JP4181691B2 - 車両用灯具 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用灯具に関するものであり、詳細にはテールランプなど比較的に広い面積を均一な照度で発光させることが要求される車両用灯具において、LEDランプなど比較的に照射角が狭い光源を採用したときに有効となる構成の灯具の提供を目的とするものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のLEDランプ91を光源とする車両用灯具90の構成の例を示すものが図5および図6であり、前記LEDランプ91は照射角が40〜50°程度と白熱電球と比べて狭いものであるので、所定の面積の発光面92を均一な照度で発光させるためには、第一の方法としては、図5に示すようにLEDランプ91の数を増やし、それぞれのLEDランプ91の照射範囲が発光面92で重なるようにして発光面92の全面を発光させる方法が採用されている。
【0003】
また、第二の方法としては、図6に示すように前記発光面92がLEDランプ91の照射角αの範囲内に含まれるものと成るまでLEDランプ91と発光面92とに距離を設け、上記した第一の方法に比べて少ない数のLEDランプ91で全面を発光させる方法が採用される。
【0004】
尚、第二の方法においては、発光面92が水平方向に幅広な形状である場合には、前記LEDランプ91から照射角αをもって放射される光の垂直方向に向かうものの一部は発光面92から外れて無効となるので、図7に示すように、前記LEDランプ91と発光面92との間に透明樹脂など高屈折率部材で形成された導光板93を設け、内面反射を生じさせて発光面92に導くものとされることもある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の構成においては、先ず、図5に示したものでは使用するLEDランプ91の数が増え、特に近来の大型化されたテールランプなどにおいては必要となるLEDランプ91の数が膨大なものとなり、これにより車両用灯具90がコストアップする問題点を生じている。
【0006】
また、図6に示したものでは、確かにLEDランプ91の必要数は低減できるものとはなるが、灯具の奥行が深いものとなり、車両への取付けを図るときには、例えば自動車のトランクの体積を減ずるなどの問題を生じて、採用に現実性のある灯具とは成り得ないものとなる。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来の課題を解決するための具体的な手段として、双曲線における横軸を略光軸とし、双曲線の一方の焦点に配置される光源と、他方の焦点に近い側の双曲線を前記横軸で回転させた回転双曲面の前記光源に対峙する側を反射面とする双曲面反射鏡と、前記他方の焦点を焦点とし前記双曲面反射鏡とは反射面を対峙する放物面反射鏡とから成ることを特徴とする車両用灯具を提供することで課題を解決するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図1に符号1で示すものは本発明に係る車両用灯具であり、この車両用灯具1は白熱電球などに比べて照射角が狭いLEDランプ2を光源として採用するものである点は従来例のものと同様である。
【0009】
ここで、本発明においては、前記車両用灯具1を上記したLEDランプ2と、双曲面反射鏡3と、放物面反射鏡4とで構成するものであり、この実施形態においては、前記双曲面反射鏡3は双曲線における横軸Xを回転軸とする回転双曲面であり、前記放物面反射鏡4は同じ横軸Xを回転軸とする回転放物面であり、前記車両用灯具1の光軸も横軸Xで有るとして説明を行う。
【0010】
前記双曲面反射鏡3の設定に当たっては、先ず基本とする双曲線の設定を行い、その双曲線の2つの焦点の何れか一方(以下の説明においては、LEDランプ2が設置された側を第一焦点f1と称し、置かれない側を第二焦点f2と称する)に光源であるLEDランプ2の設置を行う。このときには、前記LEDランプ2の光軸は双曲線の横軸と一致させ、且つ、発光方向が双曲線側に向かうものとしておく。
