JP6949673B2 - 照明装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は平面形状、曲面形状等の曲率半径が異なる取付対象に適した照明装置及びその製造方法に関する。

従来の照明装置は、取付対象としての本体と、本体に取付られ、開口部を有する曲げ変形可能なフレキシブル基板と、開口部を塞ぐように設けられた発光素子とを備えている（参照：特許文献１）。従って、フレキシブル基板を本体の平面形状、曲面形状等に合わせることにより種々の形状の本体に適する照明装置を実現できる。

尚、他の従来の照明装置として、ベースと、ベースに設けられた光源と、光源を塞ぐカバーと、カバーに設けられたレンズアセンブリとを備え、カバーを手動で変形させることにより光源とレンズアセンブリーとの距離を変更し、拡散光、集中光つまり配光（照明）領域を変更するようにするものがある（参照：特許文献２）。しかし、この他の従来の照射装置のカバーを採用しても照射範囲を自動的に変更することはできない。

特開２０１１−８２０９５（特許第５５５６１１６号公報） 再公表特許ＷＯ２０１２/０９９１７３号公報（特許第５５４２２１８号公報）

しかしながら、上述の従来の照明装置においては、本体つまり取付対象の形状の曲率半径が異なっても、各発光素子が発光する照射範囲は一定である。この結果、曲面形状の曲率半径が小さいときには、相対的に照射領域が小さくなりかつ照射されない非照射領域が大きくなるという課題がある。

図９は従来の照明装置の課題を説明する図である。尚、図９において、１０１はフレキシブル基板、１０２は発光ダイオード（ＬＥＤ）素子である。

図９の（Ａ）に示すごとく、取付対象（本体）１００が平面形状の場合に、各ＬＥＤ素子１０２の照射（配光）領域Ｒ１は一定の範囲であり、たとえば近接しているスポット配光となり、照射されない非照射領域Ｎ１は小さい。つまり、取付対象１００の曲率半径が大きい程、非照射領域Ｎ１は小さくなる。

これに対し、図９の（Ｂ）に示すごとく、取付対象１００'がリング形状の場合、やはりスポット配光となり、各ＬＥＤ素子１０２の照射範囲Ｒ１は図７の（Ａ）の場合に同一であるが、近接していないスポット配光となる。従って、照射されない非照射領域Ｎ２が大きくなる。つまり、取付対象１００'の曲率半径が小さい程、非照射領域Ｎ２が大きくなる。

上述の課題を解決するために、本発明に係る照明装置は、フレキシブル基材と、フレキシブル基材上に搭載された発光素子と、フレキシブル基材及び発光素子上に設けられた弾性透明樹脂部材とを具備し、弾性透明樹脂部材は、フレキシブル基材上に位置する少なくとも２つの支柱部と、支柱部間の空隙の発光素子上に位置する凸レンズ部と、凸レンズ部と支柱部とを接続して凸レンズ部を支持する弾性支持部とを具備するものである。

また、本発明に係る照明装置の製造方法は、フレキシブル基材に発光素子を搭載するための工程と、フレキシブル基材の発光素子をインサート成型法にて形成された弾性透明樹脂部材に貼り付けると共に、発光素子を弾性透明樹脂部材に埋め込むための工程とを具備し、弾性透明樹脂部材は、フレキシブル基材上に位置する少なくとも２つの支柱部と、支柱部間の空隙の発光素子上に位置する凸レンズ部、凸レンズ部と支柱部とを接続して凸レンズ部を支持する弾性支持部とを具備するものである。

本発明によれば、取付対象の曲率半径が小さくなる程、弾性透明材料部材の凸レンズ部と発光素子との距離が小さくなる。従って、取付対象の曲率半径が小さくなっても、非照射領域の増大を自動的に小さくできる。

本発明に係る照明装置の第１の実施の形態を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の縦断面図である。 図１の照明装置を曲面形状の取付対象に取付ける場合を説明するための図である。 図１の照明装置の照射範囲を説明するための図であり、（Ａ）は平面形状取付対象に取付けた場合を示し、（Ｂ）は曲面形状取付対象に取付けた場合を示す。 図１の照明装置の製造方法を説明するためのフレキシブル基板の平面図である。 図１の照明装置の効果を説明するための図であり、（Ａ）は平面形状取付対象に取付けた場合を示し、（Ｂ）はリング形状取付対象に取付けた場合を示す。 図１の照明装置の第１の変更例を示す断面図である。 図１の照明装置の第２の変更例を示す断面図である。 本発明に係る照明装置の第２の実施の形態を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の縦断面図である。 従来の照明装置の課題を説明するための図であり、（Ａ）は平面形状取付対象に取付けた場合を示し、（Ｂ）はリング形状取付対象に取付けた場合を示す。

