JP6506042B2 - 光源モジュールおよび発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明器具などに用いられる光源モジュールおよび発光装置に関するものである。

近年、発光素子であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）を基板上に実装して構成されるＬＥＤモジュールを用いた照明器具の需要が高まっている。ＬＥＤは小型であり実装の自由度も高いため、従来光源として使用されていた白熱灯や蛍光灯ランプとは異なり、照明器具の発光部の形状を自在に構成できる。ＬＥＤモジュールは、ＦＲ４（Flame Retardant Type 4）やＣＥＭ３（Composite epoxy material-3）などの素材の樹脂基板または金属基板によって板状に形成され、照明器具の板金などに取り付けられて使用される。

また、例えば、特許文献１には、ＬＥＤなどの電子部品を金属基板に搭載し折り曲げる構成において、金属基板に折り目を付けて自在に曲げられるようにすることが記載されている。また、特許文献２には、ＬＥＤを柔軟型基板に実装することが記載されている。さらに、特許文献３には、フレキシブル基板にＬＥＤが実装されたＬＥＤモジュールを備える照明器具が提案されている。特許文献３の照明器具では、複数のＬＥＤモジュールの間隔を調節することなどにより、ＬＥＤモジュールの配光制御が行われる。また、別の従来技術として、別部品からなるリフレクターをＬＥＤモジュールに取り付け、ＬＥＤモジュールの配光制御を行うことも知られている。

特許第５１５４３８７号公報（図１参照） 国際公開第２０１０／０９０５１９号（図１Ｂ参照） 特許第５５２８２３８号公報（図２参照）

ここで、特許文献３に記載される照明器具では、ＬＥＤの配光を制御するために、フレキシブル基板上に、各光源の光軸が異なるように配置される。そのため、必要光束と必要発光面積を満足するように、照明器具の配光制御を行うためには多数の光源が必要になり、製品コストが高くなるとともに、製品の大型化を招く。また、リフレクターを別部品として備える場合も、部品点数の増加により、製品コストが高くなる。

本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、低コストで配光制御を実現することができる光源モジュールおよび発光装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光源モジュールは、複数の光源と、複数の光源が搭載されるフレキシブル基板と、を備え、フレキシブル基板は、複数の光源が搭載される搭載部と、複数の光源の配線を構成し、搭載部に形成される銅箔パターンと、搭載部の両側から複数の光源が搭載される面側に向かって曲げられ、反射膜が形成された反射部と、を有し、銅箔パターンは、光源の幅より広く、搭載部と同じ幅を有し、銅箔パターンの端部から反射部が曲げられる。

本発明の光源モジュールによれば、光源が実装されるフレキシブル基板の一部を曲げて反射部とすることで、当該反射部を用いて配光制御を行うことができるとともに、部品点数の削減および低コストを実現することができる。

本発明の実施の形態１における発光装置の斜視図である。 本発明の実施の形態１における発光装置の分解斜視図である。 本発明の実施の形態１における光源モジュールの配光制御を説明する横断面図である。 本発明の実施の形態２における発光装置の斜視図である。 本発明の実施の形態２における発光装置の分解斜視図である。 本発明の実施の形態２における光源モジュールの配光制御を説明する横断面図である。 本発明の実施の形態３における光源モジュールの平面図である。 本発明の実施の形態３におけるフレキシブル基板に反射部が形成された状態を示す斜視図である。 比較例における光源モジュールの平面図である。 比較例におけるフレキシブル基板に反射部が形成された状態を示す斜視図である。 従来技術における発光装置を説明する図である。 従来技術における発光装置を説明する図である。

以下に、本発明の光源モジュールおよび発光装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
図１および図２は、本発明の実施の形態１における発光装置１０を説明するための模式図である。図１は、発光装置１０の斜視図であり、図２は、発光装置１０の分解斜視図である。本実施の形態の発光装置１０は、例えば、照明器具の発光部として用いられる。図１および図２に示すように、発光装置１０は、複数の光源１１および複数の光源１１が実装されるフレキシブル基板１２からなる光源モジュール１５と、光源モジュール１５を保持する保持部材１３と、を備える。また、発光装置１０は、さらに、発光装置１０内の接続配線（図示せず）、ならびに発光装置１０と照明器具とを接続するコネクタ（図示せず）などを備えている。

