JP2020009673A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】出射光の明るさの均一度を高めた車両用灯具を提供する。【解決手段】車両用灯具は、ＬＥＤ２６と、ＬＥＤ２６の光軸Ａｘとその長手方向が交差するように配置された板状導光体３０とを備える。板状導光体３０は、ＬＥＤ２６と対向する第１面３０ａに設けられ、ＬＥＤ２６からの光を板状導光体３０内に入射する入射部３２と、第１面の反対側の第２面３０ｂに設けられ、入射部３２で板状導光体３０内に入射した光を反射する反射部３６と、前端面３０ｃに設けられ、反射部３６で反射した光を灯具前方に出射する出射部３４とを備える。反射部３６は、光軸Ａｘよりも前方に配置され、入射部からの光を出射部３４に向けて反射する前側反射面４２を有する。前側反射面４２は、入射部からの光を板状導光体３０の延在方向に拡散する複数のシリンドリカルステップ５０を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用灯具に関し、特に発光素子と板状導光体を用いた車両用灯具に関する。

従来より、ＬＥＤ等の発光素子と、該発光素子からの光を制御する板状導光体とを組み合わせた車両用灯具が提案されている（例えば特許文献１参照）。このような車両用灯具では、発光素子からの光は、板状導光体の表面に設けられた入射部から板状導光体の内部に入射する。この光は、板状導光体の裏面に設けられた反射部で全反射した後、板状導光体内を進行し、板状導光体の端面に設けられた出射部から出射する。

特開２０１６−９１８２５号公報

上記のような車両用灯具では、出射部から出射される光の明るさを均一にすることが難しいという課題がある。

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、出射光の明るさの均一度を高めた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、発光素子と、発光素子の光軸とその長手方向が交差するように配置された板状導光体であって、当該板状導光体の発光素子と対向する第１面に設けられ、発光素子からの光を当該板状導光体内部に入射する入射部と、第１面の反対側の第２面に設けられ、入射部で当該板状導光体内に入射した光を反射する反射部と、当該板状導光体の前端面に設けられ、反射部で反射した光を灯具前方に出射する出射部と、を備える板状導光体と、を備える。反射部は、光軸よりも前方に配置され、入射部からの光を出射部に向けて反射する前側反射面を有する。前側反射面は、入射部からの光を板状導光体の延在方向に拡散する複数の拡散ステップを有する。

拡散ステップは、凹状のシリンドリカルステップであってもよい。

前側反射面の中央に位置するシリンドリカルステップの曲率半径が最も大きく、側方に位置するシリンドリカルステップほど曲率半径が小さくてもよい。

前側反射面は、複数の拡散ステップの側方に配置された多段反射面をさらに有してもよい。

板状導光体を覆うように配置されるインナーレンズをさらに備えてもよい。インナーレンズは、当該インナーレンズの一部分から延びる延在部を有してもよい。インナーレンズは、一部分に入射した光線が板状導光体に到達するように形成されたステップを備えてもよい。

本発明によれば、出射光の明るさの均一度を高めた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の概略正面図である。 板状導光体を下方から見た概略斜視図である。 板状導光体の一部を下方から見た概略斜視図である。 板状導光体の一部の概略下面図である。 本実施形態に係る板状導光体の反射部での光の反射を説明するための図である。 比較例に係る板状導光体を示す図である。 車両用灯具の一部の概略断面図である。 インナーレンズの一部の概略斜視図である。 改良されたインナーレンズを説明するための概略断面図である。

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。なお、本明細書において「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「内」、「外」等の方向を表す用語が用いられる場合、それらは車両用灯具が車両に装着されたときの姿勢における方向を意味する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用灯具１０の概略正面図である。車両用灯具１０は、例えば車両前部に搭載されるターンシグナルランプ、クリアランスランプ、デイタイムランニングランプとして用いることができる。また、車両用灯具１０は、車両後部の標識灯、例えば、ターンシグナルランプ、テールランプ、ストップランプとしても用いることができる。

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カバー１４と、ランプボディ１２およびカバー１４により形成された灯室１６内に設けられた灯具ユニット２０とを備える。

図１に示すように、灯具ユニット２０は、ベース部材２２と、ベース部材２２に設けられた３つの基板２４と、各基板２４に搭載された３つのＬＥＤ２６と、ＬＥＤ２６からの光を受ける板状導光体３０と、板状導光体３０を支持する支持部材２８とを備える。

