JP2016134324A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】複数段階の明るさで点灯可能であって、低強度で点灯する場合にレンズの前面が薄々と光って見える車両用灯具を提供する。
【解決手段】車両用灯具１が、第一発光素子２０と、第一発光素子２０の前に配置され、第一発光素子２０によって発せられた光を前方へ投射するレンズ５０と、レンズ５０の下縁部に光を入射させるための第二発光素子３０と、を備える。第二発光素子３０によって発せられた光がレンズ５０の下縁部によってレンズ５０の内部に取り込まれ、その光がレンズ５０によって上縁部に向けて導光され、導光される光がレンズ５０の前面から前方へ出射される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

特許文献１には、発光素子及びレンズを備えたすれ違い用車両用灯具が開示されている。レンズは、発光素子によって発せられた光を前方へ投影して、すれ違い用の配光規格を満たしたロービームを前方へ配光させるものである。具体的には、レンズの後面の中央部に凹部が形成され、発光素子がその凹部内に配置されている。発光素子によって発せられた光は、凹部の突き当たり面に入射した後に、レンズの前面によって後方へ反射される。その反射光は、レンズの後面によって前方へ反射された後に、レンズの前面から前方へ出射する。

特開２０１４−２２３１３号公報

特許文献１に記載の車両用灯具は、ロービームを照射する前照灯としての機能しか有さない。ところが、前照灯の多機能化が求められており、前照灯がロービーム以外の低強度の光も照射することが望まれている。それを実現すべく特許文献１に記載の車両用灯具を改良して、発光素子の近傍に別の発光素子を設ける。しかし、特許文献１に記載のレンズは、すれ違い用の配光規格を考慮して光学的に設計されたものである。そのため、別の発光素子が発光すると、その光は高効率でレンズの前面から出射することになり、レンズの前面が薄々と光っているようには見えない。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、複数段階の明るさで点灯可能であって、低強度で点灯する場合にレンズの前面が薄々と光って見える車両用灯具を提供することである。

以上の課題を解決するべく、請求項１に係る発明は、第一光源と、前記第一光源の前に配置され、前記第一光源によって発せられた光を前方へ投射するレンズと、前記レンズの縁部に光を入射させるための第二光源と、を備え、前記レンズの前記縁部が、前記第二光源によって発せられた光を前記レンズの内部に取り込み、前記レンズが、前記レンズの前記縁部によって取り込まれた光を反対側の縁部へ導光させ、前記レンズの前面が、前記レンズによって導光された光を前方へ出射することを特徴とする車両用灯具である。

請求項２に係る発明は、前記第二光源は前記第一光源よりも発光強度が低い
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具である。

請求項３に係る発明は、前記第一光源の発光時に前記第二光源が消灯し、前記第二光源の発光時に前記第一光源が消灯す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である。

請求項４に係る発明は、前記レンズの周囲を囲うように設けられ、前記第二光源によって発せられた光を前記レンズの前記縁部へ反射するエクステンションを更に備えることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の車両用灯具である。

本発明によれば、第一光源が発光すると、その光がレンズによって前方へ投影されるので、車両用灯具が第一光源の発光強度に応じた明るさで点灯する。第二光源が発光すると、第二光源の光がレンズの前面から前方へ出射されるので、車両用灯具が第二光源の発光強度に応じた明るさで点灯する。よって、車両用灯具の明るさを段階的に調整することができる。
また、第二光源の光はレンズの縁部からレンズの内部に取り込まれ、その光が反対側の縁部に導光される際にその光がレンズの前面から前方へ出射される。よって、レンズの前面全体から光が出射し、その光の指向性が低い。よって、第二光源が発光すると、レンズの前面全体が薄々と光っているように見える。

ヘッドランプの正面図である。 II−II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ので、本発明の技術的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、車両左前部に取り付けられるヘッドランプ１の正面図である。図１に示すように、このヘッドランプ１は複数の車両用灯具２，２…を有し、これら車両用灯具２，２…が左右方向に配列されている。

これら車両用灯具２，２…は少なくとも２段階の明るさで点灯するものである。そして、ヘッドランプ１は、装飾灯としても機能するすれ違い用ヘッドランプ、走行用ヘッドランプ又は切換型ヘッドランプである。

