JP2006237500A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 配光特性に優れた発光装置を簡易な構成で提供する。また、汎用性に優れた発光装置を簡易な構成で提供する。
【解決手段】 ＬＥＤ実装部近傍に貫通孔が形成されたフレキシブル・フラットケーブルと、前記フレキシブル・フラットケーブルに実装されるＬＥＤ及び該ＬＥＤ保護用素子と、前記フレキシブル・フラットケーブルの前記ＬＥＤ実装部に取り付けられるケースであって、前記フレキシブル・フラットケーブルの前記貫通孔を利用して前記フレキシブル・フラットケーブルが固定されるとともに、前記ＬＥＤの光出射位置に光透過孔を有するケースと、を備える発光装置とする。
【選択図】 図２

Description

本発明はフラットケーブルを利用した発光装置に関する。

発光輝度の向上や製造コストの低減等を背景として、従来のバルブ（電球）に代えてＬＥＤを使用した発光装置（照明装置）が様々な分野で利用されつつある。例えば車両室内照明など、設置場所や供給電力に関して制約の大きい用途では、小型、省電力、更には発熱も少ないというＬＥＤの利点を有効に活用できることから、バルブからＬＥＤへの移行が確実に進むと考えられている。ＬＥＤを光源とした発光装置では一般に、ＬＥＤの実装基板として硬質な基板が利用されてきた。ところが、車両室内で使用する場合、設置場所となる天井やドアなどには曲面部が多いことから、硬質な基板を使用した発光装置では、このような設置面の状態に柔軟に対応することができない。つまり、取付位置、取付態様に関して大きな制約を受け、用途の幅の狭小化や取付時の作業性の低下などを招くことになる。
一方、フレキシブルなフラットケーブルを利用することで、様々な設置面の状態に対応することが可能な発光装置が提案されている（特許文献１を参照）。

特開２００４−１７９４８１号公報

ところで、例えば車両室内用のマップランプなど、照明エリアが限定される用途に使用される発光装置には、設置面の状態に柔軟に対応することに加えて、配光特性に優れた光を生成することが要求される。また、部品の共通化による製造コストの低減のため、様々な設置場所に適用でき、また車両デザインの変更にも柔軟に対応できるよう、汎用性に高い構成であることが望まれる。
そこで本発明は、配光特性に優れた発光装置を簡易な構成で提供することを目的の一つとする。また、汎用性に優れた発光装置を簡易な構成で提供することを目的の一つとする。一方、安定性ないし信頼性に優れた発光装置を提供することを更なる目的とする。

以上の目的の少なくとも一つを達成すべく、本発明は次の構成からなる。即ち、
ＬＥＤ実装部近傍に貫通孔が形成されたフレキシブル・フラットケーブルと、
前記フレキシブル・フラットケーブルに実装されるＬＥＤ及び該ＬＥＤ保護用素子と、
前記フレキシブル・フラットケーブルの前記ＬＥＤ実装部に取り付けられるケースであって、前記貫通孔を利用して前記フレキシブル・フラットケーブルが固定されるとともに、前記ＬＥＤの光出射位置に光透過孔を有するケースと、
を備える発光装置である。

以上の構成によれば、ＬＥＤが実装されたフラットケーブルが貫通孔を利用してケースに固定される。これによってフラットケーブルは、ケースに対して所定位置に固定される。その結果、ケースに対するＬＥＤの位置が固定され、ＬＥＤの光はケースの光透過孔を介して外部に放出されることになる。即ち、光透過孔によって配光制御された光が生成する。
このように本発明では簡易な構成によって良好な配光特性の光を得ることができる。また、貫通孔を利用することによってフラットケーブルをケースに強固且つ確実に固定できることから取付時及び使用時にフラットケーブルがケースから外れることを有効に防止でき、安定性ないし信頼性に優れた発光装置となる。

本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態を示す発光装置１の斜視図、図２は同分解斜視図、図３は発光装置１のＬＥＤ実装部１１を示す平面図である。
発光装置１は大別して、ＬＥＤ実装部１１が形成されたフレキシブル・フラットケーブル１０とケース（筐体）２０とから構成される。フラットケーブル１０はその延在方向に沿った二つの導線（導体部）１２、１３を備える。導線１２上にはＬＥＤ保護用の素子であるツェナーダイオード（定電圧ダイオード）３１と、ＬＥＤ３０に流れる電流を制限する抵抗３２が実装されている。具体的には、各素子の実装部直下の導線１２が打ち抜かれており、これによって形成された貫通孔３１ａ、３２ａを跨ぐような状態で各素子と当該導線１２とが接続されている。一方、ツェナーダイオード３１と抵抗３２との間の位置にＬＥＤ３０が実装されている。ＬＥＤ３０はＳＭＤ（表面実装型）タイプのＬＥＤであって、他の素子が接続された導線１２と、もう一つの導線１３に接続されている。尚、この実施形態では白色発光のＬＥＤを使用している。
一方、フラットケーブル１０の一端部１４において、かしめスリーブ３３を用いて導線１２と導線１３とが導通している。以上の構成によって図４に示す回路が形成される。

