交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプ
【課題】ＬＥＤの発熱を極めて効率よく放熱して、ＬＥＤの寿命を長く、しかも発光効率を高くする。電球に代わって使用しながら、優れた耐振動強度を実現する。
【解決手段】交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプは、表面で光を反射する反射器４の中央部に設けてなる開口部４１に脱着自在にセットされるランプホルダ３を介して交換自在に連結している。ＬＥＤランプは、光源であるＬＥＤ２の発熱を放熱する放熱器６を有する。この放熱器６は、反射器４の開口部４１を閉塞するランプホルダ３のリングプレート３１の内側露出面３１Ａに接触して熱結合される接触部６１を有し、放熱器６の熱を接触部６１を介してランプホルダ３に伝導して、ランプホルダ３を介して放熱している。
【解決手段】交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプは、表面で光を反射する反射器４の中央部に設けてなる開口部４１に脱着自在にセットされるランプホルダ３を介して交換自在に連結している。ＬＥＤランプは、光源であるＬＥＤ２の発熱を放熱する放熱器６を有する。この放熱器６は、反射器４の開口部４１を閉塞するランプホルダ３のリングプレート３１の内側露出面３１Ａに接触して熱結合される接触部６１を有し、放熱器６の熱を接触部６１を介してランプホルダ３に伝導して、ランプホルダ３を介して放熱している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交通信号機に、従来の電球に代わって使用される光源をＬＥＤとするランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
交通信号機用のランプには電球が使用される。電球は発光効率が低いので、電力消費が大きい欠点がある。また、寿命が数千時間と短いことから、定期的に交換する必要があってメンテナンスに手間がかかる欠点もある。さらにメンテナンスを簡単にするために、電球の寿命を長く設計すると、発光効率が急激に低下して消費電力が大きくなる欠点がある。電球の発光効率と寿命とは互いに相反する特性であって、両者を同時に満足できない。この欠点を解決するために、電球に代わってＬＥＤを光源とする交通信号機用のＬＥＤランプが開発されている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２９４００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＥＤを光源とするランプは、ＬＥＤの発熱をいかに放熱するかが大切である。ＬＥＤの温度上昇がＬＥＤの寿命を短くして、発光効率を低下させるからである。ＬＥＤは半導体の発光素子であるから、フィラメントを赤熱して発光させる電球とは比較にならない低い温度環境が要求される。
【０００５】
特許文献１のＬＥＤランプは、図１に示すように、ＬＥＤ９２の発熱を放熱するためにアルミプレート９３と、このアルミプレート９３に連結している支柱９４とを備えている。アルミプレート９３は、実装密度の高いＬＥＤ９２に熱結合して、ＬＥＤ９２の発熱を放熱する。さらに、アルミプレート９３に伝導される熱は、支柱９４に伝導されて、支柱９４からランプの外部に放熱される。
【０００６】
図１のＬＥＤランプは、ＬＥＤ９１の発熱をアルミプレート９２を介して支柱９３に伝導して放熱する。ただ、この構造のＬＥＤランプは、支柱から効率よく放熱できない欠点がある。それは、支柱は放熱面積が小さいことに加えて、これが交通信号機の内部の閉鎖空間に配置されるからである。図２は交通信号機の断面図を示している。この図に示すように、交通信号機は、反射器４の中央部にランプ８１を固定して、その前面をガラスや透明プラスチックからなる透光性のカバー９で閉塞している。
【０００７】
反射器４は、中央部に開口部４１を設けて、ここにランプホルダ３を脱着できるように連結している。開口部４１は、ここからランプ８１を出し入れして交換できるように、その内形をランプ８１の外形よりも大きくしている。開口部４１は、ランプホルダ３を簡単に脱着できるように、外部に突出する円筒状の筒状突出部４２を設けている。ランプホルダ３は、この筒状突出部４２の内側に挿入して連結される円筒状の連結筒部３２を有し、この連結筒部３２の前面には、反射器４の開口部４１を閉塞するリングプレート３１を設けている。リングプレート３１は、中心に内側筒体３３を設けて、この内側筒体３３の後端には、ランプ８１をねじ込んで連結するソケット５を固定している。
【０００８】
以上の交通信号機は、以下のようにしてランプ８１を交換する。
（１）ランプホルダ３を反射器４の筒状突出部４２から引き抜いて反射器４から外す。
（２）反射器４から外された状態で、ランプホルダ３のランプ８１を新しいものに交換する。
（３）その後、ランプホルダ３の連結筒部３２を反射器４の筒状突出部４２に挿入して、反射器４に連結する。ランプホルダ３を反射器４の開口部４１に挿入する状態で、ランプホルダ３を固定するために、反射器４には弾性バネからなる連結具８を設けている。
【０００９】
以上のようにして、電球をＬＥＤランプに交換することで、ランプの寿命を長く、しかも高い発光効率によって消費電力を極めて少なくできる。ただ、図１に示すＬＥＤランプは、支柱の熱を反射器の内側に放熱するので、ＬＥＤの熱が反射器の内部にこもって効率よく放熱できない欠点がある。
【００１０】
本発明の第１の目的は以上の欠点を解決すること、すなわち、ＬＥＤの発熱を極めて効率よく放熱することで、ＬＥＤの寿命を長く、しかも発光効率を高くできる交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプを提供することにある。
【００１１】
さらに、電球に代わって使用される交通信号機用のＬＥＤランプは、振動に対する強度も要求される。それは道路を通過する重いトラック等で信号機が振動されるからである。とくに、交通信号機は細長い柱の先端に固定されることから、道路のわずかな振動も長い柱で大きく揺り動かされる状態となる。交通信号機は、電球をねじ込んで交換できるように連結するソケットを設けている。ソケットにねじ込んで連結される電球は、ソケットに連結する金属製の連結部に、フィラメントを内蔵するガラス球を固定している。連結部は、金属板を外周面に雄ネジのある円筒状に加工している。電球を使用する従来の信号機は、この連結部に軽いガラス球を固定するので、連結部が振動されても、連結部とガラス球との連結部が損傷されることはない。ところが、ＬＥＤランプは、電球に比べて相当に重くなるので、連結部が振動されると、連結部との境界部分で破損しやすい欠点がある。とくに電球に代わって使用されるＬＥＤランプは、電球を連結するソケットに連結されることから、連結部の構造を電球と同じ構造に必要がある。この連結構造は、軽い電球を振動に強い構造で連結できるが、重いＬＥＤランプを優れた振動強度を実現する状態では連結できない。
【００１２】
本発明の第２の目的は、電球に代わって使用しながら、優れた耐振動強度を向上できる交通信号機用のＬＥＤランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１に記載される交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプは、表面で光を反射する反射器４の中央部に設けてなる開口部４１に脱着自在にセットされるランプホルダ３を介して交換自在に連結している。ＬＥＤランプは、光源であるＬＥＤ２の発熱を放熱する放熱器６を有する。この放熱器６は、反射器４の開口部４１を閉塞するランプホルダ３のリングプレート３１の内側露出面３１Ａに接触して熱結合される接触部６１を有し、放熱器６の熱を接触部６１を介してランプホルダ３に伝導して、ランプホルダ３を介して放熱している。
