JP6540098B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
[発光装置の構成]
以下では、図1において横方向をX軸方向、図1において縦方向をY軸方向、X軸及びY軸に直交する方向(紙面に直交する方向)をZ軸方向として説明する。なお、第1実施形態に係る発光装置1は、紙面の手前側に向かって発光することとする。発光装置1は、反射シート20と、複数(ここでは12個)の可撓性基板(以下、フレキシブル基板10)と、を主に備えている。
図1に示すように、反射シート20は、発光部2からの光を反射して、発光装置1からの光取り出し効果を向上させるものである。反射シート20は、光反射性を有する絶縁性のシートであって、難燃性のシートであることが好ましい。反射シート20は、合成樹脂、例えば、白色のポリエチレンテレフタレート(白色PET)や、白色のガラスエポキシからなるフィルムであることが好ましい。
各フレキシブル基板10は、接着部材30(図5B参照)によって反射シート20に接着されている。接着部材30は、絶縁性を有し、更に、高い難燃性を有することが好ましい。接着部材30は、例えば両面テープ(粘着材)を用いることが好ましく、例えばDIC株式会社のアクリル系の両面テープ(品番8606TN)等)を用いることができる。その他には、例えば熱硬化樹脂や熱可塑樹脂の接着液や、ホットメルト型の接着シートであってもよい。
W1=2×L1+2×L2+L3 … 式(1)
図3及び図4Aに示すように、発光素子5は配線13と電気的に接続されている。フレキシブル基板10上において、発光部2を配列するピッチDx,Dy(図1参照)は、フレキシブル基板10の幅よりも大きく設定されており、概ねフレキシブル基板10の幅の2〜3倍ほどの長さである。ここでは、一例として、ピッチDx,Dyは等しいものとした。さらに、一例として、フレキシブル基板10を配列するピッチPx,Pyと等しいものとした。この発光部2は、図3に示すように、発光素子5と、封止部材6とを備えている。
発光素子5は、所定の電圧を印加することにより発光するものである。この発光素子5は、可視光や紫外光、赤外光等を発光する発光色を予め選択することができる。
可視光の場合、発光色は限定されず、青色発光素子、緑色発光素子、及び赤色発光素子のいずれも使用可能である。
さらに、青色発光素子に蛍光体を塗布した白色発光素子も使用可能である。
また、発光素子5に使用される半導体材料についても特に限定されず、III−V族、II−VI族等のいずれの化合物半導体を用いてもよい。
フリップチップ実装される場合には、発光素子5のp側電極(アノード)及びn側電極(カソード)は、一対の導電性の接合部材を介して一対の配線13a,13bにそれぞれ接続される。導電性の接合部材としては、Sn−Ag−Cu系、Sn−Cu系、Au−Sn系等のはんだ、Au等の金属のバンプ、Agペースト等を用いることができる。
フェイスアップ実装される場合には、発光素子5は、樹脂などの絶縁性接合部材、前記した導電性の接合部材によって基体11上及び/又は配線13上に固定され、ワイヤーによって配線13に電気的に接続される。発光素子5の素子基板が導電性の場合は、一方の電極が前記した導電性の接合部材によって配線13に電気的に接続され、他方の電極がワイヤーによって配線13に電気的に接続される。
封止部材6は、図3に示すように、発光素子5の周囲を囲み、発光素子5を保護する透光性の部材である。封止部材6は、フレキシブル基板10の上面に、発光素子5を被覆するように設けられている。封止部材6は、印刷やディスペンサ塗布が可能である粘度に調整され、加熱処理やUV光を照射することで硬化することができる。硬化物はフレキシブル基板10や発光素子5との密着性が良好なものが好ましい。また、可撓性を有するものが好ましい。封止部材6中に、YAG系、TAG系、シリケート系等の蛍光体や酸化チタン、酸化ケイ素、アルミナ、酸化亜鉛、ガラス微粉末等の無機系や、アクリル、ポリスチレン等の有機系の光分散材を配合することで、発光波長や配光特性を調整することができる。なお、封止部材6の形状は、光取り出しの観点で、凸状に形成されることが好ましい。例えば、略半球形状や、断面視において縦長の凸形状、上面視において円形状や楕円形状となるように形成されていてもよい。
