JP2005108760A - 車両用照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズにおける面状発光の輝度をさらに上げることにある。
【解決手段】ＬＥＤ２を発光させると、ＬＥＤ２からの光は、レンズ４の微細ピッチの反射系プリズム素子１２群の入射面１３に入射し、かつ、この微細ピッチの反射系プリズム素子１２群の反射面１４において反射し、特に、一部の光がレンズ４の法線方向Ｖ−Ｖに反射して、レンズ４から外部に照射される。このように、レンズ４の微細ピッチの反射系プリズム素子１２群に入射したほとんど全ての光を外部に照射して照明光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３として利用することができるので、レンズ４における面状発光の輝度をさらに上げることができる。しかも、微細ピッチの反射系プリズム素子１２群により、レンズ４においてさらに均一な面状発光が得られる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、レンズが面状に発光する車両用照明装置、たとえば、ルームランプやアクセサリランプなど、また、リアガーニッシュやスカッフプレートなど、また、クリアランスランプなどの標識灯など、また、ターンシグナルランプなどの信号灯などの車両用照明装置に関するものである。

この種の車両用照明装置は、従来からある（たとえば、特許文献１、特許文献２）。この車両用照明装置は、光源（２）と、内部に照明室（１１）が形成され、かつ、一面に前記照明室（１１）と通じる開口部（１２）が設けられているケーシング（４、４０）と、前記開口部（１２）に対向して配置されたレンズ（６、６０）と、を備えるものである。

以下、前記の車両用照明装置の作用について説明する。光源（２）を点灯すると、この光源（２）から放射された光は、ケーシング（４、４０）の照明室（１１）内を進みながら、レンズ（６、６０）を透過して外部に照射される。このとき、レンズ（６、６０）が面状に発光する。

特開２００３−８１０１０号公報 特開２００３−８１０１１号公報

この発明は、前記の車両用照明装置の改良に係り、この発明が解決しようとする課題は、レンズにおける面状発光の輝度をさらに上げることにある。

この発明は、レンズに微細ピッチの反射系プリズム素子群を設ける、ことを特徴とする。

この発明の車両用照明装置は、光源からの光がレンズの微細ピッチの反射系プリズム素子群に入射すると、この微細ピッチの反射系プリズム素子群において反射してレンズから外部に照射される。このために、この発明の車両用照明装置は、レンズの微細ピッチの反射系プリズム素子群に入射したほとんど全ての光を外部に照射して照明光として利用することができるので、レンズにおける面状発光の輝度をさらに上げることができる。しかも、この車両用照明装置は、微細ピッチの反射系プリズム素子群により、レンズにおいてさらに均一の面状発光が得られる。

以下、この発明にかかる車両用照明装置の実施例のうちの６例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１〜図９は、この発明にかかる車両用照明装置の実施例１を示す。図において、１はこの実施例１における車両用照明装置である。この実施例１における車両用照明装置１は、光源２と、ケーシング３と、レンズ４とを備えるものである。

前記光源２は、光の放射角度θが約４０°以下であるＬＥＤから構成されている。前記ＬＥＤ２は、一般的なかつ標準的なＬＥＤ（一般的に市販されているＬＥＤ）であって、狭角タイプのＬＥＤである。すなわち、前記ＬＥＤ２は、照射光の指向角（拡散角、半値角）が０°軸（光軸Ｚ−Ｚ）に対して約２０°以下であるＬＥＤである。また、前記ＬＥＤ２は、発生する光にはほとんど熱がなく、熱対策を必要としない。前記ＬＥＤ２は、ソケット５に着脱可能に取り付けられている。前記ソケット５は、ハーネスコード６を介して電源（バッテリー）に接続されている。

前記ケーシング３は、たとえば、白色系の樹脂材から構成されていて、長尺かつ薄型の中空の直方体のボックス形状をなす。すなわち、前記ケーシング３は、空箱形状をなす。前記ケーシング３の一端には、前記ソケット５が着脱可能に取り付けられるための取付孔７が設けられている。また、前記ケーシング３の内部には、直方体形状の照明室８が形成されている。さらに、前記ケーシング３の一面には、前記照明室８と通じる長方形の開口部９が設けられている。前記ケーシング３の開口部９の縁には、小長方形の係合孔１０が設けられている。前記ケーシング３の取付孔７には、前記ソケット５が着脱可能に取り付けられている。この結果、前記ケーシング３の一端に光源としての前記ＬＥＤ２が配置されることとなる。

