(57)【要約】【課題】光源としてＬＥＤを用いた前照灯では、反射鏡を利用して前方に照射しただけでは、集光されていることで照射図形の中心部は明るいが、同心円状に外側に行くほど暗くなってしまい、照射図形も単純な円形状であれば、路面への照射図形は横方向より縦方向に長く照射され、前方左右の視認性を充分に確保することは難しかった。【解決手段】電池または発電装置を電源とするＬＥＤを光源として備え、前記ＬＥＤの前方に配置した非球面レンズＡによって、５ｍ前方の照射図形を少なくとも垂直寸法０．６ｍ以上、水平寸法を垂直寸法の１．６倍以上にすることで、前方左右の視認性を充分に確保できる前照灯を提供できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池または発電装置を電源とするＬＥＤを光源として備え、前記ＬＥＤの前方に配置した非球面レンズＡによって、５ｍ前方の照射図形を少なくとも垂直寸法０．６ｍ以上、水平寸法を垂直寸法の１．６倍以上にしたことを特徴とする自転車用ＬＥＤ前照灯。
【請求項２】
電池または発電装置を電源とするＬＥＤを光源として備え、前記ＬＥＤの前方に配置した非球面レンズＢによって、５ｍ前方に均一な明るさの結像照射図形を少なくとも直径０．６ｍ以上にし、非球面レンズＢの前方に配置した拡大機能を持ったレンズカバーによって、照射図形を水平方向に少なくとも直径の１．６倍以上に拡大したことを特徴とする自転車用ＬＥＤ前照灯。
【請求項３】
電池または発電装置を電源とするＬＥＤを光源として備え、前記ＬＥＤの前方に配置した非球面レンズＢが、ＬＥＤに対して近づく方向に移動することで、照射図形が結像から集光を経て散光となることを特徴とする自転車用ＬＥＤ前照灯。
【請求項４】
非球面レンズＢを前後に移動する機構を動作させる動力として電動モーターを有し、ハンドルの手元で操作可能とすることを特徴とする請求項３に記載の自転車用ＬＥＤ前照灯。
【請求項５】
ＬＥＤが白色又は電球色であることを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかに記載の自転車用ＬＥＤ前照灯。
【請求項６】
３５度以内の指向特性を持つＬＥＤのレンズの頂点と有効径２０ｍｍ以上の非球面レンズＡのＬＥＤ側頂点間の距離寸法Ｌを１９ｍｍ±５ｍｍとする構造を特徴とする請求項１に記載の自転車用ＬＥＤ前照灯。
【請求項７】
３５度以内の指向特性を持つＬＥＤのレンズの頂点と有効径２０ｍｍ以上の非球面レンズＢのＬＥＤ側頂点間の距離寸法Ｌを１５ｍｍ±５ｍｍとする構造を特徴とする請求項２に記載の自転車用ＬＥＤ前照灯。
【請求項８】
３５度以内の指向特性を持つＬＥＤのレンズの頂点と有効径２０ｍｍ以上の非球面レンズＢのＬＥＤ側頂点間を０ｍｍから１５ｍｍ±５ｍｍまで連続で可変する構造を特徴とする請求項３に記載の自転車用ＬＥＤ前照灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車に装着して夜間または暗い場所での前方の視認性を確保するための自転車用前照灯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自転車用の前照灯としては、電源をダイナモ（タイヤのリムの回転によって発電させるタイプ）、ハブダイナモ（前輪等の車軸自体を発電装置としたタイプ）、電池等から電源を供給し、光源として電球を点灯させ、電球を囲むように配置された反射鏡によって光を前方に照射して、運転者の夜間または暗い場所での前方の視認性を確保している。
【０００３】
近年の自転車用前照灯は光源が電球から光の変換効率が良く、断線の心配が不要なＬＥＤを採用したものに大きく変わりつつある。この場合においても前記と同様にＬＥＤから発せられた光を反射鏡で集めて、前方に照射させる方式が主流である。（例えば特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２９１８７１号公報
【特許文献２】特開２００２−２２５７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光源のＬＥＤの明るさでは現時点において電球に対して優位ではなく、従来の技術のように反射鏡を利用して前方に照射しただけでは、集光されていることで照射図形の中心部は明るいが、同心円状に外側に行くほど暗くなってしまい、照射図形も単純な円形状であれば、路面への照射図形は図４及び図５のように横方向より縦方向に長く照射され、前方左右の視認性を十分に確保することは難しい。
【０００５】
また、上記ＬＥＤの前方に配置したカバーに一部レンズ機能を持たせて前方左右に光を拡大したとしても、同様に反射鏡により集光されていることで照射図形の中心部は明るいが、同心円状に外側に行くほど暗くなってしまい、前方の視認性を確保するには十分とは言えない。
【０００６】
