JP4302546B2

JP4302546B2 - レンズ一体型ｌｅｄランプ

Info

Publication number: JP4302546B2
Application number: JP2004034197A
Authority: JP
Inventors: 忠弘田邊
Original assignee: Seiwa Electric Mfg Co Ltd
Current assignee: Seiwa Electric Mfg Co Ltd
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2024-02-10
Also published as: JP2005228532A

Description

本発明は、ＬＥＤを発光源として使用するＬＥＤランプに関し、更に詳しくは、そのＬＥＤに対してレンズを一体的に組み合わせたレンズ一体型ＬＥＤランプに関する。

近年、省電力、小型化等の観点から、照明光源へのＬＥＤの適用が増えているが、ＬＥＤにより得られる照射分布上、その発光が有効的に利用されていないのが現状である。

この問題を解決するための対策の一つが、特許文献１に示すようなレンズの一体化である。ＬＥＤにレンズを組み合わせた従来のレンズ一体型ＬＥＤランプでは、特許文献１にも示されるように、同一光軸上に配置されたレンズ及びＬＥＤをハウジング内に収納し固定する構造が一般的に採用されている。

特開平１０−３１７３３２号公報

レンズを使用すると、その拡大機能等により、高輝度及び高光度が可能になる。

しかしながら、従来のレンズ一体型ＬＥＤランプでは、ハウジング内にレンズ及びＬＥＤを組み込む構成のため、大型化が避けられない。ハウジング内にレンズ及びＬＥＤを固定するために接着剤等が使用されるために、組立工数が増大する。設計変更の際には、ハウジングを含めたランプ全体の設計のし直しが必要があり、設計変更に対する機動性及び自由度が低い。

本発明はかかる事情に鑑みて創案されたものであり、小型化が容易で組立も簡単であり、更には設計変更も容易なレンズ一体型ＬＥＤランプ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、本発明に係るレンズ一体型ＬＥＤランプは、ＬＥＤの光軸上にレンズを配置したレンズ一体型ＬＥＤランプであって、前記レンズ及びＬＥＤの位置関係を固定すべく，レンズを前部に保持し、前記ＬＥＤを後部に保持する略円筒形状の金属製のスペーサと、スペーサを前後のレンズ及びＬＥＤと共に被覆してこれらを固定する固定部材を兼ねるシールカバーとを備えており、前記レンズの前部はスペーサの前方へ突出し、前記ＬＥＤの後部はスペーサの後方へ突出した状態でそれぞれスペーサに保持され、レンズとＬＥＤとがスペーサから突出した部分は、シールカバーによって被覆されるようになっている。

本発明に係るレンズ一体型ＬＥＤランプにおいては、レンズ及びＬＥＤの位置関係を固定する略円筒形状のスペーサと、これにレンズ及びＬＥＤを固定する固定部材兼用のシールカバーとが使用される。シールカバーの使用により、接着剤を用いずに一体化が可能になり、しかもランプ単体で優れた防水機能、防湿機能及び気密性が確保される。

このシールカバーとしては樹脂チューブ又はゴムチューブが好適であり、とりわけ収縮樹脂チューブが好適である。収縮チューブ或いはゴムチューブの使用により、組立が簡単となり、とりわけ低コストで防水機能、防湿機能及び気密性が確保される。しかも、これらの樹脂チューブやゴムチューブは、当該ランプを取付ける取付け対象物の取付け孔へ挿入したときに孔内面との間をシールするシール部材としても機能し、取付け部のシール性を簡単に高めることができる。

ＬＥＤは発光素子を樹脂でモールディングした構造になっており、その樹脂は材質上吸湿性があり、屋外使用する場合は吸水性を考慮した設計を行う必要がある。しかるに、本発明に係るレンズ一体型ＬＥＤランプは、ランプ単体で高い防水性を保有しており、取付け部にも高いシール性を付与できるので、視線誘導灯、照明光源などの屋外使用に特に適する。

