JP6264171B2

JP6264171B2 - Ｌｅｄ信号灯

Info

Publication number: JP6264171B2
Application number: JP2014085940A
Authority: JP
Inventors: 智彦波多野
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2034-04-17
Also published as: JP2014238822A; US20140334150A1; US9064410B2

Description

本発明は、ＬＥＤを用いたＬＥＤ信号灯に関する。

近年、ＬＥＤを用いたＬＥＤ信号灯が提案されている。例えば、特許文献１には、ＬＥＤ信号灯に反射防止部を設けることにより視認性を向上できる旨が記載されている。

特開平１１−７５９８号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたＬＥＤ信号灯では光の反射を十分に抑えることができず、さらなる検討の余地がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤ信号灯の視認性を向上させることを課題とする。

一態様に係るＬＥＤ信号灯は、基板と、基板の前側に設けられた複数のＬＥＤと、基板の前側に設けられ複数のＬＥＤそれぞれに対応する複数の貫通孔を有するマスクと、を備える。マスクは、その前側に、第１角度で斜め下方に傾斜する上面と、第１角度よりも大きい第２角度で斜め上方に傾斜する下面と、をそれぞれが有する複数の突起部を有する。さらに、複数の突起部は、第１角度が異なる２種類以上の突起部を含む。

一実施形態に係るＬＥＤ信号灯を説明するための斜視図である。一実施形態に係るＬＥＤ信号灯の分解図である。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは一実施形態に係るＬＥＤ信号灯に用いられるマスクを説明するための図である。一実施形態に係るＬＥＤ信号灯に用いられるマスクの突起部を説明するための図である。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは一実施形態に係るＬＥＤ信号灯に用いられるマスクの突起部の配列を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明を以下に限定するものではない。特に特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に限定するものでは決してない。また実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

本実施形態に係るＬＥＤ信号灯１００を図１及び図２に示す。図１はＬＥＤ信号灯１００の斜視図であり、図２はＬＥＤ信号灯１００の分解図である。図３は、ＬＥＤ信号灯１００に用いたマスク５０を説明するためのものであり、図３Ａにマスク５０を前側（視認側となる正面）から見た図を、図３Ｂに図３Ａのマスク５０を右側から見た図を、図３Ｃに図３Ａのマスク５０を下側から見た図を、それぞれ示す。図４は、マスク５０に形成された突起部５０ａを詳細に説明するためのものであり、ここでは突起部Ａと突起部Ｂとが上下に並んだ状態のものを示している。さらに、図５は、本実施形態で用いたマスク５０における突起部５０ａの配置を説明するためのものである。

各図に示すように、ＬＥＤ信号灯１００は、基板３０と、基板３０の前側に設けられた複数のＬＥＤ４０と、基板３０の前側に設けられ複数のＬＥＤ４０それぞれに対応する複数の貫通孔５０ｂを有するマスク５０と、を備える。マスク５０は、その前側に、第１角度θ１で斜め下方に傾斜する上面Ｓ１と、第１角度θ１よりも大きい第２角度θ２で斜め上方に傾斜する下面Ｓ２と、をそれぞれが有する複数の突起部５０ａを有する。さらに、複数の突起部５０ａは、第１角度が異なる２種類以上の突起部を含む。これにより、外来光によりＬＥＤ信号灯そのものが眩しく映り視認し難くなる現象（以下、単に「グレア」という。）を抑制できる。以下、この点について説明する。

まず、グレアの主たる要因は、水平方向又は斜め上方から入射される太陽光などの外来光である。これに対して、ＬＥＤ信号灯１００では、第２角度θ２を第１角度θ１よりも大きくする（つまり、第１角度θ１を第２角度θ２よりも小さくする）ことにより、突起部５０ａの上面Ｓ１の面積が下面Ｓ２の面積よりも大きくなるように構成している。これにより、上面Ｓ１において外来光の大部分を斜め上方に反射させることができる。しかし、一部の光は斜め下方にも反射されるのでグレアを抑制するにはこれだけでは十分ではない。そこで、ＬＥＤ信号灯１００ではさらに、複数の突起部５０ａが、第１角度θ１が異なる２種類以上の突起部を含むように構成している。これにより、上面Ｓ１で反射する光の方向が分散され、所定の角度で斜め下方から見上げる視認者に届く光がより軽減されるので、結果としてグレアの発生を抑制できる。なお、「２種類以上の突起部」とは、複数の突起部において、断面視（図４参照）における突起部の形状または大きさの少なくとも一方が実質的に異なるものが２以上あることを意味する。また、「３種類以上の突起部」も同様に理解されるべきであることは言うまでもない。

