(57)【要約】【課題】略３６０度の光出射角度を有し、光取り出し効率が高く、暗帯又は暗領域がなく、消費エネルギーを低減でき、環境を汚染せず、放熱効果に優れたＬＥＤ交通信号灯を提供する。【解決手段】ＬＥＤ交通信号灯４は、ベース４０、ＬＥＤ光源４２、略透明の前カバー４４及び蛍光変換カバー４６を備える。ベース４０は、開口４０２、底部４０４及び反射内壁４０６を有する。ＬＥＤ光源４２は、上部を有し、底部に着脱可能に装着され、第１の光を出射する。略透明の前カバー４４は、開口４０２に装着される。蛍光変換カバー４６は、ＬＥＤ光源４２の上部に装着される上、第１の光の出射範囲を覆い、蛍光変換カバー４６を透過した第１の光を第２の光にダウンコンバートする複数の蛍光体を有し、ダウンコンバートされていない第１の光と、第２の光と、を混合して第３の光を生成して出射し、第３の光の一部を前カバー４４にガイドする。【選択図】図４Ｂ
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ベース、ＬＥＤ光源、略透明の前カバー及び蛍光変換カバーを備えたＬＥＤ交通信号灯であって、
前記ベースは、開口、底部及び反射内壁を有し、
前記ＬＥＤ光源は、上部を有し、前記底部に着脱可能に装着され、第１の光を出射し、
前記略透明の前カバーは、前記開口に装着され、
前記蛍光変換カバーは、前記ＬＥＤ光源の上部に装着される上、前記第１の光の出射範囲を覆い、前記蛍光変換カバーを透過した前記第１の光を第２の光にダウンコンバートする複数の蛍光体を有し、ダウンコンバートされていない第１の光と、前記第２の光と、を混合して第３の光を生成して出射し、前記第３の光の一部を前記前カバーにガイドする上、前記第３の光の残部を前記反射内壁に均一にガイドして前記反射内壁から前記前カバーに反射させ、
前記前カバーは、前記前カバーに直接ガイドされた前記第３の光と、前記前カバーに反射された前記第３の光と、を調整して第４の光を生成し、前記第４の光を略平行に出射することを特徴とするＬＥＤ交通信号灯。
【請求項２】
前記ＬＥＤ光源は、前記ＬＥＤ光源の上部と底部との間に装着された熱伝導／放熱モジュールを有し、
前記熱伝導／放熱モジュールは、前記蛍光変換カバーが前記第３の光の残部を前記反射内壁にガイドする経路を阻害しない外部輪郭を有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ交通信号灯。
【請求項３】
前記ＬＥＤ光源の上部に装着されるとともに、前記蛍光変換カバーの外部に配置され、前記蛍光変換カバーを保護する略透明の保護カバーをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ交通信号灯。
【請求項４】
前記前カバーは、入射面及び出射面を有し、
前記入射面上には、複数のマイクロレンズが配置されることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ交通信号灯。
【請求項５】
前記複数のマイクロレンズは凹レンズ又は凸レンズであることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ交通信号灯。
【請求項６】
前記第１の光は青色光であり、
前記第２の光は黄色光であることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ交通信号灯。
【請求項７】
前記ＬＥＤ光源は、回路基板及び少なくとも１つの青色ＬＥＤを有し、
前記回路基板は、前記ＬＥＤ光源の上部に装着され、
前記青色ＬＥＤは、前記回路基板上に電気的に接続されることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ交通信号灯。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）交通信号灯（ＬＥＤ
ｓｉｇｎａｌ  ｌａｍｐ）に関し、特に、略３６０度の光出射角度を有し、光取り出し効率が高く、暗帯又は暗領域がなく、消費エネルギーを低減でき、環境を汚染しないＬＥＤ交通信号灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１Ａ及び図１Ｂを参照する。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、従来の交通信号灯１は、ベース１０、白熱電球１２及び略透明の前カバー１４を含む。ベース１０は、開口１０２、底部１０４及び放物線状の反射内壁１０６を有する。前カバー１４は、ベース１０の開口１０２部分に装着される。
【０００３】
白熱電球１２は、ベース１０の底部１０４に着脱可能に装着される。白熱電球１２は、全方向に光線を出射するため、一部の光線が反射内壁１０６に均一に照射され、反射内壁１０６から前カバー１４に反射される。前カバー１４は、有色の光学カバーである。前カバー１４は、前カバー１４に直接照射された光線と、前カバー１４に反射された光線と、を調整し、調整した光線を略平行に出射する。従来の交通信号灯１の光取り出し効率は優れ、法の定める基準を満たすことができる上、視覚上、暗帯又は暗領域がないため、運転者又は歩行者が交通信号灯を誤って判断することはない。
