JP2013178740A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光装置において、雪や氷が付着する状況下でも、これら付着した雪や氷を排除する。
【解決手段】ＬＥＤ素子１４が実装された回路基板１１を、回路基板１１の背面側に配置された保護カバー３０（カバー）とともに、回路基板１１を透明樹脂プレート８０（仕切り部材）によって囲むことで、回路基板１１から発せられた熱が対流する狭い空間Ｐを形成して熱の拡散を防ぎ、対流する熱を保護カバー３０に伝え易くして保護カバー３０の温度を高め、保護カバー３０に付着した雪や氷を熱で溶かす。
【選択図】図４

Description

本発明はＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）などの発光素子を用いた発光装置に関し、詳細には、発光素子から出射された光を反射部材で反射させて発光素子の背面方向（光の出射方向とは反対の方向）に出射するようにした反射型の発光装置の改良に関する。

従来、発光装置として、ＬＥＤ素子の発光面に対向させて反射部材（リフレクタ）を配置し、ＬＥＤ素子から出射した光（出射光）をリフレクタで反射させ、その反射した光（反射光）をＬＥＤ素子の背面方向に出射させる、いわゆる反射型のものが開発されている（特許文献１）。

この反射型の発光装置は、ＬＥＤ素子からの出射光を高い効率で外部に出射することができるため、高い輝度が求められる発光装置では特に有用である。

特開平１０−３３５７０６号公報

ここで、発光装置は種々のものに用いられているが、白熱灯などと比較してＬＥＤ素子は発熱量が少ないために、例えば降雪などに晒される状況で交通信号灯の灯火部として用いられているものでは、灯火部の最前面に設けられた保護カバーに付着した雪が溶けにくく、その付着した雪によって灯火部の発光状態の視認性が低下する虞がある。

このことは、効率が高いために、ＬＥＤ素子の数を減らすことができる反射型の発光装置を交通信号灯の灯火部に使用した場合に、より顕著な問題となる。

なお、上記問題は、発光装置が、交通信号灯に用いられた場合だけでなく、降雪や着氷の虞がある街路灯や照明器具等に用いられた場合も同様に生じうる。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、雪や氷が付着する状況下においても、これら付着した雪や氷を排除することができる発光装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る発光装置は、発光素子が実装された回路基板を、回路基板の背面側に配置されたカバーとともに仕切り部材によって囲むことで、回路基板から発せられた熱が広い空間で対流を起こさないように、狭い空間を形成して熱の拡散を防ぎ、対流する熱をカバーに伝え易くしてカバーの温度を高め、カバーに雪や氷が付着する状況下においても、これら付着した雪や氷を熱で溶かして排除するものである。

すなわち、本発明に係る発光装置は、透光性を有するカバーと、複数の発光素子を一方の面側に実装し前記一方の面と反対側の面が前記カバーに接して設けられた回路基板と、前記回路基板に対し前記カバーと反対側に配置され前記発光素子からの光を反射する反射部材と、を有する発光装置において、前記発光素子と前記反射部材との間に、前記光を透過する仕切り部材を備えたことを特徴とする。

本発明に係る発光装置によれば、雪や氷が付着する状況下においても、これら付着した雪や氷を排除することができる。

本発明の発光装置の一実施形態としての灯火部を備えた交通信号灯を示す模式図である。 灯火部の構成を示す部分断面図である。 回路基板に、複数のＬＥＤ素子等が分布して実装されている状態を模式的に示した図である。 回路基板の延びた方向に対して直交する面（図２のＡ−Ａ線に沿った面）で切断した要部の断面を示す図である。 ＬＥＤ素子と制御回路とによる回路を示すブロック図である。 制御回路の機能を説明する図であり、（ａ）はＬＥＤ素子のグループ間を直列接続に切り替えた状態を示し、（ｂ）はＬＥＤ素子のグループ間を直列接続と並列接続とを組み合わせた接続に切り替えた状態を示し、（ｃ）はＬＥＤ素子のグループ間を全て並列接続に切り替えた状態を示す。 透明樹脂プレートを示す斜視図である。 支持部と透明樹脂プレートとを別体にした構成の例を示す、図４相当の要部断面図である。 保護カバーと透明樹脂プレートとをネジとナットとで接合した例を示す図である。 保護カバーと透明樹脂プレートとを、金属ピンをかしめることで接合した例を示す図である。 透明樹脂プレートの凹部を、ＬＥＤ素子を中心とした球面形状に形成するとともに、一部に拡散部を形成した例を示す図である。 透明樹脂プレートの凹部を、リフレクタの小反射面の大きさと略同じ大きさの小領域の集合として形成した例を示す図である。

以下、本発明に係る発光装置の実施形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態は、本発明に係る発光装置を図１に示した交通信号灯２００の各色（赤色、黄色、緑色）にそれぞれ対応した灯火部１００に適用した例である。

