JP4738862B2 - Ｌｅｄ光源を有するハイマウントストップランプのための光学要素 - Google Patents

Description

本発明は電球に関し、詳しくは、ＬＥＤ光源を光源として用いる電球に関する。更に詳しくは本発明は、光源としてのＬＥＤ光源を有する、自動車用のハイマウントストップランプのための光学要素に関する。

ＬＥＤ光源ベースの最新のセンター取付け型のハイマウントストップランプ（以下、ＣＨＭＳＬとも称する）では、その効率次第ではあるが４〜２４個のＬＥＤ光源が使用される。ハイマウントストップランプのコストは実質上ＬＥＤ光源の数によって決まるため、ハイマウントストップランプで使用されるＬＥＤ光源の必要数を減らすことに対する要望がある。他方、ＣＨＭＳＬからの有効光はある範囲に分散されるべきであるとする法的条件がある。この条件は、人の目を眩ませる点光源にならないようにするためであり、また、照光範囲を広げることでその視認及び反応の時間の短縮を保証するためでもある。従って、ＣＨＭＳＬの照光範囲を法律上の最低基準に合致させる必要がある。
これを解決する簡単な方法は、明るいＬＥＤ光源をパラボラ形反射器に１つ組み込むことである。パラボラ形の反射器は、その深さや直径が大きくなることから、自動車の窓の上あるいは車体の壁内である代表的な好ましい取付け位置に取付けるには非実用的である。この問題は、主にパラボラがその設計上深くなることによるものである。

ＣＨＭＳＬとして機能する比較的平坦な光学要素に対する需要を満たすことである。

ＬＥＤ光源照光式のハイマウントストップランプに使用するための光学要素が、前方に伸延する軸を有するキャビティを画定する透光性のドームとして構成され得る。キャビティは、ＬＥＤ光源を包囲するに充分な容積を有し、また、前記軸上に位置付けたＬＥＤ光源からの光の第１部分を、前方向と全体的に平行及びその他の被照光範囲に配光する屈折性要素と、ＬＥＤ光源からの光の第２部分を受ける、ドームに隣り合って位置決めした少なくとも１つの光ガイドとを有している。光ガイドは前記軸を横断する方向に伸延され、受けた前記光の第２部分を前方と全体に平行方向及びその他の被照光範囲に再配光するべく、軸を横断する方向でドームからオフセットされる。

ハイマウントストップランプで使用するための光学要素１０が、透光性の、例えば半球形状のドーム１２と、このドームの側部に取り付けた光ガイド１４とから作製され得る。
光学要素は、その中央に位置付けたＬＥＤ光源１６を受けるような設計形状とされる。ＬＥＤ光源は、光がドーム１２及び光ガイド１４の方向で半径方向に照光されるようにドーム１２の軸１８上に位置付けられる。単一のＬＥＤ光源は、軸方向から見た合計照光面積が２９０４平方ミリメートル若しくはそれ以上であるべきドーム１２及び光ガイド１４の断面領域を、２５カンデラあるいはそれ以上の明るさで照光するに充分な光を提供するべきである。ＬＥＤ光源は支持用の回路基板あるいはバックプレートに取り付けることができる。バックプレートは、ＬＥＤ光源を電源に電気的に連結するための電気接点と、カバーレンズ、光学要素その他要素と共に位置決めし且つ閉鎖するための機械的連結部或はガイドとを含む機械的なユニットを構成することが好都合であり得る。光学要素は斯界に既知の方法でカバーレンズとバックプレートとの間に挟持させ得る。

ＬＥＤ光源１６は透光性のドーム１２内でドームの中心に位置付けられる。ドーム１２は、全体に前方の被照光範囲を向いた軸１８を有し、この軸１８を横断する方向で相互に対向する、右側方向部分２０と左側方向部分２２とを有する。ドーム１２は更に、ＬＥＤ光源１６から受けた光を被照光範囲の方向に正しく分散させるための屈折性の特徴部分を有する。ドーム１２は成型プラスチック（透明若しくは着色、例えば赤色）製のものであることが好都合であり得る。ドーム１２は受けた光を正しい方向に配光するための屈折性小面（ｆａｃｅｔ）を内面に形成した状態で成型されることが好ましい。ドーム１２の内面にはフレネルタイプの帯状部分２４を成型することが好ましい。ドーム１２の最高部２８（９０°）から約３０°までの間の第１範囲２６では、屈折性小面はＬＥＤ光源１６からの光を比較的狭いビーム状で全体に前方側２７に配光する設計形状とされる。軸と絶対平行ではない分散角度を持つ分散光もあり得るが、そうした分散光は被照光範囲でその他の方向に配光される。

