JP7164245B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車照明分野に関し、特に自動車ランプに用いられる照明装置に関する。

ＬＥＤ光源は、省エネルギーで環境に優しくかつ耐用年数が長いなどの利点を有するが、従来のＬＥＤ光源は、単一面発光体であり、その発光特性が従来の車両ランプのフィラメント、例えばハロゲンフィラメント又はタングステンフィラメントの発光特性と異なるため、直接従来のフィラメントを代替することができない。従来技術では、ダミーフィラメントが提案されており、当該ダミーフィラメントは、ＬＥＤ光源から出射された光を導光棒に導き、従来のフィラメントの発光特性をシミュレーションすることで、直接従来のフィラメントを代替することができる。

従来のダミーフィラメントは、その出光部がいずれも対称構造を用い、出射した照明光は、３６０度にわたって分布が均一であり、反射ボウルに用いられることによって、予め設定された光分布パターンを得ることができ、また、ダミーフィラメントの出光部は、反射ボウルの焦点に設けられ、その出射した異なる角度方向における光線は、反射ボウルの異なる領域に反射され、照明光パターンの異なる領域が形成される。図１に示すように、ダミーフィラメントの出光部が上方へ出射した光線は、反射ボウルの上方の反射領域によって反射された後、照明光パターンｈ―ｈ線以上の領域に照射し、出光部が下方へ出射した光線は、反射ボウルの下方の反射領域によって反射された後、照明光パターンｈ―ｈ線以下の領域に照射する。

ダミーフィラメントの応用を制限する主な原因は、ダミーフィラメントによって形成される照明光パターンが自動車用フィラメント電球のヘッドライトの要求を満たせないことにあり、例えば、ＩＩ領域の照度が低くて、要求を満たすことができない。従来技術では、ダミーフィラメントの出射光の輝度を高めるために、導光棒の直径を大きくすることが可能であり、さらに導光棒の入光面の光源の数を増やし、導光棒を介して結合する光ビームを向上させ、最終的に出光部の出射光の輝度を向上させるが、導光棒の直径を大きくすると、同時に、反射ボウルの焦点での出光部のデフォーカスの度合いを増大させ、出光部が上方へ出射した光線は、反射ボウルの上方の反射領域によって反射された後、下へ傾斜してｈ―ｈ線以下の領域に照射し、出光部が下方へ出射した光線は、反射ボウルの下方の反射領域によって反射された後、上へ傾斜してｈ―ｈ線以上の領域に照射し、得られたロービームパターンのＩＩＩ領域の照度は、自動車用フィラメント電球のヘッドライトの要求を満たせない。

従来技術では、遮光板を設けることにより、ダミーフィラメントから出射された照明光を図１に示されるロービーム照明パターンとすることができるが、遮光板を用いてロービームパターンを形成する場合、光損失が大きく、光利用率が低い。

上述した従来技術においてロービームパターンを形成することに存在する欠陥に鑑みて、本発明は、照明装置を提供し、当該照明装置は、光源と、第１ライトガイドとを含み、前記第１ライトガイドは、第１導光部と、第２導光部とを含み、前記第２導光部は、発光面を含み、前記光源から出射された光は、前記第１導光部に結合して入り、前記第２導光部の前記発光面から出射され、前記第２導光部の前記第１ライトガイドの中心線に垂直な断面の面積は、前記光源の光軸方向に沿って徐々に小さくなり、前記発光面は、回転対称性を有しない。

上記のように設置することにより、発光面で出射光の空間光分布を配向最適化し、発光面から出射された光線は、空間内で分布が不均一となり、照明装置の出射光の光分布を変更することで、光損失の低減、光利用率の向上に有利である。

一実施形態では、前記発光面は、正錐体又は正錐台の側面の一部である。

一実施形態では、前記正錐体又は正錐台の軸線は、前記第１導光部の中心線に平行で且つ重ならない。

一実施形態では、前記第２導光部は、第１反射面をさらに含み、前記発光面と前記第１反射面との組み合わせ面は、回転対称性を有する。

一実施形態では、前記発光面は、斜錐体又は斜錐台の側面である。

一実施形態では、前記発光面は、楔形体の少なくとも一部の側面である。

一実施形態では、前記第２導光部は、対向設置された第１底面及び第２底面を含み、前記第２底面は、前記第２導光部の末端に設けられ、前記第２底面には、第２反射層が設けられている。

一実施形態では、前記第１導光部は、柱体構造又は錐台構造であり、前記第１導光部と前記第２導光部は、一体成型される。

一実施形態では、前記第１導光部の、前記第１ライトガイドの中心線に垂直な断面は、２つの丸みを含む方形構造であり、前記第２導光部の頂点の、前記断面内における正投影は、前記丸みから遠く離れる側に位置する。

一実施形態では、前記第２導光部は、第３反射面を含み、前記第３反射面は、前記第１導光部の少なくとも一部の側面とは、連続する面である。

一実施形態では、前記発光面には、前記光源から出射された光を散乱又は波長変換させる散乱構造及び／又は蛍光層が設けられている。

一実施形態では、前記第１ライトガイドは、放熱層と、透明接着層とをさらに含み、前記放熱層は、前記第１導光部の少なくとも一部の側面に設けられ、前記第１ライトガイドを放熱し、前記透明接着層は、前記放熱層を前記第１導光部の側面に接着し、前記第１ライトガイドの熱を前記放熱層に伝導させ、前記透明接着層の屈折率は、前記第１ライトガイドの屈折率よりも低い。

