(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光体で成形された光リーダー路(1)を有し、この光リーダー路(1)は一端をＬＥＤ(2)の光の入射端面(3)として、他端を入射端面(3)から入射される光を外部に放出させる発光端面(4)としており、入射端面(3)に入射されるＬＥＤ(2)の光を光リーダー路(1)の外側表面で反射させながら発光端面(4)に導くように構成してなるランプリーダーと、このランプリーダーの入射端面(3)に光を入射させるＬＥＤ(2)とを備える光源において、
ランプリーダーの光リーダー路(1)は、入射端面側を分岐して複数の分岐リーダー路(1A)とすると共に、各々の分岐リーダー路(1A)は端部を入射端面(3)として、複数の入射端面(3)から各々設けられたＬＥＤ(2)の光を入射するようにしており、
複数の入射端面(3)に異なる発光色のＬＥＤ(2)を配設して、異なる発光色のＬＥＤ(2)の光を発光端面(4)から外部に放出するようにしており、
かつランプリーダーが、分岐リーダー路(1A)の中心軸が集光路(1B)の中心軸に対してなす傾斜角αについて、異なる傾斜角αで分岐された複数の分岐リーダー路(1A)を備え、傾斜角αの大きい分岐リーダー路(1A)の入射端面(3)に発光輝度の高いＬＥＤ(2)を対向して配設し、傾斜角αの小さい分岐リーダー路(1A)の入射端面(3)に発光輝度の低いＬＥＤ(2)を対向して配設していることを特徴とするランプリーダーを備える光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＬＥＤの発光を外部に照射するランプリーダーを備える光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ランプリーダーは、ＬＥＤの発光を最適な位置に移動できる。ランプリーダーを使用しない機器は、ＬＥＤの発光を直接に外部に照射する必要があるので、ＬＥＤの取り付け位置に制約を受ける。ランプリーダーを使用すると、ＬＥＤをケースの内部に配設して、ケースの外部に発光できる。ランプリーダーがＬＥＤの発光をケースの外部に導くからである。
【０００３】
ランプリーダーを使用した電気機器を図１に示す。この図はパック電池のケース７内にＬＥＤ２を配設している。ＬＥＤ２の発光は、ランプリーダーでケース７の外部に照射される。ランプリーダーは、アクリル樹脂等の透光性のプラスチックで成形して、一端をＬＥＤ２の光を入射させる入射端面３として、他端をＬＥＤ２の発光を外部に放出させる発光端面４としている。
【０００４】
電気機器は、ＬＥＤの発光色を変更して、機器の状態を表示することがある。たとえば、パック電池においては、満充電された状態と充電中とを識別するために、ＬＥＤの発光色を変化させることがある。このことを実現するために、発光色が違う複数の半導体チップを内蔵している多色発光のＬＥＤが開発されている。このＬＥＤは、各々の半導体チップの電流を制御して発光色を変化できる。そして、このＬＥＤの変化する発光色をランプリーダーでケースの外部に導くことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
複数の発光色の半導体チップを内蔵するＬＥＤは、構造が複雑になるために製造コストが高くなる。また、半導体チップの発光特性を均一に揃えることが難しいので、発光色を正確に調整するのが極めて難しい。発光色を均一にできないために、複数のＬＥＤを使用する機器において、発光色を揃えるのが極めて難しい。たとえば、充電器とパック電池の両方で、発光色で充電状態を表示するとき、充電器とパック電池とを同じ発光色で表示するのが難しい欠点がある。
