信号機
【課題】発光ダイオードと導光板を用いた信号機において、冬季の発光面の視認性を確保すること。
【解決手段】本発明に係る信号機は、端面から入射した光の向きを変え、前面より出光させる導光板２１と、導光板２１の端面に面して配置される複数の発光ダイオード２２１と、導光板２１の背面の少なくとも一部分である接触領域において接触し、発光ダイオード２２１からの発熱を導光板２１に伝える伝熱部材２２と、を備える灯器２を有する。
【解決手段】本発明に係る信号機は、端面から入射した光の向きを変え、前面より出光させる導光板２１と、導光板２１の端面に面して配置される複数の発光ダイオード２２１と、導光板２１の背面の少なくとも一部分である接触領域において接触し、発光ダイオード２２１からの発熱を導光板２１に伝える伝熱部材２２と、を備える灯器２を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、信号機において、低消費電力、長寿命、視認性の高さといった利点を得るため、光源を従来の電球に代え、発光ダイオードを使用したものが使用されている。これら発光ダイオード式信号機では、多数の発光ダイオードが信号機の発光面上に平面的に配置されている。このような発光ダイオード式信号機では、発光ダイオードの素子あたりの発光輝度が向上すると、発光ダイオードの総数を削減することができるが、発光ダイオードの数が減少すると、発光面を観た際の粒状感が増すことが予想される。
【０００３】
これに対し、発光ダイオードからの光線を導光板を使用して平面的に拡散することにより、少ない発光ダイオードであっても違和感のない平面発光が得られると考えられる。
【０００４】
特許文献１には、交通標識の表示が付された交通標識であって、白色発光のＬＥＤを導光板の入光端面に配置し、導光板の出光面に取り付けられた表示を面発光させるものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１０３９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、発光ダイオード式信号機ではそもそも消費電力が従来の電球を使用した信号機に比して低いため、その発熱量は小さいものとなる。加えて、導光板を使用した形式とすると、発熱源である発光ダイオードが発光面外に配置されることとなるため、発光面の温度上昇は極めて低いものに留まる。
【０００７】
このような信号機を寒冷地に設置すると、冬季に発光面に付着した雪や氷が解けることなく残存し、発光面が視認できなくなってしまう。さりとて、氷雪を融解するためにヒータ等の発熱源を設けることは、信号機のコスト増を招くほか、そもそも発光ダイオードを採用した契機である低消費電力という利点を損なうことになる。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、発光ダイオードと導光板を用いた信号機において、冬季の発光面の視認性を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る信号機は、端面から入射した光の向きを変え、前面より出光させる導光板と、前記導光板の端面に面して配置される複数の発光ダイオードと、前記導光板の背面の少なくとも一部分である接触領域において接触し、前記発光ダイオードからの発熱を前記導光板に伝える伝熱部材と、を備える灯器を有する。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明によれば、発光ダイオードと導光板を用いた信号機において、冬季の発光面の視認性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る信号機の正面斜視図である。
【図２】信号機の背面分解斜視図である。
【図３】灯器の正面分解斜視図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線による信号機の部分断面図である。
【図５】伝熱部材の変形例を示す正面図である。
【図６】伝熱部材のさらなる変形例を示す正面図である。
【図７】変換回路基板の変形例を示す灯器の正面分解斜視図である。
【図８】西日等の強い外光による反射光を抑制した信号機の変形例を示す正面斜視図である。
【図９】図３のＩＸ−ＩＸ線における部分拡大水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る信号機１の正面斜視図である。図示した信号機１は赤黄緑の３色を発光する一般的な縦型信号機であり、ケース１０の前面に設けられた開口１１から、３つの発光面１２が見えている。なお、本明細書で「発光面」とは、信号機１の発光が視認される面を指しており、図示した信号機１において、上側に配置される発光面１２は赤色に、中央に配置される発光面１２は黄色に、下側に配置される発光面１２は緑色に発光する。また、各発光面１２の上部から両側部にかけては、庇１３が設けられる。
【００１３】
なお、本実施形態では、信号機１として３灯式の縦型信号機を示したが、これに限定するものでなく、発光面１２の数及びその発色は任意であり、また、複数の発光面１２が水平方向に配置される横型信号機であってもよい。また、図示の発光面１２は円形であるが、これに限定するものではなく、他の形状、例えば角型であってもよい。
【００１４】
図２は、信号機１の背面分解斜視図である。ケース１０は、前ケース１０Ｆ及び後ケース１０Ｒからなっており、その内部に発光面１２の数に対応した数の灯器２を収容している。灯器２の数は本実施形態では３台である。ケース１０の材質は特に限定されないが、本実施形態では金属、例えば鋼板により製造されている。庇１３は前ケース１０Ｆに溶接或いはネジ止め等の適宜の方法で取り付けられている。また、前ケース１０Ｆには、灯器２を固定するための灯器固定部１４が適宜設けられている。本実施形態では、灯器２はネジ止めにより前ケース１０Ｆに固定されるため、灯器固定部１４は雌ネジである。また、後ケース１０Ｒには、灯器２から延びる電気配線をケース１０の外部に引き出すための配線孔１５が設けられている。
【００１５】
なお、本明細書において、「灯器」とは、一の発光面１２（図１参照）に対応して設けられる一単位の発光器具を指すものとする。従って、複数の発光面１２を有する信号機１は、発光面１２に応じた数の灯器２を有することになる。
【００１６】
図３は、灯器２の正面分解斜視図である。本実施形態では、灯器２は、発光ダイオードの発色光が異なること、また発色光の異なる発光ダイオードの輝度に応じて発光ダイオードの数及び配置密度が変更されることを除いては、全て同じ構造であるため、ここでは、図２の下側に配置された緑色に発光する灯器２を代表として示した。
【００１７】
灯器２は、前面から、ガスケット２０、導光板２１、伝熱部材２２、変換回路基板２３及び断熱部材２４をこの順に配置し、ハウジング２５内に収容した構造となっている。なお、同図では、電気配線や電子部品の類は図示を省略している。
【００１８】
ガスケット２０は、導光板２１の前面外周縁に配置され、導光板２１と前ケース１０Ｆ（図２参照）の間に挟み込まれることで、前ケース１０Ｆと導光板２１との隙間を液密に封止する。ガスケット２０の材質や配置方法は特に限定されないが、本実施形態では、黒色のゴム製の輪である。ガスケット２０としては、一般的なＯリング等の環状シール材を用いてもよいし、導光板２１又は図２に示す前ケース１０Ｆの開口１１の周縁に適宜のコーキング材等のシール材を塗布することによりガスケット２０としてもよい。なお、本実施形態のガスケット２０が黒色であるのは、耐候性に優れること、導光板２１の前面への光の漏れ出しを防止できることによるが、特にその色を限定するものではない。
【００１９】
導光板２１は、側面である外周の端面から入射した光の向きを変え、前面からおおむね均一に出光させる光学部材であり、透明な合成樹脂製の板状をしている。本実施形態では、アクリル樹脂製の円板である。そして、導光板２１の背面には、導光板２１内部を全反射を繰り返して進む光線の反射方向を前面に向かう方向に変えるための適宜の光反射構造が設けられている。かかる光反射構造として、本実施形態では、反射インクを適宜のパターンで導光板２１に印刷しているが、これに換え、溝あるいはディンプル等の立体構造を設けてもよい。また、導光板２１の前面は平坦面であってもよいし、導光板２１から出向する光の向きを制御する適宜の構造を設けるようにしてもよい。本実施形態では、導光板２１の前面には、正面方向の発光輝度を向上するための表面構造が設けられている。また、図１に示した通り、本実施形態では、導光板２１はケース１０の開口１１内に露出しており、導光板２１の前面が発光面１２となっている。