コネクタ3、4は、配線13上に形成されたヒロセ電機株式会社製DF59Mのような金属端子やヒロセ電機株式会社製DF61のようなモールド成形された金属端子であって、正負の極性に対応して設けられている。
発光素子5のp側電極は、例えば配線13aを介して、コネクタ3に接続され、ワイヤーハーネスを経由して外部電源の正の端子に接続される。
発光素子5のn側電極は、例えば配線13bを介して、コネクタ4に接続され、ワイヤーハーネスを経由して外部電源の負の端子に接続される。
コネクタ3、4は、例えば錫メッキ等の防錆処理した銅等の材料で構成されている。コネクタ3、4と配線13との接合方法としては、例えば、リフロー半田実装、超音波接合、抵抗溶接、かしめ等を挙げることができる。
フレキシブル基板10上には、図3に示すように、下地層7が配置されている。下地層7は、反射層8の下地となるものである。この下地層7は、配線13及び/又は基体11や接着層12の一部又は全部を被覆することが好ましく、配線13の一部を露出している。下地層7は、正負一対に対応する配線13a,13bと、これら正負一対の配線13a,13bを離間する溝とを露出するために、下地層7の一部に開口(例えば円形)を有している。開口の形状、大きさ及び形成位置は、特に限定されるものではなく、発光素子5を配線13へ電気的に接続可能とする最小限の大きさが好ましい。複数の開口は形状及び大きさが異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。
反射層8は、図3に示すように、発光装置1の光取り出し効率を高めるために、配線13の上に設けられている。本実施形態では、反射層8は、フレキシブル基板10上で下地層7を間に介在させて配線13と積層方向に離間して設けられている。
発光装置1では、図1に示すように第1フレキシブル基板群Gxの上に第2フレキシブル基板群Gyを重ねているので、第2フレキシブル基板群Gyのフレキシブル基板10では、当該フレキシブル基板10上の全面に反射層8を設けることが好ましい。一方、第1フレキシブル基板群Gxのフレキシブル基板10では、その上に第2フレキシブル基板群Gyのフレキシブル基板10が重なる部分以外の領域に反射層8を備えることが好ましい。
次に、発光装置1の製造方法について説明する。
まず、図5Aに示すように、発光装置1の外形よりも広い反射シート200を用意する。ここでは、反射シート200は、一例として横長で、縦の長さが発光装置1の完成後の高さと等しいものとする。
次いで、図6Bに示すように、接着部材30を介して、第2フレキシブル基板群Gyのフレキシブル基板10の裏面を反射シート20の表面25に貼り付ける。このとき、同様に、各フレキシブル基板10をコネクタ3、4が一端側に揃うように配置する。
図4Bに示すように、第1実施形態の変形例に係る発光装置は、フレキシブル基板10A上の配線13が第1実施形態に係る発光装置1の配線形状と相違している。このフレキシブル基板10Aは、隣り合う2つの発光部2間(発光素子5間)にそれぞれ1本の配線13a,13b,13c,…(まとめて配線13)を有している。配線13の間の溝は、フレキシブル基板10Aの長手方向に直交する方向に延在している。そして、隣り合う2つの発光部2(発光素子5)は、フレキシブル基板10Aの長手方向に、互いに異なる極性の電極同士が対向するように配置されて直列接続される。
W2=L1+2×L2 … 式(2)
図7及び図8に示すように、第2実施形態に係る発光装置1Bでは、フレキシブル基板10の上面側に反射シート20Bに接着した点が第1実施形態に係る発光装置1と相違している。
反射シート20Bは、反射層8(図8参照)の少なくとも一部及び発光部2が露出するような貫通孔21を備えている。