一実施形態では、前記照明装置は、光学レンズをさらに含み、前記光源から出射された光の前記第１ライトガイドでの入射角が所定値よりも小さくなるように、前記光学レンズは、前記光源と前記第１ライトガイドとの間の光路に設けられている。

一実施形態では、前記照明装置は、第２ライトガイドをさらに含み、前記第２ライトガイドは、前記第１ライトガイドと同じであり、前記第２ライトガイドは、第３導光部と、第４導光部とを含み、前記光源から出射された光は、少なくとも部分的に前記第３導光部に結合して入り、前記第４導光部の発光面から出射し、且つ、前記第１ライトガイドの末端と前記第２ライトガイドの末端とは、対向して当接するように設けられている。上記のように設置することにより、照明装置の出射光の輝度を倍増させる。

一実施形態では、前記照明装置は、反射ボウルをさらに含み、前記第２導光部は、前記反射ボウルの焦点位置に設けられ、前記反射ボウルは、前記発光面から出射された光を外部に反射する。上記のように設置することにより、照明装置は、所望のロービームパターンを得ることができる。

従来のヘッドライトの配光パターンである。 本発明の第１実施例に係る照明装置の構造を示す模式図である。 本発明の第１実施例に係る第１ライトガイドの構造を示す模式図である。 本発明の第１実施例の一変形実施例に係る第１ライトガイドの構造を示す模式図である。 本発明の第１実施例のもう１つの変形実施例に係る第１ライトガイドの構造を示す模式図である。 本発明の第１実施例のもう１つの変形実施例に係る第１ライトガイドの構造を示す模式図である。 本発明の第２実施例に係る照明装置及び第１ライトガイドの構造を示す模式図である。 本発明の第３実施例に係る照明装置及び第１ライトガイドの構造を示す模式図である。 本発明の第４実施例に係る照明装置の構造を示す模式図である。 本発明の第４実施例に係る第１ライトガイドの構造を示す模式図である。 本発明の第５実施例に係る照明装置及び第１ライトガイドの構造を示す模式図である。 本発明の第６実施例に係る照明装置の構造を示す模式図である。 本発明の第７実施例に係る照明装置の構造を示す模式図である。 本発明の第８実施例に係る照明装置の構造を示す模式図である。

以下、本発明の実施例における図面を参照して、本発明の実施例における技術案を明確且つ完全に説明するが、説明する実施例は、全ての実施例ではなく、本発明の一部の実施例のみであることは、言うまでもない。本発明における実施例に基づき、当業者が創造的な労力を要することなく得られる他の全ての実施例は、いずれも本発明の保護範囲に含まれる。

なお、本発明の実施例において方向を指す場合（例えば、上、下、左、右、前、後…）、当該方向を指すことは、ある特定の姿勢（図面に示すように）で各部材間の相対的な位置関係、動きの状況などを解釈するためにのみ用いられ、当該特定の姿勢が変わると、当該方向を指すことも対応的に変わる。

また、本発明の実施例において、「第１」、「第２」などの説明がある場合、この「第１」、「第２」などの説明は、説明のみを目的としており、それらの相対的な重要性を示したり、示唆したり、又は示された技術的特徴の数を暗黙的に示すものとして理解されるべきではない。従って、「第１」、「第２」が限定された特徴は、明示的または暗黙的に少なくとも１つのこの特徴を含むことが可能である。また、各実施例間の技術案が互いに組み合わせることができるが、当業者が実現可能であることを元にしなければならず、技術案の組み合わせが互いに矛盾し、又は実現できない場合、このような技術案の組み合わせが存在しないと理解されるべきであり、本発明が求める保護範囲内にも含まれない。

本発明において上述した「回転対称性」とは、ターゲットオブジェクトが軸線回りにａ角度回転した後に自体と重ね合わせることができ、且つ０°＜ａ＜３６０°であることを指す。

図２を参照すると、図２は、本発明に係る照明装置の第１実施例の構造を示す模式図である。本実施例に係る照明装置１００は、光源１１０と、第１ライトガイド１２０とを含み、第１ライトガイド１２０は、第１導光部１２１と、第２導光部１２２とを含み、第２導光部１２２は、発光面１２３を含み、また、光源１００から出射された光は、第１導光部１２１に入って伝導され、第２導光部１２２の発光面１２３から出射される。本実施例では、第２導光部１２２の第１ライトガイド１２０の中心軸線に垂直な断面の面積は、光源の光軸方向に沿って徐々に小さくなり、発光面１２３は、回転対称性を有しない。

光源１１０が発する光は、第１導光部１２１の１つの底面を経て第１ライトガイド１２０に入り、第１導光部１２１内でＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）伝導され、第１導光部１２１のもう１つの底面から第２導光部１２２に入り、一部の光線、例えば光線Ｓ１、Ｓ２及びＳ３は、直接第２導光部１２２の発光面１２３から出射され、少ない一部の光線、例えば光線Ｓ４は、まず第２導光部１２２の柱面で全内反射され、そして、発光面１２３から出射される。上記のように設置することにより、発光面１２３から出射された光は、空間内において分布が不均一となる。発光面１２３の出射光の光分布を変更することで、光損失の低減、光利用率の向上に有利である。

本実施例では、光源１１０は、ＬＥＤ光源、レーザ光源又は他の固体光源であってもよく、光源１１０は、少なくとも１つの上記光源からなる。例えば、本発明の１つの具体的な実施形態では、光源１１０は、４つのＬＥＤチップを含む。

