JP5503283B2 - Ｌｅｄランプ及びｌｅｄ照明方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤランプ及びＬＥＤ照明方法に関する。

従来、例えば、タクシー等の車両のルーフに取り付けられ、会社名や広告文字などを表示する車両用表示灯には電球や蛍光灯を光源として用い、これをソケットにねじ込んで装着し、その発光により表示カバー体を内側から照らし、表示カバー体に表示されている会社名や広告文字を影絵のように浮き上がらせて見せる構造にしている。しかしながら、電球や蛍光灯の場合、消費電力が大きいこと、また寿命が短いことが問題点であった。

近年、電球や蛍光灯に代わる光源として白色ＬＥＤが注目されている。車両用表示灯にその光源として白色ＬＥＤを用いた技術として、特開２００６-４７８６号公報（特許文献１）に記載されたものや特開２００６-２６０９６９号公報(特許文献２)に記載されたものが知られている。

特許文献１に記載された技術は、会社名や広告文字などを表示する表示カバー体の背面に導光板を配置し、導光板の側面にＬＥＤを配置し、ＬＥＤの光を導光板に導き、表示カバー体の面全体を背面から照明するものである。この特許文献１に記載された技術は、従来の電球や蛍光灯のランプを装着しているソケットにＬＥＤランプを装着して使用するものではない。

また、特許文献２に記載された技術は、３色ＬＥＤをＬＥＤ専用の基板上に実装し、これを表示カバー体内に配置し、その発光により表示カバー体を内側から照らし、表示カバー体に表示されている会社名や広告文字を影絵のように浮き上がらせて見せる構造である。この特許文献２に記載された技術も、従来の電球や蛍光灯のランプを装着しているソケットにＬＥＤランプを装着して使用するものではない。

本願出願人は、上記の従来技術の問題点を解決する発明として、従来の白熱電球やボール型蛍光灯等のランプを装着しているソケットに装着して使用することができ、その発光によって従来同様に表示カバー体を内側から照らして表示カバー体に表示されている会社名や広告文字を影絵のように浮き上がらせて見せることができる１灯式のＬＥＤランプを、特願２００９−７５９９４号にて提案している。

特開２００６-４７８６号公報 特開２００６-２６０９６９号公報

本発明は、上述した本願出願人の提案のＬＥＤランプの改良に係り、従来の白熱電球やボール型蛍光灯等のランプを装着しているソケットに装着して使用することができ、その発光によって従来同様に表示カバー体を内側から照らして表示カバー体に表示されている会社名や広告文字を影絵のように浮き上がらせて見せることができ、かつ低消費電力で高照度に照明できるＬＥＤランプを提供することを目的とする。
本発明はまた、複数個のＬＥＤパッケージを用いて３６０度全方向を均等な明るさで照明できるＬＥＤランプ及びＬＥＤ照明方法を提供することを目的とする。

本発明の特徴は、車両に取り付けられる車両用表示灯の光源ランプとして利用されるＬＥＤランプであって、ランプ口金に３枚の配線基板を３角筒状に装着し、前記３枚の配線基板上のプリント配線のマイナス端子とプラス端子を順に直列に接続し、前記３枚の配線基板の内の１枚の端位置となるプラス端子と前記３枚の配線基板の内の他の１枚の端位置となるマイナス端子とを前記ランプ口金のプラス端子、マイナス端子それぞれに接続し、前記３枚の配線基板それぞれのプリント配線上には発光面の中心軸の方向から前記発光面の中心軸に対し９０度の方向まで光を放射する１８０度の配光特性を備えた１個のＬＥＤパッケージを実装し、前記３枚の配線基板の全体を覆うように透光性のランプボールを装着して前記１個の各配線基板上のＬＥＤパッケージを同時に発光させることにより、前記３角筒状の周囲３６０度全方向を均等な明るさで照明することを特徴とするＬＥＤランプである。

