(57)【要約】【課題】  スリムな外観形状を有しかつ視認性を確保できる発光装置を提供する。【解決手段】  ＬＥＤ表示灯１を楕円形状に構成するとともに、当該楕円形状に沿って複数のＬＥＤ２０ａを配置する。各ＬＥＤの出射光の光軸は、当該楕円形状の接線方向と直交する向きに配向している。楕円形状の短軸方向からの各ＬＥＤの光度の総和の単位長さ当たりの換算値は、長軸方向からの各ＬＥＤの光度の総和の単位長さ当たりの換算値以上の値になっている。すなわち、楕円形状の基板の短軸の長さをａ、長軸の長さをｂとし、ＬＥＤの出射光の光軸が楕円の短軸と角度θをなす場合に、短軸方向のＬＥＤの光度をｆ(θ)、長軸方向のＬＥＤの光度をｆ(９０°−θ)とするとき、Σｆ(θ)/ｂ≧Σｆ(９０°−θ)/ａの関係式が成立している。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
楕円形状を有する発光装置であって、
前記楕円形状に沿って複数の光源を配置するとともに、
前記楕円形状の短軸方向からの明るさを、長軸方向からの明るさ以上の明るさになるようにした、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記複数の光源がそれぞれＬＥＤから構成されており、各ＬＥＤの出射光の光軸が、前記楕円形状の接線方向と直交する向きに配向されている、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記楕円形状の長軸または短軸の少なくともいずれか一方の上に各ＬＥＤを配置するとともに、これらのＬＥＤの間にＬＥＤを配置した、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記楕円形状の短軸方向からの各ＬＥＤの光度の総和の単位長さ当たりの換算値が、長軸方向からの各ＬＥＤの光度の総和の単位長さ当たりの換算値以上の値になっている、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項２において、
前記楕円形状の短軸の長さをａ、長軸の長さをｂとするとともに、ＬＥＤの出射光の光軸が楕円の短軸と角度θをなす場合に、短軸方向のＬＥＤの光度をｆ(θ)、長軸方向のＬＥＤの光度をｆ(９０°−θ)とするとき、
Σｆ(θ)/ｂ≧Σｆ(９０°−θ)/ａ
の関係式が成立している、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
当該発光装置が、前記楕円形状を有しかつ前記複数の光源を有する構造を少なくとも一つ以上備えた表示灯である、
ことを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示灯や照明器具等の発光装置に関し、詳細には、その正面方向の明るさを側面方向の明るさ以上の明るさにした楕円形状の発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の表示灯は、例えば特許第３４９１５３４号公報の図２および図３に示すように、全体が円筒状に形成されており、その内部に収容された円形状の基板の上に複数個のＬＥＤを円周上に配設することにより構成されている。
【０００３】
この場合、各ＬＥＤから出射された光は、それぞれ対応する反射鏡で反射したのち外部に放光することにより、表示灯の点灯が外部から視認されるようになっている。
【特許文献１】特許第３４９１５３４号公報（段落［００１０］、ならびに図２および図３参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、最近、当該業界においても装置部品のスリム化の要請があり、その場合、前記従来の円筒形状の表示灯の外径寸法を単に小さくしただけでは、表示灯の視認性が低下するという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、スリムな外観形状を有し、しかも視認性を確保できる発光装置を提供することにある。また、本発明は、正面方向の明るさを側面方向の明るさ以上の明るさにした楕円形状の発光装置を提供しようとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、楕円形状を有する発光装置であって、当該楕円形状に沿って複数の光源を配置するとともに、当該楕円形状の短軸方向からの明るさを、長軸方向からの明るさ以上の明るさになるようにしている。
【０００７】
