JP4615479B2

JP4615479B2 - Ｌｅｄユニット

Info

Publication number: JP4615479B2
Application number: JP2006132130A
Authority: JP
Inventors: 清窪田
Original assignee: 佐藤商事株式会社; 株式会社エスワイ精機
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2026-05-11
Also published as: JP2007305395A

Description

本発明は、多数のＬＥＤ（発光ダイオード）を有しており、当該ＬＥＤによ
り発光部を構成するＬＥＤユニットに関する。

従来の例えば信号灯用のＬＥＤユニットについて、図７を参照して説明する
。
図７において、信号灯用ＬＥＤユニットは円筒状のアルミニウム製のケーシ
ング１を有しており、その底部１２には、複数個所に取付座６が形成されてい
る。

取付座６には電子基板２が載置され、ネジ２０によって電子基板２が取付座
６に固定され、以って、電子基板２と底部１２との間に間隔が空くように取り
付けられている。
更に、電子基板２には、ケーシング１の開口部（図７の左方）側に向けて複
数のＬＥＤ３が立設されている。

電子基板２及びＬＥＤ３が配置された状態で、ケーシング１内には溶解した
シリコン樹脂４が充填される。そして、シリコン樹脂４が固化することにより
、電子基板２及びＬＥＤ３はケーシング１内に一体的に固定される。

近年、リサイクル法の施行に伴って、図７を参照して上述した信号灯用ＬＥ
Ｄユニットについても、廃棄するに際しては、金属製のケーシング１と、シリ
コン樹脂４で一体的に固化された電子基板２及びＬＥＤ３とを分離する必要が
ある。
しかし、電子基板２及びＬＥＤ３が、シリコン樹脂４によってケーシング１
内に固定されており、アルミニウム製のケーシング１とシリコン樹脂４とは接
着性が良好であるため、金属製のケーシング１と、（シリコン樹脂４で一体的
に固化された）電子基板２及びＬＥＤ３との分離は、極めて困難である。

また、ＬＥＤユニットを信号灯に取り付けるに当たって、ケーシング１の裏
面に、放熱用突起を隔てて、トランス８（図１参照）が取り付けられている。
信号灯用ＬＥＤユニットは連続して点灯される場合が多く、その結果、トラ
ンスが発生する熱がＬＥＤに損傷を与え、ＬＥＤの寿命を短命化する、という
問題も存在する。

ここで、灯箱への灯具の脱着操作を簡略化した信号機の信号灯（例えば特許
文献１参照）が提案されている。
ところが、特許文献１は、灯箱への灯具の脱着操作を簡略化することが主た
る目的であって、上述したような問題を何ら解決するものではない。
特開平９−２９０７５５号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、簡単な
構造で、リサイクル回収のための分解時に金属製のケーシングを容易に分離す
ることが出来るＬＥＤユニットを提供することである。

本発明のＬＥＤユニットは、金属材料（例えば、アルミニウム、アルミニウ
ム合金）で構成され且つ一方の面が開放された円筒形状に形成されたケーシン
グ（１）を有し、該ケーシング（１）内に基板（電子基板２）及び複数のＬＥ
Ｄ（３：発光ダイオード）が配置されており、基板（２）及び複数のＬＥＤ（
３）はシリコン樹脂（４）により前記ケーシング（１）内で一体的に結合され
ており、ケーシング（１）の底部（１２）には分解用押出貫通孔（１７）が形
成されており、ケーシング（１）の底部（１２）にはシート状部材（５）が敷
設されており、該シート状部材（５）はシリコン樹脂（４）及びケーシング（
１）に対する接着性が乏しい部材（例えば、紙、サーマルシート等）で構成さ
れていることを特徴としている（請求項１）。

ここで、本発明のＬＥＤユニットは、例えば、信号灯用のＬＥＤユニットと
して使用可能であり、ＬＥＤは信号灯の赤色、青色、黄色に対応して発光する
様に構成されるのが好ましい。
それに加えて、本発明のＬＥＤユニットは、自動車の小型ＬＥＤユニット、
鉄道用ＬＥＤユニット、その他の表示用ＬＥＤユニットとして、使用可能に構
成する事が出来る。

