JP5750297B2 - 基板組立体および照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ電球や直管型ＬＥＤ照明器具（ＬＥＤ蛍光灯）などの照明装置に用いられる複数のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）からなる基板組立体と、この基板組立体を備えた照明装置とに関するものである。

近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）が照明装置の光源として用いられるようになってきている。この発光ダイオードは、白熱電球などに比べて長寿命で発熱が少ないため、複数（２個以上）連結して使用することが可能である。その一例として、複数の発光ダイオードを薄板状の導体で連結して帯状の光源連結体（ＬＥＤモジュール）を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２００２／０８９２２２号パンフレット

しかしながら、一般に発光ダイオードは照射する光の指向性が強くて配光角が狭いため、広範囲を照明しなければならない照明装置においては、複数の発光ダイオードを互いに異なる方向に向けて配置する必要がある。例えば、電球のように、周方向３６０°にわたって均一に光を発するような照明装置では、複数の発光ダイオードを周方向および軸線方向に分散配置する必要がある。したがって、照明装置を製造する際に煩雑な製造工程を必要とし、照明装置の製造コストが高騰するという不都合があった。

そこで、こうした不都合を解消すべく、例えば、図１０に示すように、円錐台形状のフレキシブルプリント基板６の天面部９および側面部１０に発光ダイオード（図示せず）を取り付けることが考えられる。ところが、これでは、フレキシブルプリント基板６を平面に展開したときの形状が複雑になるため、図１１に示すように、これを材料シート１２内にレイアウトすると、個取り数が少なく（図１１では、３個しか取れない）、材料の歩留りが悪化する。したがって、あまり製造コストの削減につながらない。

本発明は、このような事情に鑑み、広範囲を照明することができ、かつ製造コストを削減することが可能な照明装置と、このような照明装置に組み込んで用いるに好適な基板組立体とを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明者は、単純な形状のフレキシブルプリント基板を立体的に組み合わせて基板組立体を構成するとともに、この基板組立体に光源として発光ダイオードを取り付けて照明装置を構成することに着目し、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載の発明は、発光ダイオードが取り付けられた照明装置に用いられる複数のフレキシブルプリント基板からなる基板組立体であって、前記各フレキシブルプリント基板はそれぞれ、平板状の基体を有し、この基体の両端部にそれぞれ前記照明装置の給電部との接続部が設けられ、前記基体の中間部が複数箇所で折り曲げられて平面状の天面部および平面状の側面部が形成され、これらのフレキシブルプリント基板は、ほぼ同一の形状を呈しているとともに、その天面部が交差して上下に重なるように立体的に組み合わされ、前記フレキシブルプリント基板の前記側面部には、側縁部に沿ってリブが形成されている基板組立体としたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記各フレキシブルプリント基板はそれぞれ、引張強度が４００ＭＰａ以上で厚さが７０μｍ以上の銅箔からなる放熱層を有することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、前記複数のフレキシブルプリント基板のうち、最上位に位置するフレキシブルプリント基板は、前記天面部および前記側面部にそれぞれ、前記発光ダイオードが取り付けられる発光ダイオード取付部が設けられ、それ以外のフレキシブルプリント基板は、前記側面部に、前記発光ダイオードが取り付けられる発光ダイオード取付部が設けられていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の構成に加え、前記複数のフレキシブルプリント基板の前記発光ダイオード取付部は、前記発光ダイオードが取り付けられたときに、これらの発光ダイオードの照射領域が周縁部において互いに重なるように設定されていることを特徴とする。

さらに、請求項５に記載の発明は、照明装置本体に請求項１乃至４のいずれかに記載の前記基板組立体が配設され、この基板組立体に前記発光ダイオードが取り付けられている照明装置としたことを特徴とする。

本発明に係る基板組立体および照明装置によれば、複数の発光ダイオード取付部が互いに異なる方向に向くように構成することができるため、複数の発光ダイオードによって広範囲を照明することが可能となる。しかも、フレキシブルプリント基板を平面に展開したときの形状が単純になるため、材料の歩留りを向上させ、基板組立体および照明装置の製造コストを削減することができる。

