JP2007230374A - 自転車用前照灯などの照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自転車用前照灯などの照明装置において、複数の発光ダイオードの光源を用いて、中央集光領域への集光と近辺を照らす適度な分散状態を実現する。
【解決手段】湾曲面で構成される反射板２の湾曲の内方に複数の光源１，１を配置する。反射板２の湾曲の内方位置に、光の直進を阻止する仕切り板４を配置して個々の光源毎に光路を区画し、前方部分に個々の光源に対応する集光レンズ３，３を配置する。仕切り板２は、例えば透光性を有する合成樹脂材によって一体に成型する。光源から直進する光によって、前方の中央集光領域を効果的に照らすとともに、仕切り板４に当たった光によって周辺をムラ無く照らす、使い勝手の良い照明装置を実現する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、自転車用前照灯や懐中電灯のように、前方の一定範囲を照射して視認性を向上させる照明装置に関する発明である。

従来の一般的な自転車用前照灯などの照明装置は、曲面状(好ましくは放物線曲面)に湾曲させた反射板の中心位置に一つの光源を配置し、前方を照射するのが普通であった。また近年、発光ダイオード(ＬＥＤ)の普及にともなって、複数の発光ダイオードを組み合わせて照明装置として利用されるようになった。発光ダイオードを利用した自転車用前照灯として、特許文献１には複数の発光ダイオードを利用する技術思想が、特許文献２には、一つの点光源の光を直進させる技術思想が、特許文献３には発光ダイオードを安全灯として利用する技術思想が開示されている。
特許第３６１９８５号公報 特開２００３−２６３９０７号公報 特開２０００−８５６５７号公報

自転車用前照灯のような照明装置として発光ダイオードを利用する場合、一つの発光ダイオードでは一般に光量不足であるため、複数の発光ダイオードを光源として使用することによって必要な光量を得ることができる。すなわち、特許文献２に記載された発明では、単体で大きな光量を発光する大容量で発熱量の大きな発光ダイオードを使用し、冷却手段を考慮する必要があった。また、照射範囲が中心の限られた領域であるため、自転車用前照灯のように進行方向の比較的広い範囲を照射するのが好ましいものには、必ずしも実用的でない。

特許文献１には、複数の発光ダイオードを利用するに際し、個々の発光ダイオードをそれぞれ一つの筒状保持部に保持させ、筒状保持部の前端に集光レンズを備えた構造が開示されている。この構造は、前端に集光レンズを備えた筒状保持部の内奥に一つの発光ダイオードを配置した照明装置を集合させたものに相当し、個々の照明装置相互の、技術的相乗効果はない。このため、複数の発光ダイオードによって前方の集光領域において、必要な照度を実現することはできるが、近辺の光量が不足するため前方の全体、あるいは進行方向直前の周囲の状況を視認することが困難である欠点がある。また、構造的に複雑であって反射板を利用しないため、光源から前方以外の方向の光を有効に活用できていない難点がある。

反射板を利用する、従来の照明装置の思想を利用し、図６に示すように、反射板２の内方部分に複数の光源１，１を配置し、個々の光源１，１に対応する集光レンズ３，３を配置することも考えられる。図６に示す実施形態では、光源１から対応する集光レンズを通過した光は、それぞれ中央の所定範囲に集光され、明るい中央集光領域５が形成される。ところが、直前の集光レンズ３以外の集光レンズを通過した光は、周辺の特定位置において、光源ごとに小さな周辺集光領域６，６を形成し、周辺における部分的な光の強弱を生じることによって視認性に問題があることが判明した。

なお、周辺集光領域６は、集光レンズ３と斜め位置の光源１の組み合わせによって発生するため、光量は少ないながら組み合わせの数だけ発生することになる。すなわち中央集光領域の外側に、まだら模様に周辺集光領域６が発生することになる。

上記、従来技術の欠点及び反射板の内方部分に複数の光源を配置し、個々の光源に対応する集光レンズ３，３を配置する場合の欠点に鑑み、本発明は、複数の光源を利用する照明装置において、前方の集光領域において必要な照度を得るとともに、光源で発生する光を効率的に利用して足元などの周辺を適度に照らし、安全に使用することができる自転車用前照灯などの照明装置を、なるべく簡単な構造で実現し、かつ小型化を可能とすることを目的とするものである。

上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、湾曲面で構成される反射板の湾曲の内方位置に光源を配置し、前方の一定範囲を照射する自転車用前照灯などの照明装置において、反射板２の湾曲の内方位置に複数の光源１，１を配置する。そして、照射方向の前方部分に個々の光源１に対応する集光レンズ３を配置する。さらに、反射板２の内方部分を、光の直進を阻止する仕切り板４によって、個々の光源１，１毎に光路を区画する。
請求項２記載の発明は、仕切り板４を、透光性を有する合成樹脂材によって一体に形成することである。

