本發(fā)明涉及照明裝置和照明方法，尤其是涉及車輛用的照明裝置(前照燈)和照明方法。

背景技術(shù)：

以往，使用了發(fā)光二極管(LED)的照明裝置100被用作車輛用前照燈(例如專利文獻(xiàn)1)。

圖1是照明裝置100的剖視圖。照明裝置100具有發(fā)光元件10、基板11和反射板12。從LED光源10發(fā)射的光由反射板12反射，通過開口13，向前方照射。

發(fā)光元件10是包含高輸出的LED的點(diǎn)光源。對(duì)于該點(diǎn)光源，通過光學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)反射板12的形狀進(jìn)行了設(shè)計(jì)。發(fā)光元件10由于包含高輸出的LED，因此會(huì)產(chǎn)生很大的熱量。因此，在基板11、其下部設(shè)置了冷卻機(jī)構(gòu)(未圖示)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：JP特開2005-537665號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種不論是否包含LED都為薄型并且不需要特別的散熱結(jié)構(gòu)的照明裝置。

本發(fā)明的照明裝置具有發(fā)光元件、第1透鏡和第2透鏡。第1透鏡與發(fā)光元件對(duì)置，具有照射光的照射口、第1入射面、第2入射面、第1反射面和第2反射面。第2透鏡與照射口對(duì)置。第1入射面與發(fā)光元件對(duì)置，將來自發(fā)光元件的光引導(dǎo)至照射口。第2入射面將不通過第1入射面的光引導(dǎo)至第1透鏡的外周方向。第1反射面對(duì)來自第2入射面的光進(jìn)行反射而引導(dǎo)至照射口。第2反射面對(duì)通過第1入射面后偏離朝向照射口的方向的光、和由第1反射面反射后偏離朝向照射口的方向的光進(jìn)行反射而引導(dǎo)至照射口。

對(duì)于該構(gòu)成而言，由于第1透鏡將光向照射口集中，第2透鏡照射光，因此光的利用效率高，并能夠抑制輸出。此外，由于不使用反射板，因此實(shí)現(xiàn)小型且薄型的照明裝置。此外，也不需要特別的散熱結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的照明裝置的剖視圖。

圖2是實(shí)施方式1所涉及的照明裝置的剖視圖。

圖3A是圖2中的A部的放大剖視圖。

圖3B是從箭頭B的方向觀察圖2所示的照明裝置時(shí)的俯視圖。

圖4是圖2所示的照明裝置的透鏡要素部的1單元(照明單元)的剖視圖。

圖5是表示圖2所示的照明裝置的第1透鏡內(nèi)的光的行進(jìn)路線的示意圖。

圖6是表示射入到圖2所示的照明裝置的第2透鏡的光的行進(jìn)路線的示意圖。

圖7A是表示在圖2所示的照明裝置中，未配置第2透鏡時(shí)的光的輻射特性的圖。

圖7B是表示在圖2所示的照明裝置中，第2透鏡的光軸中心與第1透鏡的照射口的中心位于相同位置的情況下的光的輻射特性的圖。

圖7C是表示在圖2所示的照明裝置中，第2透鏡的光軸中心相對(duì)于第1透鏡的照射口的中心向右偏移0.4mm的情況下的光的輻射特性的圖。

圖7D是表示在圖2所示的照明裝置中，第2透鏡的光軸中心相對(duì)于第1透鏡的照射口的中心向右偏移0.8mm的情況下的光的輻射特性的圖。

圖8A是表示在圖2所示的照明裝置的第1透鏡的形狀表達(dá)式中使用的變量的圖。

圖8B是表示在圖2所示的照明裝置的第2透鏡的形狀表達(dá)式中使用的變量的圖。

圖9是表示圖2所示的照明裝置中的第1透鏡的第1反射面的形狀的圖。

圖10A是表示圖4所示的照明單元的第1透鏡的照射口與第2透鏡的位置關(guān)系的圖。

圖10B是表示第1透鏡的照射口與第2透鏡的位置關(guān)系處于圖10A所示的位置的情況下的照射面上的照度分布的圖。

圖11A是表示圖3B所示的照明裝置中的第2透鏡的配置的圖。

圖11B是表示實(shí)施方式1所涉及的照明裝置中的第2透鏡的光軸中心與第1透鏡的照射口的中心的偏移尺寸的圖。

圖12A是表示在實(shí)施方式1所涉及的照明裝置中，僅近光燈Lo-1的發(fā)光元件點(diǎn)亮?xí)r的光分布的圖。

圖12B是表示在實(shí)施方式1所涉及的照明裝置中，僅近光燈Lo-11的發(fā)光元件點(diǎn)亮?xí)r的光分布的圖。

圖12C是表示在實(shí)施方式1所涉及的照明裝置中，僅Lo-20的發(fā)光元件點(diǎn)亮?xí)r的光分布的圖。

圖12D是表示在實(shí)施方式1所涉及的照明裝置中，僅遠(yuǎn)光燈Hi-1的發(fā)光元件點(diǎn)亮?xí)r的光分布的圖。

圖12E是表示在實(shí)施方式1所涉及的照明裝置中，僅遠(yuǎn)光燈Hi-11的發(fā)光元件點(diǎn)亮?xí)r的光分布的圖。

圖12F是表示在實(shí)施方式1所涉及的照明裝置中僅遠(yuǎn)光燈Hi-20的發(fā)光元件點(diǎn)亮?xí)r的光分布的圖。

圖13A是表示在實(shí)施方式1所涉及的照明裝置中，與近光燈Lo-1至近光燈Lo-20對(duì)應(yīng)的發(fā)光元件點(diǎn)亮?xí)r的距照明裝置25m前方的光分布的圖。

圖13B是表示圖13A所示的情況下的配光分布的圖。

圖14A是表示在實(shí)施方式1所涉及的照明裝置中，與遠(yuǎn)光燈Hi-1至遠(yuǎn)光燈Hi-20對(duì)應(yīng)的發(fā)光元件點(diǎn)亮?xí)r的距照明裝置25m前方的光分布的圖。

