JP3851174B2 - 発光ユニット、発光ユニット組合せ体、および照明装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ユニットおよびその組合せ体並びに発光ユニットを用いた照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ファッションや嗜好が多様化しつつあるが、それと軌を一にして、動産や不動産など各種有形物のデザインの多様化が図られつつある。照明装置においても、デザインの多様化は例外ではなく、これまでの形状にとらわれない魅力的な、また、機能的なデザインを有したものが提案されつつある。
【0003】
例えば、特開2000−269549号公報では、面状の発光体を組み合わせて多角筒状をした照明装置を提案する。この照明装置によれば、発光面を内側に設けると、照明装置内部においた被照明物を周囲から均一に照明することができるし、発光面を外側に設けると、角筒型の光源として用いることができる。その上、この照明装置は、組み合わせる発光体の数を変更することで、何種類もの角数の筒状体を作り出すことができ、設置場所にあわせて適宜の多角筒形状と成し得るものである。
【0004】
照明装置の他の例として、INSTA社発行の「Light Emitting Diode−Technik」には、面状の発光基体から打ち抜いて任意の形状をした照明装置を得る技術を開示している。この技術は、発行基体を、同一形状の発行ユニット多数をハニカム状に連結した構成としたもので、打ち抜きは、発行ユニット単位で行うことができる。この照明装置においても、設置場所、使用場所に応じて任意の形状とすることができるもので、デザインの多様化の要請を満たすものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開2000−269549号公報の技術は、筒状以外の形状に組み立てることができず、この点で形状の自由度に限界があるものであるし、INSTA社の技術は、平面型の照明装置に限られ、やはり、形状の自由度が低いものである。
【0006】
本発明は、上記諸点に鑑み、平面形状でも、立体形状でも、より多彩な形状に組み立てることのできる斬新な発光ユニットおよびその組合せ体ならびに照明装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る発光ユニットは、平板状をした多角形体と、前記多角形体の一方の主面に設けられた発光体と、各組が前記多角形体外周の互いに異なる辺に設けられた、少なくとも3組の端子と、前記多角形体に設けられ、前記各組の端子と前記発光体とを接続する配線パターンとを備えたことを特徴とする。
【0008】
ここで、「端子の組が多角形体外周の辺に設けられている。」とは、辺に沿って、端子が設けられているという意味である。したがって、必ずしも端子が多角形体の縁まで延設されていることを要しない。すなわち、多角形体の縁(辺)から一定距離だけ内側に端子が設けられている状態をも含む趣旨である。
また、前記発光体は、第1の電極と第2の電極を有し、両電極を介して給電されることにより発光し、前記各組端子は、第1の端子と第2の端子とを含み、前記配線パターンは、第1の端子全てと第1の電極とを接続し、第2の端子全てと第2の電極とを接続することを特徴とする。
【0009】
また、前記各組端子は、さらに、第3の端子を含み、前記配線パターンは、さらに、第3の端子全てと第2の電極とを接続し、各組の端子は、当該端子が設けられる辺の中央に第1の端子が設けられ、当該第1の端子を中心として、その両側に対称的に第2の端子と第3の端子とが設けられていることを特徴とする。
また、前記発光体は、互いに異なる色の光を発する複数種の発光素子が各複数個ずつ、前記多角形体上に緻密に点在され、各発光色毎に電気的に直列接続された構成であり、前記各組端子は、共通端子と前記各発光色毎に設けられた色別端子とを含み、前記配線パターンは、前記直列接続された各色発光素子の全ての低電位側電極と前記共通端子、前記直列接続された各色発光素子の各高電位側電極と対応する色別端子、または、前記直列接続された各色発光素子の各低電位側電極と対応する色別端子、前記直列接続された各色発光素子の全ての高電位側電極と前記共通端子とを接続することを特徴とする。
【0010】
また、前記発光体は、互いに異なる色の光を発する複数種の発光素子が各複数個ずつ、前記多角形体上に緻密に点在され、各発光色毎に電気的に直列接続された構成であり、前記各組端子は、共通端子と前記各発光色毎に設けられた一対の色別端子とを含み、前記配線パターンは、前記直列接続された各色発光素子の全ての低電位側電極と前記共通端子、前記直列接続された各色発光素子の各高電位側電極と対応する色別端子、または、前記直列接続された各色発光素子の各低電位側電極と対応する色別端子、前記直列接続された各色発光素子の全ての高電位側電極と前記共通端子とを接続し、前記各組端子は、共通端子が辺中央に配置され、当該共通端子を中心にして、前記各一対の色別端子が辺両端に向けて対称的に配置されていることを特徴とする。
【0011】
また、前記多角形体において端子が設けられる辺は、交互に形成された凹部と凸部をその一部に含み、各凹部または各凸部のいずれかに、前記共通端子と色別端子が分散して配置されていることを特徴とする。
また、さらに、前記発光体に被せられる、可撓性を有する樹脂シートを有し、前記発光体は、前記多角形体上に点在されて配された複数の発光ダイオードから成り、前記多角形体は、可撓性を有する基板であることを特徴とする。
【0012】
また、前記樹脂シートと基板のいずれか一方又は両方の、各発光ダイオードの配置位置に対応する箇所が窪んでいることを特徴とする。
また、前記発光体は、前記多角形体上に点在されて配された複数の発光ダイオードから成り、さらに、前記発光ダイオードからの出射光を散乱させる光散乱体を備えることを特徴とする。
【0013】
また、さらに、前記複数の発光ダイオードを覆い、透光性を有する樹脂層を備え、前記光散乱体は、前記樹脂層に混入されている金属微粒子群であることを特徴とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る発光ユニット組合せ体は、上記の発光ユニットの少なくとも2枚が、第1の発光ユニットにおいて端子が設けられている1辺と、第2の発光ユニットにおいて端子が設けられている1辺とが突き合わされた状態で、対応する端子同士が電気的に接続されていることを特徴とする。
【0014】
上記の目的を達成するため、本発明に係る発光ユニット組合せ体は、上記の発光ユニットの少なくとも2枚が、第1の発光ユニットにおいて端子が設けられている1辺と、第2の発光ユニットにおいて端子が設けられている1辺とが突き合わされた状態で、対応位置に存在する端子同士を直接またはジョイント部材を介して電気的に接続してなる構造を特徴とする。
【0015】
また、前記ジョイント部材は、屈曲性を有する絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の主表面に形成され、2枚の発光ユニットの辺同士が突き合わされた状態において、当該突き合わせ辺上の各端子に1対1の関係で接触する接触電極とを備えたことを特徴とする。
また、上記の目的を達成するため、本発明に係る発光ユニット組合せ体は、上記の発光ユニットの少なくとも2枚が、一の発光ユニットにおいて端子が設けられている1辺の凹部に他の発光ユニットにおいて端子が設けられている1辺の凸部が嵌め込まれた状態で、対向する位置に存する端子同士が電気的に接続されて組み立てられていることを特徴とする。
【0016】
上記の目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、上記の発光ユニット複数枚と、少なくとも3組の給電端子の各々が多角形基板外周の互いに異なる辺に設けられ、各辺の対応する端子が並列接続されて外部電源に接続される給電ユニットとを備え、前記各発光ユニットの所定の辺に他の発光ユニットの辺および/または前記給電ユニットの辺が接合されて、全体で多面体構造に組み立てられており、発光ユニット同士の接合辺に在る対応する端子同士が電気的に接続され、給電ユニットに対して各発光ユニットが電気的に並列接続されていることを特徴とする。
【0017】
上記の目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、上記の発光ユニット複数枚から成り、外部電源回路から給電される照明装置であって、各発光ユニットの1辺につき他の発光ユニットの1辺が接合されて、全体で多面体構造に組み立てられており、発光ユニット同士の接合辺に在る対応する端子同士が電気的に接続され、各発光ユニットが前記外部電源回路に対して並列接続されていることを特徴とする。
【0018】
また、前記発光ユニット同士の接合は、一の発光ユニットの端子と他の発光ユニットの端子とを半田付けすることによりなされていることを特徴とする。
また、前記発光ユニット同士の接合は、ジョイント部材を用いて行われ、ジョイント部材は、発光ユニットの端子と接続される接続電極を有していることを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1に係る発光ユニットの外観斜視図である。
当該発光ユニット100は、平面視略二等辺三角形をした板状体(面状体)をしており、各辺に設けられた給電端子1R、1G、…、6G、6Rのいずれかから給電することにより、一方の主面から面発光するものである。
【0020】
図2は、上記発光ユニット100の分解斜視図である。
本図に示すように、発光ユニット100は、透光性材料であるエポキシ樹脂で形成されたフレネルレンズ101、発光素子である発光ダイオードベアチップR1…、G1…、B1…(以下、「LEDチップ」と言う。)が多数実装された多層フレキシブル基板(以下、単に「多層基板」と言う。)200および放熱板102が、この順に積層されて構成されている。
【0021】
多層基板200は、ポリイミド樹脂製の絶縁板の両面又は片面に導体パターンが印刷されてなる基板が複数層(本例では、4層)に積層された構成をしていて(図4参照)、屈曲性(可撓性)を有するものである。
多層基板200各辺から一定距離内側の、当該多層基板200の輪郭とは一回り小さな二等辺三角形をした領域(以下、「LED実装領域と言う。)に、赤、緑、青各色のLEDチップR1…、G1…、B1…が、緻密(稠密)かつ規則的に点在して配設されており、後述するように、これらを実質的に一斉に発光させることにより面状発光が実現される。配設されるLEDチップの個数及び間隔(特に、間隔)は、LEDチップが発光されたときに、実質的に当該LEDチップの配設面から面状に発光していると視認されるのに必要十分な個数および間隔であれば足りるのである。
【0022】
図3は、上記多層基板200に実装されるLEDチップの構造図である。
赤色LEDチップにはAlInGaP系が用いられ、図3(a)に示すように、導電性のN型GaAs基板3500上にAlInGaP系のN型層3400、活性層3300、P型層3200が積層された構造をしていて、上層側に設けたアノード電極3100と下層側に設けたカソード電極3600とを介して給電されるようになっている。
【0023】
緑色LEDチップ及び青色LEDチップにはAlInGaN系が用いられ、図3(b)に示すように、絶縁性のサファイア基板4200上にAlInGaN系のN型層4100、活性層4000、P型層3900が積層された構造をしていて、P型層3900に設けたアノード電極3800とN型層4100に設けたカソード電極3700を介して給電されるようになっている。
【0024】
図2に戻り、多層基板200の各辺には、赤色LEDチップのアノード電極と接続される端子1R、2R、…、6R(以下、「赤色用端子」と言う。)、緑色LEDチップのアノード電極と接続される端子1G、2G、…、6G(以下、「緑色用端子」と言う。)、青色LEDチップのアノード電極と接続される端子1B、2B、…、6R(以下、「青色用端子」と言う。)、および、赤色・緑色・青色LEDチップのカソード電極と接続される共通端子1C、2C、…、6Cの各々が2個ずつ計8個で一組となった給電端子が設けられている。なお、実施の形態の説明中、電極や端子や配線パターンなどの部材に関し、赤色、緑色、青色の各色のLEDに関する特有の部材については、それぞれ「R」、「G」、「B」の符号を付し、各色に共通する部材については、「C」の符号を付することとする。
【0025】
8個の給電端子の内4個は、各辺内側に設けられ、残りの4個は、多層基板200が方形状に延出された部分(以下、「凸片」と言う。)に主に設けられていて(各辺内側にも少しかかっている)、内側の給電端子と凸片上の給電端子とが交互になるような配置となっている。
このように、凸片を一定間隔で設けて凸部を形成することにより、当該凸部に隣接する部分は、相対的に凹部とみなすことができる。したがって、給電端子は、各辺毎に交互に形成された凸部と凹部の各々に配置されていると言うことができる。
【0026】
また、各種給電端子の配列順序は、各辺いずれも同様であり、二等辺三角形の各辺を反時計方向になぞっていった場合に、赤→緑→青→共通→共通→青→緑→赤の順になっている。すなわち、2個の共通端子を中心として、他の各種給電端子が多層基板の辺両端に向けて対称的に配置されている。なお、2個の共通端子は、多層基板各辺の中央に位置している(この場合は、2個の共通端子間の真中と多層基板各辺の中央とが一致することとなる。)。
【0027】
外部電源から上記各種給電端子を介して、各LEDチップに給電されるのであるが、各給電端子とLEDチップとの接続態様およびLEDチップ間の接続態様については後述する。
フレネルレンズ101は、上記LED実装領域全体をカバーするように設けられている。また、そのレンズ中心が、二等辺三角形をしたLED実装領域の重心と略一致するように形成されている。フレネルレンズ101は、LEDチップを多層基板200に実装した後、型成形によって、当該多層基板200に一体的に形成される。したがって、LEDチップの周囲にもエポキシ樹脂が回り込むこととなるので、当該フレネルレンズ101は、LEDチップ(ベアチップ)を保護する保護カバーとしての役割も果たしている。また、エポキシ樹脂には、粒径100nm程度のアルミナ微粒子(不図示)が光散乱材として均一に混入されている。当該アルミナ微粒子は、赤、緑、青の各LEDチップから発せられる指向性を有する各色光を適度に拡散(散乱)して混色すると共に、LEDチップで発生する熱を外部に発散させる機能を有している。混色された光は、フレネルレンズ101の作用により、当該レンズ前面前方に発せられることとなる。
【0028】
放熱板102は、アルミニウム合金(例えば、ジュラルミン)で形成され、上記LED実装領域とほぼ同じ大きさの二等辺三角形状をしている。多層基板200に面する側は平面状に形成され、反対側には、放熱効果を高めるためのフィン102fが形成されている。当該放熱板102は、多層基板200のLEDチップ実装面とは反対側の面に、LED実装領域と重なった状態で(勿論、直接には接触していないが)、絶縁性(非導電性)の接着剤によって接合される。
【0029】
なお、フレネルレンズ101、多層基板200、放熱板102の厚みは、それぞれ、2mm、0.4mm、1mmであり、発光ユニット100全体の厚みは、略3.4mmである。
図4は、給電端子とLEDチップとの間およびLEDチップ同士の間の接続態様を説明するため、多層基板200を自由な切断面で切断した模式断面図であり、図5(a)は、当該接続態様を概念的に表した配線図である。ここで、4層からなる多層基板200を構成する各基板を、LEDチップがマウントされる側の基板から順に、第1基板210、第2基板220、第3基板230、第4基板240とする。
【0030】
先ず、赤色LEDチップ関係について、図4(a)を参照しながら説明する。
各赤色LEDチップR1〜Rnは、カソード電極が、第1基板210の上面に形成された実装用パッド(給電端子)JR1〜JRnに半田付によって固定され、同じく第1基板210上面に形成された電極用パッド(給電端子)DR1〜DRnと各アノードとがボンディング・ワイヤーWR1〜WRnによって接続されている。
