JP2014120409A - 導光体および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】細幅のライン状パターンでの発光を可能にした導光体と、この導光体を用いた照明装置を提供する。
【解決手段】長手方向の端面を光入射部２１０として長手方向に光を導光するロッド状をした主導光部２１１と、主導光部２１１の一側に沿って長手方向と垂直な方向に突出形成された側導光部２１２を備え、側導光部２１２は突出方向の先端が細幅に形成されて光出射部２１３として構成される。主導光部２１１の側導光部２１２が突出された側と反対側の側面に主導光部２１１を導光される光を側導光部の先端に向けて反射させる光反射部２１４を備える。側導光部２１２は長手方向に垂直な方向の断面形状がテーパ状に形成され、光出射部２１３に導光する光を集光して出射光の光度を高める。
【選択図】 図４

Description

本発明は透光部材で構成された導光体に関し、特に細幅のライン状に光を発光する光出射部を有する導光体および照明装置に関するものである。

導光体は透光部材で形成され、その表面の一部から入射された光が透光部材の内部を導光（伝搬）され、当該導光された光を透光部材の表面の他の部分から外部に出射されるように構成して所要のパターンで発光する発光体として用いられる。この導光体は、例えば自動車のランプや車体一部を照明するための照明装置として用いられることもあり、光出射部から出射される光で照明を行うとともに、当該照明装置によるデザイン的な効果を高めるために利用されている。特許文献１では、ほぼＬ字ロッド状をした導光体をランプの周縁の一部に沿って延設し、その導光体の光出射部として構成されている円弧状面の曲率を水平方向と鉛直方向とで相違させることによって意匠効果の高いライン状パターンで発光させる技術が提案されている。

特開２０１２−４００３号公報

従来のこの種の導光体は、透光部材を板状あるいはロッド状に形成した上で、その一面を光出射面として構成することにより所要の発光パターンを得るようにしている。そのため、特許文献１のような断面が円形のロッド状の導光体においては、一方向に向けられた周面がそのままライン状発光パターンの発光面になり、矩形断面のロッド状の導光体は光出射面としての一側面の全面がライン状発光パターンの発光面になる。したがって、ロッド状の導光体において、ロッドの径寸法や幅寸法よりも細幅のライン状の発光面を得ようとしたときには、光出射面の一部が細幅になるようにマスク等で遮蔽して光出射面から出射される光の一部を遮光する必要があり、光の出射効率が低下する。一方、発光面が細幅になるようにロッド状の導光体のロッド径寸法や幅寸法を小さく形成することが考えられるが、これでは導光体の内部を光が導光するための断面積も小さくなり、導光する光量が低減して光出射面から出射される光量も低下する。このように、従来のロッド状の導光体では高い光度で細幅のライン状発光パターンを発光させることが難しいという問題が生じている。

本発明の目的は、細幅のライン状パターンを高い光度で発光することを可能にした導光体と、この導光体を用いた照明装置を提供するものである。

本発明の導光体は、長手方向の端面を光入射部として長手方向に光を導光する所要の径寸法または幅寸法のロッド状をした主導光部と、この主導光部の一側に沿って長手方向と垂直な方向に突出形成された側導光部とを備え、側導光部は突出方向の先端が細幅に形成され、当該先端面が光出射部として構成されていることを特徴とする。この導光体においては、主導光部の側導光部が突出された側と反対側の側面に、主導光部を導光される光を側導光部の先端に向けて反射させる光反射部を備えることが好ましい。また、側導光部は長手方向に垂直な方向の断面形状がテーパ状に形成されていることが好ましい。さらに、この側導光部は光反射部で反射された光がテーパ状を構成している両面において全反射されるテーパ角に形成されていることが好ましい。

本発明の照明装置は、前記した本発明にかかる導光体を備えており、光入射部に対向して光源が配置され、光出射部が装置の正面に向けて配設されていることを特徴とする。この場合において、光出射部を露呈させる一方で主導光部、光入射部、光源、側導光部の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部材を備えることが好ましい。

本発明の導光体では、主導光部の断面積を可及的に大きくすることによって光入射部の光入射面の面積を大きくでき、光入射部から入射される光の入射光量を大きくして主導光部を導光する光量を大きくすることができる。一方、主導光部を導光される光を側導光部での内面反射によって集束させながら光出射部にまで導光するので、光出射部が主導光部に比較して細幅に形成されても光出射部から出射される光の光量を大きくすることができる。これにより、光出射部から出射されるライン状の光の光度が高められ、細幅であるが高光度に発光する細幅のライン状パターンでの発光が可能になる。

