JP2024009084A

JP2024009084A - 照明装置

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Publication number: JP2024009084A
Application number: JP2023194191A
Authority: JP
Inventors: 知久阪口; Tomohisa Sakaguchi; 要介荒木; Yosuke Araki; 和政高田; Kazumasa Takada
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2023-11-15
Publication date: 2024-01-19
Also published as: US20210088195A1; CN112555769B; JP2021051897A; US11098868B2; JP7394315B2; CN112555769A; CN117968007A

Abstract

【課題】迷光や光学効率の低下を防止しつつ、サイズの大きさを抑えた照明装置を提供する。【解決手段】照明装置は、発光素子１と、第１レンズ２と、第２レンズ３とを備える。第２レンズ３は、第１出射光を受ける凸状の第２入射面３１と、第２出射光を出射する凸状の第２出射面３２と、第２入射面３１と第２出射面３２との間に形成された第２側面部３３とを備える。第２側面部３３は、発光素子１の光軸方向に対して、傾斜している面を含む。第１レンズ２は、第１出射光を出射する第１出射面２２と、第１出射面２２から第１レンズ２の外側に向けて延びており、第１レンズ２に入射した光を第１出射面２２側に反射させる第２反射面２５とを備える。第２反射面２５は、側面視において、第２入射面３１と第２出射面３２とが対向する方向を基準としたときに、第２側面部３３の傾斜している面と同じ側のみに形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、カットオフ機能を有する照明装置に関する。

従来より、車両用前照灯（ヘッドライト）等の照明装置は、すれ違い前照灯（ロービーム）である場合、対向車や歩行者が眩しくならないように上方へ照射される光がカットされる、カットオフ機能を備えている。また、屋外のグラウンドに用いられる投光器においても、グラウンド周辺部へ光が漏れないように、上方へ照射される光がカットされるような光度分布が求められる。

特許文献１には、すれ違い前照灯である場合、上部の光がカットされるような光度分布を有する車両用前照灯が開示されている。特許文献１では、第１レンズに形成された第２反射面によって、第１レンズの上方に向かって入射された光が下方に向けて反射されるため、上部の光がカットされる。

また、第２反射面によって反射された光は、第２反射面によって反射されなかった光と重ね合わせられて、第２レンズの下部に入射される。このため、光学効率の低下を防止することができる。

また、第２レンズは、入光部が凸状に形成されている。このため、第２レンズの側壁（側面部）に対して入射される光を低減でき、第２レンズの側壁に入射した光が反射した場合に生じる迷光を抑えることができる。

特開２０１８－２０６６００号公報

しかし、特許文献１では、第２レンズの側壁に対して入射される光を低減するために、第２レンズの入射面を第１レンズの出射面よりも大きくする必要がある。例えば、第２レンズの側壁に対して入射される光を遮断するために、第２レンズの入射面の上下方向の長さを、第１レンズの出射面の上下方向の長さの約３倍以上とする必要がある。このため、照明装置のサイズが大きくなってしまう。

本発明は、迷光や光学効率の低下を防止しつつ、サイズの大きさを抑えた照明装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る照明装置は、発光素子と、前記発光素子から出射された光を受けて、第１出射光を出射する第１レンズと、前記第１出射光を受けて、第２出射光を出射する第２レンズとを備え、前記第２レンズは、前記第１出射光を受ける凸状の第２入射面と、前記第２入射面と対向する位置に設けられ、前記第２出射光を出射する凸状の第２出射面と、前記第２入射面と前記第２出射面との間に形成された第２側面部と、を備え、前記第２側面部は、前記発光素子の光軸方向に対して傾斜している面を含み、第１レンズは、前記第１出射光を出射する第１出射面と、前記第１出射面から当該第１レンズの外側に向けて延びており、当該第１レンズに入射した光を前記第１出射面側に反射させる第２反射面とを備え、前記第２反射面は、側面視において、前記第２入射面と前記第２出射面とが対向する方向を基準としたときに、前記第２側面部の傾斜している面と同じ側のみに形成されている。

本発明によると、迷光や光学効率の低下を防止しつつ、照明装置のサイズの大きさを抑えることができる。

本実施形態に係る照明装置の側面図。本実施形態に係る第２レンズの側面図。本実施形態に係る照明装置の適用例を示す図。従来の照明装置の第２レンズの側面図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