請求項１の発明によれば、発光装置を楕円形状にしたことにより、短軸方向の厚みを薄くすることができ、これにより、全体をスリム化することが可能になる。しかも、この場合には、楕円形状の短軸方向からの明るさを、長軸方向からの明るさ以上の明るさになるようにしたことにより、発光装置の幅の大きい正面方向の明るさが、幅の小さい側面方向の明るさと等しいかまたはこれよりも明るくなっている。これにより、発光装置の正面方向において十分な明るさを確保することができ、発光装置としての視認性を確保できる。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１において、複数の光源がそれぞれＬＥＤ（発光ダイオード）から構成されており、各ＬＥＤの出射光の光軸が、当該楕円形状の接線方向と直交する向きに配向されている。
【０００９】
請求項３の発明では、請求項２において、当該楕円形状の長軸または短軸の少なくともいずれか一方の上に各ＬＥＤを配置するとともに、これらのＬＥＤの間にＬＥＤを配置している。
【００１０】
請求項４の発明では、請求項２において、当該楕円形状の短軸方向からの各ＬＥＤの光度の総和の単位長さ当たりの換算値が、長軸方向からの各ＬＥＤの光度の総和の単位長さ当たりの換算値以上の値になっている。
【００１１】
この場合には、発光装置の正面方向から見た単位長さ当たりの明るさが、側面方向から見た単位長さ当たりの明るさ以上の明るさになっているので、発光装置としての視認性をさらに向上できる。
【００１２】
請求項５の発明では、請求項２において、当該楕円形状の短軸の長さをａ、長軸の長さをｂとするとともに、ＬＥＤの出射光の光軸が楕円の短軸と角度θをなす場合に、短軸方向のＬＥＤの光度をｆ(θ)、長軸方向のＬＥＤの光度をｆ(９０°−θ)とするとき、Σｆ(θ)/ｂ≧Σｆ(９０°−θ)/ａ の関係式が成立している。
【００１３】
請求項５は、請求項４の内容を数学的に表現したものであるが、上式を整理すると、ａ/ｂ≧Σｆ(９０°−θ) / Σｆ(θ)となる。これにより、楕円の形状が定まれば（つまりａ/ｂが与えられれば）、上式はθのみの関数となる。その一方、光軸と角度θをなす方向におけるＬＥＤの光度Ｋは、ＬＥＤのメーカーによってθの関数である指向特性曲線として提供されている。したがって、この指向特性曲線を利用することにより、上式を満たす光度Ｋを有するＬＥＤが選択されることになる。  
【００１４】
請求項６の発明では、請求項１ないし５のいずれかにおいて、当該発光装置が、楕円形状を有しかつ複数の光源を有する構造を少なくとも一つ以上備えた表示灯である。
【００１５】
この場合には、表示装置を楕円形状にしたことにより、短軸方向の厚みを薄くすることができ、これにより、全体をスリム化することが可能になる。しかも、この場合には、楕円形状の短軸方向からの明るさを、長軸方向からの明るさ以上の明るさになるようにしたことにより、表示装置の幅の大きい正面方向の明るさが、幅の小さい側面方向の明るさと等しいかまたはこれよりも明るくなっている。これにより、表示装置の正面方向において十分な明るさを確保することができ、表示装置としての視認性を確保できる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明に係る発光装置によれば、発光装置を楕円形状にしたことにより、短軸方向の厚みを薄くすることができ、これにより、全体をスリム化することが可能になる。しかも、この場合には、楕円形状の短軸方向からの明るさを、長軸方向からの明るさ以上の明るさになるようにしたことにより、発光装置の幅の大きい正面方向の明るさが、幅の小さい側面方向の明るさと等しいかまたはこれよりも明るくなっている。これにより、発光装置の正面方向において十分な明るさを確保することができ、発光装置としての視認性を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図６は、本発明の一実施例による表示灯（発光装置）を説明するための図であって、図１（ａ）は本発明の一実施例による表示灯の正面図、同図（ｂ）はその平面図、図２（ａ）は表示灯（図１）の側面図、同図（ｂ）はその平面図、図３は表示灯の分解組立図、図４は表示灯を構成するレンズユニットの内部構造を示す分解組立図、図５はレンズユニットに内蔵されたＬＥＤ（発光ダイオード）の基板上のレイアウトの一例を示す概略図、図６は光軸と角度θをなす方向のＬＥＤの光度Ｋを表わすＬＥＤの指向特性曲線図である。なお、ここでは、光源として、ＬＥＤを例にとって説明するが、本発明は他の光源にも適用可能である。
