JP2017033777A - 導光体及びこれを備えた車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】光源からの光をロスなく有効に利用して均一に発光することができる導光体を提供すること。
【解決手段】ＬＥＤ（光源）５に対向する入射面６ａから入射する光を反入射面側に導く過程で、背面に形成された反射部６ｃによって光を全反射させて正面の出射面６ｂから出射させることによって発光する導光体６の板厚を前記入射面６ａから反入射面側に沿って段階的に厚くするとともに、板厚が変化する境界部に前記反射部６ｃをそれぞれ形成し、反入射面側端部に反転部６Ａを形成し、前記入射面６ａから入射して反入射面側へと直進する光の進行方向を前記反転部６Ａで反転させ、進行方向が反転した光を前記反射部６ｃで正面側に反射させて前記出射面６ｂから出射させるよう構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源から入射する光を導く過程で該光を反射させることによって発光する導光体及びこれを備えた車両用灯具に関するものである。

例えば、車両の後部左右に配置されるターンシグナルランプ、テールランプ、ストップランプ等の車両用灯具の光源として、発光効率が高くて高輝度、省電力等の利点を有するＬＥＤ（発光ダイオード）が使用されつつある。このＬＥＤからは指向性の強い光が出射されるため、この指向性の強い光を導光体に導き、この導光体の全体を発光させることが行われている。即ち、導光体は、光源に対向する入射面から入射する光を反入射面側に導く過程で、背面に形成された反射部によって光を全反射させて正面の出射面から出射させることによって発光する。

ここで、導光体を用いた車両用灯具の従来例を図４及び図５に基づいて説明する。

即ち、図４は従来の車両用灯具の正面図、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図であり、図示の車両用灯具１０１は、車両の左右に配置されるターンシグナルランプとして使用されるものである。

ターンシグナルランプとして使用される車両用灯具１０１は、図５に示すように、ハウジング１０２とその開口部を覆う透明なアウタレンズ１０３によって画成された灯室１０４内に、光源である複数（図示例では５個）のＬＥＤ１０５と、導光体１０６と、エクステンション１０７等を収容して構成されている。

複数の上記ＬＥＤ１０５は、灯室１０４内の上部に横方向（図１の左右方向）に長く配置された基板１０８の底面に、その光出射方向が下向きとなるようにして横方向に適当な間隔で実装されている。

又、前記導光体１０６は、導光性を有するアクリルやポリカーボネイト等の透明樹脂によって平板状に成形されており、その上面はＬＥＤ１０５に対向する入射面１０６ａを構成し、正面は出射面１０６ｂを構成している。そして、図５に示すように、この導光体１０６の板厚は、入射面１０６ａから下端（反入射面側）に向かって（下方に向かって）段階的に薄くなっており、背面の板厚が変化する境界部には、平行を成して図４の右斜め上方へと曲線状に延びる上下３本の反射部（反射面）１０６ｃが形成されている（図４参照）。

更に、前記ハウジング１０２と前記エクステンション１０７は、光を通さない不透明樹脂によって一体成形されており、エクステンション１０７は、ＬＥＤ１０５と基板１０８及び導光体１０６の周縁を覆っている。

以上のよう構成された車両用灯具１０１において、複数のＬＥＤ１０５に電流がそれぞれ供給されて各ＬＥＤ１０５がそれぞれ発光すると、各ＬＥＤ１０５から下方に向かって出射する光は、図５に示すように、導光体１０６の入射面１０６ａから該導光体１０６の内部に入射する。そして、導光体１０６の内部に入射した光は、下方に向かって直進する過程で、導光体１０６の背面に形成された反射部（反射面）１０６ｃで全反射して出射面１０６ｂから正面（図５の左方）に向かって出射し、透明なアウタレンズ１０３を通過して正面側へと照射されるため、導光体１０６の３つの反射部１０６ｃが曲線状に発光する。

又、特許文献１には、図６及び図７に示す導光体を用いる車両用灯具が提案されている。

即ち、図６は特許文献１において提案された車両用灯具に用いられる導光体の斜視図、図７は同導光体における光の進行経路を示す正面図であり、図示の導光体２０６は、第１導光部２０６Ａと、光反転部２０６Ｂと、第２導光部２０６Ｃ及び光反射部２０６Ｄを備えている。

