JP2006179492A - 光源、光導体及び偏光領域を備える照明ユニット - Google Patents

光源、光導体及び偏光領域を備える照明ユニット Download PDF

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Abstract

【課題】 均等配分された解除光を発するために、出光面を十分に自由に形成可能とする照明ユニットを提案する。
【解決手段】 本発明は、少なくとも１個の光源と、光源に光学的に接続した少なくとも１個の光導体とを備える照明ユニットに関し、特に、前記光導体が直接的又は間接的に光源から照射した階梯として配置した偏光面を備える照明ユニットに関するものである。偏光面の面積は、偏光面を照射する光源又は偏光面を照射する光反射体からの離間距離が大きくなるにつれて拡大する。本発明において、均一に配分して解除された光を発するための照明ユニットを開発し、その出光面を十分自由に形成可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１個の光源と、光源に光学的に接続した少なくとも１個の光導体とを備える照明ユニットに関し、特に、前記光導体は直接的又は間接的に光源から照射した段状に配置した偏光面を備える照明ユニットに関するものである。
上述の構成を有する照明ユニットはＥＰ１１６７８６９Ａ２（特許文献１）に開示されている。その光導体は、先端部が光源に背向する楔状の構造部材である。両方の楔状面の一方は反射面、他方は出光面とする。これらの楔状面は規則的な構造を有する。所望の光学的な印象を実現するために、出光面は補助レンズを備える。したがって、出光面の形状は所望の光学的な効果に依存する。
ＥＰ１１６７８６９Ａ２
本発明の課題は、均等配分された解除光を発するために、出光面を十分に自由に形成可能とする照明ユニットを提案することにある。
この課題を解決するため、本発明の照明ユニットは、偏光面の面積が、偏光面を照射する光源又は偏光面を照射する光反射体からの離間距離が大きくなるにつれて拡大することを特徴とする。
本発明の詳細については、従属請求項に記載したとおりである。以下、本発明を図示の好適な実施形態について更に具体的に説明する。
図２は、自動車の尾灯等の照明ユニット（２）を示す平面図である。照明ユニット（２）は、発光ダイオード等の光源（６）、白熱電球、ハロゲンランプ等、及び光源（６）に光学的に接続した光導体（１０）を有する。光源（６）は光導体（１０）に当接可能であり、そこに成形するか、クリップする等が可能である。
図１及び図３は、光源（６）なしの光導体（１０）を示している。図１は背面（１１）の二軸平面図であり、図３は光導体（１０）の側面図である。
自動車（図示せず）に装備した照明ユニット（２）の場合、光源（６）は、例えば、自動車内で光導体（１０）の背面（１１）に配置される。自動車の外部からは、照明ユニット（２）について車体輪郭を限定する２つの出光面（７１、９１）が可視となる。出光面（７１、９１）は、例えば、光導体（１０）の前面（１２）に配置可能である。
照明ユニット（２）は、光源（６）を通じて想定した水平の中央縦断面のみならず、想定した垂直の中央横断面に対しても軸対称である。これら両方の平面は、光源（６）を通じて想定した入射方向（９）に指向した直線で交差する。
光導体（１０）は、PMMA、修正PMMI等から成る単体とする透明なプラスチック体である。光導体は、例えば、分光器（２１）、上方の光解除ユニット（６１）及び下方の光解除ユニット（８１）から構成される。その長さは、図１〜３に示した実施例の場合、奥行きの４倍、高さの２．４倍に相当する。
分光器（２１）は三日月形状の構造部材とする。実施例において、分光器は光導体（１０）と同じ長さである。その奥行きは長さの約１１％、高さは長さの約６％に相当する。背面側の外面（２２）では、光入射面（２３）が垂直の中央横断面に対して左右対称に位置する。この面は、例えば、二次平面であり、その、エッジ長は分光器（２１）の高さに相当する。
