JP2019022463A - 植物育成用のｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブル基板タイプの植物育成用のＬＥＤ照明装置であって、可撓性や薄さ、軽量性、及び植物育成の目的上求められる光学特性が損なわれることなく、十分な防水性が担保されているＬＥＤ照明装置を提供すること。【解決手段】可撓性を有する基板フィルム１１と、基板フィルム１１の表面に形成されている金属配線部１３と、マトリックス状に配置されている複数のＬＥＤ素子２と、基板フィルム１１及び金属配線部１３上に形成されており、白色顔料を含む樹脂組成物からなる光反射性絶縁保護層１４と、光反射性絶縁保護層１４及びＬＥＤ素子２を覆って形成されている透明保護薄膜１５と、を備え、透明保護薄膜１５は、厚さが１０μｍ以上４０μｍ以下の薄膜であって、前記ＬＥＤ素子を覆う部分が、該ＬＥＤ素子の側壁面及び上部発光面の形状に追従して、ＬＥＤ照明装置の発光面外側に向けて突出する形状とされている、ＬＥＤ照明装置とする。【選択図】図３

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源として用いて使用し、植物、野菜、苗の育成に用いる植物育成用のＬＥＤ照明装置及びそれを用いた植物栽培工場に関する。

植物栽培工場において用いる照明装置として、従来の蛍光灯や高圧ナトリウムランプ等に替えて、近年、消費電力が少なく、又、発光に伴う輻射熱が少ないＬＥＤを光源とする照明装置の需要が急速に拡大しつつある。

ＬＥＤを光源とする照明装置を用いた植物栽培工場の一例として、植物の栽培棚の上方に、ＬＥＤを光源とする管状の植物育成灯を複数配置した植物栽培装置が既に広く実用化されている（特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に開示されている管状のＬＥＤ植物育成灯を、適当な間隔で複数配置した場合には、直線状の光源の直下とそれ以外の部分において、植物にあたる光の強度にばらつきが生じやすい点について改善の余地があった。

一方、フレキシブルタイプの回路基板に複数のＬＥＤ素子を配置して面状の光源を形成した植物育成用のＬＥＤ照明装置も提案されている（特許文献２参照）。このような構成のＬＥＤ照明装置によれば、上記の光強度のバラつきの問題を改善することができる。

ここで、特許文献２に開示されているように面状の光源を構成するＬＥＤ素子が表面に配置される構成のＬＥＤ照明装置を、植物育成用の照明装置として使用する場合には、植物を育成するために散布される水が、これらの装置にも頻繁にかかる状況が想定される。よって、ＬＥＤ素子やフレキシブル配線基板等の電子部品に水がかかること、及び、植物の栽培環境の高湿度によるＬＥＤの劣化促進等、水に起因する各種の故障を回避するために、植物育成用のＬＥＤ照明装置の最表面には、防水処理を行うことが必須となる。この防水処理は、通常、特許文献２の図２等にも示されている通り、ＬＥＤ照明装置の最表面にＬＥＤ素子２の厚み以上の厚さを有する防水層１５Ａ（図５参照）を形成することにより、行われていた。

特許文献２に開示されているＬＥＤ照明装置は、上記の防水層の厚みによって、フレキシブル基板タイプの照明装置が本来発揮しえる装置全体の可撓性や薄さ、及び軽量性が損なわれざるを得ず、又、防水層の厚みによってヘーズ値が増すと、ＬＥＤから発せられる光が拡散して植物への光量が減ってしまい、これらの点を回避すべく、更なる改善の余地があった。

実用新案登録第３１８９８８６号公報 特開２０１３−２５１２３０号公報

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、フレキシブル基板タイプの植物育成用のＬＥＤ照明装置であって、可撓性や薄さ、軽量性、及び植物育成の目的上求められる光学特性が損なわれることなく、十分な防水性が担保されているＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、従来、フレキシブル基板タイプの植物育成用のＬＥＤ照明装置の最表面に必須の構成要素として形成されている防水層を、ＬＥＤ素子の凹凸に追従して密着形成されている透明な薄膜とすることによって、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に本発明は以下のものを提供する。

（１） 植物育成用のＬＥＤ照明装置であって、可撓性を有する基板フィルムと、前記基板フィルムの表面に形成されている金属配線部と、前記金属配線部に導通可能な態様でマトリックス状に配置されている複数のＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子実装用領域を除く領域を覆って前記基板フィルム及び前記金属配線部上に形成されており、白色顔料を含む樹脂組成物からなる光反射性絶縁保護層と、前記光反射性絶縁保護層及び前記ＬＥＤ素子を覆って形成されている透明保護薄膜と、を備え、前記透明保護薄膜は、厚さが１０μｍ以上４０μｍ以下の薄膜であって、前記ＬＥＤ素子を覆う部分が、該ＬＥＤ素子の側壁面及び上部発光面の形状に追従して、ＬＥＤ照明装置の発光面から突出する形状とされている、ＬＥＤ照明装置。

（１）の発明においては、植物育成用のＬＥＤ照明装置の最表面における必須の構成要素である防水層を、フレキシブル配線基板の表面の凹凸に追従して形成される透明な薄膜とした。これによれば、フレキシブル基板タイプの照明装置が本来備える、可撓性や薄さ、軽量性が損なわれることなく、植物育成用のＬＥＤ照明装置に求められる十分な防水性を担保することができる。又、ＬＥＤ光源から発光される光の波長域の望ましくない波長域へのシフトを防止することもできる。

