CN1864026A

CN1864026A - 显示灯

Info

Publication number: CN1864026A
Application number: CNA2004800294635A
Authority: CN
Inventors: 岛田俊男
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2004-12-06
Publication date: 2006-11-15
Also published as: JP2005174693A

Abstract

本发明的目的在于，提供一种近距离的可见性和远距离的可见性都优良、且视角特性也优良的显示灯。在使来自发光元件(2)的光在发光元件用透镜(1)的周壁(4)进行全反射后向前方放射的显示灯中，在该透镜体的周壁上，沿圆周设置成为边界的角部(7、8)，该沿圆周设置的角部使来自发光元件(2)的光向前面漫射，从而从透镜前方观察呈同心圆状地照射，其中，所述发光元件(2)被配置在形成于发光元件用透镜(1)的底部的发光元件安装部(3)上，所述角部(7、8)通过使与该透镜体的中心轴之间的角度从上述底部到透镜前面(5)阶段地变小而形成。

Description

显示灯

技术领域

本发明涉及一种用于显示装置等的、在LED(发光二极管)芯片等发光元件的上部覆盖会聚发光元件的光的聚光透镜而配置成的显示灯，特别涉及能够在宽的发光面积内，高效、适当地照射来自小直径的发光元件的光的显示灯。

背景技术

以往，LED等发光元件本身发光的区域是目标点，在原状态下，为无指向性的照明，光会发生漫射，无法形成面积为一定程度的发光面，另外，对远距离的可见性变差，因此，通常要配置覆盖发光元件前方使光会聚的聚光透镜。

作为采用这样的透镜的显示灯，已知有日本实公平6-28725号。该聚光透镜在底部形成发光元件安装部，由从该底部向前方表现出抛物线曲线的壁面，对来自发光元件的光进行全反射，再向前方放射。

但是，在上述现有的发光元件用透镜中，通过可靠地使发光元件的光会聚来抑制光的散射，从而使光直直地向前方照射，由此，对远距离的可见性优良，但是，相反地，会产生由于光的散射被抑制而造成作为可见范围的视角变窄的问题。特别是在用作显示装置时，对远距离的可见性和宽视角都是要点。

另外，在现有的发光元件用透镜中，从其构造来看，为了在透镜前面的中心部形成凸部，而形成深环状的沟，将透镜形成为这样的复杂形状会伴随较多的困难，特别是在具有高度的透镜体中，环状的沟会变得过深，由于透镜的大小、材质，未必能够均匀、高效地将来自发光元件的光向前方照射。

因此，本发明的第1目的在于，为解决上述课题，提供一种近距离和远距离的可见性都优良、且视角特性也优良的显示灯。

另外，本发明的第2目的在于，提供一种不使透镜的形状变得复杂，就能够均匀、高效地将来自发光元件的光向前方照射的显示灯。

发明内容

为了达到上述目的，本发明的显示灯的特征在于：在使来自透镜体的底部上形成的发光元件安装部上配置的发光元件的发光在透镜体的周壁全反射后向前方放射的、倒圆锥台状的发光元件用透镜的上述周壁上，沿圆周设置从上述底部到透镜前面改变与该透镜体的中心轴之间的角度而形成的1个或多个角部，从而，该沿圆周设置的角部使来自上述发光元件的光向前面漫射，从透镜前方观察呈同心圆状地照射。

另外，其特征还在于：在透镜前面的中央部突出地形成有凸透镜部。

另外，其特征在于：在透镜前面的中央部突出地形成有凸透镜部，并且，在该凸透镜部的外周呈围绕状地突出形成有剖面为半球状的凸条。

另外，在发光元件用透镜中，使来自配置在宽径向前方扩大的透镜体的底部的发光元件的发光在该透镜体的周壁全反射后向透镜体前方放射，其特征在于：在发光元件所在的透镜体下部的发光元件周部设置略呈圆柱状的中空部，从上述发光元件朝向上述中空部的侧周面的光以小于等于与上述透镜体的折射率相对应的全反射角的角度入射并透射透镜体内，该光以大于等于上述全反射角的角度入射上述透镜体的周壁并进行全反射后，向透镜体前方放射，并且，从上述发光元件朝向上述中空部的上表面的光以小于等于上述全反射角的角度入射并透射透镜体内后，直接向透镜体前方放射。

另外，其特征在于：在透镜体前面的中央部突出地设置有向前方突出的凸透镜部，且使其外周为平面体部，并且，从发光元件朝向中空部的上表面的光以小于等于透镜体的全反射角的角度入射并透射透镜体内的光在上述凸透镜部进行聚光，再向透镜体前方放射，而且，从发光元件朝向上述中空部的侧周面的光以大于等于透镜体的全反射角的角度入射并进行全反射的光从上述平面体部向前方放射。

