JP2012182089A - 車両用灯具 - Google Patents

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Abstract

【課題】灯具の中央部における点光りを防止するとともに、周辺部においてリング状に光って見えることを防止する。
【解決手段】車両用灯具10は、光源41と、光源41に相対するように配置され、光源41から発した光を取り込む入射面53aと、入射面53aに対するように配置され、入射面53aによって取り込まれた光を径方向外方へ全反射する全反射面53cと、全反射面53cを囲うとともに入射面53aに相対し、入射面53aによって取り込まれた光を光軸Ax方向に出射する第一出射面53bと、第一出射面53bを囲うように第一出射面53bの周囲に配置された第二出射面53dと、を有する導光レンズ53と、第二出射面53dよりも径方向外方において第二出射面53dを囲うように配置され、第二出射面53dによって出射された光を光軸Ax方向に反射するリフレクタ62と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、導光レンズを有する車両用灯具に関する。
特許文献1には、光源(16)及び魚眼レンズ(20)を有する車両用灯具が記載されている。魚眼レンズ(20)が光源(16)の前に配置され、光源(16)から発した光が魚眼レンズ(20)によって前方に投射される。魚眼レンズ(20)の後ろ側入射面(22)は凸面であり、魚眼レンズ(20)の前側出射面(21)は複数の凸面(21a)が格子状に配列されてなる凸面アレイである。
特許文献2には、光源(1)、導光レンズ(2)及びリフレクタ(3)を有する照明装置が記載されている。特許文献2に記載されているように、光源(1)が光軸方向に発光し、導光レンズ(2)の全反射面(2b)が光源(1)から発した光を径方向外方へ全反射し、導光レンズ(2)の周面の出射面(2d)が全反射面(2b)によって全反射された光を出射し、リフレクタ(3)が導光レンズ(2)の出射面(2d)によって出射された光を光源(1)の光軸方向に反射する。
特開2005−276644号公報 特開2007−207507号公報
特許文献1に記載の技術では、魚眼レンズ(20)の前側出射面(21)のうち中央部が最も明るく、周辺部が暗くなる。そのため、灯具の前から灯具の正面に向かって見た視認者にとっては、前側出射面(21)の中央部で点光りしているように見えてしまう。
一方、特許文献2に記載の技術では、光が導光レンズ(2)の全反射面(2b)で全反射されるから、灯具を正面から見た視認者にとっては、全反射面(2b)がリフレクタ(3)よりも暗く見える。そのため、灯具を正面から見た視認者にとっては、リフレクタ(3)がリング状に光っているように見えてしまう。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、光源の直上にあたる灯具の中央部における点光りを防止するとともに、周辺部においてリング状に光って見えることを防止することである。つまり、灯具の前から灯具の正面に向かって見た視認者にとって、光って見える発光面を広げつつ、発光面の発光強度を均一にすることである。
以上の課題を解決するため、本発明に係る車両用灯具は、
光軸方向に発光する光源と、
前記光源に相対するように配置され、前記光源から発した光を取り込む入射面と、前記入射面に対するように配置され、前記入射面によって取り込まれた光を前記光源の光軸に対する径方向外方へ全反射する全反射面と、前記全反射面を囲うとともに前記入射面に相対し、前記入射面によって取り込まれた光を前記光源の光軸方向に出射する第一出射面と、前記第一出射面を囲うように前記第一出射面の周囲に配置され、前記全反射面によって全反射された光を前記光源の光軸に対する径方向外方へ出射する第二出射面と、を有する導光レンズと、
前記第二出射面よりも前記光源の光軸に対する径方向外方において前記第二出射面を囲うように配置され、前記第二出射面によって出射された光を前記光源の光軸方向に反射するリフレクタと、を備える。
好ましくは、前記全反射面が前記第一出射面に対して凹んだ形状となっている。