光入射面（２３）の両面には、其々に段付きの１領域（３１；４１）から成る外面（２２）が位置する。前記領域は、光入射面（２３）を其々の端面（１３、１４）に結合する。
其々の段付き領域（３１；４１）の個々の段（３２、３３；４２、４３）はステップ面（３２；４２）から成ると共に、これらの隣接する背面（３３；４３）に存続する。これらは、周囲（１）に対する分光器（２１）の境界面である。個々のステップ面（３２；４２）は、例えば、互いに概ね平行として位置すると共に、照明ユニットの水平な中央縦断面に対して垂直に延在する。ステップ面は、垂直な中央横断面と共に４５°の角度を成すものとする。ステップ面（３２；４２）は、前記平面と共に様々な角度を成すことができる。
ステップ面（３２；４２）及びこの面に隣接する両方の背面（３３；４３）の一方の背面は、図２に示すように、互いに９０°の角度を成すものとする。このように成された角度は、鋭角又は鈍角とすることができる。図２の平面図で頂点として示したピーク区間（３４；４４）は、凹状切欠きの先端ラインである。
其々の段付き領域（３１；４１）の内部では、個々のピーク区間（３４；４４）の相互の離間距離は一定ではない。任意のピーク区間（３４；４４）から更に光入射面（２３）から離れたピーク区間（３５；４５）までの離間距離は、光入射面（２３）に近いピーク区間（３６；４６）までの離間距離よりも小とする。隣接した２つのピーク区間（３４、３５；３４、３６；４４、４５；４４、４６）の離間距離は、これらのピーク区間（３４、３５；３４、３６；４４、４５；４４、４６）が光入射面（２３）から離れるにつれて小となる。
分光器（２１）は、例えば、四角形状の断面とする空隙（２５）を有する。この空隙は、垂直の中央横断面に対し左右対称に配置される。空隙（２５）の短い対角線の長さは、例えば、分光器（２１）の奥行きの４４％、長い対角線の長さは８０％に相当する。この空隙（２５）の光入射面（２３）からの離間距離は、例えば、分光器（２１）の奥行きの２０％に相当する。空隙（２５）の断面は、例えば、水平の中央縦断面の方向にテーパを有することができる。
光入射面（２３）に近接した空隙（２５）の境界面（２６、２７）は、例えば、シリンダ、楕円体、放物面体、円錐等の外周面の部分である。境界面（２６、２７）がシリンダ又は円錐の外周面部分であるならば、シリンダ又は円錐の基面は円形、楕円形、卵形等とすることができる。基面は、放物線等の任意に曲がった連続又は不連続の空間曲線によって限定することができる。これらの境界面（２６、２７）を平面として形成することも可能である。
光入射面（２３）から遠く離れた空隙（２５）の境界面（２８、２９）もまた、平面、シリンダ、楕円体、放物面体、円錐等の外周面部分とすることができる。
分光器（２１）は、光導体（１０）の長手方向に延在する少なくとも概ねV字形状とする切欠き（５１）を前面（１２）上に有する。切欠きの中立面は、照明ユニット（２）の水平な中央縦断面と一致する。切欠き面（５２、５３）は、シリンダ外周面の表面部分等であり、シリンダの基面は円形、楕円形、卵形等とするか、あるいは閉鎖した連続又は不連続に曲がった空間曲線によって限定される。場合によっては、切欠き面（５２、５３）を平坦面とするか、あるいは個々の連続又は不連続に曲がった面状素子から合成される。両方の切欠き面（５２、５３）によって成された切欠き角度は、例えば、１００°未満とする。
両方の光解除ユニット（６１、８１）は、照明ユニット（２）の水平な中央縦断面に対して左右対称に配置される。その長さは、本実施例において、光導体（１０）の長さに相当し、その奥行きは光導体（１０）の奥行きの約２／3に相当する。
背面（１１）では、各光解除ユニット（６１、８１）が全長に亙って三角形の長手切欠き（６３、８３）を有する。この切欠きの奥行きは、光導体（１０）の奥行きの約２０％に相当する。長手方向切欠き（６３、８３）の冠線（６４、８４）は、光導体（１０）の高さの１／３だけ水平な中央縦断面に対してオフセットする。長手方向切欠き（６３、８３）の切欠き角度は、例えば、４６°とする。水平な中央縦断面から離れた長手方向切欠き（６３、８３）の境界面（６５、８５）は、例えば、水平な中央縦断面に対して平行に延在する平坦面とする。
