(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
近位端及び対向する先端を有する、細長い透明な本体を備え、
前記近位端は、光源からの光が細長い前記本体に沿って長手方向に入射及び伝搬できるように構成される近位端面を有し、
前記透明な本体は、周囲において、長手方向に延在する底と、正反対の位置で長手方向に延在し、前記本体を通って伝搬する光が長さ部分に沿って光放出面を通じて前記本体から放出できるように構成される光が透過する面を有し、
前記透明な本体は、前記本体の前記光放出面に配置される、複数の均一なサイズの３次元光分布表面機構を有し、前記光分布表面機構は、前記本体の所定の長さ部分に沿って位置し、前記本体から放出される光の全量が長さ部分に沿って略一定であるように、前記先端に向かって、均一なサイズの前記光分布表面機構の数密度が連続的に増大するように構成されるマトリックス状の前記光放出面に配置される、
照明器具のための光導管。
【請求項２】
前記光分布表面機構は、前記本体の前記表面から延在するように起こされた凸状突起を備える、
請求項１に記載の光導管。
【請求項３】
前記本体は、使用時に主要な前記光放出面を定める上面と、前記底及び対向する側壁を定める下面と、を備え、前記光分布表面機構は、上部の前記光放出面の少なくとも一部に沿って配置される、
請求項１又は２に記載の光導管。
【請求項４】
上部の前記光放出面は、横方向に凸形状である、
請求項３に記載の光導管。
【請求項５】
前記本体は、支持面に前記本体を取り付けるための取付機構を定める前記本体の外部方向に延在するように一体的に形成された少なくとも１つの突起を有する、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光導管。
【請求項６】
少なくとも１つの前記取付機構は、前記本体の側壁の外側側方に突出するように長手方向に延在するフランジを備える、
請求項５に記載の光導管。
【請求項７】
前記底に近接する前記本体の両側に位置し、長手方向に延在して、側方に突出する取付機構を備える、
請求項６に記載の光導管。
【請求項８】
少なくとも前記光放出面は、使用時の損傷から前記本体を保護するために前記本体の材料よりも大きな硬度を有する透明な表面コーティングを有する、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光導管。
【請求項９】
前記本体は、透明なポリマーから形成される、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光導管。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光導管と、
前記導管に取り付けられ、前記光導管の前記近位端面へと光を導くように配置される光源と、
を備える、
照明器具。
【請求項１１】
前記光源は、不透明な筐体と、前記筐体の内部に位置する光放出素子と、を備え、
前記筐体は、前記光放出素子が前記導管の前記端面に近接して配置されるように、前記本体の前記近位端に取り付けられる、
請求項１０に記載の照明器具。
【請求項１２】
前記光放出素子は、発光ダイオードである、
請求項１１に記載の照明器具。
【請求項１３】
光源は、前記導管の前記近位端のみに位置する、
請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の照明器具。
【請求項１４】
近位端及び対向する先端を有するように、透明な材料から細長い本体を成形するステップであって、
前記近位端は、光源からの光が細長い前記本体に沿って長手方向に入射及び伝搬できるように構成される近位端面を有し、
前記透明な本体は、長さ部分に沿って前記本体の外面から光が放出できるように構成される、ステップと、
前記近位端で前記本体から放出される光の量を増大させるように前記先端で前記本体の表面に配置される複数の３次元光分布表面機構を前記本体の一部として一体的に成形するステップと、
を含む、光導管を製造する方法であって、
前記光分布表面機構は、前記本体の前記表面にマトリックス状に配置される複数の均一なサイズに起こされた突起を備え、
