專利名稱：照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明裝置，具體地涉及包括發(fā)光元件和棱鏡的照明裝置。
背景技術(shù)：
以往，為了對汽車的變速桿、中央控制臺附近進行照明，將照射聚光燈的光的照明裝置(中央控制臺下射聚光燈)設(shè)置在車室頂棚部，以求使用這種照明裝置，僅向駕駛位和副駕駛位之間的狹長區(qū)域照射光。在專利文獻I中公開了下述技術(shù)設(shè)置一種配置在貼近發(fā)光部件的正下方的樹脂制柱棱鏡，向除了該柱棱鏡開口側(cè)頂端附近的圓柱部位的剩余圓柱部位增設(shè)壁，通過使在該壁中的厚壁部位反射的光不朝向柱棱鏡的開口方向，防止光通過柱棱鏡的開口向沒有預(yù) 料到的方向飛散。專利文獻I :日本特開2010-182534號公報對于專利文獻I的技術(shù)而言，由于光在柱棱鏡的厚壁部位被損耗，因此從柱棱鏡的開口照射的光大幅地減少，無法得到明亮的照明，從而不實用。另外，這種照明裝置通常設(shè)置在與具備于車室的頂棚部的其它功能部(例如地圖燈、車輛各部分的操作用開關(guān)等)兼用的框體中，該框體設(shè)置在前座的上方，因此為了對變速桿、中央控制臺附近進行照明，需要從框體的位置向車室內(nèi)的前側(cè)(車輛的前側(cè))照射光線。專利文獻I的技術(shù)中存在如下問題由于柱棱鏡配置在發(fā)光部件的正下方，當(dāng)向車室內(nèi)的前側(cè)照射光時，不得不使發(fā)光部件以及柱棱鏡的光軸向車室內(nèi)的前側(cè)傾斜，隨此，框體的厚度(高度方向的尺寸)變大，照明裝置整體大型化，因此車室的頂棚高度變低。此外，為了向車室內(nèi)的前側(cè)照射光線，想出錯開發(fā)光元件的光軸與棱鏡的光軸而進行配置的方案，但在這種情況下，存在光照射區(qū)域中產(chǎn)生照度、照明顏色不均勻，照明品質(zhì)下降的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題做出的，其目的是提供一種可以朝向車室內(nèi)的前側(cè)向狹長區(qū)域照射光線而照明品質(zhì)高且小型的照明裝置。本發(fā)明的發(fā)明人為了解決上述課題而反復(fù)進行了深入的研究，并基于該研究的結(jié)果，得到了如下所述的本發(fā)明的各種方案?！吹贗方案〉第I方案是一種照明裝置，其包括發(fā)光元件和配置在所述發(fā)光元件的照射側(cè)的棱鏡，所述棱鏡包括平面狀的入射面，射入從所述發(fā)光元件照射出的照射光；平面狀的第I反射面及第2反射面，反射從所述入射面射入的入射光；和平面狀的出射面，折射在所述第I反射面以及所述第2反射面反射的反射光，并將該反射光作為出射光而射出；其中，所述第I反射面與所述發(fā)光元件的光軸交叉，并且所述第2反射面與所述第I反射面對置，并將通過所述入射面向所述發(fā)光元件的光軸的前方一側(cè)射入的入射光朝所述出射面進行反射。根據(jù)第I方案，被第I反射面反射后從出射面射出的光線LI與被第2反射面反射后從出射面射出的光線L3交叉,光線LI向棱鏡的前方一側(cè)照射,光線L3向棱鏡的后方一側(cè)照射，所以能夠朝前方一側(cè)向狹長區(qū)域照射光線。而且，最多經(jīng)I次全反射就能夠?qū)⒂砂l(fā)光元件射入到棱鏡的入射光的大部分從出射面放射出，因此棱鏡中的光損耗幾乎沒有，能夠有效利用發(fā)光元件的照射光，從而可得到明亮的照明。另外，由于光線L1、L3交叉混合，而出射面的出射光的一半以上變?yōu)楣饩€LI，因此在照明裝置的照射區(qū)域中不易產(chǎn)生照度、照明顏色的不均勻，能夠提高照明品質(zhì)?！吹?方案〉 第2方案是在第I方案中，所述棱鏡的入射面以及所述出射面平行地配置而成，并且對所述發(fā)光元件的光軸垂直地配置而成的照明裝置。