JP2012164742A - 照明装置および照明装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】照明装置10は、表面21aに配線22が設けられた基板21と、基板21の配線22と発光素子パッケージ60に設けられたアノード用リード部62およびカソード用リード部63とが接続されるように実装された複数の発光素子パッケージ60と、基板21の発光素子パッケージ60が実装された表面21a上を、発光素子パッケージ60を含めて覆うように設けられた、加熱により流動させた封止フィルム31と、基板21の発光素子パッケージ60が設けられた表面21a上の封止フィルム31を覆うように設けられた、水分の浸透を抑制するバリアフィルム32とを備えている。
【選択図】図1
Description
従来、LED照明の防湿にはアルミニウム筐体やガラスパネルで構成されたカバーの中にLEDが実装されたプリント配線板を配することで水や水蒸気からLEDを保護していた。このような構成においては、LEDに直接水滴がかかることを防止することはできるものの、安価に高い気密性を持たせることは困難であり、水蒸気からLEDを保護すること(水蒸気バリア性)に関しては不十分なものであった。
また、このような構成のカバーはアルミニウム筐体やガラスパネルが比較的高価であることに加え、組立てに手間がかかるため、安価な照明装置を提供するのには限界があった。
この構成においては、容易に高い気密性を持たせることが可能であるが、複合フィルムとLEDとは接着されていないため、端子部分のわずかな隙間から水蒸気が侵入すると水蒸気バリア性が大きく損なわれる懸念があった。また、複合フィルムに穴が開いたりした場合においても水蒸気バリア性が低下してしまう。
LED照明では放熱が重要視され、LEDが実装された基板は熱伝導フィルムを介してアルミニウムで構成された放熱板や筐体に取り付けられる場合が多い。上記構成においては、複合フィルムの袋にLEDが実装された基板を収容するため、基板と放熱板の間に熱伝導性が悪い複合フィルムが介在することになり、放熱性能が低下する懸念がある。
このような照明装置において、封止フィルムは、複数の発光部品のそれぞれの発光部品の光の出射する出射面に対向する部分が、加熱による流動によって出射面に対して凸状に形成されていることを特徴とすることができる。
また、発光部品は、半導体発光素子を含んだ発光素子パッケージであって、光の出射する出射面が凹状であることを特徴とすることができる。
そして、照明装置は、さらに2枚の保護フィルムの間に挟み込まれていることを特徴とすることができる。
さらに、封止フィルムは、50℃未満の温度では流動性がなく、50〜200℃の温度範囲において流動性を有するようになるとともに、発光部品の出射する光の透過率が80%以上であることを特徴とすることができる。
さらにまた、封止フィルムは、エチレン酢酸ビニルコポリマーであることを特徴とすることができる。
そして、エチレン酢酸ビニルコポリマーは、加熱により架橋することを特徴とすることができる。
一方、バリアフィルムは、厚さ30μm、40℃、相対湿度90%において水蒸気透過率が10g/m2/24hr以下であって、且つ、発光部品の出射する光の透過率が80%以上であることを特徴とすることができる。
そして、バリアフィルムは、シクロオレフィンポリマーであることを特徴とすることができる。
このような照明装置の製造方法において、封止フィルムは、複数の発光部品のそれぞれの発光部品の光の出射する出射面に対向する部分が、真空加熱加圧工程において、加熱による流動により出射面に対して凸状に形成されることを特徴とすることができる。
さらに、金属板を曲げ加工により、発光部品から側方に出射する光を反射するリフレクタに形成する曲げ加工工程をさらに含むことを特徴とすることができる。
さらにまた、金属板は、鏡面加工されたアルミニウム板であることを特徴とすることができる。
このような照明装置の製造方法において、封止フィルムは、複数の発光部品のそれぞれの発光部品の光の出射する出射面に対向する部分が、第1真空加熱加圧工程において、加熱による流動により出射面に対して凸状に形成されることを特徴とすることができる。
そして、照明装置の製造方法は、基板の裏面に接着剤または接着フィルムを介して金属板を、減圧した環境において、加熱、押圧により、貼り付ける第2真空加熱加圧工程をさらに含むことを特徴とすることができる。
さらに、金属板を曲げ加工により、発光部品から側方に出射する光を反射するリフレクタに形成する曲げ加工工程をさらに含むことを特徴とすることができる。
さらにまた、金属板は、鏡面加工されたアルミニウム板であることを特徴とすることができる。
そして、封止フィルムは、50℃未満の温度では流動性がなく、50〜200℃の温度範囲において流動性を有するようになるとともに、発光部品の出射する光の透過率が80%以上であることを特徴とすることができる。
さらに、封止フィルムは、エチレン酢酸ビニルコポリマーであることを特徴とすることができる。
さらにまた、エチレン酢酸ビニルコポリマーは、加熱により架橋することを特徴とすることができる。
一方、バリアフィルムは、厚さ30μm、40℃、相対湿度90%において水蒸気透過率が10g/m2/24hr以下であって、且つ、発光部品の出射する光の透過率が80%以上であることを特徴とすることができる。
