JP2006190651A - 発光ダイオードのランプ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】光線の損失を減らす発光ダイオードの自動車用ランプ構造を提供する。
【解決手段】ベース、少なくとも一つの発光体３０２、少なくとも一つの光パイプ構造部３０４、３１０、３１６およびランプカバー３２２を備える。発光体３０２は、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を光源にする。発光体３０２はベースの表面上に設置され、ランプカバー３２２は、発光体３０２およびベースの上方を覆う。ランプカバー３２２とそれぞれの発光体３０２との間は少なくとも一つの光パイプ構造部３０４、３１０、３１６により接続され、発光体３０２から発射された光線３０８、３１４、３２０を必要な照射位置までガイドする。
【選択図】図３

Description

本発明はランプ構造に関し、特に発光ダイオード（Light Emitting Diodes：ＬＥＤ）を光源とする自動車用ランプ構造に関する。

ランプは車両の様々な所に利用されており、例えばヘッドライト、方向指示灯、ブレーキランプ、バックランプおよびテールランプなどに利用されている。車両に使用されるこれらのランプ器具は美観のためだけでなく、運転手や歩行者の安全を守るための照明および警告の作用がある。また、自動車工業の継続的な進歩に伴い、自動車用ランプに対する要求も高まってきている。

光源技術が発達していないときの自動車用ランプは、その他の種類のランプと同様に、ハロゲンランプなどの電球を光源としていた。ただし電球は、発光する働きしかないため、例えば光線の照射範囲および光線のカラーを変えるなど、放射される光線を大きく変化させることはできなかった。従って、設計の自由度は小さかった。また、現在の技術レベルのランプには多くの欠点があることが分かってきた。例えば、電球の消費電力が大きいために高い熱量が発生する上、車両のエネルギーを大量に消耗するため、効率が理想的でなかった。また高輝度の電球や蛍光灯は、往々にして水銀などの有害物質を含み、環境に重大な汚染を発生させた。また、電球および蛍光灯の外カバーはガラス材料で通常構成されているため、強い振動や衝撃により損壊しやすく、一般に寿命が短かった。

そのため、画素技術の進歩に伴って発光ダイオードを光源に利用した自動車用ランプが現れた。発光ダイオードは、電球が有する多くの欠点を克服することができ、例えば、体積が小さくて消費電力が少なく、エネルギーの節減ができて熱量が少なく、様々な波長（カラー）光を放射するものを選択できるなどの長所を有する。しかし一般に消費電力が同じであれば、発光ダイオードが放射する発光強度は電球よりも低いという欠点があるため、発光ダイオードから放射される光線を有効に利用することが非常に重要であった。

図１は、発光ダイオードの自動車用ランプ構造を示す模式図である。一般に自動車用ランプ構造は、例えば図１の発光体１０２、１０４のように複数の発光体からなる。発光体１０２、１０４は、発光ダイオード１０６と、発光ダイオード１０６の周りを囲む集光レンズ１０８と、透明な外カバー１１０とを含む。そして発光ダイオード１０６により全ての自動車用ランプの光源を提供し、集光レンズ１０８により発光ダイオード１０６から四方へ発射された光線を集めてランプカバー１１８の方向へ発射する。また、発光ダイオード１０６は外カバー１１０により保護される。

自動車用ランプが広角効果を得る場合、光線を自動車用ランプの表面から外部へ向かって直線で発射すると同時に発散させる。また、多くの歩行者や車両の注意をより引き付けるためには、自動車用ランプの照射範囲を大きくすることが望ましい。そのため、図１に示すように、自動車用ランプ構造は発光体１０２、１０４を特別に階段状に配置することにより、自動車用ランプ全体の照射範囲を拡大してもよい。

