JP5041444B2 - 広い照明角を提供するライトパイプ - Google Patents

Description

本発明は、ライトパイプに関する。

ライトパイプは筒状の透明な構造体であるものが代表的であり、ライトパイプを通って光が内部全反射により縦方向に供給される。内部全反射は、低い屈折率で光が一つの媒体から別の媒体に臨界角で伝送される際に生ずる。臨界角において、光は、媒体の変化により屈折して第２媒体を通って進む代わりに、高い屈折率の媒体内に反射して戻る。ライトパイプを通って伝送される全ての又は一部の光は、内部全反射を受ける可能性がある。内部で反射されない光は、ライトパイプの長さ方向に沿ってライトパイプから放射される。

ライトパイプは、光源が発生する光を伝送する。光源は、ライトパイプが固定されるランプ組立体に収容されるのが通常である。代表的なランプ組立体は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源を収容するハウジングと、光源に電力を供給するのに必要な電気部品と、ライトパイプをランプ組立体に固定するための手段とを有する。

多くのライトパイプ用途において、ライトパイプ及びランプ組立体を収容する空間は限定されている。自動車の室内照明は、そのような用途の一例である。ライトパイプ出力を最大にすることもまた望ましい。出力を最大にする取り組みは、ライトパイプの長さ方向に沿った光の劣化を最小にすることに指向するのが代表的である。

ライトパイプの中には、ライトパイプの長さ方向に沿って比較的均等な光分布を提供するものがあり、ライトパイプから放射される光の投影角はいくらか制限されている。いくつかの用途において、ライトパイプから放出される光がより広く分布することが必要である。現在の用途において、光投影角は反射ストリップを広くすることにより増加するが、投影角に著しい差を生じさせるには、ストリップを比較的大きく増大することが必要である。解決すべき課題は、反射ストリップを大きく増大すると、ライトパイプの長さ方向に沿って光を過度に劣化させる結果になることである。

解決手段は、本明細書に開示された、ライトパイプから放出される光の広い角度を提供すると共にライトパイプの長さ方向に沿った照明の劣化を最小にするライトパイプにより提供される。さらに、本発明のライトパイプは、特定の「ムード」照明を提供するために、ライトパイプから放出される光のより柔かいエッジを提供する。開示されるライトパイプは、広い有効照明角を提供しつつ、同時にライトパイプの長さ方向に沿って光の一様な分布を提供するよう構成されている。ライトパイプは、外面と、この外面と界面を接する内面により隣接する内部領域とを有する。内部領域は、一つ以上の反射面のうち少なくとも一つに光が当たる際に、一つ以上の特定角度でライトパイプから光が放出されるように配置される、内面とは整列しない一つ以上の反射面を有する。複数の反射点は内面上に形成され、一つ以上の反射面の少なくとも一つに光が当たる際に一つ以上の特定角の光放出を生じさせる。一つ以上の反射面の少なくとも一つに光が当たる際に、一つ以上の反射面の少なくとも一つは第２の光源を形成してもよい。ライトパイプは内部領域に配置された少なくとも１個の内部突起をさらに有し、一つ以上の反射面を少なくとも１個の内部突起上に配置してもよい。

以下、添付図面を参照して、本発明を例示により説明する。

図１を参照すると、ライトパイプ１００は、ライトパイプを通って伝送される光を放射する光源と共に使用される。（本明細書で使用される「光源」は、１個以上の個別の源を有する。例えば、光源は、単一の発光ダイオードであってもよいし、複数の発光ダイオードを有してもよい。単一の光源は、２タイプ以上の光生成部品を有してもよい。）反射ストリップ（１０８）等の２次光源は、１次光源から光を反射し放出する。反射ストリップは、ランプ組立体、又は反射ストリップが実装される物体に、ライトパイプを整列させるのに使用されてもよい。

本明細書で使用される「ライトパイプ部」は、光を伝送し、反射ストリップがライトパイプからの光を反射し放出するために配置されてもよいライトパイプの一部を指す。

ライトパイプはほぼ筒状をなすが、ライトパイプの使用及び作動と互換性がある任意の形状を有してもよい。例えば、ライトパイプは、卵形、楕円形等の断面を有してもよい。ライトパイプ部は、透明なアクリル、又は光の通過伝送を可能にする任意の材料からなることができる。ライトパイプの材料は、黄変せず、耐久性のあるものが代表的である。アクリルの現在の利点は、低コストの材料であり且つ最適効能を提供する。ポリカーボネートは代表的なライトパイプ材料の別の例であるが、変色する傾向があり、アクリルより光伝送効率が低い。

