JP2009272309A - 高効率コンパクトレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】光学的効率が良く、且つＨＩＤランプの照明力を作り出すことができるが、白熱灯光源を使用することができ、これによりシステムコストを減らせる照明デバイスを提供する。
【解決手段】本発明は、光源と、少なくとも一つのレンズと、レンズの一部として形成され、光源から生じた光の実質的に全てを受けるための、少なくとも一つの光入力面を有する照明組立体に向けられる。本発明は、レンズの一部を形成する少なくとも一つの光出力面を含み、光入力面によってレンズ内に受けた光が、光出力面に向けられ、所望のビームパターンを作り出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、高効率、高出力照明組立体を作るために内部全反射を用いるレンズに関する。

種々のタイプの照明適用において、光の損失が一般的に知られている。白熱電球、及び高輝度放電（ＨＩＤ）ランプのような光源から生じた光は、光源が使用されている用途のために、特定の方法で向けられる。光を向ける種々のタイプのレンズ、リフレクター等を使用する間に起こる種々の問題点のために、光源から生じたある量の光は、所望のビームパターンの一部になり損ねる。

或るタイプの照明適用では、大量の光を要求し、同時に、効率的でない光学システムを用いる。高輝度放電ランプは、大量の光を作り出し、且つエネルギー効率が良いので、これらのタイプの適用には、高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ）が、しばしば使用される。しかしながら、ＨＩＤランプは高価である。

従って、光学的効率が良く、且つＨＩＤランプの照明力を作り出すことができるが、白熱灯光源を使用することができ、これによりシステムコストを減らせる照明デバイスへのニーズが存在する。

本発明は、光源と、少なくとも一つのレンズと、光源から生じた実質的に全ての光を受けるための、レンズの一部として形成された、少なくとも一つの光入力面とを有する照明組立体に向けられる。本発明は、レンズの一部として形成された、少なくとも一つの光出力面を含み、光入力面によってレンズ内に受けられた光が、レンズによって光出力面から外に向けられ、これによって所望のビームパターンを作り出す。

本発明の適用のさらなる領域が、以下の詳細な説明から明らかになる。本発明の好ましい実施形態を示す詳細な説明及び具体的な例は、例示を目的としているに過ぎず、発明の範囲を限定するものではないことを理解すべきである。

本発明が、詳細な説明及び添付図面から、より完全に理解されるようになる。

本発明による照明組立体の第１の実施形態の斜視図である。 図１の線２−２に沿って取った、照明組立体の部分側面図である。 図１の線３−３に沿って取った、照明組立体の部分上面図である。 本発明の第１の実施形態による、照明組立体に用いられる側レンズの第１の切断斜視図である。 本発明の第１の実施形態による、照明組立体に用いられる側レンズの第２の切断斜視図である。 本発明の第１の実施形態による、照明組立体に用いられる下レンズの第１の切断斜視図である。 本発明の第１の実施形態による、照明組立体に用いられる下レンズの第２の切断斜視図である。 本発明の第１の実施形態による、照明組立体に用いられる前レンズの第１の切断斜視図である。 本発明の第１の実施形態による、照明組立体に用いられる前レンズの第２の切断斜視図である。 本発明の第１の実施形態による、照明組立体に用いられる側レンズ、前レンズ、及び下レンズの切断斜視図である。 本発明の第１の実施形態による照明組立体の切断背面図である。 本発明の第２の実施形態による照明組立体の第１の斜視図である。 本発明の第２の実施形態による照明組立体の第２の斜視図である。 本発明の第２の実施形態による照明組立体の切断正面図である。 本発明による、図１３の線１５−１５に沿って取られた部分側面図である。 本発明の第３の実施形態による照明組立体の斜視図である。

好ましい実施形態の以下の説明は、事実上例示に過ぎず、発明、その適用、又は用途を限定するものではない。

本発明による照明組立体の第１の実施形態を、図１−１１に、一般的に１０で示す。照明組立体１０は、所望のビームパターンを作り出すためだけではなく、照明組立体１０に内部全反射（ＴＩＲ）させるために用いられる、幾つかのレンズを含む。

