JP2006324197A - ヘッドランプ - Google Patents
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Abstract
【課題】 所望の配光特性を容易に実現可能なヘッドランプを提供する。
【解決手段】 自転車用ヘッドランプ10は、前方に光を投射するヘッドランプであって、LED1〜5と、LED1〜5を保持し、LED1〜5からの光を前方に出射する開口を有する筐体31と、LED1〜5の前方に位置する集光レンズとを備える。ここで、集光レンズの中央部は、球面形状を有する。そして、集光レンズにおける中央部の頂点は、LED1〜5の光軸から下側にずれた位置に形成されている。
【選択図】 図1
【解決手段】 自転車用ヘッドランプ10は、前方に光を投射するヘッドランプであって、LED1〜5と、LED1〜5を保持し、LED1〜5からの光を前方に出射する開口を有する筐体31と、LED1〜5の前方に位置する集光レンズとを備える。ここで、集光レンズの中央部は、球面形状を有する。そして、集光レンズにおける中央部の頂点は、LED1〜5の光軸から下側にずれた位置に形成されている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、ヘッドランプに関し、特に、前方に光を投射するヘッドランプに関する。
前方に光を投射するヘッドランプとして、たとえば特開2002−50213号公報(特許文献1)や特開2003−291872号公報(特許文献2)に記載されたものなどが挙げられる。
特許文献1に記載のヘッドランプは、光源および反射鏡の前方に位置する前方レンズを備えている。そして、前方レンズは、互いに異なる光透過特性を有する2つ以上の部分を有している。
特許文献2に記載のヘッドランプにおいては、隣り合うように配置された複数個の発光ダイオードが光源として用いられている。そして、それぞれの発光ダイオードに対して1つずつ集光レンズが設けられている。
特開2002−50213号公報
特開2003−291872号公報
ヘッドランプを自転車などに取付けて使用するに際しては、自身の安全とともに対向車への安全配慮も必要である。このため、ヘッドランプには、その配光特性の細かい部分にまで調整を加えることが求められる。たとえば、ヘッドランプ軸線(以下、「HV」と称する場合がある。)における光度を向上させる一方で、対向する歩行者や対向するサイクリストにまぶしさを感じさせないために、ヘッドランプ上方の光度を比較的低く抑えることが求められる。
上記のような課題に対し、特許文献1,2のヘッドランプでは、必ずしも十分に所望の配光特性が得られない場合がある。たとえば、特許文献2において、複数の発光ダイオードをパワーアップして、ヘッドランプ軸線上の光度を向上させた場合、ヘッドランプ上方における光度を必ずしも十分に低減することができない場合がある。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、所望の配光特性を容易に実現可能なヘッドランプを提供することにある。
本発明に係るヘッドランプは、前方に光を投射するヘッドランプであって、光源と、光源を保持し、光源からの光を前方に出射する開口を有する筐体と、光源の前方に位置する集光レンズとを備える。ここで、集光レンズは、その中央部に凸状の曲面を有する。そして、曲面の頂点は光源の光軸からずらされている。
上記構成によれば、頂点の位置に応じてヘッドランプの配光特性が変化する。結果として、所望の配光特性を実現可能なヘッドランプを提供することができる。
上記ヘッドランプにおいて、好ましくは、頂点を光源の光軸に対して下側にずらせる。これにより、ヘッドランプの上側の光度を比較的低く抑制することができるので、中央部に高い光度領域を設けても、対向車がまぶしくないようにする規格を容易に満足することができる。
好ましくは、上記ヘッドランプの集光レンズの左右方向において、上記頂点を光源の光軸上に配置する。これにより、左右方向においては対称な配光分布が実現される。
上記ヘッドランプにおいて、好ましくは、光源として、隣り合うように配置された複数個の発光ダイオードが用いられ、それぞれの発光ダイオードの前方に集光レンズが設けられる。
上記構成によれば、前方照射面における配光特性が要求性能を満たすように制御することが容易となる。たとえば、複数個の発光ダイオードからの光をヘッドランプの軸線付近に集めて、その位置における光度を向上させることができる。
