(57)【要約】【課題】高効率な照射構造をもつ信号表示灯において、かかる照射構造に見合ったグローブのレンズ構造を提供する。【解決手段】ＬＥＤ６を光源として、外覆するグローブ５の内周面上またはその近傍に所定間隔をあけて複数個配置している。このとき、各ＬＥＤは対向するグローブの内周面上を照射するよう、所定角度を設けてグローブ内に配置しており、ＬＥＤ６からの光源光は、斜め下方向に向かって照射する構造をとっている。この傾きをもった照射光に対して、グローブ外周面上に施した略鋸歯形状の屈折レンズを介することにより、略水平方向へ屈折放光することができ、正面視などにおける視認性の維持、向上に寄与する。【選択図】        図３
2004185932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光源を外覆して光源光を外部へ透過させるグローブとを備えた表示部が単数或いは複数個積層して形成される信号表示灯において、光源から、対向するグローブ内周面に向かって所定角度の傾きをもって照射した光源光は、グローブ外周面上において軸方向に連なって施された断面略鋸歯形状のレンズ構造によって、略水平方向へ屈折放光されることを特徴とする信号表示灯のレンズ構造。
【請求項２】
上記レンズ構造は、水平に伸びた水平面と略放物面状を呈する湾曲面とを交互に連ねて形成するものであり、光源から進む光は当該曲面を介して略水平方向へ屈折放光することを特徴とする請求項１記載の信号表示灯。
【請求項３】
上記レンズ構造は、水平に伸びた水平面と、当該水平面の端から垂下した垂直面と、略放物面状を呈する湾曲面とを交互に連ねて形成するものであり、光源から進む光は当該垂直面によって入射経路の延長上を放光するとともに、曲面を介して略水平方向へ屈折放光することを特徴とする請求項１記載の信号表示灯。
【請求項４】
上記レンズ構造上の湾曲面は、光源からの入射光における傾斜が緩やかな領域から急な領域へかけて湾曲の度合いを大きく形成していることを特徴とする請求項２乃至３記載の信号表示灯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動機械やロボット、生産ライン、駐車場、その他危険な場所などに設置して、材料の不足やワークづまり、満車、危険などのような各種の状態を信号報知するための信号表示灯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の信号表示灯は、内部に配置した光源からの光を周囲へ照射することにより、現場などにおかれている状態情報を利用者などに伝達、報知するものである。近年においては、従来の白熱電球にあった頻繁な電球交換などを考慮して、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とする傾向がある。ＬＥＤは１個当たりの光量が少ないため、製品化として所望の明るさをもたらすにはＬＥＤ数を増やすなどといった開発が行われていたが、ＬＥＤを多数実装するとなると光源にかかるコストが高くなるといった点や、電球仕様の構造を継承してＬＥＤを表示するユニット内部の中央に配置していたことで、ＬＥＤからの光が十分に拡散されないまま外覆するグローブに当たっていたものとなり、グローブ一面を照射するには足りなかった。そこで、反射手段を用いて光源光を拡散照射させる工夫がなされていたが、反射効率の点から光源光の輝度を十分に維持して照射することが困難であった他、反射手段を信号表示灯内に組み込むことで、製品自体が複雑でコスト高になるなどの課題が残るものとなっていた。
【０００３】
そこで、ＬＥＤをグローブの内周又は内周に近接した位置に（ＬＥＤ同士が）対向するよう設けて、各ＬＥＤ光が対向するグローブの周囲部へ直接拡散放光させるようにした発明がなされた（特開２０００−２６８６０４号）。これにより、ＬＥＤをグローブ中心部に配置した場合の課題や反射手段を利用した場合の課題を解消して、ＬＥＤ光を効率良く活用できることができた。係る発明を利用して製品量産化を行う上では、図５の（ａ）で示すように、表示部９は積層するグローブ９１の各上（或いは各下）に基板９２を配置して、当該基板９２上にＬＥＤ９３を所定角度傾けて実装させ、ＬＥＤ光を斜め方向に照射する構造をとった方が、設計上や組立上などの点において比較的容易であり、好ましい。
【０００４】
