CN111527341A - 光射出装置以及光射出装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

为了提供提高表面安装型LED相对于被卷圆成截头圆锥形状或者圆筒形状的布线基板的安装密度而实现高亮度，并且在将布线基板弯曲时不产生不良情况的可靠性高的照明装置，具备：布线基板，其弯曲成规定形状，具有可挠性；多组焊盘，它们在弯曲的所述布线基板上以至少一部分沿着周向形成列的方式排列设置；以及多个表面安装型LED，它们分别固定于所述多组焊盘，在将在弯曲后的所述布线基板上所述多组焊盘形成列的部分的周长度设为L，将周长度L中的所述多组焊盘的周向的长度的总和s所占的比例设为y＝s/L，将在弯曲后的所述布线基板上所述多组焊盘形成列的部分的曲率设为x的情况下，满足y≤‑1.04x+1.80。

Description

光射出装置以及光射出装置的制造方法

技术领域

本发明涉及在弯曲成规定形状的布线基板上固定有表面安装型LED的光射出装置及其制造方法。

背景技术

这种光射出装置是本申请人最初开发的光射出装置(参考专利文献1)，以往，例如在将炮弹型LED的引线端子插入至形成局部圆环形的带状的柔性布线基板上设置的通孔而进行焊接之后，将布线基板以使端边彼此对接的方式卷圆，弯曲成截头圆锥形状。

另外，近年来，将功率比炮弹型LED高的表面安装型LED应用于光射出装置，进而尝试照射高亮度的光。

然而，当以程度与炮弹型LED相同的安装密度将表面安装型LED焊接至布线基板时，会产生各种问题。例如，如果在将多个表面安装型LED焊接至平板状态的布线基板之后，将布线基板卷圆而形成为截头圆锥形状或者圆筒形状，则有时会由于布线基板的弯曲而在焊料部分产生裂纹。另外，由于布线基板上利用焊料固定表面安装型LED的部分的弯曲的容许量变小，所以如果将布线基板大幅弯曲，则有时布线基板自身也产生开裂。

这些问题是由如下情况引起的：表面安装型LED相比于炮弹型LED，利用焊料固定于布线基板的面积大、由于表面安装型LED自身的刚性而导致布线基板难以弯曲的面积大。

或者，即使在将布线基板卷圆而形成为截头圆锥形状或者圆筒形状之后将表面安装型LED进行焊接，如果表面安装型LED的安装密度相对于布线基板的弯曲状况过高，则也存在表面安装型LED未以相对于布线基板足够的面积焊接而容易脱落的情况。

因而，为了防止产生如上所述的不良情况而成为可靠性低的光射出装置，不得不使安装密度相比于炮弹型LED大幅下降。

而且，如果降低安装密度，则在布线基板上未安装表面安装型LED的部分就会变大，在将布线基板弯曲时，弯曲也被该部分吸收，所以不产生如上所述的问题。然而，如果考虑安全而过于降低安装密度，则难以照射高亮度的光。

另外，即使在表面安装型LED相对于布线基板的安装密度小的情况下，如果过于增大布线基板的弯曲，则这种情况下也存在超过布线基板自身的容许极限而产生开裂、布线的断线，产生不良的情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第2975893号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于如上所述的问题而完成的，其目的在于提供提高表面安装型LED相对于弯曲成规定形状的布线基板的安装密度而实现高亮度，并且即使在弯曲的状态下也不会产生不良情况的可靠性高的光射出装置。

解决问题的技术手段

即，本发明提供一种光射出装置，其特征在于，具备：布线基板，其弯曲成规定形状，具有可挠性；多组焊盘，它们在弯曲后的所述布线基板上以沿着所弯曲的方向即周向形成列的方式排列设置；以及多个表面安装型LED，它们分别固定于所述多组焊盘，在将在弯曲后的所述布线基板上所述多组焊盘形成列的部分的周长度设为L，将在周长度L之中所述多组焊盘的周向长度的总和s所占的比例设为y＝s/L，将在弯曲后的所述布线基板上所述多组焊盘形成列的部分的曲率设为x的情况下，满足y≤-1.04x+1.80。

