(57)【要約】【課題】  本発明は、口金の大きさに制限させることなく多数のＬＥＤを用いて、懐中電灯の電球と交換可能な発光ユニットを提供することを目的としている。【解決手段】  上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、既存の電器装置に装着可能な汎用口金部11と、１ないし複数の発光ダイオード24を備えた発光部20と、前記汎用口金部11の外径に収まる断面形状を有する柱状体であって、前記汎用口金部11と前記発光部20とを所定の距離をもって接続する給電アダプタ12とを備え、前記汎用口金部11と前記発光部20とを電気的に接続したことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存の電器装置に装着可能な汎用口金部と、
１ないし複数の発光ダイオードを備えた発光部と、
前記汎用口金部の外径に収まる断面形状を有する柱状体であって、前記汎用口金部に対し前記発光部を支持するための給電アダプタとを備え、
前記汎用口金部と前記発光部とを電気的に接続したことを特徴とする発光ユニット。
【請求項２】
前記発光部は、前記発光ダイオードのリード線を挿抜しうる１組ないし複数組のソケットを備えたことを特徴とする請求項１記載の発光ユニット。
【請求項３】
複数組の前記ソケットを、電源ラインに対し並列に接続したことを特徴とする請求項２記載の発光ユニット。
【請求項４】
前記給電アダプタと羅合するネジであって、
前記ネジの頭を前記汎用口金部の電池側に配置し、
前記ネジは前記給電アダプタ及び前記発光部を貫通し、
前記ネジの先端にナットを羅合させて、前記発光部を固定支持することを特徴とする請求項１記載の発光ユニット。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４記載の発光ユニットと、
電源電池を収納しうる筐体と、
電源スイッチとを備えたことを特徴とする懐中電灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来から市販されている懐中電灯において電球と交換可能な発光ユニット、およびこれを備えた懐中電灯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、技術の進歩により、発光ダイオード（以下、単にＬＥＤ：Light Emitting Diode という）の高輝度化が進んでいる。ＬＥＤは従来の白熱電球のようにフィラメントを高温に熱する方法ではなく、半導体に電流を流すことによって発光する。そして消費電力が少ないために、同じ電池を用いたとしても現状において白熱電球の１０〜２０倍の電池寿命を得ることができる。さらに白熱電球に比べて落下や衝撃に対する耐久性が強い上に、白熱電球の耐用時間が数百時間であるのに対してＬＥＤは１万時間以上と長い。
【０００３】
このため、ＬＥＤを懐中電灯の発光体に用いることは有意義である。特に夜間や海中、地中での作業のように、長時間懐中電灯を使用し、かつ消耗や故障が危険につながる状況においては尚更である。現在もＬＥＤを発光体に用いた懐中電灯も多く市販されるに至っている。
【０００４】
しかし、ＬＥＤを用いた懐中電灯を購入し、既存の電球を用いた懐中電灯と置き換えるのはコスト面で問題がある。特に懐中電灯を業務で使用するために設備として多数保有する業者においては顕著である。そこで従来からも、懐中電灯の電球と交換可能なソケット式のＬＥＤが提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特許公開２０００−２６９５５８
【特許文献２】登録実用新案公報３０８８５６８
【特許文献３】特許公開２００３−０３０７８５
【特許文献４】特開平０９−２６５８０７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしＬＥＤがいかに高輝度化しているとはいえ、少なくとも現在においては、１つの素子で白熱電球を越える光量を得ることはできない。十分な光量を得るためにはＬＥＤを複数用いることが行なわれており（特許文献３参照）、信号器の白熱電球と互換性を有する口金に多数のＬＥＤを設けた構成も提案されている（特許文献４参照）。しかし、豆電球やピリケン球を使用する懐中電灯において多数のＬＥＤを用いることには、寸法的な困難性がある。例えば、ＬＥＤ素子は一般的にはφ３、φ５、φ１０の大きさのものが市販されているが、豆球やピリケン球は直径１１ｍｍ程度である。従ってこれらの口金にはφ３のＬＥＤを３つ配置する程度が最大限であり、それ以上の光量を得ることは難しい。
【０００７】
