JP2022165255A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】光拡散に好適なインナーレンズを備える車両用灯具を提供する。【解決手段】車両用灯具は面発光する発光体と、前記発光体の光出射面の前方に配置されるインナーレンズ４０と、を備え、インナーレンズ４０の入射面４１には、一方向に延びる第１ステップ４３が形成され、インナーレンズ４０の出射面４２には、第１ステップ４３と直交する方向に延びる第２ステップ４４が形成されている。インナーレンズ４０の対向する入射面４１と出射面４２の二面に、一方向に延びるステップを直交させて形成することで、入射光を四方に均等に拡散させることができる。なおかつ射出成形の金型加工は容易であるため再現性も高い。【選択図】図３

Description

本願発明は、面発光する発光体および前記発光体の出射面の前方に配置されるインナーレンズとを備えた車両用灯具に関し、特に、前記インナーレンズにより、光を均一に発散させることが可能な車両用灯具に関する。

車両用灯具に搭載されるインナーレンズ等の射出成型品においては、入射光を均一に光拡散させるために、表面にシボ加工を施すことがある（例えば特許文献１）

特開２０１１－１１０８２６号

しかし、シボ加工のための金型に施すエッジング処理はコントロールが難しいため、金型再現性が低いという問題がある。このため、複数拠点でグローバルに生産する等、異なる金型を用いてインナーレンズを生産する場合、拠点ごとに異なる性能のインナーレンズが生産され、均一な品質での生産が困難となる。

本発明は、これに鑑みてなされたものであり、光拡散に好適なインナーレンズを備える車両用灯具を提供する。

上記問題を解決するため、本開示のある態様においては、面発光する発光体と、前記発光体の光出射面の前方に配置されるインナーレンズと、を備え、前記インナーレンズの入射面には、一方向に延びる第１ステップが形成され、前記インナーレンズの出射面には、前記第１ステップと直交する方向に延びる第２ステップが形成されているように車両用灯具を構成した。

上記態様によれば、一方向に延びる第１ステップと第２ステップは拡散ステップであり、これがインナーレンズの入射面と出射面、即ち対向する二面に直交して形成されることで、インナーレンズに入射した光は四方に均一に拡散される。この構成においては、インナーレンズの金型にエッジング処理は不要で、金型加工が比較的容易で再現性が高く、シボ加工に代わる、光拡散に好適なインナーレンズが提供できる。

また、ある態様においては、前記インナーレンズは、一方向に長く形成されており、前記第１ステップまたは前記第２ステップは、前記インナーレンズの長手方向に延び方向を合わせて形成されているものとした。この態様によれば、インナーレンズの射出成形時に、溶融樹脂の流動方向とステップの延び方向が概ね合致するため、成形精度が向上し、成形不具合も抑制される。

またある態様においては、前記第１ステップのピッチと、前記第２ステップのピッチは、略同一であるように構成した。両ステップの光発散が均等となり、四方に均一に光が発散する。

またある態様では、前記第１ステップのステップ半径と、前記第２ステップのステップ半径は、０．４ｍｍ～１．２ｍｍであるものとした。ガスヤケ等の成形不具合を抑制しつつ、光学特性は維持し、配光調整しやすい形態とした。

またある態様では、前記第１ステップもしくは前記第２ステップ、またはその両方において、隣接するステップの間にはフィレット面が形成されているものとした。フィレット面により、ステップ間の細長い突出部や溝部が丸められる。射出成形の金型においても、これを形成する細く深い溝部や突出部が解消され、光学特性を維持しつつ、成形不具合を抑制できる。

またある態様では、前記フィレット面の曲率半径は、０．３０μｍ以上とした。極小の曲率半径を持つ面とすることで、光特性への影響を無視できるまで抑制し、拡散特性は維持できる形態とした。

また、ある態様においては、前記第１ステップは、高さ０μｍ超～２３μｍ以下の凸状ステップ、または深さ０μｍ超～５０μｍ以下の凹状ステップであるものとした。

また、ある態様にいては、前記第２ステップは、高さ０μｍ超～２３μｍ以下の凸状ステップ、または深さ０μｍ超～５０μｍ以下の凹状ステップであるものとした。十分な光拡散の特性は維持しつつ、金型の加工のしやすさも両立できるものとした。

