(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が開口し、他端が均一の厚さの平板で一体に封口し、かつ該平板と同じ厚さの側壁を備えた透光性熱可塑性樹脂からなる円筒容器であって、該円筒容器の前記封口した平板の内面に同一ピッチ間隔で最外周から中心部に向けてそれぞれ形成した各同心円上にそれぞれ等間隔で形成した上り傾斜面及び該上り傾斜面の頂部から垂下する垂直高さは前記中心部に向けて該上り傾斜面の勾配及び垂直高さが徐々に減少し、該中心部位置で傾斜面のない平坦な形状に形成した凸レンズタイプのフレネルレンズを形成するか、または前記平板の内面に同一ピッチ間隔で中心から最外周に向けて同心円を形成した各円周の最外周から中心部に向けてそれぞれ形成した下り傾斜面を同一ピッチ間隔で最外周から中心部に向けてそれぞれ形成した傾斜面は外周側から中心部に向けて徐々に低くなる傾斜面を形成し、中心部位置で傾斜面のない平坦な形状に形成した凹レンズタイプのフレネルレンズを形成し、該円筒容器の開口部を塞ぐように装着した基板の内面中心部に１個のＬＥＤを装着したことを特徴する車載用室内照明装置。
【請求項２】
請求項１記載の円筒容器の内底面に形成したフレネルレンズは前記円筒容器と一体に形成したことを特徴とする請求項１記載の車載用室内照明装置。
【請求項３】
請求項１記載の透光性熱可塑性樹脂からなる円筒容器の内底面に形成する板厚が均一の平板形状のフレネルレンズは、平板内面の中心部から偏心した位置を中心として最外殻に向けて等ピッチで形成する各同心円領域に前記フレネルレンズの垂直方向のカット高さが中心部の平坦な零の状態から最外周に向けて徐々に高くなるように変化させて形成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車載用室内照明装置。
【請求項４】
請求項１記載のＬＥＤとフレネルレンズとの距離は６ｍｍから１ｍｍの範囲に設定したことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の車載用室内照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車載用室内照明装置であり、白色光等の光を発するＬＥＤとフレネルレンズを組み合わせた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車載用室内照明装置は図１２に示すように、ケース内の中央下部に設置した白熱バルブと、前記ケースの先端部に熱可塑性樹脂製凸レンズを設けた構造や、図１３に示すようにケースの中心からずれた斜めの位置に光軸をずらした場合は凸レンズ自体をケースの中心から偏心させた位置に設ける必要がある。また、デザイン上の関係で表面側に凸レンズを設定できない場合は、図１４に示すように裏側に凸レンズを形成する必要があった。
【０００３】
しかし、図１２〜図１４に示す凸レンズを熱可塑性樹脂で成形する場合、厚みの異なる表面が湾曲した凸レンズを熱可塑性樹脂で成形する際に、レンズの厚い部分に成形のヒケマークが発生しやすいという難点があった。このヒケマーク防止のために熱可塑性樹脂の成形時の射出圧力を上げると製品にバリが発生し易くなる上に、成形品完成のサイクルタイムが長くなる等の難点があった。結果として、製品の歩留まりが悪く、コストアップの要因となっていた。
【０００４】
