(57)【要約】【課題】材料の選択性及び生産性に優れた広配向性照明装置を提供することにある。【解決手段】アルミニウム、銅、ガラスエポキシ樹脂、ポリエステル等の一枚の板材を渦巻き状に打ち抜いて又は切り抜いて得られ、当該渦の中心付近を上方に変位させて竹の子ばね状に形成された基板２と、前記基板２の上面に巻き方向に並べて実装された複数の発光ダイオード等の発光素子３、・・・・・・３とを備え、発光素子３、・・・・・・３は例えば基板２上の配線を介して直列又は並列に接続されていることを特徴とする。【選択図】図１
2012164518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一枚の板材を渦巻き状に打ち抜いて又は切り抜いて得られ、当該渦の中心付近を上方に変位させて竹の子ばね状に形成された基板と、
前記基板の上面に巻き方向に並べて実装された複数の発光素子と
を備えることを特徴とする広配向性照明装置。
【請求項２】
前記渦が四角渦である請求項１に記載の広配向性照明装置。
【請求項３】
更に、上面が前記基板の下面に倣って形成され、当該下面を支持する本体を備える請求項１又は２に記載の広配向性照明装置。
【請求項４】
前記本体は、中実の錐体状をなす請求項３に記載の広配向性照明装置。
【請求項５】
前記本体が、前記基板と同等の又はそれより高い熱伝導率の材料からなる請求項３又は４に記載の広配向性照明装置。
【請求項６】
前記本体の前記基板より露出する表面が、前記発光素子から放射される光に対して５０％以上の反射率を有している請求項３〜５のいずれかに記載の広配向性照明装置。
【請求項７】
前記基板の上面及び／又は下面が、前記発光素子から放射される光に対して５０％以上の反射率を有している請求項１〜６のいずれかに記載の広配向性照明装置。
【請求項８】
一枚の板材を渦巻き状に打ち抜くか又は切り抜くことにより、渦巻き状の基板を得る工程と、
前記基板の上面に巻き方向に並べて複数の発光素子を実装する工程と、
前記基板の渦の中心付近を上方に変位させることにより、前記基板を竹の子ばね状に変形させる工程と
を備えることを特徴とする広配向性照明装置を製造する方法。
【請求項９】
前記板材を打ち抜くか又は切り抜くにあたり、平面視で互いに相補し合う２つの渦巻きパターンを形成し、第１のパターンに沿って打ち抜くか又は切り抜くことにより、第１のパターンに対応する渦巻き状の基板を得ると同時に第２のパターンに対応する渦巻き状の基板を得る請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、広配向性照明装置とその製造方法に関し、とくに生産性に優れた広配向性照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光素子（ＬＥＤ）を用いた照明装置が、熱電球や蛍光灯に比べて長寿命で且つ電力消費量も少ないことから、その普及が望まれている。ところで発光素子は、その高い指向性により、正面の照度は高いが、中心から外れるにつれて急激に照度が低下してしまうため、広範囲を照らす装置としては未だ実用性に乏しい。
【０００３】
そこで、複数個の発光素子を立体的に配置することにより、所望の配向特性を得る工夫が種々提案されている。例えば、特許文献１の段落００５３には、高さ方向に段差を有するタワー形状に射出成形して得られた基材と、基材の各段に搭載された発光素子とを備えた照明装置が提案されている。また、特許文献２では帯状の基板の一面に複数の発光素子を長寸方向に配置し、基板を螺旋状に巻き回した発光素子モジュールが提案されている。
【０００４】
一方、特許文献３には、複数個の発光素子を立体的に配置することを前提として、開口部を有するケースと、一方の面に発光素子が実装され他方の面が本体内面に対向するように配置されたフレキシブル基板とを備えた照明装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６３４１２号公報
【特許文献２】特開２００４−２５３３２８号公報
【特許文献３】特開２００２−１８４２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の装置は、基材を射出成形しなければならないので、射出成形可能な材料に限定されてしまい、放熱性及び高反射率の材料で設計することができず、実用的でない。且つ、LEDチップの実装を立体的に行わなくてはならず生産効率に劣る。また、特許文献２に記載の発光素子モジュールでは、光の大部分が径方向に発せられてしまい、正面（軸方向）に対する照度が著しく低い。
