JP5832241B2 - 導光板を用いた車両用灯具 - Google Patents

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Description

本発明は、導光板を用いた車両用灯具に関する。
光源からの出射光が導光板の端面から導光板内に入射し、導光板内を導光されて一平面から面状に出射した出射光を照射光として所望の方向に照射するような光学系を有する車両用灯具としては、例えば、図１１に示す構成のものが提案されている。
それは、導光板８０の一端面８１に沿って複数の光源（ＬＥＤ）８２を並設すると共に、導光板８０の一方の平面８３側に反射板８４を配設した構成とされるものである。
この場合、導光板８０の反射板８４側の面８３には、印刷、シボ加工あるいはドットの掘り込み等による適宜な形状の光拡散模様が形成されており、これにより導光板８０内を導光されて光拡散模様面８５に至った光を光拡散模様で拡散反射させることにより、拡散模様面８５と対向する側の面８６から灯具ユニット８７の照射方向に向けて出射する拡散反射光Ｌａが比較的広範囲に亘って照射されると共に均一性の高い輝度分布を形成するものとなる。
また、反射板８４は、導光板８０の他端面（光源が配設された一端面と対向する側の面）８８側に位置する端部が導光板８０の他端面８８を覆うように該他端面８８側に折曲されて折曲部８９が形成されている。これにより、導光板８０内を導光されて他端面８８から出射した光は、反射板８４の折曲部８９の反射面９０で反射されてその反射光Ｌｂが灯具ユニット８７の照射方向に向けて照射され、その照射光は比較的狭い範囲に照射されると共に中央部に最高輝度値を有する輝度分布を形成するものとなる。
その結果、導光板８０の光拡散模様面８５で拡散反射された拡散反射光Ｌａと、反射板８４の折曲部８９で反射された反射光Ｌｂとによる照射光によって、車両用灯具に求められる明るさ及び配光特性等の光学特性を満足するものとなっている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００８−１８６７８６号公報
ところで上記車両用灯具は、車両用灯具に求められる光学特性を満足するものではあるが、照明あるいは表示機能以外の光による視覚演出効果についてはほとんど考慮されておらず、意匠性、装飾性等の付加価値に乏しいものとなっている。
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、照明あるいは表示機能を有すると共に光による視覚演出効果によって意匠性、装飾性等の付加価値を備えた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、本発明の請求項１に記載された発明は、ＬＥＤ光源から出射して光入射面から導光板内に入射した光が、該導光板内を導光されて光出射面から導光板外に出射し、その出射光が車両用灯具の照射光となるような、導光板を用いた車両用灯具であって、前記導光板の互いに対向する端部のうち片側の一端部の端面近傍に、光出射面を前記端面側に向けて複数の狭指向特性ＬＥＤ光源と複数の広指向特性ＬＥＤ光源が交互に所定の間隔で配置され、前記一端部に対向する他端部の、前記複数の狭指向特性ＬＥＤ光源の夫々の光軸上の位置に、外側に向かってＶ字状に開く切欠部が設けられ、前記切欠部のＶ字状に開く２つの切欠面の夫々は、前記狭指向特性ＬＥＤ光源から出射されて前記導光板内を導光されて到達する光に対して臨界角以上の角度を有し、前記導光板は、前記切欠部の隣り合う同士の間が、該導光板の前記他端部に沿って縁から前記切欠部の略切り欠き深さに対応した幅において、互いに隣り合う前記切欠部に向かって徐々に肉厚が薄くなり中間位置が最も薄肉となっていることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において 前記導光板は、前記一端部から前記他端部に向かって徐々に肉厚が薄くなっていることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は請求項２のいずれかにおいて、前記導光板の２枚を、互いの該導光板の光出射面を同一方向に向け、且つ前記ＬＥＤ光源が配置された前記一端面部が互いに対向する側に位置するように重ね合わせて用いることを特徴とするものである。
