JP4615949B2 - 表示灯 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、工場等に生産設備として設置されている各種機械や生産ラインなどに設置される表示灯に関する。

工場等においては、生産設備として設置されている各種機械類の作動状況あるいはメンテナンス時期などを周囲の作業者等に知らせるために、機械類の近傍に各種の表示灯が設置されている。また、生産ラインにおいて作業者等の安全を確保するために表示灯が設置されている。

このような表示灯の光源としては、従来、白熱ランプが使用されていたが、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を光源とする表示灯が実用化されている。その一例を図２４に示す。

図２４に示す表示灯２０１は、本体２０２と、この本体２０２の中央部に保持されるＬＥＤ光源（ＬＥＤモジュール）２０３と、ＬＥＤ光源２０３の前方側を覆うカバーレンズ２０５などによって構成されている。この表示灯２０１は、本体２０２を操作パネルなどに締付ナット２０６を利用して固定する構造となっており、その取付状態でＬＥＤ光源２０３を点灯することにより、機械類の作動状況や生産ラインの異常などを作業者等に知らせることができる。なお、図２４に示す表示灯２０１のＬＥＤ光源２０３としては、図２５に示すように、モジュール前面２３１にＬＥＤチップが実装されたＬＥＤモジュールが用いられている。

ところで、ＬＥＤの発光は、正面から見て中央部が輝度が最も高くて側方部（横方向）の輝度が低いという特性がある（図２６参照）。このため、図２５に示すようなＬＥＤ光源２０３を用いた表示灯では、表示灯を正面から見た場合には視認性が良好であるが、表示灯を側方から見た場合、側方（横方向）への輝度が低いため視認性が悪いという問題がある。

このような問題を解消する方法として、図２７に示すように、複数のＬＥＤ光源３０３・・３０３を搭載したＬＥＤモジュール３００を用いて、表示灯の側方への輝度を高めて視認性を良くするという方法が考えられるが、この場合、複数のＬＥＤ光源が必要となるのでコスト高となる。

また、配光特性を考慮した表示灯として、複数のＬＥＤランプをカバーレンズ（グローブ）内に配列し、それら複数のＬＥＤランプの前方に円錐形状のハーフミラーを配置することにより、表示灯の側方（横方向）の輝度を高めた構造の表示灯が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この特許文献１に記載の表示灯においても、ＬＥＤランプの個数が多くなるので、コスト高となる。
特開２００２−２６０４０４号公報

上述したように、ＬＥＤ光源とする従来の表示灯において側方への輝度を高めるには、ＬＥＤ光源の個数を多くする必要があるので、コスト高となるうえ、生産性が悪くて量産化をはかることも難しくなる。さらに、ＬＥＤ光源の個数が多くなると、表示灯の構造が複雑になるとともに、設計の自由度も制限される。

本発明はそのような実情に鑑みてなされたもので、ＬＥＤ光源の個数を多くすることなく、側方への輝度を高めて広い視野角を確保することが可能な表示灯を提供することを目的とする。

本発明の表示灯は、ＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源を保持する本体とを備え、パネルまたは壁面などに取り付けて使用する表示灯であって、前記ＬＥＤ光源の前方側に拡散部材が設けられており、前記拡散部材は、当該表示灯の取付け面に垂直な軸を中心とし、その中心から側方に向けて放射状に延びる複数の導光体を有するとともに、その各導光体には、それぞれ、前記ＬＥＤ光源からの光のうち、各導光体に入射する光を当該表示灯の側方に導く傾斜面が形成され、前記拡散部材の中央部には、貫通穴が設けられ、前記複数の導光体は、導光体間に向かう光を前記拡散部材の前方に出射させるように配置されていることを特徴とする。なお、本発明において、「側方」とは、表示灯の取付け面と略平行な方向のことを指す。

