(57)【要約】【課題】鉄道沿線に電球式信号機とＬＥＤ式信号機が並んで配設されている状況において、２種類の信号機の明るさの差によって一方の信号機の現示が視認しにくくなるのを回避することができる鉄道用信号機カバーおよびそれを用いた鉄道用信号機を実現する。【解決手段】複数のＬＥＤ素子が実装された回路基板を内蔵した発光部本体ケースの前方に、回路基板を覆う状態で配設される調光機能および拡散機能を有する透光性プレートと、透光性プレートの前方に配設されるレンズとを備えるようにした。さらに、前記透光性プレートは、拡散板と、前面および背面に半透明な複数のドットパターンが所定の配列で形成された調光板と、が接合されてなり、前記調光板が前記ＬＥＤ素子と対向する側に配設されるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤ素子が実装された回路基板を内蔵した発光部本体ケースの前方に、前記回路基板を覆う状態で配設される調光機能および拡散機能を有する透光性プレートと、
前記透光性プレートの前方に配設されるレンズと、
を備えていることを特徴とする鉄道用信号機カバー。
【請求項２】
前記透光性プレートは、拡散板と、前面および背面に不透明もしくは半透明な複数のドットパターンが所定の配列で形成された調光板と、が接合されてなり、
前記調光板が前記ＬＥＤ素子と対向する側に配設されることを特徴とする請求項１に記載の鉄道用信号機カバー。
【請求項３】
前記レンズは、発光体として電球を使用した表示灯に使用されているレンズと同一種類のレンズであることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄道用信号機カバー。
【請求項４】
複数のＬＥＤ素子が実装された回路基板を内蔵した発光部本体ケースと、前記発光部本体ケースの前方に配設された請求項１〜３のいずれかに記載の鉄道用信号機カバーと、を有する表示灯を備えた鉄道用信号機と、発光体として電球を使用した表示灯を有する電球式信号機とが、１本の支柱に隣接して取り付けられ、
ＬＥＤ素子を使用した前記鉄道用信号機を構成する表示灯内に配設されている前記調光板は、当該表示灯の明るさが前記電球式信号機のうち少なくとも対応する表示灯の明るさとほぼ等しくなるように、前記ドットパターンの大きさおよび配列が設定されていることを特徴とする鉄道用信号装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道用信号機のカバーおよびそれを使用した鉄道用信号装置に関し、特にＬＥＤ（発光ダイオード）素子を光源とする鉄道用信号機カバーおよび鉄道用信号装置に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、停止現示や進行現示、注意現示等の表示を行う色灯式の鉄道用信号機は、フィラメント式の電球を光源とするものが一般的であった。近年、電球に比べて明るく低消費電力であるＬＥＤランプを光源とする鉄道用信号機が普及しつつある。ＬＥＤランプを光源とする信号機に関する発明としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。
特許文献１に記載されている信号機の発明は、電球を光源とする信号機の灯箱を再利用できるようにするもので、見かけ上は電球式の信号機と変わらない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−８０３３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３２０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電球式の信号機からＬＥＤ式の信号機への置き換え工事は、鉄道事業の有する高い公共性の観点から、列車の運行を停止させたりダイヤを変更することなく行う必要があるため、１路線全体の信号機を一度にＬＥＤ式信号機へ置き換えることは困難であり、順番に置き換えが行なわれることとなる。
ところで、鉄道用信号機は、通常、１本の電柱に１つの信号機が取り付けられているが、複数の路線が輻輳する区間では複数の信号機が１本の電柱に取り付けられていることがある。
【０００５】
