JP4704296B2

JP4704296B2 - 車両用灯具

Info

Publication number: JP4704296B2
Application number: JP2006222966A
Authority: JP
Inventors: 麻美横川; 新竹田
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-08-18
Filing date: 2006-08-18
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2026-08-18
Also published as: JP2008047455A

Description

本発明は自動車等の車両における標識灯に適用して好適な灯具に関し、特に小型化を図る一方で光照射効果の高い車両用灯具に関するものである。

自動車の灯具として、近年では光源に半導体発光素子、特にＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた灯具が提供されており、灯具の小型化、低消費電力化が図られている。ＬＥＤを光源とする灯具では、ＬＥＤから出射した光の発光パターンを拡大して灯具の視認性を高める工夫もなされており、例えば特許文献１の灯具では、灯具光軸方向に対して垂直な方向に光を出射するＬＥＤと、ＬＥＤから出射した光を灯具光軸方向に向けて反射する多数の小リフレクタで構成されるリフレクタとで構成し、このリフレクタを灯具正面から見たときの面積が大きくなるように複数の小リフレクタを灯具光軸に対して階段状に配置している。ＬＥＤから出射した光はリフレクタの各小リフレクタに投射され、各小リフレクタにおいて灯具光軸方向に向けて反射されて前方に照射されるため、広い発光面積の灯具を得ることが可能になる。
特開２００３−５９３１３号公報

特許文献１の技術では、ＬＥＤから出射した光をリフレクタの前面に設けた小リフレクタに投射するためにＬＥＤをリフレクタの前面側に配置している。そのため、ＬＥＤを配置した領域ではリフレクタの前面が灯具の正面には露呈されずに遮光部となってしまい、リフレクタで反射された光のうち、ＬＥＤが配設された領域の光を灯具の前方に向けて照射することができなくなる。そのため、リフレクタの実質的な反射面の面積である有効反射面積が小さくなり、灯具の正面面積に対する有効反射面積が小さくなって光照射効率が低下してしまう。あるいは、発光面の面積に対して灯具の前面寸法が大きくなり、灯具の小型化を図る上での障害になる。

本発明の目的は、灯具の小型化を図る一方で、光源から出射した光を有効に照射して光照射効率の向上を図った車両用灯具を提供するものである。

本発明は、灯具光軸にほぼ直交する方向に沿って階段状に配置され、前面が光反射面として構成された複数の反射部を有する主反射鏡と、この主反射鏡の背後に配置された光源と、主反射鏡の背後に配置されて光源から出射した光を反射して主反射鏡の反射部の間に設けられた透光部を通して前記主反射鏡の前面側に投射する副反射鏡を備えを備えている。

本発明において、複数の反射部は灯具光軸を中心とする同心環状に形成され、透光部は径方向に隣接する反射部の間に設けられ、光源は外径側に配置された反射部の背後に円周方向に配置されてそれぞれ灯具光軸に向けて光を出射する複数の光源で構成され、副反射鏡は前記灯具光軸近傍位置に配置されて複数の光源の光を外径方向に向けて反射し、その反射光を前記透光部を通して主反射鏡の前面側に投射する全方位反射鏡として構成される。

本発明の車両用灯具によれば、光源は主反射鏡の背後に配置されるので、主反射鏡の全面が灯具の前面に露呈されることになり、主反射鏡の全面を発光面とした灯具が構成できる。そのため、灯具の前面面積に対する発光面積を大きくでき、光照射効率を向上するとともに、灯具の前面寸法が拡大することが防止でき、小型化が可能になる。また、副反射鏡を備えることで、光源の配設位置の制約が緩和され、灯具の設計の自由度を高め、灯具の小型化を進める上で有利になる。

本発明の灯具は、複数の光源を灯具の周辺部に配置することで、光源を配置するためのスペースの確保が容易になり、光源を中心側に配置する場合に比較して主反射鏡の外径寸法を大きくすることなく所要の発光面積を確保し、灯具の小型化を図る一方で光照射効率を向上する。

光源は半導体発光素子と、当該半導体発光素子から出射された光を平行光束として副反射鏡に投射する光学部材とを備える。半導体発光素子から出射された光の殆どを副反射鏡に投射し、副反射鏡から透光部を通して主反射鏡の前面側に投射することで、半導体発光素子から出射した光の有効利用を高め、光照射効率を向上する。

主反射鏡の複数の反射部は光透過部材で一体に形成され、各反射部の領域は前面が光反射面として表面処理が施されている。隣接する反射部を相互に連結する部位が光透過部材であるので、光源又は副反射鏡からの光を複数の反射部の各前面側に投射させることが容易であり、かつ部品点数を削減する上で有利になる。

