JP2016517158A - 散乱システムを有する３ｄ効果照明デバイス - Google Patents

Abstract

自動車用の照明デバイスは、（ａ）ＬＥＤ（５）に対して略垂直に設けられかつＬＥＤの光照射面の前方に設けられたシステムであって、互いに平行に設けられた不透明なプレート群（１，２）を有するシステム（プレート群の複数の面の少なくとも１つは、光色、好ましくは白色である）、ここで、プレート群は、ＬＥＤが底部に分布したチャネルを画定し、壁を画定する当該プレートは、ＬＥＤにより放出された光を誘導するようにＰＣＢの中央面に対して略垂直に配置されており、プレートにおける少なくとも１つの光色または白色の面は、チャネルの内方側を向いている、（ｂ）チャネルの前端部付近に設けられ、前端部と同じ高さに位置しまたは好ましくは前端部の上流側に位置する略平面状のリフレクタ（７）、および、前記リフレクタから見て動作時に光が放出され（透過する）方向の下流側に、リフレクタに対して略平行に設けられた半透明スクリーン（８）、ここで半透明スクリーン（８）の２つの主面の少なくとも一方には、入射光の分散を促進する要素が設けられている。

Description

本発明は、照明と表示、特に自動車用の照明と表示の分野に関する。特に、本発明は、光源として複数のＬＥＤを有する照明デバイスまたは表示デバイス（信号デバイス）であって、放射される光の空間的な散乱度合いが大きく、さらに散乱光によりデバイスを出射する光に三次元効果が表れるものに関する。具体的には、こうしたデバイスは、車両の後部と前部の両方に設けられる信号灯やインジケータ（表示器）、あるいはポジションライトまたは停止灯として用いることができる。

現在の規制によれば、車種に応じて、種々の照明用または信号用のランプが必要となる。しかし、複数のライトの体積に加えて、このように分類された個々のライトについて照明の性能と均一性が主な懸念事項である。

補助光源により放出される光が伝搬可能である透明な補助スクリーンであって、自動車のライト（特にリアライト）を備えることが意図されているもの、が先行技術として知られている。スクリーン材料に生じる局所的な不連続部により、これらのスクリーンから散乱する光の焦点が形成される（仏国特許出願公開第２８６８５０６号明細書を参照）。

独国特許出願公開第１０１０１７９５号明細書では、インジケータライト（特に自動車用の前部インジケータライト）であって、ポジションライト用の補助光源により、メインライトとフロントカバーとの間の空間を横切って設けられたエレメントが照明され、これによりメインライトと同じ方向に照明が行われるものについて説明されている。

仏国特許出願（出願番号０１０００４８、公開番号２８１９０４０）では、自動車の照明用または表示用の光学コンポーネントまたはスタイリングコンポーネントについて説明されている。このコンポーネントは、透明材料からなり、その透明材料の内側で、散乱光の焦点が所定の位置にのみ位置し、対象の照明デバイスまたは表示デバイスに結合した光源から放出される光を散乱させる。このコンポーネントは、自動車ランプのカバーまたは自動車ランプ内に配置されるインサートを構成できるものである。

独国特許出願公開第１０３１１３１７号明細書では、車両照明デバイスであって、実質的に反射面の焦点に設けられて均一な照明を散乱する散乱構造を含むライトガイドを備えたものが説明されている。

また、本出願の出願人は、自動車ライト用の新規デバイスを設計し、仏国特許出願（出願番号０９０５９８４、公開番号２９５３７８１）で説明した。そのデバイスは、透明光学材料と、その透明光学材料の厚さ内で伝搬した光線を放出するように構成された少なくとも１つのＬＥＤタイプの光源とを備え、基本的に、カーテンを構成する透明光学材料のプレート（断面全体が略円形であって、プレートの中央面内に中央長手軸を有し、ライトガイドを構成するのに適した細長い出張り部が両面に少なくとも１つ設けられている）と、ライトガイドの両端の少なくとも一方に配置された少なくとも１つのＬＥＤ（主軸がライトガイドの長手軸に対して直交している）とを備えている。

少なくとも１つのＬＥＤが放出した光を散乱する光スクリーンについての種々の出願と種々の実施形態では、特にカーテンや散乱スクリーンに備えられるガイドにて、散乱光が不均一になる場合がある。

