(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性材料で封止されるとともに、光の配光特性を制御する光学制御面が形成されている発光素子と、
前記発光素子に対向して設けられ、前記発光素子からの光を環状に集光する反射鏡と、
前記反射鏡で集光された光を通過させる光学的開口部を有する遮光部材とを具備し、
前記発光素子からの略全光束が集光される光透過性材料の光学制御面を介し、前記反射鏡によって配光され、環が途切れる部分を有するほぼ環状の孔からなる前記遮光部材の光学的開口部は、前記環が途切れる部分からも光が発せられて完全なリング状の光として見えることを特徴とする遮光反射型発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子から発光された光をレンズで集光して凹形の反射鏡で反射し、遮光部材に設けられた光学的開口部から放射させる遮光反射型発光ダイオード（以下、「遮光反射型ＬＥＤ」とも略する。）に関するものである。なお、本明細書中ではＬＥＤチップそのものは「発光素子」と呼び、ＬＥＤチップをレンズで封止した発光体を「光源」と呼び、光源を搭載した発光装置全体を「発光ダイオード」または「ＬＥＤ」と呼ぶこととする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発光素子を砲弾型レンズで封止したレンズ型ＬＥＤが基板上に複数個密に配列され、ケースに収納された信号用灯具が知られている。ＬＥＤを光源とする信号用灯具は、現在一般に広く用いられている白熱電球を光源とし、フィルターにより単色光を発光させる信号用灯具と比較して、放射効率が高い、擬似点灯がない、保守点検を大幅に減ずることができるといった長所を有している。
【０００３】
即ち、ＬＥＤを光源とする信号用灯具においては、ＬＥＤ自体が単色発光するため、発光した白色光の大部分をフィルターでカットしてしまう白熱電球式に比べて、外部放射効率を格段に高くすることができる。また、白熱電球式では、西日などの光が入射するとフィルターの色が反射されて擬似点灯が起こり、事故の恐れが生ずるが、ＬＥＤを光源とする信号用灯具ではフィルターを必要としないため、かかる問題は生じない。さらに、ＬＥＤは白熱電球のような球切れは起こさず、寿命が長いため、保守点検の回数も大幅に減ずることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のＬＥＤを光源とする信号用灯具は、レンズ型ＬＥＤを用いており、レンズ型ＬＥＤは指向性を高めると外部放射効率が低下するという問題がある。また、十分な光度と見栄えの良い見え方が要求されることから密実装を行っているが、これによって大きな熱が発生し、ＬＥＤが高温状態になる。ＬＥＤの高温状態における点灯は、発光出力が低下するとともに寿命特性が低下するため望ましくない。また、ＬＥＤの外部放射効率を高めるための光学系等（リードフレームの銀メッキ等）は、外部光を反射するため、色の着いた擬似点灯にはつながらないものの、点灯時と消灯時のコントラストを低下させる原因となる。さらに、信号用灯具は省エネルギー化が求められており、今後、発光素子の高出力化が実現して所定のエリア内のＬＥＤ使用個数を減ずることができても、見栄えを保つことが困難であるという問題もある。
【０００５】
そこで、本発明は、外部放射効率が高く、ＬＥＤが高温になることもなく、点灯時と消灯時とのコントラストが高く、しかも見栄えの良い信号用灯具を構成できる遮光反射型ＬＥＤを提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかる遮光反射型発光ダイオードは、光透過性材料で封止されるとともに光学制御面が形成されている光源と、前記光源に対向して設けられ、前記光源からの光を環状に集光する反射鏡と、前記反射鏡で集光された光を通過させる光学的開口部を有する遮光部材とを具備するものである。
【０００７】
ここで、光学制御面とは、レンズ等のように発光素子から発せられた光の配光特性を制御する面をいい、光学的開口部とは、光が通過できる開口部であって、貫通孔でも良いし、光透過性材料で塞がれた孔でも良い。
【０００８】
