実施形態は、発光モジュール、及び、発光モジュールの製造方法に関する。

近年、ホール、劇場等の天井コーナー(図6に概念図を示す)、壁面コーナー、階段において、長尺の間接照明が多用されている。間接照明の光源がLED電球やMR電球である場合、電源レールを這わせて電源供給を行わなければならず、工事が煩雑、大掛かりになる。

この問題を解決するために発光ダイオード(LED)等の発光素子が長手方向に配線基板上に配列されたフレキシブル配線基板を樹脂で密封した発光モジュール、いわゆるテープライトと呼ばれる光源を使用することが考えられる。例えば特許文献1及び2には、複数の発光素子が実装されるフレキシブル配線基板(FPC)を、柔軟性及び透光性を有する樹脂で封止した発光モジュールが開示されている。

特許第3916651号公報

特開平9−50253号公報

特許文献1及び2に開示された発光モジュールは、発光素子が実装された基板と、基板を挟むように配置された熱可塑性樹脂とを加熱及び加圧することによって一体化させることで生成される。しかし、この手法では、基板が加熱及び加圧されることで発光素子などが損傷してしまうおそれがある。

また、特許文献1には、発光素子が実装された基板を、チューブ状の樹脂に挿入することにより発光モジュールを生成する手法が示されている。しかし、この手法では、発光素子が、比較的肉厚のチューブ状の樹脂に包囲されてしまうため、発光素子の演色性が犠牲になるととともに発光量が低くなり、間接照明として有効な照度が得られないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、製造段階におけるモジュールの損傷を抑制し、有効な照度が得られる発光モジュール、及び、発光モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、実施形態のフレキシブル発光モジュールは、長手方向に複数の発光素子が一つの面上に実装された可撓性を有するフレキシブル配線基板と、フレキシブル配線基板が底部に固定配置される凹部が形成された樹脂製の可撓性を有するベース材と、フレキシブル配線基板が固定された凹部のうち少なくともフレキシブル配線基板の発光素子が実装された面の側に充填される可撓性を有する充填樹脂と、中空部を有し、充填樹脂に外壁の一部を覆われ他の一部が充填樹脂から露出する複数の光透過性を有するカバーと、を備え、複数の光透過性を有するカバーはそれぞれ、フレキシブル配線基板の発光素子が実装された面の、中空部に複数の発光素子のいずれかを内包する位置に配置される。

また、実施形態に係るフレキシブル発光モジュールの製造方法は、長手方向に複数の発光素子が一つの面上に実装された可撓性を有するフレキシブル配線基板を、樹脂製の可撓性を有するベース材に形成された凹部の底部に固定載置するステップと、中空部を有する複数の光透過性を有するカバーをそれぞれ、フレキシブル配線基板の発光素子が実装される面の、複数の発光素子のいずれかを中空部に内包する位置に配置するステップと、フレキシブル配線基板が載置された凹部のうち少なくともフレキシブル配線基板の発光素子が実装された面の側に硬化時に可撓性を有する充填樹脂を充填し、発光素子を覆う複数の光透過性を有するカバーの外壁の一部を覆い他の一部を充填樹脂から露出させるステップと、充填樹脂を硬化させるステップと、を含む。

本発明によれば、製造段階におけるモジュールの損傷を抑制し、有効な照度が得られる発光モジュール、及び、発光モジュールの製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る発光モジュールを示した図である。

保護部材が充填される前の発光モジュールを示した図である。

発光素子カバーの光線透過率の特性を示した図である。

(a)は基板及び発光素子がベース材に載置される前の状態を示した図である。(b)は基板及び発光素子がベース材に載置された状態を示した図である。(c)は発光素子に発光素子カバーが被せられた状態を示した図である。(d)は保護部材がベース材の凹部に充填された状態を示した図である。

本発明の変形例に係る発光モジュールを示した図である。

天井コーナーに間接照明が設置された例を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る発光モジュール、及び、発光モジュールの製造方法を説明する。

図1に示すように、発光モジュール1は、発光体10と、ベース材20と、保護部材30とを備える。発光モジュール1は、発光体10が設けられたベース材20に樹脂からなる保護部材30が充填されたものである。