照明組立体１０は、一般的に１２で示す第１側レンズと、一般的に１４で示す第２側レンズとを含む。一般的に１６で示す第１前レンズ、及び一般的に１８で示す第２前レンズが、第１側レンズ１２と第２側レンズ１４の間に配置される。照明組立体１０は、一般的に２０で示す上レンズと、一般的に２２で示す下レンズとを含む。レンズ１２，１４，１６，１８，２０，２２の組み合わせは、光源２４からできるだけ多くの光を受け入れ、且つ照明組立体１０が高効率のものであるように内部全反射のコンセプトを使用するように作用する。この実施形態では、光源２４は、白熱（ハロゲン）灯であるが、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はＨＩＤのような、他の種類の光源を使用してもよいことも本発明の範囲内である。レンズ１２，１４，１６，１８，２０，２２と組み合わせて光源２４として使用される白熱灯は、（自動車のヘッドランプとして用いられるとき）車両の前の道路に９００ルーメン以上を作り出すことができ、しかるに典型的な反射システムを使用したヘッドライトは、最大６００ルーメンを作り出すに過ぎない。

第１側レンズ１２及び第２側レンズ１４は、同様の構造のものであり、一緒に説明される。側レンズ１２，１４の両者は、小さい、又は第１本体部分２８の一部である光入力面２６を含む。第１本体部分２８は、大きい部分又は第２本体部分３０の一部として形成される。第２本体部分３０は、光出力面３２を含み、光は、光出力面３２から導出されて、所望のビームパターンを形成する。

前レンズ１６，１８も実質的に同様である。各前レンズ１６，１８は、第１本体部分又は四分球部分３６の一部である光入力面３４を含む。四分球部分３６は、第２部分又は前側部分３８の一部として形成される。図２、及び８−１１で最も良く分かるように、前側部分３８は、湾曲面４０を有する。前側部分３８は、また、出力面４２を含む。光源２４からの光は、光入力面３４によって受けられ、四分球部分３６及び前側部分３８によって出力面４２から外に向けられる。

上レンズ２０及び下レンズ２２は、互いに比較すると似ている。上レンズ２０と下レンズ２２は、第１本体部分４６の一部として形成された光入力面４４を含む。第１本体部分４６は、第２本体部分４８の一部として形成される。第２本体部分４８は、光出力面５５を含む。光入力面４４は、光源２４から光を受け、次いで光は、光源２４から第１本体部分４６と第２本体部分４８によって光入力面２４から出力面５０の外に向けられる。

光入力面２６，３４，４４は、光源２４によって作り出された光の実質的に全てを受けるように作用する。レンズ１２，１４，１６，１８，２０，２２の各々は、ＴＩＲの原理を使用して集光し、光を光出力面３４，４２，５０の各々から外に向ける。光源２４からの光の殆ど全てが集光されるので、レンズ１２，１４，１６，１８，２０，２２の各々は、ＴＩＲの原理を用いて作動し、光源２４からの光の実質的に全てが集光され、照明組立体１０から外に向けられる。

本発明の第２の実施形態は、図１２−１５に一般的に５２で示す別のタイプの照明組立体であり、第１の実施形態で説明した光源２４と同様の光源からの光を受ける。第２の実施形態５２は、水平軸線５４に対して実質的に対称であり、第１下レンズ５８と実質的に同様の第１上レンズ５６を含む。中央レンズ６０もあり、中央レンズ６０の一部分は、軸線５４の上及び下に配置される。第２上レンズ６２が、軸線５４の上に配置された中央レンズ６０の一部分と第１上レンズ５６との間に配置される。同様に、第２下レンズ６４が、軸線５４の下に配置された中央レンズ６０と第１下レンズ５８との間に配置される。

第１上レンズ５６と第１下レンズ５８は両方とも、実質的に同様の形状寸法を有する。両者は、第１アーチ状入力面６６と、第２アーチ状入力面６８を含む。入力面６６，６８の両方は、光源２４から光を受け、光は、複数のＴＩＲ面を有する本体部分７０によって、出力面７２から外に向けられる。

