JP4122506B2

JP4122506B2 - 光源ユニット

Info

Publication number: JP4122506B2
Application number: JP30323998A
Authority: JP
Inventors: 時雄川嶋; 安晴内藤
Original assignee: Patlite Corp
Current assignee: Patlite Corp
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2018-10-09
Also published as: JP2000123625A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動機械、ロボット、生産ライン、駐車場および危険な場所などに設置され、例えば材料の不足、ワークづまり，満車、危険などのような各種の状態を周囲に信号報知するための信号表示灯などに使用される光源ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば自動機械や生産ラインなどでは、装置の動作状態や材料の不足、その他各種の状態を周囲に信号報知するための信号表示灯が設置され、使用者の安全保持や自動機械のメンテナンスとして利用されている。信号表示灯は単数、または複数の光源を所定の軸線に沿って配置したもので、例えば各光源毎に対応した色彩をもつグローブを囲覆して、それぞれの着色光が周囲に照射されるようになっている。
【０００３】
信号表示灯の光源には、従来より白熱電球やハロゲン電球が適用されており、一般には口金がねじ込形を呈する所謂エジゾンベース球と、差込形を呈する所謂スワンベース球が広く採用されている。この種の電球の採用は係る電球の需要性や設置する場所などの諸条件によって決定されるが、とりわけ強振動を発生する場所に信号表示灯を設置する場合では、エジソンベース球では振動により緩みをもたらすことから、スワンベース球を採用するのが主とされている。
信号表示灯は、所定軸線上に沿って組み込まれたソケットに電球を取付け、該電球からの光源光を周囲に放光して信号報知を行う。ソケットは取り付ける電球の口金形状に対応した仕様のものが用意され、上記のスワンベース球には差込形ソケットが採用される。
【０００４】
図６は、上記スワンベース球仕様の白熱電球および差込形ソケットの一部断面図である。この差込形ソケット７１は例えば日本工業規格ＢＡ１５Ｓソケットであり、開口縁より切り込まれた略Ｌ字状の取付溝７２を形成している。白熱電球７３の口金７４に設けた係止突起７５をこの取付溝７２に係合して、白熱電球７３を取り付けるものである。図６に示した差込形ソケット７１は、内設のリード線端子７７を１つとしたシングル接点仕様であるが、この他にリード線端子を２つとしたダブル接点仕様（図示せず）があり、例えば日本工業規格ＢＡ１５Ｄソケットが挙げられる。信号表示灯においては、使用する電球に有する口金端子７６の数に応じてシングル接点、或いはダブル接点の差込形ソケット７１が用意され、信号表示灯に組み込まれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、口金の形状をスワンベース仕様とした電球であっても、振動や衝撃による断線を免れることはできなく、また電球自体に寿命が伴うことから随時メンテナンスをする必要があった。さらに、電球は電力消費量が多く、経済的に不利なところがあった。そこでこれらを問題としないＬＥＤを光源として採用する信号表示灯が提案されており、その一例としては出願人より先に発明、考案した特開平４−１２３７０１号や実開平４−１０８８０６号などが挙げられる。
しかしいずれの提案においても、信号表示灯内部の光機部分を新規とするものであり、電球仕様とは構成が異なるものであった。そのため信号表示灯を電球式からＬＥＤ式に切り換えるには大幅な改造や新たに購入することとなっていたことから、利用者より既存の電球式信号表示灯にＬＥＤを光源として組み込むことのできる光源ユニットの技術が要望されていた。
【０００６】
そこで本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、既存の信号表示灯において差込形ソケットを利用したＬＥＤ式の光源ユニットを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】
