JP5368039B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズに施された微細カットによって曲線発光パターンを得るようにした照明装置に関するものである。

従来、曲線的な発光パターンを得るには、その得たい発光パターンの形状に沿ってＬＥＤ等の複数の光源を配置していた。

尚、特許文献１には、レンズに施される拡散カットとして、凸シリンドリカルレンズカットと凹シリンドリカルレンズカットを交互に配置するとともに、それぞれのレンズカット間を滑らかに接続することによって、透明感と見栄えを高めた車両用灯具が提案されている。
特開２０００−１４９６１９号公報

しかしながら、曲線的な発光パターンを得るために、従来のようにその得たい発光パターンの形状に沿って複数の光源を配置する構成を採用すると、光源を細かいピッチで配置する必要があり、膨大な数の光源を必要とするという問題があった。

従って、本発明の第１の目的は、少ない光源で所望の曲線発光パターンを得ることができる照明装置を提供することにある。

又、従来の発光パターンは同じ幅であって、太い／細い等のアクセントをつけることは不可能であった。

従って、本発明の第２の目的とする処は、曲線発光パターンの幅を変化させて発光に強弱のアクセントをつけることができる照明装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、少なくとも１つの光源と該光源からの光を透過する少なくとも１つのレンズを備え、前記レンズに施された複数のカットによって曲線発光パターンを得る照明装置であって、
光の照射方向から見て、前記曲線発光パターンの中心線の曲率中心に対して前記光源の中心と点対称を成す位置を基準点として、前記曲線発光パターンの中心線は、前記曲率中心の曲率半径とする円弧であり、当該円弧が前記光源上に重なるように位置し、
前記基準点から放射状に延びる複数の仮想補助線下に複数の直線カットを前記レンズに施すことによって、該直線カットと前記光源の中心から放射状に延びる複数の光線とが直交する交点を結んだ曲線を中心として発光する曲線発光パターンを得ることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、少なくとも１つの光源と該光源からの光を透過する少なくとも１つのレンズを備え、前記レンズに施された複数のカットによって曲線発光パターンを得る照明装置であって、光の照射方向から見て、前記曲線発光パターンの中心線の曲率中心に対して前記光源の中心と点対称を成す位置を基準点として、該基準点から放射状に延びる複数の仮想補助線と前記光源の中心から放射状に延びる複数の光線とが直交する交点と前記仮想補助線に接する曲面カットを前記レンズに施すことによって、前記仮想補助線と前記光源の中心から放射状に延びる複数の光線とが直交する交点を結んだ曲線を中心として発光する曲線発光パターンの幅を変化させることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記レンズに施されるカットの断面を三角形、半円形、楕円形、多角形又はフレネルレンズの何れかとしたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、光源の中心から放射状に延びる複数の光線と基準点から放射状に延びる複数の直線カットが直交する交点において光源からの光がレンズを透過して照射方向に出射されるため、交点を結んだ曲線を中心として発光する曲線発光パターンが少なくとも１つの光源によって得られる。

請求項２記載の発明によれば、光源の中心から放射状に延びる光線と基準点から放射状に延びる仮想補助線とが直交する交点と基準点から放射状に延びる前記仮想補助線に接する曲面カットは、曲線発光パターン上の点を起点として移動する点を中心点とする略円錐面若しくは略円筒面であって、その略円錐面若しくは略円筒面の径はその中心が曲線発光パターン上の起点から離れるに従い大きくなるため、曲線発光パターンの幅は起点から遠ざかるほど広くなる。従って、曲線発光パターンの幅を変化させて発光に強弱のアクセントをつけることができる。

請求項３記載の発明によれば、レンズに施されるカットの断面を三角形、半円形、楕円形、多角形又はフレネルレンズの何れかとすることによって請求項１又は２記載の効果を得ることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る照明装置の分解斜視図、図２はレンズと光源（ＬＥＤ）の配置を示す正面図、図３は照明装置によって得られる発光パターンを示す正面図である。

