JP2005056852A - 光源及び光導体を備える照明ユニット。 - Google Patents

Abstract

【課題】 大きな照射領域を有すると共に、僅かな設置スペースしか必要としない光導体を備える照明ユニットを提案する。
【解決手段】 本発明は、少なくとも１個の光源と、光源に接続した少なくとも１個の光導体とを備え、該光導体は少なくとも１個の透過面を有する照明ユニットに関するものである。照明ユニットは少なくとも１個の反射体を有する。光導体の少なくとも１個の透過面は反射体に対向する。光導体（２０）は少なくとも領域的に反射体（４０）によって包囲され、光源（１０）は反射体によって包囲されない。また、光源（１０）は発光ダイオード（１０）であり、光導体（２０）は発光ダイオード（１０）に成形される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、少なくとも１個の光源と、光源に接続した少なくとも１個の光導体とを備え、該光導体は少なくとも１個の透過面を有する照明ユニットに関するものである。

ＤＥ１９９３０４６１Ａ１（特許文献１）に記載された上述の構成を有する照明ユニットが公知である。大きな照射領域を実現するために、この照明ユニットは１個の光源を有する。この光源には２個の光導体が直列に接続される。この構造形態では大きな設置スペースが必要となる。
ＤＥ１９９３０４６１Ａ１

本発明の課題は、大きな照射領域を有すると共に、僅かな設置スペースしか必要としない光導体を備える照明ユニットを提案することにある。

この課題を解決するため、本発明の照明ユニットは、少なくとも１個の反射体を有すると共に、光導体の少なくとも１個の透過面が反射体に対向することを特徴とするものである。

光源から発した光線は、光導体を通じて導かれる。光線は、少なくとも反射体に対向した透過面を通じて光導体を離れる。光線は反射体で反射し、周囲に放射される。照明ユニットを自動車の投光装置として使用するならば、照明ユニットによって照射される領域は広くなる。同時に、光線の転向により、照明ユニットは僅かな設置スペースしか必要としない。更に、光源は照明ユニットのアクセスが良好な個所に取り付けることができる。

光源は発光ダイオードとすることができる。発光ダイオードはルミネセンスダイオードであり、光学的な光導装置及び分光装置と一体化した完成部品として自動車等に使用される。発光ダイオードは個別の光源として仕様することができる。しかしまた、複数個の発光ダイオードをユニットに統合し、例えば、尾灯ユニットとして形成可能である。このような車両の構成素子とする発光ダイオードユニットでは、発光ダイオードを互いに鋳固めることができる。

反射体は平板で単軸又は多軸とし、放物線又は放物面の形状で湾曲することができる。反射体に対して平行に衝突する光線は、放物線状の反射体では焦線で直交するのに対し、放物面状の反射体では焦点で直交する。

本発明の詳細は従属請求項に記載したとおりである。以下，本発明を図示の実施形態について更に具体的に説明する。

図１及び図２は、自動車の投光装置等とする照明ユニットを示している。照明ユニットを包囲するハウジング（５）には、光源（１０）、光導体（２０）、反射体（４０）及び散光板（５０）を配置する。光源（１０）から発した光は、接続した光導体（２０）によって反射体（４０）の方向に放射され、散光板（５０）を通じて周囲（１）へ反射する。

照明ユニットの長さと高さは概ね一致する。図１の図面レベルに対して直角とする幅は、長さの約８０％に相当する。図２を参照せよ。

図１に示されるように、細部は省略されるが、光源（１０）はハウジング底部（６）の外側等に固定されている。光源は発光ダイオード（１０）等が用いられる。この発光ダイオードは、発光チップ（１３）、ベース（１１）及びチップ（１３）と結合した少なくとも２個のコネクタ（１２）等とする電子部品から構成される。少なくとも発光チップ（１３）は、ハウジング底部（６）の方向を示すエレクトロニクス保護部材（１４）によって包囲される。