另外，本发明的显示灯中，在发光元件的上表面配置全反射透镜，由该全反射透镜反射来自发光元件的光，再向透镜前方放射，其特征在于：在上述发光元件上表面配置凸透镜部，所述凸透镜部是通过向围绕发光元件的周围而配置的框体内注入透明合成树脂材料从而从框体上部隆成凸状来形成的。

另外，其特征在于：框体由透明部件构成。

附图说明

图1是表示本发明的显示灯的第1实施例的立体图。

图2是表示本发明的显示灯的第1实施例的剖视图。

图3是表示本发明的显示灯的第2实施例的立体图。

图4是表示本发明的显示灯的第2实施例的剖视图。

图5是表示本发明的显示灯的第3实施例的立体图。

图6是表示本发明的显示灯的第3实施例的剖视图。

图7是表示本发明的显示灯的第4实施例的立体图。

图8是表示本发明的显示灯的第4实施例中的光路的说明图。

图9是表示本发明的显示灯的第5实施例中的光路的说明图。

图10是表示本发明的显示灯的第6实施例的部分剖视图。

图11是表示本发明的显示灯的第6实施例的框体的剖视图。

图12是表示本发明的显示灯的第6实施例中的光路的说明图。

具体实施方式

图1、图2表示本发明的第1实施例的显示灯，使透明的合成树脂材料大致形成圆锥台状而得到的该发光元件用透镜1，在底部形成有用于配置LED等发光元件2的发光元件安装部3，周壁4以使与该透镜的中心轴之间的角度从底部到透镜前面呈3个阶段逐渐变小的方式倾斜形成。进而，使透镜前面5为平面，且在其中央部突出地形成直径比该透镜前面5的宽径小的、前方为凸状的凸透镜部6(R5.78)。透镜前面5为使其外周缘呈凸缘状略微突出地扩展的形状。周壁4的3个阶段的倾斜部从底部到透镜前方，与透镜的中心轴之间的角度分别为40.61°、32.19°、26.87°(当然，也可以是除此之外的角度)。而且，从成为该3个阶段的倾斜部的边界的沿周边设置的角部7、8，照射从透镜前方观察较亮的同心圆状的环状光。

图3、图4表示本发明的第2实施例的显示灯，使透明的合成树脂材料大致形成圆锥台状而得到的该发光元件用透镜11，在底部形成有用于配置LED等发光元件2的发光元件安装部12，周壁13以使与该透镜的中心轴之间的角度从底部到透镜前面呈3个阶段逐渐变小的方式倾斜形成，周壁13的3个阶段的倾斜部与上述第1实施例相同，从底部到透镜前方，与透镜的中心轴之间的角度分别为40.61°、32.19°、26.87°(当然，也可以是除此之外的角度)。进而，使透镜前面14为平面(是使其外周缘呈凸缘状略微突出地扩展的形状)，且在其中央部突出地形成直径比该透镜前面14的宽径小的、前方为凸状的凸透镜部15，并且，在从其基端部到前端部的中间部分曲率变小，设基端部的曲率为R5.14，设前端部的曲率R4.65。而且，从成为该3个阶段的倾斜部的边界的沿周边设置的角部16、17和凸透镜15的曲率的边界18，照射从透镜前方观察较亮的同心圆状的环状光。

图5、图6表示本发明的第3实施例的显示灯，该发光元件用透镜21是上述第1实施例的发光元件用透镜1变化而成的，在底部形成有用于配置LED等发光元件2的发光元件安装部22，周壁23以使与该透镜的中心轴之间的角度从底部到透镜前面呈3个阶段逐渐变小的方式倾斜形成，周壁23的3个阶段的倾斜部从底部到透镜前方，与透镜的中心轴之间的角度分别为40.61°、32.19°、26.87°(当然，也可以是除此之外的角度)。进而，使透镜前面24为平面，且在其中央部突出地形成直径比该透镜前面24的宽径小的、前方为凸状的凸透镜部25，并且，在凸透镜部25的外周呈环绕状地突出地形成剖面为半球状的凸条26。而且，从成为该3个阶段的倾斜部的边界的沿周边设置的角部27、28和凸条26与透镜前面24的边界29、30，照射从透镜前方观察较亮的同心圆状的环状光。

