JP6465940B2 - 照明構造とその配光方法 - Google Patents

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Description

本開示は、照明構造とその配光方法に関し、特に発光効率がより良い照明構造とその配光方法に関するものである。
多くの車両（例えば、自動車、オートバイなど）は、車両の走行安全を維持するために、特定の環境において（例えば、夜間、トンネル中、または天候による可視性がよくない場合）、車のライトをつけて視野範囲を広げる必要がある。従来の車のライトの多くは、ロービームとハイビームとの二種類の機能を有するとともに、使用者が要望する機能に切り替られることができる。
同じ車のライトにおいてロービームとハイビームとの切り替えの機能を有するため、従来のハロゲン電球で構成した車のライトは、部材が多くて、組立が複雑であり、コストも高いことがよくある。ハロゲン電球が壊れた或は使用者がそれをLED光源に変更しようとするときには、車のライトにおいて、もともとハロゲン電球に使用される反射カップのデザインはLED光源に適したものではないので、使用者が車のライトのもとの反射カップを変更せずにハロゲン電球をLED光源に変更しただけの場合には、車のライトから発生した光の照射形態は法の規定に合わない傾向がある。そのため、使用上の不便をもたらす。
そこで、上記課題を解決できるとともに発光効率がより良い照明構造とその配光方法を提供することは、現在早急に解決しなければならない課題の一つである。
上記課題を解決するために、本開示は照明構造とその配光方法を提供する。本開示の照明構造は、現有の車両用ヘッドライトにおけるハロゲンライト、タングステンハロゲンライト、ＨＩＤライトを直接置き換えることができるとともに、法の規定に合う照射形態の光を発生することもできる。
本開示の主な目的は、反射カップを有する車のライトに設置される照明構造を提供する。本開示の照明構造は、対向する第一面と第二面を有する基板と、第一面に設置された第一発光素子と、第二面に設置された第二発光素子と、第一焦点および第二焦点を有し、第一発光素子を内部に位置させるように、第一面に設置された反射ケーシングと、中空部を有し、中空部が基板から離れるように基板に接続されている遮断プレートと、を有し、第一発光素子は第一焦点に位置し、遮断プレートは第二焦点に位置し、第一発光素子が発した光の一部は反射ケーシングによって反射された後に、遮断プレートの中空部を通過するように構成される。
本開示のもう一つの目的は、反射カップを有する車のライトに使用される照明構造の配光方法を提供する。本開示の配光方法は、基板、第一発光素子、第二発光素子、反射ケーシングおよび遮断プレートを有する照明構造を提供ステップであって、基板は、対向する第一面と第二面を有し、第一発光素子は第一面に設置されており、第二発光素子は第二面に設置されており、反射ケーシングは第一発光素子を反射ケーシングの内部に位置させるように第一面に設置されており、遮断プレートは中空部を有し、中空部が基板から離れるように基板に接続されており、反射ケーシングは第一焦点および第二焦点を有し、第一発光素子は第一焦点に位置し、遮断プレートは第二焦点に位置するステップと、第一発光素子を発光させ、第一発光素子が発した光を反射ケーシングによって反射させるステップと、第一発光素子に発されて反射ケーシングで反射された光のうち、一部を遮断プレートに集束させ、一部を中空部を通過させるステップと、を有する。
本開示の照明構造およびその配光方法によれば、反射ケーシングの第一焦点に第一発光素子を設置し、第一発光素子が上方に向けて発した光を該反射ケーシングによって反射された後に、一部の光が反射ケーシングの第二焦点上の遮断プレートに位置する中空部を通過することによって、法の規定に合うロービームの照射形態の光を発生できる。また、本開示の照明構造に第一発光素子に対応可能の反射ケーシングをさらに増設し、第二発光素子は従来のハロゲン電球のフィラメントに相当する位置に設置されることにより、さらに照明構造を、従来のハロゲン電球に対応する反射カップを有する車のライトに直接取り付け可能となり、使用者に従来のハロゲン電球の車のライトを直接ＬＥＤ光源に変更できるという利便性をもたらす。
本開示の照明構造の模式図である。 図１における照明構造を車のライトに設置した構成の断面模式図である。 本開示の照明構造における反射ケーシングの第一実施例の模式図である。 本開示の照明構造における反射ケーシングの第二実施例の模式図である。 図４Ａの照明構造の平面図である。 本開示の照明構造の配光方法のフローチャートである。 本開示の照明構造の配光方法の他のフローチャートである。