更に、図１に示されるように、細部は省略されるが、光導体（２０）はハウジング底部（６）に固定されている。光導体はPMMA又はPMMI等から成る棒状の透明なガラス又はプラスチック部材であり、外側からハウジング（５）内に突出する。光導体は、円筒形状部分（２１）と、反射体（４０）の方向で直角に曲げた部分（２２）とを有する。光導体（２０）の長さは、円筒形状部分（２１）の直径の約５倍に相当する。ハウジング（５）から突出した円筒形状部分（２１）の端面（２３）は凸面（２４）を有する。発光ダイオード（１０）までの離間距離は、円筒形状部分（２１）の直径の約１／３に相当する。図１の断面図に示すように、直角に曲げた部分（２２）は楔状プリズム（２２）の形状を有する。プリズム（２２）の図面レベルに位置する基面（２５）は直角二等辺三角形とする。想定された底辺面は、円筒形状部分（２１）とプリズム（２２）との間に遷移部を形成する。第２底辺面（２６）は凸面（２７）を有する。斜辺面（２８）は、円筒形状部分（２１）で想定した接平面と共に４５°の角度を成す。光導体（２０）は照明ユニットに配置され、凸面（２７）は水平方向の中立面（３）に対して左右対称に位置する。図１に示すように、水平方向の中立面（３）は図面レベルに対して垂直に位置する。

反射体（４０）は、例えば、ハウジング（５）の端面（７）の内側で水平方向の中立面（３）に対して左右対称として配置される。図２に示すように、光導体（２０）の方向に開放した反射体はシリンダ胴の放物面とする形状を有する。反射体（４０）は光導体（２０）を包持する。反射体（４０）の焦線（４１）から反射体（４０）までの離間距離は、凸面（２７）から反射体（４０）までの離間距離の約９３％に相当する。

反射体（４０）の光導体（２０）に対向する表面（４２）は光学的に高い反射度を有する反射面（４２）とする。反射体（４０）は、全面的又は部分的に被覆することができる。

ハウジング（５）内には反射体（４０）に対向して散光板（５０）を配置する。散光板（５０）は、水平方向の中立面（３）に対して鉛直に配置したガラス板等であり、照明ユニットを汚れと損傷から護るものとする。

凸面（２４）の代わりに、円筒形状部分（２１）は球体部分の形状とする凹型トラフ等を備えることができる。このトラフには光源（１０）等を配置する。

照明ユニットの作製では発光ダイオード（１０）と光導体（２０）とを一体化して形成することができる。発光ダイオード（１０）は、光導体（２０）を形成するためのインジェクションモールドで噴射成形される。均質な部材が作製され、この部材の片側でコネクタ（１２）が突出する。

図１及び図２に示した照明ユニットが作動すると、発光ダイオード（１０）から光導体（２０）の凸面（２４）の方向に光線（６１，６２）が発する。凸面（２４）は集光レンズとして機能し、ここを通じて発光ダイオード（１０）から発した光線（６１，６２）が光導体（２０）に入射する。光学的に薄い周囲（１）の媒体から光導体（２０）の光学的に濃い媒体へ光線（６１，６２）が入射する際に、光線（６１，６２）は衝突点（６３）のLotに向けて屈折する。光線は、光導体（２０）内で概ね平行に延在する。斜辺面（２８）上では、光線が４５°等の角度で衝突する。この角度は、周囲（１）に接する光導体（２０）の境界面における全反射の臨界角よりも大とする。この臨界角は、例えば、PMMIでは３８°及びPMMAでは４２°に達する。斜辺面（２８）に衝突する光線（６１，６２）は完全に斜辺面（２８）で反射すると共に、例えば、凸面（２７）の方向で平行に導かれる。この凸面（２７）は透過面（２７）であり、集光レンズ（２７）として機能する。凸面（２７）に衝突する光線（６１，６２）は、光導体（２０）の光学的に濃い媒体から周囲外気と結合した照明ユニットの内部スペース（２）へ境界面を透過する際に、衝突点（６４）の垂線から離れて屈折する。光線は、焦点（２９）に向けてフォーカスされ、反射体（４０）の方向で拡散する。集光レンズ（２７）の焦点（２９）は反射体（４０）の焦線（４１）上に位置する。反射体（４０）に衝突する光線（６１，６２）は反射するため、散光板（５０）の方向に導かれる。

この照明ユニットを自動車のヘッドライトとして使用するならば、車両の前方の道路を広く、均等に照らすことができる。縁部に向けて、反射体の外部領域に反射した散乱光により、照らされない領域に次第に移行する。

