ＬＥＤ表示灯

トップ :: F 機械工学照明加熱武器爆破 :: F21 照明

【発明の名称】	ＬＥＤ表示灯
【発明者】	【氏名】渡辺和憲【住所又は居所】徳島県阿南市上中町岡４９１番地１００日亜化学工業株式会社内【氏名】加藤勝【住所又は居所】徳島県阿南市上中町岡４９１番地１００日亜化学工業株式会社内
【要約】	【課題】所望の配光特性を実現できかつ均一な面発光が得られるＬＥＤ表示灯を提供する。【解決手段】複数の発光ダイオードとカバーレンズとを備え、複数の発光ダイオードの発光する光がカバーレンズを介して出力されるＬＥＤ表示灯であって、カバーレンズの内面には、複数の第１プリズムを含む複数のプリズムが形成され、第１プリズムからそれぞれ出射される第１配光パターンが互いにほぼ一致するように各第１プリズムの入射面の面方向及び面形状を設定した。

【特許請求の範囲】
【請求項１】複数の発光ダイオードとカバーレンズとを備え、上記複数の発光ダイオードの発光する光が上記カバーレンズを介して出力されるＬＥＤ表示灯であって、上記カバーレンズの内面には、複数の第１プリズムを含む複数のプリズムが形成され、上記第１プリズムからそれぞれ出射される第１配光パターンが互いに一致するように上記各第１プリズムの入射面の面方向及び面形状が設定されたことを特徴とするＬＥＤ表示灯。
【請求項２】上記第１プリズムを介して出力される光の鉛直面内における出射方向は入射面の面方向により設定され、上記第１プリズムを介して出力される光の水平面内における光の拡散は入射面の面形状により設定されている請求項１記載のＬＥＤ表示灯。
【請求項３】上記複数のプリズムはさらに複数の第２のプリズムを含み、その第２プリズムからそれぞれ出射される第２配光パターンが互いに一致するように上記各第２プリズムの入射面の面方向及び面形状が設定されたことを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ表示灯。
【請求項４】上記第２プリズムを介して出力される光の鉛直面内における出射方向は入射面の面方向により設定され、上記第２プリズムを介して出力される光の水平面内における光の拡散は入射面の面形状により設定されている請求項３記載のＬＥＤ表示灯。
【請求項５】上記第１プリズムと上記第２プリズムとが対をなし、その１対のプリズムが一定の規則で、上記カバーレンズの内面に配列されている請求項３又は４記載のＬＥＤ表示灯。
【請求項６】上記第２プリズムは、上記第１プリズムより下方に配光するように形成されている請求項３～５のうちのいずれか１つに記載のＬＥＤ表示灯。
【請求項７】上記複数の発光ダイオードは、表示灯に要求される配光パターンに基いて設定された配列パターンで配列され、その配列パターンと上記第１配光パターンと上記第２配光パターンとによって上記配光パターンが設定されている請求項３～６のうちのいずれか１つに記載のＬＥＤ表示灯。
【請求項８】上記配列パターンは、上記カバーレンズの中心軸を含む水平面より下に位置する発光ダイオードの個数が、発光ダイオード全体の個数の４０％以下になるように設定されている請求項７記載のＬＥＤ表示灯。
【請求項９】上記配列パターンにおいて最も外側に位置する発光ダイオードと上記カバーレンズの内面の外周とを最短距離で結ぶ直線と、上記カバーレンズの中心軸とのなす角度が、３０°以上、６０°以下に設定されている請求項８記載のＬＥＤ表示灯。
【請求項１０】上記カバーレンズは球面であり、その曲率半径が５００ｍｍ以下である請求項１～９のうちのいずれか１つに記載のＬＥＤ表示灯。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＥＤ表示灯、特に信号機用のＬＥＤ表示灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日、ＲＧＢ各色を発光可能な発光ダイオードや、白色を高輝度に発光可能な発光ダイオードが開発された結果、複数の発光ダイオードを配列して構成されるＬＥＤ表示灯が種々の分野に応用されつつある。例えば、ＬＥＤ表示灯は電球と比べて極めて寿命が長く、高効率、且つ振動にも強いため、これらの特性を生かして、広告、行き先案内や道路情報などの表示用、信号機の光源、大画面ディスプレイとして用いられてきている。