【００１４】
以上のＬＥＤランプは、交通信号機用の電球に代わって使用しながら、ＬＥＤの発熱を極めて効率よく放熱して、ＬＥＤの寿命を長くして、発光効率を高くできる特長がある。それは、このＬＥＤランプが、光源であるＬＥＤの発熱を放熱する放熱器を備えており、この放熱器が、反射器の開口部を閉塞するランプホルダのリングプレートの内側露出面に接触部を熱結合状態で接触させて、放熱器の熱をランプホルダに伝導して放熱しているからである。このように、放熱器の熱をランプホルダのリングプレートに伝導して放熱する構造は、ＬＥＤの熱が反射器の内部にこもるのを有効に防止して、極めて効率よく放熱して、ランプを長寿命にしながら、高い発光効率を実現できる。
【００１５】
本発明のＬＥＤランプは、光源のＬＥＤ２の電流を制限する定電流素子１９を備えて、この定電流素子１９を放熱器６に熱結合状態として、定電流素子１９の発熱を放熱器６で放熱することができる。
【００１６】
本発明のＬＥＤランプは、放熱器６の接触部６１を、リングプレート３１の内側露出面３１Ａに弾性的に押圧して接触させることができる。
【００１７】
本発明のＬＥＤランプは、放熱器６の接触部６１を、リングプレート３１の内側露出面３１Ａに向かって伸びる蛇腹状として、蛇腹６１Ａを弾性的に伸ばしてリングプレート３１の内側露出面３１Ａに接触させることができる。
【００１８】
本発明の請求項５に記載される交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプは、表面で光を反射する反射器４の中央部に設けてなる開口部４１に脱着自在にセットしてなるランプホルダ３のソケット５にねじ込んで交換自在に連結している。ＬＥＤランプは、ランプホルダ３のソケット５にねじ込んで連結される外周に雄ネジ１２を設けてなる連結部１１と、この連結部１１に固定してなるランプ本体１０とからなる。ランプ本体１０は、ランプホルダ３に弾性的に接触してランプ本体１０を支持する弾性支持リング７を有し、連結部１１がランプホルダ３のソケット５にねじ込んで連結される状態で、弾性支持リング７がランプホルダ３に接触して、ランプ本体１０を支持している。
【００１９】
以上のＬＥＤランプは、交通信号機用の電球に代わって使用しながら、優れた耐振動強度を向上できる。それは、このＬＥＤランプが、ランプホルダに弾性的に接触してランプ本体を支持する弾性支持リングを備えており、連結部をランプホルダのソケットにねじ込んでＬＥＤランプをソケットに連結する状態で、弾性支持リングをランプホルダに接触させてランプ本体を支持しているからである。このＬＥＤランプは、連結部をソケットに連結する状態で、弾性支持リングをランプホルダに弾性的に接触させて支持するので、電球に比べて重いＬＥＤランプを、電球を連結するソケットに連結しながら、優れた振動強度を実現できる。
【００２０】
本発明のＬＥＤランプは、弾性支持リング７を、底部にソケット５を設けてなるランプホルダ３の中心孔３４の内面３４Ａに弾性的な押圧状態で接触する弾性リングとし、ランプ本体１０が、ランプホルダ３の中心孔３４に挿入される挿入部２１の外周面に、弾性支持リング７を案内するガイド溝２５を設けて、このガイド溝２５に弾性支持リング７を案内することができる。
【００２１】
本発明のＬＥＤランプは、弾性支持リング７を、ランプ本体１０の発熱をランプホルダ３に熱伝導する熱伝導ゴムとすることができる。
このＬＥＤランプは、弾性支持リングを熱伝導ゴムとするので、ランプ本体の発熱をランプホルダに熱伝導させて効果的に放熱できる。
【００２２】
本発明のＬＥＤランプは、弾性支持リング７を、シリコンゴム、熱伝導粉末を添加してなるゴム状弾性体のいずれかとすることができる。
このＬＥＤランプは、弾性支持リングを優れた弾性としながら、ランプ本体の発熱をランプホルダに熱伝導させて効果的に放熱できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のＬＥＤランプの断面図である。
【図２】電球を使用する交通信号機の断面図である。
【図３】本発明の一実施例にかかるＬＥＤランプを電球に代わって使用する交通信号機の一例を示す分解斜視図である。
【図４】図３に示す交通信号機の反射器の背面斜視図である。
【図５】図３に示す交通信号機の反射器からランプホルダを取り外した状態を示す分解斜視図である。
【図６】図４に示す反射器からランプホルダを取り外した状態を示す分解斜視図である。
【図７】図３に示す交通信号機の反射器とランプホルダの連結構造を示す断面図である。
【図８】図７に示すＬＥＤランプとランプホルダの連結構造を示す断面図である。
【図９】図８に示すＬＥＤランプとランプホルダの断面図である。
【図１０】図８に示すＬＥＤランプの透光性カバーを取り除いた図である。
【図１１】図９に示すＬＥＤランプのＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１２】本発明の一実施例にかかるＬＥＤランプの概略回路図である。
【図１３】本発明の他の実施例にかかるＬＥＤランプとランプホルダの連結構造を示す断面図である。
【図１４】本発明の他の実施例にかかるＬＥＤランプとランプホルダの連結構造を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプを例示するものであって、本発明はＬＥＤランプを以下のものに特定しない。
【００２５】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２６】
本発明のＬＥＤランプを使用してなる交通信号機を図３ないし図７に示す。これらの図に示す交通信号器は、歩行者用の信号機を示している。ただ、本発明は、交通信号機を歩行者用の信号機には特定せず、車両用の信号機とすることもできる。
【００２７】
図３ないし図７に示すＬＥＤランプ１は、ランプホルダ３を介して、反射器４の中央部に設けている開口部４１に、電球に代わって交換できるように連結される。ランプホルダ３を介してＬＥＤランプ１を連結する交通信号機は、表面で光を反射する反射器４の中央部に開口部４１を設けており、この開口部４１にランプホルダ３を脱着できるように連結している。ＬＥＤランプ１は、直接には反射器４に連結されず、ランプホルダ３に交換できるように連結される。交通信号機は、ランプを交換するときにランプホルダ３を反射器４から外し、この状態でランプホルダ３のランプを新しいものに交換し、新しいランプのセットされたランプホルダ３を反射器４にセットする。図８ないし図１０は、反射器４から外したランプホルダ３とＬＥＤランプ１を示している。
【００２８】
ランプホルダ３は、金属板をプレス加工して製作される。ランプホルダ３は、反射器４の中心に、後方に突出するように設けている筒状突出部４２の内側に挿入して連結される円筒状の連結筒部３２を有する。この連結筒部３２の前面は、反射器４の開口部４１を閉塞するリングプレート３１を設けている。さらにリングプレート３１には、中心に内側筒体３３を連結してランプホルダ３に中心孔３４を設けている。中心孔３４を構成する内側筒体３３の後端、すなわち中心孔３４の底部には、電球をねじ込んで連結するソケット５を固定している。ソケット５は、電球の雄ネジ１２をねじ込んで連結するために、内面に雌ネジ５２を設けている。
【００２９】
ＬＥＤランプ１は、図８と図９に示すように、ランプホルダ３のソケット５にねじ込んで連結される連結部１１と、この連結部１１に固定しているランプ本体１０とを備える。連結部１１は、外周に雄ネジ１２を設けて、ソケット５の雌ネジ４２にねじ込んで連結できるようにしている。さらに、連結部１１は電球と同じように、外周面と先端とに、互いに絶縁して電極１３、１４を設けている。
【００３０】
ランプ本体１０は、ランプホルダ３に連結される連結保持部２０と、この連結保持部２０の前方に固定される回路基板１５を介して定位置に配置される複数のＬＥＤ２と、連結保持部２０の前面をカバーする透光性カバー１６とを備えている。
