JP4147658B2 - スポットライト及びその集合体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は発光ダイオードを利用した小型スポットライトに関する。このスポットライトは例えば車輌の読書灯やマップ灯として利用できる。更には、各種メータやスイッチの照明としても利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
車輌用の読書灯やマップ灯の光源にはいわゆるバルブ（電球）が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バルブをスポットライトの光源として使用した場合には、その電力消費量及び発熱量が大きいという課題があった。省エネルギーの見地から、かかるスポットライトの消費電力を低減することが強く望まれている。
また、バルブを光源として用いた場合、スポットライトの色は当該バルブの色に限定されてしまい、これを任意に変更することは出来なかった。
【０００４】
本発明者らは消費電力の小さい光源として発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という）に着目し、これを用いて小型のスポットライトを製作すべく鋭意検討を重ねてきた。
市販されているＬＥＤ光源は、砲弾形の透明レンズ内に所望の色のＬＥＤが組み込まれた構成である。光の三原色である赤色、緑色及び青色のＬＥＤを使用し、これらを同時に点灯することにより白色光が得られる。
本発明者らは、まずこのＬＥＤ光源に着目した。すなわち、このＬＥＤ光源をスポットライトの光源として用いるべく鋭意検討を行った。
【０００５】
そうしたところ、次の課題がみつかった。即ち、当該ＬＥＤ光源は装飾用に販売されているものであるので、そのレンズの球面には大きな公差がある。また、エポキシ樹脂製の当該レンズには、型成形時及び運搬時に傷が生じ易い。ＬＥＤ光源をスポットライトとして使用した場合、この歪みや傷が被照射面のスポットを歪ませたり、そこに影をつくるおそれがある。更には、ＬＥＤ自体の姿がレンズで拡大されて被照射面に投影されてしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、かかる本発明者らの見出した課題を解決するためになされた。この発明の第１の局面の構成は次の通りである。
砲弾形の第１のレンズ、
該第１のレンズ内に設けられた発光ダイオード、及び
前記砲弾形の第１のレンズを通過した前記発光ダイオードからの光を、その指向角を実質的に維持した状態で、拡散する拡散板と、を備えてなるスポットライト。
【０００７】
このように構成された本発明のスポットライトによれば、砲弾形の第１のレンズにより集束された光は拡散板で拡散される。従って、第１のレンズが歪んでいたり又はそこに傷があったとしても、それらが直接的に被照射面のスポットに影響しなくなる。また、ＬＥＤ自体が被照射面に投影されることも防止される。これにより、市販されているＬＥＤ光源をその光源として用いることができ、安価なスポットライトの提供が可能となる。
【０００８】
ここに砲弾形の第１のレンズは中空、中実を問わないが、その中に設けられるＬＥＤからの光を前側球面で一定方向へ集束する。従って、第１のレンズは透明若しくは光透過性の材料で形成される。コスト削減の見地から、この第１のレンズには既述の市販品のように、エポキシ樹脂などの透明な樹脂材料を用いることが好ましい。
【０００９】
この第１のレンズ内にＬＥＤが設けられる。第１のレンズ内に設けられるＬＥＤの数およびその発光色は任意に選択できる。
【００１０】
拡散板は第１のレンズを通過したＬＥＤの光を拡散する。しかし、スポットライトとしての機能を維持するために、第１のレンズで収束された光の指向角を実質的に維持するものとする（図２参照）。換言すれば、第１のレンズで集束された光は当該拡散板によってスポットを結ぶ方向以外の方向へ実質的に拡散されない。かかる拡散板として、表面に微小な凹凸処理（梨地処理など）を施した光透過性の樹脂板を用いることができる。その他、すりガラスなどを用いることも出来る。
【００１１】
ＬＥＤ光源は殆ど発熱しない。従って、拡散板が樹脂製であってもこれをＬＥＤに近接させることが出来る。即ち、樹脂製の拡散板を第１のレンズに近接ないしは当接させることができる。これにより、スポットライトの小型・軽量化を達成できる。
この拡散板により、第１のレンズを通過した光が相互に混じりあい、第１のレンズに歪みや傷があってもそれがスポットの上に現れなくなる。また、ＬＥＤ自体の姿もスポットの中に投射されなくなる。
【００１２】
