JP2013093379A - Ｌｅｄ照明部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 照明効率に優れ、施工性の容易なＬＥＤ照明部材を提供する。
【解決手段】
凹型の断面形状を有する熱可塑性樹脂組成物の成形体をベース材とする、リール巻きしたフレキシブル基板に、複数のＬＥＤ発光素子を実装したＬＥＤ照明部材であって、複数のＬＥＤ発光素子は、フレキシブル基板のチャンネル型の底部及び／又は両壁部の内側表面に全長にわたって列をなして１列又は複数列配置されているＬＥＤ照明部材。また、熱可塑性樹脂組成物は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）又はポリスチレン（ＰＳ）の樹脂組成物であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）発光素子を用いたＬＥＤ照明部材に関する。

一面上にＬＥＤ素子を配設した基板を複数有し、隣接する前記基板同士を回動自在に連結させた、１つで多様な用途に対応できるようにしたＬＥＤ照射ユニットが提案されており、基板同士の角度を用途に応じて固定することにより、所望の照射範囲を設定することができるとしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１７５７９６号公報

しかしながら、上記のような構造の照明ユニットでは、ＬＥＤ素子からの発光の指向性のために、目的領域に対する照明効率が悪くなり、また、構造が複雑で微妙な調整が必要となり、施工に手間がかかるという問題がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであって、照明効率に優れ、施工性の容易なＬＥＤ照明部材を提供することを目的とする。

このような課題を解決するために、本発明のＬＥＤ照明部材の特徴は、凹型の断面形状を有する熱可塑性樹脂組成物の成形体をベース材とする、リール巻きしたフレキシブル基板に、複数のＬＥＤ発光素子を実装したＬＥＤ照明部材であって、複数のＬＥＤ発光素子は、フレキシブル基板の凹型の底部及び／又は壁部の内側表面に全長にわたって列をなして１列又は複数列配置されていることを要旨とする。

ベース材の凹型の底部及び壁部の内側表面にＬＥＤ発光素子を実装することにより、本発明のＬＥＤ照明部材を用いて所望の照明器具等の機器を構成した場合に、目標照明領域を効率的に照明することができる。

熱可塑性樹脂組成物は、材料の入手性の観点でポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）又はポリスチレン（ＰＳ）の樹脂組成物であることが好ましい。

熱可塑性樹脂組成物は高可視光反射率を有することが好ましい。

高可視光反射率の熱可塑性樹脂組成物からなるベース材を用いる代りに、ベース材の凹型の断面形状の内側表面に高可視光反射率層を設けることもできる。

このように、ベース材の凹型の内側表面の可視光反射率を高めることにより、本発明のＬＥＤ照明部材を用いて所望の照明器具等の機器を構成した場合に、目標照明領域をさらに効率的に照明することができる。

ベース材の凹型の底部及び壁部の、ＬＥＤ素子が実装されていない裏側表面に全長にわたって、導電性の配線パターンが形成される。

フレキシブル基板の凹型の底部及び／又は壁部の内側表面に実装された複数のＬＥＤ発光素子のリードは、それぞれベース材を貫通して配線パターンに接続される。ＬＥＤ発光素子には、この配線パターンを通して電力が供給される。

フレキシブル基板は、ベース材の裏側表面に形成された配線パターンにさらに放熱層を積層してなる。

この放熱層は、複数のＬＥＤ発光素子からの発熱を放熱する作用をする。

フレキシブル基板は、長手方向に周期的に折り曲げ手段を備えていることが好ましい。

例えば、熱可塑性樹脂組成物の凹型の成形体の内側表面及び／又は外側表面に浅い溝を形成しておくことにより、溝を形成した表面を外側にして、容易に折り曲げを行うことができる。

本発明によれば、照明効率に優れ、施工性の容易なＬＥＤ照明部材を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明部材のリール巻き状態の概略を示す斜視図である。 （ａ）本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明部材の上面図である。 （ｂ）本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明部材の図２（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 本発明の第２実施形態に係る、ＬＥＤ照明部材のポケット型フレキシブル基板の概略を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）について、図１〜３を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明部材のリール巻き状態の概略を示す斜視図であり、図２（ａ）は本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明部材の上面図であり、図２（ｂ）本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明部材の図２（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。