水平な中央縦断面に近接する長手方向切欠き（６３、８３）の境界面（６６、８６）は、個々の面状素子から合成される。これらの面状素子（６７、８７）は、例えば、図１及び図５に示すように、外方へ湾曲したシリンダの外周面部分である。これらの素子は互いに平行に延在する。想定したシリンダ軸線は、光導体（１０）の長手方向に対して直角に指向し、その長さは其々の境界面（６６、８６）の幅に相当する。面状素子（６７、８７）は、楕円体、放物面体等の外周面部分とすることも可能である。これらは凹状又は凸状に湾曲することができる。これらの面状素子の想定した軸線は、光導体（１０）の長手方向に対して斜行することも可能である。
出光面（７１、９１）は、シリンダの外周面部分である。水平な中央縦断面に対して平行に延在する付属シリンダは、例えば、光導体（１０）の長さ及び卵形状の断面を有する。それらのシリンダは、水平な中央縦断面に対して其々に光導体（１０）の高さの１／４だけオフセットして位置する。出光面（７１、９１）の高さは、例えば、光導体（１０）の高さの約１／３に相当する。
光学レンズを出光面（７１、９１）上に配置することができる。
例えば、自動車内に固定するために、光導体（１０）は上方の固定フランジ（６２）と下方の固定フランジ（８２）とを有する。これらの固定フランジ（６２、８２）は、例えば、上方の（６１）又は下方の光解除ユニット（８１）の部材とする。
照明ユニット（２）の作製に際して、光導体（１０）は噴射成形等によって製造される。例えば、少なくとも発光ダイオード（６）の電気部分を成形することができる。この製造方法により、光導体（１０）は十分に均質となる。光導体（１０）の個々の表面領域は鏡面加工可能である。
自動車に装着するために、照明ユニット（２）を上方（６２）及び下方（８２）の固定フランジを用いて車両ボディに固定すると共に、光源（６）を電気的に接続する。必要とあらば、出光面（７１、９１）の間にシャッタ（図示せず）を延在させる。自動車内における照明ユニット（２）の装着寸法は、基本的に光導体（１０）の寸法によって決定される。照明ユニット（２）の装着長さは、光導体（１０）の長さに一致し、装着高さは光導体（１０）の高さに一致する。図２に示すように、装着奥行きは光導体（１０）の奥行き及び光源（６）によって決定される。
遮断した照明ユニット（２）の場合、自動車の外部から出光面（７１、９１）が可視となる。これらの出光面は、色彩が同一の均等面として現れる。
照明ユニット（２）が作動すると、光源（６）から発した光（１０１〜１０９）は、入射方向（９）で光入射面（２３）を通じて光導体（１０）の分光器（２１）に進行する。分光器（２１）では、光（１０１〜１０９）が空隙（２５）の界面に当たる。界面は境界面（２６、２７）によって形成される。界面は、当たる光（１０１〜１０９）に対する偏光面及び屈折面（１２６、１２７）とする。
全反射の境角よりも小とする法線に対する角度 ‐PMMAから成る光導体では、例えば、４３°とする ‐で前記の面（１２６、１２７）に当たる光（１０１）は、偏光面及び屈折面（１２６、１２７）による屈折の下で空隙（２５）に進行する。この光（１０１）の一部は、境界面（２８、２９）を通じて ‐新たな屈折の下に‐ 再び光導体（１０）に進入する。
偏光面及び屈折面（１２６、１２７）に生じる光（１０２〜１０９）は材料固有の境角よりも大きな角度であり、これらの面（１２６、１２７）で反射する。
両方の互いに左右対称に配置された偏光面及び屈折面（１２６、１２７）は分光器（１２５）を形成する。光分離器（１２５）に当たる場合、光（１０２〜１０９）は、図２の上部に示した分光器（２１）の半部のみならず、図２の下方に示した分光器（２１）に偏向される。図２及び図４に示すように、反射して分散光（１０２〜１０９）は平行な光束（１０２〜１０９）として簡素化される。