【０００３】特に、ＬＥＤ表示灯の信号機への応用については、従来信号機の光源に用いられてきた白色ランプの場合には、大型反射ミラーとカラーフィルタを組み合わせる必要があったのに対し、ＬＥＤ表示灯の場合には、単色の発光が可能であるためカラーフィルタが不用であり、ある程度指向性を持った発光を得ることができるため大型の反射ミラーが必要ないという利点がある。しかも、反射ミラーとカラーフィルタを用いる必要のないＬＥＤ信号機には、従来の信号機のように、入射した外来光が白色灯の後部に設けられた反射ミラーで反射してカラーフィルタを介して信号機外に放出される擬似点灯現象を生ずることがないという利点もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これらの信号機や情報表示等に用いられるＬＥＤ表示灯は、複数人が同時に観察できるように、また、遠方からでも観察できるように、頭上に設置される場合が多い。そうした場合、ＬＥＤ表示灯には、左右方向には均等な配光特性が求められる一方、上下方向には正面及び下方にのみ明るい上下非対称な配光特性が求められる。また、ＬＥＤ表示灯においては、近年、発光ダイオードの光度を高くできるようになったことから、１つの表示灯に使用される発光ダイオードの必要個数を減少させることが可能となってきているが、少ない発光ダイオードで構成したＬＥＤ表示灯では、均一な面発光を得ることが難しいという新たな問題が生じていた。
【０００５】そこで、本発明は、所望の配光特性を実現できるＬＥＤ表示灯を提供することを第１の目的とする。また、本発明は、所望の配光特性を実現できかつ均一な面発光が得られるＬＥＤ表示灯を提供することを第２の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るＬＥＤ表示灯は、複数の発光ダイオードとカバーレンズとを備え、上記複数の発光ダイオードの発光する光が上記カバーレンズを介して出力されるＬＥＤ表示灯であって、上記カバーレンズの内面には、複数の第１プリズムを含む複数のプリズムが形成され、上記第１プリズムからそれぞれ出射される第１配光パターンが互いにほぼ一致するように上記各第１プリズムの入射面の面方向及び面形状が設定されたことを特徴とする。このように構成された本発明に係るＬＥＤ表示灯は、上記各第１プリズムの入射面の面方向及び面形状に対応した配光パターンで上記複数の発光ダイオードからの光を出射できる。
【０００７】また、本発明に係るＬＥＤ表示灯では、上記第１プリズムを介して出力される光の鉛直面内における出射方向を入射面の面方向により設定し、上記第１プリズムを介して出力される光の水平面内における光の拡散を入射面の面形状により設定することができる。
【０００８】また、本発明に係るＬＥＤ表示灯では、上記複数のプリズムはさらに複数の第２のプリズムを含み、その第２プリズムからそれぞれ出射される第２配光パターンが互いに一致するように上記各第２プリズムの入射面の面方向及び面形状を設定することが好ましい。このようにすると、上記第１及び第２プリズムによりＬＥＤ表示灯が要求される配光パターンを実現できるので、第１プリズムのみによって配光パターンを形成した場合に比較して、より最適化された配光パターンを実現できる。この場合、上記第２プリズムを介して出力される光の鉛直面内における出射方向を入射面の面方向により設定し、上記第２プリズムを介して出力される光の水平面内における光の拡散を入射面の面形状により設定することができる。
【０００９】また、本発明に係るＬＥＤ表示灯では、上記第１プリズムと上記第２プリズムとが対をなし、その１対のプリズムが一定の規則で、上記カバーレンズの内面に配列されていることが好ましく、これによりカバーレンズの外表面において均一な面発光を実現できる。