根據(jù)第2方案，可更可靠地得到第I方案的作用、效果。而且，棱鏡和發(fā)光元件合在一起的高度方向的尺寸變小，還可以使收納它們的框體的厚度也減小，因此能夠獲得適于設(shè)置在車輛的頂棚部的小型的照明裝置?！吹?方案>第3方案是在第I方案和第2方案中還包括第3反射面的照明裝置，該第3反射面連接所述入射面和所述第I反射面，與所述發(fā)光元件的光軸平行地配置而成，并將通過所述入射面向所述發(fā)光元件的光軸的后方一側(cè)射入的入射光朝所述出射面反射。因此，對通過入射面向發(fā)光元件的光軸的后方一側(cè)入射的入射光也能夠毫不浪費地利用在照明中，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，所述棱鏡的第3反射面呈圓弧面狀的照明裝置，該圓弧面狀是指相對于所述發(fā)光元件的光軸垂直的截面形狀成圓弧狀。因此，可抑制第3反射面的反射光向棱鏡的橫向(第I反射面以及第2反射面交叉的方向)發(fā)散，有效地將第3反射面的反射光向出射面反射，將第3反射面的反射光毫不浪費地利用在照明中，從而得到明亮的照明。〈第5方案>第5方案是在第I 4方案中還包括第4反射面以及第5反射面的照明裝置，該第4反射面以及第5反射面對置地配置而成，與所述反射面連接，并朝所述出射面反射所述入射光，所述第4反射面與所述第5反射面的間隔按照朝所述出射面變寬的方式傾斜。因此，能夠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，將第4反射面以及第5反射面的反射光毫不浪費地利用在照明中，從而得到明亮的照明。〈第6方案>第6方案是在第I 5方案中，所述棱鏡的出射面對從所述入射面射入的入射光中的、未被所述反射面的任意一個面反射而直接到達(dá)所述出射面的入射光進行折射并射出的照明裝置。因此，能夠?qū)陌l(fā)光元件射入棱鏡的入射光，經(jīng)0次全反射從出射面放射，因此可更可靠地獲得第I方案的作用、效果。
〈第7方案>第7方案是在第I 6方案中所述棱鏡還包括肋的照明裝置，該肋在所述第2反射面中所述入射面的附近，并向垂直于所述發(fā)光元件的光軸的方向突出。因此，通過收納發(fā)光元件以及棱鏡的框體來固定保持住肋，則能夠固定保持相對于發(fā)光元件的入射面的位置，能夠防止隨入射面的位置偏差產(chǎn)生的從棱鏡放射出的放射光的位置偏差，從而能夠使棱鏡的光軸穩(wěn)定化?！吹?方案>第8方案是在第I 7方案中，對所述棱鏡的出射面施加了光漫射處理的燈單元。因此，通過光漫射處理，能夠減輕從出射面放射出的放射光的色差，提高照明精 度。


圖I是從斜前側(cè)來觀察對本發(fā)明進行具體化的一實施方式的照明裝置10的分解立體圖。圖2是照明裝置10的縱截面圖。圖3 (A)是構(gòu)成照明裝置10的棱鏡60的右側(cè)面圖。圖3⑶是棱鏡60的主視圖。圖4是棱鏡60的橫截面圖，是圖3中的x-x箭頭線截面圖。圖5是棱鏡60的縱截面圖，是圖3中的y-y箭頭線截面圖。附圖標(biāo)記的說明10...照明裝置，20. 框體，30...電路基板，40. 發(fā)光元件，50...套(gap)，51. 套 50 的狹縫，60...棱鏡，61...棱鏡60的反射面(第I反射面)，62...棱鏡60的反射面(第3反射面)，63...棱鏡60的反射面(第2反射面)，64...棱鏡60的反射面(第4反射面)，65...棱鏡60的反射面(第5反射面)，66...棱鏡60的入射面，67...棱鏡60的出射面，68 71.棱鏡 60 的肋，LA...發(fā)光元件40的光軸
具體實施例方式以下，參照圖I 圖5對進行具體化的本發(fā)明的一實施方式的照明裝置10進行說明。此外，在以下的說明中，“前方一側(cè)”是指照明裝置10的正面一側(cè)(即，車室內(nèi)的前方一側(cè)(車輛的前側(cè)))，“后方一側(cè)”是指照明裝置10的背面一側(cè)(也就是說，車室內(nèi)的后方一側(cè)(車輛的后側(cè)))。