【0031】
赤色LEDチップR1〜Rnは全て、直列に接続されているのであるが(以下、直列に接続されたLEDチップを「LEDチップ列」と言う。)、当該赤色LEDチップ列の高電位側末端の赤色LEDチップR1のアノードと接続されている電極用パッドDR1(以下、LEDチップ列における「高電位側給電端子」とも言う。)は、第1基板210に設けられた2個のビア211、212及び第2基板220上面に形成された回路パターン210Rを介して、第1基板210上面に形成された赤色用端子(1R、2R、…、6Rのいずれか)と接続されている。
【0032】
一方、赤色LEDチップ列の低電位側末端の赤色LEDチップRnのカソードと接続されている実装用パッドJRn(以下、LEDチップ列における「低電位側給電端子」とも言う。)は、第1〜第4の基板に設けられた2個のスルーホール201、202と第4基板240の下面に形成された回路パターン240Cを介して、第1基板210上面に形成された共通端子(1C、2C、…、6Cのいずれか)と接続されている。
【0033】
この間の赤色LEDチップは、第1基板210に設けられたビア251と、同じく第2基板220上面に設けられた回路パターン252とによって、カソードとアノードが順次、直列接続されている。
また、高電位側末端の赤色LEDチップR1のアノードと赤色用端子(1R、…、6Rのいずれか)とを接続するために第2基板220上面に設けられた回路パターン(以下、「高電位側回路パターン」と言う。)210Rと、低電位側末端の赤色LEDチップRnのカソードと共通端子(1C、…、6Cのいずれか)とを接続するために第4基板240下面に設けられた回路パターン(以下、「低電位側回路パターン」と言う。)240Cとは、それぞれ、図5(a)に示すように、基板の辺に沿って三角リング状(二等辺三角形状)に形成されている。そして、高電位側回路パターン210Rは、第1基板210に設けられたビアを介して、各辺に設けられている全ての赤色用端子1R、2R、…、6Rと接続されており、低電位側回路パターン240Cは、多層基板200に設けられたスルーホールを介して、各辺に設けられている全ての共通端子1C、2C、…、6Cと接続されている。
【0034】
緑色LEDチップG1〜Gnと青色LEDチップB1〜Bnは、図4(b)、(c)に示すように、▲1▼カソード電極が第1基板210上面に形成された実装用パッドJG1〜JGn、JB1〜JBnとボンディング・ワイヤーWG1〜WG2n、WB1〜WB2nを介して接続されていること、▲2▼各LEDチップ列の高電位側末端のアノードと緑色用端子又は青色用端子とを接続するための高電位側回路パターン220G、230Bおよび各LEDチップ同士を直列に接続するための回路パターン253、254がそれぞれ第3基板230の上面と第4基板240の上面に形成されていること以外は、基本的に、赤色用LEDチップの場合と同様なので、その他の説明については省略する。
【0035】
上記のような回路パターンやビアを有する多層基板は、例えば、ビルドアップ法によって製造される。すなわち、ポリイミド樹脂製絶縁板に銅箔を積層した後、不要な部分がエッチングにより除去されて回路パターンが形成される。また前記絶縁板にレーザ加工によって孔をあけ、当該孔に銅ペーストを充填してビアが形成される。このように加工された絶縁板が順次積層されて多層基板となるのである。
【0036】
なお、過電流によるLEDチップの損傷を防止するため、各色LEDチップ列に電流制限ダイオードを少なくとも1個、直列に挿入することとしてもよい。
また、上記した例では、LEDチップ列を直列接続によって構成したが、図5(b)に示すように直並列接続としてもよい。このようにすることで、例えば、配線パターンの一個所が断線したとしても、該当するLEDチップが1個点灯しなくなるだけであり、また、あるLEDチップが損傷して導通が取れなくなったとしても当該LEDチップだけが点灯しなくなるだけであって、全てのLEDチップが点灯しなくなるといった事態を回避することが可能となる。
【0037】
以上説明したように、発光ユニット100には、多層基板200の各辺に赤色用端子1R〜6R、緑色用端子1G〜6G、青色用端子1B〜6Bおよび共通端子1C〜6Cの各給電端子が設けられており、各辺の対応する給電端子(赤色用端子同士、緑色用端子同士、青色用端子同士、共通端子同士)を互いに並列の関係で、各色LEDチップ列の高電位側給電端子DR1、DG1、DB1または低電位側給電端子JRn、JGn、JBnに接続するための配線路となる回路パターン(各色用高電位側回路パターン210R、220G、230Bおよび低電位側回路パターン240C)が、基板210〜240上に這設されている。したがって、各辺に設けられたどの給電端子から給電しても、LEDチップを発光させることができることとなる。
【0038】
続いて、上記の構成からなる発光ユニット100同士の接続方法について説明する。
図6は、発光ユニット100同士の接続の一例を示す図である。なお、本図以降の図では、発光ユニット100等を構成する各部(各部材)の内、そのときの説明に必要な部分だけを図示し、それ以外の部分の図示は省略することとする。
【0039】
本例は、図6(a)に示すように、略二等辺三角形をした2枚の発光ユニット100同士を、頂角部頂点の向きを揃え、等辺同士を突き合わせて接続するものである。
先ず、給電端子が形成された各凸片を、相手側の多層基板200の上(LED実装面側)に重ねる。このようにすることで、図6(b)に示すように、両発光ユニット100の等辺に設けられた対応する給電端子同士、すなわち、赤色用端子同士(1R−4R、2R−3R)、緑色用端子同士(1G−4G、2G−3G)、青色用端子同士(1B−4B、2B−3B)および共通端子同士(1C−4C、2C−3C)の一部が重なり合うこととなる。この状態で、重なった端子同士をはんだ付けによって接合する。これにより、両発光ユニットは電気的に接続されると共に機械的にも接続(連結)されることとなる。
【0040】
上記のように接続された両発光ユニットにおいては、対応するLEDチップ列同士、すなわち、赤色LEDチップ列同士、緑色LEDチップ列同士、青色LEDチップ列同士が、並列の関係で接続されることとなる。また、既に説明したように、各発光ユニット100において各辺に設けられた給電端子は、各LEDチップ列に対し互いに並列の関係で接続されている。したがって、両発光ユニットの接続に関与していない残余の給電端子のいずれから給電しても(もちろん、接続箇所から給電しても)、両発光ユニットのLEDチップが発光することとなる。
【0041】
また、前記したように多層基板200は屈曲性(可撓性)を有するので、上記のように接続された発光ユニットを、当該接続部分で屈曲させることも可能となる。したがって、図6(a)に示す状態から、さらに4枚の発光ユニット100を同様にして接続し、LEDチップの実装側が外側となるように、各接続部分を屈曲させて、図7に示すように、六角錐体状の照明装置70とすることもできる。なお、当該六角錐体の底面に該当する部分に設けられているものは、各発光ユニット100に給電するための給電ユニット300であるが、これについては後述する。
【0042】
さらに、図8に示すように、略二等辺三角形状をした発光ユニット100同士を、頂角部頂点を互いに反対に向け、等辺同士を突き合わせて接続することも可能である。図8に示す状態から同様にして、さらに10枚の発光ユニット100(合計12枚)を接続し、LEDチップの実装側が外側となるように、各接続部分を屈曲させて、図9に示すように、筒状体の照明装置90とすることもできる。当該筒状体の一方の開放端部に設けられているものは、上記と同様の給電ユニット300である。
【0043】
図10は、給電ユニット300の概略構成を示す外観斜視図である。
本図に示すように、給電ユニット300は、多層基板310と、当該多層基板の一方の面側に設けられた駆動ユニット320と、他方の面側に設けられた、一般照明用電球に用いられるのと同様な口金330とを備えている。
図11は、駆動ユニット320の概略構成を示す回路ブロック図である。
【0044】
本図に示すように、駆動ユニット320は、電源回路321と制御回路322とからなり、制御回路322は、パルス幅変調回路323、マイコン324およびディップスイッチ325で構成される。
口金330を介して供給される交流電力は、電源回路321によって全波整流平滑化され、パルス幅変調回路323によって、パルス幅変調されて、赤色、緑色、青色の各色のLEDチップ列に、交互に給電される。このときのパルス周期は45kHzであり、各色に対するパルスデューティを変化させることにより、赤色、緑色、青色の混色割合を変えることができるので、多彩な光色を実現することが可能となる。また、パルス周期は45kHzと非常に短いため、人間の目には、各色LEDチップが、一斉に(同時に)発光しているように見えるのである。
【0045】
パルス幅変調回路323におけるパルスデューティは、マイコン324によって制御されており、当該マイコン324には、当該パルスデューティを変更するためのディップスイッチ325が接続されている。マイコン324内には、ディップスイッチ325の切換状態に対応したパルスデューティが予め記憶されており、当該マイコン324は、ディップスイッチ325が切換られると、該当するパルスデューティでパルス幅変調するようにパルス幅変調回路323を制御する。
【0046】
図10に戻り、給電ユニット300の略正六角形状をした多層基板310の各辺には、発光ユニット100の各辺に設けられているのと同様の給電端子7R、7G、7B、7C、8C、8B、8G、8R、…が設けられている(煩雑さを避けるため、一辺の給電端子のみに符号を付すこととする。)。給電ユニット300の多層基板310は、平面視形状が異なる他は、基本的に、発光ユニット100の多層基板200とほぼ同じ構成となっている。すなわち、各辺に設けられた各種給電端子の配列順序は、各辺いずれも同様であり、正六角形の各辺を反時計方向になぞっていった場合に、赤→緑→青→共通→共通→青→緑→赤の順になっていて、2個の共通端子は、各辺の中央に位置している。また、各辺の対応する端子同士(例えば、赤色用給電端子同士)が、基板表面に形成された回路パターン(不図示)によって並列的に接続されている。そして、パルス幅変調回路の赤色用給電端子、緑色用給電端子、青色用給電端子、共通端子(いずれも不図示)が、それぞれ、多層基板の赤色用端子、緑色用端子、青色用端子、共通端子と接続されている。
【0047】
なお、上記の例では、口金330と多層基板310と駆動ユニット320とを一体とした給電ユニットを、発光ユニット複数枚からなる組立て構造体に接続することとしたが、これに限らず、多層基板310とその他の部分とを分離し、当該その他の部分を外部電源、多層基板310を給電ユニット板として、両者を電線で接続することとしてもよい。この場合、商用電源と接続される部分として、口金に代えてプラグ付きコードを用いることとしてもよい。こうすることにより、当該照明装置の使用範囲(場所)を広くすることができる。
【0048】
上記のように構成された給電ユニットと発光ユニットとの接続方法は、上記した発光ユニット間の接続方法と基本的に同様であるので、その説明については、省略する。
なお、発光ユニット間や発光ユニットと給電ユニットとの間の接続構造(給電端子の構成等)は、上述したものに限らず、例えば、以下のようにすることもできる。
(1)図12(a)は、多層基板410の各辺に、幅広の凸片を形成し、当該凸片の段差部分に跨って共通端子8C、10Cを形成し、当該共通端子8C、10Cを中心として、他の各種給電端子を多層基板410の辺両端に向けて対称的に配置した例である。
【0049】
本例においても、図12(b)に示すように、幅広凸片を相手の多層基板410上に重ねた状態で、対応する端子同士をはんだ付けによって接合するのである。
(2)図13(a)は、凸片は設けず、多層基板420の直線状の各辺に沿って給電端子12R〜13R、14R〜15Rを配置した例である。この場合も、各辺の中央に共通端子12C、14Cが配され、当該共通端子12C、14Cを中心として、他の各種給電端子が多層基板420の辺両端に向けて対称的に配置されている。また、共通端子12C、14Cの中央部には、凹部121C、141Cが形成されている。
【0050】
上記のように構成された発光ユニット同士を接続するには、図13(b)に示すようなジョイント基板130が用いられる。当該ジョイント基板130は、ポリイミド樹脂製の絶縁性フレキシブル板131(以下、単に「フレキシブル板」と言う。)の片面に、後述する導体パターンが印刷されてなるものであり、屈曲性(可撓性)を有するものである。フレキシブル板131は、平面視長方形をしていて、その両長辺に沿って、発光ユニットの多層基板420に形成されたのと同様なパターンで、接続電極列16R〜17R、18R〜19Rが形成されている。相対する接続電極同士がパターン配線132〜138で接続されている。また、端子列の中央の端子16C、18Cには凸部161C、181Cが形成されている。
【0051】
図13(a)、図13(b)には、示していないが、発光ユニットの給電端子とジョイント基板の接続電極の表面にはバンプが設けられている。
ジョイント基板130を用いた発光ユニット間の接続方法について、図14を参照しながら説明する。
先ず、2枚の発光ユニットを、給電端子側を上向きにし、対応する給電端子が対向するように位置決めし、図14(a)に示すように、各接続電極に熱硬化性接着剤140が塗布されたジョイント基板130を、当該接続電極を下向き(フェイスダウン)にして給電端子に被せる。このとき、給電端子に設けた凹部121C、141Cに接続電極に設けた凸部161C、181Cを嵌合させる。このようにすることで、ジョイント基板130が盲動することを防止できる。
【0052】
図14(b)に示すように、ジョイント基板130がセットされると、当該ジョイン基板130を、発光ユニットの多層基板420に対し押圧して両者を圧着させた後、加熱して接着剤140を硬化させる。これにより、バンプ139、421が押しつぶされて電気的に確実に接続される共に、接着剤140によって固着されることとなる。
(3)図15に示すのは、上記(2)と同様にジョイント基板150を用いる方法であるが、当該ジョイント基板150の接続電極と発光ユニットの給電端子に、面状ファスナーであるマルチロック(「マルチロック」は、株式会社クラレの登録商標)を用いる例である。なお、給電端子と接続電極の平面視の形状パターンは上記(2)の場合と同様である。また、当該マルチロックの、ポリイミド等の合成樹脂で形成され、マッシュルーム状をした素子の表面が良導電性金属(例えば、金や銅)でメッキされている。
【0053】
上記のように、給電端子152と接続電極151に導電性面状ファスナーを用いることにより、発光ユニット間の着脱が容易になる。その結果、例えば、図9に示す状態の照明装置を分解して、図7に示す状態の照明装置に組み替えるといったことが、簡単にできるようになる。
なお、図15に示されている例は、接続電極(導電性面状ファスナー)が、一方の発光ユニットに接続されるものと他方の発光ユニットに接続されるものとに分けて個別に設けられているが、もう少し長い目の導電性面状ファスナーを接続電極とし、1個の接続電極で両発光ユニットの対応する給電端子間を接続するようにしてもよい。
(4)ここまでは、2個又は1個の共通端子を中心として、その両側に、対応する給電端子を各1対ずつ配する構成(したがって、端子個数は8個又は7個)としたが、本例では、給電端子の個数を減らす工夫がなされている。
【0054】
図16(a)は、発光ユニットの多層基板430に設けられた給電端子を示す図である。多層基板430の各辺には、本図に示すように、共通端子21C、22C、赤色用端子21R、22R、緑色用端子21G、22G、および青色用端子21B、22Bが各1個ずつ、合計4個が設けられているだけである。また、その配列順序は、多層基板430の各辺を反時計方向になぞっていった場合に、共通→赤→緑→青の順である。