上記の目的を達成するための請求項１記載の光源ユニットは、多数個のＬＥＤを立設した回路基板と、該回路基板を固定して差込形ソケットに取り付けるための光源ホルダとを組み合わせた光源ユニットにおいて、上記回路基板への配線は、合成樹脂により形成した光源ホルダ内に埋設され、差込形ソケットの取付溝に係止される係止突起を光源ホルダの側面から突出した所定個数の第１導電部材によって提供されることを特徴とする。上記の構成によれば、合成樹脂を材料とすることで所望の形状に光源ホルダを作製することができる。よって電球の口金を流用することなく光源ホルダを作製することができ、口金を加締める工程を不要とするので工程数の削減にも寄与できる。さらに、合成樹脂は通電性を帯びないことより、光源ホルダ内に組み込まれた導電部材に漏電を防ぐための絶縁処理を別途施す必要がない。また、光源ユニットは、係止突起を光源ホルダ側面より突出させ、その係止突起でもって差込形ソケットに取り付けられることを特徴とする。この構成により、回路基板へは第１導電部材をもって配線される。
【０００９】
請求項２記載の光源ユニットは、上記請求項１に係る発明の導電部材について具現化したものであって、前記回路基板への配線は、第１導電部材と、端子突起を有した第２導電部材でもって提供されるものであり、光源ユニットは端子突起を該光源ホルダ底面より突出させてそれぞれの導電部材を収容、固定して形成され、該光源ユニットは上記係止突起でもって差込形ソケットに取り付けられ、差込形ソケットに取り付けたとき、上記端子突起が差込形ソケットに内設のリード線端子と接触することを特徴とする。上記の構成によって、ソケット本体と第１導電部材とが通電するとともに、ソケットに内設の給電端子と第２導電部材とが通電する。この構成により、回路基板へは第１導電部材、および第２導電部材をもって配線される。
【００１０】
請求項３記載の光源ユニットは、前記光源ホルダは、ソケットに内設のリード線端子が１つのシングル接点仕様と、２つのダブル接点仕様とに共用可能な光源ホルダであって、該光源ホルダ底面には挿入穴を少なくとも底面中心を含む複数箇所に穿設しており、第２導電部材は、上記の各仕様に対応した挿入穴に収容、固定されることを特徴とする。さらに請求項４記載の光源ユニットは、前記端子突起が光源ホルダ底面から突出する高さを、光源ホルダ底面より穿設した挿入穴に形成する段差面と、第２導電部材との着設によって決定されることを特徴とする。上記の構成は何れも光源ホルダを合成樹脂により形成することにより可能ならしめるものであって、請求項３記載の構成によって、ソケットに内設のリード線端子数に応じて別々に光源ホルダを用意する必要がなく、部品点数の削減に寄与するものとなる。さらに請求項４記載の構成によって、第２導電部材を挿入穴に挿設することで、光源ホルダから突出する端子突起が適当な高さとなる。
【００１１】
【実施例】
本発明の実施例を以下、図面に従って説明する。
図１は本発明の光源ユニットにおける一部断面を示す正面図（１）、および底面図（２）である。図２は上記光源ユニットの縦断面図である。図３は上記光源ユニットの構成を示す分解正面図である。
【００１２】
図１において、１は略円板状を呈する回路基板である。この回路基板１上には複数個のＬＥＤ１１、・・・が円周状に立設しており、その他の回路素子（図示せず）も適宣装着されている。２は光源ユニットの光源ホルダであり、円柱の左右両端を平面に切り落とした形状を呈する光源ホルダ本体２１と、その上部にある基台２２とが一体に組み合わされて光源ホルダ２を形成する。基台２２は円板の周縁に側壁２３を立設した形状を呈し、この側壁２３の内縁には上方に向かって突出した複数本の支柱２８が等間隔に配置されている。光源ホルダ本体２１の下部は段差を介して下方へ窄んだ略截頭円錐状を形成している。光源ホルダは合成樹脂より形成されたものであるが、設置する条件から耐熱性の合成樹脂とする方が望ましい。
【００１３】
光源ホルダ本体２１の底面には、電極ピン４を光源ホルダ２内に挿入するための挿入穴２４が適宣穿設されている。挿入穴２４は光源ホルダ２の底面から該光源ホルダ２内部の空洞２７に至るまでの間を垂直に穿設したものであり、該光源ホルダ２の中心軸上にシングル接点用挿入穴２４ａと、該シングル接点用挿入穴２４ａと等間隔に空けて穿設したダブル接点用挿入穴２４ｂがある。いずれの挿入穴も垂直に延びた案内穴２６と水平方向の段差面２５とを備えており、且つ穿設した内径を同じとするものである。ただし、シングル接点用挿入穴２４ａにおける段差面２５の光源ホルダ２底面からの距離は、ダブル接点用挿入穴２４ｂのそれよりも長く形成されている。
