JP2002133908A - 発光装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、光源とする発光ダイオードからの
光を効率よく拡散させ、高輝度で対象物や対象者へ照射
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。 【解決手段】 発光装置１は、主に、透明で棒状の拡散
部材１１と、光源２１を内側に備えたキャップ部材３１
とから構成される。光源２１は、複数個の発光ダイオー
ド２１ａ、２１ｂ、２１ｃからなり、光源２１から拡散
部材１１へ入射する光の経路であるキャップ部材３１の
内側には、絶縁性オイル３３が封入されている。また、
拡散部材１１の光源２１とは反対の端面には第１反射板
１７があり、それと対向するように、キャップ部材３１
には、第２反射板３９が設けられている。拡散部材１１
の側壁には、放射状に複数の側壁反射板１５が配置さ
れ、その側壁反射板１５の間となる拡散部材１１の側壁
には、レンズ部材１３ａが一体成形されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオードを
光源として備えた発光装置、及び、該発光装置を備えた
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、発光ダイオードは、電光掲示
板やその他の表示灯、警告灯などのうち、高い輝度の必
要のない発光装置の光源として使用されることが多く、
高い輝度の必要な発光装置の光源には、未だに白熱灯や
蛍光灯、ハロゲンランプなどが使われているのが通常で
ある。

【０００３】発光ダイオードが高い輝度を必要とする光
源として使用されないのは、白熱灯や蛍光灯、ハロゲン
ランプなどと比較してそれ単体では、十分な輝度が得ら
れないからである。つまり、発光ダイオードを使用して
高輝度の照明装置などを作るには、大量の発光ダイオー
ドを取り付けて、その数で輝度を補うしかないのであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発光ダ
イオードは、従来の白熱灯等に比べ、電力消費量や、耐
久性の面で優れており、高い輝度で発光することが可能
となって、照明灯や表示灯、警告灯、その他の発光装置
に代替することができるようになれば、電力消費量を抑
えることができるし、また、球切れなどによる光源の取
り替えを頻繁に行う必要がなくなるので、社会的にみて
非常に有益である。

【０００５】このような理由から、以前より高輝度の発
光ダイオードの開発への社会的要請は強く、各研究機関
でこのような発光ダイオードの輝度の改善に関する研究
や開発が行われており、その成果が得られつつある。し
かし、未だ、発光ダイオードを利用した発光装置は、発
光ダイオードをただ単に配置しただけのものが多く、十
分に有用な発光装置が開発されているとは言い難い。例
えば、現在の発光ダイオードを光源とした照明装置は、
点光源としたものが多いが、これでは、発光ダイオード
の輝度を高めても、平均的に光を拡散できないので、光
源近くでは、輝度が高すぎるし、離れた位置では、輝度
が十分でなくなってしまう。

【０００６】発光ダイオードは、その電力消費量の少な
さや、耐久性にその有用性を要しているわけであるか
ら、光源の発光ダイオードを効率的に伝搬し拡散させ
て、対象物や対象者が位置する方向を照明することがで
きれば、さらなる高輝度化と省電力化を図ることがで
き、非常に有用なものとなりうる。

【０００７】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
のであり、発光ダイオードを光源とする発光装置におい
て、光源から発せられた光を効率よく拡散させ、対象物
や対象者に対して高い輝度で照射することができる発光
装置、及び、該発光装置を備えた表示装置、を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、発光ダイオードを光源と
し、該光源からの光を拡散するための透明な拡散部材を
備えた発光装置であって、該拡散部材に嵌合するための
キャップ部材を備え、該キャップ部材の内側には、該光
源が固定され、該キャップ部材に固定された該光源から
該拡散部材に入射する光の経路には、該光源からの光の
透過率を高めるための液体が封入されていることを特徴
とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、発光ダイオード
を光源とし、該光源からの光を拡散するための透明な拡
散部材を備えた発光装置であって、該拡散部材は、合成
樹脂で該光源を封入しつつ、射出成形することにより、
該光源と一体成形されていることを特徴とする。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１又は請
求項２に記載の発光装置において、前記拡散部材は、棒
状であり、前記光源は、該拡散部材の一端にあることを
特徴とする。請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発光装置において、前記拡散部材には、該拡散部材の
内部からその側壁方向へ伝搬する光を該拡散部材の内部
へ反射するための側壁反射板が、該拡散部材の長手方向
に沿って設けられていることを特徴とする。

【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の発光装置において、前記側壁反射板は、前記拡散部材
の側壁に、該拡散部材の長手方向の中心軸から放射状に
複数個配置されていることを特徴とする。請求項６に記
載の発明は、請求項３〜請求項６のいずれかに記載の発
光装置において、前記拡散部材には、該拡散部材の内部
からその先端方向へ伝搬する光を該拡散部材の内部へ反
射するための第１反射板が、該拡散部材の前記光源とは
反対側の端面に設けられていることを特徴とする。

【００１２】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の発光装置において、前記第１反射板から反射され光源
方向に入射する光を再び前記拡散部材の内部に反射させ
るための第２反射板が、光源側の端部に設けられている
ことを特徴とする。請求項８に記載の発明は、請求項３
〜請求項７のいずれかに記載の発光装置において、前記
拡散部材の側壁には、該拡散部材からの拡散光の出射角
を決定するためのレンズ部材が該拡散部材の長手方向に
沿って設けられていることを特徴とする。

