JP6186816B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

従来、例えば車両用灯具は、発光素子及び導光体を有し、発光素子からの光を導光体に導き、導光体内で光を反射させながら、導光体の一領域に設定された光照射面を通して外部に照射する（特許文献１、２、３参照）。

特開平７−６６１０号公報 特開２００９−２１２０８８号公報 特開２０１０−０２１００１号公報

しかしながら、従来の車両用灯具では、つぎのような問題があった。例えば、導光体の断面の形状が円形である場合、円弧に当たる光照射面の発光幅を増加させようとすると、導光体の断面積を増やさなければならず、導光体の重量の増加に繋がった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたものであり、導光体の軽量化が図られる車両用灯具を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明は、以下の構成によって把握される。
（１）本発明は、発光素子と、前記発光素子からの光を内部で反射させ、表面から光軸方向に光を照射し、前記光軸方向と直交する方向に長尺状に伸びる導光体とを有し、前記導光体は、本体部と、前記本体部と連接し、前記本体部から折り曲げられたように形成され、前記光軸に対して所定の角度に傾斜した傾斜部とを有し、前記傾斜部は、前記導光体の内部から前記光軸方向に光を出射する光出射面と、前記光軸方向における光出射面と反対側の面に設けられる第１反射面を有し、前記本体部は、前記光軸方向における光出射面と反対側の面に設けられる第２反射面と、前記第１及び第２反射面にそれぞれ隣接し、前記本体部の底面に設けられる第３反射面と、を有し、前記各反射面は、前記光出射面から出射される光が前記隣接する反射面間で重なり合うように形成されていることを特徴とする。

（２）本発明は、（１）の構成において、前記光出射面は、前記第２又は第３反射面により反射された光の一部を下部方向に内部反射し、前記傾斜部は、前記光出射面の下端部に設けられ、前記光出射面で下部方向に反射された光を前記光軸後方に反射する第４反射面を有し、前記第４反射面で反射された光は、前記第１反射面で反射され、前記光出射面で光軸後方に反射して前記導光体内を伝播することを特徴とする。
（３）本発明は、（１）または（２）の構成において、前記傾斜部は、前記光出射面と前記第１反射面が平行にならないように形成されていることを特徴とする。
（４）本発明は、（１）から（３）の構成において、前記光出射面は、プリズム形状を有する、ことを特徴とする。

本発明によれば、導光体の軽量化が図られる車両用灯具を提供することができる。

本発明の実施形態における車両用灯具であるクリアランスランプ１が内蔵されたヘッドランプ１０を示す正面図である。 クリアランスランプの形状を示す図である。 図２（Ｂ）のｑ方向から視た場合の部分拡大図である。 クリアランスランプの形状を詳細に示す拡大図である。 発光素子から発せられた光が導光体２１の内部を伝播する光路ｍを示す図である。 反射面Ｌで反射された光が光照射面Ｒｎから出射される光路を示す図である。 クリアランスランプを点灯させた場合のシミュレーション結果を示す図である。 導光体の軽量化を説明する図である。

本発明の実施の形態における車両用灯具について図面を用いて説明する。本実施形態の車両用灯具は、車両のヘッドランプ（前照灯）に内蔵されたクリアランスランプに適用される。図１は実施の形態における車両用灯具であるクリアランスランプ１が内蔵されたヘッドランプ１０を示す正面図である。

ヘッドランプ１０は、前面がアウターレンズ１３で覆われたハウジング内のランプ室１２に、ビームランプ１４及びクリアランスランプ１が配置されたコンビネーション型のランプである。図１には、車両を前方から見た場合に右側に取り付けられたヘッドランプ１０が示されている。ここで、車両の進行方向である前後方向をｘ方向、左右方向をｙ方向、高さ方向をｚ方向とする。

ビームランプ１４は、光源からの光をリフレクタで反射し、走行中に車両前方を照らすものである。クリアランスランプ１は、車幅灯として用いられる。

図２はクリアランスランプ１の形状を示す図である。図３は、図２（Ｂ）のｑ方向から視た場合の部分拡大図である。クリアランスランプ１は、発光素子２３と、この発光素子２３からの光を伝播する導光体２１とを有し、発光素子２３からの光を導光体２１の内部で反射させ、導光体２１の表面から光軸方向に光を照射するものである。ここで、光軸Ｏは、後述する光照射面Ｒｎの中心を通り、最も光量が多い照射方向（ｘ方向）に延びる線である（図４（Ａ）参照）。