【0055】
以上のように構成された発光ユニット同士を接続するには、図16(b)に示すような、ジョイント基板160が用いられる。なお、本図は、当該ジョイント基板160における配線パターンを示す概念図である。
ジョイント基板は、ポリイミド樹脂製の絶縁板が少なくとも3層に形成された多層基板であり、最上層の基板表面に、図16(b)に示すように、接続電極23C、23R、23G、23B、24C、24R、24G、24Bが形成されている。そして、本図に示すように、両側の接続電極同士が、層間配線等によりクロス接続されている。
【0056】
また、図示はしないが、給電端子と接続電極の表面にはバンプが形成されている。
当該ジョイント基板160を用いた、発光ユニット間の接続方法は、図14を用いて説明したものと同様なので、その説明については省略する。なお、本例においても、接続時に対向することとなる給電端子と接続電極の一方に凸部、他方に凹部をもうけて、両者を嵌め合う構成としてもよい。
(5)図17に示す例は、上記(4)と同じく、発光ユニット片面の各辺に設ける給電端子の個数を4個とした例である。
【0057】
図17(a)に示すように、発光ユニットの多層基板に凸片を設け、当該凸片に給電端子25C〜25B、26C〜26Bを形成する。各給電端子の配列順は、上記(4)の場合と同様である。また、本図には表れていないが、多層基板の反対側の面にも、同様の給電端子が形成されている。
図17(b)は、上記発光ユニット同士を接続するためのジョイント基板170の正面図、図17(c)は、当該ジョイント基板170の側面図(配線概念図)を示す。ジョイント基板170は、多層基板の両面に接続電極27C〜27B、28C〜28Bが形成されており、両面の接続電極が、図17(c)に示すように、層間配線によりクロス接続されている。
【0058】
本例による発光ユニット同士の接続は、発光ユニットの多層基板440を、図17(d)に示すように屈曲させ、両発光ユニットの多層基板440でジョイント基板170をサンドイッチ状に挟み、この状態で、対応する給電端子と接続電極とをはんだ付けして行うのである。
(6)図18に示す例は、上記(4)、(5)と同じく、発光ユニット片面の各辺に設ける給電端子の数を4個とした例であるが、発光ユニット同士を接続するに際しジョイント基板を不要とする工夫がなされている。
【0059】
図18(a)、(b)に示すように、発光ユニットの多層基板に凸片を設け、当該凸片に給電端子29C〜29B、31C〜31Bを形成する。当該各給電端子の配列順は、上記(4)、(5)の場合と同様である。
また、図18(c)、(d)に示すように、多層基板の反対の面にも、上記各給電端子29C〜29B、31C〜31Bと対向する位置に給電端子30B〜30C、32B〜32Cが形成されている。なお、図18(c)は、図18(a)の右側面図、図18(d)は、図18(b)の左側面図である。
【0060】
そして、両面の給電端子同士が、図17(c)に示したのと同様にして、層間配線によりクロス接続されている。すなわち、29Cと30C同士、29Rと30R同士、29Gと30G同士、29Bと30B同士、31Cと32C同士、31Rと32R同士、31Gと32G同士、31Bと32B同士がそれぞれ接続されているのである。その結果、多層基板の一方の面に設けられた給電端子の配列順が他方の面に設けられた給電端子の配列順と逆になるような構成となっている。
【0061】
上記のように構成された発光ユニット同士(第1の発光ユニットと第2の発光ユニットとする)を接続するには、図18(e)、(f)に示すように、第1の発光ユニットの多層基板の一方の面(表面)に形成されている給電端子に、第2の発光ユニットの多層基板の他方の面(裏面)に形成されている給電端子を重ね合わせればよいのである。なお、各対応する給電端子同士は、導電性の接着剤によって個別に接合される。
【0062】
以上の(4)、(5)、(6)で示した構成によれば、多層基板の片面に設ける給電端子の数をそれまでの約半分に減らすことができるので、給電端子のピッチを広くすることが可能となり、その結果、発光ユニット同士(給電端子同士)の接続がよりしやすくなる。
続いて、図7に示した照明装置(以下、「角錐形照明装置」と言う。)70および図9に示した照明装置(以下、「筒形照明装置」と言う。)90の組立方法について説明する。
【0063】
図19(a)は、角錐形照明装置70の組立に用いる、発光ユニットの位置決め用治具180の上面図であり、図19(b)は、筒形照明装置90の組立に用いる同治具185の上面図である。
両治具180、185とも、角錐や筒の立体形状を平面図に展開し、対応する二等辺三角形状毎に、基台に凹部180a…、185a…を設けてなるものである。すなわち、発光ユニットを1枚ずつ当該治具の凹部180a…、185a…にはめ込んでいくだけで、立体形状とする前の平面に展開した状態での、発光ユニット相互間の位置決めが可能となるのである。
【0064】
当該治具180、185を用い、自動的に発光ユニット相互間を接続する方法について、図20を参照しながら説明する。なお、本組立方法で組み立てられる発光ユニットは、基本的には、図13で説明したものと同様である、ただし、接着剤を用いるのではなく、超音波ボンディング法によるものである。
先ず、図20(a)に示すように、ロボットアーム(不図示)に取り付けられた真空ピンセット191で発光ユニット(フレネルレンズ)を吸着し、治具の各凹部に1枚ずつ発光ユニットをセットして行く。このとき吸着しやすいように、フレネルレンズの表面に、シールを貼着しておいてもよい。
【0065】
全ての凹部に発光ユニットがセットされると(図20(b))、同じく、真空ピンセットによりジョイント基板130を隣接する発光ユニット間にセットする(図20(c))。
ジョイント基板130のセットが終了すると、図20(d)に示すように、超音波振動子のホーン192先端部でジョイント基板130を発光ユニットの多層基板420に押圧すると共に、超音波振動を加えて、接合するのである。
【0066】
全てのジョイント基板130の接合が終了すると、治具から連結(接続)された発光ユニットを取り出し、ジョイント基板130部で屈曲させながら、所望の立体形状にする。
立体形状にした際の、両端部の発光ユニット同士の接続や、発光ユニットと給電ユニットとの接続は、適当なジョイント基板を用い、手作業によるはんだ付け等によって行ってもよい。
【0067】
以上の組立方法によれば、そのほとんどの工程を自動化できるため、工数の削減が期待できる。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記した形態に限らないことは言うまでもなく、例えば、以下のような形態とすることもできる。
(1)上記した実施の形態では、発光ユニットの平面視形状を、頂角が鋭角な略二等辺三角形状としたが、これに限らず、頂角が鈍角である略二等辺三角形状としてもよく、あるいは、直角二等辺三角形状としてもよい。
(2)上記実施の形態では、赤、緑、青の三色のLEDチップを用いたが、LEDチップの色と用いる種類(色)の数はこれに限らない。また、複数色用いる場合の、各色の数は同数とする必要はなく、個々に異なった個数としてもよい。すなわち、上記実施の形態では、赤色LEDチップ、緑色LEDチップ、青色LEDチップの個数の比を、赤色:緑色:青色=1:1:1としたが(すなわち、各色同数としたが)、例えば、当該個数の比を、赤色:緑色:青色=10:8:5のようにしても構わない(すなわち、各色互いに異なる数としても構わない)。
【0068】
また、用いるLEDチップは1色のみとしてもよい。1色とした場合には、多層基板とする必要はなく単層基板で足りる。
(3)上記実施の形態では、多層基板を4枚の基板で構成し4層構造としたが、これに限らず、3枚の基板を用いた3層構造とすることも可能である。この場合には、第4基板を廃止する。そして、赤色LEDチップを直列に接続するための回路パターンを第1基板の上面に形成し、緑色LEDチップを直列接続するための回路パターンと青色LEDチップを直列接続するための回路パターンを、それぞれ、第2基板の上面、第3基板の上面に形成し、低電位側回路パターン240Cを第3基板の下面に形成することとするのである。なお、この具体例は、後述する実施の形態2で紹介する。
(4)上記実施の形態では、発光ユニットの発光体としてLEDチップ列を用いたが、これに限らず、エレクトロルミネセンス(EL)素子を用いてもよい。
【0069】
この場合には、EL素子自体を二等辺三角形状に形成したものと、これとは一回り大きな相似形をした二等辺三角形状に形成した基板とを準備し、両者を貼りあわせて発光ユニットとするのである。そして、上記実施の形態と同様に、基板周縁の適当な位置に給電端子を設け、EL素子の両端子を当該給電端子に適当な方法で接続して用いるのである。
(5)上記実施の形態において、多層基板のLEDチップが実装されている側の表面において、LEDチップ実装部分以外にアルミなどからなる反射膜を形成することとしてもよい。このようにすることで、発光ユニットの輝度を向上させることができる。
(6)上記実施の形態における角錐形照明装置は、六角錐状としたが、これに限らず、二等辺三角形の形状を変更したり、発光ユニットの枚数を増減することによって、任意のm角錐状(mは3以上の整数)とすることが可能である。
【0070】
また、筒形照明装置においても、発光ユニットの枚数を増減することが可能である。6枚以上の偶数枚の発光ユニットを組み合わせることで筒形とすることができるのである。さらに、上記実施の形態における筒形照明装置においては、LEDチップ実装側、すなわち発光面側を外側に向けることとしたが、これに限らず、内側に設けることとてもよい。また、内側の向けるものと外側に向けるものとを併用することとしても構わない。
【0071】
さらに、また、上記実施の形態における照明装置において、給電ユニットを廃止し、一の発光ユニットの給電端子に外部電源から電線を介して給電することとしてもよい。この場合には、角錐形照明装置における発光面を角錐の内側に向けることとしてもよい。こうすることにより、天井から釣り下げて使用する傘形の照明装置となる。
(7)上記実施の形態では、発光ユニット(多層基板)の各辺に給電端子を設けたが、全ての辺に給電端子を設ける必要はなく、発光ユニットを組み立てた際に不要となる(使用されない)給電端子は、形成しないこととしてもよい。もちろん、この場合、形成しない給電端子に対応する凸片も形成する必要はない。
(8)上記実施の形態では、立体的な照明装置を示したが、発光ユニット同士を平面的に接続(連結)し(すなわち、前記治具にセットされたような状態)、当該連結体を適当な保持具で保持し、平面照明装置として用いてもかまわない。例えば、壁面照明として用いることが可能で、発光ユニットの組合せ方により、全体として種々の形状の照明装置とすることができる。例えば、平行四辺形状、台形形状、扇形状、多角形状、蛇行形状(扇形等を組み合わせることで可能)、発光ユニット単体よりも大きな二等辺三角形状、および、これらの組み合わせからなる形状とすることができ、多彩な形状に組み立てることができる。
(9)上記実施の形態のフレネルレンズに代えて、単に、透光性を有するプラスチック製の保護カバーを用いてもよい。この場合でも、LEDチップは多層基板上に緻密に点在して配置されているため、全体として面発光していると視認されるのである。
<実施の形態2>
実施の形態2は、発光ユニットの形状が異なり、多層基板の構成が若干異なる以外は、基本的には実施の形態1と同様である。したがって、共通部分の説明は省略するか簡単にするに止め、異なる部分を中心に説明する。
【0072】
また、実施の形態2の図面で用いる数字符号は5桁とし、その上2桁は対応する図番と同一とする。但し、後の図面で引用する場合には、最初の図面で付した番号を用いる。
下3桁は、実施の形態1の構成要素に対応する構成要素を指し示す場合については、実施の形態1で用いたのと同じ番号とする。符号にアルファベット文字を含む場合も同様である。
【0073】
図21は、実施の形態2に係る発光ユニット21100の分解斜視図であり、図2に対応するものである。
実施の形態2に係る発光ユニット21100も実施の形態1に係る発光ユニット100と同様、フレネルレンズ21101、LEDチップR1、…、G1、…、B1、…が多数実装された多層基板21200、および、放熱板21102がこの順に積層されて構成されているのであるが、実施の形態1に係る発光ユニット100が略二等辺三角形状をしていたのに対し、実施の形態2に係る発光ユニット21100は略正六角形状をしている。なお、図21において、フレネルレンズ21101の形状は非常に簡略化して表しており、またLEDチップも非常に簡略化して表示している。また、多層基板21200の各辺には、実施の形態1と同様の端子が設けられているのであるが、煩雑さを避けるため、3辺分の端子のみに符号を付すこととする。
【0074】
図22は、発光ユニット21100の一部断面図であり、図4と一部(多層基板部分)対応するものである。図23は、多層基板21200における配線パターンを概念的に表した図であり、図5(a)に対応するものである。なお、図22において、各色のLEDチップは、低電位側末端の1個のみ(Rn、Gn、Bn)を表している。なお、各色LEDチップは、実施の形態1において図3(a)および図3(b)を用いて説明したものと同じなので、図面およびその説明については省略する。また、各色LEDチップの個数が同数ではなく異なっていてもかまわないのは実施の形態1の場合と同様である。
【0075】
図22に示すように、実施の形態1における多層基板200が4層構造であったのに対し、実施の形態2における多層基板22200は、3層構造になっている。実施の形態1で示唆したが、実施の形態2においては、赤色LEDチップを直列に接続するための回路パターンが第1基板22210の上面に形成され、緑色LEDチップを直列接続するための回路パターンと青色LEDチップを直列接続するための回路パターンが、それぞれ、第2基板22220の上面、第3基板22230の上面に形成され、低電位側回路パターン23240C(図23参照)が第3基板22230の下面に形成されている。また、赤色用高電位側回路パターン23210Rは第1基板22210の上面に、緑色用高電位側回路パターン23220Gは第2基板22220の上面に、青色用高電位側回路パターン23230Bは第3基板22230の上面に設けられている。なお、図22では、実施の形態1で図示しなかったアルミナ微粒子21101Sが図示されている。
【0076】
以上説明したように、実施の形態2に係る発光ユニット21100は、その形状および多層基板の構造が異なる以外は、実施の形態1に係る発光ユニット100と同様な構成であるので、これ以上の説明については省略する。
上記のように構成された発光ユニット21100同士の接続方法であるが、実施の形態1において図6(a)および図6(b)を用いて説明したのと同様である。すなわち、図24(a)、図24(b)に示すように、給電端子が形成された各凸片を、相手側の多層基板上に重ね合わせた上で、対応する給電端子同士をはんだ付けするのである。
【0077】
続いて、発光ユニット同士の他の接続構造(給電端子の構成等)をいくつか図示するが、そのほとんどは、実施の形態1で紹介したものと同様である。したがって、対応する実施の形態1の図面を示すことによって、その詳細な説明は省略する。なお、各図に付した符合の意味合いは、本実施の形態2の冒頭で説明した通りである。
【0078】
図25(a)、図25(b)、図25(c)に示す接続構造は、実施の形態
1において図12(a)および図12(b)を用いて説明した構造と同様である。
図26(a)、図26(b)に示す接続構造は、実施の形態1における図13(a)、図13(b)と同様のものである。
【0079】
図27(a)〜(c)に示す接続方法は、実施の形態1において図14を用いて説明した接続方法と同様である。
