JP5096944B2 - 信号灯器 - Google Patents

Description

本発明は、信号灯器に関し、特に光源としてＬＥＤを用いた信号灯器に関する。

交通信号機や鉄道用信号機などの信号灯器では、高輝度ＬＥＤの普及に伴って、これらＬＥＤを光源として用いられている。このようなＬＥＤ信号灯器では、多数のＬＥＤを基板に配置してケース内に収容し、基板前面に透明のカバーを配置して密閉する構成がとられている。

一方、信号の誤認や見切り発車などを抑制するため、信号灯器の視野角を制限する場合がある。このような信号灯器の視野角を制限する方法として、カバー前面にルーバーを備えたフードを取り付けて、光の出射方向を制御する方法がある。しかし、このようなフードは、高価で容積が大きく重量もあり、埃や雪が付着しやすい。
従来、ＬＥＤ信号灯器において、このような視野角を制限する方法として、ＬＥＤとカバーとの間に、ＬＥＤと対向する位置に穴が形成された配光制限板を設け、穴により光の出射方向を制御して、信号灯器の視野角を制限する方法が提案されている。

特開２００２−１９７５９２号公報

しかしながら、このような従来技術では、配光制限板の穴の側面で光が反射して、前方斜め方向へ光が漏れるため、信号灯器の視野角を十分に制限できないという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、配光制限板の穴の側面における光の反射を抑制でき、信号灯器の視野角を十分に制限できる信号灯器を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかる信号灯器は、複数のＬＥＤを光源とする信号灯器であって、ＬＥＤの前方に設けられた配光制限板を備え、この配光制限板は、各ＬＥＤと対向するそれぞれの位置に当該ＬＥＤから出射された光が前方へ通過する穴を有し、これら穴の内壁面は前方に向かうにしたがって内径がしだいに小さくなるよう形成されており、当該穴の内壁面は凹曲面からなり、または、当該穴の内壁面は当該ＬＥＤからの光の反射を低減する微細凹凸が形成されている。

この際、穴は、テーパー孔から形成してもよい。
また、配光制限板を、穴のＬＥＤ側開口部が対応するＬＥＤの頂部に近接する位置に配置してもよい。
また、穴は、上下方向に縦長の長円形状をなすようにしてもよい。

本発明によれば、配光制限板の穴の内壁面における前方斜め方向への光の反射を抑制でき、結果として信号灯器の視野角を十分に制限することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１−図３を参照して、本発明の一実施の形態にかかる信号灯器について説明する。図１は、本発明の一実施の形態にかかる信号灯器のＬＥＤユニットの構成を示す断面図である。図２は、信号灯器の外観図である。図３は、配光制限板の穴形状（テーパー）を示す断面図である。
ＬＥＤユニット１０は、例えば３色灯（三位式）の交通信号灯器１００の場合、青、黄、赤の点灯色ごとに個別の灯器として信号灯器本体に取付けられ、外部から供給された電気信号に応じて内部のＬＥＤを点灯させるユニットである。

このＬＥＤユニット１０は、前方に向かって開口する有底円筒体からなるケース１と、ケース１の開口部１Ａと勘合するようケース１の周壁先端１Ｂに取り付けられた透光性を有するカバー２と、ケース１の底部１Ｃに形成されたボス１Ｄにネジ止めされることによりケース１の内部に取り付けられたプリント配線基板３と、このプリント配線基板３とカバー２との間に配置されるようプリント配線基板３に取り付けられた配光制限板４と、プリント配線基板３と配光制限板４の間に配置されるようプリント配線基板３に取り付けられてＬＥＤ５のレンズ部が貫通する穴を有する補助板３１から構成されている。

