JP2021141080A

JP2021141080A - ランプ

Info

Publication number: JP2021141080A
Application number: JP2021096695A
Authority: JP
Inventors: 憲政溝邊; Norimasa Mizobe
Original assignee: Hotalux Ltd
Current assignee: Hotalux Ltd
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2021-06-09
Publication date: 2021-09-16
Anticipated expiration: 2037-11-24
Also published as: US10955129B2; JP7368887B2; AU2017396686B2; AU2017396686A1; JPWO2018142731A1; JP2022168072A; JP7148177B2; JP6902055B2; US20190234607A1; WO2018142731A1

Abstract

【課題】雪の付着や溶解した雪の凍結を防止可能なＬＥＤを用いたランプを提供する。【解決手段】光源であるＬＥＤモジュール１１と配光手段１２と導電膜ヒーター１３と筐体１４と光透過性カバー１６とを含み、ＬＥＤモジュール１１は、複数のＬＥＤとそれらが実装されたＬＥＤ基板とを含み、筐体１４の内部に、ＬＥＤモジュール１１、配光手段１２および導電膜ヒーター１３が配置され、配光手段１２は、ＬＥＤモジュール１１の光照射側に配置され、筐体１４の開口に光透過性カバー１６が配置され、導電膜ヒーター１３は、透過性カバー１６の筐体１４内部側の表面に配置されていることを特徴とするランプ１０である。【選択図】図１

Description

本発明は、ランプに関する。

従来から、空港等において、着陸する航空機の滑走路への誘導に、キセノンランプを用いた閃光装置が用いられている（特許文献１〜４参照）。

特開２００６−１５６２８７号公報特開２００８−１１２６２８号公報特開２０１０−１８２４９５号公報特開２０１０−２４７５７６号公報

前述のキセノンランプを、発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプに置き換えられれば、寿命を大幅に伸ばし、消費電力を削減することも可能である。しかしながら、ＬＥＤランプは、キセノンランプと比較して、発光時の発熱量が少ないため、例えば、北海道、アラスカ等の寒冷地等では、ランプの前面を覆う光透過性カバーに雪が付着したり、その付着した雪が溶解した後、凍結したりして、閃光装置としての機能を損なう場合がある。

そこで、本発明は、雪の付着や溶解した雪の凍結を防止可能なＬＥＤを用いたランプの提供を目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のランプは、
光源であるＬＥＤモジュールと、
配光手段と、
開口部を有する筐体と、
前記筐体の開口に配置された光透過性カバーとを含み、
前記ＬＥＤモジュールは、複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤ基板とを含むとともに、前記ＬＥＤ基板のＬＥＤ実装面が前記光透過性カバー側に向いており、
前記筐体の内部に、前記ＬＥＤモジュールおよび前記配光手段が配置され、
前記配光手段は、前記ＬＥＤモジュールの光照射面側に配置され、
前記光透過性カバーは一方の表面または両方の表面に、さらに反射防止膜を有し、
前記光源は明るさが少なくとも高、中、低の３段階に切り替えできる、ことを特徴とする。

本発明によれば、雪の付着や溶解した雪の凍結を防止可能なＬＥＤを用いたランプを提供することができる。

図１は、実施形態１のランプの構成の一例を示す断面図である。図２は、実施形態１のランプの構成のその他の例を示す断面図である。図３は、実施形態１のランプの設置の一例を示す斜視図である。図４は、実施形態１のランプの設置の別の例を示す斜視図である。

本発明のランプは、例えば、前記導電膜ヒーターが、透明導電膜である。

本発明のランプは、例えば、前記導電膜ヒーターが、ＩＴＯ導電膜である。

本発明のランプは、例えば、前記配光手段が、リフレクタ及びレンズの少なくとも一方を含む。

本発明のランプは、例えば、前記リフレクタは、筒状であり、
前記ＬＥＤモジュールは、前記リフレクタの光源側開口に配置されており、前記ＬＥＤ基板のＬＥＤ実装面が、前記リフレクタの光照射側の開口側に向いている。

本発明のランプは、例えば、航空機着陸誘導閃光装置に用いられるランプである。

以下、本発明のランプについて、図面を参照して詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の説明に限定されない。なお、以下の図１から図４において、同一部分には、同一符号を付している。

［実施形態１］
本実施形態に、本発明のランプの一例を示す。本実施形態のランプは、航空機着陸誘導閃光装置に用いられるランプであるが、これには制限されない。本実施形態のランプの構成の一例を、図１の断面図に示す。

図１に示すように、ランプ１０は、ＬＥＤモジュール１１、配光手段１２、導電膜ヒーター１３、筐体１４、および光透過性カバー１６を含む。ＬＥＤモジュール１１、配光手段１２、および導電膜ヒーター１３は、筐体１４の内部に収容され、光透過性カバー１６は、筐体１４の開口を覆うように配置されている。そして、筐体１４内の導電膜ヒーター１３は、光透過性カバー１６の筐体１４内部側の表面に配置されている。

