JP6179138B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

この発明は、半導体型光源と、レンズ部材と、を備える車両用灯具であって、たとえば、テールランプ、ストップランプ、テール・ストップランプ、クリアランスランプ、ターンシグナルランプ、リアフォグランプ、デイタイムランニングランプなどの車両用灯具に関するものである。特に、この発明は、出射面がレンズ部材の光軸に対して直交する方向に延設されていて、発光面が長方形形状などの長尺形状をなす車両用灯具に関するものである。

この種の車両用灯具は、従来からある（たとえば、特許文献１）。以下、従来の車両用灯具について説明する。従来の車両用灯具は、光源と、導光体と、を備え、導光体が、前面に左右方向へ長尺に形成された出射面と、後面に設けた第１入射面および第２入射面と、第１反射面および第２反射面および第３反射面と、を有するものである。光源からの光は、第１入射面から平行光として導光体中に入射し、その平行入射光が第１反射面で左右に反射され、その反射光が第２反射面で前に反射され、その反射光が出射面から前方に出射する。また、光源からの光は、第２入射面から導光体中に入射し、その入射光が第３反射面で前に反射され、その反射光が出射面から前方に出射する。これにより、出射面がライン状に発光する。

特開２０１２−２２９４３号公報

ところが、従来の車両用灯具は、第２入射面から導光体中に入射した入射光が導光体の上面や下面から外部に出射する（外に抜ける）場合がある。この場合においては、光源からの光が損失することとなる。

この発明が解決しようとする課題は、従来の車両用灯具では、光源からの光が損失する場合がある、という点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、半導体型光源と、レンズ部材と、を備え、レンズ部材が、レンズ部材の光軸方向に対して直交するレンズ部材の厚み方向と、光軸方向及び厚み方向に対して直交する延設方向とに延設されている出射面と、半導体型光源の中央部から放射される光を出射面側に向けて入射させる第１入射面と、第１入射面の両側であって、出射面の延設方向側に配置されていて、半導体型光源の側部から放射される光を厚み方向に対して直交する平面と平行な平行光として入射させる第２入射面と、第２入射面から入射した平行光を出射面側に反射させる１つもしくは複数の反射面と、を有する、ことを特徴とする。

この発明（請求項２にかかる発明）は、第２入射面が、厚み方向における一端から他端にかけて半導体型光源側に突出した凸曲線を光軸方向に延設してなる屈折面である、ことを特徴とする。

この発明（請求項３にかかる発明）は、第２入射面が、半導体型光源を焦点とし、厚み方向における一端から他端にかけて延びる双曲線を、光軸方向に、レンズ部材の成形金型の抜き勾配分傾斜させながら延設してなる屈折面である、ことを特徴とする。

この発明（請求項４にかかる発明）は、１つもしくは複数の反射面が、直線もしくは曲線を、厚み方向に延設してなる反射面である、ことを特徴とする。

この発明（請求項５にかかる発明）は、第１入射面が、半導体型光源を焦点とする双曲線を、双曲線の主軸を回転軸として回転させてなる回転双曲面の屈折面である、ことを特徴とする。

この発明（請求項６にかかる発明）は、第１入射面には、半導体型光源の中央部から放射される光を出射面側に向けて拡散入射させる拡散部が設けられている、ことを特徴とする。

この発明の車両用灯具は、第２入射面が半導体型光源からの光を平行光としてレンズ部材中に入射させるので、第２入射面からレンズ部材中に入射した入射光がレンズ部材の上面や下面から外部に出射する（外に抜ける）場合がない。この結果、半導体型光源からの光が損失する場合がない。すなわち、半導体型光源からの光を有効利用することができ、長方形形状などの長尺形状の発光面が確実に得られる。