参考例１に係る発光ダイオードランプを示す斜視図である。 参考例１に係るフレキシブルプリント基板に発光ダイオードが実装された状態を示す断面図である。 参考例１に係る基板組立体の斜視図である。 図３に示すフレキシブルプリント基板を材料シート内にレイアウトした状態を示す平面図である。 図１に示す発光ダイオードランプの照射領域を示す模式図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。 参考例２に係る基板組立体の斜視図である。 参考例３に係る基板組立体の斜視図である。 参考例４に係る基板組立体を示す図であって、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はフレキシブルプリント基板の展開図である。 本発明の実施の形態１に係るフレキシブルプリント基板を示す図であって、（ａ）はその展開図、（ｂ）はこのフレキシブルプリント基板にリブが形成された状態を示す平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ’線による拡大断面図である。 円錐台形状のフレキシブルプリント基板を例示する斜視図である。 図１０に示すフレキシブルプリント基板を材料シート内にレイアウトした状態を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
［参考例１］

図１乃至図４には、参考例１を示す。この参考例１では、照明装置の一例として発光ダイオードランプ１を用い、照明装置本体の一例としてランプ本体２を用いている。

発光ダイオードランプ１は、図１に示すように、ランプ本体２を有しており、ランプ本体２の下部にはソケット螺合部２ａが形成されている。ランプ本体２の上側には、基板組立体３が配設されているとともに、無色透明なガラス製または合成樹脂（プラスチック）製のカバー４が基板組立体３を覆うように取り付けられている。基板組立体３には５個の発光ダイオード５が、互いに異なる方向を照射しうるように、かつ、各発光ダイオード５の照射角に応じて、これらの発光ダイオード５の照射領域が周縁部において互いに重なるように取り付けられている。

すなわち、基板組立体３は、図３に示すように、２枚のフレキシブルプリント基板６から構成されており、これらのフレキシブルプリント基板６は、同一のコの字形の形状を呈している。

各フレキシブルプリント基板６はそれぞれ、図３および図４に示すように、平面に展開したときに長方形（つまり、単純な形状）の平板状になる基体７を有している。この基体７は、両端部にそれぞれ接続部８が設けられているとともに、中間部が２箇所の折曲線Ｌ１、Ｌ２で直角に折り曲げられて天面部９および２つの側面部１０が形成されている。なお、２つの接続部８は、ランプ本体２に格納された給電部（図示せず）に接続可能となっている。

そして、これら２枚のフレキシブルプリント基板６は、図１および図３に示すように、その天面部９が直角に交差して上下に重なるように立体的に組み合わされて基板組立体３を構成している。ここで、上側に位置するフレキシブルプリント基板６は、天面部９および２つの側面部１０にそれぞれ発光ダイオード取付部１１が所定位置に１つずつ設けられており、各発光ダイオード取付部１１にはそれぞれ発光ダイオード５が実装されている。また、下側に位置するフレキシブルプリント基板６は、２つの側面部１０にそれぞれ発光ダイオード取付部１１が所定位置に１つずつ設けられており、各発光ダイオード取付部１１にはそれぞれ発光ダイオード５が実装されている。

そのため、基板組立体３上の５個の発光ダイオード５は、図５に示すように、互いに異なる方向を照射するとともに、照射領域が周縁部において互いに重なることになる。

ここで、フレキシブルプリント基板６としては、その曲げ形状（コの字形）を維持できるものであれば、どのようなものでも使用可能である。曲げ形状を維持する性能に優れるフレキシブルプリント基板６としては、例えば、図２に示すように、引張強度が４００ＭＰａ以上で厚さが７０μｍ以上の銅箔からなる放熱層６ａの上側に、熱伝導性接着材層６ｂ、ポリイミドフィルムからなる絶縁層６ｃ、引張強度が２５０ＭＰａ以下で厚さが５０μｍ以下の銅箔からなる配線層６ｄが順に積層され、さらに、発光ダイオード５が実装されるランド部６ｇを除いて配線層６ｄの上側がレジスト６ｈで被覆保護されたものを挙げることができる。なお、フレキシブルプリント基板６の製造工程で加熱処理が施される場合は、その加熱処理によって銅箔の引張強度が変化する可能性があるが、ここで言う「引張強度」とは、フレキシブルプリント基板６の完成状態（加熱処理を施す場合は、その熱履歴を受けた後の状態）における引張強度を指すものとする。

このように、発光ダイオードランプ１は、複数の発光ダイオード５が互いに異なる方向を照射しうるように基板組立体３の各フレキシブルプリント基板６のランド部６ｇに取り付けられているため、広範囲を照明することができる。また、複数の発光ダイオード５の照射領域が周縁部において互いに重なるように取り付けられているため、死角の発生を未然に防ぐことができる。

