JP5448111B2 - 灯具ユニット及び車両用ランプ - Google Patents

Description

本発明は灯具ユニットに係り、特に車両の後部に設けられるテールランプ等の灯具ユニットに関する。

特許文献１には、灯具の中央部に放物面系の反射面を設け、その外周に適宜な間隔を持って複数の光源を配置し、これらの光源を反射面の断面における焦点に設けた車両用信号灯具が開示されている。

また、特許文献１には、灯具の中央部に放物面系の反射面を設け、その外周に適宜な間隔を持って複数の光源を配置し、これらの光源の虚光源を反射面の断面における焦点に存在するように鏡面を設けた車両用信号灯具が開示されている。

特許文献１の反射面は、表面又は裏面にアルミニウム蒸着等の表面処理が施された合成樹脂製のものであり、また、光源としては低温発光のＬＥＤが使用されている。

特許文献１の車両用信号灯具は、使用する曲面を基調とする反射面の数を１つにし、全反射カットを設けない反射面を用いて、遠方からの視認性を高めることを目的としてなされたものである。

特開２００２−３４３１１１号公報

しかしながら、特許文献１の車両用信号灯具は、ＬＥＤ光源を発光させると、前面レンズを介して複数のＬＥＤ光源が並んで見えるだけなので、立体感のある斬新な点灯表示を得ることができず、結果的には点灯時の見栄えが画一化し、見栄えの差別化が図られないという問題があった。

このような問題は、複数の光源を使用して、各々の光源とそれに対応するレンズに立体感のある点灯表示機能を持たせればよいが、これでは無用に光源の数が増えるだけなので、車両用信号灯具が大型になり製造コストも嵩むという欠点がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、１つの光源を利用して立体感のある斬新な点灯表示を得ることができる灯具ユニットを提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、ＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源から放射される光の入射面を備えた板状の導光体とを有する灯具ユニットであって、前記導光体は、前記入射面から入射した前記光を前記光源の光軸に対して略直交方向に反射する第１の反射面、該第１の反射面で反射された光を光源の光軸と略直交方向に反射する一対のサブ反射面、該サブ反射面で反射された光を出射する出射面を備え、前記入射面は、前記光源の光軸上において前記ＬＥＤ光源側が凹んだ凹曲面とされて前記導光体の一方の表面側に形成されており、前記第１の反射面は、前記入射面を設けた表面側と反対側の表面側に形成され、前記光軸を中心として回転させた回転曲面とされ、前記一対のサブ反射面は、前記導光体の平面視において前記第１の反射面を包囲する湾曲形状に形成され、前記一対のサブ反射面が形成されるとともに前記一対のサブ反射面の接続線が存在する前記導光体の側面の中央部は、互いの前記サブ反射面に対して反射光の向かう方向が逆となるように外側に突出され、前記一対のサブ反射面が傾斜して形成されていることを特徴とする灯具ユニットを提供する。

本発明によれば、前記第１の反射面が平面視円形状に形成されていることが好ましい。

本発明は、本発明の灯具ユニットと、前記灯具ユニットを灯室内に配置するハウジングと、前記ハウジングの開口部に取り付けられたアウターレンズと、を有することを特徴とする車両用ランプを提供する。

以上説明したように本発明の灯具ユニットによれば、１つの光源を利用して立体感のある斬新な点灯表示を得ることができる。

本発明の灯具ユニットが適用された車両のテールランプの横断面図 図１に示したテールランプの導光体の光路を示した説明図 実施の形態のテールランプの全体構成例を示した正面図 図３のＡ−Ａ線に沿う縦断面図 図３のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図 導光体の他の実施の形態を示したテールランプの縦断面図 （Ａ）は反射部３６の平面図、（Ｂ）は反射部３６の斜視図

以下、添付図面に従って本発明に係る灯具ユニットの好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明の灯具ユニットが適用された車両のテールランプ１０の横断面図である。

同図に示すテールランプ１０は、車両の後部右側に配置されるテールランプであり、詳細構造は後述するが、図１中の左右方向に配置された４台の灯具ユニット１２、１４、１６、１８が、請求項で記載された灯具ユニットの構成要件のＬＥＤ光源（光源）２０、及び導光体２２を備えている。