また、本発明のＬＥＤユニットにおいて、前記シート状部材（５）は断熱性
が良好な材料（例えば、紙、サーマルシート等）で構成されているのが好まし
い（請求項２）。

本発明のＬＥＤユニットにおいて、前記分解用押出貫通孔（１７）は複数箇
所（例えば４箇所）に形成されており、その内径寸法は押出冶具（図示せず）
の直径よりも大きく、ケーシングの底部（１２）における外周（外周壁１３）
近傍の領域で且つ裏面（図１及び図４において右側の面）に放熱用突起（１４
）が存在しない領域に形成されていることが好ましい（請求項３）。
そして、円周方向について、偏在しない様に配置されていることが好ましい
。

さらに本発明のＬＥＤユニットにおいて、前記分解用押出貫通孔（１７）に
は前記シート状部材（５）が被せられているのが好ましい（請求項４）。

これに加えて本発明のＬＥＤユニットにおいて、ケーシング（１）内に配置
された基板（２）は、ケーシング底部（１２）の裏面側（放熱用突起１４が形
成されている側：図１、図４、図６では右側）から（当該裏面１２を貫通して
）ネジ（例えば雄ネジ６ｔ）により取り付けられているのが好ましい（請求項
５）。

上述する構成を具備する本発明によれば、金属製（例えばアルミダイキャス
ト）のケーシング（１）の底部（１２）に分解用押出貫通孔（１７）を（複数
：４箇所）形成し、シリコン樹脂（４）を円筒状ケーシング（１）内に流し込
む前に、ケーシングの底部（１２）にシート状部材（例えば、植物性繊維のシ
ート状部材５）を敷設し、シート状部材（５）がシリコン樹脂（４）及びケー
シング（１）の材料と接着しない材料で構成されている（請求項１）。

従って、本発明によれば、シート状部材（５）を介在しているため、シリコ
ン樹脂（４）とケーシング底部（１２）との接着力は、ケーシング底部（１２
）の全領域に亘っては存在せず、ケーシング底部（１２）の一部の領域でしか
当該接着力が発揮されない。
そのため、シリコン樹脂（４）で一体的に結合された基板（２）及びＬＥＤ
（３）をケーシング（１）から分離する際には、ケーシング（１）の裏面側か
ら分解用押出貫通孔（１７）に図示しない押出冶具を挿通し、該押出冶具によ
りシリコン樹脂（４）で一体的に結合された基板（２）及びＬＥＤ（３）を押
し出せば、シリコン樹脂（４）で一体的に結合された基板（２）及びＬＥＤ（
３）を、ケーシング（１）から容易に分離させることが出来る。

また、本発明のＬＥＤユニットにおいて、前記シート状部材（５）は断熱性
が良好な材料（例えば、紙、サーマルシート等）で構成すれば（請求項２）、
ケーシング（１）の裏面に取り付けたトランス（８）から発生する熱がシリコ
ン樹脂（４）側に伝達し難くなり、電子基板（２）及びＬＥＤ（３）が当該ト
ランス（８）の発熱により損傷を受けることを防止できる。

本発明のＬＥＤユニットにおいて、ケーシングの底部（１２）における外周
（外周壁１３）近傍の領域で且つ裏面（図１及び図４において右側の面）に放
熱用突起（１４）が存在しない領域に、前記分解用押出貫通孔（１７）を形成
すれば（請求項３）、放熱用突起（１４）による放熱効果を犠牲にすること無
く、当該分解用押出貫通孔（１７）に図示しない押出冶具を挿入して押圧する
ことにより、シリコン樹脂（４）で一体的に結合された基板（２）及びＬＥＤ
（３）を、ケーシング（１）から容易に分離させることが出来る。

