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JP2852895B2 - 多灯形色灯式信号機 - Google Patents

多灯形色灯式信号機

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Publication number
JP2852895B2
JP2852895B2 JP8042979A JP4297996A JP2852895B2 JP 2852895 B2 JP2852895 B2 JP 2852895B2 JP 8042979 A JP8042979 A JP 8042979A JP 4297996 A JP4297996 A JP 4297996A JP 2852895 B2 JP2852895 B2 JP 2852895B2
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JP
Japan
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light
electric circuit
lamp
power supply
yellow
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JP8042979A
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JPH09226582A (ja
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雅彦 名取
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Sankosha Co Ltd
Original Assignee
Sankosha Co Ltd
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Filing date
Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L5/00Local operating mechanisms for points or track-mounted scotch-blocks; Visible or audible signals; Local operating mechanisms for visible or audible signals
    • B61L5/12Visible signals
    • B61L5/18Light signals; Mechanisms associated therewith, e.g. blinders
    • B61L5/1809Daylight signals
    • B61L5/1881Wiring diagrams for power supply, control or testing
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20Controlling the colour of the light
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L2207/00Features of light signals
    • B61L2207/02Features of light signals using light-emitting diodes [LEDs]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄道信号機、特に電気
三位式多灯形色灯式信号機に関する。
【0002】
【従来の技術】色灯式信号機は、昼夜を通して灯の色に
よって信号を現示する方式の信号機であり、自動の信号
区間に用いられる。多灯形には、3現示,4現示,5現
示のものがあるが、いずれも単一の灯器の組合せを垂直
に並べたものである。
【0003】灯器は、30V,45Wの複繊条電球を取
付けるソケットと、2枚のレンズの組合せを有し、レン
ズの焦点に電球のフィラメントが固定されるように関係
位置が設定されている。レンズには、図9に示すように
段付レンズが用いられ、外側は無色内面段付レンズ2
1、内側は、着色(赤,黄(正確には橙黄),緑)の外