次に、本発明の実施例１を図面を参照して説明する。図１は本発明を自動車のテールランプに適用した実施例１の正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図、図４は一部を分解した概略斜視図である。ここで実施例１のテールランプはストップランプ兼用のテール＆ストップランプ（Ｔ＆ＳＬ）として構成されている。これらの図において、ランプハウジング１はランプ光軸Ａｘに沿った方向の長さが短い短円筒容器状をした樹脂製のランプボディ１１と、このランプボディ１１の前面開口１１ａに取着された無色透明（クリア）な樹脂製の前面カバー１２とで構成されている。前記ランプハウジング１内には正面から見て円形をした主反射鏡２と、ランプ光軸Ａｘを中心にして放射状に延設された導光体３と、前記ランプボディ１１の円周内面に沿って円周方向に配列された複数個のＬＥＤからなる第１光源４と、前記導光体３の中心の光軸位置に配置された１つのＬＥＤからなる第２光源５と、前記第２光源５をランプ光軸回りに囲むように配設された小径のほぼ角筒型をした副反射鏡６とを備えている。

前記主反射鏡２は透明な樹脂を成形して構成したものであり、ランプ光軸位置Ａｘに設けられた中心穴２０を中心にして同心環状に形成された複数の反射部、ここでは中心側から外径側に順次４つの反射部２１，２２，２３，２４を備えている。これらの反射部２１〜２４はそれぞれ前面にアルミニウム蒸着が施されて光反射面２ａとして構成されている。また、前記各反射部２１〜２４はランプ光軸Ａｘと垂直な面に対して階段状に配置されている。ここでは回転放物面状をした反射鏡をその軸線に沿って所要の寸法単位で複数の部位に切断分離して、いわゆる輪切り状態に分離した複数の反射部を形成し、これらの部位を軸線方向に移動してランプ光軸Ａｘとほぼ垂直な面上に揃うように配置したものである。この場合、各反射部２１〜２４の反射面は、回転放物面の接線に沿った方向に傾斜した円錐面として形成してもよい。また、各反射部２１〜２４はランプの正面方向から見たときにそれぞれの光反射面が径方向には可及的に重ならないように配置するが、ランプ光軸方向については径方向に隣接する反射部は互いに重なってもよく、この場合には外径側の反射部の外周縁部は内径側の反射部の外周円部よりも若干寸法だけ前方に位置するように配置する。さらに、各反射部２１〜２４は径方向に隣接する反射部がランプ光軸方向に重なる領域においてそれぞれ透明な状態のまま残されている円環状をしたリブからなる透光部２５，２６，２７によって互いに連結され、主反射鏡２として一体化されている。なお、実施例１では反射部２２，２３の外周縁部は外径方向に徐々に肉厚が漸増するテーパ断面形状をしており、これらテーパ断面形状部分の前面は、反射部２４の外周縁部の前面と共に円周方向に配列されたシリンドリカル面などの凸状面２２ａ，２３ａ，２４ａとして形成されている。また、この凸状面２２ａ，２３ａ，２４ａを除く各反射部２１〜２４の前面は微細な凹凸を有するアルミニウム蒸着面、いわゆるシボ面２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂとして形成されている。

前記主反射鏡２の前面、すなわち前記反射部２１〜２４の前面にはランプ光軸Ａｘを中心にして中心角を１２に分割した各放射方向に延びる凹溝２８が形成されており、この凹溝２８内に前記導光体３の一部が内挿されている。導光体３は円柱状をした中心軸部３１と、この中心軸部３１から円周方向に１２分された各方向に向けて径方向に延長され、側面方向から見た形状が概ねバナナ形状となるように外径部が光軸方向の前方に向けて湾曲された１２本の放射翼部３２とを備えており、無色又は赤色をした透明樹脂により一体成形されている。各放射翼部３２は後面に概ね鋸歯状をしたステップ３３が格子状に配列されており、前記中心軸部３１は前記主反射鏡２の中心穴２０に嵌入され、前記各放射翼部３２の後縁部が前記主反射鏡２の複数の凹溝２８に嵌入されて一体化される。この状態では前記１２本の放射翼部３２の前縁部は前記主反射鏡２の各反射部２１〜２４の各光反射面に沿った位置に配置される。また、前記中心軸部３１は前面が浅く凹設されるとともに、この部分にアルミニウム膜等が埋設状態に設けられて光反射面３ａとして構成され、後面に軸方向の凹部３４が設けられている。