第１ライトガイド１２０は、透光性が良好な材料、例えば、ＰＭＭＡ、石英、ガラス、サファイア、ＹＡＧ単結晶などで製造されてもよい。本実施例では、光は、全反射の形式で第１ライトガイド１２０内で伝播されると、極めて高い反射率を持たせることもできるし、反射膜をメッキすることなどによってプロセスの複雑化を招くことを低減することもできる。理解できるように、本発明の他のいくつかの実施形態では、一部の表面に反射膜が設けられた第１ライトガイドを用いて光伝導を図ることも可能であり、主に異なる点は、製造プロセスにあるため、ここで繰り返し述べない。

発光面１２３には、散乱構造が設置されて形成されており、その散乱構造は、具体的に例えば第２導光部１２２の錐面を粗化させることで得ることが可能であり、或いは、第２導光部１２２の錐面を微構成化することで得ることが可能であり、或いは、前記第２導光部１２２の錐面に散乱層を塗布することで得ることが可能である。

本発明のいくつかの実施形態では、当該散乱層は、散乱粒子と、キャリアとを含み、前記キャリアの屈折率は、前記第１ライトガイド体の屈折率よりも大きく、このように、その表面が散乱表面となり、光は、発光面１２３において出射することが可能である。具体的に、散乱層は、例えば、酸化チタン粉と接着剤又はガラスとの混合物を塗布してなるものであってもよく、接着剤又はガラスの屈折率は、第２導光部の屈折率よりも大きく、このようにすると、発光面１２３が形成され、光は外へ散乱して、照明光が形成されることが可能である。

具体的な実施例では、発光面１２３は、第２導光部１２２の錐面に蛍光層を設けることで形成されることも可能であり、蛍光層は、蛍光体粉末及びそのキャリアが混合されて形成されてもよく、キャリアは、例えば接着剤、ガラス等であってもよく、蛍光体粉末は、例えば黄色の蛍光体粉末、緑色の蛍光体粉末、赤色の蛍光体粉末、いくつかの種類の蛍光体粉末の混合物などであってもよく、具体的な実施例では、蛍光体粉末を励起して光源から出射された光を波長変換することで、照明光を形成する。

本発明では、第１ライトガイドは、第１導光部と、第２導光部とを含み、いくつかの実施形態では、以下のように第１導光部及び第２導光部を定義することができ、光源の光軸（又は第１導光部の中心線）に垂直で且つ発光面に接する平面で第１ライトガイドを２つの部分に分けて、当該２つの部分のうち光源に接近する側における部分は発光面を含まず、第１導光部となり、光源から遠く離れる側における部分は、発光面を含む第２導光部となる。

第１ライトガイド１２０の第１導光部１２１及び第２導光部１２２は、一体成型されてもよいし、別体に成型された後、一体に接着されてもよい。第１導光部１２１と第２導光部１２２が一体成型される場合、第２導光部１２２は、第３反射面（図示せず）をさらに含み、第３反射面は、第１導光部の少なくとも一部の側面に連続する面であり、実際に、第３反射面は、第１導光部１２１の全反射面の延伸面である。本発明では、第１導光部と第２導光部が一体成型される技術案については、１つの元のライトガイドを元にして加工し、第１ライトガイドが得られ、例えば１つの円柱状のライトガイドの一端を円錐／円台形状に研磨することで、第１導光部及び第２導光部からなる第１ライトガイドが得られる。

具体的に、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、図３（ａ）は、第１ライトガイド１２０の斜視図であり、図３（ｂ）は、第１ライトガイド１２０の右側面図であり、第１ライトガイド１２０は、第１導光部１２１と第２導光部１２２とを含む。第１導光部１２１は、２つの底面と１つの柱面を含む円柱体構造であり、第２導光部１２２は、１つの底面、一部の錐面及び一部の柱面を含む構造であり、錐面部分は、発光面１２３であって、正錐体の側面の一部（完全な錐面ではない）である。なお、第１導光部１２１と第２導光部１２２との接続（第１導光部と第２導光部が一体成型される技術案では、当該底面はダミー面である）のために、第１導光部１２１の底面の面積は、第２導光部１２２の底面の面積と等しく、これは、図２における点線の位置に対応する。本実施例では、第１導光部１２１は、円柱体と円錐体との交線を通り、且つ第１導光部１２１の中心線Ｌ２に垂直にカットして得た最小の長さを有する円柱体であり、第２導光部１２２は、ライトガイド１２０の、第１導光部１２１を除く部分である。第２導光部１２２の頂点又は末端の中点を通り、且つ第２導光部１２２の底面に垂直な直線はＬ１である。本実施例では、発光面１２３が錐面の一部であれば、Ｌ１は、当該錐面に対応する正錐体の軸線となる。発光面１２３は、直線Ｌ１周りに任意の角度ａ（０°＜ａ＜３６０°）回転した後、自体と重ね合わせない。直線Ｌ１は、直線Ｌ２に平行であり、且つ重ね合わせない。

本発明の第１実施例の変形実施例では、図４乃至図６を参照すると、第１ライトガイド１２０は、他の形状であってもよい。以下では、主に第１ライトガイドの変形構造を説明し、照明装置の他の技術的特徴に関する説明は、上述した説明を参照すればよい。

