JP2008243685A

JP2008243685A - 発光装置

Info

Publication number: JP2008243685A
Application number: JP2007084541A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Oba; 達也大庭; Akihiro Misawa; 明弘三沢; Tetsuya Arakawa; 哲也荒川; Akihiko Ishikawa; 彰彦石川
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2008-10-09
Also published as: US20080259620A1

Abstract

【課題】正面発光面と裏面反射面をともに備える導光体はそれ自体が中実にかつ厚く形成されている。しかしながら、正面発光面は凸レンズ形状をとるため、かかる正面発光面を通して観察される裏面反射面は実距離より正面発光面側へ近づいているように見える。そのため、中実な導光体が有する深みないし厚さを意匠的に主張し難い。
【解決手段】正面発光面、光反射処理された裏面、及び光導入面となる側端面を備え全体が透光性材料で中実に形成されている導光体を、裏面反射面まで達する上下方向のスリットで分割する。
【選択図】図１

Description

本発明は車両用灯具に関する。詳しくはリアコンビネーションランプなどの車両用灯具の改良に関する。

リアコンビネーションランプやハイマウントストップランプなど車両用灯具では、アウターレンズ（意匠カバー）を介して光源の光を外部放射し、所望の発光を得る。例えばＬＥＤランプを光源としたリアコンビネーションランプでは、図６に示すように、アウターレンズ１０１の内側にＬＥＤランプ１０２が設置され、ＬＥＤランプ１０２の周囲にはリフレクタ１０３が備えられる（例えば特許文献１を参照）。このような構成ではＬＥＤランプ１０１の光が直接又はリフレクタ１０３を介して前方に進行し、アウターレンズ１０１を通って外部に放射する。

特開２００５−１２３０９２号公報

ＬＥＤランプを光源にした上記のごときリアコンビネーションランプなどでは、ＬＥＤランプを積極的に見せることがデザイン上好ましい場合は別にして、ＬＥＤランプが外部より視認されることは好ましくない。そのため、アウターレンズの表面に光拡散処理（例えば微細な溝の形成）を行うことや、リフレクタの形状を工夫することで輝度ムラの軽減を図り、ＬＥＤランプが目立たないようにされる。しかしながらアウターレンズの内側にＬＥＤランプが配置されている以上、観察者の視線上にＬＥＤランプが位置することにかわりがないことから、このような対策を講じたとしてもＬＥＤランプの存在を完全に隠すことは難しい。
このような課題を解決すべく本発明者らは鋭意検討を重ねてきた結果、下記構成の車両用灯具に想到した（特願2006-020592号参照）。即ち、
正面発光面と、該正面発光面に対して傾斜する複数の反射部を有する裏面と、及び側端面と、を備える導光体と、
前記側端面に対向する位置に配置された光源と、を備え、
前記正面発光面を介して前記導光体に入射する外光の内、前記側端面に直接向かうものが前記側端面部分の界面で全反射される、車両用灯具である。

以上の構成では、正面発光面を介して導光体に入射する外光の内、導光体の側端面に直接向かうものが全反射されることになる。外光に対するこのような全反射が生ずることによって、導光体の正面発光面を通して光源が視認されにくくなる。つまり、導光体の正面発光面を通して光源が直接視認されることを有効に防止できる。このように本発明によれば、簡易な構成にも関わらず、光源が視認されることを有効に防止できる。

このような正面発光面と裏面反射面をともに備える導光体はそれ自体が中実にかつ厚く形成されている。しかしながら、正面発光面は凸レンズ形状をとるため、かかる正面発光面を通して観察される裏面反射面は実距離より正面発光面側へ近づいているように見える。そのため、中実な導光体が有する深みないし厚さを意匠的に主張し難い。
また、正面発光面の面積が大きくなると、中実な導光体の体積が増大して重量的にもまた材料費用的にも負担が大きくなる。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その構成は次のように規定される。
正面発光面、光反射処理された裏面、及び光導入面となる側端面を備え全体が透光性材料で中実に形成されている導光体と、前記側端面に対向して配置される光源とを備え、
該導光体は上下方向のスリットで分割されている、ことを特徴とする車両用灯具。

