JP2005158362A - 車両用灯具 - Google Patents

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啓之 千▲竃▼
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Abstract

【課題】 従来のＬＥＤを光源とする車両用灯具においては、ＬＥＤからの光をフレネルレンズで平行光線に収束し、空間を隔てて設けられた反射鏡で照射方向に向かわせるものであるので組立に精度を要し、途中での光量損失も多大である問題があった。
【解決手段】 本発明により、ＬＥＤランプを光源とする車両用灯具において、ＬＥＤランプから照射光として光を放射するレンズまでの間に設けられる第一反射面、第二反射面を含む光導路を高屈折率部材で一体化して形成した車両用灯具としたことで、ＬＥＤランプからレンズまでの経路が高屈折率部材で満たされるものとなり、ほぼ全部の光をレンズに達するものとして効率を向上させ、加えて一体化により組立工程を不要として課題を解決する。
【選択図】 図２

Description

本発明は車両用灯具に関するものであり、詳細には、光源にＬＥＤランプを採用したときの車両用灯具の構成に係るものである。
ＬＥＤランプを光源として採用するときの車両用灯具の構成としては、当初は、例えばプリント回路基板などの面上に縦横列のマトリクス状にＬＥＤランプを整列させ、上方から魚眼レンズなど適宜なレンズカットが設けられたカバーレンズで覆った構成のものが採用されていが、発光面積が広い車両用灯具においては多数のＬＥＤランプが必要となり、コストアップすると共に、消費電力も大きくなり発熱も無視できない量となる問題点を生じていた。
この点を解決すべく、灯具の照射方向に対して、光軸を直交する方向とした複数のＬＥＤランプを１列に整列させておき、各ＬＥＤランプ毎にフレネルレンズを設けて、それぞれのＬＥＤランプからの光線を平行光線としておき、この平行光線とされた光路中に、前記灯具の照射方向に反射素子と段差部とで階段状とされたセグメントを設けることでＬＥＤランプの数を縦横列から１列に減じて課題を解決するものがある。
特開２００３−０５９３１２号公報
しかしながら、上記した従来の構成では、ＬＥＤランプもレンズ部分を有し、更にフレネルレンズを加えて平行光線を得ようとするものであるので、完全には平行光線とは成らず、相当量の予定外の方向に放射される光線を生じ、この光線は車両用灯具の照射光としては利用できないものとなり、結果的には車両用灯具の光量が低下するという問題点を生じている。
また、従来の構成では、ＬＥＤランプ、フレネルレンズ、セグメントなど個別の部品を組合わせて構成するものであるので、組立時の精度、あるいは、部品精度などにより、製品間に性能のバラツキを生じる可能性も高く、品質管理面でも検査が煩雑化するなどの問題点を生じる可能性がある。
本発明は、前記した従来の課題を解決するための具体的手段として、ＬＥＤランプを光源とし、該ＬＥＤランプからの光を照射方向に方向を変換する方向変換手段、および、照射方向に放射される光に対して適宜な配光特性を与える配光特性形成手段が設けられて成る車両用灯具であって、前記方向変換手段は、高屈折率部材と大気との境界面における内面全反射による第一反射面と第二反射面とから成る２つの反射面であり、前記配光特性形成手段は高屈折率部材と大気との接触面におけるレンズによる拡散であり、且つ、前記ＬＥＤランプから２つの前記反射面、および、前記レンズにいたる光導路が高屈折率部材により形成されていることを特徴とする車両用灯具を提供することで課題を解決するものである。
本発明により、ＬＥＤランプからの光を反射面で２回反射させて照射方向に向かわせるときに、ＬＥＤランプからレンズにいたる光導路を、高屈折率部材により形成した構成としたことで、ＬＥＤランプから放射される光中の方向性の異なるものにおいても、高屈折率部材と大気との接触面において全反射を生じて高屈折率部材中に閉じこめられる作用を生じ、失われる光量をなくして明るい車両用灯具の実現を可能とする優れた効果を奏するものである。
また、第一反射面に対する第二反射面の数を調整すること、或いは、第一反射面の数を増減させることで、１つのＬＥＤランプに対する発光部の数を変化させることが自在であり、デザイン面での自由度も高いものとなるので、車両用灯具としての美感の向上にも優れた効果を奏する。
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１および図２に示すものは本発明に係る車両用灯具１の第一実施形態であり、この車両用灯具１はＬＥＤランプ２を光源として採用するものである。また、以下の説明では前記車両用灯具１は水平方向に幅広の形状であるとして説明を行うが、垂直方向に幅広の形状が必要な場合には、以下の説明を９０°回転した状態で実施すれば良いものである。