このような設備の場合、複数の信号機を同時にＬＥＤ式信号機へ置き換えることができればそれほど支障はないが、夜間の限られた短い時間帯に複数の電球式信号機を同時にＬＥＤ式信号機へ置き換えることは困難である。そのため、１本の電柱に電球式信号機とＬＥＤ式信号機が混在して取り付けられている状況が発生することがある。このような場合、電球式信号機とＬＥＤ式信号機の明るさが異なるため、２種類の信号機が並んで配設されていると明るさの低い電球式信号機の現示が視認しにくくなるという課題があることが分かった。
【０００６】
なお、ＬＥＤ式信号機においては、１個のＬＥＤ素子では明るさが足りないため、複数のＬＥＤ素子をマトリックス状に並べて配置して光源としている。
ところで、複数のＬＥＤ素子を並べて配置した光源は、明るさにムラが生じることが知られている。そこで、ＬＥＤ素子を使用した照明装置には、複数のＬＥＤ素子の前方に拡散板を配置することで、明るさのムラを低減するようにしているものがある（特許文献２参照）。
しかし、信号機においては、明るさの低減を回避するため、ＬＥＤ素子の前方に拡散板を配置することは従来行われていない。
【０００７】
本発明は上記のような背景の下になされたもので、鉄道沿線に電球式信号機とＬＥＤ式信号機が並んで配設されている状況において、２種類の信号機の明るさの差によって一方の信号機の現示が視認しにくくなるのを回避することができる鉄道用信号機カバーおよび鉄道用信号装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本出願の発明に係る鉄道用信号機カバーは、
複数のＬＥＤ素子が実装された回路基板を内蔵した発光部本体ケースの前方に、前記回路基板を覆う状態で配設される調光機能および拡散機能を有する透光性プレートと、
前記透光性プレートの前方に配設されるレンズと、
を備えているように構成したものである。
上記のような構成を有する鉄道用信号機カバーによれば、ＬＥＤ素子の前方に配設される調光機能および拡散機能を有する透光性プレートが、ＬＥＤ素子が発した光を減少させるとともに拡散させるため、電球式信号機の表示灯と同程度の明るさを呈するとともに表示灯の前面を全体的にムラなく光らせることができる。
【０００９】
ここで、望ましくは、前記透光性プレートは、拡散板と、前面および背面に不透明もしくは半透明な複数のドットパターンが所定の配列で形成された調光板と、が接合されてなり、
前記調光板が前記ＬＥＤ素子と対向する側に配設されているように構成する。
かかる構成によれば、透光性プレートが拡散板と調光板とで構成され、調光板は表面に形成されたドットパターンでＬＥＤ素子が発した光を減少させるとともに指向性の高い光を繰り返し反射させて横方向に広げることができ、ドットパターンの大きさや配列を変化させることで容易に透過する光の減少量や広がり具合を調整することができる。
【００１０】
また、望ましくは、前記レンズは、発光体として電球を使用した表示灯に使用されているレンズと同一種類のレンズであるように構成する。
かかる構成によれば、電球式信号機とＬＥＤ式信号機を並べて配設した際に、表示灯の見え方をほぼ同じにすることができ、鉄道車両等の運転士が信号機の現示を誤認するのを防止することができる。
【００１１】
さらに、本出願に係る鉄道用信号装置は、複数のＬＥＤ素子が実装された回路基板を内蔵した発光部本体ケースと、前記発光部本体ケースの前方に配設された請求項１〜３のいずれかに記載の鉄道用信号機カバーと、を有する表示灯を備えた鉄道用信号機と、発光体として電球を使用した表示灯を有する電球式信号機とが、１本の支柱に隣接して取り付けられ、
ＬＥＤ素子を使用した前記鉄道用信号機を構成する表示灯内に配設されている前記調光板は、当該表示灯の明るさが前記電球式信号機のうち少なくとも対応する表示灯の明るさとほぼ等しくなるように、前記ドットパターンの大きさおよび配列が設定されているように構成する。
【００１２】
上記のような構成によれば、表示灯が明るすぎて運転士が眩しさを感じてストレスを受けるのを回避したり、鉄道沿線に電球式信号機とＬＥＤ式信号機が並んで配設されている状況において、電球式信号機の明るさとＬＥＤ式信号機の明るさをほぼ等しくすることができ、２種類の信号機の明るさの差によって一方の信号機の現示が視認しにくくなるのを回避したりすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、表示灯が明るすぎて運転士が眩しさを感じてストレスを受けるのを回避したり、鉄道沿線に電球式信号機とＬＥＤ式信号機が並んで配設されている状況において、２種類の信号機の明るさの差によって一方の信号機の現示が視認しにくくなるのを回避することができる鉄道用信号機カバーおよび鉄道用信号装置を実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る鉄道用信号機カバーを備えた鉄道用信号装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】実施形態の鉄道用信号装置を構成する表示灯の構造を示すもので、（Ａ）は分解側面図、（Ｂ）は組み立て状態の側面図である。
