JP3127330U

JP3127330U - Ｌｅｄの焦点可変装置

Info

Publication number: JP3127330U
Application number: JP2006007523U
Authority: JP
Inventors: 傑歐陽; 偉歐陽
Original assignee: 傑歐陽; 偉歐陽
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-09-15
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2016-09-15
Also published as: DE202006014503U1; TWI309729B; TW200745598A

Abstract

【課題】本考案は、ＬＥＤの焦点可変装置を提供する。
【解決手段】主として、本体とＬＥＤと凸レンズが含有され、当該ＬＥＤが当該凸レンズに対する相対距離の変化が当該凸レンズの２倍の焦点距離範囲内にあることにより、両者の間で微細距離を迅速に変化して大きい角度で光束角度を変更して、遠隔フォーカス照明の輝度が増強され、近距離の乱視照明の面積が大きくなる。また、反射カップを使用しないため、白斑の形成を防止できる。
【選択図】図１

Description

本考案は、照明装置に関し、特に、例えば、展示灯等の多種類の照明装置に適用されるＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）の焦点可変装置に関する。

日常生活において、良く利用される携帯式照明装置としては、懐中電灯がある。一般の調整可能な懐中電灯は、灯ベースを回転することにより、照射の遠近や強弱の変化を実現し、電球が球形発光であるため、電球の反射カップ中の前後位置を変更することにより、懐中電灯の照射の遠近や強弱が変化される。このような調整方式は、電球の発光強度や距離の調整が限られるため、実用的なものではない。ＬＥＤを光源とする場合、ＬＥＤ全反射カップレンズフォーカスが利用されるが、電球反射カップやＬＥＤ全反射カップレンズは、遠近照射の機能を発揮できず、また、反射カップが、距離の調整を妨害するため、角度の変化範囲が小さくて、光束を大きい角度に変化できない。そのため、調整可能な遠近照明の装置が開発され、例えば、中国申請専利号ＣＮ０３２２４９２２．５号（公告日付：２００４年４月２８日）に記載される遠近照明機能を発揮できる懐中電灯がある。この懐中電灯は、筒体と、筒体に連接される灯座と、灯座に設置される電球と、リフレクタカップと、電筒ヘッドとを備え、筒体に、スイッチボタンが設けられ、電球とスイッチボタンとが電気的に接続されている。また、この懐中電灯では、リフレクタカップのホツパー状である貫通孔の周りに発光ダイオードが設けられ、発光ダイオードの正負極が、それぞれ、正極導電シートと負極導電シートに接続され、また、正極導電シートが電源正極電に接触し、負極導電シートが筒体に接触している。そして、このような懐中電灯では、電球と発光ダイオードとの設置方向が同一で、遠近照明において、電球により焦点を調整する。

しかしながら、上記の従来の懐中電灯構造は、電球と発光ダイオードの二つの異なる光源を採用し、その遠近照明が、異なる光源により変化するため、構造が複雜であるだけでなく、遠い距離であれば、照明できない。周りから約３０メートルまでの調整距離を要求すれば、例えば、戦争や警察の夜間作戦や近接作戦或いは階上と階下の作戦或いはビルとビルの間の作戦等、遠隔フォーカスを必要する場合、乱視である時、見え難くなる。また、強襲戦において、ビルに入って、階段、ドアを破る等の状態では、小さい点にフォーカスして、全面的な視野が得られない。従って、上記の場面では、散乱の光源を必要とする。また、反射カップにより屈折される光は、白斑を生成して、容易に、中間が明るく、周りが暗くなって、輝度が不均一になり、環状の白斑を形成する。

本考案者は、上記の欠点を解消するため、慎重に研究開発し、また、学理を合わせて、設計が合理的でありながら有効に上記の問題点を改善できる本考案を提案する。

本考案の主な目的は、１、主軸に平行する光線が屈折された後、もう一側の焦点を通す。２、レンズ中心を通す光線が屈折しなくて直進する。３、焦点を通す光線が屈折された後、主軸に平行する。４、光線が凸レンズを通した後、内へ偏折して集光する。５、凸レンズにより結像し（ｆが焦点距離である）、物が極めて遠い場所に位置する時、レンズのもう一側の焦点において、１点になり、物が２ｆの外に位置する時、レンズのもう一側のｆ−２ｆの位置に縮小して、１点になり、物が２ｆに位置する時、レンズのもう一側の２ｆの位置に同じ大きさの１点になり、物がｆ−２ｆの間に位置する時、レンズのもう一側の２ｆの外において、拡大して１点になり、物がｆに位置する時、レンズのもう一側の極めて遠い位置に、１点になり、物がｆ−鏡面の間に位置する時、レンズの同じ側に、拡大して１点になるＬＥＤの焦点可変装置を提供する。