【００１３】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の発光装置において、前記レンズ部材は、前記拡散部材
と一体成形されていることを特徴とする。請求項１０に
記載の発明は、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の
発光装置において、前記光源は、異なる色の光を発光す
る複数個の発光ダイオードにより構成されていることを
特徴とする。

【００１４】請求項１１に記載の発明は、文字、図形若
しくは記号又はこれらの組み合わせからなる表示図柄が
形成された表示板と、その内側から該表示板を照明して
該表示図柄を表示するための発光装置と、を備えた表示
装置であって、前記発光装置は、請求項１〜請求項１０
のいずれかに記載の発光装置であることを特徴とする。

【００１５】請求項１２に記載の発明は、文字、図形若
しくは記号又はこれらの組み合わせからなる表示図柄が
立体表示可能な表示装置であって、請求項１〜請求項１
０のいずれかに記載の発光装置を複数個備え、複数個の
該発光装置を組み合わせて前記表示図柄が形成されてい
ることを特徴とする。

【００１６】請求項１３に記載の発明は、文字、図形若
しくは記号又はこれらの組み合わせからなる表示図柄が
立体表示可能な表示装置であって、請求項１〜請求項１
０のいずれかに記載の発光装置を備え、該発光装置の前
記拡散部材は前記表示図柄に対応した形状に形成されて
いることを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発光装置は、光
源から拡散部材に入射する光の透過率を高めるために、
光源から拡散部材に入射する光の経路に、液体を封入し
たものである。ここで使用される液体は、透明状で、屈
折率が拡散部材の屈折率に近いものを選択し、光源から
の光の透過率を高めることができるものとする。このよ
うな液体を封入すると、液体を封入しない時に比べて、
空気との屈折率の違いにより反射されていた光の大部分
は拡散部材に透過し伝搬するので、拡散部材から外部へ
拡散する光の強度は増し、発光装置は高い輝度で発光す
ることができる。

【００１８】請求項２に記載の発光装置は、拡散部材に
入射する際の光の経路に空気の層が存在すると、光の伝
搬損失が大きくなることから、拡散部材を合成樹脂で射
出成形する際に、発光ダイオードを封入し、空気の層を
形成しないようにしたものである。これにより、請求項
２の発光装置は、請求項１の発光装置と同様に、高輝度
で発光することができる。

【００１９】請求項３に記載の発光装置は、拡散部材を
棒状にして、その拡散部材の一端に光源を設けたもので
ある。これにより、発光装置から外部へ拡散する光は、
一点から放射状に拡散するのではなく、拡散部材の軸に
垂直方向に平均的に拡散するので、本発明の発光装置
は、点光源とする従来の発光装置に比べ、出射される光
の強度が同じであっても照明できる範囲を広くすること
ができる。また、本発明の発光装置は、点光源の発光装
置に比べ、発光面積が広いので、視認性も高くなり、警
告灯や表示灯などに用いても、その効果を発揮すること
ができる。

【００２０】請求項４に記載の発光装置は、拡散部材
に、その長手方向に沿って側壁反射板を備えた発光装置
である。側壁反射板のない発光装置では、光は拡散部材
から均一に拡散されるが、必ずしも発光装置は、周囲全
体に光を拡散させる必要はなく、その用途によっては、
特定方向に光を拡散させた方がよい場合もある。そのた
め、側壁反射板を備えて、本来、拡散する必要のない方
向に出射される光を、側壁反射板で拡散部材の内部に戻
すようにすると、側壁反射板に遮られていない方向の出
射光の強度が増し、発光装置の輝度を高めることができ
る。また、このようにすれば、使用者は、低い消費電力
で対象物や対象者に対して高い輝度の光を照射させるこ
とができる。

【００２１】請求項５に記載の発光装置は、請求項４の
側壁反射板を、拡散部材の側壁に放射状に配置したもの
である。発光装置を警告灯などの主に視認性を必要とす
る装置に使用する場合、視認させる必要のある対象者
が、周囲にいる可能性が高く、その対象者から視認させ
るように光を周囲に拡散させる必要がある。しかし、こ
のような場合には、あらゆる方向に均一に光が拡散され
ていなければならないということはなく、対象者の視野
の範囲内に光が拡散されるようにすればよい。そのた
め、本発明の発光装置は、放射状に配置された側壁反射
板を用いて、対象者が視認できる程度に、光の出射方向
を分散し、代わりに光の輝度を高めたものである。これ
により、遠くの対象者まで発光装置からの光を視認させ
ることができて、かつ周囲の対象者に光を視認させるこ
とができるのである。

【００２２】請求項６に記載の発光装置は、拡散部材の
光源とは反対側の端面に第１反射板を設けたものであ
る。発光装置は光源を拡散部材の一端に備えていること
から、その光の大部分は拡散部材の先端方向から出射す
る。そのため、第１反射板を拡散部材に設けると、本
来、拡散部材の先端から出射されていた光は、第１反射
板で内部に戻り、側壁から出射することになる。この結
果、拡散部材の側壁から拡散される光の強度は増し、発
光装置の輝度を高めることができる。

