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【発明の名称】 道路用発光装置
【発明者】 【氏名】染野 一隆

【要約】 【課題】道路の縁石に設置される道路用発光装置において、道路の暗所に設置しても充電不足になろことを防止し、複数設置される発光装置が発光する時間帯の均一化を実現し得る道路用発光装置を提供することにある。

【解決手段】ケース2と、前記ケース2の側面に取り付けられた発光素子4,5,6と、前記発光素子4,5,6を点滅させる点滅制御回路16と、電源用バッテリ17と、前記ケース2の上部に取り付けられ前記バッテリ17に電力を供給する太陽電池7,8と、透明性を有する素材からなり前記発光素子4,5,6、前記太陽電池7,8、及び、前記ケース2の表面を覆うように取り付けられたカバー3と、を有し、道路の縁石に設置される道路用発光装置1において、前記カバー3の前記太陽電池7,8に対向する位置にレンズ3Lを一体且つ連続に形成した。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 ケースと、前記ケースの側面に取り付けられた発光素子と、前記発光素子を点滅させる点滅制御回路と、電源用バッテリと、前記ケースの上部に取り付けられ前記バッテリに電力を供給する太陽電池と、透明を有する素材からなり前記発光素子、前記太陽電池、及び、前記ケースの表面を覆うように取り付けられたカバーと、を有する道路用発光装置において、前記カバーの前記太陽電池に対向する位置にレンズを一体且つ連続に形成したことを特徴とする道路用発光装置。
【請求項2】前記レンズは、前記カバーの外側で、且つ、入射光に対して凸状に形成されていることを特徴とする請求項第1に記載の道路用発光装置。
【請求項3】前記レンズは、メニスカスレンズであることを特徴とする請求項1、又は、2に記載の道路用発光装置。
【請求項4】前記レンズは、前記カバーと同質素材により形成されていることを特徴とする請求項1乃至3に記載の道路用発光装置。
【請求項5】前記透明性を有する素材は、ポリカーボネートであることを特徴とする請求項1乃至4記載の道路用発光装置。
【発明の詳細な説明】【0001】
【本発明の技術分野】本発明は、道路の縁石に設置される道路用発光装置に関し、詳しくは、夜間に点滅発光することにより道路の縁石の位置を知らせる道路用発光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、道路の交差点や縁石には、夜間、それらの位置を自動車のドライバ等に知らせるため、縁石上に複数の発光装置が所定間隔を隔て連続的に設置されている。このような発光装置は、自動車のライトを反射させて発光させるものや太陽電池やバッテリを搭載し、夜間になると点滅発光して、自動車のドライバ等の目に付くようになっている。
【0003】
【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の発光装置は、進行方向に対向する場合のみ認識可能となっているため、正面から見た場合を除き、他の方向、例えば、反対車線から見る方向等からではその位置を確認することができなかった。また、進行方向から見た場合であっても、見る角度が変わると確認し難くなり、反射板にあっては、ライトの届く距離(約40m程度)までしか確認することができなかった。
【0004】さらに、道路環境はどこでも同じであるとは限らず、例えば、木陰や歩道橋下等、他の場所と比較して日照時間や照射光強度が少ない場所も多々ある。このような場所に、日照条件等の設置条件の良い場所と同じ太陽電池式の発光装置を設置すると、バッテリの充電不足が生じ、これによって発光装置の発光時間帯が短くなり、夕方発光し始めるとバッテリの電力を早く消費してしまったり、明け方の暗い時間に発光しなくなってしまう等、複数設置された発光装置の発光が均一ではなくなり、発光状態を視認し難くなるという不具合があった。そのため、発電効率の高い太陽電池を用いたり、省電力回路を用いて問題を解決する試みもなされたが、いずれの場合もコストが高くなり、実用化にはいたらなかった。
