JP5695448B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、導光レンズを有する車両用灯具に関する。

特許文献１には、光源（１６）及び魚眼レンズ（２０）を有する車両用灯具が記載されている。魚眼レンズ（２０）が光源（１６）の前に配置され、光源（１６）から発した光が魚眼レンズ（２０）によって前方に投射される。魚眼レンズ（２０）の後ろ側入射面（２２）は凸面であり、魚眼レンズ（２０）の前側出射面（２１）は複数の凸面（２１ａ）が格子状に配列されてなる凸面アレイである。

特許文献２には、光源（１）、導光レンズ（２）及びリフレクタ（３）を有する照明装置が記載されている。特許文献２に記載されているように、光源（１）が光軸方向に発光し、導光レンズ（２）の全反射面（２ｂ）が光源（１）から発した光を径方向外方へ全反射し、導光レンズ（２）の周面の出射面（２ｄ）が全反射面（２ｂ）によって全反射された光を出射し、リフレクタ（３）が導光レンズ（２）の出射面（２ｄ）によって出射された光を光源（１）の光軸方向に反射する。

特開２００５−２７６６４４号公報 特開２００７−２０７５０７号公報

特許文献１に記載の技術では、魚眼レンズ（２０）の前側出射面（２１）のうち中央部が最も明るく、周辺部が暗くなる。そのため、灯具の前から灯具の正面に向かって見た視認者にとっては、前側出射面（２１）の中央部で点光りしているように見えてしまう。
一方、特許文献２に記載の技術では、光が導光レンズ（２）の全反射面（２ｂ）で全反射されるから、灯具を正面から見た視認者にとっては、全反射面（２ｂ）がリフレクタ（３）よりも暗く見える。そのため、灯具を正面から見た視認者にとっては、リフレクタ（３）がリング状に光っているように見えてしまう。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、光源の直上にあたる灯具の中央部における点光りを防止するとともに、周辺部においてリング状に光って見えることを防止することである。つまり、灯具の前から灯具の正面に向かって見た視認者にとって、光って見える発光面を広げつつ、発光面の発光強度を均一にすることである。

以上の課題を解決するため、本発明に係る車両用灯具は、
光軸方向に発光する光源と、
前記光源に相対するように配置され、前記光源から発した光を取り込む入射面と、前記入射面に対するように配置され、前記入射面によって取り込まれた光を前記光源の光軸に対する径方向外方へ全反射する全反射面と、前記全反射面を囲うとともに前記入射面に相対し、前記入射面によって取り込まれた光を前記光源の光軸方向に出射する第一出射面と、前記第一出射面を囲うように前記第一出射面の周囲に配置され、前記全反射面によって全反射された光を前記光源の光軸に対する径方向外方へ出射する第二出射面と、を有する導光レンズと、
前記第二出射面よりも前記光源の光軸に対する径方向外方において前記第二出射面を囲うように配置され、前記第二出射面によって出射された光を前記光源の光軸方向に反射するリフレクタと、
一方の面及び前記一方の面の反対側となる他方の面を有し、前記他方の面から前記一方の面に貫通する開口を有した支持板と、
前記支持板の前記一方の面に対して立った状態で前記支持板に設けられ、前記開口を囲うように筒状に設けられ、前記開口に通じた内部空間を有した収納筒と、を備え、
前記リフレクタが中央部に装着孔を有し、
前記収納筒が前記装着孔に挿入され、前記導光レンズが前記開口の反対側において前記収納筒に設けられ、前記導光レンズの前記入射面が前記収納筒の前記内部空間に向き、前記光源が前記開口から前記収納筒の前記内部空間内に収納されている。

好ましくは、前記全反射面が前記第一出射面に対して凹んだ形状となっている。

好ましくは、前記車両用灯具が、配線構造体を更に備え、
前記支持板の前記他方の面が凹部を有し、
前記開口が前記凹部の底に形成され、
前記配線構造体が前記凹部の周囲において前記支持板の前記他方の面に支持され、
前記光源がリード線を有し、前記リード線が前記凹部内において前記配線構造体に接合されている。

