JP2008103582A - フレキシブル発光体 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブルで、消費電力を抑えられ、寿命が長く、また小型化することができるフレキシブル発光体を提供することを目的とする。
【解決手段】可撓性を有するシート状基板に配線を設けてなるフレキシブル基板に発光素子を配置して、軟性樹脂で板状にモールドした発光体であって、上記発光素子は、フレキシブル基板の一面側の上端部に所定の間隔をおいて一列に配置されていることを特徴とするフレキシブル発光体を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードを利用した照明用又は表示用の装置の技術に関するものであり、特に、消費電力を抑え、寿命が長く、また照明を配置するスペースを問わずあらゆる場所で使用することができるものである。

従来から、照明用の光源として、電球などに変わって発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられている。
この発光ダイオードは、消費電力が少なく、また寿命も長いことから様々な照明用の光源として、又は信号機などの表示用の光源として用いられている。
また、近年青色のＬＥＤが開発され、普及したことに伴い、赤、青、緑の３原色を用いて、様々な照明や、掲示板などの表示用の光源として用いられている。

また、これらの発光ダイオードを複数配列して、樹脂によりコーティングした照明用、表示用の光源が提案されている。
このような一例として、例えば、フレキシブル配線板に発光チップを搭載し、この発光チップおよびフレキシブル配線板を柔軟性・透光性を有する樹脂で封止したものがある（例えば、特許文献１）。
また、複数のＬＥＤチップを配列するための配列部に設置される一のＬＥＤチップの設置箇所と他のＬＥＤチップの設置箇所との間に、設置箇所を避けて配列部をたわませるための切り欠き部を形成したものなども提案されておる。（例えば、先行文献２）。

特開平９−５０２５３ 特開２００４−１０３９９３

しかし、上述の従来の発光体は、発光ダイオードがその基板の一面側中央に、取り付けられていたため、基板の広さ分だけ配置面積をとってしまい、小さなスペースしかないところでは効率的に配置できず、使用できる用途や場所が制限されてしまうという問題があった。
また、従来は、モールドする樹脂が半透明な物を使用していたため、透光が悪く、輝度も低下してしまうといった問題があった。
また、従来のように基板の中央部に発光素子を配置して１面から発光させる場合、発光素子上の樹脂の厚さは、モールドする樹脂の厚さに依存していた。そのため、必要以上にこの樹脂の厚さを薄くして、より透光性を高めようとしても、モールドの強度などから限界があった。

また、配置する場所などに応じて、発光体の長さを調整しようとすると、従来の場合、そのスペースに併せた長さの発光体を予め作っておく必要があった。そのため、現場などで発光体の取付を行う場合、その場で所望の長さにしようとしても、これを調整することができなかった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、フレキシブルで、消費電力を抑え、寿命が長く、また小型化することができるフレキシブル発光体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一の観点にかかるフレキシブル発光体は、配線を設けてなるフレキシブル基板に発光素子を配置して、軟性樹脂で板状にモールドした発光体であって、上記発光素子は、上記フレキシブル基板の一端部側に所定の間隔を置いて一列に配置され、上記板状のモールド樹脂の厚さ方向に指向性を有するように配置されていることを特徴とする。

これにより、発光体は端部側から発光するため、配置する際には基板を立てて配置するため、基板の面積に制限されずに小型化でき、より狭い場所でもスペース等に関係なく、効率的に使用することができる。

また、樹脂は、透明なウレタン樹脂により構成されていてもよい。このように、ウレタン樹脂を用いることで、揮発物を発しないし、特に接着力及び防水性に優れるため、基板の性質及び性能を維持できる状態でモールディングでき、輝度も高くすることができる。なお、樹脂はウレタン樹脂には限られずシリコンなどでもよい。

また、数個の発光体を一組として一つのユニットを構成し、各ユニット間に電極金具を配置して、当該電極金具を切断可能に構成してもよい。
上記電極金具は、外部電極と接続するための配線コードを取り付けるための孔が形成されているようにしてもよい。これにより、所望の長さの発光体を得ることができる。また切断したところの金具を外部電極と接続するための金具として使うことができ、作業の効率化を図ることができる。
また、上記発光素子は、サイドビュータイプの発行素子としてもよい。

本発明によれば、フレキシブルで、消費電力を抑え、寿命が長く、また小型化した照明用又は表示用の装置を提供することができる。
これにより、すべての照明に関して容易に適用可能であり、構造的・空間的・視覚的の効果を最大限引き出すことができる。

以下、本発明を発光体に適用した例を参照して説明する。
図１は、本実施形態にかかるフレキシブル発光体の斜視図である。図１及び図２において、発光体は、基板１と、基板１上に取り付けられた発光体２と、これら基板１及び発光体２をモールディングするため軟性の樹脂部６を有している。

