WO2003002907A1

WO2003002907A1 - Voyant del

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Publication number: WO2003002907A1
Application number: PCT/JP2002/006464
Authority: WO
Inventors: Kazunori Watanabe; Masaru Kato
Original assignee: Nichia Corporation
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2003-01-09
Also published as: EP1406042A4; US20040095768A1; JP2003016804A; DE60219171T2; US6808293B2; EP1406042A1; DE60219171D1; EP1406042B1

Description

明細書

LED表示灯技術分野

本発明は、 LED表示灯、特に信号機用の LED表示灯に関する。

背景技術

今日、 RGB各色を発光可能な発光ダイオードや、白色を高輝度に発光可能な発光ダイォードが開発された結果、複数の発光ダイォードを配列して構成される LED表示灯が種々の分野に応用されつつある。例えば、 LED表示灯は電球と比べて極めて寿命が長く、高効率、且つ振動にも強いため、これらの特性を生かして、広告、行き先案内や道路情報などの表示用、信号機の光源、大画面ディスプレイとして用いられてきている。

特に、 LED表示灯の信号機への応用については、従来信号機の光源に用いられてきた白色ランプの場合には、大型反射ミラーとカラーフィルタを組み合わせる必要があつたのに対し、 LED表示灯の場合には、単色の発光が可能であるためカラーフィルタが不用であり、ある程度指向性を持った発光を得ることができるため大型の反射ミラーが必要ないという利点がある。

し力も、反射ミラーとカラーフィルタを用いる必要のない LED信号機には、従来の信号機のように、入射した外来光が白色灯の後部に設けられた反射ミラーで反射して力ラーフィルタを介して信号機外に放出される擬似点灯現象を生ずることがないという利点もある。

これらの信号機や情報表示等に用いられる LED表示灯は、複数人が同時に観察できるように、また、遠方からでも観察できるように、頭上に設置される場合が多い。そうした場合、 LED表示灯には、左右方向には均等な配光特性が求められる一方、上下方向には正面及び下方にのみ明るい上下非対称な配光特性が求められる。

また、 LED表示灯においては、近年、発光ダイオードの光度を高くできるようになつたことから、 1つの表示灯に使用される発光ダイォードの必要個数を減少させることが可能となってきているが、少なレ、発光ダイォードで構成した L E D表示灯では、均一な面発光を得ることが難しいという新たな問題が生じていた _c 発明の開示

本発明は、所望の配光特性を実現できる L E D表示灯を提供することを第 1の目的とする。

また、本発明は、所望の配光特性を実現できかつ均一な面発光が得られる L E D表示灯を提供することを第 2の目的とする。

以上の目的を達成するために、本発明に係る L E D表示灯は、複数の発光ダイオードとカバーレンズとを備え、上記複数の発光ダイオードの発光する光が上記カバーレンズを介して出力される L E D表示灯であって、

上記カバーレンズの内面には、複数の第 1プリズムを含む複数のプリズムが形成され、上記第 1プリズムからそれぞれ出射される第 1配光パターンが互いにほぼ一致するように上記各第 1プリズムの入射面の面方向及び面形状が設定されたことを特徴とする。

このように構成された本発明に係る L E D表示灯は、上記各第 1プリズムの入射面の面方向及び面形状に対応した配光パターンで上記複数の発光ダイォードからの光を出射できる。

また、本発明に係る L E D表示灯では、上記第 1プリズムを介して出力される光の鉛直面内における出射方向を入射面の面方向により設定し、上記第 1プリズムを介して出力される光の水平面内における光の拡散を入射面の面形状により設定することができる。

また、本発明に係る L E D表示灯では、上記複数のプリズムはさらに複数の第 2のプリズムを含み、その第 2プリズムからそれぞれ出射される第 2配光パターンが互いに一致するように上記各第 2プリズムの入射面の面方向及び面形状を設定することが好ましい。

