JP2018181457A - 車両用灯具 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両との一体感を高めて非点灯時の意匠性を向上させることが可能な車両用灯具を提供する。【解決手段】発光素子(21)と、光ファイバ(30)と、パネル(50)を備え、パネル(50)には光ファイバ(30)の外径と略同一径の貫通孔が形成されており、光ファイバ(30)の光入射端面(31)は発光素子(21)に対向して配置され、光ファイバ(30)の光出射端面(32)は貫通孔に挿入して配置され、パネル(50)および光出射端面(32)を覆って半透過膜(60)が貼り付けられている車両用灯具(100)。【選択図】図1

Description

本発明は、車両用灯具に関する。
従来から、前照灯、尾灯、停止灯、室内灯、ターンシグナルランプ等の各種灯具が車両に搭載されている。これら車両の使用時に必要な灯具以外にも、車両の意匠性を向上させるために外装等の一部を光らせる装飾灯が用いられることもある。特許文献1には、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を光源として、LEDからの光を導光体に入射させ、導光体の光取出し部から車両外部に光を取り出す装飾灯が提案されている。
特開2015−054622号公報
しかし特許文献1の従来技術では、装飾灯の導光体が車両の外部に露出しており、非点灯時に導光体が外部から視認可能なため意匠性に制限が加わってしまう。この問題を解決するため、導光体の表面にハーフ蒸着等を施して車両との一体感を演出することもできるが、メッキ調部品に限定されるため意匠設計の自由度が低くなる。また、導光体の光取出し部全体を光らせるため、点灯時に光らせる領域は光取出し部で表現される線形状や面形状であり、微細な光装飾を実現することが困難で意匠性の向上にも限界があった。
そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、車両との一体感を高めて非点灯時の意匠性を向上させることが可能な車両用灯具を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の車両用灯具は、発光素子と、光ファイバと、パネルを備え、前記パネルには前記光ファイバの外径と略同一径の貫通孔が形成されており、前記光ファイバの光入射端面は前記発光素子に対向して配置され、前記光ファイバの光出射端面は前記貫通孔に挿入して配置され、前記パネルおよび前記光出射端面を覆って半透過膜が貼り付けられていることを特徴とする。
このような本発明の車両用灯具では、光ファイバの光出射端面がパネルの貫通孔に挿入され、パネルと光出射端面を覆って半透過膜が貼り付けられているため、車両との一体感を高めて非点灯時の意匠性を向上させることが可能な車両用灯具を提供することができる。
また本発明の一態様では、前記半透過膜は、前記光出射端面から取り出される光の5〜30%を透過する。
また本発明の一態様では、前記貫通孔は、前記パネルの外周面に対して略垂直に形成されている。
また本発明の一態様では、前記光出射端面は、前記パネルの外周面と略面一となるように配置されている。
また本発明の一態様では、前記パネルには、光散乱材料が混入されている。
また本発明の一態様では、さらに第2の発光素子を備え、前記パネルは、前記第2の発光素子からの光を波長変換する蛍光体含有層と、前記蛍光体含有層を挟む二つの樹脂層の三層構造で構成されている。
本発明では、車両との一体感を高めて非点灯時の意匠性を向上させることが可能な車両用灯具を提供することができる。
本発明の第1実施形態における車両用灯具100の概要を示す模式断面図である。 本発明の第2実施形態における車両用灯具110の構成を示す部分拡大図である。 本発明の第3実施形態における車両用灯具120の構成を示す模式図である。
(第1実施形態)
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。図1は、本実施形態における車両用灯具100の概要を示す模式断面図である。図1に示すように、車両用灯具100は、ボディー部10と、搭載部材20と、光ファイバ30と、波長変換部材40と、アウターカバー50と、半透過膜60とを備えている。搭載部材20上には複数の発光素子21と発光素子22が搭載されている。