照明裝置10由下述部件構(gòu)成框體20 (肋21 24，凹部25，收納部S)、電路基板30、發(fā)光元件40、套50(狹縫51)、棱鏡60 (反射面61 65，入射面66，出射面67，肋68 71)。如圖I所示，照明裝置10的框體20是扁平的橫長形狀，設(shè)置在汽車室內(nèi)的頂棚部(圖不略)的前座的上方，并且框體20的長度方向與汽車的橫向一致?？蝮w20被照明裝置10的 其它功能部(地圖燈11，車輛各部分的操作用開關(guān)12等)所兼用，在框體20的長度方向中央部配置有照明裝置10，在框體20的兩端部配置有地圖燈11，在照明裝置10與地圖燈11之間配置有操作用開關(guān)12?？蝮w20通過合成樹脂材料的注塑成型而一體成型。如圖2所示，在框體20的內(nèi)部設(shè)置有肋(卡止構(gòu)件)21 24以及凹部25。肋21在框體20的上方開口部以卡止面朝向上方的方式突出設(shè)置，板狀的肋22在框體20的上方以卡止面朝向下方的方式突出設(shè)置，筒狀的肋23、24在框體20的下方開口部以卡止面朝向下方的方式突出設(shè)置。筒狀的肋23、24配置成嵌套(nesting)狀，在肋23、24之間形成有凹部25。如圖I以及圖2所示，在電路基板30的下面一側(cè)裝配有發(fā)光元件40。電路基板30是裝配構(gòu)成用于點亮發(fā)光元件40的電子電路的電子部件(圖示略)而布線形成了電路圖案的印刷布線基板。發(fā)光元件40例如由LED元件、無機EL元件、有機EL元件等光半導(dǎo)體元件(半導(dǎo)體型光源)構(gòu)成。電路基板30的下面一側(cè)邊緣部與框體20的肋21的卡止面抵接而被卡止，電路基板30固設(shè)在框體20上。發(fā)光元件40在框體20的內(nèi)部向正下方照射光。因此，發(fā)光元件40的光軸LA相對于電路基板30垂直，并且相對于設(shè)置有框體20的車室內(nèi)的頂棚部垂直。如圖I以及圖2所示，套50貼附于框體20的下方開口部。套50通過不透明的合成樹脂材料的注塑成型而一體成型，在套50的下面一側(cè)，貫通形成有細(xì)長形狀的狹縫51。套50的外周壁的一部分抵接在框體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體20的凹部25而被挾持固定。另外，套50與框體20通過分別形成的卡合爪(圖示略)與卡合凹部(圖示略)的卡合而使套50無法從框體20脫落地被固設(shè)。如圖I以及圖2所示，棱鏡60收納于由框體20的肋24與套50圍成的收納部S中。如圖I 圖5所示，棱鏡60通過無色透明的合成樹脂材料(例如，聚碳酸酯等)的注塑成型而一體成型，并由反射面61 65、入射面66、出射面67、肋68 71構(gòu)成。矩形形狀的肋68、69分別從入射面66的附近向棱鏡60的左右側(cè)突出而成。矩形形狀的肋70從入射面66的附近向棱鏡60的前方一側(cè)(正面一側(cè))突出而成，向垂直于發(fā)光元件40的光軸LA的方向突出。矩形形狀的肋71突出設(shè)置成包圍出射面67的外周邊緣的凸緣狀。成為肋68 70的卡止面的上表面配置在同一平面上，并形成為與入射面66平行，垂直于發(fā)光元件40的光軸LA。肋68、69抵接于設(shè)置在框體20的上方開口部的肋(圖示略)而被卡止，肋70的上表面抵接于框體20的肋22的下表面而被卡止，肋71在框體20的肋24與套50的狹縫51附近之間被挾持固定。如圖2 圖5所不,發(fā)光兀件40的照射光射入入射面66,該入射光在入射面66發(fā)生折射后被反射面61 65反射,該反射光在出射面67發(fā)生折射而作為出射光向棱鏡60的外部射出。