(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-08-26
(45)【発行日】2022-09-05
(54)【発明の名称】LEDランプ
(51)【国際特許分類】
F21S 2/00 20160101AFI20220829BHJP
F21V 19/00 20060101ALI20220829BHJP
F21V 31/04 20060101ALI20220829BHJP
F21V 23/06 20060101ALI20220829BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20220829BHJP
【FI】
F21S2/00 210
F21V19/00 150
F21V19/00 170
F21V31/04
F21V19/00 450
F21V23/06
F21Y115:10 500
(21)【出願番号】P 2018178989
(22)【出願日】2018-09-25
【審査請求日】2021-08-04
(73)【特許権者】
【識別番号】591102718
【氏名又は名称】サトーパーツ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100157912
【氏名又は名称】中島 健
(74)【代理人】
【識別番号】100074918
【氏名又は名称】瀬川 幹夫
(72)【発明者】
【氏名】柳 雅宏
(72)【発明者】
【氏名】木山 猛
(72)【発明者】
【氏名】結城 彰
【審査官】下原 浩嗣
(56)【参考文献】
【文献】特開2014-207103(JP,A)
【文献】特開2004-200455(JP,A)
【文献】特開2010-177163(JP,A)
【文献】特開2014-182909(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2017/0355304(US,A1)
【文献】中国実用新案第207179213(CN,U)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F21S 2/00
F21V 19/00
F21V 31/04
F21V 23/06
F21Y 115/10
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面にLEDを実装した基板と、
前記基板に取り付けられる端子部品と、
前記基板を内部に収容する筒部材と、
を備え、
前記基板は、前記筒部材の長手方向に対して平行に配置されており、
前記LEDは、前記基板の先端面から突出しないように実装され、
前記基板の先端面には、前記LEDの発光部に臨む位置に切り欠きが形成されていることを特徴とする、LEDランプ。
【請求項2】
前記端子部品は、前記基板を挟み込んで保持する一対の狭持部を備え、前記一対の狭持部は左右対称であることを特徴とする、請求項1記載のLEDランプ。
【請求項3】
前記筒部材の内部には、前記基板の先端面を突き当てるための突き当て部が形成されていることを特徴とする、請求項1または2記載のLEDランプ。
【請求項4】
前記筒部材の開口を塞ぐように取り付けられる絶縁部材を備え、
前記絶縁部材は、前記端子部品を貫通させて保持するスリットを有することを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載のLEDランプ。
【請求項5】
前記絶縁部材で塞がれた前記筒部材の内部には、透光性の樹脂が充填されており、
前記絶縁部材には、前記筒部材の内部と外部とを連通させる溝部が形成されていることを特徴とする、請求項4記載のLEDランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、LEDランプに関し、特に、小型化を実現することができるLEDランプに関する。
【背景技術】
【0002】
従来のLEDランプとして、砲弾型LEDを直接本体に組み付けたものが知られている。しかしながら、砲弾型LEDは製造数が減少しており、徐々にチップ型LEDが使用されるようになっている。
例えば特許文献1には、レンズに対向するように基板を配置し、この基板上にチップ型LEDを実装したLEDランプが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、上記した従来のLEDランプでは、ランプの筒部の径を、LED基板が収まる大きさにしなければならない。具体的には、ランプの筒部の内径を、LED基板の対角線の長さよりも大きく設定しなければならない。このため、ランプの筒部の径を小さくしようとしても、LED基板の大きさが障害となり、ランプを十分に小型化することができないという問題があった。
【0005】
なお、LED基板を小さくすればランプの小型化を実現できるが、LED基板を無理に小型化しようとすると、歩留まりの低下、製造コストの上昇、組み付け性の低下、といった様々な問題が生じてしまう。