このように規定されるこの発明の第１の局面の車両量灯具によれば、中実な導光体に縦方向のスリットを設けたので、導光体の体積を抑制することができる。これにより、車両用灯具の製造コスト低減及び軽量化を図れる。
また、スリットを通して導光体の厚さを観察することができるので、中実な導光体の有する深み感や厚み感をわかりやすく観察者へ伝えられる。

本発明の車両用灯具では、導光体に導入された光源の光を導光体の裏面側の反射部で反射することによって導光体正面方向の光へと変換する。これによって、最終的に導光体正面から光が放射することになる。このように本発明では導光体正面が発光面、即ち灯具の外表面となる。つまり、外部から本発明の灯具を見たとき、導光体の発光面が直接（カバーなどを介してではなく）観察されることになる。

本発明の車両用灯具では光源の光は導光体の側端面に入射する。このように導光体の側端面が光入射面となる。側端面の一部のみを光入射面としてもよい。例えば、側端面の中で導光体の裏面側の部分を光入射面とする。この場合、光入射面と、導光体の正面発光面とを連結する面（光非入射面）が備えられることなる。このように光入射面と正面発光面とが離間するように構成すれば、正面発光面と裏面との距離を適宜調整することが可能となり、導光体の設計自由度が高められる。例えば、裏面に形成される反射部の面積や正面発光面の面積を増減させることができる。

導光体の裏面には光反射処理が施されており、これによって複数の反射部が形成される。そして、当該反射部による光反射作用によって正面発光面方向に進行する光が生成する。正面発光面から放射する光の輝度ムラを軽減するため、導光体の正面発光面と裏面との距離が、側端面から離れるほど連続的又は段階的に短くなるように、導光体の形状を設計することが好ましい。このような設計によれば、光源から離れた領域において光の取り出し効率が高まる結果、輝度差の少ない発光が得られる。
導光体裏面への光反射処理は例えば金属性材料（アルミ、銀、クロムなど）の蒸着やメッキ、スパッタ、金属フィルムの貼付によって行う。或いは導光体裏面に粗面加工や所定パターンの溝の形成を行うことにしてもよい。

本発明の灯具において外部から導光体を観察すれば、正面発光面を通して裏面側に形成された光反射面が見える。従って、当該光反射面は、本発明の灯具の意匠を構成する重要な要素となる。よって、光反射面に高いデザイン性を付与することによって、灯具の意匠性の向上を図ることができる。例えば、導光体の裏面に所定パターンで連続的に凹部を形成する。このような裏面に対して上記のごとき光反射処理を施せば、凹部が連続的に連なる光反射面が構成される。このように光反射面の形状は導光体の裏面形状に依存することから、容易に所望形状の光反射面を形成することができる。

導光体には縦方向のスリットが形成される。このスリットの幅は裏面反射面と正面発光面との間の最大値の５０〜１０％とすることが好ましい。ここに、裏面反射面と正面発光面との距離は、正面発光面からその法線が交わる裏面反射面の部分までの距離とする。この距離の最大値は導光体の最も厚い部分となる。スリットにより導光体の厚さが直接観察可能となり、導光体の深み感や厚み感を意匠的に表現できる。ここにスリットの幅が導光体の最も厚い部分（即ち、裏面反射面と正面発光面との間の最大値）の１０％未満であると、導光体の幅を直接観察できる視野範囲が極めて限られるので好ましくない。他方、スリットの幅が導光体の最も厚い部分の５０％を超えると、正面発光面に充分な面積がとれないので好ましくない。
導光体にスリットを設けることにより、導光体のスリット面からも光が外部へ放出される。これにより、新たな意匠性が生まれる。

導光体において最も厚い部分を光導入面となる側端面とすることができ、この側端面側の厚さは例えば１５ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは２５ｍｍ〜４０ｍｍである。この厚さが薄すぎれば光導入効率の低下や導光作用への影響が生ずるおそれがあり、一方で厚すぎれば導光体が必要以上に厚肉化し、重量の増加及び製造コストの上昇を引き起こす。一方、他端側の厚さについては例えば３ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜１０ｍｍである。このように厚肉の導光体を使用することは、導光体を通して外部より光源が観察されることの防止に有効である。

