CN1450300A - 自行车用前照灯 - Google Patents

Abstract

本发明使用能效良好的LED，可以使前方规定距离的中心位置的照度达到十分的高，且得到容易满足规定的配光分布的自行车用前照灯。安在自行车上的自行车用前照灯(10)，包括：框体(31)；相邻配置的多个LED(1、2、3、4、5)；对多个LED分别在开口侧各配置1个透镜(11、12、13、14、15)。

Description

自行车用前照灯

技术领域

本发明涉及自行车用前照灯，更具体地说是涉及以发光二极管为光源的自行车用前照灯。

背景技术

自行车用前照灯的光源以往大多采用封入钨丝等的白炽灯泡。采用电池作为电源，利用从电池供给的电流使白炽灯泡发热、发光。这样的白炽灯泡能够很容易地安在自行车上，所以得到了普遍的使用。

然而，白炽灯泡发热，所以缺点是未作为光源使用的热能损失比例高，电池寿命短。另外，虽然为确保足够长的寿命，可以使用大容量的电池，但因为重量增加，所以只能在一定的限度内增加电池容量。进而，存在白炽灯泡本身的寿命短的问题。

可克服白炽灯泡的缺点的光源有发光二极管(LED：Light Emitting Diode)。由于LED利用半导体结合部中的载流子的再结合发光，所以不伴随发热。因此，可提高能源效率，大幅度延长电池寿命。进而，LED的寿命本身也比白炽灯泡长，所以不仅限于自行车的前照灯，还应用于许多的光源。

自行车用前照灯应当满足的性能多种多样，但最重要的性能是例如10m前方的正面附近的照度。在各种标准中明确记载了这种重要的性能。例如在ISO(International Organization for Standardization，国际标准化组织)6742-1中，对于图7所示的自行车，标明了图8所示的前方规定距离的配光(光分布)特性标准。而且，前方规定距离的照度和表示光源强度的光度是对应的，如下面所述，自行车前照灯的配光特性在多数场合下都是采用光度来加以规定。

(a)在对应于10m前方的前照灯轴线的位置A处光度为400cd以上。

(b)从前照灯看，在距离点A的左右4°、上下1°的矩形范围内，光度为最大光度Imax的一半以上。

(c)在距离中心超过3.5°的上侧的区域C中光度为120cd以下。

有关该光度分布的规定，是按夜间从10m前方能辨别对方且对面的步行者及骑车人不感觉晃眼来决定的。减小C区的光度为的是使对面的车不感觉晃眼。

上述的配光特性，特别是对应于前照灯轴线的正面中央的光度，使用通常的LED是不可能实现的。

图9是表示在1m的距离中测定各部分的光度的图。最高光度是24.8cd，在对应前照灯中心的主要区域达到20cd以上。但是，在中心部A满足上述的标准所示的400cd是不可能的。

图10是表示使用3个LED的自行车用前照灯的剖面图。在图10中，3个LED101、102、103是窄角射光型LED，从该LED向前方射出例如半幅值为15°的光。在半幅值为15°的光中，向前方射出的光的中心的峰值的一半的光具有从其中央的方向起15°的全扩散幅度。通常的LED射出的光具有比其更大的扩散幅度。因此，可以说上述的窄角射光型LED是具有良好的方向性的LED。

另外，在图10所示的自行车用前照灯中，在各LED上设有从后方围绕LED的凹面(抛物面)反射镜141、142、143。从LED射出的光的大部分从LED直接向前方行进。但是，扩散成比其更大的广角并射出的光，被以从LED的后方围绕的方式配置的凹面反射镜141、142、143向前方射出。因此，可以不产生无用的光而把光集中到前方。

但是，被凹面反射镜改变行进路线的以外的光，即从LED射出的光，不改变行进路线照直向前方行进。作为照射10m前方的自行车用前照灯，即使从LED射出的光是窄角的，该不改变行进路线向前方射出的光也会有很大的扩散。

图11表示在5m前方测定自行车用前照灯的照度并换算成光度的分布。把LED增加到3个，中心的最高光度Imax也只是97.5cd，在中央区域为80cd以上。因此，对于上述的标准中的中心点A的光度400cd还是一个差得很远的值。

LED能效高、寿命长、且有益于小型化，因此希望采用LED开发出满足上述的标准等各种配光特性的自行车用前照灯。

发明内容

本发明的目的是提供一种自行车用前照灯，它使用能效好的LED，能使规定距离前方的照射面的中心位置的照度充分提高，还可以很容易地实现规定的配光分布。

本发明的自行车用前照灯，是安在自行车上的自行车用前照灯。该自行车用前照灯包括：(c1)保持光源、并设有使从光源射出的光向前方射出的开口的框体；(c2)作为光源而相邻配置的多个发光二极管；(c3)对各个发光二极管在开口侧各配置1个、对来自发光二极管的光进行聚光的聚光透镜。

