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JP4062703B2 - 照明ユニット - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、車両用灯具、遊技機、装飾用照明などに使用される照明ユニットに関するものであり、詳しくは適度の幅の発光面を有する直線形状、曲線形状、あるいは、環形状など、自在な形状の導光体に該導光体の少なくとも一方の端部から光を導入する方式の照明ユニットに関する。
図６は、導光部１０１と導光部１０１に導入する光を発する光源（発光ダイオード１０２）の結合方法を示す従来例である。本体部１０３のガイド部１０４に設けられた開口端より導光部１０１を挿入してネジ１０５によって固定し、同じく本体部１０３の筒部１０６内部にコリメートレンズ１０７および集光レンズ１０８が取り付けられた支持台１０９を挿入して締着ネジ１１０で固定されている。
また、光源となる発光ダイオード１０２が実装されたアルミベースプリント基板１１１が基台部１１２に樹脂製ネジ１１３で取り付けられ、発光ダイオード１０２に電力を供給するための電線１１４が基台部１１２の外底部より挿通されてアルミベースプリント基板１１１の実装面上に半田付けで接続されている。
そして、発光ダイオード１０２が実装されたアルミベースプリント基板１１１が取り付けられた基台部１１２とコリメートレンズ１０７および集光レンズ１０８が取り付けられた支持台１０９、および導光部１０１が取り付けられた本体部１０３が基台部１１２の開口端部の外周に設けられた雄ネジ部１１５と本体部１０３の筒部１０６の開口端部の内壁に設けられた雌ネジ１１６とによる螺合によって結合されている。
上記構成の照明装置２００は、発光ダイオード１０２から発せられた光はコリメートレンズ１０７によって略平行光となって集光レンズ１０８に至り、導光部１０１の入射端面１１７の近傍に焦点を有する集光レンズ１０８によって集光されて導光部１０１の入射端面１１７から導光部１０１内に入射し、導光部１０１内を導光されて出射端面１１８に至り、出射端面１１８から外部（大気中）に出射されるものである（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−４５１９２号公報
上述の従来の照明装置は、３ヵ所のネジ固定と１ヵ所の螺合によって組み立てられている。つまり、３ヵ所のネジ固定のうち１ヵ所は発光ダイオードが実装されたアルミベースプリント基板の基台部への固定であり、他の１ヵ所はコリメートレンズおよび集光レンズが取り付けられた支持台の本体部の筒部への固定であり、更に他の１ヵ所は導光体部の本体部のガイド部に設けられた開口端への固定である。
また、１ヵ所の螺合は発光ダイオードが実装されたアルミベースプリント基板が取り付けられた基台部とコリメートレンズおよび集光レンズが取り付けられた支持台、および導光部が取り付けられた本体部の結合である。
従って、このような構成の照明装置を組み立てる場合、３ヵ所のネジ固定工程および１ヵ所の螺合工程に係わる組み立て工数の増加が生産性の低下を招き、よって製造コストを上昇させることになる。
さらに、本体部のガイド部に設けられた開口端に導光部を挿入して固定する場合、導光部の入射端面を位置決めする手段が施されていないために製品によって導光部の入射端面の位置にバラツキが生じ、その結果、導光部からの照明パターンに関して製品間によるバラツキが生じるという問題がある。
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、光源と導光部の結合およびメンテナンスが簡単で、且つ光源と導光部の光入射面の位置関係が精度良く再現でき、製品間による照明パターンのバラツキが少ない照明ユニットを提供する。
透明部材からなる導光部の少なくとも一方の端部に前記導光部の方向とは反対の方向に延びる一対の係止フックおよび一対のリブが設けられた光導入部が前記導光部に一体に形成された光ガイド部と、一対の対向する端部の夫々に凹部が設けられたプリント基板に少なくとも１個の光源が実装された光源部と、矩形形状で１つの面に第一の開口部が形成され、前記第一の開口部に垂直な一対の面の各面の中部および前記第一の開口部に対向する面の中部には連続する第二の開口部が形成され、前記第一の開口部に対向する面の第二の開口部の端部近傍から略第二の開口部の幅で前記第一の開口の方向に立ち上がったアングルを持つ遮光性部材からなるカバーとを有し、前記光導入部の各係止フックに前記プリント基板の各凹部を嵌合させて該プリント基板の前記導光部の長手方向に垂直な面の位置決めを行い、前記光導入部の一対のリブの夫々の先端部に前記プリント基板を当接させて該プリント基板の前記導光部の長手方向の位置決めを行い、前記光導入部の一対のリブの夫々の先端部と、前記光導入部の一対の係止フックの夫々の係止面で前記光源が実装されたプリント基板および前記カバーのアングルとを挟持すると共に、前記カバーと前記光導入部の係止フックによって前記プリント基板を覆って漏光防止を行なったことを特徴とするものである。
