(57)【要約】【課題】発光ダイオードを用いた灯浮標用の灯器において、波浪のある時に灯浮標が傾いたとしても、その光線が遠方の船舶まで届くと共に、前記光線が水平方向の全方位に亘り満遍なく放射され、メンテナンス負担も軽減された灯浮標用灯器を提供する。【解決手段】発光ダイオード１３０と放物面からなる環状樋形反射鏡１２０を有する灯浮標用灯器において、前記発光ダイオードが、前記放物面からなる環状樋形反射鏡の底部分に穿孔された挿通孔に、前記環状樋形反射鏡の裏側から、前記発光ダイオードの発光部位の全てが露出するように装着されていることによって上記の課題を解決するものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードと放物面からなる環状樋形反射鏡を有する灯浮標用灯器において、
前記発光ダイオードが、前記放物面からなる環状樋形反射鏡の底部分に穿孔された挿通孔に、前記環状樋形反射鏡の裏側から、前記発光ダイオードの発光部位の全てが露出するように装着されていることを特徴とする灯浮標用灯器。
【請求項２】
前記灯浮標灯器から放たれる光度が、前記光度の最大値の１０分の１を示す鉛直配光光度幅が±１５°以上であり、水平配光光度における最大光度と最小光度の差が前記最大光度の１５分の１以下であることを特徴とする請求項１に記載の灯浮標用灯器。
【請求項３】
前記発光ダイオードが、砲弾型発光ダイオードであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の灯浮標用灯器。
【請求項４】
前記灯浮標灯器が、ＧＰＳ受信機能を搭載していることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の灯浮標用灯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、灯浮標（Buoy）用の灯器に関し、さらに詳しくは、波浪により、灯浮標が傾いても、その光線が遠方の船舶まで届くと共に、前記光線が水平方向の全方位に亘り、光度が満遍なく放射される灯浮標用灯器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
全地球測位システム（Global Positioning System，以下ＧＰＳと称する）が発達、普及した今日の海上交通環境下にあっても、目で確認する航路標識、特に航路・岩礁等を明示する灯浮標は、依然として重要視されており、より視認性の高い灯浮標用灯器を求める声は強い。そのため、灯浮標用灯器を製造・販売する各社は、光線ができるだけ遠方の船舶まで届くように、発光ダイオードから放射される光線の鉛直配光角度（鉛直発散角度）を図７に示すように±４°程度に絞り込むことを行っていた（例えば、非特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、図８に示した灯器７００は、本出願人が、従来より市場に供給してきた灯器の斜視図であり、図９は、図８に示した灯器７００の鉛直断面図である（例えば、非特許文献３参照）。図１０は、その鉛直配光特性、すなわち、ある水平角（°）（図１０においては、（ａ）〜（ｆ）の６０°間隔）における鉛直角（°）と光度（ｃｄ）の関係を示している。図１１は、水平配光特性、すなわち、水平角（°）とその方向に対する中心光度（ｃｄ）の関係を示している。
【非特許文献１】株式会社ゼニライトブイのホームページ<URL: http://www.zenilite.co.jp/index.html >
【非特許文献２】坪内紀幸、森勝三、稲垣襄二、共著，「灯台  ー海上標識と信号ー」，株式会社成山堂書店，平成５年１月，ｐ．４６−５５，ｐ．１２４−１３８
【非特許文献３】日本光機工業株式会社の現行の灯器を示すホームページ（財団法人  日本航路標識協会のホームページより）<URL: http://www.jana.or.jp/ >
