JPH07288342A

JPH07288342A - 集合型ｌｅｄランプ

Info

Publication number: JPH07288342A
Application number: JP6113479A
Authority: JP
Inventors: Junichi Mizutani; 淳一水谷; Yuji Takahashi; 祐次高橋
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1994-02-23
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-10-31
Anticipated expiration: 2018-12-22
Also published as: JP3480594B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】より均質な防水特性を実現し、視認性を高め
た、使用上の制限の少ない集合ランプを提供する。【構成】本発明の集合型 LEDランプ１は、ケースの周囲
の、特に上部側を中心に装着されることの多い外部光除
けのフード３を交換可能な構成とし、集合ランプの使用
状況に応じて、フード形状の異なる構成とすることがで
きる。またこのフードを組付けること自体が、 LED基板
２をケース４に固定する働きをし、防水樹脂９のポッテ
ィングにおいて樹脂面のばらつきが抑えられる。また L
EDの取付けとして、リードの並びを揃えて同一方向に
し、とりわけ基板の縦横から傾けた方向にすると、配光
特性はリードの並び方向と直角方向に広がるので全体の
配光特性も集合ランプの縦横から傾いた方向に広がり、
設計時に任意の方向に強く配光させることができ、目的
に合わせて視認性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、異なる三色、特にRGB
三色をそれぞれ有する LEDをそれぞれ少なくとも一つ以
上含む集合型 LEDランプに関し、特に屋外でも使用され
る表示モジュールに利用される集合型 LEDランプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、 LEDランプは、一個でRGB を発光
させるLED が形成しにくいため、各色のLED を集合配置
させて一つのランプとして構成し、RGB 集合型 LEDラン
プ（以下、集合ランプと記す）として構成することが行
われている。RGB の各色を集合することでフルカラーの
表示ができることから、この集合ランプで、混色をよく
するためにより明るい青色LED が必要とされ、ごく最
近、高輝度タイプの窒化ガリウム(GaN) 青色LED の製造
も報告されていることから、窒化ガリウム(GaN) 半導体
製の青色発光ダイオード(LED) を用いることが考えられ
る。

【０００３】集合ランプは小型のLED を複数配列させて
形成するために、比較的大きい構成となり、通常大型表
示パネルなどに利用されることが多く、屋外で使用する
こともしばしばである。その場合、やはり通常使用され
る日中においては、太陽光の明るさのために、表示パネ
ルに使用している集合ランプの表示が見にくくなること
がある。これは交通信号がちょうど太陽光による照射で
見にくくなる現象と同じであり、表示もしくは視認性向
上という目的を阻害する要因となっている。そのため、
交通信号機のごとくランプ上側に外界光を遮るフードを
設けることが行われている。このフードは集合ランプの
ケースの一部であることが多く、またLED が効率よく使
用するため発光部がむき出しになっている構造となって
いる。このため、LED を配置する基板がケース内部に収
めることができないため、基板を嵌め込んでLED のリー
ド側を防水樹脂で埋め込むように構成してある。また、
より明るくするために LEDの使用電流が上限に近い設定
にされることもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】集合ランプは屋外で使
用されることが普通であるが、必ずしも屋外とは限ら
ず、また屋外であっても太陽光が当たる場所に設置され
るとは限らず、フードが不要となる場合もある。しか
し、従来の構成ではフードが一体化された構造であり、
不要となっても簡単に除去することはできず、かえって
屋内では表示の視認性を妨げる場合もあった。また、LE
D のリード側は防水および保護のために防水樹脂で埋め
込んであるが、この構造を製造する過程で基板を固定し
て防水樹脂をポッティングする。その際に基板の固定が
不定となり、配光特性がばらつく上、ポッティング樹脂
がケース内部に漏れて樹脂面が一定しないばかりか、防
水機能が充分にならないおそれがあり、品質低下のおそ
れがあるという問題があった。さらに基板に取り付ける
LEDをはんだ付けする際に、それぞれの LEDが基板のス
ルーホールに差し込まれた状態では位置が不安定で、は
んだ付けによって固定される際にそれぞれの取付け角度
にバラツキが生じ、集合ランプの視認性に影響が出ると
いう問題もある。