ドームの、右側方向部分２０及び左側方向部分２２に関して約３０°〜０°までの間の投射角度を成す第２範囲３０の壁部分（屈折性小面付きのあるいは無しの）は、ＬＥＤ光源１６からの光の第２部分を軸１８を概略横断する方向及び、場合によって右側方向部分２０及び左側方向部分２２と全体に平行な方向に送るような設計形状とされる。この場合でも絶対平行からの幾分かの拡散が生じ得る。
少なくとも１つの光ガイド１４が、ドーム１２の外側部分に沿って突き合わされ、若しくはドーム１２と共成型される。光ガイド１４は、前記第２範囲３０内でドーム１２の外側あるいは側方からの光を受けるように位置決めされる。光ガイド１４は後壁３２と前壁３４とを有し、透光性材料で形成した平坦なプレートであり得る。後壁３２と前壁３４とは、第２範囲３０に沿って光がドーム１２の外側に配光されるところの前記第２範囲をカバーするに充分な厚さ部分３６を画定する。光ガイド１４の外側縁部が、１つ以上の側壁３８により画定される。好ましい実施例では、２つの前記側壁３８と、ドームの直径方向線とが、図１を軸方向から見た場合に鋭角頂点を持つ二等辺三角形を画定する。この場合、光ガイドはドーム１２の側方に伸延している。

光ガイド１４は幾つかの光屈折性要素を有し、それらは、磨いたあるいはコーティングした側壁あるいは類似の屈折性を有する縁部特徴部分であり得る。好ましい実施例では側壁３８は、光ガイド１４の受けた光の第２部分を矢印４０で示す前方へ、あるいは被照光範囲に向けて投射する屈折性の特徴部分をその縁部に有する。側壁３８は例えば傾斜付けされ得る。この傾斜付けした側壁３８が、光ガイドの形状の比較的はっきりとした輪郭を創出する。光ガイド１４は、ドーム１２から光ガイド内に受けた光の、全てでなければ大部分を前方の、全体的に被照光範囲方向に屈折させるために、内側の壁、即ち後壁３２に光屈折性の特徴部分あるいはその組み合わせ部分を形成することもできる。好ましい後壁３２には、粗化面であり得る拡散表面と、階段若しくはヒルアンドバレー（ｈｉｌｌ ａｎｄ ｖａｌｌｅｙ）タイプの構造とが形成される。そうした光拡散性の特徴部分は光ガイドの斯界に知られたものであり、光の前記第２部分が全体的に矢印４０で示す前方に屈折しさえすれば、その特徴をどのように特定化するかは選択事項である。光ガイド１４には、受けた光の第２部分が、引き続く光拡散性の特徴部分に漸次当たるようにするための、番号３６で示す厚さが薄くなる部分も形成され得る。被照光範囲側から軸方向に沿って見た光ガイド１４のイメージ像領域の形状は任意の好都合なものであり得るが、ドーム１２と光ガイド１４との断面が、イメージ像領域の寸法形状の基準を満たすあるいは上回るに充分な断面積のものであれば良い。ＣＨＭＳＬにおいて米国で要求されるイメージ像領域の寸法形状は２９０４平方ミリメートルである。好ましい実施例では対称の右側光ガイド部分３４及び左側光ガイド部分４２を有し、これら右側光ガイド部分及び左側光ガイド部分は各々が細長の（高アスペクト比の）二等辺三角形形状を有し、各二等辺三角形の底辺部分はドームの周囲部分と接触若しくは合致する湾曲形状を有している。右側光ガイド部分３４は、ＬＥＤ光源１６からの光を受けるべくドーム１２の右側に隣り合って位置決めされる。光ガイド１４は、ドーム１２の外側に機械的に接合され得、若しくは、透明あるいは着色プラスチックの何れかにより、共通のプラスチック成型体としてドーム１２と共成型され得る。共成型体として形成することで、屈折面が排除され、光の伝達性が向上する。

