CN100561038C - 灯具 - Google Patents

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Abstract

灯具。本发明的目的在于，提供一种灯具，其采用简单的结构，特别是对于光轴方向能以小型、且整体能以轻的重量构成，与此同时，通过呈现基于功能的立体状的新颖外观，提高了商品性和新颖性。构成一种灯具(10)，其包含：光源(11)；以及对各光源而言，光源侧的焦点位置在光源附近，且分别被配置成其光轴与上述光源的光轴大体一致的投影透镜(12)，上述投影透镜(12)是其射出面被形成为非球面状的凸状配光控制透镜，以便对于来自上述焦点位置的入射角度，使光在其射出方向连续地折射为指定方向后射出。

Description

灯具
技术领域
本发明涉及作为例如设置在汽车前部的前照灯、辅助前照灯或各种信号灯等而使用的车辆用灯具等或使用于照明器具的照明灯具等灯具。
背景技术
以往，这样的灯具例如如图12或图13所示那样构成。
即，首先，在图12中，灯具1由光源2、使来自光源2的光聚焦的投影透镜3、以及配置在投影透镜3的前方的配光控制构件4构成。
上述光源2是例如LED等大致呈点状的光源，当施加驱动电压时，使光相对于与安装基板2a垂直的光轴在规定的角度范围内射出。
另外，上述投影透镜3在光源侧的焦点位于上述光源2附近，由被配置成其光轴与光源2的光轴一致的凸透镜构成。
此外，上述配光控制构件4以例如在平板状透明构件的一面(在图示的情形，为光源侧的下表面)配备供配光漫射用的由透镜切割成的棱镜的方式构成。
按照如此构成的灯具1，从光源2射出的光入射到投影透镜3上，借助于投影透镜3的折射作用而被聚焦，由此成为大致的平行光，入射到配光控制构件4上。
然后，入射到配光控制构件4上的光借助于配光控制构件4而适当地被漫射，赋予所希望的配光特性，向前方照射。
另外，在图13中，灯具由光源2、使来自光源2的光向前方反射的反射面6、以及使来自反射面的光聚焦的投影透镜7构成。
此处，上述反射面6例如其第1焦点位于光源2附近，由被配置成其长轴与光源2的光轴一致的椭圆反射面构成。
另外，上述投影透镜7在光源侧的焦点位于反射面6的第2焦点附近，由被配置成其光轴与光源2的光轴一致的非球面透镜构成。
按照这种结构的灯具5，从光源2射出的光被反射面反射而入射到投影透镜7上，被投影透镜7聚焦，同时根据其非球面形状而受到配光控制，由此向前方照射，构成规定的配光特性。
然而，对上述灯具1、5而言，却有以下的问题。即，对灯具1而言，为了得到所希望的配光特性，需要投影透镜3和配光控制构件4这两个光学构件，如考虑到这些光学构件的光透射率，则光的透射损失增大，与此同时，不可避免地产生这些光学构件的相互位置精度和倾斜精度等方面的问题，还有光轴方向的尺寸大、整体变重之类的问题。
另外，对灯具5而言，由于使用了反射面6，虽然光的透射损失减少了，但因在光源2的后侧配置反射面，同样有光轴方向的尺寸大、整体变重之类的问题。
此外，无论是灯具1还是5，由于外观呈球形，外观创意划一而无变化，不可能呈现基于功能的立体状的外观，有缺乏商品性和新颖性之类的问题。
发明内容
本发明的目的在于，根据以上各点提供一种灯具，其采用简单的结构，特别是对于光轴方向能以小型、且整体能以轻的重量构成，与此同时，通过呈现基于功能的立体状的新颖外观，提高了商品性和新颖性。