また、図１の左右の両側に配置された灯具ユニット１２、１８は、ＬＥＤ光源２０の両側に一対の導光体２２、２２が配置され、これらの導光体２２、２２は一体化されている。また、左側の灯具ユニット１２の導光体２２と、それに隣接する右側の灯具ユニット１４の導光体２２も一体化され、更に、灯具ユニット１８の導光体２２と、それに隣接する左側の灯具ユニット１６の導光体２２も一体化されている。

一方、インナーレンズ２４には、線状発光部２６と面状発光部２８とが形成されている。この線状発光部２６は面状発光部２８に対して前方に突出した位置に配置され、また、面状発光部２８は平面（水平）方向に沿って所定の曲率で湾曲形成されている。

これら４台の灯具ユニット１２〜１８は、テールランプ１０の灯室３０内に配置されている。なお、灯室３０は、前面が開口されたハウジング３２と、ハウジング３２の前面開口部に取り付けられた円弧形状のアウターレンズ３４とによって画成されている。

上記の如く構成されたテールランプ１０は、テールランプ１０としての配光を満足するとともに見栄えを向上させるために、４台の灯具ユニット１２〜１８を水平方向に階段状に連設して構成されたものである。

すなわち、このテールランプ１０によれば、各々のＬＥＤ光源２０から放射した光を導光体２２内で導光させ、この導光体２２を介してインナーレンズ２４の線状発光部２６と面状発光部２８とを照射し、線状発光部２６と面状発光部２８とを発光させることによって、立体感のある斬新な点灯表示を得るものである。この効果についても後述する。なお、テールランプ１０としての配光を満足するものであれば、１台の灯具ユニット１４のみの構成としてもよい。また、導光体２２は、前述した階段状のデザインを達成するために左右に二分割して段差を設けているが、段差の付いた一体品として構成してもよい。

次に、図１、図２を参照して灯具ユニット１２の構成を説明する。なお、灯具ユニット１４〜１８は、灯具ユニット１２と基本構成が同一なので、その同一構成部材については同一の符号を付すことでその説明は省略し、異なる構成部分のみ後述する。

灯具ユニット１２は、前述の如くＬＥＤ光源２０、導光体２２、及びインナーレンズ２４から構成される。

ＬＥＤ光源２０は、例えば１つ又は複数の白色又は有色の発光ダイオードが配置されたＬＥＤパッケージである。

導光体２２は板状に形成され、ＬＥＤ光源２０から放射される光の入射面２２Ａ、この入射面２２Ａから入射したＬＥＤ光源２０からの光をＬＥＤ光源２０の光軸Ａｘに対して略直交方向に反射する第１の反射面２２Ｂ、この第１の反射面２２Ｂで反射された光をＬＥＤ光源２０の光軸Ａｘと略平行方向に反射する第２の反射面２２Ｃ、この第２の反射面２２Ｃで反射された光を出射する出射面２２Ｄ、及び第１の反射面２２Ｂと第２の反射面２２Ｃとの間に形成された散光部２２Ｅから構成される。

導光体２２の入射面２２Ａは、ＬＥＤ光源２０からの光を効率的に取り込めるようにＬＥＤ光源２０を中心とした、ＬＥＤ光源２０側が凹んだ凹曲面に形成されている。

また、第１の反射面２２Ｂは、主に光軸Ａｘを中心に片側３０°の範囲で照射され、入射面２２Ａから導光体２２内に入射したＬＥＤ光源２０からの光を、平板状の散光部２２Ｅ内において、平行光として第２の反射面２２Ｃ向けて進行させるために曲面に形成される。具体的には、ＬＥＤ光源２０の発光中心を焦点ｘとしたとき、焦点ｘを基準として進行方向（前記平行光）を軸とした放物線を光軸Ａｘを中心として回転させた回転曲面に形成されている。図１において、焦点ｘを通る放物線の軸は横向き、すなわち、散光部２２Ｅを形成した平板状部分と平行な方向で、且つＬＥＤ光源２０の中心を通る軸である。この関係を保った放物線（当然横向きとなる放物線）を、光軸Ａｘを中心に回転させるため、ＬＥＤ光源２０を中心に左側が開いた放物線と右側が開いた放物線が光軸Ａｘで交わることになり、よって、第１の反射面２２Ｂは、光軸Ａｘを中心に回転してできた反射面となる。このような反射面とすることにより、入射面２２Ａから導光体２２内に入射したＬＥＤ光源２０からの光を平行光として第２の反射面２２Ｃ向けて進行させることができる。平行光の進行方法は、水平方向である。