基板１は、ＦＰＣ（＝Flexible Printed Circuits)で構成された可撓性を有する基板であって、肉薄の板状に形成されている。
この基板１上には、発光素子２が、基板１の図示側面側の上端部に沿って、略等間隔に一列に配置されている。これにより、図２に示すように、基板１の側面側（一端部側）に一列に発光素子２が配置されることとなる。この発光素子２は、本例ではガリウムナイトライド（ＧａＮ）から構成されたサイドビュータイプの素子を用いており、通電されることによりモールド樹脂の厚さ方向（図示上方）に指向性を有する白色のＬＥＤである。
なお、発光色は白色に限らず、例えば青色の発光ダイオードでもよい。

また、発光素子２は、３個で一組のユニットを構成しており、各ユニットの境目には電極金具５がそれぞれ上下に並べて２個ずつ取り付けられている。図示上側の電極金具５はプラス電極側、下側の電極金具５はマイナス電極側と電気的に接続されている。
電極金具５は、銅などの導電体により薄板状に構成されている。この電極金具５には、図示左右に２つの貫通孔が形成され、ここに外部電源からの配線ができるように構成されている。そして、この電極金具５を図示の破線部からはさみやペンチなどの切断工具で切断することで所望の長さの発光体を得ることができる。例えば、もともと２ｍの発光体１を途中から切断することで１ｍ５０ｃｍや８０ｃｍなどの所望の長さとすることができる。

また、基板１の両面には、発光素子２を電気的に接続するための配線４、９が設けられている。この配線４、９は銅の薄膜プリントにより形成することができる。
この配線４のプリントは、図２に示すように側面側では、各発光素子２を直列に接続するように、一方の極（例えば、＋極）の配線がされており、図３の背面側の配線９により他方の極（例えば、−極）の配線がなされている。
そして、各発光素子２と配線４との間はハンダ３により電気的に接続されている。
また、本例では、発光素子２を３個で一組のユニットと想定していることから、１ユニット内の両端部の発光素子２を接続するように配線４が形成されている。
これにより、図４に示すように、各発光素子２が直列に接続された状態となっている。
また、図３に示すように背面には、発光素子２の間に抵抗１０が接続されている。

また、配線４の端部には、電極金具５が接続されており、基板１の端部の電極金具からは外部電源へ伸びる配線コード７、８が接続されており、これにより外部直流電源から通電されるようになっている。

基板１をモールディングする樹脂部６は、基板１の側面側と背面側とを覆う板状に形成されている。
この樹脂部６は、透明な軟性のウレタン樹脂により形成されている。そのため、樹脂部６自体が光沢を持ち、柔軟性、耐薬品性、防水性に優れている。この樹脂部６は、基板1を完全に覆うため、図２及び図３に示すように、基板1よりも幅が大きくなっている。

このように構成された発光体を使用する場合には、配線コード７、８を外部直流電源を接続した状態で通電（本例ではＤＣ１２Ｖ、２０ｍＡ）することで、配線４及び９を介して発光素子２に通電されることで、発光素子２が発光し、発行した光が樹脂部６の上端部等を透過して照明、表示体として機能する。なお、この際、発光体が板状の基板１及び樹脂６の厚さ方向（図示上方）に指向性があり、本例では、発光素子２の光拡散角度は１２０度である。また、発光体２上の樹脂の厚さは側面の樹脂の厚さ分だけとなり、基板１上の樹脂厚に依存することはない。

次に、上記発光体の製造方法について説明する。
まず、所定の間隔で電源金具５が取り付けられた基板１に配線４及び９をプリント印刷する。
そして、所定の間隔で発光素子２を取り付け、発光素子２と配線４との間を半田付けして接続する。そして、基板１の端部の電極金具５に配線コード７、８を取り付ける。この状態で配線コード７，８に通電することで、発光素子２が発光するか否かで接続状態をチェックすることができる。

次に、事前に異型剤を塗っておいたシリコン金型に、モールド樹脂を注ぎ気泡除去を行う。７０〜８０℃にて硬化させて取り出す。
そして、発光素子２の点灯が確認された発光体は、超音波洗浄機により洗浄を行った後、表面に付着した成分を蒸発させるため自然乾燥をさせる。

そして、切断された押さえ治具を２〜３ヶ所に１０ｍｍピッチで挿入し、塗布高さを一定に整形する。
モールディングが終了した後、水平を維持させ脱気泡された樹脂を注入し、再度脱気泡(７６０mHg後、１分間維持)を行い、モールド表面を水平を維持しながらシリコンバリを除去し、バーナーであぶることで表面を仕上げ、乾燥して硬化させて、終了する。

