JP4168357B2 - 灯具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺な管状光源を備えることにより、自動車用信号灯や照明灯に用いられる灯具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用灯具などの灯具では、白熱バルブのフィラメントやＬＥＤのような小さな光源の他に、細長い管状光源を光源として用いることがなされている。図１５〜図１７はこの管状光源を用いた従来の灯具を示し、外部々材への取り付けを行う取付部１ａを備えたハウジング１内に、管状光源２及びリフレクター３が配置されている。
【０００３】
ハウジング１の前面側は開放されており、レンズ４が開放された前面側を覆うようにハウジング１に取り付けられている。管状光源２はハウジング１の長さ方向に沿うようにハウジング１の内部に配置され、図示を省略したソケットを介して電力が供給されることによって発光する。リフレクター３は管状光源２の後側に配置されており、その前面は管状光源２からの光をハウジング１の前方に向かって反射するシリンドリカル反射面となっている。又、レンズ４のハウジング１側の面には、管状光源２からの光やリフレクター３からの反射光をエーミング（配光）するための凸条からなるレンズステップ５が複数形成されている。
【０００４】
このような灯具では、管状光源２からの光は図１６及び図１７の矢印で示すように、リフレクター３のシリンドリカル反射面によって上下方向にエーミングされ、さらにレンズ４のレンズステップ５によって上下方向にエーミングされて出射する。これに対し、管状光源２の長さ方向である左右方向へのエーミングは管状光源２が長いためになされないものである。図１８はかかる灯具によってエーミングされた等光度曲線を示し、光軸がＨ−Ｖの近傍にある横長の配光パターンとなっている。図１８において、６は灯具の設計上で要求される配光ゾーンであり、横長の長方形となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の灯具では、管状光源２を横置きに配置した場合、図１８に示すように要求される配光ゾーン６に対して左右方向のロスが大きいものとなっている。又、管状光源２を縦方向に配置した場合、図１９に示すように出射する等光度曲線が縦長となるため、ロスが大きく非効率的となり、要求される配光ゾーン６に適した配光パターンを得ることができない。
【０００６】
図２０（ａ）は管状光源２を斜めに傾斜状に配置した場合を示し、このように管状光源２が傾斜した状態では、光軸が垂直方向となるため、（ｂ）で示すように要求される配光ゾーン６を満たすことができないものとなる。
【０００７】
以上の従来の灯具の不都合は、リフレクター３が上下又は左右の一方向だけへの配光制御を行うために起因するものであり、このために不要な方向への照射量が多く、非効率となる問題を有している。又、管状光源２に傾きがあると、リフレクター３の反射面もこれに追従するため、光軸が設定した位置、例えば車両の中心からずれて反射光を有効利用することができない。さらに、曲率の大きな管状光源に対しては、リフレクター３が追従できないため、適用することができないものとなる。
【０００８】
このようなことから、要求される配光ゾーンを満たすため、従来の構造では管状光源の管径、管長あるいは印加する電力等を変更して管状光源の光量を調整する必要があり、このため灯具の設計の自由度が小さくなっている。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、配光制御が容易で、設計したパターンを確実に得ることができ、しかも設計の自由度を拡大することが可能な灯具を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明によれば、管状光源と、管状光源が伸びる方向に沿って配置されたリフレクターとを備え、前記管状光源は線状の光を照射する光源であり、前記リフレクターに管状光源が伸びる方向に沿って分割された複数の分割反射面が形成されており、各分割反射面は管状光源の長手方向及び短手方向において設定された配光拡散角度によって決定される焦点距離及び反射幅を有した反射面となっていることを特徴とする灯具により、達成される。
【００１１】
この発明では、リフレクターに形成された複数の分割反射面のそれぞれに光学的に制御された反射面が形成されている。この反射面は線状の光を照射する管状光源の管径及び設計上での必要に応じて設定した管状光源の長手方向及び短手方向において設定された配光拡散角度によって決定される焦点距離及び反射幅となっており、管状光源からの光は分割反射面ので反射されることによって、設計したパターンに合わせることができ、しかも光軸補正及び中心光度を支持することができ、光度をアップさせることができる。又、このため、管径、管長、印加電力を自由に設定することができ、灯具の設計の自由度を増大する。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明であって、前記各分割反射面は、前記管状光源の管径の領域内に光を反射する有効反射部を有していることを特徴とする。
【００１３】
この発明では、分割反射面の有効反射部が管状光源の管径領域内に光を反射する。このため管状光源によって隠れる部分からの反射光を有効に照明に用いることができ、光度がさらにアップする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜図５は本発明の一実施の形態を示す。この実施の形態では、図１及び図２に示すように、管状光源１１及びリフレクター１２とを備えている。これらの管状光源１１及びリフレクター１２は図１７に示すように、レンズ４によって前面側が覆われたハウジング１の内部に配置されるものである。
【００１５】
前記管状光源１１は線状の光を照射する光源であり、蛍光ランプなどの放電ランプを使用することができる。図１は管状光源１１が横方向に伸びるように配置されており、図２は管状光源１１が縦方向に伸びるように配置されているが、いずれの配置であっても良い。又、これに限らず、後述するように管状光源１１を斜めに傾斜して配置しても良い（図１４参照）。
【００１６】
リフレクター１２は管状光源１１の後側に位置するようにハウジング内に配置される。このリフレクター１２は管状光源１１が伸びる方向に沿って配置されるものであり、管状光源１１が横方向に設けられる場合は、図１に示すようにリフレクター１２も横方向に伸び、管状光源１１が縦方向に設けられる場合は、図２に示すようにリフレクター１２も縦方向に伸びるように配置される。
【００１７】
リフレクター１２の前面には、複数の分割反射面１３が形成されている。各分割反射面は管状光源の長手方向及び短手方向において設定された配光拡散角度によって決定される焦点距離及び反射幅を有した反射面となっている。分割反射面１３のそれぞれは、管状光源１１からの光を個々独立して前方に反射する。このため、それぞれの分割反射面１３は光学的に制御された回転放物面、回転楕円面あるいは自由曲面、その他の曲面からなる反射面となるように形成されるものである。このように光学的に制御された反射面とすることにより、灯具の光度をアップさせることができ、しかも光軸補正及び中心光度をを維持することができる。
【００１８】
分割反射面１３における光学的に制御された反射面は、管状光源１１の管径及び設計上で必要に応じて設定した配光拡散角度によって決定される焦点距離及び反射幅とすることにより形成することができる。以下、この焦点距離及び反射幅の設定について説明する。
【００１９】
図３は各分割反射面１３が回転放物面の場合における焦点距離（Ｆ）を求めるための説明図である。管状光源１１の中心は点Ｃであり、直交するｘ軸及びｙ軸の原点（０，０）を回転放物面の極小値に一致させると共に、ｘ軸上に中心Ｃを一致させる。管状光源１１の中心Ｃからの光が反射面１３における一点（Ｘ１，Ｙ１）に入射し、設計した配光拡散角度θで中心Ｃに戻るように焦点距離Ｆを決定する場合、ｙ２＝４Ｆｘとなる。又、Ｘ１＝Ｆ−Ｌであるため、ｙ２＝４Ｆ（Ｆ−Ｌ）となり、焦点距離Ｆは数１によって求められる。
【００２０】
【数１】

