車両用ＬＥＤ灯具

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【発明の名称】	車両用ＬＥＤ灯具
【発明者】	【氏名】近藤俊幸【氏名】岡田英隆
【要約】	【課題】従来のＬＥＤランプを光源とする車両用灯具においては、ＬＥＤランプの照射角が狭いので発光面が斑点状となる光ムラを生じて観視者に違和感を与える問題点を生じていた。【解決手段】一方の双曲面の略焦点にＬＥＤランプ２を配置し、このＬＥＤランプ２の光軸方向に光軸近傍の適宜範囲に透過部４ａを設けた他方の双曲面で形成される双曲面反射面４を配置すると共に、ＬＥＤランプ２の側には他方の双曲面の焦点に略焦点を有する回転放物面反射面５を設けた発光ユニット３の少なくとも１つから構成されている車両用ＬＥＤ灯具１としたことで双曲面反射面４で照射角を拡大し広い面積が発光するものとして課題を解決する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】一方の双曲面の略焦点にＬＥＤランプを配置し、該ＬＥＤランプの光軸方向に光軸近傍の適宜範囲に透過部を設けた他方の双曲面で形成される双曲面反射面を配置すると共に、前記ＬＥＤランプの側には前記他方の双曲面の焦点に略焦点を有する回転放物面反射面を設けた発光ユニットの少なくとも１つから構成されていることを特徴とする車両用ＬＥＤ灯具。
【請求項２】前記発光ユニットの前記透過部が形成される範囲は、前記ＬＥＤランプからの光が他方の双曲面で形成される双曲面反射面で反射し、更に前記回転放物面反射面で反射する反射光が再度前記双曲面反射面に入射する範囲よりも大きい範囲とされていることを特徴とする請求項１記載の車両用ＬＥＤ灯具。
【請求項３】前記発光ユニットの双曲面反射面は臨界角で反射を行うものとされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用ＬＥＤ灯具。
【請求項４】前記発光ユニットの双曲面反射面は、この車両用ＬＥＤ灯具の前面を覆うレンズと一体に形成されていることを特徴とする請求項１～請求項３の何れかに記載の車両用ＬＥＤ灯具。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一個または複数のＬＥＤランプを光源として採用する車両用灯具の構成に係るものであり、詳細には、ＬＥＤランプを光源として採用した場合に生じがちな発光面における明るさのムラの発生を防止可能な構成の提供を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の車両用ＬＥＤ灯具９０の構成の例を示すものが図６であり、例えば複数の回転放物面とした反射鏡部９１ａが形成された基板９１に、個々の反射鏡部９１ａ毎にＬＥＤランプ９２を装着し、更に前記ＬＥＤランプ９２の前方を個々の反射鏡部９１ａ毎に対応するレンズカット９３ａが設けられたレンズ９３で覆うものである。
【０００３】このようにしたことで、前記レンズカット９３ａには、ＬＥＤランプ９２からの直射光と、前記反射鏡部９１ａで反射した光とが入射するものとなり、それらの光を適宜に拡散するレンズカット９３ａの作用によりレンズ９３の全面がほぼ均一な明るさとして光り輝くことを期待するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記した従来の構成の車両用ＬＥＤ灯具９０においては、採用されるＬＥＤランプ９２が、例えば０．３ｍｍ角など実質的には点光源とみなせるＬＥＤチップを、ケースを兼ねる樹脂レンズで覆ったものであり、このときに、前記樹脂レンズはＬＥＤチップの近傍に焦点を持つ凸レンズ状として形成されているものであるので、ＬＥＤランプ９１から放射される光が収束性が高く、狭い照射角（例えば輝度の半減値で３０゜～５０゜）を有するものとなっている。
【０００５】従って、前記反射鏡部９１ａには、ほとんど光が達することがなく、実質的にはＬＥＤランプ９２からの直射光のみがレンズ９３を透過して観視者に見えるものとなり、発光面（即ち、レンズ９３の面）には図７に示すように光ムラを生じて見栄えを損うものとなる問題点を生じている。
【０００６】この点を解決するためには、ＬＥＤランプ９２を配置する間隔を狭めるあるいは車両用ＬＥＤ灯具９０の奥行を深くするなどして、各ＬＥＤランプ９２同士の放射角が重なり合うようにするなどが考えられるが、間隔を狭めれば同じ発光面積であってもＬＥＤランプ９２の必要数が増え、コストアップ、消費電力の増大、点灯時の温度上昇などの問題を生じ、奥行を増せば大型化して車両への搭載が困難となるなど新たな問題点を生じるものとなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の課題を解決するための具体的手段として、一方の双曲面の略焦点にＬＥＤランプを配置し、該ＬＥＤランプの光軸方向に光軸近傍の適宜範囲に透過部を設けた他方の双曲面で形成される双曲面反射面を配置すると共に、前記ＬＥＤランプの側には前記他方の双曲面の焦点に略焦点を有する回転放物面反射面を設けた発光ユニットの少なくとも１つから構成されていることを特徴とする車両用ＬＥＤ灯具を提供することで課題を解決するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に符号１で示すものは本発明に係る車両用灯具１の第一実施形態であり、この車両用灯具１はＬＥＤランプ２を光源として採用するものである点は従来例のものと同様であるが、本発明によりＬＥＤランプ２には発光ユニット３が設けられるものとされている。