そして、本発明のＬＥＤユニットにおいて、前記分解用押出貫通孔（１７）
には前記シート状部材（５）が被せられていれば（請求項４）、シリコン樹脂
（４）をケーシング（１）内に流し込んだ際に、分解用押出貫通孔（１７）か
らシリコン樹脂（４）が排出されてしまうことが防止され、シリコン樹脂（４
）を浪費することが防止される。

以下、添付した図１〜図６を参照して、本発明の実施形態について説明する
。
図1及び図２は、本発明のＬＥＤユニットの全体構成を示し、図３は裏側を示
し、図４は基板及びＬＥＤを配置する以前のケーシング断面を示し、図５は基
板及びＬＥＤを配置する以前のケーシングを正面から見た状態を示し、図６は
図５におけるＸ−Ｘ断面を示している。
なお、図示の実施形態では、本発明のＬＥＤユニットを信号灯用として適用
する場合を示している。

図1及び図２において、ＬＥＤユニットは円筒状ケーシング１を備えている。
円筒状ケーシング１は金属製であり、例えば、アルミダイキャストにより製造
されている。
円筒状ケーシング１は、円筒状の外周壁１１と円形の底部１２とを有してお
り、外周壁１１及び底部１２により円柱状の空間部１３を構成している。

空間部１３は、一方の面（図１において左側の面）が開放されている。そし
て、空間部１３内には、後述する態様によって、電子基板２と複数のＬＥＤ３
が、シリコン樹脂４によって固定されている。
なお、「ＬＥＤユニット」なる文言は、円筒状ケーシング１内に基板（電子
基板）２と複数のＬＥＤ３を配置して、シリコン樹脂４によって固定された状
態の物品を意味している。

図１において、円筒状ケーシング１の底部１２には、シート状部材５が敷設
させている。このシート状部材５は、シリコン樹脂４に対する接着性が乏しく
、且つ、円筒状ケーシング１の材料であるアルミダイキャストとの接着性が乏
しい材料で構成されており、さらに好ましくは、シート状部材５は、断熱性が
良好であるものが選択される。図示の実施形態では、シート状部材５として、
植物性繊維から成る紙で構成されている。

シート状部材５は、後述する分解用押出貫通孔１７を被覆する様に敷設され
ている。
シート状部材５及び分解用押出貫通孔１７の詳細については、後述する。

図３において、円筒状ケーシング１の裏面（図１において、右側の面）には
、複数の放熱用突起１４が形成されている。放熱用突起１４は、全体が円柱状
であり、円筒状ケーシング１の裏面に等ピッチで配置されている。

ここで、従来の放熱用突起が多数の平板状の突起で構成されているので、平
板状突起に平行な空気流以外は、当該突起に遮られてしまうので、放熱の効率
が低かった。それに対して、図示の実施形態における放熱用突起１４は断面円
形の円柱状の突起で構成されているため、どの様な方向の空気流であっても、
放熱用突起１４により遮られてしまうことが無いので、放熱の効率が向上する
。

そして、空気流の方向とは無関係に放熱が行われるため、ＬＥＤユニットを
取り付ける際に、放熱用突起１４に向う空気流の方向を考慮する必要が無いの
で、取り付け位置或いはレイアウトに関する自由度が大きくなる。
それに加えて、図示の実施形態では放熱用突起１４の断面形状を円形にした
ので、ダイキャスト加工における冷却時に、変形してしまう事態が激減した。

更に円筒状ケーシング１の裏面には、矩形状のトランス取付座１５が２ヶ所
形成されている。また、四角柱状の端子台取付座１６が２箇所形成されている
。
図１で示す様に、トランス取付座１５の先端と、端子台取付座１６の先端と
は、面一となる様に形成されており、トランス取付座１５及び端子台取付座１
６の高さ寸法（図１における左右方向寸法）は、放熱用突起１４の先端の高さ
寸法よりも大きく形成されている。従って、図１において、トランス取付座１
５及び端子台取付座１６の先端は、多数の放熱用突起１４に対して、（図１中
、右側へ）突出して配置されている。