本発明は、導光板を用いた車両用灯具とし、導光板の互いに対向する端部のうち片側の一端部の端面近傍に光出射面を前記端面側に向けて複数の狭指向特性ＬＥＤ光源と複数の広指向特性ＬＥＤ光源を交互に所定の間隔で配置し、一端部に対向する他端部の前記複数の狭指向特性ＬＥＤ光源の夫々の光軸上の位置に外側に向かってＶ字状に開く切欠部を設けると共に、切欠部のＶ字状に開く２つの切欠面の夫々を、狭指向特性ＬＥＤ光源から出射されて導光板内を導光されて到達する光に対して臨界角以上の角度となるように設定した。
そして、広指向特性ＬＥＤ光源から広範囲に出射して導光板内を導光された光は、光出射面の内部面状領域の全面から略均一な輝度分布で出射して面状光を形成する。一方、狭指向特性ＬＥＤ光源から狭範囲に出射して導光板内を切欠部に向かって導光された光は、光出射面の内部面状領域から直線状に出射されて線状光を形成すると共に、切欠面で反射（全反射）されてその反射光が他端部に沿って導光され、光出射面の他端部から所定の幅を持った端部帯状領域から出射して帯状光を形成する。
その結果、上述の導光板が組み込まれた車両用灯具を灯具前方方向から見ると、輝度分布が均一な面状光の周囲が帯状に明るく光ると共に、面状光領域を横切るレーザ光のように直線状に明るく光る複数の線状光が鮮明に見える。
これにより、車両用灯具は、面状光による照明あるいは表示機能を有すると共に、照明あるいは表示機能には寄与しないが線状光及び帯状光による視覚演出効果により意匠性、装飾性等の付加価値を備えたものとなる。
車両用灯具の正面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 導光板を光出射面側から見た切断斜視図である。 導光板を光出射面と反対面側から見た切断斜視図である。 ＬＥＤ光源を配置した導光板を光出射面側から見た切断斜視図である。 ＬＥＤ光源点灯時の導光板を光出射面側から見た切断斜視図である。 導光板の切欠部を説明する部分説明図である。 ＬＥＤ光源点灯時の導光板を光出射面側から見た切断斜視図である。 重ね合わせた２枚の導光板を光出射面側から見た切断斜視図である。 同じく、重ね合わせた２枚の導光板を光出射面側から見た切断斜視図である。 従来例の説明図である。
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図１０を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
図１及び図２は本発明の、導光板を用いた車両用灯具（以下、灯具と略称する）の一例を示したものである。そのうち図１は灯具の正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
図１より、灯具１は例えば、テールランプとストップランプの何れか又は両方の機能を有する赤色光出射領域２と、ターンランプとマーカーランプの何れか又は両方の機能を有する橙色光出射領域３と、バックランプの機能を有する白色光出射領域４の、３つの機能領域で構成されている。
灯具１の詳細な構成例は図２に示すように、ハウジング５と前面カバー６で形成された閉空間からなる灯室７内の上記各機能領域に対応する位置に導光板２０、４０を配設し、夫々の導光板２０、４０一端面近傍に光源（ＬＥＤ）１０、１１が位置するように該ＬＥＤ光源１０、１１が実装されたＬＥＤ実装配線基板８をハウジング５の背面に装着固定する。
また、前面カバー６を通して灯室７内を観視したときに、隣接する導光板２０、４０同士の間の隙間及び導光板２０、４０の夫々とハウジング５との間の隙間から後方に位置するハウジング５や内蔵物等が見えて違和感を感じるといったことがないように、夫々の隙間はアルミ蒸着やクロムメッキ等によるメタリック調の光輝反射処理が施されたエクステンション９で覆い塞がれている。