本発明の別の特徴は、車両に取り付けられて文字などを表示する車両用表示灯の光源ランプとして利用されるＬＥＤランプであって、ほぼ正三角柱形状の支柱の各側面に、発光面の中心軸の方向から前記発光面の中心軸に対し９０度の方向まで光を放射する１８０度の配光特性を備えた１個のＬＥＤパッケージをそれぞれ配設し、前記それぞれの各側面のＬＥＤパッケージを同時に発光させることにより、前記１つの軸の周りの３６０度全方向を均等な明るさで照明することを特徴とするＬＥＤランプである。
上記のＬＥＤランプにおいては、前記複数個の配置したＬＥＤパッケージの天面に更に１つＬＥＤパッケージを配置して前記１つの軸方向にも同時に発光させて照明するものとすることができる。

本発明のまた別の特徴は、ランプ口金に複数枚の配線基板を筒状に装着し、前記複数枚の配線基板上のプリント配線のマイナス端子とプラス端子を順に直列に接続し、前記複数枚の配線基板の内の１枚の端位置となるプラス端子と前記複数枚の配線基板の内の他の１枚の端位置となるマイナス端子とを前記ランプ口金のプラス端子、マイナス端子それぞれに接続し、前記複数枚の配線基板それぞれのプリント配線上にＬＥＤ素子を実装し、前記ランプ口金に対して前記複数枚の配線基板の全体を覆うように透光性のランプボールを装着したＬＥＤランプである。

上記のＬＥＤランプにおいては、前記ＬＥＤ素子は白色発光するものを採用することができる。
また、上記のＬＥＤランプにおいては、発光部の一方の主面にアノード電極及びカソード電極を形成し、他方の主面上に、樹脂に蛍光体を混入し或いはガラスに蛍光体を塗布した蛍光発光部を積層した箱形のＬＥＤ素子を用い、前記プリント配線上に形成されたアノード接続ランドとカソード接続ランドに対して前記箱形のＬＥＤ素子のアノード電極とカソード電極を接続することによって前記ＬＥＤ素子を実装したものとすることができる。

本発明のＬＥＤランプ及びＬＥＤ照明方法によれば、１８０度の配光特性を備えた複数個のＬＥＤパッケージにより、１つの軸の周りの３６０度全方向を均等な明るさで照明することができる。

さらに、本発明のＬＥＤランプによれば、ランプ口金部分を差し込むことでランプソケットに装着することができ、従来の白熱ランプや蛍光灯ランプに代えて当該ＬＥＤランプを使用することができ、加えて、筒状に配置した複数枚の配線基板それぞれのプリント配線上にＬＥＤ素子それぞれを実装したことによって複数個のＬＥＤ素子により３６０°全方向に光を放射することができ、ＬＥＤの利点である低消費電力、長寿命に加えて、高照度で全方向に照明できる。

本発明の第１の実施の形態のＬＥＤランプの平面図。 上記実施の形態のＬＥＤランプの一部破断した正面図。 上記実施の形態のＬＥＤランプに挿入されている３枚の配線基板の展開図。 上記実施の形態のＬＥＤランプにて光源として使用される箱形のＬＥＤ素子。 上記実施の形態のＬＥＤランプの回路図。 上記実施の形態のＬＥＤランプの配光特性の説明図。 本発明の第２の実施の形態のＬＥＤランプに搭載するＬＥＤユニットの斜視図。 本発明の第３の実施の形態のＬＥＤランプの平面図。 上記実施の形態のＬＥＤランプの一部破断した正面図。 上記実施の形態のＬＥＤランプに挿入されている３枚の配線基板の展開図。 上記実施の形態のＬＥＤランプの回路図。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。

