(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのＬＥＤランプに内面を反射面とし略筒状とした集光フードを取付けて前記ＬＥＤランプからの適宜距離の位置に１つの疑似光源を形成するためのＬＥＤ光源装置であり、前記集光フードの内面は、ＬＥＤランプの取付けられる端部である光入射側端部から、光を外部に放射させる端部である光出射側端部に向かう軸線に沿う方向で開く形状とされている部分が少なくとも円周方向の一部に含まれており、前記集光フードの内面が前記軸線に沿い開く角度は、ＬＥＤランプの指向特性の半減角での光が内面で反射し前記疑似焦点の近傍で収束する角度であることを特徴とするＬＥＤ光源装置。
【請求項２】
請求項１記載の集光フードが複数であり、各集光フードの前記軸線を光入射側端部が開くように前記光出射側端部の近傍の一点で交差させ、この光出射側端部の近傍で結合して一つの開口部とし、それぞれの前記光入射側端部に取付けられた複数の前記ＬＥＤランプからの光で前記開口部の近傍に１つの疑似光源を形成させたことを特徴とするＬＥＤ光源装置。
【請求項３】
前記光出射側端部の近傍には前記疑似光源を他方の焦点とする回転二葉双曲面の一方が反射面として設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項４】
１つのＬＥＤ光源装置内における複数の前記ＬＥＤランプは、適宜な個数配分で２群に分けられ、一方の群の点灯に係わらず他方の群の点滅を自在とする構成とされていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項５】
前記光入射端側には車両用灯具に装着可能で且つ車両側のコネクターと接合可能なソケット部が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載のＬＥＤ光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用灯具に関するものであり、詳細には光源としてＬＥＤランプを採用するときに、在来の白熱電球などを光源とする車両用灯具に近似する発光状態を得られるものとする光源装置の提供を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＬＥＤランプ９１を光源として採用する車両用灯具９０の構成の例を示すものが図１０であり、例えばプリント回路板などで給電回路が形成された基板９２上に例えば数十個と多数のＬＥＤランプ９１を縦横のマトリクス状などとして取付け、更に照射方向側から前記ＬＥＤランプ９１の各々に対応するレンズカット９３ａが施されたレンズ９３で覆うものである。
【０００３】
また、前記基板９２には、車両の電源の電圧変動を吸収するために前記ＬＥＤランプ９１と直列に接続される抵抗器９４も搭載されている。従って、車両用灯具９０としての光源装置としては、前記ＬＥＤランプ９１、基板９２及び抵抗器９４などが相当するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の構成の車両用灯具９０においては、ＬＥＤランプ９１は半減角で±３５゜と比較的に狭い光の放射角を有するものであるので、点灯時にレンズ９３面を観視したときには、個々のＬＥＤランプ９１からの光が独立して見え、前記レンズ９３面が斑点状に発光するものとなって、見栄えを損うという問題点を生じている。
【０００５】
この問題点の解決策としては、前記ＬＥＤランプ９１間の間隔を狭めて配置する、又は、個々のＬＥＤランプ９１からの光が充分に重なり合う程度まで、ＬＥＤランプ９１とレンズ９３との間隔を拡げるなどの手段が考えられるが、前の手段では、ＬＥＤランプ９１間の間隔を例えば半分に狭めると、同一面積に対して４倍の個数のＬＥＤランプ９１が必要となりコストと消費電力とが飛躍的に上昇するので実現性が乏しい。
【０００６】
また、後の手段では、車両用灯具９０自体の奥行が全体的に深いものとなり、白熱電球を光源とする車両用灯具よりも体積が大きいものとなって、取付可能な車種が限定されるなど車両への取付けに制約を受けるものとなり、上記の解決手段は何れも実現性が乏しいものであり、よって、抜本的な解決手段とは成り得ない。
【０００７】
