JP2009248802A - 車両用室内灯 - Google Patents

Abstract

【課題】構造の簡素化を図りつつ、光源の光を複数の機能に分割して利用することのできる車両用室内灯を提供する。
【解決手段】ランプハウジングとアウタレンズとで灯室を画成し、当該灯室内に収容したＬＥＤ光源から出射する光を前記アウタレンズを介して車室内に照射する車両用室内灯において、前記アウタレンズの前記ＬＥＤ光源から出射する光が入射する入射面に傾斜部を設け、当該傾斜部の傾斜面に入射する光の一部を前記アウタレンズ内で導光させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車等で利用される室内灯に関するものであり、特に光源の光を複数の機能に分割して使用する車両用室内灯に関する。

従来より、この種の構造として、例えば、特許文献１に記載の車両用ルームランプ等が知られている。この特許文献１では、２つの灯室を有し、一方の灯室内にバルブを設置して、当該バルブの光をアウタレンズに透過させて室内を照明すると共に、他方の灯室内から車室側に露出した導光板を前記一方の灯室内のバルブに臨ませて、他方の灯室の端部を間接照明する構造となっている。

また、特許文献２には、同一の発光面を複数の異なる目的として使用する車両用灯具の構造が開示されている。特許文献２では、一方の機能に対応する第一の光源と、他方の機能に対応する第二の光源と、インナーレンズとを設け、当該インナーレンズの内面に第二の光源からの光を伝播させると共に、照射方向に向かわせる全反射カットを設け、第一の光源でアウターレンズを発光させた場合と、第二の光源でアウターレンズを発光させた場合で、アウターレンズの発光形状を異ならせた構造となっている。
実開昭５９−１５１７４５ 特開２０００−２５１５０８

しかしながら、前記した従来の構成においては、導光用の光源を別に設けたりレンズ部材と導光部材とを別々に設けたりする必要があり、部品点数が嵩んでしまい構造が複雑となってしまうという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構造の簡素化を図りつつ、光源の光を複数の機能に分割して利用することのできる車両用室内灯を提供することである。

かかる課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ランプハウジングと当該ランプハウジングに取り付けられるアウタレンズとで灯室を画成し、当該灯室内に収容したＬＥＤ光源から出射する光を前記アウタレンズを介して車室内に照射する車両用室内灯であって、前記アウタレンズの前記ＬＥＤ光源から出射する光が入射する入射面に傾斜部を設け、当該傾斜部の傾斜面に入射する光の一部を前記アウタレンズ内で導光させたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用室内灯であって、前記アウタレンズ内を導光させた光を、前記ランプハウジングの周縁に照射することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の車両用室内灯であって、前記ＬＥＤ光源から出射される光のうち当該ＬＥＤ光源の半値角以上の角度をもって出射された光が前記傾斜部の傾斜面から入射するように、当該傾斜部を前記入射面に設けると共に、前記アウタレンズの材質により決定される臨界角および前記ＬＥＤ光源の半値角に基づいて前記ＬＥＤ光源の光軸に垂直な平面に対する前記傾斜面の傾斜角度を設定することで、前記ＬＥＤ光源から当該ＬＥＤ光源の半値角以上の角度をもって出射して前記傾斜面に入射する光を前記アウタレンズ内で導光させるようにしたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の車両用室内灯であって、前記アウタレンズ内を導光させた光を、カラーフィルターを介して前記ランプハウジングの周縁に照射することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、アウタレンズのＬＥＤ光源から出射する光が入射する入射面に傾斜部を設け、当該傾斜部の傾斜面に入射する光の一部をアウタレンズ内で導光させる構造であるため、灯室内に導光用の光源や導光部材を別途設ける必要がなく、部品点数を削減することができると共に、簡素な構造で光源の光を複数の機能に分割して利用することができる。

請求項２に記載の発明によれば、アウタレンズ内を導光させた光をランプハウジングの周縁に照射する構造であるため、導光された光を間接照明光として利用し、ランプハウジングの周縁を照明することができるため、外部からの見栄えがよく、意匠性に優れた車両用室内灯を提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、ＬＥＤ光源の半値角以上の角度をもって出射された光をレンズ内で導光するように構成されているため、ＬＥＤ光源における正面の主要な光は車室内の照明光として利用し、半値角以上の角度をもって出射された光をレンズ内で導光させることができるようになり、光の利用効率を向上させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、アウタレンズ内を導光させた光を、カラーフィルターを介してランプハウジングの周縁に照射する構造であるため、間接照明光としてランプハウジングの周縁を色鮮やかに照明させることができ、さらに意匠性を向上させることができる。