棱鏡60的光軸PA相對于發(fā)光元件的光軸LA向前方一側(cè)呈銳角地傾斜。平面狀的入射面66以及出射面67平行地配置而成，并且相對于發(fā)光元件的光軸LA垂直地配置而成。出射面67在從入射面66射入的入射光中折射并射出未被反射面61 65的任意 一個面反射而直接到達(dá)出射面67的入射光(參照圖2所示的光線L4)。平面狀的反射面61是在棱鏡60的后方一側(cè)(背面一側(cè))配置而成，與發(fā)光元件40的光軸LA交叉，并朝出射面67反射入射光(參照圖2所示的光線LI)。平面狀的反射面63是在棱鏡60的前方一側(cè)配置而成，與反射面61對置，并朝出射面67反射通過入射面66射入到發(fā)光元件40的光軸LA的前方一側(cè)的入射光(參照圖2所示的光線L3)?；?R)面狀的反射面62是在棱鏡60的后方一側(cè)配置而成，連接入射面66與反射面61，并與發(fā)光元件40的光軸LA平行地配置而成，且相對于發(fā)光元件40的光軸LA垂直的截面形狀為圓弧狀(參照圖4)，并朝出射面67反射通過入射面66射入到所述發(fā)光元件40的光軸LA的后方一側(cè)的入射光(參照圖2以及圖4所示的光線L2)。平面狀的反射面64、65是分別在棱鏡60的側(cè)面一側(cè)(橫向)對置地配置而成，與各反射面61 63連接，反射面64、65的間隔W按照向出射面67變寬的方式傾斜(參照圖3)，并朝出射面67反射入射光。如圖2所示，來自棱鏡60的出射面67的出射光通過套50的狹縫51從照明裝置10向外部放射，通過該放射光，車室內(nèi)的變速桿、中央控制臺附近的所需區(qū)域(照射區(qū)域)TA得以照明。在此，狹縫51的配置位置以及尺寸形狀以對應(yīng)于棱鏡60的出射面67的配置位置以及尺寸形狀，且不妨礙出射面67的出射光的方式進行設(shè)定。實施方式的作用、效果根據(jù)本實施方式的照明裝置10，能夠得到如下的作用、效果。[I]配置在發(fā)光元件40的照射側(cè)的棱鏡60包括平面狀的入射面66，射入由發(fā)光元件40照射出的照射光；平面狀的反射面61、63，反射從入射面66射入的入射光；以及平面狀的出射面67，折射被反射面61、63反射的反射光，并將該反射光作為出射光射出。反射面61與發(fā)光元件40的光軸LA交叉。反射面63與反射面61對置，并朝出射面67反射通過入射面66射入到發(fā)光元件40的光軸LA的前方一側(cè)的入射光。因此,在反射面61反射后從出射面67射出的光線LI與、被反射面63反射后從出射面67射出的光線L3交叉，通過光線LI向棱鏡60的前側(cè)、光線L3向棱鏡60的后側(cè)照射，能夠朝前方一側(cè)向狹長區(qū)域TA照射光線(參照圖2，圖3，圖5)。而且，最多經(jīng)I次全反射就能夠?qū)⒂砂l(fā)光元件40射入到棱鏡60的入射光的大部分從出射面67放射出，因此棱鏡60中的光損耗幾乎沒有，能夠有效利用發(fā)光元件40的照射光，從而可得到明亮的照明。另外，由于光線L1、L3交叉混合而出射面67的出射光的一半以上變?yōu)楣饩€LI，因此在照明裝置10的照射區(qū)域TA中 不易產(chǎn)生照度、照明顏色的不均勻，能夠提高照明品質(zhì)。[2]如圖2以及圖5所示，想要向所需區(qū)域(目標(biāo)區(qū)域)TA照射從棱鏡60向前方一側(cè)射出的出射光，需要將從出射面67射出的光線L3的角度e°設(shè)置為比角度f°大、且比角度g°小(f < e < g)。在光線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之間，成立如下式I。b° = sirT1 (sin(a。)/RE)......(式 I)從90°減去光線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之間，成立如下式2。