本発明によれば、導光部の少なくとも一方の端部に導光部に一体に光導入部を形成し、光導入部に光源を実装した光源部を押入することによって位置合わせおよび仮配置が一括で行われるようにした。よって、本発明の照明ユニットの組み立てに際してはネジ、接着剤などの部材は一切不要であり、材料費の削減が図られる。また螺合などの時間を費やす作業もないために極めて簡単に組み立てられ、生産効率の向上で製造コストを低減することができる。また、照明色の変更や発光効率の低下によって光源の交換が必要な場合でも、交換部品が少なく、且つ交換作業が簡単であるためにメンテナンスの費用も少なく抑えることができる。
また、光源部を固定する光導入部が導光部に一体に形成されているため、光導入部に光源部を固定したときの光源と導光部の立体的（Ｘ・Ｙ・Ｚ方向）な位置決め精度が良好であり、製品間による照明パターンのバラツキが少ない照明ユニットを再現性良く、良好な歩留まりで製造することができる。
また、光源部を光導入部とカバーで包囲することによって、光源から発せられて光導入部の導光部方向に向かう光以外の光は外部に漏らさないように遮光している。その結果、外部に放出される光は導光部のみからの光であり、光演出効果が効果的に発揮される照明ユニットとなるものである。
さらに、１本の光ガイド部に対して端部のみにＬＥＤランプを設けるだけで照明ユニットを構成しているため、消費電力の低減、光源の長寿命化および低コスト化が実現できると共に、発光色の異なるＬＥＤチップを複数個実装したＬＥＤランプが採用できようにしたことによって、多色化、光色の切り替え、混色などが可能となって照明あるいは表示機能の向上に優れた効果を奏するものである。
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図５を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
図１は本発明に係わる照明ユニットの第一の実施形態を示す分解立体図であり、本実施形態は大別して光ガイド部１、光源部２およびカバー３の３つの部分から構成されている。
そこでまず光ガイド部１について説明する。光ガイド部１は透光性の部材からなっており、好ましくは内部を導光される光の損失を極力抑えるために無色透明であることが望ましい。そして、光ガイド部１の導光部４は所定の長さを有する棒形状をしており、長手方向に垂直な断面の形状は、３辺がほぼ直角な直線で囲まれて残る１辺が曲線で囲まれた形状をしている。
また、光ガイド部１の導光部４の少なくとも一方の端部には光導入部５が一体に形成され、導光部４の前記断面の３辺を構成する直線の真中に位置する辺には（後述する）ＬＥＤランプ６から発せられて光導入部５から導入される光の進行方向に対して直交する頂上線を有する鋸歯形状、または、三角波形状の拡散カット部７が形成されている。
尚、拡散カット部７は、例えば導光部４の長さが短くて光導入部５が導光部４の一方の端部のみに形成される場合はＬＥＤランプ６から発せられた光が導光部４の一方の端部のみから導光部４に導入されるために鋸歯形状が適し、導光部４の長さが長くて光導入部５が導光部４の両端部に形成される場合はＬＥＤランプ６から発せられた光が導光部４の両端部から導光部４に導入されるために三角波形状が適している。
そして、拡散カット部７が形成された辺に対向する辺、即ち曲線で形成された辺は、円弧などの形状で導光部レンズ４ａをなしている。このとき、導光部レンズ４ａもその断面形状を導光部４の長さだけ保つものであるので、前記導光部レンズ４ａはいわゆるシリンドリカル形状となる。
また、導光部４の少なくとも一方の端部に一体に形成される光導入部５は、導光部４の長手方向に垂直な面で構成された基部８から導光部４に対して反対方向に延びた一対の対向する係止フック９が形成されている。また、同様に基部８から係止フック９と同一方向に突出した一対の位置決めリブ１０が形成されている。
