白熱球色灯

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【発明の名称】	白熱球色灯
【発明者】	【氏名】佐藤喜昭【氏名】中島英一【氏名】加藤洋志【氏名】加賀崎久
【要約】	【課題】何れかのＬＥＤが切れても、レンズから発光される光の色相が変化せず、また、各ＬＥＤからの光を完全に発散し混色させ、レンズからの距離によって発光色の色相が変化しない白熱球色灯を提供する。【解決手段】５個のアンバー色のＬＥＤ１と１個の青緑色のＬＥＤ８を直列に接続して１つの単位ＬＥＤユニット９を構成する。複数の単位ＬＥＤユニット９を配置した基板３を、約９ｃｍ～約１３ｃｍの長さの円筒状部３２を設けたケース３１に格納して、ケース３１にレンズ６を接合し、白熱球色灯５０を形成する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】複数の種類の発光ダイオード（ＬＥＤ）を発光させることにより白熱球色の光を発光する白熱球色灯において、第１の色相を持つ光を発光する第１のＬＥＤと、第２の色相を持つ光を発光する第２のＬＥＤと、を有し、前記第１のＬＥＤと前記第２のＬＥＤは、所定の割合で直列に接続されたことを特徴とする白熱球色灯。
【請求項２】前記第１のＬＥＤは、アンバー色の色相を持つ光を発光するＬＥＤであり、前記第２のＬＥＤは、青緑色の色相を持つ光を発光するＬＥＤであることを特徴とする請求項１記載の白熱球色灯。
【請求項３】前記第１のＬＥＤと前記第２のＬＥＤの前記所定の割合は、５：１であることを特徴とする請求項１記載の白熱球色灯。
【請求項４】複数の種類の発光ダイオード（ＬＥＤ）を発光させることにより白熱球色の光を発光する白熱球色灯において、第１の色相を持つ光を発光する第１のＬＥＤと、第２の色相を持つ光を発光する第２のＬＥＤと、前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤから発光された光を拡散するレンズと、を有し、前記レンズは、前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤから所定の距離だけ離れていることを特徴とする白熱球色灯。
【請求項５】前記レンズから前記第１及び第２のＬＥＤまでの前記所定の距離は、約９ｃｍ～約１３ｃｍであることを特徴とする請求項４記載の白熱球色灯。
【請求項６】前記第１のＬＥＤは、アンバー色の色相を持つ光を発光するＬＥＤであり、前記第２のＬＥＤは、青緑色の色相を持つ光を発光するＬＥＤであることを特徴とする請求項４記載の白熱球色灯。
【請求項７】複数の種類の発光ダイオード（ＬＥＤ）を発光させることにより白熱球色の光を発光する白熱球色灯において、第１の色相を持つ光を発光する第１のＬＥＤと、第２の色相を持つ光を発光する第２のＬＥＤと、前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤから発光された光を拡散するレンズと、を有し、前記第１のＬＥＤと前記第２のＬＥＤは、所定の割合で直列に接続され、前記レンズは、前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤから所定の距離だけ離れていることを特徴とする白熱球色灯。
【請求項８】前記第１のＬＥＤは、アンバー色の色相を持つ光を発光するＬＥＤであり、前記第２のＬＥＤは、青緑色の色相を持つ光を発光するＬＥＤであることを特徴とする請求項７記載の白熱球色灯。
【請求項９】前記第１のＬＥＤと前記第２のＬＥＤの前記所定の割合は、５：１であることを特徴とする請求項７記載の白熱球色灯。