ここで、本明細書における「ＬＥＤ素子実装用領域」とは、植物育成用のＬＥＤ照明装置を構成するフレキシブル配線基板におけるＬＥＤ素子の金属配線部への接合箇所となる部分と、その接合箇所の周辺部分であってハンダ部等ＬＥＤ素子の実装のための接合構造によって占められる部分とからなる領域のことを言う。

（２） 前記光反射性絶縁保護層及び前記透明保護薄膜が、いずれもウレタン系樹脂又はアクリルウレタン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物からなる薄膜である、（１）に記載のＬＥＤ照明装置。

（２）の発明は、光反射性絶縁保護層を形成する樹脂組成物と、透明保護薄膜を形成する樹脂組成物とのベース樹脂を同系統の樹脂に統一することとした。これによれば、（１）のＬＥＤ照明装置において、フレキシブル配線基板の表面の凹凸に追従して形成される透明保護薄膜の光反射性絶縁保護層に対する密着性をより強固にし、（１）に記載のＬＥＤ照明装置の品質安定性や耐久性を、更に優れたものとすることができる。

（３） （１）又は（２）に記載のＬＥＤ照明装置をマトリクス状に並置してなる照明システムが、天井面に配置されてなる植物栽培工場。

（３）の発明によれば、植物を育成するために好ましい波長の光を、植物が植えられている床面側の任意の必要範囲全体に均一に安定的に照射することができる光源を、従来のように管状の光源を多数設置する場合と比較して、格段に少ない手間で天井面側の必要な範囲に設置することができる。これにより、光源の設置コストを削減しつつ植物の生産性を向上させて、植物栽培工場の総合的な経済性の向上に大きく寄与することができる。

（４） （１）又は（２）に記載のＬＥＤ照明装置の製造方法であって、前記透明保護薄膜を、前記光反射性絶縁保護層及び前記ＬＥＤ素子の表面に、透明樹脂組成物をスプレー処理により吹付けて形成する、ＬＥＤ照明装置の製造方法。

（４）の発明によれば、（１）又は（２）に記載のＬＥＤ照明装置の製造における透明保護薄膜の形成を、透明樹脂組成物をスプレー処理により吹付けて形成する方法によるものとした。この製造方法によれば、（１）又は（２）に記載のＬＥＤ照明装置における特徴的な構成部分である透明保護薄膜の形成を、高精度で効率よく行うことができる。

本発明によれば、フレキシブル基板タイプの植物育成用のＬＥＤ照明装置であって、可撓性や薄さ、軽量性、及び求められる光学特性が損なわれることなく、十分な防水性が担保されているＬＥＤ照明装置を提供することができる。

本発明のＬＥＤ照明装置の一例を模式的に示す平面図である。 図１のＬＥＤ照明装置における光反射性絶縁保護層と透明保護薄膜とを除去した状態であって、本発明のＬＥＤ照明装置におけるＬＥＤ素子の実装部分の形態の説明に供する図面である。 図１のＡ−Ａ部分の断面を模式的に表した断面拡大図であり、本発明のＬＥＤ照明装置の層構成の説明に供する図面である。 図３の部分拡大図であり、透明保護薄膜の厚さの説明に供する図面である。 従来のＬＥＤ照明装置における透明保護膜の態様の説明に供する図面である。 本発明のＬＥＤ照明装置を用いて構成することができる植物栽培工場の構成を模式的に示す図である。

以下、先ずは、本発明のＬＥＤ照明装置の全体構成及び当該ＬＥＤ照明装置を構成する各部材の詳細や、その製造方法について説明し、追って、このＬＥＤ照明装置を用いて実施することができる植物栽培工場の詳細について説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されず、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

＜植物育成用のＬＥＤ照明装置＞
以下、図１〜図４を適宜参照しながら、本発明の植物育成用のＬＥＤ照明装置（以下、単に「ＬＥＤ照明装置」とも言う）について説明する。図１〜図４に示す通り、ＬＥＤ照明装置１０は、フレキシブル配線基板１に、複数のＬＥＤ素子２がマトリックス状に配置されてなる照明装置である。フレキシブル配線基板１とは、可撓性を有する基板フィルム１１の表面に金属配線部１３が形成されてなる配線基板のことを言う。フレキシブル配線基板１においては、金属配線部１３は、接着剤層１２を介して基板フィルム１１の表面に積層されている。

ＬＥＤ素子２は、基板フィルム１１の表面に形成されている金属配線部１３に、マトリクス状の配置で導通可能な態様で実装されている。ＬＥＤ照明装置１０においては、ＬＥＤ素子２を実装する配線基板がフレキシブル配線基板１であることにより、複数のＬＥＤ素子２を、所望の高い密度で配置することが可能である。具体的には、ＬＥＤ照明装置１０におけるＬＥＤ素子２の配置密度は、０．０２個／ｃｍ^２以上２．０個／ｃｍ^２以下とすることが好ましく、０．０５個／ｃｍ^２以上１．５個／ｃｍ^２以下とすることがより好ましい。ＬＥＤ素子２の配置密度を、０．０２個／ｃｍ^２以上とすることによって、植物育成用の面光源型の照明装置として、発光強度の均一性を十分に好ましい範囲に保持することができる。