【0011】
このようにすると、LEDランプ2からの光の照射方向には2本の双曲線が存在するものとなるが、本発明では、第二焦点f2に近い側の双曲線を選択し、この双曲線を横軸Xで回転させた回転双曲面を双曲面反射鏡3とするものである。尚、前記双曲面反射鏡3においては、前記LEDランプ2と対峙する側の面に反射処理が行われ反射面とされているものである。
【0012】
上記の構成としたときの双曲面反射鏡3の特性について述べると、図2に示すように、この双曲面反射鏡3は第一焦点f1に設置されているLEDランプ2からの光を、第二焦点f2に光源が存在するときと同じ方向性を有するものとして反射する。しかも、前記双曲面反射鏡3はLEDランプ2に向かう凸面であるので、LEDランプ2から放射されたとき以上に放射角が拡がる状態で反射が行われるものとなる。
【0013】
そして、前記放物面反射鏡4は前記第二焦点f2を焦点f3とする回転放物面として形成され、前記双曲面反射鏡3と対峙する側の面にアルミニウムの蒸着などによる反射処理が行われて反射面とされている。尚、前記放物面反射鏡4と前記LEDランプ2とに干渉を生じるときには放物面反射鏡4に光源用開口部4aが設けられるなどして干渉を回避するものとされている。
【0014】
本発明により車両用灯具1を上記の構成としたことで、LEDランプ2からの照射角が狭い光は、LEDランプ2に向かう凸面である双曲面反射鏡3により照射角が拡げられた状態で反射を行うものとなり、そのときには、LEDランプ2が第一焦点f1に配置されていることで、反射が行われた後の光は第二焦点f2から放射されるのと同じ特性を有するものとなる。
【0015】
従って、第二焦点f2を焦点f3とし、回転放物面として形成された放物面反射鏡4においては、前記双曲面反射鏡3からの光を平行光線として発光面であるレンズ5に向かわせるものとなり、即ち、レンズ5の全面を発光させることが、比較的に放射角の狭いLEDランプ2の少ない使用数においても可能とするのである。
【0016】
尚、説明は作用、効果が顕著であるLEDランプ2を光源とする例で説明したが、例えば幻灯器の光源として用いられているような、反射鏡とコンデンサーレンズとで収束が行われた白熱電球などでも良く、この場合には光束利用率の向上が図れるものとなる。
【0017】
図3は本発明の別の実施形態であり、前の実施形態のように双曲面反射鏡3と放物面反射鏡4を回転双曲面および回転放物面として形成するときには前方向に放射角を拡げるものとなるので、発光面であるレンズ5が幅Wが広く、高さHが狭い場合には光束利用率が低下するものとなる可能性を生じる。
【0018】
この実施例は上記の状況に対応するものであり、この実施形態における双曲面反射鏡6は基準となる双曲線を高さ方向に移動した双曲柱面とされ、同様に放物面反射鏡7も基準となる放物線を高さ方向に移動した放物柱面とされている。従って、LEDランプ2から放射される光は、主に水平方向に放射角を拡げられるものと成り、上記した形状のレンズ5から効率良く光を放射できるものとなるのである。
【0019】
加えて、この実施形態においては、双曲面反射鏡6と放物面反射鏡7との間を透明樹脂など大気よりも高屈折率の部材で充填し、導光板8としている。尚、実際の成形時には、上記した透明部材の双曲面反射鏡6と放物面反射鏡7とに対応する部分を双曲柱面および放物柱面として形成し、これらの部分にアルミニウムの真空蒸着を行い反射膜6a、7aを形成して双曲面反射鏡6および放物面反射鏡7とすれば良い。
【0020】
以上の構成としたことで、LEDランプ2から上下方向に放射された光、あるいは、双曲面反射鏡6で反射した後に導光板8の上面8aおよび下面8bに達したものは、大気と導光板8との境界で屈折率の差による内面反射を行うものとなり、導光板8内を伝導するものとなって、最終的にはレンズ5に入射するものとなり、上記した高さHが狭い形状のレンズ5においても損失となる光量を減じることができる。
【0021】