光源１１は、例えばチップ型のＬＥＤである。複数の光源１１は、フレキシブル基板１２上の短手方向の中央において、フレキシブル基板１２の長手方向に沿って等間隔で一列に並んで配置される。なお、光源１１は、ＬＥＤに限定されるものではなく、有機ＥＬなどであってもよい。さらに、光源１１は、フレキシブル基板１２上に複数列並んで配置されてもよい。また、図１は光源１１を直列に接続した例を示すが、光源１１を並列または直並列に接続してもよい。

フレキシブル基板１２は、例えば薄くて柔軟性のあるＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）基板であり、ポリイミドなどからなる基材に銅箔パターン（図示せず）で配線が形成されて構成される。フレキシブル基板１２は、光源１１が搭載される搭載部１２ａと、搭載部１２ａの両側に形成される反射部１２ｂとを有する。反射部１２ｂは、搭載部１２ａの両側の曲げ位置（図１に破線で示す位置）から、光源１１が搭載される面側に向かって折り曲げられて形成される。また、フレキシブル基板１２の光源１１が搭載される側の面には、反射膜が形成される。反射膜は、例えば高反射レジストが塗布されることにより形成されるが、これに限定されるものではない。

保持部材１３は、例えば板金などで構成され、光源モジュール１５を保持し、照明器具に取り付けるための部品である。保持部材１３は、中間部１３ａと、中間部１３ａの両側に位置し、中間部１３ａから光源モジュール１５側に折り曲げられた屈曲部１３ｂとを有する。屈曲部１３ｂは、予め定められた曲げ位置から予め定められた折り曲げ角度で折り曲げられて形成される。

本実施の形態では、図２（ａ）に示すように複数の光源１１が搭載された平面上のフレキシブル基板１２が、図２（ｂ）に示すように、保持部材１３の形状に合わせて折り曲げられることで、反射部１２ｂが形成される。従って、フレキシブル基板１２の搭載部１２ａの幅は、保持部材１３の中間部１３ａの幅と略同じであり、反射部１２ｂの折り曲げ角度は屈曲部１３ｂの折り曲げ角度と略同じである。そして、フレキシブル基板１２の光源１１が搭載されていない面が保持部材１３に接合されることにより、発光装置１０が構成される。フレキシブル基板１２と保持部材１３とは、粘着シート、両面テープまたは接着剤など、任意の方法で接合される。保持部材１３に光源モジュール１５を接合することにより、光源モジュール１５の形状、すなわち、折り曲げられた反射部１２ｂの角度などが保持される。

光源モジュール１５の配光は、反射部１２ｂの曲げ位置および折り曲げ角度に応じて決定される。図３は、本実施の形態の光源モジュール１５の配光制御を説明する横断面図である。図３に示すように、フレキシブル基板１２に反射部１２ｂを設けることにより、光源１１から放射される光のうち、光源１１の側面から放射される光が、反射膜が形成された反射部１２ｂの表面で反射される。図３（ａ）および図３（ｂ）は、それぞれ反射部１２ｂの折り曲げ角度が異なる場合の配光制御を示している。図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、反射部１２ｂの折り曲げ角度が異なることによって、反射する光の方向が異なる。そのため、反射部１２ｂの折り曲げ角度（すなわち保持部材１３の屈曲部１３ｂの折り曲げ角度）を調節することにより、光源モジュール１５の配光制御を行うことができる。また、同様に反射部１２ｂの曲げ位置を調節することによっても、光源モジュール１５の配光制御を行うことができる。

例えば、光源１１のサイズが５ｍｍ×５ｍｍであり、フレキシブル基板１２の短手方向（すなわち、光源１１が配列される方向に対して垂直の方向）の長さが１２ｃｍである光源モジュール１５の配光制御を行う場合について説明する。この場合、まず反射部１２ｂの曲げ位置をフレキシブル基板１２の短手方向の端部からそれぞれ５ｃｍとする。すなわち、光源１１が搭載される搭載部１２ａの幅は２ｃｍとなり、反射部１２ｂの幅はそれぞれ５ｃｍとなる。そして、例えば、発光装置１０のグレアを抑えるためには、光源１１から放射される光のうち、水平方向から３０°以下の光を抑える必要がある。そこで、保持部材１３の屈曲部１３ｂの折り曲げ角度を４０°とすることで、反射部１２ｂの折り曲げ角度が４０°となり、水平方向から３０°以下の光を反射させ、グレアを抑制することができる。

以上のように、本実施の形態の光源モジュール１５では、フレキシブル基板１２に反射部１２ｂを形成し、光源１１の光を反射させ、反射光を活用させることで、多くの光源１１を用いることなく、必要光束および必要発光面積を満足させることができる。そのため、構成部品の数および製品コストの削減を図ることができる。また、フレキシブル基板１２の一部を用いて配光制御を行うことにより、部品点数の増加を防ぐとともに、光源１１から放射される光のロスも抑制できる。