しかし、この発光ダイオードの自動車用ランプには依然として問題があった。図１に示す構造は、ランプカバー１１８の材料が光線の一部を反射する。例えば、発光体１０２、１０４から発射される光線１１２が、ランプカバー１１８を通って外部へ照射されると、ランプカバー１１８は光線１１２の一部（例えば光線１１４）をランプ内部へ反射する。光線１１２は分散されて照射されるため、輝度が低減する上、ランプ内部に反射された光線１１４の輝度をさらに低減させる。また、ランプ構造を階段状にすると光線の照射範囲および角度は増大するが、相対的にランプ全体の体積も増大した。図１を見ると分かるように、発光体１０４から発射された光線の一部（例えば光線１１６）は、発光体１０２に阻まれてさらに損失する。そして、最終的に設計の自由度が制限されるため、ランプ上の最終的な輝点数は発光体の数と必ず等しくなる。そのため、使用する発光体の数は減らすことができなかった。

上述した問題に鑑み、自動車用ランプの規格に対する要求が高まるに伴い、より経済的で効率的な発光ダイオードの自動車用ランプ構造が求められている。

本発明の第１の目的は、光線の損失を減らす発光ダイオードの自動車用ランプ構造を提供することにある。
本発明の第２の目的は、設計の自由度が高い発光ダイオードの自動車用ランプ構造を提供することにある。
本発明の第３の目的は、光源の使用数が少ない発光ダイオードの自動車用ランプ構造を提供することにある。
本発明の第４の目的は、従来の発光ダイオードの光源と容易に結合することができる発光ダイオードの自動車用ランプ構造を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は発光ダイオードの自動車用ランプ構造を提供する。この発光ダイオードの自動車用ランプ構造は、ベース、ランプカバーおよび発光ダイオードからなる少なくとも一つの発光体および少なくとも一つの光パイプ構造部を少なくとも備える。それぞれの発光体は一つの光パイプ構造部に対応し、その光パイプ構造部は発射された光線を所定の照射位置へ効果的にガイドしてランプカバーの外部へ照射する。そのため、光線の伝達途中で発生する損失を低減し、ランプ上の各輝点の輝度および範囲を光パイプ構造部の管径により制御することができる。

また、本発明は一つの発光体を二つ以上の光パイプ構造部へ対応させ、発光体を増やさずに自動車用ランプ上の輝点数を増やすことができるため、発光体の使用数を減らすことができる。

本発明の発光ダイオードのランプ構造は、発光ダイオードを光源とするランプにおいて、パイプを利用して光線をランプ外部へ直接にガイドするため、光線がランプ中で拡散して損失が発生することを防ぐことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図２は、本発明の一実施形態による自動車用ランプを示す横断面図である。自動車用ランプの主要素は光源にする発光体２０２と、発光体２０２を載せるベース２０４と、自動車用ランプの上部を覆うランプカバー２０８とを含む。発光体２０２の光源は発光ダイオードから提供され、ベース２０４は発光体２０２の回路基板へ電源を提供する。図２において、光源にする発光体２０２は二つであるが、この発光体の数は本実施形態の数だけに限定されるわけではない。図２に示すように、本実施形態の自動車用ランプは光パイプ構造部２０６を含む。本実施形態は、発光体２０２と同じ数だけの光パイプ構造部２０６を有し、それはランプカバー２０８の内側表面から延伸され、それぞれが一つの発光体２０２まで延伸される。それぞれの発光体２０２は一つの光パイプ構造部２０６により囲まれ、発光体２０２から発射された光線は光パイプ構造部２０６により集められる。

光パイプ構造部２０６の機能は、その名称が示すように光線の伝達経路をガイドすることにある。図２に示すように、発光体２０２から発射された光線２１０は光パイプ構造部２０６により集められ、光パイプ構造部２０６中で伝播および反射が行われる。光線２１０などの直射された光線は、光パイプ構造部２０６およびランプカバー２０８を通って外部へ向かって照射され、光線２１２などのように斜めに照射される光線は、光パイプ構造部２０６のパイプ壁２１４に沿って反射され、最終的にはその大部分が光パイプ構造部２０６の開口へ向かって照射されるため四方へ拡散することがない。そのため、本実施形態の自動車用ランプから照射された光線は集中して輝度が高くなる。