【００２３】また、請求項７に記載の発光装置のよう
に、第２反射板を一端に設ければ、拡散部材の端面に設
けられている第１反射板から反射された光のうち、光源
方向に伝搬する光を再び拡散部材の内部に反射すること
ができる。このため、第１反射板と併せて使用すること
より、発光装置の輝度を一層高くすることができる。

【００２４】請求項８に記載の発光装置は、拡散部材の
長手方向に沿ってレンズ部材を設けて、拡散部材の側壁
から出射される光の出射角をレンズ部材で調節すること
ができるようにしたものである。これにより、レンズ部
材を出射光の広がり角が小さくなるような形状に形成す
れば、発光装置は、特定方向の向きへ照射する光の強度
を高めることができて、その向きの対象物や対象者を十
分に明るく照明したり、対象者からの視認性を高めるこ
とができる。また、レンズ部材を出射光の広がり角が大
きくなるような形状に形成すれば、照射範囲の中央部で
はレンズ部材を使用しない場合と同様に明るくしつつ照
射範囲を広くすることができるので、レンズ部材を使用
しない場合と照射範囲が同じであった場合には、対象者
は明るく感じることができる。

【００２５】また、請求項９に記載の発光装置のよう
に、レンズ部材を拡散部材と一体成形すれば、レンズ部
材と拡散部材との間に空気の層が形成されることがない
ので、レンズ部材を通過することによる光の伝搬損失を
生じさせることなく、光の出射角を調節し、特定方向の
輝度及び視認性を高めることができる。

【００２６】その他、請求項１０に記載の発光装置のよ
うに、請求項１〜請求項９に記載の発光装置の光源を、
異なる色の光を発光する複数個の発光ダイオードにより
構成すれば、発光装置は、これらから発せられる光を組
み合わせることにより、色々な光の色で発光することが
可能となる。これにより発光装置の用途の幅が広がり、
照明装置や警告灯だけではなく、電飾看板などの光源と
しても使用することができるようになる。

【００２７】また、請求項１〜請求項１０のいずれかに
記載の発光装置を用いて表示装置を構成することもでき
る。請求項１１に記載の表示装置は、表示図柄が形成さ
れた表示板と、請求項１〜請求項１０に記載の発光装置
と、を備え、発光装置からの光によって表示板が照明さ
れて、その表示板の表示図柄が表示されるものである。
このように、本発明の発光装置を用いて表示板を照明す
ると、光源からの光は拡散部材の表面から拡散されるこ
とになって、点光源となる通常の発光ダイオードからの
光を直接表示板に照射して表示図柄を照明するよりも、
表示図柄を均一に照明することができる。つまり、従来
の表示装置のように、沢山の発光ダイオードを配置して
表示板を照明しなくとも、表示図柄をはっきりと表示す
ることができるのである。

【００２８】そして、また、本発明の表示装置では、絶
縁性オイルを用いたり、発光ダイオードと拡散部材とを
一体成形することにより、発光ダイオードからの光を効
率よく外部に拡散させて、発光装置の輝度を高めている
から、表示図柄を一層はっきりと表示できる。

【００２９】また更に、発光ダイオードを用いた本発明
の発光装置は、消費電力が少なく、また、従来の白熱灯
などに比べ長期間使用することができるから、従来より
煩わしかった球切れ等による発光装置の交換等の表示装
置の管理にかかる労力を大幅に軽減することができる。

【００３０】請求項１２に記載の表示装置は、請求項１
〜請求項１０のいずれかに記載の発光装置を複数個組み
合わせることにより表示図柄を形成したものであり、拡
散部材から拡散される光によって表示図柄は表示され
る。このようにすると、表示図柄を形成している拡散部
材からの光が、直接対象者の目に届くので、表示図柄の
視認性がよく、また、拡散部材を組み合わせて表示図柄
を形成できるので、所望の表示図柄を簡単に構成するこ
とができる。

【００３１】請求項１３に記載の表示装置は、請求項１
〜請求項１０のいずれかに記載の発光装置の拡散部材を
表示図柄に対応した形状に形成することにより、表示図
柄を表示可能としたものである。このようにすると、表
示図柄を形成する拡散部材からの光が直接対象者の目に
届くので、表示図柄の視認性がよい他、表示装置の構成
を簡単なものにすることができるのである。

【００３２】

【実施例】以上に説明した本発明の発光装置の構成、作
用を一層明らかにするために、以下に本発明の実施例に
ついて、図面とともに説明する。第１実施例の発光装置
１は、主に、光を外部に拡散させるための棒状の拡散部
材１１と、光源２１を内側に備えたキャップ部材３１と
より構成されている。図１は、第１実施例の発光装置１
の構成を表す概略図であり、その斜視図である。

【００３３】拡散部材１１は、光源２１からの光が拡散
部材１１の内部で減衰しないように、透明なアクリル樹
脂で形成され、さらに、円柱状に形成されている。そし
て、その側壁には、凸状のレンズ部材１３ａが拡散部材
１１と一体成形され、拡散部材１１のレンズ部材１３ａ
が設置されていない側壁には、図１の点線で示した側壁
反射板１５が設けられている。

