JP4833668B2 - パイロットランプ及び該パイロットランプの製造に用いる治具 - Google Patents
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Description
図12において、パイロットランプ200は、中空状の口金201、口金201の底部に設けられた接点202、口金201の上端に嵌着支持される中空状の筒体203を備えている。
パイロットランプ200は、口金201、筒体203によって形成された空間内において、筒体203の内部壁に支持される回路基板204をさらに備えている。
回路基板204に対しては、電線205、206、抵抗207が接続されているとともに、反射型発光ダイオード部208が接続されている。
反射型発光ダイオード部208には、発光ダイオード209、210(図13を参照)が搭載されている。
この反射型発光ダイオード部208は、光透過性の樹脂211で封止されている。
したがって、パイロットランプ200では、直流駆動した場合に近い視認性を実現することができるので、パイロットランプの内部空間に多くのスペースを確保することができないという技術制約の下では有用な技術であるといえる。
視認性を改善するために、特許文献1に開示のパイロットランプ200には、筒体203の素材として用いられる樹脂と封止するために用いられる樹脂211との屈折率を同一又は近似とする工夫がなされているが、安定した直流電源の下で1つのLEDランプを点灯させた場合と比べると尚も視認性が悪いという問題点がある。
また、パイロットランプを用いる側の利便性の観点からは、交流電源に直接接続可能なパイロットランプが提供されるべきである。
しかしながら、このような手法による場合、商用周波数のままではトランスフォーマー自体を小さくできないため、重くてしかもコンパクトに作りにくいという欠点がある。これらの欠点を解消するために、スイッチング電源のように周波数変換を行い、変換効率を高めることでトランスフォーマーを小さくするという手法もあるが、周辺部品を多用するため逆に回路自体が複雑になるという欠点が生じてしまう。
特許文献2によれば、図14(a)に示されているパイロットランプ300の内部に、図14(b)に記載された回路が組み込まれているとされている。
該回路は、抵抗103、コンデンサ302、抵抗303、ブリッジ回路304、及びLED305が図14(b)に示されているように組まれることによって構成されている。
このパイロットランプによれば、交流電源に直接接続することができるので、パイロットランプを利用する側にとって利用しやすいものとなっている。
この点に関し、平滑用コンデンサはさほど大きなものでないのであるから、実装することは容易であろうと考えがちであるが、パイロットランプの内部空間は狭いので実際に実装するのは極めて困難である。
また、パイロットランプの中に組み込まれている回路基板の大きさはたとえば図12に示されている回路基板204のように通常は小さいものであるため、図15に示されている回路を図14の内部に組み込むこと自体が困難である。
特に、図15に示されているコンデンサの大きさが通常は大きいため(コスト面を考慮すると4mm×6mm×1mm程度となる。)、図15に示されている回路を図14の内部に組み込むことが困難である。
この点、高価で小型のコンデンサを用いれば実装することも不可能ではないが、そのような高価なコンデンサを用いるとすると、製造されたパイロットランプが高価なものとなってしまう。
また、このように有効活用された内部空間を利用して、高性能なパイロットランプを提供することも目的とする。
また、誤点灯及び誤点滅を防止することができるパイロットランプを提供することも目的とする。
さらに、かかるパイロットランプの製造の際に用いる治具を提供することも目的とする。
該回路基板部は、少なくとも2枚の回路基板を含み、
これらの回路基板のうち、何れか2枚の回路基板は相互に垂直に接し、
該相互に垂直に接する2枚の回路基板のうち、
一方の回路基板には、該発光部が搭載され、
他方の回路基板には、該端子部から該外部交流電源の供給を受けて該発光部に整流電源を供給する整流手段と、該端子部と該整流手段との間に直列に接続されて所定の交流発振周期に同期して該整流手段に電流を安定供給する電流安定化回路と、が搭載され、
前記発光部が搭載されている回路基板には、定電流発生手段及び暗灯対策手段が、前記発光部に対して並列に接続され、
前記暗灯対策手段は、第1段目に直列に接続された2つの抵抗、第2段目に直列に接続された抵抗及びトランジスタ、第3段目に直列に接続された抵抗及びトランジスタを設けるとともに、該第1段目の2つの抵抗間の接続点と該第2段目のトランジスタのベース端子とを接続し、該第2段目のトランジスタのコレクタ端子と該第3段目のトランジスタのベース端子とを接続することによって構成されていることを特徴とするパイロットランプ。