図２は、板状導光体３０を下方から見た概略斜視図である。板状導光体３０は、ＬＥＤ２６と対向する第１面（上面）３０ａに、各ＬＥＤ２６からの光を板状導光体３０内に入射する入射部３２を備える。また、板状導光体３０は、第１面３０ａの反対側の第２面（下面）３０ｂに、入射部３２で板状導光体３０内に入射した光を反射する反射部３６を備える。入射部３２および反射部３６は各ＬＥＤ２６ごとに設けられている。また、板状導光体３０は、その前端面３０ｃに、光を灯具前方に出射する出射部３４を備える。出射部３４は、車両全部の形状に倣った形状とされ、車幅方向に対して傾斜（スラント）している。３つのＬＥＤ２６は、出射部３４の形状に倣い、車幅方向に対して傾斜する方向に並んで配置されている。

図３は、板状導光体３０の一部を下方から見た概略斜視図である。図４は、板状導光体３０の一部の概略下面図である。ここでは、図３および図４を参照して、１つのＬＥＤ２６および該１つのＬＥＤ２６からの光を制御する板状導光体３０の一部の構成について説明するが、他のＬＥＤ２６および板状導光体３０の他の部分の構成も同様である。

本実施形態において、板状導光体３０は、ＬＥＤ２６の光軸Ａｘとその長手方向が交差（例えば直交）するように配置される。板状導光体３０は、ＬＥＤ２６と対向する第１面（上面）３０ａと、第１面３０ａの反対側の第２面（下面）３０ｂと、灯具前方を向いた前端面３０ｃと、灯具後方を向いた後端面３０ｄとを備える。板状導光体３０は、例えばアクリルやポリカーボネートなどの透明樹脂材料により形成される。

上述したように、板状導光体３０の第１面３０ａには、ＬＥＤ２６からの光を板状導光体３０内に入射するための入射部３２が設けられている。本実施形態において、入射部３２は平面状である。

上述したように、板状導光体３０の第２面３０ｂには、入射部３２で板状導光体３０内に入射した光を反射する反射部３６が設けられている。この反射部３６は、入射部３２と対向する位置に設けられており、板状導光体３０の第２面３０ｂを内側に凹ませた凹部として形成されている。反射部３６の詳細な構成については後述する。

板状導光体３０の後端面３０ｄには、後端反射部３８が設けられている。後端反射部３８は、反射部３６で反射した光の一部を前端面３０ｃに設けられた出射部３４に向けて反射する。本実施形態では、後端反射部３８は、複数の微小反射面が階段状に連なった多段反射面に形成されている。後端反射部３８を多段反射面にした場合、出射部３４の発光範囲を拡大することができる。他の実施形態では、後端反射部３８は、平面状の反射面に形成されてもよい。

板状導光体３０の前端面３０ｃは、反射部３６および後端反射部３８で反射した光を灯具前方に出射する出射部３４とされている。出射部３４には、板状導光体３０の延在方向（長手方向）に沿って複数のステップが設けられている。

次に、反射部３６の詳細な構成について説明する。本実施形態の反射部３６は、ＬＥＤ２６の光軸Ａｘよりも前方に配置された前側反射面４２と、その一部がＬＥＤ２６の光軸Ａｘよりも後方に配置された後側反射面４４とに区画されている。

前側反射面４２は、入射部３２で板状導光体３０内に入射した光を、出射部３４に向けて全反射する。図３および図４に示すように、前側反射面４２は、中央に位置する第１前側反射面４２ａと、第１前側反射面４２ａの左側に位置する第２前側反射面４２ｂと、第１前側反射面４２ａの右側に位置する第３前側反射面４２ｃと、に区画されている。

後側反射面４４は、入射部３２で板状導光体３０内に入射した光を、後端反射部３８に向けて全反射する。後端反射部３８は、後側反射面４４からの光を、第２前側反射面４２ｂ、第３前側反射面４２ｃの側方を通って出射部３４に向かうよう全反射する。後側反射面４４は、第１後側反射面４４ａと、第２後側反射面４４ｂとに区画されている。第１後側反射面４４ａおよび第２後側反射面４４ｂは、光軸Ａｘを含む車両前後方向断面を挟んで左右対称に配置される。

