特開 2025-8291 車両用照明構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025008291

(43)【公開日】2025-01-20

(54)【発明の名称】車両用照明構造

(51)【国際特許分類】

   B60Q 3/208 20170101AFI20250109BHJP

   B60Q 3/64 20170101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

B60Q3/208

B60Q3/64

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023110317

(22)【出願日】2023-07-04

(71)【出願人】

【識別番号】000251060

【氏名又は名称】林テレンプ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000000044

【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100142608

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 由佳

(74)【代理人】

【識別番号】100150566

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口 洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100213470

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 真二

(72)【発明者】

【氏名】風呂谷 育浩

(72)【発明者】

【氏名】小山 潤

(72)【発明者】

【氏名】光武 秀雄

(72)【発明者】

【氏名】岩澤 大地

(72)【発明者】

【氏名】山川 宏

【テーマコード（参考）】

3K040

【Ｆターム（参考）】

3K040AA02

3K040CA05

3K040GA01

3K040GC01

(57)【要約】

【課題】車両の窓ガラスを効果的に発光させ得る照明構造を提供する。
【解決手段】
車両用の照明構造であって、第１ガラス板と、中間膜と、第２ガラス板とが積層された合わせガラス構造を持つ本体と、前記第１ガラス板のみを含む段差部とを有する窓ガラスと、少なくとも一つの照明ユニットを備え、該照明ユニットは、複数の光源と、光源を支持する支持体と、光源から出光した光を導光して、前記本体と前記段差部との境界における第２ガラス板の端面に入光させる導光体とを含み、前記導光体が、光源を収納し、光源から発光した光を受光する受光面を有する収納部と、前記本体と前記段差部の境界における第２ガラス板の端面に対置される発光面と、前記受光面と発光面との間に配置され、受光面で受光した光を窓ガラスの厚み方向において、光源から離間した位置まで導光する導光部とを備え、前記導光体と前記支持体との間に前記光源が密閉される、照明構造とする。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の窓ガラスを発光させる車両用の照明構造であって、
窓ガラスと、少なくとも一つの照明ユニットを備え、
前記窓ガラスは、第１ガラス板と、中間膜と、第２ガラス板とがこの順に積層された合わせガラスであり、
前記窓ガラスは、合わせガラス構造を有する本体と、厚み方向に見たとき、前記第１ガラス板と前記第２ガラス板のうち前記第１ガラス板のみを含む段差部とを有し、
前記照明ユニットは、複数の光源と、前記光源を支持する支持体と、前記光源１から出光した光を導光して、前記本体と前記段差部の境界における前記第２ガラス板の端面に入光させる導光体とを含み、
前記導光体が、前記光源を収納し、前記光源から発光した光を受光する受光面を有する収納部と、前記本体と前記段差部の境界における前記第２ガラス板の端面に対置される発光面と、前記受光面と前記発光面との間に配置され、前記受光面で受光した光を前記窓ガラスの厚み方向において、前記光源から離間した位置まで導光する導光部とを備え、前記導光体と前記支持体との間に前記光源が密閉される、照明構造。

【請求項2】

請求項１に記載の照明構造において、前記導光体の前記導光部が、前記受光面から該導光体に入射した光を反射する第一反射面と、前記第一反射面で反射された光を前記発光面に向けて反射する第二反射面とをそなえ、
前記第一反射面は、前記導光体の断面において、該第一反射面に接する面が前記発光面に対してなす角度θ１が、前記発光面に向かうに従って小さくなる曲面であって、
前記第二反射面は、前記導光体の断面において、該第二反射面に接する面が前記発光面に対してなす角度θ２が、前記発光面に向かうにしたがって大きくなる曲面であることを特徴とする、照明構造。

【請求項3】

請求項１または２に記載の照明構造において、
前記段差部は、前記窓ガラスの周縁部に部分的に設けられ、
前記照明ユニットは、少なくとも部分的に前記段差部に収納される、照明構造。

