| 【発明の名称】 |
ＬＥＤ式灯具 |
| 【発明者】 |
【氏名】竹安 充
【氏名】田畑 佳久
【氏名】有村 忠浩
【氏名】貝原 大輔
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】レンズ２をユニット式とし、このユニット式レンズ2aの中央部分に、楕円配光のＬＥＤ１，１をその発散角の広い方がいずれも水平方向を向くように水平円周上に複数放射状に配置する。ユニット式レンズ2a，2aを積み重ね、各ボス部分2b，2bを上下に貫通するビス７でそれらを固定する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】楕円配光のＬＥＤ１をその発散角の広い方がいずれも水平方向に向くように水平円周上に複数放射状に配置し、その外方に前記楕円配光のＬＥＤ１，１の光を水平全周方向に集束するレンズ２を配置したことを特徴とするＬＥＤ式灯具。
【請求項２】レンズ２内面に水平方向のみ光を拡散する拡散部Ｄを備えた請求項１記載のＬＥＤ式灯具。
【請求項３】拡散部ＤをフィルムＦで形成した請求項２記載のＬＥＤ式灯具。
【請求項４】レンズ２をユニット式とし、このユニット式レンズ2aの中央部分に楕円配光のＬＥＤ１，１を水平円周上に複数放射状に取り付けたことを特徴とするＬＥＤ式灯具。
【請求項５】ユニット式レンズ2a，2aを積み重ねたことを特徴とする請求項４記載のＬＥＤ式灯具。
【請求項６】積み重ねられているユニット式レンズ2a，2aのボス部分2b，2bを上下に貫通する１本のビス７で、積み重ねられているユニット式レンズ2a，2aを固定した請求項５記載のＬＥＤ式灯具。
【請求項７】水平方向の発散角を 120°〜 150°程度と従来の場合のそれよりも広角とし、鉛直方向の発散角を従来の場合のそれよりも狭くした楕円配光のＬＥＤを使用することを特徴とするＬＥＤ式灯具。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光の発散角が水平方向と鉛直方向とで異なる、いわゆる楕円配光の発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として使用した航路標識用の灯具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】消費電力が少なく断線事故が少ないため、標識用灯具の光源にＬＥＤが利用されている。ＬＥＤ１個では発光エネルギーが小さいため、ＬＥＤの外方に組み込んだ筒状のレンズで集束し、輝度を増大させているが、集束率が大きいＬＥＤを多数配列して用いれば、灯具として望ましいとされている水平全周方向に均一な配光にならない。従って、水平配光を均一ならしめるために、従来、発散角が多少広いＬＥＤを用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この場合の発散角は通常30°程度であり、しかも、水平方向の発散角と鉛直方向の発散角が等しいから、水平方向の配光特性を同心円状に近づけるためには、水平方向に多数のＬＥＤを配置しなければならない。その合計数が一段当たり80個に達する場合もある。航路標識用の灯具として用いる場合には、光源であるＬＥＤを数段重ねて配置する場合が多いから、全体のＬＥＤの数は膨大なものとなる。
【０００４】一段当たりのＬＥＤの配置数が多くなればなるほど、それを取り付けるための基板の外径が大きくなり、灯具自体の外径もそれだけ大きくなる。本発明は、できるだけ少ない数のＬＥＤで水平方向の配光特性を同心円状に近づけ、それによって水平配光を均一ならしめるようにしたものである。また、ＬＥＤの数をできるだけ少なくすることにより、灯具の小型化、軽量化を図ろうとするものである。
【０００５】一方、ＬＥＤを数段重ねて配置し、その外方に筒状のレンズを組み込んでＬＥＤの光を集束する方式を採る場合には、段数が異なるごとにその段数に応じたレンズを用いなければならないから、結局のところ多種類のレンズが必要になる。本発明は、同一のレンズを二段以上重ねることができるようにし、この欠点を解消しようとするものである。
