JP3148108U - Ｌｅｄ発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤランプから放射した光線をもっと大きい角度に発射させ、全部の反射カップの内壁を均一に明るくして、効果的に暗いエリアを縮小するＬＥＤ発光装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ発光装置１は、端壁を有するケースとケース内で端壁の近くに設けられるＬＥＤランプ３３とを含むＬＥＤランプ本体と、ＬＥＤランプ本体から外方に延び、空気に対して光学的に密な媒体の材料からなり、かつ少なくとも一つの反射面と一つの屈折面がある透光部品を含む。【選択図】図６

Description

本実用新案は、ＬＥＤ発光装置に関し、特に自動車ランプに使用するＬＥＤ発光装置に関する。

従来から、ＬＥＤ発光装置は照明器具として、省エネルギー、寿命が長く、輝度が高いなど長所があり、広く照明・装飾などの照明器具に応用されている。ＬＥＤランプが普通のケース内に収容されることによりＬＥＤ発光装置が構成され、このＬＥＤ発光装置を、伝統的な照明器具である白熱電球、蛍光灯あるいはハロゲンランプに代えて使用することができる。

図１は、従来のＬＥＤ発光装置の構成を示している。このＬＥＤ発光装置１は、自動車ランプに取り付けられており、具体的には、茶碗形の反射カップ２の中心部に取り付けられている。ＬＥＤ発光装置１は、円柱形のケース１１と、このケース１１にある平坦な端壁１２を含んでいる。ケース１１の端壁１２の近傍には、三つのＬＥＤランプ１３が設けられており、これらＬＥＤランプ１３から放射された光線は、反射カップ２の内壁に入射した後、反射カップ２の内壁を通じて、外に反射される。

図２は、図１のＡ−Ａ方向の部分的な断面拡大図である。ＬＥＤ発光装置１に電気を入れると、ＬＥＤランプ１３が発光し、図２に示すように、一部の光線Ｌ２は垂直に前方に放射され、他の一部の光線Ｌ１がＬＥＤ発光装置１の側前方に放射されて、反射カップ２の内壁に反射される。

普通、ＬＥＤランプ１３から放射された光線は、主にＬＥＤランプ１３の前方に放射される。すなわち、ＬＥＤランプ１３として、平面封入方式を採用しても、あるいは凸レンズ、即ち球面封入方式を採用しても、ＬＥＤランプ１３の底部は非透明の金属の熱伝導構造となり、しかも大部分のＬＥＤランプ１３は底部に反射層をめっきする構造を採用することにより、ＬＥＤ発光装置に片側発光の特徴を持たせているため、ＬＥＤ発光装置の入射角は１８０度より小さい。図２において、ＬＥＤ発光装置１と反射カップ２を結合して使用する時に、端壁１２は反射カップ２の底部の上にあり、反射カップ２の内壁には光の死角が形成されるので、それによって反射カップ２が反射してきた光線の光度が飽和されず、暗いエリアが形成される。即ち、ＬＥＤランプ１３は真前と側前方のみに光線を出すので、ＬＥＤ発光装置１の下側にある反射カップ２の内壁はＬＥＤランプ１３からの光線を接収することができない場所にあり、反射カップ２の中心近く所に暗いエリアをもたらす。

これによって、ＬＥＤ発光装置１が自動車ライトに取り付けられた場合、反射カップ２は全面的に輝度の均一な光線を反射することができず、人々が側面から見た自動車のライト面は明暗が均等でないこととなり、歩行者あるいはその他の車の運転手からの視認性が低下してしまう。

本実用新案の主要目的は、発光角度が比較的な大きく、反射カップの暗いエリアを効果的に縮小することができるＬＥＤ発光装置を提供することである。

本実用新案の他の目的は、反射カップが反射した光線の光度を均一に分布させることができるＬＥＤ発光装置を提供することである。

上記の主要な目的を実現するため、本実用新案は、ＬＥＤランプ本体を含み、上記ＬＥＤランプ本体に片側の端壁を備えるケースがあり、ＬＥＤランプが上記ケース内の端壁近くに設けられるＬＥＤ発光装置において、ＬＥＤランプ本体の端壁から端壁の外方に延び、空気に対して光学的に密な媒体の材料、即ち、屈折率が空気の屈折率よりも大きくなる媒体の材料からなり、かつ少なくとも一つの反射面と一つの屈折面がある透光部品を含むことを特徴とするＬＥＤ発光装置である。

