JP2010003597A - Ｌｅｄ灯具ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】高さ寸法を低く抑えて小型化を図ることができるＬＥＤ灯具ユニットを提供することに。
【解決手段】導光板２と、該導光板２の光導入面２ｄに対向して配置されたＬＥＤ３と、前記導光板２の反射面２ｂ側に配設された反射板４を備えたＬＥＤ灯具ユニット１において、前記ＬＥＤ３をその光軸が前記導光板２からの光出射方向に一致するよう配置するとともに、該ＬＥＤ３から前記導光板２に導入された光を導光板２からの光出射方向と直交する方向に反射させる反射面（反射手段）２ｃを導光板２に設ける。具体的には、前記導光板２の端部に、該導光板２の出射面２ａに対して略直角に屈曲する屈曲部２Ａを形成し、該屈曲部２Ａの端面を光導入面２ｄとするとともに、屈曲部２Ａのコーナー部に斜面状の前記反射面２ｃを形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、導光板の光導入面に対向して配置されたＬＥＤを光源とするＬＥＤ灯具ユニットに関するものである。

ＬＥＤを光源とするＬＥＤ灯具ユニットは、例えば車両用灯具として使用されるが、その基本構成を図８及び図９に基づいて説明する。

即ち、図８は従来のＬＥＤ灯具ユニットの正面図、図９は図８のＣ−Ｃ線断面図であり、図示のＬＥＤ灯具ユニット１０１は、車両用灯具として使用されるものであって、導光性材料によって矩形平板状に成形された導光板１０２と、この導光板１０２の光導入面１０２ｄに沿って図８のＹ方向に適当な間隔で並設された複数（図示例では３つ）のＬＥＤ１０３と、導光板１０２の反射面１０２ｂ（背面）側に配設された反射板１０４と、導光板１０２の出射面１０２ａ側に配されたアウターレンズ１０５によって構成されている。

ここで、本出願人が先に特願２００７−０２１５５５において提案したように、反射板１０４の上端部には、導光板１０２に向かって所定角度で斜めに折り曲げられた折曲部１０４Ｂが形成されており、この折曲部１０４Ｂの導光板１０２に面する側の内面は反射面１０４ｂとされている。

以上のように構成されたＬＥＤ灯具ユニット１０１において、各ＬＥＤ１０３から上方（Ｚ方向）に向かって出射される出射光は、導光板１０２の下端面の光導入面１０２ｄから導光板１０２の内部に導入され、図９に示すように、一部の光Ｌ１’は導光板１０２の反射面１０２ｂから外部に出射して反射板１０４に至り、反射板１０４の平板部１０４Ａの反射面１０４ａで反射して導光板１０２の内部に再度入射した後、導光板１０２の出射面１０２ａから照射光Ｌ’として水平前方（Ｘ方向）に向かって出射される。又、他の一部の光Ｌ２’は、導光板１０２の反射面１０２ｂで反射した後、導光板１０２の出射面１０２ａから照射光Ｌ’として水平前方（Ｘ方向）に向かって出射され、導光板１０２の上端面１０２ｇに至った光Ｌ３’は、上端面１０２ｇから外部へと出射して反射板１０４の上端に形成された折曲部１０４Ｂの反射面１０４ｂで反射して照射光Ｌ’として水平前方（Ｘ方向）に向かって照射される。このように導光板１０２の上端面１０２ｇから上方へ抜ける光Ｌ３’を反射板１０４に形成された折曲部１０４Ｂの反射面１０４ｂで水平前方（Ｘ方向）に反射させて照射光Ｌ’として利用するため、光の利用効率が高められ、車両用灯具の照度及び輝度が高められる。

ところで、特許文献１には、ＬＥＤと導光板との間に集光体を介設するとともに、集光体の側面（導光板の光導入面に対向する面）にリニアフレネルレンズを設け、ＬＥＤから放射状（Ｖ字状）に出射された光をリニアフレネルレンズの作用によって屈折させて平行光に変換し、この平行光を導光板の光導入面から導入する構成が提案されている。
特開２００７−０７３４６９号公報

