JP2005079161A - 発光ダイオードモジュール及び発光ダイオードモジュールの製造方法及び発光ダイオードモジュールの使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 透光性の物質で密封した防水構造の発光ダイオードモジュールにおいても、切断したときに端子部分が透光性部材から露出するようにして、切断できるようにした発光ダイオードモジュールを得ること。
【解決手段】 この発明に係る発光ダイオードモジュールは、透光性部材で密封した形式の発光ダイオードモジュールにおいて、一方向に長く形成され、長手方向両端に電源を接続する端子を有する基板と、この基板に設けられ、１個或いは複数個の発光ダイオードと１個或いは複数個の電流制限素子とが基板に設けられた導電材料よりなる配線パターンにより直列に接続された基本ユニットと、１個或いは複数個の前記基本ユニットで構成され、長手方向端部の切断位置で切断した場合に、両端の少なくとも一方に電源が接続される端子が透光性部材から露出するように構成された切断可能ユニットと、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、照明等に利用する発光ダイオードを複数個基板上に設けた発光ダイオードモジュール、その製造方法及び使用方法に関するものである。

図１０〜１２は、例えば特許文献１に記載された照明装置内に設けられた発光ダイオードを細長い板上に一列に並べたモジュールを示す図で、図１０は発光ダイオードモジュールの全体図、図１１、１２はその部分拡大図である。

図に示すように、長い長方形の基板１に、複数個の発光ダイオード２及び抵抗等からなる電流制限素子３を一定間隔で固定してある。図１１の発光ダイオードモジュールの一部で模式的に示すように、１個或いは複数の発光ダイオード２と、１個或いは複数の電流制限素子３が基板１上に設けられた導電性の配線パターンにより直列に接続されて一つの基本ユニットを形成し、その基本ユニットが複数個並列に接続され、さらに基板１の両側の短辺に、それぞれ直流の一定電圧を印加するための正と負の端子が、一方の基板端部に端子４、５及び他方の基板端部に端子４’、５’が設けられて、発光ダイオードモジュールが構成されている。

この例では、２個の発光ダイオード２と１個の電流制限素子３で一つの基本ユニットが構成されており、この１６個の基本ユニットで一つの発光ダイオードモジュールが構成されている。直流定電圧電源とこの端子４、５をリード線で接続し、直流電圧を印加することによって、モジュール上の全ての発光ダイオード２を発光させ、その光を照明等に利用する。

この発光ダイオードモジュールの例では、２個の基本ユニット毎に基板１を切断できるようになっている。切断位置１３で切断した場合、両側の短辺となる位置に正と負の端子となる端子６〜９が配置されるようになっている。この端子６〜９と、直流定電圧電源をリード線と接続することによって、この切断された発光ダイオードモジュールも発光させることができる。このように発光ダイオードモジュールの長さを変えられるために、適用する照明器具の設計の自由度が増すという利点がある。

図１３は他の従来の発光ダイオードモジュールを示す図である。発光ダイオードモジュールを水滴が付着するような場所で使用する可能性のある場合、その照明器具は発光ダイオードモジュールの発光ダイオードの部分、或いは導電性のあるパターンに水滴が着かないように密閉構造をとる必要がある。このような密閉構造をとらないでも良いように、図１３に示すように、発光ダイオードモジュール自身をエポキシ樹脂或いはシリコーン等の透光性部材で密封した形式の発光ダイオードモジュールがある。このように発光ダイオードモジュール自身を防水構造にすることによって照明器具の防水性を緩和することができる。
特開２００２−２６０４０１号公報

従来の透光性の物質で密封した発光ダイオードモジュールにおいては、切断した場合、リード線を接続する端子部分が透光性の物質で覆われているため、接続ができないので切断して使用できなかつた。このため、適用する照明器具の設計の自由度が損なわれるという問題点があった。

この発明は上述のような問題点を解決するためになされたもので、透光性の物質で密封した防水構造の発光ダイオードモジュールにおいても、切断したときに端子部分が透光性部材から露出するようにして、切断できるようにした発光ダイオードモジュール、その製造方法及び使用方法を得ることを目的とする。

