JP2000036203A - 信号灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光ダイオードを発光源とする信号灯に，視
認機能と照明機能の両方の機能を持たせる。 【解決手段】 複数のＬＥＤをプリント基板３に半田
付けする。一部のＬＥＤ５，６の前方に凸レンズ１をそ
れぞれ配置する。対応するＬＥＤと凸レンズの各光軸は
一致させる。その他のＬＥＤ４と７の前方には透明平面
板２を配置する。透明平面板２はプラスチック製で、前
述の凸レンズ１はこれと一体に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は発光ダイオード
（ＬＥＤ）を光源とする信号灯に関し、鉄道用などとし
て利用できるものである。

【０００２】

【従来の技術】駅員が電車に発車の合図を送るのに使用
する信号灯は、遠くからよく視認できるだけでなく、懐
中電燈の代わりにも使えることが要求される。このよう
な鉄道用信号灯は、従来、発光源に白熱電球を用いてい
ており、電池の消耗が早く、電池の交換や充電がたいへ
ん面倒であった。

【０００３】白熱電球に代わって発光ダイオードを使用
すれば、電力消費は少なくできる。しかし、発光ダイオ
ード１個の光度は小さいので、必然的に、発光ダイオー
ドを複数個、平面的に並べて使用することになる。この
ような面状の光源では、視認機能と照明機能を両立させ
ることが簡単ではない。

【０００４】この分野の技術文献は少ないが、強いて挙
げると次のようなものがある。実開昭６１−４２２１９
号公報「信号用携帯電灯」では、反射板がＬＥＤの背面
側に配置されたものが開示されている。しかし、ＬＥＤ
の光源部には皿状の反射板が付いており、ほとんどの光
は前方に放射される。したがって、このものでは反射板
はほとんど機能しない。

【０００５】実開平２−３６０１号公報「信号用携帯電
灯」、実開平２−９７７１１号公報「自発光標示灯」お
よび実開平３−６９８０３公報「携帯用合図灯」では、
ＬＥＤの前方に反射体を配置させる構成が開示されてい
る。これはＬＥＤが装着される筒体の側方に光を反射さ
せるものであり、光を前方に放射させることはできな
い。

【０００６】実開平７−２９７０１号公報「自動点滅Ｌ
ＥＤ装置」では、ＬＥＤの前方に光線を散乱させるため
のカットを行った透明カバーを配置したものが開示され
ているが、これだけでは充分な照明機能を実現できな
い。

【０００７】第３０２７９１３号登録実用新案公報「携
帯用信号表示灯」では、ＬＥＤの前方に歯車状凹凸条樹
脂筒を配置した構成が開示されるが、樹脂筒を製作しや
すいよう、軸線と平行に凹凸条を設けている。そのた
め、光線は軸線と直角の面方向にしか拡散しないという
欠点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】信号灯ではその用途に
より、種々の発光色が用いられる。赤、黄、青（緑）、
紫、白などである。その中で白色は鉄道などでは合図の
ための信号色として使われており、遠方から視認できる
ことが要求される。さらに携帯型信号灯では白色は懐中
電灯代わりとしても使えることが期待されている。すな
わち白色発光に対しては視認機能と照明機能が要求され
る。

【０００９】この二種の要求を満たすために、視認性に
寄与する白色ＬＥＤには半値角１５〜３０度程度で指向
性が比較的広い種類を用い、照明性に寄与する白色ＬＥ
Ｄには半値角３度程度の指向性が狭い種類を用いればよ
い。しかしながら二種の白色ＬＥＤを用いることはその
装置に用いるそれぞれのＬＥＤの総数（ロット）が小さ
くなって部品単価が増大する。また、部品の管理費用も
増大する。さらにはＬＥＤメーカから望みの指向性のＬ
ＥＤが販売される保証もない。ＬＥＤメーカから標準品
として販売されていない場合、特注品として製造を依頼
することになり、その場合にはさらに費用がかさむ。