前記方法は、突起の前記マトリックスに対応する成形表面に凹部のマトリックスを形成するステップを含み、
前記マトリックスは、前記先端に向かって均一なサイズの前記光分布表面機構の数密度が連続的に増大するように構成されることで、前記本体から放出される光の全量が長さ部分に沿って略一定であるように、前記本体から放出される前記光の量を前記先端の方向に連続的に増大させる、
光導管を製造する方法。
【請求項１５】
前記マトリックスは、要求される光放出プロファイルを決定し、レーザーエッチングによる成形の表面にその後形成される対応マトリックスを生成するために、ソフトウェアを用いて構成される、
請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導管、特に車両照明器具のための光導管に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明は、車両の内装において、多数の場所で様々な機能用に提供される。安全照明又は機能照明は、表示パネルを照らし、車両制御をハイライトするために用いられる。作業照明は、内装を全体的に又は部分的に照らすために提供され、乗員は、読書などの一定の作業を行うことができる。昨今、照明は、審美的な理由により車両内で提供され、所望の視覚効果をもたらすために、環境照明を提供し、及び／又は、車両の一定の内装機構をハイライト若しくは強調する。
【０００３】
車両の内装において「審美的」な照明を提供するための既知の手法では、光源としてＬＥＤを用い、光を導き放出する光ファイバ又は光パイプなどの透明な光透過要素を用いる。ＬＥＤ光パイプは、照明のポイントに対してＬＥＤからの光を透過させるための光ファイバ又は固形の透明なプラスチックロッドであってもよい。光パイプは、典型的には、その長さ部分に沿って光を放出するように構成され、単一の端点へ全ての光を透過させる全内反射を利用するのではなく、照明路を提供する。車両内においてトリムパネルを照らすために、堅固な光パイプを用いることが知られている。堅固な光パイプは、堅固な光透過プラスチック材料で製造され、所望の形状に成形でき、一例として車両のトリムパネルの形状に対応する光経路を定める。そのような照明は、車両の感性品質を向上させるために利用できるので、光効果の品質を最適化することが重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
所望の光効果を引き起こすために、光パイプに沿って略一定な照明の強度を維持する必要がある。光が光パイプに沿って伝搬する際の光エネルギーの散逸によって、光パイプの先端における光強度は、ＬＥＤ光源の最も近くに位置する近位端と比較して、著しく減少する。この効果は、光パイプが曲がり、光放出の程度が屈曲部の周囲で増大する場合、強調される。この問題に対する解決策として、一対のＬＥＤをトリムパネル光パイプの両端に設けて、各ＬＥＤが両端からパイプへと光を導くことが知られている。しかしながら、これは、２つの光部と、２つの光部を収容するスペースを必要とする。従って、この解決策では、所望の低コストで容易に収容及び隠蔽できる部品に対して、コスト及びスペース要求が増す。
【０００５】
従って、上述した課題に対処し、及び／又は、改良を一般的にもたらす、改良した照明装置を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、特許請求の範囲に記載した光導管を提供する。
【０００７】
発明の実施形態では、近位端及び対向する先端を有する、細長い透明な本体を備え、近位端は、光源からの光が細長い本体に沿って長手方向に入射及び伝搬できるように構成される近位端面を有し、透明な本体は、周囲において、長手方向に延在する底と、正反対の位置で長手方向に延在し、本体を通って伝搬する光が長さ部分に沿って光放出面を通じて本体から放出できるように構成される光透過面を有する、照明器具のための光導管を提供する。
【０００８】