圖14B是表示圖14A所示的情況下的配光分布的圖。

圖15A是表示在實(shí)施方式1所涉及的照明裝置中，全部發(fā)光元件點(diǎn)亮?xí)r的距照明裝置25m前方的光分布的圖。

圖15B是表示圖15A所示的情況下的配光分布的圖。

圖16A是表示第1透鏡的照射口的中心點(diǎn)與第2透鏡的光軸的中心相等的1個(gè)照明單元的第1透鏡的照射口與第2透鏡的位置關(guān)系的圖。

圖16B是表示圖16A的模型下的距照明裝置25m前方的光分布的圖。

圖16C是表示圖16B所示的情況下的配光分布的圖。

圖17A是表示在圖16A～圖16C的照明單元中使第2透鏡向右(x正方向)每次0.2mm移動(dòng)到0.8mm時(shí)的x方向的配光特性的變化的圖。

圖17B是表示圖17A的配光的和的配光特性的圖。

圖18A是表示在圖16A～圖16C的照明單元中使第2透鏡向下(y負(fù)方向)每次0.1mm移動(dòng)到0.4mm時(shí)的x方向的配光特性的變化的圖。

圖18B是表示圖18A的配光的和的配光特性的圖。

圖19A是表示由具有長(zhǎng)方形的同一形狀照射口的第1透鏡構(gòu)成的實(shí)施方式1所涉及的照明裝置的照射口的形狀的圖。

圖19B是表示實(shí)施方式1所涉及的照明裝置中的會(huì)車光束(近光燈)的照度分布等高線的圖。

圖20A是表示由具有形狀不同的照射口的第1透鏡構(gòu)成的實(shí)施方式2所涉及的照明裝置的照射口的形狀的圖。

圖20B是表示實(shí)施方式2所涉及的照明裝置中的會(huì)車光束(近光燈)的照度分布等高線的圖。

圖21是對(duì)照明單元的排列、LED的朝向自由進(jìn)行了設(shè)計(jì)的實(shí)施方式3的照明裝置的立體圖。

圖22A是實(shí)施方式4所涉及的照明裝置的側(cè)視圖。

圖22B是圖22A所示的照明裝置的其他側(cè)視圖。

圖22C是圖22A所示的照明裝置的第1透鏡的立體圖。

圖22D是表示圖22A所示的照明裝置的第1透鏡的照射口的俯視圖。

圖22E是表示圖22A所示的照明裝置的光的照射范圍的圖。

圖23A是實(shí)施方式4所涉及的照明裝置的側(cè)視圖。

圖23B是圖23A所示的照明裝置的其他側(cè)視圖。

圖23C是圖23A所示的照明裝置的第1透鏡的立體圖。

圖23D是表示圖23A所示的照明裝置的第1透鏡的照射口的俯視圖。

圖23E是表示圖23A所示的照明裝置的光的照射范圍的圖。

圖23F是圖23D所示的錐形部的放大俯視圖。

圖23G是圖23D所示的錐形部的剖視圖。

圖24A是實(shí)施方式5所涉及的照明裝置的側(cè)視圖。

圖24B是圖24A所示的照明裝置的立體圖。

圖25A是圖24A所示的照明裝置中的1組透鏡單元的側(cè)視圖。

圖25B是圖25A所示的透鏡單元的其他側(cè)視圖。

圖25C是圖25A所示的透鏡單元中的第1透鏡的下部的放大剖視圖。

圖26A是表示圖24A所示的照明裝置的左側(cè)的照明單元的光分布的圖。

圖26B是表示圖24A所示的照明裝置的右側(cè)的照明單元的光分布的圖。

圖27A是表示圖26A、圖26B所示的右側(cè)和左側(cè)的照明單元的合成光的分布的圖。

圖27B是表示圖27A所示的合成光的光強(qiáng)度分布的圖。

圖28A是表示圖24A所示的照明裝置的左側(cè)的照明單元的另一光分布的圖。

圖28B是表示圖24A所示的照明裝置的右側(cè)的照明單元的另一光分布的圖。

圖29A是表示圖28A、圖28B所示的右側(cè)和左側(cè)的照明單元的合成光的分布的圖。

圖29B是表示圖29A所示的合成光的光強(qiáng)度分布的圖。

圖30A是表示圖24A所示的照明裝置的左側(cè)的照明單元的又一光分布的圖。

圖30B是表示圖24A所示的照明裝置的右側(cè)的照明單元的又一光分布的圖。

圖31A是表示圖30A、圖30B所示的右側(cè)和左側(cè)的照明單元的合成光的分布的圖。

圖31B是表示圖31A所示的合成光的光強(qiáng)度分布的圖。

圖32A是表示圖24A所示的照明裝置的左側(cè)的照明單元的又一光分布的圖。

圖32B是表示圖24A所示的照明裝置的右側(cè)的照明單元的又一光分布的圖。

圖33A是表示圖32A、圖32B所示的右側(cè)和左側(cè)的照明單元的合成光的分布的圖。

圖33B是表示圖33A所示的合成光的光強(qiáng)度分布的圖。

圖34A是表示圖24A所示的照明裝置的左側(cè)的照明單元的又一光分布的圖。

圖34B是表示圖24A所示的照明裝置的右側(cè)的照明單元的又一光分布的圖。

圖35A是表示圖34A、圖34B所示的右側(cè)和左側(cè)的照明單元的合成光的分布的圖。

圖35B是表示圖35A所示的合成光的光強(qiáng)度分布的圖。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明的實(shí)施方式的說明之前，簡(jiǎn)單說明現(xiàn)有的照明裝置中的問題點(diǎn)。在專利文獻(xiàn)1的照明裝置中，LED為1個(gè)，為了確保照度，需要進(jìn)一步高輸出化。但是，伴隨高輸出，發(fā)熱量增大。因此，還需要冷卻機(jī)構(gòu)。此外，包含反射板的部分在光學(xué)設(shè)計(jì)上也需要增大。