【０００６】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、安価に多量生産される単一の半導体チップを内蔵しているＬＥＤを使用するにもかかわらず、ランプリーダーからの発光色を変化できるランプリーダーを備える光源を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の大切な目的は、ランプリーダーに組み合わせるＬＥＤを選別して、ランプリーダーから放出される発光色を均一に揃えることができるランプリーダーを備える光源を提供することにある。
【０００８】
さらにまた、本発明の他の大切な目的は、ランプリーダーの発光出力を強くすることもできるランプリーダーを備える光源を提供することにある。
【０００９】
さらに本発明の他の大切な目的は、複数のＬＥＤの発光色を極めて狭い領域から強い発光として出力できるランプリーダーを備える光源を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
本発明のランプリーダーを備える光源は、光透光体で成形された光リーダー路１を有するランプリーダーと、このランプリーダーの入射端面３に光を入射させるＬＥＤ２とを備える。ランプリーダーの光リーダー路１は、一端をＬＥＤ２の光の入射端面３として、他端を入射端面３から入射される光を外部に放出させる発光端面４としており、入射端面３に入射されるＬＥＤ２の光を光リーダー路１の外側表面で反射させながら発光端面４に導くように構成している。さらに、光リーダー路１は、入射端面側を分岐して複数の分岐リーダー路１Ａとすると共に、各々の分岐リーダー路１Ａの端部を入射端面３として、複数の入射端面３から各々設けられたＬＥＤ２の光を入射するようにしている。複数の入射端面３に異なる発光色のＬＥＤ２を配設して、異なる発光色のＬＥＤ２の光を発光端面４から外部に放出している。
【００１５】
【００１６】
また本発明のランプリーダーを備える光源は、ランプリーダーが、分岐リーダー路１Ａの中心軸が集光路１Ｂの中心軸に対してなす傾斜角αについて、異なる傾斜角αで分岐された複数の分岐リーダー路１Ａを備える。傾斜角αの大きい分岐リーダー路１Ａの入射端面３には、発光輝度の高いＬＥＤ２を対向して配設し、傾斜角αの小さい分岐リーダー路１Ａの入射端面３には、発光輝度の低いＬＥＤ２を対向して配設している。
【００１７】
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのランプリーダーと光源を例示するものであって、本発明はランプリーダーと光源を以下のものに特定しない。
【００１９】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２０】
図２は、ランプリーダーを光源として内蔵しているパック電池を示す。ランプリーダー取り付け部の拡大図を図３に示す、ランプリーダーの斜視図を図４に示し、このランプリーダーの平面図と正面図と側面図とを図５〜図７に示す。
【００２１】
これ等の図に示すランプリーダーは、透光体で成形された光リーダー路１を有し、この光リーダー路１は一端をＬＥＤ２の光の入射端面３として、他端を入射端面３から入射される光を外部に放出させる発光端面４としている。ランプリーダーを成形する透光体は、透明のプラスチックやガラスである。透明のプラスチックとしてはアクリル樹脂が適している。優れた透光性を有するからである。ただ、アクリル樹脂以外のプラスチックも使用できる。
【００２２】
ランプリーダーは、入射端面３に入射されるＬＥＤ２の光を、光リーダー路１の外側表面で反射させながら発光端面４に導く。光リーダー路１は、外側表面でＬＥＤ２から照射される大部分の光を全反射する。光リーダー路１が光を全反射する臨界角は、透光体の屈折率で特定される。
【００２３】
全反射は、屈折率の大きい媒質から屈折率の小さい媒質に光が入射するときに、入射角が臨界角よりも大きいときにおこる。臨界角は、屈折角がちょうど９０度になるような入射角のことである。このため、入射側の媒質の屈折率をｎ１、屈折側の媒質の屈折率をｎ２とすると、臨界角θは、ｓｉｎθ＝ｎ２／ｎ１で計算できる。したがって、光リーダー路１が光を全反射する臨界角θは、空気の屈折率を１、透光体の屈折率をｎとすると、ｓｉｎθ＝１／ｎとなる角θ、すなわち、θ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ）となる。
