JP3622224B2 - 信号表示灯の光源構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動機械、ロボット、生産ライン、駐車場、危険な場所などに設置され、例えば材料の不足、ワークづまり、満車、危険などのような各種の状態を信号報知するための信号表示灯の光源構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の信号表示灯は、各色の光を信号光として放光することにより信号の報知を行ない、これによって、生産ラインの作業者などの安全を保持したり、自動機械などのメンテナンスに利用したりするために設置される。
図８は、従来の信号表示灯にＬＥＤを採用して構成した事例である。（特公昭５７−９３３９２号公報）この事例では、ＬＥＤ７１ｃを複数個連接して棒状光源７１とし、棒状光源７１を円周状に立設して表示部７を構成している。取付台７３上に表示部７を載置し、周囲をフィルタケース７２で覆う。ＬＥＤの点灯駆動は内蔵する駆動回路７４でおこなう。この図の例では、９６個のＬＥＤを周囲に向けて配列し、周囲へ信号光を放光するようになっている。
この構成により、ＬＥＤ７１ｃから発生した光は、フィルタケース７２を透過して周囲に放光される。周囲の任意方向からこの信号表示灯を見ると、何れの方向からも１個乃至複数個の棒状光源８１のＬＥＤ７１ｃがそれぞれ点状に視認される。
【０００３】
図９は、ＬＥＤ光を周囲へ直接放光せず、反射板を使用して周方向に反射させて信号表示灯を構成した事例である。（実開平４−１０８８０６号公報）図９に示すようにＬＥＤ８１を上下に対向して円状に複数個立設し、中空筒状の支柱の中央近傍を膨出した反射面８２、８２を上下のＬＥＤに対向して設け、これらの周囲を拡散性レンズを有するグローブ８３で覆って信号表示灯を構成している。この構成により、ＬＥＤ８１から発生した光は、反射面８２により周方向へ反射され、グローブ８３を透過して周囲へ放光される。周囲の任意方向からこの信号表示灯を見ると、何れの方向からも反射面８２、８２に相当する略面状の光源が視認される。
【０００４】
その他同種の事例として、多数個のＬＥＤが植設された配線基板を層状に配置した構成の実開平３−１２４５１９号公報、多数個のＬＥＤが植設された配線基板を多角柱状に組み合わせた構成の実開平３−６６７５号公報などが知られている。
【０００５】
ところが、これら従来の信号表示灯の光源構造では、周囲へＬＥＤ光を直接放光するか、あるいは単純に反射放光するのみであった。従って、多くのＬＥＤを視認してもらうためには図８のように多くのＬＥＤを用いる必要がある。しかしこの構成では光源が点状として視認され、見栄えの良いものではなかった。
また、図９の構成でもグローブでＬＥＤ光を拡散させることで光源が横長の略面状の視認状態となり見栄え、視認性とも向上したが、視認性の点においてＬＥＤ光を反射放光する構成と直接放光する構成の違いによる差はなかった。
【０００６】
また、上記ＬＥＤを採用した信号表示灯は消費電力が少なく、白熱電球のように振動による断線や電球切れに伴うメンテナンスが不必要である。ところが、ＬＥＤ自体の輝度不足のために多数のＬＥＤを使用しないと実用に耐えず、従ってＬＥＤを増やすほど消費電力の増加や発熱量の増大が問題となり、また高輝度のＬＥＤを採用すれば信号表示灯が高価となる問題があった。
【０００７】
この問題に対しては、出願人の特許願平成５年第３５３８７７号に係る発明がある。この発明を図１０を用いて説明する。この信号表示灯は、ケース１３０内に光源としてＬＥＤ１１０と、ＬＥＤ光を反射放光する反射部材１２０と、制御基板１４２等が内蔵され、ケース前面の開口に信号光を拡散する拡散フィルタ１５１を嵌め込んで構成されている。
【０００８】
反射部材１２０は信号表示灯前面へ信号光１１１、１１２、１１３、１１４をを反射する複数の反射面１２１、１２２、１２３、１２４部分と、ＬＥＤ保持部１２５と、係止部１２６、１２７、１２８と係止孔１３１、１３２、１３３から成る係止部分を一体に形成している。これら反射面は、信号光１１１を反射する第１の反射面１２１と、信号光１１２を反射する第２の反射面１２２と、信号光１１３を反射する第３の反射面１２３と、信号光１１４を反射する第４の反射面１２４であり、平滑面で構成されている。反射角度は、信号表示灯前面へと信号光を反射するよう決定される。この信号表示灯への電源線１４３は、制御基板１４２へと配線されている。制御回路、電源回路などが制御基板１４２に含まれ、ＬＥＤ１１０への回路がＬＥＤ基板１４１に含まれている。