ＬＥＤを単一発光源とし、その先端に凸レンズが設けられ、焦点距離を調整する時、凸レンズが、当該ＬＥＤに対して、前後に移動し、光が屈折された後の角度を変化することにより、反射カップを使用することがなく、体積が小さく、照明範囲が比較的に大きく、そして、焦点距離を迅速に調整できる照明装置を提供する。

本考案は、上記の目的を達成するため、本体と、前記本体の内部に実装される電源装置と、前記電源装置に電気的に接続され、前記本体の先端に固定されるＬＥＤと、前記ＬＥＤの前方に設けられる凸レンズとを備え、前記凸レンズが、前記ＬＥＤに対して移動し、該ＬＥＤに対する前記凸レンズの相対距離の変化が、前記凸レンズの焦点距離の２倍以内であるＬＥＤの焦点可変装置である。

以下、図面を参照しながら、本考案の特長や技術内容について説明し、上記の図面は、参考や説明するためのものであり、本考案は、それによって制限されることがない。

図１は、本考案に係わるＬＥＤの焦点可変装置であり、主として、本体１と、発光素子２と、摺動筒３と、押え板４と、凸レンズ５とを備え、当該本体１の内部に電源装置（図に未表示）が設けられている。電源装置は、電池グリップと少なくとも一つの電池を備え、当該本体１の外部に第１の係止槽１１と第２の係止槽１２が設けられ、当該本体１の後端に、ステー部１３が設けられる。

当該発光素子２には、回路板２２が設けられ、当該回路板２２の前方にＬＥＤ２１が固定され、当該ＬＥＤ２１は、表面にエポキシ樹脂があることにより、集光ＬＥＤになる。回路板２２は、先端にリフレクタシート２４が貼り付けられるため、リフレクタの効果が得られ、後方に導電シート（図に未表示）が設けられている。当該回路板２２は、固定ベース２３に固定され、当該固定ベース２３が本体１の前方に固定されることにより、当該発光素子２が当該本体１に固定される。当該ＬＥＤ２１は、回路板２２と導電シート（図に未表示）を介して、電源装置（図に未表示）に連接される。

当該摺動筒３は、筒体であり、先端に押え板４が設けられ、当該押え板４と当該摺動筒３との間に凸レンズ５が設置されている。リフレクタシート２４は、当該ＬＥＤ２１と当該凸レンズ５との間に設けられる。当該凸レンズ５は、単凸レンズ或は双凸レンズからなり、本実施例においては、単凸レンズを使用している。当該凸レンズ５は、ＬＥＤ２１に対向する面が平面で、もう一面が凸面であり、ＬＥＤ２１の前方にある光路に設けられる。当該摺動筒３の下方には縦方向槽３１が設けられ、当該縦方向槽３１内に嵌合部品３２が設けられている。当該嵌合部品３２は、Ｌ形状で照明の遠近に応じて、当該第１の係止槽１１或は第２の係止槽１２に係合される。

図２は他の実施例を示すものであり、当該摺動筒３が、前後に摺動自在できるように、本体１に実装されている。当該本体１には防水減衰リング１４が設けられ、当該摺動筒３が、防水減衰リング１４と摩擦力により定位される。また、この摺動筒３が本体１から離脱しないように、固定ベース２３が本体１に螺着される。当該固定ベース２３は、その先端が摺動筒３の後端の内径より大きいため、当該摺動筒３に抵当する。

図３は更に他の実施例を示すものであり、当該摺動筒３が、本体１の外部に設けられた快速スレッド１５により本体１に螺着され、摺動筒３が本体１から離脱しないように、固定ベース２３が本体１に螺着される。当該固定ベース２３は、その先端が摺動筒３の後端の内径より大きいため、当該摺動筒３に抵当する。

下表の実験データ１のように、本考案において、２組の凸レンズを利用して実験を行った。凸レンズの直径は、それぞれ３８ｍｍと２２．８ｍｍである。前方の５ｍの位置においては、直径３８ｍｍの凸レンズにより、光源が、直径３５ｃｍの白斑にフォーカスされ、直径２２．８ｍｍの凸レンズにより、光源が直径４０ｃｍの白斑にフォーカスされる。前方の３０ｍの位置においては、直径３８ｍｍの凸レンズにより、光源が直径１．１ｍの白斑にフォーカスされ、直径２２．８ｍｍの凸レンズにより、光源が直径２ｍの白斑にフォーカスされる。

実験データ１

本実験において、まず、ＬＥＤ２１自身により１次フォーカスを行うことにより、光源光束が、約１４０度の角度になり、そして、凸レンズ５の位置を調整し、調整の範囲は、凸レンズ５の焦点距離の２倍以内である。光源の位置を調整することにより、光源が凸レンズ５を通すことにより生成した光束角度が変更され、光束角度が、距離により変更されるため、範囲が６度乃至１２０度の間にある。また、光源の位置を調整することに関し、本考案において凸レンズ５の大きさが異なるため、それぞれ、調整の最適距離が、凸レンズ５の０乃至焦点距離の２倍以内であり、これにより、焦点距離を迅速に調整できる。

