LED ヘッドライトの明るさとグレアを管理する規制は何ですか?

要約

発光ダイオード (LED) テクノロジーは、次のようなソリューションを含む自動車フロント照明システムを変革しました。 アルミプロファイルLEDヘッドライトバルブ 光学効率と熱性能のバランスを考慮した設計。しかし、ソリッドステート照明の急速な導入により、明るさの制限と眩しさの軽減に対する科学的および規制の焦点も強化されています。このペーパーでは、ヘッドランプの明るさとグレアを制御する規制の状況、主要な測光要件の背後にある工学的理論的根拠、および準拠した設計と最新の車両への LED ヘッドライトの統合への影響について、包括的なシステムの視点を提供します。

はじめに

車両のヘッドライトは、適切な前方視界の提供と、他のドライバーに対する視覚的な不快感や障害者の眩しさを最小限に抑えることとの間でバランスを取る必要がある重要な安全システムです。 LED 技術が成熟するにつれて、LED ベースの光源の測光特性は、特に光度、ビームの指向性、スペクトル構成に関して、従来のハロゲンまたは高輝度放電 (H​​ID) 照明の測光特性とは大きく異なります。

従来の電球とは異なり、 アルミプロファイルLEDヘッドライトバルブ 熱放散構造と高効率ソリッドステートエミッターを統合しています。これにより、光出力のより厳密な空間制御が可能になりますが、明るさとグレアが許容範囲内に収まるように厳格な規制遵守も必要になります。現在の標準化団体と世界中の規制枠組みは、性能基準、測定方法、認証プロセスを通じてこれらの制限を定義しています。

1. 明るさ、グレア、測光原理の定義

1.1.明るさのメトリクス

ヘッドライト設計の明るさは、光の強度と分布を特徴付ける測光用語を使用して定量化されます。

• 光度 (カンデラ): 光源によって特定の方向に放射される可視パワーを示します。ピーク光度値は、車両の軸に対してさまざまな角度ゾーンで許容される光の量を管理する規制の中心です。 ([連邦登録][1])
• ビームパターンの特徴: 規制では、グレアを引き起こす可能性のある過剰な上方照明や広がりを防ぐカットオフラインや強度勾配など、光を空間的にどのように分配する必要があるかを指定しています。 ([ZCLEDS][2])

明るさだけでまぶしさを定義することはできません。むしろ、観察者の目に対するその光の空間分布が視覚的な快適さと安全性に影響を与えます。

1.2.ヘッドランプに関連するグレアの種類

自動車照明では、グレアは一般に次のように分類されます。

• 障害者のグレア: コントラストが低下し、対向車または先行ドライバーの視認性が低下するため、視覚性能が低下します。
• 不快なグレア: パフォーマンスを大幅に低下させることなく視覚的な不快感を引き起こしますが、目の疲れや気が散る原因となる可能性があります。

どちらのタイプも、他の道路利用者の視界の上部に光が入らないようにすることを目的とした、指定されたビーム パターンと強度制限を通じて、規制の枠組みで暗黙的に参照されています。

2. ヘッドライトの明るさと眩しさを管理する規制の枠組み

国際的には、ヘッドランプの性能を標準化するために複数の規制制度が存在します。これらの中で最も影響力のあるものには、欧州 (ECE)、米国 (FMVSS)、およびその他の国または地域の標準化団体による規制が含まれます。

2.1.連邦自動車安全基準 108 (FMVSS108) – 米国

FMVSS 108 これは、米国の車両照明を管理する主要な規制です。米国道路交通安全局 (NHTSA) が管理し、ヘッドライト、信号灯、反射装置などの自動車照明システムの性能要件を定めています。 ([ウィキペディア][3])

重要な側面は次のとおりです。

• 認証: すべてのヘッドランプには、FMVSS 108 への準拠を示す「DOT」マークが付いている必要があります。 ([ZCLEDS][2])
• ビームパターンと狙い: 測光テストでは、車両の軸に対する所定の角度位置で、定義された光度制限に準拠していることを確認する必要があります。これらの制限は、他のドライバーへの眩しさを最小限に抑える安全ゾーン内に光を収めるように設計されています。 ([PMC][4])
• 明るさのコントロール: FMVSS 108 は、すべての LED ヘッドランプ設計に対して直接の最大カンデラ値を指定しているわけではありませんが、グレアを制御するために関連する角度セクターの明るさを効果的に調整するテスト ポイントと強度制約を参照しています。 ([政府情報][5])