図１は本発明に係る照明装置の第１の実施の形態を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の縦断面図である。

図１において、照明装置１０は、フレキシブル基材１、発光素子たとえばＬＥＤ素子２及び弾性透明樹脂部材３よりなる。フレキシブル基材１は比較的厚いたとえば２ｍｍ程度のプロピレン等よりなるベース材１１及び比較的薄いたとえば１ｍｍ程度のポリイミド等よりなるフレキシブル基板１２よりなる。また、フレキシブル基材１上にはＬＥＤ素子２が搭載されている。さらに、フレキシブル基材１及びＬＥＤ素子２上には弾力性のあるたとえばシリコーンゴムよりなる弾性透明樹脂部材３が設けられている。尚、ＬＥＤ素子２と弾性透明樹脂部材３との間は空隙Ｇが設けられる。

弾性透明樹脂部材３の高さはたとえば１０ｍｍ程度である。弾性透明樹脂部材３はフレキシブル基材１上に位置する支柱部３１、支柱部３１間の空隙Ｇを架橋し発光素子２上に位置する凸レンズ部３２及び弾性支持部３３よりなる。尚、凸レンズ部３２の上面、下面の両方が凸状であるが、凸レンズ部３２の上面、下面の一方のみを平面状にしてもよい。この場合、支柱部３１はフレキシブル基材１に固定されているので、剛性が大きい。他方、弾性支持部３３は空隙Ｇを架橋しているので、剛性が小さく、質量も小さくしてあるので、十分に弾性体として作用する。尚、凸レンズ部３２の剛性は支柱部３１の剛性と弾性支持部３３の剛性との中程度である。

図２は図１の照明装置１０を曲面形状の取付対象に取付ける場合について説明するための図である。

図２に示すように、図１の照明装置１０を曲面形状の取付対象１００’に取付けると、矢印Ｘ１で示すごとく、照明装置１０は取付対象１００’の曲面形状に沿って曲る。このとき、内輪と外輪との差により弾性透明樹脂部材３が伸張し、矢印Ｘ２に示すごとく、弾性支持部３３が支柱部３１の上部の支点Ｐ１を中心としてモーメントが作用する。従って、凸レンズ部３２が、矢印Ｘ３に示すごとく、下降する。この結果、凸レンズ部３２とＬＥＤ素子２との距離は小さくなる。従って、図３の（Ａ）に示す平面形状取付対象１００の照射領域Ｒ１に対して、図３の（Ｂ）に示すごとく、凸レンズ部３２とＬＥＤ素子２との距離が小さくなった分、曲面形状取付対象１００'の照射領域Ｒ２は大きくなる。

図１の照明装置１０の製造方法について図４を用いて説明する。

始めに、図４の（Ａ）に示すごとく、フレキシブル基板１２には予め弾性透明樹脂部材３のシリコーンゴムのためのシリコーンゴム貫通用固定穴１２ａを形成しておく。また、フレキシブル基板１２上には配線パターン（図示せず）を形成する。次いで、フレキシブル基板１２をベース基材１１に接着剤等により貼り付ける。

次に、図４の（Ｂ）に示すごとく、ＬＥＤ素子２を接着剤等によってフレキシブル基板１２に搭載し、その際に、ＬＥＤ素子２のバンプ電極と配線パターンとを接続する。

最後に、シリコーンゴム等を用いたインサート成型法により成型された弾性透明樹脂部材３の中にフレキシブル基材１を貼り合せ、その際にＬＥＤ素子２を押込む。このとき、シリコーンゴム等の弾性透明樹脂部材３はシリコーンゴム貫通用固定穴１２ａにも入り込む。これにより、図１の照明装置１０は完成する。