【００１０】また、本発明に係るＬＥＤ表示灯では、上記第２プリズムを、上記第１プリズムより下方に配光するように形成することができ、これにより下方に強い配光が要求されるＬＥＤ表示灯を容易に構成できる。
【００１１】さらに、本発明に係るＬＥＤ表示灯では、上記複数の発光ダイオードは、表示灯に要求される配光パターンに基いて設定された配列パターンで配列されていることが好ましい。このように構成すると、複数の発光ダイオードの配列パターンと上記第１配光パターンと上記第２配光パターンとによってＬＥＤ表示灯が要求される配光特性を実現できるので、該配光特性を実現するためのさらに最適化された配光パターンを実現できる。
【００１２】また、本発明に係るＬＥＤ表示灯では、上記配列パターンは、上記カバーレンズの中心軸を含む水平面より下に位置する発光ダイオードの個数が、発光ダイオード全体の個数の４０％以下になるように設定されていることが好ましく、これにより下方に強い配光が要求されるＬＥＤ表示灯を容易に構成できる。
【００１３】また、本発明に係るＬＥＤ表示灯では、上記配列パターンにおいて最も外側に位置する発光ダイオードと上記カバーレンズの内面の外周とを最短距離で結ぶ直線と、上記カバーレンズの中心軸とのなす角度が、３０°以上、６０°以下に設定されていることが好ましい。このように構成すると、カバーレンズの外表面においてより均一な面発光を実現できる。
【００１４】さらに、本発明に係るＬＥＤ表示灯では、上記カバーレンズは球面である外表面を有し、その曲率半径が５００ｍｍ以下であることが好ましい。このように構成すると、上記第１プリズム又は上記第１プリズム及び上記第２プリズムを使用する場合に、光源からの光をより効率良く出射させることができる。また、カバーレンズ表面への映り込みを低減し、点灯時のコントラストの低下を防止できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態について説明する。本実施の形態のＬＥＤ表示灯は、図１に示すように、円形の底面とその底面に平行でかつその底面より大きい径の開口部を有する台形錐形状のケース２と、複数の発光ダイオード１１が基板１２上に配列されてなりケース２の底面に設けられたＬＥＤアッセンブリー１と、ケース２の開口部に設けられたカバーレンズ３とからなり、所定の配光パターンで光の出射する信号機用のＬＥＤ表示灯であって、以下のような特有の構成を有する。
【００１６】本実施の形態のＬＥＤ表示灯が所定の配光パターンを形成するために、カバーレンズ３の内面には、それぞれ１対の第１プリズム３１と第２プリズム３２とからなる複数のプリズム３０が形成されている。そして、第１プリズム３１の入射面の面方向及び面形状はそれぞれ、各第１プリズムから配光される光が実質的に一致するように設計されている。また、第２プリズム３２の入射面の面方向及び面形状はそれぞれ、各第２プリズム３２から配光される光が実質的に一致するように形状が設計されている。さらに、本実施の形態のＬＥＤ表示灯では、第２プリズム３２は、第１プリズム３１より下方に配光するようにその形状は決められている。
【００１７】すなわち、本ＬＥＤ表示灯のカバーレンズ３は、複数の第１プリズム３１の集合体により１つの配光パターン（第１の配光パターン）を形成し、複数の第２プリズム３２の集合体により他の１つの配光パターン（第２の配光パターン）を形成し、その第１と第２の配光パターンの重ね合わせにより全体として１つの配光パターンを形成するように構成されている。また、本ＬＥＤ表示灯のＬＥＤアッセンブリー１において、複数の発光ダイオード１１は表示灯に要求される配光パターンに基いて設定された配列パターンで配列されている。
【００１８】このようにして、本実施の形態のＬＥＤ表示灯において、ＬＥＤ表示灯としての配光パターンは、（１）複数の発光ダイオード１１の配列パターンと、（２）複数の第１プリズム３１の集合体と、（３）複数の第２プリズム３２の集合体とによって実現される。