前記レンズ４は、たとえば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル、メタクリル樹脂）から構成されていて、前記ケーシング３の開口部９を覆う細長い長方形のカバー形状をなす。前記レンズ４の縁には、係合爪１１が前記ケーシング３の係合孔１０に対応して設けられている。前記レンズ４の係合爪１１を前記ケーシング３の係合孔１０の縁に係合させる。すると、前記ケーシング３の開口部９の縁に前記レンズ４が配置されることとなり、かつ、前記ケーシング３の開口部９が前記レンズ４により覆われることとなる。

前記レンズ４の一面（裏面、内面、前記ケーシング３の照明室８に対向する側の面）には、微細ピッチ（非常に細かいピッチ）の反射系プリズム素子１２群が設けられている。前記微細ピッチの反射系プリズム素子１２群のピッチは、約０．３ｍｍ〜約１．０ｍｍであり、この例では、約０．５ｍｍである。また、前記レンズ４の反射系プリズム素子１２は、いわゆる三角プリズムであって、入射面１３（前記ＬＥＤ２と対向する側の面）と反射面１４（前記入射面１３と反対側の面）とから構成されている。前記反射系プリズム素子１２は、図２〜図５に示すように、入射面１３に入射したほとんど全ての光が反射面１４において反射（全反射）して外部に照射光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３として照射される。

前記照射光Ｌ１は、反射面１４においてほぼ垂直方向（法線方向Ｖ−Ｖに対して約−７°〜約＋７°）に反射して外部に照射される照射光であって、入射面１３に入射する光の入射角度（光軸Ｚ−Ｚに対しての入射角度）が約１０°の場合の照射光である。また、前記照射光Ｌ２は、反射面１４において法線方向Ｖ−Ｖに対して約＋７°〜約＋２８°に反射して外部に照射される照射光であって、入射面１３に入射する光の入射角度が約３０°の場合の照射光である。さらに、前記照射光Ｌ３は、反射面１４において法線方向Ｖ−Ｖに対して約＋２８°〜約＋５１°に反射して外部に照射される照射光であって、入射面１３に入射する光の入射角度が約８０°の場合の照射光である。

以下、入射面１３に入射したほとんど全ての光が反射面１４において反射する条件（特に、入射面１３に入射した光が反射面１４においてほぼ垂直に反射する条件）について、前記入射面１３の傾斜角度（法線Ｖ−Ｖに対する傾斜角度）θ１１、θ１２、θ１３、θ１４、および、前記入射面１３と前記反射面１４とがなす頂角の角度θ２１、θ２２、θ２３、θ２４との相対関係として説明する。ここで、入射面１３に入射する光の入射角度を約１０°を基準とし、前記レンズ４の材質をＰＭＭＡとし、前記レンズ４の屈折率を約１．４９（ｎ＝１．４９）とする。この場合において、前記反射系プリズム素子１１の入射面１３の傾斜角度θ１１、θ１２、θ１３、θ１４は、約５°〜約３５°である。一方、前記反射系プリズム素子１１の入射面１３と反射面１４とがなす頂角の角度θ２１、θ２２、θ２３、θ２４は、約４６°〜約７０°である。

たとえば、図２に示すように、傾斜角度θ１１が約５°のとき、頂角の角度θ２１が約４６°である。また、図３に示すように、傾斜角度θ１２が約１０°のとき、頂角の角度θ２２が約５０°である。さらに、図４に示すように、傾斜角度θ１３が約２０°のとき、頂角の角度θ２３が約５８°である。さらにまた、図５に示すように、傾斜角度θ１４が約３５°のとき、頂角の角度θ２４が約７０°である。なお、前記の図５に示す反射系プリズム素子１２は、入射面１３と反射面１４とが法線Ｖ−Ｖに対して対称（左右対称）であるから、後記の実施例２における車両用照明装置１Ａや実施例３における車両用照明装置１Ｂのように、ケーシング３の両端にＬＥＤ２、２がそれぞれ配置されていて、ＬＥＤ２、２の光が入射面１３と反射面１４との双方から入射する場合に最適である。図２〜図５においては、３個の反射系プリズム素子１２が図示されていて、他の反射系プリズム素子群の図示が省略されている。

この実施例１にかかる車両用照明装置１は、上記のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

ＬＥＤ２を発光させると、ＬＥＤ２からケーシング３の照明室８側に光（光束）が放射される。このＬＥＤ２からの光は、図１、図７に示すように、放射角度θが約４０°以下の狭角の放射光束であるから、照明室８内において周囲に拡散放出しながら、照明室８の最深部（ケーシング３のＬＥＤ２が配置されている側の端と反対側の端）まで届く。

