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JP2008186786A - Led灯具ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、車両用具に求められる配光規格を満足し、且つ薄型化が実現できるLED灯具ユニットを提供することにある。
【解決手段】本発明のLED灯具ユニット1は、導光板3の一端面5に沿って複数のLED2を並設し、導光板3の一方の平面側に反射板4を配設した。そして、反射板4の端部を導光板3が位置する方向に所定の角度に折り曲げて折曲部7を形成し、折曲部7の折り曲げ方向の面を反射面8とした。これにより、LED灯具ユニット1の照射光を、LED2から発せられて導光板3内を導光されて平面11から出射した出射光L1、L2と、導光板3内を導光されて他端面6から出射した光が反射板4の反射面8で反射された反射光L3との混合光で構成した。その結果、出射光L1、L2は比較的広く且つ均一性が高い輝度分布を形成すると共に、反射光L3は比較的狭く且つ中央部に最高輝度値を有する輝度分布を形成する。
【選択図】図5

Description

本発明は、LEDを光源とするLED灯具ユニットに関するものであり、詳しくは、主に車両に搭載される灯具に実装されるLED灯具ユニットに関する。
従来、車両に搭載される灯具に実装されるLED灯具ユニットは、複数のLEDが夫々のLEDの光軸方向を灯具のほぼ照射方向に向けて配置され、LEDからの直接光およびLEDから発せられてリフレクタで反射された反射光がLEDの前方に位置する前面レンズを介して外部に照射される。
この場合、LEDは点光源に近い光学特性を有しており、複数の点光源からの直接光および反射光を配光制御して得られる照射光は、被照射面において各点光源の投影像を点在させたような光量分布を形成し、明るさにむらが生じることになる。
そこで、このような問題を解決するためには、輝度分布が均一な面光源を使用することが1つの方法である。面光源としては、例えば図10に示すような、導光部材50の一方の面に一端面51側から対向する他端面52側に向かって順次密度が高くなるように拡散ドット53をランダムに分散配置し、拡散ドット53の低密度側の一端面に沿って複数のLED54を分散配置した構成のものが提案されている。
そして、各LED54から発せられた光は導光部材50の一端面51から導光部材50に入射し、導光部材50内を導光されて拡散ドット53によって拡散され、拡散光が更に導光部材50内を導光されて光出射面55から外部に照射されるものである(例えば、特許文献1参照。)。
特開2004−363059号公報
上記構成の面光源は均一な輝度分布は得られるが、車両に搭載する灯具に実装するユニットとしては車両用灯具の配光規格を満足することが難しい。具体的には、配光パターンのH−V点近傍に光度の最高点が位置し、H−V点近傍から離れるにつれて徐々に光度が低下するような配光特性、および各測定点における光度(特に、最高光度)の両規格値を満足することが難しい。
これは、LEDの個数を増やすことによって解決できる問題ではあるが、灯具の大きさからくる導光部材の大きさの制限によってLEDの使用数にも制約が加わり、現実的な解決方法とはならない。
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、車両用具に求められる配光規格を満足し、且つ薄型化が実現できるLED灯具ユニットを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載された発明は、
夫々の光軸方向を互いに平行にして並設された複数のLEDと、
少なくとも1つの端面に沿って前記LEDが配設された導光板と、
前記導光板の一方の平面側に配設された反射板を備え、
前記反射板は、該反射板の、前記導光板の前記LEDが配設された側の一端面に対向する他端面の側に位置する端部が、前記他端面側に所定の角度で折り曲げられて折曲部が形成され、少なくとも前記折曲部の折り曲げ方向の面が反射面とされていることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項2に記載された発明は、請求項1において、前記導光板の前記反射板側の平面に同一形状の複数の光拡散模様が形成され、前記光拡散模様は前記導光板の前記一端面側から前記他端面側に向かうにつれて徐々に配置密度が高くなるか、または徐々に大きさが大きくなるか、または徐々に深さが深くなるかのいずれか、あるいはそれらの組み合わせであることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項3に記載された発明は、請求項2において、前記光拡散模様は、丸形または多角形のいずれかの模様であることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項4に記載された発明は、請求項1から3のいずれか1項において、前記導光板の前記LEDが配設された側の一端面は、その一部が前記LEDの並設間隔と同一間隔で形成された、前記LEDの光軸を中心軸とする、前記導光板側に凹んだ2次元曲面状の湾曲面であることを特徴とするものである。
