JP5854552B2

JP5854552B2 - 信号発光機

Info

Publication number: JP5854552B2
Application number: JP2011228416A
Authority: JP
Inventors: 井上　英昭; 英昭井上; 徹宮野; 優二高坂; 逸人伊藤; 芳之井上
Original assignee: East Japan Railway Co
Current assignee: East Japan Railway Co
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2031-10-18
Also published as: JP2013089429A

Description

本発明は、離れた地点間で光により意思を伝達するような目的で使用される信号発光機に関する。

例えば、鉄道の保安のために、赤色灯を使用して離れた場所の間で意思伝達をすることが広く行われている。連続点灯をするものだけでなく、一定の周期で点滅するように制御されるものもある。この分野では、例えば、既に次のような技術が紹介されている（特許文献１）。

特開２０００−３１６９０１号公報実開平６−５１９９４号公報

既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
この種の特殊信号発光機は、視認性が良いことが望まれる。また、充電式の電池を使用する場合には長時間の使用に耐えるものが望まれる。消費電力の面では、ＬＥＤ（発光ダイオード）が有利である（特許文献２参照）。しかしながら、発光ダイオードでは、高輝度のものでも単体では光量が不足で、複数個使用しなければならない。複数の発光ダイオードを高密度に配列すると発熱が問題になる。分散配置すると光が周囲に散乱して、遠方での視認性が悪くなる。
上記の課題を解決するために、本発明は次のような信号発光機を提供することを目的とする。
（１）高輝度のＬＥＤを複数使用して、視認性の良い発光機を実現する。
（２）複数のＬＥＤを放熱性の良い基板上に配列固定する。
（３）複数のＬＥＤの光ビームを搾って散乱を防ぎ、一方向に集中させる。

以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成１〉
下記の構成を備えた信号発光機
（ａ）前面に発光部（１６）を配置した本体部（１２）を備える。
（ｂ）前記本体部（１２）には、電源部（１８）と電源スイッチ（２０）と基板（２４）とが収容されている。
（ｃ）前記基板（２４）には、前記電源部（１８）により駆動され前記電源スイッチ（２０）によりオンオフ制御される複数の発光ダイオード（２２）が、前記発光部（１６）を通じて光を放出するように、それぞれ間隔を開けて分散配置されている。
（ｄ）前記発光部（１６）には、前記基板（２４）と前記発光ダイオード（２２）とを包囲して保護する透明保護カバー（３４）が設けられている。
（ｅ）前記各発光ダイオード（２２）を収納する光源収容部（３８）が設けられ、かつ、光放出面（３６）が透明保護カバー（３４）に密着し、前記発光ダイオード（２２）から放出される光を光軸方向に集光するレンズ（２８）が設けられている。
（ｆ）前記レンズ（２８）は、前記基板（２４）と前記透明保護カバー（３４）の間に挟み込まれて固定されている。
（ｇ）前記基板（２４）の前記透明保護カバー（３４）側の面は、白色もしくは、要求される色に着色された反射面（３０）を構成している。
（ｈ）前記透明保護カバー（３４）の一部を前記本体部の背面側から視認できるように、前記本体部（１２）に、前記透明保護カバー（３４）から本体部（１２）の背面に通じるＵ字溝状のモニタ部（３２）を設けた。

〈構成２〉
構成１に記載の信号発光機において、レンズ２８には、発光ダイオード２２を収納する光源収容部３８が設けられていることを特徴とする信号発光機。

〈構成３〉
構成１または２に記載の信号発光機において、基板２４には、長手方向及び裏面方向に熱を伝える放熱構造を有することを特徴とする信号発光機。

〈構成４〉
構成１乃至３のいずれかに記載の信号発光機において、基板２４の透明保護カバー３４側の面は、白色もしくは、要求される色に着色された反射面を構成していることを特徴とする信号発光機。

〈構成５〉
構成１乃至４のいずれかに記載の信号発光機において、前記透明保護カバー３４を背面側から視認できるように、前記本体部１２に、前記透明保護カバー３４から本体部１２の背面に通じる窓状のモニタ部３２を設けたことを特徴とする信号発光機。