【０００５】従って本発明の目的は、視認性を高め、よ
り均質な防水特性を実現し、使用上の制限の少ない集合
ランプを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、RGB 三原色を有し、少なくとも各色
１個以上の LEDを配列させて一つの表示モジュールとし
た集合型 LEDランプにおいて、前記LED の支持基板が該
表示モジュール前部のはめ込み式のフードで挟み込まれ
て固定され、該支持基板および前記 LEDのリード部を防
水樹脂で封止した構造を有することである。

【０００７】また別の発明の構成は、前記 LEDの、前記
支持基板に対する取付けが、該 LEDの二本のリード端子
の並び方向を揃えて配置してあることを特徴とし、特に
その内、前記並び方向が、該 LEDのマトリクス配列の縦
方向もしくは横方向から傾いた配置であることを特徴と
する。

【０００８】

【作用】LEDランプを取りつけたケースの周囲の、特に
上部側を中心に装着されることの多い外部光除けのフー
ドを交換可能な構成とし、集合ランプの使用状況に応じ
てフード形状の異なる構成とすることができる。またこ
のフードを組付けること自体が、 LED基板をケースに固
定する働きをし、ポッティング材の漏れを防止し、防水
樹脂のポッティングで樹脂面のばらつきが抑えられる。
そして LEDの取付けとして、リードの並びを揃えて同一
方向にし、とりわけ基板の縦横から傾けた方向にする
と、配光特性はリードの並び方向と直角方向に広がるの
で全体の配光特性も集合ランプの縦横から傾いた方向に
広がる。

【０００９】

【発明の効果】以上のように、本発明の構成によって、
汎用性が高く防水性能の保証された扱いやすい集合ラン
プが提供でき、また特定の方向に強く配光させる自由度
が大きいため、目的に合わせて特定方向の視認性を向上
させることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。本発明の集合ランプ１の一例として、屋外用フ
ードとしてランプ上面側のみフードがある場合の構成断
面図を図１に示す。図１(a) はその縦断面で、図１(b)
に示す表示面におけるA-A 断面を示し、 LED基板２は、
ランプフード３が集合ランプのケース本体４に嵌め込ま
れることで固定されるようになっている。ここに示す L
ED基板２では、５×５個の LEDを配列させており、断面
図より判るようにLED１０のリードが基板２に整然と並
べられ、基板２に設けられたスルーホール（図示しな
い）で、基板裏側の配線部に半田付けされている。そし
て図示しない電線で電線取り出し孔６から外部の制御回
路等に接続され、通電制御・指示が行われる。

【００１１】ケース本体４の裏側は、集合ランプ１を表
示パネル等に仮固定するためのランプ固定用具７が装着
されている。また通常そのパネル類に対しても、パッキ
ン８等を用いて防水構成とするようになっている。また
ケースの外周部には溝部が形成されてケース一部を放熱
フィン５とするように形成されている。

【００１２】ランプフード３は、はめ込み部に爪部３１
が形成され、ケース側の固定用ヒンジ部４１に嵌め込ん
で、 LED基板２がランプフード３の端面でケース４の段
付け部に固定される。その後 LED１０の並びの隙間に、
シリコン樹脂もしくはその他の防水樹脂９でポッティン
グが施され、 LEDのリード部に水分が入らないようにし
てある。このポッティングはディスペンサなどにより L
EDの並びの隙間に防水樹脂が注入されて実施される。そ
の際に、フード３によって基板２がきちんと固定されて
いるために、樹脂の充填漏れが生じることなく充填不足
を起こすことはない。従って樹脂面はいつも一定できち
んとした防水が保証される。

【００１３】LED基板２を固定するランプフード３はは
め込み式となっていることから、このフード形状として
任意の形を選択することができ、図２(a) 〜(c) 等に示
すように、使用目的に適応した形状のフードとすること
ができ、応用範囲が広がる。図２(a) は図１に示した形
状の外観図であるが、例えば、定常的に外部光が集合ラ
ンプの右側から当たるような場所に設置される場合は、
フードを図２(b) のような覆いを広げた形状とすること
で集合ランプの視認性を高めることができる。即ち、表
示モジュール前部のはめ込み式のフード（ランプフー
ド）が右方向もしくは左方向からの外界光を遮る覆い部
を有することを特徴とする形状である。