このようにすると、上記第 1及び第 2プリズムにより L E D表示灯が要求される配光パターンを実現できるので、第 1プリズムのみによって配光パターンを形成した場合に比較して、より最適化された配光パターンを実現できる。この場合、上記第 2プリズムを介して出力される光の鉛直面内における出射方向を入射面の面方向により設定し、上記第 2プリズムを介して出力される光の水平面内における光の拡散を入射面の面形状により設定することができる。

また、本発明に係る L E D表示灯では、上記第 1プリズムと上記第 2プリズムとが対をなし、その 1対のプリズムが一定の規則で、上記カバーレンズの内面に配列されていることが好ましく、これによりカバーレンズの外表面において均一な面発光を実現できる。

また、本発明に係る L E D表示灯では、上記第 2プリズムを、上記第 1プリズムより下方に配光するように形成することができ、これにより下方に強い配光が要求される L E D表示灯を容易に構成できる。

さらに、本発明に係る L E D表示灯では、上記複数の発光ダイオードは、表示灯に要求される配光パターンに基レ、て設定された配列パターンで配列されていることが好ましい。このように構成すると、複数の発光ダイオードの配列パターンと上記第 1配光パターンと上記第 2配光パターンとによって L E D表示灯が要求される配光特性を実現できるので、該配光特性を実現するためのさらに最適化された配光パターンを実現できる。

また、本発明に係る L E D表示灯では、上記配列パターンは、上記カバーレンズの中心軸を含む水平面より下に位置する発光ダイォードの個数が、発光ダイォード全体の個数の 4 0 %以下になるように設定されていることが好ましく、これにより下方に強い配光が要求される L E D表示灯を容易に構成できる。

また、本発明に係る L E D表示灯では、上記配列パターンにおいて最も外側に位置する発光ダイォードと上記カバーレンズの内面の外周とを最短距離で結ぶ直線と、上記カバーレンズの中心軸とのなす角度が、 3 0 ° 以上、 6 0 ° 以下に設定されていることが好ましい。このように構成すると、カバーレンズの外表面においてより均一な面発光を実現できる。

さらに、本発明に係る L E D表示灯では、上記カバーレンズは球面である外表面を有し、その曲率半径が 5 0 O mm以下であることが好ましい。

このように構成すると、上記第 1プリズム又は上記第 1プリズム及び上記第 2 プリズムを使用する場合に、光源からの光をより効率良く出射させることができる。また、カバーレンズ表面への映り込みを低減し、点灯時のコントラストの低下を防止できる。

以上のように、本発明に係る L E D表示灯によれば、所望の配光特性を実現できかつ均一な面発光が得られる L E D表示灯を提供することができる。

•5

図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る実施の形態の L E D表示灯の分解斜視図である。

図 2は、本発明に係る実施の形態の力バーレンズの内面に形成されたプリズムを拡大として示す斜視図である。

0 図 3は、図 2の A— A ' 線についての断面図である。

図 4は、本実施の形態の第 1プリズムを介して出力される光の配光パターンを示す模式図である。

図 5は、本実施の形態の第 2プリズムを介して出力される光の配光パターンを示す模式図である。

5 図 6は、本実施の形態の L E Dアッセンブリー 1の平面図である。

図 7は、本実施の形態の L E Dアッセンブリー 1とカバーレンズ 3との位置関係を示す模式図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態について説明する。

本実施の形態の L E D表示灯は、図 1に示すように、円形の底面とその底面に平行でかつその底面より大きい径の開口部を有する台形錐形状のケース 2と、複数の発光ダイオード 1 1が基板 1 2上に配列されてなりケース 2の底面に設けられた L E Dアッセンブリー 1と、ケース 2の開口部に設けられたカバーレンズ 3 とカゝらなり、所定の配光パターンで光の出射する信号機用の L E D表示灯であつて、以下のような特有の構成を有する。