本実施形態では、発光素子としてチップ型のＬＥＤが用いられる。また、導光体として、アクリル等の透光性を有する材料が用いられる。

クリアランスランプ１を正面から視た場合、図２（Ａ）に示すように、導光体２１は、ヘッドランプ１０の下方のカーブ（図１参照）に沿うように曲げられた長尺の部材に成形される。即ち、導光体２１は、光軸方向と直交する方向の長さが光軸方向の幅と比べて長い距離を有する長尺の部材である。本実施形態では、導光体２１の高さは約１６ｍｍである（図８参照）。

導光体２１の一端面には、この面と対向する発光素子２３が間隙を介して配置される。また、発光素子２３と対向する側の導光体２１の端部は、その表面に後述する格子状のプリズム及び凹凸形状が形成されていない、つまり、入射した光が拡散しない入射部２１ａとなっている。これにより、入射部２１ａの端面から入射した光は、入口付近で拡散されることなく、奥の方向に導かれる。

図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）は、図２（Ａ）に示す導光体２１を、それぞれ上方及び裏側から視た平面図及び背面図である。また、図２（Ｄ）は導光体２１の等角投影図（アイソメ図）である。なお、発光素子２３は省かれている。

図４はクリアランスランプ１の形状を詳細に示す拡大図である。図４（Ａ）は図２（Ａ）の矢印Ａ−Ａ線方向から視た場合の導光体２１の形状を示す断面図である。

導光体２１は、光軸方向に延びた本体部２５と、この本体部２５と連接し、光軸Ｏに対して所定の角度（ここでは、４５度）に傾斜した傾斜部２７とに折り曲げたように形成される。

また、傾斜部２７には、導光体２１の内部から光軸方向に光を出射する光出射面Ｒｎと、光軸方向における光出射面と反対側の面に設けられる第１反射面Ｐ４が形成されている。図４（Ｂ）は図２（Ｂ）に示す領域Ｂ付近の光出射面Ｒｎを拡大した図である。光出射面Ｒｎは、連続的に成形された格子状のプリズムにより得られる面であり、全体として光軸方向に凸状に形成されている。これにより、導光体２１の表面である光出射面Ｒｎから出射される光が拡散する（図６（Ｅ）参照）。

また、導光体２１の、光軸方向における光出射面Ｒｎと反対側の面には、凹凸形状を有する第２反射面Ｌが形成される。図４（Ｃ）は図２（Ｂ）に示す領域Ｃ付近の第２反射面Ｌを拡大した図である。この第２反射面Ｌは、凹凸形状として、導光体２１の長手方向にのこぎり歯状の断面を有する波形に形成されている。のこぎり歯状の断面は、発光素子側の急な斜面Ｌ１とその反対側の緩やかな斜面Ｌ２とからなる。

また、本体部２５には、傾斜部２７と連接した光出射面Ｒｎの他、傾斜部２７と隣り合う第３反射面Ｐ３、光出射面Ｒｎと隣り合う面Ｐ２、この面Ｐ２と反射面Ｌに挟まれた面Ｐ１ａ、及び面Ｐ３と反射面Ｌに挟まれた面Ｐ１ｂが形成されている。第３反射面Ｐ３は、第１反射面Ｐ４及び第２反射面Ｌにそれぞれ隣接し、本体部２５の底面に設けられる。

面Ｐ１ａと面Ｐ１ｂは、第２反射面Ｌ側に収束するテーパ面に形成され、第２反射面Ｌからの光を拡散し易くする。各反射面Ｌ、Ｐ３、Ｐ４は、光出射面Ｒｎから出射される光が隣接する反射面間で重なり合うように形成されている。

一方、傾斜部２７には、本体部２５と連接した光出射面Ｒｎの他、第３反射面Ｐ３と隣り合いかつ光軸に対して４５度に傾斜した第１反射面Ｐ４、及び傾斜部２７の先端側の第４反射面Ｐ５が形成されている。第４反射面Ｐ５は、光出射面Ｒｎの下端部に設けられており、光出射面Ｒｎで下部方向に反射された光を光軸後方に反射する。

図４（Ｄ）は図２（Ｂ）の領域Ｄ付近の入射部２１ａを拡大した図である。前述したように、導光体２１の入射部２１ａ側の端面には、発光素子２３が間隙を介して配置される。また、入射部２１ａの表面には、前述した格子状のプリズム及び凹凸形状が形成されていない。