また、自転車の夜間走行には市街地など夜間でも比較的明るいもあれば、郡部の街灯がほとんどない場所など、様々であり、本来であれば使う照明環境に応じて集光、散光といった照射状態をかえることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明に係る自転車用ＬＥＤ前照灯は、電池または発電装置を電源とするＬＥＤを光源として備え、前記ＬＥＤの前方に配置した非球面レンズＡによって、５ｍ前方の照射図形を少なくとも垂直寸法０．６ｍ以上、水平寸法を垂直寸法の１．６倍以上にしたことを特徴とするものである。
【０００８】
ＬＥＤの前方に配置した非球面レンズＡによって、水平方向に拡大した照射図形を実現することで、夜間または暗い場所での前方の視認性を向上させる照射図形を実現できる。
【０００９】
また電池または発電装置を電源とするＬＥＤを光源として備え、前記ＬＥＤの前方に配置した非球面レンズＢによって、５ｍ前方に均一な明るさの結像照射図形を少なくとも直径０．６ｍ以上にし、非球面レンズＢの前方に配置した拡大機能を持ったレンズカバーによって、照射図形を水平方向に少なくとも直径の１．６倍以上に拡大したことを特徴とするものである。
【００１０】
ＬＥＤの前方に配置した、非球面レンズＢの前方に配置した拡大機能を持ったレンズカバーによって水平方向に拡大した照射図形を実現することで、夜間または暗い場所での前方の視認性を向上させる照射図形を実現できる。
【００１１】
また電池または発電装置を電源とするＬＥＤを光源として備え、前記ＬＥＤの前方に配置した非球面レンズＢが、ＬＥＤに対して近づく方向に移動することで、照射図形が結像から集光を経て散光となることを特徴とするものである。
【００１２】
非球面レンズＢが、ＬＥＤに対して近づく方向に移動することで照射図形が結像から集光を経て散光することによって、自転車の夜間走行の様々な環境に応じた適切な照射状態を選択することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、非球面レンズＡ、または非球面レンズＢと拡大機能を持ったレンズカバーを備えることによって、自転車用前照灯として適した照射図形を有し、夜間、または暗い場所での前方の視認性を向上させ、安全走行に貢献することができる。
【００１４】
また、反射鏡を使用しないために、必要な明るさを得るために配置する反射鏡の大きさに左右されずに非常にコンパクトな形状デザインの前照灯が可能となる。
【００１５】
また、非球面レンズＢを採用することで、均一な明るさを持った照射図形を実現することができる。
【００１６】
また、非球面レンズＢをＬＥＤに対して前後に移動させる機能を備えることによって、照射図形が結像、集光、散光できるので、運転車の必要性に応じて照射図形、明るさを任意に切り替えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながらに説明する。図１は実施形態に係る自転車用ＬＥＤ前照灯１の外観構成を示すものである。本体２と電池を納める電池ケース３から構成されている。図２は実施形態に係る自転車用ＬＥＤ前照灯１の内部構成を示すものである。
【００１８】
図１の本体ケース２にＬＥＤ５を搭載した制御基盤６とＬＥＤ点灯時に発生する熱を冷却する放熱板１０とＬＥＤ５から発せられた光を効率的に前方に照射できる非球面レンズ７とレンズカバーまたは拡大機能を持ったレンズカバー８から構成されている。
【００１９】
この自転車用ＬＥＤ前照灯は、連続点灯と連続点滅の２つのモードがある。図１の本体ＳＷ４で制御基板のスライドＳＷを切り替えることで、自由に選択できる。
【００２０】
使用電源は通電ばね１１とそれに取り付けられた逆接続防止板１２から構成さえる電池ケース３に収められる乾電池及び充電池またはダイナモ、ハブダイナモ等の発電装置からの供給でも良い。
【００２１】
請求項１に示す照射図形を得るには図１２に示した非球面レンズＡとＬＥＤ５の図３に示す距離Ｌによって決定され、その距離は前記非球面レンズの有効径と目的とする照射距離の照射図形の大きさによって決定される。
【００２２】
非球面レンズＡはＬＥＤ側にシンドリカル面を持ち、その反対側が回転対称の非球面形状を特徴とした非球面レンズである。図１３に示すような光線を前方に照射することが可能であり、その照射図形は図１４のような横長の形状になる。
【００２３】
ＬＥＤと非球面レンズＢの構成であれば、５ｍ前方に縦約０．７ｍ、横約１．５ｍの照射図形が可能である。
【００２４】
図１０は距離Ｌの変化による５ｍ前方正面の照度をグラフ化したものである。３５度以内の指向特性を持つＬＥＤとレンズの有効径を２０ｍｍ以上とした場合、５ｍ前方に請求項１に示す照射図形を得るにはＬＥＤと非球面レンズＡの頂点部の距離Ｌは１９ｍｍ±５ｍｍ以内が望ましい。それ以上前後に移動させると、集光せずに光が拡散してしまい、図９に示す中心照度２５の明るさが６０％以下となり、著しく明るさが落ちてしまうので実用的ではない。
【００２５】
次に均一な照射図形を得るには図１５に示した非球面レンズＢとＬＥＤ５の図３に示す距離Ｌによって決定され、その距離は前記非球面レンズの有効径と目的とする照射距離の照射図形の大きさによって決定される。
【００２６】