本実施の形態の L E D表示灯が所定の配光パターンを形成するために、カバーレンズ 3の内面には、それぞれ 1対の第 1プリズム 3 1と第 2プリズム 3 2と力らなる複数のプリズム 3 0が形成されている。そして、第 1プリズム 3 1の入射面の面方向及び面形状はそれぞれ、各第 1プリズムから配光される光が実質的に一致するように設計されている。

また、第 2プリズム 3 2の入射面の面方向及び面形状はそれぞれ、各第 2プリズム 3 2から配光される光が実質的に一致するように形状が設計されている。さらに、本実施の形態の L E D表示灯では、第 2プリズム 3 2は、第 1プリズム 3 1より下方に配光するようにその形状は決められている。

すなわち、本 L E D表示灯のカバーレンズ 3は、複数の第 1プリズム 3 1の集合体により 1つの配光パターン（第 1の配光パターン）を形成し、複数の第 2プリズム 3 2の集合体により他の 1つの配光パターン（第 2の配光パターン）を形成し、その第 1と第 2の配光パターンの重ね合わせにより全体として 1つの配光パターンを形成するように構成されている。

また、本 L E D表示灯の L E Dアッセンブリー 1において、複数の発光ダイォード 1 1は表示灯に要求される配光パターンに基いて設定された配列パターンで配列されている。

このようにして、本実施の形態の L E D表示灯において、 L E D表示灯としての配光パターンは、（1 ) 複数の発光ダイオード 1 1の配列パターンと、（2 ) 複数の第 1プリズム 3 1の集合体と、（3 ) 複数の第 2プリズム 3 2の集合体とによって実現される。

以下、本発明に係る実施の形態の L E D装置における各部の構成及び配光バターンの形成原理についてより詳細に説明する。

(プリズム 3 0 )

プリズム 3 0は、図 2に示すように、 1対の第 1プリズム 3 1と第 2プリズム 3 2からなり、カバーレンズ 3の内面に規則的に配列される。本実施の形態では、第 1プリズム 3 1と第 2プリズム 3 2は、縦方向（垂直方向）及び横方向（水平方向）においてそれぞれ交互に配置されるように規則的に配列される。

尚、本明細書においては、通常の L E D表示灯の使用状態を考慮して、カバーレンズ 3の中心軸に平行な水平面内の方向を横方向（水平方向）とレ、い、その水平面に垂直な方向を縦方向（垂直方向）という。この定義に従えば、図 2の A— Α ' 線で示す方向は縦方向（垂直方向）である。すなわち、プリズム 3 0は、縦方向に並んで隣接する 1対の第 1プリズム 3 1と第 2プリズム 3 2からなる。 (第 1プリズム 3 1 )

本実施の形態において、各第 1プリズム 3 1は、円柱面の一部からなる入射面を有する。

そして、各第 1プリズム 3 1の入射面の傾きは、カバーレンズ 3の中心軸上に置いた光源（L E Dアッセンブリー 1を配置する位置に置いた光源）から出射されて各第 1プリズム 3 1の中心 C 3 1に入射された光が、その第 1プリズム 3 1 を通過した後に、カバーレンズ 3の中心軸に平行な方向に出射されるように設定される（図 3に 1 0 1の符号を付して模式的に示す）。

また、各第 1プリズム 3 1の入射面を構成する円柱面の半径及びその円弧の長さ（円弧長）は、その第 1プリズム 3 1の入射面に入射されて通過した後の光が、水平方向において所定の範囲に広がるように設定され、入射面を構成する円柱面の円弧に直交する方向の縦の長さ（縦方向長）は、第 1プリズム 3 1を通過した後の光が鉛直面（水平面と直交する面）内において所定の範囲の配光を形成するように設定される。

さらに、各第 1プリズム 3 1の入射面を構成する円柱面は互いに略同一に設定される。

ここで、第 1プリズム 3 1の入射面に入射された光の水平方向に広がる所定の範囲、鉛直面内において広がる所定の範囲は、 L E D表示灯に要求される配向パターンを形成するために、 L E D表示灯が要求される配向パターンに基づいて設定される。