本発明によれば、入射面によって取り込まれた光の一部が全反射面によって光源の光軸に対する径方向外方へ全反射されるから、光源の直上における点光りが発生しない。全反射面によって全反射された光が第二出射面によって光源の光軸に対する径方向外方へ出射され、その出射光がリフレクタによって光源の光軸方向に反射される。そのため、灯具の前から灯具の正面に向かって見た視認者にとって、リフレクタが光って見える。これにより、光源の直上にあたる灯具の中央部における点光りを防止することができる。
一方、入射面によって取り込まれた光の一部が全反射面の周囲において第一出射面によって光源の光軸方向に出射される。そのため、灯具の正面に向かって見た視認者にとって、リフレクタのみならず、第一出射面も光って見える。よって、灯具がリング状に光って見えることを防止することができる。

本発明の実施の形態に係る車両用灯具の分解斜視図である。 同実施の形態に係る車両用灯具の正面図である。 図２に示されたIII−IIIに沿った断面を矢印方向に見て示した断面図である。 同実施の形態に係る車両用灯具の配光特性を示した等照度線図である。 同実施の形態に係る車両用灯具の光線軌跡を示した断面図である。 同実施の形態に係る車両用灯具の光線軌跡を示した断面図である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は、車両用灯具１０の分解斜視図である。図２は、車両用灯具１０の正面図である。図３は、図２に示されたIII−IIIに沿った断面を矢印方向に見て示した断面図である。なお、以下の説明において、「前」とは車両用灯具１０から発する光束の進む向きであり、車両用灯具１０の光軸が前後方向に延びている。

車両用灯具１０は、制動灯、補助制動灯、テールランプ、ターンランプ、車幅灯、バックランプその他の信号灯である。この車両用灯具１０は、ハウジング１、アウターレンズ２、インナーレンズ３、発光ユニット４、ブラケットユニット５及びリフレクタユニット６等を備える。なお、図２では、リフレクタユニット６及びブラケットユニット５を詳細に示すために、アウターレンズ２及びインナーレンズ３の図示を省略する。

ハウジング１が箱状に設けられ、ハウジング１の前面が開口している。アウターレンズ２がハウジング１の前面に取り付けられ、ハウジング１の前面の開口がアウターレンズ２によって閉塞されている。アウターレンズ２は透明な材料からなる。アウターレンズ２は、光を素通しするものでもよいし、光を屈折することで光を偏向するものでもよい。

ハウジング１及びアウターレンズ２によって囲われた内部空間が灯室であり、その灯室内にはインナーレンズ３、発光ユニット４、ブラケットユニット５及びリフレクタユニット６が収納されている。

発光ユニット４は、複数の光源４１及び配線構造体４２を有する。
光源４１は、砲弾パッケージ型発光ダイオードである。つまり、発光ダイオードチップ４１ａが透明な砲弾型モールド樹脂４１ｂに埋めこまれ、二本のリード線（リードフレーム）４１ｃ，４１ｃが発光ダイオードチップ４１ａに接続され、それらリード線４１ｃ，４１ｃが砲弾型モールド樹脂４１ｂの内部から引き出されている。

これら光源４１は、配線構造体４２に実装されて、左右に配列されている。これら光源４１は二つのグループに分けられ、それぞれのグループ内でこれら光源４１が配線構造体４２によって直列接続されている。

配線構造体４２は、所定の形状に加工されて、いくつかに分割された金属板（バスパー）である。光源４１のリード線４１ｃ，４１ｃが半田によって配線構造体４２に接合されている。具体的には、光源４１が配線構造体４２の隣り合う分割体の間に配置され、光源４１の一方のリード線４１ｃが隣り合う分割体の一方に半田接合され、光源４１の他方のリード線４１ｃが他方の分割体に半田接合されている。

なお、光源４１が砲弾パッケージ型発光ダイオードではなく、チップ型発光ダイオードでもよい。この場合、配線構造体４２がプリント基板又はフレキシブルプリント板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）であり、複数の光源４１が配線構造体４２に表面実装されている。