この拡散板を通過した光を収束させる第２のレンズを更に設けることが好ましい。これにより、ＬＥＤからの光をより効率よく収束できる。
この第２のレンズの焦点距離は、スポットライトの用途に応じて適宜設計される。勿論、スポットをより収束させたいときなどは、この第２のレンズを複数設ける。また、スポットライトの焦点距離を変更したいときには、第２のレンズと第１のレンズの距離を調節する。
【００１３】
この発明の他の局面によれば、下記構成のスポットライトの集合体が提案される。
即ち、上記第１の局面に記載のスポットライトの複数を備えてなるスポットライトの集合体。
【００１４】
このように構成されたスポットライトの集合体によれば、第１の局面のスポットライトの単体が複数合わされるので、光源として同色のＬＥＤを用いたときには、より明るいスポットを得ることができる。また、光源として異なる色のＬＥＤを用いたときには、スポットの色を変化させることができる。特に、赤色ＬＥＤを持つ第１のスポットライト、緑色ＬＥＤを持つ第２のスポットライト及び青色ＬＥＤを持つ第３のスポットライトを用い、これらを独立して制御することにより白色をはじめてとして任意の色のスポットを形成可能となる。
なお、かかるスポットライトの集合体を一つのケーシングに収めれば、これ自体を一つのスポットライトとみることもできる。各拡散板を通過してきた光を再度収束させる第２のレンズがこのケーシングに取り付けられる。
【００１５】
複数のスポットライトの集合体の場合、各スポットライトは相互に独立させる。即ち、各スポットライトは独立してオン・オフの制御がなされる。そして、各スポットライトの光軸は相互に実質的に平行なものとする。この場合、各スポットライトの光軸は交わらないので、各スポットライトに対応した実質円形のスポットが被照射面にそれぞれ投射され、各スポットは完全に重なり合うことはない。しかし、スポットのずれは小さなものであるので、肉眼で観察する限りにおいてこのずれが気になることはない。一方、各スポットライトの光軸に傾きを持たせて所定の距離で各スポットライトの光軸が交わるように設計することも可能である。しかしそうした場合、当該所定の距離において各スポットライトに対応するスポットは重なり合うが、それ以外の距離で各スポットライトに対応したスポットは大きくずれる。これでは実用的でない。
【００１６】
【実施例】
以下、この発明の実施例について説明する。
（実施例１）
図１に実施例１のスポットライト１の構成を示す。スポットライト１は筒部２、第１のレンズ３及び拡散板４から構成される。
このスポットライト１の光源は、図２に示すように、樹脂製砲弾形の第１のレンズ３内に１つのＬＥＤ５を配置した構成である。図の符号７はＬＥＤ５の基台であって、外部のドライバ９へ結線されている。この光源は小径な筒部２の内側に配置される。
【００１７】
筒部２の端部には、拡散板４が取り付けられている。拡散板４には一面を梨地処理した透明な樹脂板を用いた。ＬＥＤ５は殆ど発熱しないのでこの拡散板４を光源へ可及的に近接させることができる。
この拡散板４は、ＬＥＤ５からの光を拡散はするものの、図２（Ａ）に示すとおり、第１のレンズ３で集束された光の指向角を実質的に変更させるものではない。しかし、表面の微細な凹凸によりＬＥＤ５からの光は微小に拡散されるので、第１のレンズ３の歪みや傷、更にはＬＥＤ５自体の姿が被照射面に投影されることはなくなる。
【００１８】
スポットライト１の小径な筒部２は外筒１３にはめ合わされている。筒部２と外筒１３とを螺合させれば、当該第１のレンズ３と後述する第２のレンズ１７との距離が調節可能となり、もってスポットの径を任意に調節できる。
なお、見方によっては、スポットライト１、外筒１３及び第２のレンズ１７のアッセンブリ全体で一つのスポットライトを構成している。
【００１９】
外筒１３の先端内側には第２のレンズ１７が取り付けられている。この第２のレンズ１７により拡散板１５を通過してきた光は更に集束され、より明るいスポットが形成される。
【００２０】
かかる構成の実施例のスポットライト１はドライバ９が操作されてＬＥＤ５がオンになると、それから放出された光が先ず第１のレンズ３の前側球面部で集束される。そしてその光は拡散板４を通過して実質的に均一な光の束となり、更に第２のレンズ１７で集束され、被照射面（図示しない）にスポットを結ぶ。
このとき、スポットの色は当該ＬＥＤ５の色に限定される。なお、第１のレンズの材料内に蛍光塗料を分散させておくことにより、ＬＥＤ５自体の発光色とは異なり当該蛍光塗料の蛍光色をスポットの色とすることもできる。
【００２１】
（実施例２）