【００１８】
図１ないし図３に示すように、表示灯１は、複数のＬＥＤ（後述）を内蔵する楕円筒形状のレンズユニット２と、レンズユニット２を下方から支持するスタンド３と、レンズユニット２の上部に装着された楕円筒形状のキャップ４とから主として構成されている。
【００１９】
レンズユニット２は、内部のＬＥＤから出射された光が放光される発光部２Ａを有している。発光部２Ａは、透光性を有する樹脂製部材から構成されており、表示灯１の用途に応じて、赤色、青色、黄色、緑色または白色等の色光を発光するように例えば着色されている。
【００２０】
レンズユニット２の下部外周には、楕円形状を有する筒形（つまり楕円筒形状）のスペーサ５が装着されている。また、レンズユニット２の上部外周には周溝が形成されており、当該周溝にはパッキン６が装着されている。パッキン６は、レンズユニット２上部とキャップ４との間を密にシールすることにより、表示灯内部に外部から水分が浸入するのを防止している。
【００２１】
スタンド３は、楕円筒形状のリードホルダ部３０と、その下部に一体に形成された円板状のスタンドベース部３１とを有している。スタンドベース部３１には、円周上に複数（ここでは４個）の貫通孔が等間隔に形成されており、これらの貫通孔にはそれぞれ取付ボルト３５が挿入されている。スタンドベース部３１の下面からは、各ＬＥＤに電源電圧を印加するための複数のリード線３６が延びている。各リード線３６の上部はリードホルダ部３０に保持されている。
【００２２】
表示灯１のキャップ４、レンズユニット２、スペーサ５およびリードホルダ部３０がいずれも楕円筒形状に形成されていることにより、スタンドベース部３１を除く表示灯全体が軸方向に延びる楕円筒形状に形成されている。すなわち、横断面楕円形状の表示灯１の短軸方向の厚みｗは、長軸方向の厚みＷよりも小さくなっており（ｗ＜Ｗ）、好ましくは、ｗ：Ｗ＝２：３であり、例えばｗ＝４０（ｍｍ）、Ｗ＝６０（ｍｍ）の大きさに設定されている。
【００２３】
なお、スタンド３、キャップ４およびスペーサ５はいずれも、ＬＥＤから出射された光が外部に漏れないように、非透光性の樹脂製部材から構成されている。
【００２４】
図４に示すように、レンズユニット２は、概略楕円板状の基板２０ｃ上において当該基板の楕円形状の外周に沿って複数（ここでは８個）のＬＥＤ２０ａが搭載されるとともに、複数のリード金具２０ｂが取り付けられた基板ユニット２０と、基板ユニット２０の基板２０ｃの中央に形成された係止孔２０ｄに下方から挿入されて係止される係止突起２１ａを有し、基板２０ｃを下方から支承するベースユニット２１と、基板ユニット２０およびベースユニット２１を収容するレンズ本体２２とを有している。
【００２５】
レンズ本体２２は、その軸方向中央部の外周に発光部２Ａを有している。また、レンズ本体２２の上部中央には、ベースユニット２１の係止突起２１ａの先端が係止する係止孔２２ａが形成されている。レンズ本体２２の下部２２ｂの外周には、スペーサ５が装着される。
【００２６】
次に、概略楕円板状の基板２０ｃを取り出したものを図５に示す。同図においては、説明の便宜上、基板２０ｃが、短軸ＡＳの長さａおよび長軸ＡＬの長さｂの平面視楕円形状のものとして示されている。基板２０ｃの外周縁部には、８個のＬＥＤ２０ａが配置されている。これらのＬＥＤのうち、短軸ＡＳ上にＬＥＤ２０ａ１および２０ａ２が配置され、長軸ＡＬ上にＬＥＤ２０ａ３および２０ａ４が配置されている。また、これら４個のＬＥＤ２０ａ１、２０ａ２、２０ａ３、２０ａ４の間において楕円弧状の外周の例えば中点にそれぞれＬＥＤ２０ａ５、２０ａ６、２０ａ７、２０ａ８が配置されている。すなわち、この場合、各ＬＥＤ２０ａ１〜２０ａ８は、基板２０ｃの外周縁部上において例えば等間隔で配置されている。
【００２７】
各ＬＥＤの出射光の光軸は、各ＬＥＤが配置された位置において楕円に引いた接線と直交する向きに配向されている。すなわち、図５に示すように、ＬＥＤ２０ａ１、２０ａ２の各出射光の光軸は楕円の短軸方向と一致しており、ＬＥＤ２０ａ３、２０ａ４の各出射光の光軸は楕円の長軸方向と一致している。また、ＬＥＤ２０ａ５〜２０ａ８の各出射光の光軸は楕円の短軸方向に対して角度θをなしている。別の言い方をすれば、ＬＥＤ２０ａ５〜２０ａ８の各出射光の光軸は楕円の長軸方向に対して角度（９０°−θ）をなしている。
【００２８】