なお、図１に示した交通信号灯２００は、３つの灯火部１００が縦に並んだものであるが、横に並んだものであってもよいことはいうまでもない。

ただし、積雪寒冷地における雪害対策としては、灯火部１０が縦に並んだ縦型の方が、着雪が少なく有利である。

各灯火部１００は、図２に示すように、略円板状に形成された保護カバー３０と、有底筒状に形成されたユニットケース４０と、これら保護カバー３０とユニットケース４０との外周縁部同士を重ね合わせた状態に保持させるとともに、保護カバー３０とユニットケース４０とによって囲まれた内部空間への浸水を防止する環状の防水ゴムパッキン５０とによりハウジングが形成されている。

保護カバー３０は、例えばポリカーボネートにより形成されていて、後述するＬＥＤ素子１４（図３等参照）から出射された光を透過させる透光性を有している。

ユニットケース４０は、例えばＡＢＳ樹脂により形成されていて、外部の制御機器から商用電源等の電力供給を受けるための電線が接続されるコネクタ７０が設けられている。

このハウジングの内部には、渦巻き状の回路基板１１（プリント配線板など）と、光を反射させるリフレクタ２０（反射部材）と、仕切り部材としての透明樹脂プレート８０と、リフレクタ２０の背面側（反射面である凹面２１（図４参照）とは反対側）に配置された断熱材６０とが収容されている。

渦巻き状の回路基板１１の一方の面１１ｍ側には、図３に示すように、その延びた方向に沿って、例えば３１個のＬＥＤ素子１４（発光素子）と、例えば４つの制御回路１５と、１組の端子１６とが分布して実装されている。なお、本実施形態におけるＬＥＤ素子１４とは、ＬＥＤチップをパッケージ実装したものである。

そして回路基板１１は、図３，４に示すように、ＬＥＤ素子１４等が実装されていない反対側の面１１ｎが、保護カバー３０の裏面３２（ハウジングの内部に臨んだ面）に接して設けられていて、例えば、接着剤や両面テープ等によって保護カバー３０に貼付されている。

したがって、ＬＥＤ素子１４から光Ｌが出射される発光面１４ａは、保護カバー３０のおもて面３１の方向ではなく、ハウジングの内部を向いていて、保護カバー３０はＬＥＤ素子１４の背面１４ｂ（発光面１４ａとは反対側（裏側）の面）の側に配置されている。

回路基板１１に設けられた端子１６は、ユニットケース４０に設けられたコネクタ７０と電線等によって接続され、外部の制御機器から商用電源等の電力供給を受ける。

回路基板１１上に実装された多数のＬＥＤ素子１４は、複数個ずつの複数のグループに区切られて接続されており、制御回路１５は、ＬＥＤ素子１４を発光（駆動）させるための商用電源の交流を整流して得られた整流電圧を各グループに印加するに際し、複数のグループ間の接続形態を、整流電圧の大きさに応じて並列接続と直列接続とを適宜に切り替える制御を行うもの（例えば、特開２０１１−１５９９０２号公報に開示されたＬＥＤ駆動回路）である。

すなわち、本実施形態における制御回路１５は、回路基板１１上に４つ実装されている。一方、回路基板１１上に実装された３１個のＬＥＤ素子１４は、端子１６に近い側から順に、８個、８個、８個、７個の４つのグループ（例えば、グループＡ、グループＢ、グループＣ、グループＤ）に分けられている。

そして、４つの制御回路１５のうち３つの制御回路１５は、これらＬＥＤ素子１４の各グループ間に１つずつ配置され、残りの１つの制御回路１５は、端子１６とＬＥＤ素子１４の最初のグループとの間に配置されている。

図５に示すように、各グループに属する複数のＬＥＤ素子１４はいずれもグループ内で直列に接続されている。また、各グループ間の接続は直列接続と並列接続とが切り替え可能に接続されており、各制御回路１５が、端子１６に入力された整流電圧の大きさに応じて、これら２つの接続形態のうちいずれか一方の接続形態を選択し、その選択された接続形態に切り替える制御を行う。

詳細には、端子１６に供給される商用電源は交流電圧であるため、ＬＥＤ素子１４を駆動するために交流電圧を全波整流するが、その全波整流して得られた直流の電圧（整流電圧）の大きさは時系列に変化する。

制御回路１５は、端子１６に入力された整流電圧の値に応じて、７個または８個のＬＥＤ素子１４からなる各グループ間の接続形態を、以下の（１）〜（３）のうちいずれかに制御する。
すなわち、
（１）入力された整流電圧が予め設定された第１の閾値よりも大きい期間中は、図６（ａ）に示すように全てのグループＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを直列接続とするように制御し、
（２）入力された整流電圧が予め設定された第１の閾値以下かつ第２の閾値（第１の閾値未満の値）以上の期間中は、図６（ｂ）に示すようにグループＡ，Ｂを直列接続し、グループＣ，Ｄを直列接続し、２組の直列接続間を並列に接続するように制御し、
（３）入力された整流電圧が予め設定された第２の閾値未満の期間中は、図６（ｃ）に示すように全てのグループＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを並列接続とするように制御する
なお、図６における丸囲み矢印の記号は定電流源を示す。