前記主反射鏡２の後面側の前記ランプボディ１１内には、当該ランプボディ１１の内周面に沿って短円筒状の回路基板７が配設支持されており、この回路基板７の内面複数箇所に前記第１光源４が配置されている。これら第１光源４は前記ランプ光軸Ａｘに対して垂直な平面上において、円周方向に等しい間隔で配置されており、実施例１では各第１光源４は前記１２本の凹溝２８の円周方向の中間位置に配置されている。前記第１光源４はそれぞれ小径の光学筒４１の内部にＬＥＤ４２とコンデンサレンズ４３を一体に組み込んでユニット化されており、各第１光源４の筒軸、すなわち各ＬＥＤ４２の光出射光軸がランプボディ１１の中心方向に向けられている。前記コンデンサレンズ４３はＬＥＤ４２から出射される光を平行光束、またはこれに近い光束となるようにしている。

一方、前記主反射鏡２の後面側で前記中心穴２０に臨む位置にはテールランプ光源としての前記第２光源５を構成している１つのＬＥＤ５１が配置されている。このＬＥＤ５１は光出射光軸をランプ光軸Ａｘと同一方向に向けられるとともに、少なくとも光を出射する部位が前記導光体３の中心軸部３１の凹部３４内に内装されている。なお、このＬＥＤ５１は前記１２個の第１光源４のＬＥＤ４２と区別するために中央ＬＥＤと称する。

また、前記第２光源５としての中央ＬＥＤ５１をランプ光軸回り方向に囲むように副反射鏡６が配設されている。この副反射鏡６は１２角形の角錐筒部６１を有する角筒体として構成されており、その筒内に筒軸を中央ＬＥＤ５１の光出射軸に合わせようにして前記中央ＬＥＤ５１を内装してユニット化し、前記ランプボディ１１の後内面に固定支持されている。また、前記副反射鏡６は樹脂の表面にアルミニウム蒸着を施しており、前記角錐筒部６１の１２個の各表面はそれぞれ光反射面６ａとして構成され、これらの光反射面６ａによって全方位反射鏡として構成されている。図５に正面方向から見た副反射鏡６の一部を模式的に示すように、前記１２個の光反射面６ａは平面ではなく、円周方向に沿って僅かに凸状をした光反射面として構成されており、それぞれ前記１２個の第１光源４のＬＥＤ４２の光出射光軸に向けられている。

以上の構成の実施例１のテール＆ストップランプ（Ｔ＆ＳＬ）をテールランプとして機能させる場合には、図３を参照すると、第２光源５、すなわちテールランプ光源としての中央ＬＥＤ５１のみを発光する。中央ＬＥＤ５１から出射された光は導光体３の中心軸部３１の凹部３４の内面から導光体３の内部に進入され、内面反射によって中央軸部３１から各放射翼部３２に導光され、各放射翼部３２の前面から外部に出射される。このとき放射翼部３２の後面には格子状のステップ３３が形成されているので、後面で内部反射された光は格子状に拡散された発光パターンとなって前面から出射される。これら前面から出射された光は前面カバー１２を透過してランプの前方に照射される。一方、放射翼部３２はランプ光軸方向の長さに比較して円周方向の板厚寸法が極めて小さいため、各放射翼部３２内を導光される光の殆どは側面において全反射され、側面から出射される光は僅かである。この結果、テールランプとして点灯した場合には、図６（ａ）に模式図を示すように、導光体３の放射翼部３２の表面が照明された放射状の発光パターンでの点灯となり、しかもこの放射状パターンは図には示されないが径方向に並んだ微細な格子状パターンとなる。また、導光体３の放射翼部３２の側面から洩れ出した僅かな光はその直近の主反射鏡２の反射部２１〜２４で反射され、前面カバー１２を透過して前方に照射されるので、前記放射状パターンで円周方向に挟まれる領域が僅かに明るく照明されることになる。これにより、意匠的に繊細さのある発光パターンのテールランプでの発光となる。