光分離器（１２５）の両方の光反射体（１２６、１２７）は、分光器（２１）の各半部のための間接的な光源である。図４に示すように、分光器（２１）では反射した光（１０２〜１０９）がステップ面（３２、４２）の方向に導かれる。
図４は、図２の上半分に示した偏光領域の細部を示している。ピーク区間（３４；４４）に隣接する１部分だけが其々の界面（３２、４２）で照射される。この其々の部分は偏光面（１３２〜１３９）である。これらの偏光面（１３２〜１３９）は階梯して配置され、図示した偏光面（１３２〜１３９）のうちで偏光面（１３２）は光反射体（１２６）までの離間距離が最小であり、偏光面（１３９）は光反射体（１２６）から最も遠く離れている。光源（６）が作動すると、光（１０２〜１０９）の部分（１０２）は偏光面（１３２）を照射し、光部分（１０３）は偏光面（１３３）を照射する。光（１０２〜１０９）の個々の領域は、光反射体（１２６）から離れる際に直接的に並列して延在する。背面（３３、４３）によって形成された界面は自由表面である。
個々の偏光面（１３２〜１３９）が光反射体（１２６）から遠くへ離れるにつれて、図４の右方へ示す分光器（２１）へ偏光面は突入する。光反射体（１２６）から離れた偏光面（１３３〜１３９）は至近の偏光面（１３２〜１３８）よりも更に分光器（２１）へ突入するが、その突出する分量は一定ではない。この分量は、偏光面（１３２〜１３９）から光反射体（１２６）までの離間距離に比例して増加する。したがって、少なくとも概ね平行とする偏光面（１３２〜１３９）の場合、遠く離れた偏光面（１３２〜１３９）の面積は、近接した偏光面（１３２〜１３９）の面積よりも大とする。
例えば、偏光面（１３５）を照射する光（１０５）は、この偏光面（１３５）で図４の右方へ反射する。生じた光帯（１０５）は、隣接した光帯（１０４）よりも幅が広い。したがって、偏光面（１３５）で反射する光度は、偏光面（１３４）で転向される光度よりも大きいものとする。同時に、この光帯（１０５）は、偏光面（１３６）で反射する光帯（１０６）よりも狭いものとする。偏光面（１３５）では、偏光面（１３６）より僅かな光度でも転向される。転向された光束の部分光束は少なくとも殆ど等しいものとする。
図２及び図４に示した光反射体（１２６）から離れる際に、右方で光部分（１０６）の隣に延在する光部分（１０７）は、偏光面（１３６）に冠線（３４）で接し、次に離れた偏光面（１３７）を照射する。偏光面（１３６）を照射する光部分（１０６）は、偏光面（１３５）に接する。したがって、反射した全体の光（１０２〜１０９）は偏光面（１３２〜１３９）に当たる。
偏光面（１３２〜１３９）に当たる光（１０２〜１０９）は、特に、材料の吸収の故に様々な光度を有する。遠く離れた偏光面（１３２〜１３９）は、近傍の偏光面（１３２〜１３９）よりも僅かな光度又は照度で照射される。
個々の偏光面（１３２〜１３９）の想定した中心線は、少なくとも互いに概ね同じ離間距離で延在し、本実施例では互いに平行とする。偏光面（１３２〜１３９）の階梯、個々のピーク区間（３４、３５；３４、３６）の相互の離間距離は、偏光面（１３２〜１３９）から光反射体（１２６）までの距離が大きくなるにつれて低減する。
偏光面（１３２〜１３９）は、複数個の個別面から構成可能とする。
偏光面（１３２〜１３９）で反射した光束（１０２〜１０９）は十分に均一である。光反射体（１２６、１２７）から遠く離れた部分では、僅かな光度が大きな偏光面（１３２〜１３９）によって補整されるからである。
均等に配分された光（１０１〜１０９）は、切欠き面（５２、５３）によって形成される光導体（１０）の界面に当たる。両方の界面は、V字形切欠き（５１）の補角を３６０°に成すものとする。したがって、例えば、少なくとも２６０°の角度とする。界面は転向‐分光器（１５１）を形成し、その想定した対称面は分光器（１２５）の想定した対称面に対して垂直に正置される。転向‐分光器（１５１）は２つの反射面（１５２、１５３）を有し、図１及び図３に示すように、当たる光（１０１〜１０９）は前記反射面で上方及び下方に転向される。反射面（１５２、１５３）の湾曲を介して、反射した光（１０１〜１０９）は集束可能となる。必要とあらば、これらの面（１５２、１５３）は散光レンズを備えることができる。散光レンズは、例えば、光（１０１〜１０９）を光導体（１０）の長手方向に散乱させる。