【請求項4】

請求項１または２に記載の照明構造において、前記窓ガラスの表面に対し垂直な断面において、前記窓ガラスに入光する光の入射角が２０°以下となる光が、前記光源の全光束の４０％以上である、照明構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用照明構造に関し、より具体的には、車両の窓ガラス（例えばルーフガラス）を発光させる照明構造に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車等の車両には、実用性および／または意匠性の向上を目的として、各種の照明構造が設置されている。車両のルーフには、窓ガラス（グレージング）を設置してサンルーフとして使用する場合がある。一例として特許文献１には、発光ダイオードまたは光ファイバを光源として車両の窓ガラスを発光させる発光車両グレージングを記載している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５８０２６８４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１は、窓ガラス（グレージング）の端面または表面に発光ダイオードまたは光ファイバを設置し、窓ガラスを発光させている。しかし、発明者等が検討したところ、このような構成では、光源から発した光の利用効率が低く、照明効果に対してエネルギー効率が低かった。上記の事情に鑑み、本発明は、出射光を効率的に利用し、窓ガラスを広い範囲で発光させることのできる照明構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第１の構成は、車両の窓ガラスを発光させる車両用の照明構造であって、
窓ガラスと、少なくとも一つの照明ユニットを備え、
前記窓ガラスは、第１ガラス板と、中間膜と、第２ガラス板とがこの順に積層された合わせガラスであり、
前記窓ガラスは、合わせガラス構造を有する本体と、厚み方向に見たとき、前記第１ガラス板と前記第２ガラス板のうち前記第１ガラス板のみを含む段差部とを有し、
前記照明ユニットは、複数の光源と、前記光源を支持する支持体と、前記光源から出光した光を導光して、前記本体と前記段差部との境界における前記第２ガラス板の端面に入光させる導光体とを含み、
前記導光体が、前記光源を収納し、前記光源から発光した光を受光する受光面を有する収納部と、前記本体と前記段差部との境界における前記第２ガラス板の端面に対置される発光面と、前記受光面と前記発光面との間に配置され、前記受光面で受光した光を前記窓ガラスの厚み方向において、前記光源から離間した位置まで導光する導光部とを備え、前記導光体と前記支持体との間に前記光源が密閉される、照明構造である。

【0006】

上記構成の照明構造によれば、複数の光源から出射した光を導光体を介して入光させることにより、窓ガラス（例えばルーフガラス）を効率的に発光させることができる。その際、導光部の形状を適切に設計することにより、複数の光源から発した光を混合し発光効率を高めるとともに、密閉構造により、光源を保護することができる。

【0007】

上記の車両用照明構造において、前記導光体の前記導光部が、前記受光面から該導光体に入射した光を反射する第一反射面と、前記第一反射面で反射された光を前記発光面に向けて反射する第二反射面とを備え、
前記第一反射面は、前記導光体の断面において、該第一反射面に接する面が前記発光面に対してなす角度θ１が、前記発光面に向かうに従って小さくなる曲面であって、
前記第二反射面は、前記導光体の断面において、該第二反射面に接する面が前記発光面に対してなす角度θ２が、前記発光面に向かうにしたがって大きくなる曲面であることを特徴とする、照明構造であってもよい。

【0008】

上記の車両用照明構造によれば、窓ガラスに入光した光を端面から離れた部位まで導光でき、広い領域で照明を行うことが出来る。

【0009】

上記の車両用照明構造において、前記段差部は、前記窓ガラスの周縁部に部分的に設けられ、前記照明ユニットは、少なくとも部分的に前記段差部に収納される、照明構造であってもよい。窓ガラスの周縁部に上記照明構造を配置することにより、窓ガラスを広い範囲で発光させることができる。

【0010】

上記照明構造は、窓ガラスの表面に対し垂直な断面において、前記窓ガラスに入光する光の入射角が２０°以下となる光が、前記光源１の全光束の４０％以上である、照明構造であってもよい。これにより、光の利用効率を高めることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明の照明構造によれば、窓ガラスの端面に直接光源を配置する場合に比べ、高い発光効率で窓ガラスを発光させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係る車両用照明構造を示す、（Ａ）裏面側から見た底面図、及び（Ｂ）概略側面図である。