この結果、ＬＥＤ２からの光は、レンズ４の反射系プリズム素子１２群の入射面１３に入射し、かつ、この反射系プリズム素子１２群の反射面１４において反射し、特に、一部の光がレンズ４の法線方向Ｖ−Ｖに反射して、レンズ４から外部に照射される。一方、照明室８内においては、ＬＥＤ２からの光であって周囲に拡散放出された光により満たされる。この光は、前記のＬＥＤ２からの光と同様に、レンズ４の反射系プリズム素子１２群の入射面１３に入射し、かつ、この反射系プリズム素子１２群の反射面１４において反射し、特に、一部の光がレンズ４の法線方向Ｖ−Ｖに反射して、レンズ４から外部に照射される。これにより、レンズ４は、間接光でかつ高輝度でほぼ均一に面状に発光する。

この実施例１にかかる車両用照明装置１は、上記のごとき構成からなり、以下、その効果について説明する。

この実施例１にかかる車両用照明装置１は、レンズ４の微細ピッチの反射系プリズム素子１２群に入射したほとんど全ての光を外部に照射して照明光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３として利用することができるので、図９に示すように、レンズ４における面状発光の輝度をさらに上げることができる。すなわち、この実施例１にかかる車両用照明装置１は、高輝度でほぼ均一な面状発光の間接照明が得られることとなる。しかも、この実施例１にかかる車両用照明装置１は、間接光で高輝度でかつほぼ均一な面状発光により、不快な眩惑を与えることがない。

図９は、この実施例１にかかる車両用照明装置１と、前記の車両用照明装置（特許文献１、特許文献２）とのレンズ表面輝度の差を示すグラフである。横軸は、発光長（ｍｍ）を示す。すなわち、この横軸は、ケーシング３のＬＥＤ２が配置された端から反対側の端までの長さであって、レンズ４の発光長を示すものである。この横軸において、０（ｍｍ）は、ＬＥＤ２の位置に対応し、３００（ｍｍ）は、ケーシング３の反対側の端の位置に対応する。一方、縦軸は、レンズ表面輝度（比率）を示す。この縦軸において、レンズ４の表面はＬＥＤ２からの光で発光するので、輝度が「０」と言うことはありえないので、最も小さい輝度を１００％とし、この１００％の輝度を基準としてレンズ４の表面輝度を比率で比較する。

前記の図９において、実線曲線は、実施例１にかかる車両用照明装置１によるレンズ４の表面輝度を示す曲線である。一方、破線曲線は、前記の車両用照明装置（特許文献１、特許文献２）によるレンズ４の表面輝度を示す曲線である。この図９中の実線曲線および破線曲線に示すように、実施例１にかかる車両用照明装置１によるレンズ４の表面輝度は、前記の車両用照明装置（特許文献１、特許文献２）によるレンズ４の表面輝度よりも高い。この結果、この実施例１にかかる車両用照明装置１は、レンズ４における面状発光の輝度をさらに上げることができることとなる。

特に、この実施例１にかかる車両用照明装置１は、ＬＥＤ２からの光の放射角度θが約４０°以下であり、反射系プリズム素子１２の入射面１３の傾斜角度θ１１、θ１２、θ１３、θ１４が約５°〜約３５°であり、反射系プリズム素子１２の入射面１３と反射面１４とがなす頂角の角度θ２１、θ２２、θ２３、θ２４が約４６°〜約７０°である。このために、この実施例１にかかる車両用照明装置１は、反射系プリズム素子１２群の入射面１３に入射した光の一部を、反射系プリズム素子１２群の反射面１４においてほぼ法線方向Ｖ−Ｖに確実に反射させることができる。これにより、この実施例１にかかる車両用照明装置１は、レンズ４における面状発光の輝度をさらに上げることができることとなる。

また、この実施例１にかかる車両用照明装置１は、レンズ４の反射系プリズム素子１２群のピッチが約０．５ｍｍと微細なので、この微細ピッチの反射系プリズム素子１２群により、レンズ４においてさらに均一の面状発光が得られることとなる。

さらに、この実施例１にかかる車両用照明装置１は、ＬＥＤ２を光源とするので、ＬＥＤ２からの光には熱が発生しないので、熱対策を施す必要がなく、その分、構造が簡単となり、製造コストが安価となる。

図１０は、この発明にかかる車両用照明装置の実施例２を示す。図中、図１〜図９と同符号は、同一のものを示す。この実施例２における車両用照明装置１Ａは、ケーシング３の両端にＬＥＤ２をそれぞれ配置したものである。これにより、この実施例２における車両用照明装置１Ａは、さらに高輝度かつ均一な面状発光の間接照明が得られることとなる。また、この実施例２における車両用照明装置１Ａは、さらに長尺の面状発光の間接照明が得られることとなる。