本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明部材１は、チャンネル型の断面形状を有するフレキシブル基板２と、フレキシブル基板２のチャンネル型の底部２ｃ、壁部２ｂ、２ｄの内側表面等に実装されたＬＥＤ発光素子３ａ、３ｂ、３ｃとからなり、ＬＥＤ照明部材１は、リール６に巻かれた状態で、家電や車載用の照明器具、内照式サイン等の機器の実装に供される。

フレキシブル基板２は、熱可塑性樹脂組成物から成形されたチャンネル型の断面形状を有するベース材２１と、ベース材２１の裏側に設けられた配線パターン２２と、配線パターン２２上に積層された放熱層２３とからなる。

フレキシブル基板２には、底部２ｃにＬＥＤ発光素子３ｃが、壁部２ｂにＬＥＤ発光素子３ａが、壁部２ｄにＬＥＤ発光素子３ｃが、図２（ａ）に示したように長手方向に列をなして実装され、それぞれのＬＥＤ発光素子のリード３１ａ、３１ｂはベース材２１を貫通して配線パターン２２に接続されている。

フレキシブル基板２のフランジ部２ａ、２ｅには、長手方向に列をなしてフランジ部２ａ、２ｅを貫通するパイロット孔４ａ、４ｂが設けられている。

ベース材２１は、熱可塑性樹脂組成物をチャンネル型に押出して製作してもよいし、Ｔダイスによる押出シートまたは二軸延伸シートをチャンネル型に成形して製作してもよいし、圧空成形、真空成形、プレス成形などの製法で成形して形状製作してもよい。

熱可塑性樹脂組成物としては、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、アクリロニトリルスチレン（ＡＳ）樹脂、
アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂、メタクリル（ＰＭＭＡ）樹脂、塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、超高分子量ポリチレン（ＵＨＰＥ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、メチルペンテン（ＴＰＸ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂、ポリスルホン（ＰＳＦ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂等から選択される１つ又は複数の樹脂からなる樹脂組成物を用いることができるが、汎用性、入手性の観点で、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂組成物、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂組成物又はポリスチレン（ＰＳ）樹脂組成物が好ましい。

ベース材２１の厚みは、用いる熱可塑性樹脂組成物の種類にもよるが、０．２〜１．０ｍｍとするのが好ましい。

熱可塑性樹脂組成物には、ベース樹脂に無機充鎮剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、酸化防止剤、難燃剤、活剤、染料または顔料等を添加した樹脂組成物を用いることができるが、特に二酸化Ｔｉ等の無機充填剤を添加すると光反射率を高める効果がある。

例えば、二酸化Ｔｉの無機充填剤を含む熱可塑性樹脂組成物を用いて成形することにより、それ自体が可視光領域で９０％以上の高い反射率を有する高可視光反射率のベース材２１を得ることができる。

ベース材２１が、可視光反射率が低い熱可塑性樹脂組成物から成形された場合には、ベース材２１のチャンネル型の壁部２ｂ、２ｄ、底部２ｃの内側表面全面に、例えば高可視光反射率のシリコーン樹脂フィルム等を貼り付けることにより、表面に高可視光反射率層を有するベース材２１を得ることができる。

上記のような方法で、ベース材２１のチャンネル型の壁部２ｂ、２ｄ、底部２ｃの内側表面全面の可視光反射率を高くすることにより、ＬＥＤ発光素子３ａ、３ｂ、３ｃからの発光をベース材２１による吸収を少なくして前方に指向させて、効率よく目標領域を照明することができる。

配線パターン２２は、ベース材２１のチャンネル型の壁部２ｂ、２ｄ、底部２ｃの裏側表面に、Ｃｕ、Ａｌ等の金属箔を貼り付けるか、導電材料の印刷、塗装等の公知の方法により、形成することができる。

例えば、図２（ａ）、（ｂ）に示したような配置でＬＥＤ発光素子３ａ、３ｂ、３ｃをフレキシブル基板２に実装した場合、電力供給源（図示せず）からの電力の供給は、ＬＥＤ発光素子すべて直列接続で行うか、または各列毎に直列接続とし、列間は並列接続で行うように、配線パターン２２を設ける。

