JP4471683B2 - Ｌｅｄ信号電球および色灯信号機 - Google Patents

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Description

この発明は、発光ダイオードを光源とするＬＥＤ信号電球および色灯信号機に関し、詳しくは、赤・黄・青の三色を含む多灯の色灯信号機についてフィラメント電球を置き換えるのに好適なＬＥＤ信号電球と、一部の又は総てのフィラメント電球をＬＥＤ信号電球で置き換えた色灯信号機に関する。
本発明では、熱による発光効率の変動および発光波長の変動を抑える等のことにより、互換性を高めて、交換を容易にしている。
ＬＥＤ信号電球をフィラメント電球に代えて信号機の光源とする事例が増えており、発光原理の異なる電球について代替を可能とするために種々の工夫がなされている。具体例を挙げると、回路基板上に多数の発光ダイオードを並べるとともに、その駆動回路を改良して発光特性を改善したものがある(例えば、特許文献１参照)。また、基板上に多数の黄色発光ダイオードを密集して配設するとともに、少数の青緑色発光ダイオードを混在させることで発光色を白色にしたものも知られている（例えば特許文献２参照）。これは、放熱も考慮して、基板の表面や発光ダイオード間を合成樹脂で埋めている。
これらは鉄道用信号機を対象にしたものであるが、道路交通用信号機を対象にしたもので放熱まで考慮したものが知られている(例えば特許文献３参照)。これは、アルミニウムプレートやアルミニウム支柱を介してケーシング等の外部へ熱を逃がすようになっている。もっとも、アルミニウムプレートが熱を奪うのは、絶縁ラバーを介して重ね合わされた基板からであり、基板上に発光ダイオードが配設されている点は同じである。
すなわち、何れの場合も、発光ダイオードは、ディスクリートタイプのものであり、具体的には発光ダイオードチップが樹脂封止されていてそこから二本の給電用リードフレームが突き出している構造のものであるため、リードフレームを支えにして回路基板に植設されている。
発光ダイオードは、フィラメント電球に比べて、発光効率が良いので、発熱量は少ないが、半導体なので、耐熱性に劣ることから、さほど高温に至らなくても、温度が上昇すると、発光効率の低下、信頼性の低下を招くおそれがある。
そのため、ＬＥＤ信号電球では、上述したような放熱のための配慮もなされており、発光ダイオードの発した熱を合成樹脂やアルミニウム支柱等にてベースやケースへ伝導するようになっている。
特開２００２−１７３０２８号公報 特開平０９−２０４５９５号公報 特開２０００−２９４００２号公報
［未公開特許出願１］特願２００３−１３６９２６号
しかし、何れの場合であっても、熱の発生源であるＬＥＤチップ搭載部はレンズ兼保護用の樹脂にて封止されていることから、そのＬＥＤチップ搭載部と放熱用の合成樹脂やアルミニウムプレート上の回路基板とが大抵は断面０．２５ｍｍ２のリードフレームで繋がっているだけなので、放熱効果は極めて悪い。それゆえ、一個当たりのＬＥＤ素子に注入できる電流値は２０ｍＡ程度までであり、発光ダイオードの密度が大になれば、より低電流でしか使用できなくなる。そのため、発光効率が思うようには向上しないという不都合がある。
また、ディスクリートの発光ダイオードは、回路基板に二本のリードフレームで固定されるときに、前後または左右のどちらかに傾く可能性があり、傾きがばらつくと、集合体として使用する場合には点灯状態で個々の光軸を調整しなければならなくなる。そのため、製造に際してコストアップを招来するという不都合がある。
そして、それらの点を考慮して、熱による特性変動を非常に低く抑えたＬＥＤランプ及びＬＥＤ照明器具が、開発されている（未公開特許出願１参照）。
このＬＥＤランプは、発光特性が安定しているのに加え、小形化にも高輝度化にも向いている。
ところで、信号機には三個以上の灯器を装備していて赤・黄・青の三色を使うものが多いが、フィラメント電球が白く発光するため、フィラメント電球の装着を前提とした既設の信号機は、赤く点灯させたい灯器には赤色の色レンズが装着され、黄色く点灯させたい灯器には黄色の色レンズが装着され、青く点灯させたい灯器には青色の色レンズが装着されている。これに対し、発光ダイオードを光源とするＬＥＤ信号電球では、単色の発光ダイオードが普通であることから、色灯信号機のためには、赤・黄・青の各色に対応した三種のＬＥＤ信号電球が開発され(例えば特許文献３参照)、白色の信号機のためには適宜な二色の発光ダイオードを混在させた更に別のＬＥＤ信号電球が開発されている(例えば特許文献２参照)。
このように、色灯信号機では、赤色用と黄色用と青色用の３種類のＬＥＤ信号電球を使い分けることで、色レンズが灯器の必需品でなくなるとともに、ＬＥＤ信号電球の光度がフィラメント電球のそれより小さくて済むようになっている。
もっとも、従来のＬＥＤ信号電球は外形がフィラメント電球より大きいため、既設の信号機を電球式からＬＥＤ式へ変更する場合、従来のＬＥＤ信号電球を採用したのでは、電球部分の交換に伴って色レンズを外したりそれを透明レンズに取り替えたりするだけでは足りず、それらを格納・装備する灯器まで取り替える必要がある。このため、工事費の増大を招来するという不都合がある。
また、電球は球切れ等に備えて交換用のものを用意しておく必要があるが、多種類のＬＥＤ信号電球を用意しておくのは、保守用品の増加や管理の煩雑化を招くという不都合がある。
そこで、既設の色灯信号機のフィラメント電球をＬＥＤ信号電球で代替するに際して取り替え部品が少なくなるよう、具体的には灯器や色レンズを色灯信号機に装備したまま電球をフィラメント電球からＬＥＤ信号電球に交換できるよう、ＬＥＤ信号電球をフィラメント電球ほどに小さくするとともに、ＬＥＤ信号電球にフィラメント電球と同様の発光を行わせることが要請される。
しかしながら、フィラメント電球同様に発光するには、三色総てを含んだ光を出さなければならないうえ、各色成分ごとに従来のＬＥＤ信号電球と同等光度で発光しなければならない。言い換えれば従来のＬＥＤ信号電球の約三倍の光量が必要とされる。このため、上記要請に応えるには、小形化と多色化と高光度化という三つの技術課題を同時にクリアしなければならない。そして、そのためには、熱による特性変動を非常に低く抑えた上記ＬＥＤランプの長所を取り込むとともに、更なる改良を施すことが、有効となる。
