JP2012243746A - 光半導体を光源とする灯器 - Google Patents

Abstract

【課題】低消費電力対策、メンテナンスのコストダウン、光半導体による大型航空障害灯の制作実用化を図る。
【解決手段】グローブの中心にモーター１２により回転する両面反射板８を構成し、グローブの内側に近接した適当な場所に発光素子基板１１を発光ダイオードの光軸が両面反射板の回転軸１０方向に位置するように配設し、ＬＥＤ光出力群が両面反射板８のＬ７ａ，Ｌ７ｂ面の回転によって水平方向に３６０度に掃引照射することでグローブの外部に発光出力をするものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光ダイオード、可視光半導体レーザ等の光半導体を光源とする航空障害灯に関するものである。

航空障害灯は、航空機に対して送電鉄塔、風力発電塔、高層ビル等の障害物を認識させるための灯器である。

従来から発光ダイオードを光源に使った航空障害灯として円筒状の支持体図２の６の表面に発光ダイオードを多数配列したものが知られている。

この様に発光ダイオードを使った航空障害灯では、定められた光度、低光度航空障害灯の場合３２ｃｄを確保するために、非常に多くの発光ダイオードを必要とする。
通常航空障害灯は図１に示す様に発光ダイオード１を基板上に数個並べた発光素子基板２によって構成した点光源の集合体であるが、１０メートル以上離れると全体を一つの点光源と看做すとしている。

光源である高輝度発光ダイオードの光出力は指向特性があり現在は指光角１５度位のものが使用されているが、指光角が狭い為に主として図２のＡに示すように規定の有効光度を有するのは正面の２列であり円周方向全面に対して十分な輝度を確保する為には約１２度間隔で３０列以上配列する必要がある。

しかしながら、［０００６］に述べた様にこのような発光ダイオードによる航空障害灯からの光出力の大半が航空障害灯を認識する方向以外に光出力されている。
この事は航空障害灯全体照度の１５パーセントにも満たない光量であり残りは無駄なエネルギーとして浪費しているものである。
電球の様に点光源を光源として使用した場合は光源が３６０度何れの方向に対しても常に全光出力の有効照度を供給しているが、発光ダイオードによる光源の場合は発光ダイオード一個当たりの光度が小さいため一方向当たり数十個の発光ダイオードで構成した面光源でなければならない。そのため３６０度面光源に近い光源を用意する為には発光ダイオードを配設する円筒の直径をある程度大きくして多くの発光ダイオードを配設し面光源にする必要がある。しかしながら、この航空障害灯をＡ方向から認識する場合図２の発光ダイオードの光軸が視野に入るのはわずか２列の発光素子基板に配列した発光ダイオードだけである。
このような問題が有る為に電球を使用して２０００ｃｄ以上の大きな光度を要求される中光度航空障害灯を発光ダイオードで制作しようとすると、低光度航空障害灯に比較して発光ダイオードの数が６０倍以上必要となり支持体６のダイオード取り付け面の表面積も６０倍以上必要となるので、光源を電球から発光ダイオードに改良する事が困難である。

上記の課題を解決するためには多数の発光ダイオードによる面光源を求めるよりも少ない発光ダイオードの光出力を見掛け上電球の様に点光源として利用する事である。

それにより発光ダイオードの光出力を１００パーセント有効に利用する事が出来る為に発光ダイオードの数量と消費電力は電球を使用して２０００ｃｄを確保している中光度航空障害灯の場合本発明による方法によると現在の使用電力の約１５パーセント以下とする事が可能となり要求光度を満たすことが出来る。それ故構造に於いて円筒支持体は不要となり航空障害灯全体の軽量化、工事の簡素化、およびメンテナンスについては電球の寿命は約１５００時間だが、発光ダイオードは２万５千時間使用可能であり消費電力は電球の約１５％の１５０ワットであり、又中光度航空障害灯は送電線鉄塔とか９０メートル以上のビル等の高所に設置している為灯器の交換には大きなコストが必要であり大幅なコストダウンを図ることが可能となる。

図１は、従来のＬＥＤを発光素子とする航空障害灯の発光部を表す正面図 図２は、図１の航空障害灯の発光素子の光出力状態を示す平面図 図３は、本発明の航空障害灯の反射板とＬＥＤ光出力群との構成を示す正面図 図４は、本発明の航空障害灯のＬＥＤ発光素子群の光出力が反射板図３の７ａによってグローブの内側を掃引することによる光の放射方向を示す平面図 図５は、本発明の航空障害灯のＬＥＤ発光素子群の光出力が反射板図３の７ｂによってグローブの内側を掃引することによる光の放射方向を示す平面図

前述の課題を解決する為に、従来発光ダイオードの出力は直接外部に向けてグローブを通して出力しているが、本発明は発光ダイオードの出力をグローブの内側中心方向に出力する。グローブの中心にモーターによって水平方向に回転する光反射板を形成し、グローブの外周側の一部に発光ダイオードを配設した発光素子基板を設ける。発光ダイオードの中心光軸が反射板の中心、回転軸方向に向く様に形成することによって発光ダイオードのすべての出力は電球のフィラメントの様にグローブの中心に集光する。次に発光ダイオードを点灯し反射板を回転すると発光ダイオードの光出力は反射板の回転する角度の変化によりグローブの内側全面を水平方向に掃引することによりグローブの中心から点光源の様にグローブ外部に必要とする輝度を提供する。