〈構成１の効果〉
レンズ２８が発光ダイオード２２の光を目的の方向に集光し、発光部１６の内部で無駄に光が散乱しないので、遠方まで良く届く光信号を送出できる。
〈構成２の効果〉
発光ダイオード２２をレンズ２８と基板２４とで完全に包囲すると、光の無駄な散乱を防ぐことができる。
〈構成３の効果〉
放熱性の高い基板２４を使用すると、強い光を発する発光ダイオード２２を使用できることを特徴とする信号発光機。
〈構成４の効果〉
レンズ２８からわずかに洩れる光と、透明保護カバー３４の内部で乱反射する光により基板２４の光源収容部３８に対向する面を照射して、発光部１６全体を、要求される色に光らせることができる。従って、遠くからみると、信号発光機全体が該当する色で発光する。
〈構成５の効果〉
握部１４を掴んで目的の方向に発光部１６を向けた状態で、発光ダイオード２２の発光状態や点滅状態をいつでも確認できる。

信号発光機１０の実施例を示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ線（（ｃ）中）に沿う縦断面図、（ｃ）は上面図である。（ａ）は信号発光機１０の側面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は透明保護カバー３４の正面図である。（ａ）は信号発光機１０のＣ−Ｃ縦断面図、（ｂ）は信号発光機１０のＢ−Ｂ横断面図である。発光部１６の部分の横断面図である。（ａ）はレンズ２８の縦断面図、（ｂ）はその外観斜視図、（ｃ）と（ｄ）はそれぞれ別構造の発光ダイオードの斜視図である。基板の実施例を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。

図１は実施例１の信号発光機１０を示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は上面図である。
図の信号発光機１０は、（ａ）に示すように、背面に握部１４を固定し前面に発光部１６を配置した本体部１２を備えている。（ｂ）は、（ｃ）中のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。（ｂ）に示すように、本体部１２には、電源部１８と電源スイッチ２０と基板２４とが収容されている。電源部１８は、蓄電池や乾電池等により構成される。基板２４には、電源部１８により駆動され電源スイッチ２０によりオンオフ制御される複数の発光ダイオード２２が搭載されている。これらの発光ダイオード２２は、発光部１６を通じて光を放出するように、それぞれ間隔を開けて分散配置されている。

発光部１６には、透明保護カバー３４が設けられている。透明保護カバー３４は、基板２４と発光ダイオード２２全体を包囲して保護する。各発光ダイオード２２には、放出される光を基板２４の面に垂直な光軸方向に集光するレンズ２８が取付けられている。このレンズ２８の光放出面３６は、（ｂ）に示すように、透明保護カバー３４に密着している。こうして、レンズ２８が基板２４と透明保護カバー３４に挟み込まれるように配置されて固定されている。発光ダイオードには、例えば、パワーＬＥＤや高輝度ＬＥＤを使用する。

上記の本体部１２と握部１４と発光部１６とはいずれも、硬質プラスチックの成型品により構成することができる。この信号発光機１０は、握部１４を片手で握って、発光部１６を相手方に向けた状態で使用する。電源スイッチ２０を押すと、発光ダイオード２２が点灯する。例えば、電源スイッチ２０の内部や基板２４上に発光ダイオード２２の点滅制御回路を搭載しておけば、発光ダイオード２２を一定のバタンで点滅させて、相手方に一定の情報を伝達することができる。

図２の（ａ）は信号発光機１０の側面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は透明保護カバー３４の正面図である。また、図３は（ａ）は、信号発光機１０の（ｃ）中のＣ−Ｃ線に沿う縦断面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う信号発光機１０の横断面図である。
図１（ｂ）や図２（ｂ）等に示すように、透明保護カバー３４を握部１４側から視認できるように、本体部１２の上面に、透明保護カバー３４から本体部１２の背面に通じる窓状のモニタ部３２を設けた。本体部１２の上面にＵ字溝を切ってこの窓を実現している。

握部１４を掴んで目的の方向に発光部１６を向けた状態で、モニタ部３２を見れば、発光部１６の中で乱反射した光が見える。これにより、発光ダイオード２２の発光状態や点滅状態をいつでも確認できる。特に、発光部１６の輝度が非常に高い場合には、正面から直視すると目を痛めるおそれがある。従って、その反射光のごく一部を見ることで、目を痛めずに、点滅状態を確認できるという効果がある。

さらに、図３等に示すように、本体部１２の内部には十分な空間を設けるようにしているので、基板２４の裏面からの放熱が良くなるという効果がある。基板２４の構造については、後で図６を用いて詳細に説明する。

図４は発光部の主要部分の横断面図である。また、図５（ａ）はレンズ２８の縦断面図、（ｂ）はその外観斜視図、（ｃ）と（ｄ）は発光ダイオードの斜視図である。
これらの図により、レンズ２８や基板２４の実施例を説明する。図５（ａ）に示すように、レンズ２８は、円錐台状のもので、光放出面３６が凸レンズの球面の一部を構成している。また、図５（ａ）に示すように、光放出面３６の反対側の面には、発光ダイオード２２を収納する光源収容部３８が設けられている。