このように、入力された整流電圧の大きさに応じて複数のＬＥＤ素子１４からなる各グループ間の接続形態を切り替えることにより、整流電圧が、例えば直列接続ではＬＥＤ素子１４を発光させることができない程度の、閾値よりも低い電圧の期間中であっても、一部または全部を並列接続することにより、ＬＥＤ素子１４を安定して発光させることができる。

リフレクタ２０は、図４に示すように、ＬＥＤ素子１４の発光面１４ａに対向する側に設けられていて、ＬＥＤ素子１４から出射し、後述の透明樹脂プレート８０の凹部８３，８４，８５（図４においては凹部８３のみを記載）を透過した光Ｌを、凹部８３，８４，８５および保護カバー３０の方向（ＬＥＤ素子１４の背面１４ｂの向いた方向）に反射するように、各ＬＥＤ素子１４ごとに対応する凹面２１（凹状の反射面）が形成されている。

この凹面２１は発光面１４ａの中心である発光点１４ｃを焦点とする略放物面で形成されていて、発光面１４ａから出射した出射光Ｌを反射したとき、その反射した光Ｌが略平行光となるようにしている。

なお、リフレクタ２０は、射出成形された樹脂部品の凹面２１に金属膜を蒸着またはメッキして生成されているが、アルミなどの金属の板をプレス加工したものであってもよく、出射光Ｌの反射面となる凹面２１のうち、ＬＥＤ素子１４の発光面１４ａの直下の部分は、発光面１４ａに向けて略円錐状に突出して形成されている。

そして、この略円錐状の斜面２２の部分は、発光面１４ａから略鉛直下方に出射した出射光Ｌを反射したとき、その反射した光ＬがＬＥＤ素子１４にそのまま戻らないようにするために形成されたものである。

つまり、反射した光ＬがＬＥＤ素子１４にそのまま戻ると、その反射した光ＬはＬＥＤ素子１４自体により遮光されるが、本実施形態のように略円錐状に突出した部分が形成されていると、その斜面２２で反射した光Ｌは、ＬＥＤ素子１４にそのまま戻らないため、ＬＥＤ素子１４自体による遮光を回避することができる。

リフレクタ２０の凹面２１（斜面２２を含む。以下、同じ。）で反射されて保護カバー３０に向かった光Ｌは、保護カバー３０を透過して灯火部１００の外部に出射され、外部の視認者等によって視認されうるものとなる。

なお、保護カバー３０の、リフレクタ２０で反射された光Ｌが透過する領域の面積をＳ１とする。

透明樹脂プレート８０は、例えばポリカーボネートなどの透過性を有する材料で形成されていて、図４，７に示すように、部分的に、リフレクタ２０の方に向けて凹んだ凹部８３，８４，８５が形成されている。

また、透明樹脂プレート８０の凹部８３，８４，８５以外の部分は、それら凹部８３，８４，８５間を繋ぐとともに、保護カバー３０の裏面３２に沿った輪郭形状に形成されて、保護カバー３０の裏面３２に接した状態で保護カバー３０に透明樹脂プレート８０を支持する支持部８６（支持部材）となっている（図４参照）。この支持部８６は例えば溶着によって、保護カバー３０に透明樹脂プレート８０を支持するものであってもよいし、透明樹脂プレート８０と支持部８６との間に接着剤等が塗布されて保護カバー３０に透明樹脂プレート８０を支持するものであってもよい。

なお、本実施形態の灯火部１００においては、支持部８６が透明樹脂プレート８０の一部として形成されているが、この支持部８６は、透明樹脂プレート８０とは別体に形成されて、例えば図８に示すように、透明樹脂プレート８０の凹部８３，８４，８５以外の部分の、保護カバー３０に向いた面８１と保護カバー３０の裏面３２との間に介在し、保護カバー３０に透明樹脂プレート８０を支持する構成としてもよい。

この場合も、支持部８６は例えば溶着によって、保護カバー３０に透明樹脂プレート８０を支持するものであってもよいし、透明樹脂プレート８０と支持部８６との間および保護カバー３０と支持部８６との間にそれぞれ接着剤等が塗布されて保護カバー３０に透明樹脂プレート８０を支持するものであってもよい。

また、図８に示した構成の支持部８６の場合は、各凹部８３，８４，８５の外方の全周に亘って環状に形成されたものであることが好ましく、このように環状に形成されていることによって、支持部８６が、保護カバー３０と透明樹脂プレート８０とによってＬＥＤ素子１４の周囲を完全に囲んだ状態とすることができる。

ただし、支持部８６をそのように環状に形成するものでなく、透明樹脂プレート８０の凹部８３，８４，８５以外の部分の所々に点在して形成してもよい。

図４に示した例では、凹部８３はそれぞれ、ＬＥＤ素子１４とリフレクタ２０との間において、回路基板１１のうちＬＥＤ素子１４が実装された部分を保護カバー３０とともに囲んで、この回路基板１１の部分の周囲を閉じた狭い空間Ｐに仕切っている。