請求項3に記載のパイロットランプは、前記少なくとも2枚の回路基板は3枚の回路基板であって、該3枚の回路基板は、相互にΠ字型に接していることを特徴とする。
請求項4に記載のパイロットランプは、前記少なくとも2枚の回路基板は3枚の回路基板であって、該3枚の回路基板は、相互にI字型に接していることを特徴とする。
請求項5に記載のパイロットランプは、前記少なくとも2枚の回路基板は4枚の回路基板であって、該4枚の回路基板は、相互にII字型に接していることを特徴とする。
請求項6に記載のパイロットランプは、前記基板保持部に保持されるレンズ部を更に備え、該レンズ部は、レンズと、該レンズに嵌合されるリングと、を備えていることを特徴とする。
請求項7に記載のパイロットランプは、前記レンズは、凸面と窪み部を有する平面とを備えた片面凸レンズであって、前記リングは、該窪み部と接するリング形状であることを特徴とする。
前記発光部が搭載されている回路基板には、定電流発生手段及び暗灯対策手段が、前記発光部に対して並列に接続され、前記暗灯対策手段は、第1段目に直列に接続された2つの抵抗、第2段目に直列に接続された抵抗及びトランジスタ、第3段目に直列に接続された抵抗及びトランジスタを設けるとともに、該第1段目の2つの抵抗間の接続点と該第2段目のトランジスタのベース端子とを接続し、該第2段目のトランジスタのコレクタ端子と該第3段目のトランジスタのベース端子とを接続することによって構成されるようにしたので、パイロットランプ内に広い空間を確保することができ、この確保された空間を利用してパイロットランプを駆動するのに必要な各種装置を搭載することができる。
したがって、内部空間が有効活用され、交流電源に直接接続可能であり且つ直流駆動されるパイロットランプであって、回路基板に比較的に安価で大きな装置であっても実装可能なパイロットランプを提供することができる。
また、点灯開始電圧と消灯電圧に差異を設けることができるので、誤点灯及び誤点滅を防止することができる。
図1は、本発明によるパイロットランプ1の組立図である。
図1において、アルミニウム製の端子(口金)2は、通常のパイロットランプと同様の構造原理で成り立っている。すなわち、端子2の図面に向かって下側には、黒ガラスからなる絶縁部(不図示)と、端子接続ワイヤ6(又は7)を通して半田固定するためのアイレット(不図示)と、が設けられている。
また、端子3は、後述する電源基板4等を保持し且つ樹脂からなっているLEDホルダ3を、嵌合可能な構造となっている。
これらの凸部及び切欠きを嵌合することによって、電源基板4と照光基板5とがT字型に構成される。
なお、図1ではLEDの数は1つしか描かれていないが、適宜複数個実装しても良い。
レンズ9と光反射リング10とからなる照光部分(レンズ部)は、各種装置が実装され且つ端子接続ワイヤ6、7が繋がれている電源基板4、及び各種装置が実装されている照光基板5がLEDホルダ3の中に組み込まれた後に、いわば蓋のようにLEDホルダ2の上部に嵌め込まれる。
図2において示されているように、端子2ないしLEDホルダ3の内部に、電源基板4と照光基板5とが相互に垂直に配備されることによってT字型の基板が形成され、このT字型基板上に各種装置が綺麗に収まっていることが分かる。
たとえば、図3のように丸型の照光基板5と2枚の電源基板4、15とでΠ字型にしたり、図4のように電源基板4と2枚の丸型の照光基板5、16とでI字型(もしくはHを横にした型)にしたり、あるいは2枚の丸型基盤と2枚の長方形基板とを用いて不図示の(ローマ数字の2)字型にしても良い。すなわち、ローマ数字のIを2つ縦に並べ、さらにそれらの上下面を水平に接続したような配置構成としても良い。換言すれば、図4に示す配置構成において、基板4を横に2つ並べた配置構成としても良い。さらには、基板をフレキシブル基板等の柔軟な材質を用いて折りたたみ式にする構成であっても良い。
このような種々の構成を採用することによって、将来的に生じ得るであろう回路の複雑化に有効に対応することができる。
従来のLEDランプでは、LED素子の基板にワイヤボンディングによる接合を行っているが、素子やワイヤの保護のためエポキシ樹脂やシリコン樹脂等の透明な樹脂で封止する必要があり、製造工程での樹脂硬化に時間がかかってしまうという欠点、及び取り扱いによっては製造時に不良品を作りやすいという欠点があった。
さらには、樹脂封止の場合、レンズ前方への集光性がなく、LEDの発光が拡散してしまう傾向にあり、結果としてランプの前面に配備される拡散板への配光照度が下がって視認性が損なわれるという欠点もあった。
これらの欠点を解消するために、樹脂封止するのでなくプラスチックやガラスでできたレンズを用いることが考えられるが、ただ単にこれらのレンズを用いただけでは、LED光のレンズ内での屈折により、シャドウリング(黒いリング形状の暗部)が発生してしまい、一見して光の効率が悪く感じられるといった弊害が生じてしまう。