矩形状のトランス取付座１５及び円柱状のトランス取付座１５には、それぞ
れ、取付用ネジ孔１５ｍ、１６ｍ（何れも雌ネジ）が形成されている。
なお、図１において、トランスは符号８で示されており、且つ、仮想線で表
現されている。

図４、図５は、電子基板２、ＬＥＤ３、シート状部材５が配置されていない
状態の円筒状ケーシング１を示している。勿論、図４、図５では、円筒状ケー
シング１内の空間１３内には、シリコン樹脂４は充填されていない。

特に図４で明確に示されている様に、矩形のトランス取付座１５は、その内
側が窪んでおり、軽量穴１５ｎとなっている。この軽量孔１５ｎは、円筒状ケ
ーシング１の軽量化のために取付座１５を中空に構成したものであり、ケーシ
ングの底部１２における断面が矩形となっている（図５参照）ので、内部空間
全体が直方体状となっている。
但し、トランス取付座１５内側に軽量穴１５ｎを形成しないことも可能であ
る。
なお、矩形状の取付座１５における取付用ネジ孔１５ｍは、ケーシング底部
１２の表裏を貫通している。

図５、図６において、円筒状ケーシング１の底部１２には、取付座６が４箇
所に形成されている。当該取付座６は電子基板２を取り付けるために設けられ
ており、貫通孔６ｍが形成されている。
図６で示す様に、電子基板２は、円筒状ケーシング１の底部１２の裏面側（
放熱用突起１４が形成されている側：図１、図４、図６では右側）から雄ネジ
６ｔ及びナット７ｎで取り付けられる。
また、円筒状ケーシング１の底部１２には、分解用押出貫通孔１７が４箇所
に形成されている。

リサイクルに際してシリコン樹脂４を底部１２から分離するときには、先ず
、雄ネジ６ｔとナット７ｎとの螺合（或いは、雄ネジ６ｔと、電子基板２にお
ける後述する図示しない雌ネジ部との螺合）を解除して、雄ネジ６ｔを取り外
す。ここで、上述した様に、雄ネジ６ｔは、円筒状ケーシング１の底部１２の
裏面側（放熱用突起１４が形成されている側：図１、図４、図６では右側）か
ら取り付けられているので、取り外しに際しては、円筒状ケーシング１の底部
１２の裏面側から容易に取り外すことが出来る。

そして、図示しない押出冶具により、円筒状ケーシング１の裏面側（放熱用
突起１４が突出している側）からシリコン樹脂４を押圧する。分解用押出貫通
孔１７には、図示しない押出冶具がシリコン樹脂４を押圧する際に、当該冶具
が相通されるのである。

分解用押出貫通孔１７は、円筒状ケーシング１の底部１２における外周壁１
３近傍領域であって、且つ、裏面側（図１、図６では右側）に放熱用突起１４
が存在しない領域に形成されている。

図示の実施形態では、分解用押出貫通孔１７は４箇所に形成されているが、
４箇所に限定される趣旨ではない。ここで、分解用押出貫通孔１７は、円周方
向について、偏在しない様に配置されているのが好適である。複数の分解用押
出貫通孔１７が円周方向について偏在して配置されていると、図示しない押出
冶具がシリコン樹脂４を押圧する際に、シリコン樹脂４によって固定された電
子基板２、ＬＥＤ３が押圧される方向が偏ってしまい、円筒状ケーシング１か
ら外れなくなってしまう恐れが存在する。

分解用押出貫通孔１７は、円筒状ケーシング１をアルミダイキャストとして
鋳造した後に、機械加工によって穿孔することもできる。或いは、鋳造の際に
、ダイキャスト側に抜き穴として形成することも可能である。