このように、上述の実施形態によれば、基板１を樹脂６でモールドしているためフレキシブルで、消費電力を抑え、寿命が長く、また小型化することができる。また、基板１上の一端部に発光素子２を、所定間隔をおいて一列に配置し、この発光素子２が樹脂６の厚さ方向に指向性を有するように配置したことから、発光体を取り付ける場合、従来の基板１の上面側の幅方向中心に発光素子２が配置されている場合に比べて、発光面側の幅を小さくすることができ、発光ダイオードを利用した小型の照明用又は表示用の装置を提供することができる。
また、基板１及び樹脂６の一旦部側（幅方向）に発行素子２が一列に配置され、幅方向に指向性を有していることから、発光体の配置間隔を短くすることができるから、あらゆる照明用に容易に適用可能であり、構造的・空間的・視覚的自由度が増し、その効果を最大限引き出すことができる。

また、数個の発光素子２を一組として一つのユニットを構成し、各ユニット間に電極金具５を配置して、当該電極金具５を切断可能に構成したことから、実際に配置する際に、電極金具５のところで切断することで、簡単に所望の長さの発光体を得ることができる。
また、電極金具５には、外部電極と接続するための配線コードを取り付けるための貫通孔が形成されていることから、電極金具５の切断が容易となるし、また切断部分に配線をする場合に配線を行い易くなる。

上述の実施形態では、基板１を樹脂６によりモールドする例について説明したが、本発明はこれに限定されず、基板１を中空チューブ状の樹脂の中に挿入して、このチューブ状の樹脂の開口部を密閉することで、基板１を樹脂で覆うようにしてもよい。
この例を図５に示す。なお、上述の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図５において、樹脂チューブ６０は、中空状に形成されており、その内部には貫通孔が形成されている。この貫通孔は基板１の幅よりも若干広く形成されている。図示の例では、樹脂チューブ６０の中空部は、断面方形（図示の例では、長方形）となっているが、断面円形又は楕円形などでもよく、その形状は任意である。
また樹脂チューブ６０の両端部には、開口６０ａ，６０ｂが形成されており、このうち一の開口（図示の例では６０ｂ）から、基板１が樹脂チューブ６０の貫通孔内に挿入され、基板１が樹脂チューブにより覆われる。この状態で、基板１が樹脂チューブ６０に挿入された状態で、開口６０ａ、６０ｂが溶着又は接着等により封止されることで、基板１が樹脂チューブ６０により覆われ、密閉された状態となる。

なお、樹脂チューブ６０は、シリコンなどの樹脂であって、柔軟性に優れた樹脂を使用する。
また、樹脂チューブ６０は、両端部に開口を有していなくとも、予め一旦部の開口（６０ａ）はとじておいた袋状に形成して、他端部の開口６０ｂから基板１を挿入して、この開口６０ｂを溶着又は接着することで密閉するようにしてもよい。

このように、この別の実施形態によれば、基板１を樹脂チューブ６０に挿入するだけで基板１を樹脂で覆うことができるから、モールドする場合に比べて樹脂の量が減るし、予め樹脂チューブ６０を用意しておけば、製造工程が簡単となる。

本実施形態にかかる発光体の分解斜視図。 本実施形態にかかる発光体の側面図。 本実施形態にかかる発光体の背面図。 発光素子の接続を模式的に示した図。 別の実施形態にかかる発光体の分解斜視図。

符号の説明

１ 基板
２ 発光素子
４ 配線
５ 電極金具
６ モールド部
６０ 樹脂チューブ

Claims (5)

1. 配線を設けてなるフレキシブル基板に発光素子を配置して、軟性樹脂で板状にモールドした発光体であって、
   上記発光素子は、上記フレキシブル基板の一端部側に所定の間隔を置いて一列に配置され、上記板状のモールド樹脂の厚さ方向に指向性を有するように配置されている、
   ことを特徴とするフレキシブル発光体。
2. 上記モールド樹脂は、透明なウレタン樹脂により構成されている、
   請求項１記載のフレキシブル発光体。
3. 数個の上記発光体を一組として一つのユニットを構成し、各ユニット間に電極金具を配置して、当該電極金具を切断可能に構成した、
   請求項１又は２記載のフレキシブル発光体。
4. 上記電極金具には、外部電極と接続するための配線コードを取り付けるための孔が形成されている、
   請求項３記載のフレキシブル発光体。
5. 上記発光素子は、サイドビュータイプの発行素子である、
   請求項１〜４のいずれかの項に記載のフレキシブル発光体。