JP5369359B2

JP5369359B2 - 灯具

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Publication number: JP5369359B2
Application number: JP2009097156A
Authority: JP
Inventors: 隆二見
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2009-04-13
Filing date: 2009-04-13
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2029-04-13
Also published as: JP2010251013A; US20100259153A1

Description

本発明は、灯具に係り、特に奥行き感、立体感のある新規見栄え、かつ、歩行者等からの視認性が高い薄型の灯具に関する。

従来、指向性のないＬＥＤ光源２１０の光を１次屈折と２次屈折で有効利用するキャップタイプレンズ２２０を用いた灯具２００（例えば特許文献１、図８参照）、指向性のあるＬＥＤ光源３１０の正面に反射面３２０を設け、ＬＥＤ光源３１０の光を横方向に反射、さらに、その反射光を受けて正面方向に反射する反射面３３０を異なる位置に複数設定することで、１つのＬＥＤ光源３１０で複数点発光させる灯具３００（例えば特許文献２、図９参照）が提案されている。

ところで、灯具分野（特にＬＥＤ光源を用いた自動車用リヤランプ等の車両用灯具の分野）においては、商品としての差別化を図るため、新規見栄えの灯具が求められている。

特開昭６０−１３０００１号公報特開２００１−７６５１３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の灯具２００においては、発光部２３０形状が丸形状（いわゆる点光り）の発光であり、ＬＥＤ光源２１０を単体で発光させる場合とデザイン的に違いがなく、外観にインパクトがなく、商品としての差別化を図ることが難しい、という問題がある。また、特許文献１の灯具２００のように点光りだと、歩行者からの視認性も芳しいとは言えない。