図4は本発明の更に別な実施形態であり、前記した何れの実施形態においても、LEDランプ2の発光方向正面には双曲面反射鏡3、6が設けられ、レンズ5の面に上記双曲面反射鏡3、6の影を生じて、発光がレンズ5の全面で行われないものとなる可能性を生じるものであった。
【0022】
ここで、前記双曲面反射鏡3(双曲面反射鏡6においても同様であるので、以下の説明は双曲面反射鏡3で代表させる)における反射の状態を仔細に検討すると、この双曲面反射鏡3には、一旦反射した光を放物面反射鏡4で反射させると再度双曲面反射鏡3に入射してしまう部分が存在することが認められた。
【0023】
この実施形態では上記した部分に開口部3aを設けてLEDランプ2からの光を透過させるものであり、前記開口部3aの近傍には凸レンズ9など拡散手段が設けられ、前記開口部3a透過した光を適宜に拡散してレンズ5の面に生じる双曲面反射鏡3の影を解消するものである。尚、このときに前記レンズ5にフレネルカット5aを施すなどして、凸レンズ9で拡散する光を略平行光線に変換し、放物面反射鏡4からの光と類似する方向性を有するものとすることなども自在である。
【0024】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、双曲線における横軸を略光軸とし、双曲線の一方の焦点に配置される光源と、他方の焦点に近い側の双曲線を前記横軸で回転させた回転双曲面の前記光源に対峙する側を反射面とする双曲面反射鏡と、前記他方の焦点を焦点とし前記双曲面反射鏡とは反射面を対峙する放物面反射鏡とから成る車両用灯具としたことで、第一焦点に置かれたLEDランプなど比較的に放射角が狭い光源からの光を双曲面反射鏡により第二焦点から放射される状態としてより広い放射角に変換するものとなり、これにより、前記第二焦点を焦点とする放物面反射鏡により広い面積のレンズの全面を光輝させることを可能として、LEDランプの必要数を低減し、この種の車両用灯具のコストダウンに極めて優れた効果を奏するものである。
【0025】
また、透明樹脂などにより双曲面反射鏡と放物面反射鏡との間を充填し導光板とすることで、一層の光源に対する光束利用率を向上させる優れた効果を奏するものであり、加えて、双曲面反射鏡の所定部分に開口部を設けることで、この双曲面反射鏡により発光面に生じる影も解消し、発光面の輝度の均一性の向上にも優れた効果を奏するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る車両用灯具の実施形態を要部で示す斜視図である。
【図2】 本発明に係る車両用灯具の作用を示す説明図である。
【図3】 同じく本発明に係る車両用灯具の別の実施形態を要部で示す斜視図である。
【図4】 同じく本発明に係る車両用灯具の更に別の実施形態を要部で示す断面図である。
【図5】 従来例を示す断面図である。
【図6】 別の従来例を示す断面図である。
【図7】 図6のA−A線に沿う断面図である。
【符号の説明】
1……車両用灯具
2……LEDランプ
3、6……双曲面反射面
3a……開口部
4、7……放物面反射面
4a……光源用開口部
5……レンズ
8……導光板
9……凸レンズ
f1、f2……双曲線の焦点
f3……放物線の焦点
X……双曲線の横軸
Claims (3)
- 双曲線における横軸を略光軸とし、双曲線の一方の焦点に配置される光源と、他方の焦点に近い側の双曲線を前記横軸で回転させた回転双曲面の前記光源に対峙する側を反射面とする双曲面反射鏡と、前記他方の焦点を焦点とし前記双曲面反射鏡とは反射面を対峙する放物面反射鏡とから成ることを特徴とする車両用灯具。
- 前記双曲面反射鏡と放物面反射鏡との間は透明部材で充填され、前記透明部材の大気との境界面で前記双曲面反射鏡と放物面反射鏡とが形成されていることを特徴とする請求項1記載の車両用灯具。
- 前記双曲面反射鏡の前記光軸を中心とする適宜範囲には光源からの光を通過させる開口部が設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の車両用灯具。
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