ボディー部10は、車両用灯具100の各部材を保持する筐体部分であり、内部に搭載部材20、光ファイバ30、発光素子21,22を収容し、開口部分を覆うように波長変換部材40、アウターカバー50、半透過膜60が設けられている。
搭載部材20は、複数の発光素子21が搭載される部材であり、各発光素子21に対して電力を供給するための図示しない配線パターンが形成されている。搭載部材20としては、複数の発光素子21を保持するとともに電力を供給することができれば材料は限定されず、公知のプリント配線基板やセラミック基板、複合基板等を用いることができる。発光素子21の発光に伴う発熱を良好に放熱するためには、熱伝導性が良好な材質で搭載部材20を構成することが好ましい。
発光素子21,22は、搭載部材20上に搭載されて配線パターンに電気的に接続され、電力の供給により所定の色と強度の光を発光する部材である。発光素子21,22としては、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)や有機EL(Electro Luminescence)等を用いることができる。発光素子21,22は単一色を発光するパッケージを用いることもできるが、RGB各色の発光が可能なパッケージを用いることで、車両用灯具100での多色表示が可能になる。
発光素子21は、光ファイバ30を介して車両用灯具100の外部に取り出す光を発光する。発光素子21の一例としては、赤色LEDと緑色LEDと青色LEDを単一パッケージ内に備え、各色に対応した電極を備えて各電極に供給される電力に応じてRGB各色の光強度が調整され、混色により所望の色を発光できるフルカラーのLEDパッケージが挙げられる。
発光素子22は、波長変換部材40に対して一次光を照射し、波長変換部材40に含まれる蛍光体材料を励起して二次光を発光させる。発光素子22は、波長変換部材40に含まれる蛍光体材料に応じて適宜材料と発光波長を選択することができるが、青色光から紫外光の波長を発光可能なGaN系化合物半導体やZnO系化合物半導体等を用いることが好ましい。特に、視感度が低い紫色から紫外光を一次光として発光するものを用いると、発光素子22からの一次光を直接視認しにくくなるため、色ムラを低減することができるため好ましい。
光ファイバ30は、透光性の材料で構成された略線状の可撓性を有する部材である。光ファイバ30は、一方の端面が光入射端面31とされて発光素子21に対向して配置され、他方の端面が光出射端面32とされている。光ファイバ30の光出射端面32近傍は、後述する貫通孔41,51に挿入されている。発光素子21と光ファイバ30との光結合効率を向上させるために、光入射端面31には反射防止膜を形成することや、レンズ形状を形成することが好ましい。
波長変換部材40は、少なくとも光の一部を透過する材料で構成され、内部に蛍光体材料を含有した略板状の部材であり、本発明の蛍光体含有層に相当する。図1に示すように波長変換部材40は、アウターカバー50の内側に沿って、ボディー部10の開口部分を覆うように設けられて周縁が固定されている。波長変換部材40は、発光素子22で発光した一次光が照射され、蛍光体材料で一次光を二次光に波長変換して、アウターカバー50および半透過膜60を介して車両用灯具100の外部に照射する。波長変換部材40の全領域に蛍光体材料を含有させるとしてもよく、一部領域にのみ蛍光体材料を含有させるとしてもよい。
波長変換部材40に含有される蛍光体材料としては、例えば無機化合物では酸化物系、窒化物系などがあり、具体的には酸化物系にはCaScSi12:Ce、CaSc:Ce、YAl12:Ce、(Y、Gd)(Al,Ga)12:Ce、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Si,Al)(N,O):Eu、BaSi12:Eu、CaAlSiN:Eu、BaMgAL11O17:Eu、YS:Eu、SrAl1425:Eu、クルムス、CaSrクロロアパタイトなどが挙げられる。