JP2009266659A - 警告灯 - Google Patents

Abstract

【課題】 近距離でも眩しさが無く、低消費電力で長寿命の警告灯を実現する。
【解決手段】 本発明に係る警告灯は、光の放出方向が主軸を中心に放射状となるように配置された複数の発光素子１と、複数の発光素子１の虚像を写す反射鏡４と、反射鏡４に写る複数の発光素子の虚像からの放出光と複数の発光素子の実像からの放出光が、主軸の方向に並列して回転移動するように、複数の発光素子の点灯および消灯を制御する制御回路と、を備えることにより、機械的な回転機構を有さず、発光素子の光を有効に利用できることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、警告灯に関する。

緊急時に使用される警告灯は、白熱電球の光源の周りを放物面の反射鏡が回転する構造となっており、３６０°方向に閃光を放つため遠距離からの視認には適している。しかし、近距離での視認や周囲が暗い時には、眩しすぎるという不都合があった。また、反射鏡を回転させる機構が故障して警告機能が失われること、および光源の白熱電球の寿命が短すぎるという難点があった。

一方、発光ダイオードを光源とする警告灯も実用化されている。特許文献１には、複数の発光ダイオードと光反射部材を有する放光ユニットを備える表示灯が開示されている。また、特許文献２には、発光ダイオード群と回転放物面体反射鏡を組合せた発光ダイオード灯器が開示されている。発光ダイオードは、低消費電力で長寿命である点で優れた光源であるが、白熱電球に比べて暗いという欠点があった。そのため、いずれの考案においても、強い光強度を得るために多数の発光ダイオードを使用する。

また、発光ダイオードを光源とする警告灯においては、環状に配置された発光ダイオードが回転しているように点灯消灯の制御を行うことにより、機械的機構なしで回転警告灯を実現することができる。さらに、均一輝度の発光ダイオードが回転するように移動して視認されることから閃光が無く、眩しさを感じさせない利点がある。
実登３１３９０３４号公報 実登３０２０９４８号公報

近年の発光ダイオードの高輝度化の進展はめざましく、従来に比べて少ない数の発光ダイオードで高輝度の光源が実現できるようになっている。

しかしながら、多数の発光ダイオードの使用を前提とした従来の表示灯や警告灯では、高輝度化された発光ダイオードの利点を十分に引き出せない問題があった。すなわち、従来技術では、多数の発光ダイオードを実装するスペースを確保し、かつ実装作業を容易とするために、平坦な基板上に発光ダイオードを取付ける必要があった。このため、発光ダイオードの光は基板に垂直な方向に放出され、反射鏡にて所望の方向に光路を変更する構成をとる必要があった。その結果、反射鏡における光の吸収や散乱等による損失を生じていた。

そこで、本発明は、上記問題点を鑑みてなされたもので、機械的な回転機構を有さず、眩しさが無いという利点を保持しながら、発光素子から放出される光を効率よく利用することで、低消費電力で長寿命の警告灯を実現することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る警告灯は、光の放出方向が主軸を中心に放射状となるように配置された複数の発光素子と、複数の発光素子の虚像を写す反射鏡と、反射鏡に写る複数の発光素子の虚像からの放出光と複数の発光素子の実像からの放出光が、主軸の方向に並列して回転移動するように、複数の発光素子の点灯および消灯を制御する制御回路を備えることを特徴とする。

上記の構成においては、警告灯として機能を発揮するための光の放出方向である主軸に水平な方向に、発光素子の発光強度の高い放出方向を一致させている。これにより、発光素子の光の大部分を直接放出し、反射鏡による損失を少なくして効率よく利用することができる。一方、発光強度の高い方向からずれた、横方向への放出光についても、反射鏡に写る虚像からの放出光として有効に利用することができる。また、光が主軸の周りを回転するように発光素子の点灯と消灯を制御することにより、機械的な回転機構なしに警告機能を発揮させることができる。これにより、低消費電力で長寿命の警告灯を実現することができる。

本発明に係る警告灯においては、反射鏡の形状は頂部を切り取った多角錐とし、頂部の方向に突き合わせた状態に対向させて配置した二つの反射鏡の間に複数の発光素子を配置する。この構成では、発光素子の虚像を二つの反射鏡に映し出すことができ、発光素子の実像および２つの虚像に対応する３本の光の輝線が警告灯から放出される。これにより、放出光が３つに分割され、眩しさを緩和する効果が得られる。さらに、反射鏡の多角錐の面と対応するように発光素子を配置することで、反射による光の散乱を防いで有効に利用することができる。

また、本発明の警告灯においては、主軸を中心とする放射方向へ放出光を集光するための蒲鉾形状のプリズムを備える。これにより、光の発散を抑えて、視認可能な距離を延すことができる。

さらに本発明の警告灯においては、外部から視認される発光素子の放出光を、赤または橙色とする。これにより、警告機能を発揮させることができる。

上記の発光素子は、発光ダイオードに限られるものではなく、半導体レーザー等の発光素子も適用することができる。

本発明によれば、機械的な回転機構を有さず、眩しさが無いという利点を保持しながら、発光素子から放出される光を効率よく利用することで、低消費電力で長寿命の警告灯を実現することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

