JP6055642B2 - 灯具 - Google Patents

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Description

本願発明は、投影レンズを備えた灯具に関するものである。
従来より、灯具の構成として、レンズホルダに支持された投影レンズと、この投影レンズの後方に配置された光源と、この光源を収容した状態でレンズホルダを支持するランプボディとを備えた構成のものが知られている。
例えば「特許文献1」には、このような灯具において、投影レンズとして縦横の曲率の異なる凸メニスカスレンズを備えた構成が記載されている。
その際、この「特許文献1」に記載された灯具の投影レンズは、その外周縁部の後面および外周面においてレンズホルダに固定された構成となっている。
特開2007−335301号公報
投影レンズを備えた灯具からの照射光により形成される配光パターンとして、その中心光度を高めた上で全体の拡散角度を十分に確保するためには、投影レンズの構成として、その前面における中央領域が凸曲面で構成されるとともにその周辺領域が環状凹曲面で構成されたものとすることが好ましい。
また、投影レンズを備えた灯具において、その見映えを向上させるためには、レンズホルダの前端部に内周側へ向けて延びる環状フランジ部を形成した上で、この環状フランジ部に対して投影レンズを後方側から当接させた状態で固定することが好ましい。
しかしながら、このような構成を採用した場合には、レンズホルダの環状フランジ部が、投影レンズの前面における周辺領域の外周縁部において、前方へ向けて突出した状態で配置されることとなる。このため、投影レンズの前面における周辺領域から大きい拡散角度で出射する光の一部が、レンズホルダの環状フランジ部によって遮光されてしまい、その分だけ光源からの出射光に対する光利用効率が低下してしまう、という問題がある。
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、投影レンズを備えた灯具において、配光パターンの中心光度を高めるとともに十分な拡散角度を確保し、かつ、灯具の見映え向上を図った上で、光源からの出射光に対する光利用効率を高めることができる灯具を提供することを目的とするものである。
本願発明は、投影レンズの構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
すなわち、本願発明に係る灯具は、
投影レンズと、この投影レンズの後方に配置された光源と、上記投影レンズを支持するレンズホルダと、上記光源を収容した状態で上記レンズホルダを支持するランプボディと、を備えてなる灯具において、
上記投影レンズの前面における中央領域が凸曲面で構成されるとともに該中央領域の周辺領域が環状凹曲面で構成されており、
上記レンズホルダが筒状に形成されるともに該レンズホルダの前端部に内周側へ向けて延びる環状フランジ部が形成されており、
上記投影レンズの前面における上記周辺領域の外周縁部に環状段差部が形成されており、
上記投影レンズが、上記環状段差部の段下がり面において上記レンズホルダの環状フランジ部に固定されており、
上記投影レンズの外周縁部に平板状のフランジ部が形成されており、
上記フランジ部の前面が上記環状段差部の段下がり面として構成されており、
上記フランジ部の後面が上記投影レンズの後面の外周縁よりも後方側に位置している、ことを特徴とするものである。
本願発明に係る「灯具」の用途は特に限定されるものではない。
上記「光源」の種類は特に限定されるものではなく、例えば発光ダイオード等が採用可能である。
上記投影レンズの前面における「中央領域」と「周辺領域」との境界線の具体的な位置は、特に限定されるものではない。
上記「投影レンズ」は、その環状段差部の段下がり面においてレンズホルダの環状フランジ部に固定されているが、その際の具体的な固定構造は特に限定されるものではなく、例えば、溶着、接着、ネジ締め等によるものが採用可能である。
上記構成に示すように、本願発明に係る灯具は、投影レンズの前面における中央領域が凸曲面で構成されるとともにその周辺領域が環状凹曲面で構成されているので、この灯具からの照射光により形成される配光パターンとして、その中心光度を高めた上で十分な拡散角度を確保することができる。