ＬＥＤモジュール１１は、ランプ１０の光源である。ＬＥＤモジュール１１は、複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤ基板とを有する。前記ＬＥＤ基板において、前記ＬＥＤが実装された表面（図１において左側の表面）を、以下、実装面とも言う。ＬＥＤモジュール１１において、前記ＬＥＤ基板の大きさおよび材質、前記ＬＥＤ基板に実装されるＬＥＤの数、ＬＥＤによる発光色等は、特に制限されない。ランプ１０を前記閃光装置用に使用する場合、ランプ１０の輝度は、例えば、従来の前記閃光装置用のキセノンランプと同程度またはそれ以上の輝度であることが好ましく、ＬＥＤモジュール１１における前記ＬＥＤ基板および前記ＬＥＤの条件は、例えば、所望の輝度に応じて適宜設定できる。

配光手段１２は、ＬＥＤモジュール１１の光照射側に配置されている。すなわち、図１において、配光手段１２は、ＬＥＤモジュール１１が光を照射する方向（ＬＥＤモジュール１１よりも左側）に配置されている。配光手段１２は、ＬＥＤモジュール１１が発した光を、例えば、反射、集光、拡散等により、光透過性カバー１６側へと送る手段である。配光手段１２の種類は、特に制限されず、例えば、リフレクタ（反射板）、レンズ等があげられる。配光手段１２は、例えば、前記リフレクタと前記レンズのいずれか一方でもよいし、両者を組合せて使用してもよい。

配光手段１２がリフレクタの場合、前記リフレクタの形成材料は、特に制限されず、例えば、アルミニウム、マグネシウム、およびそれらの合金等の金属；ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂等があげられる。前記リフレクタは、例えば、その反射面に高反射加工を施すことで、反射効率をより向上させたものを用いてもよい。前記高反射加工は、例えば、メッキ、高反射塗料の塗布等である。

配光手段１２がリフレクタの場合、前記リフレクタの形状は、特に制限されない。前記リフレクタは、例えば、図１に例示するように、筒状である。ＬＥＤモジュール１１の前記実装面におけるＬＥＤ実装領域は、前記筒状リフレクタの一方の開口（図１において右側）に位置し、ＬＥＤモジュール１１からの光が、前記筒状リフレクタの内部に照射されることが好ましい。前記筒状リフレクタは、例えば、図１に示すように、その内壁が、ＬＥＤモジュール１１から筐体１４の開口に向かって広がるテーパー状が例示でき、この形状は、例えば、傘状ともいう。また、前記筒状リフレクタの内壁は、例えば、ＬＥＤモジュール１１から筐体１４の開口に向かう断面が、例えば、図１に示すような円弧状でもよいし、フラットな直線状でもよい。

配光手段１２は、例えば、前述のように、レンズでもよい。図２の断面図に、配光手段がレンズであるランプ１０の構成を示す。図２に示すように、前記配光手段であるレンズ２２は、例えば、ＬＥＤモジュール１１から照射される光を受け、拡散、散乱等で光が配光するように、ＬＤＥモジュール１１の前記実装面側に配置される。レンズ２２は、例えば、筐体１４の開口側の表面が球面となった凸型レンズがあげられる。

光透過性カバー１６は、筐体１４の開口を覆うように配置されており、筐体１４内部からの光を透過する。光透過性カバー１６の形成材料は、特に制限されず、例えば、ＬＥＤモジュール１１から照射された光の大部分を透過可能であればよい。光透光性カバー１６の形成材料は、具体例として、例えば、ガラス等があげられる。本発明のランプが飛行場における閃光灯の場合、光透過性カバー１６の大きさは、例えば、直径１５〜２５ｃｍである。

導電膜ヒーター１３は、光透過性カバー１６の筐体１４内部側の表面の一部または全部に配置される。前者の場合、導電膜ヒーター１３は、光透過性カバー１６に対する数が、１つでもよいし、２つ以上でもよい。光透過性カバー１６の前記表面において、導電膜ヒーター１３の配置箇所は、特に制限されない。例えば、導電膜ヒーター１３の駆動による光透過性カバー１６の表面温度の分布が、光透過性カバー１６の面方向の中心を中心とする分布となるように、導電膜ヒーター１３が配置されていることが好ましい。具体例として、導電膜ヒーター１３の配置箇所は、例えば、光透過性カバー１６の前記中心を含む領域（中央部ともいう）であり、前記中央部は、例えば、屋外において雪が接触しやすいことからも好ましい。