白熱バルブでは発熱により温度が２５０℃以上となるために、凸レンズとバルブとの距離が近づきすぎるとバルブの発熱によりレンズが変形することも考えられることから適切な距離を保つ必要があった。また、明るいランプの要望を満たすために凸レンズ自体の厚さを増やす等の対策が講じられていた。さらに、偏心した凸レンズの形成は射出成形により行われるため、結果としてレンズが異形になり形状のバランスが悪く、成形品の歩留まりが悪くなる等の問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先行技術文献として、光源と、前記光源が出射した直接光を反射して、反射光を出射する反射板と、前記直接光と前記反射光を透過、屈折させて、それらの光を照射対象面に配光する配光板と、を有する自動車室内用の照明装置において、前記配光板は、入射してくる前記直接光を透過させる第一入射領域と、前記直接光の入射角が臨界角より大きいために、入射してくる前記直接光を反射する第二入射領域と、を含み、前記反射板は前記反射光を第二入射領域に入射させ透過させるように配置されている、ことを特徴とする自動車室内用の照明装置の発明が開示されている（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−６１８４８公報
【０００７】
上記特許文献１の発明である自動車室内用の照明装置は、ランプは市販されている一般的な白熱球を使用し、その白熱球で車内の特定領域を照らす場合、ランプの直接光を透過させる第一入射領域と、反射板を介して反射した光が配光板の第二入射領域に入射させ透過させて、一つの領域に集光せずに別々の領域に別れて入射、透過する構成としているので、配光板を透過する光の密度が低下して、配光板の発熱を抑制している旨の記載がされている。
【０００８】
しかし、特許文献１の発明は、ランプとして市販されている一般的な白熱電球を使用している点、ランプの周囲に反射板及び第二反射板を設置する点、配光板であるフレネルレンズはその内側表面に形成する複数の入射面の角度が全て同じ角度に形成するか又は異なる角度に形成する点が記載されている。この特許文献１の発明の配光板は、入射してくる直接光を透過させる第一入射領域と、直接光の入射角が臨界角より大きいために、入射してくる直接光に対してはこれを反射する第二入射領域含んでおり、反射板が反射光を第二入射領域に入射させ透過されることにより、配光板を透過する光の密度を低減させ、配光板の発熱を抑制している。
一般に白熱電球では白熱光が四方に拡散し、かつ発熱温度が２５０℃以上となり、熱可塑性樹脂レンズは熱的影響を受けることは避けがたく、しかも反射板も複数枚設置しなければならないという難点がある。また、発熱電球とレンズの距離も熱的影響を緩和させるために例えば１５ｍｍ以上距離を空けなければならずコンパクト化に難点があった。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは発光温度が低く、かつ発光方向が前方方向という方向性を備えたＬＥＤと、該ＬＥＤとの距離が１０ｍｍ以下ないしは数ｍｍ前後という至近距離に設置したフレネルレンズとの組み合わせによりフレネルレンズへの熱的損傷を解消し、かつ反射板を設けることなくＬＥＤから放射する光をフレネルレンズの全面に透過させ、使用目的に応じて凹レンズ又は凸レンズの機能を発揮させ車内の任意の位置を照らすことができ、従来よりもコンパクト化を図った車載用室内照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る車載用室内照明装置に係る請求項１記載の発明は、一端が開口し、他端が均一の厚さの平板で一体に封口し、かつ該平板と同じ厚さの側壁を備えた透光性熱可塑性樹脂からなる円筒容器であって、該円筒容器の前記封口した平板の内面に同一ピッチ間隔で最外周から中心部に向けてそれぞれ形成した各同心円上にそれぞれ等間隔で形成した上り傾斜面及び該上り傾斜面の頂部から垂下する垂直高さは前記中心部に向けて該上り傾斜面の勾配及び垂直高さが徐々に減少し、該中心部位置で傾斜面のない平坦な形状に形成した凸レンズタイプのフレネルレンズを形成するか、または前記平板の内面に同一ピッチ間隔で中心から最外周に向けて同心円を形成した各円周の最外周から中心部に向けてそれぞれ形成した下り傾斜面を同一ピッチ間隔で最外周から中心部に向けてそれぞれ形成した傾斜面は外周側から中心部に向けて徐々に低くなる傾斜面を形成し、中心部位置で傾斜面のない平坦な形状に形成した凹レンズタイプのフレネルレンズを形成し、該円筒容器の開口部を塞ぐように装着した基板の内面中心部に１個のＬＥＤを装着したことを特徴する車載用室内照明装置である。
