高効率コンパクトレンズ
【課題】光学的効率が良く、且つHIDランプの照明力を作り出すことができるが、白熱灯光源を使用することができ、これによりシステムコストを減らせる照明デバイスを提供する。
【解決手段】本発明は、光源と、少なくとも一つのレンズと、レンズの一部として形成され、光源から生じた光の実質的に全てを受けるための、少なくとも一つの光入力面を有する照明組立体に向けられる。本発明は、レンズの一部を形成する少なくとも一つの光出力面を含み、光入力面によってレンズ内に受けた光が、光出力面に向けられ、所望のビームパターンを作り出す。
【解決手段】本発明は、光源と、少なくとも一つのレンズと、レンズの一部として形成され、光源から生じた光の実質的に全てを受けるための、少なくとも一つの光入力面を有する照明組立体に向けられる。本発明は、レンズの一部を形成する少なくとも一つの光出力面を含み、光入力面によってレンズ内に受けた光が、光出力面に向けられ、所望のビームパターンを作り出す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高効率、高出力照明組立体を作るために内部全反射を用いるレンズに関する。
【背景技術】
【0002】
種々のタイプの照明適用において、光の損失が一般的に知られている。白熱電球、及び高輝度放電(HID)ランプのような光源から生じた光は、光源が使用されている用途のために、特定の方法で向けられる。光を向ける種々のタイプのレンズ、リフレクター等を使用する間に起こる種々の問題点のために、光源から生じたある量の光は、所望のビームパターンの一部になり損ねる。
【0003】
或るタイプの照明適用では、大量の光を要求し、同時に、効率的でない光学システムを用いる。高輝度放電ランプは、大量の光を作り出し、且つエネルギー効率が良いので、これらのタイプの適用には、高輝度放電ランプ(HIDランプ)が、しばしば使用される。しかしながら、HIDランプは高価である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従って、光学的効率が良く、且つHIDランプの照明力を作り出すことができるが、白熱灯光源を使用することができ、これによりシステムコストを減らせる照明デバイスへのニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、光源と、少なくとも一つのレンズと、光源から生じた実質的に全ての光を受けるための、レンズの一部として形成された、少なくとも一つの光入力面とを有する照明組立体に向けられる。本発明は、レンズの一部として形成された、少なくとも一つの光出力面を含み、光入力面によってレンズ内に受けられた光が、レンズによって光出力面から外に向けられ、これによって所望のビームパターンを作り出す。
【0006】
本発明の適用のさらなる領域が、以下の詳細な説明から明らかになる。本発明の好ましい実施形態を示す詳細な説明及び具体的な例は、例示を目的としているに過ぎず、発明の範囲を限定するものではないことを理解すべきである。
【0007】
本発明が、詳細な説明及び添付図面から、より完全に理解されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明による照明組立体の第1の実施形態の斜視図である。
【図2】図1の線2−2に沿って取った、照明組立体の部分側面図である。
【図3】図1の線3−3に沿って取った、照明組立体の部分上面図である。
【図4】本発明の第1の実施形態による、照明組立体に用いられる側レンズの第1の切断斜視図である。
【図5】本発明の第1の実施形態による、照明組立体に用いられる側レンズの第2の切断斜視図である。
【図6】本発明の第1の実施形態による、照明組立体に用いられる下レンズの第1の切断斜視図である。
【図7】本発明の第1の実施形態による、照明組立体に用いられる下レンズの第2の切断斜視図である。
【図8】本発明の第1の実施形態による、照明組立体に用いられる前レンズの第1の切断斜視図である。
【図9】本発明の第1の実施形態による、照明組立体に用いられる前レンズの第2の切断斜視図である。
【図10】本発明の第1の実施形態による、照明組立体に用いられる側レンズ、前レンズ、及び下レンズの切断斜視図である。
【図11】本発明の第1の実施形態による照明組立体の切断背面図である。
【図12】本発明の第2の実施形態による照明組立体の第1の斜視図である。
