JP2015186981A - 電源装置および前照灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両前方の視認性を向上することができる電源装置および前照灯装置を提供することである。【解決手段】実施形態の電源装置は、少なくとも１つの発光素子を有する第１光源部を調光制御する第１点灯回路と、少なくとも１つの発光素子を有するとともに、前記第１光源部よりも近距離に光を照射する第２光源部を点灯する第２点灯回路と、前記第１点灯回路および前記第２点灯回路を制御する制御回路とを持つ。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電源装置および前照灯装置に関する。

従来、鉄道車両等の車両において、ＬＥＤ光源を使用した前照灯の近距離を照射する（ロービーム）場合と、当該前照灯の遠距離を照射する（ハイビーム）場合とで、点灯する光源を切り替えることで、当該前照灯の近距離の照射および遠距離の照射を行っていた。

特許文献１には、相対的に遠距離に光を照射する複数個の第１ＬＥＤ光源と、相対的に近距離に光を照射する複数個の第２ＬＥＤ光源と、前面に前記第１ＬＥＤ光源及び第２ＬＥＤ光源が取り付けられる取付部材とを有する車両用前照灯が開示されている。

特許文献２の図１３には、ハイビーム用ＬＥＤに電力を供給するハイビーム用安定化電源２１ａと、ロービーム用ＬＥＤに電力を供給するロービーム用安定化電源２１ｂが開示されるとともに、切換スイッチ２４によりハイビームとロービームとを切り換える鉄道用ヘッドライトが記載されている。

特許文献３には、第１の発光ダイオード４２と、第１の発光ダイオード４２が発する光をロービームとして車両前方へ照射する第１のレンズ４４と、第２の発光ダイオード５２と、第２の発光ダイオード５２が発する光をハイビームの少なくとも一部として車両前方へ照射する第２のレンズ５４とを有する鉄道車両用前照灯が開示されている。

特許文献４には、赤色発光する第１の発光ダイオード１０１と、白色発光する第２の発光ダイオード４２と、第１の発光ダイオード１０１と第２の発光ダイオード４２とが配置される灯室Ｓを形成するハウジング１２とを有する鉄道車両用灯具が開示されている。

特許文献５には、制御手段が、速度検知手段により検知される車両の速度に基づいて前照灯の照射方向を制御する鉄道車両用前照灯装置が開示されている。

特開２０１２−２３８４８４号公報 特開２０１３−０８２２４２号公報 特開２０１３−２１１２１９号公報 特開２０１４−０１９３９４号公報 特開２０１０−２３４８５０号公報

しかしながら、従来の前照灯では、近距離の照射および遠距離の照射を切り換える際に、光源が消える瞬間が存在するとともに、遠距離照射時には近距離への照射がなく、近距離照射時には遠距離への照射がなく、車両前方の視認性が低下する虞があった。

本発明が解決しようとする課題は、車両前方の視認性を向上することができる電源装置および前照灯装置を提供することである。

実施形態の電源装置は、少なくとも１つの発光素子を有する第１光源部を調光制御する第１点灯回路と、少なくとも１つの発光素子を有するとともに、前記第１光源部よりも近距離に光を照射する第２光源部を点灯する第２点灯回路と、前記第１点灯回路および前記第２点灯回路を制御する制御回路とを持つ。

本発明によれば、車両前方の視認性を向上することができる。

図１は、実施例１の電源装置１００および前照灯装置１００ａのブロック図である。 図２は、実施例１の前照灯装置１００ａの光源部６を示す模式図である。 図３は、実施例１の前照灯装置１００ａの光源部６の配光特性を示す模式図である。 図４（ａ）は、実施例１の変形例の前照灯装置１００ａの光源部６ａを示す模式図、図４（ｂ）は、光源部６ａの配光特性を示す模式図である。 図５は、実施例２の前照灯装置の光源部６ｂを示す模式図である。 図６は、実施例３の前照灯装置の光源部６ｃを示す模式図である。

（第１の実施形態）第１の実施形態の電源装置は、少なくとも１つの発光素子を有する第１光源部を調光制御する第１点灯回路と、少なくとも１つの発光素子を有するとともに、前記第１光源部よりも近距離に光を照射する第２光源部を点灯する第２点灯回路と、前記第１点灯回路および前記第２点灯回路を制御する制御回路とを持つ。