【００３４】また、キャップ部材３１は、アルミ製で、
拡散部材１１に嵌合するように略円筒状で一方の開口端
を閉塞した形状になっており、内側に光源２１を備えて
いる。拡散部材１１の一端には、このキャップ部材３１
が嵌合されており、光源２１からの光はこの拡散部材１
１の端から拡散部材１１の内部に入射されるようになっ
ている。さらに、拡散部材１１のキャップ部材３１とは
反対側の端面には、キャップ部材３１の内側に固定され
た光源２１からの光を拡散部材１１の内部に反射するた
めの第１反射板１７が設けられている。

【００３５】ここで、この第１反射板１７と側壁反射板
１５は、拡散部材１１をアクリル樹脂で射出成形する際
に、拡散部材１１内部に封入され、形成されているが、
拡散部材１１の表面に接合するように形成してもかまわ
ない。また、この第１実施例の拡散部材１１は、キャッ
プ部材３１に対してさほど長くはないが、光源２１から
の光が十分伝搬される長さであれば、用途に応じて適当
に決めればよい。

【００３６】次に、この発光装置１の内部の構成を表し
た説明図を図２に示す。尚、図２（ａ）は発光装置１の
長手方向に平行な面である発光装置１の断面図、図２
（ｂ）は拡散部材１１の長手方向に垂直な面である拡散
部材１１の断面図であり、図２（ｃ）はキャップ部材の
底面図である。

【００３７】図２（ａ）に示すように、キャップ部材３
１の内側には、光源２１である赤色光を発光する発光ダ
イオード２１ａと、緑色光を発光する発光ダイオード２
１ｂと、青色光を発光する発光ダイオード２１ｃが、そ
の長手方向に並べて固定されている。

【００３８】ここで、発光ダイオード２１ａ、２１ｂ、
２１ｃをこのような配置とするのは、拡散部材１１の径
が大きくならないようにして、発光装置自体をコンパク
トにするためである。使用される発光ダイオード２１
ａ、２１ｂ、２１ｃは、発光体を透明な樹脂で覆ったも
のであるので、長手方向に並べて設置しても、それぞれ
の発光ダイオード２１ａ、２１ｂ、２１ｃからの光は、
他のダイオードによって光の進行が妨げられないように
なっている。

【００３９】また、第１実施例の発光装置１は、上記の
ように、異なる色の発光ダイオード２１ａ、２１ｂ、２
１ｃを複数個用いて光源２１としており、各発光ダイオ
ード２１ａ、２１ｂ、２１ｃの電流値を制御すれば、色
々な光を発光することができるようになっている。その
ため、電流制御により、赤色光と緑色光と青色光の強度
をすべて同じにして、光源２１から発光する光を白色光
とすれば、従来の蛍光灯のような照明装置として使用す
ることができるし、赤色光のみを発光させたり、光源２
１を点滅させたりすれば、この発光装置１は、電飾看板
や警告灯などにも使用することができる。

【００４０】さらに、光源２１が固定されたキャップ部
材３１の内側には、拡散部材１１への光の透過率を高め
るための液体として、絶縁性オイル３３が満たされてい
る。このように絶縁性オイル３３を封入すると光の透過
率が高まるのは、空気の屈折率に比べ、絶縁性オイル３
３の屈折率の方がアクリル樹脂の屈折率に近いためであ
る。

【００４１】光は、空気の層からアクリル樹脂製の拡散
部材１１に入射すると、アクリル樹脂の空気に対する比
屈折率が非常に大きいために、その多くが反射してしま
う。しかし、光源２１から拡散部材１１までの光の経路
に絶縁性オイル３３を封入すると、アクリル樹脂の絶縁
性オイル３３に対する比屈折率が空気に対する比屈折率
よりも小さいために、光の透過率が高まり、拡散部材１
１の内部に入射する光の強度が増加する。そのため絶縁
性オイル３３を、光源２１から拡散部材１１に入射する
光の経路であるキャップ部材３１の内側に封入すると、
拡散部材１１から出射される光の強度が増し、発光装置
１の輝度が高まるのである。

【００４２】この絶縁性オイル３３をキャップ部材３１
の内側に封入するために、第１実施例の発光装置１のキ
ャップ部材３１には、絶縁性オイル３３を注入するため
の螺子孔３５ａが形成されている。したがって、拡散部
材１１の一端にキャップ部材３１を嵌合させた後に、こ
の螺子孔３５ａからオイルを注入し螺子３５ｂを螺合す
れば、絶縁性オイル３３を密封することができる。尚、
螺子孔３５ａを２つ形成したのは、オイルを注入する際
に、キャップ部材３１の内部の空気を抜けやすくするた
めである。

【００４３】この他、キャップ部材３１には、第１反射
板１７と対向する面に、第２反射板３９が設けられてい
る。これは、第１反射板１７によって反射された光のう
ち、光源方向に戻ってくる光を再び拡散部材１１の内部
に戻すことができるようにするためである。このように
すると、第１反射板１７から光源２１の方向に伝搬する
光は第２反射板３９により拡散部材１１の内部に反射さ
れるので、発光装置１の輝度を高めることができる。