［第１の実施の形態］図１、図２に示す本発明の第１の実施の形態のＬＥＤランプ１は、タクシー等の車両のルーフに取り付けられ、会社名や広告文字などを表示する車両用表示灯の光源ランプとして利用するものであり、有底円筒状の口金２と、この口金２の上部開口に取り付けた透明若しくは半透明のランプボール３を備えている。口金２とランプボール３の中にＬＥＤユニット４が設置してある。口金２の仕様は、従来から使用されてきた白熱ランプ、ボール型蛍光ランプと置き換えて使用するものであるために、従来のランプの口金、ランプボールと同サイズものである。例示すれば、外径が１８ｍｍ、ランプ全長が３５ｍｍである。

口金２の内底部に樹脂リング５が挿入されて固定されている。この樹脂リング５はセラミックス絶縁材の三角柱状の支柱６の下部を支持固定している。支柱６の３側面それぞれには、セラミックス絶縁材の配線基板７が接着してある。

図３の３枚の配線基板７を展開した状態に示すように、配線基板７それぞれにはプリント配線８が形成されている。このプリント配線８は、アノード接続アーム９ａを有する第１電極リード９と、カソード接続アーム１０ａを有する第２電極リード１０を有している。また、第１電極リード９には、抵抗接続ランド９ｂ，９ｃが形成されている。さらに、第１電極リード９、第２電極リード１０それぞれの下端部に接続端ランド９ｄ，１０ｂが形成されている。

さらに、３枚の配線基板７は図３に示す展開した状態で、左端の位置の配線基板７（１）上の第１電極リード９の接続端ランド９ｄと真ん中の位置の配線基板７（２）上の第２電極リード１０の接続端ランド１０ｂとの間に渡り線１１を接続して両プリント配線８，８間を直列に接続してある。同様に、真ん中の位置の配線基板７（２）上の第１電極リード９の接続端ランド９ｄと右端の位置の配線基板７（３）上の第２電極リード１０の接続端ランド１０ｂとの間も渡り線１２にて接続してある。そして、左端の位置の配線基板７（１）の第２電極リード１０の接続端ランド１０ｂは、口金２の半田でできたマイナス端子２１にリード線２２にて接続されている。また、右端の位置の配線基板７（３）の第１電極リード９の接続端ランド９ｄは、口金２の胴部に形成された半田でできたプラス端子２３にリード線２４にて接続されている。同時に、マイナス端子２１とプラス端子２３との間には、両端子間電圧を一定に保つためにツェナーダイオード２５が接続されている。

各配線基板７上のプリント配線８において、箱形のＬＥＤ素子ＬＥＤのアノード電極１０１がアノード接続アーム９ａの先端部に接続され、ＬＥＤ素子ＬＥＤのカソード電極１０２がカソード接続アーム１０ａの先端部に接続されている。以下、ＬＥＤ素子ＬＥＤを区別する必要がある場合には、図３における左端の位置の配線基板７（１）に実装されたものをＬＥＤ１とし、中間位置の配線基板７（２）に実装されたものをＬＥＤ２とし、右端の位置の配線基板７（３）に実装されたものをＬＥＤ３として区別する。

図４に示すように、各ＬＥＤ素子ＬＥＤは発光部１１１と蛍光発光部１１２とを積層した箱型をしている。各ＬＥＤ素子ＬＥＤの発光部１１１の一方の主面にアノード電極１０１及びカソード電極１０２が形成され、他方の主面上に樹脂に蛍光体を混入した構成或いはガラスに蛍光体を塗布した構成の蛍光発光部１１２が配置されている。例えば、発光部１１１に波長４７０ｎｍ程度の青色光を出力する青色光発光体を使用し、蛍光発光部１１２にイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）等の黄色蛍光体を使用する。アノード電極１０１とカソード電極１０２との間に所定の電圧が印加されると、発光部１１１から青色光が出力される。この青色光が黄色蛍光体の蛍光発光部１１２に入射し、蛍光発光部１１２を透過した青色光と蛍光発光部１１２の黄色蛍光との混色により見た目に白色光として出射される。