ヘッドランプ１がすれ違い用ヘッドランプである場合について説明する。車両用灯具２，２…が高強度で点灯する場合には、これら車両用灯具２，２…がすれ違い用の配光規格を満たすロービームを前方へ照射して配光させる。一方、車両用灯具２，２…が低強度で点灯する場合には、車両用灯具２，２…が車幅灯の光よりも弱い光を前方へ照射して配光させ、ヘッドランプ１が装飾灯として機能する。

ヘッドランプ１が走行用ヘッドランプである場合について説明する。車両用灯具２，２…が高強度で点灯するときには、これら車両用灯具２，２…が走行用の配光規格を満たすハイビームを前方へ照射して配光させる。一方、車両用灯具２，２…が低強度で点灯するときには、車両用灯具２，２…が車幅灯の光よりも弱い光を前方へ照射して配光させ、ヘッドランプ１が装飾灯として機能する。

ヘッドランプ１が切換型ヘッドランプである場合について説明する。車両用灯具２，２…の全てが高強度で点灯する場合には、これら車両用灯具２，２…が走行用の配光規格を満たすハイビームを前方へ照射して配光させる。車両用灯具２，２…のうち何れかが高強度で点灯して、残りが消灯する場合には、車両用灯具２，２…のうち点灯したものがすれ違い用の配光規格を満たすロービームを前方へ照射して配光させる。車両用灯具２，２…が低強度で点灯するときには、車両用灯具２，２…が車幅灯の光よりも弱い光を前方へ照射して配光させ、ヘッドランプ１が装飾灯として機能する。

図２を参照して車両用灯具２について説明する。図２は、図１に示すII−IIに沿った切断面を矢印方向に向かって見て示した断面図である。

図２に示すように、車両用灯具２はベース材１０、第一発光素子（第一光源）２０、第二発光素子（第二光源）３０、エクステンション４０及びレンズ５０等を備える。

ベース材１０は板状の部材である。このベース材１０が立てられた状態に設けられているとともに、前方へ向けられている。ベース材１０の前面の中央部には台座１１が設けられ、その台座１１が前方へ隆起する。ベース材１０の後面には複数枚の放熱フィン１２（図２に図示する放熱フィン１２の枚数は一枚である）が設けられている。
左右に隣り合う車両用灯具２のベース材１０同士が一体に組み立てられているか、一体に成形されている。

台座１１の前面には第一発光素子２０が組み付けられている。具体的には、第一発光素子２０が基板２１の前面に表面実装され、基板２１の後面が台座１１の前面に接触して、その基板２１が台座１１に固定されている。第一発光素子２０が前方に向けられ、第一発光素子２０の光軸Ａｘが第一発光素子２０（特に第一発光素子２０の中心）から前方へ延びる。ここで、第一発光素子２０の光軸Ａｘとは、第一発光素子２０の配光（光度分布）の中で最大光度を示す方向へ延びる線をいう。

ベース材１０の前面のうち台座１１の下側には、第二発光素子３０が組み付けられている。具体的には、第二発光素子３０が基板３１の前面に表面実装され、基板３１の後面がベース材１０の前面に接触して、その基板３１がベース材１０に固定されている。第二発光素子３０が前方に向けられている。

第一発光素子２０及び第二発光素子３０ともに発光ダイオード（ＬＥＤ）又は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）である。第一発光素子２０が第二発光素子３０よりも発光強度が高い。
第一発光素子２０と第二発光素子３０が選択的に発光する。つまり、第一発光素子２０が発光するときには、第二発光素子３０が発光せず、第二発光素子３０が発光するときには、第一発光素子２０が発光しない。上述のように車両用灯具２が高強度で点灯することとは、第一発光素子２０が発光して且つ第二発光素子３０が発光しないことをいう。一方、車両用灯具２が低強度で点灯することとは、第二発光素子３０が発光して且つ第一発光素子２０が発光しないことをいう。

図１に示すように、正面から見て、エクステンション４０がレンズ５０の周囲を囲うように設けられている。具体的には、エクステンション４０の前部４２に開口４１が形成され、その開口４１がレンズ５０の外周縁形状に形作られており、レンズ５０がその開口４１内に配置され、レンズ５０の前面が開口４１内において露出する。エクステンション４０の表面に金属反射膜が成膜され、エクステンション４０の表面が鏡面加工されている。

