JP6222982B2 - 光源装置 - Google Patents
光源装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6222982B2 JP6222982B2 JP2013100737A JP2013100737A JP6222982B2 JP 6222982 B2 JP6222982 B2 JP 6222982B2 JP 2013100737 A JP2013100737 A JP 2013100737A JP 2013100737 A JP2013100737 A JP 2013100737A JP 6222982 B2 JP6222982 B2 JP 6222982B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- convex mirror
- light source
- optical member
- led element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Description
自動車車両の前照灯は、自動車の構造および装置に関する規則(UN規則)における四輪車用(二輪車も使用可能)の非対称ビーム配光規定(R20)に定められた配光特性を満たす必要がある。図12は、UN規則R20に定められた配光特性の一例を示す説明図である。図例の配光特性は、ロービーム(すれ違い用下向き配光パターン)照射時の25m先での照度分布を示したものである。この配光特性によれば、図中左上領域(図中A部)は歩行者やガードレール等を確実に視認し得るように明るめに照らしているが、図中右上領域(図中B部)は対向車を眩惑しないように光をカットしていることがわかる。
一般に、自動車車両の前照灯は、フィラメントを発光体とするハロゲンバルブを光源装置として用いた場合を想定して、上述した配光特性を満たすように設計されたものが殆どである。したがって、当該前照灯において、LED素子を発光体とする光源装置を用いる場合には、上述した配光特性が得られるように、ハロゲンバルブの場合と同様の発光状態を再現する必要がある。さらに詳しくは、LED素子を発光体とする場合であっても、(i)発光体の形状、(ii)発光体の発光位置、(iii)発光体の配光特性の全てについて、ハロゲンバルブと同様の発光状態を再現する必要がある。
これに対して、LED素子を発光体とする場合は、前照灯用途に適したパワーLEDまたはハイパワーLEDと呼ばれるものについては(i)発光体の形状が面状をしている。そして、(iii)発光体の配光特性がランバーシアン配光の特性を呈し、その指向性が強いことが知られている。
このように、LED素子を発光体とする場合は、上記(i)〜(iii)の各要素のうち、少なくとも(i)発光体の形状および(iii)発光体の配光特性について、ハロゲンバルブの場合とは根本的な違いがある。
また、例えば特許文献2に開示された光源装置では、湾曲斜面を有した円錐状の光学部材を利用して、LED素子からの出射光を反射することによって、例えば反射面近傍に疑似光源を形成し、その疑似光源から放射状に光を発し得るようにしている。そのため、前照灯の凹状リフレクタに対して光学部材を適切な位置に配することで、上記(ii)および(iii)の各要素について、ハロゲンバルブと同様の状態を再現することも実現可能となる。ところが、特許文献2に開示された光源装置であっても、疑似光源が完全な点光源状とはなっておらず、上記(i)の要素についてハロゲンバルブと同様の状態を再現するまでには至っていない。
つまり、従来のLED素子を発光体とする光源装置については、どのような構成のものであっても、特に上記(i)の要素について、少なくともフィラメント発光体と同等に扱える程度の点光源を実現可能にするものが存在していない。したがって、従来における光源装置では、発光体をフィラメントからLED素子へ置換しても、前照灯の配光特性について、ハロゲンバルブと同様の状態(すなわち満たすべき配光特性)を確実に再現できるとは限らない。具体的には、例えばUN規則R20に定められた配光特性を満たすことができず、ロービーム照射時のカットラインを綺麗に再現できないという難点が生じ得る。
本発明の第1の態様は、面発光光源の発光面に対向して配される光学部材と、前記面発光光源としてのLED素子と、車両の前照灯のソケット部に着脱可能に装着される口金部と、を備え、前記光学部材は、前記発光面の側に頂部を有する回転放物面を反射面とする凸面鏡部を有し、前記発光面からの出射光を前記凸面鏡部で反射することで前記回転放物面の焦点位置に仮想点光源を形成するように構成されているとともに、前記口金部が前記ソケット部に装着された状態で、前記凸面鏡部が前記発光面からの出射光を前記前照灯を構成する凹状リフレクタの光反射面に向けて反射する位置に配されており、さらに、前記光学部材は、前記凸面鏡部が第1凸面鏡部と第2凸面鏡部に区分けされており、前記第1凸面鏡部および前記第2凸面鏡部は、互いに異なる回転放物面によって形成され、それぞれが異なる位置に前記仮想点光源を形成するものであり、前記第1凸面鏡部は、前記口金部が前記ソケット部に装着された状態で、前記凹状リフレクタにおける光反射面のハイビーム用焦点位置に前記仮想点光源を形成し、前記第2凸面鏡部は、前記口金部が前記ソケット部に装着された状態で、前記凹状リフレクタにおける光反射面のロービーム用焦点位置に前記仮想点光源を形成することを特徴とする光源装置である。