各配線基板７上のプリント配線８における第１電極リード９に形成された抵抗接続ランド９ｂ，９ｃ間には箱形の抵抗Ｒが接続されている。

口金２の内部において、マイナス端子２１とプラス端子２３との間に接続されているツェナーダイオード２５は、両端子２１，２３間の電圧を一定に保ち、かつ、３直列のＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３に過電圧が印加されるのを防ぐ働きをする。

以上により、図５に示すように、３枚の配線基板７（１）〜７（３）それぞれの上に形成されたプリント配線８は、全体として両端のマイナス端子２１とプラス端子２３との間で３段直列に接続された回路構成になっている。そして、３個のＬＥＤ素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ３と抵抗Ｒ１〜Ｒ３は３段直列に接続され、この３段直列の接続構成に対してツェナーダイオード２５が逆並列に接続された構成になっている。

上記構成のＬＥＤランプ１は、従来から使用されてきた白熱ランプ、ボール型の蛍光ランプと置き換えて使用するものであり、あらかじめ車両用表示灯として設置されているソケットに対してこのＬＥＤランプ１の口金２の部分をねじ込んで固定して使用する。このＬＥＤランプ１を点灯させると、３個のＬＥＤ素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ３それぞれが白色発光し、１２０°ずつ離れた３方面に光を放射する。このＬＥＤランプ１では、ＬＥＤ素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ３それぞれに図４に示すような箱型のＬＥＤパッケージを使用しているので、図６に示す発光特性からも明らかなように、３個のＬＥＤ素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ３それぞれがほぼ１８０°の方向に光３１〜３３を放射し、配線基板７上の長方形状の発光源をもって３方面の光３１〜３３が合成され、ランプ全体として３６０°全周に渡りほぼ一様に明るい光３０を出すことができる。

実験例によれば、照明の特性は次のものであった。従来の白熱電球を車両用表示灯の光源として使用する場合、電圧１３．０Ｖ、電流１８０ｍＡ、電力１０Ｗであり、光束は１２０Ｌｍであり、１２Ｌｍ／Ｗの効率であった。これに対して、本発明の実施例のＬＥＤランプの場合、外径、全長が同サイズ、口金も同仕様であったが、電圧１３．５Ｖ、電流１２０ｍＡにして、電力１．６Ｗと省電力であり、光束は９０Ｌｍであり、５５Ｌｍ／Ｗの高効率であった。また、ランプ寿命は、従来の白熱電球では約６００時間であるのに対して、本発明の実施例では、ＬＥＤ寿命の１００００時間以上であり、従来に比べてランプ寿命が約２０倍は向上する。また、従来の白熱ランプを光源とする車両用表示灯の場合、浮き上がる文字がやや黄色みがかった色に見えるが、本発明の実施例のＬＥＤランプ１を光源とする車両表示灯の場合、文字が白色で、明瞭に浮き上がって見えるように照明できることが確認された。

［第２の実施の形態］図７は、本発明の第２の実施の形態のＬＥＤランプ１に使用するＬＥＤユニット４Ａを示している。本実施の形態のＬＥＤランプ１の場合、この図７に示す構成のＬＥＤユニット４Ａを採用する他は、図１〜図６に示した第１の実施の形態のＬＥＤランプ１と共通の構成を有している。

本実施の形態の特徴は、ＬＥＤユニット４Ａについて、三角柱状の支柱６の３側面それぞれに下側が高く、上側が低くなった楔状台６１を取り付け、この楔状台６１の傾斜面に配線基板７を接着した構造にした点にある。ＬＥＤユニット４Ａをこのような構造にすることにより、３方面を向く各配線基板７とそれに実装されたＬＥＤ素子ＬＥＤが垂直線に対して斜め上方を向く法線を持ち、ＬＥＤ素子ＬＥＤの発光する光が斜め上向きに強く放射されることになる。これにより、この実施の形態のＬＥＤランプ１を車両用表示灯に取り付けると、表示を見る人の目の高さに明るい光が放射されることになり、表示効果を高めることができる。

