JP3961808B2 - 車両用灯具 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、光源として通常のLEDとは異なる特殊LEDを備えた車両用灯具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ハイマウントストップランプ等の車両用灯具においては、LEDを備えた灯具構成が多く採用されている。
【0003】
このような車両用灯具においては、図8に示すように、LED112からの光を、その前方に設けられた前面レンズ114の複数のレンズ素子114sにより拡散偏向制御するように構成されているが、LED112は発光光量が小さいので、車両用灯具としての照射光量を十分に確保することが容易でない。
【0004】
すなわち、同図に示すように、通常のLED112は、砲弾形状の透光体124に埋設されたLEDチップ122から放射される光のうち、正面方向に対して所定角度範囲内の放射光については、透光体124の前端部を構成する略半球面状の集光レンズ126で正面方向寄りに屈折させて利用するようになっているが、正面方向に対して大きな放射角度で放射される光は迷光となるので、これを利用することはできない。したがって、このようなLED112を備えた車両用灯具においては、十分な照射光量を十分に確保することが容易でない。
【0005】
そこで、通常のLEDに代えて、図7に示すような特殊LED12を車両用灯具の光源として採用する方法が考えられる。
【0006】
この特殊LED12は、透光ブロック24に埋設されたLEDチップ22から放射される光のうち、正面方向に対して所定角度範囲内の放射光については、通常のLEDと同様、透光ブロック24の前端面24aに略半球面状に突出するように形成された集光レンズ26で正面方向寄りに屈折させて利用し、さらに、正面方向に対して大きな放射角度で放射される光についても、透光ブロック24の前端面24aにおける集光レンズ26の周辺部分で反射させるとともに透光ブロック24内に設けられたリフレクタ28で再度反射させることにより利用するようになっている。
【0007】
このような特殊LED12を採用することにより、LEDチップ22からの放射光の利用効率を高めて、その発光光量を増大させることができ、これにより車両用灯具としての照射光量を十分に確保することが可能となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この場合において、単に前面レンズを特殊LED12の前方に適当に配置しただけでは、次のような問題がある。
【0009】
すなわち、集光レンズ26を透過した直射光B1は平行光線束とはならず拡散光線束となるので、特殊LED12からある程度前方に離れた位置Poにおいてリフレクタ28からの反射光B2と交差し始める。
【0010】
したがって、前面レンズを特殊LED12から大きく離れた位置Pfに配置した場合には、前面レンズに直射光B1と反射光B2とが重複して入射する重複入射領域が生じてしまうこととなり、このため、この重複入射領域では直射光B1および反射光B2に対して同一の拡散偏向制御を行わざるを得ない。しかしながら、直射光B1と反射光B2とでは前面レンズに対する入射方向が異なっており、しかも直射光B1は反射光B2に比して光度が高いので、前面レンズによる特殊LED12からの光に対する拡散偏向制御を適切に行うことができなくなってしまう、という問題がある。
【0011】
一方、前面レンズを特殊LED12に近接した位置Pnに配置した場合には、直射光B1と反射光B2とが全く交差していない状態で前面レンズに入射するので、前面レンズに特殊LED12からの光が入射しない光非入射領域が生じてしてしまう。そして灯具点灯時この光非入射領域がリング状に暗く見えるので、灯具の見映えが損なわれてしまう、という問題がある。
【0012】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、特殊LEDを備えた車両用灯具において、灯具の見映えを損なうことなく、前面レンズによる特殊LEDからの光に対する拡散偏向制御を適切に行うことができる車両用灯具を提供することを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、前面レンズの配置に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【0014】
