JP2015149120A - 発光ユニット、直管形ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リジット配線基板およびフレキシブル配線基板が安定した放熱性で搭載可能な基台を有する発光ユニット、直管形ランプおよび照明装置を提供する。
【解決手段】発光ユニット２１は、フレキシブル配線基板３５またはリジット配線基板のいずれかである基板およびこの基板の表面３５ａに実装された発光素子３６を有する発光モジュール３２と、基板の裏面３５ｂが接触する平面状の基板搭載面４２を有する基板搭載部３８と、基板搭載部３８の短手方向両側に基板搭載面４２に対して立ち上がる立上り面４６、基板搭載面４２との間でリジット配線基板を保持可能に形成された爪部４５および爪部４５と立上り面４６との間に形成され基板搭載面４２に接触するフレキシブル配線基板３５の短手方向の両側部３５ｅがそれぞれ配置される溝部４４を有する保持部３９とを備える基台３３と、を具備している。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、基板に発光素子が実装された発光モジュールを用いた発光ユニット、この発光ユニットを用いた直管形ランプおよび照明装置に関する。

従来、発光ユニットを用いた例えば直管形ランプや長尺な照明器具がある。そして、発光ユニットには、基板に発光素子を実装した発光モジュールを基台に保持した構造がある。発光モジュールは、比較的強固な基板（リジット配線基板）に発光素子を実装するのが一般的であったが、フレキシブル配線基板に発光素子を実装した発光モジュールが開発されている。フレキシブル配線基板を用いた発光モジュールは、リール巻きの状態から基台に容易に設けることができ、また、フレキシブル配線基板の厚さが薄いことにより、リジット配線基板よりも発光素子の熱を基台に迅速に伝熱できるなどの利点を有する。

しかしながら、フレキシブル配線基板の場合、フレキシブル配線基板を部分的に基台に保持したのではフレキシブル配線基板と基台との密着性が均一に得られず、放熱性に影響する。このため、フレキシブル配線基板の全長に亘って基台に保持する構造が採られている。

例えば、特許文献１に記載の光照射装置においては、基台を断面半環状に形成し、この基台の内面中央にフレキシブル配線基板の発光素子が実装された表面中央に対して反対側である裏面中央が接触する突部が突設され、基台の内面両側部にフレキシブル配線基板の両側部の先端が当接する引掛り部が突設されている。そして、フレキシブル配線基板が幅方向に全体的に湾曲されて、フレキシブル配線基板の裏面中央が突部に接触し、フレキシブル配線基板の両側部の先端が引掛り部に当接した状態で、フレキシブル配線基板が基台に保持されている。フレキシブル配線基板の両側部の先端が引掛り部に当接することにより、フレキシブル配線基板の裏面中央が突部に押し付けられている。また、基台とフレキシブル配線基板とを組み立てる場合は、基台の一端側からフレキシブル配線基板を挿入することで行っている。

特開２０１２-１１４０３４号公報（第６頁、第２〜４図）

発光ユニットは、リジット配線基板とフレキシブル配線基板という異なる形態の基板に対してそれぞれ専用の基台（フレーム）を用いている。この場合、双方の基板を使い分けたい場合、二種類の金型が必要であり、製造費用がかさむという欠点がある。また、基台（フレーム）を共用する場合は、接着剤や両面テープ等により基板の固定を行う必要があり、その取り扱いや製造性が悪くなるという欠点がある。

本発明の実施形態は、リジット配線基板およびフレキシブル配線基板の両方が安定した放熱性で搭載可能な基台を有する発光ユニット、直管形ランプおよび照明装置を提供することを目的とする。

実施形態の発光ユニットは、発光モジュールおよび基台を具備する。発光モジュールは、フレキシブル配線基板またはリジット配線基板のいずれかである基板と、この基板の表面に実装された発光素子とを有してなる。

