JP5246412B2 - 灯器 - Google Patents

Description

本発明は、灯器に関するものである。

近年、交通安全の促進や交通事故の防止を目的として、高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport System）が提案されている。このＩＴＳでは、道路に路側通信装置（インフラ装置）が設置されていて、この路側通信装置から発せられた無線情報を、道路を走行する車両に搭載した車載通信装置が受信し、車載通信装置が無線情報に含まれている各種情報を活用することにより、車両の走行についての安全性を向上させることができる（特許文献１参照）。
このような路側通信装置と車載通信装置との間の通信（路車間通信）を無線によって行なう場合、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、このアーム上に路側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、前記支柱に路側通信装置のアンテナを取り付けることができる。

特許第２８０６８０１号公報

路側通信装置のアンテナを道路に設置するために、アンテナ専用の支柱を新たに設けることは経済的でなく、また、道路の美観の点でも好ましくない。
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、煩雑となり、美観の点で好ましくない。

このような問題点を解決するために、本願出願人は、アンテナ設置用の支柱を不要とでき、道路の美観を損なうことがないように、道路に設置される灯器（交通信号灯器）の光学ユニット内にアンテナを格納した発明を提案している（例えば、特願２００７−１８６０８２）。このように、発光体（発光ダイオード）を有している光学ユニット内に、アンテナを格納するためには、格納したアンテナ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必要があり、また、格納したアンテナに所望の性能を発揮させることのできる構成が好ましい。

そこで、光学ユニット内にアンテナを格納するために好ましい構造となる灯器を提供することを目的とする。

（１）本発明の灯器は、複数の発光ダイオード、前記発光ダイオードの後方に設けられ当該発光ダイオードに給電するための配線パターンが形成されている基板、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、前記基板の前方に配置された状態で前記光学ユニットに格納されているアンテナと、前記基板と前記発光ダイオードのリード線との間に前後方向に延びて設けられていることにより、前記発光ダイオードの前端を前記アンテナよりも前方に配置させるコネクタと、複数の前記発光ダイオードが前面側に実装されていると共に、前記基板に実装されている前記コネクタが後面側に実装されている取り付け板とを備え、前記取り付け板は、前記発光ダイオードの実装部と前記コネクタの実装部とを電気的に接続している導線部を有していることを特徴とする。

配線パターンが形成されている基板が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、アンテナを基板よりも前方に設ける必要があるが、このアンテナが発光ダイオードによる前方への発光の妨げとならないためには、発光ダイオードの前端よりも後方にアンテナを配置させる必要がある。しかし、発光ダイオードの長さが短い場合、当該発光ダイオードを基板に接続すると、基板から発光ダイオードの前端までの前後方向寸法が小さくなるので、アンテナによっては、発光ダイオードの前端よりも後方に当該アンテナを配置させるのが困難になる場合がある。
そこで、本発明によれば、発光ダイオードの前後方向の長さが短くても、コネクタが、基板と発光ダイオードのリード線との間に前後方向に延びて設けられていることにより、発光ダイオードの前端をアンテナよりも前方に配置させている。これにより、アンテナが発光ダイオード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、かつ、アンテナを基板よりも前方とすることで、当該アンテナの通信性能が基板によって阻害されるのを防ぐことができる。

また、前記灯器は、複数の前記発光ダイオードが前面側に実装されていると共に、前記基板に実装されている前記コネクタが後面側に実装されている取り付け板を更に備え、前記取り付け板は、前記発光ダイオードの実装部と前記コネクタの実装部とを電気的に接続している導線部を有している。
このため、例えば、取り付け板の前面側に複数の発光ダイオードを実装する作業に、フロー方式やリフロー方式の半田付けを適用することが可能となり、発光ダイオードをまとめて実装させることができ、製造が容易となる。
また、取り付け板において、発光ダイオードとの実装部とコネクタとの実装部とが導線部によって電気的に接続されているので、発光ダイオードが実装された取り付け板と、基板に実装されたコネクタとが接続された状態で、基板から発光ダイオードに通電させることのできる構成が得られる。

（２）また、前記取り付け板は、複数に分割されて前記複数の発光ダイオードが分かれて設けられている分割板からなるのが好ましい。
前記のとおり、発光ダイオードが実装された取り付け板側と、基板に実装されたコネクタ側とを接続する際、複数（例えば２００個）の発光ダイオードが実装された取り付け板を、基板側のコネクタに対応させて一度に接続させる作業は困難になる場合があるが、この構成によれば、一度の作業で接続させる数を減らすことができ、その接続作業が容易となる。

（３）また、前記取り付け板を備えている灯器において、前記導線部は、前記発光ダイオードの横断面最大長さの半分と、前記コネクタの横断面最大長さの半分との和とほぼ同じ乃至当該和よりも短い長さを有している直線の導体からなるのが好ましい。
この場合、導線部を短くすることが可能となるので、導線部がアンテナ性能に与える影響を小さくすることができる。なお、前記横断面は、前後方向から見た場合の断面となる。

（４）また、前記取り付け板を備えている灯器において、前記アンテナは、不導体からなる前記取り付け板の一面に形成された導体層からなるアンテナ素子を有しているのが好ましい。
この場合、前記取り付け板が、アンテナ素子を形成するための部材を兼ねることができ、構成の簡素化が可能となる。

