JP4123338B2 - 灯具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の前部に設けられた前照灯または補助前照灯等として使用される車両用灯具あるいは各種照明灯等に使用される灯具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光源として発光素子、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）を使用した灯具は、図１２に示すように、構成されている。
図１２において、灯具１は、光源としてのＬＥＤ２と、ＬＥＤ２の発光位置を焦点とし且つＬＥＤ２の光軸と中心線が一致するように配置された回転放物面から成る反射部材３と、から構成されている。
【０００３】
このような構成の灯具１によれば、ＬＥＤ２に駆動電圧が印加されて、ＬＥＤ２が発光すると、ＬＥＤ２から出射した光の一部が、図１２にて符号Ｌ１で示すように、直接に前方に向かって照射されると共に、他の一部が、図１２にて符号Ｌ２で示すように、反射部材３の反射面で反射された後、前方に向かって照射されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成の灯具１においては、ＬＥＤ２から直接前方に向かって照射される光Ｌ１は高輝度であると共に、反射部材３で反射された光Ｌ２の指向特性は弱い。
このため、ＬＥＤから出射する光の利用効率が低くなり、ある程度の光量を確保するためには、ＬＥＤの個数を多くしなければならず、コストが高くなってしまう。また、前方から観察したとき、ＬＥＤ２が直接光Ｌ１により点状に光っているように見えると共に、反射部材３で反射された光Ｌ２が拡散してしまうことから、反射部材３の反射面からの光Ｌ２が暗く観察されることになる。
従って、ＬＥＤ２が高輝度で点状に見えると共に、反射部材３の反射面がきれいに光って見えないことから、灯具１全体としての見栄えがあまりよくない。
【０００５】
また、ＬＥＤ２の焦点が短いことから、１個のＬＥＤによっては、大きな発光面を構成することが困難であると共に、ＬＥＤ２の焦点を長くしようとしても、非現実的な奥行きとなることから、実現化が困難である。
このようにして、ＬＥＤ２を使用した灯具１は、配光制御が困難であることから、商品性に乏しくなってしまう。
【０００６】
本発明は、以上の点から、配光制御の自由度を高くして、光束利用効率を高めると共に、見栄えが向上するようにした、ＬＥＤを利用した灯具を提供することを目的としている。
【０００７】
上記目的は、本発明の構成によれば、光源としての発光素子と、発光素子の前方を包囲するように配置され光源からの光を反射させる凹状の第一の反射面と、第一の反射面に対向して配置され第一の反射面で反射された光を前方に向って反射させる第二の反射面と、第二の反射面で反射された光を配光制御する配光制御レンズとを備えており、上記第一の反射面は、焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置するように配置された二次曲線を発光素子の光軸の周りに回転させた回転二次曲面であって、上記第二の反射面は、第一の反射面で反射された光を前方に向って環状の光束として反射させるように発光素子の光軸の周りに環状に配置され、上記配光制御レンズは、第二の反射面で反射された環状の光束をエイミングし且つ配光制御するように第二の反射面前方に環状に配置されていることを特徴とする灯具により、達成される。
【０００８】
本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記第一の反射面は、第一焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置すると共に、第二焦点位置が発光素子の光軸からずれた回転楕円面であって、上記第二の反射面は、焦点位置が第一の反射面の第二焦点位置付近に位置するように配置された二次曲線を発光素子の光軸に平行にその焦点位置を通る回転軸の周りに回転させた回転二次曲面から構成されている。
【０００９】
本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記第一の反射面は、その焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置し、中心軸が発光素子の光軸に垂直である放物線をその中心軸の周りに回転させた回転放物面であって、上記第二の反射面は、第一の反射面で反射された平行光を前方に向って反射させると共にエイミングする。
【００１０】
本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記第一の反射面は、その第一焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置する双曲線を第一焦点及び第二焦点を結ぶ直線に垂直で且つ第二焦点を通る直線を回転軸として回転させた回転双曲面であって、第二の反射面は、その焦点位置が第一の反射面の回転双曲面の第二焦点位置付近に位置し、且つ発光素子の光軸に平行な軸を回転軸とする回転二次曲面である。
【００１１】
本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記第一の反射面は、光軸を通る複数の断面にて、それぞれその第一焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置する双曲線を有する自由曲面であって、第二の反射面は、その焦点位置が上記各断面にてそれぞれ上記双曲線の第二焦点位置付近に位置する二次曲線を有する自由曲面である。
【００１５】
本発明による灯具は、好ましくは、上記配光制御レンズが、入射面と出射面で、それぞれ異なる方向に配光制御する。
【００１６】
本発明による灯具は、好ましくは、上記配光制御レンズの入射面が、所定方向の断面にて、円弧状または自由曲線を備えており、上記配光制御レンズの出射面が、上記所定方向とは垂直な断面にて、円弧状または自由曲線を備えている。
【００１７】
上記構成によれば、発光素子から出射した光は、第一の反射面により反射された後、第二の反射面により反射され、さらに配光制御レンズを介して前方に向って照射される。
これにより、点灯時には、前方から観察したとき、発光素子が直接見えるようなことはなく、第二の反射面により反射された環状の発光部のみが観察され得ることになり、例えばネオンのような見栄えが得られることになる。また、非点灯時には、環状に配置された配光制御レンズにより、無垢感、重量感のあるカボションカットのような見栄えが得られる。
従って、従来の灯具にはない新規な見栄えが得られるので、商品性が向上することになる。
【００１８】
この場合、発光素子から出射する光は、第一の反射面及び第二の反射面により環状の光束として配光制御レンズに導かれるので、光利用効率が向上することになり、発光素子の個数が低減され得る。また、従来のように発光素子自体の配光特性を利用するのではなく、第一の反射面及び第二の反射面により、発光素子からの光を環状の光束として配光制御レンズに光を導いて、配光制御レンズにより配光制御を行なうようになっているので、配光制御の自由度が大きくなる。
【００１９】
上記第一の反射面が、その第一焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置すると共に、第二焦点位置が発光素子の光軸からずれた回転楕円面であって、上記第二の反射面は、焦点位置が第一の反射面の第二焦点位置付近に位置するように配置された二次曲線を発光素子の光軸に平行にその焦点位置を通る回転軸の周りに回転させた回転二次曲面から構成されている場合には、発光素子から出射した光が第一の反射面により第二焦点位置付近に集束され、第二の反射面により反射され、二次曲線を発光素子の光軸に平行にその焦点位置を通る回転軸の周りに回転させた回転二次曲面から構成されるので、発光素子からの光の利用効率がより一層向上することになる。
【００２０】
上記第二の反射面が、その焦点位置が第一の反射面の第二焦点位置付近に位置するように配置された二次曲線を発光素子の光軸に平行にその焦点位置を通る回転軸の周りに回転された回転二次曲面から構成されている場合には、第一の反射面によりその第二焦点位置付近に集束する光が、第二の反射面により平行光束または集束光束に変換され、配光制御レンズに入射するので、発光素子からの光の利用効率が向上することになる。
【００２１】
上記第二の反射面が、その第一焦点位置が第一の反射面の第二焦点位置付近に位置する回転放物面である場合には、第一の反射面によりその第二焦点位置付近に集束する光が、第二の反射面により平行光束に変換され、配光制御レンズに入射するので、発光素子からの光の利用効率が向上することになる。