ＬＥＤ実装部１１の近傍において、フラットケーブル１０の一部が打ち抜かれている。これによって貫通孔１６が形成される。貫通孔１６は、フラットケーブル１０の幅方向で中央に、導線１２、１３に掛からない大きさで設けられている。
フラットケーブル１０の他端部１５では、導線１２、１３に末端処理が施されており（この例ではかしめ）、コネクタハウジング（図示せず）が取り付けられる。

ケース２０は光透過性樹脂製であり、その片面側の表面２１には、中央領域を除いて粗面加工（例えばシボ加工）が施されている。粗面加工が施されない中央領域が光透過孔２１ａ（主発光部）となる。尚、粗面加工を施すことによって、発光装置１を設置したときにケース２０の表面２１が露出する場合における意匠性の向上が図られる。
ケース２０は一端２２側が開口した略直方体、中空の部材であり、内側に一対のガイド溝２３を備える。このガイド溝２３を利用してフラットケーブル１０がケース２０内に収納される。ケース２０の片面側（上記の光透過孔２１ａが形成されない側）の壁面において開口部近傍には貫通孔２４が形成されている。この貫通孔２４はフラットケーブル１０の固定及び位置決めに利用される。

この実施形態では、フラットケーブル１０をケース２０に固定するための固定具４０が用いられる。固定具４０は、ケース２０の開口部側の外形に合わせて一部で屈曲した形状を有す。また、固定具４０の一端側には突起４１が備えられる。

フラットケーブル１０がケース２０に収納、固定されることによって発光装置１が構築される。まず、フラットケーブル１０の端部１４の両側部をそれぞれ、ケース２０のガイド溝２３に入れた後、ケース２０の奥に向かってフラットケーブル１０を押し込む。これによって、その両側部がガイド溝２３に沿った状態でフラットケーブル１０がケース２０内に収納される。フラットケーブル１０が完全に押し込まれた状態において、フラットケーブル１０に形成された貫通孔１６が、ケース２０に形成された貫通孔２４と重なる位置となるように、両貫通孔の位置関係を設計しておくことが好ましい。これによって、特に注意を払うことなく、両貫通孔の位置合わせを行うことができる。
次に、固定具４０を利用してフラットケーブル１０をケース２０に固定する。即ち、固定具４０の突起４１をまずケース２０の貫通孔２４に通し、続いてフラットケーブル１０の貫通孔１６に通す。尚、固定具４０の突起４１の先端に係止め用の爪を設けても良い。これによって突起４１が抜けるのを防止できる。
ケース２０に対して着脱可能に固定具４０を構成してもよい。かかる構成を採用すれば必要に応じて容易にケース２０からフラットケーブル１０をはずすことが可能となる。従って、ケース２０（又はフラットケーブル１０）の交換を自由に行える。また、ＬＥＤ実装部１１の保守、点検などにも好都合となる。

次に、発光装置１の動作について説明する。まず、フラットケーブル１０の導線１２、１３がコネクタを介して電源に接続されることによって所定の電力が供給されると抵抗３２、ＬＥＤ３０に電流が流れ、これによってＬＥＤ３０が点灯する。
以上のようにして生じたＬＥＤ光は、ケース２０の光透過孔２１ａが形成された壁面に内側より照射する。そして、ＬＥＤ光の中で主たる成分は光透過孔２１ａを通って外部に放射する。その他の光成分は光透過孔２１ａの周囲の壁面を通って前方へと取り出される。ここで、光透過孔２１ａを介する光は特に拡散作用を受けることなく外部に放射し、他方で光透過孔２１ａ以外の部分を介する光は外部に放射する際に拡散作用を受ける。その結果、光透過孔２１ａを介して放射する光による指向性の高い光（白色光）が得られるとともに、発光装置１の表面２１（光透過孔２１ａの周囲）が低輝度で拡散発光する。