以下、ＬＥＤ信号灯１００を構成する主な部材について説明する。
（ケース１０）

ケース１０は、配線２０、ＬＥＤ４０が前側に実装された基板３０、及びマスク５０を収納するためのものであり、例えば樹脂（ポリカーボネート等）から構成される。ここでは、ケース１０の背面側から配線２０の一部が露出するように構成されており、これにより配線２０は外部と電気的に接続可能となる。
（基板３０）

基板３０は、ＬＥＤ４０を実装するための、所謂、回路基板である。ＬＥＤ信号灯１００では、基板３０の前面に合計９２個のＬＥＤ４０が配置されており、その背面にはＬＥＤ４０を駆動するための種々の電子部品が配置されている。
（ＬＥＤ４０）

ＬＥＤ４０は、発光ダイオードとも称呼される発光素子である。ＬＥＤ信号灯１００では、ＬＥＤ４０として青色に発光可能であり、二本のリードを基板２０に貫通させて固定するタイプのものを用いた。

ＬＥＤ４０は、マスク５０に設けられた貫通孔５０ｂを貫通しており、その最頂部がマスク５０の表面よりも突出するように構成される。また、ＬＥＤ４０は、その前方にレンズ形状の透光性材料を有しており、これにより配光の範囲を狭くすることができる。

なお、ＬＥＤ４０は、その発光色を赤色としたり緑色としたりすることも可能であるし、表面実装型のものを用いてもよいことはいうまでもない。
（マスク５０）

マスク５０は、グレアの発生を抑制するためのものであり、基板３０の前側に設けられる遮光性の部材である。本実施形態では、マスク５０として、黒色に着色されたＡＢＳ樹脂を用いた。なお、グレアの発生をより抑制するために、マスク５０の表面には粗面加工が施されている。

図３Ａ〜Ｃに示すように、マスク５０には、その前側に、横方向（通常はＬＥＤ信号灯を所定の場所に設置した場合における水平方向に相当する。）に延びるストライプ状の突起部５０ａが複数形成されている。また図２及び図３Ａに示すように、マスク５０には、ＬＥＤ４０を通すための複数の貫通孔５０ｂと、ネジ６０を通すための複数の貫通孔５０ｃと、が形成されている。マスク５０は、基板３０を介して、ネジ６０によりケース１０に固定され、基板３０上におけるＬＥＤ４０が配置されていない領域を覆っている。

図４に、マスク５０を縦方向（横方向に垂直をなす方向）に断面視した場合における突起部５０ａの部分拡大図を示す。図４に示すように、突起部５０ａはそれぞれ、第１角度θ１で斜め下方に傾斜する上面Ｓ１と、第１角度θ１よりも大きい第２角度θ２で斜め上方に傾斜する下面Ｓ２と、を有する。ここで、第１角度θ１は突起部の配置面Ｓ３と上面Ｓ１とがなす角度であり、第２角度θ２は突起部の配置面Ｓ３と下面Ｓ２とがなす角度である。なお、突起部の配置面Ｓ３は実際に存在する面ではなく、断面視において突起部５０ａが上面Ｓ１及び下面Ｓ２を二辺とする三角形であると仮定した場合の底辺に相当するものである。

図４では、上側の突起部５０ａを「突起部Ａ」、下側の突起部５０ａを「突起部Ｂ」として記載している。また、突起部Ａの第１角度θ１を「θ１Ａ」、突起部Ａの第２角度θ２を「θ２Ａ」として記載している。同様に、突起部Ｂの第１角度θ１を「θ１Ｂ」、突起部Ｂの第２角度θ２を「θ２Ｂ」として記載している。さらに、上側にある突起部Ａの下面Ｓ２と下側にある突起部Ｂの上面Ｓ１とがなす第３角度θ３を「θ３ＡＢ」として記載している。このような記載の仕方は、後述する図５Ａ〜Ｃにおいても同様である。