透明な本体は、近位端で本体から放出される光の量を増大させるように先端で本体の表面に配置される複数の３次元光分布機構を有するのが好適である。光は、細長い本体に沿って伝搬するので、本体の壁を通った放出により、先端では、近位端よりも低い光強度になる。光分布機構は、先端で光放出を高めるように補助し、これにより、先端での光強度に近いレベルにまで光強度を増大させ、先端での第２の光源を不要とする。光導管は、単一の端のみから光を受けるのが好適である。
【０００９】
光分布表面機構は、本体の所定の長さ部分に沿って位置するのが好適であり、全長さ部分に沿って位置してもよく、光分布表面機構によって増大する本体から放出される光の量の度合いが近位端に向かうにつれ連続的に増大するように配置される。本体の光放射性の増強作用におけるこの連続的な増加により、対応する放出光の強度の連続的な減少が、光分布機構によって相殺される。光分布表面機構は、本体から放出される光の全量が長さ部分に沿って略一定であるように、本体から放出される光の量を先端の方向に連続的に増大させるように配置されるのが好適である。
【００１０】
光分布表面機構は、先端に向かって光分布表面機構の密度及び／又はサイズが連続的に増大するように構成される、カスタム光分散ドット散乱パターン又はマトリックス状に表面に配置されるのが好適である。マトリックスのパターンは、光放出プロファイルを与えるように具体的に予め決定され、単一の光源のみを用いて本体の長さ部分に沿った一定の放出をもたらす。
【００１１】
光分布表面機構は、本体の表面から延在するように起こされた凸状突起又は本体の表面から延在する凹みを備えるのが好適である。あるいは、表面機構は、本体の内部から、本体の基準外面よりもより外側に光を分散させる任意の３次元機構であってもよい。
【００１２】
本体は、使用時に主要な光放出面を定めるように配置される上面と、下面及び対向する側壁と、を備え、光分布表面機構は、上部の表面の少なくとも一部に沿って配置され、光は、主要な照明表面に沿って少なくとも強調される。
【００１３】
上面は、主要な表面からの光放出を最適化するために横方向に凸形状であるのが好適である。
【００１４】
本体は、さらなる表面に対して本体を取り付けるための対応する固定部に係合する、一体的に成形された取付機構を有する。取付機構は、突起を定める側壁の外側に延在する、本体の下部の１つ以上の部位を有するのが好適であり、支持面に本体を取り付けるための１つ以上のフランジ取付機構であるのが好適である。取付突起は、長さ方向に沿って本体の片面又は両面から延在してもよい。これにより、光パイプは、より複雑なクリップ配置を必要とするのではなく、フランジ部をつかむ単純なクリップを有する支持面に容易に取り付け可能である。光パイプは、光放出面を覆い隠すような、本体の上面にわたって延在する固定部を必要とするのではなく、底によって取り付けられることが可能である。１つ
以上の取付機構は、本体の底から離間し、かつ、使用時に本体が取り付けられる表面から離間した、上部の固定面を有するのが好適であり、表面に対して本体を取り付けるために固定部が挟持する表面を提供する。
【００１５】
少なくとも１つの上面は、使用時の損傷から本体を保護するために本体の材料よりも大きな硬度を有する透明な表面コーティングを有してもよい。これにより、光パイプは、所望の視覚効果をもたらすために車両のＡ面に位置できる。
【００１６】
本体は、透明なポリマーから形成され、要求される照明路に対応する任意の所望の長手方向経路形状に成形可能である。
【００１７】
光分布機構は、本体と共に一体的に成形されるのが好適である。
【００１８】
本体は、光放出面に向かって細くなるのが好適である。本体は、光透過のために底に向かって配置される主な光透過部分を有するのが好適である。
【００１９】
発明の他の観点では、上述した光導管を備える照明器具と、光導管の近位端面へと光を導くように配置される光源と、を備える。
【００２０】
光源は、不透明な筐体と、筐体の内部に位置する光放出素子と、を備え、筐体は、光放出素子が導管の端面に近接して配置されるように、本体の近位端に取り付けられるのが好適である。
【００２１】
光放出素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であることが好適である。
