(57)【要約】【課題】自動車等の運転者からの視認角度が高く、かつ低消費電力で動作可能な自発光標識を実現すること。【解決手段】合成樹脂内に、少なくとも発光ダイオードチップと反射リングがモールドされるとともに、反射リングの中央開放部に発光ダイオードチップを配した発光ダイオードを用いた自発光標識とすること。また発光ダイオードにおける反射リングの反射面が、中央開放部から外周部に向かって光の放射方向に傾斜しており、道路の路側帯付近であって少なくとも運転者の視線位置よりも上方に配置することを好まし実施形態とすること。【選択図】図１
2004137867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂内に少なくとも発光ダイオードチップと反射リングがモールドされるとともに反射リングの中央開放部に発光ダイオードチップを配した発光ダイオードを用いた、自発光標識。
【請求項２】
発光ダイオードにおける反射リングの反射面が、中央開放部から外周部に向かって光の放射方向に傾斜している、請求項１記載の自発光標識。
【請求項３】
道路の路側帯付近であって少なくとも運転者の視線位置よりも上方に配置される請求項１または２記載の自発光標識。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードを用いた自発光標識の視認性を高めるための技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
交通事故件数の低減を目標に、種々の自発光標識が普及しているが、大きく分類すると、蛍光灯方式と発光ダイオード方式に分類できる。前者は高速道路などにおいて道路を跨いで設置される比較的大型の案内標識であり、後者は、カーブや路肩表示などに用いられる比較的小型のものである。後者については、発光ダイオードを利用することから消費電力が少なく、太陽電池式とすることで電気工事が不要となる利便性から、電源の確保が困難な山間部などを中心に広く普及している。
発光ダイオードを用いた標識の種類としては、道路鋲と呼ばれる中央分離帯識別用の点滅式のもの、カーブ案内標識、降雪地帯における路肩表示灯などが代表的なものとしてあげられる。
このような標識は、夜間において遠方からでも良好な視認性を得る必要があることから、一般には、図４に示すような構造を有する赤色や黄色の高輝度発光ダイオードを用いているものがほとんどである。図４の発光ダイオード２は、発光ダイオードチップ４を合成樹脂６にモールドし、発光先端部８をドーム式にしたものである。発光先端部８をドーム式にする目的は、レンズ効果によって輝度を高めたいからである。
このような発光ダイオード２は、合成樹脂などによって成型加工された発光ダイオードホルダー１２内に装填され、標識筐体の金属板１４などに貫通固定される。図例のものは発光ダイオードホルダー１２の一部である抜け防止用の爪１６とツバ部１８によって金属板１４を挟持する構造となっている。そして、一般には発光ダイオードホルダー１２の露出部２０は、円筒形状となっている。
発光ダイオード２は、一部に切欠部２２を設けた絶縁基板２４に固定され、発光ダイオードホルダー１２内面の凸部２６とツバ部１８とによって絶縁基板２４が挟まれることで固定されている。切欠部２２は、凸部２６が通り抜ける大きさであり、切欠部２２と凸部２６の位置を合わせて発光ダイオード２を取り付けた絶縁基板２４を発光ダイオードホルダー１２の底部から挿入し、絶縁基板２４を回転させることで、絶縁基板２４を発光ダイオードホルダー１２に対して固定する構造となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような発光ダイオード２を用いた自発光標識は、視認角度が小さいという問題点があった。図４において、点線は主光軸１０を表しているが、ドーム形状のモールド樹脂（合成樹脂６）によるレンズ効果を狙いにしていることから、主光軸１０からそれると、急激に視認輝度が低下してしまうという問題点がある。道路鋲やカーブ案内標識では、その設置高さが低いため、運転者の視線に対する発光ダイオードの主光軸との隔たりはそれほど大きくなく、良好な視認性を得ることができる。一方、図５に示すように、路肩表示灯の場合には道路２８の路肩部分３０にポール３２を設置し、オーバーハングした部分に、自発光の路肩表示灯３４を取り付ける。図例では、矢印の直下部がおおむね路肩であり、運転者は、この路肩表示灯を見て、路肩の位置を認識する。しかし、運転者の視線と発光ダイオードの主光軸との隔たりが大きくなるケースが多々想定されることが問題となる。
【０００４】
例えば、降雪地帯の夜間に狭い道で対向車とすれ違う場合などでは互いに幅寄せをすることになるが、このようなときが特に重要となる。このときには、路肩の側溝などに脱輪しないようにするため、路肩表示灯を見ながら幅寄せしなければならない。しかし、例えば図６に示すように、路肩表示灯３４の直下に近い位置にいる場合などには、発光ダイオードの光３６を視認し辛くなるということがある。直進性の高い発光ダイオードの光３６（主光軸）に対して、運転者の視線３８が一致しないからである。特に薄暮時ではこれが顕著であり、視認角度の広い路肩表示灯が望まれていた。