非球面レンズＢは図１５のような裏面が非球面形状を特徴とした非球面レンズである。
【００２７】
ＬＥＤと非球面レンズＢと拡大機能を持ったレンズカバーによる構成で拡散レンズの形状を変えることにより、図１６のような均一に明るい横長の照射図形を得ることができる。
【００２８】
技術的には５ｍ前方に縦０．７ｍ〜１．０ｍ、横１．５ｍ〜３．０ｍ程度の照射図形が可能であるが、道路構造令で歩道の幅員が２ｍと定められていることから、最大でも５ｍ前方の照射図形は横幅が２ｍ前後に設定することが望ましい。
【００２９】
図１１は距離Ｌの変化による５ｍ前方正面の照度をグラフ化したものである。３５度以内の指向特性を持つＬＥＤとレンズの有効径を２０ｍｍ以上とした場合、５ｍ前方に請求項２に示す照射図形を得るにはＬＥＤと非球面レンズの頂点部の距離Ｌは１５ｍｍ±５ｍｍ以内が望ましい。それ以上前後に移動させると、図９に示す中心照度２５と照度外周部２６の相対的な明るさの比較は６７％以下となり、照射図形が均一に明るいとはいえない照射図形になる。
【００３０】
また、図１７にように意図的にその距離を前後させる機能をレンズホルダー１４に備えることで、請求項３に示す明るさが均一な結像から集光を経て散光の照射が可能となる。
【００３１】
このＬＥＤ前照灯はホルダー９によって、自転車のハンドル部、または前輪部の発電装置取り付け部に固定して使用する。５ｍから１０ｍ先の範囲で路面に照射するように取り付けることが望ましい。その時の照射図形は図６及び図７のようになり、従来の前照灯の照射図形より、広範囲にかつ、均一に照射することができ、夜間、または暗い場所での前方の視認性を向上させ、安全走行に貢献することができる。
【００３２】
また、集散光機能を持つものであれば、様々な照明環境に合わせて、最適な照射図形を選択することが可能となり、安全走行に貢献することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上の説明の通り本発明によれば、非球面レンズＡ、または非球面レンズＢと拡散機能を持ったレンズカバーまたは非球面レンズＢを前後に移動させることで照射図形が結像、集光、散光できる機能を備えることによって、自転車用前照灯として適した照射図形を有し、夜間、または暗い場所での前方の視認性を向上させ、安全走行に貢献することができる。
【００３４】
また、反射鏡を使用しないために、目的の明るさ、照射図形を得るために必要な反射鏡の大きさ、形状に左右されずに非常にコンパクトな形状デザインが可能となる。
【００３５】
また、結像照射図形が可能な非球面レンズＢを採用することで、均一な明るさを持った照射図形を実現することができる。
【００３６】
また、結像型の非球面レンズＢが、ＬＥＤに対して前後に移動させることで、照射図形が結像から集光を経て散光できるので、必要性に応じて照射図形、明るさを任意に切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態に係る自転車用ＬＥＤ前照灯の外観構成図
【図２】同上装置の内部構成図
【図３】同上装置のＬＥＤと非球面レンズの距離を表した図
【図４】従来の構造による前照灯の路面照射イメージ図
【図５】従来の構造による前照灯を自転車に取り付けた場合の路面照射イメージ図
【図６】本発明に係る前照灯の路面照射イメージ図
【図７】本発明に係る前照灯を自転車に取り付けた場合の路面照射イメージ図
【図８】本発明に搭載しているＬＥＤの指向特性図
【図９】本発明に係る前照灯の正面照射イメージ図
【図１０】本発明に係る前照灯のＬＥＤと非球面レンズＡの距離による相対照度を示す図
【図１１】本発明に係る前照灯のＬＥＤと非球面レンズＢの距離による相対照度を示す図
【図１２】非球面レンズＡの一例を示す図
【図１３】非球面レンズＡを採用した場合の光線軸の軌跡を示す図
【図１４】非球面レンズＡを採用した場合の５ｍ前方の正面照射の照度分布図
【図１５】非球面レンズＢの一例を示す図
【図１６】本発明に係る構造によって照射される照射イメージ図
【図１７】本発明に係る構造の一例を示す図
【符号の説明】
【００３８】
１  自転車用ＬＥＤ前照灯
２  本体ケース
３  電池ケース
４  本体ＳＷ
５  白色ＬＥＤ
６  制御基板
７  非球面レンズ
８  レンズカバー
９  ホルダー
１０  放熱板
１１  通電ばね
１２  逆接続防止板
１３  電源端子
１４  レンズホルダー
２０  従来の技術による前照灯
２１  ハンドル
２２  従来の技術による路面照射図形イメージ
２３  自転車
２４  本発明による路面照射図形イメージ
２５  正面照射時の中心照度測定点
２６  正面照射時の外側照度測定点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１３】
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【図１４】
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