基台は、基板搭載部と保持部とを有してなる。基板搭載部は、基板の裏面が接触する平面状の基板搭載面を有してなる。保持部は、立上り面、爪部および溝部を有してなる。立上り面は、基板搭載部の短手方向両側に基板搭載面に対して立ち上がるように形成される。爪部は、基板搭載面との間でリジット配線基板を保持可能に形成される。また、溝部は、爪部と立上り面との間に形成され、基板搭載面に接触するフレキシブル配線基板の短手方向の両側部がそれぞれ配置されるように形成される。

本実施形態の発光ユニットによれば、基台は、基板の裏面が基板搭載面に接触するように、基板搭載面と爪部との間にリジット配線基板を保持することができ、基板搭載面および溝部にフレキシブル配線基板が配置されるので、基板がリジット配線基板またはフレキシブル配線基板である発光モジュールが同一の基台に安定した放熱性で搭載できることが期待できる。

本発明の第１の実施形態を示すフレキシブル配線基板の発光ユニットを用いた直管形ランプの断面図である。 同上、直管形ランプの直管カバーを透過した正面図である。 同上、リジット配線基板の発光ユニットを用いた直管形ランプの断面図である。 同上、リジット配線基板の搭載を示し、（ａ）は窪み部が形成されたときの説明図、（ｂ）は窪み部が形成されないときの説明図である。 同上、直管形ランプを用いた照明装置の斜視図である。 第２の実施形態を示す発光ユニットを用いた照明装置の断面図である。 同上、照明装置の斜視図である。

以下、本発明の第１の実施形態について、図１ないし図５を参照して説明する。

図５に示すように、照明装置10は、長尺な直管形ランプ11を使用するものであり、長尺な器具本体12、この器具本体12の長手方向の両端に配置されるソケット13，14および器具本体12内に配設される電源回路15等を備えている。

そして、直管形ランプ11は、図２に示すように、直管カバー20、この直管カバー20内に挿入配置される発光ユニット21、直管カバー20および発光ユニット21の両端に配設される口金22，23を備えている。

直管カバー20は、透光性の樹脂材料で形成されている。樹脂材料には、例えばポリカーボネート樹脂が用いられる。樹脂材料には光拡散材を含有してもよい。直管カバー20は、長手方向に同一の円筒状に形成されている。例えば押出成形によって形成されている。また、直管カバー20は、図１に示すように、その周面の略半分近くの領域が発光ユニット21からの光を透光する透光領域26に形成されている。直管カバー20の少なくとも透光領域26が透光性を有していれば、他の領域は透光性を有していなくてもよい。

直管カバー20は、外面が円筒状に形成され、内面が所定の形状に形成されている。直管カバー20の内面は、透光領域26の中央から両側に向けて肉厚が徐々に厚くなるように形成され、その両側部分には発光ユニット21（基台33）を保持する保持溝27が長手方向の全域に亘って形成されている。さらに、直管カバー20の内面には、透光領域26に対して反対側に、一対の略Ｌ字形の突部28，28が互いに対向して突設され、これら突部28，28間に発光ユニット21（基台33）を保持する保持溝29が長手方向の全域に亘って形成されている。

発光ユニット21は、発光モジュール32およびこの発光モジュール32を保持する基台33を備えている。

発光モジュール32は、基板としての長尺な帯状のフレキシブル配線基板35およびこのフレキシブル配線基板35の表面35aの幅方向中央に実装された複数の発光素子36を備えている。

フレキシブル配線基板35は、フィルム状の絶縁材と配線パターンを積層して構成されている。配線パターンに複数の発光素子36が電気的に接続され、配線パターンにより複数の発光素子36が例えば直列に電気的に接続されている。なお、フレキシブル配線基板35の表面35aには、光の反射率が高い高反射膜を形成してもよい。

発光素子36は、例えばＬＥＤや有機ＥＬ等が用いられている。本実施形態では、ＬＥＤが用いられ、複数のＬＥＤがフレキシブル配線基板35の表面35aの幅方向（短手方向）中央で長手方向に沿って所定の間隔をあけて実装されている。