【００２２】
上記第二の反射面が、その焦点位置が第一の反射面の第二焦点位置付近に位置する回転楕円面である場合には、第一の反射面によりその第二焦点位置付近に集束する光が、第二の反射面によりその第二焦点位置付近に集束する集束光束に変換され、配光制御レンズに入射するので、発光素子からの光の利用効率が向上することになる。
【００２３】
上記第一の反射面が、その焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置し、中心軸が発光素子の光軸に垂直である放物線を、その中心軸の周りに回転させた回転放物面であって、上記第二の反射面が、第一の反射面で反射された平行光を前方に向って反射させると共にエイミングする場合には、発光素子から出射した光が第一の反射面により平行光束に変換された後、第二の反射面により反射されると共に、エイミングされ、その後配光制御レンズにより配光制御されるので、発光素子からの光の利用効率が向上することになる。
【００２４】
上記第一の反射面が、その第一焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置する双曲線を、第一焦点及び第二焦点を結ぶ直線に垂直で且つ第二焦点を通る直線を回転軸として回転させた回転双曲面であって、第二の反射面が、その焦点位置が第一の反射面の回転双曲面の第二焦点付近に位置し、且つ発光素子の光軸に平行な軸を回転軸とする二次曲面である場合には、発光素子から出射した光が第一の反射面により反射されて、第二の反射面に入射するので、発光素子からの光の利用効率が向上することになる。
【００２５】
上記第一の反射面が、光軸を通る複数の断面にて、それぞれその第一焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置する双曲線を有する自由曲面であって、第二の反射面が、その焦点位置が、上記各断面にて、それぞれ上記双曲線の第二焦点付近に位置する二次曲線を有する自由曲面である場合には、同様に発光素子から出射した光が第一の反射面により反射されて、第二の反射面に入射するので、発光素子からの光の利用効率が向上することになる。
【００２６】
上記配光制御レンズが、入射面と出射面で、それぞれ異なる方向に配光制御する場合には、第二の反射面で反射された平行光束または集束光束が、配光制御レンズに入射することにより、その入射面で一つの方向に配光制御されると共に、出射面で他の方向に配光制御されることになる。これにより、配光制御レンズに入射する光束が、より多彩に配光制御され得るので、新規な見栄えが得られることになる。
【００２７】
上記配光制御レンズの入射面が、所定方向の断面にて、円弧状または自由曲線を備えており、上記配光制御レンズの出射面が、上記所定方向とは垂直な断面にて、円弧状または自由曲線を備えている場合には、第二の反射面で反射された平行光束または集束光束が、配光制御レンズに入射することにより、その入射面で所定方向に配光制御されると共に、出射面で所定方向と垂直な方向に配光制御されることになる。これにより、配光制御レンズに入射する光束が、より多彩に配光制御され得るので、新規な見栄えが得られることになる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図１１を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２９】
図１及び図２は、本発明を適用した車両用灯具の第一の実施形態の構成を示している。
図１及び図２において、車両用灯具１０は、例えば自動車の補助前照灯であって、光源としての発光素子１１と、発光素子１１の前方を包囲するように配置された第一の反射部材１２と、第一の反射部材１２に対向して配置された第二の反射部材１３と、第二の反射部材１３の前方に配置された配光制御レンズ１４と、から構成されている。
【００３０】
上記発光素子１１は、例えばＬＥＤから構成されており、プリント基板１１ａ上に実装されていて、外部から給電されることにより、前方に向かって光軸１１ｂを中心として光を出射するようになっている。
【００３１】
上記第一の反射部材１２は、反射鏡として構成されており、金属，樹脂等から成る本体１２ａと、本体１２ａの発光素子１１側の後面に形成された反射膜１２ｂと、から構成されており、反射膜１２ｂの表面が第一の反射面として作用するようになっている。
この場合、反射膜１２ｂは、例えばアルミニウム等の金属蒸着により形成されているが、他の手段により形成されていてもよい。
【００３２】
さらに、上記反射膜１２ｂは、その第一の反射面としての表面が、第一焦点位置Ｆ１が上記発光素子１１の発光位置付近に位置すると共に、第二焦点位置Ｆ２が発光素子１１の光軸１１ｂからずれて（図示の場合、発光素子１１の斜め前方に）位置する楕円１２ｃを、発光素子１１の光軸１１ｂの周りに回転させた回転楕円面として、形成されている。
【００３３】
上記第二の反射部材１３は、同様に反射鏡として構成されており、金属，樹脂等から成る本体１３ａと、本体１３ａの第一の反射部材１２に対向した前面に形成された反射膜１３ｂと、から構成されており、反射膜１３ｂの表面が第二の反射面として作用するようになっている。
この場合、反射膜１３ｂは、例えばアルミニウム等の金属蒸着により形成されているが、他の手段により形成されていてもよい。
さらに、上記反射膜１３ｂは、その第二の反射面としての表面が、焦点位置が上記第一の反射部材１２の反射膜１２ｂの第二焦点位置Ｆ２付近に位置する放物線１３ｃを、発光素子１１の光軸１１ｂに平行にその焦点位置を通る回転軸１３ｄの周りに回転させた回転放物面として、発光素子１１の光軸の周りに環状に形成されている。
【００３４】
上記配光制御レンズ１４は、第二の反射部材１３の反射膜１３ｂで反射された環状の光束をエイミングし且つ配光制御するように、第二の反射部材１３の前方にて環状に配置されている。
【００３５】
ここで、図示の場合、第一の反射部材１２と配光制御レンズ１４が、一体に形成されており、配光制御レンズ１４が、第二の反射部材１３に対して位置決めされることにより、第一の反射部材１２が発光素子１１に対して位置決めされ得るようになっている。
尚、図示の場合、第二の反射部材１３から配光制御レンズ１４までの環状の光路は、外側が第二の反射部材１３の光軸１１ｂに平行に前方に向かって延びる延長部１３ｅにより画成されると共に、内側が第一の反射部材１２の光軸１１ｂに平行に前方に向かって延びる延長部１２ｃにより画成されている。
ここで、上記延長部１３ｅは、その内面に反射膜１３ｂを備えている。
さらに、図示の場合、配光制御レンズ１４の前方にて、配光制御レンズ１４を完全に覆うように透光性材料から成るカバー１５が設けられている。
【００３６】
本発明実施形態による車両用灯具１０は、以上のように構成されており、点灯時には、発光素子１１が外部から給電されることにより光を出射すると、この光が、第一の反射部材１２の反射膜１２ｂにより反射されて、その第二焦点位置に向かって集束する。
第一の反射部材１２の第二焦点位置に向かって集束した光は、その後第二の反射部材１３の反射膜１３ｂにより反射され、平行光束となって前方に向かって進むことになる。
そして、この平行光束は、配光制御レンズ１４に入射することにより、エンミングされ且つ配光制御されることにより、前方に向かって照射されることになる。
【００３７】
この場合、発光素子１１から出射した光が、すべて第一の反射部材１２の反射膜１２ｂで反射され、さらに第二の反射部材１３の反射膜１３ｂで反射されて、配光制御レンズ１４に入射することから、発光素子１１の光利用効率が高くなる。
これにより、発光素子１１の個数が削減され得ることになり、コストが低減され得ると共に、前方から観察したとき、発光素子１１が直接に見えるようなことはないので、発光素子１１が高輝度の発光点として観察されることはない。
また、第二の反射部材１３で反射された平行光束が配光制御レンズ１４に入射し、エイミングされ且つ配光制御されることにより、図１にて斜線で示すように、配光制御レンズ１４全体がきれいに光って見えることになり、環状のネオンのような新規な見栄えが得られることになる。
さらに、配光制御レンズ１４によりエイミングされ且つ配光制御されることによって、配光制御の自由度が大きくなる。
【００３８】
また、非点灯時には、前方から観察したとき、配光制御レンズ１４を介して第二の反射部材１３が見えることから、無垢感，重量感のあるカボションカットのような見栄えが形成され、新規な見栄えが得られることになる。
【００３９】
図３及び図４は、本発明を適用した車両用灯具の第二の実施形態の構成を示している。