しかしながら、この構造を採用すると一律にＬＥＤ光が斜め方向へ照射するため、水平方向である正面視においては視認性が十分に満たされないものとなる。そこで、既知のごとくグローブ９１の外面に横リブ形状の拡散レンズ９４を全周面にわたって施すと、グローブ９１の内面に当たったＬＥＤ光は図５（ｃ）で示すように上下方向に屈折拡散されてグローブ９１の外周から放光することになる。この構造を採用すれば水平方向への照射を補えることはできるが、一方で、上述のようなレンズ構造においては入射角に応じて屈折の度合いが決定する関係上、ＬＥＤ光が斜め下方向へ照射する場合は、より下方へ屈折されてグローブ外周から放光される光が生じることになり、視認性を求める領域外への照射がなされてしまうことになる。つまり、このレンズ構造は図５（ｂ）で示すようにＬＥＤ光がグローブ９１の内面を水平方向に照射する場合を考慮してなされたものであり、上述のような斜め方向にグローブ９１内面を照射する場合には適さない。
【０００５】
一方、同じくグローブにレンズを施す構造で、ダイヤモンド格子状に凹凸を形成する方法が提供されているが（特開２００１−１１８４０２）、信号表示灯の周り方向と上下方向に拡散させることができるものの、ＬＥＤ光が多方向にわたって屈折乱射するため、結果として正面方向などの特定方向における視認性が十分満たされるものではない。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２６８６０４号公報
【特許文献２】特開２００１−１１８４０２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、上記のようにＬＥＤを所定角度傾けて照射する光源構造を採用した信号表示灯において、従来の課題を解消してグローブに施すレンズの最適な構造を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための請求項１記載の信号表示灯は、光源と、光源を外覆して光源光を外部へ透過させるグローブとを備えた表示部が単数或いは積層して形成される信号表示灯において、光源から、対向するグローブ内周面に向かって所定角度の傾きをもって照射した光源光は、グローブ外周面上において軸方向に連なって施された断面略鋸歯形状のレンズ構造によって、略水平方向へ屈折放光されることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によって、光源光に所定の傾きを伴っていても、照射光はグローブの外周面を透光して略水平方向に進み、正面視における視認性を確保できる。また、略鋸歯形状のレンズ構造をグローブの外周面に設けることで、グローブの成型加工上において成型品を金型から取り出すことに支障無く、レンズ構造をグローブに一体形成できる。
【００１０】
また、請求項２に記載した信号表示灯は、請求項１に記載した信号表示灯のレンズ構造において、水平に伸びた水平面と略放物面状を呈する湾曲面とを交互に連ねてレンズ構造を形成し、光源から進む光は当該曲面を介して略水平方向へ屈折放光することを特徴とする。このような構成によって、グローブの外周面上においては軸方向に曲面が連続した形状を施すことができ、略水平方向へ屈折するレンズ構造をグローブの軸方向にわたって一面に施すことができる。さらに、請求項３で記載したように、グローブの外周面上に垂直面を付加したレンズ構造とすれば、光源光を直進一方向に限定せず周囲へ放光することができる。
【００１１】
なお、レンズ構造として形成する曲面や垂直面などは、グローブ内に収容する光源からの距離や角度に応じて決定すれば良く、各レンズ構造の形状が全く同一になることを必須とするものではない。
例えば、請求項４に記載した構成を採用すれば、グローブに入射する光源光の傾斜角度に差があっても、一律に略水平方向へ屈折放光することができる。これで、ＬＥＤをグローブ内における任意の場所に配置したとしても、正面からの視認性が劣るといった問題は解決される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を以下、図面に従って説明する。図１は、本発明の信号表示灯における一実施形態の外観正面図である。
信号表示灯１は、全体的に略円筒状の形態であり、内部に光源を収容している表示部２と、当該表示部２の頂部に載置したヘッドカバー３と、これらの下方に連設して点滅制御用の基板や変圧用のトランスなどを収容したケース４とを有している。表示部２には光源の周りを着色透明のグローブ５が外覆しており、その表示部２を上下に複数積層して信号表示灯１の全体を構成している。なお、積層した各ユニット間の固定方法は、例えばこれらを貫通する長尺のねじ（図示せず）をケース４に固定する方法が挙げられる。