【００４４】尚、第２反射板３９と、そのキャップ部材
３１の底には、発光ダイオード２１ａ、２１ｂ、２１ｃ
のリードを通すためのリード孔３６が設けられている。
第１実施例のキャップ部材３１はアルミ製のため、この
ままでは絶縁性オイル３３を密閉することができない
が、このリード孔３６にリードを通した後、合成樹脂な
どを用いてリード孔３６を塞ぎ、リード孔３６から絶縁
性オイル３３が漏れないようにしてある。

【００４５】また、既述のようにキャップ部材には螺子
孔３５ａが形成され、そこから絶縁性オイル３３を注入
するようになっているため、第２反射板３９にもキャッ
プ部材３１の螺子孔３５ａに対応するように孔を形成し
て、絶縁性オイル３３をキャップ部材の内部に注入でき
るようにしてある。

【００４６】さらにこの他、拡散部材１１をキャップ部
材３１の奥まで差し込まないように、キャップ部材３１
の内側には突起３７が設けられている。以上に説明した
ように、キャップ部材３１に固定された光源２１から発
光される光は、第２反射板３９と第１反射板１７とによ
って拡散部材１１内部に導かれ、拡散部材１１の側壁方
向に拡散する。しかし、拡散部材１１の側壁に側壁反射
板１５が設けられているので、側壁反射板１５にも反射
し、最終的に光源２１からの光は、レンズ部材１３ａか
ら出射されることになる。

【００４７】第１実施例の発光装置１では、側壁反射板
１５は、図２に示すように、拡散部材１１の側壁に、拡
散部材１１の長手方向に沿って、拡散部材１１の中心軸
から放射状に複数個配置されているので、この方向に伝
搬する光は、側壁反射板１５で、再び、拡散部材１１内
部に戻される。尚、放射状に配置されているとは、隣合
う側壁反射板１５が、拡散部材１１の中心軸に対して等
角度に配置されているという事である。つまり、第１実
施例の発光装置１では、３つの側壁反射板１５が１２０
度ずつ等間隔で配置されている。

【００４８】また、レンズ部材１３ａは、このように配
置された隣り合う側壁反射板１５の間となる拡散部材１
１の側壁に、その長手方向に沿って、３つ配置されてい
る。つまり、レンズ部材１３ａは、１２０度ずつ等間隔
で配置されることになるので、光源２１からの光は、レ
ンズ部材１３ａを介して１２０度ずつ異なる３方向に出
射されることになる。

【００４９】さらに、光は、レンズ部材１３ａの表面か
ら出射される際に、屈折によって、その出射方向を変え
て伝搬する。つまり、屈折により、レンズ部材１３ａの
表面に入射する光の入射角に対して、レンズ部材１３ａ
の表面から出射する光の出射角は変化し、光は、レンズ
部材１３ａを設置しない場合の光の出射方向とは異なる
方向に伝搬することになる。そのため、レンズ部材１３
ａから出射される光の拡散の程度、つまり、レンズ部材
１３ａからの出射光の広がり角は、レンズ部材１３ａの
形状を変えることにより、調整することができることに
なる。

【００５０】例えば、第１実施例のレンズ部材１３ａの
表面は、図３（ａ）に示すように、拡散部材１１の中心
軸を中心点Ｏとし、その中心軸に垂直な面と交わる側壁
を円周とする円の半径よりも曲率半径が小さくなるよう
に加工されているので、レンズ部材１３ａを通過する光
を、レンズ部材１３ａの凸部の頂点側に屈折させること
ができる。

【００５１】つまり、レンズ部材１３ａの表面を円弧と
する円の中心点Ｏ’は、拡散部材１１の側壁を円周とす
る円の中心点Ｏよりも側壁側にあるので、光が円の中心
点Ｏからレンズ部材１３ａの方向に伝搬されるとする
と、レンズ部材１３ａに対する空気の比屈折率が１より
小さいという理由から、レンズ部材１３ａの曲面の法線
方向に対する出射角Ｙは、入射角Ｘよりも大きくなり、
光は、中心点Ｏをより延びる拡散部材１１の法線に対し
て中心点Ｏと中心点Ｏ’を結ぶ線の方向に屈折するので
ある。したがって、レンズ部材１３ａを通過した光は、
その広がり角が小さくなるか、ある焦点に収斂するよう
な経路をとって伝搬し、発光装置１は、特定方向の輝度
が高くなるように光を発光するものとなる。

【００５２】また、第１実施例のレンズ部材１３ａの形
状は、図３（ｂ）に示すような形状に変更してもよい。
つまり、表面の曲率半径が拡散部材の円の半径よりも大
きくなるように形成されているレンズ部材１３ｂに変更
すれば、レンズ部材１３ａとは異なり、レンズ部材１３
ｂから出射される光の広がり角を大きくすることができ
る。尚、このレンズ部材１３ｂから出射された光のう
ち、中心点Ｏと中心点Ｏ’を結ぶ直線方向に伝搬する光
の強度は、レンズ部材１３ｂを通過することによる影響
をあまり受けないので、光は、その直線方向で、輝度が
高く、その方向からずれるに従って、輝度が弱まるよう
にして広範囲に拡散されることとなる。

