ａ，４ｂを配線パターン２１にはんだ付け２３により接合して、余分なリード４ａ，４ｂを取り除く。また、チップ抵抗５をチップ抵抗実装パターン５５にはんだ付け２３により接合する。このようにして、図７に示すように、フレキシブル基板１のそれぞれの面に対して、複数の白色ＬＥＤ４と複数のチップ抵抗５がそれぞれ実装される。
【００３３】
次に、図８に示すように、用意された所定の枠１１に、白色ＬＥＤ４等を実装したフレキシブル基板１を取り付ける。枠１１は、それぞれ略コの字型をした一方枠１１ａと他方枠１１ｂを有して構成される。一方枠１１ａは、フレキシブル基板１の対向する２つの長辺側端部うちの一方の長辺側端部を支持する第１の支持本体部５１ａと、その第１の支持本体部５１ａのそれぞれの端部から第１の支持本体部５１ａが延在する方向と略直交するように延在する第１の側部５２ａを備えている。
【００３４】
一方、他方枠１１ｂは、対向する長辺側端部のうちの他方の長辺側端部を支持する第２の支持本体部５１ｂと、その第２の支持本体部５１ｂのそれぞれの端部から第２の支持本体部５１ｂが延在する方向と略直交するように延在する第２の側部５２ｂを備えている。
【００３５】
第１の側部５２ａと第２の側部５２ｂの先端部（コの字型の先端部分）において、一方枠１１ａと他方枠１ｂは、一方枠１１ａと他方枠１ｂとの開き角度を任意に設定できるように、ボルト１２とナット１３により矢印４１に示すように互いに回動可能に支持されている。
【００３６】
一方枠１１ａおよび他方枠１１ｂのそれぞれにおける第１の支持本体部５１ａと第２の支持本体部５１ｂでは、さまざまに湾曲した状態でフレキシブル基板１を取り付けるための所定の取り付け長穴１５と、絶縁スペーサ１６が設けられている。
【００３７】
まず、最初はボルト１２とナット１３を緩く留めておき、一方枠１１ａと他方枠１１ｂとが回動可能な状態としておく。この状態でフレキシブル基板１の一方の長辺側端部をボルト１４、押え具１７を用いて一方枠１１ａへ取り付け、他方の長辺側端部をボルト１４、押え具１７を用いて他方枠１１ｂへ取り付ける。このとき、フレキシブル基板１と一方枠１１ａおよび他方枠１１ｂとが電気的に短絡しないように、絶縁スペーサ１６を介在させる。
【００３８】
次に、一方枠１１ａと他方枠１１ｂとの開き角度が所望の角度になるように一方枠１１ａと他方枠１１ｂとを「く」の字に曲げ、さらに、フレキシブル基板１の湾曲形状が所望の形状になるように角度を調節する。所望の角度に調整した後に、ボルト２２およびナット２３を締結して一方枠１１ａと他方枠１１ｂとが互いに回動しないように固定する。このようにして、白色ＬＥＤ４を実装した側が凸状になるようにフレキシブル基板１を湾曲させた照明本体１０が完成する。
【００３９】
次に、図９に示すように、完成した照明本体１０を、街路灯支柱３１の所定の位置に取り付ける。取り付けられた照明本体１０に対してこれを覆うように灯具カバー３３を装着する。照明本体１０へは、街路灯支柱３１に取り付けられた太陽電池モジュール３２と蓄電池３４によって必要な電力が供給される。このようにして、白色ＬＥＤ４を適用した照明装置が完成する。
【００４０】
上述した照明装置では、白色ＬＥＤ４を実装する基板としてフレキシブル基板１を用いることで、白色ＬＥＤ４を実装した側が凸となるようにフレキシブル基板１を湾曲させることができる。そして、そのフレキシブル基板１とともにフレキシブル基板１を支持する支持体として、上述した互いに回動可能な一方枠１１ａと他方枠１１ｂを備えた枠１１を用いることで、照明装置として、より簡単な構造で照射する範囲を容易に設定することができ、しかも、白色ＬＥＤ４から発せられる光をより広い範囲にわたって照射することができる。さらには、このようなフレキシブル基板１や枠１１を共通の部品として、照射範囲の異なる他の照明装置についても幅広く適用することもできる。