本発明のＬＥＤ信号電球および色灯信号機は（解決手段１）、このような課題を解決するために創案されたものであり、当初請求項１，９に記載の如く、赤・黄・青の色レンズを装備した灯器を取り替えなくてもフィラメント電球をＬＥＤ信号電球で置き換えられるようにしたものである。
具体的には、本発明の解決手段１の色灯信号機は、赤色の色レンズを装着した第１灯器と黄色の色レンズを装着した第２灯器と青色の色レンズを装着した第３灯器とを備えた色灯信号機において、前記灯器のうち何れか一つ又は複数のものに次のＬＥＤ信号電球を装着したものである。
そして、本発明の解決手段１のＬＥＤ信号電球は、何れの色も信号機の色レンズで選択して透過させるのに適した赤色と黄色と青色の三種類の波長成分を含む光を点灯時に発するＬＥＤ信号電球であって、熱伝導性材料からなり一端面に窪みが形成された棒状の支持部材と、前記窪みに納めて前記支持部材に搭載され前記窪みの底面に対し電気絶縁状態で片面が接合された一個または複数個の青色発光ダイオードチップと、前記支持部材から電気的に絶縁された状態で前記支持部材に固定され前記青色発光ダイオードチップへの給電を担うリード部材と、中心発光波長が黄色の波長変換材料と中心発光波長が赤色の波長変換材料とが混入されており前記窪みにおいて前記青色発光ダイオードチップを覆う第１樹脂部と、この第１樹脂部を含めて前記支持部材の前記一端部は覆い他端部は露出させる光透過性の第２樹脂部とを備えている、というものである。
また、本発明のＬＥＤ信号電球および色灯信号機は（解決手段２）、上記解決手段１のＬＥＤ信号電球および色灯信号機であって、前記ＬＥＤ信号電球が、当初請求項２，３，４，９記載の如く更に、前記青色発光ダイオードチップと前記リード部材とを接続するボンディングワイヤーと、前記第１樹脂部と前記第２樹脂部とに介在して前記ボンディングワイヤーを囲む柔軟な第３樹脂部とを備えている、というものである。なお、この第３樹脂部は波長変換材料が混入されていても良く、その波長変換材料は、中心発光波長が黄色の波長変換材料と中心発光波長が赤色の波長変換材料とが含まれていれば、第１樹脂部に混入されたものと同じでも良く或いは成分や濃度の異なるものでも良い。また、波長変換材料が第３樹脂部に混入されていれば第１樹脂部には混入されていなくても良い（出願当初請求項４）。
さらに、本発明のＬＥＤ信号電球および色灯信号機は（解決手段３）、上記解決手段１，２のＬＥＤ信号電球および色灯信号機であって、前記ＬＥＤ信号電球が、当初請求項５，９記載の如く更に、放熱フィン付きの放熱部材を備え、この放熱部材と前記支持部材の前記他端部とが伝熱可能に連結されている、というものである。
また、本発明のＬＥＤ信号電球および色灯信号機は（解決手段４）、上記解決手段３のＬＥＤ信号電球および色灯信号機であって、前記ＬＥＤ信号電球が、当初請求項６，９記載の如く更に、フィラメント電球に適合した駆動電力を前記青色発光ダイオードチップの駆動電力に変換する電力変換回路を備えており、前記放熱部材には貫通穴等の空洞が形成されており、この空洞に前記電力変換回路が納められている、というものである。
また、本発明の色灯信号機は（解決手段５）、上記解決手段３，４の色灯信号機であって、当初請求項１０記載の如く更に、それぞれ赤・黄・青の色レンズを装着している前記第１，第２，第３灯器が何れもフィラメント電球保持用のソケットを内装可能なものであり、それらの灯器のうち何れか一つ又は複数のものにおける前記ソケットの装着部位に、前記放熱部材が装着されている、というものである。
また、本発明のＬＥＤ信号電球および色灯信号機は（解決手段６）、上記解決手段１〜５のＬＥＤ信号電球および色灯信号機であって、前記ＬＥＤ信号電球が、当初請求項７，８，９記載の如く更に、前記青色発光ダイオードチップを複数個具備しており、しかも、それらの青色発光ダイオードチップが二列に並んだ状態で配設されている、というものである。あるいは、そのようなＬＥＤ信号電球において更に、前記リード部材が第１，第２，第３リード部材の三個に分かれており、前記第１リード部材と前記第２リード部材とが前記青色発光ダイオードチップのうち前記二列の一方に配されたものと給電可能に接続され、前記第２リード部材と前記第３リード部材とが前記青色発光ダイオードチップのうち前記二列の他方に配されたものと給電可能に接続されている、というものである。
このような本発明のＬＥＤ信号電球および色灯信号機にあっては（解決手段１）、ＬＥＤ信号電球について、発光ダイオードチップを窪みに納めて集光効率を上げるとともに、点灯時に発熱するＬＥＤ素子をベアチップ状態で支持したことにより、すなわち発光ダイオードチップを熱伝導度の大きい支持部材の一端面に搭載したことにより、発光ダイオードチップ内の発光部・接合部で発生する熱がチップ裏面から支持部材を介してその他端部へ最短距離で伝導されるため、発光ダイオードチップの温度上昇が十分に小さく抑えられるので、温度変化に起因しての電流値変化による特性の変動を最小限にすることができる。特に大電流での発光効率の低下および寿命の短縮を防止することができるので、発光ダイオードチップを小領域に集約したりチップ数を減らしたりしてＬＥＤ信号電球をフィラメント電球と同程度に小さくしても、ＬＥＤ信号電球にフィラメント電球と同等光度で発光させることが無理なくできることとなる。
また、ＬＥＤ信号電球のＬＥＤ素子として青色発光ダイオードチップを搭載するとともに、波長変換材料を混入した第１樹脂で青色発光ダイオードチップを覆ってから、更に第２樹脂でも覆うことにより、放熱も送光も妨げることなく絶縁や保護がなされるが、その際、波長変換材料には青色発光ダイオードチップの光により励起され中心波長が黄色を発する波長変換材料ばかりか中心波長が赤色を発する波長変換材料も混入しておくことにより、このＬＥＤ信号電球はフィラメント電球同様に三色成分を含んだ発光を行うものとなる。そして、そのようなＬＥＤ信号電球は、フィラメント電球を装着している色灯信号機の灯器に対して、灯器や色レンズを取り替えることなくフィラメント電球と交換され、点灯時には色レンズを介して以前と同等の光を外部へ放つ。
さらに、ＬＥＤ信号電球について、支持部材を発光ダイオードチップ及びリード部材から電気的に絶縁して、支持部材を給電から解放し、支持部材の役目を支持機能と伝熱機能に絞ったことにより、支持部材の他端部に繋がる放熱手段に係る制約が緩和されることから、例えば特定構造の放熱部材を特定箇所に装着するのも容易になるので、ＬＥＤ信号電球およびその装着先の色灯信号機について、灯器や色レンズを色灯信号機に装備したままフィラメント電球をＬＥＤ信号電球で置き換えるための互換性を無理なく高めることができる。
