JP2005025628A

JP2005025628A - Ｌｅｄ式歩行者用信号灯器

Info

Publication number: JP2005025628A
Application number: JP2003192297A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kawasaki; 貴志川崎
Original assignee: Seiwa Electric Mfg Co Ltd
Current assignee: Seiwa Electric Mfg Co Ltd
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2023-07-04
Also published as: JP3910563B2

Abstract

【課題】ＬＥＤ式歩行者用信号灯器において良好な視認性を確保する。
【解決手段】複数のＬＥＤ１３が実装されたＬＥＤ基板１２と、ＬＥＤ基板１２の前方に配置された前面カバー１４と、ＬＥＤ基板１２と前面カバー１４との間に配置され、人形図柄の透光部１５１と遮光部１５２を有する人形マスク板１５とを備え、ＬＥＤ基板１２のＬＥＤ１３‥１３からのＬＥＤ光を人形マスク板１５の透光部１５１を透過させて人形図柄を表示する信号灯器において、ＬＥＤ基板１２と人形マスク板１５との間に、各ＬＥＤ１３からのＬＥＤ光を透過拡散する光拡散部材（光拡散板１６）を設けることで、ＬＥＤ１３の輝点ドットや光ムラを解消する。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歩行者用信号灯器に関し、特に、光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたＬＥＤ式歩行者用信号灯器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歩行者用信号灯器としては、従来、白熱電球（光源）と、この白熱電球の背面側に配置される反射板と、白熱電球の前面側に配置される前面カバーとからなり、その前面カバー（赤色もしくは青色の透光性カバー）に白色の人形部（人形図柄）が形成された灯器が一般に使用されている。このような電球式の歩行者用信号灯器は、全面発光タイプであり、「横断不可」が赤地に白人形、「横断可」が青地に白人形の図柄となっており、人形部が電球色（白色）による発光で、その周囲が赤色または青色に発光する仕様となっている。
【０００３】
また、最近では、消費電力の低減化や保守・管理に要する手間の削減等をはかることを目的として、ＬＥＤ式信号灯器が実用化されてきている。
【０００４】
ＬＥＤ式歩行者用信号灯器としては、例えば、多数のＬＥＤ（発光色：赤色または青色）がプリント配線基板に実装されてなるＬＥＤユニットを光源とし、そのＬＥＤユニットを灯器ケース内に収容するとともに、ＬＥＤ群の前面側に配置する前面カバーに、歩行者を形どった図柄（人形）の透光部分（人形部）と遮光部分とを設けた構造で、人形部のみが赤色または青色に発光する仕様の信号灯器がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−８１７３８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、歩行者用信号灯器が車両用信号灯器（３色灯器）と大きく異なる点は、至近距離で見られることから、ＬＥＤのドットが目立つという点である。このためＬＥＤ式歩行者用信号灯器では、ＬＥＤの輝点ドットや光ムラなどが目立つ傾向にあり、また、人形照光部と周囲の非照光部とのコントラストなどの課題もある。さらに、信号灯器では、表示面の視認角を一層広げたいという課題もある。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、ＬＥＤの輝点ドットや光ムラのない、良好な視認性を得ることが可能なＬＥＤ式歩行者用信号灯器の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のＬＥＤ式歩行者用信号灯器は、複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤ基板と、ＬＥＤ基板の前方に配置された前面カバーと、前記ＬＥＤ基板と前記前面カバーとの間に配置された人形マスク板とを備え、その人形マスク板には人形図柄の透光部及びその透光部以外の部分を遮光する遮光部が設けられており、前記ＬＥＤ基板のＬＥＤ群からの光を前記人形マスク板の透光部を透過させて人形図柄を表示するように構成されているとともに、前記ＬＥＤ基板と前記人形マスク板との間に、前記各ＬＥＤからの光を透過拡散する光拡散部材が配置されていることによって特徴づけられる。
【０００９】
なお、本発明に用いる光拡散部材は、板状またはシート状のいずれの形態であってもよい。以下、光拡散部材を「光拡散板」という。
【００１０】
本発明によれば、ＬＥＤ基板と人形マスク板との間に、各ＬＥＤからのＬＥＤ光を透過拡散する光拡散板を配置しているので、ＬＥＤの輝点ドットや光ムラのない良好な視認性を得ることができる。
【００１１】
本発明において、ＬＥＤ基板に実装するＬＥＤは、正三角形状の配列（正三角形の頂点にＬＥＤが位置する配列）とすることが好ましい。
【００１２】
ここで、光拡散板は、照明器具や液晶ディスプレイのバックライト、ＡＶ機器のイルミネーションスイッチなどの多くの分野で用いられているもので、メーカー各社から多種多様なものが市販されている。しかしながら、光拡散板をＬＥＤ式歩行者用信号灯器に用いる場合、輝点ドットや光ムラの隠蔽性と発光輝度のバランスを確保することが非常に難しく、良好な視認性を得るのが難しいのが現状である。
【００１３】
このような点を踏まえて、本出願人らは、実験等によって２０種類以上の光拡散板について検討を行い、良好な視認性を得ることのできる光拡散板の選定を行った。その結果、全光透過率８０〜８５％、ヘイズ（全光透過率と拡散光透過率との比）８８〜９０％の光拡散板（例えば、恵和株式会社製、商品名：オパルス＃１００−ＫＢＳ２）を用いると、ＬＥＤ式歩行者用信号灯器において最もバランスの取れた視認性が得られることを見出した。なお、視認性の検討結果の一部を下記の表１に示す。
【００１４】
【表１】