図示の例では、分解用押出貫通孔１７の直径（内径）は１２．５ｍｍであり
、図示しない押出冶具の直径よりも僅かに大きい。

図１〜図５において、符号１８は、ＬＥＤ３とトランス８及び端子台とを接
続する電線が通る電線通し穴を示している。

再び図１において、ＬＥＤユニットでは、シリコン樹脂４を円筒状ケーシン
グ１内（円柱状空間１３）に流し込む前の段階で、円筒状ケーシング１の底部
１２に、シート状部材５を敷設する。上述した様に、図示の実施形態では、シ
ート状部材５は、植物性繊維から成る紙で構成されている。なお、シート状部
材５は、紙のみならず、熱遮断シート状部材（サーマルシート）で構成しても
良い。

上述した通り、シート状部材５は、分解用押出貫通孔１７を被覆するように
敷設されている。
シート状部材５で分解用押出貫通孔１７を覆うことにより、円筒状ケーシン
グ１の円柱状空間１３にシリコン樹脂４を流し込んだ際に、分解用押出貫通孔
１７からシリコン樹脂４が排出されてしまうことが防止される。

また、図示の実施形態では、シート状部材５を構成する紙或いは熱遮断シー
ト状部材は、断熱性が良好であるため、トランス８の発熱からＬＥＤ３を遮断
することが出来る。

ここで、シート状部材５の敷設面積が大き過ぎる場合には、円筒状ケーシン
グ１内に電子基板２、ＬＥＤ３をシリコン樹脂４によって固定するに際して、
シリコン樹脂４による固定が不充分となり、ＬＥＤ３に不必要な振動が作用し
てしまう可能性がある。
一方、シート状部材５の敷設面積が小さ過ぎると、リサイクルに際して、シ
リコン樹脂４が円筒状ケーシング１から外れ難くなってしまう。
以上の点を考慮して、シート状部材の敷設面積については、適宜設定させる
べきである。

次に、図１、図２を参照して、円筒状ケーシング１内において、電子基板２
、ＬＥＤ３をシリコン樹脂４によって固定する態様について説明する。

先ず、円筒状ケーシング１の底部１２にシート状部材５を載置する。ここで
、シート状部材５は、分解用押出貫通孔１７を覆う様に配置される。
次に、所定のレイアウトにて複数のＬＥＤ３が立設された電子基板２を、基
盤取付座６上に載置する。そして、図７で示す従来技術とは異なり、電子基板
２に図示しない雌ネジ部を形成して雄ネジ６ｔと螺合するか、或いは、雄ネジ
６ｔとナット７ｎにより電子基板２を挟み込むことにより、電子基板２を取付
座６へ固定する。

上述した態様で円筒状ケーシング１にシート状部材５、電子基板２及びＬＥ
Ｄ３が配置されたならば、溶解したシリコン樹脂４をケーシング１の円柱状空
間１３全域に流し込む。
所定期間が経過してシリコン樹脂４が冷えて固まれば、図１で示す様なＬＥ
Ｄユニットとなる。係るＬＥＤユニットは、トランス８が配置されて、信号灯
に係合される。

図示の実施形態に係るＬＥＤユニットの作用効果について、以下に説明する
。
図示の実施形態では、アルミダイキャストの円筒状ケーシング１内の底部１
２に４箇所の分解用押出貫通孔１７を形成すると共に、シリコン樹脂４を円筒
状ケーシング１内に流し込む前にケーシングの底部１２にシリコン樹脂４及び
アルミダイキャストのケーシング１に対して反応しない非接着性の植物性繊維
のシート状部材５を敷いている。

リサイクルのため、電子基板２及びＬＥＤ３を一体に固定しているシリコン
樹脂４を円筒状ケーシング１から分離する際には、図示しない押出冶具をケー
シング１の裏面側から分解用押出貫通孔１７に挿通し、該冶具をシリコン樹脂
４側に押し出せば、シリコン樹脂４はケーシング底部１２から容易に分離させ
ることが出来る。
シート状部材５を介在しているため、シリコン樹脂４とケーシング底部１２
との接着力は、ケーシング底部１２の全領域に亘っては存在せず、ケーシング
底部１２の一部の領域でしか当該接着力が発揮されないからである。