ライトパイプは、押出し成形により製造することができる。しかし、所望の場合、他の適当な製造技法を同様に使用してもよい。例えば、ライトパイプに結合される反射面を有する別体の部品を有することも可能である。反射面はまた、ライトパイプと共に押出し成形されてもよい。

従来技術を示す図１は、従来技術に従った整列部品として機能する外部突起を有するライトパイプ１００を示す。このような従来技術の実施形態は、「装置、ライトパイプ及びランプ組立体の製造方法」という名称の米国特許第６８８３９４９号明細書に説明される。特に、光が伝送されるライトパイプ１００は、外部突起１０２を有する。ライトパイプは、外面１１０及び内部領域１１４を有する。

外部突起１０２は反射面１０８を有する。必要な場合、色又は反射品質を外部突起の材料に組み入れるか、外部突起に付加する。突起１０２全体は、反射する性質を有するか、一つ以上の反射面すなわち反射部１０８のみを有してもよい。外部突起１０２の材料及び色は、高レベルの光反射及び散乱を提供するよう選択することができる。図示の実施形態において、ライトパイプ１００及び外部突起１０２間の界面は、ライトパイプ１００の方へ反射する性質を有する。別の実施形態において、ほぼ透明な外部突起の嵌合面は、ライトパイプの方へ光を反射する反射コーティングを有してもよい。

反射面１０８を有する外部突起１０２は、ライトパイプの長さ「Ｌ」延びるか、ライトパイプの長さの１個分以上を占めてもよい。埋設された一つ以上の反射ストリップ（又は他の形状の反射部品）を使用してもよい。

反射ストリップが与える反射の程度は、ストリップの長さ及び幅の関数である。一般に、ライトパイプの剰余部分に対面するストリップの表面積が大きいほど、反射量及び散乱量は多くなる。

光が反射され又は散乱される突起表面の幅もまた、ライトパイプの末端（すなわち１次光源から最も遠い端部）に到達する光の量に影響を与える。反射面の幅は、ライトパイプに沿った長さである。光は、内部全反射のため、ライトパイプに沿って進む。反射面すなわち散乱面が全反射と干渉することにより、ライトパイプの端部に届く前に光が放出される。反射面が広すぎる場合、１次光源に最も近いライトパイプ部分から大量の光が放出され、ライトパイプに沿って光の劣化が生ずる。これは、ライトパイプの末端から放出される光量を減少させ、ライトパイプに沿った一貫しない放出を生ずる。このため、反射ストリップの幅は、通常、ライトパイプ１００の長さ「Ｌ」の関数である。ライトパイプが短いほど、ライトパイプの末端から放出される光量に悪影響を与えることなく、反射ストリップをより広くできる。多くの用途において、反射面の幅は、ライトパイプ部分の周囲に180°延びる距離より小さい。このような関係において、反射面の幅は、実際には、反射面の全表面積を表わすことが意図されるが、反射面の反射率又は反射面からの伝送は、反射面の特定部分の特定方向性に依存して変化する。特定の幅を超えて、限定された光がライトパイプから出る。光エネルギーの大部分がライトパイプ内の過度の反射により失われるので、効率は不当に低い。

（半径「Ｒ１」の２倍に等しい、すなわちＤ＝２Ｒ１である）直径「Ｄ」又は非円形断面のライトパイプの他の断面寸法は、ライトパイプの用途に依存する。典型的な実施形態において、室内の用途は直径5mmのライトパイプを使用してもよいし、室外の用途は直径9〜10mmのライトパイプを使用してもよい。しかし、所望の他の直径を使用することもできる。

図１に示されているように、反射面１０８が２次光源として光が当てられると、反射面１０８の構成は、指定表面１３０間の外面１１０の領域等の外面１１０で屈折する内部領域１１４を通る光路となり、有効照明角が「α１」という結果になる。

本発明の一実施形態に目を転ずると、図２ないし図５には、内面２２０で隣接する外面２１０及び内部領域２１４を有するライトパイプ２００が示される。内面２２０は外面２１０と界面を接する。ライトパイプ２００は１個以上の突起２０２を有し、１個以上の突起２０２の少なくとも１個は、外面２１０から離れる方向にライトパイプ２００の内部領域２１４内へ内側に突出する内部部分２０２ａを有して構成されているので、突起２０２の一つ以上の表面の少なくとも一つは、２次光源として機能する。突起２０２は、外面２１０から離れる方向に突出する外部部分２０２ｂを有してもよい。典型的実施形態は外部部分２０２ｂを有するが、当業者であれば、突起２０２の別の構成も可能であり、本明細書の開示により知られるようになることを理解するだろう。これに関連して、本実施形態は限定されない。外面２１０は、１次境界線２１８ａから２次境界線２１８ｂまで延びている。境界線２１８ａ，２１８ｂは一般に、内部部分２０２ａから外部部分２０２ｂまでの過渡部を画定する。

