(57)【要約】【課題】複数の発光ダイオードの発光を小さな面積の部分に集光する発光ダイオード集光装置およびこれを用いた埋込型標識灯を提供する。【解決手段】発光ダイオード集光装置１は、凹レンズ１ａと、それぞれの光軸を凹レンズ１ａの擬似焦点ｆ１に向けて集中するように配置された複数の発光ダイオード１ｂとを具備している。複数の発光ダイオード１ｂは、凹レンズ１ａの擬似焦点ｆ１を中心とする円弧に沿って配置したり、凹レンズ１ａの光軸に直角な直線に沿って配置したりすることができる。発光ダイオード集光装置１から得られる平行光が埋込型標識灯本体１００の灯体１０の投光窓１１ｃの入光面に入射するように灯体１０の内部空間１０ａに配置することができる。【選択図】図４
2004211503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹レンズと；
それぞれの光軸を凹レンズの擬似焦点に向けて集中するように配置された複数の発光ダイオードと；
を具備していることを特徴とする発光ダイオード集光装置。
【請求項２】
複数の発光ダイオードは、凹レンズの擬似焦点を中心とする円弧に沿って配置されていることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード集光装置。
【請求項３】
地面に露出する上面に投光窓を備えている埋込型標識灯本体と；
凹レンズの出光面から得られる平行光が投光窓を経由して外部へ投射されるように埋込型標識灯本体の内部に収納された請求項１または２記載の発光ダイオード集光装置と；
を具備していることを特徴とする埋込型標識灯。
【請求項４】
地面に露出する上面に配置された投光窓および投光窓から投射される光を地面側へ屈折するように投光窓内に配設されたプリズムを備えている埋込型標識灯本体と；
平行光がプリズムに入光するように埋込型標識灯本体の内部に収納された請求項１または２記載の発光ダイオード集光装置と；
を具備していることを特徴とする埋込型標識灯。
【請求項５】
地面に露出する上面に配置された投光窓を備えている埋込型標識灯本体と；
埋込型標識灯本体の内部に収納された請求項１または２記載の発光ダイオード集光装置と；
埋込型標識灯本体の投光窓と発光ダイオード集光装置の間の光路に介在して反射光が投光窓を経由して路面に対して低仰角で投射されるように埋込型標識灯本体の内部に配置された反射鏡と；
を具備していることを特徴とする埋込型標識灯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の発光ダイオードの発光を集光する発光ダイオード集光装置およびこれを用いた埋込型標識灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発光ダイオードを用いて所望の光度を得るためには、多数の発光ダイオードを平面的に高密度に実装したＬＥＤモジュールを形成している（例えば特許文献１参照。）。なお、特許文献１においては、上記ＬＥＤモジュールを空港用埋込型標識灯の光源として用いることも記載されている。
【０００３】
また、より一層の高輝度を得るために、発光ダイオードを前後２層にずらして実装した２層構造の照明装置も知られている（例えば特許文献２参照。）。
【０００４】
さらに、発光ダイオードの前面にレンズやプリズムなどの光学制御手段を配置してＬＥＤチップからの光を集光または配光を制御することも知られている（例えば特許文献３参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−８４１４号公報
【特許文献２】
特開平１１−１８５５１７号公報
【特許文献３】
特開平１１−１６２２３２号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１や２で得られるのよりさらに明るい照明が求められる場合があり、このような要求に対応可能な集光装置の出現が期待されている。例えば、空港用埋込型標識灯においても、低視程用標識灯の場合はより一層高光度の光出力が可能でなければならない。
【０００６】
従来技術であっても、より大きな面積により多数の発光ダイオードを実装したＬＥＤモジュールを用意するとともに、これに対応する大きな投光窓を備えた標識灯を用いれば、より一層高光度の埋込型標識灯を得ることもできる。ところが、このような埋込型標識灯は、必然的に地面からの突出高さの大きなものとなる。埋込型標識灯の上を車両が走行可能にするためには、標識灯がそれに耐える強度を備えているのはもちろんのこと、さらに車両がその上を通過する際に受ける衝撃を最小限にする必要がある。そのために、埋込型標識灯は、地面から突出する部分が極小化されねばならない。したがって、大きな面積のＬＥＤモジュールとこれに見合う大きな投光窓を用いるのでは、所望の埋込型標識灯を得ることができない。
【０００７】
一方、特許文献３に見られるような光学制御手段は、発光ダイオードチップに対して光学制御手段を１対１の関係に配設していて、複数の発光ダイオードチップ全体が一つの照明装置として要求される光学特性を満足するように配慮している。そのため、配光特性を制御することができたとしても、光度の点については基本的に特許文献１と同様であって、より一層高光度の光出力に対する要求に応えることができない。また、発光ダイオードと光学制御手段を１対１の関係で用いるので、構造が複雑化するばかりか、埋込型標識灯の地面から突出する部分を極小化するという要求に応えることもできない。
【０００８】