本発明に係る警告灯の内部構造を図１に示す。本実施例に用いられている発光素子は、発光ダイオード（以下ＬＥＤ）である。警告灯は、内部機構を保護するレンズカバー５に覆われている。レンズカバー５の内部には、複数のＬＥＤ１およびＬＥＤホルダー２、ステー３、反射鏡４が配置されている。ＬＥＤホルダー２の外周は正六角柱の形状をしており、その中心を主軸方向にステー３が貫通している。ステー３は、その中心軸と図中の主軸を共通にして配置され、ＬＥＤホルダー２と二つの反射鏡４を支持している。

複数の発光素子であるＬＥＤ１はＬＥＤホルダー２に装着され、図中に示す主軸を中心として、水平かつ放射状に光が放出されるように配置されている（図２参照）。一方、図中Ｄの方向から見た場合、ＬＥＤ１を直接見る実像だけでなく、反射鏡４上のＢ点から主軸方向にシフトした位置Ｂ２にＬＥＤ１の虚像が視認される。すなわち、ＬＥＤ１から放出されＢ点で反射された光は、Ｂ２にあるＬＥＤ１の虚像から放出された光として視認される。図中下方の反射鏡４においても同様に、ＬＥＤ１からの放出光が、Ｃ点から主軸方向にシフトした位置Ｃ２にある虚像から放出された光として視認される。

本実施例の警告灯は、ＬＥＤ１の点灯および消灯を制御する制御回路（図５参照）を備えている。複数のＬＥＤ１の点灯、消灯を、主軸の周りの配置順に行い、放出される光が回転移動するように点灯制御がされると（図６参照）、Ｂ２およびＣ２に位置する虚像からの光も並列して回転移動するように視認される。その結果、警告灯の側面には、ＬＥＤ１からの直接光および二つの虚像からの光に対応する３本の輝線が表れ、主軸に対して水平方向に回転移動する（図４参照）。

図２は、本発明に係る警告灯の図１におけるＥＥ線断面図である。中心にステー３が配置され、ステー３が貫通して支持する六角柱のＬＥＤホルダー２の各側面に、６個のＬＥＤ１が装着されている。警告灯を覆うアクリル樹脂製のレンズカバー５の内面には、ＬＥＤ１からの放出光を集光する半円縦長の蒲鉾型プリズム７が成形されている。

六角柱のＬＥＤホルダー２の形状に対応して、反射鏡４は六角錐の頂部を切り取った形状をしている（図１参照）。二つの反射鏡４は、六角錐の頂部を主軸上で突き合わせた状態に対向して配置され、二つの反射鏡４の間にＬＥＤホルダー２が配置される。反射鏡４の反射面とＬＥＤホルダー２の側面は連接しており、ＬＥＤホルダー２の側面に装着された６個のＬＥＤ１は、反射鏡４の間に配置される構成となっている。

ＬＥＤ１は、ＬＥＤホルダー２の側面の中心に装着されており、ＬＥＤホルダー２の側面に連接する反射鏡４の反射面と対応する位置にある。これにより、ＬＥＤ１から放出される光の内、上下方向に放出される光は対応する反射面で水平方向に反射されて、警告灯の光として有効に視認される。

ＬＥＤ１と反射鏡４の反射面の位置が対応するとは、ＬＥＤホルダー２の側面におけるＬＥＤ１の装着位置が側面の中心であることを一義的に意味するものではなく、反射面に連接する側面にＬＥＤ１が装着されていればよい。ただし、ＬＥＤ１から反射鏡４の方向に放出される光が、ＬＥＤ１に対応する反射面において同方向に反射され、最も有効に利用できるのは、側面の中心に装着される場合であることは明らかである。

また、本実施例においては、ＬＥＤ１を６個使用することから、ＬＥＤホルダー２を六角柱、反射鏡４を六角錐としていが、本発明の実施において、使用する発光ダイオードの数に合わせた多面体を使用することに限られるわけではなく、例えば、ＬＥＤホルダーの一つの側面に複数の発光ダイオードを装着することも可能である。

図３は、本発明に係る蒲鉾型プリズム７の作用を示す模式図である。レンズカバー５の材料であるアクリル樹脂の屈折率は約１．５、光の透過率は約９０％であり、レンズカバー５の内面に成型された蒲鉾型プリズム７はレンズ作用を有する。図中に示すように、光源Ａから半円形の凸部に入射された光は、フレネル効果によりα１およびα２だけ曲げられ集光される。これにより、レンズカバー５の内面に蒲鉾型プリズム７を設けることにより光の発散が抑制され、警告灯の視認距離を延ばす効果が得られる。