図８及び図９に示したＬＥＤ灯具ユニット１０１においては、各ＬＥＤ１０３から出射されて導光板１０２に導入された光の光り方がＬＥＤ１０３に近い側で均一ではなく、ＬＥＤ１０３の特性のために図８に示すように放射状（Ｖ字状）に発光してしまい、その部分に光ムラが不可避的に発生する。従って、ＬＥＤ灯具ユニット１０１を均一に光らせるためには、光ムラが発生する高さＨ２’の部分を遮光部材で覆って隠す必要があり、照明として実用に供される部分は高さＨ２’の部分を除いた高さＨ１’の領域に限定されてしまう。尚、図１において、斜線を付した領域が発光領域である。
又、ＬＥＤ１０３を導光板１０２の直下に配置しているため、当該ＬＥＤ灯具ユニット１０１の全高Ｈ’が大きくなってしまい、このＬＥＤ灯具ユニット１０１を車両用灯具として使用する場合には、そのレイアウトに制約を受けるという問題がある。

尚、特許文献１において提案された構成においても、ＬＥＤと導光板の間に集光体が介在するため、全体の高さ寸法が大きくなってユニットが大型化するという同様の問題が発生する。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、高さ寸法を低く抑えて小型化を図ることができるＬＥＤ灯具ユニットを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、導光板と、該導光板の光導入面に対向して配置されたＬＥＤと、前記導光板の反射面側に配設された反射板を備えたＬＥＤ灯具ユニットにおいて、前記ＬＥＤをその光軸が前記導光板からの光出射方向に一致するよう配置するとともに、該ＬＥＤから前記導光板に導入された光を導光板からの光出射方向と直交する方向に反射させる反射手段を導光板に設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記導光板の端部に、該導光板の出射面に対して略直角に屈曲する屈曲部を形成し、該屈曲部の端面を光導入面とするとともに、屈曲部のコーナー部に斜面状の前記反射面を形成したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記反射板の端部に、前記ＬＥＤの光軸方向に斜めに折り曲げられた折曲部を形成し、該折曲部の少なくとも前記導光板に対向する側の面を反射面としたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記導光板の前記反射板に対向する側の反射面に同一形状の複数の光拡散模様を形成し、導光板への光導入方向に沿って前記光拡散模様の配置密度を徐々に高くするか、大きさを徐々に大きくするか、深さを徐々に深くするかの何れか或いはそれらの組み合わせとしたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記拡散模様をシボ加工、塗装、印刷又はドット加工によって丸形又は多角形の凹又は凸に形成したことを特徴とする。

請求項１及び２記載の発明によれば、ＬＥＤをその光軸が導光板からの光出射方向に一致するよう配置するとともに、導光板の光導入面から導光板内に導入されたＬＥＤの光を導光板からの光出射方向と直交する方向に反射させる反射面を設けたため、ＬＥＤの特性による放射状（Ｖ字状）の発光が光が反射面に到達する以前になされ、反射手段で反射した光はムラの無い均一な光となる。この結果、導光板の出射面からはムラの無い均一な照射光が出射されることとなり、導光板の出射面の全面を照明として実用に供することができる。又、ＬＥＤを導光板の直下ではなく、導光板と高さ方向においてオーバーラップするよう導光板の横に配置することができるため、ＬＥＤの設置に余分な高さスペースを必要としない。

以上の結果、本発明に係るＬＥＤ灯具ユニットにおいては、従来のＬＥＤ灯具ユニットにおいて光ムラが発生する領域の高さだけ全体の高さを短縮することができ、その分だけ全体を小型・コンパクトに構成することができる。

請求項３記載の発明によれば、導光板の端面から抜ける光を反射板に形成された折曲部の反射面で反射させて照射光として利用することができるため、光の利用効率が高められる。