次に、導光板２０、４０のうち、赤色光出射領域２に配置された導光板２０に係わる構成及び光学系について、図３〜図８を参照して説明する。
図３は導光板を板面と垂直な面で切断してそれを光出射面側から見た切断斜視図、図４は導光板を板面と垂直な面で切断してそれを光出射面と反対面側から見た切断斜視図、図５は導光板の一端面近傍に指向特性が異なる２種類の光源（ＬＥＤ）を配置した状態を光出射面側から見た切断斜視図、図６は図５の導光板において一方の一種類のＬＥＤ光源を点灯したときの状態を光出射面側から見た切断斜視図、図７は導光板に設けられた切欠部について記した部分説明図、図８は図５の導光板において他方の一種類のＬＥＤ光源を点灯したときの状態を光出射面側から見た切断斜視図である。
図３及び図４より、導光板は２０、一端部２１側（厚肉側）から対向する他端部２２側（薄肉側）に向かって肉厚が徐々に薄くなっており、薄肉の他端部２２側には所定の間隔で外側に向かってＶ字状に開くように切り欠いた複数の切欠部２３を有している。
導光板２０の他端部２２側は、端部に沿って縁からＶ字切欠部２３の切り欠き深さに対応した幅（Ｗ）において、各切欠部２３から隣り合う切欠部２３に向かって肉厚が徐々に薄くなるような傾斜面２４を有しており、互いに隣り合う切欠部２３同士の中間位置（Ｍ）が最も薄肉となっている。
導光板２０の厚肉の一端面２１ａ近傍には、図５に示すように、光出射面を一端面２１ａ側に向けた指向特性が異なる２種類の複数の赤色発光ＬＥＤ光源１０ａ、１０ｂが交互に所定の間隔で配置されている。そのうち、狭い指向特性を有る赤色発光ＬＥＤ光源（以下、第１ＬＥＤ光源と呼称する）１０ａは、Ｖ字切欠部２３に対向する位置にその光軸（Ｘ１）をＶ字切欠部２３の底部（Ｐ）に向け、且つ導光板２０の光出射面２５に略平行になるように配置されている。
一方、広い指向特性を有する赤色発光ＬＥＤ光源（以下、第２ＬＥＤ光源と呼称する）１０ｂは、隣り合う２つの第１ＬＥＤ光源１０ａに挟まれた略中間位置にその光軸（Ｘ２）を２つのＶ字切欠部２３で挟まれた略中間位置（Ｍ）に向け、且つ導光板２０の光出射面に２５略平行になるように配置されている。
そこで、図６より、２種類のＬＥＤ光源のうち狭指向特性の第１ＬＥＤ光源１０ａのみを点灯すると、第１ＬＥＤ光源１０ａから狭範囲に出射した光は、導光板２０の肉厚の一端面２１ａから導光板２０内に入射して導光され、その一部は導光板２０の光出射面２５に対して傾斜する光反射面（以下、第１光反射面と呼称する）２６で反射(全反射)されてその反射光Ｌ１が光出射面２５の中央部面状領域２７から所定の幅を持った略線状に出射して外部に向けて照射される。
また、第１ＬＥＤ光源１０ａから出射して導光板２０内に入射して導光された光の他の一部は、第１ＬＥＤ光源１０ａに対向する位置に位置するＶ字切欠部２３に到達する。
このとき、導光板２０の屈折率を１．５とすると図７にあるように、Ｖ字切欠部２３の２面の切欠面２８同士が形成する開き角度θは９６°未満となっており、同時に、第１ＬＥＤ光源１０ａの光軸（Ｘ１）に対する各切欠面２８の開き角度はいずれもθ／２、つまりこの場合は４８°未満となっている。各切欠面２８の光軸（Ｘ１）に対する開き角度θ／２は、Ｖ字切欠部２３に対向する第１ＬＥＤ光源１０ａから出射して導光板２０内を導光されてＶ字切欠部２３の切欠面２８に到達する光が、該切欠面２８に対して臨界角以上の角度で到達するように設定されている。
ちなみに、屈折率１．５の部材の臨界角は約４１．８°であり、上記θ／２を４８°未満（θを９６°未満）としたのは、導光板２０内を導光された光がＶ字切欠部２３の切欠面２８に臨界角以上の角度で到達するように設定したものである。従って、導光板を形成する部材の屈折率によって適宜θ／２（θ）の角度が設定される。
そこで、Ｖ字切欠部２３に対向する第１ＬＥＤ光源１０ａから出射して導光板２０内を導光されて該Ｖ字切欠部２３の切欠面２８に臨界角以上の角度で到達した光は、切欠面２８で反射（全反射）されてその反射光が薄肉の他端部２２に沿って導光される。
