特許 6483376 灯具およびその組立方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6483376

(24)【登録日】2019年2月22日

(45)【発行日】2019年3月13日

(54)【発明の名称】灯具およびその組立方法

(51)【国際特許分類】

   F21V 17/00 20060101AFI20190304BHJP

   F21V 19/00 20060101ALI20190304BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20190304BHJP

   F21V 23/00 20150101ALI20190304BHJP

   F21V 5/00 20180101ALI20190304BHJP

   H01L 33/58 20100101ALI20190304BHJP

   F21W 107/20 20180101ALN20190304BHJP

   F21Y 115/00 20160101ALN20190304BHJP

【ＦＩ】

   F21V17/00 200

   F21V19/00 170

   F21V19/00 150

   F21S2/00 660

   F21V23/00 150

   F21V5/00 510

   H01L33/58

   F21W107:20

   F21Y115:00

【請求項の数】7

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-175629(P2014-175629)

(22)【出願日】2014年8月29日

(65)【公開番号】特開2015-109257(P2015-109257A)

(43)【公開日】2015年6月11日

【審査請求日】2017年7月5日

(31)【優先権主張番号】特願2013-220849(P2013-220849)

(32)【優先日】2013年10月24日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001133

【氏名又は名称】株式会社小糸製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(72)【発明者】

【氏名】小杉 一貴

(72)【発明者】

【氏名】山本 薫

【審査官】 安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２２６７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１６３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２８１６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５７３２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｖ １７／００

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ５／００

Ｆ２１Ｖ １９／００

Ｆ２１Ｖ ２３／００

Ｈ０１Ｌ ３３／５８

Ｆ２１Ｗ １０７／２０

Ｆ２１Ｙ １１５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に光軸を上向きにして配置される半導体光源と、
入射面と、該入射面の上方に設けられ、該入射面から入射した光を略水平方向に反射する内面反射面と、内面反射された光を出射する出射面と、を有するインナーレンズと、
前記出射面から出射した光を上下方向に拡散する、略円筒形のアウターレンズと、
を備え、
前記インナーレンズは、前記半導体光源の光軸上に前記入射面が位置するように該インナーレンズを前記基板上に固定する位置決め部材を有し、
前記内面反射面は、前記入射面と対向する位置に設けられた、中心軸を含む平面で切断された円錐の側面のような形状をなす凸面である第１部分と、前記第１部分より上側に設けられた、中心軸を含む平面で切断された円錐の側面のような形状をなす凹面である第２部分と、を有することを特徴とする灯具。

【請求項2】

前記基板の前記半導体光源が配置されている側と反対側の面に、該半導体光源を駆動する電子部品が配置されることを特徴とする請求項１に記載の灯具。

【請求項3】

前記出射面は略半円形または略円弧形であり、前記内面反射面は、前記入射面から入射した光を前記出射面の範囲内に反射するよう構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の灯具。

【請求項4】

前記アウターレンズおよび前記インナーレンズが取り付けられるベース部材をさらに備え、
前記インナーレンズは、該インナーレンズを前記ベース部材上の所定位置に固定する第２位置決め部材を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の灯具。

【請求項5】

インナーレンズ、半導体光源が配置された基板、およびベース部材を備える灯具の組立方法であって、
前記インナーレンズは、入射面と、該入射面の上方に設けられ、該入射面から入射した光を略水平方向に反射する内面反射面と、内面反射された光を出射する出射面と、第１および第２位置決め部材と、を有し、
前記内面反射面は、前記入射面と対向する位置に設けられた、中心軸を含む平面で切断された円錐の側面のような形状をなす凸面である第１部分と、前記第１部分より上側に設けられた、中心軸を含む平面で切断された円錐の側面のような形状をなす凹面である第２部分と、を有し、
前記インナーレンズ、前記基板、並びに前記ベース部材を準備し、
前記半導体光源の光軸上に前記入射面が位置するように、前記第１位置決め部材を使用して前記インナーレンズを前記基板に固定し、
組み合わされた前記インナーレンズおよび前記基板を、前記第２位置決め部材を使用して前記ベース部材に固定する
ことを含む灯具の組立方法。

【請求項6】

第１光学ユニットと第２光学ユニットを備え、
前記第１光学ユニットは、第１半導体光源と、該第１半導体光源から発せられた光が入射する第１インナーレンズと、を有し、
前記第２光学ユニットは、第２半導体光源と、該第２半導体光源から発せられた光が入射し前記第１インナーレンズとは異なる色の光を出射する第２インナーレンズと、を有し、
前記第１光学ユニットと前記第２光学ユニットが隣接して配置される
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の灯具。

【請求項7】

前記アウターレンズ内に、前記第１光学ユニットと前記第２光学ユニットとを境界するシェードが配置されることを特徴とする請求項６に記載の灯具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インナーレンズおよびアウターレンズを備える灯具およびその組立方法に関する。

【背景技術】

【0002】

船舶の夜間航海時の安全確保のため、船には船灯が通常設けられている。このような船灯は、海水や風雨、直射日光にさらされるなど厳しい環境に置かれる一方、安全な航海を実現するために高い信頼性が要求される。このため、例えば、白熱灯などの光源に比べ信頼性の高いＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた船灯が提案されている。

【0003】

この船灯は、海上衝突予防法などの規定を満たす必要がある。この海上衝突予防法では、軸方向の所定範囲にわたって所定値以上の照度を実現しなければならないことや、周方向の所定角度にわたって所定値以上の照度を実現しなければならないことなどが規定されている。