本発明の航空障害灯について発光ダイオードによる実施例を以下に、図３、図４、図５を用いて説明をするが、可視光半導体レーザ等発光ダイオード以外の光源を使用した航空障害灯にも適用する。

図３は本実施形態による航空障害灯の一部を切欠した概略の正面図である。

グローブ１４は透明なプラスチック等で形成されていて、両面反射板８によってコントロールされた発光ダイオード光出力群１３を外部に照射する。

本実施例の航空障害灯は、少数の発光ダイオード９を配設した発光素子基板１１をグローブ１４に近接して発光ダイオード９の光軸を反射板８の回転軸１０方向に向けて設ける。

グローブの中心に発光ダイオード９からの光出力群をグローブの方向に反射させる為の両面反射板７ａ，７ｂを位置する。

反射板７ａ，７ｂは、モーター１２により回転する反射板の回転軸１０により時計回りに回転をする。

いま図４に於いて発光ダイオード群１３が発光し反射板が時計回りに回転をすると、発光出力は反射板７ａによってＬ７ａ１からＬ７ａ１７を順次掃引する。続いて図５に於いて発光ダイオード群１３は反射板７ｂによってＬ７ｂ１からＬ７ｂ１７を掃引する。
この様な両面反射板８を高速で回転することに依ってグローブ１４の水平方向前面から光の出力を照射するものである。
これは、ブラウン管の画面は小さい光のドットが高速で上下左右を掃引することで明るい輝度画面を造り出していると同様である。

従来ＬＥＤ発光素子を使用した航空障害灯において高輝度ＬＥＤは通常半減値が１５度と指向性が非常に狭い為通常図１の１，２の様に配列した発光ダイオードな場合水平方向と垂直方向共に照射ムラが生じる。本実施例では両面反射板８が回転することでＬＥＤ出力群の照射は水平方向に連続する為全く照射ムラは生じない。
ＴＶの画面が１秒間３０フレームで構成している事から、本実施例に於いても両面反射板８の回転数を毎分１８００回転以上で回転させることでグローブ１４からの光出力ムラは起きない。
又、垂直方向の照射ムラは発光ダイオードの配列を千鳥に垂直２列配列することで解決出来る。

本発明は、従来の光半導体を使用した航空障害灯の発想を大きく転換した物であり、以下に記述する効果を期待出来る。

本発明は、発光ダイオードを光源として使用した航空障害灯について、従来の発光ダイオードによる航空障害灯の使用電力とコストを格段に改善する効果を生じた。

ＬＥＤ発光素子について比較すると、低高度航空障害灯の場合照度３２ｃｄの光度を満足する為に発光ダイオードを約９００個使用し、省エネ改良品として高輝度ＬＥＤ発光素子を使用した製品は発光ダイオードを約１５０個使用した製品が省エネ航空障害灯として使用されている。本発明による航空障害灯は発光ダイオードを約２０個使用して低高度航空障害灯の要求光度３２ｃｄを満足できる。 そのため消費電力も２分の１以下にすることが出来たので太陽電池等の小さな電源で運用出来る等の非常に大きな省エネ効果をもたらした。

ＬＥＤ発光素子の光出力をグローブの中心に集め電球のフィラメントの光出力と同様の光源を可能とした為、１ＫＷの電力を消費する２０００ｃｄの中光度航空障害灯の場合消費電力、重量、製品コストを十分の一以下にし、送電鉄塔でみると灯器交換の費用は２０分の一以下を期待することが出来る。

超高輝度ＬＥＤ発光体は動作時に高い発熱が発生するため、放熱対策を考慮しなければならない。通常はＬＥＤ支持体６のような金属を通して放熱をするが、本実施例では両面反射板８が高速回転するためにグローブ１４の内部には空気が対流をして発光体を放熱する。

発光素子が大幅に減少出来たことにより金属製ＬＥＤ支持体６が不要となり部品点数も減少し全体が軽量化する為工事、維持管理、航空障害灯の交換のコストダウンを図ることが出来る。

１ 発光ダイオードＡ
２ 発光素子基板
３ 有効輝度幅
４ 発光ダイオードの有効光度幅
５ 発光ダイオードの光軸
６ 発光ダイオード支持体
７ａ 反射板のａ面
７ｂ 反射板のｂ面
８ 両面反射板
９ 発光ダイオードＢ
１０ 反射板の回転軸
１１ 発光ダイオード基板
１４ モーター
１３ 発光ダイオード光出力群
１４ グローブ
Ｌ７ａ１，Ｌ７ａ１７ 両面反射板の７ａによる光出力群
Ｌ７ｂ１，Ｌ７ｂ１７ 両面反射板の７ｂによる光出力群
Ａ 航空障害灯の認識可能方向

Claims (3)

1. 光半導体の光出力をグローブの円周に向かって掃引する為に、グローブの中心に光反射板と反射板を回転する為のモーターを構成したことを特徴とする航空障害灯。
2. 光半導体の出力をグローブの中心にある反射板に集光して、反射板によって新たに構成された光源を航空障害灯の光源とする航空障害灯。
3. モーターの回転によってグローブ内に対流を発生させて光半導体を放熱させることを特徴とした航空障害灯。

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