光のロスの抑制について、図１１および図１２に記載される従来技術と比較して説明する。図１１は、従来技術における発光装置６０を説明する図である。図１１（ａ）は、発光装置６０の斜視図であり、図１１（ｂ）は分解斜視図であり、図１１（ｃ）は一部を拡大した拡大斜視図である。発光装置６０は、光源１１の数を増やさずに配光制御を行うために、リフレクター６３を別部品として備える構成となっている。図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、発光装置６０は、光源１１が搭載されたリジッド基板６２（変形自在でない基板）と、光源１１から放射される光を反射させるリフレクター６３と、が保持部材６４に保持されて構成される。

発光装置６０の場合、リフレクター６３の部品コストおよび組立工数増加などにより、製品コストが高くなってしまう。さらに、図１１（ｃ）に示すように、リフレクター６３とリジッド基板６２とが別部品となるため、リフレクター６３とリジッド基板６２との間に隙間が発生してしまう。そして、この隙間に光源１１から放射される光の一部が入り込むことで、発光装置６０の発光効率が低下してしまう。

また、図１２は、別の従来技術における発光装置７０を説明する図である。図１２（ａ）は、発光装置７０の斜視図であり、図１２（ｂ）は分解斜視図であり、図１２（ｃ）は一部を拡大した拡大斜視図である。発光装置７０は、発光効率を高めるために、高反射シート７３を別部品として備える構成となっている。図１２（ａ）および（ｂ）に示すように、発光装置７０は、光源１１が搭載されたリジッド基板７２（変形自在でない基板）と、光源１１から放射される光を反射させる高反射シート７３と、が保持部材７４に保持されて構成される。発光装置７０の場合も、図１２（ｃ）に示すように、別部品の高反射シート７３とリジッド基板７２との間に隙間ができる場合がある。そして、その隙間に光源１１から放射される光の一部が入り込むことで、発光装置７０の発光効率が期待するほど向上しない場合がある。

上記の従来技術に対し、本実施の形態の発光装置１０では、フレキシブル基板１２に光源１１を実装し、フレキシブル基板１２の一部を折り曲げて、光源１１から放射される光を反射させる反射部１２ｂとする。これにより、従来技術のようにリフレクター６３とリジッド基板６２との隙間、または高反射シート７３とリジッド基板７２との隙間に、光源１１から放射される光の一部が入り込むことによる光ロスが発生することが抑制される。その結果、発光装置１０の発光効率を向上させることができる。また、別部品としてリフレクター６３または高反射シート７３を備える必要がないため、低コストを実現できる。

実施の形態２．
続いて、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態の発光装置２０は、フレキシブル基板２２および保持部材２３の形状が実施の形態１と相違する。その他の発光装置２０の構成については、実施の形態１と同様である。

図４および図５は、本実施の形態における発光装置２０を説明するための模式図である。図４は、発光装置２０の斜視図であり、図５は、発光装置２０の分解斜視図である。図４および図５に示すように、発光装置２０は、複数の光源１１および複数の光源１１が搭載されるフレキシブル基板２２からなる光源モジュール２５と、光源モジュール２５を保持する保持部材２３と、を備える。また、発光装置２０は、さらに、発光装置２０内の接続配線（図示せず）、ならびに発光装置２０と照明器具とのコネクタ（図示せず）などを備えている。

光源１１は、実施の形態１と同様である。フレキシブル基板２２は、薄くて柔軟性のあるＦＰＣ基板であり、ポリイミドなどからなる基材に銅箔パターン（図示せず）で配線が形成されて構成される。フレキシブル基板２２は、光源１１が搭載される搭載部２２ａと、搭載部２２ａの両側に形成される反射部２２ｂとを有する。反射部２２ｂは、搭載部２２ａの両側の曲げ位置（図４に破線で示す位置）から、光源１１が搭載される面側に向かって湾曲（円弧）状に曲げられて形成される。また、フレキシブル基板２２の光源１１が搭載される側の面には、反射膜が形成される。反射膜は、例えば高反射レジストが塗布されることにより形成されるが、これに限定されるものではない。

保持部材２３は、例えば板金などで構成され、光源モジュール２５を保持し、照明器具に取り付けるための部品である。保持部材１３は、中間部１３ａと、中間部１３ａの両側に位置し、中間部１３ａから光源モジュール１５側に曲げられた屈曲部１３ｂとを有する。屈曲部１３ｂは、予め定められた曲率半径で湾曲状（円弧状）に曲げられて形成される。

