JP4668153B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は自動車の室内灯などの照明装置に関し、特に光源に小型光源を用いて広い領域を照明する照明装置に適用して好適な照明装置に関するものである。

近年、自動車の室内灯のように比較的に広い領域を照明するための照明装置として光源にＬＥＤ等の小型光源を用いた照明装置が提案されている。例えば、特許文献１では、線状発光用の光伝送チューブの端部に光源としてＬＥＤを備え、ＬＥＤで発光した光を光伝送チューブの端部からチューブ内に導光し、光が光伝送チューブ内を導光される際に当該チューブの側面（周面）から拡散光として出射されるようにした構成が提案されている。このような光伝送チューブを複数本組み合わせることで、小型光源を用いながらも車室内等の比較的に広い領域を照明することが可能な照明装置を構成することが可能である。
特開平１１−６６９２９号公報

特許文献１のような光伝送チューブでは、チューブの一端から光を入射すると、チューブ内を導光される光は側面から出射されるために出射光量が低下してしまい、広い領域を均一に照明することが難しくなる。そのため、特許文献１では光伝送チューブの両端にそれぞれＬＥＤを配設し、光伝送チューブの両端から光を入射させ、線方向の光量の均一化を図っているが、光伝送チューブの本数の２倍の数のＬＥＤが必要になり、コスト高の要因になる。また、照明装置の発光パターンの要求から線状の発光パターンと面状の発光パターンとを組み合わせた照明装置が要求されることもあり、この場合には、線状の発光パターンを得るための光伝送チューブと面状発光パターンを得るための光ブロックを組み合わせてそれぞれから光を出射させる構成がとられるが、これら光伝送チューブと光ブロックのそれぞれにＬＥＤを配設して光を入射させる必要があり、コスト高の要因になる。

本発明の目的は、線状発光パターンを得るための線状導光体における光量分布の均一化を図るとともに、線状発光パターンと面状発光パターンを組み合わせた照明装置における低コスト化を図った照明装置を提供するものである。

本発明は、一端面から光源光が入射される線状をした第１の導光体と、第１の導光体の他端面から出射された光が入射される面状の第２の導光体とを備えており、第１及び第２の導光体は入射された光を内面反射するとともに一部の光を照明光として表面から出射するように構成された照明装置であって、第１の導光体は少なくとも２本設けられ、第２の導光体は一方の第１の導光体から入射された光の一部を他方の第１の導光体の他端面に向けて出射可能な構成であることを特徴とする。

本発明の照明装置によれば、光源から出射された光を第１の導光体の一端面に入射すると、当該光は第１の導光体を通過して第２の導光体にまで導光され、同時に第１の導光体と第２の導光体のそれぞれの表面から光を出射して照明を行うことができる。第１の導光体に対応する数の光源を備えるだけで面状の第２の導光体での照明を行うことができ、装置の低コスト化が可能になる。また、一方の第１の導光体の他端面から第２の導光体に入射された光の一部は他方の第１の導光体の他端面に入射されるので、第１の導光体における長さ方向の光量分布を均一化し、長さ方向に均一な明るさの照明が可能になる。

本発明の好ましい形態として、第２の導光体は２つの端面を有する半円弧状、あるいはほぼＵ字型に形成され、当該第２の導光体の２つの端面に２本の第１の導光体の各他端面が対向配置される。線状の第１の導光体と半円弧状の第２の導光体とで全体として線状部が長く、先端部が幅広をしたＵ字型の配光パターンを得ることができ、しかも線状部での光量の均一化が可能になる。

本発明において、第２の導光体は第１の導光体の他端面が対向配置されている端面に円筒状に凹設された入射部を備えており、第２の導光体に入射される光を拡散させ、第２の導光体の表面から出射される光の均一化を図るとともに、第１の導光体の他端面に対して適切な光量で出射させることができる。また、入射部は表面が粗面化処理されていることで当該拡散効果を高めることができる。

本発明において、第１の導光体は表面に光拡散チューブを備えており、第２の導光体は表面に光拡散用ステップが形成されており、第１の導光体と第２の導光体の各表面から出射される光を拡散し、照明の明るさの均一化を高めることができる。

次に、本発明の実施例１を図面を参照して説明する。図１は本発明を自動車の車室内の天井ＲＦに配設するルームランプ（室内灯）ＲＬに適用した実施例の外観斜視図、図２はその一部を分解した図である。また、図３及び図４は図１のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線に沿った箇所の各断面図である。ここで、以降の説明において、前後、上下の各用語は自動車の前後、上下を基準にしている。実施例１のルームランプＲＬは、樹脂等により形成され、図には表れないネジ等により自動車の車室内の天井ＲＦに取着されるランプベース１を備えており、このランプベース１を主体にランプが組み立てられている。