本発明は、凹レンズを用いて複数の発光ダイオードの発光を小さな断面積の部分に集光する発光ダイオード集光装置およびこれを用いた埋込型標識灯を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、加えて地面から突出する部分を極小化するという要求に応える埋込型標識灯を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の発光ダイオード集光装置は、凹レンズと；それぞれの光軸を凹レンズの擬似焦点に向けて集中するように配置された複数の発光ダイオードと；を具備していることを特徴としている。
【００１１】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１２】
＜凹レンズについて＞    凹レンズは、両面および片面のいずれが凹面になっていてもよい。また、その凹面は、フレネル構造をなしていてもよい。さらに、凹レンズは、２次元および３次元のいずれかにおいてレンズ構造を形成していればよい。２次元レンズ構造としては、例えば鉛直方向に凹レンズであるが、水平方向には非レンズの直線透過特性を有するように形成することができる。３次元レンズ構造は、光軸を中心としてその全周にわたり凹レンズ特性を示す。
【００１３】
なお、凹レンズは、光学特性の優れたガラスまたはプラスチックスにより形成することができる。また、凹レンズの光軸近傍領域は、集光に対してレンズ作用に殆ど寄与しないので、当該領域に透孔を形成してもよい。そうすれば、光がレンズを透過する際に生じる光損失をなくすことができる。
【００１４】
また、凹レンズは、自己の擬似焦点と後述する複数の発光ダイオードとの間に介在するように配置される。そして、凹レンズは、その光軸が凹レンズを透過して集光した光が所望の方向に向かうように設定される。
【００１５】
さらに、凹レンズは、投光窓に気密に装着することができる。また、投光窓に気密に装着されるプリズムの入光面側にプリズムと一体的に形成することができる。この場合、プリズムと一体成形されていたり、プリズムに接着されていたりすることができる。
【００１６】
＜複数の発光ダイオードについて＞    複数の発光ダイオードは、それぞれの光軸が凹レンズの擬似焦点を通過するように配置される。すなわち、発光ダイオード、凹レンズおよびその擬似焦点の順で配置される。なお、発光ダイオードの「光軸」とは、発光ダイオードの配光特性の主ピークを通る軸線をいう。複数の発光ダイオードを上記の位置関係に配置するには、凹レンズのレンズ構造に対応して複数の発光ダイオードを２次元または３次元において、複数の発光ダイオードを凹レンズの光軸を中心としてその両側に対照的に適度に分散して配置すると好都合である。しかし、要すれば、凹レンズの光軸に対して非対称の位置、例えば光軸の片側に配置することも許容される。
【００１７】
本発明において、発光ダイオードの配光特性は、特段限定されない。しかし、配光特性が狭角であるほど集光効率が高くなるので好ましい。
【００１８】
複数の発光ダイオードの凹レンズに対する配置は、擬似焦点を中心とする円弧に沿って行なわれてもよいし、光軸に対して直交するまたは適当な角度をなす直線に沿って行なわれてもよい。後者の場合、平坦な配線基板に発光ダイオードを実装できる点で都合がよいが、凹レンズの光軸からの離間度合に応じて発光ダイオードの取付角度を変える必要がある。すなわち、発光ダイオードの取付角度を管理しなければならない。
【００１９】
また、発光ダイオードは、その発光色が要求される色度に応じて選定される。発光ダイオード単体で所要の発光色が得られないとき、または所望により、複数色の発光を加色混光して所望の発光色を得るように構成することができる。例えば、白色光を得るには、ＲＧＢ３色発光の発光ダイオードを用いて、これらを同時にまたは時分割的に点灯すればよい。なお、後者の場合、時分割点灯であっても、人の眼の残像効果により白色光として感じることができる。しかし、単体で白色光を発光する発光ダイオード用いたり、または補色関係にある２色発光の２種類の発光ダイオードを用いて白色発光を得るようにした発光ダイオードを用いたりすることもできる。
【００２０】
さらに、複数種の発光色の発光ダイオードを備えている場合に、発光色ごとに選択的して点灯することにより、多色の標識光を切り換え可能に発生するように構成することもできる。
【００２１】
さらにまた、発光ダイオードは、砲弾形、表面実装形、集積形など多様な形態のものを用いることができる。なお、本発明において、「砲弾形」とは、プラスチックスレンズの内部に発光ダイオードチップを封入し、背面からリードワイヤが延在する構成である。「表面実装形」とは、延在するリードワイヤに代えて表面実装用の端子が背面およびまたは側面に形成されている。「集積形」とは、複数の発光ダイオードチップが単一の基板に配列されている構成である。
【００２２】
＜本発明のその他の構成について＞    本発明の必須構成要素ではないが、以下の構成を所望に応じて選択的に付加することにより、発光ダイオード集光装置としての性能が向上したり、機能を追加したりすることができる。
【００２３】
１．光路変更手段    凹レンズから出射する平行光を所望の方向へ投射するために光路変更手段を組み合わせることができる。光路変更手段としては、平面反射鏡、プリズムなどを用いることができる。
【００２４】
２．ユニット化    凹レンズおよび複数の発光ダイオードを支持手段により所定の位置関係に固定してユニット化することができる。したがって、埋込型標識灯などに発光ダイオード集光装置を取り付けるには、ユニット単位で行う。
【００２５】