図１は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態１を示す半導体型光源およびレンズ部材の説明図である。 図２は、レンズ部材の出射面、第１入射面、第２入射面、反射面を示す説明図である。 図３は、レンズ部材の第２入射面がレンズ部材の成形金型の抜き勾配分傾斜している状態を示す説明図である。 図４は、レンズ部材における光路を示す説明図である。 図５は、レンズ部材における光路を示す一部拡大説明図である。 図６は、長尺形状の出射面（発光面）が発光している状態を示す説明図である。 図７は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態２を示す光路の説明図である。

以下、この発明にかかる車両用灯具の実施形態（実施例）２例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、特許請求の範囲の記載において、「平行」は「平行もしくはほぼ平行」を、「直交」は「直交もしくはほぼ直交」を、それぞれ定義する。

（実施形態１の構成の説明）
図１〜図６は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態１を示す。図１（Ａ）は、半導体型光源およびレンズ部材を示す平面説明図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）におけるＢ矢視図（半導体型光源およびレンズ部材を示す背面説明図）である。図１（Ｃ）は、図１（Ａ）におけるＣ矢視図（半導体型光源およびレンズ部材を示す側面説明図）である。図４（Ａ）は、半導体型光源およびレンズ部材の一部を示す平面光路説明図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＢ矢視図（半導体型光源およびレンズ部材の一部を示す背面光路説明図）である。図４（Ｃ）は、図４（Ａ）におけるＣ矢視図（半導体型光源およびレンズ部材の一部を示す側面光路説明図）である。

以下、この実施形態１における車両用灯具の構成について説明する。この実施形態１の車両用灯具は、灯室（図示せず）を区画するランプハウジング（図示せず）およびランプレンズ（図示せず）と、灯室内に配置されている半導体型光源１およびレンズ部材２と、を備えるものである。

前記半導体型光源１および前記レンズ部材２は、この例では、テールランプのランプユニットを構成する。前記半導体型光源１および前記レンズ部材２のテールランプのランプユニットは、前記灯室内に、１ユニットもしくは複数ユニット配置されている。１ユニットの場合は、１個の前記半導体型光源１と１個の前記レンズ部材２とから構成されている。複数ユニットの場合は、複数個の前記半導体型光源１と複数個の前記レンズ部材２とから構成されている。この複数ユニットの場合の前記レンズ部材２は、独立した複数個であってもよいし、連続した１個であってもよい。また、前記半導体型光源１および前記レンズ部材２のテールランプのランプユニットは、その他の機能のランプユニットと共にリヤコンビネーションランプを構成する。前記リヤコンビネーションランプは、車両（図示せず）の後部の左右両側に搭載されている。

（半導体型光源１の説明）
前記半導体型光源１は、この例では、たとえば、ＬＥＤ、ＯＥＬまたはＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源である。前記半導体型光源１は、発光チップ（ＬＥＤチップ）１１を封止樹脂部材で封止したパッケージ構造をなす。前記半導体型光源１は、基板（図示せず）に実装されている。前記基板は、取付部材など（図示せず）を介して前記ランプハウジングに取り付けられている。前記半導体型光源１は、前記基板を介して給電される。図４に示すように、前記半導体型光源１の前記発光チップ１１からの光Ｌ１、Ｌ２が広角にほぼ半球状（前記発光チップ１１を点（角の頂点）とする立体角が約１８０°）に放射される。

（レンズ部材２の説明）
前記レンズ部材２は、図１（Ａ）に示すように、平面視の形状（車両の上方から車両の下方を見た形状、矢印Ｘ方向と反対方向に見た形状）が前記半導体型光源１を中心もしくはほぼ中心とするほぼ扇形状をなす。また、前記レンズ部材２は、図６に示すように、正面視の形状（車両の後方から車両の後部を見た形状）が長方形形状（長尺形状）をなす。さらに、前記レンズ部材２は、図１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、上下方向（矢印Ｘは、上方向）が板厚方向である板形状をなす。

前記レンズ部材２は、この例では、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル、メタクリル樹脂）などの透明樹脂材からなる。前記レンズ部材２は、取付部材など（図示せず）を介して前記ランプハウジングに取り付けられている。すなわち、前記半導体型光源１と前記レンズ部材２とは、相対取付位置が維持されている状態で前記ランプハウジングに取り付けられている。