【００１９】以下、本発明に係る実施の形態のＬＥＤ装置における各部の構成及び配光パターンの形成原理についてより詳細に説明する。
（プリズム３０）プリズム３０は、図２に示すように、１対の第１プリズム３１と第２プリズム３２からなり、カバーレンズ３の内面に規則的に配列される。本実施の形態では、第１プリズム３１と第２プリズム３２は、縦方向（垂直方向）及び横方向（水平方向）においてそれぞれ交互に配置されるように規則的に配列される。尚、本明細書においては、通常のＬＥＤ表示灯の使用状態を考慮して、カバーレンズ３の中心軸に平行な水平面内の方向を横方向（水平方向）といい、その水平面に垂直な方向を縦方向（垂直方向）という。この定義に従えば、図２のＡ－Ａ’線で示す方向は縦方向（垂直方向）である。すなわち、プリズム３０は、縦方向に並んで隣接する１対の第１プリズム３１と第２プリズム３２からなる。
【００２０】（第１プリズム３１）本実施の形態において、各第１プリズム３１は、円柱面の一部からなる入射面を有する。そして、各第１プリズム３１の入射面の傾きは、カバーレンズ３の中心軸上に置いた光源（ＬＥＤアッセンブリー１を配置する位置に置いた光源）から出射されて各第１プリズム３１の中心Ｃ３１に入射された光が、その第１プリズム３１を通過した後に、カバーレンズ３の中心軸に平行な方向に出射されるように設定される（図３に１０１の符号を付して模式的に示す）。
【００２１】また、各第１プリズム３１の入射面を構成する円柱面の半径及びその円弧の長さ（円弧長）は、その第１プリズム３１の入射面に入射されて通過した後の光が、水平方向において所定の範囲に広がるように設定され、入射面を構成する円柱面の円弧に直交する方向の縦の長さ(縦方向長）は、第１プリズム３１を通過した後の光が鉛直面（水平面と直交する面）内において所定の範囲の配光を形成するように設定される。さらに、各第１プリズム３１の入射面を構成する円柱面は互いに略同一に設定される。ここで、第１プリズム３１の入射面に入射された光の水平方向に広がる所定の範囲、鉛直面内において広がる所定の範囲は、ＬＥＤ表示灯に要求される配向パターンを形成するために、ＬＥＤ表示灯が要求される配向パターンに基づいて設定される。
【００２２】以上のように、各第１プリズム３１の入射面を構成する円柱面は互いに略同一形状とし、かつ各第１プリズム３１の入射面の傾きを、カバーレンズ３の中心軸上に置いた光源から出射されて各第１プリズム３１の中心Ｃ３１に入射された光がそれぞれ中心軸に平行な方向に出射されるように設定することにより、各第１プリズム３１から出射される配光パターンを互いに一致させることができる。言いかえると、本実施の形態において、各第１プリズム３１の入射面の面方向及び面形状はそれぞれ、各第１プリズム３１から出射される配光パターンが互いに一致するように設定される。
【００２３】図４は、複数のプリズム３０のうちの任意に選んだ２つのプリズム３０ａ，３０ｂの各第１プリズム３１ａ，３１ｂを介して出射される光の様子を示す図である。図４に示すように、本実施の形態において、第１プリズム３１ａにより形成される配光パターンと第１プリズム３１ｂにより形成される配光パターンはそれぞれ、カバーレンズ３の光軸を中心として水平方向及び鉛直方向のそれぞれについて同じ広がりを持つように形成され、第１プリズム３１ａにより形成される配光パターンと第１プリズム３１ｂにより形成される配光パターンは、方向及びパターンについてそれぞれ実質的に一致する。
【００２４】ここで、図４では作図上の制限により、十分遠方に描くべき仮想的なスクリーンＳ１００をカバーレンズ３の近くに描いている関係上、特定のスクリーンＳ１００上のみでパターンが一致しているように描かれているが、実際には図面に描かれている比率よりカバーレンズ３の径は十分小さいことから、配光パターンは実質的に一致する。例えば、図４においてカバーレンズ３の径を十分小さくすれば配光パターンが重なるようになることは容易に理解できるであろう。