另外，本发明提供一种光射出装置的制造方法，所述光射出装置具备：布线基板，其弯曲成规定形状，具有可挠性；多组焊盘，它们在弯曲后的所述布线基板上以沿着所弯曲的方向即周向形成列的方式排列设置；以及多个表面安装型LED，它们分别固定于所述多组焊盘，所述光射出装置的制造方法的特征在于，在将在弯曲后的所述布线基板上所述多组焊盘形成列的部分的周长度设为L，将在周长度L之中所述多组焊盘的周向长度的总和s所占的比例设为y＝s/L，将在被卷圆的所述布线基板上所述多组焊盘形成列的部分的曲率设为x的情况下，满足y≤-1.04x+1.80。

此外，本申请发明者们潜心进行了研究，结果发现了在被卷圆的布线基板上安装有表面安装型LED的部分的曲率与在卷圆后的布线基板中不产生不良情况的安装密度的上限之间的关系，从而首次实现本发明的光射出装置及其制造方法。

而且，只要以满足上述公式的方式设定表面安装型LED的安装密度，例如对于在将表面安装型LED安装于布线基板之后使布线基板弯曲而形成有例如截头圆锥形状或者圆筒形状的曲面的环型的光射出装置，就能够在尽可能提高安装密度的同时，防止产生在弯曲的布线基板中产生焊料裂纹，或者布线基板开裂这样的不良情况。另外，即使在使布线基板弯曲而形成为例如截头圆锥形状或者圆筒形状之后将表面安装型LED固定那样的情况下，也能够提高安装密度，并且防止在完成后表面安装型LED脱落、或者布线基板开裂、或者布线断线这样的事态。

因而，通过使用表面安装型LED，从而能够实现比以往的安装有炮弹型LED的情况高的亮度，并且形成为可靠性高的光射出装置。

作为能够通过本发明来提供表面安装的可靠性的光射出装置的具体的形状例子，可举出所述规定形状为截头圆锥形状、局部截头圆锥形状、圆筒形状、局部圆筒形状或者半圆柱体形状的例子。

为了满足不论曲率x的值如何都能够实现可靠性高的光射出装置的安装密度的上限，构成为满足y≤0.745即可。此外，为了以即使进一步被施加冲击等，所述表面安装型LED也不脱落的方式进一步提高可靠性，构成为满足y≤-24.8x+1.63或者y≤0.72即可。

对于为了作为环型的光射出装置而实现以往品质以上的亮度而满足安装密度的下限，构成为满足0.35≤y即可。

只要构成为所述多组焊盘在被卷圆的所述布线基板的周向上设置有多列，且与该各组的焊盘对应地设置有所述表面安装型LED，在各列中满足y≤-1.04x+1.80，就能够在各列中实现最佳的安装密度，实现高亮度，使得不产生不良情况。

发明的效果

这样，根据本发明的光射出装置，构成为满足y≤-1.04x+1.80，所以能够将表面安装型LED的安装密度提高至接近极限而实现高亮度，并且确保不易产生不良情况的高可靠性。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的光射出装置的示意性纵剖视图。

图2是该实施方式的光射出装置的示意性分解立体图。

图3是表示使该实施方式的布线基板形成为平板状态的情况的示意图。

图4是表示在该实施方式的布线基板上安装有表面安装型LED的状态下卷圆成截头圆锥形状的状态的示意性立体图。

图5是表示该实施方式中的卷圆成截头圆锥状的布线基板的各尺寸的关系的示意图。

图6是表示该实施方式中的布线基板的曲率与安装密度的关系的曲线图。

图7是表示本发明的其它实施方式中的布线基板的曲率与安装密度的关系的曲线图。

符号说明

100：光射出装置，1：布线基板，2：焊盘，21：电极焊盘，22：散热焊盘，3：表面安装型LED。

具体实施方式

参考各图，对本发明的一个实施方式的光射出装置100进行说明。如图1以及图2所示，在本实施方式的环型的光射出装置100中，大量的表面安装型(SMD)LED3安装于布线基板1的内侧面，该布线基板1被卷圆成截头圆锥形状，具有可挠性。被卷圆成该截头圆锥形状的布线基板1收容于大致呈圆环状的盒体4的内部。

