JP2010225505A - 保安灯 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、簡単な構成により、低コストで高輝度の光を出射することができるようにした保安灯を提供することを目的とする。
【解決手段】 細長い筒状の外郭レンズ１２ａ，１３ａと、この外郭レンズ内で軸方向に沿って延びる基板１２ｂ，１３ｂと、上記基板の軸方向に並んだ複数個の開口穴１２ｅ，１３ｅ内にて上記基板に配置された発光素子１２ｃ，１３ｃと、各発光素子に対して上記基板に形成された導電パターンを介して駆動電圧を印加する電源部１１と、を含む保安灯１０において、上記基板の各開口穴内にて、上記各発光素子の先端部に対して一側の縁部１２ｈ，１３ｈが対向するように上記基板に取り付けられた平板状の導光レンズ１２ｄ，１３ｄを備え、上記導光レンズ内には、上記縁部から入射する光を上記導光レンズから出射させる光取出し部１２ｉ，１３ｉを備えるように、保安灯を構成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、例えば夜間の交通取締りや道路工事現場，駐車場等における指示や案内等のために使用される保安灯に関するものである。

近年、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する。）の開発が進み、照明装置の光源を始め、様々な形での応用が提案されている。

例えば特許文献１に開示されるようにＬＥＤから照射される光を導光させる導光部材を設けＬＥＤからの光を効率的に使用できるようにした合図灯が考えられている。

特開平１１-８６６０１号公報

特許文献１によるＬＥＤ合図灯においては、ＬＥＤから出射する光を導光棒内に導くように導光棒が配置されている。前記導光棒の長手方向にはそれぞれ離れた領域に、複数のＶ字型の溝を備えている。従って、導光棒内に入射した光は、基板の長手方向に進みながら、各Ｖ字溝の個々の溝内で屈折，反射及び透過により導光棒の周面から外部に出射する。外部に出射した光はプリズムシートで集光されることにより、導光棒の軸方向複数箇所のＶ字溝群から光が出射することにより、各Ｖ字溝群が発光するように視認される。

しかしながら、この実施形態においては、一個のＬＥＤから出射する光を導光棒により分割して導光棒の表面から取り出しているため、全体の光量が少ない。
これに対して、特許文献１の段落「００３６」には、「より明るいものが必要とされるならば、該導光棒を複数本用いてもよい。」と記載されている。これは、
複数の導光棒を軸方向に配置した場合、1個の光源に対して合図灯の長さが長くなる分、軸方向に向かって光量も少なくなるものとなり、明るさについては減少するものとなるため、導光棒１２に対して追加の導光棒を並列に配置するものと解される。しかしながら、この場合、合図灯内に複数本の導光棒を収容するためには、合図灯全体が太くなってしまうと共に、重量も増大するので、操作性が損なわれてしまう。また、特許文献１の合図灯では上記の点に加え導光部材を固定する箇所も限られているため強度の面でも問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、保安灯の長さに係わらずＬＥＤから発せられる光を効率よく取り出し、均一な明るさを得ることができ、さらに安定した強度を保つ保安灯を提供することを目的とする。

上記目的は、本発明の第一の態様によれば、中空の筒状に形成された外郭レンズと、この外郭レンズ内で前記外郭レンズの軸方向に沿って延びるように配置された基板と、当該基板に搭載される複数個の発光素子と、上記基板に備えられた発光素子の実装領域となる複数個の開口穴と、上記基板に備えられた導電パターンを介して上記各発光素子に駆動電圧を印加する電源部と、を含む保安灯において、
前記基板の各開口穴内にて、前記各発光素子の先端部に対して一側の端面が対向するように前記基板に取り付けられた平板状の導光レンズを備え、当該導光レンズには、上記発光素子から上記導光レンズ内に入射する光を導光レンズ外に出射させる光取り出し部を備えたことを特徴とする保安灯、により、達成される。