【００１０】本発明は、電力消費の少ない発光ダイオー
ドを発光源とし、しかも、信号灯に要求される視認機能
と照明機能を両立させることを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数個のＬ
ＥＤを発光源とする信号灯に関するものであり、それら
のＬＥＤのうち、一部のＬＥＤの前面に光軸を一致させ
て凸レンズをそれぞれ配置する。その他のＬＥＤの前方
には透明板を配置する（請求項１）。この凸レンズによ
って対応するＬＥＤの光を集め、前方の被照明物を明る
く照す。すなわち、凸レンズでＬＥＤの光を集光し、被
照明物をスポット的に明るくし、照明機能を実現するこ
とができる。さらに残りのＬＥＤの前方に透明板を配置
することにより、ＬＥＤの光線は透明板を通して拡散し
ていくので、遠方からこのＬＥＤを見たとき、視線が光
軸とずれていても信号灯が視認できる。すなわち、遠方
からの好視認性が実現できる。このように、信号灯に要
求される視認機能と照明機能の両方を併せ持つことがで
きる。

【００１２】透明板には乱反射加工を施すことができる
（請求項２）。こうすることにより、ＬＥＤ自身の光線
拡散機能に加え、さらに光線を拡散させ、遠方からの視
認特性を高めることができる。また、近くから見たと
き、面状に発光しているように見える。さらに、透明板
に緩やかな曲面を設けて、構成のバリエーションを広げ
ることができる（請求項３）。

【００１３】ＬＥＤを支持しているプリント基板の、少
なくとも透明板を通して外部から見える部分に、全面に
わたってシルク印刷を施こすことができる（請求項
４）。こうすれば、プリント基板のパターンを外から見
えないようにすることができ、見栄えがよくなる。シル
ク印刷は白もしくは白に類似した明るい色を用いること
が好ましい（請求項５）。この印刷面で、ＬＥＤの背面
側に漏れた光を効率よくＬＥＤ前方に反射し、視認性を
高める。

【００１４】ＬＥＤを支持しているプリント基板に、少
なくとも透明板を通して外部から見える部分に、全面に
わたって反射基材を含むインクを用いた印刷を施すのも
よい（請求項６）。こうすることで、プリント基板のパ
ターンを隠し、かつＬＥＤの背面側に漏れ、反射する光
をさらに効率よくＬＥＤ前方に反射させることができ
る。

【００１５】凸レンズまたは透明板の裏側に、ＬＥＤを
取り囲むように囲いを設けることができる（請求項
７）。囲いは、ＬＥＤの周囲のプリント基板上に装着さ
れる部品類を隠し、かつＬＥＤの周囲に漏れる光を前方
に反射させる。囲いには乱反射加工を施すとよい（請求
項８）。ＬＥＤの周囲のプリント基板上に装着される部
品類をさらに効果的に隠し、かつＬＥＤの周囲に漏れる
光を前方に反射させることができる。

【００１６】この発明では、ＬＥＤから側方に発せられ
る光を、ＬＥＤの前方に向けて反射する反射板を各ＬＥ
Ｄの周りに配置することもできる（請求項９）。ＬＥＤ
から側方に向って発せられる光は、普通は照明機能にも
視認機能にも寄与しないが、この反射板を設けることに
より前方に反射させることができ、光を有効利用でき
る。この反射板は円錐面状に形成すれば（請求項１
０）、製作が容易であり、また、放物面状に形成すれば
（請求項１１）、ＬＥＤから側面に発せられる光線を効
率よく反射することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１において、白色または電灯色
などの白色に類似した色のＬＥＤ４〜７はプリント基板
３に半田付けされている。ＬＥＤ５とＬＥＤ６のそれぞ
れの前方には凸レンズ１が配置されており、ＬＥＤ５、
６の光軸と凸レンズ１の光軸は４３のように一致してい
る。ＬＥＤ４とＬＥＤ７の前方には凸レンズはなく、代
わりに透明平面板２が配置されている。透明平面板２は
プラスチック製で、前述の凸レンズ１はこれと一体に形
成されている。

【００１８】図２はＬＥＤ５、６の前方に配置した凸レ
ンズ１によって光線８がどのように曲げられるかを示し
ている。ＬＥＤ５、６の光源部９から発せられた光線８
はＬＥＤのモールド部を出るときに一度屈折し、さらに
レンズ１で屈折することにより、図のように平行光に変
換されている。図１において凸レンズから出る光線を平
行光とすることにより、ＬＥＤ５、６からの光線を集光
でき、ＬＥＤ５、６の前方に位置する被照明物を明るく
照らすことができる。すなわちＬＥＤ５、６からの光線
を集光させることにより、被照明物の場所をスポット的
に明るくし、照明機能を実現することができる。照明機
能を実現することにより、本発明の信号灯を作業灯、検
査灯として用いることができる。本発明の場合、凸レン
ズから出る光線が平行光であることは必須ではないが、
平行光とすることにより、凸レンズからの被照明物への
距離にかかわらず、集光されたスポット光の大きさをほ
ぼ一定にできる。