ただし、本発明のレンズ9は、図6に示されているとおり、該平面部が一様な平面とはなっていない。
すなわち、第1の窪み部と第2の窪み部とを有している。
該第1の窪み部とは、該平面の内側の窪み部であって、該平面の中心から一定の半径を有する円によって均一な所定の深さだけえぐられた窪み部である。
これに対して、該第2の窪み部とは、該平面の外側の窪み部であって、該平面の中心から一定の半径を有する円によって勾配の付けられた所定の深さだけえぐられた窪み部である。
他方、光反射リング10は、図6において示されているように、該第2の窪み部と嵌合するようなリング形状をしている。
たとえば、レンズ9の素材としてガラスを用いてもよく、光反射リング10の素材としてラバーを用いても良い。
ラバーを用いた場合には、防水性を高めることができるという利点がある。
さらには、二重成型するのでなく、シルク印刷などの手法で反射リング10をレンズ9に対して塗布しても良い。
したがって、照光面のシャドウリングをなくすことができ、視認性の向上を図ることができる。
また、レンズ9及び光反射リング10をパイロットランプ1に用いることによって、LED8を保護するために行われていた樹脂による封止工程を排除することができ、パイロットランプの製造工程の簡素化に絶大に寄与することができる。
たとえばAC100Vの外部交流電源50と、整流ブリッジダイオード13の一方の入力側と、の間には、該交流電源50の発振周期に同期して充放電を繰り返し、後段の回路に安定した電流を供給するための定電流発生コンデンサ14が接続されている。また、この定電流発生コンデンサ14に対して並列に放電用抵抗12が接続されており、これによって定電流発生コンデンサ14に蓄積された電荷が放電される。定電流発生コンデンサ14と放電用抵抗12は、後述の耐サージ抵抗11とともに、本発明の電流安定化回路を構成する。
電源投入時に過渡的に印加されうるパルス電圧や、雷のように瞬時の誘導パルス電圧が印加されたとき、この耐サージ抵抗11によりパルス電流が抑えられ、後段の回路を保護する。耐サージ抵抗11の抵抗値は回路に使用される部品の耐電力量に鑑み、適切に選定される。
パイロットランプを取り付ける場所によってはモータ等の誘導ノイズが電源に乗り、その誘導ノイズにより電圧が高くなってLEDランプが点灯することがある。LED誤点灯防止回路18を設けることにより、このような誤点灯を防止することができる。
以上のように、LED誤点灯防止回路18は、 抵抗21、22によって分圧された電圧がトランジスタ24によって増幅され、これに応答してトランジスタ23が駆動するものである。
図8に示されているように、略円形で平らな照光基板5の両面(LED面、部品面)には、図7に関連して説明された各種装置が搭載されている。
これらの各種装置は、図7で示された電気的接続となるように、不図示のワイヤで相互に電気的に接続されている。
なお、トランジスタ23、24は、一体化されたトランジスタ25として示されている。
これらの各種装置もまた、図7で示された電気的接続となるように、不図示のワイヤで相互に電気的に接続されている。
次に、本発明のパイロットランプの作用について簡単に説明する。
パイロットランプ1を、商用交流電源系統と繋がっている不図示のソケットに差し込む。
該交流電源系統がONされると、端子2及び端子接続ワイヤ6(又は7)を通してパイロットランプ1に交流電圧が印加される。
印加された交流電圧は、耐サージ抵抗11により電圧投入時の過渡電流を抑えられ、電圧安定後はその周波数にともない電流発生コンデンサ14により定電流を発生する。
整流ブリッジダイオード13で交流から直流に整流され、定電圧コンデンサ17に電荷が蓄積されて、定電圧コンデンサ17がLED8を点灯させるのに必要な安定した直流電圧の供給源となる。
レンズ9を通って光がレンズ9の前方へ照射される。この際、レンズ9の内部で光が屈折するが、屈折された光の一部は前方へ照射されずに後方へ、すなわちLED8側へ反射される。
この後方へ反射された光は、レンズ9に嵌合接着されてレンズ9のすぐ裏側に設けられた光反射リングにより、前方へ更に反射(再反射)される。
このように再反射されることによって、光がシャドウリングを形成することなく照光方向へ照射される。
次に、パイロットランプ1に用いられる基板の接合の際に使用する治具に付いて説明する。
基板4と基板5とを垂直に接合するには、作業者が、基板5を水平な台の上に置いて基板5を一方の手で保持し、もう一方の手に半田ごてを持ち、基板4と基板5との垂直度を目視で調整しながら両基板を半田付けして固定するという方法が考えられる。
しかしながら、このような方法によるならば、基板の垂直度が作業者の感覚によるため正確性が担保されない。このことは、時間をかけて長時間取り組んだとしても変わらないことが多い。