本実用新案によれば、ＬＥＤ発光装置はケースの外にまた光学的に密な媒体の材料による形成される透光部品を含み、ＬＥＤランプが前方に発射した一部の光線は透光部品の反射面に入射する時、全反射を形成し、そしてこんな光線を透光部品の屈折面に反射し、さらに屈折面によるＬＥＤ発光装置の下側にある反射カップの内壁に屈折する。そのため、ＬＥＤ発光装置の下側にある反射カップの内壁もＬＥＤランプから放射した光線を接収することができ、ほとんど丸の反射カップに光線を反射させるので、暗いエリアの形成を避けることができる。

また、本実用新案としての１つの良い形態は、上記透光部品の反射面と屈折面は粗面化処理が施された表面であることを特徴とするもので、例えば、磨砂或いは細密な環状のしま模様など処理をした表面である。このように、ＬＥＤランプから放射した光線は窪んだ曲面に入射した時、入射光線の入射角はもっと大きくなり、もっと全反射を発生しやすくて、反射カップがＬＥＤランプから放射した光線を接収する面積を増大して、反射カップに暗いエリアの形成を避けることができる。

また、光線が粗面化された反射面に入射する時、乱反射が発生し、反射光線は反射カップ内壁の違い方向に放射して、反射カップにＬＥＤランプから放射した光線を均一に接収させて、従って、光の強度で均一な光線を反射することができる。

また、本実用新案は、ＬＥＤランプ本体を含み、上記ＬＥＤランプ本体に片側の端壁を備えるケースがあり、ＬＥＤランプが上記ケース内の端壁近くに設けられるＬＥＤ発光装置において、ＬＥＤランプ本体の端壁から端壁の外方に延び、空気に対して光学的に密な媒体の材料からなり、かつ少なくとも一つの表面に半透明の電鍍層が設けられ反射面と一つの屈折面がある透光部品を含むことを特徴とするＬＥＤ発光装置である。

本実用新案によれば、ＬＥＤ発光装置から放射した光線は、透光部品で反射面の裏表面の電鍍層に入射した時、一部の光線が透光部品の屈折面に反射され、さらに屈折面によるＬＥＤ発光装置の下側にある反射カップの内壁に屈折する。このように、ＬＥＤ発光装置の下側にある反射カップの内壁にも光線を反射させるので、反射カップに暗いエリアの形成を避けることができる。

また、本実用新案としての他の１つの良い形態は、透光部品の反射面は透光部品の軸線方向にそって、ＬＥＤランプ本体の方向に向かって窪んだ曲面であり、その曲面は半球面あるいは半楕円球面でもいい。このように、ＬＥＤ発光装置から放射した光線は頂壁に入射した入射角はもっと大きくなり、全反射を発生しやすくて、反射カップがＬＥＤランプから放射した光線を接収する面積を増大することができる。

〔実施の形態１〕
図３は、本実用新案の実施の形態１としての反射カップに取り付けられるＬＥＤ発光装置の構成を示す図である。図３に示したように、本実用新案のＬＥＤ発光装置１は、反射カップ２を取り付けた状態で効果を発揮する。本実施の形態１のＬＥＤ発光装置１は、ＬＥＤランプ本体３０と、ランプ本体３０の片側に設置した透光部品２０とからなる。この中で、透光部品２０はＬＥＤランプ本体３０の端壁から端壁の外方に延びる。