本実施の形態では、図５（ａ）に示すように複数の光源１１が搭載された平面上のフレキシブル基板２２が、図５（ｂ）に示すように保持部材２３の形状に合わせて曲げられることで、反射部２２ｂが形成される。従って、フレキシブル基板２２の搭載部２２ａの幅は、保持部材２３の中間部２３ａの幅と略同じであり、反射部２２ｂの曲率半径は屈曲部２３ｂの曲率半径と略同じである。そして、フレキシブル基板２２の光源１１が搭載されていない面が保持部材２３に接合されることにより、発光装置２０が構成される。フレキシブル基板２２と保持部材２３とは、粘着シート、両面テープまたは接着剤など、任意の方法で接合される。保持部材２３に光源モジュール２５を接合することにより、光源モジュール２５の形状、すなわち、反射部２２ｂの湾曲形状などが保持される。

光源モジュール２５の配光は、反射部２２ｂの曲げ位置および曲率半径に応じて決定される。図６は、本実施の形態の光源モジュール２５の配光制御を説明する横断面図である。図６に示すように、フレキシブル基板２２に反射部２２ｂを設けることにより、光源１１から放射される光のうち、光源１１の側面から放射される光が、反射膜が形成された反射部２２ｂの表面で反射される。そのため、反射部２２ｂの曲率半径（すなわち保持部材２３の屈曲部２３ｂの曲率半径）を調節することにより、光源モジュール２５の配光制御を行うことができる。また、同様に反射部２２ｂの曲げ位置を調節することによっても、光源モジュール２５の配光制御を行うことができる。

例えば、光源１１のサイズが５ｍｍ×５ｍｍであり、フレキシブル基板２２の短手方向（すなわち、光源１１が配列される方向に対して垂直の方向）の長さが１２ｃｍである光源モジュール２５の配光制御を行う場合について説明する。この場合、まず反射部２２ｂの曲げ位置をフレキシブル基板２２の短手方向の端部からそれぞれ５ｃｍとする。すなわち、光源１１が搭載される搭載部２２ａの幅は２ｃｍとなり、反射部２２ｂの幅はそれぞれ５ｃｍとなる。そして、例えば、発光装置２０のグレアを抑えるためには、光源１１から放射される光のうち、水平方向から３０°以下の光を抑える必要がある。そこで、保持部材２３の屈曲部２３ｂの曲率半径を４．７ｃｍとすることで、反射部２２ｂの曲率半径が４．７ｃｍとなり、水平方向から３０°以下の放射光を反射させ、グレアを抑制することができる。

上記のように、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、発光装置２０の構成部品の数および製品コストの削減を図ることができるとともに、フレキシブル基板２２の一部を用いて配光制御を行うことにより、光源１１から放射される光のロスも抑制できる。

実施の形態３．
続いて、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態では、フレキシブル基板３２の搭載部３２ａに変形規制部３１が形成される点において、実施の形態１と相違する。その他の構成については、実施の形態１と同様である。

図７は、本実施の形態における光源モジュール３５の平面図である。本実施の形態の光源モジュール３５は、実施の形態１と同様に照明器具用の発光装置１０に用いられる。光源モジュール３５は、フレキシブル基板３２と、フレキシブル基板３２に搭載される複数の光源１１とからなる。光源１１およびフレキシブル基板３２の構成は、実施の形態１と同様である。ただし、図７に示すように、本実施の形態のフレキシブル基板３２には、光源１１の幅よりも広い幅の変形規制部３１が形成される。具体的には、変形規制部３１は、例えば、光源１１の配線を構成する銅箔パターンである。変形規制部３１の幅は、フレキシブル基板３２の搭載部３２ａの幅（すなわち保持部材１３の中間部１３ａの幅）と略同じである。

図８は、本実施の形態におけるフレキシブル基板３２に反射部３２ｂが形成された状態を示す斜視図である。図８（ａ）は、本実施の形態のフレキシブル基板３２が実施の形態１のように折り曲げられて反射部３２ｂが形成された場合を示し、図８（ｂ）は、フレキシブル基板３２が実施の形態２のように湾曲状に曲げられて反射部３２ｂが形成された場合を示す。

図８（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施の形態のように光源１１の幅よりも広く、搭載部３２ａの幅と略同じ幅を有する変形規制部３１を有することで、変形規制部３１の端部が、反射部３２ｂの曲げ位置となる。すなわち、変形規制部３１によって、フレキシブル基板３２が、曲げ位置よりも内側の意図しない位置から曲げられることが規制される。また、変形規制部３１とフレキシブル基板３２とは、密着して強度が増しているため、曲げ位置の内側の変形規制部３１のところでは屈曲することはない。そのため、光源１１の実装をしているはんだ接合部への屈曲ストレスが抑制される。