【0004】

特許文献１には、ある中心軸を中心に径外向きに均一かつ高い照度で光を出射することが可能な船灯が開示されている。この船灯は、中心軸上に発光部が位置するように配置された発光素子と、発光素子が発する光を反射する反射面を有するメインリフレクタと、発光素子が発する光を中心軸を挟んだ反対側のレンズ部へ反射するサブリフレクタと、を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−２１６３３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の船灯の構造では、発光素子が搭載された基板、メインリフレクタおよびサブリフレクタが別々にアウターカバーなどの部材に取り付けられている。このため、発光素子の光軸に対するメインリフレクタおよびサブリフレクタの位置決め精度が低く、設計通りの照度または照射範囲が得られないおそれがある。

【0007】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、インナーレンズおよびアウターレンズを備える灯具において、光源に対するインナーレンズの位置決め精度を高めて、配光制御の精度を向上させる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のある態様は、基板と、基板上に光軸を上向きにして配置される半導体光源と、入射面と、入射面から入射した光を略水平方向に反射する内面反射面と、内面反射された光を出射する出射面と、を有するインナーレンズと、出射面から出射した光を上下方向に拡散する、略円筒形のアウターレンズと、を備える灯具であり、インナーレンズは、半導体光源の光軸上に入射面が位置するようにインナーレンズを基板上に固定する位置決め部材を有する。

【0009】

この態様によると、半導体光源が配置された基板とインナーレンズとが位置決め部材を介して直接固定されるので、半導体光源の光軸とインナーレンズの入射面との位置決め精度が高く、配光制御の精度を向上させることができる。

【0010】

基板の半導体光源が配置されている側と反対側の面に、半導体光源を駆動する電子部品が配置されてもよい。これによると、同一基板に半導体光源と電子部品とが搭載されるので、灯具を小型化することができる。

【0011】

出射面は、光軸を法線とする平面における断面において略半円形または略円弧形であり、内面反射面は、入射面から入射した光を出射面の範囲内に反射するよう構成されてもよい。このようにして入射面から入射した光の大半を出射面から出射させることで、インナーレンズの全周から光を出射させる場合よりも、所定の範囲内の照度を高めることができる。このような構造は特にげん灯などで有利である。

【0012】

アウターレンズおよびインナーレンズが取り付けられるベース部材をさらに備え、インナーレンズは、インナーレンズをベース部材上の所定位置に固定する第２位置決め部材を有してもよい。これによると、基板とベース部材とは直接固定されず、インナーレンズを介して固定されることになる。よって、インナーレンズと基板とを別々にベース部材に固定するような構造とは異なり、ベース部材を取り付ける際にインナーレンズと基板上の半導体光源との間の位置決め精度が損なわれることがない。

【0013】

上記の灯具が第１光学ユニットと第２光学ユニットを備え、第１光学ユニットは、第１半導体光源と、第１半導体光源から発せられた光が入射する第１インナーレンズと、を有し、第２光学ユニットは、第２半導体光源と、第２半導体光源から発せられた光が入射し前記第１インナーレンズとは異なる色の光を出射する第２インナーレンズと、を有し、第１光学ユニットと第２光学ユニットが隣接して配置されてもよい。これによると、第１光学ユニットと第２光学ユニットが一つの船灯内に組み込まれた小型の両色灯を実現することができる。なお、「異なる色の光を出射する」とは、第１半導体光源と第２半導体光源自体が異なる色の光を出射する場合と、第１インナーレンズと第２インナーレンズの色が異なる結果、出射光の色が異なる場合の両方を含む。

【0014】

アウターレンズ内に、第１光学ユニットと第２光学ユニットとを境界するシェードが配置されてもよい。これによると、第１光学ユニットからの光と第２光学ユニットからの光とが混ざり合うことが防止される。

【0015】

本発明の別の態様は、灯具の組立方法である。この方法は、入射面と、入射面から入射した光を略水平方向に反射する内面反射面と、内面反射された光を出射する出射面と、第１および第２位置決め部材と、を有するインナーレンズ、半導体光源が配置された基板、並びにベース部材を準備し、半導体光源の光軸上に入射面が位置するように、第１位置決め部材を使用してインナーレンズを基板に固定し、組み合わされたインナーレンズおよび基板を、第２位置決め部材を使用してベース部材に固定することを含む。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、インナーレンズおよびアウターレンズを備える灯具において、光源に対するインナーレンズの位置決め精度を高めて、配光制御の精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施の形態１に係る船灯の正面斜視図である。

【図2】船灯から上部シェード、アウターレンズおよび下部シェードを取り外した状態の斜視図である。

【図3】インナーレンズの上方斜視図である。

【図4】インナーレンズの下方斜視図である。

【図5】インナーレンズおよびアウターレンズにおける光線軌跡図である。

【図6】本発明の実施の形態２に係る船灯の正面斜視図である。

【図7】船灯からシェードおよびアウターレンズを取り外した状態の斜視図である。

【図8】インナーレンズと基板を組み付けた状態の正面図である。

【図9】インナーレンズ単体の上方斜視図である。

【図10】インナーレンズ、基板およびベース部材を組み付けた状態の下方斜視図である。

【図11】インナーレンズおよびアウターレンズにおける光線軌跡図である。

【図12】本発明の実施の形態３に係る船灯の正面斜視図である。

【図13】図１２から外側シェードおよびアウターレンズを取り外した状態の船灯の正面図である。

【図14】図１３からさらに内側シェードを取り外した状態の船灯の正面図である。

【図15】図１３に示したアセンブリのうち内側シェードを透過させて内部構造が分かるように表した斜視図である。

【図16】図１３に示したアセンブリの上面図である。

【図17】（ａ）は、図１６の内側シェードを透過させて内部構造が分かるようにした上面図であり、（ｂ）は、内側シェードを簡略化した上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る船灯１０の正面斜視図である。船灯１０は安全な航海を実現するために船に取り付けられる灯具である。船灯１０は、主に全周方向に光を照射する白灯として用いられるが、これ以外にも両色灯、げん灯、マスト灯、および船尾灯（スタンライト）として用いられてもよい。