【００１９】図３はＬＥＤ４、７の前方に配置した透明
平面板２により、光線が透明平面板により屈折されるも
のの、ＬＥＤ４、７から出た光線が透明平面板を通して
拡散していく様子を示している。ＬＥＤ４、７は白色な
いしは電灯色などの白色に類似した色を放射する。光線
は透明平面板を通して拡散していくので、視認者が遠方
からこのＬＥＤ４、７を見たとき、この信号灯のＬＥＤ
４、７の光軸１０に対し、視認者の位置がずれていても
十分この信号灯が視認できる。本発明を用いた信号灯は
照明機能を持つため、典型的には携帯型で使われると思
われるが、手に持った携帯型信号灯が上下左右に少々傾
いても遠方からの視認性は良好に保てる。

【００２０】図４は図３の透明平面板２を乱反射加工し
た透明板１１に代えたものである。乱反射加工は光を乱
反射させるための、対象部品または部品製造用の金型な
どに施す処理であり、金型へのシボ加工、平板へのエッ
チング、サンドブラストあるいは光拡散剤含有樹脂（メ
タクリル樹脂）の使用など種々の方法が現在、実用化さ
れている。この場合は図３と同様の経路を通った光線１
２の他に乱反射加工面で散乱されて透明平面板から前方
に放射される光線１３が存在するので、図３に比べてさ
らにＬＥＤ４、７の光軸１０に対し視認者の位置がずれ
ていても、この信号灯は十分視認できる。また、１３の
ような光線経路が存在するため、本発明の信号灯をＬＥ
Ｄの前方の近傍から見た場合、ＬＥＤ４、７が図３の場
合に比べ、より大きくその周辺がぼやけて見え、多数の
ＬＥＤをプリント基板３に装着した場合には透明板の面
全体が光っているように見えるという利点もある。しか
し、ＬＥＤ４、７の光軸１０に対し、視認者の位置がず
れたときの視認性が図３に比べてよくなるとはいえ、乱
反射加工面での散乱があるということはＬＥＤ４、７の
前方ではなく、背面や側方に反射される光量が多くなる
ということを意味するので、視認角度、視認距離、面発
光の必要性などを考慮し、用途に応じた乱反射加工の方
法を選択しなければならない。なお、図４においては乱
反射加工面をＬＥＤ４、７側に施しているが、反対側の
面、さらには両面に施してもよい。一般的にＬＥＤ４、
７の側の面が信号灯の内側に位置するので乱反射加工面
にゴミが入りにくいなどの考慮からＬＥＤ４、７面に乱
反射加工面を配置するのが順当である。しかし、乱反射
加工面の場合、傷がついても元々散乱させるものなので
影響が少ないという理由で反対面、すなわちＬＥＤ４、
７から遠い方の面に乱反射加工施しても何ら差し支えな
い。

【００２１】前述のような透明板や乱反射加工板は決し
て平面だけに限定されるものではなく、曲面で構成して
もよい。図５、図６はその例である。図５、図６の曲面
には乱反射加工は施していないが、凸レンズ部を除いた
面に乱反射加工を施していてもよい。図５においてはＬ
ＥＤ５、６の発光光は凸レンズ１５によって平行光に変
換されている。図６においてはＬＥＤ４、７からの光は
途中で屈折されるものの、透明曲面板１６を通過して拡
散する。

【００２２】照明機能を持った信号灯を実現するため、
本発明では図２の凸レンズ１と図３の透明平面板２を組
み合せた構成、または図２の凸レンズ１と図４の乱反射
加工透明板１１を組み合せた構成をとる。前者は図１の
構成であり、後者は図１において透明板２を乱反射加工
透明板１１に代えた構成である。前者の構成では、凸レ
ンズ１を用いてＬＥＤ５、６からの光線８を集光するこ
とにより照明機能を実現し、ＬＥＤ４、７からの拡散さ
れた光線９を透明板２を介して放射することにより遠方
からの視認機能を実現する。後者の構成では、凸レンズ
１を用いてＬＥＤ５、６からの光線８を集光することに
より照明機能を実現し、ＬＥＤ４、７からの拡散された
光線１２を乱反射加工透明板１１を介して放射、散乱１
２、１３させることにより遠方からの視認機能を実現す
るとともに近傍から面発光に見えるという機能を実現す
る。当然，凸レンズ，透明板，乱反射加工板は曲面で構
成されてもよい。