（第２の実施形態）第２の実施形態の電源装置は、第１の実施形態の電源装置において、前記第２点灯回路は、前記第２光源部を調光制御することを特徴とする。

（第３の実施形態）第３の実施形態の前照灯装置は、少なくとも１つの発光素子を有する第１光源部と、少なくとも１つの発光素子を有するとともに、前記第１光源部よりも近距離に光を照射する第２光源部と、第１または第２の実施形態の電源装置とを持つ。

（第４の実施形態）第４の実施形態の前照灯装置は、第３の実施形態の前照灯装置において、少なくとも１つの発光素子を有するとともに、前記第１光源部と前記第２光源部との間に配置される第３光源部を持つ。

以下、実施形態の電源装置および前照灯装置を図面を参照して説明する。

図１に実施例１の電源装置１００および前照灯装置１００ａのブロック図を示す。実施例１の電源装置１００は、第１点灯回路１、第２点灯回路２、制御回路用電源回路３、制御回路４を有している。

第１点灯回路１、第２点灯回路２および制御回路用電源回路３は、電源装置１００の入力端Ｔ３を介して、外部電源５から電力の供給を受けている。図１において、外部電源５は直流電源であるが、交流電源であってもよい。

第１点灯回路１および第２点灯回路２は、外部電源５から供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換する。第１点灯回路１および第２点灯回路２の変換後の電圧は、後述する第１光源部１ａおよび第２光源部２ａがそれぞれの発光素子を点灯するために必要な電圧に応じて、それぞれ決定される。なお、第１点灯回路１および第２点灯回路２は、スイッチング素子によるチョッパ回路が許容される。

制御回路用電源回路３は、外部電源５から供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換し、制御回路４に供給する。制御回路４は、制御回路用電源回路３から電力を供給されて動作する。

制御回路４は、電源装置１００に設けられた信号入力端子Ｔ４を介して、入力信号Ｓ０を受信する。入力信号Ｓ０は、図示しない鉄道車両等の車両の運転席の入力部から入力されてもよいし、鉄道車両の運行指令部から入力されてもよい。入力信号Ｓ０は、車両の速度、位置情報等の周囲環境および走行状況に基づく信号であってもよい。さらに、入力信号Ｓ０は、運行ダイヤ等の時間情報に基づく情報であってもよい。車両速度が速い場合は全光点灯し、遅い場合は調光制御させることで、必要な光量を確保することができるため、車両前方の視認性を向上することができる。また、走行位置、走行時間に応じて、日中は全光点灯、夜間は調光制御、地上走行時は全光点灯、地下走行時は調光制御等に制御状態を切り換えることにより、車両前方の視認性を向上することができる。制御回路４は、入力信号Ｓ０に基づいて、第１点灯回路１に調光信号Ｓ１を入力することにより、第１点灯回路１を制御する。制御回路４は、入力信号Ｓ０に基づいて、第２点灯回路２に制御信号Ｓ２を入力することにより、第２点灯回路２を点灯または消灯する。

実施例１の前照灯装置１００ａは、電源装置１００および光源部６を有している。光源部６は、第１光源部１ａおよび第２光源部２ａを有している。

第１光源部１ａは、電源装置１００の第１出力端Ｔ１を介して第１点灯回路１から電力供給を受けることにより、点灯制御（調光制御）される。

同様に、第２光源部２ａは、電源装置１００の第２出力端Ｔ２を介して第２点灯回路２から電力供給を受けることにより、点灯制御（点灯または消灯）される。

図２に、実施例１の前照灯装置１００ａの光源部６の模式図を示す。

図２は、前照灯装置１００ａの光源部６を光の出射方向に対向して見た模式図である。図２の下側が鉄道車両等の車両の車輪側である。図２において、黒色の矩形は第１光源部１ａの発光素子であり、白色の矩形は第２光源部２ａの発光素子である。

第１光源部１ａおよび第２光源部２ａにおいて、発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）でもよいし、有機ＥＬであってもよい。または、これらの組み合わせであってもよい。第１光源部１ａおよび第２光源部２ａにおいて、発光素子は、光束（発光光束）が異なっている。

光源部６において、第１光源部１ａは中央部に設けられるとともに、第２光源部２ａよりも遠距離に光を照射する。第１光源部１ａの発光素子は、第２光源部２ａの発光素子の光束より大きい光束を有している。第１光源部１ａの発光素子の光束を第２光源部２ａの発光素子の光束より大きくすることで、光源部６から遠距離を照射する第１光源部１ａにおいて、発光素子の数を増やすことなく、より遠くにより多くの光量を照射できる。