また、昼間に太陽電池で発電した電力を蓄電池に充電して夜間使用することから、太陽電池に積雪などがあって充電量が少ない場合、夜明けまで電力を供給できなくなる場合があるという問題点も指摘されている。従って、できるだけ少ない電力で高い輝度を得ることも重要な課題となっている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を鑑み、本発明者らは、視認角度が広く、かつ低消費電力で動作可能な自発光標識を案出するに至った。
本発明は、合成樹脂内に少なくとも発光ダイオードチップと反射リングがモールドされるとともに反射リングの中央開放部に発光ダイオードチップを配した発光ダイオードを用いた、自発光標識とすることで、実現できる。
またこのとき、発光ダイオードにおける反射リングの反射面が、中央開放部から外周部に向かって光の放射方向に傾斜しているものを用いると、なお高い効果を得ることができる。
さらに、道路の路側帯付近であって少なくとも運転者の視線位置よりも上方に配置される自発光標識において、優れた効果を発揮することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１および図２は、本発明の自発光標識に用いられる発光ダイオードの好ましい構造例を表している。図例のように、合成樹脂１内に少なくとも発光ダイオードチップ３と反射リング５がモールドされるとともに反射リング５の中央開放部７に発光ダイオードチップ３を配した発光ダイオード９を用いている。以下、さらに実施形態の詳細を説明する。反射リング５は板状でかつドーナツ形状を有し、中央開放部７、すなわちドーナツの穴部分の付近に発光ダイオードチップ３が配置されている。また、光軸１１上には半球型の凸部１３が設けられている。発光ダイオードチップ３のマウントはプラス側ピン１５とマイナス側ピン１７を用い、マイナス側ピン１７に発光ダイオードチップ３をマウントしてこれらのピン１５，１７をモールド樹脂（合成樹脂１）外に導出するとともに、発光ダイオードチップ３とプラス側ピン１５との間にワイヤーボンディング１９で導通を取るという一般的な構造である。反射リング５は、その反射面２１が中央開放部７から外周部に向かって光の放射方向に傾斜している。すなわち、あたかもすり鉢状の反射リング５の底に、発光ダイオードチップ３が配置されているような構造となっている。
【０００７】
このような発光ダイオード９では、発光ダイオードチップ３から発せられてモールド樹脂部（合成樹脂１）の光放射面２３の内側で反射した光が、反射リング５で再び反射するため、光を有効に利用することができるのである。図４に示すものをはじめとして、これまでの自発光標識に用いられている発光ダイオードには反射リング５が無いため、モールド樹脂部（図４の合成樹脂２）の光放射面の内側で反射した光は発光ダイオードチップの後方側に透過、散乱し、光放射側への光量が減少していることになる。これを防止すべくレンズ効果を狙い、結果として視認角度を狭くしているのである。本発明に使用する図例の発光ダイオード９は、モールド樹脂部（合成樹脂１）の光放射面２３の内側で反射した光を効果的に反射リング５に導入すべく、光放射面２３がフラットになっていることが特徴である。従って、反射リング５がすり鉢状になっていることと、反射リング５とモールド樹脂（合成樹脂１）との間で反射を繰り返すことにより、視認角度が大きくなるのである。さらに図例のように光軸１１上に半球型の凸部１３を設けることにより、視認角度がさらに大きく向上することになる。半球型の凸部１３に沿って光が全方位に散乱するからである。しかし、図例のような半球状の凸部１３を設けず、光放射面２３をフラットとしても、前述のように、反射リング５とモールド樹脂（合成樹脂１）との間で反射を繰り返すことになるので、すり鉢状の反射リング５の効果と相まって視認角度が大きくなるのである。
【０００８】
自発光標識として使用するには、図１のように、発光ダイオード９を合成樹脂などによって成型加工された発光ダイオードホルダー２５内に装填し、標識筐体の金属板２７などに貫通固定すればよい。図例のものは従来のものと同様、発光ダイオードホルダー２５の一部である抜け防止用の爪２９とツバ部３１によって金属板２７を挟持する構造となっている。本実施例では、発光ダイオードホルダー２５の露出部３３は、ツバ部側より先端側の方がその直径が小さくなっている。これは、積雪を落下しやすくするためであり、本発明の効果に対して副次的な作用として機能することになる。
発光ダイオード９の固定方法は従来技術と同一であり、以下の構造となっている。発光ダイオード９は、一部に切欠部３５を設けた絶縁基板３７に固定され、発光ダイオードホルダー２５内面の凸部３９とツバ部３１とによって絶縁基板３７が挟まれることで固定されている。切欠部３５は、凸部３９が通り抜ける大きさであり、切欠部３５と凸部３９の位置を合わせて発光ダイオード９を取り付けた絶縁基板３７を発光ダイオードホルダー２５の底部から挿入し、絶縁基板３７を回転させることで、絶縁基板３７を発光ダイオードホルダー２５に対して固定する構造となっている。