また、スペーサ及びシールカバーは、その機能上にＬＥＤに密着し、放熱面積を増大させる。このため、これらはＬＥＤの放熱体としても機能する。特に、ＬＥＤに使用される樹脂（通常エポキシ樹脂）より熱伝導性に優れた材質をスペーサ及びシールカバーに用いるならば、放熱性は更に上がり、より大電流の通電が可能となる。

更にスペーサは、後部から前部へかけて直径が漸増するホーン形状などに形成し、内面を光反射面とすることなどにより、ＬＥＤから出射される光を内面で反射してレンズに導く反射体を兼ねることもできる。これにより、レンズのみに依存する場合と比べて、輝度及び光度などのランプ機能が更に向上する。

更に又、前記スペーサは、当該ランプを取付け対象物へ固定するための取付け用突起を外面に有する構成とすることにより、取付け対象物へ固定も容易となる。

以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示すレンズ一体型ＬＥＤランプの縦断側面図、図２は同レンズ一体型ＬＥＤランプの構造を分解して示す組立前の縦断側面図である。

本実施形態に係るレンズ一体型ＬＥＤランプは、例えば視線誘導灯等の取付け対象物１０に複数個を一組として取付けられる。このレンズ一体型ＬＥＤランプは、発光源としてのＬＥＤ２０、ＬＥＤ２０と同一光軸上に配置されてＬＥＤ２０からの光を集光するレンズ３０、両者の間に介在するスペーサ４０及びこれらを固定するシールカバー５０とを備えている。

ＬＥＤ２０は、砲弾状のモールド樹脂内に発光素子を封入し、モールド樹脂の後方にリード端子を突出させた構造になっている。モールド樹脂としてエポキシ樹脂が多用されることは前述したとおりである。

レンズ３０はＬＥＤ２０の前方に同心状に配置される。このレンズ３０はＬＥＤ２０より大径の樹脂レンズであり、ＬＥＤ２０の前方へ照射される直射成分をほぼ平行な光に集光する非球面の凸レンズである。レンズ３０の外周面は、光軸に平行な円筒面になっている。

スペーサ４０は、ＬＥＤ２０とレンズ３０の位置関係を固定する金属製の円筒体である。スペーサ４０の前端部は、光軸に平行な直筒状のレンズ保持部４１であり、内側にレンズ３０を嵌合保持する。このレンズ保持部４１は、その内側にレンズ３０の後部が嵌合し、レンズ３０の前部がレンズ保持部４１の前方に突出するように構成されている。レンズ３０の前部がスペーサ４０の前方へ突出することにより、後述するシールカバー５０による固定が可能となる。

スペーサ４０の後部は、光軸に平行な直筒状のＬＥＤ保持部４２であり、内側にＬＥＤ２０が嵌合するようにレンズ保持部４１より小径に設計されている。ＬＥＤ保持部４２は、ＬＥＤ２０の中間部を保持し、ＬＥＤ２０の前部がＬＥＤ保持部４２の前方へ突出し、ＬＥＤ２０の後部がＬＥＤ保持部４２の後方へ突出するように構成されている。ＬＥＤ２０の後部がスペーサ４０の後方へ突出することにより、後述するシールカバー５０による固定が可能となる。

スペーサ４０のレンズ保持部４１とＬＥＤ保持部４２との間に挟まれた部分は、後部から前部へかけて直径が漸次増大するホーン形状の反射部４３である。反射部４３は、ＬＥＤ２０からの直射成分以外の成分、即ちＬＥＤ２０の周囲に出射される光を内面で反射して前方のレンズ３０へ導く所定のホーン形状に設計されており、内面は反射性を高める処理を受けている。

シールカバー５０は、シュリンクチューブと呼ばれる熱収縮性の樹脂チューブである。このシールカバー５０は、収縮処理前は、図２に示すように、スペーサ４０の最大外径より内径が大きい直筒形状であり、スペーサ４０及びその前後に保持されたレンズ３０及びＬＥＤ２０に被せられた状態で熱収縮処理を受けることにより、図１に示すように、レンズ３０及びＬＥＤ２０をスペーサ４０の前後に固定する。