したがって、この発明によれば、小形化と多色化と高光度化に加えて互換性の課題までもクリアしたＬＥＤ信号電球および色灯信号機を実現することができる。
また、本発明のＬＥＤ信号電球および色灯信号機にあっては（解決手段２）、ＬＥＤ信号電球について、第１樹脂部と第２樹脂部との間に柔軟な第３樹脂部を介在させ、この第３樹脂部で給電用のボンディングワイヤーを囲むようにもしたことにより、第２樹脂部の形成時にボンディングワイヤーが保護されるので第２樹脂部の成型等が容易になる。
さらに、本発明のＬＥＤ信号電球および色灯信号機にあっては（解決手段３）、青色発光ダイオードチップで発生した熱を放熱部材の放熱フィンへ導くようにもしたことにより、空気・大気への放熱が効率良く行われる。特に鉄道用信号機では灯器のプラスチック化が進んでおり、その場合、灯器に伝達しても十分な放熱は期待できないところ、本発明にあっては、灯器に伝達するまでもなく十分な放熱が行われるので、適切な発光が行えるうえ、灯器を過剰に熱することもない。
また、本発明のＬＥＤ信号電球および色灯信号機にあっては（解決手段４）、ＬＥＤ信号電球について、電気的な互換性をとるための電力変換回路を導入するとともに、その回路を放熱部材に格納したことにより、取り扱い易く纏まるうえ、不都合なサイズアップを招くことなく互換性を高めることができ、さらには電力変換回路の空冷まで随伴して行なわれることとなる。
また、本発明の色灯信号機にあっては（解決手段５）、フィラメント電球に代えてＬＥＤ信号電球を灯器に装着するときに灯器内のフィラメント電球保持用ソケット装着部位にＬＥＤ信号電球の放熱部材が装着されるようにもしたことにより、フィラメント電球とそのソケットとを外せば、ＬＥＤ信号電球を灯器に装着するのが可能となる。そのため、取り替え部品が僅かで済むうえ、交換作業も容易になる。
また、本発明のＬＥＤ信号電球および色灯信号機にあっては（解決手段６）、ＬＥＤ信号電球について、発光素子である青色発光ダイオードチップを二列に並べたことにより、鉄道信号で多用されているＧ形電球等とＦＲＰ（遠視野パターン）が同じに又は似たものになる。さらに、それらを直列接続して、その両端と中間の接続点との三箇所から即ち第１〜第３リード部材から給電できるようにもしたことにより、給電態様・駆動態様もＧ形電球等と同様になる。これにより、鉄道信号用Ｇ形電球等との互換性がより高まる。
このような本発明のＬＥＤ信号電球および色灯信号機について、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施形態１，２及び実施例１により説明する。
図１〜６に示した実施形態１は、上述した解決手段１〜５（出願当初の請求項１〜６，９，１０）を具現化したものであり、図７〜９に示した実施形態２は、上述した解決手段６（出願当初の請求項７，８）をも具現化したものであり、図１０〜１１に示した実施例１は、試作した具体例である。
［実施形態１］
本発明のＬＥＤ信号電球および色灯信号機の実施形態１について、ＬＥＤ信号電球のＬＥＤランプ部の具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、（ａ）がその斜視図、（ｂ）が縦断面図、（ｃ）が発光波長特性図である。
このＬＥＤランプ部１０は、青色発光ダイオードチップ１１を樹脂モールドしたものであり（図１（ａ），（ｂ）参照）、点灯時に赤色と黄色と青色の三種類の波長成分を含む光を出させるため（図１（ｃ）参照）、波長変換材料を樹脂に混入するとともに、放熱の効率向上のため、熱伝導性材料からなる支持部材１２に青色発光ダイオードチップ１１を搭載し（図１（ｂ）参照）更に支持部材１２を給電用リード部材１３，１４から電気的に絶縁している。モールド用樹脂は、第１樹脂部１７と第３樹脂部１８と第２樹脂部１５の三層からなる。青色発光ダイオードチップ１１は電気絶縁体のサファイアを基板に採用しているので、青色発光ダイオードチップ１１の片面の接合には、例えば銀ろう等の熱伝導性接着剤１９ａが用いられている。絶縁性接着材１９ｂによるリード部材１３，１４の固定には、電気絶縁が必要なので、非導電性接着剤が用いられている。リード部材１３，１４は何れもボンディングワイヤー１６で青色発光ダイオードチップ１１と給電可能に接続されている。
青色発光ダイオードチップ１１は、市販の青色発光ダイオードに搭載されている公知のベアチップと同じものか或いは可能範囲でサイズアップしたものである。
支持部材１２は、熱伝導性に優れた例えばアルミニウム等の短い丸棒を切削加工して作られ、その一端面の中央には表面を彫り込んで窪み１２ｂが形成されている。支持部材１２の他端部には、露出端１２ａになる凸部が形成されており、その形成は本体より少し小さい。
窪み１２ｂについて詳述すると、その底辺はフラットで、それを一周する段差部は、反射面として機能するよう、円滑に仕上げられ、傾斜している。そこに納める青色発光ダイオードチップ１１の幅をＷ１とすると、窪み１２ｂ底辺の直径Ｗは、Ｗ１×１．４１＋０．０２ｍｍ≦Ｗ≦Ｗ１×１．４１＋１．０ｍｍが望ましく、さらに望ましくは、Ｗ１×１．４１＋０．１ｍｍ≦Ｗ≦Ｗ１×１．４１＋０．５ｍｍである。なお、数個の青色発光ダイオードチップ１１を搭載する場合、配列の最長辺をＷ１とすれば、やはり上式で窪み１２ｂ底辺の直径Ｗを計算することができる。
窪み１２ｂの深さについては、搭載する青色発光ダイオードチップ１１チップの高さをＴ、波長変換材料を混入した樹脂厚みをｔとすると、深さＨは（Ｔ＋ｔ）≦Ｈ＜（Ｔ＋ｔ）×５が望ましく、さらに望ましくは、（Ｔ＋ｔ）×３≦Ｈ≦（Ｔ＋ｔ）×４である。
また、窪み１２ｂにおける反射面の広がり角度θは、底面に対し３０°以上が望ましく、さらに望ましくは４５°≦θ≦７５°であり、この範囲外ではレンズ面への取り出し効率が低下する。
このような窪み１２ｂに納めることで青色発光ダイオードチップ１１を支持部材１２に搭載するが、その際、青色発光ダイオードチップ１１と支持部材１２との電気的絶縁を損なわないよう留意して伝熱性能を高めるために、窪み１２ｂの底面に対し薄い熱伝導性接着剤１９ａを介在させて青色発光ダイオードチップ１１の片面を接合させる。例えば、銀ろう等で、窪み１２ｂ底辺中央のフラット部に、青色発光ダイオードチップ１１を搭載固定する。