凹部８４，８５も凹部８３と同様であるが、凹部８５は、回路基板１１のうち、端子１６と制御回路１５とＬＥＤ素子１４とが連続して並んだ部分を一体的に囲む部分であり、凹部８４は、回路基板１１のうち、制御回路１５とそれを挟んで並んだ２つのＬＥＤ素子１４，１４との部分を一体的に囲む部分である。

なお、凹部８３は、回路基板１１のうち凹部８４，８５で囲まれていない残りのＬＥＤ素子１４のみの部分を個別に囲む部分である。

回路基板１１と保護カバー３０の裏面３２とは直接接触しているが、透明樹脂プレート８０の各凹部８３，８４，８５と回路基板１１とは直接接触しているのではなく、空気層を介した配置となっている。

また、前述した透明樹脂プレート８０は、図４に示すように、保護カバー３０と透明樹脂プレート８０の凹部８３とによって囲んで形成された空間Ｐに保護カバー３０が臨む面の面積をＳ２とすると、この面積Ｓ２は、前述した保護カバー３０の、リフレクタ２０で反射された光Ｌが透過する領域の面積Ｓ１よりも狭い面積となるように形成されている。

以上のように構成された灯火部１００によると、ＬＥＤ素子１４から発せられた熱の対流する範囲は、保護カバー３０と透明樹脂プレート８０の各凹部８３，８４，８５とが仕切って形成された内側の狭い空間Ｐ内だけとなる。

そして、この狭い空間Ｐ内の熱は、広い空間（特に、透明樹脂プレート８０の各凹部８３，８４，８５などで仕切られていない、実質的に開放された空間）に放出された場合の熱よりも拡散しにくく、その空間に臨んだ保護カバー３０に伝わりやすい。

なぜなら、発熱源である回路基板１１から保護カバー３０へ熱伝導するとともに、空間Ｐに対流熱伝達され、保護カバー３０へ対流熱伝達するからである。さらに、保護カバー３０の熱は、外部に対して対流と熱放射による熱伝達で放熱することになる。

つまり、この放熱は空間Ｐに保護カバー３０が臨む面で起こるので、その面積Ｓ２が広いほど放熱し易いために、保護カバー３０の外縁の温度は下がる。これとは反対に、面積Ｓ２は狭いほど保護カバー３０の温度は上がる。

この結果、ＬＥＤ素子１４から発せられた熱が、保護カバー３０の、少なくともその狭い空間Ｐに面した部分の温度を、透明樹脂プレート８０を備えないものに比べて高くすることができる。

したがって、交通信号灯２００が降雪などに晒される状況で使用される場合に、保護カバー３０に雪や氷が付着しても、保護カバー３０は温められているため、付着した雪や氷はその熱により溶けて下方に流れ落ち、保護カバー３０を透過した出射光Ｌの視認性が雪や氷によって阻害されるのを防止することができる。

保護カバー３０と断熱用の仕切り部材としての透明樹脂プレート８０との接合は、図９に示すように、保護カバー３０と透明樹脂プレート８０の支持部８６とを貫通するように形成された孔３８にネジ９１を挿入し、このネジ９１とナット９２とを締結することで接合するものであってもよいし、図１０に示すように、保護カバー３０と透明樹脂プレート８０の支持部８６とを貫通するように形成された孔３８に柱状の金属ピン９４を挿入し、この金属ピン９４の両端部９４ａ，９４ｂに軸方向の圧縮荷重を掛けて、これら両端部９４ａ，９４ｂを潰すように塑性変形させる過締めにより接合するものであってもよい。

このような機械的な接合部材（ネジ９１やボルトとナット９２との組み合わせ、金属ピン９４の両端部９４ａ，９４ｂを過締めたものなど）による接合は、接着剤による接合や溶着による接合よりも、環境温度や経年の変形に対する安定性が高いため、接合状態の、長期的な信頼性が高い。

これにより、保護カバー３０と透明樹脂プレート８０の凹部８３，８４，８５とによって囲まれた空間Ｐを長期間に亘って仕切った状態で維持することができるため、融雪効果を長く持続させることができる。

なお、図９に示したように、ネジ９１は、保護カバー３０の外面側に露出するが、ネジ９１と保護カバー３０との間には防水パッキン９３が挟まれていて、ネジ９１と保護カバー３０との間の極わずかな隙間からの浸水を防止している。図１０に示したものにおいても同様である。

また、図９，１０は、図４に示した、支持部８６が透明樹脂プレート８０の一部に形成されているものに対して締結部材を適用した例示であるが、図８に示した、支持部８６が透明樹脂プレート８０とは別体に形成されているものに対しても、図９，１０と同様の締結部材を適用することができる。