図１は本実施形態に係る照明装置の側面図を示し、図２は本実施形態に係る第２レンズの側面図を示す。なお、以下の説明において、Ｚ方向は発光素子の光軸が延びる方向（以下、発光素子１の光軸方向ともいう）、Ｙ方向は上下方向、Ｘ方向はＹ方向およびＺ方向と垂直をなす方向をそれぞれ示す。

本実施形態に係る照明装置は、発光素子１と、第１レンズ２と、第２レンズ３とを備える。

発光素子１は、ＬＥＤ等で構成され、Ｚ方向に光軸を有する。

第１レンズ２は、発光素子１から出射された光を受けて、第２レンズ３に第１出射光を出射する。具体的に、第１レンズ２は、第１入射口２１と、第１出射面２２と、第１入射口２１と第１出射面２２との間に設けられた第１側面部２３とを有する。

第１入射口２１は、第１レンズ２の図面左側に形成されており、発光素子１を囲むように凹状に形成されている。第１入射口２１は、発光素子１から出射された光を受ける。

第１側面部２３は、第１反射面２４と、第２反射面２５とを含む。

第１反射面２４は、第１入射口２１の開口の上端部から図面右斜め上方およびＸ方向に広がるように形成されている。第１反射面２４は、第１入射口２１から第１レンズ２に入射した光を、第１出射面２２側または第２反射面２５側に反射させる。

第２反射面２５は、第１出射面２２の下端部から図面左斜め下方およびＸ方向に広がるように形成されている。第２反射面２５は、第１入射口２１から第１レンズ２に入射した光を、第１出射面２２側に反射させる。また、第２反射面２５は、第１反射面２４によって反射された光を第１出射面２２側に反射させる。

第１出射面２２は、第１レンズ２の図面右側に形成されている。第１出射面２２は、発光素子１から出射された光、第１反射面２４により反射された光、および、第２反射面２５により反射された光を、第１出射光として第２レンズ３に出射する。

第１レンズ２では、発光素子１から図面下側に向かって出射された光は、第２反射面２５によって反射され、第１出射面２２から図面上側に向かって出射される。このため、第第２反射面２５によって、第１出射面２２から図面下側に向かって出射される光がカットされる。

また、発光素子１から図面上側に向かって出射された光は、第１反射面２４によって図面下側に向かって反射され、第２反射面２５によって図面上側に向かって反射されるため、第１出射面２２から図面上側に向かって出射される。このため、第１反射面２４および第２反射面２５によって、照明装置の光学効率を高めることができる。

第２レンズ３は、第１レンズ２から出射された第１出射光を受けて、第２出射光を出射する。第２レンズ３は、Ｙ方向とＸ方向とで曲率の異なるアナモルフィックレンズである。第２レンズ３は、Ｙ方向の厚さが、Ｚ方向の厚さよりも厚い。また、第２レンズ３のＹ方向の厚さは、第１レンズのＹ方向の厚さの２倍以下である。

具体的に、第２レンズ３は、第２入射面３１と、第２出射面３２と、第２入射面３１と第２出射面３２との間に設けられた第２側面部３３とを有する。

第２入射面３１は、第２レンズ３の図面左側に形成されており、Ｚ方向に凸となるように形成されている。第２入射面３１は、第１レンズ２の第１出射面２２から出射された第１出射光を受ける。

第２出射面３２は、第２レンズ３の図面右側に形成されており、Ｚ方向に凸となるように形成されている。第２出射面３２は、第２レンズ３に入射した光を第２出射光として出射する。

図４は従来の第２レンズの側面図を示す。従来の第２レンズ３ａでは、第２側面部３３の図面下部が、Ｚ方向に沿って延びる平面３６で形成されている。図４では、出射光Ｒ１は、第１レンズ２の第１反射面２４によって反射され、第２入射面３１に入射した光である。また、出射光Ｒ２は、第２反射面２５によって反射され、第２入射面３１に入射した光である。