(實(shí)施方式1)

圖2是實(shí)施方式1所涉及的照明裝置200的剖視圖。圖3A是圖2的A部的放大剖視圖。圖3B是從B方向觀察圖2所示的照明裝置時(shí)的俯視圖。圖4是照明裝置200的透鏡要素部的1單元的構(gòu)成剖視圖。

＜照明裝置200＞

照明裝置200包含：第1透鏡單元20、位于其上部的第2透鏡單元21、位于第1透鏡單元20的下部的多個(gè)發(fā)光元件22、和安裝了發(fā)光元件22的基板23。

發(fā)光元件22為激光二極管，多個(gè)發(fā)光元件22被安裝于基板23。由于將照明裝置200安裝于車輛的前方、左右的拐角部分，因此基板23相對(duì)于光的輻射方向傾斜配置。

第1透鏡單元20具有多個(gè)第1透鏡201，該多個(gè)第1透鏡201對(duì)應(yīng)于多個(gè)發(fā)光元件22的每一個(gè)，配置于其上部對(duì)應(yīng)的位置。第1透鏡單元20以丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂等透明樹脂為材料，通過樹脂成型而將多個(gè)第1透鏡201一體化地制造而成。

第2透鏡單元21配置于第1透鏡單元20的上部，具有配置于與各第1透鏡201對(duì)應(yīng)的位置的多個(gè)第2透鏡211。第2透鏡單元21也還以丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂等透明樹脂為材料，通過樹脂成型而將多個(gè)第2透鏡211一體化地制造而成。

＜照明單元300＞

參照?qǐng)D4對(duì)照明單元300進(jìn)行說明。照明單元300是圖2的照明裝置200的一部分，包含一個(gè)第1透鏡201和第2透鏡211。

在第1透鏡201與第2透鏡211之間存在間隙24。由于若間隙24較大則配光特性增大，因此間隙24較窄為好。具體而言，間隙24期望為第2透鏡211的厚度的1/20以下。

對(duì)于第1透鏡201而言，其下部比上部大。此外，在第1透鏡201的下部設(shè)置了凹部。第1透鏡201在該凹部具有第1入射面202、第2入射面203。此外，第1透鏡201在上部具有第1反射面204、第2反射面205。第2反射面205包圍平面形狀的照射口206。第1透鏡201的上部為錐狀，直徑隨著向上去而變小。第1透鏡201在上表面具有照射口206。

在第1透鏡201的照射口206的前方，隔著間隙24，配置了第2透鏡211。即，照射口206隔著間隙24與第2透鏡211對(duì)置。從照射口206輻射的光射入到第2透鏡211的平面形狀的入射面212，由凸形狀的出射面213折射而被準(zhǔn)直。

多個(gè)照明單元300在圖3B所示的照明裝置200中，作為遠(yuǎn)光燈Hi用、近光燈Lo用進(jìn)行排列。遠(yuǎn)光燈Hi用、近光燈Lo用在后面進(jìn)行說明。

＜第1透鏡201的光路＞

參照?qǐng)D5所示的剖視圖，對(duì)通過第1透鏡201的光的行進(jìn)路線(光路)進(jìn)行說明。另外，圖5雖是剖視圖，但為了顯示光的行進(jìn)路線，并未使用斜線。在顯示光的行進(jìn)路線的情況下，其他的圖也是同樣。

第1入射面202配置在發(fā)光元件22的光軸上。第1入射面202呈凸透鏡形狀，通過了第1入射面202的光L11、光L12以及光L13被準(zhǔn)直，朝向照射口206。光L11、光L12以及光L13也可以不準(zhǔn)直，但需要被導(dǎo)向照射口206。

未射入到第1入射面202的光L14、光L15、光L16從第2入射面203射入第1透鏡201，由第1反射面204正反射后，朝向照射口206。

第1反射面204的形狀被設(shè)定為，由第1反射面204反射后的光相對(duì)于第2反射面205大致平行地前進(jìn)。但是，在第2入射面203附近，為了維持全反射，進(jìn)行設(shè)定使得光軸與面的垂線所成的角成為樹脂的臨界角(壓克力樹脂的情況下為42.15°)以上。雖然優(yōu)選全反射但也可以是反射。

光L18是從發(fā)光元件22的中心以外輻射且通過了第1入射面202的光。光L19是從發(fā)光元件22的中心以外輻射、并在通過了第2入射面203之后由第1反射面204反射的光。

光L18、L19、由第2入射面203附近的第1反射面204反射的光L16等暫且由第2反射面205正反射，朝向照射口206。

光L17是向與第2入射面203相反方向前進(jìn)的光，與其他光同樣地，向照射口206前進(jìn)。

發(fā)光元件22相對(duì)于第1透鏡201的照射口中心207(與第1透鏡光軸208大致相同)的傾斜度θL能夠自由設(shè)定，但期望將傾斜度θL設(shè)為50°以下。若超過50°，則照射效率會(huì)急劇下降。

從上述可知，第1透鏡201是對(duì)光進(jìn)行聚光的透鏡。

＜第2透鏡211的光路＞

圖6是第2透鏡211的剖視圖。第2透鏡211具有光軸214。如實(shí)線所示，從光軸214射入到第2透鏡211的光L21從出射面213向外部射出。該出射光全部成為與光軸214平行的光，進(jìn)行輻射。

另一方面，如虛線所示，偏離光軸214射入的光L22成為相對(duì)于光軸214稍微傾斜的光，進(jìn)行輻射。

從光軸214射入并從出射面213射出的光L21全部是平行的光，相對(duì)于此，偏離光軸214射入從出射面213射出的光L22不是平行光，而是具有輻射角。與光軸214的位置偏移越大，該輻射角越大。