そこで本発明は、口金の大きさに制限させることなく多数のＬＥＤを用いて、懐中電灯の電球と交換可能な発光ユニットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、既存の電器装置に装着可能な汎用口金部と、１ないし複数の発光ダイオードを備えた発光部と、前記汎用口金部の外径に収まる断面形状を有する柱状体であって、前記汎用口金部に対し前記発光部を支持するための給電アダプタとを備え、前記汎用口金部と前記発光部とを電気的に接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来から市販されている既存の懐中電灯において電球と交換可能であり、多数のＬＥＤを用いて十分な光量であり、電池寿命、耐用時間が長く、耐久性の強い発光ユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［第一実施例］
本発明に係る発光ユニットおよび懐中電灯の第一実施例について説明する。なお、以下の説明に用いる部材の材質、形状、各種数値、部品配置図などは理解を容易にするための一例であって、権利範囲を定めるものではない。
【００１１】
まず、図１を用いて懐中電灯の全体構成について説明する。懐中電灯１は、全体としては従来から市販されている懐中電灯であって、電源電池２を収納しうる筐体３と、電源スイッチ４とを備えている。また懐中電灯１の前面側には、電球（本実施例ではピリケン球）を想定した電球ソケット５と、略円錐形をした反射板６を備えている。そして、発光体として次に説明する発光ユニット10を装着している。
【００１２】
図２に示すように発光ユニット10は、汎用口金部としての口金11と、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えた発光部と、口金11と発光部とを接続する給電アダプタ12とを備えている。口金11は、従来から存する一般的なピリケン球の口金部（フランジ付き円筒口金）と同一形状をしている。給電アダプタ12は口金11に絶縁体13を介して金属製のネジ14によって固定されている。このネジ14はプラス電極であり、また口金11はマイナス電極であって、それぞれ導線15によって発光部の基板21上のコネクタ22に電気的に接続されている。
【００１３】
発光部20は、懐中電灯１の前面と相対する基板21を用いて、多数のＬＥＤ24を備えている。このように構成したことにより、従来の電球を越える十分な光量を得ることができる。ただし図１に示すように、発光部20は反射板６の内側に位置しており、反射板６は一般的に奥側に行くに従って内径の小さくなる略円錐形であることから、基板21は反射板６の内壁に邪魔されて口金11近傍まで近づけない。そこで本発明においては、給電アダプタ12の長さをあらかじめ調節しておくことにより、口金11と発光部20とを所定の距離をもって接続可能なように構成している。これにより、基板21は反射板６の内部において内径の大きな先端側に配置することができるため、ＬＥＤ24の先端が懐中電灯１の前面から飛び出さない範囲で任意の大きさ（面積）の基板を用いることができ、使用できるＬＥＤ24の個数を飛躍的に増加させることができる。
【００１４】
上記構成を有する発光ユニット10を懐中電灯１に組み込む例としては、図３（ａ）に示すように反射板６に給電アダプタ12を挿入するようにして口金11を取り付け、次に図３（ｂ）に示すように導線15をコネクタ22を接続し、図３（ｃ）に示すように発光部20を給電アダプタ12に取り付ける。発光部20は、プラスチックネジ25などの絶縁性を備えた部材によって給電アダプタ12に取り付けることが好ましいが、スナップフィットなどの弾性係止部材によって取り付けるよう構成してもよい。ここで、基板21が反射板６に当接してしまって給電アダプタ12と接触していなかったとしても、プラスチックネジ25のストロークによって基板21を固定することが可能である。すなわち、バルブ11と発光部20との距離は、給電アダプタ12の長さによって調節可能であるが、さらにプラスチックネジ25の長さによっても調節可能である。
【００１５】
給電アダプタ12の断面形状は、反射板６の穴を通るために、電球の外径と同等か、もしくはより細い必要がある。すなわち口金11の外径に収まる断面形状の柱状体であることが望ましい。これにより、懐中電灯１本体に改造などを施すことなく、容易に発光ユニット10を取り付けることができる。なお給電アダプタ12の断面形状が円形または多角形であることは問わず、また部分的に径が変わるなどの形状の変化があっても差し支えない。
【００１６】
基板21は、図４（ａ）に示すように複数のソケット23を配置しており、ＬＥＤ24のリード線を挿抜可能に取り付けている。ソケット23の数および配置は、基板21の大きさに応じて適宜設定することができる。これにより、ＬＥＤの色や種類の変更も簡単に行うことができる。
【００１７】
ＬＥＤ24を接続するソケット23には、電流制限用の抵抗26が直列に接続されている。ＬＥＤ24はその特性として流れる電流量に応じて明るさが変化するが、それ自体の抵抗は小さいために電源に直接接続すると過剰に電流が流れて素子が破壊されてしまうからである。電流制限用の抵抗の値は次式にて算出することができる。  
抵抗値（Ω）＝（抵抗の電圧降下−ＬＥＤの電圧降下）（Ｖ）／電流量（Ａ）