配線パターン２２の上にさらに放熱層２３を積層し、ＬＥＤ発光素子３ａ、３ｂ、３ｃからの発熱を放熱する。

放熱層２３には、公知の熱伝導性のよい樹脂組成物からなるフィルムを用いることができるが、放熱層２３は、配線パターン２２及びベース材２１と密着している必要があるので、例えば、窒化Ａｌ粉末を含むポリアミド（ＰＡ）樹脂組成物等、熱融着性のものが好ましい。

ベース材２１と配線パターン２２と放熱層２３を一体化してなるフレキシブル基板２にＬＥＤ発光素子３ａ、３ｂ、３ｃを実装する場合、まずベース材２１の
チャンネル型の壁部２ｂ、２ｄ、底部２ｃの所定の位置に、リード３１ａ、３１ｂの両方が収まるような、ベース材２１を貫通する孔をレーザ等を用いてあける。この孔にそれぞれのＬＥＤ発光素子のリード３１ａ、３１ｂを挿入して配線パターンに半田接合するとともに、孔には熱伝導性のよい、絶縁性の接着剤を充填して各ＬＥＤ発光素子をフレキシブル基板２に固定する。

図２（ｂ）に示したように、第１実施形態のベース材２１のチャンネル型の断面形状は、上に開いた台形になっているが、上に閉じた台形でも、円弧状でもかまわない。ベース材２１の壁部２ｂ、２ｄ及び底部２ｃの内側表面を、上記のように高可視光反射率とすることにより、ＬＥＤ発光素子３ａ、３ｂ、３ｃからの発光を効率よくベース材２１のチャンネル型の前方に照射することができる。

フレキシブル基板２のフランジ部２ａ、２ｅがは、それぞれフランジ部を貫通するパイロット孔４ａ、４ｂが長手方向に１列に形成されており、ＬＥＤ照明部材１の、リール６への巻き取り、及びリール６からの送り出しにおいて、案内として用いることができる。このパイロット孔４ａ、４ｂは、ＬＥＤ照明部材１を照明器具等の機器に実装するときに、固定用に利用することができる。

図２（ａ）に示したように、ベース材２１の内側表面には、長手方向全長に周期的に、断面方向にわたる浅い溝５を設けてあり、ＬＥＤ照明部材１を照明器具等の機器に実装するときに、機器の形状に合わせて溝５で折り曲げながら施工することができる。内照式サインに実装する場合は、溝をベース材２１の裏側に設けてＬＥＤを実装した面が内側になるように、ＬＥＤ照明部材１を折り曲げながら施工することができる。

本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明部材は、フレキシブル基板２のチャンネル型断面形状と寸法、ＬＥＤ発光素子の種類、ＬＥＤ発光素子の実装列数と各列の個数等を目的別に標準化し、設計、製造してリール巻き状態でストックしておくことが好ましい。対象となる照明器具等の機器に応じてＬＥＤ照明部材の適切な標準リールを選択し、リールからＬＥＤ照明部材を送り出しながら裁断して、平面的ではない機器形状、実装場所に容易に施工することができる。

図２（ｂ）において、ＬＥＤ発光素子３ａ、３ｂ、３ｃを保護するために、フランジ部２ａ、２ｅの上面に、可視光透光性の高い樹脂組成物からなるフィルム（図示せず）を接着等の手段で設けて、フレキシブル基板２を覆うことが好ましい。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係る、ＬＥＤ照明部材のポケット型フレキシブル基板の概略を示す斜視図である。

本発明の第２実施形態に係る、ＬＥＤ照明部材のポケット型フレキシブル基板２’は、長手方向に全長にわたって列をなしてポケット２０’を備える。

図３においては、ポケット型フレキシブル基板２’は、１列のポケット２０’を備える構成となっているが、複数列のポケットを備える構成としてもよい。第１実施形態のフレキシブル基板２と第２実施形態のポケット型フレキシブル基板２’は、いずれも巨視的にはエンボス形状を有すると言うことができる。また、図３においては、ポケット形状は矩形としたが、円形又は楕円形でもよい。