高出力ＬＥＤまたは中出力ＬＥＤによる直接照明の場合、散乱光が目をくらますので、このタイプにおいて一般化すべきではないと現在は認識されている。

さらに、本出願人は、２０１２年１月３１日出願の仏国特許出願（ＦＲ１２００２８１）において、有利には複数のＬＥＤによる照明光の演色性(light rendition)を均一にする散乱システムを提供するように構成されたＬＥＤ照明デバイスについて説明した。

そして、照明デバイスと表示デバイスにおいて光の演色性を均一にすること、および／またはいずれの不均一性についても覆い隠すこと、そして、こうしたデバイスに、光効果（および選択的にスタイリング効果）のパーソナライズ（カスタマイズ）を可能にする三次元効果を付与することが有用であると考えられる。

本発明は、演色性が均一である照明をもたらし、現在市場にあるＬＥＤ照明と比べてユーザが退屈でなく目がくらまないようにする手段を提供することを意図している。同時に、前記手段は、その手段を有するデバイスの照明範囲内に位置する物体について三次元効果または深さ（デプス）効果を与えるように構成されている。

本発明に係る新規デバイスは、これに限定されることはないが、シグナルランプおよび／または自動車の乗員室の内外に設けられる周囲照明として用いることが意図されている。このデバイスは、
（ａ）少なくとも１つのＬＥＤ、好ましくは、プリント基板（ＰＣＢと略される）の上で任意の形状を有する線に沿って分布した複数のＬＥＤ、
ＬＥＤに対して略垂直でありかつＬＥＤの光照射面の前方に設けられたシステムであって、互いに平行に設けられた不透明なプレート群を有するシステム、ここでプレート群の複数の面の少なくとも１つは、光色、好ましくは白色であり
プレート群のうち少なくとも２つは、ＰＣＢにより少なくとも１つのＬＥＤが支持された側の面で、ＬＥＤが底部に分布したチャネルを画定するようにＰＣＢおよび／またはその周縁部に接触し、
プレート群は、ＰＣＢの中央面に対して略垂直に設けられた壁を形成し、該壁は、ＬＥＤにより放出された光を誘導し、ＰＣＢの上または付近に接する面に対向する面を介してデバイスから出射させるように設けられ、
プレートにおける少なくとも１つの光色または白色の面は、チャネルの内方側を向いている、
（ｂ）チャネルの前端部付近に設けられ、前端部と同じ高さに位置しまたは前端部から見て動作時に光が放出される方向の上流側に位置する略平面状のリフレクタ（７）、および、リフレクタから見て動作時に光が放出／散乱される方向の下流側に、リフレクタに対して略平行に設けられた半透明スクリーン（８）、ここで半透明スクリーン（８）の２つの主面の少なくとも一方には、入射光の分散を促進する要素が設けられており、
リフレクタは、チャネルの出力側端部の内側周縁部の外形により画定される面の内側に載置されかつ該面の内側にのみ延びており、
半透明スクリーンは、リフレクタに面する外形を有し、リフレクタから所定の距離を隔てて設けられ、チャネルの出力側端部を十分に覆う大きさを有する、
からなる手段の組み合わせを備えている。

本発明に係るデバイスは、任意の形状と大きさをとることができるが、自動車の照明用ライト、マーキングライトおよび／または表示用ライトを形成するデバイスと、実施形態の例とを参照して、以下で説明を行う。当該実施形態では、不透明な２つの壁は、それぞれ半径Ｒ，ｒの円筒形状を有し、互いに平行に同心円状に配置され、ｎ個のＬＥＤが均一にまたは不均一に互いに間隔を隔てて配置されるＰＣＢに接し、ＬＥＤは、幅Ｒ−ｒの経路内であって半透明プレートにより画定される経路内で略径方向に誘導される光ビームを放出するように構成されている。

実施する上で、不透明な壁は、環状チャネル、または、円形だけでなく四辺形、多角形または他の形状（正の（規則的な）形状であってもなくても）の通路、または直線状もしくは波状チャネルを画定してもよい。この場合、壁は、交互に湾曲方向が変わり、平坦部が挿入された、同一または相似形の曲線群を有する。

好ましい実施形態では、ＬＥＤは、PCBタイプの基板の上に、例えば円形の幾何形状に従ってほぼ規則的に配列されている。

前記手段の組み合わせ要素（ｂ）により、その効果と（ａ）の効果とが組み合わされ、光効果の均一性、輪郭の明確性および生じるスタイリング効果のオリジナル性の観点で特に魅力的な効果が得られる。

