JP2011076955A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発光素子を用いた設計自由度の高い車両用灯具を提供する。
【解決手段】車両用灯具１０において、レンズユニット２２は、複数の柱状部２２ａ、および連結部２２ｂを有する。複数の柱状部２２ａは、複数の半導体発光素子３２の各々に対応して設けられる。連結部２２ｂは、複数の柱状部２２ａを互いに連結する。柱状部２２ａの各々は、入射面２２ｃおよび拡散反射面２２ｄを有する。入射面２２ｃは、柱状部２２ａの内部において光が中心軸方向に進むよう対応する半導体発光素子３２が発する光を集光する。拡散反射面２２ｄは、入射面２２ｃによって集光された光を径外向きに反射する。第１リフレクタ２４は、複数の柱状部２２ａの各々にそれぞれが対応して設けられた複数の個別反射面２４ｂを有し、複数の個別反射面２４ｂの各々は、対応する柱状部２２ａの拡散反射面２２ｄによって反射された光を灯具前方に向けて反射するよう設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用灯具に関し、特に、発光素子を備える車両用灯具に関する。

近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体発光素子を車両用灯具に利用する技術の開発が進められている。ここで、光る部分に立体感を与えて見る者に注意を喚起すべく、柱状の透光部材のうち軸方向の複数個所において径方向外方へ光を反射させ、この反射項を複数のリフレクタで灯具前方にさらに反射させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−３４３２８号公報

しかしながら、例えば複数の発光素子を用いて単一の車両用灯具を形成しようとするときに上述の特許文献に記載される発光装置を適用しようとした場合、発光装置間の固定をどのように行うかなどの課題が生じる。また、上述の特許文献に記載される発光装置は、発光素子の実装面と垂直な方向に光を照射する。このため、複数の発光素子を簡易に設けるべく例えば単一の基板に複数の発光素子を実装したものを用いて車両用灯具を構成するときにを適用しようとした場合、光を照射しようとする方向と垂直となるようその基板を配置する必要が生じる。この結果、灯具設計における自由度が抑制される可能性があり、車両用灯具の省スペース化も難しいものとなる。

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の発光素子を用いた設計自由度の高い車両用灯具を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用灯具は、複数の発光素子の各々が発する光を透過して出射する透光部材と、透光部材から出射された光を反射するリフレクタと、を備える。透光部材は、複数の発光素子の各々に対応して設けられると共に対応する発光素子が発する光を各々が透過して出射する複数の柱状部と、複数の柱状部を互いに連結する連結部と、を有する。複数の柱状部の各々は、柱状部の内部において光が中心軸方向に進むよう対応する発光素子が発する光を集光する入射面と、入射面によって集光された光を径外向きに反射する拡散反射面と、を有する。リフレクタは、複数の柱状部の各々の拡散反射面によって反射された光を灯具前方に向けて反射するよう設けられる。

この態様によれば、複数の柱状部を連結部によって連結することで、柱状部を用いて拡散させた光をリフレクタで反射させる光学系を簡易に複数設けることができる。また、複数の柱状部の配置やリフレクタの形状を灯具のデザインなどに応じて適宜設定することができ、設計自由度の高い車両用灯具を提供することができる。

透光部材から出射された光を反射する補助リフレクタをさらに備えてもよい。複数の柱状部と連結部とは、透光性を有する材料によって一体的に形成され、補助リフレクタは、柱状部から連結部に導波して連結部の端縁から出射する光を灯具前方へ向けて反射するよう設けられてもよい。

この態様によれば、連結部の端縁から漏れ出る光も灯具前方に出射させることができる。このため、発光素子が発する光を効率的に利用することができ、より光度の高い車両用灯具を提供することができる。

複数の柱状部の各々は、中心軸が灯具光軸に対して傾斜するよう配置され、リフレクタは、複数の柱状部の各々にそれぞれが対応して設けられた複数の個別反射面を有し、複数の個別反射面の各々は、対応する柱状部の拡散反射面によって反射された光を灯具光軸と略平行な方向に反射するよう設けられてもよい。

発光素子が基板に実装されている場合、一般的にこのような柱状部の中心軸は、基板の垂直方向に向くよう配置する必要がある。この態様によれば、例えば複数の発光素子を同一基板上に実装した場合においても、その基板の垂直軸方向が灯具光軸に対して傾斜するようその基板を配置することができる。このため、車両のデザインに応じて発光素子や柱状部を適宜配置することが可能となり、設計自由度の高い車両用灯具を提供することができる。

