CN103363415A - 车辆用高位刹车灯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在灯亮时能够出射如面光源那样从出射面整体出射面状光而非不连续的线状光的车辆用高位刹车灯。本发明的边缘照明方式的车辆用高位刹车灯(1)在导光板(2)的两个侧面侧设置发光单元(3a)、(3b)，导光板(2)具有出射面(2d)、与该出射面(2d)对置的底面(2c)、以及使从发光单元(3a)、(3b)出射的光入射的入射端面(2a)、(2b)，导光板(2)具有在底面(2c)以既定间距形成的与X轴方向平行的多个凹条(6)、以及在出射面(2d)以既定间距形成的与Y轴方向平行的多个凸条(7)，凹条(6)形成为截面为V字形、顶角在50°～100°的范围内，凸条(7)形成为截面为双凸透镜形状或梯形形状或抛物线状。

Description

车辆用高位刹车灯
技术领域
本发明涉及设置在汽车(车辆)的后部的车辆用高位刹车灯（high mount stop lamp）。
背景技术
在为了对行驶中的本车制动而踩下制动踏板时，为了提高向后续车辆出射的刹车灯点亮的视觉辨认性，在车辆后部设置高位刹车灯。作为高位刹车灯的光源，近年来广泛使用消耗电力少的LED(发光二极管)以代替灯泡(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-21082号公报。
发明内容
在如所述专利文献1所示使用LED光源的高位刹车灯中，沿着车宽方向以一定间隔配置多个LED，与制动踏板的踩踏对应地使LED点亮。因此，由于各LED以点光源的状态点亮，因此在整体观察高位刹车灯的情况下成为不连续的线状光，即使在美观方面也不优选。
因此，本发明的目的在于提供一种在点亮时能够出射如面光源那样从出射面整体出射面状光而非不连续的线状光的车辆用高位刹车灯。
为达到上述目的，技术方案1所述的本发明所涉及的车辆用高位刹车灯是边缘照明方式的车辆用高位刹车灯，在导光板的至少一个侧面侧设置一次光源，所述导光板具有出射面、与该出射面对置的底面、以及使从设在至少一个侧面的所述一次光源出射的光入射的入射端面，所述车辆用高位刹车灯特征在于，将由X轴和与X轴正交的Y轴构成的X-Y平面的法线作为Z轴，所述一次光源与X轴平行配置，所述导光板与所述X-Y平面平行配置，所述导光板的入射端面与X-Z平面平行，所述导光板具有在所述底面以既定间距形成的与X轴方向平行的多个凹条形态、以及在所述出射面以既定间距形成的与Y轴方向平行的多个凸条形态，所述凹条形态形成为截面为V字形、顶角在50°～100°的范围内，所述凸条形态形成为截面为双凸透镜（lenticular lens）形状或梯形形状或抛物线状。
技术方案2所述的车辆用高位刹车灯特征在于，在所述导光板的底面侧具有反射光的反射片，在所述导光板的出射面侧具有光学片。
发明的效果
根据本发明，通过从导光板的出射面出射面状光，能够提供一种能够进行如现有技术不连续的线状光无法得到的、美观地点亮的车辆用高位刹车灯。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的边缘照明方式的高位刹车灯的分解立体图；
图2是示出本发明的实施方式的边缘照明方式的高位刹车灯的俯视图；
图3是图2的A-A线截面图；
图4是示出包括本发明的高位刹车灯的车辆(汽车)的立体图；
图5是示出本发明的实施方式中的在高位刹车灯的导光板的底面形成的截面为V字形凹条的图；
图6是示出光入射至本发明的实施方式中的在高位刹车灯的导光板的底面侧形成的截面为V字形凹条的斜面，并反射至出射面侧的情况的图；
图7是示出本发明的实施方式中的高位刹车灯点亮的状态的图；
图8是示出出射至孔径角内的光束相对于从导光板的出射面出射的全出射光束的比例的测定结果的图；
图9是示出将本实施方式的高位刹车灯点亮时的、在导光板的中央的出射面方向的出射光的光强分布的测定结果的图。
附图标记说明