利用这种构成，能够把来自多个LED的光聚集在前方的规定位置，增大其位置的配光分布，特别是前照灯的光轴附近的照度。另外，在仅具有围绕LED的后方配置的反射镜的场合，LED只能使用射光分布狭窄的窄角射光型LED。对此，通过配置透镜，不仅是窄角射光型LED，还能使用广角射光型的LED。从小型化这一点上看，希望使用能够利用聚光透镜整体进行聚光的广角射光型LED。通过使用广角射光型LED，能够放宽对LED的精度。

而且，相邻配置的LED也可以是多个LED排成1列或多列，也可以是集中随机密排。

该透镜可以是聚光透镜，也可以使用凸透镜及菲涅尔透镜。

上述自行车用前照灯，可以有3个以上LED，各LED至少能与其他2个LED相邻配置。

作为至少与其他2个LED相邻的配置，相当于(d1)3个以上LED的环状配列，(d2)相当于多级配列中规定的配列的场合。例如相当于最终级及第1级的LED数与其相邻级的LED数有2个以上不同，不放在一边而对LED进行配列的场合。通过将多个LED进行上述的密排配置，能够实现前照灯的小型化，并可以增大规定距离前方的配光分布，特别是前照灯光轴附近的照度。

上述自行车用前照灯可以具有位于多个发光二极管的配列的端部的发光二极管的光轴，越朝向前方，(a1)越倾向于接近自行车用前照灯中心的正面前方，并且(a2)越倾向于远离正面前方之一的配置，以满足规定距离前方的配光特性。

利用这种构成，在满足中心的规定的光度的同时，容易对规定距离前方的前照灯光轴附近的规定区域的照度分布即光度分布或配光特性进行调节。为此，容易满足考虑安全性制定的、有关规定距离前方的规定区域的照度分布的各种的标准。在上述(a1)的场合，能够调节配光特性，使来自端部的LED的光束，在标准中规定的规定距离前方的眼前的适当位置交叉，在规定距离前方具有适当的扩散。在规定的场合，有时也使端部的光轴像(a2)那样倾向于外侧。

在上述自行车用前照灯中，能够对多个LED进行多级配置。通过对多个LED进行多级配置，容易增大前照灯的对应中央位置的照度，且实现前照灯的小型化。

在上述自行车用前照灯中，配置5个LED，能够将其5个二极管配列为2级。

利用这种构成，例如容易把2个LED的级和3个LED的级进行叠加，在前方的对应中央位置确保规定的照度。

附图的简述

图1是本发明的原理说明图。

图2是表示本发明的实施例的自行车用前照灯的透视图。

图3是从图2的自行车用前照灯的前方观看的正视图。

图4是图3的沿IV-IV线的剖面图。

图5是图3的沿V-V线的剖面图。

图6是表示本发明的实施例的自行车用前照灯的配光特性的计算值的图。

图7是表示一般的自行车的图。

图8是表示光度标准例的图。

图9是表示1个LED的配光特性的图。

图10是表示用3个LED、在各LED上配置凹面反射镜的现有的自行车用前照灯的图。

图11是表示图10的自行车用前照灯的配光特性的图。

具体实施方式

下面，用附图对本发明的实施例进行说明。

在图1中，光源用3个LED1、2、3进行相邻配置，在各LED的前方设有聚光透镜11、12、13。LED使用例如半幅值50°的广角射光型。另外，聚光透镜可以使用凸透镜及使凸透镜的厚度依次转入同心圆状中去除作为连续体的菲涅尔透镜。从广角射光型LED射出的光照射在聚光透镜上，聚光为规定的程度射出。通过对每个LED各配置1个聚光透镜，从聚光透镜11、12、13射出的光会聚成近于平行光线的光束。通常10m前方的照射面S等的配光特性有问题，所以使之具有规定的扩散，照射面S上3个LED射出的光形成部分的重叠。

在图1中，在D1上显示1个LED射出的无重叠的光束，在D2上显示2层重叠的部分，在D3上显示3层重叠的光束。从LED射出的光不具相干性，所以不存在光束的重叠产生干涉的情况。因此，光的重叠不产生干涉条纹，形成与通常的白炽光等同样的亮度。因此，在图1中，照射面S的D3的区域最明亮。

例如在10m前方，能够按照要求的区域D3的大小及照度，设定LED数、经过聚光透镜后的光束的扩散等。在使用3个LED、从LED的后方围绕配置凹面反射镜的前照灯中，使用窄角射光型LED向前方射出的光，因为半幅值是15°左右，所以太宽，区域D3过于扩散，不能有效地增大正面照度。另外，为了把LED的射出角度设定得更狭窄，以增大10m前方的正面照度，需要超过对于微小尺寸的LED的工作精度的高精度，实际上是不能实现的。

