(57)【要約】【課題】照射範囲を平均的な明るさに照明し、明るさ調節が可能な携帯照明具を提供する。【解決手段】電池から供給される順方向電流により発光するＲＥＤ８から放射状に出射される光を略平行光にして照射する非球面レンズ１５が光軸Ｌ上でＲＥＤ８との離隔距離が調節可能に配設されているので、照射範囲が平均的な明るさに照明され、非球面レンズ１５のＲＥＤ８との離隔距離を調節することにより、照射範囲を拡縮させることができる。ＲＥＤ８に供給される電流の実効値の変化によりＲＥＤ８の明るさを調節することができる。【選択図】　図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電池から供給される順方向電流により発光する高輝度白色発光ダイオードから出射される光をレンズにより集光して照射する携帯照明具であって、前記レンズとして、発光ダイオードから放射状に出射される光を略平行光にして照射する非球面レンズが、光軸上で発光ダイオードとの離隔距離が調節可能に配設されてなることを特徴とする携帯照明具。
【請求項２】
順方向電流をＰＷＭ制御して発光ダイオードに供給される電流の実効値の変化により発光ダイオードの明るさを調節する明るさ調節手段が設けられてなる請求項１に記載の携帯照明具。
【請求項３】
明るさ調節手段は、ホールセンサに対する永久磁石の位置を調節ノブにより変化させることによりホールセンサの出力電圧を変化させ、出力電圧の変化によりＰＷＭ制御による実効電流値を変化させるように構成されてなる請求項２に記載の携帯照明具。
【請求項４】
電池は、リチウム一次電池である請求項１に記載の携帯照明具。
【請求項５】
発光ダイオードを間欠的に発光させる点滅手段が設けられてなる請求項１〜４いずれか一項に記載の携帯照明具。
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【考案の属する技術分野】
本考案は、発光ダイオードを光源とする携帯照明具に関し、特に調節可能な照射範囲に均一な照射光を照射する機能、明るさを調節する機能を備えてヘッドランプ等として好適な携帯照明具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
所謂懐中電灯と称される電池を電源とする携帯照明具は、乾電池を電源として豆電球を点灯させるものが一般的なものであったが、豆電球は寿命が短く、光変換効率も低いため電池寿命が短くなる課題があった。電池として容量が大きいものを用いることにより高輝度と長い点灯時間とを得ることができるが、照明具として体積及び重量が増加するので、手持ちの懐中電灯や自転車の前照灯などとしては問題はないが、ヘッドランプのように身体に装着する照明具としては、体積や重量の増加は致命的な欠点となる。従来のヘッドランプでは、複数の小型電池を直列及び／又は並列接続して小型化を図っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ヘッドランプは主に登山用の照明具として使用されるため、帽子やヘルメット上に違和感なく装着でき、場所や状況に応じた明るさ調整が可能であり、冬山などの低温環境下や雨中での使用も可能であることが要求される。このような要求を満たす携帯照明具として、電池としてリチウム電池を用いて発光光源として１又は複数の発光ダイオードを点灯させるヘッドランプが知られている。しかし、発光ダイオードは一般に流せる順方向電流が小さいため、所望の輝度が得難く、複数の発光ダイオードを用いたものが存在するが、それでも高輝度を得ることはできず、複数の発光ダイオードの出射光を集光することが困難であった。この小電流発光ダイオードを用いた携帯照明具の課題を解決すべく高輝度白色発光ダイオードを用いた照明具を本願出願人は提案している（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０９−２２３４０３号公報
【０００５】
【特許文献２】
特願２００３−００１７３２号
【０００６】
【考案が解決しようとする課題】
携帯照明具において、発光源からの出射光を集光するために、リフレクタ及び／又は集光レンズが用いられているが、点状の発光源から放射状に出射される光あるいはリフレクタで集光された後に放射状に拡散する光を集光レンズで集光して照射するとき、放射状に拡散する特性は維持されたままとなる。従って、所望の照射位置の所望範囲を平均的な明るさに照明できない課題があった。
【０００７】
前記集光レンズは球面を有する単純な凸レンズであり、放射方向から入射する入射角度の大きな周辺光を中央に集光することはできず、レンズの中央部分に入射した光が集光されるような状態になるため、照射位置は中央部分が明るく、その周囲は暗い状態に集光される。従って、照射位置の所要範囲を平均的な明るさに照明することができず、中央部分の明るい部位を移動させて照明場所を視認する無駄な照明操作が必要となる。
【０００８】