［第３の実施の形態］図８〜図１１を用いて、本発明の第３の実施の形態のＬＥＤランプ１について説明する。本実施の形態にあっても、第１の実施の形態のＬＥＤランプ１と共通する要素については共通する符号を付して示してある。

本実施の形態のＬＥＤランプ１は、第１の実施の形態と同様に、有底円筒状の口金２と透明若しくは半透明のランプボール３を備え、口金２とランプボール３の中にＬＥＤユニット４が設置してある。口金２の内底部に樹脂リング５が挿入されて固定されている。この樹脂リング５はセラミックス絶縁材の三角柱状の支柱６の下部を支持固定している。支柱６の３側面それぞれには、セラミックス絶縁材の配線基板７（１）〜７（３）が接着してあり、支柱６の天面には三角形の配線基板７（４）が接着してある。

本実施の形態の場合、図１０に示す展開図のように、３枚の配線基板７（１）〜７（３）それぞれには第１の実施の形態と同様にプリント配線８が形成されている。このプリント配線８は、アノード接続アーム９ａを有する第１電極リード９と、カソード接続アーム１０ａを有する第２電極リード１０を有している。また、第１電極リード９には、抵抗接続ランド９ｂ，９ｃが形成されている。さらに、第１電極リード９、第２電極リード１０それぞれの下端部に接続端ランド９ｄ，１０ｂが形成されている。三角形状の配線基板７（４）にはアノード接続アーム９ａ’とカソード接続アーム１０ａ’とが形成されている。

さらに、本実施の形態の特徴として、３枚の配線基板７は図１０に示す展開した状態で、左端の位置の配線基板７（１）上の第１電極リード９の接続端ランド９ｄと天面の三角形状の配線基板（４）のカソード接続アーム１０ａ’との間をリード線１０’で接続し、アノード接続アーム９ａ’と中間位置の配線基板７（２）上の第２電極リード１０の接続端ランド１０ｂとの間をリード線９’にて接続している。

またさらに、真ん中の位置の配線基板７（２）上の第１電極リード９の接続端ランド９ｄと右端の位置の配線基板７（３）上の第２電極リード１０の接続端ランド１０ｂとの間は渡り線１２にて接続してある。そして、左端の位置の配線基板７（１）の第２電極リード１０の接続端ランド１０ｂは、口金２の半田でできたマイナス端子２１にリード線２２にて接続されている。また、右端の位置の配線基板７（３）の第１電極リード９の接続端ランド９ｄは、口金２の胴部に形成された半田でできたプラス端子２３にリード線２４にて接続されている。同時に、マイナス端子２１とプラス端子２３との間には、両端子間電圧を一定に保つためにツェナーダイオード２５が接続されている。

配線基板７（１）〜７（３）それぞれの上のプリント配線８において、箱形のＬＥＤ素子ＬＥＤのアノード電極１０１がアノード接続アーム９ａの先端部に接続され、ＬＥＤ素子ＬＥＤのカソード電極１０２がカソード接続アーム１０ａの先端部に接続されている。同様に、三角形状の天面の配線基板７（４）においても、箱形のＬＥＤ素子ＬＥＤのアノード電極１０１がアノード接続アーム９ａ’の先端部に接続され、ＬＥＤ素子ＬＥＤのカソード電極１０２がカソード接続アーム１０ａ’の先端部に接続されている。以下、ＬＥＤ素子ＬＥＤを区別する必要がある場合には、図１０における左端の位置の配線基板７（１）に実装されたものをＬＥＤ１とし、中間位置の配線基板７（２）に実装されたものをＬＥＤ２とし、右端の位置の配線基板７（３）に実装されたものをＬＥＤ３とし、天面の位置のものをＬＥＤ４として区別する。尚、本実施の形態でも、採用するＬＥＤ１〜ＬＥＤ４はすべて第１の実施の形態のものと同様である。