反射シート20B上において、貫通孔21は、フレキシブル基板10に実装された複数の発光部2と同じ間隔(Dx,Dy)で設けられている。貫通孔21の個数は、発光部2と個数(ここでは72個)と同数である。
また、反射シート20Bは、フレキシブル基板10上のコネクタ3、4が露出するような貫通孔22を備えている。
次に、発光装置1Bの製造方法について説明する。
まず、図9Aに示すように、発光装置1の外形よりも広い反射シート200を用意する。ここでは、反射シート200は、一例として横長で、縦の長さが発光装置1の完成後の高さと等しいものとする。
図11に示すように、第3実施形態に係る発光装置1Cは、第2フレキシブル基板群Gyのフレキシブル基板10の上面側を反射シート20Cに接着して裏面側も発光する両面発光型とした点が第1実施形態に係る発光装置1と相違している。
発光装置1Cでは、第1フレキシブル基板群Gxのフレキシブル基板10では、当該フレキシブル基板10上の全面に反射層8を設けることが好ましい。一方、第2フレキシブル基板群Gyのフレキシブル基板10上の反射層8は、発光部2の近傍(反射シート20Cの貫通孔21に当たる領域)に設けられ、円環状に形成されている。
まず、図9Aに示すように、用意した反射シート200の表面200F(図5A)に、接着部材30を設ける。次に、図9Bに示すように、反射シート200に、貫通孔21、22を穿設すると共に、反射シート200を発光装置1の完成後の幅に合わせて切断する。ただし、貫通孔21の位置及び個数は、第2フレキシブル基板群Gyの発光部2に対応させる。すなわち、図9Bに示したX方向だけに延在した接着部材30を貫通するように貫通孔21、22を形成する。
次いで、図11に示すように、接着部材30を介して、第1フレキシブル基板群Gxのフレキシブル基板10の裏面16を反射シート20Cの表面25に貼り付ける。
また、発光装置は、フレキシブル基板10同士を厚み方向に重ねる際に、第1フレキシブル基板群Gxと第2フレキシブル基板群Gyとを反射シート20の異なる面に接着する構成としても構わない。例えば、図12に示す第4実施形態に係る発光装置1Dのように構成してもよい。すなわち、発光装置1Dでは、図11に示す発光装置1Cにおいて、第2フレキシブル基板群Gyを反射シート20Cの裏面側に移動した上で裏返しに接着することで、通常の一面発光型に変更したものに相当する。
発光装置1Dでは、第1フレキシブル基板群Gxのフレキシブル基板10では、当該フレキシブル基板10上の全面に反射層8を設けることが好ましい。一方、第2フレキシブル基板群Gyのフレキシブル基板10上の反射層8は、発光部2の近傍(反射シート20Cの貫通孔21に当たる領域)に設けられ、円環状に形成されている。
次に、第1フレキシブル基板群Gxと第2フレキシブル基板群Gyとを反射シート20の異なる面に接着する他の実施形態について説明する。例えば、図13に示す第5実施形態に係る発光装置1Eのように構成してもよい。すなわち、発光装置1Eでは、図7に示す発光装置1Bにおいて、第1フレキシブル基板群Gxを反射シート20Bの表面25の側に移動した上で裏返しに接着することで、両面発光型に変更したものに相当する。
発光装置1Eでは、各フレキシブル基板10上の反射層8は、発光部2の近傍(反射シート20Eの貫通孔21に当たる領域)に設けられ、円環状に形成されている。
さらに、第1フレキシブル基板群Gxと第2フレキシブル基板群Gyとを反射シート20の異なる面に接着する他の実施形態について説明する。例えば、図14に示す第6実施形態に係る発光装置1Fのように構成してもよい。すなわち、発光装置1Fでは、図1に示す発光装置1において、第2フレキシブル基板群Gyを反射シート20の裏面側に移動した上で裏返しに接着することで、両面発光型に変更したものに相当する。
発光装置1Fでは、各フレキシブル基板10では、当該フレキシブル基板10上の全面に反射層8を設けることが好ましい。