例えば電源電圧が電池４本で6V、ＬＥＤに3.6Vの電圧をかけ、20mAの電流を流すとすれば、抵抗にかかる電圧は6-3.6V＝2.4Vなので、抵抗の値は2.4/20E-3＝120Ωとなる。ただし、電池が消耗した場合の電圧降下や要求される明るさ、使用する素子の許容範囲などを考慮して、適宜設定することでよい。
【００１８】
また図４（ｂ）の部品配置図、および図４（ｃ）の回路図に示すように、各々のソケットは、コネクタ22からの電源ラインに対して電気的に並列に接続されている。すなわち各ソケットが、コネクタ22のVcc（プラス）端子から電流制限用の抵抗26を直列に介して接続され、GND（マイナス）端子に接続されている。なお、電流制限用の抵抗は、抵抗アレイ素子等を用いることにより小型化を図ることができる。このように各コネクタ22を並列に接続することにより、ＬＥＤ24を挿し込むソケットを任意に選択することができ、ＬＥＤ24の数や配置を自在に選択することができる。
【００１９】
従って図５（ａ）に示すように、所望の光量を得られるようにＬＥＤの個数を増減することが可能である。また、ＬＥＤが一部抜け落ちたり、万が一寿命により損傷した場合であっても、他のＬＥＤは発光するため、懐中電灯１としての使用には支障がない。このため、夜間や海中、地中での作業のように、長時間懐中電灯を使用し、かつ消耗や故障が危険につながる状況での使用においては、極めて有効である。
【００２０】
なお、本発明に係る発光ユニットの基板21は、上記実施例および図面にあらわしたものに限定されず、例えば図５（ｂ）に示すように円形の基板を用いたり、またある程度懐中電灯１の大きさに応じて小型のものを準備してもよい。
【００２１】
また、本実施例においては抵抗26によって電流制限を行っているが、定電流ダイオード（ＣＲＤ）を用いたり、トランジスタを用いた定電流回路を用いても良い。ただし損失や各ソケットが並列でＬＥＤの個数も可変であることを考慮すれば、抵抗を用いて電流制限を行うことが最も有効である。
【００２２】
［第二実施例］
本発明に係る発光ユニットの第二実施例について説明する。図６および図７は本実施例に係る発光ユニットの構成を説明する図であって、上記第一実施例と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２３】
上記実施例においては、導線15およびコネクタ22を用いてバルブ11と基板21とを電気的に接続していた。しかし小型の懐中電灯に組み込む場合にはコネクタ22を設けることが困難となる場合がある。
【００２４】
そこで図６に示すように、プラスチックネジ25の代わりに金属製などの導電性を有するネジ27を用い、ネジ14からネジ27を介して基板21に給電する。GND（マイナス）に関しては基板に弾性端子28を設け、給電アダプタ12に設けた導電スリーブ29に接続する。導電スリーブ29にはフランジを設け、バルブ11のフランジと接触するように組み合わせる。
【００２５】
また図７においては、給電アダプタ12は中空となっており、内部に導電性のスプリング30を備えている。従って導電性を有するネジ27を取り付けた際には、ネジ14からスプリング30、ネジ27、端子付ワッシャ31を介して基板21に給電する。GNDに関しては、基板21の裏側に端子付ワッシャ32をネジ27と同軸に設け、給電アダプタ12側にもバルブ11に接続された端子付ワッシャ33を設ける。端子付ワッシャ33は給電アダプタ12の先端面に配置されており、ネジ27を取り付けた際には端子付ワッシャ32、33が接触する。また、ネジ27は絶縁スリーブ34を介して基板に取り付けられており、GND側の端子付ワッシャ32、33とネジ27とが接触することを防止している。
【００２６】
これらのように構成することにより、基板21を取り付けるだけでバルブ11と発光部20とを電気的に接続することができ、基板21の裏のコネクタのための占有スペースを削減し、また取付を容易とすることができる。
【００２７】
［第三実施例］
本発明に係る発光ユニットの第三実施例について説明する。図８は本実施例に係る発光ユニットの構成を説明する図であって、上記第一実施例と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
上記各実施例においては、給電アダプタ12の両側からネジ14、プラスチックネジ25、ネジ27などを羅合させることにより、給電アダプタ12に対して発光部20を固定支持させるよう構成していた。これに対し本実施例では、給電アダプタ12を貫通した１本のネジを用いて発光部20の固定支持を行うものである。
【００２９】
図８に示すように、ネジ14は絶縁スリーブ35を介して給電アダプタ12に羅合されており、バルブ11に対して固定されている。ネジ14の頭はバルブ11の電池側に配置し、電池の＋極と当接する。そしてネジ14は給電アダプタ12および発光部20の基板21を貫通する長さを備えており、その先端にローレットナット42を羅合させることにより発光部20を固定支持する。ローレットナット42は、六角ナットよりも占有幅が小さいという利点を有している。
【００３０】