【００３１】
連結保持部２０は、ランプホルダ３の中心孔３４に挿入される円柱状の挿入部２１の一端に、円盤状の鍔部２２を連結してなる形状にプラスチックで一体成形している。挿入部２１は、ランプホルダ３の中心孔３４に挿入できるように、その外形を中心孔３４の外形より小さくしている。中心孔３４に挿入される挿入部２１は、その先端に、連結部１１を被せて固定している。鍔部２２は、リングプレート３１の前方に位置して、リングプレート３１から離れた姿勢で配置している。鍔部２２は、その前方に回路基板１５を固定している。図の鍔部２２は、前面から突出する固定リブ２３を設けており、この固定リブ２３に、回路基板１５を貫通する止ネジ２４をねじ込んで、回路基板１５を定位置に固定している。図９ないし図１１のＬＥＤランプは、６枚の長方形の回路基板１５Ａを六角形の筒状に配置すると共に、これらの回路基板１５Ａの前方の端面に多角形状または円形の回路基板１５Ｂを配置している。前方に配置される回路基板１５Ｂは、接着または係止して、６枚の回路基板１５Ａの端面に固定している。
【００３２】
複数のＬＥＤ２は、回路基板１５に固定して、ランプ本体１０の定位置に配置している。図に示すＬＥＤランプ１は、六角形状に配置される６枚の回路基板１５Ａにそれぞれ５個ずつのＬＥＤ２を固定すると共に、前端面に配置される回路基板１５Ｂに６個のＬＥＤ２を固定して、全体で３６個のＬＥＤを固定している。これらのＬＥＤ２は、各々の回路基板１５に、所定の間隔で固定している。ただ、複数の回路基板は、三角形ないし五角形状に配置し、あるいは七角形以上の多角形状に配置することもできる。例えば、複数の回路基板を五角形状に配置する構造は、各回路基板に５個のＬＥＤを固定して、全体で３０個のＬＥＤを配置でき、あるいは、複数の回路基板を七角形状に配置する構造は、各回路基板に４個のＬＥＤを固定して、全体で３２個のＬＥＤを配置できる。ただ、回路基板に固定されるＬＥＤの個数は、回路基板の数や配置、さらには、ＬＥＤの定格電圧や要求される明るさ等に応じて種々に変更できる。ＬＥＤランプは、たとえば、６ないし１００個のＬＥＤを配置することができる。
【００３３】
図１２は、ＬＥＤランプ１の概略回路図を示している。この図に示すようにＬＥＤランプは、連結部１１の外周面と先端とに設けた電極１３、１４の間に複数のＬＥＤ２を直列に接続している。このＬＥＤランプ１は、商用電源が供給されて複数のＬＥＤ２を点灯する。ＬＥＤランプ１は、入力される交流電源を整流して直流に変換して出力する整流回路１８と、この整流回路１８の出力側に接続されて、ＬＥＤ２の電流を一定の電流値に制限する定電流素子１９とを備える。
【００３４】
整流回路１８は、ダイオードブリッジ１８Ａである。ダイオードブリッジ１８Ａは、入力される交流電源を直流に変換して、複数のＬＥＤ２を直列接続してなる直列回路のプラス側とマイナス側に整流された直流を出力する。直列に接続するＬＥＤ２の個数は、供給される電源電圧とＬＥＤ２の定格電圧で特定される。たとえば、商用電源としてＡＣ１００Ｖの交流電源を供給するＬＥＤランプは、定格電圧を３ＶとするＬＥＤを、３０個〜４０個直列に接続して点灯できる。図のＬＥＤランプ１は３６個のＬＥＤ２を備えているので、全てのＬＥＤ２を直列に接続している。ただ、複数のＬＥＤは、直列と並列とに接続することもできる。
【００３５】
透光性カバー１６は、連結保持部２０に配置された複数のＬＥＤ２の発光を外部に透過できる透光性を有する。透光性カバー１６は、連結保持部２０の前方に固定している複数の回路基板１５を内部に収納できる形状にプラスチックやガラスで成形している。図８と図９の透光性カバー１６は、円筒部１６Ａの先端に球面部１６Ｂを設けた形状に成形しており、円筒部１６Ａの内部に、連結保持部２０に固定される複数の回路基板１５を収納している。この透光性カバー１６は、連結保持部２０の前方に固定されて、内部に収納される光源であるＬＥＤ２の発光を外部に透過させる。透光性カバー１６は、接着して、あるいは、ねじ込んで、あるいはまた係止構造で、連結保持部２０の鍔部２２の外周縁部に固定される。
【００３６】
さらに、図の透光性カバー１６は、内部の空気を換気する換気口１７を開口している。図８と図１１に示す透光性カバー１６は、円筒部１６Ａに、円周方向に延びる複数列のスリットを開口して換気口１７としている。スリット状の換気口１７は、円周方向に等間隔で開口している。さらに、円周方向に設けたスリット状の換気口１７を、軸方向に等間隔で開口して、円筒部１６Ａの外周面に複数列の換気口１７を設けている。このように、透光性カバー１６に換気口１７を有するＬＥＤランプ１は、透光性カバー１６の内部の空気を外部に換気して、光源であるＬＥＤ２の発熱を空気の対流によって有効に放熱できる。
【００３７】
さらに、図に示すＬＥＤランプ１は、光源であるＬＥＤ２の発熱を放熱する放熱器６を備えている。放熱器６は、反射器４の開口部４１を閉塞するランプホルダ３のリングプレート３１の内側露出面３１Ａに接触して熱結合される接触部６１を有する。図のランプ本体１０は、鍔部２２の背面であって、リングプレート３１と対向する面に放熱器６の接触部６１を固定している。この接触部６１は、リングプレート３１の内側露出面３１Ａを弾性的に押圧して接触する構造としている。
【００３８】
図８ないし図１０に示す接触部６１は、薄い金属板を、リングプレート３１の内側露出面３１Ａに向かって伸びる蛇腹状に成形したものである。金属板からなる蛇腹６１Ａは、内形の異なるリング部が互いに交互に積層された構造で、これらのリング部が軸方向に往復運動することで軸方向に弾性変形する。弾性変形する蛇腹６１Ａは、ＬＥＤランプ１をランプホルダ３のソケット５にねじ込んで連結する状態で、ランプ本体１０の鍔部２２とリングプレート３１とに挟着されて、鍔部２２の表面とリングプレート３１の内側露出面３１Ａとを互いに押圧する状態で接触して熱結合する。とくに、金属板からなる蛇腹６１Ａは、広い両端面を広い接触面積で鍔部２２と内側露出面３１Ａとに接触させて優れた熱伝導を実現できる。したがって、ＬＥＤランプに内蔵されるＬＥＤの発熱を接触部を介してリングプレートに熱伝導させて、ＬＥＤ２の発熱を効率よく放熱できる。ただ、蛇腹は、プラスチック製とすることもできる。プラスチック製の蛇腹は、熱伝導粉末を添加してなるプラスチックを蛇腹状に成形して、優れた熱伝導性と弾性とを実現できる。
【００３９】
さらに、図１３に示す接触部６１は、リングプレート３１の内側露出面３１Ａを弾性的に押圧するゴム状リング６１Ｂとしている。ゴム状リング６１Ｂである接触部６１は、熱伝導ゴムを所定の厚さのリング状に成形したものである。このゴム状リング６１Ｂは、シリコンゴム、または、熱伝導粉末を添加してなるゴム状弾性体である。ゴム状リング６１Ｂである接触部６１も、ＬＥＤランプ１をランプホルダ３のソケット５にねじ込んで連結する状態で、ランプ本体１０の鍔部２２とリングプレート３１とに挟着されて、鍔部２２の表面とリングプレート３１の内側露出面３１Ａとを互いに押圧する状態で接触して熱結合する。ゴム状リング６１Ｂである接触部６１は、簡単かつ安価に製造できると共に、両端面を鍔部２２と内側露出面３１Ａとに密着させて優れた熱伝導を実現できる。
【００４０】
さらに、以上のＬＥＤランプ１は、放熱器６の接触部６１として、鍔部２２とリングプレート３１との間に、弾性的に接触する蛇腹６１Ａまたはゴム状リング６１Ｂを配置するので、電球に比べて重いＬＥＤランプ１を、接触部６１で支持して優れた振動強度を実現できる特長もある。
【００４１】