窒化物系にはY−SiO−N:Ce、La−Si−O−N:Ce、AlN:Eu、SrSi:Eu、SrSiAl19ON31:Eu、SrSiAl:Eu、SrSiAlO:Eu、BaSi:Eu、BaSi12:Eu、SrSiAl:Eu、SrSiAlO:Eu、SrSi13Al21:Eu、SrSi21Al35:Eu、β−sialon:Eu((Si,Al)(O,N):Eu)、MSi:Eu(M=Ca,Sr)、AlON:Mn、α−sialon:Yb、MYSi:Eu(M=Sr,Ba)、α−sialon:Eu(Ca(Si,Al)12(O,N)16:Eu)、CaAlSiN:Ce、CaAlSiN:Eu、MSi:Eu(M=Ca,Sr,Ba)、LaSi:Eu、CaSiN:Eu、CaSiN:Ce、(Ca,Sr)Si:Eu、(Ca,Sr)SiN:Euが挙げられる。硫化物系には(Ca,Sr)S:Eu、CaGa:Eu、ZnS:Cu,Alが挙げられる。有機物にはbrilliantsulfoflavine FF、basic yellow HG、eosine、rhodamine 6G、rhodamine Bが挙げられる。
この中でも、一般式(Ca1−xSr(SiOCl:Eu2+で表わされるクルムス蛍光体が最も好ましい。波長変換部材40中にクルムス蛍光体を含有すると、視感度の低い紫色光から紫外光の波長の一次光によって励起されるため、発光素子22からの一次光を視認しにくくなり色ムラを低減することができる。
アウターカバー50は、少なくとも光の一部を透過する材料で構成された略板状の部材であり、ボディー部10の開口部分を覆うように設けられて周縁が固定されている。また、車両用灯具100そのものを車両の外装の一部として用い、アウターカバー50が車両の外装の一部を構成してもよい。アウターカバー50を構成する具体的な材料としては、ガラスやアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート等が挙げられ、軽量化や耐衝撃性、耐候性、透光性等の観点からポリカーボネートが最も好ましい。またアウターカバー50は、光散乱材料を含有して透過する光を散乱する構成とすることが好ましい。アウターカバー50が光を散乱することで、半透過膜60を貼り付けた状態で内部構造を隠蔽しやすくなり、車両との一体感を高めることができる。ここではアウターカバー50が光を散乱する例を示したが、アウターカバー50を透光性の高い透明材料で構成し、半透過膜60を貼り付けない状態で外部から直接視認可能としてもよい。
本実施形態では、波長変換部材40とアウターカバー50を組み合わせて本発明におけるパネルを構成しており、波長変換部材40およびアウターカバー50を貫通して貫通孔41,51が形成されている。図1に示すように、貫通孔41,51はアウターカバー50の外周面に対して略垂直に形成されており、光ファイバ30の光出射端面32近傍が波長変換部材40の内側からアウターカバー50の外側に向かって挿入されている。また、光出射端面32はアウターカバー50の外周面と略面一となるように配置されている。このとき、光出射端面32とアウターカバー50の外周面を略一致させるように光ファイバ30を貫通孔41,51に挿入した後に、アウターカバー50の外周面と光出射端面32を同時に研磨して、光出射端面32とアウターカバー50の外周面との凹凸がなくなるまで平坦化することが好ましい。
半透過膜60は、光を部分的に透過する材料で構成され、アウターカバー50の外周面および光出射端面32を覆って貼り付けられたシート状部材である。半透過膜60の貼り付け面側には図示しない接着剤層が形成されている。半透過膜60は、光出射端面32から取り出される光の5〜30%を透過する。また半透過膜60は、波長変換部材40で波長変換された二次光を部分的に透過する。半透過膜60での光の透過率を5〜30%の範囲とすることで、発光素子21,22の非点灯時に車両用灯具100の内部を良好に隠蔽することと、点灯時には外部から十分に視認可能な程度に光取り出しを実現することを両立することが可能となる。また、半透過膜60の全域を単色で構成するとしてもよく、図柄がプリントされて領域毎に異なる色を有する膜としてもよい。
さらに車両用灯具100には、搭載部材20に対して電力を供給する図示しない制御部が接続されている。制御部は、各種演算装置や内部記憶装置、外部記憶装置、情報通信手段、各種センサを備えた情報処理手段である。制御部は、各発光素子21,22の発光色と発光強度を決定し、各発光素子21,22に対して適切な電力を供給する。