図５は、本実施形態に係る板状導光体３０の反射部３６での光の反射を説明するための図である。図５にはいくつかの例示的な光の光路が図示されている。図５には、入射部３２から板状導光体３０内に入射後に、第１前側反射面４２ａに入射する光Ｌ１〜Ｌ５の光路が図示されている。図５に示すように、第１前側反射面４２ａに入射する光Ｌ１〜Ｌ５は、第１前側反射面４２ａで全反射した後、板状導光体３０内を進み、出射部３４から灯具前方に出射される。これを実現するため、第１前側反射面４２ａは、ＬＥＤ２６の光軸Ａｘから灯具前方へ向けて略回転放物面状に延びるように形成されている。

また、図５には、入射部３２から板状導光体３０内に入射後に、第２前側反射面４２ｂ、第３前側反射面４２ｃに入射する光Ｌ６、Ｌ７の光路が図示されている。図５に示すように、第２前側反射面４２ｂ、第３前側反射面４２ｃに入射する光Ｌ６、Ｌ７は、第２前側反射面４２ｂ、第３前側反射面４２ｃで全反射した後、板状導光体３０を進み、出射部３４から灯具前方に出射される。

さらに、図５には、入射部３２から板状導光体３０内に入射後に、第１後側反射面４４ａ、第２後側反射面４４ｂに入射する光Ｌ８〜Ｌ１１の光路が図示されている。図５に示すように、第１後側反射面４４ａ、第２後側反射面４４ｂに入射する光Ｌ８〜Ｌ１１は、第１後側反射面４４ａ、第２後側反射面４４ｂで後端反射部３８に向かって全反射する。これを実現するため、第１後側反射面４４ａ、第２後側反射面４４ｂは、ＬＥＤ２６の光軸Ａｘから灯具側方へ向けて略回転放物面状に延びるように形成されている。その後、光Ｌ８〜Ｌ１１は、後端反射部３８で再度全反射して第２前側反射面４２ｂ、第３前側反射面４２ｃの側方を通って板状導光体３０内を進み、出射部３４から灯具前方に出射される。

本実施形態の板状導光体３０において、第１前側反射面４２ａには、複数の凹状のシリンドリカルステップ５０が左右方向に並んで形成されている。シリンドリカルステップ５０は、入射部３２からの光を板状導光体３０の延在方向に拡散する拡散ステップとして機能する。

ここで、第１前側反射面４２ａに形成されたシリンドリカルステップ５０の効果を説明するために、比較例として、第１前側反射面に拡散ステップが形成されていない場合について説明する。図６は、比較例に係る板状導光体１３０を示す。この板状導光体１３０も、板状導光体１３０内に入射したＬＥＤ１２６からの光を反射する反射部１３６を備える。板状導光体１３０においては、反射部１３６は、前側反射面１４２と、第１後側反射面１４４ａと、第２後側反射面１４４ｂとに区画されている。

比較例に係る板状導光体１３０の前側反射面１４２は、本実施形態に係る板状導光体３０の第１前側反射面４２ａと同様に、ＬＥＤ１２６の光軸Ａｘから灯具前方へ向けて略回転放物面状に延びるように形成されている。しかしながら、図６に示すように、比較例の前側反射面１４２には、拡散ステップが形成されておらず、滑らかな曲面となっている。図６に示すように、前側反射面１４２ａに入射した光は、灯具前方へ向けて略平行光として全反射した後、出射部１３４から出射される。

比較例に係る板状導光体１３０において、第１後側反射面１４４ａ、第２後側反射面１４４ｂおよび後端反射部１３８の構成は本実施形態に係る板状導光体３０と同様である。すなわち、第１後側反射面１４４ａ、第２後側反射面１４４ｂに向かう光は、第１後側反射面１４４ａ、第２後側反射面１４４ｂで後端反射部１３８に向けて全反射する。後端反射部１３８に入射した光は、後端反射部１３８で全反射し、前側反射面１４２の側方を通って出射部１３４から灯具前方に出射される。

前側反射面１４２では、ＬＥＤ１２６からの光が比較的狭い範囲で集中的に反射する。また、前側反射面１４２に入射する光が出射部１３４から出射されるまでの全反射の回数は、前側反射面１４２での１回だけである。従って、前側反射面１４２で全反射して出射部１３４から出射される光の明るさは強い。