この第一の態様では、電源部により駆動された各発光素子が発光し、各発光素子からの光のうち、基板の長手方向に出射される一部の光が上記導光レンズ内に入射し、導光レンズ内を進む。そして、上記導光レンズ内を進む光は、その一部が上記光取出し部に入射し、この光取出し部で屈折または反射により向きを変えて、軸方向から外れて上記導光レンズの表面または裏面から出射し、さらに上記外郭レンズを介して外部に出射する。

従って、導光レンズ内の光取り出し部で反射される光が上記導光レンズを介して図５にて矢印B,C方向に図示するように出射され上記導光レンズの軸方向に垂直な方向の輝度が高くなる。これにより、外部から観察した場合、本保安灯の外郭レンズ表面の発光状態を容易に且つ確実に視認することができる。
さらに、上記基板に設けられた各開口穴がそれぞれ導光レンズにより補強される。従って、上記基板の強度が高められることになる。

この場合、各発光素子は、上記基板の軸方向に沿って平行に配置されるので、外郭レンズの外形が増大することもなく、本保安灯全体が小型に構成され得る。また、従来のようなプリズムシートが不要であるので、プリズムシートの透過による光量損失がなく、視認性が低下するようなことはなく、簡単な構成により部品コスト及び組立コストが低減され得る。

本発明の第二の態様による保安灯は、前記第一の態様による保安灯において、上記光取出し部が、上記導光レンズの表面または裏面に設けられたＶ字溝であることを特徴とする。

本発明の第三の態様による保安灯は、前記第一の態様による保安灯において、上記光取出し部が、上記導光レンズ内に設けられた絞り状カットであることを特徴とする。

この第二及び第三の態様では、各発光素子から出射し対応する導光レンズ内に入射した光は、上記導光レンズ内を進んで、その一部が上記光取出し部であるＶ字溝または絞り状カットに入射する。これにより、上記光は、Ｖ字溝または絞り状カットで屈折し、または反射して軸方向から外れる。そして、上記光は、上記外郭レンズを透過して、上記導光レンズの軸方向と垂直方向に外部に出射する。

本発明の第四の態様による保安灯は、前記第一の態様による保安灯において、上記導光レンズは、上記基板形状に対応して上記基板の開口穴に対応する位置に開口穴を備えていて、前記導光レンズに設けられた各開口穴の縁の一部分が、それぞれ上記基板の各開口穴に搭載された発光素子の先端部に対して向かい合う箇所に位置することを特徴とする。

この第四の態様では、上記導光レンズが全体として一体に形成されているので、発光素子に対する位置合わせが簡単に行なわれ得る。また、上記基板に固定されたときに、上記導光レンズと上記基板との接触面積が増大するので、上記基板の補強がより確実に行なわれ、上記基板の強度がより一層高められる。

以上のように、本発明によれば、低コストで高輝度の光を出射することができるようにした、極めて優れた保安灯を提供され得ることになる。

本発明による保安灯の一実施形態の構成を示す概略斜視図である。 図１の保安灯を示す概略側面図である。 図１の保安灯を示す分解斜視図である。 図１の保安灯における第一の発光部を示す（Ａ）拡大横断面図及び（Ｂ）拡大縦断面図である。 図１の保安灯における発光素子と導光レンズとの関係を示す拡大横断面図である。 従来の合図灯示す図面である。

以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図５を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は、本発明による保安灯の一実施形態の構成を示している。
図１において、保安灯１０は、細長い筒状の外形を有しており、ほぼ中央の電源部１１と、この電源部１１の両端から軸方向（もしくは、長手方向とも呼ぶ）に沿って延びる二つの発光部１２及び１３から構成されている。

上記電源部１１は、電源電池１１ａ（図２参照）を収容するように中空に構成されていると共に、外面が把持部として形成されている。
この電源部１１は、図３に示すように、電源スイッチ１１ｂを備えた基部１１ｃと、この基部１１ｃに対して軸方向から螺合される電池収容部１１ｄと、から構成されている。

上記電池収容部１１ｄは、軸方向に開放しており、その内部に電源電池１１ａが収容される。
さらに、上記電源電池１１ａは、図示の場合、電池収容部１１ｄ内で安定した状態を保持するために、電池ホルダー１１ｅに装填された状態で、電池収容部１１ｄ内に収容される。

