JP2016095816A

JP2016095816A - 信号灯器

Info

Publication number: JP2016095816A
Application number: JP2014244462A
Authority: JP
Inventors: 惟嘉柿木; Tadanori Kakigi; 由梨杉山; Yuri Sugiyama
Original assignee: REIBANTEKKU CO Ltd
Current assignee: REIBANTEKKU CO Ltd
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2016-05-26

Abstract

【課題】低消費電力対策、光半導体による低価格の信号灯器の実用化を図る。１灯だけで３色を発光する低消費電力で低価格の光半導体による、雪国に設置する交通信号器の着雪を防止する信号灯を提供する。【解決手段】凹面反射鏡４の焦点にモーター３により回転する両面反射鏡６を構成し、凹面反射鏡の内側の近接した場所にＬＥＤ素子ユニット５を埋設し、ＬＥＤ素子ユニットの光軸が両面反射鏡の回転軸７方向に位置するように配設し、ＬＥＤ素子ユニットの放射光を両面反射鏡の回転によって水平方向に３６０度に掃引照射し、透光性パネル８に光を放射出力する。【効果】従来の交通信号器は通常３灯を水平に並べて設置しているので、降雪によって庇に雪が積もりやすく、雪害対策が必要であるが、１灯による３色表示をするので、積雪が起こりにくい。【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ素子、可視光半導体レーザ等の光半導体を光源とする信号灯器に関する。

信号灯器は車両の運転者、又は歩行者に交通整理のための信号を表示する灯器である。

従来から信号灯器は白熱電球を光源にし、レンズの色によって、赤、青、黄色の信号色を表示していたが、近年ＬＥＤ素子を光源に使った信号灯器が主流となり、図１０に示す交通信号灯（９）のＬＥＤ素子群（２２）を光源としたＬＥＤ素子（１０）を多数配列したものが知られている。

この様にＬＥＤ素子（１０）を使った信号灯器では、定められた光度を確保するために、非常に多くのＬＥＤ素子（１０）を必要とする。
通常信号灯器は図１０に示す様にＬＥＤ素子（１０）を基板上に数百個並べて構成した点光源の集合体である。

積雪地帯での信号灯器は庇の積雪のため見えにくい問題があるので、ヒーターによる熱で融雪対策を講じている。

特開２０１２−２４３７４６

信号灯器の光源は電球を使用しているので、光源が３６０度の何れの方向に対しても放射光の有効輝度を供給しているが、ＬＥＤ素子（１０）による光源の場合はＬＥＤ素子１個当たりの光度が小さいため、数百個のＬＥＤ素子で構成した面光源を用意しなければならない。
しかしながら、［０００５］に述べた様にこのようなＬＥＤ素子群（２２）による交通信号灯（９）の指示を認識する為に大きな製造コストと消費電力を必要としている。

信号灯器は赤、青、黄３灯並べて使用しているが、降雪地帯では信号灯器が横列か縦列の３個が密着して並んでいるために着雪し易く、雪が溜り信号灯が見えないという障害が存在する為、着雪を防止する必要がある。

前記［０００８］の課題を解決するためには多数のＬＥＤ素子（１０）による面光源を求めるよりも、少数のＬＥＤ素子（１０）で構成したＬＥＤ素子ユニット（５）の放射光（１２）を、モーター（３）によって回転する両面反射鏡（６）によって凹面反射鏡（４）を照射し掃引する。
凹面反射鏡（４）により反射した反射光（１１）は、筐体（２）の前面開口部に設けた透光性パネル（８）に要求される光度の反射光（１１）を配光する。

また、［０００９］に述べた課題解決の手段は、本発明の信号灯器（１）が１個であるので切妻屋根形庇（１４）の形状に改良する事によって解決できる。

上述したように、ＬＥＤ素子ユニット（５）で信号灯器（１）の光度を充たし、１個の信号灯器（１）に２色のＬＥＤ素子ユニット（２１）を構築し、３色を発光する信号灯器（１）を可能にした。