以上の構成からなる発光装置１ではフラットケーブル１０に貫通孔１６を設け、これを利用してフラットケーブル１０をケース２０に固定することにしている。これによって簡易な構成ながらも十分な力でフラットケーブル１０を所定の位置に固定することができる。即ち、確実な固定及び位置決めが簡易な構成によって達成される。フラットケーブル１０をケース２０に対して確実に固定できることによって、発光装置１の取付時及び使用時にフラットケーブル１０がケース２０から外れることを有効に防止できる。その結果、安定性ないし信頼性に優れた発光装置となる。一方、位置決めが確実に行われることによって、ケース２０の光透過孔２１ａとＬＥＤ３０が所望の位置関係となる。従って、光透過孔２１ａによる期待通りの配光制御が行われ、配光特性に優れた光が生成する。

以上の実施形態では、フラットケーブル１０のケース２０への固定をフラットケーブル１０の貫通孔１６、ケース２０の貫通孔２４、及び固定具４０の突起４１を利用して行うことにしたが、固定方式はこれに限定されるものではない。例えば、ケース２０の所定位置に内側に向けた突起を設けることにし、当該突起をフラットケーブル１０の貫通孔１６に通すことによってフラットケーブル１０をケース２０に固定することにしてもよい。かかる構成では固定具４０を省略することができ、更なる構成の簡略化が達成される。

以上の実施形態では導線（導体部）が２本のフラットケーブルを用いたが、導線の数はこれに限定されるものではない。例えば３本、４本、又は５本の導線を備えるフラットケーブルを用いることができる。このような多数の導線を備えるフラットケーブルを採用する場合、導線の一部を信号線として利用してもよい。一方、導線の数が増加すれば回路構成の自由度が増す。例えば、より複雑な回路を構成しやすくなる。また後述のように複数箇所のＬＥＤ実装部を設ける場合において回路を構成する際にも有利となる。

以上の構成では光透過孔２１ａの表面には粗面加工を施さないことにしたから、ＬＥＤ３０の光は光透過孔２１ａを通る際に積極的な拡散作用を受けることなく外部放射する。ところで、外部放射光を拡散させたい場合には光透過孔２１ａの表面にも粗面加工を施せばよい。このように光透過孔２１ａの表面状態を変化させることによって、様々な特性の光を生成することが可能である。尚、光透過孔２１ａの内側表面を粗面加工することによって又は光透過孔２１ａを構成する樹脂材料中に拡散剤（例えばシリカや酸化チタン）を含有させることによっても同様に拡散光を得ることができる。
光透過孔２１ａにレンズ効果を付与することもできる。例えば、光透過孔部分を凸レンズ状に形成することで、そこを通って外部放射する光を収斂することができる。このようにレンズ効果による配光制御を行ってもよい。ケース２０と別体のレンズを用意してもよい。例えば、光透過孔２１ａの上にレンズを被せることにすれば、上記同様にレンズ効果が得られる。尚、ケース２０内側にレンズを設置することもできる。例えば光透過孔２１ａのケース２０内側に所望のレンズ効果が得られるようにレンズ状に窪みを設ける。又は、別途用意したレンズをＬＥＤ３０と光透過孔の間に設置することにしてもよい。

一方、ケース２０の形成材料として光非透過性材料を採用してもよい。この場合、例えば一部に貫通孔を設け、この貫通孔を光透過孔とすることができる。一方、光透過孔部分を光透過性材料で形成することにしてもよい。具体的には、ケースの一部に設けた貫通孔内にポリカーボネート樹脂等を充填することにより、導光体からなる光透過孔を形成することができる。また、所望の大きさ及び形状の導光体を、光を透過しない材料を成型したものに取り付けることにより、一部に光透過孔（導光体）を備えるケースを構成することもできる。
光透過孔を光透過性材料で構成する場合（上記実施形態のようにそれ以外の部分も光透過性材料で構成する場合も含む）、光透過孔に色変換材料を含有させ、当該光透過孔を通る際に光の色を変換させることができる。色変換部材を含有した層を光透過孔の表面などに設けることによって同様の色変換効果を得てもよい。また、光透過孔を構成する光透過性材料中に光拡散剤や蛍光体を含有させてもよい。光拡散剤の使用によって光の均一化が図られる。また、蛍光体の使用によって一部の光を波長変換し、これによって発光色を変化させることができる。