【0019】

船灯１０は、アウターレンズ１２と、上部シェード１１と、下部シェード１４と、を備える。アウターレンズ１２は略円筒形のレンズであり、シェード１４、１６は、アウターレンズ１２からの光を遮って船灯１０の出射範囲を制限するためのものである。

【0020】

アウターレンズ１２は、後述するインナーレンズ２０の出射面から出射した光を船灯１０の上下方向に拡散するように構成されている。アウターレンズ１２は無色透明の樹脂によって成形されているが、有色透明の樹脂であってもよいし、ガラスなどの樹脂以外の材料で形成されてもよい。図１では、簡単のため、アウターレンズ１２を通して観察される内部の部品は省略されている。

【0021】

上部シェード１１は、アウターレンズ１２の上面を覆い、上方への光の漏れを防止する円盤状の部材である。下部シェード１４は、アウターレンズ１２の下方と後述するベース部材とを覆う、フランジを有した円筒形状の部材である。

【0022】

図２は、上部シェード１１、アウターレンズ１２、および下部シェード１４を取り外した状態の船灯１０の上方斜視図である。アウターレンズ１２の内部には、主にインナーレンズ２０、基板４０およびベース部材５０から構成されるアセンブリが収納されている。なお、図２では、各部品間の組み付け状態を分かり易くするために、インナーレンズ２０を透過して背後の構造が見えるように描かれている。

【0023】

円盤状の基板４０の中心には、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）である半導体光源６０が光軸を上向きにして配置される。船灯１０が白灯として用いられる場合、半導体光源６０は白色ＬＥＤである。なお、半導体光源は白色に限られず、他の色であってもよい。

【0024】

図示しないが、基板４０の半導体光源が配置されている面とは反対側の面には、半導体光源６０を駆動するための電子部品が搭載されている。なお、電子部品は、基板に搭載される代わりに例えばベース部材５０上に搭載されてもよい。

【0025】

インナーレンズ２０は、半導体光源６０から入射した光を径方向全周に出射するように構成された、略円盤形の透明樹脂製のレンズである。インナーレンズ２０は、半導体光源６０の光軸とインナーレンズ２０の中心軸とが一致するように、基板４０に対して位置決め固定される。この位置決めの方法については後述する。

【0026】

ベース部材５０は、インナーレンズ２０、基板４０、アウターレンズ１２および下部シェード１４が取り付けられるとともに、組み立てられた船灯１０を船体に固定するための部材である。

【0027】

図３はインナーレンズ２０の上方斜視図、図４はインナーレンズ２０の下方斜視図である。

【0028】

インナーレンズ２０の下面には、半導体光源６０から出射された光をレンズ内部に受け入れるための入射面２２が設けられている。入射面２２は、略半球形の凹面であり、その中心が半導体光源６０の光軸上に位置するように設置される。

【0029】

インナーレンズ２０の上面には、漏斗状の内面反射面２４が形成されている。内面反射面２４は、入射面２２から入射した上向きの光を略水平方向に反射して出射面２６に向ける役割を有している。内面反射面２４は、例えば、焦点が半導体光源の光軸上に位置する放物線を、光軸を中心に３６０度回転させた形状である。

【0030】

出射面２６は、下から上に向かってわずかに直径が小さくなる円筒面として形成され、内面反射面２４によって反射された光をインナーレンズ２０の外周に位置するアウターレンズ１２に向けて出射する。

【0031】

インナーレンズ２０の下面には、基板４０に対してインナーレンズ２０を所定位置に位置決めするための第１位置決め部材２８と、ベース部材５０に対してインナーレンズ２０を所定位置に位置決めするための第２位置決め部材３０とが設けられている。第２位置決め部材３０は、第１位置決め部材２８よりも下方に長く延出している。インナーレンズ２０の下面には、インナーレンズ２０を基板４０に固定するための固定部材３２と、基板４０上でインナーレンズ２０を支持する支持部材３４も設けられている。

【0032】

第１位置決め部材２８、第２位置決め部材３０、固定部材３２および支持部材３４はそれぞれ、インナーレンズ２０の下面に二つずつ、二回対称になるように設けられている。なお、各部材が三つ以上設けられていてもよい。

【0033】

図２を参照して、基板４０には位置決め用の穴４４が形成されている。この穴４４にインナーレンズ２０の第１位置決め部材２８を挿入することで、半導体光源６０の光軸上に入射面２２が位置するようにインナーレンズ２０が位置決めされる。このとき、固定部材３２および支持部材３４の下面が基板４０の面上に接触して、基板４０とインナーレンズ２０の入射面２２との間が所定の距離に保たれる。第１位置決め部材２８の挿入後、固定部材３２に形成されたボス穴３２ａに、基板４０の裏側からピン４６を差し込むことによって、基板４０に対してインナーレンズ２０が固定される。

