(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その開口部にレンズカバーが装着される信号灯器本体と、
該信号灯器本体内のプリント基板上に正立配置された所要数のＬＥＤ素子と、
該ＬＥＤ素子と１：１に対応して同ＬＥＤ素子の光軸上前方に配置されると共に、前記ＬＥＤ素子の光軸となす角度が２０度超〜４０度未満の範囲内であり、更に、その焦点位置が対応する前記ＬＥＤ素子の光源よりも光軸上後方である集光用凸レンズと、
該集光用凸レンズ間に形成されたつや消し状のつなぎ平面部とを備える
交通信号灯。
【請求項２】
上記集光用凸レンズの表面若しくは裏面の少なくとも一方に微小なプリズムカット面を形成した
請求項１記載の交通信号灯。
【請求項３】
上記レンズカバー裏面に適宜間隔ごとに光拡散用のプリズムを形成した
請求項１又は請求項２記載の交通信号灯。
【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（以下「ＬＥＤ素子」と称する。）を光源に用いた信号灯に関し、更に詳しくは遠・近距離への配光を目的としたＬＥＤ信号灯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＬＥＤ素子を光源に用いた信号灯は、プリント基板上にＬＥＤ素子を正立させその前方に無色透明または淡有色の透明性レンズカバーを設けた構造が殆どである。
【０００３】
しかし年々ＬＥＤ素子の発光出力が改善され、それに伴って信号灯１台に使用されるＬＥＤ素子数量は減ってきており、信号灯の必要光度値は確保できてもＬＥＤ素子使用個数の低下で一個一個のＬＥＤ素子発光が近距離より分かるようになり電球式のように面発光に見えなくなってきた。
又ＬＥＤ素子数量が減るにつれて、個々のＬＥＤ素子の発光を効率よく集光する必要が生じてきた。
【０００４】
そこで図１７に示すように、プリント基板ａに多数の同一特性のＬＥＤ素子ｂが並列配置され、各ＬＥＤ素子ｂによる光源前面に集光用凸レンズｃを配置した構成のものがある。
【０００５】
このＬＥＤ素子ｂから発光される光線ｄは、集光用凸レンズｃによって集光されて水平方向へ出力されることとなる。
【０００６】
従って信号灯より１００メートル離れた地点での視認における信号灯の必要光度値は充分に確保できることとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら集光用凸レンズｃによる集光の場合には、光線ｄが直進方向へ配光されるために、信号灯から近距離の地点では光線ｄの配光から外れた状態となるために、信号灯の発光の視認が困難となる問題がある。
【０００８】
又朝日や西日による信号灯の擬似点灯防止として各ＬＥＤ素子間の基板上を黒色とするなどの防止策が採られているが、朝日や西日による外光が集光用凸レンズによって各ＬＥＤ素子に集光され、各ＬＥＤ素子が反射して擬似点灯を起こす問題が生じる。
【０００９】
そこで本発明では遠・近距離地点での信号灯の視認が行えると共に、各ＬＥＤ素子の反射による擬似点灯を防止する機構としたＬＥＤ信号灯を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、請求項１は、その開口部にレンズカバーが装着される信号灯器本体内にプリント基板上に所要数のＬＥＤ素子を正立配置し、各ＬＥＤ素子の前方に集光用凸レンズを前傾させ、かつＬＥＤ素子の光源が集光用凸レンズの焦点位置より前の位置となるように配設したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２は、請求項１の集光用凸レンズの表面若しくは裏面の少なくとも一方に微小なプリズムカット面を形成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３は、請求項１又は請求項２のレンズカバー裏面に適宜間隔ごとに光拡散用のプリズムを形成したことを特徴する。
【００１３】
請求項４は、その開口部にレンズカバーが装着される信号灯器本体内にプリント基板上に所要数のＬＥＤ素子を正立配置し、各ＬＥＤ素子の前方にフレネルレンズを前傾させ、かつＬＥＤ素子の光源がフレネルレンズの焦点位置より前の位置となるように配設したことを特徴とする。
【００１４】
請求項５は、請求項４のフレネルレンズの裏面に微小なプリズムカット面を形成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項６は、請求項４又は請求項５のレンズカバー裏面に適宜間隔ごとに光拡散用のプリズムを形成したことを特徴する。
【００１６】
本発明ではＬＥＤ素子光軸上の集光用凸レンズ又はフレネルレンズを２０〜４０度までの範囲で前傾させ、かつＬＥＤ素子の光源が集光用凸レンズ又はフレネルレンズの焦点位置より前となるように配置することによって集光度合いが増すと共に、集光用凸レンズ又はフレネルレンズによって集光された出射光は水平方向から下方向へ配光され、遠・近距離からの視認が可能となる。
