ＬＥＤライト

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【発明の名称】	ＬＥＤライト
【発明者】	【氏名】森川眞彦
【要約】	【課題】発光ダイオードの高輝度化を受けて、ＬＥＤの光をより広く利用できるＬＥＤライトを提供すること。【解決手段】光拡散体２が操作本体３に取付けられて構成されていおり、前記操作本体３に取付けられているスイッチ４をオンすることにより、ＬＥＤに通電され、その発光が光拡散体２に入射し、光拡散体２を通過することにより、光拡散体２の表面から光が拡散する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】発光ダイオードを光源とするＬＥＤライトであって、円柱状の光拡散体内に発光ダイオードランプを配し、そのランプの光を前記光拡散体に入射させ、前記光拡散体から出射光を得ることを特徴とするＬＥＤライト。
【請求項２】前記発光ダイオードランプは、前記光拡散体の中心軸上に設けられたＬＥＤ収納凹部２１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ライト。
【請求項３】前記光拡散体の表面には、前記光拡散体の中心軸方向に沿って複数条の凹凸が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤライト。
【請求項４】前記光拡散体の中心には、頂面から前記ＬＥＤ収納凹部２１に向かう穴が設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載のＬＥＤライト。
【請求項５】前記穴には、前記光拡散体の中心軸に直交する方向に段部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤライト。
【請求項６】前記光拡散体は、その中心軸に沿って細長に成形されていることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載のＬＥＤライト。
【請求項７】前記発光ダイオードランプが多色発光ダイオードランプであると共に、その多色発光ダイオードの発光を制御する発光制御手段を設けたことを特徴とする請求項１～６の何れかに記載のＬＥＤライト。
【請求項８】前記光拡散体は、キャラクターを模した形状であることを特徴とする請求項１～７の何れかに記載のＬＥＤライト。
【請求項９】前記光拡散体は、操作本体に対し着脱自在に取付可能であることを特徴とする請求項１～８の何れかに記載のＬＥＤライト。

【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するＬＥＤライトに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ）の応用分野は多岐にわたり、例えばパイロットランプ、数字表示ディスプレイ素子等に利用されている。また、発光輝度の向上により、電光掲示板、交通案内板等への利用も定着しつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらＬＥＤの応用分野における従来技術では、ＬＥＤの光について、平面に対する人の視線を意識した平面表示ディスプレイ等に偏っていた。
【０００４】そこで、本発明は、発光ダイオードの高輝度化を受けて、ＬＥＤの光をより広く利用できるＬＥＤライトを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため、円柱状の光拡散体内に発光ダイオードランプ（以下、ＬＥＤランプという）を配し、ＬＥＤランプの光を前記光拡散体に入射させ、この光拡散体を通過した出射光をライトに利用できるようにした（請求項１の発明）。前記出射光は、光拡散体の表面から、その中心軸に対し３６０度の方向に、且つ、光拡散体の周面に対してアトランダム的な屈折角によって出射するので、ＬＥＤランプの光を立体的に取出すことができる。
【０００６】前記ＬＥＤランプは、前記光拡散体の中心軸上に設けられたＬＥＤ収納凹部に配置することが望ましい（請求項２に記載の発明）。前記光拡散体からＬＥＤランプの光を立体的に取出す場合に、その光の強度を均一化することができる。なお、ＬＥＤランプは、このランプの発光を制御する操作本体に固定する。
【０００７】前記ＬＥＤランプの光が出射する前記光拡散体の表面には、光拡散体の中心軸方向に略一致させた複数条の凹凸を設けることが好ましい（請求項３に記載の発明）。出射光の出射方向に規則性が与えられ、光強度を高めることができる。