【００２０】
図３に戻り、伝熱部材２２は、熱伝導に優れた材料、例えば、アルミなどの金属製の部材であり、導光板２１の更に外側に配置され、導光板２１の外周をとり囲むとともに、その内面に複数の発光ダイオード２２１を有するリム部２２２と、リム部２２２の後ろ側から内周に向かって伸び、導光板２１の背面に接触する伝熱部２２３を備えた形状をしている。伝熱部材２２は、発光ダイオード２２１の発光時の発熱をリム部２２２から伝熱部２２３に伝え、さらに、導光板２１の背面に伝える機能を有する。これにより、発光ダイオード２２１からの発熱を利用して導光板２１を温め、特に冬季において、発光面１２すなわち導光板２１の前面に付着した氷雪を溶融しあるいは付着を防止することにより、発光面１２の視認性を確保する。なお、以降本明細書では、伝熱部２２３と導光板２１の背面が接触している領域を接触領域と呼ぶこととする。導光板２１は合成樹脂製であり、薄い平板形状であるので、その厚さ方向に比べ、面内方向での熱伝導はあまり生じない。従って、導光板２１は、接触領域においては温められるが、接触領域以外の部分ではあまり温められないことになる。
【００２１】
接触領域は、導光板２１の背面の少なくとも一部分であればよく、本実施形態では、導光板２１の背面の一部分であって、かつ、環状の形状となっている。これについて説明すると、特に条件の厳しい寒冷地であって、気温がセ氏０度を大きく下回る状況においては、発光ダイオード２２１による総発熱量が不足するため、導光板２１の全面を水の融点であるセ氏０度以上に昇温することができない場合が生じる。この場合には、導光板２１の前面に付着した氷雪を融解できず、導光板２１の前面に付着した氷雪により、信号機１の発光面１２が視認できなくなる。そこで、接触領域を導光板２１の背面の一部分とすることにより、接触領域に発光ダイオード２２１からの熱を集中させ、導光板２１の一部分を水の融点以上に加温することにより、当該一部分においては氷雪を融解除去する。それにより、少なくとも接触領域においては発光面１２が視認できるようになり、発光面１２の全面が氷雪におおわれ全く視認できないという状況は回避される。なお、以上の説明より明らかなように、信号機１の設置環境によっては、寒さがあまり厳しくなく、発光ダイオード２２１の総発熱量が導光板２１の全面を水の融点まで昇温できる場合もあり得る。この場合には、接触領域を、導光板２１の背面全てを覆うものとしてもよい。
【００２２】
また、本実施形態では接触領域は導光板２１の外周を環状に縁取る形状である。この形状では、接触領域以外の部分、すなわち、環状の領域の中央部に分厚く氷雪が付着した場合においても、信号機１をどの方向から見ても導光板２１の手前側の外周部が露出し、付着した氷雪に覆い隠されることがないので、発光面１２の発光を視認することができる。
【００２３】
なお、伝熱部材２２の伝熱部２２３の前面は、鏡面又は白色面等の光を反射する反射面となっている。これにより、導光板２１の背面側に漏れ出た光は再度導光板２１に入射するから、光の利用効率が高められる。しかしながらこの構成は必須のものでなく、灯器２に入光した外光、例えば西日の光線が灯器２内部で反射し、灯器２が点灯しているかのように見えるいわゆる疑似点灯が問題となる場合には、伝熱部２２３の前面を光を反射させず吸収する吸収面としてもよい。反射面、吸収面の可視光線の反射率は特に限定されず、合目的的に設定してよいが、本明細書では便宜的に、入射光の９０％以上を反射する面を反射面、入射光の５０％以上を吸収する面を吸収面とする。
【００２４】
また、伝熱部材２２の伝熱部２２３と導光板２１との間の熱的接触を確保するため、両者の間には、熱伝導グリース等を塗布するとよい。
【００２５】
変換回路基板２３は、外部の制御盤から信号機１に送られる交流電流を、発光ダイオード２２１の点灯に適した直流電流に変換する変換回路が実装された基板である。変換回路基板２３自体の形状は、かかる変換回路の実装ができればどのようなものであってもよいが、本実施形態では、接触領域において伝熱部材２２の伝熱部２２３に熱的に接触する形状、具体的には、正面視において伝熱部２２３と同形状となっている。これは、発光ダイオード２２１には及ばないものの、変換回路もまた発熱源であるため、その熱を伝熱部２２３に伝え、さらに導光板２１に伝えるためである。この構造は、厳しい寒さが予想される寒冷地での使用に適している。
【００２６】
断熱部材２４は、伝熱部材２２とハウジング２５を熱的に絶縁し、伝熱部材２２が持つ熱がハウジング２５に伝わり散逸しないようにするための構造である。本実施形態では、断熱部材２４は白色の発泡スチロール樹脂の成形品であり、伝熱部材２２のリム部２２２の外周側と、伝熱部２２３の背面側を覆う形状となっている。また、断熱部材２４の中央には配線を通すための穴２４１が設けられている。さらに、断熱部材２４の下端には、後述するハウジング２５の伝熱突起２５３を収容する切欠２４２が設けられている。なお、断熱部材２４の材質としては、他にＣＲゴムスポンジなどが挙げられる。
【００２７】
なお、断熱部材２４の構造や形状はここで図示したものに限定されない。例えば、断熱部材２４を一体のものでなく、複数の部材に分割してもよいし、不定型状の断熱材（例えばグラスウール）を伝熱部材２２とハウジング２５の間に詰めるようにしてもよい。或いは、断熱部材２４を省略し、伝熱部材２２を適宜のスペーサで支持するなどして、伝熱部材２２とハウジング２５が直接接触せず、空間で隔てられるようにしてもよい。
【００２８】
ハウジング２５は、以上説明したガスケット２０、導光板２１、伝熱部材２２、変換回路基板２３及び断熱部材２４を収容する容器である。ハウジング２５の材質は特に限定されず、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂や、鋼板などの金属で形成される。しかし、灯器２の後方への断熱性を考慮すれば、合成樹脂などの熱伝導性の低い材質で形成されるのがより好ましい。ハウジング２５が開口している前面側の周縁には、フランジ２５１が設けられ、さらにフランジ２５１の適宜の位置に、ハウジング取付部２５２が設けられている。ハウジング取付部２５２は、本実施形態ではネジ止めのための穴を有する突起であり、図２に示す前ケース１０Ｆの灯器固定部１４に図示しないネジによりネジ止めされる。また、ハウジング２５の内側面は概ね円筒形であるが、最も下側に位置する縁に、ハウジング２５の内面側に突出する伝熱突起２５３が設けられている。伝熱突起２５３は、伝熱部材２２と接触し、この部分において伝熱部材２２とハウジング２５を熱的に接触させる伝熱構造である。したがって、図３では伝熱突起２５３はハウジング２５の一部分が突出している部分として示されているが、ハウジング２５が合成樹脂等の熱伝導性の低い材質で形成されている場合、伝熱突起２５３が形成されている部分に金属部材を設けるなどして、伝熱構造の熱伝導性を高めるようにしてもよい。さらに、背面に設けられた穴２５４は、ハウジング２５外部から電気配線を内部に引き込むためのものである。
【００２９】
図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線による信号機１の部分断面図である。なお、同図では、後ケース１０Ｒは図示を省略した。
【００３０】
ハウジング２５は、前ケース１０Ｆの背面にフランジ２５１が密着するよう固定される。また、ハウジング２５の前面と、ガスケット２０の前面は、前後方向に略同じか、ガスケット２０の前面の方が若干前面側に配置されるため、灯器２を前ケース１０Ｆに取り付けると、ガスケット２０は前ケース１０Ｆと導光板２１の間に挟まれ圧縮されるため、灯器２は前ケース１０Ｆに液密に取り付けられる。発光ダイオード２２１は、直接リム部２２２の内面に配置してもよいが、本実施形態では、発光ダイオード２２１を適宜の間隔をおいて実装したテープ状のフレキシブル基板２２４をリム部２２２の内面に貼り付け、導光板２１の端面に面するように配置されている。また、伝熱部材２２の伝熱部２２３の背面には変換回路基板２３が配置され、伝熱部材２２及び変換回路基板２３は断熱部材２４によりハウジング２５と隔てられている。
【００３１】
なお、ここで挙げた信号機１の構成は、一実施形態を示すものであり、信号機１の設置環境その他に応じて適宜変形あるいは他の部材を追加してもよい。
