JP4218493B2 - Ｌｅｄ灯具 - Google Patents

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Description

本発明は、四輪自動車や（以下、単に「自動車」という。）や自動二輪車等の移動車両の所定の位置に設置され、移動車両の挙動を主として車両後方に伝達するＬＥＤ灯具に関し、特に、簡素な構成で、車両後方の広範囲にわたって発光光の高い視認性を付与することのできるＬＥＤ灯具に関する。
自動車や自動二輪車等の移動車両には、主として車両後方に自車の挙動を視覚的に伝達するための灯具が設置されている。この灯具は、例えば、ブレーキ灯、テール灯、ウインカー灯、後退灯を有し、車両の挙動および進行方向に応じてこれらの灯具が点灯又は点滅するように形成されている。このような灯具の光源として、近年、ＬＥＤ（Light-Emitting Diode：発光ダイオード）を用いたものがある。ＬＥＤを用いた灯具は、長寿命で省電力性に優れることから、電力供給面で制約の多い自動車等の用途に好適である。また、ＬＥＤのサイズが小であることにより、灯具の小型化を実現するものとして期待されている。
しかし、ブレーキ灯等の警戒を促す用途の灯具においては、ＬＥＤから放射される光量のみでは照射性が十分でないことから、レンズ等の光学部材を組み合わせることによって照射面積を拡大する灯具が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１に記載される灯具は、ＬＥＤを発光源としてドーム部およびベース部を有する光源と、入射面，第１の反射領域，第１の反射面，直接伝導領域，第２の反射領域，照射面，縁，ポストとからなるレンズ要素と、ピローレンズをアレイ状に形成した光学要素とを有し、レンズ要素の第２の反射領域には抽出面とステップダウン部（step downs)との組が第１の反射領域の周囲３６０度に形成されている。また、光源は、ベース部の窪みとレンズ要素のポストとを結合させることによってドーム部が第１の反射領域の中心に位置決めされるようになっている。
このような構成において、光源から光を放射すると、第１の反射面で光源の中心軸方向と直交する方向に反射され、レンズ要素内を伝播させて抽出面で中心軸方向に反射されて照射面から放射される光と、光源から直接伝導領域を透過して中心軸方向に放射される光とが得られる。このことにより、光学系を薄型化しながら光学要素に照射範囲の拡大された光を入射している。
国際公開第９９／０９３４９号パンフレット
しかし、従来のＬＥＤ灯具によると、広範囲の照射面積を確保するには第２の反射領域に相応の面積を必要とし、更に、外部放射性を高めるための構成を要するため、レンズ要素のサイズが大になるとともに構成が複雑になる。また、レンズ要素に光を入射させる際の界面反射等によって光入射ロスが生じ易いため、光放射効率が低下する。また、光放射効率の低下に基づいて灯具としての視認性が低下するという問題がある。
従って、本発明の目的は、構成を大型化、複雑化させることなく、光放射効率に優れ、灯具としての視認性に優れるＬＥＤ灯具を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するため、複数のＬＥＤ光源と、前記複数のＬＥＤ光源を収容する複数の凹状のＬＥＤ収容部が形成される入射側端面と、前記入射側端面と対向し外部へ前記光が出射する側の出射側端面と、前記入射側端面の外表面にアルミニウムの蒸着により形成され前記光を反射する光反射性の第１蒸着面と、前記出射側面の外表面にアルミニウムの蒸着により前記第１蒸着面より薄く形成され前記光の一部を透過させるとともに一部を反射する半光反射性の第２蒸着面と、を有する透明な導光体と、を備えたＬＥＤ灯具を提供する。
前記複数のＬＥＤ光源は、前記光を横放射する横放射型ＬＥＤ光源であることが好ましい。
前記ＬＥＤ光源と前記ＬＥＤ収容部との間に屈折率が前記導光体に近似する透明樹脂材料を充填することが好ましい。
前記複数のＬＥＤは、所定方向に並んで設けられ、
前記導光体は、複数であり、透明あるいは半透明の仕切部材で仕切られた空間に前記所定方向と直交する方向に並んで設けられていてもよい。
