JP2016029606A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べて光利用率を向上させつつ、均一なライン状の面発光を実現する。【解決手段】車両用灯具１は、ＬＥＤ２と、ＬＥＤ２の前方に配置された第一レンズ３と、第一レンズ３の前方に配置された第二レンズ４とを備える。第一レンズ３は、前後方向と直交する長手方向Ｘに沿って並設された複数の出射面３３，…を前面に有し、ＬＥＤ２から出射した光を、光度の総和が互いにほぼ等しい光が複数の出射面３３，…それぞれから出射されるように複数に分割しつつ導光して、当該複数の出射面３３，…から出射させる。第二レンズ４は、第一レンズ３の複数の出射面３３，…に対応して長手方向Ｘに沿って並設された複数のレンズ部４１，…を有し、第一レンズ３の複数の出射面３３，…から出射した光を、複数のレンズ部４１，…によって個別に前方向きの平行光とする。【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載される車両用灯具に関し、特に、ライン状の面発光を実現する車両用灯具に関する。

従来、車両に搭載される車両用灯具として、長尺なレンズの前面を発光させてライン状の面発光を実現するものが知られている。

この種の車両用灯具として、例えば特許文献１に記載のものは、図５に示すように、左右へ分散された輝度分布を有する光源と、光源の前方に配置された左右に長尺な第１のレンズ及び第２のレンズとを備えている。この車両用灯具では、光源から左右へ分散されて出射された光を、第１のレンズで前方向きの平行光とした後に第２のレンズで拡散させることにより、当該第２のレンズの前面を長尺なライン状に発光させている。

特開２００７−４８４７０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の車両用灯具では、光源から広く分散させた光を第１のレンズによって前方向きの平行光としているため、第１のレンズの端部における光の変換角度が大きくなってしまう。光の変換角度が大きいとその際のロスも大きくなりやすく、また、表面で反射されて第１のレンズ内に入射しない光が生じる可能性もある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、従来に比べて光利用率を向上させつつ、均一なライン状の面発光を実現することができる車両用灯具の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
ＬＥＤと、前記ＬＥＤの前方に配置された第一レンズと、前記第一レンズの前方に配置された第二レンズとを備える車両用灯具であって、
前記第一レンズは、
前後方向と直交する所定の直交方向に沿って並設された複数の出射面を前面に有し、
前記ＬＥＤから出射した光を、光度の総和が互いにほぼ等しい光が前記複数の出射面それぞれから出射されるように複数に分割しつつ導光して、当該複数の出射面から出射させ、
前記第二レンズは、
前記第一レンズの前記複数の出射面に対応して前記直交方向に沿って並設された複数のレンズ部を有し、
前記第一レンズの前記複数の出射面から出射した光を、前記複数のレンズ部によって個別に前方向きの平行光とすることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用灯具において、
前記第一レンズは、
前記ＬＥＤから出射した光を前方向きの平行光にしつつ当該第一のレンズ内に入射させる入光部を有し、
前記入光部から入射した光を、平行光のまま複数に分割して前記複数の出射面まで導光することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ＬＥＤから出射した光が、所定の方向に並設された複数の出射面を前面に有する第一レンズによって、光度の総和が互いにほぼ等しい光が複数の出射面それぞれから出射されるように複数に分割されつつ導光されて、当該複数の出射面から出射される。そして、この光は、第一レンズの前記複数の出射面に対応する複数のレンズ部を有する第二レンズによって、個別に前方向きの平行光とされて前方へ照射される。
これにより、光源から広く分散させた光をレンズによって前方向きの平行光としていた従来と異なり、例えば第一レンズの端部における光の変換角度を大きくすることなどなく、複数のレンズ部の並設方向に長尺な第二レンズの前面を均一に発光させることができる。
したがって、従来に比べて光利用率を向上させつつ、均一なライン状の面発光を実現することができる。

請求項２に記載の発明によれば、ＬＥＤから出射した光が、第一レンズの入光部を通じて前方向きの平行光とされつつ当該第一レンズ内に入射した後に、平行光のまま複数に分割されて当該第一レンズ内を複数の出射面まで導光されるので、光利用率をさらに向上させることができる。

