JP5705100B2 - 球体形警報灯 - Google Patents

Description

本発明は、周囲いずれの方向からも円形に見えるように警報表示を行う球体形警報灯、さらに詳しくいえば、電車の接近を報知するため鉄道の踏切に設置される踏切警報灯に適用可能な球体形警報灯に関する。

全方位警報灯として踏切警報灯は、踏み切りを渡る通行者，踏み切りを横切る車両に対し、列車の接近を赤色の点滅発光により報知するものであり、通常踏切警報機柱に交互に点滅する２つの灯器を１組として設置される。
この種の従来例として幾つかの踏切警報灯が提案されている。
その１つの例は、複数の赤色発光のＬＥＤ実装基板が多面体を形成する基板取付枠に取り付けられ、この基板取付枠に取り付けられたＬＥＤ実装基板の組み合わせによって多面形構造が形成されている。多数のＬＥＤが実装された長方形のＬＥＤ実装基板はせん光灯の発光面として多面体の形状で全方位に向けられているものである。

他の例は、３６０度のすべての方向からの視認を可能にするために、両面に半円形状に多数のＬＥＤを実装した複数のＬＥＤ基板を等角度間隔に配置して構成されている。

特開２０１０−１７９６６４号公報 特開２００５−２４７１３３号公報

さて、上記０００２の段落で述べた例は、３６０度各方向から視認するためにＬＥＤ実装基板を多面形状に配置するのに多面形を形成するための複雑な基板取付枠が必要である。そのため構造が複雑で製造工程を効率的に組むことが困難であるという欠点がある。

また、上記０００３の段落で述べた例は、放射状にＬＥＤ基板を配置し、その各基板の表裏両面にＬＥＤを半円形状に多数配置しなければならない。そのため、折角低消費電力のＬＥＤを用いながらも警報灯として使用効率が十分に生かし切れていない。
本発明の目的は上記の既存全方位警報灯とは全く異なる手段で全方位から視認可能な警報灯を実現するものであり、併せて上記各問題を解決するものである。本発明では、透明導光板に円錐形の孔を多数施し、円錐形の孔を加工した複数枚の透明導光板を放射状に配置し、透明導光板の側部にＬＥＤを配置しＬＥＤ光を放射することにより、３６０度各方向いずれから見ても略球形の表示を実現することが可能な、構造が簡易で製造工程も容易となる球体形警報灯を提供することにある。

前記目的を達成するために本発明の請求項１は光の反射を利用した球体形警報灯であって、透明導光板の面に多数の円錐形状の孔を設けるとともに前記透明導光板の側部に複数のＬＥＤを配置し、前記複数のＬＥＤが発する光を前記透明導光板の側部より透明導光板内に導き、前記円錐形状の孔との境界面で前記導かれたＬＥＤからの光を反射し、該反射光を前記透明導光板の多数の円錐形状の孔を有する面の反対面から出射することにより反射光を利用した表示器を構成し、前記透明導光板の上側および下側の側部に前記ＬＥＤを配置し、前記透明導光板の円錐形状の孔を半円状に配置し、円錐形状の孔で形成される半円の直径側になる前記透明導光板の一辺をそれぞれ突き合わせ前記透明導光板の複数を３６０度の範囲で所定角度間隔で放射状に配置することにより、後方側に位置する透明導光板から出射する光が前方側に位置する透明導光板を透過し、いずれの方向から見ても出射する光の形状が略球形に視認できるように構成したことを特徴とする。
本発明の請求項２は光の反射を利用した球体形警報灯であって、透明導光板の面に多数の円錐形状の孔を設けるとともに前記透明導光板の側部に複数のＬＥＤを配置し、前記複数のＬＥＤが発する光を前記透明導光板の側部より透明導光板内に導き、前記円錐形状の孔との境界面で前記導かれたＬＥＤからの光を反射し、該反射光を前記透明導光板の多数の円錐形状の孔を有する面の反対面から出射することにより反射光を利用した表示器を構成し、前記透明導光板の円錐形状の孔を半円状に配置し、該配置した透明導光板２枚を相互に円錐形状の孔が向き合うように突き合わせ、前記２枚の透明導光板の側部に配置したＬＥＤからの光を前記円錐形状の孔との境界面で反射させることにより、２枚突き合わせた透明導光板の両側の面から光を出射させる矩形状の表示体を形成し、前記表示体の上側および下側の側部に前記ＬＥＤを配置し、該表示体の円錐形状の孔で形成される半円の直径側になる一辺をそれぞれ突き合わせ前記表示体の複数を３６０度の範囲で所定角度間隔で放射状に配置することにより、後方側に位置する表示体の透明導光板から出射する光が前方側に位置する表示体の透明導光板を透過し、いずれの方向から見ても出射する光の形状が略球形に視認できるように構成したことを特徴とする。
本発明の請求項３は請求項１または２記載の発明において前記透明導光板または前記表示体の上方および下方にＬＥＤを配置するためのＬＥＤ実装基板を設け、前記ＬＥＤ実装基板に接続するためのケーブルを外部より引き込み、該ケーブルはパイプ中心軸内を通り端子を介してＬＥＤ実装基板に接続することを特徴とする。
本発明の請求項４は請求項１，２または３記載の発明において前記透明導光板はメタクリル樹脂であり、前記円錐形状の孔はディンプル加工で形成することを特徴とする。
本発明の請求項５は請求項１，２，３または４記載の発明において前記円錐形状の孔の頂部は略９０度であり、前記透明導光板内に導かれるＬＥＤの光の進行方向を略９０度変えることにより、前記透明導光板を垂直に配置した場合、水平方向に光を出射し視認性を向上させることを特徴とする。
本発明の請求項６は請求項１，２，３，４または５記載の発明において前記透明導光板のＬＥＤを配置した側部から前記円錐形状の孔が形成されるまでの距離が近ければ円錐形状の孔を小さくし、距離が大きくなるにしたがって前記円錐形状の孔の形状を大きくすることにより、前記透明導光板に開けた多数の円錐形状の孔でそれぞれ反射する光は、いずれも明るさの差が少ないことを特徴とする。