かかる構造を有する遮光反射型ＬＥＤにおいては、光学制御面によって集光された光源からの光が反射鏡によって環状に集光され、集光された光が遮光部材の光学的開口部を通過して放射される。したがって、光源から発せられた光のほぼ全てが光学的開口部を通過して放射されるので、高い外部放射効率が得られる。これによって、１つの光源から少なくとも２つ以上の環状の発光が得られ、光源の数をその分だけ減らすことが可能となり、光源の配列間隔も広げることができるため、発熱による温度上昇を抑えることができる。また、外部光が光学的開口部から入射しても反射鏡によって光源へ反射されて遮光部材で吸収され、外部へ戻ることはないので、点灯時と消灯時とのコントラストが高くなる。さらに、光を環状に集光する光学的開口部から放射されることによって、放射光がまばらでなく見栄え良く放射される。
【０００９】
特に、光透過性材料である光学制御面によって、中心軸を中心とした環状に発光素子の発した略全光束が集光され、反射鏡の中央部分には殆ど光が放射されないため、孔から放射される光は外側に広がることなく、主に、遮光反射型発光素子の中心軸に向かう方向に放射され、外側に反射される光量が減り、中心部に光の集められた望ましい放射光パターンとなる。環が途切れる部分においては、遮光部材によって光が遮られることになるが、発光素子から発せられた光は光透過性材料及び反射鏡によって配光されながら放射され、正面から見ると環が途切れる部分からも光が発せられているように見え、完全なリング状の光が放射されているように見える。
【００１０】
このようにして、外部放射効率が高く、ＬＥＤが高温になることもなく、点灯時と消灯時とのコントラストが高く、しかも見栄えの良い信号用灯具を構成できる遮光反射型ＬＥＤが提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
実施の形態１
図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる遮光反射型発光ダイオードの反射面と放射孔の関係を示す平面図、（ｂ）は本発明の実施の形態１にかかる遮光反射型発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。図２（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる遮光反射型発光ダイオードにおけるレンズの形状を示す正面図、（ｂ）は本発明の実施の形態１にかかる遮光反射型発光ダイオードの放射光のパターンを示す説明図である。
【００１３】
図１に示されるように、本発明の実施の形態１の遮光反射型発光ダイオード１の光源２は、発光素子２ａに電力を供給する１対のリードのうち、片方のリードに発光素子２ａをマウントし、もう一方のリードと発光素子２ａとをワイヤボンディングして電気的接続を行ったリード部を透明エポキシ樹脂で封止するとともに、レンズ３の形状をモールドしたものである。
【００１４】
この光源２は、遮光部材を兼ねた実装基板４に取り付けられており、さらに実装基板４には、光源２に対向する位置に反射鏡５が取付けられている。実装基板４は両面が黒色に塗装されており、遮光機能を持たせている。
【００１５】
反射鏡５は、アクリル樹脂を射出成形してなる基台６の凹面に反射面の形状を成形し、金属蒸着して形成したもので、反射面の形状は実装基板４に穿設された六つの光学的開口部である孔ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ６にそれぞれ対応した反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆの組み合わせからなっている。各反射面５ａ，…，５ｆは、発光素子２ａを第１の焦点とし、各孔ｆ１，…，ｆ６の中心を第２の焦点とする回転楕円面の一部を形成している。したがって、光源２から発せられた光のうち、反射面５ａで反射された光は、孔ｆ１を通過して外部に放射される。同様に、反射面５ｂで反射された光は孔ｆ２を、反射面５ｃで反射された光は孔ｆ３を、反射面５ｄで反射された光は孔ｆ４を、反射面５ｅで反射された光は孔ｆ５を、反射面５ｆで反射された光は孔ｆ６を、それぞれ通過して外部に放射される。
【００１６】