即ち、シールカバー５０は、熱収縮処理を受けることにより、スペーサ４０の外周面に全長にわたって密着すると共に、スペーサ４０のレンズ保持部４１及びその前方に突出するレンズ３０の前部及びに跨がって両者に密着することにより、レンズ３０をスペーサ４０の前端部に固定する。また、スペーサ４０のＬＥＤ保持部４２及びその後方に突出するＬＥＤ２０の後部に跨がって両者に密着することにより、ＬＥＤ２０をスペーサ４０の後端部に固定する。

次に、本実施形態に係るレンズ一体型ＬＥＤランプの機能について説明する。

本実施形態に係るレンズ一体型ＬＥＤランプは、ハウジングを用いずに、略円筒形状のスペーサ４０及びシールカバー５０により、ＬＥＤ２０とレンズ３０を連結固定する。このため、小型であり、連結作業も簡単であることにより、経済性に優れる。

スペーサ４０は、ＬＥＤ２０とレンズ３０の間の焦点距離の正確な確保に寄与する同時に、金属スリーブであるため、長さを変えたり傾斜角度を変えたりするのが簡単であり、レンズ３０の変更に対する対応が容易で、設計の自由度が大きい。これも経済性に優れる点である。

シールカバー５０は固定部材であると同時に、レンズ３０とスペーサ４０の間、及びＬＥＤ２０とスペーサ４０の間をシールする有効なシール部材であり、ランプ内部の気密性を高め、水分や湿気、異物の侵入を阻止する。このため、本実施形態に係るレンズ一体型ＬＥＤランプは、防水性、防湿性及び気密性に優れ、屋外使用に適したものになる。

シールカバー５０は更にレンズ３０とＬＥＤ２０の間にホーン状の反射部４３を有する反射部材でもある。これにより、ＬＥＤ２０の前方へ照射される直射成分ＬＥＤ２０のみならず、ＬＥＤ２０の周囲に出射される直射成分以外の成分もレンズ３０に導かれる。このように、レンズ３０による集光機能に加えて、レンズ３０への導光効率、出射光の利用効率が高いため、輝度及び光度が非常に高くなる。

また、このレンズ一体型ＬＥＤランプは、取付け対象物１０に設けられた取付け孔１１に後端のフラットなＬＥＤ保持部４２が挿入されることにより、取付け対象物１０に固定される。所定数のランプが所定の密度で取付け対象物１０に取付けられることにより、例えば視線誘導灯の発光部などが構成される。

取付け対象物１０に固定されされたレンズ一体型ＬＥＤランプでは、ＬＥＤ保持部４２に被さるシールカバー５０が取付け孔１１の内面に密着する。シールカバー５０は弾性を有する樹脂であるため、取付け対象物１０との間のシール性を高めることもでき、取付け対象物内部への水分や湿気、異物の侵入をも効果的に防止することができる。シールカバー５０はゴムチューブとすることもでき、その場合は取付け対象物１０との間のシール性を一層向上させることができる。

当該ランプの使用時、ＬＥＤ２０は発熱する。発生した熱は、金属チューブであるスペーサ４０や樹脂チューブであるシールカバー５０に伝わる。特に、金属チューブであるスペーサ４０の熱伝導性が高い。その結果、放熱面積が増大する。したがってＬＥＤ２０の放熱性、冷却性が高まり、大電流の通電が可能になることからも、発光性能が上がることになる。

図３は本発明の他の実施形態に係るレンズ一体型ＬＥＤランプの縦断側面である。

本実施形態に係るレンズ一体型ＬＥＤランプは、図１及び図２に示した前述のレンズ一体型ＬＥＤランプと比べてスペーサ４０の形状が相違する。他の部分の構造は実質的に同一であるので、同一部分に同一番号を付して詳しい説明は省略する。