図28(a)、図28(b)に示す、ジョイント基板28150の接続電極や発光ユニットの給電端子に導電性面状ファスナーを用いる接続構造は、実施の形態1において図15(a)、図15(b)を用いて説明したものと同様である。
【0080】
図29(a)〜図29(c)に示す接続構造は、実施の形態1において図16(a)、図16(b)を用いて説明したものと同様である。
図30(a)〜図30(d)に示す接続構造は、実施の形態において図18(a)〜図18(f)を用いて説明したものと同様である。
図31(a)〜図31(c)に示す接続構造は、実施の形態1において図17(a)〜図17(d)を用いて説明した接続構造と少し異なっている。
【0081】
実施の形態1においては、多層基板の両面に給電端子を設けたが、実施の形態2では、多層基板の片面のみに給電端子を設けている。
ジョイント基板は、実施の形態1のジョイント基板と同様のものである。
そして、実施の形態2において、発光ユニット同士を接続する際には、図31(c)に示すように、接続対象となる辺を「L」字状に曲げ、給電端子同士が向かい合うようにした上で、ジョイント基板を介して、接続するのである。この場合、実施の形態1では、半田付けによって対応する端子間を接続することとしたが、これに限らず、導電性接着剤を用いてもよい。
【0082】
以上説明した接続方法によって、実施の形態2においても実施の形態1と同様、発光ユニットを複数枚接続して、当該接続部を折り曲げることにより、全体として多面体となる照明装置を得ることができる。
図32は、19枚の発光ユニット21100と、12枚の発光ユニット122と1個の給電ユニット32300を切頂20面体に組み立てて、照明装置120を構成した例である。なお、発光ユニット122は、その形状が略正五角形状をしている。発光ユニット122は、辺数が一つ減り、これに伴って給電端子も一組減っている以外は、発光ユニット21100と同様の構造をしている。したがって、発光ユニット122の説明については省略する。また、給電ユニット32300は、実施の形態1の前記給電ユニット300と同様の構成なので、その説明についても省略する。
【0083】
また、照明装置120は、前記切頂20面体を覆うように、透明プラスチックからなる球状カバー124が設けられている。
なお、照明装置は、発光ユニット21100に限らず、他のタイプの接続構造を採用する発光ユニット(図25〜図31に示すもの)によっても構成できることは言うまでもない。
【0084】
続いて、図26(a)に示すタイプの発光ユニット26420およびこれと同じタイプの正五角形をした発光ユニット(不図示)を用いて、上記切頂20面体をした照明装置に組み立てる組立て方法について説明する。
図33は、照明装置の組立てに用いる、発光ユニットの位置決め用治具33180の上面図である。
【0085】
位置決め用治具33180は、実施の形態1の位置決め用治具180(図19(a))、185(図19(b))と同様のものである。
すなわち、上記切頂20面体を平面図に展開し、対応する五角形および六角形毎に、基台に凹部33180a…、33280b…を設けてなるものである。したがって、実施の形態1の場合と同様、発光ユニットを1枚ずつ当該治具の凹部33180a…、33180b…に嵌め込んでいくだけで、立体形状(切頂20面体)とする前の平面に展開した状態での、発光ユニット相互間の位置決めが可能となるのである。
【0086】
当該治具33180を用いて、自動的に発光ユニット相互間を接続する方法は、実施の形態1において図20を用いて説明したのと同様なので、その説明については省略する。
図34に示すのは、図32の照明装置120において、給電ユニット32300に代えて発光ユニット21100を設け、球状カバー124を取り除いてなる照明装置125である。
【0087】
発光ユニット(複数)21100、発光ユニット(複数)122の内の一の発光ユニットの給電端子には、当該照明装置125に電力を供給するための電線126が接続されている。また、照明装置125の内部には、風船が設けられている。上記した違い以外は、図32の照明装置120と同様の構成なので、共通する部分のこれ以上の説明は省略する。
【0088】
このような構成の照明装置125では、電線126と外部電源の間に、上述した駆動ユニット320を備えた装置が設けられている。電線126は、4本の電線からなる撚線であり、各電線が前記一の発光ユニットの共通端子、赤色用給電端子、緑色用給電端子、青色用給電端子のいずれか一つの端子にはんだ付けされている。
【0089】
照明装置125内部にある風船は、ヘリウムガスなどの軽いガスを充填した球状のもので、これにより、照明装置125が空中に浮くようになっている。
また、電力を供給するのに、外部電源の変わりにソーラーパネルを用いると、使用場所が限定されない。
なお、電線を用いずに、直接ソーラーパネルを照明装置に備えてもよい。例えば、切頂20面体の照明装置125の正五角形ユニット(複数)122部分に、表面がソーラーパネルで実装され裏面に充電器を設けたユニットを備えて、日中に充電しておけば、夜間、照明装置を点灯することができる。
【0090】
以上、本発明を実施の形態2に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態2に限定されるものではなく、同一技術思想の範囲内での改変を含むことは勿論である。例えば次のような形態での本発明を実施することは可能である。
(1)上記第2の実施の形態では、平面視正六角形をした発光ユニットを示しているが、正三角形でも正四角形でもよく、辺数は問わないものである。また、正多角形に限定されず、長方形などの辺長の揃っていない多角形でもよい。
【0091】
(2)第2の実施の形態において、発光ユニットの発光体として、発光ダイオード(LED)を用いているが、これ以外に、例えばエレクトロルミネセンス(EL)を用いてもよい。この場合、EL自体を正多角形に形成し、周縁に電極を設けた基板上に貼着するという形態で実施する。勿論、発光ダイオードのように個数を多く設ける必要はなく、一個で足りる。
【0092】
(3)第2の実施の形態では、ジョイント基板は、一辺が同じ長さの発光ユニット同士を接続するための構成をとっているが、一辺の長さが異なる発光ユニット同士でも接続することができるように、各発光ユニットに接続する端縁の長を異ならせた台形状としてもよい。
(4)上記第2の実施の形態においては、発光ユニットを複数枚用いて立体形状に組み立てているが、全ての発光ユニットを平面状に並べて対辺同士を接続すれば、平面的な照明装置を組み立てることができ、本発明がそのような形態での実施を含むのは勿論である。
【0093】
(5)実施の形態2においては、立体形状として、正六角形と正五角形の発光ユニットを複数枚用いて、切頂20面体を形成したが、これに限定されるものではなく、他の多角形の発光ユニットや大きさの異なる多角形の発光ユニットを組合わせて、例えば、花瓶のような形状なども形成することができる。
(6)実施の形態2では、赤、緑、青の3色のLEDチップを用いたが、LEDチップの色と、用いる色の種類と数はこれに限定されず、例えば白色のみの1色でも、多色でもよい。1色とした場合には、多層基板とする必要はなく単層基板で足りる。
【0094】
(7)図23、図25(a)、図26(a)、図29(a)および図31(a)に示した例では、各給電端子が多層基板の縁(辺)まで延設されているが、これらの例においても、図30(a)で示した例のように、多層基板の縁(辺)から一定距離だけ内側(すなわち、多層基板の辺の近傍)に給電端子を形成するようにしてもよい。
<実施の形態3>
実施の形態3は、発光ユニットが六角形状をしている点で実施の形態2と共通しているが、給電端子が、隔辺の3辺にしか設けられていない点で異なる。また、実施の形態1および実施の形態2では、発光ユニットを構成する発光ダイオードが3色の場合について主に開示していたのに対し、実施の形態3では、発光ユニットを構成する発光ダイオードが単色の場合を主に開示している。
【0095】
実施の形態3は、実施の形態1および実施の形態2と共通する部分や類似する部分も多々あるが、念のため、省略せずに詳細に説明することとする。
[1] 全体構成
図35は、本実施の形態にかかる照明装置の外観を示した外観斜視図である。図35において、照明装置1は7つの発光ユニット2a〜2gと口金ユニット30000とからなっている。発光ユニット2a〜2gと口金ユニット30000は平面視略正六角形の平板なユニット(面状体)であり、口金ユニット30000には更にE26口金(ネジ込み式直径が26mmの口金)33000を有している。
【0096】
発光ユニット2a〜2gと口金ユニット30000は、切頂8面体(truncated tetrahedron)をなす各正六角形の位置に配置されている。また、切頂8面体を構成する各方形の位置は斜線で示す開口部となっており、照明装置1のこの開口部を通じて空気が照明装置1の内外に流通して、発光ユニット2a〜2gの放熱を助けるようになっている。
【0097】
照明装置1は、例えば、天井や壁面に固定された引掛シーリング又はローゼットに対して、E26口金用アダプタを介して取り付けられる。E26口金用アダプタはE26口金を備えた電球を取り付けるソケットであって、口金ユニット30000の口金33000をネジ込まれることによって、照明装置1を支持する。また、発光ユニット2a〜2gはいずれも同じ構成となっている。以下、発光ユニット2a〜2gを総称して、「発光ユニット2」と呼ぶこととする。
【0098】
[2] 発光ユニットの構成
図36は、発光ユニット2の構成を示した分解斜視図である。図36において、発光ユニット2は光拡散層21、フレキシブル基板22、及び放熱板23からなっており、またフレキシブル基板22には発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)が実装されている。光拡散層21は平面視略正六角形をしており、透明樹脂製である。
【0099】
光拡散層21の一方の主面にはフレネルレンズが形成されており、また、光拡散層21の内部には光拡散物質(例えば、アルミナ微粒子)が混入されている。また、光拡散層21は、フレキシブル基板22の表面に実装された発光ダイオードに対して外力が加わったりすること等から発光ダイオードを保護する役割も兼ねている。
【0100】
フレキシブル基板22は、ポリイミド製の基板であって、その両面にCuパターンがエッチングにより形成されている。また、フレキシブル基板22の一方の面にはSMD(Surface Mounted Device:表面実装)型の発光ダイオードが実装されている。図37は、フレキシブル基板22の発光ダイオードを実装された面に形成されたCuパターンを例示したパターン図である。
【0101】
図37において、Cuパターンは発光ダイオードの配置に合わせた形状に形成されている。また、正六角形の3辺には他の発光ユニットと電気的に接続するための電極端子2201〜2212が、やはりCuパターンとして生成されている。尚、図中、一点鎖線にて示した範囲は光拡散層21によって覆われる部分であり、当該範囲内に発光ダイオードが実装される。
【0102】
電極端子2201〜2212のうち、電極端子2202、2203、2206、2207、2210、2211は接地用の電極端子であり、フレキシブル基板22のもう一方の表面に形成されたCuパターンと電気的に接続されている。また、電極端子2201、2204、2205、2208、2209、2212は外部から電力の供給を受けるための給電用電極端子である。
【0103】
このように、1つの辺について左右対称となるように電極端子を配置することにより、発光ユニットの電極同士を自由に接続することができる。尚、電極端子を含む辺の形状は上記に限られず、他の形状をとるとしてもよい。このような特徴をもつ電極端子の形状や電極端子同士の接続の仕方については後に詳述する。図38は、フレキシブル基板22の発光ダイオードを実装された面とは反対側の面に形成されたCuパターンを例示したパターン図である。図38において、Cuパターンは主に発光ダイオードの陰極と接地用の電極端子とを接続することを目的として、光拡散層21によって覆われる部分の裏面一帯に形成されている。更に、給電用の電極端子も形成されている。
【0104】
放熱板23は、フレキシブル基板22に実装された発光ダイオードが発生させる熱を効率よく放出するための部材であって、一方の主面を熱硬化接着剤などによりフレキシブル基板22に接着されている。放熱板23のもう一方の主面は表面積を増大させて放熱効率を向上させるために凹凸(例えば、フィン構造)が形成されている。
【0105】
放熱板23の材質は、熱伝導率の良いものを用いるのが望ましく、そのような材料の例としてはジュラルミンが挙げられる。なお、放熱板23の材料として導電性の材料を用いる場合には回路の短絡を避けるために、例えば、絶縁性の接着剤で放熱板23とフレキシブル基板22とを接着する等、フレキシブル基板22との間で絶縁処理をしておく必要がある。
【0106】
発光ユニットの構造について、更に詳しく説明する。図39は、発光ユニットの断面であって、発光ダイオードや電極端子を含む部分を示した断面図である。図39において、発光ダイオード31は、その陰極をCuパターン30上に半田付けされ、陽極をCuパターン32上に半田付けされている。発光ダイオード33も同様にして、Cuパターン32、34上に半田付けされている。
【0107】
また、発光ダイオード31は直列接続された発光ダイオードの負極端の発光ダイオードである。発光ダイオード31の負極が半田付けされているCuパターン30は、ビア38によりフレキシブル基板22のもう一方の面に形成されたCuパターン37に層間接続されている。なお、フレキシブル基板22とCuパターン37は、それぞれ絶縁性の接着剤層36により放熱板23に接着されている。
【0108】
Cuパターン37は、図38に示したように、接地用の電極端子2202、2203、2206、2207、2210、2211に電気的に接続されている。また、Cuパターン30、32、34はCuパターンや発光ダイオードを介して給電用の電極端子2201、2204、2205、2208、2209、2212に接続されている。
【0109】
図40は、発光ユニット2の回路構成を示した回路図である。図40において、電子回路4は、発光ダイオードをメッシュ状に接続した構成となっている。そして、メッシュ状の回路の一端には、6つの給電用電極端子2201〜2212を備えている。また、他端には、やはり6つの接地用電極端子2202〜2211を備えている。
【0110】
このように、発光ダイオードをメッシュ状に接続することにより、例えば、メッシュ状の回路の1箇所が断線したとしても、高々ひとつの発光ダイオードが発光しなくなるのみで、それ以外の発光ダイオードにはまったく影響を与えない。また、発光ダイオードがひとつ壊れた場合であっても、それ以外の発光ダイオードの点灯にはまったく影響しない。このように電子回路4をメッシュ状とすることにより、発光ユニット2の可用性を向上させることが出来る。
【0111】
[3] 口金ユニットの構成
図41は、口金ユニット30000単体の外観を示した外観斜視図である。口金ユニット30000は、回路基板31000にE26口金を取り付けた構成となっており、更に、回路基板31000はダイオードD1〜D4や抵抗素子Rが実装されている。また、回路基板31000は発光ユニット2のフレキシブル基板22と同様に給電用の電極端子と接地用の電極端子をそれぞれ6つずつ備えている。
【0112】
ただし、フレキシブル基板22の給電用電極端子は発光ダイオードを発光させるのに必要な電力の供給を受けるための電極端子であるのに対して、口金ユニット30000の給電用電極端子は専らフレキシブル基板22に電力を供給するための電極端子である。そして、口金ユニット30000はダイオードD1〜D4等からなる整流回路を用いて直流電力を供給する。
【0113】
図42は、口金ユニット30000が備えている整流回路の回路構成を示した図である。図42において、整流回路32000は、いわゆるブリッジ整流回路であって、ダイオードD1〜D4がブリッジ接続されており、このブリッジ接続されたダイオードD1〜D4によって交流電力を直流電力に整流し、これをフレキシブル基板22に供給する。