【図３】実施形態の鉄道用信号装置を構成する表示灯を示す斜視図である。
【図４】図３の表示灯を構成する調光板の具体例を示すもので、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図である。
【図５】表示灯を構成する調光板のドットパターンの他の例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る鉄道用信号機カバーを備えた鉄道用信号装置の実施形態について説明する。
図１は本発明に係る鉄道用信号機カバーを適用して有効な鉄道用信号装置の構成例を示す正面図である。図１に示す信号装置１００は、１本の支柱１１０に２個の鉄道用信号機１０Ａ，１０Ｂが、それぞれブラケット２０によって縦姿勢にて取り付けられている。鉄道用信号機１０Ａ，１０Ｂは、もともとは同一構成を有する電球式の信号機で構成されており、青色、黄色、赤色の３色の表示灯１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを収納した縦長矩形状の灯箱１２と、灯箱１２内の各表示灯の点灯状態を視認し易くするため前面が黒色等に塗られた背板１１とを備えている。
【００１６】
表示灯１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの上方には、太陽光や天空光を遮って各表示灯の発光を見易くするための半円筒状のフード１４が設けられている。
なお、各表示灯１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃはそれぞれフィラメント式電球等の発光体（光源）を有し、発光体の前方に集光用のレンズが設けられている。かかる構成の信号機は公知であるので、詳しい説明は省略する。
本発明は、上記構成の電球式の信号機の発光体をＬＥＤ化するのに適した鉄道用信号機を提供するもので、ＬＥＤ化された後の信号機の外観は図１に示されている鉄道用信号機１０Ａ，１０Ｂと変わるものでない。
【００１７】
図２には、ＬＥＤ化された信号機の表示灯１３Ａ〜１３Ｃの具体例が示されている。図２において、（Ａ）は表示灯を分解した状態を、（Ｂ）は組み立てた状態を示す。
図２（Ａ）に示すように、表示灯１３Ａ〜１３Ｃは、発光ダイオード素子（以下、ＬＥＤ素子と記す）および該ＬＥＤ素子を点灯駆動するための回路基板が格納された円筒状の発光部本体ケース３１と、該発光部本体ケース３１と嵌合して光学系を一体化させるカバーケース３２と、該カバーケース３２の前面に光学系を構成する調光板３３と拡散板３４およびレンズ３５を装着するためのリング状の押さえ金具３６とを備えている。回路基板上には複数のＬＥＤ素子が、マトリックス状に配置された状態で実装されている。
【００１８】
カバーケース３２の前端にはフランジ部３２ａが設けられており、図２（Ｂ）に示すように、押さえ金具３６によって、レンズ３５の周縁部をフランジ部３２ａとの間に挟み込むとともに、レンズ３５の周縁部とフランジ部３２ａとの間に調光板３３と拡散板３４の周縁部を挟み込んだ状態で、複数の締め付けボルト３７で固定するように構成されている。なお、発光部本体ケース３１とカバーケース３２とは、図３に示すように、発光部本体ケース３１とカバーケース３２の周壁に設けられている複数のネジ穴にビス３８を螺合させることで、両者を結合するように構成されている。
【００１９】
図４には、調光板３３の具体例が示されている。図４において、（Ａ）は調光板３３を側方から見た状態を、（Ｂ）は正面（表示灯の前方）から見た状態を示す。調光板３３は、図４（Ａ）に示すように、ガラスのような透明板３３Ａの前面および背面に、例えば白色の塗料膜からなるドットパターン３３Ｂ，３３Ｃが形成されている。ドットパターン３３Ｂ，３３Ｃは、その膜厚を調整することで、半透明な膜となるように構成しても良い。また、円形に限定されず、楕円形や四角形等であっても良い。さらに、使用される表示灯に応じて、例えば赤色の表示灯であれば、白色の塗料膜に赤色の塗料を少し混ぜることでドットパターン３３Ｂ，３３Ｃに色味を持たせて、表示色を、より電球式信号機の表示灯の発光色に近づけるように構成しても良い。