前記第２蒸着面を覆う透明カバーを備えてもよい。
本発明のＬＥＤ灯具によれば、反射面と半反射面とを対向するように設けた導光体にＬＥＤ光源から光を入射するので、導光体内における光の伝播を導光体のサイズに関係なく複雑にでき、構成の簡素化、部品点数の低減を図りながら高い光放射効率を有し、半反射面から外部放射される光の視認性が高められる。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ灯具を適用した自動車を示す後方斜視図である。この後視鏡装置１は、自動車１の後部に設けられるハッチゲート２の両側部にリヤコンビネーションランプ３を有する。このリヤコンビネーションランプ３は、ハッチゲート２の左右で対象な形状を有している。以下の説明では、車両幅方向をＸ方向、車両高さ方向をＹ方向、車両前方方向をＺ方向として説明する。
図２は、リヤコンビネーションランプを示す正面図である。リヤコンビネーションランプ３は、耐候性、耐衝撃性を有するアクリル、ポリカーボネイト等の樹脂により所定の厚さに成型された本体３０と、アクリル、ポリカーボネイト等の透明樹脂により所定の厚さに成型されて本体３０の前面を覆って設けられる透明カバー３１と、アクリル、ポリカーボネイト等の無色の透明あるいは半透明の樹脂により所定の厚さに成型されて本体３０に所定の間隔で設けられる仕切部材３２と、ブレーキ灯、テール灯、およびウインカー灯の光源である横放射型のＬＥＤ４と、透明な樹脂材料によって形成されてＬＥＤ４から放射される光を導光する導光体５と、導光体５に設けられてＬＥＤ４から横放射される光を主として車両後方に反射する光反射部５Ａとを有する。
ＬＥＤランプ４は、例えば、ウインカー灯についてはアンバー（オレンジ）系の色の光を発光するものであり、ブレーキ灯、テール灯については赤色の光を発光するものである。なお、ＬＥＤランプ４の発光色と導光体５の材料の色との組合せにより、最終的に必要な光を得るようにしてもよい。例えば、白色系の光を発光するＬＥＤランプ４と透明でアンバー系の色材からなる導光体５とを組み合わせることによりアンバー系の色の光を発光させることができ、透明で赤色の色材からなる導光体５とを組み合わせることにより赤色の光を発光させることができる。
導光体５は、アクリル、ポリカーボネイト等の透明樹脂により成型されており、仕切部材３２で仕切られた空間に取り付けられる。また、複数の光反射部５Ａには、中央にＬＥＤ４が配置される。光反射部５Ａは、導光体５の成型時にＬＥＤ４を中心とした環状の反射領域を有するように形成され、成型後にアルミニウムを蒸着することによって光反射面が形成される。この光反射部５Ａは、導光体５内に入射した光を光反射面で反射する。
図３は、ＬＥＤランプの縦断面を示す図である。ＬＥＤランプ４は、Ｘ−Ｙ平面上に絶縁のための間隙を介して配置され、熱伝導性の良好な銅合金、アルミニウム合金等の金属からなる一対のリードフレーム４１Ａ，４１Ｂと、Ｌ字形に折曲した一方のリードフレーム４１Ａの上面に実装されるＬＥＤチップ４０と、ＬＥＤチップ４０の上面の電極と他方のリードフレーム４１Ｂの先端部とを電気的に接続するワイヤＷと、リードフレーム４１Ａ，４１Ｂの一部、ＬＥＤチップ４０、およびワイヤＷを封止するとともに、ＬＥＤチップ４０の発光光に平面方向の指向性を付与する透明エポキシ樹脂等からなる樹脂封止部材４２とを有する。
樹脂封止部材４２は、全体として平坦な概略円柱形状を有し、ＬＥＤチップ４０の直上に設けられる平坦面４２Ａと、この平坦面４２Ａに続いて側面方向に弧状に形成された反射面４２Ｂと、反射面４２Ｂに続く側面放射面４２Ｃとを有する。反射面４２Ｂは、ＬＥＤチップ４０の発光面の中心を焦点とし、Ｘ軸方向を対称軸とする放物線の一部を原点からＺ軸に対して６０度以上の範囲内においてＺ軸の周りに回転させることによって傘状に形成されている。
図４は、導光体の斜視図である。導光体５は、光反射部５Ａ側の端面にアルミニウムの蒸着に基づいて設けられる反射面としての蒸着面５ａと、光出射側の端面にアルミニウムの半蒸着に基づいて設けられて半光透過性を有する半反射面としての半蒸着面５ｂとを有する。このように蒸着面５ａと半蒸着面５ｂとを対向するように設けることで、導光体５に入射した光の伝播を複雑化する。なお、半蒸着面５ｂは、アルミニウムの蒸着時間を蒸着面５ａの形成時より短い時間で行うことにより膜厚を小に形成しており、膜厚を薄くすることによって導光体５の外部に光が放射されるようになっている。