【図13】本発明の第2の実施形態による照明組立体の第2の斜視図である。
【図14】本発明の第2の実施形態による照明組立体の切断正面図である。
【図15】本発明による、図13の線15−15に沿って取られた部分側面図である。
【図16】本発明の第3の実施形態による照明組立体の斜視図である。
【0009】
好ましい実施形態の以下の説明は、事実上例示に過ぎず、発明、その適用、又は用途を限定するものではない。
【0010】
本発明による照明組立体の第1の実施形態を、図1−11に、一般的に10で示す。照明組立体10は、所望のビームパターンを作り出すためだけではなく、照明組立体10に内部全反射(TIR)させるために用いられる、幾つかのレンズを含む。
【0011】
照明組立体10は、一般的に12で示す第1側レンズと、一般的に14で示す第2側レンズとを含む。一般的に16で示す第1前レンズ、及び一般的に18で示す第2前レンズが、第1側レンズ12と第2側レンズ14の間に配置される。照明組立体10は、一般的に20で示す上レンズと、一般的に22で示す下レンズとを含む。レンズ12,14,16,18,20,22の組み合わせは、光源24からできるだけ多くの光を受け入れ、且つ照明組立体10が高効率のものであるように内部全反射のコンセプトを使用するように作用する。この実施形態では、光源24は、白熱(ハロゲン)灯であるが、発光ダイオード(LED)又はHIDのような、他の種類の光源を使用してもよいことも本発明の範囲内である。レンズ12,14,16,18,20,22と組み合わせて光源24として使用される白熱灯は、(自動車のヘッドランプとして用いられるとき)車両の前の道路に900ルーメン以上を作り出すことができ、しかるに典型的な反射システムを使用したヘッドライトは、最大600ルーメンを作り出すに過ぎない。
【0012】
第1側レンズ12及び第2側レンズ14は、同様の構造のものであり、一緒に説明される。側レンズ12,14の両者は、小さい、又は第1本体部分28の一部である光入力面26を含む。第1本体部分28は、大きい部分又は第2本体部分30の一部として形成される。第2本体部分30は、光出力面32を含み、光は、光出力面32から導出されて、所望のビームパターンを形成する。
【0013】
前レンズ16,18も実質的に同様である。各前レンズ16,18は、第1本体部分又は四分球部分36の一部である光入力面34を含む。四分球部分36は、第2部分又は前側部分38の一部として形成される。図2、及び8−11で最も良く分かるように、前側部分38は、湾曲面40を有する。前側部分38は、また、出力面42を含む。光源24からの光は、光入力面34によって受けられ、四分球部分36及び前側部分38によって出力面42から外に向けられる。
【0014】
上レンズ20及び下レンズ22は、互いに比較すると似ている。上レンズ20と下レンズ22は、第1本体部分46の一部として形成された光入力面44を含む。第1本体部分46は、第2本体部分48の一部として形成される。第2本体部分48は、光出力面55を含む。光入力面44は、光源24から光を受け、次いで光は、光源24から第1本体部分46と第2本体部分48によって光入力面24から出力面50の外に向けられる。
【0015】
光入力面26,34,44は、光源24によって作り出された光の実質的に全てを受けるように作用する。レンズ12,14,16,18,20,22の各々は、TIRの原理を使用して集光し、光を光出力面34,42,50の各々から外に向ける。光源24からの光の殆ど全てが集光されるので、レンズ12,14,16,18,20,22の各々は、TIRの原理を用いて作動し、光源24からの光の実質的に全てが集光され、照明組立体10から外に向けられる。
【0016】
本発明の第2の実施形態は、図12−15に一般的に52で示す別のタイプの照明組立体であり、第1の実施形態で説明した光源24と同様の光源からの光を受ける。第2の実施形態52は、水平軸線54に対して実質的に対称であり、第1下レンズ58と実質的に同様の第1上レンズ56を含む。中央レンズ60もあり、中央レンズ60の一部分は、軸線54の上及び下に配置される。第2上レンズ62が、軸線54の上に配置された中央レンズ60の一部分と第1上レンズ56との間に配置される。同様に、第2下レンズ64が、軸線54の下に配置された中央レンズ60と第1下レンズ58との間に配置される。
【0017】
