JPH01251502A - 発光ダイオード照明具 - Google Patents

発光ダイオード照明具

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JPH01251502A
JPH01251502A JP63288463A JP28846388A JPH01251502A JP H01251502 A JPH01251502 A JP H01251502A JP 63288463 A JP63288463 A JP 63288463A JP 28846388 A JP28846388 A JP 28846388A JP H01251502 A JPH01251502 A JP H01251502A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、発光ダイオードを光源とする照明具に関し、
自動車用の各種照明具、ホテルや民家の室内燈、夜間標
識などとして、就中自動車の後尾燈として好適な発光ダ
イオード照明具に関する。
〔従来の技術〕
従来より、自動車の後尾燈としてフィラメントランプを
光源として使用したものが実用されているが、フィラメ
ントランプは消費電力が大きい、発熱が著しい、断線し
易い、しかもランプ自体が大きくかつ高重量である、な
どの欠点がある。
このような問題点を解決するために、市販されている発
光ダイオードを複数個用いて基板上に縦横に整列して取
付けた発光ダイオード照明具をフィラメントランプの代
わりに用いる提案がある。
この提案は、発光ダイオードがフィラメントよりも低電
圧、低電流で発光するため、消費電力が非常に少なく、
断線するようなことはないので半永次的に使用すること
ができ、加えてランプ自体も軽くかつ小さくなるという
長所がある。
〔解決を要すべき問題点〕
ところで自動車の後尾燈は、光放出窓の面積が大きく、
さほどの高輝度は要求されないがその光放出窓の全体が
できる限り均一に発光することが要求されている。均一
な発光を得るために発光ダイオードを光放出面積−杯に
適当な間隔で縦横に整列して取付けた場合、輝度が過大
となり不経済であるのみならす、後尾燈として不合格と
なる。
一方適度な輝度とするために発光ダイオードの使用個数
を少なくすると、発光がまだらとなり、光放出窓の全体
から均一に光放出することができなくなる問題がある。
従って本発明の目的は、発光ダイオードを光源として用
い、広い光放出窓の全体から適度の輝度でしかもできる
限り均一に光放出する発光ダイオード照明具の提供にあ
る。本発明の更に他の目的は、自動車の後尾燈として好
適な発光ダイオード照明具の提供にある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記の目的を達成するために光放出窓、該光
放出窓の端または咳光放出窓を形成する縁の内側に設置
された多数個の発光ダイオード、および該発光ダイオー
ドからの放出光を咳光放出窓の方向に反射する多数の反
射面を有する反射体とからなることを特徴とする発光ダ
イオード照明具を提供しようとするものである。
〔発明の作用〕
本発明の発光ダイオード照明具においては、多数個の発
光ダイオードを光源として使用するが、それら発光ダイ
オードのいずれもは、光放出窓の端または該光放出窓を
形成する縁の内側に設置されている。したがってそれら
発光ダイオードの発光光の大部分は、光放出窓から直接
放出されずに多数の反射面を有する反射体により分散反
射して放出される。この結果、照明輝度の観点から必要
最小個数の発光ダイオードを用いながら光放出窓−杯に
しかもかなり均一に光を放出させることができる。
また本発明の発光ダイオード照明具は、反射体の構造並
びに発光ダイオードおよび該反射体の設置方法を工夫す
ることによって、照明体全体の厚さを２０〜６０ｍｍ程
度、と従来のフィラメントランプ型のものと比較になら
ぬ程に薄くする事もできるので、自動車への取りつけが
容易となる利点もある。
〔発明の詳細な説明〕
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。
第１図は本発明の１実施例の断面図、第２図は第１図の
実施例の正面図、第３図は本発明の他の実施例の断面図
、第４図は本発明の他の実施例の正面図、第５図は本発
明の他の実施例の断面図、第６図は第５図の実施例の正
面図、第７図は本発明の他の実施例の断面図、第８図は
本発明の他の実施例の正面図である。第１図〜第８図に
おいて互いに同一部分は同一の数値または符号で示す。
第１図および第２Ｍにおいて、ｌは発光ダイオード照明
具の金属製あるいはプラスチックス製の函体、２は函体
１の前面に設けられた光放出窓、３は光放出窓２に嵌め