【００１３】
信号表示灯１は、設置した機器などからの信号に応じて表示部内の光源を点灯・点滅照射し、周囲へ状態情報を伝達・報知する構成をもつ。伝達・報知する内容を増やすには、表示部２の段数を増やし、各段別色のグローブで構成すれば、各種信号を色別で表示することができる。例えば、表示部２を３段にして、上段を赤色、中段を黄色、下段を緑色のグローブで構成した仕様において、赤色が運転停止状態を、黄色が運転異常様態を、緑色が運転正常状態となるよう設置する機器と関連付けておけば、各種状態を機器の外部から確認することができる。なお、動作の検知は機械の通電や各種センサなどを利用すれば良い。
【００１４】
図２は、図１に示す表示部２の詳細を表した図であり、図２（ａ）は正面断面図を、図２（ｂ）は底面図を示す。表示部２においては、グローブ５の内周またはその近傍に複数個のＬＥＤ６が信号表示灯の中心軸に向かって投光軸６ａを所定角度傾けた状態のまま、距離を開けて対向配置している。このように配置することで、各ＬＥＤ６からの光源光は、対向するグローブ５の内周面に至るまで十分に距離をとって拡散しながら照射する。そのため、別段に反射手段を用いなくとも光源１つ当たりの照射範囲を広げて照射することができ、しかも光源からの直接光がそのままグローブ５に照射するため、十分に明るさを保ちながら照射できて効率良い照射構造が実現できる。さらに、各ＬＥＤ６の照射光はグローブ内周面に十分拡散されるため、ＬＥＤの数を抑えることができ、省電力化をもたらすことにもなる。とりわけ、図２（ａ）で示すようにＬＥＤ６をグローブ５上縁の隅に配置して対角線上に傾きを持たせれば、対向するグローブ内周面の上下一面にわたって光源光が照射でき、十分な照射面積をもたらすことができるので効率的である。なお、光源となるＬＥＤ６は、指向性の強い仕様を採用することが望ましい。
【００１５】
表示部２の構成について、ＬＥＤ６は上述の如く傾きをもったまま、グローブ５の内周において同心円形状に複数個配置している。ＬＥＤ光は、赤色や黄色などの有色としても白色としてもよい。基板７は、グローブ５上方の内周面にて中心方向に向かって伸びたリブ（図示せず）上に、ＬＥＤ６を下向きにして設置される。このとき、基板７上に植設したＬＥＤ６は下斜方向に傾いた状態となる。基板７の周縁には、ＬＥＤ６へ電源供給するために導電性の接続端子８が複数個取り付けられており、表示部２を積層する際、各表示部に有する接続端子が連結し、各段に配置したＬＥＤへの電源供給経路を実現させている。図２（ｂ）において、接続端子８は放射状に計６箇所配置しているが、各表示部への電源供給経路は、この構成とする他にもリード線やコネクタなどを介して実現することが可能である。
【００１６】
グローブ５は、合成樹脂やガラス材などの透光性を有する材料から形成されるものであり、ＬＥＤ光の着色光に併せて着色してもよいし、無色透明としてもよい。グローブ５は、略円筒形状を呈し、その内周面には縦リブ形状の拡散レンズ５１が全周にわたって施されている。すなわち、グローブ５の内周面には畝上のリブ５２が形成されており、このリブ形状面が拡散レンズ５１の役割を果たす。ＬＥＤ６からの光源光は、拡散レンズ５１を介して周方向（横方向）に拡散して放光する。
また、グローブ５の外周面には、横リブ形状の屈折レンズ５３が上下方向にわたって施されている。この屈折レンズ５３は、図３（ｂ）で示すように、水平方向に伸びた水平面５３ａと、当該水平面の端から所定距離を経て下方に位置する水平面の始点に到達するよう放物面状に繋げた湾曲面５３ｂとが交互にあって、略鋸歯状のレンズ形状を形成している。
図３（ａ）、（ｂ）で示すように、斜め下方向に向かって照射されるＬＥＤ光がグローブ５の外周面に到達すると、湾曲面の形状がもたらすプリズム作用によって略水平方向へ屈折して放光することになる。このことによって、斜め下方向への照射光を水平方向やその上下一帯の領域に屈折させて放光することができ、正面視における視認性の確保ができる、
【００１７】
図４は、グローブ外周面に施す拡散レンズの第２実施例であり、水平面５４ａと湾曲面５４ｂとの間に垂直面５４ｃを施してレンズ形状の一形態を成している。この垂直面５４ｃに到達したＬＥＤ光は、入射角度の形跡を変えずに外部へ放光される。すなわち、この第２実施例においては、斜め下方向への照射光を略水平方向と斜め下方向との２方向に放光することができ、正面視における視認性と下方からの視認性とを確保した照射が実現できる。