第1上レンズ56と第1下レンズ58は両方とも、実質的に同様の形状寸法を有する。両者は、第1アーチ状入力面66と、第2アーチ状入力面68を含む。入力面66,68の両方は、光源24から光を受け、光は、複数のTIR面を有する本体部分70によって、出力面72から外に向けられる。
【0018】
第2上レンズ62と第2下レンズ62の両方は、単一のアーチ状入力面74を有し、光は、光源24から、入力面74によって受けられ、本体部分78によって出力面76から外に向けられる。
【0019】
中央レンズ60は、複数の入力面を有する。中央レンズ60は、第1アーチ状外入力面80、第2アーチ状外入力面82、及びアーチ状中央入力面84を含む。中央レンズ60は、本体部分86と、傾斜上出力面88、傾斜下出力面90、及びアーチ状中央出力面92を含む。光源からの光は、入力面80,82,84に受け入れられ、本体部分86は、光を出力面88,90,92から外に向ける。
【0020】
図15に示す断面図から良く分かるように、レンズ56,58,60,62,64の入力面66,68,74,80,82,84は、光源24からの光の実質的に全てが、入力面138,140,146,152,154,156に受け入れられるように、互いに隣接している。照明組立体52は、TIRの原理を使用し、高効率、高出力照明を作り出す。光は、それぞれの出力面72,76,88,90,92から出て、所望のビームパターンを作り出す。
【0021】
図16は、図1−11に示す実施形態と非常に似た本発明の第3の実施形態を一般的に94で示し、同様の参照番号は同様の構成要素を示す。しかしながら、出力面32,42,50は、照明組立体10によって作り出されるビームパターンと比較して異なるビームパターンを作り出すように、湾曲している。
【0022】
本発明の照明組立体10は、多用な用途を有する。例えば、照明組立体10は、自動車のヘッドライト、駐車場用の屋外ランプ、又は高出力、高効率ランプが要求される他の適用として使用することができる。
【0023】
本発明の説明は、事実上例示に過ぎず、かくして、本発明の本質から逸脱しない変形は、本発明の範囲内にある。このような変形は、本発明の精神及び範囲から逸脱するものとみなされない。
【技術分野】
【0001】
本発明は、高効率、高出力照明組立体を作るために内部全反射を用いるレンズに関する。
【背景技術】
【0002】
種々のタイプの照明適用において、光の損失が一般的に知られている。白熱電球、及び高輝度放電(HID)ランプのような光源から生じた光は、光源が使用されている用途のために、特定の方法で向けられる。光を向ける種々のタイプのレンズ、リフレクター等を使用する間に起こる種々の問題点のために、光源から生じたある量の光は、所望のビームパターンの一部になり損ねる。
【0003】
或るタイプの照明適用では、大量の光を要求し、同時に、効率的でない光学システムを用いる。高輝度放電ランプは、大量の光を作り出し、且つエネルギー効率が良いので、これらのタイプの適用には、高輝度放電ランプ(HIDランプ)が、しばしば使用される。しかしながら、HIDランプは高価である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従って、光学的効率が良く、且つHIDランプの照明力を作り出すことができるが、白熱灯光源を使用することができ、これによりシステムコストを減らせる照明デバイスへのニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、光源と、少なくとも一つのレンズと、光源から生じた実質的に全ての光を受けるための、レンズの一部として形成された、少なくとも一つの光入力面とを有する照明組立体に向けられる。本発明は、レンズの一部として形成された、少なくとも一つの光出力面を含み、光入力面によってレンズ内に受けられた光が、レンズによって光出力面から外に向けられ、これによって所望のビームパターンを作り出す。
【0006】
本発明の適用のさらなる領域が、以下の詳細な説明から明らかになる。本発明の好ましい実施形態を示す詳細な説明及び具体的な例は、例示を目的としているに過ぎず、発明の範囲を限定するものではないことを理解すべきである。
【0007】
本発明が、詳細な説明及び添付図面から、より完全に理解されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明による照明組立体の第1の実施形態の斜視図である。
【図2】図1の線2−2に沿って取った、照明組立体の部分側面図である。