光源の使用数は導光体の大きさや、灯具に必要とされる発光輝度などを考慮して定めることができる。
スリットにより導光体が分割されているので、分割された導光体の各ピースへ光源を配置する。ピース毎に光源の発光色を異ならせることができる。
光源に充分な光量を確保するため、通常は複数個の光源が使用される。これらの光源を例えば、導光体の側端面に沿って一列に配列させる。
光源の種類は特に限定されるものではなく、ＬＥＤランプ、バルブ等を用いることができる。中でもＬＥＤランプを用いることが好ましい。ＬＥＤランプは小型であるため装飾体の小型化を図れるからである。また、発熱量が小さく、周囲の部材への熱の影響を少なくすることができるといった利点も有する。さらには、駆動電力が小さく、また長寿命であるといった利点も有する。ＬＥＤランプの種類は特に限定されず、砲弾型、チップ型等、種々のタイプのＬＥＤランプを採用できるが、レンズ等を有する指向性の高いＬＥＤランプが特に好ましい。
光源の色は任意に選択できる。複数の光源を用い、これらを制御することにより発光色を変化させることも可能である。

以下、実施例を用いて本発明の構成をより詳細に説明する。図１は本発明の一実施例であるリアコンビネーションランプ１を示す斜視図である。リアコンビネーションランプ１は、バックランプ表示を行なうバックランプ部１０、テールランプ表示及びストップランプ表示を行うテール／ストップランプ部２０、及びターンランプ表示を行うターンランプ部３０から構成される。
バックランプ部１０は２つのピース１０ａ及び１０ｂを備え、その間に第１のスリット４１が形成されている。テール／ストップランプ部２０は２つのピース２０ａ及び２０ｂを備えその間に第３のスリット４３が形成されている。ターンランプ部３０は２つのピース３０ａ及び３０ｂを備え、その間に第５のスリット４５が形成されている。バックランプ部１０及びテール／ストップランプ部２０の間に第２のスリット４２が形成され、テール／ストップランプ部２０とターンランプ部３０との間に第４のスリット４４が形成されている。

図１の断面図である図３に示されるように、バックランプ部１０には屈折率約１．５のアクリル樹脂製の導光体１１とその下に配置されるＬＥＤランプ１６が備えられる。導光体１１は断面形状が略三角形である。導光体１１の正面（発光面）１２は緩やかにカーブする凸曲面からなる。当該凸曲面の曲率半径は４００ｍｍ〜６００ｍｍである。一方、導光体１１の裏面１３は、規則的な階段状に成形されている。具体的には、そこでの界面が正面１２に対して傾斜する反射部１３ａと、隣接する二つの反射部１３ａを連結する非反射部１３ｂが交互に連なっており、これによって導光体１１は一端側から他端側にかけて薄くなる。導光体１１の具体的な厚さ（正面裏面間の距離）は最厚部で約３０ｍｍ、最薄部で約１０ｍｍである。因みに導光体の高さは約４０ｍｍである。

導光体１１の裏面１３の全体にわたって、アルミ材料の蒸着による光反射層１４が形成されている。この光反射層１４によって反射部１３ａで効率的な光の反射が生ずる。尚、ＬＥＤランプ１６の消灯時にはこの光反射面１４が外部から視認されることになり、バックランプ部１０は金属の質感をもつことになる。

この実施例において反射部１３ａは、後述の光入射面１５ａに対して所定の角度で傾斜する凸曲面（反射面）を構成する。断面において、当該凸曲面と光入射面１５ａのなす角度αは約４０°〜約５０°である（図３を参照）。他方の非反射部１３ｂの面は、断面において、光入射面１５ａに対してほぼ垂直となる。反射部１３ａ及び非反射部１３ｂの形状・角度はバックランプ部１０の配光特性を考慮して設定される。尚、全ての反射部１３ａに対して、後述のＬＥＤランプ１６からの光が照射するように構成している。また、全ての反射部１３ａの形状・角度が同一である必要はない。非反射部１３ｂについても同様である。

導光体１１の正面１２と裏面１３を図示下方で連結する側端面１５はそのほぼ中央付近に形成された段差によって二つの領域、即ち光入射面１５ａ及び光非入射面１５ｂに分断されている。光入射面１５ａに対向するようにＬＥＤランプ１６が配置される。このように光入射面１５ａと正面１２とが離間するように構成したことによって、正面１２と裏面１３との距離を適宜調整することが可能となる。つまり、導光体１１の設計自由度が高められる。