（５）また、本発明の灯器は、複数の発光ダイオード、前記発光ダイオードの後方に設けられ当該発光ダイオードに給電するための配線パターンが形成されている基板、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、前記基板の前方に配置された状態で前記光学ユニットに格納されているアンテナと、前記基板と前記発光ダイオードのリード線との間に前後方向に延びて設けられていることにより、前記発光ダイオードの前端を前記アンテナよりも前方に配置させるコネクタとを備え、前記アンテナは、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ているパッチアンテナであり、前記グランド素子は、不導体からなる前記基板の前面に形成された導体層からなり、前記基板の後面に前記配線パターンが形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、前記アンテナは、パッチアンテナであり、そのグランド素子は、不導体からなる前記基板の前面に形成された導体層からなり、前記基板の後面に前記配線パターンが形成されていることから、前記基板が、グランド素子を形成するための部材を兼ねることができ、構成の簡素化が可能となる。

また、前記のとおり、基板が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、パッチアンテナを基板よりも前方に設ける必要があり、また、このパッチアンテナに所望の性能を発揮させるためには、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、発光ダイオードの前後方向の長さが前記間隔よりも短いと、基板の前面側に実装した当該発光ダイオードの前端よりもパッチ素子が前方に位置してしまう。この場合、パッチ素子が発光ダイオードによる前方の発光の妨げになることがある。
一方、パッチ素子が発光ダイオードによる前方の発光の妨げとならないために、パッチ素子を発光ダイオードの前端よりも後方に配置しようとすると、基板の前面側に実装した当該発光ダイオードは前後方向の長さが短いことから、グランド素子とパッチ素子との前後方向の間隔を小さい値でしか設定できず、所望のアンテナ性能を発揮させることができなくなるおそれがある。
そこで、本発明によれば、基板よりも前方にグランド素子とパッチ素子とを配置し、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、前記コネクタによって、発光ダイオードの前端をパッチ素子よりも前方に配置させている。したがって、パッチ素子が発光ダイオード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と共に、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。

（６）また、本発明では、前記（１）〜（５）のいずれか一つに記載の灯器は、交通信号灯器であることを特徴とする。

本発明によれば、発光ダイオードの前後方向の長さが短くても、コネクタが、基板と発光ダイオードのリード線との間に前後方向に延びて設けられていることにより、発光ダイオードの前端をアンテナよりも前方に配置させている。これにより、アンテナが発光ダイオード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、かつ、アンテナを基板よりも前方とすることで、当該アンテナの通信性能が基板によって阻害されるのを防ぐことができる。

本発明によれば、発光ダイオードの前端をアンテナよりも前方に配置させることができ、アンテナが発光ダイオード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、かつ、アンテナを基板よりも前方とすることで、当該アンテナの通信性能が基板によって阻害されるのを防ぐことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
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の灯器は交通信号用であり、この交通信号灯器１（以下、単に信号灯器１ともいう）は、道路に設置された車両用である。
信号灯器１の設置構造について説明すると、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。
なお、信号灯器１の設置構造は図示したもの以外であってもよい。例えば、図示しないが、前記支柱４０及び前記アーム４１の形態が異なっていてもよく、また、信号灯器１を歩道橋に架設してもよい。また、本発明の信号灯器１は図示しないが、歩行者用であってもよい。

信号灯器１は、複数（図例では三つ）の光学ユニット２と、これら光学ユニット２を組み込んでいる筐体３とを有している。三つの光学ユニット２は、赤、黄、青の灯光色を有している。各光学ユニット２の上側には庇３０が取り付けられている。
前記支柱４０には、制御装置５ａが取り付けられていて、この制御装置５ａは、信号灯器１の点灯を制御する。なお、制御装置５ａは、信号灯器１の筐体３内に設けられていてもよい。

この制御装置５ａの他に、後述するアンテナ４を用いた無線通信の制御を行なう制御装置５ｂも設けられている。両制御装置５ａ，５ｂは別のものであってもよいが、一方の制御装置が他方の制御装置を兼ねていてもよい。また、両制御装置５ａ，５ｂが別々である場合であっても、両制御装置を同一の筐体に内蔵させることができる。又は、筐体をそれぞれ別々とし、無線通信用の制御装置５ｂを点灯用の制御装置５ａの近傍（同一の支柱４０）に設置してもよい。

図２、図３及び図４は、一つの光学ユニット２の斜視図、正面図及び断面図である。光学ユニット２は、複数の発光ダイオード７（以下、ＬＥＤ７という）と、これらＬＥＤ７の灯光方向と反対の後方に設けられているＬＥＤ基板８と、収容部材６と、カバー部材９とを有している。
ＬＥＤ７はレンズ部（モールド部）７ｅを有し（図７（ａ）参照）、このレンズ部７ｅ内にＬＥＤ素子７ｂが設けられている。

図４において、ＬＥＤ基板８は、複数のＬＥＤ７に給電するための配線パターン８ｃが後面８ｂに形成されているプリント基板からなる。図１の制御装置５ａ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、ＬＥＤ基板８の配線パターン８ｃと接続され、当該電源ケーブルからＬＥＤ７に灯光用の電力の供給がされる。
なお、ＬＥＤ基板８と、複数のＬＥＤ７とは、後述する接続体１９を介して接続されている。