【0034】

基板４０の周縁にはＵ字形の切り欠き４２が互いに反対側に二箇所形成されている。インナーレンズ２０と基板４０とを組み付けたとき、インナーレンズ２０の第２位置決め部材３０がこの切り欠き４２を通して基板４０よりも下方に延びることができる。

【0035】

ベース部材５０には、径方向外側を向いた馬蹄形の受け部５２と、ピンを挿通するためのピン穴（図示せず）とが、互いに反対側に二箇所設けられている。基板４０の下面を越えて延びる第２位置決め部材３０をこの受け部５２に合わせることによって、ベース部材５０に対してインナーレンズ２０が位置決めされる。この後、第２位置決め部材３０に形成されたボス穴３０ａに、ベース部材５０の裏側からピン５４を挿入することによって、ベース部材５０に対してインナーレンズ２０が固定される。

【0036】

上記のように、半導体光源６０が配置された基板４０は、インナーレンズ２０の第１位置決め部材２８を介して固定されるとともに、ベース部材５０は、インナーレンズ２０の第２位置決め部材３０を介して固定される。つまり、基板４０とベース部材５０とは直接結合されておらず、インナーレンズ２０を介してのみ結合されている。これにより、インナーレンズと基板とを別々にベース部材に固定するような構造とは異なり、ベース部材を取り付ける際にインナーレンズと基板上の半導体光源との間の位置決め精度が損なわれることがない。また、ベース部材に取り付けられるアウターレンズとの位置決め精度も向上する。したがって、船灯１０の配光制御の精度を高めることができる。

【0037】

図５は、船灯１０のインナーレンズ２０およびアウターレンズ１２における光線軌跡を表す図である。

【0038】

半導体光源６０から出射した光は、インナーレンズ２０の下面の入射面２２に入射する。入射光の一部は、漏斗状の内面反射面２４によってインナーレンズ２０の径方向外向きへと反射されて、出射面２６に到達し、入射光の一部は、内面反射面を介さずに直接出射面２６に到達する。インナーレンズ２０の中心２４ａが半導体光源６０の光軸上にあるように基板４０に対してインナーレンズ２０が位置決めされているので、インナーレンズ２０の出射面２６の全周からほぼ等しい照度で光を照射することができる。

【0039】

アウターレンズ１２の内面は滑らかな曲面であるのに対し、外面には波形に湾曲するステップが設けられたシリンドリカル面が形成されており、各ステップによって出射面からの光が鉛直方向に拡散される。これにより、海上衝突予防法で規定されている垂直範囲５０度という白灯の照射範囲をクリアする配光を実現することができる。

【0040】

なお、図１に示したように、アウターレンズ１２の上側は上部シェードによって覆われているので、内面反射面から出射した光が漏れ出すことはない。

【0041】

以下、実施の形態１に係る船灯１０の組立手順について説明する。まず、半導体光源６０が配置された基板４０に形成された取り付け穴４４に、インナーレンズ２０の第１位置決め部材２８を挿入する。基板４０の裏側から、固定部材３２のボス穴３２ａにピン４６を挿入して、基板４０に対してインナーレンズ２０を固定する。インナーレンズ２０と基板４０とが組み付けられた状態で、インナーレンズの第２位置決め部材３０をベース部材５０の受け部５２に挿入する。ベース部材５０の裏側から、第２位置決め部材３０のボス穴３０ａにピン５４を挿入して、ベース部材５０に対してインナーレンズ２０を固定する。さらに、ベース部材５０にアウターレンズ１２を取り付け、上部シェード１１をアウターレンズ１２に取り付け、最後に下部シェード１４をベース部材５０に取り付ける。船灯１０の内部に水が侵入すると金属製部品の錆の要因となるため、アウターレンズ１２および下部シェード１４とベース部材５０とは超音波溶着によって固定され、内部への水の浸入を防止することが好ましい。

【0042】

以上説明したように、実施の形態１によると、インナーレンズと基板とを組み付けた後に、ベース部材に対してインナーレンズを取り付けるようにしたことで、ベース部材の取り付け時にインナーレンズと基板上の半導体光源との間の位置決め精度が損なわれることがなく、灯具の配光制御の精度が向上する。

【0043】

（実施の形態２）
船舶には、白灯の他に、緑色の右げん灯と赤色の左げん灯を設置することが海上衝突予防法で義務づけられている。

【0044】

光源としてＬＥＤを使用する場合、白色ＬＥＤの光束が約１００ルーメンであるのに対し、緑色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤの光束は、およそその半分程度である。このため、白灯の光学系をそのまま使用して、白色ＬＥＤを緑色ＬＥＤまたは赤色ＬＥＤに単に置き換えるだけでは、海上衝突予防法で規定されている４．３カンデラ以上という中心光度を確保することができないという問題がある。

【0045】

そこで、実施の形態２では、光源として緑色ＬＥＤまたは赤色ＬＥＤを使用する場合でも、海上衝突予防法で規定される中心光度をクリアする光学系を有する灯具を提供する。

【0046】

図６は、本発明の実施の形態２に係る船灯１００の正面斜視図である。船灯１００は、主に右げん灯または左げん灯として用いられるが、他の目的で使用されてもよい。

【0047】

船灯１００は、アウターレンズ１１２と、シェード１１６とを備える。アウターレンズ１１２は略円筒形のレンズであり、シェード１１６は、アウターレンズ１１２からの光を遮って船灯１００の出射範囲を制限するためのものである。