【００２１】
図４（ａ）、（ｂ）は管状光源１１の管径を考慮した場合の焦点距離Ｆを求めるための説明図である。ｄは管状光源１１の管径であり、管状光源１１の中心ＣからＧ点に入射する光及び管状光源１１の管端部からＧ点に入射する光がＧ点から反射する場合、これらの入射角及び反射角の関係を、図４（ｂ）におけるθ１＝θ２＝θ３とする必要がある。これらのθ１、θ２、θ３は図３における配光拡散角度θとなるため、Ｌ＝ｄ／（２ｔａｎθ）となる。従って、このＬを上記式（１）に代入することにより、管径ｄに応じた焦点距離Ｆを決定することができる。
【００２２】
図５は各分割反射面１３の反射幅Ｐ、すなわち分割反射面１３のピッチＰを求めるための説明図であり、Ｗは設計上必要となる管状光源１１と分割反射面１３とのクリアランスである。同図は管状光源１１が伸びる方向と同方向にリフレクター１２が配置された場合であり、図３と同様にｙ２＝４Ｆｘとなるため、数２によって反射幅Ｐを求めることができる。
【００２３】
【数２】

【００２４】
図６はリフレクタ１２が管状光源１１の長さ方向に沿って配置されるが、管状光源１１とリフレクター１２とが斜めに傾斜した状態における分割反射面１３の反射幅Ｐを求めるための説明図であり、後述する図１４に相当する。この場合には、Ｘ＝Ｙｔａｎθｋ＋Ｆ′、ｙ２＝４Ｆ（Ｙｔａｎθｋ＋Ｆ′）となるため、反射面の幅Ｐは数３によって求めることができる。
【００２５】
【数３】