【００１４】
３は電極板である。電極板３は、銅など導電性のある材料より成る略長方形状の板材であり、短辺の一方側に突出片３２と、長辺の一方側に係止片３１とを有する。電極板３は光源ホルダ２内において中心軸を基準に対称となるよう収容されており、突出片３２が基台２２上を突出し、係止片３１と該係止片３１をもつ長辺とが光源ホルダ本体２１の側面より突出するよう配置される。
【００１５】
電極板３は、光源ホルダ２内に埋設した状態で形成される。即ち、光源ホルダ２を作製する金型の中において、電極板３を所定の箇所に予め配置しておき、金型内に合成樹脂を流し込んで光源ホルダ２を成形加工する所謂インサート成形によって、電極板３を埋設した光源ホルダ２が作製される。
本実施例においては上記のインサート成形を行うため、電極板３に成形孔３３を穿設した。光源ホルダ２を成形加工する金型において、電極板３の位置決めとして止着ピンを配置しておき、成形孔３３との挿着によって電極板３を支持するものである。また、上記止着ピンに対応して、光源ホルダ本体２１には成形孔３３の位置する箇所に成形溝２９を設けた。尚、電極板３を支持する止着ピンは、単数とすると位置決めが不安定になることから、複数とした方がよい。
上記のように構成することで、電極板３の位置ずれを発生させることなく光源ホルダ２に埋設することができ、所望の光源ホルダを形成することができる。尚、上記インサート成形においては、空洞２７を設けて光源ホルダ２内の肉圧を抑えたことで、光源ホルダ２の成形品に波打つ模様などのひけが表れるのを防ぐ。
【００１６】
光源ホルダ２と電極板３との組合せは上記のインサート成形に限らず、例えば光源ホルダ２を２つに分割して形成し、電極板３を挟着して光源ホルダ２を組み立てるなど、種々の方法がある。ただし、上記のインサート成形では、電極板３と光源ホルダ２とが一体となって形成されることから、電極板３が確実に固定され、振動により外れることがないので良策である。
【００１７】
回路基板１は、上記電極板３を埋設した光源ホルダ２の基台２２内に収容される。このとき、基台２２上には電極板３の突出片３２や複数本の支柱が突出している。回路基板１はこれらに対応する孔および周縁への切欠きを穿設しておくことで、所定の位置に装着することができる。とりわけ、支柱２８を非回転対称となるよう基台２２内に配置することで、回路基板１の逆取付を起こすことなく装着できる。回路基板１内に突出した電極板３の突出片３２を該回路基板１上のパターン面にて半田付けして、電極板３との通電をもたらす。
【００１８】
電極ピン４は一方端に半球状の突起とした端子４１を有する導電性のピンであり、該端子４１を下方に光源ホルダ２内部の挿入穴２４に挿設される。電極ピン４は通電する差込形ソケット内のリード線端子数によってその配置が決定される。即ち、リード線端子が１つのシングル接点仕様に対しては、電極ピン４をシングル接点用挿入穴２４ａに挿設する。次に、リード線端子が２つのダブル接点仕様に対しては、電極ピン４をダブル接点用挿入穴２４ｂに挿設すればよい。よって一つの光源ホルダでもってリード線端子の個数に応じた給電端子を用意することができ、仕様によって別段光源ホルダを用意する必要がなくなる。
【００１９】
上記に従って光源ホルダ２の挿入穴２４に挿設した電極ピン４は、案内穴２６によって確実に上方垂直に導かれ、段差面２５に端子４１が着設して光源ホルダ２内に収容される。このとき、端子４１は光源ホルダ２下面を突出した状態となり、同時に電極ピン４の他方端は回路基板１上を突出した状態となる。この一方端を回路基板１上のパターン面で半田付けして電極ピン４との通電をもたらす。
【００２０】
以上のように各構成要素を組合せた光源ホルダの上より、図３に示すとおり反射部材を装着して光源ユニットを構成する。レンズ５１は、透光性材料から成る円柱体の上部を円錐状に切欠いたもので、これを積層したものが光源ホルダ２の基台２２上に装着される。このとき、レンズ５１は光源ホルダ２上にある支柱２８によって回路基板１と空間を隔てて載置される。レンズカバー５３はレンズ５１と同じ透光性材料からなる筒体であり、上記のレンズ５１を載置した光源ホルダ２上を囲覆し、光源ホルダ２に装着される。レンズカバー５３を光源ホルダ２に装着するには接着剤や係合手段を用いるなど種々の方法が考えられるが、レンズカバー５３の開口縁に設けた段部５４を基台２２上の側壁２３上縁に係合し、超音波によって溶接加工する手法（ウェルダー加工）をとれば、接合に当たって特別な部品や形状の作製をすることなく行える。しかもレンズカバー５３を汚さないので光源光の照射に影響を及ぼさないので良策である。