さらに、図９、図１１、及び図１３に示すＬＥＤランプ１の放熱器６は、光源であるＬＥＤ２の発熱をより効率よく接触部６１に熱伝導するために、ＬＥＤ２を固定してなる回路基板１５の内面に熱伝導プレート６２を配置している。熱伝導プレート６２は、複数の回路基板１５を所定の位置に固定できるように、金属プレートを折曲加工したものである。図のＬＥＤランプ１は、６枚の回路基板１５Ａを六角形の筒状に配置して、前方の端面に回路基板１５Ｂを固定するので、熱伝導プレート６２は、これらの回路基板１５の内面に接触して熱結合できる形状に折曲加工している。図の放熱器６は、全ての回路基板１５の内面に熱結合状態で熱伝導プレート６２を配置するので、図９と図１３に示すように、前方の端面に配置される回路基板１５Ｂに整流回路１８や定電流素子１９等の通電状態で発熱する部材を配置しながら、これらの部材を放熱器６に熱結合状態として、これらの部材の発熱も放熱器６で効果的に放熱できる。
【００４２】
さらに、熱伝導プレート６２は、リングプレート３１側の先端部を鍔部２２に貫通させて外部に引き出しており、この引出部６２Ａに接触部６１を熱結合状態に連結している。連結保持部２０は、熱伝導プレート６２をインサート成形して引出部６２Ａを鍔部２２に貫通させることができる。ただ、連結保持部は、熱伝導プレートの引出部を貫通させるスリットを鍔部に設けて、このスリットに引出部を挿通して鍔部を貫通させることもできる。鍔部２２を貫通する引出部６２Ａは、鍔部２２の背面において、鍔部２２の表面に沿って折曲されて、接触部６１に広い面積で熱結合している。
【００４３】
さらに、図１４に示すＬＥＤランプは、ランプ本体１０が、ランプホルダ３に弾性的に接触してランプ本体１０を支持する備えている。図のＬＥＤランプ１は、底部にソケット５を設けてなるランプホルダ３の中心孔３４に挿入されるランプ本体１０の挿入部２１の外周面に弾性支持リング７を固定している。ランプ本体１０は、挿入部２１の外周面に、弾性支持リング７を案内するガイド溝２５を設けており、このガイド溝２５に弾性支持リング７を案内して固定している。弾性支持リング７は、ランプホルダ３の中心孔３４の内面３４Ａに弾性的な押圧状態で接触する弾性リングとしている。弾性リングである弾性支持リング７は、ＬＥＤランプ１をランプホルダ３のソケット５にねじ込んで連結する状態で、ランプ本体１０の挿入部２１と中心孔３４の内面３４Ａとの隙間に圧入されて、挿入部２１の外周面と中心孔３４の内面３４Ａとに互いに押圧する状態で接触する。このため、ＬＥＤランプ１は、弾性支持リング７を介してランプホルダ３に接触して、ランプ本体１０を優れた振動強度としながら支持される。図のＬＥＤランプ１は、挿入部２１の外周面に１列の弾性支持リング７を設けているが、ＬＥＤランプは、複数列の弾性支持リングを配設することもできる。
【００４４】
さらに、弾性支持リング７は、ランプ本体１０の発熱をランプホルダ３に熱伝導する熱伝導ゴムとすることができる。この弾性支持リングは、たとえば、シリコンゴムとし、あるいは、熱伝導粉末を添加してなるゴム状弾性体とする。これらの弾性支持リングは、優れた弾性としてランプホルダに連結されるランプ本体を安定して支持しながらながら、ランプ本体の発熱をランプホルダに熱伝導させて、効果的に放熱できる特長が実現できる。
【００４５】
さらに、ＬＥＤランプは、図示しないが、ランプ本体に、前述の放熱器と弾性支持リングの両方を設けることもできる。このＬＥＤランプは、ランプホルダに優れた振動強度で連結しながら、優れた放熱特性を実現できる。
【符号の説明】
【００４６】
１…ＬＥＤランプ
２…ＬＥＤ
３…ランプホルダ
４…反射器
５…ソケット
６…放熱器
７…弾性支持リング
８…連結具
９…透光性のカバー
１０…ランプ本体
１１…連結部
１２…雄ネジ
１３…電極
１４…電極
１５…回路基板 １５Ａ…回路基板
１５Ｂ…回路基板
１６…透光性カバー １６Ａ…円筒部
１６Ｂ…球面部
１７…換気口
１８…整流回路 １８Ａ…ダイオードブリッジ
１９…定電流素子
２０…連結保持部
２１…挿入部
２２…鍔部
２３…固定リブ
２４…止ネジ
２５…ガイド溝
３１…リングプレート ３１Ａ…内側露出面
３２…連結筒部
３３…内側筒体
３４…中心孔 ３４Ａ…内面
４１…開口部
４２…筒状突出部
５２…雌ネジ
６１…接触部 ６１Ａ…蛇腹
６１Ｂ…ゴム状リング
６２…熱伝導プレート ６２Ａ…引出部
８１…ランプ
９２…ＬＥＤ
９３…アルミプレート
９４…支柱
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交通信号機に、従来の電球に代わって使用される光源をＬＥＤとするランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
交通信号機用のランプには電球が使用される。電球は発光効率が低いので、電力消費が大きい欠点がある。また、寿命が数千時間と短いことから、定期的に交換する必要があってメンテナンスに手間がかかる欠点もある。さらにメンテナンスを簡単にするために、電球の寿命を長く設計すると、発光効率が急激に低下して消費電力が大きくなる欠点がある。電球の発光効率と寿命とは互いに相反する特性であって、両者を同時に満足できない。この欠点を解決するために、電球に代わってＬＥＤを光源とする交通信号機用のＬＥＤランプが開発されている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２９４００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＥＤを光源とするランプは、ＬＥＤの発熱をいかに放熱するかが大切である。ＬＥＤの温度上昇がＬＥＤの寿命を短くして、発光効率を低下させるからである。ＬＥＤは半導体の発光素子であるから、フィラメントを赤熱して発光させる電球とは比較にならない低い温度環境が要求される。
【０００５】
特許文献１のＬＥＤランプは、図１に示すように、ＬＥＤ９２の発熱を放熱するためにアルミプレート９３と、このアルミプレート９３に連結している支柱９４とを備えている。アルミプレート９３は、実装密度の高いＬＥＤ９２に熱結合して、ＬＥＤ９２の発熱を放熱する。さらに、アルミプレート９３に伝導される熱は、支柱９４に伝導されて、支柱９４からランプの外部に放熱される。
【０００６】
図１のＬＥＤランプは、ＬＥＤ９１の発熱をアルミプレート９２を介して支柱９３に伝導して放熱する。ただ、この構造のＬＥＤランプは、支柱から効率よく放熱できない欠点がある。それは、支柱は放熱面積が小さいことに加えて、これが交通信号機の内部の閉鎖空間に配置されるからである。図２は交通信号機の断面図を示している。この図に示すように、交通信号機は、反射器４の中央部にランプ８１を固定して、その前面をガラスや透明プラスチックからなる透光性のカバー９で閉塞している。
【０００７】
反射器４は、中央部に開口部４１を設けて、ここにランプホルダ３を脱着できるように連結している。開口部４１は、ここからランプ８１を出し入れして交換できるように、その内形をランプ８１の外形よりも大きくしている。開口部４１は、ランプホルダ３を簡単に脱着できるように、外部に突出する円筒状の筒状突出部４２を設けている。ランプホルダ３は、この筒状突出部４２の内側に挿入して連結される円筒状の連結筒部３２を有し、この連結筒部３２の前面には、反射器４の開口部４１を閉塞するリングプレート３１を設けている。リングプレート３１は、中心に内側筒体３３を設けて、この内側筒体３３の後端には、ランプ８１をねじ込んで連結するソケット５を固定している。
【０００８】
以上の交通信号機は、以下のようにしてランプ８１を交換する。
（１）ランプホルダ３を反射器４の筒状突出部４２から引き抜いて反射器４から外す。
（２）反射器４から外された状態で、ランプホルダ３のランプ８１を新しいものに交換する。
（３）その後、ランプホルダ３の連結筒部３２を反射器４の筒状突出部４２に挿入して、反射器４に連結する。ランプホルダ３を反射器４の開口部４１に挿入する状態で、ランプホルダ３を固定するために、反射器４には弾性バネからなる連結具８を設けている。
【０００９】