そして、バリアフィルムは、シクロオレフィンポリマーであることを特徴とすることができる。
また、2枚の保護フィルムを、減圧した環境において、加熱、押圧により、貼り付ける第3真空加熱加圧工程をさらに含むことを特徴とすることができる。
<第1の実施の形態>
(照明装置10)
図1は本実施の形態が適用される照明装置10の一例を示す図である。図1(a)は、照明装置10を上面から見た平面図を示し、図1(b)は、図1(a)のIB−IB線での断面図を示している。図1(c)は、図1(a)のIC−IC線での断面図を示している。
照明装置10は、図1(a)、(b)に示すように、表面21aに配線22が設けられた平面形状が長方形の基板21と、基板21の配線22とリード部(後述する図6の発光素子パッケージ60に設けられたアノード用リード部62およびカソード用リード部63)とが接続されるように実装された複数の発光部品の一例としての発光素子パッケージ60とを備えている。後述するように、それぞれの発光素子パッケージ60には、半導体発光素子(LED)である発光素子64が実装されている。そして、発光素子パッケージ60は基板21の長手方向に並ぶように配列されている。
照明装置10は、図1(b)に示すように、基板21の発光素子パッケージ60が実装された表面21a上を、発光素子パッケージ60を含めて覆うように設けられた封止フィルム31と、基板21の発光素子パッケージ60が設けられた表面21a上の封止フィルム31を覆うように設けられたバリアフィルム32とを備えている。
また、照明装置10は、図1(b)に示すように、基板21の裏面21bに接するように設けられた接着フィルム33と、接着フィルム33を介して基板21の裏面21bに接着するように設けられたリフレクタ34とを備えている。
一方、リフレクタ34は、基板21の長手方向においては、図1(a)に示すように、基板21の長手方向の長さよりやや長く設けられている。すなわち、リフレクタ34は基板21を内側に搭載するようになっている。これにより、発光素子64から発生する熱を効率よくリフレクタ34に放熱できるようになっている。
そして、図1(a)、(b)に示すように、導線24−1、24−2の先端部は、保護フィルム35−1、35−2からはみ出していてもよい。この場合、保護フィルム35−1、35−2を剥がすことなく、発光素子パッケージ60内に設けられた発光素子64に電流を供給して、発光素子パッケージ60を発光させることができる。
また、図示しないが、導線24−1、24−2の全体が、保護フィルム35−1、35−2で覆われるようになっていてもよい。この場合、照明装置10は、保護フィルム35−1、35−2を剥がして使用され、保護フィルム35−1、35−2を剥がした後、導線24−1、24−2が電源等に接続される。
[基板21および配線22]
図1に示すように、基板21は、例えば表面21a側から見た平面形状が長方形の板状である。そして、基板21の表面21aには、複数の配線22が設けられている。
図1(a)に示すように、基板21の一方の表面21aには、複数(図1(a)では5個)の発光素子パッケージ60が、基板21の長手方向に沿って列状に設けられている。
そして、複数の配線22は、複数の発光素子パッケージ60を直列に接続するように、それぞれの発光素子パッケージ60のリード部(後述する図6の発光素子パッケージ60に設けられたアノード用リード部62およびカソード用リード部63)を交互に接続するように設けられている。なお、基板21の長手方向の両端部の配線22は、発光素子パッケージ60のリード部(アノード用リード部62またはカソード用リード部63)と導線24−1、24−2とが接続されるように設けられている。
また、基板21の表面21a上には、基板21の表面21aおよび配線22の発光素子パッケージ60の端子が接続される部分を除いた表面に、絶縁性のソルダーレジスト25が設けられている。配線22の発光素子パッケージ60のリード部が接続される部分には、ソルダー(以下では、ハンダと表記する。)が設けられている。そして、配線22と発光素子パッケージ60のリード部(アノード用リード部62およびカソード用リード部63)とは、ハンダを加熱により溶融することで接続されている。
その後、スクリーン印刷などにより、基板21の表面21a(配線22の表面を含む)に、配線22の発光素子パッケージ60の端子が接続される部分を除いて、ソルダーレジスト25が塗布される。その後、基板21をハンダが溶融されたハンダ槽と接触またはハンダ槽に含漬することで、配線22上の発光素子パッケージ60のリード部が接続される部分(ソルダーレジスト25が設けられていない部分)にハンダが設けられる。
また、導線24−1、24−2には、銅板や複数の銅の細線を寄り合わせた縒り線を用いることができる。
さらに、基板21の表面21aおよび/または裏面21bには、発光素子パッケージ60の他に、IC、抵抗などの電子部品が設けられていてもよい。
図2は、本実施の形態における発光素子64を備えた発光素子パッケージ60の構成を説明するための図である。ここで、図2(a)は発光素子パッケージ60の上面図を、図2(b)は図2(a)のIIB−IIB断面図を、それぞれ示している。
