JP2018205651A - Light guide with heat-resistant incoming part - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体光源の発光を導光体によって導くライトガイドに関し、詳しくは、導光体の入射部を半導体光源の発熱から保護する技術に関する。 The present invention relates to a light guide that guides light emitted from a semiconductor light source by a light guide, and more particularly to a technique for protecting an incident portion of a light guide from heat generated by a semiconductor light source.
この種のライトガイドは、車両用灯具において、LEDやLD等の半導体発光素子を光源とする間接照明に広く使用されている。例えば、図8(a)に示す車両用灯具1では、ライトガイド11が透明樹脂製の棒状導光体12を備え、この導光体12の入射部13が光源ユニット2上の半導体光源3と対向し、導光体12の出射部14が前面カバー4の内面に沿って延びるように設けられている。
This type of light guide is widely used in indirect illumination in a vehicular lamp using a semiconductor light emitting element such as an LED or LD as a light source. For example, in the
図8(b)に示すように、入射部13は、通常、半導体光源3が発生した光束を効率よく配光できるように、半導体光源3に接近する位置(好ましくは、配光角θをカバーする位置)に配置される。このため、半導体光源3の点灯時には、発光に伴う発熱によって導光体12の端面15が軟化して変形することがある。特に近年は、半導体発光素子の高輝度化に伴って入射部13に熱損が発生しやすい傾向にある。
As shown in FIG. 8B, the
そこで、従来、導光体入射部の耐熱性を高める技術が提案されている。例えば、特許文献1には、図9に示すように、導光体52の入射部53を保持するホルダ54の全体を、入射部53よりも高い軟化点を有する透明な耐熱樹脂材料で成形し、導光体52の端面55と半導体光源56との間に位置するホルダ54の一部を断熱部57として機能させるライトガイド51が提案されている。
Thus, conventionally, a technique for improving the heat resistance of the light guide incident portion has been proposed. For example, in
ところが、従来のライトガイド51によると、断熱部57は、耐熱樹脂製であっても半導体光源56から離して配置する必要があるため、導光体52の端面55と半導体光源56との間の距離が長くなり、入射部53が配光角θをカバーできず、多くの光束が入射部53から外れ、ライトガイド51の配光効率が低下するうえ、外れた光束が入射部53の周辺でホルダ54を発光させるという問題点があった。また、入射部53とホルダ54との隙間(空気層)58が導光体52の配光特性に悪影響を及ぼすおそれもあった。
However, according to the
そこで、本発明の目的は、配光効率を低下させることなく、導光体の入射部を半導体光源の発熱から保護できるライトガイドを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a light guide that can protect the incident portion of the light guide from the heat generated by the semiconductor light source without reducing the light distribution efficiency.
上記課題を解決するために、本発明のライトガイドは、透明材料で成形された導光体に、半導体光源の発光を入射する入射部と、半導体光源の発熱から入射部を保護する保護部とが設けられていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a light guide of the present invention includes an incident part that makes light emitted from a semiconductor light source incident on a light guide formed of a transparent material, and a protective part that protects the incident part from heat generated by the semiconductor light source. Is provided.
ここで、導光体の形状は、特に限定されず、棒状、帯状、板状など、用途に応じて適宜に選択できる。棒状または帯状の長尺導光体の場合、その長手方向の一端面が入射面として機能し、半導体光源に対向する。本発明を実施するにあたり、導光体の入射面は、入射部の端面とすることもでき、保護部の端面とすることもできる。 Here, the shape of the light guide is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the application, such as a rod shape, a strip shape, or a plate shape. In the case of a rod-shaped or strip-shaped long light guide, one end surface in the longitudinal direction functions as an incident surface and faces the semiconductor light source. In practicing the present invention, the incident surface of the light guide can be the end surface of the incident portion or the end surface of the protective portion.
本発明の幾つかの実施形態では、保護部の端面が導光体の入射面として機能し、半導体光源の発光が保護部を介して入射部に入射する。この場合、好ましくは、入射部を第1透明材料で成形し、保護部を第1透明材料よりも軟化点が高い第2透明材料で成形することができる。 In some embodiments of the present invention, the end surface of the protection unit functions as an incident surface of the light guide, and light emitted from the semiconductor light source enters the incident unit through the protection unit. In this case, preferably, the incident portion can be formed of the first transparent material, and the protective portion can be formed of the second transparent material having a softening point higher than that of the first transparent material.
具体的には、入射部の第1透明材料を合成樹脂とし、保護部の第2透明材料をガラスとすることができる。また、第1透明材料を相対的に軟化点が低いアクリル樹脂(PMMA)とし、第2透明材料を相対的に軟化点が高いポリカーボネイト樹脂(PC)とすることもできる。 Specifically, the first transparent material of the incident part can be made of synthetic resin, and the second transparent material of the protective part can be made of glass. Alternatively, the first transparent material may be an acrylic resin (PMMA) having a relatively low softening point, and the second transparent material may be a polycarbonate resin (PC) having a relatively high softening point.