また、特許文献２に記載の灯具３００においては、発光部３４０を分散させて新しい見栄えを実現できるが、発光部３４０を２次元の平面上に設定しなければならず、平面的な光り方となり、奥行き感、立体感に欠け、デザイン上インパクトが少ない、という問題がある。また、構造上、ＬＥＤ光源３１０が配置されている中央部３５０は光らないため、その分発光面積が少なくなり、歩行者等からの視認性が低下する、という問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、奥行き感、立体感のある新規見栄え、かつ、歩行者等からの視認性が高い薄型の灯具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、第１レンズ、前記第１レンズの外側に配置された第２レンズが一体に形成されたレンズ体と、ＬＥＤ光源と、を備えており、前記第１レンズは、前記ＬＥＤ光源の正面方向光軸上に配置された第１入射面及び屈折面を含んでおり、前記第１入射面は、前記ＬＥＤ光源から正面方向、光軸を中心に約９０度範囲に拡散出射される光の光路上に配置され、当該第１入射面に到達した光を正面方向に集光屈折させて前記第１レンズ内部に入射させるレンズ面であり、前記屈折面は、前記第１入射面から入射した入射光の光路上に配置され、当該屈折面に到達した前記第１入射面からの入射光を拡散させ、該拡散光は、前記ＬＥＤ光源の光軸上で最大拡散することにより、所定配光を形成するレンズ面であり、前記第２レンズは、第２入射面、第１全反射面、リング形状の出射面、複数の個別出射面、複数の第２全反射面及び複数の第３全反射面を含んでおり、前記第２入射面は、前記ＬＥＤ光源から側面方向、光軸を中心に約９０度以上１８０度範囲に拡散出射される光の光路上に配置され、当該第２入射面に到達した光を１次屈折させて前記第２レンズ内部に入射させる立壁状又は円筒形状のレンズ面であり、前記第１全反射面は、前記第２入射面から入射した入射光の光路上に配置され、当該第１全反射面に到達した前記第２入射面からの入射光を正面方向に集光するように全反射し、所定配光を形成する反射面であり、前記リング形状の出射面は、前記第１全反射面からの反射光の光路上に配置され、かつ、複数の領域に分割されており、前記複数の個別出射面は、前記分割された複数の領域のうち、隣り合うことのないように異なる位置に配置され、前記第１全反射面からの全反射光が透過するレンズ面であり、前記複数の第２全反射面は、前記分割された複数の領域のうち、残りの領域に設けられ、当該第２全反射面に到達した前記第１全反射面からの反射光を前記第２レンズの外側に向けて全反射する反射面であり、前記複数の第３全反射面は、前記第２全反射面からの反射光の光路上に傾斜した姿勢で配置され、当該第３全反射面に到達した前記第２全反射面からの反射光を正面方向に向けて反射する反射面であり、前記複数の第３全反射面は、当該複数の第３全反射面が隣り合うことにならないように、ずらされた位置に配置されており、前記レンズ体の前記第１入射面及び前記第２入射面を除いた背面側全体に高輝処理が施されていること、を特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、個別出射面、第３全反射面を適宜の数、適宜の位置に配置することで、従来のような単なる点光りの見栄えではなく、奥行き感、立体感のある新規見栄えを実現することが可能となる。また、第１レンズはＬＥＤ光源の光軸上に配置された屈折面を含んでおり、当該屈折面からは拡散光が出射するため（すなわち中央部も光るため）、従来と比べ、発光面積がほとんど減少せず、歩行者等からの視認性を向上させることが可能となる。すなわち、請求項１に記載の発明によれば、奥行き感、立体感のある新規見栄え、かつ、歩行者等からの視認性が高い薄型の灯具を提供することが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１入射面は、前記ＬＥＤ光源の光軸上に回転軸を持つ回転双曲面又は球面であり、前記屈折面は、前記ＬＥＤ光源の光軸上に回転軸を持つ円錐又はプリズムであり、前記第２入射面は、前記ＬＥＤ光源の光軸上に回転軸を持つ立壁状又は円筒形状のレンズ面であり、前記第１全反射面は、円錐又は２次曲線の回転体により形成された曲面であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、屈折面は、ＬＥＤ光源の光軸上に回転軸を持つ円錐又はプリズム（例えばＬＥＤ光源の光軸上で一番明るい光を最大拡散し、その周囲に行くほど中央寄りに集光するように構成されたプリズム）であるため、ＬＥＤ光源の点光り感をさらに低減することが可能となる。また、請求項２に記載の発明によれば、ＬＥＤ光源の光軸上に回転軸を持つ立壁状又は円筒形状のレンズ面を備えているため、光利用効率を向上させることが可能となる。

本発明によれば、奥行き感、立体感のある新規見栄え、かつ、歩行者等からの視認性が高い薄型の灯具を提供することが可能となる。

本発明の実施形態である灯具１００の斜視図である。図１に示した灯具１００の光軸ＡＸを通る縦断面図である。図１に示した灯具１００の光軸ＡＸを通る横断面図である。灯具１００により形成される配光パターン例である。灯具１００を用いて構成される一般照明の例である。本発明の実施形態である灯具１００の変形例の斜視図である。灯具１００（変形例）により形成される配光パターン例である。従来の灯具を説明するための断面図である。従来の灯具を説明するための断面図である。従来の灯具を説明するための断面図である。

以下、本発明の実施形態である灯具について図面を参照しながら説明する。

本実施形態の灯具１００は、一般照明（ダウンライト、リーディングランプ、懐中電灯など）、自動車用信号灯（テールランプ、ストップランプ、ターンシグナルランプ、ポジションランプ、デイタイムランニングランプ）に適用されるものであり、図１〜図３に示すように、第１レンズ１０、第１レンズ１０の外側に配置された第２レンズ２０がアクリル、ポリカーボネート等の透明樹脂により一体に形成されたレンズ体３０、光の出射強度に指向性のないチップタイプのＬＥＤ光源４０等を備えている。レンズ体３０は、例えば、一辺が３６ｍｍ、奥行きが１４ｍｍサイズであり、中央にφ３３の発光部を備えている。