図５は発光素子２３から発せられた光が導光体２１の内部を伝播する光路ｍを示す図である。図５（Ａ）に示すように、発光素子２３から発せられた光は、導光体２１の内部で繰り返し反射され、導光体２１の長手方向に伝播していき、途中の光出射面Ｒｎから出射する。また、図５（Ｂ）に示すように、導光体２１の第２反射面Ｌで反射された光は、主に、実線で示された光路ａ、破線で示された光路ｂ、及び点線で示された光路ｃを通って、導光体２１の表面である光出射面Ｒｎから光軸方向に出射される。

図６は第２反射面Ｌで反射された光が光出射面Ｒｎから出射される光路を示す図である。光路ａでは、図６（Ａ）に示すように、第２反射面Ｌから光軸方向に対して略平行に向かう光は、少し拡散しながらも、光出射面Ｒｎで反射されることなく透過し、光出射面Ｒｎの上部から光軸方向に照射される。

光路ｂでは、図６（Ｂ）に示すように、第２反射面Ｌから図中下方に向かう光は、第３反射面Ｐ３で反射された後、光出射面Ｒｎの中央部から光軸方向に照射される。また、光路ｂでは、第３反射面Ｐ３で反射された光は、光出射面Ｒｎの上部からも光軸方向に照射される（図６（Ｅ）参照）。反射面Ｌ、Ｐ３は、光出射面Ｒｎから出射される光が隣接する反射面Ｌ、Ｐ３間で重なり合うように形成されている。

光路ｃでは、図６（Ｃ）に示すように、第２反射面Ｌから光軸方向に対して上方に向かう光は、光出射面Ｒｎの上部で反射され、さらに、第１面Ｐ４で反射された後、光出射面Ｒｎの下部から光軸方向に反射される。反射面Ｐ３、Ｐ４は、光出射面Ｒｎから出射される光が隣接する反射面Ｐ３、Ｐ４間で重なり合うように形成されている。

このように、光出射面Ｒｎから出射される光の発光幅は、導光体２１の厚さの約２倍になる。

また、本体部２５の第３反射面Ｐ３と傾斜部２７の第１反射面Ｐ４は、光路ｂ、ｃでそれぞれ反射面Ｐ３、Ｐ４で反射され、光軸方向に出射される光の幅が重複するように、形成されている。これにより、隣り合う面のつなぎ目で光の抜けが生じなくなる。従って、このつなぎ目の部分に暗部やストライプ（縞）が発生することによる光量ムラが抑えられる。

また、傾斜部２７の第１反射面Ｐ４は、光軸に対して４５度に傾斜するように形成され、この傾斜部材２７の第１反射面Ｐ４と、光出射面Ｒｎの一部である本体部２５の面Ｒｎ１とが平行でなく、僅かに光軸方向に収束するように形成されている（図４（Ａ）参照）。これにより、光出射面から光がそのまま抜けることなく、光の反射が促される。従って、発光が均一となり、面発光が可能となる。

また、図６（Ｄ）に示すように、第２反射面Ｌからの光が光出射面Ｒｎで反射され、第４反射面Ｐ５、第１反射面Ｐ４で反射され、再び光出射面Ｒｎで反射されて第１反射面Ｌに戻る光路ｄも存在する。即ち、本体部２５の第３反射面Ｐ３と隣り合う傾斜部２７の第１反射面Ｐ４は、反射面Ｌから光出射面Ｒｎに向かって光出射面Ｒｎで反射され、さらに傾斜部２７の先端側の第４反射面Ｐ５で反射された光が、再び光出射面Ｒｎで反射されて第１反射面Ｌに戻るように、形成されている。このように、導光体２１の内部で光の反射を繰り返すことで、均一な発光となり、面発光が可能となる。

また、図６（Ｅ）に示すように、光出射面Ｒｎは、格子状のプリズムが連続的に形成された、プリズム形状を有する。これにより、本体部２５の第３反射面Ｐ３で反射され、導光体２１の表面である光出射面Ｒｎから出射される光が拡散する。従って、均一な発光となり、面発光が可能となる。

上記構造を有するクリアランスランプ１の性能を示す。図７はクリアランスランプ１を点灯させた場合のシミュレーション結果を示す図である。図７（Ａ）は１０ｍ先に置かれたスクリーンに向けて照射した場合の光量パターンとしての配光シミュレーションを示す。横軸Ｖは垂直方向の座標を表し、縦軸Ｈは水平方向の座標を表す。シミュレーションの結果、光量は、光度曲線の中心（０，０）で最も高く、周囲に拡がるにつれて徐々に下がっている。