【図2】図１（Ａ）にIIで示す部分の拡大図である。

【図3】図１（Ｂ）にIIIで示す部分の拡大図である。

【図4】図１の照明構造が備える照明ユニットの各部の構成を示す斜視図である。

【図5】図４に示す照明ユニットを組み立てた状態を示す平面図である。

【図6】図４に示す照明ユニットを組み立てた状態を示す正面図である。

【図7】図５にVII-VII線で示す部分の断面図である。

【図8】図５にVIII-VIII線で示す部分の断面図である。

【図9】窓ガラスの段差部の断面構造を示す断面図である。

【図10】照明御ユニットの光源から発して図９の段差部端面に入光する光の光路をシュミレーションした結果を示す図である。

【図11】照明ユニット端部の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る車両用照明構造１を裏面側から見た底面図であり、図１（Ｂ）は、同じ照明構造１の概略側面図である。図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、照明構造１は、窓ガラス１０と、該窓ガラス１０の周縁部１０ａに部分的に設けられた段差部（切り欠き部）１０ｂ内に配置された照明ユニット２０とからなる。なお、図１の実施形態では、四個の照明ユニット２０が、四か所の段差部１０ｂに配置されているが、段差部１０ｂおよび照明ユニット２０の数は、窓ガラスのサイズ、形状、照明の設計などに応じ、適宜選択できる。また、窓ガラス１０を効果的に発光させるため、窓ガラス１０に公知の散乱層（図示せず）を設けてよい。

【0014】

図２は、図１（Ａ）にIIで示す部分の拡大図であり、図３は、図１（Ｂ）にIIIで示す部分の拡大図である。窓ガラス１０の本体１０ｃは第１ガラス板（外側ガラス板）１１、第２ガラス板（内側ガラス板）１２および中間膜１３からなる合わせガラス構造をとり、周縁部１０ａの一部において、第２ガラス板１２と中間膜１３が切り欠かれて、第１ガラス板のみを含む段差部１０ｂが設けられている。照明ユニット２０は、段差部１０ｂに配置されて、第１ガラス板１１に固定され、ハーネス２１を介して電源（図示せず）に接続される。

【0015】

図４は、照明ユニット２０の構成部材を示す斜視図である。照明ユニット２０は、電源ソケット２２でハーネス２１と接続され、ＬＥＤからなる複数（図の例では１０個）の光源２３を支持する支持体（ＬＥＤ基板）２４と、支持体２４上に配置された導光体２５と、支持体２４を収納するケース部材２６とを備える。支持体２４は、ネジ２７により、導光体２５に固定され、ケース部材２６も導光体２５に嵌合される。照明ユニット２０は、導光体の上面２５ａに貼り付けられた両面接着テープ２９を介して窓ガラス１０に固定される。またケース部材２６には、通気用の開口２６ａが設けられており、開口２６ａは防水性を有する通気性のフィルム２８で封止される。

【0016】

図５は、組み立てられた照明ユニットの平面図、図６は正面図である。図７は、図５にVII-VIIで示す部分の断面図、図８は、図５にVIII－VIIIで示す部分の断面図である。図５に示す照明ユニット２０の長さ（図１の窓ガラス１０の縁１０ａに沿った寸法）Ｄ、及び幅Ｗは、搭載する光源２３の数に応じて設定される。図８に示すように、導光体２５は、光源２３を収納し、前記光源２３から発光した光を受光する受光面２５ｂを有する収納部２５ｃと、段差部１０ｂに面する窓ガラス本体１０ｃの端面（図１０の１０ｄ）に対置される発光面２５ｄと、前記受光面２５ｂと前記発光面２５ｄとの間に配置され、前記受光面２５ｂで受光した光を前記窓ガラスの厚み方向において、前記光源から離間した位置まで導光する導光部２５eを備え、該導光体２５と支持体２４との間に光源２３が密閉される。また受光面２５ｂ、導光部２５ｅ、発光面２５ｄを以下、レンズ部２５ｆと呼ぶ場合もある。