更に、第２の反射面２２Ｃは、屈折率差を利用した全反射（スネルの法則の臨界角条件を満たした反射）にて、第１の反射面２２Ｂで反射して到達した平行光を略平行光として、光の進行方向を光軸Ａｘと略直交する方向から光軸Ａｘと略平行方向に変換する反射面である。この第２の反射面２２Ｃは、第１の反射面２２Ｂからの光を全反射させるように傾斜角が設定されている。

インナーレンズ２４は、導光体２２の前方に配置されるとともに、導光体２２の出射面２２Ｄに対向配置された線状発光部２６、及び導光体２２の散光部２２Ｅに対向配置された面状発光部２８から構成されている。

このように構成された灯具ユニット１２によれば、ＬＥＤ光源２０が点灯すると、ＬＥＤ光源２０から放射した光は、導光体２２の入射面２２Ａから導光体２２内に入射し、第１の反射面２２Ｂによって平行光となり、且つＬＥＤ光源２０の光軸Ａｘに対し略直交方向に全反射されて平板状の散光部２２Ｅ内を水平方向に進行する。そして、散光部２２Ｅ内を水平方向に進行してきた平行光は、第２の反射面２２ＣによってＬＥＤ光源２０の光軸Ａｘと略平行方向に反射されて、導光体２２の出射面２２Ｄから輝度の高い光となって出射される。

ところで、ＬＥＤ光源２０の焦点ｘから出射した光軸Ａｘを中心とする３０°までの光成分は、第１の反射面２２Ｂで反射されて前述の如く平行光となる。これに対して、ＬＥＤ光源２０の焦点ｘの近傍（ＬＥＤも有限の大きさであり、完全な点光源ではない）から出た光の、第１の反射面２２Ｂに入ってくる光の入射角は、平行光線とする設計角度と異なる。よって、第１の反射面２２Ｂで反射された前記光は、非平行光線となって散光部２２Ｅの厚み方向に繰り返し反射され、散光部２２Ｅの背面に形成された窪み２３、２３…の表面で散光され、その一部が散光部２２Ｅから外部に出射する。同様にＬＥＤ光源２０と空気との界面及び入射面２２Ａと空気との界面において、前記設計値以外の方向から第１の反射面２２Ｂに入射した光も散光部２２Ｅの厚み方向に繰り返し反射され、前述の如くその一部が散光部２２Ｅから外部に出射する。また、図２のように第１の反射面２２Ｂの窪みの底２２Ｅ′と、散光部２２Ｅの窪み２３、２３…の底２３Ｅ′、２３Ｅ′…との位置関係を対比したとき、これらの底２３Ｅ′、２３Ｅ′…、２２Ｅ′は水平方向において同一線上に並んでいる。この位置関係により第１の反射面２２Ｂの窪みの底２２Ｂ′から真横に向った光も散光部２２Ｅに向かい、その一部が散光部２２Ｅの窪み部２３の底２３Ｅ′で反射されて散光部２２Ｅから外部に出射する。これにより、散光部２２Ｅからは輝度の低い光が出射し、散光部２２Ｅが面発光する。なお、散光部２２Ｅの窪み２３は、導光体２２にドット、プリズム等を形成したり、シボ加工を施したりすることにより構成される。

導光体２２の前方にはインナーレンズ２４が配置されており、このインナーレンズ２４には、導光体２２の出射面２２Ｄに対向する位置に線状発光部２６が配置され、導光体２２の散光部２２Ｅに対向する位置に面状発光部２８が配置されている。

したがって、導光体２２の出射面２２Ｄから出射された輝度の高い光は、インナーレンズ２４の線状発光部２６を照射し、この線状発光部２６を透過した輝度の高い光がテールランプ１０の主配光となる。また、導光体２２の散光部２２Ｅから出射された輝度の低い光は、インナーレンズ２４の面状発光部２８を照射し、面状発光部２８が淡く面発光する。