しかも、本実施形態の灯火部１００は、回路基板１１が保護カバー３０に接して設けられているため、熱伝導の形式によっても、ＬＥＤ素子１４の発熱が回路基板１１を介して保護カバー３０に伝わり、保護カバー３０の温度を一層高めることができる。

さらに、本実施形態の灯火部１００は、回路基板１１上に制御回路１５がところどころに設けられていることにより、保護カバー３０を制御回路１５からの熱伝導により一層温めることができるとともに、この制御回路１５も透明樹脂プレート８０の凹部８４，８５と保護カバー３０とにより囲まれて、狭い空間Ｐ内に閉じ込められているため、この空間Ｐ内で対流する制御回路１５の熱を、保護カバー３０に対流で伝熱させやすくし、保護カバー３０の温度をさらに高めることができる。

また、本実施形態の灯火部１００は、保護カバー３０と透明樹脂プレート８０の凹部８３とによって囲んで形成された空間Ｐに保護カバー３０が臨む面の面積Ｓ２が、リフレクタ２０で反射され保護カバー３０から外部に光Ｌが出射する領域の面積Ｓ１よりも狭い面積であるため、熱の対流する空間Ｐを狭い領域に限定することができ、熱の拡散の度合いを低減することができる。

すなわち、保護カバー３０と凹部８３とによって囲んで形成された空間Ｐの容積が小さいものであったとしても、その空間Ｐに保護カバー３０が臨む面積が広く、かつ凹みが薄い空間である場合には、外部に光Ｌが出射する面の面積を広く確保することが可能ではあるが、発熱源である回路基板１１からの熱は保護カバー３０を広範囲に温度を上げることになり、その温度は上昇しにくくなる。

これに対して、本実施形態のように、仕切られた空間Ｐに保護カバー３０が臨む面の面積Ｓ２が、光Ｌの通過する面の領域の面積Ｓ１も狭く形成されていれば、熱の拡散の度合いを低減することができ、その温度は上昇しやすくなる。

なお、凹部８３，８４，８５はいずれも、その曲率が滑らか（連続的）に変化するように形成されているため、ＬＥＤ素子１４から閉じた空間Ｐに出射した光Ｌが、透明樹脂プレート８０の凹部８３，８４，８５を透過するときに、凹部８３，８４，８５への入射と凹部８３，８４，８５からの出射とで、光Ｌの進行方向を連続的に変化させることができる。

これと同様に、リフレクタ２０で反射した光Ｌが透明樹脂プレート８０の凹部８３，８４，８５を透過するときに、凹部８３，８４，８５への入射と凹部８３，８４，８５からの出射とで、光Ｌの進行方向を連続的に変化させることができる。

したがって、灯火部１００の外部において視認される光Ｌの強度分布を滑らかに変化するものとすることができる。

本実施形態の灯火部１００は、透明樹脂プレート８０の各凹部８３，８４，８５を、曲率が滑らかに変化するように形成されたものとした例であるが、各凹部８３，８４，８５のうち、ＬＥＤ素子１４のみを囲む凹部８３については、図１１に示すように、ＬＥＤ素子１４の発光点１４ｃを中心とした球面で形成したものとするのが好ましい。

すなわち、透明樹脂プレート８０の凹部８３が、ＬＥＤ素子１４の発光点１４ｃを中心とした球面であることにより、ＬＥＤ素子１４の発光点１４ｃから出射した光Ｌは透明樹脂プレート８０に対して略垂直に入射する。

そして、光Ｌが透明樹脂プレート８０の凹部８３に入射するときに、凹部８３で仕切られた空間Ｐの空気層と透明樹脂プレート８０との界面（透明樹脂プレート８０の凹部８３の表面）で反射する割合は、光Ｌがその界面に垂直に入射するときが最も少ない。したがって、ＬＥＤ素子１４から発光した光Ｌのうち透明樹脂プレート８０で反射する反射光の量を低減することができる。

しかも、仮に、透明樹脂プレート８０の凹部８３の表面で、一部の光が反射した場合であっても、その反射した光は、透明樹脂プレート８０の凹部８３の表面に対して垂直に反射するため、その反射した光はＬＥＤ素子１４に戻り、保護カバー３０を通過して灯火部１００の外部に出射しない。

凹部８３が球面でない透明樹脂プレート８０の場合、その凹部８３の表面で反射した光は、必ずしもＬＥＤ素子１４に戻るものではないため、保護カバー３０を通って灯火部１００の外部に出射する。

そして、透明樹脂プレート８０の凹部８３の表面で反射して灯火部１００の外部に出射した光は、ＬＥＤ素子１４の近傍に点在する、不自然な光として、歩行者や運転者等に視認され得る。

しかし、透明樹脂プレート８０の凹部８３を、ＬＥＤ素子１４を中心とした球面に形成した例では、凹部８３での反射を抑制するとともに、仮に凹部８３で反射したとしても、その反射した光は灯火部１００の外部に出射しないため、灯火部１００の外部の歩行者や運転者等に、不自然な光を視認させることがない。