ブラケットユニット５は、支持板５１、複数の収納筒５２及び複数の導光レンズ５３等を備える。

支持板５１、複数の収納筒５２及び複数の導光レンズ５３はいずれも透明な材料（例えば、透明樹脂）からなり、これらが一体形成されている。

支持板５１の一方の面（前面）が前に向き、その一方の面の反対側となる他方の面（後面）が後ろに向いている。支持板５１は凹凸板（波形板）である。つまり、支持板５１の後面は、交互に左右に配列されているとともに帯状に上下に延在した複数の凹部５１ａ及び複数の凸部５１ｂからなり、支持板５１の前面も支持板５１の後面と同様であり、支持板５１の後面の凹部５１ａが支持板５１の前面の凸部５１ｄの裏側に配置され、支持板５１の後面の凸部５１ｂが支持板５１の前面の凹部５１ｃの裏側に配置される。

複数の収納筒５２は、支持板５１の前面に対して立った状態でその前面の複数の凸部５１ｄにそれぞれ設けられている。これら収納筒５２は、左右に配列されている。

収納筒５２の中心軸が前後方向に、特に支持板５１に対して垂直な方向に延びている。収納筒５２の内周面５２ｃが柱面であり、収納筒５２の外周面５２ｂは八角柱面である。なお、収納筒５２の外周面５２ｂが柱面であれば、八角柱面に限るものではなく、他の多角柱面又は円柱面であってもよい。

支持板５１の後面の凹部５１ａの底には、開口５１ｅが開けられている。開口５１ｅは、凹部５１ａの底から収納筒５２の柱状内部空間５２ａまで支持板５１を貫通し、収納筒５２が開口５１ｅを囲んでいる。

配線構造体４２が支持板５１の後面のうち凹部５１ａの周囲の部分（凸部５１ｂ）に当てられて、支持板５１の後面の凸部５１ｂが配線構造体４２を支持する。配線構造体４２が可撓性を有していても、配線構造体４２の形状が支持板５１の後面の凸部５１ｂによって保たれている。そのため、光源４１の位置が安定する。

光源４１が支持板５１の裏から支持板５１の開口５１ｅに挿入され、光源４１が収納筒５２の柱状内部空間５２ａ内に収納されている。光源４１の光軸Ａｘが光源４１から前方へ延びている。光源４１の光軸Ａｘと収納筒５２の中心軸が重なっている。光源４１の光軸Ａｘとは、光度が最大となる向きに光源４１から延びる仮想的な線である。

複数の導光レンズ５３は、複数の収納筒５２の柱状内部空間５２ａの前側をそれぞれ閉塞するようにしてこれら収納筒５２の前端にそれぞれ設けられている。導光レンズ５３は、入射面５３ａ、第一出射面５３ｂ、全反射面５３ｃ及び第二出射面５３ｄを有する。

入射面５３ａが導光レンズ５３の後面に形成され、その入射面５３ａが収納筒５２の柱状内部空間５２ａに向いてその柱状内部空間５２ａの前側を閉塞する。その入射面５３ａが後方の光源４１に向き、光源４１の光軸Ａｘが入射面５３ａのほぼ中央で入射面５３ａに交差する。入射面５３ａは、凸面状（例えば、球面型凸面状、非球面型凸面状、楕円面型凸面状、放物面型凸面状、自由曲面型凸面状）に形作られている。具体的には、入射面５３ａは、光源４１の光軸Ａｘの周りに回転対称な凸面状に形作られている。入射面５３ａは、光源４１によって前方に放射された光を取り込むとともに、その取り込む光を屈折してその取込光を平行光に近づける。

導光レンズ５３の前面は第一出射面５３ｂ及び全反射面５３ｃからなり、第一出射面５３ｂ及び全反射面５３ｃが入射面５３ａに対するように配置されている。全反射面５３ｃが導光レンズ５３の前面の中央部に形成され、第一出射面５３ｂが導光レンズ５３の前面の周辺部に形成され、全反射面５３ｃが第一出射面５３ｂによって囲われている。図２に示すように、車両用灯具１０を光源４１の光軸Ａｘ方向に見て、第一出射面５３ｂは、全反射面５３ｃの周囲を囲繞して、リング状になっている。