３．配線基板    複数の発光ダイオードを所定に配線するために、配線基板を用いることができる。複数の発光ダイオードが円弧状に配列される場合、配線基板にフレキシブルなものを採用すると配線が容易になる。これに対して、複数の発光ダイオードが直線状に配列される場合、配線基板に剛性なものを用いることができる。
【００２６】
４．発光ダイオード駆動回路    発光ダイオード駆動回路は、発光ダイオードを所定の光度で点灯させるための回路であるが、これを発光ダイオードと一体的に、例えば配線基板の背面に配設するなどにより、配置することができる。
【００２７】
５．整列体    整列体は、複数の発光ダイオードの配列を所定の位置関係に保持する手段であり、特に透明樹脂モールドレンズを備えた砲弾形発光ダイオードに好適である。また、複数の発光ダイオードを凹レンズの光軸に対して適当な角度をなす直線に沿って配置する場合に、発光ダイオードの取付角度を管理するのに好適である。さらに、整列体を熱良導体で形成することにより、発光ダイオードの放熱を促進して発光効率を高い状態に維持するのに寄与させることができる。
【００２８】
＜本発明の作用について＞    本発明においては、複数の発光ダイオードからそれぞれその光軸に沿って放射された光が凹レンズの片側から入光すると、凹レンズ内で屈折して反対側から光軸に平行に出光する。その結果、複数の発光ダイオードの発光が凹レンズにより集光されて小さな断面積の部分に高光度の平行光を得ることができる。したがって、得られた高光度の平行光を多様な用途に利用することができる。
【００２９】
また、本発明の発光ダイオード集光装置は、集光に凹レンズを用いる関係で、発光ダイオードの光軸を凹レンズより先に位置する擬似焦点に向けて配置するので、発光ダイオードの光軸を凸レンズの手前に位置する焦点に向けて配置する必要のある凸レンズを用いた発光ダイオード集光装置の場合より光軸方向の寸法を短縮することができる。このため、発光ダイオード集光装置を小形化できる。
【００３０】
さらに、凹レンズと発光ダイオードとの間の距離は、自由に設定することができる。このため、発光ダイオードを出光面に正対して配置する平面配置の発光ダイオード集光装置の場合より発光ダイオード集光装置のために許容される空間の範囲内に制限されるものの発光ダイオードの数を任意に設定することができる。このため、得られる集光の光度をより一層高光度にすることができる。
【００３１】
請求項２の発明の発光ダイオード集光装置は、請求項１記載の発光ダイオード集光装置において、複数の発光ダイオードは、凹レンズの焦点を中心とする円弧に沿って配置されていることを特徴としている。
【００３２】
本発明において、円弧は２次元および３次元のいずれに対するものであってもよい。２次元に対する場合であっても凹レンズの光軸に対して直交する平面すなわち３次元方向において任意数の発光ダイオードを配置することが許容されるが、発光ダイオードは円弧以外、例えば直線的に配置される。したがって、上記の例においては、円筒の一部をなす面に複数の発光ダイオードが配置されることになる。
【００３３】
これに対して、複数の発光ダイオードが３次元の円弧すなわち球面に沿って配置される場合、発光ダイオードは上記光軸を含む面および上記光軸に対して直交する平面のいずれにおいても円弧に沿って配置される。
【００３４】
そうして、本発明においては、上記の構成により所要空間を最少にすることができる。換言すれば、所与の空間に対して最大数の発光ダイオードを配置することができる。このため、小さな空間内でも所望の高光度が得られる。
【００３５】
請求項３の発明の埋込型標識灯は、地面に露出する上面に投光窓を備えている埋込型標識灯本体と；凹レンズの出光面から得られる平行光が投光窓を経由して外部へ投射されるように埋込型標識灯本体の内部に収納された請求項１または２記載の発光ダイオード集光装置と；を具備していることを特徴としている。
【００３６】
＜埋込型標識灯について＞    埋込型標識灯は、路面などの地面内に埋設されて主として上面が地面に露出して上面に配設された透孔窓から標識光を投射するように構成されている。なお、埋込型標識灯の側面の一部が路面に露出していても全体として路面に埋設されていれば許容される。多くの場合、埋込型標識灯は、その上部を車両が走行できるように所要の強度が付与されている。しかし、この点は、本発明において必須要件ではない。また、埋込型標識灯の用途は、空港用、道路用など多様な用途のいずれであってもよい。しかし、本発明の埋込型標識灯は、それがどのような形態および用途であったとしても、光源として発光ダイオード集光装置が用いられている点で共通している。なお、空港用の埋込型標識灯の場合、たとえば滑走路中心線灯、誘導路中心線灯などに適用することができる。
【００３７】
＜標識灯本体について＞    「埋込型標識灯本体」とは、埋込型標識灯から発光ダイオード集光装置を除いた残余の部分をいう。埋込型標識灯本体は、灯体およびオプション的な基台などを含む。灯体は、少なくとも発光ダイオード集光装置を収納するために、内部空間を備えているとともに、内部空間に連通する投光窓を上面に備えている。
【００３８】
内部空間は、少なくとも後述する発光ダイオード集光装置を収納し、これに電源を接続するために必要な大きさでなければならない。また、内部空間を利用して発光ダイオード集光装置を取り付けるように構成されている。内部空間に発光ダイオード集光装置を収納するために、灯体は、好適には上部灯体および下部灯体からなり、両灯体を着脱可能に覆合する構成を採用している。埋込形標識灯の場合、上部灯体は、地面に露出するが、下部灯体は、直接地面に埋設されるか、地面に埋設される基台内に収納されることにより、間接的に地面に埋設される。そして、上部灯体には透孔窓が配設される。発光ダイオード集光装置は、上部灯体および下部灯体のいずれに取り付けてもよい。