図３及び図４において、車両用灯具２０は、図１及び図２に示した車両用灯具１０とほぼ同様に構成されており、以下の点でのみ異なる構成になっている。
即ち、この場合、第二の反射部材１３の反射膜１３ｂは、その第二の反射面としての表面が、第一焦点位置が上記第一の反射部材１３の反射膜１３ｂの第二焦点位置Ｆ２付近に位置し、且つ第二焦点位置Ｆ３が斜め前方に向かって外側に位置する楕円１３ｆを、発光素子１１の光軸１１ｂに平行にその焦点位置を通る回転軸１３ｄの周りに回転させた回転楕円面として、発光素子１１の周りに環状に形成されている。
【００４０】
これに対応して、配光制御レンズ１４は、第二の反射部材１３からの集束光束をエンミングし且つ配光制御するように、形成されている。
尚、この場合、第一の反射部材１２は、配光制御レンズ１４に対して、例えば接着等により一体的に取り付けられている。
【００４１】
このように構成された車両用灯具２０によれば、点灯時には、発光素子１１が外部から給電されることにより光を出射すると、この光が、第一の反射部材１２の反射膜１２ｂにより反射されて、その第二焦点位置Ｆ２に向かって集束する。第一の反射部材１２の第二焦点位置に向かって集束した光は、その後第二の反射部材１３の反射膜１３ｂにより反射され、その第二焦点位置Ｆ３に向かって集束した後、拡散光束となって前方に向かって進むことになる。
そして、この拡散光束は、配光制御レンズ１４に入射することにより、エーミングされ且つ配光制御されることにより、前方に向かって照射されることになる。
【００４２】
この場合も、図１及び図２に示した車両用灯具１０と同様にして、発光素子１１の光利用効率が向上すると共に、前方から観察したとき、発光素子１１が直接に見えず、図３に斜線で示すように、配光制御レンズ１４全体が光っているように観察されることになり、さらに配光制御レンズ１４による配光制御によって、配光制御の自由度が大きくなる。また、非点灯時に、前方から観察したとき、同様にして無垢感，重量感のあるカボションカットのような見栄えが形成される。従って、新規な見栄えが得られることになる。
【００４３】
図５及び図６は、本発明を適用した車両用灯具の第三の実施形態の構成を示している。
図５及び図６において、車両用灯具３０は、例えば自動車の補助前照灯であって、光源としての発光素子３１と、発光素子３１の前方を包囲するように配置された第一の反射部材３２と、第一の反射部材３２に対向して配置された第二の反射部材３３と、第二の反射部材３３の前方に配置された配光制御レンズ３４と、から構成されている。
【００４４】
上記発光素子３１は、例えばＬＥＤから構成されており、プリント基板３１ａ上に実装されていて、外部から給電されることにより、前方に向かって光軸３１ｂを中心として光を出射するようになっている。
【００４５】
上記第一の反射部材３２は、ガラス等の透明材料から成るプリズムとして構成されており、上面３２ａが第一の反射面として作用するようになっている。
この場合、上面３２ａは、その外側表面に例えばアルミニウム等の金属蒸着により形成された反射膜を備えていてもよい。
【００４６】
さらに、上記上面３２ａは、焦点位置Ｆが上記発光素子１１の発光位置付近に位置すると共に、中心軸３２ｂが発光素子１１の光軸１１ｂに対して垂直である放物線を、その中心軸の周りに回転させた回転放物面として、形成されている。
【００４７】
上記第二の反射部材３３は、反射鏡として構成されており、金属，樹脂等から成る本体３３ａと、本体３３ａの第一の反射部材３２に対向した前面に形成された反射膜３３ｂと、から構成されており、反射膜３３ｂの表面が第二の反射面として作用するようになっている。
この場合、反射膜３３ｂは、例えばアルミニウム等の金属蒸着により形成されているが、他の手段により形成されていてもよい。
さらに、上記反射膜３３ｂは、その第二の反射面としての表面が、第一の反射部材３２で反射された平行光束を反射させる際にエーミングするように、前方に向かって凸状に、例えば二次曲線を発光素子１１の光軸の周りに回転した回転二次曲面から形成されていると共に、発光素子１１の光軸１１ｂの周りに環状に配置されている。
【００４８】
上記配光制御レンズ３４は、第二の反射部材３３の反射膜３３ｂで反射された環状の光束を配光制御するように、第二の反射部材３３の前方にて環状に配置されている。
【００４９】
このように構成された車両用灯具３０によれば、点灯時には、発光素子３１が外部から給電されることにより光を出射すると、この光が、第一の反射部材３２の上面３２ｂにより全反射されて、平行光束となる。
この平行光束は、その後第二の反射部材３３の反射膜３３ｂにより反射され、その際エーミングされて、拡散光束となって前方に向かって進むことになる。
そして、この拡散光束は、配光制御レンズ３４に入射することにより、配光制御されて、前方に向かって照射されることになる。
【００５０】
この場合も、前述した車両用灯具１０，２０と同様に、発光素子３１の光利用効率が向上すると共に、前方から観察したとき、発光素子３１が直接に見えず、図５にて斜線で示すように、配光制御レンズ３４全体が光ってみれることになり、さらに配光制御レンズ３４による配光制御によって、配光制御の自由度が大きくなる。また、非点灯時に、前方から観察したとき、同様にして無垢感，重量感のあるカボションカットのような見栄えが形成される。従って、新規な見栄えが得られることになる。
【００５１】
図７及び図８は、本発明を適用した車両用灯具の第四の実施形態の構成を示している。
図７及び図８において、車両用灯具４０は、例えば自動車の補助前照灯であって、光源としての発光素子４１と、発光素子４１の前方を包囲するように配置された第一の反射部材４２と、第一の反射部材４２に対向して配置された第二の反射部材４３と、第二の反射部材４３の前方に配置された配光制御レンズ４４と、から構成されている。
【００５２】
上記発光素子４１は、例えばＬＥＤから構成されており、プリント基板（図示せず）上に実装されていて、外部から給電されることにより、前方に向かって光軸４１ａを中心として光を出射するようになっている。
【００５３】
上記第一の反射部材４２は、反射鏡として構成されており、金属，樹脂等から成る本体４２ａと、本体４２ａの発光素子４１側の後面に形成された反射膜４２ｂと、から構成されており、反射膜４２ｂの表面が第一の反射面として作用するようになっている。
この場合、反射膜４２ｂは、例えばアルミニウム等の金属蒸着により形成されているが、他の手段により形成されていてもよい。
【００５４】
さらに、上記反射膜４２ｂは、その第一の反射面としての表面が、ある断面即ち図７におけるＡ−Ａ線断面図即ち図８において、第一焦点位置Ｆ４が上記発光素子４１の発光位置付近に位置すると共に、第二焦点位置Ｆ５が内側に位置する双曲線４２ｃを、第一焦点位置Ｆ４及び第二焦点位置Ｆ５を結んだ直線に垂直で且つ第二焦点位置Ｆ５を通る軸４２ｃの周りに回転した回転双曲面として、あるいはこの双曲線を含む自由曲面として、形成されている。
【００５５】
上記第二の反射部材４３は、反射鏡として構成されており、金属，樹脂等から成る本体４３ａと、本体４３ａの第一の反射部材４２に対向した前面に形成された反射膜４３ｂと、から構成されており、反射膜４３ｂの表面が第二の反射面として作用するようになっている。
この場合、反射膜４３ｂは、例えばアルミニウム等の金属蒸着により形成されているが、他の手段により形成されていてもよい。
さらに、上記反射膜４３ｂは、その第二の反射面としての表面が、焦点位置が上記第一の反射部材４２の反射膜４２ｂの第二焦点位置Ｆ５付近に位置する放物線を、発光素子１１の光軸１１ｂに平行にその焦点位置を通る回転軸４３ｃの周りに回転させた回転放物面として、発光素子１１の光軸の周りに環状に形成されている。
尚、第二の反射面は、回転放物面でなくともよく、例えば回転楕円面または回転双曲面等の回転二次曲面であってもよい。
【００５６】
上記配光制御レンズ４４は、第二の反射部材４３の反射膜４３ｂで反射された環状の光束を配光制御するように、第二の反射部材４３の前方にて環状に配置されている。
【００５７】
このように構成された車両用灯具４０によれば、点灯時には、発光素子４１が外部から給電されることにより光を出射すると、この光が、第一の反射部材４２の反射膜４２ｂにより反射されて、その第二焦点位置Ｆ５から出射したように、第二の反射部材４３の反射膜４３ｂに向かって進むことになる。
この光束は、その後第二の反射部材４３の反射膜４３ｂにより反射され、平行光束となって前方に向かって進むことになる。
そして、この平行光束は、配光制御レンズ４４に入射することにより、エーミングされ且つ配光制御されて、前方に向かって照射されることになる。
【００５８】