【０００６】また、レンズを使用する場合には、当然それを成形する作業が必要となるだけでなく、コストアップになり、また、レンズの焦点位置にＬＥＤを配置しなければならないことから、一段当たりのＬＥＤの数を増やす場合にはレンズ径を大きくせざるを得ず、その寸法のレンズを別に誂えなければならない。本発明は、このような欠点を解消するために、水平方向の発散角がきわめて広い特殊なＬＥＤを新たに開発し、あえてレンズを用いなくても使用が可能な航路標識用の灯具となるように工夫したものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明では、楕円配光のＬＥＤ１をその発散角の広い方がいずれも水平方向に向くように水平円周上に複数放射状に配置し、その外方に前記楕円配光のＬＥＤ１，１の光を水平全周方向に集束するレンズ２を配置する。このようにすると、できるだけ少ない数のＬＥＤ１で水平方向の配光特性を同心円状に近づけることができ、それによって水平配光を均一ならしめることができる。
【０００８】その原理を図４に基いて説明する。図４(a) では、水平方向の発散角と鉛直方向の発散角がともに30°で両方向の発散角が等しい従来のＬＥＤを用いた場合の配光特性を示すのに対し、図４(b) では、水平方向の発散角が70°、鉛直方向の発散角が30°の楕円配光のＬＥＤをその発散角の広い方がいずれも水平方向に向くように、すなわち、水平方向の発散角がいずれも70°となるように、楕円配光のＬＥＤを水平円周上に複数放射状に配置した場合の配光特性を示している。両図を比較すれば、水平円周上において同じ数のＬＥＤを配置したときの照射範囲が(a) の場合より(b) の場合の方が大きいことが分かる。すなわち、複数のＬＥＤを水平円周上に放射状に配置し、その外方に前記ＬＥＤの光を水平全周方向に集束するレンズ２を配置する場合において、楕円配光のＬＥＤ１をその発散角の広い方が水平方向に向くように配置した方が、水平方向の発散角と鉛直方向の発散角がともに30°で両方向の発散角が等しい従来のＬＥＤを用いた場合よりも水平方向の配光性能が向上する。従って、水平方向に配置すべき楕円配光のＬＥＤの数をそれだけ減らすことができる。それにより、灯具の小型化、軽量化を図ることができる。
【０００９】図４(c) に示すように、レンズ２内面に水平方向のみ光を拡散する拡散部Ｄを備えておくのが望ましい。この拡散部Ｄがレンズ２内面に備えられていると、ＬＥＤ１自身の配光特性がたとえ図４(b) に示すように斜線が施されていない無地の部分が現出されるような場合があっても、この拡散部Ｄを透過した光はそこで拡散せしめられる。従って、図４(c) に示すように、図４(b) において斜線が施されていない無地の部分が現出されることのない理想的な配光状態となり、水平配光特性のさらなる均整化を図ることができる。この拡散部Ｄの存在意義を逆の面から見ると、レンズ２内に配置されている楕円配光のＬＥＤ１の数がたとえ少なくてもこの拡散部Ｄの存在により、水平配光特性の均整化を図れるということである。すなわち、レンズ２内に配置されている楕円配光のＬＥＤ１の数が少なく、図４(b) に示すように斜線が施されていない無地の部分が現出されるような場合があっても、図４(c) に示すように水平配光特性の均整化を図ることができるということである。その結果、本発明の究極の目的である水平円周上に配置すべきＬＥＤの数をできるだけ少なくすることを可能ならしめることができる。
【００１０】拡散部ＤをフィルムＦで形成するのが望ましい。拡散部Ｄを型によりレンズ２内面に、例えば、合成樹脂製のレンズであれば一体成型という方法でその内面に拡散部Ｄを形成することもできるが、フィルムＦからなる拡散部であれば、レンズ２内面にフィルムＦを貼着するだけでレンズ内面にきわめて容易に拡散部Ｄを形成することができるのみならず、コスト面でも非常に有利である。
【００１１】また、本発明では、図１に示すようにレンズ２をユニット式とし、このユニット式レンズ2aの中央部分に楕円配光のＬＥＤ１，１を水平円周上に複数放射状に取り付けるのが望ましい。このようにすると、レンズ内の水平円周上に容易かつ正確に複数のＬＥＤ１，１を放射状に配置することができるのみならず、それらとレンズとが一体化されたレンズユニットをきわめて容易に製作することができる。
【００１２】このレンズ2aはユニット式であるから、それを容易に積み重ねることができる。そして、このユニット式レンズ2a，2aを二段以上積み重ねるだけで、ＬＥＤが二段以上積み重ねられた灯具をきわめて容易に製作することができる。ユニット式レンズ2aを積み重ねる数を増減させることにより、段数を自由に変更することができる。また、その段数がたとえ変わったとしても、それに応じたレンズを特別に用意する必要は全くなく、一つのレンズユニットで全て対応することができる。