また、前記車両用灯具がテール／ストップランプのように光度が変化するものである場合には一部のＬＥＤランプ９１を消灯して減光する手段は上記レンズ９３面における光ムラが一層に著しくなるので採用できず、例えばテールランプとして使用する際には直列抵抗９５を接続するなどの手段で行わざるを得ず、光量に比して消費電力が著しく大きいものとなる問題点も生じている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した従来の課題を解決するための具体的手段として、少なくとも１つのＬＥＤランプに内面を反射面とし略筒状とした集光フードを取付けて前記ＬＥＤランプからの適宜距離の位置に１つの疑似光源を形成するためのＬＥＤ光源装置であり、前記集光フードの内面は、ＬＥＤランプの取付けられる端部である光入射側端部から、光を外部に放射させる端部である光出射側端部に向かう軸線に沿う方向で開く形状とされている部分が少なくとも円周方向の一部に含まれており、前記集光フードの内面が前記軸線に沿い開く角度は、ＬＥＤランプの指向特性の半減角での光が内面で反射し前記疑似焦点の近傍で収束する角度であることを特徴とするＬＥＤ光源装置を提供することで課題を解決するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に示すものは本発明に係るＬＥＤ光源装置１の第一実施形態であり、この第一実施形態ではＬＥＤ光源装置１にはＬＥＤランプ２の１個が設けられ、このＬＥＤランプ２に対しては内面３ａが鏡面処理をされた略筒状の集光フード３が設けられるものとされている。
【００１０】
前記集光フード３は、両端に開口部を有し、一方の端部には前記ＬＥＤランプ２を取付けるための適宜なホルダ構造などが設けられて光入射側端部３ｂとされ、他方の端部は、光出射側端部３ｃとされて、この光出射側端部３ｃから後に説明を行う回転二葉双曲面とした反射面（以下、回転二葉双曲反射面４）を介して車両用灯具（図示は省略する）に対して光を供給する。
【００１１】
ここで、この第一実施形態においては、前記内面３ａは全周が、前記集光フード３の軸線Ｘに沿う断面で、前記光入射側端部３ｂから光出射側端部３ｃに向い拡がる形状、即ち、内面３ａの壁面が光出射側端部３ｃに向い開く角度αを有するものとされている。
【００１２】
このようにＬＥＤランプ２に略筒状の集光フード３を設けたことで、ＬＥＤランプ２から発せられる光は、集光フード３内で反射を繰返しながら光出射側端部３ｃに向うものとなる。このときに、集光フード３の長さＬを固定した状態での光出射側端部３ｃにおける光の強さは、前記開く角度αを変化させることで調整可能であることを発明者は見いだした。
【００１３】
そして、前記光出射側端部３ｃ近傍において最も明るくするためには、ＬＥＤランプ２の正面輝度を１００％とした場合、輝度が５０％に減少する角度（一般に市場に供給されているＬＥＤランプにおいては２０〜３５゜）から放射される光を前記光出射側端部３ｃ近傍に収束させる角度に、前記開く角度αを設定するのが効果的であることを確認した。
【００１４】
以上のようにしたことで、第一実施形態のＬＥＤ光源装置１においては、光入射側端部３ｂに取付けられたＬＥＤランプ２からの光は光出射側端部３ｃ近傍で輝度が高まるものとなり、また、集光フード３の断面積で寸法も規制されるので、この位置を擬似的な光源（以下、疑似光源Ｐと称する）として使用可能となる。
【００１５】
図２は前記回転二葉双曲反射面４の作用を説明する図であり、双曲線においては一方の双曲線Ｈ１は一方の焦点Ｆ１を有し、他方の双曲線Ｈ２は他方の焦点Ｆ２を有するものとされている。このときに、一方の焦点Ｆ１に点光源を置き、この点光源からの光を他方の双曲線Ｈ２に反射させると、このときの反射光は他方の焦点Ｆ２に点光源を設置したときと同じ特性を有するものとなる。そして、双方の焦点Ｆ１、Ｆ２を通る軸で他方の双曲線Ｈ２を回転して得たものが、本発明が採用する回転二葉双曲反射面４である。
【００１６】
よって、図３に示すように前記回転二葉双曲反射面４の一方の焦点Ｆ１を疑似焦点Ｐに一致させて設ければ、回転二葉双曲反射面４はあたかも他方の焦点Ｆ２に疑似焦点Ｐが存在するように光を折返して反射するものとなる。よって、他方の焦点Ｆ２に焦点を有する回転放物面などの反射鏡５を設ければ平行光線などを照射方向に投射することが可能となる。
【００１７】
尚、実際の実施に当っては使用状況などにより、前記集光フード３の開く角度αは全周にわたり同一でなくとも良く、極端な場合、図４に第二実施形態として示すように、集光フード３の断面上で略半分が開く角度αを有し、残りの略半部は軸線Ｘに対し平行なものであっても良い。また、その両部分の接続は図５に示すように段差部３ｄを設けても良く、或は、図示は省略するが、段差を生じないように開く角度をα゜から０゜まで徐変していき段差を生じさせないように滑らかに接続しても良いものである。