【０００９】
上記構成によって、ＬＥＤ光は機械の故障など各種の状態表示などの表示用に赤色、黄色、橙色、緑色、青色などの信号光として視認させたい所定方向へと放光される。
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、この先行技術では信号光が信号表示灯の横方向にしか放光されないため、信号表示灯が人間の目より上部もしくは下部に取付けられている場合に、視認性が劣るという欠点があった。特に、自動機械、ロボット等は大型のものが多く、高位置に信号表示灯が取付けられた場合において、斜め下にも放光することが望まれていた。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、数の少ないＬＥＤを光源として用いて、信号表示灯が人間の目より上部もしくは下部に取付けられている場合に視認性の良好な信号表示灯を得る光源構造を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段および作用】
上記の目的を達成するための請求項１記載の信号表示灯の光源構造は、ＬＥＤと、反射部材とを設け、この反射部材に、ＬＥＤ光を所定の投光方向に反射する適宜離間させて配した複数の反射面を設け、所定の投光方向を覆い光を横方向に拡散する拡散フィルタを通じて信号光を投光するよう構成した信号表示灯の光源構造であって、
上記反射面は、側方反射面と、これを所定角度曲げて形成した斜方反射面とから成るとともに上記ＬＥＤの有効放射角内に配置しており、ＬＥＤ光は上記反射面によって斜め方向と横方向へそれぞれ反射面と同数本の帯状光源となって放光されることを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、所定の投光方向及び所定の投光斜め下方向から反射面の数と同数のＬＥＤ光の反射放光が視認できる。
【００１４】
また、請求項２記載の信号表示灯の光源構造は、上記ＬＥＤを直線状に複数個配列し、複数の反射面を階段状に形成したことを特徴とする。
【００１５】
この構成により所定の投光方向及び所定の投光斜め下方向から反射面の数と同数のＬＥＤ光の反射放光が帯状に視認できる。
【００１６】
次に、請求項３記載の信号表示灯の光源構造は、上記ＬＥＤを円周状に複数個配列し、複数の反射面を階段状且つ円周状に形成して、これら周囲を覆った上記拡散フィルタを通じて信号光を投光するよう構成したことを特徴とする。
また、請求項４記載の信号表示灯の光源構造は、上記ＬＥＤを多角形状に複数個配列し、複数の反射面を階段状且つ多角形状に形成して、これら周囲を覆った上記拡散フィルタを通じて信号光を投光するよう構成したことを特徴とする。
【００１７】
これらの構成により周囲及び斜め下方向から反射面の数と同数のＬＥＤ光の反射放光が帯状に視認できる。
【００１８】
【実施例】
本発明の実施例を以下、図面に従って説明する。
図１は本発明の信号表示灯の光源構造の第１の実施例を示す断面図、図２は外観斜視図である。この信号表示灯は前方を開口した中空直方体状のケース３内に光源として複数個のＬＥＤ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ・・・と、ＬＥＤ光を反射放光する反射部材２と、制御基板４２等が内蔵され、ケース前面の開口に信号光を拡散する拡散フィルタ５を嵌め込んで構成されている。
【００１９】
反射部材２は、ＬＥＤ光を所定の投光方向に反射するための部材である。反射部材は射出成形品やアルミニウム等の金属板等が用いられ、反射効率を良くするためにアルミニウム等の蒸着処理を施すことが通常である。図１に示す反射部材２は、信号表示灯斜め下方向へ信号光１１ａ、１２ａ、１３ａを反射する複数の斜方反射面２１ａ、２２ａ、２３ａ部分と、信号表示灯横方向へ信号光１１ｂ、１２ｂ、１３ｂを反射する複数の側方反射面２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ部分と、ＬＥＤ保持部２５と、ケース３への係止部分を一体に形成し、表面に上記蒸着処理を施している。これら反射面は、信号光１１ａ、１１ｂを反射する第一の反射面２１ａ、２１ｂと、信号光１２ａ、１２ｂを反射する第二の反射面２２ａ、２２ｂと、信号光１３ａ、１３ｂを反射する第三の反射面２３ａ、２３ｂであり、それぞれの反射面は、平滑面で構成されている。
【００２０】