上記構成によれば、直接発光源による踏切警報灯に比べ、ＬＥＤの照明面の均一化が図れる。また、省エネおよび安価な機器の製造が可能となり、全方位いずれから見ても球形状の表示を見ることができる。さらに踏切警報灯に限らずＬＥＤを利用した表示器に応用でき立体的な表現が可能となる。

本発明による球体形警報灯の実施の形態を示す踏切警報灯の主構成図で、踏切警報灯の表示器部分の斜視図である。 図１の表示器の導光板の詳細を説明するための図である。 図２の導光板に形成された円錐形の孔の詳細図である。 図２の導光板を２枚突き合わせた状態を示す断面図である。 本発明にかかる踏切警報灯の組み立てを説明するための各部品の分解斜視図である。 本発明にかかる踏切警報灯のＬＥＤ実装基板のＬＥＤ素子実装部分の詳細を示す図である。 本発明にかかる踏切警報灯の外枠筒の構成の詳細を説明するための図である。 本発明にかかる踏切警報灯の実施の形態を一部破断して示した正面図である。 本発明にかかる踏切警報灯の下部のＬＥＤ実装基板のケーブルの接続構造を説明するための図である。 本発明にかかる踏切警報灯を取り付けた踏切警報機柱の全体図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は本発明による球体形警報灯の実施の形態を示す踏切警報灯の主構成図で、踏切警報灯の表示器部分の斜視図である。図２は図１の表示器の導光板の詳細図である。
導光板１は矩形状の板状透明体であり、メタクリル樹脂が用いられる。導光板１は多数の円錐形の孔１０１が設けられ、円錐形の孔１０１は図２に示すように半円形になるように配置されている。ＬＥＤ照明光は導光板１の上側部１０２と下側部１０３の面から導光板１内に照射される。円錐形の孔１０１は導光板１の上側部１０２および下側部１０３に近い位置では小さく距離が遠くなるほど大きくなるように形成されている。
このように円錐形の孔１０１を配置したのは、上側部１０２および下側部１０３から入射するＬＥＤ照射光が途中に形成されている円錐形の孔１０１で邪魔されることなく、導光板１の中央部１０４付近までより多くの光量が到達するようにするためである。これにより導光板１の、円錐形の孔１０１が配置されている形状に対応する面全体において円錐形のそれぞれの孔からの反射光は明るさの差異が少なくなり、光のムラが少ない一様に近い導光板の出射表示面を形成することができる。

上側部１０２および下側部１０３から円錐形の孔１０１が形成される距離Ｌ１，Ｌ２は全方位何れの位置から見ても、ＬＥＤ照明光による表示部分が球形に浮いて見えるようにするため一定の寸法をとる必要がある。
図２に示す導光板１を２枚、それぞれの円錐形の孔１０１の形成面が向き合うように突き合わせて、一対の導光板を作り、この一対の導光板１−１，１−２、１−３，１−４〜１−２３，１−２４（合計で１２枚）を、パイプ中心軸１６にその長手方向の側部を合わせて等角度間隔で３６０度全周に放射状に配置することにより、図１に示す表示器２が構成される。