図６に戻って、導光板２０内を他端部２２に沿って導光される光は、他端部２２に沿って形成され光出射面２５に対して傾斜する傾斜面２４からなる光反射面（以下、第２光反射面と呼称する）２９で反射(全反射)されてその反射光Ｌ２が光出射面２５の端部帯状領域３０から所定の幅を持った帯状に出射して外部に向けて出射される。
そこで、この導光板２０を光出射面２５側から観視すると、第１ＬＥＤ光源１０ａからＶ字切欠部２３に向かって導光板２０の中央部面状領域２７を横切るように直線状に明るく鮮明に光る部分と、他端部に沿って帯状に明るく鮮明に光る部分が見られる。
一方、図８より、広指向特性の第２ＬＥＤ光源１０ｂのみを点灯すると、第２ＬＥＤ光源１０ｂから広範囲に出射した光は、導光板２０の肉厚の一端面２１ａから導光板２０内に入射して導光され、導光板２０の光出射面２５に対して傾斜する光反射面（第１光反射面）２６で反射(全反射)されてその反射光Ｌ３が光出射面２５の中央部面状領域２７の全面から略均一な輝度分布で出射して外部に向けて出射される。
そこで、この導光板２０を光出射面２５側から観視すると、導光板２０の中央部面状領域２７の全面に亘って輝度分布が均一な面状光として見なすことができる。
そのため、このような構成の導光板２０が組み込まれた図１及び図２のような構成とされる灯具において、導光板２０の一端面２１ａ近傍に配置された狭指向特性を有する第１ＬＥＤ光源１０ａと広指向特性を有する第２ＬＥＤ光源１０ｂの両方を同時に点灯してそのときの灯具１の赤色光出射領域２を前面カバー６側から見ると、輝度分布が均一な面状光の周囲が帯状に明るく光ると共に、面状光領域を横切るレーザ光のように直線状に明るく光る複数の線状光が鮮明に見える。
これにより、灯具１のテールランプとストップランプの何れか又は両方の機能を有する赤色光出射領域２は、面状光による照明あるいは表示機能を有すると共に、照明あるいは表示機能には寄与しない直線状光および帯状光による視覚演出効果により意匠性、装飾性等の付加価値を備えたものとなる。
なお、上述の構成からなる導光板に赤色発光ＬＥＤ光源に替えて橙色発光ＬＥＤ光源を用いることにより、灯具１のターンランプとマーカーランプの何れか又は両方の機能を有する橙色光出射領域３の光学系を形成することができ、同様に、赤色発光ＬＥＤ光源に替えて白色発光ＬＥＤ光源を用いることにより、灯具１のバックランプの機能を有する白色光出射領域４の光学系を形成することができる。
ところで、上述の導光板において、光が所定の幅を持った帯状に出射する端部帯状領域は光出射面の端部全周に亘るものではなく、ＬＥＤ光源が配設された端部に対向する側の端部に限られる。そこで、光出射面の端部全周に亘って所定の幅を持った帯状の出射光を得るためには、図９（重ね合わせた２枚の導光板を板面と垂直な面で切断してそれを光出射面側から見た切断斜視図）のように、上記構成の導光板２０を２枚重ねて配置することで実現できる。その場合、２枚の導光板２０の夫々の光出射面２５が同一方向を向くように、且つＬＥＤ光源１０が配設された一端面２１ａが互いに対向する側に位置するように重ねる。
これにより、上側に位置する導光板２０ａの光出射面２５の端部全周に亘る端部帯状領域３０から所定の幅を持った帯状の出射光を得ることができ、光による視覚演出効果の向上を図ることができる。
また、上側に位置する導光板２０ａの光出射面２５の中央部面状領域２７から出射される光は、下側に位置する導光板２０ｂの光出射面２５の中央部面状領域２７から出射される光が重畳されて出射される。そのため上側導光板２０ａの光出射面２５を介して出射される中央部面状領域２７からの光の光量が増大し、輝度の高い面状光を実現することができる。