一方、特許文献３の照明装置は、広配向を念頭に置かず生産効率及び出力の向上を課題とするものである割に、フレキシブル基板の効率的な形成方法を開示していない。
それ故、この発明の課題は、材料の選択性及び生産性に優れた広配向性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】
【０００７】
その課題を解決するために、この発明の広配向性照明装置は、
一枚の板材を渦巻き状に打ち抜いて又は切り抜いて得られ、当該渦の中心付近を上方に変位させて竹の子ばね状に形成された基板と、
前記基板の上面に巻き方向に並べて実装された複数の発光素子と
を備えることを特徴とする。
【０００８】
この広配向性照明装置によれば、基板が打ち抜き又は切り抜きによって得られるので、銅板やアルミ板などの金属板、金属箔付きプラスチック板のように生産性、加工性に優れた材料を選択することができる。そして、複数の発光素子が竹の子ばね状に形成された基板の上面に巻き方向に並べて実装されているので、軸方向正面を中心とする広い角度範囲を照射することができる。
【０００９】
この広配向性照明装置を製造する適切な方法は、
一枚の板材を渦巻き状に打ち抜くか又は切り抜くことにより、渦巻き状の基板を得る工程と、
前記基板の上面に巻き方向に並べて複数の発光素子を実装する工程と、
前記基板の渦の中心付近を上方に変位させることにより、前記基板を竹の子ばね状に変形させる工程と
を備えることを特徴とする。
【００１０】
この方法によれば、一枚の板材を打ち抜くか又は切り抜くだけで、基板の原形が得られるので、短時間で基板を量産することができる。そして、発光素子を実装する段階では、基板は未だ平面性が保たれているので、複数の発光素子を自動機で容易に同時に実装することができる。
【００１１】
前記渦が四角渦であるときは、一枚の板材から基板を多数個取りするにあたり、板材の面方向に多数の渦を近接して並べて、基板材料のロス（マージン）を少なくすることができる。
【００１２】
この広配向性照明装置は、基板と発光素子に加えて更に、上面が前記基板の下面に倣って形成され、当該下面を支持する本体を好ましく備える。このように本体を備えることで、基板を一層薄いもしくは柔らかい材質で形成することが（ここは、「が」で良いと思います。「基板材質は限定されないけれど、本体を備える場合は、このようにできる」ということですので。）でき、基板材料の選択肢が増すとともに、本体を基板と同等の又はそれよりも高い熱伝導率の材料で形成することにより放熱性を向上させることもできる。従って、本体は通常、中実の錐体状をなすが、製造コストを重視するときは中空の錐体状をなし、絞り加工にて形成されたものであってよい。
【００１３】
前記本体の前記基板より露出する表面、例えば側面が、前記発光素子から放射される光に対して５０％以上の反射率を有しているとよい。また、前記基板の上面及び／又は下面が、前記発光素子から放射される光に対して５０％以上の反射率を有しているとよい。いずれも照射効率を高めるからである。
【００１４】
前記板材を打ち抜くか又は切り抜くにあたり、平面視で互いに相補し合う２つの渦巻きパターンを形成し、第１のパターンに沿って打ち抜くか又は切り抜くことにより、第１のパターンに対応する渦巻き状の基板を得ると同時に第２のパターンに対応する渦巻き状の基板を得るようにすると望ましい。
このようにするとますます基板素材のロスを少なくすることができる。しかも一つの基板における渦の隣り合うターン間が開くので、発光素子を実装して照明装置として組み立てて使用するとき、外側のターンに実装された発光素子から発せられる光線が内側のターンの基板で遮断される率が減り、照射効率を高めることもできる。
【発明の効果】
【００１５】
材料の選択性及び生産性に優れるので、高反射率又は高熱伝導率の材料を適所に用いた照射効率及び生産効率の良い広配向性照明装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１に係る広配向性照明装置を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は上記広配向性照明装置の平面図、（ｂ）は同じく正面図、（ｃ）は同じく底面図である。
【図３】上記広配向性照明装置を製造する方法の初期工程を示す平面図である。