按本发明那样将LED进行多个相邻配置，对每个LED设聚光镜，就能够根据前方照射面的距离及要求的正面照度，把来自各LED的光的扩散会聚在规定的角度范围中。其结果，容易进行使前方照射面的配光特性满足要求性能的控制。

如图2所示，在本实施例中，5个LED1、2、3、4、5配列为2层。上层配列3个LED1、2、3，下层配列2个LED4、5。配置在LED的前面的聚光透镜的描述为方便说明作了省略，但实际上各LED都配置了1个聚光透镜。各LED由配置在每个LED的筒状支持部21、22、23、24、25进行支持。省略说明的聚光透镜固定在各筒状支持部的上端。进而，为防止与走行中的异物发生冲撞，在其前方配置了支持在框体的光源收容部31a上的透光板35。框体31由收容发光部的光源收容部31a和收容电池(未图示)的电池收容部31b构成。当然，不需要把电池收容部和光源收容部做成便于识别的形状，可以是连续性的筒状框体。另外，在电池收容部的后端设有按扣式开关(未图示)。

上述的聚光透镜，可以使用玻璃透镜及塑料透镜等任意的透镜。另外，筒状支持部使用各种塑料。透光板35使用透明塑料板，框体31考虑到实用性使用着色的各种塑料。

图3是从前方观察图2的自行车用前照灯的正视图。在最里面配置LED1、2、3、4、5，筒状支持部21、22、23、24、25围绕在其周围。在筒状支持部的上端安有聚光透镜11、12、13、14、15。在其面前，保护用的透光板35的周围固定在光源收容部31a上。在光源收容部31a的内面没有特设反射膜等。

图4是图3的沿IV-IV线的剖面图。聚光透镜11、12、13是菲涅尔透镜。各LED1、2、3与回路基板33实行电气连接。在回路基板33上配置可以进行其电气连接的间隔件18。进而，利用LED支架51、52、53使每个LED固定。LED支架51、52、53还分别配合在筒状支持部21、22、23上。

在图4中值得注意的是，两端的LED1、3的光轴向内侧倾斜1.5°。这样，通过使位于端部的LED的光轴向内侧倾斜，在满足中心的规定的光度的同时，容易对规定距离前方的前照灯光轴附近的规定区域的照度分布，即光度分布或配光特性进行调节。如本实施例所示，在端部的LED的光轴向内侧倾斜的场合，通过使来自端部的LED的光束在标准规定的规定距离前方的眼前的适当的位置进行交叉，使之在该规定距离前方具有适当的扩散，能够对配光特性进行调节。为满足规定的配光特性，有时也使端部的光轴与本实施例的倾斜方向相反，向外侧倾斜。

如上述所述，各LED及筒状支持部的倾斜，可以使用间隔件18和LED支架51、52、53进行高精度的设定和固定。LED支架使用未图示的多个轮毂保持规定的倾斜，并固定在间隔件18上。在各LED的根部也可以配置O型环状的缓冲垫，使上述夹持的设定及支持容易实施。

图5是图3的沿V-V线的剖面图。各LED与图4一样，利用位于回路基板33上的间隔件18及LED支架54、55保持规定的倾斜，进行固定。两端的LED4、5的光轴向内侧倾斜3°。图5所示的LED的倾角比图4的场合还大，是为了像上述那样通过在上层下层对光束交叉位置进行独立的更加细致的调节，来满足要求的配光特性的缘故。

图6是表示使用图2所示的前照灯照射10m前方的照射面时的配光特性的计算值的图。大家知道，这种配光特性的计算值是以良好的精度表示实测结果的。最高光度Imax是583.0cd，在中心位置A的附近满足标准值400cd以上自不必说，并充分地达到500cd以上。

根据上述的实施例，通过对本发明的多数的LED进行相邻配置，对其每个LED设置聚光透镜，能够很容易地增大前方规定距离的照度。另外，还很容易满足规定的配光分布。

Claims (5)

1.一种自行车用前照灯，在安装于自行车上的自行车用前照灯(10)中，包括：保持光源、并设有把来自上述光源的光向前方射出的开口的框体(31)；作为上述光源的相邻配置的多个发光二极管(1、2、3、4、5)；对上述发光二极管在上述开口侧分别配置1个、对来自上述发光二极管的光进行聚光的聚光透镜(11、12、13、14、15)。

2.权利要求1记述的自行车用前照灯，上述发光二极管有3个以上，各个发光二极管至少与另外两个发光二极管相邻配置。

3.权利要求1记述的自行车用前照灯，位于多个发光二极管的排列的端部的发光二极管的光轴为满足规定距离前方的配光特性，具有越朝向前方，越倾向于接近上述自行车用前照灯中心的正面前方及越倾向于远离上述正面前方之一的配置。

4.权利要求1记述的自行车用前照灯，上述多个发光二极管进行多层配置。

5.权利要求1记述的自行车用前照灯，上述发光二极管配置5个，其5个二极管配列成2层。

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