【0048】

アウターレンズ１１２は、後述するインナーレンズ１２０の出射面から出射した光を船灯１００の上下方向に拡散するように構成されている。アウターレンズ１１２は無色透明の樹脂によって成形されているが、有色透明の樹脂であってもよいし、ガラスなどの樹脂以外の材料で形成されてもよい。図６では、簡単のため、アウターレンズ１１２を通して観察される内部の部品は省略されている。

【0049】

シェード１１６は、開口部１１６ａと、開口部の両側にそれぞれ設けられた遮光板１１６ｂと、上底１１６ｃとを有している。海上衝突予防法では、げん灯の出射範囲が１１２．５度と規定されているので、開口部１１６ａの幅はこれに合わせて設定される。上底１１６ｃは、アウターレンズ１２の上面を覆い、上方への光の漏れを防止する。

【0050】

図７は、シェード１１６およびアウターレンズ１１２を取り外した状態の船灯１００の上方斜視図である。アウターレンズ１１２の内部には、主にインナーレンズ１２０、基板１４０およびベース部材１５０から構成されるアセンブリが収納されている。

【0051】

円盤状の基板１４０の中心には、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）である半導体光源１６０が光軸を上向きにして配置される。船灯１００が左げん灯として用いられる場合、半導体光源１６０は緑色ＬＥＤであり、右げん灯として用いられる場合は赤色ＬＥＤである。

【0052】

図示しないが、基板１４０の半導体光源が配置されている面とは反対側の面には、半導体光源１６０を駆動するための電子部品が搭載されている。なお、電子部品は、基板に搭載される代わりに例えばベース部材１５０上に搭載されてもよい。

【0053】

インナーレンズ１２０は、半導体光源１６０から入射した光を径方向の一部、例えば１８０度の範囲に出射するように構成された透明樹脂製のレンズ部１２１と、レンズ部１２１から互いに反対側に延出するフランジ部１２９と、で構成される。

【0054】

ベース部材１５０は、インナーレンズ１２０、基板１４０、アウターレンズ１１２およびシェード１１６が取り付けられるとともに、組み立てられた船灯１００を船体に固定するための部材である。

【0055】

図８は、インナーレンズ１２０と基板１４０とを組み付けた状態の正面図、図９は、インナーレンズ１２０の上方斜視図である。

【0056】

インナーレンズ１２０の下面には、半導体光源１６０から出射された光をレンズ内部に受け入れるための入射面１２２が設けられている。入射面１２２は、下方に膨らんだ凸部１２２ａの周りを環状の突起１２２ｂで囲んだような断面が略凹字形の面であり（図１１を参照）、その中心が半導体光源１６０の光軸上に位置するように設置される。

【0057】

入射面１２２の上方には、内面反射面１２４が設けられる。内面反射面１２４の部分１２４ａ、１２４ｂは、中心軸を含む平面で円錐を半分に切断した形状の凸面であり、部分１２４ａ、１２４ｂの間には、水平の段差部１２４ｅが形成されている。また、内面反射面１２４の部分１２４ｃ、１２４ｄは、中心軸を含む平面で円錐を半分に切断した形状の凹面であり、部分１２４ｃ、１２４ｄの間には、水平の段差部１２４ｆが形成されている。内面反射面１２４は、入射面１２２から入射した上向きの光を略水平方向に反射して、入射光のほぼ全てを出射面１２６に向ける役割を有している。

【0058】

出射面１２６は、下から上に向かってわずかに直径が小さくなる円筒面であり、インナーレンズ１２０の中心軸に対して１８０度の範囲に広がっている。言い換えると、出射面１２６は、半導体光源１６０の光軸またはインナーレンズ１２０の中心軸を法線とする平面である断面において半円形をなしている。出射面１２６は、内面反射面１２４によって反射された光をインナーレンズ１２０の外周に位置するアウターレンズ１１２に向けて出射する。なお、出射面１２６の中心軸に対する角度は、１８０度未満であってもよいし、１８０度以上であってもよい。この場合、半導体光源の光軸またはインナーレンズの中心軸を法線とする平面である断面において、出射面１２６は円弧形である。

【0059】

インナーレンズ１２０の下面には、基板１４０に対してインナーレンズ１２０を所定位置に位置決めするための第１位置決め部材１２８と、ベース部材１５０に対してインナーレンズ１２０を所定位置に位置決めするための第２位置決め部材１３０とが設けられている。第２位置決め部材１３０は、第１位置決め部材１２８よりも下方に長く延出している。インナーレンズ１２０の下面には、インナーレンズ１２０を基板１４０に固定するための固定部材１３２も設けられている。

【0060】

第１位置決め部材１２８、第２位置決め部材１３０および固定部材１３２はそれぞれ、インナーレンズ１２０の下面に二つずつ、二回対称になるように設けられている。なお、各部材が三つ以上設けられていてもよい。

【0061】

図１０を参照して、基板１４０およびベース部材１５０に対するインナーレンズ１２０の位置決めについて説明する。なお、図１０では、インナーレンズを透過して背後の構造が見えるように描かれている。

【0062】

基板１４０には、位置決め用の穴１４４が形成されている。この穴１４４にインナーレンズ１２０の第１位置決め部材１２８を挿入することで、半導体光源１６０の光軸上に入射面１２２が位置するようにインナーレンズ１２０が位置決めされる。このとき、固定部材１３２の下面が基板１４０の面上に接触して、基板１４０上の半導体光源１６０とインナーレンズ１２０の入射面１２２との間が所定の距離に保たれる。第１位置決め部材１２８の挿入後、固定部材１３２に形成されたボス穴（図示せず）に、基板１４０の裏側からピン１４６を差し込むことによって、基板１４０に対してインナーレンズ１２０が固定される。

