JP5266034B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関し、特に車両のバックランプとして用いることができる車両用灯具に関する。

従来、車両のバックランプとして、ＬＥＤを光源として用いたものが知られている（たとえば特許文献１参照）。
特開２００４−１０３５０３号公報

ところで、車両のバックランプにおいては、法規により水平方向にワイドな配光パターンが求められる。ＬＥＤとインナーレンズを用いた光学系の場合、指向性の弱いＬＥＤを用いれば水平方向にワイドな配光パターンを実現できるが、この場合は光の利用効率が低下してしまう。一方、指向性の強いＬＥＤを用いれば、ＬＥＤから出力された光をロス無くインナーレンズで所望の方向に屈折させることができるため、光の利用効率を向上することができるが、この場合はワイドな配光パターンを実現するのが難しい。

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、水平方向にワイドな配光パターンを実現しつつ、光の利用効率を向上することのできる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、前方が開口したランプボディと該前方開口部に取り付けられた透明な前面カバーとで形成された灯室内に、半導体発光素子と、半導体発光素子の前方に配置されたインナーレンズとを備えた車両用灯具であって、インナーレンズは、半導体発光素子からの光を水平方向に拡散させる第１光制御部と、第１光制御部の左側と右側とにそれぞれ配置され、半導体発光素子からの光を所定の方向に反射させる反射面を有する第２光制御部とを備える。

この態様によると、インナーレンズの第１光制御部により、半導体発光素子からの光は水平方向に拡散されるので、水平方向にワイドな配光パターンを実現できる。また、第１光制御部の左側と右側にそれぞれ反射面を有する第２光制御部を設けたことにより、半導体発光素子からの出射光のうち放射角の大きな光が第２制御部の反射面で反射され、配光パターンの形成に寄与する。その結果、半導体発光素子からの出射光のロスが低減されるので、光の利用効率を向上できる。

インナーレンズは、第１光制御部の上側と下側とにそれぞれ配置され、半導体発光素子からの光を所定の方向に反射させる反射面を有する第３光制御部をさらに備えてもよい。このように第１光制御部の左右だけでなく、上下にも反射面を配置することにより、より半導体発光素子からの出射光のロスが低減されるので、さらに光の利用効率を向上できる。

第１光制御部および第２光制御部は、半導体発光素子からの光をさらに上下方向に拡散させ、第１光制御部の上側の第３光制御部と下側の第３光制御部は、反射面の形状が異なってもよい。このように半導体発光素子からの光をさらに上下方向に拡散させることにより、上下方向へもワイドな配光性能が得られる。また、第１光制御部の上側と下側とで反射面の形状を異ならせることにより、上下方向で異なる配光パターンを形成できるようになるため、多様な配光パターン対応することができる。

半導体発光素子は、給電部材上に搭載されており、該給電部材は、半導体発光素子から発生した熱を放熱するヒートシンク上に搭載されていてもよい。この場合、半導体発光素子からの熱がヒートシンクで好適に放熱されるので、半導体発光素子の発光効率の低下を抑制することができる。

インナーレンズは、給電部材および／またはヒートシンクを位置決めする位置決め部を備えてもよい。この場合、インナーレンズと給電部材および／またはヒートシンクとの位置精度を向上できる。位置精度の向上により、給電部材上に搭載された半導体発光素子からの光が適切にインナーレンズに入射するようになるので、配光性能を向上することができる。

本発明によれば、水平方向にワイドな配光パターンを実現しつつ、光の利用効率を向上することのできる車両用灯具を提供できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る車両用灯具１０の水平断面図である。また、図２は、本発明の実施の形態に係る車両用灯具１０の鉛直断面図である。

車両用灯具１０は、車両に設けられるバックランプとして用いられる。車両用灯具１０は、前方および後方が開口したランプボディ１４と該前方開口部に取り付けられた透明な前面カバー１２とで形成された灯室３０内に、４つのＬＥＤ１９と、該４つのＬＥＤ１９の前方に配置されたインナーレンズ２０とを備える。

図１に示すように、４つのＬＥＤ１９は、給電部材としての基板１８上に等間隔で左右方向に並設されている。また、インナーレンズ２０は、左右方向に４つの要素レンズ２１が並設された構造となっている。そして、各ＬＥＤ１９と各要素レンズ２１が対応しており、４つの発光ユニット２５を構成している。４つの発光ユニット２５は略同一の構成であるため、本明細書では図１の左から２番目に示す発光ユニット２５を例にとって説明する。

