JP2008116609A - 照明装置用導光体 - Google Patents

Abstract

【課題】 放物面鏡を用いることなく光を屈折させると共に、効率よく導光して発光させることができ、且つ小型化及び／又は薄型化に対応できるようにする。
【解決手段】 導光部１とその先端部の端面に光源５が配置される延長部４との間に、延長部４を通って導光部１に入射される光源５からの光を変曲させて導光部１に入射させる変曲部３を設け、変曲部３を、導光部１の発光面１ａと平行な面に対して傾斜して設けられ、反射面１ｂで反射させたのちに発光面１ａから出射させる第一変曲面３ａと、発光面１ａと平行な面に対して第一変曲面３ａよりも大きく傾斜して設けられ、発光面１ａで反射させたのちに発光面１ａから出射させる第二変曲面３ｂとで構成し、第一変曲面３ａを導光部１の端部側に設け、第二変曲面３ｂを延長部４の基端部側に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両（自動車や単車）用のメータや電化製品の操作パネルを、発光ダイオード（以下ＬＥＤという）の光を入射して表示させるための照明装置用導光体に関する。

従来のこの種照明装置用導光体は、例えば自動車のスピードメータに使用されており、該スピードメータにおいて、正面視細長い等脚台形状で、側断面形状が略Ｌ字形状を呈した導光ピースが平面視略扇形状になるよう隣接配置されている（特許文献１）。

この導光ピースは、厚さ方向一側を光反射面とすると共に、他側を光出射面とし、光反射面の長さ方向に断面三角形状の凹部を多数形成して鋸歯状としている。さらに、導光ピースのコーナ部に、内側に反射面を有する放物面鏡が設けられており、該放物面鏡の反射面により、導光ピースに内装されたＬＥＤからの光を略平行に変換して、光反射面及び光出射面で形成された導光部に入射するようにしている。
特開平９−１５２３６０号公報

しかしながら、従来の照明装置用導光体は、放物面鏡によってＬＥＤからの光を屈折させて出射させているため、光出射面から略均等に発光させるには、導光部を長くする必要があり、導光部の長さを確保しようとすると、光源が出射面から離れて導光効率が悪くなる一方、導光効率を向上させようとすると、導光部の厚さを大きくする必要があり、光源が出射面からより一層離れて発光効率が低下することに加え、小型化及び／又は薄型化に対応できないという問題がある。

そこで、本発明は、放物面鏡を用いることなく光を屈折させると共に、効率よく導光して発光させることができ、且つ小型化及び／又は薄型化に対応できる照明装置用導光体を提供することを課題とする。

本発明に係る照明装置用導光体は、複数のプリズムが形成される反射面、及び該反射面に対して平行して設けられた発光面を有する導光部と、該導光部の端部に直角又は斜めに設けられ、その先端部の端面に光源が配置される延長部と、導光部と延長部の間に設けられ、該延長部を通る光源からの光を変曲させて導光部に入射させる変曲部とを有する照明装置用導光体であって、前記変曲部は、発光面に対して傾斜して設けられ、最初に反射面に反射させたのちに発光面から出射させる第一変曲面と、発光面に対して第一変曲面よりも大きく傾斜して設けられ、最初に発光面で反射させたのちに発光面から出射させる第二変曲面とで構成され、第一変曲面は導光部の端部側に設けられ、第二変曲面は第一変曲面に続いて延長部の基端部側に設けられ、第一変曲面と第二変曲面はそれぞれ次式を満たすことを特徴とする。