照明位置の所定範囲を平均的に明るく照明するには、集光レンズの集光性能を向上させる必要があるが、携帯照明具として高価なレンズを用いることは大幅なコストアップや重量増加をまねくことになる。そのため安価で軽量に製造できる球面プラスチック凸レンズが用いられてきた。集光レンズとして所定範囲に平均的に集光するように設計された非球面レンズを用いることにより点状の光源である発光ダイオードの光を所要の直径を有するビーム状に出射させることができる。しかし、非球面レンズは球面レンズに比して高価になる課題がある。
【０００９】
本考案が目的とするところは、非球面レンズを用いて発光ダイオードからの出射光を所要直径のビーム状にして照射することを可能にした携帯照明具を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本考案は、電池から供給される順方向電流により発光する高輝度白色発光ダイオードから出射される光をレンズにより集光して照射する携帯照明具であって、前記レンズとして、発光ダイオードから放射状に出射される光を略平行光にして照射する非球面レンズが光軸上で発光ダイオードとの離隔距離が調節可能に配設されてなることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、発光ダイオードから出射された光は非球面レンズにより略平行光として照射されるので、照射面の所定範囲が平均的な明るさに照明される。また、非球面レンズの発光ダイオードとの離隔距離を調節することにより、発光ダイオードからの光を集光方向又は拡散方向に変化させることができるので、照射範囲を拡縮させることができ、そのときの照射範囲も平均的な明るさに照明することができる。
【００１２】
上記構成において、順方向電流をＰＷＭ制御して発光ダイオードに供給される電流の実効値の変化により発光ダイオードの明るさを調節する明るさ調節手段を設けることにより、使用場所や状況に応じた明るさで照明することができる。
【００１３】
上記明るさ調節手段は、ホールセンサに対する永久磁石の位置を調節ノブにより変化させることによりホールセンサの出力電圧を変化させ、出力電圧の変化によりＰＷＭ制御による実効電流値を変化させるように構成することにより、調節ノブは永久磁石を移動させるだけの操作となるので、非接触構造が構成され、屋外で使用することが多い携帯照明具の防滴構造が容易に形成できる。
【００１４】
また、上記構成において、電池は、リチウム一次電池を適用することにより、低温環境での放電特性の低下が少なく、体積エネルギー密度及び重量エネルギー密度の高い電池により携帯性の向上を図り、点灯可能時間の長い携帯照明具とすることができる。
【００１５】
また、発光ダイオードを間欠的に発光させる点滅手段を設けて構成することにより、緊急時のエマージェンシー灯としての機能を備えることができる。
【００１６】
【考案の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本考案の実施の形態について説明する。本実施の形態は、携帯照明具の一例であるヘッドランプに本考案の構成を適用した例を示すものである。
【００１７】
図１、図２において、実施の形態に係るヘッドランプ（携帯照明具）１は、ケース２の背面に設けられたベルト受９にベルト１１を取り付けることにより、ヘッドランプ１を頭部に装着したり、首から吊下げ使用できるように構成されている。前記ケース２の正面には、中央に照明口３が形成された焦点調節リング４が回転可能に装着され、これを回転させることにより照明口３から照射される光の直径を調節することができる。また、ケース２の右側面には電池蓋５の開閉を操作する開閉ノブ６が設けられており、これを回動させることにより電池蓋５を開いて電池を出し入れする状態と、電池蓋５を閉じた状態をロックする状態とに切り換えることができる。また、ケース２の左側面には中央に押ボタンとして構成された電源スイッチ１０を配した明るさ調節ノブ７が設けられており、明るさ調節ノブ７は段階的な回動により６段階に照明光の明るさが調節できる。
【００１８】
図３は、図２におけるＡ−Ａ線矢視断面を示すもので、ケース２の内部にはリチウム一次電池として構成された２本の電池をそれぞれ収容する電池収容部１２，１２が上下に設けられ、両電池収容部１２，１２の間に高輝度白色発光ダイオードとして構成されたＬＥＤ８が配設されている。ＬＥＤ８から出射される光の光軸Ｌ上には、レンズホルダ１３に保持された非球面レンズ１５が配設され、焦点調節ノブ４を回転させることによりネジ送り構造によりレンズホルダ１３が前後方向に直線移動して非球面レンズ１５のＬＥＤ８に対する光軸Ｌ上での離隔距離を変化させ、照射範囲が調節できるように構成されている。
【００１９】
前記ＬＥＤ８は、図４に示すように、２本の電池１４を直列接続した順方向電流が流されることにより発光し、ＬＥＤ８の表面に形成されたレンズにより光軸Ｌ上に指向性中心を有する光として出射される。尚、ＬＥＤ８と直列に電流制限抵抗１７が接続され、ＬＥＤ８に適正な電流が流れるように電流制限している。
【００２０】