好ましくは、前記車両用灯具が、一方の面及び前記一方の面の反対側となる他方の面を有し、前記他方の面から前記一方の面に貫通する開口を有した支持板と、
前記支持板の前記一方の面に対して立った状態で前記支持板に設けられ、前記開口を囲うように筒状に設けられ、前記開口に通じた内部空間を有した収納筒と、を更に備え、
前記リフレクタが中央部に装着孔を有し、
前記収納筒が前記装着孔に挿入され、前記導光レンズが前記開口の反対側において前記収納筒に設けられ、前記導光レンズの前記入射面が前記収納筒の前記内部空間に向き、前記光源が前記開口から前記収納筒の前記内部空間内に収納されている。
好ましくは、前記車両用灯具が、配線構造体を更に備え、
前記支持板の前記他方の面が凹部を有し、
前記開口が前記凹部の底に形成され、
前記配線構造体が前記凹部の周囲において前記支持板の前記他方の面に支持され、
前記光源がリード線を有し、前記リード線が前記凹部内において前記配線構造体に接合されている。
本発明によれば、入射面によって取り込まれた光の一部が全反射面によって光源の光軸に対する径方向外方へ全反射されるから、光源の直上における点光りが発生しない。全反射面によって全反射された光が第二出射面によって光源の光軸に対する径方向外方へ出射され、その出射光がリフレクタによって光源の光軸方向に反射される。そのため、灯具の前から灯具の正面に向かって見た視認者にとって、リフレクタが光って見える。これにより、光源の直上にあたる灯具の中央部における点光りを防止することができる。
一方、入射面によって取り込まれた光の一部が全反射面の周囲において第一出射面によって光源の光軸方向に出射される。そのため、灯具の正面に向かって見た視認者にとって、リフレクタのみならず、第一出射面も光って見える。よって、灯具がリング状に光って見えることを防止することができる。
本発明の実施の形態に係る車両用灯具の分解斜視図である。 同実施の形態に係る車両用灯具の正面図である。 図2に示されたIII−IIIに沿った断面を矢印方向に見て示した断面図である。 同実施の形態に係る車両用灯具の配光特性を示した等照度線図である。 同実施の形態に係る車両用灯具の光線軌跡を示した断面図である。 同実施の形態に係る車両用灯具の光線軌跡を示した断面図である。
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
図1は、車両用灯具10の分解斜視図である。図2は、車両用灯具10の正面図である。図3は、図2に示されたIII−IIIに沿った断面を矢印方向に見て示した断面図である。なお、以下の説明において、「前」とは車両用灯具10から発する光束の進む向きであり、車両用灯具10の光軸が前後方向に延びている。
車両用灯具10は、制動灯、補助制動灯、テールランプ、ターンランプ、車幅灯、バックランプその他の信号灯である。この車両用灯具10は、ハウジング1、アウターレンズ2、インナーレンズ3、発光ユニット4、ブラケットユニット5及びリフレクタユニット6等を備える。なお、図2では、リフレクタユニット6及びブラケットユニット5を詳細に示すために、アウターレンズ2及びインナーレンズ3の図示を省略する。
ハウジング1が箱状に設けられ、ハウジング1の前面が開口している。アウターレンズ2がハウジング1の前面に取り付けられ、ハウジング1の前面の開口がアウターレンズ2によって閉塞されている。アウターレンズ2は透明な材料からなる。アウターレンズ2は、光を素通しするものでもよいし、光を屈折することで光を偏向するものでもよい。
ハウジング1及びアウターレンズ2によって囲われた内部空間が灯室であり、その灯室内にはインナーレンズ3、発光ユニット4、ブラケットユニット5及びリフレクタユニット6が収納されている。
発光ユニット4は、複数の光源41及び配線構造体42を有する。
光源41は、砲弾パッケージ型発光ダイオードである。つまり、発光ダイオードチップ41aが透明な砲弾型モールド樹脂41bに埋めこまれ、二本のリード線(リードフレーム)41c,41cが発光ダイオードチップ41aに接続され、それらリード線41c,41cが砲弾型モールド樹脂41bの内部から引き出されている。