【０００４】
しかし、白熱電球１２は、交通信号灯に応用された場合、大量の電力を消費する上、寿命が短い。
【０００５】
この問題を解決するために、すでに白熱電球に代替し、分散式単色ＬＥＤ（例えば、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤ）を光源とすることにより、消費エネルギーを低減する技術が開発されている。しかし、白熱電球交通信号灯を分散式単色ＬＥＤ交通信号灯に換える場合、光源のみを換えればよいのではなく、灯具全てを換えなければならない。従って、白熱電球交通信号灯を分散式単色ＬＥＤ交通信号灯に換えることにより、消費エネルギーを低減し、修理頻度を減少させることができるが、灯具全体を交換することにより、コストが高くなる上、環境を汚染したり資源が無駄となったりする虞がある。
【０００６】
従来の交通信号灯上に用いられるＬＥＤ光源の問題を改善する方法として、図２Ａ及び図２Ｂに示す構造が開示されている。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、交通信号灯２は、ベース２０、白色ＬＥＤ光源２２及び略透明な前カバー２４を含む。ベース２０は、開口２０２、底部２０４及び放物線状の反射内壁２０６を有する。前カバー２４は、ベース２０の開口２０２部分に装着される。
【０００７】
白色ＬＥＤ光源２２は、ベース２０の底部２０４に着脱可能に装着される。白色ＬＥＤ光源２２は、複数の白色ＬＥＤ（青色ＬＥＤに黄色蛍光粉末が封止されて構成される）２２２及び回路基板２２４を含む。複数の白色ＬＥＤ２２２は、回路基板２２４上に電気的に接続される。これにより、白色ＬＥＤ光源２２の光線出射角度が限定され、光線が殆ど照射されない（或いは、光線が全く照射されない）領域２ｄ（図２Ｂ中の反射内壁２０６の底部２０４に近い領域）が形成される。前カバー２４が曇面を有することにより、光線を拡散し、視覚効果を高めることができるが、図２Ｂ中の２ｄの領域には、最終的に視覚的に明らかな暗帯又は暗領域が形成される。また、白色ＬＥＤ光源２２は、複数の白色ＬＥＤ２２２から出射される光線を拡散するために用いられる拡散カバー２２６を含むが、視覚的に明らかな暗帯又は暗領域を改善する効果は限定的である。
【０００８】
従来の交通信号灯に用いられるＬＥＤ光源の問題を改善する他の方法として、図３Ａ及び図３Ｂに示す構造が開示されている。交通信号灯３は、ベース３０、白色ＬＥＤ光源３２及び略透明な前カバー３４を含む。ベース３０は、開口３０２、底部３０４及び放物線状の反射内壁３０６を有する。前カバー３４は、ベース３０の開口３０２部分に装着される。
【０００９】
白色ＬＥＤ光源３２は、ベース３０の底部３０４に着脱可能に装着される。白色ＬＥＤ光源３２は、複数の白色ＬＥＤ（青色ＬＥＤに黄色蛍光粉末が封止されて構成される）３２２を含む。複数の白色ＬＥＤ３２２は、白色ＬＥＤ光源３２の上部及び周囲に立体的に配列される。これにより、従来の白熱電球のように、全方向に光線を出射することができる。従って、一部光線が反射内壁３０６に均一に照射され、反射内壁３０６から前カバー３４に反射される。前カバー３４は、有色の光学カバーである。前カバー３４は、前カバー３４に直接照射された光線と、前カバー３４に反射された光線と、を調整し、調整した光線を略平行に出射する。この従来の白色ＬＥＤ光源３２が採用された交通信号灯３の光取り出し効率は優れ、法の定める基準を満たすことができる上、視覚上、暗帯又は暗領域がないため、運転者又は歩行者が交通信号灯を誤って判断することはない。
【００１０】
しかし、白色ＬＥＤ光源３２は、製造する難度が高い上、放熱設計も容易ではない。
【００１１】
また、上述の白色ＬＥＤ光源２２，３２は、黄色蛍光粉末が封止されて構成されるため、良品率が低く、コストを削減するのが困難である。また、黄色蛍光粉末が封止された白色ＬＥＤ光源は、作動するとき、接触面の温度が上昇するため、出力及び発光色が不安定になり、蛍光粉末の光変換効率が低下するなどの問題が発生する。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１２】