図４は、本実用新案の実施の形態１の構成を示す分解拡大図である。本実施の形態１で、ＬＥＤランプ本体３０には、略円柱形を呈するケース３１と、ケース３１に設けられる端壁３２と、ケース３１内の端壁３２近くに設けられるＬＥＤランプ３３とを含む。端壁３２に設けられる円柱形の凸台３４がＬＥＤランプ本体３０の軸線方向に沿って端壁３２の外方に延びる。凸台３４の外壁には、透光部品２０のメスネジと配合・連接するオスネジ３５が形成され、このようにして、透光部品２０がＬＥＤランプ本体３０に固定られる。

中実体である透光部品２０がＬＥＤランプ本体３０の端壁３２から端壁３２の外方に延び、しかも略円柱形を呈して、本実施の形態１の屈折面２１としての円柱面の周壁を有して、透光部品２０の先端に設けられ、屈折面２１に隣接する端面が本実施の形態１の反射面２２となる。本実施の形態１で、屈折面２１は、反射面２２に隣接する上部及びＬＥＤランプ本体３０の端壁３２に垂直する下部を含む。反射面２２は、透光部品２０の軸線方向に沿ってＬＥＤランプ本体３０の方向に向かって窪んだ曲面を形成しており、最適な形状としてはこの曲面は半球面である。もちろん、反射面２２は半楕円球面或いは円錐面あるいはその他の曲面などでもいい。

しかも、透光部品２０は、空気に対して光学的に密な媒体の材料からなり、即ち、屈折率が空気の屈折率よりも大きくなる媒体の材料から成る。例えば、有機ガラス、透明なプラスチックなどから成る。

本実施の形態１において、透光部品２０の反射面２２及び屈折面２１の上部は粗面化された表面であり、例えば磨砂、噴砂或いは細密な環状のしま模様などを形成する処理を施すことで、反射面２２及び屈折面２１の上部表面が粗い表面と成る。粗面化された後、光線は粗面化された表面に入射する時、乱反射を形成して、平行に入射した光線を異なった角度に反射するので、ＬＥＤランプ３３が放射した光線を均一に反射カップ２の内壁に反射させることができ、反射カップ２から反射した光線の光度を均一化できる。

図５は本実用新案の実施の形態１に係る透光部品（レンズ）２０の構成を示す拡大図である。図５において、透光部品２０がＬＥＤランプ本体３０に固定された時、透光部品２０の底部に設けられ、反射面２２に相対する底面２３が、ＬＥＤランプ本体３０のケース３１の端壁３２に隣接する。

透光部品２０の底部に設けられる円柱形の凹口２４の口径の寸法がＬＥＤランプの本体３０の凸台３４の寸法と同じである。しかも、凹口２４の内壁に設けられるメスねじ２５と凸台３４の外壁にあるオスネジ３５は相互に螺合するように形成されている。このように、メスねじ２５とオスネジ３５を螺合させることで、透光部品２０がＬＥＤランプ本体３０に確実に接続される。

図６は図３のＢ−Ｂ方向の部分的な断面拡大図である。図６において、透光部品２０の反射面２２は、透光部品２０の軸線方向に沿ってＬＥＤランプ本体３０方向に向かって窪んだ曲面であり、この曲面は曲率半径が比較的大きい半球面である。

ＬＥＤ発光装置１に電気を入れると、ＬＥＤランプ３３は発光し、図６に示すような光線Ｌ３としての一部の光線が透光部品２０の反射面２２に入射する。透光部品２０は光学的に密な媒体の材料から成るので、その屈折率は空気の屈折率より大きくなる。光線Ｌ３は透光部品２０から空気に放射され、つまり、光学的に密な媒体から光学的に疎な媒体に放射される。光線Ｌ３の入射角が臨界角より大きい時、全反射が発生し、入射光線はすべて透光部品２０に反射され、空気に放射されることはない。

図６に示すような透光部品２０の反射面２２は曲率半径が比較的大きい曲面であり、光線Ｌ３が反射面２２に入射する時、比較的大きい入射角を容易に形成することができる。このため、光線Ｌ３を完全に透光部品２０内に反射させる、図６に示すような光線Ｌ４の光路が形成され、反射光線Ｌ４は透光部品２０の屈折面２１に向けて反射される。反射光線Ｌ４が屈折面２１に入射する時、小さい入射角が形成されるため、全反射を形成することができない。このため、屈折面２１に屈折された後、反射カップ２の内壁に放射される。