図５Ａは、ＬＥＤ信号灯１００で用いたマスクの突起部５０ａの配列を示すものである。図５Ａに示すように、マスク５０には、第１角度θ１が３０°（正確には３１．４°程度であるがここでは便宜的に「３０°」と記載する。）であり第２角度θ２が７０°の突起部Ａと、第１角度θ１が３５°（正確には３５．１°程度であるがここでは便宜的に「３５°」と記載する。）であり第２角度θ２が６０°の突起部Ｂと、第１角度θ１が４０°（正確には４０．７°程度であるがここでは便宜的に「４０°」と記載する。）であり第２角度θ２が５０°の突起部Ｃと、が設けられている。そして、その配列は、上方から下方に向かって、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｂ、Ａ、Ｂ・・の順（つまり、Ａ、Ｂ、Ｃの順に第１角度θ１が大きくなる領域と、Ｃ、Ｂ、Ａの順に第１角度θ１が小さくなる領域と、が繰り返すように配置されている）となっている。

マスク５０の前面に複数の突起部５０ａを設けるにあたり、所定の値の第１角度θ１を有する突起部５０ａを一部の領域において縦方向に連続して配置し、それとは異なる値の第１角度θ１を有する突起部５０ａを他の一部の領域において縦方向に連続して配置することもできる。例えば、図５Ａにおいては縦方向に突起部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｂ、Ａ、Ｂを並べているが、これをＡ、Ａ、Ｂ、Ｂ、Ｃ、Ｃとする等、同じ角度の突起部を一部の領域において連続するような配置例としてもよい。しかし、複数の突起部５０ａは、図５Ａに示すように、マスク５０の前面の全域において、縦方向に隣り合う２つの突起部の間で第１角度θ１が異なるように配置することが好ましい。これにより、上下に配置された２つの突起部において、上面Ｓ１で反射する光の方向を異ならせることができる。つまり、光の反射方向が同じ突起部を連続させないことで、グレアの発生をより抑制することができる。

図５Ａに示すように、複数の突起部５０ａは、第２角度θ２が異なる２種類以上の突起部を含むことができる。これにより、下面Ｓ２で反射する光の方向が分散され、所定の角度で斜め下方から見上げる視認者に届く光がより軽減されるので、結果としてグレアの発生を抑制できる。

マスク５０の前面に複数の突起部５０ａを設けるにあたり、所定の値の第２角度θ２を有する突起部５０ａを一部の領域において縦方向に連続して配置し、それとは異なる値の第２角度θ２を有する突起部５０ａを他の一部の領域において縦方向に連続して配置することもできる。しかし、図５Ａに示すように、複数の突起部５０ａは、マスク５０の前面の全域において、縦方向に隣り合う２つの突起部の間で第２角度θ２が異なるように配置することが好ましい。これにより、上下に配置された２つの突起部において、下面Ｓ２で反射する光の方向を異ならせることができる。つまり、光の反射方向が同じ突起部を連続させないことで、グレアの発生をより抑制することができる。

図５Ａに示すように、複数の突起部は、第１角度θ１の異なる３種類以上の突起部を含むことができる（図５Ａでは突起部Ａ〜Ｃの３種類を用いている。）。これにより、上面Ｓ１で反射する光の方向を３以上にすることができるので、グレアの発生をより抑制することができる。ただし、第１角度θ１の異なる突起部の種類を必要以上に増やすと、必然的に隣り合う２つの突起部５０ａで第１角度θ１の差が小さくなり、グレア抑制の効果が小さくなってしまう。そこで、第１角度θ１の異なる突起部の種類としては、３以上６以下、好ましくは３以上５以下、より好ましくは３以上４以下とすることができる。