かかる構造の遮光反射型ＬＥＤ１においては、発光素子２ａが発する略全光束はレンズ３の界面から放射され、反射鏡５に至る。反射鏡５の各回転楕円面５ａ，…，５ｆに至った光は、実装基板４のそれぞれの焦点となる孔位置ｆ１，…，ｆ６を通過して外部放射される。この際の外部放射光の放射角は、各回転楕円面５ａ，…，５ｆから外部放射用の孔ｆ１，…，ｆ６に至る角度範囲となる。したがって、高い効率で所定の指向特性をもった光として外部放射される。
【００１７】
また、高い効率で外部放射できるので光源２の使用個数を減ずることができ、１つの光源２から六つの光束が発せられるので、光源２の配列間隔も広げることができるため、発熱による温度上昇を著しく抑えることができる。このため、熱的な問題を解決することができる。
【００１８】
さらに、消灯時には、正面からは光源２は見えず、黒色の遮光部材４が見えるだけである。仮に、外部放射用の孔ｆ１，…，ｆ６から外部光が入射しても、遮光部材（実装基板）４の内側に至り吸収され、反射光とはならない。これによって、点灯時と消灯時とのコントラストを大きなものとできる。
【００１９】
また、本実施の形態１の遮光反射型ＬＥＤ１においては、光源２の使用個数を減じ、光源２の配列間隔を広げても、１つの光源２に対し六つの外部放射用の孔ｆ１，…，ｆ６があり、これらが見かけの発光点になる。このため、前述のように、これ自体でも外部放射効率を向上でき、さらに、今後の発光素子の高出力化によって、所定のエリア内の光源の使用個数を減じても、所定光度を保つことができる。そして、発光点が６点あることから、この際の見栄えも保つことができる。即ち、省エネルギー化を求められている信号用灯具として、光量と見栄えの両立を図ることができる。
【００２０】
さて、このようにして遮光反射型ＬＥＤ１から放射される光のパターンは、図２（ｂ）に示されるように、２つの正三角形を６０度ずらして重ね合わせたような星形５０になる。ここで、放射される光のパターンとは、遮光反射型ＬＥＤ１の光の放射方向に遮光板を置いたときにその遮光板に投影される光の形状のことである。この星形パターン５０のうち、六つの先端部分５１は、反射鏡５の六つの反射面５ａ，…，５ｆの中央よりの部分から反射された光によって形成される。光源２の光学制御面（レンズ３の表面）の先端が図２（ａ）に破線と実線３ａで示されるような発光素子２ａを中心とする半球状である場合には、レンズ３表面での屈折は生ぜず、発光素子２ａ自体の配光特性で真下にも放射されるので、反射鏡５の中央の部分から反射される光も多くなり、星形パターン５０の六つの先端部分５１が明るくなる。
【００２１】
信号用灯具としての遮光反射型ＬＥＤ１の用途からいえば、光が外側に広がるかかる星形パターン５０は望ましいものではなく、できるだけ中心に光が集まった円形に近い放射光パターンが望ましい。すなわち、星形パターン５０の中心部５２をできるだけ明るくして、六つの先端部分５１はできるだけ暗くしたい。そこで、本実施の形態１の遮光反射型ＬＥＤ１においては、光源２のレンズ３の先端を発光素子２ａの中心線から３０度の範囲で中心線に対して垂直な平坦面３ｂとしている。これによって、発光素子２ａから真下に放射される光のうち中心線に沿った光以外は外側に屈折するため、反射鏡５の中央の部分から反射される光が大幅に減り、星形パターン５０の六つの先端部分５１が暗くなる。したがって、放射光パターンを望ましいパターンに近づけることができる。
【００２２】
実施の形態２
次に、図３を参照して本発明の実施の形態２について説明する。図３は、本発明の実施の形態２にかかる遮光反射型発光ダイオードの光源の構成を示す部分縦断面図である。本実施の形態２における遮光部材（実装基板）４、反射鏡５、基台６の形状・構造は実施の形態１におけるものと同様である。本実施の形態２が実施の形態１と異なるのは、光源のレンズ形状である。
【００２３】
図３に示されるように、本実施の形態２の光源１２のレンズ１３の形状は、レンズ１３の表面１３ａが、発光素子２ａの中心軸を含む平面において、中心軸に対して４５度方向に集光する線を中心軸周りに回転させた形状となっている。即ち、中心が凹んだリング状の形状をしている。発光素子２ａは透明エポキシ樹脂にて封止するとともに、レンズ１３が形成されているため、光源１２の配光特性が制御されている。発光素子２ａの中心軸方向に放射された光もレンズ１３により外側へ屈折され、中心軸に対して４５度方向がピークになる配光特性となる。即ち、光透過性材料であるレンズ１３による光学制御面１３ａは、光源１２の光を中心軸を中心とした環状に集光する。