導電膜ヒーター１３の大きさは、特に制限されず、例えば、本発明のランプの大きさ、光透過性カバー１６の大きさ等に応じて適宜設定できる。導電膜ヒーター１３の面積は、例えば、光透過性カバー１６の表面を１とした場合の相対値が、０．１〜１である。

導電膜ヒーター１３は、光透過性カバー１６の表面に、直接配置されてもよいし、間接的に配置されてもよい。前者の場合、例えば、光透過性カバー１６の表面に、直接、導電膜ヒーター１３が形成され、一体化された形態があげられる。後者の場合、導電膜ヒーター１３と光透過性カバー１６との間に、例えば、導電膜ヒーター１３の熱を光透過性カバー１６に伝導する介在層等が介在してもよい。また、導電膜ヒーター１３と光透過性カバー１６とは、例えば、それぞれの表面間に、例えば、空隙（間隙）を有してもよいし、有さずに密着してもよい。

導電膜ヒーター１３は、例えば、透明導電膜であり、具体例としては、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）導電膜、ＺｎＯ（酸化亜鉛）導電膜、Ｓｎ０_２（酸化スズ）導電膜等があげられる。導電膜ヒーター１３の光の透過率は、特に制限されず、例えば、８８％以上である。

光透過性カバー１６は、例えば、一方の表面または両方の表面に、さらに反射防止膜を有してもよい。光透過性カバー１６の表面に前記反射防止膜を配置した場合、例えば、光透過性カバー１６単独よりも、透過率を向上することができ、具体例として、いずれか一方の表面に配置した場合、例えば、透過率を約４％程度向上することができ、両面に配置した場合、例えば、透過率を約８％程度向上することができる。光透過性カバー１６が、導電膜ヒーター１３が配置される面に、前記反射防止膜を有する場合、例えば、導電膜ヒーター１３が配置された光透過性カバー１６の上に、前記反射防止膜が配置される。

導電膜ヒーター１３は、例えば、光透過性カバー１６の表面（筐体１４の内部側表面）上に、印刷等により電極を形成した後、形成できる。導電膜ヒーター１３の形成方法は、特に制限されず、例えば、真空蒸着、クラスタービーム蒸着等の蒸着法；スパッタリング法；ゾル・ゲル法、ＰＬＤ（Pulsed Laser Deposition）法等があげられる。

導電膜ヒーター１３の前記電極は、特に制限されない。電極対を配置する場合、電極間の距離は、特に制限されず、例えば、８０〜１８０ｍｍである。また、各電極の長さは、特に制限されず、例えば、３０〜１５０ｍｍである。導電膜ヒーター１３の前記電極の配置部位は、特に制限されず、例えば、導電膜ヒーター１３の外周付近である。

本発明のランプにおいて、導電膜ヒーター１３の消費電力、温度上昇等は、特に制限されず、例えば、以下のような条件が例示できる。なお、本発明は、この例示には何ら制限されない。導電膜ヒーター１３の条件が、大きさ６０ｃｍ^２、電極間の距離１２ｃｍ、各電極長５ｃｍ、面抵抗４００Ω／ｃｍ^２、電極間距離１２ｃｍ、電極長５ｃｍであり、温度上昇設定値２５℃の場合、必要な電力は、例えば、６０Ｖ、０．１６Ａ、１０Ｗであり、温度上昇設定値４０℃の場合、必要な電力は、例えば、８０Ｖ、０．２Ａ、１６Ｗである。導電膜ヒーター１３の大きさが、例えば、光透過性カバー１６の全面への配置である場合も、同様である。導電膜ヒーター１３の面抵抗は、例えば、相対的に高くすることで、相対的に、膜厚を薄くし、透過率を上昇できる。

筐体１４の形成材料は、特に制限されず、例えば、アルミニウム、樹脂等があげられる。筐体１４の形状は、特に制限されず、例えば、図１に示すように、傘状があげられる。

本実施形態のランプ１０によれば、光透過性カバー１６の表面に導電膜ヒーター１３が配置されていることから、導電膜ヒーター１３の熱を光透過性カバーに伝達することができる。これによって、例えば、光透過性カバー１６への雪の付着を防止し、また、溶解した雪が、光透過性カバー１６の表面で再度凍結することを防止できる。

導電膜ヒーター１３は、例えば、相対的に少ない消費電力で、数十℃（例えば、約５０℃）ぐらいまでの温度上昇が可能である。このため、ランプ１０は、例えば、温度がマイナス数十℃（例えば、−４０℃）の極寒地での使用であっても、少ない消費電力で、光透過性カバー１６を融雪温度（例えば、０℃以上）とすることができる。具体例として、例えば、導電膜ヒーター１３の大きさが６０ｃｍ^２であり、４０℃の温度上昇を１６Wで行う場合、その温度上昇の効果に対する消費電力は、熱線ヒーターを使用する場合と比較して、少ないといえる。熱線ヒーターの場合、例えば、ランプの正面の中央部における温度を上げるには、中央部付近に熱線を施す必要があるが、これにより光透過率が著しく低下する。このため、熱線ヒーターを使用したランプは、明るさの向上のために、さらに消費電力を増加させる必要がある。これに対して、本発明は、例えば、透明導電膜ヒーター等の導電膜ヒーターを使用することにより、光透過率の低下を抑制し、且つ、消費電力も低く抑えることができる。

