CN102734723B - 照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够朝前方一侧向狭长区域照射光线的、照明品质高且小型的照明装置以及灯单元。在发光元件(40)的照射侧配置的棱镜(60)包括：平面状的入射面(66)，射入从发光元件(40)照射出的照射光；平面状的反射面(61、63)，反射从入射面(66)射入的入射光；和平面状的出射面(67)，折射在反射面(61、63)反射的反射光，并将该反射光作为出射光而射出。反射面(61)与发光元件(40)的光轴(LA)交叉。反射面(63)与反射面(61)对置，并将通过入射面(66)向发光元件(40)的光轴(LA)的前侧射入的入射光朝出射面(67)进行反射。

Description

照明装置

技术领域

本发明涉及照明装置，具体地涉及包括发光元件和棱镜的照明装置。

背景技术

以往，为了对汽车的变速杆、中央控制台附近进行照明，将照射聚光灯的光的照明装置(中央控制台下射聚光灯)设置在车室顶棚部，以求使用这种照明装置，仅向驾驶位和副驾驶位之间的狭长区域照射光。

在专利文献1中公开了下述技术：设置一种配置在贴近发光部件的正下方的树脂制柱棱镜，向除了该柱棱镜开口侧顶端附近的圆柱部位的剩余圆柱部位增设壁，通过使在该壁中的厚壁部位反射的光不朝向柱棱镜的开口方向，防止光通过柱棱镜的开口向没有预料到的方向飞散。

专利文献1：日本特开2010-182534号公报

对于专利文献1的技术而言，由于光在柱棱镜的厚壁部位被损耗，因此从柱棱镜的开口照射的光大幅地减少，无法得到明亮的照明，从而不实用。

另外，这种照明装置通常设置在与具备于车室的顶棚部的其它功能部(例如地图灯、车辆各部分的操作用开关等)兼用的框体中，该框体设置在前座的上方，因此为了对变速杆、中央控制台附近进行照明，需要从框体的位置向车室内的前侧(车辆的前侧)照射光线。

专利文献1的技术中存在如下问题：由于柱棱镜配置在发光部件的正下方，当向车室内的前侧照射光时，不得不使发光部件以及柱棱镜的光轴向车室内的前侧倾斜，随此，框体的厚度(高度方向的尺寸)变大，照明装置整体大型化，因此车室的顶棚高度变低。

此外，为了向车室内的前侧照射光线，想出错开发光元件的光轴与棱镜的光轴而进行配置的方案，但在这种情况下，存在光照射区域中产生照度、照明颜色不均匀，照明品质下降的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题做出的，其目的是提供一种可以朝向车室内的前侧向狭长区域照射光线而照明品质高且小型的照明装置。

本发明的发明人为了解决上述课题而反复进行了深入的研究，并基于该研究的结果，得到了如下所述的本发明的各种方案。

<第1方案>

第1方案是一种照明装置，其包括发光元件和配置在所述发光元件的照射侧的棱镜，所述棱镜包括：平面状的入射面，射入从所述发光元件照射出的照射光；平面状的第1反射面及第2反射面，反射从所述入射面射入的入射光；和平面状的出射面，折射在所述第1反射面以及所述第2反射面反射的反射光，并将该反射光作为出射光而射出；其中，所述第1反射面与所述发光元件的光轴交叉，并且所述第2反射面与所述第1反射面对置，并将通过所述入射面向所述发光元件的光轴的前方一侧射入的入射光朝所述出射面进行反射。

根据第1方案，被第1反射面反射后从出射面射出的光线L1与被第2反射面反射后从出射面射出的光线L3交叉，光线L1向棱镜的前方一侧照射，光线L3向棱镜的后方一侧照射，所以能够朝前方一侧向狭长区域照射光线。

而且，最多经1次全反射就能够将由发光元件射入到棱镜的入射光的大部分从出射面放射出，因此棱镜中的光损耗几乎没有，能够有效利用发光元件的照射光，从而可得到明亮的照明。