第一出射面５３ｂは、光源４１の光軸Ａｘの周りに回転対称な平面、凸面又は凹面を基調としている。第一出射面５３ｂは、入射面５３ａによって取り込まれた光の一部を屈折して、光源４１の光軸Ａｘ方向（前方）に出射する。図２に示すように、第一出射面５３ｂの右側の領域と左側の領域には、段状のレンズカットが形成され、第一出射面５３ｂの各段から前方に出射される光の向きが制御され、第一出射面５３ｂから前方に出射される光の配光が第一出射面５３ｂの各段状のレンズカットによって制御される。

全反射面５３ｃは、頂点を入射面５３ａ側にした錐型凹面状に形作られて、全反射面５３ｃの半径は、入射面５３ａに向けて縮径する。具体的には、全反射面５３ｃは、八角錐面状に形作られている。全反射面５３ｃは、入射面５３ａによって取り込まれた光の一部を光源４１の光軸Ａｘに対する径方向外方へ全反射する。なお、全反射面５３ｃによって囲われる凹部が空洞であるが、その凹部に透明な部材が埋められてもよい。その場合、その透明部材は屈折率が導光レンズ５３よりも低い。

第二出射面５３ｄは、導光レンズ５３の周面に形成されている。車両用灯具１０を光軸Ａｘ方向から見て、第二出射面５３ｄは入射面５３ａ、第一出射面５３ｂ及び全反射面５３ｃを囲うようにこれらの周囲に配置されている。第二出射面５３ｄは、八角柱面状に形作られている。第二出射面５３ｄは、収納筒５２の外周面５２ｂを前に延長させた面である。第二出射面５３ｄは、全反射面５３ｃによって光源４１の光軸Ａｘに対する径方向外方へ全反射された光を、光源４１の光軸Ａｘに対する径方向外方へ出射する。

なお、第二出射面５３ｄが柱面状に形作られていれば、八角柱面に限るものではなく、他の多角柱面又は円柱面であってもよい。また、第二出射面５３ｄの形状と収納筒５２の外周面５２ｂの形状が異なっていてもよい。

リフレクタユニット６は、装飾枠体６１、複数のリフレクタ６２及び複数の筒部６４を有する。

車両用灯具１０を光源４１の光軸Ａｘ方向に見て、装飾枠体６１は左右方向の長さが上下方向の長さよりも長い矩形枠状に形作られ、複数のリフレクタ６２は装飾枠体６１の内側の後部において左右に配列されている。これらリフレクタ６２と装飾枠体６１が一体成形されている。

リフレクタ６２の内面（前面）には、反射面６２ａが形成されている。反射面６２ａは、裁頭錘面状（図では、裁頭八角錘面状）若しくは裁頭回転放物面状又はこれらに近似した自由曲面状を基調とする。また、反射面６２ａが段状に形成されている。

装着孔６３がリフレクタ６２の中央部を貫通している。筒部６４がリフレクタ６２の後面に設けられ、装着孔６３が筒部６４によって囲われている。

収納筒５２及び導光レンズ５３が筒部６４の後ろから筒部６４及び装着孔６３に挿入され、導光レンズ５３がリフレクタ６２の内側に配置されている。リフレクタ６２及びその反射面６２ａは、第二出射面５３ｄよりも光軸Ａｘに対する径方向外方において導光レンズ５３及びその第二出射面５３ｄを囲うようにして、導光レンズ５３及び第二出射面５３ｄの周囲に配置されている。

反射面６２ａは、第二出射面５３ｄによって光源４１の光軸Ａｘに対する径方向外方へ出射された光を、光源４１の光軸Ａｘ方向（前方）に反射する。図２に示すように、反射面６２ａが段状に形成され、反射面６２ａの各段から前方に反射される光の向きが各段によって制御され、反射面６２ａから前方に反射される光の配光が反射面６２ａの各段によって制御される。