図10に示されているように、治具100は、台座101と、天板102と、右支柱103と、左支柱104と、右可動支柱105と、左可動支柱106と、ガイドバー107と、を備えている。
台座101は丸型基板(照光基板5、基板16)を乗せるための台であって、ガイドバー107は該丸型基板に対して垂直に接合すべき基板(電源基板4、基板15)を押さえるためのものである。
なお、必要であれば、上下動の速さを調整するためのモード切替装置を設けていても良いし、電動でなく手動で上下動するような構造であっても良い。
このように差替え可能とすることによって、接合すべき基板の大きさに合わせて1台の治具を汎用的に利用することができる。
図11(a)に示されているように、基板を保持するガイドバー107の先端部分たる保持ヘッダー部は、照光基板5を電源基板4に対して垂直に押さえることができるようにV字型の構造をしている。
1本のガイドバーを様々の形状をした基板の接合のために用いることも可能ではあるが、基板同士を安定して接合するためには、接合すべき基板の形状に応じたガイドバーを差替えて利用することが好ましい。
これによって、基板同士を安定して相互に垂直に接合することができる。
したがって、本発明の上記実施形態に対してなされ得る多種多様な変形ないし修正はすべて本発明の範囲内に含まれるものであり、添付の特許請求の範囲によって保護されるものと解さなければならない。
たとえば、本発明に係る外部交流電源50として日本国の商用電源電圧であるAC100Vとして記述したが、各国の商用電源電圧に合わせて適宜設計することは、本発明の範囲内に含まれるものと解されなければならない。
2 端子(端子部)
3 LEDホルダ(基板保持部)
4 電源基板(回路基板部)
5 照光基板(回路基板部)
8 LED(発光部)
9 レンズ(レンズ部)
10 光反射リング(リング、レンズ部)
11 耐サージ抵抗(電流安定化回路)
12 放電用コンデンサ(電流安定化回路)
13 整流ブリッジダイオード(整流手段)
14 定電流発生コンデンサ(電流安定化回路)
15 基板(回路基板部)
16 基板(回路基板部)
17 定電圧コンデンサ(定電流発生手段)
18 暗灯対策回路(暗灯対策手段)
100 治具
101 台座
107 ガイドバー
108 ガイドバー
Claims (7)
- 外部交流電源に接続される端子部と、該端子部と電気的に接続され、発光部を備えている回路基板部と、該端子部と接し該回路基板部を保持する基板保持部と、を備えたパイロットランプであって、
該回路基板部は、少なくとも2枚の回路基板を含み、
これらの回路基板のうち、何れか2枚の回路基板は相互に垂直に接し、
該相互に垂直に接する2枚の回路基板のうち、
一方の回路基板には、該発光部が搭載され、
他方の回路基板には、該端子部から該外部交流電源の供給を受けて該発光部に整流電源を供給する整流手段と、該端子部と該整流手段との間に直列に接続されて所定の交流発振周期に同期して該整流手段に電流を安定供給する電流安定化回路と、が搭載され、
前記発光部が搭載されている回路基板には、定電流発生手段及び暗灯対策手段が、前記発光部に対して並列に接続され、
前記暗灯対策手段は、第1段目に直列に接続された2つの抵抗、第2段目に直列に接続された抵抗及びトランジスタ、第3段目に直列に接続された抵抗及びトランジスタを設けるとともに、該第1段目の2つの抵抗間の接続点と該第2段目のトランジスタのベース端子とを接続し、該第2段目のトランジスタのコレクタ端子と該第3段目のトランジスタのベース端子とを接続することによって構成されていることを特徴とするパイロットランプ。 - 前記少なくとも2枚の回路基板は2枚の回路基板であって、該2枚の回路基板は、相互にT字型に接していることを特徴とする請求項1記載のパイロットランプ。
- 前記少なくとも2枚の回路基板は3枚の回路基板であって、該3枚の回路基板は、相互にΠ字型に接していることを特徴とする請求項1記載のパイロットランプ。
- 前記少なくとも2枚の回路基板は3枚の回路基板であって、該3枚の回路基板は、相互にI字型に接していることを特徴とする請求項1記載のパイロットランプ。
- 前記少なくとも2枚の回路基板は4枚の回路基板であって、該4枚の回路基板は、相互にII字型に接していることを特徴とする請求項1記載のパイロットランプ。
- 前記基板保持部に保持されるレンズ部を更に備え、
該レンズ部は、レンズと、該レンズに嵌合されるリングと、を備えていることを特徴とする請求項1乃至5記載のパイロットランプ。 - 前記レンズは、凸面と窪み部を有する平面とを備えた片面凸レンズであって、
前記リングは、該窪み部と接するリング形状であることを特徴とする請求項6記載のパイロットランプ。
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