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、最近のユーザーニーズの高まり、すなわち、主たる設置及び管理者である海上保安庁（航路標識法第２条：航路標識の設置及び管理は、海上保安庁が行う。）の厳しい仕様要求により、上述したような従来の灯器では、対応できなくなってきた。その厳しい仕様要求とは、灯器の中心光度（鉛直角が０°におけるピーク光度）を従来の仕様である２００ｃｄを下回ることなく、鉛直配光角度を±１５°以上にするというものである。すなわち、図６に示すように、灯浮標の近くを航行する船舶の航走波で、灯浮標が動揺したとしても、遠くを航行する船舶から灯火を認識できるようにするものである。
【０００５】
また、従来の灯器では、図１０及び図１１に示すように、水平角度に対する中心光度が、水平角度によってバラツキが大きく、この例では、（最高光度−最低光度）÷最高光度×１００（％）で規定される光学的特性が、２０％を越えており、これを１５％以下に抑えることが期待されている。ちなみに、この値の導出に用いた数値は、図１１に示すように水平角を１０°間隔で計測しているため、最高光度として水平角が２９０°における２６６ｃｄと、１８０°における１９３ｃｄを用いて、（２６６−１９３）÷２６６×１００≒２７．４％として導かれる。
【０００６】
さらに、灯浮標灯器にＧＰＳ受信機能を搭載して、その点滅のタイミング、多数の灯浮標灯器の点滅の順番や点滅の方向を制御するなど、より一層高度な点滅制御を行うことも必要になっている。さらに、これまで行ってきた２、３年に一度、交換予備機と交換するというメンテナンス負担を軽減したいという要求も出されている。
従来の灯器は、図９に示すように２曲面の２セット７００ａ〜７００ｄの反射板７００により２つの放物曲面を構成し、反射板７００に対してオフセットの位置、すなわち放物曲面の中心を外した位置に取り付けられた発光ダイオード７３０を支持するため、２曲面の反射板同士の間に、デッドスペースが生じる、いわゆる富士山形の放物面反射鏡を使用していた。この場合、光度を上げるためには、発光ダイオード７３０から発せられる光束を反射鏡の放物面が少しでも多く捉えなければならない。反射鏡７００の放物面が光束を多く捉え、捉えた光を水平方向に反射させるためには、焦点距離を短くし、放物面も長く（広く）取ることになり、光学系が大型化する。
【０００７】
また、上記方式で鉛直発散角を広げる場合、（１）発光ダイオードを反射鏡の放物面に近づけて焦点距離を短くするか、（２）放物面のカーブを変えるか、２つの方法が考えられる。
【０００８】
前記（１）の発光ダイオードを反射鏡の放物面に近づけた場合、反射鏡が水平方向に光を反射する際に、発光ダイオードが反射光の邪魔にならないように放物面を短く（狭く）しなければならないが、放物面を短くすると、発光ダイオードから発せられる全光束に対し、反射鏡の放物面が捉える光束の割合は低下する。また、焦点距離を短くしたため、中心光度は低下する。
【０００９】
前記（２）の放物面のカーブを変えた場合も反射鏡が捉える光束が増えない限り、中心光度は低下する。
【００１０】
上記２つの方法のいずれの場合も水平方向の中心光度を保つためには、発光ダイオードの数を増やす、または、発光ダイオード１個当たりに流す電流量を増やす方法を採らざるを得ない。
【００１１】
発光ダイオードの数を増やす場合は、環状に発光ダイオードを配置するため光学系の外径を大きくすることになる。一方、発光ダイオード１個当たりに流す電流量を増やす場合、発光ダイオードの寿命が短くなる。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、発光ダイオードを用いた灯浮標用の灯器において、灯浮標が波浪により傾いた場合においても、その光線が遠方の船舶まで届くと共に、前記光線が水平方向の全方位に亘り満遍なく放射されると共に、メンテナンス負担も軽減された灯浮標用灯器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、発光ダイオードと放物面からなる環状樋形反射鏡を有する灯浮標用灯器において、前記発光ダイオードが、前記放物面からなる環状樋形反射鏡の底部分に穿孔された挿通孔に、前記環状樋形反射鏡の裏側から、前記発光ダイオードの発光部位の全てが露出するように装着されていることにより、上記の課題を解決するものである。