JP2019212140A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】融雪効果、透光性及び安全性に優れたヒータの設置が可能な発光装置を提供する。【解決手段】筐体１０と、筐体１０の内部に配置された発光ユニット２０と、筐体１０の開口部を覆って配置され、発光ユニット２０からの出射光Ｌを透過させるカバー３０と、発光ユニット２０及びカバー３０と離間して筐体１０の内部で発光ユニット２０とカバー３０の間に配置された、出射光Ｌが透過する面状のヒータ４０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、光源の出射光を透過させるカバーを有する発光装置に関する。

着雪により発光装置のカバーの光透過性が低下すると、様々な問題が生じる。例えば交通信号機のカバーに着雪があると、信号の視認性が低下して交通障害を引き起こす。特に光源に発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用した場合には、節電効果などがある反面、光源の発熱量が小さいために点灯中の交通信号機の表面温度が上昇せず、カバーに付着した雪が溶けにくい。

このため、交通信号機にヒータを取り付け、ヒータの出力する熱によってカバーに付着した雪を溶かす技術が開示されている（特許文献１参照。）。

特開２０１６−１７０６２７号公報

しかしながら、カバーに着雪した雪を溶かす融雪効果、光源の出射光を外部に出力する透光性、飛来物の衝突などによる破損の危険に対する安全性などの観点に基づくヒータの設置について十分な検討が行われていない。

上記問題点に鑑み、本発明は、融雪効果、透光性及び安全性に優れたヒータの設置が可能な発光装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、筐体と、筐体の内部に配置された発光ユニットと、筐体の開口部を覆って配置され、発光ユニットからの出射光を透過させるカバーと、発光ユニット及びカバーと離間して筐体の内部で発光ユニットとカバーの間に配置された、出射光が透過する面状のヒータとを備える発光装置が提供される。

本発明によれば、融雪効果、透光性及び安全性に優れたヒータの設置が可能な発光装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る発光装置の構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る発光装置の使用例を示す模式図である。 比較例の発光装置の構成を示す模式図であり、図３（ａ）は比較例１、図３（ｂ）は比較例２、図３（ｃ）は比較例３の構成を示す。 本発明の実施形態に係る発光装置と比較例の評価を示す表である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各部の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。

本発明の実施形態に係る発光装置１は、図１に示すように、筐体１０、筐体１０の内部に配置された発光ユニット２０、筐体１０の開口部を覆って配置されたカバー３０、筐体１０の内部に配置された面状のヒータ４０を備える。ヒータ４０は、発光ユニット２０とカバー３０の間に、発光ユニット２０及びカバー３０と離間して配置されている。発光ユニット２０からの出射光Ｌは、ヒータ４０及びカバー３０を透過して、発光装置１の外部に出力される。

発光ユニット２０は、光源設置板２２に複数の光源２１が設置された構成である。光源設置板２２は、筐体１０の内部の支持板１１に取り付けられている。発光ユニット２０の光源２１には、電力消費量が少なく、視認性の高いＬＥＤなどが好適に使用される。光源２１は、例えばマトリクス状に光源設置板２２に配置されている。光源２１の点灯や消灯、或いは点滅などの制御は、図示を省略した光源制御装置によって行われる。

カバー３０には、例えばポリカーボネートなどの光透過性を有する樹脂板や、ガラス板などが使用される。発光ユニット２０からの出射光Ｌがカバー３０を透過することにより、所定の波長や強度の出力光が発光装置１から外部に出力される。

発光装置１では、ヒータ４０によってカバー３０が加熱される。面状のヒータ４０によりカバー３０を加熱することにより、カバー３０の全面の温度のばらつきを抑制することができる。

ヒータ４０は、カバー３０に付着した雪を溶かす用途などに使用される。ヒータ４０のオンオフやヒータ４０の発熱量の制御は、筐体１０の内部に配置された制御装置５０によって行われる。例えば、発光装置１の周囲に降雪がある場合に、制御装置５０がヒータ４０をオンさせる。或いは、降雪量に相関させて、制御装置５０がヒータ４０の発熱量を増減させる。即ち、降雪量が多いときにヒータ４０の発熱量を大きくし、降雪量が少ないときにヒータ４０の発熱量を小さくする。