【００３９】
投光窓は、埋込型標識灯本体の灯体の内部空間に光学的に連通して、発光ダイオード集光装置から得られる平行光を埋込型標識灯としての所定の配光特性で埋込型標識灯から外方へ投射するために寄与する。また、投光窓は、埋込型標識灯本体の灯体の内外を液密に遮蔽するための投光窓手段を備えている。投光窓手段は、光学的に素通しのガラスなどからなる透明体、標識光を低仰角で出射するように光を屈折するプリズムおよび集光または分散作用を呈するレンズなどの一種または複数種の集合体により構成することができる。また、投光窓は、埋込型標識灯本体の灯体に必要に応じて複数たとえば２個を互い違いや適当な角度を付与して対向するように配設することができる。
【００４０】
また、埋込型標識灯本体の灯体は、以上の構成に加えて外部から電源を導入するための電源導入部、埋込型標識灯を設置するための取付部などを具備することができる。
【００４１】
さらに、本発明において、「埋込形標識灯」とは、これを地面に埋設するために基台、調整リング、アダプタおよび間座などのオプション的な構成部材を用いる場合には、これらを含む概念である。基台は、その上端が開放した円筒状の箱状をなしていて、予め地面に開放端が露出した状態で埋設され、地中に埋設された配線ケーブルに接続する。また、開放端には埋込型標識灯本体の灯体の周縁を直接または間接的に支承する支承周段部を備えている。したがって、灯体は、その周縁を基台の支承段部に直接または間接的に支承された状態で開放端に着脱可能に装着される。
【００４２】
調整リングは、埋込型標識灯の水平面内の取り付け方向を所望に調整して基台に取り付ける際に用いると効果的である。また、アダプタは、基台と埋込型標識灯本体との間に介在して配管工法による電源接続方式を、埋込型標識灯を交換するのに好適な電源接続方式に転換する手段である。間座は、路盤（地面）を嵩上げした場合などに、基台が路面から深い位置にあるときに用いられ、基台側の埋込型標識灯本体の取り付け部を高くするのに用いられる。
【００４３】
＜本発明のその他の構成について＞    本発明の必須構成要件ではないが、以下の構成を所望により付加することができる。
【００４４】
１．カラーフィルタ    標識光に所定の色を付与するために、カラーフィルタを配設することができる。一般的にはカラーフィルタは、投光窓の内面に配設されるが、本発明においては凹レンズの出光面から平行光が得られるので、所望により発光ダイオード集光装置の凹レンズの出光面と投光窓の内面との間の所望の位置に配設することができる。
【００４５】
２．カットアウト装置    多数の埋込型標識灯を定電流電源に対して直列接続する場合に、光源が不点になったときに残余の埋込型標識灯が連鎖的に不点になるのを防止するために、カットアウト装置を埋込型標識灯に配設することができる。カットアウト装置としては、非直線抵抗体を主体とするフィルムカットアウトが一般的に用いられているが、電子回路により構成されたものであってもよい。
【００４６】
＜本発明の作用について＞    本発明においては、上記の構成を具備していることにより、埋込型標識灯に必要な程度に高い光度を容易に得られる。また、所望数の発光ダイオードの有する狭角配光を利用して高効率で集光された平行光を得ることができるので、埋込型標識灯に必要な配光特性を有する低仰角の光照射を容易に行うことができる。さらに、所要数の発光ダイオードを用いていても埋込形標識灯のサイズをなるべく小さくすることができる。
【００４７】
請求項４の発明の埋込型標識灯装置は、地面に露出する上面に配置された投光窓および投光窓から投射される光を地面側へ屈折するように投光窓内に配設されたプリズムを備えている埋込型標識灯本体と；平行光がプリズムに入光するように埋込型標識灯本体の内部に収納された請求項１または２記載の発光ダイオード集光装置と；を具備していることを特徴としている。
【００４８】
本発明は、発光ダイオード集光装置から得られる平行光をプリズムにより低仰角で投射するようにした構成を規定している。
【００４９】
すなわち、プリズムは、埋込型標識灯本体の投光窓に配置されている。したがって、投光窓を液密に遮蔽する投光窓手段としてプリズムを兼用することができる。しかし、要すれば、素通しの投光窓手段の内側にこれとは別にプリズムを配設することもできる。この場合、プリズムを埋込型標識灯の灯体に対して液密に装着しなくてもよい。
【００５０】
発光ダイオード集光装置は、そこから得られる平行光が直接的にプリズムの入光面に入射するように配設することができる。したがって、発光ダイオード集光装置の凹レンズをプリズムに接近するように配設することが可能になる。例えば、凹レンズをプリズムにカラーフィルタを間に挟んで隣接させたり、凹レンズをプリズムと一体化したりすることができる。後者の場合、カラーフィルタを凹レンズと発光ダイオードの間に配設させることができる。
【００５１】
埋込型標識灯本体は、発光ダイオード集光装置の複数の発光ダイオードが平行光として集光するために深さ方向に配列されるので、その内部に発光ダイオード集光装置を配設するために、多少深くしなければならないが、直径を大きくする必要がないし、またその他の変更点も少なくすることができる。
【００５２】
そうして、本発明においては、発光ダイオード集光装置から得られる平行光をプリズムにより低仰角で投射するように屈折させることができるとともに、従来とほぼ同様の直径にすることが可能な埋込型標識灯を得ることができる。
【００５３】