光線Ｌ４は透光部品２０の屈折面２１に屈折された後に、反射カップ２の内壁に放射される屈折光線Ｌ５を形成する。図６において、光線Ｌ５はＬＥＤ発光装置１の下側にある反射カップ２の内壁に放射し、即ち、反射カップ２の底部に発射し、ＬＥＤ発光装置１の下側にある反射カップ２の内壁にも、ＬＥＤランプ３３から放射した光線を接収させる。

もちろん、ＬＥＤランプ３３の放射した一部の光線も、透光部品２０によるＬＥＤ発光装置１側の上方にある反射カップ２の内壁に屈折する。このように、反射カップ２の内壁にあるほとんどの表面にＬＥＤ発光装置から放射した光線を接収することができて、反射カップ２に形成した暗いエリアを縮小されるとともに、ＬＥＤランプ３３から放射した一部の光線は、透光部品２０の反射面２２を通して、ＬＥＤ発光装置１の真前に放射することもできる。

これによって、ＬＥＤ発光装置１に電気を入れると、ほとんど丸の反射カップ２の内壁にＬＥＤランプ３３から放射した光線を接収することがてき、接収した光線を反射させることができる。自動車にＬＥＤ発光装置１を取り付けさせた後、人々は任意角度の位置でＬＥＤ発光装置１から発射した光度の均一な光線を見ることが可能になる。

〔実施の形態２〕
図７は本実用新案の実施の形態２の部分的な断面拡大図である。前述の実施の形態１と同じように、本実施の形態２もＬＥＤランプ本体３０及び透光部品４０からなるもので、ＬＥＤランプ本体３０にＬＥＤランプ３３が設けられる。しかも、ＬＥＤランプ本体３０のケース３１の端壁３２に設けられる凸台の外壁にはオスネジがある。

本実施の形態２でも、透光部品４０は空気に対して光学的に密な媒体の材料から成る、即ち、屈折率が空気の屈折率より大きい媒体の材料から成る。同時に、透光部品４０が屈折面４１と反射面４２を有して、屈折面４１の上部は反射面４２に隣接し、屈折面４１の下部はＬＥＤランプ本体３０のケース３１の端壁３２に垂直する。前述実施の形態１と異なるのは、本実施の形態２で、反射面４２が透光部品４０の内部に窪んだ曲面ではなく、平面となり、しかも反射面４２がＬＥＤランプ本体３０の端壁３２に平行している。同時に、反射面４２と屈折面４１の上部がそれぞれ粗面化された表面となり、光線が反射面４２と屈折面４１の上部で乱反射を形成する。

透光部品４０の底部に設けられる凹口４４の内壁にメスネジを含む、このメスネジとＬＥＤランプ本体３０のオスネジを螺合させるので、透光部品４０がＬＥＤランプ本体３０に確実に接続される。

ＬＥＤ発光装置１に電気を入れると、図７に示すようなＬＥＤランプ３３が放射した一部の光線Ｌ６が反射面４２に入射し、光線Ｌ６が透光部品４０による空気に放射する。即ち、光学的に密な媒体から光学的に疎な媒体に放射する。このため、光線Ｌ６の入射角が臨界角より大きい時、光線Ｌ６は反射面２に全反射が発生し、反射光線Ｌ７を形成することができる。

反射光線Ｌ７が透光部品４０の屈折面４１に放射し、そして屈折面４１に屈折が発生して、屈折光線Ｌ８はＬＥＤ発光装置１の下側に入射し、つまり反射カップの内壁に放射する。このように、反射カップの内壁にはＬＥＤランプ３３から放射した光線を接収するように比較的大きい面積があって、反射カップに形成した暗いエリアの面積を縮小することができる。