【請求項１０】前記レンズから前記第１及び第２のＬＥＤまでの前記所定の距離は、約９ｃｍ～約１３ｃｍであることを特徴とする請求項７記載の白熱球色灯。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道の車両の入換信号灯、道路の標識灯、照明灯などの白熱球色灯に関し、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を使用した白熱球色灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、２種類の色相の異なるＬＥＤを１つの発光面に配置して、白熱灯と同じ様な色相を持つ光を出力する白色灯がある。ＬＥＤは、白熱灯で使用される白熱球に比べて、その寿命が著しく長いため、白熱球に替わりその需要が増大している。
【０００３】従来のＬＥＤを使用して見かけ上白色の光を出力する白色灯においては、アンバー色の色相を持つＬＥＤと青色の色相を持つＬＥＤを使用し、それらを一定の割合で組み合わせることによって、見かけ上白色の色相を持つ出力光を得ている。
【０００４】図７に従来の白色灯の回路を示す。この白色灯回路２０は、印可する交流電圧の上昇に伴い非直線的に抵抗値が減少する抵抗器である保護用バリスタ２１、交流電圧を直流電圧に整流する整流回路２２、整流回路２２からの直流電圧を平滑して一定の電圧にする平滑定電圧回路２３、及び見かけ上白色の光を発光するＬＥＤ回路部２４を有する。
【０００５】ＬＥＤ回路部２４は、アンバー色のＬＥＤ部２５と青色のＬＥＤ部２６とから成る。アンバー色のＬＥＤ部２５は、１つの抵抗器２７と３つのアンバー色のＬＥＤ１を直列に接続したものを１０組有し、青色のＬＥＤ部２６は、１つの抵抗器２７と２つの青色のＬＥＤ２を直列に接続したものを３組有している。従って、アンバー色のＬＥＤ１と青色のＬＥＤ２の割合は、３０（３×１０）：６（２×３）、即ち、５：１となっている。
【０００６】図８は、従来のＬＥＤを使用した白色灯の部分的な断面を示す。従来の白色灯３０は、図７で示した割合（５：１）でアンバー色のＬＥＤ１と青色のＬＥＤ２を配置し、各ＬＥＤ間に液状シリコン４を充填している基板３と、基板３上の各ＬＥＤに接続される複数の抵抗器２７（図７）を有する抵抗基板７とを収納するケース５、及びケース５に結合され、各ＬＥＤからの発光を拡散するレンズ６を有する。
【０００７】従来の白色灯３０において、１０Ｖの定格電圧を抵抗器２７を介して供給すると、３０個のアンバー色のＬＥＤ１と６個の青色のＬＥＤ２には、それぞれ１５ｍＡの電流が供給され、これによって、３０個のアンバー色のＬＥＤ１からは、中心波長が約５８２ｎｍの単色（アンバー色）光が発光し、６個の青色のＬＥＤ２からは、中心波長が約４７０ｎｍの単色（青色）光が発光する。これによって、レンズ６から放射された光は、その正面で見た場合、見かけ上白色の色相を持つ光に見える。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に示したような従来の白色灯回路２０を有する白色灯３０によれば、例えば、図７のＢで示した青色のＬＥＤ２が切れた場合、直列に接続されているもう１つの青色のＬＥＤ２も消灯するので、アンバー色のＬＥＤ１と青色のＬＥＤ２の割合が３０：４、即ち、７．５：１になり、青色のＬＥＤ２に対するアンバー色のＬＥＤ１の割合が１．５倍となってしまうため、レンズ６から放射された光の色相が変化し、白色に見えないという問題があった。
【０００９】また、その逆に、図７のＡで示したアンバー色のＬＥＤ１が切れた場合、直列に接続されている他の２つのアンバー色のＬＥＤ１も消灯するので、アンバー色のＬＥＤ１と青色のＬＥＤ２の割合が２７：６、即ち、４．５：１になってしまうため、上記と同様に、レンズ６から放射された光の色相が変化し、白色に見えないという問題があった。