図５は図１の照明装置の効果を説明するための図であり、（Ａ）は平面形状取付対象の場合を示し、（Ｂ）はリング形状取付対象の場合を示す。

図５の（Ａ）に示すごとく、取付対象１００が平面形状の場合、図９の（Ａ）と同様に、各ＬＥＤ素子２の照射領域Ｒ１は一定の範囲であり、たとえば近接しているスポット配光となり、非照射領域Ｎ１は小さい。

これに対し、図５の（Ｂ）に示すごとく、取付対象１００’がリング形状の場合、弾性透明樹脂部材３のレンズ部３２とＬＥＤ素子２との距離が小さくなるので、照射されない非照射領域Ｎ２は小さくなり、たとえば図５の（Ｂ）においては非照射領域Ｎ２が存在しないワイド配光となる。このように、取付対象の曲率半径が小さくなっても、非照射領域は小さい。

図６は図１の照明装置の第１の変更例を示す断面図である。

図６においては、図１の弾性透明樹脂部材３の凸レンズ部３２と弾性支持部３３との接続点からフレキシブル基材１へ向って延長されて設けられた補助弾性支持部３４を付加する。尚、補助弾性支持部３４も弾性透明樹脂部材３の一部であり、その断面積は小さいので、凸レンズ部３２とＬＥＤ素子２との距離を調整する弾性体の役目をする。従って、取付対象の曲率半径が小さいときには、凸レンズ部３２の低下量が大きく凸レンズ部３２がＬＥＤ素子２に衝突することがあるので、これを補助弾性支持部３４で防止する。逆に、取付対象の曲率半径が大きいときには、補助弾性支持部３４は凸レンズ部３２を押し上げる作用をする。さらに、補助弾性支持部３４を横断面方向に複数個設けることにより凸レンズ部３２とＬＥＤ素子２との距離を傾くことなく所定値に維持できる。

図７は図１の照明装置の第２の変更例を示す断面図である。

図７においては、図１の凸レンズ部３２の下側両端にストッパ３５を設ける。尚、ストッパ３５も弾性透明樹脂部材３の一部である。ストッパ３５は取付対象の曲率半径が小さくなった場合、凸レンズ部３２がフレキシブル基材１に接触しないようにするものである。また、弾性支持部３３はフレキシブル基材１の支点Ｐ２にて接触させると共に、支柱部３１側に弾性支持部３３’を設けて支点Ｐ２に接触させる。従って、図７の照明装置１０を曲面形状の取付対象に取付けると、照明装置１０は、矢印Ｙ１に示すごとく、曲がる。このとき、矢印Ｙ２、Ｙ２’に示すごとく、弾性支持部３３、３３’が支点Ｐ２を中心としてモーメントが作用する。この結果、凸レンズ部３２は、矢印Ｙ３に示すごとく下降し、凸レンズ部３２とＬＥＤ素子２との距離は小さくなる。

図８は本発明に係る照明装置の第２の実施の形態を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の縦断面図である。

図８の照明装置１０’においては、図１の照明装置１０の構成要素に対して、フレキシブル基材１の代りに、シリコーンゴム等よりなる厚さ２．５ｍｍ程度の弾性透明樹脂部材１’を設けると共に、ＬＥＤ素子２の搭載のために、配線基板４及び配線基板４に接続される配線５が付加されている。さらに、弾性透明樹脂部材３には、配線５のための溝３６が設けられる。このように、図８においては、図１の配線パターンを設けたフレキシブル基板１２の代りに、配線基板４を設けている点で異なる。

図８の照明装置１０’の製造方法について説明する。

始めに、シリコーンゴム等を用いたインサート成型法により弾性透明樹脂部材１’、３を形成する。

次に、弾性透明樹脂部材１’に配線基板４を接着剤等で貼り付けると共に、配線基板４上にＬＥＤ素子２を接着剤等で搭載する。その際には、ＬＥＤ素子２のバンプ電極と配線基板４上の配線とを接続する。

次に、弾性透明樹脂部材１’上に配線５を施し、配線基板４上の配線パターンに接続する。

最後に、弾性透明樹脂部材１’を弾性透明樹脂部材３に接着剤等により貼り付ける。その際には、ＬＥＤ素子２及び配線基板４を弾性透明樹脂部材３の空隙Ｇ内に押込むと共に、配線５を弾性透明樹脂部材３の溝３６に収まるようにする。これにより、図８の照明装置１０’は完成する。