発光モジュール32は、フレキシブル配線基板35の幅方向の両側部領域35c，35cの強度が幅方向の中央部領域35dの強度よりも低くなるように構成してもよい。例えば、フレキシブル配線基板35の中央部領域35dのみに配線パターンを形成したり、フレキシブル配線基板35の表面35aの中央部領域35dに高反射膜を形成することにより、フレキシブル配線基板35の両側部領域35c，35cの強度が中央部領域35dの強度よりも低くなるように構成できる。あるいは、フレキシブル配線基板35の両側部領域35c，35cの厚みを中央部領域35dの厚みよりも薄くしたり、フレキシブル配線基板35の両側部領域35c，35cに孔をあけることにより、フレキシブル配線基板35の両側部領域35c，35cの強度が中央部領域35dの強度よりも低くなるように構成できる。なお、フレキシブル配線基板35の中央部領域35dの幅寸法は、フレキシブル配線基板35の両側部領域35c，35cのそれぞれの幅寸法より大きい。

基台33は、金属材料で形成されている。金属材料としては、例えばアルミニウム等が用いられる。基台33は、長手方向に同一形状に一体に形成されている。例えば押出成形によって基台33が形成されている。そして、基台33は、基板搭載部38、この基板搭載部38の短手方向の両側に形成された保持部39，39および基板搭載部38を支える土台部40を備えている。

基板搭載部38には、フレキシブル配線基板35の裏面35bの中央部領域35dが接触する平面状の基板搭載面42が形成されている。

保持部39，39は、基板搭載部38の基板搭載面42よりも土台部40の反対側へ突出されている。保持部39，39には、フレキシブル配線基板35の両側部35e，35eが配置される溝部44，44が形成されている。各保持部39には、溝部44を介して基板搭載面42に対向する爪部45が突出形成されている。なお、直管カバー20の透光領域26に対向される爪部45の表面側は反射面に形成されている。

溝部44，44は、互いに対向するとともに基板搭載面42に対して斜めに対向するように形成されている。保持部39，39により、溝部44，44に配置されたフレキシブル配線基板35の両側部35e，35eを局所的に湾曲させ、フレキシブル配線基板35の両側部35e，35eに小さい曲率の曲げ部35f，35fを形成する。フレキシブル配線基板35の両側部35e，35eに局所的に曲げ部35f，35fを形成することにより、フレキシブル配線基板35の中央部領域35dの裏面35bが基板搭載面42に沿って接触する状態にフレキシブル配線基板35を保持する。

基台33の幅方向中心にフレキシブル配線基板35が組み込まれている場合には、フレキシブル配線基板35の両側部35e，35eの先端が保持部39，39の溝部44，44の最深部44a，44aから離れていて、その最深部44a，44aには当接しない関係を有する。基台33の幅方向中心に対して一側にフレキシブル配線基板35が片寄って組み込まれている場合でも、フレキシブル配線基板35の両側部35e，35eの先端の少なくとも一方が保持部39の溝部44の最深部44aから離れていて、その最深部44aには当接しない関係を有する。言い換えれば、フレキシブル配線基板35の両側部35e，35eの先端と溝部44，44の最深部44a，44aとの間には間隙を有する。あるいは、溝部44，44の最深部44a，44a間の最大幅寸法が、溝部44，44に配置されたフレキシブル配線基板35の両側部35e，35eの先端間の幅寸法よりも大きい関係を有している。

保持部39，39は、基板搭載面42に対して立ち上がる立上り面46，46およびこの立上り面46，46と基板搭載面42との間で基板搭載面42に対して凹む窪み部47，47を有するように形成されている。また、保持部39，39には、直管カバー20の保持溝27，27に長手方向に沿って摺動可能に嵌り込むガイド部48，48が形成されている。

土台部40は、基板搭載部38の基板搭載面42とは反対側の中央から突出形成されている。土台部40の先端には、直管カバー20の保持溝29に長手方向に沿って摺動可能に嵌り込むガイド部50が形成されている。ガイド部50は、二股状に形成されている。土台部40には、口金22，23を基台33にねじ止めするための取付部51が形成されている。

図２において、口金22，23は、一般社団法人日本照明工業会規格の口金ＧＸ１６ｔ−５である。口金22，23は、電気絶縁性を有する合成樹脂例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂により、それぞれ有底の円筒状に形成されている。口金22，23には、直管カバー20および発光ユニット21の長手方向の両端部が挿入されている。そして、口金22，23は、それぞれセルフタップ付きのねじが基台33の取付部51にねじ込まれて基台33に固定されている。