一方、導光体１１の下方にＬＥＤランプ１６を配置し、バックランプ部１０の前後方向の厚さを低減させている。これによってデザイン性の向上が図られる。
この実施例で光源に採用したＬＥＤランプは消費電力及び発熱量が小さい。また、振動や衝撃にも強いので長寿命である。更には小型であるため光源用のスペースが小さくてすみ、リアコンビネーションランプの小型化、軽量化が可能になる。ＬＥＤランプ１６は周知の制御回路（図示せず）によりその点滅が制御される。符号１７はＬＥＤランプ１６用のハウジングである。ハウジング１７は例えば合成樹脂で形成される。また、導光体１１の側端面１５に形成された段差を利用してハウジング１７の固定及び位置決めが行われる。

以上の構成のバックランプ部１０では、車両側からの入力信号に応じてＬＥＤランプ１６が点灯すると以下の発光態様となる。まず、ＬＥＤランプ１６から放射された光が導光体１１の光入射面１５ａに入射し、導光体１１へ取り込まれる。導光体１１へ取り込まれた光は導光作用によって導光体１１内を進行する。そして、導光体１１の裏面１３に形成された反射部１３ａで光が反射し、導光体正面１２方向への光が生成する。このようにして生成した光が導光体正面１２より放射することによって所定の発光表示が行われる。

ここで、ＬＥＤランプ１６から離れた領域では光反射部１３ａへの光の到達量が減少するが、ＬＥＤランプ１６からの距離に応じて導光体１１の厚さを段階的に薄くしたことにより、光の到達量が不足する領域での光取り出し効率が高まり、もって発光輝度が均一化する。尚、全ての反射部１３ａに対してＬＥＤランプ１６からの光が照射するように構成したことによっても発光輝度の均一化が図られている。

一方、バックランプ部１０では、導光体１１の裏面１３側に光源を配置せず（導光体の光入射面１５ａに対向する位置に光源を配置し）、上記の通り非常に肉厚の導光体１１を使用し、そして正面１２より入射する外光の中で光入射面１５ａに直接向かう外光が光入射面１５ａ部分の界面で全反射されるように導光体１１を設計することによって、導光体１１を通して外部よりＬＥＤランプ１６が直接観察されることを防止している。
図３のａ位置やｂ位置から観察した場合、導光体正面１２や光入射面１５ａの全反射によってＬＥＤランプ１６が視認されない。ｃ位置から観察した場合にあっては光反射層１４が見えることになり、ａ位置又はｂ位置から観察した場合と同様にＬＥＤランプ１６の存在は分からない。ここでいう全反射が生ずるためには、図４に示すように、導光体の屈折率をｎとしたとき、導光体正面１２と光入射面１５ａのなす角度θが所定の条件、即ち以下の関係式（光入射面１５ａが平面であることを条件とした場合）を満たす必要がある。

導光体正面１２の全体に渡って以上の条件を満たすように導光体１１を設計すれば、視点の位置にかかわらず、導光体正面１２を通してＬＥＤランプ１６方向（即ち光入射面１５ａ方向）を見たときにＬＥＤランプ１６が見えない。つまり、導光体正面１２を通してＬＥＤランプ１６が直接視認されることがなくなる。このようにＬＥＤランプ１６の存在を完全に隠すことが好ましが、リアコンビネーションランプ１の使用時における観察者の視点位置の範囲が限られること（例えば、通常の使用では図３のａ位置からリアコンビネーションランプ１が観察されることはない）を考慮すれば、導光体正面１２の一部（例えば縁部）が上記条件を満たさなくとも実用上問題はないといえる。そこで、導光体正面１２と光入射面１５ａのなす角度θが所定の条件、即ち以下の関係式を満たすように構成するようにしてもよい。

そこを通して外部よりＬＥＤランプ１６が直接見える領域を導光体正面１２に積極的に形成することにしてもよい。当該構成によれば、視点位置の変化に伴いＬＥＤランプ１６が突然見えたり、或いは見えていたものが突然隠れたりするという意外性を演出することが可能となる。

ところで、全反射を生じやすくするためには光入射面１５ａを平滑面とすることが好ましい。光入射面１５ａを平滑面とすれば、ＬＥＤランプ１６からの光を効率的に導光体内に取り込むこともでき、さらには取り込まれた光の進行方向を揃えることもできる。このように光入射面１５ａを平滑面にすることは光利用率及び配光制御の点からも好ましい。
この実施例では光入射面１５ａを平面とすることによって導光体１１に取り込まれた光の良好な配光を実現している。尚、光入射面１５ａの形状は平面に限られるものではなく、例えば任意の曲面によって光入射面１５ａを構成することもできる。また、異なる形状の面を組み合わせて光入射面１５ａを構成してもよい。