本発明によれば、複数の発光素子を用いた設計自由度の高い車両用灯具を提供することができる。

本実施形態に係る車両用灯具の断面を上方から見た図である。 図１のＰ−Ｐ断面図である。 図１の領域Ｒの拡大図である。 図２の領域Ｓの拡大図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、実施形態という）について詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る車両用灯具１０の断面を上方から見た図である。図２は、図１のＰ−Ｐ断面図である。以下、図１および図２の双方に関連して車両用灯具１０の構成について説明する。

本実施形態に係る車両用灯具１０は、テールランプとストップランプとの双方の機能を兼ね備えた、いわゆるリヤコンビネーションランプとして構成されている。車両用灯具１０は、ランプボディ１２、エクステンション１３、透光カバー１４、発光装置１６、およびインナーレンズ１８を有する。

ランプボディ１２は、カップ状に形成されている。透光カバー１４は、透光性を有する材料によって緩やかな曲面を描くよう形成される。本実施形態では、透光カバー１４は透明な樹脂材料によって成形されている。透光カバー１４は、ランプボディ１２の開口部に取り付けられ、ランプボディ１２と透光カバー１４とによって囲まれる領域に灯室が形成される。

エクステンション１３、発光装置１６、およびインナーレンズ１８は、この灯室内に配置される。エクステンション１３は環状に形成され、ランプボディ１２の開口部の縁部に沿うよう配置される。

発光装置１６は、発光素子基板２０、レンズユニット２２、第１リフレクタ２４、および第２リフレクタ２６を有する。発光素子基板２０は、基板３０および複数の半導体発光素子３２を有する。基板３０は、平板状に形成されたいわゆるプリント配線基板であり、実装される複数の半導体発光素子３２に電力を供給するためのプリント配線が設けられている。半導体発光素子３２は、この半導体発光素子３２の一方の面に、上下および左右に等間隔で実装される。本実施形態では、合計１２個の半導体発光素子３２が、左右方向に３個並び、上下方向に４個並ぶよう半導体発光素子３２の一方の面に実装される。なお、半導体発光素子３２の合計個数や、左右方向の個数、上下方向の個数がこれらに限られないことは勿論である。

上述のように、車両用灯具１０は、リヤコンビネーションランプとして利用される。このため半導体発光素子３２は、赤色光を発光するいわゆる赤色ＬＥＤとされている。なお、発光装置１６の用途がリヤコンビネーションランプに限られないことは勿論であり、例えば、テールランプのみ、またはストップランプのみに利用されてもよい。また、発光装置１６は、ＤＲＬ（Daytime Running Lamp：昼間点灯用ランプ）などに利用されてもよい。この場合、半導体発光素子３２に、白色ＬＥＤまたは黄色ＬＥＤが用いられてもよい。さらに、半導体発光素子３２は、ＬＥＤに代えて例えばレーザダイオードなど略点状に面発光する他の素子状の光源を有していてもよい。

レンズユニット２２は、複数の半導体発光素子３２の各々が発する光を透過して出射する透光部材として機能する。レンズユニット２２は、複数の柱状部２２ａ、および連結部２２ｂを有する。複数の柱状部２２ａは、複数の半導体発光素子３２の各々に対応して設けられると共に対応する半導体発光素子３２が発する光を各々が透過して出射する。このため本実施形態では、柱状部２２ａは半導体発光素子３２と同数の１２個設けられる。

連結部２２ｂはプレート状に形成され、複数の柱状部２２ａを互いに連結する。このとき連結部２２ｂは、複数の柱状部２２ａの各々を半導体発光素子３２と同じ間隔で配置させるべく、左右方向に３個、上下方向に４個並ぶよう１２個の柱状部２２ａを互いに連結する。以下、車両用灯具１０の灯具光軸をＸ１、柱状部２２ａの中心軸をＸ２として説明する。連結部２２ｂは、連結部２２ｂの表面に対して中心軸Ｘ２が垂直に向くよう、柱状部２２ａの各々を連結する。

複数の柱状部２２ａと連結部２２ｂとは、透光性を有する材料によって一体的に形成される。本実施形態では、レンズユニット２２は透光性を有する樹脂材料によって形成される。なお、レンズユニット２２が例えばガラスなどの他の材料で形成されてもよい。

さらに、柱状部２２ａと連結部２２ｂとが別体として形成されていてもよい。この場合、連結部２２ｂに柱状部２２ａを嵌入させるための嵌入穴が設けられ、柱状部２２ａがこの嵌入穴に圧入などによって嵌め込まれてもよい。また、柱状部２２ａが連結部２２ｂに接着などによって固着されてもよい。またこの場合、柱状部２２ａが透光性を有する材料によって形成され、連結部２２ｂは透光性を有しない、または柱状部２２ａよりも透光性の低い材料によって形成されてもよい。これにより、柱状部２２ａから連結部２２ｂに光が導波することで連結部２２ｂの縁部から漏れ出る光を抑制することができ、光をより効率的に利用することができる。