本発明に係る照明装置は、図１に示すように、光源である複数のＬＥＤ１と、該ＬＥＤ１から出射される光を反射させる矩形プレート状のリフレクタ２と、各ＬＥＤ１からの光を透過する矩形プレート状の透明なレンズ３と、これらのＬＥＤ１とリフレクタ２及びレンズ３を収容する矩形枠状のハウジング４によって構成されている。

而して、本実施の形態に係る照明装置は、図３に示すような曲線発光パターンＰを得る装置であって、このような曲線発光パターンＰを得るために各々の曲線発光パターンＰに対して少なくとも１個のＬＥＤ１が図２に示すように配置され、レンズ３には複数の微細カット（ピッチ平均０．５ｍｍ）が各照射範囲（曲線発光パターン）毎に施されている。尚、本実施の形態では、カットの断面をカットの２辺の成す角度が４５°の三角形としたが、これ以外に半円形、楕円形、多角形又はフレネルレンズの何れかにしても良い。又、本実施の形態では、レンズ３の裏面にカットを施したが、表面或いは両面にカットを施しても良い。

前記ＬＥＤ１は、不図示のプリント基板上に面実装されており、その上にリフレクタ２がプリント基板全体を覆うように設置されている。そして、図１に示すように、リフレクタ２上にレンズ３が配置されている。リフレクタ２は、図１においては、矩形の周囲反射領域２ａと、各ＬＥＤ１に対応する開口部２ｂと、ＬＥＤ１の各々に対応するＬＥＤ反射面２ｃを備えている。ここで、ＬＥＤ反射面２ｃは、ＬＥＤ１から出射した光を特定の方向における光強度を強くするために設けられており、図１に示す例では、複数のＬＥＤ１の照射方向が全て異なるようにするためにそれぞれの反射方向が異なるように設定されている。

又、図１に示す例では、リフレクタ２は、ＬＥＤ１の光を効率的にレンズ３のカットで反射させることによって曲線発光パターンＰの光を強調したり、隣接する曲線発光パターンＰ同士のＬＥＤ１の光が干渉しないように遮光する役目を担っている。よって、リフレクタ２を省略したり、単なるシェードとするものであっても良い。

ここで、同一幅の曲線発光パターンが得られる原理を図４及び図５に基づいて説明する。尚、図４は同一幅の曲線発光パターンが得られる原理を説明するレンズの部分正面図、図５は同一幅の曲線発光パターンを示すレンズの部分正面図である。

図５に示すような同一幅の円弧状の発光パターンＰ１を得る場合、図４に示すように、光の照射方向（Ｚ軸方向）から見て、つまり、正面視（Ｘ−Ｙ平面上）で、得たい曲線発光パターンＰ１の中心線を光源であるＬＥＤ上に重なるように描く。図示例では、得たい曲線発光パターンＰ１の中心線ＣＬは、中心（曲率中心）をＯとする半径（曲率半径）ｒの円弧としており、円弧の長さの中心に光源であるＬＥＤ１の中心Ｏ１が位置するようにしている。

次に、図４に示すように、曲線発光パターンＰ１の中心線ＣＬの中心（曲率中心）Ｏに対してＬＥＤ１の中心Ｏ１と点対称を成す位置（ＬＥＤ１の中心と曲線発光パターンＰ１の中心線ＣＬの中心（曲率中心）Ｏとを結ぶ直線Ｌ上のＬＥＤ１の中心から距離２ｒの位置）を基準点Ａとする。

そして、ＬＥＤ１の中心Ｏ１から放射状に延びる複数の光線Ｃ１と直交する前記基準点Ａから放射状に延びる複数の仮想補助線Ｃ２がレンズ３にあると仮定し、光線Ｃ１と仮想補助線Ｃ２が直交する交点に着目する。これらの交点を結んだ曲線は、中心（曲率中心）をＯとする半径（曲率半径）ｒの円弧、即ち、曲線発光パターンＰ１の中心線ＣＬと一致する。そこで、仮想補助線Ｃ２下に直線カットＣ３を施せば、ＬＥＤ１からの光は光線Ｃ１と直線カットＣ３の交点の部分で最も強くＺ軸上へと屈折する。ここで、光線Ｃ１と直線カットＣ３が直交する交点のピッチが小さい場合には、あたかもこれらが繋がっているように見えるため、視認者には円弧状の中心線ＣＬを中心として一定幅で発光する図５に示すような曲線発光パターンＰ１が視認される。

