JP2006318718A - Led反射部材及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】自動車に装備されるテールランプなどのLED発光体の反射面における反射効率を良好に維持することができ、視認性とメンテナンス性に優れたLED反射部材を提供する。
【解決手段】薄肉帯状のアルミ合金素材を打ち抜き加工してLED支持孔部14がその略中央に設けられたドーナツ盤状部材18を複数一体に連結させた集合部材20を形成させるプレス工程と、形成されたドーナツ盤状部材18のLED支持孔部14周囲を上方の孔径を大きく下方の孔径を小さくなるように縮径したすり鉢状に切削又は研磨して反射鏡部16を形成させる反射鏡部形成工程と、反射鏡部16に、アルマイト化処理によって所定厚みの防錆層17を形成させる防錆工程と、防錆工程により処理された集合部材20からドーナツ盤状部材18を単独又はグループ毎に分離してLED反射部材10を作成する分離工程と、を有することを特徴とする。
【選択図】 図2

Description

本発明は、バイクや自動車、自転車などのテールランプなどの照明器具に設けられ、その光源となる発光ダイオード(LED)を反射するためのLED反射部材及びその製造方法に関する。
バイクや自動車、自転車などには、後方へ向けて赤色光を発してその視認性を高めるためのテールランプの装着が義務付けられている。また、自動車の両側部には透明なカバーを有するリアランプアッセンブリが配置され、この透明カバー内にテールランプ 、リフレクタ、ブレーキランプ、後退灯、方向指示器、フォグランプ等が設けられたものもある。このようなテールランプやリアランプアッセンブリなどの光源となるLEDランプに関連して、例えば、以下ような技術のものが知られている。
特許文献1には、電極パターンが形成された回路基板上に載置され、内周面がテーパ状の凹部を有する反射枠体と、前記凹部の中央部に実装される発光体上に位置する空気層を介して反射枠体の上に設けられるレンズ体とを備えると共に、前記反射枠体に前記空気層から外部に通じる空気孔を設けるようにしたことを特徴とするLEDランプが記載されている。
特許文献2には、テールランプが上灯火部分と下灯火部分とからなり、上灯火部分にはポジションランプとしてのLEDを、下灯火部分にはストップランプとしての複数のLEDを設けて後方からの視認性の高め、ポジションランプとストップランプとをフェアリングに組み立てられるようにした車両用テールランプが開示されている。
特開2004−327955号公報 特開2004−203370号公報
しかしながら、前記特許文献に記載の従来の技術のものは以下のような問題があった。
特許文献1に記載のLEDランプでは、レンズ体と反射枠体間の空気層に湿気を含んだ空気が滞留するために金属製の反射枠体の反射面に錆を生じ易くその反射率が低下してメンテナンスが必要になるという問題があった。
また、特許文献2に記載の車両用テールランプでは、それぞれレンズを装着したLEDが車体ベースに取り付けられるので、その構造や製造工程が複雑となって、量産化における生産コストが高くなり易いという問題があった。
さらに、外部からの視認性が悪いという問題もあった。
本発明は前記従来の課題を解決するためになされたもので、自動車に装備されるテールランプなどのLED発光体の反射面における反射効率を良好に維持することができ、外部からの視認性に優れたLED反射部材を提供するとともに、取り付けが簡単でしかもその生産性に優れたLED反射部材の製造方法を提供することを目的とする。
本発明のLED反射部材は、基部と、前記基部上面から下方に縮径してすり鉢状に形成されLED発光体の放射光を上方に反射させる反射鏡部と、前記反射鏡部の底を貫通して形成されLED発光体を挿入固定するLED支持孔部と、を有することを特徴とする。
請求項2のLED反射部材は、請求項1において、前記LED反射部材の素材がアルミ又はアルミ合金であり、前記反射鏡部の表面にアルマイト層からなる防錆層が形成されていることを特徴とする。