また、図１１に示した例の灯火部１００は、透明樹脂プレート８０のうち、各ＬＥＤ素子１４から、対応するリフレクタ２０の凹面２１に向かって出射した光Ｌが通過する光路に対応した部分αには、そのＬＥＤ素子１４から出射した光Ｌを拡散させる拡散部８３ａが形成されている。

この拡散部８３ａは、例えば凹部８３の面を粗くして、その粗面で拡散を起こさせるものや、透明樹脂プレート８０の内部に、拡散させる物質を混ぜたものである。

凹部８３の面を粗くする手法としては、型によって粗面を形成するもの、拡散材を塗布して形成するもの、研削によって形成するものなど、種々の手法を適用することができる。

ここで、拡散部８３ａが形成されていないものでは、ＬＥＤ素子１４からリフレクタ２０に向かって出射し、リフレクタ２０で反射した光Ｌが、灯火部１００の外部で視認されるとき、点光源としてのＬＥＤ素子１４の発光点１４ｃの像として視認される。

一方、図１１に示したように、拡散部８３ａが形成されたものでは、ＬＥＤ素子１４からリフレクタ２０に向かって出射した光Ｌが通過する透明樹脂プレート８０の拡散部８３ａによって拡散されると、その透明樹脂プレート８０の拡散部８３ａで拡散された光の像がリフレクタ２０で反射された像として、外部から視認されることになり、擬似的に、面発光した光源の像として認識される。

そして、点光源としてのＬＥＤ素子１４で発光した光Ｌが、外部の視認者にそのまま視認されると、視認者対して粒状感を与えるのに対して、面発光する光として視認されたときは、そのような粒状感を緩和させることができる。

したがって、面光源を適用することができない制約のため点光源のＬＥＤ素子１４を用いた構成の灯火部１００であっても、点光源による粒状感を緩和させることができる。

なお、図１１に示すように、透明樹脂プレート８０のうち、ＬＥＤ素子１４から、そのＬＥＤ素子１４に対応するリフレクタ２０の凹面２１に向かう光Ｌ（リフレクタ２０のうち、個々のＬＥＤ素子１４に隣接するＬＥＤ素子１４に対応した凹面２１に向かう光Ｌ′を含まない。）の光路に対応する部分αにおいてのみ、拡散部８３ａが形成されているものの例では、灯火部１００の外部の視認者は、リフレクタ２０に映った光像として光Ｌを認識するため、灯火部１００が、ＬＥＤ素子１４の数（リフレクタ２０における凹面２１の数）に分割された状態に見える感覚であるブロック感は残る。

ただし、このブロック感は、灯火部１００を外部から視認したとき、光っている部分（相対的に明るい部分）と光っていない部分（相対的に位部分）とが分布することで形成されるが、一方、その光っていない部分（相対的に位部分）が、保護カバー３０に貼付された、光Ｌを遮蔽する回路基板１１の存在を目立たなくするのに役立つ。

つまり、ブロック感が無くなって光量分布が一様になると、回路基板１１が貼付された部分だけ光Ｌが外部に出射しないため、回路基板１１が存在する部分と存在しない部分とでコントラストが強くなり、回路基板１１の存在感が顕著になるが、上述したブロック感は、光っている部分が点在した状態であるため、回路基板１１の存在を目立たなくすることができる。

また、透明樹脂プレート８０の拡散部８３ａで拡散した光Ｌも、灯火部１００の外部へ出射する光の向きを、リフレクタ２０によってある程度制限することができるため、灯火部１００の外部へ出射する光Ｌが過度に拡がるのを防止することができる。

図１１に示したものは、拡散部８３ａを透明樹脂プレート８０の一部にのみ形成したものであるが、透明樹脂プレート８０に拡散材を混在させる等して、透明樹脂プレート８０の全体を拡散部とする構成を採用することもできる。

このように、透明樹脂プレート８０の全部が光を拡散させるものの場合は、灯火部１００の外部の視認者は、リフレクタ２０で反射し、透明樹脂プレート８０を再び通過した面での光像として光Ｌを認識するため、リフレクタ２０のブロック感も緩和させることができる。

ただし、ＬＥＤ素子１４から出射した光は、透明樹脂プレートを２回通過して外部に出射するため、通過の度に拡散されて、保護カバー３０から外部に出射したときには、光Ｌの拡がり角度が過度に大きくなる可能性があるので、拡散材の含有率や適切な分散度の拡散材を選択する必要がある。

なお、透明樹脂プレート８０の一部にのみ拡散部８３ａを形成したものでは、その一部にのみ拡散材を混在させるよりも、その一部に対してのみ、表面を粗くする加工等を施す方が、製造が容易で好ましい。