【０００８】前記光拡散体には、その頂面から前記ＬＥＤ収納凹部に向かうように、中心軸方向に沿って穴が設けられていることが好ましい（請求項４の発明）。前記ＬＥＤランプから光拡散体の中心軸に沿って進む光に対し、可能な限り、光拡散体の通過距離を少なくして光エネルギーの損失を防ぐための構成である。
【０００９】前記穴には、前記ＬＥＤランプ光の出射方向に規則性を持たせる段部を設けることが好ましく、例えば、前記穴には前記光拡散体の中心軸に直交する方向に段部を設ける（請求項５の発明）。前記光拡散体に入りその中を進む光が、この段部により反射されて光拡散体の周面から出射すれば、出射光束を増やすことができる。
【００１０】前記光拡散体を、その中心軸に沿って細長に成形してもよい（請求項６の発明）。その結果、光拡散体の光の出射面積が中心軸方向に沿って、大きくなり、光の拡散面積を増やすことができる。
【００１１】前記ＬＥＤランプを多色発光ダイオードランプにする共に、前記操作本体に、多色発光ダイオードランプの発光を制御する発光制御手段を設けるようにしてもよい（請求項７の発明）。発色の変化により、興趣を引き起こすことができる。
【００１２】前記光拡散筒体は、キャラクターを模した形状でもよい（請求項８の発明）。例えば、マンガの主人公を模した形状にすれば、子供達の興趣を引き起こすことができる。
【００１３】前記光拡散体は、前記操作本体に対し、着脱自在に取付可能であることが好ましい（請求項９の発明）。光拡散体を取替可能にすることにより、ＬＥＤライトを種々の用途に対応させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、上記各発明に対応する各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、第１実施形態に係るＬＥＤライトの斜視図、図２は同ライトの縦中央断面図である。図３（イ）は、第２実施形態に係るＬＥＤライトを構成する光拡散体の側面図、（ロ）は、同平面図である。図４は、第３実施形態に係るＬＥＤライトを構成する光拡散体の縦断面図、図５は同光拡散体の平面図である。図６は、第４実施形態に係るライトを構成する光拡散体の縦中央断面図、図７は同ライトの要部説明図、図８は同ライトの分解図である。図９は、第５実施形態に係るＬＥＤライトの側面図、図１０は、同ライトの発光制御手段の構成ブロック図、図１１は同制御手段の電気的回路図、図１２は別例に係る同制御手段の電気的回路図である。図１３は、第６実施形態に係るＬＥＤライトを構成する光拡散体の正面図である。なお、これらの各図において、同一の構成には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
【００１５】第１実施形態に係るＬＥＤライト１は、図１に示したように、光拡散体２が操作本体３に取付けられて構成されており、前記操作本体３のスイッチ４をオンすることにより、ＬＥＤランプ５に通電され、その発光が光拡散体２に入射し、光拡散体２を通過することにより、光拡散体２の表面２０から光が拡散する。このＬＥＤライト１では、光を約１００ｍ先からでも視認することができ、子供や年配者等の歩行者、夜間工事の作業員等がＬＥＤライト１を身に付けることにより、車の運転者がその光を認識できるので、交通事故等を未然に防ぐための有用な道具となる。
【００１６】前記光拡散体２は、図２に示したように、縦長の略円柱状に成形されたもので、その中心軸Ｃに沿う位置で、且つ、その内側には前記ＬＥＤランプ５を収納するＬＥＤ収納凹部２１が設けられている。このＬＥＤ収納凹部２１は、断面がロケットの弾道カプセルのような形状に成形され、ＬＥＤランプ配置部２１０の下方には、ＬＥＤランプ５の光の拡散範囲を広げる円錐領域２１１が設けられている。なお、円錐領域２１１の下方は前記操作本体３と着脱自在に嵌合する嵌合リング２１２となっている。この嵌合リング２１２の内側には、前記操作本体３との着脱の容易性を図るため、複数のリブ２１３が成形されている（図１等参照）。
【００１７】上記光拡散体２は、透明なプラスチック、例えばアクリル樹脂等で成形すればよい。
【００１８】前記操作本体３には、図２に示したように、ＬＥＤランプ５の電極端子に接続された前記スイッチ４、そのスイッチ４に接続されている駆動電池６、この電池６とＬＥＤランプ５の他方の電極端子を接続するリード線７が収容されている。
【００１９】次に第２実施形態に係るＬＥＤライトの構成例を図３（イ）及び（ロ）に基づいて説明する。このＬＥＤライト１Ａが前記ライト１と異なる点は、前記光拡散体２の周面の頂面２２下から前記嵌合リング２１２の上方にかけて、透過形の回折格子のような凹凸２３を成形したことである。この凹凸２３の凹面２３０は、中心軸方向に沿って前記周面に設けられたＶ字状の切欠きにより構成されている。このような構成により、図３（ロ）に示したように、出射光が集光して、中心軸Ｃを含むような鉛直面に、且つ、３６０度方向に拡散する出射光束Ｒとすることができる。よって、出射光束の光強度が高くなり、光が到達する距離を延ばすことができる。なお、図３（ロ）では、３６０度方向に拡散する出射光束Ｒの一部を図示し、その他の光束Ｒは、点線表示により省略している。その他の構成は、第１実施形態と同様であるので、同様な作用効果を奏することができる。