【0005】本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、道路の暗所に設置しても充電不足になることを防止し、複数設置される発光装置が発光する時間帯の均一化を実現し得る道路用発光装置を安価で提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、カバーにレンズを一体成形することで上記目的が達成し得ることに着目し、この知見により本発明を完成させた。
【0007】すなわち、本発明は、(1)ケースと、前記ケースの側面に取り付けられた発光素子と、前記発光素子を点滅させる点滅制御回路と、電源用バッテリと、前記ケースの上部に取り付けられ前記バッテリに電力を供給する太陽電池と、透明性を有する素材からなり前記発光素子、前記太陽電池、及び、前記ケースの表面を覆うように取り付けられたカバーと、を有し、道路の縁石に設置される道路用発光装置において、前記カバーの前記太陽電池に対向する位置にレンズを一体且つ連続に形成したことにある。
【0008】また、(2)前記(1)に記載の道路用発光装置において、前記レンズは、前記カバーの外側で、且つ、入射光に対して凸状に形成されていることにある。
【0009】さらに、(3)前記(1)、又は、(2)に記載の道路用発光装置において、前記レンズは、メニスカスレンズであることにある。
【0010】さらにまた、(4)前記(1)乃至(3)に記載の道路用発光装置において、前記レンズは、前記カバーと同質素材により形成されていることにある。
【0011】さらにまた、(5)前記(1)乃至(4)に記載の道路用発光装置において、前記透明性を有する素材は、ポリカーボネートであることにある。
【0012】
【作用】このような発光装置では、発光素子から出射された光が、透明性を有する素材からなるカバー及びレンズ内を反射しながら伝達され、カバー全体を発光させることにより発光素子の正面以外の方向からでも容易に認識できる。
【0013】また、透明性を有する素材からなるカバーにレンズを一体且つ連続に形成したことにより、レンズの集光効果により照射光強度が強くなり、太陽電池の発電量を増大させることができると共に、発光素子から出射された光が、内部反射によりカバー側面から同媒質のレンズ内にも伝達され、しかも、カバーのレンズ部分で外部に放射される光は、レンズにより発散されるため、発光装置の存在を確認し易くなる。さらに、透明性を有する素材をポリカーボネートとすることで、耐衝撃性と耐候性とが備えられ、カバーとレンズとの一体成形が安価、且つ、容易となる。そのため、従来の発光装置をカバーの交換のみで暗所用の発光装置に切換えることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面をもとに詳細に説明する。図1は、本形態の発光装置の外観構成を示す斜視図である。また、図2は、本形態における発光装置の平面図である。発光装置1は、主に、ケース2、カバー3、LED(発光ダイオード)4,5,6、太陽電池7,8、および後述する点滅制御回路やバッテリから構成されている。
【0015】ケース2は、例えば亜鉛ダイカスト等により形成されており、ベース部21、本体部22、および取り付け片23,24を有している。ベース部21には、カバー3を取り付けるための孔21a,21b,21c,21dが形成されている。本体部22の内部には、後述する点滅制御回路やバッテリ等が内蔵されている。本体部22の上面には、2枚の太陽電池7,8が取り付けられている。
【0016】また、本体部22の正面側の側面221には、3つの凹部221a,221b,221cが形成されている。凹部221a,221b,221cは、水平面に沿って切った断面形状が円弧状となるように形成されている。これらの凹部221a,221b,221cからは、それぞれ赤色のLED4,5,6の点灯部分が突出している。