【００１３】積み重ねられているユニット式レンズ2a，2aのボス部分2b，2bを上下に貫通する１本のビス７で、積み重ねられているユニット式レンズ2a，2aを固定することが望ましい。このようにすると、複数のユニット式レンズ2a，2aをきわめて容易に二段以上積み重ねた状態に組み立てることができる。
【００１４】一方、水平方向の発散角を 120°〜 150°程度と従来の場合のそれよりも広角とし、鉛直方向の発散角を従来の場合のそれよりも狭くした楕円配光のＬＥＤを使用することにより、レンズを用いないでも、航路標識として使用が可能となるようにすることができる。すなわち、水平方向の発散角をこのようにきわめて広くする一方、鉛直方向の発散角を従来の場合のそれよりも狭く絞ったＬＥＤを用いることにより、レンズならびにそれを成形する作業が不要となるだけでなく、コストダウンにつながり、また、レンズの焦点位置を念頭に置かなくても良い自由な位置に楕円配光ＬＥＤを配置することができる。さらに、一段当たりのＬＥＤの数を増やしたい場合においても、レンズ径という寸法に縛られることなくフレキシブルに対応することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の最も好ましい一例を、図面に基いて詳細に説明する。本発明においては、水平方向の発散角と鉛直方向の発散角がともに30°で両方向の発散角が等しい従来のＬＥＤ（図４(a) において図面符号1'で示す）を用いないで、例えば、水平方向の発散角が70°、鉛直方向の発散角が30°の、少なくとも水平方向の配光特性が楕円状である楕円配光のＬＥＤが用いられる（図４(b)において図面符号１で示す）。そして、その発散角の広い方が水平方向に向くように、すなわち、ここに例示する場合においては、水平方向の発散角が70°となるように、楕円配光のＬＥＤ１，１を水平円周上に複数放射状に配置する。なお、図４においては、本発明で用いるユニット式レンズ（詳細は後述する。図面符号2aで示す）内に、水平方向と鉛直方向の発散角が等しい従来のＬＥＤ1'を配置した場合と、本発明で用いる楕円配光のＬＥＤ１を配置した場合が例示してある。
【００１６】次に、この場合を例に挙げて、両者の配光特性の違いを説明する。図４では、上側に水平方向の配光特性が、下側に鉛直方向の配光特性が示されている。図４の(a) と(b) とを比較すれば、水平円周上に同じ数のＬＥＤを配置したときの照射範囲が(a) の場合より(b) の場合の方が大きいことが分かる。それが意味するところは、楕円配光のＬＥＤ１を用いた方（本発明の場合）が、水平方向と鉛直方向の発散角が等しい従来のＬＥＤ1'を用いた場合よりも水平方向の配光性能が大幅に向上するということである（その原理については、上述した通りである）。従って、水平方向に配置すべき楕円配光のＬＥＤ１の数をそれだけ減らすことができる。それによって、灯具の小型化、軽量化を図ることができる。
【００１７】一方、図４(c) に示すように、筒状のレンズ２内面に水平方向のみ光を拡散する拡散部Ｄを備えておくのが望ましい。この拡散部Ｄが筒状のレンズ２内面に備えられていると、ＬＥＤ自身の配光特性がたとえ図４(b) に示すように斜線が施されていない無地の部分が現出される場合があっても、この拡散部Ｄを透過した光がそこで拡散せしめられ、図４(c) に示すように理想的な配光状態となり、水平配光特性のさらなる均整化を図ることができる。この拡散部Ｄが筒状のレンズ２内面に備えられていると、水平円周上に配置すべきＬＥＤ１の数が少なくても、水平配光特性の均整化を図ることができる（これについては、上で詳細に説明した通りである）。
【００１８】この拡散部Ｄはいわゆるディフューザ（拡散体）として機能するものであり、透過光の拡散角度を図５(a) に示すような微細凹凸ｄで制御することができる。特に、微細凹凸ｄの平均高さ、平均ピッチを制御することにより、透過光の拡散角度、すなわち、図５(b) におけるＸ軸（水平）方向の拡散角度とＹ軸（鉛直）方向の拡散角度を任意に選定することができる。そして、本発明においては、前記拡散部Ｄが図５(b) におけるＸ軸（水平）方向のみ光を拡散するように制御できるものとし、それによって水平配光特性の均整化を図っている。