以下、本発明の車両用室内灯について、図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の車両用室内灯１の断面図を示しており、例えば、自動車の天井３の中央部分に設置して利用され、車室内を照明する。

車両用室内灯１は、天井３に固定されると共に車室側に開口部７を有したランプハウジング４と、このランプハウジング４に固定されるアウタレンズ６とで形成された灯室内に、ＬＥＤ光源５を収容して構成されている。

ランプハウジング４の開口部７の周縁には、車室側に突出形成された立壁９が一体的に設けられており、当該立壁９の外壁部分に断面略コの字状に形成されたアウタレンズ６の接合部１１を、例えば、弾性係合させることにより、ランプハウジング４とアウタレンズ６とが相互に固定される。

また、ランプハウジング４には、複数のＬＥＤ光源５（本実施形態では、５つ）が取付けられたＬＥＤ基板８がプレート１３を介して固定されており、各ＬＥＤ光源５から出射された光が車室内の所定範囲を照明するようになっている。なお、アウタレンズ６は、樹脂製の光透過性の部材、例えば、アクリル等から構成されている。

そして、本実施形態の車両用室内灯１のアウタレンズ６には、ＬＥＤ光源５から出射される光が入射する内面（入射面）１６に、当該出射光をアウタレンズ６内で導光させるための傾斜部１０が設けられている。

この傾斜部１０は、図１（ｂ）に示すように、アウタレンズ６の内面１６から灯室（上側）に向けて略円錐台状に突出させた突部１８の頂面をアウタレンズ６の外面（出射面）１７側に略円錐状に凹ませた形状をしている。すなわち、傾斜部１０には、突部１８の頂点の外周縁から中央にかけて、アウタレンズ６の外面１７側に傾斜する傾斜面１５が形成されている。

そして、当該傾斜部１０をアウタレンズ６の内面１６の略中央部分に設け、ＬＥＤ光源５から出射する光のうち当該ＬＥＤ光源５の半値角（正面の光度に比べて光度が半減する角度）θ以上の角度をもって出射された光を傾斜面１５に入射できるようにしている。

さらに、本実施形態では、ＬＥＤ光源５から傾斜面１５に入射された光がアウタレンズ６内を導光するように、ＬＥＤ光源５の光軸１９に垂直な平面に対する傾斜面１５の傾斜角度を設定している。

ところで、傾斜面１５からアウタレンズ６内に入射された光をアウタレンズ６の外面１７において全反射（入射光が境界面を透過せず、すべて反射する現象）させれば、傾斜面１５からアウタレンズ６内に入射された光は、当該アウタレンズ６内を導光することが可能となる。

そして、傾斜面１５から入射された光をアウタレンズ６の外面１７において全反射させるには、傾斜面１５からアウタレンズ６内へと入射された光を、当該アウタレンズ６の臨界角（全反射が起きる最も小さな入射角）以上の入射角でアウタレンズ６の外面１７に入射させるようにすればよい。

この臨界角は、入射元の媒質（本実施形態では、アウタレンズ６の材質であるアクリル）の屈折率および入射先の媒質（本実施形態では、車室内の空気）の屈折率によって定まるものである。なお、空気の屈折率は真空の屈折率と略同一であるため、空気の屈折率は近似的に真空の屈折率（＝１）に等しいとみなすことができる。そこで、以下では、空気の屈折率と真空の屈折率とが等しいものとして説明する。

すなわち、臨界角をγとし、アウタレンズ６の材質であるアクリルの屈折率をη、入射先の媒質である空気の屈折率を１とすると臨界角γは以下のように表される。

γ＝ａｒｃｓｉｎ（１／η）
このように、臨界角γはアウタレンズ６の材質であるアクリルの屈折率ηに基づいて求めることができる。

ここで、アクリルの屈折率ηより求めた臨界角γおよびＬＥＤ光源５の半値角θに基づいて、ＬＥＤ光源５の光軸１９に垂直な平面に対する傾斜面１５の傾斜角度を設定し、ＬＥＤ光源５から当該ＬＥＤ光源５の半値角θ以上の角度をもって出射して傾斜面１５に入射する光をアウタレンズ６の外面１７において全反射させるようにした。

