第一工科大学研究報告第36号（2024）pp.44-49

自動車前照灯用バルブ型 LED の照射特性に関する評価
仮屋 孝二
第一工科大学 工学部 機械システム工学科（〒899-4395 鹿児島県霧島市国分中央 1-10-2）

Evaluation of the irradiation characteristics of bulb-type
LED for automotive headlights
Kohji KARIYA
Department of Mechanical systems Eng., Faculty of Eng., Daiichi Institute of Technology（1-10-2 Kokubuchuo, kirishima-shi, kagoshima 899-4395）

Abstract: In this study, we used a headlamp tester to examine the correlation between high and low beams and theirradiation characteristics of halogen headlights and bulb-type LED headlights, based on inspection standards forautomotive headlights. Researched and analyzed. Compared to the proper irradiation characteristics of a halogen
headlight, when replacing it with a bulb-type LED headlamp, the irradiation direction did not fully satisfy thecompatible range, but the irradiation intensity increased 2 to 3 times. The irradiation intensity with respect to theirradiation time decreased by about 10% after 3 minutes with the LED type, and by about 30% after 40 minutes. After
that, there is little change until 120min. The halogen type gradually decreases by about 10 to 20% until after 60 minutes,
and then there is little change until 120 minutes. The irradiation direction with respect to the irradiation time hardly
changes for both the LED type and the halogen type from immediately after turning on to 120 minutes later. In addition,
as a result of investigating the irradiation characteristics in intermittent irradiation and the temperature of the lightsource with respect to irradiation time, it was found that the relationship between luminous intensity and light source
temperature is stronger in the LED type than in the halogen lamp type.
Key words: LED automotive headlight, Irradiation characteristics, Irradiation light intensity, Low beam, High beam

1. 前書きッドライトとして発光ダイオード（以下，LED）

近年，自動車の電動化・電子化が急速に進展すが採用され始めている．新型車両ではヘッドライる中で，自動車用前照灯の機能も年々進化を遂げ

トユニット内基板型 LED の搭載が増えているが，ている．例えば，対向車や先行車がいる場合に前ハロゲン式前照灯を LED 式へ交換できるバルブ

方車両にまぶしさを与えないように自動でロー型も販売されており，普及が一段と加速している．

ビームに切替える自動前照灯切替え機能や道路

LED は従来のハロゲンランプやキセノンランプ

環境に応じて自動的にそれぞれの環境に合わせと比べて低電力で動作するため，燃費を改善するた照射配光になるように制御する配光可変型前ことができる(1)．また，LED は長寿命であるため照灯システム等が開発されている．

メンテナンスコストの削減ができ，さらに，高光光源については，高光度で広い照射範囲を持つことで視認性が向上し，エネルギー効率が高いヘ度で広い照射範囲を持つことで夜間の運転での視認性が向上する(2)と考えられる．

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第36号（2024）

自動車用前照灯は夜間に十分な視界を提供することにより安全運転を支援することが求められる(3) ,(4)が，その一方で高度化した前照灯が歩行者に与える影響について，ハイビームとロービームの各照射配光特性には検討すべき点が残されている(5)．これらの点は LED 式前照灯に対しても同様の課題であり，さらに光源の光度劣化に対する信頼性の把握も必要である(6)．
そこで本研究では，道路運送車両法の検査基準

Fig.2 Appearance of headlight testingmachine.に基づいて，ハロゲンランプ仕様から交換可能なバルブ型 LED の照射特性および照射時間に対す2.2 LED 式照射特性の測定方法る特性について調査分析した．また，比較検討のハロゲン式ハイビームを照射し前照灯試験機ため従来のハロゲンランプの照射特性の測定もにて左右ライトの照射方向をハイビームの適合行った．