上記第１導光部２０６Ａの長手方向一端面は、不図示の光源に対向する入射面２０６ａを構成しており、第１導光部２０６Ａと第２導光部２０６Ｃの長手方向他端に前記光反転部２０６Ｂが形成されている。ここで、光反転部２０６Ｂは、第１導光部２０６Ａからの平行光の進行方向を反転させる機能を有しており、斜めにカットされた２つの反射面２０６ｂ，２０６ｃによって構成されている。

又、第２導光部２０６Ｃの正面には、複数の三角プリズム状のカットによって構成された前記光反射部２０６Ｄが長手方向全域に亘って形成されている。

以上のように構成された導光体２０６において、不図示の光源が点灯すると、その光は、図７に示すように、第１導光部２０６Ａの入射面２０６ａから入射して該第１導光部２０６Ａの内部を光反転部２０６Ｂに向かって直進する。そして、この光は、光反転部２０６Ｂの反射面２０６ｂ，２０６ｃによって全反射してその進行方向が１８０°反転され、第２導光部２０６Ｃを逆方向に直進する過程で光反射部２０６Ｄで反射して第２導光部２０６Ｃの正面（出射面）から外部に出射するため、光反射部２０６Ｄが発光する。

２００８−０９７９２３号公報

しかしながら、図４及び図５に示す車両用灯具１０１においては、図４にＬ１にて示すように、各ＬＥＤ１０５から指向性の強い光が拡散しながら正面視三角状を成して導光体１０６の内部を下方に向かって直進し、この光Ｌ１が直に各反射部１０６ｃに到達して各反射部１０６ｃで反射した後に正面側の出射面１０６ｂから出射する。このため、導光体１０６の反射部１０６ｃの特にＬＥＤ１０５に近い部分には光Ｌ１が当たらず、この部分が光らないために点光りが発生し易く、ダーク部（輝度ムラ）が生じるという問題があった。尚、一般的に車両のボディ加工上の問題から、ＬＥＤ１０５を反対側（図の下側）に配置することは困難である。

又、図６及び図７に示す導光体２０６においては、第１導光部２０６Ａの内部を直進する光の進行方向が光反転部２０６Ｂによって反転（逆転）されるため、光源が実際とは逆側（図６の手前側）に配置されているかのように導光体２０６が発光するが、発光するのは第２導光部２０６Ｃの光反射部２０６Ｄのみであるため、第１導光部２０６Ａの厚さ分だけ導光体２０６の厚さが厚くなり、導光体２０６が大型化するという問題がある。尚、図７に示すように、導光体２０６の厚さｔは長手方向に沿って一定に設定されている。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、光源からの光をロスなく有効に利用して均一に発光することができる導光体とこれを用いた車両用灯具を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源に対向する入射面から入射する光を反入射面側に導く過程で、背面に形成された反射部によって光を全反射させて正面の出射面から出射させることによって発光する導光体の板厚を前記入射面から反入射面側に沿って段階的に厚くするとともに、板厚が変化する境界部に前記反射部をそれぞれ形成し、反入射面側端部に反転部を形成し、前記入射面から入射して反入射面側へと直進する光の進行方向を前記反転部で反転させ、進行方向が反転した光を前記反射部で正面側に反射させて前記出射面から出射させるよう構成する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記反転部に光拡散処理を施したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２の何れかに記載の発明において、前記出射面とは反対側の背面に反射処理を施したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、ハウジングとその開口部を覆うアウタレンズによって画成された灯室内に、少なくとも光源と、請求項１〜３の何れかに記載の導光体を収容して車両用灯具を構成したことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記ハウジングの前記導光体に対向する内面に反射処理を施したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、導光体の入射面から入射した光は、導光体の内部を直進して反転部に至り、この反転部で進行方向が反転されて導光体の内部を逆方向に直進する過程で反射部で反射して出射面から出射するために反射部が発光するが、反転部によって進行方向が反転した光は、拡散しながら逆方向に進んで反射部に至るため、反射部の全域で光が反射する。即ち、光源からの光が反射部に至る進行経路が長くなるため、光が十分拡散し、反射部の全域で光が反射すするために点光りの発生が防がれ、反射部の全体が均一に発光する。又、導光体の板厚を入射面から反入射面側に沿って段階的に厚くしたため、入射面から該導光体の内部に入射する光の外部への漏れが防がれて光がロスなく有効に利用される。