【００２２】
光源は、導管の近位端のみに位置するのが好適である。
【００２３】
発明の他の観点では、光導管を製造する方法は、近位端及び対向する先端を有するように、透明な材料から細長い本体を成形するステップであって、近位端は、光源からの光が細長い本体に沿って長手方向に入射及び伝搬できるように構成される近位端面を有し、透明な本体は、長さ部分に沿って本体の外面から光が放出できるように構成される、ステップと、近位端で本体から放出される光の量を増大させるように先端で本体の表面に配置される複数の３次元光分布機構を本体の一部として一体的に成形するステップと、を含む。
【００２４】
光分布機構は、本体の表面にマトリックス状に配置される複数の起こされた突起を備えるのが好適であり、方法は、突起のマトリックスに対応する成形表面に凹部のマトリックスを形成するステップを含む。
【００２５】
マトリックスは、先端に向かって光分布表面機構の密度及び／又はサイズが連続的に増大するように構成されることで、本体から放出される光の全量が長さ部分に沿って略一定であるように、本体から放出される光の量を先端の方向に連続的に増大させるのが好適である。
【００２６】
マトリックスは、要求される光放出プロファイルを決定し、レーザーエッチングによる成形の表面にその後形成される対応マトリックスを生成するために、ソフトウェアを用いて構成されるのが好適である。
【００２７】
以下の例示的な図面のみを参照して、例示の方法により本発明をここで説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】発明の実施形態に係る光導管を示す。
【図２】発明の実施形態に係る光パイプの断面図を示す。
【図３】例示的な効果のために拡張された光分布機構と共に図２の配置を示す。
【図４】発明の実施形態に係る段階的な光分布マトリックスパターンの組を示す。
【図５】発明の実施形態に係る支持面に留められた光導管を示す。
【図６】車両トリムパネルのＡ面内に位置する光導管を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１を参照すると、照明要素１は、照明光源２及び光放出要素４を備える。照明光源２は、筐体６の内部に収容される発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する。筐体６は、光放出要素４の第１の端に位置する。光放出要素４は、透明な光透過材料から形成された細長い本体８を備える。本体８は、透明な光透過光学ポリマー材料から形成されるのが好適である。
【００３０】
本体８は、要求される照明路に対応する長さ部分に沿った形状である。図１に示した配置では、本体８は、車両トリムパネルの周縁部に従った形状であり、パネル背後から隠れた照明を提供する。本体８は、屈曲部１４によって相互接続される第１及び第２の長手部１０及び１２を有する。なお、本体８の形状は改変可能であり、任意の最適な照明路を定めることができるものと理解されよう。
【００３１】
光源２は、本体８の近位端１６に位置する。本体８の近位端１６は、本体８の長手方向軸を横切るように配置される平坦な端面を有するのが好適である。光源２の筐体６は、先端１６に接続され、ＬＥＤは、端面を介して本体８に光を導くために、先端面に近接して配置される。筐体６は、本体８に透過するＬＥＤからの光を最大化するために、光遮蔽を定める。
【００３２】
図２の断面図に示すとおり、光要素４の本体８は、本体部１８及び基部２０を有する。基部２０及び本体部１８は一体的に形成され、断面にした場合、本体８の異なる領域を定める。本体部１８は、側壁２２及び上部凸曲面２４を有する。側壁２２は、上部曲面に向かって内側に先細る。光パイプ２のこの独特の断面形状により、光は、強度の損失なく曲部の周囲で均等に分布でき、より広くより低い部分はパイプ２を通過する光の流れを最適化し、細い上部は上面２４に光を集束するように作用し、上面２４からの光放出を最適化すると同時に、側壁２２を通過する同一の放出を制限する。従って、側壁が要求される幾何形状を定めるように曲がっても、上面２４は、一定の平面内に維持でき、上面２４からの出力の一貫性を最適化する。さらに、本体部１８は、底から光放出面２４に向かって細くなっているので集束効果をもたらし、放出のために上面２４の細い部分に光を集束しながら、底に向かう本体の大部分は本体１８によって伝搬できる光を最大化する。より細い光放出面は、トリムパネルの表面又は細いが明るい帯光を表面で提供する他の表面から露出してもよい。