【００２３】これまでＬＥＤは白色ないしは白色に類似
した色のＬＥＤとして説明してきたが、前方に凸レンズ
を配置しないＬＥＤ４、７の色は白色ないしは白色に類
似した色に限定するものではなく、例えば信号に通常用
いられる赤色、緑色などの色でもよい。本発明において
は白色ないしは白色に類似した色のＬＥＤ５、６の前方
に凸レンズを配置することによって照明機能を実現して
いる。前方に凸レンズを配置しない白色ないしは白色に
類似した色のＬＥＤ４、７を遠方から視認するためのＬ
ＥＤに用い、前方に凸レンズを配置しない、白色ないし
は白色に類似した色以外のＬＥＤによって遠方からの視
認機能を持たせる。なお、前方に凸レンズを配置するＬ
ＥＤ５、６の色を白色ないしは白色に類似した色に限定
しない構成についても本発明で提唱しており、その説明
は後述する。

【００２４】これまで説明したようにＬＥＤの前方に凸
レンズや透明板を配置すると、ＬＥＤの前方から信号灯
を見たときにＬＥＤを装着するプリント基板のパターン
配線がそのまま見える。これを防ぐ手段はいろいろ考え
られるが、本発明においてはプリント基板の部品位置や
部品番号を示すのに通常使われるシルク印刷をＬＥＤの
背面のプリント基板の所要領域全体に施す、いわゆるベ
タ印刷を施すことを提唱する。図７はその例であり、信
号灯を正面から見た状態を表している。この場合、ＬＥ
Ｄ１８は１６個、プリント基板１７上に装着されてい
る。信号灯は図示しない筐体で覆われており、ＬＥＤ１
８の光を前方に放射させるため、これまで説明してきた
透明板２１がＬＥＤ１８の前方についており、図示しな
い筐体とは２０の線で区切られている。すなわち、２０
の内側が透明板２１でできた窓となる。前方からはこの
窓２０を通してＬＥＤとプリント基板１７が見える。プ
リント基板１７のＬＥＤ１８を装着した面には緑色など
のレジストや図示しない配線パターンが数多く這ってい
るのでこの信号灯を正面から見たときの見栄えを非常に
悪いものにしている。

【００２５】これを避けるため、これまではプリント基
板１７に黒いレジストを塗っていたが、黒い色は光を吸
収する性質があるため、ＬＥＤから放射された光のうち
いったん透明板によって反射してプリント基板に当たる
光、さらに隣接するＬＥＤに散乱してプリント基板に当
たる光などを黒いレジストは吸収してしまい、これらの
プリント基板に当たる光を有効に使えない。この問題を
解決するため、本発明ではプリント基板の部品位置や部
品番号を示すのに通常使われるシルク印刷を、信号灯を
正面から見たときに窓を覆うよう、図７でいえば１９の
範囲全面に施すことを提唱する。１９の範囲は窓２０の
範囲を含んでいるので、ＬＥＤの前方から信号灯を見た
ときにプリント基板のレジスト色、配線パターンを覆い
隠すことができる。シルク印刷は一般にプリント基板の
製作工程で施されるものであるから信号灯のコストを上
げることなく、プリント基板１７のパターン配線を隠す
ことができる。なお、ベタ印刷を施した印刷シルク（一
般にプリント基板上にシルク印刷された部品位置や部品
番号を「シルク」と呼称する。本発明では「印刷シル
ク」と表記する。）の中に、ＬＥＤの前方から信号灯を
見たときにベタ印刷を損なわないと思われる程度の抜き
文字や抜き部分があっても差し支えない。例えばＬＥＤ
の色を示す「Ｗ」、「Ｒ」などの文字を形づくる線だけ
にシルク印刷を施さないことなどはベタ印刷シルクの見
栄えに大きな影響はなく、本発明の範囲内といえる。見
栄えに大きな影響のない線、記号も同様である。