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１ライトガイド１２０は、第１導光部１２１と第２導光部１２２とを含み、なお、第１導光部１２１は、２つの底面、１つの柱面及び一个側平面を含む柱体構造であり、２つの底面は、「Ｄ」字形であり、円に対して円心を通らない直線でわずか一部を切り取って形成される。第２導光部１２２は、１つの底面、一部の錐面及び１つの側平面を含む構造であり、その錐面部分は、発光面１２３であり、当該錐面部分は、同様に正円錐の錐面の一部（完全な錐面ではない）である。第１導光部１２１と第２導光部１２２との接続のために、第２導光部１２２の底面は、第１導光部１２１とは、底面の形状及びサイズが同じである。具体的に、ライトガイド１２０は、円柱体と円錐体によって一体に形成された中心線周りに回転対称する原料ライトガイドに対して、ライトガイドの中心線に平行で且つ当該中心線を通らない平面で一部を切り取って得ることができ、或いは、当該円柱体と円錐体によって一体に形成された中心線周りに回転対称する原料ライトガイドに対して、側面研磨処理を行うことで得ることができる。この際、第２導光部は、第３反射面（図示せず）をさらに含み、第３反射面は、第１導光部１２１の少なくとも一部の側面に連続する面であり、第３反射面は、上述した側平面である。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第１ライトガイド１２０の第１導光部１２１は、２つの底面と４つの側平面とを含む四角柱であり、２つの底面は、方形であり、第２導光部１２２は、１つの底面、一部の錐面及び４つの側平面を含む構造であり、錐面部分は、発光面１２３であり、当該錐面部分は、同様に正円錐の錐面の一部（完全な錐面ではない）である。

図６に示すように、図６（ａ）は、第１ライトガイド１２０の正面図であり、図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、第１ライトガイド１２０の右側面図であり、図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、第１ライトガイド１２０の他の３種の構造を示している。第２導光部の前記第１ライトガイドの中心線に垂直な断面の面積が前記光源の光軸方向に沿って徐々に小さくなるため、右側面図である図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、実際に第１導光部の右側面図と見なされてもよい。図６に示す実施形態では、第１導光部１２１は、柱状構造であるため、図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、第１導光部１２１の柱状構造の横断面も示している。例を挙げて説明すると、図６（ｂ）に示される第１ライトガイド１２０の第１導光部１２１は、２つの底面、４つの側平面及び２つの円弧面を含む柱状構造であり、且つ円弧面は、直線Ｌ１から遠く離れる側に設けられ、即ち、第１導光部１２１の第１ライトガイド１２０の中心線に垂直な断面は、２つの丸みを含む方形構造であり、且つ第２導光部１２２の頂点の当該断面における正投影は、２つの丸みから遠く離れる側に位置し、第１導光部１２１の中心線を中心とし、２つの丸みと頂点の正投影は、それぞれ中心線の両側に位置する。当該構造により、当該照明装置が反射ボウル又は他の二次光学素子に応用される際、光利用率はより高くなり、且つ形成される照明光スポットの中心照度はより高くなる。理解できるように、第２導光部の末端が１つの点ではなく、１本の線又は１つの面であるとき、第２導光部の頂点は、第２導光部の末端の中点と見なされてもよい。

理解できるように、本発明に係る第１導光部の構造は、ここで限定されず、例えば上記のように挙げた円柱、角柱及びその混合体を含む柱状構造であってもよいし、例えば円台体構造又は角台体構造などを含む錐台構造であってもよい。

上述した本発明の第１実施例及びその変形実施例では、複数種の構造の第１導光部を挙げたが、第１導光部の作用はいずれも、第２導光部に入る光が均一な光場となるように、光源からの光を均一化させることにある。上記のように列挙された各実施例では、各第２導光部の共通点は、その構造がいずれも正円錐体の一部を含み、且つ当該「不完全な正円錐体」の側面がちょうど第２導光部の発光面となり、即ち、発光面が「不完全な正円錐面」である。上記のように設置することで、いずれも発光面１２３は、直線Ｌ１周りに回転非対称となり、発光面１２３から出射された光は、空間内で分布が不均一となる。

理解できるように、他のいくつかの実施形態では、上記「正円錐体」を「正角錐体」と入れ替えることができ、円錐の場合を角錐の角数が無限大である場合と見なしてもよい。この際、発光面は、正角錐体の側面の一部であり、「不完全な正角錐面」である。まとめて説明すると、発光面は、正錐体の側面の一部であってもよく、正錐体は、正円錐体と正角錐体を含み、さらに他の正錐体構造（錐体の頂点の錐体底面における正投影は、錐体の底面の中心と重ね合わせる）を含む。

本実施例に係る第１ライトガイド１２０の第１導光部１２１は、透明接着層及び放熱層をさらに含む。なお、放熱層は、第１導光部の少なくとも一部の外表面に設けられ、前記第１ライトガイド１２０を放熱する。透明接着層は、第１導光部と放熱層を接着するためのものであり、このように、第１導光部の熱が放熱層に伝導される。また、透明接着層の屈折率は、第１導光部の屈折率よりも低く、このように、光源から出射された光は、第１導光部と透明接着層との界面で全反射され、光損失を低減させることができる。

図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を参照すると、図７（ａ）は、本発明に係る照明装置の第２実施例の構造を示す模式図であり、図７（ｂ）は、本発明の第２実施例に係る照明装置の第１ライトガイドの構造を示す模式図であり、図７（ｃ）は、本発明の第２実施例に係る照明装置の第１ライトガイドのもう１つの構造を示す模式図である。照明装置２００は、光源２１０と、第１ライトガイド２２０とを含み、また、光源２１０については、上述した各実施例での説明を参照すればよく、ここで繰り返し述べない。本実施例に係る照明装置２００が、上述した各実施形態における照明装置１００と相違する点は、主に第１ライトガイドの第２導光部が異なることにある。本実施例に係る第１ライトガイド２２０の第２導光部２２２は、円錐台の一部であり、上述した各実施例を元に、対応する錐体の先端部（即ち、頂点付近の部位）を切り取って得られた構造と見なされてもよい。以下、主に第２導光部２２２の具体的な構造を説明し、本実施例における第１ライトガイド２２０の第１導光部２２１については、上述した各実施形態における第１ライトガイド１２０の第１導光部１２１に関する技術案を参照すればよい。