1 高位刹车灯；2 导光板；2c 底面；2d 出射面；3a、3b 发光单元；4 反射片；5 漫射片；6 凹条(凹条形态)；7 凸条(凸条形态)；8 LED；10 汽车。
具体实施方式
下面，基于图示的实施方式说明本发明。图1是示出本发明的实施方式的车辆用高位刹车灯(以下称为“高位刹车灯”)的分解立体图，图2是示出该高位刹车灯的概要俯视图，图3是图2的A-A线截面图。在本实施方式的高位刹车灯中，将由X轴和与X轴正交的Y轴构成的X-Y平面的法线作为Z轴，Z轴方向为光的出射方向。
如图1～图3所示，本实施方式所涉及的高位刹车灯1作为主结构部件包括：矩形的导光扳2，是由透明树脂(例如丙烯树脂)等形成的透明结构体；各发光单元3a、3b，分别配置在该导光扳2的左右方向(Y轴方向)的两面(以下称为“入射端面”)2a、2b侧；反射片4，设置在导光板2的背面(以下称为“底面”)2c侧；以及作为光学片的漫射片5，设置在导光板2的前面(以下称为“出射面”)2d侧。这样，该高位刹车灯1是将各发光单元3a、3b设在导光板2的两侧的边缘照明方式。此外，虽然在图1及图2中，是在导光板2的两个入射端面2a、2b配置发光单元3a、3b，但也可以是入射端面2a、2b的任一个。
该高位刹车灯1例如图4所示，设置在汽车(车辆)10的后部上侧，与驾驶员踩踏制动踏板对应地点亮。
在导光板2的底面2c中，在X轴方向延伸的凹条6以既定的间距形成多个。另外，在导光板2的出射面2d中，在Y轴方向延伸的凸条7以既定的间距形成多个(导光板2的细节将后述)。
作为一次光源的发光单元3a、3b在导光板2的Y轴方向的两侧沿着X轴方向分别配置，在各发光单元3a、3b内，沿着导光板2的X轴方向，以既定间隔直线状地配置多个作为光源的LED(发光二极管)8。
从各发光单元3a、3b的各LED(光源)8发出的光从导光板2的两侧的入射端面2a、2b向导光板2内的左右方向(Y轴方向)出射。
反射片4具有的功能是，使从导光板2的两侧的入射端面2a、2b入射的光中的、从导光板2的底面2c向外出射的光再次向导光板2入射。该反射片4的反射率为95%以上，在提高光的利用效率方面是优选的。反射片4的材质可以举出铝、银、不锈钢等金属箔、白色涂层、发泡PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)树脂等。
(导光板2的底面2c的结构)
如图1所示，在导光板2的底面2c形成以既定的间距形成的凹条6。这些凹条6的截面形状形成为V字形，在X轴方向延伸。如图5所示，截面形状为V字形的凹条6的顶角在50°～100°的范围内，在能够提高正面亮度方面考虑，优选设定为60°～100°(图5中凹条6的顶角为100°)。凹条6的高度(深度)设定在0.001～0.1mm左右的范围内。
(导光板2的出射面2d的结构)
如图3所示，在导光板2的出射面2d形成以既定的间距形成多个截面为双凸透镜形状的凸条7。该凸条7在Y轴方向(左右方向)延伸。凸条7例如高度设定在0.001～0.1mm左右的范围内，宽度设定在0.0.1～0.5左右的范围内。
此外，虽然在导光板2的出射面2d形成的凸条7的截面是双凸透镜形状，但除此以外，截面也可以是梯形形状、抛物线状。或者，也可以是由下式(1)规定的曲线。
[数式1]
Figure 914318DEST_PATH_IMAGE002
 …式⑴
此外，该式(1)是不限定K、C、D～M的各参数的通式，D～M中至少一个不是0。特别是，优选式(1)中的K为-1。
(导光板2内的光线的说明)
然而，从导光板2的出射面2d侧出射的主要的光是被在导光板2的底面2c形成的截面为V字形的凹条6的斜面反射、并由出射面2d出射的光。
而且，如本实施方式所示，在将在导光板2的底面2c形成的截面为V字形凹条6的顶角设定在100°附近的情况下，在导光板2的出射面2d和底面2c中，在与X-Y平面平行的面边全反射边传播的光中，例如，如图6所示的光线C所示，有时入射到设在导光板2的底面2c的V字形凹条6的斜面上。