請求項3のLED反射部材は、請求項1において、前記LED反射部材の反射鏡部の表面に樹脂層が被覆されていることを特徴とする。
請求項4のLED反射部材は、請求項1〜3のいずれかにおいて、前記反射鏡部には、前記LED発光体の放射光を前方に乱反射させるように凹凸模様が形成されていることを特徴とする。
請求項5のLED反射部材は、請求項1〜4のいずれかにおいて、前記すり鉢状に形成された反射鏡部は、傾斜線が凸状に張り出していることを特徴とする。
請求項6のLED反射部材は、請求項1〜5のいずれかにおいて、前記基部が複数連結されていることを特徴とする。
請求項7のLED反射部材は、請求項6において、前記LED発光体が前記LED支持孔部内に偏芯して挿入されて固定されている基部を有することを特徴とする。
請求項8のLED反射部材の製造方法は、薄肉帯状のアルミ又はアルミ合金素材を打ち抜き加工してLED支持孔部がその略中央に設けられたドーナツ盤状部材を複数一体に連結させた集合部材を形成させるプレス工程と、前記プレス工程により形成された前記ドーナツ盤状部材のLED支持孔部周囲を上方の孔径を大きく下方の孔径を小さくなるように縮径したすり鉢状に切削又は研磨して前記反射鏡部を形成させる反射鏡部形成工程と、前記反射鏡部に、アルマイト層を形成させるアルマイト化処理によって所定厚みの防錆層を形成させる防錆工程と、前記防錆工程により処理された前記集合部材から前記ドーナツ盤状部材を単独又はグループ毎に分離してLED反射部材を作成する分離工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、基部と、前記基部上面から下方に縮径してすり鉢状に形成されLED発光体の放射光を上方に反射させる反射鏡部と、前記反射鏡部の底を貫通して形成されLED発光体を挿入固定するLED支持孔部と、を有するので、LED発光体の反射面における反射効率を良好に維持することができ、外部からの視認性に優れたLED反射部材を提供できる。
また、反射鏡の表面にアルマイトや樹脂が形成又は被覆されているので、防錆性に優れたLED反射部材を提供できる。
さらに、反射鏡部に凹凸模様や傾斜面が凸状に張り出して形成されており、LED発光体の放射光が前方に乱反射されるので、外部多方向からの視認性に優れたLED反射部材を提供できる。
本発明のLED反射部材の製造方法によれば、ポリエステル樹脂などの合成樹脂膜が積層された樹脂被覆アルミ板を型枠内で打ち抜きプレス加工してドーナツ盤状部材を複数一体に連結させてなる集合部材に形成させた後、集合部材からドーナツ盤状部材を単独又はグループ毎に分離して前記LED反射部材を作成し、集合部材からLED反射部材を分離するので、その生産性、経済性に優れたLED反射部材の製造方法を提供することができる。
次に、本発明のLED反射部材の実施形態について説明する。実施形態のLED反射部材は光輝性に優れたA2575などのアルミ合金を素材として略円盤状に形成された基部と、その先端から赤色光を放射する略棒状のLED発光体がその裏面側から挿入されて固定されるLED支持孔部と、前記基部の上面側の略中央にすり鉢状(下方向に縮径された逆円錐状)に形成された反射鏡部と、前記反射鏡部の表面に電極酸化処理により形成されたアルマイト層を備えた防錆層と、を有するように構成されている。
LED反射部材は、その外形が円盤状に形成され、テールランプやブレーキランプ、後退灯、方向指示器などの光源となるLED発光体が、その中央に設けられたLED支持孔部に挿入されて固定支持されている。LED発光体は電流を流すことで発光するダイオードであり、例えば、アルミニウム、インジウム、ガリウムなどの3属元素と、窒素、リン、砒素などの5属元素で構成され、これら材料を組み合わせて赤、青、緑などに発光させることができる。