また、本願発明に係る灯具は、投影レンズを支持するレンズホルダが、筒状に形成されるとともにその前端部に内周側へ向けて延びる環状フランジ部が形成されており、一方、投影レンズの前面における周辺領域の外周縁部には環状段差部が形成されており、そして、この投影レンズは、その環状段差部の段下がり面においてレンズホルダの環状フランジ部に固定されているので、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、投影レンズは、その前面における周辺領域の外周縁部を、レンズホルダの環状フランジ部に対して後方側から当接させた状態で固定されているので、その固定部が灯具前方から見えてしまわないようにすることができる。そしてこれにより灯具の見映えを向上させることができる。
その際、投影レンズは、その前面における周辺領域の外周縁部に形成された環状段差部の段下がり面においてレンズホルダの環状フランジ部に固定されているので、投影レンズの前面における周辺領域から大きい拡散角度で出射する光の一部が、レンズホルダの環状フランジ部によって遮光されてしまうのを効果的に抑制することができる。そしてこれにより光源からの出射光に対する光利用効率を高めることができる。
このように本願発明によれば、投影レンズを備えた灯具において、配光パターンの中心光度を高めるとともに十分な拡散角度を確保し、かつ、灯具の見映え向上を図った上で、光源からの出射光に対する光利用効率を高めることができる。
上記構成において、レンズホルダに対する投影レンズの固定が溶着によって行われる構成とすれば、その固定を強固に行うことができ、かつシール性を十分に確保することができる。また、このような固定構造を採用することにより、その固定のために新たな部材を用いる必要をなくすことができる。
上記構成において、ランプボディとして筒状部を有する構成とした上で、レンズホルダのランプボディへの支持が、レンズホルダとランプボディの筒状部とを螺合させることにより行われる構成とすれば、その支持が確実に行われるようにすることができる。
その際、レンズホルダが、ランプボディの筒状部に対して前後方向に所定長範囲にわたって相対移動し得るように構成されたものとすれば、投影レンズの焦点位置を前後方向に調整することができる。そしてこれにより、灯具からの照射光によって形成される配光パターンの形状を必要に応じて適宜変化させることができる。
上記構成において、光源が発光素子で構成されている場合には、ランプボディを金属製部材で構成すれば、このランプボディを光源が発生する熱を効率良く放散させるためのヒートシンクとして活用することができる。
(a)は本願発明の一実施形態に係る灯具を示す正面図、(b)は上記灯具を示す側面図 図1のII−II線断面図 (a)は図1のIIIa−IIIa線断面図、(b)は図1のIIIb−IIIb線断面図 図2のIV部詳細図 (a)は上記灯具から前方へ照射される光により灯具前方に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを示す図、(b)は比較例としての配光パターンを示す、(a)と同様の図 上記実施形態の変形例に係る灯具の要部を示す、図2と略同様の図であって、(a)はレンズホルダが後方側へ最大限移動した状態を示す図、(b)はレンズホルダが前方側へ最大限移動した状態を示す図 上記変形例のレンズホルダを単品で斜め後方から見て示す斜視図
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
図1は、本願発明の一実施形態に係る灯具10を示す図であって、(a)は正面図であり、(b)は側面図である。また、図2は、図1のII−II線断面図である。さらに、図3(a)は、図1のIIIa−IIIa線断面図であり、図3(b)は、図1のIIIb−IIIb線断面図である。
これらの図に示すように、本実施形態に係る灯具10は、フォークリフト等の作業用車両に取り付けられた状態で前方を照射するために用いられる灯具である。
この灯具10は、投影レンズ12と、この投影レンズ12の後方に配置された光源14と、投影レンズ12を支持するレンズホルダ16と、光源12を収容した状態でレンズホルダ16を支持するランプボディ18とを備えた構成となっている。
図4は、図2のIV部詳細図である。
同図にも示すように、投影レンズ12は、無色透明の樹脂成形品であって、灯具前後方向に延びる光軸Axを中心とする凸メニスカスレンズ状の回転体として構成されている。
ただし、この投影レンズ12の前面12aは、その中央領域12aAが光軸Axを中心とする凸曲面で構成されており、この中央領域12aAの周囲に位置する環状の周辺領域12aBが光軸Axを中心とする環状凹曲面で構成されている。その際、これら中央領域12aAおよび周辺領域12aBは、滑らかに繋がるように形成されている。