【0063】

基板１４０の周縁にはＵ字形の切り欠き１４２が互いに反対側に二箇所形成されている。インナーレンズ１２０と基板１４０とを組み付けたとき、インナーレンズ１２０の第２位置決め部材１３０がこの切り欠き１４２を通して基板１４０よりも下方に延びることができる。

【0064】

ベース部材１５０には、径方向外側を向いた馬蹄形の受け部１５２と、ピンを挿通するためのピン穴（図示せず）とが、互いに反対側に二箇所設けられている。基板１４０の下面を越えて延びる第２位置決め部材１３０をこの受け部１５２に合わせることによって、ベース部材１５０に対してインナーレンズ１２０が位置決めされる。この後、第２位置決め部材１３０に形成されたボス穴（図示せず）に、ベース部材１５０の裏側からピン１５４を挿入することによって、ベース部材１５０に対してインナーレンズ１２０が固定される。

【0065】

上記のように、半導体光源１６０が配置された基板１４０は、インナーレンズ１２０の第１位置決め部材１２８を介して固定されるとともに、ベース部材１５０は、インナーレンズ１２０の第２位置決め部材１３０を介して固定される。つまり、基板１４０とベース部材１５０とは直接結合されておらず、インナーレンズ１２０を介してのみ結合されている。これにより、インナーレンズと基板とを別々にベース部材に固定するような構造とは異なり、ベース部材を取り付ける際にインナーレンズと基板上の半導体光源との間の位置決め精度が損なわれることがない。また、ベース部材に取り付けられるアウターレンズとの位置決め精度も向上する。したがって、船灯１００の配光制御の精度を高めることができる。

【0066】

図１１は、船灯１００のインナーレンズ１２０およびアウターレンズ１１２における光線軌跡を表す図である。

【0067】

半導体光源１６０から出射した光は、インナーレンズ１２０の下面の入射面１２２に入射する。入射光は、内面反射面１２４によってインナーレンズ１２０の径方向外向きに反射されて、周方向の限られた範囲（例えば１８０度）である出射面１２６に到達する。

【0068】

アウターレンズ１１２の内面は滑らかな曲面であるのに対し、外面には波形に湾曲するステップが設けられたシリンドリカル面が形成されており、各ステップによって、出射面からの光が鉛直方向に拡散される。これにより、海上衝突予防法で規定されている垂直範囲１５度というげん灯の照射範囲をクリアする配光を実現することができる。

【0069】

なお、図６に示したように、アウターレンズ１１２の上側はシェード１１６によって覆われているので、内面反射面から出射した光が漏れ出すことはない。

【0070】

以下、実施の形態２に係る船灯１００の組立手順について説明する。まず、半導体光源が１６０配置された基板１４０に形成された取り付け穴１４４に、インナーレンズ１２０の第１位置決め部材１２８を挿入する。基板１４０の裏側から、固定部材１３２のボス穴にピン１４６を挿入して、基板１４０に対してインナーレンズ１２０を固定する。インナーレンズ１２０と基板１４０とが組み付けられた状態で、インナーレンズの第２位置決め部材１３０をベース部材１５０の受け部１５２に挿入する。ベース部材１５０の裏側から、第２位置決め部材１３０のボス穴にピン１５４を挿入して、ベース部材１５０に対してインナーレンズ１２０を固定する。さらに、ベース部材１５０にアウターレンズ１１２を取り付け、最後にシェード１１６をベース部材１５０に取り付ける。船灯１００の内部に水が侵入すると金属製部品の錆の要因となるため、アウターレンズ１１２およびシェード１１６とベース部材１５０とは超音波溶着によって固定され、水の浸入を防止することが好ましい。

【0071】

以上説明したように、げん灯においては全周（３６０度）にわたり光を出射する必要はなく、海上衝突予防法で規定された１１２．５度の範囲に出射すればよい。そこで、実施の形態２によれば、入射面から入射した光のほぼ全てが例えば１８０度の広がりを持つ出射面から出射されるように、インナーレンズの入射面および内面反射面を設計するようにした。これにより、光束が白色ＬＥＤの半分程度である緑色ＬＥＤまたは赤色ＬＥＤを光源として使用した場合でも、げん灯に必要とされる中心光度（４．３カンデラ以上）を実現することができる。

【0072】

また、インナーレンズと基板とを組み付けた後に、ベース部材に対してインナーレンズを取り付けるようにしたことで、ベース部材の取り付け時にインナーレンズと基板上の半導体光源との間の位置決め精度が損なわれることがなく、灯具の配光制御の精度が向上する。

【0073】

（実施の形態３）
実施の形態２では、緑色ＬＥＤまたは赤色ＬＥＤを光源として使用するげん灯について説明した。実施の形態３では、実施の形態２で説明したような海上衝突予防法で規定される中心光度をクリアする光学系を二つ備え、緑色の右げん灯と赤色の左げん灯の両方の機能を発揮する船灯を提供する。

【0074】

図１２は、本発明の実施の形態３に係る船灯２００の正面斜視図である。船灯２００は緑色光および赤色光を出射する両色灯として用いられるが、他の目的で使用されてもよい。

【0075】

船灯２００は、アウターレンズ２１２と、外側シェード２１６とを備える。アウターレンズ２１２は略円筒形のレンズであり、外側シェード２１６は、アウターレンズ２１２からの光を遮って船灯２００の出射範囲を制限するためのものである。