ＬＥＤ１９は、光の出射方向を発光ユニット２５の光軸Ａｘ方向に向けた状態設けられている。ＬＥＤ１９は、基板１８に形成された配線パターンを介して給電される。基板１８は、セラミック等の熱伝導性の高い材料により形成されている。

基板１８は、ＬＥＤ１９から発生した熱を放熱するヒートシンク１６上に搭載されている。ヒートシンク１６は、たとえばアルミなどの熱伝導性の高い金属により形成されている。本実施の形態において、ヒートシンク１６は、図２に示すように鉛直断面においてコの字状に折り曲げて形成されている。このようにヒートシンク１６を折り曲げて形成することにより、単に平板でヒートシンクを形成した場合よりも車両用灯具１０をコンパクトに構成することができる。ＬＥＤ１９から発生した熱は、基板１８を介してヒートシンク１６に伝熱され、放熱される。すなわち、ＬＥＤ１９はヒートシンク１６に熱的に接続されている。

インナーレンズ２０は、左右方向両端に、基板１８、ヒートシンク１６を位置決めするための位置決め部を備えている。この位置決め部には貫通孔が設けられており、該貫通孔と基板１８、ヒートシンク１６に設けられた貫通孔とを位置合わせし、ボルト３２を用いて共締めすることにより、ランプボディ１４に固定できるようになっている。このようにインナーレンズ２０に位置決め部２６を設けることにより、インナーレンズ２０と基板１８、ヒートシンク１６との取付位置精度を向上できる。この取付位置精度の向上により、基板１８上に搭載されたＬＥＤ１９からの光が適切にインナーレンズ２０の要素レンズ２１に入射するようになるので、配光性能を向上することができる。また、組み付けが容易となるので、製造コストを削減することができる。

図１および図２に示すように、インナーレンズ２０は、ＬＥＤ１９の正面に位置する第１光制御部２２と、第１光制御部２２の左側と右側とにそれぞれ配置された第２光制御部２３Ｌ、２３Ｒと、第１光制御部２２の上側と下側とにそれぞれ配置された第３光制御部２４Ｕ、２４Ｄとを含んで構成されている。

第１光制御部２２は、左右方向に延びるシリンドリカルレンズ状に形成されており、その入射面および反射面は光軸Ａｘと直交している。第１光制御部２２は、曲面状の面が入射面としてＬＥＤ１９に対向しており、平面状の面が出射面として前面カバー１２に対向している。第１光制御部２２は、図１の光線Ｌ１に示すように、ＬＥＤ１９からの光を水平方向に拡散させる。また、第１光制御部２２は、ＬＥＤ１９からの光を上下方向にも拡散させる（図２の光線Ｌ２）。第１光制御部２２から出射された光は前面カバー１２を介して外部に出射される。

第２光制御部２３Ｌ、２３Ｒは、それぞれＬＥＤ１９からの光を入射する入射面２３ａと、該入射面２３ａから第２光制御部２３内に入射した光を灯具前方に向けて光軸Ａｘ寄りに反射させる反射面２３ｂとを備える。入射面２３ａは、第１光制御部２２の入射面の左右両端に形成された車両用灯具１０の背面側に突出する小さな凸状部により形成されており、反射面２３ｂは隣り合う要素レンズ２１との間に形成された溝部により形成されている。反射面２３ｂは、該溝部の表面にアルミ等を蒸着することによって形成してもよいし、反射面２３ｂに入射する光の入射角が全反射角以上となるように反射面２３ｂの傾斜角を調整することにより形成してもよい。本実施の形態において、反射面２３ｂは、光軸Ａｘを回転中心とする回転放物面の一部から構成されている。

ＬＥＤ１９から左右方向に出射された光のうち放射角の大きい光は、第２光制御部２３Ｌ、２３Ｒの入射面２３ａに入射する。そして入射面２３ａに入射した光は、反射面２３ｂにより灯具前方に反射される。ここで、第２光制御部２３Ｌ、２３Ｒは、反射面２３ｂが光軸Ａｘを回転中心とする回転放物面の一部から構成されているため、反射面２３ｂで反射された光は図１の光線Ｌ３に示すように、光軸Ａｘ上の焦点に集光されるように出射される。