口金22は、給電端子側口金であり、一対の給電端子54，54が配設されている。一対の給電端子54，54は、例えば黄銅からなり、Ｌ字形に形成されているとともに、互いに反対向きとなるように口金22から突出されている。一対の給電端子54，54は、口金22内および直管カバー20内に配線された図示しない接続線により、フレキシブル配線基板35の表面35aに実装されたコネクタ56に接続されている。

口金23は、非給電端子側口金あるいはアース端子側口金であり、１個の保持子55を配設している。保持子55は、直方体に形成されて、口金23から突出されている。

そして、本実施形態の基台33は、上述したように、保持部39，39が基板搭載面42に対して立ち上がる立上り面46，46および窪み部47，47を有すると共に、図３に示すように、基板搭載面42および立上り面46，46との間でリジット配線基板34を保持可能に爪部45，45が形成されている。リジット配線基板34の表面34aには、図1に示すフレキシブル配線基板35と同様にして、配線パターンが設けられ、発光素子36およびコネクタ56が実装されている。すなわち、リジット配線基板34および発光素子36を有する発光モジュール31が形成されている。そして、基台33は、例えば押出し成形により形成されることにより、安価に製造されている。

リジット配線基板34は、立上り面46，46および爪部45，45とそれぞれ例えば０．１ｍｍの間隙を有する幅寸法および厚さに形成されている。そして、基台33は、立上り面46，46と基板搭載面42との間で基板搭載面42に対して凹む窪み部47，47が形成されていることにより、リジット配線基板34の裏面34bが基板搭載面42に接触（密接）する。

すなわち、窪み部47，47が形成されていない場合、図４（ｂ）に示すように、爪部45，45の押圧力が充分に得られないときに、リジット配線基板34の裏面34bが基板搭載面42に接触しにくくなる。一方、窪み部47，47が爪部45，45に対向するように形成されていると、図４（ａ）に示すように、リジット配線基板34の短手方向をわずかに変形させるように爪部45，45をリジット配線基板34に押し付けることができるので、リジット配線基板34の裏面34bを基板搭載面42に接触（密接）させることができる。さらに、窪み部47，47は、フレキシブル配線基板35の短手方向の両側部35e，35eの変形を許容するためのスペースとなっており、これによって、フレキシブル配線基板35の裏面35bを基板搭載面42に接触（密接）させることができる。

次に、本発明の第１の実施形態の作用を説明する。

フレキシブル配線基板35を有する発光ユニット21を組み立てるには、基台33の一端側から発光モジュール32を挿入する。すなわち、フレキシブル配線基板35の長手方向の一端側端部の中央部領域35dを基台33の基板搭載面42上に挿入するとともに、フレキシブル配線基板35の一端側端部の両側部35e，35eを保持部39，39の溝部44，44に挿入する。

このとき、フレキシブル配線基板35の一端側端部の両側部分を先細り状にカットしておくことにより、フレキシブル配線基板35の中央部領域35dを基台33の基板搭載面42上に挿入すれば、フレキシブル配線基板35の両側部35e，35eが保持部39，39の溝部44，44に自動的に挿入されやすくなり、フレキシブル配線基板35の端部の挿入操作を容易にすることができる。

フレキシブル配線基板35の一端側端部を基台33に挿入したら、そのままフレキシブル配線基板35を基台33に沿って摺動させ、フレキシブル配線基板35を基台33の所定位置に配置する。

このとき、保持部39，39により、フレキシブル配線基板35の両側部35e，35eを湾曲させ、フレキシブル配線基板35の裏面35bが基板搭載面42に沿って接触する状態にフレキシブル配線基板35を保持するものの、フレキシブル配線基板35の両側部35e，35eの先端が溝部44，44の最深部44a，44aに当接しない構造であるため、フレキシブル配線基板35が保持部39，39間で突っ張った状態となることがなく、保持部39，39に対するフレキシブル配線基板35の両側部35e，35eの摺動抵抗が低いとともに、フレキシブル配線基板35の両側部35e，35eが保持部39，39に引っ掛かりにくく、フレキシブル配線基板35を基台33内の所定位置まで容易に摺動させることができる。