請求項５の発明の埋込型標識灯は、地面に露出する上面に配置された投光窓を備えている埋込型標識灯本体と；埋込型標識灯本体の内部に収納された請求項１または２記載の発光ダイオード集光装置と；埋込型標識灯本体の投光窓と発光ダイオード集光装置の間の光路に介在して反射光が投光窓を経由して路面に対して低仰角で投射されるように埋込型標識灯本体の内部に配置された反射鏡と；を具備していることを特徴としている。
【００５４】
本発明は、発光ダイオード集光装置から得られる平行光を反射鏡により低仰角で投射するようにした構成を規定している。
【００５５】
すなわち、反射鏡は、埋込型標識灯本体の投光窓と発光ダイオード集光装置と間において反射光が低仰角になって投光窓に入射するように配置されている。したがって、投光窓を液密に遮蔽する投光窓手段には素通しのガラス窓を用いることができる。
【００５６】
発光ダイオード集光装置は、そこから得られる平行光が反射鏡に入射するように配設される。したがって、発光ダイオード集光装置の凹レンズを投光窓に対して自由な位置および向きに配設することができる。例えば、平行が上向きに出射するように発光ダイオード集光装置を配設することができる。
【００５７】
埋込型標識灯本体は、発光ダイオード集光装置が上述の例のように配設される場合、複数の発光ダイオードが平行光として集光するために水平方向に配列されるので、その内部に発光ダイオード集光装置を配設するために、直径を多少大きくしなければならないが、深さ寸法を小さい状態に維持することができる。
【００５８】
そうして、本発明においては、発光ダイオード集光装置から得られる平行光を反射鏡により低仰角で投射するように反射させて投光窓から投射することができるとともに、高価なプリズムを用いる必要がないばかりか、埋込型標識灯本体の高さを従来とほぼ同様の高さにすることが可能な埋込型標識灯を得ることができる。
【００５９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００６０】
図１は、本発明の発光ダイオード集光装置における第１の実施の形態を示す正面図である。
【００６１】
図において、発光ダイオード集光装置１は、凹レンズ１ａおよび複数の発光ダイオード１ｂからなる。
【００６２】
凹レンズ１ａは、その両面が凹面に形成されている構成であり、光軸１ａ１および擬似焦点ｆ１を有している。
【００６３】
複数の発光ダイオード１ｂは、砲弾形であり、それぞれの光軸１ｂ１が凹レンズ１ａの擬似焦点ｆ１に収斂するように、擬似焦点ｆ１を中心とする円弧ｃに沿って隣接して配列されている。すなわち、各発光ダイオード１ｂは、その光軸１ｂ１が配置位置における円弧ｃの垂線に沿うように取り付けられる。
【００６４】
また、この実施の形態において、複数の発光ダイオード１ｂとして凹レンズ１ａの光軸１ａ１に平行な面内において７個の発光ダイオード１ｂが用いられている。なお、図に対して直交する面においては、所望の幅の光ビームを得るのに必要な任意個数の発光ダイオードが配列される。
【００６５】
そうして、複数の発光ダイオード１ｂからは、それぞれの光軸光１ｂ１をピークとする狭角配光の発光が凹レンズ１ａの擬似焦点ｆ１に向かって出射される。複数の発光ダイオード１ｂから出射された光が凹レンズ１ａに入射すると、凹レンズ１ａ内で屈折して断面が小さな面積の平行光に集光されて出射する。
【００６６】
以下、本発明の発光ダイオード集光装置における他の実施の形態を図２および図３を参照して説明する。なお、各図において図１と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【００６７】
図２は、本発明の発光ダイオード集光装置における第２の実施の形態を示す正面図である。
【００６８】
本実施の形態は、凹レンズ１ａの中心部に透孔１ａ２が形成されている点で異なる。
【００６９】
そうして、凹レンズ１ａの光軸１ａ１に沿って配置された発光ダイオード１ｂからの発光は、光軸１ａ１に沿って直進すればよいので、透孔１ａ２を通過して平行光の一部を構成する。
【００７０】
図３は、本発明の発光ダイオード集光装置における第３の実施の形態を示す正面図である。
【００７１】
本実施の形態は、複数の発光ダイオード１ｂが凹レンズ１ａの光軸１ａ１に対して直角な直線ｓに沿って配置されている点で異なる。
【００７２】
本実施の形態においては、各発光ダイオード１ｂの光軸１ｂ１が凹レンズ１ａの擬似焦点ｆ１に収斂するように配列されるために、それぞれの取付角度が順次変化するように管理されている。なお、取付角度を上記のように管理するには、発光ダイオード１ｂの挿入孔が予め順次変化して形成された整列体を用いると好都合である。
【００７３】
図４は、本発明の埋込型標識灯における第１の実施の形態を示す断面図である。
【００７４】
本実施の形態において、空港用埋込形標識灯ＭＬは、埋込型標識灯本体１００および発光ダイオード集光装置１から構成されている。
【００７５】
埋込型標識灯本体１００は、灯体１０からなる。灯体１０は、上部灯体１１および下部灯体１２を主体として構成されていて、内部空間１０ａを備えている。なお、図中、符号１３はプリズム、１４は押さえ枠、１５はスタッドボルト、１６はカラーフィルタである。
【００７６】
上部灯体１１は、その上面に膨出部１１ａ、光導出溝１１ｂおよび投光窓１１ｃを備えている。膨出部１１ａは、中央に円形の平坦な頂面および頂面から上部灯体１１の周縁にわたる円錐斜面からなる切頭円錐形状をなして上部灯体１１の上面に画成されている。なお、光導出溝１１ｂは、その所望数を配設することができる。そして、光導出溝１１ｂは、膨出部１１ａの切頭円錐斜面に開口するとともに、灯体１０の内部空間１０ａに連通している。投光窓１１ｃは、光導出溝１１ｂと灯体１０の内部空間１０ａとの連通部に配設されていて、透孔窓手段としてプリズム１３が図示しないガスケットおよび押さえ枠１４により上部灯体１１に液密に固着されている。なお、ガスケットについては後述する。