エクステンション４０が下部フランジ４３及び上部フランジ４４を有し、その下部フランジ４３がエクステンション４０の前部４２の上縁から後方に延び出ている。エクステンション４０の下部フランジ４３がから上に離れた位置に第二発光素子３０が配置されている。
左右に隣り合う車両用灯具２のエクステンション４０同士が一体に組み立てられているか、一体に成形されている。

レンズ５０は、第一発光素子２０によって発せられた光を前方へ投射して配光させるものである。レンズ５０について具体的に説明する。

レンズ５０の本体部５１は透明な材料（例えば、樹脂材、ガラス材）からなる。レンズ本体部５１の後面の中央部に凹部５２が形成されている。この凹部５２は細長い溝であり、図２の紙面に垂直な方向の凹部５２の幅が上下方向の凹部５２の幅よりも長い。台座１１が凹部５２の後ろから凹部５２内に挿入され、第一発光素子２０が凹部５２内に配置されている。

凹部５２の突き当たりの面のうち第一発光素子２０の光軸Ａｘよりも上側の領域に上部入射面５３が形成され、第一発光素子２０の光軸Ａｘよりも下側の領域に下部入射面５４が形成されている。上部入射面５３及び下部入射面５４によって角柱面が形成され、図２に示すような断面において上部入射面５３と下部入射面５４によって挟まれる劣角が形成され、その劣角に沿う交線が第一発光素子２０の光軸に直交する。なお、上部入射面５３及び下部入射面５４が円柱面又は球面であってもよい。

上部入射面５３及び下部入射面５４は、第一発光素子２０によって発せられた光をレンズ本体部５１の内部に取り込む。第一発光素子２０によって発せられた光は、上部入射面５３及び下部入射面５４を通過する際に上部入射面５３及び下部入射面５４によって屈折される。

レンズ本体部５１の前面のうち第一発光素子２０の光軸Ａｘよりも上側の領域に上部反射出射面５５が形成され、第一発光素子２０の光軸Ａｘよりも下側の領域に下部反射出射面５６が形成されている。上部反射出射面５５及び下部反射出射面５６は前方に凸状の面である。

レンズ本体部５１の前面の上下中央部の領域が気相成長法（例えば、蒸着又はスパッタリング等）によってコーティングされている。具体的には、上部反射出射面５５の下部領域に金属反射膜５７が成膜され、下部反射出射面５６の上部領域に金属反射膜５８が成膜されている。

上部反射出射面５５は、上部入射面５３によって取り込まれた光を後方へ反射する。ここで、上部入射面５３によって取り込まれた光は上部反射出射面５５のうち金属反射膜５７によって覆われた領域に臨界角未満の入射角で入射し、その光は金属反射膜５７によって鏡面反射される。一方、上部入射面５３によって取り込まれた光は上部反射出射面５５のうち金属反射膜５７によって覆われた領域に臨界角以上の入射角で入射し、その光は上部反射出射面５５によって全反射される。

下部反射出射面５６は、下部入射面５４によって取り込まれた光を後方へ反射する。ここで、下部入射面５４によって取り込まれた光は下部反射出射面５６のうち金属反射膜５８によって覆われた領域に臨界角未満の入射角で入射し、その光は金属反射膜５８によって鏡面反射される。一方、下部入射面５４によって取り込まれた光は下部反射出射面５６のうち金属反射膜５８によって覆われた領域に臨界角以上の入射角で入射し、その光は下部反射出射面５６によって全反射される。

レンズ本体部５１の後面のうち凹部５２よりも上側の領域に上部反射面５９が形成され、凹部５２よりも下側の領域に下部反射面６０が形成されている。上部反射面５９及び下部反射面６０は後方に凸状の面である。

上部反射面５９及び下部反射面６０は気相成長法（例えば、蒸着又はスパッタリング等）によってコーティングされている。具体的には、上部反射面５９に金属反射膜６１が成膜され、下部反射面６０に金属反射膜６２が成膜されている。

上部反射面５９は上部反射出射面５５によって反射された光を前方へ反射する。下部反射面６０は下部反射出射面５６によって反射された光を前方へ反射する。ここで、金属反射膜６１は、上部反射出射面５５によって反射された光を鏡面反射して、その光を上部反射面５９から後方へ出射させることを防止するものである。金属反射膜６２についても同様である。

上部反射出射面５５のうち金属反射膜５７によって覆われてない領域は、上部反射面５９によって反射された光をレンズ本体部５１から前方へ出射させる。下部反射出射面５６のうち金属反射膜５８によって覆われていない領域は、下部反射面６０によって反射されて光をレンズ本体部５１から前方へ出射させる。