なお、アノード用リード部62およびカソード用リード部63をそれぞれ区別しないときはリード部と表記する。
また、照明装置10の製造工程において、ハンダリフローなどの温度がかかる工程が複数あるので、白色樹脂は、耐熱性も十分考慮された材質が選定されている。基材となる樹脂としてはPPA(polyphthalamide)が最も一般的であるが、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、ポリスチレンなどでもよい。
図2(a)、(b)では、アノード用リード部62およびカソード用リード部63のそれぞれの他の一部は、樹脂容器61の側面に張り出すように設けられている。なお、アノード用リード部62およびカソード用リード部63は、それぞれ樹脂容器61の裏側に折り曲げて樹脂容器61の底部にその先端が配設されてもよい。
なお、アノード用リード部62およびカソード用リード部63すなわちリードフレームは、0.1〜0.5mm程度の厚みをもつ金属板であり、銅合金等の金属導体をベースとし、その表面には銀メッキが施されることによって銀メッキ層が形成されている。
この発光素子64は、n型電極およびp型電極を有しており、ボンディングワイヤを介して、p型電極がアノード用リード部62に、n型電極がカソード用リード部63に、それぞれ接続されている。なお、発光素子パッケージ60では、図2(a)に示すように、発光素子64が、円形状を有する底面66のほぼ中央部に取り付けられている。
この発光素子パッケージ60においては、図2(b)に示すように、出射面65cの中央部が樹脂容器61の上面よりも凹んでおり、その凹み量dが上面から−20μm〜−100μmの範囲に設定されている。凹み量dは、樹脂容器61の開口端の高さと、出射面65cの最低高さとの差になる。なお、ここでは、樹脂容器61の開口端の高さを基準(0)としたとき、発光素子64に近づく側をマイナス(−)としている。したがって、凹み量dが上面から−20μm〜−100μmの範囲とは、樹脂容器61の開口端の高さを0μmとしたときに、出射面65cの最低高さが上面よりも20μm〜100μmの範囲で発光素子64側に位置していることを意味する。
また、照明装置10において、異なる色光を発光するものを組み合わせて用いてもよい。
なお、植物工場の用途では、照明装置10の発光色は赤色光や青色光が好ましい。この場合は、これらの色を出射する発光素子64を用い、蛍光体粉体65aは用いない構成であることが好ましい。
さらに、図2(a)、(b)では、発光素子パッケージ60に1つの発光素子64が実装されている(1 in 1)としたが、1つの発光素子パッケージ60に同じ色光または異なる色光を発光する複数の発光素子64が設けられていてもよい(2 in 1など)。なお、1つの発光素子パッケージ60に複数の発光素子64を実装する場合には、アノード用リード部62およびカソード用リード部63の形状を変更するとともに、基板21の表面21a上の配線22の形状を変更することで対応できる。
アノード用リード部62を正極とし、カソード用リード部63を負極として発光素子64に電流を流すと、発光素子64は青色光を出力する。発光素子64から出力された青色光は、封止樹脂65内を進行し、直接あるいは底面66や壁面67で反射した後に出射面65cから外部に出射される。但し、出射面65cに向かう光の一部は、出射面65cで反射し、再び封止樹脂65内を進行する。この間、封止樹脂65内において、青色光の一部は蛍光体粉体65aによって緑色光および赤色光に変換され、変換された緑色光および赤色光は、直接あるいは底面66や壁面67で反射した後、青色光と共に出射面65cから外部に出射される。したがって、出射面65cからは、青色光、緑色光および赤色光を含む白色光が出射されることになる。
図3を参照しながら、図2に示す発光素子パッケージ60の製造方法について説明する。
まず、アノード用リード部62およびカソード用リード部63を一体化したリードフレームに、白色樹脂を射出成形して、凹部61aを有する樹脂容器61を形成する。次いで、樹脂容器61の凹部61aの底面66に露出するカソード用リード部63上に発光素子64を接着固定し、ボンディングワイヤによって発光素子64のp型電極、n型電極と、アノード用リード部62、カソード用リード部63とを、それぞれ接続する。
図1を参照して、封止フィルム31を説明する。
封止フィルム31は、基板21の表面21a側に設けられ、表面21aに配列された複数の発光素子パッケージ60を覆うように設けられている。なお、封止フィルム31は、基板21全体(表面21a側)を覆うように設けることが望ましい。
封止フィルム31は、発光素子パッケージ60上に設けられるため、発光素子パッケージ60が出射する光に対して高い透過率を有するとともに、熱によって軟化・溶融して流動性を示す熱可塑性の材料からなるフィルム、いわゆるホットメルトフィルムであることが望ましい。封止フィルム31は50℃未満では流動性がなく、50〜200℃の温度範囲において流動性を有することが好ましく、発光素子パッケージ60の出射する光の透過率が80%以上であることが好ましい。