発光体10は、図2に示すように、断面U字状に形成されたベース材20の底部24に載置される。発光体10は、基板11と、発光素子12と、発光素子カバー13と、抵抗14とを備える。

基板11は、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリイミド(PI)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等から構成されるフレキシブル配線基板(FPC)である。基板11は、長方形の平板状に形成され、可撓性を有する。また、基板11は、ベース材20の底部に固定される。また、基板11の一端部には配線コードが接続される電極金具が設けられる。発光体10は、配線コードを介して電極金具に外部電源が供給されることによって通電される。

発光素子12は、SMD(Surface Mount Device)方式の発光ダイオード(LED)から構成される。発光素子12は、基板11の短手方向の中央に配置され、長手方向に一列に複数配列される。発光素子12は、半田付けによって基板11に実装される。

発光素子カバー13は、ポリカーボネート(PC)、アクリル(PMMA)等の熱可塑性樹脂から構成される。発光素子カバー13は、中空の半球状に形成される。発光素子カバー13は、発光素子12を覆い、基板11に固定される。つまり、発光素子カバー13は、発光素子12が保護部材30に接触するのを防ぐ。

また、発光素子カバー13は、紫外線域の光を通しにくく(光線透過率が低い)、可視光域の光を均一に通すことができるものを採用する。具体的には、図3に示すように、紫外線域(10〜380nm)で10%以下、可視光域(380〜800nm)で均一に90%以上の光線透過率を有する発光素子カバー13が採用される。

これにより、発光素子カバー13は、経年によって変色等せず、長期にわたって安定的に、発光素子12が発光する光(可視光域の光)を均一に透過させることができる(発光色が変化しない)。

ベース材20は、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリウレタン(PU)、シリコン等から構成され、可撓性を有する。ベース材20は、帯状に形成され、短手方向の断面がU字状に形成されている。ベース材20は、底部24において基板11が載置されるため、短手方向の長さが基板11の短手方向よりも長い。

また、ベース材20の側壁21の高さは、基板11に配置された発光素子カバー13よりも低い。そのため、図1に示したように、発光素子カバー13の一部は保護部材30から露出する。

さらに、ベース材20は、側壁21に沿って、短手方向に延びる突出部22が側壁21と一体に形成されている。突出部22は、柔軟性及び復元性を有する。また、ベース材20には、突出部22、側壁21及び底部24によって収容溝23が設けられる。収容溝23には、基板11の両側端が収容される。収容溝23は、底部24にて位置決め又は固定された後の基板11のずれを防止するために、その高さ(突出部22及び底部24の基板11と対向する面の幅)が基板11の厚さ以下に設定される。

保護部材30は、例えば常温硬化性樹脂である。保護部材30は、ベース材20の凹部に基板11が載置された状態で充填され、一定時間、常温で放置されることによって重合硬化される。これにより、基板11は保護部材30によって密閉封止される。保護部材30は、透光性を有するが、可視光域の光線透過率は発光素子カバー13よりも低い。そのため、発光素子12から発光した光の大部分は発光素子カバー13の保護部材30から露出した領域から出射されることになる。

以上のように構成された発光モジュール1の製造方法について、以下、図4を参照して説明する。

図4(a)に示すように、基板11をベース材20に載置する前に、基板11には発光体10を構成する部材が予め実装される。具体的には、基板11には、発光素子12及び抵抗14が半田付けによって実装され、外部電源を供給する配線コードが電極金具に接続される。また、基板11の裏面(底部24と対向する面)には熱伝導性が高い両面テープが貼り付けられる。

一方、ベース材20は、例えば射出成形によって製造される。ベース材20には、柔軟性及び復元性を有する突出部22が側壁21と一体に設けられ、収容溝23が形成される。また、ベース材20の裏面には両面テープが貼り付けられる。

図4(b)に示すように、基板11は、ベース材20の底部24に載置され、その両側端が収容溝23に収容される。基板11及び突出部22は可撓性を有するので、少なくとも一方を変形させることにより、容易に基板11の両側端を収容溝23に収容できる。また、基板11は、裏面に塗布された両面テープによってベース材20に接着、固定される。なお、両面テープは、基板11の裏面ではなく、ベース材20の底部24に貼り付けられてもよく、その他の接着剤を代用してもよい。底部24にて固定された基板11は、突出部22により、ずれが抑制される。