本実施の形態において、略円盤状に形成される基部は、例えば薄肉帯状のアルミ合金を素材として、これを型枠内で打ち抜きプレス加工することで得られるが、すり鉢状の反射鏡部は、前記プレス加工時において一体的にすり鉢状に形成される場合と、打ち抜きプレス時に開口させたLED支持孔部の周囲を、後に広げるようにダイヤモンド粒を含有したドリル状の回転ジグなどを用いて切削や研磨加工してすり鉢状に形成する場合とがある。
なお、LED発光体を固定支持するためのLED支持孔部は、前記基部の打ち抜きプレス加工時においてアルミ合金を素材を貫通して同時に設けられる。
防錆層としては例えば、反射鏡部のアルミ表面を電極酸化処理して形成されたアルマイト層や、 アルミの表面に積層された樹脂フィルムや合成樹脂塗料をコーティングして形成された合成樹脂膜などであって、これによって反射鏡部の表面が水分などで腐食したり埃などで汚れたりするのを効果的に防止して、そのメンテナンスを簡単にできるようにするとともに反射鏡部における輝度を良好に維持することができる。
アルマイト層はアルミニウムを陽極酸化処理して得られる皮膜構造であり、鉄と比べると傷つきやすく環境の変化にも弱いアルミニウムの表面に薄い酸化皮膜を生成させて耐食性や耐摩耗性を向上させることができる。
アルミニウムを一定の条件を満たした電解液中において陽極で電解することによって、表面に特異な形状をした酸化皮膜を生成できる。この電解液の種類によって、生成されるアルミニウムの酸化皮膜の形状は異なり、目的、用途によって種々の電解液が適用される。希硫酸を電解液にしたアルマイト皮膜は、バリヤー層と無数の微細孔からなる多孔質皮膜が生成される。この微細孔があるとアルマイト皮膜は高硬度であるのに加えて、吸着性が強く、容易に染色や着色を施すことができる。またこのような微細孔に汚染物質や腐食物質も吸収して汚れやすいため、後処理として、合成樹脂塗膜などを形成させる封孔処理を施して、皮膜表面の微細孔を塞ぎ、耐食性、耐候性、耐汚染性を向上させることもできる。
本実施の形態のLED反射部材の製造方法は、薄肉帯状のアルミ素材を打ち抜き加工してLED支持孔部がその略中央に設けられたドーナツ盤状部材を複数一体に連結させた集合部材を形成させるプレス工程と、前記プレス工程により形成された前記ドーナツ盤状部材のLED支持孔部周囲を、
上方の孔径を大きく下方の孔径を小さくなるように縮径してすり鉢状に切削や研磨して反射鏡部を形成させる鏡面形成工程と、鏡面形成工程により形成された集合部材を電解液中で陽極酸化させて反射鏡部にアルマイト層を形成させるアルマイト化処理によって反射鏡部に所定厚みの防錆層を形成させる防錆工程と、防錆工程により処理された集合部材からドーナツ盤状部材を単独又はグループ毎に分離してLED反射部材を作成する分離工程と、を有する。
プレス工程においては、ドーナツ盤状部材が複数集合した集合部材を得るために打ち抜き加工が適用できる。すなわち、この打ち抜き加工は、所定の打ち抜きパターンに形成された金型上に板状の被加工部材を順次送りながら、被加工部材をストリッパで押さえるとともに上方からポンチで順次打ち抜いて集合部材を得るものである。
鏡面形成工程は、ダイヤモンド粒を保持させた円錐状の回転刃をLED支持孔部に押圧させて研削して、必要に応じて表面をバフ研磨してすり鉢状に形成された反射鏡部を得る工程である。
防錆工程には、集合部材を電解液中で陽極酸化させて反射鏡部にアルマイト層を形成させるアルマイト化処理や、反射鏡部にポリエチレン系又はポリプロピレン系、テフロン(登録商標)系、エポキシ系などの合成樹脂塗料などを塗布するコーティング処理が含まれる。これによって前記反射鏡部に所定厚み、例えば10〜100μm厚みのアルマイト層や合成樹脂層などからなる防錆層を形成させることができる。
なお、アルマイト化処理においては所定厚みのアルマイト層を形成することによって、その装飾性と耐食性、耐摩耗性の向上が図られる。アルミニウムは一定の条件を満たした電解液中において陽極酸化させることにより、表面に特異な形状をした酸化皮膜を生成することができ、この電解液の種類などによって、生成されるアルミニウムの酸化皮膜の形状は異なるため、その目的や用途に応じて希硫酸などの電解液濃度や電解電圧、電解時間、温度などが選択される。アルマイト皮膜は、蜂の巣のような六角柱のセルの集合体であり、それぞれセルの中心には素地界面にまで通じた微細孔組織がある。この微細孔組織があるため、アルマイト皮膜は、高硬度であるのに加えて、吸着性や着色性にも優れている。