在V字形凹条6的斜面，所述光线C在与入射端面(X-Z平面)平行的面上沿与Z轴成既定角度的方向，作为反射光C’被全反射。在从在出射面2d形成的截面为双凸透镜形状的凸条(图6中为凸条7)的斜面出射的情况下，该反射光的一部分沿正面方向(Z轴方向)出射。因此，能够提高沿正面方向出射的光的光强。
进一步，在导光板2的内部传播的光中，光线D在形成于出射面2d的截面为双凸透镜形状的凸条(图6中为凸条7)的斜面被全反射，偏向为光线C。即，由于在出射面2d形成的截面为双凸透镜形状的凸条(图6中为凸条7)的斜面，使光线C倍增，能够进一步提高沿正面方向出射的光的光强。
如本实施方式那样，在导光板2的底面2c形成顶角为100°的V字形凹条6，在导光板2的出射面2d形成截面为双凸透镜形状(或梯形形状、抛物线状)的凸条7的情况下，如图7所示，在将所述高位刹车灯1设置在汽车10的后部上侧的情况下，从导光板2的出射面2d出射面状光，且相对于导光板2的出射面2d的正面方向(车辆后方的正面方向)出射很多光束。
图8是出射至孔径角内的光束相对于从导光板2的出射面2d出射的全出射光束的比例的测定结果的图。图8的a是本实施方式的所述高位刹车灯1的测定结果，图8的b是比较用高位刹车灯的测定结果。
该比较用高位刹车灯不是像本实施方式那样在底面形成V字形凹条并在出射面形成凸条，而是平面状的两面，且在底面形成多个点状的反射部。
此外，所述孔径角是在使导光板2的出射面2d的正面的法线方向与车辆后方的正面方向一致的情况下，与车辆后方的正面方向所成的角度。图8的横轴为该孔径角，纵轴示出将车辆后方的正面方向作为旋转轴而出射至孔径角内的光束除以从导光板2的出射面2d出射的全光束的光束比。
从图8的测定结果可知，在本实施方式的高位刹车灯1中，在孔径角为45°的范围内，能够出射从出射面2d出射的全出射光束的7成左右以上。
另一方面，在比较用高位刹车灯中，在孔径角为45°的范围内，出射的是从出射面2d出射的全出射光束的不足5成左右。
另外，即使在车辆后方的正面方向，本实施方式的高位刹车灯1约为6.2%，而比较用高位刹车灯约为2.7%，出射约2倍以上的光束。
进一步，图9示出本实施方式的高位刹车灯1的中央部中的上下方向(X轴方向)的光强分布。在将该高位刹车灯1设置在汽车10(参照图4)的后部上侧，使导光板2的出射面2d的正面方向与车辆后方的正面方向一致的情况下，由于图9的光强分布与相对于地面的上下方向一致，因此在上下30°内大致均等地出射很多光。因此，即使在车辆高度不同的汽车的后部，也能够明了地视觉辨认高位刹车灯的点亮。
这样，通过从导光板2的出射面2d出射面状光，会得到现有技术中不连续的线状光无法得到的美观的灯光。另外，由于在本实施方式的高位刹车灯1中，在孔径角为45°的范围内，能够使从出射面2d出射的全出射光束的7成左右以上出射，在高位刹车灯1的光强分布的需要的方向均等而明亮，因此即使设置在汽车的后部上侧，也能够进一步提高对于视线比该高位刹车灯1的高度低或者高的后续车的视觉辨认性。
接下来，为了进行本发明的边缘照明方式的高位刹车灯的光学评价，制作了以下所示的装入了实施例1～8及比较例1、2的导光板的高位刹车灯。
[实施例]
(实施例1)
根据WO2006/013969号公报的实施例所记载的方法，制作形成高度H为0.02mm、顶端面具有0.02mm的平坦部、斜面的倾斜角为50°的截面为梯形形状的凹条形态，所述梯形形状的凹条形态的宽度为0.054mm，在相邻的形态间具有0.006mm的平坦部的出射面侧的压模（stamper）1。
另一方面，底面侧的压模(以下称作压模2)的V字形凹条的顶角为100°(倾斜角R＝40°)，高度为0.008mm～0.010mm，向对置的2个入射端面的中央逐渐增加，以既定的间隔排列，同样形成镍电铸层，将该原盘剥离而制作。
将这些压模1及压模2作为转印模，装入注射成型机的模具固定侧空腔和模具可动侧空腔，利用注射成型法制作导光板。对该导光板进行外形加工，得到外形尺寸(长×宽×高)为189×16×3(mm)的导光板。