実施例１のテール＆ストップランプ（Ｔ＆ＳＬ）をストップランプとして機能させる場合には、図２を参照すると、ストップランプとしての第１光源４、すなわち１２個のＬＥＤ４２を発光する。このとき、夜間時には上述のように既に第２光源５としての中央ＬＥＤ５１が発光されているが、昼間時にはこの中央ＬＥＤ５１は発光されていないため、この中央ＬＥＤ５１を同時に発光させる。中央ＬＥＤ５１による発光パターンは前述の通りである。一方、１２個の第１光源４の各ＬＥＤ４２を発光すると、各ＬＥＤ４２から出射された光はコンデンサレンズ４３によって主反射鏡２の中心方向に向けたほぼ平行な光束にされて副反射鏡６に投射され、ここで図５に示したように１２個の光反射面６ａにおいて外径方向に向けて反射される。このとき、各光反射面６ａはランプ光軸Ａｘに対して傾斜され、かつ円周方向には若干の凸面に形成されているので反射された光はランプ光軸方向には幾分前方に向けて反射され、円周方向には拡散する光束となり、結果として主反射鏡２の後面の全域に向けられた放射状の光となる。

この反射された放射状の光は主反射鏡２の各反射部２１〜２４がランプ光軸Ａｘに対してなす角度にほぼ等しい角度で主反射鏡２の後面に向けて投射されるため、投射された光の殆どは各反射部２１〜２４の間に設けられているリブ状の透光部２５〜２７を透過され、反射部２２〜２４の前面、すなわち光反射面２ａに投射され、ここで前方に向けて反射される。また、同時に第２光源５の中央ＬＥＤ５１から出射された光の一部は導光体３の中央軸部３１の表面から出射され、主反射鏡２の反射部２１の光反射面２ａに投射される。各反射部２１〜２４の光反射面には微細な凹凸を有するシボ面２１ｂ〜２４ｂが形成されているので、これらシボ面２１ｂ〜２４ｂでの拡散効果によってランプに要求される配光領域の全域にわたって均一な明るさで発光することになる。また、反射部２２〜２４では外周縁部が前方に向けてテーパ状をした厚肉に形成されているので、透光部２５〜２７を透過した光は確実に反射部２２，２３の各外周縁部と反射部２４のほぼ全面に投射される。これらの面は円周方向に配列された凸状面２２ａ〜２４ａであるので、円周方向に並ぶ格子状の発光パターンとなる。そして、これらシボ面２１ｂ〜２４ｂによる発光パターンとシリンドリカル面２２ａ〜２４ａによる発光パターンと渾然一体となって同心の円環状に配列された発光パターンとなる。これに加えて前述したように第２光源５及び導光体３による放射状の発光パターンが加えられる。これにより、主反射鏡２と導光体３の全体が高い光度で発光するとともに、放射状の発光パターンと円環状の発光パターンとが組み合わされて意匠効果の高い発光パターンのストップランプが得られる。

このように、実施例１ではランプボディ１１内の円周に沿って１２個の第１光源４を配置し、各第１光源４から出射された光を中心位置に設けた副反射鏡６によって反射する構成を採用することにより主反射鏡２の中心から外径方向に向けて光を投射させる構成が構築できる。この場合、副反射鏡６を用いることなく１２個の第１光源４を中心位置に配置してそれぞれ外径方向に向けて光を出射させる構成とした場合には、１２個の第１光源４を円周配置するためのスペースを確保する必要があり、また各第１光源４からの光を主反射鏡２の前面側にまで進行させるためには主反射鏡２の内周部の半径を大きくしなければならず、その分だけ主反射鏡２の光反射面の面積が小さくなってしまい、あるいは光反射面の面積を確保するには外径寸法が大きくなってしまうことになる。このように第１光源４の配置の自由度が高められることでランプの設計の自由度が高められ、ランプの小型化を進める上で有効になる。

また、実施例１では主反射鏡２の背後に第１光源４を配置し、これら第１光源４から出射した光を主反射鏡２の前面側にまで進行させた上で主反射鏡２の前面において反射させている。そのため、主反射鏡２の前面で反射された光が第１光源４によって遮光されることはなく、第１光源４から出射した光の殆ど全部が主反射鏡２で反射されてランプ照射光として利用されるので、ランプの照射効率を高めることができる。

ここで、副反射鏡６は主反射鏡２の形状に対応して任意に設計できる。特に、副反射鏡６の光反射面６ａがランプ光軸Ａｘに対する角度は、主反射鏡２の各反射部２１〜２４の傾き角度や重なり寸法等に応じて適切に設計することで、副反射鏡６で反射した第１光源４の光を効果的に主反射鏡２の前面に向けることができる。また、副反射鏡６は円錐面で形成することも可能である。さらに、図示は省略するが、主反射鏡２を成形する金型の製造が可能であれば、副反射鏡６を主反射鏡２と一体成形によって構成してもよく、部品点数を削減する上で有利になる。この場合には、透明樹脂で成形する主反射鏡２の中心穴２０の内縁に沿って角錘筒を一体に形成し、この角筒の周面に表面処理を施して光反射面とすればよい。