図３に示す通り、ＬＥＤ照明装置１０においては、ＬＥＤ素子実装用領域を除く領域を覆って、基板フィルム１１及び金属配線部１３上に光反射性絶縁保護層１４が形成されている。この光反射性絶縁保護層１４は、ＬＥＤ照明装置１０を構成するフレキシブル配線基板１の耐マイグレーション特性の向上に寄与する絶縁機能と、ＬＥＤ照明装置１０の発光輝度の向上に寄与する光反射機能とを兼ね備える層である。この層は、白色顔料を含む絶縁性の樹脂組成物により形成される。

そして、図３に示す通り、ＬＥＤ照明装置１０においては、光反射性絶縁保護層１４及びＬＥＤ素子２を覆って、透明保護薄膜１５が形成されている。透明保護薄膜１５は、主として植物育成用の照明装置の防水性を確保するためにその最表面に形成される樹脂性の薄膜である。

又、ＬＥＤ照明装置１０においては、ＬＥＤ素子２が、ハンダ部１６を介して、金属配線部１３の上に導通可能な態様でマトリクス状の配置で実装されている。

尚、ＬＥＤ照明装置１０のサイズや平面形状については特段の限定はない。ＬＥＤ照明装置１０は、サイズや形状の加工の自由度が高いため、この点に関する様々な需要に対しても柔軟に対応することが可能である。又、その可撓性を活かして、フラットな設置面に限らず様々な形状の設置面への取付けが可能である。

［基板フィルム］
基板フィルム１１は、可撓性を有する樹脂フィルムであり、その材料としては公知の熱可塑性樹脂を適宜用いることができる。尚、本明細書において「可撓性を有する」とは、「曲率半径を少なくとも１ｍ以下、好ましくは５０ｃｍ、より好ましくは３０ｃｍ、更に好ましくは１０ｃｍ、特に好ましくは５ｃｍに曲げることが可能であること」を言う。

基板フィルム１１の材料として用いる熱可塑性樹脂には耐熱性及び絶縁性が高いものであることが求められる。このような樹脂として、耐熱性と加熱時の寸法安定性、機械的強度、及び耐久性に優れるポリイミド樹脂（ＰＩ）や、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を用いることができる。中でも、アニール処理等の耐熱性向上処理を施すことによって耐熱性と寸法安定性を向上させたポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を好ましく用いることもできる。又、難燃性の無機フィラー等の添加によって難燃性を向上させたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）も基板フィルムの材料樹脂として選択することができる。

基板フィルム１１を形成する熱可塑性樹脂は、熱収縮開始温度が１００℃以上のもの、又は、アニール処理等によって、同温度が１００℃以上となるように耐熱性を向上させたものを用いることが好ましい。通常ＬＥＤ素子から発せられる熱により同素子周辺部は９０℃程度の温度に達する場合がある。この観点から、基板フィルム１１を形成する熱可塑性樹脂は、上記温度以上の耐熱性を有するものであることが好ましい。

尚、本明細書における「熱収縮開始温度」とは、ＴＭＡ装置に測定対象の熱可塑性樹脂からなるサンプルフィルムをセットし、荷重１ｇをかけて、昇温速度２℃／分で１２０℃まで昇温し、その時の収縮量（％表示）を測定し、このデータを出力して温度と収縮量を記録したグラフから、収縮によって、０％のベースラインから離れる温度を読みとり、その温度を熱収縮開始温度としたものである。又、本明細書における「熱硬化温度」とは、測定対象の熱硬化型樹脂を加熱した際の熱硬化反応の立ち上がり位置の温度を測定算出し、その温度を熱硬化温度としたものである。

又、基板フィルム１１には、ＬＥＤ照明装置１０を構成するフレキシブル配線基板１に必要な絶縁性を付与し得るだけの高い絶縁性を有する樹脂であることが求められる。一般的には、基板フィルム１１は、その体積固有抵抗率が１０^１４Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、１０^１８Ω・ｃｍ以上であることがより好ましい。

基板フィルム１１の厚さは、特に限定されないが、放熱経路としてボトルネックとはならないこと、耐熱性及び絶縁性を有するものであること、及び、製造コストのバランスとの観点から、概ね１０μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは、５０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましい。又、ロール・トゥ・ロール方式による製造を行う場合の生産性を良好に維持する観点からも上記厚さ範囲内であることが好ましい。

［接着剤層］
基板フィルム１１の表面への金属配線部１３の形成は、接着剤層１２を介したドライラミネート法によって行われることが好ましい。この接着剤層１２を形成する接着剤は、公知の樹脂系接着剤を適宜用いることができる。それらの樹脂接着剤のうち、ウレタン系、ポリカーボネート系、又はエポキシ系の接着剤等を特に好ましく用いることができる。尚、この接着剤層１２は、通常、金属配線部１３のエッチング処理後に基板フィルム１１上の金属配線部が存在しない領域に僅かに残存している。