d° = sirT1 (sin (e。) /RE)......(式 2)如圖5所示的反射面63的傾斜角z°可利用由頂點A、B、C構(gòu)成的A 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，利用由頂點C、D、E構(gòu)成的A⑶E，在折射角b°、角度d°、反射角c°之間，成立如下式4。c。= (b。-d。)/2......(式 4)由式3以及式4可求出式5。Z0 =90。_(b。+d。)/2......(式 5)這里，使入射角a° =60°、角度e° =13°，并代入用聚碳酸酯形成棱鏡60時的折射率RE = I. 586，此時，由式I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的傾斜角z° = 69.35°。[3]棱鏡60的入射面66以及出射面67平行地配置而成，并且相對于發(fā)光元件40的光軸LA垂直地配置而成，所以可更可靠地獲得所述[I]的作用、效果。而且，棱鏡60和發(fā)光元件40合在一起的高度方向的尺寸變小，還可以使框體20的厚度減小，因此能夠獲得適于設(shè)置在車輛的頂棚部的小型的照明裝置10。[4]棱鏡60的反射面62連接入射面66與反射面61,并與發(fā)光兀件40的光軸LA平行地配置而成，朝出射面67反射通過入射面66向發(fā)光元件40的光軸LA的后方一側(cè)射入的入射光。因此，對通過入射面66向發(fā)光元件40的光軸LA的后側(cè)射入的入射光照樣能毫不浪費地利用在照明中，因此可得到明亮的照明。[5]反射面62的相對于發(fā)光元件40的光軸LA垂直的截面的形狀呈圓弧狀的圓弧面的形狀。因此,可抑制反射面62的反射光向棱鏡60的反射面64、65的方向發(fā)散,可有效地將反射面62的反射光向出射面67進行反射，將反射面62的反射光毫不浪費地利用在照明中，從而得到明亮的照明。[6]棱鏡60的反射面64、65對置地配置而成，并與反射面61 63連接，該反射面64、65將從入射面66射入的入射光朝出射面67反射，且反射面64、65的間隔W按照朝出射面67變寬的方式傾斜。因此,能夠可靠地將反射面64、65的反射光向出射面67反射,將反射面64、65的反射光毫不浪費地利用在照明中，從而得到明亮的照明。[7]棱鏡60的出射面67將從入射面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達(dá)出射面67的入射光進行折射并射出(參照圖2所示的光線L4)。因此，能夠?qū)陌l(fā)光元件40射入棱鏡60的入射光，以0次全反射從出射面67放射，因此可更可靠地獲得所述[I]的作用、效果。
[8]棱鏡60包括肋70,該肋70在反射面62中入射面66附近，向垂直于發(fā)光兀件40的光軸LA的方向突出。肋70的上表面與框體20的肋22的下表面抵接而被卡止，因此能夠固定并保持相對于發(fā)光元件40的入射面66的位置，能夠防止隨入射面66的位置偏差而產(chǎn)生的光線LI L4的位置偏差，能夠使棱鏡60的光軸PA穩(wěn)定化。[9]對棱鏡60的出射面67進行了光漫射處理，因此能夠減輕從出射面67放射出的放射光的色差，提聞?wù)彰骶?。光漫射處理的具體的方法有如下方法，例如，對出射面67施以塑化處理、褶皺加工等的方法，或在出射面67上配置含光漫射劑的薄片的方法等。此外，光漫射劑例如有，具有與棱鏡60不同的折射率的玻璃粒子、氧化硅或氧化鈦等透明或者白色的微粒等。上述各方案以及上述實施方式不對本發(fā)明進行任何限定。不脫離權(quán)利要求書的記載，并在本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地想到的范圍內(nèi)的種種的變形方式也包含在本發(fā)明中。