られた窓板、４は光放出窓２を形造る縁であり、上縁４
１および下縁４２を含んでいる。５は縁４の一部たる上
縁４１の内側に設置された発光ダイオード、６は階段状
に設けられた多数の反射面６１を有する反射体である。
発光ダイオード５としては、ホモ接合型、シングルへテ
ロ接合型、ダブル接合型などの発光ダイオードのチップ
を反射鏡付きのリードフレームにマウントした状態でエ
ポキシ樹脂などの透明な樹脂にてモールドした通常の樹
脂モールド製のものを使用するのが便利である。その発
光色にも別に限定はなく、たとえば自動車のストップラ
ンプに使用する場合は赤色、ターンシグナルランプの場
合は黄色、緑色の信号燈では緑色など、用途に応じて所
望の発光色のものを選択すればよい。また本発明におい
ては、できるだけ発光輝度の高いものを少数使用しても
よく、あるいは発光輝度の低いものを多数使用してもよ
い。発光輝度の高い発光ダイオードチップして特願昭６
１−９２８９５号明細書などに記載されているもの、す
なわち活性層のキャリア濃度が１０”〜ｔｏ”原子数／
ｃｄ、特に１０”−１ｏ”原子数／−でダブルへテロ構
造を有するものを使用することが好ましい、前記明細書
に記載の発光ダイオードは通常の発光ダイオードよりも
低電圧で高い発光輝度が得られ、低電圧で稼働すること
により熱の発生量が少なくなると共に発光輝度の不良が
少なく量産が可能となりコストを低くすることができ、
本発明の発光ダイオード照明具に最適である。
多数の反射面６１は、いずれも発光ダイオード５から放
出された光を光放出窓２の方向に反射する角度で反射体
６に設けられている。また発光ダイオード５は上縁４１
の内側に設置されているのでその放出光は光放出窓２よ
り直接放出されることなく、多数の反射面６１に分散反
射して図示する通りに光放出窓２の方向に反射放出され
る。したがって、１個の発光ダイオード５から放出され
た光は、多数の反射面６１に分散反射されることになり
、各反射面６１が光源と同じ作用をなすので光放出窓２
の全面から一様に光が放出される。
本発明においては、上記第１図の場合と異なって、発光
ダイオード５を光放出窓２の端に設置するのであれば、
発光ダイオードの発光光の一部ま全部が外部から直接観
察できても実際上差支えない。この場合でも多数の反射
面６１からの反射光があるために、光放出窓２からの放
出光が、たとえば米国のＳ　Ａ　Ｅ　（５ｏｃｉｅｔｙ
　ｏｆ　Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ｅｎ−ｇｉｎｅｅｒｓ
　）規格を満足するほどに実際上均質となる。但し、で
きる限り均質な光を得るためには発光ダイオード５から
の発光光の少なくとも１／３、特に少なくとも１／２は
縁４などで遮蔽される位置、特に第１図に示すように８
ｉ４の内側に設置して外部からはその発光光を直接観察
できないようにすることが好ましい。
光放出窓２は、解放のままでもよいが、第１図に示すよ
うに、防湿、防埃、美観あるいはその他の目的から窓板
３を嵌めておくことが好ましい。
窓板３は、ポリカーボネート、アクリル樹脂、エポキシ
樹脂、ポリプロピレン、ナイロン、ポリクロロトリフル
オロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレン共重合
体、ポリ塩化ビニリデン、フッ化エチレンプロピレン共
重合体、ポリエチレンテレフタレート、あるいはその他
の光透過性の有機高分子や通常のガラスのような透明材
料からなる透明板であってもよいが、前記した多数の反
射面６１からの反射光の輝度を一層均一化するために光
拡散板が特に好ましい。光拡散板としては、反射面６１
からの各反射光を多方向に分散出射し得る作用をなすも
のであれば各種のものが使用でき、たとえば透明なを機
高分子や各種ガラスなどの遇明媒体中に該媒体とは屈折
率が異なる他の透明物体の微粉末を均一に分散した混合
物からなる板、多数の微細な気泡を含む透明板、片面ま
たは両面に多数の凸レンズ、凹レンズ、あるいは複雑な
形状の突起や窪みを有する透明板などが例示できる。
反射体６は、プラスチックス製あるいは金属製などであ
ってよく、その各反射面６１は必要に応じて、たとえば
ニッケル、クロム、アルミニウム、金、銀などの金属の
光沢メツキや蒸着層が施される。あるいはそれら金属の
微粉末を含む塗料の塗布やスプレイングによって各反射
面６１の反射能を高めてもよい。
発光ダイオード５が、第１図に示すようにその発光中心
軸Ａが光放出窓２に平行となる方向に設置されている場
合は、多数の反射面６１の各傾斜角度（発光ダイオード
５の発光中心軸Ａに対する角度）は−様に４５度程度と
してよく、あるいは発光ダイオードの設置位置から最も
近い位置の反射面６１の傾斜角度を２０度程度とし、そ