【００２０】次に第３実施形態に係るＬＥＤライトの構成例を図４及び図５に基づいて説明する。このＬＥＤライト１Ｂが前記ライト１Ａと異なる点は、前記光拡散体２の頂面２２中心から、前記ＬＥＤ収納凹部２１の上方まで、光拡散体２の中心軸Ｃに一致させた穴２４を設けたことである。この穴２４の形状は、図４に示したように、その断面が略Ｖ字状に形成されている。この構成により、前記ＬＥＤランプ５から、光拡散体２の中心軸Ｃに沿って進む光は、前記穴２４から出射することができ、中心軸Ｃ方向に進行する光の前記光拡散体２内の通過距離を短くすることができる。その結果、エネルギーのロスを小さくすることができ、光をより遠くまで飛ばすことができる。また、穴が略Ｖ字形状に成形されているので、図４に示した矢印のように光が扇状に広がり、ＬＥＤライト１Ｂを懐中電灯として使用することもできる。その他の構成は、第１，第２実施形態と同様であるので、同様な作用効果を奏する。
【００２１】次に第４実施形態に係るＬＥＤライトの構成例を図６乃至図８に基づいて説明する。このＬＥＤライト１Ｃが前記ライト１Ｂと異なる点は、前記穴２４の中に、光拡散体中心軸Ｃに対し直交する方向の複数の段差２５を設けたことである。より詳細には、図７に示したように、前記段差２５の段差面２５０を構成する段差角θは約４５度であって、前記段差面２５０において全反射した光束は、中心軸Ｃに対して略直交する方向に進むようになっている。よって、光拡散体２の周面での輝度を高めることができる。
【００２２】なお、その他の構成は、上記各実施形態と同一であって、図８に示したように、ＬＥＤランプ収納載置部３０が、前記光拡散体２の嵌合リング２１２に着脱自在に取付けられ、その下方に駆動電池収納体３１、その外側に外筒３２がそれぞれ設けられている。
【００２３】次に、図９に基づいてＬＥＤライトの第５実施形態を説明する。このＬＥＤライト１Ｄが上記第１～第４実施形態の各ライトと異なる点は、第１に、光拡散体２の周面を長めにしたこと、第２に、単発色ＬＥＤランプ５に変えて多色ＬＥＤランプ５Ａを用いていること、第３に、多色ＬＥＤランプ５Ａの採用に伴い、多色発光ダイオートの発光を制御する発光制御手段７を前記操作本体３に設けたことである。
【００２４】第１の点については、図９に示したように、光拡散体２を操作本体３の寸法高さに等しいか、或いはそれ以上の高さ寸法とした。その結果、光拡散面積を増やすことができ、遠方からの確認がより容易になった。
【００２５】第２の点については、緑色ＬＥＤ発光部、赤色ＬＥＤ発光部及び青色ＬＥＤ発光部を組合わせたワンチップのフルカラーＬＥＤを用いている。
【００２６】第３点については、図１０に示したように、駆動電池のオン，オフを行う電源スイッチ４と、第１の発光態様と第２の発光態様を切替えるモードスイッチ４０と、前記各態様において、発光のタイミングを切替えるタッチスイッチ４１と、前記電源スイッチ４オン状態、且つ、第１発光態様時において、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ又は青色ＬＥＤの何れかの発光部を発光させると共に、前記タッチスイッチ４１のオン毎に通電させる各発光部を切替え、また前記電源スイッチ４オン状態、且つ、第２発光態様時において、前記各ＬＥＤ発光部を順次発光させると共に、前記タッチスイッチ４１のオン状態で発光タイミングを早めるように制御するＬＥＤ駆動制御部７０からなっている。
【００２７】上記発光制御手段７のより詳細な電気的回路図を図１１に示す。前記電源スイッチ４とモードスイッチ４０として、図１１に示した２回路３接点スイッチを用いている。また、前記ＬＥＤ駆動制御部７０には、図１１に示したようにトランジスタ駆動用ＩＣ７００と、タイミング用ＩＣ７０１が含まれている。
【００２８】以上のように構成された第５実施形態のＬＥＤライト１Ｄの発光動作（操作手順）を説明する。図９に示した電源スイッチ４をオンすると、前記トランジスタ駆動用ＩＣ７００の、例えば青色駆動信号出力ピン２からトランジスタＴ１のベースに駆動信号が入力される共に、電源６から各色ＬＥＤ発光部の電極（負極）に電力が供給される。その結果、青色ＬＥＤ発光部に通電されて、発光する。この第１発光態様のときに、前記タッチスイッチ４１をオンにすると、そのオン信号が前記トランジスタ駆動用ＩＣ７００に入力されて、例えば緑色駆動信号が生成され、その出力ピン３からトランジスタＴ２のベースに駆動信号が入力され、緑色ＬＥＤ発光部が通電状態となり発光する。次に、前記タッチスイッチ４１を押すと同様の制御により、赤ＬＥＤ発光部が発光し、以後、タッチスイッチ４を押すごとに、例えば青→緑→赤の順に発色する。