以上のようにして、電球をＬＥＤランプに交換することで、ランプの寿命を長く、しかも高い発光効率によって消費電力を極めて少なくできる。ただ、図１に示すＬＥＤランプは、支柱の熱を反射器の内側に放熱するので、ＬＥＤの熱が反射器の内部にこもって効率よく放熱できない欠点がある。
【００１０】
本発明の第１の目的は以上の欠点を解決すること、すなわち、ＬＥＤの発熱を極めて効率よく放熱することで、ＬＥＤの寿命を長く、しかも発光効率を高くできる交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプを提供することにある。
【００１１】
さらに、電球に代わって使用される交通信号機用のＬＥＤランプは、振動に対する強度も要求される。それは道路を通過する重いトラック等で信号機が振動されるからである。とくに、交通信号機は細長い柱の先端に固定されることから、道路のわずかな振動も長い柱で大きく揺り動かされる状態となる。交通信号機は、電球をねじ込んで交換できるように連結するソケットを設けている。ソケットにねじ込んで連結される電球は、ソケットに連結する金属製の連結部に、フィラメントを内蔵するガラス球を固定している。連結部は、金属板を外周面に雄ネジのある円筒状に加工している。電球を使用する従来の信号機は、この連結部に軽いガラス球を固定するので、連結部が振動されても、連結部とガラス球との連結部が損傷されることはない。ところが、ＬＥＤランプは、電球に比べて相当に重くなるので、連結部が振動されると、連結部との境界部分で破損しやすい欠点がある。とくに電球に代わって使用されるＬＥＤランプは、電球を連結するソケットに連結されることから、連結部の構造を電球と同じ構造に必要がある。この連結構造は、軽い電球を振動に強い構造で連結できるが、重いＬＥＤランプを優れた振動強度を実現する状態では連結できない。
【００１２】
本発明の第２の目的は、電球に代わって使用しながら、優れた耐振動強度を向上できる交通信号機用のＬＥＤランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１に記載される交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプは、表面で光を反射する反射器４の中央部に設けてなる開口部４１に脱着自在にセットされるランプホルダ３を介して交換自在に連結している。ＬＥＤランプは、光源であるＬＥＤ２の発熱を放熱する放熱器６を有する。この放熱器６は、反射器４の開口部４１を閉塞するランプホルダ３のリングプレート３１の内側露出面３１Ａに接触して熱結合される接触部６１を有し、放熱器６の熱を接触部６１を介してランプホルダ３に伝導して、ランプホルダ３を介して放熱している。
【００１４】
以上のＬＥＤランプは、交通信号機用の電球に代わって使用しながら、ＬＥＤの発熱を極めて効率よく放熱して、ＬＥＤの寿命を長くして、発光効率を高くできる特長がある。それは、このＬＥＤランプが、光源であるＬＥＤの発熱を放熱する放熱器を備えており、この放熱器が、反射器の開口部を閉塞するランプホルダのリングプレートの内側露出面に接触部を熱結合状態で接触させて、放熱器の熱をランプホルダに伝導して放熱しているからである。このように、放熱器の熱をランプホルダのリングプレートに伝導して放熱する構造は、ＬＥＤの熱が反射器の内部にこもるのを有効に防止して、極めて効率よく放熱して、ランプを長寿命にしながら、高い発光効率を実現できる。
【００１５】
本発明のＬＥＤランプは、光源のＬＥＤ２の電流を制限する定電流素子１９を備えて、この定電流素子１９を放熱器６に熱結合状態として、定電流素子１９の発熱を放熱器６で放熱することができる。
【００１６】
本発明のＬＥＤランプは、放熱器６の接触部６１を、リングプレート３１の内側露出面３１Ａに弾性的に押圧して接触させることができる。
【００１７】
本発明のＬＥＤランプは、放熱器６の接触部６１を、リングプレート３１の内側露出面３１Ａに向かって伸びる蛇腹状として、蛇腹６１Ａを弾性的に伸ばしてリングプレート３１の内側露出面３１Ａに接触させることができる。
【００１８】
本発明の請求項５に記載される交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプは、表面で光を反射する反射器４の中央部に設けてなる開口部４１に脱着自在にセットしてなるランプホルダ３のソケット５にねじ込んで交換自在に連結している。ＬＥＤランプは、ランプホルダ３のソケット５にねじ込んで連結される外周に雄ネジ１２を設けてなる連結部１１と、この連結部１１に固定してなるランプ本体１０とからなる。ランプ本体１０は、ランプホルダ３に弾性的に接触してランプ本体１０を支持する弾性支持リング７を有し、連結部１１がランプホルダ３のソケット５にねじ込んで連結される状態で、弾性支持リング７がランプホルダ３に接触して、ランプ本体１０を支持している。
【００１９】
以上のＬＥＤランプは、交通信号機用の電球に代わって使用しながら、優れた耐振動強度を向上できる。それは、このＬＥＤランプが、ランプホルダに弾性的に接触してランプ本体を支持する弾性支持リングを備えており、連結部をランプホルダのソケットにねじ込んでＬＥＤランプをソケットに連結する状態で、弾性支持リングをランプホルダに接触させてランプ本体を支持しているからである。このＬＥＤランプは、連結部をソケットに連結する状態で、弾性支持リングをランプホルダに弾性的に接触させて支持するので、電球に比べて重いＬＥＤランプを、電球を連結するソケットに連結しながら、優れた振動強度を実現できる。
【００２０】
本発明のＬＥＤランプは、弾性支持リング７を、底部にソケット５を設けてなるランプホルダ３の中心孔３４の内面３４Ａに弾性的な押圧状態で接触する弾性リングとし、ランプ本体１０が、ランプホルダ３の中心孔３４に挿入される挿入部２１の外周面に、弾性支持リング７を案内するガイド溝２５を設けて、このガイド溝２５に弾性支持リング７を案内することができる。
【００２１】
本発明のＬＥＤランプは、弾性支持リング７を、ランプ本体１０の発熱をランプホルダ３に熱伝導する熱伝導ゴムとすることができる。
このＬＥＤランプは、弾性支持リングを熱伝導ゴムとするので、ランプ本体の発熱をランプホルダに熱伝導させて効果的に放熱できる。
【００２２】
本発明のＬＥＤランプは、弾性支持リング７を、シリコンゴム、熱伝導粉末を添加してなるゴム状弾性体のいずれかとすることができる。
このＬＥＤランプは、弾性支持リングを優れた弾性としながら、ランプ本体の発熱をランプホルダに熱伝導させて効果的に放熱できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のＬＥＤランプの断面図である。
【図２】電球を使用する交通信号機の断面図である。
【図３】本発明の一実施例にかかるＬＥＤランプを電球に代わって使用する交通信号機の一例を示す分解斜視図である。
【図４】図３に示す交通信号機の反射器の背面斜視図である。
【図５】図３に示す交通信号機の反射器からランプホルダを取り外した状態を示す分解斜視図である。
【図６】図４に示す反射器からランプホルダを取り外した状態を示す分解斜視図である。
【図７】図３に示す交通信号機の反射器とランプホルダの連結構造を示す断面図である。
【図８】図７に示すＬＥＤランプとランプホルダの連結構造を示す断面図である。
【図９】図８に示すＬＥＤランプとランプホルダの断面図である。
【図１０】図８に示すＬＥＤランプの透光性カバーを取り除いた図である。
【図１１】図９に示すＬＥＤランプのＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１２】本発明の一実施例にかかるＬＥＤランプの概略回路図である。
【図１３】本発明の他の実施例にかかるＬＥＤランプとランプホルダの連結構造を示す断面図である。
【図１４】本発明の他の実施例にかかるＬＥＤランプとランプホルダの連結構造を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプを例示するものであって、本発明はＬＥＤランプを以下のものに特定しない。