第１レンズ１０は、図２、図３に示すように、ＬＥＤ光源４０の出射方向の正面（ＬＥＤ光源４０の光軸ＡＸ上）に配置されている。

第１レンズ１０は、ＬＥＤ光源４０の正面方向光軸ＡＸ上に配置された第１入射面１１及び屈折面１２を含んでいる。

第１入射面１１は、ＬＥＤ光源４０から正面方向、光軸ＡＸを中心に約９０度（左右０〜４５度）範囲（図２、図３参照）に拡散出射される光の光路上に配置され、当該第１入射面１１に到達した光を正面方向に集光屈折させて第１レンズ１０内部に入射させるレンズ面であり、例えば、ＬＥＤ光源４０の光軸ＡＸ上に回転軸を持つ回転双曲面又は球面である。

屈折面１２は、第１入射面１１から入射した入射光の光路上に配置され、当該屈折面１２に到達した第１入射面１１からの入射光を拡散させ、主となる配光Ｐ１（図４参照）を形成するレンズ面であり、例えば、ＬＥＤ光源４０の光軸ＡＸ上に回転軸を持つ円錐又はプリズムである（図１等は４角錐形状のプリズムを例示）。

第１レンズ１０は、上記のように構成されているため、当該第１レンズ１０に到達したＬＥＤ光源４０からの出射光のうち光軸ＡＸ上の一番明るい光が最大拡散し、光軸ＡＸから第１レンズ１０の外周縁に向かうにつれて、より中央寄りに集光させることが可能となる。これにより、広がりを持った主となる配光パターンＰ１（図４参照）を形成することが可能となる。また、ＬＥＤ光源４０の点光り感を防止することが可能となる。

第２レンズ２０は、第２入射面２１、第１全反射面２２、リング形状の出射面２３、個別出射面２４、第２全反射面２５及び第３全反射面２６を含んでいる。

第２入射面２１は、ＬＥＤ光源４０から側面方向、光軸ＡＸを中心に約９０度以上１８０度（左右０〜４５度）範囲（図２、図３参照）に拡散出射される光の光路上に配置され、当該第２入射面２１に到達した光を１次屈折させて第２レンズ２０内部に入射させる立壁状又は円筒形状のレンズ面であり、例えば、ＬＥＤ光源４０の光軸ＡＸ上に回転軸を持つ立壁状又は円筒形状のレンズ面である。

第１全反射面２２は、第２入射面２１から入射した入射光の光路上に配置され、当該第１全反射面２２に到達した第２入射面２１からの入射光を正面方向に集光するように全反射し、中心付近を照射する副となる配光Ｐ２（図４参照）を形成する反射面であり、例えば、直線又は曲線をＬＥＤ光源４０の光軸ＡＸ回りに回転させることで形成される反射面（円錐、回転放物面等）である。

リング形状の出射面２３は、第１全反射面２２からの反射光の光路上に配置されている。リング形状の出射面２３は、図１に示すように、ＬＥＤ光源４０の光軸ＡＸを中心に同心円状に、かつ、ＬＥＤ光源１４の光軸ＡＸを中心に放射状に、複数の領域に分割されている。

個別出射面２４は、出射面２３の分割された複数の領域のうち、少なくとも一つの領域（本実施形態では１／３の領域）に対応するブロック部Ｂに設けられ（図２、図３参照）、第１全反射面２２からの全反射光が透過するレンズ面であり、例えば、ＬＥＤ光源４０の光軸ＡＸに直交する平面形状のレンズ面（発光面）である。なお、個別出射面２４として、魚眼レンズやその他のレンズカットを用いることで、当該個別出射面２４からの出射光を拡散させるようにしてもよい。

本実施形態では、複数の個別出射面２５（分割された複数の領域のうち、１／３の領域）それぞれが隣り合うことのないようにデザインされ、異なる位置に配置されている。

ＬＥＤ光源４０から側面方向（約９０度以上１８０度範囲。図２、図３参照）に拡散出射し、第２入射面２１に到達した光は、当該第２入射面２１から１次屈折して第２レンズ２０内部に入射して第１全反射面２２に到達し、当該第１全反射面２２で集光されるとともに個別出射面２４に向けて全反射され、個別出射面２４から大きく拡散することなく出射し、主配光パターンＰ１（図４参照）に重畳され、中心光度を高めるための集光された配光Ｐ２（図４参照）を形成する。