【００１４】またフードの内側の表面は、 LEDの光が反
射して写らないように表面処理を施したものを用いても
よい。つまり、フードの表面にシボづけ処理を施したも
のを用いる。

【００１５】または、屋内などで、外部光がないような
場所に設置される場合は、どの方位からも見ることがで
きるように、言わばフードのないランプフード、即ち L
ED基板固定用キャップとでもいうべき形状で充分であ
る。即ち、表示モジュール前部のはめ込み式のフード
（ランプフード）が周囲の覆い部を持たない形状である
ことを特徴とする。このように、 LED固定側のケース本
体はどのような利用形態にも対応することができるた
め、汎用性の高い集合ランプとなっている。

【００１６】この集合ランプ１は、５×５個のRGB 三色
の LEDの配列であるが、各色 LEDの輝度の差によって色
の視認性があり、特に三色の混合である白色の見え方が
視認性に影響する。特に青 LEDで輝度の少ないタイプを
採用する場合は、その配列によって白色の見える最低距
離に差が生じ、その表示パネルの表示能力に影響する。
そこで各色 LEDの配列は図３に示す配置とすることで、
最も短距離で白と認識できる。図３(a) では赤 LED５
個、緑 LED８個に対して青 LEDを１２個使用し、各色が
分散されて図に示すように配置されていることが特徴と
なっており、図３(b) の配置では赤 LED４個、緑 LED９
個、青 LED１２個としてある。このように青 LEDを多く
用いるのは、青 LEDの輝度が弱いタイプのものを用いて
いるためで、他の輝度を有するものではまた他の配列が
効果を発揮する。また青 LEDといっても、純色の青では
ないため、青色成分を増大させるためにも、青 LEDは多
めに用いられる。また逆に図３(c) に示すように、輝度
のある青 LEDを用いる場合には、青 LEDの個数を少なく
し、緑 LEDの個数を多くする構成としても良い。

【００１７】このように、青 LEDを数多く使用する場
合、青 LEDの輝度を確保するために青LEDは並列接続さ
れて、図４に示すような回路となる。即ち、赤(R) 端子
には赤LEDが５個直列に接続され、緑(G) 端子には緑 LE
Dが４個ずつ直列にした回路が二つ並列に接続される。
そして青(B) 端子には各青 LEDが二個ずつ６並列に接続
される。ここで、青 LEDは駆動電流の大きさにばらつき
があることから、各青 LEDの輝度を均質化するため、駆
動電流を一定にするＣＲＤ(Current Regulator Diode)
を使用してもよい。即ち、 LEDの通電回路のうち、少な
くとも青LED の通電回路に定電流ダイオードが直列接続
されていることを特徴としても良い。このような構成に
すると、青 LEDの発色のばらつきが無くなり、視認性が
向上するだけでなく、集合ランプを集めて形成する表示
パネル等では集合ランプ駆動の制御が簡単になり、装置
のコンパクト化が実施する。

【００１８】なお、ケース本体４の後部に放熱フィン５
を設けることは、通常青GaN-LED の明るさを確保するた
め、使用する通電電流が大きくなりがちなことから、集
合ランプ自体が熱を持ち、使用上の制限がでてくる恐れ
があるという問題もあるためにとられた構成であるが、
実用上問題なければ、放熱フィンを設けた構成でなく、
空間だけで通風させる構成てもよいことは言うまでもな
い。