一方、第１後側反射面１４４ａ、第２後側反射面１４４ｂでは、ＬＥＤ１２６からの光が比較的広い範囲で反射する。また、第１後側反射面１４４ａ、第２後側反射面１４４ｂに入射する光が出射部１３４から出射されるまでの全反射の回数は、第１後側反射面１４４ａ、第２後側反射面１４４ｂおよび後端反射部１３８での２回である。一般的に、全反射の回数が多くなるほど、光の強度は弱くなる。従って、第１後側反射面１４４ａ、第２後側反射面１４４ｂおよび後端反射部１３８で全反射して出射部１３４から出射される光の明るさは、前側反射面１４２で全反射して出射される光と比べて弱くなる。

また、比較例に係る板状導光体１３０においては、前側反射面１４２で全反射して出射される光と比べて弱くなる。前側反射面１４２で全反射して出射される光と、第１後側反射面１４４ａ、第２後側反射面１４４ｂおよび後端反射部１３８で全反射して出射される光とが図６に示すように略平行光となるため、図６に示すように、明るさが強くなる出射範囲と明るさが弱くなる出射範囲との間に、光が殆ど出射されない暗い範囲が生じてしまう可能性がある。

このように、比較例に係る板状導光体１３０を用いた車両用灯具では、出射部１３４から出射される光の明るさを均一にすることが難しい。

本発明者は、上記のような比較例に係る板状導光体１３０の課題を解決すべく鋭意検討を行い、その結果、第１前側反射面４２ａにシリンドリカルステップ５０を形成することで、出射部３４からの出射光の明るさの均一度を高めることができることを見いだした。図５に示すように、第１前側反射面４２ａに形成されたシリンドリカルステップ５０により、第１前側反射面４２ａに入射した光の一部は、板状導光体３０の延在方向（左右方向）に拡散する（光Ｌ２〜Ｌ５参照）。これにより、図６の比較例で説明した出射光の明るさが弱くなる範囲や光が殆ど出射されない暗い範囲に全反射の回数が１回の明るい光が拡散されるので、出射部３４からの出射光の明るさの均一度を高めることができる。

図３〜図５に示すように、複数のシリンドリカルステップ５０は左右方向に並んで配置されているが、第１前側反射面４２ａの中央に位置するシリンドリカルステップ５０の曲率半径が最も大きく、側方に位置するシリンドリカルステップ５０ほど曲率半径が小さくなるように形成されてよい。このようにシリンドリカルステップ５０を形成した場合、側方に位置するシリンドリカルステップ５０になるほど全反射した光の拡散の度合いが大きくなる。図５に示す例示的な光Ｌ１〜Ｌ５は、側方に位置するシリンドリカルステップ５０に入射した光ほど拡散の度合いが大きくなるように表されている。このような構成を取ることにより、より幅広い範囲に全反射の回数が１回の明るい光を拡散することができるので、より好適に出射部３４からの出射光の明るさの均一度を高めることができる。

以上、前側反射面４２における第１前側反射面４２ａについて説明した。次に、第１前側反射面４２ａの左右側方に形成された第２前側反射面４２ｂおよび第３前側反射面４２ｃについて説明する。

本実施形態において、第１前側反射面４２ａからの反射光の多くは、出射部３４における上下方向の中央付近の範囲から出射される。したがって、出射部３４における上方および下方の範囲は明るさが低下する傾向がある。そこで、本実施形態においては、第１前側反射面４２ａの左右側方に、多段反射面を備える第２前側反射面４２ｂおよび第３前側反射面４２ｃが設けられている。本実施形態において、第２前側反射面４２ｂおよび第３前側反射面４２ｃに形成された多段反射面は、反射光を出射部３４における下方の範囲に向けて方向づけるよう構成されている。これにより、出射部３４における下方の範囲の明るさの低下を抑制できるので、出射部３４からの出射光の明るさの均一度をより高めることができる。別の実施形態では、反射光を出射部３４における上方の範囲に向けて方向づけるよう構成された多段反射面が設けられてもよい。

図７は、車両用灯具の一部の概略断面図である。図７に示すように、上述した板状導光体３０は、インナーレンズ７０により覆われており、板状導光体３０の前端面の出射部３４からの出射光は、インナーレンズ７０を介して灯具前方に照射される。図７に示すように、板状導光体３０およびインナーレンズ７０の上下には、遮光部品７４，７５が設けられている。

図８は、インナーレンズ７０の一部の概略斜視図である。図８に示すように、インナーレンズ７０は、レンズ本体部７０ａと、該レンズ本体部７０ａをランプボディ１２（図１参照）に取り付けるための取付部７０ｂを備える。取付部７０ｂは、レンズ本体部７０ａの背面の一部分から後方に延在している。