実施例１では第１光源４としてＬＥＤ４２とコンデンサレンズ４３とを光学筒４１内に収納してユニット化しているが、図７に示すように主反射鏡２の一部を利用して放物反射鏡４４を形成し、その焦点位置に発光点が位置するようにＬＥＤ４２を配設支持して第１光源４Ａを構成してもよい。ここでは最外周の反射部２４の背後にランプ光軸方向の後方に向けて、主軸をランプ光軸と垂直な方向に向けた放物回転面をランプ光軸回りに配置した放物面群を一体に突出形成し、この放物面群の内面を表面処理して光反射面を形成し、放物反射鏡４４を形成している。このようにすることで、ＬＥＤ４２から出射された光を放物反射鏡４４で反射すれば副反射鏡６に向かう平行光束にすることができるので、実施例１のコンデンサレンズ４３を省略し、部品点数を削減することも可能である。特に、前述したように副反射鏡６を主反射鏡２と一体に形成するとともに、当該放物反射鏡４４も主反射鏡２と一体に形成することで実施例１に比較して部品点数を格段に削減することができ、ランプの小型化、低コスト化に有利になる。

なお、本発明の灯具では、実施例１の導光体３と第２光源５を省略してもよく、その場合には主反射鏡２の各反射部２１〜２４は円周方向に連続した円環状の光反射面を構成するようにしてもよい。また、この場合には第２光源４の個数は実施例１の１２個に限られるものではなく、ランプに要求される光度に応じて適宜数に設定すればよい。

実施例１では主反射鏡２の光反射面の形状を円環状をした４個の反射部２１〜２４で構成しているが、この数に限られるものではない。また、各反射部はランプハウジングの形状に対応して矩形枠状に構成してもよい。あるいは主軸に対して放物線が片側にのみ伸びる放物面で構成される主反射鏡として構成し、主反射鏡の片側にのみ光源を配置したランプについても本発明を適用することが可能である。さらに、隣り合う光源４と副反射鏡６と主反射鏡２の反射部での組み合わせの向きを交互に反対向きに配置したランプにも適用可能である。

本発明における光源としての発光素子は実施例に記載したＬＥＤに限られるものではなく、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）やＬＤ（レーザダイオード）等の他の発光素子であってもよい。また、本発明は実施例に記載のテールランプに限られるものではなく、特に発光素子を光源とした灯具に適用することが好ましい。

実施例１のランプの一部を破断した正面図である。図１のＡ−Ａ線に沿う端面図である。図１のＢ−Ｂ線に沿う端面図である。実施例１の概略構成を示す部分分解斜視図である。第１光源と副反射鏡の各一部を模式的に示す図である。テールランプとストップランプの発光パターンを示す模式図である。第１光源の変形例の断面図である。

符号の説明

１ランプハウジング
２主反射鏡
３導光体
４第１光源
５第５光源
６副反射鏡
７回路基板
１１ランプボディ
１２前面カバー
２０中心穴
２１〜２４反射部
２５〜２７透光部
２８凹溝
３１中心軸部
３２放射翼部
３３格子状ステップ
３４凹部
４１光学筒
４２ＬＥＤ
４３コンデンサレンズ
５１中央ＬＥＤ
６１角錘筒部
Ｔ＆ＳＬテール＆ストップランプ

Claims

灯具光軸にほぼ直交する方向に沿って階段状に配置され、前面が光反射面として構成された複数の反射部を有する主反射鏡と、前記主反射鏡の背後に配置された光源と、前記主反射鏡の背後に配置されて前記光源から出射した光を反射して前記主反射鏡の反射部の間に設けられた透光部を通して前記主反射鏡の前面側に投射する副反射鏡を備え、前記複数の反射部は灯具光軸を中心とする同心環状に形成され、前記透光部は径方向に隣接する前記反射部の間に設けられ、前記光源は外径側に配置された反射部の背後に円周方向に配置されてそれぞれ前記灯具光軸に向けて光を出射する複数の光源で構成され、前記副反射鏡は前記灯具光軸近傍位置に配置されて前記複数の光源の光を外径方向に向けて反射し、その反射光を前記透光部を通して前記主反射鏡の前面側に投射する全方位反射鏡として構成されたことを特徴とする車両用灯具。
前記光源は半導体発光素子と、当該半導体発光素子から出射された光を平行光束として前記副反射鏡に投射する光学部材とを備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
前記主反射鏡の複数の反射部は光透過部材で一体に形成され、前記各反射部の領域は前面が光反射面として表面処理が施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。