【００３２】
例えば、伝熱領域以外の部分において、断熱部材２４の前面側でかつ導光板２１の背面側に、反射シート等の反射面を有する部材を配置してもよい。これにより、光の利用効率が高められる。あるいは、導光板２１の前面側に他のシート状部材、例えば、拡散シート、プリズムシート等の光学シートや、導光板２１や光学シートを保護するための透明な保護カバーを設けてもよい。なお、導光板２１の前面側に各種シート類を配置すると、導光板２１からの熱がそれらシート類に伝わりづらくなり、発光面１２の表面温度が低下する。従って、これら各種シート類を追加する際には、発光面１２の表面温度が氷雪を溶解できる程度に高温となるよう留意しなければならない。
【００３３】
また、灯器２の下部では、ハウジング２５の伝熱突起２５３が伝熱部材２２のリム部２２２に接触している。これにより、灯器２の下部において、発光ダイオード２２１の熱の一部は、伝熱部材２２及び伝熱突起２５３を通して、前ケース１０Ｆに伝えられる。すなわち、灯器２の下側において、前ケース１０Ｆがわずかながらも温められることになる。このことにより、灯器２の発光面１２で溶融するなどして前ケース１０Ｆの下部に流れ落ちた水が再度氷結することによる氷柱の形成が抑制される。なお、この伝熱突起２５３を含む伝熱構造は必須のものではなく、氷柱の形成が問題とならなければ省略してもよい。また、図２に示すように、複数の灯器２が縦に配置される形式の信号機１では、最も下側に配置される灯器２において伝熱構造を有していればよく、他の灯器２では伝熱構造を省略してもよい。さらに、伝熱構造の具体的構成は、伝熱部材２２からハウジング２５の下部に熱を伝えるものであればどのようなものであってもよく、例えば、伝熱突起２５３に換えて、板ばね等の弾性金属部材により両者を接触させるようにするなどしてもよい。
【００３４】
以上説明した実施形態に係る信号機１は、種々の変形が可能である。以下それらの変形のうち、好適なものを説明する。
【００３５】
まず、以上の説明に係る実施形態では、伝熱部材２２の伝熱部２２３の形状を、導光板２１の外周を環状に縁取る形状としたが（図３参照）、伝熱部２２３の形状は次のようなものであってもよい。
【００３６】
図５は、伝熱部材２２の変形例を示す正面図である。また、同図下方向が鉛直下方となる。この変形例では、伝熱部２２３は導光板２１（図３参照）の下側の部分を覆う形状であり、伝熱領域は導光板２１の下側の部分である。なお、図５では、伝熱部２２３を明示するため、伝熱部２２３にはハッチングを施して示した。
【００３７】
この伝熱部２２３の形状が意図しているのは、導光板２１表面に付着した氷雪を容易に脱落させることである。すなわち、導光板２１の前面に付着した氷雪は、伝熱領域においては、導光板２１と接している部分が溶融するので、重力により導光板２１の表面を下方に滑り落ちて脱落する。このとき、伝熱領域のさらに下方に導光板２１が加熱されない領域があり、その部分において氷雪が導光板２１の前面に強固に付着したならば、伝熱領域において付着した氷雪が下方の氷雪に支えられて滑り落ちることができず、結局導光板２１表面に付着した氷雪を脱落させることができないと考えられる。従って、伝熱領域のさらに下方に伝熱領域でない領域があってはならないことになる。すなわち、伝熱領域は導光板２１の下側の部分である、ということは、伝熱領域の鉛直上方に伝熱領域でない領域が存在し、且つ、伝熱領域の鉛直下方に伝熱領域でない領域が存在しない、ということを意味する。
【００３８】
なお、図５で示した変形例では、伝熱部２２３は半円形状であるが、伝熱領域が導光板２１の下側の部分でありさえすれば、かかる形状は特に限定されない。伝熱領域と伝熱領域でない領域との境界線の位置は信号機１の設置環境等に応じて適宜選択すればよく、また、境界線の向きも必ずしも水平方向でなくともよい。
【００３９】
図６は、伝熱部材２２のさらなる変形例を示す正面図である。同図においても、下方向が鉛直下方であり、また、伝熱部２２３には同部を明瞭に示すためハッチングを施して示した。
【００４０】
この変形例では、伝熱領域は、伝熱部２２３が示すように、鉛直方向に延びる帯状の領域である。このようにしても、伝熱領域の鉛直下方に伝熱領域でない領域は存在しないため、氷雪を容易に脱落させることができる。また、この変形例では、伝熱領域は左右端を含む２か所に設けられている。すなわち、伝熱領域は灯器２の発光面１２の左右における帯状の領域である。このようにすれば、伝熱領域でない領域、すなわち、発光面１２の中央の帯状の領域に分厚く氷雪が付着した場合に、信号機１を左右いずれの斜め方向から見ても、発光面１２の左右いずれかにおける帯状の領域は氷雪に隠されることなく視認できることになる。
【００４１】
図７は、変換回路基板２３の変形例を示す灯器２の正面分解斜視図である。同図は、図２と対応したものであり、変換回路基板２３以外の部材は、図２と同じである。
【００４２】
本変形例では、変換回路基板２３は、伝熱部材２２の伝熱部２２３と重なり合わない形状となっており、伝熱部２２３の内側に入り込む形状である（図示のものでは、円形）。そして、変換回路基板２３は、伝熱部２２３の内側で導光板２１の背面に接触する。換言すれば、変換回路基板２３は、接触領域を除く領域において導光板２１に熱的に接触する形状である。このようにすれば、導光板２１は、接触領域においては伝熱部材２２を通じて発光ダイオード２２１からの発熱により温められ、接触領域を除く領域においては変換回路基板２３と接触し変換回路からの発熱により温められることになる。前述したとおり、変換回路からの発熱は、発光ダイオード２２１からの総発熱量に比べると小さい。従って、本変形例では、導光板２１は、接触領域において大きく昇温し、接触領域を除く領域においては接触領域に比して小さく昇温することになる。
【００４３】
このような構成だと、冬季の気候条件により、それほど寒さが厳しくない条件では、接触領域を除く領域においても氷雪を溶融できるため、信号機１の発光面１２の全面の視認性が確保できる一方、寒さが厳しくなる条件では、少なくとも接触領域において発光面１２の視認性が確保されることになる。この構成は、例えば、年に数日程度非常に気温の下がる日があるが、大半の日はそれほど寒さが厳しくない気候条件においては、大半の日には信号機１の発光面１２の全面の良好な視認性を確保しつつ、年に数日程度の寒さの厳しい日にも、少なくとも接触領域における発光面１２の視認性を確保できることになる。
【００４４】
続いて、信号機１の変形例を示す。図１に示した信号機１では、発光面１２は平面となっている。この場合、設置環境によっては、強い外光、例えば、西日が発光面１２にあたった場合、信号機１を観察する方向によっては、その反射により発光面１２の発光色が視認できない状況が発生する可能性がある。図８は、西日等の強い外光による反射光を抑制した信号機１の変形例を示す正面斜視図である。図示のとおり、本変形例では、信号機１のケース１０の前面及び各発光面１２が曲面となっている。さらに詳しく言うと、ケース１０の前面及び各発光面１２は、鉛直方向に直線的であり、水平方向に曲線的となる曲面である。ここでは、ケース１０の前面及び各発光面１２は水平方向に対して、前側に凸となる曲面であるから、信号機１は全体として前面が凸となるかまぼこ型をしている。なお、図８では、各発光面１２に十字線をいれ、その曲がり方を明示しているが、これは理解を容易にするためのものであり、実際にはかかる十字線は存在しない。
【００４５】
このように、発光面１２を曲面とすると、強い外光が発光面１２にあたった場合にも、特定の方向に当該外光を反射することがないため、西日等の強い外光による反射光が抑制され発光面１２の発光色が視認できる。一方で、冬季に発光面１２に付着する氷雪を考慮すると、発光面１２に付着した氷雪は脱落する際には鉛直方向に落下することから、発光面１２が鉛直方向に曲がっていると、氷雪の脱落を妨げることになる。そこで、本変形例では、発光面１２を鉛直方向に直線的であり、水平方向に曲線的となる曲面とし、氷雪の脱落を妨げず、かつ、西日等の強い外光による反射光を抑制するのである。
【００４６】
さらに、導光板２１の前面に設けられた正面方向の発光輝度を向上するための表面構造について説明する。
【００４７】
図９は、図３のＩＸ−ＩＸ線における部分拡大水平断面図である。図中、左が前面側、右が背面側となっている。同図に示すように、導光板２１の前面には、多数の三角柱形状の突起である表面構造２１１が水平方向に並べられている。そして、この表面構造２１１は鉛直方向に延びる形状をしている。すなわち、導光板２１を正面から見たならば、多数の表面構造２１１が縦縞となるように導光板２１の前面に形成されていることになる。