【００２４】
光リーダー路１でＬＥＤ２の発光を全反射できるランプリーダーは、入射端面３に入射させる光を発光端面４から効率よく発光できる。このことを実現するために、ＬＥＤ２には、光を集束して発光する集光タイプを使用する。このＬＥＤ２は半導体チップの前面をレンズ形状として集束した光ビームを照射する。集束された光ビームは、そのほとんどの光を、光リーダー路１の外側表面で全反射できる。光リーダー路１の外側表面で反射される光の入射角が臨界角よりも大きくなるからである。
【００２５】
光リーダー路１は、入射端面側を分岐して複数の分岐リーダー路１Ａとし、発光端面側を単一の集光路１Ｂとしている。図に示すランプリーダーは、光リーダー路１の入射端面側をふたつの分岐リーダー路１Ａに分岐している。複数の分岐リーダー路１Ａに入射されるＬＥＤ２の光は、発光端面４から外部に放出される。図のランプリーダーは、ふたつの分岐リーダー路１Ａを備えるが、図８に示すように、３つの分岐リーダー路１Ａを設けることもできる。
【００２６】
分岐リーダー路１Ａの中心軸が集光路１Ｂの中心軸に対してなす傾斜角αは、分岐リーダー路１Ａの中心軸と平行な光線を、集光路１Ｂの外側表面で全反射できる角度とする。分岐リーダー路１Ａの中心軸と平行な光線は、図５に示すように、入射角βが臨界角θよりも大きいときに、集光路１Ｂの外側表面で全反射する。したがって、傾斜角αは、入射角βが臨界角θよりも大きくなるような角度に設定する。傾斜角αは９０度から入射角βを引いた角度と等しくなるので、全反射させるためには、傾斜角αを（９０−θ）度よりも小さくなるように設定する。
【００２７】
臨界角θはランプリーダーを成形する透光体の屈折率で特定されるので、傾斜角αの最大角は、透光体の屈折率で特定する。たとえば、ランプリーダーをアクリル樹脂製あるいはガラス製とする場合、これ等の光の屈折率は約１．５であるから、臨界角θは約４２度となる。したがって、傾斜角αは、４８度よりも小さくする。分岐リーダー路１Ａの傾斜角を４８度よりも小さくすることによって、分岐リーダー路１Ａの中心軸と平行な光線は、集光路１Ｂの外側表面で全反射でされる。分岐リーダー路１Ａを通過するＬＥＤ２の光を集光路１Ｂの外側表面で全反射できるランプリーダーは、分岐リーダー路１Ａの光を効率よく集光路１Ｂに導いて発光端面４から効率よく発光できる。
【００２８】
分岐リーダー路１Ａと集光路１Ｂの外側表面で光を全反射させるランプリーダーは、分岐リーダー路１Ａや集光路１Ｂの外側表面に反射膜を設けることなく、入射端面３に入射されるＬＥＤ２の光を効率よく発光端面４から出力できる特長がある。
【００２９】
図のランプリーダーは、一方の分岐リーダー路１Ａの傾斜角α１を、他方の分岐リーダー路１Ａの傾斜角α２よりも小さくしている。このランプリーダーは、傾斜角αの小さい分岐リーダー路１Ａの光をより効率よく発光端面４から出力できる。それは、傾斜角αの小さい分岐リーダー路１Ａに入射する光が、集光路１Ｂの外側表面でより効率よく全反射されるからである。
【００３０】
発光輝度が異なる複数のＬＥＤ２を分岐リーダー路１Ａに配設する場合、輝度の低いＬＥＤ２を傾斜角αの小さい分岐リーダー路１Ａの入射端面３に配設する。このように配設すると、発光輝度の低いＬＥＤ２の発光を効率よく発光端面４から出力して、複数のＬＥＤ２の発光出力をバランスさせることができる。
【００３１】
