JP2015011931A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】リング状に発光する車両用灯具において、光利用効率を高めるとともに小型化を容易とする。
【解決手段】車両用灯具は、ＬＥＤ２４と、ＬＥＤ２４からの光を制御する板状透明体２６とを備える。板状透明体２６は、その側面に配置された、基板２２からの光を内部に入射する入射部２８と、側面のうち入射部２８に隣接した全反射領域３０ａと、側面のうち入射部２８から離間した屈折領域３０ｂとを備える。全反射領域３０ａには、ＬＥＤ２４から側方に出射された光を全反射して灯具前方に出射する複数の全反射ステップ３４が形成される。屈折領域３０ｂには、ＬＥＤ２４から正面方向へ出射された光を屈折して灯具前方に出射する複数の屈折ステップ３６が形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用灯具に関し、特にリング状に発光する車両用灯具に関する。

従来より、棒状の導光体をリング状に湾曲させ、該導光体の端部にＬＥＤ等の光源を配置してリング状の発光が得られるように構成された車両用灯具が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−２９７１０８号公報

通常、導光体は、例えば特許文献１に開示されるようにＬＥＤの正面方向に導光体の端面（入射面）が位置するように配置される。この場合、ＬＥＤから正面方向に出射された光は導光体に入射してリング状の発光に利用されるが、ＬＥＤから側方に出射された光の多くは導光体に入射することができない。従って、従来の導光体を用いた方法は光利用効率の点で改善の余地がある。

また、棒状の導光体をリング状に湾曲させる方法の場合、導光体の曲率半径には制限があるため、灯具の小型化が難しい。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、光利用効率を高めるとともに小型化が容易なリング状に発光する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、光源を搭載するための光源搭載部と、光源からの光を制御する板状透明体とを備える。板状透明体は、該板状透明体の側面に配置された、光源からの光を該板状透明体内に入射する入射部と、該板状透明体の側面のうち入射部に隣接した第１領域であって、光源から側方に出射された光を全反射して灯具前方に出射する複数の第１ステップが形成された第１領域と、該板状透明体の側面のうち入射部から離間した第２領域であって、光源から正面方向へ出射された光を屈折して灯具前方に出射する複数の第２ステップが形成された第２領域とを備える。

第１領域と第２領域は、板状透明体の側面において連続的に配置されてもよい。板状透明体は、略円盤状体であってもよい。第１領域は、板状透明体の側面の略半周にわたる領域であり、第２領域は、板状透明体の側面の残りの略半周にわたる領域であってもよい。

本発明によれば、光利用効率を高めるとともに小型化が容易なリング状に発光する車両用灯具を提供できる。

本発明の実施形態に係る車両用灯具を説明するための概略正面図である。 図２（ａ）〜（ｄ）は、灯具ユニットの構成を説明するための図である。 灯具ユニットの発光の様子を説明するための側面図である。 灯具ユニットの発光の様子を説明するための上面図である。 本発明者が試作した本実施形態に係る灯具ユニットの発光の様子を示す図である。 本発明の変形例に係る車両用灯具を説明するための概略正面図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、変形例に係る灯具ユニットの構成を説明するための図である。 本発明者が試作した変形例に係る灯具ユニットの発光の様子を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る車両用灯具について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用灯具１０を説明するための概略正面図である。本実施形態に係る車両用灯具１０は、リング状に発光する灯具であり、例えば車両後部に設けられるテール＆ストップランプとして用いられる。

図１に示すように、車両用灯具１０は、ランプボディ１２と、ランプボディ１２の前面開口部を覆う透明なアウターカバー１３とを備える。ランプボディ１２とアウターカバー１３は、灯室１４を形成しており、該灯室１４内には、灯具ユニット２０が設けられている。この灯具ユニット２０は、ランプボディ１２に固定されている。

灯具ユニット２０は、光源としてのＬＥＤ２４と、ＬＥＤ２４を搭載するとともにＬＥＤ２４に給電するためのＬＥＤ搭載基板２２と、ＬＥＤ２４からの光を制御する板状透明体２６とを備える。板状透明体２６は、アクリルなどの透明樹脂により形成された中実の略円盤状体である。この板状透明体２６は、ＬＥＤ２４の出射した光を側面の一部に設けられた入射部２８から内部に入射して、その光を板状透明体２６の側面の略全周から灯具前方に出射する。

本実施形態においては、車両用灯具１０を正面から見たときに板状透明体２６がリング状に発光しているよう見えるように、灯具ユニット２０は、板状透明体２６の面方向が車両用灯具１０の正面方向に対して傾斜するように灯室１４内に配置されている。なお、板状透明体２６の面方向とは、板状透明体２６の厚み方向に直交する方向である。