すなわち、本願発明に係る車両用灯具は、
光源としての特殊LEDと、この特殊LEDの前方に設けられ、該特殊LEDからの光を複数のレンズ素子により拡散偏向制御する前面レンズと、を備えてなる車両用灯具において、
上記特殊LEDが、LEDチップと、このLEDチップが埋設された透光ブロックと、この透光ブロックの前端面における上記LEDチップの前方部位において略半球面状に突出する集光レンズと、上記LEDチップから上記透光ブロックの前端面における上記集光レンズの周辺部分で反射した光を前方へ向けて再度反射させるリフレクタとからなり、
上記前面レンズが、上記集光レンズを透過した直射光と上記リフレクタからの反射光とが交差し始める位置近傍に配置されている、ことを特徴とするものである。
【0015】
上記「前面レンズ」は、特殊LEDからの光を複数のレンズ素子により拡散偏向制御するように構成されたものであれば、各レンズ素子の配置および形状等の具体的構成は特に限定されるものではない。
【0016】
上記「各レンズ素子」は、入射光を拡散させる機能のみを有するものであってもよいし、入射光を偏向させる機能のみを有するものであってもよいし、入射光を拡散させるとともに偏向させる機能を有するものであってもよい。
【0017】
【発明の作用効果】
上記構成に示すように、本願発明に係る車両用灯具は、その光源として、LEDチップが埋設された透光ブロックと、この透光ブロックの前端面におけるLEDチップの前方部位において略半球面状に突出する集光レンズと、LEDチップから透光ブロックの前端面における集光レンズの周辺部分で反射した光を灯具前方へ向けて再度反射させるリフレクタとからなる特殊LEDが用いられているので、LEDチップからその正面方向に対して所定角度範囲内の方向に放射される光については、集光レンズで正面方向寄りに屈折させて利用することができるとともに、正面方向に対して大きな放射角度で放射される光についても、リフレクタからの反射光として利用することができる。そしてこれにより、LEDチップからの放射光の利用効率を高めて、その発光光量を増大させることができ、これにより車両用灯具としての照射光量を十分に確保することが可能となる。
【0018】
そして、本願発明に係る車両用灯具においては、この特殊LEDからの光をその前方に設けられた前面レンズの複数のレンズ素子により拡散偏向制御するように構成されているが、前面レンズは、集光レンズを透過した直射光とリフレクタからの反射光とが交差し始める位置近傍に配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【0019】
すなわち、上記直射光と上記反射光とでは入射方向および光度が異なっているが、これら直射光と反射光とが交差し始める位置近傍に前面レンズが配置されているので、前面レンズに直射光と反射光とが重複して入射する重複入射領域が生じてしまうのを防止することができ、これにより、前面レンズによる特殊LEDからの光に対する拡散偏向制御を適切に行うことが可能となる。
【0020】
また、直射光と反射光とが交差し始める位置近傍に前面レンズが配置されていることにより、前面レンズに特殊LEDからの光が入射しないリング状の光非入射領域が生じてしまうのを防止することができるので、灯具点灯時に前面レンズが全体的に明るく見えるようにすることができ、これにより灯具の見映えが損なわれてしまうのを未然に防止することができる。
【0021】
このように本願発明によれば、特殊LEDを備えた車両用灯具において、灯具の見映えを損なうことなく、前面レンズによる特殊LEDからの光に対する拡散偏向制御を適切に行うことができる。
【0022】
上述したように、集光レンズを透過した直射光はリフレクタからの反射光に比して光度が高いので、前面レンズを構成する複数のレンズ素子のうち、直射光が入射する直射光入射領域に位置するレンズ素子の拡散角度を、反射光が入射する反射光入射領域に位置するレンズ素子の拡散角度よりも大きい値に設定するようにすれば、灯具点灯時に前面レンズ全体を略均一に明るく見えるようにすることができ、これにより灯具の見映えを高めることができる。
【0023】
ところで、直射光入射領域と反射光入射領域との境界線は、前面レンズ上に略円形形状に形成されるので、複数のレンズ素子が碁盤目状に配置されている場合には、一部のレンズ素子が直射光入射領域と反射光入射領域との境界線上に位置することとなる。この境界線上に位置するレンズ素子については、その拡散角度を直射光と反射光とのうち入射光量が多い方の領域用に設定された拡散角度に設定するようにすれば、十分に適切な拡散偏向制御を行うことが可能となる。