另外，在上述实施例中，设置了2个形成于透镜周壁的、成为倾斜部的边界的角部，但不限于此，也可以是1个或大于等于3个。

图7、图8本发明的第4实施例的显示灯，最大外径约为21mm、高度约为12.5mm的由丙烯酸等透明的合成树脂材料构成的发光元件用透镜31，形成为宽径逐渐向前方放大的形状即大致倒圆锥台状，通过在其底部设置LED等发光元件2，对来自发光元件2的光进行聚光，使之成为一定程度的光束来向透镜前方照射。该发光元件用透镜31的周壁33形成为从透镜下端到透镜前面34向外侧稍微鼓出的独特的曲面(其剖面不限于连续的曲面，也可以由多个倾斜面形成)，并且，设透镜前面34的外周部分为平面体部35，且在其中央部，从比透镜前34稍低的位置向前方突出地形成有前方成凸状的凸透镜36(R5)。

而且，在发光元件用透镜1的下部，从透镜下端凹进透镜高度的约1/3的深度地，形成有由过于足以配置发光元件2的高度构成的大体呈圆柱状的中空部37(在上述现有的发光元件用透镜中，在该透镜下端仅具有刚好配置发光元件的小直径的半球状的中空部)。该中空部37的上表面37a由向透镜前方凸出状的球面(R4)构成，并且，中空部37的侧周面37b，设置有从透镜下端向透镜前方孔径逐渐变窄的若干锥度，由此，使中空部37大致形成为圆柱状。根据其中配置的发光元件2的尺寸、与透镜的材质相对应的折射率以及透镜的外形尺寸等来设定该中空部37的孔径、高度、锥度。

根据由这样的结构构成的发光元件用透镜31，如图8所示，首先从发光元件2朝向上述中空部37的上表面37a的光与上表面37a的凹曲面大致垂直地(小于等于与透镜的折射率相对应的全反射角)入射，再直射进透镜内，并向由透镜前面34的凸透镜部36聚光的方向折射，再向透镜前方照射。在本实施例中，通过按照丙烯酸的透镜的折射率来设定凸透镜部36的曲率，使得通过凸透镜部36的光成为平行光。而且，从发光元件2朝向上述中空部37的侧周面37b的光以小于等于与透镜的折射率相对应的全反射角的角度入射侧周面37b并折射，以大于等于上述全反射角的角度入射周壁33并进行全反射，通过透镜前面34的平面体部35向透镜前方照射。

图9表示本发明的第5实施例的显示灯，该发光元件用透镜41与上述第4实施例相比，没有透镜前面的凸透镜部而全部为平面，除此之外的构成要素相同。在该发光元件用透镜41中，从发光元件2朝向中空部42的上表面42a的放射状的光，与上表面42a的凹曲面大致垂直地入射，再照原样呈放射状地直射进透镜内，在透镜前面43向透镜中心轴方向折射，再向透镜前方照射。而且，从发光元件2朝向上述中空部42的侧周面42b的光，以小于等于与透镜的折射率相对应的全反射角的角度射向侧周面42b并折射，以大于等于上述全反射角的角度射向周壁44并进行全反射，通过透镜前面43向透镜前方照射。虽然与上述第4实施例的发光元件用透镜31相比不是完全的平行光，但能够以简单的形状发挥接近相应的平行光的聚光作用。另外，虽然没有特别图示，但当不是使光在中空部42的上表面42a直射而是使光折射、以便靠近透镜中心轴方向时，能够发挥更好的接近平行光的聚光作用。

图10～图12表示本发明的第6实施例的显示灯61。该发光元件用透镜61是在上述第4实施例的发光元件用透镜31的基础上考虑发光元件2的配置后变化而成的。图10以半剖的构造表示显示灯61，该显示灯61具有：LED等发光元件63，被配置在形成了布线图形的基台62上；全反射透镜64，由配置在该发光元件63的上方的、最大外径约为21mm、高度约为12.5mm的丙烯酸等透明的合成树脂材料构成，大致成形为宽径逐渐向前方扩大的形状即倒圆锥台状；以及不透明的圆筒状的外装盖65，保持该全反射透镜64的上部，且围绕其侧面配置在上述基台62上。