収容部材６は、底部（底壁）６ａと、この底部６ａの周縁から立設した側部（側壁）６ｂとを有している皿形状であり、前方に開口している。その開口側である前部に、カバー部材９が取り付けられている。収容部材６とカバー部材９との間に収容空間部Ｓが形成されていて、この収容空間部ＳにＬＥＤ７及びＬＥＤ基板８が収容されている。収容部材６は、鋼板、アルミ又は樹脂製である。
図４の光学ユニット２は、後に説明する反射防止部材１０を更に備えている。反射防止部材１０は収容部材６に取り付けられていて、この反射防止部材１０に前記ＬＥＤ基板８や後述するアンテナ４等を取り付けることができる。又は、反射防止部材１０を省略してもよく、この場合、ＬＥＤ基板８は収容部材６に直接取り付けられ、後述のアンテナ４は、スペーサ等を介してＬＥＤ基板８に取り付けられる。

カバー部材９は可視光透過性を有しており（可視光に対して透明であり）複数のＬＥＤ７を前方で覆っている。この光学ユニット２（信号灯器１）において、前方とはＬＥＤ７の光の投光側であり（カバー部材９側であり）、後方とは収容部材６の底部６ａ側である。カバー部材９の後面（背面）９ａは凹曲面であり、前面９ｂが凸曲面である。カバー部材９を凹凸の曲面としたが、信号灯器１がＬＥＤ灯器であれば、平面とすることもできる。カバー部材９は、ガラス又は樹脂製である。

そして、この光学ユニット２にアンテナ４が格納されている。図４に示しているアンテナ４は、パッチアンテナであり、パッチ素子１１とグランド素子１２とを有している。すなわち、パッチ素子１１とグランド素子１２とが、光学ユニット２内に格納されている。このパッチアンテナ４は、ＬＥＤ基板８の前方に、ＬＥＤ基板８と対向して配置されていている。ＬＥＤ基板８の前方にグランド素子１２が設けられ、このグランド素子１２よりも前方にパッチ素子１１が設けられていて、このパッチアンテナ４は、前方へ向かう指向性を有している。後にも説明するが、このパッチアンテナ４が所望の性能を有するために、パッチ素子１１とグランド素子１２とは、前後方向に所定の間隔Ｅ（図５参照）を有して配置されている。このため、パッチ素子１１は、ＬＥＤ基板８から前方に離れた位置に存在することとなる。

〔第一の実施形態〕
図５は光学ユニット２の内部の拡大断面図であり、図４の矢印Ｖ方向からＬＥＤ７及び後述する接続体１９等を見た断面図である。なお、図５では、反射防止部材１０を省略している。図６は、ＬＥＤ７の取り付け部を説明する斜視図である。
接続体１９は、前記のとおり、ＬＥＤ基板８と複数のＬＥＤ７それぞれの対のリード線７ｃとを電気的に接続するためのものであり、接続体１９は、前後方向に長いコネクタ２０を複数本有している。各コネクタ２０は、図６に示しているように、ＬＥＤ７の一対の前記リード線７ｃそれぞれに接続可能となる一対の延長リード線２０ｅが絶縁体（樹脂部材）２０ｆによって内包された構成である。この延長リード線２０ｅの後端部２０ａ及び前端部２０ｂが絶縁体２０ｆから露出している。

図５において、コネクタ２０は、ＬＥＤ基板８とＬＥＤ７の対のリード線７ｃとの間に長手方向を前後方向として（前後方向に延びて）介在していている。このコネクタ２０により、ＬＥＤ７をＬＥＤ基板８から前方へ離れた配置とすることができ、ＬＥＤ７が前後方向に短くても、ＬＥＤ基板８から前方に離れた位置に存在している前記パッチ素子１１よりも前方に、当該ＬＥＤ７の前端３９を配置させることができる。

コネクタ２０はＬＥＤ基板８の前面８ａ側に実装されている。つまり、ＬＥＤ基板８には一対で一組の貫通孔８ｄが複数組形成されていて、各組の貫通孔８ｄに、コネクタ２０の前記一対の延長リード線２０ｅの後端部２０ａを挿通させ、半田付け等によって、コネクタ２０はＬＥＤ基板８に接続されている。貫通孔８ｄは、ＬＥＤ基板８の前記配線パターン８ｃが設けられている位置に対応して形成されている。

また、この実施形態の前記接続体１９は、複数本のコネクタ２０の他に、取り付け板２１を更に備えている。取り付け板２１は、前記複数のＬＥＤ７が前面２１ａ側に実装されていると共に、ＬＥＤ基板８に実装された前記コネクタ２０が後面２１ｂ側に実装されている。
図６において、取り付け板２１には、一対で一組の第一の貫通孔２１ｃが形成されていて、貫通孔２１ｃにＬＥＤ７のリード線７ｃを挿通させ、半田付け等によって、ＬＥＤ７は取り付け板２１に接続されている。これにより、取り付け板２１の前面２１ａ側には複数のＬＥＤ７が面状に広がって配設された構成となる。