第２全反射面２５は、分割された複数の領域のうち、残りの２／３の領域に４５度傾斜した姿勢で設けられ、当該第２全反射面２５に到達した第１全反射面２２からの反射光を第２レンズ２０の外側に向けて全反射する反射面である。

第３全反射面２６は、第２全反射面２５からの反射光の光路上に傾斜した姿勢で配置され、当該第３全反射面２６に到達した第２全反射面２５からの反射光を正面方向（出射面２７）に向けて反射する反射面（発光面）である。

本実施形態では、複数の第３全反射面２６が、分割された複数の領域それぞれに対応する形状となっており、それぞれが隣り合うことにならないようにデザインされ、ずらされた位置に配置されている。

上記構成の灯具１００は、例えば、図５に示すように、ＬＥＤ光源４０を９個用いて一般照明の灯具（例えばダウンライトなど）を構成した例である。図５に示すように、第２レンズ２０が、多面体の外観となり、従来にないクリスタル感のある見栄えを実現することが可能となる。

以上のように構成される灯具１００によれば、個別出射面２４、第３全反射面２６を適宜の数、適宜の位置に配置することで、従来のような単なる点光りの見栄えではなく、奥行き感、立体感のある新規見栄えを実現することが可能となる。また、第１レンズ１０、第２レンズ２０（個別出射面２４、第３全反射面２６）それぞれが発光し、途切れることのない繋がりのある新規点灯見栄えとなる。

また、本実施形態の灯具１００によれば、第１レンズ１０はＬＥＤ光源４０の光軸ＡＸ上に配置された屈折面１２を含んでおり、当該屈折面１２からは拡散光が出射するため（すなわちレンズ体３０の中央部も光るため）、従来と比べ、発光面積がほとんど減少せず、歩行者等からの視認性を向上させることが可能となる。すなわち、本実施形態の灯具１００によれば、奥行き感、立体感のある新規見栄え、かつ、歩行者等からの視認性が高い薄型の灯具を提供することが可能となる。

一般に、見た目の奥行き感、立体感を演出するには、レンズの肉厚を増す必要がある。

例えば、特許文献２に記載の灯具３００（図９参照）においては、レンズ３０５の厚みを増すことで、３次元的（立体的）な発光を実現することが可能である。

しかしながら、レンズ３０５の厚みを増した場合には、第１に、図１０に示すように、中央部３５０の発光しない面積が広がり、同じ（正面視の）発光面サイズでは、その分、発光面積が少なくなる、第２に、反射面３２０の焦点距離が長くなり、光源３１０位置とレンズ中央部３５０との距離が広がり奥行きが深くなる、という問題がある。

これに対し、本実施形態の灯具１００によれば、レンズ体３０は中央部がえぐられている形状であるため（図１〜図３参照）、特許文献２に記載の灯具３００と比べ、実際のレンズ肉厚を厚くすることなく、見た目の厚み（奥行き感、立体感）を演出することが可能となる（図２参照）。

また、本実施形態の灯具１００によれば、屈折面１２は、ＬＥＤ光源４０の光軸ＡＸ上に回転軸を持つ円錐又はプリズム（例えばＬＥＤ光源４０の光軸ＡＸ上で一番明るい光を最大拡散し、その周囲に行くほど中央寄りに集光するように構成されたプリズム）であるため、ＬＥＤ光源４０の点光り感をさらに低減することが可能となる。また、上記構成の灯具１００によれば、ＬＥＤ光源４０の光軸ＡＸ上に回転軸を持つ立壁状又は円筒形状のレンズ面２１を備えているため、光利用効率を向上させることが可能となる。