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の発明において、前記光学部材は、前記発光面に近い側に前記第1凸面鏡部が位置し、前記発光面から遠い側に前記第2凸面鏡部が位置するように、当該第1凸面鏡部と当該第2凸面鏡部とが重なる二段構造に構成されていることを特徴とする。
本発明の第3の態様は、第1または第2の態様に記載の発明において、前記LED素子として、前記第1凸面鏡部の対応箇所に位置する第1LED素子と、前記第2凸面鏡部の対応箇所に位置する第2LED素子とを備え、前記第1LED素子と前記第2LED素子とが選択的に光を出射するように構成されていることを特徴とする。
本発明の第4の態様は、第1から第3のいずれか1態様に記載の発明において、前記凸面鏡部は、光反射抑制処理が施された表面部分を有することを特徴とする。
本発明の第5の態様は、面発光光源の発光面に対向して配される光学部材を備え、前記光学部材は、前記発光面の側に頂部を有する回転放物面を反射面とする凸面鏡部を有し、前記発光面からの出射光を前記凸面鏡部で反射することで前記回転放物面の焦点位置に仮想点光源を形成するように構成されており、さらに、前記光学部材は、複数の前記凸面鏡部を有しているとともに、各凸面鏡部が互いに異なる回転放物面によって形成され、それぞれが異なる位置に前記仮想点光源を形成するように構成されていることを特徴とする。
ここでは、以下のような項分けをして説明を行う。
1.本発明の基本的な構成
2.本発明の一実施形態
3.本実施形態の効果
4.本発明の他の実施形態
先ず、本発明に係る光源装置の基本的な構成について説明する。
本明細書において、「光源装置」とは、光を出射することで光源として機能し、当該光源を必要とする機器に着脱可能に装着されて使用される装置のことをいう。その一例としては、四輪車や二輪車等の自動車車両、鉄道車両、航空機、船舶、その他の輸送機械における前照灯にて使用されるもの(具体的には、当該前照灯に装着されるハロゲンバルブの代替品に相当するもの)が挙げられる。また、他の例としては、家庭用の照明器具にて使用されるもの(具体的には、当該照明器具に装着される白熱電球の代替品に相当するもの)が挙げられる。ただし、ここで挙げた例に限定されることはなく、例えば照明装置や露光装置等にて使用されるものであっても、光を出射することで光源として機能するものであれば、本明細書でいう「光源装置」に該当し得る。
また、「面発光光源」とは、光源装置において光を出射する発光体として用いられるもので、平坦または凸面状の発光面から光を出射する光源のことをいう。面発光光源の代表的なものとしては、パワーLEDまたはハイパワーLEDと呼ばれるLED素子が挙げられる。
また、「点光源」とは、発光部の大きさが光の出射先までの距離に比べて小さく、点と見做せる光源であり、当該点から放射状に光を出射する光源のことをいう。
配光制御に用いられる反射面の形状としては、パラボラ状のもの、すなわち回転放物面によって構成される凹面鏡状のものが広く知られている。このような凹面鏡状の反射面は、入射した平行光線が1点(焦点)に集まるという性質を持っている。
このことを踏まえた上で、本願発明者は、さらに鋭意研究を重ね、回転放物面によって構成される凹面鏡部ではなく、当該回転放物面によって構成される凸面鏡部(凹面鏡部の裏側)に光を当てるという着想を得るに至った。回転放物面を反射面とする凸面鏡部に光を当てると、反射光は、当該回転放物面の焦点と反射点を結んだ直線の方向へ反射することになる。
本発明は、このような本願発明者が着眼した従来にはない発想、すなわち従来の配光制御用途では全く用いられていない回転放物面による凸面鏡部を反射面とするという、新規で独創的な発想に基づくものである。
図例のように、本発明に係る光源装置は、光の反射を利用して光束分布の変換を行うべく、光学部材1を備えて構成されている。光学部材1は、光を良好に反射し得るように、例えば表面(すなわち光反射面となる面)が鏡面仕上げされた金属部材によって形成されている。ただし、光を良好に反射し得るものであれば、例えば表面がメッキ加工された樹脂部材によって形成されたものであってもよい。
「回転放物面」は、放物線をその対称軸の周りに回転させて得られる面である。回転放物面は凹面側に平行光線を入射させて当該回転放物面を構成する放物線の焦点に光を集めるような使われ方をすることが一般的であるが(例えばパラボラアンテナ)、光学部材1では、回転放物面の凹面側ではなく凸面側(すなわち、凸面鏡部2)に平行光線3を入射させるようにする。
そのために、光学部材1は、図示せぬ面発光光源の発光面に対向し、かつ、その発光面の側に凸面鏡部2を構成する回転放物面の頂部が位置するような状態で、当該面発光光源に対して配置されて用いられる。光学部材1と面発光光源の発光面との間は、結果として両者が対向する位置関係にあれば、両者の間にレンズやミラー等の光学部材が介在してもよい。したがって、面発光光源については、装置構成の簡素化等を実現する上では光源装置自体が当該面発光光源を備えていることが望ましいが、光学部材が介在する場合であれば光源装置とは別体の面発光光源を利用して光学部材1の凸面鏡部2に入射させることも実現可能である。