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の構成に加えて、前記灯浮標灯器から放たれる光度が、前記光度の最大値の１０分の１を示す鉛直配光光度幅が±１５°以上であり水平配光光度における最大光度と最小光度の差が前記最大光度の１５分の１以下であることにより、上記の課題をさらに解決するものである。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に係る発明の構成に加えて、前記発光ダイオードが、砲弾型発光ダイオードであることにより、上記の課題を一層解決するものである。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３に係る発明の構成に加えて、前記灯浮標灯器が、ＧＰＳ受信機能を搭載していることによって、上記の課題をより一層解決するものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る発明によれば、発光ダイオードと放物面からなる環状樋形反射鏡を有する灯浮標用灯器において、前記発光ダイオードが、前記放物面からなる環状樋形反射鏡の底部分に穿孔された挿通孔に、前記環状樋形反射鏡の裏側から、前記発光ダイオードの発光部位の全てが露出するように装着されていることにより、前記発光ダイオードから放たれる直接光と、前記環状樋形反射鏡により反射された反射光とが灯器より放射されるため、その相乗効果により前記灯器の中心光度（鉛直角が０°の時のピーク光度）を低下させることなく、鉛直配光角度幅を±１５°以上とすることが可能になる。
【００１８】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、前記灯浮標灯器から放たれる光度が、前記光度の最大値の１０分の１を示す鉛直配光光度幅が±１５°以上であり、水平配光光度における最大光度と最小光度の差が前記最大光度の１５分の１以下としたことにより、水平角に対する光度が角度によってばらつくことを抑制することが可能になる。
【００１９】
請求項３に係る発明によれば、請求項１又は請求項２に係る発明が奏する効果に加えて、前記発光ダイオードを砲弾型発光ダイオードとしたことにより、前記灯浮標灯器の製造コストを安価にすることが可能になると共に、前記環状樋形反射鏡と協働することによって、高価な拡散型発光ダイオードを用いることなく、十分に大きな鉛直配光角度幅を実現することが可能になる。
【００２０】
請求項４に係る発明によれば、請求項１乃至請求項３に係る発明が奏する効果に加えて、前記灯浮標灯器にＧＰＳ受信機能を搭載したことによって、前記灯浮標灯器の点滅のタイミングや、多数の灯浮標灯器の点滅の順番や方向を制御するなど、高度な点滅制御を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態の一例について、図１乃至図６に基づいて説明する。
【実施例】
【００２２】
図１に示した灯器１００は、本願発明による灯器の斜視図であり、図２は、図１に示した灯器１００の鉛直断面図である。
【００２３】
図３は、その鉛直配光特性、すなわち、ある水平角（°）における鉛直角（°）と光度（ｃｄ）の関係を示している。図４は、水平配光特性、すなわち、水平角（°）とその方向に対する中心光度（ｃｄ）の関係を示している。図５（ａ）は、図２において、符号１２０を付した環状樋形反射鏡に装着された発光ダイオード１３０の配置状態の一部分（全体の８分の１）を示す水平断面図であり、図５（ｂ）は、環状樋形反射鏡１２０に装着された発光ダイオード１３０を示した鉛直断面図である。
【００２４】
なお、図３に示した鉛直配光特性及び図４に示した水平配光特性には、従来の灯器の光学的特性と比較するため、図１０及び図１１に示した従来の灯器の光学的特性を点線で示している。また、理解を助けるため、図２と図９において機能が共通する部材については、百の位を１（図２）又は７（図９）とし、下位二桁を統一した参照符号を付している。
【００２５】
図６は、本発明の灯浮標が海の波浪により傾いた際に遠方の船舶へ灯器から放たれた光がどのように到達するかを示した図であり、図７は、従来の灯浮標が海の波浪により傾いた際に遠方の船舶へ灯器から放たれた光がどのように到達するかを示した図である。
【００２６】