以上のように、各第 1.プリズム 3 1の入射面を構成する円柱面は互いに略同一形状とし、かつ各第 1プリズム 3 1の入射面の傾きを、カバーレンズ 3の中心軸上に置いた光源から出射されて各第 1プリズム 3 1の中心 C 3 1に入射された光がそれぞれ中心軸に平行な方向に出射されるように設定することにより、各第 1 プリズム 3 1から出射される配光パターンを互いに一致させることができる。言いかえると、本実施の形態において、各第 1プリズム 3 1の入射面の面方向及び面形状はそれぞれ、各第 1プリズム 3 1から出射される配光パターンが互いに一致するように設定される。図 4は、複数のプリズム 3 0のうちの任意に選んだ 2つのプリズム 3 0 a , 3 0 bの各第 1プリズム 3 1 a , 3 1 bを介して出射される光の様子を示す図である。

図 4に示すように、本実施の形態において、第].プリズム 3 1 aにより形成される配光パターンと第 1プリズム 3 1 bにより形成される配光パターンはそれぞれ、カバーレンズ 3の光軸を中心として水平方向及び鉛直方向のそれぞれについて同じ広がりを持つように形成され、第 1プリズム 3 1 aにより形成される配光パターンと第 1プリズム 3 1 bにより形成される配光パターンは、方向及びバターンについてそれぞれ実質的に一致する。

ここで、図 4では作図上の制限により、十分遠方に描くべき仮想的なスクリーン S 1 0 0をカバーレンズ 3の近くに描いている関係上、特定のスクリーン S 1 0 0上のみでパターンが一致しているように描かれているが、実際には図面に描かれている比率よりカバーレンズ 3の径は+分小さいことから、配光パターンは実質的に一致する。

例えば、図 4においてカバーレンズ 3の径を十分小さくすれば配光パターンが重なるようになることは容易に理解できるであろう。

このように、 1つの光源から出力された光は、複数の第 1プリズム 3 1を介して出力される光によりそれぞれ形成される実質的に同一の複数の配光パターンの重ね合わせにより、 1つの配光パターン（第 1配光パターン）が構成される。尚、本明細書において、 1つの光源から出力された光により形成される第 1配光パターンを、後述の複数の光源（発光ダイオード）力、ら出力された光により形成される配光パターンと区別するために、単一光源第 1配光パターンという。

(第 2プリズム 3 2 )

本実施の形態において、各第 2プリズム 3 2は、円柱面の一部からなる入射面を有する。

そして、各第 2プリズム 3 2の入射面の傾きは、カバーレンズ 3の中心軸上に置いた光源から出射されて各第 2プリズム 3 2の中心 C 3 2に入射された光が、その第 2プリズム 3 2を通過した後に、互いに平行でかつカバーレンズ 3の中心軸より下方に出射されるように設定される（図 3に 1 0 2の符号を付して模式的に示す）。

また、各第 2プリズム 3 2の入射面を構成する円柱面の半径及びその円弧長は、その第 2プリズム 3 2の入射面に入射されて通過した後の光が、水平方向において所定の範囲に広がるように設定され、入射面を構成する円柱面の縦方向長は、第 2プリズム 3 2を通過した後の光が鉛直面（水平面と直交する面）内において所定の範囲に広がるように設定される。

さらに、各第 2プリズム 3 2の入射面を構成する円柱面は互いに略同一に設定される。

ここで、第 2プリズム 3 2の入射面に入射された光の水平方向に広がる所定の範囲、鉛直面内において広がる所定の範囲は、 L E D表示灯に要求される配向パターンの一部を形成するために、 L E D表示灯が要求される配向パターンに基づいて設定される。

以上のように、各第 2プリズム 3 2の入射面を構成する円柱面は互いに略同一形状とし、かつ各第 2プリズム 3 2の入射面の傾きを、各第 1プリズム 3 1の中心 C 3 1に入射された光が互いに同一方向に出射されるように設定することにより、各第 1プリズム 3 1から出射される配光パターンを互いに一致させることができる。