上記ヘッドランプにおいて、集光レンズとしてフレネルレンズを用いることができる。また、上記ヘッドランプは、1つの例として、自転車用ヘッドランプとして用いられる。
本発明によれば、所望の配光特性を容易に実現可能なヘッドランプを提供することができる。
以下に、本発明に基づくヘッドランプの実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
図1は、本発明の1つの実施の形態に係る自転車用ヘッドランプ10を示す斜視図である。本実施の形態では、5個のLED1,2,3,4,5が2段に配列されている。上段には3個のLED1,2,3が、また、下段には2個のLED4,5が配列されている。図1では、LEDの前に配置される集光レンズの図示が省略されている。各LEDは、LEDごとに配置された筒状保持部21,22,23,24,25によって保持されている。図示が省略された集光レンズは、各筒状保持部の前方端に固定される。さらに、その前方に筐体の光源収容部31Aに支持された透光板35が、走行中の異物との衝突保護などのために配置される。筐体31は、発光部を収容する光源収容部31Aと、電池(図示せず)を収容する電池収容部31Bとによって構成される。もちろん、電池収容部と光源収容部とが識別される形状にする必要はなく、連続的な筒状筐体であってもよい。また、押し釦式スイッチ(図示せず)が電池収容部の後端に配置される。
上記の集光レンズには、ガラスレンズやプラスチックレンズなど任意のレンズを用いることができる。また、筒状保持部には、各種のプラスチックを用いることができる。透光板35には透明プラスチック板を、また筐体31には意匠性を考慮して着色した各種プラスチックを用いることができる。
図2は、図1の自転車用ヘッドランプを前方から見た正面図である。最も奥にLED1,2,3,4,5が配置され、その周囲を筒状保持部21,22,23,24,25が取り囲んでいる。筒状保持部の前方端には集光レンズ11,12,13,14,15が取り付けられている。その手前に、保護用の透光板35が取付けられている。ここでは、透光板35の周縁が光源収容部31Aに固定されている。光源収容部31Aの内面には、反射膜などはとくに設けられていない。
図3,図4は、それぞれ、図2におけるIII−III断面図、IV−IV断面図である。図3を参照して、集光レンズ11,12,13はフレネルレンズである。LED1,2,3は、共通の回路基板33に電気的に接続されている。回路基板33の上にはスペーサ18が、その電気的接続を可能にするように配置されている。さらに各LEDは、LEDホルダ51,52,53によって各LEDごとに固定されている。LEDホルダ51,52,53は筒状保持部21,22,23にも個別に係合している。図4を参照して、LED4,5は、LED1,2,3と同様に、回路基板33の上に位置するスペーサ18およびLEDホルダ54,55によって所定の傾きを保って固定されている。
上記のように、LEDを複数個隣り合うように配置して、LEDごとに集光レンズを設けることにより、前方照射面の距離や要求される正面照度に応じて各LEDからの光の広がりを所定の角度範囲に収めることができる。その結果、前方照射面における配光特性が要求性能を満たすように制御することが容易となる。特に、複数個のLEDからの光をヘッドランプの軸線付近に集めて、その位置における配光分布を増大させることができる。
図5は、集光レンズ11の幅方向中心における断面を示す図(図3におけるV−V断面図)である。図5を参照して、集光レンズ11は、LED1に対向する光源側曲面111と、透光板35に対向する前方側曲面112とを有する。また、集光レンズ11は、その前方側曲面112における中央部114に凹部113が形成されたフレネルレンズである。
集光レンズ11は、その径方向中心がLED1の光軸Aと一致するように設けられる。集光レンズ11の光源側曲面111は球面形状を有し、その球面中心111C(頂点)は光軸A上に位置する。一方、集光レンズ11の前方側曲面112における中央部114は球面形状を有し、その球面中心112C(頂点)は光軸Aに対して距離「L」だけ下側にシフトされている。これにより、後述するような効果を奏する。
本実施の形態で示す例では、集光レンズ11の径Dと、前方側曲面112の球面中心112Cのシフト量Lと、光軸A上における集光レンズ11の厚みTとの比は、D:L:T=17:0.85:4.4である。