上述目的由一种灯具达到，按照本发明的第一结构，该灯具包含：至少一个光源；以及对各光源而言，光源侧的焦点位置在光源附近，且分别被配置成其光轴与上述光源的光轴大体一致的投影透镜，其特征在于，上述各投影透镜是其射出面被形成为非球面状的凸状配光控制透镜，以便对于来自上述焦点位置的入射角度，使光在其射出方向连续地折射为指定方向后射出。
上述目的由一种灯具达到，按照本发明的第二结构，该灯具包含：至少一个光源；对各光源而言，第一焦点位置在光源附近，具有分别被配置成其长轴与光源的光轴一致的椭圆反射面的反射构件；以及其焦点在上述反射面的第二焦点位置附近，分别被配置成其光轴与上述反射面的长轴大体一致的投影透镜，其特征在于，上述各投影透镜是其射出面被形成为非球面状的凸状配光控制透镜，以便对于来自上述焦点位置的入射角度，使光在其射出方向连续地折射为指定方向后射出。
本发明的灯具的特征在于，优选上述反射构件仅仅被配置在光源前方的区域。
本发明的灯具的特征在于，优选上述各投影透镜对于垂直于光轴的第一方向起凸透镜的作用，对于垂直于该第一方向的第二方向使光漫射后射出。
本发明的灯具的特征在于，优选上述各投影透镜对于上述第二方向使光以入射角的规定比例的射出角折射。
本发明的灯具的特征在于，优选上述各光源是发光元件。
本发明的灯具的特征在于，优选上述各光源是LED。
本发明的灯具的特征在于，优选上述反射构件具备用于固定保持投影透镜的安装部。
按照上述第一结构，从各光源射出的光入射到各自对应的投影透镜上，被投影透镜聚焦，由此向前方照射。
此时，从光源入射到投影透镜上的光根据投影透镜的射出面的形状，对入射角度使射出方向折射为指定方向，由此进行配光控制。而且，可利用投影透镜的射出面的形状而容易地实现任意的配光特性。
另外，由于投影透镜具备配光控制功能，故来自光源的光所透过的光学构件有一个即可，与具备与投影透镜分开的配光控制构件的情况相比，可减少透射损失，同时对于光轴方向能以小型且轻的重量构成。
此外，投影透镜的射出面由于不是对光轴旋转对称而形成，从前方看到的投影透镜的外缘形状并非正圆，而是非旋转对称形状，所以成为一种新颖的设计，提高了商品性和新颖性。
按照上述第二结构，从各光源射出的光入射到各自对应的反射构件的反射面上，被该反射面反射后向第二焦点位置行进，进而被投影透镜聚焦，由此向前方照射。
此时，被反射构件的反射面反射后入射到投影透镜上的光根据投影透镜的射出面的形状，对入射角度使射出方向折射为指定方向，由此进行配光控制。
而且，与第一结构的灯具的情形同样地，可实现任意的配光特性，同时由于投影透镜具备配光控制功能，可减少透射损失，同时对于光轴方向能以小型且轻的重量构成，进而成为一种新颖的设计，提高了商品性和新颖性。
在上述反射构件仅仅被配置在光源前方的区域的情况下，上述反射构件不从光源后方突出，从而能以对光轴方向更进一步的小型构成。
在上述各投影透镜对于垂直于光轴的第一方向起凸透镜的作用，对于垂直于该第一方向的第二方向使光漫射后射出的情况下，可构成对于第二方向漫射的扁平照射模式的配光特性。
在上述各投影透镜对于上述第二方向使光以入射角的规定比例的射出角折射的情况下，同样地可构成对于第二方向漫射的扁平照射模式的配光特性。
在上述各光源是发光元件，优选是LED的情况下，从作为光源的发光元件，特别是LED射出的光由投影透镜给予配光控制，向前方照射。
在上述反射构件具备用于固定保持投影透镜的安装部的情况下，可准确而且容易地进行上述反射构件和投影透镜的定位。
这样一来，按照本发明，因为投影透镜的射出面具备拥有配光控制功能的表面形状，由此无需现有那样的配光控制构件，从而可减少来自光源的光透射损失，与此同时，对于光轴方向能以小型、且整体能以轻的重量构成，另外由于从投影透镜的前方看到的外缘形状并非正圆，而是椭圆形等异型形状，所以成为一种崭新的设计，提高了商品性和新颖性。