【図４】同じく中間工程を示す平面図である。
【図５】実施形態２に係る広配向性照明装置を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は上記広配向性照明装置の平面図、（ｂ）は同じく正面図、（ｃ）は同じく底面図である。
【図７】上記広配向性照明装置の縦断面図である。
【図８】実施形態３に係る広配向性照明装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
−実施形態１−
この発明の第一の実施形態に係る広配向性照明装置を図面とともに説明する。図１は実施形態に係る広配向性照明装置を示す斜視図、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は正面図、図２（ｃ）は底面図である。
【００１８】
広配向性照明装置１は、基板２と多数個の発光素子３、３・・・３とを備える。基板２は、配線部を除いて表面が白色の絶縁樹脂で被覆されたアルミニウムや銅などの金属からなる板材を４ターンの四角渦巻き状に打ち抜いて得られ、当該渦の中心付近を上方に塑性変形させて竹の子ばね状に形成されたものである。基板２の上面にはフォトリソ技術にて配線パターンが形成されている。発光素子３は、発光ダイオードであって、基板２の上面に四隅部を除いて巻き方向等間隔に並べて実装され、基板２上の配線を介して直列又は並列に接続されている。そして、基板２の巻き方向両端２ａ・２ｂ、もしくはどちらか一方には図略の端子が設けられている。
【００１９】
広配向性照明装置１は、以下の方法で製造される。
図３に示すように発光素子を実装する部分を除いて表面及び裏面が白色の絶縁樹脂で被覆されたアルミニウム（又は銅）板４を準備する。そして、平面視で互いに相補し合う２つの渦巻きパターンｐ、ｑに対応する金型に板材４を固定し、第１のパターンｐに沿って打ち抜くことにより、図４に示すように第１のパターンｐに対応する渦巻き状の基板２を得ると同時に第２のパターンｑに対応する渦巻き状の基板２’を得る。
【００２０】
次に、基板２の上面に巻き方向に並べて発光素子３、３・・３を実装する。
最後に、基板２の渦の中心付近を上方に変位させることにより、基板２を竹の子ばね状に塑性変形させる。これにて広配向性照明装置１が完成する。別の仕様の広配向性照明装置のために、基板２’にも同様に発光素子３、３・・３を実装した後、基板２’を変形させる。
【００２１】
この広配向性照明装置１によれば、複数の発光素子３、３・・３が竹の子ばね状に形成された基板２の上面に巻き方向に並べて実装されているので、軸方向正面を中心とする広い角度範囲を照射することができる。また、基板２の上面が白色の絶縁樹脂で被覆されているので、発光素子３から発せられる光を５０％以上の高い効率で反射することができ、照射効率に優れる。更に、基板２裏面も白色の絶縁樹脂で被覆されていることにより、軸方向背面へも光を反射することができ、さらなる広配向性を実現する事ができる。
【００２２】
更に、基板２を形成すると同時に基板２のターン間にもう一つの基板２’が形成されるので、板材４のロスは少なくて済む。しかも一つの基板２（又は基板２’）における渦の隣り合うターン間が開いているので、発光素子３を実装して照明装置として組み立てて使用するとき、外側のターンに実装された発光素子３から発せられる光線が内側のターンの基板で遮断される率が低く、軸方向正面への照射効率が高い。
【００２３】
−実施形態２−
この発明の第二の実施形態に係る広配向性照明装置を図面とともに説明する。図５は実施形態に係る広配向性照明装置を示す斜視図、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は正面図、図６（ｃ）は底面図、図７は縦断面図である。
【００２４】
この実施形態の広配向性照明装置１１は、実施形態１で用いたものと同形同質の多数個の発光素子３、３・・・３と、同形の基板１２と本体５とを備える。ただし、発光素子３及び基板１２は、実施形態１で用いたものと異形異質のものであってもよい。基板１２は、表面が白色塗装された熱伝導率0.4W/mK以上のガラスエポキシ樹脂などからなる板を４ターンの四角渦巻き状に切り抜いて得られ、当該渦の中心付近を上方に変位させて竹の子ばね状に形成されたものである。基板１２の上面にはフォトリソ技術にて金属の配線パターンが形成されている。発光素子３は、発光ダイオードであって、基板１２の上面に四隅部を除いて巻き方向等間隔に並べて実装され、基板１２上の配線を介して直列又は並列に接続されている。そして、基板１２の巻き方向両端１２ａ・１２ｂ、もしくはどちらか一方には図略の端子が設けられている。