本発明の表示灯によれば、ＬＥＤ光源からの光のうち、拡散部材の各導光体に入射する光は傾斜面にて側方に反射され、その反射光によって表示灯の側方への輝度を高めることができる。一方、ＬＥＤ光源からの光のうち、拡散部材の導光体に入射しない光つまり放射状に配置された導光体間に向かう光は、導光体間を通り抜けて前方（正面側）に出射するので、表示灯の正面への輝度も確保することができる。従って、広視野で視認性が良好な表示灯を実現することができる。しかも、表示灯の側方に光を出射する側方専用のＬＥＤ光源を配置することなく、例えば表示灯の中央部にＬＥＤ光源を配置するだけで、表示灯の側方への輝度を高めることができる。

本発明の表示灯において、拡散部材の各導光体の入射側に、それぞれ、ＬＥＤ光源からの光を集束する傾斜面を形成しておくことが好ましい。このように導光体への入射光を集束する傾斜面を形成しておくと、ＬＥＤ光源からの光のうち、各導光体に入射する光を効率よく表示灯の側方に導くことができるので、表示灯の側方への輝度を更に高めることができる。

本発明の表示灯において、拡散部材の各導光体の光出射面（導光体の側面）にそれぞれ凹凸を形成しておくことが好ましい。このように各導光体の光出射面に凹凸を形成しておくと、傾斜面によって側方に反射された光を光出射面で拡散することができるので、表示灯の側方への輝度分布の均一化をはかることができる。

本発明の表示灯において、前記ＬＥＤ光源の前方側を覆う円形ドーム状のカバーレンズを設けておくことが好ましい。この場合、カバーレンズ内に前記拡散部材を収容するとともに、カバーレンズの内周面で拡散部材の側方に相当する部分に、ＬＥＤ光源からの光の一部を、当該表示灯の側方と斜め前方に拡散する側部拡散領域を形成しておいてもよい。

その側部拡散領域には、例えば、表示灯の取付け面に垂直な軸と平行に延びる複数の拡散縦レンズ（断面略半円形）をカバーレンズの内周面に沿って一定のピッチで形成するとともに、その各拡散縦レンズの前端からそれぞれ前方内側に延びる拡散傾斜レンズ（断面略半円形）を形成しておく。

このように、側部拡散領域に拡散縦レンズと拡散傾斜レンズを形成しておくと、拡散部材の各導光体によって側方に拡散された光（拡散部材を通過した光の一部も含む）を、拡散縦レンズによって更に拡散することができるので、側方への視認性を更に高めることができる。また、拡散傾斜レンズによって、拡散部材の各導光体からの光の一部を斜め前方に拡散することができるので、視野角を広げることができる。なお、このような拡散縦レンズと拡散傾斜レンズは、側部拡散領域の前後方向に複数段設けておいてもよい。

本発明の表示灯において、前記カバーレンズの内周面で前記側部拡散領域の前方（拡散部材の前方）となる部分に、前記ＬＥＤ光源からの光の一部を、当該表示灯の側方と斜め前方及び前方に拡散する傾斜部拡散領域を形成しておいてもよい。

その傾斜部拡散領域には、例えば、表示灯の取付け面に垂直な軸と平行に延びる複数の拡散縦レンズ（断面略半円形）と、表示灯の取付け面に垂直な軸に対して斜め内側に延びる複数の拡散傾斜レンズ（断面略半円形）とを、カバーレンズの内周面に沿って一定のピッチでかつ互いに所定の間隔をあけて形成しておく。

このように、傾斜部拡散領域に拡散縦レンズと拡散傾斜レンズを形成しておくと、ＬＥＤ光源からの光のうち、拡散部材を通過した光の一部を側方と斜め前方及び前方（正面側）に効率よく拡散することができるので、視野角を更に広げることができる。なお、このような拡散縦レンズと拡散傾斜レンズとは傾斜部拡散領域の前後方向に複数段設けておいてもよい。

本発明によれば、ＬＥＤ光源からの光を側方（表示灯の取付け面と略平行な方向）に導く複数の導光体を有する拡散部材を設けているので、その拡散部材の拡散効果により表示灯の側方への輝度を高めることができる。しかも、ＬＥＤ光源の数を多くするすることなく、低コストのもとに、広視野角で視認性が良好な表示灯を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の表示灯の一例を示す分解斜視図である。図２及び図３はそれぞれ図１の表示灯を使用状態で示す平面図及び側面図である。図４は図１の表示灯の要部縦断面図である。