また、取り付け板２１には、コネクタ２０接続用の第二の貫通孔２１ｄが形成されている。この貫通孔２１ｄにコネクタ２０の前記一対の延長リード線（導線）２０ｅの前端部２０ｂを挿通させ、半田付け等によって、コネクタ２０は取り付け板２１に接続される。なお、図６では、コネクタ２０の取り付け板２１への接続を容易とするために、延長リード線２０ｅの前端部２０ｂは、貫通孔２１ｄに係合する屈曲形状となっている。そして、この接続部分を半田付けすることによって、コネクタ２０と取り付け板２１とが強固に接続された状態が得られる。また、図６では、一本のコネクタ２０につき貫通孔２１ｄは一つであるが、貫通孔２１ｄを一対で一組としてもよい。

そして、コネクタ２０の一対の延長リード線２０ｅの前端部２０ｂのそれぞれが、ＬＥＤ７の一対のリード線７ｃのそれぞれと接続されるように、取り付け板２１には、ＬＥＤ７の実装部Ｂ１とコネクタ２０の実装部Ｂ２とを電気的に接続している一対の導線部２３ｃが形成されている。つまり、取り付け板２１上には、ＬＥＤ７接続用の一対のランド部２３ａのそれぞれと、コネクタ２０接続用の一対のランド部２３ｂのそれぞれとを結ぶように、一対の導線部２３ｃが設けられている。これらランド部２３ａ，２３ｂ及び導線部２３ｃは、取り付け板２１の前面２１ａに、プリント導体として形成されている。
なお、この実施形態では、一つのＬＥＤ７に対して一つの独立したコネクタ２０が設けられているが、一つのコネクタ２０の絶縁体２０ｆが他のコネクタ２０の絶縁体２０ｆと一体となって、複数のコネクタ２０が束となっていてもよい。また、延長リード線２０ｅの前端部２０ｂは屈曲形状でなくてもよく、通常の直線形状であってもよい。

また、ＬＥＤ７用のランド部２３ａと、コネクタ２０用のランド部２３ｂとは接近して設けられていて、前記導線部２３ｃは短くなるように設定されている。これは、図５に示しているように、パッチ素子１１の前方に取り付け板２１が設けられているが、当該取り付け板２１に形成されている導線部２３ｃを短くすることにより、導線部２３ｃがパッチアンテナ４のアンテナ性能に与える影響を小さくしている。
図６及び図１１において、導線部２３ｃの長さＬと形状の具体例を説明する。導線部２３ｃは、ＬＥＤ７の円柱形状であるレンズ部７ｅの直径ｄ（横断面最大長さ）の半分（ｄ／２）と一本のコネクタ２０の横断面最大長さｗの半分（ｗ／２）との和（ｄ／２＋ｗ／２）と、ほぼ同じ長さＬを有していて、直線の導体からなるように形成されている。これにより、ＬＥＤ７のリード線７ｃと、コネクタ２０の絶縁体２０ｆとが干渉することはなく、かつ、導線部２３ｃの長さを短くすることができる。また、ＬＥＤ７のリード線７ｃとコネクタ２０の絶縁体２０ｆとが干渉しなければ、導線部２３ｃの長さＬを、前記和（ｄ／２＋ｗ／２）よりも短く設定してもよい（図１１参照）。

以上の構成により、図５において、ＬＥＤ基板８と取り付け板２１との間には、コネクタ２１の長さと同等の前後方向長さＦを有する空間が形成される。そして、この空間に、グランド素子１２及びパッチ素子１１が前後の間隔Ｅを有して配置されている。したがって、空間の前記長さＦはパッチ素子４の前記間隔Ｅよりも大きく、また、この実施形態のコネクタ２１は、当該間隔Ｅの値よりも大きな前後方向長さを有するものである。なお、パッチ素子４の前記間隔Ｅは、後に具体例を説明するが、パッチアンテナ４が所望の性能を有するために設定される必要な寸法である。

そして、この実施形態によれば、グランド素子１２とパッチ素子１１とを所望の間隔Ｅに設定しても、また、ＬＥＤ７の前後方向の長さは前記間隔Ｅよりも短くても、ＬＥＤ基板８よりも前方に、所定の前記間隔Ｅを有した状態としてグランド素子１２とパッチ素子１１とを配置することができ、かつ、コネクタ２０によって、ＬＥＤ７の前端３９をパッチ素子１１よりも前方に配置させることができる。

具体例を説明すると、一般的なＬＥＤ７の全長は、３０ｍｍ未満であるのに対し、グランド素子１２とパッチ素子１１との間に必要な前記間隔Ｅは（７００ＭＨｚ帯の場合）、３０ｍｍ程度となる。この場合であっても、コネクタ２０によって前記実施形態のように構成することで、全長が長いＬＥＤを特別に製造し直す必要がなく一般的なＬＥＤを採用することができ、また、確実に、ＬＥＤ７の前端３９をパッチ素子１１よりも前方に配置させることができる。
したがって、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と共に、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。

図７は、この実施形態に係る信号灯器１の製造方法を説明する説明図である。
図７（ａ）に示しているように、取り付け板２１の前面２１ａ側に複数のＬＥＤ７（約２００個程度）を実装する。このために、複数のＬＥＤ７について、取り付け板２１に形成した一対で一組の貫通孔２１ｃに、各ＬＥＤ７の一対のリード線７ｃを挿通させた状態とし、取り付け板２１の後面２１ｂ側において、これら複数のＬＥＤ７をまとめて半田付けをする。