【００２５】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２６】
本発明のＬＥＤランプを使用してなる交通信号機を図３ないし図７に示す。これらの図に示す交通信号器は、歩行者用の信号機を示している。ただ、本発明は、交通信号機を歩行者用の信号機には特定せず、車両用の信号機とすることもできる。
【００２７】
図３ないし図７に示すＬＥＤランプ１は、ランプホルダ３を介して、反射器４の中央部に設けている開口部４１に、電球に代わって交換できるように連結される。ランプホルダ３を介してＬＥＤランプ１を連結する交通信号機は、表面で光を反射する反射器４の中央部に開口部４１を設けており、この開口部４１にランプホルダ３を脱着できるように連結している。ＬＥＤランプ１は、直接には反射器４に連結されず、ランプホルダ３に交換できるように連結される。交通信号機は、ランプを交換するときにランプホルダ３を反射器４から外し、この状態でランプホルダ３のランプを新しいものに交換し、新しいランプのセットされたランプホルダ３を反射器４にセットする。図８ないし図１０は、反射器４から外したランプホルダ３とＬＥＤランプ１を示している。
【００２８】
ランプホルダ３は、金属板をプレス加工して製作される。ランプホルダ３は、反射器４の中心に、後方に突出するように設けている筒状突出部４２の内側に挿入して連結される円筒状の連結筒部３２を有する。この連結筒部３２の前面は、反射器４の開口部４１を閉塞するリングプレート３１を設けている。さらにリングプレート３１には、中心に内側筒体３３を連結してランプホルダ３に中心孔３４を設けている。中心孔３４を構成する内側筒体３３の後端、すなわち中心孔３４の底部には、電球をねじ込んで連結するソケット５を固定している。ソケット５は、電球の雄ネジ１２をねじ込んで連結するために、内面に雌ネジ５２を設けている。
【００２９】
ＬＥＤランプ１は、図８と図９に示すように、ランプホルダ３のソケット５にねじ込んで連結される連結部１１と、この連結部１１に固定しているランプ本体１０とを備える。連結部１１は、外周に雄ネジ１２を設けて、ソケット５の雌ネジ４２にねじ込んで連結できるようにしている。さらに、連結部１１は電球と同じように、外周面と先端とに、互いに絶縁して電極１３、１４を設けている。
【００３０】
ランプ本体１０は、ランプホルダ３に連結される連結保持部２０と、この連結保持部２０の前方に固定される回路基板１５を介して定位置に配置される複数のＬＥＤ２と、連結保持部２０の前面をカバーする透光性カバー１６とを備えている。
【００３１】
連結保持部２０は、ランプホルダ３の中心孔３４に挿入される円柱状の挿入部２１の一端に、円盤状の鍔部２２を連結してなる形状にプラスチックで一体成形している。挿入部２１は、ランプホルダ３の中心孔３４に挿入できるように、その外形を中心孔３４の外形より小さくしている。中心孔３４に挿入される挿入部２１は、その先端に、連結部１１を被せて固定している。鍔部２２は、リングプレート３１の前方に位置して、リングプレート３１から離れた姿勢で配置している。鍔部２２は、その前方に回路基板１５を固定している。図の鍔部２２は、前面から突出する固定リブ２３を設けており、この固定リブ２３に、回路基板１５を貫通する止ネジ２４をねじ込んで、回路基板１５を定位置に固定している。図９ないし図１１のＬＥＤランプは、６枚の長方形の回路基板１５Ａを六角形の筒状に配置すると共に、これらの回路基板１５Ａの前方の端面に多角形状または円形の回路基板１５Ｂを配置している。前方に配置される回路基板１５Ｂは、接着または係止して、６枚の回路基板１５Ａの端面に固定している。
【００３２】
複数のＬＥＤ２は、回路基板１５に固定して、ランプ本体１０の定位置に配置している。図に示すＬＥＤランプ１は、六角形状に配置される６枚の回路基板１５Ａにそれぞれ５個ずつのＬＥＤ２を固定すると共に、前端面に配置される回路基板１５Ｂに６個のＬＥＤ２を固定して、全体で３６個のＬＥＤを固定している。これらのＬＥＤ２は、各々の回路基板１５に、所定の間隔で固定している。ただ、複数の回路基板は、三角形ないし五角形状に配置し、あるいは七角形以上の多角形状に配置することもできる。例えば、複数の回路基板を五角形状に配置する構造は、各回路基板に５個のＬＥＤを固定して、全体で３０個のＬＥＤを配置でき、あるいは、複数の回路基板を七角形状に配置する構造は、各回路基板に４個のＬＥＤを固定して、全体で３２個のＬＥＤを配置できる。ただ、回路基板に固定されるＬＥＤの個数は、回路基板の数や配置、さらには、ＬＥＤの定格電圧や要求される明るさ等に応じて種々に変更できる。ＬＥＤランプは、たとえば、６ないし１００個のＬＥＤを配置することができる。
【００３３】
図１２は、ＬＥＤランプ１の概略回路図を示している。この図に示すようにＬＥＤランプは、連結部１１の外周面と先端とに設けた電極１３、１４の間に複数のＬＥＤ２を直列に接続している。このＬＥＤランプ１は、商用電源が供給されて複数のＬＥＤ２を点灯する。ＬＥＤランプ１は、入力される交流電源を整流して直流に変換して出力する整流回路１８と、この整流回路１８の出力側に接続されて、ＬＥＤ２の電流を一定の電流値に制限する定電流素子１９とを備える。
【００３４】
整流回路１８は、ダイオードブリッジ１８Ａである。ダイオードブリッジ１８Ａは、入力される交流電源を直流に変換して、複数のＬＥＤ２を直列接続してなる直列回路のプラス側とマイナス側に整流された直流を出力する。直列に接続するＬＥＤ２の個数は、供給される電源電圧とＬＥＤ２の定格電圧で特定される。たとえば、商用電源としてＡＣ１００Ｖの交流電源を供給するＬＥＤランプは、定格電圧を３ＶとするＬＥＤを、３０個〜４０個直列に接続して点灯できる。図のＬＥＤランプ１は３６個のＬＥＤ２を備えているので、全てのＬＥＤ２を直列に接続している。ただ、複数のＬＥＤは、直列と並列とに接続することもできる。
【００３５】
透光性カバー１６は、連結保持部２０に配置された複数のＬＥＤ２の発光を外部に透過できる透光性を有する。透光性カバー１６は、連結保持部２０の前方に固定している複数の回路基板１５を内部に収納できる形状にプラスチックやガラスで成形している。図８と図９の透光性カバー１６は、円筒部１６Ａの先端に球面部１６Ｂを設けた形状に成形しており、円筒部１６Ａの内部に、連結保持部２０に固定される複数の回路基板１５を収納している。この透光性カバー１６は、連結保持部２０の前方に固定されて、内部に収納される光源であるＬＥＤ２の発光を外部に透過させる。透光性カバー１６は、接着して、あるいは、ねじ込んで、あるいはまた係止構造で、連結保持部２０の鍔部２２の外周縁部に固定される。
【００３６】
さらに、図の透光性カバー１６は、内部の空気を換気する換気口１７を開口している。図８と図１１に示す透光性カバー１６は、円筒部１６Ａに、円周方向に延びる複数列のスリットを開口して換気口１７としている。スリット状の換気口１７は、円周方向に等間隔で開口している。さらに、円周方向に設けたスリット状の換気口１７を、軸方向に等間隔で開口して、円筒部１６Ａの外周面に複数列の換気口１７を設けている。このように、透光性カバー１６に換気口１７を有するＬＥＤランプ１は、透光性カバー１６の内部の空気を外部に換気して、光源であるＬＥＤ２の発熱を空気の対流によって有効に放熱できる。
【００３７】
さらに、図に示すＬＥＤランプ１は、光源であるＬＥＤ２の発熱を放熱する放熱器６を備えている。放熱器６は、反射器４の開口部４１を閉塞するランプホルダ３のリングプレート３１の内側露出面３１Ａに接触して熱結合される接触部６１を有する。図のランプ本体１０は、鍔部２２の背面であって、リングプレート３１と対向する面に放熱器６の接触部６１を固定している。この接触部６１は、リングプレート３１の内側露出面３１Ａを弾性的に押圧して接触する構造としている。
【００３８】