図１に示すように、ヒータ４０はカバー３０と離間して配置されている。このため、ヒータ４０の輻射熱によってカバー３０が加熱される。このように輻射熱によってカバー３０を加熱することにより、ヒータ４０の熱を直接にカバー３０に伝導させる場合と比較して、カバー３０に温度の分布が生じにくい。

また、カバー３０とヒータ４０の間の空間Ｓで、ヒータ４０により加熱された空気が対流を起こす。これにより、加熱された空気が空間Ｓの全体に広がり、カバー３０の全域を加熱することができる。

このように、ヒータ４０の輻射熱によりカバー３０を加熱し、カバー３０の周囲で空気を対流させることによって、カバー３０の全域で温度が均等に上昇し、フラットな温度分布が得られる。このため、カバー３０に局所的に着雪が残ることを防止できる。本発明者らは、直径が３０ｃｍの円盤状のカバー３０の場合に、プラスマイナス１℃程度の温度分布が得られることを確認した。

なお、カバー３０とヒータ４０の間の空間Ｓを密閉してもよい。これにより、外部から冷気が空間Ｓに入り込んでカバー３０の熱が奪われることを抑制できる。

発光装置１では、発光ユニット２０からの出射光Ｌを、ヒータ４０を透過させる必要がある。このため、ヒータ４０は、例えば出射光Ｌが透過する光透過性を有する材料を用いて構成される。図１に示したヒータ４０は、ガラス板などの透明基材４１の表面に、透明な抵抗体膜４２を蒸着法などにより形成した構成である。抵抗体膜４２には、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜などが使用される。抵抗体膜４２の外縁部に、互いに離間して複数の電極４３が配置される。電極４３は、制御装置５０と接続されている。制御装置５０の制御により電極４３の間に電圧を印加することにより、抵抗体膜４２が発熱する。

ヒータ４０のカバー３０に対向する面の外形は、カバー３０の外形に対応させることが好ましい。例えば、カバー３０の主面が円形状であれば、円盤状の透明基材４１を使用する。なお、抵抗体膜４２には、ＩＴＯ膜以外の他の材料、例えばＺｎＯ膜なども使用できる。

発光装置１は、図２に示す３灯式の交通信号機２などに好適に使用される。例えば、カバー３０Ａ、カバー３０Ｂ、カバー３０Ｃのそれぞれから、青色光、黄色光、赤色光を出力させる。出力光の色は、光源２１の波長やカバー３０の色などによって設定される。

冬季に降雪量の多い地域の交差点などに使用する交通信号機では、カバー３０に着雪すると信号の視認性が低下する。その結果、交通事故などが発生する。しかし、図１に示した発光装置１を交通信号機に使用することにより、信号の視認性の低下などが抑制され、交通の安全性を確保できる。

なお、３灯式に限らず、２灯式や１灯式などの他の形態の交通信号機に発光装置１を適用できる。また、図２では、筐体１０を一体化した例を示したが、発光装置１ごとに異なる筐体１０を用意してもよいことはもちろんである。

以下に、比較例１〜３と対比させて、実施形態に係る発光装置１の効果について説明する。

比較例１では、図３（ａ）に示すように、カバー３０の発光ユニット２０に対向する面に接触させてヒータ４０が配置されている。比較例２では、図３（ｂ）に示すように、カバー３０の発光ユニット２０に対向する面とは反対側の面に接触させてヒータ４０が配置されている。比較例３では、図３（ｃ）に示すように、カバー３０の発光ユニット２０に対向する面とは反対側の面に、カバー３０と離間してヒータ４０が配置されている。