在本說明書中明示的論文、公開專利公報、專利公報等內(nèi)容通過援引加入而引用其所有的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，其包括發(fā)光元件和配置在所述發(fā)光元件的照射側(cè)的棱鏡， 所述棱鏡包括 平面狀的入射面，其被射入從所述發(fā)光元件照射出的照射光； 平面狀的第I反射面及第2反射面，用于反射從所述入射面射入的入射光；和 平面狀的出射面，其折射由所述第I反射面以及所述第2反射面反射的反射光，并將該反射光作為出射光而射出； 其中， 所述第I反射面與所述發(fā)光元件的光軸交叉，并且所述第2反射面與所述第I反射面對置，并將通過所述入射面射入到所述發(fā)光元件的光軸的前方一側(cè)的入射光朝所述出射面進行反射。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的照明裝置，其中， 所述棱鏡的入射面與所述出射面平行地配置而成，并且相對于所述發(fā)光元件的光軸垂直地配置而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的照明裝置，其中， 包括第3反射面，該第3反射面連接所述入射面與所述第I反射面，與所述發(fā)光元件的光軸平行地配置而成，并將通過所述入射面射入到所述發(fā)光元件的光軸的后方一側(cè)的入射光朝所述出射面反射。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明裝置，其中， 所述棱鏡的第3反射面呈圓弧面狀，該圓弧面狀是指相對于所述發(fā)光元件的光軸垂直的截面形狀成圓弧狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4的任意一項所述的照明裝置，其中， 包括第4反射面以及第5反射面，該第4反射面與第5反射面對置地配置而成，與所述反射面連接，并朝所述出射面反射所述入射光， 所述第4反射面與所述第5反射面以所述第4反射面與所述第5反射面的間隔朝所述出射面變寬的方式傾斜。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5的任意一項所述的照明裝置，其中， 所述棱鏡的出射面對從所述入射面射入的入射光中的、未被所述反射面的任意一個反射而直接到達(dá)所述出射面的入射光進行折射并射出。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6的任意一項所述的照明裝置，其中， 所述棱鏡包括肋，該肋在所述第2反射面中的所述入射面附近，向垂直于所述發(fā)光元件的光軸的方向突出。
8.一種燈單元，包括權(quán)利要求I 7的任意一項所述的照明裝置，其中，向所述棱鏡的出射面施以光漫射處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠朝前方一側(cè)向狹長區(qū)域照射光線的、照明品質(zhì)高且小型的照明裝置以及燈單元。在發(fā)光元件(40)的照射側(cè)配置的棱鏡(60)包括平面狀的入射面(66)，射入從發(fā)光元件(40)照射出的照射光；平面狀的反射面(61、63)，反射從入射面(66)射入的入射光；和平面狀的出射面(67)，折射在反射面(61、63)反射的反射光，并將該反射光作為出射光而射出。反射面(61)與發(fā)光元件(40)的光軸(LA)交叉。反射面(63)與反射面(61)對置，并將通過入射面(66)向發(fā)光元件(40)的光軸(LA)的前側(cè)射入的入射光朝出射面(67)進行反射。
文檔編號F21S8/10GK102734723SQ201110305678
公開日2012年10月17日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者木村好秀, 稻垣聰 申請人:豐田合成株式會社