また、灯体１０の周縁部には、上部灯体１１および下部灯体１２を結合して灯体１０を形成する複数のボルト挿通孔１０ｂが形成されている。
【００７７】
下部灯体１２は、皿状をなしていて、スタッドボルト１５によって上部灯体１１の下面に液密に覆合され、上部灯体１１と協働して内部空間１０ａを形成している。また、図示していないが、電源を内部空間１０ａに導入するための端子台が配設される。
【００７８】
発光ダイオード集光装置１は、図１に示す構成のものが灯体１０の内部空間１０ａ内に配設されている。複数の発光ダイオード１ｂは、垂直面内において円弧状に配設されている。凹レンズ１ａは、カラーフィルタ１６を挟んでプリズム１３の入光面に近接して配置されている。
【００７９】
そうして、発光ダイオード集光装置１から出光した平行光は、図において斜め左上側へ向けて出射され、プリズム１３の入光面に入光する。プリズム１３内を透過して出光面から出光する過程で平行光は屈折して透孔窓１１ｃから導光溝１１ｂを通過して標識光として低仰角で灯体１０から外部へ投射される。
【００８０】
以下、図５および図６を参照して本発明の埋込型標識灯における他の実施の形態について説明する。各図において、図４と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【００８１】
図５は、本発明の埋込型標識灯における第２の実施の形態の左半分を示す中央断面図である。
【００８２】
本実施の形態は、凹レンズ１ａがプリズム１３とガラス成形により一体に形成されている点で異なる。すなわち、プリズム１３の入光面に凹レンズ１ａが形成されている。したがって、凹レンズ１ａは、図の右側に凹面が形成された片面凹面形として構成されている。
【００８３】
また、埋込型標識灯本体１００が灯体１０および基台２４によって構成されている。基台２４は、予め路面（図示しない。）に埋設され、上面が開口した皿状をなしていて、開口面に周段部２４ａおよび通孔２４ｂが形成されている。そして、周段部２４ａに灯体の周縁部を支承しており、また通孔２４ｂに挿通したスタッドボルト２６により灯体１０を固定している。
【００８４】
図において、カラーフィルタは省略しているが、これを装着する場合、凹レンズの全面側に配置することができる。
【００８５】
そうして、本実施の形態においては、上記の構成を備えているため、凹レンズのための格別な支持が不要であり、したがって、構造が簡単になり、小形化しやすい。
【００８６】
図６は、本発明の埋込型標識灯における第３の実施の形態を示す断面図である。
【００８７】
本実施の形態は、透孔窓１１ｃと発光ダイオード集光装置１との間に反射鏡１７が介在している点で異なる。
【００８８】
透孔窓１１ｃは、その透孔窓手段が素通しの窓ガラス１３´からなり、上部灯体１１に液密に装着されている。
【００８９】
発光ダイオード集光装置１は、平行光が上向きに出射されるように灯体１０の内部空間１０ａのほぼ中央部に配置されている。そして、複数の発光ダイオード１ｂは、円弧面を有する支持台１ｃに円弧面に沿って実装されている。支持台１ｃは、下部灯体１２の内面に配設されている。
【００９０】
反射鏡１７は、その反射面が４５°の角度になるように上部灯体１１の内面に支持されている。
【００９１】
そうして、発光ダイオード集光装置１から上方へ出射した平行光は、反射鏡で反射して水平方向へ方向転換して透孔窓１１ｃの窓ガラス１３´に入射し、そのまま窓ガラス１３´を透過して灯体１０から外部へ投射される。
【００９２】
図７ないし図９は、本発明の埋込型標識灯に好適なプリズムの液密構造を示し、図７は埋込型標識灯の断面図、図８はプリズムの組み付け手順を示す工程図、図９は図７に点線で示す枠部分を拡大して示したプリズム、ガスケットおよび上部灯体の要部拡大断面図である。
【００９３】
本プリズム液密構造は、以下説明する挿入方向に変形する環状のパッキング縁部１８ｃを備えたガスケット１８をプリズム１３と透孔窓１１ｃとの間に介在させる点で特徴付けられている。なお、本プリズム液密構造は、請求項３および４に係る各発明の埋込型標識灯のプリズムを取り付ける際に好適であるばかりでなく、光源が図７に示すような白熱電球などの発光ダイオード以外である場合にも採用することができる。
【００９４】
＜プリズム１３＞    プリズム１３は、図７に示す埋込型標識灯の断面図において、先端が斜めにカットされて出光面１３ａとなる胴部１３ｂおよび胴部１３ｂの基部に形成された鍔部１３ｃを備え、鍔部１３ｃの端面が入光面１３ｄとして灯体１０の内部空間１０ａに横長の四角形をなして露出する。また、胴部１３ｂの先端底部には、入光面１３ｄと平行な係止面１３ｅが形成されている。なお、出光面１３ａも横長の四角形をなして灯体１０の光導出溝１１ｂ内に露出する。また、図７において、プリズム１３は、ガスケット１８が破断されている下側の部分が断面として示されている。
【００９５】
＜投光窓１１ｃ＞    投光窓１１ｃは、係止段部１１ｃ１、小径孔部１１ｃ２、大径孔部１１ｃ３および周段部１１ｃ４を備えている。係止段部１１ｃ１は、と体１０の光導出溝１１ｂに隣接する位置に形成され、プリズム１３の係止面１３ｅがそこに係止する。小径孔部１１ｃ２は、係止段部１１ｃ１に連続して形成され、プリズム１３の胴部１３ｂがそこに収納される。大径孔部１１ｃ３は、周段部１１ｃ４を介して小径孔部１１ｃ２に連続し、プリズム１３の鍔部１３ｃがそこに収納される。周段部１１ｃ４は、小径孔部１１ｃ２および大径孔部１１ｃ３の間に形成され、プリズム１３の鍔部１３ｃが係止する。
