JP2001213322A

JP2001213322A - 鉄道信号灯

Info

Publication number: JP2001213322A
Application number: JP2000024137A
Authority: JP
Inventors: Yoshimune Otake; 良宗大竹
Original assignee: Sankosha Co Ltd
Current assignee: Sankosha Co Ltd
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2001-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】信号電球用の既存の灯器をそのまま利用して
発光源にＬＥＤの使用を可能とする。【解決手段】複数個のＬＥＤ１を搭載した基板２が信
号電球用灯器３の器体内に取付けられている。基板２
は、信号レンズ４の焦点距離の範囲内に設置されてい
る。各ＬＥＤ１は、内外同心状に配設され、各ＬＥＤ１
より発する光の出射角の傾きが内側に配設されたＬＥＤ
１よりも外側に配設されたＬＥＤ１の方が相対的に大き
く、実質的に光源の面積を拡大させている。各ＬＥＤ１
より出射した光は、あたかも信号レンズ４の焦点から発
した光のように信号レンズ４の球面各所と、信号レンズ
４の焦点Ｆとを結ぶ直線の方向に向けて発散し、信号レ
ンズ４で屈折し、平行な光線となって器外に出光され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光源にＬＥＤ
（ＬｉｔｅＥｍｉｔｔｉｎｎｇＤｉｏｄｅ：発光ダ
イオード）を用いた鉄道信号灯に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道信号機には、単色の色灯式信号機の
ほか、２現示、３現示、４現示、５現示の多灯型色灯信
号機などが用いられるが、多灯型色灯信号機であっても
その信号灯は、いずれも単一の灯器の組み合わせを垂直
にならべたものである。

【０００３】灯器には、信号電球を取付けるソケット
と、信号レンズとが取付けられている。信号レンズは、
太陽光線のもとで確認距離を確保しなければならないこ
とからレンズ（複レンズまたは単レンズ）が使用され、
例えば主信号機のレンズには段付レンズが用いられ、外
側は無色の内面段付レンズ、内側は着色（赤、橙黄、
緑）の外面段付レンズによる２枚のレンズの組合わせが
用いられている。

【０００４】段付レンズは、軽量で合成焦点距離が小と
なり、電球から出る光束を多く利用することが出来る。
また、入替信号機、地上中継信号機などのように近距離
の確認距離で良い場合に使用する信号レンズには、単レ
ンズの内面摺りの艶消しとなっており、拡散角度を大き
くして使用するようになっている。

【０００５】一方、信号電球には、複繊条フィラメント
又は単繊条フィラメント電球が用いられ、点光源として
レンズ効果を増すため、厳重な寸法によって、集中フィ
ラメントとし、フィラメントをレンズの焦点に正確にセ
ットさせるため、口金とフィラメントの寸法を正確に規
定している。

【０００６】最近では、信号機の発光源に信号電球に代
えてＬＥＤが用いられるようになってきた。特に、赤色
発光の特殊信号発光機や踏切警報機、方向指示器など
は、赤色発光のＬＥＤを用いて発光源のＬＥＤ化が進ん
でいる。

【０００７】かつては、黄色、緑色発光のＬＥＤの光度
が低いことから、自由な発色に制約を受けていたが、最
近、白色、黄色、緑色の高光度発色ＬＥＤの商品化され
るに到ったことから、今後、色灯式信号機の信号電球の
ＬＥＤ化が急ピッチで進むものと思われる。

【０００８】一般に使用されるＬＥＤの形状は、半導体
チップ（発光体）の上部を樹脂カバーで密閉したもので
あり、カバーのレンズ効果により各種の指向特性が得ら
れる。ＬＥＤを信号機の発光源に使用する時には、一定
の大きさの円盤状基板の板面に多数のＬＥＤを内外同心
状に配列して灯器内に設置される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、個々のＬＥ
Ｄは、カバーのレンズ効果により、各種の指向特性が得
られるとは云うものの、同じ指向性の複数のＬＥＤを基
板の平面上に配列したものは、全体として単一指向型光
源、いわゆるビームであって、複数のＬＥＤを発光源と
して信号レンズの焦点位置においたとしても、これを拡
散させることができず、あるいは焦点位置に点光源を置
いたときのように平行光線の光束として外部に照射する
ことができない。