前記ランプベース１は車室内の天井ＲＦの前部から後方に向けて所要の長さ、通常では運転席と助手席の間の位置から天井ＲＦの前後方向のほぼ中間位置に達するまでの長さに延長された長方形に近い形状に形成されている。前記ランプベース１の幅方向（短辺方向）の中間部１２は前端縁１０から後端部１１の近傍位置にまでわたる領域が下方に向けて矩形凸状に突出形成されており、この中間部１２を幅方向に挟む一対の細長い領域の両側部１３と、前記中間部１２の後端側のほぼ正方形に近い形状をした前記後端部１１の領域は平坦に形成され、特にこれら両側部１３と後端部１１の下面は光反射面として構成されている。前記中間部１２の表面一部には手操作可能なランプスイッチ７が配設される。また、両側部１３にはそれぞれ下方から透光性のカバー２が被せられ、同様に前記後端部１１には下方から透光性のレンズ３が被せられ、これらカバー２とレンズ３はそれぞれランプベース１に支持されている。

前記カバー２は透明樹脂で形成されており、全体が素通し、あるいは一部に拡散ステップが形成された断面がＬ字状をした細長い一対の板材として形成され、それぞれ図には表れない固定手段によって前記両側部１３の下方領域及び側方領域を覆うように前記ランプベース１に着脱可能に取着される。前記レンズ３は光透過性のある樹脂で形成されており、所要の光拡散特性を得るように所要のレンズステップが形成されたほぼ正方形をした浅皿状に近い形状に形成されている。このレンズ３は図には表れない固定手段により、前記後端部１１の下方領域及び側方領域を覆うように前記ランプベース１に着脱可能に取着される。

前記ランプベース１の一対の両側部１３のそれぞれの下面には光源４と第１の導光体５が固定支持され、前記後端部１１の下面には第２の導光体６が固定支持されている。図５にランプベース１を除いた状態を上方から見た斜視図を示すように、前記光源４は小型光源、ここではそれぞれ１つのＬＥＤ４１で構成されており、各ＬＥＤ４１は前記両側部１３の前端側の位置に支持されている。前記ＬＥＤ４１は任意の発光色のものを用いることが可能であるが、ここではディスクリート構成の青色ＬＥＤを用いている。これらＬＥＤ４１は前記ランプベース１に固定板４２により支持されており、各ＬＥＤ４１はそれぞれの光出射光軸が後方に向けられている。また、これらＬＥＤ４１は前記ランプスイッチ７及び図には示されない駆動回路部を介して電源に電気接続されている。

前記第１の導光体５は線状（直線状）をした２本の導光体で構成され、第２の導光体６は面状、ここでは半円弧面状をした１つの導光体で構成されている。第１の導光体５はここではほぼ１０ｍｍ程度の径寸法をした円柱状の光ファイバ型導光体で構成されている。この光ファイバ型導光体は透光性のある樹脂で形成された円柱状のコア５１と、このコア５１の円周側面を覆う光拡散性のある乳白色をした光拡散チューブ５２からなるクラッドとで構成されている。この２本の第１の導光体５はそれぞれ前記ランプベース１の両側部１２に配設され、長さ方向の両端近傍部位においてクランプ５３によってランプベース１に支持されている。この第１の導光体５の各一端面５ａは前記ＬＥＤ４１に対向配置され、他端面５ｂは前記第２の導光体６に対向配置されている。

前記第２の導光体６は前記第１の導光体５の径寸法よりも幾分厚い板厚で、第１の導光体５の径寸法の３〜４倍程度の幅寸法をした透明樹脂を半円弧状に形成したものであり、両端面６ａはほぼ同一面上に配置され、これら両端面６ａにはそれぞれ前記２本の第１の導光体５の各他端面５ｂが対向配置されている。また、第２の導光体６の両端面６ａには、それぞれ第１の導光体５の他端面５ｂが対向する箇所に所要の径寸法をした半円筒状の凹部からなる入射部６１が形成されている。この実施例１では入射部６１は両端面６ａの幅方向の外側に偏った位置に設けられており、第２の導光体５の軸芯と入射部６１の筒芯が一致するようになっている。入射部６１の筒径は第１の導光体５の径寸法にほぼ等しく、また、第１の導光体５の他端面５ｂと入射部６１とは適宜な間隔、例えば１〜５ｍｍ程度で離間配置されている。第２の導光体６は上面６ｂと下面６ｃは透明のままであるが、前記光入射部６１が形成されている両端面６ａと外周面６ｄ、及び内周面６ｅにはシボ加工等の粗面加工が施されている。また、上面６ｂのほぼ全域には光拡散用ステップとして、内部に向けて突出形成した多数の円錐型、あるいは角錘型の微小凹部（点刻）６２が設けられている。この微小凹部６２の構成は既に知られている構成であるのでここでは詳細な説明は省略する。さらに、外周面６ｄに沿った２箇所には第２の導光体６を図外のネジによりランプベース１に固定支持するための支持片６３が径方向に突出して一体形成されている。