各発光素子21は、制御部から電力を供給されて所定の表示色で発光し、対向する光ファイバ30の光入射端面31に光が到達する。各表示色の光は、光入射端面31から光ファイバ30に入射して内部を伝搬し、光出射端面32から光ファイバ30の外部に取り出される。上述したように、光出射端面32は半透過膜60で覆われているため、各表示色の光の一部は半透過膜60を透過して車両用灯具100の外部に取り出される。したがって、各発光素子21が発光した表示色の光は、各光ファイバ30の光出射端面32からの点発光として車両用灯具100の外部に取り出される。
発光素子22は、制御部から電力を供給されて一次光を発光し、波長変換部材40に入射した一次光が蛍光体材料により二次光に波長変換される。波長変換部材40からの二次光は、アウターカバー50および半透過膜60を透過して車両用灯具100の外部に取り出される。したがって、発光素子22からの一次光により波長変換部材40からは二次光が面発光として車両用灯具100の外部に取り出される。
車両用灯具100では、光ファイバ30の光出射端面32が貫通孔41,51に挿入され、アウターカバー50と光出射端面32を覆って半透過膜60が貼り付けられているため、非点灯時には外部から光出射端面32を視認せず、点灯時のみパネル表面で点発光するような表現を実現できる。これにより、車両用灯具100と車両との一体感を高めるとともに、発光による表現の自由度と意匠性を向上させることが可能である。また、波長変換部材40からの二次光は面発光であるため、光出射端面32からの点発光と併せて多様な表現をすることが可能である。
本実施形態の車両用灯具100では、貫通孔41,51がアウターカバー50の外周面に対して略垂直に形成されていることで、光出射端面32から取り出される光の配光特性をアウターカバー50正面方向で最大にすることができ、視認性を向上させることができる。また、光出射端面32がアウターカバー50の外周面と略面一とされていることで、アウターカバー50の外周面と光出射端面32との凹凸がなくなり、半透過膜60を貼り付けた状態で凹凸が生じず一体感を高めることができる。
本実施形態では、貫通孔41,51がアウターカバー50の外周面に対して略垂直に形成されているとしたが、所定の傾斜角度で形成して光の取り出し方向を設定するとしてもよい。また、光出射端面32がアウターカバー50の外周面と略面一となるように配置されているとしたが、アウターカバー50の外周面から突出していても凹んだ位置であってもよい。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図2を用いて説明する。第1実施形態と重複する内容は説明を省略する。図2は、本実施形態における車両用灯具110の構成を示す部分拡大図である。本実施形態では、波長変換部材40の内側に透明樹脂層70を設け、樹脂で形成されたアウターカバー50と透明樹脂層70で波長変換部材40を挟んだ三層構造でパネルを構成した点が第1実施形態とは異なっている。
透明樹脂層70は、少なくとも光の一部を透過する材料で構成された略板状の部材であり、アウターカバー50の内面側に沿った形状に形成されている。車両用灯具110では、アウターカバー50と透明樹脂層70で波長変換部材40を挟んだ三層構造とし、アウターカバー50と透明樹脂層70の外縁部分を接着剤等で固定して一体のパネルとしている。透明樹脂層70を構成する具体的な材料としては、ガラスやアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート等が挙げられ、軽量化や耐衝撃性、耐候性、透光性等の観点からポリカーボネートが最も好ましい。また、透明樹脂層70とアウターカバー50を同じ材料で構成すると、熱膨張率等の物理的特性が等しくなり好ましい。
図2に示すように、透明樹脂層70と波長変換部材40とアウターカバー50とを貫通して貫通孔71,41,51が形成されており、光ファイバ30の光出射端面32近傍が挿入されている。また、アウターカバー50の外周面および光出射端面32を覆って半透過膜60が貼り付けられている。
本実施形態では、透明樹脂層70およびアウターカバー50を構成する材料と、波長変換部材40を構成する材料との間を良好に接着する材料の選択が困難であっても、透明樹脂層70とアウターカバー50で波長変換部材40を挟んで固定することができる。また、アウターカバー50と透明樹脂層70で波長変換部材40を挟んだ三層構造として一体のパネルとして取り扱うことができ、車両用灯具110の組立作業等を容易に行うことができる。