以上の説明から明らかなように、光拡散に好適なインナーレンズを備える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正面図である。 図１のII-II線に沿った車両用灯具の水平端面図である。 インナーレンズの概要構成を示す。 図３のIV-IV線に沿った断面図である。主として、入射面側に形成される第１ステップの断面形態を示す。 図３のV-V線に沿った断面図である。主として、出射面側に形成される第２ステップの断面形態を示す。 変形例である。

以下、本発明の具体的な実施形態を、図面を参照しながら説明する。実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。また、以下の実施形態および変形例の説明において、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。なお、各図においては、特徴をわかりやすく示しており、縮尺や比率は実際の数値を反映したものではなく、構成を模式的に表したものである。

（車両用灯具）
図１は、本発明の好適な実施形態に係る車両用灯具１の正面図である。図２は、図１のII-II線に沿った端面図である。

車両用灯具１は、車両用前照灯であり、車両前部の右側に装着されるものである。

図１に示すように、車両用灯具１は、ランプボディ２と、ランプボディ２の開口部に取付けられた透明性の前面カバー４とを備える。ランプボディ２および前面カバー４により、内側に灯室Ｓが画成される。

車両用灯具１は、灯室Ｓ内に、ハイビームランプＨＩ、ロービームランプＬＯ、ターンシグナルランプＴＵＲＮ、およびデイタイムランニングランプＤＬを収容するコンビネーションランプである。

ハイビームランプＨＩ、ロービームランプＬＯ、およびターンシグナルランプＴＵＲＮは、灯室Ｓ内に車幅方向に並んで配置されている。これらランプ（ＨＩ，ＬＯ，ＴＵＲＮ）は、従来周知の構成、例えば反射型、プロジェクタ型等の灯具ユニットが用いられており、その種類は問わない。

デイタイムランニングランプＤＬは、灯室Ｓ内の上方域に、車両用灯具１の上辺に沿って配置されている。

図２に示すように、デイタイムランニングランプＤＬは、光源ユニット３０とインナーレンズ４０とを備える。光源ユニット３０は、ＬＥＤ光源１０と導光体２０から構成される。

ＬＥＤ光源１０は、給電されることで発光するＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。拡散的に白色光を出射して導光体２０に光を供給する光源であり、その発光面を導光体２０の光入射面である左側端面へ向けた状態で配置されている。

灯室Ｓ内には、ＬＥＤ光源１０と前面カバー４との間に配置されるエクステンション部材６が配置されている。ＬＥＤ光源１０の構造はエクステンション部材６により覆われ、外部から隠蔽されている。

導光体２０は、一方向に長い直方体状の光学部材であり、アクリルやポリカーボネート等の透明樹脂を射出成形することにより形成されている。導光体２０の長手方向に沿った前面側は、光を出射する導光体出射面２２として構成されている。導光体２０の後面側には、導光体２０内を進む光を導光体出射面２２に向けて反射する複数の導光体ステップ２３を有する反射面２１が形成されている。導光体ステップ２３は、三角柱状であり、長手方向に沿った断面は、直角三角形形状である。導光体ステップ２３の形状はこれに限らず、例えば溝や点刻でもよい。

インナーレンズ４０は、導光体２０の導光体出射面２２の前方に配置されている。インナーレンズ４０は、光を均一に拡散させるためのレンズであり、後面が入射面４１、前面が出射面４２として構成される。入射面４１および出射面４２には、光を拡散させるためのステップが形成されている（詳細は後述）。

光源ユニット３０は、面発光する発光面を有する発光体であり、ＬＥＤ光源１０から入射した光は導光体２０内を、全反射を繰り返しながら進む。反射面２１に入射した光は導光体ステップ２３で導光体出射面２２へ向けて反射され、導光体出射面２２から出射される。

導光体出射面２２から出射した光は、今度は前方に配置されたインナーレンズ４０の入射面４１に入射し、拡散されて、出射面４２から車両前方に出射される。

（インナーレンズ）
図３はインナーレンズ４０の概略構成図である。図３（Ａ）が正面斜視図であり、主として出射面を示す。図３（Ｂ）が背面斜視図であり、主として入射面を示す。図３（Ｃ）が平面図、図３（Ｄ）が正面図、図３（Ｅ）が背面図、図３（Ｆ）が側面図である。