したがって、このように構成されたテールランプ１０によれば、線状発光部２６からは輝度の高いストライプ状の光が放射され、面状発光部２８からは輝度の低い光が放射される。このため、テールランプ１０は、輝度の低いフラットな面発光上に輝度の高い線発光が重なった発光となるので、１つのＬＥＤ光源２０を利用して立体感のある斬新な点灯表示を提供できる。

次に、灯具ユニット１４、１６について説明する。なお、灯具ユニット１６は灯具ユニット１４を左右反転させた構成なので、ここでは灯具ユニット１４について説明し、灯具ユニット１６については、その説明を省略する。

灯具ユニット１４と灯具ユニット１２との構成の相違点は、灯具ユニット１２がＬＥＤ光源２０の両側に導光体２２を備えている点に対し、灯具ユニット１４は、一方側のみ導光体２２を有し、他方側に導光体２２と一体の反射部３６が設けられた点にある。

この反射部３６は、導光体２２の第１の反射面２２Ｂに一体に形成された反射面３６Ａと、この反射面３６Ａで全反射された光を全反射する反射面（サブ反射面）３６Ｂと、この反射面３６Ｂで全反射された光を導光体２２の第２の反射面２２Ｃに向けて水平方向に全反射する反射面（サブ反射面）３６Ｃと、を備えている。なお、反射面３６Ｂと反射面３６Ｃは、反射面３６Ａ上の反射位置が反射面３６Ｂと反射面３６Ｃの接続線３７に対して上か下かの違いにより反射する順番が逆となる。すなわち、反射面３６Ａで全反射された光が反射面３６Ｃで反射され、反射面３６Ｃで全反射された光が反射面３６Ｂによって第２の反射面２２Ｃに向けて水平方向に反射される。

図７は反射部３６を説明するために導光体２２の一部を拡大して示した模式図である。図７（Ａ）には反射部３６のＬＥＤ光源２０側から見た平面図が示され、図７（Ｂ）にはＬＥＤ光源２０が上側に位置する状態の反射部３６の斜視図が示されている。同図に示すように反射面３６Ｂ、３６Ｃは、反射面３６Ａを包囲する所定の曲率の湾曲形状、具体的には平面視において光軸Ａｘを中心とする放物線形状に形成されている。また、図７（Ｂ）で示す光路Ｂ、Ｃが前者の光路、すなわち、反射面３６Ａ→反射面３６Ｂ→反射面３６Ｃ→第２の反射面２２Ｃの光路であり、光路Ａが後者の光路、すなわち、反射面３６Ａ→反射面３６Ｃ→反射面３６Ｂ→第２の反射面２２Ｃの光路である。

また、反射面３６Ａは、第１の反射面２２Ｂと同形状の回転曲面に形成され、反射面３６Ｂは、上記放物線を回転させた回転放物面形状とされ、光路Ａ、Ｂ、Ｃが略平行光線若しくは数度の傾きの光路となるように設定されている。反射面３６Ｃも同様に、上記放物線を回転させた回転放物面形状とされ、光路Ａ、Ｂ、Ｃが略平行光線若しくは数度の傾きの光路となるように設定されている。また、反射面３６Ｃは、反射面３６Ｂに対して反射光の向う方向が逆となるように傾斜して形成されている。

反射面３６Ａは、第１の反射面２２Ｂとによって平面視円形状に形成され、第１の反射面２２Ｂの一部として形成されている。また、反射面３６Ｂ、３６Ｃは、第２の反射面２２Ｃに向けて反射する光が、円形の第１の反射面２２Ｂ（反射面３６Ａを含む）に多くの光路が当たらないようにその曲線角度（図３における反射面３６Ｂ、３６Ｃの曲率）が設定されている。