信号灯器（１）を１灯にして庇を切妻屋根形状にして、庇の上に溜る積雪による雪害の防止を可能にした。

図１は、本発明の信号灯器（１）の一部を切り欠きした側面図。図２は、図１の信号灯器（１）の透光性パネル（８）を除いた斜視図。図３は、本発明の信号灯器（１）の庇を切妻屋根形庇（１４）に実施した斜視図。図４は、本発明の信号灯器（１）の両面反射鏡（６）が透光性パネル（８）に対して垂直に位置した状態の時の反射光（１１）を示す説明図。図５は、本発明の信号灯器（１）の両面反射鏡（６）が透光性パネル（８）に対して平行に位置した状態の時の反射光（１１）を示す説明図。図６は、本発明の信号灯器（１）の両面反射鏡（６）が透光性パネル（８）に対して垂直又は、水平以外に位置した状態の時の反射光（１１）を示す説明図。図７は、本発明の信号灯器（１）の発光体であるＬＥＤ素子ユニット２色（２１）の斜視図。図８は、本発明で使用するＬＥＤ素子ユニット（５）の放射光（１２）が水平掃引して透光性パネル（８）に輝度を与える動作を示す説明図。図９は、ブラウン管の光源ドットの動作原理を示し透光性パネル（８）に輝度を与える説明図。図１０は、現在使用しているＬＥＤ素子群（２２）による交通信号灯（９）の正面図。

前述の課題を解決する為に、従来ＬＥＤ素子（１０）の光出力は直接外部に向けて透光性パネル（８）を通して出力するが、本発明はＬＥＤ素子ユニット（５）の出力を両面反射鏡（６）の方向に放射する。透光性パネル（８）と平行にモーター（３）によって透光性パネル（８）と平行方向で回転する両面反射鏡（６）を形成し、凹面反射鏡（４）の一部にＬＥＤ素子ユニット（５）を設ける。ＬＥＤ素子ユニット（５）の中心光軸が両面反射鏡（６）の中心、回転軸（７）方向に向く様に形成し、次にＬＥＤ素子ユニット（５）を点灯し両面反射鏡（６）を回転するとＬＥＤ素子ユニット（５）の放射光（１２）は両面反射鏡（６）の回転による反射光（１１）の変化を凹面反射鏡（４）によって透光性パネル（８）の内側全面を水平方向に掃引して透光性パネル（８）の外部に必要とする輝度を提供する。

本発明の信号灯器（１）について実施例を以下、図３、図４、図５、図６を用いて説明をするが、可視光半導体レーザ等ＬＥＤ素子以外の光源を使用した信号灯器（１）にも適用する。

図１は本実施形態による信号灯器（１）の一部を切欠した概略の側面図である。

透光性パネル（８）は透明で無色のプラスチック等で形成されていて、両面反射鏡（６）によってコントロールされ凹面反射鏡（４）によって反射された反射光（１１）を外部に照射する。

本実施例のＬＥＤ素子ユニット（５）は少数のＬＥＤによって構成し、ＬＥＤ素子ユニット（５）の光軸は、両面反射鏡（６）の回転軸（７）と平行方向にむけて設ける。

ＬＥＤ素子ユニット（５）からの放射光（１２）を両面反射鏡（６）の方向に放射させる位置する様にＬＥＤ素子ユニット（５）を位置する。

両面反射鏡（６）は、モーター（３）により回転する両面反射鏡（６）の回転軸（７）に固定されて回転をする。

いま図３、図４、図５に於いてＬＥＤ素子ユニット（５）が発光し両面反射鏡（６）が回転をすると、放射光（１２）は両面反射鏡（６）によって凹面反射鏡（４）を掃引する。
この様に両面反射鏡（６）を高速で回転することに依ってＬＥＤ素子ユニット（５）からの放射光（１２）は凹面反射鏡（４）により反射されて反射光（１１）は透光性パネル（８）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図７に示す様に明るい輝度画面を造り出していると同様である。

従来ＬＥＤ素子（１０）の様な発光素子を使用した信号灯器において高輝度のＬＥＤ素子（１０）は通常半減値が１５度と指向性が非常に狭い為ドットの照射ムラが生じる。本実施例では両面反射鏡（６）が回転することでＬＥＤ素子（１０）の放射光（１２）は透光性パネル（８）と平行方向に連続して照射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鏡（８）の回転数を毎分１８００回転以上で回転させることで透光性パネル（８）の放射光（１２）ムラは起きない。