図５は、リヤコンビネーションランプを図２のＡ−Ａ部で切断した断面図である。ＬＥＤ４は、導光体５に凹状に設けられる光入射部としてのＬＥＤ収容部５Ｂに収容される。ＬＥＤ４は、ＬＥＤ取付基板４０の配線パターンに電気的に接続されており、このＬＥＤ取付基板４０の着脱に基づいて複数のＬＥＤ４と導光体５とが分離可能な構成を有している。
次に、本実施の形態の動作として、ブレーキ灯の点灯について説明する。運転者がブレーキベダルを踏むことにより、ワイヤハーネス、ＬＥＤ取付基板４０の配線パターンを介してＬＥＤ４に通電される。ＬＥＤチップ４０は通電に基づいて点灯し、ＬＥＤチップ４０から放射された赤色の光のうち軸上に放射された光は、樹脂封止部材４２の平坦面４２Ａにより反射されることなくそのまま軸上に放射されるが、反射面４２Ｂで反射した光は、ＬＥＤチップ４０の中心軸に対して直角な平面３６０°の全方向に向かい、ＬＥＤ収容部５Ｂの周面に入射し、図５に示すように、導光体５の蒸着面５ａで反射されて導光体５の内部を伝播し、半蒸着面５ｂに達する。半蒸着面５ｂは、伝播した光の一部を透過させるとともに一部を反射させる。半蒸着面５ｂで反射された光は、導光体５を再び伝播して蒸着面５ａで反射され、導光体５を伝播して半蒸着面５ｂに達する。このように蒸着面５ａと半蒸着面５ｂでの反射を繰り返しながら外部に光を放射する。
第１の実施の形態に係るリヤコンビネーションランプ３によれば、以下の効果が得られる。
（１）ＬＥＤ４から放射された光を導光体５内に伝播させ、第１の反射面である蒸着面５ａと第２の反射面である半蒸着面５ｂとで反射させて外部放射させるので、導光体５のサイズに依存せず、また、光反射部５Ａの反射形状を複雑にしなくてもＬＥＤ４の光が導光体５内に拡散して複数の点光源を有するような視認性を与えることができる。
（２）横放射型のＬＥＤ４を導光体５のＬＥＤ収容部５Ｂに収容しているので、ＬＥＤ４から放射された光の界面反射によって導光体５の外部への光放射効率が低下することを防げる。すなわち、界面反射が生じうる場所が導光体５内の凹状に形成された部分であるので、界面反射が生じたとしても導光体５の外部に反射光が漏れにくく、再入射できる可能性がある。
（３）透明な導光体５に蒸着によって光反射部５Ａを形成しているので、別途反射鏡を設ける必要がなく、光反射部５Ａの反射形状を導光体５の成型時に同時に付与することができ、製造工程の簡略化を実現できる。
（４）透明な導光体５の光出射側端面に半蒸着面５ｂを設けているので、ＬＥＤ４の形状、点灯状態を外部から視認できるだけでなく、蒸着面５ａで反射された光の一部を反射させて隣接する光反射部５Ａの蒸着面５ａに再入射させることが可能となり、そのことによって視覚的に斬新な点灯状態を生じさせることができる。
（５）導光体５自体がＬＥＤ取付基板４０の支持部材の役割を果たすので、別途ＬＥＤ４の取付部材を必要としない構成とすることができ、部品点数の低減を実現し、構成の簡素化を図れる。
なお、第１の実施の形態において、ＬＥＤ収容部５Ｂにおける光の界面放射を防ぐものとして、ＬＥＤ４とＬＥＤ収容部５Ｂとの間に屈折率の近似する透明樹脂材料を充填し、この部分における光入射ロスを低減するようにしても良い。また、ＬＥＤ収容部５Ｂの形状についても、上記した凹状に設ける構成に限定されない。
また、第１の実施の形態では、蒸着面５ａと半蒸着面５ｂとを導光体５に一体的に設けた構成を説明したが、例えば、反射面および半反射面とを別部材で形成して導光体５と組み合わせるようにしても良い。
また、第１の実施の形態はブレーキ灯について説明したが、後退灯に使用する白色の光を得るものとして、例えば、透明な樹脂で形成された導光体５のＬＥＤ収容部５ＢにＹＡＧ等の黄色蛍光体層を薄く膜状に形成し、ここに青色の光を放射するＬＥＤ４を収容して光を放射させることにより、青色の光と黄色の光との混合に基づく白色の光を導光体５に伝播させて外部放射する波長変換型の灯具としても良い。
また、第１の実施の形態における半蒸着面５ｂは、ほぼ無色の薄膜であるが、例えば、赤色、アンバー等の所定の色に着色されたものであっても良い。