以上の実施形態では略直方体のケースを用いたが、例えば図５に示すような部分的に屈曲ないし湾曲した形状のケースを用いることもできる。図５に示す実施形態のケースはケース本体４５とカバー４６とから構成される。ケース本体４５は光を通さない材料からなり、カバー４６は光透過性材料からなる。ケース本体４５とカバー４６によってフラットケーブル１０のＬＥＤ実装部近傍が狭持された状態となる。カバー４６は、発光装置の設置面７０に連続した状態で露出することになる。この形態では基本的に、フラットケーブル１０はケースの形状に対応して一部が屈曲等した状態となる。但し、必ずしもフラットケーブルの状態（屈曲等）をケースの形状に完全に対応させなくてもよい。この実施形態の構成は、発光装置の設置面が平坦でない場合に好適に利用される。換言すれば、設置面の形状に合わせた形状のケースを用いることによって、設置面に対して良好に適合する（フィットする）発光装置が提供される。
ここで、柔軟性に富む材料でケースを形成することにすれば、設置面の状態に合わせてケース（及びフラットケーブル）を変形させることが可能である。従って、ケースの柔軟性を利用して、フラットケーブルに実装されたＬＥＤの光照射方向を変化、調節可能となる。このように柔軟性に富む材料でケースを形成すれば、ケースを交換することなく様々な設置面に対して適用可能な汎用性の高い発光装置となる。また、設置時に光照射方向を微調整することも容易となる。尚、ここでの柔軟性に富む材料としては例えばゴムやエラストマーを用いることができる。

以上の実施形態ではＳＭＤタイプのＬＥＤを使用したが、砲弾型（レンズタイプ）ＬＥＤ、ＬＥＤチップを基板上に直接実装するタイプ（チップオンボード（ＣＯＢ）タイプ）など、他の種類のＬＥＤを使用してもよい。
ＬＥＤの発光色も特に限定されない。例えば、赤、橙、緑、青等の可視領域の発光波長を有するＬＥＤを採用できる。また、紫外領域の発光波長を有するＬＥＤを用いることもできる。この場合には、紫外領域の光を受けて蛍光する蛍光体を併せて用いることができ、当該蛍光を照明光として利用することも可能である。
ＬＥＤの使用数も特に限定されず、複数個のＬＥＤを組み合わせて発光装置を構成してもよい。その際には発光色の異なるＬＥＤを組み合わせても良い。かかる構成によれば各ＬＥＤを点灯制御することによって多色発光の発光装置となる。

フラットケーブルにおけるＬＥＤ実装部の位置（場所）は、上記実施形態で示したようなフラットケーブル端部に限られない。即ちフラットケーブルの端部以外の領域にＬＥＤ実装部を設けても良い。また、以上の実施形態ではＬＥＤ実装部を一つ設けたが、一つのフラットケーブルに対して二つ以上のＬＥＤ実装部を設けても良い。例えばフラットケーブルの一の端部と当該端部から一定距離を置いた領域にＬＥＤ実装部を設ける。二つ以上のＬＥＤ実装部を設ける場合、各ＬＥＤ実装部の構成は同一であっても、一部が異なっていても、或いは全部が互いに異なっていてもよい。

ツェナーダイオードを使用するのではなく、他の種類のダイオード（例えば赤色ＬＥＤ）を逆接続することによってＬＥＤを保護してもよい。

（他の実施形態）
図６〜図１０に本発明の他の実施形態を示す。図６はこの実施形態の発光装置２を示す斜視図、図７は発光装置２のＬＥＤ実装部５１を示す平面図、図８は発光装置２のケース６０の斜視図、図９はケース６０の断面図（図８のＡ−Ａ線断面図）、図１０はケース６０の平面図である。
発光装置２では導線が四本のフレキシブル・フラットケーブル５０が使用される。説明の便宜上これら四本の導線を、図示上から下に向かって順に第１導線５２、第２導線５３、第３導線５４、及び第４導線５５と呼ぶ。
この実施形態ではフラットケーブル５０の一端部にＬＥＤ実装部５１が形成される。ＬＥＤ実装部５１ではまず、ＬＥＤ６６の各端子が第１導線５２及び第２導線５３にかしめスリーブ８０、８１によって接続されている。一方、同様に抵抗６７が第３導線５４及び第４導線５５に接続されている。また、ＬＥＤ６６と抵抗６７が直列接続されるように、第２導線５３と第３導線５４がかしめスリーブ８２によって接続されている。そしてこの接続部の近傍においてフラットケーブル５０の中央領域が第２導線５３及び第３導線５４ごと打ち抜かれている。これによって貫通孔６８が形成される。尚、ＬＥＤ６６は白色発光のレンズ型ＬＥＤである。
尚、図では省略しているが、この実施形態においてもフラットケーブル５０の他端にはコネクタハウジングが取り付けられている。そして第１導線５２及び第４導線５５が電源に接続され、ＬＥＤ６６は電力の供給を受ける。