次に、窪み１２ｂの外縁部すなわち支持部材１２の一端面にリード部材１３，１４を絶縁性接着材１９ｂで固定し、窪み１２ｂ内の青色発光ダイオードチップ１１の電極パターンとリード部材１３，１４とをボンディングワイヤー１６で接続する。その際、リード部材１３，１４は、給電のため、アノード電極（正極）とカソード電極（陰極）とに分けて接続する。
それから、青色発光ダイオードチップ１１保護のため窪み１２ｂ内に青色発光ダイオードチップ１１を覆う程度の樹脂を入れて第１樹脂部１７を形成し、その上に柔軟な樹脂を盛り上げて第３樹脂部１８を形成し、これでボンディングワイヤー１６を覆って保護する。なお、これらの第１樹脂部１７及び第３樹脂部１８には、予め、発光中心が黄色の波長変換材料と発光中心が赤色の波長変換材料とを混和させておく。
これらの樹脂の硬化後、青色発光ダイオードチップ１１搭載側である支持部材１２の一端面がレンズ側になるよう、支持部材１２等をモールド用型にセットする。続いて、モールド用型に透明樹脂を充填して第２樹脂部１５を形成するが、その際、支持部材１２の凸部すなわち露出端１２ａは露出するようにしておく。これにより、青色発光ダイオードチップ１１の前方（図では上方）に集光レンズ部１５ａが形成されるとともに、露出端１２ａとリード部材１３，１４の端部を除いて樹脂モールドされたＬＥＤランプ部１０が出来上がる。
なお、充填する樹脂は熱硬化、熱可塑のどちらの樹脂を使ってもよい。また、樹脂と凸部段差は、支持部材１２と透明樹脂の熱膨張係数を考慮し、ＬＥＤランプ部１０の点灯時に支持部材１２の凸部すなわち露出端１２ａが常に水平になるよう又は突出するよう、樹脂充填量を調節しておく。
また、波長変換材料は、第１樹脂部１７と第３樹脂部１８に同じものを同じ濃度で混入しても良く、第１樹脂部１７と第３樹脂部１８とで材質や濃度を異ならせても良く、要するに、ＬＥＤランプ部１０点灯時に出力される光に赤色と黄色と青色の三種類の波長成分が含まれ何れの色も信号機の色レンズで選択して透過させるのに適したものになるのであれば良い（図１（ｃ）参照）。
このようなＬＥＤランプ部１０を組み込んだ本発明のＬＥＤ信号電球について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図２は、（ａ）がその側面図、（ｂ）がその展開図である。また、図３は、（ａ），（ｂ）何れも電力変換回路の回路図である。
ＬＥＤ信号電球２０は、上述したＬＥＤランプ部１０に加えて、それを押さえるカバー２１と、伝熱部材と装着部材とを兼ねる連結部材２２と、放熱フィン２３ａの付いた放熱部材２３と、電力変換回路３０を搭載した回路基板２４と、電力変換回路３０の一次側へ給電可能に接続された給電端子３１付きの給電線２５と、リード部材１３，１４と電力変換回路３０の二次側とを給電可能に接続する中継線２６とを具えている。
カバー２１は、絶縁性部材から作られ、これには、ＬＥＤランプ部１０を納めるための凹部２１ａが彫り込み形成されるとともに、ＬＥＤランプ部１０の発した光を前方へ送るための透光穴２１ｂが形成される。
連結部材２２は、伝熱のため例えばアルミニウム等の熱伝導性部材を加工して作られ、これには、後述する灯器４０に小ボルトで装着するための装着部２２ａが突出形成されるとともに、中継線２６を挿通させるための穴２２ｂが貫通形成される。
放熱部材２３は、伝熱・放熱のため例えばアルミニウム等の熱伝導性部材を加工して作られ、その外周面には、多数の放熱フィン２３ａが形成される。また、放熱部材２３の軸線部は、中空２３ｂが貫通形成されて、電力変換回路３０を収納可能な空洞になっている。
カバー２１と連結部材２２、連結部材２２と放熱部材２３、放熱部材２３と回路基板２４は、適宜なネジ又はリベット等で連結固定されるようになっている。
ＬＥＤ信号電球２０を組み立てるときは、先ずＬＥＤランプ部１０のリード部材１３，１４に中継線２６を接続し、支持部材１２の露出端１２ａに熱伝導性樹脂を塗布する。次に、その露出端１２ａを連結部材２２の一端面に当接させ、その上からカバー２１を被せて凹部２１ａにＬＥＤランプ部１０を納め、その状態でカバー２１を連結部材２２に固定する。これにより、熱伝導性樹脂の厚みが薄くなって、支持部材１２の露出端１２ａと連結部材２２の一端面とが密着し、両部材間の伝熱性が高まる。
それから、連結部材２２の他端面と放熱部材２３の一端面とを適宜なネジ又はリベット等で連結固定する。その際、両部材の当接端面に熱伝導性樹脂を塗布しておくと、両部材間の伝熱性も高まる。また、これらの連結により、連結部材２２を介して放熱部材２３の一端面と支持部材１２の露出端１２ａとが伝熱良好に連結され、ひいては青色発光ダイオードチップ１１と放熱フィン２３ａとに良好な伝熱状態が確立される。
さらに、中継線２６を連結部材２２の穴２２ｂ及び放熱部材２３の中空２３ｂ経由で電力変換回路３０の二次側・出力側に接続してから、電力変換回路３０を搭載した回路基板２４を放熱部材２３の他端面に適宜なネジ又はリベット等で取り付けて、電力変換回路３０を放熱部材２３の中空２３ｂの中に納める。
これでＬＥＤ信号電球２０が組み上がり、給電端子３１及び給電線２５を介して電力変換回路３０に外部仕様に基づく所定の電力を供給すると、電力変換回路３０から青色発光ダイオードチップ１１へ内部仕様に基づく所定の電力が供給されて、青色発光ダイオードチップ１１が発光し、さらに、それを受光した波長変換材料によって波長の異なる光が発せられて、何れの色も信号機の色レンズで選択して透過させるのに適した赤色と黄色と青色の三種類の波長成分を含む光が生成され、これがカバー２１の透光穴２１ｂから外部へ出射されることとなる。
また、青色発光ダイオードチップ１１で発生した熱は、熱伝導性接着剤１９ａと支持部材１２と連結部材２２と放熱部材２３を介して放熱フィン２３ａに伝達され、さらに放熱フィン２３ａから空気・大気に放出される。しかも、その放熱効率が良いので、青色発光ダイオードチップ１１と放熱フィン２３ａ周囲の空気との温度差が、大きく開かず、小さくとどまることとなる。さらに、電力変換回路３０で発生した熱も、放熱部材２３において中空２３ｂから放熱フィン２３ａへ伝達され、速やかに空気・大気へ放出される。