【００５３】一方、このレンズ部材１３ｂを使用せず
に、単に、側壁反射板１５の円弧の幅を小さくして、出
射される光の広がり角を大きくしただけの発光装置１の
場合には、拡散部材１１の側壁から出射された光が、そ
の側壁から均一に拡散されることになる。そのため、レ
ンズ部材１３ｂを使用して広がり角を大きくした発光装
置１は、レンズ部材１３ｂを使用せずに広がり角を大き
くした場合と比較して、広がり角が同じであっても、対
象者がより一層明るく感じることができる発光装置１と
なる。

【００５４】また、このような作用及び効果は、図３
（ｂ）に示したレンズ部材１３ｂの代わりに、図３
（ｃ）に示すような凹状のレンズ部材１３ｃを用いて
も、同様に得ることができる。以上は、キャップ部材３
１を備えた第１実施例の発光装置１に関する説明である
が、次に、光源２１を拡散部材１１の内部に備えた第２
実施例の発光装置４１について図４を示しつつ説明す
る。

【００５５】図４は、第２実施例の発光装置４１の構成
を表す説明図であり、図４（ａ）は発光装置４１の斜視
図、図４（ｂ）は拡散部材１１の長手方向に平行な面で
ある発光装置４１の断面図である。この発光装置４１
は、透明で棒状の拡散部材１１と、光源２１、側壁反射
板１５、第１反射板１７、第２反射板３９から構成され
ている。

【００５６】拡散部材１１は、アクリル樹脂製で、円柱
状に形成されており、その一端には、光源２１を内包し
ている。つまり、拡散部材１１は、アクリル樹脂を用い
て射出成形される際に、光源２１となる発光ダイオード
２１ａ、２１ｂ、２１ｃを封入して形成されている。こ
のように形成するのは、光の伝搬損失が生じる空気の層
を光源２１から拡散部材１１に伝搬する光の経路に形成
しないようにするためである。光源２１と拡散部材１１
とを一体成形すれば、このような光の経路に空気の層は
形成されないので、発光装置４１は、十分な輝度で発光
することができることとなる。

【００５７】また、高輝度化を図るために、この発光装
置４１には、拡散部材１１の光源２１とは反対側の端
に、光源２１から伝搬された光を拡散部材１１の先端か
ら拡散しないようにするための第１反射板１７が設けら
れている。さらに、拡散部材１１の光源側の端面には第
２反射板３９が設けられており、第１反射板１７から反
射され、光源２１方向に戻ってくる光を、再び、拡散部
材１１の内部に導くことができるようになっている。こ
のように、光源２１からの光は、すべて拡散部材１１の
内部に戻され、最終的に、拡散部材１１の側壁から、外
部へ拡散されるのである。

【００５８】尚、この拡散部材１１の側壁には、第１実
施例の発光装置１と同様に、図４の点線で示す拡散部材
１１の側壁に放射状に３つの側壁反射板１５が設けら
れ、それにより、側壁から出射する光の強度が高められ
ている。また、第２実施例の発光装置４１の光源２１
は、第１実施例の光源２１と同様に、赤色光を発光する
発光ダイオード２１ａと、緑色光を発光する発光ダイオ
ード２１ｂと、青色光を発光する発光ダイオード２１ｃ
より構成され、それらの光を組み合わせて、色々な光を
発光できるようになっている。

【００５９】以上が第２実施例の発光装置４１の構成で
あるが、第２実施例の発光装置４１は、主に、光源２１
を拡散部材１１の一端に、射出成型時に封入したことを
特徴とするものであるから、第１実施例の発光装置１と
同様に、レンズ部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃを側壁に設
け、それらを拡散部材１１と一体成形してもよい。

【００６０】また、第２実施例の発光装置４１の側壁反
射板１５、第１反射板１７、第２反射板３９は、いずれ
も拡散部材１１の射出成型時に、その内部に封入されて
いるが、第１反射板１７と第２反射板３９は、拡散部材
１１の端面に、側壁反射板１５は、その側壁に接合する
ように形成してもよい。ただし、接合する場合には、そ
の接合面で、空気の層などが形成されないようにしなけ
ればならない。

【００６１】次に、第２実施例の発光装置４１は、表示
装置の光源として使用することができることから、以下
には、発光装置４１を用いた表示装置５１について図５
を示しつつ説明する。尚、ただし、表示装置５１で用い
る発光装置４１は、側壁反射板１５を、放射状に配置せ
ず、表示図柄を前方に表示するように、後述のフレーム
又は支持板側に一枚だけ配置している。また、図５は、
発光装置４１を用いた表示装置５１に関する説明図であ
り、文字ＡＢＣからなる表示図柄５３が形成された表示
板５５と、発光装置４１とを備えた表示装置５１の構成
を表す概略斜視図である。

【００６２】図５に示すように、表示装置５１は、表示
図柄５３が形成された表示板５５と、その内側から表示
板５５を照明して表示図柄５３を表示するための発光装
置４１と、表示板５５を固定するためのフレーム５７
と、発光装置４１をフレーム５７に固定するための固定
部材５９と、から構成されている。