第３光制御部２４Ｕ、２４Ｄは、それぞれＬＥＤ１９からの光を入射する入射面２４ａと、該入射面２４ａから第３光制御部２４内に入射した光を灯具前方に向けて反射させる反射面２４ｂとを備える。入射面２４ａおよび反射面２４ｂは、第１光制御部２２の入射面の上下両端に形成された車両用灯具１０の背面側に突出する凸状部により形成されている。反射面２４ｂは、該凸状部の外表面にアルミ等を蒸着することによって形成してもよいし、反射面２４ｂに入射する光の入射角が全反射角以上となるように反射面２４ｂの傾斜角を調整することにより形成してもよい。第３光制御部２４Ｕ、２４Ｄは、第１光制御部２２に沿って、左右方向に延びるように形成されている。

ＬＥＤ１９から上下方向に出射された光のうち放射角の大きい光は、図２の光線Ｌ４に示すように、第３光制御部２４Ｕ、２４Ｄの入射面２４ａに入射する。そして入射面２４ａに入射した光は、反射面２４ｂにより灯具前方に反射される。

第１光制御部２２の上側の第３光制御部２４Ｕと下側の第３光制御部２４Ｄは、反射面の形状が異なっている。このように第３光制御部２４Ｕと第３光制御部２４Ｄとで反射面２４ｂの形状を異ならせることにより、第３光制御部２４Ｕと第３光制御部２４Ｄとで異なる配光パターンを形成できるようになるため、多様な配光パターン対応することができる。本実施の形態では、上側の第３光制御部２４Ｕは鉛直断面において曲面状となるように形成されており、下側の第３光制御部２４Ｄは鉛直断面において直線状となるように形成されている。これにより、上側の第３光制御部２４Ｕの反射面２４ｂで反射された光は、それほど広く拡散されずに灯具前方に出射され、下側の第３光制御部の反射面２４ｂで反射された光は、該反射面２４ｂへの入射位置に応じて出射角が変わるため、広く拡散されて灯具前方に出射される。

図３は、本発明の実施の形態に係る車両用灯具１０により形成される配光パターンを説明するための図である。図３は、車両用灯具１０から照射される光により車両後方√１０ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターン４０を示す図である。

図３に示すように、配光パターン４０は、上下１０°且つ左右５０°の領域に形成された略横長長方形状の第１配光パターン４２と、Ｈ−Ｖ点（Ｈ−Ｈ線とＶ−Ｖ線との交点）の周辺の領域に形成された第２配光パターン４４と、下向き０°〜５°且つ左右５０°の領域に形成された略横長長方形状の第３配光パターン４６と、上下１０°且つ左右５０°の領域に形成された略横長長方形状の第４配光パターン４８とを含む。

第１配光パターン４２は、ＬＥＤ１９から出射された後、第１光制御部２２により屈折されて水平方向および上下方向に拡散された光により形成される。第２配光パターン４４は、ＬＥＤ１９から出射された後、第２光制御部２３Ｌ、２３Ｒにより反射されて集光された光により形成される。第３配光パターン４６は、ＬＥＤ１９から出射された後、上側の第３光制御部２４Ｕにより反射された光により形成される。第４配光パターン４８は、ＬＥＤ１９から出射された後、下側の第３光制御部２４Ｄにより反射された光により形成される。

車両のバックランプにおいては、法規により水平方向にワイドな配光パターンが求められる。また、Ｈ−Ｖ点周辺では輝度の高い配光パターンが求められる。本実施の形態に係る車両用灯具１０によれば、第１光制御部２２により光が水平方向に拡散されるので、水平方向にワイドな配光パターンを実現できる。

また、第１光制御部２２の左右に設けられた第２光制御部２３Ｌ、２３Ｒにより、Ｈ−Ｖ点周辺に輝度の高い第２配光パターン４４を形成することができる。この第２光制御部２３Ｌ、２３Ｒにより反射される光は、ＬＥＤ１９からの出射光のうち放射角の大きな光である。このような光は上述の特許文献１に示すような従来の車両用灯具では好適に配光パターンの形成に寄与させることができずに、ロスしていた光である。本実施の形態に係る車両用灯具１０では、この従来ではロスしていた光を配光パターンの形成に寄与させることができるので、光の利用効率を向上できる。