以上の構成によれば、乗員がランプスイッチ７をＯＮすることで２つのＬＥＤ４１に電力が供給され、これらのＬＥＤ４１は発光し、発光した光はそれぞれ一端面５ａから第１の導光体５の内部に入射される。図６（ａ）には一方のＬＥＤ４１（図の上側のＬＥＤ）についての光路を図示しているが、これは２本の第１の導光体５のいずれにおいても同じである。第１の導光体５の内部を導光される光はコア５１での内面反射によって長さ方向に導光され、他端面５ｂから出射され、第２の導光体６の端面６ａに設けた入射部６１から第２の導光体６内に入射される。また、第１の導光体５ではコア５１の周面で光が内面反射する際に、当該周面に密接されている光拡散チューブ５２において拡散されるため、図示破線で示すように光の一部は光拡散チューブ５２を透過して表面から外部に出射される。そのため、第１の導光体５では、光を長さ方向に導光すると同時に第２の導光体５のほぼ全長にわたって円周面が発光面となる。したがって、第１の導光体５は線状の発光体となり、このようにして出射された光は図３に示したように、ランプベース１の下面で反射された後にカバー２を透過し、あるいは出射された直接光がカバー２を透過して外部に出射され、車室内を照明することになる。

一方、第２の導光体６に導光された光は、第２の導光体６の円弧状の外周面６ｄと内周面６ｅとで順次内面反射されながら円弧形状に沿って導光される。実施例１では第２の導光体６の端面６ａに半円筒状の入射部６１を設け、この入射部６１に第１の導光体５の他端面５ｂから出射した光を入射させているので、入射部６１において光は幅方向に拡散され、外周面６ｄと内周面６ｅの広い範囲に向けて光が導光されることになり、第２の導光体６のほぼ全内部領域に向けて光が導光され、かつ内面反射が行われることになる。特に、入射部６１を粗面に形成することで入射に際しての光の拡散性は高くなる。そして、このようにして導光される光の一部は、外周面６ｄから外部に出射される。また、同時に、図６（ｂ）に示すように、導光される光の他の一部は、上面６ｂの微小凹部６２、すなわち第２の導光体の内部からみれば凸部において反射され、下面６ｃに向けられた光となり、当該下面６ｃを透過して下方に向けて出射される。このとき、第２の導光体６の内部では外周面６ｄと内周面６ｅでの内面反射が種々の方向に向けて繰り返し行われるので、微小凹部６２において光が反射する確率も高くなり、極めて多くの光が下面６ｃから出射されることになる。また、微小凹部６２で反射されない光についても、第２の導光体６の外周面６ｄと内周面６ｅは粗面として形成されているので、これらの面で内面反射される際に臨界角を満たさない光が生じて外部に出射される。第２の導光体６から出射された光はレンズ３を透過し、レンズ３に設けたステップにより適宜な拡散光となる。これにより、第２の導光体６から出射される光の光量は第２の導光体６の円弧方向及び幅方向に沿ってほぼ均一な光量となり、ルームランプＲＬの後端側のレンズ３の領域が均一な発光体になって車室内を照明する。

ここで、前記一方の第１の導光体５についてみると、一端面５ａからＬＥＤ４１の光が入射され、内部を導光される際に前述のように光の一部が周面から出射されるため、図６（ｃ１）に模式的に示すように、第１の導光体５の長さ方向に沿って徐々に導光される光の光量が低下してしまい、ルームランプＲＬの長さ方向に沿う光量分布に偏りが生じるおそれがある。同図は図６（ｂ）に示した第１の導光体５に左側の一端面５ａからＬＥＤ４１の光を導光させたときの往光の光量分布であり、一端面５ａ側の光量よりも他端面５ｂ側の光量が低下してしまう。しかしながら、実施例１では２本の第１の導光体５の各他端面５ｂが第２の導光体６のそれぞれ反対側の端面６ａに対向配置されているので、図６（ａ）のように、第２の導光体６の内部において図示上側の一方の端面６ａ１から他方の端面６ａ２にまで導光された光の一部は当該他方の端面６ａ２から洩出して、これに対向配置されている図示下側の第１の導光体５の他端面５ｂに入射される。入射された光は第１の導光体５の内部をＬＥＤ４１の方向に向けて導光され、この反対方向に導光される光も第１の導光体５の周面から出射されるため、第１の導光体５の長さ方向に沿って徐々に光量が低下することになり、図６（ｃ２）に示す復光の特性となる。したがって、第１の導光体５では、ＬＥＤ４１から入射されて順方向に導光される往光と、第２の導光体６から入射されて反対方向に導光される復光を合わせた光による照明が行われることになり、結果として図６（ｃ３）に示すように、第１の導光体５の全長にわたってほぼ均一な光量な特性での照明が行われる。