ドーム１２のＬＥＤ光源からドーム左側の横断方向に送られる光を受けるために、ドーム１２の左側に隣り合って類似の左側光ガイド部分４２を位置決めし得る。左側光ガイド部分４２は、左側の屈折性光を被照光範囲に向けて再配光する配光要素を含む。かくして、右側光ガイド部分３４及び左側光ガイド部分４２は中央のドーム１２の各側の対称な翼を構成し得る。右側光ガイド部分３４及び左側光ガイド部分４２は矩形のものであり得、あるいは、ドーム１２がイメージ像形状の中央部分を形成する状態で、概略矩形若しくは菱形のイメージ像形状を提供する、照光された、その他の好都合な形状のものであり得る。こうしたＣＨＭＳＬは、水平方向に取り付け得る細長の矩形形状を有し、実質的に平坦あるいは全体厚さが最小で、照光のために単一のＬＥＤ光源のみが必要な、適正な照光及びイメージ像形状寸法を提供するものとなる。

ドーム１２と光ガイドとはカバーレンズとバックプレートとの間に捕捉され得る。カバーレンズ及びバックプレートの内側には、光ガイドを正しく位置付けし且つ捕捉するための、合致する段部、嶺部、ボスあるいは類似の、連結性の特徴部分を形成し得る。１実施例の光学要素は透明プラスチックから作製され、２つの細長の三角形を中央のドームに接合させた形態を有し、全体長さは３７．６ｃｍ、幅５ｃｍ、高さ及び厚さが約１．９ｃｍであった。ドームの外径は３．３ｃｍであり、内径は２．９ｃｍであり、フレネルタイプの屈折性小面を形成する帯状部分数は１６であった。帯状部分はドームの頂部から約７０°の角度範囲で伸延される形態下に形成された。光ガイド部分はドームと共成型され、その厚さは０．５ｃｍであった。光ガイド部分の外壁は４５°の角度で傾斜された。後壁はつや消し加工がなされた。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。

単一のＬＥＤ光源を用いる中央のハイマウントストップランプ（ＣＨＭＳＬ）のための光学要素の正面図である。 図１の光学要素の断面図である。

符号の説明

１０ 光学要素
１２ ドーム
１４ 光ガイド
１６ ＬＥＤ光源
１８ 軸
２０ 右側方向部分
２２ 左側方向部分
２４ 帯状部分
２８ 最高部
３２ 後壁
３４ 前壁
３４ 右側光ガイド部分
３６ 厚さ部分
３８ 側壁
４２ 左側光ガイド部分

Claims (11)