図３、４に他の実施例に係るスポットライトの集合体を示す。前の実施例と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図３は３つのスポットライト１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを１つの外筒１３に挿入してなる集合体１０を示す。各スポットライト１の構成は前の実施例で説明したものと同一であるが、第１のスポットライト１Ｒには赤色ＬＥＤ５Ｒが用いられ、第２のスポットライト１Ｇには緑色ＬＥＤ５Ｇが用いられ、第３のスポットライト１Ｂには青色ＬＥＤ５Ｂが用いられる。
各スポットライト１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは、図４に示すように、その光軸１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂが実質的に平行になるように外筒１３に挿着されている。
【００２２】
当該３つのスポットライト１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを制御するための制御装置４１の構成を図５に示す。この制御装置４１により予め定められた色（例えば７色）のいずれかを選択できる。スチッチ４３を操作するとアップダウンカウンタ４４がカウント値を例えば１⇔２⇔３⇔４⇔５⇔６⇔７⇔１⇔（以下この繰り返し）のように変化させる。アップダウンカウンタ４４のカウント値はデコーダ４５で予め定められた色に対応される。この色が発色されるようにスポットライト選択回路４６は赤色ＬＥＤ５Ｒを有する第１のスポットライト１Ｒ、緑色ＬＥＤ５Ｇを有する第２のスポットライト１Ｇ及び青色ＬＥＤ５Ｂを有する第３のスポットライト１Ｂをそれぞれ制御する。
【００２３】
図６はかかる光源を備えた集合体１０により照明されるコンビネーションパネル５０を示す。燃料メータ５１、速度メータ５２、回転メータ５３及び温度メータ５４のそれぞれに集合体１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが対向して配置されている（図７参照）。各集合体１０ａ〜１０ｄは図３、図４に示した構成であり、その光源、即ち第１のレンズ３と第２のレンズ１７との距離を調整することによりスポットの径が調節できる。これにより、大きさの異なる各メータを同一構造の集合体で照明可能となる。
【００２４】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一の実施例のスポットライトの構成を示す断面図である。
【図２】図２（Ａ）は同じくＬＥＤ、第１のレンズ及び拡散板の関係を示す部分拡大図であり、（Ｂ）は第１のレンズの正面図である。
【図３】図３は他の実施例のスポットライトの集合体を示す正面図である。
【図４】図４は図３におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図５は図３に示すスポットライトの集合体の制御装置を示すブロック図である。
【図６】図６は図３に示すスポットライトの集合体が適用されるコンビネーションパネルの正面図である。
【図７】図７は同じく集合体と速度メータとの対向関係を示す断面図である。
【符号の説明】
１ スポットライト
３ 第１のレンズ
４ 拡散板
５、５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ ＬＥＤ
１０ 集合体
１７ 第２のレンズ

Claims (2)

1. 筒部と、
   前記筒部の内側に設けられる砲弾形の第１のレンズと、
   前記第１のレンズ内に設けられた発光ダイオードと、及び
   前記筒部の先端に取り付けられ、前記第１のレンズに当接する拡散板であって、前記砲弾形の第１のレンズを通過した前記発光ダイオードからの光を、その指向角を実質的に維持した状態で拡散する、梨地処理された光透過性の樹脂板である拡散板と、
   からなるスポットライトを複数備え、
   該複数のスポットライトの光軸が互いに平行となるように、前記各スポットライトが挿着される外筒と、
   前記外筒の先端内側に取り付けられ、前記複数のスポットライトの各拡散板を通過した光を収束する第２のレンズと、
   とを備えてなるスポットライトの集合体。
2. 前記複数のスポットライトは、赤色発光ダイオードを有する第１のスポットライト、緑色発光ダイオードを有する第２のスポットライト及び青色発光ダイオードを有する第３のスポットライトからなる、ことを特徴とする請求項１に記載のスポットライトの集合体。

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