【００１０】更に、図８に示したような従来の白色灯３０によれば、レンズ６と各ＬＥＤとの距離が、ＬＥＤの設けられているケース５とレンズ６との結合部の幅しかなく、レンズ６と各ＬＥＤとの距離が非常に短いため、各ＬＥＤからの発光が完全に拡散され混色されたものとならず、レンズ６からの距離によって発光色の色相が変化し、特に、レンズ６の近傍ではアンバー色のＬＥＤ１と青色のＬＥＤ２の発光色が見分けられるという問題があった。
【００１１】従って、本発明の目的は、何れかのＬＥＤが切れても、レンズから発光される光の色相が変化しない白熱球色灯を提供することである。
【００１２】また、本発明の目的は、各ＬＥＤからの光を完全に拡散し混色させ、レンズからの距離によって発光色の色相が変化せず、特に、レンズの近傍でも各ＬＥＤからの発光色が見分けられない白熱球色灯を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上に述べた目的を実現するため、複数の種類の発光ダイオード（ＬＥＤ）を発光させることにより白熱球色の光を発光する白熱球色灯において、第１の色相を持つ光を発光する第１のＬＥＤと、第２の色相を持つ光を発光する第２のＬＥＤと、を有し、第１のＬＥＤと第２のＬＥＤは、所定の割合で直列に接続されたことを特徴とする白熱球色灯を提供する。
【００１４】また、上記目的を実現するため、複数の種類の発光ダイオード（ＬＥＤ）を発光させることにより白熱球色の光を発光する白熱球色灯において、第１の色相を持つ光を発光する第１のＬＥＤと、第２の色相を持つ光を発光する第２のＬＥＤと、第１のＬＥＤ及び第２のＬＥＤから発光された光を拡散するレンズと、を有し、レンズは、第１のＬＥＤ及び第２のＬＥＤから所定の距離だけ離れていることを特徴とする白熱球色灯を提供する。
【００１５】更に、上記目的を実現するため、複数の種類の発光ダイオード（ＬＥＤ）を発光させることにより白熱球色の光を発光する白熱球色灯において、第１の色相を持つ光を発光する第１のＬＥＤと、第２の色相を持つ光を発光する第２のＬＥＤと、第１のＬＥＤ及び第２のＬＥＤから発光された光を拡散するレンズと、を有し、第１のＬＥＤと第２のＬＥＤは、所定の割合で直列に接続され、レンズは、第１のＬＥＤ及び第２のＬＥＤから所定の距離だけ離れていることを特徴とする白熱球色灯を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下本発明の白熱球色灯を詳細に説明する。本発明において、従来の青色のＬＥＤよりも高輝度の青緑色のＬＥＤが量産化され、この青緑色のＬＥＤを使用することによって、充分な輝度を持つ白熱球色の光を発光する白熱球色灯が提供できるようになった。
【００１７】図１は本発明の白熱球色灯の回路を示す。この白熱球色灯回路４０は、印可する交流電圧の上昇に伴い非直線的に抵抗値が減少する抵抗器である保護用バリスタ２１、交流電圧を直流電圧に整流する整流回路２２、整流回路２２からの直流電圧を平滑して一定の電圧にする平滑定電圧回路２３、及び白熱球色の光を発光するＬＥＤ回路部２４を有する。
【００１８】ＬＥＤ回路部２４は、１６個の抵抗器２７から成る抵抗器部２９、８０個のアンバー色のＬＥＤ１から成るアンバー色のＬＥＤ部２５、及び１６個の青緑色のＬＥＤ８から成る青緑色のＬＥＤ部２８とを有する。抵抗器部２９の１つの抵抗器２７、アンバー色のＬＥＤ部２５の５個のアンバー色のＬＥＤ１、及び青緑色のＬＥＤ部２８の１つの青緑色のＬＥＤ８を直列に接続して、単位ＬＥＤユニット９を構成している。即ち、ＬＥＤ回路部２４は、この１つの抵抗器２７、５個のアンバー色のＬＥＤ１、及び１つの青緑色のＬＥＤ８を直列に接続した単位ＬＥＤユニット９を１６組有している。従って、アンバー色のＬＥＤ１と青緑色のＬＥＤ８の割合は、８０（５×１６）：１６（１×１６）、即ち、５：１となっている。