基板21の表側においてローレットナット42は、回路の電源ラインに接続された端子付ワッシャ39、ワッシャ40、バネワッシャ41を介して締め付けられる。すなわち電池からの電源供給は、コネクタやバネを介することなく、ネジ14からローレットナット42を介して直接的に発光部20に供給される。
【００３１】
GNDに関しては、基板21の裏側に回路のGND側に接続された端子付ワッシャ32をネジ27と同軸に設け、給電アダプタ12側にも端子付ワッシャ33を設ける。端子付ワッシャ33は給電アダプタ12の先端面に配置されており、ネジ27を取り付けた際には端子付ワッシャ32、33が接触して通電する。端子付ワッシャ33は、給電アダプタ12の外周面に巻き付けられた銅箔テープ43に接続されており、これを介して電気的にバルブ11に接続されている。
【００３２】
また、給電アダプタ12の先端側かつ端子付ワッシャ33の内側には、絶縁ワッシャ37、プラスチックナット38、および絶縁スリーブ36を備えている。プラスチックナット38の位置を調節してから端子付ワッシャ33を銅箔テープ43に固定することにより、給電アダプタ12と発光部20との距離を調節することができる。また絶縁スリーブ36が端子付ワッシャ33、端子付ワッシャ32とネジ14との隙間に入り込むことにより、これらが短絡することを防止している。
【００３３】
上記の如く構成することにより、基板21を取り付けるだけでバルブ11と発光部20とを電気的に接続することができるため、基板21裏側のコネクタのための占有スペースを削減することができる。また基板21表側においてもネジの頭がなく、径の小さなローレットナット42を用いることも可能となるため、中心部のデッドスペースを削減することができ、高密度にＬＥＤ24を配置することができる。さらに、給電アダプタ12の内部において導線を接続したり、バネを内蔵する必要がないため、給電アダプタ12が短い場合であっても容易に製作することができる。すなわち、より小型の懐中電灯に対しても本発明を適用することができ、また光量の向上を図ることができる。
【００３４】
また、給電アダプタ12と発光部20との組み付けにおいても、コネクタを接続する手間もなく、またバネが飛散して紛失してしまうおそれもない。従って使用者にとっても作業が容易で、取り回しの良い発光ユニットとすることができる。
【００３５】
なお、上記実施例においてはバルブ11をGND（マイナス）端子、その中央を通るネジ14を正極（プラス）端子であるとして説明した。この極性が反転しても全く同様に本発明を適用することができるが、ただしＬＥＤは極性があるために、電源にあわせた回路とする必要がある。
【００３６】
また、ローレットナット42の他にも、六角ナットよりも径の小さなナットとして、スリーブナット（円筒の内部に雌ねじを備え、端面にマイナスドライバ用の溝や、端部外周面に対向する２つの平面部が形成されているもの）等も好適に利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明にかかる発光ユニットは、多数のＬＥＤを用いて低消費電力、高耐久性を有し、従来から市販されている既存の懐中電灯の電球と交換して利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】懐中電灯の全体構成を説明する図である。
【図２】発光ユニットを説明する図である。
【図３】発光ユニットを懐中電灯に組み込む手順を説明する図である。
【図４】基板上の部品配置を説明する図である。
【図５】発光ユニットの他の構成例を説明する図である。
【図６】第二実施例に係る発光ユニットの構成例を説明する図である。
【図７】第二実施例に係る発光ユニットの構成例を説明する図である。
【図８】第三実施例に係る発光ユニットの構成例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    …懐中電灯
２    …電源電池
３    …筐体
４    …電源スイッチ
５    …電球ソケット
６    …反射板
10    …発光ユニット
11    …バルブ
12    …給電アダプタ
13    …絶縁体
14    …ネジ
15    …導線
20    …発光部
21    …基板
22    …コネクタ
23    …ソケット
24    …ＬＥＤ
25    …プラスチックネジ
26    …抵抗
27    …ネジ
28    …弾性端子
29    …導電スリーブ
30    …スプリング
31    …端子付ワッシャ
32    …端子付ワッシャ
33    …端子付ワッシャ
34    …絶縁スリーブ
35    …絶縁スリーブ
36    …絶縁スリーブ
37    …絶縁ワッシャ
38    …プラスチックナット
39    …端子付ワッシャ
40    …ワッシャ
41    …バネワッシャ
42    …ローレットナット
43    …銅箔テープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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