なお、集光レンズ11の左右方向においては、前方側曲面112の中央部114の頂点は、LED1の光軸A上に配置されている。
集光レンズ12〜15についても、上述した集光レンズ11と同様の構造を有する。
図6は、自転車用ヘッドランプの光度規格例を示す図である。ここでは、StVZO(ドイツ道路交通法) Section 22a No.23に記載された6V/3W用ヘッドランプの試験規格について説明する。
図6は、自転車用ヘッドランプの光度規格例を示す図である。ここでは、StVZO(ドイツ道路交通法) Section 22a No.23に記載された6V/3W用ヘッドランプの試験規格について説明する。
本試験規格においては、以下のように規定されている。
1. HV(ヘッドランプの軸線)上において、光度:1000(cd)以上(すなわち、前方10mの照射面における照度:10(lx)以上)であることが必要である。HVに対して水平に移動した位置で最大光度が観測される場合、その最大光度はHVにおける照度の1.2倍を越えてはならない。
2. ポイントL1からR1までの間、および、HVからポイント2までの間で、最大光度の半分以上の光度であることが必要である。
3. ポイント2からポイント3までの間で、光度:150(cd)以上(すなわち、前方10mの照射面における照度:1.5(lx)以上)であることが必要である。また、ポイントL4からポイントR4までの間で、光度:100(cd)以上(すなわち、前方10mの照射面における照度:1.0(lx)以上)であることが必要である。
4. 上下方向中心(ラインH)から上側に3.4°以上の範囲(Zone1)では、光度:200(cd)以下(すなわち、前方10mの照射面における照度:2.0(lx)以下)であることが必要である。
1. HV(ヘッドランプの軸線)上において、光度:1000(cd)以上(すなわち、前方10mの照射面における照度:10(lx)以上)であることが必要である。HVに対して水平に移動した位置で最大光度が観測される場合、その最大光度はHVにおける照度の1.2倍を越えてはならない。
2. ポイントL1からR1までの間、および、HVからポイント2までの間で、最大光度の半分以上の光度であることが必要である。
3. ポイント2からポイント3までの間で、光度:150(cd)以上(すなわち、前方10mの照射面における照度:1.5(lx)以上)であることが必要である。また、ポイントL4からポイントR4までの間で、光度:100(cd)以上(すなわち、前方10mの照射面における照度:1.0(lx)以上)であることが必要である。
4. 上下方向中心(ラインH)から上側に3.4°以上の範囲(Zone1)では、光度:200(cd)以下(すなわち、前方10mの照射面における照度:2.0(lx)以下)であることが必要である。
本実施の形態に係る自転車用ヘッドランプ10の配光特性に関するシミュレーション結果(各方向における10m前方の照射面での光度)を表1に示す。
表1を参照して、自転車用ヘッドランプ10は、上述した規格の規定「1.」,「2.」,「3.」,「4.」を全て満たす。なお、本願発明者らは、Zone1の光度に関し、上下方向中心(ラインH)から上側に3.4°よりも高い位置(たとえば、ラインHから4.5°および5°の位置)において、光度がほぼゼロであることを確認している。
図7,図8は、表1に示される結果の一部を図示したものであり、それぞれ、自転車用ヘッドランプ10の左右配光特性(上下方向角度:0°)、上下配光特性(左右方向角度:0°)を示す図である。図7を参照して、左右方向においては、集光レンズ11〜15の球面の頂点が、それぞれLED1〜5の光軸A上に配置されている。この結果、左右方向において、自転車用ヘッドランプ10は、HVに関してほぼ対称な配光特性を有する。これに対し、図8を参照して、上下方向においては、集光レンズ11〜15の球面の頂点が、それぞれLED1〜5の光軸Aから下側にシフトされた位置に配置されている。この結果、HVに対して上側の光度が、HVから離れるに従って比較的急激に低減する。すなわち、HVに対して上側の光度が、HVに対して下側の光度に対して相対的に低くなる。したがって、HV近傍に比較的高光度の領域を設けながら、対向車がまぶしくないようにする規格(たとえば、上述したStVZOの規格)を容易に満足することが可能になる。