【００４８】
この多数の表面構造２１１は、光の出光方向を制御するプリズムとして機能しており、導光板２１の背面から前面に向かう光をより正面に向かう方向へと屈折させることにより、導光板２１から照射される光の正面輝度を向上させる。
【００４９】
ここで、凹凸である表面構造２１１が導光板２１の前面に形成されていると、導光板２１の前面に付着した氷雪が表面構造２１１に引っ掛かり、その脱落が妨げられる恐れがある。そこで、本実施形態では、表面構造２１１を鉛直方向に延びる形状とすることで、氷雪の脱落を妨げないようにしている。
【００５０】
なお、先に述べたとおり、導光板２１の前面に直接表面構造２１１を形成する構成に代えて、市販のプリズムシートを導光板２１の前側に配置するようにしてもよい。その場合には、最も前側に配置される前記光学シートの前面に形成される表面構造が、鉛直方向に延びる形状となるようプリズムシートを配置すると、かかる光学シートの前面に付着した氷雪の脱落が妨げられないので好ましい。
【００５１】
以上説明した実施形態に示した具体的な構成は例示であり、当業者は種々の変形を行ってもよい。例えば、各部材の形状や寸法上の比率、発光ダイオードの配置密度や個数等は信号機に要求される性能・用途や設置環境に応じて適宜変更してよい。
【００５２】
なお、以上説明した本発明の実施形態の一つの観点においては、接触領域は、導光板の背面の一部分である。これにより、発光ダイオードからの発熱を一部分に集中させ、厳しい寒冷地であっても当該一部分における冬季の発光面の視認性を確保することができる。
【００５３】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、接触領域は環状である。これにより、環状の領域の中央において分厚く氷雪が付着しても、いずれの方向からでも発光面を視認することができる。
【００５４】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、接触領域は、導光板の下側の部分である。こうすれば、発光面に付着した氷雪の脱落を妨げない。
【００５５】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、接触領域は、鉛直方向に延びる帯状の領域である。こうすれば、発光面に付着した氷雪の脱落を妨げない。
【００５６】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、接触領域は、灯器の発光面の左右における帯状の領域である。こうすれば、発光面の中央における帯状の領域に氷雪が分厚く付着した場合にも、左右いずれの方向からも発光面を視認できる。
【００５７】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、灯器は、ハウジングと、伝熱部材と前記ハウジングの間に配置され、前記伝熱部材から前記ハウジングへの伝熱を妨げる断熱部材と、を備える。これにより、発光ダイオードからの発熱を効率よく導光板に伝えることができる。
【００５８】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、灯器の下部において、伝熱部材の熱をハウジングに伝える伝熱構造を有する。これにより、氷柱が形成されにくくなる。
【００５９】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、灯器は、交流電流を直流電流に変換する変換回路を有する変換回路基板を備え、前記変換回路基板は、接触領域において伝熱部材に熱的に接触する形状である。これにより、接触領域における導光板への伝熱量を増大させることができる。
【００６０】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、灯器は、交流電流を直流電流に変換する変換回路を有する変換回路基板を備え、前記変換回路基板は、接触領域を除く領域において導光板に熱的に接触する形状である。これにより、寒さがそれほど厳しくない条件下で、接触領域を除く領域において発光面に氷雪が付着するのを防止できる。
【００６１】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、伝熱部材の前面は、光を反射する反射面である。こうすれば、発光ダイオードからの光線の利用効率が高くなる。
【００６２】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、導光板は、光の出光方向を制御する表面構造を前面に有し、前記表面構造は、鉛直方向に延びる形状である。こうすれば、表面構造が氷雪の脱落を妨げない。
【００６３】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、灯器は、導光板の前面に配置され、光の出光方向を制御する光学シートを備え、最も前側に配置される前記光学シートの前面に形成される表面構造は、鉛直方向に延びる形状である。こうすれば、表面構造が氷雪の脱落を妨げない。
【００６４】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、導光板の前面は、鉛直方向に直線的であり、水平方向に曲線的となる曲面である。こうすれば、氷雪の脱落を妨げることなく西日等の強い外光による反射光を抑制できる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 信号機、２ 灯器、 １０ ケース、１０Ｆ 前ケース、１０Ｒ 後ケース、１１ 開口、１２ 発光面、１３ 庇、１４ 灯器固定部、１５ 配線孔、 ２０ ガスケット、２１ 導光板、２２ 伝熱部材、２３ 変換回路基板、２４ 断熱部材、２５ ハウジング、 ２１１ 表面構造、２２１ 発光ダイオード、２２２ リム部、２２３ 伝熱部、２２４ フレキシブル基板、２４１ 穴、２４２ 切欠、２５１ フランジ、２５２ ハウジング取付部、２５３ 伝熱突起。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、信号機において、低消費電力、長寿命、視認性の高さといった利点を得るため、光源を従来の電球に代え、発光ダイオードを使用したものが使用されている。これら発光ダイオード式信号機では、多数の発光ダイオードが信号機の発光面上に平面的に配置されている。このような発光ダイオード式信号機では、発光ダイオードの素子あたりの発光輝度が向上すると、発光ダイオードの総数を削減することができるが、発光ダイオードの数が減少すると、発光面を観た際の粒状感が増すことが予想される。
【０００３】
これに対し、発光ダイオードからの光線を導光板を使用して平面的に拡散することにより、少ない発光ダイオードであっても違和感のない平面発光が得られると考えられる。
【０００４】
特許文献１には、交通標識の表示が付された交通標識であって、白色発光のＬＥＤを導光板の入光端面に配置し、導光板の出光面に取り付けられた表示を面発光させるものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１０３９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、発光ダイオード式信号機ではそもそも消費電力が従来の電球を使用した信号機に比して低いため、その発熱量は小さいものとなる。加えて、導光板を使用した形式とすると、発熱源である発光ダイオードが発光面外に配置されることとなるため、発光面の温度上昇は極めて低いものに留まる。
【０００７】
このような信号機を寒冷地に設置すると、冬季に発光面に付着した雪や氷が解けることなく残存し、発光面が視認できなくなってしまう。さりとて、氷雪を融解するためにヒータ等の発熱源を設けることは、信号機のコスト増を招くほか、そもそも発光ダイオードを採用した契機である低消費電力という利点を損なうことになる。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、発光ダイオードと導光板を用いた信号機において、冬季の発光面の視認性を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る信号機は、端面から入射した光の向きを変え、前面より出光させる導光板と、前記導光板の端面に面して配置される複数の発光ダイオードと、前記導光板の背面の少なくとも一部分である接触領域において接触し、前記発光ダイオードからの発熱を前記導光板に伝える伝熱部材と、を備える灯器を有する。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明によれば、発光ダイオードと導光板を用いた信号機において、冬季の発光面の視認性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る信号機の正面斜視図である。