【００１１】
本発明に係る請求項２記載の発明は、請求項１記載の円筒容器の内底面に形成したフレネルレンズは前記円筒容器と一体に形成したことを特徴とする請求項１記載の車載用室内照明装置である。
【００１２】
本発明に係る請求項３記載の発明は、請求項１記載の透光性熱可塑性樹脂からなる円筒容器の内底面に形成する板厚が均一の平板形状のフレネルレンズは、平板内面の中心部から偏心した位置を中心として最外殻に向けて等ピッチで形成する各同心円領域に前記フレネルレンズの垂直方向のカット高さが中心部の平坦な零の状態から最外周に向けて徐々に高くなるように変化させて形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る請求項３記載の発明は、請求項１記載の透光性熱可塑性樹脂からなる板厚が均一の平板形状のフレネルレンズは平板内面の中心部から偏心した位置を中心として最外殻に向けて等ピッチで形成する各同心円領域に前記フレネルレンズの垂直方向のカット高さが中心部の平坦な零の状態から最外周に向けて徐々に高くなるように変化させて形成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車載用室内照明装置である。
【００１５】
本発明に係る請求項４記載の発明は、請求項１記載のＬＥＤとフレネルレンズとの距離は６ｍｍから１ｍｍの範囲に設定したことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の車載用室内照明装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の車載用室内照明装置は、発熱温度の低いＬＥＤと透光性熱可塑性樹脂からなる板厚が均一の平板形状のフレネルレンズを組み合わせることによりフレネルレンズへの熱的損傷を解消される。また、本発明はＬＥＤ自体が前方に光を放射するという方向性を備えているので、従来の白熱電球のように周辺に反射板を設ける必要がなくＬＥＤから放射する光をフレネルレンズの全面に透過させることができ、光束を収束又は拡散という使用目的に応じて凸レンズ又は凹レンズの機能を使用して車内の所望位置を照らすことができる。
【００１７】
また、板厚が均一の平板形状のフレネルレンズは中心位置を偏心させた位置を中心とした同一ピッチで同心円領域を形成することにより、反射板を使用することなくフレネルレンズを通過後の光束を傾斜した方向に向けて照射することができる。
さらに、ＬＥＤとフレネルレンズの距離を６ｍｍから1ｍｍの距離の至近距離に近づけることができ、フレネルレンズ自体に熱的損傷を受けることなく、コンパクトな車載用室内照明装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一端が開口し他端が均一な板厚の平板で閉塞した容器形状に一体成形した凸レンズタイプのフレネルレンズの拡大断面図（フレネルレンズ一部省略）である。
【図２】図１の凸レンズタイプのフレネルレンズのＡ部のカット高さとピッチ間隔を示す拡大断面図である。
【図３】図１の凸レンズタイプのフレネルレンズの拡大底面図である。
【図４】一端が開口し他端が均一な板厚の平板で閉塞した容器形状に一体成形した凹レンズタイプのフレネルレンズの拡大断面図（フレネルレンズ一部省略）である。
【図５】図４の凹レンズタイプのフレネルレンズのＢ部のカット高さとピッチ間隔を示す拡大断面図である。
【図６】図４の凹レンズタイプのフレネルレンズの拡大底面図である。
【図７】一端が開口し他端が均一な板厚の平板で閉塞した容器形状に一体成形した中心位置から偏心した位置に形成した凸レンズタイプのフレネルレンズの拡大断面図である。