図７（ｂ）に示すように、第１ライトガイド２２０の第２導光部２２２は、円錐台構造の一部であり、２つの底面、１つの錐面及び１つの柱面を含み、錐面部分は、発光面２２３である。図７（ｃ）に示すように、第１ライトガイド２２０の第２導光部２２２は、２つの底面、１つの錐面及び１つの側平面を含む円錐台構造であり、錐面は、発光面２２３である。

第２導光部２２２の２つの底面は、対向設置されている。なお、面積の大きい方は、第１底面であり、第１底面は、第１導光部２２１に接続され、面積の小さいほうは、第２底面であり、第２底面は、第２導光部２２２の末端に設けられ、第２底面には、第２反射層２２４が設けられ、このように、第２導光部２２２の第２端面から出射された励起光をライトガイドに反射して戻すことができ、光効率を向上させる。

第２反射層２２４は、乱反射層として設けられてもよいし、ガウス型の散乱反射層として設けられてもよい。また、乱反射とは、光ビームが反射層に反射された後ランバート分布をしており、その反射光の光強度が余弦分布することを指す。乱反射の材料は、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、ＢａＳＯ４などの粒子と接着剤又はガラス粉との混合物であってもよい。ガウス型の散乱反射とは、光ビームが反射層に反射された後、ガウス分布しており、その反射光の光強度がガウス分布することを指す。第２反射層２２４は、それに伝導された光線を反射してその光線を発光面２２３から出射させることができる。

他のいくつかの実施形態では、上述した「正円錐台」を「正角錐台」に入れ替え、円錐台の場合を角錐台の角数が無限大である場合と見なされてもよい。この際、発光面は、正角錐台の側面の一部であり、「不完全な正角錐台面」である。まとめて説明すると、発光面は、正錐台の側面の一部であってもよく、正錐台は、正円錐台と正角錐台を含み、さらに他の正錐台構造を含む。

理解できるように、本発明では、第２導光部の末端には、第２反射層が設けられた第２底面が設置されている技術案は、第２導光部が錐台の一部である技術案に限定されない。本発明の他の実施形態では、第２底面は、光源の光軸方向に対して傾斜し、垂直でなくともよい。当該第２底面は、同様に、第１実施例及びその変形実施例を元にし、斜め方向に対応する錐体の先端部を切り取って得ることができる。第２底面の形状も平面構造に限定されず、曲面構造であってもよい。

図８（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を参照すると、図８（ａ）は、本発明に係る照明装置の第３実施例の構造を示す模式図であり、図８（ｂ）は、本発明の第３実施例に係る照明装置の第１ライトガイドの構造を示す模式図であり、図８（ｃ）は、当該第１ライトガイドの右側面図である。本実施例に係る照明装置３００は、光源３１０と、第１ライトガイド３２０とを含む。なお、光源３１０は、上述した実施例において述べたのと同じであるため、ここで繰り返し述べない。第１ライトガイド３２０は、第１導光部３２１と第２導光部３２２とを含み、第２導光部３２２の第１ライトガイド３２０の中心軸線に垂直な断面の面積は、光源の光軸方向に沿って徐々に小さくなり、且つ第２導光部は、中心軸線Ｌ周りに回転対称する。当該第２導光部３２２は、発光面３２３と第１反射面３２４とを含み、且つ発光面３２３と第１反射面３２４との組み合わせ面は、回転対称性を有する。

具体的に、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第１ライトガイド３２０は、第１導光部３２１と第２導光部３２２とを含む。なお、第１導光部３２１は、２つの底面と１つの柱面を含む円柱体構造であり、第２導光部３２２は、１つの底面と１つの錐面を含む正円錐体構造であり、第２導光部３２２の錐面には、発光面３２３及び第１反射面３２４が設けられ、第１導光部３２１と第２導光部３２２との接続のために、第１導光部３２１の底面は、第２導光部３２２の底面とは、サイズが同じである。第２導光部３２２の一部の錐面を第１反射面３２４にすることで、発光面３２３は、ライトガイドの中心線周りに回転非対称し、発光面３２３から出射された光は、空間内で分布が不均一となり、さらに、第１反射面３２４で光をその対面する発光面に導き、出射光の空間分布をさらに変更する。本実施例は、上述した実施例に対して、当該第１ライトガイド３２０の第１導光部３２１及び第２導光部３２２が回転対称構造であるため、ライトガイドの加工は、より簡単になる。

なお、第１ライトガイド３２０の第１導光部３２１は、例えば角錐台、円錐台構造又は角柱体構造などの他の構造であってもよい。第２導光部３２２は、円錐台構造、角錐体構造、角錐台構造などであってもよい。１つの実際の応用シーンでは、第１ライトガイド３２０の製造プロセスを簡単化するために、第２導光部は、第１反射面３２４が設けられなくともよく、錐台構造の第２導光部３２１の第２底面は、光源の光軸方向に対して傾斜して垂直しないように設けられてもよく、錐面は、発光面となり、この際、発光面は、回転対称性を有しない。上記のように設置することにより、発光面から出射された光は、空間内で分布が不均一となる。