图11是为表示上述发光元件63附近的构造而进行了半剖的立体图。围绕配置在基台62上的小直径的发光元件63，配置由透明的丙烯酸制成的大体呈环状的框体66，在该框体66的内部，从上部借助表面张力隆成凸状地注入覆盖上述发光元件63且同样透明的熔融后的硅等合成树脂材料，再使其硬化从而形成凸透镜部67。即，框体66为浇铸熔融后的合成树脂型，并且，通过使其自身透明来使发光元件63的光不泄漏地通过。而且，该凸透镜部67具有在一定程度上对来自发光元件63的光进行聚光的作用，还具有保护连接发光元件63和基台62上的图形的细接合线(未图示)的作用。通过将注入框体66的合成树脂的量控制成一定量，能够得到具有所希望的曲率的凸透镜部67。在以往，是用刷子在发光元件和接合线的周围涂敷硅酮漆，那样会造成从发光元件到透镜体的放射状的发光不均匀，结果不能得到平行光等合适的聚光。这样，由于被覆发光元件63的部分是树脂的且是直径较大，因此，透镜的中空部68也与之配合地使孔径放大。只是，由于放大中空部68整体的孔径会对在透镜周壁进行全反射的光的光路产生很大影响，因此，为了避免该影响而要进行必要的最小限度的构造变更，并且为了使中空部68的上部保持原样而仅放大下部的孔径，从而伸出地形成阶段部69。只是，当该阶段部69单纯地为水平时，来自发光元件63的光在该阶段部69折射，从而成为与第4实施例不同的不希望的光路，因此，向外形成向上的锥度，以使来自发光元件63的光不入射阶段部69。

根据由这样的结构构成的显示灯61，如图12所示，来自发光元件63的光首先透射覆盖在其上的凸透镜部67，从而在某种程度上聚光并进入中空部68。然后，从凸透镜部67朝向上述中空部68的上表面68a的光，与上表面68a的凹曲面大致垂直地(小于等于与透镜的折射率相对应的全反射角)入射，再直射进透镜体内，在透镜前面的中央凸透镜部70向聚光的方向折射，再向透镜前方照射。在本实施例中，通过根据丙烯酸的透镜的折射率设定凸透镜部67的曲率，从而使通过凸透镜部67的光为平行光。另外，从凸透镜部67朝向上述中空部68的侧周面68b的光，以小于等于与透镜的折射率相对应的全反射角的角度射向侧周面68b并折射，以大于等于上述全反射角的角度射向周壁71并进行全反射，从而通过透镜前面的平面体部72向透镜前方照射。

另外，在上述实施例中，说明了在全反射透镜64的前面设置了中央凸透镜部70的结构，但不限于此，也可以没有中央凸透镜部而全部为平面，虽然此时与上述实施例的显示灯61相比不是完全的平行光，但能够以简单的形状发挥接近相应的平行光的聚光作用。另外，虽然没有特别图示，但当不是使光在中空部68的上表面68a直射而是使光折射、以便靠近透镜中心轴方向时，能够发挥更好的接近平行光的聚光作用。

工业实用性

根据本发明的显示灯，通过在使来自发光元件的光在透镜体的周壁进行全反射后向前方放射的、倒圆锥台状的发光元件用透镜的上述周壁上，沿圆周设置1个或多个角部，从而，该沿圆周设置的角部使来自上述发光元件的光向前面漫射，从而从透镜前方观察呈同心圆状地照射，其中，所述发光元件被配置在形成于透镜体的底部的发光元件安装部，所述角部通过从上述底部到透镜前面改变与该透镜体的中心轴之间的角度来形成，由此，可以在透镜的前面得到在周壁进行全反射的平面光和比该平面光还亮的同心圆状的环状光所共同形成的光的照射，从而不但在近距离，通过该环状光，在远距离也可以取得优良的可见性。

另外，通过在透镜前面的中央部突出地形成凸透镜部，从而不在透镜体周壁反射而直接透射透镜中央部分的光在凸透镜部会聚，从而能够进一步抑制散射而将光照射到远方。进而，在透镜前面和凸透镜部的边界，会比其他部分更多地会聚来自发光元件的光而成为亮的环状光再向前方照射，从而不仅使近距离的可见性提高，还使远距离的可见性提高。

另外，通过在透镜前面的中央部突出地形成凸透镜部，并且，在该凸透镜部的外周呈围绕状地突出形成剖面为半球状的凸条，从而，不在透镜体周壁反射且也不透射凸透镜部、而是透射凸透镜部的外周的光由上述凸条会聚，从而能够进一步抑制散射将光照射到远方。而且，透镜前面和凸条的边界形成有两层同心圆状，会比其他部分更多地会聚来自发光元件的光而成为亮的环状光，再向前方照射，会比其他部分更多地会聚来自发光元件的光而成为亮的环状光，再向前方照射，从而不仅使近距离的可见性进一步提高，还使远距离的可见性进一步提高。