そこで、本発明は、LED基板を無理に小型化しなくても、全体の小型化を実現できるLEDランプを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、表面にLEDを実装した基板と、前記基板に取り付けられる端子部品と、前記基板を内部に収容する筒部材と、を備え、前記基板は、前記筒部材の長手方向に対して平行に配置されており、前記LEDは、前記基板の先端面から突出しないように実装され、前記基板の先端面には、前記LEDの発光部に臨む位置に切り欠きが形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明は上記の通りであり、基板は、筒部材の長手方向に対して平行に配置されている。このような構成によれば、レンズに対して平行に基板を配置しなくてもよいので、筒部材の内径を基板の対角線の長さよりも小さくすることができる。よって、LEDランプを小型化することができる。
【0008】
ここで、このように基板を配置した場合、LEDの光をどのようにレンズ方向に照射するかが問題となる。LEDの光をレンズ方向に照射する1つの方法としては、基板の先端面にLEDを実装することが考えられる。しかしながら、基板の先端面にLEDを実装した場合、LEDが基板の先端面から突出してしまうため、製造工程においてLEDが破損しやすいという問題がある。
【0009】
この点、本発明は、LEDが基板の先端面から突出しないように基板の表面に実装されているため、LEDが破損するリスクを抑制することができる。そして、LEDの光をレンズ方向に照射するために、LEDの発光部に臨む位置に切り欠きが形成されている。このように切り欠きを設けることで、基板の先端方向に向けてLEDを点灯したときに、基板の表側にも裏側にもLEDの光を放射することができる。よって、基板の表側のみが明るくなって基板の裏側が明るくならないといった問題が生じず、自然な見た目とすることができる。
【0010】
また、端子部品は、基板を挟み込んで保持する一対の狭持部を備え、一対の狭持部は左右対称としてもよい。このように構成すれば、端子部品の左右がなくなるので組み付け時の左右の取り違えが発生せず、製造工程の作業性が向上する。なお、一対の狭持部を左右対称とした場合、基板がレンズに対してセンター位置に来るので、基板の表面に実装されたLEDの位置がレンズに対してオフセットすることになる。しかしながら、上記したように、基板に切り欠きを設けることで、LEDの光が基板の裏側にも到達するため、見た目の不自然さが生じることはない。
【0011】
また、筒部材の内部には、基板の先端面を突き当てるための突き当て部が形成されていてもよい。このように構成すれば、組み付け時に基板の押し込み圧に抗することができ、また、容易に基板の位置決めができるため製造工程の作業性が向上する。なお、このように突き当て部に基板の先端面を突き当てたとしても、LEDが基板の先端面から突出していないため、LEDを破損することがないように構成されている。
【0012】
また、筒部材の開口を塞ぐように取り付けられる絶縁部材を備え、絶縁部材は、端子部品を貫通させて保持するスリットを有するようにしてもよい。このような構成によれば、絶縁部材を取り付けることで、絶縁対策を行うと同時に、端子部品および基板の組付けが完了するため、製造工程の作業性が向上する。
【0013】
また、絶縁部材で塞がれた筒部材の内部に透光性の樹脂を充填してもよい。これにより、部品を樹脂で接着して固定することができ、かつ、水密性を確保することができる。そして、絶縁部材には、筒部材の内部と外部とを連通させる溝部が形成されていてもよい。このような構成によれば、筒部材の内部に充填した樹脂の量が多すぎる場合には、絶縁部材の溝部から樹脂が流れ出して排出される。すなわち、溝部を設けたことで樹脂の量を自動的に調節することができるので、樹脂の量を厳密に測定する必要がなく、製造工程の作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図1】LEDランプの(a)平面図、(b)正面図、(c)底面図、(d)側面図である。
【
図4】基板の(a)表面を示す図、(b)裏面を示す図である。
【
図5】LEDランプの内部構造を示す図であって、(a)基板の表面を正面に見た図、(b)基板の側面を正面に見た図である。
【
図6】LEDランプの組み立て方を示す図であって、(a)絶縁部材に端子部品を挿入する前の図、(b)絶縁部材に端子部品を挿入した後の図、(c)絶縁部材に基板を挿入する前の図、(d)絶縁部材に基板を挿入した後の図である。
【
図7】LEDランプの組み立て方を示す図であって、(a)筒部材に絶縁部材を取り付ける前の図、(b)筒部材に絶縁部材を取り付けた後の図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。