【００１７】
又西日などの外光は集光用凸レンズ又はフレネルレンズによって集光される場合には、ＬＥＤ素子の光源位置が上記集光用凸レンズ又はフレネルレンズの焦点位置と異なるために、ＬＥＤ素子が反射することによる擬似点灯を防止する効果を奏するものである。
【００１８】
更に集光用凸レンズ表面若しくは裏面に微小なプリズムカット面を形成する、あるいはフレネルレンズの裏面に微小なプリズムカット面を形成することによりＬＥＤ素子の光源からの出射光が分散されて信号灯の面発光による視認が可能となる。
【００１９】
なお信号灯器本体の開口部に装着されるレンズカバー裏面に適宜間隔ごとに光拡散用のプリズムを設けることによってより一層の下方向への出射光の配光および分散が行え近距離おいても確実なる面発光による視認が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を、その実施例を示す図面を参酌しながら詳述する。
実施例１
図１および図２にそれぞれ示すように、前部が開口状とした信号灯器本体１内にプリント基板２が設けられ、このプリント基板２上に一定間隔ごとにＬＥＤ素子３、３、・・が並列配置される。
【００２１】
そして各ＬＥＤ素子３の光軸上前方に集光用凸レンズ４を前傾させた集光用凸レンズ集合体５を設け、更に信号灯器本体１の開口部に透明状のレンズカバー６を装着した構成とするものである。
【００２２】
そこで図３に示すように、各ＬＥＤ素子３の光軸上前方の集光用凸レンズ４を２０〜４０度までの範囲で前傾させ、かつＬＥＤ素子３が集光用凸レンズ４の焦点位置Ａより前に配置された構成とするものである。
【００２３】
次に図４に示すように、各ＬＥＤ素子３の光軸上前方の集光用凸レンズ４を２０〜４０度までの範囲で前傾させ、かつＬＥＤ素子３が集光用凸レンズ４の焦点位置より前に配置され、更に上記集光用凸レンズ４の裏面（ＬＥＤ素子側面）を微小なプリズムカット面７とした構成とするものである。
【００２４】
又図５に示すのは、実施例１における信号灯器本体１の開口部に装着されるレンズカバー６の裏面にプリズム８を設けた状態を示すものである。
【００２５】
実施例２
図６に示すように、プリント基板２上の各ＬＥＤ素子３の光軸上前方にフレネルレンズ９を２０〜４０度までの範囲で前傾させ、かつＬＥＤ素子３がフレネルレンズ９の焦点位置Ａより前に配置された構成とするものである。
【００２６】
次に図７に示すように、各ＬＥＤ素子３の光軸上前方のフレネルレンズ９を２０〜４０度までの範囲で前傾させ、かつＬＥＤ素子３がフレネルレンズ９の焦点位置より前に配置され、更に上記フレネルレンズ９の裏面（ＬＥＤ素子側面）を微小なプリズムカット面７とした構成とするものである。
【００２７】
又図８に示すのは、実施例２における信号灯器本体１の開口部に装着されるレンズカバー６の裏面にプリズム８を設けた状態を示すものである。
【００２８】
なお本発明ではプリント基板２上の各ＬＥＤ素子３間および一体成型される集光用凸レンズ集合体５およびフレネルレンズ集合体１０のつなぎ平面部１１面をつや消し状とすることによって西日などによって入射する光の反射を防ぐ構成とすることは勿論のことである。
【００２９】
又各集光用凸レンズ４および各フレネルレンズ９を一体成型により集光用凸レンズ集合体５およびフレネルレンズ集合体１０とする以外に、図９および図１０にそれぞれ示すように、各ＬＥＤ素子３に対してカップ状とした各集光用凸レンズ４および各フレネルレンズ９を被せた構成とすることも考えられる。
【００３０】
本発明の実施例１では図１１に示すように、各ＬＥＤ素子３から水平より上方へ出射される出射光Ｌａは、集光用凸レンズ４を通って水平方向正面に集光し、又各ＬＥＤ素子３から水平より下方へ出射される出射光Ｌａは集光用凸レンズ４を通って水平方向から下方向へ集光される。
更にレンズカバー６の裏面にプリズム８を通過する出射光Ｌａは下方向へ制御されることによって広範囲での下方向への配光が可能となる。
【００３１】
図１２に示すように、各ＬＥＤ素子３から水平より上方へ出射される出射光Ｌａは集光用凸レンズ４裏面の微小なプリズムカット面７によって細かく分散されて集光用凸レンズ４を通って水平方向正面に集光し、又各ＬＥＤ素子３から水平より下方へ出射される出射光Ｌａは集光用凸レンズ４裏面の微小なプリズムカット面７によって細かく分散されて集光用凸レンズ４を通って水平方向から下方向へ集光される。
【００３２】
更にレンズカバー６の裏面にプリズム８を通過する出射光Ｌａは下方向へ制御されることによって広範囲での下方向への配光が可能となる。
なお集光用凸レンズ４の表面に微小なプリズムカット面７を設けた場合又は表裏両面に微小なプリズムカット面７を設けた場合でも同様な作用効果を得ることができるものである。
【００３３】