なお、封止フィルム31に用いるエチレン酢酸ビニルコポリマー(EVA)は、高温で形状を維持できるよう、架橋剤を配合して架橋構造とすることが好ましい。架橋剤としては、一般に、100℃以上でラジカルを発生する有機過酸化物が用いられる。特に、配合時の安定性を考慮に入れれば、半減期10時間の分解温度が70℃以上であるものが好ましい。このような有機過酸化物としては、例えば2,5−ジメチルヘキサン;2,5−ジハイドロパーオキサイド;2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン;3−ジ−t−ブチルパーオキサイド;t−ジクミルパーオキサイド;2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン;ジクミルパーオキサイド;α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン;n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン;2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン;1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン;1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン;t−ブチルパーオキシベンゾエート;ベンゾイルパーオキサイド等を用いることができる。これらの有機過酸化物の配合量は、一般にEVA樹脂100重量部に対して5重量部以下、好ましくは1〜3重量部である。
また、封止フィルム31の厚さは、例えば0.2〜0.6mmとすることができる。
図1を参照して、バリアフィルム32を説明する。
バリアフィルム32は、基板21の表面21a側に設けられた封止フィルム31を覆うように配置される。
バリアフィルム32は、水分(水蒸気)が発光素子パッケージ60に浸透するのを防止する。発光素子64を構成する積層半導体層は、水分に弱く、水蒸気の浸透により光量などが低下し、寿命が短くなってしまう。
バリアフィルム32としては、発光素子パッケージ60が出射する光に対して高い透過率を有するとともに、水蒸気に対する透過性が低いものであればよい。すなわち、厚さ30μm、40℃、相対湿度90%において水蒸気透過率が10g/m2/24hr以下であって、且つ、発光素子パッケージ60の出射する光の透過率が80%以上であることが好ましい。例えば、シクロオレフィンポリマー(COP)を用いることができる。シクロオレフィンポリマー(COP)は、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の他のポリマーに比べ吸水性が極めて小さい。よって、シクロオレフィンポリマー(COP)は水蒸気に対するバリアフィルム32として好適である。
シクロオレフィンポリマー(COP)は、ノルボルネン類、シクロテトラドデセン類、シクロペンテン類等の開環重合可能なシクロオレフィン系のモノマーの開環重合体、または、該開環重合体を水素添加した重合体である。耐候性および耐湿性(水蒸気バリア性)などの観点から、主鎖に脂環式構造を含有するものの開環重合体またはその水素添加物が好ましい。
シクロオレフィンポリマー(COP)は、不飽和結合を有さないものが好ましく、必要に応じて水素添加を行ってもよい。水素添加を必要とする場合、その水素添加率は、炭素−炭素2重結合の全モル数に対し、水素添加されたもののモル数との割合で表され、その値は、通常95%以上、好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上であるときに、耐候性および耐湿性(水蒸気バリア性)の点で好ましい。
このようなシクロオレフィンポリマーフィルムとしては、シクロオレフィンポリマー樹脂の市販品、例えば、日本ゼオン社製のZEONOR(登録商標)をフィルムにしたものが挙げられる。
シクロオレフィンポリマー(COP)のガラス転移温度Tgは真空ラミネートにおける加熱温度と大きく異ならないことが望ましい。ガラス転移温度Tgが真空ラミネートにおける加熱温度に対して低すぎると、ほぼ完全に発光素子パッケージ60の凹凸に追従してしまい、光の出射する出射面65cに対向する部分が、出射面65cに対して凸状に形成されなくなる。一方、ガラス転移温度Tgが真空ラミネートにおける加熱温度に対して高すぎると発光素子パッケージ60の凹凸に追従できなくなり、その隙間を封止フィルム31で埋めきれなくなって、空孔(ボイド)が生じてしまう。例えば、真空ラミネートにおける加熱温度が150℃の場合はガラス転移温度Tgが136℃のシクロオレフィンポリマー(COP)を用いることができる。
また、バリアフィルム32は、真空ラミネートにおける加熱温度において、発光素子パッケージ60が作る基板21の表面21a上の凹凸に追従できる柔軟性を有していることが望ましい。シクロオレフィンポリマー(COP)フィルムは、ポリカーボネート(PC)フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等に比べて、凹凸に対する追従性が優れており、この点でもシクロオレフィンポリマー(COP)は有利である。