図５Ａに示すように、複数の突起部は、第２角度θ２の異なる３種類以上の突起部を含むことができる（図５Ａでは突起部Ａ〜Ｃの３種類を用いている。）。これにより、下面Ｓ２で反射する光の方向を３以上にすることができるので、グレアの発生をより抑制することができる。ただし、第２角度θ２の異なる突起部の種類を必要以上に増やすと、必然的に隣り合う２つの突起部５０ａで第２角度θ２の差が小さくなり、グレア抑制の効果が小さくなってしまう。そこで、第２角度θ２の異なる突起部の種類としては、３以上６以下、好ましくは３以上５以下、より好ましくは３以上４以下とすることができる。

縦方向に隣り合う２つの突起部５０ａにおいて、第１角度θ１の差が小さいとグレア抑制の効果が低下してしまう。反対に、第１角度θ１の差が大きいと、斜め下方から視認した場合に、一部の領域が横方向に走る明るい線（明線）に見え、それに隣接する別の領域が横方向に走る暗い線（暗線）に見えるので、見た目に劣ってしまう。そこで、第１角度θ１の差は、５°以上２０°以下、好ましくは５°以上１５度以下、より好ましくは７°以上１３°以下とすることができる。同様に、縦方向に隣り合う２つの突起部５０ａにおける第２角度θ２の差は、３°以上１５°以下、好ましくは３°以上１０°以下、より好ましくは３°以上８°以下とすることができる。

突起部５０ａにおいて、第１角度θ１が小さいと、上面Ｓ１が平面に近くなるので、上面Ｓ１における上方への光の反射が期待できなくなる。反対に、突起部５０ａの長さと高さを固定した場合、第１角度θ１が大きいと、必然的に第２角度θ２は小さくなるので、下面Ｓ２の面積が大きくなり、下方向への光の反射が増えるという問題がある。そこで、第１角度θ１としては、２０°以上４４°以下、好ましくは２５°以上４３°以下、より好ましくは２７°以上４２°以下とすることができる。

突起部５０ａにおいて、第２角度θ２が小さいと、下面Ｓ２の面積が大きくなるので、下方向への反射が増えてしまう。反対に、第２角度θ２が大きいと、下方向への光の反射が増えるという問題がある。そこで、第２角度θ２としては、４６°以上８０°以下、好ましくは２５°以上４５°以下、より好ましくは３０°以上４５°以下とすることができる。

突起部５０ａの長さ（図４でいうと、突起部５０ａの上下方向の長さ）は、大きすぎても小さすぎてもグレア抑制の効果が低減してしまう。そこで、突起部の長さとしては、１ｍｍ以上５ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以上３ｍｍ以下、より好ましくは１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とすることができる。なお、突起部５０ａの長さは、複数の突起部において異なるように構成することもできるし、同じとなるように構成することもできる。同じ長さにすることで、金型を作製しやすくできる利点が得られる。本実施形態では、突起部５０ａのそれぞれの長さを２ｍｍで統一している。

突起部５０ａの高さ（図４でいうと、突起部５０ａの左右方向の長さ）は、大きすぎても小さすぎてもグレア抑制の効果が低減してしまう。そこで、突起部の高さとしては、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下、より好ましくは０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下とすることができる。なお、突起部５０ａの高さは、複数の突起部において異なるように構成することもできるし、同じとなるように構成することもできる。これにより、同様に同じ長さにすることで金型を作製しやすくできる利点が得られる。本実施形態では、突起部５０ａのそれぞれの高さを１ｍｍで統一している。

図５Ａの配列では、第３角度θ３の最大値はθ３ＣＢの９５°である。一方、図５Ａと同じ突起部Ａ〜Ｃを用いた場合であっても、図５ＢのようにＡ、Ｂ、Ｃ、Ａ、Ｂ、Ｃ・・の順（つまり、Ａ、Ｂ、Ｃの順に第１角度θ１が大きくなる領域が繰り返すように配置されている）となっている配列では、第３角度θ３の最大値はθ３ＣＡの１００°となる。図５Ｂの場合、図５Ａに比較して、突起部Ｃの下面Ｓ２と突起部Ａの上面Ｓ１とにより形成される面（θ３ＣＡ＝１００°）が平面に近くなっているので、明線が生じやすくなる。そこで、３種類の突起部を用いる場合は、図５Ａのように、縦方向に隣り合う２つの突起部５０ａにおいて、上方に位置する突起部の下面Ｓ２と下方に位置する突起部の上面Ｓ１とがなす第３角度θ３が最大とならないように配置することが好ましい。つまり、第２角度θ２が最小となる突起部を上方に、第１角度θ１が最小となる突起部を下方に、連続して配置しないことが好ましい。