図８ないし図１０に示す接触部６１は、薄い金属板を、リングプレート３１の内側露出面３１Ａに向かって伸びる蛇腹状に成形したものである。金属板からなる蛇腹６１Ａは、内形の異なるリング部が互いに交互に積層された構造で、これらのリング部が軸方向に往復運動することで軸方向に弾性変形する。弾性変形する蛇腹６１Ａは、ＬＥＤランプ１をランプホルダ３のソケット５にねじ込んで連結する状態で、ランプ本体１０の鍔部２２とリングプレート３１とに挟着されて、鍔部２２の表面とリングプレート３１の内側露出面３１Ａとを互いに押圧する状態で接触して熱結合する。とくに、金属板からなる蛇腹６１Ａは、広い両端面を広い接触面積で鍔部２２と内側露出面３１Ａとに接触させて優れた熱伝導を実現できる。したがって、ＬＥＤランプに内蔵されるＬＥＤの発熱を接触部を介してリングプレートに熱伝導させて、ＬＥＤ２の発熱を効率よく放熱できる。ただ、蛇腹は、プラスチック製とすることもできる。プラスチック製の蛇腹は、熱伝導粉末を添加してなるプラスチックを蛇腹状に成形して、優れた熱伝導性と弾性とを実現できる。
【００３９】
さらに、図１３に示す接触部６１は、リングプレート３１の内側露出面３１Ａを弾性的に押圧するゴム状リング６１Ｂとしている。ゴム状リング６１Ｂである接触部６１は、熱伝導ゴムを所定の厚さのリング状に成形したものである。このゴム状リング６１Ｂは、シリコンゴム、または、熱伝導粉末を添加してなるゴム状弾性体である。ゴム状リング６１Ｂである接触部６１も、ＬＥＤランプ１をランプホルダ３のソケット５にねじ込んで連結する状態で、ランプ本体１０の鍔部２２とリングプレート３１とに挟着されて、鍔部２２の表面とリングプレート３１の内側露出面３１Ａとを互いに押圧する状態で接触して熱結合する。ゴム状リング６１Ｂである接触部６１は、簡単かつ安価に製造できると共に、両端面を鍔部２２と内側露出面３１Ａとに密着させて優れた熱伝導を実現できる。
【００４０】
さらに、以上のＬＥＤランプ１は、放熱器６の接触部６１として、鍔部２２とリングプレート３１との間に、弾性的に接触する蛇腹６１Ａまたはゴム状リング６１Ｂを配置するので、電球に比べて重いＬＥＤランプ１を、接触部６１で支持して優れた振動強度を実現できる特長もある。
【００４１】
さらに、図９、図１１、及び図１３に示すＬＥＤランプ１の放熱器６は、光源であるＬＥＤ２の発熱をより効率よく接触部６１に熱伝導するために、ＬＥＤ２を固定してなる回路基板１５の内面に熱伝導プレート６２を配置している。熱伝導プレート６２は、複数の回路基板１５を所定の位置に固定できるように、金属プレートを折曲加工したものである。図のＬＥＤランプ１は、６枚の回路基板１５Ａを六角形の筒状に配置して、前方の端面に回路基板１５Ｂを固定するので、熱伝導プレート６２は、これらの回路基板１５の内面に接触して熱結合できる形状に折曲加工している。図の放熱器６は、全ての回路基板１５の内面に熱結合状態で熱伝導プレート６２を配置するので、図９と図１３に示すように、前方の端面に配置される回路基板１５Ｂに整流回路１８や定電流素子１９等の通電状態で発熱する部材を配置しながら、これらの部材を放熱器６に熱結合状態として、これらの部材の発熱も放熱器６で効果的に放熱できる。
【００４２】
さらに、熱伝導プレート６２は、リングプレート３１側の先端部を鍔部２２に貫通させて外部に引き出しており、この引出部６２Ａに接触部６１を熱結合状態に連結している。連結保持部２０は、熱伝導プレート６２をインサート成形して引出部６２Ａを鍔部２２に貫通させることができる。ただ、連結保持部は、熱伝導プレートの引出部を貫通させるスリットを鍔部に設けて、このスリットに引出部を挿通して鍔部を貫通させることもできる。鍔部２２を貫通する引出部６２Ａは、鍔部２２の背面において、鍔部２２の表面に沿って折曲されて、接触部６１に広い面積で熱結合している。
【００４３】
さらに、図１４に示すＬＥＤランプは、ランプ本体１０が、ランプホルダ３に弾性的に接触してランプ本体１０を支持する備えている。図のＬＥＤランプ１は、底部にソケット５を設けてなるランプホルダ３の中心孔３４に挿入されるランプ本体１０の挿入部２１の外周面に弾性支持リング７を固定している。ランプ本体１０は、挿入部２１の外周面に、弾性支持リング７を案内するガイド溝２５を設けており、このガイド溝２５に弾性支持リング７を案内して固定している。弾性支持リング７は、ランプホルダ３の中心孔３４の内面３４Ａに弾性的な押圧状態で接触する弾性リングとしている。弾性リングである弾性支持リング７は、ＬＥＤランプ１をランプホルダ３のソケット５にねじ込んで連結する状態で、ランプ本体１０の挿入部２１と中心孔３４の内面３４Ａとの隙間に圧入されて、挿入部２１の外周面と中心孔３４の内面３４Ａとに互いに押圧する状態で接触する。このため、ＬＥＤランプ１は、弾性支持リング７を介してランプホルダ３に接触して、ランプ本体１０を優れた振動強度としながら支持される。図のＬＥＤランプ１は、挿入部２１の外周面に１列の弾性支持リング７を設けているが、ＬＥＤランプは、複数列の弾性支持リングを配設することもできる。
【００４４】
さらに、弾性支持リング７は、ランプ本体１０の発熱をランプホルダ３に熱伝導する熱伝導ゴムとすることができる。この弾性支持リングは、たとえば、シリコンゴムとし、あるいは、熱伝導粉末を添加してなるゴム状弾性体とする。これらの弾性支持リングは、優れた弾性としてランプホルダに連結されるランプ本体を安定して支持しながらながら、ランプ本体の発熱をランプホルダに熱伝導させて、効果的に放熱できる特長が実現できる。
【００４５】
さらに、ＬＥＤランプは、図示しないが、ランプ本体に、前述の放熱器と弾性支持リングの両方を設けることもできる。このＬＥＤランプは、ランプホルダに優れた振動強度で連結しながら、優れた放熱特性を実現できる。
【符号の説明】
【００４６】
１…ＬＥＤランプ
２…ＬＥＤ
３…ランプホルダ
４…反射器
５…ソケット
６…放熱器
７…弾性支持リング
８…連結具
９…透光性のカバー
１０…ランプ本体
１１…連結部
１２…雄ネジ
１３…電極
１４…電極
１５…回路基板 １５Ａ…回路基板
１５Ｂ…回路基板
１６…透光性カバー １６Ａ…円筒部
１６Ｂ…球面部
１７…換気口
１８…整流回路 １８Ａ…ダイオードブリッジ
１９…定電流素子
２０…連結保持部
２１…挿入部
２２…鍔部
２３…固定リブ
２４…止ネジ
２５…ガイド溝
３１…リングプレート ３１Ａ…内側露出面
３２…連結筒部
３３…内側筒体
３４…中心孔 ３４Ａ…内面
４１…開口部
４２…筒状突出部
５２…雌ネジ
６１…接触部 ６１Ａ…蛇腹
６１Ｂ…ゴム状リング
６２…熱伝導プレート ６２Ａ…引出部
８１…ランプ
９２…ＬＥＤ
９３…アルミプレート
９４…支柱
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面で光を反射する反射器(4)の中央部に設けてなる開口部(41)に、脱着自在にセットされるランプホルダ(3)を介して交換自在に連結される光源をＬＥＤ(2)とする交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプであって、
光源であるＬＥＤ(2)の発熱を放熱する放熱器(6)を有し、この放熱器(6)が、前記反射器(4)の開口部(41)を閉塞するランプホルダ(3)のリングプレート(31)の内側露出面(31A)に接触して熱結合される接触部(61)を有し、放熱器(6)の熱が接触部(61)を介してランプホルダ(3)に伝導されて、ランプホルダ(3)を介して放熱されるようにしてなることを特徴とする交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプ。
【請求項２】
光源のＬＥＤ(2)の電流を制限する定電流素子(19)を有し、この定電流素子(19)は前記放熱器(6)に熱結合状態にあり、定電流素子(19)の発熱が放熱器(6)で放熱されるようにしてなる請求項１又は２に記載される交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプ。