【図２】信号機の背面分解斜視図である。
【図３】灯器の正面分解斜視図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線による信号機の部分断面図である。
【図５】伝熱部材の変形例を示す正面図である。
【図６】伝熱部材のさらなる変形例を示す正面図である。
【図７】変換回路基板の変形例を示す灯器の正面分解斜視図である。
【図８】西日等の強い外光による反射光を抑制した信号機の変形例を示す正面斜視図である。
【図９】図３のＩＸ−ＩＸ線における部分拡大水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る信号機１の正面斜視図である。図示した信号機１は赤黄緑の３色を発光する一般的な縦型信号機であり、ケース１０の前面に設けられた開口１１から、３つの発光面１２が見えている。なお、本明細書で「発光面」とは、信号機１の発光が視認される面を指しており、図示した信号機１において、上側に配置される発光面１２は赤色に、中央に配置される発光面１２は黄色に、下側に配置される発光面１２は緑色に発光する。また、各発光面１２の上部から両側部にかけては、庇１３が設けられる。
【００１３】
なお、本実施形態では、信号機１として３灯式の縦型信号機を示したが、これに限定するものでなく、発光面１２の数及びその発色は任意であり、また、複数の発光面１２が水平方向に配置される横型信号機であってもよい。また、図示の発光面１２は円形であるが、これに限定するものではなく、他の形状、例えば角型であってもよい。
【００１４】
図２は、信号機１の背面分解斜視図である。ケース１０は、前ケース１０Ｆ及び後ケース１０Ｒからなっており、その内部に発光面１２の数に対応した数の灯器２を収容している。灯器２の数は本実施形態では３台である。ケース１０の材質は特に限定されないが、本実施形態では金属、例えば鋼板により製造されている。庇１３は前ケース１０Ｆに溶接或いはネジ止め等の適宜の方法で取り付けられている。また、前ケース１０Ｆには、灯器２を固定するための灯器固定部１４が適宜設けられている。本実施形態では、灯器２はネジ止めにより前ケース１０Ｆに固定されるため、灯器固定部１４は雌ネジである。また、後ケース１０Ｒには、灯器２から延びる電気配線をケース１０の外部に引き出すための配線孔１５が設けられている。
【００１５】
なお、本明細書において、「灯器」とは、一の発光面１２（図１参照）に対応して設けられる一単位の発光器具を指すものとする。従って、複数の発光面１２を有する信号機１は、発光面１２に応じた数の灯器２を有することになる。
【００１６】
図３は、灯器２の正面分解斜視図である。本実施形態では、灯器２は、発光ダイオードの発色光が異なること、また発色光の異なる発光ダイオードの輝度に応じて発光ダイオードの数及び配置密度が変更されることを除いては、全て同じ構造であるため、ここでは、図２の下側に配置された緑色に発光する灯器２を代表として示した。
【００１７】
灯器２は、前面から、ガスケット２０、導光板２１、伝熱部材２２、変換回路基板２３及び断熱部材２４をこの順に配置し、ハウジング２５内に収容した構造となっている。なお、同図では、電気配線や電子部品の類は図示を省略している。
【００１８】
ガスケット２０は、導光板２１の前面外周縁に配置され、導光板２１と前ケース１０Ｆ（図２参照）の間に挟み込まれることで、前ケース１０Ｆと導光板２１との隙間を液密に封止する。ガスケット２０の材質や配置方法は特に限定されないが、本実施形態では、黒色のゴム製の輪である。ガスケット２０としては、一般的なＯリング等の環状シール材を用いてもよいし、導光板２１又は図２に示す前ケース１０Ｆの開口１１の周縁に適宜のコーキング材等のシール材を塗布することによりガスケット２０としてもよい。なお、本実施形態のガスケット２０が黒色であるのは、耐候性に優れること、導光板２１の前面への光の漏れ出しを防止できることによるが、特にその色を限定するものではない。
【００１９】
導光板２１は、側面である外周の端面から入射した光の向きを変え、前面からおおむね均一に出光させる光学部材であり、透明な合成樹脂製の板状をしている。本実施形態では、アクリル樹脂製の円板である。そして、導光板２１の背面には、導光板２１内部を全反射を繰り返して進む光線の反射方向を前面に向かう方向に変えるための適宜の光反射構造が設けられている。かかる光反射構造として、本実施形態では、反射インクを適宜のパターンで導光板２１に印刷しているが、これに換え、溝あるいはディンプル等の立体構造を設けてもよい。また、導光板２１の前面は平坦面であってもよいし、導光板２１から出向する光の向きを制御する適宜の構造を設けるようにしてもよい。本実施形態では、導光板２１の前面には、正面方向の発光輝度を向上するための表面構造が設けられている。また、図１に示した通り、本実施形態では、導光板２１はケース１０の開口１１内に露出しており、導光板２１の前面が発光面１２となっている。
【００２０】
図３に戻り、伝熱部材２２は、熱伝導に優れた材料、例えば、アルミなどの金属製の部材であり、導光板２１の更に外側に配置され、導光板２１の外周をとり囲むとともに、その内面に複数の発光ダイオード２２１を有するリム部２２２と、リム部２２２の後ろ側から内周に向かって伸び、導光板２１の背面に接触する伝熱部２２３を備えた形状をしている。伝熱部材２２は、発光ダイオード２２１の発光時の発熱をリム部２２２から伝熱部２２３に伝え、さらに、導光板２１の背面に伝える機能を有する。これにより、発光ダイオード２２１からの発熱を利用して導光板２１を温め、特に冬季において、発光面１２すなわち導光板２１の前面に付着した氷雪を溶融しあるいは付着を防止することにより、発光面１２の視認性を確保する。なお、以降本明細書では、伝熱部２２３と導光板２１の背面が接触している領域を接触領域と呼ぶこととする。導光板２１は合成樹脂製であり、薄い平板形状であるので、その厚さ方向に比べ、面内方向での熱伝導はあまり生じない。従って、導光板２１は、接触領域においては温められるが、接触領域以外の部分ではあまり温められないことになる。
【００２１】
接触領域は、導光板２１の背面の少なくとも一部分であればよく、本実施形態では、導光板２１の背面の一部分であって、かつ、環状の形状となっている。これについて説明すると、特に条件の厳しい寒冷地であって、気温がセ氏０度を大きく下回る状況においては、発光ダイオード２２１による総発熱量が不足するため、導光板２１の全面を水の融点であるセ氏０度以上に昇温することができない場合が生じる。この場合には、導光板２１の前面に付着した氷雪を融解できず、導光板２１の前面に付着した氷雪により、信号機１の発光面１２が視認できなくなる。そこで、接触領域を導光板２１の背面の一部分とすることにより、接触領域に発光ダイオード２２１からの熱を集中させ、導光板２１の一部分を水の融点以上に加温することにより、当該一部分においては氷雪を融解除去する。それにより、少なくとも接触領域においては発光面１２が視認できるようになり、発光面１２の全面が氷雪におおわれ全く視認できないという状況は回避される。なお、以上の説明より明らかなように、信号機１の設置環境によっては、寒さがあまり厳しくなく、発光ダイオード２２１の総発熱量が導光板２１の全面を水の融点まで昇温できる場合もあり得る。この場合には、接触領域を、導光板２１の背面全てを覆うものとしてもよい。
【００２２】
また、本実施形態では接触領域は導光板２１の外周を環状に縁取る形状である。この形状では、接触領域以外の部分、すなわち、環状の領域の中央部に分厚く氷雪が付着した場合においても、信号機１をどの方向から見ても導光板２１の手前側の外周部が露出し、付着した氷雪に覆い隠されることがないので、発光面１２の発光を視認することができる。
【００２３】