本考案の目的は、略３６０度の光出射角度を有し、光取り出し効率が高く、暗帯又は暗領域がなく、消費エネルギーを低減でき、環境を汚染せず、放熱効果に優れたＬＥＤ交通信号灯を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本考案の第１の形態によれば、ベース、ＬＥＤ光源、略透明の前カバー及び蛍光変換カバーを備えたＬＥＤ交通信号灯であって、前記ベースは、開口、底部及び反射内壁を有し、前記ＬＥＤ光源は、上部を有し、前記底部に着脱可能に装着され、第１の光を出射し、前記略透明の前カバーは、前記開口に装着され、前記蛍光変換カバーは、前記ＬＥＤ光源の上部に装着される上、前記第１の光の出射範囲を覆い、前記蛍光変換カバーを透過した前記第１の光を第２の光にダウンコンバートする複数の蛍光体を有し、ダウンコンバートされていない第１の光と、前記第２の光と、を混合して第３の光を生成して出射し、前記第３の光の一部を前記前カバーにガイドする上、前記第３の光の残部を前記反射内壁に均一にガイドして前記反射内壁から前記前カバーに反射させ、前記前カバーは、前記前カバーに直接ガイドされた前記第３の光と、前記前カバーに反射された前記第３の光と、を調整して第４の光を生成し、前記第４の光を略平行に出射することを特徴とするＬＥＤ交通信号灯が提供される。
【００１４】
また、前記ＬＥＤ光源は、前記ＬＥＤ光源の上部と底部との間に装着された熱伝導／放熱モジュールを有し、前記熱伝導／放熱モジュールは、前記蛍光変換カバーが前記第３の光の残部を前記反射内壁にガイドする経路を阻害しない外部輪郭を有することが好ましい。
【００１５】
また、前記ＬＥＤ光源の上部に装着されるとともに、前記蛍光変換カバーの外部に配置され、前記蛍光変換カバーを保護する略透明の保護カバーをさらに備えることが好ましい。
【００１６】
また、前記前カバーは、入射面及び出射面を有し、前記入射面上には、複数のマイクロレンズが配置されることが好ましい。
【００１７】
また、前記複数のマイクロレンズは凹レンズ又は凸レンズであることが好ましい。
【００１８】
また、前記第１の光は青色光であり、前記第２の光は黄色光であることが好ましい。
【００１９】
また、前記ＬＥＤ光源は、回路基板及び少なくとも１つの青色ＬＥＤを有し、前記回路基板は、前記ＬＥＤ光源の上部に装着され、前記青色ＬＥＤは、前記回路基板上に電気的に接続されることが好ましい。
【考案の効果】
【００２０】
本考案のＬＥＤ交通信号灯は、従来の白熱電球の交通信号灯と同様に、光取り出し効率が高く、視覚上、明らかな暗帯又は暗領域がない。また、従来の交通信号灯の灯具を使用することができ、光源だけを取り替えることができる。また、従来の白色ＬＥＤ光源の交通信号灯と同様に、消費エネルギーを低減することができる上、放熱効果に優れ、環境を汚染しないなどの長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】従来の交通信号灯を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図２Ａ】ＬＥＤ光源を用いた従来の交通信号灯を示す平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図３Ａ】ＬＥＤ光源を用いたもう１つの従来の交通信号灯を示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【図４Ａ】本考案の一実施形態によるＬＥＤ交通信号灯を示す平面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの線Ｄ−Ｄに沿った断面図である。
【図５】本考案の一実施形態によるＬＥＤ交通信号灯の光学シミュレーション結果を示す配光曲線図である。
【考案を実施するための形態】
【００２２】
以下、本考案の実施例について図に基づいて説明する。なお、これによって本考案が限定されるものではない。
【００２３】
図４Ａ及び図４Ｂを参照する。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、本考案の一実施形態によるＬＥＤ交通信号灯４は、少なくともベース４０、ＬＥＤ光源４２、略透明な前カバー４４及び蛍光変換カバー４６から構成される。ベース４０は、開口４０２、底部４０４及び反射内壁４０６を有する。前カバー４４は、ベース４０の開口４０２部分に装着される。反射内壁４０６は、放物曲面である。
【００２４】
ＬＥＤ光源４２は、ベース４０の底部４０４に着脱可能に装着される。ＬＥＤ光源４２は、第１の光を出射するために用いられる。第１の光は、単色光である上、非混合光からなる白色光である。
【００２５】
前カバー４４は、有色の光学カバーである。前カバー４４は、ベース４０の開口４０２部分に装着される。
【００２６】
蛍光変換カバー４６は、ＬＥＤ光源４２の上部に装着される上、第１の光の出射範囲を覆う。蛍光変換カバー４６は、透過した第１の光を第２の光にダウンコンバートするために用いられる複数の蛍光体を含む。蛍光変換カバー４６は、ダウンコンバートされていない第１の光と、第２の光と、を混合して第３の光を生成して出射する。この際、ランバート（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）反射により、蛍光変換カバー４６から内部方向及び外部方向に同時に光線を出射する。蛍光変換カバー４６は、第３の光の一部を前カバー４４にガイドする上、第３の光の残部を反射内壁４０６に均一にガイドし、反射内壁４０６から前カバー４４に反射させる。