以下でなされる実施形態の説明において、本発明はよりよく理解され、さらに本発明の課題、利点および特徴がより明確に表れている。実施形態は、例示的なものであり、複数の変形例が存在する。

本発明に係るデバイスによれば、ＬＥＤ（またはＬＥＤを支持するＰＣＢ）が、ＬＥＤから到来する光のためのチャネルを構成するプレートの横断面に対して０°以上約２０°以下の角度（好ましくは約１５°）で配置された場合に、ＬＥＤから到来する光の散乱と分散の観点で、最良の結果が得られる。

このようにして、ＬＥＤにより放出された光は、２つの半透明プレートの間に画定されるチャネルの内壁で反射し、チャネルの出力部へ向かう前に分散／散乱される。分散／散乱された光は、当該チャネルの出力部を出射して、好適な視野内に好適に位置する観察者により視認される。

なお、三次元効果は永久的に得られる。すなわち、対象のＬＥＤの電源が入っていない場合であっても、三次元効果が人の目に見える。従って、対象の照明デバイスの画像について、当該デバイスが日中で照明されない場合であっても、３Ｄ効果を有利にかつ経済的に得ることができる。

以下で図面を参照しつつ説明する実施形態は、単に説明のためのものであって、本発明を限定する目的のものではない。

本発明に係る、ベースの上に設けられた照明デバイスの正面図である。 図１に示す照明デバイスのＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。

図１、図２に示されているように、本発明の実施形態に係る照明デバイスは、ハウジング３内に好適に載置され、実施例ではベースの上に載置された同心チューブ１，２のシステムを備える。実施する上で、ベースは、例えば自動車の車体または構造エレメントであってもよい。

ハウジングの底部には、ＬＥＤを含むプリント基板（ＰＣＢ）４が配置されている。

動作可能とするために、照明デバイスは好適な電源に接続されるように構成されている。

図２に示されるように、ＬＥＤは、チャネルを形成する壁の水平面に対して、有利には例えば約１５°傾斜している。従って、ＬＥＤの光線は、リングの壁で最大回数反射される。

リフレクタ７の中央面と半透明スクリーン８とは同じ（または同程度の）角度で設けられることが好ましいが、必ずしもそうでなくてもよい。

リフレクタ（またはミラー）は、少なくとも１つのＬＥＤまたは後退灯に面して位置する、停止機能および／または表示機能のためのリザーブ（図示せず）、すなわち透明な面部または穴の空いた面部を有していてもよい。ただし、このリザーブは、必ずしも本発明に係るデバイス内になくてもよい。

半透明スクリーンの一部に、ＬＥＤから到来するビームのそれぞれに面する（または単にビームの一部に面する）リザーブが設けられてもよい。

ＬＥＤの裏面を介したＬＥＤの冷却が妨げられず、さらに当業者に既知の好適な手段が設けられている場合、本発明に係るモジュールデバイスには、充分にコンパクトで効率的であるように設計できるという顕著な利点がある。