バリアフィルム32の厚さは、例えば50〜200μmとすることができる。
また、バリアフィルム32としては、無延伸PETフィルム、無延伸PBTフィルム、無延伸ポリアミドフィルムやこれらをベースとした多層フィルム、またはこれらのフィルムにPVDCをコートしたフィルムを用いることができる。一方、これらのフィルムに無機バリア層、例えばシリカを蒸着したバリアフィルム32は好ましくない。これは、無機バリア層は凹凸追従性がないため、真空ラミネートにおいて、凹凸に対して追従させるようにバリアフィルム32を変形させる際、無機バリア層の役割が維持できなくなるためである。
図1を参照して、接着フィルム33を説明する。
接着フィルム33は、基板21の裏面21bに後述するリフレクタ34を接着する。
よって、発光素子パッケージ60が出射する光に対して透光性を有し、基板21の裏面21bとリフレクタ34とを接着するものであればよい。
接着フィルム33は、前述したエチレン酢酸ビニルコポリマー(EVA)のような熱可塑性フィルムであってもよいが、リフレクタ34を接着した後に変形することがない熱硬化性フィルムであることが望ましい。
接着フィルム33による基板21とリフレクタ34との接着は前述の封止フィルム31およびバリアフィルム32の真空ラミネートと同時に行なっても良いし、封止フィルム31およびバリアフィルム32が既に真空ラミネートされた基板21に対して、後からリフレクタ34を接着することもできる。前者の方法を用いる場合には接着フィルム33は、封止フィルム31およびバリアフィルム32の真空ラミネートの加工条件で接着できるものを用いることが望ましい。この真空ラミネートにおいて、接着フィルム33でリフレクタ34を仮接着し、後に再度加熱して本接着させることも可能であるが、この方法は手間がかかるうえ、本接着のために加熱した際、封止フィルム31の発泡やバリアフィルム32の表面の平滑性が低下するなどの懸念があるため好ましくない。
接着フィルム33としては、例えばエポキシ樹脂フィルムとすることができる。接着フィルム33の厚さとしては、例えば50〜150μmとすることができる。
なお、接着フィルム33の両面には、剥離紙が設けられ、被接着対象物以外のものに接着しないよう抑制している。
リフレクタ34は放熱の機能も担っているため、接着フィルム33は熱伝導率が高い方が好ましい。接着フィルム33にはアルミナ等の絶縁性で且つ熱伝導率が高いフィラーが充填されているものも好適に使用することができる。
図1を参照して、リフレクタ34を説明する。
リフレクタ34は、発光素子パッケージ60から広角に出射される光を基板21の表面21aの前方に集光する役割を有する。発光素子パッケージ60から側方に出射された光はリフレクタ34の表面で反射し、前方へ集光される。このようにして、発光素子パッケージ60から出射される光の利用効率を向上させる。
真空ラミネートと同時に接着フィルム33により基板21とリフレクタ34とを接着する場合、真空ラミネートされる材料は平板状でなければならない。このため、真空ラミネートにおいては、リフレクタ34は、平板状の金属板36(後述する図6参照)として、基板21に接着される。そして、接着された後に、金属板36はベンダやプレス金型等で曲げ加工され、図1(c)に示すような形状(リフレクタ形状)のリフレクタ34に加工される(曲げ加工工程)。ここでは、平板状の金属板36が曲げ加工によりリフレクタ形状になったものをリフレクタ34と表記する。
なお、既にリフレクタ形状に加工されたリフレクタ34を使用する場合には、基板21を接着剤やネジなどで固定することができる。
リフレクタ34としては、例えば幅55mm、長さ300mm、厚さ0.2mmの金属板36から構成することができる。そして、図1(c)に示すように、平板状の金属板36の短手方向の両端から20mmを角度120°で曲げ加工して用いることができる。なお、図1(c)に示すように、直線的に曲げ加工する代わりに、弧を描くように加工してもよい。
または、リフレクタ34としては、プラスティック板に、アルミニウムなどを蒸着して構成したものであってもよい。また、反射率を向上させるため、誘電体の膜を多層に設けて誘電体ミラーとしてもよい。
リフレクタ34を基板21に貼り合わせた後にリフレクタ形状に後加工する場合は、リフレクタ34には、アルミニウム板、アルマイト板等の金属板36を用いることが好ましい。
なお、リフレクタ34は高い反射率が必要なため、封止フィルム31やバリアフィルム32で覆われていないことが好ましい。
リフレクタ34を用いない場合は、接着フィルム33およびリフレクタ34がなくともよい。
図1を参照して、保護フィルム35−1、35−2を説明する。
前述したように、照明装置10は、使用時に保護フィルム35−1、35−2を剥がして用いられてもよく、使用時にも剥がさないで用いられてもよい。保護フィルム35−1、35−2はリフレクタ34も含め、照明装置10全体を覆うように真空ラミネートされる。
使用時に保護フィルム35−1、35−2を剥がす場合、保護フィルム35−1、35−2は、発光素子パッケージ60を搭載し、封止フィルム31、バリアフィルム32で覆われた基板21およびリフレクタ34の搬送時の保護およびリフレクタ34をリフレクタ形状に加工する際の保護として働く。保護フィルム35−1、35−2を使用時に剥がした方が、リフレクタ34の反射率が高くなり、明るい照明装置10になる。