一方、この投影レンズ12の後面12bは、光軸Axを中心とする球面で構成されている。
また、この投影レンズ12の外周縁部には、フランジ部12fが形成されている。このフランジ部12fは、光軸Axを中心とする平板リング状に形成されており、その後面は投影レンズ12の後面12bの外周縁よりも後方側に位置している。
一方、この投影レンズ12の前面12aには、その周辺領域12aBの外周縁部に、後方側へ段下がりになった環状段差部12gが形成されている。この環状段差部12gの段下がり面12g1は、光軸Axと直交する環状平面で構成されている。そして、この段下がり面12g1がフランジ部12fの前面を構成している。
レンズホルダ16は、有色(例えば黒色)の樹脂成形品であって、光軸Axを中心にして前後方向に延びる円筒状の筒状部材として構成されている。
このレンズホルダ16の前端部には、その内周側へ向けて延びる環状フランジ部16fが形成されている。この環状フランジ部16fは、その前面が前方へ向けて凸の環状曲面で構成されており、その後面が光軸Axと直交する環状平面で構成されている。さらに、この環状フランジ部16fの後面には、後方へ向けて突出する断面台形状の環状突起部16f1が形成されている。
そして、投影レンズ12は、その環状段差部12gの段下がり面12g1において、レンズホルダ16の環状フランジ部16fにおける環状突起部16f1に固定されている。この固定は、投影レンズ12の段下がり面12g1をレンズホルダ16の環状突起部16f1に対して後方側から押し当てた状態で、超音波溶着等により溶着することにより行われている。これを実現するため、レンズホルダ16の環状突起部16f1の後面には、後方へ向けて突出する断面三角形状の環状突起部16f2が溶着シロとして形成されている。
ランプボディ18は、金属製部材(例えばアルミダイキャスト製の成形品)であって、光軸Axを中心にして前後方向に延びる円筒状の筒状部18aを備えた構成となっている。
このランプボディ18に対するレンズホルダ16の支持は、レンズホルダ16とランプボディ18の筒状部18aとを螺合させることにより行われている、これを実現するため、ランプボディ18の筒状部18aの外周面の前端部には外ネジ部18bが形成されており、また、レンズホルダ16の内周面には内ネジ部16bが形成されている。その際、外ネジ部18bは筒状部18aの全周にわたって形成されており、一方、内ネジ部16bはレンズホルダ16の周方向の3箇所に等角度間隔をおいて部分的に形成されている。
ランプボディ18の筒状部18aの外周面における外ネジ部18bの後方側には、環状溝部18cが形成されており、この環状溝部18cにはOリング20が装着されている。そして、このOリング20によって、レンズホルダ16とランプボディ18との間のシール性を確保するようになっている。
また、ランプボディ18の筒状部18aの外周面における環状溝部18cの後方側には、環状フランジ部18dが形成されている。そして、この環状フランジ部18dにレンズホルダ16の後端面16aを当接させることにより、レンズホルダ16の前後方向の位置決めを図るようになっている。
さらに、ランプボディ18の筒状部18aの外周面における環状フランジ部18dの後方側には、前後方向に延びる複数の冷却フィン18eが周方向に所定間隔をおいて形成されている。
また、ランプボディ18の左右両側部には、灯具10を作業用車両に対して取り付けるためのネジ穴を有するボス部18fがそれぞれ形成されている。
光源14は、発光素子で構成されている。この発光素子は、白色の発光ダイオードであって、横長矩形状の発光面14aを有している。
この光源14は、その発光面14aを光軸Ax上において前方へ向けた状態で配置されている。そして、この光源14は光源支持部材22に支持されている。
この光源支持部材22は、金属製部材(例えばアルミダイキャスト製の成形品)であって、複数の冷却フィン22aが形成されている。また、この光源支持部材22には、光源14と電気的に接続されたプリント基板24がネジ締めにより固定されている。そして、この光源支持部材22もランプボディ18にネジ締めにより固定されている。
なお、ランプボディ18の後面壁18gには、プリント基板24から延びるコード32を挿通させるためのコード挿通孔18hが形成されている。そして、コード挿通孔18hには、コード32を挿通支持するパッキン34が装着されている。そしてこれにより、ランプボディ18内の空間の水密性を確保するようになっている。