請求項２記載の発明によれば、導光体の反転部に光拡散処理を施したため、進行方向が反転して反射部に向かう光の拡散が促進され、反射部の均一な発光が実現して点光りの発生が効果的に防がれる。

請求項３記載の発明によれば、導光体の反射部を含む背面全体に光拡散処理を施したため、反射部の均一な発光が実現して点光りの発生が効果的に防がれる。

請求項４記載の発明によれば、車両用灯具の均一な発光が可能となって、該車両用灯具の点灯時の見栄えの向上が図られる。

請求項５記載の発明によれば、導光体の背面側から漏れた光がハウジングの内面で反射して導光体の内部に再入射し、この再入射した光が導光体の発光に供せられるため、光の利用効率が高められる。

本発明に係る車両用灯具の正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明に係る導光体の反転部の別形態を示す部分断面図である。 従来の車両用灯具の正面図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 特許文献１において提案された車両用灯具に用いられる導光体の斜視図である。 特許文献１において提案された車両用灯具に用いられる導光体における光の進行経路を示す正面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る車両用灯具の正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図であり、本実施の形態に係る車両用灯具１は、車両の左右に配置されるターンシグナルランプとして使用されるものであり、その基本構成は左右で同じであるため、以下、一方の車両用灯具１についてのみ図示及び説明する。

ターンシグナルランプとして使用される車両用灯具１は、図１に示すように、ハウジング２とその開口部を覆う透明なアウタレンズ３によって画成された灯室４内に、光源である複数（図示例では５個）のＬＥＤ５と、本発明に係る導光体６と、エクステンション７等を収容して構成されている。

複数（５個）の前記ＬＥＤ５は、灯室４内の上部に横方向（図１の左右方向）に長く配置された基板８の底面に、その光出射方向が下向きとなるようにして横方向に適当な間隔で実装されている（図１参照）。

又、本発明に係る前記導光体６は、導光性を有するアクリルやポリカーボネイト等の透明樹脂によって平板状に成形されており、その上面はＬＥＤ５に対向する入射面６ａを構成し、正面は出射面６ｂを構成している。そして、図２に示すように、この導光体６の板厚は、入射面６ａから下端（反入射面側）に向かって（下方に向かって）段階的に厚くなっており、背面の板厚が変化する境界部には、平行を成して図１の右斜め上方へと曲線状に延びる上下３本の反射部（反射面）６ｃが形成されている。尚、各反射部６ｃは、光を全反射させる全反射面を構成している。

そして、本実施の形態では、導光体６の入射面６ａとは反対側の厚さの厚い端部（図の下端部）には、光の進行方向を反転（逆転）させるための反転部６Ａが形成されている。ここで、反転部６Ａは、斜めにカットされた２つの反射面６ｄ，６ｅによって三角プリズム状を成している。尚、本実施の形態では、反転部６Ａを１つの三角プリズムとして構成したが、図３に示すように、反転部６Ａを複数の小さな三角プリズムによって構成しても良い。

更に、前記ハウジング２と前記エクステンション７は、光を通さない不透明樹脂によって一体成形されており、エクステンション７は、ＬＥＤ５と基板８及び導光体６の周縁を覆っている。

ところで、本実施の形態では、導光体６の反転部６Ａと背面の全体には、カットやシボ加工等の光拡散処理が施されている。又、ハウジング２の導光体６の背面に対向する内面２ａには、アルミ蒸着等の反射処理が施されている。

以上のよう構成された車両用灯具１において、複数のＬＥＤ５に電流がそれぞれ供給されて各ＬＥＤ５がそれぞれ発光すると、各ＬＥＤ５から下方に向かって出射する指向性の強い光は、図２に示すように、導光体６の入射面６ａから該導光体６の内部に入射する。そして、導光体６の内部に入射した光は、図１にＬ１にて示すように下方に向かって正面視三角状に拡散しながら反転部６Ａに向かって直進する。そして、この光Ｌ１は、反転部６Ａの２つの反射面６ｄ，６ｅで全反射してその進行方向が１８０°反転され、図１にＬ２にて示すように正面視矩形状を成して拡散しながら上方に向かって直進し、その過程で、導光体６の背面に形成された反射部６ｃで全反射して出射面６ｂから正面（図２の左方）に向かって出射し、透明なアウタレンズ３を通過して正面側へと照射されるため、導光体６の３つの反射部６ｃが曲線状に発光する。