【図3】図1の線3−3に沿って取った、照明組立体の部分上面図である。
【図4】本発明の第1の実施形態による、照明組立体に用いられる側レンズの第1の切断斜視図である。
【図5】本発明の第1の実施形態による、照明組立体に用いられる側レンズの第2の切断斜視図である。
【図6】本発明の第1の実施形態による、照明組立体に用いられる下レンズの第1の切断斜視図である。
【図7】本発明の第1の実施形態による、照明組立体に用いられる下レンズの第2の切断斜視図である。
【図8】本発明の第1の実施形態による、照明組立体に用いられる前レンズの第1の切断斜視図である。
【図9】本発明の第1の実施形態による、照明組立体に用いられる前レンズの第2の切断斜視図である。
【図10】本発明の第1の実施形態による、照明組立体に用いられる側レンズ、前レンズ、及び下レンズの切断斜視図である。
【図11】本発明の第1の実施形態による照明組立体の切断背面図である。
【図12】本発明の第2の実施形態による照明組立体の第1の斜視図である。
【図13】本発明の第2の実施形態による照明組立体の第2の斜視図である。
【図14】本発明の第2の実施形態による照明組立体の切断正面図である。
【図15】本発明による、図13の線15−15に沿って取られた部分側面図である。
【図16】本発明の第3の実施形態による照明組立体の斜視図である。
【0009】
好ましい実施形態の以下の説明は、事実上例示に過ぎず、発明、その適用、又は用途を限定するものではない。
【0010】
本発明による照明組立体の第1の実施形態を、図1−11に、一般的に10で示す。照明組立体10は、所望のビームパターンを作り出すためだけではなく、照明組立体10に内部全反射(TIR)させるために用いられる、幾つかのレンズを含む。
【0011】
照明組立体10は、一般的に12で示す第1側レンズと、一般的に14で示す第2側レンズとを含む。一般的に16で示す第1前レンズ、及び一般的に18で示す第2前レンズが、第1側レンズ12と第2側レンズ14の間に配置される。照明組立体10は、一般的に20で示す上レンズと、一般的に22で示す下レンズとを含む。レンズ12,14,16,18,20,22の組み合わせは、光源24からできるだけ多くの光を受け入れ、且つ照明組立体10が高効率のものであるように内部全反射のコンセプトを使用するように作用する。この実施形態では、光源24は、白熱(ハロゲン)灯であるが、発光ダイオード(LED)又はHIDのような、他の種類の光源を使用してもよいことも本発明の範囲内である。レンズ12,14,16,18,20,22と組み合わせて光源24として使用される白熱灯は、(自動車のヘッドランプとして用いられるとき)車両の前の道路に900ルーメン以上を作り出すことができ、しかるに典型的な反射システムを使用したヘッドライトは、最大600ルーメンを作り出すに過ぎない。
【0012】
第1側レンズ12及び第2側レンズ14は、同様の構造のものであり、一緒に説明される。側レンズ12,14の両者は、小さい、又は第1本体部分28の一部である光入力面26を含む。第1本体部分28は、大きい部分又は第2本体部分30の一部として形成される。第2本体部分30は、光出力面32を含み、光は、光出力面32から導出されて、所望のビームパターンを形成する。
【0013】
前レンズ16,18も実質的に同様である。各前レンズ16,18は、第1本体部分又は四分球部分36の一部である光入力面34を含む。四分球部分36は、第2部分又は前側部分38の一部として形成される。図2、及び8−11で最も良く分かるように、前側部分38は、湾曲面40を有する。前側部分38は、また、出力面42を含む。光源24からの光は、光入力面34によって受けられ、四分球部分36及び前側部分38によって出力面42から外に向けられる。
【0014】
上レンズ20及び下レンズ22は、互いに比較すると似ている。上レンズ20と下レンズ22は、第1本体部分46の一部として形成された光入力面44を含む。第1本体部分46は、第2本体部分48の一部として形成される。第2本体部分48は、光出力面55を含む。光入力面44は、光源24から光を受け、次いで光は、光源24から第1本体部分46と第2本体部分48によって光入力面24から出力面50の外に向けられる。
【0015】