【０００９】
例えば、本発明による路肩表示灯は、図３に示すようなものとなる。図１の発光ダイオードホルダー２５を路肩表示灯４１の本体に取り付け、発光できる構成とすればよい。例えば、一般的周辺技術であるので図示しないが、本体内外に電源回路や蓄電池等を設けて本体の上部に太陽電池を取り付けるなど、従来品と同等の構成で十分である。ちなみに、図例の路肩表示灯４１は、矢印形状として赤白に塗り分けられ、昼間の視認性を高める工夫が施されている。
【００１０】
さらに、本発明に用いる発光ダイオード９における反射リング５の効果により、図４に示す発光ダイオード２に対して、同一輝度を約半分の消費電流によって得ることが確認できる。これは、視認角度の向上とともに非常に意味のあることである。この効果は、特に降雪地帯において顕著となる。発光ダイオードを用いた自発光標識は、その電源として太陽電池と鉛蓄電池の組み合わせが多いが、降雪地帯では一般に外気温が低いことと、日照時間の短いことが問題となる。鉛蓄電池は、温度が低下すると放電特性が悪くなるとともに、日照時間の短いことで過放電を招きやすく、これらによって寿命が短くなるという懸念が大きくなるからである。これを防止するには、消費電流を少なくするとともに、純鉛電極でしかも巻回電極構造を有する鉛蓄電池、例えば「ホーカーエナジープロダクツインク」製のサイクロン電池（Ｄセル、Ｘセル、Ｅセル）などを用いることが好ましい。通常の鉛蓄電池は、電極にカルシウム鉛を用いていることから、温度変化による電極の膨張伸縮率が大きく、それだけ物理的変化による寿命が短くなり、また平板状電極であることにより、膨張伸縮の影響を受けやすいからである。
【００１１】
前述のサイクロン電池は、純鉛電極でしかも巻回構造を有しているため、温度変化に対して極めて高い信頼性を有しているとともに、内部抵抗が低く、低温放電特性にも優れているのである。一方、サイクロン電池は、その容量が小さい（Ｄセル：２．０Ｖ−２．５Ａｈ、Ｘセル：２．０Ｖ−５．０Ａｈ、Ｅセル：２．０Ｖ−８．０Ａｈ）が、本発明のような自発光標識の構成では消費電流が約半分になることから、使用に耐える容量となる。
自発光標識としてのこのような構成部品の組み合わせは、結果として従来にない顕著な効果を得ることにつながることがわかる。
【００１２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の自発光標識は、自動車等の運転者から見て広い視認角度を得ることができ、道路交通上の安全性向上に寄与できる。この視認性の向上は使用される発光ダイオードの構造によるものであり、従来品であれば後方に透過・散乱していた光を効率的に利用し、道路に設置された自発光標識という製品分野において優れた機能として発現できたことによるものである。特に路肩表示灯のような高所に設置されるものに関して、従来に無い優れた性能となって現れる。
光を有効利用できるため、従来の約半分の消費電流でありながら、従来と同等の輝度でしかも従来以上の視認性（視認角度の広角化）を実現することができる。このことは、一般的な自発光標識に見られる太陽電池と蓄電池との組み合わせという構造において、より小型でかつより安定的動作が可能となることを意味している。さらに、純鉛電極の巻回構造を有する鉛蓄電池との組み合わせは、特に降雪地帯や低温環境下で優れた効果となるため、本発明の効果をより高めることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自発光標識における発光ダイオード部分の構造例を表す説明図
【図２】本発明の自発光標識における発光ダイオードの構造例を表す説明図
【図３】本発明の路肩表示灯としての実施例を表す説明図
【図４】従来の自発光標識における発光ダイオード部分の構造例を表す説明図
【図５】路肩表示灯の設置形態例を表す説明図
【図６】従来の路肩表示灯の視認性を表現するための説明図
【符号の説明】
１　合成樹脂
２，９　発光ダイオード
３，４　発光ダイオードチップ
５　反射リング
７　反射リングの中央開放部
８　発光先端部
１０，１１　主光軸
１２，２５　発光ダイオードホルダー
１３　凸部
１４，２７　標識筐体の金属板
１５　プラス側ピン
１６，２９　爪
１７　マイナス側ピン
１８，３１　ツバ部
１９　ワイヤーボンディング
２０，３３　発光ダイオードホルダーの露出部
２１　反射リングの反射面
２２，３５　切欠部
２３　光放射面
２４，３７　絶縁基板
２６，３９　発光ダイオードホルダー内面の凸部
２８　道路
３０　路肩部分
３２　ポール
３４，４１　路肩表示灯
３６　発光ダイオードの光
３８　運転者の視線
【図１】
2004137867.tif 000003
【図２】
2004137867.tif 000004
【図３】
2004137867.tif 000005
【図４】
2004137867.tif 000006
【図５】
2004137867.tif 000007
【図６】
2004137867.tif 000008