すなわち、各第 2プリズム 3 2の入射面の面方向及び面形状はそれぞれ、各第 2プリズム 3 2カゝら出射される配光パターンが互いに一致するように設定される。図 5は、複数のプリズム 3 0のうちの任意に選んだ 2つのプリズム 3 0 a， 3

0 bの各第 2プリズム 3 2 a , 3 2 bを介して出射される光の様子を示す図である。

図 5に示すように、本実施の形態において、第 2プリズム 3 2 aにより形成される配光パターンと第 2プリズム 3 2 bにより形成される配光パターンはそれぞれ、水平方向及び鉛直方向のそれぞれについて同じ広がりを持つように形成され、第 2プリズム 3 2 aにより形成される配光パターンと第 2プリズム 3 2 により形成される配光パターンは、方向及びパターンにつレ、てそれぞれ実質的に一致する。

ここで、図 5では特定のスクリーン S 1 0 0上のみでパターンが一致しているように描かれているが、これは作図上の制限によるものである。

すなわち、実際に図面に描かれている比率よりカバーレンズ 3の径を十分小さくすれば配光パターンが重なるようになることから容易に理解できる。

このように、 1つの光源から出力された光は、複数の第 2プリズム 3 2を介して出力される光により形成される実質的に同一の複数の配光パターンの重ね合わせにより、第 1配光パターンとは異なる ].つの配光パターン（第 2配光パターン）が構成される。

尚、本明細書において、 1つの光源から出力された光により形成される第 2配光パターンを、後述の複数の光源（発光ダイオード）力ら出力された光により形成される配光パターンと区別するために、単一光源第 2配光パターンという。以上説明したことから理解できるように、本実施の形態では、 1つの光源から出力された光は、カバーレンズ 3を介して出力されることにより、単一光源第 1 配光パターンと単一光源第 2配光バターンとが重ね合わされた配光バターン（単一光源合成配光パターン）を構成する。

( L E Dアッセンブリー 1 )

L E Dアッセンブリー 1は、基板 1 2上に複数の発光ダイオード 1 1が所定の配列で配列されてなる。本実施の形態においては、発光ダイオード 1 1の配列パタ一ン及び個々の L E Dの光強度は、プリズム 3 0の形状及びプリズム 3 0の配列とともに、 L E D表示灯の配光パターン（特性）を決定する重要な要素の 1つである。

すなわち、本実施の形態では、図 6に示すように、下の行の発光ダイオード 1 1の個数より上の行の発光ダイオード 1 1の個数を多くし、複数の発光ダイォード光源内において、上下で光強度差を設けている。このようにすると、 L E D表示灯において下方向に配光される光の強度を強くでき、上述したカバーレンズ 3 のプリズム 3 0の形状と組み合わせることにより、特に下方向に強い配光が必要とされる信号灯用の L E D表示灯を容易に構成することができる。われわれの検討の結果では、上述したカバーレンズ 3のプリズム 3 0の形状と組み合わせて信号灯用の L E D表示灯を構成する場合、 L E Dアッセンブリー 1において光軸より下に配置される発光ダイオード 1 1の光量を、光軸より上に配置される発光ダィオード 1 1の光量の 4 0 %以下に設定することが好ましいことが確認されている。このように、上下での光の光量差は、上述のように発光ダイオードの個数により設けることもできるし、発光ダイォ一ドに流す電流 ί直や発光ダイォードの明るさのランクを変える事によっても設けることができる。

(集合光源とカバーレンズ 3とによる配光パターン）

次に、発光ダイォードが上述の配列パターンで酉己列された L E Dアッセンブリ一 1と、上述のように構成されたカバーレンズ 3とを組み合わせた場合における、 L E D表示灯の全体としての配光パターンについて説明する。

まず、図 4において、光源をカバーレンズ 3の光軸より上方にシフトさせた場合、各第 1プリズム 3 1 a , 3 1 bにより形成される配光パターンはそれぞれ、互いに一致した状態を保ったまま下方にシフトする。