各発光部１２，１３は、ほぼ同様の構成であるので、以下に発光部１２についてのみ、その構成を説明する。
上記発光部１２は、図３及び図４に詳細に示すように、上記電源部１１の基部１１ｃの電池収容部１１ｄとは反対側の端部に固定される筒状の外郭レンズ１２ａと、この外郭レンズ１２ａの内部で軸方向に沿って配置される基板１２ｂと、この基板１２ｂ上に軸方向に並んで実装される複数個の発光素子１２ｃと、上記基板１２ｂ上でその端面が各発光素子１２ｃに対向して配置される導光レンズ１２ｄと、から構成されている。

上記外郭レンズ１２ａは、透光性材料から構成されており、中空の多角柱（図示いの場合、六角形）の形状に形成されている。
尚、上記外郭レンズ１２ａは、多角柱状に限らず、例えば円柱状等の他の任意の筒状に形成されていてもよい。

上記基板１２ｂは、公知のプリント基板等から構成されており、上記外郭レンズ１２ａの内側で、上記外郭レンズ１２ａの軸方向のほぼ全長に亘って延びていると共に、上記基板１２ｂの短手方向の両側に張り出して、組立て状態で上記外郭レンズ１２ａの内面付近にまで延びている。
また、上記基板１２ｂは、上記基板１２ｂの軸方向の中心に沿って並ぶ発光素子１２ｃのための複数個（図示の場合４個）の実装領域にそれぞれ開口穴１２ｅを備えている。
さらに、上記基板１２ｂは、電源スイッチ１１ｂ、接続端子１１ｇを介して電源部１１内に収容された電源電池１１ａに接続される。

上記発光素子１２ｃは、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子が使用される。
そして、上記発光素子１２ｃは、上記基板１２ｂの各実装領域において、それぞれ基板１２ｂに設けられた接続部（図示せず）に対してリード端子１２ｆがハンダ付けされることにより実装される。
これにより、各発光素子１２ｃは、上記基板１２ｂの各実装領域に設けられた開口穴１２ｅ内に保持される。ここで、各発光素子１２ｃは、それぞれその発光中心が、上記外郭レンズ１２ａの中心軸付近に配置されることになる。
また、各発光素子１２ｃは、上記基板１２ｂに対してリード端子１２ｆを介して電気的に接続される。

上記導光レンズ１２ｄは、透光性材料から成る平板状であって、上記外郭レンズ１２ａの内側で、上記基板１２ｂの長手方向のほぼ全長に亘って延びていると共に、上記基板の短手方向の両側に張り出して組立て状態で上記外郭レンズ１２ａの内面付近にまで延びており、前述した基板１２ｂとほぼ同じ大きさに形成されている。
そして、上記導光レンズ１２ｄは、上記基板１２ｂの表面に対して接着等により固定されている。

また、上記導光レンズ１２ｄは、上記基板１２ｂの各開口穴１２ｅに対応して、それぞれ開口穴１２ｇを有している。
上記各開口穴１２ｇは、それぞれ対応する発光素子１２ｃの先端部に上記導光レンズ１２ｄの縁部１２ｈが対向している。
図示の場合、各縁部１２ｈは、対応する発光素子１２ｃに向かって凹状に、好ましくは横断面が楕円，放物線等として湾曲して形成されている。これにより、各発光素子１２ｃからの光がより効率良く上記端面１２ｈから上記導光レンズ１２ｄ内に入射して、後述する光取出し部１２ｉに導かれるようになっている。

この光取出し部１２ｉは、例えば図５に図示するように上記導光レンズ１２ｄ内に形成されたＶ字溝により構成されている。
また、この光取出し部１２ｉは、上記基板１２ｂの開口穴１２ｅに対応する領域に設けられている。
これにより、上記縁部１２ｈから上記導光レンズ１２ｄ内に入射した光が、これらの光取出し部１２ｉに入射し、屈折または反射によって軸方向から外れて上記導光レンズ１２ｄから図５にて矢印B、Cに示すように、上記導光レンズ１２ｄの軸方向に対して一部の光が垂直な方向に出射する。
尚、上記外郭レンズ１２ａの電源部１１と反対側の開放端は、キャップ１２ｊにより閉じられている。