また、本発明の照明装置は、本発明の導光体を用いることにより、テーパ状の側導光部において主導光部からの光が集光されながら光出射部にまで導光され、この側導光部の先端の光出射部は主導光部の断面積に比較して極めて小さい細幅であるので、光出射部から出射される光の単位面積当たりの光度を高めることができる。そのため、仮に光入射部に入射されて主導光部を導光される光が長さ方向に徐々に光量が低下されても、光出射部から出射される光の長さ方向における光量の違いは殆ど無視できるようになり、長手方向の全長にわたって均等な光度で発光するライン状の発光体を備える照明装置として構成できる。

本発明の実施形態のヘッドランプの正面図。 図１のII−II線に沿う断面図。 図１のIII−III線に沿う断面図。 導光体と誘光体とＬＥＤ光源の関連を説明するための概略斜視図。 導光体における導光状態を示す導光体の長手方向とこれと垂直な方向の断面図。 クリアランスランプの点灯状態を模式的に示す図。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の照明装置を自動車のヘッドランプと一体に構成されているクリアランスランプに適用し、本発明の導光体を当該クリアランスランプの一部の発光体として構成した実施形態の正面図である。このヘッドランプＨＬは自動車の左前部に配設された左ヘッドランプであり、ハイビームランプＨｉＬ、ロービームランプＬｏＬ、クリアランスランプＣＬを備える複合型のヘッドランプとして構成されている。前記ヘッドランプＨＬは前面を開口した容器状のランプボディ１０１と、この前面開口に取着された透光性の前面カバー１０２とで構成されたランプハウジング１００を備えており、このランプハウジング１００内にそれぞれユニット化された前記ハイビームランプＨｉＬ、ロービームランプＬｏＬ、クリアランスランプＣＬが内装支持されている。

図２は図１のII−II線に沿う縦断面図であり、前記ロービームランプＬｏＬの断面構成を示している。ロービームランプＬｏＬはここではＬＥＤ（発光ダイオード）を光源１１１とし、リフレクタ１１２と照射レンズ１１３を有するプロジェクタ型のランプユニットとして構成されており、前記ランプハウジング１００内に配設されているエクステンション（疑似リフレクタ）１０３に設けた開口を通してランプの前方に光を照射することが可能に構成されている。ハイビームランプＨｉＬについては図示を省略するがロービームランプとほぼ同様なプロジェクタ型のランプユニットとして構成されている。これらロービームランプＬｏＬとハイビームランプＨｉＬを構成しているプロジェクタ型のランプユニットは既に提案されているものであるので、ここでは詳細な説明は省略する。

前記クリアランスランプＣＬは、前面から見て前記ランプハウジング１００内の右端領域に配設された主ランプ部１０と、この主ランプ部１０からランプハウジング１００の下縁に沿ってほぼ水平方向にライン状に延在される意匠ランプ部２０とで構成されている。前記主ランプ部１０は、図３に図１のIII−III線に沿う縦断面図を示すように、ＬＥＤ光源１１と、前記エクステンション１０３の一部を利用して構成されたリフレクタ１２を備えている。ＬＥＤ光源１１は砲弾型ＬＥＤで構成されており、前記ランプボディ１０１に支持されたソケット１３に発光光軸を前方に向けた状態で内挿支持されている。前記リフレクタ１２は前記エクステンション１０３の一部を後方に向けて凸状に曲げ形成された光反射面として構成されており、前記ＬＥＤ光源１１から出射された光をランプの前方から左方に向けて反射する。また、前記前面カバー１０２には、図示を省略するが当該リフレクタ１２で反射された光が透光される領域にレンズステップが形成されており、このレンズステップによって透光される光を所要の配光で照射するようになっている。

前記クリアランスランプＣＬの意匠ランプ部２０は、前記エクステンション１０３の下縁に沿って設けられた細幅のライン状スリット１０４に臨んで配置されたロッド状の導光体２１で構成されている。すなわち、前記エクステンション１０３の下縁は前記ランプハウジング１００の下縁に沿った形状とされているので、前記ライン状スリット１０４も前記ランプハウジング１００の下縁に沿って開溝されている。この実施形態ではランプハウジング１００は下縁に沿ってほぼ水平方向に延在されるとともに、前面から見て右側、すなわち自動車の幅方向の外側領域が幾分上方に向けて湾曲した形状をしているので、このライン状スリット１０４の右側領域も同様に上方に向けて湾曲されている。