図１１は、この発明にかかる車両用照明装置の実施例３を示す。図中、図１〜図１０と同符号は、同一のものを示す。この実施例３にかかる車両用照明装置１Ｂは、前記の実施例２における車両用照明装置１Ａと同様に、ケーシング３の両端にＬＥＤ２をそれぞれ配置し、さらに、レンズ４の表面（反射系プリズム素子１２群を設けた面と反対側の面）に配光制御手段１５を設けたものである。前記配光制御手段１５は、たとえば、魚眼プリズム（球形凸部のプリズム）やシリンドリカルプリズム（カマボコ形のプリズム）などである。これにより、この実施例３にかかる車両用照明装置１Ｂは、配光制御手段１５で任意の配光が得られることとなる。このために、この実施例３にかかる車両用照明装置１Ｂは、イルミネーションなどの室内灯以外に、ターンシグナルランプなどの信号灯、また、クリアランスランプの標識灯として使用することができる。

図１２は、この発明にかかる車両用照明装置の実施例４を示す。図中、図１〜図１１と同符号は、同一のものを示す。この実施例４にかかる車両用照明装置１Ｃは、ケーシング３０およびレンズ４０が発光面から見てほぼ正方形をなすものであり、かつ、複数個、この例では８個のＬＥＤ２を並列に配置したものである。これにより、この実施例４にかかる車両用照明装置１Ｃは、さらに広い面状発光が得られることとなる。

図１３、図１４は、この発明にかかる車両用照明装置の実施例５を示す。図中、図１〜図１２と同符号は、同一のものを示す。この実施例５にかかる車両用照明装置１Ｄは、狭角タイプのＬＥＤ２の代わりに広角タイプのＬＥＤ１６を使用する。この広角タイプのＬＥＤ１６は、放射角度θ１が約４０°以上であり、かつ、出力が約１Ｗ〜約５Ｗの高出力（ハイワッテージ）であるＬＥＤである。また、この実施例５にかかる車両用照明装置１Ｄは、放射角度θ１が約４０°以上である広角タイプのＬＥＤ１６から放射された光を、ほぼ平行光に、もしくは、出射角度（放射角度）が約４０°以下の光にするために、前記広角タイプのＬＥＤ１６に対向してコリメートレンズ１７を配置する。このコリメートレンズ１７としては、たとえば、フレネルレンズなどを使用する。

この実施例５にかかる車両用照明装置１Ｄは、ハイワッテージのＬＥＤ１６を使用するので、さらに高輝度の面状発光を得ることができる。しかも、この実施例５にかかる車両用照明装置１Ｄは、コリメートレンズ１７を使用するので、放射角度θ１が約４０°以上である広角タイプのＬＥＤ１６を使用しても、前記の実施例１にかかる車両用照明装置１とほぼ同様の作用効果を達成することができる。

図１５、図１６は、この発明にかかる車両用照明装置の実施例６を示す。図中、図１〜図１４と同符号は、同一のものを示す。この実施例６にかかる車両用照明装置１Ｅは、狭角タイプのＬＥＤ２や広角タイプのＬＥＤ１６の代わりに白熱バルブ１８を使用する。また、この実施例６にかかる車両用照明装置１Ｅは、白熱バルブ１８から放射された光を、ほぼ平行光に、もしくは、出射角度（放射角度）が約４０°以下の光にするために、リフレクタ１９を使用する。このリフレクタ１９は、回転放物面、もしくは、断面放物線形状の反射面を有する。この反射面により、白熱バルブ１８から放射された光を、ほぼ平行な反射光に、もしくは、出射角度（放射角度）が約４０°以下の反射光とすることができる。また、この実施例６にかかる車両用照明装置１Ｅは、白熱バルブ１８からの光であって、リフレクタ１９の反射面で反射された光と、白熱バルブ１８からの直射光とが利用される。

この実施例６にかかる車両用照明装置１Ｅは、上記の構成からなるので、前記の実施例１にかかる車両用照明装置１や前記の実施例５にかかる車両用照明装置１Ｄなどとほぼ同様の作用効果を達成することができる。