フレキシブル配線基板35を基台33内の所定位置に配置した状態では、保持部39，39により、フレキシブル配線基板35の両側部35e，35eを湾曲させ、フレキシブル配線基板35の裏面35bが基板搭載面42に沿って接触する状態にフレキシブル配線基板35を保持する。

また、リジット配線基板34を有する発光ユニット30を組み立てるには、基台33の一端側から発光モジュール31を挿入する。すなわち、リジット配線基板34の長手方向の一端側端部を基台33の基板搭載面42、立上り面46，46および爪部45，45の内側に挿入する。基台33は、基板搭載面42および立上り面46，46との間に窪み部47，47を形成しているので、リジット配線基板34は、その裏面34aを基板取付面42に接触（密接）して基台33内に嵌め込むことができる。

そして、リジット配線基板34を基台33に沿って摺動させ、リジット配線基板34を基台33内の所定位置に配置する。リジット配線基板34と、立上り面46，46および爪部45,45とのそれぞれの間は、例えば０．１ｍｍの間隙を有するので、リジット配線基板34は、その裏面34bが基板搭載面42を摺動しながら基台33に沿って挿入される。リジット配線基板34は、基台33内の所定位置に配置した状態では、基板搭載面42、立上り面46，46および爪部45,45により、幅方向の両側の位置と、厚さ方向での表面34aおよび裏面34bの位置が規制されて、がたつくことなく基台33内に保持される。さらに、この状態で保持部39，39を変形させて爪部45,45をリジット配線基板34に押し付けてもよい。この場合、窪み部47，47を利用してリジット配線基板34をわずかに裏面34b側へ変形するように押圧することができる。

また、直管形ランプ11または直管形ランプ11Aを組み立てるには、直管カバー20内に発光ユニット21または発光ユニット30を挿入し、口金22とフレキシブル配線基板35またはリジット配線基板34とを電気的に接続し、直管カバー20の両端に口金22，23を被着し、基台33に口金22，23をねじ止めする。

そして、図５に示すように、直管形ランプ11または直管形ランプ11Aの口金22，23が照明装置10のソケット13，14に装着される。

電源回路15からソケット13を通じて直管形ランプ11または直管形ランプ11Aに点灯電力を供給することにより、複数の発光素子36が点灯する。複数の発光素子36が発生する光は、直管カバー20の透光領域26に入射し、透光領域26内で拡散されて透光領域26を透過し、照明空間に照射される。

複数の発光素子36が点灯時に発生する熱は、フレキシブル配線基板35またはリジット配線基板34から基台33に伝達され、基台33から直管カバー20や口金22，23に伝達されて放熱される。

直管形ランプ11においては、保持部39，39により、フレキシブル配線基板35の両側部35e，35eを湾曲させ、フレキシブル配線基板35の裏面35bが基板搭載面42に沿って接触する状態にフレキシブル配線基板35を保持しているため、発光素子36が発生する熱は、フレキシブル配線基板35を通じて基台33に効率よく熱伝導することができ、これにより、発光素子36の高い放熱性能を確保することができる。

また、直管形ランプ11Aにおいては、基台33の立上り面46，46および爪部45，45により、リジット配線基板34の裏面34bが基板搭載面42に沿って接触する状態にリジット配線基板34が保持されるので、発光素子36が発生する熱は、リジット配線基板34を通じて基台33に効率よく熱伝導することができ、これにより、発光素子36の高い放熱性能を確保することができる。

本実施形態によれば、基台33は、基板搭載面42と爪部45，45との間にリジット配線基板34が保持され、基板搭載面42および溝部44，44にフレキシブル配線基板35が配置され、リジット配線基板34の裏面34aおよびフレキシブル配線基板35の裏面35bが基板搭載面42に接触するように形成されるので、リジット配線基板34を有する発光モジュール31またはフレキシブル配線基板35を有する発光モジュール32が共通の基台33に安定した放熱性で搭載でき、これにより、発光ユニット21および発光ユニット30を安価に形成できるという効果を有する。