【００２９】次に、前記モードスイッチ４０を押上げて第２発光態様にすると、前記タイミング回路ＩＣ７０１から、例えば３秒毎に順次発光させる第１タイミング信号が前記トランジスタ駆動用ＩＣ７００に入力される。その信号に従い前記トランジスタ駆動用ＩＣ７００は、前記３秒毎に、トランジスタＴ１からＴ３の各ベースに順次駆動信号を出力する。その結果、例えば青→緑→赤の順に３秒毎に点滅発色する。
【００３０】この第２発光態様時に、前記タッチスイッチ４１を押し続けると、トランジスタＴ４のベースに駆動信号が入力し、前記タイミングＩＣ７０１により、第２発光タイミング信号が生成される。そして、その信号が前記トランジスタ駆動用ＩＣ７００に入力され、その信号に従い前記トランジスタ駆動用ＩＣ７００は、所定時間毎、例えば１秒毎に、トランジスタＴ１からＴ３の各ベースに駆動信号を出力し、点滅が早送りとなる。このような発光の制御により、色の変化を楽しむことができ、興趣を高めることができる。
【００３１】上記第５実施形態では、３色の色の変化を楽しむことができるが、図１２の回路構成では、前記トランジスタ駆動用ＩＣ７００と各色ＬＥＤ発光部の電極（正極）との結線を変えることにより、上記第５実施形態と同様な操作手順のもとで、前記３色に加え、これの３色の発光を任意に組合わせて混色させ、バイオレット、ライトブルー、オレンジ、レインボーの合計７色を発色させることができる。なお、この実施形態の図１２の回路構成では、前記７色の発光を制御しているが、これらの７色に限定されるものではなく、ホワイトも発光させることができる。
【００３２】次に、図１３に基づいて、ＬＥＤランプの第６実施形態について説明する。この第６実施形態では、前記光拡散体２を、キャラクターの形状に似せて成形したもので、その他の構成は、上記各実施形態と同様である。よって、この実施形態によれば、キャラクター形状の光拡散体２内部に光が通過して、その光がキャラクター表面から放射することにより、キャラクターに興趣を与えることができる。
【００３３】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、ＬＥＤライトの出射光は、光拡散体の表面からその中心軸に対し３６０度の方向に、且つ、光拡散体の周面に対してアトランダム的な屈折角によって出射するので、ＬＥＤランプの光を立体的に取出すことができる。そして、子供や年配者等の歩行者、夜間工事の作業員等がＬＥＤライトを身に付けることにより、車の運転者がその光を認識できるので、交通事故等を未然に防ぐための有用な道具となる。また、コンサートホールでのペンライトとして使用したり、登山等の夜間の行動において信号灯として使用できる。
【００３４】請求項２に記載の発明によれば、前記光拡散体から光の強度を均一化して立体的に取出すことができる。
【００３５】請求項３に記載の発明によれば、出射光の出射方向に規則性が与えられ光強度を高めることができるので、光が到達する距離を延ばすことができる。
【００３６】請求項４に記載の発明によれば、前記ＬＥＤランプから光拡散体の中心軸に沿って進む光に対し、可能な限り、光拡散体の通過距離を少なくして光エネルギーの損失を防ぐことができる。
【００３７】請求項５に記載の発明によれば、前記光拡散体に入りその中を進む光が、この段部により反射されて光拡散体の周面から出射し、出射光束を増やすことができる。
【００３８】請求項６に記載の発明によれば、光拡散体の光の出射面積が中心軸方向に沿って、大きくなり、光の拡散面積を増やすことができる。
【００３９】請求項７に記載の発明によれば、発色の変化により興趣を引き起こすことができるライトとなっている。
【００４０】請求項８に記載の発明により、光拡散体の外形を、例えばマンガの主人公を模した形状にすれば、子供達の興趣を引き起こすことができる。
【００４１】請求項９に記載の発明によれば、光拡散体を取替可能にすることにより、ＬＥＤライトを種々の用途に対応させることができる。

【出願人】	【識別番号】５９７１１４０４１【氏名又は名称】株式会社ユニオン産業
【出願日】	平成１１年９月２２日（１９９９．９．２２）
【代理人】	【識別番号】１０００８３８５１【弁理士】【氏名又は名称】島田義勝（外１名）
【公開番号】	特開２００１－９３３０１（Ｐ２００１－９３３０１Ａ）
【公開日】	平成１３年４月６日（２００１．４．６）
【出願番号】	特願平１１－２６８４５９