光入力面26,34,44は、光源24によって作り出された光の実質的に全てを受けるように作用する。レンズ12,14,16,18,20,22の各々は、TIRの原理を使用して集光し、光を光出力面34,42,50の各々から外に向ける。光源24からの光の殆ど全てが集光されるので、レンズ12,14,16,18,20,22の各々は、TIRの原理を用いて作動し、光源24からの光の実質的に全てが集光され、照明組立体10から外に向けられる。
【0016】
本発明の第2の実施形態は、図12−15に一般的に52で示す別のタイプの照明組立体であり、第1の実施形態で説明した光源24と同様の光源からの光を受ける。第2の実施形態52は、水平軸線54に対して実質的に対称であり、第1下レンズ58と実質的に同様の第1上レンズ56を含む。中央レンズ60もあり、中央レンズ60の一部分は、軸線54の上及び下に配置される。第2上レンズ62が、軸線54の上に配置された中央レンズ60の一部分と第1上レンズ56との間に配置される。同様に、第2下レンズ64が、軸線54の下に配置された中央レンズ60と第1下レンズ58との間に配置される。
【0017】
第1上レンズ56と第1下レンズ58は両方とも、実質的に同様の形状寸法を有する。両者は、第1アーチ状入力面66と、第2アーチ状入力面68を含む。入力面66,68の両方は、光源24から光を受け、光は、複数のTIR面を有する本体部分70によって、出力面72から外に向けられる。
【0018】
第2上レンズ62と第2下レンズ62の両方は、単一のアーチ状入力面74を有し、光は、光源24から、入力面74によって受けられ、本体部分78によって出力面76から外に向けられる。
【0019】
中央レンズ60は、複数の入力面を有する。中央レンズ60は、第1アーチ状外入力面80、第2アーチ状外入力面82、及びアーチ状中央入力面84を含む。中央レンズ60は、本体部分86と、傾斜上出力面88、傾斜下出力面90、及びアーチ状中央出力面92を含む。光源からの光は、入力面80,82,84に受け入れられ、本体部分86は、光を出力面88,90,92から外に向ける。
【0020】
図15に示す断面図から良く分かるように、レンズ56,58,60,62,64の入力面66,68,74,80,82,84は、光源24からの光の実質的に全てが、入力面138,140,146,152,154,156に受け入れられるように、互いに隣接している。照明組立体52は、TIRの原理を使用し、高効率、高出力照明を作り出す。光は、それぞれの出力面72,76,88,90,92から出て、所望のビームパターンを作り出す。
【0021】
図16は、図1−11に示す実施形態と非常に似た本発明の第3の実施形態を一般的に94で示し、同様の参照番号は同様の構成要素を示す。しかしながら、出力面32,42,50は、照明組立体10によって作り出されるビームパターンと比較して異なるビームパターンを作り出すように、湾曲している。
【0022】
本発明の照明組立体10は、多用な用途を有する。例えば、照明組立体10は、自動車のヘッドライト、駐車場用の屋外ランプ、又は高出力、高効率ランプが要求される他の適用として使用することができる。
【0023】
本発明の説明は、事実上例示に過ぎず、かくして、本発明の本質から逸脱しない変形は、本発明の範囲内にある。このような変形は、本発明の精神及び範囲から逸脱するものとみなされない。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源と、
少なくとも一つのレンズと、
前記光源から生じた光の実質的に全てを受けるための、前記レンズの一部として形成された少なくとも一つの光入力面と、
前記レンズの一部として形成された、少なくとも一つの光出力面とを含み、前記少なくとも一つの光入力面によって前記レンズ内に受けられた光が、前記レンズによって、前記少なくとも一つの光出力面から外に向けられて所望のビームパターンを生じさせる、
照明組立体。
【請求項2】
前記少なくとも一つのレンズは、
前記光源からの光を受けるように作動する第1側レンズと
前記光源の前記第1側レンズと反対側に配置され、前記光源からの光を受けるように作動する第2側レンズと、
前記第1側レンズと前記第2側レンズとの間に少なくとも部分的に配置され、前記光源からの光を受けるために作動する、少なくとも一つの前レンズと、
前記第1側レンズと前記第2側レンズとの間に少なくとも部分的に配置され、前記光源からの光を受けるように作動する上レンズと、
前記第1側レンズと前記第2側レンズとの間に少なくとも部分的に配置され、前記光源からの光を受けるように作動する下レンズとをさらに含む、