係止フック９に対する位置決めリブ１０の位置関係は、光導入部５を係止フック９が延びた方向あるいは位置決めリブ１０が突出した方向（図１のＡ方向）から見たときに、位置決めリブ１０は一対の係止フック９を結ぶ方向（Ｘ方向）に対しては係止フック９の内側に各係止フック９に近接して位置し、一対の係止フック９を結ぶ方向に垂直な方向（Ｙ方向）に対しては係止フック９の外側に位置している。さらに、基部８からの長さは係止フック９に対して位置決めリブ１０が短く設定してある。
次に、光源部２は対向する端部に矩形形状の凹部１１を設けたプリント基板１２に光源となるＬＥＤランプ６を実装し、ＬＥＤランプ６の発光軸がプリント基板１２のＬＥＤランプ６実装面に垂直な方向となるように設定されている。なお、ＬＥＤランプ６を発光させるためには、ＬＥＤランプ６のアノード電極とカソード電極との間に順方向電圧を印加することが必要であり、そのためにＬＥＤランプ６のアノード電極およびカソード電極の夫々と外部に配置された電源を接続する電線が設けられているが図においてはこれを省略している。
更に、カバー３は遮光性のある部材からなり、所定の肉厚を有する矩形形状で１つの面を第一の開口部１３として形成されている。また、第一の開口部１３に垂直な一対の面の各面の中部および第一の開口部１３に対向する面の中部には連続する第二の開口部１４が形成されている。そして、第一の開口部１３に対向する面の第二の開口部１４の端部１５近傍から略第二の開口部１４の幅で第一の開口部１３の方向に立ち上がったアングル１６が形成され、アングル１６の先端部は端面１７を第一の開口部１３の方向に向けてＬ字形状に曲げられている。
ここで、上述の光ガイド部１、光源部２およびカバー３を構成要素とした照明ユニットの組み立て方法を説明する。組み立てに際してはネジ、接着剤などの部材は一切不要であり、また螺合などの時間を費やす作業もないため極めて簡単な方法である。
具体的には、まず、導光部４に一体化された光導入部５にＬＥＤランプ６が実装されたプリント基板１２をＬＥＤランプ６の放射方向を導光部４に向けて押入する。このときプリント基板１２は位置決めリブ１０によって押入が阻止され、ＬＥＤランプ６と光導入部５の基部８との離間距離（Ｚ方向の位置）が設定される。また、光導入部５に形成された係止フック９にプリント基板１２に形成された凹部１１が嵌合されてＬＥＤランプ６のＸ方向およびＹ方向の位置決めが行われる。
その後、同様の方向にカバー３を進めると、プリント基板１２が光導入部５の位置決めリブ１０の先端部とカバー３のアングル１６の端面とで挟持されると共に、プリント基板１２がカバー３と係止フック９によって包囲されるためにＬＥＤランプ６から発せられた光が周囲に漏れないように漏光防止となっている。
図２は本発明に係わる照明ユニットの組み立て完成品のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。ＬＥＤランプ６が実装されたプリント基板１２が導光部４に一体化された光導入部５に形成された位置決めリブ１０の先端部１８とカバー３に形成されたアングル１６の端面１７で挟まれて挟持されている。尚、アングル１６の端面１７を有する端部は光導入部５に形成された係止フック９の係止面１９によって跳ね上がらないように係止されている。
図３は図１の光ガイド部１をＡ方向から見た正面図であり、導光部４と光導入部５の位置関係を示したものである。
上述の構成の照明ユニットの光学系について図４に示す照明ユニットの組み立て完成品のＹ−Ｙ線に沿った断面図で説明する。ＬＥＤランプ６を点灯するとＬＥＤランプ６から発せられた光は光導入部５の基部８の光入射面２０から導光部４内に導入される。そして、導光部４内に導入された光の一部は鋸歯形状、または、三角波形状の拡散カット部７が形成されている面に向かい、拡散カット部７で反射されて対向する面に形成された導光部レンズ４ａに向かう。
同様に、導光部４内に導入された光の一部は導光部４と大気の界面に向かい、導光部４を形成する部材の屈折率と大気の屈折率の差により、より高屈折率の導光部４の界面に臨界角以上の入射角で到達した光は全反射されて導光部４内に戻り、このような内部全反射を繰り返しながら導光部４の他方の端部に向かうものとなる。
このとき、光の一部は鋸歯形状、または、三角波形状の拡散カット部７が形成されている面に向かい、拡散カット部７で反射されて対向する面に形成された導光部レンズ４ａに向かうものとなる。
このように、鋸歯形状、または、三角波形状の拡散カット部７で反射されて対向する辺に設けられた導光部レンズ4ａに向かう光の多くは導光部４と大気の界面に臨界角以下の角度で到達することになる。よって、このような光は導光部レンズ４ａから外部、即ち、大気中に放出されるものとなるが、そのときには導光部レンズ４ａの設定された形状に応じた屈折が行われるものであり、本実施形態ではシリンドリカル形状としてあるので、前記導光部４が直線形状である場合には、光を導光部４の幅方向に拡散させる作用を生じるものである。