该导光板在出射面有梯形形状的凸条和凹条交替配置，在底面配置有V字形凹条，作为平均底角的与凹条的入射端面侧的X轴平行的斜面相对于底面的平均斜度R为40°，使得V字形凹条的间距从入射端面侧0.274mm到导光板的中央部0.171mm逐渐缓慢减少地变化。
作为发光单元，使用LG innotech公司制造的LED模块(外形尺寸5.6mm×3.0mm，发光长度4.6mm)，将该发光单元在直线上(间隔1.6mm)配置2个，形成一次光源，使得该导光板的底面的V字形凹条与X轴平行地配置，仅在与X轴平行的2个端面配置一次光源。由于该发光单元配置在对置的2个入射端面，因此总计使用2×2＝4个。
而且，在导光板的底面2c配设反射片4(东丽株式会社制造：型号E6SL)，使这些部件收纳于金属架。而且，从其上用聚苯乙烯制的支撑框(开口尺寸149×16(mm))将背面的金属架耦合。
在这样形成的高位刹车灯(照明装置)中，对于各发光单元接上逆变器并连接至100V的插座，测定亮度性能。亮度测定是将高位刹车灯的有效发光区域(与聚苯乙烯制的支撑框的开口尺寸149×16(mm)为相同尺寸)在长度方向上(Y轴方向)分割为9份(在X轴方向不分割)，对于9个测定区间进行的。
亮度计使用拓普康公司制的BM-7，从各测定区间的中心在法线方向离开3m的位置设置测定仪器，以不超出测定区间的方式决定测定角并测定亮度。而且，使用9点的平均亮度作为高位刹车灯的正面方向的明亮度的指标，使用9点的亮度不均匀作为明亮度的不均匀的指标。这里的亮度不均匀由9个亮度测定值内的最小亮度/最大亮度而定义。
另外，为了评价从高位刹车灯出射的光束向正面方向的出射效率，将导光板的出射面的正面方向作为旋转轴，由设定为θ＝45°来算出出射至孔径角θ内的光束除以从导光板的出射面出射的全光束的光束比，并进行了客观的评价(以下称为“正面出射比”)。
其结果是，平均亮度为11438cd/m2，亮度不均匀为0.91，正面出射比为0.70。这样，实施例1的高位刹车灯的正面亮度非常高，亮度均匀性优异。
(实施例2)
使实施例1中的压模1的凹条的梯形形态设计为梯形高度为0.02mm，在梯形的顶面具有0.02mm的平坦部，仅对梯形的底角进行各种变更，来制作了在所述梯形形状的形态和相邻的形态间具有0.006mm的平坦面的压模。然后，将对所述梯形的底角进行了各种变更的压模与所述压模2组合来制作导光板。
在表1中，将得到的导光板与实施例1装入相同的高位刹车灯，通过数值计算来求出进行光学评价的结果并总结。数值计算以规定的条件进行以使其符合实施例1的实测。
[表1]
梯形底角(°) 30 40 50 60
V字形凹条顶角(°) 100 100 100 100
平均亮度(cd/m2) 6817 10404 11438 10199
亮度不均匀 0.91 0.89 0.91 0.95
正面出射比 0.68 0.71 0.70 0.65
从表1可知，平均亮度和正面出射比都比下述的比较例1、2优异。
(实施例3)
实施例3是将出射面侧的梯形形态固定，对底面侧的V字形凹条的顶角进行各种变更的情况。
实施例1中，出射面侧的压模使用压模1，底面侧制作将V字形凹条的顶角分别变更为60°、70°、80°、110°、高度为0.008mm～0.010mm、朝向对置的2个入射端面的中央而逐渐增加以既定的间隔排列的底面侧的压模，将这些底面侧的压模和出射侧的压模1组合来制作导光板。
在表2中，将得到的导光板装入与实施例1相同的高位刹车灯，通过数值计算来求出进行光学评价的结果并总结。
[表2]
梯形底角(°) 50 50 50 50 50
V字形凹条顶角(°) 60 70 80 100 110
平均亮度(cd/m2) 9031 12384 14942 11438 4716
亮度不均匀 0.85 0.79 0.80 0.91 0.92
正面出射比 0.70 0.74 0.75 0.70 0.65
从表2可知，V字形凹条的顶角为60°、70°、80°、100°时平均亮度高，正面出射比大致为0.7以上。然而，在V字形凹条的顶角为110°时，平均亮度大幅下降，向正面方向的出射下降。