図2、4に示すように、投影レンズ12の後側焦点(正確には前面12aの中央領域12aAと後面12bとで構成されるレンズ中央部分の後側焦点)Fは、光源14の発光面14aよりも多少後方側において光軸Ax上に位置している。
光源14の発光中心(すなわち発光面14aの中心位置)から出射して、投影レンズ12に対してその後面12bから入射した光は、その前面12aから前方へ出射することとなるが、その際、前面12aの中央領域12aAにおいては内周側へ屈折して光軸Ax寄りの方向へ向かう出射光となり、前面12aの周辺領域12aBにおいては外周側へ屈折して光軸Axから離れる方向へ向かう出射光となる。
その際、前面12aの周辺領域12aBの外周縁近傍部分からの出射光は、光軸Axに対して大きい拡散角度で出射することとなるが、投影レンズ12は、その環状段差部12gの段下がり面12g1において、レンズホルダ16の環状フランジ部16fに固定されており、これにより環状フランジ部16fの前方突出量が小さく抑えられているので、周辺領域12aBからの出射光のうち環状フランジ部16fによって遮光されてしまう光は最小限に抑えられることとなる。
図5(a)は、本実施形態に係る灯具10から前方へ照射される光により、灯具前方に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンPを示す図である。
この配光パターンPは、光源14から出射して投影レンズ12を透過した光によって形成されるが、光源14は横長矩形状の発光面14aを有しているので、この配光パターンPの高光度領域であるホットゾーンHZもやや横長に形成されている。
その際、投影レンズ12の前面12aにおける中央領域12aAからの出射光は、光軸Ax寄りの方向へ向かう光となるので、配光パターンPのホットゾーンHZおよびその周辺部分は十分な明るさを有するものとなり、また、投影レンズ12の前面12aにおける周辺領域12aBからの出射光は、光軸Axから離れる方向へ向かう光となるので、配光パターンPは大きな拡がりを有する配光パターンとなり、かつ、その外周縁へ向けて徐々に明るさが減少する配光パターンとなる。
図5(b)は、本実施形態の比較例としての配光パターンP´を示す図である。
この配光パターンP´は、図4において、投影レンズ12の代わりに、2点鎖線で示すような通常の投影レンズ2が配置されているとした場合に形成される配光パターンである。
その際、この投影レンズ2は、前面2aが凸曲面で後面2bが平面の平凸レンズとして構成されている。そして、図4において2点鎖線で示すように、光源14の発光中心から出射して、この投影レンズ2に対してその後面2bから入射した光は、その前面2aの全領域において内周側へ屈折して光軸Ax寄りの方向へ向かう出射光となる。
このため、図5(b)に示すように、配光パターンP´は、ホットゾーンHZ´およびその周辺部分が十分な明るさを有している点は配光パターンPと同様であるが、配光パターンPよりも全体的な拡がりが小さい配光パターンとなり、かつ外周縁において急激に明るさが減少する配光パターンとなる。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態に係る灯具10は、投影レンズ12の前面12aにおける中央領域12aAが凸曲面で構成されるとともにその周辺領域12aBが環状凹曲面で構成されているので、この灯具10からの照射光により形成される配光パターンPとして、その中心光度を高めた上で十分な拡散角度を確保することができる。
また、本実施形態に係る灯具10は、投影レンズ12を支持するレンズホルダ16が筒状に形成されるとともにその前端部に内周側へ向けて延びる環状フランジ部12fが形成されており、一方、投影レンズ12の前面12aにおける周辺領域12aBの外周縁部には環状段差部12gが形成されており、そして、この投影レンズ12は、その環状段差部12gの段下がり面12g1においてレンズホルダ16の環状フランジ部12fに固定されているので、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、投影レンズ12は、その前面12aにおける周辺領域12aBの外周縁部を、レンズホルダ16の環状フランジ部12fに対して後方側から当接させた状態で固定されているので、その固定部が灯具前方から見えてしまわないようにすることができる。そしてこれにより灯具10の見映えを向上させることができる。
