JP2012190631A - レンズ及び灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】光源にＬＥＤを用いた場合であっても、長尺な配光パターンを形成することができる。
【解決手段】レンズ３は、後面に設けられた入射面３１１と、前面に設けられた出射面３２とを備える。入射面３１１は、前後方向Ｚ及び左右方向Ｘに平行な各断面では、前後方向Ｚに沿った基準軸Ａｘ０を含んで左右方向Ｘに直交する面と当該断面との交線を中心として後方に向かって所定角度θで広がるように左右方向Ｘの両側に傾斜した２直線Ｌ１，Ｌ１と、上記交線上での当該２直線Ｌ１，Ｌ１の交点をＲ付けする円弧線Ｌ２とからなる形状に形成されており、左右方向Ｘに直交する各断面では、基準軸Ａｘ０を含んで左右方向Ｘに平行な面と当該断面との交線上の点が頂点となるように後方へ膨出する凸状に形成されている。出射面３２は、前後方向Ｚに直交する平面状に形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、レンズ及び当該レンズを備える灯具に関する。

従来、車両用信号灯や一般照明灯などに用いられる灯具として、例えば特許文献１に記載のように、長尺な配光パターンを形成可能なものが知られている。

上記特許文献１に記載の灯具は、光源として、発光面がふたこぶ状に隆起した透明の封止部材で発光チップを封止したものを備えている。この光源では、発光チップから出射された光が、封止部材を透過する過程でふたこぶ状の発光面に倣った輝度分布とされる。つまり、上記特許文献１に記載の灯具では、光源からの出射光をふたこぶが並設された方向に長尺なものとし、これを利用することで長尺な配光パターンを形成している。

特開２００７−４８４７０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の灯具では、光源からの出射光を予め長尺なものとすることによって長尺な配光パターンを形成しているため、ランバーシャンの指向特性を有する一般的なＬＥＤ（発光ダイオード）を光源に用いた場合には、長尺な配光パターンを形成することができない。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、光源にＬＥＤを用いた場合であっても、長尺な配光パターンを形成することができるレンズ及び当該レンズを備える灯具の提供を課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
ＬＥＤから出射された光を配光制御して、長尺な配光パターンを形成するレンズにおいて、
当該レンズの後面に設けられ、前記ＬＥＤから出射された光を入射させる入射面と、
当該レンズの前面に設けられ、前記入射面から入射した光を出射させる出射面と、
を備え、
前記入射面は、
前後方向及び左右方向に平行な各断面では、前後方向に沿った基準軸を含んで左右方向に直交する面と当該断面との交線を中心として後方に向かって所定角度で広がるように左右方向の両側に傾斜した２直線と、前記交線上での当該２直線の交点をＲ付けする円弧線と、からなる形状に形成され、
左右方向に直交する各断面では、前記基準軸を含んで左右方向に平行な面と当該断面との交線上の点が頂点となるように後方へ膨出する凸状に形成され、
前記出射面は、前記入射面から入射した光を、左右方向では前記基準軸から離間するように出射させ、前後方向及び左右方向に直交する方向では前後方向に沿った略平行光として出射させることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレンズにおいて、
前記出射面は、前後方向及び左右方向に平行な各断面では、前記基準軸を含んで左右方向に直交する面と当該断面との交線から左右方向に離れるに連れて前方に高くなる凹状か、又は前後方向に直交する平坦状に形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、灯具において、
請求項１又は２に記載のレンズと、
前記基準軸に光軸を一致させて前記入射面に対向するように配置されたＬＥＤと、
前記レンズの前方に配置され、前記出射面から出射された光を前方へ屈折させる第二のレンズと、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、レンズの後面に設けられた入射面が、前後方向及び左右方向に平行な各断面では、前後方向に沿った基準軸を含んで左右方向に直交する面と当該断面との交線を中心として後方に向かって所定角度で広がるように左右方向の両側に傾斜した２直線と、前記交線上での当該２直線の交点をＲ付けする円弧線と、からなる形状に形成され、左右方向に直交する各断面では、基準軸を含んで左右方向に平行な面と当該断面との交線上の点が頂点となるように後方へ膨出する凸状に形成されているので、ＬＥＤからランバーシャンな指向特性で出射された光は、入射面を通じ、前後方向及び左右方向に平行な断面では左右方向の両側へ広がるように屈折され、左右方向に直交する断面では前方へ屈折されながらレンズ内に入射する。つまり、ＬＥＤからの光は、入射面によって全体的に左右方向へ長尺になるように屈折されつつレンズ内に入射する。