【００２５】このように、１つの光源から出力された光は、複数の第１プリズム３１を介して出力される光によりそれぞれ形成される実質的に同一の複数の配光パターンの重ね合わせにより、１つの配光パターン（第１配光パターン）が構成される。尚、本明細書において、１つの光源から出力された光により形成される第１配光パターンを、後述の複数の光源（発光ダイオード）から出力された光により形成される配光パターンと区別するために、単一光源第１配光パターンという。
【００２６】（第２プリズム３２）本実施の形態において、各第２プリズム３２は、円柱面の一部からなる入射面を有する。そして、各第２プリズム３２の入射面の傾きは、カバーレンズ３の中心軸上に置いた光源から出射されて各第２プリズム３２の中心Ｃ３２に入射された光が、その第２プリズム３２を通過した後に、互いに平行でかつカバーレンズ３の中心軸より下方に出射されるように設定される（図３に１０２の符号を付して模式的に示す）。
【００２７】また、各第２プリズム３２の入射面を構成する円柱面の半径及びその円弧長は、その第２プリズム３２の入射面に入射されて通過した後の光が、水平方向において所定の範囲に広がるように設定され、入射面を構成する円柱面の縦方向長は、第２プリズム３２を通過した後の光が鉛直面（水平面と直交する面）内において所定の範囲に広がるように設定される。さらに、各第２プリズム３２の入射面を構成する円柱面は互いに略同一に設定される。ここで、第２プリズム３２の入射面に入射された光の水平方向に広がる所定の範囲、鉛直面内において広がる所定の範囲は、ＬＥＤ表示灯に要求される配向パターンの一部を形成するために、ＬＥＤ表示灯が要求される配向パターンに基づいて設定される。
【００２８】以上のように、各第２プリズム３２の入射面を構成する円柱面は互いに略同一形状とし、かつ各第２プリズム３２の入射面の傾きを、各第１プリズム３１の中心Ｃ３１に入射された光が互いに同一方向に出射されるように設定することにより、各第１プリズム３１から出射される配光パターンを互いに一致させることができる。すなわち、各第２プリズム３２の入射面の面方向及び面形状はそれぞれ、各第２プリズム３２から出射される配光パターンが互いに一致するように設定される。
【００２９】図５は、複数のプリズム３０のうちの任意に選んだ２つのプリズム３０ａ，３０ｂの各第２プリズム３２ａ，３２ｂを介して出射される光の様子を示す図である。図５に示すように、本実施の形態において、第２プリズム３２ａにより形成される配光パターンと第２プリズム３２ｂにより形成される配光パターンはそれぞれ、水平方向及び鉛直方向のそれぞれについて同じ広がりを持つように形成され、第２プリズム３２ａにより形成される配光パターンと第２プリズム３２ｂにより形成される配光パターンは、方向及びパターンについてそれぞれ実質的に一致する。
【００３０】ここで、図５では特定のスクリーンＳ１００上のみでパターンが一致しているように描かれているが、これは作図上の制限によるものである。すなわち、実際に図面に描かれている比率よりカバーレンズ３の径を十分小さくすれば配光パターンが重なるようになることから容易に理解できる。
【００３１】このように、１つの光源から出力された光は、複数の第２プリズム３２を介して出力される光により形成される実質的に同一の複数の配光パターンの重ね合わせにより、第１配光パターンとは異なる１つの配光パターン（第２配光パターン）が構成される。尚、本明細書において、１つの光源から出力された光により形成される第２配光パターンを、後述の複数の光源（発光ダイオード）から出力された光により形成される配光パターンと区別するために、単一光源第２配光パターンという。以上説明したことから理解できるように、本実施の形態では、１つの光源から出力された光は、カバーレンズ３を介して出力されることにより、単一光源第１配光パターンと単一光源第２配光パターンとが重ね合わされた配光パターン（単一光源合成配光パターン）を構成する。