【０００９】前記発光ユニット３は、主な構成要素としてはとしては、透過部４ａが設けられた双曲面反射面４と、回転放物面反射面５とから成るものであり、そして前記ＬＥＤランプ２は前記双曲面反射面４に対して所定の位置に配置されるものとされている。
【００１０】ここで、本発明の車両用灯具１の説明に先立って、双曲線の特性について簡単に説明を行えば、図２に示すようにそれぞれが向い合う１対の双曲線ｈ１、ｈ２はそれぞれに焦点ｆ１、ｆ２を有している。上記の２つの焦点ｆ１、ｆ２を通る軸Ｘで双曲線ｈ１、ｈ２を回転させると、双方が凸面同士で向い合う二葉双曲面が得られるものとなる。
【００１１】ここで、何れかの双曲面、例えば他方の双曲線ｈ２で形成された双曲面のみが存在しているときに、一方の双曲線ｈ１の焦点ｆ１に点光源が置かれると、他方の双曲線ｈ２で形成された双曲面はあたかも、焦点ｆ２から光が放射されているような反射光を生じるものとなる。但し、双曲面は凸面であるので、放射角は焦点ｆ１から放射されたときよりも拡がるものとなる。
【００１２】本発明においては、上記に説明した構成の放物面反射面４を使用するものであり、再び図１を参照して前記ＬＥＤランプ２は一方の双曲線ｈ１の焦点ｆ１の位置に設置されている。そして、前記双曲面反射面４は他方の双曲線ｈ２から形成された他方の二葉双曲面である。
【００１３】また、前記回転放物面反射面５は前記他方の双曲線ｈ２の焦点ｆ２を焦点とするものである。従って、焦点ｆ２に存在する仮想的な光源からの光を平行光線として、車両用ＬＥＤ灯具１の照射方向Ｘに反射するものとなる。このときに、前記焦点ｆ２に存在する仮想的な光源は、上記にも説明したように、焦点ｆ１に設置されたＬＥＤランプ２により生成されるものであるので、結果として回転放物面反射面５は焦点ｆ１にあるＬＥＤランプ２からの光を照射方向Ｘに向わせるものとなる。
【００１４】ここで、双曲面反射面４に設けられる透過部４ａについて説明を行うと、この透過部４ａはＬＥＤランプ２からの光を反射することなく照射方向Ｘに透過させる。その理由は、前記回転放物面反射面５は双曲面反射面４からの光を照射方向Ｘと平行な平行光線として反射するものであるので、双曲面反射面４の背面となる部分では反射光は再度双曲面反射面４に入射し、結果としては双曲面反射面４に遮蔽され照射光としては利用できないからである。
【００１５】よって、前記透過部４ａの径ｄ２は、双曲面反射面４の径ｄ１に依存して定るものであり、即ち、ＬＥＤランプ２から放射され双曲面反射面４で反射した光が回転放物面反射面５に達したときに、双曲面反射面４の径ｄ１よりも狭い範囲となる部分は透過部４ａとされて、直接に照射方向Ｘに放射するものとし、光量の損失を生じないようにしている。
【００１６】また、前記透過部４ａの具体的な形成方法としては、前記双曲面反射面４が金属板などの不透明部材で形成されているときには、所定の位置に所定の径の孔を穿設すれば良く、また樹脂などの透明部材であるときには透過部４ａの部分を除いてアルミの真空蒸着などによる反射処理を行えば良いものである。
【００１７】このようにして、前記回転放物面反射面５および双曲面反射面４の透過部４ａからの照射方向Ｘへ向う光の前方には適宜なレンズカット６ａが施されたレンズ６が設けられ、双方の光りに適宜な拡散を与えるなどとして、車両用ＬＥＤ灯具１としての配光特性が得られるものとされている。
【００１８】以上の説明は、車両用ＬＥＤ灯具１における１つの発光ユニット３について説明を行ったが、本発明においては１つの車両用ＬＥＤ灯具１に対して１つの発光ユニット３が設けられることを限定するものではなく、１つの車両用ＬＥＤ灯具１に複数の発光ユニット３を設けることも自在である。
【００１９】次いで、上記の構成とした本発明の車両用ＬＥＤ灯具１の作用および効果について説明する。本発明によりＬＥＤランプ２からの光を一旦、双曲面反射面４で反射し、その反射光を回転放物面反射面５で受けて平行光線として照射方向Ｘに向わせる構成としたことで、前記双曲面反射面４に反射させる時点で、狭いＬＥＤランプ２の照射角を拡げることが可能となる。
【００２０】従って、前記回転放物面反射面５には照射角が拡げられた光が入射されるものとなり、即ち、広い面積が明るく光るものと成って、従来、ＬＥＤランプ２を光源として採用したときに生じていた点状の発光を解消でき、灯具１の発光面の生じていた輝度ムラをなくすることが可能となる。