また、実施形態に係る発光装置では、例えば温度や湿度による反りを防止する構成をさらに備えることが望ましい。図15に示すように、第7実施形態に係る発光装置1Gでは、反射シート20Gにミシン目状の切り込み50x,50yを有する点が第1実施形態に係る発光装置1と相違している。この切り込み50x、50yは、温度や湿度による反りを防止する構成である。
発光装置1Gでは、第2フレキシブル基板群Gyのフレキシブル基板10では、当該フレキシブル基板10上の全面に反射層8を設けることが好ましく、一方、第1フレキシブル基板群Gxのフレキシブル基板10では、その上に第2フレキシブル基板群Gyのフレキシブル基板10が重なる部分以外の領域に反射層8を備えることが好ましい。
前記各実施形態において、第1フレキシブル基板群Gxの各フレキシブル基板10に実装された複数の発光部2と、第2フレキシブル基板群Gyの各フレキシブル基板10に実装された複数の発光部2とは、互いに色調が異なっていてもよい。
例えば、図1に示す発光装置1において、第1フレキシブル基板群Gxの各発光部2に対しては封止部材6に蛍光体を含有させ、第2フレキシブル基板群Gyの各発光部2に対しては封止部材6に蛍光体を含有させないこともできる。
又は、第1フレキシブル基板群Gxの各発光部2に対しては封止部材6に第1の蛍光体を含有させ、第2フレキシブル基板群Gyの各発光部2に対しては封止部材6に第2の蛍光体を含有させることもできる。
さらに、第1フレキシブル基板群Gxの各発光部2の発光素子5と、第2フレキシブル基板群Gyの各発光部2の発光素子5との仕様を変えつつ、封止部材6を共通にしてもよいし、発光素子5と封止部材6の両方を異ならせてもよい。
発光装置をこのように構成することで、例えば照明用途において、昼光色、昼白色、電球色の切り替え機能を備えることができる。
前記各実施形態において、フレキシブル基板10上の反射層8は、下地層7を間に介在させて配線パターンと積層方向に離間して設けられるものとして説明したが、反射層8の直下には下地層7は必須ではなく、反射層8は、フレキシブル基板10上で配線パターン直上に設けても構わない。
さらに、発光装置1B,1Eは、反射シート20B,20Eによって全てのフレキシブル基板10の絶縁性を確保することができるので、下地層7をすべて除去しても構わない。
発光装置1Dは、反射シート20DによってGyの絶縁性を確保することができるので、Gyのフレキシブル基板10から下地層7をすべて除去しても構わない。これらの場合には、大面積の発光装置の製造コストを低減することができる。
前記実施形態の発光装置では、フレキシブル基板10上のコネクタ3、4が図示しないワイヤーハーネスによって外部電源と接続されるものとしたが、コネクタ3、4を使用せず、配線パターンが設けられた中継用の基板と配線13をはんだによって直接接続してもよい。この中継用の基板は、一般的な回路基板でもよいが、短冊状のフレキシブル基板(可撓性基板)であることが好ましい。このような構成により、ワイヤーハーネスやコネクタが不要となるため、材料費を低減することができる。特に、多くのフレキシブル基板を用いる場合に費用低減効果が大きくなる。
前記実施形態に係る発光装置では、反射シートの形状を矩形で示したが、反射シートの形状を変える構成としても構わない。例えば、多角形、円形、楕円形あるいは細長い短冊状にカットしてもよい。発光装置をこのように構成することで、用途を拡げることができる。
前記実施形態に係る発光装置では、第1フレキシブル基板群Gxは第2フレキシブル基板群Gyと直交することしたが、これに限るものではない。すなわち、フレキシブル基板10が交差するときの狭角は、90度に限らず、目的や及び用途に応じて適宜選択することができる。また、フレキシブル基板10のピッチPx、Pyや発光部2のピッチDx、Dyも適宜選択することができる。
前記実施形態に係る発光装置の製造方法では、反射シート20に対して、第1フレキシブル基板群Gxを貼り付けた後で第2フレキシブル基板群Gyを貼り付けるものとしたが、フレキシブル基板10を貼り付ける順序はこれに限るものではなく任意である。