【0024】
本願発明に係る車両用灯具は、その光源として単一の特殊LEDを備えた灯具構成としてもよいが、複数の特殊LEDが互いに照射方向を揃えるようにして配置された灯具構成としてもよい。その際、前面レンズを、各特殊LED毎に該特殊LEDからの光を拡散偏向制御する複数のレンズ素子が配置された構成とすれば、前面レンズを広い発光面積で明るく見えるようにすることができる。
【0025】
この場合において、複数の特殊LEDを列状に配置するとともに、これら各特殊LEDを列状配置の方向に長尺の略矩形形状に形成すれば、ハイマウントストップランプ等に適した薄型の灯具構成を容易に実現することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本願発明の一実施形態について説明する。
【0027】
図1は、本実施形態に係る車両用灯具10を示す正面図であり、図2および3は、いずれも図1のII-II 線断面図であり、図4は、車両用灯具10を示す分解斜視図である。
【0028】
これらの図に示すように、本実施形態に係る車両用灯具10は、小型の灯具ユニットであって、該車両用灯具10を複数個配列することにより、テールランプやストップランプ等の各種標識灯として使用され得るようになっている。
【0029】
この車両用灯具10は、光源としての特殊LED12と、この特殊LED12の前方に設けられ、該特殊LED12からの光を複数のレンズ素子14sにより拡散偏向制御する前面レンズ14と、特殊LED12を支持するプリント基板16と、このプリント基板16と特殊LED12とを収容するとともに、前端面において前面レンズ14を支持するランプボディ18とからなっている。
【0030】
特殊LED12は、LEDチップ22と、このLEDチップ22が埋設された透光ブロック24と、この透光ブロック24の前端面24aにおけるLEDチップ22の前方部位において略半球面状に突出する集光レンズ26と、LEDチップ22から透光ブロック24の前端面24aにおける集光レンズ26の周辺部分で反射(内面反射)した光を前方へ向けて再度反射させるリフレクタ28とからなっている。
【0031】
この特殊LED12は、灯具正面視において左右方向に長尺の略矩形形状に形成されており、そのLEDチップ22を前後方向に延びる灯具光軸Ax上に位置させるようにして配置されている。
【0032】
LEDチップ22から集光レンズ26に入射した光は、灯具光軸Ax寄りに屈折するので、この集光レンズ26を透過した直射光B1は、灯具光軸Axを中心として円錐状に広がる拡散光線束となる。一方、リフレクタ28からの反射光B2は、灯具光軸Axを中心軸とする円錐面を中心として広がるリング状の拡散光線束となる。直射光B1は、反射光B2に比して光度が高い光線束となっている。そして、透光ブロック24の前端面24aから所定寸法前方へ離れた位置Po(図7参照)において、これら直射光B1と反射光B2とが交差し始める。
【0033】
前面レンズ14は、直射光B1と反射光B2とが交差し始める位置Po近傍に配置されている。この前面レンズ14を構成する複数のレンズ素子14sは、該前面レンズ14の裏面に碁盤目状に配置されている。これら各レンズ素子14sは、特殊LED12からの光を灯具光軸Ax寄りに偏向させるとともに拡散させるようになっている。
【0034】
これら複数のレンズ素子14sのうち、直射光B1が入射する直射光入射領域A1に位置するレンズ素子14s1の拡散角度は、反射光B2が入射する反射光入射領域A2に位置するレンズ素子14s2の拡散角度よりも大きな値に設定されている。例えば、レンズ素子14s1の拡散角度は、灯具光軸Axと平行な軸線を中心にして上下左右に各々8°に設定されており、レンズ素子14s2の拡散角度は、灯具光軸Axと平行な軸線を中心にして上下左右に各々3°に設定されている。
【0035】
図5は、前面レンズ14を構成する複数のレンズ素子14sを示す正面図である。
【0036】
図示のように、直射光入射領域A1と反射光入射領域A2との境界線BLは、前面レンズ14上に略円形形状に形成されるので、一部のレンズ素子14s3、14s4は境界線BL上に位置することとなる。これらレンズ素子14s3、14s4の拡散角度は、直射光B1と反射光B2とのうち入射光量が多い方の領域用に設定された拡散角度に設定されている。すなわち、直射光B1の入射光量の方が多いレンズ素子14s3の拡散角度は、直射光入射領域A1に位置するレンズ素子14s1の拡散角度と同じ値に設定されており、反射光B2の入射光量の方が多いレンズ素子14s4の拡散角度は、反射光入射領域A2に位置するレンズ素子14s2の拡散角度と同じ値に設定されている。