図２（ａ）〜（ｄ）は、灯具ユニット２０の構成を説明するための図である。図２（ａ）は、灯具ユニット２０の正面図を示し、図２（ｂ）は、灯具ユニット２０の上面図を示し、図２（ｃ）は、灯具ユニット２０の側面図を示し、図２（ｄ）は灯具ユニット２０の背面図を示す。なお、ここでは板状透明体２６の面方向から灯具ユニット２０を見た様子を正面図と呼び、板状透明体２６の面方向に垂直な方向から灯具ユニット２０を見た様子を側面図と呼んでいる。上述したように、灯具ユニット２０は板状透明体２６の面方向が車両用灯具１０の正面方向に対して傾斜するように灯室１４内に配置されているので、図２（ａ）に示す灯具ユニット２０の正面図は、図１に示す車両用灯具１０の正面図とは視認方向が異なる点に留意されたい。また、図２（ｄ）では、板状透明体２６の形状を明りょうにするために、ＬＥＤ搭載基板２２を透視した図を示している。

上述したように、灯具ユニット２０は、ＬＥＤ２４と、ＬＥＤ搭載基板２２と、ＬＥＤ２４からの光を制御する板状透明体２６とを備える。板状透明体２６は、透明樹脂により形成された中実の略円盤状体であり、ＬＥＤ２４の出射した光を板状透明体２６内部に入射する入射部２８と、板状透明体２６内に入射した光を灯具前方に出射する出射部３０と、板状透明体２６をＬＥＤ搭載基板２２に固定するための固定部３２とを備える。

入射部２８は、板状透明体２６の側面の一部に形成された、側面視において略半円形状の凹部である。板状透明体２６をＬＥＤ搭載基板２２に取り付けた状態において、凹状の入射部２８はＬＥＤ２４の発光領域を覆っている。

固定部３２は、板状透明体２６の側面に突設された板状体である。固定部３２がＬＥＤ搭載基板２２に設けられた穴部に挿通されることで、板状透明体２６がＬＥＤ搭載基板２２に固定される。本実施形態では固定部３２に隣接して上下に設けられているが、固定部３２の数および位置は特に限定されない。

出射部３０は、入射部２８および固定部３２を除いた、板状透明体２６の側面の略全周にわたって配置されている。出射部３０は、全反射領域３０ａと、屈折領域３０ｂとを備える。全反射領域３０ａと屈折領域３０ｂは、共に板状透明体２６内を進む光を灯具前方に出射する機能を有するが、その出射方法が異なる。

全反射領域３０ａは、板状透明体２６の側面のうち入射部２８に隣接した領域である。より具体的には、全反射領域３０ａは、板状透明体２６の側面の略半周にわたる領域であり、該領域の中央に入射部２８が位置している。言い換えると、全反射領域３０ａは、略円盤状体である板状透明体２６の側面のうち入射部２８から上下両側に略１／４周にわたる領域である。但し、入射部２８および固定部３２の形成領域は除く。この全反射領域３０ａには、複数の全反射ステップ３４が形成されている。本実施形態において、この全反射ステップ３４は、板状透明体２６の側面に形成されたスパイク状の凹部である。全反射ステップ３４は、ＬＥＤ２４から側方に出射された後に板状透明体２６内に入射した光を全反射して灯具前方に出射するよう形成されている。本実施形態では、複数の全反射ステップ３４は、板状透明体２６の側面の周方向に沿って２列で等間隔に配置されているが、特にこのような配置に限定されない。

一方、屈折領域３０ｂは、板状透明体２６の側面のうち入射部２８から離間した領域である。より具体的には、屈折領域３０ｂは、板状透明体２６の側面のうち、全反射領域３０ａを除いた残りの半周にわたる領域である。この屈折領域３０ｂには、複数の屈折ステップ３６が形成されている。各屈折ステップ３６は、板厚方向の断面において三角形状である。屈折領域３０ｂには、複数の三角形状の屈折ステップ３６が階段状に連なるように形成されている。屈折ステップ３６は、ＬＥＤ２４から正面方向へ出射された後に板状透明体２６内に入射した光を屈折して灯具前方に出射するよう形成されている。

本実施形態においては、全反射ステップ３４が形成された全反射領域３０ａと屈折ステップ３６が形成された屈折領域３０ｂは、板状透明体２６の側面において連続的に配置されている。このように全反射領域３０ａと屈折領域３０ｂが連続的に配置されることは、板状透明体２６をリング状に発光させるという点から好ましい。