使用時に保護フィルム35−1、35−2を剥がさない場合、保護フィルム35−1、35−2は、水蒸気および外気の浸透をさらに抑制する。さらに、保護フィルム35−1、35−2は、リフレクタ34の腐食防止としても機能する。高温高湿下で使用される植物工場ではアルマイト程度の腐食防止では不十分な場合があるため、さらなる腐食防止として利用することができる。この場合、前述したように、導線24−1、24−2の端部は保護フィルム35−1、35−2からはみ出すように構成されることが好ましい。
保護フィルム35−1、35−2は基板21に封止フィルム31、バリアフィルム32、接着フィルム33、リフレクタ34を真空ラミネートする際に同時に貼り合わせることができる。
なお、保護フィルム35−1、35−2を用いなくともよい。
図4は、第1の実施の形態における照明装置10の製造方法を説明するフローチャートである。第1の実施の形態では、照明装置10は、1回の真空ラミネートを経て製造される。真空ラミネートとは、後述するように、減圧された環境(真空状態)において、加熱および加圧することで、被加工物77にフィルム78を貼り付ける(ラミネートする)ことをいう(後述する図5参照)。以下では、真空ラミネートを真空加熱加圧工程と表記する。
その後、平板状の金属板36をリフレクタ34に曲げ加工することにより照明装置10が完成する。第1の実施の形態が適用される照明装置10の製造方法によれば、一度の真空ラミネート(一括真空加熱加圧工程)でプレ照明装置11を製造することができる。
図5(a)は後述するダイアフラムラバー74を膨張させない状態、図5(b)はダイアフラムラバー74を膨張させた状態を示している。
ラミネータ70は、上方に開いた底部72と、底部72の上方の開口部を覆う蓋部73とを備えるチャンバ71を備えている。蓋部73の底部72に対向する側(裏面)には、高い柔軟性を有するダイアフラムラバー74が設けられている。そして、底部72と蓋部73との間には、ダイアフラムラバー74を挟むように、Oリング等の真空シール材が設けられている。
ラミネータ70の底部72には、ヒータを備えたステージ75が設けられている。ステージ75の上には、ダイアフラムラバー74と同様な柔軟性を有するラバーシート76が設けられている。そして、ラバーシート76上に、被加工物77とフィルム78とが重ねられて設置される。ステージ75はヒータにより加熱され、さらにステージ75上のラバーシート76、さらにラバーシート76上の被加工物77が加熱される。
さらに、ラミネータ70では、ダイアフラムラバー74と蓋部73の裏面との間に、圧縮空気が送られることで、ダイアフラムラバー74が膨張して、ラバーシート76に対して被加工物77を押圧するようになっている。これにより、被加工物77は、ラバーシート76にめり込むように押し付けられ、被加工物77とフィルム78とは、ダイアフラムラバー74とラバーシート76とから圧力を受けることになる。これにより、被加工物77とフィルム78との間の密着性および凹凸への追従性をよくしている。
そして、ステージ75を加熱することにより、熱可塑性のフィルム78を軟化・溶融させて、被加工物77とフィルム78とが密着するようになっている。
以下では、図4、図5を参照しつつ、図6により、第1の実施の形態が適用される照明装置10の製造方法を説明する。
まず、図6(a)に示すように、基板21上に、複数の発光素子パッケージ60を搭載する(図4の発光素子パッケージ搭載工程(ステップ101))。
その後、ステージ75を加熱するとともに、ダイアフラムラバー74と蓋部73の裏側との間に圧縮空気を送ってダイアフラムラバー74を膨張させる(図5(b)参照)。これにより、保護フィルム35−2と金属板36、金属板36と接着フィルム33、接着フィルム33と基板21の裏面21b、基板21の表面21aと封止フィルム31、封止フィルム31とバリアフィルム32、バリアフィルム32と保護フィルム35−1とがそれぞれ密着するとともに、凹凸への追従性がよくなる。
このとき、ステージ75は封止フィルム31の融点Tm近傍の温度(100〜150℃)に加熱されているので、封止フィルム31は軟化・溶融して流動する。これにより、封止フィルム31は、図6(c)に示すように、発光素子パッケージ60の出射面65cに対抗する部分が凸状になる(図4の一括真空加熱加圧工程(ステップ103))。このようにして、図6(c)に示すプレ照明装置11が製造される。なお、プレ照明装置11とは、平板状の金属板36を曲げ加工する前の状態をいう。
その後、平板状の金属板36を曲げ加工によりリフレクタ34に加工し、照明装置10が完成する。
上記の説明においては、ラミネータ70は、プレ照明装置11を個別に製造する構成としたが、ベルトコンベアで部材を搬送し、連続的にプレ照明装置11を製造してもよい。
第2の実施の形態では、照明装置10の製造方法が第1の実施の形態と異なっている。すなわち、第2の実施の形態における照明装置10の製造方法では、2回の真空ラミネートを経て製造される。
第2の実施の形態における照明装置10は、第1の実施の形態における照明装置10と同様である。よって、照明装置10の構成についての説明を省略する。