盒体4具备：基体构件41，其在中央部具有贯通孔H，载置被卷圆成截头圆锥形状的布线基板1的外侧面；以及大致薄壁圆筒状的罩构件42，其将布线基板1夹入地安装于该基体构件41。此外，例如当在检査用途中使用该光射出装置100的情况下，贯通孔H用于目视或者拍摄检査对象。

布线基板1如图3的(a)所示在被卷圆之前的平板状态下形成局部圆环形的带状，在被卷圆而弯曲成截头圆锥形状的状态下，大量的表面安装型LED3通过焊接固定于作为内侧面的表面。在本实施方式中，在平板状态的布线基板1上，在半径不同的内周侧和外周侧分别排列表面安装型LED3，表面安装型LED3的列以两个并排的方式形成。因此，在平板状态的布线基板1上，多组焊盘2沿着周向排列地设置于从中心点起半径r＝r₁，r₂(r₁≤r₂)的部分。

如图3的(b)的局部放大图所示，各组的焊盘2由在平板状态的布线基板1上在半径方向上延伸的3个矩形带状的铜箔构成。在此，关注1组焊盘2，处于外侧的两根宽度窄的铜箔带为载置表面安装型LED3的电极部分的电极焊盘21，处于中央的宽度宽的铜箔带为散热焊盘22。在本实施方式中，例如焊料膏涂敷于相对于1组焊盘2而处于外侧的两根电极焊盘21以及散热焊盘22。在涂敷有焊料膏的焊盘2上载置表面安装型LED3，通过回流焊固定。

接下来，对能够实现这样的光射出装置100的布线基板1上的表面安装型LED3的相对于周向的安装密度的范围进行说明。在此，周向是指在弯曲的布线基板1上被弯曲或者卷圆的方向。在本实施方式中，将焊盘2的长度的总和s相对于被卷圆成截头圆锥形状的布线基板1上在周向上排列有表面安装型LED3的部分的弧的长度L所占的比例即y＝s/L和设置有表面安装型LED3的部分的周向的曲率x作为变量，规定有能够作为光射出装置100实现的范围。

此外，在以下的说明中，如图3所示，在平板状态的布线基板1上，将从中心点CP至设置于布线基板1上的焊盘2的半径方向的中心为止的距离定义为半径r。进而，曲率x的倒数即曲率半径1/x由相对于被卷圆的状态的布线基板1的曲面的法线规定(参考图5)。

根据几何学的关系，图3的(a)所示的平板状态的布线基板1中的中心点CP相当于在图5所示的被卷圆成截头圆锥形状的状态的布线基板1上存在顶点侧的情况下的假想顶点A，半径r成为从假想顶点A至点B为止的母线的长度。在将从点B起相对于中心轴CA作垂线而成的交点设为C的情况下，线段BC的长度就成为具有与平板状态的布线基板1中的自中心点CP起半径r的部分处的圆弧的弧的长度L相同的圆周L的圆的半径。即，在将形成为平板状态的局部圆环状的布线基板1的中心角设为θ(rad)的情况下，弧的长度L按照L＝rθ计算。因而，线段BC的长度按照L/2π＝rθ/2π表示。

如图5所示，在将从点B起相对于布线基板1的面垂直的线与中心轴CA相交的点设为D的情况下，曲率半径1/x与BD的长度相等。例如三角形ABC与三角形ADB为相似形状，由此求出该BD的长度。即，使用作为平板状态的布线基板1的参数的半径r和中心角θ来表示成曲率半径1/x＝rθ/√(4π²-θ²)。根据该式，能够得到在被卷圆成截头圆锥形状的布线基板1上形成有焊盘2或者表面安装型LED3的列的部分的曲率x。