同時に、反射面４２及び屈折面４１の上部がそれぞれ粗面化されるので、反射面４２と屈折面４１の上部に放射した光線は乱反射が発生し、平行に入射した光線が異なった方向に反射され、ほとんど丸の反射カップの内壁は入射光線を均一に接収し、反射カップによる反射する光線の光度をもっと平均させることができる。

〔実施の形態３〕
図８は本実用新案の実施の形態３の部分的な断面拡大図である。図８において、本実施の形態のＬＥＤ発光装置がＬＥＤランプ本体３０と透光部品５０からなる、ＬＥＤランプ本体３０のケース３１内にはＬＥＤランプ３３が設けられる。

側壁５１と透光部品５０の先端に頂壁５２が設けられる透光部品５０は略円柱形を呈して、側壁５１に隣接する頂壁５２が透光部品５０の軸線に沿ってＬＥＤランプの本体３０方向に向かって窪んだ曲面を形成する。本実施の形態３で、この曲面は半球面となる。もちろん、本実用新案のＬＥＤ発光装置を実際に応用する時、頂壁５２が半楕円球面或いは円錐面などの異なった曲面に設置させるようにすればよく、これらの変形例においても本実用新案の目的を実現することができる。

第１・第２実施の形態と異なるのは、本実施の形態３の透光部品５０が中空になって、側壁５１と頂壁５２を有するシェル状の透光体となっている。しかも、透光部品５０の頂壁５２の裏表面は本実施の形態の反射面５３として、反射面５３の表面に設けられる半透明の電鍍層が反射面５３が円滑となるようにニッケル或いは銀などの金属材料からなって、入射した光線を反射する。

なお、透光部品５０の側壁５１が本実施の形態の第１屈折面５４としての表面と側壁で第２屈折面５５としての裏表面を含む。

ＬＥＤ発光装置１に電気を入れると、ＬＥＤランプ３３から、図８に示すような放射した光線Ｌ９が反射面５３に入射する。反射面５３に半透明の電鍍層があるので、反面５３に放射した光線Ｌ９は、透光部品５０の第１屈折面５４に反射され、光線Ｌ１０ような光路を形成する。

反射光線Ｌ１０は透光部品５０の第１屈折面５４に入射した後、屈折し、透光部品５０の側壁５１内に屈折光線Ｌ１１を形成する。屈折光線Ｌ１１は第２屈折面５５に入射した時、再び屈折し、方向が光線Ｌ１０の方向と一致する光線Ｌ１２を形成する。

図８において、透光部品５０から放射した光線Ｌ１２はＬＥＤ発光装置１の下側に入射し、つまりＬＥＤ発光装置１の下側にある反射カップの内壁はＬＥＤランプ３３から放射した光線を接収することができる。

もちろん、透光部品５０の頂壁５２に放射した一部の光線は頂壁５２を通して、ＬＥＤランプ本体３０の真前及び側前方に放射し、このように、ほとんど丸の反射カップの内壁は皆ＬＥＤランプ３３から放射した光線を接収して、反射カップに形成した暗いエリアの面積を縮小することができる。

同時に、本実施の形態のＬＥＤランプ本体３０は第１実施の形態のＬＥＤランプと同じで、その端壁にＬＥＤランプ本体３０の軸線方向に沿って端壁の外方に延びる凸台が設けられ、凸台の外壁にはオスネジが設けられ、一方、透光部品５０の側壁５１の裏表面にオスネジと螺合するメスネジが設けられ、このように、透光部品５０はメスネジと凸台に形成したオスネジとの螺合を通じて、ＬＥＤランプ本体３０に固定させることができる。

もちろん、上述した実施の形態は本実用新案の比較的に良い三つの実施形態だけであり、実際の応用で、もっと多くの変化を行うことができて、例えば、透光部品とＬＥＤランプ本体との間で、粘着、ラッチ連接、ほぞ穴接続など他の方式でねじ接続を取って代わることができて、あるいはエポキシ樹脂シリカゲルなどの材料で鋳型による加熱・成型して、ＬＥＤランプの本体と透光部品とを一体に封入して、或いはＬＥＤランプを異なっている形に加工して、例えば、平面或いは球面封入を採用し、或いはＬＥＤランプの本体とケースを橢円柱や角柱状など多数の違った形に設置させるようにすればよい。