この場合も、前述した車両用灯具１０，２０と同様に、発光素子４１の光利用効率が向上すると共に、前方から観察したとき、発光素子４１が直接に見えず、図７にて斜線で示すように、配光制御レンズ４４がリング状に光って見えることになり、さらに配光制御レンズ４４による配光制御によって、配光制御の自由度が大きくなる。また、非点灯時に、前方から観察したとき、同様にして無垢感，重量感のあるカボションカットのような見栄えが形成される。従って、新規な見栄えが得られることになる。
図示の場合、配光制御レンズ４４は、内側部分４４ａが、第二の反射部材４３からの光束を配光制御する環状の外側部分４４ｂとは異なる意匠で形成されていることにより、さらに新規な見栄えが得られることになる。
【００５９】
尚、このような車両用灯具４０においては、第一の反射部材４２の反射膜４２ｂが、ある断面にて双曲線となるような第一の反射面を形成しているが、これに限らず、複数の断面にて、それぞれ双曲線となるような自由曲面から成る第一の反射面を形成していてもよい。この場合、第二の反射部材４３の反射膜４３ｂは、各断面にてそれぞれ双曲線の第二焦点位置を焦点とする放物線（または楕円または双曲線等の二次曲線）を含む回転二次曲面または自由曲面から成る第二の反射面を形成するようにしてもよい。
【００６０】
図９乃至図１１は、本発明を適用した車両用灯具の第五の実施形態の構成を示している。
図９乃至図１１において、車両用灯具５０は、図７及び図８に示した車両用灯具４０とほぼ同様に構成されており、以下の点でのみ異なる構成になっている。
即ち、車両用灯具５０は、車両用灯具４０において、配光制御レンズ４４の代わりに、配光制御レンズ５１を備えている。
【００６１】
この配光制御レンズ５１は、第二の反射部材５３の反射膜５３ｂで反射された環状の光束を配光制御するように、第二の反射部材５３の前方にて環状に配置されている。
その際、配光制御レンズ５１は、図９における断面Ａ及び断面Ｂにて、それぞれ図１０及び図１１に示す断面を備えている。
即ち、配光制御レンズ５１は、ある断面、即ち図９における断面Ａにて、その前面が円弧状または自由曲線から構成されていると共に、後面が平坦に形成されている。
また、配光制御レンズ５１は、上記ある断面とは異なる断面、即ち図９における断面Ｂにて、その前面が平坦に形成されていると共に、後面が円弧状または自由曲線から構成されている。
これにより、配光制御レンズ５１は、その前面及び後面が、それぞれ図９の断面Ａ及び断面Ｂに沿った方向に関して、配光制御を行なうようになっている。
【００６２】
このように構成された車両用灯具５０によれば、点灯時には、発光素子４１が外部から給電されることにより光を出射すると、この光が、第一の反射部材４２の反射膜４２ｂにより反射されて、その第二焦点位置Ｆ５から出射したように、第二の反射部材４３の反射膜４３ｂに向かって進むことになる。
この光束は、その後第二の反射部材４３の反射膜４３ｂにより反射され、平行光束となって前方に向かって進むことになる。
そして、この平行光束は、配光制御レンズ５１に入射することにより、図９における断面Ａ及び断面Ｂに沿う方向に関して、それぞれ前面及び後面によりエーミングされ且つ配光制御されて、前方に向かって照射されることになる。
【００６３】
この場合も、前述した車両用灯具１０，２０と同様に、発光素子４１の光利用効率が向上すると共に、前方から観察したとき、発光素子４１が直接に見えず、図９にて斜線で示すように、配光制御レンズ５１がリング状に光って見えることになり、さらに配光制御レンズ５１による配光制御によって、配光制御の自由度が大きくなる。また、非点灯時に、前方から観察したとき、同様にして無垢感，重量感のあるカボションカットのような見栄えが形成される。従って、新規な見栄えが得られることになる。
図示の場合、配光制御レンズ５１は、その前面及び後面が、それぞれ異なる方向に配光制御を行なうことにより、全体としてより複雑で多彩な配光制御を行なうことが可能となり、さらに新規な見栄えが得られることになる。
【００６４】
上述した実施形態においては、例えば自動車の補助前照灯としての車両用灯具１０，２０，３０，４０，５０について説明したが、これに限らず、他の車両用灯具や各種照明灯等に使用される灯具に対して本発明を適用し得ることは明らかである。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、発光素子から出射した光は、第一の反射面により反射された後、第二の反射面により反射され、さらに配光制御レンズを介して前方に向かって照射される。
これにより、点灯時には、前方から観察したとき、発光素子が直接に見えるようなことはなく、第二の反射面により反射された環状の発光部のみが観察され得ることになり、例えばネオンのような見栄えが得られることになる。また、非点灯時には、配光制御レンズにより、無垢感，重量感のあるカボションカットのような見栄えが得られる。
従って、従来の灯具にはない新規な見栄えが得られるので、商品性が向上することになる。
【００６６】
また、発光素子から出射する光は、第一の反射面及び第二の反射面により配光制御レンズに導かれるので、光利用効率が向上することになり、発光素子の個数が低減され得る。また、従来のように発光素子自体の配光特性を利用するのではなく、第一の反射面及び第二の反射面により配光制御レンズに光を導いて、配光制御レンズにより配光制御を行なうようになっているので、配光制御の自由度が大きくなる。
【００６７】
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、配光制御の自由度を高くして、光束利用効率を高めると共に、見栄えが向上するようにした、ＬＥＤを利用した灯具が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した車両用灯具の第一の実施形態の構成を示す正面図である。
【図２】図１の車両用灯具の断面図である。
【図３】本発明を適用した車両用灯具の第二の実施形態の構成を示す正面図である。
【図４】図３の車両用灯具の断面図である。
【図５】本発明を適用した車両用灯具の第三の実施形態の構成を示す正面図である。
【図６】図５の車両用灯具の断面図である。
【図７】本発明を適用した車両用灯具の第四の実施形態の構成を示す正面図である。
【図８】図７の車両用灯具の断面図である。
【図９】本発明を適用した車両用灯具の第五の実施形態の構成を示す正面図である。
【図１０】図９の車両用灯具のＡ−Ａ線断面図である。
【図１１】図９の車両用灯具のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１２】従来例の灯具を示す図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，５０ 車両用灯具
１１，３１，４１ 発光素子
１２，３２，４２ 第一の反射部材
１２ｂ，４２ｂ 反射膜（第一の反射面）
１３，３３，４３ 第二の反射部材
１３ｂ，３３ｂ，４３ｂ 反射膜（第二の反射面）
１４，３４，４４，５１ 配光制御レンズ
３２ プリズム
３２ｂ 上面（第一の反射面）
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の前部に設けられた前照灯または補助前照灯等として使用される車両用灯具あるいは各種照明灯等に使用される灯具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光源として発光素子、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）を使用した灯具は、図１２に示すように、構成されている。
図１２において、灯具１は、光源としてのＬＥＤ２と、ＬＥＤ２の発光位置を焦点とし且つＬＥＤ２の光軸と中心線が一致するように配置された回転放物面から成る反射部材３と、から構成されている。
【０００３】
このような構成の灯具１によれば、ＬＥＤ２に駆動電圧が印加されて、ＬＥＤ２が発光すると、ＬＥＤ２から出射した光の一部が、図１２にて符号Ｌ１で示すように、直接に前方に向かって照射されると共に、他の一部が、図１２にて符号Ｌ２で示すように、反射部材３の反射面で反射された後、前方に向かって照射されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成の灯具１においては、ＬＥＤ２から直接前方に向かって照射される光Ｌ１は高輝度であると共に、反射部材３で反射された光Ｌ２の指向特性は弱い。
このため、ＬＥＤから出射する光の利用効率が低くなり、ある程度の光量を確保するためには、ＬＥＤの個数を多くしなければならず、コストが高くなってしまう。また、前方から観察したとき、ＬＥＤ２が直接光Ｌ１により点状に光っているように見えると共に、反射部材３で反射された光Ｌ２が拡散してしまうことから、反射部材３の反射面からの光Ｌ２が暗く観察されることになる。