本発明のLED灯具ユニットは、導光板の少なくとも1つの端面に沿って複数のLEDを並設し、導光板の一方の面側に反射板を配設した。そして、反射板の、LEDが配設された側と反対側の端部を導光板が位置する方向に所定の角度に折り曲げて折曲部を形成し、少なくとも折曲部の折り曲げ方向の面を反射面とした。
それにより、LED灯具ユニットの照射光は、LEDから発せられて導光板内を導光されて反射板の反対側の面から出射した出射光と、導光板内を導光されて出射した光が反射板の反射面で反射された反射光の混合光で構成され、出射光は比較的広く且つ均一性が高い輝度分布を形成すると共に、反射光は比較的狭く且つ中央部に最高輝度値を有する輝度分布を形成する。
その結果、LED灯具ユニットとしては、特に車両用灯具に求められる明るさ、および配光特性等の光学特性を満足するものとなった。
更に、導光板の反射板側に複数の光拡散模様を形成することにより、導光板からの出射光の輝度分布の均一性を向上させた。
また、導光板のLEDが配設された側の端面の一部をLEDの光軸を中心軸とする、導光板側に凹んだ2次元曲面状の湾曲面で構成することにより、LED光の導光板への入射効率を高めて照射光量の増加を図った。
その結果、LED灯具ユニットとしては、特に車両用灯具に求められる明るさ、および配光特性等の光学特性を更に余裕をもって満足させるものとなった。これにより、LEDの個数を低減することもでき、製造コストの低減化を図ることも可能となる。
また、LED灯具ユニットの構成上、厚みが導光板と反射板を重ねた程度で薄型化が実現され、LED灯具ユニットを実装する灯具の設計自由度を高めることが可能となった。
以下、この発明の好適な実施形態を図1から図9を参照しながら、詳細に説明する(同一部分については同じ符号を付す)。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
図1は本発明のLED灯具ユニットに係わる実施形態の斜視図であり、図2は図1を反対側から見たときの部分斜視図である。LED灯具ユニット1は光源となるLED2、導光板3、および反射板4から構成されており、LED灯具ユニット1を構成する各部材により以下に説明するような構造を有している。
LED2は、LEDチップ(図示せず)を透光性樹脂で砲弾形状に樹脂封止した砲弾型LEDであり、複数の該LED2が夫々の光軸Xの方向を互いに平行にして略等間隔で平行に並設されている。
導光板3は、透光性材料からなり、一方の一端面5側から対向する他方の他端面6側に向かって厚みが薄くなる板状を呈しており、板厚の厚い側の一端面5に沿って夫々の光軸Xの方向を導光板3の一端面5に向けてLED2が並設されている。なお、導光板3の少なくとも一端面5および他端面6は凸凹のない平坦面となっている。
反射板4は平板部材からなり導光板3の一方の平面側に配設されると共に、導光板3の他端面6側に位置する端部が他端面6側に所定の角度で折り曲げられた形状を呈しており、折曲部7の折曲方向の側の面に反射面8が形成されている。つまり、反射板4の反射面8と導光板3の板厚の薄い側の他端面6が所定の角度で互いに向き合った状態にある。
図2は、説明のために反射板4の一部を除去したLED灯具ユニット1を反射板4側から見た斜視図であるが、図2に示すように、導光板3の反射板4側の平面9には印刷、シボ加工あるいはドットを掘り込んだものによる種々の光拡散模様10が形成されている。この光拡散模様10は、例えば図3に示すような丸形模様を複数配置したものや、図4に示すような多角形模様を複数配置したものなどがある。
また、夫々の光拡散模様10は、図3のようにLED2が位置する側の一端面5側から対向する他端面6側に向かうにつれて徐々に配置密度が高くなり、あるいは図4のようにLED2が位置する側の一端面5側から対向する他端面6側に向かうにつれて徐々に大きさが大きくなる。特に、シボ加工やドットを掘り込んだものの場合は、シボやドットの深さがLED2が位置する側の一端面5側から対向する他端面6側に向かうにつれて徐々に深くなる。
上記構成のLED灯具ユニット1において、図5の断面図に示すように、LED2から発せられた光は導光板3の板厚の厚い側の一端面5から導光板3内に入射する。導光板3内に入射した光のうち直接導光板3の反射板4側の平面9に至った光L1は平面9で反射(全反射あるいは拡散反射)されて導光板3の反射板4側の平面9の反対側の平面11に至り、平面11から外部(LED灯具ユニットの照射方向)に出射される。このとき、特に、導光板3の平面9に形成された光拡散模様10に至った光は光拡散模様10で拡散反射されて拡散反射光となり、平面11から外部に出射される。