以下、傾斜面１５の傾斜角度の算出方法について説明する。

まず、ＬＥＤ光源５から当該ＬＥＤ光源５の半値角θで出射した光が臨界角γでアウタレンズ６の外面１７に入射する際の、ＬＥＤ光源５の光軸１９に垂直な平面に対する傾斜面１５の傾斜角度をχとし、ＬＥＤ光源５から当該ＬＥＤ光源５の半値角θで出射して傾斜面１５に入射する光の当該傾斜面１５に対する入射角をα、傾斜面１５からアウタレンズ６内へ入射した光の傾斜面１５における屈折角をβとすると、図２より、
α＝θ−χ…［１］、β＝γ−χ…［２］
となる。

また、スネルの法則より、入射角αと屈折角βの関係は、
（ｓｉｎα）／（ｓｉｎβ）＝η、すなわち、（ｓｉｎα）＝η×（ｓｉｎβ）…［３］
となる。

ここで、式［３］のα、βに式［１］および式［２］を代入すると、
ｓｉｎ（θ−χ）＝η×ｓｉｎ（γ−χ）…［４］
となる。

さらに、式［４］は、加法定理により、
ｓｉｎθ×ｃｏｓχ−ｃｏｓθ×ｓｉｎχ＝η×（ｓｉｎγ×ｃｏｓχ−ｃｏｓγ×ｓｉｎχ）…［５］
と変形され、この式［５］を移行して整理すると、
（η×ｃｏｓγ−ｃｏｓθ）×ｓｉｎχ＝（η×ｓｉｎγ−ｓｉｎθ）×ｃｏｓχ…［６］
となる。

そして、この式［６］をχについて整理すると、
ｔａｎχ＝ｓｉｎχ／ｃｏｓχ＝（η×ｓｉｎγ−ｓｉｎθ）／（η×ｃｏｓγ−ｃｏｓθ）…［７］
となる。

この式［７］より、傾斜角χは、
χ＝ａｒｃｔａｎ｛（η×ｓｉｎγ−ｓｉｎθ）／（η×ｃｏｓγ−ｃｏｓθ）｝…［８］
となる。

ここで、アクリルの屈折率η＝１．４９より臨界角γ＝４２°とし、式［８］に臨界角γ＝４２°およびＬＥＤ光源５の半値角θ＝５１．５°を代入すると、
傾斜角χ＝約２４°となる。

以上より、本実施形態では、ＬＥＤ光源５の光軸１９に垂直な平面に対する傾斜面１５の傾斜角度を約２４°に設定している。

このように、傾斜面１５の傾斜角度を約２４°とすることで、ＬＥＤ光源５から当該ＬＥＤ光源５の半値角θ以上の角度をもって出射され傾斜面１５に入射した光は、臨界角γ、すなわち、４２°以上の角度でアウタレンズ６の外面１７に入射するため、傾斜面１５に入射した光をアウタレンズ６の外面１７において全反射させることができる。

アウタレンズ６の外面１７において全反射させることで、図１（ａ）の光Ｌに示すように、アウタレンズ６の内部を導光させることができる。

そして、本実施形態では、導光させた光をアウタレンズ６の外周縁部の端面１２からランプハウジング４の周縁の端部２０や端部２０近傍の天井３に照射させるようにしている。なお、ランプハウジング４の周縁の端部２０に照射された光は、当該端部２０で反射して天井３付近に照射される。

このように、傾斜部１０の傾斜面１５から入射してアウタレンズ６内を導光させる光は、ランプハウジング４の周縁を照明する間接照明光として利用される。

これに対して、ＬＥＤ光源５から当該ＬＥＤ光源５の半値角θ以下の角度をもって出射した光（主要光）は、アウタレンズ６に入射しても全反射は起こらずアウタレンズ６を透過して車室内に照射される。すなわち、ＬＥＤ光源５から出射される主要光については車室内の照明光として利用される。

なお、本実施形態では、ランプハウジング４に光拡散処理を施しており、ＬＥＤ光源５から出射してアウタレンズ６の内面１６において反射した光は、ランプハウジング４の内部で拡散され、当該反射光の一部も傾斜部１０から入射してアウタレンズ６内を導光するようになっている。