以下、前記の実施例１〜６以外の例について説明する。

なお、前記の実施例１〜６の車両用照明装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅにおいては、ケーシング３が白色系の樹脂材から構成されているものであるが、この発明においては、ケーシング３を白色形の樹脂以外の樹脂から構成されていても良い。この場合には、ケーシング３の照明室８の内壁面に白色系の塗料や銀色の塗料を塗装したりする。また、ケーシング３の照明室８の内壁面にホーニング加工を施しても良い。さらに、ケーシング３の照明室８の内面にアルミ蒸着を施しても良い。さらにまた、ケーシング３の照明室８の内面に金属系の光沢面を施しても良い。前記の高拡散高反射手段を１種類、もしくは、複種類組み合わせても良い。前記の高拡散高反射手段を施すことにより、ＬＥＤ２、ＬＥＤ１６や白熱バルブ１８（光源）からの光がさらに遠くにまで（光源が設けられている側と反対側の奥行まで）届くので、さらに十分な明るさでかつ均一なレンズ４の面状発光が得られる。

また、前記の実施例１〜６の車両用照明装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅにおいては、レンズ４の一面に反射系プリズム素子１２群を一体に設けたものであるが、この発明においては、レンズ４と別体の部材に反射系プリズム素子１２群を設け、この反射系プリズム素子１２群の別体部材（たとえば、光学フィルム）をレンズ４に接着などしても良い。

さらに、前記の実施例１〜６の車両用照明装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅにおいては、レンズ４の反射系プリズム素子１２群のピッチが約０．３ｍｍ〜約１．０ｍｍであるが、この発明においては、金型による成形が可能であれば、たとえば、約０．３ｍｍ以下のピッチであっても良い。または、光学フィルムなどにより、約０．３ｍｍ以下のピッチであっても良い。レンズ４の反射系プリズム素子１２群のピッチが細かければ細かいほど、明るさがさらに均一な面状発光を得ることができる。

さらにまた、前記の実施例１〜６の車両用照明装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅにおいては、ケーシング３の形状が断面四角形（光の放射方向に沿う断面では長方形、また、光の放射方向に対して直交する断面ではほぼ正方形）をなすが、この発明においては、ケーシングの形状が断面四角形以外でも良い。たとえば、断面Ｕ字形や断面三角形や断面五角形以上の多角形でも良い。

この発明にかかる車両用照明装置の実施例１を示す一部拡大断面図である。 同じく、反射系プリズム素子の光の反射作用を示す説明図である。 同じく、反射系プリズム素子の光の反射作用を示す説明図である。 同じく、反射系プリズム素子の光の反射作用を示す説明図である。 同じく、反射系プリズム素子の光の反射作用を示す説明図である。 同じく、全体を示すレンズの発光面から見た平面図である。 同じく、図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 同じく、レンズとケーシングとを示す分解斜視図である。 同じく、レンズ表面輝度の差を示す説明図である。 この発明にかかる車両用照明装置の実施例２を示す縦断面図である。 この発明にかかる車両用照明装置の実施例３を示す縦断面図である。 この発明にかかる車両用照明装置の実施例４を示す平面図である。 この発明にかかる車両用照明装置の実施例５を示す縦断面図である。 同じく、要部を示す一部拡大断面図である。 この発明にかかる車両用照明装置の実施例６を示す縦断面図である。 同じく、要部を示す一部拡大断面図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 車両用照明装置
２、１６ ＬＥＤ（光源）
３、３０ ケーシング
４、４０ レンズ
５ ソケット
６ ハーネスコード
７ 取付孔
８ 照明室
９ 開口部
１０ 係合孔
１１ 係合爪
１２ 反射系プリズム素子
１３ 入射面
１４ 反射面
１５ 配光制御手段
１７ コリメートレンズ
１８ 白熱バルブ
１９ リフレクタ
Ｚ−Ｚ 光軸
Ｖ−Ｖ 法線方向
θ、θ１ 放射角度
θ１１、θ１２、θ１３、θ１４ 傾斜角度
θ２１、θ２２、θ２３、θ２４ 入射面と反射面とがなす頂角
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 照射光

Claims (3)

1. 光源からの光がレンズを透過することにより前記レンズが面状に発光する車両用照明装置において、
   光源と、
   内部に照明室が形成され、かつ、一面に前記照明室と通じる開口部が設けられているケーシングと、
   前記ケーシングの前記開口部に配置された前記レンズと、
   を備え、
   前記レンズには、微細ピッチの反射系プリズム素子群が設けられている、
   ことを特徴とする車両用照明装置。
2. 前記光源からの光の放射角度は、光軸に対して約２０°であり、
   前記レンズの前記微細ピッチの反射系プリズム素子群のピッチは、約０．３ｍｍ〜約１．０ｍｍであり、
   前記反射系プリズム素子の入射面の傾斜角度は、約５°〜約３５°であり、
   前記反射系プリズム素子の入射面と反射面とがなす頂角の角度は、約４６°〜約７０°である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用照明装置。
3. 前記光源は、光の放射角度が約４０°以下であるＬＥＤから構成されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用照明装置。

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