前記ＬＥＤランプ２はプリント回路基板などに任意数が適宜な間隔をもって水平方向に整列して設けられ、これにより、車両用灯具１としての所望の水平方向の幅が得られるものとされ、これらＬＥＤランプ２の全ての前方には、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂など大気よりも屈折率が高い透明な樹脂部材で一体として形成された光導路３が設けられている。
前記光導路３には、前記ＬＥＤランプ２からの光をこの導光路３内に入射させるための導入部３ａ、前記導入部３ａから取り込んだ光の進行方向を変換する方向変換手段としての第一反射面３ｂ、第二反射面３ｃ、および、この導光路３から外部に照射光として放出させるための配光特性形成手段であるレンズ３ｄが設けられている。
ここで、この第一実施形態における導光路３の構成について説明を行うと、まず、前記導入部３ａについては、前記ＬＥＤランプ２が設けられた数に対応して設けられるものであり、このときには前記ＬＥＤランプ２の光を放出する部分の形状、例えばレンズ状などにも対応させ、前記ＬＥＤランプ２からの光が効率良く導光路３内に取り込めるようにされている。
そして、この第一実施形態では、前記導入部３ａの正面後方に２面の第一反射面３ｂを設け、前記ＬＥＤランプ２からの光を上方に向かう光と、下方に向かう光とに２分割するものであり、従って、導光路３の上半部にはおおよそ仰角４５°とした上第一反射面３ｂＵが設けられ、導光路３の下半部にはおおよそ伏角４５°とした下第一反射面３ｂＤが設けられ、光を２分割する。
尚、前記上第一反射面３ｂＵも下第一反射面３ｂＤも、形成された透明部材が約１．５の屈折率を有する高屈折部材であるので上記のように大気との境界面に対しておおよそ４５°で当接する光に対しては内面で全反射を行うものとなるので、アルミニウム、銀などの真空蒸着などによる鏡面処理を行う必要はないものとなる。
従って、前記上第一反射面３ｂＵと、下第一反射面３ｂＤとが設けられた後には、導光路３は、上方に向かうものと下方に向かうものとの２方向に分離が行われる。そして、それぞれが適宜距離だけ離れた位置にはそれぞれの光の進行方向を車両用灯具１の照射方向に変換するための第二反射面３ｃがそれぞれに設けられている。
即ち、前記上第一反射面３ｂＵに対しては、この上第一反射面３ｂＵからの上方に向かう光を水平方向に変換するように上第二反射面３ｃＵが設けられるものであり、前記下第一反射面３ｂＤからの下方に向かう光に対しては、同様に水平方向に変換する下第二反射面３ｃＤが設けられるものである。
そして、前記上第二反射面３ｃＵ、および、下第二反射面３ｃＤにより車両用灯具１の照射方向に変更された光は、それぞれの第二反射面３ｃ（Ｕ、Ｄ）の前方に設けられた光導路３内を通り、それぞれのレンズ３ｄ（上レンズ３ｄＵ、および、下レンズ３ｄＤ）に達し、このレンズ３ｄにより車両用灯具１としての配光特性が形成される。
尚、実際の実施にあたっては、前記レンズ３ｄの部分に凸レンズ状などとしたレンズカットを施して、直接にこのレンズ３ｄの部分で配光特性を形成しても良いものであるが、デザイン面の要求などによっては、このレンズ３ｄの部分は平坦面としておき、カバーレンズ４など別の部分にレンズカットを施すものとしても良いものである。尚、図中に符号５で示すものはケースである。
次いで、上記の構成とした本発明の車両用灯具１の作用、および、効果について説明を行う。本発明においては、ＬＥＤランプ２からレンズ３ｄにいたる光の通路が、全て高屈折率部材中にあるので、例えば、ＬＥＤランプ２から放射される光に進行方向の異なる光が含まれているときにも、高屈折率部材と大気との境界面（接触面）に達したときには、ほとんどの光は屈折率の高い光導路３側に内面反射が行われるものとなる。
従って、ＬＥＤランプ２から発せられた光のほぼ全ては導光路３内を通過してレンズ３ｄから車両用灯具１の照射光として放射されるものとなり、背景技術で開示された大気中を伝播される光を鏡面で反射して照射方向に方向変更を行わせる構成に比較してＬＥＤランプ１からレンズ３までの光路中における光量損失が格段に少なくでき、明るい車両用灯具が実現可能である。
また、本発明によれば、ＬＥＤランプ２からレンズ３ｄにいたる光路は、全てが固体化され一体化されているので、設計通りに高性能な車両用灯具１が組立による精度低下を生じることがなく得られるものとなり、品質の向上が図れるものとなると共に、生産性の向上、組立工数の低減によりコストダウンも可能となる。
図３に示すものは、本発明に係る車両用灯具１の第二実施形態であり、前述の第一実施形態では、１つの第一反射面（例えば、上第一反射面３ｂＵ）に対して、１つの第二反射面３ｃ（例えば、上第二反射面３ｃＵ）が設けられるものであったが、この第二実施形態では１つの第一反射面に対して、２つの第二反射面が設けられるものとされている。