【００２１】
光源ユニットは以上の構成により作製される。ＬＥＤ１１からの照射光は、上方に位置するレンズ５１を通じて導光され、レンズ５１の上部にある円錐状の切欠き５２によって横方向（略水平方向）と上方向とに分光される。つまりレンズ５１にある切欠き５２が反射面となり、ＬＥＤ光の一部を横方向に放光させることとなる。これによってＬＥＤ光は横方向に３６０°の放光をもたらし、光源ユニットの照射光は周囲の何れからも視認できる。
【００２２】
図４は光源ユニットを差込形ソケットに取り付けた状態を示す一部断面図である。図４（１）はシングル接点仕様のソケットに取り付けた状態を示すものであり、光源ユニットは電極ピン４をシングル接点用挿入穴２４ａに挿設したものが使用される。円筒状を呈するソケット６１の内部には、コイルばね６３、リード線６４、および絶縁板６６が収容されており、さらにソケット６１には開口縁から切り込まれたほぼＬ字状の取付溝６２が形成されている。この取付溝６２に光源ユニットの係止片３１を挿通し、コイルばね６３のばね力に抗して光源ホルダ２をソケット６１に差込み、係止片３１を取付溝６２に係止して光源ユニットをソケット６１に収納保持するものである。このシングル接点仕様においては、リード線端子６５の他にソケット６１本体が他方の端子として機能するものであり、回路基板１へは電極ピン４と電極板３によって通電されるものとなる。
図４（２）はダブル接点仕様のソケットに取り付けた状態を示すものであり、光源ユニットは電極ピン４をダブル接点用挿入穴２４ｂに挿設したものが使用される。この仕様においては、２本のリード線端子６５でもって電極ピン４を介し、回路基板１へ通電される。
【００２３】
ところで、ソケットの仕様はシングル接点、ダブル接点ともにソケット形状を同じとするものであり、外観上からはどちらの仕様なのか判別が困難である。ソケットの仕様に対応しない電球や光源ユニットを装着すると、配線方法が異なるために点灯しない。しかしダブル接点仕様に給電端子が１つの電球、光源ユニットを装着すれば、点灯しないだけでなく配線間でショートが起こり、損傷をもたらす恐れがあった。
【００２４】
これを鑑みて本実施例においては、リード線端子に接触する電極ピン４の端子４１が光源ホルダ２下面より突出する高さを、挿入穴２４に有する段差面２５でもって決定するよう各素子を形成したことによって、装着するソケットの仕様を誤ってもショートを生じさせないよう防いだものである。
つまり、図５に示すようにダブル接点仕様のソケットにシングル接点の光源ユニットを装着しても、光源ユニットの電極ピン４はシングル接点用挿入穴２４ａの段差面２５を、より内方に設けたことで端子４１の光源ホルダ２下面からの突出を小さいものとしていることから、端子４１が二つのリード線端子６５に接触することがない。
【００２５】
このことから、端子４１の光源ホルダ２下面からの突出をできるだけ抑えるよう、段差面の位置を決定すればよいが、突出を抑えることによって却ってリード線端子と接触できる面積が小さくなることになる。振動や衝撃などによりソケットと光源ホルダとの間に多少のずれが生じると、シングル接点仕様においては中心軸上にて端子間が接触するのでずれによる影響は少ないものの、ダブル接点仕様は中心軸上を離れた位置でのこととなるので、光源ホルダのずれにより非接触となる恐れが生じる。このことから、ダブル接点仕様においては、端子の接触できる面積が小さくなるのは問題とされる。そのため、本実施例における光源ホルダ２においては、中心軸上にあるシングル接点用挿入穴２４ａに対して段差面２５をより内方に設けるものとし、ダブル接点仕様に対しては接触面積を考慮して段差面を設けたものである。
【００２６】
なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではない。例えば、上記の実施例ではＬＥＤ光を反射部材を介して略水平方向に照射するものであるが、ＬＥＤを水平に立設して、ＬＥＤ光の直接光でもって周囲に照射する構成でもよい。ＬＥＤの立設も円周状に限らず、直線状や多角形状などに配置してもよい。反射部材もレンズとレンズカバーとの構成に限らず、例えば反射効率を向上するために反射面に蒸着処理を施すなどの細工をする他、ＬＥＤ光を所望の方向に照射するよう反射部材を設定すればよい。