面段付レンズ22である。段付レンズは、軽量で合成焦
点距離が小さく、電球23から出る光束を多く利用でき
る。
【0004】信号電球は、多灯形信号機に30V,45
W(G型)のものが用いられ、焦点を合わせるためにレ
ンズとフィラメントとの相互距離を厳重に規定してい
る。
【0005】信号電球は、定格電圧の80〜90%の電
圧で使用して、5000時間位まで寿命を延ばしている
が、電圧1Vの低下で光力は、12%少なくなる。この
ため、信号電球を使用期間を2年を超えないように使用
限定を定め、さらに重要な停止信号灯の使用限度は、7
ケ月としている。
【0006】電球は、使用前に定格電圧で24時間試験
点灯し、取替えるときはまず、停止灯に新品を使用し、
停止灯に使用された電球を進行灯に、進行灯の電球を注
意灯に使用する順序で順送りに使用される。
【0007】一方、警戒又は、減速信号を現示するため
に付加した灯は2000時間までを使用限定とし、この
灯は移動しない。他の灯は、警戒信号を現示する信号機
は最初新品を黄灯(注意灯)に、次に赤灯(停止灯),
緑灯(進行灯)の順序とし、減速信号の場合は、最初進
行灯に取付け、以後、停止,注意灯へ移動し、警戒及び
減速信号を現示するものは、停止灯から注意灯,進行灯
の順序に使用するのが通例である(株式会社交友社,信
号,昭和41年,第85〜89頁参照)。
【0008】このように、信号電球を用いる限りにおい
ては、寿命が比較的早い時期に尽きることから、その管
理に厄介な手数が必要である。しかも、長いトンネルや
橋梁の信号機の電球取替の作業は大変危険でもある。
【0009】この問題を解消するために発光ダイオード
(以下LEDという)を信号機の発光源に使用したいと
いう要望が早い時期からあったが、青緑色発光のLED
は、弱体(低光度)のため、LEDの使用を黄灯,赤灯
に限り、緑灯には従来の信号電球を用いざるを得なかっ
た。
【0010】ところが、最近になって高輝度な青緑色発
光のLEDが開発され、黄,赤,青緑色発光の3灯にL
EDの使用が可能となった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】色灯式信号機の赤色,
黄色,緑色の色調は、JISE−3303に規定されて
いて勝手な色調を使うことは許されない。また、運輸省
の規定には信号機の光度(カンデラ数)規定はないが、
従来のJRSでは「日光の明るいところで0.8倍の電
圧で600m見えること」となっている。
【0012】LEDは、使用経年により、次第に光度が
低下し、光度が1/2になったときを寿命としており、
約3万時間経過後、これを取替えることになる。したが
って、新品のときには規定の明るさの2倍の光度を有し
ていなければならない。
【0013】一方、光の届き方は、色によって異なり、
波長の短い緑色発光のLEDの減衰が最も大きい。もっ
とも、4現示,5現示の信号機では、黄灯−緑灯(減衰
信号)では緑灯より黄灯の方が明るい方が安全側である
し、また、一般には三灯のうちの赤灯現示は最も明るい
ことが望ましい。
【0014】このように、各色のLEDにはそれぞれの
特性があり、また、運用上の制約があって、単純に信号
電球をLEDに置き替えればよいというものではない。
【0015】本発明の目的は、赤色,黄色,青緑色の発
光現示にLEDを用い、各色をバランスよく発光させる
多灯形色灯式信号機を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による多灯形色灯式信号機においては、赤
灯,黄灯,緑灯の灯器の発光源にそれぞれ赤,黄,青緑
色発光の発光ダイオードを用いた多灯形色灯式信号機で
あって、各灯に用いられた発光ダイオードの総数Nは同
じであり、灯器に分散して配置され、発光ダイオード
は、各灯器毎に電気回路に接続して発光ユニットを構成
し、電気回路は、抵抗器と、複数個の発光ダイオードと
が直列連結された結線を複数本並列連結して直流電源に
接続されたものであり、赤灯と黄灯との電気回路は、n
1個の発光ダイオードを直列連結した結線をm1本並列連
結したもの、緑灯の電気回路は、n2個の発光ダイオー
ドを直列連結した結線をm2本並列連結したもの、但
し、n1>n21<m2 (n1,n2=1,2,3…,N) (m1,m2=1,2,…)であり、直流電源は、同一の
交流電源から供給された交流電圧を各電気回路毎に整流
して発光ダイオードに直流を給電するものであり、各灯
