JP2005049875A - Ｌｅｄ信号ランプのための単一レンズ - Google Patents

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Abstract

【課題】 コストを増加させ、利用可能な光の量を減少させる内部レンズを使用する構造を改良することである。
【解決手段】 レンズにより閉じられたキャビティを有するハウジング、前記レンズの方へ向けられた前記キャビティの内部に配置された光源から成り、前記レンズが前記光源に面する第１の面と被照明領域に面する第２の面を有し、前記第１の面が複数の水平方向フレネルレンズを備え、前記第２の面が複数の水平方向ピロー型光学部品を備える自動車信号ランプを提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明はレンズに関し、更に詳細には、自動車信号ランプのためのレンズに関する。更に詳細には、本発明は、光源として発光ダイオードを利用する信号ランプのためのレンズに関する。
光源として発光ダイオード（１または複数のＬＥＤ）を利用し光学部品として単一レンズだけを利用する従来の光学系では、複数のＬＥＤからの光の中心軸が被照明領域の中心に向けられ、レンズが軸方向に垂直であるように、複数のＬＥＤが位置合わせされる。フレネル屈折レンズは複数のＬＥＤに面するレンズの側に形成され、一連のピロー型レンズ素子は被照明領域に面するレンズの側に形成される。ＬＥＤ光は、フレネル要素により水平方向と垂直方向の両方に向けられて平行ビームになる。次に、外部のピロー型レンズ素子が、平行ビームを要求される垂直方向と水平方向に角度のついた配光にする。このデザインの短所は、そのようなレンズがテストパターンの光軸に垂直でないことである。これは実際の構造のためであるか、または好ましい車両設計においてレンズを垂直に配置することが面倒だからである。一般に、ウィンドは傾斜しており、そのために傾斜したレンズ面を必要とする。円形フレネルレンズは光軸よりもレンズ傾斜の軸に沿って光を平行にし、レンズ傾斜の軸はシステムが要求される配光を満たすことが出来ないようにする。従来は、もしレンズ傾斜が光軸に垂直でないことを所望すれば、フレネルレンズ（または、フレネルレンズと光軸に垂直なピロー型レンズ）を有する追加の内部レンズ片が使用された。この内部レンズがコストを増加させ、利用可能な光の量を減少させた。
多少の光損失でも光出力が法定仕様を満たすように、白熱灯を使用するセンター・ハイマウント・ストップランプ（ＣＨＭＳＬ）は十分過剰な光を供給した。しかし、複数のＬＥＤを使用するために、効率的であるという大きな必要性が存在する。同時に、異なるウィンド傾斜を有する多様な車両で使用可能な標準化されたランプシステムに対する必要性が存在する。ＬＥＤのＣＨＭＳＬは、対応するＬＥＤからの光をそれぞれ受光して平行にする１または複数の円形フレネルレンズ領域を有する内面に提供されるレンズを用いて製造されてきた。平行にされた光は、レンズを通過して光を垂直方向と水平方向に広げる四角いピロー型レンズ素子に遭遇する外面に達する。ＬＥＤからの中心（即ち、軸方向）発光が対応するフレネルレンズ部分の中心を通過し、レンズの垂直軸に平行であるように、このレンズは位置合わせされた。もしレンズが、ＬＥＤ軸がレンズの垂直軸に対して斜め（例えば、ユーザがレンズに要求する、ウィンドに適合する異なる面角）になるように配置されたら、レンズは光を実質的に傾斜の軸に平行な方向に向ける。ＬＥＤランプシステムに対して、始動するには余りにも少しの光しか存在せず、方向の誤りが法定必要条件から容認できない光損失まで達した。
従って、本発明の目的は、従来技術の短所を除去することである。
本発明の他の目的は、複数のＬＥＤ光源と使用するためにレンズを改良することである。
これらの目的は、本発明の１側面で自動車信号ランプにより達成され、前記自動車信号ランプは、レンズにより閉じられたキャビティを有するハウジング、前記レンズの方へ向けられた前記キャビティの内部に配置された光源から成り、前記レンズが前記光源に面する第１の面と被照明領域に面する第２の面を有し、前記第１の面が複数の水平方向フレネルレンズを備え、前記第２の面が複数の水平方向ピロー型光学部品を備える。
このレンズ構造の使用は、光軸に対して９０°以外の角度で傾斜したレンズ軸を有するＬＥＤのための単一レンズ設計の使用を可能にする。
従って、複数の自動車用途において大きく減少したコスト、および従来技術で要求されるより少ない部品で使用されるＬＥＤ源のための単一レンズが提供される。