なお、伝熱部材２２の伝熱部２２３の前面は、鏡面又は白色面等の光を反射する反射面となっている。これにより、導光板２１の背面側に漏れ出た光は再度導光板２１に入射するから、光の利用効率が高められる。しかしながらこの構成は必須のものでなく、灯器２に入光した外光、例えば西日の光線が灯器２内部で反射し、灯器２が点灯しているかのように見えるいわゆる疑似点灯が問題となる場合には、伝熱部２２３の前面を光を反射させず吸収する吸収面としてもよい。反射面、吸収面の可視光線の反射率は特に限定されず、合目的的に設定してよいが、本明細書では便宜的に、入射光の９０％以上を反射する面を反射面、入射光の５０％以上を吸収する面を吸収面とする。
【００２４】
また、伝熱部材２２の伝熱部２２３と導光板２１との間の熱的接触を確保するため、両者の間には、熱伝導グリース等を塗布するとよい。
【００２５】
変換回路基板２３は、外部の制御盤から信号機１に送られる交流電流を、発光ダイオード２２１の点灯に適した直流電流に変換する変換回路が実装された基板である。変換回路基板２３自体の形状は、かかる変換回路の実装ができればどのようなものであってもよいが、本実施形態では、接触領域において伝熱部材２２の伝熱部２２３に熱的に接触する形状、具体的には、正面視において伝熱部２２３と同形状となっている。これは、発光ダイオード２２１には及ばないものの、変換回路もまた発熱源であるため、その熱を伝熱部２２３に伝え、さらに導光板２１に伝えるためである。この構造は、厳しい寒さが予想される寒冷地での使用に適している。
【００２６】
断熱部材２４は、伝熱部材２２とハウジング２５を熱的に絶縁し、伝熱部材２２が持つ熱がハウジング２５に伝わり散逸しないようにするための構造である。本実施形態では、断熱部材２４は白色の発泡スチロール樹脂の成形品であり、伝熱部材２２のリム部２２２の外周側と、伝熱部２２３の背面側を覆う形状となっている。また、断熱部材２４の中央には配線を通すための穴２４１が設けられている。さらに、断熱部材２４の下端には、後述するハウジング２５の伝熱突起２５３を収容する切欠２４２が設けられている。なお、断熱部材２４の材質としては、他にＣＲゴムスポンジなどが挙げられる。
【００２７】
なお、断熱部材２４の構造や形状はここで図示したものに限定されない。例えば、断熱部材２４を一体のものでなく、複数の部材に分割してもよいし、不定型状の断熱材（例えばグラスウール）を伝熱部材２２とハウジング２５の間に詰めるようにしてもよい。或いは、断熱部材２４を省略し、伝熱部材２２を適宜のスペーサで支持するなどして、伝熱部材２２とハウジング２５が直接接触せず、空間で隔てられるようにしてもよい。
【００２８】
ハウジング２５は、以上説明したガスケット２０、導光板２１、伝熱部材２２、変換回路基板２３及び断熱部材２４を収容する容器である。ハウジング２５の材質は特に限定されず、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂や、鋼板などの金属で形成される。しかし、灯器２の後方への断熱性を考慮すれば、合成樹脂などの熱伝導性の低い材質で形成されるのがより好ましい。ハウジング２５が開口している前面側の周縁には、フランジ２５１が設けられ、さらにフランジ２５１の適宜の位置に、ハウジング取付部２５２が設けられている。ハウジング取付部２５２は、本実施形態ではネジ止めのための穴を有する突起であり、図２に示す前ケース１０Ｆの灯器固定部１４に図示しないネジによりネジ止めされる。また、ハウジング２５の内側面は概ね円筒形であるが、最も下側に位置する縁に、ハウジング２５の内面側に突出する伝熱突起２５３が設けられている。伝熱突起２５３は、伝熱部材２２と接触し、この部分において伝熱部材２２とハウジング２５を熱的に接触させる伝熱構造である。したがって、図３では伝熱突起２５３はハウジング２５の一部分が突出している部分として示されているが、ハウジング２５が合成樹脂等の熱伝導性の低い材質で形成されている場合、伝熱突起２５３が形成されている部分に金属部材を設けるなどして、伝熱構造の熱伝導性を高めるようにしてもよい。さらに、背面に設けられた穴２５４は、ハウジング２５外部から電気配線を内部に引き込むためのものである。
【００２９】
図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線による信号機１の部分断面図である。なお、同図では、後ケース１０Ｒは図示を省略した。
【００３０】
ハウジング２５は、前ケース１０Ｆの背面にフランジ２５１が密着するよう固定される。また、ハウジング２５の前面と、ガスケット２０の前面は、前後方向に略同じか、ガスケット２０の前面の方が若干前面側に配置されるため、灯器２を前ケース１０Ｆに取り付けると、ガスケット２０は前ケース１０Ｆと導光板２１の間に挟まれ圧縮されるため、灯器２は前ケース１０Ｆに液密に取り付けられる。発光ダイオード２２１は、直接リム部２２２の内面に配置してもよいが、本実施形態では、発光ダイオード２２１を適宜の間隔をおいて実装したテープ状のフレキシブル基板２２４をリム部２２２の内面に貼り付け、導光板２１の端面に面するように配置されている。また、伝熱部材２２の伝熱部２２３の背面には変換回路基板２３が配置され、伝熱部材２２及び変換回路基板２３は断熱部材２４によりハウジング２５と隔てられている。
【００３１】
なお、ここで挙げた信号機１の構成は、一実施形態を示すものであり、信号機１の設置環境その他に応じて適宜変形あるいは他の部材を追加してもよい。
【００３２】
例えば、伝熱領域以外の部分において、断熱部材２４の前面側でかつ導光板２１の背面側に、反射シート等の反射面を有する部材を配置してもよい。これにより、光の利用効率が高められる。あるいは、導光板２１の前面側に他のシート状部材、例えば、拡散シート、プリズムシート等の光学シートや、導光板２１や光学シートを保護するための透明な保護カバーを設けてもよい。なお、導光板２１の前面側に各種シート類を配置すると、導光板２１からの熱がそれらシート類に伝わりづらくなり、発光面１２の表面温度が低下する。従って、これら各種シート類を追加する際には、発光面１２の表面温度が氷雪を溶解できる程度に高温となるよう留意しなければならない。
【００３３】
また、灯器２の下部では、ハウジング２５の伝熱突起２５３が伝熱部材２２のリム部２２２に接触している。これにより、灯器２の下部において、発光ダイオード２２１の熱の一部は、伝熱部材２２及び伝熱突起２５３を通して、前ケース１０Ｆに伝えられる。すなわち、灯器２の下側において、前ケース１０Ｆがわずかながらも温められることになる。このことにより、灯器２の発光面１２で溶融するなどして前ケース１０Ｆの下部に流れ落ちた水が再度氷結することによる氷柱の形成が抑制される。なお、この伝熱突起２５３を含む伝熱構造は必須のものではなく、氷柱の形成が問題とならなければ省略してもよい。また、図２に示すように、複数の灯器２が縦に配置される形式の信号機１では、最も下側に配置される灯器２において伝熱構造を有していればよく、他の灯器２では伝熱構造を省略してもよい。さらに、伝熱構造の具体的構成は、伝熱部材２２からハウジング２５の下部に熱を伝えるものであればどのようなものであってもよく、例えば、伝熱突起２５３に換えて、板ばね等の弾性金属部材により両者を接触させるようにするなどしてもよい。
【００３４】
以上説明した実施形態に係る信号機１は、種々の変形が可能である。以下それらの変形のうち、好適なものを説明する。
【００３５】
まず、以上の説明に係る実施形態では、伝熱部材２２の伝熱部２２３の形状を、導光板２１の外周を環状に縁取る形状としたが（図３参照）、伝熱部２２３の形状は次のようなものであってもよい。
【００３６】
図５は、伝熱部材２２の変形例を示す正面図である。また、同図下方向が鉛直下方となる。この変形例では、伝熱部２２３は導光板２１（図３参照）の下側の部分を覆う形状であり、伝熱領域は導光板２１の下側の部分である。なお、図５では、伝熱部２２３を明示するため、伝熱部２２３にはハッチングを施して示した。
【００３７】
この伝熱部２２３の形状が意図しているのは、導光板２１表面に付着した氷雪を容易に脱落させることである。すなわち、導光板２１の前面に付着した氷雪は、伝熱領域においては、導光板２１と接している部分が溶融するので、重力により導光板２１の表面を下方に滑り落ちて脱落する。このとき、伝熱領域のさらに下方に導光板２１が加熱されない領域があり、その部分において氷雪が導光板２１の前面に強固に付着したならば、伝熱領域において付着した氷雪が下方の氷雪に支えられて滑り落ちることができず、結局導光板２１表面に付着した氷雪を脱落させることができないと考えられる。従って、伝熱領域のさらに下方に伝熱領域でない領域があってはならないことになる。すなわち、伝熱領域は導光板２１の下側の部分である、ということは、伝熱領域の鉛直上方に伝熱領域でない領域が存在し、且つ、伝熱領域の鉛直下方に伝熱領域でない領域が存在しない、ということを意味する。