【００１９】集合ランプの LEDを配列させる基板は、ガ
ラスエポキシ等（例えばCEM-3)のプリント基板が用いら
れる。基板に LEDをはんだ付けする場合、ほとんどがは
んだリフローを用いて、基板のはんだ面側を溶融したは
んだに浸してはんだ付けするが、その際に LEDははんだ
が固定するまでフリーの状態にあるので、機械的振動等
によりその取付け方向にバラツキが生じる。そのばらつ
きは統計的になるので、平均的に集合ランプの配光特性
は一定の傾向を示し、 LEDのリードの並び方向と直角方
向にばらつくことなる。そのため、視認性にとってはラ
ンプの正面だけでなく、このばらつきによって広がる効
果をもち、そのため LEDのリードの並び方向を全て揃え
て基板の縦横から傾け、その配光特性を傾けさせるよう
にすると、集合ランプは特定方向の視認性を高めること
が可能となる。具体的には図５(a) もしくは(b) に示す
ように LED基板のリードの挿入されるスルーホールの並
び（ｋのライン方向）を基板の縦横から傾けた配置（図
５では約45度）とすると、図５(c) に示す配光特性のよ
うに、スルーホールの並びと直角方向（ｐのライン方
向）に広がる。この配光特性のｘ方向、ｙ方向の広がり
を傾きを変えることで使用目的に合った配光特性を得る
ことができる。なお、図５(a) は LED基板２に接続する
電線をはんだ付けするスルーホール（図のハッチのある
小円）を基板２の片側に配置したもの、図５(b) は両サ
イドに配置した例である。

【００２０】また用いる LEDとして、ここではφ３mmの
砲弾型を用いているが、この LEDではリード端子の間隔
が2.5mm となり、配線パターンの引回しが細かくなる。
従来はφ５mmのものが多く、配線パターンの引回しはそ
れほど問題ではなかった、もしくはそれ以上集積化がで
きなかったという事情もあり、本発明のように細かい構
成になると、配線の引回しを考慮した LEDの配列が必要
となるが、図５に示した、並びを揃えて傾けた配置では
パターン間隔としてなお引き回しやすい配置であるとい
う利点も有する。

【００２１】このような LED基板２は大量生産するため
に、通常、一枚の大きな基板を加工して形成する。図６
(a) に示す基板どり用の大型基板６０の構成図はその一
例で、一枚の大型基板６０から LED基板２が16枚とれる
構成を示したものである。なお図６では LED基板２のス
ルーホールは省略して示してある。 LED基板２に求めら
れる仕様としては、集合ランプケース本体４に LED基板
２がぴったり嵌まり込むように形成され、はんだ付けさ
れるプリント配線のランド部分が異常なく形成されるこ
とであるが、外形的な寸法としては、この大型基板６０
の打ち抜き部分６１と、分離のための切り込み部６４で
決定され、この内、打ち抜き部は寸法精度がとれるの
で、組付けに必要な精度を得るため、 LED基板２の角部
６３にアールをつけた形状とし、切り込み部分６４の角
部はＣ面取り形状とする。

【００２２】LED基板２の切り込み部分６４は、図６(b)
に示すように、基板６０の上下から約45度の切り込み
を基板の中程まで付け、大型基板のまま LEDを装着して
はんだ付けを施し、ターミナルを付けた電線（図示しな
い）を LED基板２のそれぞれの電線用スルーホールには
んだ付けして、最終的な段階でそれぞれの LED基板２を
折り曲げて分離する。なお、電線用スルーホールは、 L
EDのはんだ面側にランド部を設けてしまうと、 LEDのは
んだ付けの際に穴が塞がってしまう可能性があることか
ら、 LEDのはんだ面側には設けず、反対側にのみランド
部を設ける構成であることが望ましい。また、この電線
のはんだ付けは LEDはんだ付け工程の後に実施される。

【００２３】また、 LEDのリード７１を LED基板２に通
した状態で、図１に示すように基板２に対して LED１０
の砲弾部分が離れた配置にされ、そのため砲弾部分直下
のリード部分が基板２上に伸びた状態に配置される必要
がある。そのため、 LED１０が基板２に密着してしまわ
ないようにするため、リード７１に図７(a)(正面図）お
よび(b)(側面図）に示すようなリードフォーム加工を施
し、基板２のスルーホールに差し込んだ際に LED１０の
砲弾部分の根元まで入り込まないようにする。もしくは
図７(c) に示すように、リード７１の打ち抜き形状にス
トッパー部分７２を設ける構成でも良い。

【００２４】（第二実施例）この集合ランプの利用形態
として、様々な配置パターンが考えられるが、最も多い
ものは図８(a) に示すようなマトリクス状の配置で、大
型のフルカラーディスプレイを構成するものである。ま
た、図８(b) のような大型のセグメント表示装置として
も利用できる。さらに特定の形状に限らず、必要とされ
る配置パターン、例えば図８(c) のサークル状のような
配置でも構わない。