実施形態における車両用灯具の斜視図である。 実施形態における車両用灯具が備える第一レンズの横断面図である。 実施形態における車両用灯具の発光態様を説明するための図である。 実施形態における車両用灯具の変形例の横断面図である。 従来の車両用灯具を説明するための断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態における車両用灯具１の斜視図であり、図２は、車両用灯具１が備える第一レンズ３の横断面図である。

図１及び図２に示すように、車両用灯具１は、ＬＥＤ（発光ダイオード）２と、ＬＥＤ２の前方に配置された第一レンズ３と、第一レンズ３の前方に配置された第二レンズ４とを備えている。
このうち、ＬＥＤ２は、光軸Ａｘを前方に向けた状態に配置されており、当該光軸Ａｘを中心に略放射状に光を出射させる。また、ＬＥＤ２は、光軸Ａｘを基準とする光の出射角が大きくなるに連れてその光度が低くなる指向特性を有している。

第一レンズ３は、ＬＥＤ２から出射された光を第二レンズ４に向けて配光制御するためのものである。
この第一レンズ３は、前後方向と直交する所定の方向（以下、「長手方向」という。）Ｘに沿って長尺に形成されたレンズ本体部３０を有しており、当該レンズ本体部３０の後部のうち、長手方向Ｘの中央には、ＬＥＤ２から出射した光を当該第一レンズ３内に入射させる入光部３１が設けられている。

入光部３１は、ＬＥＤ２と対向する位置に設けられており、当該ＬＥＤ２の光軸Ａｘを回転対称軸として後方へ突出する略裁頭円錐状に形成されている。この入光部３１の後端には、後方へ開口する開口部３１ａが設けられている。
開口部３１ａの底部には、後方へ膨出する凸面状（非球面）の第一入射面３１１が、光軸Ａｘを回転対称軸としてＬＥＤ２と対向する位置に設けられている。この第一入射面３１１は、その焦点付近にＬＥＤ２が位置するように設けられており、ＬＥＤ２から前方へ出射した光のうち当該第一入射面３１１に入射したものを、光軸Ａｘに略沿った平行光としつつ入光部３１内に入射させる。
開口部３１ａの内周面は、第二入射面３１２となっている。この第二入射面３１２は、第一入射面３１１の周縁部から後方へ立設された略円筒面であり、ＬＥＤ２から出射した光のうち第一入射面３１１よりも側方へ向かうものを入光部３１内に入射させる。
入光部３１の外周面は、入光部反射面３１３となっている。この入光部反射面３１３は、第二入射面３１２の先端（後端）から前方に向かって外側（光軸Ａｘから遠い側）へ広がるように傾斜した裁頭円錐面であり、第二入射面３１２から入光部３１内に入射した光を、光軸Ａｘに略沿うように内部反射（全反射）させる。
このような構成により、入光部３１は、ＬＥＤ２から出射した光を、光軸Ａｘに略沿った前方向きの平行光としつつ入光部３１（第一レンズ３）内に入射させる。

レンズ本体部３０は、前後方向及び長手方向Ｘの何れとも直交する幅方向Ｙに沿った長さ（すなわち、幅）が全長に亘ってほぼ一定に形成されるとともに、この幅方向Ｙに沿って一様な形状（すなわち、幅方向Ｙと直交する各断面が一様な形状）に形成されている。また、レンズ本体部３０は、光軸Ａｘを通り長手方向Ｘと直交する面を対称面として面対称な形状に形成されるとともに、光軸Ａｘから長手方向Ｘに離れるに連れて段階的に前方に迫り出す略階段状に形成されている。

レンズ本体部３０の前面には、長手方向Ｘに沿ってほぼ均等間隔で並設された複数（本実施形態では５つ）の出射面３３，…が設けられている。
このレンズ本体部３０の前面のうち、入光部３１の前方に位置する中央部分は、側面視で略Ｖ字状に形成されており、当該部分には、複数の出射面３３，…のうちの第一出射面３３１が設けられている。