この発明に係る発光ダイオードモジュールは、透光性部材で密封した形式の発光ダイオードモジュールにおいて、一方向に長く形成され、長手方向両端に電源を接続する端子を有する基板と、この基板に設けられ、１個或いは複数個の発光ダイオードと１個或いは複数個の電流制限素子とが基板に設けられた導電材料よりなる配線パターンにより直列に接続された基本ユニットと、１個或いは複数個の前記基本ユニットで構成され、長手方向端部の切断位置で切断した場合に、両端の少なくとも一方に電源が接続される端子が透光性部材から露出するように構成された切断可能ユニットと、を備えたことを特徴とする。

また、この発明に係る発光ダイオードモジュールは、切断可能ユニットの切断位置に設けた端子に、透光性部材が接触しないように透光性部材に空洞を設けたことを特徴とする。

また、この発明に係る発光ダイオードモジュールは、切断可能ユニットの切断位置に設けた端子を、透光性部材とは別の容易に取り外し可能な部材で覆った後、その部材を含めて透光性部材で密封するようにしたことを特徴とする。

この発明に係る発光ダイオードモジュールの製造方法は、透光性部材で密封した形式のもので、基板を切断して使用できる発光ダイオードモジュールの製造方法において、型に透光性部材を流し込む工程と、基板両端にダミー部材を固定後、基板の表の面を型内の透光性部材に押しつける工程と、基板の切断位置に細い管を透光性部材または基板を介して差し込み、空気を押し入れて電源を接続する端子部分に透光性部材が接触しないように空洞を作る工程と、透光性部材が固まった後、型から当該発光ダイオードモジュールを抜き取る工程と、基板両端のダミー部材を外し、さらに細い管を抜き取りその穴を充填剤で塞ぐ工程と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明に係る発光ダイオードモジュールの製造方法は、透光性部材で密封した形式のもので、基板を切断して使用できる発光ダイオードモジュールの製造方法において、型に透光性部材を流し込む工程と、基板両端にダミー部材を固定し、切断位置の電源に接続される端子を覆うように別のダミー部材を取り外し可能に固定した後、基板の表の面を型内の透光性部材に押しつける工程と、透光性部材が固まった後、型から発光ダイオードモジュールを抜き取る工程と、基板両端のダミー部材を外す工程と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明に係る発光ダイオードモジュールの使用方法は、透光性部材で密封した形式のもので、基板を切断して使用できる発光ダイオードモジュールの使用方法において、所定の切断位置で、透光性部材と基板を切断する工程と、切断後の基板の何れかの端部の端子にリード線をハンダ付けして電源と接続する工程と、ハンダ付け部分、及びリード線の被覆を取った金属線部分を充填剤を盛って固める工程と、リード線を接続しない基板端部に充填剤を流し込み密閉する工程と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明に係る発光ダイオードモジュールの使用方法は、透光性部材で密封した形式のもので、基板を切断して使用できる発光ダイオードモジュールの使用方法において、所定の切断位置で、透光性部材と基板を切断する工程と、切断、或いはそのまま現れた切断位置の電源に接続される端子を覆うダミー部材を抜き取る工程と、切断後の基板の何れかの端部の端子にリード線をハンダ付けして電源と接続する工程と、ハンダ付け部分、及びリード線の被覆を取った金属線部分を充填剤を盛って固める工程と、リード線を接続しない基板端部に充填剤を流し込み密閉する工程と、を備えたことを特徴とする。

この発明に係る発光ダイオードモジュールは、透光性部材で覆われていても切断することにより長さが調整できるため、防水構造となり、照明器具に装着する際の自由度を大きくすることができる。

実施の形態１．
図１は実施の形態１を示す図で、発光ダイオードモジュールの断面の一部（端でない部分）を示すものである。図に示すように、長い長方形の基板１に、複数個の表面実装型の発光ダイオード２及び抵抗等からなる表面実装型の電流制限素子３を一定間隔で固定してある。１個或いは複数の発光ダイオード２と、１個或いは複数の電流制限素子３が基板１上に設けられた導電性の配線パターンにより直列に接続されて一つの基本ユニットを形成し、その基本ユニットが複数個並列に接続され、さらに基板１の両側の短辺に、それぞれ直流の一定電圧を印加するための正と負の端子となる端子６〜９が設けられて、発光ダイオードモジュールが構成されている。