実施の形態
以下、特定の具体的な実施例によって本開示の実施形態を説明する。当業者は、本明細書に開示される内容から本開示の他のメリットと効果を容易に了解でき、他の異なる具体的な実施例によって実施または応用することもできる。
図１および図２を同時に参照する。図１は本開示の照明構造の模式図であり、図２は図１に示す本開示の照明構造を車のライトに設置した断面模式図である。本開示の照明構造１は、反射カップ２１を有する車のライト２の中に設置されている。該照明構造１は、基板１１、第一発光素子１２、第二発光素子１３、反射ケーシング１４および遮断プレート１５を有する。該基板１１は、対向する第一面１１１と第二面１１２を有し、該第一面１１１に該第一発光素子１２が設置されており、該第二面１１２に第二発光素子１３が設置されている。一つの実施例において、該第一発光素子１２および第二発光素子１３は、少なくとも一つの発光ダイオードからなり、例えば三つの発光ダイオードが横方向に配列して該第一発光素子１２などを形成するが、本開示は、発光ダイオードの数と配列方式を限定しない。また、他の実施例において、発光ダイオードは面光源であるが、本開示はこれに制限されない。
該反射ケーシング１４は、該基板１１の第一面１１１に設置されている。一つの実施例において、該反射ケーシング１４は半楕円のカップ状を呈するので、該反射ケーシング１４が第一面１１１に設置された場合、第一発光素子１２を覆うことができる。すなわち、該第一発光素子１２は反射ケーシング１４内に位置されている。また、反射ケーシング１４は楕円を近似したものなので、該反射ケーシング１４は第一焦点ｆ１および第二焦点ｆ２を有する。一つの実施例において、半楕円のカップ状を呈する反射ケーシング１４が第一面１１１に設置された開口幅は１５ｍｍ〜３８ｍｍであり、３７．２ｍｍであることが好ましいが、本開示はこれに制限されない。
該遮断プレート１５は中空部１５１を有する。該遮断プレート１５と該基板１１の間の接続は、該中空部１５１が該基板１１から離れるように基板１１に接続されることとなる。すなわち、該遮断プレート１５は、該中空部１５１の一端において基板１１に接続されているものではない。一つの実施例において、遮断プレート１５の材料は銅またはアルミニウムであるので、放熱機能を有する。
本実施例において、第一発光素子１２は反射ケーシング１４の第一焦点ｆ１に位置し、該遮断プレート１５は反射ケーシング１４の第二焦点ｆ２に位置する。図２に示すように、第一発光素子１２が発光すると、発した光の一部は、第一経路１６１を経由して反射ケーシング１４にあたり、反射ケーシング１４がその光を反射することによって、その光は第一経路１６２を経由して進行し、第二焦点ｆ２に位置する遮断プレート１５に入射する。遮断プレート１５の表面は反射面であるので、その光を反射して第一経路１６３に沿って遮断プレート１５から離れていかせることができる。反射面のデザインにより、光学効率を向上する効果を有する。
本実施例において、第一発光素子１２が発光すると、発した光の一部は第二経路１６６を経由して出射して反射ケーシング１４にあたり、反射ケーシング１４がその光を反射することによって、その光は第二経路１６７を経由して進行し、該遮断プレート１５の中空部１５１を通過することができる。換言すると、第一発光素子１２が発した光において、一部の光は第二焦点ｆ２に位置する遮断プレート１５に反射され、一部の光は遮断プレート１５の中空部１５１を通過する。
一つの実施例において、該反射ケーシング１４の頂点Ｏと該第一焦点ｆ１との距離は２ｍｍ〜１５ｍｍであり、７．５ｍｍであることが好ましいが、本開示はこれに制限されない。
一つの実施例において、本開示の照明構造１はさらにレンズ１８を含んでいる。該レンズ１８は遮断プレート１５から離れるように遮断プレート１５の前方に設置されており、例えば、該レンズ１８は遮断プレート１５の中空部１５１に接続されている。第一発光素子１２が発光すると、発した光は、第一経路１６３および第二経路１６７を経由してレンズ１８中に入る。一つの実施例において、該レンズ１８は凸レンズ、平凸レンズまたはフレネルレンズ（Ｆｒｅｓｎｅｌ Ｌｅｎｓ）なので、その光がレンズ１８を経由する第一経路１６４および第二経路１６８は、集束する効果を有する。その光は第二経路１６９から出射して車のライト２のロービームの照射形態の光を発生させる。また、その光が第一経路１６５から出射することは、本開示の照明構造全体の光学的効率を向上させることに役に立つ。