即ち、第一反射面３ｂとしては、上第一反射面３ｂＵと、下第一反射面３ｂＤとの２面が設けられて、ＬＥＤランプ２からの光を上方向と下方向とに２分割する点は第一実施形態と同様であるが、前記上第一反射面３ｂＵに対しては、この上第一反射面３ｂＵからの光を更に２分割するように、上上第二反射面３ｃＵＵと、上下第二反射面３ｃＵＤとが設けられるものとされている。
また、前記下第一反射面３ｂＤに対しては、この下第一反射面３ｂＤからの光を更に２分割するように、下上第二反射面３ｃＤＵと、下下第二反射面３ｃＤＤとが設けられている。よって、それぞれの第二反射面に対応して設けられるレンズも上上レンズ３ｄＵＵ、上下レンズ３ｄＵＤ、下上レンズ３ｄＤＵ、下下レンズ３ｄＤＤの４箇所に設けられている。
このようにすることで、１列のＬＥＤランプ２からの光は４列の光に分割して車両用灯具１の照射光として利用することが可能であり、これにより発光面積が増加して他車、歩行者などからの視認性を向上させることが可能となる。また、図４に第三実施形態として要部で示すよう１つの第一反射面３ｂに対し、例えば、図示のように３個など、より多くの第二反射面（３ｃＵＵ、３ｃＵＭ、３ｃＵＤ）や、レンズ（３ｄＵＵ、３ｄＵＭ、３ｄＵＤ）を対応させることも可能であり、このようにすることで一層に面発光に近づくように表示品質を向上させることが可能となる。
図５は、本発明の第四実施形態であり、上記の説明は何れも上下一対とした第一反射面３ｂ（Ｕ、Ｄ）に対して、上下同数の第二反射面３ｃを組合わせるものとしているが、本発明はこれを限定するものではなく、図示のように一方が１つの第一反射面３ｂＵに対して２つの第二反射面３ｃ（ＵＵ、ＵＤ）を組合わせたものであり、他方が１つの第一反射面３ｂＤに対して１つの第二反射面３ｃＤを組合わせたものであっても良い。
従来例においては、車両用灯具１はテールランプ、ターンシグナルランプなど他車、歩行者などに対する信号の伝達をする灯具として使用することを目的として開発されてきたが、近年のＬＥＤランプは駆動可能とする電流が増大し光量増加が著しいものであるので、例えば、ヘッドランプ、フォグランプなど照明用の灯具への使用も充分考えられる。
本発明に係る車両用灯具の第一実施形態を分解し、要部で示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 同じく本発明に係る車両用灯具の第二実施形態を示す断面図である。 同じく本発明に係る車両用灯具の第三実施形態を要部で示す断面図である。 同じく本発明に係る車両用灯具の第四実施形態を示す断面図である。
符号の説明
１…車両用灯具
２…ＬＥＤランプ
３…光導路
３ａ…導入部
３ｂ…第一反射面
３ｂＵ…上第一反射面
３ｂＤ…下第一反射面
３ｃ…第二反射面
３ｃＵ…上第二反射面
３ｃＤ…下第二反射面
３ｃＵＵ…上上第二反射面
３ｃＵＤ…上下第二反射面
３ｃＤＵ…下上第二反射面
３ｃＤＤ…下下第二反射面
３ｄ…レンズ
３ｄＵ…上レンズ
３ｄＤ…下レンズ
３ｄＵＵ…上上レンズ
３ｄＵＤ…上下レンズ
３ｄＤＵ…下上レンズ
３ｄＤＤ…下下レンズ
４…カバーレンズ
５…ケース

Claims (4)

  1. ＬＥＤランプを光源とし、該ＬＥＤランプからの光を照射方向に方向を変換する方向変換手段、および、照射方向に放射される光に対して適宜な配光特性を与える配光特性形成手段が設けられて成る車両用灯具であって、前記方向変換手段は、高屈折率部材と大気との境界面における内面全反射による第一反射面と第二反射面とから成る２つの反射面であり、前記配光特性形成手段は高屈折率部材と大気との接触面におけるレンズによる拡散であり、且つ、前記ＬＥＤランプから２つの前記反射面、および、前記レンズにいたる光導路が高屈折率部材により形成されていることを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記ＬＥＤランプは任意数が並列に整列され、前記光導路は前記ＬＥＤランプの列に対応する形状とされていることを特徴とする請求項１記載の車両用灯具。
  3. 前記第一反射面に対応しては、前記第二反射面と前記レンズとが同数の複数設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の車両用灯具。
  4. 前記ＬＥＤランプに対し、このＬＥＤランプからの光を２方向に分割するように前記第一の反射面の２面が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３何れかに記載の車両用灯具。
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