ＬＥＤ８からの出射光は非球面レンズ１５の非球面設計により光軸Ｌに略平行な平行光として照明口３から照射される。ＬＥＤ８からの出射光を平行光に集光できる非球面レンズ１５のＬＥＤ８からの離隔距離は１点であり、その前後の離隔距離では集光方向又は拡散方向となる。従って、焦点調節リング４を回転させて非球面レンズ１５の光軸Ｌ上の位置を変化させることにより、照射位置における照明範囲を変化させることができる。このとき照明範囲は非球面レンズ１５により平行光として集光された光により照射されるので、照明範囲はほぼ平均的な明るさに照明される。
【００２１】
本ヘッドランプ１に適用した非球面レンズ１５は、所定の非球面形状が形成される金型を用いて透明樹脂を成形して製造されるので、比較的安価に構成することができ、従来の球面レンズでは照明範囲を平均的な明るさに照明できなかった課題を解決することができる。
【００２２】
ヘッドランプ１は主に登山や釣りの照明として用いられるので、使用場所や使用状態に応じて明るさを調節できることが好ましい。例えば、歩行中の足元を照明する場合には明るい方が安全性を高めることができ、地図を見るような手元照明では至近距離なので強い明るさは必要でない。また、登山で道に迷ったときや怪我人がでたような緊急時には、明るい光を点滅させるエマージェンシ灯としての機能があると有効である。本ヘッドランプ１には、明るさ調節及び点滅の機能が設けられている。
【００２３】
図４に示すように、ＬＥＤ８と直列に電子スイッチ２３、電子スイッチ２３と電源スイッチ１０とＰＷＭ回路１６とが接続されており、ＰＷＭ回路１６はホールセンサ１８からの出力電圧（ホール電圧）に応じたパルス幅で通電を断続し、ＰＷＭ回路１６からの信号により電子スイッチ２３をＯＮ−ＯＦＦさせＬＥＤ８に対する実効電流を変化させることによりＬＥＤ８の輝度を調節する。前記ホールセンサ１８は、明るさ調節ノブ７を回動させることにより移動する永久磁石によりホールセンサ１８に与えられる磁束密度が変化し、出力電圧を変化させるように構成されている。また、前記電源スイッチ１０は、明るさ調節ノブ７の中央に押ボタンとして設けられ、押圧によりＯＦＦ、ＯＮ、点滅の状態が順次繰り返される。
【００２４】
ヘッドランプ１は登山や釣りの照明具として主に使用されるものであるため、冬山のような低温環境下や真夏の炎天下など厳しい温度環境に曝されることになる。また、降雪時や雨中で使用されることも稀ではない。従って、温度変化によって故障や特性の変化が生じないような対策が必要であり、水分の侵入による故障の発生を防止する防滴構造を備える必要がある。
【００２５】
本実施形態に係るヘッドランプ１では、電池１４として低温環境でも放電特性の低下が少ないリチウム一次電池を適用している。リチウム一次電池は、体積エネルギー密度及び重量エネルギー密度が他の電池より優れており、長時間の使用を可能とするばかりでなく、ヘルメットや帽子に装着した場合でも重量によりヘルメットや帽子にずれを発生させたり違和感を与えることが軽減される。また、ＬＥＤ８として高輝度白色発光ダイオードを適用して明るい照明光を得ているが、流れる電流量も大きくなるので発熱が避けられない。従って、ＬＥＤ８の放熱を促す必要があり、図３に示すように、ＬＥＤ８は金属製の支持台１９上に取り付けられ、支持台１９は電池収容部１２，１２の外周部に配置された放熱板２０と一体に形成されているので、ＬＥＤ８の発熱は支持台１９から放熱板２０に伝熱し、放熱板２０からケース２に伝熱して外部放散される。
【００２６】
また、明るさ調節ノブ７は永久磁石の位置を回動させるだけなので、非接触構造が適用でき、電気回路に対する防滴構造が容易に構成でき、その操作も片手で簡単にできるように構成できる。また、電源スイッチ１０は明るさ調節ノブ７の中央開口部分が弾性体カバーで被覆され、弾性体カバーを押圧することにより間接的に操作されるので、確実な防滴構造が形成される。また、焦点調節ノブ４は回転部分がＯリング２１を介してケース２に装着されているので、回転操作部分からケース２内に水分が侵入することがなく、照明口３は透明樹脂によるレンズカバー２２で閉じられた防滴構造に構成されている。
【００２７】
【考案の効果】
以上の説明の通り本考案によれば、発光ダイオードからの出射光を非球面レンズにより略平行光に集光して照射するので、照射範囲を平均的な明るさに照明することができる。照明の明るさは明るさ調節手段により使用場所や使用状況に応じた明るさに調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るヘッドランプの構成を示す斜視図。
【図２】同上ヘッドランプの正面図。
【図３】同上ヘッドランプのＡ−Ａ線矢視断面図。
【図４】同上ヘッドランプの電気的構成を示す回路図。
【符号の説明】
１　ヘッドランプ（携帯照明具）
２　ケース
４　焦点調節ノブ
７　明るさ調節ノブ
８　ＬＥＤ（発光ダイオード）
１４　電池
１５　非球面レンズ
１６　ＰＷＭ回路
１８　ホールセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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