前記レンズ部材２は、出射面２０と、第１入射面２１と、第２入射面２２と、第１反射面２３１と、第２反射面２３２と、第３反射面２３３と、第１段差面２４１と、第２段差面２４２と、第３段差面２４３と、を有するものである。

前記出射面２０は、この例では、図６に示すように、長方形形状（長尺形状）をなすものである。前記出射面２０は、光（Ｌ３、Ｌ５）を測定スクリーン（図示せず）に対して垂直もしくはほぼ垂直に出射させる平面である。前記出射面２０は、前記レンズ部材２の正面に設けられている。

前記第１入射面２１は、前記半導体型光源１の前記発光チップ１１の中央部（前記発光チップ１１を点（角の頂点）とする立体角が約７０°〜８０°の中央部）から放射される光Ｌ１を平行光もしくはほぼ平行光（以下、単に「平行光」と称する）Ｌ３として入射させる面である。前記平行入射光Ｌ３は、前記レンズ部材２の光軸Ｚと平行もしくはほぼ平行である。前記第１入射面２１は、前記レンズ部材２の前記半導体型光源１と対向する面（背面）の中央部に設けられている。すなわち、前記第１入射面２１は、前記半導体型光源１の中央部と対応して設けられている。

前記第１入射面２１は、前記半導体型光源１の前記発光チップ１１もしくはその近傍を焦点Ｆ１とする双曲線を、前記双曲線の主軸（前記レンズ部材２の光軸Ｚ）を回転軸として回転させてなる回転双曲面の屈折面である。

前記第２入射面２２は、前記半導体型光源１の前記発光チップ１１の側部（前記発光チップ１１を点（角の頂点）とする立体角が約７０°〜８０°から約１８０°までの間の側部）から放射される光Ｌ２を平行光もしくはほぼ平行光（以下、単に「平行光」と称する）Ｌ４として入射させる面である。前記平行入射光Ｌ４は、前記光軸Ｚと平行もしくはほぼ平行である。前記第２入射面２２は、前記レンズ部材２の前記半導体型光源１と対向する面（背面）の側部に設けられている。すなわち、前記第２入射面２２は、中央部の前記第１入射面２１の左右両側部であって、前記半導体型光源１の側部と対応して設けられている。

前記第２入射面２２は、前記半導体型光源１の前記発光チップ１１もしくはその近傍を焦点Ｆ２とする双曲線を、前記光軸Ｚ方向に、前記レンズ部材２の成形金型（図示せず）の抜き勾配θ°分傾斜させながら延設してなる屈折面である。図３において、Ｚ１は、前記光軸Ｚと平行な線であって、前記第２入射面２２の前記抜き勾配θ°を示す寸法線である。前記成形金型の抜き方向は、前記光軸Ｚの矢印方向と反対の方向である。

前記第１反射面２３１および前記第２反射面２３２および前記第３反射面２３３は、前記第２入射面２２から入射した前記平行入射光Ｌ４を前記光軸Ｚと平行もしくはほぼ平行な平行反射光もしくはほぼ平行反射光（以下、単に「平行反射光」と称する）Ｌ５として全反射させる面である。前記第１反射面２３１および前記第２反射面２３２および前記第３反射面２３３は、曲線を、前記光軸Ｚおよび前記出射面２０の延設方向（左右方向）に対して直交する方向（上下方向、前記レンズ部材２の板厚方向）に延設してなる反射面である。前記第１反射面２３１および前記第２反射面２３２および前記第３反射面２３３は、前記第２入射面２２の左右両側部であって、前記レンズ部材２の左右両側面に設けられている。

前記第１段差面２４１は、前記第２入射面２２と前記第１反射面２３１との間に設けられている。前記第１段差面２４１は、前記第２入射面２２から入射した前記平行入射光Ｌ４を、何にも遮られずに前記第１反射面２３１で反射させる面である。