另外，由于光线L1、L3交叉混合，而出射面的出射光的一半以上变为光线L1，因此在照明装置的照射区域中不易产生照度、照明颜色的不均匀，能够提高照明品质。

<第2方案>

第2方案是在第1方案中，所述棱镜的入射面以及所述出射面平行地配置而成，并且对所述发光元件的光轴垂直地配置而成的照明装置。

根据第2方案，可更可靠地得到第1方案的作用、效果。

而且，棱镜和发光元件合在一起的高度方向的尺寸变小，还可以使收纳它们的框体的厚度也减小，因此能够获得适于设置在车辆的顶棚部的小型的照明装置。

<第3方案>

第3方案是在第1方案和第2方案中还包括第3反射面的照明装置，该第3反射面连接所述入射面和所述第1反射面，与所述发光元件的光轴平行地配置而成，并将通过所述入射面向所述发光元件的光轴的后方一侧射入的入射光朝所述出射面反射。

因此，对通过入射面向发光元件的光轴的后方一侧入射的入射光也能够毫不浪费地利用在照明中，因此可得到明亮的照明。

<第4方案>

第4方案是在第3方案中，所述棱镜的第3反射面呈圆弧面状的照明装置，该圆弧面状是指相对于所述发光元件的光轴垂直的截面形状成圆弧状。

因此，可抑制第3反射面的反射光向棱镜的横向(第1反射面以及第2反射面交叉的方向)发散，有效地将第3反射面的反射光向出射面反射，将第3反射面的反射光毫不浪费地利用在照明中，从而得到明亮的照明。

<第5方案>

第5方案是在第1～4方案中还包括第4反射面以及第5反射面的照明装置，该第4反射面以及第5反射面对置地配置而成，与所述反射面连接，并朝所述出射面反射所述入射光，所述第4反射面与所述第5反射面的间隔按照朝所述出射面变宽的方式倾斜。

因此，能够可靠地向出射面反射第4反射面以及第5反射面的反射光，将第4反射面以及第5反射面的反射光毫不浪费地利用在照明中，从而得到明亮的照明。

<第6方案>

第6方案是在第1～5方案中，所述棱镜的出射面对从所述入射面射入的入射光中的、未被所述反射面的任意一个面反射而直接到达所述出射面的入射光进行折射并射出的照明装置。

因此，能够将从发光元件射入棱镜的入射光，经0次全反射从出射面放射，因此可更可靠地获得第1方案的作用、效果。

<第7方案>

第7方案是在第1～6方案中所述棱镜还包括肋的照明装置，该肋在所述第2反射面中所述入射面的附近，并向垂直于所述发光元件的光轴的方向突出。

因此，通过收纳发光元件以及棱镜的框体来固定保持住肋，则能够固定保持相对于发光元件的入射面的位置，能够防止随入射面的位置偏差产生的从棱镜放射出的放射光的位置偏差，从而能够使棱镜的光轴稳定化。

<第8方案>

第8方案是在第1～7方案中，对所述棱镜的出射面施加了光漫射处理的灯单元。

因此，通过光漫射处理，能够减轻从出射面放射出的放射光的色差，提高照明精度。

附图说明

图1是从斜前侧来观察对本发明进行具体化的一实施方式的照明装置10的分解立体图。

图2是照明装置10的纵截面图。

图3(A)是构成照明装置10的棱镜60的右侧面图。图3(B)是棱镜60的主视图。

图4是棱镜60的横截面图，是图3中的x-x箭头线截面图。

图5是棱镜60的纵截面图，是图3中的y-y箭头线截面图。

附图标记的说明

10...照明装置，    20...框体，

30...电路基板，    40...发光元件，

50...套(gap)，     51...套50的狭缝，

60...棱镜，

61...棱镜60的反射面(第1反射面)，

62...棱镜60的反射面(第3反射面)，

63...棱镜60的反射面(第2反射面)，

64...棱镜60的反射面(第4反射面)，

65...棱镜60的反射面(第5反射面)，

66...棱镜60的入射面，

67...棱镜60的出射面，

68～71...棱镜60的肋，

LA...发光元件40的光轴

具体实施方式

以下，参照图1～图5对进行具体化的本发明的一实施方式的照明装置10进行说明。

此外，在以下的说明中，“前方一侧”是指照明装置10的正面一侧(即，车室内的前方一侧(车辆的前侧))，“后方一侧”是指照明装置10的背面一侧(也就是说，车室内的后方一侧(车辆的后侧))。

照明装置10由下述部件构成：框体20(肋21～24，凹部25，收纳部S)、电路基板30、发光元件40、套50(狭缝51)、棱镜60(反射面61～65，入射面66，出射面67，肋68～71)。