結(jié)果，從第2透鏡211射出的光被定向使得照射到一定的范圍內(nèi)。

＜照明單元300的光路＞

圖7A～圖7D是照明單元300的剖視圖，示出了光路。圖7A表示沒有第2透鏡211的情況下的光路。圖7B表示第2透鏡211的光軸214的中心與第1透鏡201的照射口中心207位于相同位置的情況下的光路。從第1透鏡201輻射的光的配光角較寬，通過第2透鏡211，從而光被準(zhǔn)直，得到窄配光的光線。

圖7C示出了對(duì)于圖7B，將第2透鏡211的位置向右移動(dòng)了0.4mm的情況下的輻射光的方向的變化。此外圖7D示出了對(duì)于圖7B，將第2透鏡211的位置向右移動(dòng)了0.8mm的情況下的輻射光的方向的變化。第2透鏡211的厚度為13mm。

從圖7B～圖7D可知，根據(jù)第1透鏡201的照射口中心207與第2透鏡211的光軸214的位置偏移的大小的變化，從第2透鏡211輻射的光的輻射方向發(fā)生變化。換言之，通過改變第1透鏡201的照射口中心207與第2透鏡211的光軸214的相對(duì)位置，從而能夠使光的輻射方向發(fā)生變化。

對(duì)于前照燈用的照明裝置200，車輛彼此在會(huì)車時(shí)，為了各自的駕駛員不晃眼，需要急劇抑制該方向的光。即，需要會(huì)車光束的截止線(cutoff-line)照度的急劇的變化。

在本實(shí)施方式中，通過使第1透鏡201的照射口中心207與第2透鏡211的光軸214稍微發(fā)生變化，能夠?qū)崿F(xiàn)急劇的照度變化。

＜第1透鏡201的形狀、第2透鏡211的形狀＞

圖8A、圖8B分別是第1透鏡201和第2透鏡211的部分剖視圖。圖8A是表示與第1透鏡201的形狀相關(guān)的各變量的圖，圖8B是表示第2透鏡211的出射面213的形狀表達(dá)式的各變量的圖。

(1)第1透鏡201的第1入射面202的形狀

發(fā)光元件22的發(fā)光面的中心P1到第1透鏡201的第1入射面202的距離r1，作為第1透鏡光軸208與長(zhǎng)度為距離r1的向量所成的角度θ1的函數(shù)而由算式1給出。

r1＝t1*(n*cos(β1)-1)/(n*cos(θ1+β1)-1)···(算式1)

在此，n為透鏡材料的折射率，丙烯酸樹脂的情況下的折射率n為1.49。角度β1是在第1入射面202射入后的折射光線與第1透鏡光軸208所成的角度。距離t1是在第1透鏡光軸208上，發(fā)光元件22與第1入射面202之間的距離。

(2)第1透鏡201的第1反射面204的形狀

發(fā)光元件22的發(fā)光面的中心P1與第1透鏡201的第1反射面204之間的距離r2作為第1透鏡光軸208與距離r2所成的角度θ2的函數(shù)而由算式2給出。

r2＝b*(1+sin(β2))/(1-cos(θ2+β2))···(算式2)

在此，距離b為通過發(fā)光面的中心P1并且與第1透鏡光軸208垂直的線和第1反射面204的交點(diǎn)、與發(fā)光面的中心P1之間的距離。角度β2是由第1反射面204反射后的光線與第1透鏡光軸208所成的角度。

(3)反射角θr的大小

在第1反射面204中，在反射角θr為材料的臨界角θrn(發(fā)生全反射的臨界的角度)以下的情況下，會(huì)發(fā)生從第1反射面204向外漏光。因此，反射角θr期望為材料的臨界角θrn以上?？紤]發(fā)光元件22的發(fā)光面的寬度，對(duì)于比臨界角θrn稍大的角度θr0，算式2中成為反射角θr＜角度θr0的情況下，距離r2由算式3給出。此外算式3中的c由算式4給出，算式4中的r0通過算式5來求取。

r2＝c*exp(-θ2*tan(θr0))···(算式3)

c＝r0/exp((2*θr0+β2-π)*tan(θr0))···(算式4)

r0＝b*(1+sin(β2))/(1-cos(π-2*θr0))···(算式5)

(4)第1透鏡201的第1反射面204的形狀

圖9是第1透鏡201的剖視圖。第1透鏡201的第1反射面204的形狀如圖9所示，可以是以發(fā)光元件22的發(fā)光面的中心P1和照射口中心207為焦點(diǎn)的橢圓40。即，橢圓40將以照射口中心207和發(fā)光元件22的發(fā)光面的中心P1為中心的圓連接而構(gòu)成。在該情況下，反射角θr也期望為材料的臨界角θrn以上。

(5)第2透鏡211的出射面213的形狀

參照?qǐng)D8B，對(duì)第2透鏡211的出射面213的形狀表達(dá)式進(jìn)行說明。從第2透鏡211的光軸214與入射面212的交點(diǎn)到出射面213的距離r3作為光軸214與長(zhǎng)度為距離r3的向量所成的角θ3的函數(shù)而由算式6給出。

r3＝(n-1)*t3/(n-cos(θ3)···(算式6)

在此，n為透鏡材料的折射率，在丙烯酸樹脂的情況下，折射率n為1.49。此外，t3是第2透鏡211的厚度，在此，例如為13mm。

＜第1透鏡201與第2透鏡211的位置關(guān)系＞

接下來，參照?qǐng)D10A、圖10B以及圖11A、圖11B，對(duì)第1透鏡201與第2透鏡211的位置關(guān)系進(jìn)行說明。

圖10A是從發(fā)光元件22一側(cè)觀察第1透鏡201的照射口206以及第2透鏡211的圖。第2透鏡211的光軸的中心215相對(duì)于第1透鏡201的照射口206的照射口中心207，沿X方向偏移了偏移量dx并且沿Y方向偏移了偏移量dy。

圖10B是表示從圖10A所示的照明單元300離開一定距離的照射面上的照度分布30的圖。照度分布30的形狀呈與第1透鏡201的照射口206的形狀相似的形狀。

第1透鏡201的照射口中心207和照度分布30的中心31以第2透鏡211的光軸的中心215為中心點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱。