最近の改正では、先進アダプティブ ドライビング ビーム (ADB) ヘッドランプの規定も導入されています。これは、輝度と配光を動的に調整して、ホスト車両の視認性を最適化しながら眩しさを軽減します。 ([電子設計][6])

2.2. ECE 規制 – ヨーロッパおよび国際市場

特に欧州のヘッドランプ規格 ECE 規則 No. 112、128、および 149 、ヘッドランプ承認のための測光基準を定義します。これらの規制は欧州連合を超えた多くの国で相互に認められており、いくつかの地域で事実上の国際標準として機能しています。 ([ブリオート][7])

主要な要素は次のとおりです。

• 型式承認と E-Marking: ヘッドランプ システムは、車両に合法的に取り付ける前に、型式承認テストを受け、E マーク認定を受ける必要があります。 ([ブリオート][8])
• 測光分布: 規制では、制御された明るさを確保し、グレアの原因となる上方または横方向の漏れを制限するために、指定された角度座標における最大および最小の光度を規定しています。 ([ブリオート][8])
• アダプティブ フロントライティング システム (AFS) と ADB: 規格では、他の車両を検出し、ビーム パターンを動的に調整して前方照明を犠牲にすることなくグレアを軽減する高度なシステムの義務化または奨励がますます高まっています。 ([ブリオート][7])

2.3.国と地域のニュアンス

FMVSS と ECE の枠組みを超えて、多くの国では、特定の道路環境や安全性の優先事項を反映する現地の要件を統合しています。たとえば:

これは、まぶしさを制限し、視認性を確保するという包括的な原則は一貫しているものの、特定の測光限界、測定方法、認証プロセスが管轄区域によって異なることを示しています。

3. 測光測定および試験方法

3.1.実験室測光試験

ヘッドライト システムを含む、 アルミプロファイルLEDヘッドライトバルブ 構成では、ゴニオフォトメーターと校正されたフォトメーターを使用して以下を測定する正確な実験室テストを受ける必要があります。

• 複数の角度位置にわたる光度
• ビームカットオフの鋭さ
• ライトパターンの対称性と均一性

これらの測定値は、FMVSS または ECE テーブルで指定された規制のしきい値と比較されます。テスト方法では、ヘッドランプの方向、測定グリッド、および環境条件を定義して、一貫性を確保します。

3.2.ビームパターン仕様

規制基準では通常、次のように定義されます。

• ロービーム: 対向車にグレアを引き起こす可能性がある上方または水平方向のこぼれを制限しながら、適切な前方照明を提供する必要があります。 ([ZCLEDS][2])
• ハイビーム: より広い照明領域を可能にしますが、指定された距離での危険なグレアを防ぐための制限は維持されます。 ([連邦登録][1])

ビーム パターンは、車両軸に対して定義された垂直角度と水平角度でカンデラ単位で定量化されます。これらの測定により、ヘッドライトが眩しさの閾値を超えることなく前方の視認性を確保できます。

4. LED ヘッドライト設計に対する工学的影響

4.1.アルミニウムプロファイル構造の統合

の アルミプロファイルLEDヘッドライトバルブ 多くの場合、1 つ以上の LED エミッターと二次光学系をサポートする熱的および構造的なバックボーンとして機能します。エンジニアリングの観点から見ると、熱管理、光学調整、反射板の形状に関連する設計上の決定は、コンプライアンスに直接影響します。

• のrmal Dissipation: 安定したジャンクション温度を維持することで、知覚される明るさとビーム形状に影響を与える一貫した光出力とスペクトル特性が保証されます。
• 光学制御: 二次レンズと反射鏡の形状は、規制のビーム パターン要件を満たす分布に光束を形作るように設計する必要があります。
• 機械的安定性: 堅牢なハウジングとアライメント機構により、耐用年数にわたってコンプライアンスを維持し、意図しないグレアを増加させる可能性のある照準のドリフトを最小限に抑えます。

4.2.コンプライアンスのトレードオフ

システム エンジニアは、規制要件とパフォーマンス目標のバランスをとる必要があります。

のse trade‑offs underscore the need to approach LED headlight design as a システムエンジニアリングの課題 規制上の制約内で光学、熱、電気、制御要素を統合します。