【0076】

アウターレンズ２１２は、後述するインナーレンズ２２０Ａ、２２０Ｂの出射面から出射した光を船灯２００の上下方向に拡散するように構成されている。アウターレンズ２１２は無色透明の樹脂によって成形されているが、有色透明の樹脂であってもよいし、ガラスなどの樹脂以外の材料で形成されてもよい。

【0077】

外側シェード２１６は、二つの開口部２１６ａと、各開口部の両側にそれぞれ設けられた遮光板２１６ｂと、上底２１６ｃとを有している。海上衝突予防法では、げん灯の出射範囲が１１２．５度と規定されているので、開口部２１６ａの幅および遮光板２１６ｂの径方向長さはこの規定を満足するように設定される。上底２１６ｃは、アウターレンズ２１２の上面を覆い、上方への光の漏れを防止する。

【0078】

図１３は、図１２から外側シェード２１６およびアウターレンズ２１２を取り外した状態の船灯２００の正面図であり、図１４は、図１３からさらに内側シェード２７０を取り外した状態の船灯２００の正面図である。アウターレンズ２１２の内部には、第１光学ユニット２１８Ａ、第２光学ユニット２１８Ｂ、基板２４０、ベース部材２５０、および内側シェード２７０から構成されるアセンブリが収納されている。

【0079】

第１光学ユニット２１８Ａは緑色光を発する光学ユニットであり、第２光学ユニット２１８Ｂは赤色光を発する光学ユニットである。

【0080】

第１光学ユニット２１８Ａは、第１半導体光源２６０Ａと、第１半導体光源２６０Ａから発せられた光が入射する第１インナーレンズ２２０Ａと、で構成される。第２光学ユニット２１８Ｂは、第２半導体光源２６０Ｂと、第２半導体光源２６０Ｂから発せられた光が入射する第２インナーレンズ２２０Ｂと、で構成される。第１光学ユニット２１８Ａと第２光学ユニット２１８Ｂは、円盤状の基板２４０の上に隣接して配置されている。

【0081】

第１および第２インナーレンズ２２０Ａ、２２０Ｂは、実施の形態２で説明したインナーレンズ１２０と同様の構造を有している。すなわち、第１および第２インナーレンズ２２０Ａ、２２０Ｂは、それぞれ、第１および第２半導体光源２６０Ａ、２６０Ｂから入射した光を径方向の一部、例えば１８０度の範囲に出射するように構成された透明樹脂製のレンズ部２２１Ａ、２２１Ｂと、レンズ部２２１Ａ、２２１Ｂから互いに反対側に延出するフランジ部（図示せず）と、で構成される。

【0082】

第１および第２インナーレンズ２２０Ａ、２２０Ｂの下面には、第１および第２半導体光源２６０Ａ、２６０Ｂから出射された光をレンズ内部に受け入れるための入射面（図示せず）が設けられている。図１１で説明したものと同様に、入射面は、下方に膨らんだ凸部の周りを環状の突起で囲んだような断面が略凹字形の面であり、その中心が第１および第２半導体光源２６０Ａ、２６０Ｂの光軸上に位置するように設置される。

【0083】

第１および第２半導体光源２６０Ａ、２６０Ｂは、それぞれ光軸を上向きにして同一の基板２４０上に配置されている。図示の例では、第１半導体光源２６０Ａは緑色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、第２半導体光源２６０Ｂは赤色ＬＥＤである。

【0084】

図示しないが、基板２４０の半導体光源が配置されている面とは反対側の面には、第１および第２半導体光源２６０Ａ、２６０Ｂを駆動するための電子回路が搭載されている。第１および第２半導体光源２６０Ａと２６０Ｂを直列に接続することで、一つの電子回路で半導体光源２６０Ａ、２６０Ｂの両方を駆動してもよいし、それぞれ別の電子回路で駆動してもよい。この電子回路は、基板に搭載される代わりに例えばベース部材２５０上に搭載されてもよい。

【0085】

図１４に矢印で表すように、第１半導体光源２６０Ａから出射した光は、第１インナーレンズ２２０Ａの下面の入射面に入射する。入射光は、レンズ部２２１Ａの内面反射面２２４Ａによって第１インナーレンズ２２０Ａの径方向外向きに反射される。同様に、第２半導体光源２６０Ｂから出射した光は、第２インナーレンズ２２０Ｂの下面の入射面に入射する。入射光は、レンズ部２２１Ｂの内面反射面２２４Ｂによって第２インナーレンズ２２０Ｂの径方向外向きに反射される。第１および第２インナーレンズ２２０Ａ、２２０Ｂによって反射された光は、アウターレンズ２１２（図１２参照）に入射する。

【0086】

アウターレンズ２１２の内面は滑らかな曲面であるのに対し、アウターレンズ２１２の外面には波形に湾曲するステップが設けられたシリンドリカル面が形成されており、各ステップによって、出射面からの光が鉛直方向に拡散される。これにより、海上衝突予防法で規定されている垂直範囲１５度というげん灯の照射範囲をクリアする配光を実現することができる。

【0087】

実施の形態２と同様に、第１および第２インナーレンズ２２０Ａ、２２０Ｂは、ベース部材２５０に対して位置決め固定されている。なお、第１および第２インナーレンズ２２０Ａは一体に構成されてもよいし、別体に構成されてもよい。

【0088】

ベース部材２５０は、第１および第２インナーレンズ２２０Ａ、２２０Ｂ、基板２４０、内側シェード２７０、アウターレンズ２１２、外側シェード２１６が取り付けられるとともに、組み立てられた船灯２００を船体に固定するための部材である。