また、LED2から発せられて導光板3内に入射した光のうち直接導光板3の反射板4側の平面9の反対側の平面11に至った光L2は平面11で反射(全反射)されて導光板3の反射板4側の平面9に至り、平面9に至った光L2は平面9で反射(全反射あるいは拡散反射)されて導光板3の反射板4側の平面9の反対側の平面11に至り、平面11から外部(LED灯具ユニットの照射方向)に出射される。このとき、前記同様、導光板3の平面9に形成された光拡散模様10に至った光は光拡散模様10で拡散反射されて拡散反射光となり、平面11から外部に出射される。
更に、LED2から発せられて導光板3内に入射した光のうち導光板3の一端面5に対向する他端面6に直接至った光L3、および導光板3の反射板4側の平面9とその反対側の平面11で反射(全反射)を繰返しながら導光板3内を導光されて他端面6に至った光L3は他端面6から外部に出射し、他端面6と向き合った、反射板4の折曲部7の反射面8に至る。
そして、導光板3の他端面6から出射して反射板4の折曲部7の反射面8に至った光L3は反射面8で反射されてその反射光が反射板4の反対方向(LED灯具ユニットの照射方向)に向けて照射される。
従って、LED灯具ユニット1の照射方向に照射される光は、導光板3内を導光されて反射板4側の平面9の反対側の平面11から出射した光L1、L2と、導光板3内を導光されて他端面6から外部に出射して反射板4の折曲部7の反射面8で反射された光L3の、異なる2つの光路を辿った光で構成される。
この場合、導光板3の平面11から出射される光L1、L2は、導光板3の光拡散模様10で拡散反射された拡散反射光が多く含まれており、そのため比較的広く且つ均一性が高い輝度分布を形成する。一方、反射板4の折曲部7の反射面8で反射された光L3は、導光板3内を導光中に反射されることのなかった光が多く含まれており、折曲部7の反射角度を調整し、LED灯具ユニット1の照射範囲の中央部に照射することにより、比較的狭く且つ中央部に最高輝度値を有する輝度分布を形成する。
そのため、LED灯具ユニットとしては、特に車両用灯具に求められる明るさ、および配光特性等の光学特性を満足するものとなる。
ところで、LEDから発せられて導光板3内に入射して導光板3の反射板4側の平面9に至った光は、上述したような、平面9で反射(全反射あるいは拡散反射)されて再度導光板3内を導光される光と共に、平面9から反射板4側に出射される光もある。この光はほとんどLED灯具ユニットの照射光とはならず、光の利用効率を低下させる要因となる。
そこで、図6の断面図で示すように、反射板4の折曲部7の折曲方向の側の面に反射面8を形成すると共に、反射板4の平板部12の導光板3側の面にも反射面13を形成し、一旦導光板3の平面9から反射板4側に出射した光を反射板4の平板部12の反射面13で反射させ、反射光を再度導光板3内に入射させて光の利用効率を向上させることも可能である。
この場合、LED2から発せられて導光板3内に入射した光のうち直接導光板3の反射板4側の平面9に至り、平面9で反射(全反射あるいは拡散反射)されて導光板3の反射板4側の平面9の反対側の平面11に至った光L1、およびLED2から発せられて導光板3内に入射した光のうち直接導光板3の反射板4側の平面9の反対側の平面11に至り、平面11で反射(全反射)されて導光板3の反射板4側の平面9に至り、平面9で反射(全反射あるいは拡散反射)されて導光板3の反射板4側の平面9の反対側の平面11に至った光L2は、共に図5で説明したと同様に平面11から外部(LED灯具ユニットの照射方向)に出射される。
また、LED2から発せられて導光板3内に入射した光のうち導光板3の一端面5に対向する他端面6に直接至った光L3、および導光板3の反射板4側の平面9とその反対側の平面11で反射(全反射)を繰返しながら導光板3内を導光されて他端面6に至った光L3も図5で説明したと同様に他端面6から外部に出射して他端面6と向き合った、反射板4の折曲部7の反射面8に至り、反射面8で反射されて反射光が反射板4の反対方向(LED灯具ユニットの照射方向)に向けて照射される。
更に、反射板4の平板部12の導光板3側の面に反射面13を形成することにより、一旦導光板3の反射板4側の平面9から反射板4側に出射した光L4を反射板4の平板部12の反射面13で反射させて反射光を再度導光板3内に入射させ、平面11から外部(LED灯具ユニットの照射方向)に出射させることが可能となる。
そのため、LEDから発せられた光の光量に対するLED灯具ユニットの照射光として寄与しない光の光量の割合が減少して光の利用効率が向上し、その結果、特に導光板3の平面11の面輝度が上昇してLED灯具ユニットの照射領域全体の明るさが明るくなる。