［金属配線部］
図２及び図３に示す通り、金属配線部１３は、基板フィルム１１の一方の表面に金属箔等の導電性基材によって形成される配線パターンである。

金属配線部１３を構成する金属の熱伝導率λは２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることが好ましく、３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることがより好ましい。金属配線部１３を構成する金属の電気抵抗率Ｒは３．００×１０^−８Ωｍ以下であることが好ましく、２．５０×１０^−８Ωｍ以下であることがより好ましい。ここで、熱伝導率λの測定は、例えば、京都電子工業社製の熱伝導率計ＱＴＭ−５００を用いることができ、電気抵抗率Ｒの測定は、例えば、ケースレー社製の６５１７Ｂ型エレクトロメータを用いることができる。これによれば、例えば、銅の場合、熱伝導率λは４０３Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、電気抵抗率Ｒは１．５５×１０^−８Ωｍとなる。

例えば、金属配線部１３を銅箔で形成した場合、放熱性と電気伝導性を高い水準で両立させることができる。より具体的には、ＬＥＤ素子２からの放熱性が安定し、電気抵抗の増加を防げるので、ＬＥＤ素子間の発光バラツキが小さくなって安定した発光が可能となる。又、ＬＥＤ素子２の寿命も延長される。更に、熱による基板フィルム１１等の周辺部材の劣化も防止できるので、ＬＥＤ照明装置１０の製品寿命も延長することができる。

金属配線部１３を形成する金属の例としては、上記の銅の他、アルミニウム、金、銀等の金属を挙げることができる。

金属配線部１３の厚さは、フレキシブル配線基板１に要求される耐電流の大きさ等に応じて適宜設定すればよい。但し、リフロー方式等によるハンダ加工処理時の基板フィルム１１の熱収縮による反りを抑制するためには、金属配線部１３の厚さが１０μｍ以上であることが好ましい。一方、同厚さは、５０μｍ以下であることが好ましく、これにより、フレキシブル配線基板１の十分な可撓性を維持することができ、重量増大によるハンドリング性の低下等も防止できる。

［ハンダ部］
金属配線部１３とＬＥＤ素子２との接合については、ハンダ部１６を介した接合を行う。このハンダによる接合は、リフロー方式、或いは、レーザー方式の２方式のいずれかによることができる。

［ＬＥＤ素子］
ＬＥＤ素子２は、Ｐ型半導体とＮ型半導体が接合されたＰＮ接合部での発光を利用した発光素子である。Ｐ型電極、Ｎ型電極を素子上面、下面に設けた構造と、素子片面にＰ型、Ｎ型電極の双方が設けられた構造が提案されている。いずれの構造のＬＥＤ素子２も、本発明のＬＥＤ照明装置１０に用いることができるが、上記のうち素子片面にＰ型、Ｎ型電極の双方が設けられた構造のＬＥＤ素子を特に好ましく用いることができる。

ＬＥＤ照明装置１０は、上述の通り、高い放熱性を発揮することができる金属配線部１３に、ＬＥＤ素子２を直接実装するものである。これにより、ＬＥＤ素子２を高密度で配置した場合においても点灯時に発生する過剰な熱を金属配線部１３を通して速やかに拡散し、基板フィルム１１を経由させたＬＥＤ照明装置１０の外部への放熱を十分に促進させることができる。

［光反射性絶縁保護層］
光反射性絶縁保護層１４は、上述の通り、ＬＥＤ素子実装用領域を除く領域に形成される層である。この光反射性絶縁保護層１４は、十分な絶縁性を有することにより、フレキシブル配線基板１の耐マイグレーション特性を向上させる所謂レジスト層であって、尚且つ、ＬＥＤ照明装置１０の発光輝度の向上に寄与する光反射性をも備えた光反射層でもある。

光反射性絶縁保護層１４は、ウレタン系樹脂等をベース樹脂とし、酸化チタン等の無機フィラーからなる白色顔料を更に含有する各種の樹脂組成物により形成することができる。光反射性絶縁保護層１４を形成するために用いる樹脂組成物のベース樹脂としては、ウレタン系樹脂の他、アクリルウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂等を適宜用いることができる。

但し、光反射性絶縁保護層１４を形成する樹脂組成物のベース樹脂としては、透明保護薄膜１５を形成する樹脂組成物と同一又は同系の樹脂をベース樹脂とすることがより好ましい。透明保護薄膜１５については、後述する通り、アクリルウレタン系樹脂を主たる材料樹脂として用いることが好ましい。これより、透明保護薄膜１５を形成する樹脂組成物のベース樹脂がアクリルウレタン系樹脂である場合には、光反射性絶縁保護層１４を形成するための樹脂組成物のベース樹脂はウレタン系樹脂又はアクリルウレタン系樹脂とすることがより好ましい。

光反射性絶縁保護層１４を形成する樹脂組成物に白色顔料として含有させる無機フィラーとしては、酸化チタンの他、アルミナ、硫酸バリウム、マグネシア、チッ化アルミニウム、チッ化ホウ素、チタン酸バリウム、カオリン、タルク、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、シリカ、マイカ粉、粉末ガラス、粉末ニッケル及び粉末アルミニウムから選ばれる少なくとも１種を用いることができる。