また、第１の実施の形態では、リヤコンビネーションランプ３を外部から見たときにＬＥＤ４の外観が視認可能な光源配置構造としているが、蒸着面５ａと半蒸着面５ｂの配置を工夫すれば、ＬＥＤ４の外観が直視できない配置であってもＬＥＤ４から放射された光を蒸着面５ａと半蒸着面５ｂとの反射に基づいて導光体５から所望の範囲に外部放射させることが可能になる。このような構成によると、反射光像に基づいて独自性を有した擬似光源像を導光体５から外部放射させることが可能になる。
図６は、第１の実施の形態における導光体の変形例を示す斜視図である。この導光体５は、半蒸着面５ｂを形成される部分が平面からなる平面形状部５Ｃを有する構成において図４に示す導光体５と相違し、その他の部分において共通する構成を有する。このように光出射側の端面を平面で構成しても蒸着面５ａと半蒸着面５ｂとの間で光が反射することに基づく擬似光源を視覚的に発生させることができる。
図７は、第１の実施の形態における導光体の他の変形例を示す斜視図である。この導光体５は、半蒸着面５ｂを形成される部分が分割された曲面からなる曲面形状部５Ｄを有する構成において図４に示す導光体５と相違し、その他の部分において共通する構成を有する。このように光出射側の端面を曲面で構成しても蒸着面５ａと半蒸着面５ｂとの間で光が反射することに基づく擬似光源を視覚的に発生させることができる。
また、外部から導光体５に光が当たると曲面形状部５Ｄの輪郭に陰影が形成されることにより、意匠性に優れたものとなる。なお、曲面形状部５Ｄを図示する凸状のものの他に凹状のものとしても良く、更には光学レンズとして光放射を制御するものであっても良い。
本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ灯具を適用した自動車を示す後方斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るリヤコンビネーションランプを示す正面図である。 ＬＥＤランプの縦断面を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る導光体の斜視図である。 リヤコンビネーションランプを図２のＡ−Ａ部で切断した断面図である。 第１の実施の形態における導光体の変形例を示す斜視図である。 第１の実施の形態における導光体の他の変形例を示す斜視図である。
符号の説明
１ 自動車
２ ハッチゲート
３ リヤコンビネーションランプ
４ ＬＥＤ
５ 導光体
５Ａ 光反射部
５Ｂ 収容部
５Ｃ 平面形状部
５Ｄ 曲面形状部
５ａ 蒸着面
５ｂ 半蒸着面
３０ 本体
３１ 透明カバー
３２ 仕切部材
４０ ＬＥＤチップ
４０ ＬＥＤ取付基板
４１Ａ リードフレーム
４１Ｂ リードフレーム
４２ 樹脂封止部材
４２Ａ 平坦面
４２Ｂ 反射面
４２Ｃ 側面放射面
４１Ａ，４１Ｂ リードフレーム

Claims (5)

  1. 複数のＬＥＤ光源と、
    前記複数のＬＥＤ光源を収容する複数の凹状のＬＥＤ収容部が形成される入射側端面と、前記入射側端面と対向し外部へ前記光が出射する側の出射側端面と、前記入射側端面の外表面にアルミニウムの蒸着により形成され前記光を反射する光反射性の第１蒸着面と、前記出射側面の外表面にアルミニウムの蒸着により前記第１蒸着面より薄く形成され前記光の一部を透過させるとともに一部を反射する半光反射性の第２蒸着面と、を有する透明な導光体と、を備えたＬＥＤ灯具。
  2. 前記複数のＬＥＤ光源は、前記光を横放射する横放射型ＬＥＤ光源である請求項１に記載のＬＥＤ灯具。
  3. 前記ＬＥＤ光源と前記ＬＥＤ収容部との間に屈折率が前記導光体に近似する透明樹脂材料を充填する請求項２に記載のＬＥＤ灯具。
  4. 前記複数のＬＥＤは、所定方向に並んで設けられ、
    前記導光体は、複数であり、透明あるいは半透明の仕切部材で仕切られた空間に前記所定方向と直交する方向に並んで設けられる請求項２または３に記載のＬＥＤ灯具。
  5. 前記第２蒸着面を覆う透明カバーを備えた請求項２から４のいずれか１項に記載のＬＥＤ灯具。
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