圖11A是示出了第2透鏡單元21的各個(gè)第2透鏡211的配置的俯視圖。

近光燈Lo-1～Lo-20為了放射會(huì)車光束前照燈的光而設(shè)置。這些近光燈用于對(duì)面車輛，急劇截止某方向的光。

遠(yuǎn)光燈Hi-1～Hi-20為了行駛光束前照燈的光而設(shè)置。這些遠(yuǎn)光燈用于車輛的行駛，發(fā)出均勻分布的光。

圖11B是表示各個(gè)第2透鏡211的光軸的中心215與第1透鏡201的照射口206的照射口中心207的偏移量dx、偏移量dy的曲線圖。近光燈Lo-1～Lo-20為止的x方向的偏移量dx按照編號(hào)順序依次相差0.1mm。近光燈Lo-1為-1.0mm，近光燈Lo-11為0mm，近光燈Lo-20為+0.9mm。

Y方向的偏移量dy在近光燈Lo-1時(shí)為-0.4mm，直到近光燈Lo-11為止按照編號(hào)順序每次相差-0.05mm，在近光燈Lo-11時(shí)成為-0.5mm。從近光燈Lo-12到近光燈Lo-20成為固定值-0.3mm。在第1透鏡201的照射口206的Y方向的寬度為0.7mm，偏移量dy為-0.35mm的情況下，表示照度分布的急劇變化的上側(cè)的線正好與光軸方向一致。

遠(yuǎn)光燈Hi-1～Hi-20的x方向的偏移量dx按照編號(hào)順序每次相差0.1mm，近光燈Lo-1為-1.0mm，近光燈Lo-11為0mm，近光燈Lo-20為+0.9mm。Y方向的偏移量dy全部固定，成為0mm。

＜光學(xué)仿真的結(jié)果：個(gè)別＞

圖12A至圖12F表示通過對(duì)上述條件的照明裝置200的光學(xué)仿真，僅與各個(gè)透鏡對(duì)應(yīng)的發(fā)光元件22點(diǎn)亮的情況下的距照明裝置25m前方的光分布。

圖12A～圖12F分別對(duì)應(yīng)于在本實(shí)施方式所涉及的照明裝置200中，近光燈Lo-1、近光燈Lo-11、近光燈Lo-20、遠(yuǎn)光燈Hi-1、遠(yuǎn)光燈Hi-11、遠(yuǎn)光燈Hi-20各自的光分布。即，這些圖示出了僅對(duì)應(yīng)的發(fā)光元件22點(diǎn)亮?xí)r的從照明裝置200起25m前方的光分布。

從圖12A至圖12F可知，在將發(fā)光元件22僅點(diǎn)亮1個(gè)的情況下，照度高的部分不是在照度分布的中央而是發(fā)生在兩側(cè)。這是由于在第1透鏡201中從第1入射面202引導(dǎo)至照射口206的光束與由第1反射面204反射后引導(dǎo)至照射口206的光束的偏移所致(參照?qǐng)D5)。

＜光學(xué)仿真的結(jié)果：近光燈Lo＞

圖13A示出了在照明裝置200中，與近光燈Lo-1至近光燈Lo-20對(duì)應(yīng)的發(fā)光元件22點(diǎn)亮?xí)r的光學(xué)仿真所得到的距照明裝置25m前方的光分布。

圖13B示出了圖13A所示的點(diǎn)亮狀態(tài)下的配光分布。所謂與近光燈Lo-1～Lo-20對(duì)應(yīng)的發(fā)光元件22點(diǎn)亮的狀態(tài)，是指產(chǎn)生了會(huì)車光束(近光燈)前照燈的光亮的狀態(tài)。

在會(huì)車光束(近光燈)前照燈的情況下，需要設(shè)置照度急劇變化的截止線Lk，在右側(cè)通行的車輛的情況下，該截止線期望以中心線為界使右側(cè)稍高。在左側(cè)通行的車輛的情況下，與此相反。

在本實(shí)施方式中，通過將構(gòu)成會(huì)車光束(近光燈)前照燈的第2透鏡211的光軸的中心215配置于靠近第1透鏡201的照射口206的下部的線的位置，從而如圖13A所示在照度分布的上側(cè)形成了照度急劇變化的截止線Lk。

此外，通過第2透鏡211的光軸的中心215相對(duì)于第1透鏡201的照射口206的照射口中心207的X方向的偏移量dx一點(diǎn)一點(diǎn)不同，從而使從各個(gè)第2透鏡211輻射的光重疊，由此在中央部形成了帶狀的高照度區(qū)域。

＜光學(xué)仿真的結(jié)果：遠(yuǎn)光燈Hi＞

圖14A示出了在照明裝置200中與遠(yuǎn)光燈Hi-1～Hi-20對(duì)應(yīng)的發(fā)光元件22點(diǎn)亮?xí)r的光學(xué)仿真所得到的距照明裝置25m前方的光分布。

圖14B示出了圖14A所示的點(diǎn)亮狀態(tài)下的配光分布。所謂與遠(yuǎn)光燈Hi-1～Hi-20對(duì)應(yīng)的發(fā)光元件22點(diǎn)亮的狀態(tài)，設(shè)置產(chǎn)生了行駛光束(遠(yuǎn)光燈)前照燈的光亮的狀態(tài)。

第2透鏡211的光軸的中心215相對(duì)于第1透鏡201的照射口206的照射口中心207的Y方向的偏移量dy全部相等且為0mm。此外，X方向的偏移量dx一點(diǎn)一點(diǎn)不同。因此，得到了在中央部具有帶狀的高照度區(qū)域的橫向較長(zhǎng)的長(zhǎng)方形的照度分布。

＜光學(xué)仿真的結(jié)果：近光燈Lo+遠(yuǎn)光燈Hi＞

圖15A示出了在照明裝置200中全部發(fā)光元件22點(diǎn)亮?xí)r的光學(xué)仿真所得到的距照明裝置25m前方的光分布。圖15B示出了圖15A所示的點(diǎn)亮狀態(tài)下的配光分布。