少なくとも１個の突起２０２は、内部部分２０２ａの１次反射面２０８を有する。１次反射面２０８は、内面２２０と整列しておらず、少なくとも１個の突起２０２に光が当てられる際に１次反射面２０８がライトパイプ２００の図３及び図４における矢印「Ｘ」で示される光出力の方向にほぼ直交するように、内部領域２１４内に構成される。特に、１次反射面２０８は、内部領域２１４（図５参照）内へ内部部分２０２ａの最大距離「Ｄ−Ａ」で突出して内部部分２０２ａ上に配置されている。１次反射面２０８は、平坦か若干凸状であってもよい。突起２０２は、外部部分２０２ｂに後面２０９を有してもよい。

突起２０２の内部部分２０２ａは、少なくとも一つの２次反射面をさらに有する。２次反射面は、少なくとも一つの反射面２１２ａ／２１２ｂが１次反射面２０８に対してほぼ直交するように内部領域２１４内に構成され、図２ないし図５に例示された対向する二つの２次反射面２１２ａ，２１２ｂを有する。

或いは、突起２０２は、例えば２１２ａ，２１２ｂの一方又は両方である少なくとも一つの２次表面を有する。２次表面は、内面２２０と整列せず、突起２０２に光が当てられる際に光が２次表面２１２ａ，２１２ｂから図３及び図４における矢印「Ｘ」で示されるライトパイプ２００の光出力の方向とほぼ直交する方向に放出されるように内部領域２１４内に構成される。

ライトパイプ２００は、ライトパイプ２００のいずれか一方の端部２３２でランプ（図示せず）から放出されると共にライトパイプ２００の長さ「Ｌ」に沿って突起２０２の少なくとも一方の端部２３４を少なくとも部分的に通過する照明により光が当てられてもよい。突起２０２を縦方向に通過する光は、反射面２０８，２１２ａ，２１２ｂに突き当たり、以下に詳細に説明するように、散乱により反射面からほぼ直交する方向に反射される。一つ以上の反射面２０８，２１２ａ，２１２ｂに照明が当てられると、２次光源が形成される。

１次及び２次の反射面２０８，２１２ａ，２１２ｂは、白色であってもよい。ライトパイプ２００の透明材料に有色材料を共に押出し成形することにより、突起２０２を形成してもよい。図４に示されるように、用途によっては、突起２０２がライトパイプ２００の長さ「Ｌ」に沿って全長にわたってではなくても少なくとも部分的に延びることが望ましいかもしれない。

図５に示されるように、ライトパイプ２００は、半径「Ｒ１」の２倍に等しい直径の、すなわちＤ＝２Ｒ１のほぼ筒状であってもよい。突起２０２は、１次反射面２０８がライトパイプ２００の表面２１０上の直径の反対側の点「Ｔ１」に位置するように、内部領域２１４内に配置されてもよい。寸法「Ａ」は、点「Ｔ１」から１次反射面２０８までの距離で定義される。寸法「Ｂ」は、点「Ｔ１」から突起２０２の後面２０９までの距離で定義される。寸法「Ｃ」は、２次反射面２１２ａ，２１２ｂ間又は境界線２１８ａ，２１８ｂ間の距離である突起２０２の厚さで定義される。突起の内部部分２０２ａは、１次反射面２０８と２次反射面２１２ａ，２１２ｂとの交差点により形成されるコーナー領域２１６を有してもよい。コーナー領域２１６は、曲率半径「ｒ」を有してもよい。

一実施形態において、直径「Ｄ」は、約10mmまでの範囲である。寸法「Ａ」は、約9.2mmまでの範囲であってもよい。寸法「Ｂ」は、約11.0mmまでの範囲であってもよい。寸法「Ｃ」すなわち厚さは、約1.0mmまでの範囲であってもよい。曲率半径「ｒ」は、約0.2mmまでの範囲であってもよい。従って、内部部分２０２ａは、「Ｄ」及び「Ａ」間の差により与えられる少なくとも0.8mmだけライトパイプ２００の内部領域２１４内へ内側に突出する。