【００２６】さらにこのシルク印刷の印刷色を白あるい
は黄色などの、光の反射に適した明るい色とすることに
より、ＬＥＤから放射された光のうち、一旦透明板によ
って反射してプリント基板に当たる光、さらに隣接する
ＬＥＤに散乱してプリント基板に当たる光などを効果的
に前方に、つまりＬＥＤ側に反射させることができるの
である。また、このような印刷シルクは周囲からの光を
乱反射するので信号灯の正面から見た場合、ＬＥＤの光
量を補うだけではなく、ＬＥＤの周りにぼんやりとした
光を作り出すことにより、信号灯の発光面全体が光って
いるように見せる効果もある。実際に発明者らの実験で
は、白色のシルク印刷を施すことにより、ＬＥＤを装着
している面全体、図７でいえば、窓２０の内側が、シル
ク印刷を施していない場合に比べ、明るく、かつ窓全体
で光っているように感じられた。

【００２７】また、反射基材を含んだインクでシルク印
刷を行うことにより、プリント基板に当たる光をさらに
効果的に前方に反射することができる。反射基材は例え
ばマイクロビーズであり、この場合はシルクスクーリー
ンのメッシュより小さいマイクロビーズをインクに混ぜ
ればよい。マイクロビーズは導電性がないのでプリント
パターンの電気特性に悪影響を与えることなく、プリン
ト基板に当たった光を効率よく、ＬＥＤの前方に反射さ
せることができる。当然、このインクを用いたシルク印
刷で部品位置や部品番号を表示することもできる。プリ
ント基板上にレジスト処理を行った後に印刷を行うので
あれば、反射基材として例えばアルミ粉のような金属微
粉を入れても電気特性に悪影響を与えずにプリント基板
で光を反射させることができるかもしれない。さらに
は、シルク印刷ではなく、他の印刷方法、例えばゴムな
どを用いた凸版印刷などを用いてもよい。

【００２８】図７において全面シルク印刷を施すべき領
域１９の外側のプリント基板上には抵抗、コンデンサ、
ＩＣなどの回路部品が搭載されている。信号灯を近傍か
ら眺めた場合、見る者の視線が信号灯の中心に配置され
たＬＥＤの光軸とずれた場合、これらの回路部品が前方
から見えることになる。これを防ぐため、本発明におい
てはＬＥＤの前方の凸レンズまたは透明平面板または透
明乱反射加工板または透明曲面板の一部を、全ＬＥＤを
囲むようにプリント基板側へ板状に伸ばしている。図８
を見ることによってその構成を確認することができる。

【００２９】図８において２２は筐体である。筐体２２
の内側には透明板２１が付いている。図示しないが、透
明板２１には凸レンズが設けられ、あるいは、乱反射加
工されているかもしれない。信号灯の近傍から信号灯の
中心軸２５と視線が一致するように信号灯を見れば特に
問題はないが、見る者の視線がこの中心軸２５からずれ
たときプリント基板１７に搭載されている部品２４が見
えることになる。これを防ぐため、本発明においては透
明板２１から、透明板の一部を、全ＬＥＤを囲むように
プリント基板１７側へ囲い２３を伸ばしている。この囲
い２３は全ＬＥＤを囲むように形成されており、図８に
描かれているＬＥＤ１８の後方側(紙面側)にも、かつＬ
ＥＤ１８の手前側にも形成されている。これにより、回
路部品２４はＬＥＤの前方側からは見えにくくなる。さ
らに回路部品２４を隠すため、囲い２３に塗装を施して
もよいが、本発明では囲い２３の片面または両面に乱反
射加工することを提案している。上述したように乱反射
加工は光を散乱させるので結果的に回路部品は信号灯を
正面から見たとき、非常に見えにくくなる。囲い２３に
塗装を施さず、乱反射加工を施せばこの透明板と一体に
なったこの部品を一発成型で製作することができ、コス
トを上げずに回路部品２４を覆い隠すという機能を持た
せることができる。乱反射加工は囲い２３のＬＥＤ１８
側に施してもよいし、ＬＥＤ１８と反対側の面に施して
もよいし、両面に施してもよい。なお、板状伸延部はた
だ単に回路部品を覆い隠すという機能だけではなく、Ｌ
ＥＤの側面方向に放射する光を反射することにより、視
認者の視線と信号灯の中心線２５がずれたときに伸延部
からの反射光により、多少なりとも視認性がよくなる。