nsin（１８０−Ｚ１−２Ｘ）＞１ …（１）
nsin（２Ｘ−Ｚ２）＞１ …（２）
nsin（２Ｚ１＋２Ｘ−９０＋Ｚ３）＞１ …（３）
nsin（２Ｚ２−２Ｘ＋９０＋Ｚ３）＞１ …（４）
nsin（２７０−２Ｚ１−２Ｘ−Ｚ５）＞１…（５）
nsin（９０−２Ｚ２＋２Ｘ−Ｚ５）＞１ …（６）
但し、
ｎ:導光板の材料の屈折率
Ｚ１：発光面と平行な面と第一変曲面とのなす角度
Ｚ２：発光面と平行な面と第二変曲面とのなす角度
Ｚ３：発光面に垂直な面と延長部の外側面とのなす角度
Ｚ４：発光面に垂直な面と延長部の内側面とのなす角度
Ｚ５：発光面と平行な面と、変曲部の内周側の面とのなす角度
Ｘ：プリズムの反射面と、発光面と対向する反射面とのなす角度
また本発明の照明装置用導光体は、さらに次式を満たすような構成を採用するのが好ましい。

Ｚ５＝θ１…（７）
但し
θ１：反射面と、第二変曲面に反射してつぎに発光面で反射する反射光とのなす角度
この場合、第一変曲面で反射された光が反射面に反射されると共に、第二変曲面によって反射された光が発光面に反射され、これら反射光の反射角度が略同じになるよう上述した式に基づいて設定しているので、導光部の各プリズムにおいて反射される角度も略同じになり、発光面から略均一に出射されるようになる。

また本発明の照明装置は、請求項１又は２に記載の照明装置用導光体を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、光源が離れた位置でも高い発光効率を維持できる照明装置を提供できる。

以上より、本発明に係る照明装置用導光体によれば、光源からの光を、第一変曲面に反射させたつぎに最初に反射面に反射させると共に、第二変曲面に反射させたつぎに最初に発光面に反射させ、反射面及び発光面に対する、これら各反射光の反射角度を略同一にした状態で導光部に入射するようにしたので、複数のプリズムに反射して発光面から出射される光が略均一に出射できようになり、光源を発光面から離しても、導光部における導光効率の低下も抑制できると共に、発光面における発光効率の低下を抑制することができる。また、導光効率及び発光効率の低下を抑制できることから、導光体の厚みをさほど厚くする必要がなく、小型化及び／又は薄型化に対応できるようになる。

また本発明に係る照明装置によれば、上記照明装置用導光体を用いているので、光源を発光面から比較的離れた位置に設けることができると共に、小型化及び／又は薄型化に対応した設計自由度の大きな照明装置を提供できる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明の一実施形態における照明装置用導光体の構成図であり、図２は図１の要部の断面図である。

本実施形態に係る照明装置用導光体は、断面が略Ｌ字形状を呈しており、水平に配された直線状の導光部１と、該導光部１の基端部から変曲部３を介してやや斜め下方に延出された延長部４とから構成されている。

導光部１は、外側及び内側に平行する平坦面を備えており、外側の平坦面が発光面１ａとなり、内側の平坦面が反射面１ｂとなっている。さらに、内側の平坦面には、その長さ方向に対して直交する方向に沿って、プリズム２が複数形成されている。各プリズム２は、変曲部３に対向する側の傾斜面２ａが反射面となっており、底面（内側の平坦面）と傾斜面２ａとのなす角度Ｘによって、変曲部３からの光の反射角度、即ち発光面１ａに対して略直角に出射するよう設定されている。

変曲部３は、外側面において、略く字形状に形成された第一変曲面３ａと第二変曲面３ｂとを備えている。該第一変曲面３ａは、発光面（水平面）１ａに対して傾斜角度Ｚ１をもって発光面１ａの基端部から斜め下方に延出して形成され、第二変曲面３ｂは、発光面１ａに平行する水平面に対して傾斜角度Ｚ２をもって第一変曲面３ａの端部からさらに斜め下方に延出して形成されている。そして、図２に示すように、傾斜角度Ｚ１よりも傾斜角度Ｚ２が大きく設定されている。

また内側面において、反射面１ｂの基端部から、該反射面（水平面）１ｂに対して傾斜角度Ｚ５をもって斜め下方に延出して形成された逃げ部３ｃと、直立面に対して傾斜角度Ｚ４をもって、逃げ部３ｃの端部から斜め下方に延出して形成された、後述の延長部４の内側面４ｂとを備えている。なお、内側面４ｂは直立面である場合も含むものとする（Ｚ４＝０度）。