この例では、２個の発光ダイオード２と１個の電流制限素子３で一つの基本ユニットが構成されており、この１６個の基本ユニットで一つの発光ダイオードモジュールが構成されている。

さらに、基板両端の端子を除く、発光ダイオード２と電流制限素子３、配線パターンを覆うように透光性部材１１を基板１上に設け密封している。この例の透光性部材１１は、基板１の一方の面に発光ダイオード２、電流制限素子３、及び配線パターンが設けられているため、基板両端の端子を除いて、この面全体を覆うように略直方体の形状となっている。

基本ユニット２個ずつで一つの切断可能ユニットを構成し、その切断位置１３には切断した場合に両側の短辺となる位置に端子６〜９が設けられている。この端子６〜９部分に対して透光性部材１１が接触しないように、且つ、密封状態を保つように透光性部材１１に空洞１２が設けられている。

直流定電圧電源と一方の基板端部の端子をリード線で接続し、直流電圧を印加することによって、モジュール上の全ての発光ダイオードを発光させることができる。

以下、発光ダイオードモジュールの製造方法の一例を説明する。

図２は実施の形態１を示す図で、発光ダイオードモジュールの製造方法を示す図である。先ず、基板１よりやや大きい幅と長さで、所定の深さのくぼみを持つ型に透光性部材１１となる、例えば、シリコーン樹脂を流し込む。

次に、基板両端の端子部分にシリコーン樹脂の深さより薄い直方体のダミー部材をはさむ等により固定した後、表の面を型内のシリコーン樹脂に押しつける。

切断位置に注射針状の細い管をシリコーン樹脂または基板１を介して差し込み、空気を押し入れて端子６〜９部分にシリコーンが接触しないように空洞を作る。

シリコーン樹脂が固まった後、型からシリコーン製の透光性部材１１の付いた発光ダイオードモジュールを抜き取り、ダミー部材を外し、さらに細い管を抜き取り、その穴をシリコーン樹脂或いはその他の充填剤でふさぐ。

このように、透光性部材１１を型を用いて正確な形状に整形しなければならない理由は、発光ダイオードからの光への影響を一定にして配光特性の再現性を得るためである。基板１を型の底面におき、その後、透光性部材１１を流し込み、その表面を抑える方法、或いはそのまま重力で平滑化させる方法等でも同様に作成できる。

尚、一例では基板１の幅が１０ｍｍ、発光ダイオード２のピッチが１４ｍｍ、透光性部材１１の厚さは５ｍｍである。また正と負の端子の中心位置は基板１の中心線から４ｍｍの位置にあり、空洞１２は３辺が略８ｍｍ×８ｍｍ×３ｍｍの角が取れた直方体或いは直方体様に変形した回転楕円体である。

以下、発光ダイオードモジュールの使用方法を説明する。

図３〜６は実施の形態１を示す図で、図３は発光ダイオードモジュールを切断しないで使用する場合の使用方法、図４は発光ダイオードモジュールを切断して使用する場合の使用方法、図５は発光ダイオードモジュールの配線作業時のハンダ付け後の状態を示す図、図６は発光ダイオードモジュールの配線作業時の配線部分と端子部分を密封した後の状態を示す図である。

発光ダイオードモジュールをそのまま切断しないで照明器具に設置する場合、図３に示すように、先ずハンダ付けによってビニール線等被覆のあるリード線１５によって直流電源と接続するが、図５に示すハンダ付けの後、図６に示すように、ハンダ付け部分及び、被覆をとった金属線１６部分をシリコーン等の充填剤１７を盛って固め、さらにもう一方のリード線を接続しない基板端部について端子部分を同様に充填剤１７を流し込んで固めて密封する。これによって、防水構造となる。

一方、発光ダイオードモジュールを切断する場合、図４に示すように、先ず所定の切断位置１３で、透光性部材１１と基板１を切断する。切断後の基板１には両端の端子のうちどちらか一方の端の二つの端子にリード線を接続すればよく、いずれかの端子にハンダ付けする。次に基板１の両側の少なくとも金属露出部分が完全に密封されるように、充填剤を流し込んで固める。これによって、防水構造となり、さらに長さを調整できるので、照明器具に装着する場合の自由度を大きくすることができる。