本実用新案は別の変形をすることもできる、例えば、透光部品の反射面の形が変わり、反射面の粗面化処理方式が変化し、第３実施の形態にある透光部品で反射面の電鍍層を構成する材料変化などの微小な変化は本実用新案の請求範囲に含まれることである。

従来からの反射カップに取り付けられるＬＥＤ発光装置の構成を示す図である。 図１のＡ−Ａ方向の部分的な断面図である。 本実用新案の実施の形態１としての反射カップに取り付けられるＬＥＤ発光装置の構成を示す図である。 本実用新案の実施の形態１の構成を示す分解拡大図である。 本実用新案の実施の形態１にあるレンズの構成を示す拡大図である。 図３のＢ−Ｂ方向の部分的な断面拡大図である。 本実用新案の実施の形態２の部分的な断面拡大図である。 本実用新案の実施の形態３の部分的な断面拡大図である。

符号の説明

１ ＬＥＤ発光装置
２ 反射カップ
１１ ケース
１２ 端壁
１３ ＬＥＤランプ
２０ 透光部品
２１ 屈折面
２２ 反射面
２３ 底面
２４ 凹口
２５ メスねじ
３０ ＬＥＤランプ本体
３１ ケース
３２ 端壁
３３ ＬＥＤランプ
３４ 凸台
３５ オスネジ
４０ 透光部品
４１ 屈折面
４２ 反射面
４４ 凹口
５０ 透光部品
５１ 側壁
５２ 頂壁
５３ 反射面
５４ 第１屈折面
５５ 第２屈折面

Claims (10)

1. ＬＥＤランプ本体を含み、上記ＬＥＤランプ本体に端壁を備えるケースがあり、ＬＥＤランプが上記ケース内の端壁近くに設けられるＬＥＤ発光装置において、
   ＬＥＤランプ本体の端壁から端壁の外方に延び、空気に対して光学的に密な媒体の材料からなり、かつ少なくとも一つの反射面と一つの屈折面がある透光部品を含むことを特徴とするＬＥＤ発光装置。
2. 上記透光部品の反射面と屈折面は粗面化処理が施された表面であることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ発光装置。
3. 上記反射面は透光部品の軸線に沿って、ＬＥＤランプ本体の方向に向かって窪んだ曲面であることを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ発光装置。
4. 上記曲面は半球面或いは半楕円球面或いは円錐面の一つであることを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ発光装置。
5. 上記透光部品の上記反射面である平面が上記ＬＥＤランプ本体の上記端壁と平行することを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ発光装置。
6. 上記ＬＥＤランプ本体に設けられ、ＬＥＤランプ本体の軸線方向に沿って、端壁の外方に延びた凸台と、上記透光部品の底部に設けられ凹口とを合わせることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
7. 上記凸台の外壁に設けられオスネジと、上記凹口の内壁に設けられメスネジを合わせることを特徴とする請求項６記載の ＬＥＤ発光装置。
8. ＬＥＤランプ本体を含み、上記ＬＥＤランプ本体に端壁を備えるケースがあり、ＬＥＤランプが上記ケース内の端壁近くに設けられるＬＥＤ発光装置において、
   ＬＥＤランプ本体の端壁から端壁の外方に延び、空気に対して光学的に密な媒体の材料からなり、かつ少なくとも一つの表面に半透明の電鍍層が設けられ反射面と一つの屈折面があり、シェル状の透光部品を含むことを特徴とするＬＥＤ発光装置。
9. 上記反射面が透光部品の軸線方向に沿って、ＬＥＤランプ本体の方向に向かって窪んだ曲面であることを特徴とする請求項８記載のＬＥＤ発光装置。
10. 上記ＬＥＤランプ本体に設けられてＬＥＤランプ本体の軸線に沿って端壁の外方に延びた凸台の外壁に設けられオスネジと、上記透光部品に設けられメスネジを合わせることを特徴とする請求項９記載のＬＥＤ発光装置。

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