【００３３】
基部２０は、本体部１８の両側で本体部１８の外側に延在し、固定用足２６を形成するフランジを定める。フランジ部２６は、本体部１８の底で、一対の対向する固定レールを定める本体８の長さ部分に沿って延在する。フランジ２６は、連続的に延在してもよいし、又は、固定を必要としない部位に沿って、断続する間隙を有してもよい。あるいは、固定部は、１つ以上の別の突起、又は他の取付構造を有し、光パイプ２と一体的に成形され、光パイプ２がはり付けられる表面に対して取り付けられる固定部の取り付けを可能としてもよい。底１８は、本体部８の側壁２２に対して垂直に配置される平坦な下面１６をさらに有し、側壁２８は、下面に対して垂直で本体部４の側壁８に対して平行に配置される固定レール２６の外端を定め、上部固定面３２は、下面３０に対して略平行に配置され、又は、本体１８に向かって内側下方に傾斜する。上述した取付要素の機構は、それぞれ利点を有するものと理解され、各々は、上述した任意の付加的な機構との組み合わせに限定されることなく様々な実施形態で実施可能であると考える。
【００３４】
近位端面を通じて照明体２へと導かれる光は、本体８に沿って長手方向に伝搬し、内部反射による伝搬の間、本体内に保持される。光は、本体８の長さ部分に沿って内部で反射する際、反射の各点で、ある一定の割合の光が、本体８から放出され、それ以上の割合の光が、本体８に戻るよう内部へと反射される。本体内の内部反射は、本体８の表面における光の入射角に依存する。光放出により、本体８が、その長さ部分に沿って照り輝く。
【００３５】
光が照明要素４である本体８の長さ部分に沿って光が伝搬する際、放出光の強度は、光の外部放出により、散逸かつ低減する。光強度が本体８の長さ部分に沿って略一定になることが好適である。従って、複数の光放出機構は、本体２の長さ部分に沿って設けられ、長手方向に低減した光の強度を相殺するように、長さ部分に沿って本体内部から放出される光を増大させる。
【００３６】
図３に示すとおり、光放出機構は、光放出体８の表面に配置される複数の凸状突起又は凹み３２を備えるのが好適である。図３では、表面突起のサイズは、例示のために拡大してある。凸状突起３２は、本体と一体的に形成され、本体の成形中に形成されるのが好適である。凸状突起３２は、表面形状、すなわち、各突起の位置における光の入射角を変える。結果として、これらの位置において、本体８から放出される光の量が増大する。突起３２は、光放出要素４の上面２４に沿って設けられ、図３の配置において、下面３０に沿っても設けられる。突起３２は、側壁２２に沿って設けられてもよい。
【００３７】
突起は、本体８内で透過する光の強度が低減する場合、先端において光の放出率を向上させるために、先端に向かって光放出要素４の本体８に沿って位置してもよい。光の強度は、本体の長さ部分に沿って一定のままであることが好適である。従って、強度の段階変化は、本体８の近位端における１つの位置のみに突起３２を設けることによってもたらされるのではなく、突起は、本体の長さ部分に沿って連続的かつ段階的な方法で導入される。１つの実施形態では、これは、本体８の長さ部分に沿って延在する突起３２のパターンを備えたマトリックス構成に、突起を設けることによって達成してもよい。
【００３８】
パターンは、設定された間隙及び相対位置で、突起３２を設けるために繰り返し、かつ、選択される。マトリックス配置は、本体８の長さ部分に沿って変化し、長さ部分に沿って同一又は同様のパターンを用いるのが好適であるが、突起３２のサイズ及び／又はパターンの密度を変化させてもよい。段階的なマトリックスは、突起が設けられる本体の部分に沿って、突起３２の密度が先端に向かった本体８の長さ部分に沿って増大するように配置される。例示的なマトリクスパターンの組を図４に示す。段階的なマトリックスパターンは、光放出要素４の本体８に沿った光強度の線形減少に対して選択及び相関してもよく、本体８の全長さ部分に沿って一貫性のある放出光強度を保証する。マトリックスパターンの光放出サインは、突起３２のサイズ、及び／又は段階的なパターンのピッチ、及び／又はマトリックスパターン自体を変化させることによって変えることができる。