【００３０】図９は円筒型ＬＥＤの構造である。ＬＥＤ
２６は図１のＬＥＤ４〜７に相当する。ＬＥＤ２６には
その中心部に光源部２８があり、光を効率的に前方へ放
射させるよう、光源部２８の背面に皿状反射板２７が付
いている。そのため、ＬＥＤ２６の光線の放射範囲は２
９のようになる。放射範囲２９のうち、ＬＥＤ２６に対
し、前方以外の側方に放射させる光線（図９の光線の扇
形放射範囲２９の端部に放射される光線）は照明機能に
も、視認機能にも寄与しない。なぜなら遠方からの視認
においては視認者が信号灯、この場合ＬＥＤ２６の前方
に位置し、一方、照明機能を用いるときには図２のよう
にＬＥＤ５、６の前方を照らすからである。図２におけ
るＬＥＤ５、６の側方に放射される光線を有効に用いる
ため、本発明においては図１０または図１１のような反
射板３０、３２をＬＥＤ２６の側面に配置する。これに
より、ＬＥＤの前方への発光量が多くなり、視認機能、
照明機能双方に寄与するだけでなく、近傍からこの信号
灯を見た場合、ＬＥＤが反射板の領域分だけ大きく見
え、点光源であるＬＥＤが集まったという見え方ではな
く、あたかも信号灯の発光面全体が光っているように見
えるという効果も出てくる。

【００３１】図１０においてはＬＥＤ２６から側方に放
射される光線は円錐面状反射板３０により反射され、３
１のような軌跡をたどる。反射板３０は円錐面状なので
反射光線３１がＬＥＤ２６の前方に放射されるよう構成
するものの、反射光が互いに平行光となるわけではな
く、反射板の端部で反射される光は側方または内側へ傾
むくことになる。これにより、遠方からこの信号灯を見
る場合、信号灯が視認者の方向に対し、多少傾いた場合
でも良好な視認性を保つ。近傍の照明においても被照明
物をスポット的に照らすだけでなく、その周辺をぼんや
りとではあるが、照らすことができる。さらに、円錐面
状反射板３０はプラスチックや板金で構成するのがコス
ト上有利であるが、円錐面状に加工するのは比較的安価
に製造できるというメリットもある。本発明では円筒型
ＬＥＤを説明に用いているが、ランプ型、ミニモールド
型、チップ型を用いる場合でも同様である。

【００３２】反射板３２を放物面状に形成した例を図１
１に示す。この場合には放物面状反射板３２により、Ｌ
ＥＤ２６から放射された光線は３３のように反射され
る。放物面３２は反射光３３を平行光となるよう構成で
きるので信号灯からの光量が多くなって遠方からこの信
号灯を見たときの視認性がよくなる。また、近傍を照ら
す場合には被照明物に対し、スポット的に光が当たるの
で被照明物をより明るく照らせる。

【００３３】本発明ではＬＥＤ側面の反射板と、ＬＥＤ
前方の凸レンズ１を組み合せることも提唱する。図１２
では円錐面状反射板３０で反射された光線が凸レンズ１
によって屈折されている。凸レンズ１によって屈折され
た光３４は側方に放射するので、視認者に対し、信号灯
が傾いたときの視認性に寄与するということがこの図か
らわかる。図１３では円錐面状反射板３０で反射された
光３５は、その一部はそのまま屈折せずに放射され、一
部は透明平面板２によって途中で少しの屈折を経た後に
放射される。この場合には円錐面状反射板３０により反
射された光はほとんど影響を受けずに視認者の目に届く
ことになる。

【００３４】図１４はＬＥＤ２６の前方に乱反射加工板
１１を配置した例である。円錐面状反射板３０により反
射された光が乱反射加工板１１により散乱されている。
図１２、図１３、図１４でわかるように、円錐面状反射
板３０がないときに比べ、円錐面状反射板３０による反
射光分の光量が増えるので視認者による視認性が向上す
る。

【００３５】図１５、図１６、図１７は反射板として放
物面状反射板３２を用いた例である。図１５、図１６、
図１７においても、放物面状反射板３２がないときに比
べ、放物面状反射板３２による反射光分の光量が増える
ので視認者による視認性が向上する。

【００３６】ＬＥＤ側面の反射板と、ＬＥＤ前方の凸レ
ンズを組み合せる利点を次に説明する。前掲の図１２も
含め、図１８、図１９の各例ではいずれも円錐面状反射
板３０の前方に凸レンズを配置している。凸レンズはい
ずれもＬＥＤ２６から直接放射される光を平行光に変え
るように構成されている。しかし、それぞれのレンズの
口径が異なり、図１２の凸レンズ１の口径より図１８の
凸レンズ３８の口径が小さく、図１９の凸レンズ４０の
口径は大きくなっている。これらの口径の違いにより、
図１８の場合の方が図１２の場合に比べ、より多くの反
射光が凸レンズ３８を経ずに放射される。図１９では凸
レンズ４０の口径が図１２の凸レンズ１の口径より大き
いので、反射光はその多くが凸レンズ４０により屈折せ
られ、これらの光は信号灯を視認者に対し、大きく傾け
たときの視認性向上に寄与する。また、近傍を照らす場
合には屈折した光が被照明物の周囲を照らすようにな
る。