作為行駛光束(遠(yuǎn)光燈)前照燈，也可以像這樣將所有的LED點(diǎn)亮使用。在該情況下，照度分布也在上下方向上擴(kuò)大，最大照度也升高。

＜第1透鏡201的照射口206與第2透鏡211的光軸的中心215偏離的情況＞

接下來，參照?qǐng)D16A至圖18B對(duì)伴隨第1透鏡201的照射口中心207與第2透鏡211的光軸的中心215的偏移量的變化的配光特性的變化進(jìn)行說明。

圖16A是在照射口中心207與第2透鏡211的光軸的中心215一致的照明單元300中，從發(fā)光元件22一側(cè)觀察照射口206與第2透鏡211的位置關(guān)系的圖。

圖16B示出了從圖16A所示的照明單元300輻射的光的距照明裝置25m前方的光分布。圖16C示出了圖16B所示的光的配光分布。

圖17A示出了在圖16A所示的照明單元300中，使第2透鏡211向右(x正方向)每次0.2mm而移動(dòng)到0.8mm時(shí)的x方向的配光特性的變化。

圖17B示出了圖17A所示的配光的和的配光特性。

圖18A示出了在圖16A所示的照明單元300中，使第2透鏡211向下(y負(fù)方向)每次0.1mm而移動(dòng)到0.4mm時(shí)的y方向的配光特性的變化。

圖18B示出了圖18A的配光的和的配光特性。

從圖17A以及圖18A可知，若使第1透鏡201的照射口中心207與第2透鏡211的光軸的中心215的偏移量以固定量為單位發(fā)生變化，則配光角度也以大致固定量發(fā)生變化。

結(jié)果，若第1透鏡201的照射口中心207與第2透鏡211的光軸的中心215的偏移量d變化0.1mm，則配光角度變化大約7°。此外，配光的形狀也幾乎不變化。

由此，在將照明裝置200安裝于車輛(汽車)的情況下，通過根據(jù)過彎時(shí)的方向盤的轉(zhuǎn)向角度，來改變第1透鏡201、第2透鏡211的相對(duì)位置，能夠改變配光方向。

配光角度相對(duì)于該偏移量d的變化的偏移角度θ如算式7那樣，與第2透鏡211的厚度t3成反比。

θ＝85.3*d/t3····(算式7)

根據(jù)算式7，在第2透鏡211的厚度t3為13mm、第2透鏡單元21的移動(dòng)量為3mm的情況下，能夠使配光方向改變20°。

＜來自許多的照明單元的光的重疊＞

如圖16B以及圖16C所示，在不存在第1透鏡201的照射口中心207與第2透鏡211的光軸的中心215的偏移量的情況下，配光角度較寬，在x方向的配光特性中中央部容易成為較暗的配光。

相對(duì)于此，在圖17B所示的配光特性中，通過從各單元輻射的光的重疊，從而中央部的光亮的下降消失，得到接近于矩形的照度分布。因此，在具有許多照明單元的照明裝置中，優(yōu)選使第1透鏡201的照射口中心207與第2透鏡211的光軸的中心215的偏移量一點(diǎn)一點(diǎn)略有不同地進(jìn)行配置。

(實(shí)施方式2)

圖19A是實(shí)施方式1所涉及的照明裝置的照射口206的形狀的俯視圖。在所有的第1透鏡201中，照射口206形成為長(zhǎng)方形的同一形狀。

圖19B是實(shí)施方式1的照明裝置的照度分布等高線。即，圖19B是以圖11B所示的近光燈Lo-1～Lo-20的位置關(guān)系配置了第2透鏡211時(shí)的會(huì)車光束(近光燈)的照度分布等高線。

在該情況下，在截止線Lk傾斜變化的區(qū)域中，x方向的照度變化變緩，存在產(chǎn)生截止線不清晰的區(qū)域L的情況。

本實(shí)施方式是該解決方案的一例。以下，參照?qǐng)D20A、圖20B對(duì)本實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖20A是表示第1透鏡201的照射口的形狀有多種類型的俯視圖。即，1個(gè)照明裝置具有多種類型的照射口206A～206F。

本實(shí)施方式的照明裝置具有20個(gè)照明單元300。第1透鏡201具有6種照射口206A～206F。在No.1至No.20處，以圖11B所示的近光燈Lo-1～Lo-20的位置關(guān)系配置了第2透鏡211。

在No.1至No.12這12處，第1透鏡201具有照射口206A。在No.13以及No.19、No.20這3處，第1透鏡201具有相對(duì)于照射口206A向下長(zhǎng)出0.2mm的照射口206B。在No.14，第1透鏡201具有相對(duì)于照射口206B向右長(zhǎng)出0.1mm的照射口206C。在No.15，第1透鏡201具有相對(duì)于照射口206C向右長(zhǎng)出0.1mm的照射口206D。在No.16，第1透鏡201具有相對(duì)于照射口206D向右長(zhǎng)出0.1mm的照射口206E。在No.17，第1透鏡201具有相對(duì)于照射口206E向右長(zhǎng)出0.1mm的照射口206F。

圖20B示出本實(shí)施方式的照明裝置的照度分布等高線。即，圖20B是使第1透鏡201的照射口中心207與第2透鏡211的光軸的中心215的偏移量d從No.1到No.20在x方向上各偏移0.1mm來配置的情況下的會(huì)車光束(近光燈)的照度分布等高線。

在本實(shí)施方式的照明裝置中，在整個(gè)區(qū)域得到清晰的截止線Lk，沒有在圖19B中存在的不清晰的區(qū)域L。即，使用具有圖20A那樣的形狀不同的照射口206A～206F的多個(gè)第1透鏡201，能夠形成圖20B那樣的截止線Lk。另外未說明的事項(xiàng)與實(shí)施方式1相同。

(實(shí)施方式3)

在實(shí)施方式1、2中，第1透鏡201的照射口206的形狀為長(zhǎng)方形，但也可以是從四邊形、橢圓、半圓、半橢圓形的任意一者切去一部分的形狀。通過這些組合，能夠形成自由形狀的照度分布。