これら光源41は、配線構造体42に実装されて、左右に配列されている。これら光源41は二つのグループに分けられ、それぞれのグループ内でこれら光源41が配線構造体42によって直列接続されている。
配線構造体42は、所定の形状に加工されて、いくつかに分割された金属板(バスパー)である。光源41のリード線41c,41cが半田によって配線構造体42に接合されている。具体的には、光源41が配線構造体42の隣り合う分割体の間に配置され、光源41の一方のリード線41cが隣り合う分割体の一方に半田接合され、光源41の他方のリード線41cが他方の分割体に半田接合されている。
なお、光源41が砲弾パッケージ型発光ダイオードではなく、チップ型発光ダイオードでもよい。この場合、配線構造体42がプリント基板又はフレキシブルプリント板(FPC:Flexible Printed Circuits)であり、複数の光源41が配線構造体42に表面実装されている。
ブラケットユニット5は、支持板51、複数の収納筒52及び複数の導光レンズ53等を備える。
支持板51、複数の収納筒52及び複数の導光レンズ53はいずれも透明な材料(例えば、透明樹脂)からなり、これらが一体形成されている。
支持板51の一方の面(前面)が前に向き、その一方の面の反対側となる他方の面(後面)が後ろに向いている。支持板51は凹凸板(波形板)である。つまり、支持板51の後面は、交互に左右に配列されているとともに帯状に上下に延在した複数の凹部51a及び複数の凸部51bからなり、支持板51の前面も支持板51の後面と同様であり、支持板51の後面の凹部51aが支持板51の前面の凸部51dの裏側に配置され、支持板51の後面の凸部51bが支持板51の前面の凹部51cの裏側に配置される。
複数の収納筒52は、支持板51の前面に対して立った状態でその前面の複数の凸部51dにそれぞれ設けられている。これら収納筒52は、左右に配列されている。
収納筒52の中心軸が前後方向に、特に支持板51に対して垂直な方向に延びている。収納筒52の内周面52cが柱面であり、収納筒52の外周面52bは八角柱面である。なお、収納筒52の外周面52bが柱面であれば、八角柱面に限るものではなく、他の多角柱面又は円柱面であってもよい。
支持板51の後面の凹部51aの底には、開口51eが開けられている。開口51eは、凹部51aの底から収納筒52の柱状内部空間52aまで支持板51を貫通し、収納筒52が開口51eを囲んでいる。
配線構造体42が支持板51の後面のうち凹部51aの周囲の部分(凸部51b)に当てられて、支持板51の後面の凸部51bが配線構造体42を支持する。配線構造体42が可撓性を有していても、配線構造体42の形状が支持板51の後面の凸部51bによって保たれている。そのため、光源41の位置が安定する。
光源41が支持板51の裏から支持板51の開口51eに挿入され、光源41が収納筒52の柱状内部空間52a内に収納されている。光源41の光軸Axが光源41から前方へ延びている。光源41の光軸Axと収納筒52の中心軸が重なっている。光源41の光軸Axとは、光度が最大となる向きに光源41から延びる仮想的な線である。
複数の導光レンズ53は、複数の収納筒52の柱状内部空間52aの前側をそれぞれ閉塞するようにしてこれら収納筒52の前端にそれぞれ設けられている。導光レンズ53は、入射面53a、第一出射面53b、全反射面53c及び第二出射面53dを有する。
入射面53aが導光レンズ53の後面に形成され、その入射面53aが収納筒52の柱状内部空間52aに向いてその柱状内部空間52aの前側を閉塞する。その入射面53aが後方の光源41に向き、光源41の光軸Axが入射面53aのほぼ中央で入射面53aに交差する。入射面53aは、凸面状(例えば、球面型凸面状、非球面型凸面状、楕円面型凸面状、放物面型凸面状、自由曲面型凸面状)に形作られている。具体的には、入射面53aは、光源41の光軸Axの周りに回転対称な凸面状に形作られている。入射面53aは、光源41によって前方に放射された光を取り込むとともに、その取り込む光を屈折してその取込光を平行光に近づける。