附图说明
图1是表示本发明的灯具的第一实施方式的结构的概略剖面图。
图2是表示图1的灯具中的投影透镜的概略透视图。
图3是表示图1的灯具的配光特性的曲线图。
图4是表示图1的灯具中的投影透镜的设计例的概略图。
图5(A)是表示通常的凸透镜的配光特性的曲线图和(B)是表示图4的设计例中的投影透镜的配光特性的曲线图。
图6是表示本发明的灯具的第二实施方式的结构的概略剖面图。
图7是表示图6的灯具中的反射构件的概略透视图。
图8是表示本发明的灯具的第三实施方式的结构的概略剖面图。
图9是表示图8的灯具中的灯具单元的概略透视图。
图10是表示图8的灯具中的灯罩的概略透视图。
图11是表示图8的灯具的配光特性的曲线图。
图12是表示现有的灯具的一例的结构的概略剖面图。
图13是表示现有的灯具的另一例的结构的概略剖面图。
其中：10、20、30：灯具；11、21：灯泡(光源)；12、23：投影透镜；12a：正面(射出面)；22：反射构件；22a：反射面；22b：安装面；31：灯具单元；32：灯罩；32a：散热器
具体实施方式
以下，参照图1至图11，详细地说明本发明的优选实施方式。
再有，以下所述的实施方式是本发明的优选具体例，在技术上给予理想的各种限定，但本发明的范围除非在以下的说明中特别限定本发明的意思的记述，并不限定于这些实施方式。
[实施例1]
图1示出了本发明的灯具的第一实施方式的结构。
在图1中，灯具10由作为光源的灯泡11、以及在灯泡11的前方使来自灯泡11的光聚焦的投影透镜12构成。
上述灯泡11使用例如白炽电灯泡、卤素电灯泡、贴红外线反射膜的卤素电灯泡及金属卤化物灯等的放电灯等的灯泡，在用插座固定保持的同时被供电。
上述投影透镜12是被配置在向灯泡11的前方延伸的光轴上的大致呈凸状的透镜，使来自灯泡11的光聚焦，向前方照射。
此处，投影透镜12被配置成该灯泡11侧的焦点F位于灯泡11附近。
此处，上述投影透镜12如图2所示，系将成为其射出面的正面12a按以下方式作为配光控制透镜而形成。
上述投影透镜12的射出面12a被形成为非球面状，以便对于来自上述焦点位置F的光的入射角度，使其射出方向连续地折射为指定方向后射出。
由此，作为模拟的结果，上述投影透镜12具有图3所示的配光特性。
此处，上述投影透镜12以凸透镜为基础，对于入射角θ1，射出角θ2依据该入射角θ1(而且依据作为常数的投影透镜12的背面形状和折射率)进行计算。
例如，上述投影透镜12对于垂直于光轴的第一方向x起凸透镜的作用，射出平行光，同时对于垂直于上述第一方向x的第二方向y，如图4所示，使入射光漫射，以便例如对入射角θ1而言，射出角θ2＝0.2θ1。
由此，与通常的凸透镜的配光特性(参照图5(A))相比，上述投影透镜12具有图5(B)所示的配光特性，起对第二方向漫射的所谓水平漫射透镜的作用。
再有，这种投影透镜12利用例如特愿2002-243421号中公布的透镜设计方法，就入射角θ1而言，按每个微小角度从射出方向决定射出面的位置，从而可容易地进行设计。
这样一来，投影透镜12通过适当地决定其正面12a的表面形状，可具备上述图3所示的配光特性。
本发明实施方式的灯具10按以上方式构成，灯泡11通过从插座供电而发光，从灯泡11的发光中心射出的光L入射到投影透镜12上，被投影透镜12聚焦，由此向前方照射。
再有，此时作为灯具的光源也可配备LED，以代替灯泡11。