本発明による灯器の光学系の構造は、図５（ａ）に示すように環状樋形反射鏡１２０に発光ダイオード１３０を組み込むことにより、従来の灯器と比較して飛躍的に小型になっている。発光の原理については、図５（ｂ）に示すように従来の灯器では殆ど捉えられなかった発光ダイオード１３０のパッケージ側面１３０ａから発せられる光束を短い焦点距離で小さな環状樋形反射鏡放物面１２０ａによって捉え、前記光束を反射させる。一方、発光ダイオード頂部１３０ｂ付近から発せられる光束は、光学系を介さず、そのまま灯器から放射される。
【００２７】
水平方向（鉛直角度が０°）付近の光束は、光学系を介さないため、従来の灯器と比較して反射鏡による反射ロスが全くなく、発光ダイオード頂部１３０ｂ付近から発せられるロスのない光束は、発光ダイオード１３０固有の指向性を有しており、光学系を使って平行光に絞るより、多くの発散成分が含まれている。一方、発光ダイオード１３０のパッケージ側面１３０ａから発せられ環状樋形反射鏡１２０ａによって捉えられた反射光が前記発散成分にも重畳することによって鉛直発散角の広発散角化を実現している。
【００２８】
鉛直発散角の調整は、図５（ｂ）に示すように、発光ダイオード１３０の反射鏡に対する取付位置（焦点距離）を微調整することにより行う。これは、発光ダイオード１３０のパッケージ側面から発せられる光束のうち、環状樋形反射鏡１２０ａが捉える光束を調整するものであり、焦点距離の微調整が水平方向（鉛直０°）付近の中心光度（ピーク光度）に対して著しい変化を与えない特徴を有している。図５（ｂ）において、二点鎖線で記載された線が、砲弾型（Round and Oval Lamp）発光ダイオード１３０の頭部より発せられた光を示しており、直線で記載された線が、環状桶形反射鏡１２０ａで一回以上反射された光線を示している。
【００２９】
図５（ａ）から分かるように、本実施例の光源部は、半径が１３８ｍｍの環状樋形反射鏡１２０の底部分１２０ｂに穿孔された挿通孔に、前記環状樋形反射鏡１２０の裏側から９６個の発光ダイオード１３０の発光部位の全てが露出するように装着されている。この発光ダイオード１３０は、指向特性（Relative Luminous Intensity）がブロードで且つ安価な砲弾型発光ダイオードを用いている。本実施例に於いては、発光ダイオード１３０は、緑色の砲弾型発光ダイオードを使用しているが、発光ダイオード１３０の色については、ユーザー（多くの場合、海上保安庁）が指定するもの（白色、赤色、緑色等）が使用される。
【００３０】
前記環状樋形反射鏡１２０は、アルミニウムでできた無垢のドーナツ形状のリングから切削加工により、放物面を削り出すことによって構成される。この方法によって、放物面を成形すると、他の方法、例えば、絞り加工やプレス加工によって成形した場合に比べて放物面の精度を格段に上げることができる。その結果、発光ダイオード１３０を正確に放射状に装着することができ、図４に示すように従来の灯器に比べて、水平配光光度におけるムラの発生を抑制することができる。
【００３１】
本発明の灯器では、図３及び図４に示すように、水平角度に対する中心光度のバラツキが小さい。この例では、（最高光度−最低光度）÷最高光度×１００（％）で規定される光学的特性が、１５％以下になっている。図３及び図４において、実線で描かれたグラフが本願発明のものであり、破線で描かれたものが従来の灯器によるものである。ちなみに、この値の導出に用いた数値は、水平角を１０°間隔で計測しているため、最高光度として水平角が２３０°における２９５ｃｄと、９０°における２６５ｃｄを用いて、（２９５−２６５）÷２９５×１００≒１０．２％として前記光学的特性値が導出される。
【００３２】
上述したように本発明の灯器では、発光ダイオード１３０を１つの環状樋形反射鏡１２０当たり９６個使用しており、この環状樋形反射鏡１２０を４段用いている。したがって、発光ダイオード１３０の総数は、３８４個である。発光ダイオード１３０は、４つを直列接続し、その４つを並列に接続している。さらに、発光ダイオード１３０に流す電流を、制限用抵抗器を用いて、定格電流の半分近くに落として使用している。その結果、発光ダイード１３０の寿命を従来の灯器に比べて飛躍的に延ばすことができる。本発明の灯器は、発光ダイオード１３０の通電電流を半分近くまで落として使用しても、中心光度が発光ダイオード１３０の直接光により規定されるため（従来の灯器は、反射板で反射した反射光）、中心光度を所定の値（２００ｃｄ）以上に保つことが可能になる。さらに、発光ダイオード１３０に通電する電流を、定格の半分近くに落としているため、本発明の灯器に搭載されるＧＰＳ受信機能への通電と合わせても、仕様である１６Ｗ−１２Ｖ以下をクリアしている。