【００１５】
また、本発明のＬＥＤ式歩行者用信号灯器において、光ムラの問題を解消するために、ＬＥＤ基板に実装する複数のＬＥＤを正三角形状の配列（正三角形の頂点にＬＥＤが位置する配列：図６（ａ）参照）とすると、ＬＥＤ基板上の各ＬＥＤから同心円状に広がるＬＥＤ光による光ムラを低減することができる。すなわち、正三角配列とすることで、例えばＬＥＤピッチと同じ直径の配光エリアを想定した場合、いずれのＬＥＤの配光エリアにも属さないことにより発生する「暗部」の面積は、同じＬＥＤピッチにおける正四角配列（図６（ｂ）参照）の約１／５となり、光ムラを大幅に低減することができる。
【００１６】
そして、このようなＬＥＤの正三角配列及び前記した特性を有する光拡散板の導入により、ＬＥＤ照明率が向上するので、ＬＥＤを高密度に実装しなくても、ＬＥＤ式歩行者用信号灯器において、ＬＥＤの輝点ドットや光ムラのない良好な視認性を実現することができる。
【００１７】
さらに、本発明のＬＥＤ式歩行者用信号灯器において、光拡散板の全光反射率・ヘイズの各値を前記した値とするとともに、ＬＥＤ配列を正三角配列にするという構成に加えて、ＬＥＤと光拡散板との間の距離及びＬＥＤの配列ピッチ等のパラメータを適宜に選定することで、表示の均斉度を［２：１］以下（もしくは［１．５：１］以下）にすることができる。なお、「均斉度」とは、表示輝度の最明部と最暗部との比であり、均斉度を［２：１］以下に規定することにより、ＬＥＤの輝点ドットや光ムラがなくて視認性が良好な面発光を実現することができる。
【００１８】
また、上記した仕様の光拡散板（例えば、恵和株式会社製、商品名：オパルス＃１００−ＫＢＳ２）は、拡散面の表面が微細なビーズで形成されており、全体として乳白色のように見えるもので視認角を広くすることができ、例えば表示面の視認角４５°においても良好な視認性を確保することが可能になる（後述する実施例参照）。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明のＬＥＤ式歩行者用信号灯器の実施形態の構成を示す正面図である。図２はその実施形態の縦断面図である。
【００２１】
この実施形態のＬＥＤ式歩行者用信号灯器１は、「横断不可」を表示する発光部１Ａと「横断可」を表示する発光部１Ｂとが上下に配置されている。ＬＥＤ式歩行者用信号灯器１の前面側には、各発光部１Ａ，１Ｂの前方側の上方領域を覆う庇４，４が配置されている。
【００２２】
各発光部１Ａ，１ＢはそれぞれＬＥＤユニット１０によって構成されている。各ＬＥＤユニット１０は灯器ケース２内に収容され、その各ユニットの前面カバー１４が前面扉３の開口部３Ａ，３Ｂを通じて灯器前面側に臨んでいる。なお、「横断不可」を表示する発光部１Ａを構成するＬＥＤユニット１０と、「横断可」を表示する発光部１Ｂを構成するＬＥＤユニット１０とは、後述する人形マスク板１５の人形形態以外の構造は同じである。
【００２３】
ＬＥＤユニット１０は、図３〜図５に示すように、多数のＬＥＤ１３‥１３が実装されたＬＥＤ基板１２、前面カバー１４、人形マスク板１５、光拡散板１６、押えカバー板１７及びユニットケース１１などを備えている。
【００２４】
ユニットケース１１は、樹脂成形品（例えばＡＢＳ樹脂製）で、ケース内部にＬＥＤ基板１２が収容されている。
【００２５】
ＬＥＤ基板１２に実装のＬＥＤ１３‥１３は、図６（ａ）に示すように、正三角形の配置（正三角形の頂点にＬＥＤ１３が位置する配置）で配列されている。ＬＥＤ１３‥１３には、「横断不可」を表示する発光部１Ａの場合は発光色が赤色のものが使用され、「横断可」を表示する発光部１Ｂの場合は発光色が青色のものが使用される。
【００２６】
なお、本実施形態では、各ＬＥＤ１３から放出されるＬＥＤ光を無駄なく前面に照射するため、ＬＥＤ基板１２を白色レジスト（例えばガラスエポキシ樹脂）としている。また、ＬＥＤ基板１２を収容するユニットケース１１についても、白色樹脂（内面白色）することで反射率を高めて照明率の向上をはかっている。
【００２７】
前面カバー１４は、透明樹脂（例えばポリカーボネート樹脂）をレンズ状に成形した樹脂成形品である。
【００２８】