此时，作为投影透镜12的射出面的正面12a由于形成为上述表面形状而具有配光控制功能。从而，由于无需现有那样的配光控制构件，故部件件数减少，整体能以轻的重量构成，与此同时，来自作为光源的灯泡11的光仅透过投影透镜12向前方照射，从而可减少光的透射损失。
此外，在从前方看投影透镜12时，由于投影透镜12的外缘形状不是正圆，故成为一种新颖的设计。
[实施例2]
图6表示本发明的灯具的第二实施方式的结构。
在图6中，灯具20由作为光源的灯泡21、具有被配置成包围灯泡21而使来自灯泡21的光向前方反射的反射面22a的反射构件22、以及在灯泡21的前方使来自灯泡21或反射面22a的光聚焦的投影透镜23构成。
上述灯泡21有与上述灯泡11相同的结构，在用插座固定保持的同时被供电。
再有，此时作为灯具的光源也可配备LED，以代替灯泡21。
上述反射构件22如图7所示，由例如塑料构成，与此同时，形成在上表面开口的反射面22a，在反射面22a的表面配备例如反射膜或反射涂层。
该反射面22a仅仅被设置在灯泡21的安装基板21a前方的区域，例如被形成为向前方呈凹状的椭圆反射面，以便反射来自灯泡21的光，使之向前方反射，导入投影透镜23中。
此处，椭圆反射面包含旋转椭圆面或以椭圆面为基础的自由曲面。
而且，反射面22a的第一焦点F1位于灯泡21附近，同时其长轴沿灯泡21的光轴配置。。
另外，上述反射构件22的上表面被形成为用于投影透镜23的安装面22b。由此，对反射构件22的安装面22b放置投影透镜23，并用螺钉等固定，从而投影透镜23能准确且容易地对反射构件22定位。
上述投影透镜23是被配置在向灯泡21的前方延伸的光轴上的与上述投影透镜13呈同样的凸状的透镜，使直接来自灯泡21的光或被反射面22a反射的光聚焦，向前方照射。
此处，投影透镜23被配置成该灯泡11侧的焦点位于上述反射面22a的第一焦点F1附近。
按照这种结构的灯具20，灯泡21由插座供电后发光，由此从灯泡21的发光中心射出的光L直接地或被反射构件22的反射面22a反射后，入射到投影透镜23上，并被投影透镜23聚焦，从而向前方照射。
此时，由于作为投影透镜22的射出面的正面具有配光控制功能，从而无需现有那样的配光控制构件，故部件件数减少，整体能以轻的重量构成，与此同时，来自作为光源的灯泡21的光仅透过投影透镜22向前方照射，从而可减少光的透射损失。
另外，反射构件22的反射面22a由于仅被配置在灯泡21的前方区域，故灯具20整体对光轴方向能以小型构成。
此外，在从前方看投影透镜22时，由于投影透镜22的外缘形状不是正圆，故成为一种新颖的设计。
[实施例3]
图8表示本发明的灯具的第三实施方式的结构。
在图8中，灯具30被构成为配备了多个如图1所示的灯具10的照明灯具。
在上述灯具30中，灯具10如图9所示，被构成为每三个一体化了的灯具单元31。
各灯具单元31具备在各自相同的方向被固定保持的三个灯具10，此时，作为各灯具10的光源，配备LED，以代替灯泡11。
此处，各灯具10被构成为具有较窄照射范围的配光特性。
而且，灯具单元31作为整体被设置24个，各灯具单元31被固定成对灯罩32朝向规定的方向，从而将光照射在各灯具单元31分别被划分为24个的照射范围内。
由此，作为灯具30整体，可具备较宽照射范围的配光特性。
另外，上述灯罩32如图10所示，在其外侧面具有用于散发各灯具单元31中所发生的热的散热器32a。