この例の表示灯１は、本体２、ＬＥＤ光源３、拡散部材４及びカバーレンズ５などによって構成されている。なお、この例では、ＬＥＤ光源３として、図２５に示したものと同じ構造のＬＥＤモジュールが用いられている。

本体２は、円板状の背面カバー２１と、ＬＥＤ光源３を取り付けるソケット部２３が一体形成されており、背面カバー２１の裏面が表示灯１の取付け面２１ａとなっている。背面カバー２１の周縁には前方側に突出する側壁２４が一体形成されている。側壁２４の外周面には雄ねじ２４ａが形成されている。背面カバー２１の前面側の中央部には、円筒形状のボス２２が一体形成されており、このボス２２の外周面に係止突条（雄ねじの一部）２２ａ，２２ａが形成されている。

ソケット部２３は、背面カバー２１の中央部（表示灯１の中心部）から背面側に突出しており、このソケット部２３にＬＥＤ光源３を前面側から取り付けることにより、ＬＥＤ光源３を表示灯１の中央に保持することができる。ソケット部２３は、前部側の円筒部２３ａと後部側の端子部２３ｂを備えており、円筒部２３ａの外周面には雄ねじ２３ｃが形成されている。

そして、以上の表示灯１は、図２及び図３に示すように、本体２のソケット部２３（締付ナット６は取り外した状態）を、パネル１００の取付穴１０１にパネル１００の表側から挿入し、背面カバー２１の取付け面２１ａをパネル１００の表面にパッキン（図示せず）を介して当接させた状態で、パネル１００の裏面側から締付ナット６を本体２の雄ねじ２３ｃにねじ込んで締め付けることにより、表示灯１の全体をパネル１００に固定することができる。

次に、この例の特徴部分である拡散部材４及びカバーレンズ５の構成を説明する。

−拡散部材−
この例の表示灯１に用いる拡散部材４を図５〜図９を参照しながら説明する。

拡散部材４は、透光性樹脂（例えば、透明のポリカーボネート）の成形品であって、円筒部４１と、この円筒部４１の前方に位置する複数（１２枚）の導光体４２・・４２とが一体形成されている。複数の導光体４２・・４２は、円筒部４１の中心軸から側方に向けて放射状に延びており、これら複数の導光体４２・・４２の中央部（拡散部材４の中央部）に正面円形の貫通穴４３が設けられている。なお、拡散部材４の中央部には必ずしも貫通穴４３を設ける必要はなく、拡散部材４の中央部を透光性樹脂で構成して、ＬＥＤ光源３からの光が通過できるようにしてもよい。

拡散部材４の円筒部４１の後部側の内周面には、雌ねじ４１ａが周方向に沿って離散的に形成されており、この円筒部４１の雌ねじ４１ａを、本体２に設けられたボス２２の係止突条２２ａ，２２ａにねじ込むことにより、拡散部材４を本体２に固定することができ（図４参照）、その固定状態で拡散部材４の円筒部４１の中心と、本体２の中心（ＬＥＤ光源３の中心）とが一致する。なお、拡散部材４の円筒部４１の外周面には凹凸４１ｂが形成されている。

各導光体４２には、それぞれ、ＬＥＤ光源３に近い側となる端部（光入射側）にＬＥＤ光源３からの光を集束する集束傾斜面４２ａが形成されており、さらに、ＬＥＤ光源３に対して遠い側となる端部に、集束傾斜面４２ａにて集束された光を、表示灯１の側方（本体２の取付け面２１ａと略平行な方向）に向けて反射するための反射傾斜面４２ｂが形成されている。また、各導光体４２の側面（光出射面）４２ｃには、反射傾斜面４２ｂからの光を拡散するための凹凸４２ｄが形成されている。