図３に円錐形の孔の詳細を示す。
円錐形の孔１０１はその頂角が直角であり、頂角の位置は導光板１の反対面（円錐形の孔１０１の形成面に対し）近くまで及んでいる。したがって導光板１中を伝搬し導光板１と円錐形の孔１０１の境界面に入射した光は導光板１の反対面から直角方向に出射する。図４にその様子が示されている。一対の導光板１−１，１−２に入射したＬＥＤ光はそれぞれ導光板１−１，１−２の円錐形の孔１０１の形成面に対して反対側の面から放出されることになり、一対の導光板両面から視認することができる。

図５は本発明にかかる踏切警報灯の組み立てを説明するための各部品の分解斜視図である。
表示器２の上部側部および下部側部を押さえるための導光板押さえ板（内側）３ａおよび３ｂは円板形状をしており、該押さえ板３ａおよび３ｂに表示器２の多数の上部側部および下部側部を挿通するための放射状の貫通溝３０１が設けられている。さらに導光板押さえ板（内側）３ａおよび３ｂをその上から押さえるための導光板押さえ板（外側）４ａおよび４ｂは導光板押さえ板（内側）３ａおよび３ｂより少し大きな円板形状で、該押さえ板４ａおよび４ｂには貫通溝３０１に対応する位置に放射形状の貫通溝４０１が設けられている。

円板状のＬＥＤ実装基板５ａおよび５ｂには上記貫通溝３０１，４０１に対応する位置にそれぞれ直線状に配列させられたＬＥＤ素子５０１が多数実装されている。ＬＥＤ素子５０１はＬＥＤ実装基板５ａおよび５ｂに形成されている配線パターン（図示されていない）に接続され、ＬＥＤ点滅制御の電源電圧が供給されるようになっている。ＬＥＤ実装基板５ａおよび５ｂのＬＥＤ実装の反対面に取り付けられている端子５０２ａ，５０２ｂは外部からのケーブル１７（図９参照）を接続するための接続部である。

軸固定金具６ａおよび６ｂは表示器組み立てを完成させるために上下から固定するものである。導光板押さえ板３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，ＬＥＤ実装基板５ａ，５ｂおよび軸固定金具６ａ，６ｂは中央部にパイプ中心軸１６を挿通するための貫通孔を有している。パイプ中心軸１６は表示器２の上下に突出する軸端部１６１，１６２を有しており、この軸端部１６１，１６２を上記導光板押さえ板３ａ，３ｂの孔に差し入れ、この上から図７（ｂ）に示す外枠筒を被せ、さらに軸端部１６１，１６２を導光板押さえ板４ａ，４ｂ，ＬＥＤ実装基板５ａ，５ｂおよび軸固定金具６ａ，６ｂの孔に順番に差し入れる。軸端部１６１，１６２に設けられているネジに平座金７ａ，７ｂを介在してナット８ａ，８ｂを締め付けることにより表示器組み立てが完成する。

図６は本発明にかかる踏切警報灯のＬＥＤ実装基板のＬＥＤ素子実装部分の詳細を示す図である。
導光板押さえ板（内側）３ａの貫通溝３０１に一対の導光板１−１，１−２の上端部（上部の側部）が差し込まれ、その上に導光板押さえ板（外側）４ａの貫通溝４０１が重ねられ、ＬＥＤ実装基板５ａ上に一列に配置されたＬＥＤ素子５０１が貫通溝４０１内に位置付けられることになる。ＬＥＤ素子５０１の光は導光板１−１，１−２の側部から効率良く導光板内部に入射する。

図７は本発明にかかる踏切警報灯の外枠筒の構成の詳細を説明するための図である。
外枠筒１０は表示器の周囲を覆い、表示器内に雨や塵埃などが侵入することを防止するものである。
外枠筒１０は図７（ａ）に示すように光を透過するブラウンスモーク色の円筒形状であり、この色は赤色の光が通りやすくＬＥＤの発する光を所定の赤色に見えるようにする。外枠筒１０の上下の縁部に防水パッキン９ａ，９ｂが嵌め込まれる。嵌め込まれた状態を図７（ｂ）に示す。防水パッキン９ａ，９ｂには図７（ｃ）に示すようにそれぞれ筒端部収容溝９０１，９０２が設けられている。表示器２はこのような構成の外枠筒部分が被せられる。