【００６３】つまり、表示板５５は、透明なアクリル樹
脂製の板状部材で形成され、表面には、色々な色の顔料
を用いて印刷された表示図柄５３が形成されている。ま
た、表示板５５を固定するためのフレーム５７は、中空
状で、一端が開口された箱状のものとなっている。そし
て、表示板５５は、この開口端を閉塞するようにしてフ
レーム５７に接合され、表示板５５は、表示板５５の端
部の図示しない螺子孔から螺子を螺合することによって
フレーム５７に固定できるようになっている。

【００６４】また、発光装置４１を固定するための固定
部材５９は、板状に形成され、表面には発光装置４１の
端部に嵌合する溝が形成されて、配置される発光装置４
１の両側の端面に対応するフレーム５７の内側に、配置
されている。そして、発光装置４１は、両端をこの固定
部材５９に形成された図示しない溝に嵌合することによ
り挟持されて固定され、フレーム５７の内側に固定され
るのである。

【００６５】そして、表示装置５１では、このように固
定部材５９によりフレーム５７に固定された発光装置４
１からの光を、フレーム５７に固定された表示板５５に
照射すると、表示板５５に形成された表示図柄５３を、
照明して表示することができるのである。

【００６６】尚、発光装置４１をフレーム５７に固定す
る方法は、固定部材５９に限定するものではなく、ベル
トなどを用いてフレーム５７に発光装置４１を固定して
もよい。また、尚、表示図柄５３は顔料を用いて形成す
る以外に、透明なシート状のカラーフィルムを表示板５
５の表示図柄５３に対応した部位に貼り付けて形成する
こともできる。

【００６７】以上が表示板５５を用いた表示装置５１に
関する説明であるが、表示装置５１の形態をとらなくと
も、例えば、図６（ａ）に示すように、発光装置４１を
複数個用いて、それらを文字Ｅの各部に対応する位置に
配置すれば、表示図柄６３である文字Ｅを立体表示する
ことが可能な表示装置６１を形成することができる。

【００６８】つまり、支持板６５に発光装置４１を固定
するための固定部材５９を取り付け、固定部材５９に形
成された溝にを発光装置４１の両端を嵌合させて、発光
装置４１を支持板６５に固定し、表示図柄６３を形成す
ればよいのである。また、図６（ｂ）に示すように発光
装置４１を変形して、支持板６５に固定すれば、一つの
発光装置４１でも文字Ｃ等の表示図柄７３を立体表示す
ることができる表示装置７１を形成することができる。

【００６９】そして、このような表示装置６１、７１で
は、既述の表示装置５１に比べて、発光装置４１から発
光された光が、直接、立体的に表示図柄６３、７３を形
成することになるので、見易いし、また、発光ダイオー
ドからの光をカラフルにすれば、見た目にも綺麗に表示
図柄６３、７３を表示することができるのである。尚、
図６は、第２実施例の発光装置４１を用いた表示装置６
１、７１の構成を表す説明図であり、図６（ａ）には発
光装置４１を複数個組み合わせることにより表示図柄６
３である文字Ｅが形成された表示装置６１の斜視図、図
６（ｂ）には、発光装置４１の拡散部材１１を変形する
ことにより表示図柄７３である文字Ｃが形成された表示
装置７１の正面図である。

【００７０】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明の発光装置１、４１は、主に、光源から拡散
部材への光の経路に、空気の層が形成されないようにし
て、輝度を高めたものであるから、この趣旨に反しない
限り、上記実施例に限定されることはなく、種々の態様
を採ることができる。

【００７１】例えば、第１実施例のキャップ部材３１の
内側には、拡散部材１１への光の透過率を高めるための
液体として絶縁性オイル３３を使用したが、液体は、絶
縁性オイル３３に限定するものではなく、絶縁性を有
し、拡散部材１１へ透過する光の強度が高まればよいの
で、蒸留水などを用いてもよい。また、第１実施例の発
光装置１では、螺子孔３５ａと螺子３５ｂとを用いて液
体を密封したが、密封することができればどのような方
法でもよく、拡散部材とキャップ部材との間にＯリング
を填め込むことで液体を密封してもよい。

【００７２】その他、拡散部材１１には、アクリル樹脂
を用いたが、透明なものであれば、その他の合成樹脂で
もよい。さらに、拡散部材１１の形状は、必ずしも円柱
状である必要はなく、角棒状や球状に形成してもよい。
要は、発光装置１、４１の用途に合わせて、形状を決定
し、光源２１と拡散部材１１の間の光の経路に、絶縁性
オイル３３などを封入するか、光源２１と拡散部材１１
を、拡散部材１１の射出成型時に一体成形すればよいの
である。

【００７３】また、実施例に挙げた発光装置１、４１の
側壁反射板１５は、特に発光装置１、４１の視認性をあ
げるために配置されたものであって、本発明の発光装置
１、４１として、その数や配置を限定したものではな
い。つまり、本発明の発光装置１、４１の、側壁反射板
１５は、用途に合わせて数を決定し、配置すればよい。
同様に、レンズ部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃも、用途に
合わせて数やその配置、形状を決定すればよいし、必要
がなければ、設けなくてもよい。

【００７４】また、光源２１については、互いに異なる
色の発光ダイオード２１ａ、２１ｂ、２１ｃの発光ダイ
オードにより構成されているが、光源２１とする発光ダ
イオード２１ａ、２１ｂ、２１ｃの数などは特に限定す
るものではなく、色々な発光ダイオード２１ａ、２１
ｂ、２１ｃを組み合わせて、それらを光源２１としても
よい。つまり、同色の光を発光する発光ダイオード２１
ａ、２１ｂ、２１ｃを複数個設けて光源２１とすること
もできる。