另外，关于s，按照沿着图3的双点划线所示的圆弧的方向的焊盘2的宽度的总和来计算。例如在将电极焊盘21的周向的宽度设为s₁，将散热焊盘22的周向的宽度设为s₂，将焊盘2的组数设为n的情况下，按照s＝n(2s₁+s₂)表示。由于安装与焊盘2的组数相同个数的表面安装型LED3，所以当y＝s/L变大时，表面安装型LED3的周向的分离距离变小，表示周向的安装密度变高。

在如图6的曲线图所示将横轴设为前述曲率x(1/mm)，将纵轴设为安装密度即y＝s/L(％)的情况下，在本实施方式中，以成为斜线所示的区域内的方式设定表面安装型LED3的周向的安装密度。另外，关于与平板状态的布线基板1中的内侧的半径r＝r₁和外侧的半径r＝r₂对应的焊盘2的各列，也分别被设定成包含于斜线的区域内。

具体而言，斜线的区域为同时满足y≤-24.8x+1.63，0.35≤y≤0.72，0.005≤x的区域。实际上改变焊盘2的周向的宽度的总和s相对于曲率x和弧的长度L所占的比例y的组合而实际地制作该区域，根据即使将布线基板1进行弯曲而卷圆也未产生不良情况的结果而设定。关于实际不产生不良情况地制作这点，以三角形的通例表示。

以包含于这样的斜线所示的区域的方式调整在布线基板1上沿着周向而排列设置表面安装型LED3时的安装密度，从而在卷圆成截头圆锥形状而弯曲的布线基板1中不会有焊料产生裂纹、或者该布线基板1开裂的情况。

另外，只要为该区域内，就能够实现与使用了炮弹型LED的环型的光射出装置100相比同等以上的亮度。

此外，只要为图6所示的斜线的范围内，就能够在当将表面安装型LED3安装于布线基板1之后将布线基板1卷圆、或者当将布线基板1卷圆之后安装表面安装型LED3这样的各种制造方法中享受提高表面安装型LED3的安装密度且同时抑制不良情况的产生这样的效果。

对其它实施方式进行说明。

在所述实施方式中，布线基板被卷圆成截头圆锥状，但本发明即使是通过将形成直线形的带状的具有可挠性的布线基板以使端边彼此对接的方式卷圆从而被卷圆成圆筒状的例子也能够应用。此外，在布线基板被卷圆成圆筒状的情况下，焊盘以及表面安装型LED排列的周向的曲率半径1/x与由布线基板形成的圆筒的半径一致。因而，能够针对每个曲率x而设定能够作为光射出装置而构成的安装密度。另外，也可以使布线基板弯曲而做成例如形成所述实施方式中的截头圆锥形状的1/4周量或者1/2周量的局部截头圆锥形状。例如也可以使用两个被卷圆成1/2周量的局部截头圆锥形状的布线基板来形成1个截头圆锥形状。另外，同样地，布线基板既可以被卷圆成局部圆筒形状，也可以被卷圆成半圆柱型。

关于焊盘的周向的长度的总和相对于弧的长度L而s所占的比例，在表面安装型LED的背面侧全部被焊接的情况下，将其部分整体作为焊盘而进行计数即可。另外，关于散热焊盘，也可以不通过焊接，而利用导热性的粘接剂来固定。在本发明中，用焊盘的总和s相对于在被卷圆的布线基板上焊盘或者表面安装型LED以在周向上形成列的方式排列的部分的弧的长度L而所占的比例y来评价表面安装型LED的安装密度。因而，不论焊盘的种类、固定的方法如何，都能够评价布线基板和固定有表面安装型LED的范围，定义能够安装的范围(例如，在表面安装LED经由散热油与散热焊盘接触而未以焊接的方式固定的情况下，不包含于所述总和s)。此外，表面安装型LED相对于布线基板的固定方法并不限于焊料，例如也可以用导电性的粘接剂来固定。