また、第2の実施の形態における照明装置10の製造方法で使用されるラミネータ70は第1の実施の形態で説明したラミネータ70と同様である。よって、ラミネータ70についての説明も省略する。
図7は第2の実施の形態における照明装置10の製造方法を説明するフローチャートである。
図7に示す第2の実施の形態における照明装置10の製造方法は、図7(a)に示される1回目の真空ラミネート(第1真空加熱加圧工程(ステップ203))を含むプレ照明装置12(後述する図9(c)参照)を製造する第1段階と、図7(b)に示される2回目の真空ラミネート(第2真空加熱加圧工程(ステップ302))を含んでプレ照明装置11を製造する第2段階とを含む。
図7(a)に示す第1段階では、基板21の表面21aに、複数の発光素子パッケージ60を搭載する発光素子パッケージ搭載工程(ステップ201)、接着フィルム33、複数の発光素子パッケージ60が搭載された基板21、封止フィルム31、バリアフィルム32を順に積層する第1積層工程(ステップ202)、減圧下において加熱しつつ加圧する第1真空加熱加圧工程(ステップ203)を含む。これにより、プレ照明装置12が製造される。
プレ照明装置12は、照明装置10におけるリフレクタ34および保護フィルム35−1、35−2を備えていない。
図7(b)に示す第2段階では、保護フィルム35−2、金属板36、プレ照明装置12、保護フィルム35−1をこの順に積層する第2積層工程(ステップ301)、減圧下において加熱しつつ加圧する第2真空加熱加圧工程(ステップ302)を含む。これにより、プレ照明装置11が製造される。
その後、平板状の金属板36をリフレクタ34に曲げ加工すること(曲げ加工工程)により照明装置10が完成する。
ここでは、例えば8枚の基板21が、面付けされた状態で行われる。面付けされた状態とは、複数の基板21をそれぞれに分割しないで、基板21の一部でつながった状態に残された状態をいう。これにより、8枚の基板21に一括して、第1真空加熱加圧工程を行うことができる。
以下では、図7(a)、図8を参照しつつ、図9により、第1段階を説明する。
まず、図9(a)に示すように、図8に示した面付けされた複数の基板21上に、複数の発光素子パッケージ60を搭載する(図7(a)の発光素子パッケージ搭載工程(ステップ201)。この工程は、第1の実施の形態における図4に示した発光素子パッケージ搭載工程(ステップ101)と同様である。よって、区別せず発光素子パッケージ搭載工程とした。
その後、ステージ75を加熱するとともに、ダイアフラムラバー74と蓋部73の裏側との間に圧縮空気を送って、ダイアフラムラバー74を膨張させる(図5(b)参照)。これにより、接着フィルム33と基板21と、基板21と封止フィルム31と、封止フィルム31とバリアフィルム32とがそれぞれ密着するとともに、凹凸への追従性がよくなる。
このとき、ステージ75は封止フィルム31の融点Tm近傍の温度(100〜150℃)に加熱されているので、封止フィルム31は軟化・溶融して流動する。これにより、封止フィルム31は、図9(c)に示すように、発光素子パッケージ60の出射面65cに対抗する部分が凸状になる(図7(a)の第1真空加熱加圧工程(ステップ203))。このようにして、図9(c)に示すプレ照明装置12が製造される。
なお、後述する第2段階を行うことなく、プレ照明装置12を照明装置10としてもよい。
以下では、図7(b)を参照しつつ、図10により、第2段階を説明する。
ラミネータ70のチャンバ71の蓋部73を開けた状態で、図10(a)に示すように、ラバーシート76上に、保護フィルム35−2、金属板36、プレ照明装置12、保護フィルム35−1をこの順に積層する(図7(b)の第2積層工程(ステップ301))。
なお、プレ照明装置12の接着フィルム33の剥離紙を除去して、金属板36上にプレ照明装置12を設置する。
そして、ステージ75を加熱するとともに、ダイアフラムラバー74と蓋部73の内側との間に圧縮空気を送って、ダイアフラムラバー74を膨張させる(図5(b)参照)。これにより、保護フィルム35−2と金属板36、金属板36とプレ照明装置12、プレ照明装置12と保護フィルム35−1とがそれぞれ密着するとともに、凹凸への追従性がよくなる(図7(b)の第2真空加熱加圧工程(ステップ302))。
これにより、プレ照明装置11が製造される。
その後、平板状の金属板36を曲げ加工すること(曲げ加工工程)によりリフレクタ34に加工し、照明装置10が完成する。
ラミネータ70は、第1の実施の形態と同様に、ベルトコンベアで部材を搬送する構成としてもよい。
Claims (24)
- 基板と、
前記基板の一方の表面に設けられた複数の発光部品と、
前記複数の発光部品を覆うように前記基板の表面上に接して設けられ、加熱により流動させた封止フィルムと、
前記封止フィルムを覆うように当該封止フィルムに接して設けられ、水蒸気の浸透を抑制するバリアフィルムと
を備えた照明装置。 - 前記封止フィルムは、前記複数の発光部品のそれぞれの発光部品の光の出射する出射面に対向する部分が、加熱による流動によって当該出射面に対して凸状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