尚、図８の照明装置１０’においては、図６、図７に示す変更例も適用し得る。

また、上述の実施の形態においては、ＬＥＤ素子２の数は２としているが、１個でもよく、３個以上でもよい。また、ＬＥＤ素子２は他の発光素子たとえばレーザダイオード（ＬＤ）素子でもよい。

さらに、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲のいかなる変更にも適用し得る。

本発明は、人の頭に巻くライン状照明装置として利用できる。

１０、１０’：照明装置
１：フレキシブル基材
１’：弾性透明樹脂部材
１１：ベース材
１２：フレキシブル基板
２：ＬＥＤ素子
３：弾性透明樹脂部材
３１：支柱部
３２：凸レンズ部
３３、３３’：弾性支持部
３４：補助弾性支持部
３５：ストッパ
３６：溝
４：配線基板
５：配線
Ｒ１、Ｒ２：照射（配光）領域
Ｎ１、Ｎ２：非照射領域
Ｇ：空隙
Ｐ１、Ｐ２：支点

Claims (9)

1. フレキシブル基材と、
   前記フレキシブル基材上に搭載された発光素子と、
   前記フレキシブル基材及び前記発光素子上に設けられた弾性透明樹脂部材と
   を具備し、
   前記弾性透明樹脂部材は、
   前記フレキシブル基材上に位置する少なくとも２つの支柱部と、
   前記支柱部間の空隙の前記発光素子上に位置する凸レンズ部と、
   前記凸レンズ部と前記支柱部とを接続して前記凸レンズ部を支持する弾性支持部と
   を具備する照明装置。
2. 前記弾性支持部は前記支柱部の前記フレキシブル基材と反対側に接続された請求項１に記載の照明装置。
3. 前記弾性透明樹脂部材は、さらに、前記凸レンズ部と前記弾性支持部との接続点から前記フレキシブル基材に向って延長されて設けられた補助弾性支持部を具備する請求項１に記載の照明装置。
4. 前記弾性透明樹脂部材は、さらに、前記凸レンズ部と前記弾性支持部との接続点から前記フレキシブル基材に向って延長されて設けられたストッパを具備する請求項１に記載の照明装置。
5. 前記弾性支持部は前記支柱部の前記フレキシブル基材側に接続された請求項１に記載の照明装置。
6. 前記フレキシブル基材は、
   ベース基材と、
   前記ベース基材に貼り付けられ、前記発光素子が搭載されたフレキシブル基板と
   を具備する請求項１に記載の照明装置。
7. 前記フレキシブル基材は他の弾性透明樹脂部材を具備し、
   さらに、前記他の弾性透明樹脂部材上に設けられ、前記発光素子を搭載するための配線基板を具備し、
   前記弾性透明樹脂部材に前記配線基板への配線のための溝を設けた請求項１に記載の照明装置。
8. フレキシブル基材に発光素子を搭載するための工程と、
   前記フレキシブル基材の前記発光素子をインサート成型法にて成型された弾性透明樹脂部材に貼り付けると共に、前記発光素子を前記弾性透明樹脂部材に埋め込むための工程と
   を具備し、
   前記弾性透明樹脂部材は、
   前記フレキシブル基材上に位置する少なくとも２つの支柱部と、
   前記支柱部間の空隙の前記発光素子上に位置する凸レンズ部と、
   前記凸レンズ部と前記支柱部とを接続して前記凸レンズ部を支持する弾性支持部と
   を具備する照明装置の製造方法。
9. インサート成型法により空隙及び溝を有する第１の弾性透明樹脂部材を形成するための工程と、
   インサート成型法により第２の弾性透明樹脂部材を形成するための工程と、
   前記第１の弾性透明樹脂部材に発光素子を搭載した配線基板を貼り付けるための工程と、
   前記配線基板に配線を施すための工程と、
   前記第２の弾性透明樹脂部材に前記第１の弾性透明樹脂部材を貼り付けると共に前記配線を前記溝に嵌め込めるための工程と
   を具備し、
   前記第１の弾性透明樹脂部材は、
   前記フレキシブル基材上に位置する少なくとも２つの支柱部と、
   前記支柱部間の空隙の前記発光素子上に位置する凸レンズ部と、
   前記凸レンズ部と前記支柱部とを接続して前記凸レンズ部を支持する弾性支持部と
   を具備する照明装置の製造方法。
   
   

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