図３に示されるように、１次反射面２０８から矢印「Ｘ」の方向に放出される光は、ライトパイプ２００の表面２１０、例えば指定表面２３０間の外面２１０の領域で、ライトパイプ２００の光出力の方向にほぼ直交するように屈折し、突起２０２の後面２０９の背後の距離で有効焦点「Ｓ１」を形成し、１次反射面２０８からの有効照明角「θ」という結果になる。しかし、図３及び図４の矢印「Ｘ」で示されるライトパイプ２００の光出力の方向にほぼ直交する方向への２次反射面２１２ａ，２１２ｂからの光の放出により、内面２２０に沿って屈折点「ｐ」で追加光が内側に反射するので、光は、ライトパイプ２００の外面２１０から離れる方向に伝送され、外面２１０から離れる第１焦点「Ｑ₀」に対する最小有効照明角「β₀」から、外面２１０から離れる第２焦点「Ｑ₁」対する最大有効照明角「β₁」までの範囲の有効照明角を形成する。外面２１０の点「Ｔ１」から離れる方向の第１焦点「Ｑ₀」の距離は、点「Ｔ１」から離れる方向の第２焦点「Ｑ₁」の距離より大きい。従って、一つ以上の反射面２０８，２１２ａ，２１２ｂの少なくとも一つに光が当てられると、照明すなわち光放出の特定角度「θ」、「β₀」、「β₁」でライトパイプ２００から光が放出される。

２次反射面２１２ａ，２１２ｂからの最小有効照明角「β₀」及び最大有効照明角「β₁」の両方は、１次反射面２０８からの有効照明角「θ」より大きい。２次反射面２１２ａ，２１２ｂからの最小有効照明角「β₀」及び最大有効照明角「β₁」の両方は、内部突起２０２ａのない従来技術で利用可能な有効照明角「α１」（図１参照）より大きい。この結果、有効照明角「α１」に比べてライトパイプ２００の有効照明角「β₁」が広い。

２次反射面２１２ａ，２１２ｂがライトパイプ２００の長さ「Ｌ」に沿って進む光の主な通過経路に面していないという事実（図４参照）のため、２次反射面２１２ａ，２１２ｂに突き当たる光の強度は、１次反射面２０８に突き当たる光の強度よりも小さい。この結果、２次反射面２１２ａ，２１２ｂから放出される反射光は、１次反射面２０８から放出される光の強度に比べて低い。２次反射面２１２ａ，２１２ｂがないと、ライトパイプ２００から放出される光は、好ましくない場合がある鋭い遮断（カットオフ）線を生ずる傾向がある。２次反射面２１２ａ，２１２ｂから放出される少ない光の強度は、シャープなコントラストを低減し、照らされた領域及び照らされていない領域間の緩やかな変化を提供し、多くの用途ではより快適な効果を生ずるという結果になる。

上述の観点では、外面２１０と、ライトパイプ２００が外面２１０と界面を接する内面２２０により境界が接する内部領域２１４とを有することが理解される。ライトパイプ２００は、例えば１次反射面２０８及び２次反射面２１２ａ，２１２ｂ等の一つ以上の反射面で構成される。一つ以上の反射面２０８，２１２ａ，２１２ｂのいずれか一つは、一つ以上の反射面２０８，２１２ａ，２１２ｂのうち少なくとも一つに光が当てられる際に複数の屈折点「ｐ」が内面２２０上に形成され、ライトパイプ２００の外面２１０の外側に光の「Ｑ₀」、「Ｑ₁」等の複数の焦点が生ずるように配置してもよい。さらに、ライトパイプ２００は、広い有効照明角「β₁」を提供するよう構成され、同時に、ライトパイプ２００の長さ「Ｌ」に沿ってほぼ一様な光の分布を提供する。

図６及び図７を参照すると、ライトパイプの一部の外面の外側に光の複数の焦点を提供するよう構成されたライトパイプの別の実施形態が示される。特に、ライトパイプ３００は、突起２０２の代わりに、内面３２０と、ライトパイプ３００の内部領域３１４に形成された少なくとも１個の溝３０２内に位置する例えば１次反射面３０８及び２次反射面３１２ａ，３１２ｂ等の一つ以上の反射面のうちの少なくとも一つの反射面とを含み、外面３１０に開放領域すなわち開口３０３を有する点を除き、ライトパイプ２００とほぼ同じである。内面３１０は、内部領域３１４に隣接すると共に外面３１０と界面を接する。溝３０２は、ライトパイプ３００の内部領域へ内側に突出するよう構成され、１次反射面３０８が配置される例えば露出面３０１等の少なくとも露出面と、露出面３０１にほぼ直交し、２次反射面３１２ａ，３１２ｂが配置される露出面３０４ａ，３０４ｂとをそれぞれ形成する。反射面３０８，３１２ａ，３１２ｂは、内面３２０と整列していない。外面３１０は、第１境界線３１８ａから第２境界線３１８ｂまで延びる。境界線３１８ａ，３１８ｂは一般に、開口３０３の限界を区画する。

１次反射面３０８は、１次反射面３０８に光が当てられる際に図６の矢印「Ｘ」で示されるように１次反射面３０８がライトパイプ３００の光出力の方向にほぼ直交するように、内部領域３１４に構成することができる。