尚、本発明においては、前記導光部４の形状は、直線など一次元に限定するものではなく、例えば、略環形状でも良く、あるいは、コイルスプリング形状など三次元の形状としても良い。それによって、前記導光部４が形成された様々な形状に対応する照明パターンが得られることになる。
図５は本発明の第二の実施形態を示す分解立体図であり、例えば、横方向に広がった照明パターンが要求される場合、１本の導光部４の両端部にＬＥＤランプ６を配置して導光部４の両端部からＬＥＤランプ６の光を導入したとしても光量不足を生じることは容易に予想できる。
それに対し、本実施形態は両端部に光導入部５を形成した光ガイド部１を略平行に複数本（図では２本の例で示している）設け、夫々の光ガイド部１の両端部からＬＥＤランプ６の光を導光部４に導入することによって光量の増加を図ると同時に横方向に広がった照明パターンを実現するものである。尚、照明ユニットの構成および光学系は第一の実施形態と同様であるので説明は省略する。
尚、上述の第一の実施形態および第二の実施形態において、漏光防止の必要がないときはカバー３は不要である。但し、その場合にはＬＥＤランプ６が実装されたプリント基板１２は光導入部５に形成された位置決めリブ１０の先端部と同様に光導入部５に形成された係止フック９の係止面１９で挟持される。
ところで、上述の各実施形態で使用する光源としては白熱電球やＬＥＤなど種々のものが使用可能であるが、その中で特にＬＥＤの場合には発光色が同一の１つ以上のＬＥＤチップを１つのＬＥＤランプに実装したものを光源にすると、任意の単色光の明るい照明が実現できる。また、発光色の異なるＬＥＤチップを複数個１つのＬＥＤランプに実装したものを光源にすると、任意の異なる単色光の照明および異なる単色光の加法混色の光の照明など多色化された光の照明が可能となる。
上記実施形態においては、車両用灯具など、照明、表示を主目的とする灯具として使用することを前提にして説明を行ったが、本発明の照明ユニットの目的は上記に限定されるものではなく、例えば、テレビ、電子レンジ、冷蔵庫などの家電製品の操作部分を光るリングで取り囲む装飾的用途、あるいは、遊技機における状態を示す演出的用途などにも適用できるものである。
本発明の照明ユニットに係わる第一の実施形態を示す分解立体図である。 図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 同じく図１のＡ方向から見た正面図である。 同じく図１のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。 本発明の照明ユニットに係わる第二の実施形態を示す分解立体図である。 従来例を示す断面図である。
符号の説明
１ 光ガイド部
２ 光源部
３ カバー
４ 導光部
４ａ 導光部レンズ
５ 光導入部
６ ＬＥＤランプ
７ 拡散カット部
８ 基部
９ 係止フック
１０ 位置決めリブ
１１ 凹部
１２ プリント基板
１３ 第一の開口部
１４ 第二の開口部
１５ 端部
１６ アングル
１７ 端面
１８ 先端部
１９ 係止面
２０ 光入射面

Claims (1)

  1. 透明部材からなる導光部の少なくとも一方の端部に前記導光部の方向とは反対の方向に延びる一対の係止フックおよび一対のリブが設けられた光導入部が前記導光部に一体に形成された光ガイド部と、一対の対向する端部の夫々に凹部が設けられたプリント基板に少なくとも１個の光源が実装された光源部と、矩形形状で１つの面に第一の開口部が形成され、前記第一の開口部に垂直な一対の面の各面の中部および前記第一の開口部に対向する面の中部には連続する第二の開口部が形成され、前記第一の開口部に対向する面の第二の開口部の端部近傍から略第二の開口部の幅で前記第一の開口の方向に立ち上がったアングルを持つ遮光性部材からなるカバーとを有し、前記光導入部の各係止フックに前記プリント基板の各凹部を嵌合させて該プリント基板の前記導光部の長手方向に垂直な面の位置決めを行い、前記光導入部の一対のリブの夫々の先端部に前記プリント基板を当接させて該プリント基板の前記導光部の長手方向の位置決めを行い、前記光導入部の一対のリブの夫々の先端部と、前記光導入部の一対の係止フックの夫々の係止面で前記光源が実装されたプリント基板および前記カバーのアングルとを挟持すると共に、前記カバーと前記光導入部の係止フックによって前記プリント基板を覆って漏光防止を行なったことを特徴とする照明ユニット。
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