各ＬＥＤは、図６に示すような指向特性を有している。すなわち、θ＝０°のときの光度Ｋが最大でＫ＝１．０であり、θ＝９０°のときの光度Ｋが最小でＫ＝０である。なお、この指向特性曲線図においては、光度Ｋは、最大光度を１としたときの光度の大きさで表わしており、相対光度である。
【００２９】
なお、図４に示す例では、基板２０ｃの外周縁部に複数の凹凸が形成されていて外周縁部が正確な楕円形状を形成していないが、この場合には、楕円形状の延長線に対して接線を引き、当該接線と直交する向きに各ＬＥＤの出射光の光軸を配置することにする。
【００３０】
また、図５において、楕円形状の基板２０ｃの長軸ＡＬ方向から見た各ＬＥＤ２０ａの明るさは、短軸ＡＳ方向から見た各ＬＥＤの明るさに等しくなっている。すなわち、表示灯１の側面方向の明るさは、正面方向の明るさに等しくなっている。
【００３１】
より具体的には、楕円形状の基板２０ｃの長軸ＡＬ方向から見た各ＬＥＤの光度の総和の単位長さ当たりの換算値が、短軸ＡＳ方向から見た各ＬＥＤの光度の総和の単位長さ当たりの換算値に等しくなっている。
【００３２】
このことを数学的に表現すると、図５において、ＬＥＤの短軸方向の光度をｆ(θ)、長軸方向の光度をｆ(９０°−θ)とするとき、
Σｆ(θ)/ｂ＝Σｆ(９０°−θ)/ａ        …（１）
の関係式が成立している。
【００３３】
基板２０ｃの短軸方向（つまり表示灯１の正面方向）から見た明るさに寄与し得るのは、ＬＥＤ２０ａ１、２０ａ３、２０ａ４、２０ａ５、２０ａ８であり、基板２０ｃの長軸方向（つまり表示灯１の側面方向）から見た明るさに寄与し得るのは、ＬＥＤ２０ａ１、２０ａ２、２０ａ３、２０ａ５、２０ａ６である。各ＬＥＤについてθの値を（１）式に代入すると、次式を得る。
【００３４】
｛ｆ（０）＋ｆ（９０°）＋ｆ（９０°）＋ｆ（θ）＋ｆ（θ）｝/ｂ
＝｛ｆ（９０°）＋ｆ（９０°）＋ｆ（０）＋ｆ（９０°−θ）＋ｆ（９０°−θ）｝/ａ
これを整理して、
｛ｆ（０）＋２ｆ（９０°）＋２ｆ（θ）｝/ｂ
＝｛２ｆ（９０°）＋ｆ（０）＋２ｆ（９０°−θ）｝/ａ        …（２）
となる。
【００３５】
次に、（２）式の両辺をｆ（０）で割ると、次式を得る。
｛ｆ（０）/ｆ（０）＋２ｆ（９０°）/ｆ（０）＋２ｆ（θ）/ｆ（０）｝/ｂ
＝｛２ｆ（９０°）/ｆ（０）＋ｆ（０）/ｆ（０）＋２ｆ（９０°−θ）/ｆ（０）｝/ａ        …（３）
【００３６】
（３）式において、/ｆ（０）を含む各項は、それぞれ相対光度Ｋを表わしており、いま、相対光度Ｋを用いて（３）式を書き換えると、
｛Ｋ（０）＋２Ｋ（９０°）＋２Ｋ（θ）｝/ｂ
＝｛２Ｋ（９０°）＋Ｋ（０）＋２Ｋ（９０°−θ）｝/ａ        …（４）
となる。
【００３７】
ここで、図６から明らかなように、Ｋ（０）＝１、Ｋ（９０°）＝０であり、これらの値を（４）式に代入すると、次式を得る。
｛１＋２Ｋ（θ）｝/ｂ＝｛１＋２Ｋ（９０°−θ）｝/ａ
これを整理して、
ａ/ｂ＝｛１＋２Ｋ（９０°−θ）｝/｛１＋２Ｋ（θ）｝        …（５）
【００３８】
（５）式から分かることは、楕円の形状が定まれば（つまりａ/ｂが与えられれば）、（５）式はθのみの関数になるということである。その一方、光軸と角度θをなす方向におけるＬＥＤの光度Ｋは、ＬＥＤのメーカーによって、θの関数である指向特性曲線として提供されている。したがって、この指向特性曲線を利用することにより、上式を満たす光度Ｋを有するＬＥＤが選択されることになる。
【００３９】
このような本実施例によれば、表示灯を楕円筒形状にしたことにより、短軸方向の厚みを薄くすることができ、これにより、全体をスリム化することが可能になる。しかも、この場合には、楕円形状の基板の長軸方向から見た各光源の明るさが、短軸方向から見た各光源の明るさに等しくなるようにしたことにより、表示灯の厚みの薄い側面方向の明るさが、厚みの厚い正面方向の明るさに等しくなっている。これにより、表示灯の側面方向においても十分な明るさを確保することができ、表示灯としての視認性を確保できる。
【００４０】
また、この場合には、表示灯の側面方向から見た単位長さ当たりの明るさが、正面方向から見た単位長さ当たりの明るさに等しくなっているので、表示灯としての視認性をさらに向上できる。
【００４１】
なお、表示灯１のキャップ４、レンズユニット２、スペーサ５およびリードホルダ部３０がいずれも楕円筒形状に形成されていることにより、これらを組み立てる際には、各部品を周方向に位置決めすることなく単に上下に嵌合するだけでよく、組立時に周方向の面倒な位置決めが不要になって、組立てが容易になる。また、これにより、組立ての際に、各部品の嵌合部分を傷めたり、リード金具を損傷したりすることがなくなり、組立時の信頼性を向上できる。