その際、投影レンズ12は、その前面12aにおける周辺領域12aBの外周縁部に形成された環状段差部12gの段下がり面12g1においてレンズホルダ16の環状フランジ部12fに固定されているので、投影レンズ12の前面12aにおける周辺領域12aBから大きい拡散角度で出射する光の一部が、レンズホルダ16の環状フランジ部12fによって遮光されてしまうのを効果的に抑制することができる。そしてこれにより光源14からの出射光に対する光利用効率を高めることができる。
このように本実施形態によれば、投影レンズ12を備えた灯具10において、配光パターンPの中心光度を高めるとともに十分な拡散角度を確保し、かつ、灯具10の見映え向上を図った上で、光源14からの出射光に対する光利用効率を高めることができる。
その際、本実施形態においては、レンズホルダ16に対する投影レンズ12の固定が溶着によって行われているので、その固定を強固に行うことができ、かつシール性を十分に確保することができる。したがって、ランプボディ18内の空間と外部空間との通気性を確保した上で、ランプボディ18内の空間の水密性を確保することが容易に可能となる。また、このような固定構造を採用することにより、その固定のために新たな部材(例えばネジや接着剤等)を用いる必要をなくすことができる。
また本実施形態においては、ランプボディ18が筒状部18aを有しており、そして、レンズホルダ16のランプボディ18への支持が、レンズホルダ16とランプボディ18の筒状部18aとを螺合させることにより行われているので、その支持が確実に行われるようにすることができる。
また本実施形態においては、光源14が発光素子で構成されているが、ランプボディ18は金属製部材で構成されているので、このランプボディ18を光源14が発生する熱を効率良く放散させるためのヒートシンクとして活用することができる。その際、本実施形態においては、光源14を支持する光源支持部材22も金属製部材で構成されており、この光源支持部材22はランプボディ18が固定されているので、この光源支持部材22もランプボディ18と共にヒートシンクとして活用することができる。
上記実施形態においては、灯具10が、フォークリフト等の作業用車両に取り付けられるものとして説明したが、それ以外の用途(例えば、店舗での照明や街路照明等)に用いるようにすることももちろん可能である。
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
図6は、本変形例に係る灯具110の要部を示す、図2と略同様の図である。また、図7は、この灯具110のレンズホルダ116を単品で斜め後方から見て示す斜視図である。
図6に示すように、本変形例においては、レンズホルダ116が、ランプボディ118の筒状部118aに対して前後方向に所定長範囲にわたって相対移動し得るように構成されている。その際、図6(a)は、レンズホルダ116が後方側へ最大限移動した状態を示しており、図6(b)は、レンズホルダ116が前方側へ最大限移動した状態を示している。
図7に示すように、本変形例のレンズホルダ116は、その内周面における内ネジ部116bから後方側に離れた位置に突起部116cが形成されている。
この突起部116cは、内ネジ部116bが螺旋状に延びる際の基準となる螺旋曲線の延長線上に形成されている。その際、この突起部116cは、内ネジ部116bよりも多少前後幅が大きい台形状の断面形状を有している。また、この突起部116cの螺旋曲線に沿った方向の断面形状は、レンズホルダ116をランプボディ118の筒状部118aに対して組み付ける際に前方側の位置する第1面116c1が緩斜面で構成されており、その後方側の位置する第2面116c2が急斜面で構成されている。
そして、この突起部116cは、レンズホルダ116をランプボディ118の筒状部118aに組み付ける際、その第1面116c1においてランプボディ118の外ネジ部118b相互間の螺旋溝に乗り上げるようにして螺旋溝に沿ってその先端側へ移動し、外ネジ部118bの形成範囲を過ぎた時点で、螺旋溝との係合が解除されるようになっている。この螺旋溝との係合が解除された後も、レンズホルダ116は、その後端面116aがランプボディ118の環状フランジ部118dに当接する位置までは後方へ移動し得るようになっている。一方、この螺旋溝との係合が解除された後は、レンズホルダ116の前方移動は、突起部116cがその第2面116c2において外ネジ部118bの先端位置に当接する位置までの範囲内に規制されるようになっている。