実施の形態２．
図７は実施の形態２を示す図で、発光ダイオードモジュールの一部を示す断面図である。図に示すように、発光ダイオードモジュールは、実施の形態１の透光性部材１１の空洞１２に相当する部分に、略空洞と同じ形状、寸法のダミー部材１４が配置されており、それ以外の構成は実施の形態１の発光ダイオードモジュールと同様である。

以下、発光ダイオードモジュールの製造方法の一例を説明する。

図８は実施の形態２を示す図で、発光ダイオードモジュールの製造方法を示す図である。先ず基板１の両端の端子部分に、実施の形態１と同様にダミー部材を固定するとともに、切断位置１３の端子６〜９を覆うようにダミー部材１４を接着性の弱い接着剤等で固定し、その後、透光性部材１１となるシリコーン樹脂に浸ける。その前後の作成方法は実施の形態１と同様である。

以下、発光ダイオードモジュールの使用方法を説明する。

図９は実施の形態２を示す図で、発光ダイオードモジュールを切断して使用する場合の使用方法である。発光ダイオードモジュールを切断する場合、先ず切断位置１３で、透光性部材１１と基板１を切断した後、ダミー部材１４が切断され、或いはそのまま現れるので、それを抜き取る。その後の処理は実施の形態１と同様である。

これによって、防水構造となり、さらに長さを調整できるので、照明器具に装着する場合の自由度を大きくすることができる。ダミー部材１４の採用により、切断時に得られる空洞が実施の形態１より精度の良いものが得られ、作業性、さらには発光ダイオードモジュールの作成時の歩留まりが上がる特徴がある。

上記実施の形態では、表面実装型の発光ダイオード２、電流制限素子３を用いているが、必ずしもこの必要はなく基板１の裏面に導電部分が露出する場合、裏面も含めて密封すればよい。密封に用いる透光性部材は、少なくとも発光ダイオード光が通過する部分を覆っている必要があるが、その他の導電部分は、透光性のない部材で覆ってもよく、密封さえされていれば同様な効果がある。

また、電流制限素子３は抵抗とは限らず、トランジスタなどを集積して定電流回路を構成した定電流素子を用いると、電流が一定となり、ばらつきが減じ、このようなものでももちろん同様な効果がある。

基板１は、堅い板状のものでもよいが、変形が可能なテープ状のものでも同様な効果がある。

発光ダイオード２の光色は照明用には白色を用いるが、装飾用等、他の単色光でも良く、さらに違う光色を並べたもの、さらにそれぞれの光色を別々に制御するように配線パターンを作ったものでも良い。

また、切断した場合に基板のどちらかの端に、空洞１２或いはダミー部材１４があればよいので、空洞１２或いはダミー部材１４は切断位置１３全てに設ける必要はなく、例えば、切断位置１３の１個おきに設けても良い。ただ、切り方によっては両端とも空洞１２或いはダミー部材１４の存在しない側となる可能性があり、自由度が若干減る。

また、上記実施の形態では、切断位置１３を基本ユニット２個毎に１ヶ所設けたが、基本ユニット１個毎に設けても良いし、３個以上でも良く、同様の効果を奏する。

実施の形態１を示す図で、発光ダイオードモジュールの断面の一部を示す断面図である。 実施の形態１を示す図で、発光ダイオードモジュールの製造方法を示す図である。 実施の形態１を示す図で、発光ダイオードモジュールを切断しないで使用する場合の使用方法を示す図である。 実施の形態１を示す図で、発光ダイオードモジュールを切断して使用する場合の使用方法を示す図である。 実施の形態１を示す図で、発光ダイオードモジュールの配線作業時のハンダ付け後の状態を示す図である。 実施の形態１を示す図で、発光ダイオードモジュールの配線作業時の配線部分と端子部分を密封した後の状態を示す図である。 実施の形態２を示す図で、発光ダイオードモジュールの一部を示す断面図である。 実施の形態２を示す図で、発光ダイオードモジュールの製造方法を示す図である。 実施の形態２を示す図で、発光ダイオードモジュールを切断して使用する場合の使用方法を示す図である。 従来の発光ダイオードモジュールの全体を示す平面図である。 従来の発光ダイオードモジュールの一部を示す平面図である。 従来の発光ダイオードモジュールの一部を示す断面正面図である。 他の従来の発光ダイオードモジュールの一部を示す断面正面図である。