【図８】図７の偏心した位置に形成した凸レンズタイプのフレネルレンズの拡大底面図である。
【図９】ＬＥＤと偏心した凸レンズタイプのフレネルレンズを組み合わせた拡大断面図である。
【図１０】ケースと、均一な板厚の平板からなる凸レンズタイプのフレネルレンズを一体成形し、ウェッジ型ＬＥＤランプを組み込んだ拡大した一部断面図である。
【図１１】ケースと、同じ板厚の平板からなる凸レンズタイプのフレネルレンズを別々に成形し、ウェッジ型ＬＥＤランプに組み込んだ拡大断面図である。
【図１２】従来の白熱バルブをケースに装着し、ケースの上端に凸レンズを設置した車載用室内ランプ構造を示す概略説明図である。
【図１３】従来の白熱バルブをケースに装着し、ケースの上端面の偏心した位置に取り付けた凸レンズを設置した車載用室内ランプ構造を示す概略説明図である。
【図１４】従来の白熱バルブをケースに装着し、ケースの上端裏側に偏心した位置に取り付けた凸レンズを設置した車載用室内ランプ構造を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を図面に基づいて具体的に説明する。
図１〜図３は凸レンズタイプのフレネルレンズの拡大断面図をそれぞれ示す。
１は均一な厚さの平板１ａで形成した円形のフレネルレンズである。フレネルレンズ１は円筒体２ａからなるケース２と射出成型機により一体成形した場合を示す。フレネルレンズ１とケース２は容器を逆さにした円筒容器形状をしている。本例では成形上、フレネルレンズ１とケース２はそれぞれ１ｍｍの厚さに成形した場合を示すがこの厚さに限定されるものではない。フレネルレンズ１は平板１ａの裏面に各同心円領域に形成したフレネルカットによって得られる。
【００２０】
本例ではケース２とフレネルレンズ１は透光性の熱可塑性樹脂で一体成形した場合を示す。使用される熱可塑性樹脂は、アクリル樹脂、ポリカーボネイト等の透光性熱可塑性樹脂であるが、耐用年数等を考慮すると耐熱、耐候性、耐強度性を有する熱可塑性樹脂を使用することが好適である。フレネルレンズ１の板厚を１ｍｍの平板としたことは射出成型時における板厚が薄い箇所と厚い箇所が存在することで金型内に射出された熱可塑性樹脂の冷却速度が厚い所は遅く薄い所は早く冷却するために冷却の最も遅い厚肉部の表面にゆるやかな凹みが生じ、これがヒケとなって製品の不具合となり製品の歩留まりが悪くなることを解消するためであり、均一な製品が効率良く得られる等の理由による。また成形時間を短縮するために成形時の圧力を高めると製品にバリ等が発生することとなる。
【００２１】
本例ではケース２の内径は１０ｍｍで、外形は１２ｍｍで、側壁の厚さが１ｍｍである場合を示す。図２はフレネルレンズ１である平板１ａの裏面に０．３ｍｍのピッチ間隔で同一円周帯域にそれぞれ異なる傾斜角度を有する傾斜面を形成した場合を示す。図１から図３はフレネルレンズ１を凸レンズタイプにフレネルカットをした場合を示す。各傾斜面の垂直高さは図２に示すように最外周で最大０．１ｍｍの高さに形成し内側の中心部に向けて徐々に傾斜面の垂直高さを減少させ、中心部位置では傾斜面のない平坦な形状に形成する。凸レンズの形成は各傾斜面が外周から内周に向けて傾斜面の垂直高さが次第に低くなるように直線的な傾斜面を同一円周帯域に形成し、各同一円周帯域のピッチはそれぞれ０．３ｍｍ間隔である。
【００２２】
図４〜図６は凹レンズタイプのフレネルレンズの拡大断面図をそれぞれ示す。
傾斜面の傾斜方向が異なるだけで基本的な構造は凸レンズの構造と同じであるので詳細な説明は省略する。
すなわち、図４〜図５に示すケース２となる円筒体２ａの内径は１０ｍｍで、外形は１２ｍｍとし、平板１ａの裏面に０．３ｍｍのピッチ間隔で同一円周帯域にそれぞれ異なる傾斜角度を有する傾斜面を形成し、各傾斜面の垂直高さは最外周で最大０．１ｍｍの高さに形成し外周から内周に向けて下降する傾斜面の垂直高さを徐々に減少させる。