按照这种结构的灯具30，构成各灯具单元31的各个灯具10起与图1所示的灯具10的情况同样的作用，作为整体在宽的照射范围内照射光的同时，适当地选定各灯具10的投影透镜12的正面12a的表面形状，从而作为模拟的结果，如图11所示，可得到整体上均匀的配光特性。
此外，即使是使用LED等光量较少的光源的情况，通过将多个灯具10组合起来，也可构成灯具单元31，利用所谓多光源化，将必要光量的光照射在较窄的照射范围内，从而可实现所希望的配光特性。
这样一来，按照本发明，投影透镜12、23的正面具备配光控制功能，从而无需分开的配光控制构件。
从而，由于灯具整体特别是对于光轴方向能以小型且轻的重量构成，同时从前方看到的投影透镜12、23的外缘形状偏离正圆，成为异型形状，故成为一种崭新的设计，提高了商品性和新颖性。
由此，可提供最适合于车辆用的前照灯、辅助前照灯或信号灯等车辆用灯具，以及交通标志灯、交通信号灯、普通照明灯、作业灯、普通显示灯或普通信号灯等各种灯具的灯具。
产业上的可利用性
对上述实施方式而言，可知投影透镜12、23的背面被形成为平面，但不限于此，也可被形成为凹状，使之包围作为光源的灯泡11或LED等。
如上所述，按照本发明，由于投影透镜的射出面具备配光控制特性，故从光源或反射面入射到投影透镜上的光在被聚焦的同时，受到配光控制，无需与投影透镜分开的配光控制构件，从而可减少光的透射损失，并且灯具整体能以小型及轻的重量构成。另外，由于从前方看到的投影透镜的外缘形状并非正圆，而是非旋转对称的形状，所以成为一种新颖的设计，提高了商品性和新颖性。这样一来，按照本发明，可提供一种灯具，其采用简单的结构，特别是对于光轴方向能以小型、且整体能以轻的重量构成，与此同时，通过呈现基于功能的立体状的新颖外观，提高了商品性和新颖性。

Claims (7)

1.一种灯具，其包含：至少一个光源；以及对各光源而言，光源侧的焦点位置在光源附近，且分别被配置成其光轴与上述光源的光轴大体一致的投影透镜，其特征在于，
根据来自所述焦点位置的入射角θ1、投影透镜的背面形状和折射率来计算使射出方向连续地折射为指定方向后射出的射出角θ2，从而上述各投影透镜是其射出面被形成为非球面状的凸状配光控制透镜，
所述各投影透镜对于垂直于光轴的第一方向起凸透镜的作用，对于垂直于该第一方向的第二方向使光漫射后射出，所述射出角θ2满足θ2＝0.2θ1。
2.一种灯具，其包含：至少一个光源；对各光源而言，第一焦点位置在光源附近，具有分别被配置成其长轴与光源的光轴一致的椭圆反射面的反射构件；以及其焦点在上述反射面的第二焦点位置附近，分别被配置成其光轴与上述反射面的长轴大体一致的投影透镜，其特征在于，
根据来自所述焦点位置的入射角θ1、投影透镜的背面形状和折射率来计算使射出方向连续地折射为指定方向后射出的射出角θ2，从而上述各投影透镜是其射出面被形成为非球面状的凸状配光控制透镜，
所述各投影透镜对于垂直于光轴的第一方向起凸透镜的作用，对于垂直于该第一方向的第二方向使光漫射后射出，所述射出角θ2满足θ2＝0.2θ1。
3.如权利要求2所述的灯具，其特征在于，
上述反射构件仅仅被配置在光源前方的区域。
4.如权利要求3所述的灯具，其特征在于，
上述各投影透镜对于上述第二方向使光以入射角的规定比例的射出角折射。
5.如权利要求1至4中的任意一项所述的灯具，其特征在于，
上述各光源是发光元件。
6.如权利要求5所述的灯具，其特征在于，
上述各光源是LED。
7.如权利要求2至6中的任意一项所述的灯具，其特征在于，
上述反射构件具备用于固定保持投影透镜的安装部。
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