分離工程は、テールランプなどに配置されるLED反射部材のレイアウトなどの使用形態に応じて、前記集合部材からドーナツ盤状部材を単独又は所定のグループ(例えば、ドーナツ盤状部材20個の連結状態など)毎に分離する工程である。ここでは各ドーナツ盤状部材間の架橋連結部を裁断するカッターや打ち抜きジグなどが適用できる。
また、LED反射部材の反射鏡部に、電解研磨や化学研磨、バフ研磨などで光沢面を形成したり、サンドブラストや化学梨地などの処理で、表面に凹凸を形成したりすることもできる。
さらに、本実施の形態に係るLED反射部材の製造方法においては前記の別法として、ポリエステル樹脂などの樹脂フィルムが予め積層された樹脂被覆アルミ板などを素材として用いることもできる。すなわち、このようなポリエステル樹脂被覆アルミ板を所定の型枠を用いて打ち抜きプレス加工することによって、すり鉢状の反射鏡部の底に形成されたLED支持孔部が設けられたドーナツ盤状部材を複数一体に連結させてなる集合部材を形成する。
そして、この成形された集合部材から前記ドーナツ盤状部材を単独又はグループ毎に分離あるいは、分離することなく一体のままでLED反射部材を複数保持する枠体状のものとして作成することができる。この場合は、LED反射部材の各反射鏡部に鏡面を形成させるための研磨工程などが省略できる。
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1に係るLED反射部材について図面を参照してさらに具体的に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るLED反射部材が配備されたテールランプを有する自動車後部の説明図であり、図2(a)はLED反射部材の斜視図、図2(b)はその断面図である。
図1及び図2において、10は実施の形態のLED反射部材であり、13は全体が円盤状に形成された基部であり、基部13の中央に貫通して形成されLED発光体15がその裏面側から挿入固定されるLED支持孔部14と、基部13の上面側の略中央にすり鉢状(逆円錐状)に形成されLED発光体15の放射光を前方に散乱させるための反射鏡部16と、反射鏡部16の表面にアルマイト化処理により所定厚み(5μm)に形成された防錆層17を有している。実施の形態1のLED反射部材10は、例えば、自動車11後部左右のテールランプ12にそれぞれ複数配列して設けられる。
LED反射部材10は、図2に示すように、例えば、Cuを3.5〜6.8質量%の範囲で含有するAl−Cu系のA2000規格に属するA2575などの光輝性に優れたアルミ合金を素材として、その直径が約5mm、高さが約2mmの略円盤状に形成されている。LED反射部材10は、基部の中央部に、上面の開口側から下方に向かって孔径が小さくなるように縮径されたすり鉢状の凹部が、基部厚み方向の途中まで傾斜面状の反射鏡部16として形成され、さらに、すり鉢状の凹部底部から基部の下端に向かって、孔径約2.5mmの円筒状の貫通孔であるLED支持孔部14が延設されている。
上記、反射鏡部16の下端とLED支持孔部14の上端との交叉線は、基部の高さ方向(厚み)で、その底面からの高さが約1/3〜1/2となる位置にある。
実施の形態1に係るLED反射部材10は、その厚みが2mm、幅が約30mmの薄肉帯状に形成されたアルミ合金素材を用いて以下のようにして製造される。
まず、このアルミ金属素材を金型に順次供給してその上方からダイを用いて打ち抜き加工によって、図3に示すようなドーナツ盤状部材18が架橋連結部19を介して複数一体に配列させた集合部材20を形成させる。なお、各ドーナツ盤状部材18はその中央にLED支持孔部14となる孔部が打ち抜かれている。