請求項４及び５記載の発明によれば、ＬＥＤから導光板の内部に導入された光は、導光板の反射板に対向する反射面に形成された光拡散模様によって拡散されるため、反射面で反射した光は光拡散模様によって拡散されて均一化され、明るさにムラの無い照明が可能となる。そして、導光板への光導入方向に沿って光拡散模様の配置密度を徐々に高くするか、大きさを徐々に大きくするか、深さを徐々に深くするかの何れか或いはそれらの組み合わせとしたため、導光板の出射面から出射される照射光が導光板への光導入方向に一層均一化され、導光板への光導入方向に明るさのムラの無い均一な照明が可能となる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るＬＥＤ灯具ユニットの正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図、図４は同ＬＥＤ灯具ユニットの斜視図、図５は同ＬＥＤ灯具ユニットの分解斜視図、図６及び図７は光拡散模様を示す導光板の背面図である。

本実施の形態に係るＬＥＤ灯具ユニット１は、車両用灯具として使用されるものであって、図１〜図５に示すように、導光板２と、光源であるＬＥＤ３と、反射板４及びアウターレンズ５によって構成されている。

上記導光板２は、例えばポリカーボネイト（ＰＣ）等の導光性材料によって構成されており、図２、図４及び図５に示すように、その下端部には反光出射方向（図２の左方）に略直角に屈曲する屈曲部２Ａが形成され、全体としてＬ字状に成形されている。この導光板２の屈曲部２Ａよりも上方の略矩形板状の平板部２Ｂは、図２に示すように、上方に向かって厚みが減少する楔形断面を有するよう形成されている。そして、この平板部２Ｂの前面は出射面２ａを構成し、背面は反射面２ｂを構成しており、これらの出射面２ａと反射面２ｂは、ＸＺ平面及びＹＺ平面内において湾曲する３次元曲面を形成している。

ここで、上記導光板２の反射面２ｂには、図６に示すように丸形の複数の光拡散模様６が形成され、或は図６に示すように多角形（図示例では、四角形）の複数の光拡散模様６が形成されている。これらの光拡散模様６は、シボ加工、塗装、印刷又はドット加工によって凹又は凸に形成されており、図６に示す例では、上方（導光板２の平板部２Ｂにおける光導入方向）に向かって光拡散模様６の配置密度を徐々に高くしている。又、図７に示す例では、光拡散模様６を構成する多角形の凹又は凸の大きさを上方に向かって徐々に大きくしている。尚、図示しないが、光拡散模様６を構成する丸形又は多角形の凹又は凸の深さを上方に向かって徐々に深くしても良く、或は光拡散模様６を構成する凹又は凸の配置密度と大きさ及び深さを任意に組み合わせてこれらを上述のように変化させても良い。

又、導光板２の下端部に形成された前記屈曲部２Ａのコーナー部は斜め４５°程度にカットされて斜面状の反射面２ｃを形成しており、屈曲部２Ａの端面は光導入面２ｄを形成している。尚、導光板２の屈曲部２Ａの上面２ｅと下面２ｆ及び反射面２ｃにアルミ蒸着等を施してそれらの反射率を高めるようにしても良い。

そして、導光板２の屈曲部２Ａに形成された上記光導入面２ｄの背面側（図２の左側）には複数（図示例では３つ）の前記ＬＥＤ３が光導入面２ｄに対向するよう幅方向（Ｙ方向）に適当な間隔で並設されている。ここで、各ＬＥＤ３は、その光軸が導光板２からの光出射方向（Ｘ方向）、つまり当該ＬＥＤ灯具ユニット１の光軸に一致する向きに配置されている。

尚、図示しないが、各ＬＥＤ３は、絶縁基板上にエッチング等の適宜な手段によって形成された正極と負極の導電部（導電パターン）の一方にＬＥＤチップをダイボンディングし、該ＬＥＤチップの上面電極と他極の導電部とをワイヤーボンディングした後、所定の型を用いて透明なエポキシ樹脂にてトランスファーモールドして封止部を形成することによって構成されている。そして、このＬＥＤ３のＬＥＤチップに駆動電圧が印加されると、該ＬＥＤチップが発光し、その光は透明な封止部を通過して外部に照明光として出射される。