以上のように構成すれば、光源であるＬＥＤ１の中心Ｏ１から放射状に延びる複数の光線Ｃ１と基準点Ａから放射状に延びる複数の仮想補助線Ｃ２が略直交する交点においてＬＥＤ１からの光がレンズ３を透過して照射方向（Ｚ軸方向）に出射するように、仮想補助線Ｃ２下に直線カットＣ３を形成すれば、交点を結んだ曲線ＣＬを中心として発光する１つの曲線発光パターンＰ１が１つのＬＥＤ１によって得られる。

従って、本発明に係る照明装置によれば、少ないＬＥＤ（光源）１で所望の曲線発光パターンＰ１を得ることができる。

次に、幅が変化する曲線発光パターンが得られる原理を図６及び図７に基づいて説明する。尚、図６は幅が変化する曲線発光パターンが得られる原理を説明するレンズの部分正面図、図７は幅が変化する曲線発光パターンを示すレンズの部分正面図である。

図７に示すような幅が連続的に変化する先細り円弧状の発光パターンＰ２を得る場合、図６に示すように、光線Ｃ１と仮想補助線Ｃ２が直交する交点と基準点Ａから放射状に延びる仮想補助線Ｃ２に接する曲面カットＣ４をレンズ３に施す。尚、本実施の形態では、レンズ３の裏面に曲面カットＣ４を施したが、曲面カットＣ４をレンズ３の表面又は両面に施しても良い。

而して、ＬＥＤ１の中心Ｏ１から放射状に延びる光線Ｃ１と基準点Ａから放射状に延びる仮想補助線Ｃ２が直交する交点と基準点Ａから放射状に延びる仮想補助線Ｃ２に接する曲面カットＣ４は、得ようとする曲線発光パターンＰ２上の点を起点ａとして移動する点を中心点とする略円錐面若しくは略円筒面であって、その略円錐面若しくは略円筒面の径はその中心が曲線発光パターンＰ２上の起点ａから離れるに従い大きくなるため、曲線発光パターンＰ２の幅は起点ａから遠ざかるほど広くなる。従って、図７に示すように基点ａに向かって幅が狭くなる先細り状の曲線発光パターンＰ２が得られ、発光に強弱のアクセントをつけることができる。

ここで、レンズ３に施す微細カットが平面か曲面かによって発光パターンが異なることについて説明する。

光線Ｃ１と仮想補助線Ｃ２が直交する交点と基準点Ａから放射状に延びる仮想補助線Ｃ２に接する面が平面である場合、交点からずれて屈折した光はＺ軸上から若干ずれて進むが、その光と交点で屈折した光との角度の差は小さい。

これに対して、光線Ｃ１と仮想補助線Ｃ２が直交する交点と基準点Ａから放射状に延びる仮想補助線Ｃ２に接する面が曲面である場合には、交点からずれて屈折した光はＺ軸方向には進んでいるが、この光の進行方向は交点で屈折した光に比べるとかなりずれている。つまり、交点で屈折した光が視認者の目に入る許容角度の範囲内にあれば見え、その範囲を超えると見えなくなる。又、曲面の曲率が大きいほど発光面は狭く、曲率が小さいほど平面に近くなるために発光面は広くなる。従って、平面のカットを施した場合には、図５に示すような同一幅の曲線発光パターンＰ１が得られ、曲面のカットを施した場合には、図７に示すような幅が変化する曲線発光パターンＰ２が得られる。更に、最初の起点ａは図６及び図７と同様に曲面の曲率は徐々に大きくしてある点を境として曲面の曲率を徐々に小さくすれば、途中は広く始点と終点は先細りの曲率配光パターンを形成することも可能である。