また、図７（ｂ）に示しているように、この実施形態のコネクタ２０は、前後方向（長手方向）に分割された第一の部分（ピン側部）２０ｃと、第二の部分（ソケット側部）２０ｄとを有していて、両者は、相互を嵌め合わせて結合することのできる構成となっている。
そこで、ＬＥＤ７それぞれに対応させて、コネクタ２０の第一の部分２０ｃを取り付け板２１の後面２１ｂ側に実装する。このために、取り付け板２１に形成した貫通孔２１ｄに、第一の部分２０ｃにおける前記一対の延長リード線２０ｅの前端部２０ｂを挿通させ（図６参照）、取り付け板２１の前面２１ａ側から、半田付けをする。
これにより、コネクタ２０の第一の部分２０ｃとＬＥＤ７とは、取り付け板２１の導線部２３ｃを介して電気的に接続された状態となる。
なお、前記説明では、取り付け板２１にＬＥＤ７を先に接続する場合を説明したが、逆にコネクタ２０の第一の部分２０ｃを先に接続してもよい。そして、先に接続する側において、半田付けは、例えばフロー方式によってまとめて行われる。そして、後に接続する側においては、半田付けは、例えばリフロー方式によってまとめて行われる。

一方、ＬＥＤ基板８においては、図７（ｂ）に示しているように、その前面８ａ側に、前記第一の部分２０ｃに対応させて、コネクタ２０の第二の部分２０ｄを実装する。このために、ＬＥＤ基板８に形成された貫通孔８ｄに、第二の部分２０ｄにおける前記一対の延長リード線２０ｅの後端部２０ａを挿通させ、ＬＥＤ基板８の後面８ｂａ側から半田付けすることにより、コネクタ２０の第二の部分２０ｄとＬＥＤ基板８の配線パターン８ｃとが接続された状態となる。

そして、コネクタ２０の第一の部分２０ｃと第二の部分２０ｄとを接続することにより、ＬＥＤ基板８とＬＥＤ７とは、コネクタ２０及び取り付け板２１の導線部２３ｃを介して電気的に接続された状態となる。
なお、この接続作業において、図７（ｂ）の二点鎖線で示しているように、パッチ素子１１及びグランド素子１２に形成された後述する孔３４ａ，１４ａを、コネクタ２０の第一の部分２０ｃ（又は第二の部分２０ｄ）に挿通させた状態とし、コネクタ２０の第一の部分２０ｃと第二の部分２０ｄとを接続する。

以上より、図５の実施形態の信号灯器が組み立てられる。また、この実施形態の製造方法では、複数のＬＥＤ７を取り付け板２１に実装する作業、コネクタ２０の第一の部分２０ｃを取り付け板２１に実装する作業に、前記のように例えばフロー方式、リフロー方式の半田付けが可能となり、ＬＥＤ７、コネクタ２０をまとめて取り付け板２１に実装させることができるので、製造が容易となり、製造コストの削減及び製造工程の短縮が可能となる。

また、図８は取り付け板２１の正面図である。取り付け板２１を、複数に分割された分割板２５ａ〜２５ｊからなる構成とすることができる。つまり、複数枚の分割板２５ａ〜２５ｊによって一つの取り付け板２１が構成される。そして、複数のＬＥＤ７は、分割された分割板２５ａ〜２５ｊそれぞれに分かれて設けられている。
この場合、図７（ｂ）で説明したように、取り付け板２１の裏面２１ｂ側に実装されているコネクタ２０の第一の部分２０ｃと、ＬＥＤ基板８の前面８ａに実装されているコネクタ２０の第二の部分２０ｄとを接続する際、仮に取り付け板２１が１枚であると、当該取り付け板２１側の全てのコネクタ２０の第一の部分２０ｃと、ＬＥＤ基板８側の全てのコネクタ２０の第二の部分２０ｄとの位置を一致させ、全数をまとめて接続させる必要があるため、その接続作業に手間を要するおそれがある。
しかし、図８に示しているように、取り付け板２１が、複数に分割されて複数のＬＥＤ７が分かれて設けられている分割板２５ａ〜２５ｊからなるため、その接続作業が容易となる。すなわち、取り付け板２１を分割することで、多数のコネクタ２０の第一の部分２０ｃも、分割板２５ａ〜２５ｊそれぞれに分かれて複数設けられるので、コネクタ２０の第一の部分２０ｃと第二の部分２０ｄとを接続させる一回の接続作業で、第一の部分２０ｃと第二の部分２０ｄとの接続箇所の数が少なくなり、作業が簡単となる。

〔第二の実施形態〕
図９は、他の実施形態に係る信号灯器１（光学ユニット２）の内部の拡大断面図である。この実施形態は、図５の実施形態と比べて、ＬＥＤ７は前後方向に長くなっているが、その代わりにコネクタ２０が短くなっている。しかし、図９の実施形態においても、パッチ素子１１とグランド素子１２との間に必要な間隔Ｅよりも、取り付け板２１からＬＥＤ７の前端３９までの前後方向長さＹは短く、仮にこのＬＥＤ７をＬＥＤ基板８に直接接続した場合ではパッチ素子１１がＬＥＤ７の前端３９よりも前方に位置してしまう。したがって、前記実施形態と同様に、接続体１９が用いられている。