図２に示すように、ランプカバー２０８および光パイプ構造部２０６は一体成形されて形成されるため、例えば樹脂などの光線伝播に有利な媒質をランプカバー２０８および光パイプ構造部２０６の材料に使用することができる。また、光線を光パイプ構造部２０６のパイプ壁２１４上で反射させるため、パイプ壁２１４上に、例えば金属やガラス材料など、光線を効果的に反射させる材料を塗布したり、光パイプの反射原理を利用したりして、光パイプ構造部２０６内で光を反射させる。

図３は、本発明のもう一つの実施形態による自動車用ランプ構造を示す。自動車用ランプ中にある光パイプ構造部３０４、３１０、３１６の材料および作用は、図２の光パイプ構造部２０６と同じであり、ランプカバー３２２と分離し、独立して形成することができる。光パイプ構造部３０４、３１０、３１６の一方の端部はランプカバー３２２と接続され、他方の端部は発光体３０２の全体を囲んで、発光体３０２から発射される光線を集める。光パイプ構造部３０４、３１０、３１６の材料は樹脂などのように光をガイドする材料であり、パイプ壁も同様に光線を反射する材料が塗布される。

図３に示すように、光パイプ構造部３０４、３１０、３１６は、それぞれ管径３０６、３１２、３１８など、サイズが異なる三種類の管径により異なる照射効果を発生させる。光パイプ構造部３０４は管径３０６が常に一定のサイズに維持されるため、発光体３０２から発射された光線は光パイプ構造部３０４によりガイドされた後、光線３０８が平行に照射される。そのためこの輝点は範囲および輝度が標準的な輝点となる。光パイプ構造部３１０の管径３１２は、底端から上端へ向かうに従い徐々に拡張されているため、発光体３０２から発射された光線は光パイプ構造部３１０によりガイドされてから、拡散された光線３１４が発射される。そのため、この輝点は範囲が広くて低輝度の輝点となる。光パイプ構造部３１６の管径３１８は、底端から上端へ向かうに従い徐々に縮小されているため、発光体３０２から発射された光線は光パイプ構造部３１６によりガイドされてから集中された後、光線３２０が発射される。そのため、この輝点は範囲が狭くて高輝度の輝点となる。

上述の三種類の光パイプ構造を見ると分かるように、管径のサイズにより照射範囲および輝度レベルを調整することができるため、自動車用ランプを設計する際、自動車用ランプの用途に合わせて管径のサイズを適切に決めることができる。例えば、方向指示灯に用いる場合、その輝度は高くする必要がないが、車両や歩行者の注意を十分に引くために可視範囲を広くすることが望ましい。そのため、方向指示灯には管径が大きい光パイプ構造を採用することが望ましい。

図４は、本発明のもう一つの実施形態による自動車用ランプ構造を示す。この自動車用ランプ構造は、最も少ない数の発光体により最も多い数の輝点を形成し、ランプの有効照射範囲を制御することができる。図４に示す自動車用ランプ構造は、図３に示す自動車用ランプ構造とほぼ同じであるが、自動車用ランプの一つの発光体が複数の光ランプ構造に対応している点が異なる。例えば、光パイプ構造部４０６、４０８は発光体４０２に対応し、光パイプ構造部４１４、４１６は発光体４０４に対応している。本実施形態では一つの発光ダイオードが二つの光パイプ構造に対応しているが、発光ダイオードに対応する光パイプの数はこれだけに限定されるわけではない。

従って、図４に示すように、発光体４０２から発射された光線の一部は光パイプ構造部４０６でガイドされて光線４１０が発射される。発光体４０２から発射された残りの光線は、光パイプ構造部４０８でガイドされた後に光線４１２が外部に発射される。同様に、発光体４０４から発射された光線は、それぞれ光パイプ構造部４１４、４１６でガイドされ、それぞれ光線４１８、４１０が発射される。よって本実施形態は二つの発光ダイオードにより外部へ照射される四つの輝点を形成することにより、発光ダイオードの数を減らすことができる。