また、ＬＥＤモジュール１１と光透過性カバー１６との間の光の通過領域において、何らかの物体が存在する場合、例えば、光透過性カバー１６に達する光量の低下が考えられる。しかしながら、導電膜ヒーター１３は、例えば、光透過性に優れることから、ＬＥＤモジュール１１から発生した光の透過率の低下を抑制できる。このため、例えば、光透過率の低下を前提として、光源であるＬＥＤモジュール１１の輝度を大幅に向上させること等を回避できる。

つぎに、図３および図４を用いて、本実施形態のランプ１０の設置例について説明する。本実施形態のランプ１０は、例えば、図１および図２の構成に加えて、さらに、アーム３３および脚部３４を含み、脚部３４により、地面に設置されてもよい。また、本実施形態のランプ１０は、例えば、さらに、ＬＥＤモジュール１１および導電膜ヒーター１３に電力を供給するためのケーブル３２を含んでもよい。また、本実施形態のランプ１０は、例えば、図４に示すように、地面に設置されたポール４０上に、設置されてもよく、その数は、特に制限されない。

本実施形態のランプ１０は、例えば、１分間に１２０回の点滅が可能なように構成される。ランプ１０は、例えば、複数の滑走路を有する大型空港に設置される場合、航空機の進入する方向から滑走路末端に向かって、約３０ｍおきに、８〜２９灯程度設置される。また、ランプ１０は、例えば、航空機の発着が少なく、短い滑走路が１つのみの小型の空港に設置される場合、滑走路末端の短手方向両側に１灯ずつ、合計２灯が同時に閃光（点滅）するように設置される。さらに、ランプ１０は、例えば、航空機が真っ直ぐに滑走路に進入できない空港に設置される場合、滑走路への進入路上の要所に、例えば、数ｋｍごとに設置される。ランプ１０は、例えば、国土交通省の基準仕様に準じて、明るさが３段階に切り替えられるように構成される。この３段階の明るさのうち、最も明るい段階である「Ｈｉｇｈ」は、例えば、霧、雨等で視界不良の昼間に、最も暗い段階である「Ｌｏｗ」は、例えば、夜間に、中間の段階である「Ｍｉｄｄｌｅ」は、例えば、夕方等に用いられる。

本発明のランプは、航空機着陸誘導の閃光装置以外にも、例えば、寒冷地における信号機や、その他にも、雪の付着または溶解した雪の凍結の防止が求められる種々の用途に利用可能である。

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１７年１月３１日に出願された日本出願特願２０１７−０１５９９０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明によれば、雪の付着や溶解した雪の凍結を防止可能なＬＥＤを用いたランプを提供することができる。本発明のランプは、例えば、航空機の着陸誘用の導閃光装置、信号機をはじめとした、雪の付着や溶解した雪の凍結の防止が求められる種々の用途に利用可能である。

１０ランプ
１１ＬＥＤモジュール
１２配光手段
１３導電膜ヒーター
１４筐体
１６光透過性カバー

Claims

光源であるＬＥＤモジュールと、
配光手段と、
開口部を有する筐体と、
前記筐体の開口に配置された光透過性カバーとを含み、
前記ＬＥＤモジュールは、複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤ基板とを含むとともに、前記ＬＥＤ基板のＬＥＤ実装面が前記光透過性カバー側に向いており、
前記筐体の内部に、前記ＬＥＤモジュールおよび前記配光手段が配置され、
前記配光手段は、前記ＬＥＤモジュールの光照射面側に配置され、
前記光透過性カバーは一方の表面または両方の表面に、さらに反射防止膜を有し、
前記光源は明るさが少なくとも高、中、低の３段階に切り替えできる、ことを特徴とするランプ。
前記配光手段が、筒状のリフレクタまたは凸状のレンズの少なくとも一方を含む、請求項１記載のランプ。
さらに、アームおよび脚部を含み、前記脚部により、地面に設置されるとともに、
前記ＬＥＤモジュールに電力を供給するためのケーブルを含む、
請求項１または２に記載のランプ。
前記光源は、１分間に１２０回の点滅が可能である、請求項１から３のいずれか一項に記載のランプ。
航空機着陸誘導閃光装置に用いられる、請求項１から４のいずれか一項に記載のランプ。