【0114】
なお、言うまでも無いことだが、図42中の商用電源P(交流)は照明装置1と別体の外部電源であって、照明装置1は口金33000を介して、交流電源Pから電力の供給を受けて照明光を放出する。また、抵抗素子Rはフレキシブル基板22に供給する電力の電圧値を調整するためのもので、適正な電圧値を得られるように抵抗値が設定されている。
【0115】
[4] 照明装置1の製造方法
図43は、照明装置1の平面展開図である。図43に示すように、発光ユニット2a〜2g及び口金ユニット30000は互いに対応する辺において、後述するような方法によって、接続されている。また、図43において接続されている各辺の他に、例えば、発光ユニット2gの辺50と口金ユニット30000の辺53とが接続されている。
【0116】
これらの辺の他、照明装置1は、発光ユニット2fの辺51と発光ユニット2aの辺52とが、口金ユニット30000の辺54と発光ユニット2cの辺55とが、発光ユニット2cの辺56と発光ユニット2eの辺57とが、そして発光ユニット2eの辺58と発光ユニット2gの辺59とが、それぞれ接続されることによって切頂8面体構造を呈する。
【0117】
なお、照明装置1は平面展開されると、発光ユニット2a〜2gのすべてについて発光ダイオードが実装された面が同側となり、また、口金ユニット30000の口金33000が実装された面もこれら発光ユニット2a〜2gの発光ダイオードが実装された各面と同側となる。従って、発光ユニット2a〜2gの放熱板と口金ユニット30000のダイオードD1〜D4等を実装された面とはいずれも上記と反対側となる。
【0118】
発光ユニット2a〜2g及び口金ユニット30000は互いに半田付けにより電気的、機械的に接続される。電極端子は、発光ユニット2や口金ユニット30000のフレキシブル基板22に形成されており、当該フレキシブル基板22は、文字通り、可撓性を有している。すなわち、これらのユニットが所定の方向に撓むことによって、立体形状(本実施の形態においては切頂8面体)が実現される。
【0119】
また、フレキシブル基板22の電極端子以外の部分は放熱板23により補強されている。このため、立体形状とされた後もフレキシブル基板22の電極端子以外の部分は撓むことがない。このため、フレキシブル基板22の撓みによって、フレキシブル基板22上に形成されたCuパターンが剥がれたり、発光ダイオードが外れたり、或いは光拡散層が剥離するといった問題が発生しない。
【0120】
発光ユニット2同士、または発光ユニット2と口金ユニット30000は電極端子を半田付けすることによって接続される。図44は、このような接続の例として、発光ユニット2aと発光ユニット2bを接続する場合の組み合わせ方を示した外観斜視図である。図44において、発光ユニット2aと発光ユニット2bとは、対応する辺の電極端子が互いに噛み合うように組み合わされている。
【0121】
そして、図44に示されたような状態から、発光ユニット2aと発光ユニット2bとがなす角度を徐々に変化させて、最終的に対応する電極端子同士が重なり合うようにする。すなわち、電極端子2a1と電極端子2b1とが重なり合うように、また同様に、電極端子2a2と電極端子2b2、電極端子2a3と電極端子2b3、そして電極端子2a4と電極端子2b4とが重なり合うように発光ユニット2aと発光ユニット2bとを組み合わせる。
【0122】
上記のように電極端子を重ね合わせたら、その状態で対応する電極端子同士が半田付けされる。このとき発光ユニット2aの光拡散層2a5と発光ユニット2bの光拡散層2b5は同側となっている。互いに対応する4組の電極端子がすべて半田付けされると、電極端子2a1、2a3、2b2、2b4の有する可撓性により発光ユニット2aと発光ユニット2bは互いに屈曲可能に接続されたことになる。
【0123】
図45は、発光ユニット2aと発光ユニット2bの接続状態を示した図である。図45に示すように、電極端子2a1と電極端子2b1は半田61にて半田付けされている。同様に、電極端子2a2と電極端子2b2、電極端子2a3と電極端子2b3、及び電極端子2a4と電極端子2b4とがそれぞれ半田62、63、64にて半田付けされている。
【0124】
なお、光拡散層を保護し、発光ダイオードからの放射光の進行を妨げないように、半田61〜64は光拡散層2a5及び2b5に接触しないように半田付けされている。また、当然のことながら、短絡防止のため半田同士も接触していない。以上のようにして、発光ユニット2a〜2g及び口金ユニット30000の対応する辺すべてが接続されると照明装置1が完成する。
【0125】
本実施の形態においては、切頂8面体を例にとって説明したが、上記のような発光ユニットを用いれば、照明装置を平面形状であれ立体形状であれ任意の形状に組み立てることができる。また、各発光ユニットは照明装置の完成に必要な辺にのみ電極端子を備えているので、極めて簡単に配線することができ、かつ配線ミスをほぼ無くすことができる。
【0126】
具体的に説明すれば、切頂8面体を構成する正六角形はいずれも他の正六角形と3辺でのみ接続されている。この特徴に注目して、平面視正六角形状の発光ユニットの3辺にのみ電極端子を配設することにより、すべての辺に電極端子を配設する場合と比較して、不必要な電極端子を無くすことができ、かつ、配線ミスを防ぐことができる。
【0127】
また、上記のように突起状の電極端子を設けることにより、発光ユニット同士を接続する際に位置決めが容易になり、これによって半田付けのミスを防ぐことができる。すなわち、上に説明したようにして電極端子同士を噛み合わせることにより、半田付けされるべき電極端子同士が確実に重ね合わされるので、電極端子が間違った組み合わせにより半田付けされるといったミスを防止することができる。
【0128】
また、上記のように多面体の一部の面のみを発光ユニットとし、残りの面を開口部として当該多面体を構成すれば、多面体の内外で空気の流通を可能となるので、発光ダイオードが発生させた熱を効率よく照明装置の外部に排熱することができる。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
【0129】
(変形例)
(1) 上記の実施の形態においては、発光ユニットに実装する発光ダイオードを含む電子回路はメッシュ状であるとしたが、これに代えて複数色の発光ダイオードを用いて適当な光色を得られるように、次のような回路構成としても良い。
【0130】
例えば、上記の実施の形態と同様に平面視正六角形状の発光ユニットに赤色、緑色、青色の3つの発光色を有する発光ダイオードを実装して、切頂8面体形状の照明装置を構成する場合には、光色に対応する3系統の回路を設ける。図46は、本変形例に係る発光ユニットを光拡散層側から見た平面図である。図46において、発光ユニット70は、3辺に赤色用給電電極、緑色用給電電極、青色用給電電極の3色並びに接地電極に対応する4種類、8つの電極端子をそれぞれ備えている。
【0131】
1つの辺に配置された8つの電極端子の配置は外側から赤色用給電電極、緑色用給電電極、青色用給電電極、接地電極の順となっている。図46では、電極端子701、708、711、718、721、728が赤色用給電電極であり、電極端子702、707、712、717、722、727が緑色用給電電極、電極端子703、706、713、716、723、726が青色用給電電極、電極端子704、705、714、715、724、725が接地電極となっている。
【0132】
図47は各色の発光ダイオードと電極端子がなす電子回路を示した図である。図47において、発光ダイオードは発光色毎にメッシュ状の回路71(赤色)、72(緑色)、73(青色)をなしている。そして、各メッシュ状の回路毎に発光色に対応する電極端子701〜726が接続されている。更に、各メッシュ状の回路毎に回路保護用のダイオード74、75、76が接続されている。
【0133】
これら回路保護用のダイオード74、75、76は過電流による発光ダイオードの破壊を防止するために、各発光色毎の定格電流量の応じて接続されている。回路保護用のダイオード74、75、76は最終的に接地用の電極端子704〜725に接続される。
上記のような発光ユニットを用いれば、様々な発光ダイオードの組み合わせによって任意の光色を発する照明装置を得ることができる。この際、発光ユニット上における各発光色の発光ダイオードの配置に偏りが生じないようにするのが望ましい。例えば、4種類の発光色の発光ダイオードを用いる場合には格子点上に発光ダイオードを配置し、隣り合う任意の4つの格子点上に位置する4つの発光ダイオードの発光色がいずれも異なるようにすると良い。
【0134】
また、3種類の発光色の発光ダイオードを用いる場合には、六角格子の格子点上に6つの発光ダイオードからなる六角形はすべて、各発光色の発光ダイオードを2つずつ有するように配置すれば良く、以上に述べたように発光ダイオードを配置することにより発光ダイオードからの放射光を効率よく混色させることができる。
【0135】
勿論、これら以外の配置としても本発明の効果を得ることができる。また、発光ダイオードの発光色と電極端子の配置についても、外側から赤色用給電電極、緑色用給電電極、青色用給電電極、接地電極の順とする場合に限られず、他の順としても良い。また、発光ダイオードの発光色についても、上記以外の発光色としても構わない。
【0136】
(2) 上記の実施の形態においては、電極端子を一つおきに櫛歯状に凹凸させることによって、対応する電極端子同士を確実に重ね合わすとしたが、これに代えて次のようにするとしても良い。
(2a) 図48は、本変形例に係る発光ユニットを光拡散層側から見た平面図である。図48においては、発光ユニット800は、電極端子を配設された3つの辺にそれぞれ1組の凹凸を形成している。すなわち、給電用の電極端子801、803と接地用の電極端子802を有する辺においては、電極端子801と電極端子802の半分を突出させている。
【0137】
また、他の辺についても、給電用の電極端子811、813と接地用の電極端子812を有する辺においては、電極端子811と電極端子812の半分を突出させており、また、給電用の電極端子821、823と接地用の電極端子822を有する辺においては、電極端子821と電極端子822の半分を突出させている。
【0138】
このような構成とすれば、電極端子を上記の実施の形態のような形状とした場合よりも、簡単かつ迅速に電極端子同士を噛み合わせて、正確に位置決めして半田付けをすることができる。なお、この場合についても、光拡散層81を保護し、かつ放射光の進行を妨げないように、半田が光拡散層に接触しないように半田付けすべきである。
【0139】
(2b) 上記においてはでは、発光ユニットの所定の辺に凹凸を形成し、他の発光ユニットの辺の凹凸と噛み合わせて、発光ユニット同士を接続する場合について述べたが、凹凸を形成するのに代えて、次のようにしても良い。すなわち、凹凸を形成する代わりに、可撓性を有するジョイント基板によって発光ユニットを接続してもよい。
【0140】
図49(a)、図49(b)は、可撓性を有するジョイント基板と当該ジョイント基板により接続される発光ユニットとをそれぞれ示した平面図である。図49(a)は、発光ユニット900を光拡散層91側から見た平面図である。発光ユニット900は、電極端子を配設された3つの辺のそれぞれにおいて、2つの給電用電極と1つの接地用電極とを備えている。
【0141】
すなわち、電極端子901、903、911、913、921、923は給電用の電極端子であり、電極端子902、912、922は接地用の電極端子である。また、電極端子902、912、922の中央部には嵌合孔904、914、924が設けられており、これら嵌合孔904、914、924を用いてジョイント基板を固定する。
【0142】
図49(b)は、ジョイント基板930についてCuパターンを形成された主面側から見た平面図である。ジョイント基板930の不図示の主面は、照明装置のデザインに合わせた適当な色の塗料にて塗装されている。ジョイント基板930は、例えば、ポリイミドを材料とするフレキシブル基板であって、可撓性を有している。
【0143】
ジョイント基板930は、発光ユニットが備えている2つの給電用の電極端子とひとつ接地用の電極端子に対応して、3つのCuパターン931、932、933を有している。また、Cuパターン932には2つの突起部934、935が形成されており、発光ユニットの嵌合孔904、914、924とそれぞれ嵌合されて、ジョイント基板930と発光ユニットとが接続される。
【0144】
ジョイント基板930は、このようにして、発光ユニットと接続されると、Cuパターン931、932、933によって、1の発光ユニットの電極端子と他の発光ユニットの対応する電極端子とを電気的に接続する。
(2c) 上記のように、可撓性を有するジョイント基板によって発光ユニットを接続する場合、ジョイント基板と発光ユニットの接続方法として次のようにしても良い。
【0145】
図50(a)、図50(b)は、それぞれ、2つの発光ユニットとひとつのジョイント基板とを示した図であって、発光ユニットとジョイント基板とを接続前と接続後の状態を示した図である。なお、図50(a)、図50(b)においては、説明の便宜上、発光ユニット等の電極端子部分における断面が示されている。また、図50(a)は接続前、図50(b)は接続後の状態を示した図である。
【0146】
さて、図50(a)において、発光ユニットA1、A2はジョイント基板A3にて接続されようとしている。発光ユニットA1、A2はそれぞれ光拡散層A101、A201、フレキシブル基板A102、A202、および放熱板A103、A203からなっており、更に電極端子A104、A204を備えている。
また、ジョイント基板A3は電極端子A301、A302およびフレキシブル基板A303を備えている。電極端子A104、A204、A301、A302は表面にバンプが多数、形成されている。このようなジョイント基板A3の電極端子A301、A302は、例えば、エポキシ系やポリイミド系の接着剤を塗布されて、電極端子A104、A204と圧着される。
【0147】
図50(b)は、発光ユニットA1の電極端子A104とジョイント基板A3の電極端子A301、並びに発光ユニットA2の電極端子A204とジョイント基板A3の電極端子A302をそれぞれ圧着した後の状態を示した図である。電極端子上に形成されたバンプが圧着により押しつぶされて、互いに相手方の電極端子にしっかりと接続されている。
【0148】
このようにジョイント基板を用いることにより、半田などを使用する場合に比べて、電極端子同士を接続する手間が軽減される。また、図50(a)、図50(b)のように、放熱板A103、A203の外縁に角度をつけることにより、立体形状の照明装置を製作する場合において、隣り合う発光ユニットの放熱板の角が互いにぶつかって折り曲げられなくなるような事態を回避して、立体形状のデザインの自由度を確保することができる。
【0149】
(2d) 電極端子同士を接続する手間を更に軽減するために、次のような接続方法をとっても良い。図51(a)、図51(b)は、それぞれ、2つの発光ユニットとひとつのジョイント基板とを示した図であって、本変形例に係る接続方法によりこれらを接続前と接続後の状態を示した図である。なお、図51(a)、図51(b)には、図50(a)、図50(b)におけるのと同様に、発光ユニット等の断面が示されている。
【0150】
図51(a)において、発光ユニットB1、B2は、それぞれ光拡散層B101、B201、フレキシブル基板B102、B202、放熱板B103、B203、および電極端子B104、B204を備えている。また、ジョイント基板B3は、電極端子B301、B302およびフレキシブル基板B303を備えている。
【0151】
電極端子B104、B204、B301、B302の表面は、例えば、マルチロック(株式会社クラレの登録商標)のような、面状ファスナとなっており、かつこの面状ファスナは導電性を有している。例えば、電極端子B104、B204、B301、B302の表面には、ポリイミドなどの樹脂を用いてマッシュルーム形状の突起部が多数形成されており、これら突起部を含む電極端子表面は、導電性の良い金属(例えば、金や銅など)でメッキされている等である。