以上により、図１１に示すように、３枚の配線基板７（１）〜７（３）の上に形成されたプリント配線８と三角形状の配線基板７（４）に至るリード線９’，１０’とは、全体として両端のマイナス端子２１とプラス端子２３との間で直列に接続された回路構成になっている。そして、４個のＬＥＤ素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４と抵抗Ｒ１〜Ｒ３は直列に接続され、この直列の接続構成に対してツェナーダイオード２５が逆並列に接続された構成になっている。

上記構成のＬＥＤランプ１は、あらかじめ車両用表示灯として設置されているソケットに対してその口金２の部分をねじ込んで固定して使用する。このＬＥＤランプ１を点灯させると、３個のＬＥＤ素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ３それぞれが白色発光し、水平方向に１２０°ずつ離れた３方面に光を放射し、同時に天面のＬＥＤ４が上方に光を放射する。このＬＥＤランプ１では、ＬＥＤ素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４それぞれに第１の実施の形態と同様に図４に示すような箱型のＬＥＤパッケージを使用しているので、図６に示す発光特性からも明らかなように、３個のＬＥＤ素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ３それぞれがほぼ１８０°の方向に光３１〜３３を放射し、同時に天面のＬＥＤ４が上方でほぼ１８０°の方向に光を放射する。

これにより、本実施の形態のＬＥＤランプでは、配線基板７上の長方形状の発光源をもって水平な３方面の光３１〜３３が合成され、ランプ全体として水平方向３６０°全周に渡りほぼ一様に明るい光３０を出すことができ、同時に、上方にもＬＥＤ４が明るい光を放射できる。このため、本実施の形態のＬＥＤランプ１の場合、第１の実施の形態のように省電力かつ高効率、さらに長寿命化できる上に、上面側も明るく照らすことができ、車両表示灯としていっそう明瞭に文字が浮き上がって見えるように照明できる。

尚、本発明のＬＥＤランプは、用途としては車両用表示灯として広く利用することができ、発光色も完全白色発光に限定されるものではなく、用途によっては他の色に発光するＬＥＤランプにすることも可能である。

１ ＬＥＤランプ
２ 口金
３ ランプボール
４，４Ａ ＬＥＤユニット
６ 支柱
７（１）〜７（４） 配線基板
８ プリント配線
９ 第１電極リード
９’ リード線
９ａ，９ａ’ アノード接続アーム
９ｂ，９ｃ 抵抗接続ランド
９ｄ 接続端ランド
１０ 第２電極リード
１０’ リード線
１０ａ，１０ａ’ カソード接続アーム
１０ｂ 接続端ランド
１１ 渡り線
１２ 渡り線
２１ マイナス端子
２２ リード線
２３ プラス端子
２４ リード線
２５ ツェナーダイオード
ＬＥＤ ＬＥＤ素子
Ｒ 抵抗
１０１ アノード電極
１０２ カソード電極

Claims (1)

1. 車両に取り付けられる車両用表示灯の光源ランプとして利用されるＬＥＤランプであって、ランプ口金に３枚の配線基板を３角筒状に装着し、前記３枚の配線基板上のプリント配線のマイナス端子とプラス端子を順に直列に接続し、前記３枚の配線基板の内の１枚の端位置となるプラス端子と前記３枚の配線基板の内の他の１枚の端位置となるマイナス端子とを前記ランプ口金のプラス端子、マイナス端子それぞれに接続し、前記３枚の配線基板それぞれのプリント配線上には発光面の中心軸の方向から前記発光面の中心軸に対し９０度の方向に光を放射する１８０度の配光特性を備えた１個のＬＥＤパッケージを実装し、前記３枚の配線基板の全体を覆うように透光性のランプボールを装着して前記１個の各配線基板上のＬＥＤパッケージを同時に発光させることにより、前記３角筒状の周囲３６０度全方向を均等な明るさで照明することを特徴とするＬＥＤランプ。

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