【0089】

図１５は、図１３に示したアセンブリのうち内側シェード２７０を透過させて内部構造が分かるようにした斜視図である。図１６は、図１３に示したアセンブリの上面図である。図１７（ａ）は、図１６の内側シェード２７０を透過させて内部構造が分かるようにした上面図である。

【0090】

図１７（ａ）を参照して、内側シェード２７０は、第１インナーレンズ２２０Ａと第２インナーレンズ２２０Ｂの間に延びる第１遮蔽板２７２と、第１遮蔽板２７２から二つに分かれて略Ｙ字形の壁を形成する第２遮蔽板２７３Ａ、２７３Ｂと、第１インナーレンズ２２０Ａおよび第２インナーレンズ２２０Ｂの背面側（図１７では上側）を覆う円弧状の第３遮蔽板２７４Ａ、２７４Ｂと、を備えている。第２遮蔽板２７３Ａと第３遮蔽板２７４Ａの間、および第２遮蔽板２７３Ｂと第３遮蔽板２７４Ｂの間には、それぞれ開口部２７１Ａ、２７１Ｂが画成されている。

【0091】

図１７（ｂ）は、内側シェード２７０を簡略化した上面図であり、第１および第２インナーレンズ２２０Ａ、２２０Ｂから発せられた光の軌跡が矢印で表されている。図から分かるように、内側シェード２７０の第１〜第３遮蔽板によって第１光学ユニット２１８Ａと第２光学ユニット２１８Ｂとが完全に境界されているので、第１および第２光学ユニットから発せられる異なる色の光（すなわち緑色光と赤色光）が混合するのを防止することができる。また、内側シェード２７０の第１〜第３遮蔽板によって、第１および第２光学ユニットの出射範囲を所定の角度に制限することができる。特に、第３遮蔽板２７４Ａ、２７４Ｂを設けることによって、第１および第２インナーレンズ２２０Ａ、２２０Ｂで内面反射した光が船灯２００の後方側（図１７では上側）に漏れるのを防止することができる。

【0092】

第２遮蔽板２７３Ａ、２７３Ｂのうち、第１および第２インナーレンズ側の面２７５Ａ、２７５Ｂには、光の反射を抑制するシボ加工が施されていてもよい。この面の反射を抑えることで、配光中の光ムラを防止することができる。

【0093】

船灯２００では、基板２４０上に搭載されている２個の半導体光源２６０Ａ、２６０Ｂを同時に点灯させると、基板温度が高くなり過ぎる恐れがある。そこで、内側シェード２７０をアルミダイカスト（例えば、ＡＤＣ）で成形し、かつ内側シェード２７０を基板２４０に接触させるように取り付けてもよい。こうすると、半導体光源２６０Ａ、２６０Ｂ（および電子回路）から発せられた熱が基板２４０から内側シェード２７０に伝熱されるので、基板の放熱性能を向上させることができる。

【0094】

以上説明したように、実施の形態３によると、それぞれ緑色光、赤色光を出射する第１光学ユニットと第２光学ユニットが、互いに隣接するようにアウターレンズ内に組み込まれている。これにより、実施の形態２の緑色の右げん灯と赤色の左げん灯とを二段に積み重ねる場合に比べて小型化された両色灯を提供することができる。

【0095】

実施の形態３では、緑色および赤色の半導体光源を設けることを説明したが、第１半導体光源２６０Ａおよび／または第２半導体光源２６０Ｂを白色光源とし、アウターレンズ２１２を緑色レンズまたは赤色レンズにして、緑色光と赤色光を構成してもよい。あるいは、第１半導体光源２６０Ａおよび／または第２半導体光源２６０Ｂを白色光源とし、第１インナーレンズ２２０Ａおよび／または第２インナーレンズ２２０Ｂを緑色レンズまたは赤色レンズにして、緑色光と赤色光を構成してもよい。

【0096】

船舶用の白灯、げん灯および両色灯を例に挙げて実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態と同様の構造を有する灯具が、船舶以外の用途、例えば車両用として使用されてもよい。

【0097】

また、上述したインナーレンズはいずれも、船灯以外の灯具での配光制御にも使用することができる。例えば、げん灯に使用されるインナーレンズ１２０は、入射面に入射した光を光源の光軸に対して略直角方向に反射するとともに、照射範囲を周方向の特定角度範囲に限定することができるので、車両用灯具をはじめとする様々な灯具のレンズとして利用することができる。

【符号の説明】

【0098】

１０ 船灯、 １２ アウターレンズ、 ２０ インナーレンズ、 ２２ 入射面、 ２４ 内面反射面、 ２６ 出射面、 ２８ 第１位置決め部材、 ３０ 第２位置決め部材、 ４０ 基板、 ５０ ベース部材、 ６０ 半導体光源、 １００ 船灯（げん灯）、 １１２ アウターレンズ、 １２０ インナーレンズ、 １２２ 入射面、 １２４ 内面反射面、 １２６ 出射面、 １２８ 第１位置決め部材、 １３０ 第２位置決め部材、 １４０ 基板、 １５０ ベース部材、 １６０ 半導体光源、 ２００ 船灯（両色灯）、 ２１２ アウターレンズ、 ２１８Ａ 第１光学ユニット、 ２１８Ｂ 第２光学ユニット、 ２２０Ａ 第１インナーレンズ、 ２２０Ｂ 第２インナーレンズ、 ２４０ 基板、 ２５０ ベース部材、 ２６０Ａ 第１半導体光源、 ２６０Ｂ 第２半導体光源、 ２７０ 内側シェード。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】