光源部６において、第２光源部２ａは、第１光源部１ａの上部および下部に第１光源部１ａを挟んで設けられるとともに、第１光源部１ａよりも近距離に光を照射する。第２光源部２ａの発光素子は、第１光源部１ａの発光素子の光束より小さい光束を有している。第２光源部２ａの発光素子の光束を第１光源部１ａの発光素子の光束より小さくすることで、第１光源部１ａよりも広い範囲に光を照射することができる。

図３に、実施例１の前照灯装置１００ａの光源部６の配光特性の模式図を示す。

図３において、配光特性１ｂは、第１光源部１ａにより得られる配光である。また、配光特性２ｂは、第２光源部２ａにより得られる配光である。

電源装置１００の信号入力端子Ｔ４に遠距離の照射を増加させるような入力信号Ｓ０、すなわち、第１光源部１ａの光出力を増加させるような入力信号Ｓ０が入力されると、制御回路４は、入力信号Ｓ０に基づいて、第１光源部１ａの光出力を増加させるような調光信号Ｓ１を出力することにより、第１点灯回路１に第１光源部１ａへの投入電力を増加させるように制御する。第１点灯回路１が、第１光源部１ａへの投入電力を増加させることにより、第１光源部１ａの配光は、配光特性１ｂから配光特性１ｃに変化する。

一方で、電源装置１００の信号入力端子Ｔ４に遠距離の照射を減少させるような入力信号Ｓ０、すなわち、第１光源部１ａの光出力を減少させるような入力信号Ｓ０が入力されると、制御回路４は、入力信号Ｓ０に基づいて、第１光源部１ａの光出力を減少させるような調光信号Ｓ１を出力することにより、第１点灯回路１に第１光源部１ａへの投入電力を減少させるように制御する。第１点灯回路１が、第１光源部１ａへの投入電力を減少させることにより、第１光源部１ａの配光は、配光特性１ｃから配光特性１ｂに変化する。

実施例１の電源装置１００および前照灯装置１００ａは、光源部６から遠距離を照射させる場合に、近距離の照射と遠距離の照射とを切り換えるのではなく、制御回路４から第１点灯回路１に調光信号Ｓ１を入力することにより、第１点灯回路１から第１光源部１ａに供給する電力を増加させて遠距離用の光源の光出力を増加させるので、光源が消える瞬間がなく、遠距離照射時でも近距離への照射があり、近距離照射時でも遠距離への照射があるため、車両前方の視認性を向上することができる。

なお、第２点灯回路２は、第２光源部２ａを調光制御するように構成してもよい。その場合、制御回路４からは、第２光源部２ａを調光するための調光信号Ｓ２ａが制御信号Ｓ２の代わりに第２点灯回路２に入力される。第２点灯回路２が第２光源部２ａを調光制御することにより、第２光源部２ａの光量の微調整が可能となる。また、調光信号Ｓ１と調光信号Ｓ２ａによる第１光源部１ａおよび第２光源部２ａの調光度は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

実施例１の変形例を以下に述べる。

実施例１の変形例を以下に示す。図４（ａ）に、実施例１の変形例としての前照灯装置１００ａの光源部６ａの模式図を示す。また、図４（ｂ）に、光源部６ａの配光特性の模式図を示す。実施例１の第１の変形例において、第１光源部１ａおよび第２光源部２ａのそれぞれの発光素子は、配光角が異なっている。

図４（ａ）において、前照灯装置１００ａの光源部６を光の出射方向に対向して見た模式図である。図４（ａ）の下側が鉄道車両等の車両の車輪側である。図４（ａ）において、黒色の矩形は第１光源部１ａの発光素子であり、白色の矩形は第２光源部２ａの発光素子である。

第１光源部１ａの発光素子は、第２光源部２ａの発光素子より狭い配光角を有している。第１光源部１ａの発光素子の配光角を第２光源部２ａの発光素子の配光角より小さく（狭く）することで、光源部６から遠距離を照射する第１光源部１ａにおいて、発光素子の数を増やすことなく、より遠くにより多くの光量を照射できる。

第２光源部２ａの発光素子は、第１光源部１ａの発光素子より大きい（広い）配光角を有している。第２光源部２ａの発光素子の配光角を第１光源部１ａの発光素子の配光角より大きくすることで、第１光源部１ａよりも広い範囲に光を照射することができる。