符号の説明

１ 基板、２ 発光ダイオード、３ 電流制限素子、４，５ 端子（一方の基板端部）、４’，５’ 端子（他方の基板端部）、６〜９ 端子（切断部分端部）、１１ 透光性部材、１２ 空洞、１３ 切断位置、１４ ダミー部材。

Claims (7)

1. 透光性部材で密封した形式の発光ダイオードモジュールにおいて、
   一方向に長く形成され、長手方向両端に電源を接続する端子を有する基板と、
   この基板に設けられ、１個或いは複数個の発光ダイオードと１個或いは複数個の電流制限素子とが前記基板に設けられた導電材料よりなる配線パターンにより直列に接続された基本ユニットと、
   １個或いは複数個の前記基本ユニットで構成され、長手方向端部の切断位置で切断した場合に、両端の少なくとも一方に電源が接続される端子が前記透光性部材から露出するように構成された切断可能ユニットと、
   を備えたことを特徴とする発光ダイオードモジュール。
2. 前記切断可能ユニットの前記切断位置に設けた前記端子に、前記透光性部材が接触しないように前記透光性部材に空洞を設けたことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードモジュール。
3. 前記切断可能ユニットの前記切断位置に設けた前記端子を、前記透光性部材とは別の容易に取り外し可能な部材で覆った後、その部材を含めて前記透光性部材で密封するようにしたことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードモジュール。
4. 透光性部材で密封した形式のもので、基板を切断して使用できる発光ダイオードモジュールの製造方法において、
   型に透光性部材を流し込む工程と、
   前記基板両端にダミー部材を固定後、前記基板の表の面を前記型内の前記透光性部材に押しつける工程と、
   前記基板の切断位置に細い管を前記透光性部材または前記基板を介して差し込み、空気を押し入れて電源を接続する端子部分に前記透光性部材が接触しないように空洞を作る工程と、
   前記透光性部材が固まった後、前記型から当該発光ダイオードモジュールを抜き取る工程と、
   前記基板両端の前記ダミー部材を外し、さらに前記細い管を抜き取りその穴を充填剤で塞ぐ工程と、
   を備えたことを特徴とする発光ダイオードモジュールの製造方法。
5. 透光性部材で密封した形式のもので、基板を切断して使用できる発光ダイオードモジュールの製造方法において、
   型に透光性部材を流し込む工程と、
   前記基板両端にダミー部材を固定し、切断位置の電源に接続される端子を覆うように別のダミー部材を取り外し可能に固定した後、前記基板の表の面を前記型内の前記透光性部材に押しつける工程と、
   前記透光性部材が固まった後、前記型から当該発光ダイオードモジュールを抜き取る工程と、
   前記基板両端の前記ダミー部材を外す工程と、
   を備えたことを特徴とする発光ダイオードモジュールの製造方法。
6. 透光性部材で密封した形式のもので、基板を切断して使用できる発光ダイオードモジュールの使用方法において、
   所定の切断位置で、前記透光性部材と前記基板を切断する工程と、
   切断後の前記基板の何れかの端部の端子にリード線をハンダ付けして電源と接続する工程と、
   前記ハンダ付け部分、及び前記リード線の被覆を取った金属線部分を充填剤を盛って固める工程と、
   前記リード線を接続しない基板端部に充填剤を流し込み密閉する工程と、
   を備えたことを特徴とする発光ダイオードモジュールの使用方法。
7. 透光性部材で密封した形式のもので、基板を切断して使用できる発光ダイオードモジュールの使用方法において、
   所定の切断位置で、前記透光性部材と前記基板を切断する工程と、
   切断、或いはそのまま現れた前記切断位置の電源に接続される端子を覆うダミー部材を抜き取る工程と、
   切断後の前記基板の何れかの端部の端子にリード線をハンダ付けして電源と接続する工程と、
   前記ハンダ付け部分、及び前記リード線の被覆を取った金属線部分を充填剤を盛って固める工程と、
   前記リード線を接続しない基板端部に充填剤を流し込み密閉する工程と、
   を備えたことを特徴とする発光ダイオードモジュールの使用方法。

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