(实施例4)
在实施例1中，制作将导光板的出射侧的形态的凹条作为双凸透镜形态，仅对其纵横比进行了各种变更的压模。此外，凹条的双凸透镜形态的宽度为0.05mm，在相邻的形态间具有0.001mm的平坦面。
此外，设描绘双凸透镜的垂直截面的圆的半径为R，从形成双凸透镜的圆弧的顶点到弦的距离为r，所述纵横比为r/2R×100(%)。
另一方面，底面侧的V字形凹条形态使用实施例3中制作的V字形凹条形态的顶角为60°的形态，将所述导光板的出射侧的形态的凹条与仅对双凸透镜的纵横比进行了各种变更的压模组合来制作导光板。
在表3中，将得到的导光板装入与实施例1相同的高位刹车灯，通过数值计算来求出进行光学评价的结果并总结。
[表3]
纵横比(%) 10 20 30 40 50
V字形凹条顶角(°) 60 60 60 60 60
平均亮度(cd/m2) 8592 8928 9345 9673 9929
亮度不均匀 0.85 0.86 0.86 0.83 0.82
正面出射比 0.69 0.70 0.70 0.71 0.11
从表3可知，双凸透镜的纵横比为10、20、30、40、50%中的任一时的平均亮度和正面出射比比较后都好于比较例1、2。
(实施例5)
通过将实施例4中导光板的出射侧的形态为凹条的双凸透镜的纵横比为20%的压模和底面侧的V字形凹条的形态为对实施例3制作的V字形凹条的顶角进行了变更的压模的相互组合来制作了导光板。
在表4中，将得到的导光板装入与实施例1相同的高位刹车灯，通过数值计算来求出进行光学评价的结果并总结。
[表4]
纵横比(%) 20 20 20 20 20
V字形凹条顶角(°) 60 70 80 100 110
平均亮度(cd/m2) 8928 11754 14289 8182 3615
亮度不均匀 0.86 0.82 0.84 0.96 0.95
正面出射比 0.70 0.73 0.74 0.68 0.62
从表4可知，V字形凹条的顶角为60°、70°、80°、100°时平均亮度高，正面出射比也大致维持在7成。然而，在V字形凹条的顶角为110°时，平均亮度大幅下降，使得向正面方向的出射下降了。
(实施例6)
将在实施例1中形成于出射侧的压模的凹条的形态变更为凹条的截面形状服从于下述数式(2)的曲线状，并将其与在实施例3中使用的V字形凹条的顶角进行了各种变更的压模相互组合来制作了导光板。此外，所述曲线状的形态的宽度为0.06mm，相邻的形态间具有0.001mm的平坦面。
[数式2]
Figure 831459DEST_PATH_IMAGE002
 …式⑵
K = -1
C = 47.31523
4次D = -29846
6次E = 362207392
8次F = -2276608932701
10次G = 8967392099183360
12次H = -22138674875790700000
14次I = 3.4149338436526×1022
16次J = -3.18652196429692×1025
18次L = 1.64310378517547×1028
20次M = -3.5868000886891×1030
在表5中，将得到的导光板装入与实施例1相同的高位刹车灯，通过数值计算来求出进行光学评价的结果并总结。
[表5]
V字形凹条顶角(°) 50 60 70 80 100 110
平均亮度(cd/m2) 6219 9875 12856 15274 11534 7032
亮度不均匀 0.78 0.82 0.82 0.87 0.97 0.94
正面出射比 0.67 0.72 0.75 0.77 0.71 0.67
从表5可知，在V字形凹条的顶角为60°、70°、80°、100°时，任一平均亮度值都高，正面出射比也维持在0.7以上，向正面方向的出射率高。另外，在V字形凹条的顶角为50°、110°时，平均亮度相对于比较例1增加27%～43%，相对于比较例2增加19%、35%。