インナーレンズ７０を図７に示すように車両用灯具に取り付けた状態で、灯具正面からインナーレンズ７０を見たとき、図８に示すように、取付部７０ｂが延在している部分７０ｃが他の部分と異なって見える場合がある。例えば、取付部７０ｂが延在している部分７０ｃが他の部分よりも暗く見える場合がある。

図７を参照してこの理由を説明する。図７には、灯具正面からインナーレンズ７０に入射した光線７６が図示されている。光線逆進の原理により、この光線７６が到達する部分が、灯具正面からインナーレンズ７０を見たときに、取付部７０ｂが延在している部分７０ｃに見えている部分となる。図７に示す例では、光線７６は取付部７０ｂ内を導光されて取付部７０ｂの先端部分まで到達している。すなわち、灯具正面からインナーレンズ７０を見たときには、取付部７０ｂが延在している部分７０ｃには取付部７０ｂの先端の暗い部分が見えているのである。このように取付部７０ｂが延在している部分７０ｃが他の部分と異なって見えると、車両用灯具としての見栄えが低下するおそれがある。

図９は、改良されたインナーレンズ９０を説明するための概略断面図である。図９に示すように、インナーレンズ９０は、レンズ本体部９０ａの表面に、ステップ９０ｄが形成されている。また、レンズ本体部９０ａから後方に延在する取付部９０ｂの中途に段差部９０ｅが形成されている。このようなステップ９０ｄおよび段差部９０ｅをインナーレンズ９０に設けたことにより、インナーレンズ９０に入射した光線９６は、ステップ９０ｄにより屈折された後、取付部９０ｂの中途に設けられた段差部９０ｅから出射され、板状導光体３０に到達する。すなわち、光線逆進の原理により、灯具正面からインナーレンズ９０を見たときには、取付部９０ｂが延在している部分９０ｃには、板状導光体３０が見えることになる。このように、取付部９０ｂが延在している部分９０ｃから比較的明るい板状導光体３０が見えるようにすることで、レンズ本体部９０ａの他の部分との見え方の差が小さくなるので、車両用灯具としての見栄えの低下を防止することができる。

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、発光素子としてＬＥＤを例示したが、発光素子はＬＥＤに限定されず、例えばＬＤ（レーザダイオード）であってもよい。

１０ 車両用灯具、 １２ ランプボディ、 ２６ ＬＥＤ、 ３０ 板状導光体、 ３２ 入射部、 ３４ 出射部、 ３６ 反射部、 ３８ 後端反射部、 ４２ 前側反射面、 ４４ 後側反射面、 ５０ シリンドリカルステップ、 ９０ インナーレンズ、 １２６ ＬＥＤ、 １３０ 板状導光体、 １３４ 出射部、 １３６ 反射部、 １３８ 後端反射部、 １４２ 前側反射面。

Claims (5)

1. 発光素子と、
   前記発光素子の光軸とその長手方向が交差するように配置された板状導光体であって、当該板状導光体の前記発光素子と対向する第１面に設けられ、前記発光素子からの光を当該板状導光体内部に入射する入射部と、前記第１面の反対側の第２面に設けられ、前記入射部で当該板状導光体内に入射した光を反射する反射部と、当該板状導光体の前端面に設けられ、前記反射部で反射した光を灯具前方に出射する出射部と、を備える板状導光体と、
   を備える車両用灯具であって、
   前記反射部は、前記光軸よりも前方に配置され、前記入射部からの光を前記出射部に向けて反射する前側反射面を有し、
   前記前側反射面は、前記入射部からの光を前記板状導光体の延在方向に拡散する複数の拡散ステップを有することを特徴とする車両用灯具。
2. 前記拡散ステップは、凹状のシリンドリカルステップであることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記前側反射面の中央に位置するシリンドリカルステップの曲率半径が最も大きく、側方に位置するシリンドリカルステップほど曲率半径が小さいことを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記前側反射面は、複数の拡散ステップの側方に配置された多段反射面をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用灯具。
5. 前記板状導光体を覆うように配置されるインナーレンズをさらに備え、
   前記インナーレンズは、当該インナーレンズの一部分から延びる延在部を有し、
   前記インナーレンズは、前記一部分に入射した光線が前記板状導光体に到達するように形成されたステップを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両用灯具。

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