以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明した通り、本実施形態の車両用室内灯１は、アウタレンズ６のＬＥＤ光源５から出射する光が入射する内面（入射面）１６に傾斜部１０を設け、当該傾斜部１０の傾斜面１５に入射する光の一部をアウタレンズ６内で導光させる構造である。そのため、灯室内に導光用の光源や導光部材を別途設ける必要がなく、部品点数を削減できると共に、簡素な構造で光源の光を複数の機能に分割して利用することができる。

また、アウタレンズ６の傾斜部１０から入射された光を、アウタレンズ６内で導光してランプハウジング４の周縁に照射する構造であるため、間接照明光としてランプハウジング４の周縁が照明され、外部からの見栄えがよく、意匠性に優れた車両用室内灯を提供することができる。

また、傾斜部１０の傾斜角が２４°に設定されているため、ＬＥＤ光源５における正面の主要な光はアウタレンズ６を透過して車室内の照明光と利用でき、半値角θ以上の角度をもって出射された光はアウタレンズ６内を全反射させ間接照明光として利用できるため、光の利用効率を向上させることができる。

以下、その他の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１実施形態と同様の構成要素については共通の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態の車両用室内灯１Ａを示している。本実施形態の車両用室内灯１Ａは、上記実施形態の車両用室内灯１に対して、アウタレンズ６内を導光させるための傾斜部１０Ａの形状が異なるものである。

傾斜部１０Ａは、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、アウタレンズ６の内面１６から円錐台状に切り取られた形状で傾斜面１５を形成している点に最大の特徴が挙げられる。

このような傾斜部１０Ａの形状とすることで、傾斜面１５以外の平らな部分で、より多くのＬＥＤ光源５からの出射光を車室側に透過させることができるため、車室内の照明光を充分に確保できるという利点がある。

（第３実施形態）
図４は、第３実施形態の車両用室内灯１Ｂを示している。本実施形態の車両用室内灯１Ｂも、上記第１実施形態の車両用室内灯１に対して、傾斜部１０Ｂの形状が異なるものである。

傾斜部１０Ｂは、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、アウタレンズ６の内面１６から円錐状に切り取られた形状の傾斜面１５をＬＥＤ基板８の長手方向に沿って複数（この例では、３つ）設けた点に最大の特徴が挙げられる。

このような傾斜部１０Ｂの形状とすることで、ＬＥＤ光源５から出射される光をより多く傾斜面１５に入射させ、アウタレンズ６内で導光させ間接照明光として利用できるため、ランプハウジング４の周縁を充分に間接照明することができるという利点がある。

（第４実施形態）
図５は、第４実施形態の車両用室内灯１Ｃを示している。本実施形態の車両用室内灯１Ｃは、上記実施形態の車両用室内灯１に対して、複数のＬＥＤ光源５で構成されるＬＥＤ基板８を１つ１つの光源に対して分割形成して、ＬＥＤ光源５の出射光の角度を異ならせたものである。

すなわち、車両用室内灯１Ｃは、図５に示すように、中央に配置されるＬＥＤ光源５に対して、外側に配置されるＬＥＤ光源５ほどその出射角度が内側を向くようにＬＥＤ基板８Ａを配置させている。傾斜部１０は、アウタレンズ６の内面１６の略中央部分に設けられているため、必然と間接照明光を充分に確保できるという利点がある。

また、アウタレンズ６を透過して車室内を照明する光は、主にアウタレンズ６の略中央部分を照明することとなるため、ランプハウジング４の周縁を照明する間接照明光を際立たせることができるという利点がある。

（第５実施形態）
図６は、第５実施形態の車両用室内灯１Ｄを示している。本実施形態の車両用室内灯１Ｄも上記第４実施形態と同様、上記第１実施形態の車両用室内灯１に対して、ＬＥＤ光源５の出射角度を異ならせたものである。

車両用室内灯１Ｄは、図６に示すように、中央に配置されるＬＥＤ光源５に対して、外側に配置されるＬＥＤ光源５ほどその出射角度が外側を向くようにＬＥＤ基板８Ｂを配置させたものである。