前記反射板４は、導光板２の背面側（導光板２の反射面２ｂ側）に配置されており、その平板部４Ａは、導光板２の反射面２ｂと同じ曲率でＸＺ平面及びＹＺ平面内において湾曲する円弧曲面状に成形され、導光板２の反射面２ｂに対向する面は反射面４ａを形成している。又、反射板４の上端部には、導光板２に向かって（図２の右方に向かって）所定角度で斜めに折り曲げられた折曲部４Ｂが形成されており、この折曲部４Ｂの導光板２に面する側の内面は反射面４ｂとされている。

前記アウターレンズ５は、導光板２とＬＥＤ３及び反射板４を正面側から覆うものであって、透明樹脂にて３次元曲面状に成形されている。

以上のように構成されたＬＥＤ灯具ユニット１において、各ＬＥＤ３からＸ方向に向かって出射される出射光は、図２に示すように、導光板２の屈曲部２Ａの光導入面２ｄから屈曲部２Ａの内部に導入され、反射面２ｃによって反射して導光板２の平板部２Ｂ内を上方に向かい、一部の光Ｌ１は導光板２の反射面２ｂから外部に出射して反射板４に至り、該反射板４の反射面４ａで反射して導光板２の内部に再度入射した後、導光板２の出射面２ａから照射光Ｌとして水平前方（Ｘ方向）に向かって出射される。又、他の一部の光Ｌ２は、導光板２の反射面２ｂにて反射した後、導光板２の出射面２ａから照射光Ｌとして水平前方（Ｘ方向）に向かって出射され、導光板２の上端面２ｇに至った光Ｌ３は、上端面２ｇから外部へと出射して反射板４の上端に形成された折曲部４Ｂの反射面４ｂで反射して照射光Ｌとして水平前方（Ｘ方向）に向かって照射される。このように導光板２の上端面２ｇから上方へ抜ける光Ｌ３を反射板４に形成された折曲部４Ｂの反射面４ｂで水平前方（Ｘ方向）に反射させて照射光Ｌとして利用するため、光の利用効率が高められ、車両用灯具として使用される当該ＬＥＤ灯具ユニット１の照度及び輝度が高められる。特に、本実施の形態のようにＬＥＤ灯具ユニット１を車両用灯具として使用する場合には、回り込みが厳しい車両外側にいくに連れてＬＥＤ３からの光は車両内側に反射されるため、その内側の光の方向を反射板４の折曲部４Ｂの反射面４ｂによって車両前後方向に制御することができる。

ところで、本実施の形態では、導光板２の反射面２ｂに図６又は図７に示すような光拡散模様６を形成したため、反射面２ｂで反射した光は光拡散模様６によって拡散されて均一化され、明るさにムラの無い照明が可能となる。そして、図６に示す例では光拡散模様６の配置密度を上方（導光板２の平板部２Ｂにおける光導入方向）に向かって徐々に高くし、図７に示す例では光拡散模様６を構成する多角形の凹又は凸の大きさを上方に向かって徐々に大きくしているため、導光板２の出射面２ａから出射される照射光Ｌが上下方向に一層均一化され、上下方向に明るさのムラの無い均一な照明が可能となる（これに関する詳細は特開２００４−３６３０５９号公報参照）。

而して、本実施の形態では、ＬＥＤ３をその光軸が導光板２からの光出射方向（Ｘ方向）に一致するよう配置するとともに、該ＬＥＤ３から導光板２の屈曲部２Ａに導入された光を導光板２からの光出射方向と直交する方向（上方）に反射させる反射手段としての反射面２ｃを設けたため、ＬＥＤ３の特性による放射状（Ｖ字状）の発光（図８参照）が導光板２の屈曲部２Ａでなされ、反射面２ｃで反射して導光板２の平板部２Ｂ内を上方に向かう光はムラの無い均一な光となる。この結果、導光板２の出射面２ａからはムラの無い均一な照射光Ｌが出射されることとなり、出射面２ａの全面（高さＨ１の領域）を照明として実用に供することができる。