柱状部２２ａは円柱状に形成され、一端縁に入射面２２ｃを有する。入射面２２ｃは、連結部２２ｂの一方の面から突出するように形成される。レンズユニット２２は、後述するようにこの入射面２２ｃが対応する半導体発光素子３２の発光部に対向するよう配置される。入射面２２ｃは、球の表面の一部のような滑らかな曲面によって形成される。入射面２２ｃは、柱状部２２ａの内部において光が中心軸方向に進むよう、対向する半導体発光素子３２が発する光を集光する。

柱状部２２ａは、柱状部２２ａが突出する連結部２２ｂの面と逆の面からも突出するよう設けられる。この突出部は円柱状に形成され、側面２２ｅおよび拡散反射面２２ｄを有する。拡散反射面２２ｄは、この突出部の他端縁に形成される。拡散反射面２２ｄは、柱状部２２ａの他端縁が円錐状に凹むことにより形成されている。本実施形態では、拡散反射面２２ｄは、中心軸Ｘ２に対して４５度の角度で傾斜するよう形成されている。なお、拡散反射面２２ｄの傾斜角度がこれに限られないことは勿論である。また、拡散反射面２２ｄは円錐表面形状に限られず、中心軸Ｘ２を含む面で柱状部２２ａが切断されたときの断面において拡散反射面２２ｄが放物線や円弧、楕円の円弧などの曲線となってもよい。さらに、拡散反射面２２ｄに、例えばアルミニウムを蒸着させるなどの鏡面処理を施してもよい。

拡散反射面２２ｄは、入射面２２ｃによって集光され、柱状部２２ａの内部を通過する光を径外向きに反射する。拡散反射面２２ｄによって反射された光は、柱状部２２ａの側面２２ｅから出射される。

第１リフレクタ２４は、レンズユニット２２から出射された光を灯具前方に向けて反射する。第１リフレクタ２４には、柱状部２２ａの各々を収容するための複数の収容穴が、柱状部２２ａと同数および同間隔で設けられている。この複数の収容穴の各々に、複数の柱状部２２ａの各々の突出部が収容される。このとき、柱状部２２ａの側面２２ｅの一部および拡散反射面２２ｄが第１リフレクタ２４の反射面２４ａから突出するよう、柱状部２２ａが第１リフレクタ２４の収容穴に収容される。

レンズユニット２２は、この状態で第１リフレクタ２４に固定される。第１リフレクタ２４は、反射面２４ａが灯具前方を向くようエクステンション１３などに固定される。発光素子基板２０は、半導体発光素子３２の各々が柱状部２２ａの入射面２２ｃの各々に対向するよう配置される。

インナーレンズ１８は、透光性を有する材料によってカップ状に形成される。本実施形態では、インナーレンズ１８は透明な樹脂材料によって形成されている。インナーレンズ１８は、その開口部が第１リフレクタ２４の開口部に取り付けられる。

インナーレンズ１８の内面１８ａには、いわゆる横シリンドリカルステップが形成されている。具体的には、図２に示すように、垂直な断面において波打つように内面１８ａが形成されている。これにより、個別反射面２４ｂの矩形のステップと併せて独特な視覚的効果を与えることができる。

第１リフレクタ２４は樹脂材料によって成形されており、第１リフレクタ２４の反射面２４ａには、アルミニウムを蒸着させることによる鏡面処理が施されている。第１リフレクタ２４は、複数の柱状部２２ａの各々にそれぞれが対応して設けられた複数の個別反射面２４ｂを有する。具体的には、反射面２４ａのうち、柱状部２２ａの周辺の部分が、その柱状部２２ａの個別反射面２４ｂとなっている。複数の個別反射面２４ｂの各々は、対応する柱状部２２ａの拡散反射面２２ｄによって反射された光を灯具前方に向けて反射するよう設けられる。本実施形態では、個別反射面２４ｂの各々には矩形状のステップが形成されている。

第２リフレクタ２６もまた、レンズユニット２２から出射された光を反射する。具体的には、第２リフレクタ２６は、レンズユニット２２の端縁２２ｆの近傍に配置され、柱状部２２ａから連結部２２ｂに導波して連結部２２ｂの端縁２２ｆから出射する光を灯具前方へ向けて反射するよう設けられる。したがって第２リフレクタ２６は、レンズユニット２２の端縁から漏れ出る光を反射する補助リフレクタとして機能する。このように第２リフレクタ２６を設けることで、半導体発光素子３２が発する光を効率的に利用することができる。第２リフレクタ２６の反射面にもまた、アルミニウムが蒸着されるなどの鏡面処理が施されている。