【００２４】
したがって、反射鏡５の中央部分には殆ど光が放射されないため、図２（ｂ）の星形パターン５０における六つの先端部５１はより一層暗くなる。これによって、本実施の形態２の遮光反射型ＬＥＤの放射光パターンは望ましいパターンにより近いものとなる。
【００２５】
実施の形態３
次に、図４を参照して本発明の実施の形態３について説明する。図４（ａ）は、本発明の実施の形態３にかかる遮光反射型発光ダイオードの光源の構成を示す底面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示す部分縦断面図である。本実施の形態３における遮光部材（実装基板）４、反射鏡５、基台６の形状・構造は実施の形態１，２におけるものと同様である。本実施の形態３が実施の形態１，２と異なるのは、光源のレンズ形状である。
【００２６】
図４（ａ）に示されるように、本実施の形態３の光源２２のレンズ２３の形状は、レンズ２３の表面が２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆの六つの回転楕円面によって形成され、各部分の断面は図４（ｂ）に示されるように、中心軸に対して４５度方向に集光する形状となっている。発光素子２ａは透明エポキシ樹脂にて封止するとともに、レンズ２３が形成されているため、光源２２の配光特性が制御されている。レンズ２３においては、各分割面２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆごとに発光素子２ａの中心軸に対して４５度方向に集光される。即ち、６点に分かれて集光される。
【００２７】
この結果、本実施の形態３の光源２２から発せられた光は、反射鏡５の各反射面５ａ，…，５ｆの中心部に至って反射され、外部放射用の孔ｆ１，…，ｆ６から放射される。これによって、放射される光の星形パターン自体がなくなり、さらに望ましい放射光パターンが得られる。
【００２８】
実施の形態４
次に、図５〜図８を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。図５（ａ）は本発明の実施の形態４にかかる遮光反射型ＬＥＤの反射鏡部分を示す平面図、（ｂ）は本発明の実施の形態４にかかる遮光反射型ＬＥＤの全体構成を示す縦断面図、（ｃ）は側面図である。図６は、本発明の実施の形態４にかかる遮光反射型ＬＥＤの光源のレンズ部分を示す部分縦断面図である。図７（ａ）は本発明の実施の形態４にかかる遮光反射型ＬＥＤの遮光部材を示す平面図、（ｂ）は遮光部材における光学的開口部の詳細を示す平面図である。図８（ａ）は従来の信号用灯具を正面から見た点灯の様子を示す説明図、（ｂ）は実施の形態１〜３にかかる遮光反射型ＬＥＤを信号用灯具として用いた場合の点灯の様子を示す説明図、（ｃ）は実施の形態４にかかる遮光反射型ＬＥＤを信号用灯具として用いた場合の点灯の様子を示す説明図である。
【００２９】
本実施の形態４が実施の形態１〜３と異なるのは、反射鏡の反射面が発光素子の中心軸に対して回転対称な形状となっている点である。
【００３０】
図５に示されるように、本発明の実施の形態４の遮光反射型発光ダイオード３１の光源３２は、発光素子２ａに電力を供給する１対のリードのうち、片方のリードに発光素子２ａをマウントし、もう一方のリードと発光素子２ａとをワイヤボンディングして電気的接続を行ったリード部を透明エポキシ樹脂で封止するとともに、レンズ３３の形状をモールドしたものである。
【００３１】
この光源３２は、遮光部材を兼ねた実装基板３４に取り付けられており、さらに実装基板３４には、光源３２に対向する位置に反射鏡３５が取付けられている。実装基板３４は両面が黒色に塗装されており、遮光機能を持たせている。
【００３２】
反射鏡３５は、アクリル樹脂を射出成形してなる基台３６の凹面に反射面の形状を成形し、金属蒸着して形成したもので、反射面３５ａの形状は発光素子２ａを第１の焦点とし、実装基板３４に穿設されたほぼ環状の孔３４ａの一点を第２の焦点とする楕円の一部を遮光反射型ＬＥＤ３１の中心軸周りに回転させた中心軸対称の形状となっている。したがって、光源３２から発せられて反射鏡３５で反射された光は、ほぼ環状の孔３４ａに沿って環状に集光され、そのまま外部放射される。