図４（ｂ）において、光源部６ａの第１光源部１ａの配光特性を配光特性１ｄとして示す。また、第１光源部２ａの配光特性を配光特性２ｃとして示す。なお、光源部６ａの第１光源部１ａの発光素子は、第２光源部２ａの発光素子より狭い配光角かつ高光束であってもよい。

図５に、実施例２の前照灯装置の光源部６ｂの模式図を示す。図５に示す前照灯装置の光源部６ｂは、第３の光源部を有すること以外は、実施例１の前照灯装置１００ａおよび電源装置１００と同様である。

図５（ａ）および（ｂ）は、前照灯装置１００ａの光源部６を光の出射方向に対向して見た模式図である。図５（ａ）および（ｂ）の下側が鉄道車両等の車両の車輪側である。図５（ａ）および（ｂ）において、黒色の矩形は第１光源部１ａの発光素子であり、白色の矩形は第２光源部２ａの発光素子である。第１光源部１ａおよび第２光源部２ａの間に設けられた矩形は第３光源部の発光素子である。

第１光源部１ａ、第２光源部２ａおよび第３光源部において、発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）でもよいし、有機ＥＬであってもよい。または、これらの組み合わせであってもよい。第１光源部１ａ、第２光源部２ａおよび第３光源部において、発光素子は、光束（発光光束）および配光角が異なっている。また、第２光源部２ａは、照射面に対して、車輪側を照射するように傾いて配置されている。

光源部６ｂにおいて、第１光源部１ａは、第２光源部２ａよりも遠距離に光を照射する。第１光源部１ａの発光素子は、第２光源部２ａの発光素子の光束より大きい光束を有している。第１光源部１ａの発光素子の光束を第２光源部２ａの発光素子の光束より大きくすることで、光源部６ｂから遠距離を照射する第１光源部１ａにおいて、発光素子の数を増やすことなく、より遠くにより多くの光量を照射できる。

光源部６ｂにおいて、第２光源部２ａは、第１光源部１ａよりも近距離に光を照射する。第２光源部２ａの発光素子は、第１光源部１ａの発光素子の光束より小さい光束を有している。第２光源部２ａの発光素子の光束を第１光源部１ａの発光素子の光束より小さくすることで、第１光源部１ａよりも広い範囲に光を照射することができる。

光源部６ｂにおいて、第１光源部１ａの発光素子は、第２光源部２ａの発光素子より狭い配光角を有している。第１光源部１ａの発光素子の配光角を第２光源部２ａの発光素子の配光角より小さく（狭く）することで、光源部６から遠距離を照射する第１光源部１ａにおいて、発光素子の数を増やすことなく、より遠くにより多くの光量を照射できる。

光源部６ｂにおいて、第２光源部２ａの発光素子は、第１光源部１ａの発光素子より大きい（広い）配光角を有している。第２光源部２ａの発光素子の配光角を第１光源部１ａの発光素子の配光角より大きくすることで、第１光源部１ａよりも広い範囲に光を照射することができる。

なお、光源部６ｂにおいて、第１光源部１ａの発光素子は、第２光源部２ａの発光素子よりも高光束かつ狭配光であってもよい。また、第２光源部２ａの発光素子は、第１光源部１ａの発光素子よりも光束が小さく、かつ、配光角が広い特性を有していてもよい。

第３光源部は、第１光源部１ａと同様に点灯制御（調光制御）されるようにしてもよいし、第２光源部２ａと同様に点灯制御（点灯若しくは消灯、または調光制御）されるようにしてもよい。また、第３光源部の発光素子は、第１光源部１ａの発光素子と同様の光束であってもよいし、第２光源部２ａの発光素子と同様の光束を有していてもよい。さらにまた、第３光源部の発光素子は、第１光源部１ａの発光素子と同様の配光角を有していてもよいし、第２光源部２ａの発光素子と同様の配光角を有していてもよい。

第１光源部１ａと第２光源部２ａとの間に第３光源部を設けることにより、レンズや反射鏡などの配光制御手段を使用することなく、より簡易な構成で、遠距離照射および近距離照射の配光制御および光量制御を行うことができる。