れより遠ざかるにつれて漸次大きくして最も遠い位置の
反射面６１の傾斜角度を６０度程度とすること、逆に発
光ダイオードの設置位置から最も近い位置の反射面６１
の傾斜角度を６０度程度とし、それより遠ざかるにつれ
て漸次小さくして最も遠い位置の反射面６１の傾斜角度
を２０度程度とすること、さらには各反射面６１の（頃
斜角度を上記のように漸次変化させるのではなしにラン
ダムに変化させたり、あるいは一定とすることなどによ
っても良好な結果が得られる。
反射体６の厚さ、即ち函体１の内壁間距ｈ１、は照明具
の種類や用途によって区々であるが、たとえば自動車の
後尾燈の場合、１０〜６０ｍｍ程度、特に１５〜５０ｍ
ｍ程度が適当である。
第１図に示す実施例についての具体的な設計例を以下に
示す。
長さ４００ｍｍ、高さＩ　５　Ｑｍｍ、厚さ３０ｍｍ、
の函体の一面を光放出窓とし、該窓の上下のみに幅１０
ｍｍの縁を設け（したがって光放出窓の高さは１３０ｍ
ｍ）、光放出窓にはポリカーボネートレンズ板を嵌め、
該函体の底面の中央線に沿って２０個の樹脂モールド発
光ダイオードを等間隔に且つ各発光ダイオードの発光中
心軸が該底面に対して垂直となるように設置した。上記
樹脂モールド発光ダイオードは、３５０μｍ角のダブル
へテロ構造を有する発光ダイオードチップを反射鏡付き
のリードフレームにマウントした状態で透明なエポキシ
樹脂にてモールドしたモールド樹脂長さＶ・フ５ｍｍ、
輝度２０００ｍＣｄ、半値半角５度のものである。また
各樹脂モールド発光ダイオードのモールド樹脂長さ１２
．５ｍｍのうち、その上部約２．５ｍｍが上記下縁の上
端より上に出る位置に設置された。該函体内には、最大
厚さ２０ｍｍ、２０段の階段状反射体を設置した。該反
射体の反射面の樹脂モールド発光グイオートの発光中心
軸に対する傾斜角度は、樹脂モールド発光ダイオード先
端から最も近い位置（約５ｍｍ）にある反射面で４０度
、最も近い位置（約１３０ｍｍ）にある反射面で５０度
とし、その間は４０〜５０度の範囲で漸次変化させた。
この具体的設計例は、自動車の後尾燈としてＳＡＣ規格
を合格する輝度および輝度の均一性を有する。
第３図に示す実施例では、発光ダイオード５は函体ｌの
内壁１１に向かって発光するように上縁４１の内側に設
置されており、内壁１１の」−に断面が鋸歯状の反射面
６１を有する反射体６が設置されている。
第４図に示す実施例では、発光ダイオード５は上縁４１
内よび下縁４２内にそれぞれ別れて図示する通りに設置
されており、反射体６の反射面６１も上４ｉ４１内の発
光ダイオード５に対する角度と下縁４１内の発光ダイオ
ード５に対する角度が互いに逆向きとなって、いずれに
しても光放出窓２の方向に光を反射するようになってい
る。
第５図および第６図、第７図、および第８図に示す各実
施例において使用されている各反射体６は、いずれも、
透明な材料、たとえば前記した透明有機高分子あるいは
ガラスなど、から構成されているものであって、その裏
面６２に反射面６１を有し、またその表面６３は光放出
窓２に位置していて該表面６３は多数の凸レンズ６４を
有する構造となっている。該表面６３は、多数の凸レン
ズ６４の作用によって反射面６１からの反射光を多方向
に分散出射する作用をなす。
第５〜第８図に示す各実施例は、Ｒｉ記した反射体６を
使用するがために、第１図〜第４図に示す目応実施例に
おいて窓板３として光拡散板を使用した場合と同様の効
果を有し、しかもその反射体６は第１図などで使用の反
射体６と窓板３としての光拡散板とを一体成形した態様
となっているので生産コスト上でも有利である。
第５図および第６図に示す実施例においては、発光ダイ
オード５は、実施例１の場合と同様に、光放出窓２を形
造る上！！４１の内側に設置されており、反射体６とし
ては、裏面６２に階段状に設けられた多数の反射面６Ｉ
を有する断面が図示する通り直角３角形状のもの使用さ
れている。また光放出窓２に位置するその表面６３には
、多数の凸レンズ６４が規則的に配列形成されている。
階段状に設けられた反射面６１は、反射体６の裏面６２
を階段状に形成し、ついで裏面６２にクロム、アルミニ
ウム、金などの光沢性の良好な金属を蒸着する、あるい
は前記したスプレイングなどの方法にて形成されている
。
第７図に示す実施例においては、発光ダイオ−１５は、
第３図の実施例と同様に、函体１の内壁１１に向かって
発光ずろよ）に上１４１の内側に設置されており、反射
体６とドアて函体ｊの内壁１１にＦｉ７な裏面６２に断
面力・バ）；歯状の反ル１而６１をイｊする断面図長方
形のもｌの；’＋＜ｊｌいみれている。
第８図に示す実施例においては、発光ダイオード５は、
第４図の実施例と同様に、上縁４１内および下縁４２内
にそれぞれ分離設置されており、反射体６の反射面６１