【0152】
電極端子をこのような形状とすれば、接着剤を要することなく、電極端子の突起部同士を噛み合わせて容易に接続することができる。また、このようにすれば、電極端子同士を着脱可能に接続することができるので、照明装置を構成する発光ユニットの一部が故障した場合に、故障した発光ユニットのみを取り外して、交換することができる。
【0153】
また、上記に代えて、発光ユニットの電極端子部分を導電性の面状ファスナとして、ジョイント基板を介さずに直接、発光ユニット同士を接続するとしても良い。
(3) 上記の実施の形態及び変形例においては、発光ユニットの所定の辺毎に左右対称となるように電極端子を配置したが、これに代えて次のようにするとしても良い。図52(a)、図52(b)は、それぞれ、本変形例に係る発光ユニットとジョイント基板を示した平面図である。
【0154】
図52(a)は、発光ユニットC1を光拡散層C110側から見た平面図であって、六角形状をなす発光ユニットの3辺に電極端子が形成されている。これら電極端子のうちC101、C103、C105は接地用の電極端子であり、C102、C104、C106は給電用の電極端子であり、いずれの辺においても接地用の電極端子と給電用の電極端子とが同じ位置関係となるように配設されている。
【0155】
一方、図52(b)は、上記のような発光ユニット同士を接続するためのジョイント基板を示した図であって、ジョイント基板C2を電極端子側から見た平面図である。図52(b)において、ジョイント基板C2は、4つの電極端子C201〜C204を備えており、発光ユニットの同種の電極端子同士が接続されるように、電極端子C201と電極端子C204が、また、電極C202と電極端子C203とが、それぞれジョイント基板C2上で接続されている。
【0156】
なお、図52(b)においては、電極端子同士の接続関係について模式的に示すに留めている。電極端子同士の接続については、例えば、ジョイント基板の電極端子C201〜C204とは反対側の面に電極端子を接続するためのCuパターンを設けるとすれば良い。また、発光ユニットの電極端子とジョイント基板の電極端子の接続方法については、例えば、上述した半田付けその他の接続方法を用いれば良い。
【0157】
以上のようにすれば、発光ユニットの所定の各辺に配設する電極端子数を削減することができるので、発光ユニットそのものを小型化することができるようになり、照明装置のデザインの可能性をさらに拡大することができる。また、より単純な構成を採用することにより、大量生産する等の場合に不良品の発生率を抑えて品質を向上させることができる。
【0158】
(4) 上記の変形例においては、専らジョイント基板が可撓性を有する場合について述べたが、これに代えて次のようにしても良い。図53(a)、図53(b)は、それぞれ、本変形例に係る発光ユニットD1とジョイント基板D2を示した図であって、図53(a)は発光ユニットD1を光拡散層D110側から見た平面図を、また、図53(b)はジョイント基板D2の平面図と正面図とを対応付けて示した図である。
【0159】
図53(a)において、発光ユニットD1は所定の各辺が電極端子を接続する相手方の方向へ突出した形状となっており、当該突出部に電極端子が配設されている。突出部に配設された電極端子D101、D103、およびD105は接地用の電極端子であり、電極端子D102、D104、およびD106は給電用の電極端子である。また、この突出部はフレキシブル基板にCuパターンを形成した構成となっており可撓性を有している。
【0160】
図53(b)において、ジョイント基板D2の一方の主面には発光ユニットD1の電極端子の形状に合わせて電極端子D201、D202が形成されている。また、正面図にて示したように、ジョイント基板D2の他方の主面には電極端子D203、D204が形成されており、これも発光ユニットD1の電極端子に合わせた形状となっている。
【0161】
なお、ジョイント基板D2は多層基板となっており、電極端子D201と電極端子D204とが、また、電極端子D202と電極端子D203とが、不図示のビアやCuパターンにより、それぞれ電気的に層間接続されている。これにより、上記の変形例(3)と同等の効果を奏する。
さて、このようなジョイント基板D2を用いて発光ユニットD1は他の発光ユニットと次のようにして接続される。図54は、発光ユニットD1と発光ユニットD3とをジョイント基板D2を用いて接続する場合について説明した図である。なお、図54においては、発光ユニットD1、D3とジョイント基板D2の断面が示されている。
【0162】
図54において、発光ユニットD1、D3はそれぞれ電極端子D101、D301、光拡散層D110、D310、フレキシブル基板D111、D311、放熱板D112、D312を備えている。また、ジョイント基板D2においては、回路基板D205の一方に電極端子D201が、もう一方に電極端子D203が形成されている。
【0163】
そうして、発光ユニットD1の電極端子D101とジョイント基板D2の電極端子D203とが、また、発光ユニットD3の電極端子D301とジョイント基板D2の電極端子D201とがそれぞれ接続される。これら電極端子の接続は、例えば、上記において説明した接続方法を用いて行なわれる。発光ユニットD1、D3の電極端子D101、D301は可撓性を有しており、この可撓性により立体形状の実現を担保する。
【0164】
(5) 上記のようにジョイント基板を用いて、発光ユニット同士を接続する場合、次のようにすれば、より効率良く照明装置を組み立てることができる。
図55(a)〜図55(d)は、例えば、図50(a)、図50(b)に示したような発光ユニットとジョイント基板とを接続するための装置である。例えば、立体形状の照明装置を組み立てる場合には、立体形状を展開した展開図形(例えば、図43を参照)に合わせて、発光ユニットを保持するための治具を作成する。そして、図55(a)に示したように治具E3上に、例えば真空ピンセットE1を用いて、陰圧をかけて発光ユニットE2、E4等を吸着し、これらを治具上の所定の位置まで移送して、治具E3上に載置する。
【0165】
図55(b)は、発光ユニットを治具E3上にセットし終わった状態を示した図である。次に、やはり真空ピンセット等を用いて、ジョイント基板を接続されるべき発光ユニットの電極端子上にセットする。図55(c)は、ジョイント基板E6、E7等を発光ユニットの電極端子上にセットし終わった状態を示した図である。
【0166】
この状態で、図55(d)に示したように、ジョイント基板E6、E7等の上にホーンE8、E9等を導き、当該ホーンE8、E9等をジョイント基板E6、E7等に押し付け、ジョイント基板E6、E7等に超音波振動を加える。すると、当該超音波振動により、ジョイント基板E6、E7等と発光ユニットE2、E4等とが圧着される(超音波ボンディング法)。
【0167】
以上のようにすれば、立体形状の照明装置であっても、平面展開の仕方を工夫することによって、より多くのジョイント基板を機械的に接続することができるので、手作業により接続作業量を削減して、効率よく照明装置を組み立てることができる。
(6) 以上に述べたような接続方法の他に、次のような接続方法も可能である。図56(a)〜図56(c)は、本変形例に係る発光ユニットの一辺を示した図である。図56(a)は、本変形例に係る発光ユニットF110の電極端子を有する辺について上面と側面とを示した図である。図56(a)に示したように、電極端子を有する辺を側面視すると、発光ユニットF110の上面と下面とで、電極端子の順序が逆になっている。すなわち、発光ユニットF110の上面では、一方の端から接地用電極端子、給電用電極端子の順序となっているのに対して、発光ユニットF110の下面では、同じ方の端から給電用電極端子、接地用電極端子の順序となっている。
【0168】
これは、発光色等に対応させて複数種類の給電用電極端子を設ける場合も同様であり、例えば、発光ユニットの上面において一方の端から赤色発光ダイオード給電用電極端子、緑色発光ダイオード給電用電極端子、青色発光ダイオード給電用電極端子、接地用電極端子の順序とした場合には、発光ユニットの同じ辺の下面において同じ方の端から接地用電極端子、青色発光ダイオード給電用電極端子、緑色発光ダイオード給電用電極端子、赤色発光ダイオード給電用電極端子の順序とすればよい。
【0169】
このようにすれば、電極端子の種類毎にひとつの電極端子を設ければよいので、発光ユニットの1辺の片側に設ける電極端子数を削減することができる。結果として、発光ユニットの1辺の片側に設ける各電極端子のピッチを広くすることができるので、発光ダイオード同士を接続する際に対応する電極端子同士を接続する作業がより容易となる。
【0170】
なお、図56(b)、図56(c)に示したように、このような電極端子を有する発光ユニットF110とF112とを接続するにあたっては、接続する辺を重ね合わせる、対応する電極端子同士を、例えば、導電性の接着剤にて接着する。なお、本変形例においては、上記と同様にフレキシブル基板上に電極端子が設けられており、接着後はこのフレキシブル基板が屈曲することによって立体形状の実現を可能とする。
【0171】
(7) 上記の変形例(1)においては、発光ダイオードの光色の組み合わせを変えることによって照明装置が放射する放射光の光色を調節できる旨を説明したが、これに代えて、次のような制御回路を用いて光色を調整するとしても良い。
図57は、本変形例に係る制御回路の構成を示した図である。図57において、制御回路G1は口金等を介して商用電源G2等から交流電力の供給を受ける。制御回路G1は全波整流平滑する電源回路G14により交流電力を所定電圧の直流電力に変換する。こうして得られた直流電力はCPU(Central Processing Unit)G12とパルス幅変調回路G13に供給される。
【0172】
CPUG12は内蔵ROM(Read Only Memory)から読み出したプログラムに従って動作し、ディップスイッチの設定に応じた信号をパルス幅変調回路G13に入力する。パルス幅変調回路G13は2入力3出力の回路であって、CPUG12から受け付けた信号に従って、電源回路G14から供給された直流電力のパルス幅を変調して出力する。
【0173】
なお、図57において、パルス幅変調回路G13はG15、G16、G17の3つの出力を有しており、例えば、これらを図47のメッシュ状回路71、72、73のように配置された赤色、緑色、青色の3系統の発光ダイオードを点滅させるパルスデューティを個別に制御して、混色割合を変え、照明装置が放出する放出光の光色を調整する。これにより、本発明に係る照明装置は、多彩な光色を実現することができる。
【0174】
また、発光ダイオードの光電変換効率は温度依存性があり、高温になるほど光電変換効率が低くなる。これに対して、パルス幅変調回路G13によって発光ダイオードを駆動することにより、発光ユニットに流れる電流値は常に一定になり、発光ユニットの温度も安定する。その結果、混光色の調整もより容易になる。
(8) 上記の実施の形態においては切頂8面体形状の立体照明装置の場合について説明したが、本発明によれば、切頂8面体形状の他にも任意の形状の照明装置を実現することができる。本発明によって可能となる照明装置の形状について、その幾つかを以下に例示する。
【0175】
(8a) 図58(a)は、平面状に構成された照明装置の平面図であり、図58(b)はその側面透視図である。図58(a)、図58(b)において、照明装置H1は一辺25mmの正六角形をした発光ユニットH12(64個)を平面状に接続して、雲形H11のカバーに納めた構成となっている。なお、カバーH11は光透過性の樹脂からなっており、発光ダイオードの放射光を柔らかな乳白色の光に換える。
【0176】
発光ユニットH12は図36に示したような形状を有し、光拡散層は2mm厚、フレキシブル基板は0.3mm厚、放熱板は1mm厚で、発光ユニット全体で3.3mm厚となっている。このように発光ユニット自体を薄くすることによって、照明装置としても15mm厚となっており、蛍光ランプを用いた場合等と比較して遥かに薄くなっている。
【0177】
(8b) 図59(a)は切頂20面体状に構成された立体形の照明装置の外観斜視図であり、図59(b)は、当該切頂20面体状に接続された発光ユニットを平面展開した図である。図59(a)において、照明装置I1は、正六角形状の発光ユニット19個と、口金ユニット1個とを接続し、更に発光ユニット部分をボール状のカプセルI3に納めた構成となっている。
【0178】
尚、カプセルI3は光透過性の樹脂からなっており、照明装置I1の放射光の演色性を向上させるのに適した色彩を付与されている。また、カプセルI3は2つの半球状の部品からなっており、一方の部品には口金を貫通させるための開口部が設けられている。
図59(b)は、切頂20面体状に接続された19個の発光ユニットと口金ユニットI2とを平面展開した様子を示しており、このような形状に合わせて治具を作成すれば、上記の変形例のように照明装置の組み立て効率を向上させることができる。
【0179】
以上のような構成とすれば、従来の白熱灯やボール型蛍光灯に相当する照明装置を得ることができる。また、この照明装置を構成する発光ユニットにおいては、やはり3つの辺のみに電極端子を設けることにより、本発明の効果を奏することができる。
(8c) 図60は、切頂20面体を構成する多角形のうち、正六角形部分に平面視正六角形の発光ユニットを配設した照明装置を示した外観斜視図である。図60において、照明装置J1は本体部J101、電源ケーブルJ102、および電源ユニットJ103の3つの部分からなっており、電源ユニットJ103から電源ケーブルJ102を介して本体部J101に電力が供給されることにより発光する。
【0180】
本体部J101の構成は、図59に示した照明装置の発光部分とほぼ同様であるが、照明装置I1が口金ユニットI2を備えているのに代えて、照明装置J1は受電用の発光ユニットを備えている。当該発光ユニットは他の発光ユニットと接続するための電極端子に加えて、更に電源ケーブルを接続するための電極端子を備えている。従って、都合4つの辺に電極端子を備えていることになる。
【0181】
また、本体部J101は、その内部にヘリウムガスを充填したゴム球が納められており、当該ゴム球の浮力によって空中に飛揚する。電源ケーブルJ102は空中に飛揚する本体部J101を繋留する役割も兼ね備えており、また、電源ユニットJ103は本体部J101が飛揚し去るのを防止するのに十分な重量を有している。
【0182】
また、電源ユニットJ103は、これをユーザが把持することによって照明装置J1を所望の位置へ容易に導くことができるように持ち手の役割も果たしている。電源ユニットJ103は、その内部に電池を内蔵し、当該電池が発生させる電力を、電源ケーブルJ102を介して本体部J101に供給する。
このような照明装置を用いれば、懐中電灯等を使用する場合と比較して、より高い位置からユーザの周囲を照明することができるので、暗い場所を通行するような場合や、或いは暗い場所で作業をするような場合に有効である。また、本体部J101に内蔵されたゴム球が発生させる浮力によって、照明装置を支持するのに必要な力を削減することができるので、非力なユーザでも長時間に渡って照明装置を使用し続けることができる。
【0183】
(9) 上記の実施の形態および変形例においては、専ら平面視正六角形状の発光ユニットを用いる場合について述べたが、本発明はこれに限定されないのは言うまでも無く、正六角形以外の正多角形状の発光ユニットにおいても所定の辺のみに電極端子を配設することによって本発明を実施し、その効果を得ることができる。
【0184】
また、正多角形以外でも、菱形のようにすべての辺の長さが同一であるような形状であれば任意の辺同士を接続することができるという利点があるので、このような形状の発光ユニットを用いるとしても良く、そのような場おいても本発明を適用して、その効果を得ることができる。