【００３３】
ここで、図６に示されるように、光源３２のレンズ３３の形状はレンズ３３の表面３３ａが、発光素子２ａの中心軸を含む平面において中心軸に対して６０度方向に集光する線を中心軸周りに回転させた形状となっている。即ち、中心が凹んだリング状の形状をしている。発光素子２ａは透明エポキシ樹脂にて封止するとともに、レンズ３３が形成されているため、光源３２の配光特性が制御されている。発光素子２ａの中心軸方向に放射された光もレンズ３３により外側へ屈折され、中心軸に対して６０度方向がピークになる配光特性となる。即ち、光透過性材料であるレンズ３３による光学制御面３３ａによって、中心軸を中心とした環状に発光素子２ａの発した略全光束が集光される。
【００３４】
したがって、反射鏡３５の中央部分には殆ど光が放射されないため、孔３４ａから放射される光は外側に広がることなく、主に遮光反射型ＬＥＤ３１の中心軸に向かう方向に放射される。このようにして、外側に反射される光量が減り、中心部に光の集められた望ましい放射光パターンとなる。
【００３５】
本実施の形態４においては、図７（ａ）に示されるように、遮光部材を兼ねる実装基板３４に７個のほぼ環状の孔３４ａが穿設されている。即ち、実装基板３４の裏側には、ほぼ環状の孔３４ａに対応する位置に７個の遮光反射型ＬＥＤ３１が構成されている。図７（ｂ）は、７個のほぼ環状の孔３４ａの１つを拡大したものである。環が途切れる部分３４ｂにおいては、遮光部材３４によって光が遮られることになるが、発光素子２ａから発せられた光はレンズ３３及び反射鏡３５によって配光されながら放射されるため、正面から見ると環が途切れる部分３４ｂからも光が発せられているように見える。すなわち、完全なリング状の光が放射されているように見える。
【００３６】
このように、本実施の形態４の遮光反射型ＬＥＤ３１においては、見かけの発光点を大きくすることができる構造の光源３２に対し、外側に反射される光量が減り中心部に光が集められるため、中心軸光度を高めることができる。このため、見栄えの低下を招くことなく光源３２の搭載個数を少なくすることができ、省エネルギーが求められている信号用灯具を始めとする各種用途に適する。
【００３７】
以上説明した実施の形態１〜４の遮光反射型ＬＥＤを信号用灯具として応用した場合の光の見え方について、図８を参照して説明する。図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は、いずれも２０個の光源を使用した信号用灯具であり、図８（ａ）が従来のレンズ型ＬＥＤ（光源）を単に配置したもの、（ｂ）は実施の形態１〜３の遮光反射型ＬＥＤ１，１１，２１を用いたもの、（ｃ）は実施の形態４の遮光反射型ＬＥＤ３１を用いたものである。
【００３８】
図８（ａ）に示されるように、レンズ型ＬＥＤを単に配置したものでは、この間隔だとまばらに見えて見栄えが悪い。これに対して、図８（ｂ）に示される実施の形態１〜３にかかる遮光反射型ＬＥＤ１，１１，２１では、１つの光源あたり六つの発光点があるため、見栄えが良く光度も高くなる。さらに、図８（ｃ）に示される実施の形態４にかかる遮光反射型ＬＥＤ３１では、リング状に発光して見えるため極めて見栄えが良く、光度もより高くなる。このように、以上説明した実施の形態１〜４の遮光反射型ＬＥＤ１，１１，２１，３１は、信号用灯具として適した放射特性と配光特性を有している。
【００３９】
実施の形態５
次に、本発明の実施の形態５について、図９を参照して説明する。図９（ａ）は本発明の実施の形態５にかかる遮光反射型ＬＥＤの反射鏡部分を示す平面図、（ｂ）は本発明の実施の形態５にかかる遮光反射型ＬＥＤの全体構成を示す縦断面図、（ｃ）は側面図である。
【００４０】
図９に示されるように、本発明の実施の形態５の遮光反射型発光ダイオード４１の光源４２は、発光素子２ａに電力を供給する１対のリードのうち、片方のリードに発光素子２ａをマウントし、もう一方のリードと発光素子２ａとをワイヤボンディングして電気的接続を行ったリード部を透明エポキシ樹脂で封止するとともに、レンズ４３の形状をモールドしたものである。
【００４１】