- 前記発光部品は、半導体発光素子を含んだ発光素子パッケージであって、光の出射する前記出射面が凹状であることを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。
- 前記照明装置は、2枚の保護フィルムの間に挟み込まれていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記封止フィルムは、50℃未満の温度では流動性がなく、50〜200℃の温度範囲において流動性を有するようになるとともに、前記発光部品の出射する光の透過率が80%以上であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記封止フィルムは、エチレン酢酸ビニルコポリマーであることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記エチレン酢酸ビニルコポリマーは、加熱により架橋することを特徴とする請求項6に記載の照明装置。
- 前記バリアフィルムは、厚さ30μm、40℃、相対湿度90%において水蒸気透過率が10g/m2/24hr以下であって、且つ、前記発光部品の出射する光の透過率が80%以上であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記バリアフィルムは、シクロオレフィンポリマーであることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の照明装置。
- 基板の表面に、複数の発光部品を搭載する発光部品搭載工程と、
前記基板の裏面に接着剤または接着フィルムを介して金属板を重ねるとともに、前記複数の発光部品を含む当該基板の表面上に当該基板の表面に接して、加熱により流動性を示す封止フィルムと、当該封止フィルム上に設けられた水蒸気の浸透を抑制するバリアフィルムとを重ね、減圧した環境において、加熱、押圧する真空加熱加圧工程と
を含む照明装置の製造方法。 - 前記封止フィルムは、前記複数の発光部品のそれぞれの発光部品の光の出射する出射面に対向する部分が、前記真空加熱加圧工程において、加熱による流動により当該出射面に対して凸状に形成されることを特徴とする請求項10に記載の照明装置の製造方法。
- 前記金属板を曲げ加工により、前記発光部品から側方に出射する光を反射するリフレクタに形成する曲げ加工工程をさらに含むことを特徴とする請求項10または11に記載の照明装置の製造方法。
- 前記金属板は、鏡面加工されたアルミニウム板であることを特徴とする請求項10ないし12のいずれか1項に記載の照明装置の製造方法。
- 基板の表面に、複数の発光部品を搭載する発光部品搭載工程と、
前記複数の発光部品を含む前記基板の表面上に当該基板の表面に接して、減圧した環境において、加熱、押圧により、加熱により流動性を示す封止フィルムと、当該封止フィルム上に設けられた水蒸気の浸透を抑制するバリアフィルムとを貼り付ける第1真空加熱加圧工程と
を含む照明装置の製造方法。 - 前記封止フィルムは、前記複数の発光部品のそれぞれの発光部品の光の出射する出射面に対向する部分が、前記第1真空加熱加圧工程において、加熱による流動により当該出射面に対して凸状に形成されることを特徴とする請求項14に記載の照明装置の製造方法。
- 前記基板の裏面に接着剤または接着フィルムを介して金属板を、減圧した環境において、加熱、押圧により、貼り付ける第2真空加熱加圧工程をさらに含むことを特徴とする請求項14または15に記載の照明装置の製造方法。
- 前記金属板を曲げ加工により、前記発光部品から側方に出射する光を反射するリフレクタに形成する曲げ加工工程をさらに含むことを特徴とする請求項16に記載の照明装置の製造方法。
- 前記金属板は、鏡面加工されたアルミニウム板であることを特徴とする請求項16または17に記載の照明装置の製造方法。
- 前記封止フィルムは、50℃未満の温度では流動性がなく、50〜200℃の温度範囲において流動性を有するようになるとともに、前記発光部品の出射する光の透過率が80%以上であることを特徴とする請求項10ないし18のいずれか1項に記載の照明装置の製造方法。
- 前記封止フィルムは、エチレン酢酸ビニルコポリマーであることを特徴とする請求項10ないし19のいずれか1項に記載の照明装置の製造方法。
- 前記エチレン酢酸ビニルコポリマーは加熱により架橋することを特徴とする請求項20に記載の照明装置の製造方法。
- 前記バリアフィルムは、厚さ30μm、40℃、相対湿度90%において水蒸気透過率が10g/m2/24hr以下であって、且つ、前記発光部品の出射する光の透過率が80%以上であることを特徴とする請求項10ないし21のいずれか1項に記載の照明装置の製造方法。
- 前記バリアフィルムは、シクロオレフィンポリマーであることを特徴とする請求項10ないし22のいずれか1項に記載の照明装置の製造方法。
- 2枚の保護フィルムを、減圧した環境において、加熱、押圧により、貼り付ける第3真空加熱加圧工程をさらに含むことを特徴とする請求項10ないし23のいずれか1項に記載の照明装置の製造方法。
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