図2は、本発明に係る光源装置における放物面係数と配光制御との関係の具体例を示す概念図である。
例えば、図2(a)に示す例では、回転放物面の頂部近傍における湾曲度合が緩やかとなるように、当該回転放物面の係数が設定されている。これに対して、図2(b)に示す例では、回転放物面の頂部近傍における湾曲度合が急峻となるように、当該回転放物面の係数が設定されている。そのため、図2(a),(b)の各例では、凸面鏡部2に対し同様の箇所に平行光線3が照射された場合であっても、反射光4の出射方向が互いに異なるものとなっている。このように、光学部材1については、凸面鏡部2を構成する回転放物面の係数を変化させることで、当該凸面鏡部2による反射光4の方向を変えることができる。このことは、換言すると、凸面鏡部2を構成する回転放物面の係数をどのように設定するかによって、光学部材1が形成する仮想点光源5の位置を調整し得ることを意味する。具体的には、例えば図2(a)に示すように回転放物面の頂部から遠い位置に仮想点光源5を形成したり、あるいは例えば図2(b)に示すように回転放物面の頂部から近い位置に仮想点光源5を形成する、といったことが実現可能となる。
図3は、本発明に係る光源装置における光照射位置と配光制御との関係の具体例を示す概念図である。
例えば、図3(a)に示す例では、回転放物面の対称軸から遠い位置に対して、面発光光源から出射された平行光線3が照射されている。これに対して、図3(b)に示す例では、回転放物面の対称軸に近い位置に対して、面発光光源から出射された平行光線3が照射されている。そのため、図3(a),(b)の各例では、凸面鏡部2が同一形状(回転放物面の係数が同一)で、同一位置に仮想点光源5が形成される場合であっても、反射光4の出射方向が互いに異なるものとなっている。このように、光学部材1については、凸面鏡部2に対する平行光線3の照射位置を回転放物面の面上で移動させることで、当該凸面鏡部2による反射光4の方向を変えることができる。
次に、本発明に係る光源装置について、具体的な実施の形態を説明する。
ここでは、四輪車や二輪車等の自動車車両における前照灯にて使用される光源装置を例に挙げる。
ここで、先ず、自動車車両の前照灯、および、当該前照灯の光源装置として一般的に用いられるハロゲンバルブについて、簡単に説明する。
図4(a)に示すように、自動車車両の前照灯10は、少なくとも、ハロゲンバルブ20が装着されるソケット部11と、その周囲に配されてハロゲンバルブ20からの出射光を前方(前照灯10による光の照射先)へ向けて反射する凹状リフレクタ12と、その前方(光の照射先)側を覆うレンズ13と、を備えて構成されている。
このような前照灯10の光源装置として用いられるハロゲンバルブ20は、図4(b)に示すように、ソケット部11に着脱可能に装着される口金部21を備えている。そして、形状的にH−1タイプ、HB−1タイプ、H−4タイプ、HB−4タイプ、HB−5タイプ、H−7タイプ等と称される数種類の仕様が設定され、各々についてソケット部11及び口金部21の形状、寸法等が規格化されている。また、ハロゲンバルブ20は、例えばH−4タイプのようなハイロー切替バルブであれば、不活性ガスにハロゲンガスを微量導入して封止されたガラス殻22の中に、ハイビーム(走行用上向き配光パターン)用フィラメント23とロービーム(すれ違い用下向き配光パターン)用フィラメント24とが別個に配設されている。ただし、図例とは異なり、ガラス殻22の中に1つのフィラメントのみが設けられたものもある(例えばH−7タイプのようなシングルバルブ)。いずれのタイプも、フィラメントは、例えばタングステン(W)によって形成されており、通電によって白熱することで、点光源の如く周囲へ向けて放射状に広がるような光を発する。ハロゲンバルブ20の先端部には、シェードと呼ばれる傘のような遮光部25が設けられており、フィラメントからの光が直接前方側に出射されないようになっている。また、ロービーム用フィラメント24には、光の出射方向を制御するために遮蔽板26が付設されたものがある。
ハロゲンバルブ20がハイロー切替バルブである場合、前照灯10は、ハイビーム照射時とロービーム照射時で、発光させるフィラメント23,24を切り替える。
具体的には、ハイビーム用フィラメント23は、凹状リフレクタ12の焦点近傍に配されている。そして、ハイビーム用フィラメント23を発光させると、ここから発せられる光は、凹状リフレクタ12で反射して平行光線となって遠くまで照射されることになる。
一方、ロービーム用フィラメント24は、焦点の少し前方(光の照射先)側に設置されている。そして、ロービーム用フィラメント24を発光させると、その位置が凹状リフレクタ12の焦点位置からずれているために、当該フィラメント24から上方に発せられる光は、凹状リフレクタ12での反射後の光束が下向きになる。また、当該フィラメント24から下方に発せられる光は、遮蔽板26により上方向に反射され、前記同様凹状リフレクタ12での反射後の光束が下向きになる。さらに、遮蔽板26は、水平からややハロゲンバルブ20の中心軸周りに傾いて配されており、それにより照射方向右上に出射される光を遮蔽する。これらによって、ロービーム用フィラメント24から発せられる光は、凹状リフレクタ12で反射して、照射方向の手前側とやや左の側を照らすことになる。