前記第２段差面２４２は、前記第１反射面２３１と前記第２反射面２３２との間に設けられている。前記第２段差面２４２は、前記第２入射面２２から入射した前記平行入射光Ｌ４を、前記第１反射面２３１で遮られずに前記第２反射面２３２で反射させる面である。

前記第３段差面２４３は、前記第２反射面２３２と前記第３反射面２３３との間に設けられている。前記第３段差面２４３は、前記第２入射面２２から入射した前記平行入射光Ｌ４を、前記第２反射面２３２で遮られずに前記第３反射面２３３で反射させる面である。

前記第１段差面２４１および前記第２段差面２４２および前記第３段差面２４３は、前記出射面２０を左右方向に延設させるための面である。

（実施形態１の作用の説明）
この実施形態１における車両用灯具は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

半導体型光源１の発光チップ１１を点灯する。すると、半導体型光源１の発光チップ１１の中央部から放射される光Ｌ１は、レンズ部材２の第１入射面２１からレンズ部材２中にレンズ部材２の光軸Ｚに平行な平行入射光Ｌ３として入射する。一方、半導体型光源１の発光チップ１１の側部から放射される光Ｌ２は、レンズ部材２の第２入射面２２からレンズ部材２中に平行入射光Ｌ４として入射する。

第１入射面２１からレンズ部材２中に入射した平行入射光Ｌ３は、レンズ部材２の出射面２０の中央部から、測定スクリーンに対して垂直な、かつ、レンズ部材２の光軸Ｚに平行な平行出射光として外部に出射する。

一方、第２入射面２２からレンズ部材２中に入射した平行入射光Ｌ４は、レンズ部材２の第１反射面２３１および第２反射面２３２および第３反射面２３３で、レンズ部材２の光軸Ｚに平行な平行反射光Ｌ５として全反射する。その平行反射光Ｌ５は、レンズ部材２の出射面２０の左右両側部から、測定スクリーンに対して垂直な、かつ、レンズ部材２の光軸Ｚに平行な平行出射光として外部に出射する。

この結果、長方形形状（長尺形状）の出射面２０が、図６中の点々にて示すように、ほぼ長方形形状（長尺形状）にかつほぼ均一に発光する。なお、半導体型光源１およびレンズ部材２のテールランプのランプユニットが複数ユニット配置されている場合においては、複数の出射面２０を左右方向に延設すると、ライン状の発光面が得られる。ライン状の発光面の形状は、直線形状、Ｌ字形状、Ｖ字形状など任意の形状をなす。

（実施形態１の効果の説明）
この実施形態１における車両用灯具は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

この実施形態１における車両用灯具は、第２入射面２２が半導体型光源１からの光Ｌ２を平行入射光Ｌ４としてレンズ部材２中に入射させるので、第２入射面２２からレンズ部材２中に入射した平行入射光Ｌ４がレンズ部材２の上面や下面から外部に出射する（外に抜ける）場合がない。この結果、半導体型光源１からの光Ｌ２が損失する場合がない。すなわち、半導体型光源１からの光Ｌ２を有効利用することができ、出射面２０の長方形形状などの長尺形状の発光面が確実に得られる。

この実施形態１における車両用灯具は、第２入射面２２が、半導体型光源１側に突出した凸曲線を光軸Ｚ方向に延設してなる屈折面である。すなわち、第２入射面２２が、半導体型光源１を焦点Ｆ２とする双曲線を、光軸Ｚ方向に、レンズ部材２の成形金型の抜き勾配分傾斜させながら延設してなる屈折面である。このために、半導体型光源１からの光Ｌ２を平行入射光Ｌ４として第２入射面２２からレンズ部材２中に確実に入射させることができる。これにより、第２入射面２２からレンズ部材２中に入射した平行入射光Ｌ４がレンズ部材２の上面や下面から外部に出射する（外に抜ける）場合がさらにない。この結果、半導体型光源１からの光Ｌ２が損失する場合がさらにない。すなわち、半導体型光源１からの光Ｌ２をさらに有効利用することができ、出射面２０の長方形形状などの長尺形状の発光面がさらに確実に得られる。