第２上レンズ６２と第２下レンズ６２の両方は、単一のアーチ状入力面７４を有し、光は、光源２４から、入力面７４によって受けられ、本体部分７８によって出力面７６から外に向けられる。

中央レンズ６０は、複数の入力面を有する。中央レンズ６０は、第１アーチ状外入力面８０、第２アーチ状外入力面８２、及びアーチ状中央入力面８４を含む。中央レンズ６０は、本体部分８６と、傾斜上出力面８８、傾斜下出力面９０、及びアーチ状中央出力面９２を含む。光源からの光は、入力面８０，８２，８４に受け入れられ、本体部分８６は、光を出力面８８，９０，９２から外に向ける。

図１５に示す断面図から良く分かるように、レンズ５６，５８，６０，６２，６４の入力面６６，６８，７４，８０，８２，８４は、光源２４からの光の実質的に全てが、入力面１３８，１４０，１４６，１５２，１５４，１５６に受け入れられるように、互いに隣接している。照明組立体５２は、ＴＩＲの原理を使用し、高効率、高出力照明を作り出す。光は、それぞれの出力面７２，７６，８８，９０，９２から出て、所望のビームパターンを作り出す。

図１６は、図１−１１に示す実施形態と非常に似た本発明の第３の実施形態を一般的に９４で示し、同様の参照番号は同様の構成要素を示す。しかしながら、出力面３２，４２，５０は、照明組立体１０によって作り出されるビームパターンと比較して異なるビームパターンを作り出すように、湾曲している。

本発明の照明組立体１０は、多用な用途を有する。例えば、照明組立体１０は、自動車のヘッドライト、駐車場用の屋外ランプ、又は高出力、高効率ランプが要求される他の適用として使用することができる。

本発明の説明は、事実上例示に過ぎず、かくして、本発明の本質から逸脱しない変形は、本発明の範囲内にある。このような変形は、本発明の精神及び範囲から逸脱するものとみなされない。

Claims (5)

1. 光源と、
   少なくとも一つのレンズと、
   前記光源から生じた光の実質的に全てを受けるための、前記レンズの一部として形成された少なくとも一つの光入力面と、
   前記レンズの一部として形成された、少なくとも一つの光出力面とを含み、前記少なくとも一つの光入力面によって前記レンズ内に受けられた光が、前記レンズによって、前記少なくとも一つの光出力面から外に向けられて所望のビームパターンを生じさせる、
   照明組立体。
2. 前記少なくとも一つのレンズは、
   前記光源からの光を受けるように作動する第１側レンズと
   前記光源の前記第１側レンズと反対側に配置され、前記光源からの光を受けるように作動する第２側レンズと、
   前記第１側レンズと前記第２側レンズとの間に少なくとも部分的に配置され、前記光源からの光を受けるために作動する、少なくとも一つの前レンズと、
   前記第１側レンズと前記第２側レンズとの間に少なくとも部分的に配置され、前記光源からの光を受けるように作動する上レンズと、
   前記第１側レンズと前記第２側レンズとの間に少なくとも部分的に配置され、前記光源からの光を受けるように作動する下レンズとをさらに含む、
   請求項１に記載の照明組立体。
3. 前記少なくとも一つの光出力面が、アーチ形状のものである、請求項１に記載の照明組立体。
4. 前記少なくとも一つのレンズは、
   光入力面を有し、前記光源の上に位置決めされた、少なくとも一つの上レンズと、
   光入力面を有し、前記光源の下に位置決めされた、少なくとも一つの下レンズと、
   前記少なくとも一つの上レンズと前記少なくとも一つの下レンズとの間に配置された光入力面を有する中央レンズとを含み、
   前記光源によって生じた光の実質的に全てが前記少なくとも一つの上レンズの前記光入力面、前記少なくとも一つの下レンズの前記光入力面、及び前記中央レンズの前記光入力面によって受けられる、
   請求項１に記載の照明組立体。
5. 前記少なくとも一つのレンズが、前記少なくとも一つの光源から受けた光の内部全反射を提供する、請求項１に記載の照明組立体。