また、図６に例示された対向する二つの２次反射面３１２ａ，３１２ｂを、少なくとも一つの２次反射面３１２ａ，３１２ｂが１次反射面３０８とほぼ直交するように、内部領域３１４に構成することができる。

或いは、３１２ａ，３１２ｂ等の２次反射面は、２次反射面３１２ａ及び３１２ｂの一方又は両方に光が当たる際に、図６の矢印「Ｘ」により示されるようにライトパイプ３００の光出力の方向にほぼ直交する方向に光が３１２ａ，３１２ｂ等の２次反射面から放出されるように、内部領域３１４内に構成されてもよい。

１次及び２次の反射面３０８，３１２ａ，３１２ｂは、白色でもよい。望ましい光効果に依存して、他の色を使用してもよい。着色に使用される塗料は、用途に適するべきである。例えば、塗料は、ライトパイプ３００と化学的に互換性を有し、十分に速く色付けし、十分な接着特性を有し、十分な耐紫外線性を有するべきである。これに関連して、実施形態は限定されない。

図７に示されるように、用途に依存して、溝３０２はライトパイプ３００の長さ「Ｌ」に沿って全長にわたってではなくても少なくとも部分的に延びてもよい。図６に示されるように、ライトパイプ３００は、半径「Ｒ１」の２倍に等しい直径の、すなわちＤ＝２Ｒ１のほぼ筒状であってもよい。ライトパイプ３００の特定寸法は、寸法「Ｂ」が適用されない点を除いて上述したライトパイプ２００の特定寸法とほぼ同じである。溝３０２は、寸法「Ｃ」で定義される幅と、寸法「Ｅ」で定義される内部領域３１４内へ突出する深さを有する。寸法「Ｅ」は、「Ｄ−Ａ」の差の値よりも若干小さい。

さらに、２次反射面３１２ａ，３１２ｂからの最小有効照明角「β₀」及び最大有効照明角「β₁」の両方は、１次反射面３０８からの有効照明角「θ」より大きい。同様に、１次反射面３０８からの有効照明角「θ」は、従来技術の外部突起１０２からの有効照明角「α１」（図１参照）より大きい。この結果、有効照明角「α１」に比べてライトパイプ３００の各有効照明角「θ」、「β₀」、「β₁」が広い。さらに、ライトパイプ３００は、広い有効照明角「β₁」を提供するよう構成され、同時に、ライトパイプ３００の長さ「Ｌ」に沿ってほぼ一様な光の分布を提供する。

従来技術による反射ストリップ１０２を有する図１のライトパイプ１００に戻ると、ライトパイプ１００はほぼ筒状の断面を有する。従って、ライトパイプ１００は単一の曲率半径「Ｒ１」を有する。上述したように、２次光源としての反射面１０８に光が当たる際に、ライトパイプ１００に関する外部突起１０２の構成は、外面１１０で屈折する内部領域１１４を通る光という結果になり、外面１０２から離れる方向に有効焦点「Ｐ１」を形成し、反射面１０８からの光パターンにより形成される有効照明角「α１」という結果になる。

図８は、本発明の別の実施形態の２つ以上の曲率半径の外面を有するライトパイプを示す。特に、ライトパイプ４００は、外面４１０上に配置された１次反射面としてほぼ円弧面１０８を有する外部突起１０２等の１個以上の外部突起を有する。面１０８は、凸状又は凹状等のほぼ円弧状であるが、ほぼ平坦であってもよい。

ライトパイプ４００はまた、内面４２０に隣接する内部領域４１４を有する。内面４２０は外面４１０と界面を接する。外面４２０は、第１位置４２２から第２位置４２４まで反時計回りに延びる第１部分４１０ａと、第２位置４２４から第１位置４２２まで反時計回りに延びる少なくとも一つの第２部分４１０ｂとを有する。外部突起１０２は、第１外面部分４１０ａ上に構成されて外面４１０から離れる外方へ突出するので、反射面１０８は第２光源として機能する。特に、反射面１０８は内面４１０と整列する。当業者であれば、第１部分４１０ａ及び第２部分４１０ｂは便宜のためのみで反時計回りでそれぞれ説明されたが、時計回りも等しく適用可能であることを理解するだろう。

ライトパイプ４００はほぼ円形断面を有するが、第２部分４１０ｂは、外面４１０の第１部分４１０ａの曲率半径「Ｒ１」とは異なる曲率半径「Ｒ２」を有し、反射面１０８から放出される光は、１次反射面１０８に光が当たる際に図８で矢印「Ｘ」で示されるライトパイプ４００の光出力の方向にほぼ直交し、曲率半径「Ｒ２」を有する第２部分４１０ｂをほぼ通過する。曲率半径「Ｒ２」は、第１部分の曲率半径「Ｒ１」より大きい。