第一出射面３３１は、凸面状に形成され、ＬＥＤ２の光軸Ａｘ上に位置するＶ字状の底部に設けられている。この第一出射面３３１は、その出射光の光度の総和が、他の出射面３３，…それぞれと互いにほぼ等しくなるように設けられている。具体的には、第一出射面３３１は、入光部３１から前方へ導光してきた光のうち、幅方向Ｙと直交する断面におけるＬＥＤ２からの出射角が小さい光軸Ａｘ付近のもの（本実施形態では、当該出射角が約−１５°〜約＋１５°の範囲内のもの）を、長手方向Ｘに広げつつ前方へ出射させる。

また、略Ｖ字状に形成されたレンズ本体部３０の前面の中央部分のうち、第一出射面３３１を長手方向Ｘに挟んで当該第一出射面３３１の両側に連なる２つの傾斜面は、２つの第一反射面３２１，３２１となっている。
この２つの第一反射面３２１，３２１は、光軸Ａｘを通り幅方向Ｙに沿った直線を仮想境界線として、長手方向Ｘと直交する面に対し４５度の角度で長手方向Ｘの両側へ個別に傾斜して、光軸Ａｘから長手方向Ｘの両側へ離れるに連れて前方に位置するように形成された一対の平面である。このような構成により、この２つの第一反射面３２１，３２１は、入光部３１から前方へ導光してきた光のうち、第一出射面３３１から出射する光以外のものを、光軸Ａｘを境に長手方向Ｘの両側へ分岐するように内部反射（全反射）させる。

レンズ本体部３０の前面のうち、２つの第一反射面３２１，３２１よりも長手方向Ｘの両側部分には、複数の出射面３３，…のうちの第二出射面３３２及び第三出射面３３３がそれぞれ設けられている。
このうち、第二出射面３３２は、浅い凹面状に形成され、レンズ本体部３０の長手方向Ｘの片側半部における中程にそれぞれ設けられている。この第二出射面３３２は、その出射光の光度の総和が、他の出射面３３，…それぞれと互いにほぼ等しくなるように設けられている。具体的には、第二出射面３３２は、ＬＥＤ２から出射した光のうち、幅方向Ｙと直交する断面における出射角が中程のもの（本実施形態では、当該出射角が±両方で約１５°〜約３５°の範囲内のもの）を、長手方向Ｘに広げつつ前方へ出射させる。
一方、第三出射面３３３は、凹面状に形成され、レンズ本体部３０の長手方向Ｘの両端部にそれぞれ設けられている。この第三出射面３３３は、その出射光の光度の総和が、他の出射面３３，…それぞれと互いにほぼ等しくなるように設けられている。具体的には、第三出射面３３３は、ＬＥＤ２から出射した光のうち、幅方向Ｙと直交する断面における出射角が大きいもの（本実施形態では、当該出射角が±両方で約３５°〜約６０°の範囲内のもの）を、長手方向Ｘに広げつつ前方へ出射させる。

レンズ本体部３０の後面のうち、入光部３１の長手方向Ｘの両側部分は、光軸Ａｘから長手方向Ｘへ離れるに連れて段階的に前方に位置する階段状に形成されており、前後方向と直交する各段面３２ａと連なる段差面として、第二反射面３２２及び第三反射面３２３をそれぞれ有している。
このうち、第二反射面３２２は、第二出射面３３２の後方であって、第一反射面３２１のうちの後側部分の長手方向Ｘに位置するように設けられている。また、第二反射面３２２は、長手方向Ｘと直交する面に対して４５度の角度で、光軸Ａｘから長手方向Ｘへ離れるに連れて前方に位置するように傾斜している。このような構成により、この第二反射面３２２は、第一反射面３２１で長手方向Ｘへ内部反射された光のうち、後側のもの（すなわち、この光のうち、幅方向Ｙと直交する断面におけるＬＥＤ２からの出射角が小さいもの）を、第二出射面３３２に向けて前方へ内部反射（全反射）させる。
一方、第三反射面３２３は、第三出射面３３３の後方であって、第一反射面３２１のうち第二反射面３２２よりも前側部分の長手方向Ｘに位置するように設けられている。また、第三反射面３２３は、長手方向Ｘと直交する面に対して４５度の角度で、光軸Ａｘから長手方向Ｘへ離れるに連れて前方に位置するように傾斜している。このような構成により、この第三反射面３２３は、第一反射面３２１で長手方向Ｘへ内部反射された光のうち、第二反射面３２２よりも前側のもの（すなわち、この光のうち、幅方向Ｙと直交する断面におけるＬＥＤ２からの出射角が大きいもの）を、第三出射面３３３に向けて前方へ内部反射（全反射）させる。