また、上述した各実施形態の灯火部１００において、リフレクタ２０は、各ＬＥＤ素子１４ごとに対応する凹状（例えば、放物面）の反射面である凹面２１を有しているが、これらの各凹面２１が、例えば図１２に示すように、複数の小さな凸状の小反射面２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ｉ，２１ｊ，２１ｋ，２１ｌ（これら小反射面は、凸面であってもよいし、凹面であってもよいし、平面であってもよい。）の組み合わせによって形成されたものであるときは、透明樹脂プレート８０の、ＬＥＤ素子１４を囲む凹部８３を、リフレクタ２０の各小反射面２１ａ，…と略同じ大きさに形成された小領域８３ｂ，８３ｂ，…（これら各小領域８３ｂ，８３ｂ，…も、ＬＥＤ素子１４に向かって凸状であってもよいし、凹状であってもよいし、平面状であってもよい。）の組み合わせによって形成されたものとするのが好ましい。

リフレクタ２０の各凹面２１が複数の小さな小反射面２１ａ，…の組み合わせによって形成されていることにより、各ＬＥＤ素子１４から出射され、リフレクタ２０の、対応する各凹面２１で反射する光Ｌは、その反射する部分に応じて、それぞれ異なる小反射面２１ａ，…で反射するため、灯火部１００の外部の歩行者や運転者等は、１つのＬＥＤ素子１４から出射した光Ｌを、複数の小反射面２１ａ，…で反射した光として視認する。

反射面が単一の滑らかな凹面２１である場合は、凹面２１の中心部付近が最も明るく、中心部から離れるにしたがって単調に暗くなるが、上述のように反射面が複数の小班斜面２１ａ，…によって形成されたものの場合は、反射面の中心部付近だけでなく、中心部を含む周囲の複数の小反射面２１ａ，…で反射された光も外部に出射されるため、中心部から離れるにしたがって単調に暗くなるのではなく、明暗を繰り返しながら徐々に暗くなる分布を得ることができる。

このとき、その歩行者や運転者等は、小反射面２１ａ，…の大きさに依存した粒状感を以て光Ｌを視認する。

一方、透明樹脂プレート８０の凹部８３が、リフレクタ２０の小反射面２１ａ，…と略同じ大きさの小領域８３ｂを複数組み合わせて形成されていることにより、ＬＥＤ素子１４から発光した光Ｌのうち透明樹脂プレート８０の凹部８３の表面で反射する光は、透明樹脂プレート８０の各小領域８３ｂ，…ごとに反射するため、灯火部１００の外部の歩行者や運転者等は、その透明樹脂プレート８０も凹部８３で反射した光を、複数の小領域８３ｂ，…で反射した光として視認する。

つまり、その歩行者や運転者等は、小領域８３ｂの大きさに依存した粒状感を以て、凹部８３で反射光を視認する。

そして、各小領域８３ｂ，…の大きさは、小反射面２１ａ，…と略同じ大きさであるため、小領域８３ｂ，…で反射した反射光の粒状の大きさが小反射面２１ａ，…で反射した反射光の粒状の大きさに揃う。

したがって、透明樹脂プレート８０の凹部８３での反射光が、リフレクタ２０の小反射面２１ａ，…での反射光と粒状の大きさが異なる、という事態は生じないため、リフレクタ２０の小反射面２１ａ，…での反射光に対して、透明樹脂プレート８０の凹部８３での反射光が粒状の大きさの違いという観点で目立つ、ということがない。

つまり、灯火部１００の外部から光を視認する歩行者や運転者等は、リフレクタ２０での反射光の他に、透明樹脂プレート８０の凹部８３での反射光を視認していても、両反射光の粒状の大きさが略同じであるため、透明樹脂プレート８０の凹部８３での反射光の目立ち度合いを低減することができる。

なお、透明樹脂プレート８０の凹部８３の表面の形状を、図１１に示した、ＬＥＤ素子１４を中心とした球面として、透明樹脂プレート８０での反射光の出射を防止する例においては、仮に、その球面の、保護カバー３０の面に沿った開口面積を大きく設定しようと試みた場合、リフレクタ２０に向かう方向の長さ（球面の半径に相当：灯火部１００の厚さに影響する物理量）を大きくせざるを得ない。

これに対して、透明樹脂プレート８０を複数の小領域８３ｂ，…の組み合わせとして形成したものでは、透明樹脂プレート８０の上記開口面積を大きく設定しようと試みた場合であっても、リフレクタ２０に向かう方向の長さを大きくする必要がないため、透明樹脂プレート８０の、ＬＥＤ素子１４を囲む凹部８３の形状の設計自由度を向上させることができる。

また、透明樹脂プレート８０の凹部８３の表面の形状を複数の小領域８３ｂ，…で形成した図１２の例を、ＬＥＤ素子１４を中心とした球面として透明樹脂プレート８０での反射光の出射を防止する図１１の例と比較すると、複数の小領域８３ｂ，…の表面で反射した反射光は、ＬＥＤ素子１４に戻され吸収されることがなく、灯火部１００の外部から光を視認する歩行者や運転者等へ反射されるため、光の取り出し効率を高めることができる。