つぎに、ドーナツ盤状部材18のLED支持孔部周囲に先端が円錐状に形成されたダイヤモンド砥石などの回転刃を押圧して、略円錐状に切削加工や研磨加工を施して所定のテーパ角度、例えば水平面を基準として約30度の角度となる反射鏡部16を形成させる。このように形成された集合部材20を硫酸などの電解液中に浸漬させて陽極酸化させることによって、アルミ合金からなる反射鏡部16に約5μmの厚みのアルマイト層を形成させる。
最後にこのように処理された集合部材20からドーナツ盤状部材18を単独又はその配列順などのグループ毎に分離する。こうして、自動車11のテールランプ12に実装されるようなLED反射部材10を連続的かつ効率的に製造することができる。
実施の形態1のLED反射部材10は前述したように、円盤状や矩形盤状に形成された基部の13中央に貫通して形成されたLED支持孔部14を備え、LED発光体15の放射光を前方に散乱させる反射鏡部16の表面に所定厚みのアルマイト層(防錆層17)が形成されているので、LED発光体15の反射面における反射効率を良好に維持することができ、その視認性とメンテナンス性に優れている。また、LED反射部材10の製造方法によれば、薄肉帯状のアルミ金属素材を打ち抜き加工してドーナツ盤状部材18を複数一体に連結させた集合部材20をプレス加工により形成させ、ドーナツ盤状部材18のLED支持孔部周囲をそれぞれ切削又は研磨して反射鏡部16を形成させた後、反射鏡部16にアルマイト化処理を施して反射鏡部16に所定厚みの防錆層17を形成させ、集合部材20からLED反射部材10を分離するので、その構造や工程が単純化できるとともにテールランプ12などへの取り付けや実装後のメンテナンスを容易にすることができる。
(実施の形態2)
図4(a)は実施の形態2に係るLED反射部材の平面図であり、図4(b)はそのA−A断面図である。以下図面を参照しながら説明する。
図4において、実施の形態2のLED反射部材30には、薄肉厚みのアルミ合金板を素材としてその全体が矩形盤状に形成された基部31と、基部31に格子状に配列されて形成されLED発光体33がその裏面側からそれぞれ挿入固定される複数のLED支持孔部32と、各LED支持孔部32の内周縁から上方に向かって拡径したすり鉢状の反射鏡部34を有する。
実施の形態2のLED反射部材30は、被覆されたポリエステル樹脂膜が反射鏡部34の上面(反射方向)側になるように、樹脂被覆アルミ板を素材としてプレス成形で形成される。なお、LED支持孔部32は、プレス成形時に穿孔される。
実施の形態2のLED反射部材30は、全体として矩形状であり、複数のLED支持孔部32及び反射鏡部34が格子状に配列された集合部材として構成されている。
なお、実施の形態2のLED反射部材30は、反射鏡部34の表面部分にポリエステル樹脂膜からなる防錆層が積層されているので、防錆層を改めて形成する必要がない。
プレス成形後は、必要に応じて、所定の大きさや形状に集合部材を裁断して、単数又は複数のLED支持孔部32及び反射鏡部34を有するLED反射部材とすることができる。
なお、このような素材となるポリエステル樹脂樹脂被覆アルミ板は、例えば、透明なポリエステル樹脂フィルムの裏面にアルミや銅などの金属を蒸着させて、このフィルムを、その基板となるアルミ板に積層することなどによって形成することができる。金属蒸着面は特に光反射性に優れているため、反射効率を高めてテールランプなどとしての視認性をさらに向上させることができる。
以上、本発明の実施の形態1及び2について説明したが、本発明はこれら実施の形態のものに限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、防錆層として所定厚みとなるアルマイト層を採用したが、このようなアルマイト層に加えて耐候性や耐汚染性などに優れたテフロン(登録商標)樹脂からなる薄肉の保護層や酸化チタンなどを含む光触媒層などを複合させて積層配置することも可能である。