また、基台33は、基板搭載面42と立上り面46，46との間に基板搭載面42に対して凹む窪み部47，47を有するように形成されているので、リジット配線基板34を基台33内に配置するのみで基板搭載面42にリジット配線基板34の裏面34bを接触（密接）させることができるとともに、基台33を安価に製造できるという効果を有する。

そして、発光ユニット21，30を有する直管形ランプ11，11Aは、発光ユニット21，30が安定した放熱性を有し、安価に形成可能であるので、長寿命であるとともに安価に形成できるという効果を有する。

また、直管形ランプ11，11Aを具備する照明装置10は、直管形ランプ11，11Aが長寿命および安価であることにより、ランニングコストを低減可能であるという効果を有する。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

本実施形態の照明装置60は、図６および図７に示すように、天井面に設置される薄形で長尺な器具であるシーリングライトに形成されている。なお、図６および図７において、第１の実施形態と同じ構成および作用効果については同一符号を用いてその説明を省略する。

照明装置60は、天井面に設置される器具本体61を有し、この器具本体61の幅方向の両側に発光部62が形成されているとともに、中央に三角形状の反射部63が形成されている。発光部62は、器具本体61に取り付けられた発光ユニット21または発光ユニット30、この発光ユニット21または発光ユニット30を覆って器具本体61に取り付けられた透光性カバー64を有している。

発光ユニット21または発光ユニット30は、第１の実施形態と同様に、発光モジュール32または発光モジュール31と基台33とを有している。基台33については、基台搭載部38および保持部39,39を備えていればよく、土台部40はなくてもあってもよい。基台33は、器具本体61の長手方向に沿って配置され、器具本体61に熱的に接続された状態で固定されている。そのため、発光素子36が点灯時に発生する熱は、フレキシブル配線基板35またはリジット配線基板34、基台33を経て器具本体61に伝達されて放熱される。

そして、この照明装置60においても、第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

10，60…照明装置、 11,11A…直管形ランプ、 12，61…器具本体、 13，14…ソケット、 20…直管カバー、 21，30…発光ユニット、 22，23…口金、 31，32…発光モジュール、 33…基台、 34…リジット配線基板、 35…フレキシブル配線基板、 34a，35a…表面、 34b，35b…裏面、 35c，35c…両側部領域、 35d…中央部領域、 35e，35e…両側部、 36…発光素子、 39，39…保持部、 42…基板搭載面、 44，44…溝部、 44a，44a…最深部、 46，46…立上り面、 47，47…窪み部、 64…透光性カバー

Claims (5)

1. フレキシブル配線基板またはリジット配線基板のいずれかである基板およびこの基板の表面に実装された発光素子を有する発光モジュールと；
   前記基板の裏面が接触する平面状の基板搭載面を有する基板搭載部と、この基板搭載部の短手方向両側に前記基板搭載面に対して立ち上がる立上り面、前記基板搭載面との間で前記リジット配線基板を保持可能に形成された爪部およびこの爪部と前記立上り面との間に形成され前記基板搭載面に接触する前記フレキシブル配線基板の短手方向の両側部がそれぞれ配置される溝部を有する保持部と、を備える基台と；
   を具備していることを特徴とする発光ユニット。
2. 前記基台は、前記基板搭載面と前記立上り面との間に前記基板搭載面に対して凹む窪み部を有していることを特徴とする請求項１記載の発光ユニット。
3. 少なくとも一部が透光性を有する直管カバーと；
   この直管カバー内に配置される請求項１または２記載の発光ユニットと；
   前記直管カバーの両端に配設される口金と；
   を具備していることを特徴とする直管形ランプ。
4. 器具本体と；
   この器具本体に設置されたソケットと；
   このソケットに装着される請求項３記載の直管形ランプと；
   を具備していることを特徴とする照明装置。
5. 器具本体と；
   この器具本体に設置される請求項１または２記載の発光ユニットと；
   この発光ユニットを覆う透光性カバーと；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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