實(shí)施方式1、2能夠進(jìn)行組合。

＜自由設(shè)計(jì)的構(gòu)成＞

在實(shí)施方式1、2中，第2透鏡211的光軸的中心215相對(duì)于第1透鏡201的照射口中心207的偏移量按照排列的順序逐漸錯(cuò)開。但是，也可以不按順序而隨機(jī)錯(cuò)開。

此外，發(fā)光元件22等間距地配置為2列。但是，也可以自由配置。例如，也可以配置為圓狀、S字狀、幾何學(xué)形狀。

通過根據(jù)場(chǎng)所來改變第1透鏡201的長(zhǎng)度，從而也能夠在將發(fā)光元件22安裝于平面狀的基板23的狀態(tài)下，立體地配置照明裝置200。

圖21是照明裝置200的部分主視圖。圖21所示的照明裝置200具有將透鏡配置為2列的區(qū)域和配置為1列的區(qū)域。照明單元300的排列方式具有靈活性，能夠進(jìn)行自由的設(shè)計(jì)。在該情況下，在實(shí)施方式1、2中說明的第1透鏡201、第2透鏡211的關(guān)系也成立即可。

此外，多個(gè)第1透鏡201、多個(gè)第2透鏡211分別在實(shí)施方式1、2中是相同的，但也可以使大小等發(fā)生變化。也可以通過多種光源的組合來構(gòu)成照明裝置。對(duì)于該構(gòu)成而言，即使在發(fā)光元件22的一部分發(fā)生不良狀況時(shí)也能夠照射足夠的光亮。

如上所述，能夠使發(fā)光元件22的光軸方向相對(duì)于照明裝置的光軸方向自由傾斜，因此能夠自由配置多個(gè)透鏡單元。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)自由的設(shè)計(jì)。此外，由于通過許多的光源的組合來構(gòu)成了燈，因此即使在發(fā)光元件22的一部分發(fā)生了不良狀況時(shí)也能夠照射足夠的光亮。

(實(shí)施方式4)

以下，參照?qǐng)D22A～圖23G來說明實(shí)施方式4。在實(shí)施方式1～3中，使用了多個(gè)透鏡單元。相對(duì)于此，在本實(shí)施方式所涉及的照明裝置500、600中，使用1組透鏡。

圖22A、圖22B是照明裝置500的側(cè)視圖。照明裝置500具有第1透鏡501和第2透鏡511。發(fā)光元件22位于第1透鏡501的下部，但在附圖上看不見。

圖22C是第1透鏡501的立體圖。在第1透鏡501上，存在從側(cè)面的上到下延伸的階差521。

圖22D是表示第1透鏡501的照射口506的俯視圖。照射口506從第1透鏡501向第2透鏡511引導(dǎo)光。在照射口506的長(zhǎng)邊，出現(xiàn)了階差521。

圖22E示出了照明裝置500的光的照射范圍507。在照射范圍507中具有階差。照射范圍507是近光燈配光，具有與照射口506相似的形狀。

照明裝置500的特征如上所述，是在第1透鏡501的側(cè)面具有階差521。階差521的端部也位于照射口506。

照明裝置500通過1組第1透鏡501和第2透鏡511，能夠達(dá)成近光燈配光。作為遠(yuǎn)光燈用照明裝置，使用其他照明裝置即可。

此外，也可以使用多個(gè)照明裝置500。上述以外與實(shí)施方式1～3同樣。

接下來，參照?qǐng)D23A～圖23G，對(duì)作為照明裝置500的變形例的照明裝置600進(jìn)行說明。

圖23A和圖23B是照明裝置600的側(cè)視圖。照明裝置600具有第1透鏡601和第2透鏡611。發(fā)光元件22位于第1透鏡601的下部，但在附圖上看不見。

圖23C是第1透鏡601的立體圖。在第1透鏡601上，存在從側(cè)面的上到下延伸的階差621。

圖23D是表示第1透鏡601的照射口606的俯視圖。照射口606從第1透鏡601向第2透鏡611引導(dǎo)光。在照射口606的長(zhǎng)邊，出現(xiàn)了階差621。

圖23E示出了照明裝置600的光的照射范圍607。照射范圍607是近光燈配光，與照射口606的形狀相當(dāng)。

照明裝置600相對(duì)于照明裝置500的差異在于，從圖23D可知，在照射口606的周邊部具有錐形部631a、631b、632c、632d。

錐形部631a形成于照射口606的左邊的拐角部。錐形部631b形成于照射口606的下邊的拐角部。錐形部632c形成于照射口606的右邊的拐角部。在照射口606的剩余的1邊沒有錐形。錐形部632d形成于第1透鏡601的側(cè)面的拐角部。

圖23F是錐形部531a的放大俯視圖。圖23G是錐形部531a的剖視圖。通過這樣的階梯狀的形狀，從而光被分散。比較圖22E與圖23E可知，對(duì)于照射范圍607而言，周邊部分?jǐn)U展(變得模糊)。因此，照射范圍607比照射范圍507大。近光燈部分608清楚，對(duì)于除此以外的周邊，光擴(kuò)展，變得模糊。

(實(shí)施方式5)

接下來，參照?qǐng)D24A～圖35B對(duì)實(shí)施方式5進(jìn)行說明。圖24A是本實(shí)施方式所涉及的照明裝置700的側(cè)視圖。照明裝置700具有2個(gè)照明單元705。2個(gè)照明單元705設(shè)想汽車的照明裝置而配置于左右。照明單元705各自具有多個(gè)透鏡單元705a～705g。圖24B是從與圖24A不同的方向(垂直方向)觀察的1個(gè)照明單元705的側(cè)視圖。圖25A、圖25B是照明單元705所包含的透鏡單元705a的側(cè)視圖。其他透鏡單元也同樣。圖25C是透鏡單元705a的第1透鏡701的下部的放大剖視圖。