転向‐分光器（１５１）で反射した光（１０１〜１０９）は、長手方向切欠き（６３、８３）の境界面（６６、８６）によって形成された光導体（１０）の界面に当たる。面状素子（６７、８７）は分割した全反射レンズ（１６６）を形成する。これらのレンズは、当たる光（１０１〜１０９）を出光面（７１、９１）の方向に転向する。その際、光（１０１〜１０９）は、例えば、図５に示した半円筒形状の反射素子（１６７）を介して、光導体（１０）の長手方向に扇状に拡がる。反射素子（１６７）は、例えば、分割された角度が１８０°未満のシリンダセグメントの部分とすることも可能である。シリンダの基面は、放物線分、楕円部分等によっても限定可能である。図示した反射素子（１６７）のopt軸線は、光導体（１０）の長手方向軸線と共に、９０°でない角度を成すことができる。
上述のように反射して拡開した光束（１０２〜１０９）は、出光面（７１、９１）を通じて周囲（１）へ進行する。出光面（７１；９１）の想定した軸線は、例えば、転向‐分光器（１５１）の想定した対称面に対して平行とする。
照明ユニット（２）が作動すると、出光面（７１、９１）は均一に照射された面として現れる。したがって、照明ユニット（２）の作製に際して、出光面（７１、９１）は自由に形成可能となり、例えば、自動車のボディに適合させて、その外周輪郭に導かれる。出光面（７１、９１）は光学的には平滑に見える。
照明ユニット（２）は、非対称として構成可能である。偏光面（１３２〜１３９）は、例えば、光源（６）から直接的に照射可能とする。更に、照明ユニット（２）は複数個の光源（６）及び／又は複数個の光導体（１０）を備えることができる。
転向‐分光器（１５１）の反射面（１５２、１５３）及び／又は偏光面（１３０〜１４０）は散光レンズ（１６６）を備えることができる。
自動車内では照明ユニット（２）のために僅かな装着スペースしか必要としない。光源（６）を背面（１１）に配置することにより、照明ユニット（２）は側方で同一平面上に取り付けることができる。したがって、例えば、複数個の照明ユニット（２）を並列して配置することが可能であり、均一に光る２本の平行に連続した長さの光帯が生じる。複数個の照明ユニット（２）を上下に重ねて配置することも考えられる。
図１〜３に示した入射方向（９）は、両方の出光面（７１、９１）の想定した接平面に対して垂直である。入射方向（９）と接平面が鋭角な空間角度を成すように光源（６）を配置することもできる。
照明ユニット（２）は、単体又は複数個の構成部材として形成することができる。
本発明の光導体を二軸に示す見取り図である。 図１に示した光導体を備える照明ユニットを示す構成図である。 図１に示した光導体を示す側面図である。 偏光領域の細部を示す平面図である。 散光レンズを備える転向‐反射体の細部を示す平面図である。
符号の説明
１ 周囲、空気
２ 照明ユニット
６ 光源
９ 入射方向
１０ 光導体
１１ 背面
１２ 前面
１３、１４ 端面
２１ 分光器
２２ 外面
２３ 光入射面
２５ 空隙
２６〜２９ （２５）の境界面
３１、４１ 段付き領域
３２、４２ 段付き部分、ステップ面、界面
３３、４３ 段付き部分、背面、界面
３４、４４ ピーク区間
３５、４５ ピーク区間
３６、４６ ピーク区間
５１ V字形状切欠き
５２、５３ 切欠き面
６１ 光解除ユニット
６２ 固定フランジ、上方
６３ 長手方向切欠き
６４ 冠線
６５ （６３）の境界面
６６ （６３）の境界面
６７ （６６）の面状素子
７１ 出光面
８１ 光解除ユニット、下方
８２ 固定フランジ、下方
８３ 長手方向切欠き
８４ 冠線
８５ （８３）の境界面
８６ （８３）の境界面
８７ （８６）の面状素子
９１ 出光面
１０１ （１２６）を通る光
１０２ 光、（１２６）及び（１３２）で反射