集光するレンズ２８は、発光ダイオード２２から放出される光を基板２４の面に垂直な光軸方向（図４の矢印方向）に集光する。このレンズ２８の光放出面３６の周縁部分は、図４に示すように、透明保護カバー３４に密着している。

発光ダイオード２２は、電気配線のための基板２４上に搭載されている。レンズ２８は、光源収容部３８の周縁部分を基板２４に密着させて、接着材等により固定されている。従って、この状態で、レンズ２８と基板２４とで発光ダイオード２２を完全に包囲している。このように、発光ダイオード２２をレンズ２８と基板２４とで完全に包囲すると、光の無駄な散乱を防ぐことができる。

発光ダイオード２２（２２’）は、例えば、図５の（ｃ）に示すような砲弾型のものでもよいし、（ｄ）に示すチップ型のものでもよい。また、基板２４の透明保護カバー３４側の面は、白色もしくは、要求される色に着色された反射面３０を構成している。レンズ２８の周辺からわずかに洩れる光と、透明保護カバー３４の内部で乱反射する光により、基板２４の反射面３０が照射される。従って、発光部１６全体を、反射面３０の色に光らせることができる。遠くからみると、信号発光機１０全体が該当する色で発光しているように見える。

図６は基板の実施例を示す平面図である。
この図により、基板構造の実施例を説明する。基板２４は、一方の面に発光ダイオード２２を分散配置するように搭載している。また、他方の面には、発光ダイオード２２の電極を半田付け接続するための配線パタン２６が設けられている。この配線パタン２６は、各発光ダイオード２２の正極と負極を並列接続するように構成されている。発光ダイオードの駆動電圧は、例えば、３Ｖのものを使用する。従って、電池の出力電圧が３ボルトになるように接続して、電源部１８を構成する。また、いずれの配線パタン２６も、基板２４全体を広く覆い、やや厚めに形成されている。発光ダイオード２２の電極端子により基板２４の裏面方向に熱を伝える。そして、配線パタン２６により、基板２４の長手方向に広く熱を伝える放熱構造になっている。

配線パタン２６には、電源スイッチ２０を介して電源部１８が接続されている。電源スイッチ２０は単なるオンオフスイッチでもよいし、一定の点滅パターン制御を行う半導体回路を含むスイッチ回路であってもよい。このように、個々の発光ダイオード２２を十分に離間させて配置し、放熱性の高い基板２４を使用すると、強い光を発する発光ダイオード２２を使用して、遠方まで良く届く光信号を送出できる。

１０信号発光機
１２本体部
１４握部
１６発光部
１８電源部
２０電源スイッチ
２２発光ダイオード
２４基板
２６配線パタン
２８レンズ
３０反射面
３２モニタ部
３４透明保護カバー
３６光放出面
３８光源収容部

Claims

下記の構成を備えた信号発光機
（ａ）前面に発光部（１６）を配置した本体部（１２）を備える。
（ｂ）前記本体部（１２）には、電源部（１８）と電源スイッチ（２０）と基板（２４）とが収容されている。
（ｃ）前記基板（２４）には、前記電源部（１８）により駆動され前記電源スイッチ（２０）によりオンオフ制御される複数の発光ダイオード（２２）が、前記発光部（１６）を通じて光を放出するように、それぞれ間隔を開けて分散配置されている。
（ｄ）前記発光部（１６）には、前記基板（２４）と前記発光ダイオード（２２）とを包囲して保護する透明保護カバー（３４）が設けられている。
（ｅ）前記各発光ダイオード（２２）を収納する光源収容部（３８）が設けられ、かつ、光放出面（３６）が透明保護カバー（３４）に密着し、前記発光ダイオード（２２）から放出される光を光軸方向に集光するレンズ（２８）が設けられている。
（ｆ）前記レンズ（２８）は、前記基板（２４）と前記透明保護カバー（３４）の間に挟み込まれて固定されている。
（ｇ）前記基板（２４）の前記透明保護カバー（３４）側の面は、白色もしくは、要求される色に着色された反射面（３０）を構成している。
（ｈ）前記透明保護カバー（３４）の一部を前記本体部の背面側から視認できるように、前記本体部（１２）に、前記透明保護カバー（３４）から本体部（１２）の背面に通じるＵ字溝状のモニタ部（３２）を設けた。