この光源４２は、遮光部材を兼ねた実装基板４４に取り付けられており、さらに実装基板４４には、光源４２に対向する位置に反射鏡４５が取付けられている。実装基板４４は両面が黒色に塗装されており、遮光機能を持たせている。
【００４２】
反射鏡４５は、アクリル樹脂を射出成形してなる基台４６の凹面に反射面の形状を成形し、金属蒸着して形成したもので、反射面の形状は実装基板４４に穿設された１２個の光学的開口部である孔４４ａにそれぞれ対応した１２の反射面４５ａの組み合わせからなっている。各反射面４５ａは、発光素子２ａを第１の焦点とし、１２個の孔４４ａをそれぞれ第２の焦点とする回転楕円面の一部からなっている。これら１２の反射面４５ａが組み合わされて、反射鏡４５の反射面の形状が形成されている。
【００４３】
光源４２のレンズ４３の形状は、先端が中心軸方向に集光する回転楕円面状の集光レンズ形状となっており、実施の形態１のレンズ３のように先端が平坦面になっていない。したがって、発光素子２ａから発せられた光はレンズ４３によって集光されて、反射鏡４５の中心部にも放射される。この結果、本実施の形態５の遮光反射型ＬＥＤ４１の放射光のパターンは、１２個の先端を有する星形となる。しかも、レンズ４３の先端が集光レンズ形状となっていることから、反射鏡４５の中心部に多くの光が放射される結果、星形パターンの１２個の先端は明るくなる。
【００４４】
したがって、本実施の形態５の遮光反射型ＬＥＤ４１は、実施の形態１〜４とは異なり、信号用灯具等への応用を目指したものでなく、星形パターンをスクリーン等に投影して見せるためのディスプレイとしての用途を考えたものである。
【００４５】
このように、本発明の遮光反射型発光ダイオードは、光源のレンズの光学制御面を変化させることによって、信号用灯具以外にも様々な応用が可能となる。
【００４６】
上記の各実施の形態においては、アクリル樹脂を射出成形してなる基台６，３６，４６の凹面に反射面の形状をモールドして、金属蒸着することによって反射鏡を形成しているが、反射鏡は金属板を凹状にプレスして形成しても良いし、さらに金属鏡の凹面にメッキ処理して形成することもできる。また、アクリル樹脂以外のポリカーボネート樹脂等を用いて基台を成形しても良い。
【００４７】
また、上記の各実施の形態においては、反射光が放射される光学的開口部を貫通孔としているが、ガラス等の光透過性材料で貫通孔を塞いでも良い。これによって、外部からの塵、埃等の侵入を防ぐことができる。さらには、この貫通孔にレンズ等の光学系を設けることもできる。
【００４８】
さらに、反射面の形状は上記の各実施の形態において説明した以外の形状としても良い。例えば、反射面の形状によっては、同心円の２つの環状の光が放射されるようにすることもできる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかる遮光反射型発光ダイオードは、光透過性材料で封止されるとともに光学制御面が形成されている光源と、前記光源に対向して設けられ、前記光源からの光を環状に集光する反射鏡と、前記反射鏡で集光された光を通過させる光学的開口部を有する遮光部材とを具備し、前記発光素子からの略全光束が集光される光透過性材料の光学制御面を介し、前記反射鏡によって配光され、環が途切れる部分を有するほぼ環状の孔からなる前記遮光部材の光学的開口部は、前記環が途切れる部分からも光が発せられ、完全なリング状の光として見えるものである。
【００５０】
かかる構造を有する遮光反射型ＬＥＤにおいては、光学制御面によって集光された光源からの光が反射鏡によって環状に集光され、集光された光が遮光部材の光学的開口部を通過して放射される。したがって、光源から発せられた光のほぼ全てが光学的開口部を通過して放射されるので、高い外部放射効率が得られる。これによって、光源の数をその分だけ減らすことが可能となり、光源の配列間隔も広げることができるため、発熱による温度上昇を抑えることができる。また、外部光が光学的開口部から入射しても反射鏡によって光源へ反射されて遮光部材で吸収され、外部へ戻ることはないので、点灯時と消灯時とのコントラストが高くなる。さらに、環状の発光が光学的開口部から放射されることによって、放射光がまばらでなく見栄え良く放射される。
【００５１】