従って、ＬＥＤ２が高輝度で点状に見えると共に、反射部材３の反射面がきれいに光って見えないことから、灯具１全体としての見栄えがあまりよくない。
【０００５】
また、ＬＥＤ２の焦点が短いことから、１個のＬＥＤによっては、大きな発光面を構成することが困難であると共に、ＬＥＤ２の焦点を長くしようとしても、非現実的な奥行きとなることから、実現化が困難である。
このようにして、ＬＥＤ２を使用した灯具１は、配光制御が困難であることから、商品性に乏しくなってしまう。
【０００６】
本発明は、以上の点から、配光制御の自由度を高くして、光束利用効率を高めると共に、見栄えが向上するようにした、ＬＥＤを利用した灯具を提供することを目的としている。
【０００７】
上記目的は、本発明の構成によれば、光源としての発光素子と、発光素子の前方を包囲するように配置され光源からの光を反射させる凹状の第一の反射面と、第一の反射面に対向して配置され第一の反射面で反射された光を前方に向って反射させる第二の反射面と、第二の反射面で反射された光を配光制御する配光制御レンズとを備えており、上記第一の反射面は、焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置するように配置された二次曲線を発光素子の光軸の周りに回転させた回転二次曲面であって、上記第二の反射面は、第一の反射面で反射された光を前方に向って環状の光束として反射させるように発光素子の光軸の周りに環状に配置され、上記配光制御レンズは、第二の反射面で反射された環状の光束をエイミングし且つ配光制御するように第二の反射面前方に環状に配置されていることを特徴とする灯具により、達成される。
【０００８】
本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記第一の反射面は、第一焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置すると共に、第二焦点位置が発光素子の光軸からずれた回転楕円面であって、上記第二の反射面は、焦点位置が第一の反射面の第二焦点位置付近に位置するように配置された二次曲線を発光素子の光軸に平行にその焦点位置を通る回転軸の周りに回転させた回転二次曲面から構成されている。
【０００９】
本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記第一の反射面は、その焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置し、中心軸が発光素子の光軸に垂直である放物線をその中心軸の周りに回転させた回転放物面であって、上記第二の反射面は、第一の反射面で反射された平行光を前方に向って反射させると共にエイミングする。
【００１０】
本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記第一の反射面は、その第一焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置する双曲線を第一焦点及び第二焦点を結ぶ直線に垂直で且つ第二焦点を通る直線を回転軸として回転させた回転双曲面であって、第二の反射面は、その焦点位置が第一の反射面の回転双曲面の第二焦点位置付近に位置し、且つ発光素子の光軸に平行な軸を回転軸とする回転二次曲面である。
【００１１】
本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記第一の反射面は、光軸を通る複数の断面にて、それぞれその第一焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置する双曲線を有する自由曲面であって、第二の反射面は、その焦点位置が上記各断面にてそれぞれ上記双曲線の第二焦点位置付近に位置する二次曲線を有する自由曲面である。
【００１５】
本発明による灯具は、好ましくは、上記配光制御レンズが、入射面と出射面で、それぞれ異なる方向に配光制御する。
【００１６】
本発明による灯具は、好ましくは、上記配光制御レンズの入射面が、所定方向の断面にて、円弧状または自由曲線を備えており、上記配光制御レンズの出射面が、上記所定方向とは垂直な断面にて、円弧状または自由曲線を備えている。
【００１７】
上記構成によれば、発光素子から出射した光は、第一の反射面により反射された後、第二の反射面により反射され、さらに配光制御レンズを介して前方に向って照射される。
これにより、点灯時には、前方から観察したとき、発光素子が直接見えるようなことはなく、第二の反射面により反射された環状の発光部のみが観察され得ることになり、例えばネオンのような見栄えが得られることになる。また、非点灯時には、環状に配置された配光制御レンズにより、無垢感、重量感のあるカボションカットのような見栄えが得られる。
従って、従来の灯具にはない新規な見栄えが得られるので、商品性が向上することになる。
【００１８】
この場合、発光素子から出射する光は、第一の反射面及び第二の反射面により環状の光束として配光制御レンズに導かれるので、光利用効率が向上することになり、発光素子の個数が低減され得る。また、従来のように発光素子自体の配光特性を利用するのではなく、第一の反射面及び第二の反射面により、発光素子からの光を環状の光束として配光制御レンズに光を導いて、配光制御レンズにより配光制御を行なうようになっているので、配光制御の自由度が大きくなる。
【００１９】
上記第一の反射面が、その第一焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置すると共に、第二焦点位置が発光素子の光軸からずれた回転楕円面であって、上記第二の反射面は、焦点位置が第一の反射面の第二焦点位置付近に位置するように配置された二次曲線を発光素子の光軸に平行にその焦点位置を通る回転軸の周りに回転させた回転二次曲面から構成されている場合には、発光素子から出射した光が第一の反射面により第二焦点位置付近に集束され、第二の反射面により反射され、二次曲線を発光素子の光軸に平行にその焦点位置を通る回転軸の周りに回転させた回転二次曲面から構成されるので、発光素子からの光の利用効率がより一層向上することになる。
【００２０】
上記第二の反射面が、その焦点位置が第一の反射面の第二焦点位置付近に位置するように配置された二次曲線を発光素子の光軸に平行にその焦点位置を通る回転軸の周りに回転された回転二次曲面から構成されている場合には、第一の反射面によりその第二焦点位置付近に集束する光が、第二の反射面により平行光束または集束光束に変換され、配光制御レンズに入射するので、発光素子からの光の利用効率が向上することになる。
【００２１】
上記第二の反射面が、その第一焦点位置が第一の反射面の第二焦点位置付近に位置する回転放物面である場合には、第一の反射面によりその第二焦点位置付近に集束する光が、第二の反射面により平行光束に変換され、配光制御レンズに入射するので、発光素子からの光の利用効率が向上することになる。
【００２２】
上記第二の反射面が、その焦点位置が第一の反射面の第二焦点位置付近に位置する回転楕円面である場合には、第一の反射面によりその第二焦点位置付近に集束する光が、第二の反射面によりその第二焦点位置付近に集束する集束光束に変換され、配光制御レンズに入射するので、発光素子からの光の利用効率が向上することになる。
【００２３】
上記第一の反射面が、その焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置し、中心軸が発光素子の光軸に垂直である放物線を、その中心軸の周りに回転させた回転放物面であって、上記第二の反射面が、第一の反射面で反射された平行光を前方に向って反射させると共にエイミングする場合には、発光素子から出射した光が第一の反射面により平行光束に変換された後、第二の反射面により反射されると共に、エイミングされ、その後配光制御レンズにより配光制御されるので、発光素子からの光の利用効率が向上することになる。
【００２４】
上記第一の反射面が、その第一焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置する双曲線を、第一焦点及び第二焦点を結ぶ直線に垂直で且つ第二焦点を通る直線を回転軸として回転させた回転双曲面であって、第二の反射面が、その焦点位置が第一の反射面の回転双曲面の第二焦点付近に位置し、且つ発光素子の光軸に平行な軸を回転軸とする二次曲面である場合には、発光素子から出射した光が第一の反射面により反射されて、第二の反射面に入射するので、発光素子からの光の利用効率が向上することになる。