【００３７】口径を実際にどの程度にするかは本発明を
適用する信号灯の仕様に応じて決定することであるが、
以上、述べたように円錐面状反射板３０からの反射光を
利用し、かつ、ＬＥＤ前方の凸レンズの口径を変えるこ
とにより、その用途に応じて、円錐面状反射板３０によ
り反射された光を遠方からの視認性向上に役立てること
や、近傍を照明する場合には被照明物の周囲を照らすと
いう機能を持たせることができる。

【００３８】図２０、図２１は放物面状反射板３２と凸
レンズを組み合せた例であり、図１５の凸レンズ１に対
して図２０の凸レンズ３８は口径を小さくしており、図
２１の凸レンズ４０は口径を小さくしている。その効果
は図１９、図２０を例にとって説明した前述内容と同様
である。

【００３９】これまで前方に凸レンズ１を配置するＬＥ
Ｄの発光色を白色ないしは白色に類似した色に限定して
きたが、信号灯を構成する複数個のＬＥＤ４〜７のうち
の何個かのＬＥＤ５、６の前方に凸レンズ１を、それら
の凸レンズ１の光軸が該当するＬＥＤ５、６の光軸と一
致するように配置し、さらに残りのＬＥＤ４、７の前
方、および他の色のＬＥＤも使用している場合にはそれ
らのＬＥＤの前方にも透明板、透明曲面板１６を配置し
たが、本発明の構成は白色ないしは白色に類似した色に
限定するものではない。図１において、例えば、ＬＥＤ
の発光色が赤の１色であっても何個かの赤ＬＥＤ５、６
の前方に凸レンズ１を配置し、残りの赤ＬＥＤ４、７の
前方に透明平面板２を配置する。前方に凸レンズ１を配
置した赤ＬＥＤ５、６の光線は凸レンズ１によって平行
光に変換されるから信号灯の中心線（図８の符号２５）
方向からこの信号灯を見たときには非常に明るく光る。
視認者が信号灯の中心線（図８の符号２５）からずれた
場合には凸レンズ１からの平行光は視認者には届かない
かもしれないが、凸レンズを配置しないＬＥＤ４、７か
らの拡散した光が視認者に届く。すなわち、携帯型信号
灯であっても、設置型信号灯であっても、信号灯の中心
線（図８の符号２５）に一致した方向からは非常に視認
性がよく、かつ、視認者の位置が中心線からずれたとき
にも良好な視認性を保ちたいという場合に本発明を用い
ることができる。このような用途に使われるＬＥＤの発
光色は信号に通常、用いられる赤色かもしれないし、青
色かもしれない。さらに鉄道の入れ換え信号等に用いら
れる紫色でもよい。前方に凸レンズ１を配置するＬＥＤ
の発光色は白色ないしは白色に類似した色に限定される
ものではない。

【００４０】前方に凸レンズ１を配置するＬＥＤの発光
色の他の色の例はこの信号灯を探傷灯として用いる場合
である。金属の細かい傷を探す場合によく用いられるの
が紫外線で対象物を照らす方法である。現在は探傷灯専
用のライトを用いて傷を探しているが、紫外線を発光す
るＬＥＤを用いればこの信号灯を探傷灯として使うこと
ができる。この場合にも前方に凸レンズ１を配置したＬ
ＥＤ５、６の前方に配置した凸レンズ１を通過して生成
された平行光により、対象物をスポット的に照らし、凸
レンズ１を配置しないＬＥＤ４、７からの拡散光によっ
て上記スポットの周りをぼんやりと照らし、探傷作業を
やりやすくする。

【００４１】以上、前方に凸レンズ１を配置するＬＥＤ
５、６の発光色が白色ないしは白色に類似した色に限定
されないことを示したが、一つの信号灯で複数色のＬＥ
Ｄ、例えば白色と赤色、の前方に凸レンズが配置されて
いる構成も本発明の範囲内であることは言うまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 信号灯における発光部の断面図である。