本発明に係るデバイスは、以下のような特徴を、別々に、または組み合わせて、選択的に、またはその代わりに、有していてもよい。
・ＬＥＤのＰＣＢは円形であり、ＰＣＢの周縁部に、ｎ個（ｎは４以上２０以下の整数、好ましくは１２）のＬＥＤが、好ましくは連続する２つのＬＥＤの間隔が略同一になるように配置されている。
・ＬＥＤはＰＣＢの前面に実装されている。チューブは、ＬＥＤのＰＣＢの前方に、有利にはその長手軸がＰＣＢの面に対して垂直であるように配置されている。
・半透明プレートの少なくとも内面は、白色もしくは類似の色の材料からなり、かつ／または、白色もしくは類似の色のコーティングで覆われている。
・半透明プレートの内面（すなわち、対象のＬＥＤのために画定されるチャネルの内側に面する面）は、好ましくは粗い面で覆われる。この粗い壁により、ＬＥＤから到来する光がよりよく分散される。
・ＬＥＤタイプから到来する光ビームの一部が不要な反射（またはチャネルの出力部に到達しない反射）により減衰し、または消失するのを補償するために、この光チャネルを有しないデバイスにて現在用いられているＬＥＤよりも最大光束が大きいＬＥＤを用いることが想定される（例えば２０ルーメンのＬＥＤを４０ルーメンのＬＥＤに置き換えることにより）。
・チューブ（膨出した端部を除く）の直径に対する長さの比は、有利には３以上１０以下の範囲にあり、好ましくは４以上７以下の範囲にあり、さらに好ましくは約５である。
・平行な２つの半透明プレートの間に設けられたチャネルの幅は、好ましくは約１０ｍｍから約１５ｍｍである。
・光放出軸は、有利には、慣習的に車両のＸ軸と称される軸に対して平行である。
・ＬＥＤから到来するメインビームの軸に設けられるチャネルシステムは、好適なマウント手段により、ｎ個のＬＥＤを支持する円形モジュールの壁の上に実装される。
・ＬＥＤを支持するモジュールは、管状システムの長手軸に対して傾斜した前面（主面）を有していてもよい。
・ＬＥＤのＰＣＢへの電流の供給は、当業者に知られた従来の手段により行われる。
・さらに、照明ハウジングの前面には、透明なガラス枠が設けられている。
・３Ｄ効果を有する停止機能用手段に加えて、または当該手段の代わりに、３Ｄ効果を有しない停止機能用手段を設け、停止信号の観点で安全性をさらに向上させることが考えられる。
・リザーブは、複数の位置および言及されるその複数の機能において、より大きい光強度を与え、また、ＬＥＤが故障した場合であっても、上記の通り当該機能を有する照明を維持するのを支援することにより、アセンブリにフレキシビリティ（可撓性）を与えることができる点で、設けることが求められている。

選択的に、チューブの端部フレア（端部照明）６が設けられる。端部照明６により、チューブから出射するビームのビーム幅とビーム輝度を増加させ、チューブから出射する光線のビームに、当業者の知識と、そこから観念される実施形態からは想定しえない優れた均一性とビーム幅を与えることができる。

メインの照明デバイス（例えば自動車の後部ライト）の場合、モジュールの直径は約１０ｃｍ以上１５ｃｍ以下であってもよい。

従って、本発明に係るデバイスにより、現在知られているホログラム技術を用いて得られるのと同等の動的効果のある像を見ることができる。サブアセンブリ（ｂ）に属する半透明スクリーンに３Ｄ効果が与えられると共に、対象のライトの電源が入っていない場合であってもスタイリング効果が与えられる。

本発明の更なる目的は、本明細書で説明している少なくとも１つのデバイスを備えた自動車を提供することである。

このデバイスにおいて、ＬＥＤが放出する光線は、基本的にチューブの内壁で反射される。同じ光線について連続的な反射が生じた後、同光線が得るビーム幅と均一性は、チューブの出力部に面する位置にある人の眼に、強力でありながら、本発明に係るデバイスを有しないＬＥＤアセンブリにより放射される光と比べて著しく均一で目をくらませない放射光を与えることができるものである。

自動車において利用する場合、当業者は、本発明に係るデバイスが、自動車の車体の通常の位置に配置されていると理解するだろう。より一般的に言うと、デバイスは、自動車の乗員室内で（さらに一般的に言うと、すべての家庭的または専門的利用において、本発明によるデバイスにより上記の通り改善される照明が求められる場所であればどこでも）、好適な大きさと構成の適応性を有する形で用いることができる。

Claims (10)