【００１８】
図６は本発明の第三実施形態であり、この第三実施形態においてはＬＥＤ光源装置１０には複数、例えば４個のＬＥＤランプ２が採用されている。そして、この第三実施形態でも、それぞれの前記ＬＥＤランプ２は集光フード１３に取付けられるものとされるが、このときには、前記集光フード１３は光出射側端部３ｃ側で一体化されて１つの開口部１３ａを形成するものとされている。
【００１９】
前記集光フード１３の構成について更に詳細に説明を行うと、一体化を行う前の個々の構成は上記第一実施形態、又は、第二実施形態で説明したのとほぼ同様な集光フード３の軸線Ｘを、中心線Ｙ上の一点で交差させたものであり、この交差は前記光出射側端部３ｃの近傍で行われる。
【００２０】
そして、軸線Ｘと中心線Ｙとの成す交差角βは任意であるが、例えば光入射側端部３ｂに取付けられるＬＥＤランプ２が干渉しない程度に狭い角度とした方が、明るい疑似光源Ｐを得ようとする目的に対し、容易に好結果が得られる可能性が高く好ましい。
【００２１】
尚、上記複数の集光フード３を一体化し集光フード１３を形成するに当っては、例えば集光フード３が４個の場合には、１つの集光フード３を前記光出射側端部３ｃ側から軸線Ｘに対して交差角βだけ傾けて２７０゜の範囲を切除した形状とし、この形状とした集光フード３の４個を合体させるものとすれば良い。
【００２２】
このようにすることで、この第三実施形態のＬＥＤ光源装置１０においては、第一実施形態、第二実施形態で説明したＬＥＤ光源装置１の略ＬＥＤランプ２の数倍の明るさの疑似光源Ｐが光出射側端部３ｃ、即ち合成が行われた開口部１３ａの近傍に得られるものとなる。よって、ストップランプなど、より明るい照度が要求される車両用灯具においてもＬＥＤ光源装置１０は対応可能となる。
【００２３】
図７は本発明の第四実施形態であり、以上の説明でも明らかなように本発明のＬＥＤ光源装置１、１０においては、このＬＥＤ光源装置１、１０の単体、或は、前記回転二葉双曲反射面４と組合わせた状態で、白熱電球のフィラメントと略同様な機能を有する光源と成る。よって、前記白熱電球が灯体に対して交換可能としているのと同様な構成のフランジ６ａを有するソケット部６を設けておけば交換可能とすることができる。
【００２４】
更にいえば、前記フランジ６ａから他方の焦点Ｆ２までの距離を、白熱電球のフランジからフィラメントまでの距離（ＬＣＬと称されている）と一致させておけば、白熱電球に替えて装着することも可能となり、ＬＥＤランプ２では断線により点灯不能となる事故は実質的には発生しないので、車両用灯具全体としての信頼性が向上できるものとなる。
【００２５】
図８は本発明の第五実施形態であり、この第五実施形態は複数のＬＥＤランプ２が採用されている第三実施形態のＬＥＤ光源装置１０に対応するものである。そして、例えば４個のＬＥＤランプ２は１個の第一群Ｇ１と、３個の第二群Ｇ２とに分けられ、第一群Ｇ１のＬＥＤランプ２は例えばテールランプ用としたスイッチＴＳに接続され、第二群Ｇ２のＬＥＤランプ２は例えばストップランプ用としたスイッチＳＳに接続されている。
【００２６】
このようにすることで、通常の夜間走行時にはスイッチＴＳのみを投入しておけば、第一群Ｇ１の１個のＬＥＤランプ２のみが点灯するものとなり、ＬＥＤ光源装置１０の開口部１３ａの近傍には１個のＬＥＤランプ２に対応する明るさの疑似光源Ｐを生じ、よって、車両用灯具も相応の明るさとして光輝するものとなる。
【００２７】
ここで、運転者によりブレーキが操作されると、スイッチＳＳが投入され、第二群Ｇ２のＬＥＤランプ２の３個も点灯する。従って開口部１３ａの近傍に生じる疑似光源Ｐの明るさも４個のＬＥＤランプ２に対応する明るさとなり車両用灯具は明るく光輝する。そして、このときに予めに第一群Ｇ１の抵抗値Ｒ１、及び、第２群の抵抗値Ｒ２を適宜なものとしておけば、ストップランプはテールランプの略５倍とされている規格を満足するものとなる。
【００２８】
よって、従来例ではＬＥＤランプ２に直列抵抗などを接続し、この直列抵抗に電力を消費させてテールランプとしての適正な輝度を得るものとし、結果的には常にストップランプ時の大きな電力とほぼ同じ電力、或は、より以上の電力を消費していたものが、本発明によれば、走行時間が圧倒的に多いテールランプでの走行時にはＬＥＤランプ２の１個のみを点灯する電力で良いものとして消費電力を格段に低減できるものとする。