【００３９】
突起３２は、成形表面内で凹み形成に対応するレーザーエッチングにより形成されるのが好適である。レーザーエッチングの使用により、段階的なマトリックスパターンが設計可能であり、コンピュータ支援設計ソフトウェアを用いて正確に特定可能である。そして、作成された設計は、その後、コンピュータ制御されたレーザーエッチング装置を用いて、成形表面へと正確に変換される。
【００４０】
図５に示すとおり、フランジ基部２６は、迅速、確実、かつ利便性の高い、支持面３６に対する照明要素４の取付手段を提供する。複数の固定クリップ４０は、本体８の長さ部分に沿って間隔を空けて設けられる。固定クリップ４０は、任意の適切な手段によって支持面３６に取り付けられる。固定クリップは、表面３６から略垂直に延在する一対のアーム４２を有し、かつ、互いに内向きに伸び、上部で内側に延在する保持部４４を有する。保持部４４は、フランジ部２６の深さに対応する高さで配置される。使用中、フランジ基部２６はクリップ４０内に導かれ、フランジ部２６によって定められる足部がクリップ４０内に受け入れられる。従って、クリップ４０は、足部２６が挿入できるように、可撓性を有することが好適である。クリップ４０内で、足部２６が受け入れられる場合、足部２６は、鉛直及び横方向に保持される。フランジ部２６は、本体８の長さ部分に沿って連続的に延在するので、クリップ４０は、支持面３６に対して確実な接触を確保するように、本体８の長さ部分に沿った任意の点に便宜的に位置してもよい。
【００４１】
光放出要素８は、放出光のみ視認可能で照明部材４自体が見えないように、背後に位置し、トリムパネル又は他の適切な要素によって取り付けられるものとする。さらなる実施形態では、図６に示すとおり、照明要素は、本体８の少なくとも一部が、使用中に視認可能であるように、内装トリム面に形成される導管内に位置してもよい。図６の配置では、本体８の上面２４は、トリムパネル４６の導管内に配置され、車両の乗員によって直ちに接触可能な表面である「Ａ」面の一部を形成する。光学面は、乗員による接触により表面損傷、並びに部品の外観及び光学特性の劣化が生じるので、典型的にはＡ面に設けない。なお、照明をＡ面レベルに位置させることによって、所望の視覚効果を達成してもよい。
【００４２】
従って、１つの実施形態では、本体８は、本体８のポリマーの硬度よりも大きい硬度を有する透明コーティングで覆わる。コーティングは、本体８が成形された後に、本体８全体に施されるのが好適である。あるいは、コーティングは、少なくとも、Ａ面の一部を形成し、使用中に視認可能である本体８の表面に施される。コーティングは、接触によるかき傷のような損傷から外面を保護する。ハードコートは、透明な光パイプ２が治具に嵌められ、治具が浸漬タンクに組み付けられ、透明なコーティング液に光パイプ２をゆっくりと降ろす浸漬法によって施される透明なニスコーティングであるのが好適である。ハードコートは、光パイプ２の全外面を覆うのが好適であり、炉による硬化工程の後に、光パイプ２の表面に合った硬い外層を形成する。このように、Ａ面で露出する光パイプ２の一部は、表面上の損傷から保護される。
【００４３】
先の明細書内では、特に重要であると考える発明の特徴に注意を促すよう試みたが、出願人は、特に強調していたか否かに関わらず、任意の特許性のある特徴、又は、上記で参照した特徴及び／若しくは図に示した特徴の組み合わせに関して保護を主張するものと理解すべきである。
【図１】
0006427200.tif 000002
【図２】
0006427200.tif 000003
【図３】
0006427200.tif 000004
【図４】
0006427200.tif 000005
【図５】
0006427200.tif 000006
【図６】
0006427200.tif 000007