1. 有利にはプリント基板（ＰＣＢ）の上に実装されたＬＥＤを備えた、特に自動車用の照明デバイスであって、基本的に、
   （ａ）ＬＥＤの光照射面の前方に設けられたシステムであって、互いに平行に設けられた不透明なプレート群（１，２）を有するシステム、ここで前記プレート群の複数の面の少なくとも１つは、光色、好ましくは白色でありかつＬＥＤ（５）に対して略垂直であり、
   前記プレート群（１，２）は、環状チャネル、または、円形、四辺形、多角形（正多角形または非正多角形）の通路、または直線状もしくは波状チャネルを画定し、更に有利には一組の同心チューブ群を画定し、
   前記ＬＥＤ（５）または前記ＬＥＤ（５）を支持する前記ＰＣＢ（４）は、前記ＬＥＤから到来する光のためのチャネルを形成する前記プレートの横断面に対して約２０°以下、好ましくは約１５°以下の角度で配置され、
   前記プレート群のうち少なくとも２つは、前記ＰＣＢにより前記少なくとも１つのＬＥＤが支持された側の面で、前記ＬＥＤが底部に分布したチャネルを画定するように前記ＰＣＢ（４）および／またはその周縁部に接触し、
   前記プレート群は、前記ＰＣＢの中央面に対して略垂直に設けられた壁を形成し、該壁は、前記ＬＥＤにより放出された光を誘導し、前記ＰＣＢの上または付近に接する面に対向する面を介して前記デバイスから出射させるように設けられ、
   前記プレートにおける少なくとも１つの光色または白色の面は、前記チャネルの内方側を向いている、
   （ｂ）前記チャネルの前端部付近に設けられ、前記前端部と同じ高さに位置しまたは前記前端部から見て動作時に光が放出される方向の上流側に位置する略平面状のリフレクタ（７）、および、前記リフレクタから見て動作時に光が放出／散乱される方向の下流側に、前記リフレクタに対して略平行に設けられた半透明スクリーン（８）、ここで前記半透明スクリーン（８）の２つの主面の少なくとも一方には、入射光の分散を促進する要素が設けられており、
   前記リフレクタは、前記チャネルの出力側端部の内側周縁部の外形により画定される面の内側に載置されかつ該面の内側にのみ延びており、
   前記半透明スクリーンは、前記リフレクタに面する外形を有し、前記リフレクタから所定の距離を隔てて設けられ、前記チャネルの出力側端部を十分に覆う大きさを有する、
   からなる手段の組み合わせを備えた
   照明デバイス。
2. 前記チャネルの自由端に設けられた、幅広領域または張り出し領域をさらに備え、
   前記ＬＥＤ（５）の電源が入って該ＬＥＤにより放出される光は、前記デバイスから出力される、
   請求項１に記載の照明デバイス。
3. 前記不透明な２つの壁（１，２）は、それぞれ半径Ｒ，ｒの円筒形状を有し、互いに平行に同心円状に配置され、ｎ個のＬＥＤ（５）が均一にまたは不均一に互いに間隔を隔てて配置されるＰＣＢ（４）に接し、
   前記ＬＥＤは、幅Ｒ−ｒの経路内であって前記半透明プレートにより画定される経路内で略径方向に誘導される光ビームを放出するように構成されている、
   請求項１または２に記載の照明デバイス。
4. 前記同心チューブ群は、ハウジング（３）の内部に設けられている、
   請求項１に記載の照明デバイス。
5. 前記ＬＥＤ（５）は、有利には前記ＰＣＢが前記チューブの長手軸に対して約１５°傾斜するように、前面に前記チャネルが形成されるＰＣＢ（４）の上に実装された、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の照明デバイス。
6. 前記ＬＥＤ（５）のＰＣＢ（４）は円形であり、
   前記ＰＣＢ（４）の周縁部には、ｎ個（ｎは４以上２０以下の整数、好ましくは１２）のＬＥＤが、好ましくは連続する２つのＬＥＤ（５）の間の距離が略一定であるように設けられている、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の照明デバイス。
7. 前記チャネルの内側に面する前記半透明プレート（１，２）の面は、粗い領域で覆われている、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の照明デバイス。
8. 前記チューブから出射する光線のビーム幅とビーム輝度を増加させるように、前記チューブの端部フレア（６）をさらに備えた、
   請求項４から７のいずれか１項に記載の照明デバイス。
9. 前記リフレクタと前記半透明スクリーンは、前記チューブの長手軸に対して約１５°傾斜している、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の照明デバイス。
10. 前記チャネルの前端部付近に設けられ、前記前端部と同じ高さに位置しまたは前記前端部から見て動作時に光が放出される方向の上流側に位置する略平面状のリフレクタ（６）、および、前記リフレクタから見て動作時に光が放出／散乱される方向の下流側に、前記リフレクタに対して略平行に設けられた半透明スクリーン（７）、ここで前記半透明スクリーンの２つの主面の少なくとも一方には、入射光の分散を促進する要素が設けられており、
    前記リフレクタは、前記チャネルの出力側端部の内側周縁部の外形により画定される面の内側に載置されかつ該面の内側にのみ延びており、
    前記半透明スクリーンは、前記リフレクタに面する外形を有し、前記リフレクタから所定の距離を隔てて設けられ、前記チャネルの出力側端部を十分に覆う大きさを有する、
    からなる手段の組み合わせを備えた
    照明デバイス。
    請求項１から９のいずれか１項に記載の照明デバイス。

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