図6は、回転放物面で構成される凹状リフレクタ内での発光体位置が配光に及ぼす影響を模式的に示す説明図である。図例は、前照灯10の凹状リフレクタ12を簡単のために回転放物面に近似し、その中で発光体の位置を変えたときに、配光がどのように変化するかをシミュレーションした結果を示している。
図6(a)に示すように、回転放物面の焦点位置に発光体が存在する場合は、全ての光は、平行光線となって出射される。前照灯10のハイビームは、これと同じ原理で、遠くまで光を照射するようになっている。
これに対して、図6(b)に示すように、発光体の位置を回転放物面の焦点位置から前方(光の照射先)側にずらすと、光は、主に下方向への配光となる。前照灯10のロービームは、この原理を用いている。
さらに、図6(c)に示すように、発光体の位置を回転放物面の焦点位置から上方側にずらしたときも、光は、主に下方向への配光となる。また、図6(d)に示すように、発光体の位置を回転放物面の焦点位置から下方側にずらすと、配光は、上方向および下方向の両方向への配光となる。
このように、前照灯10による配光は、発光体の位置が変わるだけで大きく変化してしまう。そのため、前照灯10の光源装置としてハロゲンバルブ20の代替品を用いる場合に、当該前照灯10における本来の配光状態を得るためには、既に説明したように、(i)発光体の形状、(ii)発光体の発光位置、(iii)発光体の配光特性の全てについて、ハロゲンバルブ20と同様の発光状態を再現する必要がある。
続いて、上述した構成の前照灯10にて使用される、本発明に係る光源装置の概略構成について、具体的に説明する。ここでは、前照灯10の光源装置として、面発光光源であるLED素子を発光体として備えて構成されたLEDバルブを例に挙げて、以下の説明を行う。このLEDバルブは、上述したハロゲンバルブ20の代替品となるものである。
図例のように、本実施形態のLEDバルブは、LED素子6と、LED素子6が配設される基体部7と、基体部7に取り付けられる口金部8と、基体部7から口金部8の反対側に突設される支柱9と、支柱9を介して基体部7と連結される光学部材1と、を備えて構成されている。
なお、LED素子6は、詳細を後述するように、複数個を並べて配置されるものとする。複数個のLED素子6には、ハイビーム用LED素子である第1LED素子6aと、ロービーム用LED素子である第2LED素子6bとが含まれる。
なお、LEDバルブに用いられる光学部材1は、LED素子6で生じる熱を考慮して、表面(すなわち光反射面となる面)が鏡面仕上げされた金属部材によって形成されていることが望ましい。
ここで、LEDバルブにおける光学部材1について、その詳細な構成を、具体例を挙げつつ、さらに詳しく説明する。
図例のように、本実施形態のLEDバルブにおける光学部材1は、前照灯10でのハイビーム照射とロービーム照射とに対応するために、凸面鏡部2が第1凸面鏡部2aと第2凸面鏡部2bに区分けされている。第1凸面鏡部2aおよび第2凸面鏡部2bは、いずれもLED素子6の発光面の側に頂部を有する回転放物面によって形成されたものであるが、互いに異なる回転放物面によって形成されており、それぞれが異なる位置に仮想点光源5を形成するものである。つまり、光学部材1は、第1凸面鏡部2aおよび第2凸面鏡部2bを備え、複数(具体的には二つ)の仮想点光源5a,5bを形成するように構成されている。
なお、ロービーム照射に対応する第2凸面鏡部2bは、光反射抑制処理が施された表面部分を部分的に有するものであってもよい。具体的には、第2凸面鏡部2bを構成する回転放物面(すなわち反射面)のうち、口金部8が前照灯10のソケット部11に装着された状態で下半球側に位置することになる表面部分に、光反射抑制処理を施すことが考えられる。光反射抑制処理としては、第2凸面鏡部2bの一部表面上に公知技術を利用して遮光膜を形成し当該一部表面での光の反射を抑制する遮光処理や、第2凸面鏡部2bの一部表面上に公知技術を利用して光吸収膜を形成し当該一部表面での光の反射を抑制する吸光処理等が挙げられる。ただし、第2凸面鏡部2bの一部表面での光の反射を抑制可能であれば、これらの遮光処理または吸光処理に限定されることはなく、他の公知技術を利用した光反射抑制処理を施すようにしても構わない。
また、光反射抑制処理が施された表面部分は、上述したように第2凸面鏡部2bの一部に形成することが考えられるが、当該第2凸面鏡部2bに代わって第1凸面鏡部2aの一部に形成してもよいし、あるいは第1凸面鏡部2aおよび第2凸面鏡部2bのそれぞれに形成してもよい。つまり、光反射抑制処理が施された表面部分は、凸面鏡部2の反射面上の一部に形成することが考えられ、これにより当該凸面鏡部2での光反射方向を制御することが可能になる。
ところで、光学部材1は、既に基本的構成についての説明で述べたように、回転放物面の係数を変化させることで、反射光の配光を制御できるという特性を有している。そのため、所望の配光状態を得るためには、回転放物面の係数を適切に設定しておく必要がある。
このことから、上述した二段構造の光学部材1については、第1凸面鏡部2aを構成する回転放物面の係数と、第2凸面鏡部2bを構成する回転放物面の係数とを、それぞれ以下のように設定することが考えられる。