また、図９の実施形態では、不導体からなるＬＥＤ基板８の後面８ｂに前記配線パターン８ｃが形成されていて、このＬＥＤ基板８の前面８ａに、グランド素子１２が導体層として形成されている。このような不導体からなる基板にグランド素子１２を設けるための構成については、後にも説明するが、この構成によれば、ＬＥＤ基板８が、グランド素子１２を形成するための部材を兼ねることができ、構成の簡素化が可能となる。

また、図９の実施形態では、パッチ素子１１は、取り付け板２１の前方に設けられている。なお、その他の構成については、図５の形態と同様の構成である。また、図９では、ＬＥＤ７のリード線７ｃが長いため、リード線７ｃ同士が短絡しなように、一対のリード線７ｃ間を絶縁する部材を有したスペーサ２４が設けられていてもよい。
また、ＬＥＤ７の実装部Ｂ１とコネクタ２０の実装部Ｂ２とを電気的に接続している取り付け板２１上の導線部２３ｃが、パッチ素子１１とグランド素子１２との間に存在しているが、この実施形態においても、導線部２３ｃは短く設定されていることにより、この導線部２３ｃがパッチアンテナ４のアンテナ性能に与える影響を小さくしている。

また、図６において、取り付け板２１に複数のＬＥＤ７及びコネクタ２０が実装されるが、ＬＥＤ７及びコネクタ２０が実装される向きについて、複数種類が存在している。ＬＥＤ７（コネクタ２０）が実装される向きとは、各ＬＥＤ７の一対のリード線７ｃ（各コネクタ２０の延長リード線２０ｅ）が並んでいる方向であり、図６の左側のＬＥＤ７（コネクタ２０）は、矢印Ｍ方向に一対のリード線７ｃ（延長リード線２０ｅ）が並ぶよう実装されているが、他の（右側の）ＬＥＤ７（コネクタ２０）は、矢印Ｍとは異なる方向である矢印Ｎ方向に一対のリード線７ｃ（延長リード線２０ｅ）が並ぶよう実装されている。このように、一つの取り付け板２１において、一組のリード線７ｃ（延長リード線２０ｅ）が並ぶ方向を様々としてＬＥＤ７（コネクタ２０）を実装させることで、仮に複数のＬＥＤ７（コネクタ２０）に対して外力が作用しても、リード線７ｃ（延長リード線２０ｅ）が折れ曲がりにくくすることができる。

〔パッチアンテナ４〕
前記各実施形態に用いられたパッチ素子１１及びグランド素子１２の具体的な構成について、図３と図４とにより説明する。
パッチ素子１１は、円形又は矩形（図３では円形）の平面状（平板状）に形成されている。パッチ素子１１は、ＬＥＤ基板８から前方へ離れて設けられているが、ＬＥＤ７の前端３９（レンズ部７ｅの前端３９）よりも後方に位置している。

グランド素子１２は、円形又は矩形（図３では円形）の平面状（平板状）に形成されている。グランド素子１２は、ＬＥＤ基板８の前方に位置し、かつ、パッチ素子１１の後方に設けられている。

したがって、パッチ素子１１とグランド素子１２とは、光学ユニット２内において、ＬＥＤ基板８の前面８ａからＬＥＤ７の前端３９までの範囲に設けられている。また、パッチ素子１１とグランド素子１２とが、前後方向に対向した配置となり、このパッチアンテナ４の指向性は、信号灯器１から前方へ向かう方向となる。つまり、光学ユニット２の投光方向と、パッチアンテナ４の指向性とを略一致させることができる。これにより、信号灯器１は、当該信号灯器１が設置されている道路を走行する車両に対して、見通しが良い位置に設置されることから、このパッチアンテナ４の指向性によって、前記車両に搭載した車載通信装置（図示せず）との間で、良好な通信状態が得られる。

また、パッチ素子１１及びグランド素子１２は、ＬＥＤ基板８と平行になるように配置されている。信号灯器１はドライバへの視認性に鑑みて、通常、ＬＥＤ基板８自体を少し下方に傾けて設置してある。このため、パッチ素子１１及びグランド素子１２をＬＥＤ基板８に平行に取り付けることによって、パッチアンテナ４の指向性も自然に下方に向く。
なお、路車間通信での無線通信の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、パッチアンテナ４をＬＥＤ基板８に対して上下方向又は左右方向に傾けるようにしてもよい。つまり、パッチアンテナ４の指向性を調整するために、パッチ素子１１及びグランド素子１２の一方又は双方を、ＬＥＤ基板８に対して傾けて配置してもよい。

このように、信号灯器１に組み込まれたアンテナ４及び前記制御装置５ｂ（図１参照）を路側通信装置とすることで、当該路側通信装置と車両に搭載した車載通信装置との間で無線通信（路車間通信）が行われ、交通安全の促進や交通事故の防止を目的とする高度道路交通システム（ＩＴＳ）を実現することができる。このシステムで使用される無線周波数は、例えば、７００ＭＨｚ帯や２．４ＧＨｚ帯がある。

使用周波数を７００ＭＨｚ帯に設定する場合、パッチ素子１１とグランド素子１２との前後方向の間隔を３０ｍｍ程度（例えば２５〜４０ｍｍ）に設定する必要がある。これはグランド素子１２とパッチ素子１１との間に、空気が介在している場合である。