【００２５】
本体５は、ＡｌやＳＵＳ等のように基板１２と比べて熱伝導率が同等以上の材料からなり、上面が基板１２の下面に倣う中実の錐体状に形成され、基板１２の下面を支持する。本体５は、底面及び基板１２で覆われている面を除き、発光素子３から発せられる光に対して５０％以上の高効率で光を反射できるように鏡面加工されている。本体５には軸方向に貫通する１本ないし数本の孔（図示省略）が設けられ、基板１２の端子と外部端子とを接続する導線が通されている。
【００２６】
広配向性照明装置１１は、以下の方法で製造される。
配線パターンが形成され表面が白色塗装された前記ガラスエポキシ樹脂などからなる板を準備する。そして、平面視で互いに相補し合う２つの渦巻きパターンｐ、ｑを描き、第１のパターンｐに沿って切り抜くことにより、図４に示したものと同様に第１のパターンｐに対応する渦巻き状の基板１２を得ると同時に第２のパターンｑに対応する渦巻き状の基板１２’を得る。
【００２７】
別途、ＡｌやＳＵＳなどの金属を表面が中心に向かうほどに上方に変位するターバン状に成形され、底面を除く全面が鏡面仕上げされた本体５を準備する。
次に、基板１２の上面に巻き方向に並べて発光素子３、３・・３を実装する。
最後に、基板１２の下面を本体５の上面に沿うように貼り付けることにより、基板２を竹の子ばね状に変形させる。これにて広配向性照明装置１１が完成する。別の仕様の広配向性照明装置のために、図略の基板１２’にも同様に発光素子３、３・・３を実装した後、基板１２’を別の本体に貼り付ける。
【００２８】
この広配向性照明装置１１においても、複数の発光素子３、３・・３が竹の子ばね状に形成された基板１２の上面に巻き方向に並べて実装されているので、軸方向正面を中心とする広い角度範囲を照射することができる。しかも基板１２だけでなく本体による反射を利用して更に広配向性を得ることができる。そして、基板１２が高熱伝導率の本体５で支持されているので、放熱性を向上させて、発光素子３の寿命を延ばすことができる。
【００２９】
本体５は、樹脂からなっていてもよい。樹脂製とすることにより、金属製ほどの放熱性を期待することはできないが、装置全体の軽量化に資するうえ、加工しやすく成形コストを低減することができる。また、鏡面仕上げすることに代えて成膜・成箔・白色塗装等が施されることにより、高効率に反射できるようにしたものでもよい。鏡面仕上げほど高い反射率を得ることはできないが、本体５の材質の選択肢が増すうえ、製造コストを下げることもできる。また、製造コストを重視するときは本体５は中空の錐体状に形成されたものであってもよい。
【００３０】
−実施形態３−
この発明の第三の実施形態に係る広配向性照明装置を図面とともに説明する。図８は実施形態に係る広配向性照明装置を示す正面図である。
【００３１】
この実施形態の広配向性照明装置２１は、実施形態１で用いたものと同形同質の多数個の発光素子３、３・・・３と基板２２とを備える。ただし、発光素子３は、実施形態１で用いたものと異形異質のものであってもよい。基板２２は、ポリエステルからなる板を４ターンの四角渦巻き状に切り抜いた後に中心付近に吊り具６を取り付けて吊すことにより、当該渦の中心付近が上方に変位するように弾性変形して竹の子ばね状に形成されたものである。ポリエステルに代えてポリイミドであってもよい。いずれにしても実施形態２におけるガラスエポキシ樹脂よりも上方への変位量を大きくすることが可能である。
【００３２】
基板２２の上面にはフォトリソ技術にて金属の配線パターンが形成されている。電力供給等の必要な電気的接続は吊り具６を介してなされる。この広配向性照明装置２１においても、複数の発光素子３、３・・３が竹の子ばね状に形成された基板２２の上面に巻き方向に並べて実装されているので、軸方向正面を中心とする広い角度範囲を照射することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１，１１，２１  広配向性照明装置
２，１２，２２  基板
３  発光素子
４  板材
５  本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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