JP5262340B2 - 灯器及び灯器の製造方法 - Google Patents
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このような路車間通信を無線によって行う場合、無線通信の見通しを確保する観点から、歩道等に設置した支柱から車道側にアームを張り出し、このアーム上に通信装置のアンテナを取り付けている。また、前記アームを設けなくても見通しが確保できる場合、前記支柱にアンテナを取り付けることが可能となる。
そこで、道路には車両感知器や光ビーコンのヘッド等が設置されているため、これらを取り付けている支柱やアームにアンテナを併設することが考えられる。しかし、この場合においても、美観の点で好ましくない。
また、基板が前記パッチアンテナによる電波の送受信の妨げになるのを防止するためには、グランド素子及びパッチ素子は、基板よりも前方に設けられている必要があり、また、このパッチアンテナが所望の性能を発揮するためには、パッチ素子とグランド素子との間に前後方向の所定の間隔を設ける必要がある。しかし、基板の前面に実装されている従来の発光体は、前記間隔よりも、前後方向の長さが短いことから、発光体の前端よりもパッチ素子が前方に位置することとなる。この結果、パッチ素子が発光体による前方への発光(灯光)の妨げになることがある。
一方、パッチ素子が発光体による前方への発光の妨げとならないために、パッチ素子を発光体の前端よりも後方に配置すると、従来の発光体は前後方向の長さが短いために、基板よりも前方に設けられているグランド素子と、パッチ素子との間の前後方向の間隔を、小さい値でしか設定できず、パッチアンテナは所望の性能を発揮することができなくなるおそれがある。
そこで、本発明の灯器が備えている発光体の前後方向長さによれば、基板よりも前方にグランド素子及びパッチ素子を配置し、これらグランド素子とパッチ素子とを所望の間隔としても、このパッチ素子よりも前方に発光体の前端を位置させることができる。したがって、パッチアンテナに所望の性能を発揮させることができると共に、パッチ素子が発光体による前方への発光の妨げになることを防止することができる。
しかし、本発明の灯器が備えている発光体の前後方向長さによれば、グランド素子とパッチ素子との間隔を、700MHz帯周波数で使用するための広い間隔としても、パッチ素子よりも前方に発光体の前端を位置させることができる。したがって、パッチアンテナに700MHz帯周波数で使用できる性能を発揮させることができると共に、パッチ素子が発光体による前方への発光の妨げになることを防止することができる。
発光ダイオードが前面に実装された基板の前方で、かつ、当該発光ダイオードの前端よりも後方にパッチ素子及びグランド素子を設けるためには、パッチ素子及びグランド素子に、発光ダイオードを挿通させる開口部を形成する必要がある。そこで、グランド素子に形成された開口部と、前記板部材に形成された前記孔とが同じ大きさであると、発光ダイオードのリード線が、グランド素子の前記開口部に接触してしまうおそれがある。しかし、本発明によれば、グランド素子の開口部は板部材の孔の開口よりも広い領域で開口して形成されているため、リード線が、絶縁材からなる板部材の孔に接触しても、グランド素子の開口部に接触することを防止することができる。
灯器が、交通信号用の灯器として用いられる場合、基板や発光体に照りつけた西日や朝日が地上へ反射し、その反射光によって、灯器が見づらくなったり、点灯していない灯器が点灯しているように見える「擬似点灯」が生じたりする。しかし、光学ユニット外部の所定の方向から入射(西日や朝日のように斜め上方から入射)する光が基板や発光体により反射するのを、反射防止部材が防止するので、灯器が見づらくなったり擬似点灯が生じたりするのを防止することができる。そして、パッチ素子及びグランド素子は、板状である反射防止部材の後方に設けられていることから、反射防止部材はパッチ素子及びグランド素子を隠すことができる。さらに、入射する光(日光)が発光体で反射するのを防止するように反射防止部材が設けられている場合は特に、当該反射防止部材によって、発光体に日光が直接的に当ることを抑制することができ、発光体の温度の上昇を抑え、発光体の寿命が短くなることを防止することができる。
図1は本発明の灯器の実施の一形態を示す正面図である。図1の灯器は道路に設置される交通信号灯器1(以下、単に信号灯器又は灯器という)であり、車両用のものである。歩道等の路側に支柱40が設置され、この支柱40から車道側にアーム41が張り出されて設けられており、このアーム41に信号灯器1が取り付けられている。
信号灯器1の点灯等を制御する制御装置5が、後述するアンテナ4を利用した無線通信制御を行うことができる。または、点灯等を制御する制御装置5と、アンテナ4による無線通信用の制御装置とは、別々であっても良い。これら両制御装置が別々である場合、両制御装置を同一の前記筐体3内に内蔵させることができる。または、無線通信用の制御装置を、信号灯器1の点灯等を制御する制御装置5の近傍(同一の支柱40)に設置することができる。