反射体（４０）は反射しない領域を備えることもできる。したがって、照明ユニットの非対称な照射領域が実現可能である。

反射体（４０）に対向する透過面（２７）は、平面、散光レンズ等とすることも可能である。

図３に示す照明ユニットの長さは高さの約１／３に相当する。この照明ユニットもまた、光源（１０）と、この光源に接続した光導体（２０）とを備える。反射体（４０）は、下方の反射体部分（４３）と、これに鏡像対称とする上方の反射体部分（４４）とを有し、それらの対称面は照明ユニットの水平方向の中立面（３）とする。両方の反射体部分（４３，４４）は放物シリンダ胴の部分とする形状を有する。両方の反射体部分（４３，４４）間の離間距離は、例えば、反射体（４０）の全高の約１／４に相当する。

光源（１０）は照明ユニットの水平方向の中立面（３）上に配置されるため、ベース（１１）は両方の反射体部分（４３，４４）の想定した結合平面に当接すると共に、エレクトロニクス保護部材（１４）は反射体（４０）の開口方向に移行する。

光導体（２０）は円筒形状部分（２１）と、照明ユニットの水平方向の中立面（３）に対して鏡像対称に配置した２個の直角に曲げた部分（２２）を有する。両方の部分（２２）は、図３の図面レベルに投影するならばプリズム形状の断面を有する。両部分は水平方向に位置する溝（３１）によって互いに分離する。直角に曲げた部分（２２）の長さは、光導体（２０）の長さの約半分に相当する。直角に曲げた部分（２２）は、互いに２個の鈍角を成す２個の外面（３２，３３）を備える。これらの外面は、互いに鈍角を成す。光源（１０）に対向した透過面（２４）のみならず、反射体に対向した透過面（２７）もまた、集光レンズとして機能する凸面（２４，２７）とする。光導体（２０）における溝（３１）を局限する面（３２）は、互いに約９０°の角度を成す。光導体（２０）は反射体（４０）に関連して配置されるため、透過面（２７）から反射体（４０）までの離間距離は、反射体（４０）からその焦線（４１）までの離間距離よりも小さい。

照明ユニットが作動すると、光源（１０）から発した光線（６１，６２）は集光レンズ（２４）を通じて光導体（２０）に入射する。直角に曲げた部分（２２）では、光線が外面（３２，３３）で２回だけ完全反射され、集光レンズ（２７）を通じて反射体（４０）の方向へ出射する。光線は、透過面（２７）を通じて光導体（２０）から出射する際に垂線から離れて屈折する。反射体（４０）で反射した光線は、図示しない散光板の方向又は周囲（１）へ放射される。

この照明ユニットで照射された面は明るい２領域を示し、それらの領域間には車両の前縁に対して平行に位置する比較的暗い中心領域が延在する。

光導体（２０）の両方の直角に曲げた部分（２２）及び／又は両方の反射体部分（４３，４４）は様々な形状とすることができる。例えば、上方の反射体部分（４４）は、下方の反射体部分（４３）よりも大きな湾曲部を有することができる。反射体（４０）に衝突する光線（６１，６２）は、例えば、下方へ転向する。道路上で照射されたフィールドは非対称となる。

直角に曲げた部分（２２）を延長した実施形態において、両方の部分（２２）は下方（４３）又は上方（４４）の反射体部分（４３，４４）の方向に突出するため、照明ユニットの本体長の短縮及び／又は反射体（４０）の曲率半径の拡大が可能となる。したがって、例えば、ヘッドライトを極めて短い構造長とすることも可能である。

図４及び図５に示す照明ユニットの反射体（４０）は回転放物面の形状を有する。この照明ユニットの長さは、その直径の約４０％に相当する。反射体（４０）はセンター孔（４５）を備え、その直径は反射体（４０）の直径の約１／４に相当する。この孔を通過して光導体（２０）が反射体（４０）内に突入する。光源（１０）は、反射体（４０）の孔（４５）を閉鎖する想定した平面の外側に配置される。光源（１０）は光度が強く、排熱のために冷却装置によって冷却される。メインテナンス及び交換のためのアクセスは良好である。

光導体（２０）は照明ユニットの中心線（４）に対して回転対称とし、円筒形状部分（２１）と直角に曲げた部分（２２）とを有する。直角に曲げた部分（２２）は、反射体（４０）と反対側で互いに同心として配置された２個の端面（３４，３５）を有し、これらの端面は互いに鈍角を成す。直径が円筒形状部分（２１）の直径に一致する内側の端面（３４）は、鈍角な円錐の先端部とする形状を有する。内側の端面（３４）は、例えば、鏡面加工する。