1. ＬＥＤ照光式のハイマウントストップランプで使用するための光学要素であって、
   透光性のドームにして、前方に伸延する軸を有しＬＥＤ光源を包囲するに充分な容積を有するキャビティを画定し、軸方向に位置付けた前記ＬＥＤから照射される光の第１部分を前記前方と全体的に平行な方向及びその他の被照光範囲に向けて配光する屈折性要素を有するドームと、
   ＬＥＤ光源から照射された光の第２部分を受けるためにドームに隣り合って位置付けられ、前記軸を横断する方向に伸延された少なくとも１つの光ガイドにして、前記光の第２部分を前記前方と全体的に平行な方向及びその他の被照光範囲に再配光するために前記軸を横断する方向でドームからオフセットされた１つ以上の配光要素を含む光ガイドと、
   を含み、
   前記光ガイドが、略平行な後壁及び前壁と、１つ以上の側壁とを有し且つ前記軸を横断する方向に伸延するプレートの形状を有し、
   前記側壁が、少なくとも前記光の第２部分を前方に屈折させるようになっている光学要素。
2. 光ガイドの側壁が、少なくとも光の第２部分を前方に屈折させるように傾斜付けされている請求項１の光学要素。
3. ＬＥＤ照光式のハイマウントストップランプで使用するための光学要素であって、
   透光性のドームにして、前方に伸延する軸を有しＬＥＤ光源を包囲するに充分な容積を有するキャビティを画定し、軸方向に位置付けた前記ＬＥＤから照射される光の第１部分を前記前方と全体的に平行な方向及びその他の被照光範囲に向けて配光する屈折性要素を有するドームと、
   ＬＥＤ光源から照射された光の第２部分を受けるためにドームに隣り合って位置付けられ、前記軸を横断する方向に伸延された少なくとも１つの光ガイドにして、前記光の第２部分を前記前方と全体的に平行な方向及びその他の被照光範囲に再配光するために前記軸を横断する方向でドームからオフセットされた１つ以上の配光要素を含み、ほぼ平行な後壁及び前壁と、１つ以上の側壁とを有し且つ前記軸を横断する方向に伸延するプレートの形状を有する光ガイドと、
   を含み、
   光ガイドのプレートの前壁と後壁との間の厚さが、ＬＥＤ光源からドームまでの、約３０°の投射角を画定する範囲をカバーするようにした光学要素。
4. ＬＥＤ照光式のハイマウントストップランプで使用するための光学要素であって、
   透光性のドームにして、前方に伸延する軸を有しＬＥＤ光源を包囲するに充分な容積を有するキャビティを画定し、軸方向に位置付けたＬＥＤから照射される光の第１部分を前記前方と全体的に平行な方向及びその他の被照光範囲に向けて配光する屈折性要素を有するドームと、
   ＬＥＤ光源から照射された光の第２部分を受けるためにドームに隣り合って位置付けられ、前記軸を横断する方向に伸延された少なくとも１つの光ガイドにして、前記光の第２部分を前記前方と全体的に平行な方向及びその他の被照光範囲に再配光するために前記軸を横断する方向でドームからオフセットされた１つ以上の配光要素を含む光ガイドと、
   を含み、
   光ガイドが、軸方向から見た場合にドームの直径と共に三角形を画定する側壁を有する光学要素。
5. ＬＥＤ照光式のハイマウントストップランプで使用するための光学要素であって、
   透光性のドームにして、前方に伸延する軸を有しＬＥＤ光源を包囲するに充分な容積を有するキャビティを画定する内側を有し、軸方向に位置付けたＬＥＤから照射される光の第１部分を前記前方と全体的に平行な方向及びその他の被照光範囲に向けて配光する屈折性要素を有するドームと、
   ＬＥＤ光源から照射された光の第２部分を受けるためにドームに隣り合って位置付けられ、前記軸を横断する方向に伸延された少なくとも１つの光ガイドにして、前記光の第２部分を前記前方と全体的に平行な方向及びその他の被照光範囲に再配光するために前記軸を横断する方向でドームからオフセットされ且つ前記光の第２部分を前方に再配向する１つ以上の側壁を含む１つ以上の配光要素と、を含む光ガイドと、
   を含み、
   前記屈折性要素が、フレネルタイプの帯状部分を構成する小面である光学要素。
6. 帯状部分がドームの内側に位置付けられる請求項４の光学要素。
7. 帯状部分が、ドームの軸を取り巻き且つ該軸とドームとが交差する位置から、前記軸に対してＬＥＤ光源のための位置の中心から６０°あるいはそれ以上の角度の点位置まで、ドームの表面に沿って下方に伸延される請求項６の光学要素。
8. 帯状部分が、ドームの軸を取り巻き且つ該軸とドームとが交差する位置から、光ガイドの前方側の平面がドームと交差する点位置まで、ドームの表面に沿って下方に伸延される請求項６の光学要素。
9. ドームと光ガイドとが単一の機械的ユニットである請求項１の光学要素。
10. 第２の光ガイドがドームから伸延され、該第２の光ガイドが、第１の光ガイドから直径方向に伸延される請求項１の光学要素。
11. ＬＥＤ照光式のハイマウントストップランプで使用するための光学要素であって、
    中央に位置決めしたＬＥＤ光源を包囲してなる透光性の半球形のドームにして、該ドームの軸の周囲で前方に向けられ且つ前記軸を横断する方向で相互に対向する右側部分と左側部分とを有し、ドームの直径に沿った平面に隣り合う位置で該ドームを取り巻くようにドームの内面に成型した屈折性の帯状部分にして、ＬＥＤ光源からの光の少なくとも幾分かを前方に配光する帯状部分を更に有するドームと、
    ドームの前記右側部分からドームの横断方向に配光されるＬＥＤ光源からの光を受けるための、ドームの右側部分に隣り合って位置決めした右側光ガイドにして、受けた光を全体的に光学要素の前方方向に再配光するための要素を含む右側光ガイドと、
    ドームの前記左側部分からドームの横断方向に配光されるＬＥＤ光源からの光を受けるための、ドームの左側部分に隣り合って位置決めした左側光ガイドにして、受けた光を全体的に光学要素の前方方向に再配光するための要素を含む左側光ガイドと、
    を含む光学要素。

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