JP2002183891A - 交通信号灯 - Google Patents

交通信号灯

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    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2111/00—Use or application of lighting devices or systems for signalling, marking or indicating, not provided for in codes F21W2102/00 – F21W2107/00
    • F21W2111/02—Use or application of lighting devices or systems for signalling, marking or indicating, not provided for in codes F21W2102/00 – F21W2107/00 for roads, paths or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、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。 【解決手段】 本発明は、その開口部にレンズカバー６
が装着される信号灯器本体内にプリント基板２上に所要
数のＬＥＤ素子３を正立配置し、各ＬＥＤ素子３の前方
に集光用凸レンズ４を前傾させ、かつＬＥＤ素子３の光
源が集光用凸レンズ４の焦点位置より前の位置となるよ
うに配設した構成とする。

Description

【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Ｌ
ＥＤ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ＬＥ
Ｄ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、Ｌ
ＥＤ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

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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
    する交通信号灯。
  2. 【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
    ことを特徴とする請求項１記載の交通信号灯。
  3. 【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ことを特徴する請求項１
    又は２記載の交通信号灯。
  4. 【請求項４】 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
    する交通信号灯。
  5. 【請求項５】 上記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請求項４記載
    の交通信号灯。
  6. 【請求項６】 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ことを特徴する請求項５
    記載の交通信号灯。
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