また、レンズの前面に設けられた出射面が、入射面から入射した光を、左右方向では基準軸から離間するように出射させ、前後方向及び左右方向に直交する方向では前後方向に沿った略平行光として出射させるので、入射面からレンズ内に入射した光は、出射面によって少なくとも左右方向に短尺にされることなく、左右方向に広がるようにして当該出射面から出射される。
したがって、ランバーシャンな指向特性を有するＬＥＤを用いた場合であっても、左右方向に長尺な配光パターンを形成することができる。

実施形態における灯具の斜視図である。 実施形態における灯具の幅方向に直交する断面図である。 実施形態における灯具の左右方向に直交する断面図である。 実施形態における灯具での光路を説明するための図である。 実施形態における灯具での光路を説明するための図である。 実施形態におけるレンズによる配光パターン例を示す図である。 実施形態におけるレンズの別例を示す断面図である。 実施形態におけるレンズの他の別例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態における灯具１の斜視図であり、図２は、灯具１の幅方向の中央を通り且つ幅方向に直交する面での断面図であり、図３は、灯具１の左右方向の中央を通り且つ左右方向に直交する面での断面図である。
なお、以下の説明では、灯具１の前後方向を「前後方向Ｚ」と、前後方向Ｚに直交する灯具１の左右方向を「左右方向Ｘ」と、前後方向Ｚ及び左右方向Ｘの何れにも直交する灯具１の幅方向を「幅方向Ｙ」と、それぞれ記載することとする。

図１〜図３に示すように、灯具１は、ＬＥＤ（発光ダイオード）２と、ＬＥＤ２の前方に配置されたレンズ３と、レンズ３の前方に配置された第二のレンズ４とを備えている。
このうち、ＬＥＤ２は、光軸Ａｘを前方に向けた状態に配置されており、当該光軸Ａｘを中心にランバーシャンな指向特性を有する光を前方へ出射する。

レンズ３は、ＬＥＤ２から出射された光を配光制御するためのものであり、左右方向Ｘに沿って長尺に形成されている。レンズ３の後面には、左右方向Ｘの中央から後方へ突設された入射部３１が設けられている。なお、本実施形態においては、レンズ３の幅方向Ｙに沿った長さが１０ｍｍであり、入射部３１の前後方向Ｚに沿った長さ（後方への突出長）が７．２ｍｍであり、入射部３１の左右方向Ｘに沿った長さが１３．１ｍｍである。
この入射部３１には、後方へ開口した入射面３１１が形成されている。

入射面３１１は、ＬＥＤ２に対向して当該ＬＥＤ２を覆うように配設されており、ＬＥＤ２から出射された光をレンズ３内に入射させる。この入射面３１１は、ＬＥＤ２の光軸Ａｘと一致する軸を基準軸Ａｘ０としたときに、前後方向Ｚ及び左右方向Ｘに平行な各断面では、基準軸Ａｘ０を含んで左右方向Ｘに直交する面と当該断面との交線（基準軸Ａｘ０を含む断面では基準軸Ａｘ０）を中心として、後方に向かって所定角度θで広がるように左右方向Ｘの両側に傾斜した２直線Ｌ１，Ｌ１と、上記交線上での２直線Ｌ１，Ｌ１の交点をＲ付けする円弧線Ｌ２と、からなる形状に形成されている。また、入射面３１１は、左右方向Ｘに直交する各断面では、基準軸Ａｘ０を含んで左右方向Ｘに平行な面と当該断面との交線上の点が頂点となるように後方へ膨出する凸状に形成されている。
なお、本実施形態においては、所定角度θが８０°であり、ＬＥＤ２の出射面（前面）から円弧線Ｌ２までの前後方向Ｚに沿った長さが２．８ｍｍである。