また、図 4において、光源をカバーレンズ 3の光軸から右にシフトさせた場合、各第 1プリズム 3 1により形成される配光パターンはそれぞれ、互いに一致した状態を保ったまま、配光パターンの光軸方向が左の方向にシフトする。

また、図 4において、光源をカバーレンズ 3の光軸から左にシフトさせた場合、各第 1プリズム 3 1により形成される配光パターンはそれぞれ、互いに一致した状態を保ったまま、配光パターンの中心軸の方向が右の方向にシフトする。

以上のように、光源の位置がカバーレンズ 3の光軸から離れている場合についても、第 1プリズム 3 2からそれぞれ出射される単一光源第 1配光パターンは互いに一致し、その単一光源第 1.配光パターンはカバーレンズ 3の光軸に対する光源の位置に対応した方向を有する。

すなわち、複数の発光ダイォード 1 1が所定の配列パターンで配列された L E Dアッセンブリー 1を用いた場合、その L E Dアッセンブリー 1と第 1プリズム 3 2とによって形成される配光パターン（集合光源第 1配光パターン）は、個々の発光ダイオード 1 1と第 1プリズム 3 2とによってそれぞれ形成される単一光源第 1配光パターンをすベて重ね合わせたものとなる。

以上説明したことから明らかなように、個々の発光ダイオード 1 1による単一光源第 1配光パターンは、各発光ダイオード 1 1の位置に対応する方向を有するので、単一光源第 1配光パターンの集合パターンとして形成される集合光源第 1 配光パターンは、 L E Dアッセンブリー 1の酉己列パターンに対応した配光パターンとなる。

例えば、カバーレンズ 3の光軸より上に位置する発光ダイオード 1 1の個数を光軸より下に位置する発光ダイオード 1 1の個数より多くすると、集合光源第 1 配光パターンは下方により強い光を配光するようなパターンとなる。

同様に、図 5において、光源をカバーレンズ 3の光軸より上方にシフトさせた場合、各第 2プリズム 3 2 a， 3 2 bにより形成される配光パターンはそれぞれ一致した状態を保ったまま、配光パターンの光軸方向がさらに下方にシフトする。同様に、図 5において、光源をカバーレンズ 3の光軸より右にシフトさせた場合、各第 2プリズム 3 2により形成される配光パターンはそれぞれ、互いに一致した状態を保ったまま、配光パターンの光軸方向は、左の方向にシフトし、光源をカバーレンズ 3の光軸より左にシフトさせた場合、各第 2プリズム 3 2により形成される配光パターンはそれぞれ、互いに一致した状態を保ったまま、配光パターンの光軸方向は、右の方向にシフトする。

以上のように、第 1プリズム 3 1について説明と同様に、光源の位置がカバーレンズ 3の光軸から離れている場合についても、第 2プリズム 3 2からそれぞれ出射される単一光源第 2配光パターンは互いに一致し、その単一光源第 2配光パターンはカバーレンズ 3の光軸に対する光源の位置に対応した方向を有する。すなわち、 L E Dアッセンブリー 1と第 2プリズム 3 2とによって形成される集合光源第 2配光パターンは、単一光源第 2配光パターンをすベて重ね合わせたものとなり、 L E Dアッセンブリー 1の配列パターンに対応した配光パターンとなる。

カバーレンズ 3の光軸より上に位置する発光ダイォード 1 1の個数を光軸より下に位置する発光ダイオード 1 1の個数より多くすると、集合光源第 2配光バターンは下方により強い光を配光するようなパターンとなる。

結局、 L E Dアッセンブリー 1とカバーレンズ 3とを組み合わせてなる本実施の形態の L E D表示灯の配光パターンは、 L E Dアッセンブリー 1の配列パターンと第 1プリズム 3 1とによって形成される集合光源第 1配光パターンと、 L E Dアッセンブリー 1の配列パターンと第 2プリズム 3 2とによって形成される集合光源第 2配光パターンとが合成された配光パターンになる。