このように、実施例１では２つのＬＥＤ４１でそれぞれ線状をした２つの第１の導光体５を発光させるとともに、第１の導光体５を通過した光を利用して面状をした第２の導光体６を発光させ、これらをルームランプＲＬの発光体として構成しているので、２つのＬＥＤ４１のみで線状発光体（第１の導光体５）と面状発光体（第２の導光体６）を発光させることができ、ＬＥＤ４１を最小個数で構成してルームランプＲＬの低コスト化が可能になる。また、線状の第１の導光体５では、ＬＥＤ４１からの光を順方向に導光させるとともに、面状の第２の導光体６の内部から出射されてくる光を反対方向に導光させ、これらの光を合わせた状態で発光させているので、第１の導光体５の長さ方向の光量の均一化が可能になる。さらに、面状の第２の導光体６では導光される光は内面反射が繰り返された上で外部に出射されるので、第２の導光体６の全体にわたって均一な発光が可能になる。これにより、ＬＥＤ等の小型の光源で車室内等の比較的に広い領域を均一な明るさで照明することが可能になる。

実施例１では２本の線状の第１の導光体と１つの面状の第２の導光体で構成しているが、線状の第１の導光体は３本以上であってもよく、いずれも一端面にＬＥＤを配設し、他端面を面状の第２の導光体に対向配置して光を入出射可能に構成すればよい。第１の導光体は、円柱の他、角柱や或いは側面の導光方向に沿った断面が連続する波型（連続する凹凸面）となる形状としてもよい。また、第１の導光体は、直線だけでなく、円弧やその他滑らかな連続曲線としても良い。一方、第２の導光体は実施例１の半円弧状に限られるものではなく、入射された光を内面反射して他の箇所、特に他の異なる第１の導光体にまで導光する構成であれば本発明を同様に適用することができる。

本発明における光源は実施例に記載したＬＥＤに限られるものではなく、小型白熱電球や、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）、ＬＤ（レーザダイオード）等の他の発光素子であってもよい。また、本発明は実施例に記載のルームランプに限られるものではなく、特に小型光源を用いた照明装置で、線状及び面状の発光パターンが混在される発光パターンの照明装置であれば、本発明の適用が可能である。

本発明をルームランプに適用した実施例１の外観図である。 実施例１の部分分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 光源及び導光部の概略構成図である。 光源及び導光部の作用を説明する平面図と側面図、並びに第１の導光体における光量分布を示す図である。

符号の説明

ＲＬ ルームランプ
ＲＦ 天井
１ ランプベース
２ カバー
３ レンズ
４ 光源
５ 第１の導光体（線状の導光体）
５ａ 一端面
５ｂ 他端面
６ 第２の導光体（面状の導光体）
６ａ 端面
１１ 後端部
１２ 中間部
１３ 両側部
４１ ＬＥＤ
５１ コア
５２ 光拡散チューブ
６１ 入射部
６２ 微小凹部（点刻）

Claims (5)

1. 一端面から光源光が入射される線状をした第１の導光体と、前記第１の導光体の他端面から出射された光が入射される面状をした第２の導光体とを備え、前記第１及び第２の導光体は入射された光を内面反射して導光を行うとともに一部の光を照明光として表面から出射するように構成された照明装置であって、前記第１の導光体は少なくとも２本設けられ、前記第２の導光体は一方の第１の導光体から入射された光の一部を他方の第１の導光体の他端面に向けて出射可能な構成であることを特徴とする照明装置。
2. 前記第２の導光体は２つの端面を有する円弧状、あるいはほぼＵ字型に形成され、当該第２の導光体の前記２つの端面に前記２本の第１の導光体の各他端面が対向配置されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記第２の導光体は、前記第１の導光体の他端面が対向配置されている端面に円筒状に凹設された入射部を備えることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記入射部は表面が粗面化処理されていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 前記第１の導光体は表面に光拡散チューブを備えており、前記第２の導光体は表面に光拡散用ステップが形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の照明装置。
   
   

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