本実施形態の車両用灯具110でも、非点灯時には外部から光出射端面32を視認せず、点灯時のみパネル表面で点発光するような表現を実現できる。これにより、車両用灯具100と車両との一体感を高めるとともに、発光による表現の自由度と意匠性を向上させることが可能である。また、波長変換部材40からの二次光は面発光であるため、光出射端面32からの点発光と併せて多様な表現をすることが可能である。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図3を用いて説明する。第1実施形態と重複する内容は説明を省略する。図3は、本実施形態における車両用灯具120の構成を示す模式図である。本実施形態の車両用灯具120では、アウターカバー50に貫通孔51が形成されており、光ファイバ30の光出射端面32近傍が挿入されている。また、アウターカバー50の外周面および光出射端面32を覆って半透過膜60が貼り付けられている。本実施形態では、波長変換部材40を設けずアウターカバー50のみでパネルを構成した点が第1実施形態とは異なっている。
また図3に示すように、本実施形態の車両用灯具120では、搭載部材20上に搭載される複数の発光素子21の間隔を小さくし、光ファイバ30の光出射端面32側が挿入される貫通孔41の間隔を大きくしている。光ファイバ30は可撓性のある長尺状の部材であるため、搭載部材20上での発光素子21の配置に依存せずに貫通孔51を形成して光出射端面32を固定することができる。これにより、点発光の位置である貫通孔51を形成する位置を自由に設計でき、意匠表現の自由度が向上する。
本実施形態の車両用灯具120でも、非点灯時には外部から光出射端面32を視認せず、点灯時のみパネル表面で点発光するような表現を実現できる。これにより、車両用灯具100と車両との一体感を高めるとともに、発光による表現の自由度と意匠性を向上させることが可能である。
第1実施形態から第3実施形態では、アウターカバー50の表面に半透過膜60を貼り付けた例を示したが、車両用灯具100を前照灯等の既存の灯具と兼用にし、内部に設けられるインナーレンズに貫通孔51を形成し、光ファイバ30の光出射端面32側を挿入して半透過膜60を貼り付けるとしてもよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
100,110,120…車両用灯具
10…ボディー部
20…搭載部材
21,22…発光素子
30…光ファイバ
31…光入射端面
32…光出射端面
40…波長変換部材
41,51,71…貫通孔
50…アウターカバー
60…半透過膜
70…透明樹脂層

Claims (6)

  1. 発光素子と、光ファイバと、パネルを備え、
    前記パネルには前記光ファイバの外径と略同一径の貫通孔が形成されており、
    前記光ファイバの光入射端面は前記発光素子に対向して配置され、前記光ファイバの光出射端面は前記貫通孔に挿入して配置され、
    前記パネルおよび前記光出射端面を覆って半透過膜が貼り付けられていることを特徴とする車両用灯具。
  2. 請求項1に記載の車両用灯具であって、
    前記半透過膜は、前記光出射端面から取り出される光の5〜30%を透過することを特徴とする車両用灯具。
  3. 請求項1または2に記載の車両用灯具であって、
    前記貫通孔は、前記パネルの外周面に対して略垂直に形成されていることを特徴とする車両用灯具。
  4. 請求項1から3の何れか一つに記載の車両用灯具であって、
    前記光出射端面は、前記パネルの外周面と略面一となるように配置されていることを特徴とする車両用灯具。
  5. 請求項1から4の何れか一つに記載の車両用灯具であって、
    前記パネルには、光散乱材料が混入されていることを特徴とする車両用灯具。
  6. 請求項1から5の何れか一つに記載の車両用灯具であって、
    さらに第2の発光素子を備え、
    前記パネルは、前記第2の発光素子からの光を波長変換する蛍光体含有層と、前記蛍光体含有層を挟む二つの樹脂層の三層構造で構成されていることを特徴とする車両用灯具。
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