傾斜角度は中心部位置では傾斜面のない平坦な形状に形成する点は凸レンズの場合と同様である。異なる点は、凹レンズの形成における各同一円周帯域では外周から内周に向けて下り傾斜面に形成している点である。
【００２３】
凸レンズ及び凹レンズタイプのフレネルレンズ１は共に全体形状が逆さ容器形状にケース２と一体成形されるが、ケース２となる円筒体２ａは、従来の白熱電球の周囲に設けられている別体構造のケースの役割を果たすこととなる。従来の白熱電球の場合はフレネルレンズの熱的損傷を受けるのを避けるために白熱電球との距離を１５ｍｍから３０ｍｍ位の間隔を空けて設置する必要があったが、本例では図１０に示すようにＬＥＤが高熱を発することがないのでＬＥＤ３とフレネルレンズ１との距離は２ｍｍから６ｍｍ前後という大幅に設置距離の短縮を図ることができ、コンパクト化が可能となり、寿命も延び、光の収束、拡散が反射鏡等を用いることなく効率良く行われる。また、均一な厚さのフレネルレンズ１とケース２に相当する円筒体２ａは下部の装着部２ｂをウェッジベース部５に挿し込むだけで簡単に固定できる。
【００２４】
図９に示すように、ＬＥＤ３は基板４の上面中央に搭載する。フレネルレンズ１と一体形成したケース２の下部内周面は基板４の外周面に装着する。装着手段は本例ではケース２の下端部に形成した３箇所の装着部２ｂをウェッジベース部５に挿し込むだけで簡単に装着される。本例ではＬＥＤ３とフレネルレンズ１との間隔が３ｍｍ以内の近接した位置に設けた場合を示す。このようにＬＥＤ３から上方に向けて放射される焦点距離の短い凸レンズ又は凹レンズのいずれの場合もフレネルレンズ１により照射面に対し明るい状態で照射される。
【００２５】
図１０はケースと、均一な板厚の平板からなる凸レンズタイプのフレネルレンズ１をケース２と一体成形した場合を示し、ウェッジベース部５にケース２を組み込んだウェッジ型ＬＥＤランプの拡大一部断面図である。
【００２６】
図１１はケース２と、同じ板厚の平板１ａからなる凸レンズタイプのフレネルレンズ１を別々に成形し、ウェッジ型ＬＥＤに組み込んだ拡大一部断面図を示す。
基本的構成はケース２と、同じ板厚の平板１ａからなる凸レンズタイプのフレネルレンズ１を一体に成形した場合と同様である。成形上は円形平板１ａのみを成形した場合の方が成形は容易であり、歩留まりも良好である。しかし、ケース２である円筒体２ａを別体で形成した場合は、フレネルレンズ1をケース２の上端に接着等の手段により固定する必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は車載用室内照明装置として、従来の白熱電球のように周辺に反射板を設ける必要がなくＬＥＤから放射する光をフレネルレンズの全面に透過させることができ、光束を収束又は拡散という使用目的に応じて凸レンズ又は凹レンズの機能を使用して車内の所望位置を照らすことができるので、車載用の白色光等の光を発するＬＥＤウェッジ電球等として、多種多様な用途に利用され、かつＬＥＤの性質上従来の電球に比べ耐用年数も大幅に向上し産業上の利用分野は多岐に亘る。
【符号の説明】
【００２８】
１      フレネルレンズ
１ａ      平板
２      ケース
２ａ    円筒体
２ｂ    装着部
３      ＬＥＤ
４      基板
５      ウェッジベース部
【図１】
0006050582.tif 000002
【図２】
0006050582.tif 000003
【図３】
0006050582.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0006050582.tif 000012
【図１２】
0006050582.tif 000013
【図１３】
0006050582.tif 000014
【図１４】
0006050582.tif 000015