以上、本実施形態では、マスク５０に突起部Ａ〜Ｃの３種類を設ける場合について説明したが、図５Ｃのようにマスク５０に第１角度θ１が異なる２種類の突起部５０ａを設けることもできる（図５Ｃでは突起部Ａと突起部Ｂの２種類を用いてマスク５０を形成している。）。この場合は上面Ｓ１にて光を反射する方向が３方向ではなく２方向になるが、隣り合う２つの突起部５０ａにおける第１角度θ１が同じ場合と比較して、グレア抑制の効果は十分に期待できる。また、マスク５０に２種類の突起部を設ける場合であっても、隣り合う２つの突起部５０ａの第２角度θ２は異なるように構成することが好ましい。その理由は上記したとおりなのでここでは繰り返さない。さらに、本実施形態では、突起部５０ａの種類ごとに、第１角度θ１及び第２角度θ２の双方が異なる場合について説明したが、少なくとも第２角度θ２については、突起部５０ａの種類にかかわらず同じとすることもできる。
（透光カバー７０）

ＬＥＤ信号灯１００は、その前側に透光カバー７０を備える。透光カバー７０は前側からの雨水の侵入を防止するとともに、ＬＥＤ４０からの光を外部に放出させる部材である。ここでは、透光カバー７０をポリカーボネート樹脂により構成している。なお、透光カバー７０はケース１０と嵌合するように構成されており、基板３０及びＬＥＤ４０などはその内側に収納されることになる。

透光カバー７０には、その内側表面に視認性を低下させない程度の粗面加工を施すことが好ましい。これにより、仮にマスク５０に明線や暗線が生じたとしても、それを視認しにくくすることができる。

１００・・・ＬＥＤ信号灯
１０・・・ケース
２０・・・配線
３０・・・基板
４０・・・ＬＥＤ
５０・・・マスク
５０ａ・・・突起部
５０ｂ、５０ｃ・・・貫通孔
Ｓ１・・・上面
Ｓ２・・・下面
Ｓ３・・・配置面
６０・・・ネジ
７０・・・透光カバー

Claims

基板と、前記基板の前側に設けられた複数のＬＥＤと、前記基板の前側に設けられ前記複数のＬＥＤそれぞれに対応する複数の貫通孔を有するマスクと、を備えるＬＥＤ信号灯であって、
前記マスクは、その前側に、第１角度で斜め下方に傾斜する上面と、前記第１角度よりも大きい第２角度で斜め上方に傾斜する下面と、をそれぞれが有する複数の突起部を有し、
前記複数の突起部は、前記第１角度が異なる２種類以上の突起部を含む、ことを特徴とするＬＥＤ信号灯。
前記複数の突起部は、縦方向に隣り合う２つの突起部の間で前記第１角度が異なるように配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ信号灯。
前記複数の突起部は、前記第２角度が異なる２種類以上の突起部を含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ信号灯。
前記複数の突起部は、縦方向に隣り合う２つの突起部の間で前記第２角度が異なるように配置されている、ことを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ信号灯。
前記複数の突起部は、前記第１角度が異なる３種類以上の突起部を含む、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ信号灯。
前記複数の突起部は、前記第２角度が異なる３種類以上の突起部を含む、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＬＥＤ信号灯。
前記複数の突起部は、縦方向に隣り合う２つの突起部において、上方に位置する突起部の下面と下方に位置する突起部の上面とで第３角度をなしており、
前記第３角度を構成する縦方向に隣り合う２つの突起部の組み合わせの内、前記第２角度が最小となる突起部を上方に、前記第１角度が最小となる突起部を下方に、縦方向に隣り合って配置する組み合わせを排除してなる、ことを特徴とする請求項３を引用する請求項５、又は６に記載のＬＥＤ信号灯。
前記複数の突起部はそれぞれ同じ長さを有している、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一に記載のＬＥＤ信号灯。
前記複数の突起部はそれぞれ同じ高さを有している、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一に記載のＬＥＤ信号灯。