ポケット型フレキシブル基板２’のポケット２０’の部分のＢ−Ｂ矢視断面構成は、図２（ｂ）に示した第１実施形態におけるフレキシブル基板２と同様である。ポケット型フレキシブル基板２’も、第１実施形態と同様に、熱可塑性樹脂組成物から成形されたベース材（図示せず）と、ベース材の裏側に設けられた配線パターン（図示せず）と、配線パターン上に積層された放熱層（図示せず）とからなる。

ポケット型フレキシブル基板２’のポケット２０’へのＬＥＤ発光素子の実装は、第１実施形態と同様に、図２（ｂ）に示したような構成で行うことができる。壁部へのＬＥＤ発光素子の実装は、第１実施形態においては、フレキシブル基板２の長手方向の壁部２ｂ、２ｄに行っているが、第２実施形態においては、ポケット型フレキシブル基板２’のポケット２０’の全壁部に行うことができる。

第２実施形態におけるポケット型フレキシブル基板２’のその他の構成、材料、製造方法、さらに、ポケット型フレキシブル基板２’を用いてのＬＥＤ照明器具の形成、そのＬＥＤ照明器具の実装、施工等は、上記第１実施形態における開示と同様である。

本発明の実施形態から、以下のことが明らかとなった。
（イ）ＬＥＤ照明部材を標準化できることで、実装周辺設計が簡易化される。
（ロ）標準化されたＬＥＤ照明部材を用いることで、照明器具等の機器への実装、施工が簡便化される。
（ハ）折り曲げ手段を備えたＬＥＤ照明部材を用いることで、平面的でない実装場所にも施工が容易となる。
（ニ）リール巻きされたＬＥＤ照明部材に、ＬＥＤ発光素子が列をなして長手方向に周期的に配置されているため、連続状態で効果的な光の装飾機能を可能にする。
（ホ）ＬＥＤ照明部材がリール巻き状態にあるため、後加工、追加工を容易に実施できる。
（ヘ）高可視光反射率ベース材表面を有するベース材にＬＥＤ発光素子を実装したＬＥＤ照明部材により、高い照明効率の機器が実現される。

ここで、「チャンネル型の断面形状」とは、「凹型の断面形状」を意味し、巨視的には「エンボス形状」を言うものである。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが、当業者には明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ ＬＥＤ照明部材
２ フレキシブル基板
２ａ、２ｅ フランジ部
２ｂ、２ｄ 壁部
２ｃ 底部
２１ ベース材
２２ 配線パターン
２３ 放熱層
２’ ポケット型フレキシブル基板
２０’ ポケット
３ａ、３ｂ、３ｃ ＬＥＤ発光素子
３１ａ、３１ｂ リード
４ａ、４ｂ パイロット孔
５ 溝
６ リール

Claims (7)

1. 凹型の断面形状を有する熱可塑性樹脂組成物の成形体をベース材とする、リール巻きしたフレキシブル基板に、複数のＬＥＤ発光素子を実装したＬＥＤ照明部材であって、
   前記複数のＬＥＤ発光素子は、前記フレキシブル基板の前記凹型の底部及び／又は壁部の内側表面に全長にわたって列をなして１列又は複数列配置されていることを特徴とするＬＥＤ照明部材。
2. 前記熱可塑性樹脂組成物は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）又はポリスチレン（ＰＳ）の樹脂組成物であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明部材。
3. 前記熱可塑性樹脂組成物は高可視光反射率を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明部材。
4. 前記ベース材は、前記凹型の内側表面に高可視光反射率層を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明部材。
5. 前記ベース材の前記凹型の底部及び壁部の、前記ＬＥＤ発光素子が実装されていない裏側表面に全長にわたって、導電性の配線パターンが形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明部材。
6. 前記フレキシブル基板は、前記ベース材の裏側表面に形成された前記配線パターンにさらに放熱層を積層してなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明部材。
7. 前記フレキシブル基板は、長手方向に周期的に折り曲げ手段を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明部材。

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