導光レンズ53の前面は第一出射面53b及び全反射面53cからなり、第一出射面53b及び全反射面53cが入射面53aに対するように配置されている。全反射面53cが導光レンズ53の前面の中央部に形成され、第一出射面53bが導光レンズ53の前面の周辺部に形成され、全反射面53cが第一出射面53bによって囲われている。図2に示すように、車両用灯具10を光源41の光軸Ax方向に見て、第一出射面53bは、全反射面53cの周囲を囲繞して、リング状になっている。
第一出射面53bは、光源41の光軸Axの周りに回転対称な平面、凸面又は凹面を基調としている。第一出射面53bは、入射面53aによって取り込まれた光の一部を屈折して、光源41の光軸Ax方向(前方)に出射する。図2に示すように、第一出射面53bの右側の領域と左側の領域には、段状のレンズカットが形成され、第一出射面53bの各段から前方に出射される光の向きが制御され、第一出射面53bから前方に出射される光の配光が第一出射面53bの各段状のレンズカットによって制御される。
全反射面53cは、頂点を入射面53a側にした錐型凹面状に形作られて、全反射面53cの半径は、入射面53aに向けて縮径する。具体的には、全反射面53cは、八角錐面状に形作られている。全反射面53cは、入射面53aによって取り込まれた光の一部を光源41の光軸Axに対する径方向外方へ全反射する。なお、全反射面53cによって囲われる凹部が空洞であるが、その凹部に透明な部材が埋められてもよい。その場合、その透明部材は屈折率が導光レンズ53よりも低い。
第二出射面53dは、導光レンズ53の周面に形成されている。車両用灯具10を光軸Ax方向から見て、第二出射面53dは入射面53a、第一出射面53b及び全反射面53cを囲うようにこれらの周囲に配置されている。第二出射面53dは、八角柱面状に形作られている。第二出射面53dは、収納筒52の外周面52bを前に延長させた面である。第二出射面53dは、全反射面53cによって光源41の光軸Axに対する径方向外方へ全反射された光を、光源41の光軸Axに対する径方向外方へ出射する。
なお、第二出射面53dが柱面状に形作られていれば、八角柱面に限るものではなく、他の多角柱面又は円柱面であってもよい。また、第二出射面53dの形状と収納筒52の外周面52bの形状が異なっていてもよい。
リフレクタユニット6は、装飾枠体61、複数のリフレクタ62及び複数の筒部64を有する。
車両用灯具10を光源41の光軸Ax方向に見て、装飾枠体61は左右方向の長さが上下方向の長さよりも長い矩形枠状に形作られ、複数のリフレクタ62は装飾枠体61の内側の後部において左右に配列されている。これらリフレクタ62と装飾枠体61が一体成形されている。
リフレクタ62の内面(前面)には、反射面62aが形成されている。反射面62aは、裁頭錘面状(図では、裁頭八角錘面状)若しくは裁頭回転放物面状又はこれらに近似した自由曲面状を基調とする。また、反射面62aが段状に形成されている。
装着孔63がリフレクタ62の中央部を貫通している。筒部64がリフレクタ62の後面に設けられ、装着孔63が筒部64によって囲われている。
収納筒52及び導光レンズ53が筒部64の後ろから筒部64及び装着孔63に挿入され、導光レンズ53がリフレクタ62の内側に配置されている。リフレクタ62及びその反射面62aは、第二出射面53dよりも光軸Axに対する径方向外方において導光レンズ53及びその第二出射面53dを囲うようにして、導光レンズ53及び第二出射面53dの周囲に配置されている。
反射面62aは、第二出射面53dによって光源41の光軸Axに対する径方向外方へ出射された光を、光源41の光軸Ax方向(前方)に反射する。図2に示すように、反射面62aが段状に形成され、反射面62aの各段から前方に反射される光の向きが各段によって制御され、反射面62aから前方に反射される光の配光が反射面62aの各段によって制御される。