2 発光部
3,4 コネクタ
5 発光素子
6 封止部材
7 下地層
8 反射層
10,10A フレキシブル基板(可撓性基板)
11 基体
12 接着層
13 配線
20,20B,20C,20D,20E,20F,20G 反射シート
21,22 貫通孔
30 接着部材
50 切り込み
Claims (10)
- 光反射面を有する反射シートと、一方の面に所定間隔で複数の発光部が配置された短冊状の複数の可撓性基板と、を備えた発光装置であって、
複数の前記可撓性基板をその幅方向に間を隔てて並べる第1可撓性基板群と、複数の他の前記可撓性基板を前記第1可撓性基板群の可撓性基板に交差する方向に間を隔てて並べる第2可撓性基板群と、を備え、
前記第1可撓性基板群と前記第2可撓性基板群とは、厚み方向に重ねて前記複数の発光部が露出するように前記反射シートに接着した発光装置。 - 前記第2可撓性基板群の各可撓性基板は、前記第1可撓性基板群の各可撓性基板と直交する方向に並べられた請求項1に記載の発光装置。
- 前記反射シートは、前記複数の発光部と同じ間隔で設けられた、前記発光部と同数の貫通孔を備え、
前記反射シートの前記貫通孔から前記発光部が露出するように、前記一方の面が前記反射シートの光反射面とは反対の面に接着された請求項1または請求項2に記載の発光装置。 - 前記第1可撓性基板群及び前記第2可撓性基板群の各可撓性基板は重なって、他方の面が前記反射シートの光反射面に接着された請求項1または請求項2に記載の発光装置。
- 前記反射シートは、前記複数の発光部と同じ間隔で設けられた、前記第2可撓性基板群に実装された発光部と同数の貫通孔を備え、
前記第2可撓性基板群の各可撓性基板は、前記反射シートの前記貫通孔から前記発光部が露出するように、前記一方の面が前記反射シートの光反射面に接着され、
前記第1可撓性基板群の各可撓性基板は、他方の面が前記反射シートの光反射面及び前記第2可撓性基板群の各可撓性基板の他方の面に接着された請求項1または請求項2に記載の発光装置。 - 前記反射シートは、前記複数の発光部と同じ間隔で設けられた、前記第2可撓性基板群に実装された発光部と同数の貫通孔を備え、
前記第2可撓性基板群の各可撓性基板は、前記反射シートの前記貫通孔から前記発光部が露出するように、前記一方の面が前記反射シートの光反射面とは反対の面に接着され、
前記第1可撓性基板群の各可撓性基板は、他方の面が前記反射シートの光反射面に接着された請求項1または請求項2に記載の発光装置。 - 前記反射シートは、前記複数の発光部と同じ間隔で設けられた、前記発光部と同数の貫通孔を備え、
前記第1可撓性基板群の各可撓性基板は、前記反射シートの前記貫通孔から前記発光部が露出するように、前記一方の面が前記反射シートの光反射面とは反対の面に接着され、
前記第2可撓性基板群の各可撓性基板は、前記反射シートの前記貫通孔から前記発光部が露出するように、前記一方の面が前記反射シートの光反射面に接着された請求項1または請求項2に記載の発光装置。 - 前記第1可撓性基板群の各可撓性基板は、他方の面が前記反射シートの光反射面に接着され、
前記第2可撓性基板群の各可撓性基板は、他方の面が前記反射シートの光反射面とは反対の面に接着された請求項1または請求項2に記載の発光装置。 - 前記第1可撓性基板群の各可撓性基板に実装された前記複数の発光部と、前記第2可撓性基板群の各可撓性基板に実装された前記複数の発光部とは、色調が異なる請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記反射シートは、前記可撓性基板の長手方向に対して垂直な方向に、ミシン目状の切り込みを有し、
複数の前記ミシン目状の切り込みが、前記可撓性基板上の前記発光部からずれた位置に形成されている請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の発光装置。
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