さらに、各フレキシブルプリント基板６は、これを平面に展開したときの形状が単純な長方形になるため、図４に示すように、これを材料シート１２内にレイアウトすると、個取り数が多く（図４では、１２個も取れる）、材料の歩留りが向上する。しかも、２枚のフレキシブルプリント基板６は、上述したとおり、同一の形状（コの字形）を呈しており、平面に展開しても同一の形状（長方形）となるため、両者を区別する必要がない。したがって、フレキシブルプリント基板６、ひいては発光ダイオードランプ１の製造コストを削減することが可能となる。

その上、フレキシブルプリント基板６として、厚さが７０μｍ以上の銅箔からなる放熱層６ａを有するものを用いれば、発光ダイオード５で発生した熱を十分に放熱することができる。

また、フレキシブルプリント基板６として、引張強度が４００ＭＰａ以上の銅箔からなる放熱層６ａを有するものを用いれば、フレキシブルプリント基板６の製造工程等において、放熱層６ａとしての銅箔が凹凸変形（塑性変形）しにくく、よってフレキシブルプリント基板６の平面性を安価に維持することができる。すなわち、厚い銅箔を放熱層６ａとして採用しても、この銅箔が柔らかければ、容易に凹凸変形が生じて平面性が損なわれてしまう。したがって、発光ダイオード５を実装するときに不良が発生しないように、矯正治具を用いて放熱層６ａを平坦化する必要がある。しかし、引張強度が４００ＭＰａ以上の高弾性の銅箔を放熱層６ａとして採用することで、放熱層６ａに凹凸変形が生じなくなり、放熱層６ａの平坦化が不要となるため、フレキシブルプリント基板６の製造コストを削減することが可能となる。さらに、フレキシブルプリント基板６がコの字形に曲げられた後においても、放熱層６ａがコの字形を維持する骨格となりうるため、このフレキシブルプリント基板６に回路素子（図示せず）を実装する際に、その取付位置および取付姿勢を安定させることができる。
［参考例２］

図６には、参考例２を示す。

この参考例２では、図６に示すように、基板組立体３を構成するフレキシブルプリント基板６の枚数を３枚とし、これらのフレキシブルプリント基板６の天面部９を６０°ずつずらして交差させた。なお、３枚のフレキシブルプリント基板６のうち、最上位に位置するフレキシブルプリント基板６は、天面部９および２つの側面部１０にそれぞれ発光ダイオード取付部１１が所定位置に１つずつ設けられており、それ以外の２枚のフレキシブルプリント基板６は、２つの側面部１０にそれぞれ発光ダイオード取付部１１が所定位置に１つずつ設けられている。その他の構成については、上述した参考例１と同じ構成を有している。なお、参考例１と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。

したがって、この参考例２では、上述した参考例１と同じ作用効果を奏する。これに加えて、参考例２では、３枚のフレキシブルプリント基板６の天面部９が６０°ずつずらして交差しているので、２枚のフレキシブルプリント基板６の天面部９が直角に交差している参考例１に比べて、周囲に対して一層均等に照光することが可能となる。また、参考例２では、参考例１に比べて、発光ダイオード５の取付個数が増える分だけ光量を増やすことができる。
［参考例３］

図７には、参考例３を示す。

この参考例３では、図７に示すように、フレキシブルプリント基板６の幅を広げ、天面部９に対する側面部１０の折り曲げ角度を約１２０°とした。その他の構成については、上述した参考例１と同じ構成を有している。なお、参考例１と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。

したがって、この参考例３では、上述した参考例１と同じ作用効果を奏する。これに加えて、参考例３では、各フレキシブルプリント基板６の側面部１０がすべて斜め上方に向くように傾斜しているため、参考例１に比べて、上方を一層良好に照らすことができる。
［参考例４］

図８には、参考例４を示す。

この参考例４では、図８に示すように、フレキシブルプリント基板６の側面部１０の形状を台形にした。その他の構成については、上述した参考例３と同じ構成を有している。なお、参考例３と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。

したがって、この参考例４では、上述した参考例３と同じ作用効果を奏する。これに加えて、参考例４では、図８（ｂ）に示すように、各フレキシブルプリント基板６において、側面部１０が天面部９から接続部８に向かって幅が広がっているので、発光ダイオード５で発生する熱を効率よくランプ本体２に伝えることにより、発光ダイオード５の熱劣化を抑止することができる。また、参考例４では、各フレキシブルプリント基板６の天面部９に対する側面部１０の折り曲げ角度を約１２０°としつつ、２つのフレキシブルプリント基板６の側面部１０間の隙間をゼロにすることができる。そのため、基板組立体３内に塵埃が入り込むことなく、上方を一層良好に照らすことが可能となる。
［発明の実施の形態１］