一つの実施例において、該レンズ１８の直径は１０ｍｍ〜３８ｍｍであり、３２ｍｍであることが好ましいが、本開示はこれに制限されない。他の実施例において、該反射ケーシング１４の第二焦点ｆ２はレンズ１８の焦点距離内に位置し、レンズ１８の焦点距離は１０ｍｍ〜３５ｍｍであり、２５ｍｍであることが好ましいが、本開示はこれに制限されない。
一つの実施例において、遮断プレート１５は受け止め部１５２を有する。具体的には、受け止め部１５２を有する遮断プレート１５の厚さは、受け止め部１５２を有しない遮断プレート１５の厚さよりも大きい。一般的には、該受け止め部１５２は、第一発光素子１２の発した光が反射ケーシング１４によって反射された第一経路１６２の右側に設置されており、光線を遮断して自動車の左ハンドルに必要の非対称ロービームの照射形態の光を形成する。しかし、本開示はこれに制限されておらず、当業者は、受け止め部１５２の位置と厚さをコントロールするによって自動車の左ハンドルまたは右ハンドルに必要の非対称ロービームの光の照射形態の光を形成することができ、その非対称ロービームの照射形態は法の規定に合う。
該第二発光素子１３は該基板１１の第二面１１２に設置されている。図２に示すように、該第二発光素子１３が発した光は第三経路１７１を経由して車のライト２の反射カップ２１に入射する。その光は、反射カップ２１によって反射された後に、第三経路１７２から出射して、車のライト２的ハイビームの照射形態の光を直接的に発生させる。すなわち、該第二発光素子１３が発した光は反射カップ２１によって反射された後に、遮断プレート１５およびレンズ１８を通過することはなく、ハイビームの照射形態の光を直接的に発生できる。また、第二発光素子１３が基板１１の第二面１１２における位置は、当業者に車のライト２の反射カップ２１の曲率（または、第二発光素子１３が最も強い発光効率を有する位置）によって決定され、第二発光素子１３が発した光は、反射カップ２１によって反射された後に、該遮断プレート１５および該レンズ１８を通過しなければよい。なお、一般的に、基板１１の第二面１１２におけるこの第二発光素子１３の位置は、従来のハロゲン電球を使用する車のライトにおける該車のライトの反射カップに対する該従来のハロゲン電球の位置であってもよいが、本開示はこれに制限されない。
本開示の照明構造１は固定部１９および放熱部材２０を有してもよい。該固定部１９は該基板１１の一端に接続し、円盤状を呈する。該固定部１９は複数の凸部を有することによって、車のライト１の固定ベースに回転係合する。放熱部材２０は固定部１９に接続することによって、放熱機能に供する。
図３および図４Ａ、４Ｂを合わせて参照する。図３の反射ケーシング１４の内部には、図４Ａ、４Ｂに示す反射ケーシングの内部にあるストレート平坦部１４１を有しない。ストレート平坦部１４１とは、反射ケーシング１４の内壁面に曲率のない長尺状の平坦な壁面を有する構造を指す。このストレート平坦部１４１は、第一発光素子１２に対して上方に位置する。図４Ｂのように、一つの実施例において、ストレート平坦部１４１は第一発光素子１２の一部だけに対して上方に位置する。これにより、ストレート平坦部１４１を有する反射ケーシングは、両光軸を有する。すなわち、第一発光素子１２が発した光はストレート平坦部１４１の一部によって反射された後に一つの光軸を有し、第一発光素子１２が発した光はストレート平坦部１４１ではない部分によって反射された後にもう一つの光軸を有する。しかし、本開示は、反射ケーシング１４は必ずしもストレート平坦部１４１を有することに制限されないが、ストレート平坦部１４１を有する反射ケーシングの反射効率は、ストレート平坦部１４１を有しない反射ケーシングの反射効率よりも高い。
一つの実施例において、該ストレート平坦部１４１の幅Ｄ１は０.０１ｍｍ〜４.６ mmであり、０.０４ mmであることが好ましいが、本開示はこれに制限されない。
図５に示すように、本開示は反射カップを有する車のライト中に使用される照明構造の配光方法をさらに提供し、本開示の照明構造の配光方法を実現するためのハードウェア部材は、前述した本開示の照明構造１に開示されたものと同一なので、以下、同一の技術内容について省略する。
まず、ステップＳ１１において、照明構造を提供する。基板、第一発光素子、第二発光素子、反射ケーシングおよび遮断プレートを有する照明構造において、該基板は、対向する第一面と第二面を有し、該第一発光素子は該第一面に設置されており、該第二発光素子は該第二面に設置されている。該反射ケーシングは、該第一発光素子を該反射ケーシング内に位置されるように、該第一面に設置されている。該遮断プレートは中空部を有し、該中空部は該基板から離れるように基板に接続されている。また、該反射ケーシングは第一焦点および第二焦点を有し、該第一発光素子は該第一焦点に位置し、該中空部は該第二焦点に位置する。