範囲中心である「前方 10 m の位置において左右 0cm・上下 0 cm」に調整する．調整方法は，ヘッド

2. 実験方法

ライトユニットに用意されている上下および左2.1 実験車両と前照灯試験機右方向の調整ねじを用いる．同車両のヘッドライ

本実験に用いた車両は，ハイビームとロービー

トをロービームに切替えて，照射方向および光度ムの各ヘッドライトを兼用する 2 灯式前照灯のハを測定し，適正なハイビーム照射方向に対するロロゲンランプ（H4）仕様のスズキ製（型式：HA23S）ービームの照射方向を確認する．次に，ハロゲンである．2 灯式前照灯ユニットの外観を図 1 に示ランプ（H4）をバルブ型 LED（色温度 6,000 K）す．照射方向の調整により，ハイビームとロービに交換し，ハイビームおよびロービームの LED でームの照射方向が同時に変化する前照灯ユニッの照射方向および光度を測定する．実験に用いたトであり，中心高さは 1 m 以下である．

ハロゲンランプおよびバルブ型 LED を図 3 およ前照灯試験機は，イヤサカ製の画像処理自動正び図 4 に示す．

対式ヘッドライトテスタ（型式：ALT-375）を用い，さらに，照射時間による照射特性の影響を検討

照射方向，光度および受光部の取付け高さを測定するために，ハイビームを適合範囲中心に調整し，した．前照灯試験機の外観を図 2 に示す．照射方LED およびハロゲンランプでの照射時間に対す向の基点は，ハイビームでは最高光度点，ロービる照射特性および光源の温度を測定する．光源のームではカットオフを有する測定モードにてエ温度測定には非接触型温度計を用いた．

ルボー点である．光度測定点は，ハイビームは最高光度点，ロービームでは照度部中心から左方 23cm，下方 11 cm の位置に道路運送車両法の検査基準で規定されている(7)．

Fig.1 Appearance of 2-lamp headlight unit.

Fig.3 Appearance of
halogen lamp.

Fig.4 Appearance of bulbtype LED lamp.

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3. 実験結果および考察
3.1 適正なハイビーム特性に対するロービームの照射特性
ハロゲン式ハイビームを適合範囲中心に調整した右ライトのハイビームとロービームの各照射配光特性を図 5 に示す．図中の四角の枠内は検査時の照射方向適合範囲，＋は光度測定点を示し，下部の数字と矢印は左から光度，上下の向き，左(a) High beam

右の向きをそれぞれ示す．右上部の数字は受光部の取付け高さである．光度の検査基準は，ハイビーム 150 hcd 以上，ロービーム 64 hcd 以上と規定されている．切替えたロービームの照射方向は左17.0 cm 下 4.6 cm となり，適合範囲内ではあるが適合範囲中心からは離れている．光度は 73 hcd で，基準を満たしている．

(b) Low beam
Fig.6 Irradiation characteristics of the right lightwith halogen lamp replaced with LED.

(a) High beam

下 2.9 cm であり，それぞれの適合範囲を十分に満足していない．光度はハイビームが 532 hcd，ロービームが 224 hcd となり，ハロゲンランプに対してそれぞれ 1.6 倍，3.1 倍に上昇した．よって，照射方向の再調整をすれば視認性の向上につながると考えられた．
配光の特徴は，ハロゲンランプと比較するとハイビームでは上下方向の配光幅が広く，ロービー(b) Low beam
Fig.5 Irradiation characteristics of the right lightof the halogen lamp.

ムでは左右に分離している高光度部分がより鮮明となった．なお，高光度部分が左右に分離している要因は，ハロゲンランプでも同様なため（図5 (b) 参照），ヘッドライトユニット特有の影響で3.2 LED の照射特性ある．

ハロゲンランプをバルブ型 LED に交換した右ライトのハイビームとロービームの各照射配光特性を図 6 に示す．
ハイビームの照射方向は右 5.3cm 上 10.9 cm，ロービームの照射方向は左 15.6 cm

3.3 照射時間に対する照射特性の影響
LED 式およびハロゲン式の照射時間に対するハイビームの照射光度の変化を図 7 に示す．

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第36号（2024）(a) Immediately after lighting

Fig.7 Relationship between high beam irradiation
intensity and irradiation time for LED andhalogen lamps.