斜方反射面２１ａ、２２ａ、２３ａは、各々側方反射面２１ｂ、２２ｂ、２３ｂを所定角度下方向に曲げて形成したものである。また斜方反射面２１ａ、２２ａ、２３ａの反射面角度は、信号表示灯前面斜め下方向へと信号光を反射するよう決定され、側方反射面２１ｂ、２２ｂ、２３ｂの反射面角度は、信号表示灯前面横方向へと信号光を反射するよう決定される。斜方反射面による信号光の反射角度は、図１では水平面に対して斜め下略４０°の方向である。一般的には、水平面に対して、斜め下方向へ１０°〜８０°の範囲内で、信号表示灯の取付け位置の高さや作業者の位置に応じて、適宜決定される。なお、上記複数の反射面はＬＥＤ１の有効放射角１５内に、適宜離間させるとともに順次角度を変えて階段状に配設されている。有効放射角はＬＥＤによって差があるが、広視野角ＬＥＤの場合、２０度乃至４０度程度のＬＥＤが一般的に供給されている。
【００２１】
上記それぞれの反射面は、放物面で構成してもよいが、上記反射面２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂを放物面で構成すると所定の投光方向以外の角度では視認性が著しく劣ってしまう。平滑面で反射面を構成すると、所定の投光方向より上下に多少ずれても各段の反射面からの反射投光を見ることができる。投光範囲が限定された用途以外の通常の信号表示灯では本実施例のように反射面を平滑面で構成することが望ましい。
【００２２】
ケース３の上面、および下面には反射部材２を係止する係止孔３１、３２、３３が設けられている。反射部材２の上辺縁の係止部２７はケース３の上面係止孔３１に、反射部材２の下辺縁の係止部２６はケース３の下面係止孔３２に、反射部材２のＬＥＤ保持部２５下部の係止部２８はケース３の下面係止孔３３にそれぞれ嵌め込まれ保持される。ケース３内にこの反射部材２をセットするには反射部材２を撓ませてケース内へ挿入し、所定の係止孔に各係止部を嵌めればよい。
【００２３】
この信号表示灯への電源線は制御基板４２へと配線されている。制御回路、電源回路などが制御基板４２に含まれ、複数のＬＥＤ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ・・への回路がＬＥＤ基板４１に含まれている。
【００２４】
上記構成によってＬＥＤ光は、機械の故障など各種の状態表示などの表示用に赤色、黄色、橙色、緑色、青色などの信号光として視認させたい所定横方向へと放光されるとともに、斜め下方向にも放光される。信号光の着色は、ＬＥＤ光による場合と、着色した拡散フィルタによる場合、及び両者の組み合わせの場合があり、使用状況に応じて選択される。
【００２５】
図１において拡散フィルタ５は、信号光を拡散するためのレンズ形状の透明体もしくは半透明体である。拡散フィルタ５には、内面側に縦方向の拡散用リブ５１が多数設けられ信号光を横方向に拡散している。このとき信号光は、横方向から見ると上下に連なる３本の帯状光源として視認され、斜め下方向から見ても３本の帯状光源として視認されることとなる。
【００２６】
図３は第２の実施例を示す信号表示灯の光源構造の断面図であり、図４は信号表示灯の外観斜視図、図５は拡散フィルタ５の斜視図である。この実施例の信号表示灯は円柱状の光源構造と、円筒状の拡散フィルタを採用した構成となっている。
【００２７】
図３において、１はＬＥＤ、２は反射部材、５は拡散フィルタである。複数個のＬＥＤ１を円周状に直立して配列し、上方の有効視野角内に複数の反射面を階段状に積層し、縦方向のレンズ状の拡散用リブ５１を内周面に多数連設した拡散フィルタ５でこれらの外周を覆って信号表示灯の光源構造とし、信号光は周囲全周へと放光される。
【００２８】
この光源構造の反射部材２は、信号光１１ａ、１２ａ、１３ａを信号表示灯の周囲斜め下方向へと反射する複数の斜方反射面２１ａ、２２ａ、２３ａ部分と、信号光１１ｂ、１２ｂ、１３ｂを信号表示灯の周囲横方向へと反射する複数の側方反射面２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ部分と、ＬＥＤ保持部２５を一体に形成した中空の略漏斗状を呈する。これら反射面は、信号光１１ａ、１１ｂを反射する第一の反射面２１ａ、２１ｂと、信号光１２ａ、１２ｂを反射する第二の反射面２２ａ、２２ｂと、信号光１３ａ、１３ｂを反射する第三の反射面２３ａ、２３ｂであり、それぞれ円錐状曲面で構成されている。また斜方反射面２１ａ、２２ａ、２３ａの反射面角度は信号表示灯の外周斜め下方向へと信号光を反射するよう決定され、側方反射面２１ｂ、２２ｂ、２３ｂの反射面角度は、信号表示灯の外周略水平方向へと信号光を反射するよう決定される。なお、上記複数の反射面はＬＥＤ１の有効放射角内に配設される。