なお、集束傾斜面４２ａの傾斜角は、ＬＥＤ光源３からの光を集束して反射傾斜面４２ｂに導くことが可能な角度であれば特に限定されない。また、反射傾斜面４２ｂの傾斜角についても、集束傾斜面４２ａからの光を側方に向けて反射できる角度であれば特に限定されない。これら集束傾斜面４２ａ及び反射傾斜面４２ｂの各傾斜角は、ＬＥＤ光源３と各傾斜面４２ａ，４２ｂとの位置関係などを考慮して決定する。

次に、拡散部材４の作用を以下に述べる。

以上の構造の拡散部材４をＬＥＤ光源３の前方側に配置しておくと、ＬＥＤ光源３からの光のうち、拡散部材４の各導光体４２に向かう光は、図９（Ａ）に示すように、各導光体４２の集束傾斜面４２ａにて集束された後、導光体４２中を進行して反射傾斜面４２ｂへと向かう。反射傾斜面４２ｂに到達した光は、この反射傾斜面４２ｂによって表示灯１の側方に向けて反射され、その反射光によって表示灯１の側方への輝度が高められる。

一方、図９（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ光源３からの光のうち、拡散部材４の各導光体４２に入射しない光つまり拡散部材４の中央の貫通穴４３及び導光体４２，４２間に向かう光は、貫通穴４３及び導光体４２，４２間を通り抜けて拡散部材４の前方に出射するので、表示灯１の正面への輝度も確保することができる。

従って、拡散部材４をＬＥＤ光源３の前方側に配置することにより、その拡散部材４の拡散効果によって広視野で視認性が良好な表示灯１を実現することができる。このように拡散部材４が、側方への輝度の向上及び視野の広角化の役割をはたすので、複数のＬＥＤ光源を用いることなく、表示灯１の中央部に配置したＬＥＤ光源３のみで、表示灯１の側方への輝度を高めることが可能になる。

さらに、この例では、拡散部材４の各導光体４２の側面４２ｃに、それぞれ、反射傾斜面４２ｂからの光を拡散する凹凸４２ｄを形成しているので、反射傾斜面４２ｂにて側方に反射された光を更に拡散することが可能となり、表示灯１の側方への輝度分布の均一化をはかることができる。また、拡散部材４の後部側の円筒部４１の外周面にも凹凸４１ｂを形成しているので、ＬＥＤ光源３から円筒部４１に入射した光を側方に拡散することが可能であり、表示灯１の側方への輝度を更に高めることができる。

−カバーレンズ−
この例の表示灯１に用いるカバーレンズ５を図１０〜図２３を参照しながら説明する。

カバーレンズ５は、透光性樹脂（例えば、ポリカーボネート（着色もしくは透明））を円形ドーム状に成形した樹脂成形品である。

カバーレンズ５の後端部の内周面には、雌ねじ５ａが周方向に沿って離散的に形成されており、この雌ねじ５ａを本体２の背面カバー２１周縁の雄ねじ２４ａにねじ込むことにより、カバーレンズ５を本体２に取り付けることができる（図４参照）。そして、この取付状態で、ＬＥＤ光源３の前方側がカバーレンズ５にて覆われるとともに、そのカバーレンズ５内に拡散部材４が収容される。なお、図４に示すように、カバーレンズ５と本体２との合わせ面にはパッキン７が挟み込まれ、カバーレンズ５と本体２との間の防水が確保される。

カバーレンズ５の内面には、図１１〜図１３に示すように、側部拡散領域５１、傾斜部拡散領域５２、及び、正面拡散領域５３が形成されている。

側部拡散領域５１は、カバーレンズ５の後端部から拡散部材４の少し前方となる位置までの部分（拡散部材４の側方に相当する部分）に形成されている。側部拡散領域５１には、表示灯１の取付け面２１ａに垂直な軸と平行に延びる複数の拡散縦レンズ（断面略半円形）５１ａ・・５１ａがカバーレンズ５の内周面に沿って一定のピッチで形成されているとともに、その各拡散縦レンズ５１ａの前端からそれぞれ前方内側に延びる拡散傾斜レンズ（断面略半円形）５１ｂ・・５１ｂが形成されている。