このようにして、本実施の形態の LED表示灯において、 LED表示灯としての配光パターンは、（1) 複数の発光ダイオード 1 1の配列パターンと、（2) 複数の第 1プリズム 31の集合体と、（3) 複数の第 2プリズム 32の集合体とによって実現される。

(カバーレンズ 3と LEDアッセンブリー 1との距離）

本発明において、カバーレンズ 3と LEDアッセンブリー 1との間の距離は、上述の本願に特有のカバーレンズ 3と LEDアッセンブリー 1を用いているからといって特にそれにより制約を受けるものではない。

しかしながら、各発光ダイオードの指向特性や LED表示灯として要求される大きさ等を考慮して以下のような範囲に設定することが好ましい。

すなわち、図 7に示すように、カバーレンズ 3の内面の外周と LEDアッセンブリー 1の最も外側に位置する発光ダイォード 1 1とを結ぶ線と、カバーレンズ 3の中心軸との成す角度が 60° 以下となるようにカバーレンズ 3と LEDァッセンブリー 1との間の距離を設定することが好ましい。

この角度が 60° 以上になると、発光ダイオードの指向特性との関係でカバ一レンズ 3の中心から離れた部分に入射される光の強度が低くなり均一な面発光が得られないようになり（カバーレンズの周辺部分が喑くなる）、発光効率が悪くなるからである。

また、カバーレンズ 3の内面の外周と LEDアッセンブリー 1の最も外側に位置する発光ダイオード 1 1とを結ぶ線と、カバーレンズ 3の中心軸との成す角度が 30° 以上となるようにカバーレンズ 3と LEDアッセンブリー 1との間の距離を設定することが好ましい。

この角度が 30° 以下になると、集光率は上がるがカバーレンズでの拡散機能への負荷が増し、発光効率が悪くなり、かつ LED表示灯の外形が大きくなるからである。

また、本 L E D表示灯を例えば信号灯のように屋外で使用される場合、ガバーレンズの外表面に照射される太陽光が力バーレンズ表面に映り込み、点灯時のコントラストが低下する場合があるが、この映り込みを緩和するためにカバーレンズの外表面は、曲率半径が 5 0 O mm以下の球面とすることが好ましい。また、カバーレンズ周辺部において、曲率を設けた方がプリズムのカツトの高さを抑えることができ、ひいては出射効率の向上にもつながる。

以上のように構成された本実施の形態の L E D表示灯は、複数の発光ダイォードが所定の配列パターンに配列されてなる L E Dアッセンブリー 1と複数のプリズム 3 0を備えたカバーレンズ 3とを備えているので、簡単な構成で所望の配光パターンを実現することができる。

以上の実施の形態では、最も好ましい実施の形態として、 1対の第 1プリズム 3 1と第 2プリズム 3 2とからなるプリズム 3 0がその内面に規則的に配列されてなるカバーレンズ 3と所定の配列パターンで複数の発光ダイォードが配列されてなる L E Dアッセンブリー 1とを用いて、所定の配光パターンを形成するようにして例について示したが、本発明はこれに限られるものではなく、以下のような種々の変形が可能である。

変形例 1 .

上述の実施の形態では、第 1プリズム 3 1、第 2プリズム 3 2及び所定の配列パターンで複数の発光ダイォードが配列されてなる L E Dアッセンブリー 1とによって、所定の配光パターンを形成するようにしたが、本発明では、実施の形態と同様に構成された複数の第 1プリズム 3 1のみを用いて、所定の配光パターンを形成するようにしてもよい。

例えば、カバーレンズの軸方向を中心として強い光が必要とされる比較的簡単な配光パターンであれば、その配光パターンは図 4に示すように、複数の第 1プリズム 3 1のみで実現することができる。

この場合、 L E Dアッセンブリーにおける発光ダイオードの配列は、例えば、同心円状等の単純な配列でよレ、。

変形例 2 .