上述した内容について換言すると、以下の様になる。すなわち、本実施の形態に係る自転車用ヘッドランプ10は、前方に光を投射するヘッドランプであって、「光源」としてのLED1〜5と、LED1〜5を保持し、LED1〜5からの光を前方に出射する開口を有する筐体31と、LED1〜5の前方に位置する集光レンズ11〜15とを備える。ここで、たとえば、集光レンズ11〜15の中央部(たとえば、集光レンズ11における中央部114)は、「凸状の曲面」である球面形状を有する。そして、集光レンズ11〜15における中央部の頂点は、LED1〜5の光軸から下側に距離「L」だけずれた位置に形成されている。
本実施の形態に係る自転車用ヘッドランプ10によれば、上述したように、中央部114の曲面の頂点の位置に応じて配光特性を変化させることができる。なお、上記の例では、集光レンズ11〜15における中央部114の頂点をLED1〜5の光軸から下側にずらす例について説明したが、中央部114の頂点をずらす方向は「下側」に限定されるものではなく、場合によっては、該頂点を他の方向(たとえば、上側、右側、左側)にずらすことも可能である。また、図5の例では、前方側曲面の球面中心をシフトさせているが、光源側曲面の球面中心をシフトさせてもよい。
また、上記の例では、ヘッドランプの軸線付近の光度を向上させる観点から、「光源」として複数個のLED1〜5が用いられているが、「光源」として1つの発光ダイオードを用いた場合にも、上記と同様に、レンズ曲面の頂点の位置に応じて配光特性を変化させることは可能である。
また、上記の例では、集光レンズ11〜15としてフレネルレンズを用いているが、集光レンズとして凸レンズを用いた場合にも、上記と同様に、レンズ曲面の頂点の位置に応じて配光特性を変化させることは可能である。
さらに、本実施の形態では、自転車ヘッドランプ10の例について説明したが、同様の思想を、たとえば、バイク用のヘッドランプに適用することも考えられる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1〜5 LED、10 自転車用ヘッドランプ、11〜15 集光レンズ、18 スペーサ、21〜25 筒状保持部、31 筐体、31A 光源収容部、31B 電池収容部、33 回路基板、35 透光板、51〜55 LEDホルダ、111 光源側曲面、112 前方側曲面、111C,112C 球面中心、113 凹部、114 中央部。
Claims (6)
- 前方に光を投射するヘッドランプであって、
光源と、
前記光源を保持し、前記光源からの光を前方に出射する開口を有する筐体と、
前記光源の前方に位置する集光レンズとを備え、
前記集光レンズは、その中央部に凸状の曲面を有し、
前記曲面の頂点を前記光源の光軸からずらせた、ヘッドランプ。 - 前記頂点を、前記光源の光軸に対して下側にずらせた、請求項1に記載のヘッドランプ。
- 前記集光レンズの左右方向において、前記頂点を前記光源の光軸上に配置した、請求項2に記載のヘッドランプ。
- 前記光源として、隣り合うように配置された複数個の発光ダイオードが用いられ、
それぞれの前記発光ダイオードの前方に前記集光レンズが設けられた、請求項1から請求項3のいずれかに記載のヘッドランプ。 - 前記集光レンズはフレネルレンズである、請求項1から請求項4のいずれかに記載のヘッドランプ。
- 自転車用ヘッドランプとして用いられる、請求項1から請求項5のいずれかに記載のヘッドランプ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005148240A JP2006324197A (ja) | 2005-05-20 | 2005-05-20 | ヘッドランプ |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012174653A (ja) * | 2011-02-24 | 2012-09-10 | Koito Mfg Co Ltd | 車両用灯具 |
KR101305769B1 (ko) | 2012-01-03 | 2013-09-23 | (주)제이엔텍 | 탐조등 |
WO2020241254A1 (ja) * | 2019-05-24 | 2020-12-03 | スタンレー電気株式会社 | 車両用灯具 |
-
2005
- 2005-05-20 JP JP2005148240A patent/JP2006324197A/ja not_active Withdrawn
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