【００１９】拡散部ＤをフィルムＦで形成するのが望ましい。拡散部Ｄを型により筒状のレンズ２内面に、例えば、合成樹脂製のレンズであれば一体成型という方法でその内面に拡散部Ｄを形成することもできるが、フィルムＦからなる拡散部であれば、筒状のレンズ２内面にフィルムＦを貼着するだけで筒状のレンズ２内面にきわめて容易に拡散部Ｄを形成することができるのみならず、コスト面でも非常に有利である。
【００２０】楕円配光のＬＥＤ１，１を水平円周上に複数放射状に配置するに当って、ここでは、それらの外方に配置すべき筒状のレンズ２を図１に示すようにユニット式とし、このユニット式レンズ2aの中央部分に、楕円配光のＬＥＤ１，１を複数放射状に配置してある（図３参照）。この場合において、楕円配光の複数のＬＥＤ１，１はユニット式レンズ2aの中央部分に直接取り付けてもよいし、一枚の回路基板３上に楕円配光のＬＥＤ１，１を複数放射状に取り付けておき、この回路基板３をビス４，４を用いてユニット式レンズ2aの中央部分のボス部分2bに取り付けてもよい。このようにすると、筒状のレンズ２内の水平円周上に容易かつ正確に複数のＬＥＤ１，１を均等、かつ、放射状に配置することができるのみならず、図１に示すようにそれらとレンズ２とが一体化されたレンズユニットをきわめて容易に製作することができる。
【００２１】このレンズ２はユニット式であるから、それを容易に積み重ねることができる。そして、このユニット式レンズ2a，2aを二段以上積み重ねるだけで、ＬＥＤが二段以上積み重ねられた灯具をきわめて容易に製作することができる。図２には、ユニット式レンズ2a，2aを４段積み重ねた灯具の一例を示す。ユニット式レンズ2aを積み重ねる数を増減させることにより、段数を自由に変更することができる。また、その段数がたとえ変わったとしても、それに応じたレンズを特別に用意する必要は全くなく、一つのレンズユニットで全て対応することができる。
【００２２】ユニット式レンズ2a，2aを積み重ねたときそれらが妄りに動かないように、本例においては、各ユニット式レンズ2a，2aの上下両端面の外周縁部分に、凹状の段部と凸状の段部とを形成しておき、それらを積み重ねたとき接合部における両段部が凹凸嵌合するようにしてある。また、各ユニット式レンズ2a，2aは、図１、図２に示すように、灯具のベース５内に取り付けられた点滅ケース６の外筒部分6a上に載せられており、その接合部においても上記凹凸嵌合と同じ凹凸嵌合により、最下段のユニット式レンズ2aが点滅ケース６の外筒部分6aに対しても妄りに動かないようにしてある。
【００２３】そして、積み重ねられているユニット式レンズ2a，2aのボス部分2b，2bを上下に貫通する１本のビス７で、積み重ねられているユニット式レンズ2a，2aを固定してある。このようにすると、ユニット式レンズ2a，2aを二段以上積み重ねておき、それらに１本のビス７を貫通させてその先を灯具のいずれかの部分（図示例の場合には、前記点滅ケース６の中心部）に螺着することにより、複数のユニット式レンズ2a，2aをきわめて容易に積み重ねた状態に組み立てることができる。
【００２４】積み重ねられている各ユニット式レンズ2a，2aの中心部分にある各回路基板３，３は、図２に示すようにすべて電気的に接続され、しかも、点滅ケース６内にある点滅器８にも接続されている。そして、各回路基板３，３に取り付けられている楕円配光の複数のＬＥＤ１，１もすべて電気的に接続された状態にあり、それらのすべてが外周方向に発光する。なお、図２において図面符号９は積み重ねられたユニット式レンズ2a，2aの外方に配置したカバーで、その下端は全周方向においてベース５に固定されている。図面符号10はコネクタ（図示しない）の導線ｃをベース５に定着するためのプラグで、導線ｃは前記点滅器８に接続されている。図面符号11はフォトセンサ、12はリングプレート、13はＯリングである。
【００２５】上記実施形態はレンズを用いた場合の本発明の一例であるが、水平方向の発散角を 120°〜 150°程度と従来の場合のそれよりも広角とし、鉛直方向の発散角を従来の場合のそれよりも狭くした楕円配光のＬＥＤを使用することにより、レンズを用いないでも、航路標識として使用が可能となるようにすることができる。図６(a) に、水平方向の発散角を 120°〜 150°、鉛直方向の発散角を10°としたＬＥＤの楕円配光状態を示す。これに対して、図６(b) に、従来から市販されている通常の楕円配光ＬＥＤの楕円配光状態を示す。この場合における水平方向の発散角は70°、鉛直方向の発散角は10°が一般的である。