インナーレンズ3は、リフレクタユニット6の装飾枠体61の前面に取り付けられている。装飾枠体61の前側開口は、インナーレンズ3によって閉塞されている。インナーレンズ3の後ろ側の面(入射面)には、凹シリンドリカル面アレイ型に形成されている。つまり、インナーレンズ3の後ろ側の面が複数の凹シリンドリカル面3aを有し、これら凹シリンドリカル面3aが左右に延びているとともに上下に配列されている。なお、インナーレンズ3の後ろ側の面や前側の面は適宜変更してもよい。また、インナーレンズ3は、光を素通しするものでもよいし、光を屈折することで光を偏向するものややや拡散するものでもよい。
車両用灯具10の動作及び配光特性について説明する。
光源41が発光すると、入射面53aは光源41から発した光を取り込み、第一出射面53bは入射面53aによって取り込まれた光の一部を前方に出射する。そのため、車両用灯具10の前方にいる視認者にとっては、第一出射面53bが光っているように見える。第一出射面53bによって前方に出射された光によって、図4(a)に示すような配光パターンが、車両用灯具10から前方に所定距離離れた仮想スクリーンに形成される。
また、全反射面53cは入射面53aによって取り込まれた光を光源41の光軸Axに対する径方向外方へ全反射する。具体的には、図5に示すように、入射面53aによって取り込まれた光が全反射面53cによって全反射されることによって、その反射光は、光源41の光軸Axを通る断面において略平行となる。なお、図6に示すように、全反射面53cの曲率を変更してもよい。この場合、入射面53aによって取り込まれた光が全反射面53cによって全反射されることによって、その反射光が、光源41の光軸Axを通る断面において第二出射面53d近傍に集光されて、その集光部分よりも先で拡散する。ここで、図5、図6は、光源41の光軸Axを通る断面図である。
第二出射面53dは、全反射面53cによって全反射された光を光源41の光軸Axに対する径方向外方へ出射する。リフレクタ62の反射面62aは、第二出射面53dによって出射された光を前方に反射する。そのため、車両用灯具10の前方にいる視認者にとっては、反射面62aが光っているように見える。反射面62aによって前方に反射された光によって、図4(b)に示すような配光パターンが前方の仮想スクリーンに形成される。図4(c)には、図4(a)に示された配光パターンと図4(b)に示された配光パターンを合成した配光パターンが示されている。
また、一部の光束が全反射面53cから漏れる。そのため、全反射面53cが光って見える。
以上のように構成された車両用灯具10は、以下のような効果を奏する。
(1) 車両用灯具10の前方にいる視認者にとって、光源41が点光りしているようには見えない。これは、全反射面53cが光源41の前に配置され、全反射面53cによって光が径方向外方へ反射されるためである。よって、車両用灯具10の正面に向かって見た場合、点灯フィーリングが向上する。
(2) 車両用灯具10の前方にいる視認者にとって光っているように見える範囲は、導光レンズ53の第一出射面53b及び全反射面53cと、リフレクタ62の反射面62aとを組み合わせた範囲となる。つまり、光っているように見える範囲が広くなる。よって、車両用灯具10の正面に向かって見た場合、点灯フィーリングが向上する。
(3) 入射面53aによって取り込まれた光束の全てが全反射面53cによって全反射されるのではなく、一部が第一出射面53bによって出射される。従って、車両用灯具10の前方にいる視認者にとって、反射面62aだけが光ってリング状に見えるのではなく、第一出射面53bも明るく光って見える。よって、車両用灯具10の正面に向かって見た場合、点灯フィーリングが向上する。
(4) 全反射面53cが光源41の光軸Axに交差するから、全反射面53cによって全反射される光が高光束である。そして、全反射面53cによって全反射された光が全反射面53cよりも面積の広い反射面62aによって前方に反射されるから、反射面62aにおける輝度が低くなる。一方、第一出射面53bによって出射される光の光束は、全反射面53cによって全反射される光の光束よりも低いものの、第一出射面53bが反射面62aよりも狭いから、第一出射面53bにおける輝度と反射面62aにおける輝度が近い。車両用灯具10の前方にいる視認者にとっては、導光レンズ53の第一出射面53bとリフレクタ62の反射面62aが同じような明るさで光って見える。よって、車両用灯具10の正面に向かって見た場合、点灯フィーリングが向上する。