その電力変換回路３０の具体例を二つ挙げると、先ず基本的なものは（図３（ａ）参照、特許文献１の図７等も参照）、給電端子３１から青色発光ダイオードチップ１１への給電路に介挿されたトランス３２と整流器３３（整流回路）と定電流用素子３４（ダイオードや抵抗）とを具えている。そして、一対の給電端子３１に駆動用の交流電圧が印加されると、その電圧はトランス３２で適宜なレベルに変換され、整流器３３で交流が脈流に変換され、そうして生成された電流が青色発光ダイオードチップ１１に供給されて、交流電圧が印加されれば点灯し、印加が停止されれば滅灯するようになっている。
また、入力電源電圧が変動しても光度が一定に保たれるよう改良したものは（図３（ｂ）参照、特許文献１の図１，図２等も参照）、整流回路３３と青色発光ダイオードチップ１１との間に平滑回路３６および定電流制御回路３７を設け、これで青色発光ダイオードチップ１１への供給電流を検出するとともに一定に制御するようになっている。さらには、平滑回路３６から青色発光ダイオードチップ１１への供給電流についてその有無を検知する検知手段３８と、その検知結果に基づき給電端子３１の通電量についてその大小を切り替える通電量切替手段３５も具えている。なお、これらは例示であり、電力変換回路３０はこれらに限られる訳ではない。
このようなＬＥＤ信号電球２０を装着する色灯信号機の灯器について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図４は、（ａ），（ｂ）何れも灯器の要部の縦断面図であり、（ａ）がフィラメント電球の装着状態、（ｂ）がＬＥＤ信号電球の装着状態を示している。
この灯器４０は、ＪＲＳ２２３１２−１Ｈ−１４ＡＲ５Ｃで規定する多灯形色灯信号機に装備されるものであり、ＪＲＳ３３１０４−１で規定するＧ形の信号電球を装着しうるようになっている。信号レンズには、レンズフレーム４１にて内外に保持された組合わせレンズが採用され、外側のレンズ４２は無色であるが、内側のレンズ４３は有色で色レンズとなっている。レンズ４３の更に内側にフィラメント電球４６を保持するため（図４（ａ）参照）、そこには、レンズフレーム４１に固定された電球取付部４４が設けられている。また、給電線２５の付いたソケット４５をフィラメント電球４６と共に電球取付部４４に着脱することで、フィラメント電球４６への給電可能状態が確立されるようにもなっている。
これに対し、灯器４０にＬＥＤ信号電球２０を装着する場合（図４（ｂ）参照）、フィラメント電球４６だけを置き換えるという訳にはいかないが、上述したようにＬＥＤ信号電球２０は、連結部材２２の装着部２２ａがソケット４５における電球取付部４４への装着部との互換性を具えているので、フィラメント電球４６と共にソケット４５を灯器４０から取り外せば、フィラメント電球４６のときと概ね同様にして、ＬＥＤ信号電球２０を電球取付部４４に取り付けることができる。もともとソケット４５はフィラメント電球４６と共に着脱されており、これらを一緒に取り外す作業に違和感や負担増は生じないので、フィラメント電球４６をＬＥＤ信号電球２０で交換する作業や、ＬＥＤ信号電球２０同士を付け替える作業は、フィラメント電球４６同士を付け替える従前の作業と同じく容易に行える。
この実施形態１のＬＥＤ信号電球および色灯信号機について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図５は、（ａ），（ｂ）何れも灯箱の要部の縦断面図であり、（ａ）がフィラメント電球の装着状態、（ｂ）がＬＥＤ信号電球の装着状態を示している。また、図６は、（ａ），（ｂ）何れも灯箱の縦断面図および信号機柱への装着状態を示し、（ａ）がフィラメント電球だけの装着状態、（ｂ）が三箇所のうち一箇所だけＬＥＤ信号電球を装着した状態を示している。
灯器４０は、フィラメント電球４６を装着するか（図５（ａ）参照）、ＬＥＤ信号電球２０を装着するか（図５（ｂ）参照）に拘わらず、何れの場合も、灯箱５０の中に納めた状態で、庇５２の下の開口部に取着される。そして、フィラメント電球４６やＬＥＤ信号電球２０を着脱するときには、灯箱５０の後背側の灯箱蓋５１を開けて作業するようになっている。
そのような灯器４０を複数装備した多灯形色灯信号機の場合、例えば三個の灯器４０がそれぞれ青・黄・赤の三色に分かれて点灯する鉄道信号機の場合（図６参照、ＪＲＳ２２３１２−１Ｈ−１４ＡＲ５Ｃの規定も参照）、三個の灯器４０が縦一列に並んだ状態で縦長の灯箱５０に装備され、その灯箱５０が信号機柱６０にて適宜高さに支持され適宜方向に向けられる。そのうち下側の赤色灯Ｒ（第１灯器４０）のレンズ４３には赤色の色レンズが装着され、中間の黄色灯Ｙ（第２灯器４０）のレンズ４３には黄色の色レンズが装着され、上側の青色灯Ｇ（第３灯器４０）のレンズ４３には青色の色レンズが装着されている。
上述したように、これらの灯器４０は、何れも（Ｒ，Ｙ，Ｇ）、電球取付部４４を内蔵していて、フィラメント電球４６保持用のソケット４５を内装可能なものであり、このような灯器４０を装備したままの色灯信号機の場合、従来ではフィラメント電球４６だけが取り付けられていた（図６（ａ）参照）。しかし、本発明のＬＥＤ信号電球２０が開発されたことにより、上述したように、フィラメント電球４６をソケット４５と共に電球取付部４４から外して、その代わりにＬＥＤ信号電球２０を電球取付部４４に取り付けるということが可能なので、例えば上側の青色灯Ｇが球切れしたときや定期交換のときなどを利用して手軽にＬＥＤ信号電球２０に交換することができる（図６（ｂ）参照）。ＬＥＤ信号電球２０とフィラメント電球４６とを一台の色灯信号機に混在させて使用することも、ＬＥＤ信号電球２０で揃えることも、無理なくできる。
［実施形態２］
本発明のＬＥＤ信号電球および色灯信号機の実施形態２について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図７は、Ｇ形のＬＥＤ信号電球および色灯信号機の構造を示し、（ａ）が対比用フィラメント電球の横断面図、（ｂ）が本発明のＬＥＤ信号電球におけるＬＥＤ搭載部の平面図、（ｃ）が色灯信号機の目視状態を示す模式図である。また、図８は、（ａ）が電力変換回路の回路図、（ｂ）がＬＥＤ信号電球の等価回路の回路図である。
鉄道信号機に従来より使用されているＧ形フィラメント電球４６では（図７（ａ）参照）、二本のフィラメント４６ａが並列に配設されており、その幅Ｈは約３ｍｍで長さＷ１は約６ｍｍである。