図７（Ｂ）は発光素子２３からの光を導光体２１の内部で伝播させた点灯シミュレーションを示す。この結果、発光素子２３が配置された一端面から入射部２１ａを過ぎた辺りで、導光体２１の発光量が最も多く、導光体２１の長手方向に沿って他端面まで徐々に光量が下がっていく。ここでは、クリアランスランプ１は、車両の正面から見て、右側のヘッドランプ１０に採用されるので、右側に配置される入射部２１ａを過ぎた辺りが最も明るくなることで、車幅灯としての機能が発揮される。

図８は導光体２１の軽量化を説明する図である。図８（Ａ）に示すように、従来のチューブ型導光体１２１は、その断面が円形部から矩形部が突き出た形状を有する。一方、本実施形態の導光体２１は、本体部２５と傾斜部２７が折れ曲がったように連接した形状を有する。

光出射面が略同一、つまり同じ発光幅を有するものとして、これら２つの導光体を重ね合わせて比較する。図８（Ｂ）に示すように、この場合、斜線で表された断面部分Ｓ１と点線で表された断面部分Ｓ２を相殺した断面積の部分（Ｓ１−Ｓ２）が、導光体２１による体積減となる。なお、導光体２１、１２１の高さはいずれも約１６ｍｍである。導光体２１では、従来のチューブ型導光体１２１と比べ、断面積が約３０％つまり重量が約３０％減少する。従って、重量を増加させることなく、発光幅が拡がる。特に、導光体２１では、その厚さの約２倍の発光幅が得られる。

本実施形態のクリアランスランプ１によれば、従来と比べ、導光体２１の重量が減少するので、軽量化が図られる。また、光照射面で均一な発光となり、見栄えが改善される。

また、第３反射面Ｐ３で反射されて光出射面に向かう光の発光幅と、第１反射面Ｐ４で反射されて光照射面に向かう光の発光幅とが重複している。これにより、外部から光出射面を見た場合、第３反射面Ｐ３と第１反射面Ｐ４の境であるつなぎ目付近で、面の角度が変わることによって生じる、光の抜け、暗部、ストライプ等が改善され、光量ムラが抑えられる。

また、発光素子２３は長尺な部材である導光体２１の長手方向の一端面に対向して配置されるので、入射側の一端面から反対側の他端面までの発光が可能である。

１ クリアランスランプ
１０ ヘッドランプ
１２ ランプ室
１３ アウターレンズ
１４ ビームランプ
２１、１２１ 導光体
２１ａ 入射部
２３ 発光素子
２５ 本体部
２７ 傾斜部
Ｌ 第２反射面
Ｌ１、Ｌ２ 斜面
ｏ 光軸
Ｐ３ 第３反射面
Ｐ４ 第１反射面
Ｐ５ 第４反射面
Ｒｎ 光出射面
Ｓ１、Ｓ２ 断面部分

Claims (4)

1. 発光素子と、
   前記発光素子からの光を内部で反射させ、表面から最も光量が多い車両の前後方向に延びる光軸方向に光を照射し、前記光軸方向と直交する方向に長尺状に伸びる導光体とを有し、
   前記導光体は、
   本体部と、
   前記本体部と連接し、前記本体部から折り曲げられたように形成され、前記光軸に対して所定の角度に傾斜した傾斜部とを有し、
   前記傾斜部は、
   前記導光体の内部から前記光軸方向に光を出射する光出射面と、
   前記光軸方向における光出射面と反対側の面に設けられる第１反射面を有し、
   前記本体部は、
   前記光軸方向における光出射面と反対側の面に設けられる第２反射面と、
   前記第１及び第２反射面にそれぞれ隣接し、前記本体部の底面に設けられる第３反射面と、を有し、
   前記各反射面は、前記光出射面から出射される光が前記隣接する反射面間で重なり合うように形成されていることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記光出射面は、前記第２又は第３反射面により反射された光の一部を下部方向に内部反射し、
   前記傾斜部は、前記光出射面の下端部に設けられ、前記光出射面で下部方向に反射された光を前記光軸後方に反射する第４反射面を有し、
   前記第４反射面で反射された光は、前記第１反射面で反射され、前記光出射面で光軸後方に反射して前記導光体内を伝播することを特徴とする請求項１記載の車両用灯具。
3. 前記傾斜部は、前記光出射面と前記第１反射面が平行にならないように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記光出射面は、プリズム形状を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用灯具。