図7の斜視図は上記構成のLED灯具ユニットにおいて、並設された夫々のLED2から発せられた光を導光板3内に導入する一端面5の形状を変えたものである。
具体的には、導光板3の一端面5の一部をLED2の並設間隔と同一間隔で、LED2の光軸Xを中心軸とする、導光板3側に凹んだ2次元曲面状の湾曲面14としたものである。この場合、LED2の砲弾形状のレンズ部15は導光板3の湾曲面14内に位置してもよいし、湾曲面14の外に位置してもよい。
そして、上記導光板3で構成されたLED灯具ユニット1においては、図8の正面図で分かるように、LED2から発せられた光が導光板3内に入射する入射面となる一端面5が平坦面である場合に比べて、LED2から該LED2の光軸Xに対してより広角方向に発せられた光も湾曲面14から効率良く導光板3内に入射させることが可能となる。その結果、光の利用効率が向上し、明るいLED灯具ユニットを実現することができる。
また同時に、反射板4については、反射板4の折曲部7の折曲方向の側の面にのみに反射面8を形成してもよいし、反射板4の折曲部7の折曲方向の側の面に反射面8を形成すると共に、反射板4の平板部12の導光板3側の面にも反射面13を形成してもよい。すると、反射面8のみの場合に比べて反射面8と反射面13が形成された反射板4で構成される方が光の利用効率が高いのは上述の通りである。
図9は、本発明のLED灯具ユニットを車両用灯具内に実装した例を示している。LED灯具ユニット1は単独で使用することも可能であるし、図9に示すように他の灯具ユニット16と併設して車両用灯具17を構成することも可能である。
以上説明したように、本発明のLED灯具ユニットは、LEDから発せられた光の利用効率が高く、且つLED灯具ユニットを構成する導光板の一方の平面から出射する光が比較的広く且つ均一性が高い輝度分布を形成すると共に、反射板の折曲部の反射面で反射された光が比較的狭く且つ中央部に最高輝度値を有する輝度分布を形成する。
その結果、LED灯具ユニットとしては、特に車両用灯具に求められる明るさ、および配光特性等の光学特性を満足するものとなる。
なお、本発明のLED灯具ユニットは用途を車両用に限定するものではなく、一般照明光源等の種々の用途が可能である。
本発明に係わるLED灯具ユニットの斜視図である。 図1のLED灯具ユニットを他の方向から見たときの部分斜視図である。 本発明のLED灯具ユニットを構成する導光板の背面図である。 本発明のLED灯具ユニットを構成する他の導光板の背面図である。 本発明に係わるLED灯具ユニットの断面図である。 本発明に係わる他のLED灯具ユニットの断面図である。 本発明に係わる他のLED灯具ユニットの斜視図である。 図7の正面図である。 本発明に係わるLED灯具ユニットを実装した車両用灯具の断面図である。 従来例を示す断面図である。
符号の説明
1 LED灯具ユニット
2 LED
3 導光板
4 反射板
5 一端面
6 他端面
7 折曲部
8 反射面
9 平面
10 光拡散模様
11 平面
12 平板部
13 反射面
14 湾曲面
15 レンズ部
16 灯具ユニット
17 車両用灯具

Claims (4)

  1. 夫々の光軸方向を互いに平行にして並設された複数のLEDと、
    少なくとも1つの端面に沿って前記LEDが配設された導光板と、
    前記導光板の一方の平面側に配設された反射板を備え、
    前記反射板は、該反射板の、前記導光板の前記LEDが配設された側の一端面に対向する他端面の側に位置する端部が、前記他端面側に所定の角度で折り曲げられて折曲部が形成され、少なくとも前記折曲部の折り曲げ方向の面が反射面とされていることを特徴とするLED灯具ユニット。
  2. 前記導光板の前記反射板側の平面に同一形状の複数の光拡散模様が形成され、前記光拡散模様は前記導光板の前記一端面側から前記他端面側に向かうにつれて徐々に配置密度が高くなるか、または徐々に大きさが大きくなるか、または徐々に深さが深くなるかのいずれか、あるいはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項1に記載のLED灯具ユニット。
  3. 前記光拡散模様は、丸形または多角形のいずれかの模様であることを特徴とする請求項2に記載のLED灯具ユニット。
  4. 前記導光板の前記LEDが配設された側の一端面は、その一部が前記LEDの並設間隔と同一間隔で形成された、前記LEDの光軸を中心軸とする、前記導光板側に凹んだ2次元曲面状の湾曲面であ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LED灯具ユニット。
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