【００４２】
上述のように構成される表示灯は、各種工作機械や半導体製造装置等の表示灯として用いられる。この場合において、取り付けられる表示灯の正面を機械や装置の正面に向けるようにすれば、表示灯の視認性が向上する。また、表示灯を含めて機械や装置全体のスリム化が要求される場合には、機械や装置の正面に表示灯の側面を向けるようにすればよい。なお、表示灯のスタンドベース部３１には、取付ボルト挿入用の４個の貫通孔が円周上に等間隔に形成されているので、スタンドベース部３１を９０度回転させることにより、表示灯の向きを簡単に変えることができる。
【００４３】
前記実施例では、基板２０ｃの外周縁部に配置されるＬＥＤ２０ａが楕円形状の短軸ＡＳおよび長軸ＡＬの双方の上に配置された例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。ＬＥＤ２０ａは、基板２０ｃの短軸ＡＳまたは長軸ＡＬのいずれか一方の上にのみ配置するようにしてもよい。あるいは、ＬＥＤ２０ａは、基板２０ｃの短軸ＡＳまたは長軸ＡＬの上に配置されていなくてもよく、例えば、図５に示す８個のＬＥＤ２０ａ１〜２０ａ８の間において各楕円弧状の外周の各中点にそれぞれＬＥＤ２０ａを配置するようにしてもよい。
【００４４】
また、前記実施例では、図６に示すような指向特性を有するＬＥＤを例にとって説明したが、本発明の適用はこれ以外の指向特性を有するＬＥＤにも同様に適用できる。図７、図８はＬＥＤの指向特性曲線のその他の例を示している。図７は狭指向角のＬＥＤの例を示し、図８はθ＝２５°付近で光度が最大となるＬＥＤの例を示している。
【００４５】
本発明においては、各光源は楕円形状に沿って配置されていればよく、前記実施例のように楕円形状の基板２ｃの外周に沿って配置される場合の他、楕円形状の基板２ｃを設けずに光源を楕円形状のレンズユニット２の内側において楕円形状上に配設するようにしてもよい。
【００４６】
また、楕円形状を有する表示灯の側面方向からよりも正面方向から眺める機会が多いと考えられることから、正面方向の視認性をより高めるために、表示灯の正面方向からの明るさを側面方向からの明るさよりも明るくするようにしてもよい。この場合を含めると、上記（１）式は
Σｆ(θ)/ｂ≧Σｆ(９０°−θ)/ａ        …（６）
となる。
【００４７】
なお、本発明による発光装置は、前記実施例のような表示灯の他、照明器具であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】（ａ）は本発明の一実施例による表示灯の正面図、（ｂ）はその平面図である。
【図２】（ａ）は表示灯（図１）の側面図、（ｂ）はその平面図である。
【図３】表示灯（図１）の分解組立図である。
【図４】表示灯（図１）を構成するレンズユニットの内部構造を示す分解組立図である。
【図５】レンズユニット（図４）に内蔵されたＬＥＤの基板上のレイアウトの一例を示す概略図である。
【図６】光軸と角度θをなす方向のＬＥＤの光度Ｋを表わすＬＥＤの指向特性曲線図である。
【図７】光軸と角度θをなす方向のＬＥＤの光度Ｋを表わすＬＥＤの指向特性曲線図の他の例を示す図である。
【図８】光軸と角度θをなす方向のＬＥＤの光度Ｋを表わすＬＥＤの指向特性曲線図のさらに他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１：  表示灯（発光装置）
２：  レンズユニット
２Ａ：  発光部
２０ａ、２０ａ１〜２０ａ８：  ＬＥＤ（光源）
２０ｃ：  基板
ＡＳ：  短軸
ＡＬ：  長軸
ａ：  短軸の長さ
ｂ：  長軸の長さ
θ：  出射光の光軸が楕円の短軸となす角度
f（θ）：  光度
Ｋ（θ）：  相対光度
【図１】
2010092593.tif 000003
【図２】
2010092593.tif 000004
【図３】
2010092593.tif 000005
【図４】
2010092593.tif 000006
【図５】
2010092593.tif 000007
【図６】
2010092593.tif 000008
【図７】
2010092593.tif 000009
【図８】
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