【００２７】
前カバー４４は、前カバー４４に直接ガイドされた第３の光と、前カバー４４に反射された第３の光と、を調整して第４の光を生成する。第４の光は、前カバー４４から略平行に出射される。
【００２８】
図５を参照する。図５に示すように、本考案の一実施形態によるＬＥＤ交通信号灯４の配光曲線は、０度断面及び９０度断面に極めて狭く設けられる。このことから、本考案のＬＥＤ交通信号灯４から最終的に出射される第４の光が前カバー４４から略平行に出射されることを証明することができる。
【００２９】
本考案の一実施形態によるＬＥＤ交通信号灯４の光取り出し効率は優れ、法定基準を満たすことができる上、視覚上、暗帯又は暗領域がないため、運転者又は歩行者が交通信号灯を誤って判断することはない。
【００３０】
本実施形態において、第１の光は青色光であり、第２の光は黄色光である。また、ＬＥＤ光源４２は、少なくとも１つの青色ＬＥＤ４２２及び回路基板４２４を含む。回路基板４２４は、ＬＥＤ光源４２の上部に装着される。少なくとも１つの青色ＬＥＤ４２２は、回路基板４２４上に電気的に接続される。
【００３１】
従来技術と異なり、本考案において採用される蛍光変換カバー４６は、複数の青色ＬＥＤ４２２から離れているため、複数の青色ＬＥＤ４２２が作動する際に温度が上昇することを低減させることができる。
【００３２】
本実施形態のＬＥＤ光源４２は、ＬＥＤ光源４２の上部とベース４０の底部４０４との間に装着される熱伝導／放熱モジュール４２６を含む。熱伝導／放熱モジュール４２６は、蛍光変換カバー４６が第３の光の残部を反射内壁４０６にガイドする経路を阻害しない外部輪郭を有する。例えば、図４Ｂに示すように、熱伝導／放熱モジュール４２６は、回路基板４２４に隣接する部分の外径が小さく、ベース４０の底部４０４に近い外径が大きい。これにより、本考案は、従来技術と異なり、従来の白色ＬＥＤ光源交通信号灯と同様に消費エネルギーを低減させることができるのみならず、放熱効果に優れた構造を有する。このため、ＬＥＤ交通信号灯４が作動する際、接触面の温度が上昇することにより、出力及び発光色が不安定になり、蛍光粉末の光変換効率が低下するなどの問題が発生しない。
【００３３】
本実施形態のＬＥＤ交通信号灯４は、略透明の保護カバー４８をさらに含む。この保護カバー４８は、ＬＥＤ光源４２の上部に装着される上、蛍光変換カバー４６の外部に配置される。保護カバー４８は、蛍光変換カバー４６の光学面が汚れるの防止するために用いられる。保護カバー４８は、拡散作用を有する保護カバーを採用することができ、これにより、ＬＥＤ交通信号灯４が出射する第４の光の視覚効果を高めることができる。
【００３４】
本実施形態の前カバー４４は、入射面４４２及び出射面４４４を有する。前カバー４４
は、入射面４４２上に配置された複数のマイクロレンズ４４６を有する。マイクロレンズ４４６は、第４の光をガイドし、前カバー４４からさらに平行に光線を出射させるために用いられる。複数のマイクロレンズ４４６は、全て凹レンズであるか、全て凸レンズであるか、又は凹レンズと凸レンズの混合であり、特殊な態様で配列されてもよい。
【００３５】
当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本考案の好適な実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の実用新案登録請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００３６】
１  交通信号灯
２  交通信号灯
２ｄ  光線が殆ど照射されない領域
３  交通信号灯
４  ＬＥＤ交通信号灯
１０  ベース
１２  白熱電球
１４  前カバー
２０  ベース
２２  白色ＬＥＤ光源
２４  前カバー
３０  ベース
３２  白色ＬＥＤ光源
３４  前カバー
４０  ベース
４２  ＬＥＤ光源
４４  前カバー
４６  蛍光変換カバー
４８  保護カバー
１０２  開口
１０４  底部
１０６  反射内壁
２０２  開口
２０４  底部
２０６  反射内壁
２２２  白色ＬＥＤ
２２４  回路基板
２２６  拡散カバー
３０２  開口
３０４  底部
３０６  反射内壁
３２２  白色ＬＥＤ
４０２  開口
４０４  底部
４０６  反射内壁
４２２  青色ＬＥＤ
４２４  回路基板
４２６  熱伝導／放熱モジュール
４４２  入射面
４４４  出射面
４４６  マイクロレンズ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
0003174884.tif 000009
【図４Ｂ】
0003174884.tif 000010
【図５】
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