上記発光部１３は、同様にして、図３に示すように、外郭レンズ１３ａ，基板１３ｂ，発光素子１３ｃ及び導光レンズ１３ｄから構成されている。

そして、各発光部１２，１３の各発光素子１２ｃ，１３ｃは、それぞれ基板１２ｂ，１３ｂ上に構成された駆動回路（図示せず）により駆動され、発光する。この駆動回路は、基板１２ｂ，１３ｂ上に形成された導電パターン及び実装部品により構成される。そして、電源部１１の電源電池１１ａから接続端子１１ｆ，１１ｇそして図示しない配線部材等を介して給電されるようになっている。

本発明による保安灯１０は、以上のように構成されており、以下のように動作する。
即ち、電源部１１の電源スイッチ１１ｂをオンにすると、電源部１１の電源電池１１ａから上記発光部１２の基板１２ｂを介して、各発光素子１２ｃに駆動電圧が印加される。
これにより、各発光素子１２ｃが発光し、その光のうち、軸方向に向いた光が、上記導光レンズ１２ｄに設けられた各開口穴１２ｇの端面１２ｈから上記導光レンズ１２ｄ内に入射する。そして、上記導光レンズ１２ｄ内に入射した光は、上記導光レンズ１２ｄ内を進み、その一部がそれぞれ光取出し部１２ｉに入射し、屈折または反射等により軸方向から外れて、図５にて矢印B,Cで示すように上記道光レンズ１２ｄの軸方向に対して一部の光が垂直な方向に出射する。
このようにして上記導光レンズ１２ｄから出射した光は、図４（Ａ）に示すように、上記基板１２ｂ内の光取り出し部１２ｉから出た光が矢印Ｂ,Ｃで示すように、そのまま外郭レンズ１２ａを介して外部に出射する。

これに対して、各発光素子１２ｃから出射する光のうち、軸方向から外れて出射する光は、図４（Ａ）にて矢印Ｄで示すように、上記導光レンズ１２ｄに入射せずに、そのまま外郭レンズ１２ａを透過して、外部に出射する。
また、発光部１３でも同様にして、軸方向に並んだ複数個の発光素子１３ｃが発光し、その光が、同様に導光レンズ１３ｄ及び外郭レンズ１３ａを介して外部に出射する。

従って、保安灯１０の各発光部１２，１３から外部に光が出射し、その際発光素子１２ｃから軸方向に出射する光の一部が、上記導光レンズ１２ｄ，１３ｄを介して外部に導かれる。
これにより、例えば工事現場等において、警備員等が当該保安灯１０の電源スイッチ１１ｂをオンにした状態で、手で持って振ることにより、歩行者や自動車の運転者に対して指示，案内や注意を表示することができる。

この場合、各発光素子１２ｃ，１３ｃから上記基板１２ｂの軸方向に出射する光の一部が、上記導光レンズ１２ｄ，１３ｄにより、上記基板１２ｂ，１３ｂの軸方向から外れて、上記基板１２ｂ，１３ｂの軸方向から垂直な方向に導かれるので、軸方向に垂直な方向の発光輝度が高められる。従って、当該保安灯１０を外部から観察したときの視認性がより一層向上する。
さらに、本保安灯１０においては、特許文献１の合図灯におけるプリズムシートが不要であるので、プリズムシートを使用せずに済み、部品コストが低減されると共に、外郭レンズの内側にプリズムシートを固定する作業も不要であるので、組立が容易に行なわれる。また、プリズムシートによる光量損失も排除されるので、より一層視認性が高められる。