また、本実施形態の灯具１００によれば、レンズ体３０は、屈曲面１２（プリズムカット）、第２全反射面２５、第３全反射面２６等を含んでいるため、非点灯時も外部からの光によってクリスタル感ある見栄えを提供することが可能となる。

なお、分割された複数の領域のうち１／３の領域に個別出射面２４を設けた例について説明したが、デザインに応じてその比率を変更することが可能である。

さらに、デザイン向上のため、第１レンズ１０の出射面（屈曲面１２）を第２レンズ２０と同じように、複数に分割し、ブロック状の凹凸を作り、発光面位置を変えてもよい。

なお、機能上は１つのレンズ体３０で目的を達成するが、さらに外観を向上させる場合には、レンズ体３０の第１入射面１１及び第２入射面２２を除いた背面側全体に、高輝処理（例えばアルミ蒸着、スパッタリング）、銀色塗装若しくは着色塗装を施し、又は、ＬＥＤ光源４０の光を遮らない範囲にハウジング（図示せず）を配置し、当該ハウジング内面に高輝処理（例えばアルミ蒸着、スパッタリング）、銀色塗装若しくは着色塗装を施すようにしてもよい。

このようにすれば、非点灯時の見栄えも従来にないジュエリー感のある外観となり、商品性を向上させることが可能となる。

なお、レンズ体３０を通して、ＬＥＤ光源４０側の内部が見えて外観を損ねないような形状に造形され、又は、表面をアルミ蒸着、スパッタリングなどの高輝処理、銀色塗装若しくは着色塗装したカバーを用いてもよい。これにより、第１レンズ１０、第２レンズ２０で得られる丸形状の発光面は、第２全反射面２５、第３全反射面２６の追加により複数の発光面を持つ、立体的な発光に変換される。

なお、第２全反射面２５、第３全反射面２６を追加しても、レンズ内での全反射で光の向きを変えているので、一回の反射で約１５％の損失のある一般的な反射面（アルミ蒸着の反射率８５％）より光の損失は少ない。

また、本実施形態の灯具１００によれば、レンズ体３０は一体に形成されていることで、部品合わせ精度の問題や、反射面として表面処理を行う部品がなく、コストが高くなることを防止することが可能となる。

なお、第２全反射面２５、第３全反射面２６を追加しない場合の、丸形発光である第１、第２レンズ１０、２０で得られる灯具効率７０％に対し、本実施形態の灯具効率は６２％であり、その差は８％と、使用上問題ないレベルに抑えられている。

また、本実施形態の灯具１００によれば、単一のレンズ体３０で、従来のような丸の点光りではなく、空間上に多数の発光点が存在する新しい見栄えができ、灯具のデザイン自由度を向上させることが可能となる。

また、本実施形態の灯具１００によれば、光利用率の高さを生かしながら、プリズムレンズ構成で新しい見栄えを実現することが可能となる。

また、本実施形態の灯具１００によれば、ＬＥＤ光源４０の光が強い中央の部分を最大拡散させることでも、点光り感を減少させることが可能となる。

また、本実施形態の灯具１００によれば、非点灯時も、プリズムレンズを組み合わせた効果で、４５度の全反射面２５、２６で外部からの入射光が反射され、きらきらしたクリスタル感ある外観となり、商品性の高い灯具を構成することが可能となる。

また、本実施形態の灯具１００によれば、指向性のないランバーシャン発光のＬＥＤ光源でも、効率を落とさずに、多数の発光点の見栄えが実現することが可能となる。

また、本実施形態の灯具１００によれば、レンズ体３０内の全反射で、出射位置を変えているため、反射での損失がない分、効率を向上させることが可能となる。

また、本実施形態の灯具１００によれば、ＬＥＤ光源４０の光を横方向に反射させる反射面部品やレンズと、正面方向に反射させる反射面部品の構成がレンズ１部品でできるため、部品合わせ精度の問題や、反射面として表面処理を行うこともなく、低コストでより優れた見栄えを実現することが可能となる。