【００１９】図２は、本発明の白熱球色灯の部分的な断面を示す。また、図３は、本発明の白熱球色灯を各構成部毎に分解して斜めから示したものである。この白熱球色灯５０は、図１で示した割合（５：１）のアンバー色のＬＥＤ１と青緑色のＬＥＤ８を配置し、各ＬＥＤ間に液状シリコン４を充填している基板３と、基板３上の各ＬＥＤに接続される複数の抵抗器２７（図１）を有する抵抗基板７とを収納し、円筒状部３２を有するケース３１、及びケース３１に結合され、各ＬＥＤからの発光を拡散するレンズ６を有する。ケース３１の円筒状部３２の長さは、約９ｃｍ～約１３ｃｍであり、その内側は、鏡面状で各ＬＥＤから発光された光を全反射するようになっている。
【００２０】本発明の白熱球色灯５０において、交流電圧（ＡＣ）が、整流回路２２で直流電圧（ＤＣ）に整流され、平滑定電圧回路２３に供給される。平滑定電圧回路２３は、整流回路２２からの直流電圧を平滑して所定の定格電圧にしてＬＥＤ回路部２４に供給する。この定格電圧がＬＥＤ回路部２４の１６個の単位ＬＥＤユニット９にそれぞれ供給されると、各々の単位ＬＥＤユニット９内では、抵抗器２７を介して、５個のアンバー色のＬＥＤ１と１個の青緑色のＬＥＤ８に、それぞれ１５ｍＡの電流が供給される。これによって、８０個のアンバー色のＬＥＤ１と１６個の青緑色のＬＥＤ８からの光が、ケース３１の円筒状部３２とレンズ６とを介して拡散されて混色され、レンズ６から放射された光は、白熱球色の色相を持つ光に見える。
【００２１】以上のような白熱球色灯５０の構成により、特に、５個のアンバー色のＬＥＤ１と１個の青緑色のＬＥＤ８を直列に接続して１つの単位ＬＥＤユニット９を構成することとしたので、単位ＬＥＤユニット９内の何れかのＬＥＤが切れた場合、単位ＬＥＤユニット９全体が発光しなくなるため、白熱球色灯５０全体としては、アンバー色のＬＥＤ１と青緑色のＬＥＤ８の割合は、常に５：１のまま変わらず、レンズ６から放射された光の白熱球色の色相が変化しないようになった。
【００２２】また、白熱球色灯５０のケース３１に、約９ｃｍ～約１３ｃｍの長さの円筒状部３２を設けたことにより、各ＬＥＤからの発光が完全に拡散され混色されたものとり、レンズ６からの距離が異なっても発光色の色相が変化せず、特に、レンズ６の近傍でもアンバー色のＬＥＤ１と青緑色のＬＥＤ８の発光色を見分けることができなくなった。
【００２３】尚、ケース３１の円筒状部３２の長さを約９ｃｍ以上としたのは、円筒状部３２の長さを９ｃｍ以下にすると、アンバー色のＬＥＤ１と青緑色のＬＥＤ８から発光された光が、完全に混色せず、レンズ６の近傍でアンバー色のＬＥＤ１と青緑色のＬＥＤ２の発光色を見分けることができ、個々のＬＥＤの配置が解ってしまうためである。また、ケース３１の円筒状部３２の長さを約１３ｃｍ以下としたのは、円筒状部３２の長さを１３ｃｍ以上にすると、白熱球色灯５０から発光される光の輝度が低くなってしまい、白熱球色灯５０を実用上使用することが困難になるためである。
【００２４】
【実施例】図４は、白熱球色灯５０から発光された光を測定する様子を示す。レンズ６から発散される光は、レンズ６の正面に設置された分光放射計６０で、その中心波長と色度座標値を測定する。分光放射計６０は、レンズ６の頂点５１から約１．９ｍ離れた距離に、そのフォーカルポイント６１がくるように設置されている。本実施例では、平滑定電圧回路２３からＬＥＤ回路部２４に供給される定格電圧を２７Ｖとする。また、レンズ６は拡散効果のあるものを使用し、ケース３１の円筒状部３２は、約１０ｃｍの長さのものを用いる。
【００２５】平滑定電圧回路２３から２７Ｖの定格電圧をＬＥＤ回路部２４に供給すると、各々のアンバー色のＬＥＤ１は、その中心波長が約５８２ｎｍの最も光強度の大きい単色光を発光し、青緑色のＬＥＤ８は、その中心波長が約４７０ｎｍの最も光強度の大きい光を発光する。
