JP5383785B2 - 交通信号灯器 - Google Patents

Description

本発明は、交通信号灯器に係わり、特に、表面に雪が付着しないようにした交通信号灯器に関する。

降雪量の多い雪国に設置する交通信号灯器などにおいては、表面への着雪を防止する必要がある。そこで、表示器の前方に、透明な着雪防止板を前傾させて取り付け、正面から吹き付ける風が、着雪防止板の傾斜に沿って下方に流れるようにすることで、風のよどみ点をなくして、着雪を防止するようにした表示装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００３−１０９１８７号公報

道路の上方に設置される交通信号灯器においては、太陽光（特に西日）の反射による眩しさを防止することも重要であり、通常は、灯器にフードを設けて日差しを遮るようにしている。

しかしながら、上記の特許文献１に開示されているように、着雪防止板を前傾させると、フードと灯器と着雪防止板とによって囲まれた空間が形成されるので、ここへの塵埃や雪、小さな昆虫、水などの侵入を防止するためにパッキンで密閉するなどの対策を施さねばならず、構造が複雑になって装置価格が高騰してしまうという問題があった。

フードに代えて、光を拡散させる反射防止処理（ノングレア処理）を着雪防止板に施すことも考えられるが、この場合においても、前傾した着雪防止板と略鉛直な灯器表面との間に空間が生じるので、この空間の周囲を覆って密閉する対策を要してしまう。

また、略鉛直な灯器表面と前傾した着雪防止板との間隔は上方に行くほど広がるので、離れた部分では灯器から出た光が反射防止処理の施された着雪防止板で拡散されやすくなり、灯器の輪郭がぼやけて見難くなるという問題が生じる。この現象は、たとえば、磨りガラスの向こうにライトを配置したとき、磨りガラスとライトとの距離が短いとライトの輪郭がはっきりと見えるが、ライトを磨りガラスから遠ざけるほど輪郭がぼやけることと同様である。

本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、着雪防止板を前傾させることで着雪を防止しつつ、着雪防止板と表示器表面との間に塵埃などが侵入せず、しかも、はっきりと見やすく、構造の簡単な交通信号灯器を提供することを目的としている。

上記の目的は以下に示す各発明により達成される。

［１］光透過性を備え、前傾して配置される着雪防止板（１２）と、
前記着雪防止板の裏面に前面が密着された筐体部（１３）と
前記筐体部（１３）に収められ、前記筐体部（１３）の前面に設けられた開口を通じて前記着雪防止板（１２）の裏面にＬＥＤユニットの表示面がほぼ密着するように配置された灯器（１１）と、
を備え、
前記筐体部（１３）の前面と前記着雪防止板（１２）の裏面とが密着している部分が、前記開口の周囲全体に存在する
ことを特徴とする交通信号灯器。

上記発明によれば、正面から吹き付ける風が、着雪防止板（１２）の傾斜に沿って下方に流れることにより着雪が防止される。また、灯器（１１）も前傾しているので、着雪防止板（１２）と灯器（１１）の前面との間隔を少なくでき、塵埃などの侵入防止対策が容易になる。

上記発明によれば、着雪防止板（１２）と灯器（１１）の前面との隙間がなくなり、塵埃などの侵入防止対策がさらに容易になる。

［２］前記筐体部（１３）は前記開口を複数有し、
前記灯器（１１）はそれぞれの開口に対応して配置され、
前記着雪防止板（１２）は、前記筐体部（１３）の前面全体を覆う形状を成している
ことを特徴とする［１］に記載の交通信号機。

［３］前記着雪防止板の裏面および前記筐体の前面は平面である
ことを特徴とする［１］または［２］に記載の交通信号灯器。
［４］前記着雪防止板（１２）は光拡散性をさらに有する
ことを特徴とする［１］乃至［３］のいずれか１つに記載の交通信号灯器。

上記発明によれば、着雪防止板（１２）に西日など太陽光が当たった場合には着雪防止板（１２）の光拡散性によって反射光が散乱して眩しさが緩和される。なお、灯器（１１）を前傾あるいは灯器（１１）の前面に着雪防止板（１２）を重ねて配置することで灯器（１１）と着雪防止板（１２）との間隔が少なくなるので、着雪防止板（１２）の光拡散性によって灯器（１１）の輪郭がぼやけ難い。

［５］前傾させることで生じる水平方向から見た形状の変形分が補正されるように前記灯器（１１）の発光形状を縦長にした
ことを特徴とする［１］乃至［４］のいずれか１つに記載の交通信号灯器。