【００９６】
＜ガスケット１８＞    ガスケット１８は、低硬度のシリコーンゴムを成形して形成され、係止縁部１８ａ、筒状の包囲部１８ｂおよび環状のパッキング縁部１８ｃを備え、全体として筒状をなしてプリズム１３の胴部１３ｂおよび係止面１３ｅを被覆する。係止縁部１８ａは、投光窓１１ｃの係止段部１１ｃ１とプリズム１３の係止面１３ｅとの間に介在する。包囲部１８ｂは、プリズム１３の胴部１３ｂの周囲を包囲して四角形の筒状を呈し、したがって投光窓１１ｃの小径孔部１１ｃ２とプリズム１３の胴部１３ｂとの間に介在する。また、包囲部１８ｂの外面には２本の凸条１８ｂ１が形成されている。なお、ガスケット１８に好適な硬度は、４０〜６０程度の低硬度である。また、図７および図８において、ガスケット１８の下側のそれぞれ多少異なる部分を破断して示している。
【００９７】
ガスケット１８の環状のパッキング縁部１８ｃは、図９に拡大して示すように、第１および一対の第２のシール部１８ｃ１、１８ｃ２を有して押し潰したスペードのような形状をなしている。第１のシール部１８ｃ１は、押し潰したスペードのような形状の頂部に位置し、投光窓１１ｃの大径孔部１１ｃ３の内面に圧接して、矢印Ａ方向に変形し、投光窓１１ｃとガスケット１８との間をシールする。一対の第２のシール部１８ｃ２は、押し潰したスペードのような形状の両側部に位置し、投光窓１１ｃの周段部１１ｃ４とプリズム１３の鍔部１３ｃとに圧接して、矢印Ｂ方向に変形し、一方が投光窓１１ｃの周段部１８ｃ２とガスケット１８との間をシールする。また、他方がプリズム１３の鍔部１３ｃとガスケット１８との間をシールする。なお、一対の第２のシール部１８ｃ２における一方は、包囲部１８ｂとの間にくびれ部１８ｃ３を形成している。
【００９８】
＜プリズムの組み付け手順＞    プリズム１３の灯体１０に対する組み付け手順を図８を参照して説明する。
【００９９】
まず、図８の（ａ）に示すように、プリズム１３およびガスケット１８を用意する。
【０１００】
次に、図８の（ｂ）に示すように、ガスケット１８をプリズム１３の胴部１３ｂに挿嵌する。この状態において、ガスケット１８のパッキング縁部１８ｃはプリズム１３の鍔部１３ｃに当接し、係止縁部１８ａはプリズム１３の係止面１３ｅに当接する。
【０１０１】
図８の（ｃ）に示すように、ガスケット１８を装着したプリズム１３を灯体１０の上部灯体１１の下面から投光窓１１ｃ内へ挿入する。この状態において、ガスケット１８の環状のパッキング縁部１８ｃにおける第１のシール部１８ｃ１は、投光窓１１ｃの大径孔部１１ｃ３の内面に圧接して変形しているが、一対の第２のシール部１８ｃ２は未だ変形していない。
【０１０２】
図８の（ｄ）に示すように、プリズム１３を投光窓１１ｃ内へ押し入れると、一対の第２のシール部１８ｃ２が変形を開始する。
【０１０３】
さらに、図８の（ｅ）に示すように、図示しない押さえ枠をプリズム１３の入光面１３ｄの周りにビスなどの固着手段を用いて取り付けることにより、プリズム１３を投光窓１１ｃ内の所定の位置に押し入れると、一対の第２のシール部１８ｃ２がともに変形してプリズム１３の灯体１０に対する取り付けが完了し、プリズム１３は灯体１０の上部灯体１１の投光窓１１ｃに液密に取り付けられる。
【０１０４】
以上のプリズム取付構造のうち必須要件を要約すれば、以下のとおりである。
【０１０５】
すなわち、埋込型標識灯本体の灯体、プリズムおよびガスケットを構成要素とし、それぞれの構成要素が以下の構造を備えている埋込型標識灯である。
【０１０６】
灯体は、その内部空間に連通するとともに小径孔部、周段部および大径孔部により構成され、上面に開口する投光窓を備えている。
【０１０７】
プリズムは、投光窓の小径孔部に嵌合する胴部および胴部の基部に形成されて大径孔部に嵌合する鍔部を備えている。
【０１０８】
ガスケットは、プリズムの胴部を包囲する包囲部および包囲部の一端に形成された環状のパッキング縁部を備え、パッキング縁部は、投光窓の大径孔部の内面に圧接する第１のシール部および投光窓の周段部とプリズム鍔部１３ｂとに圧接する一対の第２のシールを備えている。
【０１０９】
＜図７におけるその他の構造＞    以下、図７におけるその他の構造について簡単に説明する。なお、図４と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【０１１０】
本実施の形態において、埋込型標識灯は、埋込型標識灯本体１００が灯体１０および基台２４から構成されている。
【０１１１】
図において、２１はランプユニット、２２は受電端子、２３は第１のパッキン、２４は基台、２５は給電端子台、２６はスタッドボルト、２７は袋ナット、２８は第２のパッキン、２９は地面である。
【０１１２】
ランプユニット２１は、灯体１０の内部空間１０ａ内に収納され、図において管軸に沿ったコイルフィラメントを有するハロゲン電球２１ａ、反射鏡２１ｂおよびランプソケット２１ｃを備え、ハロゲン電球２１ａの発光を反射鏡２１ｂで集光してカラーフィルタ１６を介してプリズム１３の入光面に照射する。しかし、このランプユニット２１は、これを例えば図４に示すような発光ダイオード集光装置に代替し得るものである。
【０１１３】
受電端子２２は、灯体１０の下部灯体１２の下面から突出す一対の差込刃（図示しない。）を備え、後述する給電端子台２５に差込刃を挿入してこれに接続して受電するとともに、ランプソケット２１ｃに給電する。また、受電端子２２の灯体１０の内部空間１０ａ内に位置する部分には、フィルムカットアウトをランプユニット２１と並列に接続できるように構成されている。
