(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置される路面に対して傾斜する透明なカバー部材と、
該カバー部材に保護されると共に、カバー部材を介して外部へ光を出射する発光素子と、を備えた発光鋲において、
前記カバー部材の光の屈折率をｓｉｎ（ｒ）／ｓｉｎ（ｉ）
前記カバー部材の路面に対する傾斜角をα
前記発光素子の軸心の路面に対する設置角度をγ
９０°−γをβ
とすると、前記発光素子による路面に対する外部への光の出射角度をｘと設定する場合に、
ｒ＋α＋ｘ＝９０°かつβ−α＝ｉ
を満たすようにα及びβを設定することを特徴とする発光鋲。
【請求項２】
前記カバー部材の素材をポリカーボネートとすると共に、
α＝９°±１°，β＝４６．５±５°と設定して、
発光素子による光を出射角度ｘ＝６．０°±５．４°で外部へと出射させることを特徴とする請求項１に記載の発光鋲。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば時間帯バスレーン、リバーシブルレーン（時間帯中央線移動道路）、パーキングレーンなどに使用される発光鋲に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の発光鋲としては、たとえば、図５に示すようなものがある。
【０００３】
図５は従来技術に係る発光鋲の概略構成断面図である。
【０００４】
図に示したように、従来技術に係る発光鋲１００は、概略、路面に開口する穴へと挿入されるベース１０１と、ベース１０１内に配置されるＬＥＤ（発光素子）１０２と、ベース１０１内に配置される部品（ＬＥＤ１０２など）を保護するカバー１０３と、から構成される。
【０００５】
なお、図中、１０５はＬＥＤ１０２の明滅等を制御するための制御基板であり、１０６は内部に雨水やごみなどの侵入を防ぐためのパッキンである。
【０００６】
図に示した発光鋲１００においては、ＬＥＤ１０２は、その軸心が路面に対して略垂直となるように設置している。
【０００７】
そして、ＬＥＤ１０２による光は反射部材１０４によって反射させて、光の角度を変えて、さらに、カバー１０３によって光を屈折させて外部へと出射させていた。
【０００８】
なお、路面から露出する突出高さは５ｍｍ程度であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【００１０】
上述のような構成の場合には、視認者（車を運転するドライバーなど）は、ＬＥＤ１０２の反射光によって視認しなければならず、視認性が低かった。
【００１１】
そこで、視認性を高めるために発光輝度を高くしようとすれば、発光鋲を構成する各部材のサイズを大きくしなければならないなどの影響を与えていた。
【００１２】
例えば、ＬＥＤのサイズを大きくして発光輝度を高くしようとすれば、反射部材を大きくしなければならなかった。
【００１３】
また、ＬＥＤの集光率を高くしようとすれば、全長の長いＬＥＤを使用しなければならなかった。
【００１４】
さらに、配置するＬＥＤの数を増やす（ＬＥＤを２列以上並べて配置する）場合も、ＬＥＤのサイズを大きくする場合と同様である。
【００１５】
これら、いずれの場合も鋲体のサイズ、特に鋲体の深さを大きくとならければならなかった。
【００１６】
また、鋲体のサイズ等を変更することなく、輝度を高めようとすれば、輝度の高い高価な発光素子（ＬＥＤチップ）を使用しなければならなかった。
【００１７】
なお、視認性を高めるために、路面から露出する突出高さを高くすることも考えられるが、車等の運転の際の安全性や快適性などの要望から、通常、突出高さは５ｍｍ以内に抑えなければならないのが現状である。
【００１８】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、サイズのコンパクト化を図りつつ、視認性の向上を図った発光鋲を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
設置される路面に対して傾斜する透明なカバー部材と、
該カバー部材に保護されると共に、カバー部材を介して外部へ光を出射する発光素子と、を備えた発光鋲において、
前記カバー部材の光の屈折率をｓｉｎ（ｒ）／ｓｉｎ（ｉ）
前記カバー部材の路面に対する傾斜角をα
前記発光素子の軸心の路面に対する設置角度をγ
９０°−γをβ
とすると、前記発光素子による路面に対する外部への光の出射角度をｘと設定する場合に、
ｒ＋α＋ｘ＝９０°かつβ−α＝ｉ
を満たすようにα及びβを設定することを特徴とする。
【００２０】
したがって、発光素子の光はカバー部材により屈折して、所望の出射角度ｘで外部へと出射する。
【００２１】
前記カバー部材の素材をポリカーボネートとすると共に、
α＝９°±１°，β＝４６．５±５°と設定して、
発光素子による光を出射角度ｘ＝６．０°±５．４°で外部へと出射させるとよい。
【００２２】