図３に示すように、インナーレンズ４０は、一方向（水平方向）に長く延びて形成された略直方体形状であり、透過性を有する樹脂材料の射出成形品である。インナーレンズ４０は、導光体２０の前方に、その長手方向を導光体２０の長手方向に合わせて配置されている。インナーレンズ４０は導光体２０よりも大きく、前方視して導光体２０を覆うように配置されており、導光体２０から出射した光はインナーレンズ４０に入射する。

インナーレンズ４０の入射面４１には一方向に延びる第１ステップ４３が形成されている。出射面４２には、第１ステップ４３とは直交する方向に延びる第２ステップ４４が形成されている。本実施形態においては、第１ステップ４３は鉛直方向に延びて形成されており、第２ステップ４４は水平方向に延びて形成されている。

（拡大断面図）
図４は、図３（Ｅ）のＩＶ-ＩＶ線に沿った断面の拡大図である。主として第１ステップ４３の断面形状を示す。図５は図３（Ｄ）のＶ－Ｖ線に沿った断面の拡大図である。主として第２ステップ４４の断面形状を示す。

図３および図４に示すように、入射面４１に形成される第１ステップ４３は、延び方向である鉛直方向に、同形態を保ちつつ延びて形成されており、延び方向に直交する断面形態（水平断面）は、延び方向のどの位置においても略同一となっている。

第１ステップ４３は凹状ステップであり、鉛直方向に延びる凹状曲面４５が、背面全体に、等ピッチ（第１ピッチＰ１）で水平方向に無数に連続して形成されている。さらに隣接するステップ同士の間にはそれぞれ、極小半径曲面が、第１フィレット面４７として形成されている。それぞれの凹状曲面４５は同一形態であり、凹状曲面４５の間に形成される第１フィレット面４７も、それぞれ同一形態となっている。

第１フィレット面４７は、隣接する凹状ステップに境界部として形成される細長い突出部を丸めるように、凹状の第１ステップ４３とは逆形態の凸状に形成される。射出成形品の突出部は、成形の金型においては深い溝部となる。射出成形時に溶融した樹脂が金型の細く深い溝部にかかると、金型に追従できないことがある。その場合、エアを巻きこんで保圧をかけられ、いわゆるガスヤケが生じる。第１フィレット面４７を設けることで、金型の細長い溝部が解消され、ガスヤケ等の成形不具合が抑制される。

同様に、図３および図５に示すように、出射面４２に形成される第２ステップ４４は、延伸方向である水平方向に、同形態を保ちつつ延びて形成されており、延伸方向に直交する断面形態（鉛直断面）は、延伸方向のどの位置においても略同一となっている。

第２ステップ４４は凸状ステップであり、水平方向に延びる凸状曲面４６が、表面全体に、等ピッチ（第２ピッチＰ２）で鉛直方向に無数に連続して形成されている。さらに隣接するステップ同士の間には、極小半径曲面が、第２フィレット面４８として、それぞれ形成されている。それぞれの凸状曲面４６は同一形態であり、凸状曲面４６の間に形成される第２フィレット面４８も、それぞれ同一形態となっている。

第２フィレット面４８は、隣接する凸状ステップに境界部として形成される細長く深い溝部を丸めるように、凸状の第２ステップ４４とは逆形態の凹状に形成される。射出成形品の溝部は、成形の金型においては細長い突出部となる。射出成形時に、溶融した樹脂が金型の突出部にかかると、金型に追従できないことがある。その場合、やはりエアを巻き込んで保圧をかけられ、ガスヤケが生じる。第２フィレット面４８を設けることで、金型の突出部が丸められ、ガスヤケ等の成形不具合が抑制される。

光学性能と成形性能の両立のため、第１ステップ４３のステップ半径Ｒ１（図４に示す凹状曲面４５の曲率半径）は、０．４ｍｍ～１.２ｍｍが好ましい。同様に、第２ステップ４４のステップ半径Ｒ２（図５に示す凸状曲面４６の曲率半径）は、０.４～１．２ｍｍが好ましい。

また、同様に凹状ステップである第１ステップの深さＤは、０μｍ超～５０μｍ以下が好ましく、３９μｍ～４３μｍであればより好ましい。凸状ステップである第２ステップ４４の高さＨは、０μｍ超～２３μｍｍ以下が好ましく、１３μｍ～２３μｍであればより好ましい。