【００３２】（ＬＥＤアッセンブリー１）ＬＥＤアッセンブリー１は、基板１２上に複数の発光ダイオード１１が所定の配列で配列されてなる。本実施の形態においては、発光ダイオード１１の配列パターン及び個々のＬＥＤの光強度は、プリズム３０の形状及びプリズム３０の配列とともに、ＬＥＤ表示灯の配光パターン（特性）を決定する重要な要素の１つである。すなわち、本実施の形態では、図６に示すように、下の行の発光ダイオード１１の個数より上の行の発光ダイオード１１の個数を多くし、複数の発光ダイオード光源内において、上下で光強度差を設けている。このようにすると、ＬＥＤ表示灯において下方向に配光される光の強度を強くでき、上述したカバーレンズ３のプリズム３０の形状と組み合わせることにより、特に下方向に強い配光が必要とされる信号灯用のＬＥＤ表示灯を容易に構成することができる。われわれの検討の結果では、上述したカバーレンズ３のプリズム３０の形状と組み合わせて信号灯用のＬＥＤ表示灯を構成する場合、ＬＥＤアッセンブリー１において光軸より下に配置される発光ダイオード１１の光量を、光軸より上に配置される発光ダイオード１１の光量の４０％以下に設定することが好ましいことが確認されている。このように、上下での光の光量差は、上述のように発光ダイオードの個数により設けることもできるし、発光ダイオードに流す電流値や発光ダイオードの明るさのランクを変える事によっても設けることができる。
【００３３】（集合光源とカバーレンズ３とによる配光パターン）次に、発光ダイオードが上述の配列パターンで配列されたＬＥＤアッセンブリー１と、上述のように構成されたカバーレンズ３とを組み合わせた場合における、ＬＥＤ表示灯の全体としての配光パターンについて説明する。まず、図４において、光源をカバーレンズ３の光軸より上方にシフトさせた場合、各第１プリズム３１ａ，３１ｂにより形成される配光パターンはそれぞれ、互いに一致した状態を保ったまま下方にシフトする。
【００３４】また、図４において、光源をカバーレンズ３の光軸から右にシフトさせた場合、各第１プリズム３１により形成される配光パターンはそれぞれ、互いに一致した状態を保ったまま、配光パターンの光軸方向が左の方向にシフトする。また、図４において、光源をカバーレンズ３の光軸から左にシフトさせた場合、各第１プリズム３１により形成される配光パターンはそれぞれ、互いに一致した状態を保ったまま、配光パターンの中心軸の方向が右の方向にシフトする。
【００３５】以上のように、光源の位置がカバーレンズ３の光軸から離れている場合についても、第１プリズム３２からそれぞれ出射される単一光源第１配光パターンは互いに一致し、その単一光源第１配光パターンはカバーレンズ３の光軸に対する光源の位置に対応した方向を有する。すなわち、複数の発光ダイオード１１が所定の配列パターンで配列されたＬＥＤアッセンブリー１を用いた場合、そのＬＥＤアッセンブリー１と第１プリズム３２とによって形成される配光パターン（集合光源第１配光パターン）は、個々の発光ダイオード１１と第１プリズム３２とによってそれぞれ形成される単一光源第１配光パターンをすべて重ね合わせたものとなる。
【００３６】以上説明したことから明らかなように、個々の発光ダイオード１１による単一光源第１配光パターンは、各発光ダイオード１１の位置に対応する方向を有するので、単一光源第１配光パターンの集合パターンとして形成される集合光源第１配光パターンは、ＬＥＤアッセンブリー１の配列パターンに対応した配光パターンとなる。例えば、カバーレンズ３の光軸より上に位置する発光ダイオード１１の個数を光軸より下に位置する発光ダイオード１１の個数より多くすると、集合光源第１配光パターンは下方により強い光を配光するようなパターンとなる。