従来の第２レンズ３ａでは、第２レンズ３ａの図面下部に入射した出射光Ｒ１は、平面３６に対する入射角が大きいので、平面３６によって図面上側に向かって反射される。また、第２レンズ３ａの図面上部に入射した出射光Ｒ２は、第２レンズ２の第２出射面３２によって、一部が反射される。第２出射面３２によって反射された出射光Ｒ３は、平面３６および第２入射面３１によって反射され、図面上側に向かって出射される。このため、従来の第２レンズ３ａでは、出射光Ｒ１，Ｒ３がそれぞれ迷光となる。この迷光を防止するためには、第２レンズ２のＺ方向の厚さを十分大きくする必要があった。

そこで、本実施形態に係る第２レンズでは、第２側面部３３の図面下部に第１傾斜面３４と第２傾斜面３５とが形成されている。第１傾斜面３４と第２傾斜面３５とは、下端部同士が接続されている。

第１傾斜面３４は、第２入射面３１の下端部から図面右斜め下方に向かって延びるように形成された平面である。第１傾斜面３４は、Ｚ方向（発光素子１の光軸方向）となす角度θ１が２０°となるように形成されている。

第２傾斜面３５は、第２出射面３２の下端部から図面右斜め下方に向かって延びるように形成された平面である。第２傾斜面３５は、Ｚ方向（発光素子１の光軸方向）となす角度θ２が２０°となるように形成されている。

図２に示すように、第２傾斜面３５とＺ方向とのなす角度θ２が２０°であるため、第２傾斜面３５に対する出射光Ｒ１の入射角が小さくなる。このため、出射光Ｒ１は第２傾斜面３５において反射されず、透過する。これにより、出射光Ｒ１が第２出射面３２から出射されないため、出射光Ｒ１を容易に遮蔽することができる。

また、第１傾斜面３４とＺ方向とのなす角度θ１が２０°であるため、第１傾斜面３４に対する出射光Ｒ３の入射角が小さくなり、出射光Ｒ３は第１傾斜面３４において反射されず、透過する。これにより、出射光Ｒ３が第２出射面３２から出射されないため、出射光Ｒ３を容易に遮蔽することができる。

以上の構成により、第２レンズ３は、図面左側に設けられ、第１出射光を受ける凸状の第２入射面３１と、図面右側に設けられ、第２出射光を出射する凸状の第２出射面３２と、第２入射面３１と第２出射面３２との間に形成された第２側面部３３とを備える。第２側面部３３は、Ｚ方向（発光素子１の光軸方向）に対して、傾斜するように形成された第１傾斜面３４および第２傾斜面３５を含む。すなわち、第２側面部３３がＺ方向に対して傾斜する第１傾斜面３４および第２傾斜面３５を含むため、第１傾斜面３４および第２傾斜面３５に対して入射される出射光Ｒ１，Ｒ３は、反射されにくくなり、第１傾斜面３４および第２傾斜面３５を透過しやすくなる。これにより、出射光Ｒ１，Ｒ３が第２出射面３２から出射されにくくなるため、照明装置のサイズの大きさを抑えつつ、出射光Ｒ１，Ｒ３を容易に遮蔽することができる。したがって、迷光や光学効率の低下を防止しつつ、サイズの大きさを抑えることができる。

また、第１傾斜面３４および第２傾斜面３５は平面である。これにより、第２レンズ３の表面形状が複雑になることを抑制することができるため、第２レンズ３を製造しやすくなる。

また、第１傾斜面３４および第２傾斜面３５は、それぞれ、平面が延びる方向とＺ方向とのなす角度が、２０°となっている。これにより、第１反射面２４によって反射され、第２側面部３３に対して入射された出射光Ｒ１が第２傾斜面３５を透過し、第２出射面３２によって反射され、第２側面部３３に対して入射した出射光Ｒ３が第１傾斜面３４を透過するため、出射光Ｒ１，Ｒ３を容易に遮蔽することができる。また、第１傾斜面３４および第２傾斜面３５とＺ方向とのなす角度がそれぞれ小さいため、照明装置のサイズを抑えることができる。