前記導光体２１は前記ライン状スリット１０４に沿ってほぼ水平方向に延在され、右端領域が上方に向けて湾曲されたロッド状の導光体として構成されており、ここでは、透光性のあるアクリル樹脂からなる所要の長さをしたロッドとして形成されている。この導光体２１は、図４（ａ），（ｂ）に長手方向の一部の斜視図と長さ方向の垂直な断面形状を示すように、所要の縦横寸法をした正方形ないしは長方形をした断面形状の主導光部２１１と、この主導光部２１１の一側面から長手方向と垂直方向に向けて突出され、先端に向けて幅寸法が漸減するテーパ状の断面形状をした側導光部２１２を備えており、この側導光部の細幅に形成された先端は光出射部２１３として構成されている。また、前記主導光部２１１の側導光部と反対側の側面は光反射部２１４として構成されている。さらに、導光体２１の長さ方向の端面、ここでは右端面は後述するように前記クリアランスランプＣＬの主ランプ部１０のＬＥＤ光源１１から出射された光の一部が入射される光入射部２１０として構成されている。

前記主導光部２１１はランプハウジング１００内での配設が許される範囲、特にランプハウジング１００を大型化することなく、かつロービームランプＬｏＬやハイビームランプＨｉＬ等の他のランプと干渉することがない範囲で、しかもコスト増の制約を受けない範囲で可及的に大きな断面積をした正方形ないしは長方形の断面形状に形成されている。また、前記主導光部２１１の長手方向の複数箇所には舌片状の支持片２１５が外側に向けて一体に突出形成されている。前記光反射部２１４は主導光部２１１の内部を導光される光を側導光部２１２に向けた方向に反射するための反射素子を備えており、この反射素子として、微細レンズステップや微細凹凸が形成されている。ここでは導光体の樹脂成形と同時に光反射部の表面に微細凹凸を一体に形成している。

前記側導光部２１２は所要のテーパ角で交差される２つの平面ｐ１，ｐ２で挟まれたテーパ状に形成されており、前記光反射部２１４で反射された光が当該側導光部２１２の平面ｐ１，ｐ２で内面反射されて光出射部２１３にまで導光されるように構成されている。この実施形態では導光体をアクリル樹脂で構成しているので、このアクリル樹脂の屈折率により定まる内面での全反射角、すなわち臨界角に基づいて、光反射部２１４で反射された光が側導光部２１２の両平面ｐ１，ｐ２に入射される光が臨界角よりも大きくなるように側導光部２１２のテーパ角θ、すなわち前記平面ｐ１，ｐ２のなす角度を設定している。ここではテーパ角θを２０°〜３０°程度に設計している。

前記側導光部２１２の先端は細幅のリブ状に突出形成されており、このリブ状部分が前記光出射部２１３として構成されている。この光出射部２１３の突出寸法は任意であるが幅寸法は前記エクステンション１０３に設けられたライン状スリット１０４のスリット幅にほぼ等しいか、それよりも小さい寸法に形成されている。さらに、この光出射部２１３は先端面の断面形状が円弧状に形成されており、光出射部２１３から外部に出射される光を集光するレンズ機能を有している。

この導光体２１は、図３に示したように、前記エクステンション１０３の後面側に配設されるとともに、前記軸導光部２１１の長さ方向の複数箇所に設けた支持片２１５を利用してランプハウジング１００やエクステンション１０３に固定支持されている。そして、固定支持された状態では前記主導光部２１１と側導光部２１２は前記エクステンション１０３によって覆い隠されてヘッドランプＨＬの前面側には露呈されないが、細幅の光出射部２１３、すなわちリブ状部分は前記ライン状スリット１０４内に内装され、その先端面は当該ライン状スリット１０４を通してヘッドランプＨＬの前面側に露呈されている。

また、前記エクステンション１０３の一部で構成されている主ランプ部１０のリフレクタ１２の下側の一部には板厚方向に貫通する挿通穴１４が開口されており、前記導光体２１の光入射部２１０はこの挿通穴１４に臨む下側の位置に配置されている。その上で、この挿通穴１４にはほぼ直方体状をした透光部材からなるブロックプリズム２２が内挿されており、図４（ａ）に破線矢印で示すように、ＬＥＤ光源１１から出射される光の一部をこのブロックプリズム２２を透して前記導光体２１の光入射部２１０に入射させるようになっている。すなわち、前記ブロックプリズム２２の一方の面は前記ＬＥＤ光源１１に対向配置されてＬＥＤ光源１１から出射された光の一部が当該一方の面に入射され、入射された光はブロックプリズム２２の内部を透過して他方の面から出射され、前記導光体２１の光入射部２１０に入射される。このブロックプリズム２２は少なくとも導光体２１の光入射部２１０の面積、換言すれば主導光部２１１の端面の面積にほぼ等しい寸法に形成される。