與上述實(shí)施方式的不同點(diǎn)如下。下述以外與實(shí)施方式1～3同樣。

(1)在實(shí)施方式1～3中，基板23為平面狀。相對(duì)于此，在本實(shí)施方式所涉及的照明裝置700中，如圖24A、圖24B所示，具有階梯狀的基板723。

(2)在實(shí)施方式1～3中，發(fā)光元件22相對(duì)于第1透鏡101傾斜。相對(duì)于此，在照明裝置700中，如圖25C所示，發(fā)光元件22的發(fā)光面與第1透鏡701的下表面(第1入射面702)平行。如上所述，由于基板723為階梯狀，因此能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的構(gòu)成。來自發(fā)光元件22的光垂直進(jìn)入第1透鏡701的下表面，因此光的利用效率更好。

(3)對(duì)于多個(gè)透鏡單元705a～705g而言，第1透鏡701和第2透鏡711的位置關(guān)系相同。

對(duì)于透鏡單元705a～705g，分別決定照射光的范圍。通過將配置于各個(gè)透鏡單元705a～705g下的發(fā)光元件22接通(ON)、斷開(OFF)，從而能夠控制光照射范圍。在圖24A、圖24B中，單元705各自具有7個(gè)透鏡單元705a～705g。

圖26A～圖35B示出了如下例，即，通過配置于透鏡單元705a～705g下的發(fā)光元件22的接通、斷開，使光的照射范圍發(fā)生了變化。圖中的記號(hào)A～G表示來自透鏡單元705a～705g各自的光。其中，透鏡單元的排列(位置)和光的照射位置沒有關(guān)系，按照每個(gè)透鏡單元來設(shè)定了照射位置。

圖26A、圖28A、圖30A、圖32A、圖34A示出了左側(cè)的照明單元705的光分布。圖26B、圖28B、圖30B、圖32B、圖34B示出了右側(cè)的照明單元705的光分布。圖27A、圖29A、圖31A、圖33A、圖35A示出了右側(cè)和左側(cè)的照明單元705的合成光的光分布。圖27B、圖29B、圖31B、圖33B、圖35B分別示出了圖27A、圖29A、圖31A、圖33A、圖35A中的光強(qiáng)度分布。

也能夠配置多個(gè)透鏡單元，使得如上所述合成不同的光照射范圍，成為圖22E、圖23E所示那樣的具有階差的光照射范圍。

在照明裝置700中，通過將配置于各透鏡單元705a～705g下的發(fā)光元件22接通、斷開從而能夠截止不想照射光的地方的光。

另外，如圖25A、圖25B所示，在透鏡單元705a中，第1透鏡701和第2透鏡711也可以成為一體。對(duì)于透鏡單元705b～705g也同樣。這是因?yàn)榕c實(shí)施方式1～3不同，在照明裝置700中不按照每個(gè)透鏡單元改變第1透鏡701和第2透鏡711的位置關(guān)系。

圖26A～圖27B表示配置于所有的透鏡單元705a～705g下的發(fā)光元件22點(diǎn)亮的狀態(tài)。

圖28A～圖29B表示將配置于左右的透鏡單元705a～705c下的發(fā)光元件22熄滅，使光不照射中央的情況。

圖30A～圖31B表示將配置于左邊的透鏡單元705a～705c下的發(fā)光元件22熄滅，并將配置于右邊的透鏡單元705a、705b、705d下的發(fā)光元件22熄滅的情況。

圖32A～圖33B表示配置于左邊的透鏡單元705a～705g下的發(fā)光元件22全部點(diǎn)亮而不熄滅，并將配置于右邊的透鏡單元705e、705f下的發(fā)光元件22熄滅的情況。

圖34A～圖35B表示配置于左邊的透鏡單元705a～705g下的發(fā)光元件22全部點(diǎn)亮而不熄滅，并將配置于右邊的透鏡單元705f、705g下的發(fā)光元件22熄滅的情況。

這樣，通過配置于透鏡單元705a～705g下的發(fā)光元件22的點(diǎn)亮、熄滅能夠變更光的照射范圍，能夠僅對(duì)所希望的范圍照射光。

以上的實(shí)施方式能夠進(jìn)行組合。例如，也可以將實(shí)施方式4的透鏡用于實(shí)施方式1～3、5的照明裝置。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明所涉及的照明裝置不僅能夠用于車輛，還能夠廣泛用作交通工具用的照明裝置。此外，也能夠作為建筑物用的照明裝置來利用。

符號(hào)說明

d 偏移量

n 折射率

b 距離

10 發(fā)光元件

11 基板

12 反射板

13 開口

20 第1透鏡單元

21 第2透鏡單元

22 發(fā)光元件

23 基板

24 間隙

30 照度分布

31 中心

40 橢圓

Hi 遠(yuǎn)光燈

Lk 截止線

Lo 近光燈

P1 中心

dx 偏移量

dy 偏移量

r1 距離

r2 距離

r3 距離

t1 距離

t3 厚度

100 照明裝置

101 第1透鏡

200 照明裝置

201 第1透鏡

202 第1入射面

203 第2入射面

204 第1反射面

205 第2反射面

206、206A、206B、206C、206D、206E、206F 照射口

207 照射口中心

208 第1透鏡光軸

211 第2透鏡

212 入射面

213 出射面

214 光軸

215 光軸的中心

300 照明單元

500 照明裝置

501 第1透鏡

506 照射口

507 照射范圍

511 第2透鏡

521 階差

531a 錐形部

600 照明裝置

601 第1透鏡

606 照射口

607 照射范圍

608 近光燈部分

611 第2透鏡

621 階差

631a 錐形部

631b 錐形部

632c 錐形部

632d 錐形部

700 照明裝置

701 第1透鏡

705 照明單元

705a、705b、705c、705d、705e、705f、705g 透鏡單元

711 第2透鏡

723 基板

L11 光

L12 光

L13 光

L14 光

L15 光

L16 光

L17 光

L18 光

L19 光

L21 光

L22 光