図３は本実施形態に係る第１レンズおよび第２レンズがアレイ状に配置された照明装置を示す図である。図３に示すように、複数の第１レンズ２および複数の第２レンズ３が、Ｙ方向にそれぞれ等間隔に配置されている。また、複数の第１レンズ２および複数の第２レンズ３は、Ｙ方向に延びる固定部４１および固定部４２によってそれぞれ固定されている。本実施形態によると、第２レンズ３のＹ方向の厚みを、図４に示す従来の第２レンズ３ａと比べて、薄くすることができる。これにより、図３に示すように、第１レンズ２および第２レンズ３をアレイ状に配置したときに、照明装置のサイズを抑えることが可能となる。

（その他の実施形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態について説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。

なお、上記実施形態において、第２レンズ３の第１傾斜面３４および第２傾斜面３５がＺ方向となす角度θ１，θ２は、２０°に限られない。例えば、角度θ１，θ２は、それぞれ３０°以下であればよい。これにより、照明装置のサイズを抑えることができる。

また、上記実施形態において、第２レンズ３の第２側面部３３は、第１傾斜面３４および第２傾斜面３５以外の平面を含んでもよい。また、第２レンズ３の第２側面部３３は、第１傾斜面３４および第２傾斜面３５のいずれかを含まず、曲面を含んでもよい。ただし、第２レンズ３の第２側面部３３は、Ｚ方向に対して傾斜している面を含む。

本発明の照明装置は、車両用前照灯やグラウンドに設置される投光器など、カットオフ機能を有する照明装置に適用することができる。

１発光素子
２第１レンズ
３第２レンズ
２１第１入射部
２２第１出射面
２３第１側面部
２４第１反射面
２５第２反射面
３１第２入射面
３２第２出射面
３３第２側面部
３４第１傾斜面
３５第２傾斜面

Claims

発光素子と、
前記発光素子から出射された光を受けて、第１出射光を出射する第１レンズと、
前記第１出射光を受けて、第２出射光を出射する第２レンズと
を備え、
前記第２レンズは、
前記第１出射光を受ける凸状の第２入射面と、
前記第２入射面と対向する位置に設けられ、前記第２出射光を出射する凸状の第２出射面と、
前記第２入射面と前記第２出射面との間に形成された第２側面部と、
を備え、
前記第２側面部は、前記発光素子の光軸方向に対して傾斜している面を含み、
第１レンズは、
前記第１出射光を出射する第１出射面と、
前記第１出射面から当該第１レンズの外側に向けて延びており、当該第１レンズに入射した光を前記第１出射面側に反射させる第２反射面と
を備え、
前記第２反射面は、側面視において、前記第２入射面と前記第２出射面とが対向する方向を基準としたときに、前記第２側面部の傾斜している面と同じ側のみに形成されている
ことを特徴とする照明装置。
請求項１記載の照明装置において、
前記第２側面部の傾斜している面は、複数の平面によって形成されていることを特徴とする照明装置。
請求項２記載の照明装置において、
前記複数の平面は、
前記第２入射面の端部から前記第２出射面側に向かって延びるように形成された第１傾斜面と
前記第２出射面の端部から前記第２入射面側に向かって延び、前記第１傾斜面と接続されるように形成された第２傾斜面とを含み、
前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は、それぞれ、前記発光素子の光軸方向となす角度が、３０°以下となるように形成されていることを特徴とする照明装置。
請求項１～３のいずれか１項記載の照明装置において、
前記第１レンズは、
前記発光素子を覆うように凹状に形成され、前記発光素子により生成された光を受ける第１入射口と、
前記第１入射口と前記第１出射面との間に形成された第１側面部と、
を備え、
前記第１出射面は、前記第１入射口と対向する位置に形成されており、
前記第１側面部は、
前記発光素子から前記第１入射口に入射された光を前記第１出射面側に反射させる第１反射面と、
前記第２反射面とを有しており、
前記第２反射面は、前記発光素子から前記第１入射口に入射された光、および、前記第１反射面によって反射された光を前記第１出射面側に反射させる
ことを特徴とする照明装置。
請求項４記載の照明装置において、
前記第２出射面は、上下方向の長さが、前記第１出射面の前記上下方向の長さの２倍以下であることを特徴とする照明装置。
請求項１～５のいずれ１項記載の照明装置において、
前記第１レンズおよび前記第２レンズの組み合わせが、アレイ状に配置されていることを特徴とする照明装置。