上記発明によれば、前傾した灯器（１１）を水平方向から見た場合に灯器（１１）の形状が縦に短く潰れて観察される現象が、灯器（１１）の発光形状を縦長にすることによって相殺される。

［６］前記ＬＥＤユニット（１１）は、前傾した基板にＬＥＤ素子（２２ａ）を取り付けたものであって、その光軸方向を前記ＬＥＤ素子（２２ａ）の足を曲げて調整した
ことを特徴とする［１］乃至［５］のいずれか１つに記載の交通信号灯器。

上記発明によれば、ＬＥＤユニット（１１）の基板は前傾して配置されるが、ＬＥＤ素子（２２ａ）の足（リード）を曲げることで光軸が水平に調整される。ＬＥＤ素子（２２ａ）は、複数の足が横並びとなるように基板に取り付けるとよい。

［７］前記ＬＥＤユニット（１１）は、前傾した基板に光の射出方向を変えるレンズ付きＬＥＤ素子（２２）を取り付けたものである
ことを特徴とする［１］乃至［５］のいずれか１つに記載の交通信号灯器。

上記発明によれば、ＬＥＤユニット（１１）の基板は前傾して配置されるが、ＬＥＤ素子（２２）の持つレンズにより光軸が水平方向に補正される。

［８］前記ＬＥＤユニット（１１）は、前傾した基盤にＬＥＤ素子（２２ｂ）を配設したものであり、
前記各ＬＥＤ素子（２２ｂ）の前方に、該ＬＥＤ素子（２２ｂ）の光軸の前傾を補正するレンズ（２５）を配置した
ことを特徴とする［１］乃至［５］のいずれか１つに記載の交通信号灯器。

上記発明によれば、前傾した基板に足を曲げずに各ＬＥＤ素子（２２ｂ）を配設し、各ＬＥＤ素子（２２ｂ）の光軸の前傾は、各ＬＥＤ素子（２２ｂ）の前方に配置したレンズ（２５）で補正する。レンズ（２５）は、ＬＥＤ素子（２２ｂ）毎に対応して設けられる。

［９］前記レンズ（２５）は、前記着雪防止板（１２）の裏面に取り付けられている
ことを特徴とする［８］に記載の交通信号灯器。

上記発明では、着雪防止板（１２）の裏面にレンズ（２５）を取り付けるので、適切な位置へのレンズの配設保持が容易になる。

［１０］前記レンズ（２５）は、前記着雪防止板（１２）の裏面に該着雪防止板（１２）と一体に形成されている
ことを特徴とする［８］に記載の交通信号灯器。

上記発明によれば、レンズ（２５）は着雪防止板（１２）の裏面側に着雪防止板（１２）と一体に形成されるので、適切な位置へのレンズ（２５）の配設保持およびレンズ（２５）の製作が容易になる。

［１１］着雪防止板（１２）をポリカーボネートで形成した
ことを特徴とする［１］乃至［１０］のいずれか１つに記載の交通信号灯器。

上記発明によれば、着雪防止板（１２）は、透明性、凍着抵抗力、断熱性、光拡散性（表面粗さ）などに優れたポリカーボネートで形成される。

本発明に係わる交通信号灯器によれば、着雪防止板を前傾させることで着雪が防止される。また、灯器と着雪防止板の両方が前傾しているので、着雪防止板と灯器の前面との距離を少なくでき、塵埃などの侵入防止対策が容易になる。特に、灯器の前面に着雪防止板を重ねて配置したものでは、これらがほぼ密着するので、塵埃などの侵入防止対策を不要もしくはより簡単なものにでき、構造が簡略化される。灯器は前傾しているので直接日光が入り込みにくく、庇がなくても良好な視認性を確保することができる。

着雪防止板が光拡散性を有するものでは、太陽光の反射による眩しさが防止される。また、灯器の前面に着雪防止板を重ねて配置するなどによって灯器と着雪防止板との距離が短いので、光拡散性を備えた着雪防止板を通した場合にも灯器の輪郭がぼやけ難くはっきりと見えるようになる。

発光形状を縦長にしたものでは、水平方向から見た場合の発光形状を予定の形状、たとえば、円形にすることができる。また、灯器は前傾しているので、交差点に進入する車両または信号待ちの車両に対して、より大きな発光面を表示できる。

灯器をＬＥＤユニットで構成したものでは、発熱量が少なくなり、外気温度と着雪防止板との温度差が減り、着雪し難くなる。さらに、発熱量が少ないので、ＬＥＤユニットと着雪防止板とをほぼ密着して配置しても前記温度差を少なく維持でき、別途の放熱機構も不要となり、交通信号灯器の薄型化・小型化に貢献する。