以上のように、本実施の形態では、導光体６の入射面６ａから入射した光Ｌ１は、導光体６の内部を下方に向かって直進して反転部６Ａに至り、この反転部６Ａで進行方向が反転されて光Ｌ２として導光体６の内部を逆方向（上向き）に直進する過程で反射部６ｃで反射して出射面６ｂから出射するために反射部６ｃが発光するが、反転部６Ａによって進行方向が反転した光Ｌ２は、拡散しながら逆方向（上向き）に進んで反射部６ｃに至るため、反射部６ｃの全域で光が反射する。即ち、ＬＥＤ５からの光導光体６の反射部６ｃに至る経路が長くなるため、光が十分拡散し、反射部６ｃの全域で光が反射すするために点光りの発生が防がれ、反射部６ｃの全体が均一に発光する。このため、ターンシグナルランプとして使用される車両用灯具１の均一な発光が実現し、当該車両用灯具１の点灯時の見栄えが高められる。そして、この場合、導光体６の板厚を入射面６ａから反入射面側（下方）に沿って段階的に厚くしたため、入射面６ａから該導光体６の内部に入射する光の外部への漏れが防がれて光をロスなく有効に利用することができる。

又、本実施の形態では、導光体６の反転部６Ａに光拡散処理を施したため、進行方向が反転して反射部６ｃに向かう光Ｌ２の拡散が促進され、反射部６ｃの均一な発光が実現して点光りの発生が効果的に防がれる。更に、本実施の形態では、導光体６の反射部６ｃを含む背面全体にも光拡散処理を施したため、これによっても反射部６ｃの均一な発光が実現して点光りの発生が効果的に防がれる。

そして、本実施の形態に係る車両用灯具１においては、導光体６の背面に対向するハウジング２の内面にアルミ蒸着等の反射処理を施したため、導光体６の背面側から漏れた光がハウジング２の内面２ａで反射して導光体６の内部に再入射し、この再入射した光が導光体６の発光に供せられることとなり、これによって光の利用効率が高められるという効果も得られる。

尚、以上は本発明をターンシグナルランプとして使用される車両用灯具に対して適用した形態について説明したが、本発明は、テールランプ、ストップランプ、バックランプ、ポジションランプ等として使用される他の任意の車両用灯具に対しても同様に適用可能であることは勿論である。又、以上の実施の形態では、光源としてＬＥＤを使用したが、本発明は、バルブ等のＬＥＤ以外の他の任意の光源を用いる車両用灯具及びこれに用いられる導光体に対しても同様に適用可能である。

１ 車両用灯具
２ ハウジング
２ａ ハウジングの内面
３ アウタレンズ
４ 灯室
５ ＬＥＤ（光源）
６ 導光体
６Ａ 導光体の反転部
６ａ 導光体の入射面
６ｂ 導光体の出射面
６ｃ 導光体の反射部
６ｄ，６ｅ 反転部の反射面
７ エクステンション
８ 基板
Ｌ１，Ｌ２ 光

Claims (5)

1. 光源に対向する入射面から入射する光を反入射面側に導く過程で、背面に形成された反射部によって光を全反射させて正面の出射面から出射させることによって発光する導光体であって、
   前記入射面から反入射面側に沿って板厚を段階的に厚くするとともに、板厚が変化する境界部に前記反射部をそれぞれ形成し、反入射面側端部に反転部を形成し、
   前記入射面から入射して反入射面側へと直進する光の進行方向を前記反転部で反転させ、進行方向が反転した光を前記反射部で正面側に反射させて前記出射面から出射させるよう構成したことを特徴とする導光体。
2. 前記反転部に光拡散処理を施したことを特徴とする請求項１記載の導光体。
3. 前記出射面とは反対側の背面に反射処理を施したことを特徴とする請求項１又は２記載の導光体。
4. ハウジングとその開口部を覆うアウタレンズによって画成された灯室内に、少なくとも光源と、請求項１〜３の何れかに記載の導光体を収容して構成される車両用灯具。
5. 前記ハウジングの前記導光体に対向する内面に反射処理を施したことを特徴とする請求項４記載の車両用灯具。
   

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