図９には、本発明の実施の形態１を示す。

この実施の形態１では、図９に示すように、フレキシブルプリント基板６の側面部１０に、その側縁部１０ａに沿ってリブ１３を形成した。その他の構成については、上述した参考例１と同じ構成を有している。なお、参考例１と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。

したがって、この実施の形態１では、上述した参考例１と同じ作用効果を奏する。これに加えて、実施の形態１では、フレキシブルプリント基板６の側面部１０がリブ１３によって補強されるため、フレキシブルプリント基板６の耐久性を高めることが可能となる。

なお、上述した参考例１〜４および実施の形態１では、フレキシブルプリント基板６の天面部９や側面部１０に発光ダイオード５が１個ずつ取り付けられた場合について説明した。しかし、天面部９や側面部１０に取り付けられる発光ダイオード５の個数は、１個ずつに限るわけではない。

また、上述した参考例１〜４および実施の形態１では、基体７の中間部が２箇所で折り曲げられたフレキシブルプリント基板６を有する発光ダイオードランプ１について説明した。しかし、フレキシブルプリント基板６に天面部９および側面部１０が形成される限り、基体７の中間部を３箇所以上で折り曲げるようにしても構わない。

さらに、上述した参考例１、３、４および実施の形態１では、２枚のフレキシブルプリント基板６から基板組立体３を構成する場合について説明するとともに、上述した参考例２では、３枚のフレキシブルプリント基板６から基板組立体３を構成する場合について説明した。しかし、基板組立体３を構成するフレキシブルプリント基板６の枚数は、２枚、３枚に限るわけではなく、４枚以上とすることもできる。

さらにまた、上述した参考例１〜４および実施の形態１では、照明装置として発光ダイオードランプ１を採用した場合について説明した。しかし、発光ダイオードランプ１以外の照明装置に本発明を同様に適用することも可能である。

本発明は、光源として発光ダイオードを用いるものである限り、電球、蛍光灯のような直管型照明器具、シーリングライト、ランタン、植物育成用ライト、冷蔵・冷凍庫内の照明機器、携帯用の懐中電灯、自転車用の前照灯、自動車用の室内灯・車幅灯・方向指示灯・駐車灯など各種のライト、誘導灯、非常灯、警告灯、歯科治療用ライト、灯籠、提灯、水槽用ランプその他の照明装置に広く適用することができる。

１……発光ダイオードランプ（照明装置）
２……ランプ本体（照明装置本体）
３……基板組立体
５……発光ダイオード
６……フレキシブルプリント基板
６ａ……放熱層
７……基体
８……接続部
９……天面部
１０……側面部
１０ａ……側縁部
１１……発光ダイオード取付部
１３……リブ

Claims (5)

1. 発光ダイオードが取り付けられた照明装置に用いられる複数のフレキシブルプリント基板からなる基板組立体であって、
   前記各フレキシブルプリント基板はそれぞれ、平板状の基体を有し、この基体の両端部にそれぞれ前記照明装置の給電部との接続部が設けられ、前記基体の中間部が複数箇所で折り曲げられて平面状の天面部および平面状の側面部が形成され、
   これらのフレキシブルプリント基板は、ほぼ同一の形状を呈しているとともに、その天面部が交差して上下に重なるように立体的に組み合わされ、
   前記フレキシブルプリント基板の前記側面部には、側縁部に沿ってリブが形成されていることを特徴とする基板組立体。
2. 前記各フレキシブルプリント基板はそれぞれ、引張強度が４００ＭＰａ以上で厚さが７０μｍ以上の銅箔からなる放熱層を有することを特徴とする請求項１に記載の基板組立体。
3. 前記複数のフレキシブルプリント基板のうち、最上位に位置するフレキシブルプリント基板は、前記天面部および前記側面部にそれぞれ、前記発光ダイオードが取り付けられる発光ダイオード取付部が設けられ、それ以外のフレキシブルプリント基板は、前記側面部に、前記発光ダイオードが取り付けられる発光ダイオード取付部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板組立体。
4. 前記複数のフレキシブルプリント基板の前記発光ダイオード取付部は、前記発光ダイオードが取り付けられたときに、これらの発光ダイオードの照射領域が周縁部において互いに重なるように設定されていることを特徴とする請求項３に記載の基板組立体。
5. 照明装置本体に請求項１乃至４のいずれかに記載の前記基板組立体が配設され、この基板組立体に前記発光ダイオードが取り付けられていることを特徴とする照明装置。