【０１１４】
第１のパッキン２３は、灯体１０の上部灯体１１と下部灯体との間を液密にシールしている。
【０１１５】
基台２４は、周段部２４ａ、通孔２４ｂおよび電源導入部２４ｃを備え、全体として皿状をなし、予め地面２９に埋設されている。周段部２４ａは、基台２４の開口端の内側に形成され、埋込型標識灯本体１０の周縁部を支承する。通孔２４ｂは、周段部２４ａに分散して形成され、後述するスタッドボルト２６および袋ナット２７により灯体１０を基台２４に取り付けるのに用いられる。電源導入部２４ｃは、基台２４の側面に配設されて、電源を基台２４の内部に液密に導入する。そして、図示しない絶縁被覆導線を介して後述する給電端子台２３に電源を接続する。
【０１１６】
給電端子台２５は、絶縁ケース内に収納された一対の受刃を備えていて、基台２４の内底面に受電端子２２に対向して配設されている。
【０１１７】
スタッドボルト２６は、予め基台２４の底面から植立されて周段部２４ａから上方へ突出している。灯体１０を取り付ける際には、灯体１０の周縁部に形成した通孔をスタッドボルト２６に合わせて基台２４に載置してから後述する袋ナット２７をスタッドボルト２６の露出部にねじ込む。
【０１１８】
袋ナット２７は、スタッドボルト２６にねじ込んで灯体１０を取り付けた状態で上面から突出しないように上部灯体１１の上面に形成された凹部の内部に位置する。
【０１１９】
第２のパッキン２８は、灯体１０の下部灯体１２と基台２４とを液密にシールする。
【０１２０】
地面２９は、例えば空港の誘導路など埋込型標識灯を設置する路面である。
【０１２１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、凹レンズと、光軸を凹レンズの擬似焦点に向けて集中するように配置された複数の発光ダイオードとを具備していることにより、複数の発光ダイオードの発光を小さな断面積の部分に集光する発光ダイオード集光装置を提供することができる。
【０１２２】
請求項２の発明によれば、加えて複数の発光ダイオードが凹レンズの擬似焦点を中心とする円弧に沿って配置されていることにより、多くの発光ダイオードを配置して、しかも小形で、かつ、高光度が得られる発光ダイオード集光装置を提供することができる。
【０１２３】
請求項３の発明によれば、請求項１または２記載の発光ダイオード集光装置を凹レンズの出光面から得られる平行光が埋込型標識灯本体の投光窓を経由して外部へ投射されるように埋込型標識灯本体の内部に収納したことにより、複数の発光ダイオードの発光を小さな断面積の部分に集光することができ、しかも地面から突出する部分を極小化するという要求に応える埋込型標識灯を提供することができる。
【０１２４】
請求項４の発明によれば、地面に露出する上面にある投光窓内にプリズムを備えている埋込型標識灯本体の内部に平行光がプリズムに入光するように収納された請求項１または２記載の発光ダイオード集光装置を具備していることにより、複数の発光ダイオードの発光を小さな入光面を有するプリズムに集光することができ、しかもプリズムにより低仰角で投射するように屈折させて、従来とほぼ同様な直径にすることが可能な埋込型標識灯を提供することができる。
【０１２５】
請求項５の発明によれば、地面に露出する上面に配置された投光窓を備えている埋込型標識灯本体の内部に請求項１または２記載の発光ダイオード集光装置が収納されるとともに、投光窓と発光ダイオード集光装置の間の光路に介在して反射光が投光窓を経由して地面に対して低仰角で投射されるように反射鏡が埋込型標識灯本体の内部に配置されていることにより、複数の発光ダイオードの発光を小さな入光面を有するプリズムに集光することができ、しかも従来とほぼ同様の高さにすることが可能な埋込型標識灯を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光ダイオード集光装置における第１の実施の形態を示す正面図
【図２】本発明の発光ダイオード集光装置における第２の実施の形態を示す正面図
【図３】本発明の発光ダイオード集光装置における第３の実施の形態を示す正面図
【図４】本発明の埋込型標識灯における第１の実施の形態を示す断面図
【図５】本発明の埋込型標識灯における第２の実施の形態の左半分を示す中央断面図
【図６】本発明の埋込型標識灯における第３の実施の形態を示す断面図
【図７】本発明の埋込型標識灯に好適なプリズムの液密構造を示す埋込型標識灯の断面図
【図８】同じくプリズムの組み付け手順を示す工程図
【図９】図７に点線で示す枠部分を拡大して示したプリズム、ガスケットおよび上部灯体の要部拡大断面図
【符号の説明】
１…発光ダイオード集光装置、１ａ…凹レンズ、１ｂ…発光ダイオード、１０…灯体、１０ａ…内部空間、１１…上部灯体、１１ａ…膨出部、１１ｂ…光導出溝、１１ｃ…投光窓、１２…下部灯体、１３…プリズム、１４…押さえ枠、１５…スタッドボルト、１６…カラーフィルタ、１００…埋込型標識灯本体、ＭＬ…空港用埋込形標識灯
【図１】
2004211503.tif 000003
【図２】
2004211503.tif 000004
【図３】
2004211503.tif 000005
【図４】
2004211503.tif 000006
【図５】
2004211503.tif 000007
【図６】
2004211503.tif 000008
【図７】
2004211503.tif 000009
【図８】
2004211503.tif 000010
【図９】
2004211503.tif 000011