１０３ 光、（１２６）及び（１３３）で反射
１０４ 光、（１２６）及び（１３４）で反射
１０５ 光、（１２６）及び（１３５）で反射
１０６ 光、（１２６）及び（１３６）で反射
１０７ 光、（１２６）及び（１３７）で反射
１０８ 光、（１２６）及び（１３８）で反射
１０９ 光、（１２６）及び（１３９）で反射
１２５ 光分離器
１２６ 偏光面及び屈折面、光反射体
１２７ 偏光面及び屈折面、光反射体
１３２〜１３９ 偏光面
１５１ 転向‐光分離器
１５２ 反射面
１５３ 反射面
１６６ 分割した全反射レンズ
１６７ 反射素子、外周面部分

Claims (15)

  1. 少なくとも１個の光源と、該光源に光学的に接続した少なくとも１個の光導体とを備える照明ユニットであって、前記光導体は直接的又は間接的に前記光源から照射した段状に配置した偏光面を備え、該偏光面（１３２〜１３９）の面積は、該偏光面（１３２〜１３９）を照射する光源（６）又は該偏光面（１３２〜１３９）を照射する光反射体（１２６；１２７）からの離間距離が大きくなるにつれて拡大することを特徴とする照明ユニット。
  2. 請求項１記載の照明ユニットにおいて、前記偏光面（１３２〜１３８）に接する光（１０３〜１０９）は、次に遠く離れた偏光面（１３３〜１３９）に当たることを特徴とする照明ユニット。
  3. 請求項１記載の照明ユニットにおいて、前記偏光面（１３２〜１３９）の階梯は、前記光源（６）又は前記光反射体（１２６；１２７）からの離間距離が大きくなるにつれて低減することを特徴とする照明ユニット。
  4. 請求項１記載の照明ユニットにおいて、個々の前記光反射体（１２６；１２７）は分光器（１２５）の一部分であることを特徴とする照明ユニット。
  5. 請求項４記載の照明ユニットにおいて、前記偏光面（１３２〜１３９）は前記光源（６）に対して左右対称に配置されたことを特徴とする照明ユニット。
  6. 請求項１記載の照明ユニットにおいて、転向‐分光器（１５１）を前記偏光面（１３２〜１３９）に光学的に接続したことを特徴とする照明ユニット。
  7. 請求項５又は６に記載の照明ユニットにおいて、転向‐分光器（１５１）の想定した対称面は、分光器（１２５）の想定した対称面に対して垂直に正置されることを特徴とする照明ユニット。
  8. 請求項６記載の照明ユニットにおいて、転向‐分光器（１５１）は、互いに少なくとも２６０°の角度を成す反射面（１５２、１５３）を備えることを特徴とする照明ユニット。
  9. 請求項１記載の照明ユニットにおいて、光導体（１０）は少なくとも１つの偏光面（１３２〜１３９）又は少なくとも１つの反射面（１５２、１５３）を備え、前記反射面は全反射レンズ（１６６）を有することを特徴とする照明ユニット。
  10. 請求項９記載の照明ユニットにおいて、分割した全反射レンズ（１６６）はシリンダの互いに平行に配置された隣り合う外周面部分であることを特徴とする照明ユニット。
  11. 請求項１記載の照明ユニットにおいて、光導体（１０）は少なくとも１つの出光面（７１；９１）を有し、該出光面はシリンダの表面部分であることを特徴とする照明ユニット。
  12. 請求項７又は１１に記載の照明ユニットにおいて、出光面（７１；９１）の想定した軸線は、転向‐分光器（１５１）の想定した対称面に対して平行に配置されたことを特徴とする照明ユニット。
  13. 請求項１２に記載の照明ユニットにおいて、光導体（１０）は互いに垂直に延在して想定された２つの対称面に対して軸対称であり、その共通線分は光源（６）を貫通すると共に、入射方向（９）で正置されることを特徴とする照明ユニット。
  14. 請求項１記載の照明ユニットにおいて、光導体（１０）の深さは、光導体（１０）の長さの最大３０％に達することを特徴とする照明ユニット。
  15. 請求項１記載の照明ユニットにおいて、光源（６）は発光ダイオードとすることを特徴とする照明ユニット。
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