第二レンズ４は、図１に示すように、第一レンズ３とほぼ同一の長さ及び幅を有しており、長手方向Ｘに長尺な平板状に形成されている。具体的には、第二レンズ４は、前面が平面状に形成されるとともに、後面には複数（本実施形態では５つ）のレンズ部４１，…を有している。
複数のレンズ部４１，…は、第一レンズ３の複数の出射面３３，…に対応しており、それぞれ対応する出射面３３の前方に位置するように長手方向Ｘに沿って連なっている。より詳しくは、複数のレンズ部４１，…のうち、長手方向Ｘ中央の第一レンズ部４１１が第一レンズ３の第一出射面３３１に対応し、第一レンズ部４１１の両隣の２つの第二レンズ部４１２，４１２が第一レンズ３の２つの第二出射面３３２に対応し、長手方向Ｘ両端の２つの第三レンズ部４１３，４１３が第一レンズ３の２つの第三出射面３３３に対応している。これら複数のレンズ部４１，…は、それぞれ凸面状に形成されており、第一レンズ３の複数の出射面３３，…から前方へ出射した光を個別に前方向きの平行光とするようになっている。

続いて、車両用灯具１の発光態様について説明する。
図３は、車両用灯具１の発光態様を説明するための図である。

この図に示すように、車両用灯具１では、ＬＥＤ２が点灯すると、当該ＬＥＤ２から出射した光が、まず第一レンズ３の入光部３１を通じて光軸Ａｘに略沿った前方向きの平行光とされつつ、当該第一レンズ３内に入射する。

入光部３１から第一レンズ３内に入射した光のうち、幅方向Ｙと直交する断面におけるＬＥＤ２からの出射角（以下、単に「ＬＥＤ２からの出射角」という。）が小さいもの（本実施形態では、当該出射角が約−１５°〜約＋１５°の範囲内のもの）は、第一出射面３３１から長手方向Ｘに広がりつつ前方へ出射する。

一方、入光部３１から第一レンズ３内に入射した光のうち、第一出射面３３１から出射する光以外のものは、２つの第一反射面３２１，３２１によって光軸Ａｘを境に長手方向Ｘの両側へ分岐するように内部反射される。
この光のうち、後側のもの（すなわち、この光のなかではＬＥＤ２からの出射角が小さく、本実施形態では、当該出射角が±両方で約１５°〜約３５°の範囲内のもの）は、２つの第一反射面３２１，３２１よりも長手方向Ｘの両側それぞれにおいて、第二反射面３２２によって前方へ内部反射された後に、第二出射面３３２から長手方向Ｘに広がりつつ前方へ出射する。
また、２つの第一反射面３２１，３２１によって内部反射された光のうち、第二反射面３２２よりも前側のもの（すなわち、この光のなかではＬＥＤ２からの出射角が大きく、本実施形態では、当該出射角が±両方で約３５°〜約６０°の範囲内のもの）は、２つの第一反射面３２１，３２１よりも長手方向Ｘの両側それぞれにおいて、第三反射面３２３によって前方へ内部反射された後に、第三出射面３３３から長手方向Ｘに広がりつつ前方へ出射する。

このようにして、第一レンズ３では、光度の総和が互いにほぼ等しい光が複数の出射面３３，…（すなわち、第一出射面３３１、２つの第二出射面３３２，３３２及び２つの第三出射面３３３，３３３）それぞれから出射されるように、ＬＥＤ２から出射した光が複数に分割されつつ導光されて、当該複数の出射面３３，…から前方へ出射される。つまり、第一レンズ３の複数の出射面３３，…からは、光度の総和が互いにほぼ等しい光がそれぞれ出射される。
そして、第一レンズ３の複数の出射面３３，…から出射した光は、その前方の第二レンズ４を通じ、複数の出射面３３，…と対応する当該第二レンズ４の複数のレンズ部４１，…によって個別に前方向きの平行光とされて、前方へ照射される。
これにより、あたかも同一輝度の複数の光源が長手方向Ｘに並設されているかのように、第二レンズ４の前面を均一なライン状に発光させることができる。