次に、ステップＳ１２に進み、第一発光素子を発光させる。続いて、ステップＳ１３に進み、該第一発光素子が発した光を反射ケーシングによって反射させ、さらにステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４において、該第一発光素子に発されて該反射ケーシングによって反射された光を該遮断プレートに集束させる。また、該中空部は第二焦点に位置するので、その光は中空部を通過する。続いて、ステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５において、該第一発光素子に発されて該反射ケーシングによって反射された光を遮断プレートに焦点を合わせて中空部を通過した後に、その光は該遮断プレートの前方に位置するレンズの下半部を透過する。
一つの実施例において、該第一発光素子に発されて該反射ケーシングによって反射された光は、該中空部を通過する前に該遮断プレートの受け止め部に遮断されることにより、該車のライトが発生するロービームの照射形態の光をコントロールできる。
図６に示すように、本開示はさらに反射カップを有する車のライト中に使用される照明構造の配光方法を提供する。本開示の照明構造の配光方法を実現するためのハードウェア部材は、前述した本開示の照明構造１に開示されたものと同一なので、以下、同一の技術内容について省略する。
ステップＳ２１において、まず、照明構造を提供する。ステップＳ２２において、第二発光素子を発光させる。続いて、ステップＳ２３およびＳ２４に進み、該第二発光素子が発した光を該反射カップによって反射させた後に、該遮断プレートおよび該レンズを通過させず、該車のライトのハイビームの照射形態の光を直接的に発生する。
本開示の照明構造の配光方法は、第一発光素子と第二発光素子がそれぞれ発光できることにより、車のライトのロービームの照射形態の光およびハイビームの照射形態の光をそれぞれ発生する。また、該第一発光素子と該第二発光素子を同時に発光させてもよく、本開示はこれに制限されない。
本開示の照明構造およびその配光方法によれば、該照明構造に車のライトのもとの反射カップとは別体となる反射ケーシングを増設し、該反射ケーシングの第一焦点に第一発光素子を設置し、さらに、第一発光素子が上方に向けて発した光を反射ケーシングによって反射させた後に、該反射ケーシングの第二焦点上の遮断プレートに位置する中空部を通過できることによって、法の規定に合うロービームの照射形態の光を発生することができる。また、本開示の照明構造において第一発光素子に対応可能の反射ケーシングをさらに増設し、該第二発光素子は基板の第二面に設置され、その設置位置は、従来のハロゲン電球を使用する車のライトにおける該車のライトの反射カップに対する該従来のハロゲン電球の位置に相当し、これにより、第二発光素子は車のライトのもとの反射カップを有効に利用してハイビームの照射形態の光を発生できる。このため、本開示は、さらに該照明構造を従来のハロゲン電球に対応する反射カップを有する車のライト中に直接取り付け可能であり、使用者に従来のハロゲン電球の車のライトを直接ＬＥＤ光源に変更できるという利便性をもたらす。
上述した実施例は、例示的に本開示の技術的原理、特徴およびその効果を説明するものだけであって、本開示の実現可能な範囲を制限するものではない。当業者は、本開示の趣旨と範囲を逸脱することなく上記実施例に対して修飾、変更できる。しかし、本開示の教示内容を応用して完成する等価的な修飾および変更は、何れも本開示の請求の範囲に含まれる。本開示にかかる特許権の権利保護範囲は、本開示の請求の範囲に記載されている。
１ 照明構造、２ 車のライト、１１ 基板、１２ 第一発光素子、１３ 第二発光素子、１４ 反射ケーシング、１５ 遮断プレート、１８ レンズ、１９固定部、２０ 放熱部材、２１ 反射カップ、１１１ 第一面、１１２ 第二面、１４１ ストレート平坦部、１５１ 中空部、１５２ 受け止め部、１６１〜１６５ 第一経路、１６６〜１６９ 第二経路、１７１、１７２ 第三経路、Ｄ１ 幅、ｆ１ 第一焦点、ｆ２ 第二焦点、Ｏ 頂點、Ｓ１１〜Ｓ１５、Ｓ２１〜Ｓ２４ ステップ

Claims (18)

  1. 反射カップを有する車のライトに設置される照明構造であって、