図１から分かるように、複数の柱状部２２ａの各々は、中心軸Ｘ２が灯具光軸Ｘ１に対して傾斜するよう配置される。複数の個別反射面２４ｂの各々は、対応する柱状部２２ａの拡散反射面２２ｄによって反射された光を灯具光軸Ｘ１と略平行な方向に反射するよう設けられる。これにより、図１に示すように発光素子基板２０を、その垂直方向が灯具光軸Ｘ１に対して傾斜するよう配置することができる。このため、透光カバー１４の傾斜に合わせて発光素子基板２０を傾斜して配置することができ、車両用灯具１０が占有するスペースを抑制することができる。

図３は、図１の領域Ｒの拡大図である。図４は、図２の領域Ｓの拡大図である。以下、図３および図４の双方に関連して、発光装置１６における光路について説明する。

半導体発光素子３２から発せられた光は、放射状に拡散しながら柱状部２２ａの入射面２２ｃに入射する。柱状部２２ａは、半導体発光素子３２から発せられた光を、灯具前方に進むにしたがって微小に絞るように集光する。本実施形態では、柱状部２２ａの側面２２ｅも、拡散反射面２２ｄに近づくにしたがって徐々に径が小さくなるよう傾斜している。こうして柱状部２２ａの内部を通過して拡散反射面２２ｄに達した光は、拡散反射面２２ｄによって径外向きに反射され、側面２２ｅから出射する。

個別反射面２４ｂは、断面がのこぎり状に形成されている。このように断面がのこぎり状となるように個別反射面２４ｂを形成することにより、拡散反射面２２ｄによって反射された光を広い範囲にわたって反射することができる。また、拡散反射面２２ｄによって反射された光を断続的に反射することで、独特な視覚的効果を与えることが可能となる。

図３および図４に示すように、柱状部２２ａを通過する光のうち、柱状部２２ａから中心軸Ｘ２と略平行に出射する光も存在する。このような光を残すことにより、中心軸Ｘ２の延長線上にいる者も、車両用灯具１０の点灯を容易に確認することが可能となっている。

また、図４に示すように、個別反射面２４ｂは、中心軸Ｘ２よりも下方に傾斜する方向に、柱状部２２ａから出射された光を反射するよう設けられている。これにより、車両用灯具１０が搭載される車両の後方にある車両の運転手や歩行者に与えるグレアを抑制している。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を本実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

１０ 車両用灯具、 １２ ランプボディ、 １３ エクステンション、 １４ 透光カバー、 １６ 発光装置、 １８ インナーレンズ、 １８ａ 内面、 ２０ 発光素子基板、 ２２ レンズユニット、 ２２ａ 柱状部、 ２２ｂ 連結部、 ２２ｃ 入射面、 ２２ｄ 拡散反射面、 ２２ｅ 側面、 ２４ 第１リフレクタ、 ２４ａ 反射面、 ２６ 第２リフレクタ、 ３０ 基板、 ３２ 半導体発光素子。

Claims (3)

1. 複数の発光素子の各々が発する光を透過して出射する透光部材と、
   前記透光部材から出射された光を反射するリフレクタと、
   を備え、
   前記透光部材は、前記複数の発光素子の各々に対応して設けられると共に対応する発光素子が発する光を各々が透過して出射する複数の柱状部と、前記複数の柱状部を互いに連結する連結部と、を有し、
   前記複数の柱状部の各々は、柱状部の内部において光が中心軸方向に進むよう対応する発光素子が発する光を集光する入射面と、前記入射面によって集光された光を径外向きに反射する拡散反射面と、を有し、
   前記リフレクタは、前記複数の柱状部の各々の拡散反射面によって反射された光を灯具前方に向けて反射するよう設けられることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記透光部材から出射された光を反射する補助リフレクタをさらに備え、
   前記複数の柱状部と前記連結部とは、透光性を有する材料によって一体的に形成され、
   前記補助リフレクタは、前記柱状部から前記連結部に導波して前記連結部の端縁から出射する光を灯具前方へ向けて反射するよう設けられることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記複数の柱状部の各々は、中心軸が灯具光軸に対して傾斜するよう配置され、
   前記リフレクタは、前記複数の柱状部の各々にそれぞれが対応して設けられた複数の個別反射面を有し、
   前記複数の個別反射面の各々は、対応する柱状部の拡散反射面によって反射された光を灯具光軸と略平行な方向に反射するよう設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。

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