図３は、灯具ユニット２０の発光の様子を説明するための側面図である。図４は、灯具ユニット２０の発光の様子を説明するための上面図である。

ＬＥＤ２４に電流が供給されると、ＬＥＤ２４から光が出射される。ＬＥＤ２４から出射される光のうち、正面方向に出射された光、すなわちＬＥＤ２４の光軸Ａｘからの角度が小さな光は、入射部２８から板状透明体２６内に入射した後、板状透明体２６内を進行し、屈折領域３０ｂから直接外部に出射される。この光は、屈折領域３０ｂから外部に出射される際に、屈折ステップ３６により屈折して灯具前方に出射される。このような光の軌跡を図３，４に光線Ｌ１として示す。

一方、ＬＥＤ２４から出射される光のうち、側方に出射された光、すなわちＬＥＤ２４の光軸Ａｘからの角度が大きな光は、入射部２８から板状透明体２６内に入射した後、板状透明体２６内を進行し、全反射領域３０ａに入射する。この光は、スパイク状の全反射ステップ３４にて全反射され、灯具前方に出射される。このような光の軌跡を図３，４に光線Ｌ２として示す。

図５は、本発明者が試作した本実施形態に係る灯具ユニットの発光の様子を示す。図５に示す写真は、灯具ユニットを搭載する車両用灯具の正面方向から撮影されたものである（図１参照）。図５に示すように、板状透明体の側面が発光し、リング状の発光を実現できていることが分かる。

このように、本実施形態に係る灯具ユニット２０では、光軸Ａｘからの角度が小さなＬＥＤ２４の出射光は、板状透明体２６内を進行した後に屈折領域３０ｂから屈折して灯具前方に出射される。一方、光軸Ａｘからの角度が大きなＬＥＤ２４の出射光は、板状透明体２６内を進行した後に全反射領域３０ａで全反射して灯具前方に出射される。これにより、板状透明体２６の側面の略全周から灯具前方に光が出射されるので、板状透明体２６をリング状に発光させることができる。

従来の棒状の導光体をリング状に湾曲させる方法の場合、光軸Ａｘからの角度が小さなＬＥＤ出射光は導光体に入射してリング状の発光に利用されるが、光軸Ａｘからの角度が大きなＬＥＤ出射光は、導光体に入射できず、利用できていなかった。一方、本実施形態では、光軸Ａｘからの角度が小さなＬＥＤ２４の出射光だけでなく、光軸Ａｘからの角度が大きなＬＥＤ２４の出射光もリング状の発光に利用されるので、光利用効率を高めることができる。

また、従来の棒状の導光体をリング状に湾曲させる方法の場合、導光体の曲率半径に制限があるために、灯具の小型化が難しかった。一方、本実施形態では、板状透明体２６の大きさに制限はなく、自由に設定できるので、灯具の小型化が容易である。

上述の実施形態では、略円盤状の板状透明体２６の側面の略半周にわたる領域を全反射領域３０ａとし、板状透明体２６の側面の残りの略半周にわたる領域を屈折領域３０ｂとしたが、全反射領域３０ａと屈折領域３０ｂの範囲は特に限定されず、ＬＥＤ２４の配光特性や、灯具ユニット２０が適用される車両用灯具（テール＆ストップ等）に求められる配光特性に応じて適宜設定されてよい。

また、上述の実施形態では、全反射領域３０ａに形成する全反射ステップ３４をスパイク状の凹部形状とし、屈折領域３０ｂに形成する屈折ステップ３６を三角形状としたが、これらのステップの形状は特に限定されず、灯具ユニット２０が適用される車両用灯具に求められる配光特性に応じて適宜設定されてよい。ステップの形状の変形例を以下に示す。

図６は、本発明の変形例に係る車両用灯具１０を説明するための概略正面図である。本変形例に係る車両用灯具１０において、図１に示す実施形態と同一又は対応する構成要素には同一の符号を付すとともに、重複する説明は適宜省略する。

本変形例に係る車両用灯具１０もまた、リング状に発光する灯具であり、ランプボディ１２とアウターカバー１３とから構成される灯室１４内に灯具ユニット２０が設けられている。

灯具ユニット２０は、ＬＥＤ２４と、ＬＥＤ搭載基板２２と、ＬＥＤ２４からの光を制御する板状透明体２６とを備える。本変形例に係る板状透明体２６もまた、アクリルなどの透明樹脂により形成された中実の略円盤状体である。本変形例に係る灯具ユニット２０は、板状透明体２６の側面に形成されたステップの形状が図１に示す実施形態と相違する。

図７（ａ）〜（ｃ）は、変形例に係る灯具ユニット２０の構成を説明するための図である。図７（ａ）は、灯具ユニット２０の正面図を示し、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す灯具ユニット２０のＡ−Ａ断面図を示し、図７（ｃ）は、図７（ａ）に示す灯具ユニット２０のＢ−Ｂ断面図を示す。