また、レンズ３の前面は、前後方向Ｚに直交する平面状に形成されており、当該前面が入射面３１１からレンズ３内に入射した光を出射させる出射面３２となっている。

第二のレンズ４は、前後方向Ｚに直交する略平板状に形成されている。この第二のレンズ４は、左右方向Ｘに沿って鋸刃状に形成された入射面４１を後面に有しており、レンズ３の出射面３２から出射されてきた光を当該入射面４１によって前方へ屈折させる。また、第二のレンズ４の前面は、前後方向Ｚに直交する平面状の出射面４２となっている。

続いて、灯具１の発光態様について説明する。
図４及び図５は、灯具１内での光路を説明するための図である。

これらの図に示すように、灯具１では、ＬＥＤ２が発光すると、当該ＬＥＤ２から前方へ出射された光が入射面３１１を通じてレンズ３内に入射した後、出射面３２からレンズ３外へ出射される。

このとき、幅方向Ｙに直交する断面では、ＬＥＤ２からランバーシャンな指向特性で出射された光が、所定角度θで後方へ開口する入射面３１１を通じて左右方向Ｘの両側へ広がるように屈折されつつレンズ３内に入射した後、前後方向Ｚに直交する平面状の出射面３２を通じて更に左右方向Ｘの両側へ広がるように屈折されつつレンズ３外へ出射される。

ここで、入射面３１１による光の屈折度合いは、当該入射面３１１の開口角度である所定角度θによって決まっている。したがって、所定角度θを変更することで入射面３１１での光の屈折度合いを調整することができる。具体的には、所定角度θを小さくすることで、レンズ３に入射する光を左右方向Ｘの両側へより大きく屈折させることができる。

一方、左右方向Ｘに直交する断面では、ＬＥＤ２からランバーシャンな指向特性で出射された光が、光軸Ａｘ（基準軸Ａｘ０）上の点を頂点として後方へ膨出する入射面３１１を通じて前方へ屈折されつつレンズ３内に入射した後、前後方向Ｚに直交する平面状の出射面３２を通じて殆ど屈折されることなくレンズ３外へ出射される。

こうして、ＬＥＤ２からランバーシャンな指向特性で出射された光は、レンズ３によって左右方向Ｘへ広げられるとともに幅方向Ｙへ狭められて前方へ照射される。より詳しくは、ＬＥＤ２からの光は、入射面３１１によって全体的に左右方向Ｘへ長尺になるように屈折されつつレンズ３内に入射した後、出射面３２によって更に左右方向Ｘに広がるように屈折されつつ当該出射面３２から前方へ出射される。これにより、図６に示すように、左右方向Ｘに長尺な配光パターンを形成することができる。

レンズ３から前方へ照射された光は、左右方向Ｘに沿って鋸刃状に形成された入射面４１を通じて前方への平行光とされつつ第二のレンズ４に入射した後、出射面４２からそのまま前方へ出射される。このように、第二のレンズ４では、レンズ３から左右方向Ｘに長尺に出射された光を前方への平行光としているため、出射面４２を左右方向Ｘに長尺に発光させることができる。

以上のように、ＬＥＤ２からランバーシャンな指向特性で出射された光は、入射面３１１によって全体的に左右方向Ｘへ長尺になるように屈折されつつレンズ３内に入射した後、出射面３２によって更に左右方向Ｘに広がるように屈折されつつ当該出射面３２から前方へ出射される。したがって、ランバーシャンな指向特性を有するＬＥＤ２を用いた場合であっても、左右方向Ｘに長尺な配光パターンを形成することができる。

また、レンズ３から左右方向Ｘに長尺に出射された光を第二のレンズ４により前方への平行光としているので、当該第二のレンズ４の出射面４２を左右方向Ｘに長尺に発光させることができる。

なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、レンズ３の出射面３２が前後方向Ｚに直交する平面状に形成されることとしたが、レンズ３では入射面３１１によって左右方向Ｘに長尺な配光制御がなされるため、出射面３２の形状は、左右方向Ｘに短尺な配光パターンとならないように光を出射させるものであれば特に限定されない。したがって、出射面３２は、入射面３１１から入射した光を、左右方向Ｘでは基準軸Ａｘ０から離間するように出射させ、幅方向Ｙでは前後方向Ｚに沿った略平行光として出射させるものであればよい。

また、出射面３２は、所望する配光パターンの左右方向Ｘへの長さに応じて、前後方向Ｚ及び左右方向Ｘに平行な各断面での形状を適宜変更してもよい。
例えば、配光パターンを左右方向Ｘへ更に長尺にしたい場合には、図７及び図８に示すように、前後方向Ｚ及び左右方向Ｘに平行な各断面での出射面３２の形状を、基準軸Ａｘ０を含んで左右方向Ｘに直交する面と当該断面との交線から左右方向Ｘに離れるに連れて前方に高くなる凹状に形成すればよい。反対に、配光パターンを左右方向Ｘに少し短くしたい場合には、前後方向Ｚ及び左右方向Ｘに平行な各断面での出射面３２の形状を、上記とは逆に、緩やかな凸状にすればよい。

また、出射面３２は、上述の通り、幅方向Ｙに対しては、入射面３１１から入射した光を前後方向Ｚに沿った略平行光として出射させるものであればよい。したがって、左右方向Ｘに直交する各断面での出射面３２の形状は、上記実施形態のように、入射面３１１によって幅方向Ｙで平行光とされた光をそのまま出射させる平坦状であってもよいし、入射面３１１の凸状の湾曲を緩やかにしたうえで、緩やかな凸状としてもよい。

また、出射面３２に凸状や凹状のレンズカットを形成し、当該レンズカットによって出射光を制御することとしてもよい。

１ 灯具
２ ＬＥＤ
Ａｘ 光軸
３ レンズ
３１１ 入射面
Ａｘ０ 基準軸
Ｌ１ 直線
Ｌ２ 円弧線
θ 所定角度
３２ 出射面
４ 第二のレンズ
４１ 入射面
４２ 出射面
Ｘ 左右方向
Ｙ 幅方向
Ｚ 前後方向

Claims (3)

1. ＬＥＤから出射された光を配光制御して、長尺な配光パターンを形成するレンズにおいて、
   当該レンズの後面に設けられ、前記ＬＥＤから出射された光を入射させる入射面と、
   当該レンズの前面に設けられ、前記入射面から入射した光を出射させる出射面と、
   を備え、
   前記入射面は、
   前後方向及び左右方向に平行な各断面では、前後方向に沿った基準軸を含んで左右方向に直交する面と当該断面との交線を中心として後方に向かって所定角度で広がるように左右方向の両側に傾斜した２直線と、前記交線上での当該２直線の交点をＲ付けする円弧線と、からなる形状に形成され、
   左右方向に直交する各断面では、前記基準軸を含んで左右方向に平行な面と当該断面との交線上の点が頂点となるように後方へ膨出する凸状に形成され、
   前記出射面は、前記入射面から入射した光を、左右方向では前記基準軸から離間するように出射させ、前後方向及び左右方向に直交する方向では前後方向に沿った略平行光として出射させることを特徴とするレンズ。
2. 前記出射面は、前後方向及び左右方向に平行な各断面では、前記基準軸を含んで左右方向に直交する面と当該断面との交線から左右方向に離れるに連れて前方に高くなる凹状か、又は前後方向に直交する平坦状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
3. 請求項１又は２に記載のレンズと、
   前記基準軸に光軸を一致させて前記入射面に対向するように配置されたＬＥＤと、
   前記レンズの前方に配置され、前記出射面から出射された光を前方へ屈折させる第二のレンズと、
   を備えることを特徴とする灯具。

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