図４は、本発明に係る警告灯の側面図である。ＬＥＤ１を点灯すると、前述したようにレンズカバー５の側面に３本の輝線Ａａ、Ｂｂ，Ｃｃが表れる。また、点灯制御回路（図５、６参照）により、ＬＥＤホルダー２に装着された６個のＬＥＤ１からの放出光が回転移動するように制御することにより、３本の輝線Ａａ、Ｂｂ，Ｃｃも回転移動するように視認される。本実施例において、６個のＬＥＤが放出する光強度は同程度であるから、閃光は発生せず、また、一つのＬＥＤ１の光を３本の輝線Ａａ、Ｂｂ，Ｃｃに分けているので、眩しさを和らげる効果も得られる。

通常、警告灯の光は赤色または橙色が使用される。ＬＥＤ１として白色ＬＥＤを使用する場合は、レンズカバー５の材料であるアクリル樹脂を着色して赤色または橙色としたものを使用する。一方、赤色ＬＥＤまたは橙色ＬＥＤを発光ダイオード１として使用する場合は、透明のアクリル樹脂で成形したレンズカバー５を使用する。

図５は、ＬＥＤの点灯制御回路を示す回路図である。６個のＬＥＤ１に対応するＬＥＤ１ａ〜１ｆの各々に、スイッチング用のトランジスタ（ＦＥＴ１〜６）と保護抵抗（Ｒ１〜６）が直列につながれている。ＦＥＴ１〜６のそれぞれのゲートには制御用ＩＣの出力がつながれている。制御用ＩＣには、外部発振器ＯＳＣが接続されており、クロック信号が与えられる。また、ＬＥＤ１ａ〜１ｆと制御用ＩＣは、並列に直流電源Ｂに接続されている。

制御用ＩＣからの出力によりＦＥＴ１〜６のゲートに信号が与えられて、ＦＥＴ１〜６がＯＮ状態となれば、直流電源ＢからＬＥＤ１ａ〜１ｆに電流が供給され、各ＬＥＤは発光する。図６は、ＬＥＤ１ａ〜１ｆの点灯のタイムチャートを示している。横軸は時間軸であり、ＦＥＴ１〜６のゲートに加えられる制御用ＩＣの出力パルスの時間関係を示している。制御用ＩＣの出力レベルがＨｉｇｈの間に、ＦＥＴ１〜６はＯＮ状態となりＬＥＤ１ａ〜１ｆは点灯する。図に示すように、ＦＥＴ１〜６のゲートには、時間をずらせてＨｉｇｈレベルのパルス信号が順次印加される。これに対応してＬＥＤ１ａ〜１ｆは、符号順に点灯／消灯を繰り返して行く。また、常に１個のＬＥＤが点灯しており、複数個が同時に点灯することはない。ＬＥＤ１ａ〜１ｆが符号順に並んでＬＥＤホルダー２に装着されていれば、図の点灯タイムチャートに従った点灯制御により、ＬＥＤ１ａ〜１ｆの放出光は回転移動するように視認される。

図の点灯周期は、外部発振器ＯＳＣから制御用ＩＣに与えられるクロック信号に同期する。したがって、外部発振器ＯＳＣの発振周波数を可変として、外部から変更できるようにすれば、放出光の回転移動の速さを制御することが可能となる。

以上、本発明に係る警告灯は、従来の警告灯に比べて眩しさを感じさせず、低消費電力で寿命の長いという機能を有する。これらの機能は、事故の発生しやすい夜間やトンネル内での用途、または室内の警告灯としての用途に適している。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

本発明に係る警告灯の内部構造を示す模式図である。 本発明に係る警告灯の図１におけるＥＥ線断面図である。 本発明に係る蒲鉾型プリズムの作用を示す模式図である。 本発明に係る警告灯の側面図である。 本発明に係る警告灯におけるＬＥＤの制御回路を示す回路図である。 本発明に係る警告灯におけるＬＥＤの点灯制御を示すタイムチャートである。

符号の説明

１・・・ＬＥＤ
２・・・ＬＥＤホルダー
４・・・反射鏡
５・・・レンズカバー
７・・・蒲鉾型プリズム
１０・・・警告灯
Ｂ・・・反射点
Ｂ２・・・虚像位置
Ｃ・・・反射点
Ｃ２・・・虚像位置
Ａａ・・・輝線
Ｂｂ・・・輝線
Ｃｃ・・・輝線

Claims (5)

1. 光の放出方向が主軸を中心に放射状となるように配置された複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子の虚像を写す反射鏡と、
   前記反射鏡に写る前記複数の発光素子の虚像からの放出光と前記複数の発光素子の実像からの放出光が、前記主軸の方向に並列して回転移動するように、前記複数の発光素子の点灯および消灯を制御する制御回路と、
   を備えることを特徴とする警告灯。
2. 前記反射鏡は頂部を切り取った多角錐の形状を有し、前記頂部の方向に突き合わせた状態に対向して配置した二つの前記反射鏡の間に前記複数の発光素子を配置したことを特徴とする請求項１に記載の警告灯。
3. 前記反射鏡の前記多角錐の面と対応するように、前記複数の発光素子を配置することを特徴とする請求項２に記載の警告灯。
4. 前記発光素子の放出光を、前記主軸を中心とする放射方向へ集光するための蒲鉾形状のプリズムを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の警告灯。
5. 外部から視認される前記発光素子の放出光が、赤または橙色であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の警告灯。
   

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