インナーレンズ３は、リフレクタユニット６の装飾枠体６１の前面に取り付けられている。装飾枠体６１の前側開口は、インナーレンズ３によって閉塞されている。インナーレンズ３の後ろ側の面（入射面）には、凹シリンドリカル面アレイ型に形成されている。つまり、インナーレンズ３の後ろ側の面が複数の凹シリンドリカル面３ａを有し、これら凹シリンドリカル面３ａが左右に延びているとともに上下に配列されている。なお、インナーレンズ３の後ろ側の面や前側の面は適宜変更してもよい。また、インナーレンズ３は、光を素通しするものでもよいし、光を屈折することで光を偏向するものややや拡散するものでもよい。

車両用灯具１０の動作及び配光特性について説明する。
光源４１が発光すると、入射面５３ａは光源４１から発した光を取り込み、第一出射面５３ｂは入射面５３ａによって取り込まれた光の一部を前方に出射する。そのため、車両用灯具１０の前方にいる視認者にとっては、第一出射面５３ｂが光っているように見える。第一出射面５３ｂによって前方に出射された光によって、図４（ａ）に示すような配光パターンが、車両用灯具１０から前方に所定距離離れた仮想スクリーンに形成される。

また、全反射面５３ｃは入射面５３ａによって取り込まれた光を光源４１の光軸Ａｘに対する径方向外方へ全反射する。具体的には、図５に示すように、入射面５３ａによって取り込まれた光が全反射面５３ｃによって全反射されることによって、その反射光は、光源４１の光軸Ａｘを通る断面において略平行となる。なお、図６に示すように、全反射面５３ｃの曲率を変更してもよい。この場合、入射面５３ａによって取り込まれた光が全反射面５３ｃによって全反射されることによって、その反射光が、光源４１の光軸Ａｘを通る断面において第二出射面５３ｄ近傍に集光されて、その集光部分よりも先で拡散する。ここで、図５、図６は、光源４１の光軸Ａｘを通る断面図である。

第二出射面５３ｄは、全反射面５３ｃによって全反射された光を光源４１の光軸Ａｘに対する径方向外方へ出射する。リフレクタ６２の反射面６２ａは、第二出射面５３ｄによって出射された光を前方に反射する。そのため、車両用灯具１０の前方にいる視認者にとっては、反射面６２ａが光っているように見える。反射面６２ａによって前方に反射された光によって、図４（ｂ）に示すような配光パターンが前方の仮想スクリーンに形成される。図４（ｃ）には、図４（ａ）に示された配光パターンと図４（ｂ）に示された配光パターンを合成した配光パターンが示されている。

また、一部の光束が全反射面５３ｃから漏れる。そのため、全反射面５３ｃが光って見える。

以上のように構成された車両用灯具１０は、以下のような効果を奏する。

(1) 車両用灯具１０の前方にいる視認者にとって、光源４１が点光りしているようには見えない。これは、全反射面５３ｃが光源４１の前に配置され、全反射面５３ｃによって光が径方向外方へ反射されるためである。よって、車両用灯具１０の正面に向かって見た場合、点灯フィーリングが向上する。

(2) 車両用灯具１０の前方にいる視認者にとって光っているように見える範囲は、導光レンズ５３の第一出射面５３ｂ及び全反射面５３ｃと、リフレクタ６２の反射面６２ａとを組み合わせた範囲となる。つまり、光っているように見える範囲が広くなる。よって、車両用灯具１０の正面に向かって見た場合、点灯フィーリングが向上する。

(3) 入射面５３ａによって取り込まれた光束の全てが全反射面５３ｃによって全反射されるのではなく、一部が第一出射面５３ｂによって出射される。従って、車両用灯具１０の前方にいる視認者にとって、反射面６２ａだけが光ってリング状に見えるのではなく、第一出射面５３ｂも明るく光って見える。よって、車両用灯具１０の正面に向かって見た場合、点灯フィーリングが向上する。

(4) 全反射面５３ｃが光源４１の光軸Ａｘに交差するから、全反射面５３ｃによって全反射される光が高光束である。そして、全反射面５３ｃによって全反射された光が全反射面５３ｃよりも面積の広い反射面６２ａによって前方に反射されるから、反射面６２ａにおける輝度が低くなる。一方、第一出射面５３ｂによって出射される光の光束は、全反射面５３ｃによって全反射される光の光束よりも低いものの、第一出射面５３ｂが反射面６２ａよりも狭いから、第一出射面５３ｂにおける輝度と反射面６２ａにおける輝度が近い。車両用灯具１０の前方にいる視認者にとっては、導光レンズ５３の第一出射面５３ｂとリフレクタ６２の反射面６２ａが同じような明るさで光って見える。よって、車両用灯具１０の正面に向かって見た場合、点灯フィーリングが向上する。