【図２】 ＬＥＤの前面を覆う透明平面板に凸レンズに
設けた場合の光の屈折の様子を示した説明図である。

【図３】 ＬＥＤの前面に置かれた透明平面板による光
の屈折の様子を示した説明図である。

【図４】 図３の透明平面板を乱反射加工した場合の光
の屈折の様子を示した説明図である。

【図５】 図２の透明平面板を透明曲面板に代えたもの
である。

【図６】 図４の透明平面板を透明曲面板に代えたもの
である。

【図７】 信号灯の発光部正面図である。

【図８】 透明板の周囲を曲げてＬＥＤを囲うようにし
た、発光部の断面図である。

【図９】 円筒型ＬＥＤを内部構造を示す断面図であ
る。

【図１０】 ＬＥＤを取り囲むように円錐面状反射板を
設けた場合の光の進路を示す説明図である。

【図１１】 円錐面状反射板に代えて方物面状反射板を
設けた場合の説明図である。

【図１２】 円錐状反射板と凸レンズを組合わせた場合
の光の進路を示す説明図である。

【図１３】 円錐状反射板と透明平面板を組合わせた場
合の光の進路を示す説明図である。

【図１４】 図１３の透明平面板に乱反射加工を施した
場合の光の進路を示す説明図である。

【図１５】 放射面状反射板と凸レンズを組合わせた場
合の光の進路を示す説明図である。

【図１６】 放射面状反射板と透明平面板を組合わせた
場合の光の進路を示す説明図である。

【図１７】 図１６の透明平面板に乱反射加工を施した
場合の光の進路を示す説明図である。

【図１８】 図１２よりレンズの口径を小さくした場合
の光の進路を示す説明図である。

【図１９】 図１２よりレンズの口径を大きくした場合
の光の進路を示す説明図である。

【図２０】 図１５よりレンズの口径を小さくした場合
の光の進路を示す説明図である。

【図２１】 図１５よりレンズの口径を大きくした場合
の光の進路を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 凸レンズ ２ 透明板 ３ プリント基板 ４〜７ ＬＥＤ １１ 乱反射加工した透明板 １５ 曲面に形成した透明板 １７ プリント板 １８ ＬＥＤ ２１ 透明板 ２３ 囲い ３０ 円錐面状反射板 ３２ 放射面状反射板 ３８ 凸レンズ ４０ 凸レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大澤 純一 宮城県柴田郡柴田町大字中名生字神明堂３ 番地の１ 東北リコー株式会社内 Ｆターム(参考） 3K080 AA14 AB01 BA04 BA07 BB02 BB05 BB06 BB08 BE07 CC06

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個のＬＥＤを発光源とする信号灯に
   おいて、そのうちの一部のＬＥＤ（５、６）の前面に光
   軸を一致させて凸レンズ（１）をそれぞれ配置し、その
   他のＬＥＤ（４、７）の前方に透明板（２）を配置した
   ことを特徴とする信号灯。
2. 【請求項２】 該透明板に乱反射加工を施したもの（１
   １）を用いた請求項１の信号灯。
3. 【請求項３】 該透明板に緩やかな曲面を設けたもの
   （１６）を用いた請求項１または２の信号灯。
4. 【請求項４】 該ＬＥＤを支持しているプリント基板
   （１７）に、少なくとも該透明板を通して外部から見え
   る部分に、全面にわたってシルク印刷を施した請求項
   １、２または３の信号灯。
5. 【請求項５】 シルク印刷は、白もしくは白に類似した
   明るい色を用いた請求項４の信号灯。
6. 【請求項６】 該ＬＥＤを支持しているプリント基板
   （１７）に、少なくとも該透明板を通して外部から見え
   る部分に、全面にわたって反射基材を含むインクを用い
   た印刷を施した請求項１、２または３の信号灯。
7. 【請求項７】 該凸レンズまたは該透明板の裏側に、該
   ＬＥＤを取り囲むように囲い（２３）を設けた請求項
   １、２または３の信号灯。
8. 【請求項８】 該囲いに乱反射加工を施した請求項７の
   信号灯。
9. 【請求項９】 該ＬＥＤから側方に発せられる光を、該
   ＬＥＤの前方に向けて反射する反射板（３０、３２）を
   各ＬＥＤの周りに配置した請求項１、２項または３項の
   信号灯。
10. 【請求項１０】 該反射板が円錐面状に形成されている
    請求項９の信号灯。
11. 【請求項１１】 反射板が放物面状に形成されている請
    求項９の信号灯。