【0017】取り付け片23,24は、ベース部21の左右に形成されている。取り付け片23,24には、それぞれボルト用の孔23a,24aが形成されている。ベース部21上には、パッキン11を挟んでカバー3が取り付けられている。カバー3の上面には、本体部22に取り付けられる太陽電池7,8と対向する位置に、レンズ3Lがカバー3と同質素材により連続して一体に形成されている。カバー3は、透明性を有し、且つ、耐衝撃性と、耐候性と、を備えた素材が好ましく、例えば製造コストの安いポリカーボネイトの射出成形等により形成される。これによって、耐衝撃性と耐候性が備えられ、カバー3とレンズ3Lとの一体成形が安価、且つ、容易となる。
【0018】このカバー3の下面には、4個のボス部31,32,33,34が形成されている。また、各ボス部31,32,33,34の先端には、図示されないネジ孔が形成されている。そして、各ボス部31,32,33,34がベース部21の孔21a,21b,21c,21dに挿入され、下からネジ止めされていることにより、カバー3全体がケース2に固定されている。
【0019】次に、発光装置1の内部構造について説明する。図3は、図2のX1−X1線に沿う断面図である。また、図4は、図2のX2−X2線に沿う断面図である。ケース2の下側は、パッキン13を挟んで底板12がネジ止めされている。これにより、本体部22内が封止されている。本体部22内には、基板14が取り付け部材15によって取り付けられている。取り付け部材15は、ネジ15aによって本体部22内にネジ止めされている。この取り付け部材15の取り付け片151,152に、それぞれネジ151a,152aを介して基板14が固定されている。
【0020】基板14には、図1,図2で示したLED4,5,6が、はんだ付けされている。LED4は、図4に示すように、本体部22の側面221に形成された孔221dを介して、その発光部が表側に突出している。また、カバー3の内側面のLED4と対向する位置には、凹部35が形成されている。凹部35は、その上に基部が、LED4の発光部の上半分とほぼ同じ形状となるように形成されている。LED4は、この凹部35の上端部に接触または近接して覆われるように取り付けられている。なお、他のLED5,6についてもLED4と同様に、側面221の図示されない孔を介して発光部が外部に突出しており、カバー3に形成された図示されない凹部と接触または近接して覆われるように取り付けられている。
【0021】基板14には、LED4,5,6を点滅制御するための点滅制御回路16が搭載されている。点滅制御回路16は、図4に示すバッテリ17を電源として、LED4,5,6を制御する。
【0022】本体部22の上面には、凹部222が形成されている。この凹部222上には、スポンジ18を介して太陽電池7,8が載置されている。太陽電池7,8は、カバー3に一体形成されたレンズ3Lを通して入射する光を電気に変換し、バッテリ17に充電する。
【0023】レンズ3Lは、レンズが形成されていない従来の発光装置1’と比較して、少なくとも太陽電池7,8に入射する光強度が強くなるような形状であればよい。レンズ3Lの焦点は、太陽電池7,8上に存在することが最適であるが、太陽電池7,8上や太陽電池7,8とカバー3側との間に焦点が存在するようにすると、発光装置1全体が大きくなってしまうため、少なくとも太陽電池7,8の後方近傍にあればよい。レンズ3Lは、太陽光等の入射光に対して凸状に形成され、好適には凸レンズと凹レンズを組み合わせて一体に形成したメニスカスレンズがよい。このような形状にすることにより、入射光は太陽電池7,8上に集光され、また、入射光の入射角が変動しても太陽電池7,8へ照射されることになり、太陽電池7,8の発電量が増大することになる。なお、レンズ3Lの設定は、後述するように発光装置1の設置される場所により、その形状を変更することが可能である。
【0024】次に、LED4等の具体的な点滅制御について説明する。図5は、点滅制御回路16の回路図である。バッテリ17には、太陽電池7,8が並列に接続されている。ただし、バッテリ17側からの電流が流入しないように、ダイオードD1,D2が設けられている。太陽電池7,8は、例えば3.6Vのアモルファス電池である。一方、バッテリ17は、例えば2.4Vのニッカド電池である。
【0025】太陽電池7の電圧は、抵抗R5,R6で分圧されてトランジスタTR3のベースに印加されている。トランジスタTR3のコレクタは、抵抗R7を介してトランジスタTR4のベースと接続されている。