図例は、前照灯10の凹状リフレクタ12の反射面断面形状、LEDバルブの光学部材1における第1凸面鏡部2aの反射面断面形状、および、当該光学部材1における第2凸面鏡部2bの反射面断面形状を、当該光学部材1における回転放物面の対称軸(回転軸)を通る座標平面に関して示している。この座標平面において、図中上下方向に相当するy方向は、回転放物面の回転軸に沿った方向であり、下方側がLED素子6の発光面の配置側、上方側が前照灯10による光の照射側となっている。また、図中左右方向に相当するx方向は、回転放物面の回転軸に直交する方向であり、当該回転軸の通過位置の座標値が0となっている。
また、光学部材1は、既に基本的構成についての説明で述べたように、光の照射位置を変化させることで、反射光の配光を制御できるという特性を有している。そのため、所望の配光状態を得るためには、光学部材1に対する光の照射位置の設定も重要となる。光の照射位置は、LED素子6と光学部材1との位置関係を調整することで、適宜設定することが可能である。
つまり、本実施形態のLEDバルブにおいて、第1LED素子6aはハイビーム用LED素子として機能し、第2LED素子6bはロービーム用LED素子として機能する。
また、第1LED素子6aおよび第2LED素子6bは、それぞれがランバーシアン配光に近い光束を出射するものであるが、その光束における平行光成分を高めるべく、それぞれに配光制御機構が付設されていることが望ましい。
次に、以上のような本実施形態のLEDバルブを前照灯10に装着した場合に、当該前照灯10で得られる配光について、具体的に説明する。
図10は、本発明の一実施形態によるLEDバルブを前照灯に装着した場合の当該前照灯における配光の一具体例を模式的に示す説明図である。
このことは、LEDバルブが装着された前照灯10において、そのLEDバルブにより、(i)発光体の形状が仮想的な点光源状であり、(ii)その発光体の発光位置が凹状リフレクタ12のハイビーム用焦点位置であり、(iii)その発光体から全方位に均等な光を放射する配光特性であることが、それぞれ実現されることを意味する。つまり、前照灯10にLEDバルブを装着することによって、上記(i)〜(iii)の全てについて、ハロゲンバルブ20によるハイビーム照射時と同様の発光状態が再現されるのである。
このような発光状態の再現を実現した結果、LEDバルブから発せられる光は、ハロゲンバルブ20によるハイビーム照射時と同様に、凹状リフレクタ12で反射して平行光線となって遠くまで照射されることになる。
このことは、LEDバルブが装着された前照灯10において、そのLEDバルブにより、(i)発光体の形状が仮想的な点光源状であり、(ii)その発光体の発光位置が凹状リフレクタ12のロービーム用焦点位置であり、(iii)その発光体から上半球側に均等な光を放射する配光特性であることが、それぞれ実現されることを意味する。つまり、前照灯10にLEDバルブを装着することによって、上記(i)〜(iii)の全てについて、ハロゲンバルブ20によるロービーム照射時と同様の発光状態が再現されるのである。
このような発光状態の再現を実現した結果、LEDバルブから発せられる光は、ハロゲンバルブ20によるロービーム照射時と同様に、凹状リフレクタ12での反射後の光束が下向きになるとともに、照射方向の手前側とやや左の側を照らすことになる。
また、ロービーム照射時に用いる光学部材1の第2凸面鏡部2bの一部(前照灯10への装着時における下半球側)に光反射抑制処理が施されている場合には、主として光学部材1の第2凸面鏡部2bの下方側部分での光の反射が抑制されるという配光制御がされる。そのため、第2LED素子6bを上方側に偏って配置した場合と同様に、凹状リフレクタ12での反射後の光束を下向きにする上では非常に好適なものとなる。
上述した実施形態では、ハイロー切替バルブとの互換性を確保したLEDバルブ、すなわち凸面鏡部2が第1凸面鏡部2aと第2凸面鏡部2bに区分けされており、それぞれに対応するように第1LED素子6aと第2LED素子6bを備えて構成されたLEDバルブを例に挙げて説明した。ただし、本実施形態のLEDバルブは、必ずしもハイロー切替に対応したものである必要はなく、シングルバルブとの互換性を確保したものであってもよい。その場合は、光学部材1の凸面鏡部2が一つの回転放物面によって構成されることになる。
本実施形態で説明したLEDバルブによれば、以下のような効果が得られる。
このように、本実施形態のLEDバルブは、従来の配光制御用途では全く用いられていない回転放物面による凸面鏡部2を反射面とすることで、面発光光源であるLED素子6を発光体として用いた場合であっても、厳密に点光源を形成することを実現可能にする。したがって、本実施形態のLEDバルブによれば、(i)発光体の形状、(ii)発光体の発光位置、(iii)発光体の配光特性の全てについて、ハロゲンバルブ20と同様の発光状態を再現することが可能となり、前照灯10に装着した場合に、その前照灯10の配光特性について、ハロゲンバルブ20と同様の状態(すなわち満たすべき配光特性)を確実に再現することができる。具体的には、例えばUN規則R20に定められた配光特性を満たすことができ、ロービーム照射時のカットラインを綺麗に(ボヤケ等が生じることなく)再現できる。
したがって、本実施形態のLEDバルブによれば、前照灯10に用いられる光源装置について、LEDの特性である省電力、長寿命等の利点を享受することが可能となる。しかも、前照灯用光源装置のLED化を実現した後においても、その前照灯10において、必要十分な照射光量を得つつ、前方側への照射光につき所望の配光パターンを得ることを可能とする。