この導光体においては、図５（ａ）に導光体２１の長手方向における導光状態の概略図を示すように、光入射部２１０に入射された光は主導光部２１１の内面で全反射されながら導光体２１の長手方向に導光される。導光される光のうち、主導光部２１１に設けられている光反射部２１４に入射された光の一部は長手方向に対してほぼ垂直方向に向けて反射され、側導光部２１２に導光される。図５（ｂ）は導光体２１の長手方向と垂直な方向における導光状態の概略図であり、側導光部２１に導光されてきた光は、側導光部２１２の両平面ｐ１，ｐ２に対して臨界角を満たした入射角で入射されるため、ここで全反射されて側導光部２１２の先端に向けて集束されながら導光される。そして、最終的には側導光部２１２の先端の光出射部２１３にまで導光され、この光出射部２１３の先端面から出射される。この先端面は断面が円弧状に形成されているので、そのレンズ機能によって光出射部２１３から出射される光は集光光束または平行光束として出射されることになる。

したがって、この実施形態のヘッドランプＨＬでは、図６に概略図示するように、クリアランスランプＣＬが点灯されたとき、すなわちＬＥＤ光源１１が発光されたときには、ＬＥＤ光源１１から出射された光の大部分はリフレクタ１２によって反射され、その反射光は前面カバー１０２を透過して外部に照射されることになる。前面カバー１０２を透過する際には図示を省略したレンズステップによって所要の配光となるように屈折される。これにより、同図に斜線で示すようにクリアランスランプＣＬの主ランプ部１０が点灯され、車幅灯としての機能を発揮する。

また、これと同時にＬＥＤ光源１１から出射された光の一部はブロックプリズム２２を透過して導光体２１の光入射部２１０に入射される。導光体に入射された光は前記したように主導光部２１１において導光体の長手方向に導光されるとともに、導光に伴って光の一部は順次光反射部２１４で反射され、側導光部２１２に導光される。この導光された光は側導光部２１２の両平面ｐ１，ｐ２での全反射によって徐々に集束されながら先端にまで導光され、光出射部２１３から外部に出射される。光出射部２１３はエクステンション１０３に設けたライン状スリット１０４によってヘッドランプＨＬの前面側に露呈されているので、このライン状スリット１０４を透して光出射部２１３はライン状に光を出射させることになる。これにより、図６に斜線で示したように、意匠ランプ部２０はヘッドランプＨＬの下縁に沿って細幅のライン状で発光されることになり、主ランプ部１０での本来のランプ機能に加えてクリアランスランプＣＬの意匠効果、すなわち見栄えを向上することが可能になる。

そして、この導光体２１では、主導光部２１１の断面積を可及的に大きくしているので、光入射部２１０の光入射面の面積も大きくでき、ＬＥＤ光源１１から入射される光の入射光量を大きくことが容易である。また、同時に主導光部２１１を導光する光量、すなわち導光体を導光する光量を大きくすることも可能である。そして、この導光された光を光反射部２１４で反射させて側導光部２１２での内面反射によって集束させながら光出射部２１３にまで導光するので、光出射部２１３から出射される光の光量を大きくすることも可能になり、光出射部２１３から出射されるライン状の光の光度が高められる。したがって、細幅であるが高光度に発光するライン状の発光体として構成でき、意匠ランプ部２０における意匠効果をさらに高めることができる。

また、この導光体２１では、前記したようにテーパ状の側導光部２１２において主導光部２１１からの光を集束して光出射部２１３にまで導光し、かつ光出射部２１３の先端面の幅寸法は主導光部２１１の幅方向の寸法に比較して極めて小さいので、主導光部２１１に対する光出射部２１３における単位面積当たりの光度を高めることができる。そのため、光入射部２１０に入射されて主導光部２１１を長手方向に導光される光の光量が導光に伴って徐々に低下されても、光出射部２１３から出射される光の長手方向における光量の違いは殆ど無視できるようになり、光出射部２１３の長手方向の全長にわたって均等な光度で発光する発光体として構成できる。

実施形態では、導光体２１の側導光部２１２の断面形状を両平面ｐ１，ｐ２で挟まれたテーパ状に形成しているが、光反射部２１４において反射された光を側導光部２１２において内面反射させながら光出射部２１３に集束させることが可能であれば、すなわち概ねテーパ状の形状が保たれて臨界角の条件を満たすのであれば、これら両平面ｐ１，ｐ２を外凸状あるいは内凸状の曲面に形成してもよく、集束性を調整して出射光量を微細に調節することが可能になる。また、主導光部２１１においては、光入射部２１０に入射された光を導光体２１の長手方向に内面反射させながら導光することが可能であればよいので断面形状は実施形態のような矩形に限定されるものではなく、例えば円形ロッド状に形成してもよい。