その他、入射部を透明な熱可塑性樹脂で成形し、保護部を透明な熱硬化性樹脂で成形することも可能である。透明な熱硬化性樹脂としては、シリコーンやエポキシ等の軟化点を持たない樹脂材料を使用できる。 In addition, it is also possible to mold the incident part with a transparent thermoplastic resin and mold the protective part with a transparent thermosetting resin. As the transparent thermosetting resin, a resin material having no softening point such as silicone or epoxy can be used.
本発明の別の実施形態では、入射部の端面が導光体の入射面として機能し、半導体光源の発光が入射部に直接入射する。この場合、入射部の周面を放熱カバーで被覆し、このカバーを導光体の保護部とすることができる。放熱カバーとしては、入射部の蓄熱を効率よく吸収できる素材、例えば、アルミニウムやCNT(カーボンナノチューブ)等の熱伝導率が高い素材を好ましく使用できる。 In another embodiment of the present invention, the end surface of the incident portion functions as the incident surface of the light guide, and light emitted from the semiconductor light source is directly incident on the incident portion. In this case, the peripheral surface of the incident part can be covered with a heat radiating cover, and this cover can be used as a protective part of the light guide. As the heat radiation cover, a material that can efficiently absorb the heat stored in the incident portion, for example, a material having high thermal conductivity such as aluminum or CNT (carbon nanotube) can be preferably used.
本発明のさらに別の実施形態では、入射部が導光体の基端に一体形成された肥大部を含み、保護部が肥大部の端面に凹設された曲面を含む。この構成によれば、入射部の熱容量を増加させることができるとともに、保護部の凹曲面(導光体の入射面)を半導体光源から離間させることができる。 In yet another embodiment of the present invention, the incident part includes a hypertrophy part integrally formed at the base end of the light guide, and the protection part includes a curved surface recessed in the end face of the hypertrophy part. According to this configuration, the heat capacity of the incident portion can be increased, and the concave curved surface (incident surface of the light guide) of the protection portion can be separated from the semiconductor light source.
また、導光体の入射面を半導体光源から離間させるために、本発明の一実施形態では、保護部が入射部に取り付けられた筒形のキャップを含み、キャップの内周に、半導体光源からの光を入射部に向けて反射する反射面が形成される。 In addition, in order to separate the incident surface of the light guide from the semiconductor light source, in one embodiment of the present invention, the protective portion includes a cylindrical cap attached to the incident portion, and the inner periphery of the cap is separated from the semiconductor light source. A reflection surface that reflects the light toward the incident portion is formed.
本発明のライトガイドによれば、導光体自身が保護部を備えているので、導光体と半導体光源との間に別部材を介在させる必要がなくなる。このため、導光体の入射部を半導体光源に接近させ、半導体光源の発光を効率よく配光できるとともに、半導体光源の発熱から入射部を保護できるという効果がある。 According to the light guide of the present invention, since the light guide itself includes the protection part, it is not necessary to intervene another member between the light guide and the semiconductor light source. For this reason, the incident part of the light guide is brought close to the semiconductor light source, so that the light emitted from the semiconductor light source can be efficiently distributed and the incident part can be protected from the heat generated by the semiconductor light source.
以下、本発明を車両用灯具のライトガイドに具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。このライトガイド11は、図8(a)に示すように、透明材料で棒状に成形された導光体12を備えている。導光体12は、半導体光源3の発光を入射する入射部13と、入射光を車両用灯具1の前方へ出射する出射部14と、入射部13を半導体光源3の発熱から保護する保護部(図8に図示されない)とを備えている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a light guide for a vehicle lamp will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 8A, the
以下に、保護部の構成について、幾つかの実施例を挙げて詳細に説明する。なお、図1〜図8において、同一または類似する構成要素には同一の符号が付されている。 Hereinafter, the configuration of the protection unit will be described in detail with some examples. 1 to 8, the same or similar components are denoted by the same reference numerals.