本実施例では、光源３１０から出射された光は、第１導光部３２１から第１ライトガイド３２０に結合して入り、第２導光部３２２の発光面３２３から出射され、又は第２導光部３２２の第１反射面３２４に反射され、また、大部分の光線は、発光面３２３から出射され、少ない一部の光線は、第１反射面３２４に伝導されて反射された後、そして発光面３２３から外部に出射される。

図９を参照すると、図９は、本発明に係る照明装置の第４実施例の構造を示す模式図である。本実施例に係る照明装置４００は、光源４１０と第１ライトガイド４２０とを含み、なお、光源４１０は、上記実施例において上述したのと同じであるため、ここで繰り返し述べない。第１ライトガイド４２０は、第１導光部４２１と第２導光部４２２とを含み、第２導光部４２２の第１ライトガイド４２０の中心軸線に垂直な断面の面積は、光源の光軸方向に沿って徐々に小さくなり、第２導光部４２２は、発光面４２３を含み、発光面４２３は、回転対称性を有しない。

本実施例では、図１０（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、図１０（ａ）は、第１ライトガイド４２０の斜視図であり、図１０（ｂ）は、第１ライトガイド４２０の右側面図であり、図１０（ｃ）は、第１ライトガイド４２０の断面図である。第１ライトガイド４２０は、第１導光部４２１と第２導光部４２２とを含み、第１導光部４２１は、２つの底面及び１つの柱面を含む円柱体構造であり、第２導光部４２２は、１つの底面及び１つの錐面を含む斜円錐体構造であり、錐面は、発光面４２３である。なお、第１導光部４２１と第２導光部４２２との接続のために、第１導光部４２１の底面は、第２導光部４２２の底面とは、面積が等しい。図１０（ｃ）に示すように、第２導光部４２２が直線Ｌを通るいずれかの平面Ｐ１と発光面３２３が形成する交線は、Ｓ１とＳ２であり、なお、交線Ｓ１と直線Ｌ１とのなす角はＡ１であり、交線Ｓ２と直線Ｌ１とのなす角はＡ２である。なお、Ａ１は、Ａ２とは、サイズが等しくない。本実施例では、精々１つのＡ１は、１つのＡ２と等しい。上記のように設置することで、発光面４２３は、直線Ｌ１周りに回転非対称し、発光面３２３から出射された光は、空間内で分布が不均一となる。

他のいくつかの実施形態では、上記「斜円錐体」を「斜角錐体」に入れ替え、円錐体の場合を角錐体の角数が無限大である場合と見なされてもよい。この際、発光面は、斜角錐台の側面である。まとめて説明すると、発光面は、斜錐体の側面であってもよく、斜錐体は、斜円錐体と斜角錐体を含み、さらに他の斜錐体構造を含む。

なお、第１ライトガイド４２０の第１導光部４２１は、例えば角錐台、円錐台構造又は角柱体構造などの他の構造であってもよい。第２導光部４２２は、円錐台、角錐台などの斜錐台構造であってもよい。このような技術案では、第２導光部４２２は、第２反射層が設けられた第２底面を含む。

図１１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を参照すると、図１１（ａ）は、本発明に係る照明装置の第５実施例の構造を示す模式図であり、図１１（ｂ）は、第５実施例に係る照明装置の第１ライトガイドの構造を示す模式図であり、図１１（ｃ）は、当該第１ライトガイドの右側面図である。本実施例に係る照明装置５００は、光源５１０と、第１ライトガイド５２０とを含む。なお、光源５１０は、上記実施例に上述したのと同じであるため、ここで繰り返し述べない。第１ライトガイド５２０は、第１導光部５２１と第２導光部５２２とを含み、第２導光部５２２の第１ライトガイド５２０の中心軸線に垂直な断面の面積は、光源の光軸方向に沿って徐々に小さくなり、第２導光部５２２は、発光面５２３を含み、発光面５２３は、回転対称性を有しない。

図１１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第１ライトガイド５２０の第１導光部５２１は、２つの底面及び４つの側平面を含む四角柱であり、２つの底面は、方形である。第２導光部５２２は、１つの底面及び４つの側面を含む楔形体（Ｗｅｄｇｅ）であり、少なくとも一部の側面は、発光面５２３である。本実施例では、第２導光部５２２は、２つのサブ発光面５２３ａ、５２３ｂを含み、且つサブ発光面５２３ａとサブ発光面５２３ｂとの交線の第２導光部４２２の底面内における正投影は、当該底面をサイズが異なる２つの形状に分け、１つの具体的な応用の場合、サブ発光面５２３ａとサブ発光面５２３ｂとの交線の第２導光部の底面内における正投影は、当該底面をサイズが同じである２つの形状に分ける。第１導光部５２１と第２導光部５２２との接続のために、第２導光部５２２の底面は、第１導光部５２１の底面とは、形状及びサイズが同じである。上記のように設置することにより、発光面５２３から出射された光は、空間内で分布が均一となる。

他のいくつかの実施形態では、第２導光部５２２は、他の楔形体構造であってもよく、このように、第２導光部は、３つ又は３つ以上のサブ発光面を含み、各サブ発光面の第１ライトガイドの中心軸線に対する傾斜角度を変更することで、各サブ発光面の交線が第２導光部の底面において正投影して形成する形状を変更し、発光面から出射された光は、空間内で分布が不均一となる。なお、第１ライトガイド５２０の第１導光部５２１は、例えば角錐台、円錐台構造又は円柱体構造などの他の構造であってもよい。