導光体２１においては主導光部２１１を導光する光は内面反射によって一部は側導光部２１２にまで導光されて光出射部２１３から出射されることになるので、必ずしも光出射部を設けなくてもよいが、側導光部２１２に向けて導光される光量を大きくして光出射部２１３から出射する光の光度を高める上では実施形態のように光反射部２１４を設けることが好ましい。この光反射部２１４は実施形態の微細凹凸に限られるものではなく、特許文献１に記載されているような鋸歯状をしたレンズステップ、あるいはその他の形状のレンズステップとしてもよい。

導光体２１の光出射部２１３の先端面は実施形態のような円弧面に形成しなくてもよく、単純な平面であってもよく、あるいは粗面加工して散乱光を照射するようにしてもよい。また、光出射部２１３や側導光部２１２は主導光部２１１の全長にわたって形成するのではなく、長さ方向に断続的にあるいは長さを相違させて形成してもよい。この場合には、断続されたライン状での発光が可能になる。あるいは、光出射部２１３は導光体２１の全長にわたって均一な幅寸法に形成するのではなく、部分的に幅寸法を相違させてもよい。この場合には、異なる幅寸法で連なるライン状の発光が可能になる。

さらに、実施形態では主導光部２１１の幅寸法が長手方向にわたって均一な寸法に形成された例を示したが、主導光部２１１を長手方向に導光される光量は光入射部２１０からの長さに応じて徐々に減衰されるので、光反射部２１４における単位面積当たりの反射光量を均一にして光出射部２１３での出射光度を均一化するために主導光部２１１の幅寸法を徐々に低減させるようにしてもよい。あるいは、主導光部２１１の幅寸法を均一にする一方で、導光体２１の長手方向の両側の端面をそれぞれ光入射部として構成し、これらの両端面からそれぞれ光を入射させるように構成してもよい。

実施形態では、本発明の照明装置としてヘッドランプに設けたクリアランスランプに適用した例を示したが、細いライン状に発光する照明装置として構成すればよいので、クリアランスランプに限られるものではない。また、本発明の導光体はライン状の発光体として構成できるので、この導光体を用いた照明装置としては、例えば、自動車の車体の一部を照明するための照明装置や自動車を装飾するための照明装置としても適用できる。さらには、自動車におけるいわゆる標識装置（標識灯具）として機能する照明装置に適用することも可能である。例えば、フォグランプ、リアランプ、サイドターンシグナルランプ、ルームランプ、ライセンスプレートランプ、ドアハンドル用ランプ、ドアミラー用ランプ、室内装飾用ランプに適用することが可能である。

本発明はライン状に発光させる導光体およびこのような導光体を備える照明装置に採用することが可能である。

ＨＬ ヘッドランプ
ＨｉＬ ハイビームランプ
ＬｏＬ ロービームランプ
ＣＬ クリアランスランプ
１０ 主ランプ部
１１ ＬＥＤ光源
１２ リフレクタ
１４ 挿通穴
２１ 導光体
２２ ブロックプリズム
１００ ランプハウジング
１０１ ランプボディ
１０２ 前面カバー
１０３ エクステンション
１０４ ライン状スリット
２１０ 光入射部
２１１ 主導光部
２１２ 側導光部
２１３ 光出射部
２１４ 光反射部

Claims (7)

1. 長手方向の端面を光入射部として長手方向に光を導光する所要の径寸法または幅寸法のロッド状をした主導光部と、この主導光部の一側に沿って前記長手方向と垂直な方向に突出形成された側導光部とを備え、前記側導光部は突出方向の先端が細幅に形成され、当該先端面が光出射部として構成されていることを特徴とする導光体。
2. 前記主導光部の前記側導光部が突出された側と反対側の側面に、全主導光部を導光される光を前記側導光部の先端に向けて反射させる光反射部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の導光体。
3. 前記側導光部は前記長手方向に垂直な方向の断面形状がテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の導光体。
4. 前記側導光部は前記光反射部で反射された光が前記テーパ状を構成している両面において全反射されるテーパ角に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の導光体。
5. 前記主導光部は長手方向に沿って任意の形状に曲げ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導光体。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の導光体を備え、前記光入射部に対向して光源が配置され、前記光出射部が装置の正面に向けて配設されていることを特徴とする照明装置。
7. 前記光出射部を露呈させる一方で前記主導光部、光入射部、光源、側導光部の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部材を備えていることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
   

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