【0026】トランジスタTR4のコレクタは、インバータIC1の入力端子と接続されている。また、インバータIC1の入力端子には、コンデンサC1が接続されている。一方、インバータIC1の出力端子は、抵抗R1を介して入力側に接続されていると共に、抵抗R2およびコンデンサC2からなる積分回路を介してトランジスタTR1のベースに接続されている。トランジスタTR1のエミッタは、抵抗R3を介してトランジスタTR2のベースに接続されている。
【0027】LED4,5,6は、互いに並列に接続されており、各アノードは、抵抗R4を介してバッテリ17と接続されている。一方、LED4,5,6のカソードは、トランジスタTR2のコレクタと接続されている。
【0028】次に、このような構成の点滅制御回路16の動作について説明する。まず、太陽電池7,8に十分な光が入射していて両者の電圧がバッテリ17よりも高い場合には、バッテリ17に充電される。また、このとき、太陽電池7の電圧によってトランジスタTR3がオンとなり、これによりトランジスタTR4もオンとなる。トランジスタTR4がオンとなると、コンデンサC1が充電され、インバータIC1の入力側がハイレベルとなる。すると、インバータIC1の出力側はローレベルとなり、トランジスタTR1のベースには電流が流れない。このため、トランジスタTR1,TR2はともにオフとなり、LED4,5,6は点灯しない。周囲が明るく太陽電池7の電圧が一定値以上ある場合には、この状態は継続される。
【0029】一方、周囲が暗くなって太陽電池7,8の電位が低下すると、トランジスタTR3,TR4はともにオフとなり、トランジスタTR4側からのコンデンサC1への充電は停止する。すると、コンデンサC1の電荷は抵抗R1を介してインバータIC1の出力側に流れるので、インバータIC1の入力側(P1)の電位は低下し、最終的にローレベルとなる。これにより、出力側(P2)はハイレベルとなり、トランジスタTR1およびトランジスタTR2がオンとなり、LED4,5,6が点灯する。ただし、トランジスタTR1の入力側には、抵抗R2およびコンデンサC2による積分回路が設けられているので、その時定数で決まる時間だけ、徐々にLED4,5,6に電流が流れる。これにより、LED4,5,6は、徐々に明るくなる。
【0030】インバータIC1の出力がハイレベルになると、今度は、その電荷が抵抗R1を介してコンデンサC1側に流れる。コンデンサC1が充電されると、インバータIC1の入力側はハイレベルになるので、出力側はローレベルとなる。これにより、トランジスタTR1およびトランジスタTR2がオフとなり、LED4,5,6が消灯する。ただし、このとき、抵抗R2およびコンデンサC2による積分回路によって、LED4,5,6は、点灯のときと同じ時間をかけて徐々に暗くなる。
【0031】周囲が暗く、バッテリ17の容量が続く限りは、上記パターンでLED4,5,6は点滅を繰り返す。図6は、点滅制御回路の陽部の動作状態を示すタイムチャートである。ここでは、インバータIC1の入力点P1、入力点P2、トランジスタTR1のベース点P3、およびエミッタ点P4におけるそれぞれの電位の変化と、LED4,5,6の発光状態の変化を示す。
【0032】コンデンサC1が充電されてインバータIC1の入力点P1の電位が高いときは、インバータIC1の出力はローレベル(L)となる。このとき、トランジスタTR1のベース点P3およびエミッタ点P4の電位は低下し、LED4,5,6も消灯している。そして、インバータIC1の入力点P1がローレベルになると(t1)、その出力点P2はハイレベルになり、このタイミングで、点P3の電位が上昇し、トランジスタTR1がオンとなる(t2)。これにより点P4の電位が上昇し、所定の電位となったところでトランジスタTR2がオンとなって(t3)、LED4,5,6が徐々に明るくなる。
【0033】その後、インバータIC1の出力点P2がローレベルとなると、LED4,5,6は徐々に暗くなり、最終的に消灯する(t4)。以後は、同じ周期Tで上記動作を繰り返す。なお、本形態では、LED4,5,6の点灯時間が、例えばT/2となるように設定されている。