光反射性絶縁保護層１４の厚さは、１０μｍ以上５０μｍ以下であって、より好ましくは、１５μｍ以上４０μｍ以下である。光反射性絶縁保護層１４の厚さが、１０μｍ未満であると、特に金属配線部１３のエッジ部分において、光反射性絶縁保護層が薄くなり、この金属配線を被覆できずに露出する場合は絶縁性が維持できなくなるリスクが大きくなる。一方、取扱い及び搬送等の基板湾曲による光反射性絶縁保護層保持の観点から、光反射性絶縁保護層１４の厚さは、５０μｍ以下であることが好ましい

ここで、本明細書における、「光反射性絶縁保護層の厚さ」とは、同層の最表面又は対面する他の膜、層、或いは基材との界面から、その面とは他方の面側の最表面又は対面する他の同界面までの距離を言うものとする。そして、測定対象とする光反射性絶縁保護層の上記各面内において、上記距離にバラツキがある場合には、上記距離の平均値を言うものとする。但し、この平均値の算出にあたって、測定対象とする絶縁保護膜直下の金属配線部のエッジ部分等、対面する層の凹凸形状の影響によって、保護膜の一部の厚さが局所的に変動している部分については、これを厚さのノイズとして上記平均値を算出する要素から排除する。上記距離は、例えば、当該ＬＥＤ照明装置の垂直断面を金属顕微鏡又は電子顕微鏡等で観察することにより測定可能である。

又、光反射性絶縁保護層１４は、波長４２０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下における光線反射率が、いずれも８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。ＬＥＤ照明装置１０は、例えば、酸化チタンを、ウレタン系又はアクリルウレタン系のベース樹脂１００質量部に対して１０質量部以上含有させることで、光反射性絶縁保護層１４の厚さを３５μｍとする場合における同層の上記光線反射率を８０％以上とすることが可能である。尚、絶対反射率の厳密な測定は困難であるため、上記の光線反射率については、通常比較標準試料との相対反射率を使用する。本発明においては、比較標準試料として硫酸バリウムを使用している。本発明における光線反射率は、分光光度計（例えば、（株）島津製作所ＵＶ２４５０）に積分球付属装置（例えば、（株）島津製作所製ＩＳＲ２２００）を取り付け、硫酸バリウムを標準板とし、標準板を１００％とした相対反射率を測定した値とする。

［透明保護薄膜］
透明保護薄膜１５は、上述の通り、ＬＥＤ素子２の側壁面及び上部発光面の形状に追従して、ＬＥＤ照明装置１０の最表面に形成されている防水性と透明性とを備える薄膜である。透明保護薄膜１５の防水性により、ＬＥＤ照明装置１０を植物栽培用光源として使用する場合の装置内部への水の侵入を防ぐことができる。又、上記の透明性の具体的指標として、透明保護薄膜１５の透明性は、ＪＩＳ−Ｋ７１３６に準拠して測定されたヘーズ値が、２．０％以下であればよく、１．０％以下であることがより好ましい。

透明保護薄膜１５は、アクリルウレタン系樹脂等をベース樹脂とする各種の樹脂組成物により形成することができる。透明保護薄膜１５を形成するために用いる樹脂組成物のベース樹脂としては、アクリルウレタン系樹脂の他、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール系樹等を適宜用いることができる。

但し、透明保護薄膜１５を形成する樹脂組成物のベース樹脂としては、光反射性絶縁保護層１４を形成する樹脂組成物と同一又は同系の樹脂をベース樹脂とすることがより好ましい。好ましい具体的な組合せとして、光反射性絶縁保護層１４を形成する樹脂組成物のベース樹脂をウレタン系樹脂とし、透明保護薄膜１５を形成する同樹脂をアクリルウレタン系樹脂とする組合せを挙げることができる。

図３に示す通り、透明保護薄膜１５は、その一部であるＬＥＤ素子２を覆う部分が、光反射性絶縁保護層１４の表面から突出しているＬＥＤ素子２の側壁面及び上部発光面の形状に追従して、ＬＥＤ照明装置１０の発光面から外側に突出する形状となるように形成されている。図３に示す通り、透明保護薄膜１５のうちＬＥＤ素子２を覆う上記突出部分は、ＬＥＤ素子２の上記各面に密着する態様で、その突出形状を維持している。尚、光反射性絶縁保護層１４の表面からのＬＥＤ素子２の突出高さは、使用するＬＥＤ素子の種類やサイズ、実装態様の詳細に応じて変動するものではあるが、０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の高さであることが一般的であり、本発明もこの程度の高さの凹凸の存在を想定している。

透明保護薄膜１５の厚さの上限は、４０μｍ以下であり、好ましくは３０μｍ以下であり、より好ましくは２５μｍ以下である。透明保護薄膜１５の厚さを、最大でも４０μｍ以下として、尚且つ、図３に示すようにフレキシブル配線基板１の表面の凹凸に追従する形状からなる薄膜とすることによって、ＬＥＤ照明装置１０の良好な可撓性や薄さ、軽量性、及び植物育成用途において求められる良好な光学特性を維持することができる。

透明保護薄膜１５の厚さの下限は、１０μｍ以上であり、好ましくは１５μｍ以上である。透明保護薄膜１５の厚さを、最小でも１０μｍ以上とし、尚且つ、図３に示すようにフレキシブル配線基板１の表面の凹凸に追従する形状からなる薄膜とすることによって、ＬＥＤ照明装置１０に植物育成用途を前提に求められる十分な防水性を備えさせることができる。