人形マスク板１５は、透明樹脂板（例えばメタクリル樹脂板）に遮光膜を施した部材であって、人形図柄の透光部１５１及びその透光部１５１以外の部分を遮光する遮光部１５２が設けられている。なお、図３及び図５に示す人形マスク板１５では、透光部１５１の人形図柄Ｃ２を「横断可」を示す形態としているが、「横断不可」の場合は、図１に示す人形図柄Ｃ１とする。
【００２９】
光拡散板１６は、例えばポリエステル樹脂等の樹脂シートであって、ＬＥＤ基板１２と人形マスク板１５との間に配置されている。光拡散板１６の背面側には、透明樹脂製（例えばメタクリル樹脂製）の押えカバー板１７が配置される。
【００３０】
光拡散板１６は、各ＬＥＤ１３からの指向性の強いＬＥＤ光を広範囲に拡散するとともに、各ＬＥＤ１３の輝点ドットを隠蔽する効果を発現するために設けられており、この実施形態では、例えば、全光透過率８３．３％、ヘイズ（全光透過率と拡散光透過率との比）８９．３％の光拡散板（例えば、恵和株式会社製、商品名：オパルス＃１００−ＫＢＳ２）を用いている。
【００３１】
以上のＬＥＤユニット１０において、人形マスク板１５、光拡散板１６及び押えカバー板１７は、相互に重ね合わされた状態でユニットケース１１の前端面と前面カバー１４との間に配置され、この状態で前面カバー１４をユニットケース１１にねじ止め固定することにより、ユニットケース１１と前面カバー１４との間に保持される。
【００３２】
また、ＬＥＤ基板１２に実装するＬＥＤ１３‥１３は、人形マスク板１５の透光部１５１に対応する部分のみに配置されている。なお、ＬＥＤ１３‥１３は、ＬＥＤ基板１２の人形マスク板１５の全体に対応する部分に配置しておいてもよい。
【００３３】
そして、以上の構造のＬＥＤユニット１０は、図２に示すように、ＬＥＤ式歩行者用信号灯器１の前面扉３に、前面カバー１４を前面扉３の開口部３Ａ，３Ｂに嵌め込んだ状態で、前面扉３に対してねじで留めることにより固着されるか、もしくは押え金具で前面扉３へ押えて固着される。なお、前面カバー１４のフランジ部１４Ａ（前面扉３に当接する部分）には防水用のパッキン１８（図３〜図５）が配置されている。
【００３４】
以上の本実施形態において、ＬＥＤ基板１２のＬＥＤ１３‥１３が点灯すると、それらＬＥＤ１３‥１３からのＬＥＤ光が人形マスク板１５に照射され、その人形マスク板１５の透光部１５１を透過したＬＥＤ光が前面カバー１４を通じて前方に放出される。これにより、人形マスク板１５の透光部１５１つまり人形図柄のみが赤色または青色で点灯表示される。
【００３５】
また、本実施形態では、ＬＥＤ基板１２と人形マスク板１５との間に、各ＬＥＤ１３‥１３からのＬＥＤ光を透過拡散する光拡散板１６（全光透過率８３．３％、ヘイズ８９．３％）を配置するとともに、ＬＥＤ基板１２に実装のＬＥＤ１３‥１３を正三角配列（ＬＥＤピッチ＝１０〜１２ｍｍ）としているので、ＬＥＤの輝点ドットや光ムラのない良好な視認性を得ることができるとともに、人形照光部と周囲の非照光部とのコントラストを高めることができる。さらに、光拡散板１６の導入とＬＥＤ１３の正三角配列により、ＬＥＤ１３と光拡散板１６との距離を５０ｍｍ以下としても良好な視認性を得ることが可能となり、これによりＬＥＤ式歩行者用信号灯器１の小型化（奥行き寸法の縮小化）を達成することができる。
【００３６】
次に、以上の実施形態について光度・輝度等を測定した。その測定結果について説明する。
【００３７】
＜測定１＞
前記した実施形態のＬＥＤ式歩行者用信号灯器１（図３〜図５に示すＬＥＤユニット１１）において、全光透過率８３．３％、ヘイズ８９．３％の光拡散板（恵和株式会社製、商品名：オパルス＃１００−ＫＢＳ２）を用い、その光拡散板とＬＥＤ１３との間の距離を５０ｍｍとした。また、ＬＥＤ１３（発光色：青色または赤色）をＬＥＤ基板１２に正三角配列するとともに、ＬＥＤピッチを１０ｍｍピッチ（青色）または１２ｍｍピッチ（赤色）とした。
【００３８】
以上の構成において、青色及び赤色の各色について正面光度及び３３°仰角光度を測定したところ、下記の表２に示すように、歩行者用信号灯器として満足できる光度が得られることが確認できた。また、測定結果から平均均斉度を求めたところ、青色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤの均斉度がいずれも１．５以下（表２参照）であり、ＬＥＤの輝点ドットや光ムラのない良好な視認性が得られることが確認できた。
【００３９】
【表２】