上述したように、第１ライトガイドの第１導光部は、柱体構造又は錐台構造であってもよく、第２導光部は、正錐体構造又は正錐台構造の一部であってもよく、斜錐体構造又は斜錐台構造の一部又は全てであってもよく、楔形体構造の一部又は全てであってもよい。理解を容易にするために、第２導光部を、単に上述した正錐体構造、正錐台構造、斜錐体構造、斜錐台構造又は楔形体構造と第１導光部の柱体構造又は錐台構造との空間における交差部分が形成する構造と見なしてもよい。例えば、図３に示す第１ライトガイドの第２導光部は、１つの円柱体と１つの正円錐体との空間における交差部分であり、図５に示す第１ライトガイドの第２導光部は、１つの四角柱と１つの正円錐体との空間における交差部分であり、図７に示す第１ライトガイドの第２導光部は、１つの円柱体と１つの正円錐台の空間における交差部分であり、図１０に示す第１ライトガイドの第２導光部は、１つの円柱体と１つの斜円錐との空間における交差部分であり、図１１に示す第１ライトガイドの第２導光部は、１つの四角錐と１つの楔形体との空間における交差部分である。ここで一々例示しない。このように空間において重ね合わせることにより、「切取」された第２導光部は、空間における非回転対称構造を有し（図８に示す実施例を除く）、方形の面は回転対称性を有しなく、空間において分布が不均一である出射光を得ることができる。

図１２を参照すると、図１２は、本発明に係る照明装置の第６実施例の構造を示す模式図である。本実施例に係る照明装置６００は、光源６１０、光学レンズ６４０及び第１ライトガイド６２０を含む。また、光源６１０は、上記実施例に上述したのと同じであるため、第１ライトガイド６２０は、上述したいずれかの実施例における上記第１ライトガイド（図面では模式的に示されている）であってもよく、ここで繰り返し述べない。光学レンズ６４０は、光源６１０と第１ライトガイド６２０との間の光路に設けられ、光源６２０から出射された光を集光するためのものであり、このように、光源６１０から出射された光の第１ライトガイド６２０での入射角は所定値よりも小さくなり、より多くの光線は、第１ライトガイド６２０に入ることが可能であり、且つ全内反射角度を満たし、光利用率を向上させる。

具体的に、第１ライトガイド５２０の第１導光部６２１が柱状構造である場合、光学レンズ６４０によって、第１ライトガイド６２０に入射した入射角β（以下に示す。）となる。但し、ｎは、第１ライトガイド６２０の屈折率である。

照明装置の出射光の輝度をさらに向上させるために、第７実施例では、図１３に示すように、本実施例に係る照明装置７００は、光源（２つのサブ光源７１０、７４０を含む）、第１ライトガイド７２０及び第２ライトガイド７５０を含み、当該第２ライトガイドは、上記実施例において上述したいずれかの第１ライトガイドと同じであり、第１ライトガイド７２０は、第１導光部７２１と第２導光部７２２とを含み、第２ライトガイド７５０は、第３導光部７５１と第４導光部７５２とを含み、サブ光源７４０から出射された光は、第３導光部７５１に結合して入り、第４導光部７５２の発光面から出射される。また、第２導光部７２２の末端と第４導光部７５２の末端とは、対向して当接するように設けられ、第２導光部７２２と第４導光部７５２とは、いずれも反射ボウル７３０の焦点位置に位置する。上記のように設置することにより、照明装置から出射された光の輝度を倍増させることができる。

第６実施例の変形実施例では、第２ライトガイドの第３導光部を屈曲した後（例えば、Ｕ字形に屈曲する）、第４導光部の末端と第２導光部の末端とが対向設置するようにすることで、２つのサブ光源は、同一側に位置し、このように、回路配線が簡単となる。

図１４を参照すると、図１４は、本発明に係る照明装置の第８実施例の構造を示す模式図である。本実施例に係る照明装置８００は、光源８１０、第１ライトガイド８２０及び反射ボウル８３０を含む。また、光源８１０は、上述した実施例における光源と同じであり、第１ライトガイド８２０は、上記実施例において上述したいずれかの第１ライトガイドであり、図面では図３の構造と類似する構造が例示的に示されており、その構造を限定するものではない。具体的な説明は、上述した各実施例の説明を参照すればよく、ここで繰り返し述べない。反射ボウル８３０は、例えば、放物面反射ボウル又は楕円球面反射ボウルなどの曲面反射ボウルであり、反射ボウル８３０の内部には、反射領域８３１が設けられ、当該反射領域８３１は、反射ボウル８３０の内部に高反射率を有する膜層、例えば反射銀層、反射アルミニウム層を設置することで形成することが可能である。第１ライトガイド８２０の第２導光部８２２は、反射ボウル８３０の焦点位置に設けられている。

本実施例では、光源８１０から出射された光は、第１導光部８２１から第１ライトガイド８２０に結合して入り、第２導光部８２２の発光面８２３から出射され、そして反射ボウル８３０の反射領域８３１によって外部に反射され、照明光が形成される。

上記のように設置することにより、反射ボウルに反射されて形成された照明光パターンの各領域の照明は、いずれも需要を満たすことができ、且つ照明装置の光利用率は高い。

以上をまとめると、本発明は、照明装置を提供し、当該照明装置は、光源と第１ライトガイドとを含み、第１ライトガイドの第２導光部は、発光面を含み、発光面が回転対称性を有しないことにより、発光面から出射された光は、空間内で分布が不均一となり、照明装置の出射光の光分布を変更することで、光損失の低減、光利用率の向上に有利である。