この実施形態１における車両用灯具は、第１反射面２３１および第２反射面２３２および第３反射面２３３が、曲線を、光軸Ｚおよび出射面２０の延設方向（左右方向）に対して直交する方向（上下方向、レンズ部材２の板厚方向）に延設してなる反射面である。このために、第２入射面２２からレンズ部材２中に入射した平行入射光Ｌ４を出射面２０側に確実に反射させることができる。これにより、出射面２０の長方形形状などの長尺形状の発光面がさらに確実に得られる。

この実施形態１における車両用灯具は、第１入射面２１が、半導体型光源１の発光チップ１１もしくはその近傍を焦点Ｆ１とする双曲線を、双曲線の主軸（レンズ部材２の光軸Ｚ）を回転軸として回転させてなる回転双曲面の屈折面である。このために、半導体型光源１からの光Ｌ１を平行入射光Ｌ３として第１入射面２１からレンズ部材２中に確実に入射させることができる。これにより、第１入射面２１からレンズ部材２中に入射した平行入射光Ｌ３がレンズ部材２の上面や下面から外部に出射する（外に抜ける）場合がさらにない。この結果、半導体型光源１からの光Ｌ１が損失する場合がさらにない。すなわち、半導体型光源１からの光Ｌ１をさらに有効利用することができ、出射面２０の長方形形状などの長尺形状の発光面がさらに確実に得られる。

（実施形態２の構成の説明）
図７は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態２を示す。図中、図１〜図６と同符号は、同一のものを示す。以下、この実施形態２における車両用灯具の構成について説明する。

この実施形態２における車両用灯具は、第１入射面２１に、半導体型光源１の中央部から放射される光Ｌ１を出射面２０側に向けて拡散入射させる拡散部２５を設けるものである。前記拡散部２５は、この例では、前記半導体型光源１側に突出した凸曲面を複数本上下方向に設けてなるものである。すなわち、前記拡散部２５は、複数本の縦シリンドリカル（かまぼこ）プリズムである。

（実施形態２の作用、効果の説明）
この実施形態２における車両用灯具は、以上のごとき構成からなるので、前記の実施形態１における車両用灯具とほぼ同様の作用効果を達成することができる。

特に、この実施形態２における車両用灯具は、第１入射面２１に、半導体型光源１の中央部から放射される光Ｌ１を出射面２０側に向けて拡散入射させる拡散部２５を設けるものである。このために、半導体型光源１からの光Ｌ１がレンズ部材２の第１入射面２１の拡散部２５からレンズ部材２中に拡散されながら（特に、左右方向に拡散されながら）入射する。これにより、第１入射面２１の拡散部２５からレンズ部材２中に拡散されながら（特に、左右方向に拡散されながら）入射した拡散入射光Ｌ６は、出射面２０から拡散されながら（特に、左右方向に拡散されながら）出射する。

以上から、第１入射面２１からレンズ部材２中に拡散入射した拡散入射光Ｌ６がレンズ部材２の上面や下面から外部に出射する（外に抜ける）場合がさらにない。この結果、半導体型光源１からの光Ｌ１が損失する場合がさらにない。すなわち、半導体型光源１からの光Ｌ１をさらに有効利用することができ、出射面２０の長方形形状などの長尺形状の発光面がさらに確実に得られる。しかも、拡散入射光Ｌ６により、出射面２０がさらに均一に発光する。

（実施形態１、２以外の例の説明）
なお、前記の実施形態１、２においては、リヤコンビネーションランプのテールランプについて説明するものである。ところが、この発明においては、リヤコンビネーションランプのテールランプ以外の車両用灯具、たとえば、リヤコンビネーションランプのストップランプ、テール・ストップランプ、ターンシグナルランプ、クリアランスランプ、あるいは、フロントコンビネーションランプのクリアランスランプ、ターンシグナルランプ、デイタイムランニングランプなどにも適用することができる。