一方、図９は、比較例における光源モジュール５５の平面図である。比較例における光源モジュール５５は、フレキシブル基板５２と、フレキシブル基板５２に搭載される複数の光源１１とからなる。光源１１およびフレキシブル基板５２の構成は、本実施の形態と同様である。ただし、図９に示すように、本実施の形態においては、フレキシブル基板５２に変形規制部３１が形成されていない。具体的には、比較例において、フレキシブル基板５２に形成される銅箔パターン５１の幅は、光源１１の幅と略同じであり、変形規制部３１のように、搭載部５２ａと略同じ幅となっていない。

図１０は、比較例におけるフレキシブル基板５２に反射部５２ｂが形成された状態を示す斜視図である。図１０（ａ）は、比較例のフレキシブル基板５２が実施の形態１のように折り曲げられて反射部５２ｂが形成された場合を示し、図１０（ｂ）は、フレキシブル基板５２が実施の形態２のように湾曲状に曲げられて反射部３２ｂが形成された場合を示す。

図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、比較例の光源モジュール５５においては、意図しない位置で、フレキシブル基板５２の曲げが発生する可能性がある。具体的には、図１０（ａ）および（ｂ）において一点鎖線で示す曲げ位置Ｌ１よりも、破線で示す内側の位置Ｌ２にて、フレキシブル基板５２が曲げられる可能性がある。そして、これにより、光源１１の実装をしているはんだ接合部に、屈曲ストレスを与えてしまう可能性がある。また、比較例においては、反射部５２ｂの幅、折り曲げ角度または曲率半径が保持部材１３のものと異なってしまうことがある。そして、その結果設計意図に即した配光制御が行われなくなってしまう。

上記のように、本実施の形態の光源モジュール３５では、実施の形態１と同様の効果に加え、変形規制部３１で反射部３２ｂの曲げ位置を規制することで、光源１１のはんだ接合部への屈曲ストレスを抑制し、光源１１の接合信頼性を損なうことなく保つことができる。さらに、設計時の意図に沿った配光制御を行うこともできる。

以上が本発明の実施の形態の説明であるが、本発明は、上記の実施の形態の構成に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で様々な変形または組み合わせが可能である。例えば、上記実施の形態では、フレキシブル基板１２を保持部材１３の形状に合わせて曲げる構成としたが、予めフレキシブル基板１２を曲げて反射部１２ｂを形成し、その後保持部材１３と接合させてもよい。

また、反射膜は、フレキシブル基板１２の光源１１が搭載される面の全体に塗布されてもよく、または反射部１２ｂのみに塗布されてもよい。さらに、反射部１２ｂの形状は、上記実施の形態に限定されるものではなく、光源１１の側面から放射される光を反射するものであれば、任意の形状とすることができる。

１０、２０、６０、７０ 発光装置、１１ 光源、１２、２２、３２、５２ フレキシブル基板、１２ａ、２２ａ、３２ａ、５２ａ 搭載部、１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ、５２ｂ 反射部、１３、２３、６４、７４ 保持部材、１３ａ、２３ａ 中間部、１３ｂ、２３ｂ 屈曲部、１５、２５、３５、５５ 光源モジュール、３１ 変形規制部、５１ 銅箔パターン、６２、７２ リジッド基板、６３ リフレクター、７３ 高反射シート。

Claims (4)

1. 複数の光源と、
   前記複数の光源が搭載されるフレキシブル基板と、を備え、
   前記フレキシブル基板は、
   前記複数の光源が搭載される搭載部と、
   前記複数の光源の配線を構成し、前記搭載部に形成される銅箔パターンと、
   前記搭載部の両側から前記複数の光源が搭載される面側に向かって曲げられ、反射膜が形成された反射部と、を有し、
   前記銅箔パターンは、前記光源の幅より広く、前記搭載部と同じ幅を有し、
   前記銅箔パターンの端部から前記反射部が曲げられることを特徴とする光源モジュール。
2. 前記反射部は、予め定められた折り曲げ角度で折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
3. 前記反射部は、予め定められた曲率半径で湾曲状に曲げられていることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の光源モジュールと、
   前記光源モジュールを保持する保持部材と、を備え、
   前記保持部材は、前記反射部を保持する屈曲部を有することを特徴とする発光装置。

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