ケース６０は光非透過性樹脂製（例えば黒色のポリプロピレン樹脂製）であって、円筒部６１及びインテグラルヒンジ６３を介して左右に延びるように形成された一対の平板状部６２からなる。図９に示すように円筒部６１の意匠面側は、所定角度で中央に向かって傾斜した形状（すり鉢状の面６１ａ）を有する。また、円筒部６１の先端には左右対象に突起部６１ｂが形成されている。この突起部６１ｂは発光装置２の設置及び固定に利用される。即ち、当該突起部６１ｂを取付相手と係合することによって、照明装置を固定することができる。
各平板状部６２の端部（円筒部側と反対側の端部）には、フラットケーブル固定用の突起６４が設けられている。取付相手の係合させることによって固定することができる。

この実施形態では次の手順でフラットケーブル５０がケース６０に固定される。まず、フラットケーブル５０に実装されたＬＥＤ６６がケース６０の円筒部６１内に配置されるようにし、その状態でフラットケーブル５０を上下から挟むようにケース６０の平坦状部６２をインテグラルヒンジ６３部分で折り曲げる。このとき平坦状部６２とフラットケーブル５０とを平行に保ち、最終的に平坦状部６２内にフラットケーブル５０のＬＥＤ実装部５１を収納する。ここで、以上のようにケース６０を被せたときにフラットケーブル５０の貫通孔６８にケース平坦状部６２の各突起部６４が上下から嵌入するように設計されている。従って、貫通孔６８と突起部６４によってフラットケーブル５０がケース６０に確実に固定される。これによって、簡易な構成ながらも十分な力でフラットケーブル５０を所定の位置に固定することができる。即ち、確実な固定及び位置決めが簡易な構成によって達成される。その結果、上記実施形態と同様に、フラットケーブル５０がケース６０から外れることを有効に防止でき、安定性ないし信頼性に優れた発光装置となる。また、良好な配光特性の光が得られる。一方、ＬＥＤ６６としてレンズ型ＬＥＤを用いたことにより、指向性の高い光が放出される。しかも、ケース６０において円筒部６１を上記の通りの形状としたことによって、ケース６０を通る際にＬＥＤ６６の光はさらに配光制御される。その結果、この実施形態の発光装置では極めて配光特性に優れた光が得られる。
尚、この実施形態においても上記実施形態と同様に、フラットケーブルの構成、ＬＥＤの構成、回路構成、ケースの構成などについて様々な変形が可能である。

本発明の発光装置は、自動車、電車などの車両や航空機などの室内における照明光を得るために利用できる。例えば、自動車のドア（ドアトリム）、天井、座席に設置してマップライト、読書用のライト、フットランプ（足下照明）などとして利用することができる。

この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

図１は本発明の一実施形態を示す発光装置１の斜視図である。 図２は発光装置１の分解斜視図である。 図３は発光装置１のＬＥＤ実装部１１を示す平面図である。 図４は発光装置１の回路図である。 図５は本発明の発光装置に利用されるケースの変形例を示す断面図である。 図６は本発明の他の実施形態である発光装置２の斜視図である。 図７は発光装置２のＬＥＤ実装部５１を示す平面図である。 図８は発光装置２のケース６０を示す斜視図である。 図９はケース６０の断面図（図８のＡ−Ａ線断面図）である。 図１０はケース６０の平面図である。

符号の説明

１、２ 発光装置
１０、５０ フレキシブル・フラットケーブル
１１、５１ ＬＥＤ実装部
１６、６８ 貫通孔
２０、６０ ケース
２１ａ 光透過孔（主発光部）
３０ ＳＭＤタイプＬＥＤ
３１ ツェナーダイオード
３２、６７ 抵抗
４０ 固定具
６６ レンズ型ＬＥＤ

Claims (4)

1. ＬＥＤ実装部近傍に貫通孔が形成されたフレキシブル・フラットケーブルと、
   前記フレキシブル・フラットケーブルに実装されるＬＥＤ及び該ＬＥＤ保護用素子と、
   前記フレキシブル・フラットケーブルの前記ＬＥＤ実装部に取り付けられるケースであって、前記貫通孔を利用して前記フレキシブル・フラットケーブルが固定されるとともに、前記ＬＥＤの光出射位置に光透過孔を有するケースと、
   を備える発光装置。
2. 前記ケースの内側に一対のガイド溝が形成されており、該ガイド溝にその側部が沿った状態で前記フレキシブル・フラットケーブルが前記ケースに収納される、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記ケースが、発光装置の使用目的にあわせて部分的に屈曲ないし湾曲した形状を有し、該形状に対応して、前記フラットケーブルが部分的に屈曲ないし湾曲した状態で前記ケース内に収納される、請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記ケースの光透過孔が光拡散剤含有の光透過性材料からなる、請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置。

Images