【００７５】その他、実施例に説明した表示装置５１、
６１、７１には、発光装置４１の代わりに、発光装置１
等を用いてもよい。つまり、例えば、表示板５５の表示
図柄５３に光が収斂するように配置されたレンズ部材を
有する発光装置１を、発光装置４１の代わりに表示装置
５１に設ければ、より明るく表示図柄５３を照明するこ
とができて便利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例の発光装置１の構成を表す概略図
であり、その斜視図である。

【図２】 第１実施例の発光装置１の構成を表す説明図
である。

【図３】 レンズ部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃを伝搬す
る光の経路を表す説明図である。

【図４】 第２実施例の発光装置４１の構成を表す説明
図である。

【図５】 発光装置４１を用いた表示装置５１の構成を
表す概略斜視図である。

【図６】 発光装置４１を用いた表示装置６１、７１の
構成を表す説明図である。

【符号の説明】

１、４１…発光装置 １１…拡散部材 ２１…光源
３１…キャップ部材 １３ａ、１３ｂ、１３ｃ…レンズ部材 １５…側壁反
射板 １７…第１反射板 ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ…発光ダ
イオード ３３…絶縁性オイル ３５ａ…螺子孔 ３５ｂ…螺
子 ３６…リード孔 ３７…突起 ３９…第２反射板 ５１、６１、７１
…表示装置 ５３，６３，７３…表示図柄 ５５…表示板 ５７…
フレーム ５９…固定部材 ６５…支持板

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光ダイオードを光源とし、該光源から
   の光を拡散するための透明な拡散部材を備えた発光装置
   であって、 該拡散部材に嵌合するためのキャップ部材を備え、 該キャップ部材の内側には、該光源が固定され、 該キャップ部材に固定された該光源から該拡散部材に入
   射する光の経路には、該光源からの光の透過率を高める
   ための液体が封入されていることを特徴とする発光装
   置。
2. 【請求項２】 発光ダイオードを光源とし、該光源から
   の光を拡散するための透明な拡散部材を備えた発光装置
   であって、 該拡散部材は、合成樹脂で該光源を封入しつつ、射出成
   形することにより、該光源と一体成形されていることを
   特徴とする発光装置。
3. 【請求項３】 前記拡散部材は、棒状であり、 前記光源は、該拡散部材の一端にあることを特徴とする
   請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
4. 【請求項４】 前記拡散部材には、該拡散部材の内部か
   らその側壁方向へ伝搬する光を該拡散部材の内部へ反射
   するための側壁反射板が、該拡散部材の長手方向に沿っ
   て設けられていることを特徴とする請求項３に記載の発
   光装置。
5. 【請求項５】 前記側壁反射板は、前記拡散部材の側壁
   に、該拡散部材の長手方向の中心軸から放射状に複数個
   配置されていることを特徴とする請求項４に記載の発光
   装置。
6. 【請求項６】 前記拡散部材には、該拡散部材の内部か
   らその先端方向へ伝搬する光を該拡散部材の内部へ反射
   するための第１反射板が、該拡散部材の前記光源とは反
   対側の端面に設けられていることを特徴とする請求項３
   〜請求項６のいずれかに記載の発光装置。
7. 【請求項７】 前記第１反射板から反射され光源方向に
   入射する光を再び前記拡散部材の内部に反射させるため
   の第２反射板が、光源側の端部に設けられていることを
   特徴とする請求項６に記載の発光装置。
8. 【請求項８】 前記拡散部材の側壁には、該拡散部材か
   らの拡散光の出射角を決定するためのレンズ部材が該拡
   散部材の長手方向に沿って設けられていることを特徴と
   する請求項３〜請求項７のいずれかに記載の発光装置。
9. 【請求項９】 前記レンズ部材は、前記拡散部材と一体
   成形されていることを特徴とする請求項８に記載の発光
   装置。
10. 【請求項１０】 前記光源は、異なる色の光を発光する
    複数個の発光ダイオードにより構成されていることを特
    徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の発光装
    置。
11. 【請求項１１】 文字、図形若しくは記号又はこれらの
    組み合わせからなる表示図柄が形成された表示板と、そ
    の内側から該表示板を照明して該表示図柄を表示するた
    めの発光装置と、を備えた表示装置であって、 前記発光装置は、請求項１〜請求項１０のいずれかに記
    載の発光装置であることを特徴とする表示装置。
12. 【請求項１２】 文字、図形若しくは記号又はこれらの
    組み合わせからなる表示図柄が立体表示可能な表示装置
    であって、 請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の発光装置を複
    数個備え、 複数個の該発光装置を組み合わせて前記表示図柄が形成
    されていることを特徴とする表示装置。
13. 【請求項１３】 文字、図形若しくは記号又はこれらの
    組み合わせからなる表示図柄が立体表示可能な表示装置
    であって、 請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の発光装置を備
    え、 該発光装置の前記拡散部材は前記表示図柄に対応した形
    状に形成されていることを特徴とする表示装置。