実施形態に係る発光装置１と比較例１〜３についての、「融雪効果」、「透光性」、「安全性」の評価結果を図４に示す。

なお、カバー３０に付着した雪を溶かす「融雪効果」に関しては、融雪効果を上げるためにはカバー３０全域の加熱が好ましいため、カバー３０全域の加熱が容易であるか否かによって評価した。「透光性」に関しては、光源２１からの出射光の光度を低下させないで発光装置の外部に出力できるか否かについて評価した。「安全性」に関しては、台風などの強い風による飛来物の衝突によるヒータ４０の破壊の危険性が低いか否かで評価した。図４において、○印は評価が高いことを示し、×印は評価が低いことを示す。

図４に示すように、発光装置１及び比較例１〜３のいずれについても、融雪効果については評価が高い。

しかし、比較例１では、ヒータ４０とカバー３０の間に、ヒータ４０とカバー３０を接着する接着材が必要である。この接着材が、透光性を低下させる。

また、比較例２では、比較例１と同様に、ヒータ４０とカバー３０を接着する接着材が透光性を低下させる。また、ヒータ４０がカバー３０の外側に露出しているため、飛来物の衝突によりヒータ４０が破損する危険性がある。

比較例３では、比較例２と同様に、飛来物の衝突によりヒータ４０が破損する危険性がある。

これらに対し、実施形態に係る発光装置１では、カバー３０にヒータ４０が直接に接触していない。このため、透光性を阻害する接着材がカバー３０にヒータ４０の間に使用されていない。また、発光装置１では、ヒータ４０が筐体１０の内部に配置されているため、飛来物などの衝突によるヒータ４０の破損の危険性を抑制できる。

上記のように、比較例１〜３と対比して、発光装置１は有利な効果を奏する。更に、発光装置１では、融雪効果に関して、カバー３０とヒータ４０の間に空間Ｓが設けられ、ヒータ４０の輻射熱によりカバー３０が加熱される。このため、ヒータ４０により加熱された空気が空間Ｓの全体に広がり、カバー３０の全域を加熱することが可能である。

以上に説明したように、本発明の実施形態に係る発光装置１によれば、融雪効果、透光性及び安全性に優れたヒータ４０の設置が可能な発光装置を提供することができる。

発光ユニット２０にＬＥＤを使用した場合には、発熱量の多い他の光源を発光ユニット２０に使用する場合に比べて、発光ユニット２０の熱によってカバー３０での着雪を抑制することが難しい。このため、発光ユニット２０にＬＥＤを使用した場合に、実施形態に係る発光装置１は、融雪効果に関してより効果的である。

（その他の実施形態）
上記のように本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記ではヒータ４０を出射光Ｌが透過する材料で構成する場合を説明したが、出射光Ｌが透過するのであれば、他の構成をヒータ４０に採用してもよい。例えば、発熱線をメッシュ状や格子状に配置したヒータ４０などであってもよい。

また、出射光Ｌの光軸方向と垂直な断面が曲面状のカバー３０の例を示したが、他の形状、例えば平板状のカバー３０を使用してもよい。

なお、実施形態に係る発光装置１が適用されるのは、発光ユニット２０からの出射光Ｌがカバー３０を透過して出力する発光装置であれば、信号機に限定されない。例えば、自動車のヘッドライトなどにも本発明は適用可能である。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態などを含むことはもちろんである。

１…発光装置
１０…筐体
２０…発光ユニット
２１…光源
３０…カバー
４０…ヒータ
４１…透明基材
４２…抵抗体膜
４３…電極
５０…制御装置

Claims (6)

1. 筐体と、
   前記筐体の内部に配置された発光ユニットと、
   前記筐体の開口部を覆って配置され、前記発光ユニットからの出射光を透過させるカバーと、
   前記発光ユニット及び前記カバーと離間して前記筐体の内部で前記発光ユニットと前記カバーの間に配置された、前記出射光が透過する面状のヒータと
   を備えることを特徴とする発光装置。
2. 前記ヒータの輻射熱によって前記カバーが加熱されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記ヒータで加熱した空気を前記カバーと前記ヒータとの間の空間で対流させることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記カバーと前記ヒータの間の空間が密閉されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記ヒータが、前記出射光が透過する光透過性を有する材料からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記発光ユニットの光源がＬＥＤであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置。

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