【００２６】
図７（ａ）は、以上のようにして焦点距離Ｆ及び反射幅Ｐが決定された複数の分割反射面１３を有したリフレクター１２によって管状光源１１からの光を反射する状態を示し、（ｂ）は従来のシリンドリカル反射面によって光を反射する状態を示している。（ｂ）では反射光７が管状光源２の長さ方向の左右に分散するのに対し、（ａ）では、リフレクター１２から反射される光１５が分散することなく、要求される配光パターンに沿うように反射する。このため、図８に示すように、光度をアップさせることができる。
【００２７】
図１０及び図１１は、管状光源１１をハウジングの前面に被せられるレンズの意匠面形状の傾斜に沿わせて傾斜させた形態を示し、１６はこの場合に要求される配光パターンである。この場合には、分割反射面１３が反射光の光軸補正を行うため、管状光源１１からの光を配光パターン１６に合わせて反射する。このため、図９の特性曲線Ｉで示すように、管状光源１１の傾斜角度が大きくなっても、照射光の中心光度を一定に保つことができる。図９における特性曲線Ｊは、従来におけるシリンドリカル反射面から反射される場合を示し、管状光源の傾斜角度が大きくなるのにつれて中心光度が小さくなっている。
【００２８】
図１２（ａ）及び（ｂ）は本発明の別の実施の形態を示す。この実施の形態では、リフレクター１２のそれぞれの分割反射面１３に有効反射部１４を設けるものである。
【００２９】
図１２（ａ）では、分割反射面１３の中央部分を管状光源１１の方向に、分割反射面１３と連続した曲線状で立ち上げることによって有効反射部１４が形成されており、図１２（ｂ）では、分割反射面１３の中央部分を管状光源１１側に隆起させ、且つ、その隆起部分の管状光源１１との対向面を凹んだ曲線状に形成することにより、有効反射部１４が形成されている。
【００３０】
このように形成された有効反射部１４は、管状光源１１から光が入射すると、管状光源１１の管径の領域内に光を反射する。すなわち、図１２（ａ）では、有効反射部１４が管状光源１１の外径面と接するように光を反射し、図１２（ｂ）では、管状光源１１の内部を通過するように光を反射する。このように管状光源１１の管径の領域内に光を反射することにより、管状光源１１によって隠れる部分からの反射光を照明に有効に用いることができ、照明光の光度がさらにアップするメリットがある。
【００３１】
図１３及び図１４（ａ）、（ｂ）は、本発明のさらに別の実施の形態を示す。本発明では、リフレクター１２は管状光源１１が伸びる方向に沿って配置され、且つ、上述のように決定された焦点距離及び反射幅を有した分割反射面が形成されることにより、光度がアップした配光が可能となるものである。このため、管状光源１１が図１３のように湾曲している場合には、管状光源１１の湾曲の曲率に沿ってリフレクター１２を湾曲させることにより、光度をアップさせることができる。図１４は管状光源１１が斜めに傾斜して配置される場合であり、この場合には、（ａ）で示すように、管状光源１１の傾斜に沿ってリフレクター１２を配置しても良く、（ｂ）で示すように、管状光源１１の傾斜に沿った階段状となるようにリフレクター１２を形成しても良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、リフレクターに形成された複数の分割反射面を、線状の光を照射する管状光源の管径及び設計上での必要に応じて設定した管状光源の長手方向及び短手方向において設定された配光拡散角度によって決定される焦点距離及び反射幅となるように形成するため、管状光源からの光を設計したパターンに合わせて反射させることができ、反射光の光度をアップさせることができる。このため、管径、管長、印加電力を自由に設定することができ、灯具の設計の自由度を増大する。
【００３３】
請求項２の発明によれば、管状光源によって隠れる部分からの反射光を有効に照明に用いることができ、光度がさらにアップする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であり、管状光源を横方向に配置した場合における斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態であり、管状光源を縦方向に配置した場合における斜視図である。
【図３】分割反射面の焦点距離を決定するための説明図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、管状光源の管径を考慮して分割反射面の焦点距離を決定するための説明図である。
【図５】分割反射面の反射幅を決定するための説明図である。
【図６】管状光源が斜めに傾斜した場合における分割反射面の反射幅を決定するための説明図である。
【図７】（ａ）は一実施の形態によって反射する場合の断面図、（ｂ）は従来構造によって反射する場合の断面図である。
【図８】分割反射面の反射幅と光度との関係を示す特性図である。
【図９】管状光源の傾斜角度に対する反射光の中心光度の関係を示す特性図である。
【図１０】一実施の形態を変形した形態の斜視図である。
【図１１】図１０による反射光の等光度曲線を示す特性図である。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は有効反射部を設けた実施の形態の断面図である。
【図１３】管状光源が湾曲した実施の形態の断面図である。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は管状光源が傾斜した実施の形態の正面図である。
【図１５】従来の灯具の正面図である。
【図１６】従来の灯具の部分破断平面図である。
【図１７】図１５のＨ−Ｈ線断面図である。
【図１８】従来の灯具の等光度曲線の特性図である。
【図１９】管状光源を縦方向に配置した場合の従来の灯具の等光度曲線の特性図である。
【図２０】（ａ）は従来の灯具における管状光源を斜めに配置した場合の斜視図、（ｂ）はその等光度曲線の特性図である。
【符号の説明】
１１ 管状光源
１２ リフレクター
１３ 分割反射面
１４ 有効反射部

Claims (2)

1. 管状光源と、管状光源が伸びる方向に沿って配置されたリフレクターとを備え、前記管状光源は線状の光を照射する光源であり、前記リフレクターに管状光源が伸びる方向に沿って分割された複数の分割反射面が形成されており、各分割反射面は管状光源の長手方向及び短手方向において設定された配光拡散角度によって決定される焦点距離及び反射幅を有した反射面となっていることを特徴とする灯具。
2. 前記各分割反射面は、前記管状光源の管径の領域内に光を反射する有効反射部を有していることを特徴とする請求項１記載の灯具。

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