本明細書において各実施形態は漸進的に説明し、各実施形態で重点的に説明するのは他の実施形態との相違点であり、各実施形態間の同一類似部分は互いに参照すればよい。

以上の説明は、本発明の実施の形態に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するものではなく、本発明の明細書及び図面の内容を利用して行われる等価的な構成や等価的な流れの変換、又は他の関連する技術分野に直接的又は間接的に適用されることは、いずれも同様に本発明の特許請求の範囲に含まれる。

Claims (14)

1. 光源と、第１ライトガイドとを含む照明装置であって、
   前記第１ライトガイドは、第１導光部と、第２導光部とを含み、前記第２導光部は、発光面を含み、前記光源から出射された光は、少なくとも部分的に前記第１導光部に結合して入り、前記第２導光部の前記発光面から出射され、
   前記第２導光部の前記第１ライトガイドの中心線に垂直な断面の面積は、前記光源の光軸方向に沿って徐々に小さくなり、
   前記発光面は、回転対称性を有さず、
   前記発光面が回転対称性を有しないとは、前記発光面が前記第２導光部の軸線周りに任意の角度ａ回転した後、前記発光面自体と重ね合わされず、且つ０°＜ａ＜３６０°であり、
   前記発光面は、正錐体又は正錐台の側面の一部であることを特徴とする照明装置。
2. 前記正錐体又は正錐台の軸線は、前記第１導光部の中心線に平行で且つ重ならないことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記第２導光部は、第１反射面をさらに含み、前記発光面と前記第１反射面との組み合わせ面は、回転対称性を有し、
   前記発光面と前記第１反射面との組み合わせ面が回転対称性を有するとは、前記発光面と前記第１反射面との組み合わせ面が前記第２導光部の軸線周りに任意の角度ａ回転した後、前記発光面と前記第１反射面との組み合わせ面自体と重ね合わされ、且つ０°＜ａ＜３６０°であることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 光源と、第１ライトガイドとを含む照明装置であって、
   前記第１ライトガイドは、第１導光部と、第２導光部とを含み、前記第２導光部は、発光面を含み、前記光源から出射された光は、少なくとも部分的に前記第１導光部に結合して入り、前記第２導光部の前記発光面から出射され、
   前記第２導光部の前記第１ライトガイドの中心線に垂直な断面の面積は、前記光源の光軸方向に沿って徐々に小さくなり、
   前記発光面は、回転対称性を有さず、
   前記発光面が回転対称性を有しないとは、前記発光面が前記第２導光部の軸線周りに任意の角度ａ回転した後、前記発光面自体と重ね合わされず、且つ０°＜ａ＜３６０°であり、
   前記発光面は、斜錐体又は斜錐台の側面であることを特徴とする照明装置。
5. 光源と、第１ライトガイドとを含む照明装置であって、
   前記第１ライトガイドは、第１導光部と、第２導光部とを含み、前記第２導光部は、発光面を含み、前記光源から出射された光は、少なくとも部分的に前記第１導光部に結合して入り、前記第２導光部の前記発光面から出射され、
   前記第２導光部の前記第１ライトガイドの中心線に垂直な断面の面積は、前記光源の光軸方向に沿って徐々に小さくなり、
   前記発光面は、回転対称性を有さず、
   前記発光面が回転対称性を有しないとは、前記発光面が前記第２導光部の軸線周りに任意の角度ａ回転した後、前記発光面自体と重ね合わされず、且つ０°＜ａ＜３６０°であり、
   前記発光面は、楔形体の少なくとも一部の側面であることを特徴とする照明装置。
6. 前記第２導光部は、対向設置された第１底面及び第２底面を含み、前記第２底面は、前記第２導光部の末端に設けられ、前記第２底面には、第２反射層が設けられていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 前記第１導光部は、柱体構造又は錐台構造であり、前記第１導光部と前記第２導光部は、一体成型されることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の照明装置。
8. 前記第１導光部の、前記第１ライトガイドの中心線に垂直な断面は、二つの丸みを含む方形構造であり、前記第２導光部の頂点の、前記断面内における正投影は、前記丸みから遠く離れる側に位置することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の照明装置。
9. 前記第２導光部は、第３反射面を含み、前記第３反射面は、前記第１導光部の少なくとも一部の側面に連続する面であることを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
10. 前記発光面には、散乱構造及び／又は蛍光層が設けられていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の照明装置。
11. 前記第１ライトガイドは、放熱層と、透明接着層とをさらに含み、
    前記放熱層は、前記第１導光部の少なくとも一部の側面に設けられ、前記第１ライトガイドを放熱し、
    前記透明接着層は、前記放熱層を前記第１導光部の側面に接着し、前記第１ライトガイドの熱を前記放熱層に伝導させ、
    前記透明接着層の屈折率は、前記第１ライトガイドの屈折率よりも低いことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の照明装置。
12. 前記照明装置は、光学レンズをさらに含み、
    前記光源から出射された光の前記第１ライトガイドでの入射角が所定値よりも小さくなるように、前記光学レンズは、前記光源と前記第１ライトガイドとの間の光路に設けられていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の照明装置。
13. 前記照明装置は、第２ライトガイドをさらに含み、前記第２ライトガイドは、第３導光部と、第４導光部とを含み、前記光源から出射された光は、少なくとも部分的に前記第３導光部に結合して入り、前記第４導光部の発光面から出射され、且つ、前記第１ライトガイドの末端と前記第２ライトガイドの末端とは、対向して当接するように設けられていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の照明装置。
14. 前記照明装置は、反射ボウルをさらに含み、前記第２導光部は、前記反射ボウルの焦点位置に設けられ、前記反射ボウルは、前記発光面から出射された光を外部に反射することを特徴とする請求項１、４、５のいずれか１項に記載の照明装置。

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