【００１０】したがって、ＬＥＤを発光源に用い、規定
の確認距離で、規定の視認範囲を確保するには、特別の
機構を用い、専用の拡大レンズで拡大してＬＥＤから発
した光を拡散させる必要がある。それには、ＬＥＤ用の
信号灯器を用いなければならない。

【００１１】つまり、信号電球のＬＥＤ化を進めるに
は、ＬＥＤに専用の灯器を準備しなければならない、と
いう問題に直面する。ところが、信号電球を発光源に用
いた既存の信号灯器の数は、膨大な数にのぼり、信号の
発光源を信号電球からＬＥＤに変換するためには、膨大
な数の信号機の灯器自体を交換しなければならない。

【００１２】本発明の目的は、信号電球用の既存の灯器
をそのまま利用して発光源にＬＥＤの使用を可能とした
鉄道信号灯を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による鉄道信号灯においては、基板に搭載さ
れた複数個のＬＥＤを有する信号灯であって、基板は、
信号レンズの焦点距離の範囲内に設置され、基板に搭載
された各ＬＥＤは、内外同心状に配設され、ＬＥＤより
発する光の出射角の傾きが内側に配設されたＬＥＤより
も外側に配設されたＬＥＤの方が相対的に大きく、実質
的に光源の面積を拡大させるものである。

【００１４】また、基板に分散して搭載された複数個の
ＬＥＤを有する信号灯であって、基板は、信号レンズの
焦点距離の範囲内に設置され、基板に搭載された各ＬＥ
Ｄは、信号レンズの球面と、信号レンズの焦点とを結ぶ
直線の方向に向けて配設されているものである。

【００１５】また、基板は中凸状の球面を有し、各ＬＥ
Ｄは、球面に対して法線方向に開けられた孔内に挿入さ
れているものである。

【００１６】また、基板の中凸状の球面は、信号レンズ
の曲面形状と相似形または信号レンズの曲面形状に類似
する曲面である。

【００１７】また、信号レンズは段付レンズであり、基
板は同心状の段差を有し、ＬＥＤは、基板の各段差の面
に取付けられているものである。

【００１８】また、複数個のＬＥＤを搭載した基板は、
信号電球用灯器の器体内に取付けられたものであり、基
板の取付位置は、信号電球を取付けるべきソケットと信
号レンズ間のソケットに近い位置である。

【００１９】また、基板は、器体内に備えた信号電球用
のソケットに取付けられ、ＬＥＤは、ソケットから給電
されるものである。

【００２０】また、複数のＬＥＤを搭載した基板と、基
板に取付けられたブラケットと、器体内に備えた信号電
球用のソケットに取付ける口金とは、ＬＥＤユニットと
して一体化されているものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に本発明による鉄道信号灯の
実施形態を図によって説明する。図１において、本発明
による信号灯は、複数個のＬＥＤ１を分散して搭載した
基板２を灯器３内に有している。

【００２２】この実施形態において、灯器３は信号電球
用のものであり、灯器３の前面には信号レンズ４が嵌め
込まれ、灯器３の器体内には、信号電球取付用のソケッ
ト５が取付けられ、ソケット５に信号電球６を取付けた
ときに、信号電球６のフィラメント７が信号レンズ６の
焦点Ｆに正確にセットされるような関係位置に調整され
ている。

【００２３】本発明は、信号電球用の灯器３に、信号の
発光源である信号電球に代えて複数個のＬＥＤ１を搭載
した基板２を設置するものである。本発明において、基
板２は、信号レンズ４の焦点距離Ｆの範囲内に設置さ
れ、基板２に搭載された各ＬＥＤ１，１・・・は、内外
同心状に配設され、各ＬＥＤ１より発する光の出射角の
傾きが内側に配設されたＬＥＤよりも外側に配設された
ＬＥＤの方が相対的に大きく、実質的に信号機の光源の
面積を拡大させるものである。