【0037】
以上詳述したように、本実施形態に係る車両用灯具10は、その光源として特殊LED12が用いられているので、該特殊LED12のLEDチップ22からその正面方向に対して所定角度範囲内の方向に放射される光については、該特殊LED12の集光レンズ26で正面方向寄りに屈折させて利用することができるとともに、正面方向に対して大きな放射角度で放射される光についても、該特殊LED12のリフレクタ28からの反射光として利用することができる。そしてこれにより、LEDチップ22からの放射光の利用効率を高めて、その発光光量を増大させることができ、これにより車両用灯具としての照射光量を十分に確保することが可能となる。
【0038】
そして、本実施形態に係る車両用灯具10においては、この特殊LED12からの光をその前方に設けられた前面レンズ14の複数のレンズ素子14sにより拡散偏向制御するように構成されているが、前面レンズ14は、集光レンズ26を透過した直射光B1とリフレクタ28からの反射光B2とが交差し始める位置Po近傍に配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【0039】
すなわち、直射光B1と反射光B2とでは入射方向および光度が異なっているが、これら直射光B1と反射光B2とが交差し始める位置Po近傍に前面レンズ14が配置されているので、前面レンズ14に直射光B1と反射光B2とが重複して入射する重複入射領域が生じてしまうのを防止することができ、これにより、前面レンズ14による特殊LED12からの光に対する拡散偏向制御を適切に行うことが可能となる。
【0040】
また、直射光B1と反射光B2とが交差し始める位置Po近傍に前面レンズ14が配置されていることにより、前面レンズ14に特殊LED12からの光が入射しない光非入射領域が生じてしまうのを防止することができるので、灯具点灯時に前面レンズ14が全体的に明るく見えるようにすることができ、これにより灯具の見映えが損なわれてしまうのを未然に防止することができる。
【0041】
このように本実施形態によれば、灯具の見映えを損なうことなく、前面レンズ14による特殊LED12からの光に対する拡散偏向制御を適切に行うことができる。
【0042】
上述したように、直射光B1は反射光B2に比して光度が高いものとなるが、本実施形態においては、前面レンズ14を構成する複数のレンズ素子14sのうち、直射光入射領域A1に位置するレンズ素子14s1の拡散角度が、反射光入射領域A2に位置するレンズ素子14s2の拡散角度よりも大きい値に設定されているので、灯具点灯時に前面レンズ14全体を略均一に明るく見えるようにすることができ、これにより灯具の見映えを高めることができる。
【0043】
本実施形態においては、前面レンズ14を構成する複数のレンズ素子14sが碁盤目状に配置されているが、前面レンズ14上に略円形形状に形成される直射光入射領域A1と反射光入射領域A2との境界線BL上に位置するレンズ素子14s3、14s4については、その拡散角度が直射光B1と反射光B2とのうち入射光量が多い方の領域用に設定された拡散角度に設定されているので、十分に適切な拡散偏向制御を行うことが可能となる。
【0044】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【0045】
図6は、本変形例に係る車両用灯具50を示す正面図(c)およびその分解図(a)、(b)である。
【0046】
上記実施形態に係る車両用灯具10においては、その光源として単一の特殊LED12を備えた灯具構成となっているのに対し、本変形例に係る車両用灯具50においては、複数(5個)の特殊LED12を備えた灯具構成となっている。
【0047】
これら複数の特殊LED12は、左右方向に等間隔で直線状に1列で配置されており、共通のプリント基板56に支持されている。その際、これら特殊LED12は、互いに照射方向を揃えるようにして配置されており、また、各特殊LED12は、上記実施形態と同様、左右方向に長尺となるように配置されている。
【0048】
プリント基板56は、該プリント基板56を複数の特殊LED12と共に収容するランプボディ58に支持されている。そして、このランプボディ58の前端面には前面レンズ54が支持されている。