【００４０】
＜測定２＞
ＬＥＤ式歩行者用信号灯器１の仕様は前記した＜測定１＞と同じとし、図７（ａ）に示す人形発光部（人形図柄の透光部１５１）の上位置Ｐ１、中間位置Ｐ２及び下位置Ｐ３の輝度を測定した。さらに、図７（ｂ）に示すように、人形発光部を仰角４５°で右方向に４５°回転した状態で上位置Ｐ１、中間位置Ｐ２及び下位置Ｐ３の輝度を測定した。また、比較例として、光拡散板を配置していない状態で、人形発光部の上位置Ｐ１、中間位置Ｐ２及び下位置Ｐ３の輝度を同様にして測定した。これらの測定結果を用いて輝度比（正面輝度に対する相対比率）を算出した。その結果を下記の表３に示す。
【００４１】
ただし、輝度測定は、光学輝度計（株式会社トプコン製、商品名：ＢＭ−７）を用い、測定スポット＝φ２５ｍｍで行った。
【００４２】
【表３】

【００４３】
表３の結果から明らかなように、ＬＥＤ基板１２（ＬＥＤ１３）と人形マスク板１５との間に光拡散板１６を配置することにより、仰角に対する輝度の低減率が大幅に抑制されることがわかる。特に、人形発光部の上部（Ｐ１）において光拡散板１６の効果が顕著に現れることがわかる。
【００４４】
＜測定３＞
図８に示すように、ＬＥＤ基板１２の前面側に光拡散板のサンプルＳを配置し、光拡散板の前面側に光学輝度計（株式会社トプコン製、商品名：ＢＭ−７）を配置して輝度の測定系（暗室に設置）を構成した。ただし、ＬＥＤ基板１２のＬＥＤ１３と光拡散板サンプルＳとの距離を５０ｍｍとした。また、ＬＥＤ１３の配列は正三角配列とし、ＬＥＤピッチを１０ｍｍピッチ（青色）または１２ｍｍピッチ（赤色）とした。
【００４５】
図８の輝度測定系において、サンプルＳを、恵和株式会社製；オパルス＃１００−ＫＢＳ２（実施例１）として、サンプルＳの明部及び暗部を、測定スポット＝φ０．７５ｍｍでランダムに測定した。測定点は２０点以上とした。その測定結果（最明部・最暗部の各輝度及び平均値）を下記の表４に示す。
【００４６】
比較例として、サンプルＳを、筒中プラスチック株式会社製；グランテリアＧＭ１００−ＧＬ５（ビーズ状の凸部（φ３ｍｍ）が形成された光拡散板：全光透過率９０．０％、ヘイズ９４．４％）とした場合（比較例１）と、サンプルＳを配置しない場合（光拡散板無：比較例２）について、前記と同じ輝度測定を行った。その測定結果を下記の表４に示す。なお、表４には最暗部の輝度値で規格化した値を示している。
【００４７】
【表４】