(实施例7)
使实施例4中形成于出射面侧的压模的凹条为抛物线，仅变更此抛物线的2次系数a的例子。此外，所述抛物线状的形态的宽度为0.05mm，相邻的形态间具有0.001mm的平坦面。
在表6中，将得到的导光板装入与实施例1相同的高位刹车灯，通过数值计算来求出进行光学评价的结果并总结。
[表6]
抛物线2次系数a 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3
V字形凹条顶角(°) 60 60 60 60 60
平均亮度(cd/m2) 9664 9641 9551 9276 9039
亮度不均匀 0.86 0.85 0.85 0.83 0.83
正面出射比 0.73 0.71 0.69 0.65 0.62
从表6可知，在所有可能下平均亮度和正面出射比都优于比较例1、2。
(实施例8)
在实施例7形成于出射侧的压模的凹条中，抛物线的2次系数固定在1.1，使其与对实施例3使用的V字形凹条的顶角进行了各种变更的压模相互组合来制作了导光板。
在表7中，将得到的导光板装入与实施例1相同的高位刹车灯，通过数值计算来求出进行光学评价的结果并总结。
[表7]
V字形凹条顶角(°) 50 60 70 80 100 110
平均亮度(cd/m2) 5920 9551 12470 15252 12683 7706
亮度不均匀 0.78 0.85 0.84 0.86 0.98 0.98
正面出射比 0.64 0.69 0.72 0.74 0.71 0.67
从表7可知，在V字形凹条的顶角为60°、70°、80°、100°的任一时，平均亮度值都高，正面出射比也大致维持在0.7，向正面方向的出射率高。另外，在V字形凹条的顶角为50°、110°时，平均亮度相对于比较例1增加21%～57%，相对于比较例2增加13%、48%。
(比较例1)
该比较例是对PMMA制的平板(板厚3mm)的底面赋予印刷点来制作导光板的例子。
在导光板的底面设有越远离入射端面越紧密的带有疏密的白色印刷点(在导光板中央部点密度大)，使亮度分布为既定的分布。将得到的导光板装入与实施例1相同的高位刹车灯，总结进行了光学评价的结果。
其结果是，平均亮度为4909cd/m2，亮度不均匀为0.82，正面出射比为0.48。即，正面亮度低，正面出射比亦低于50%，向正面方向的出射弱。
(比较例2)
该比较例是导光板的出射面侧为镜面，在底面侧设置有V字形的形态的情况。
导光板的出射面侧的压模使用不锈钢制的镜面压模，底面侧的压模使用实施例1的压模2，来制作导光板。将得到的导光板装入与实施例1相同的高位刹车灯，总结进行了光学评价的结果。
其结果是，平均亮度为5221cd/m2，亮度不均匀为0.92，正面出射比为0.55。虽然与比较例1的由印刷点所导致的漫反射方式相比正面亮度提高了，但正像正面出射比也只是0.55，向正面方向的出射依然弱。

Claims (2)

1.一种车辆用高位刹车灯，是边缘照明方式的车辆用高位刹车灯，在导光板的至少一个侧面侧设置一次光源，所述导光板具有出射面、与该出射面对置的底面、以及使从在至少一个侧面设置的所述一次光源出射的光入射的入射端面，所述车辆用高位刹车灯的特征在于，
将由X轴和与X轴正交的Y轴构成的X-Y平面的法线作为Z轴，所述一次光源与X轴平行配置，所述导光板与所述X-Y平面平行配置，所述导光板的入射端面与X-Z平面平行，
所述导光板具有在所述底面以既定间距形成的与X轴方向平行的多个凹条形态、以及在所述出射面以既定间距形成的与Y轴方向平行的多个凸条形态，
所述凹条形态形成为截面为V字形、顶角在50°～100°的范围内，
所述凸条形态形成为截面为双凸透镜形状或梯形形状或抛物线状。
2.如权利要求1所述的车辆用高位刹车灯，其特征在于，
在所述导光板的底面侧具有用于反射光的反射片，在所述导光板的出射面侧具有光学片。
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