直径２２．８ｍｍの凸レンズ５を例として、エポキシ樹脂により、ＬＥＤ２１の光源が、まず、約１４０度に集光されて、当該ＬＥＤ２１により比較的に大きい光束角度である集光光源が形成され、ＬＥＤ２１と凸レンズ５との相対距離が０ｍｍである時（例えば、嵌合部品３２が当該第２の係止槽１２に嵌合する）、光線が屈折された後、約１２０度の光束が生成され、即ち、乱視効果が得られる。また、ＬＥＤ２１と凸レンズ５との相対距離が２倍の焦点距離内であるように（例えば、嵌合部品３２が当該第１の係止槽１１に係合する）、摺動筒３を変位し、集光光源が、凸レンズ５により屈折され、屈折角が約６度である場合、前方の５メートルの位置に、直径４０ｃｍの白斑がフォーカス生成され、前方の約３０メートルの位置に、直径約２ｍの白斑がフォーカス生成される。

本考案は、ＬＥＤ２１の輝度が高いことと２次フォーカスにより、フォーカス光源のフォーカス効果（光源が焦点距離の２倍以内である）と乱視効果（光源と凸レンズ５との距離が０である）が、当該ＬＥＤ２１が当該凸レンズ５に対する移動距離（０ｍｍ乃至３２ｍｍ）を変更することにより得られ、また、光束角度（約１２０度〜約６度）を変更することにより、遠隔照明の輝度が増強され、近距離照明の範囲が広がる。そして、反射カップを使用しないため、体積が小さく、光束の変化範囲が大きくなり、また、焦点距離を迅速に調整できる照明装置である。

具体的には、摺動筒３の嵌合部品３２が摺動して本体１の第１の係止槽１１に係合すると、フォーカス光源が、焦点距離の２倍以内に位置することにより、最適な集光効果が得られる。即ち、ＬＥＤ２１と凸レンズ５との距離が、最も遠い状態で、光束角度が６度となる。ここで、距離が焦点距離調整の最適距離である１３ｍｍであると仮設する。摺動筒３の嵌合部品３２が少しずつ摺動して本体１の第２の係止槽１２に嵌合すると、即ち、第１の係止槽１１から第２の係止槽１２までの移動距離が、１３ｍｍから０ｍｍまでになると、フォーカス光源の光束角度が、距離の変化により、６度から少しずつ１２０度までに増加し、集光効果が、乱視効果になる。即ち、焦点距離の２倍以内から０までになる。上記の往復動作を繰り返すと、迅速に乱視効果から集光効果に変更し、或いは、迅速に集光効果から乱視効果に変更する。

本考案は、屈折角度の変更により絞りの大きさの調整を自在にでき、また、不均一である白斑を生成しないため、懐中電灯や軍隊警察用戦術灯、テーブルランプ、探照灯、投射灯及び展示灯等に大幅に利用でき、全てが、照明目標の遠近や大きさに応じて、素早く的確に調整できる。また、上記の実施例において、全ては、可動式摺動筒を利用し、固定式ＬＥＤを利用するが、当該ＬＥＤの焦点可変装置の摺動筒を固定式とし、ＬＥＤを可動式としても、両者の相対距離を調整することにより、同じ照明効果が得られる。

以上は、ただ、本考案のより良い実施例であり、本考案は、それによって制限されず、本考案の実用新案登録請求や明細書の内容に従って行う等価の修正や変更は、全てが、本考案の実用新案登録請求の範囲内に含まれる。

本考案の斜視分解図である。本考案の他の実施例の斜視分解図である。本考案の更に他の実施例の斜視分解図である。

符号の説明

［本考案］
１本体
１１第１の係止槽
１２第２の係止槽
１３ステー部
１４防水減衰リング
１５快速スレッド
２発光素子
２１ＬＥＤ
２２回路板
２３固定ベース
２４リフレクタシート
２５透明防水蓋
３摺動筒
３１縦方向槽
３２嵌合部品
４押え板
５凸レンズ

Claims

内部に電源装置が実装される本体と、
前記電源装置に連接され、前記本体の先端の内部に固定されるＬＥＤと、
前記ＬＥＤの前方に設けられ、前記ＬＥＤに対して移動し、距離変化が、焦点距離の２倍以内である凸レンズとを備えることを特徴とするＬＥＤの焦点可変装置。
前記ＬＥＤが、集光ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤの焦点可変装置。
前記凸レンズが、単凸レンズ或は双凸レンズであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤの焦点可変装置。
前記本体の先端に摺動筒が設けられ、前記摺動筒の先端に前記凸レンズが設けられ、前記凸レンズが前記摺動筒により前記ＬＥＤに対して移動することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤの焦点可変装置。
前記本体に防水減衰リングが設けられ、前記摺動筒が前記防水減衰リング上に固定されることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤの焦点可変装置。
前記本体には前記摺動筒を前記本体に螺着するための快速スレッドが設けられることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤの焦点可変装置。