本発明の信号灯器（１）は１灯で赤色ＬＥＤ素子（２０）と緑色ＬＥＤ素子（１９）をそれぞれの発光ダイオードで点灯し、赤と緑の発光ダイオードを同時に発光することで黄色の信号色を点灯して、常に各信号色を表示しているので、西日が当っても透光性パネル（８）の輝度が強いため、西日の影響は全く無い。

殆んどの交通信号機の信号灯器には西日による誤認防止対策の為庇を構築している。積雪地帯では、この庇の為に交通信号機の庇の着雪による雪庇が発生して信号の視認に困難が生じているが、本発明による信号灯器（１）は１灯であり、庇を標準の５寸勾配の切妻屋根形庇（１４）にして庇への着雪を防止するものである。
この事実として、降雪地帯の家屋の切妻屋根では雪庇の自然落雪を防止する為に、落雪を防止する装置を付けて自然落雪を防止している事からも証明出来る。

本発明は、従来の光半導体を使用した信号灯器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、ＬＥＤ素子ユニット（５）を光源として使用した信号灯器（１）について、従来の多数のＬＥＤ素子群（２２）による信号灯器と比較して使用電力と製造コストを格段に改善する効果を生じた。

ＬＥＤ素子群（２２）について比較すると、交通信号灯（９）の場合既定の光度を満足する為に図１０に示す様に、ＬＥＤ素子（１０）を約３００個使用した製品が省エネ信号灯器として使用されている。本発明による信号灯器（１）はが省エネ信号灯器として使用されている。本発明による信号灯器（１）はＬＥＤ素子（１０）を約２０個使用して交通信号灯（９）の要求光度を満足できる。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。

本発明の信号灯器（１）は１灯のみで構成し庇は１個だけで、庇を切妻屋根形状にしたので、雪は庇の傾斜面の上方端部に留まらずに傾斜面を滑り落ちるので、雪庇が信号灯器（１）の上面に発生して雪が積もる事は無く、融雪のための装置を必要としない。

本発明の信号灯器（１）は必ず点灯しているので、西日による信号誤認は起きない。

超高輝度のＬＥＤ素子（１０）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が本実施例では両面反射鏡（６）が高速回転するために透光性パネル（８）と凹面反射鏡（４）の内部には空気が対流をして発光体を放熱する。

１信号灯器
２筐体
３モーター
４凹面反射鏡
５ＬＥＤ素子ユニット
６両面反射鏡
７回転軸
８透光性パネル
９交通信号灯
１０ＬＥＤ素子
１１反射光
１２放射光
１３ＬＥＤ素子ユニットの２列３色表示動作原理
１４切妻屋根形庇
１５放射光の水平掃引
１６ブラウン管の輝度
１７ドットの垂直移動
１８ドットの水平移動
１９緑色ＬＥＤ素子
２０赤色ＬＥＤ素子
２１２色ＬＥＤ素子ユニット
２２ＬＥＤ素子群

Claims

透光性パネルと、
前記透光性パネルに光を放射する為の凹面反射鏡と、
前記凹面反射鏡の内壁に近接して設けられ、各々の光軸が互いに平行に、
且つ、両面反射鏡に向けられた赤、緑の２色の発光ダイオードで赤と緑の信号色を表示し、赤と緑の発光ダイオードを同時に点灯して黄色の信号色を表示して、３色を表示する２色ＬＥＤ素子ユニットを配置して、前記両面反射鏡の中心軸と平行に設け、
前記透光性パネルと平行して設けられた平面形状の前記両面反射鏡と、
前記透光性パネルの前記中心軸の上に設けられ、前記両面反射鏡を前記透光性パネルの前記中心軸を回転軸として回転させるためのモーターとを備え、
前記２色ＬＥＤ素子ユニットからの放射光を前記モーターで高速に回転される前記両面反射鏡で反射させ、その反射光を前記凹面反射鏡によって前記透光性パネルに放射配光することにより、少数のＬＥＤ素子で構成した前記２色ＬＥＤ素子ユニットの前記放射光を前記透光性パネルの全面に放射して、前記透光性パネルが既定の放射強度と信号色を満足することにより、製造のコストダウンと省電力化を可能にしたことを特徴とした信号灯器。
前記透光性パネルの全面の円形開口部上部に構築した庇の上部を切妻屋根の形状にし、積雪を防止した構造の信号灯器。