【0017】

図９は、窓ガラス１０の段差部１０ｂ近傍の断面構造を示す図である。自動車の合わせガラスは、通常、ソーダガラスなどの透明性の高い素材からなる第１ガラス板（外側ガラス板）１１と第２ガラス板（内側ガラス板）１２がポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などからなる中間膜１３を挟む構造を有している。本実施形態でも、窓ガラス１０の本体１０ｃは、合わせガラス構造をとるが、窓ガラス１０の周縁部１０ａの一部で、第２ガラス板１２と中間膜１３が切り欠かれて段差部１０ｂを構成している。段差部１０ｂには、第１ガラス板１１のみがあり、該第１ガラス板１１の表面１１ａと、段差部１０ｂと本体１０ｃの境界における、窓ガラス１０の端面１０ｄ、すなわち中間膜１３の端面１３ａおよび第２ガラス板１２の端面１２ａに囲まれる空間（段差部空間）１４に、照明ユニット２０が少なくとも部分的に収納される。窓ガラス１０を照明体として使用するためには、第２ガラス板１２に入光した光Ｌ１を第２ガラス板１２の表面１２ｂと、第２ガラス板１２と中間膜１３との界面１２ｃで反射させながら、導光する必要がある。発明者等が光学構造について検討した結果、上記の導光を行うには、第２ガラス板１２の表面１２ｂおよび段差部１０ｂに面する窓ガラス１０の端面１０ｄに対し垂直な断面において、窓ガラス１０に入光する光の入射角θを好ましくは３０度以下、より好ましくは２０度以下に調整すべきことがわかった。入射角θを高角とすると、入射光Ｌ２は中間膜１３に入射し、角度により第１ガラス板を透過して散逸するか、入射光Ｌ３が中間膜１３と第１ガラス板１１との界面１３ａで反射された場合も、中間膜１３により吸収される割合が多くなる。そこで、光源から出光する光束のなるべく多くが、入射角２０度以下となる光学構造について検討を行った。

【0018】

図１０は、光源から導光体２５のレンズ部２５ｆに入射して導光され、窓ガラス１０に入射する光の光路をシュミレーションした結果を示す図である。導光体２５の受光面２５ｂから入光した光は、まず導光部２５ｅの下面（第一反射面）２５ｇで反射したのち、導光部２５ｅの上面（第二反射面）２５ｈで一度または二度反射して段差部１０ｂに面する窓ガラス１０の端面１０ｃ、すなわち第２ガラス板の端面１２aまたは中間膜の端面１３ａに入射する。断面構造における輪郭で見ると、受光面２５ｂと発光面２５ｄは互いに平行な直線状をなし、第一反射面２５ｇは、下に凸な曲線、第二反射面２５ｈは上に凸な曲線状をなしている。但し、第一反射面２５ｇの接線と発光面２５ｄなす角度、第二反射面２５ｈと発光面２５ｄのなす角度は、ともに９０度以下である。

【0019】

すなわち、第一反射面２５ｇは、導光体２５の断面において、該第一反射面２５ｇに接する面が発光面２５ｄに対してなす角度θ１が、発光面２５ｄに向かうに従って小さくなる曲面であり、第二反射面２５ｈは、導光体２５の断面において、該第二反射面２５ｈに接する面が発光面２５ｄに対してなす角度θ２が、発光面２５ｄに向かうにしたがって大きくなる曲面である。

【0020】

レンズ部２５ｆが上記のような形状をとる導光体２５において、さらに窓ガラス１０の発光効率を高める形状について検討を行った。図１１は、発光ユニット２０端部の断面構造を示す図であり、導光体２５の発光面２５ｄと、収納部２５ｃの上面２５ａに対し垂直な断面を示している。断面において、導光体２５の導光部２５ｅ上面の最下部と、第一反射面２５ｇの距離Ｔ１は、導光部２５ｅの下面の最上部と、第二反射面２５ｈ最上部との距離Ｔ２よりも小さいことが好ましく、第一反射面２５ｇの曲率半径Ｒ１は、第二反射面２５ｈの曲率半径Ｒ２よりも小さいことが好ましい。例えば、Ｔ１／Ｔ２は０．５～１、好ましくは０．７～０．９であり、Ｒ１／Ｒ２は、０．１～１．０、好ましくは０．３～０．８であってもよい。図１１に示す構成において、導光部２５eの幅、すなわち、受光面２５ｂから発光面２５ｄまでの最短距離ｗは、３．０～１５．０ｍｍ、曲率半径Ｒ１は１．０～８．０ｍｍ、曲率半径Ｒ２は２．０～１０．０ｍｍ、Ｔ１は１．０～５．０ｍｍ、Ｔ２は１．０～５．０ｍｍ程度であることが好ましい。

【0021】

上記構成により、図９の窓ガラス１０の表面に対し垂直な断面において窓ガラスに入光する光の入射角θが２０°以下となる光を、光源（ＬＥＤ）の全光束の４０％以上とすることができる。

【0022】

上記構成の車両用照明構造１において、光源としては通常ＬＥＤを用いることができる。ＬＥＤの発光色は特に限定されず、赤、青、緑の単色ＬＥＤ、白色ＬＥＤ、あるいはフルカラーＬＥＤを用いてもよい。支持体（ＬＥＤ基板）としては、通常のガラスエポキシ基板（ＦＲ４）にＬＥＤ発光用の配線を加工したものを使用できる。ケース部材は、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂等のエンジニアリングプラスチックから形成できる。導光体としては、ＰＭＭＡなどのアクリル樹脂を用いることができる。