この例では、拡散縦レンズ５１ａ・・５１ａと拡散傾斜レンズ５１ｂ・・５１ｂが側部拡散領域５１の前後方向に２組（２段）形成されており、さらに、その２組のレンズ群の前方側に１段の拡散縦レンズ５１ａ・・５１ａが形成されている。

このように、側部拡散領域５１に、拡散縦レンズ５１ａと拡散傾斜レンズ５１ｂを形成しておくと、図１８〜図２０に示すように、拡散部材４の各導光体４２によって側方に拡散された光の一部（拡散部材４を通過した光の一部も含む）を、拡散縦レンズ５１ａによって更に拡散することができるので、側方への視認性を更に高めることができる。また、拡散傾斜レンズ５１ｂによって、拡散部材４の各導光体４２からの光の一部（拡散部材４を通過した光の一部も含む）を斜め前方に拡散することができるので、表示灯１全体の視野角を広げることができる。

正面拡散領域５３は、正面から見て中央部に位置する部分（拡散部材４の正面と対向する部分）に形成されている。正面拡散領域５３には、直径が異なる複数のリング状レンズ（断面略半円形）５３ａ，５３ｂ，５３ｃが同心円上に形成されており、ＬＥＤ光源３からの光のうち、拡散部材４を通過した光を前方に向けて拡散することができる。

傾斜部拡散領域５２は正面拡散領域５３と側部拡散領域５１との間に設けられている。傾斜部拡散領域５２には、表示灯１の取付け面２１ａに垂直な軸と平行に延びる複数の拡散縦レンズ（断面略半円形）５２ａ・・５２ａと、表示灯１の取付け面２１ａに垂直な軸に対して斜め内側に傾斜する複数の拡散傾斜レンズ（断面略半円形）５２ｂ・・５２ｂとが、カバーレンズ５の内周面に沿って一定のピッチでかつ互いに所定の間隔をあけて形成されている。

この例では、傾斜部拡散領域５２の前後方向に４つの段部５２ｃ・・５２ｃが設けられており、その各段部５２ｃにそれぞれ複数の拡散縦レンズ５２ａ・・５２ａと複数の拡散傾斜レンズ５２ｂ・・５２ｂが形成されている。さらに、正面拡散領域５３との境界付近にリング状レンズ５２ｄ（図１５及び図２３参照）が形成されている。

このように、傾斜部拡散領域５２に、拡散縦レンズ５２ａ、拡散傾斜レンズ５２ｂ並びにリング状レンズ５２ｄを形成しておくと、図２１の断面図（図１１のＹ７−Ｙ７線断面図）に示すように、拡散縦レンズ５２ａ及び拡散傾斜レンズ５２ｂによって、ＬＥＤ光源３からの光のうち、拡散部材４を通過した光の一部を表示灯１の側方に拡散することができるので、表示灯１の側方への視認性を更に高めることができる。また、図２２の端面図（図１０のＹ１−Ｙ１線端面図）及び図２３の端面図（図１０のＹ２−Ｙ２線端面図）に示すように、拡散部材４を通過した光の一部を斜め前方及び前方（正面側）に拡散することができるので、表示灯１の斜め前方への視認性を確保することが可能となり、表示灯１の視野角を更に広げることができる。

そして、以上のように、カバーレンズ５の内面に、側部拡散領域５１、傾斜部拡散領域５２及び正面拡散領域５３を形成しておくことにより、表示灯１の前方、斜め方向及び側方のあらゆる方向（３次元方向）への視認性を確保することができるので、作業者などが表示灯１をどの方向から見ても確実に認識することができる。

本発明は、例えば、工場等に生産設備として設置されている各種機械類の作動状況あるいはメンテナンス時期などを周囲の作業者等に知らせるために、機械類の近傍に設置される表示灯や、生産ラインにおいて作業者などの安全を確保するために設置される表示灯において、あらゆる方向（３次元方向）への視認性を確保して、視野角を広くするのに有効に利用することができる。