請求項1に記載の照明組立体。
【請求項3】
前記少なくとも一つの光出力面が、アーチ形状のものである、請求項1に記載の照明組立体。
【請求項4】
前記少なくとも一つのレンズは、
光入力面を有し、前記光源の上に位置決めされた、少なくとも一つの上レンズと、
光入力面を有し、前記光源の下に位置決めされた、少なくとも一つの下レンズと、
前記少なくとも一つの上レンズと前記少なくとも一つの下レンズとの間に配置された光入力面を有する中央レンズとを含み、
前記光源によって生じた光の実質的に全てが前記少なくとも一つの上レンズの前記光入力面、前記少なくとも一つの下レンズの前記光入力面、及び前記中央レンズの前記光入力面によって受けられる、
請求項1に記載の照明組立体。
【請求項5】
前記少なくとも一つのレンズが、前記少なくとも一つの光源から受けた光の内部全反射を提供する、請求項1に記載の照明組立体。
【請求項1】
光源と、
少なくとも一つのレンズと、
前記光源から生じた光の実質的に全てを受けるための、前記レンズの一部として形成された少なくとも一つの光入力面と、
前記レンズの一部として形成された、少なくとも一つの光出力面とを含み、前記少なくとも一つの光入力面によって前記レンズ内に受けられた光が、前記レンズによって、前記少なくとも一つの光出力面から外に向けられて所望のビームパターンを生じさせる、
照明組立体。
【請求項2】
前記少なくとも一つのレンズは、
前記光源からの光を受けるように作動する第1側レンズと
前記光源の前記第1側レンズと反対側に配置され、前記光源からの光を受けるように作動する第2側レンズと、
前記第1側レンズと前記第2側レンズとの間に少なくとも部分的に配置され、前記光源からの光を受けるために作動する、少なくとも一つの前レンズと、
前記第1側レンズと前記第2側レンズとの間に少なくとも部分的に配置され、前記光源からの光を受けるように作動する上レンズと、
前記第1側レンズと前記第2側レンズとの間に少なくとも部分的に配置され、前記光源からの光を受けるように作動する下レンズとをさらに含む、
請求項1に記載の照明組立体。
【請求項3】
前記少なくとも一つの光出力面が、アーチ形状のものである、請求項1に記載の照明組立体。
【請求項4】
前記少なくとも一つのレンズは、
光入力面を有し、前記光源の上に位置決めされた、少なくとも一つの上レンズと、
光入力面を有し、前記光源の下に位置決めされた、少なくとも一つの下レンズと、
前記少なくとも一つの上レンズと前記少なくとも一つの下レンズとの間に配置された光入力面を有する中央レンズとを含み、
前記光源によって生じた光の実質的に全てが前記少なくとも一つの上レンズの前記光入力面、前記少なくとも一つの下レンズの前記光入力面、及び前記中央レンズの前記光入力面によって受けられる、
請求項1に記載の照明組立体。
【請求項5】
前記少なくとも一つのレンズが、前記少なくとも一つの光源から受けた光の内部全反射を提供する、請求項1に記載の照明組立体。
【図2】
【図3】
【図4】
【図6】
【図7】
【図11】
【図12】
【図15】
【図1】
【図5】
【図8】
【図9】
【図10】
【図13】
【図14】
【図16】
【図3】
【図4】
【図6】
【図7】
【図11】
【図12】
【図15】
【図1】
【図5】
【図8】
【図9】
【図10】
【図13】
【図14】
【図16】
【公開番号】特開2009−272309(P2009−272309A)
【公開日】平成21年11月19日(2009.11.19)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2009−126976(P2009−126976)
【出願日】平成21年4月30日(2009.4.30)
【出願人】(501241575)マグナ インターナショナル インコーポレイテッド (28)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年11月19日(2009.11.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−126976(P2009−126976)
【出願日】平成21年4月30日(2009.4.30)
【出願人】(501241575)マグナ インターナショナル インコーポレイテッド (28)
【Fターム(参考)】
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