したがって、発光素子の光は、ポリカーボネート（屈折率１．５９）で構成されたカバー部材により屈折して、所望の出射角度（６．０°±５．４°）で外部へと出射される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２４】
図１〜図４を参照して本発明の実施の形態に係る発光鋲について説明する。
【００２５】
図１は本発明の実施の形態に係る発光鋲の概略平面図であり、図２は図１中ＡＡ断面図であり、図３は図１中ＢＢ断面図であり、図４は本発明の実施の形態に係る発光鋲の各構成部品の配置関係の説明図である。
【００２６】
まず、発光鋲全体の構成等について、特に図１〜図３を参照して説明する。
【００２７】
図に示したように、発光鋲１は、概略、路面に開口する穴へと挿入されるベース２と、ベース２内に配置されるＬＥＤ（発光素子）３と、ベース２内に配置される部品（ＬＥＤ３など）を保護するカバー（カバー部材）４と、から構成される。
【００２８】
なお、図中、５はフランジであり、発光鋲１を路面の開口部から穴へと埋没させる作業の際に発光鋲１が沈み込んでしまうのを防止すると共に、発光鋲１に車両等が乗り上げた際の応力を分散することで、発光鋲１自体への応力を分散してカバー４等の破損を防止するものであり、さらに、その素材をＡＬ（アルミ）材とすれば、繰り返し応力に対しても破損防止効果が向上する。
【００２９】
６は制御基板であり、ＬＥＤ３の明滅等を制御するものである。
【００３０】
７は、バネ座金１１を介してねじ止めして、各構成部材を組み立てて固定させるためのボルトである。
【００３１】
８は発光鋲１へ電力を供給するためのケーブルである。
【００３２】
なお、通常、ケーブル８によって複数の発光鋲１へ電力を供給する。
【００３３】
９は制御基板を所定位置に配置させるためのポッティングである。
【００３４】
１０は内部に雨水やごみなどの侵入を防ぐためのパッキンである。
【００３５】
１２は制御基板に電力を配電するためのリード線であり、１３はケーブル８からの配線とリード線１２とを電気的に接続するコネクタである。
【００３６】
１４は、鋲体内部のケーブル８およびリード線１２等への結露防止のためのジェルである。
【００３７】
また、図中網線部はＬＥＤ３の光が出射する出射面部である。
【００３８】
ここで、上述したベース２は、アルミ合金等で成形された円筒状の部材であり、路面に開口する穴に埋設され、ベース２の高さは穴の深さと同程度に設定されて、埋設した際にその上端が路面とほぼ同一位置となる。
【００３９】
そして、フランジ５によって路面に対する位置が定まり、カバー４の部分が路面上に露出する。
【００４０】
以上のように構成された発光鋲１を路面に設置して、ＬＥＤ３を発光させると、その光がカバー４を介して外部へと出射し、その光によって、車等を運転するドライバーに視認される。
【００４１】
ここで、ＬＥＤ３により発する光（拡散光）は、十分に広く設けられた出射面（図１中網線部）により屈折して集光されて出射され、また、上述の従来技術のように反射光ではなく、直接光の屈折光により出射されるので、ＬＥＤ３により発する光が有効に効率良く出射され、さらに、透明なカバー４の内部で内部乱反射することにより、視認性も一層良い。
【００４２】
次に、特に、図２および図４を参照して、各構成部品の配置位置（配置角度）等について説明する。
【００４３】
まず、図２中、αはカバー４の路面に対する傾斜角であり、γはＬＥＤ３の軸心の路面に対する設置角度であり、ｘはＬＥＤ３による路面に対する外部への光の出射角度である。
【００４４】
ここで、ＬＥＤ３の設置角度γと光の出射角度ｘとで異なる角度となるのは、ＬＥＤ３による光（直接光）がカバー４を通過する際に屈折するからである。
【００４５】
すなわち、図４（Ａ）に示したように、入射角ｉで入射した光は、カバー４から出射する際に出射角ｒで出射する。
【００４６】
なお、この場合、カバー４の素材の光の屈折率はｓｉｎ（ｒ）／ｓｉｎ（ｉ）で表される。
【００４７】
以上の関係を模式的に表したのが図４（Ｂ）である。
【００４８】
なお、説明の便宜上、上述のγについて
γ＝９０°−βを満たすようにβをおく。
【００４９】
すると、図４（Ｂ）より、
ｒ＋α＋ｘ＝９０°                        ・・・▲１▼
β−α＝ｉ                                ・・・▲２▼
を満たすことが分かる。
【００５０】
これは、すなわち、カバー４の素材が決まれば、その素材の屈折率が分かり、上式を満たすようにα及びβを適宜設定することで、光の出射角度ｘを所望の角度とすることが可能となる。
【００５１】
したがって、使用環境（例えば、車を運転するドライバーの目線の位置や視認距離）に応じて、所望の、光の出射角度が得られるため、ＬＥＤ（発光素子）の光を最大限有効に活用することができ、視認性が向上する。
【００５２】
以下、より具体的な設定例について説明する。
【００５３】
