JP3910563B2 - Led式歩行者用信号灯器 - Google Patents
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Description
【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たLED式歩行者用信号灯器において、前記LED基板に複数のLEDが正三角形の配置で配列されているとともに、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%の光拡散板が、前記LED基板と前記人形マスク板との間に配置されており、当該LED式歩行者信号灯器の表示の平均均斉度(表示輝度の最明部と最暗部との比)が2以下に規定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板は、板状またはシート状のいずれの形態であってもよい。
【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。
【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】
1 LED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
10 LEDユニット
11 ユニットケース
12 LED基板
13 LED
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 (1)
- 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たLED式歩行者用信号灯器において、
前記LED基板に複数のLEDが正三角形の配置で配列されているとともに、全光透過率80〜85%、ヘイズ88〜90%の光拡散板が、前記LED基板と前記人形マスク板との間に配置されており、当該LED式歩行者信号灯器の表示の平均均斉度が2以下に規定されていることを特徴とするLED式歩行者用信号灯器。
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