パッチ素子１１及びグランド素子１２は金属板から形成することができる。パッチ素子１１及びグランド素子１２の材質としては、導電性があり、導電率の高い材料が好ましく、例えば、銅、真鍮などの銅合金、アルミが好ましく、鉄、ニッケル又はその他の金属とすることもできる。
また、高周波は表面に電流が流れることから、樹脂製等の不導体の板部材からなる基板に、蒸着したものや、金属メッキ（金や銀のメッキ）を施したものであってもよい。

その具体例として、図１０に示しているように、不導体（例えば樹脂板）からなるＬＥＤ基板８の前面８ａに、蒸着等によって導体膜（導体層）を形成し、この導体膜によってグランド素子１２を構成してもよい。
これと同様に、図１０に示しているように、不導体（例えば樹脂板）からなる取り付け板２１に（例えばその裏面２１ｂに）、蒸着等によって導体膜（導体層）を形成し、この導体膜によってパッチ素子１１を構成してもよい。なお、図１０は、他の実施形態〔第三の実施形態〕に係る光学ユニット２の内部の拡大断面図であり、図５の実施形態の変形例である。
このような不導体からなる基板が用いられたパッチ素子１１及びグランド素子１２の構成によれば、取り付け板２１、ＬＥＤ基板８が、パッチ素子１１、グランド素子１２を形成するための部材を兼ねることができ、構成の簡素化が可能となる。

また、図５及び図１０の実施形態では、パッチ素子１１とコネクタ２０とは前後方向の位置について重複していることから、パッチ素子１１には、コネクタ２０を挿通させる開口部として複数の孔３４ａが形成されている。また、グランド素子１２とコネクタ２０とも前後方向の位置について重複していることから、グランド素子１２には、コネクタ２０を挿通させる開口部として複数の孔１４ａが形成されている。これら孔３４ａ，１４ａの配置はコネクタ２０の配置と一致している。
なお、図１０の実施形態では、パッチ素子１１とＬＥＤ７とが前後方向の位置について重複していることから、パッチ素子１１には、ＬＥＤ７のリード線７ｃを挿通させる開口部として複数の孔３４ｂが形成されている。また、グランド素子１２とコネクタ２０とが前後方向の位置について重複していることから、グランド素子１２には、コネクタ２０を挿通させる開口部として複数の孔１４ｂが形成されている。前記孔３４ｂの配置はＬＥＤ７の配置と一致していて、前記孔１４ｂの配置はコネクタ２０の配置と一致している。

したがって、前記各実施形態において、パッチ素子１１及びグランド素子１２は網目構造となる。このため、図５の実施形態では、コネクタ２０をパッチ素子１２の孔３４ａに挿し入れることで、パッチ素子１１がコネクタ２０に干渉することなく、パッチ素子１１を所定の位置に設置することができ、また、コネクタ２０をグランド素子１２の孔１４ａに挿し入れることで、グランド素子１２がコネクタ２０に干渉することなく、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、パッチ素子１１、グランド素子１２を、導線（金属ワイヤ）によって（導線を編んで）形成したメッシュ構造としてもよい。この場合、導線間を前記孔とし、この孔にＬＥＤ７を位置させるように構成することができる。

図４において、収容部材６（底部６ａ）には、アンテナ４給電用の同軸ケーブル１５を接続させる端子部２９が取り付けられていて、この端子部２９に、図１の制御装置５ｂから延びる同軸ケーブル１５が接続されている。そして、この端子部２９から前方へ延びる同軸ケーブル１５ａがパッチアンテナ４と接続される。同軸ケーブル１５ａは、中心導体１５ｂ、絶縁体１５ｃ、外導体１５ｄ及び被覆部１５ｅを有していて、中心導体１５ｂがパッチ素子１１に接続され、外導体１５ｄがグランド素子１２に接続されている。中心導体１５ｂ及び外導体１５ｄと、各アンテナ素子１１，１２（各素子の導電体部分）とを、半田によって接続し固定することができるが、半田以外の方法であってもよい。

以上の構成によれば、パッチアンテナ４が光学ユニット２に格納されていても、しかも、所望のアンテナ性能を発揮させるためにパッチ素子１１とグランド素子１２とを所定の間隔Ｅ（図５参照）に設定しても、前記コネクタ２０によって、パッチ素子１１及びその後方にあるグランド素子１２は、ＬＥＤ７の前端３９よりも後方に設けられた構成が得られる。このため、パッチ素子１１及びグランド素子１２が、ＬＥＤ７による前方への発光（灯光）の妨げになることを防止することができる。また、パッチ素子１１及びグランド素子１２は、配線パターン８ｃが張り巡らされたＬＥＤ基板８の前方に設けられていることから、このＬＥＤ基板８がアンテナ４による電波の送受信の妨げになるのを防止することができる。

なお、パッチ素子１１が、前方への発光（灯光）の妨げになることを防止するために、パッチ素子１１はＬＥＤ７の前端３９よりも後方に設けられているが、この「前端３９よりも後方」には、パッチ素子１１の前面１１ａとＬＥＤ７の前端３９との前後方向の位置が、略一致している場合を含む。なお、この略一致とは、ＬＥＤ７の前端３９の前後方向の位置が、パッチ素子１１の厚さ方向の範囲内に存在している場合である。