また、本実施の形態においては、第１光制御部２２の上下に設けられた第３光制御部２４Ｕ、２４Ｄにより、第３配光パターン４６、第４配光パターン４８を形成することができるので、Ｈ−Ｈ線に沿って輝度の高いワイドな配光パターンを実現できる。第３光制御部２４Ｕ、２４Ｄにより反射される光もまた、従来では好適に配光パターンの形成に寄与させることができずにロスしていた光である。本実施の形態に係る車両用灯具１０では、このロスしていた光を配光パターンの形成に寄与させることができるので、光の利用効率をさらに向上できる。

さらに、本実施の形態に係る車両用灯具１０によれば、複数の光制御部を必要な配光に応じて使い分ける構成としてるので、各光制御部に求められる反射・屈折等の光学的作用は単純なものである。したがって、インナーレンズ２０の厚みを薄くすることができる。これにより、インナーレンズ２０成形時の寸法精度を向上でき、また車両用灯具１０を軽量化することができる。

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。

たとえば、上述の実施の形態では、光源としてＬＥＤを用いたが、たとえば半導体レーザ等の半導体発光素子を用いることも可能である。

また、上述の実施の形態では、４つの発光ユニットを並設した構成としたが、発光ユニット２５の数、配置の仕方等は特に限定されない。

また、上述の実施の形態では、車両用灯具をバックアップランプとして用いる場合について説明したが、デイタイムランニングランプやフォグランプ等に適用することも可能である。

本発明の実施の形態に係る車両用灯具の水平断面図である。 本発明の実施の形態に係る車両用灯具の鉛直断面図である。 本発明の実施の形態に係る車両用灯具により形成される配光パターンを説明するための図である。

符号の説明

１０ 車両用灯具、 １２ 前面カバー、 １４ ランプボディ、 １６ ヒートシンク、 １８ 基板、 １９ ＬＥＤ、 ２０ インナーレンズ、 ２２ 第１光制御部、 ２３Ｌ、２３Ｒ 第２光制御部、 ２４Ｕ、２４Ｄ 第３光制御部、 ３０ 灯室。

Claims (5)

1. 前方が開口したランプボディと該前方開口部に取り付けられた透明な前面カバーとで形成された灯室内に、半導体発光素子と、前記半導体発光素子の前方に配置されたインナーレンズとを備えた車両用灯具であって、
   前記インナーレンズは、
   前記半導体発光素子からの光を水平方向および鉛直方向に拡散させる第１光制御部と、
   前記第１光制御部の左側と右側とにそれぞれ配置され、前記半導体発光素子からの光を所定の方向に反射させる反射面を有する第２光制御部と、
   前記第１光制御部の鉛直方向上側と下側とにそれぞれ配置され、前記半導体発光素子からの光を所定の方向に反射させる反射面を有する第３光制御部と、
   を備え、
   前記第１光制御部は、水平方向に横長に広がる第１配光パターンを形成し、
   前記第２光制御部は、前記第１配光パターンよりも水平方向および鉛直方向の広がりが小さい第２配光パターンを形成し、
   前記第１光制御部の上側および下側の第３光制御部の一方は、水平方向に横長、且つ鉛直方向の広がりが前記第１配光パターンより小さく、且つ水平線よりも下方に広がる第３配光パターンを形成する、
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記第１光制御部は、左右方向に延びるシリンドリカルレンズ形状を有し、前記半導体発光素子からの光を水平方向および水平線に対して上下方向に拡散す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光制御部の上側および下側の第３光制御部は、反射面の形状が異なり、
   前記第１光制御部の上側および下側の第３光制御部の他方は、水平方向に横長、且つ鉛直方向の広がりが前記第３配光パターンより大きく、且つ水平線に対して上下方向に広がる第４配光パターンを形成す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。
4. バックアップランプとして用いられ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. 前記半導体発光素子は、給電部材上に搭載されており、該給電部材は、前記半導体発光素子から発生した熱を放熱するヒートシンク上に搭載されており、
   前記インナーレンズは、前記給電部材および／または前記ヒートシンクを位置決めする位置決め部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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