【００２１】図３は、本発明の第二実施形態であり、この第二実施形態は前記双曲面反射面４に係るものである。ＬＥＤランプ２においては、一般的な特性として照射方向Ｘへ向う光量が圧倒的に多いものであるので、上記透過部４ａは小径であるにも係わらず、この透過部４ａを通過する光量は相当に多いものと成ることが予想される。
【００２２】従って、前記透過部４ａを通過する光はできるだけ広い面積に拡散させることが、回転放物面反射面５など他の部分との明るさのバランスを取る上で好ましく、この第二実施形態では前記透過部４ａからの光路上に、例えば略円錐状とした全反射面４ｃを設けて、光を双曲面反射面４の裏面で再度反射させ、拡散性を高めるものである。尚、この第二実施形態では双曲面反射面４は透明樹脂などで形成されている。
【００２３】図４は、本発明に係る車両用ＬＥＤ灯具１の第三実施形態を要部で示すものであり、前の第二実施形態では双曲面反射面４は、例えば金属、あるいは、透明、不透明な樹脂部材などで双曲面反射面４の基本形状を形成しておき、反射面とする部分にアルミの蒸着などで反射処理４ｂをしたものとして説明を行った。
【００２４】これに対し、この第三実施形態の双曲面反射面７は、透明樹脂の屈折率と大気の屈折率との差により生じる臨界角での透明樹脂内での境界面に生じる全反射の作用を利用するものであって、この実施形態では双曲面７ａはＬＥＤランプ２から見るときの透明部材の裏側の大気との境界面に形成されている。
【００２５】そして、ＬＥＤランプ２からの光が入射する位置は適宜な範囲が第一焦点ｆ１を中心とする円弧ｒ１面あるいは平面状などされて透過部入射部７ｂとされ、前記透過部入射部７ｂに対応する背面部分は適宜な凸レンズ状などとされて透過部出射部７ｃとされている。尚、透過部出射部７ｃの径は前の第一実施形態と同様にして定められている。
【００２６】また、双曲面反射面７ａの厚み方向であるＬＥＤランプ２側の面７ｄは、例えば第二焦点ｆ２を中心とする円弧ｒ２面など基本的には双曲面７ａからの反射光の進行方向に変化を与えないものとされ、続く回転放物面反射面５（ここでの図示は省略する）での反射で平行光線を得る作用を損わないものとされるが、適宜な凸面として回転放物面反射面５で反射が行われた時点で既に拡散が行われるものとし、レンズ６に施すレンズカット６ａを低減して車両用ＬＥＤ灯具１全体としての透明感を向上させるものとするなどの変更は自在である。
【００２７】ここで、この第三実施形態の作用、効果について説明を行うと、双曲面７ａにはアルミの真空蒸着などによる鏡面処理が不要であり、前の第一実施形態で双曲面反射面４を透明樹脂部材で形成するときには、透過部４ａを確保するためにマスキングなど繁雑な作業が要求されるものとなるので、鏡面処理が不要となることによる工数の低減の効果は顕著である。
【００２８】図５は本発明の第四実施形態であり、この第四実施形態では双曲面反射面８はレンズ６と一体化して形成されている。このように一体化することで、双曲面反射面８の取付け工程が省略できるものとなり、特に、車両用ＬＥＤ灯具１に複数のＬＥＤランプ２が光源として採用されている場合にも、個々のＬＥＤランプ２毎に双曲面反射面８の位置を調整するなどの工数が不要となり一層に工数の低減が可能となる。尚、この第四実施形態においては、鏡面処理の不要な第三実施形態と併用することで一層にその効果を顕著とすることが可能である。
【００２９】
【発明の効果】以上に説明したように本発明により、一方の双曲面の略焦点にＬＥＤランプを配置し、該ＬＥＤランプの光軸方向に光軸近傍の適宜範囲に透過部を設けた他方の双曲面で形成される双曲面反射面を配置すると共に、前記ＬＥＤランプの側には前記他方の双曲面の焦点に略焦点を有する回転放物面反射面を設けた発光ユニットの少なくとも１つから構成されている車両用ＬＥＤ灯具としたことで、照射角が狭いＬＥＤランプからの光を双曲面反射面で反射させることで、所定の位置に焦点がある状態で照射角を拡げることを可能とし、この照射角が拡がった光を回転放物面反射面で照射方向に反射することで、１つのＬＥＤランプからの光でより広い範囲を光らせることを可能とし、もって、この種の車両用ＬＥＤ灯具の発光面に生じる輝度ムラを解消し、性能向上に極めて優れた効果を奏するものである。

【出願人】	【識別番号】０００００２３０３【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社
【出願日】	平成１２年８月２５日（２０００．８．２５）
【代理人】	【識別番号】１０００６２２２５【弁理士】【氏名又は名称】秋元輝雄
【公開番号】	特開２００２－７５０２５（Ｐ２００２－７５０２５Ａ）
【公開日】	平成１４年３月１５日（２００２．３．１５）
【出願番号】	特願２０００－２５５６１５（Ｐ２０００－２５５６１５）