したがって、本実施形態のLEDバルブによれば、前照灯10に用いられる光源装置のLED化を、高い汎用性を有した状態で、量産に適した低コスト化や取付スペースの省スペース化等を可能にしつつ、実現することができる。しかも、高い汎用性が得られるだけでなく、整備性の向上も図れ、仮に破損等が生じた場合であっても容易に交換可能である。
したがって、本実施形態のLEDバルブによれば、前照灯10のハイビーム照射時とロービーム照射時とのそれぞれにつき、(i)発光体の形状、(ii)発光体の発光位置、(iii)発光体の配光特性の全てについて、ハロゲンバルブ20と同様の発光状態を再現することが可能となる。つまり、第1凸面鏡部2aと第2凸面鏡部2bを有することで、一体に形成された一つの光学部材1であっても、ハイビーム照射とロービーム照射との何れにも対応できる。そして、代替すべきハロゲンバルブ20がハイロー切替バルブであっても、それぞれの光の出射状態を良好に再現できるので、ハイロー切替バルブとの互換性を適切に確保することができる。
したがって、本実施形態のLEDバルブによれば、二段構造という非常に簡素な構成の光学部材1によってハイロー切替バルブとの互換性を確保することができる。例えば、前照灯用として普及しつつあるHID(High Intensity Discharge)バルブを用いた場合には、前照灯10のハイビーム照射とロービーム照射とのそれぞれに対応するために、電動のアクチュエータ等を用いて光源バルブそのものを移動させることが考えられる。しかしながら、光源バルブそのものを移動させたのでは、そのための機構が必要となるので、構成複雑化や製品コスト増大等を招いてしまう。さらには、故障発生の要因となり得る箇所が増えるため、結果として信頼性低下を招いてしまうおそれもある。この点、本実施形態のLEDバルブのように、二段構造という非常に簡素な構成の光学部材1によってハイロー切替バルブとの互換性を確保すれば、構成複雑化や製品コスト増大等を招いてしまうことがなく、故障発生による信頼性低下を招いてしまうこともない。しかも、二段構造という非常に簡素な構成の光学部材1を用いることで、バルブ自体の小型化等にも容易に対応し得るようになる。
したがって、本実施形態のLEDバルブによれば、前照灯10による照射光の配光パターンのハイロー切替を、非常に容易かつ的確に行うことができる。しかも、第1LED素子6aと第2LED素子6bが選択的に光を出射することで、光学部材1に対する光の照射位置についても変わるようになるので、前照灯10のハイビーム照射とロービーム照射とでそれぞれの特性に適した配光パターンを得ることを容易に実現することが可能となる。
以上に本発明の一実施形態を説明したが、上記の開示内容は、本発明の例示的な実施形態を示すものである。すなわち、本発明の技術的範囲は、上記の例示的な実施形態に限定されるものではない。
また、本発明は、自動車車両等の前照灯10にて使用される光源装置のみならず、他の灯具にて使用される光源装置(バルブ、モジュール、ユニット等の別を問わず)にも全く同様に適用することが可能である。ここで、本発明に係る光源装置の他の実施の形態について、具体例を挙げて簡単に説明する。ここでは、家庭用の照明器具にて使用される光源装置について、面発光光源であるLED素子を発光体として備えて構成されたLED電球を例に挙げて、以下の説明を行う。このLED電球は、家庭用の照明器具に装着される白熱電球の代替品となるものである。
図11は、本発明の他の実施形態によるLED電球の概略構成例を示す説明図である。
図例のように、本実施形態のLED電球は、LED素子6cと、そのLED素子6cの発光面に対向して配される光学部材1bと、を備えている。なお、LED電球は、LED素子6cおよび光学部材1bの他にも、白熱電球の代替品となるものであるから、E26タイプやE17タイプ等といったJIS規格に準拠した形状、サイズに形成された口金部(ただし不図示)等を備えて構成されている。
また、光学部材1bには、回転放物面の対称軸(回転軸)まわりを光照射側に向かって広がる円錐状に開孔した中空部1cが形成されている。そして、この中空部1cを通じて、LED素子6cからの出射光の一部が、光照射側に向けて透過するようになっている。
以上のような構成のLED電球を照明器具に装着した場合に、当該LED電球におけるLED素子6cが光を出射すると、その出射光の一部は、光学部材1bの中空部1cを透過する。また、その出射光の他部は、中空部1cを透過せずに、光学部材1bにおける凸面鏡部2cで反射される。このとき、凸面鏡部2cは、当該凸面鏡部2cを構成する回転放物面の焦点位置に、仮想点光源5cを形成する。そして、その仮想点光源5cから光学部材1bの周囲へ向けて放射状に光を出射する。したがって、LED電球では、LED素子6cが光を出射すると、中空部1cの透過分と凸面鏡部2cの反射部とを合わせて、全方位へ向けて光を出射することになる。
本実施形態で説明したLED電球においても、回転放物面を反射面とする凸面鏡部2cを有した光学部材1bが、LED素子6cからの出射光を反射することで、回転放物面の焦点位置に仮想点光源5cを形成する。したがって、本実施形態のLED電球によれば、発光体として例えばLED素子6cを用いた場合であっても、全方位へ向けた光出射が実現可能となり、白熱電球と同等の光の照射範囲が得られるようになる。