【0034】このような点滅を行う発光装置1では、LED4,5,6の光がカバー3全体に伝達され、カバー3全体が発光する。次に、この原理について説明する。図7は、発光装置1のカバー3の発光原理を説明する断面図である。LED4から出力された光L1の大部分は、透明のカバー3を透過して直進し、方射光L2として外部に放射されるが、カバー3の屈折率とその周囲に存在する空気の屈折率が異なるため、境界面で一部反射する光L3もある。この反射した光L3は、カバー3内で内部反射を繰り返し、上面や背面側まで到達する。その間、外部に放射される光もあるので、結局、カバー3全体が薄明るく発光することになる。
【0035】また、上面に一体形成されたレンズ3Lの内部にも光L3が内部反射によって伝達される。レンズ3Lは、カバー3と同質材料により一体且つ連続に形成されており、カバー3内部にレンズ3Lとの境界がないため、屈折率を変えることなく伝達される。レンズ3L部分で外部に放射される光L2は、レンズ3Lの表面により拡散されることとなる。このため、LED4,5,6のある正面以外の上面や側面からでも、発光装置1の存在を容易に確認することができる。
【0036】また、本形態では、カバー3のLED4等が設けられる部分に、LEDの発光部を覆う凹部35が形成されているので、光が装置内部へ反射することを防止でき、カバー3への光の吸収率を高めることができる。また、凹部35は湾曲しているので、正面方向に出力された光でも屈折させて側面に回り込ませることができる。よって、より確実に、カバー3全体を発光させることができる。
【0037】次に、このような構成の本形態の発光装置1の設置例について説明する。図8は、本形態の発光装置1の設置例を示す図である。発光装置1は、道路の縁石100に等間隔で取り付けられる。発光装置1は、図2で示した孔23a,24aにボルトを通して、縁石100にネジ締めすることにより固定されている。このとき、LED4,5,6の設けられた側面221が進行方向と向かい合うように取り付けられている。これにより、自動車のドライバは、ライトが直接当っていない所でも発光装置1の存在を確認することができる。よって、より長い距離に亘って縁石100の位置を確認することができる。
【0038】また、本形態の発光装置1では、カバー3全体が発光するので、LED4,5,6のある正面側以外の方向からでも確認できる。従って、カーブのきつい道路でも十分に縁石が確認できる。また、反対車線の縁石も確認できるので、道路の幅も確認でき、安全性がより向上する。
【0039】さらに、本発明における発光装置1は、道路に設置される際、暗所Aと明所Bによって使い分けがなされる。通常、光を遮るものがなく、日照時間の長い場所や照射光強度の強い所に関し道路の明所Bには、カバー3にレンズが形成されていない発光装置1’を設置すればよい。しかし、道路環境はどこでも同じであるとは限らず、例えば、木陰や歩道橋下等、他の場所と比較して日照時間の短い場所や照射光強度の弱い場所も存在する。このような道路の暗所Aには、レンズ3Lが一体に形成された本発明の発光装置1が設置される。このように使い分けをすることによって、発光装置1,1’の太陽電池7,8に照射される光が均一になり、上記暗所Aに設置された発光装置の1バッテリの充電不足が生じることが少なくなる。つまり、レンズ3Lがカバー3と一体に形成された発光装置1と、道路の明所Bに設置されたレンズが形成されていない発光装置1’との発光する時間帯の均一化を図ることができるようになる。
【0040】また、本発明の発光装置1が設置される暗所Aにおいても、その明るさが異なる場合には、発光装置1のレンズ3Lの形状を変更し、強弱をつけたものを設置することで対応が可能になる。つまり、発光装置1,1’の本体を共通化し、設置される場所の状況に応じてカバー3のみを変更することで容易に対応が可能となるのである。
【0041】さらに、視認性を高めるため、本体部22の外側面にAl、Ag、Ti等の金属による蒸着やメッキ等による被膜を形成したり、光輝性を有する塗料による塗膜を形成する等の処理を施し、鏡面を形成してもよい。このように本体部22の外側面に鏡面を形成することによって、カバー3の内部反射によって伝達された光L3が、カバー3の側面で内側(本体部22側)に放射した光L4を本体部22の外側面で反射させ、再びカバー3内に戻すことができる。つまり、LED4,5,6が出力した光L1を効率よく外部へ放射させることができるため、外部からの視認性を高めることができる。