図5は、LED7及びその周辺部を示している拡大断面図である。LED7は、LED素子7b及びモールド部7eを有する発光本体7fと、この発光本体7fから後方へ延びている二本のリード線7c,7dとを有している。モールド部7eは、LED素子7bを被覆している。また、モールド部7eはレンズ部となる。このモールド部7eの前端がLED7の前端39となる。
板状部10aの後面にはボス部10c(図4参照)が後方突出状に形成されている。基板8は、ボス部10cのネジ穴に螺合されたネジ25によって、板状部10aに固定されている。板状部10aと基板8との間には、ボス部10cの高さに相当する間隔が設けられている。
グランド素子12は、平面状(平板状)に形成されており、基板8の前面8a側において反射防止部材10に取り付けられている。具体的には、図4に示すように、反射防止部材10の後面にボス部10fが形成されており、グランド素子12はボス部10fにネジ26によって固定されている。グランド素子12は、前後方向について基板8とLED7の前端39との間の位置であり、かつ、パッチ素子11の後方に設けられている。グランド素子12の輪郭形状はパッチ素子11の輪郭形状よりも大きくなっている。なお、グランド素子12の形状を任意とすることができ、円形の他に、矩形とすることができるが、光学ユニット2が正面視において円形である場合、グランド素子12も円形とするのが好ましい。すなわち、光学ユニット2の輪郭形状とグランド素子12の輪郭形状とを同じ(相似形)とするのが好ましい。これは、グランド素子12の面積を、矩形とする場合よりも大きくする(最大とする)ことができるためである。また、グランド素子12の面積を、パッチ素子11の面積よりも(ある程度)大きくすることにより、グランド方向(バック方向)への電波の放射を少なくすることができる。すなわち、効率良く電波を前方へ発することができる。
LED7を孔34及び孔14に挿し入れることにより、パッチ素子11及びグランド素子12はLED7に干渉することがなく、パッチ素子11及びグランド素子12を所定の位置に設置することができる。
また、図1の制御装置5側から延びるLED7用の電源ケーブル(図示せず)が、収容部材6の底部6aに取り付けた端子部(図示せず)を介して、基板8と接続されている。
このように、LED7の前後方向長さが、従来のLEDの前後方向長さよりも長くなっていることから、基板8よりも前方にグランド素子12及びパッチ素子11を配置し、これらグランド素子12とパッチ素子11との間隔dを広くしても、このパッチ素子11よりも前方にLED7の前端39を位置させることができる。したがって、パッチアンテナ4に所望の性能を発揮させることができると共に、パッチ素子11がLED7による前方への発光の妨げになることを防止することができる。
そして、第一の間隔d及び第二の間隔eを確保しつつ、LED7の前端39を、パッチ素子11及び反射防止部材10よりも前方に位置させることができるように、LED7は前後方向に長い形状を有している。
図9(a)は、図8のグランド素子12の孔14及び誘電体13の孔24a,24bを孔貫通方向に見た図である。図8と図9(a)とにおいて、グランド素子12に形成された孔14は、誘電体13の孔24a,24bの開口よりも広い領域で開口して形成されている。図8と図9(a)では、一つのLED7のために、グランド素子12に一つの孔14が形成されているのに対し、誘電体13には二つの孔24a,24bが形成されている。そして、一つの孔14の開口が、二つの孔24a,24bが形成されている領域よりも、広くなっている。
なお、図9(b)に示しているように、グランド素子12に、リード線7c,7dのそれぞれを単独で挿通させる二つの孔14,14が形成されていてもよい。この場合であっても、グランド素子12に形成された二つの孔14,14は、誘電体13の孔24a,24bの開口よりもそれぞれ広い領域で開口して形成されている。
なお、基板8の前面にジャンパーケーブル等による配線が必要な場合、LED7を基板8に実装する前に、当該配線作業を済ませておく。
この製造方法によって製造された灯器によれば、誘電体13に形成した孔24a,24bに、リード線7c,7dを単独で挿通させ、LED7を基板8の前面に実装させるので、隣接するリード線7c,7d同士の接触を防ぎ、当該接触による短絡を防止することができる。また、孔24a,24bは、リード線7c,7dが曲がってしまうのを防止することができる。
図11は、誘電体13の比誘電率εrと、パッチ素子11の外形及びパッチ素子11の位置等との関係を示した表である。この表は、720MHz帯で使用される図2に示した灯器1をモデル化してシミュレーションを行なった結果を示している。このモデル化にあたり、パッチ素子11及びグランド素子12を正方形とし、LED7、LED7挿通用の孔及び反射防止部材10は、素子外形及び素子の位置に関しての影響が小さいため、省略している。また、同軸ケーブル15aの入力部を、パッチ素子11の上端から下方へ1mm下の位置としている。