同様に、本発明では、実施の形態と同様に構成された複数の第 2プリズム 3 1 のみを用いて、所定の配光パターンを形成するようにしてもよい。

例えば、下方に強い光が必要とされかつ比較的簡単な配光パターンであれば、その配光パターンは図 5に示すように、複数の第 2プリズム 3 1のみで実現することができる。

この場合、 L E Dアッセンブリーにおける発光ダイオードの配列は、変形例 1 と同様、例えば、同心円状等の単純な配列でよい。

変形例 3 .

また、本発明では、実施の形態と同様に構成された第 1プリズム 3 1及び第 2 プリズム 3 2のみを用いて、所定の配光パターンを形成するようにしてもよい。この場合、 L E Dアッセンブリーにおける発光ダイオードの配列は、例えば、同心円状等の単純な配列でよい。産業上の利用の可能性

以上詳細に説明したように、本発明によれば、所望の配光特性を実現できかつ均一な面発光が得られる L E D表示灯を提供することができるので、この L E D 表示灯を用いることにより、優れた配光特性有しかつ均一な面発光が可能な信号機や情報表示等を構成できる。

Claims

請求の範囲

1 . 複数の発光ダイオードとカバーレンズとを備え、上記複数の発光ダイォードの発光する光が上記カバーレンズを介して出力される L E D表示灯であって、上記カバーレンズの内面には、複数の第 1プリズムを含む複数のプリズムが形成され、上記第 1プリズムからそれぞれ出射される第 1配光パターンが互いに一致するように上記各第 1プリズムの入射面の面方向及び面形状が設定されたことを特徴とする L E D表示灯。

2 . 上記第 1プリズムを介して出力される光の鉛直面内における出射方向は入射面の面方向により設定され、上記第 1プリズムを介して出力される光の水平面内における光の拡散は入射面の面形状により設定されている請求の範囲 1記載の L E D表示灯。

3 . 上記複数のプリズムはさらに複数の第 2のプリズムを含み、

その第 2プリズムからそれぞれ出射される第 2配光パターンが互いに一致するように上記各第 2プリズムの入射面の面方向及び面形状が設定されたことを特徴とする請求の範囲 1又は 2記載の L E D表示灯。

4 · 上記第 2プリズムを介して出力される光の鉛直面内における出射方向は入射面の面方向により設定され、上記第 2プリズムを介して出力される光の水平面内における光の拡散は入射面の面形状により設定されている請求の範囲 3記載の L E D表示灯。

5 . 上記第 1プリズムと上記第 2プリズムとが対をなし、その 1対のプリズムが一定の規則で、上記力バーレンズの内面に配列されている請求の範囲 3又は 4 記載の L E D表示灯。

6 . 上記第 2プリズムは、上記第 1プリズムより下方に配光するように形成されている請求の範囲 3〜 5のうちのいずれか 1つに記載の L E D表示灯。

7 . 上記複数の発光ダイオードは、表示灯に要求される配光パターンに基いて設定された配列パターンで配列され、その配列パターンと上記第 1配光パターンと上記第 2配光パターンとによって上記配光パターンが設定されている請求の範囲 3〜 6のうちのいずれか 1つに記載の L E D表示灯。

8. 上記配列パターンは、上記カバーレンズの中心軸を含む水平面より下に位置する発光ダイォードの個数が、発光ダイォード全体の個数の 40%以下になるように設定されている請求の範囲 7記載の L ED表示灯。

9. 上記配列パターンにおいて最も外側に位置する発光ダイォ一ドと上記カバ一レンズの内面の外周とを最短距離で結ぶ直線と、上記カバーレンズの中心軸とのなす角度が、 30° 以上、 60° 以下に設定されている請求の範囲 8記載の LED表示灯。

10. 上記カバ一レンズは球面であり、その曲率半径が 50 Omm以下である請求の範囲 1〜 9のうちのいずれか 1つに記載の L E D表示灯。