図６に、実施例３の前照灯装置の光源部６ｃの模式図を示す。図６に示す前照灯装置の光源部６ｃは、第１光源部１ａの発光素子および第２光源部２ａの発光素子の配置が異なること以外は、実施例１の前照灯装置１００ａおよび電源装置１００と同様である。

図６は、前照灯装置の光源部６ｃを光の出射方向に対向して見た模式図である。図６の下側が鉄道車両等の車両の車輪側である。図６において、黒色の矩形は第２光源部２ａの発光素子であり、白色の矩形は第１光源部１ａの発光素子である。光源部６ｃにおいて、第１光源部１ａは、第２光源部２ａの外周部に設けられるとともに、第２光源部２ａよりも遠距離に光を照射する。

第１光源部１ａおよび第２光源部２ａにおいて、発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）でもよいし、有機ＥＬであってもよい。または、これらの組み合わせであってもよい。第１光源部１ａおよび第２光源部２ａにおいて、発光素子は、同じ光束（発光光束）となっている。

実施例３の前照灯装置の光源部６ｃは、光源部６ｃの照射面から近距離を照射する場合と、遠距離を照射する場合とで点灯する発光素子の個数を切り換えるように構成されている。なお、全ての発光素子は、同じ電流および電圧を供給されるように構成されている。

遠距離を照射する場合に点灯する発光素子の個数をＮＨとし、近距離を照射する場合に点灯する発光素子の個数をＮＬとした場合に、ＮＨ／ＮＬの数値を１４以下となるようにすることにより、遠距離を照射する場合に必要な光量と、近距離を照射する場合に必要な光量を確保することができる。

実施例４の前照灯装置の光源部は、複数の発光素子を有するとともに、発光色を切り換えられることを特徴としている。その他の構成は、実施例１の前照灯装置１００ａおよび電源装置１００と同様である。

従来の鉄道車両の前照灯および尾灯は、白色のランプと赤色のランプをそれぞれ有し、点灯するランプを切り換えている。また、車両の入れ替え時は、前照灯および尾灯を同時に点灯させている。従来の前照灯および尾灯は、白色のランプによる前照灯と赤色のランプによる尾灯を個別に車両前面に設ける必要があるため、車体デザインの自由度を低下させていた。

実施例４の前照灯装置の光源部の発光素子は、その内部にＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のＬＥＤチップをそれぞれ有しているものであってもよいし、白色のチップおよび赤色のチップをそれぞれ有しているものであってもよい。

実施例４の前照灯装置の光源部は、前照灯として使用する場合は、白色点灯させる。ＲＧＢチップを有している発光素子の場合は、ＲＧＢ全てのチップを点灯させる。白色・赤色チップを有している発光素子の場合は、白色チップを点灯させる。実施例４の前照灯装置の光源部は、尾灯として使用する場合は、Ｒ（赤色）チップのみを点灯させる。白色・赤色チップを有している発光素子の場合は、赤色チップを点灯させる。車両の入れ替え時は、ＲＧＢチップを有している発光素子の場合は、白色または赤色以外の発光色となるように、ＲＧＢチップのいずれかを点灯させる。白色・赤色チップを有している発光素子の場合は、白色および赤色チップを点灯させる。

実施例４の前照灯装置の光源部は、複数の発光素子を有するとともに、発光色を切り換えられるため、前照灯装置および尾灯装置の小型化、車両デザインの自由度の向上を期待できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態または実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態または実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態または実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

第１点灯回路……１
第１光源部……１ａ
第２点灯回路……２
第２光源部……２ａ
制御回路……４
電源装置……１００
前照灯装置……１００ａ

Claims (4)

1. 少なくとも１つの発光素子を有する第１光源部を調光制御する第１点灯回路と、
   少なくとも１つの発光素子を有するとともに、前記第１光源部よりも近距離に光を照射する第２光源部を点灯する第２点灯回路と、
   前記第１点灯回路および前記第２点灯回路を制御する制御回路と
   を具備することを特徴とする電源装置。
2. 前記第２点灯回路は、前記第２光源部を調光制御することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 少なくとも１つの発光素子を有する第１光源部と、
   少なくとも１つの発光素子を有するとともに、前記第１光源部よりも近距離に光を照射する第２光源部と、
   請求項１または２記載の電源装置と
   を具備することを特徴とする前照灯装置。
4. 少なくとも１つの発光素子を有するとともに、前記第１光源部と前記第２光源部との間に配置される第３光源部を具備することを特徴とする請求項３記載の前照灯装置。

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