【0049】
前面レンズ54は、各特殊LED12毎に該特殊LED12からの光を拡散偏向制御する複数のレンズ素子54sが配置されている。これら複数のレンズ素子54sは、各特殊LED12毎に、上記実施形態のレンズ素子14s1、14s2、14s3、14s4に対応するレンズ素子54s1、54s2、54s3、54s4が配置されてなっている。
【0050】
本変形例に係る車両用灯具50のように、特殊LED12を複数個備えた灯具構成を採用することにより、前面レンズ54を広い発光面積で明るく見えるようにすることができる。
【0051】
また、本変形例に係る車両用灯具50は、複数の特殊LED12が左右方向に等間隔で直線状に1列で配置されており、しかも各特殊LED12が左右方向に長尺の略矩形形状に形成されているので、ハイマウントストップランプ等に適した薄型の灯具構成を容易に実現することができる。
【0052】
なお、本変形例のように、複数の特殊LED12を直線状に1列で配置する代わりに、複数の特殊LED12を直線状に複数列で配置すること、あるいは複数の特殊LED12を円弧状、波形状に1列または複数列で配置すること等も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の一実施形態に係る車両用灯具を示す正面図
【図2】上記車両用灯具を示す、図1のII-II 線断面図(その1)
【図3】上記車両用灯具を示す、図1のII-II 線断面図(その2)
【図4】上記車両用灯具を示す分解斜視図
【図5】上記車両用灯具の前面レンズを構成する複数のレンズ素子を示す正面図
【図6】上記実施形態の変形例に係る車両用灯具を示す正面図(c)およびその分解図(a)、(b)
【図7】上記実施形態で用いられる特殊LEDを単品で示す図
【図8】従来例を示す、図2と同様の図
【符号の説明】
10、50 車両用灯具
12 特殊LED
14、54 前面レンズ
14s、14s1、14s2、14s3、14s4、54s、54s1、54s2、54s3、54s4 レンズ素子
16、56 プリント基板
18、58 ランプボディ
22 LEDチップ
24 透光ブロック
24a 前端面
26 集光レンズ
28 リフレクタ
A1 直射光入射領域
A2 反射光入射領域
Ax 灯具光軸
B1 直射光
B2 反射光
BL 境界線
Po 集光レンズを透過した直射光とリフレクタからの反射光とが交差し始める位置

Claims (5)

  1. 光源としての特殊LEDと、この特殊LEDの前方に設けられ、該特殊LEDからの光を複数のレンズ素子により拡散偏向制御する前面レンズと、を備えてなる車両用灯具において、
    上記特殊LEDが、LEDチップと、このLEDチップが埋設された透光ブロックと、この透光ブロックの前端面における上記LEDチップの前方部位において略半球面状に突出する集光レンズと、上記LEDチップから上記透光ブロックの前端面における上記集光レンズの周辺部分で反射した光を前方へ向けて再度反射させるリフレクタとからなり、
    上記前面レンズが、上記集光レンズを透過した直射光と上記リフレクタからの反射光とが交差し始める位置近傍に配置されている、ことを特徴とする車両用灯具。
  2. 上記前面レンズを構成する複数のレンズ素子のうち、上記直射光が入射する直射光入射領域に位置するレンズ素子の拡散角度が、上記反射光が入射する反射光入射領域に位置するレンズ素子の拡散角度よりも大きな値に設定されている、ことを特徴とする請求項1記載の車両用灯具。
  3. 上記複数のレンズ素子が、碁盤目状に配置されており、
    上記直射光入射領域と上記反射光入射領域との境界線上に位置するレンズ素子の拡散角度が、上記直射光と上記反射光とのうち入射光量が多い方の領域用に設定された拡散角度に設定されている、ことを特徴とする請求項2記載の車両用灯具。
  4. 上記特殊LEDが、互いに照射方向を揃えるようにして複数個配置されており、
    上記前面レンズが、上記各特殊LED毎に該特殊LEDからの光を拡散偏向制御する複数のレンズ素子が配置されてなる、ことを特徴とする請求項1〜3いずれか記載の車両用灯具。
  5. 上記複数の特殊LEDが、列状に配置されるとともに、これら各特殊LEDが、上記列状配置の方向に長尺の略矩形形状に形成されている、ことを特徴とする請求項4記載の車両用灯具。
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