【００２４】基板２の設置位置は、信号電球を取付ける
べきソケット５と信号レンズ４間のスペース内のソケッ
ト５に近い位置に設置され、基板２に搭載された各ＬＥ
Ｄ１は、信号レンズ４の球面と、信号レンズ４の焦点Ｆ
とを結ぶ直線の方向に向けて配設されている。

【００２５】図２に示す基板２は、中凸状の球面を有し
ている。基板２の中凸状の球面は、信号レンズ４の曲面
形状と類似の形状の曲面、正確には相似形の曲面をなし
ているものを使用すれば、各ＬＥＤ１を、球面に対して
法線方向に開けられた孔９内に挿入することによって、
基板２に搭載された各ＬＥＤ１は、信号レンズ４の球面
と、信号レンズ４の焦点とを結ぶ直線の方向に向けて配
設される。

【００２６】基板２は、図３に示すように絶縁板（樹脂
またはアルミ板の両面に絶縁コーティングを施したも
の）１０の両面に例えば、プリント配線１１ａ、１１ｂ
が印刷され、孔９をスルーホールとしてＬＥＤ１の電源
配線を行ない、孔９内に差し込まれたＬＥＤ１のそれぞ
れの端子１ａ、１ｂをプリント配線１１ａまたは１１ｂ
に接続し、直列に接続された幾つかのＬＥＤを一組と
し、その数組を並列に接続して電源回路（図示略）に結
線している。勿論、基板２へのＬＥＤの取付け、並びに
基板２の配線へのＬＥＤの接続は、かならずしも図３の
例に限定されるものではない。

【００２７】信号レンズ４は、本来、信号電球６から発
した光を平行光線に変更するためのレンズとして灯器内
に予め取付けられた複レンズまたは単レンズである。こ
の実施形態においては、内面段付レンズを図示し、内側
の着色外面段付レンズは図示を省略している。本発明に
おいては、段付レンズは、実質的には球面レンズである
とみなしている。

【００２８】しかし、ＬＥＤから発する光の照射方向が
信号レンズ４の球面と、信号レンズ４の焦点Ｆとを結ぶ
直線の方向を向かうようにＬＥＤが配設されるという条
件を満たす限り、図４に示すように段付レンズに対応し
て基板２にも同心状に多重の段差を形成し、基板２の各
段差の面にＬＥＤ１を同心円状に取付けることができ
る。

【００２９】なお、複数個のＬＥＤ１を搭載した基板２
は、ブラケット８などを用いて灯器３の器体内に所定の
姿勢を保って取付けられるが、ブラケット８に口金１２
を設け、この口金１２を器体内に備えた信号電球用のソ
ケット５に差し込んで基板２の取付けを行なえば、ブラ
ケット８による基板２の保持とともに、ＬＥＤ１への給
電をソケット５を通じて行なうことが出来る。さらに、
本発明において、複数のＬＥＤ１を搭載した基板２と、
基板２に取付けられたブラケット５と、口金１２とをＬ
ＥＤユニット１３として一体化しておけば、保管、取扱
い並びに作業上便利である。

【００３０】本発明において、基板２上の各ＬＥＤ１を
一斉に点灯すると、各ＬＥＤ１より出射した光は、あた
かも信号レンズ４の焦点から発した光のように信号レン
ズ４の球面各所と、信号レンズ４の焦点Ｆとを結ぶ直線
の方向に向けて発散し、信号レンズ４で屈折し、平行な
光線となって出光される。

【００３１】したがって、内外同心状に配設された複数
のＬＥＤ１のそれぞれより発した光は、信号電球を用い
た場合と同様に信号レンズの曲面全体に均一に入射し、
信号レンズ４で集光され、信号レンズ４からは高光度で
均一に分散して出射され、灯器の正面に規定の見通し距
離が確保される。

【００３２】本発明において、基板２の取付に際して
は、信号電球用の信号灯として既に信号柱に設置されて
いる灯器３を開き、信号電球を取り外し、口金１２を、
器体内のソケット５に差込み、基板２をソケット５と信
号レンズ４間のスペース内のソケット５に近い位置に所
要の姿勢で設置すればよく、信号柱から灯器３を取り外
す必要はなく、また、器体内のソケット５を使用しない
ときでも、これを撤去する必要もない。