以上のように、バックランプ部１０では、外部から光源（ＬＥＤランプ１６）が視認されず、しかも輝度ムラの少ない発光を得ることができ意匠性に優れる。導光体１１の正面（発光面）１２が緩やかにカーブする凸曲面からなり、裏面１３は規則的な階段状に成形され、これにスリット４１が形成されているので、バックランプ部１０を真横から見た場合にも発光を確認可能となる。
更には、バックランプ部１０には第１のスリット４１が形成されているため、バックランプ部１０を構成する導光体１１の厚さを直接観察することができる。そのため中実な導光体の持つ厚み感や深み感を意匠的に表現できる。
スリットを有効的に設けることにより、導光体の体積を減少させることができる。これにより、灯具の軽量化及び低コスト化を達成できる。

テール／ストップランプ部２０及びターンランプ部３０もバックランプ部１０と同様な構造を有する。それぞれのランプ部に要求される発光色の光源が配置される。

この実施例では、導光体１１の光入射面１５ａと光非入射面１５ｂを平行な関係で形成したが、図５に示すように、光非入射面１５ｂに対して光入射面１５ａが傾斜するように構成することもできる。図５の例では、光入射面１５ａは、光非入射面１５ｂとのなす角度が小さくなる方向に傾斜している。当該二つの面のなす角度βは約１６０°である。このような構成は、導光体正面１２を介してＬＥＤランプ１６が直接観察されることを防止することに有効である。即ち、光入射面１５ａを傾斜させることによって、そこを通してＬＥＤランプ１６が直接見えることがない領域を拡大できる。これによって導光体正面１２の設計自由度が高まり、導光体１１の薄型化などが可能となる。また、光入射面１５ａを傾斜させることは反射部１３ａの数や面積の増大にも有効である。反射部の増大は輝度均一化に寄与する。尚、光入射面１５ａと光非入射面１５ｂのなす角度は特に限定されないが、例えば１２０°〜１８０°である。

以上の実施例では導光体の下方より光の導入を行うことにしたがこれに限られるものではなく、導光体の上方より又は横方向より光の導入が行われるように構成してもよい。
また、導光体裏面の形状や導光体の厚さは一例であって、外部より光源が視認されにくく且つ意匠性の高い発光態様が得られるという効果を奏する限り、これらは任意に設計ないし設定することができる。導光体の材質についても特に限定されるものではなく、屈折率が１．４〜１．８程度の導光材料からなる導光体を採用することができる。具体的には、この実施例で使用したアクリル樹脂の他、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、ガラスなどを採用することができる。
また、各ランプ部を構成するピースは独立したものとしているが、各ピースを連続させてもよい。即ち、導光体を裏面反射面側において連続させ、そこから各ピースを立設させる。これにより、部品点数が削減され、且つ組み付けが容易になる。

本発明は様々な車両（乗用車、バス、トラックなど）用の灯具に利用される。具体的にはリアコンビネーションランプ、テールランプ、ストップランプ、ハイマウントストップランプ、ヘッドランプ、フォグランプなどに対して本発明を適用することができる。

この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、及び特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。

本発明の実施例であるリアコンビネーションランプ１の斜視図。同じく正面図。同じく断面図であり、バックランプ部１０の構成が示される。導光体正面１２と光入射面１５ａとのなす角度を説明する図。本発明の他の実施例の断面図。光入射面１５ａが傾斜面として備えられた導光体１１ａが示される。従来のリアコンビネーションランプの構成例。

符号の説明

１，１００リアコンビネーションランプ
１０バックランプ部
２０テール／ストップランプ部
３０ターンランプ部
４１，４２，４３，４４，４５スリット

Claims

正面発光面、光反射処理された裏面、及び光導入面となる側端面を備え全体が透光性材料で中実に形成されている導光体と、前記側端面に対向して配置される光源とを備え、
該導光体は、前記正面発光面から裏面まで達する上下方向のスリットで分割されている、ことを特徴とする車両用灯具。
前記スリットは前記反射面と前記正面発光面との間の距離の最大値の５０〜１０％である、ことを特徴とする車両用灯具。