請求項１記載の発明によれば、一つの光源から発生する光のうち、前方へ直進する光は中央集光領域５に集光されるとともに、反射板２に当たった光も中央集光領域５に集光されるため、より明るい中央集光領域５を実現する。一方、仕切り板４を設けたことによって、一つの光源１の光が、対応する集光レンズ３以外のレンズに向けて直進することがないため、まだら模様の周辺集光領域６を発生することがなく、視認性に優れた照明装置を実現することができる。仕切り板４に当たった光は、例えば乱反射をして集光レンズを通過し、中央集光領域以外の周辺全体、例えば近辺を照らす。

請求項２記載の発明によれば、仕切り板４を、合成樹脂材を用いて一体に形成することによって全体構造を簡略化し、部品点数を減じ安価に製造することができる。そして、仕切り板４を、透光性を有する材質、例えば乳白色の合成樹脂材で成型することによって、仕切り板４に当たった光全体が多方向に照射され、周辺全体を照らす。そのため、特に進行方向の近辺の視認性がより向上し、自転車用前照灯や懐中電灯として、安全に使用することができる。

以下、本発明に係る自転車用前照灯などの照明装置を、自転車用前照灯に応用した実施形態について、添付の図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態を示す自転車用前照灯の分解斜視図、図２は縦断面図、図３は仕切り板を含む反射板の正面図、図４は発電機に装着した使用状態を示す正面図、図５は光源の他の配置例を示す正面図、図６は仕切り板を使用しない場合の光の進行状態を示す縦断面図である。

図１に示す実施形態の照明装置(自転車用前照灯)は、前照灯ケース７と、前照灯ケース７内に収容する基板８と、反射体９と、仕切り板４及び前面カバー10とで構成し、前照灯ケース７内に基板８と反射体９及び仕切り板４を収容し、前照灯ケース７の前面に前面カバー10を装着することによって完成させ、例えば図４に示すように発電機11にセットし、取付金具12で自転車のフレーム(図示していない)に装着して使用する。

基板８の正面側には、光源１である発光ダイオードが、設計上の配置(図示例では中央部に６個と左右両側に各１個)に従って配列されている。基板８の裏面や表面には、記載を省略しているが、発光ダイオードの起動に必要な部品や回路が設けられる。光源である発光ダイオードが装着されている基板８の前方には、反射体９を配置する。反射体９は、基板８全体に係合して定位置に固定することができる大きさ、形状とする。すなわち、反射体９の中央に凹面の湾曲面として反射板２を一体に形成し、反射板２を貫通させて光源１である発光ダイオードが前方に向けて配置される貫通孔13を穿設してある。貫通孔13の配置は、光源１の配置と一致するもので、図１に示す実施形態では、図３に示すように反射板２の中心線位置と、反射板２の中心から一定距離の円形軌跡上に等間隔で５箇所の、合計６箇所と左右両側に貫通孔13が配置されている。

凹面の湾曲面である反射板２の内方部分は、仕切り板４によって光源１，１毎に区画する。すなわち、仕切り板４は、中心位置の光源の光路を確保する円筒部4aと、周辺の５箇所に光源毎の光路を確保する区画壁4b，4bを形成し、一体に成型している。仕切り板４の具体的形状は、光源の数や反射板２の形状に応じて変更し、その材質も任意であるが、直前の集光レンズ以外の集光レンズに向けて光が直進するような透明材質は避ける。本発明者らは、仕切り板４として、乳白色のように透光性を有する合成樹脂材によって一体に成型し、なるべく簡単で部品点数の少ない状態で仕切り板４を実現した。

仕切り板４を、反射板２の所定位置に安定的に配置するために、反射板２の開口端部分に係合突起14，14を設けるとともに、仕切り板４の区画壁4bの先端部に、前記係合突起14に係合する係合部15を形成してある。これにより、反射板２の内方部分に配置した仕切り板４の位置が安定し、光源ごとの光路を常に最適状態に維持することができるようにしてある。

反射板２の前方は、前面カバー10によって覆う。すなわち、前面カバー10は、全体を透明な合成樹脂材によって帽状に形成し、ランプ本体７に装着して全体の外形を完成させ、その内部に光源１や反射板２及び仕切り板４を収容する。