また、ＬＥＤ素子を曲げたり、斜めにＬＥＤ素子を実装したり、レンズ付きＬＥＤ素子を使用したり、着雪防止板にレンズ機能をもたせたりすることで、灯器としてのＬＥＤユニット自体が前傾していても、光軸を水平にすることができ、水平方向遠方からの良好な視認性が確保される。

ポリカーボネートで着雪防止板を形成したものでは、より高い着雪防止効果を得ることができる。

本発明の実施の形態に係わる交通信号灯器を水平方向から見た正面図である。 本発明の実施の形態に係わる交通信号灯器を示す側面図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 ＬＥＤユニットを図２における矢印Ｂ方向から見た状態を示す説明図である。 ＬＥＤユニットの一部を示す側面図である。 着雪に関連する材料特性についてポリカーボネートと他の材料とを比較して表した説明図である。 ＬＥＤ素子の足を曲げて光軸が水平となるようにした灯器の一部を示す側面図である。 ＬＥＤ素子の前方に光軸の前傾を補正するレンズを設けるようにした灯器の一部を示す側面図である。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

本発明に係わる交通信号灯器１０は、交差点脇に立設された支柱部３の上部に取り付けられ、道路を通行する車両に向けて、「赤」、「黄」、「青」などの信号現示を行なうものである。交通信号灯器１０は、灯器の前面が前傾するように設置され、図１は前傾して設置された交通信号灯器１０を水平方向から見た場合の正面を、図２はその状態の側面を、図３は図１のＡ−Ａ矢視断面を表わしている。

交通信号灯器１０は、鉛直面Ｖに対して斜め下向きに前傾して配置された灯器としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）ユニット１１と、このＬＥＤユニット１１の前面に重ねてほぼ密着して配置された着雪防止板１２と、ＬＥＤユニット１１を収容する筐体１３とから構成される。より詳細には、ＬＥＤユニット１１は、筐体１３の前面に設けた開口に筐体１３の内側から嵌め込まれ、その前面（表示面）が筐体１３の前面とほぼ同一平面状となるように筐体１３に取り付けられている。

着雪防止板１２は、筐体１３の前面全体を覆うように横長矩形をなしており、筐体１３の前面全体（ＬＥＤユニット１１の表示面を含む）に密着するように重ねた状態で筐体１３の各部に金具１４などで固定されている。なお、ここでは、鉛直面Ｖと着雪防止板１２およびＬＥＤユニット１１とのなす角θが３０度になるように設定してある。

着雪防止板１２は、透明なポリカーボネートで形成されている。また表面には、反射防止処理（ノングレア処理）が施してあり、光拡散性を備えている。

ＬＥＤユニット１１は、基板２１と多数のＬＥＤ素子２２とから構成される。図４は、ＬＥＤユニット１１を図２における矢印Ｂ方向から見た状態を示している。多数のＬＥＤ素子２２はＬＥＤユニット１１全体の発光形状が縦長の楕円状となるように配置されている。この発光形状は３０度前傾させたＬＥＤユニット１１を水平方向から見たときに、ちょうど円形に見えるように設定されている。

図５は、ＬＥＤユニット１１の一部を側方から見た様子を示している。基板２１は、鉛直面Ｖに対して３０度傾斜して設置されて、この基板２１に対してほぼ垂直に取り付けられた各ＬＥＤ素子２２も鉛直面Ｖに対して３０度前傾している。ＬＥＤ素子２２は、光の射出方向を変えるレンズ付きのものであり、このレンズで屈折することで、射出された光の光軸Ｌが水平となるように設定されている。

図６は、着雪に関連する材料特性についてポリカーボネートと他の材料とを比較して示したものである。表面粗さ、接触角、凍着抵抗力の各項目すべてにおいて、ガラスやアクリル樹脂に比べてポリカーボネートが優れている。

表面粗さと着雪との関係は以下のように説明される。風で着雪防止板の表面に吹き付けられた雪は、衝突の衝撃で融解した後、凝固する。このとき、表面粗さが大きいほど、融解した水と着雪防止板１２の表面との間に空気層が存在し、かつ接触面積も少なくなるので、融解したものが着雪防止板の表面に固着し難くなる。すなわち、表面粗さが大きいほど、難着雪性を示す。なお、測定してみると、ポリカーボネートの表面粗さＲａは約３.０μｍ、ガラスは約０.６μｍ、アクリル樹脂は約１.２μｍであった。

接触角は、撥水性の指標であり、接触角が大きいほど、融解した水を撥水して着雪し難くなる。ポリカーボネートの接触角は約８０度、ガラスは約５０度、アクリル樹脂は約７０度であった。