また、導電部材も電極板３と電極ピン４に限らず、電機接続のために通常用いられる形状の導電部材を採用してもよい。電極ピン４を挿設する挿入穴２４も、電極ピンの形状に対応した形状であって、光源ホルダをソケットに収容する際にリ─ド線端子と接触する位置となるよう設計すればよい。さらに左右対称に配置された電極板３を連結して構成してもよい。その他、本願発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更と、同種の商品への採用が可能である。
【００２７】
【発明の効果】
本願は以上のように構成したので、信号表示灯において、既存の差込形ソケットに対し、その給電がシングル接点、ダブル接点のいずれかの仕様に応じた光源ユニットを用意することができ、該光源ユニットを取り付けるだけでＬＥＤを光源とする信号表示灯に切り換えることができる。信号表示灯に限らず、差込形ソケットにＬＥＤの光源を取り付けるには、本願において構成した光源ユニットを適用することができる。
また、ソケットに取り付ける光源ホルダを合成樹脂製とすることで、所望の形状に光源ホルダを作製できる。例えば電極ピンが光源ホルダ内に挿入する際に振れて位置ずれを生ずることがないよう、案内穴を設けて確実に所望の位置へ収めることができた。このため、自動機械で処理することが可能となり、工数の削減に寄与するものとなった。
さらに、一つの光源ホルダでもってシングル接点、ダブル接点のどちらの仕様にも対応できるよう挿入穴を設けた他、シングル接点仕様において電極ピンの光源ホルダ下面からの突出を抑えるよう、対応する光源ホルダ側の挿入穴を設計したことで、給電仕様の相違によるショート発生を防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の光源ユニットにおける一部断面を示す正面図（１）、および底面図（２）である。
【図２】上記光源ユニットの縦断面図である。
【図３】上記光源ユニットの構成を示す分解正面図である。
【図４】上記光源ユニットの使用状態の一部断面を示す正面図であり、（１）はシングル接点仕様のソケットに収容した状態を示し、（２）はダブル接点仕様のソケットに収容した状態を示す。
【図５】ダブル接点仕様のソケットにシングル接点仕様の光源ユニットを収容した状態を示す概要断面図である。
【図６】白熱電球の使用状態の一部断面を示す正面図である。
【符号の説明】
１回路基板
１１ＬＥＤ
２光源ホルダ
２１光源ホルダ本体
２２基台
２４挿入穴
２４ａシングル接点用挿入穴
２４ｂダブル接点用挿入穴
２５段差面
２６案内穴
３電極板
３１係止片
４電極ピン
４１端子
５１レンズ
５３レンズカバー

Claims

多数個のＬＥＤを立設した回路基板と、該回路基板を固定して差込形ソケットに取り付けるための光源ホルダとを組み合わせた光源ユニットにおいて、上記回路基板への配線は、合成樹脂により形成した光源ホルダ内に埋設され、差込形ソケットの取付溝に係止される係止突起を光源ホルダの側面から突出した所定個数の第１導電部材によって提供されることを特徴とする光源ユニット。
前記回路基板への配線は、第１導電部材と、端子突起を有した第２導電部材でもって提供されるものであり、光源ユニットは端子突起を該光源ホルダ底面より突出させてそれぞれの導電部材を収容、固定して形成され、該光源ユニットは上記係止突起でもって差込形ソケットに取り付けられ、差込形ソケットに取り付けたとき、上記端子突起が差込形ソケットに内設のリード線端子と接触することを特徴とする請求項１記載の光源ユニット。
前記光源ホルダは、ソケットに内設のリード線端子が１つのシングル接点仕様と、２つのダブル接点仕様とに共用可能な光源ホルダであって、該光源ホルダ底面には挿入穴を少なくとも底面中心を含む複数箇所に穿設しており、第２導電部材は、上記の各仕様に対応した挿入穴に収容、固定されることを特徴とする請求項２記載の光源ユニット。
前記端子突起が光源ホルダ底面から突出する高さは、光源ホルダ底面より穿設した挿入穴に形成する段差面と、第２導電部材との着設によって決定されることを特徴とする請求項２乃至３記載の光源ユニット。