【００２５】
上記第一の反射面が、光軸を通る複数の断面にて、それぞれその第一焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置する双曲線を有する自由曲面であって、第二の反射面が、その焦点位置が、上記各断面にて、それぞれ上記双曲線の第二焦点付近に位置する二次曲線を有する自由曲面である場合には、同様に発光素子から出射した光が第一の反射面により反射されて、第二の反射面に入射するので、発光素子からの光の利用効率が向上することになる。
【００２６】
上記配光制御レンズが、入射面と出射面で、それぞれ異なる方向に配光制御する場合には、第二の反射面で反射された平行光束または集束光束が、配光制御レンズに入射することにより、その入射面で一つの方向に配光制御されると共に、出射面で他の方向に配光制御されることになる。これにより、配光制御レンズに入射する光束が、より多彩に配光制御され得るので、新規な見栄えが得られることになる。
【００２７】
上記配光制御レンズの入射面が、所定方向の断面にて、円弧状または自由曲線を備えており、上記配光制御レンズの出射面が、上記所定方向とは垂直な断面にて、円弧状または自由曲線を備えている場合には、第二の反射面で反射された平行光束または集束光束が、配光制御レンズに入射することにより、その入射面で所定方向に配光制御されると共に、出射面で所定方向と垂直な方向に配光制御されることになる。これにより、配光制御レンズに入射する光束が、より多彩に配光制御され得るので、新規な見栄えが得られることになる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図１１を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２９】
図１及び図２は、本発明を適用した車両用灯具の第一の実施形態の構成を示している。
図１及び図２において、車両用灯具１０は、例えば自動車の補助前照灯であって、光源としての発光素子１１と、発光素子１１の前方を包囲するように配置された第一の反射部材１２と、第一の反射部材１２に対向して配置された第二の反射部材１３と、第二の反射部材１３の前方に配置された配光制御レンズ１４と、から構成されている。
【００３０】
上記発光素子１１は、例えばＬＥＤから構成されており、プリント基板１１ａ上に実装されていて、外部から給電されることにより、前方に向かって光軸１１ｂを中心として光を出射するようになっている。
【００３１】
上記第一の反射部材１２は、反射鏡として構成されており、金属，樹脂等から成る本体１２ａと、本体１２ａの発光素子１１側の後面に形成された反射膜１２ｂと、から構成されており、反射膜１２ｂの表面が第一の反射面として作用するようになっている。
この場合、反射膜１２ｂは、例えばアルミニウム等の金属蒸着により形成されているが、他の手段により形成されていてもよい。
【００３２】
さらに、上記反射膜１２ｂは、その第一の反射面としての表面が、第一焦点位置Ｆ１が上記発光素子１１の発光位置付近に位置すると共に、第二焦点位置Ｆ２が発光素子１１の光軸１１ｂからずれて（図示の場合、発光素子１１の斜め前方に）位置する楕円１２ｃを、発光素子１１の光軸１１ｂの周りに回転させた回転楕円面として、形成されている。
【００３３】
上記第二の反射部材１３は、同様に反射鏡として構成されており、金属，樹脂等から成る本体１３ａと、本体１３ａの第一の反射部材１２に対向した前面に形成された反射膜１３ｂと、から構成されており、反射膜１３ｂの表面が第二の反射面として作用するようになっている。
この場合、反射膜１３ｂは、例えばアルミニウム等の金属蒸着により形成されているが、他の手段により形成されていてもよい。
さらに、上記反射膜１３ｂは、その第二の反射面としての表面が、焦点位置が上記第一の反射部材１２の反射膜１２ｂの第二焦点位置Ｆ２付近に位置する放物線１３ｃを、発光素子１１の光軸１１ｂに平行にその焦点位置を通る回転軸１３ｄの周りに回転させた回転放物面として、発光素子１１の光軸の周りに環状に形成されている。
【００３４】
上記配光制御レンズ１４は、第二の反射部材１３の反射膜１３ｂで反射された環状の光束をエイミングし且つ配光制御するように、第二の反射部材１３の前方にて環状に配置されている。
【００３５】
ここで、図示の場合、第一の反射部材１２と配光制御レンズ１４が、一体に形成されており、配光制御レンズ１４が、第二の反射部材１３に対して位置決めされることにより、第一の反射部材１２が発光素子１１に対して位置決めされ得るようになっている。
尚、図示の場合、第二の反射部材１３から配光制御レンズ１４までの環状の光路は、外側が第二の反射部材１３の光軸１１ｂに平行に前方に向かって延びる延長部１３ｅにより画成されると共に、内側が第一の反射部材１２の光軸１１ｂに平行に前方に向かって延びる延長部１２ｃにより画成されている。
ここで、上記延長部１３ｅは、その内面に反射膜１３ｂを備えている。
さらに、図示の場合、配光制御レンズ１４の前方にて、配光制御レンズ１４を完全に覆うように透光性材料から成るカバー１５が設けられている。
【００３６】
本発明実施形態による車両用灯具１０は、以上のように構成されており、点灯時には、発光素子１１が外部から給電されることにより光を出射すると、この光が、第一の反射部材１２の反射膜１２ｂにより反射されて、その第二焦点位置に向かって集束する。
第一の反射部材１２の第二焦点位置に向かって集束した光は、その後第二の反射部材１３の反射膜１３ｂにより反射され、平行光束となって前方に向かって進むことになる。
そして、この平行光束は、配光制御レンズ１４に入射することにより、エンミングされ且つ配光制御されることにより、前方に向かって照射されることになる。
【００３７】
この場合、発光素子１１から出射した光が、すべて第一の反射部材１２の反射膜１２ｂで反射され、さらに第二の反射部材１３の反射膜１３ｂで反射されて、配光制御レンズ１４に入射することから、発光素子１１の光利用効率が高くなる。
これにより、発光素子１１の個数が削減され得ることになり、コストが低減され得ると共に、前方から観察したとき、発光素子１１が直接に見えるようなことはないので、発光素子１１が高輝度の発光点として観察されることはない。
また、第二の反射部材１３で反射された平行光束が配光制御レンズ１４に入射し、エイミングされ且つ配光制御されることにより、図１にて斜線で示すように、配光制御レンズ１４全体がきれいに光って見えることになり、環状のネオンのような新規な見栄えが得られることになる。
さらに、配光制御レンズ１４によりエイミングされ且つ配光制御されることによって、配光制御の自由度が大きくなる。
【００３８】
また、非点灯時には、前方から観察したとき、配光制御レンズ１４を介して第二の反射部材１３が見えることから、無垢感，重量感のあるカボションカットのような見栄えが形成され、新規な見栄えが得られることになる。
【００３９】
図３及び図４は、本発明を適用した車両用灯具の第二の実施形態の構成を示している。
図３及び図４において、車両用灯具２０は、図１及び図２に示した車両用灯具１０とほぼ同様に構成されており、以下の点でのみ異なる構成になっている。
即ち、この場合、第二の反射部材１３の反射膜１３ｂは、その第二の反射面としての表面が、第一焦点位置が上記第一の反射部材１３の反射膜１３ｂの第二焦点位置Ｆ２付近に位置し、且つ第二焦点位置Ｆ３が斜め前方に向かって外側に位置する楕円１３ｆを、発光素子１１の光軸１１ｂに平行にその焦点位置を通る回転軸１３ｄの周りに回転させた回転楕円面として、発光素子１１の周りに環状に形成されている。
【００４０】
これに対応して、配光制御レンズ１４は、第二の反射部材１３からの集束光束をエンミングし且つ配光制御するように、形成されている。
尚、この場合、第一の反射部材１２は、配光制御レンズ１４に対して、例えば接着等により一体的に取り付けられている。
【００４１】
このように構成された車両用灯具２０によれば、点灯時には、発光素子１１が外部から給電されることにより光を出射すると、この光が、第一の反射部材１２の反射膜１２ｂにより反射されて、その第二焦点位置Ｆ２に向かって集束する。第一の反射部材１２の第二焦点位置に向かって集束した光は、その後第二の反射部材１３の反射膜１３ｂにより反射され、その第二焦点位置Ｆ３に向かって集束した後、拡散光束となって前方に向かって進むことになる。
そして、この拡散光束は、配光制御レンズ１４に入射することにより、エーミングされ且つ配光制御されることにより、前方に向かって照射されることになる。
【００４２】