【００３７】同様に、図５において、光源をカバーレンズ３の光軸より上方にシフトさせた場合、各第２プリズム３２ａ，３２ｂにより形成される配光パターンはそれぞれ一致した状態を保ったまま、配光パターンの光軸方向がさらに下方にシフトする。同様に、図５において、光源をカバーレンズ３の光軸より右にシフトさせた場合、各第２プリズム３２により形成される配光パターンはそれぞれ、互いに一致した状態を保ったまま、配光パターンの光軸方向は、左の方向にシフトし、光源をカバーレンズ３の光軸より左にシフトさせた場合、各第２プリズム３２により形成される配光パターンはそれぞれ、互いに一致した状態を保ったまま、配光パターンの光軸方向は、右の方向にシフトする。
【００３８】以上のように、第１プリズム３１について説明と同様に、光源の位置がカバーレンズ３の光軸から離れている場合についても、第２プリズム３２からそれぞれ出射される単一光源第２配光パターンは互いに一致し、その単一光源第２配光パターンはカバーレンズ３の光軸に対する光源の位置に対応した方向を有する。すなわち、ＬＥＤアッセンブリー１と第２プリズム３２とによって形成される集合光源第２配光パターンは、単一光源第２配光パターンをすべて重ね合わせたものとなり、ＬＥＤアッセンブリー１の配列パターンに対応した配光パターンとなる。カバーレンズ３の光軸より上に位置する発光ダイオード１１の個数を光軸より下に位置する発光ダイオード１１の個数より多くすると、集合光源第２配光パターンは下方により強い光を配光するようなパターンとなる。
【００３９】結局、ＬＥＤアッセンブリー１とカバーレンズ３とを組み合わせてなる本実施の形態のＬＥＤ表示灯の配光パターンは、ＬＥＤアッセンブリー１の配列パターンと第１プリズム３１とによって形成される集合光源第１配光パターンと、ＬＥＤアッセンブリー１の配列パターンと第２プリズム３２とによって形成される集合光源第２配光パターンとが合成された配光パターンになる。
【００４０】このようにして、本実施の形態のＬＥＤ表示灯において、ＬＥＤ表示灯としての配光パターンは、（１）複数の発光ダイオード１１の配列パターンと、（２）複数の第１プリズム３１の集合体と、（３）複数の第２プリズム３２の集合体とによって実現される。
【００４１】（カバーレンズ３とＬＥＤアッセンブリー１との距離）本発明において、カバーレンズ３とＬＥＤアッセンブリー１との間の距離は、上述の本願に特有のカバーレンズ３とＬＥＤアッセンブリー１を用いているからといって特にそれにより制約を受けるものではない。しかしながら、各発光ダイオードの指向特性やＬＥＤ表示灯として要求される大きさ等を考慮して以下のような範囲に設定することが好ましい。すなわち、図７に示すように、カバーレンズ３の内面の外周とＬＥＤアッセンブリー１の最も外側に位置する発光ダイオード１１とを結ぶ線と、カバーレンズ３の中心軸との成す角度が６０°以下となるようにカバーレンズ３とＬＥＤアッセンブリー１との間の距離を設定することが好ましい。この角度が６０°以上になると、発光ダイオードの指向特性との関係でカバーレンズ３の中心から離れた部分に入射される光の強度が低くなり均一な面発光が得られないようになり（カバーレンズの周辺部分が暗くなる）、発光効率が悪くなるからである。
【００４２】また、カバーレンズ３の内面の外周とＬＥＤアッセンブリー１の最も外側に位置する発光ダイオード１１とを結ぶ線と、カバーレンズ３の中心軸との成す角度が３０°以上となるようにカバーレンズ３とＬＥＤアッセンブリー１との間の距離を設定することが好ましい。この角度が３０°以下になると、集光率は上がるがカバーレンズでの拡散機能への負荷が増し、発光効率が悪くなり、かつＬＥＤ表示灯の外形が大きくなるからである。
【００４３】また、本ＬＥＤ表示灯を例えば信号灯のように屋外で使用される場合、ガバーレンズの外表面に照射される太陽光がカバーレンズ表面に映り込み、点灯時のコントラストが低下する場合があるが、この映り込みを緩和するためにカバーレンズの外表面は、曲率半径が５００ｍｍ以下の球面とすることが好ましい。また、カバーレンズ周辺部において、曲率を設けた方がプリズムのカットの高さを抑えることができ、ひいては出射効率の向上にもつながる。