特に、光透過性材料である光学制御面によって、中心軸を中心とした環状に発光素子の発した略全光束が集光され、反射鏡の中央部分には殆ど光が放射されないため、孔から放射される光は外側に広がることなく、主に、遮光反射型発光素子の中心軸に向かう方向に放射され、外側に反射される光量が減り、中心部に光の集められた望ましい放射光パターンとなる。また、環が途切れる部分においては、遮光部材によって光が遮られることになるが、発光素子から発せられた光は光透過性材料及び反射鏡によって配光されながら放射され、正面から見ると環が途切れる部分からも光が発せられているように見え、完全なリング状の光が放射されているように見え、放射光がまばらでなく見栄え良く放射される。
このようにして、外部放射効率が高く、ＬＥＤが高温になることもなく、点灯時と消灯時とのコントラストが高く、しかも見栄えの良い信号用灯具を構成できる遮光反射型ＬＥＤが提供される。
【００５２】
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる遮光反射型発光ダイオードの反射面と放射孔の関係を示す平面図、（ｂ）は本発明の実施の形態１にかかる遮光反射型発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【図２】  図２（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる遮光反射型発光ダイオードにおけるレンズの形状を示す正面図、（ｂ）は本発明の実施の形態１にかかる遮光反射型発光ダイオードの放射光のパターンを示す説明図である。
【図３】  図３は、本発明の実施の形態２にかかる遮光反射型発光ダイオードの光源の構成を示す部分縦断面図である。
【図４】  図４（ａ）は、本発明の実施の形態３にかかる遮光反射型発光ダイオードの光源の構成を示す底面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示す部分縦断面図である。
【図５】  図５（ａ）は本発明の実施の形態４にかかる遮光反射型ＬＥＤの反射鏡部分を示す平面図、（ｂ）は本発明の実施の形態４にかかる遮光反射型ＬＥＤの全体構成を示す縦断面図、（ｃ）は側面図である。
【図６】  図６は、本発明の実施の形態４にかかる遮光反射型ＬＥＤの光源のレンズ部分を示す部分縦断面図である。
【図７】  図７（ａ）は本発明の実施の形態４にかかる遮光反射型ＬＥＤの遮光部材を示す平面図、（ｂ）は遮光部材における光学的開口部の詳細を示す平面図である。
【図８】  図８（ａ）は従来の信号用灯具を正面から見た点灯の様子を示す説明図、（ｂ）は実施の形態１〜３にかかる遮光反射型ＬＥＤを信号用灯具として用いた場合の点灯の様子を示す説明図、（ｃ）は実施の形態４にかかる遮光反射型ＬＥＤを信号用灯具として用いた場合の点灯の様子を示す説明図である。
【図９】  図９（ａ）は本発明の実施の形態５にかかる遮光反射型ＬＥＤの反射鏡部分を示す平面図、（ｂ）は本発明の実施の形態５にかかる遮光反射型ＬＥＤの全体構成を示す縦断面図、（ｃ）は側面図である。
【符号の説明】
１，３１，４１     遮光反射型発光ダイオード
２，１２，２２，３２，４２     光源
３，１３，２３，３３，４３     光透過性材料
３ａ，３ｂ，１３ａ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，３３ａ
光学制御面
４，３４，４４     遮光部材
５，３５，４５     反射鏡
ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ６，３４ａ，４４ａ     光学的開口部
【図１】
0004432243.tif 000002
【図２】
0004432243.tif 000003
【図３】
0004432243.tif 000004
【図４】
0004432243.tif 000005
【図５】
0004432243.tif 000006
【図６】
0004432243.tif 000007
【図７】
0004432243.tif 000008
【図８】
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【図９】
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