本実施形態に係るLEDランプ10は、機器の動作状態を表示するパーツなどに使用される小型のランプであり、
図1に示すように、先端側にレンズ12が設けられ、後端側に端子部品30が突出している。このLEDランプ10は、電源に接続された電線を端子部品30につなぐことで使用可能となり、通電したときにレンズ12から光を照射するようになっている。
このLEDランプ10は、
図2および
図3に示すように、筒部材11と、基板20と、端子部品30と、絶縁部材40と、を備えて構成される。
【0016】
筒部材11は、
図2に示すように、内部が空洞に形成された筒状の部品である。この筒部材11の内部の空洞は、基板20を収容する収容空間13となっている。この収容空間13は、内径が一定で形成された円柱状の空間であり、基板20をすっぽりと収容できる大きさとなっている。具体的には、収容空間13の直径が基板20の短手方向の長さよりも大きく形成されており、収容空間13の軸方向の長さが基板20の長手方向の長さよりも大きく形成されている。
【0017】
この収容空間13の基端側(レンズ12が設けられていない方の端部側)は、外部に向けて開放されており、各種の部品を収容空間13に挿入するための開口17となっている。このため、LEDランプ10を製造するときには、この開口17側から各種の部品を挿入して組み付けるようになっている。
【0018】
また、この収容空間13の先端側(レンズ12が設けられた側)には、筒部材11の軸(長手方向)に対して垂直な壁が設けられている。この壁によって、収容空間13の先端側が区切られている。この壁の中央には、レンズ12の方向に貫通する連通口14が開口形成されている。また、この連通口14の周囲のフランジ状の壁は、基板20の先端面20aを突き当てるための突き当て部15を形成している。
【0019】
また、上記した連通口14の奥(先端側)には、凸型のレンズ12を取り付けるための凹部16が形成されている。この凹部16に取り付けられたレンズ12は、先端方向に向けて突出している。本実施形態に係るレンズ12は、2種類の樹脂を使用した2層構造となっている。例えば、まず1種類の樹脂で空洞を形成するように成形を行い、この空洞の内部に他の種類の樹脂を充填することで、レンズ12が形成されている。内部の樹脂の色を変えることで、カラーバリエーションを増やすことができ、また屈折率の違ったものや充填材に工夫をすることで、レンズ12の見え方を変化させることができる。
【0020】
基板20は、表面にLED21を実装したものである。この基板20の表面には、
図4(a)に示すように、LED21のほかにも、電流を安定させるための定電流素子22や、端子部品30を接続するための電極部23が設けられている。電極部23は、正負の2つの電極部23が設けられている。そして、この2つの電極部23の間に電流経路が設けられており、この電流経路上にLED21と定電流素子22とが配置されている。定電流素子22を備えることで、チップ型LEDを使用した場合でも外付け抵抗が不要であり、一定の範囲内の電圧(例えば6V~24V)であれば、使用する電圧によって抵抗を変えなくても使用することができる。
なお、電極部23には、後述する端子部品30の突部32を係合させるための貫通孔23aが形成されている。
【0021】
この基板20は、
図5等に示すように、筒部材11の長手方向に対して平行に配置されて、筒部材11の収容空間13に内蔵される。このとき、LED21は先端側(レンズ12側)に配置されており、電極部23は後端側(反レンズ12側)に配置されている。
【0022】
なお、本実施形態に係るLED21は、
図4(a)および
図4(b)に示すように、基板20の先端面20aから突出しないように実装されている。すなわち、本実施形態に係る基板20は、突き当て部15に当接する平らな先端面20aを備えており、この先端面20aの内側にLED21が配設されている。また、このLED21は、基板20の先端方向に向けて光を照射するように配設されており、言い換えると、LED21の発光部21aがレンズ12に臨むように配設されている。
【0023】
このLED21が実装された基板20の先端部には、
図4(b)等に示すように、略U字形または略コ字形の切り欠き20bが形成されている。この切り欠き20bは、基板20の先端面20aの中央を切り欠いて形成されており、LED21の発光部21aに臨む位置に形成されている。このため、
図4(b)等に示すように、基板20を裏面から見たときに、基板20の表面に実装されたLED21の発光部21aが、切り欠き20bを通して向こうに見えるように構成されている。
【0024】
端子部品30は、
図5に示すように基板20に取り付けられる部品である。この端子部品30は、導電性の材料で形成された薄板状の平型端子である。平形端子状の形状とすることで外部との接続が容易となっている。この端子部品30は、