ガスヤケ等の成形不具合を抑制して精度よく成形するため、第１ピッチＰ１および第２ピッチＰ２は、０.３ｍｍ～０．７ｍｍが好ましく、０．４ｍｍ～０．６ｍｍであればより好ましい。また、第１ピッチＰ１と第２ピッチＰ２は、略同一であると、各方向に同等に光を拡散させられるため、好ましい。

第１フィレット面４７の曲率半径ＳＲ１、および第２フィレット面４８の曲率半径ＳＲ２は、０．３０μｍ以上でありステップ半径未満であれば成形不具合を抑制でき、また金型を加工しやすく好ましい。さらに０．３２μｍ～０．４μｍであれば、成形不良を抑制しつつ、光学性能への影響も無視できる程度できるため、より好ましい。

（作用効果）
第１ステップ４３および第２ステップ４４は拡散ステップであり、対向する入射面４１と出射面４２に、一方向に延びる二つの拡散ステップが直交して形成されることで、インナーレンズ４０へ入射した光は、直交する２方向に拡散され、結果四方に均等に拡散されて出射される。即ち、両ステップの形成された入射面４１と出射面４２により、車両用灯具１を正面視すると、インナーレンズ４０が広範囲で均一発光していると視認される。

従来は、インナーレンズの均一な光拡散の手段には、シボ加工が用いられていたが、シボ加工のために金型に施すエッジング処理はコントロールが難しいため、金型の再現性が低い、という問題があった。グローバル生産等で異なる金型で射出成形する場合、樹脂成形品に同等の光特性や品質を持たせることが難しかった。これに対し、本開示の構成を用いることで、金型に施すエッジング処理が不要となり、金型の加工が比較的容易で、再現性が高いという利点が得られる。正面視して格子状となるステップを、対向する二面の一面ずつに、一方向に延びるステップとして設けることで、金型加工をより容易なものとし、金型の加工コストも低く抑えることができる。また、金型加工が、エッジング処理よりも容易でコントロールしやすいため、配光の調整の自由度も高い。均一な光拡散に好適なインナーレンズを提供できる。

（変形例）
光の不均一拡散（正面から見たときの光の偏り、いわゆるモアレ）を抑制するため、入射面４１に形成される第１ステップ４３の延び方向と出射面４２に形成される第２ステップ４４の延び方向は直交している必要があるが、その形態は本実施形態に限られない。その他の形態を、変形例として、図６を用いて説明する。図６に示すインナーレンズ４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄは変形例である。図６（Ａ１）、図６（Ｂ１）、図６（Ｃ１）、図６（Ｄ１）は正面斜視図であり、主として出射面側を示す。図６（Ａ２）、図６（Ｂ２）、図６（Ｃ２）、図６（Ｄ２）は背面斜視図であり、主として入射面側を示す。

例えば、図６（Ａ１）および図６（Ａ２）に示すインナーレンズ４０Ａにおいては、第１ステップ４３Ａは水平方向に延びて形成され、第２ステップ４４Ａは鉛直方向に延びて形成されている。図６（Ｂ１）および図６（Ｂ２）に示すインナーレンズ４０Ｂにおいては、第１ステップ４３Ｂが水平方向から所定角度だけ傾いて形成されており、第２ステップ４４Ｂは、第１ステップ４３Ｂに直交する方向に延びて形成されている。このように、ステップの延び方向は上下左右方向のみに限定されず、インナーレンズの形状に合わせて形成することができる。

表面に形成されるステップの凹凸形態についても、同様である。図６（Ｃ１）および図６（Ｃ２）に示すインナーレンズ４０Ｃにおいては、第１ステップ４３Ｃは凸状ステップであり、第２ステップ４４Ｃも凸状ステップとなっている。図６（Ｄ１）および図６（Ｄ２）に示すインナーレンズ４０Ｄは、第１ステップ４３Ｄは凹状ステップであり、第２ステップ４４Ｄも凹状ステップである。このように、凸状ステップと凹状ステップは、自由に組み合わせることができる。