【００３８】
なお、図５で示した変形例では、伝熱部２２３は半円形状であるが、伝熱領域が導光板２１の下側の部分でありさえすれば、かかる形状は特に限定されない。伝熱領域と伝熱領域でない領域との境界線の位置は信号機１の設置環境等に応じて適宜選択すればよく、また、境界線の向きも必ずしも水平方向でなくともよい。
【００３９】
図６は、伝熱部材２２のさらなる変形例を示す正面図である。同図においても、下方向が鉛直下方であり、また、伝熱部２２３には同部を明瞭に示すためハッチングを施して示した。
【００４０】
この変形例では、伝熱領域は、伝熱部２２３が示すように、鉛直方向に延びる帯状の領域である。このようにしても、伝熱領域の鉛直下方に伝熱領域でない領域は存在しないため、氷雪を容易に脱落させることができる。また、この変形例では、伝熱領域は左右端を含む２か所に設けられている。すなわち、伝熱領域は灯器２の発光面１２の左右における帯状の領域である。このようにすれば、伝熱領域でない領域、すなわち、発光面１２の中央の帯状の領域に分厚く氷雪が付着した場合に、信号機１を左右いずれの斜め方向から見ても、発光面１２の左右いずれかにおける帯状の領域は氷雪に隠されることなく視認できることになる。
【００４１】
図７は、変換回路基板２３の変形例を示す灯器２の正面分解斜視図である。同図は、図２と対応したものであり、変換回路基板２３以外の部材は、図２と同じである。
【００４２】
本変形例では、変換回路基板２３は、伝熱部材２２の伝熱部２２３と重なり合わない形状となっており、伝熱部２２３の内側に入り込む形状である（図示のものでは、円形）。そして、変換回路基板２３は、伝熱部２２３の内側で導光板２１の背面に接触する。換言すれば、変換回路基板２３は、接触領域を除く領域において導光板２１に熱的に接触する形状である。このようにすれば、導光板２１は、接触領域においては伝熱部材２２を通じて発光ダイオード２２１からの発熱により温められ、接触領域を除く領域においては変換回路基板２３と接触し変換回路からの発熱により温められることになる。前述したとおり、変換回路からの発熱は、発光ダイオード２２１からの総発熱量に比べると小さい。従って、本変形例では、導光板２１は、接触領域において大きく昇温し、接触領域を除く領域においては接触領域に比して小さく昇温することになる。
【００４３】
このような構成だと、冬季の気候条件により、それほど寒さが厳しくない条件では、接触領域を除く領域においても氷雪を溶融できるため、信号機１の発光面１２の全面の視認性が確保できる一方、寒さが厳しくなる条件では、少なくとも接触領域において発光面１２の視認性が確保されることになる。この構成は、例えば、年に数日程度非常に気温の下がる日があるが、大半の日はそれほど寒さが厳しくない気候条件においては、大半の日には信号機１の発光面１２の全面の良好な視認性を確保しつつ、年に数日程度の寒さの厳しい日にも、少なくとも接触領域における発光面１２の視認性を確保できることになる。
【００４４】
続いて、信号機１の変形例を示す。図１に示した信号機１では、発光面１２は平面となっている。この場合、設置環境によっては、強い外光、例えば、西日が発光面１２にあたった場合、信号機１を観察する方向によっては、その反射により発光面１２の発光色が視認できない状況が発生する可能性がある。図８は、西日等の強い外光による反射光を抑制した信号機１の変形例を示す正面斜視図である。図示のとおり、本変形例では、信号機１のケース１０の前面及び各発光面１２が曲面となっている。さらに詳しく言うと、ケース１０の前面及び各発光面１２は、鉛直方向に直線的であり、水平方向に曲線的となる曲面である。ここでは、ケース１０の前面及び各発光面１２は水平方向に対して、前側に凸となる曲面であるから、信号機１は全体として前面が凸となるかまぼこ型をしている。なお、図８では、各発光面１２に十字線をいれ、その曲がり方を明示しているが、これは理解を容易にするためのものであり、実際にはかかる十字線は存在しない。
【００４５】
このように、発光面１２を曲面とすると、強い外光が発光面１２にあたった場合にも、特定の方向に当該外光を反射することがないため、西日等の強い外光による反射光が抑制され発光面１２の発光色が視認できる。一方で、冬季に発光面１２に付着する氷雪を考慮すると、発光面１２に付着した氷雪は脱落する際には鉛直方向に落下することから、発光面１２が鉛直方向に曲がっていると、氷雪の脱落を妨げることになる。そこで、本変形例では、発光面１２を鉛直方向に直線的であり、水平方向に曲線的となる曲面とし、氷雪の脱落を妨げず、かつ、西日等の強い外光による反射光を抑制するのである。
【００４６】
さらに、導光板２１の前面に設けられた正面方向の発光輝度を向上するための表面構造について説明する。
【００４７】
図９は、図３のＩＸ−ＩＸ線における部分拡大水平断面図である。図中、左が前面側、右が背面側となっている。同図に示すように、導光板２１の前面には、多数の三角柱形状の突起である表面構造２１１が水平方向に並べられている。そして、この表面構造２１１は鉛直方向に延びる形状をしている。すなわち、導光板２１を正面から見たならば、多数の表面構造２１１が縦縞となるように導光板２１の前面に形成されていることになる。
【００４８】
この多数の表面構造２１１は、光の出光方向を制御するプリズムとして機能しており、導光板２１の背面から前面に向かう光をより正面に向かう方向へと屈折させることにより、導光板２１から照射される光の正面輝度を向上させる。
【００４９】
ここで、凹凸である表面構造２１１が導光板２１の前面に形成されていると、導光板２１の前面に付着した氷雪が表面構造２１１に引っ掛かり、その脱落が妨げられる恐れがある。そこで、本実施形態では、表面構造２１１を鉛直方向に延びる形状とすることで、氷雪の脱落を妨げないようにしている。
【００５０】
なお、先に述べたとおり、導光板２１の前面に直接表面構造２１１を形成する構成に代えて、市販のプリズムシートを導光板２１の前側に配置するようにしてもよい。その場合には、最も前側に配置される前記光学シートの前面に形成される表面構造が、鉛直方向に延びる形状となるようプリズムシートを配置すると、かかる光学シートの前面に付着した氷雪の脱落が妨げられないので好ましい。
【００５１】
以上説明した実施形態に示した具体的な構成は例示であり、当業者は種々の変形を行ってもよい。例えば、各部材の形状や寸法上の比率、発光ダイオードの配置密度や個数等は信号機に要求される性能・用途や設置環境に応じて適宜変更してよい。
【００５２】
なお、以上説明した本発明の実施形態の一つの観点においては、接触領域は、導光板の背面の一部分である。これにより、発光ダイオードからの発熱を一部分に集中させ、厳しい寒冷地であっても当該一部分における冬季の発光面の視認性を確保することができる。
【００５３】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、接触領域は環状である。これにより、環状の領域の中央において分厚く氷雪が付着しても、いずれの方向からでも発光面を視認することができる。
【００５４】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、接触領域は、導光板の下側の部分である。こうすれば、発光面に付着した氷雪の脱落を妨げない。
【００５５】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、接触領域は、鉛直方向に延びる帯状の領域である。こうすれば、発光面に付着した氷雪の脱落を妨げない。
【００５６】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、接触領域は、灯器の発光面の左右における帯状の領域である。こうすれば、発光面の中央における帯状の領域に氷雪が分厚く付着した場合にも、左右いずれの方向からも発光面を視認できる。
【００５７】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、灯器は、ハウジングと、伝熱部材と前記ハウジングの間に配置され、前記伝熱部材から前記ハウジングへの伝熱を妨げる断熱部材と、を備える。これにより、発光ダイオードからの発熱を効率よく導光板に伝えることができる。