本発明のＬＥＤ信号電球７０は（図７（ｂ）参照）、そのようなフィラメントの配置に対応させて多数個の青色発光ダイオードチップ１１を配置したものである。具体的には、複数の青色発光ダイオードチップ１１（図では四個ずつ）が二列に並んで支持部材１２の窪み１２ｂの底面に配設されている。その二列分の幅Ｈも約３ｍｍで長さＷ１も約６ｍｍである。
このように発光素子である青色発光ダイオードチップ１１をフィラメント４６ａ対応で二列に並べたことにより、灯箱５０の灯器４０にＬＥＤ信号電球７０を装着し（図７（ｃ）参照）それを点灯させて送光範囲７１内から見ると、そのときのＦＲＰ（遠視野パターン）がフィラメント電球４６点灯時とほとんど同じになる。
また、このようなＬＥＤ信号電球７０には、Ｇ形への適格性を更に高めるために、給電端子が二端子から三端子になっている。
すなわち、詳細な機械図面は割愛して電気回路図の中で示したが（図８参照）、ＬＥＤ信号電球２０においては二個であったリード部材１３，１４が第１リード部材８１，第２リード部材８２，第３リード部材８３の三個に増えている。また、これに対応して、第１リード部材８１と第２リード部材８２とが、二列の青色発光ダイオードチップ１１のうち一方の列に配されたものと給電可能に接続され、第２リード部材８２と第３リード部材８３とが、二列の青色発光ダイオードチップ１１のうち他方の列に配されたものと給電可能に接続されている。その際、各列における複数の青色発光ダイオードチップ１１は、直並列に接続しても（図８（ａ）参照）、直列接続しても（図８（ｂ）参照）、並列接続しても（不図示）良い。
給電端子３１も三個になっており、それらの給電端子３１とリード部材８１〜８３とに介挿接続される電力変換回路８０は上述の電力変換回路３０を二重化したものとなっている。具体的には（図８（ａ）参照）、一番目の給電端子３１は一組目のトランス３２及び整流器３３等の一次側に接続され、その二次側に第１リード部材８１が接続される。二番目の給電端子３１は第２リード部材８２に接続され、三番目の給電端子３１は二組目のトランス３２及び整流器３３等の一次側に接続され、その二次側に第３リード部材８３が接続される。これにより、電力変換回路８０は、ＬＥＤ信号電球７０において、二列分の青色発光ダイオードチップ１１を纏めて点灯させることも、各列ごとに点灯させることもできるものとなる。
この実施形態２のＬＥＤ信号電球および色灯信号機について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図９は、（ａ）がＧ形ＬＥＤ信号電球の記号の説明図、（ｂ）が三灯の色灯信号機の内部配線例、（ｃ）が四灯の色灯信号機の内部配線例である。
図９（ｂ），（ｃ）における内部配線例の図示に際しては（図９（ａ）参照）、第１リード部材８１に電力変換回路８０を介して給電する給電端子３１には符号「Ｓ」を付し、第２リード部材８２に接続された給電端子３１には符号「Ｃ」を付し、第３リード部材８３に電力変換回路８０を介して給電する給電端子３１には符号「Ｍ」を付している。
これらの内部配線例は（図９（ｂ），（ｃ）参照）、鉄道規格ＪＲＳ２２３１２−１Ｈ−１４ＡＲ５Ｃに記載されており、公知のものなので、その詳細な説明は割愛するが、赤色灯Ｒと黄色灯Ｙと青色灯Ｇとの三灯を装備してＬＥＤ信号電球７０における二列分の青色発光ダイオードチップ１１を纏めて点灯させる色灯信号機にあっても（図９（ｂ）参照）、黄色灯Ｙ１と青色灯Ｇと赤色灯Ｒと黄色灯Ｙ２との四灯に加えて電圧平衡器９１も装備してＬＥＤ信号電球７０における青色発光ダイオードチップ１１を各列ごとに点灯させる色灯信号機にあっても（図９（ｃ）参照）、本発明のＬＥＤ信号電球７０はＧ形フィラメント電球４６と同様に使用することができる。
本発明のＬＥＤ信号電球の実施例１について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１０は発光波長変動特性図、図１１は発光強度特性図である。
ＬＥＤ信号電球を試作するため、厚さ５ｍｍ、直径１５ｍｍのアルミニウム円板を、表面側に底面の直径が１０ｍｍ，反射面の角度が６０°，２ｍｍの窪み，裏面側に直径１２．５ｍｍ、段差２ｍｍの凸部になるようプレス加工した放熱プレート（支持部材１２）の表面ドーナツ状フラット面（一端面）に非導電性接着材ムロマックボンドＨ−３３３Ｃを薄く塗布し、プレスで打ち抜き下地に１μｍのニッケルめっき、表面に３μｍの銀メッキした給電フレーム（リード部材１３，１４）を９８０６６Ｐａ（１．０ｋｇ／ｃｍ２）の加重を掛けた状態で１５０℃の雰囲気で３０分間硬化した。
なお、本実施例では接着強度２３５３５９６０Ｐａ（２４０ｋｇ／ｃｍ２）を使用したが、硬化後の接着強度が１４７０９９７５Ｐａ（１５０ｋｇ／ｃｍ２）以上が望ましい。また、非導電性接着剤の塗布はスタンピング方式で行ったが、スクリーン印刷、ディスペンス方式でもよい。硬化時の加重は１９６１３３Ｐａ〜４９０３３Ｐａ（２．０〜０．５ｋｇ／ｃｍ２）が望ましく、加重を大きくすると電気絶縁されない場合が生じやすくなる。また、加重をかけない場合には接着材の厚みが不均一となり硬化後の接着強度にバラツキが生じ信頼性が落ちる原因となる。また、事前に給電フレーム（リード部材１３，１４）または放熱プレート（支持部材１２）に数μｍの厚みに非導電性接着剤を塗布し硬化しておくことにより、より絶縁性は確保される。
上記の放熱プレート（支持部材１２）の窪み１２ｂの底面に青色発光ダイオードチップ１１（チップサイズ１．０ｍｍ角、チップ高さ０．０７５ｍｍ、材質ＧａＮ/サファイヤ）６個を非導電性接着剤ムロマックボンドＨ−３３３Ｃで配置固定し、青色発光ダイオードチップ１１表面の電極および給電フレーム（リード部材１３，１４）をφ２５μｍの金線（ボンディングワイヤー１６）で接続した。青色発光ダイオードチップ１１の固定に使用する非導電性樹脂は、透明または白色樹脂がより望ましく、着色樹脂は光の吸収によりレンズ面への光の取り出し効率が低下する。また、樹脂の色によっては本来の青色発光ダイオードチップ１１の発光色と異なる色度となる不具合が生じる。
続いて、青色発光ダイオードチップ１１チップ搭載の窪み１２ｂに透明シリコン樹脂１００部に対し発光中心波長が５３０ｎｍの波長変換材料Ｐ７−Ｙ１（化成オプトニクス製）４０部と発光中心波長が６２６ｎｍの波長変換材料Ｐ２２−ＲＥ３（同上）２５部を混合した樹脂（第１樹脂部１７）を青色発光ダイオードチップ１１表面が１ｍｍの厚みで覆われるように充填した。次にその樹脂（第１樹脂部１７）の表面に、ボンディングワイヤー１６を覆う形状で、同波長変換材料を含むＴＳＪ３１５０透明シリコン樹脂（第３樹脂部１８）を塗布し、硬化後チップ搭載面側が下側になるよう金型に装着した。その際、金型についてもレンズ面（レンズ部１５ａ）が下になるようにした。それから、透明エポキシ樹脂（第２樹脂部１５）を金型と放熱プレート隙間から放熱プレートの凸部（露出端１２ａ）とフラットになるよう注入し、１２０℃で硬化後、金型から取り外しＬＥＤ信号電球７０のＬＥＤランプ部を作成した。