(5) 入射面53aから全反射面53cに入射される光が高光束であるから、全反射面53cにおける漏れ光もある程度の明るさであり、第一出射面53bにおける輝度と全反射面53cにおける輝度が近い。よって、車両用灯具10の正面に向かって見た場合、点灯フィーリングが向上する。
(6) ブラケットユニット5の支持板51が凹凸板であるから、支持板51の薄型化を可能とした。支持板51の後面の凹部51aに形成された開口51eに光源41が挿入されているから、光源41のリード線41cが凹部51aされ、その結果、車両用灯具10全体として薄型化を可能とした。
(7) 光源41のリード線41c,41cが配線構造体42に半田接合されているから、その接合部が配線構造体42の表面に対して盛り上がっている。半田接合部が凹部51a内に配置されているから、半田接合部が盛り上がっていても、配線構造体42が支持板51の後面(特に、凸部51b)から浮いていない。従って、配線構造体42が可撓性の金属板であっても、配線構造体42が支持板51の後面にしっかり支持され、光源41の位置がずれたりしない。
(8) 全反射面53cが第一出射面53bに対して凹んだ形状になっているから、入射面53aによって取り込まれた光が光軸Axに対する径方向外方へ全反射される。
10 車両用灯具
41 光源
41c リード線
42 配線構造体
51 支持板
51a 凹部
51b 凸部
51e 開口
52 収納筒
52a 柱状内部空間
53 導光レンズ
53a 入射面
53b 第一出射面
53c 全反射面
53d 第二出射面
62 リフレクタ
63 装着孔
Ax 光軸

Claims (4)

  1. 光軸方向に発光する光源と、
    前記光源に相対するように配置され、前記光源から発した光を取り込む入射面と、前記入射面に対するように配置され、前記入射面によって取り込まれた光を前記光源の光軸に対する径方向外方へ全反射する全反射面と、前記全反射面を囲うとともに前記入射面に相対し、前記入射面によって取り込まれた光を前記光源の光軸方向に出射する第一出射面と、前記第一出射面を囲うように前記第一出射面の周囲に配置され、前記全反射面によって全反射された光を前記光源の光軸に対する径方向外方へ出射する第二出射面と、を有する導光レンズと、
    前記第二出射面よりも前記光源の光軸に対する径方向外方において前記第二出射面を囲うように配置され、前記第二出射面によって出射された光を前記光源の光軸方向に反射するリフレクタと、を備えることを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記全反射面が前記第一出射面に対して凹んだ形状となっていることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。
  3. 一方の面及び前記一方の面の反対側となる他方の面を有し、前記他方の面から前記一方の面に貫通する開口を有した支持板と、
    前記支持板の前記一方の面に対して立った状態で前記支持板に設けられ、前記開口を囲うように筒状に設けられ、前記開口に通じた内部空間を有した収納筒と、を更に備え、
    前記リフレクタが中央部に装着孔を有し、
    前記収納筒が前記装着孔に挿入され、前記導光レンズが前記開口の反対側において前記収納筒に設けられ、前記導光レンズの前記入射面が前記収納筒の前記内部空間に向き、前記光源が前記開口から前記収納筒の前記内部空間内に収納されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用灯具。
  4. 配線構造体を更に備え、
    前記支持板の前記他方の面が凹部を有し、
    前記開口が前記凹部の底に形成され、
    前記配線構造体が前記凹部の周囲において前記支持板の前記他方の面に支持され、
    前記光源がリード線を有し、前記リード線が前記凹部内において前記配線構造体に接合されていることを特徴とする請求項3に記載の車両用灯具。
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