入射面５３，５４、反射出射面５５，５６及び反射面５９，６０の形状が幾何学的・光学的に設計されている。これによって、反射出射面５５，５６から前方へ出射した光の光度分布（配光）が決まる。上述したように、反射出射面５５，５６から前方へ出射した光はロービーム又はハイビームの要素である。

レンズ本体部５１の下縁部には、第二入射面６４が形成されている。その第二入射面６４が金属反射膜６２によって覆われておらず、露出している。この第二入射面６４が下方に向いており、この第二入射面６４の下方に下部フランジ４３が配置されている。その第二入射面６４がエクステンション４０の開口４１の下縁よりも下に位置し、その第二入射面６４がエクステンション４０の前部４２の裏側に位置する。

第二発光素子３０によって発せられた光は下部フランジ４３によって第二入射面６４に向けて反射される。下部フランジ４３によって反射された光は第二入射面６４に入射して、第二入射面６４によってレンズ本体部５１の内部に取り込まれる。第二入射面６４によって取り込まれた光はレンズ本体部５１によってレンズ本体部５１の上縁部６３へ導光される。具体的には、第二入射面６４によって取り込まれた光は、レンズ本体部５１の後面（下部反射面６０、下部入射面５４、上部入射面５３及び上部反射面５９）による前方への反射と、レンズ本体部５１の前面（下部反射出射面５６及び上部反射出射面５５）による後方への反射とを繰り返しながら、レンズ本体部５１の上縁部６３へ導光される。

そして、漏れ光がレンズ本体部５１の前面から前方へ出射する。具体的には、レンズ本体部５１内部を導光される光のうちレンズ本体部５１の前面（下部反射出射面５６及び上部反射出射面５５）に臨界角未満の入射角で入射する成分がレンズ本体部５１の前面を通過してレンズ本体部５１の前方へ出射する。よって、レンズ本体部５１の前面が光って見える。

本実施形態によれば次のような作用効果が生じる。
（１） 第二発光素子３０の発光強度が弱いため、レンズ本体部５１の前面からの出射光の強度も弱い。また、レンズ本体部５１の内部を導光される光がレンズ本体部５１の前面から出射するため、レンズ本体部５１の前面全体がほぼ均一な明るさで光るとともに、レンズ本体部５１の前面から出射する光の指向性が低い。よって、レンズ本体部５１の前面全体が薄々と光っているように見える。

（２） 第二発光素子３０によって発せられた光がエクステンション４０の下部フランジ４３によって反射された上で第二入射面６４に入射する。そして、第二発光素子３０から第二入射面６４までの光線に沿う距離が長い。そのため、第二入射面６４に入射する光の照度が低く、その第二入射面６４に入射する光の指向性も低い。よって、レンズ本体部５１の前面全体がほぼ均一な明るさで光るとともに、レンズ本体部５１の前面から出射する光の指向性が低い。

（３） 第二発光素子３０が発光した場合のレンズ本体部５１の前面の明るさは車幅灯ほど明るくない。つまり、第二発光素子３０の発光した場合、車両用灯具２を車幅灯と誤認するようなことがなく、車両用灯具２が車幅灯よりも暗い装飾灯として機能する。

（４） レンズ本体部５１の後面、特に下部反射面６０が金属反射膜６２によって覆われている。そのため、第二発光素子３０が下部反射面６０の後ろ側で下部反射面６０に向けられていても、第二発光素子３０によって発せられた直射光がレンズ５０を前方へ透過することを防止することができる。

（５） レンズ本体部５１の下端がエクステンション４０の前部４２の裏側に隠れ、第二入射面６４がエクステンション４０の開口４１の下縁よりも下に位置する。そのため、第二発光素子３０によって発せられた光が開口４１の下縁近傍で前方へ漏れることを防止することができる。

〔変形例〕
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。以下に変形例について説明する。変形例については、上述の実施の形態から変更した箇所の説明をし、変更しない箇所の説明を省略する。また、以下に説明する各変形例を可能な限り組み合わせて適用してもよい。

〔変形例１〕
上述実施形態では、第二発光素子３０が発光したとき、車両用灯具２が装飾灯として機能する。それに対して、第二発光素子３０が発光したとき、車幅灯として機能する。この場合、第二発光素子３０の発光強度を高めるが、その強度は第一発光素子２０の発光強度よりも低い。