    対向する第一面と第二面を有し、前記第一面に第一発光素子が設置されており、前記第二面に第二発光素子が設置されているプレート状の基板と、
    第一焦点および第二焦点を有し、前記第一発光素子を内部に位置させるように、前記第一面に設置された反射ケーシングと、
    プレート状であり、中空部を有し、前記中空部が前記基板から離れるように前記基板に接続されている遮断プレートと、を有し、
    前記第一発光素子は前記第一焦点に位置し、前記遮断プレートは前記第二焦点に位置し、前記第一発光素子が発した光の一部は前記反射ケーシングによって反射された後に前記遮断プレートの前記中空部を通過するように構成される照明構造。
  2. さらに、前記遮断プレートから離れる方向にして前記遮断プレートの前方に設置されたレンズを含み、
    前記中空部を通過した光は前記レンズを透過するように構成される請求項１に記載の照明構造。
  3. 前記レンズは、凸レンズ、平凸レンズまたはフレネルレンズである請求項２に記載の照明構造。
  4. 前記第二発光素子が発した光は、前記反射カップによって反射された後に、前記遮断プレートおよび前記レンズを通過することなく、前記車のライトのハイビームの照射形態の光を直接的に発生するように構成される請求項２に記載の照明構造。
  5. 前記第一発光素子および前記第二発光素子は、少なくとも一つの発光ダイオードからなる請求項１に記載の照明構造。
  6. 前記発光ダイオードは面光源である請求項５に記載の照明構造。
  7. 前記反射ケーシングはストレート平坦部を有し、前記ストレート平坦部は前記第一発光素子の一部の上方に位置する請求項１に記載の照明構造。
  8. 前記遮断プレートは受け止め部を有し、前記受け止め部は、前記第一発光素子の発した光が反射ケーシングによって反射された後の経路上に設置されており、前記車のライトが発生したロービームの照射形態の光をコントロールする請求項１に記載の照明構造。
  9. 前記反射ケーシングは半楕円のカップ状である請求項１に記載の照明構造。
  10. 反射カップを有する車のライトに使用される照明構造の配光方法であって、
    基板、第一発光素子、第二発光素子、反射ケーシングおよび遮断プレートを有する照明構造を提供するステップであって、前記基板は、プレート状であり、対向する第一面と第二面を有し、前記第一発光素子は前記第一面に設置されており、前記第二発光素子は前記第二面に設置されており、前記反射ケーシングは前記第一発光素子を前記反射ケーシングの内部に位置させるように前記第一面に設置されており、前記遮断プレートはプレート状であり、中空部を有し、前記中空部が前記基板から離れるように前記基板に接続されており、前記反射ケーシングは第一焦点および第二焦点を有し、前記第一発光素子は前記第一焦点に位置し、前記遮断プレートは前記第二焦点に位置するステップと、
    前記第一発光素子を発光させ、前記第一発光素子が発した光を前記反射ケーシングによって反射させるステップと、
    前記第一発光素子に発されて前記反射ケーシングによって反射された光のうち、一部を前記遮断プレートに集束させ、一部を前記中空部を通過させるステップと、
    を有する照明構造の配光方法。
  11. 前記中空部を通過した後の光は、さらに前記遮断プレートの前方に位置するレンズを透過する請求項１０に記載の配光方法。
  12. 第二発光素子が発光すると、前記第二発光素子が発した光を前記反射カップによって反射させた後に、前記遮断プレートおよび前記レンズを通過させず、前記車のライトのハイビームの照射形態の光を直接的に発生する請求項１１に記載の配光方法。
  13. 前記レンズは、凸レンズ、平凸レンズまたはフレネルレンズである請求項１１に記載の配光方法。
  14. 前記第一発光素子に発されて前記反射ケーシングによって反射された光は、前記中空部を通過する前に、前記遮断プレートの受け止め部に遮断されることにより、前記車のライトが発生するロービームの照射形態の光をコントロールする請求項１０に記載の配光方法。
  15. 前記反射ケーシングは半楕円のカップ状である請求項１０に記載の配光方法。
  16. 前記反射ケーシングはストレート平坦部を有し、前記ストレート平坦部は前記第一発光素子の一部の上方に位置する請求項１０に記載の配光方法。
  17. 前記第一発光素子および前記第二発光素子は、少なくとも一つの発光ダイオードからなる請求項１０に記載の配光方法。
  18. 前記発光ダイオードは面光源である請求項１７に記載の配光方法。
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