【００２６】アンバー色のＬＥＤ１及び青緑色のＬＥＤ８から発光された光は、約１０ｃｍの長さの円筒状部３２を通過して、レンズ６によって拡散されて、白熱球色灯５０から発光される。白熱球色灯５０から発光された光の中心波長と色度座標値は、レンズ６から約１．９ｍ離れた距離の正面に設置された分光放射計６０で測定する。
【００２７】図５は、色度座標を示す。図４の分光放射計６０で、白熱球色灯５０から発光された光を測定したところ、光の中心波長が約５９０ｎｍ～約５９５ｎｍで、色度座標の値（ｘ、ｙ）が（ｘ＝約０．４６、ｙ＝約０．４４）となった。この色度座標の値を図５の点Ｃに示す。点Ｃが示すように、白熱球色灯５０から発光された光の色相は、白色の色相の範囲内であることが解る。
【００２８】図６は、ＬＥＤの配置を示す。図６におけるＬＥＤの配置は、５個のアンバー色のＬＥＤ１と１個の青緑色のＬＥＤ８から成る単位ＬＥＤユニット９を、１つのルートとして表し、合計１６個のルートで形成されている。図６の（ａ）は、ＬＥＤの具体的な配置を示し、図６の（ｂ）は、各ＬＥＤをルート単位で分割した様子を示す。それぞれのルートは、５個のアンバー色のＬＥＤ１で１個の青緑色のＬＥＤ８を囲むようにして形成され、略円形で示されるルートと略台形で示されるルートの２種類のルートが存在する。
【００２９】図６に示したようなＬＥＤの配置の１６個のルートのうち、任意の１～３個のルートを滅灯させて、図４で示した分光放射計６０で、白熱球色灯５０から発光された光の中心波長と色度座標の値を測定した。その結果、光の中心波長は約５９０ｎｍ～約５９５ｎｍとなり、滅灯させる前の中心波長の値と同じであった。また、光の色度座標は、ｘ＝約０．４５～０．４６、ｙ＝約０．４４となり、滅灯させる前の値と殆ど同じであり、いくつかのルートを滅灯された白熱球色灯５０から発光された光の色相は、白色の色相の範囲内のままである。
【００３０】以上、本発明の一実施例を示したが、白熱球色灯の正面形状を円形に限る必要はなく、正方形状、長方形状、またはそれらの組み合わせでもよい。また、アンバー色のＬＥＤと青緑色のＬＥＤの割合を５：１としたが、各ＬＥＤの発光出力に応じてその割合を変化させてもよい。更に、使用するＬＥＤをアンバー色のＬＥＤ及び青緑色のＬＥＤとしたが、これらに限定されるものではなく、任意の２種類以上のＬＥＤで、白熱球色の色相を有する光を発光するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明の白熱球色灯によれば、５個のアンバー色のＬＥＤと１個の青緑色のＬＥＤを直列に接続して１つの単位ＬＥＤユニットを構成することとしたので、単位ＬＥＤユニット内の何れかのＬＥＤが切れた場合、単位ＬＥＤユニット全体が発光しなくなるため、白熱球色灯全体としては、アンバー色のＬＥＤと青緑色のＬＥＤの割合が、５：１のまま変わらず、レンズから放射された光の白熱球色の色相が変化しないようになった。
【００３２】また、白熱球色灯のケースに、約９ｃｍ～約１３ｃｍの長さの円筒状部を設けたことにより、各ＬＥＤからの発光が完全に拡散され混色されたものとり、レンズからの距離が異なっても発光色の色相が変化せず、特に、レンズの近傍でもアンバー色のＬＥＤと青緑色のＬＥＤの発光色を見分けることができなくなった。

【出願人】	【識別番号】０００１５３２３６【氏名又は名称】株式会社光波
【出願日】	平成９年（１９９７）７月７日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】平田忠雄
【公開番号】	特開平１１－２５７２０
【公開日】	平成１１年（１９９９）１月２９日
【出願番号】	特願平９－１８０８６０