第２ステップ４４が第１ステップ４３の延伸方向に直交した方向に延びて形成されていれば良く、これにより入射光は直交する二方向に拡散され、インナーレンズ４０は、光を均一に発散させることができる。ここで、出射面４２に形成される第２ステップ４４が、インナーレンズ４０の長手方向と、延び方向を合わせて形成されていると好ましい。これを図３に戻って説明する。

図３（Ａ）および図３（Ｄ）に示すように、インナーレンズ４０は、一方向に長く形成され、長手方向の端部に射出成形用のゲート痕Ｇを有する。このため、インナーレンズ４０の成形時、溶融樹脂がインナーレンズ４０の長手方向に沿って射出される。このように一般的に、一方向に長い形状の品を射出成形する際には、ゲートは長手方向側面に設けて、溶融樹脂を長手方向に沿って射出する。これにより、回り込みが抑制されて溶融樹脂が端部まで行き届きやすくなり、成形不具合が抑制される。同様に、一方向に延びるスッテプにおいては、ステップの延び方向が溶融樹脂の射出方向に沿って形成されると、金型の凹凸にエアを巻き込んで成形されてしまうガスヤケ等の不具合が抑制され、成形精度も向上するため好ましい。本実施形態においては、インナーレンズ４０の長手方向に沿って第２ステップ４４が形成されている。これにより、第２ステップ４４は、概ね溶融樹脂の流動方向に沿って形成されるため、成形不良を抑制し、成形精度を向上させることができる。

射出成形品の全体形状や金型形態等からゲート位置が決定されるため、第１ステップ４３または第２ステップ４４のどちらのステップの延び方向を溶融樹脂の摺動方向に合わせても、成形不良が抑制され好ましい。ここで、第２ステップ４４のステップの延び方向と溶融樹脂の延び方向を合わせると、より好ましい。出射面４２に形成される第２ステップ４４は車両用灯具１の正面から視認されるため、第２ステップ４４の成形精度が向上することで、インナーレンズ４０の見栄えも向上する。

以上、本発明の好ましい実施形態および変形例について述べたが、上記の実施形態は本発明の一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

１ ：車両用灯具
１０ ：ＬＥＤ光源
２０ ：導光体
２２ ：導光体出射面
３０ ：光源ユニット
４０ ：インナーレンズ
４１ ：入射面
４２ ：出射面
４３ ：第１ステップ
４４ ：第２ステップ
４７ ：第１フィレット面
４８ ：第２フィレット面
Ｄ ：深さ
Ｈ ：高さ
Ｐ１ ：第１ピッチ
Ｐ２ ：第２ピッチ
Ｒ１ ：（第１ステップの）ステップ半径
Ｒ２ ：（第２ステップの）ステップ半径
ＳＲ１ ：（第１フィレット面の）曲率半径
ＳＲ２ ：（第２フィレット面の）曲率半径

Claims (8)

1. 面発光する発光体と、前記発光体の光出射面の前方に配置されるインナーレンズと、を備え、
   前記インナーレンズの入射面には、一方向に延びる第１ステップが形成され、前記インナーレンズの出射面には、前記第１ステップと直交する方向に延びる第２ステップが形成されている、
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記インナーレンズは、一方向に長く形成されており、
   前記第１ステップまたは前記第２ステップは、前記インナーレンズの長手方向に延び方向を合わせて形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記第１ステップのピッチと、前記第２ステップのピッチは、略同一である、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記第１ステップのステップ半径および前記第２ステップのステップ半径は、０．４ｍｍ～１．２ｍｍである、
   ことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれかに記載の車両用灯具。
5. 前記第１ステップもしくは前記第２ステップ、またはその両方において、隣接するステップの間にはフィレット面が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１～請求項４のいずれかに記載の車両用灯具。
6. 前記フィレット面の曲率半径は、０．３０μｍ以上である、
   ことを特徴とする請求項５に記載の車両用灯具。
7. 前記第１ステップは、高さ０μｍ超～２３μｍ以下の凸状ステップ、または深さ０μｍ超～５０μｍ以下の凹状ステップである、
   ことを特徴とする請求項１～請求項６のいずれかに記載の車両用灯具。
8. 前記第２ステップは、高さ０μｍ超～２３μｍ以下の凸状ステップ、または深さ０μｍ超～５０μｍ以下の凹状ステップである、
   ことを特徴とする請求項１～請求項７のいずれかに記載の車両用灯具。

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