(10) 上記の実施の形態およぶ変形例においては、専ら平面視正六角形状の発光ユニットのみを用いる場合について述べたが、これに代えて、互いに異なる形状の発光ユニットを組み合わせるとしても良い。
【0185】
例えば、平面視正六角形状の発光ユニットと平面視正方形状の発光ユニットとを組み合わせる等としても良いし、更に3種類以上の形状の発光ユニットを組み合わせるとしても良い。このようにすることによって、照明装置のデザインの自由度を更に広げることができる。
なお、多種類の形状の発光ユニットを組み合わせるような場合、異なる形状間で一辺の長さを互いに等しくしておけば更に好適である。このようにすることによって、任意の発光ユニット同士を組み合わせて接続することができるという利点が得られ、そのような場合においても本発明を適用して、その効果を得ることができる。
【0186】
(11) 上記の実施の形態においては、口金ユニットはE26口金を備えているとしたが、これに代えて、E39やE17等、他のサイズの口金を備えるとしても良いし、また、ネジ込み式の口金に代えて差し込み式の口金を備えるとしても良い。差し込み式の口金とする場合、B22DやB15D等、どのようなサイズであっても良い。
【0187】
上記のような規格に則った口金を用いれば標準的なソケットに本発明に係る照明装置を装着させることができるのは勿論であるが、これら以外の手段によって外部電源から電力の供給を受けるとしても、本発明の効果を得ることができる。
<実施の形態4>
以下、本発明の実施の形態4について、図面を用いて説明する。
【0188】
図61は、実施の形態4に係る平板状をした発光ユニット6001の中央部分を示す斜視図である。
図62は、上記発光ユニット6001の分解斜視図である。
図63は、上記発光ユニット6001の部分断面図である。
発光ユニット6001は、図61〜図63に示すように、変形自在で柔軟性を有する層としてのポリイミド樹脂板6013上に配線パターンが形成された厚さ0.3mmの多層フレキシブル基板6002にベアチップ形態の青色発光ダイオード6003(以下、「LEDチップ3」と言う。)が多数実装されてなるものである。多層フレキシブル基板6002のチップ実装面側は変形自在で柔軟性のある透光性の厚さ2.5mmのシリコーンゴムシート6004で被われており、フレキシブル基板6002とシリコーンゴムシート6004とを合せた厚さは3mm程度と非常に薄く、発光ユニット6001自体は柔軟性を有している。なお、シリコーンゴムシート6004の多層フレキシブル基板6002に面する側には、各LEDチップ6003に対応する位置に。当該LEDチップが嵌まり込む凹部が設けられており、これによって、シリコーンゴムシート6004とLEDチップ6003とが干渉しないようになっている。
【0189】
多層フレキシブル基板6002のベアチップ実装面は、当該実装に関与する部分以外がアルミ反射層6005で被われている。このアルミ反射層6005は、LEDチップ6003からの発光をシリコーンゴムシート6004側に反射する機能とLEDチップ6003の発熱を全面に拡散する機能を有している。
多層フレキシブル基板6002のベアチップ実装面の反対側面には、銅箔層6006が形成されている。この銅箔層6006は、LEDチップ6003の発熱を全面に拡散する機能を有している。銅箔の代わりに熱伝導性の優れているカーボングラファイト箔でも同様の効果が期待できる。なお、発光ユニット6001の原形は平面的なものであるが、図61では、波状に湾曲させた状態で示している。後に示す図68(b)においても同様である。
【0190】
なお、用途に応じて発光ユニット6001のフレキシブル基板6002側あるいはシリコーンゴムシート6004側に粘着層6017を設けることにより、あたかも壁紙を貼るかのように壁面やガラス面にユニット6001,を貼りつけることができるので、施工の簡素化が図れる。シリコーンゴムシート6004側に粘着層6017を設けた場合の用途としては、ショーウインドウの内側に貼り付けて用いることなどが考えられる。
【0191】
図64に示すように、LEDチップ6003としては、サファイア基板6007に窒化物系化合物半導体InGaAlNが積層されたものを用いている。
このLEDチップ6003では、P型の窒化物系化合物半導体6008とN型の窒化物系化合物半導体6009とで挟まれた活性層6010で電子と正孔が再結合する際に青色光が発生する。LEDチップ6003のP型側のアノード電極6011とN型側のカソード電極6012とがサファイア基板6007の積層側に配されており、フレキシブル基板6002のポリイミド層6013上の配線パターン6014にはんだ6015によりそれぞれボンディングされる。
【0192】
サファイア基板6007は青色光に対して透明であるため、透過した青色光により、LEDチップ6003全体を覆うように塗布されたYAG蛍光体6016が励起され、黄色光を発生する。そして、青色光と黄色光との混合により白色光が得られる。
シリコーンゴムシート6004は、透光性のシリコーンゴム接着剤(不図示)でフレキシブル基板6002に張合わされている。シリコーンゴムシート6004全面が均一に白色に光るようにシリコーンゴムシート6004内には散乱体としてアルミナ微粒子6018が配されている。金属酸化物であるアルミナ微粒子6018を配することによりシリコーンゴムシート6004の熱伝導性を1W/m・℃程度と、アルミナ微粒子6018を配さない場合に比べて1桁程度高めることができるので放熱効果を向上することができる。アルミナ微粒子6018以外に窒化アルミニウムのような金属窒化物微粒子でも同様の効果が得られる。
【0193】
上記では、蛍光体6016をLEDチップ6003に塗布したが、シリコーンゴムシート6004に内在させても同様の効果が期待できる。同様に、アルミナ微粒子6018等をシリコーンゴムシート6004に内在させる代わりに、蛍光体6016に内在させても同様の効果が期待できる。また、シリコーンゴムシート6004の表面に凹凸部6019をつけることにより、白色光を拡散させ、発光ユニット6001全体を均一に発光させることができる。また、LEDチップ6003の位置する部分等のシリコーンゴムシートに、凹レンズ、凸レンズ、回折格子レンズ等のレンズ効果を有する凹凸部6019を形成することにより任意の配光特性を容易に得ることが可能となる。
【0194】
なお、発光ダイオードとして、図65に示すように、アノード電極6511、P型半導体層6508、活性層6510、N型半導体層6509、導電性半導体基板層6532、カソード電極6512を順次積層したタイプの発光ダイオード6503を用いてもよく、この場合、発光ダイオード6503の電極をフレキシブル基板6502の配線パターン6514に接続するためには、少なくとも1本のボンディングワイヤーが必要となるが、平面状のフレキシブル基板表面にそのまま実装するとワイヤー6520がシリコーンゴムシート6504に接触し、ワイヤーが変形してショートが生じたり、負荷がかかってボンディングがはずれたりするおそれがある。これを解決するために、発光ダイオード6503が位置する部分の少なくともフレキシブル基板或いはシリコーンゴムシートを窪ませておけば、フレキシブル基板6502とシリコーンゴムシート6504を張合わせる際に、ワイヤー6520がシリコーンゴムシート6504に触れることはない。
【0195】
窪み部分には透光性のシリコーンオイルやシリコーングリスを充填することにより放熱性を改善することができる。また、シリコーンオイルやシリコーングリスの屈折率をシリコーンゴムの屈折率(約1.5)と発光ダイオードの屈折率(約3.0)の間になるように選択することによって、発光ダイオードから放射された光がシリコーンゴムに伝搬する際の反射が低減され、光取り出し効率を向上できる。
【0196】
続いて、発光ユニット1の配線構造と給電端子の構造について説明する。なお、発光ユニット6001は、長辺10cm短辺5cmの長方形をしており、合計450個のLEDチップ6003が実装されていて、LEDチップ6003一個あたり20mAを流したとき、400lmの白色光が得られるようになっている。
【0197】
図66(a)は、発光ユニット6001の多層フレキシブル基板6002の外観斜視図であり、シリコーンゴムシート6004が貼り付けられる側とは反対側から見た図である。したがって、LEDチップ6003の実装面は、図66(a)において、下側となる。なお、本例においては、銅箔層6006は設けていない。
【0198】
発光ユニット6001の各辺には、LEDチップ6003に電力を供給するための一対の給電端子6027が設けられている。給電端子6027は、高電位側端子6023と低電位側端子6024とから成る。
また、多層フレキシブル基板6002において、図66(b)に示すように、LEDチップ6003の直列体が並列に接続されている。これは、実施の形態1において、図5(b)を用いて説明したのと同じ接続態様である。
【0199】
なお、各LEDチップ6003間の接続態様や直列接続されたLEDチップ6003における両端のLEDチップと給電端子との接続態様は、給電端子がLEDチップ実装面とは反対側の多層フレキシブル基板6002上に形成されている以外、実施の形態1で説明した赤色LEDチップに関する接続態様と同様なので、その説明については、省略する。
【0200】
すなわち、各LEDチップ列の高電位側末端のLEDチップ6003のアノード電極と高電位側端子6023が接続されており、低電位側末端のLEDチップ6003のカソード電極と低電位側端子6024が接続されていて、各辺の高電位側端子6023はいずれも同電位となり、同じく、低電位側端子6024もいずれも同電位となるのである。したがって、各辺に設けられた給電端子6027の内、いずれか一つの給電端子から給電することで、全てのLEDチップ6003が発光するのである。
【0201】
各高電位側端子6023と各低電位側端子6024は、図67(a)に示す、凸形状の端子6021か凹形状の端子6022のいずれか一方の形態を取る。この凹凸形状によって、凸形状端子6021と凹形状端子6022間の接続が可能となる。すなわち、図67(b)に示すように、凹形状端子6022の凹部に凸形状端子6021の凸部を勘合させた上で、半田付けによって接合するのである。
【0202】
図66(a)、図66(b)に戻って、給電端子6027の形状は、複数の発光ユニット6001を接続して用いられるように、また1枚のユニットを例えば筒状に丸めて給電端子同士を接続できるように、各対辺どうしで合致するよう2種類のタイプからなっている。実施の形態4では、高電位側が凸形状で発光ユニットの中央から見たときに左側となり、低電位側が凹形状で右側に位置するタイプを便宜上Aタイプ、高電位側が凹形状で右側となり、低電位側が凸形状で左側に位置するタイプをBタイプと呼ぶ。図面を見れば明らかなように、AタイプとBタイプは互いに接続可能であるが、同じタイプどうしでは接続できない構造になっている。Aタイプの対辺はBタイプになるように配置することにより、図68(a)に示すように複数の発光ユニット6001を接続し組合せることができる。
【0203】
図68(b)は、多数の発光ユニット6001をまるでタイルのように接続し、波打っている壁面上に敷き詰めて壁面照明装置6028として使用する例を示している。なお、本図に壁面は図示されていない。また、壁面照明装置6028には、その外周に設けられており、発光ユニット6001同士の接続に関与していない給電端子6027のいずれか1つから給電すれば、全ての発光ユニット1が発光することは言うまでもない。これにより、各発光ユニット間を個別に電線等を介して接続するのと比較して、配線の簡素化および接続の省力化が図れる。
【0204】
上記したように照明装置を構成する場合、各発光ユニットの発光色を変えることにより(実装するLEDチップの種類を発光ユニット間で異ならせることにより)、モザイクやグラデーションを実現することが可能となり、多彩なデザインに対応することも可能となる。発光色を変える方法としては、上述したほかに、三原色に代表される多色の発光ダイオードを混合することにより、様々の発光色を実現することが可能となる。
【0205】
図69(a)、図69(b)に示すように一の発光ユニット6001の対辺同士を接続して円筒状にし、当該発光ユニット6001に対し、同様に円筒状にした他の発光ユニット6001を繋げ、両端部に口金6930を設けることにより、チューブ形状の照明装置6029を構成することが可能となり、現行の直管或いは丸管蛍光灯の代わりに使用することも考えられる。
【0206】
この場合、発光ユニット6001を円筒状にする際の、対辺同士の接合は、シリコン系の接着剤による。電気的に接続する必要がないからである。
また、円筒状になった発光ユニット1同士および当該発光ユニット6001と口金6930とは、図70(a)、図70(b)に示すように、先ず、対応する端子同士を電線7031で電気的に接続した後、端面同士をシリコン系接着剤によって接合する。なお、図70(b)に示すように、口金6930には、発光ユニット1の凹形状端子、凸形状端子とそれぞれ接続可能なように、凸部6931、凹部6932が設けられている。
【0207】
このように構成されている照明装置6029によれば、とりわけ直管蛍光灯の場合、ワット数毎に変わる長さに応じて製造ラインを変えたり、切替えて生産しなければならないが、本発明にかかるユニット6021を用いれば、繋ぎ合わせる数、即ち長さを変えれば、異なるワット数に対しても対応することが可能となり、生産設備の簡素化を図ることが可能となる。
【0208】
本実施の形態においてここまでは、長方形の発光ユニット6001を例に示したが、正方形或いは図71(a)、図71(b)に示すように正六角形のユニット7131においても同様の効果を期待することができる。正六角形の場合、給電端子形状の配置としては、図71(a)に示すように同じタイプを3辺ずつ並べて配置する方法と図71(b)に示すように交互に並べる方法が考えられる。
【0209】
なお、実施の形態1〜4では、いずれの場合も、各色LEDチップ列の低電位側末端のLEDチップのカソードと共通端子とを接続し、各色LEDチップ列の高電位側末端のLEDチップのアノードと対応する色別端子とを接続したが、接続関係がこの逆となるように回路パターンその他を構成するようにしても良い。すなわち、各色LEDチップ列の高電位側末端のLEDチップのアノードと共通端子とを接続し、各色LEDチップ列の低電位側末端のLEDチップのカソードと対応する色別端子とを接続するのである。このようにしても、各色別端子間における電位を異ならせることにより、各色LEDチップ列間で発光量に差をつけることは可能である。
【0210】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る発光ユニットによれば、多角形体の一方の主面に設けられた発光体と接続される少なくとも3組の端子が、前記多角形体外周の互いに異なる辺に設けられているので、例えば、当該発光ユニット複数枚を、端子が設けられている辺同士を次々に接合し、当該対応する端子同士を接続していくことにより、多彩な形状に組み立てることが可能となる。
【0211】
また、本発明に係る発光ユニット組合せ体は、上記発光ユニットの辺同士が突き合わされて接合されてなるものであるため、当該発光ユニットの自由な組合せが可能となり、多彩な形状が実現できる。
さらに、本発明に係る照明装置によれば、上記発光ユニットの組合せにより、種々の多面体形状とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1にかかる発光ユニットの外観斜視図である。
【図2】図1に示す発光ユニットの分解斜視図である。
【図3】(a)は、図2に示す発光ユニットに実装されている赤色発光ダイオードの構造図である。
(b)は、図2に示す発光ユニットに実装されている緑色発光ダイオードおよび青色発光ダイオードの構造図である。
【図4】(a)は、図2に示す発光ユニットを構成する多層基板における、赤色発光ダイオードに関する配線態様を説明するための図である。