信号灯器１は、屋外に設置されていることから、ＬＥＤ基板８やＬＥＤ７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。
そこで、図４に示したように、前記反射防止部材１０が、光学ユニット２の外部から入射する光（太陽光）がＬＥＤ基板８及びＬＥＤ７の少なくとも一方により反射するのを防止する機能を有している。反射防止部材１０は、絶縁部材である合成樹脂材により形成されている。

そして、パッチアンテナ４は光学ユニット２に格納された構成となり、これにより、パッチアンテナ４を目立たなくして信号灯器１に設置することができ、道路の美観を損なうことがない。なお、図１の信号灯器１は三つの光学ユニット２を有していて、それぞれの光学ユニット２にパッチアンテナ４が格納されている。

また、パッチアンテナ４が信号灯器１の光学ユニット２内に組み込まれていることから、アンテナ設置用の専用の支柱を不要とすることができる。さらに、アンテナ４が露出した状態（突出した状態）にないため、信号灯器１を取り付けるための支柱４０及びアーム４１（図１）の設計において、アンテナ４が受ける風荷重を追加的に考慮する必要がない。また、アンテナ４に対する防錆、防塵についても追加的に考慮する必要がない。

さらに、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、各実施形態のパッチアンテナ４を格納させた信号灯器１を道路の所定位置に設置すれば、当該アンテナ４と車両の車載通信装置との間で無線通信を行なう上で、見通しが良好な状態を自然と得ることができる。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、路車通信を行なう高度道路交通システム（ＩＴＳ）に活用することができ、良好な通信状態が得られる。

また、本発明に関して、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、本発明の信号灯器１は、赤、黄、青の灯光色を有する光学ユニット２以外に、図示しないが、車両等の進行可能を意味する矢印を点灯させる光学ユニットを更に備えた矢印式信号灯器であってもよい。この場合、矢印式信号灯器の光学ユニットも、赤、黄、青の光学ユニット２と同様に、内部に発光体（ＬＥＤ）及びカバー部材等を有していて、この光学ユニットにアンテナが格納されていてもよい。
また、本発明の信号灯器１は、車両用以外にも、歩行者用の信号灯器であってもよい。

本発明の交通信号灯器の実施の一形態を示す正面図である。 一つの光学ユニットの斜視図である。 光学ユニットの正面図である。 光学ユニットの断面図である。 光学ユニットの内部の拡大断面図である。 ＬＥＤの取り付け部を説明する斜視図である。 信号灯器の製造方法を説明する説明図である。 取り付け板の正面図である。 他の実施形態に係る光学ユニットの内部の拡大断面図である。 さらに他の実施形態に係る光学ユニットの内部の拡大断面図である。 導線部の長さの説明図である。

符号の説明

１ 交通信号灯器（灯器）
２ 光学ユニット
４ パッチアンテナ（アンテナ）
７ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
７ｃ リード線
８ ＬＥＤ基板（基板）
８ａ 前面
８ｃ 配線パターン
９ カバー部材
１１ パッチ素子（アンテナ素子）
１２ グランド素子
２０ コネクタ
２１ 取り付け板
２１ａ 前面
２１ｂ 後面
２３ｃ 導線部
２５ａ〜２５ｊ 分割板
３９ 前端

Claims (6)

1. 複数の発光ダイオード、前記発光ダイオードの後方に設けられ当該発光ダイオードに給電するための配線パターンが形成されている基板、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、
   前記基板の前方に配置された状態で前記光学ユニットに格納されているアンテナと、
   前記基板と前記発光ダイオードのリード線との間に前後方向に延びて設けられていることにより、前記発光ダイオードの前端を前記アンテナよりも前方に配置させるコネクタと、
   複数の前記発光ダイオードが前面側に実装されていると共に、前記基板に実装されている前記コネクタが後面側に実装されている取り付け板と、
   を備え、
   前記取り付け板は、前記発光ダイオードの実装部と前記コネクタの実装部とを電気的に接続している導線部を有していることを特徴とする灯器。
2. 前記取り付け板は、複数に分割されて前記複数の発光ダイオードが分かれて設けられている分割板からなる請求項１に記載の灯器。
3. 前記導線部は、前記発光ダイオードの横断面最大長さの半分と、前記コネクタの横断面最大長さの半分との和とほぼ同じ乃至当該和よりも短い長さを有している直線の導体からなる請求項１又は２に記載の灯器。
4. 前記アンテナは、不導体からなる前記取り付け板の一面に形成された導体層からなるアンテナ素子を有している請求項１〜３のいずれか一項に記載の灯器。
5. 複数の発光ダイオード、前記発光ダイオードの後方に設けられ当該発光ダイオードに給電するための配線パターンが形成されている基板、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、
   前記基板の前方に配置された状態で前記光学ユニットに格納されているアンテナと、
   前記基板と前記発光ダイオードのリード線との間に前後方向に延びて設けられていることにより、前記発光ダイオードの前端を前記アンテナよりも前方に配置させるコネクタと、
   を備え、
   前記アンテナは、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ているパッチアンテナであり、
   前記グランド素子は、不導体からなる前記基板の前面に形成された導体層からなり、
   前記基板の後面に前記配線パターンが形成されていることを特徴とする灯器。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の灯器は、交通信号灯器であることを特徴とする灯器。

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