ところで、レンズ３に入射したＬＥＤ１からの光は、レンズ３に施された微細カットＣ３或いはＣ４によってＺ軸方向に屈折し、視認者には帯状に光っている曲線発光パターンＰ１又はＰ２が視認されるが、仮に目線をＺ軸方向からずらしたとしても、光はＺ軸方向だけでなく、多数の微細カットＣ３或いはＣ４を介した屈折によって、或る程度角度が変化したとしても他の方向へも光が進むため、帯状の発光パターンＰ１又はＰ２はあたかも目線に応じて動いているように見える。

以上のように、光線Ｃ１と仮想補助線Ｃ２が直交する交点と基準点Ａから放射状に延びる仮想補助線Ｃ２に接する曲面カットＣ４をレンズ３に施すことによって、図７に示すように基点ａに向かって幅が狭くなる先細り状の１つの曲線発光パターンＰ２が１つのＬＥＤ１によって得られる。

従って、本発明に係る照明装置によれば、少ないＬＥＤ（光源）１で所望の曲線発光パターンＰ１又はＰ２を得ることができる。又、曲線発光パターンＰ２の幅を変化させることによって発光に強弱のアクセントをつけることができる。

本発明は、一般照明灯具、遊技機器照明灯具、車両用照明灯具等に対して適用可能である。

本発明に係る照明装置の分解斜視図である。 本発明に係る照明装置におけるレンズと光源（ＬＥＤ）の配置を示す正面図である。 本発明に係る照明装置によって得られる発光パターンを示す正面図である。 同一幅の曲線発光パターンが得られる原理を説明するレンズの部分正面図である。 同一幅の曲線発光パターンを示すレンズの部分正面図である。 幅が変化する曲線発光パターンが得られる原理を説明するレンズの部分正面図である。 幅が変化する曲線発光パターンを示すレンズの部分正面図である。

符号の説明

１ ＬＥＤ（光源）
２ リフレクタ
２ａ リフレクタの反射領域
２ｂ リフレクタの開口部
２ｃ リフレクタのＬＥＤ反射面
３ レンズ
４ ハウジング
Ａ 基準点
ａ 起点
Ｃ１ 光線
Ｃ２ 仮想補助線
Ｃ３ 直線カット
Ｃ４ 曲面カット
ＣＬ 曲線発光パターンの中心線
Ｌ ＬＥＤ中心と曲線発光パターン中心とを結ぶ直線
Ｏ 曲線発光パターンの中心線の曲率中心
Ｏ１ ＬＥＤの中心
Ｐ１ 同一幅の曲線発光パターン
Ｐ２ 幅が変化する曲線発光パターン
ｒ 曲線発光パターンの中心線の曲率半径

Claims (3)

1. 少なくとも１つの光源と該光源からの光を透過する少なくとも１つのレンズを備え、前記レンズに施された複数のカットによって曲線発光パターンを得る照明装置であって、
   光の照射方向から見て、前記曲線発光パターンの中心線の曲率中心に対して前記光源の中心と点対称を成す位置を基準点として、前記曲線発光パターンの中心線は、前記曲率中心の曲率半径とする円弧であり、当該円弧が前記光源上に重なるように位置し、
   前記基準点から放射状に延びる複数の仮想補助線下に複数の直線カットを前記レンズに施すことによって、該直線カットと前記光源の中心から放射状に延びる複数の光線とが直交する交点を結んだ曲線を中心として発光する曲線発光パターンを得ることを特徴とする照明装置。
   
2. 少なくとも１つの光源と該光源からの光を透過する少なくとも１つのレンズを備え、前記レンズに施された複数のカットによって曲線発光パターンを得る照明装置であって、
   光の照射方向から見て、前記曲線発光パターンの中心線の曲率中心に対して前記光源の中心と点対称を成す位置を基準点として、該基準点から放射状に延びる複数の仮想補助線と前記光源の中心から放射状に延びる複数の光線とが直交する交点と前記仮想補助線に接する曲面カットを前記レンズに施すことによって、前記仮想補助線と前記光源の中心から放射状に延びる複数の光線とが直交する交点を結んだ曲線を中心として発光する曲線発光パターンの幅を変化させることを特徴とする照明装置。
3. 前記レンズに施されるカットの断面を三角形、半円形、楕円形、多角形又はフレネルレンズの何れかとしたことを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
   

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