さらに、第一変曲面３ａ及び第二変曲面３ｂの折曲部と、逃げ部３ｃ及び延長部４の内側面４ｂの折曲部とが対向し、第一変曲面３ａの基端部と逃げ部３ｃの基端部とで拡開された開口部位が形成され、該開口部位から上記各折曲部に向かうにしたがって縮閉され、この縮閉された開口部位から、第二変曲面３ｂ及び延長部４の内側面４ｂの先端部に向かうにしたがって拡開され、上述した各開口部位を介して延長部４と導光部１とが連通し、後述するＬＥＤ５の導光路が形成されている。

そして、第一変曲面３ａによって反射される第一反射光６ａは、プリズム２に反射して発光面１ａから出射するよう、最初に反射面１ｂに反射し、第二変曲面３ｂによって反射される第二反射光６ｂは、プリズム２に反射して発光面１ａから出射するよう、最初に発光面１ａに反射され、逃げ部３ｃは、第二反射光６ｂが導光部１に円滑に導光されるよう形成されている。

これら各反射光６ａ，６ｂが発光面１ａから略均等に効率よく出射されるよう、発光面１ａに対する第二反射光６ｂの角度θ１と、反射面１ｂに対する第一反射光６ａの角度θ１とが同一になるよう第一変曲面３ａ及び第二変曲面３ｂの角度Ｚ１，Ｚ２が設定されている。

つまり、光源（ＬＥＤ５）が導光部１から離間した状態であっても、発光効率及び導光効率が著しく低下することはない。

延長部４は、上端開口部が第二変曲面３ｂ及び逃げ部３ｃの開口部位に連通し、下端開口部が、光源となるＬＥＤ５の発光部の真上に設けられている。そして、外側面４ａ及び内側面４ｂが、直立面に対して略同程度に傾斜角度Ｚ３，Ｚ４をもって傾斜している。即ち、外側面４ａ及び内側面４ｂが平行するように設けられている。
（実施例）
つぎに実施例について説明する。

第一変曲面３ａと第二変曲面３ｂはそれぞれ次式を満たす。

nsin（１８０−Ｚ１−２Ｘ）＞１ …（１）
nsin（２Ｘ−Ｚ２）＞１ …（２）
nsin（２Ｚ１＋２Ｘ−９０＋Ｚ３）＞１ …（３）
nsin（２Ｚ２−２Ｘ＋９０＋Ｚ３）＞１ …（４）
nsin（２７０−２Ｚ１−２Ｘ−Ｚ５）＞１…（５）
nsin（９０−２Ｚ２＋２Ｘ−Ｚ５）＞１ …（６）
但し
ｎ:導光板の材料の屈折率
Ｚ１：発光面１ａに対して平行な面と第一変曲面３ａとのなす角度
Ｚ２：発光面１ａに対して平行な面と第二変曲面３ｂとのなす角度
Ｚ３：発光面１ａに対して垂直な面と延長部４の外側面４ａとのなす角度
Ｚ４：発光面１ａに対して垂直な面と延長部４の内側面４ｂとのなす角度
Ｚ５：反射面１ｂ（もしくは発光面１ａ）と逃げ部３ｃとのなす角度
Ｘ：プリズム２の傾斜面（反射面）２ａと、発光面１ａと対向する反射面１ｂとのなす角度
好ましくは、Ｚ５＝θ１…（７）
但し
θ１：反射面１ｂと、第一変曲面３ａに反射したつぎに反射面１ｂに反射する第一反射光６ａとのなす角度、及び発光面１ａと、第二変曲面３ｂに反射したつぎに発光面１ａに反射する第二反射光６ｂとのなす角度
そして、照明装置用導光体の材料をアクリルとした場合、屈折率ｎ＝１．４９
ここで、Ｘ＝５２°とすると、（このＸの値に特に決まりはなく、経験上の数値）
上記式（１）〜（６）からそれぞれ、
Ｚ１＜３３．８°（１）より Ｚ２＜６１．８°（２）より
Ｚ１＞１１．６°（３）より Ｚ２＜２５．６°（４）より
Ｚ１＜５９．４°（５）より Ｚ２＜７３．４°（６）より
すなわち、
１１．６°＜Ｚ１＜３３．８°
２５．６＜Ｚ２＜６１．８°
が導かれる。