【００２９】
上記第２の実施例の信号表示灯の全体構成は、図４に示すように前記光源構造を収容した拡散フィルタ５を３段積層して本体ケース６２上に設け、上端にヘッドカバーを組み付けて表示部分とし、本体ケース６２下部にポール６３と取付台６４を組み付けて取付部分としている。このように本発明の信号表示灯の光源構造を積層することで積層式信号表示灯とすることが可能である。また、第１の実施例も同様に積層式とすることができる。
【００３０】
上記信号表示灯に組み付けられる拡散フィルタ５は、図５に示すように拡散用リブ５１を内周面に設けている。信号光１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂは、各反射面によって周方向へ反射され、拡散用リブ５１によって拡散されることで各反射面に対応した６段の帯状光源として、本来点状のＬＥＤ光源が白熱電球の如く面状の大きい光源の視認状態となり視認性が大きく向上したものである。
【００３１】
また、上記構成においてＬＥＤ複数個を、例えば四角形などの多角形状に配列し、複数の反射面を階段状に形成し、周囲を覆った拡散フィルタを通じて信号光を投光するよう構成しても同様の作用効果が得られる。この場合、拡散フィルタやケースなどは円筒形状でもよいが、ＬＥＤの配列と同様の多角形状とすれば信号光の拡散状態がより好適である。また、図３に示す略円錐状の反射部材と、多角形状の拡散フィルタの組み合わせでも同様である。
【００３２】
次に、信号光の配光図を図６に示している。いずれも本発明の範疇となるもので、まず、図６（１）は、前記第１の実施例で紹介した構成である。この構成によれば、ＬＥＤ１を斜めに立設することで、対応する複数の反射面２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂを略縦方向に配設でき、光源構造全体の横幅が狭くなり、商品の薄型化に寄与する構成となった。また、各反射面の上下幅を大きくできたことで、信号光の上下方向の視認角度も大きくなる。
【００３３】
図６（２）の構成は、前記第２の実施例で紹介した構成である。本構成は、ＬＥＤ１を垂直に立設し、反射面２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂを順次階段状に配設した。それぞれの反射面の上下間隔を狭くすることで商品の縦方向を小さくすることができ、ＬＥＤを直立させるので、製造上簡単となった。
【００３４】
さらに、図６（３）の構成は、ＬＥＤ１を垂直に立設し、反射面２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂを階段状に略並列配置した。ＬＥＤ光は反斜面２１ａ、２１ｂの背面側を通過して反射面２２ａ、２２ｂへ、また反射面２２ａ、２２ｂの背面側を通過して反射面２３ａ、２３ｂへ到達し、所定の投光方向へと反射される。本構成は各段の縦方向の反射面幅を広くする手段としても有効である。
【００３５】
以上に配光例の代表例として３例を示したが、ＬＥＤと反射面の配設角度を変更するなどの配光の応用で各種使用態様にあわせて変更すればよい。
【００３６】
図７は、ＬＥＤ光の放射特性図である。例示したＬＥＤは、何れも広放射角ＬＥＤといわれるものである。ＬＥＤの放射角としては、最高輝度の半分の輝度のある範囲までを指すことが多い。通常のＬＥＤで１０度から３０度、広放射角ＬＥＤの場合で２０度乃至４０度程度の放射角があるとされている。ところが近年ＬＥＤの高輝度化に伴ってＬＥＤ放射角といわれていた最高輝度の半分の輝度の範囲を越えても信号表示に使用できるようになってきている。信号表示灯での有効放射角は、上記ＬＥＤ放射角に１０度乃至２０度程広く設定して、各種のＬＥＤを採用することができる。放射特性図の横軸はＬＥＤ正面からの角度、縦軸は最高輝度と比較した輝度の割合を示している。因みに０．４の縦軸位置であれば最高輝度の４割の輝度が得られる角度であることを表している。
【００３７】
例示した図７（１）のＬＥＤは、ＬＥＤ放射角とされる最高輝度の半分の角度は１５度近傍である。ＬＥＤの正面から左右に各１５度の幅で最高輝度の半分の輝度が得られるので、ＬＥＤ視野角は３０度である。信号表示灯に採用できる有効放射角は４０度乃至５０度程の範囲となる。この範囲の幅は採用するＬＥＤの最高輝度、光色などによるばらつきである。
【００３８】