さらに、本発明のランプリーダーは、長さの異なる複数の分岐リーダー路を設けて、発光輝度が異なる複数のＬＥＤの発光出力をバランスさせることもできる。このランプリーダーは、図示しないが、長い分岐リーダー路の入射端面に発光輝度の高いＬＥＤを対向して配設し、短い分岐リーダー路の入射端面に発光輝度の低いＬＥＤを対向して配設する。発光輝度の高いＬＥＤから入射する光は、長い分岐リーダー路を通過する間に弱くなり、発光輝度の低いＬＥＤから入射する光は、短い分岐リーダー路を通過する間に弱くなることなく集光路に導かれる。したがって、このランプリーダーは、発光輝度が異なる複数のＬＥＤの発光出力をバランスして発光端面から出力できる。
【００３２】
さらに、ランプリーダーは、複数の分岐リーダー路の長さを等しくし、入射端面からＬＥＤまでの距離を変更することによって、発光輝度が異なる複数のＬＥＤの発光出力をバランスさせることもできる。このランプリーダーは、発光輝度の高いＬＥＤを入射端面から離して配設し、発光輝度の低いＬＥＤを入射端面に接近して配設する。発光輝度の高いＬＥＤからの光は、入射端面から入射する量が減少し、発光輝度の低いＬＥＤからの光は、大部分が入射端面から入射されるので、発光端面から出力される光をバランスさせることができる。
【００３３】
分岐リーダー路１Ａは、端面を入射端面３として、ここに接近してＬＥＤ２を配設するが、この入射端面３はＬＥＤ２の光を効率よく分岐リーダー路１Ａに導くために平滑面としている。ＬＥＤ２は、集束した光ビームを入射端面３から分岐リーダー路１Ａに入射する。
【００３４】
集光路１Ｂの端部に設けている発光端面４は凹凸面としている。凹凸面である発光端面４は、複数の分岐リーダー路１Ａから入力される光を混合して、全面を均一に発光できる。ただし、発光端面は、必ずしも凹凸面とする必要はなく、平滑面とすることもできる。平滑面である発光端面は、集光路に導かれた光を効率よく外部に出力できる。
【００３５】
さらに、図のランプリーダーは、分岐リーダー路１Ａを入射端面３に向かって次第に太くしている。この構造のランプリーダーは、入射端面３の面積を大きくして、ここから分岐リーダー路１Ａに入射される光を、細い集光路１Ｂに集めて小さい面積の発光端面４から高い発光輝度で出力できる。
【００３６】
さらに、図に示すランプリーダーは、透明のプラスチックやガラス等の透光体で、複数の分岐リーダー路１Ａおよび集光路１Ｂと一緒に固定部５を一体的に成形している。この図に示す固定部５は、ネジの貫通部６を有する凸部片としている。この固定部５は、貫通部６にネジを入れ、このネジをケース７等にねじ込んでケース７に固定される。この構造のランプリーダーは、簡単かつ確実に、しかも位置ずれしないように電気機器のケース等に固定できる特長がある。
【００３７】
ふたつの分岐リーダー路１Ａを有するランプリーダーを備える光源は、赤ＬＥＤと青ＬＥＤ、あるいは青ＬＥＤと緑ＬＥＤ、あるいまた赤ＬＥＤと緑ＬＥＤをふたつの分岐リーダー路１Ａの入射端面３に配設して、これ等発光色の異なるＬＥＤ２の発光を集光路１Ｂで混合し、あるいは、いずれかのＬＥＤ２の発光を集光路１Ｂに通過させて発光端面４から出力できる。
【００３８】
さらに、図８に示すように、３つの分岐リーダー路１Ａのランプリーダーを備える光源は、３つの分岐リーダー路１Ａの入射端面３に、赤ＬＥＤと、青ＬＥＤと、緑ＬＥＤを配設して、発光端面４からフルカラーの発光色の光を出力できる。したがって、この構造の光源を、図９に示すように縦横に所定の間隔で規則的に配設して、各々の光源の発光色と輝度とを制御して、フルカラーのモニタ８を実現することができる。複数の分岐リーダー路１Ａを備えるランプリーダーは、図１０に示すように、集光路１Ｂの長さを変更して、交互に配設することにより、省スペースに配設できる。この構造のモニタ８は、隣接するランプリーダーの分岐リーダー路１Ａが互いに邪魔になることなく、分岐リーダー路１Ａの入射端面３にＬＥＤを配設して、しかも、発光端面４を接近させて配設できる特長がある。
【００３９】
【発明の効果】