の電気回路のインピーダンスは同じである。
【0017】また、各灯の発光ユニットは2組の電気回
路を有し、各々の電気回路は、1電気回路毎に直流電源
に接続されたものである。
【0018】また、多灯形色灯式信号機は、4現示又は
5現示の信号機であり、同時に現示する黄灯の2灯又は
黄灯と緑灯との2灯の電気回路は直列に結線され、各電
気回路に接続された直流電源のうち、一方の直流電源
は、両電気回路に給電するものであり、両電気回路に通
電する直流電源の電圧は、他の電気回路に接続された直
流電源の電圧の2倍であって、2灯の電気回路のインピ
ーダンスを同一に整合するものである。
【0019】また、直流電源は、絶縁トランスと整流器
とを含み、絶縁トランスは、交流電源を整流器に給電
し、且つ交流電源配線と、各電気回路との配線間を電気
的にしゃ断して発光ダイオードの誘導電圧による微弱点
灯を阻止するものであり、整流器は、交流電源電圧を整
流して各灯の電気回路に給電するものである。
【0020】また、同時に現示する黄灯の2灯又は黄灯
と緑灯との2灯の両電気回路の直流電源に設けられた絶
縁トランスは、100Vの交流電源電圧を200Vに昇
圧して各整流器に給電するものである。
【0021】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図によって説明す
る。図1,図2において、正面が開放された円形中空の
ケース1内にLED2を搭載した基板3を収納設置す
る。基板3上に搭載するLED2の配列は、特に限定さ
れるものではないが、ケース1内の全体に分散させて同
心状又は縦横に均等に密に配列する。各LED2は、直
並列に結線して電源配線に結線されている。
【0022】ケース1の開口縁には、透明カバー4を重
ねて灯器5とし、図3のように灯箱6の開口座に着座さ
せ、カバー4の周縁をリング7で抑え、開口座を通して
ボルト8をリング7にねじ込んで緊締する。
【0023】LED2を搭載した灯器5は、発光ユニッ
トである。LEDには、それぞれの発光ユニットについ
て、赤,黄,青緑発光のLEDを組込んで赤,黄,緑色
発光ユニットとし、図4に示すように、緑色発光ユニッ
ト9aを灯箱6の上段に、黄色発光ユニット9bを中段
に、赤色発光ユニット9cを下段に組込んで3現示の多
灯形色灯式信号機を構成する。4現示,5現示の信号機
についても要領は全く同じである。
【0024】本発明において、色灯信号機の中心光度
と、視認距離との目安の設定は、表1のとおりである。
【0025】
【表1】
【0026】本発明の実施形態においては、表2に示す
仕様のLEDを用いた(赤色発光LED:スタンレー社
製,黄色発光LED:HP社製,青緑発光LED:日亜
化学工業(株)製)。青灯で当初580cd必要であれ
ば、表2の青緑色発光のLED(2.5cd)のチップ
を230個使用すればよいが、本発明においては、1発
光ユニットに赤,黄,青緑発色発光のLEDをそれぞれ
228個を用いた。
【0027】
【表2】
【0028】表2に示すLEDの色度図と信号現示の色
度を図5に示す。図5に明らかなとおり、緑の範囲は広
く、赤の範囲は狭い。波長の縮尺度合いからわかるよう
に人間の眼は赤や黄よりも緑の方が敏感であり、波長が
495mmと500mmの色とでは明らかに異なる色に
見える。図中●印はLED、LEDは▲に示す信号電球
を用いた現行の信号機の灯器からの発色に近いものを選
んだ。
【0029】本実施形態では、赤灯(R),黄灯
(Y),緑灯(G)のいずれについてもN=228個の
LED2を基板3に同心円状に搭載してこれをケース1
内に収容し、電源配線コード10はケース1の裏面から
引き出し、その先端はコネクタ接続とした。また基板3
上には黒色樹脂を注入し、各LED2の正面を除いて互
いに固定するとともに各LED2から発する熱の放熱性
を高めた。
【0030】図6(a),(b)にLEDの電気回路を
示す。図6(a)は赤灯(R),黄灯(Y)のLEDの
電気回路11a、図6(b)は緑灯(G)のLEDの電
気回路11bの基本構成を示す。赤灯(R),黄灯
(Y)では、抵抗器R1と、n1=38個のLED2のチ
ップとを直列に結線し、その結線をm1=3本並列に接
続してこれを1組とし、黄色及び赤色発光ユニット9
b,9cは、その2組を並列に組合せて図1のように基
板3に搭載している。
【0031】一方緑灯(G)では、抵抗器R2とn2=1
9個のLED2のチップとを直列に結線し、その結線を