ここで、ＬＥＤ照明装置１０の透明保護薄膜１５は、従来品の防水層（図５の１５Ａ）と異なり極めて厚さが小さい樹脂膜であるため、材料とする樹脂組成物をスプレー処理によって塗布することにより形成する方法（スプレーコート法）を選択することが好ましい（製造方法の詳細は後述する。）この製造方法による場合、図４に示すように、透明保護薄膜１５の各部分毎に厚さにバラツキが生じる傾向がある。具体的には、例えば、材料樹脂組成物の塗工量を、金属配線部１３やＬＥＤ素子２の上面における厚さ（Ｄ２）を基準として塗工量を設定した場合、材料とする樹脂組成物の流動性により、ＬＥＤ素子のエッジ部分における厚さ（Ｄ１）が最も小さくなり、ＬＥＤ素子２の側壁の下部周辺における厚さ（Ｄ３）が最も大きくなる傾向がある。ＬＥＤ照明装置１０の製造時には、透明保護薄膜１５の部分毎のこのような厚さのバラツキの発生を予め織り込んで、透明保護薄膜１５を形成する樹脂組成物の塗工量を、塗工時における膜の厚さに換算して、塗工する組成物の粘度等も必要に応じて適宜考慮しつつ、塗工時の膜の厚さが、概ね１５μｍ〜３０μｍ程度の範囲内で塗工量を設定することにより、透明保護薄膜１５の厚さを、最も薄い部分でも１０μｍ以上とし、最も厚い部分でも４０μｍ以下とすることができる。

ここで、本明細書における、「透明保護薄膜の厚さ」とは、同膜の最表面又は対面する他の膜、層、或いは基材との界面から、その面とは他方の面側の最表面又は対面する他の同界面までの距離を言うものとする。そして、測定対象とする透明保護薄膜の上記各面内においては、上述の通り、上記距離にバラツキがあることが一般的である。そこで、本発明のＬＥＤ照明装置については、構造上、厚さが最も小さくなる蓋然性が高い上記のＬＥＤ素子のエッジ部分周辺の透明保護薄膜の厚さを測定し、その範囲内における最も厚さが小さい部分の厚さ（Ｄ１）を、透明保護膜の厚さの最小値とみなす。同様に、構造上、厚さが最も大きくなる蓋然性が高い上記のＬＥＤ素子２の側壁の下部周辺の厚さを測定し、その範囲内における最も厚さが大きい部分の厚さ（Ｄ３）を、透明保護膜の厚さの最大値とみなすものとする。上記距離、即ち各層の厚さは、例えば、当該ＬＥＤ照明装置の垂直断面を金属顕微鏡又は電子顕微鏡等で観察することにより測定可能である。

このようにＬＥＤ照明装置１０においては、表面の防水性能を担保するための機能を、透明保護薄膜１５、即ち、スプレーコート法により形成可能な厚さが高々４０μｍ以内程度の極薄い樹脂薄膜で担保する構成とした。これに対して、従来の植物育成用のＬＥＤ照明装置においては、図５に示すように、通常少なくとも５００μｍ程度以上の突出が想定されるＬＥＤ素子２の突出高さよりも、厚さが大きい透明樹脂層を防水層１５Ａとして、発光面側の表面に配置していた。この防水層１５Ａの厚さは、構造上、必然的に、少なくとも５００μｍ程度以上となる。つまり、本発明のＬＥＤ照明装置１０においては、防水層としての機能を担保する発光面側の最表面に形成される樹脂層の厚さが、従来品の１／１０以下程度とされている。発光面側表面に形成される層の厚さが、このように１０倍以上厚くなることは、フレキシブル配線基板１の可撓性や軽量性、及び、ＬＥＤ素子２から発せられる光の光学特性のいずれについても、明らかに負の影響を及ぼす。本発明は、この発光面側の表面の防水層の構成について根本的な改良を施すことによって、このような負の影響を排除した点に技術的な特徴がある。

［ＬＥＤ照明装置の製造方法］
ＬＥＤ照明装置１０は、従来公知のＬＥＤ素子用のフレキシブル配線基板や、これにＬＥＤ素子を実装してなる各種のＬＥＤモジュールを製造する公知の方法により製造することができる。但し、本願特有の形状からなる透明保護薄膜の形成については、これを、透明樹脂組成物をスプレー処理により吹付けて形成する方法とすることが好ましい。以下、透明保護薄膜の形成をこの方法によることとした好ましい製造方法について説明する。

（エッチング工程）
基板フィルム１１の表面に、金属配線部１３の材料とする銅箔等の金属配線部１３を積層して材料とする積層体を得る。積層方法としては、金属箔を接着剤によって基板フィルム１１の表面に接着する方法、或いは、基板フィルム１１の表面に直接にメッキ方法や気相製膜法（スパッタリング、イオンプレーティング、電子ビーム蒸着、真空蒸着、化学蒸着等）により金属配線部１３を蒸着させる方法を挙げることができる。コストや生産性の面からは、金属箔をウレタン系の接着剤によって基板フィルム１１の表面に接着する方法が有利である。