【００４４】以上のように構成された本実施の形態のＬＥＤ表示灯は、複数の発光ダイオードが所定の配列パターンに配列されてなるＬＥＤアッセンブリー１と複数のプリズム３０を備えたカバーレンズ３とを備えているので、簡単な構成で所望の配光パターンを実現することができる。
【００４５】以上の実施の形態では、最も好ましい実施の形態として、１対の第１プリズム３１と第２プリズム３２とからなるプリズム３０がその内面に規則的に配列されてなるカバーレンズ３と所定の配列パターンで複数の発光ダイオードが配列されてなるＬＥＤアッセンブリー１とを用いて、所定の配光パターンを形成するようにして例について示したが、本発明はこれに限られるものではなく、以下のような種々の変形が可能である。
【００４６】変形例１．上述の実施の形態では、第１プリズム３１、第２プリズム３２及び所定の配列パターンで複数の発光ダイオードが配列されてなるＬＥＤアッセンブリー１とによって、所定の配光パターンを形成するようにしたが、本発明では、実施の形態と同様に構成された複数の第１プリズム３１のみを用いて、所定の配光パターンを形成するようにしてもよい。例えば、カバーレンズの軸方向を中心として強い光が必要とされる比較的簡単な配光パターンであれば、その配光パターンは図４に示すように、複数の第１プリズム３１のみで実現することができる。この場合、ＬＥＤアッセンブリーにおける発光ダイオードの配列は、例えば、同心円状等の単純な配列でよい。
【００４７】変形例２．同様に、本発明では、実施の形態と同様に構成された複数の第２プリズム３１のみを用いて、所定の配光パターンを形成するようにしてもよい。例えば、下方に強い光が必要とされかつ比較的簡単な配光パターンであれば、その配光パターンは図５に示すように、複数の第２プリズム３１のみで実現することができる。この場合、ＬＥＤアッセンブリーにおける発光ダイオードの配列は、変形例１と同様、例えば、同心円状等の単純な配列でよい。
【００４８】変形例３．また、本発明では、実施の形態と同様に構成された第１プリズム３１及び第２プリズム３２のみを用いて、所定の配光パターンを形成するようにしてもよい。この場合、ＬＥＤアッセンブリーにおける発光ダイオードの配列は、例えば、同心円状等の単純な配列でよい。
【００４９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係るＬＥＤ表示灯は、複数の発光ダイオードとカバーレンズとを備え、そのカバーレンズの内面には、複数のプリズムが形成され、そのプリズムからそれぞれ出射される配光パターンが互いに一致するように上記各プリズムの入射面の面方向及び面形状が設定されているので、その入射面の面方向及び面形状に対応した配光パターンを形成でき、所望の配光特性を実現できる。
【００５０】また、本発明に係るＬＥＤ表示灯では、上記発光ダイオードの配列パターンにおいて最も外側に位置する発光ダイオードと上記カバーレンズの内面の外周とを最短距離で結ぶ直線と、上記カバーレンズの中心軸とのなす角度を、３０°以上、６０°以下に設定することにより、カバーレンズの外表面において均一な面発光を実現できる。これにより、所望の配光特性を実現できかつ均一な面発光が得られるＬＥＤ表示灯を提供することができる。

【出願人】	【識別番号】０００２２６０５７【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社【住所又は居所】徳島県阿南市上中町岡４９１番地１００
【出願日】	平成１３年６月２７日（２００１．６．２７）
【代理人】	【識別番号】１０００７４３５４【弁理士】【氏名又は名称】豊栖康弘（外１名）
【公開番号】	特開２００３－１６８０４（Ｐ２００３－１６８０４Ａ）
【公開日】	平成１５年１月１７日（２００３．１．１７）
【出願番号】	特願２００１－１９５０７９（Ｐ２００１－１９５０７９）