また、ケーシングの底部１２に敷いたシート状部材５は、紙或いは熱遮断シ
ート状部材の様な断熱性が良好な材質であるため、円筒状ケーシング１の裏面
に取り付けたトランス８から発生する熱をシリコン樹脂４側に伝達し難くする
効果を奏する。その結果、シリコン樹脂４に埋設した電子基板２及びＬＥＤ３
が、トランス８の発熱により損傷を受けることを防止して、その寿命を延ばす
効果がある。

図示の実施形態では４箇所に形成された分解用押出貫通孔１７は、円筒状ケ
ーシング１の底部１２における外周壁１３近傍領域であって、且つ、裏面側（
図１、図６では右側）に放熱用突起１４が存在しない領域に形成されている。
従って、分解用押出貫通孔１７を設けることにより、ＬＥＤ３の放熱性能が
犠牲になってしまうことが防止される。

さらに、分解用押出貫通孔１７は、円周方向について偏在しない様に配置さ
れているので、図示しない押出冶具が分解用押出貫通孔１７を経由してシリコ
ン樹脂４を押圧する際に、当該押圧力が偏ることが無く、シリコン樹脂４はケ
ーシング底部１２からの容易に分離するのである。

図示の実施形態では、従来技術に係るＬＥＤユニットの製造設備に対して新
たに追加する構成は、分解用押出貫通孔１７の形成と、シート状部材５の敷設
に関する構成のみであり、設備変更によるコストアップを最小限に留めること
が出来る。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣
旨の記述ではない旨を付記する。
例えば、図示の実施形態では、信号灯用のＬＥＤユニットとして説明されて
いるが、本発明のＬＥＤユニットは信号灯用ＬＥＤユニットに限定されるもの
ではなく、自動車の小型ＬＥＤユニット、鉄道用ＬＥＤユニット、その他の表
示用ＬＥＤユニットとして使用可能である。

本発明の実施形態の全体構成を示す断面図。図１に対応する正面図。図２に対応する裏面図。本発明の実施形態のケーシングの断面図。図４に対応する正面図。図５のＸ−Ｘ断面矢視図。従来技術のケーシングの構造を説明する部分断面図。

符号の説明

１・・・ケーシング
２・・・電子基板
３・・・ＬＥＤ
４・・・シリコン樹脂
５・・・非接着性のシート状部材／植物性繊維のシート状部材
６・・・ＬＥＤの取付座
８・・・トランス
１１・・・円柱状の空間
１２・・・底部
１３・・・外周壁
１４・・・放熱用突起
１５・・・トランス取付座
１６・・・端子台取付座
１７・・・分解用押出貫通孔
１８・・・電線通し穴

Claims

金属材料で構成され且つ一方の面が開放された円筒形状に形成されたケーシ
ングを有し、該ケーシング内に基板及び複数のＬＥＤが配置されており、基板
及び複数のＬＥＤはシリコン樹脂により前記ケーシング内で一体的に結合され
ており、ケーシングの底部には分解用押出貫通孔が形成されており、ケーシン
グの底部にはシート状部材が敷設されており、該シート状部材はシリコン樹脂
及びケーシングに対する接着性が乏しい部材で構成されていることを特徴とす
るＬＥＤユニット。
前記シート状部材は断熱性が良好な材料で構成されている請求項１のＬＥＤ
ユニット。
前記分解用押出貫通孔は複数箇所に形成されており、その内径寸法は押出冶
具の直径よりも大きく、ケーシングの底部における外周近傍の領域で且つ裏面
に放熱用突起が存在しない領域に形成されている請求項１、２の何れかのＬＥ
Ｄユニット。
前記分解用押出貫通孔には前記シート状部材が被せられている請求項１〜３
の何れか１項のＬＥＤユニット。
ケーシング内に配置された基板は、ケーシング底部の裏面側からネジにより
取り付けられている請求項１〜４の何れか１項のＬＥＤユニット。