如图1所示，照明装置10的框体20是扁平的横长形状，设置在汽车室内的顶棚部(图示略)的前座的上方，并且框体20的长度方向与汽车的横向一致。

框体20被照明装置10的其它功能部(地图灯11，车辆各部分的操作用开关12等)所兼用，在框体20的长度方向中央部配置有照明装置10，在框体20的两端部配置有地图灯11，在照明装置10与地图灯11之间配置有操作用开关12。

框体20通过合成树脂材料的注塑成型而一体成型。

如图2所示，在框体20的内部设置有肋(卡止构件)21～24以及凹部25。

肋21在框体20的上方开口部以卡止面朝向上方的方式突出设置，板状的肋22在框体20的上方以卡止面朝向下方的方式突出设置，筒状的肋23、24在框体20的下方开口部以卡止面朝向下方的方式突出设置。

筒状的肋23、24配置成嵌套(nesting)状，在肋23、24之间形成有凹部25。

如图1以及图2所示，在电路基板30的下面一侧装配有发光元件40。

电路基板30是装配构成用于点亮发光元件40的电子电路的电子部件(图示略)而布线形成了电路图案的印刷布线基板。

发光元件40例如由LED元件、无机EL元件、有机EL元件等光半导体元件(半导体型光源)构成。

电路基板30的下面一侧边缘部与框体20的肋21的卡止面抵接而被卡止，电路基板30固设在框体20上。

发光元件40在框体20的内部向正下方照射光。因此，发光元件40的光轴LA相对于电路基板30垂直，并且相对于设置有框体20的车室内的顶棚部垂直。

如图1以及图2所示，套50贴附于框体20的下方开口部。

套50通过不透明的合成树脂材料的注塑成型而一体成型，在套50的下面一侧，贯通形成有细长形状的狭缝51。

套50的外周壁的一部分抵接在框体20的肋23的卡止面上而被卡止，并且套50的外周壁的其它一部分插入框体20的凹部25而被挟持固定。

另外，套50与框体20通过分别形成的卡合爪(图示略)与卡合凹部(图示略)的卡合而使套50无法从框体20脱落地被固设。

如图1以及图2所示，棱镜60收纳于由框体20的肋24与套50围成的收纳部S中。

如图1～图5所示，棱镜60通过无色透明的合成树脂材料(例如，聚碳酸酯等)的注塑成型而一体成型，并由反射面61～65、入射面66、出射面67、肋68～71构成。

矩形形状的肋68、69分别从入射面66的附近向棱镜60的左右侧突出而成。

矩形形状的肋70从入射面66的附近向棱镜60的前方一侧(正面一侧)突出而成，向垂直于发光元件40的光轴LA的方向突出。

矩形形状的肋71突出设置成包围出射面67的外周边缘的凸缘状。

成为肋68～70的卡止面的上表面配置在同一平面上，并形成为与入射面66平行，垂直于发光元件40的光轴LA。

肋68、69抵接于设置在框体20的上方开口部的肋(图示略)而被卡止，肋70的上表面抵接于框体20的肋22的下表面而被卡止，肋71在框体20的肋24与套50的狭缝51附近之间被挟持固定。

如图2～图5所示，发光元件40的照射光射入入射面66，该入射光在入射面66发生折射后被反射面61～65反射，该反射光在出射面67发生折射而作为出射光向棱镜60的外部射出。

棱镜60的光轴PA相对于发光元件的光轴LA向前方一侧呈锐角地倾斜。

平面状的入射面66以及出射面67平行地配置而成，并且相对于发光元件的光轴LA垂直地配置而成。

出射面67在从入射面66射入的入射光中折射并射出未被反射面61～65的任意一个面反射而直接到达出射面67的入射光(参照图2所示的光线L4)。

平面状的反射面61是在棱镜60的后方一侧(背面一侧)配置而成，与发光元件40的光轴LA交叉，并朝出射面67反射入射光(参照图2所示的光线L1)。

平面状的反射面63是在棱镜60的前方一侧配置而成，与反射面61对置，并朝出射面67反射通过入射面66射入到发光元件40的光轴LA的前方一侧的入射光(参照图2所示的光线L3)。

弧(R)面状的反射面62是在棱镜60的后方一侧配置而成，连接入射面66与反射面61，并与发光元件40的光轴LA平行地配置而成，且相对于发光元件40的光轴LA垂直的截面形状为圆弧状(参照图4)，并朝出射面67反射通过入射面66射入到所述发光元件40的光轴LA的后方一侧的入射光(参照图2以及图4所示的光线L2)。