図４及び図５に示した直角に曲げた部分（２２）の反射体（４０）に対向する側は透過面（２７）である。この透過面（２７）は、反射体（４０）の方向に反った環状面である。

光源（１０）から発した光線（６１，６２）は集光レンズ（２４）を透過する際に屈折し、光導体（２０）内で互いに平行に導かれる。端面（３４）の内側で光線が反射し、透過面（２７）では衝突点（６４）の垂線から離れて屈折する。反射体（４０）に衝突すると、光線（６１，６２）は転向して周囲（１）へ放射される。

この照明ユニットによって照射される面積は大きく、その輝度は概ね均等である。自明のことながら、照射領域の形は反射体（４０）の形状、光導体の形状・位置等によって変わる。更に、例えば、光導体（２０）の方向に***した付加的領域を反射体（４０）に備えることも可能である。したがって、照射領域の個々の部分領域は、例えば、側方の車両限界をマーキングするために強く照射される。

光導体（２０）は、円筒形状部分（２１）の代わりに、円錐状、ピラミッド状、湾曲状等とする部分を備えることができる。この部分では、光源（１０）から発した光が単一又は多重に全反射するか、あるいは領域的に鏡面加工した外面で反射可能である。

透過面（２４，２７）を除き、光導体（２０）の表面は完全に鏡面加工することも可能である。

照明ユニットには複数個の光源（１０）、複数個の光導体（２０）及び／又は１個又は複数個の反射体（４０）を配置することができる。したがって、車両の前方で広い面積領域をが照射可能となる。

本発明による外部に光源を備える照明ユニットを示す構成図である。 図１に示した照明ユニットをハウジングなしで示す平面図である。 ２個の部分から成る反射体を有する照明ユニットを示す側面図である。 放物面状の反射体を備える照明ユニットを示す側面図である。 図４に示した照明ユニットを示す正面図である。

符号の説明

１ 周囲
２ 照明ユニットの内部スペース
３ 水平方向の中立面
４ 中心線
５ ハウジング
６ ハウジング底部
７ 端面
１０ 光源、発光ダイオード
１１ ベース
１２ コネクタ
１３ 発光チップ
１４ エレクトロニクス保護部材
２０ 光導体
２１ 円筒形状部分
２２ 直角に曲げた部分、プリズム
２３ 円筒形状部分の端面
２４ 端面の凸面、集光レンズ
２５ プリズムの基面
２６ 底辺面
２７ プリズムの凸面、透過面、集光レンズ
２８ 斜辺面
２９ 透過面の焦点
３１ 溝
３２ プリズムの外面
３３ プリズムの外面
３４ プリズムの内側端面
３５ プリズムの外側端面
４０ 反射体
４１ 焦線
４２ 反射体の表面、反射面
４３ 下方の反射体部分
４４ 上方の反射体部分
４５ 反射体のセンター孔
５０ 散光板
６１，６２ 光線
６３ 集光レンズの衝突点
６４ 透過面の衝突点

Claims (10)

1. 少なくとも１個の光源と、光源に接続した少なくとも１個の光導体とを備え、該光導体は少なくとも１個の透過面を有する照明ユニットにおいて、該照明ユニットは少なくとも１個の反射体（４０）を有すること、及び、前記光導体（２０）の少なくとも１個の透過面（２７）は前記反射体（４０）に対向することを特徴とする、照明ユニット。
2. 前記光導体（２０）は少なくとも領域的に前記反射体（４０）によって包囲されることを特徴とする、請求項１に記載の照明ユニット。
3. 前記光源（１０）は前記反射体によって包囲されないことを特徴とする、請求項１に記載の照明ユニット。
4. 前記光源（１０）は発光ダイオード（１０）とすることを特徴とする、請求項１に記載の照明ユニット。
5. 前記光導体（２０）は発光ダイオード（１０）に成形されることを特徴とする、請求項４に記載の照明ユニット。
6. 前記反射体（４０）は回転放物面の形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の照明ユニット。
7. 前記少なくとも１個の透過面（２７）は少なくとも集光レンズの１部分領域を包囲することを特徴とする、請求項１に記載の照明ユニット。
8. 前記光導体（２０）は前記透過面（２４，２７）の外側で少なくとも領域的に鏡面加工した表面を有することを特徴とする、請求項１に記載の照明ユニット。
9. 前記反射体（４０）は少なくとも反射しない１領域を備えることを特徴とする、請求項１に記載の照明ユニット。
10. 前記反射体（４０）は前記光導体（２０）の方向に***した少なくとも１領域を備えることを特徴とする、請求項１に記載の照明ユニット。
    

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