これに関連して、外面４１０は、反射面１０８が２次光源として機能して矢印「Ｘ」で示される第１方向に光を向ける際に、ライトパイプの断面がほぼ第１方向「Ｘ」に関してほぼ対称的であるように構成される。

或いは、反射面１０８が第１方向「Ｘ」に光を向けるよう光源として機能すると、光パターンは、第１方向「Ｘ」に関してほぼ対称的であるライトパイプ４００から放出される。

ライトパイプ４００から放出される光パターンは、反射面１０８で生ずる有効焦点「Ｐ２」という結果となり、外部突起１０２の反射面１０８からの光パターンにより形成される有効照明角「α２」は、ライトパイプ１００の有効照明角すなわち光放出角「α１」より大きい。照明角すなわち光放出角「α２」は曲率半径「Ｒ２」に依存する。照明角すなわち光放出角「α１」及び「α２」は光放出の特定角度である。一つ以上の反射面１０８に光が当たると、光は照明角すなわち光放出角「α２」等の１個以上の特定角度でライトパイプ４００から放出される。

用途によっては、反射面１０８がライトパイプ４００の長さに沿って少なくとも部分的に延びる（図４の寸法「Ｌ」参照）ことが望ましいかもしれない。また、外面４１０の第１部分４１０ａ及び第２部分４１０ｂは、ライトパイプ４００の長さに沿って少なくとも部分的に延びる（図４の寸法「Ｌ」参照）。さらに、ライトパイプ４００は、広い有効照明角「α２」を提供するよう構成され、同時に、ライトパイプ４００の長さ「Ｌ」に沿って光のほぼ一様な分布を提供する。さらに、突起１０２の反射面１０８は白色であってもよい。

図９は、本発明の別の実施形態のさらに別の曲率半径を有する外面を有するライトパイプを示す。特に、ライトパイプ５００は、第１部分５１０ａと少なくとも第２部分５１０ｂ及び第３部分５１０ｃとを有する外面５１０を有する点を除き、ライトパイプ４００と同様である。ライトパイプ５００はまた、内面５２０に隣接する内部領域５１４を有する。内面５２０は外面５１０と界面を接する。第１部分５１０ａは、外面５１０の第１位置５２２から外面５１０の第２位置５２４まで反時計回りで延びてもよい。第２部分５１０ｂは、外面５１０の第２位置５２４から第３位置５２６まで反時計回りで延びてもよい。第３部分５１０ｃは、第３位置５２６から第１位置５２２まで反時計回りで延びてもよい。さらに、ライトパイプ４００と同様の方法で、外部突起１０２は、外面の第１部分５１０ａ上に構成されて外面５１０から離れる方向に外方へ突出するので、反射面１０８は２次光源として機能する。特に、反射面１０８は内面５１０に整列する。当業者であれば、第１部分５１０ａ、第２部分５１０ｂ及び第３部分５１０ｃは便宜のためのみで反時計回りでそれぞれ説明されたが、時計回りも等しく適用可能であることを理解するだろう。

さらに、ライトパイプ５００はほぼ円形断面を有するが、外面５１０の第１部分５１０ａは曲率半径「Ｒ１」を有するのに対し、第２部分５１０ｂは第１部分５１０ａの曲率半径「Ｒ１」とは異なる曲率半径「Ｒ２」を有する。また、第３部分５１０ｃは曲率半径「Ｒ１」及び曲率半径「Ｒ２」とは異なる曲率半径「Ｒ３」を有する。曲率半径「Ｒ１」は曲率半径「Ｒ２」より小さいのに対し、曲率半径「Ｒ２」は曲率半径「Ｒ３」より小さい。或いは、曲率半径「Ｒ３」は曲率半径「Ｒ２」より大きく、曲率半径「Ｒ２」は曲率半径「Ｒ１」より大きい。第１部分５２２は第１曲率半径「Ｒ１」及び第３曲率半径「Ｒ３」の間の過渡境界を形成するのに対し、第２部分５２４は第１曲率半径「Ｒ１」及び第２曲率半径「Ｒ２」の間の過渡境界を形成する。第３部分５２６は、第２曲率半径「Ｒ２」及び第３曲率半径「Ｒ３」の間の過渡境界を形成する。

これに関連して、外面５１０は、突起１０２等の１個以上の突起のうち少なくとも１個が第２光源として機能して反射面１０８から光を放出することにより図９に示される矢印「Ｘ」により示される第１方向に光を向ける際に、ライトパイプ５００がほぼ第１方向「Ｘ」に関してほぼ対称的であるように構成される。