この場合も、図１及び図２に示した車両用灯具１０と同様にして、発光素子１１の光利用効率が向上すると共に、前方から観察したとき、発光素子１１が直接に見えず、図３に斜線で示すように、配光制御レンズ１４全体が光っているように観察されることになり、さらに配光制御レンズ１４による配光制御によって、配光制御の自由度が大きくなる。また、非点灯時に、前方から観察したとき、同様にして無垢感，重量感のあるカボションカットのような見栄えが形成される。従って、新規な見栄えが得られることになる。
【００４３】
図５及び図６は、本発明を適用した車両用灯具の第三の実施形態の構成を示している。
図５及び図６において、車両用灯具３０は、例えば自動車の補助前照灯であって、光源としての発光素子３１と、発光素子３１の前方を包囲するように配置された第一の反射部材３２と、第一の反射部材３２に対向して配置された第二の反射部材３３と、第二の反射部材３３の前方に配置された配光制御レンズ３４と、から構成されている。
【００４４】
上記発光素子３１は、例えばＬＥＤから構成されており、プリント基板３１ａ上に実装されていて、外部から給電されることにより、前方に向かって光軸３１ｂを中心として光を出射するようになっている。
【００４５】
上記第一の反射部材３２は、ガラス等の透明材料から成るプリズムとして構成されており、上面３２ａが第一の反射面として作用するようになっている。
この場合、上面３２ａは、その外側表面に例えばアルミニウム等の金属蒸着により形成された反射膜を備えていてもよい。
【００４６】
さらに、上記上面３２ａは、焦点位置Ｆが上記発光素子１１の発光位置付近に位置すると共に、中心軸３２ｂが発光素子１１の光軸１１ｂに対して垂直である放物線を、その中心軸の周りに回転させた回転放物面として、形成されている。
【００４７】
上記第二の反射部材３３は、反射鏡として構成されており、金属，樹脂等から成る本体３３ａと、本体３３ａの第一の反射部材３２に対向した前面に形成された反射膜３３ｂと、から構成されており、反射膜３３ｂの表面が第二の反射面として作用するようになっている。
この場合、反射膜３３ｂは、例えばアルミニウム等の金属蒸着により形成されているが、他の手段により形成されていてもよい。
さらに、上記反射膜３３ｂは、その第二の反射面としての表面が、第一の反射部材３２で反射された平行光束を反射させる際にエーミングするように、前方に向かって凸状に、例えば二次曲線を発光素子１１の光軸の周りに回転した回転二次曲面から形成されていると共に、発光素子１１の光軸１１ｂの周りに環状に配置されている。
【００４８】
上記配光制御レンズ３４は、第二の反射部材３３の反射膜３３ｂで反射された環状の光束を配光制御するように、第二の反射部材３３の前方にて環状に配置されている。
【００４９】
このように構成された車両用灯具３０によれば、点灯時には、発光素子３１が外部から給電されることにより光を出射すると、この光が、第一の反射部材３２の上面３２ｂにより全反射されて、平行光束となる。
この平行光束は、その後第二の反射部材３３の反射膜３３ｂにより反射され、その際エーミングされて、拡散光束となって前方に向かって進むことになる。
そして、この拡散光束は、配光制御レンズ３４に入射することにより、配光制御されて、前方に向かって照射されることになる。
【００５０】
この場合も、前述した車両用灯具１０，２０と同様に、発光素子３１の光利用効率が向上すると共に、前方から観察したとき、発光素子３１が直接に見えず、図５にて斜線で示すように、配光制御レンズ３４全体が光ってみれることになり、さらに配光制御レンズ３４による配光制御によって、配光制御の自由度が大きくなる。また、非点灯時に、前方から観察したとき、同様にして無垢感，重量感のあるカボションカットのような見栄えが形成される。従って、新規な見栄えが得られることになる。
【００５１】
図７及び図８は、本発明を適用した車両用灯具の第四の実施形態の構成を示している。
図７及び図８において、車両用灯具４０は、例えば自動車の補助前照灯であって、光源としての発光素子４１と、発光素子４１の前方を包囲するように配置された第一の反射部材４２と、第一の反射部材４２に対向して配置された第二の反射部材４３と、第二の反射部材４３の前方に配置された配光制御レンズ４４と、から構成されている。
【００５２】
上記発光素子４１は、例えばＬＥＤから構成されており、プリント基板（図示せず）上に実装されていて、外部から給電されることにより、前方に向かって光軸４１ａを中心として光を出射するようになっている。
【００５３】
上記第一の反射部材４２は、反射鏡として構成されており、金属，樹脂等から成る本体４２ａと、本体４２ａの発光素子４１側の後面に形成された反射膜４２ｂと、から構成されており、反射膜４２ｂの表面が第一の反射面として作用するようになっている。
この場合、反射膜４２ｂは、例えばアルミニウム等の金属蒸着により形成されているが、他の手段により形成されていてもよい。
【００５４】
さらに、上記反射膜４２ｂは、その第一の反射面としての表面が、ある断面即ち図７におけるＡ−Ａ線断面図即ち図８において、第一焦点位置Ｆ４が上記発光素子４１の発光位置付近に位置すると共に、第二焦点位置Ｆ５が内側に位置する双曲線４２ｃを、第一焦点位置Ｆ４及び第二焦点位置Ｆ５を結んだ直線に垂直で且つ第二焦点位置Ｆ５を通る軸４２ｃの周りに回転した回転双曲面として、あるいはこの双曲線を含む自由曲面として、形成されている。
【００５５】
上記第二の反射部材４３は、反射鏡として構成されており、金属，樹脂等から成る本体４３ａと、本体４３ａの第一の反射部材４２に対向した前面に形成された反射膜４３ｂと、から構成されており、反射膜４３ｂの表面が第二の反射面として作用するようになっている。
この場合、反射膜４３ｂは、例えばアルミニウム等の金属蒸着により形成されているが、他の手段により形成されていてもよい。
さらに、上記反射膜４３ｂは、その第二の反射面としての表面が、焦点位置が上記第一の反射部材４２の反射膜４２ｂの第二焦点位置Ｆ５付近に位置する放物線を、発光素子１１の光軸１１ｂに平行にその焦点位置を通る回転軸４３ｃの周りに回転させた回転放物面として、発光素子１１の光軸の周りに環状に形成されている。
尚、第二の反射面は、回転放物面でなくともよく、例えば回転楕円面または回転双曲面等の回転二次曲面であってもよい。
【００５６】
上記配光制御レンズ４４は、第二の反射部材４３の反射膜４３ｂで反射された環状の光束を配光制御するように、第二の反射部材４３の前方にて環状に配置されている。
【００５７】
このように構成された車両用灯具４０によれば、点灯時には、発光素子４１が外部から給電されることにより光を出射すると、この光が、第一の反射部材４２の反射膜４２ｂにより反射されて、その第二焦点位置Ｆ５から出射したように、第二の反射部材４３の反射膜４３ｂに向かって進むことになる。
この光束は、その後第二の反射部材４３の反射膜４３ｂにより反射され、平行光束となって前方に向かって進むことになる。
そして、この平行光束は、配光制御レンズ４４に入射することにより、エーミングされ且つ配光制御されて、前方に向かって照射されることになる。
【００５８】
この場合も、前述した車両用灯具１０，２０と同様に、発光素子４１の光利用効率が向上すると共に、前方から観察したとき、発光素子４１が直接に見えず、図７にて斜線で示すように、配光制御レンズ４４がリング状に光って見えることになり、さらに配光制御レンズ４４による配光制御によって、配光制御の自由度が大きくなる。また、非点灯時に、前方から観察したとき、同様にして無垢感，重量感のあるカボションカットのような見栄えが形成される。従って、新規な見栄えが得られることになる。
図示の場合、配光制御レンズ４４は、内側部分４４ａが、第二の反射部材４３からの光束を配光制御する環状の外側部分４４ｂとは異なる意匠で形成されていることにより、さらに新規な見栄えが得られることになる。
【００５９】
尚、このような車両用灯具４０においては、第一の反射部材４２の反射膜４２ｂが、ある断面にて双曲線となるような第一の反射面を形成しているが、これに限らず、複数の断面にて、それぞれ双曲線となるような自由曲面から成る第一の反射面を形成していてもよい。この場合、第二の反射部材４３の反射膜４３ｂは、各断面にてそれぞれ双曲線の第二焦点位置を焦点とする放物線（または楕円または双曲線等の二次曲線）を含む回転二次曲面または自由曲面から成る第二の反射面を形成するようにしてもよい。
【００６０】
図９乃至図１１は、本発明を適用した車両用灯具の第五の実施形態の構成を示している。
図９乃至図１１において、車両用灯具５０は、図７及び図８に示した車両用灯具４０とほぼ同様に構成されており、以下の点でのみ異なる構成になっている。
即ち、車両用灯具５０は、車両用灯具４０において、配光制御レンズ４４の代わりに、配光制御レンズ５１を備えている。