このような構成とすることで、アウタレンズ６を全面に亘って略均一に発光することができると共に、ＬＥＤ光源５の半値角θからの出射光を効率よく傾斜部１０に入射させて間接照明光として利用することができ、光の利用効率を向上することができるという利点がある。

なお、図５ならびに図６に示す車両用室内灯１Ｃ、１Ｄは、上記実施形態の車両用室内灯１に対して、ランプハウジング４の周縁を照明するアウタレンズ６の端面１２Ａの形状も異なっている。

図５、図６に示すように、車両用室内灯１Ｃ、１Ｄは、ランプハウジング４の端部２０Ａとアウタレンズ６の外周縁部とを結合させて、端面１２Ａを車室側（図面横方向）に配置させて、アウタレンズ６の端面１２Ａのみで発光させるようにしたものである。

（変形例）
同じく図７に示す図は、ランプハウジング４の周縁を照明するアウタレンズ６の端面１２の変形例を示している。

図７（ａ）に示す変形例では、アウタレンズ６の外周縁部を天井３に結合させている。そして、上記第４、第５実施形態と同様に、車室側（図面横方向）に端面１２Ｂを配置させて、天井３と端面１２Ｂとで発光させるように構成したものである。

図７（ｂ）に示す変形例では、端面１２Ｃを天井３方向に照射させるように配置させている。そして、端面１２Ｃを傾斜させて、天井３とランプハウジング４と端面１２Ｃとで発光させるように構成したものである。

このように、ランプハウジング４の周縁を間接照明するアウタレンズ６の端面１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの形状は、種々の変形が可能であり、例えば、間接照明光を強くしたい場合には、導光された光が反射される反射面（天井３、ランプハウジング４など）にミラーや拡散部を設けたり、白色塗装を施したりするのが好適である。

また、端面１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃにカラーフィルターを設け、当該カラーフィルターを介してランプハウジング４の周縁を照明することで、間接照明光としてランプハウジング４の周縁を色鮮やかに照明させることができ、車両用室内灯１の意匠性をさらに向上させることができるという利点がある。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、傾斜部として、断面Ｖ字状の溝を設けるようにしてもよい。

本発明の第１実施形態にかかる車両用室内灯を示した図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は傾斜部の斜視図である。 本発明の傾斜部の傾斜面の形成方法を示した図である。 本発明の第２実施形態にかかる車両用室内灯を示した図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は傾斜部の斜視図である。 本発明の第３実施形態にかかる車両用室内灯を示した図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は傾斜部の斜視図である。 本発明の第４実施形態にかかる車両用室内灯を示した断面図である。 本発明の第５実施形態にかかる車両用室内灯を示した断面図である。 本発明のランプハウジング周縁の変形例を示した図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 車両用室内灯
４ ランプハウジング
５ ＬＥＤ光源
６ アウタレンズ
１０、１０Ａ、１０Ｂ 傾斜部
１５ 傾斜面
１６ 内面（入射面）

Claims (4)

1. ランプハウジングと当該ランプハウジングに取り付けられるアウタレンズとで灯室を画成し、当該灯室内に収容したＬＥＤ光源から出射する光を前記アウタレンズを介して車室内に照射する車両用室内灯であって、
   前記アウタレンズの前記ＬＥＤ光源から出射する光が入射する入射面に傾斜部を設け、当該傾斜部の傾斜面に入射する光の一部を前記アウタレンズ内で導光させたことを特徴とする車両用室内灯。
2. 前記アウタレンズ内を導光させた光を、前記ランプハウジングの周縁に照射することを特徴とする請求項１に記載の車両用室内灯。
3. 前記ＬＥＤ光源から出射される光のうち当該ＬＥＤ光源の半値角以上の角度をもって出射された光が前記傾斜部の傾斜面から入射するように、当該傾斜部を前記入射面に設けると共に、
   前記アウタレンズの材質により決定される臨界角および前記ＬＥＤ光源の半値角に基づいて前記ＬＥＤ光源の光軸に垂直な平面に対する前記傾斜面の傾斜角度を設定することで、
   前記ＬＥＤ光源から当該ＬＥＤ光源の半値角以上の角度をもって出射して前記傾斜面に入射する光を前記アウタレンズ内で導光させるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用室内灯。
4. 前記アウタレンズ内を導光させた光を、カラーフィルターを介して前記ランプハウジングの周縁に照射することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の車両用室内灯。