【００５８】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、灯器の下部において、伝熱部材の熱をハウジングに伝える伝熱構造を有する。これにより、氷柱が形成されにくくなる。
【００５９】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、灯器は、交流電流を直流電流に変換する変換回路を有する変換回路基板を備え、前記変換回路基板は、接触領域において伝熱部材に熱的に接触する形状である。これにより、接触領域における導光板への伝熱量を増大させることができる。
【００６０】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、灯器は、交流電流を直流電流に変換する変換回路を有する変換回路基板を備え、前記変換回路基板は、接触領域を除く領域において導光板に熱的に接触する形状である。これにより、寒さがそれほど厳しくない条件下で、接触領域を除く領域において発光面に氷雪が付着するのを防止できる。
【００６１】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、伝熱部材の前面は、光を反射する反射面である。こうすれば、発光ダイオードからの光線の利用効率が高くなる。
【００６２】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、導光板は、光の出光方向を制御する表面構造を前面に有し、前記表面構造は、鉛直方向に延びる形状である。こうすれば、表面構造が氷雪の脱落を妨げない。
【００６３】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、灯器は、導光板の前面に配置され、光の出光方向を制御する光学シートを備え、最も前側に配置される前記光学シートの前面に形成される表面構造は、鉛直方向に延びる形状である。こうすれば、表面構造が氷雪の脱落を妨げない。
【００６４】
また、本発明の実施形態の別の観点においては、導光板の前面は、鉛直方向に直線的であり、水平方向に曲線的となる曲面である。こうすれば、氷雪の脱落を妨げることなく西日等の強い外光による反射光を抑制できる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 信号機、２ 灯器、 １０ ケース、１０Ｆ 前ケース、１０Ｒ 後ケース、１１ 開口、１２ 発光面、１３ 庇、１４ 灯器固定部、１５ 配線孔、 ２０ ガスケット、２１ 導光板、２２ 伝熱部材、２３ 変換回路基板、２４ 断熱部材、２５ ハウジング、 ２１１ 表面構造、２２１ 発光ダイオード、２２２ リム部、２２３ 伝熱部、２２４ フレキシブル基板、２４１ 穴、２４２ 切欠、２５１ フランジ、２５２ ハウジング取付部、２５３ 伝熱突起。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面から入射した光の向きを変え、前面より出光させる導光板と、
前記導光板の端面に面して配置される複数の発光ダイオードと、
前記導光板の背面の少なくとも一部分である接触領域において接触し、前記発光ダイオードからの発熱を前記導光板に伝える伝熱部材と、
を備える灯器を有する信号機。
【請求項２】
前記接触領域は、前記導光板の背面の一部分である請求項１記載の信号機。
【請求項３】
前記接触領域は環状である請求項２記載の信号機。
【請求項４】
前記接触領域は、前記導光板の下側の部分である請求項２記載の信号機。
【請求項５】
前記接触領域は、鉛直方向に延びる帯状の領域である請求項２記載の信号機。
【請求項６】
前記接触領域は、前記灯器の発光面の左右における帯状の領域である請求項５記載の信号機。
【請求項７】
前記灯器は、
ハウジングと、
前記伝熱部材と前記ハウジングの間に配置され、前記伝熱部材から前記ハウジングへの伝熱を妨げる断熱部材と、
を備える請求項１乃至６のいずれかに記載の信号機。
【請求項８】
前記灯器の下部において、前記伝熱部材の熱を前記ハウジングに伝える伝熱構造を有する請求項７記載の信号機。
【請求項９】
前記灯器は、
交流電流を直流電流に変換する変換回路を有する変換回路基板を備え、
前記変換回路基板は、前記接触領域において前記伝熱部材に熱的に接触する形状である請求項１乃至８のいずれかに記載の信号機。
【請求項１０】
前記灯器は、
交流電流を直流電流に変換する変換回路を有する変換回路基板を備え、
前記変換回路基板は、前記接触領域を除く領域において前記導光板に熱的に接触する形状である請求項１乃至８のいずれかに記載の信号機。
【請求項１１】
前記伝熱部材の前面は、光を反射する反射面である請求項１乃至１０のいずれかに記載の信号機。
【請求項１２】
前記導光板は、光の出光方向を制御する表面構造を前面に有し、
前記表面構造は、鉛直方向に延びる形状である請求項１乃至１１のいずれかに記載の信号機。
【請求項１３】
前記灯器は、
前記導光板の前面に配置され、光の出光方向を制御する光学シートを備え、
最も前側に配置される前記光学シートの前面に形成される表面構造は、鉛直方向に延びる形状である請求項１乃至１１のいずれかに記載の信号機。
【請求項１４】
前記導光板の前面は、鉛直方向に直線的であり、水平方向に曲線的となる曲面である請求項１乃至１３のいずれかに記載の信号機。
【請求項１】
端面から入射した光の向きを変え、前面より出光させる導光板と、
前記導光板の端面に面して配置される複数の発光ダイオードと、
前記導光板の背面の少なくとも一部分である接触領域において接触し、前記発光ダイオードからの発熱を前記導光板に伝える伝熱部材と、
を備える灯器を有する信号機。
【請求項２】
前記接触領域は、前記導光板の背面の一部分である請求項１記載の信号機。
【請求項３】
前記接触領域は環状である請求項２記載の信号機。
【請求項４】
前記接触領域は、前記導光板の下側の部分である請求項２記載の信号機。
【請求項５】
前記接触領域は、鉛直方向に延びる帯状の領域である請求項２記載の信号機。
【請求項６】
前記接触領域は、前記灯器の発光面の左右における帯状の領域である請求項５記載の信号機。
【請求項７】
前記灯器は、
ハウジングと、
前記伝熱部材と前記ハウジングの間に配置され、前記伝熱部材から前記ハウジングへの伝熱を妨げる断熱部材と、
を備える請求項１乃至６のいずれかに記載の信号機。
【請求項８】
前記灯器の下部において、前記伝熱部材の熱を前記ハウジングに伝える伝熱構造を有する請求項７記載の信号機。
【請求項９】
前記灯器は、
交流電流を直流電流に変換する変換回路を有する変換回路基板を備え、
前記変換回路基板は、前記接触領域において前記伝熱部材に熱的に接触する形状である請求項１乃至８のいずれかに記載の信号機。
【請求項１０】
前記灯器は、
交流電流を直流電流に変換する変換回路を有する変換回路基板を備え、
前記変換回路基板は、前記接触領域を除く領域において前記導光板に熱的に接触する形状である請求項１乃至８のいずれかに記載の信号機。
【請求項１１】
前記伝熱部材の前面は、光を反射する反射面である請求項１乃至１０のいずれかに記載の信号機。
【請求項１２】
前記導光板は、光の出光方向を制御する表面構造を前面に有し、
前記表面構造は、鉛直方向に延びる形状である請求項１乃至１１のいずれかに記載の信号機。
【請求項１３】
前記灯器は、
前記導光板の前面に配置され、光の出光方向を制御する光学シートを備え、
最も前側に配置される前記光学シートの前面に形成される表面構造は、鉛直方向に延びる形状である請求項１乃至１１のいずれかに記載の信号機。
【請求項１４】
前記導光板の前面は、鉛直方向に直線的であり、水平方向に曲線的となる曲面である請求項１乃至１３のいずれかに記載の信号機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−８５２８（Ｐ２０１３−８５２８Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３９７２５（Ｐ２０１１−１３９７２５）
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
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