LED 式の照射直後の光度は，左ライト 581 hcd，右ライト 574 hcd に対し，120 min 照射後の照射光度は左ライト 417 hcd，右ライト 409 hcd となり，(b) After 120 minutes

左右共に約 3 割低下した．LED 右ライトの照射直後と 120 min 照射後の照射配光特性を図 8 に示す．

Fig.8 Irradiation characteristics of the right
LED versus irradiation time.

LED 式の照射光度の変化状況は，3 min 後に約 1割，15 min 後に約 2 割，40 min 後に約 3 割それぞれ低下し，その後 120 min まで光度の変化は少な
い．
ハロゲン式の照射直後の照射光度は，左ライト331 hcd，右ライト 342 hcd に対し，120 min 照射後の照射光度は左ライト 266 hcd，右ライト 306 hcdとなり，左ライト約 2 割，右ライト約 1 割低下した．ハロゲン式右ライトの照射直後と 120 min 照射後の照射配光特性を図 9 に示す．照射光度の変(a) Immediately after lighting

化状況は，60 min 後まではなだらかに約 1~2 割低下し，その後 120 min まで光度の変化は少ない．
また，照射方向は LED 式およびハロゲン式共に照射直後から 120 min 照射後までほとんど変化はない．
以上の実験結果より，継続検査等での照射特性の測定は，ハロゲン式の場合は照射直後でも影響は少ないが，LED 式の場合は照射直後ではなく，15~20 min 照射後の測定が実際の車両走行状態での照射光度を正確に示すと考えられた．

(b) After 120 minutes
Fig.9 Irradiation characteristics of the right
halogen lamp versus irradiation time.

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3.4 断続照射による照射特性の影響

ハロゲン式では，1 min 消灯後の照射光度の変連続照射における光度低下の特徴を調べるた
めに，断続照射でのハイビームの光度測定を行っ化は少なく，特に 20 min 経過までは光度の変化はない．

た．
断続照射の内容は，照射 10 min 後に消灯 1 min，再び照射 10 min 消灯 1 min を計 6 回繰返した．

照射方向は，照射直後から LED 式およびハロゲン式共に変化はなかった．

LED 式およびハロゲン式の各右ライトの断続照射と連続照射の光度を比較したものを図 10 に示

3.5 照射時間に対する光源温度の変化

す．なお，測定の間隔は，LED 式は照射直後と 3照射時間に対する照射光度の変化を分析する

min 後，6 min 後，10 min 後に測定し，ハロゲン式ために，ハイビームでの光源の温度を測定した．

は照射直後と 10 min 後に測定した．

図 11 に LED とハロゲンランプの各右ライトにおLED 式の照射光度は，1 min 消灯後の照射で13~18%上昇するが，3 min 照射後は約 15%低下し，ける，照射時間に対する光源後部の温度変化を示
す．

10 min 照射後の光度は連続照射 20 min 時の光度昇し，30 min 照射以降は 120 min まで約 65 ℃でと同等となった．

安定した温度となった．連続照射における光度は，

700

Irradiation intensity (hcd)

LED は，約 10 min 照射後に急激に 50 ℃まで上20 min まで大きく低下したが，その傾向と同様にLED1 (contine)LED1 (on-off)600

光源温度の上昇も 20 min までに大きく上昇しており，LED では光度と光源温度の関係性は強いと500考えられた．
400

ハロゲンランプは，約 20 min 照射後まで急激に70 ℃付近まで上昇した．その後約 40 min までな

300

だらかに LED 式を約 20 ℃上回る 80 ℃となり，200120 min まで変化はなかった．光源温度の上昇値
010203040506070

Irradiation time (min)は LED より高いが，光度に対する影響は少ないと考えられた．

(a) LED100

Halogen (contine)
Halogen (on-off)

600

80

Temperature (℃)

Irradiation intensity (hcd)

700

500
400
30060
LED Right light
Halogen Right light40202000102030405060

Irradiation time (min)700020406080100120

Irradiation time (min)(b) Halogen lamp
Fig.10 Irradiation intensity of high beamby intermittent irradiation.