つづいて、図4(c)に示すように、基板11に配置された発光素子12の上に発光素子カバー13が被せられる。発光素子カバー13の底部(基板11と接触する部分)には接着剤が塗布され、基板11に接着、固定される。なお、基板11への発光素子カバー13の固定は、ベース材20に基板11を載置する前に行ってもよい。

その後、ベース材20には短手方向の両側辺を覆うエンドキャップが取り付けられ、ベース材20の凹部に保護部材30が充填される。保護部材30は、例えば図3(d)に示すように、ベース材20の側壁21と同じ高さになるまで充填される。ベース材20に充填された保護部材30は、一定時間、常温で放置されることによって重合硬化される。以上の工程によって発光モジュール1は製造される。発光モジュール1は、ベース材20の裏面に貼り付けられた両面テープによって設置場所に固定される。

本実施形態に係る発光モジュール1によれば、底部24に発光体10が載置されたU字状のベース材20に、常温硬化性樹脂から構成される保護部材30を充填することで製造される。これにより、製造段階における発光体10の損傷を抑制でき、迅速に発光モジュール1を製造できる。

また、発光モジュール1は、紫外線域の光を通しにくく、可視光域の光を均一に通す発光素子カバー13によって発光素子12を覆ったことにより、長期にわたって安定的に、発光素子12が発光する可視光域の光を均一に透過させることができる(発光色が変化しない)。これにより、発光モジュール1は、良好な演色性及び有効な照度を得ることができる。

また、発光モジュール1は、保護部材30及び発光素子カバー13によって設定の自由度を向上させ、発光形態(意匠)の多用化を図ることができる。具体的には、ベース材20における保護部材30の高さを調節することにより、保護部材30から露出する発光素子カバー13の面積、つまり、発光素子カバー13を透過する光の量(発光量)を変更することができる。また、発光モジュール1は、図5に示すように、発光素子カバー13の形状をお椀型形状のレンズカバー13aのようにレンズで覆うことにより発光素子カバー13を透過する光の配光角を変更・制御し照射領域を変更して、その領域での照度をも変更することもできる。13bはレンズカバー13aの基板11上での位置を固定するレンズガイドである。つまり、この発光素子カバー13によれば発光素子12の配光角を決めることができ、発光素子12の配光角が異なる発光素子カバー13を適宜に使用することにより、発光モジュール1の照射領域や、照射領域での照度を変更できる。

また、基板11及び突出部22は、少なくとも一方が柔軟性及び復元性を有していればよい。具体的には、基板11がフレキシブル基板の場合は突出部22が柔軟性及び復元性を有していなくてもよく、突出部22が柔軟性及び復元性を有している場合は、基板11はフレキシブル基板でなくてもよい。

上記実施形態では、突出部22が側壁21と一体に設けられた例を説明したが、突出部22は側壁21と個別に設けられてもよい。また、ベース材20は、可撓性を有さなくてもよい。

また、上記実施形態では、発光モジュール1が突出部22を備える例を説明したが、底部24にて位置決め又は固定された後の基板11のずれを防止する突出部22を備えなくてもよい。

また、基板11の上に配置される発光素子12及び抵抗14の配置形態は、特に限定されるものではない。例えば、連続的に複数配置された発光素子12の間に1以上の抵抗14を配置してもよいし、発光素子12及び抵抗14を複数の行列状に配置してもよい。

また、上記実施形態では、保護部材30の一例として常温硬化性樹脂を挙げたが、光硬化性樹脂(紫外線硬化性樹脂、可視光硬化性樹脂等)を保護部材30に採用してもよい。

本発明は、上記実施形態の説明および図面によって限定されるものではなく、上記実施形態および図面に適宜変更等を加えることは可能である。

1…発光モジュール 10…発光体 11…基板 12…発光素子 13…発光素子カバー 14…抵抗 20…ベース材 21…側壁 22…突出部 23…収容溝 24…底部 30…保護部材