プリント配線基板３のうち、前方側の実装面３Ａには全体として前方正面視円板形状をなすよう複数のＬＥＤ５が実装されている。このＬＥＤ５は、発光部（ＬＥＤチップ）の前方にレンズ部が形成された砲弾（弾丸）形状をなす一般的なＬＥＤである。これに加え、プリント配線基板３には、外部から供給された電気信号に応じてこれらＬＥＤ５を点灯駆動する電気回路（図示せず）が実装面３Ａあるいは半田面３Ｂに実装されている。
配光制限板４は、前方正面視円板形状をなし、プリント配線基板３の各ＬＥＤ５と対向するそれぞれの位置に、当該ＬＥＤ５からの光の出射角度を制限する穴６が形成されている。

配光制限板４の穴６は、その内壁面６Ａが前方に向かうにしたがって内径がしだいに小さくなるよう形成されている。図３の例では、各穴６がすり鉢形状をなすテーパー孔で形成されている。
これにより、ＬＥＤ５から出射された光７のうち、穴６の角度方向へ出射された光７Ａは、穴６を通過して前方正面方向に出射される。また、光７Ａ以外の前方斜め方向に出射された光７のうち、穴６の内壁面６Ａの角度方向へ出射された光７Ｂは、内壁面６で反射され、その一部または全部がケース１の内側方向へ反射される。

したがって、穴６の内壁面６Ａで反射された光７Ｂのうち穴６から前方へ出射される割合が低減されるため、配光制限板４の穴６の内壁面６Ａにおける前方斜め方向への光の反射を抑制でき、結果として信号灯器の視野角を十分に制限することが可能となる。
また、補助板３１のうち少なくともカバー２側表面を黒色としたり、あるいは微細凹凸を設けることにより、信号灯器の外部からカバー２を介してプリント配線基板３へ到達する光や、内壁面６Ａで反射されてプリント配線基板３へ到達する光の反射を抑制することができ、信号の視認性を高めることが可能となる。

配光制限板４の穴６については、図３のようなテーパー孔に限定されるものではなく、他の形状が考えられる。図４は、配光制限板の穴形状（凹曲面）を示す断面図である。例えば図４に示すように、穴６の内壁面６Ａを凹曲面から構成してもよい。
これにより、図３のテーパー孔と比較して、穴６の内壁面６Ａにおける前方斜め方向への光の反射を効率よく抑制でき、信号灯器の視野角をさらに制限することが可能となる。

また、穴６の内壁面６Ａに加工を施して、内壁面６Ａでの光の反射を低減する微細凹凸を形成してもよい。微細凹凸を内壁面６Ａに形成する方法としては、エンボス加工や植毛加工が考えられる。これら加工処理については公知の技術を用いればよい。これにより、内壁面６Ａにおける光の反射を効率よく抑制できる。

また、穴６の内壁面６Ａで反射する光は、当該穴６と対向するＬＥＤ５から出射された光だけでなく、他の穴６と対向するＬＥＤ５から出射された光が反射する場合もある。このような場合には、穴６がＬＥＤ５に近接するよう配光制限板４を配置することにより、内壁面６Ａにおける前方斜め方向への光の反射を効率よく抑制できる。

図５は、穴とＬＥＤの位置関係を示す説明図である。図５の例では、穴６のＬＥＤ側開口部６ＢがＬＥＤ５の頂部５１に位置するよう、配光制限板４がプリント配線基板３よりに配置されている。これにより、他の穴６と対向するＬＥＤ５からの光７Ｃのうち、穴６に入射する割合を低減できる。また、光７Ｃが穴６へ入射した場合でも、その入射角が浅くなるため、そのほとんどを内壁面６Ａによりケース１の内側方向へ反射することができ、内壁面６Ａにおいて前方へ出射される光の割合を大幅に低減できる。

図６は、穴とＬＥＤの他の位置関係を示す説明図である。図６に示すように、穴とＬＥＤの位置関係については、ＬＥＤ５の頂部５１が穴６のＬＥＤ側開口部６Ｂより穴６の内側に位置するよう、配光制限板４をプリント配線基板３よりに配置してもよい。これにより、他の穴６と対向するＬＥＤ５からの光７Ｃの入射角をさらに浅くできる。これに加え、光７の一部がＬＥＤ５のレンズ部で阻害されるため、内壁面６Ａへ到達する光７Ｃ自体を低減させることができる。このため、内壁面６Ａにおいて前方へ出射される光の割合を、図５の構成と比較してさらに低減できる。