なお、本実施例では黄色発光成分として（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕを使用したが、発光中心が５００ｎｍから５６０ｎｍの範囲のものであればよい。また、赤色発光成分としてＰＲ−ＲＥ３（ＹＯＳ：Ｅｕ）を使用したが、発光中心が５１５ｎｍから６６０ｎｍの範囲の波長変換材料であれば特に問題はない。本実施例ではレンズおよびケース用（第２樹脂部１５）として透明エポキシ樹脂を使用したが、インサート成形等、他の成形方法を用いれば透明ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等も使用できる。
次に、上記ＬＥＤランプ部の放熱プレート（支持部材１２）の凸部（露出端１２ａ）に熱伝導性コンパウンドＧ７５１（信越シリコン製）を塗布し、内部が空洞の放熱器（放熱部材２３）のフラット面にＬＥＤランプ部のレンズ面側からランプのレンズ部１５ａが露出する形状のカバー２１で固定する。一方、電子制御部品（電力変換回路３０）を搭載したエポキシ回路基板２４とＬＥＤランプ部の給電フレーム（リード部材１３，１４）とはケーブル（中継線２６）で接続し、電子制御部品（電力変換回路３０）を放熱器（放熱部材２３）内部の空洞部（中空２３ｂ）に収納する形でエポキシ回路基板２４を固定し、鉄道信号機用ＬＥＤ光源（ＬＥＤ信号電球２０）を作製した。それを点灯させて発光波長特性を測定したところ赤・黄・青の三色成分が適度に含まれていた（図１（ｃ）参照）。
［その他］
比較のため、上記実施例１の方法で、本発明のＬＥＤランプ部を２２４個作成し、それらを従来品と同じ同心円状に配置したＬＥＤ照明具を作成した（比較例）。そして、それを７個直列３２並列の電気回路で点灯させ、ＬＥＤランプ一個に流れる電流値を基準に、本発明のＬＥＤランプを、ディスクリートランプを搭載した従来品Ｂｂ、金属積層基板を用いた従来品Ｂａと比較した。図１０の発光波長変動特性図，図１１の発光強度特性図に示すように、従来品Ｂｂ（波線グラフ参照）は３０ｍＡ付近まで比例的に出力は増加するものの、５０ｍＡを超えると出力は低下した。また、従来品Ｂａ（波線グラフ参照）についても９０ｍＡを超えると出力低下がみられた。発光波長についても、ほぼＬＥＤチップの温度に対応していると推測される波長変動をした。一方、本比較例（実線グラフＡ参照）で作成したＬＥＤ照明具は１６０ｍＡまで略比例的に光度が得られ、発光波長変動についても従来品の１／３〜１／２の変動であった。
本発明の実施形態１について、ＬＥＤランプ部の構造を示し、（ａ）が斜視図、（ｂ）が縦断面図、（ｃ）が発光波長特性図である。 ＬＥＤ信号電球の構造を示し、（ａ）が側面図、（ｂ）が展開図である。 （ａ），（ｂ）何れも電力変換回路の回路図である。 （ａ），（ｂ）何れも灯器の要部の縦断面図であり、（ａ）がフィラメント電球の装着状態、（ｂ）がＬＥＤ信号電球の装着状態を示している。 （ａ），（ｂ）何れも灯箱の要部の縦断面図であり、（ａ）がフィラメント電球の装着状態、（ｂ）がＬＥＤ信号電球の装着状態を示している。 （ａ），（ｂ）何れも灯箱の縦断面図および信号機柱への装着状態を示し、（ａ）がフィラメント電球だけの装着状態、（ｂ）がＬＥＤ信号電球を一つだけ装着した状態を示している。 本発明の実施形態２について、Ｇ形のＬＥＤ信号電球および色灯信号機の構造を示し、（ａ）が対比用フィラメント電球の横断面図、（ｂ）がＬＥＤ搭載部の平面図、（ｃ）が色灯信号機の目視状態を示す模式図である。 （ａ）が電力変換回路の回路図、（ｂ）がＬＥＤ信号電球の等価回路の回路図である。 （ａ）がＧ形ＬＥＤ信号電球の記号の説明図、（ｂ）が三灯の色灯信号機の内部配線例、（ｃ）が四灯の色灯信号機の内部配線例である。 本発明の実施例１について、発光波長変動特性図である。 発光強度特性図である。
符号の説明
１０…ＬＥＤランプ部、
１１…青色発光ダイオードチップ、
１２…支持部材（伝熱部材）、１２ａ…露出端（他端部）、１２ｂ…窪み、
１３，１４…リード部材、
１５…第２樹脂部（波長変換材料非混入）、１５ａ…レンズ部、
１６…ボンディングワイヤー、１７…第１樹脂部（波長変換材料混入）、
１８…第３樹脂部（保護用、波長変換材料混入）、
１９ａ…熱伝導性接着剤（接合部材）、１９ｂ…絶縁性接着材、
２０…ＬＥＤ信号電球、
２１…カバー、２２…連結部材（伝熱部材）、２２ａ…装着部、２２ｂ…穴、
２３…放熱部材、２３ａ…放熱フィン、２３ｂ…中空（貫通穴，空洞）、
２４…回路基板、２５…給電線、２６…中継線、
３０…電力変換回路、３１…給電端子、
４０…灯器、
４１…レンズフレーム、４２，４３…レンズ（色レンズ）、
４４…電球取付部、４５…ソケット、
４６…フィラメント電球、４６ａ…フィラメント、
５０…灯箱、５１…灯箱蓋、５２…庇、
６０…信号機柱、Ｒ…赤色灯（第１灯器）、
Ｙ…黄色灯（第２灯器）、Ｇ…青色灯（第３灯器）、
７０…ＬＥＤ信号電球、７１…送光範囲、
８０…電力変換回路、
８１…第１リード部材、８２…第２リード部材、８３…第３リード部材

Claims (10)

  1. 何れの色も信号機の色レンズで選択して透過させるのに適した赤色と黄色と青色の三種類の波長成分を含む光を点灯時に発するＬＥＤ信号電球であって、熱伝導性材料からなり一端面に窪みが形成された棒状の支持部材と、前記窪みに納めて前記支持部材に搭載され前記窪みの底面に対し絶縁状態で片面が接合された一個または複数個の青色発光ダイオードチップと、何れも前記支持部材の前記窪みの外縁部に非導電性接着材で面接着されたことにより前記支持部材から絶縁された状態で前記支持部材の前記一端面に固定され前記青色発光ダイオードチップへの給電を担う複数のリード部材と、中心発光波長が黄色の波長変換材料と中心発光波長が赤色の波長変換材料とが混入されており前記窪みにおいて前記青色発光ダイオードチップを覆う第１樹脂部と、この第１樹脂部を含めて前記支持部材の前記一端部は覆い他端部は露出させる光透過性の第２樹脂部とを備えたことを特徴とするＬＥＤ信号電球。