【請求項３】
前記放熱器(6)の接触部(61)が、前記リングプレート(31)の内側露出面(31A)に弾性的に押圧されて接触する請求項１又は２に記載される交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプ。
【請求項４】
前記放熱器(6)の接触部(61)が、リングプレート(31)の内側露出面(31A)に向かって伸びる蛇腹状で、蛇腹(61A)が弾性的に伸びてリングプレート(31)の内側露出面(31A)に接触してなる請求項１ないし３のいずれかに記載される交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプ。
【請求項５】
表面で光を反射する反射器(4)の中央部に設けてなる開口部(41)に脱着自在にセットしてなるランプホルダ(3)のソケット(5)にねじ込んで交換自在に連結される光源をＬＥＤ(2)とする交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプであって、
前記ランプホルダ(3)のソケット(5)にねじ込んで連結される外周に雄ネジ(12)を設けてなる連結部(11)と、この連結部(11)に固定してなるランプ本体(10)とからなり、
前記ランプ本体(10)が、前記ランプホルダ(3)に弾性的に接触してランプ本体(10)を支持する弾性支持リング(7)を有し、前記連結部(11)がランプホルダ(3)のソケット(5)にねじ込んで連結される状態で、前記弾性支持リング(7)がランプホルダ(3)に接触して、ランプ本体(10)を支持するようにしてなる交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプ。
【請求項６】
前記弾性支持リング(7)が、底部に前記ソケット(5)を設けてなるランプホルダ(3)の中心孔(34)の内面(34A)に弾性的な押圧状態で接触する弾性リングで、前記ランプ本体(10)がランプホルダ(3)の中心孔(34)に挿入される挿入部(21)の外周面に、弾性支持リング(7)を案内するガイド溝(25)を有し、このガイド溝(25)に前記弾性支持リング(7)を案内してなる請求項５に記載される交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプ。
【請求項７】
前記弾性支持リング(7)が、ランプ本体(10)の発熱をランプホルダ(3)に熱伝導する熱伝導ゴムである請求項５又は６に記載される交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプ。
【請求項８】
前記弾性支持リング(7)が、シリコンゴム、熱伝導粉末を添加してなるゴム状弾性体のいずれかである請求項７に記載される交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプ。
【請求項１】
表面で光を反射する反射器(4)の中央部に設けてなる開口部(41)に、脱着自在にセットされるランプホルダ(3)を介して交換自在に連結される光源をＬＥＤ(2)とする交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプであって、
光源であるＬＥＤ(2)の発熱を放熱する放熱器(6)を有し、この放熱器(6)が、前記反射器(4)の開口部(41)を閉塞するランプホルダ(3)のリングプレート(31)の内側露出面(31A)に接触して熱結合される接触部(61)を有し、放熱器(6)の熱が接触部(61)を介してランプホルダ(3)に伝導されて、ランプホルダ(3)を介して放熱されるようにしてなることを特徴とする交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプ。
【請求項２】
光源のＬＥＤ(2)の電流を制限する定電流素子(19)を有し、この定電流素子(19)は前記放熱器(6)に熱結合状態にあり、定電流素子(19)の発熱が放熱器(6)で放熱されるようにしてなる請求項１又は２に記載される交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプ。
【請求項３】
前記放熱器(6)の接触部(61)が、前記リングプレート(31)の内側露出面(31A)に弾性的に押圧されて接触する請求項１又は２に記載される交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプ。
【請求項４】
前記放熱器(6)の接触部(61)が、リングプレート(31)の内側露出面(31A)に向かって伸びる蛇腹状で、蛇腹(61A)が弾性的に伸びてリングプレート(31)の内側露出面(31A)に接触してなる請求項１ないし３のいずれかに記載される交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプ。
【請求項５】
表面で光を反射する反射器(4)の中央部に設けてなる開口部(41)に脱着自在にセットしてなるランプホルダ(3)のソケット(5)にねじ込んで交換自在に連結される光源をＬＥＤ(2)とする交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプであって、
前記ランプホルダ(3)のソケット(5)にねじ込んで連結される外周に雄ネジ(12)を設けてなる連結部(11)と、この連結部(11)に固定してなるランプ本体(10)とからなり、
前記ランプ本体(10)が、前記ランプホルダ(3)に弾性的に接触してランプ本体(10)を支持する弾性支持リング(7)を有し、前記連結部(11)がランプホルダ(3)のソケット(5)にねじ込んで連結される状態で、前記弾性支持リング(7)がランプホルダ(3)に接触して、ランプ本体(10)を支持するようにしてなる交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプ。
【請求項６】
前記弾性支持リング(7)が、底部に前記ソケット(5)を設けてなるランプホルダ(3)の中心孔(34)の内面(34A)に弾性的な押圧状態で接触する弾性リングで、前記ランプ本体(10)がランプホルダ(3)の中心孔(34)に挿入される挿入部(21)の外周面に、弾性支持リング(7)を案内するガイド溝(25)を有し、このガイド溝(25)に前記弾性支持リング(7)を案内してなる請求項５に記載される交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプ。
【請求項７】
前記弾性支持リング(7)が、ランプ本体(10)の発熱をランプホルダ(3)に熱伝導する熱伝導ゴムである請求項５又は６に記載される交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプ。
【請求項８】
前記弾性支持リング(7)が、シリコンゴム、熱伝導粉末を添加してなるゴム状弾性体のいずれかである請求項７に記載される交通信号機用の電球に代わって使用されるＬＥＤランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１２４０５１（Ｐ２０１１−１２４０５１Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７９９５６（Ｐ２００９−２７９９５６）
【出願日】平成２１年１２月９日（２００９．１２．９）
【出願人】（３９１０１６８８６）日本フネン株式会社 (30)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月９日（２００９．１２．９）
【出願人】（３９１０１６８８６）日本フネン株式会社 (30)
【Ｆターム（参考）】
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