図８は本発明にかかる踏切警報灯の実施の形態を一部破断して示した正面図である。
外枠筒１０を取り付けた表示器２の上部のＬＥＤ実装基板５ａ，軸固定金具６ａ部分を覆うように上部カバー１２が被せられ、上部カバー１２の端部内周面１２１が導光板押さえ板４ａの外周部４０２に嵌合して取り付けられる。さらに表示器２へ雨が当たらないように導光板押さえ板４ａの上方に屋根形のフード１１が被せられる。フード１１はネジ１１１によって上部カバー１２に固定される。
上部カバー１２の中央には接続座１３が固定されている。接続座１３は後述の警報機柱２０（図１０参照）に接続するための部材で、その内部にはＬＥＤ実装基板に接続するケーブルが外部より引き込まれる。

外枠筒１０を被せた表示器２の下部のＬＥＤ実装基板５ｂ，軸固定金具６ｂ部分を覆うように下部カバー１５が被せられ、下部カバー１５の端部内周面１５１が導光板押さえ板４ｂの外周部４０３に嵌合して取り付けられる。さらに下部カバー１５内への雨の侵入を防止するため下部カバー押さえ１４が導光板押さえ板４ｂの外周部４０３上面に係合するように取り付けられる。下部カバー押さえ１４はネジ１４１によって下部カバー１５に固定される。

図９は本発明にかかる踏切警報灯の下部のＬＥＤ実装基板のケーブルの接続構造を説明するための図である。
ＬＥＤ実装基板５ｂおよび軸固定金具６ｂは導光板押さえ板（外側）４ｂ，ＬＥＤ実装基板５ｂおよび軸固定金具６ｂとの間が一定の間隔になるように取り付けられ、ＬＥＤ実装基板５ｂの電気的性能を確保している。上側のＬＥＤ実装基板５ａ部分の構成も同様である。
ケーブル１７はパイプ中心軸１６内を通って引き出されたもので、端子５０２ｂに接続されている。

図１０は本発明にかかる踏切警報灯を取り付けた踏切警報機柱の全体図である。
踏切脇に立てられている警報機柱２０の上部に２つの踏切警報灯１９が装備されている。電車が接近すると、踏切警報灯１９にその信号情報がケーブルによって伝達され、踏切警報灯１９が点滅動作を開始する。電車が通過すれば、踏切警報灯１９は動作を停止する。視点位置が警報機柱２０の周囲３６０度の何れの位置であっても踏切警報灯１９の表示部分は球形に浮いて見え、踏切警報灯１９に対し水平位置ではなく見上げる位置（矢印２１，２２）であっても下部カバー１５で遮られない角度であれば表示部分の球形が欠けて見えることはない。
なお、太陽光が踏切警報灯１９に当たり導光板１の長手辺の側部１０５（図２参照）に入射した場合、この太陽光の入射により表示器が点灯したように見える可能性がある。これを防止するために導光板１の長手辺の側部１０５に太陽光が入射しないような光入射防止手段を施している。側部１０５の面に光が通過しないような表面処理を施すか、梨地のようなざらざら面に加工して入射する太陽光を散乱させ、入射を防止するか、または側部１０５に光を反射や吸収する膜を塗布もしくは貼付したりするものである。

以上の実施の形態では導光板１を矩形状としているが、パイプ中心軸側の長手辺に対向する外側の長手辺の形状を直線ではなく曲線形状にしても良い。また、ＬＥＤ照明光を当てる側を導光板１の上側部と下側部の面の例を示しているが、上側と下側のいずれかの側部のみでもよい。かかる場合は外から見える光の強さは上側部と下側部の両側に設けた場合に比較しＬＥＤ照明光を設けない側に近い導光板の面から出射する光は弱くなるが、実用上問題がなければ、このような構成も可能である。
さらに、円錐形の孔の頂部を９０度にした例を示したが、頂部の角度は必ずしも９０度にする必要はなく、視認方向を変えるため他の角度に設定することも可能である。

また、多数の円錐形の孔が作る形状を半円とした例を示したが、その形状は半円に限ることはなく例えば半楕円，星形の半分など他の形状にすることも可能である。なお、他の形状にした場合には球形に見えないことになる。
一対の導光板１２枚を全周等角度で配置した例を示したが、一対の導光板の数は１２枚に限定されるものではなく、これよりも多くまたは少なくしても良い。例えば、４枚〜１１枚を配置しても良いが、枚数が少ないと、見る方向によっては表示部分の形状が立体的ではなく楕円球に見えることになる。一方、枚数を増やすと表示器の明るさが増加し、より完全な球体形に近づくが、要求される性能，仕様との兼ね合いで枚数を決める必要がある。