【００３３】
本発明による灯浮標用灯器１００は、従来の灯浮標の浮体（図示はされていないが）と互換性（Compatibility）を持たせるため、図２に示したマウント部１４０が図９に示した従来の灯器のマウント部７４０と同形状に構成されている。また、図９に示したように従来の灯器は、反射板７２０をオフセット形態で使用しているため、最上位の反射板７２０ａと２番目の反射板７２０ｂの間及び３番目の反射板７２０ｃと最下位の反射板７２０ｄの間に発光ダイオード７３０を支持するためのスペースが必要であったが、本発明による灯浮標用灯器１００は、図２に明示したように、４つの環状樋形反射鏡１２０を密着させてくみ上げている。そのため、従来の灯器７００では、その高さｈ２（鳥除け７６０を除く）が略５９５ｍｍ必要であったものが、本発明による灯浮標用灯器１００では、その高さｈ１（鳥除け１６０を除く）が略４４２ｍｍとなり、３０％近く、その高さを縮小され、コンパクトになっている。
【００３４】
また、図２に明示されているように、上記光源部は、無色透明のメタクリル樹脂により一体成形されたフード１５０により覆われている。そして、このフード１５０は、シリコンゴムからなるＯリング１５２を介在させて、灯器１００のハウジング１５４に密着している。また、フード１５０の頭部中央には、鳥除け１６０が設置されている。さらに、フード１５０内には、ＧＰＳ受信機能１７０が搭載されており、灯器の点滅のタイミング、多数の灯浮標灯器の点滅の順番や点滅の方向を制御するなど、高度な点滅制御を行うことが可能になっている。
【００３５】
なお、上記の実施例では、環状樋形反射鏡１２０の数を４つとしているが、要求される仕様によっては、３つ又は５つとすることも可能である。また、発光ダイオードの数なども要求される仕様に合わせて、増減できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
全地球測位システムが発達、普及した今日の海上交通環境下にあっても、船舶の輻輳する沿岸海域、航路、港湾などで、視覚情報は安全確保上ますます重要性を増してきているため、本発明の灯浮標用灯器の産業上の利用可能性は、きわめて高い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の灯浮標用灯器の斜視図。
【図２】上記灯浮標用灯器の鉛直断面図。
【図３】本発明の灯浮標用灯器の鉛直配光特性を示す図。
【図４】本発明の灯浮標用灯器の水平配光特性を示す図。
【図５】発光ダイオードの装着状態を示す図。
【図６】本発明の灯浮標が傾いた際の遠方の船舶への光の到達具合を示す図。
【図７】従来の灯浮標が傾いた際の遠方の船舶への光の到達具合を示す図。
【図８】従来の灯浮標用灯器の斜視図。
【図９】上記灯浮標用灯器の鉛直断面図。
【図１０】従来の灯浮標用灯器の鉛直配光特性を示す図。
【図１１】従来の灯浮標用灯器の水平配光特性を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１００、７００  ・・・  灯浮標用灯器
１２０          ・・・  環状樋形反射鏡
１３０、７３０  ・・・  発光ダイオード
１４０、７４０  ・・・  マウント部
１５０、７５０  ・・・  フード
１５２、７５２  ・・・  Ｏリング
１５４、７５４  ・・・  ハウジング
１６０、７６０  ・・・  鳥除け
７２０          ・・・  反射板
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2007313946.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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