又、本実施の形態では、ＬＥＤ３を導光板２の直下ではなく、導光板２と高さ方向においてオーバーラップするよう導光板２の横に配置したため、ＬＥＤ３の設置に余分な高さスペースを必要としない。

以上の結果、本実施の形態に係るＬＥＤ灯具ユニット１においては、図８及び図９に示した従来のＬＥＤ灯具ユニット１０１において光ムラが発生する領域の高さＨ２’だけ全体の高さＨを短縮することができ（Ｈ＜Ｈ’）、その分だけ全体を小型・コンパクトに構成することができる。特に、本実施の形態のようにＬＥＤ灯具ユニット１を車両用灯具として使用する場合には、そのレイアウトを有利に行うことができるために小型化の効果は甚大である。

尚、以上は本発明を車両用灯具として使用されるＬＥＤ灯具ユニットに対して適用した形態について説明したが、本発明は、一般照明用光源等、他の任意の用途に供されるＬＥＤ灯具ユニットに対しても同様に適用可能であることは勿論である。

本発明に係るＬＥＤ灯具ユニットの正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明に係るＬＥＤ灯具ユニットの斜視図である。 本発明に係るＬＥＤ灯具ユニットの分解斜視図である。 光拡散模様を示す導光板の背面図で 光拡散模様を示す導光板の背面図で 従来のＬＥＤ灯具ユニットの正面図である。 図８のＣ−Ｃ線断面図である。

符号の説明

１ ＬＥＤ灯具ユニット
２ 導光板
２Ａ 導光板の屈曲部
２Ｂ 導光板の平板部
２ａ 導光板の出射面
２ｂ 導光板の反射面
２ｃ 導光板の反射面（反射手段）
２ｄ 導光板の光導入面
２ｅ 屈曲部の上面
２ｆ 屈曲部の下面
２ｇ 導光板の上端面
３ ＬＥＤ
４ 反射板
４Ａ 反射板の平板部
４Ｂ 反射板の折曲部
４ａ 平板部の反射面
４ｂ 折曲部の反射面
５ アウターレンズ
６ 光拡散模様
Ｈ ＬＥＤ灯具ユニットの全高
Ｈ１ 導光板の出射面の高さ
Ｌ 照射光
Ｌ１〜Ｌ３ 光

Claims (5)

1. 導光板と、該導光板の光導入面に対向して配置されたＬＥＤと、前記導光板の反射面側に配設された反射板を備えたＬＥＤ灯具ユニットにおいて、
   前記ＬＥＤをその光軸が前記導光板からの光出射方向に一致するよう配置するとともに、該ＬＥＤから前記導光板に導入された光を導光板からの光出射方向と直交する方向に反射させる反射面を導光板に設けたことを特徴とするＬＥＤ灯具ユニット。
2. 前記導光板の端部に、該導光板の出射面に対して略直角に屈曲する屈曲部を形成し、該屈曲部の端面を光導入面とするとともに、屈曲部のコーナー部に斜面状の前記反射面を形成したことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ灯具ユニット。
3. 前記反射板の端部に、前記ＬＥＤの光軸方向に斜めに折り曲げられた折曲部を形成し、該折曲部の少なくとも前記導光板に対向する側の面を反射面としたことを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ灯具ユニット。
4. 前記導光板の前記反射板に対向する側の反射面に同一形状の複数の光拡散模様を形成し、導光板への光導入方向に沿って前記光拡散模様の配置密度を徐々に高くするか、大きさを徐々に大きくするか、深さを徐々に深くするかの何れか或いはそれらの組み合わせとしたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のＬＥＤ灯具ユニット。
5. 前記拡散模様をシボ加工、塗装、印刷又はドット加工によって丸形又は多角形の凹又は凸に形成したことを特徴とする請求項４記載のＬＥＤ灯具ユニット。

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