電車の接近を報知するため鉄道の踏切に設置される踏切警報灯などに適用可能な球体形警報灯である。

１，１−１〜１−２４ 導光板
１０１ 円錐形の孔
２ 表示器
３ａ，３ｂ 導光板押さえ板（内側）
４ａ，４ｂ 導光板押さえ板（外側）
５ａ，５ｂ ＬＥＤ実装基板
６ａ，６ｂ 軸固定金具
７ａ，７ｂ 平座金
８ａ，８ｂ ナット
９ａ，９ｂ 防水パッキン
１０ 外枠筒（透過性ブラウンスモーク色）
１１ フード
１２ 上部カバー
１３ 接続座
１４ 下部カバー押さえ
１５ 下部カバー
１６ パイプ中心軸
１７ ケーブル
１９ 踏切警報灯
２０ 警報機柱

Claims (6)

1. 光の反射を利用した球体形警報灯であって、
   透明導光板の面に多数の円錐形状の孔を設けるとともに前記透明導光板の側部に複数のＬＥＤを配置し、
   前記複数のＬＥＤが発する光を前記透明導光板の側部より透明導光板内に導き、前記円錐形状の孔との境界面で前記導かれたＬＥＤからの光を反射し、該反射光を前記透明導光板の多数の円錐形状の孔を有する面の反対面から出射することにより反射光を利用した表示器を構成し、
   前記透明導光板の上側および下側の側部に前記ＬＥＤを配置し、
   前記透明導光板の円錐形状の孔を半円状に配置し、円錐形状の孔で形成される半円の直径側になる前記透明導光板の一辺をそれぞれ突き合わせ前記透明導光板の複数を３６０度の範囲で所定角度間隔で放射状に配置することにより、後方側に位置する透明導光板から出射する光が前方側に位置する透明導光板を透過し、いずれの方向から見ても出射する光の形状が略球形に視認できるように構成したことを特徴とする球体形警報灯。
2. 光の反射を利用した球体形警報灯であって、
   透明導光板の面に多数の円錐形状の孔を設けるとともに前記透明導光板の側部に複数のＬＥＤを配置し、
   前記複数のＬＥＤが発する光を前記透明導光板の側部より透明導光板内に導き、前記円錐形状の孔との境界面で前記導かれたＬＥＤからの光を反射し、該反射光を前記透明導光板の多数の円錐形状の孔を有する面の反対面から出射することにより反射光を利用した表示器を構成し、
   前記透明導光板の円錐形状の孔を半円状に配置し、該配置した透明導光板２枚を相互に円錐形状の孔が向き合うように突き合わせ、前記２枚の透明導光板の側部に配置したＬＥＤからの光を前記円錐形状の孔との境界面で反射させることにより、２枚突き合わせた透明導光板の両側の面から光を出射させる矩形状の表示体を形成し、
   前記表示体の上側および下側の側部に前記ＬＥＤを配置し、
   該表示体の円錐形状の孔で形成される半円の直径側になる一辺をそれぞれ突き合わせ前記表示体の複数を３６０度の範囲で所定角度間隔で放射状に配置することにより、後方側に位置する表示体の透明導光板から出射する光が前方側に位置する表示体の透明導光板を透過し、いずれの方向から見ても出射する光の形状が略球形に視認できるように構成したことを特徴とする球体形警報灯。
3. 前記透明導光板または前記表示体の上方および下方にＬＥＤを配置するためのＬＥＤ実装基板を設け、
   前記ＬＥＤ実装基板に接続するためのケーブルを外部より引き込み、該ケーブルはパイプ中心軸内を通り端子を介してＬＥＤ実装基板に接続することを特徴とする請求項１または２記載の球体形警報灯。
4. 前記透明導光板はメタクリル樹脂であり、前記円錐形状の孔はディンプル加工で形成することを特徴とする請求項１，２または３記載の球体形警報灯。
5. 前記円錐形状の孔の頂部は略９０度であり、前記透明導光板内に導かれるＬＥＤの光の進行方向を略９０度変えることにより、前記透明導光板を垂直に配置した場合、水平方向に光を出射し視認性を向上させることを特徴とする請求項１，２，３または４記載の球体形警報灯。
6. 前記透明導光板のＬＥＤを配置した側部から前記円錐形状の孔が形成されるまでの距離が近ければ円錐形状の孔を小さくし、距離が大きくなるにしたがって前記円錐形状の孔の形状を大きくすることにより、前記透明導光板に開けた多数の円錐形状の孔でそれぞれ反射する光は、いずれも明るさの差が少ないことを特徴とする請求項１，２，３，４または５記載の球体形警報灯。

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