このように、グローブ５の外周面に施すレンズ構造の形状を考慮すれば、所望の方向へ屈折照射することができる。つまり、注力を置きたい視認性に応じて湾曲面と垂直面との割合などを決定すればよく、例えば高い場所に設置する信号表示灯においては信号表示灯を見上げる態様となり、下方からの視認性が重視される。その場合には、垂直面５４ｃの割合を多くとるよう設計すれば良い。また、湾曲面５３ｂ、５４ｂにもつ曲面形状についても、屈折の度合いを左右するものであるから、ＬＥＤ６の配置に応じて最適な屈折照射をもたらすことができる。例えば、図２で示す実施例の場合、グローブ５の上方におけるＬＥＤ光の入射角は、グローブ下方におけるＬＥＤ光の入射角よりも傾斜がゆるい（入射角が広く、水平方向に近い）。この条件の下で水平方向への視認性を確保するには、グローブ上方については外周面上に施す垂直面の領域を増やす他、湾曲面をゆるやかにとってできるだけ垂直面に近づけるような形態をつくる。その一方、グローブ下方については光源光の入射角が狭く、傾斜が急なものであることから、レンズ形状を密なものにして、湾曲面の傾斜を水平面に近づけるよう寝かせた状態にすれば良い。さらに、かかるレンズ構造をグローブ外周面の一帯にのみ施す構成としても良く、上述のように下方からの視認性を考慮して、光源光が下斜め方向に屈折放光するよう湾曲面を形成したレンズ構造が、グローブ外周面上に一連となって施した構成をとっても良い。
【００１８】
なお、上述の実施例ではＬＥＤを下方に向けた配置としているが、このＬＥＤを上方に向けて配置した場合にも、本願発明は適用する。その場合は、上記第１の実施例で示した形態を逆さにして構成すれば良いが、垂直面に到達した光はそのまま斜め上方向へ進むため、上方向からの視認性を求めた仕様において有効にはたらく。また、グローブ内の上下にＬＥＤを配置した場合においては、グローブの中間位置を垂直面或いは畝状に突出した曲面として、その上下に鋸歯形状のレンズ構造を対称的に配置した構成とすれば良い。その他、光源としてはＬＥＤの他にも指向性の強いものであれば良く、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更が可能である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したことで、信号表示灯における高効率な照射構造において、それを活かしたレンズ構造を提供することができる。すなわち、対向配置したＬＥＤから斜めに照射した光は、グローブ内を進んで十分に拡散された後、グローブの外周面に施したレンズ構造の湾曲面で所望の方向へ屈折させて照射することができる。これで、グローブ一面を照射する光源光を水平方向から視認することができ、視認性の確保をもたらすことができる。また、正面視における視認性を確保するために別途部品を用意することもなく、組立てや加工の工数も増やさずに実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す信号表示灯の全体図である。
【図２】図１に示す信号表示灯の表示部における詳細図であり、（ａ）は表示部の正面断面図、（ｂ）は底面図である。
【図３】図１に示す信号表示灯の照射を示す図であり、（ａ）は照射の概略図を、（ｂ）は図３（ａ）中、点線で囲んだ領域の拡大図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す信号表示灯のレンズ構造を示す図である。
【図５】従来の信号表示灯における表示部の詳細図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）はグローブ近辺における照射を示す図である。
【符号の説明】
１                信号表示灯
２                表示部
５                グローブ
５１              拡散レンズ
５３              屈折レンズ
５３ａ、５４ａ    水平面
５３ｂ，５４ｂ    湾曲面
５４ｃ            垂直面
６                ＬＥＤ
６ａ              投光軸
【図１】
2004185932.tif 000003
【図２】
2004185932.tif 000004
【図３】
2004185932.tif 000005
【図４】
2004185932.tif 000006
【図５】
2004185932.tif 000007