ここで説明したLED電球は、光学部材1bにおける凸面鏡部2cが一つの回転放物面によって構成され、光の反射によって一つの仮想点光源5cを形成するようになっている。ただし、仮想点光源を形成するための光学部材における凸面鏡部は、上述したLEDバルブを構成するものかLED電球を構成するものかを問わず、複数の凸面鏡部に区分けされたものであってもよい。ここでいう「複数」は、LEDバルブについての説明で述べた二つの場合(ハイロー切替に対応する場合)のみならず、三つ以上に区分けされる場合をも含む。いずれの場合であっても、各凸面鏡部は、互いに異なる回転放物面によって形成され、それぞれが異なる位置に仮想点光源を形成するものとする。このような構成の光学部材を用いれば、各凸面鏡部がそれぞれ異なる位置に仮想点光源を形成するので、例えば複数の仮想点光源を線状に並べるといったことも実現可能となる。つまり、光学部材を構成する各凸面鏡部の形状次第で、仮想点光源の形成位置を適宜設定することが実現可能となる。
Claims (5)
- 面発光光源の発光面に対向して配される光学部材と、
前記面発光光源としてのLED素子と、
車両の前照灯のソケット部に着脱可能に装着される口金部と、を備え、
前記光学部材は、前記発光面の側に頂部を有する回転放物面を反射面とする凸面鏡部を有し、前記発光面からの出射光を前記凸面鏡部で反射することで前記回転放物面の焦点位置に仮想点光源を形成するように構成されているとともに、前記口金部が前記ソケット部に装着された状態で、前記凸面鏡部が前記発光面からの出射光を前記前照灯を構成する凹状リフレクタの光反射面に向けて反射する位置に配されており、
さらに、前記光学部材は、前記凸面鏡部が第1凸面鏡部と第2凸面鏡部に区分けされており、
前記第1凸面鏡部および前記第2凸面鏡部は、互いに異なる回転放物面によって形成され、それぞれが異なる位置に前記仮想点光源を形成するものであり、
前記第1凸面鏡部は、前記口金部が前記ソケット部に装着された状態で、前記凹状リフレクタにおける光反射面のハイビーム用焦点位置に前記仮想点光源を形成し、
前記第2凸面鏡部は、前記口金部が前記ソケット部に装着された状態で、前記凹状リフレクタにおける光反射面のロービーム用焦点位置に前記仮想点光源を形成する
ことを特徴とする光源装置。 - 前記光学部材は、前記発光面に近い側に前記第1凸面鏡部が位置し、前記発光面から遠い側に前記第2凸面鏡部が位置するように、当該第1凸面鏡部と当該第2凸面鏡部とが重なる二段構造に構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の光源装置。 - 前記LED素子として、前記第1凸面鏡部の対応箇所に位置する第1LED素子と、前記第2凸面鏡部の対応箇所に位置する第2LED素子とを備え、
前記第1LED素子と前記第2LED素子とが選択的に光を出射するように構成されている
ことを特徴とする請求項1または2記載の光源装置。 - 前記凸面鏡部は、光反射抑制処理が施された表面部分を有する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光源装置。 - 面発光光源の発光面に対向して配される光学部材を備え、
前記光学部材は、前記発光面の側に頂部を有する回転放物面を反射面とする凸面鏡部を有し、前記発光面からの出射光を前記凸面鏡部で反射することで前記回転放物面の焦点位置に仮想点光源を形成するように構成されており、
さらに、前記光学部材は、複数の前記凸面鏡部を有しているとともに、各凸面鏡部が互いに異なる回転放物面によって形成され、それぞれが異なる位置に前記仮想点光源を形成するように構成されている
ことを特徴とする光源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013100737A JP6222982B2 (ja) | 2013-05-10 | 2013-05-10 | 光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013100737A JP6222982B2 (ja) | 2013-05-10 | 2013-05-10 | 光源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014220209A JP2014220209A (ja) | 2014-11-20 |
JP6222982B2 true JP6222982B2 (ja) | 2017-11-01 |
Family
ID=51938465
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013100737A Active JP6222982B2 (ja) | 2013-05-10 | 2013-05-10 | 光源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6222982B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017047052A (ja) * | 2015-09-04 | 2017-03-09 | 株式会社大都技研 | 遊技台 |