も上縁４１内の発光ダイオード５に対する角度と下縁４
１内の発光ダイオード５に対する角度が互いに逆向きと
なって、いずれにしても光放出窓２の方向に光を放出す
るようになっている。
本発明は、上記の実施例以外にも種々に変形された実施
例が包含される。本発明において、−Ｃに、反射体の各
反射面の設置位置や傾斜角度などは、発光ダイオードの
設置位置およびその発光中心軸Ａの方向に応じて光放出
窓に向かって可及的に一様に反射するように設計すれば
よい。たとえば反射体の各反射面は、単一の平面である
必要はなく、凸面、凹面、あるいは（頃斜角度が異なる
２〜５程度の面からなる複面などであってもよい。
発光ダイオードは、光放出窓の上および／または下のみ
ならず、左および／または右、さらには上下左右と光放
出窓の周囲全体に分散設置してもよい。また各発光ダイ
オードの前方に発光ダイオードからの放出光を集光する
集光レンズを置いて集光レンズから出射される光を反射
面に向かって放出するようにしてもよい。
第５〜第８図に示す各実施例で使用する反射体６は、発
光ダイオードからの放出光を光放出窓の方向に反射する
作用と該反射光をさらに分散して光放出窓からの放出光
を均一化する作用をなすこと前記した通りであるが、そ
れら実施例で使用されている反１・１体に代わって、光
放出窓２に位置する表面６３が凹レンズを有するもの、
凸レンズと凹レンズとを有するもの、複雑な形状の突起
や窪みを仔するもの、あるいは表面６３は平面であるが
、反射体６自体が反射面６１からの各反射光を多方向に
分散し得る作用をなす材料、たとえば］３明な打機高分
子や各種ガラスなどの透明媒体中に該媒体とは屈折率が
異なる他の透明物体の微粉末を均一に分散した混合物、
多数の微細な気泡を含む透明材料など、から構成された
もの、などであってもよい。
〔発明の効果〕
本発明の発光ダイオード照明具においては、光源として
発光ダイオードを使用するので従来のフィラメントラン
プを使用した場合に見られた種々の問題、たとえば高消
費電力、高発熱量、フィラメントの断線、照明具自体の
高重量、嵩高など、が解ン肖されろ。
一方発光ダイオードを光源とした場合には、適度な輝度
とするために発光ダイオードの使用個数を制限する必要
があり、この結果照明光がまだらとなる問題が生じたが
、本発明によりこの問題が克服されて照明具の光放出窓
の全体から均一に光放出することができるようになった
。
また本発明の発光ダイオード照明具は、発光ダイオード
の設置の方法や反射体の構造によっては照明具全体の厚
さを１０〜６０ｍｍ程度と従来のフィラメントランプ型
のものと比較にならぬ程に薄くする事もでき、また軽量
でもあるので、狭隘な場所にでも容易にとりつけること
ができる。したが、って本発明の発光ダイオード照明具
は、ｒ１肋車の後尾燈、ストップランプ、ホテルや民家
の室内燈、夜間標識などとして、就中自動車の後尾燈と
して頗る好適である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の１実施例の断面図、第２図は第１図の
実施例の正面図、第３図は本発明の他の実施例の断面図
、第４図は本発明の他の実施例の正面図、第５図は本発
明の他の実施例の断面図、第６図は第５図の実施例の正
面図、第７図は本発明の他の実施例の断面図、第８図は
本発明の他の実施例の正面図である。 ｌ：発光ダイオード照明具の函体、２：函体１の前面に
設けられた光放出窓、３：光放出窓２に嵌められた窓板
、４；光放出窓２を形造る縁、５：Ｉ＆４の一部たる上
縁４１の内側に設置された発光ダイオード、６：多数の
反射面６１を有する反射体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、光放出窓、該光放出窓の端または該光放出窓を形成
    する縁の内側に設置された多数個の発光ダイオード、お
    よび該発光ダイオードからの放出光を該光放出窓の方向
    に反射する多数の反射面を有する反射体とからなること
    を特徴とする発光ダイオード照明具。 ２、光放出窓を有する函体からなり、該光放出窓が存在
    する面と対抗する面に反射体が設けられており、かつ多
    数の発光ダイオードは該光放出窓を形成する縁の内側に
    設置されている第１請求項に記載の発光ダイオード照明
    具。 ３、反射体は、透明な材料から構成されておりその裏面
    に反射面を有し、またその表面は光放出窓に位置してい
    る第１請求項に記載の発光ダイオード照明具。 ４、自動車の後尾燈として用いられる第１請求項に記載
    の発光ダイオード照明具。
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