2=6本並列に接続してこれを1組とし、緑色発光ユ
ニット9aにその2組を並列に組合せて基板3に搭載し
ている。なお、抵抗器R1,R2の設定については、黄灯
にR1=1.8KΩ,赤灯にR1=2.0KΩ,緑灯にR
2=3.3KΩを選定し、印加電圧直流100Vで1チ
ップに対し、緑色発光したLEDに13mA,黄色発光
LEDと、赤色発光LEDに18mA流すように設定し
た。
【0032】図7(a),(b)に発光ユニットの電気
回路を示す。図7(a)は、黄,赤色発光ユニット9
b,9cの電気回路,図7(a)は、緑色発光ユニット
9aの電気回路である。いずれも各組の電気回路11
a,11bは、直流電源としての整流器12に結線さ
れ、整流器12は、絶縁トランス13を介して100V
の交流電源に接続されたものである。各電気回路は、上
記の回路構成によって、インピーダンスは同じになる。
【0033】各電気回路に用いるLEDの総数N、同じ
結線に含まれるLEDの数n1,n2、結線の数m1,m2
は上記の例に限られるものではなく、各灯の電気回路の
インピーダンスを整合させる組合わせは、他の組合わせ
も可能である。本発明では、表2の特性のLEDの組合
わせを用いてn1>n2(n1,n2=1,2,・・・
N)、(m1,m2=1,2,・・・)の条件を満たして
N=n1×m1=n2×m2を実現している。信号電球を用
いた信号機では信号制御電圧に30Vが用いられるが、
本発明においては100Vの交流電源を整流して各電気
回路に100Vの直流電圧を印加する。これによって消
費電力が減少し、回路電流は1/10程度となって電源
配線コードのケーブルドロップの考慮は不要となる。
【0034】また、LED2は、数mAの電流が流れて
も微弱点灯することが知られている。発光ユニット9a
〜9cの各電気回路11a,11a、11b,11b毎
に絶縁トランス13を挿入して交流電源の配線ケーブル
10から各電気回路を絶縁することにより誘導を1/1
0以下に抑えることができる。本実施形態に用いたLE
Dは、40V程度で微弱点灯することが確かめられた
が、絶縁トランス13をもって信号制御条件の電源側配
線から各電気回路を切離すことでLEDの微弱点灯を防
止し、あわせて電圧調整が容易となる。
【0035】各発光ユニット9a〜9cの電気回路のイ
ンピーダンスを等しくするのは、4現示,5現示の信号
機において、2灯発光の2灯点灯回路を作る場合に重要
である。「減速現示」は、黄色発光ユニットと緑色発光
ユニットの2灯(Y3,GA)の同時点灯により現示さ
れ、「警戒現示」は、黄色発光ユニットと赤色発光ユニ
ットの2灯(Y3,GC)の同時点灯により現示される。
図8は、「減速現示」の例を示している。黄色発光ユニ
ット9bの電気回路11aと、緑色発光ユニット9aの
電気回路11bとは、整流器12を介してそれぞれ別個
に絶縁トランス13に結線され、交流電源から給電され
て発光するが、黄色発光ユニット9bの各電気回路11
aと緑色発光ユニット9aの各電気回路11bとは直列
に結線され、黄色発光ユニット9bに接続された絶縁ト
ランス13は、交流100Vを200Vに昇圧して各整
流器12,12に給電する。これによって、インピーダ
ンスが等しい2つの発光ユニット9b,9cの電気回路
11a,11bにはそれぞれ直流100Vが給電され、
黄色発光ユニット,青色発光ユニットの光度が確保され
る。片方の発光ユニットのLEDの少なくとも一つが断
芯したときには両灯は同様に光度を下げるかあるいは同
時に減灯となる。これは、警戒現示の2点灯回路におい
ても同じである。
【0036】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、赤灯,黄
灯,緑灯に用いるLEDの特性にあわせた電気回路を構
成し、発光ユニットの電気回路のインピーダンスを等し
く設定したので各灯の発光の視認性に違和感がなく、各
灯の単独での点灯はもとより、2灯同時点灯の際にも各
灯をバランスよく点灯させることができ、1灯が断線し
たときにも2灯はバランスを保持し、誤った現示を示す
ことがない。しかも、拡散角度は電球式の拡散角度±3
゜ に対し、LEDの使用により±5゜ 以上に拡大され、
信号の視認性を向上できる。
【0037】また、各発光ユニットの制御電圧に交流1
00Vを用いて制御電流を低減させ、電源ケーブルでの
電圧降下を抑え、信号トランスの調整を容易に行うこと