図3に示すように、先端部(レンズ12側)が分岐した略Y字形で形成されている。この端子部品30は、1つのLEDランプ10につき2つ使用され、2つの端子部品30がそれぞれ基板20に設けられた2つの電極部23に1つずつ取り付けられる。
【0025】
この端子部品30の分岐した先端側(レンズ12側)は、基板20の電極部23に接続される狭持部31を形成している。狭持部31は、基板20を挟み込んで保持するためのものであり、
図3に示すように、一対の狭持部31が互いに対向するように設けられている。この一対の狭持部31の間には、基板20を挿入するための狭持溝34が形成されている。狭持溝34の幅は、基板20の厚みとほぼ等しく形成されている。
【0026】
また、この一対の狭持部31の互いに対向する面には、
図3に示すように、もう一方の狭持部31の方向に向けて突出する突部32が形成されている。この突部32は、先端が尖ったくさび形状となっている。この突部32は、
図5(b)に示すように、電極部23の貫通孔23aに係合させるためのものである。すなわち、狭持溝34に基板20を挿入すると、一対の突部32が貫通孔23aの両側から嵌まり込んで係合し、これにより一対の狭持部31で基板20を挟み込んで保持できるようになっている。このように保持することで、電極部23と端子部品30とのが確実に電気的に接続されるようになっている。
【0027】
なお、本実施形態に係る一対の狭持部31は、
図3に示すように互いに左右対称に形成されている。このため、端子部品30が左右対称となっており、端子部品30を基板20に取り付けるときに方向を気にせずに組み付けられるようになっている。
【0028】
また、この端子部品30の基端側(反レンズ12側)は、
図1(b)等に示すように、筒部材11の外部に突出する延出部33を形成している。延出部33は、電線を接続するための部位である。
【0029】
絶縁部材40は、ゴムや樹脂などの絶縁材料で形成された部材である。この絶縁部材40は、
図3および
図5に示すように、円柱状の栓部41と、栓部41の底面から突出する舌状部44と、を備える。
【0030】
栓部41は、収容空間13に開口17から挿入可能な径で形成されている。栓部41を収容空間13に挿入することで、絶縁部材40によって筒部材11の開口17を塞ぐことができる。この栓部41には、
図1(c)に示すように、2つのスリット42が、栓部41の軸方向(筒部材11の長手方向)に、互いに平行に設けられている。このスリット42は、端子部品30を貫通させて保持するために貫通形成されている。2つのスリット42は、2つの端子部品30を互いに接触しないように独立して保持することができる。
【0031】
また、この栓部41の上面(レンズ12側の面)には、
図5に示すように、基板20の後端側(反レンズ12側)を挿入可能な凹溝が形成されている。凹溝に挿入された基板20は、この凹溝の内部で端子部品30に接続される。すなわち、基板20が凹溝に挿入されることで、電極部23が絶縁部材40に埋没するようになっており、この埋没した電極部23と端子部品30とが絶縁部材40の内部で係合するようになっている。このような構成により、基板20と端子部品30とが接続された状態で絶縁部材40によって固定されるので、電極部23と端子部品30との電気的な接続が確保されるとともに、絶縁したい箇所は確実に絶縁することができる。また、基板20と端子部品30と絶縁部材40とをユニット化することができるので、製造時の組み付け性が向上する。
【0032】
また、この栓部41の外周面には、
図1(c)および
図5(b)に示すように、上下に連通する溝部43が形成されている。この溝部43は、絶縁部材40で塞がれた筒部材11の内部(収容空間13)と外部とを連通させるためものである。この溝部43は、筒部材11の内部に充填された余分な樹脂を外部に排出するためのものである。
【0033】
すなわち、本実施形態においては、製造時に、筒部材11の内部に透光性の液状硬化性樹脂を充填する。その後、筒部材11の内部を絶縁部材40で塞ぎ、樹脂を硬化させることで、筒部材11と基板20と端子部品30と絶縁部材40とを一体的に結合する。上記した栓部41の溝部43は、筒部材11の内部を絶縁部材40で塞いだときに、余分な樹脂を外部に排出するためのものである。
【0034】
舌状部44は、
図1(c)および
図5(a)に示すように、栓部41の底面から舌状に突出する部位である。この舌状部44は、スリット42で保持した2つの端子部品30を電気的に隔離するためのものである。すなわち、スリット42で2つの端子部品30を保持し、かつ、舌状部44で2つの端子部品30を隔離することで、2つの端子部品30が互いに接触しないようにしている。
次に、上記した各部品の組み付け手順について説明する。
【0035】
まず、
図6(a)に示すように、絶縁部材40のスリット42に、2つの端子部品30を延出部33の側から挿入する。これにより、