(b)は、図2に示す発光ユニットを構成する多層基板における、緑色発光ダイオードに関する配線態様を説明するための図である。
(c)は、図2に示す発光ユニットを構成する多層基板における、青色発光ダイオードに関する配線態様を説明するための図である。
【図5】(a)は、上記多層基板における、各色発光ダイオードと給電端子との接続関係を概念的に表した配線図である。
(b)は、発光ダイオード間の接続態様の他の例を示す図である。
【図6】(a)は、上記発光ユニット同士の組合せの一例を示す図である。
(b)は、上記組合せられた発光ユニットの接合箇所の拡大図である。
【図7】角錐形照明装置の一例を示す図である。
【図8】上記発光ユニット同士の組合せの一例を示す図である。
【図9】筒形照明装置の一例を示す図である。
【図10】上記照明装置の給電ユニットを示す外観斜視図である。
【図11】上記給電ユニットにおける駆動回路の回路ブロック図である。
【図12】(a)は、発光ユニットや給電ユニットにおける給電端子の一例を示す図である。
(b)は、(a)に示す給電端子同士が組み合わさった状態を示す図である。
【図13】(a)は、発光ユニットや給電ユニットにおける給電端子の一例を示す図である。
(b)は、(a)に示す給電端子同士を接続するためのジョイント基板を示す図である。
【図14】図13(b)に示すジョイント基板による給電端子同士の接合方法を説明するための図である。
【図15】給電端子に平面状ファスナーを用いた例を示す図である。
【図16】(a)は、発光ユニットや給電ユニットにおける給電端子の一例を示す図である。
(b)は、(a)に示す給電端子同士を接続するためのジョイント基板を示す図である。
【図17】(a)は、発光ユニットや給電ユニットにおける給電端子の一例を示す図である。
(b)は、(a)に示す給電端子同士を接続するためのジョイント基板の正面図である。
(c)は、(b)に示すジョイント基板の側面図である。
(d)は、(b)、(c)に示すジョイント基板によって発光ユニット同士が接続される様子を示す図である。
【図18】(a)、(b)は、発光ユニットや給電ユニットにおける給電端子の一例を示す図である。
(c)は、(a)の右側面図である。
(d)は、(b)の左側面図である。
(e)、(f)は、(a)、(b)に示す給電端子同士の接続方法を説明するための図である。
【図19】(a)は、発光ユニットを角錐形に組み立てるために用いられる治具の上面図である。
(b)は、発光ユニットを筒形に組み立てるために用いられる治具の上面図である。
【図20】ジョイント基板による発光ユニットの接合工程を示す図である。
【図21】実施の形態2に係る発光ユニットの分解斜視図である。
【図22】図21に示す発光ユニットの概略部分断面図である。
【図23】図21に示す発光ユニットにおける、各色発光ダイオードと給電端子との接続関係を概念的に表した配線図である。
【図24】(a)は、図21に示す発光ユニットの給電端子部分を示す図である。
(b)は、(a)に示す給電端子部分が組み合わされた状態を示す図である。
【図25】(a)は、発光ユニットや給電ユニットにおける給電端子の一例を示す図である。
(b)は、(a)に示す給電端子部分の拡大図である。
(c)は、(b)に示す給電端子同士が組み合わさった状態を示す図である。
【図26】(a)は、発光ユニットや給電ユニットにおける給電端子の一例を示す図である。
(b))は、(a)に示す給電端子同士を接続するためのジョイント基板を示す図である。
【図27】図26(b)に示すジョイント基板による給電端子同士の接合方法を説明するための図である。
【図28】給電端子に平面状ファスナーを用いた例を示す図である。
【図29】(a)は、発光ユニットや給電ユニットにおける給電端子の一例を示す図である。
(b)は、(a)に示す給電端子部分の図である。
(c)は、(b)に示す給電端子同士を接続するためのジョイント基板を示す図である。
【図30】(a)は、発光ユニットや給電ユニットにおける給電端子の一例を示す図である。
(b)は、(a)に示す給電端子部分の側面図である。
(c)、(d)は、(a)、(b)に示す給電端子同士の接続方法を説明するための図である。
【図31】(a)は、発光ユニットや給電ユニットにおける給電端子の一例を示す図である。
(b)は、(a)における給電端子部分の側面図である。
(c)は、(a)、(b)に示す給電端子同士の接続方法を説明するための図である。
【図32】切頂20面体形の照明装置の一例を示す斜視図である。
【図33】図32に示す照明装置を組み立てるために用いられる治具の上面図である。
【図34】内部に、ヘリウムガスなどが充填された風船(不図示)が設けられてなる照明装置を示す斜視図である。
【図35】実施の形態3にかかる照明装置の外観を示した外観斜視図である。
【図36】図35に示す照明装置を構成する発光ユニットの構成を示した分解斜視図である。
【図37】図36に示す発光ユニットを構成するフレキシブル基板の発光ダイオードを実装された面に形成されたCuパターンを例示したパターン図である。
【図38】図36に示す発光ユニットを構成するフレキシブル基板の発光ダイオードを実装された面とは反対側の面に形成されたCuパターンを例示したパターン図である。
【図39】図36に示す発光ユニットの部分断面であって、発光ダイオードや電極端子を含む部分を示した断面図である。
【図40】図36に示す発光ユニットの回路構成を示した回路図である。
【図41】図35に示す照明装置を構成する口金ユニットの外観を示した外観斜視図である。
【図42】上記口金ユニットが備えている整流回路の回路構成を示した図である。
【図43】図35に示す照明装置の平面展開図である。
【図44】図35に示す照明装置の組み立て方について、一の発光ユニットと他の発光ユニットを接続する場合の組み合わせ方を示した外観斜視図である。
【図45】一の発光ユニットと他の発光ユニットの接続状態について、特に電極端子周辺の状態を示した図である。
【図46】実施の形態3の変形例(1)にかかる発光ユニットを光拡散層側から見た平面図である。
【図47】図46に示す発光ユニットが備えている各色の発光ダイオードと電極端子がなす電子回路を示した図である。
【図48】実施の形態3の変形例(2(a))にかかる発光ユニットを光拡散層側から見た平面図である。
【図49】(a)は、実施の形態3の変形例(2(b))にかかる発光ユニットを示した図である。
(b)は、(a)に示す発光ユニット同士を接続するためのジョイント基板を示した図である。
【図50】(a)、(b)は、実施の形態3の変形例(2c)にかかるジョイント基板と当該ジョイント基板により接続される発光ユニットとをそれぞれ示した図である。
【図51】(a)、(b)は、実施の形態3の変形例(2d)にかかるジョイント基板と当該ジョイント基板により接続される発光ユニットとをそれぞれ示した図である。
【図52】(a)は、実施の形態3の変形例(3)にかかる発光ユニットを示した図である。
(b)は、(a)に示す発光ユニット同士を接続するためのジョイント基板を示した図である。
【図53】(a)は、実施の形態3の変形例(4)にかかる発光ユニットを示した図である。
(b)は、(a)に示す発光ユニット同士を接続するためのジョイント基板を示した図である。
【図54】図53(a)に示す発光ユニット同士を図53(b)に示すジョイント基板を用いて接続する場合について説明した図である。
【図55】発光ユニットをジョイント基板にて接続するための工程を示した図である。
【図56】(a))は、実施の形態3の変形例(6)に係る発光ユニットの電極端子を有する辺について上面と側面とを示した図である。
(b)は、(a)に示す発光ユニットの互いに接続される辺同士を対向させた図である。
(c)は、(b)に示す辺同士を接続した後の状態を示した図である。
【図57】実施の形態3の変形例(6)にかかる制御回路の概略構成を示した図である。
【図58】(a)は、実施の形態3の変形例(8(a))にかかる照明装置であって、平面状に構成された照明装置の平面図である。
(b)は、(a)の側面透視図である。
【図59】(a)は、実施の形態3の変形例(8(b))にかかる照明装置であって、切頂20面体状に構成された立体形の照明装置の外観斜視図である。
(b)は、(a)に示す照明装置において切頂20面体状に接続された発光ユニットを平面展開した図である。
【図60】実施の形態3の変形例(8c)にかかる空中浮遊型の照明装置であって、切頂20面体を構成する多角形のうち、正六角形部分に平面視正六角形の発光ユニットを配設した照明装置を示した外観斜視図である。
【図61】実施の形態4に係る平板状をした発光ユニットの中央部分を示す斜視図である。
【図62】図61に示す発光ユニット(中央部分)の分解斜視図である。
【図63】図61に示す発光ユニットの部分断面図である。
【図64】図62に示す発光ユニットに実装されている発光ダイオードの構造図である。
【図65】図64に示す発光ダイオードとは異なるタイプの発光ダイオードが実装されている様子を示す図である。
【図66】(a)は、実施の形態4に係る発光ユニットを構成する多層フレキシブル基板における、主に、給電端子の構造を示す図である。
(b)は、実施の形態4に係る発光ユニットにおける、各発光ダイオードと給電端子との接続関係を概念的に表した配線図である。
【図67】(a)は、図66(a)に示す多層フレキシブル基板の給電端子部分を拡大した図である。
(b)は、(a)に示す給電端子同士が組み合わされた状態を示す図である。
【図68】(a)は、実施の形態4に係る発光ユニット同士の組立て方法を説明するための図である。
(b)は、発光ユニットが多数枚接続されている様子を示す図である。
【図69】(a)は、円筒状に丸められた発光ユニット同士の組立て方法を説明するための図である。
(b)は、円筒状に丸められた発光ユニット複数本を接続して構成された照明装置を示す斜視図である。
【図70】図69(b)に示す照明装置の組立て方法を説明するための図である。
【図71】実施の形態4の変形例に係る照明装置を示す図である。
【符号の説明】
1,120,125 照明装置
2,100,6001,21100 発光ユニット
3 口金ユニット
1R〜6R、1G〜6G、1B〜6B、1C〜6C 給電端子
12R〜15R、12G〜15G、12B〜15B、12C、14C 給電端子
21 光拡散層
22 フレキシブル基板
30,32,34 Cuパターン
31,33 発光ダイオード
70 角錐形照明装置
90 筒形照明装置
101,21101 フレネルレンズ
130,150,160,170,26130,28151,29160,31170 ジョイント基板
200,6002,21200 多層フレキシブル基板
210R、220G、230G,23210R,23220G,23230B, 高電位側回路パターン
240G,23240C 低電位側回路パターン
300,32300 給電ユニット
2201〜2212 電極端子
6003 青色発光ダイオード
6004 シリコーンゴムシート
6018,21101S アルミナ微粒子
6023,6024 給電端子
6028 壁面照明装置
6029 チューブ形状の照明装置
R1〜Rn 赤色発光ダイオードベアチップ
G1〜Gn 緑色発光ダイオードベアチップ
B1〜Bn 青色発光ダイオードベアチップ
Claims (11)
- 平面状をした多角形体のフレキシブル基板と、前記多角形体の一方の主面に設けられた発光体と、前記発光体は、第1の電極と第2の電極を有し、両電極を介して給電されることにより発光し、前記多角形体外周の内、少なくとも3辺のそれぞれに設けられた端子の組と、前記端子の組は、第1の端子と第2の端子からなり、各前記端子の組の第1の端子全てと第1の電極とを接続し、各前記端子の組の第2の端子全てと第2の電極とを接続し、且つ、前記第1の端子は、前記端子の組の中央に位置し、前記第1の端子の両側に対称的に前記第2の端子が位置することを特徴とする発光ユニット。
- 平面状をした多角形体のフレキシブル基板と、前記多角形体の一方の主面に設けられた発光体と、前記発光体は、第1の電極と第2の電極を有し、両電極を介して給電されることにより発光し、前記多角形体外周の内、少なくとも3辺のそれぞれに設けられた端子の組と、前記端子の組は、第1の端子と第2の端子からなり、各前記端子の組の第1の端子全てと第1の電極とを接続し、各前記端子の組の第2の端子全てと第2の電極とを接続し、前記第1の端子と前記第2の端子は、前記多角形体の主面と反対面にそれぞれ一組あり、主面側から見たとき、端子の組の主面側の第1の端子と第2の端子の並び順と、反対面の第1の端子と第2の端子の並び順が逆さであることを特徴とする発光ユニット。
- 前記発光体は、複数の発光素子が発光色毎に電気的に直列、または直並列接続された発光素子列で構成され、前記端子の組は、前記第1の端子と、発光色毎に対応する前記第2の端子とを含み、全ての前記発光素子列の低電位側電極と前記第1の端子、前記発光素子列の高電位側電極と発光色毎に対応する前記第2の端子を接続、または、全ての前記発光素子列の高電位側電極と前記第1の端子、前記発光素子列の低電位側電極と発光色毎に対応する前記第2の端子を接続し、前記端子の組は、第1の端子が端子の組の中央に配置され、前記第2の端子が、当該する第1の端子を中心にして両側に対称的に配置されていることを特徴とする請求項1記載の発光ユニット。
- 前記多角形体において端子が設けられる辺は、交互に形成された凹部と凸部をその一部に含み、各凹部または各凸部のいずれかに、前記第1の端子と前記第2の端子を分散して配されていることを特徴とする請求項3記載の発光ユニット。
- 前記発光体は、複数の発光素子が発光色毎に電気的に直列、または直並列接続された発光素子列で構成され、前記端子の組は、前記第1の端子と、前記発光色毎に対応する前記第2の端子とを含み、全ての前記発光素子列の低電位側電極と前記第1の端子、前記発光素子列の高電位側電極と発光色毎に対応する前記第2の端子を接続または、全ての前記発光素子列の高電位側電極と前記第1の端子、前記発光素子列の低電位側電極と発光色毎に対応する前記第2の端子を接続され前記第1の端子と前記第2の端子は、前記多角形体の主面と反対面にそれぞれ一組あり、主面側から見たとき、端子の組の主面側の前記第1の端子と発光色毎に対応する前記第2の端子の並び順と、反対面の前記第1の端子と発光色毎に対応する前記第2の端子の並び順が逆さであることを特徴とする請求項2記載の発光ユニット。
- 前記発光体は、発光ダイオードから成り、前記発光ダイオードは透光性を有する樹脂層で覆われ、光散乱体を備えることを特徴とする請求項1〜5記載の発光ユニット。
- 前記発光体は、発光ダイオードから成り、前記発光ダイオードは透光性を有する樹脂層で覆われ、前記樹脂層に蛍光体を備えることを特徴とする請求項1記載の発光ユニット。
- 前記発光体は、発光ダイオードから成り、前記発光ダイオードは透光性を有する樹脂層で覆われ、前記樹脂層表面に凹凸部を備えることを特徴とする請求項1〜5記載の発光ユニット。
- 請求項4に記載の発光ユニットの少なくとも2枚が、一方の発光ユニットの端子が設けられている1辺の凹部に、他方のユニットの端子が設けられている1辺の凸部が嵌め込まれた状態で、対向する位置に存在する端子同士が電気的に接続された構造を特徴とする発光ユニット組合せ体。
- 請求項1記載の発光ユニット複数枚と、外部電源と接続する多角形基板からなる給電ユニットと、前記多角形基板の外周辺には、前記発光ユニットの端子と接続される給電端子が設けられ、一方の前記発光ユニットの所定の辺に他方の前記発光ユニットの辺または前記給電ユニットの辺が、直接、或いはジョイント部材を介して接続されてなる発光ユニット組み合せ体構造を有し、前記発光ユニット同士の接合辺にある対応する端子同士が電気的に接続され、給電ユニットに対して各発光ユニットが電気的に接続されていることを特徴とする照明装置。
- 前記ジョイント部材は、発光ユニットの端子、または給電ユニットの端子と接続される接続電極を有していることを特徴とする請求項10記載の照明装置。
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