図を詳細に参照すると、図１と図２には、第１の面１２と第２の面１４を含むレンズ１０が示される。第１の面１２は複数の水平方向線形フレネルレンズ１６を備え、第２の面１４は複数の水平方向ピロー型光学部品１８を備える。
レンズ１０では、第１の面１２の水平方向線形フレネルレンズ１６が、光軸の１点から±７０°までの範囲の光を平行にするに十分な、中心軸からの光の垂直方向屈折を提供し、第２の面のピロー型光学部品１８が、±１２°までの垂直方向拡散、および光軸の±７０°の範囲内の点から中間平面から±２５°までの光の水平方向拡散の両方を提供する。
本発明の好ましい実施例では、レンズは自動車信号ランプ３０と一緒に利用される（図６を参照）。ランプ３０は、レンズ１０により閉じられたキャビティ３４を有するハウジング３２を含む。光源３６（例えば、発光ダイオード）はキャビティの内部に配置され、レンズ１０の方向へ向けられる。レンズは、光源３６に面する第１の面１２と被照明領域に面する第２の面１４を有する。第１の面１２は複数の水平方向フレネルレンズ１６を備え、第２の面１４は複数の水平方向ピロー型光学部品１８を備える。
レンズ１０の動作を更に理解するために、図３−図５を参照する。図３は、ピロー型レンズ５２と円形フレネルレンズ５４を有する従来技術のレンズ５０を示す。この従来のＬＥＤレンズだけの光学系では、光はフレネル要素により水平方向と垂直方向の両方に向けられて平行ビーム５５になる。次に、外部のピロー型レンズ５２は、平行ビームを要求される信号ランプの分布５７にするために使用される。もしレンズがテストパターンの光軸に垂直でなければ、このデザインの短所が出現する。円形フレネルレンズは光軸よりもレンズ傾斜の軸に沿って光を平行にし、レンズ傾斜の軸はシステムが要求される配光を満たすことが出来ないようにする。この問題を修正するために、もし光軸に対して垂直でないレンズ傾斜を有することを所望するなら、フレネルレンズ（または、フレネルレンズと光軸に垂直なピロー型レンズ）を有する追加の内部レンズ片が利用され、コストをアセンブリに追加する。
本発明のレンズでは、図４の垂直断面に示されるように、レンズ１０は９０°以外の角度に設定できる。そこで、光源３６からの光線６０は、６２において線形フレネルレンズ１６により平行にされ、指示パターン６４になる。図５に示される水平断面では、線形フレネルレンズの効果が、改良された指示光パターン６６に見られる。
以上、本発明の好ましい実施例について記載したが、特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲から逸脱することなしに種々の変形および変更がなし得ることは、当業者には明らかであろう。
本発明の実施例を利用するレンズの前面の立面図である。 本発明の実施例を利用するレンズの後面（または、ランプ側）の立面図である。 従来技術のレンズからの配光の線図である。 垂直断面での本発明のレンズからの配光の線図である。 水平断面での本発明のレンズからの配光の線図である。 自動車信号ランプの線図である。
符号の説明
１０ レンズ
１２ 第１の面
１４ 第２の面
１６ 水平方向線形フレネルレンズ
１８ 水平方向ピロー型光学部品
３０ 自動車信号ランプ
３２ ハウジング
３４ キャビティ
３６ 光源
５０ 従来技術のレンズ
５２ ピロー型レンズ
５４ 円形フレネルレンズ
５５ 平行ビーム
６４ 指示パターン
６６ 指示光パターン

Claims (4)

  1. 第１の面と第２の面から成り、
    前記第１の面が複数の水平方向線形フレネルレンズを備え、前記第２の面が複数の水平方向ピロー型光学部品を備えることを特徴とするレンズ。
  2. 前記第１の面の前記水平方向線形フレネルレンズが、光軸の１点から±７０°までの範囲の光を平行にするに十分な、中心軸からの光の垂直方向屈折を提供し、前記第２の面の前記ピロー型光学部品が、±１２°までの垂直方向拡散、および光軸の±７０°の範囲内の点から中間平面から±２５°までの光の水平方向拡散の両方を提供することを特徴とする、請求項１に記載のレンズ。
  3. レンズにより閉じられたキャビティを有するハウジング、および
    前記キャビティの内部に配置され、前記レンズの方向へ向けられる光源から成り、
    前記レンズは、前記光源に面する第１の面と被照明領域に面する第２の面を有し、前記第１の面は複数の水平方向フレネルレンズを備え、前記第２の面は複数の水平方向ピロー型光学部品１８を備えることを特徴とする自動車信号ランプ。
  4. 前記光源が少なくとも１つの発光ダイオードから成ることを特徴とする、請求項３に記載の自動車信号ランプ。
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