以上のように、本実施形態の車両用灯具１によれば、ＬＥＤ２から出射した光が、長手方向Ｘに並設された複数の出射面３３，…を前面に有する第一レンズ３によって、光度の総和が互いにほぼ等しい光が複数の出射面３３，…それぞれから出射されるように複数に分割されつつ導光されて、当該複数の出射面３３，…から出射される。そして、この光は、第一レンズ３の複数の出射面３３，…に対応する複数のレンズ部４１，…を有する第二レンズ４によって、個別に前方向きの平行光とされて前方へ照射される。
これにより、光源から広く分散させた光をレンズによって前方向きの平行光としていた従来と異なり、例えば第一レンズ３の端部における光の変換角度を大きくすることなどなく、長手方向Ｘに長尺な第二レンズ４の前面を均一に発光させることができる。
したがって、従来に比べて光利用率を向上させつつ、均一なライン状の面発光を実現することができる。

また、左右へ分散された光が出射される特殊な光源を用いていた従来と異なり、一般的な指向特性を有するＬＥＤ２を光源として用いることができるので、従来に比べて低コスト化を図ることができる。

また、ＬＥＤ２から出射した光が、第一レンズ３の入光部３１を通じて前方向きの平行光とされつつ当該第一レンズ３内に入射した後に、第一反射面３２１，第二反射面３２２及び第三反射面３２３によって平行光のまま複数に分割されて、当該第一レンズ３内を複数の出射面３３，…まで導光されるので、光利用率をさらに向上させることができる。

また、例えば傾斜（スラント）した別のアウターレンズが前方に設けられる場合であっても、このアウターレンズは、第二レンズ４から出射される前方向きの平行光を配光制御する機能だけ備えていればよいので、例えばヘッドランプやリアランプ内などに好適に適用することができる。

なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、第一レンズ３と第二レンズ４とが別体であることとしたが、図４に示すように、第一レンズ３と第二レンズ４とを例えば長手方向Ｘの両端で連結させて一体的に構成してもよい。
このように構成すれば、第一レンズ３と第二レンズ４との相対位置を高精度で位置決めすることができるので、組立作業を容易にするとともに、配光制御の精度を向上させることができる。

１ 車両用灯具
２ ＬＥＤ
Ａｘ 光軸
３ 第一レンズ
３１ 入光部
３０ レンズ本体部
３２１ 第一反射面
３２２ 第二反射面
３２３ 第三反射面
３３ 出射面
３３１ 第一出射面
３３２ 第二出射面
３３３ 第三出射面
４ 第二レンズ
４１ レンズ部
４１１ 第一レンズ部
４１２ 第二レンズ部
４１３ 第三レンズ部
Ｘ 長手方向
Ｙ 幅方向

Claims (2)

1. ＬＥＤと、前記ＬＥＤの前方に配置された第一レンズと、前記第一レンズの前方に配置された第二レンズとを備える車両用灯具であって、
   前記第一レンズは、
   前後方向と直交する所定の直交方向に沿って並設された複数の出射面を前面に有し、
   前記ＬＥＤから出射した光を、光度の総和が互いにほぼ等しい光が前記複数の出射面それぞれから出射されるように複数に分割しつつ導光して、当該複数の出射面から出射させ、
   前記第二レンズは、
   前記第一レンズの前記複数の出射面に対応して前記直交方向に沿って並設された複数のレンズ部を有し、
   前記第一レンズの前記複数の出射面から出射した光を、前記複数のレンズ部によって個別に前方向きの平行光とすることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記第一レンズは、
   前記ＬＥＤから出射した光を前方向きの平行光にしつつ当該第一のレンズ内に入射させる入光部を有し、
   前記入光部から入射した光を、平行光のまま複数に分割して前記複数の出射面まで導光することを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。

Images