本実施形態の灯火部１００は、渦巻き状の回路基板１１を用いたものであるが、本発明に係る発光装置における回路基板は、この実施形態のものに限定されるものではなく、リフレクタ２０による反射光Ｌを外部に透過可能の隙間や透明性を有しているものであれば、いかなる形状、特性のものであっても適用することができる。

なお、回路基板１１はリフレクタ２０で反射した光Ｌの光路上に配置されるため、回路基板１１の幅Ｗが広くなるにしたがって、反射した光Ｌを遮る量が増大することになる。

したがって、幅Ｗは可能な限り狭くするか、または光Ｌの通過を妨げない透過性を有するものであることが望ましい。

上述した実施形態は、本発明に係る発光装置を交通信号灯２００の灯火部１００に適用した例であるが、本発明に係る発光装置は、この実施形態に限定されるものではなく、街路灯や照明器具等に適用することができる。

また、反射型の発光装置である本実施形態の灯火部１００は、ＬＥＤ素子１４からの出射光Ｌを高い効率で外部に出射することができるため、従来の非反射型ＬＥＤの交通信号灯の灯火部に比べて、ＬＥＤ素子１４の数量を大幅に低減することができ、コストを低減することができる。

例えば、ＬＥＤを用いた非反射型の交通信号灯の灯火部は、百数十個から四百数十個のＬＥＤを用いているが、本実施形態の灯火部１００は、わずか３１個のＬＥＤ素子１４を用いて、従来の非反射型の信号灯と同程度またはそれ以上の視認性を得ることができる。

しかも、まぶしさ（グレア）を軽減させることができるため、車両の運転者が直視するものである交通信号灯２００の灯火部１００として好適なものとなる。

また、非反射型のＬＥＤ信号灯器を用いた従来の交通信号灯では粒状感が顕著であり、ＬＥＤ素子の数を極端に減らすと、本来の円形状を表せなくなるが、本実施形態の灯火部１００は粒状間を軽減した略面発光を実現できるので、わずかな数のＬＥＤ素子１４を用いて従来のものと同程度またはそれ以上の視認性を得ることができる。

１１ 回路基板
１１ｍ 一方の面
１１ｎ 反対側の面
１４ ＬＥＤ素子（発光素子）
１４ａ 発光面
１４ｂ 背面
１５ 制御回路
１６ 端子
２０ リフレクタ（反射部材）
２１ 凹面
２２ 斜面
３０ 保護カバー（カバー）
３１ おもて面
３２ 裏面
４０ ユニットケース
５０ 防水ゴムパッキン
６０ 断熱材
７０ コネクタ
８０ 透明樹脂プレート（仕切り部材）
８３，８４，８５ 凹部
８６ 支持部（支持部材）
１００ 灯火部（発光装置）
２００ 交通信号灯
Ｌ 光

Claims (9)

1. 透光性を有するカバーと、複数の発光素子を一方の面側に実装し前記一方の面と反対側の面が前記カバーに接して設けられた回路基板と、前記回路基板に対し前記カバーと反対側に配置され前記発光素子からの光を反射する反射部材と、を有する発光装置において、
   前記発光素子と前記反射部材との間に、前記光を透過する仕切り部材を備えたことを特徴とする発光装置。
2. 前記仕切り部材を前記カバーに支持する支持部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記支持部材が、前記カバーと前記仕切り部材とによって前記発光素子を囲んでいることを特徴とする請求項２記載の発光装置。
4. 前記支持部材が、前記仕切り部材の一部として形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の発光装置。
5. 前記仕切り部材の、前記回路基板を囲む部分は、その曲率が滑らかに変化するように形成されていることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記仕切り部材の、前記回路基板を囲む部分は、前記発光素子を中心とした球面で形成されていることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載の発光装置。
7. 前記反射部材は、各発光素子ごとに対応する凹状の反射面を有し、前記凹状の反射面は、複数の小さな反射面の組み合わせによって形成されたものであり、
   前記仕切り部材の、前記回路基板を囲む部分は、前記反射部材における前記小さな反射面と略同じ大きさに形成された小領域の組み合わせによって形成されていることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記仕切り部材のうち、前記発光素子から前記反射部材に向かって出射した光が通過する光路に対応した部分は、前記発光素子から出射した光を拡散させるように形成されていることを特徴とする請求項１から７のうちいずれか１項に記載の発光装置。
9. 前記回路基板には、その延びる方向に沿って多数の発光素子が実装され、
   これら多数の発光素子は、各グループごとに複数の発光素子を有する複数のグループに区切られて接続され、
   前記発光素子を駆動する整流電圧を前記グループに印加するに際し、前記複数のグループ間の接続形態を、前記整流電圧の大きさに応じて並列接続と直列接続とのうち一方または並列接続と直列接続とを組み合わせた接続に切り替える制御回路を、前記グループの間にそれぞれ備え、
   前記仕切り部材は、前記制御回路と前記反射部材との間で、前記回路基板の周囲を前記カバーとともに囲むものであることを特徴とする請求項１から８のうちいずれか１項に記載の発光装置。