【００４８】
表４の結果から明らかなように、光拡散板１６として、恵和株式会社製；オパルス＃１００−ＫＢＳ２（全光透過率８３．３％、ヘイズ８９．３％）を用いることにより、φ０．７５ｍｍのピンスポットにおいても、均斉度を［２：１］以下（もしくは［１．５：１］以下）にすることが可能であることがわかる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤ基板と、ＬＥＤ基板の前方に配置された前面カバーと、ＬＥＤ基板と前面カバーとの間に配置され、人形図柄の透光部と遮光部を有する人形マスク板とを備え、ＬＥＤ基板のＬＥＤ群からの光を人形マスク板の透光部を透過させて人形図柄を表示する歩行者用信号灯器において、ＬＥＤ基板と人形マスク板との間に、各ＬＥＤからのＬＥＤ光を透過拡散する光拡散板を配置しているので、ＬＥＤの輝点ドットや光ムラのない良好な視認性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の正面図である。
【図２】本発明の実施形態の縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態に用いるＬＥＤユニットの正面図である。
【図４】同じくＬＥＤユニットの片側断面図である。
【図５】同じくＬＥＤユニットの分解斜視図である。
【図６】ＬＥＤの配列パターンを示す図である。
【図７】人形発光部の輝度測定ポイント及び輝度測定形態を示す図である。
【図８】光拡散板の輝度測定系の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ＬＥＤ式歩行者用信号灯器
１Ａ発光部（「横断不可」）
１Ｂ発光部（「横断可」）
２灯器ケース
３前面扉
４庇
１０ＬＥＤユニット
１１ユニットケース
１２ＬＥＤ基板
１３ＬＥＤ
１４前面カバー
１５人形マスク板
１５１透光部（人形図柄）
１５２遮光部
１６光拡散板（光拡散部材）
１７押えカバー板
１８パッキン

Claims

複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤ基板と、ＬＥＤ基板の前方に配置された前面カバーと、前記ＬＥＤ基板と前記前面カバーとの間に配置された人形マスク板とを備え、その人形マスク板には人形図柄の透光部及びその透光部以外の部分を遮光する遮光部が設けられており、前記ＬＥＤ基板のＬＥＤ群からの光を前記人形マスク板の透光部を透過させて人形図柄を表示するように構成されているとともに、前記ＬＥＤ基板と前記人形マスク板との間に、前記各ＬＥＤからの光を透過拡散する光拡散部材が配置されていることを特徴とするＬＥＤ式歩行者用信号灯器。
前記ＬＥＤ基板に実装の複数のＬＥＤが正三角形の配置で配列されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ式歩行者用信号灯器。