平面状的反射面64、65是分别在棱镜60的侧面一侧(横向)对置地配置而成，与各反射面61～63连接，反射面64、65的间隔W按照向出射面67变宽的方式倾斜(参照图3)，并朝出射面67反射入射光。

如图2所示，来自棱镜60的出射面67的出射光通过套50的狭缝51从照明装置10向外部放射，通过该放射光，车室内的变速杆、中央控制台附近的所需区域(照射区域)TA得以照明。

在此，狭缝51的配置位置以及尺寸形状以对应于棱镜60的出射面67的配置位置以及尺寸形状，且不妨碍出射面67的出射光的方式进行设定。

【实施方式的作用、效果】

根据本实施方式的照明装置10，能够得到如下的作用、效果。

[1]配置在发光元件40的照射侧的棱镜60包括：平面状的入射面66，射入由发光元件40照射出的照射光；平面状的反射面61、63，反射从入射面66射入的入射光；以及平面状的出射面67，折射被反射面61、63反射的反射光，并将该反射光作为出射光射出。

反射面61与发光元件40的光轴LA交叉。

反射面63与反射面61对置，并朝出射面67反射通过入射面66射入到发光元件40的光轴LA的前方一侧的入射光。

因此，在反射面61反射后从出射面67射出的光线L1与、被反射面63反射后从出射面67射出的光线L3交叉，通过光线L1向棱镜60的前侧、光线L3向棱镜60的后侧照射，能够朝前方一侧向狭长区域TA照射光线(参照图2，图3，图5)。

而且，最多经1次全反射就能够将由发光元件40射入到棱镜60的入射光的大部分从出射面67放射出，因此棱镜60中的光损耗几乎没有，能够有效利用发光元件40的照射光，从而可得到明亮的照明。

另外，由于光线L1、L3交叉混合而出射面67的出射光的一半以上变为光线L1，因此在照明装置10的照射区域TA中不易产生照度、照明颜色的不均匀，能够提高照明品质。

[2]如图2以及图5所示，想要向所需区域(目标区域)TA照射从棱镜60向前方一侧射出的出射光，需要将从出射面67射出的光线L3的角度e°设置为比角度f°大、且比角度g°小(f＜e＜g)。

在光线L3射入入射面66的入射角a°、被入射面66折射的折射角b°、折射率RE之间，成立如下式1。

b°＝sin^-1(sin(a°)/RE)   ......(式1)

从90°减去光线L3射入出射面67的入射角而得到的角度d°、角度e°、折射率RE之间，成立如下式2。

d°＝sin^-1(sin(e°)/RE)   ......(式2)

如图5所示的反射面63的倾斜角z°可利用由顶点A、B、C构成的△ABC，基于折射角b°、被反射面63反射的反射角c°，由式3求出。

z°＝90°-b°+c°......(式3)

另外，利用由顶点C、D、E构成的△CDE，在折射角b°、角度d°、反射角c°之间，成立如下式4。

c°＝(b°-d°)/2......(式4)

由式3以及式4可求出式5。

z°＝90°-(b°+d°)/2......(式5)

这里，使入射角a°＝60°、角度e°＝13°，并代入用聚碳酸酯形成棱镜60时的折射率RE＝1.586，此时，由式1求得折射角b°＝33.1°，由式2可得角度d°＝8.2°，由式5求得反射面63的倾斜角z°＝69.35°。

[3]棱镜60的入射面66以及出射面67平行地配置而成，并且相对于发光元件40的光轴LA垂直地配置而成，所以可更可靠地获得所述[1]的作用、效果。

而且，棱镜60和发光元件40合在一起的高度方向的尺寸变小，还可以使框体20的厚度减小，因此能够获得适于设置在车辆的顶棚部的小型的照明装置10。

[4]棱镜60的反射面62连接入射面66与反射面61，并与发光元件40的光轴LA平行地配置而成，朝出射面67反射通过入射面66向发光元件40的光轴LA的后方一侧射入的入射光。

因此，对通过入射面66向发光元件40的光轴LA的后侧射入的入射光照样能毫不浪费地利用在照明中，因此可得到明亮的照明。

[5]反射面62的相对于发光元件40的光轴LA垂直的截面的形状呈圆弧状的圆弧面的形状。

因此，可抑制反射面62的反射光向棱镜60的反射面64、65的方向发散，可有效地将反射面62的反射光向出射面67进行反射，将反射面62的反射光毫不浪费地利用在照明中，从而得到明亮的照明。