本実施形態に係るレンズ一体型ＬＥＤランプを特徴付けるスペーサ４０は、前端部に直筒形状のレンズ保持部４１を有している。レンズ保持部４１の後方は、レンズ保持部４１より小径でかつ全長にわたって同一径の直筒状の本体部４４である。即ち、ここにおけるスペーサ４０は、大径のレンズ保持部４１と小径の本体部４４の２段構造である。

スペーサ４０の本体部４４は、後端部でＬＥＤ２０をその後部が後方へ突出した状態に保持し、前部に環状の突起４５を有する。突起４５は、前方に形成された大径のレンズ保持部４１との間に取付け対象物１０を保持するためのものであり、本体部４４の光軸方向の一部を、全周にわたって外面側へ三角形状へ膨出変形させることにより、形成されている。

このスペーサ４０は反射機能を有しない。即ち、ＬＥＤ２０の前方へ照射される直射成分が主に前方のレンズ３０に到達する。その一方で、板状の取付け対象物１０を大径のレンズ保持部４１と環状の突起４５との間に挟み、当該ランプの取付け強度を高める。この取付け部においても、スペーサ４０に被さるシールカバー５０がシール材となってシール性を高める。シールカバー５０がゴムチューブの場合に取付け対象物１０との間のシール性が一層向上することは前述したとおりである。

図４（ａ）〜（ｃ）は本発明の更に別の実施形態に係るレンズ一体型ＬＥＤランプの縦断側面図である。

図４（ａ）ではレンズ３０として通常の凸レンズが使用されている。この凸レンズもスペーサ４０の前端部にシールカバー５０により固定されている。図４（ｂ）ではレンズ３０として凹レンズが使用されている。凹レンズの使用により光拡散性を高めることも可能である。図４（ｃ）ではＬＥＤ２０より小径のレンズ３０が使用されている。

このようにレンズ３０が様々に変ってもスペーサ４０を変えるだけで対応できる。なぜなら、シールカバー５０としての収縮性樹脂チューブもゴムチューブもスペーサ４０の変形に問題なく対応できるからである。この設計上の自由度の大きさ、設計変更の容易さも本発明の大きな特徴点の一つである。

本発明の一実施形態を示すレンズ一体型ＬＥＤランプの縦断側面図である。同レンズ一体型ＬＥＤランプの構造を分解して示す組立前の縦断側面図である。本発明の他の実施形態に係るレンズ一体型ＬＥＤランプの縦断側面である。（ａ）〜（ｃ）は本発明の更に別の実施形態に係るレンズ一体型ＬＥＤランプの縦断側面図である。

符号の説明

１０取付け対象物
２０ＬＥＤ
３０レンズ
４０スペーサ
４１レンズ保持部
４２ＬＥＤ保持部
４３反射部
４４本体部
４５取付け用突起

Claims

ＬＥＤの光軸上にレンズを配置したレンズ一体型ＬＥＤランプであって、前記レンズ及びＬＥＤの位置関係を固定すべく，レンズを前部に保持し、前記ＬＥＤを後部に保持する略円筒形状の金属製のスペーサと、スペーサを前後のレンズ及びＬＥＤと共に被覆してこれらを固定する固定部材を兼ねるシールカバーとを具備しており、前記レンズの前部はスペーサの前方へ突出し、前記ＬＥＤの後部はスペーサの後方へ突出した状態でそれぞれスペーサに保持され、レンズとＬＥＤとがスペーサから突出した部分は、シールカバーによって被覆されることを特徴とするレンズ一体型ＬＥＤランプ。
前記シールカバーは、樹脂チューブ又はゴムチューブである請求項１記載のレンズ一体型ＬＥＤランプ。
前記樹脂チューブは、収縮性樹脂チューブである請求項２記載のレンズ一体型ＬＥＤランプ。
前記スペーサは、ＬＥＤから出射される光を内面で反射してレンズに導く反射体を兼ねる請求項１、２又は３記載のレンズ一体型ＬＥＤランプ
前記スペーサは、当該ランプを取付け対象物へ固定するための取付け用突起を外面に有する請求項１、２、３又は４記載のレンズ一体型ＬＥＤランプ。