  2. 前記青色発光ダイオードチップと前記リード部材とを接続するボンディングワイヤーと、前記第１樹脂部と前記第２樹脂部とに介在して前記ボンディングワイヤーを囲む柔軟な第３樹脂部とを備えたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ信号電球。
  3. 中心発光波長が黄色の波長変換材料と中心発光波長が赤色の波長変換材料とが前記第３樹脂部にも混入されていることを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ信号電球。
  4. 何れの色も信号機の色レンズで選択して透過させるのに適した赤色と黄色と青色の三種類の波長成分を含む光を点灯時に発するＬＥＤ信号電球であって、熱伝導性材料からなり一端面に窪みが形成された棒状の支持部材と、前記窪みに納めて前記支持部材に搭載され前記窪みの底面に対し絶縁状態で片面が接合された一個または複数個の青色発光ダイオードチップと、何れも前記支持部材の前記窪みの外縁部に非導電性接着材で面接着されたことにより前記支持部材から絶縁された状態で前記支持部材の前記一端面に固定され前記青色発光ダイオードチップへの給電を担う複数のリード部材と、波長変換材料が混入されておらず前記窪みにおいて前記青色発光ダイオードチップを覆う第１樹脂部と、この第１樹脂部を含めて前記支持部材の前記一端部は覆い他端部は露出させる光透過性の第２樹脂部と、前記青色発光ダイオードチップと前記リード部材とを接続するボンディングワイヤーと、前記第１樹脂部と前記第２樹脂部とに介在して前記ボンディングワイヤーを囲む柔軟な樹脂からなり中心発光波長が黄色の波長変換材料と中心発光波長が赤色の波長変換材料とが混入されている第３樹脂部とを備えたことを特徴とするＬＥＤ信号電球。
  5. 放熱フィン付きの放熱部材を備え、この放熱部材と前記支持部材の前記他端部とが伝熱可能に連結されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載されたＬＥＤ信号電球。
  6. フィラメント電球に適合した駆動電力を前記青色発光ダイオードチップの駆動電力に変換する電力変換回路が設けられ、前記放熱部材に貫通穴等の空洞が形成され、この空洞に前記電力変換回路が納められていることを特徴とする請求項５記載のＬＥＤ信号電球。
  7. 前記青色発光ダイオードチップが複数個設けられ、それらが二列に並んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載されたＬＥＤ信号電球。
  8. 前記リード部材が第１，第２，第３リード部材の三個に分かれており、前記第１リード部材と前記第２リード部材とが前記青色発光ダイオードチップのうち前記二列の一方に配されたものと給電可能に接続され、前記第２リード部材と前記第３リード部材とが前記青色発光ダイオードチップのうち前記二列の他方に配されたものと給電可能に接続されていることを特徴とする請求項７記載のＬＥＤ信号電球。
  9. 赤色の色レンズを装着した第１灯器と黄色の色レンズを装着した第２灯器と青色の色レンズを装着した第３灯器とを備えた色灯信号機において、前記灯器のうち何れか一つ又は複数のものに、請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載されたＬＥＤ信号電球を装着したことを特徴とする色灯信号機。
  10. 何れもフィラメント電球保持用のソケットを内装可能な第１灯器と第２灯器と第３灯器とを備え、前記第１灯器には赤色の色レンズが装着され、前記第２灯器には黄色の色レンズが装着され、前記第３灯器には青色の色レンズが装着されている色灯信号機において、前記灯器のうち何れか一つ又は複数のものにおける前記ソケットの装着部位に、請求項５又は請求項６に記載されたＬＥＤ信号電球の前記放熱部材を装着したことを特徴とする色灯信号機。
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JP4710713B2 (ja) * 2006-05-17 2011-06-29 市光工業株式会社 発光ダイオードの固定構造
KR200437242Y1 (ko) * 2007-03-06 2007-11-16 광성전기산업(주) 교류 전원용 발광 다이오드 램프
US7891838B2 (en) * 2008-06-30 2011-02-22 Bridgelux, Inc. Heat sink apparatus for solid state lights
CN201293230Y (zh) * 2009-01-20 2009-08-19 刘雪峰 大功率led散热发光一体管
JP5026487B2 (ja) * 2009-09-30 2012-09-12 株式会社 近藤工芸 Ｌｅｄランプ
EP2346100B1 (en) * 2010-01-15 2019-05-22 LG Innotek Co., Ltd. Light emitting apparatus and lighting system
KR101142015B1 (ko) * 2010-03-18 2012-05-17 한국광기술원 내열, 내습성이 강화된 구조를 채용한 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법
JP5484144B2 (ja) * 2010-03-23 2014-05-07 大同信号株式会社 Ｇ形ｌｅｄ信号電球
TW201143513A (en) * 2010-05-24 2011-12-01 Delta Electronics Inc Light source module
KR101032885B1 (ko) * 2010-07-19 2011-05-06 주식회사 엔엘텍 자전거 조명장치
TWM490083U (en) * 2014-05-05 2014-11-11 Lite On Technology Corp LED traffic signal light module
JP6378107B2 (ja) * 2015-02-13 2018-08-22 公益財団法人鉄道総合技術研究所 鉄道用発光機制御システム、および、鉄道用発光機
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