図1〜図4は本発明の実施例1を示す。図1に示すように、実施例1のライトガイド11は、棒状導光体12の長手軸線または光軸A上に、それぞれ同じ直径の入射部13と保護部16を備えている。保護部16は導光体12の基端に位置し、保護部16の一端面(導光体12の端面15)が半導体光源3に対向し、保護部16の他端面16aが入射部13の一端面13aに密着するように接続される(図2参照)。
1 to 4
図2(a),(b)に示すように、入射部13は出射部14(図8参照)と同じ第1透明材料で成形され、保護部16が第1透明材料よりも軟化点が高い第2透明材料で成形されている。例えば、図2(a)に示すように、入射部13の第1透明材料にPMMA(アクリル樹脂)またはPC(ポリカーボネイト樹脂)が用いられ、保護部16の第2透明材料にガラスが用いられる。あるいは、図2(b)に示すように、第1透明材料にPMMAを使用し、第2透明材料にPCを使用することもできる。図2(c)に示す入射部13はPMMAまたはPC等の透明な熱可塑性樹脂で成形され、保護部16がシリコーン(SI)またはエポキシ(EP)等の透明な熱硬化性樹脂で成形されている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
入射部13および保護部16は、図3(a)に示すように、それぞれの端面13a,16a(図1参照)を透明接着剤17で接続したり、図3(b)に示すように、それぞれの周面をカップリング18で接続したりすることもできる。あるいは、入射部13および保護部16を、図4(a)に示すように、2色成形法により同時成形することもでき、図4(b)に示すように、ネジ部材19を用いて結合することもできる。何れの場合も、光軸ズレがなく、端面間に空気層が介在しないように、両者13,16を密着させて接続する。
As shown in FIG. 3A, the
上記のように構成された実施例1のライトガイド11によれば、入射部13よりも基端側に保護部16を配置し、この保護部16を入射部13よりも高い軟化点の透明材料で成形したので、導光体12と半導体光源3との間に断熱用の別部材を介在させる必要がなくなる。このため、導光体12の端面15を半導体光源3に接近した位置で直接対向させることができ、端面15で配光角θ(図2参照)を過不足なくカバーして、半導体光源3の発光を灯具前方へ効率よく配光することができる。なお、図4に示すように、保護部16を複数の半導体光源3に対向させることも可能である。
According to the
図5は本発明の実施例2を示す。このライトガイド11では、入射部13の端面が導光体12の端面15と等しく、入射部13の周面が放熱カバー21により部分的または全面的に被覆されている。放熱カバー21は、入射部13の保護部であって、例えば、図5(a)に示すように、CNT製のシート状またはフィルム状部材を入射部13に巻き付ける、または、図5(b)に示すように、アルミ製の筒形部材を入射部13に挿着する、あるいは、入射部13の周面に金属蒸着膜を被着するなどして、入射部13を半導体光源(図示略)の発熱から保護する。したがって、実施例2のライトガイド11によれば、特に、導光体12を全長にわたって一種類の透明樹脂材料で安価に成形できる利点がある。
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. In the
図6は本発明の実施例3を示す。このライトガイド11では、導光体12の基端にたまご形の肥大部23が一体形成されている。肥大部23は半導体
光源3からの光を入射する入射部であって、入射部の熱容量を増加させるように機能する。肥大部23の端面(導光体12の端面15)には保護部としての曲面24が凹設され、肥大部23の透明樹脂を半導体光源3から離間させ、半導体光源3の発熱から肥大部23を保護するようになっている。したがって、実施例3のライトガイド11によれば、特に、導光体12の基端部の形状を改変するだけで、入射部の熱損を簡単に抑えることができるという利点がある。
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. In the
図7は本発明の実施例4を示す。このライトガイド11は、入射部13に保護部としての金属または耐熱樹脂製のキャップ26,27が取り付けられ、それぞれの内周に、半導体光源3の発光を入射部13に向けて反射する反射面26a,27aがアルミ蒸着によって設けられている。図7(a)に示すキャップ26は裾広がりの筒形に形成され、内周に段付き反射面26aが設けられている。図7(b)に示すキャップ27は円筒形に形成され、内周に平坦な反射面27aが設けられている。したがって、実施例4のライトガイド11によれば、特に、導光体12の端面15を半導体光源3から離間させ、かつ、キャップ26,27を集光および放熱部材として機能させ、入射部13の熱損を効果的に抑制できるという利点がある。
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention. The
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、例えば、図2に示す実施例1に図5に示す実施例2を組み合わせたり、実施例2の放熱カバー21を図6に示す実施例3の肥大部23に被せたりするなど、実施例1〜4を適宜に組み合わせて実施することもでき、また、本発明のライトガイドを車両用灯具以外の各種光学装置に適用することもでき、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の形状や構成を適宜変更して実施することも可能である。
In addition, this invention is not limited to the said Example, For example, Example 2 shown in FIG. 5 is combined with Example 1 shown in FIG. 2, or the thermal radiation cover 21 of Example 2 is shown in FIG. Examples 1 to 4 can also be implemented in an appropriate combination, such as covering the
1 車両用灯具 3 半導体光源 11 ライトガイド 12 導光体 13 入射部 16 保護部 21 放熱カバー 23 肥大部 24 曲面 26 裾広がりのキャップ 26a 段付き反射面 27 円筒形のキャップ 27a 反射面
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