ライトパイプ５００から放出される光パターンは、反射面１０８からずれて生ずる有効焦点「Ｐ３」という結果となり、部分有効照明角「α３」は、第２部分５１０ｂから放出される光パターンにより形成される。同様に、ライトパイプ５００から放出される光パターンは、実質的に反射面１０８で生ずる有効焦点「Ｐ２」という結果となり、部分有効照明角「α４」は、第３部分５１０ｃから放出される光パターンにより形成される。部分有効照明角「α３」及び「α４」は、互いに隣接すると共にライトパイプ１００の光パターンにより形成される有効照明角「α１」より大きな合計有効照明角「α３＋α４」を形成する。照明角すなわち光放出角「α３」及び「α４」は、曲率半径「Ｒ２」及び「Ｒ３」にそれぞれ依存する。照明角すなわち光放出角「α３」及び「α４」は光放出の特定角度である。一つ以上の反射面１０８に光が当たると、光は照明角すなわち光放出角「α３」／「α４」等の１個以上の特定角度でライトパイプ５００から放出される。

第１部分５１０ａ、第２部分５１０ｂ、第３部分５１０ｃは、ライトパイプ５００の長さに沿って少なくとも部分的に延びてもよい。ライトパイプ５００は、広い有効照明角「α３＋α４」を提供するよう構成され、同時に、ライトパイプ５００の長さ「Ｌ」に沿って光のほぼ一様な分布を提供する。さらに、突起１０２の反射面１０８は白色であってもよい。

図１０は、図１の従来技術のライトパイプの有効角と比較して図８及び図９のライトパイプにより与えられる有効照明角を示す合成の部分側面図である。特に、図１０は、ライトパイプ４００，５００の上側部分に重ね合わされたライトパイプ１００を示す。反射面１０８から放出される光は、光が外面１１０で屈折する、ライトパイプ１００を通る光路「Ｌ１」を形成する方向に進み、有効照明角「α１」を形成するよう光路「Ｌ１」が継続する。

対照的に、反射面１０８から放出される光は、光が外面の部分４１０ｂで屈折する、ライトパイプ４００を通る光路「Ｌ２」を形成する方向に進み、有効照明角「α２」を形成するよう光路「Ｌ２」が継続する。光路「Ｌ２」は、各ライトパイプ１００，４００を通る光路「Ｌ１」にほぼ一致する。

同様に、外部突起１０２の反射面１０８から放出される光は、光が外面の部分５１０ｃで屈折する、ライトパイプ５００を通る光路「Ｌ３」を形成する方向に進み、有効照明角「α４」を形成するよう光路「Ｌ３」が継続する。光路「Ｌ２」は、各ライトパイプ１００，４００を通る光路「Ｌ１」にほぼ一致する。

簡単のために、有効照明角「α３」は省略されている。光路「Ｌ３」は、各ライトパイプ５００，１００，４００を通る光路「Ｌ１」及び「Ｌ２」にほぼ一致する。各有効照明角「α２」及び「α４」は有効照明角「α１」より広いことが理解できる。各光路「Ｌ１」、「Ｌ２」及び「Ｌ３」は、代表的光線としての線としてのみ図示されている。光路「Ｌ１」、「Ｌ２」及び「Ｌ３」は全て、反射面１０８上の同じ点「Ｐ２」で発生する。光路「Ｌ１」、「Ｌ２」及び「Ｌ３」は、ライトパイプ１００，４００及び５００の異なる曲率でそれぞれ屈折するので、異なって曲げられる。光路「Ｌ１」、「Ｌ２」及び「Ｌ３」は、曲率が異なるライトパイプ１００，４００，５００の外面１１０，４１０，５１０までは全て同じである。図１０は、異なる構成のライトパイプを重ね合わせた図であり、同じ光路で出て行く光線が、最終的にどのように異なる方向に分岐するかを示す。

本明細書で定義したように、広い有効照明角は10°以上の角度であり、特に約10°〜50°の範囲の角度である。さらに、図２ないし図７に示されたライトパイプ２００，３００の場合、角度「β₁」は約20°であるのに対し、図８に示されたライトパイプ４００の場合、角度「α２」は約30°である。図９に示されたライトパイプ５００の場合、「α３」及び「α４」の合計角度は約35°である。

本発明の実施形態は、自動車用途及び家電製品との使用に特に適するが、他の用途も可能である。

本発明を例示的実施形態で説明したが、当業者であれば追加の利点及び変更も思い付くであろう。それ故、より広い側面での本発明は、本明細書に図示され記載された特定の詳細に限定されない。例えば、材料、構成及び寸法に対する変更は、本発明の真髄及び範囲を逸脱することなくすることができる。従って、本発明は、図示された特定実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲及びその等価物の範囲にあるものとして解釈されることを意図されている。