図７は、穴とＬＥＤの他の位置関係を示す説明図である。配光制限板４をプリント配線基板３よりに配置する構成に代えて、配光制限板４の厚さをプリント配線基板３側に増やしてもよい。これにより、ＬＥＤ側開口部６ＢとＬＥＤ５を図６と同様の位置関係に配置でき、図６の構成と同様の効果が得られる。これに加え、穴６の前方側開口部６ＣとＬＥＤ５を図５と同様の位置関係に配置できる。このため、信号灯器の上下方向における光の出射角度範囲７Ｄを、所望の角度範囲に抑制することが可能となる。

図８は、配光制限板の穴形状（テーパー）を示す正面図である。配光制限板４の穴６は、前方正面視円形をなすものに限定されるものではなく、他の形状であってもよい。例えば、図８Ａに示すように、穴６として信号灯器の上下方向に縦長の長円形状を用いた場合、信号灯器の左右方向への光の広がりを抑制しつつ、上下方向への広がりを得ることができる。このため、信号灯器と対向する車道に沿って、信号灯器の下方から遠方までの良好な視野範囲を得ることができるとともに、当該車道に隣接する領域に対する配光を十分制限することができる。

なお、以上で説明した各部の構成については、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更可能である。また、穴６の大きさや配光制限板４の厚さ、ＬＥＤ５との距離などの実際の寸法については、信号灯器に求められる視野範囲に応じて適宜設定すればよい。
また、以上の説明では、３色灯（三位式）の交通信号灯器１００で用いるＬＥＤユニット１０に適用した場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、視野角を制限が必要なＬＥＤ方式の信号灯器であれば、いずれの信号灯器にも本発明を適用でき、同様の作用効果が得られる。

本発明の一実施の形態にかかる信号灯器のＬＥＤユニットの構成を示す断面図である。 信号灯器の外観図である。 配光制限板の穴形状（テーパー）を示す断面図である。 配光制限板の穴形状（凹曲面）を示す断面図である。 穴とＬＥＤの位置関係を示す説明図である。 穴とＬＥＤの他の位置関係を示す説明図である。 穴とＬＥＤの他の位置関係を示す説明図である。 配光制限板の穴形状（長円形状）を示す正面図である。

符号の説明

１００…交通信号灯器、１０…ＬＥＤユニット、１…ケース、１Ａ…開口部、１Ｂ…周壁先端、１Ｃ…底部、１Ｄ…ボス、２…カバー、３…プリント配線基板、３Ａ…実装面、３Ｂ…半田面、３１…補助板、４…配光制限板、５…ＬＥＤ、５１…頂部、６…穴、６Ａ…内壁面、６Ｂ…ＬＥＤ側開口部、７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ…光、７Ｄ…出射角度範囲。

Claims (4)

1. 複数のＬＥＤを光源とする信号灯器であって、
   前記ＬＥＤの前方に設けられた配光制限板を備え、
   この配光制限板は、前記各ＬＥＤと対向するそれぞれの位置に当該ＬＥＤから出射された光が前方へ通過する穴を有し、これら穴の内壁面は前方に向かうにしたがって内径がしだいに小さくなるよう形成されており、
   前記穴の内壁面は凹曲面からなり、または、前記穴の内壁面は前記ＬＥＤからの光の反射を低減する微細凹凸が形成されている
   ことを特徴とする信号灯器。
2. 請求項１に記載の信号灯器であって、
   前記穴は、テーパー孔からなることを特徴とする信号灯器。
3. 請求項１に記載の信号灯器であって、
   前記配光制限板は、前記穴のＬＥＤ側開口部が対応するＬＥＤの頂部に近接する位置に配置されていることを特徴とする信号灯器。
4. 請求項１に記載の信号灯器であって、
   前記穴は、上下方向に縦長の長円形状をなすことを特徴とする信号灯器。

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