図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、本変形例においても略円盤状の板状透明体２６の側面の一部に凹状の入射部２８が形成されている。また、入射部２８および固定部３２を除いた板状透明体２６の側面の略全周にわたって出射部３０が形成されている。出射部３０は、板状透明体２６の側面のうち入射部２８から上下両側に略１／４周にわたる全反射領域３０ａと、全反射領域３０ａを除いた残りの半周にわたる屈折領域３０ｂとを備える。

全反射領域３０ａには、複数の全反射ステップ３４が形成されている。本変形例において、この複数の全反射ステップ３４は、略円盤状体の周方向に沿って形成された階段状のステップである。本変形例においてはさらに、図７（ｃ）に示すように板状透明体２６の裏面３８における側面に沿った領域に、追加の全反射ステップ４０が形成されている。

屈折領域３０ｂには、複数の屈折ステップ３６が形成されている。本変形例において、この複数の屈折ステップ３６は、略円盤状体の周方向に沿って形成された階段状のステップである。

本変形例において、ＬＥＤ２４から出射される光のうち、ＬＥＤ２４の光軸Ａｘからの角度が小さな光は、入射部２８から板状透明体２６内に入射した後、板状透明体２６内を進行し、屈折領域３０ｂから直接外部に出射される。この光は、屈折領域３０ｂから外部に出射される際に、屈折ステップ３６により屈折して灯具前方に出射される。このような光の軌跡を図７（ｂ），（ｃ）に光線Ｌ１として示す。

一方、ＬＥＤ２４から出射される光のうち、ＬＥＤ２４の光軸Ａｘからの角度が大きな光は、入射部２８から板状透明体２６内に入射した後、板状透明体２６内を進行し、全反射領域３０ａに入射する。この光は、全反射ステップ３４にて全反射され、灯具前方に出射される。このような光の軌跡を図７（ｂ）に光線Ｌ２として示す。

また、ＬＥＤ２４の光軸Ａｘからの角度が大きな光には、板状透明体２６の裏面３８に形成された追加の全反射ステップ４０に入射する成分も存在する。追加の全反射ステップ４０に入射した光は、全反射ステップ４０にて全反射され、灯具前方に出射される。このような光の軌跡を図７（ｃ）に光線Ｌ３として示す。

図８は、本発明者が試作した変形例に係る灯具ユニットの発光の様子を示す。図８に示す写真は、灯具ユニットを搭載する車両用灯具の正面方向から撮影されたものである（図６参照）。図８に示すように、本変形例においても、板状透明体の側面が発光し、リング状の発光を実現できていることが分かる。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば上述の実施形態では、光源としてＬＥＤを例示したが、光源はＬＥＤに限定されず、例えば半導体レーザやバルブ等であってもよい。

また、上述の実施形態では、板状透明体として略円盤状体を例示したが、板状透明体の形状はこれに限定されず、例えば楕円盤状体などであってもよい。この場合も、楕円盤状体の側面に全反射領域と屈折領域を配置することで、リング状の発光を実現できる。

１０ 車両用灯具、 １２ ランプボディ、 １４ 灯室、 １６ アウターカバー、 ２０ 灯具ユニット、 ２２ ＬＥＤ搭載基板、 ２４ ＬＥＤ、 ２６ 板状透明体、 ２８ 入射部、 ３０ 出射部、 ３０ａ 全反射領域、 ３０ｂ 屈折領域、 ３２ 固定部、 ３４ 全反射ステップ、 ３６ 屈折ステップ。

Claims (4)

1. 光源を搭載するための光源搭載部と、
   前記光源からの光を制御する板状透明体と、
   を備える車両用灯具であって、
   前記板状透明体は、
   該板状透明体の側面に配置された、前記光源からの光を該板状透明体内に入射する入射部と、
   該板状透明体の側面のうち前記入射部に隣接した第１領域であって、前記光源から側方に出射された光を全反射して灯具前方に出射する複数の第１ステップが形成された第１領域と、
   該板状透明体の側面のうち前記入射部から離間した第２領域であって、前記光源から正面方向へ出射された光を屈折して灯具前方に出射する複数の第２ステップが形成された第２領域と、
   を備えることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記第１領域と前記第２領域は、前記板状透明体の側面において連続的に配置されることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記板状透明体は、略円盤状体であ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。
4. 前記第１領域は、前記板状透明体の側面の略半周にわたる領域であり、前記第２領域は、前記板状透明体の側面の残りの略半周にわたる領域であることを特徴とする請求項３に記載の車両用灯具。