また、各発光素子１２ｃ，１３ｃは、基板１２ｂ，１３ｂの開口穴の発光素子の実装領域に位置する。このため、各発光素子１２ｃ，１３ｃから開口穴を通って照射される光は直接外郭レンズ１２a，１３aに照射されるため、光の取り出し光率がよく、基板１２ｂ，１３ｂに実装される発光素子１２ｃ，１３ｃの個数が少なくて済む。
さらに、各発光素子１２ｃ，１３ｃは、基板１２ｂ，１３ｂの開口穴に実装領域があり、各発光素子１２ｃ，１３ｃの先端部と光取出し部１２ｉ，１３ｉを備えた導光レンズ１２ｄ，１３ｄの縁部１２ｈ,１３ｈが対向されていればよく、基板１２ｂ，１３ｂの軸方向に限らず、上記基板１２ｂ，１３ｂの短手方向に配置されていてもよい。
さらに、各発光部１２，１３では、基板１２ｂ，１３ｂとそれぞれに対応する導光レンズ１２ｄ，１３ｄがボルトや成形により固定されることにより補強される。従って、これらの基板１２ｂ，１３ｂの強度が高められる。

上述した実施形態においては、各発光部１２，１３の発光素子１２ｃ，１３ｃは、それぞれＬＥＤとして構成されているが、これに限らず、他の種類の発光素子、例えば半導体レーザ素子等であってもよい。

さらに、上述した実施形態においては、電源部１１の両端にそれぞれ発光部１２，１３が設けられているが、これに限らず、何れか一方のみの発光部１２または１３が設けられていてもよい。

また、上述した実施形態においては、各発光部１２，１３に設けられた発光素子１２ｃ，１３ｃは、上記基板１２ｂ，１３ｂ上に構成された駆動回路により駆動されることにより、単に発光すると記載したが、これに限らず、注意喚起の効果をより高めるために、駆動回路により各発光素子１２ｃ，１３ｃを点滅駆動するようにしてもよい。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、低コストで高輝度の光を出射することができるようにした、極めて優れた保安灯を提供することができる。
尚、本発明による保安灯は、外部からの視認性に優れていることから、単に携帯用の保安灯に限らず、懐中電灯，施設用の防災表示灯あるいは店舗等のためのイルミネーションとしても利用することが可能である。

１０ 保安灯
１１ 電源部
１１ａ 電源電池
１１ｂ 電源スイッチ
１１ｃ 基部
１１ｄ 電池収容部
１２，１３ 発光部
１２ａ，１３ａ 外郭レンズ
１２ｂ，１３ｂ 基板
１２ｃ，１３ｃ 発光素子
１２ｄ，１３ｄ 導光レンズ
１２ｅ 開口穴
１２ｆ リード端子
１２ｇ，１３ｇ 開口穴
１２ｈ，１３ｈ 縁部
１２ｉ，１３ｉ 光取出し部
１２ｊ，１３ｊ キャップ

Claims (4)

1. 中空の筒状に形成された外郭レンズと、この外郭レンズ内で前記外郭レンズの軸方向に沿って延びるように配置された基板と、当該基板に搭載される複数個の発光素子と、上記基板に備えられた発光素子の実装領域となる複数個の開口穴と、上記基板に備えられた導電パターンを介して上記各発光素子に駆動電圧を印加する電源部と、を含む保安灯において、
   前記基板の各開口穴内にて、前記各発光素子の先端部に対して一側の端面が対向するように前記基板に取り付けられた平板状の導光レンズを備え、当該導光レンズには、上記発光素子から上記導光レンズ内に入射する光を導光レンズ外に出射させる光取り出し部を備えたことを特徴とする保安灯。
2. 上記光取出し部にはＶ字溝が設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の保安灯。
3. 上記光取出し部には、絞り状カットが設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の保安灯。
4. 上記導光レンズは、上記基板形状に対応した形状をなし上記基板の開口穴に対応する位置に開口穴を備えていて、
   前記導光レンズに設けられた各開口穴の縁部の一部分が、それぞれ上記基板の各開口穴に搭載された発光素子の先端部に対して向かい合う箇所に位置することを特徴とする、請求項１に記載の保安灯。

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