全体を透明な合成樹脂材によって成型する前面カバー10の中心部には、光源１の直前位置に集光レンズ３，３を形成している。すなわち、前面カバー10が透明な合成樹脂材によって一体に形成するものであるため、成型によって必要な集光レンズ３，３を成型することが可能であり、図示例の照明装置では６箇所に集光レンズ３，３を成型している。なお、集光レンズ３の焦点距離は、光源１の光を前方のどの範囲に光を集光(分散)させるかの設計によって決定される。

以上述べた構成の照明装置によれば、図２に示すように光源１から前方に照射された光が、集光レンズ３を通過して矢印で示すように中央集光領域５に集光され、この中央集光領域５を規定上の必要な明るさに照らす。一方、透光性を有する仕切り板４に向けて進行した光成分は、仕切り板４の全体が面光源として機能し、点線矢印で示すように周辺方向に分散されて周辺部分を照らし、近辺の視認性を向上させる。

発光ダイオードによる発光は、前方への照射が多くなるように設定されているが、周辺方向への照射も皆無ではない。したがって、光源として発光ダイオードを用いる場合は、光を中央集光領域５に効率的に集めることができるとともに、比較的弱い光で周辺を照らすことになる。比較的弱い光で周辺を照らす場合、主として近辺が照明として機能し、離れた部分では照明として明るさが十分ではない。そのため、本発明では前方の中央集光領域をできるだけ明るくてらし、かつ近辺の視認性を向上するという要求を満たす照明装置を実現することができるものである。換言すれば、発光ダイオードの光量を最も効果的に利用することになる。

図１及び図３には、複数の光源１，１として中央に１個、周辺に５個の光源を配置した実施形態を示しているが、本発明は２以上の複数の光源を使用する場合に応用することができる。図５には、先に述べた実施形態である６個の光源以外の、複数光源の配置例を示している。すなわち、図５の(ａ)は３個の光源を使用するものであって、光源１，１を横一列に配置し、中央の光源を円筒部4aで仕切るとともに、縦方向の区画壁4bによって反射板２の内方部分を左右に二分している。光源１，１を縦一列に配列する場合は、横方向の区画壁によって、上下に二分することになる。

図５の(ｂ)は、４個の光源を使用する場合、図５の(ｃ)は５個の光源を使用する場合、図５の(ｄ)は７個の光源を使用する場合の実施形態を示している。これら光源の配列は、特に限定されるものではないが、上記いずれの実施形態においても、反射板２の中心線上に１個の光源を配置し、他の光源は反射板２の中心から一定距離の円形軌跡上に等間隔で配置している。この配置は、中央集光領域５にバランスのとれた状態で集光させることができる実益がある。

上記、どのような配列あるいは光源数であっても、一体化した仕切り板を装着するだけで各光源の光路を区画することができるため、構造を簡略化することができるとともに、複数の光源毎に筒状保持部に収容し、これらを集合させる従来技術に比較し、照明装置全体を小型化することができる。

本発明は、光源として発光ダイオードを使用する場合に極めて有効であるが、光源として小さな白熱灯のように、発光ダイオード以外の光源を使用する場合にも応用することが可能である。また、図示実施形態においては、自転車用前照灯に応用した実施形態を例示しているが、例えば懐中電灯などにも応用することができる。
もっとも、発光ダイオードを使用する場合は使用電力が少なく、発電機を駆動しながら使用する自転車用前照灯に応用した場合に、自転車の駆動にかかる負荷を小さくすることができるため、極めて効果的である。

図１は、図１は本発明の実施形態を示す自転車用前照灯の分解斜視図、 図２は、縦断面図、 図３は、仕切り板を含む反射板の正面図、 図４は、発電機に装着した使用状態を示す正面図、 図５は、光源の他の配置例を示す正面図、 図６は、図６は仕切り板を使用しない場合の光の進行状態を示す縦断面図である。

１…光源、 ２…反射板、 ３…集光レンズ、 ４…仕切り板、 4a…円筒部、 4b…区画壁、 ５…中央集光領域、 ６…周辺集光領域、 ７…前照灯ケース、 ８…基板、 ９…反射体、 10…前面カバー、 11…発電機、 12…取付金具、 13…貫通孔、 14…係合突起、 15…係合部。

Claims (2)

1. 湾曲面で構成される反射板の湾曲の内方に光源を配置し、前方の一定範囲を照射する自転車用前照灯などの照明装置において、反射板の湾曲の内方位置に複数の光源を配置し、照射方向の前方部分に個々の光源に対応する集光レンズを配置するとともに、
   反射板の内方部分を、光の直進を阻止する仕切り板によって個々の光源毎に光路を区画することを特徴とする自転車用前照灯などの照明装置。
2. 仕切り板は、透光性を有する合成樹脂材によって一体に形成することを特徴とする請求項１記載の自転車用前照灯などの照明装置。

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