【0042】ここで、カバー3と本体部22の外側面との距離を、LED4,5,6が発光する光の波長の遇数倍に設定すると、光L4の反射光とカバー3内部を伝達する光L3が干渉し、増幅されることになるため、外部からの視認性がさらに良好になる。
【0043】また、カバー3の外表面に酸化チタン等の親水性や防汚性を有する被膜を形成してもよい。このようにすることで、光の透過率が若干劣ることになるが、雨水等の水滴がカバー3に付着しても、親水性により入射光の乱反射が低減されるため、結果的には太陽電池の発電量増大にもつながり、LED4,5,6が出力した光も視認しやすくなる。さらに、長期に亘る設置により塵や汚れがカバー3及びレンズ3Lに付着したとしても、光触媒の防汚効果により発電量減少や視認性の悪化を防止することができる。
【0044】さらに、本形態では、図5等で説明したように、LED4,5,6を徐々に点灯および消灯するようにしたので、ドライバの目に対する刺激が非常に少ない。よって、運転に悪影響を与えることが防止できる。
【0045】なお、図5では、抵抗R2およびコンデンサC2からなる積分回路によってLEDの立ち上げ、立ち下げをなだらかに行うようにしたが、点滅制御回路16を図9に示すような回路構成としてもよい。
【0046】図9は、点滅制御回路16の他の構成例を示した図である。ここでは、図5で示した抵抗R2,R3、コンデンサC2、およびトランジスタTR1を取り除き、代わりに、抵抗R1と平行に抵抗R8およびダイオードD3を接続し、また、インバータIC1とトランジスタTR2との間に抵抗R9を接続している。
【0047】この回路では、ダイオードD3があるため、コンデンサC1への充電時のみ抵抗R8が関係する。この抵抗R8を抵抗R1より小さい値とすることにより、コンデンサC1の出力が早くローレベルになる。よって、LED4,5,6の点灯時間を消灯時間よりも短くできる。これにより、刺激をより低減できると共に、電源を節約することができる。
【0048】以上、本発明を説明してきたが、本発明は上記における実施の形態にのみ限定されるものではなく、その本質から逸脱しない限り様々な形態が考えられる。例えば、図5と図9の回路は、併用することもできるし、切り替えて使用できるような構成にしてもよい。
【0049】
【発明の効果】以上、説明したように本発明では、透明性を有する素材からなるカバーを、発光素子およびケースの表面を覆うように取り付けたので、発光素子から出射された光が、透明性を有する素材からなるカバー及びレンズ内で内部反射を繰り返しながら伝達され、カバー全体を発光させることができる。これにより、発光素子の正面以外の上面や背面側の方向からでも容易に発光装置の発光が認識できる。
【0050】また、透明性を有する素材からなるカバーにレンズを同質材料により連続して一体形成したことにより、入射光が集光され、太陽電池に照射される光の光強度を強められ、太陽電池の発電量を増大させることができる。さらに、透明性を有する素材をポリカーボネートとすることで、耐衝撃性と耐候性が備えられ、カバー3とレンズ3Lとの一体成形が安価、且つ、容易となる。
【0051】さらにまた、発光素子から出力された光は、内部反射によりカバーの側面からレンズ内にも伝達され、しかも、レンズ部で外部に放射される際には、光がレンズにより発散されるため発光装置の発光をより確認しやすくできる。さらにまた、カバーの交換のみで暗所用と明所用とに容易に切換えができ、道路の暗所と明所によりレンズ付きの発光装置とレンズ無しの発光装置とを使い分けをすることによって、連続的に複数設置される発光装置が発光する時間帯を均一化することができる。
【出願人】 【識別番号】000128946
【氏名又は名称】マミヤ・オーピー株式会社
【出願日】 平成11年1月20日(1999.1.20)
【代理人】
【公開番号】 特開2000−215704(P2000−215704A)
【公開日】 平成12年8月4日(2000.8.4)
【出願番号】 特願平11−51327