【００２９】
また、このときに、第一群Ｇ１のＬＥＤランプ２と第２群のＬＥＤランプ２とを発光色の異なるもの、例えば第一群Ｇ１を赤、第２群Ｇ２を緑とし、更に各群のＬＥＤランプ２の数を適宜なものとしておけば、スイッチＴＳのみを投入したときには車両用灯具には赤の発光色が得られ、スイッチＳＳのみを投入したときには緑の発光色が得られ、双方のスイッチＴＳ、ＳＳを投入するときには黄色の発光色が得られるなど灯具全体の発光色を配光特性に変化を生じることなく変更することもできる。
【００３０】
尚、本発明は車両用灯具における明るさの切換などを上記の説明の方法に限定するものではなく、図９に第六実施形態として示すように、パルス幅制御回路ＰＷなどを介して全てのＬＥＤランプ２を同時点灯させるものとしておき、夜間の通常走行時には、前記パルス幅制御回路ＰＷにより狭いパルス幅で点灯させてテールランプとして適宜な明るさとし、スイッチＳＳが投入されたときには広いパルス幅で点灯させてストップランプとして適宜な明るさとする点灯方法も可能であることは言うまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、少なくとも１つのＬＥＤランプに内面を反射面とし略筒状とした集光フードを取付けて前記ＬＥＤランプから適宜距離の位置に１つの疑似光源を形成するためのＬＥＤ光源装置であり、集光フードの内面は、ＬＥＤランプの取付けられる端部である光入射側端部から、光を外部に放射させる端部である光出射側端部に向う軸線に沿う方向で開く形状とされている部分が少なくとも円周方向の一部に含まれているＬＥＤ光源装置としたことで、位置と放射角とが固定されていたＬＥＤランプの発光位置を、集光フードの開く角度を調整することで自在な位置に疑似光源が得られるものとして車両用灯具の形状の自由度を向上させデザイン向上などに優れた効果を奏するものである。
【００３２】
また、前記集光フードの複数を組合せることで、疑似光源に充分な明るさを確保できるものとし、回転二葉双曲反射面を介することで１個所の疑似光源で灯具の発光面の全面を光輝させることを可能として、発光面における輝度ムラを解消し、車両用灯具の美観の向上にも極めて優れた効果を奏するものである。
【００３３】
更には、前記集光フードの複数を組合せることで、複数のＬＥＤランプ中の一部の点滅を行う場合にも疑似光源に位置、形状の変化を生じないものとして、従来のＬＥＤランプを採用する車両用灯具のように直列抵抗による低効率な光量調整手段を不要として、消費電力、発熱の低減にも極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るＬＥＤ光源装置の第一実施形態を示す断面図である。
【図２】  回転二葉双曲反射面の作用を示す説明図である。
【図３】  本発明に係るＬＥＤ光源装置の車両用灯具への使用状態を示す説明図である。
【図４】  同じく本発明に係るＬＥＤ光源装置の第二実施形態を示す断面図である。
【図５】  図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図６】  同じく本発明に係るＬＥＤ光源装置の第三実施形態を示す断面図である。
【図７】  同じく本発明に係るＬＥＤ光源装置の第四実施形態を示す斜視図である。
【図８】  同じく本発明に係るＬＥＤ光源装置の第五実施形態を示す配線図である。
【図９】  同じく本発明に係るＬＥＤ光源装置の第六実施形態を示す配線図である。
【図１０】  従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１０……ＬＥＤ光源装置
１０ａ……
２……ＬＥＤランプ
３、１３……集光フード
３ａ……内面
３ｂ……光入射側端部
３ｃ……光出射側端部
３ｄ……段差部
１３ａ……開口部
４……回転二葉双曲反射面
５……反射鏡
６……ソケット部
６ａ……フランジ
【図１】
0004422886.tif 000002
【図２】
0004422886.tif 000003
【図３】
0004422886.tif 000004
【図４】
0004422886.tif 000005
【図５】
0004422886.tif 000006
【図６】
0004422886.tif 000007
【図７】
0004422886.tif 000008
【図８】
0004422886.tif 000009
【図９】
0004422886.tif 000010
【図１０】
0004422886.tif 000011