【００３３】すなわち、信号電球用として製作され、現
場に据え付けられてきた信号灯は、信号電球をＬＥＤの
基板に取り替えることにより、そのままＬＥＤの信号灯
に転用して引き続き使用できる。特に、複数のＬＥＤ１
を搭載した基板２と、基板２に取付けられたブラケット
８と、器体内に備えた信号電球用のソケット５に取付け
る口金１２とを、ＬＥＤユニット１３として一体化して
おくことにより、ＬＥＤユニット１３を灯器内に差し入
れてワンタッチで取付けができる。

【００３４】本発明は、信号電球用の信号灯として使用
されてきた灯器を利用するだけに限られるものではな
い。工場内で生産された灯器内に、予めＬＥＤを搭載し
た基板を据え付けてこれを現場に搬入して取付けること
も勿論出来る。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によるときには、基
板に内外同心状に配設された各ＬＥＤより発する光の出
射角の傾きを、内側に配設されたＬＥＤよりも外側に配
設されたＬＥＤ相対的に大きく設定し、信号レンズの球
面と、信号レンズの焦点とを結ぶ直線の方向に向けて配
設するために、光源の面積が実質的に拡大され、信号電
球用として灯器に装備された既存の信号レンズをそのま
ま利用して、各ＬＥＤより発した光は、あたかも信号レ
ンズの焦点から発した光のように信号レンズに入射し、
複数のＬＥＤより発した光は、信号電球を用いた場合と
同様に信号レンズの曲面全体に分散して高光度で出射さ
れ、規定の見通し距離を確保することができる。

【００３６】また、本発明によれば、信号電球用として
灯器に装備された既存の信号レンズと信号電球取付用ソ
ケットをそのまま利用して既存の灯器を信号柱から取り
外さずにそのままＬＥＤ信号灯に転用し、信号灯のＬＥ
Ｄ化を容易に促進することが出来る。特に、ＬＥＤユニ
ットとして複数のＬＥＤを搭載した基板と、基板に取付
けられたブラケットと、口金とを一体のユニットとして
扱うことによって、取付作業の作業能率を上げることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す図である。

【図２】（ａ）は、基板の一例を示す正面図、（ｂ）は
断面図である。

【図３】基板の構造の一例を示す図である。

【図４】基板の他の例を示す図である。

【符号の説明】

１ＬＥＤ２基板３灯器４信号レンズ５ソケッ
ト６信号電球７フィラメント８ブラケット９孔
１０絶縁板１１ａ，１１ｂプリント配線１２口金

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年３月２６日（２００１．３．２
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による鉄道信号灯においては、基板に搭載さ
れた複数個のＬＥＤを有し、信号電球用の既存の灯器を
そのまま利用する信号灯であって、基板は、口金を有す
るブラケットに支持され、口金は、灯器の器体に備えた
信号電球用のソケットに差し込んでＬＥＤに給電するも
のであり、ブラケットは、所定の姿勢に保たせて基板を
灯器の器体内に取付けるものであり、基板に搭載された
各ＬＥＤは、内外同心状に配設され、ＬＥＤより発する
光の出射角の傾きは内側に配設されたＬＥＤよりも外側
に配設されたＬＥＤの方が相対的に大きく設定され、信
号レンズの球面と、信号レンズの焦点とを結ぶ直線の方
向に向けて配設されているものであり、基板と、ブラケ
ットと、口金とは、ＬＥＤユニットとして一体化されて
いるものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】また、ソケットと、信号レンズとは、ソケ
ットに信号電球を取付けたときに、信号電球のフィラメ
ントが信号レンズの焦点に正確にセットされるような関
係位置に調整されたものであり、基板は、信号レンズの
焦点距離の範囲内に設置されているものである。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】また、基板は、中凸状の球面を有し、基板
の中凸状の球面は、信号レンズの曲面形状と、相似形ま
たは類似の形状の曲面であり、各ＬＥＤは、球面に対し
て法線方向に開けられた孔内に挿入されているものであ
る。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】削除