本変形例においては、レンズホルダ116の移動範囲全域において、Oリング20によるレンズホルダ116とランプボディ118との間のシール性が確保されるように、レンズホルダ116はその後端面116aが上記実施形態のレンズホルダ16の後端面16aよりも後方側に変位しており、またランプボディ118の環状フランジ部118dもその分だけ後方側に変位している。
図6(a)に示すように、レンズホルダ116が後方側へ最大限移動した状態では、投影レンズ12からの出射光の光路は上記実施形態の場合と同様であるが、図6(b)に示すように、レンズホルダ116が前方側へ最大限移動した状態では、投影レンズ12の後側焦点Fが光源14の発光中心に近づくので、投影レンズ12からの出射光は、図6(a)の場合よりも全体的に光軸Ax寄りの方向に向かう光となり、集光性が高いものとなる。
ただし、この場合に形成される配光パターンについても、図5(a)に示す配光パターンPと同様、その外周縁へ向けて徐々に明るさが減少する配光パターンとなる。
本変形例に係る灯具110のように、レンズホルダ116が、ランプボディ118の筒状部118aに対して前後方向に所定長範囲にわたって相対移動し得る構成とすることにより、投影レンズ12の焦点位置を前後方向に調整することが可能となり、これにより灯具110からの照射光によって形成される配光パターンの形状を必要に応じて適宜変化させることができる。
なお、上記実施形態およびその変形例において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
また、本願発明は、上記実施形態およびその変形例に記載された構成に限定されるものではなく、これ以外の種々の変更を加えた構成が採用可能である。
10、110 灯具
12 投影レンズ
12a 前面
12aA 中央領域
12aB 周辺領域
12b 後面
12f、16f、18d、116f、118d 環状フランジ部
12g 環状段差部
12g1 段下がり面
14 光源
14a 発光面
16、116 レンズホルダ
16a、116a 後端面
16b、116b 内ネジ部
16f1、16f2 環状突起部
18、118 ランプボディ
18a、118a 筒状部
18b、118b 外ネジ部
18c 環状溝部
18e、22a 冷却フィン
18f ボス部
18g 後面壁
18h コード挿通孔
20 Oリング
22 光源支持部材
24 プリント基板
32 コード
34 パッキン
116c 突起部
116c1 第1面
116c2 第2面
Ax 光軸
F 後側焦点
HZ ホットゾーン
P 配光パターン

Claims (5)

  1. 投影レンズと、この投影レンズの後方に配置された光源と、上記投影レンズを支持するレンズホルダと、上記光源を収容した状態で上記レンズホルダを支持するランプボディと、を備えてなる灯具において、
    上記投影レンズの前面における中央領域が凸曲面で構成されるとともに該中央領域の周辺領域が環状凹曲面で構成されており、
    上記レンズホルダが筒状に形成されるともに該レンズホルダの前端部に内周側へ向けて延びる環状フランジ部が形成されており、
    上記投影レンズの前面における上記周辺領域の外周縁部に環状段差部が形成されており、
    上記投影レンズが、上記環状段差部の段下がり面において上記レンズホルダの環状フランジ部に固定されており、
    上記投影レンズの外周縁部に平板状のフランジ部が形成されており、
    上記フランジ部の前面が上記環状段差部の段下がり面として構成されており、
    上記フランジ部の後面が上記投影レンズの後面の外周縁よりも後方側に位置している、ことを特徴とする灯具。
  2. 上記レンズホルダに対する上記投影レンズの固定が、溶着によって行われている、ことを特徴とする請求項1記載の灯具。
  3. 上記ランプボディが筒状部を有しており、
    上記レンズホルダの上記ランプボディへの支持が、上記レンズホルダと上記ランプボディの筒状部とを螺合させることにより行われている、ことを特徴とする請求項1または2記載の灯具。
  4. 上記レンズホルダが、上記ランプボディの筒状部に対して前後方向に所定長範囲にわたって相対移動し得るように構成されている、ことを特徴とする請求項3記載の灯具。
  5. 上記光源が発光素子で構成されており、
    上記ランプボディが金属製部材で構成されている、ことを特徴とする請求項1〜4いずれか記載の灯具。
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