また、複数のLED反射部材同士を集合部材から分離することなく、所定のグループ毎に一体に連結させておき、これをテールランプなどのフレーム中にまとめて固定することによって、LED反射部材の取り付け工程を簡略にしてその生産性を高めることもできる。
また、テールランプなどとして、外方多方向からの視認性をさらに向上させるために、反射鏡部16に凹凸模様の形成や反射鏡部傾斜面を凸状に張り出して形成させ(傾斜面を凸面鏡の状態にする)、LED発光体15の放射光が前方に乱反射させることも出来る。
さらに、図5に示すように、すり鉢状の反射鏡部16の底に設けたLED支持孔部14を、反射鏡部の開口周縁に対して偏芯して形成し、LED発光体15からの放射光の進行方向をそれぞれの反射鏡部で異ならせる。これによって、LED反射部材全体としての反射光を乱反射させることが出来、外部多方向からの視認性が増す。
実施の形態1のLED反射部材が配備された自動車後部の説明図である。 LED反射部材の斜視図及びその断面図である。 LED反射部材の製造方法における集合部材の説明図である。 (a)実施の形態2に係るLED反射部材の平面図であり、(b)はそのA−A断面図である。 実施の形態2に係るLED反射部材の変形例である。
符号の説明
10 LED反射部材
11 自動車
12 テールランプ
13 基部
14 LED支持孔部
15 LED発光体
16 反射鏡部
17 防錆層
18 ドーナツ盤状部材
19 架橋連結部
20 集合部材
30 実施の形態2のLED反射部材
31 基部
32 LED支持孔部
33 LED発光体
34 反射鏡部

Claims (8)

  1. 基部と、
    前記基部上面から下方に縮径してすり鉢状に形成されLED発光体の放射光を上方に反射させる反射鏡部と、
    前記反射鏡部の底を貫通して形成されLED発光体を挿入固定するLED支持孔部と、
    を有することを特徴とするLED反射部材。
  2. 前記LED反射部材の素材がアルミ又はアルミ合金であり、前記反射鏡部の表面にアルマイト層からなる防錆層が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のLED反射部材。
  3. 前記LED反射部材の反射鏡部の表面に樹脂層が被覆されていることを特徴とする請求項1に記載のLED反射部材。
  4. 前記反射鏡部には、前記LED発光体の放射光を前方に乱反射させるように凹凸模様が形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のLED反射部材。
  5. 前記すり鉢状に形成された反射鏡部は、傾斜線が凸状に張り出していることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のLED反射部材。
  6. 前記基部が複数連結されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のLED反射部材。
  7. 前記LED発光体が前記LED支持孔部内に偏芯して挿入されて固定されている基部を有する請求項6に記載のLED反射部材。
  8. 薄肉帯状のアルミ又はアルミ合金素材を打ち抜き加工してLED支持孔部がその略中央に設けられたドーナツ盤状部材を複数一体に連結させた集合部材を形成させるプレス工程と、
    前記プレス工程により形成された前記ドーナツ盤状部材のLED支持孔部周囲を上方の孔径を大きく下方の孔径を小さくなるように縮径したすり鉢状に切削又は研磨して前記反射鏡部を形成させる反射鏡部形成工程と、
    前記反射鏡部に、アルマイト層を形成させるアルマイト化処理によって所定厚みの防錆層を形成させる防錆工程と、
    前記防錆工程により処理された前記集合部材から前記ドーナツ盤状部材を単独又はグループ毎に分離してLED反射部材を作成する分離工程と、を有することを特徴とするLED反射部材の製造方法。
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