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】削除

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】削除

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】削除

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】この実施形態において、灯器３は信号電球
用のものであり、灯器３の前面には信号レンズ４が嵌め
込まれ、灯器３の器体内には、信号電球取付用のソケッ
ト５が取付けられている。ソケット５と、信号レンズ４
との関係は、ソケット５に信号電球６を取付けたとき
に、信号電球６のフィラメント７が信号レンズ４の焦点
に正確にセットされるような関係位置に調整されてい
る。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】複数個のＬＥＤ１を搭載した基板２は、ブ
ラケット８を用いて灯器３の器体内に所定の姿勢を保っ
て取付けられる。ブラケット８に口金１２を設け、この
口金１２を器体内に備えた信号電球用のソケット５に差
し込んで基板２の取付けを行なえば、ブラケット８によ
る基板２の保持とともに、ＬＥＤ１への給電をソケット
５を通じて行なうことが出来る。さらに、本発明におい
ては保管、取扱いを容易にするため、複数のＬＥＤ１を
搭載した基板２と、基板に取付けられたブラケット５
と、口金１２とをユニット１３として一体化しておく。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によるときには、基
板に内外同心状に配設された各ＬＥＤより発する光の出
射角の傾きを，内側に配設されたＬＥＤよりも外側に配
設されたＬＥＤの方を相対的に大きく設定し、信号レン
ズの球面と、信号レンズの焦点とを結ぶ直線の方向に向
けて配設するため、信号電球用として灯器に装備されて
いる既存の信号レンズをそのまま利用して各ＬＥＤより
発した光をあたかも、信号レンズの焦点から発した光の
ように信号レンズに入射させ、複数のＬＥＤより発した
光を、信号電球を用いた場合と同様に信号レンズの曲面
全体に分散した高光度で出射させ、発光光度を最大限に
利用して規定の見通し距離を確保することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に搭載された複数個のＬＥＤを有す
る信号灯であって、基板は、信号レンズの焦点距離の範
囲内に設置され、基板に搭載された各ＬＥＤは、内外同
心状に配設され、ＬＥＤより発する光の出射角の傾きが
内側に配設されたＬＥＤよりも外側に配設されたＬＥＤ
の方が相対的に大きく、実質的に光源の面積を拡大させ
るものであることを特徴とする鉄道信号灯。
【請求項２】基板に分散して搭載された複数個のＬＥ
Ｄを有する信号灯であって、基板は、信号レンズの焦点
距離の範囲内に設置され、基板に搭載された各ＬＥＤ
は、信号レンズの球面と、信号レンズの焦点とを結ぶ直
線の方向に向けて配設されているものであることを特徴
とする鉄道信号灯。
【請求項３】基板は中凸状の球面を有し、各ＬＥＤ
は、球面に対して法線方向に開けられた孔内に挿入され
ているものであることを特徴とする請求項２に記載の鉄
道信号灯。
【請求項４】基板の中凸状の球面は、信号レンズの曲
面形状と相似形または、類似する曲面であることを特徴
とする請求項２に記載の鉄道信号灯。
【請求項５】信号レンズは段付レンズであり、基板は
同心状の段差を有し、ＬＥＤは、基板の各段差の面に取
付けられているものであることを特徴とする請求項２に
記載の鉄道信号灯。
【請求項６】複数個のＬＥＤを搭載した基板は、信号
電球用灯器の器体内に取付けられたものであり、基板の
取付位置は、信号電球を取付けるべきソケットと信号レ
ンズ間のソケットに近い位置であることを特徴とする請
求項２に記載の鉄道信号灯。
【請求項７】基板は、器体内に備えた信号電球用のソ
ケットに取付けられ、ＬＥＤは、ソケットから給電され
るものであることを特徴とする請求項６に記載の鉄道信
号灯。
【請求項８】複数のＬＥＤを搭載した基板と、基板に
取付けられたブラケットと、器体内に備えた信号電球用
のソケットに取付ける口金とは、ＬＥＤユニットとして
一体化されているものであることを特徴とする請求項１
に記載の記載の鉄道信号灯。