また、前記の実施形態１、２においては、３つの反射面２３１、２３２、２３３を有するものである。ところが、この発明においては、反射面として、１つ、２つ、もしくは４つ以上であっても良い。

さらに、前記の実施形態１、２においては、第２入射面２２が、発光チップ１１もしくはその近傍を焦点Ｆ２とする双曲線を、光軸Ｚ方向に、レンズ部材２の成形金型の抜き勾配θ°分傾斜させながら延設してなる屈折面である。ところが、この発明においては、第２入射面として、半導体型光源１側に突出した凸曲線を光軸Ｚ方向に延設してなる屈折面、あるいは、その他の面であっても良い。

さらにまた、前記の実施形態１、２においては、反射面２３１、２３２、２３３が、曲線を、光軸Ｚおよび出射面２０の延設方向（左右方向）に対して直交する方向（上下方向、レンズ部材２の板厚方向）に延設してなる反射面である。ところが、この発明においては、反射面として、直線を、光軸Ｚおよび出射面２０の延設方向（左右方向）に対して直交する方向（上下方向、レンズ部材２の板厚方向）に延設してなる反射面、その他の反射面であっても良い。

さらにまた、前記の実施形態１、２においては、第１入射面２１が、半導体型光源１の発光チップ１１もしくはその近傍を焦点Ｆ１とする双曲線を、双曲線の主軸（レンズ部材２の光軸Ｚ）を回転軸として回転させてなる回転双曲面の屈折面である。ところが、この発明においては、第１入射面として、その他の面であっても良い。

１ 半導体型光源
１１ 発光チップ
２ レンズ部材
２０ 出射面
２１ 第１入射面
２２ 第２入射面
２３１ 第１反射面
２３２ 第２反射面
２３３ 第３反射面
２４１ 第１段差面
２４２ 第２段差面
２４３ 第３段差面
２５ 拡散部
Ｆ１ 第１入射面の双曲線の焦点
Ｆ２ 第２入射面の双曲線の焦点
Ｌ１、Ｌ２ 半導体型光源からの光
Ｌ３、Ｌ４ 平行入射光
Ｌ５ 平行反射光
Ｌ６ 拡散入射光
Ｘ 上方向
Ｚ レンズ部材の光軸

Claims (6)

1. 半導体型光源と、レンズ部材と、を備え、
   前記レンズ部材は、
   前記レンズ部材の光軸方向に対して直交する前記レンズ部材の厚み方向と、前記光軸方向及び前記厚み方向に対して直交する延設方向とに延設されている出射面と、
   前記半導体型光源の中央部から放射される光を前記出射面側に向けて入射させる第１入射面と、
   前記第１入射面の両側であって、前記出射面の前記延設方向側に配置されていて、前記半導体型光源の側部から放射される光を前記厚み方向に対して直交する平面と平行な平行光として入射させる第２入射面と、
   前記第２入射面から入射した前記平行光を前記出射面側に反射させる１つもしくは複数の反射面と、
   を有する、
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記第２入射面は、前記厚み方向における一端から他端にかけて前記半導体型光源側に突出した凸曲線を前記光軸方向に延設してなる屈折面である、
   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２入射面は、前記半導体型光源を焦点とし、前記厚み方向における一端から他端にかけて延びる双曲線を、前記光軸方向に、前記レンズ部材の成形金型の抜き勾配分傾斜させながら延設してなる屈折面である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
4. １つもしくは複数の前記反射面は、直線もしくは曲線を、前記厚み方向に延設してなる反射面である、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用灯具。
5. 前記第１入射面は、前記半導体型光源を焦点とする双曲線を、前記双曲線の主軸を回転軸として回転させてなる回転双曲面の屈折面である、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用灯具。
6. 前記第１入射面には、前記半導体型光源の中央部から放射される光を前記出射面側に向けて拡散入射させる拡散部が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用灯具。

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