JP6679878B2 (ja) * | 2015-10-22 | 2020-04-15 | 市光工業株式会社 | 車両用灯具 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4181691B2 (ja) * | 1999-04-30 | 2008-11-19 | スタンレー電気株式会社 | 車両用灯具 |
JP2002075025A (ja) * | 2000-08-25 | 2002-03-15 | Stanley Electric Co Ltd | 車両用led灯具 |
JP2004014197A (ja) * | 2002-06-04 | 2004-01-15 | Fuji Heavy Ind Ltd | 車両用灯具 |
JP4631745B2 (ja) * | 2006-03-01 | 2011-02-16 | セイコーエプソン株式会社 | 複数の反射面を有する光源装置 |
JP5441538B2 (ja) * | 2009-07-17 | 2014-03-12 | 株式会社カーメイト | Led光源 |
JP2012169100A (ja) * | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Flat Out Co Ltd | Ledバルブ |
-
2013
- 2013-05-10 JP JP2013100737A patent/JP6222982B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014220209A (ja) | 2014-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4089866B2 (ja) | 投光ユニットおよび該投光ユニットを具備するled車両用照明灯具 | |
JP4735664B2 (ja) | 車両用灯具 | |
JP4689762B1 (ja) | Ledバルブ | |
JP4335785B2 (ja) | 車両用灯具 | |
US20070171665A1 (en) | High-intensity zone LED projector | |
JP5719671B2 (ja) | 車両用灯具 | |
US8888344B2 (en) | Vehicle lamp unit | |
JP6619054B2 (ja) | 光投射装置及びその放熱モジュール | |
JP2006156301A (ja) | 車両用前照灯ユニット | |
JP2010212089A (ja) | 車両用灯具 | |
JP2012109145A (ja) | 灯具ユニット | |
TWM536321U (zh) | 照明結構 | |
JP2015046235A (ja) | 車両用灯具 | |
JP2011100561A (ja) | 車両用前照灯 | |
KR101994611B1 (ko) | 차량용 헤드램프 | |
JP2012238477A (ja) | ランプユニット | |
JP2007324003A (ja) | 車両用灯具 | |
JP2010277818A (ja) | 車両用照明灯具 | |
JP6461569B2 (ja) | 照明装置 | |
JP5711558B2 (ja) | 光学ユニットおよび車両用灯具 | |
JP2015207391A (ja) | 車両用灯具 | |
JP2011009005A (ja) | 車両用灯具 | |
JP4780809B2 (ja) | 車両用灯具 | |
JP6222982B2 (ja) | 光源装置 | |
TWI642568B (zh) | 照明結構及其配光方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160426 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20160426 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170214 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170216 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20170414 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170614 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20170614 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20170614 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170905 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171003 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6222982 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |