JP5786068B2

JP5786068B2 - 車両用灯具ユニット

Info

Publication number: JP5786068B2
Application number: JP2014119340A
Authority: JP
Inventors: 雅典大野
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2030-05-21
Also published as: JP2014160683A

Description

本発明は、車両用灯具ユニットに関する。

従来、光源から出射された光を導光体で所望の発光態様にして照射する車両用灯具ユニットとして、例えば特許文献１〜４に記載のものが知られている。

このうち、特許文献１，２に記載の車両用灯具ユニットでは、光源が当該灯具ユニットの前方（光照射方向）へ向けられるとともに、導光体が光源の前方を上下に亘って覆うように配置されており、光源からの光が導光体内に入射して上下に分岐しつつ前後方向に２回内部反射した後に前面の出射面から出射するようになっている。また、特許文献１に記載の車両用灯具ユニットでは導光体と光源の出光面とを当接させており、これに対し、特許文献２に記載の車両用灯具ユニットでは導光体と光源の出光面との間に隙間を介在させている。

一方、特許文献３，４に記載の車両用灯具ユニットでは、光源が下方へ向けられるとともに導光体が光源の下側のみに配置されており、光源から出射された光が導光体内に入射して前後方向に１回だけ内部反射した後に前面の出射面から出射するようになっている。また、特許文献３に記載の車両用灯具ユニットでは導光体と光源の出光面とを当接させており、これに対し、特許文献４に記載の車両用灯具ユニットでは導光体と光源の出光面との間に隙間を介在させている。

特許第４１１３１１１号公報特開２００５−１１７０４号公報特許第４１０８５９７号公報特開２００７−２５０２３３号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載の車両用灯具ユニットでは、光源を当該車両用灯具ユニットの光照射方向へ向けているために、光源からの光を取り込む導光体がこの光源の前方に上下に亘って配置される結果、導光体が上下方向に長尺になり、更にそれによって導光体の前後への肉厚変化が多くなってしまう。そのため、透明樹脂からなる導光体を所定の精度で成形することが困難になるという問題があった。

一方、特許文献３，４に記載の車両用灯具ユニットでは、光源の下側のみに導光体が配置されているので特許文献１，２に記載のものよりも上下方向にコンパクトに構成できるものの、前後方向への１回の内部反射だけで導光体から光を出射させているために、導光体が前後方向に長尺に形成されてしまう。

また、特許文献１，３に記載の車両用灯具ユニットでは、導光体が光源の出光面と当接しているために、光源の発熱に起因する導光体の不具合（例えば導光体の熱変形等）を生じる恐れがある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、従来に比べ、導光体をコンパクトに構成するとともに、導光体の成形精度を向上させ、且つ光源から導光体への発熱の影響を低減することのできる車両用灯具ユニットの提供を目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、光源と、前記光源から出射された光を導光して出射面から出射させる導光体と、を備え、前方への光軸に沿って光を照射する車両用灯具ユニットにおいて、
前記導光体は、
隙間を介在させて前記光源と対向するよう当該導光体の後側に形成されるとともに前記光源から出射された光を当該導光体内へ入射させる入射面と、前面に形成された前記出射面及び第一反射面と、後面のうち前記入射面よりも上下方向または左右方向の一方側に形成された第二反射面とを有し、
前記第一反射面及び前記出射面が、前記入射面及び前記第二反射面の前方に亘って互いの一部を重複させつつ滑らかに連続するとともに、前方への凸状に上下方向及び左右方向に湾曲した面状に形成され、
前記第二反射面が、当該導光体の前面の端部に向かって湾曲した面状に形成され、
前記入射面から当該導光体内へ入射した前記光源からの光を、前記第一反射面で後方へ内部反射させた後に、前記第二反射面で内部反射させて前記出射面から出射させ、
前記光源は、当該光源から出射して前記入射面から当該導光体内へ入射した光が臨界角以上の入射角で前記第一反射面に入射するように、前記第一反射面を含む前記導光体の前面に向けて、前記光軸に沿った方向に対し前記一方側へ４５±１０度の角度に光を出射させることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用灯具ユニットにおいて、
前記導光体は、
前記第一反射面及び前記出射面が、前記光源を通る垂直断面において、前方への凸状に湾曲した面状に形成され、
前記第二反射面が、前記光源を通る垂直断面において、後方への凸状に湾曲した面状に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、光源が車両用灯具ユニットの光軸方向に対して斜め前方へ光を出射するので、光源を車両用灯具ユニットの前方（光照射方向）へ向けていた従来と異なり、車両用灯具ユニットにおける光源の前方に上下に亘って導光体を配置する必要なく、車両用灯具ユニットにおける光源の斜め前方に導光体を配置するだけで、光源からの光を効率良く取り込むことができる。これにより、従来に比べ、導光体を上下方向にコンパクトに構成することができる。
また、この結果、従来よりも導光体の肉厚変化が少なくなるため、当該導光体の成形精度を向上させることができる。
また、入射面から導光体内へ入射した光を第一反射面で後方へ内部反射させた後に、第二反射面で内部反射させて出射面から導光体外へ出射させるので、つまり、導光体では光を前後方向へ２回内部反射させた後に出射面から出射させる。これにより、１回の内部反射だけで導光体から光を出射させていた従来に比べ、導光体を前後方向にコンパクトに構成することができる。
また、導光体の入射面は隙間を介在させて光源と対向しているので、導光体と光源とが当接していた従来に比べ、光源から導光体への発熱の影響を低減することができる。

実施形態における車両用灯具ユニットの（ａ）側断面図であり、（ｂ）平面図である。実施形態における導光体の後面の決定手順を説明するための図である。実施形態における車両用灯具ユニットの発光態様を説明するための図である。実施形態の変形例における車両用灯具ユニットの側断面図である。図４の（ａ）II−II線での断面図であり、（ｂ）III−III線での断面図である。実施形態の変形例における導光体の後面の決定手順を説明するための図である。実施形態の変形例における導光体の後面の不成立条件を説明するための図である。実施形態における導光体の前面を凸状にした場合の（ａ）車両用灯具ユニットの平面図であり、（ｂ）配光パターン図である。実施形態における導光体の前面を凹状にした場合の（ａ）車両用灯具ユニットの平面図であり、（ｂ）配光パターン図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１（ａ）は、本実施形態における車両用灯具ユニット１の側断面図であり、図１（ｂ）は、車両用灯具ユニット１の平面図である。
これらの図に示すように、車両用灯具ユニット１は、前方への光軸Ａｘに沿って光を照射するものであり、光源２と導光体３を備えている。

光源２は、例えば発光ダイオード等の発光素子からなるものである。この光源２は、光軸Ａｘに沿った方向に対し斜め前方へ光を出射させるように配設されており、より詳しくは、垂直断面での出光方向の中心軸と光軸Ａｘとのなす角度θが４５±１０°となるように、出光面２１が前方斜め下方へ向けられている。

導光体３は、光源２の前方斜め下方に配置された透光部材であり、光源２から出射された光を光軸Ａｘに沿った平行光となるように導光して出射させるものである。
導光体３の上部後方には、光源２から出射された光を当該導光体内３へ入射させる入射面３１が形成されている。この入射面３１は、隙間を介在させて光源２の出光面２１と対向しており、この出光面２１と略平行になるように、垂直断面において光軸Ａｘに対して４５±１０°の角度をなしている。

導光体３の前面３ａは、上下方向及び左右方向に沿った平面であり、後述するように、入射面３１から当該導光体３内へ入射した光を後方へ内部反射させる第一反射面３２と、当該導光体３内から光を出射させる出射面３４とを構成している。
一方、導光体３の後面３ｂは、前面３ａの下端に向かって先細り状に湾曲した湾曲面であり、後述するように、第一反射面３２で内部反射された光を光軸Ａｘに沿った平行光としつつ出射面３４へ内部反射させる第二反射面３３を構成している。

ここで、導光体３の後面３ｂ（第二反射面３３）の垂直断面形状の決定手順について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、光源２から所定の範囲内で出射した光を想定し、入射面３１での屈折を考慮しつつ、その光線を導光体３の前面３ａまでトレースする。
次に、図２（ｂ）に示すように、この光線を導光体３の前面３ａ（第一反射面３２）で全反射されるものとして更にトレースする。
次に、図２（ｃ）に示すように、導光体３後側の所定の開始点Ｐを始点として、トレースしてきた一番上の光線が光軸Ａｘに沿って前方へ全反射されるように、反射点Ｒでの傾き角を決定する。
次に、決定した傾き角の直線と、トレースしてきた上から二番目の光線との交点において、上記同様に傾き角を決定する。
そして、図２（ｄ）に示すように、全ての光線について各交点での傾き角を順次決定し、これら各交点と入射面３１及び前面３ａの下端とをスプライン曲線で接続する。
こうして、後面３ｂの前後方向での垂直断面形状が求まる。なお、本実施形態の導光体３は、後面３ｂが一様に左右方向へ沿っているので、どの左右方向位置においても、図２（ｂ）の光線が含まれる断面では同一の条件が成立する面となっている。

以上の構成を具備する車両用灯具ユニット１では、図３（ａ），（ｂ）に示すように、光源２から出射された光が光軸Ａｘに対して前方斜め下方へ向けて出射され、入射面３１から導光体３内へ入射する。この光は、導光体３の前面３ａ（第一反射面３２）で後方へ内部反射され、更に導光体３の後面３ｂ（第二反射面３３）で光軸Ａｘに沿った平行光となるように前方へ内部反射された後に、導光体３の前面３ａ（出射面３４）から出射する。こうして、光軸Ａｘに沿った平行光を得ることができる。

以上のように、車両用灯具ユニット１によれば、光源２が光軸Ａｘ方向に対して斜め前方へ光を出射するので、光源を車両用灯具ユニットの前方（光照射方向）へ向けていた従来と異なり、車両用灯具ユニットにおける光源の前方に上下に亘って導光体を配置する必要なく、光源２の斜め前方に導光体３を配置するだけで、光源２からの光を効率良く取り込むことができる。これにより、従来に比べ、導光体３を上下方向にコンパクトに構成することができる。
また、この結果、従来よりも導光体３の肉厚変化が少なくなるため、当該導光体３の成形精度を向上させることができ、ひいては、成形コストを低減させることができる。

また、入射面３１から導光体３内へ入射した光を第一反射面３２で後方へ内部反射させた後に、第二反射面３３で前方への平行光としつつ出射面３４へ内部反射させて導光体３から出射させるので、つまり、導光体３では光を前後方向へ２回内部反射させた後に出射面３４から出射させる。これにより、１回の内部反射だけで導光体から光を出射させていた従来に比べ、導光体３を前後方向にコンパクトに構成することができる。

また、導光体３の入射面３１は隙間を介在させて光源２と対向しているので、導光体と光源とが当接していた従来に比べ、光源２から導光体３への発熱の影響を低減することができる。

＜変形例＞
続いて、上記実施形態の変形例について説明する。なお、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図４は、本変形例における車両用灯具ユニット１Ａの側断面図であり、図５（ａ），（ｂ）は、図４のII−II線，III−III線での各断面図である。
これらの図に示すように、車両用灯具ユニット１Ａは、上記実施形態における導光体３に代えて導光体３Ａを備えている。

導光体３Ａは、平面状の前面３ａでなく、前方へ凸状となるように上下方向及び左右方向に湾曲した前面３ｃを有している点において、上記実施形態における導光体３と異なっている。また、導光体３Ａは、この湾曲した前面３ｃを有することに伴って、上記実施形態における後面３ｂとは異なるように湾曲した後面３ｄを有している。

ここで、導光体３Ａの後面３ｄ（第二反射面３３）の垂直断面形状の決定手順について説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、光源２から所定の範囲内で出射した光を想定し、入射面３１での屈折を考慮しつつ、その光線を導光体３Ａの前面３ｃまでトレースした後、当該前面３ｃ（第一反射面３２）で全反射されるものとして更にトレースする。
次に、図６（ｂ）に示すように、前面３ｃ（出射面３４）での屈折を考慮しつつ、当該前面３ｃから出射されるべき平行光線を導光体３Ａの後部まで逆トレースする。
次に、図６（ｃ）に示すように、光源２からトレースしてきた光線と、前面３ｃから逆トレースしてきた光線との交点を求め、この交点において２つの光線が互いに全反射の関係となるように傾き角を決定する。
そして、全ての光線について各交点での傾き角を順次決定し、これら各交点と入射面３１及び前面３ｃの下端とをスプライン曲線で接続する。
こうして、後面３ｄの前後方向での垂直断面形状が求まる。

但し、前面３ｃの曲率が過度に大きく、図７（ａ）に示すように、光源２からトレースした隣り合う各光線（想定光線）が交差してしまう場合には、後面３ｄが成立しなくなってしまう。つまり、この場合には、図７（ｂ）に示すように、前面３ｃから逆トレースした各光線が交差していなくとも、図７（ｃ）に示すように、これらの光線の各交点での傾き角を成立させつつ当該各交点をスプライン曲線で接続することができなくなってしまう。したがって、後面３ｄを成立させるためには、光源２からの隣り合う各光線が互いに平行以上に開いた角度で後面３ｄまで到達することが必要となり、前面３ｃはこの条件を満たす面であることが求められる。なお、入射面３１を湾曲させた場合には、当該入射面３１も同様の条件を満たす必要があるのは勿論である。

以上の車両用灯具ユニット１Ａによれば、上記実施形態における車両用灯具ユニット１と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態及びその変形例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、導光体３の前面３ａを平面としたが、所望の配光パターンに応じて当該前面３ａを適宜湾曲させてもよい。例えば、図８（ａ）に示すように、上記変形例と同様に前面３ａを前方へ凸状に湾曲させた場合には、図８（ｂ）に示すように、前面３ａを平面としたときの配光パターンＤ₀よりも左右方向（水平方向）に狭い配光パターンＤ₁を得ることができる。一方、図９（ａ）に示すように、前面３ａを前方へ凹状に湾曲させた場合には、図９（ｂ）に示すように、前面３ａを平面としたときの配光パターンＤ₀よりも左右方向（水平方向）に広い配光パターンＤ₂を得ることができる。

また、上記実施形態及びその変形例では、導光体３，３Ａは光源２の前方斜め下方に配置されることとしたが、斜め前方であれば下方でなくともよく、例えば前方斜め側方に配置されることとしてもよい。但し、この場合に、光源２からの光を前方斜め側方へ向けて出射させる他、必要な向きの変更が行われることは勿論である。

また、第一反射面３２と出射面３４とは、前面３ａ，３ｃとして連続した同一の面に形成されるものとしたが、互いに分離した異なる面としてもよい。

また、導光体３，３Ａの入射面３１は、各図に示したように平面であってもよいし、湾曲面であってもよい。

１，１Ａ車両用灯具ユニット
２光源
２１出光面
３，３Ａ導光体
３ａ，３ｃ前面
３ｂ，３ｄ後面
３１入射面
３２第一反射面
３３第二反射面
３４出射面
Ａｘ光軸
θ 角度

Claims

光源と、前記光源から出射された光を導光して出射面から出射させる導光体と、を備え、前方への光軸に沿って光を照射する車両用灯具ユニットにおいて、
前記導光体は、
隙間を介在させて前記光源と対向するよう当該導光体の後側に形成されるとともに前記光源から出射された光を当該導光体内へ入射させる入射面と、前面に形成された前記出射面及び第一反射面と、後面のうち前記入射面よりも上下方向または左右方向の一方側に形成された第二反射面とを有し、
前記第一反射面及び前記出射面が、前記入射面及び前記第二反射面の前方に亘って互いの一部を重複させつつ滑らかに連続するとともに、前方への凸状に上下方向及び左右方向に湾曲した面状に形成され、
前記第二反射面が、当該導光体の前面の端部に向かって湾曲した面状に形成され、
前記入射面から当該導光体内へ入射した前記光源からの光を、前記第一反射面で後方へ内部反射させた後に、前記第二反射面で内部反射させて前記出射面から出射させ、
前記光源は、当該光源から出射して前記入射面から当該導光体内へ入射した光が臨界角以上の入射角で前記第一反射面に入射するように、前記第一反射面を含む前記導光体の前面に向けて、前記光軸に沿った方向に対し前記一方側へ４５±１０度の角度に光を出射させることを特徴とする車両用灯具ユニット。
前記導光体は、
前記第一反射面及び前記出射面が、前記光源を通る垂直断面において、前方への凸状に湾曲した面状に形成され、
前記第二反射面が、前記光源を通る垂直断面において、後方への凸状に湾曲した面状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具ユニット。