凍着抵抗力は、付着した雪を剥がすために必要な力の大きさを表わし、値が小さいほど、付着した雪が取れ易いことを示す。実験では、ポリカーボネートの凍着抵抗力は約０.４ｋＮ／ｍ^２、ガラスは約３.０ｋＮ／ｍ^２、アクリル樹脂は約０.７ｋＮ／ｍ^２であった。

このように、ポリカーボネートは難着雪性に優れるほか、透明度が高く、熱伝導率が低いなどの特徴を備えている。これらの特性は、交通信号灯器１０の着雪防止板１２として好適なものである。

次に、作用を説明する。

図３に示すように、風に乗って雪が水平方向Ｈから着雪防止板１２の正面に吹き付けると、着雪防止板１２が約３０度に前傾しているので、風は矢印Ｃで示すように着雪防止板１２の傾斜に沿って斜め下方に流れる。このため、風のよどみ点が発生せず、雪は風に乗って斜め下方に運ばれ、着雪防止板１２への着雪が防止される。

また、一部の雪が着雪防止板１２の表面に到達したとしても、着雪防止板１２が、前述した難着雪性に優れたポリカーボネートで形成されているので、ほとんど着雪することはない。なお、交通信号灯器１０においては、現示色が切り替わるので特定のＬＥＤユニット１１が常時点灯することはない。また、ポリカーボネートは高断熱性を備えている。さらにＬＥＤユニットは他の種類の光源（たとえば、電球）に比べて発熱量が少ない。このため、ＬＥＤユニット１１の前面にほぼ密着させて着雪防止板１２を配置しても、着雪防止板１２の表面と外気温との温度差はほとんどなく、点灯による熱によって着雪防止板１２の表面で雪が溶けることは少ない。これにより、雪の融着および再凍結が防止される。すなわち、雪が着雪防止板１２の表面に融着したり再凍結したりすると、それが核となって雪の付着が誘発・助長されるが、着雪防止板１２と外気温との温度差が少ないので、雪の融着および再凍結が防止され、雪の付着が少なく抑えられる。

また、発熱量の少ないＬＥＤユニット１１を用いたことで、上記の難着雪性を維持しながらＬＥＤユニット１１と着雪防止板１２とを密着配置でき、別途の放熱機構も不要なので、交通信号灯器１１を薄型化・小型化することができる。

また、着雪防止板１２は、表面粗さが３μｍほどあり、光拡散性、すなわち、反射防止効果を備えている。このため、着雪防止板１２の表面で光が拡散され、太陽光（特に、西日）の反射で車両の運転者などに眩しさを与えることはない。

さらに、ＬＥＤユニット１１の表面にほぼ密着するように着雪防止板１２を筐体１３の前面に重ねて配置したので、着雪防止板１２とＬＥＤユニット１１の表面との間に塵埃などが侵入することもない。より確実に塵埃などの侵入を阻止する場合でも、たとえば、筐体１３の前面と着雪防止板１２との間にパッキンを介挿するだけで済む。また、着雪防止板１２をＬＥＤユニット１１の表面に重ねて配置したので、これらの距離も近づき、着雪防止板１２が光拡散性を備えていても、ＬＥＤユニット１１の輪郭がぼやけることなく、はっきりと観察される。

さらに、ＬＥＤユニット１１が縦長の発光形状をなしているので、３０度前傾した交通信号灯器１０を遠方の車両の運転者などがほぼ水平方向からＬＥＤユニット１１を見た場合に、予定の形状（円形）で観察される。

また、着雪・滑雪防止効果のほかに、交通信号灯器１０を前傾させているので、フードを廃止しても、西日による反射光やグレア(視界の一部が明るくなって見辛くなること)を防止することができる。すなわち、交通信号灯器１０の正面より西日を受ける場合は、灯器１０の前面が下方に前傾しているので、太陽高度が比較的低くエネルギーの大きな光は下方に反射され、略正面から灯器１０を眺める運転者に向けての反射はほとんどない。このため、灯器１０の上部に庇を設けて太陽光を遮る必要はない。

また、灯器１０の側方より西日を受ける場合でも、斜め下方に西日を反射するので、正面の運転者に対してグレアを生じない。また、灯器１０の着雪防止板１２にノングレア処理を施したものを使用すれば、横からの視認性が良くなる。

なお、レンズ付きのＬＥＤ素子２２を使用することで光軸を水平にしたが、図７に示すように、レンズのないＬＥＤ素子２２ａを、その足（リード）を曲げて基板２１に取り付けることで、各ＬＥＤ素子２２ａの光軸が水平方向Ｈを向くように設定してもよい。

また、図８に示すように、前傾した基板２１に足を曲げずに各ＬＥＤ素子２２ｂを該基板２１に対してほぼ垂直に立設して配列し、基板２１の前傾による各ＬＥＤ素子２２ｂの光軸の前傾を各ＬＥＤ素子２２ｂの前方に配置したレンズ２５で補正するようにしてもよい。レンズ２５はＬＥＤ素子２２ｂと１対１に設けられる。

図８（ａ）の例では、各レンズ２５は、着雪防止板１２の裏面に該着雪防止板１２と一体に形成されている。なお、図８（ｂ）に示すように、レンズ２５を着雪防止板１２と別体に構成し、着雪防止板１２の裏面に取り付けてもかまわない。この場合、レンズ２５となる凹凸を片面に多数形成したレンズ集合板２６を作成し、該レンズ集合板２６の非レンズ面を着雪防止板１２の裏面に接着などして取り付けるようにするとよい。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

たとえば、実施の形態では着雪防止板１２およびＬＥＤユニット１１の前傾角度を３０度としたが、７度から３０度の範囲でも、着雪防止効果を得ることができる。なお、３０度を超えて傾斜させてもかまわない。

また実施の形態では、道路の上方に設置される車両用交通信号灯器を例に説明したが、その他の灯器、たとえば、歩行者用交通信号灯器などに応用してもよい。この場合、歩行者の絵柄などは着雪防止板１２(特に、ＬＥＤユニット１１側となる裏面)に描くとよい。

なお、着雪防止板１２の表面温度と外気温との差を少なくするために、着雪防止板１２の厚みを増やしてより高い断熱性を確保してもよい。

また、交通信号灯器１０にフードを設けてもよい。この場合、着雪防止板１２は光拡散性のないものでもかまわない。なお、着雪防止板１２をＬＥＤユニット１１の表面に重ねて配置してあるので、フードの取り付けによって新たに密閉すべき空間が生じるようなことはなく、フードは単に取り付ければよく、構造の複雑化を招かない。

Ｌ…光軸
Ｖ…鉛直面
３…支柱部
１０…交通信号灯器
１１…ＬＥＤユニット
１２…着雪防止板
１３…筐体
１４…金具
２１…基板
２２…レンズ付きＬＥＤ素子
２２ａ、２２ｂ…ＬＥＤ素子
２５…レンズ
２６…レンズ集合板

Claims (11)

1. 光透過性を備え、前傾して配置される着雪防止板と、
   前記着雪防止板の裏面に前面が密着された筐体部と
   前記筐体部に収められ、前記筐体部の前面に設けられた開口を通じて前記着雪防止板の裏面にＬＥＤユニットの表示面がほぼ密着するように配置された灯器と、
   を備え、
   前記筐体部の前面と前記着雪防止板の裏面とが密着している部分が、前記開口の周囲全体に存在する
   ことを特徴とする交通信号灯器。
2. 前記筐体部は前記開口を複数有し、
   前記灯器はそれぞれの開口に対応して配置され、
   前記着雪防止板は、前記筐体部の前面全体を覆う形状を成している
   ことを特徴とする請求項１に記載の交通信号機。
3. 前記着雪防止板の裏面および前記筐体の前面は平面である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の交通信号灯器。
4. 前記着雪防止板は光拡散性をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の交通信号灯器。
5. 前傾させることで生じる水平方向から見た形状の変形分が補正されるように前記灯器の発光形状を縦長にした
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の交通信号灯器。
6. 前記ＬＥＤユニットは、前傾した基板にＬＥＤ素子を取り付けたものであって、その光軸方向を前記ＬＥＤ素子の足を曲げて調整した
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の交通信号灯器。
7. 前記ＬＥＤユニットは、前傾した基板に光の射出方向を変えるレンズ付きＬＥＤ素子を取り付けたものである
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の交通信号灯器。
8. 前記ＬＥＤユニットは、前傾した基盤にＬＥＤ素子を配設したものであり、
   前記各ＬＥＤ素子の前方に、該ＬＥＤ素子の光軸の前傾を補正するレンズを配置した
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の交通信号灯器。
9. 前記レンズは、前記着雪防止板の裏面に取り付けられている
   ことを特徴とする請求項８に記載の交通信号灯器。
10. 前記レンズは、前記着雪防止板の裏面に該着雪防止板と一体に形成されている
    ことを特徴とする請求項８に記載の交通信号灯器。
11. 着雪防止板をポリカーボネートで形成した
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の交通信号灯器。

Images