【００２５】（第三実施例）図８(a) に示したマトリク
ス配置は一つの集合ランプをマトリクスに配置して構成
したものであるが、図９(a) も集合ランプを多数マトリ
クスに配置したモジュール９０である。この図９では、
一つの集合ランプを３×３個の LEDで示してあるが、５
×５個でもｎ×ｎ個でも同様である。このモジュール９
０は縦横各16個ずつの集合ランプを配列して、一つの集
号 LEDランプを1 ドットとした表示単位としている。つ
まり16×16ドットのキャラクタを表示するモジュール９
０である。そのモジュール９０は図９(b) の構成断面図
に示すように、図８(a) の集合状態とは異なり、集合ラ
ンプのケースがちょうど一体化された構成としてある。
即ち LED基板９１は16×16個のランプ共通の一枚のモジ
ュール基板９１としてある。この基板９１は、図１０に
模式的に一部示すように、やはり LEDのリードの並びを
基板９１の縦横方向から傾けた配置（ｋのライン）と
し、 LEDの配光特性を揃えてある。従ってモジュール９
０全体としても、一つの単位（集合ランプ）の配光特性
と同様な特性となる。このモジュール９０も LEDの二本
のリードの並びを傾けて揃えてあるので、設計段階で配
光特性が選択できる自由度が高い。

【００２６】請求項でいう、 LEDの二本のリード端子の
並び方向、とは、通常の砲弾型 LEDのリード端子は二本
平行に伸びており、この二本のリードによってできる面
の方向、もしくは図５に示すように、このリードを通す
基板のスルーホールの並びを結んだ延長がその方向とい
うことであり、 LEDのマトリクス配列の縦方向もしくは
横方向とは、図５に示す基板の縁の方向（図では左右と
上下、図５(c) のｘ−ｙ座標軸方向）を意味している。

【００２７】以上のように、本発明の構成によって視認
性の向上した集合型 LEDランプが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の集合LED ランプの縦断面図および正面
図。

【図２】ランプフード形状の実施例を示す外観図。

【図３】集合LED ランプの LEDの配列図。

【図４】集合LED ランプの LEDの回路図。

【図５】集合 LEDランプの基板（単体）と、それを用い
た集合ランプの配光特性の説明図。

【図６】集合 LEDランプの基板（基板取り用）の説明
図。

【図７】LEDの外観説明図。

【図８】集合 LEDランプの配置例を示す説明図。

【図９】マトリクス配置の具体的な集合 LEDランプモジ
ュールの概略構成図。

【図１０】図１０のモジュールに使用する基板の概略構
成図。

【符号の説明】

１集合ランプ（集合型 LEDランプ）２ LED基板３ランプフード４ケース本体５放熱フィン６電線取り出し孔７ランプ固定用治具（またはボルト）８パッキン９防水樹脂（ポッティング樹脂）１０ＬＥＤ（ＲＧＢ）１１ＣＲＤ３１ランプフードの爪部４１ケース本体のヒンジ部６０大型基板６１基板打ち抜き部６２Ｃ面取り部６３アール部６４切り込み部７１リード７２ストッパー部９０集合モジュール９１モジュール基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】RGB 三原色を有し、少なくとも各色１個以
上の LEDを配列させて一つの表示単位とした集合型 LED
ランプにおいて、前記LED の支持基板が該表示モジュール前部のはめ込み
式のフードで挟み込まれて固定され、該支持基板および
前記 LEDのリード部を防水樹脂で封止した構造を有する
ことを特徴とする集合型 LEDランプ。
【請求項２】RGB 三原色を有し、少なくとも各色１個以
上の LEDを配列させて一つの表示単位とした集合型 LED
ランプにおいて、前記支持基板に対する前記 LEDの取付けが、該 LEDの二
本のリード端子の並び方向を揃えて配置してあることを
特徴とする集合型 LEDランプ。
【請求項３】前記並び方向が、該 LEDのマトリクス配列
の縦方向もしくは横方向から傾いた配置であることを特
徴とする請求項２記載の集合型 LEDランプ。