次に、上記の積層体の金属箔の表面に、金属配線部１３に要求される形状にパターニングされたエッチングマスクを成形する。エッチングマスクは、将来、金属配線部１３となる金属箔の配線パターン成形部分がエッチング液による腐食を免れるために設けられる。エッチングマスクを成形する方法は特に限定されず、例えば、フォトレジスト又はドライフィルムを、フォトマスクを通して感光させた後で現像することにより積層フィルムの表面にエッチングマスクを成形してもよいし、インクジェットプリンター等の印刷技術により積層フィルムの表面にエッチングマスクを成形してもよい。

次に、エッチングマスクに覆われていない箇所における金属箔を浸漬液により除去する。これにより、金属箔のうち、金属配線部１３となる箇所以外の部分が除去される。

最後に、アルカリ性の剥離液を使用して、エッチングマスクを除去する。これにより、エッチングマスクが金属配線部１３の表面から除去される。

（光反射性絶縁保護層形成工程）
金属配線部１３の形成後、光反射性絶縁保護層１４を更に積層形成する。この形成は、材料樹脂組成物を均一に塗工できる塗工手段であれば特に限定されず、例えば、スクリーン印刷、オフセット印刷、ディップコータ、刷毛塗り、その他通常の方法は全て使用することができる。

（ＬＥＤ素子実装工程）
ＬＥＤ素子２の実装は、金属配線部１３へＬＥＤ素子２をハンダ加工により接合することによって行う。このハンダ加工による接合は、リフロー方式、或いは、レーザー方式によることができる。リフロー方式は、金属配線部１３にハンダを介してＬＥＤ素子２を搭載し、その後、フレキシブル配線基板１をリフロー炉内に搬送して、リフロー炉内で金属配線部１３に所定温度の熱風を吹きつけることで、ハンダペーストを融解させ、ＬＥＤ素子２を金属配線部１３にハンダ付けする方法である。又、レーザー方式とは、レーザーによってハンダを局所的に加熱して、ＬＥＤ素子２を金属配線部１３にハンダ付けする手法である。金属配線部１３へのＬＥＤ素子２のハンダ接合は、基板フィルム１１における裏面側からのレーザー照射による方法とすることが好ましい。これにより、加熱によるハンダの有機成分の発火とそれに伴う基材の損傷をより確実に抑制することができる。尚、この工程において、図３に示す位置にハンダ部１６が形成されることとなる。

（透明保護薄膜形成工程）
ＬＥＤ素子２の実装後に、透明保護薄膜１５を更に形成する。透明保護薄膜１５の形成方法は、この樹脂膜を上述の厚さ範囲内の薄膜とするために、透明樹脂組成物をスプレー処理により吹付けて形成する方法（以下、「スプレーコート法」と言う）により行うことが好ましい。スプレーコート法による透明保護薄膜１５の形成は、例えば、アクリルウレタン系樹脂を含むスプレーコート処理用の塗工液を、スプレー塗装機によってフレキシブル配線基板１上の所望の領域に噴霧して塗工膜を形成することにより行うことができる。透明保護薄膜１５の形成をスプレーコート法によって行うことにより、透明保護薄膜１５の厚さを所定の極薄い厚さ範囲内に保持しつつ、尚且つ、同膜の形状をＬＥＤ照明装置１０の発光面側の凹凸形状に容易に追従させることができる。

＜植物栽培工場＞
図６は、本発明のＬＥＤ照明装置１０を用いてなる植物栽培工場１００の構成を模式的に示す図である。植物栽培工場１００においては、建物等の内部に、植物３を栽培するための培地領域を設け、当該培地領域の上方の天井面に、ＬＥＤ照明装置１０がマトリクス状に並置されてなる照明システムが配置されている。

ＬＥＤ照明装置１０が可撓性と軽量性を維持しているものであることにより、上記の天井面全体への照明システムの取付けは、従来の管状の照明装置等による場合よりも遙かに容易に行うことができる。更に、ＬＥＤ照明装置１０が所謂フレキシブル基板タイプの部材であることにより、様々なサイズや形状からなる天井面への適応性も極めて高く、様々な設計の植物栽培工場への適用が考えられる。

又、植物３を栽培するための培地領域と天井面とを備えてなる単層階層の栽培ユニットを垂直方向に複数重ねて、複層階層の植物栽培工場とすることも容易に実現できる。この場合もＬＥＤ照明装置１０の設置容易性や軽量性が有利に作用する。このような実施態様により、単位面積当りの収量の増加を実現することが可能である。

＜ＬＥＤ照明装置の作成＞
実施例及び比較例のＬＥＤ照明装置（試験用試料）を以下の通り製造した。

（実施例）
５００ｍｍ×４００ｍｍサイズのフィルム基板（ポリエチレンナフタレート、厚さ５０μｍ）の一方の表面に、金属配線部を形成するための銅箔（厚さ３５μｍ）を積層し、その後、金属配線用の銅箔についてエッチング処理をして、全ての実施例及び比較例において同パターンの金属配線部を構成した。
そして、基板フィルム及び金属配線部上に、ウレタン系樹脂をベース樹脂とし、このベース樹脂に対して２０質量％の割合で酸化チタンを添加してなる絶縁性インキを用いてスクリーン印刷により厚さ１５μｍの光反射性絶縁保護層を形成した。
次に、金属配線部に、複数のＬＥＤ素子（「ＮＦＳＬ７５７ＧＴ」（日亜化学工業社製））を、横４ｍｍピッチ、縦３．５ｍｍピッチで、１０個の列と１１個の列を交互に１２列にハンダ加工により実装した。尚、このＬＥＤ素子は、上面発光タイプの発光素子であり、３．０ｍｍ（長さ）×３．０ｍｍ（幅）×０．６５ｍｍ（高さ）のサイズの直方体の外形からなるものである。
更に、上記の絶縁性保護層及びＬＥＤ素子を被覆し、図３に示すような態様で、ＬＥＤ素子の形状に追従する形態の透明保護薄膜を、スプレーコート法により形成した。透明保護薄膜を形成する樹脂組成物としては、アクリルウレタン系樹脂を含むスプレーコート処理用の塗工液を用いて、スプレー塗布機によって、塗布段階での膜の圧さが、２５μｍとなるようにした。
以上の通り製造したＬＥＤ照明装置を実施例のＬＥＤ照明装置とした。