根据本发明的显示灯，通过在发光元件所在的透镜体下部的发光元件周部设置大体呈圆柱状的中空部，从上述发光元件朝向上述中空部的侧周面的光，以小于等于与上述透镜体的折射率相对应的全反射角的角度入射并透射透镜体内，该光以大于等于上述全反射角的角度入射上述透镜体的周壁并进行全反射后，向透镜体前方放射，并且，从上述发光元件朝向上述中空部的上表面的光，以小于等于上述全反射角的角度入射并透射透镜体内后，直接向透镜体前方放射，由此，来自发光元件的光被分成通过中空部的上表面的光和通过侧周面的光，而且，通过侧周面的光对应透镜体的折射率而适当地在透镜体的周壁全反射，从而适当地向透镜体前方放射。

另外，通过在透镜体前面的中央部突出地设置向前方突出的凸透镜部、且使其外周为平面体部，并且，从发光元件朝向中空部的上表面的光以小于等于透镜体的全反射角的角度入射并透射透镜体内的光由上述凸透镜部进行聚光，再向透镜体前方放射，而且，从发光元件朝向上述中空部的侧周面的光以大于等于透镜体的全反射角的角度入射并全反射的光，从上述平面体部向前方放射。由此，由凸透镜部对通过中空部的上表面的光进行聚光，并且，由透镜体的周壁对通过中空部的侧周面的光进行全反射，从而可以作为合适的平行光向透镜体的前方照射。

根据本发明的显示灯，在发光元件的上表面配置全反射透镜、并由该全反射透镜反射来自发光元件的光从而向透镜前方放射的显示灯中，通过在发光元件的上表面配置凸透镜部，所述凸透镜部是通过向围绕发光元件的周围而配置的框体内注入透明合成树脂材料从而从框体上部隆成凸状来形成的，由此，发光元件和对发光元件的接合线由透明合成树脂材料保护，并且，由该隆成凸状的凸透镜部对来自发光元件的光进行聚光，再适当地向全反射透镜照射，由此，能够均匀、高效地将来自发光元件的光向全反射透镜的前方照射。

另外，框体由透明部件构成，因此，从发光元件向框体照射的光不被框体遮挡地全部向全反射透镜照射，从而能够得到高效的光的照射。

Claims

1.一种显示灯，其特征在于：

在使来自透镜体的底部上形成的发光元件安装部上配置的发光元件的发光在透镜体的周壁全反射后向前方放射的、倒圆锥台状的发光元件用透镜的上述周壁上，沿圆周设置从上述底部到透镜前面改变与该透镜体的中心轴之间的角度而形成的1个或多个角部，从而，该沿圆周设置的角部使来自上述发光元件的光向前面漫射，从透镜前方观察呈同心圆状地照射。

2.根据权利要求1所述的显示灯，其特征在于：

在透镜前面的中央部突出地形成有凸透镜部。

3.根据权利要求1所述的显示灯，其特征在于：

在透镜前面的中央部突出地形成有凸透镜部，并且，在该凸透镜部的外周呈围绕状地突出形成有剖面为半球状的凸条。

4.一种显示灯，使来自配置在宽径向前方扩大的透镜体的底部的发光元件的发光在该透镜体的周壁全反射后向透镜体前方放射，其特征在于：在发光元件所在的透镜体下部的发光元件周部设置略呈圆柱状的中空部，从上述发光元件朝向上述中空部的侧周面的光以小于等于与上述透镜体的折射率相对应的全反射角的角度入射并透射透镜体内，该光以大于等于上述全反射角的角度入射上述透镜体的周壁并进行全反射后，向透镜体前方放射，并且，从上述发光元件朝向上述中空部的上表面的光以小于等于上述全反射角的角度入射并透射透镜体内后，直接向透镜体前方放射。

5.根据权利要求4所述的显示灯，其特征在于：

在透镜体前面的中央部突出地设置有向前方突出的凸透镜部，且使其外周为平面体部，并且，从发光元件朝向中空部的上表面的光以小于等于透镜体的全反射角的角度入射并透射透镜体内的光在上述凸透镜部进行聚光，再向透镜体前方放射，而且，从发光元件朝向上述中空部的侧周面的光以大于等于透镜体的全反射角的角度入射并进行全反射的光从上述平面体部向前方放射。

6.一种显示灯，在发光元件的上表面配置全反射透镜，由该全反射透镜反射来自发光元件的光，再向透镜前方放射，其特征在于：在上述发光元件上表面配置凸透镜部，所述凸透镜部是通过向围绕发光元件的周围而配置的框体内注入透明合成树脂材料从而从框体上部隆成凸状来形成的。

7.根据权利要求6所述的显示灯，其特征在于：

框体由透明部件构成。