ドライバーの目線の路面からの高さを１〜２ｍとし、ドライバーに必要な視認距離（発光鋲の設置位置からドライバーの目の位置までの距離）を１０〜１００ｍとする。
【００５４】
なお、ＬＥＤ３（例えば径５ｍｍ程度のＬＥＤ）の発する光は拡散光であり、拡散角度は限定されない。
【００５５】
以上より、発光鋲１からの必要とする所望の出射角ｘは、
0003731347.tif 000002
となる。
【００５６】
また、カバー４の素材をポリカーボネート（ＰＣ）とすれば、その屈折率は、１．５９であるので、以下の式が成り立つ。
【００５７】
ｓｉｎ（ｒ）／ｓｉｎ（ｉ）＝１．５９      ・・・▲４▼
したがって、▲１▼，▲２▼，▲３▼式より、
0003731347.tif 000003
となる。
【００５８】
したがって、この式と▲４▼式より、
ｓｉｎ（８４．０°±５．４°−α）／ｓｉｎ（β−α）＝１．５９・・・▲５▼
が成立する。
【００５９】
以上より、αとβの関係が定まり、一方が決まれば、他方を確定することができる。
【００６０】
ここで、αとβについては、発光鋲１の鋲体そのものの深さと、発光鋲１を設置した際の路面からの突出量との関係により決められる。
【００６１】
すなわち、深さについては、浅ければ浅いほど、設置作業等に有利になるため浅い方が好ましいのに対して、路面からの突出量は、もちろん少ない方が良い（上述のように、通常、５ｍｍ以内に抑えなければならないのが現状である）。
【００６２】
ここで、深さは、ＬＥＤ３の設置角度γ（＝９０°−β）が小さいほど浅くなるのに対して、路面からの突出量は、カバー４の路面に対する傾斜角αが小さいほど少なくなる。
【００６３】
しかしながら、▲５▼式のαとβの関係より、ＬＥＤ３の設置角度γを小さくして深さを浅くしようとすれば、傾斜角αが大きくなり路面からの突出量が大きくなってしまい、逆に、傾斜角αを小さくすれば、設置角度γが大きくなる関係にある（図４（Ｃ）参照）。
【００６４】
したがって、これらの関係を考慮すると、ＬＥＤ３の設置角度γは
γ＝４３．５°±５°
が適当であり、したがって、
0003731347.tif 000004
となり、▲５▼式より、カバー４の路面に対する傾斜角αは、およそ９°±１°となる。
【００６５】
以上のように、路面からの突出量をなるべく小さくすると共に、発光鋲１の鋲体そのものの深さをなるべく浅くすることで、発光鋲１のサイズのコンパクト化を図りつつ、しかも、ＬＥＤ３により発する光を有効に効率良く出射し、しかもその出射角度を所望の角度とすることができるので、車などを運転するドライバーにとっては、必要な位置で輝度の高い光を認識することができるので、視認性が向上する。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の発光鋲は、
カバー部材の光の屈折率をｓｉｎ（ｒ）／ｓｉｎ（ｉ）
カバー部材の路面に対する傾斜角をα
発光素子の軸心の路面に対する設置角度をγ
９０°−γをβ
とすると、発光素子による路面に対する外部への光の出射角度をｘと設定する場合に、
ｒ＋α＋ｘ＝９０°かつβ−α＝ｉ
を満たすようにα及びβを設定するようにしたことによって、発光鋲のサイズに係るα及びβの関係を考慮してサイズのコンパクト化を図りつつ、発光素子の光をカバー部材により屈折させて効率良く集光させた光を、使用環境等に応じた所望の出射角度ｘで外部へと出射することができるので、視認性が向上する。
【００６７】
また、カバー部材の素材をポリカーボネート（屈折率１．５９）とすると共に、α＝９°±１°，β＝４６．５±５°と設定することで、発光素子の光をカバー部材により屈折させて、所望の出射角度ｘ＝６．０°±５．４°で外部へと出射させることができ、これにより、車等を運転するドライバーは、その目線が路面からの高さから１〜２ｍであって、かつ、発光鋲の設置位置からドライバーの目の位置までの距離が１０〜１００ｍの範囲で、効率良く集光された光を確実に認識できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る発光鋲の概略平面図である。
【図２】図２は図１中ＡＡ断面図である。
【図３】図３は図１中ＢＢ断面図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態に係る発光鋲の各構成部品の配置関係の説明図である。
【図５】図５は従来技術に係る発光鋲の概略構成断面図である。
【符号の説明】
１  発光鋲
２  ベース
３  ＬＥＤ
４  カバー
５  フランジ
６  制御基板
７  ボルト
８  ケーブル
９  ポッティング
１０  パッキン
１１  バネ座金
１２  リード線
１３  コネクタ
１４  ジェル
【図１】
0003731347.tif 000005
【図２】
0003731347.tif 000006
【図３】
0003731347.tif 000007
【図４】
0003731347.tif 000008
【図５】
0003731347.tif 000009