【００６１】
この配光制御レンズ５１は、第二の反射部材５３の反射膜５３ｂで反射された環状の光束を配光制御するように、第二の反射部材５３の前方にて環状に配置されている。
その際、配光制御レンズ５１は、図９における断面Ａ及び断面Ｂにて、それぞれ図１０及び図１１に示す断面を備えている。
即ち、配光制御レンズ５１は、ある断面、即ち図９における断面Ａにて、その前面が円弧状または自由曲線から構成されていると共に、後面が平坦に形成されている。
また、配光制御レンズ５１は、上記ある断面とは異なる断面、即ち図９における断面Ｂにて、その前面が平坦に形成されていると共に、後面が円弧状または自由曲線から構成されている。
これにより、配光制御レンズ５１は、その前面及び後面が、それぞれ図９の断面Ａ及び断面Ｂに沿った方向に関して、配光制御を行なうようになっている。
【００６２】
このように構成された車両用灯具５０によれば、点灯時には、発光素子４１が外部から給電されることにより光を出射すると、この光が、第一の反射部材４２の反射膜４２ｂにより反射されて、その第二焦点位置Ｆ５から出射したように、第二の反射部材４３の反射膜４３ｂに向かって進むことになる。
この光束は、その後第二の反射部材４３の反射膜４３ｂにより反射され、平行光束となって前方に向かって進むことになる。
そして、この平行光束は、配光制御レンズ５１に入射することにより、図９における断面Ａ及び断面Ｂに沿う方向に関して、それぞれ前面及び後面によりエーミングされ且つ配光制御されて、前方に向かって照射されることになる。
【００６３】
この場合も、前述した車両用灯具１０，２０と同様に、発光素子４１の光利用効率が向上すると共に、前方から観察したとき、発光素子４１が直接に見えず、図９にて斜線で示すように、配光制御レンズ５１がリング状に光って見えることになり、さらに配光制御レンズ５１による配光制御によって、配光制御の自由度が大きくなる。また、非点灯時に、前方から観察したとき、同様にして無垢感，重量感のあるカボションカットのような見栄えが形成される。従って、新規な見栄えが得られることになる。
図示の場合、配光制御レンズ５１は、その前面及び後面が、それぞれ異なる方向に配光制御を行なうことにより、全体としてより複雑で多彩な配光制御を行なうことが可能となり、さらに新規な見栄えが得られることになる。
【００６４】
上述した実施形態においては、例えば自動車の補助前照灯としての車両用灯具１０，２０，３０，４０，５０について説明したが、これに限らず、他の車両用灯具や各種照明灯等に使用される灯具に対して本発明を適用し得ることは明らかである。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、発光素子から出射した光は、第一の反射面により反射された後、第二の反射面により反射され、さらに配光制御レンズを介して前方に向かって照射される。
これにより、点灯時には、前方から観察したとき、発光素子が直接に見えるようなことはなく、第二の反射面により反射された環状の発光部のみが観察され得ることになり、例えばネオンのような見栄えが得られることになる。また、非点灯時には、配光制御レンズにより、無垢感，重量感のあるカボションカットのような見栄えが得られる。
従って、従来の灯具にはない新規な見栄えが得られるので、商品性が向上することになる。
【００６６】
また、発光素子から出射する光は、第一の反射面及び第二の反射面により配光制御レンズに導かれるので、光利用効率が向上することになり、発光素子の個数が低減され得る。また、従来のように発光素子自体の配光特性を利用するのではなく、第一の反射面及び第二の反射面により配光制御レンズに光を導いて、配光制御レンズにより配光制御を行なうようになっているので、配光制御の自由度が大きくなる。
【００６７】
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、配光制御の自由度を高くして、光束利用効率を高めると共に、見栄えが向上するようにした、ＬＥＤを利用した灯具が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した車両用灯具の第一の実施形態の構成を示す正面図である。
【図２】図１の車両用灯具の断面図である。
【図３】本発明を適用した車両用灯具の第二の実施形態の構成を示す正面図である。
【図４】図３の車両用灯具の断面図である。
【図５】本発明を適用した車両用灯具の第三の実施形態の構成を示す正面図である。
【図６】図５の車両用灯具の断面図である。
【図７】本発明を適用した車両用灯具の第四の実施形態の構成を示す正面図である。
【図８】図７の車両用灯具の断面図である。
【図９】本発明を適用した車両用灯具の第五の実施形態の構成を示す正面図である。
【図１０】図９の車両用灯具のＡ−Ａ線断面図である。
【図１１】図９の車両用灯具のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１２】従来例の灯具を示す図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，５０ 車両用灯具
１１，３１，４１ 発光素子
１２，３２，４２ 第一の反射部材
１２ｂ，４２ｂ 反射膜（第一の反射面）
１３，３３，４３ 第二の反射部材
１３ｂ，３３ｂ，４３ｂ 反射膜（第二の反射面）
１４，３４，４４，５１ 配光制御レンズ
３２ プリズム
３２ｂ 上面（第一の反射面）
Claims (7)
- 光源としての発光素子と、発光素子の前方を包囲するように配置され光源からの光を反射させる凹状の第一の反射面と、第一の反射面に対向して配置され第一の反射面で反射された光を前方に向って反射させる第二の反射面と、第二の反射面で反射された光を配光制御する配光制御レンズとを備えており、上記第一の反射面は、焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置するように配置された二次曲線を発光素子の光軸の周りに回転させた回転二次曲面であって、上記第二の反射面は、第一の反射面で反射された光を前方に向って環状の光束として反射させるように発光素子の光軸の周りに環状に配置され、上記配光制御レンズは、第二の反射面で反射された環状の光束をエイミングし且つ配光制御するように第二の反射面前方に環状に配置されていることを特徴とする灯具。
- 上記第一の反射面は、第一焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置すると共に、第二焦点位置が発光素子の光軸からずれた回転楕円面であって、上記第二の反射面は、焦点位置が第一の反射面の第二焦点位置付近に位置するように配置された二次曲線を発光素子の光軸に平行にその焦点位置を通る回転軸の周りに回転させた回転二次曲面から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の灯具。
- 上記第一の反射面は、その焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置し、中心軸が発光素子の光軸に垂直である放物線をその中心軸の周りに回転させた回転放物面であって、上記第二の反射面は、第一の反射面で反射された平行光を前方に向って反射させると共にエイミングすることを特徴とする請求項１に記載の灯具。
- 上記第一の反射面は、その第一焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置する双曲線を第一焦点及び第二焦点を結ぶ直線に垂直で且つ第二焦点を通る直線を回転軸として回転させた回転双曲面であって、第二の反射面は、その焦点位置が第一の反射面の回転双曲面の第二焦点位置付近に位置し、且つ発光素子の光軸に平行な軸を回転軸とする回転二次曲面であることを特徴とする請求項１に記載の灯具。
- 上記第一の反射面は、光軸を通る複数の断面にて、それぞれその第一焦点位置が発光素子の発光位置付近に位置する双曲線を有する自由曲面であって、第二の反射面は、その焦点位置が上記各断面にてそれぞれ上記双曲線の第二焦点位置付近に位置する二次曲線を有する自由曲面であることを特徴とする請求項１に記載の灯具。
- 上記配光制御レンズが、入射面と出射面でそれぞれ異なる方向に配光制御することを特徴とする請求項１から５の何れかにに記載の灯具。
- 上記配光制御レンズの入射面が、所定方向の断面にて円弧状または自由曲線を備えており、上記配光制御レンズの出射面が、上記所定方向とは垂直な断面にて円弧状または自由曲線を備えていることを特徴とする請求項６に記載の灯具。
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