（比較例）
実施例のＬＥＤ照明装置における透明保護薄膜に代えて、図５に示すような、ＬＥＤ素子の突出高さよりも厚さが大きい透明な防水層を発光面側の表面形成したことの他は、実施例と同様に製造したＬＥＤ照明装置を、比較例のＬＥＤ照明装置とした。比較例のＬＥＤ照明装置においては、実施例と同じアクリルウレタン系の透明樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物を、ＬＥＤ素子発光面から防水層表面までの厚さが５００μｍとなるようにディップ法によって成型することによって、防水層を形成した。

＜評価例１：光学特性＞
実施例及び比較例のＬＥＤ表示装置について、光学特性、具体的には、実施例の透明保護薄膜、及び、比較例の防水層の透明性を、それぞれ、ＪＩＳ Ｋ−７１３６に準ずる試験（ヘーズを測定する試験）により測定した。測定結果を下記の評価基準により評価した。評価結果は表１に示す通りである。
（評価基準）
ヘーズ値２．０％以下：○
ヘーズ値２．０％超え：×

＜評価例２：防水性＞
実施例及び比較例のＬＥＤ表示装置について、発光面側の防水性を、ＪＩＳ Ｃ０９２０に準ずる試験（防水性能を評価する試験）により測定した。測定結果を下記の評価基準により評価した。評価結果は表１に示す通りである。
（評価基準）
防水性がＩＰＸ５を満足：○
防水性がＩＰＸ５を未達成：×

＜評価例３：絶縁性＞
実施例及び比較例のＬＥＤ表示装置について、絶縁性を、ＪＩＳ Ｃ−６４８１に準ずる試験により測定した。常態における絶縁抵抗値を下記の評価基準により評価した。評価結果は表１に示す通りである。
（評価基準）
絶縁抵抗値１．０×１０^８以上：○
絶縁抵抗値１．０×１０^８未満：×

＜評価例５：経済性＞
実施例と比較例のＬＥＤ表示装置において、防水機能の確保にかかる単位面積当りの材量コストを計算したところ、比較例の材量コストが、実施例の材量コストの２５倍程度であることが確認された。これを根拠とし、実施例の経済性を○、比較例の経済性を×と評価した。

本発明のＬＥＤ照明装置は、比較例のＬＥＤ照明装置に代表される従来品よりも、可撓性や軽量性において有利であることはその構造上明らかである。加えて、表１より、本発明のＬＥＤ照明装置は、従来品よりも、低廉な製造コストによって、農業用途において必須の要請である十分な防水性と、絶縁性とを担保しながら、尚且つ、従来品よりも光学特性を向上させているものであることが分かる。

１ フレキシブル配線基板
１１ 基板フィルム
１２ 接着剤層
１３ 金属配線部
１４ 光反射性絶縁保護層
１５ 透明保護薄膜
１６ ハンダ部
２ ＬＥＤ素子
１０ ＬＥＤ照明装置
１００ 植物栽培工場

Claims (4)

1. 植物育成用のＬＥＤ照明装置であって、
   可撓性を有する基板フィルムと、
   前記基板フィルムの表面に形成されている金属配線部と、
   前記金属配線部に導通可能な態様でマトリックス状に配置されている複数のＬＥＤ素子と、
   ＬＥＤ素子実装用領域を除く領域を覆って前記基板フィルム及び前記金属配線部上に形成されており、白色顔料を含む樹脂組成物からなる光反射性絶縁保護層と、
   前記光反射性絶縁保護層及び前記ＬＥＤ素子を覆って形成されている透明保護薄膜と、を備え、
   前記透明保護薄膜は、厚さが１０μｍ以上４０μｍ以下の薄膜であって、前記ＬＥＤ素子を覆う部分が、該ＬＥＤ素子の側壁面及び上部発光面の形状に追従して、ＬＥＤ照明装置の発光面から突出する形状とされている、ＬＥＤ照明装置。
2. 前記光反射性絶縁保護層及び前記透明保護薄膜が、いずれもウレタン系樹脂又はアクリルウレタン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物からなる薄膜である、請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
3. 請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置をマトリクス状に並置してなる照明システムが、天井面に配置されてなる植物栽培工場。
4. 請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置の製造方法であって、
   前記透明保護薄膜を、前記光反射性絶縁保護層及び前記ＬＥＤ素子の表面に、透明樹脂組成物をスプレー処理により吹付けて形成する、ＬＥＤ照明装置の製造方法。

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