ができる。さらに、各灯毎に絶縁トランスを装備して信
号機のインピーダンスを下げるために、誘導電圧による
LEDの微弱点灯を抑えることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いる発光ユニットの一部断面正面図
である。
【図2】発光ユニットの一部断面側面図である。
【図3】灯箱に発光ユニットを取付けた状況を示すもの
であり、図4のA−A線に相当する部分の断面図であ
る。
【図4】本発明の多灯形色灯式信号機の一例を示す図で
ある。
【図5】色度図と信号現示の色度を示す図である。
【図6】(a)は黄,赤色発光ユニットのLEDの電気
回路,(b)は緑色発光ユニットの電気回路図である。
【図7】(a)は赤,黄色発光ユニットのLEDの電気
回路,(b)は緑色発光ユニットの電気回路を示す図で
ある。
【図8】減速現示の2点灯回路を示す図である。
【図9】従来の信号機に用いられる信号電球と信号レン
ズとの関係を示す図である。
【符号の説明】
1 ケース 2 LED 3 基板 4 透明カバー 5 灯器 6 灯箱 7 リング 8 ボルト 9a 緑色発光ユニット 9b 黄色発光ユニット 9c 赤色発光ユニット 10 電源配線コード 11a,11b 電気回路 12 整流器 13 絶縁トランス

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 赤灯,黄灯,緑灯の灯器の発光源にそれ
    ぞれ赤,黄,青緑色発光の発光ダイオードを用いた多灯
    形色灯式信号機であって、 各灯に用いられた発光ダイオードの総数Nは同じであ
    り、灯器に分散して配置され、発光ダイオードは、各灯
    器毎に電気回路に接続して発光ユニットを構成し、 電気回路は、抵抗器と、複数個の発光ダイオードとが直
    列連結された結線を複数本並列連結して直流電源に接続
    されたものであり、 赤灯と黄灯との電気回路は、n1個の発光ダイオードを
    直列連結した結線をm1本並列連結したもの、 緑灯の電気回路は、n2個の発光ダイオードを直列連結
    した結線をm2本並列連結したもの、 但し、n1>n21<m2 (n1,n2=1,2,3…,N) (m1,m2=1,2,…)であり、 直流電源は、同一の交流電源から供給された交流電圧を
    各電気回路毎に整流して発光ダイオードに直流を給電す
    るものであり、 各灯の電気回路のインピーダンスは同じであることを特
    徴とする多灯形色灯式信号機。
  2. 【請求項2】 各灯の発光ユニットは2組の電気回路を
    有し、各々の電気回路は、1電気回路毎に直流電源に接
    続されたものであることを特徴とする請求項1に記載の
    多灯形色灯式信号機。
  3. 【請求項3】 多灯形色灯式信号機は、4現示又は5現
    示の信号機であり、同時に現示する黄灯の2灯又は黄灯
    と緑灯との2灯の電気回路は直列に結線され、各電気回
    路に接続された直流電源のうち、一方の直流電源は、両
    電気回路に給電するものであり、 両電気回路に通電する直流電源の電圧は、他の電気回路
    に接続された直流電源の電圧の2倍であって、2灯の電
    気回路のインピーダンスを同一に整合するものであるこ
    とを特徴とする請求項1又は2に記載の多灯形色灯式信
    号機。
  4. 【請求項4】 直流電源は、絶縁トランスと整流器とを
    含み、 絶縁トランスは、交流電源を整流器に給電し、且つ交流
    電源配線と、各電気回路との配線間を電気的にしゃ断し
    て発光ダイオードの微弱点灯を阻止するものであり、 整流器は、交流電源電圧を整流して各灯の電気回路に給
    電するものであることを特徴とする請求項1,2又は3
    に記載の多灯形色灯式信号機。
  5. 【請求項5】 同時に現示する黄灯の2灯又は黄灯と緑
    灯との2灯の両電気回路の直流電源に設けられた絶縁ト
    ランスは、100Vの交流電源電圧を200Vに昇圧し
    て各整流器に給電ものであることを特徴とする請求項4
    に記載の多灯形色灯式信号機。
JP8042979A 1996-02-29 1996-02-29 多灯形色灯式信号機 Expired - Lifetime JP2852895B2 (ja)

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