次に、変形例について説明する。

上記実施形態では、個別出射面２４は、リング形状の出射面を分割した複数の領域のうち、少なくとも一つの領域（本実施形態では１／３の領域）に対応するブロック部Ｂに設けられているように説明した（図１、図２等参照）が、本発明はこれに限定されない。例えば、図６に示すようにリング形状の出射面２３を分割することなく発光面として用いてもよい。

また、上記実施形態では、複数の発光部（第３全反射面２６等）を同一円周上に配置された分割領域それぞれに対応して設けた例について説明した（図２、図３参照）が、本発明はこれに限定されない。例えば、図６に示すように、複数の発光部（第３全反射面２６等）を光軸ＡＸを中心に放射状に延びる複数の発光部として形成してもよい。

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

１００…灯具、１０…第１レンズ、２０…第２レンズ、３０…レンズ体、４０…ＬＥＤ光源

Claims

第１レンズ、前記第１レンズの外側に配置された第２レンズが一体に形成されたレンズ体と、ＬＥＤ光源と、を備えており、
前記第１レンズは、前記ＬＥＤ光源の正面方向光軸上に配置された第１入射面及び屈折面を含んでおり、
前記第１入射面は、前記ＬＥＤ光源から正面方向、光軸を中心に約９０度範囲に拡散出射される光の光路上に配置され、当該第１入射面に到達した光を正面方向に集光屈折させて前記第１レンズ内部に入射させるレンズ面であり、
前記屈折面は、前記第１入射面から入射した入射光の光路上に配置され、当該屈折面に到達した前記第１入射面からの入射光を拡散させ、該拡散光は、前記ＬＥＤ光源の光軸上で最大拡散することにより、所定配光を形成するレンズ面であり、
前記第２レンズは、第２入射面、第１全反射面、リング形状の出射面、複数の個別出射面、複数の第２全反射面及び複数の第３全反射面を含んでおり、
前記第２入射面は、前記ＬＥＤ光源から側面方向、光軸を中心に約９０度以上１８０度範囲に拡散出射される光の光路上に配置され、当該第２入射面に到達した光を１次屈折させて前記第２レンズ内部に入射させる立壁状又は円筒形状のレンズ面であり、
前記第１全反射面は、前記第２入射面から入射した入射光の光路上に配置され、当該第１全反射面に到達した前記第２入射面からの入射光を正面方向に集光するように全反射し、所定配光を形成する反射面であり、
前記リング形状の出射面は、前記第１全反射面からの反射光の光路上に配置され、かつ、複数の領域に分割されており、
前記複数の個別出射面は、前記分割された複数の領域のうち、隣り合うことのないように異なる位置に配置され、前記第１全反射面からの全反射光が透過するレンズ面であり、
前記複数の第２全反射面は、前記分割された複数の領域のうち、残りの領域に設けられ、当該第２全反射面に到達した前記第１全反射面からの反射光を前記第２レンズの外側に向けて全反射する反射面であり、
前記複数の第３全反射面は、前記第２全反射面からの反射光の光路上に傾斜した姿勢で配置され、当該第３全反射面に到達した前記第２全反射面からの反射光を正面方向に向けて反射する反射面であり、
前記複数の第３全反射面は、当該複数の第３全反射面が隣り合うことにならないように、ずらされた位置に配置されており、
前記レンズ体の前記第１入射面及び前記第２入射面を除いた背面側全体に高輝処理が施されていること、を特徴とする灯具。
前記第１入射面は、前記ＬＥＤ光源の光軸上に回転軸を持つ回転双曲面又は球面であり、
前記屈折面は、前記ＬＥＤ光源の光軸上に回転軸を持つ円錐又はプリズムであり、
前記第２入射面は、前記ＬＥＤ光源の光軸上に回転軸を持つ立壁状又は円筒形状のレンズ面であり、
前記第１全反射面は、円錐又は２次曲線の回転体により形成された曲面であることを特徴とする請求項１に記載の灯具。