本発明の表示灯の一例を示す分解斜視図である。 図１の表示灯を使用状態で示す平面図である。 図１の表示灯を使用状態で示す側面図である。 図１の表示灯の要部縦断面図である。 図１の表示灯に用いる拡散部材の斜視図である。 図１の表示灯に用いる拡散部材の正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）及び背面図（Ｃ）を併記して示す図である。 図６のＸ１−Ｘ１線断面図である。 図６のＸ２−Ｘ２線断面図である。 拡散部材の作用説明図である。 図１の表示灯に用いるカバーレンズの正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）及び背面図（Ｃ）を併記して示す図である。 図１０のＹ１−Ｙ１線断面図である。 図１０のＹ２−Ｙ２線断面図である。 図１０のＹ３−Ｙ３線断面図である。 図１１のＺ１部詳細図である。 図１２のＺ２部詳細図である。 図１０のＺ３部詳細図である。 図１３のＺ４部詳細図である。 図１１のＹ４−Ｙ４線断面図である。 図１１のＹ５−Ｙ５線断面図である。 図１１のＹ６−Ｙ６線断面図である。 図１１のＹ７−Ｙ７線断面図である。 図１０のＹ１−Ｙ１線端面図である。 図１０のＹ２−Ｙ２線端面図である。 従来の表示灯の一例を示す半断面図である。 図２４の表示灯に用いるＬＥＤ光源の側面図である。 ＬＥＤの配光特性を示す図である。 表示灯の側方への輝度を高めるための方法を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 表示灯
２ 本体
２１ 背面カバー
２１ａ 取付け面
２２ ボス
２２ａ 係止突条
２３ ソケット部
２３ａ 円筒部
２３ｂ 端子部
２３ｃ 雄ねじ
２４ 側壁
３ ＬＥＤ光源
４ 拡散部材
４１ 円筒部
４１ａ 雌ねじ
４１ｂ 凹凸
４２ 導光体
４２ａ 集束傾斜面
４２ｂ 反射傾斜面
４２ｃ 導光体の側面
４２ｄ 凹凸
４３ 貫通穴
５ カバーレンズ
５ａ 雌ねじ
５１ 側部拡散領域
５１ａ 拡散縦レンズ
５１ｂ 拡散傾斜レンズ
５２ 傾斜部拡散領域
５２ａ 拡散縦レンズ
５２ｂ 拡散傾斜レンズ
５２ｃ 段部
５２ｄ リング状レンズ
５３ 正面拡散領域
５３ａ〜５３ｃ リング状レンズ
６ 締付ナット

Claims (5)

1. ＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源を保持する本体とを備え、パネルまたは壁面などに取り付けて使用する表示灯であって、
   前記ＬＥＤ光源の前方側に拡散部材が設けられており、
   前記拡散部材は、当該表示灯の取付け面に垂直な軸を中心とし、その中心から側方に向けて放射状に延びる複数の導光体を有するとともに、その各導光体には、それぞれ、前記ＬＥＤ光源からの光のうち、各導光体に入射する光を当該表示灯の側方に導く傾斜面が形成され、
   前記拡散部材の中央部には、貫通穴が設けられ、
   前記複数の導光体は、導光体間に向かう光を前記拡散部材の前方に出射させるように配置されていること
   を特徴とする表示灯。
2. 前記拡散部材の各導光体の光入射側に、それぞれ、前記ＬＥＤ光源からの光を集束する傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示灯。
3. 前記拡散部材の各導光体の光出射面に、それぞれ、凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示灯。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の表示灯において、前記ＬＥＤ光源の前方側を覆う円形ドーム状のカバーレンズが設けられており、そのカバーレンズ内に前記拡散部材が収容されているとともに、前記カバーレンズの内周面で前記拡散部材の側方に相当する部分に、前記ＬＥＤ光源からの光の一部を、当該表示灯の側方と斜め前方に拡散する側部拡散領域が形成されていることを特徴とする表示灯。
5. 前記カバーレンズの内周面で前記側部拡散領域の前方となる部分に、前記ＬＥＤ光源からの光の一部を、当該表示灯の側方と斜め前方及び前方に拡散する傾斜部拡散領域が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の表示灯。

Images