従来技術の反射ストリップを有するライトパイプを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に従った一つ以上の反射面を有するライトパイプの部分側面図である。 ライトパイプから放出される光の角度を表わす、本発明の一実施形態に従った反射面を有する図２のライトパイプの側面図である。 本発明の一実施形態に従った反射面を有する図３のライトパイプを示す斜視図である。 寸法パラメータを示す本発明の一実施形態に従った反射面を有する図２のライトパイプの別の側面図である。 本発明の別の実施形態に従った溝を有するライトパイプの側面図である。 本発明の一実施形態に従った図６の溝を有するライトパイプを示す斜視図である。 本発明の別の実施形態に従った１個以上の極率半径の断面形状を有するライトパイプの側面図である。 本発明の別の実施形態に従った１個以上の極率半径の断面形状を有するライトパイプの側面図である。 図１の従来技術のライトパイプの有効照明角と比較した、図８及び図９のライトパイプによる有効照明角を示す合成の部分側面図である。

符号の説明

２００，３００，４００，５００ ライトパイプ
２０２ａ 内部突起
２０８，２１２ａ，２１２ｂ，３０８，３１２ａ，３１２ｂ，１０８ 反射面
２１０，３１０，４１０，５１０ 外面
２１２ａ，２１２ｂ，３１２ａ，３１２ｂ 反射面
２１４，３１４ 内部領域
２２０，３２０，４２０，５２０ 内面
３０１ 露出面
３０２ 溝
４１０ａ，５１０ａ 第１部分
４１０ｂ，５１０ｂ 第２部分
５１０ｃ 第３部分

Claims (1)

1. 広い有効照明角を提供しつつ、同時にライトパイプの長さ方向に沿って光の一様な分布を提供するよう構成されているライトパイプ（２００，３００，４００，５００）であって、外面（２１０，３１０，４１０，５１０）と、該外面と界面を接する内面（２２０，３２０，４２０，５２０）により隣接する内部領域（２１４，３１４）とを有するライトパイプにおいて、
   前記内面と界面を接する一つ以上の反射面（２０８，２１２ａ，２１２ｂ，３０８，３１２ａ，３１２ｂ，１０８）は、前記一つ以上の反射面のうちの少なくとも一つに光が当たる際に一つ以上の特定角の光放出を生じさせるように配置され、
   前記ライトパイプは、前記内部領域に配置された少なくとも１個の内部突起（２０２，３０２）をさらに有し、
   前記一つ以上の反射面は、前記少なくとも１個の内部突起上に配置され、
   前記一つ以上の反射面は、二つ以上の反射面を具備し、
   前記二つ以上の反射面（２０８，３０８）のうちの一つは、前記二つ以上の反射面のうちの他方とほぼ直交し、
   前記外面は、一つ以上の反射面（１０８）を具備し、
   該反射面は、前記内面と整列すると共に、前記一つ以上の反射面のうちの少なくとも一つに光が当たる際に、光放出の一つ以上の特定角度で前記ライトパイプから光を放出するように配置され、
   複数の反射点（Ｐ）が前記内面（２２０，３２０）上に形成され、前記一つ以上の反射面（２０８，２１２ａ，２１２ｂ，３０８，３１２ａ，３１２ｂ）の少なくとも一つに光が当たる際に前記一つ以上の特定角の光放出を生じさせ、
   前記一つ以上の反射面の少なくとも一つは、該一つ以上の反射面の少なくとも一つに光が当たる際に第２の光源を形成し、
   前記少なくとも１個の内部突起は、前記内部領域（３１４）に配置された溝（３０２）を具備し、
   前記溝は、前記内部領域に少なくとも一つの露出面（３０１）を形成し、
   前記一つ以上の反射面（３０８，３１２ａ，３１２ｂ）は、前記内部領域の前記少なくとも一つの露出面に配置され、
   前記外面は、第１部分（４１０ａ，５１０ａ）と少なくとも第２部分（４１０ｂ，５１０ｂ，５１０ｃ）とを有し、
   前記一つ以上の反射面（１０８）は２次光源として機能し、
   前記少なくとも第２部分は、前記外面（４１０，５１０）の前記第１部分の曲率半径と異なる曲率半径を有し、
   前記少なくとも第２部分の曲率半径は、前記外面の前記第１部分の曲率半径より大きく、
   前記外面（５１０）は少なくとも第３部分（５１０ｃ）を具備し、
   該第３部分は、前記少なくとも第２部分（５１０ｂ）の曲率半径とも前記外面の前記第１部分（５１０ａ）の曲率半径とも異なる曲率半径を有することを特徴とするライトパイプ。

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