【００２６】このように、水平方向の発散角をきわめて広くする一方、鉛直方向の発散角を従来の場合のそれよりも狭く絞ったＬＥＤを用いると、レンズならびにそれを成形する作業が不要となるだけでなく、コストダウンにつながり、また、レンズの焦点位置を念頭に置かなくても良い自由な位置に楕円配光ＬＥＤを配置することができる。さらに、一段当たりのＬＥＤの数を増やしたい場合においても、レンズ径という寸法に縛られることなくフレキシブルに対応することができる。
【００２７】楕円配光のＬＥＤ１の配光特性を変えるには、それを封止している樹脂製のレンズの形状を変えればよい。例えば、水平方向に向く発散角を図４(b) 、図６(b)に示す70°よりもさらに広い 120°〜 150°とするには、ＬＥＤ１自身を封止しているレンズを発散角70°の場合よりもさらに扁平ならしめることにより、その発散角をより広いものとすることができる。
【００２８】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、できるだけ少ない数のＬＥＤで水平方向の配光特性を同心円状に近づけることができ、それによって水平配光を均一ならしめることができるほか、灯具の小型化、軽量化を図ることができる効果がある。
【００２９】請求項２記載の発明によれば、理想的な配光状態とすることができ、水平配光特性のさらなる均整化を図ることができる効果がある。
【００３０】請求項３記載の発明によれば、レンズ内面にフィルムを貼着するだけでレンズ内面にきわめて容易に拡散部を形成することができるのみならず、コスト面でも非常に有利である。
【００３１】請求項４記載の発明によれば、レンズ内の水平円周上に容易かつ正確に複数のＬＥＤを放射状に配置することができるのみならず、それらとレンズとが一体化されたレンズユニットをきわめて容易に製作することができる効果がある。
【００３２】請求項５記載の発明によれば、ユニット式レンズを二段以上積み重ねるだけで、ＬＥＤが二段以上積み重ねられた灯具をきわめて容易に製作することができる効果がある。また、ユニット式レンズを積み重ねる数を増減させることにより、段数を自由に変更することができるのみならず、その段数がたとえ変わったとしても、それに応じたレンズを特別に用意する必要は全くなく、一つのレンズユニットで全て対応することができるという利点を有する。
【００３３】請求項６記載の発明によれば、複数のユニット式レンズをきわめて容易に二段以上積み重ねた状態に組み立てることができる効果がある。
【００３４】請求項７記載の発明によれば、レンズならびにそれを成形する作業が不要となるだけでなく、コストダウンにつながり、また、レンズの焦点位置を念頭に置かなくても良い自由な位置に楕円配光ＬＥＤを配置することができるという効果がある。さらに、一段当たりのＬＥＤの数を増やしたい場合においても、レンズ径という寸法に縛られることなくフレキシブルに対応することができるという効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１３２６８８
【氏名又は名称】株式会社ゼニライトブイ
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月５日（１９９９．１１．５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０３６５４
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 邦彦 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１３５１０２（Ｐ２００１−１３５１０２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１８日（２００１．５．１８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３１５５１９ |
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