【００２０】
透明板３３Ａの前面のドットパターン３３Ｂと背面のドットパターン３３Ｃは、図４（Ｂ）に示すように、前方から見た際に互いにずれた位置に来るように形成されている。本実施例では、ドットパターン３３Ｂ，３３Ｃの大きさおよびずれ量を、各表示灯の発光色に応じて異ならせることで、ＬＥＤ素子の輝度を低下させて、もともとのフィラメント式電球を発光体とする表示灯と明るさがほぼ同一となるように構成されている。なお、図４（Ｂ）ではドットパターン３３Ｂと３３Ｃの大きさが同一であるが、ドットパターン３３Ｂと３３Ｃの大きさを異ならせるようにしても良い。また、図５（Ａ）に示すように互いに重ならないように配置したものや、図５（Ｂ）に示すように重なりが多くなるように配置したものであってもよい。
【００２１】
さらに、ＬＥＤ素子の場合、基板上に複数のＬＥＤ素子がマトリックス状に並んで実装された構成であるため、ＬＥＤ素子の前方に調光板３３を配置しただけではひとつひとつのＬＥＤ素子が前方から視認できてしまうので、調光板３３の前方に曇りガラス等からなる拡散板３４を配設している。これにより、調光板３３を透過した指向性の高いＬＥＤ素子の光が拡散されて指向性が弱められ、明るさがほぼ均一にされる。さらに、本実施例の表示灯では、拡散板３４の前方にフィラメント式電球の表示灯で使用されているレンズ３５を配設して集光させることで、電球式表示灯と見え方がほぼ同じになる構成となっている。
【００２２】
そのため、例えば図１の信号装置１００において、一方の鉄道用信号機１０ＡをＬＥＤ化された信号機に置き替え、他方の鉄道用信号機１０Ｂは、フィラメント式電球の表示灯からなる信号機を残したままにしたとしても、鉄道用信号機１０Ａと１０Ｂの表示灯の見え方がほぼ同一になり、電球式信号機の現示が視認しにくくなるのを回避することができる。
その結果、沿線のすべての信号機を、電球式のものからＬＥＤ化されたものに置き換えたい場合に、順番に置き換えることで夜間の時間帯のみの作業で切り替えることができるとともに、電球式信号機とＬＥＤ式信号機とが混在する状況が生じても、鉄道車両の運転士が信号機の現示を誤認するのを防止することができる。
【００２３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、上記実施形態では、各表示灯において拡散板３４の前方にフィラメント式電球の表示灯で使用されているレンズ３５を配設した構成としたが、一方の鉄道用信号機１０ＡをＬＥＤ化された信号機に置き替えた後、他方の鉄道用信号機１０ＢをＬＥＤ化された信号機に置き替える際に、レンズ３５あるいはレンズ３５および調光板３３を除去するようにしてもよい。さらに、除去したレンズ３５の代わりにより平坦なクリアレンズあるいは表面の反射を抑える処理を施した透明ガラス板等を取り付けるようにしてもよい。
【００２４】
また、前記実施形態では、調光板３３として前面および背面にドットパターン３３Ｂ，３３Ｃが形成されているものを使用したが、前面および背面にドットパターンを形成した透光性プレートと背面にのみドットパターンを形成した透光性プレートを接合したものを使用しても良い。さらに、調光板３３として、前方から見たときにＬＥＤ素子からの光が直接見えないように、前面と背面のドットパターンを配設したものを使用した場合には、調光板３３が拡散機能も有することとなるので、拡散板３４を省略することも可能である。調光板３３と拡散板３４の素材は、ガラスでなく合成樹脂製のフィルムであっても良い。
さらに、前記実施形態では、本発明を鉄道用信号機に適用した場合に説明したが、本発明はそれに限定されず、道路用信号機に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１０Ａ，１０Ｂ  鉄道用信号機
１１  背板
１２  灯箱
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ  表示灯
１４  フード
２０  ブラケット
３１  発光部本体ケース
３２  カバーケース
３３  調光板
３４  拡散板
３５  レンズ
３６  押さえ金具
３７  締め付けボルト
３８  ビス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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