所述实施方式所示的光射出装置是一个例子，表面安装型LED排列的列数既可以是仅1列，也可以设为3列以上的多列，在为多列的情况下，至少在1列中满足图6所示的关系、后述图7所示的关系即可。布线基板的形状并不限于所述实施方式所示的局部圆环形，中心角也可以为钝角、锐角、180度等各种角度。另外，在本发明中在周向上排列的表面安装型LED无需以1周量全部安装，也可以安装于至少一部分。

关于焊盘相对于布线基板的延伸方向，不限于所述实施方式所示的方向，例如也可以为在形成局部圆环形的布线基板上，焊盘在周向上延伸。

本发明的光照射装置不限于以所述实施方式所示的安装密度来安装表面安装型LED的例子。具体而言，在将横轴设为曲率x(1/mm)，将纵轴设为安装密度即y＝s/L(％)的情况下，也可以为在图7的曲线图中满足斜线所示的区域内的曲率x以及安装密度y的关系的范围内。具体而言，根据本申请发明者们潜心研究的结果，首次发现了只要在按照y≤-1.04x+1.80，0.35≤y≤0.745，0.005≤x≤0.109表示的区域内针对曲面而进行表面安装型LED，就能够进行实现规定的可靠性的安装。即，当在弯曲后的布线基板上以包含弯曲部分的方式截断而得的平面上配置的至少一部分表面安装型LED满足图6、图7所示的关系的表面安装密度的情况下，能够享受作为本发明的效果。

其它，只要不违背本发明的主旨，也可以进行各种实施方式的组合、变形。

工业上的可利用性

根据本发明，能够提供将表面安装型LED的安装密度接近极限地提高、实现高亮度且同时不易产生不良情况的光射出装置。

Claims (8)

1.一种光射出装置，其特征在于，具备：

布线基板，其弯曲成规定形状，具有可挠性；

多组焊盘，它们在弯曲后的所述布线基板上以至少一部分沿着所弯曲的方向即周向形成列的方式排列设置；以及

多个表面安装型LED，它们分别固定于所述多组焊盘，

在将在弯曲后的所述布线基板上所述多组焊盘形成列的部分的周长度设为L，将在周长度L之中所述多组焊盘的周向长度的总和s所占的比例设为y＝s/L，将在弯曲后的所述布线基板上所述多组焊盘形成列的部分的曲率设为x的情况下，

满足y≤-1.04x+1.80。

2.根据权利要求1所述的光射出装置，其特征在于，

所述规定形状为截头圆锥形状、局部截头圆锥形状、圆筒形状、局部圆筒形状或者半圆柱体形状。

3.根据权利要求1所述的光射出装置，其特征在于，

所述光射出装置构成为满足y≤-24.8x+1.63。

4.根据权利要求1所述的光射出装置，其特征在于，

所述光射出装置构成为满足y≤0.745。

5.根据权利要求4所述的光射出装置，其特征在于，

所述光射出装置构成为满足y≤0.72。

6.根据权利要求3所述的光射出装置，其特征在于，

所述光射出装置构成为满足0.35≤y。

7.根据权利要求1所述的光射出装置，其特征在于，

所述多组焊盘在被卷圆的所述布线基板的周向上设置有多列，且与该各焊盘对应地设置有所述表面安装型LED，

在各列中满足y≤-1.04x+1.80。

8.一种光射出装置的制造方法，所述光射出装置具备：布线基板，其弯曲成规定形状，具有可挠性；多组焊盘，它们在弯曲后的所述布线基板上以沿着所弯曲的周向形成列的方式排列设置；多个表面安装型LED，它们分别固定于所述多组焊盘，所述光射出装置的制造方法的特征在于，

在将在弯曲后的所述布线基板上所述多组焊盘形成列的部分的周长度设为L，将在周长度L之中所述多组焊盘的周向长度的总和s所占的比例设为y＝s/L，将在弯曲后的所述布线基板上所述多组焊盘形成列的部分的曲率设为x的情况下，

满足y≤-1.04x+1.80。

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