〔変形例２〕
上述実施形態では、第二発光素子３０が第二入射面６４の後方に配置されており、反射光が第二入射面６４に入射する。それに対して、第二発光素子３０が第二入射面６４の下方に配置され、第二発光素子３０が第二入射面６４に向けられている。そうすると、第二発光素子３０によって発せられた直射光が第二入射面６４に入射する。

〔変形例３〕
第二発光素子３０とは別の上部第二発光素子がベース材１０の前面のうち台座１１の下側に組み付けられている。この場合、上部第二発光素子によって発せられた光がエクステンション４０の上部フランジ４４によってレンズ本体部５１の上縁部６３に向けて反射され、その反射光はレンズ本体部５１の上縁部６３によってレンズ本体部５１の内部に取り込まれる。よって、上部第二発光素子が発光すると、レンズ本体部５１の前面が光って見える。なお、第二発光素子３０と上部第二発光素子を併せて採用してもよいし、どちらか一方を採用してもよい。

〔変形例４〕
レンズ５０及び第一発光素子２０は特開２０１４−２２３１３号公報又は米国特許第７４６０９８５号明細書に記載されたものと同様に設けられたものでもよい。この場合、特開２０１４−２２３１３号公報に記載された導光レンズ（１４）がこのレンズ５０に相当し、複数の半導体発光素子（１２ａ〜１２ｅ）の集合体が第一発光素子２０に相当する。また、米国特許第７４６０９８５号明細書に記載されたupper half-lens (500U)及びlower half-lens (500L)の組み合わせがレンズ５０に相当し、emitting chip (508)が第一発光素子２０に相当する。

〔変形例５〕
レンズ５０をダイレクトプロジェクション型レンズに代える。ダイレクトプロジェクション型のレンズとは、第一発光素子２０によって発せられた光をそのレンズの後面及び前面によって反射させずに、直接前方へ投影する透過型レンズをいう。具体的には、ダイレクトプロジェクション型レンズは非球面型の凸レンズである。そのレンズの後面に入射面が形成され、第一発光素子２０の光軸Ａｘがその入射面の中央部においてその入射面に交差する。そのレンズの前面に出射面が形成され、第一発光素子２０の光軸Ａｘがその出射面の中央部においてその出射面に交差する。第一発光素子２０によって発せられた光が入射面によってレンズ内部に取り込まれる。入射面によって取り込まれた光は出射面によってレンズの前方へ出射される。入射面と出射面における光の屈折によって所定の配光が実現される。
第二発光素子３０はダイレクトプロジェクション型レンズの下部の後方に配置されている。そして、第二発光素子３０によって発せられた光は下部フランジ４３によってダイレクトプロジェクション型レンズの下縁部に向けて反射され、その反射光がダイレクトプロジェクション型レンズの下縁部によってダイレクトプロジェクション型レンズの内部に取り込まれる。よって、第二発光素子３０が発光すると、ダイレクトプロジェクション型レンズの前面が光って見える。

〔変形例６〕
第二発光素子３０を他の種類の光源に代える。例えば、第二発光素子３０を電球に変更する。

２ 車両用灯具
２０ 第一発光素子（第一光源）
３０ 第二発光素子（第二光源）
４０ エクステンション
５０ レンズ
５１ 本体部
５５，５６ 反射出射面（レンズの前面）
６４ 第二入射面（レンズの縁部）
６３ 上縁部（反対側の縁部）

Claims (4)

1. 第一発光素子と、
   前記第一発光素子の前に配置され、前記第一発光素子によって発せられた光を前方へ投射するレンズと、
   前記レンズの縁部に光を入射させるための第二発光素子と、を備え、
   前記レンズの前記縁部が、前記第二発光素子によって発せられた光を前記レンズの内部に取り込み、
   前記レンズが、前記レンズの前記縁部によって取り込まれた光を反対側の縁部に向けて導光させ、
   前記レンズの前面が、前記レンズによって導光される光を前方へ出射する
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記第二発光素子は前記第一発光素子よりも発光強度が低い
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記第一発光素子の発光時に前記第二発光素子が消灯し、
   前記第二発光素子の発光時に前記第一発光素子が消灯する
   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. 前記レンズの周囲を囲うように設けられ、前記第二発光素子によって発せられた光を前記レンズの前記縁部へ反射するエクステンションを更に備える
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の車両用灯具。

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