[6]棱镜60的反射面64、65对置地配置而成，并与反射面61～63连接，该反射面64、65将从入射面66射入的入射光朝出射面67反射，且反射面64、65的间隔W按照朝出射面67变宽的方式倾斜。

因此，能够可靠地将反射面64、65的反射光向出射面67反射，将反射面64、65的反射光毫不浪费地利用在照明中，从而得到明亮的照明。

[7]棱镜60的出射面67将从入射面66射入的入射光中未被反射面61～65的任意一面反射而直接到达出射面67的入射光进行折射并射出(参照图2所示的光线L4)。

因此，能够将从发光元件40射入棱镜60的入射光，以0次全反射从出射面67放射，因此可更可靠地获得所述[1]的作用、效果。

[8]棱镜60包括肋70，该肋70在反射面62中入射面66附近，向垂直于发光元件40的光轴LA的方向突出。

肋70的上表面与框体20的肋22的下表面抵接而被卡止，因此能够固定并保持相对于发光元件40的入射面66的位置，能够防止随入射面66的位置偏差而产生的光线L1～L4的位置偏差，能够使棱镜60的光轴PA稳定化。

[9]对棱镜60的出射面67进行了光漫射处理，因此能够减轻从出射面67放射出的放射光的色差，提高照明精度。

光漫射处理的具体的方法有如下方法，例如，对出射面67施以塑化处理、褶皱加工等的方法，或在出射面67上配置含光漫射剂的薄片的方法等。

此外，光漫射剂例如有，具有与棱镜60不同的折射率的玻璃粒子、氧化硅或氧化钛等透明或者白色的微粒等。

上述各方案以及上述实施方式不对本发明进行任何限定。不脱离权利要求书的记载，并在本领域技术人员能够容易地想到的范围内的种种的变形方式也包含在本发明中。在本说明书中明示的论文、公开专利公报、专利公报等内容通过援引加入而引用其所有的内容。

Claims (8)

1.一种照明装置，其包括发光元件和配置在所述发光元件的照射侧的棱镜，

所述棱镜包括：

平面状的入射面，其被射入从所述发光元件照射出的照射光；

平面状的第1反射面及第2反射面，用于反射从所述入射面射入的入射光；和

平面状的出射面，其折射由所述第1反射面以及所述第2反射面反射的反射光，并将该反射光作为出射光而射出；

其中，

所述第1反射面与所述发光元件的光轴交叉，所述第1反射面将所述入射光朝所述出射面反射，

所述第2反射面与所述第1反射面对置，并将通过所述入射面直接射入到所述发光元件的光轴的前方一侧的入射光朝所述出射面进行反射。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，

所述棱镜的入射面与所述出射面平行地配置而成，并且相对于所述发光元件的光轴垂直地配置而成。

3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其中，

包括第3反射面，该第3反射面连接所述入射面与所述第1反射面，与所述发光元件的光轴平行地配置而成，并将通过所述入射面射入到所述发光元件的光轴的后方一侧的入射光朝所述出射面反射。

4.根据权利要求3所述的照明装置，其中，

所述棱镜的第3反射面呈圆弧面状，该圆弧面状是指相对于所述发光元件的光轴垂直的截面形状成圆弧状。

5.根据权利要求1所述的照明装置，其中，

包括第4反射面以及第5反射面，该第4反射面与第5反射面对置地配置而成，与所述第1反射面以及所述第2反射面连接，并朝所述出射面反射所述入射光，

所述第4反射面与所述第5反射面以所述第4反射面与所述第5反射面的间隔朝所述出射面变宽的方式倾斜。

6.根据权利要求1所述的照明装置，其中，

所述棱镜的出射面对从所述入射面射入的入射光中的、未被所述反射面的任意一个反射而直接到达所述出射面的入射光进行折射并射出。

7.根据权利要求1所述的照明装置，其中，

所述棱镜包括肋，该肋在所述第2反射面中的所述入射面附近，向垂直于所述发光元件的光轴的方向突出。

8.一种灯单元，包括权利要求1～7的任意一项所述的照明装置，其中，向所述棱镜的出射面施以光漫射处理。