したがって、このように構成された反射部３６によれば、導光体２２の入射面２２Ａから導光体２２内に入射したＬＥＤ光源２０の光のうち反射部３６に向う光は、３枚の反射面３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃによって全反射されて導光体２２の第２の反射面２２Ｃに向う。そして、前記光は、第２の反射面２２Ｃで反射されて導光体２２の出射面２２Ｄから出射され、インナーレンズ２４の線状発光部２６を照射する。よって、図１の如く灯具ユニット１４の導光体２２の出射面２２Ｄから出射された光は、灯具ユニット１２の右側の導光体２２の出射面２２Ｄから出射された光とともに、左から２枚目の１枚の線状発光部２６を照射する。同様に、灯具ユニット１６の導光体２２の出射面２２Ｄから出射された光は、灯具ユニット１８の左側の導光体２２の出射面２２Ｄから出射された光とともに、右から２枚目の１枚の線状発光部２６を照射する。よって、前述した２枚の線状発光部２６、２６は、その両側の左端及び右端の線状発光部２６、２６よりも明るく発光する。なお、図１の如く中央の２枚の線状発光部２６、２６の表面には、拡散作用のあるドット２７、２７が形成されている。

また、このテールランプ１０は、導光体２２とインナーレンズ２４の面状発光部２８との間に、ＬＥＤ光源２０からの直射光を拡散する拡散シート３８を設けてもよい。拡散シート３８を設けることで面状発光部２８の明るさの均一性を向上させることができる。特に、ＬＥＤ光源２０の光軸Ａｘ上に面状発光部２８が位置していると、ＬＥＤ光源２０の光軸Ａｘ上の直射光が面状発光部２８を通過して点発光として視認され、意匠性を阻害するおそれがある。そこで、このテールランプ１０では、面状発光部２８のＬＥＤ光源２０側に拡散シート３８を配置してＬＥＤ光源２０の点発光を防止し、面状発光部２８による淡い面発光を実現している。これにより、テールランプ１０の見栄えと意匠性が向上する。

なお、拡散シート３８に代えて、インナーレンズ２４の面状発光部２８を、ＬＥＤ光源２０からの直射光を拡散する乳白色の材質としたり、面状発光部２８にシボ加工等の拡散処理を施したりしても同様の効果を得ることができる。

更に、このテールランプ１０によれば、インナーレンズ２４の線状発光部２６を、面状発光部２８に対して前方に突出した位置に配置し、かつ、インナーレンズ２４の面状発光部２８を水平方向に所定の曲率で湾曲形成している。これにより、このテールランプ１０によれば、輝度の高い線状発光部２６が手前側に見え、輝度の低い面状発光部２８が奥側に見えるので、そのコントラストにより奥行き感のある見栄えとなり、意匠性もより一層向上する。

次に、テールランプ１０の全体構成の一例について説明する。

図３は、インナーレンズ２４及びアウターレンズ３４を除いたテールランプ１０の正面図、すなわち、導光体２２の正面図である。また、図４は、図３のＡ−Ａ線に沿うとともにインナーレンズ２４及びアウターレンズ３４を含む縦断面図、図５は、図３のＢ−Ｂ線に沿うとともにインナーレンズ２４及びアウターレンズ３４を含む縦断面図である。

図３に示す導光体２２の第１の反射面２２Ｂ、２２Ｂ…の配列に示すように、第１の反射面２２Ｂ、２２Ｂ…は所定の間隔をもって縦方向に４箇所、横方向に４箇所形成され、それに対応してＬＥＤ光源２０、２０…も図５に示すように縦方向に４箇所、横方向に４箇所（不図示）配置されている。また、図３に示すように導光体２２の出射面２２Ｄは、所定の間隔をもって縦方向に４列形成されるとともに横方向に３列形成されて格子形状となっている。また、これらの出射面２２Ｄ、２２Ｄ…に対応してインナーレンズ２４の線状発光部２６も、所定の間隔をもって縦方向に４列（図１参照）、そして、図５に示すように横方向に３列形成されている。