【００４１】
また、フレキシブル基板１において白色ＬＥＤ４を実装した面に反射層３を形成していることによって、白色ＬＥＤ４から発せられる光のうちフレキシブル基板の１側に進む光をその反射層３によって反射させることができて、白色ＬＥＤ４より発せられる光を有効に照明に利用することができる。
【００４２】
さらに、その反射層３は白色ＬＥＤ４の光を鏡面反射させるので、反射光に伴う干渉光が抑制されて、干渉光に伴う照明の色の変化を防止することができる。
【００４３】
また、その反射層３を金属をメッキまたは蒸着により形成することによって、反射層３としてこれを比較的薄くすることができ、フレキシブル基板１の可撓性も維持することができる。
【００４４】
そのような可撓性を有するフレキシブル基板１に白色ＬＥＤ４を実装する際には、白色ＬＥＤ４はフレキシブル基板１がフラットな状態のもとで実装されることになる。これにより、特殊な技術を必要とせずに比較的簡単に白色ＬＥＤ４をフレキシブル基板１にはんだ付けすることができる。
【００４５】
さらに、そのようなフレキシブル基板１を支持する支持体として、互いに回動可能に連結された一方枠１１ａと他方枠１１ｂを備えた枠１１を適用することによって、一方枠１１ａと他方枠１１ｂとの開き角度を任意に設定することができる。これにより、フレキシブル基板１の湾曲の程度の自由度を高めることができて、白色ＬＥＤ４の照射範囲を所望の範囲に容易に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例に係る照明装置に用いられるフレキシブル基板の一方側の平面図である。
【図２】同実施例において、図１に示すフレキシブル基板の部分拡大平面図である。
【図３】同実施例において、図１に示すフレキシブル基板の他方側の平面図である。
【図４】同実施例において、照明装置の電気回路図である。
【図５】同実施例において、白色ＬＥＤのフレキシブル基板への実装方法を示す部分斜視図である。
【図６】同実施例において、フレキシブル基板へ実装された白色ＬＥＤとチップ抵抗を示す部分拡大断面図である。
【図７】同実施例において、白色ＬＥＤとチップ抵抗を実装したフレキシブル基板を示す側面図である。
【図８】同実施例において、照明本体の組立てを説明するための分解斜視図である。
【図９】同実施例において、照明本体を用いた照明装置の組立てを説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  フレキシブル基板、２ａ，２ｂ  ＬＥＤ実装穴、２ｃ  フレキシブル基板取付け穴、３  反射層、４，４４ａ〜４４ｆ  白色ＬＥＤ、４ａ，４ｂ  リード、５  チップ抵抗、１０  照明本体、１１  枠、１１ａ  一方枠、５１ａ  第１の支持本体部、５２ａ  第１の側部、１１ｂ  他方枠、５１ｂ  第２の支持本体部、５２ｂ  第２の側部、１２，１４  ボルト、１３  ナット、１５  取付け長穴、１６  絶縁スペーサ、１７  押え具、２１  配線パターン、２２  チップ抵抗実装パターン、２３  はんだ、２４  正極電源ライン、２５  負極電源ライン、３１  街路灯支柱、３２  太陽電池モジュール、３３  灯具カバー、３４  蓄電池。
【図１】
2005166426.tif 000003
【図２】
2005166426.tif 000004
【図３】
2005166426.tif 000005
【図４】
2005166426.tif 000006
【図５】
2005166426.tif 000007
【図６】
2005166426.tif 000008
【図７】
2005166426.tif 000009
【図８】
2005166426.tif 000010
【図９】
2005166426.tif 000011