また、灯器1に格納するパッチアンテナ4用の誘電体13の比誘電率εrは、下限が2(2以上)であるのが好ましい。また、比誘電率εrは、上限が5(5以下)であるものが好ましい。具体的には、フッ素樹脂、ポリエチレン、ガラスエポキシ、FRP、ポリアセタール、ABS樹脂、又は、ポリエチレンテレフタラートとするのが、価格面、加工性の面で好ましい。
また、交通用の信号灯器1は、車両のドライバによる視認性を考慮して道路に設置されているため、各実施の形態の信号灯器を道路の所定位置に設置することで、アンテナ4と車両の車載機との間で無線通信を行う上で、見通しが良好な状態が自然と得られる。これにより、信号灯器1の光学ユニット2に組み込んだアンテナ4を、路車間で無線通信を行う高度道路交通システム(ITS)に活用することができ、また、良好な通信状態が得られる。
なお、信号灯器1はドライバへの視認性に鑑みて、通常、基板8自体を少し下方に傾けて設置してある。そのため、パッチ素子11及びグランド素子12を基板8に平行に取り付けることによって、アンテナ4の指向性も下方に向くが、路車間での無線通信領域を限定的としたり確実性を増したりすることを目的として、基板8よりもさらに下方に傾けるようにしても良い。
また、信号灯器は車両用以外にも、歩行者用のものであってもよい。また、信号灯器が有する発光体はLED以外に電球であってもよい。また、この発明は、信号灯器以外に道路の照明用の照明灯器であってもよい。この場合、発光体として水銀灯やナトリウムランプがある。
2 光学ユニット
4 パッチアンテナ
7 発光ダイオード(LED)
7b LED素子
7c,7d リード線
7e モールド部
7f 発光本体
8 基板
8a 前面
9 カバー部材
10 反射防止部材
11 パッチ素子
12 グランド素子
13 誘電体(板部材)
14 孔(開口部)
16 チューブ
24 孔
24a 孔
24b 孔
34 孔(開口部)
39 前端
d 間隔
Claims (5)
- 発光体、この発光体が前面に実装された基板、及び、可視光透過性を有し前記発光体を前方で覆うカバー部材を有する光学ユニットと、
前記基板よりも前方に設けられたグランド素子、及び、このグランド素子よりも前方に設けられたパッチ素子を有し、指向性が下方を向き、道路を走行する車両の車載機との間で通信を行うためのパッチアンテナと、
前記パッチ素子と前記グランド素子との間に設けられている絶縁材からなりかつ板部材からなる誘電体と、
を備え、道路に設置される灯器であって、
前記パッチ素子と前記グランド素子とは前記誘電体を間に挟んで前記光学ユニット内に格納され、
前記発光体は、LED素子を有する発光本体と、この発光本体から後方へ延び前記基板と接続されている二本のリード線とを有する発光ダイオードからなり、
前記発光ダイオードは、当該発光ダイオードの前端が前記パッチ素子よりも前方に位置する前後方向長さを有し、
前記誘電体に、前記リード線それぞれを単独で挿通させる孔が形成されており、
これら孔の間には、前記誘電体の一部が介在し、この一部によって、前記リード線同士の接触を防いでいることを特徴とする灯器。 - 前記パッチ素子と前記グランド素子との前後方向の間隔は、700MHz帯周波数で使用する間隔に設定されている請求項1に記載の灯器。
- 前記グランド素子には、前記リード線を挿通させる開口部が形成されており、
この開口部は、前記孔の開口よりも広い領域で開口して形成されている請求項1又は2に記載の灯器。 - 前記光学ユニット外部の所定の方向から入射する光が前記基板及び前記発光体の少なくとも一方により反射するのを防止するため、前記基板の前方に当該基板に対向して設けられた板状の反射防止部材を更に備え、
前記パッチ素子は、前記反射防止部材の後方に設けられている請求項1〜3のいずれか一項に記載の灯器。 - 前方側にあるLED素子と後方へ延びているリード線と前記LED素子を被覆するモールド部とを有する発光ダイオード、この発光ダイオード用の基板、及び、可視光透過性を有し前記発光ダイオードを前方で覆うカバー部材を有する光学ユニットと、
前記基板よりも前方に設けられたグランド素子、このグランド素子よりも前方に設けられたパッチ素子、及び、前記グランド素子と前記パッチ素子との間に介在した絶縁材からなる誘電体を有し、指向性が下方を向き、道路を走行する車両の車載機との間で通信を行うためのパッチアンテナと、を備えた道路に設置される灯器の製造方法であって、
前記パッチ素子及び前記グランド素子に、前記リード線を挿通させる開口部をそれぞれ形成すると共に、前記誘電体に、前記リード線それぞれを単独で挿通させる孔を形成し、
前記基板の前面側に、前記グランド素子、前記誘電体及び前記パッチ素子を設け、前記発光ダイオードを前面側から前記パッチ素子へと接近させ、前記リード線を前記開口部及び前記孔に挿通させ、前記発光ダイオードの前端を前記パッチ素子よりも前方に位置させた状態で、前記リード線を前記基板に接続することで、前記発光ダイオードを当該基板の前面に実装させ、前記パッチアンテナを前記光学ユニット内に格納することを特徴とする灯器の製造方法。
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