本発明のランプリーダーを備える光源は、安価に多量生産される単一の半導体チップを内蔵しているＬＥＤを使用するにもかかわらず、ランプリーダーからの発光色を変化できる特長がある。それは、本発明のランプリーダーが、透光体で成形された光リーダー路の入射端面側を分岐して複数の分岐リーダー路を設けており、各々の分岐リーダー路の入射端面から入射される複数のＬＥＤの光を、光リーダー路の外側表面で反射させながら発光端面に導いて発光端面から外部に放出しているからである。この構造のランプリーダーを備える光源は、分岐された複数の分岐リーダー路の入射端面から入射されるＬＥＤの光を合成して発光端面から放出できる。このため、単一の半導体チップを内蔵しているＬＥＤを複数の入射端面に配設して、ランプリーダーからの発光色を変化できると共に、安価なＬＥＤを使用して製造コストを低減できる特長がある。
【００４０】
さらに、本発明のランプリーダーを備える光源は、複数の分岐リーダー路の入射端面に配設するＬＥＤを種々に変更できるので、組み合わせるＬＥＤを選別して、ランプリーダーから放出される発光色を均一に揃えることができると共に、ランプリーダーの発光出力を強くできる特長がある。
【００４１】
さらにまた、本発明のランプリーダーを備える光源は、複数の分岐リーダー路の入射端面から入射される複数のＬＥＤの光を、光リーダー路の外側表面で反射させながら発光端面に導いているので、複数のＬＥＤの発光色を極めて狭い領域から強い発光として出力できる特長がある。
【００４２】
さらに、本発明のランプリーダーを備える光源は、二次電池を電源とする電気機器や、二次電池の充電器等に用いると、ランプリーダーから表示される色の変化によって、二次電池の状態を表示させることができる。たとえば、充電器に用いることによって、充電初期や充電末期、充電完了の各表示を色の変化で細かく段階的に表示できるので、使用者はその都度確認時点での二次電池の状態を正確に知ることができ、極めて便利に使用できる。
【００４３】
さらに、本発明の請求項７と請求項８のランプリーダーを備える光源は、光の強弱に関係なく、強い光と弱い光の明るさを揃えることができ、表示される色を変更しても明るさを一定に調整できる特長がある。それは、本発明の請求項７と請求項８のランプリーダーを備える光源が、異なる傾斜角αで分岐された複数の分岐リーダー路、あるいは長さの異なる複数の分岐リーダー路を備え、傾斜角αの大きい、あるいは長い分岐リーダー路の入射端面に発光輝度の高いＬＥＤを対向して配設すると共に、傾斜角αの小さい、あるいは短い分岐リーダー路の入射端面に発光輝度の低いＬＥＤを対向して配設しているからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のランプリーダーを光源として内蔵しているパック電池の一部断面平面図
【図２】  本発明の実施例のランプリーダーを光源として内蔵しているパック電池の内部構造と示す平面図
【図３】  図１に示すパック電池の要部拡大平面図
【図４】  本発明の実施例のランプリーダーの背面斜視図
【図５】  図４に示すランプリーダーの平面図
【図６】  図４に示すランプリーダーの正面図
【図７】  図４に示すランプリーダーの側面図
【図８】  本発明の他の実施例のランプリーダーの拡大斜視図
【図９】  図８に示すランプリーダーを備える光源を使用するモニタの一例を示す正面図
【図１０】  図９に示すモニタの側面図
【符号の説明】
１…光リーダー路        １Ａ…分岐リーダー路      １Ｂ…集光路
２…ＬＥＤ
３…入射端面
４…発光端面
５…固定部
６…貫通部
７…ケース
８…モニタ
【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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【図９】
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【図１０】
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