図6(b)に示すように、絶縁部材40に端子部品30が組み付けられる。
【0036】
次に、
図6(c)に示すように、絶縁部材40の凹溝に、基板20の後端部(LED21の反対側)を挿入する。これにより、
図6(d)に示すように、絶縁部材40に基板20が組み付けられる。このとき、基板20の電極部23(貫通孔23a)を、端子部品30の一対の狭持部31(突部32)が挟み込んで保持するので、基板20は絶縁部材40から脱落しないように保持される。これにより、基板20と端子部品30と絶縁部材40とが結合されてユニットが構成される。
【0037】
最後に、
図7(a)に示すように、筒部材11に上記ユニットを取り付ける。このとき、筒部材11の内部(収容空間13)には、予め透光性の液状硬化性樹脂を充填しておく。その後、筒部材11の開口17から上記ユニットを挿入し、基板20の先端面20aが筒部材11の突き当て部15に当たるまで、ユニットを筒部材11の内部に押し込む。充填した樹脂が多すぎた場合には、余計な樹脂が溝部43から外部に排出される。このような作業により、
図7(b)に示すように、筒部材11にユニットが組み付けられる。その後、恒温槽などで液状硬化性樹脂を硬化させれば、筒部材11とユニットとが結合されてLEDランプ10が完成する。
【0038】
以上説明したように、本実施形態によれば、基板20は、筒部材11の長手方向に対して平行に配置されている。よって、レンズ12に対して平行に基板20を配置しなくてもよいので、筒部材11の内径を基板20の対角線の長さよりも小さくすることができる。よって、LEDランプ10を小型化することができる。
【0039】
また、LED21が基板20の先端面20aから突出しないように基板20の表面に実装されているため、LED21が破損するリスクを抑制することができる。そして、LED21の光をレンズ12方向に照射するために、LED21の発光部21aに臨む位置に切り欠き20bが形成されている。このように切り欠き20bを設けることで、基板20の先端方向に向けてLED21を点灯したときに、基板20の表側にも裏側にもLED21の光を放射することができる。よって、基板20の表側のみが明るくなって基板20の裏側が明るくならないといった問題が生じず、自然な見た目とすることができる。
【0040】
また、端子部品30は、基板20を挟み込んで保持する一対の狭持部31を備え、一対の狭持部31は左右対称である。このように構成すれば、端子部品30の左右がなくなるので組み付け時の左右の取り違えが発生せず、製造工程の作業性が向上する。なお、一対の狭持部31を左右対称とした場合、基板20がレンズ12に対してセンター位置に来るので、基板20の表面に実装されたLED21の位置がレンズ12に対してオフセットすることになる。しかしながら、上記したように、基板20に切り欠き20bを設けることで、LED21の光が基板20の裏側にも到達するため、見た目の不自然さが生じることはない。
【0041】
また、筒部材11の内部には、基板20の先端面20aを突き当てるための突き当て部15が形成されている。このように構成すれば、組み付け時に基板20の押し込み圧に抗することができ、また、容易に基板20の位置決めができるため製造工程の作業性が向上する。なお、このように突き当て部15に基板20の先端面20aを突き当てたとしても、LED21が基板20の先端面20aから突出していないため、LED21を破損することがないように構成されている。
【0042】
また、筒部材11の開口17を塞ぐように取り付けられる絶縁部材40を備え、絶縁部材40は、端子部品30を貫通させて保持するスリット42を有する。このような構成によれば、絶縁部材40を取り付けることで、絶縁対策を行うと同時に、端子部品30および基板20の組付けが完了するため、製造工程の作業性が向上する。
【0043】
また、絶縁部材40で塞がれた筒部材11の内部に透光性の樹脂を充填してもよい。これにより、部品を樹脂で接着して固定することができ、かつ、水密性を確保することができる。そして、絶縁部材40には、筒部材11の内部と外部とを連通させる溝部43が形成されていてもよい。このような構成によれば、筒部材11の内部に充填した樹脂の量が多すぎる場合には、絶縁部材40の溝部43から樹脂が流れ出して排出される。すなわち、溝部43を設けたことで樹脂の量を自動的に調節することができるので、樹脂の量を厳密に測定する必要がなく、製造工程の作業性が向上する。
【符号の説明】
【0044】
10 LEDランプ
11 筒部材
12 レンズ
13 収容空間
14 連通口
15 突き当て部
16 凹部
17 開口
20 基板
20a 先端面
20b 切り欠き
21 LED
21a 発光部
22 定電流素子
23 電極部
23a 貫通孔
30 端子部品
31 狭持部
32 突部
33 延出部
34 狭持溝
40 絶縁部材
41 栓部
42 スリット
43 溝部
44 舌状部