又図１３に示すように、西日などによって信号灯器本体１内へ入射する外光Ｌｂで集光用凸レンズ４を通る外光Ｌｂは各ＬＥＤ素子３から外れた位置で集光されることでＬＥＤ素子への反射による擬似点灯が防止できる構成となる。
なお集光用凸レンズ４裏面の微小なプリズムカット面７を設けた場合においても図１３に示す効果を奏するものである。
【００３４】
本発明の実施例２では図１４に示すように、各ＬＥＤ素子３から水平より上方へ出射される出射光Ｌａはフレネルレンズ９を通って水平方向正面に集光し、又各ＬＥＤ素子３から水平より下方へ出射される出射光Ｌａはフレネルレンズ９を通って水平方向から下方向へ集光される。
更にレンズカバー６の裏面にプリズム８を通過する出射光Ｌａは下方向へ制御されることによって広範囲での下方向への配光が可能となる。
【００３５】
図１５に示すように、各ＬＥＤ素子３から水平より上方へ出射される出射光Ｌａはフレネルレンズ９裏面の微小なプリズムカット面７によって細かく分散されてフレネルレンズ９を通って水平方向正面に集光し、又各ＬＥＤ素子３から水平より下方へ出射される出射光Ｌａはフレネルレンズ９裏面の微小なプリズムカット面７によって細かく分散されてフレネルレンズ９を通って水平方向から下方向へ集光される。
更にレンズカバー６の裏面にプリズム８を通過する出射光Ｌａは下方向へ制御されることによって広範囲での下方向への配光が可能となる。
【００３６】
又図１６に示すように、西日などによって信号灯器本体１内へ入射する外光Ｌｂでフレネルレンズ９を通る外光Ｌｂは各ＬＥＤ素子３から外れた位置で集光されることでＬＥＤ素子への反射による擬似点灯が防止できる構成となる。
なおフレネルレンズ９裏面の微小なプリズムカット面７を設けた場合においても図１６に示す効果を奏するものである。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べて来た如く本発明によれば、ＬＥＤ素子による光源を、集光用凸レンズおよびフレネルレンズの焦点距離より短い位置とすることにより、集光度合いが増すと共に集光用凸レンズおよびフレネルレンズを前傾させることで、遠・近距離への配光を可能とするものである。
【００３８】
又西日などによる外光による信号灯内への入射の場合には、ＬＥＤ素子位置と集光用凸レンズおよびフレネルレンズの焦点位置とが異なるために、ＬＥＤ素子に集光されることがなく、ＬＥＤ素子への反射による擬似点灯を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の信号灯の断面説明図である。
【図２】本発明の信号灯の正面説明図である。
【図３】本発明の実施例１における要部拡大説明図である。
【図４】本発明の実施例１における集光用凸レンズ裏面にプリズムを設けた状態の要部拡大説明図である。
【図５】本発明の実施例１におけるレンズカバー裏面にプリズムを設けた状態を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例２における要部拡大説明図である。
【図７】本発明の実施例２におけるフレネルレンズ裏面にプリズムを設けた状態の要部拡大説明図である。
【図８】本発明の実施例２におけるレンズカバー裏面にプリズムを設けた状態を示す説明図である。
【図９】本発明の実施例１における集光用凸レンズの他の取り付け例を示す要部拡大説明図である。
【図１０】本発明の実施例２におけるフレネルレンズの他の取り付け例を示す要部拡大説明図である。
【図１１】本発明の実施例１における集光用凸レンズによる集光状態を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施例１における集光用凸レンズ裏面にプリズムを設けた場合の集光状態を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施例１における外光による集光状態を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施例２におけるフレネルレンズによる集光状態を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施例２におけるフレネルレンズ裏面にプリズムを設けた場合の集光状態を示す説明図である。
【図１６】本発明の実施例２における外光による集光状態を示す説明図である。
【図１７】従来のＬＥＤ素子による信号灯の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１      信号灯器本体
２      プリント基板
３      ＬＥＤ素子
４      集合用凸レンズ
６      レンズカバー
７      プリズムカット面
８      プリズム
９      フレネルレンズ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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