図４は、導光体２２の縦方向に形成された出射面２２Ｄの縦断面図であるが、この出射面２２Ｄに対向するインナーレンズ２４の上部２４Ａ、中部２４Ｂ、下部２４Ｃには横方向に形成されている線状発光部２６、２６、２６が配置されている。また、インナーレンズ２４の上部２４Ａ、中部２４Ｂに形成された２本の線状発光部２６、２６は、縦方向に傾斜して形成されている略Ｌ字形状の線状発光部２６Ａによって連結され、更に、インナーレンズ２４の中部２４Ｂ、下部２４Ｃに形成された２本の線状発光部２６、２６は、縦方向に傾斜して形成されている略Ｌ字形状の線状発光部２６Ｂによって連結されている。すなわち、図４における出射面２２Ｄの対向位置には、横方向の線状発光部２６、２６、２６の他に縦方向の線状発光部２６Ａ、２６Ｂも配置されているため、この線状発光部２６Ｂ、２６Ｂも同様に、出射面２２Ｄから出射される輝度の高い光によって照明されることになり輝度が高い。また、図３のＣ−Ｃ線上の断面においても図４の構成となるため、このテールランプ１０は、３本の横方向の線状発光部２６、２６、２６と線状発光部２６Ａ、２６Ｂを１本とする２本の縦方向の線状発光部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ａ、２６Ｂとによって輝度の高い光が格子状に放射される。

そして、縦方向の線状発光部２６Ａ、２６Ｂは、インナーレンズ２４の中部２４Ｂの横方向の線状発光部２６に向けて前方に突出するように傾斜して設けられている。これにより、このテールランプ１０は、上下方向の中央部が膨らんだ印象を視認者に与えることができるので、より立体的な意匠性を得ることができる。

一方、図６は、導光体２２の他の実施の形態が示されており、この導光体２２の第１の反射面２２Ｆ、２２Ｆは、球状の凸面に形成されている。第１の反射面２２Ｆを球状の凸面とすることにより、第１の反射面２２Ｆで形成する平行光線の量が減じられるが、導光体２２内で繰り返し反射しながら第２の反射面２２Ｃに向う光は増加する。したがって、総合的に、球状の凸面に形成された第１の反射面２２Ｆは、回転曲面の図５の第１の反射面２２Ｂと比較して、線状発光部２６から出射する光が僅かに減少するとともに、その光の指向性も緩くなる。

上述した実施の形態においては、灯具ユニットとして車両の後部に設けられるテールランプを例示したが、これに限られるものではなく、車両のポジションランプにも本発明を適用することができる。

１０…テールランプ、１２、１４、１６、１８…灯具ユニット、２０…ＬＥＤ光源、２２…導光体、２２Ａ…入射面、２２Ｂ…第１の反射面、２２Ｃ…第２の反射面、２２Ｄ…出射面、２２Ｅ…散光部、２４…インナーレンズ、２６…線状発光部、２８…面状発光部、３０…灯室、３２…ハウジング、３４…アウターレンズ、３６…反射部、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ…反射面、３８…拡散シート

Claims (3)

1. ＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源から放射される光の入射面を備えた板状の導光体とを有する灯具ユニットであって、
   前記導光体は、前記入射面から入射した前記光を前記光源の光軸に対して略直交方向に反射する第１の反射面、該第１の反射面で反射された光を光源の光軸と略直交方向に反射する一対のサブ反射面、該サブ反射面で反射された光を出射する出射面を備え、
   前記入射面は、前記光源の光軸上において前記ＬＥＤ光源側が凹んだ凹曲面とされて前記導光体の一方の表面側に形成されており、
   前記第１の反射面は、前記入射面を設けた表面側と反対側の表面側に形成され、前記光軸を中心として回転させた回転曲面とされ、
   前記一対のサブ反射面は、前記導光体の平面視において前記第１の反射面を包囲する湾曲形状に形成され、
   前記一対のサブ反射面が形成されるとともに前記一対のサブ反射面の接続線が存在する前記導光体の側面の中央部は、互いの前記サブ反射面に対して反射光の向かう方向が逆となるように外側に突出され、前記一対のサブ反射面が傾斜して形成されていることを特徴とする灯具ユニット。
2. 前記第１の反射面が平面視円形状に形成されている請求項１に記載の灯具ユニット。
3. 請求項１又は２に記載の灯具ユニットと、
   前記灯具ユニットを灯室内に配置するハウジングと、
   前記ハウジングの開口部に取り付けられたアウターレンズと、
   を有することを特徴とする車両用ランプ。

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