図７（２）に例示したＬＥＤは、ＬＥＤの正面より左右に１０数度の角度に振れた範囲で最高輝度を示している。ＬＥＤ視野角は５０度程度、信号表示灯に採用できる有効放射角は６０数度までは十分可能である。このような放射特性のＬＥＤは高輝度の放射範囲が広いので、多数個の反射面との組み合わせで本発明の光源構造を提供する場合に好適である。
【００３９】
その他各種の放射特性のＬＥＤは、反射面との相関位置、角度や反射面の大きさなどの条件を考慮してそれぞれ本発明の光源構造に有効に利用することができる。
【００４０】
本発明の実施例による説明は上述のとおりだが、本発明は上記説明に限定されるものではなく、例えば複数の反射面を一体に形成しても、別体で設けて連結手段によって一体的に構成されてＬＥＤ保持部と連結されていてもよく、反射面とＬＥＤとの相対位置の決定がされていればよい。また斜方反射面と側方反射面が接している例を示したが、離れていてもかまわない。拡散フィルタは、横方向または縦横方向の拡散用リブを設けたり、外側に拡散用リブを設ける等、通常用いられるリブ形状を適宜採用すればよく、フィルム状レンズを採用するなど実施例以外の構成でも同様の作用効果を得られる。さらに、反射面を光源の上部に配置する例を示したが、人間の目より低く信号表示灯が取付けられた場合等に斜め上にも放光するように、光源の下部に反射面を配置する構成も可能である。
その他本願発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更と、同種の商品への採用が可能である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したので、人間の目より高く、もしくは低く信号表示灯が取付けられた場合にも良好な視認を得ることができる。また使用するＬＥＤ数が従来のＬＥＤ式信号表示灯より大幅に減少したので、信号表示灯の低価格化に寄与するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す信号表示灯の断面図である。
【図２】上記信号表示灯の構成を示す全体斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す信号表示灯の断面図である。
【図４】上記信号表示灯の構成を示す全体斜視図である。
【図５】上記信号表示灯の拡散フィルタを示す斜視図である。
【図６】本発明の信号光配光の実施例を示す配光図である。
【図７】ＬＥＤの放射特性を示す放射特性図である。
【図８】従来の信号表示灯を示す外観斜視図である。
【図９】上記とは別の従来の信号表示灯を示す外観斜視図である。
【図１０】上記とは別の従来の信号表示灯の断面図である。
【符号の説明】
１ ＬＥＤ
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ 信号光
１５ 有効放射角
２ 反射部材
２１ａ、２２ａ、２３ａ 斜方反射面
２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ 側方反射面
２５ ＬＥＤ保持部
５ 拡散フィルタ

Claims (4)

1. ＬＥＤと、反射部材とを設け、この反射部材に、ＬＥＤ光を所定の投光方向に反射する適宜離間させて配した複数の反射面を設け、所定の投光方向を覆い光を横方向に拡散する拡散フィルタを通じて信号光を投光するよう構成した信号表示灯の光源構造であって、
   上記反射面は、側方反射面と、これを所定角度曲げて形成した斜方反射面とから成るとともに上記ＬＥＤの有効放射角内に配置しており、ＬＥＤ光は上記反射面によって斜め方向と横方向へそれぞれ反射面と同数本の帯状光源となって放光されることを特徴とする信号表示灯の光源構造。
2. 上記ＬＥＤを直線状に複数個配列し、複数の反射面を階段状に形成したことを特徴とする請求項１記載の信号表示灯の光源構造。
3. 上記ＬＥＤを円周状に複数個配列し、複数の反射面を階段状且つ円周状に形成して、これら周囲を覆った上記拡散フィルタを通じて信号光を投光するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の信号表示灯の光源構造。
4. 上記ＬＥＤを多角形状に複数個配列し、複数の反射面を階段状且つ多角形状に形成して、これら周囲を覆った上記拡散フィルタを通じて信号光を投光するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の信号表示灯の光源構造。

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