Fig.11 Relationship between high beam light source
temperature and irradiation time for LED andhalogen lamp.

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3. 結 び

第36号（2024）

4. 謝 辞道路運送車両法の検査基準に基づいて，ハロゲ

本研究は，JSPS 科研費 JP22K12928 の助成を受ン式前照灯とバルブ型 LED 式前照灯の照射特性けて実施したものであり，ここに記して謝意を表について検討した．主な結論は以下の通りである．

す．

(1) ハロゲン式前照灯での適正な照射特性に対してバルブ型 LED 式に交換した場合，照射方向は

5. 参考文献

ハイビームおよびロービーム共に適合範囲を十(1) 志村渉, 鈴木央一，“前照灯の点灯が燃費に与分に満足しない．照射光度は，1.6 倍と 3.1 倍にそえる影響”, 自動車技術会論文集, Vol.52, No.2,れぞれ上昇した．

(2021), pp. 505-510.

(2) 照射時間に対するハイビームの照射光度は，(2) 綿貫圭一, “自動車内装照明用 LED の視認性・LED 式では 3 min 照射で約 1 割低下し，40 min 後疲労低減特性の向上”, 車載テクノロジー, Vol.9,には約 3 割低下した．その後，120 min まで変化

No.9, (2022), pp. 41-49.

は少ない．ハロゲン式は 60 min 後までなだらかに(3) 山根健, “自動車用ヘッドライト，テールラン

約 1~2 割低下し，その後 120 min まで変化は少な

プの技術動向と今後の展望”, 車載テクノロジー,

い．照射時間に対する照射方向の変化は，LED 式

Vol.6, No.3, (2018), pp. 1-8.

およびハロゲン式共に照射直後から 120 min 後ま(4) 佐々木勝, “白色 LED を使用した自動車用ヘでほとんどない．

ッドランプ”, レーザー研究, 第 38 巻, 第 8 号,(3) 断続照射によるハイビームの照射光度は，(2010), pp. 589-593.

LED 式では 1 min 消灯により 2 割弱上昇するが，(5) 青木義郎, 戸高信一, 守屋輝人, 後藤亮, “前3 min 照射後は約 1.5 割低下し，連続照射 20 min

照灯の照射パターンによる歩行者被視認性の変時の光度とほぼ同等となった．
ハロゲン式の 1 min

化―グレアレス ADB 配光による歩行者被視認性

消灯後の照射光度は連続照射時の光度と同等で―”, 自動車技術会 2018 年秋季大会学術講演会あり，断続照射による影響はほとんどない．断続講演予稿集, (2018), 20186134.

照射による照射方向の変化は，LED 式およびハロ(6) 石田進, 水島明子, 秦昌平, “LED 光源の光度

ゲン式共になかった．

劣化評価”, エレクトロニクス実装学術講演大会(4) 照射時間に対する光源温度の変化は，LED で講演論文集, Vol.23, (2009), pp. 172-173.

は約 10 min 照射後までに急激に温度が上昇し，30(7) 五十嵐務, “自動車検査員・整備主任者の完成

min 照射以降は約 65 ℃で安定した．ハロゲンラ検査の実務”, 整研出版社, 第 36 版, (2022), pp. 96-ンプは，約 20 min 照射後まで急激に約 70 ℃付近98.

まで上昇後，約 80 ℃で安定した．LED は，ハロゲンランプより光度と光源温度の関係性が強いと考えられた．