更に、上側に位置する導光板２０ａと下側に位置する導光板２０ｂの夫々の導光板に配置する狭指向特性を有する第１ＬＥＤ光源１０ａの位置を互いに対向する位置からずれた位置とすることにより、下側に位置する導光板２０ｂに配置された第１ＬＥＤ光源１０ａによる光出射面２５の中央部面状領域２７を横切る直線状の光が、上側に位置する導光板２０ａに配置された第１ＬＥＤ光源１０ａによる光出射面２５の中央部面状領域２７を横切る直線状の光と共に同じ中央部面状領域２７の異なる位置を横切る光として出射され、出射される直線状の光が増えることにより視覚演出効果の更なる向上を図ることができる。
あるいは、図１０（重ね合わせた２枚の導光板を板面と垂直な面で切断してそれを光出射面側から見た切断斜視図）のように、上側に位置する導光板２０ａと下側に位置する導光板の夫々の導光板２０ｂに配置する狭指向特性を有する第１ＬＥＤ光源１０ａの位置を互いに対向する位置とすることにより、夫々の第１ＬＥＤ光源１０ａによる、導光板２０ａ、２０ｂの中央部面状領域２７を横切る直線状の光同士が重なり合って互いに重畳し、上側に位置する導光板２０ａの光出射面２５の中央部面状領域２７を横切る直線状の光が更に明るく鮮明になって視覚演出効果の更なる向上を図ることができる。
なお、１枚の導光板を用いる場合、あるいは２枚の導光板を重ねて用いる場合のいずれにおいても、各導光板は、端部帯状領域に光拡散手段を設けることによりＶ字切欠部の切欠面で反射されて他端部に沿って導光される光を効率的に光出射面側に向けるようにすることも可能である。
具体的には例えば一例として図示はしないが、端部帯状領域に沿って光反射面から厚み方向に適度の深さを有する複数の小径孔を所定の間隔で形成することが考えられる。これにより、導光板の端部に沿って導光される光が小径孔の周面で反射あるいは屈折して光出射面側に向かい、効率よく光出射面の端部帯状領域から外部に出射されることになる。
１… 車両用灯具
２… 赤色光出射領域
３… 橙色光出射領域
４… 白色光出射領域
５… ハウジング
６… 前面カバー
７… 灯室
８… ＬＥＤ実装配線基板
９… エクステンション
１０… ＬＥＤ光源
１０ａ… 狭指向特性赤色発光ＬＥＤ光源（第１ＬＥＤ光源）
１０ｂ… 広指向特性赤色発光ＬＥＤ光源（第２ＬＥＤ光源）
１１… ＬＥＤ光源
２０… 導光板
２１… 一端部
２１ａ… 一端面
２２… 他端部
２３… 切欠部
２４… 傾斜面
２５… 光出射面
２６… 第１光反射面
２７… 中央部面状領域
２８… 切欠面
２９… 第２光反射面
３０… 端部帯状領域
４０… 導光板

Claims (3)

  1. ＬＥＤ光源から出射して光入射面から導光板内に入射した光が、該導光板内を導光されて光出射面から導光板外に出射し、その出射光が車両用灯具の照射光となるような、導光板を用いた車両用灯具であって、
    前記導光板の互いに対向する端部のうち片側の一端部の端面近傍に、光出射面を前記端面側に向けて複数の狭指向特性ＬＥＤ光源と複数の広指向特性ＬＥＤ光源が交互に所定の間隔で配置され、
    前記一端部に対向する他端部の、前記複数の狭指向特性ＬＥＤ光源の夫々の光軸上の位置に、外側に向かってＶ字状に開く切欠部が設けられ、
    前記切欠部のＶ字状に開く２つの切欠面の夫々は、前記狭指向特性ＬＥＤ光源から出射されて前記導光板内を導光されて到達する光に対して臨界角以上の角度を有し、
    前記導光板は、前記切欠部の隣り合う同士の間が、該導光板の前記他端部に沿って縁から前記切欠部の略切り欠き深さに対応した幅において、互いに隣り合う前記切欠部に向かって徐々に肉厚が薄くなり中間位置が最も薄肉となっていることを特徴とする、導光板を用いた車両用灯具。
  2. 前記導光板は、前記一端部から前記他端部に向かって徐々に肉厚が薄くなっていることを特徴とする請求項１に記載の導光板を用いた車両用灯具。
  3. 前記導光板の２枚を、互いの該導光板の光出射面を同一方向に向け、且つ前記ＬＥＤ光源が配置された前記一端面部が互いに対向する側に位置するように重ね合わせて用いることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の導光板を用いた車両用灯具。
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