(5) 入射面５３ａから全反射面５３ｃに入射される光が高光束であるから、全反射面５３ｃにおける漏れ光もある程度の明るさであり、第一出射面５３ｂにおける輝度と全反射面５３ｃにおける輝度が近い。よって、車両用灯具１０の正面に向かって見た場合、点灯フィーリングが向上する。

(6) ブラケットユニット５の支持板５１が凹凸板であるから、支持板５１の薄型化を可能とした。支持板５１の後面の凹部５１ａに形成された開口５１ｅに光源４１が挿入されているから、光源４１のリード線４１ｃが凹部５１ａされ、その結果、車両用灯具１０全体として薄型化を可能とした。

(7) 光源４１のリード線４１ｃ，４１ｃが配線構造体４２に半田接合されているから、その接合部が配線構造体４２の表面に対して盛り上がっている。半田接合部が凹部５１ａ内に配置されているから、半田接合部が盛り上がっていても、配線構造体４２が支持板５１の後面（特に、凸部５１ｂ）から浮いていない。従って、配線構造体４２が可撓性の金属板であっても、配線構造体４２が支持板５１の後面にしっかり支持され、光源４１の位置がずれたりしない。

(8) 全反射面５３ｃが第一出射面５３ｂに対して凹んだ形状になっているから、入射面５３ａによって取り込まれた光が光軸Ａｘに対する径方向外方へ全反射される。

１０ 車両用灯具
４１ 光源
４１ｃ リード線
４２ 配線構造体
５１ 支持板
５１ａ 凹部
５１ｂ 凸部
５１ｅ 開口
５２ 収納筒
５２ａ 柱状内部空間
５３ 導光レンズ
５３ａ 入射面
５３ｂ 第一出射面
５３ｃ 全反射面
５３ｄ 第二出射面
６２ リフレクタ
６３ 装着孔
Ａｘ 光軸

Claims (3)

1. 光軸方向に発光する光源と、
   前記光源に相対するように配置され、前記光源から発した光を取り込む入射面と、前記入射面に対するように配置され、前記入射面によって取り込まれた光を前記光源の光軸に対する径方向外方へ全反射する全反射面と、前記全反射面を囲うとともに前記入射面に相対し、前記入射面によって取り込まれた光を前記光源の光軸方向に出射する第一出射面と、前記第一出射面を囲うように前記第一出射面の周囲に配置され、前記全反射面によって全反射された光を前記光源の光軸に対する径方向外方へ出射する第二出射面と、を有する導光レンズと、
   前記第二出射面よりも前記光源の光軸に対する径方向外方において前記第二出射面を囲うように配置され、前記第二出射面によって出射された光を前記光源の光軸方向に反射するリフレクタと、
   一方の面及び前記一方の面の反対側となる他方の面を有し、前記他方の面から前記一方の面に貫通する開口を有した支持板と、
   前記支持板の前記一方の面に対して立った状態で前記支持板に設けられ、前記開口を囲うように筒状に設けられ、前記開口に通じた内部空間を有した収納筒と、を備え、
   前記リフレクタが中央部に装着孔を有し、
   前記収納筒が前記装着孔に挿入され、前記導光レンズが前記開口の反対側において前記収納筒に設けられ、前記導光レンズの前記入射面が前記収納筒の前記内部空間に向き、前記光源が前記開口から前記収納筒の前記内部空間内に収納されていることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記全反射面が前記第一出射面に対して凹んだ形状となっていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 配線構造体を更に備え、
   前記支持板の前記他方の面が凹部を有し、
   前記開口が前記凹部の底に形成され、
   前記配線構造体が前記凹部の周囲において前記支持板の前記他方の面に支持され、
   前記光源がリード線を有し、前記リード線が前記凹部内において前記配線構造体に接合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具。

Images