これら（１）〜（６）を満たすようなＺ１〜Ｚ２を設定する。例えば、この実施例では、
Ｚ１＝２５°
Ｚ２＝５５°
としている。

さらに、Ｚ５＝θ１
なお、Ｚ４＝５°、Ｗ１（導光部１の長さ寸法）＝２２ｍｍ、Ｗ２（延長部の長さ寸法）＝１０ｍｍ、ｔ１（導光部１の厚さ寸法）＝０．８ｍｍ、ｔ２（延長部４の厚さ寸法）＝１．０ｍｍとする。

本発明に係る照明装置用導光体によれば、光源を発光面から離間させても、発光面の発光効率の低下を抑制できるので、車両用のスピードメータ、家電調理器具や撮像装置などの操作パネルなどに広範囲に利用できる。

本発明の一実施形態における照明装置用導光体の構成図 （イ）は図１の変曲部の断面図、（ロ）は図１の導光部における反射面のプリズムの断面図

符号の説明

１…導光部
１ａ…発光面
１ｂ…反射面
２…プリズム
２ａ…傾斜面（反射面）
３…変曲部
３ａ…第一変曲面
３ｂ…第二変曲面
３ｃ…逃げ部
４…延長部
４ａ…外側面
４ｂ…内側面
５…光源

Claims (3)

1. 複数のプリズムが形成される反射面、及び該反射面に対して平行して設けられた発光面を有する導光部と、該導光部の端部に直角又は斜めに設けられ、その先端部の端面に光源が配置される延長部と、導光部と延長部の間に設けられ、該延長部を通る光源からの光を変曲させて導光部に入射させる変曲部とを有する照明装置用導光体であって、
   前記変曲部は、発光面に対して傾斜して設けられ、最初に反射面に反射させたのちに発光面から出射させる第一変曲面と、発光面に対して第一変曲面よりも大きく傾斜して設けられ、最初に発光面で反射させたのちに発光面から出射させる第二変曲面とで構成され、第一変曲面は導光部の端部側に設けられ、第二変曲面は第一変曲面に続いて延長部の基端部側に設けられ、第一変曲面と第二変曲面はそれぞれ次式を満たすことを特徴とする照明装置用導光体。
   
   nsin（１８０−Ｚ１−２Ｘ）＞１ …（１）
   nsin（２Ｘ−Ｚ２）＞１ …（２）
   nsin（２Ｚ１＋２Ｘ−９０＋Ｚ３）＞１ …（３）
   nsin（２Ｚ２−２Ｘ＋９０＋Ｚ３）＞１ …（４）
   nsin（２７０−２Ｚ１−２Ｘ−Ｚ５）＞１…（５）
   nsin（９０−２Ｚ２＋２Ｘ−Ｚ５）＞１ …（６）
   但し、
   ｎ:導光板の材料の屈折率
   Ｚ１：発光面と平行な面と第一変曲面とのなす角度
   Ｚ２：発光面と平行な面と第二変曲面とのなす角度
   Ｚ３：発光面に垂直な面と延長部の外側面とのなす角度
   Ｚ４：発光面に垂直な面と延長部の内側面とのなす角度
   Ｚ５：発光面と平行な面と、変曲部の内周側の面とのなす角度
   Ｘ：プリズムの反射面と、発光面と対向する反射面とのなす角度
   
2. さらに次式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の照明装置用導光体。
   Ｚ５＝θ１…（７）
   但し
   θ１：反射面と、第二変曲面に反射してつぎに発光面で反射する反射光とのなす角度
   
3. 請求項１又は２に記載の照明装置用導光体を備えることを特徴とする照明装置。
   
   

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