【0023】

窓ガラス１０を構成する第１ガラス板１１および第２ガラス板１２は、無機ガラスでもよいし、有機ガラスでもよい。無機ガラスとしては、例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラスなどを用いることができる。有機ガラスとしては、ポリカーボネートガラス、アクリルガラスなどを用いてもよい。中間膜１３としては、熱可塑性のポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等を用いることができる。

【0024】

窓ガラス１０は、平面でもよいが、車室側に対してやや凸な曲面をなすものであってもよい。第２ガラス板１２および第１ガラス板１１は、それぞれ１．０～６．０ｍｍ程度の厚みを有するものでもよく、中間膜１３は０．１～１．２ｍｍ程度の厚みを有するものでもよい。中間膜１３と第２ガラス板１２との界面に光学パターンを設けてもよい。例えば、中間膜１３を二層構造として、片方の層に光学パターンを設けてもよい。

【0025】

図５の発光ユニット２０のサイズ、形状は特に制限されないが、窓ガラスを有効利用する観点から、窓ガラスの縁から内側へかけての幅Wは、５ｍｍ～２０ｍｍ程度とすることが好ましい。また、発光効率の観点から、発光ユニット２０の導光体２５は、平面視で、窓ガラスの内側にむけて凸となる曲面を有するものであることが好ましい。各発光ユニットには、１～３０個程度のＬＥＤを１.５ｍｍ～５０ｍｍ程度の間隔で設置してもよい。
本発明の照明構造は、例えば自動車のルーフガラスに用いることができる。また照明構造を使用する車両は四輪車に限定されず、鉄道車両の窓ガラスに用いてもよい。

【実施例0026】

本発明の効果を検証するため、図１に示すような構成の照明構造を作成した。窓ガラスとしては、１５００ｍｍ×１０００ｍｍ、厚み２ｍｍのソーダライムガラス２枚を中間膜で挟んだものを使用した。中間膜は、厚さ０．８ｍｍのポリビニルブチラールと、厚さ０．０２５ｍｍのパターン付ポリビニルブチラールの二層構造からなるものとし、後者には、散乱層として、直径３ｍｍの円形の散乱パターンを２０ｍｍ間隔で設けた。この窓ガラスの長辺縁の４か所において、第２ガラス板と中間膜を略円弧状に切り欠き、長手方向の幅１５８．３ｍｍ、奥行き１８．５ｍｍ、それぞれに１０個のフルカラーＬＥＤを搭載した発光ユニット設置した。

【0027】

上記の試作品を使用し、赤色、緑色、青色の発光色について、電流２０ｍＡでの発光状態を調べたところ、窓ガラス周縁部１０ａ（図１参照）からの距離に対する発光輝度は下記の表のようになった。赤色光では、窓ガラス縁部１０ａから３００ｍｍを超えたあたりで発光は減衰したが、緑色光、および青色光では窓ガラス縁部１０ａから５００ｍｍ程度の箇所でも輝度を計測可能な発光状態が観察され、本発明の構成により、窓ガラスのほぼ全面を発光させ得ることが観察された。また、赤色光と、緑色光および／または青色光との混合色とすることにより、波長による発光輝度の減衰の差を生かして、色調の変化を演出し得ることも確認された。なお、発光輝度は、（コニカミノルタ社製の分光輝度計ＣＳ－２０００）を用いて測定した。

【0028】

【表1】

【符号の説明】

【0029】

１ 車両用照明構造
１０ 窓ガラス
１０ａ 周縁部
１０ｂ 段差部
１０ｃ 本体
１０ｄ 端面
１１ 第１ガラス板
１２ 第２ガラス板
１３ 中間膜
２０ 照明ユニット
２１ ハーネス
２２ 電源ソケット
２３ 光源（ＬＥＤ）
２４ 支持体（ＬＥＤ基板）
２５ 導光体
２５ａ 上面
２５ｂ 受光面
２５ｃ 収納部
２５ｄ 発光面
２５ｅ 導光体
２５ｇ 第一反射面
２５ｈ 第二反射面
２６ ケース部材
２７ ネジ
２８ フィルム
２９ 接着テープ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】