5. コンプライアンスの一般的な課題と緩和策

5.1.位置ずれと取り付けエラー

準拠したヘッドランプ アセンブリであっても、取り付けや位置合わせのエラーにより照準が正しくない場合、使用中のグレア制限を満たせない可能性があります。一貫したコンプライアンスを維持するには、定期的な校正と正確な取り付けが不可欠です。

5.2.アフターマーケット LED 電球

設計されていないハウジングに LED 改造電球を挿入すると、準拠したビーム パターンが得られない可能性があるため、多くの地域では道路使用のための無許可の改造を明示的に禁止しています。コンプライアンス マーク (DOT、E マークなど) は、法的受容性を判断するのに役立ちます。 ([ZCLEDS][2])

5.3.先端技術と今後の動向

対向車を検出し、照明を動的に調整する適応システムは、グレア制御を強化するための将来の潜在的な経路を提示します。これらのテクノロジーを許可するために規制の枠組みが進化していますが、広く導入するには時間がかかる可能性があります。 ([電子設計][6])

6. 主要な規制アプローチの比較概要

さまざまな領域が明るさとグレアをどのように管理するかを明確にするために、以下の表に主な機能をまとめます。

この比較の見方は、方法論は異なっていても、明るさを制御し、まぶしさを制限するという中心原則は世界的に一貫していることを裏付けています。

7. まとめ

LED ヘッドライト システムの明るさとグレアを管理する規制 (組み込みのものを含む) アルミプロファイルLEDヘッドライトバルブ テクノロジー — 視認性と安全性のバランスを考慮して設計された測光基準に基づいています。 FMVSS 108 (米国) や ECE 規格 (欧州およびその他) などの主要な規制制度全体で、ヘッドライトが他の道路利用者に迷惑を及ぼす可能性のある過剰なグレアを発生させないことを保証する、制御されたビーム パターン、強度制限、認証フレームワークに重点が置かれています。

システムエンジニアリングの観点から、製品設計者やインテグレータは、ライフサイクル全体を通じて規制の期待を満たすヘッドライトシステムを製造するために、光出力だけでなく、光学設計、熱性能、機械的安定性、コンプライアンス検証がどのように相互作用するかを考慮する必要があります。

よくある質問 (FAQ)

1. ヘッドライトの明るさと眩しさに制限があるのはなぜですか?
   規制は、測光限界とビームパターンを定義することで、ドライバーに十分な道路照明を提供しながら、他の道路利用者の視覚的不快感や安全上のリスクを最小限に抑えることを目的としています。 ([ZCLEDS][2])

2. FMVSS 108 は LED ヘッドライトの何を規制しますか?
   FMVSS 108 は、認証、ビーム パターン、間接的にグレアを制御する測光強度基準の要件を含む、米国の照明および反射装置を管理します。 ([ウィキペディア][3])

3. ECE 規制は米国の規格とどのように異なりますか?
   ECE 規制は、詳細な測光分布要件を伴う型式承認に焦点を当てており、高度なアダプティブ ヘッドライト システムの規定が含まれています。 ([ブリオート][8])

4. アフターマーケットの LED ヘッドライトはグレア規制に準拠していますか?
   アフターマーケット LED ヘッドライトは認定 (DOT または E-Mark など) を取得し、規制に準拠したビーム パターンを生成する必要があります。認定されていない後付け電球は、これらの基準を満たしていないことがよくあります。 ([ZCLEDS][2])

5. アダプティブ ドライビング ビーム (ADB) テクノロジーとは何ですか?
   ADB システムは、可視性を高めながら他のドライバーの眩しさを回避するために、配光を動的に調整します。一部の市場における新しい規制により、管理された条件下で ADB が許可されます。 ([電子設計][6])

参考文献

1. 連邦自動車安全基準 108 – ヘッドランプの規制要件の概要。 ([ウィキペディア][3])
2. ヘッドランプ設計における測光とビーム パターンの考慮事項 (SAE / ECE の実践)。 ([PMC][4])
3. 主要市場における自動車ヘッドライト要件の規制動向。 ([ブリオート][7])
4. LED ヘッドライトの明るさとビーム制御に関するコンプライアンスの基本。 ([ZCLEDS][2])
5. 実際のコンプライアンス ガイドラインとヘッドライトの法的考慮事項。 ([NAOEVO][9])