また、それぞれの光パイプ構造の経路を適当に設計することにより、それぞれの輝点が適当な位置に形成され、ランプ全体の照射範囲を調整することができる。図４に示すように、光パイプ構造部４０６、４０８、４１４、４１６の経路を適当な曲線にすることにより、光線４１０、４１２、４１８、４２０はそれぞれ異なる方向へ照射され、ランプ光線の照射範囲を効果的に制御することができる。

本実施形態では自動車用ランプを用いたが、自動車用ランプだけでなく、例えば道路の照明ランプや交通信号用ランプなどにも適用することができる。

本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知するものなら誰でも、本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

従来技術の発光ダイオードのランプ構造を示す模式図である。 本発明の一実施形態による発光ダイオードのランプ構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態による発光ダイオードのランプ構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態による発光ダイオードのランプ構造を示す断面図である。

符号の説明

２０２、３０２、４０２、４０４ 発光体、２０４ ベース、２０６、３０４、３１０、３１６、４０６、４０８、４１４、４１６ 光パイプ構造部、２０８、３２２ ランプカバー、２１０、２１２、３０８、３１４、３２０、４１０、４１２、４１８、４２０ 光線、２１４ パイプ壁、３０６、３１２、３１８ 管径

Claims (15)

1. ベース、発光体、ランプカバーおよび少なくとも一つの光パイプ構造部を備える発光ダイオードのランプ構造であって、
   前記発光体は、前記ベースの表面上に設置されて少なくとも一つの発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を有し、
   前記ランプカバーは、前記ベースおよび前記発光体上を覆い、
   前記光パイプ構造部は、前記発光体と前記ランプカバーとを接続し、前記発光体から発射された光線を前記ランプカバー上の所定の位置までガイドすることを特徴とする発光ダイオードのランプ構造。
2. 前記ベースは、前記発光体へ電源を提供する回路基板であることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードのランプ構造。
3. 前記光パイプ構造部は、樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードのランプ構造。
4. 前記光パイプ構造部は、全体が同じ管径を有することを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードのランプ構造。
5. 前記光パイプ構造部は、両端が異なる管径を有することを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードのランプ構造。
6. 前記光パイプ構造部は、横から見たときの断面が曲線状であることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードのランプ構造。
7. 前記光パイプ構造部は、前記ランプカバーと一体成形されることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードのランプ構造。
8. 前記ランプ構造部は、自動車用ランプ内に使用されることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードのランプ構造。
9. ベース、複数の発光体、ランプカバーおよび複数の光パイプ構造部を備える発光ダイオードの自動車用ランプ構造であって、
   前記発光体は、前記ベースの表面上に設置されて少なくとも一つの発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を有し、
   前記ランプカバーは、前記ベースおよび前記発光体上を覆い、
   前記光パイプ構造部は、前記発光体と前記ランプカバーとを接続し、前記発光体から発射された光線を前記ランプカバー上の所定の位置までガイドすることを特徴とする発光ダイオードの自動車用ランプ構造。
10. 前記ベースは、前記発光体へ電源を提供する回路基板であることを特徴とする請求項９記載の発光ダイオードの自動車用ランプ構造。
11. 前記光パイプ構造部は、樹脂からなることを特徴とする請求項９記載の発光ダイオードの自動車用ランプ構造。
12. 前記光パイプ構造部は、全体が同じ管径を有することを特徴とする請求項９記載の発光ダイオードの自動車用ランプ構造。
13. 前記光パイプ構造部は、両端が異なる管径を有することを特徴とする請求項９記載の発光ダイオードの自動車用ランプ構造。
14. 前記光パイプ構造部は、横から見たときの断面が曲線状であることを特徴とする請求項９記載の発光ダイオードの自動車用ランプ構造。
15. 前記光パイプ構造部は、前記ランプカバーと一体成形されることを特徴とする請求項９記載の発光ダイオードの自動車用ランプ構造。
    
    
    
    

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