JP6278884B2 - 導光体及びそれを用いた灯体 - Google Patents

Description

本発明は、光源からの光を複数の方向に導く導光体、及び、それを用いた灯体に関する。

従来、光源からの光が入射する入射面が形成された入光部と、入光部から導かれた光が出射される出射面が形成された導光部とを有する導光体が知られている。また、そのような導光体と発光ダイオード等の光源とを組み合わせて、灯体として用いることも知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２６７９２８号公報

ところで、特許文献１に記載されているような導光体は、意匠に関する要望やその導光体を用いて構成される灯体の構造に関する要望（例えば、省スペース化や光源の数の省略等）から、１つの入光部から複数の導光部が分岐して設けられていることがある。

しかし、そのように構成された導光体は、導光部の分岐点から光の漏れが生じることがあり、１つの入光部に対して１つの導光部しか設けられていない導光体に比べ、光量損失が大きくなってしまうおそれがあった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、光量損失の少ない導光体、及び、それを用いた灯体を提供することを目的とする。

なお、光中心とは、導光体に入射する光の中心とみなせる点を指す。例えば、ＬＥＤや白熱電球等の光源から出射された光を導光体に直接入射させる場合には、そのＬＥＤや白熱電球の中心となる位置が対応する。

また、上記目的を達成するために、本発明の導光体は、光源からの光が入射する入射面を有する入光部と、入光部から分岐して延設され、入光部から導入された光が出射される出射面を有する複数の導光部とを備えた導光体であって、入射面は、光源の光中心となる位置及び導光部の分岐点を通る直線と入射面との交点を中心として形成された屈折面と、屈折面の周囲に設けられ、光源からの光が透過する透過面とを有し、屈折面は、光源から入射した光が分岐点を回避して複数の導光部のいずれかへ導くように屈折させ、透過面は、直線から離れた位置ほど直線に沿う方向で光源に近づくように傾斜し、且つ、光源側に凸面を向けた形状であり、入光部は、透過面を透過した光を複数の導光部のいずれかへ導くように反射する反射面を有することを特徴とする。
また、本発明の導光体においては、屈折面は、光源からの光を、導光部の最初に入射する位置で反射されるように、屈折させることが好ましい。
入光部から複数の導光部が分岐している導光体では、導光部の分岐点の周辺が大きく湾曲している形状のものが多く、入光部に入射した光が屈折面で屈折された後に最初に入射する導光部の位置は、そのように湾曲した部分となる場合が多い。そして、導光体がそのような形状である場合、その湾曲している部分からも光の漏れが生じてしまうおそれがある。
そこで、上記のように、屈折面が、光源からの光を、導光部の最初に入射する位置で反射されるように屈折させる構成にすれば、湾曲した部分においても光の漏れを防止することができるので、さらに光量損失を抑えることができる。
また、本発明の導光体においては、入光部の縁部から光源の配置位置側に延設された板状の反射部材を備え、反射部材は、内面で光源からの光を入射面へ導くように反射することが好ましい。

このような反射部材を設ければ、光源から入射面に入射しない方向へ出射される光を入光部に導くことができるようになるので、さらに光量損失を抑えることができる。

上記目的を達成するために、本発明の灯体は、上記いずれかの導光体と光源とを備えたことを特徴とする。

上記のように構成された導光体を用いて灯体を構成すれば、光量損失を抑えることができる。ひいては、光源の光量を抑えることができるので、消費するエネルギーを抑えることができる。また、光源の数を減らして灯体全体の大きさを小型化することができる。さらに、意図しない位置からの光の漏れを防止できるので、デザイン性の低下を防止することができる。

本発明の第１実施形態に係る灯体を用いた車両の模式図。 図１の灯体の導光体の入光部周辺の構造を示す斜視図。 図１の灯体の要部を拡大して示す正面図。 本発明の第２実施形態に係る灯体の要部を拡大して示す正面図。

［第１実施形態］
以下、図１〜図３を参照して、本実施形態に係る灯体を説明する。

図１に示すように、車両Ｃの前部に取り付けられたヘッドライトユニットＨＬは、ポジションランプとして設けられた灯体１と、車両Ｃの前下方を照らすロービーム用バルブ２と、車両Ｃの前方を照らすハイビーム用バルブ３とで構成されている。

灯体１は、発光ダイオード等の光源ＬＳと、その光源ＬＳからの光を出射する導光体１０とで構成されている（図３参照）。導光体１０は、略Ｙ字型の形状となるように分岐している。

図２に示すように、灯体１の導光体１０は、光源ＬＳ（図２では不図示）からの光が入射する入光部１１と、入光部１１から２方向に分岐するようにして延設された第１導光部１２及び第２導光部１３とを有している。導光体１０はアクリル樹脂製であり、入光部１１、第１導光部１２及び第２導光部１３は、一体的に形成されている。導光体１０は、第１導光部１２及び第２導光部１３で、ロービーム用バルブ２及びハイビーム用バルブ３を挟み込むように配置されている（図１参照）。

入光部１１は、端面に光源ＬＳからの光が入射する入射面１１ａと、入射面１１ａと交わるように形成された立壁面１１ｂ（反射面）とを有している。入射面１１ａから入射した光は、直接、又は立壁面１１ｂの内面で反射されて、第１導光部１２又は第２導光部１３に導かれる。

第１導光部１２は、入光部１１に延設され、大きく湾曲した第１湾曲部１２ａと、第１湾曲部１２ａの入光部１１とは反対側に延設された第１発光部１２ｂとを有している。同様に、第２導光部１３は、入光部１１に延設され、第１導光部１２側とは反対側に大きく湾曲した第２湾曲部１３ａと、第２湾曲部１３ａの入光部１１とは反対側に延設された第２発光部１３ｂとを有している。

入光部１１から第１導光部１２又は第２導光部１３に導かれた光は、第１湾曲部１２ａ又は第２湾曲部１３ａの内部で反射され、第１発光部１２ｂ又は第２発光部１３ｂの周面から出射される。すなわち、第１発光部１２ｂの周面１２ｂ１及び第２発光部１３ｂの周面１３ｂ１が、導光体１０の出射面となっている。

図３に示すように、入射面１１ａは、第１導光部１２と第２導光部１３との分岐点Ｐ１及び光源ＬＳの光中心ＬＣを通る直線を直線ａとした場合に、直線ａと入射面１１ａとの交点Ｐ２の一方側（図３では紙面左側）に形成された第１屈折面１１ｃと、交点Ｐ２の他方側（図３では紙面右側）に形成された第２屈折面１１ｄと、第１屈折面１１ｃの第２屈折面１１ｄとは反対側に形成された第１透過面１１ｅと、第２屈折面１１ｄの第１屈折面１１ｃとは反対側に形成された第２透過面１１ｆとを有している。

第１屈折面１１ｃ及び第２屈折面１１ｄは、光源ＬＳ側に凸面を向けた形状であり、分岐点Ｐ１及び交点Ｐ２を通る直線ａで互いに線対称になるように形成されている。この第１屈折面１１ｃ及び第２屈折面１１ｄは、光Ｌ１〜Ｌ６が第１屈折面１１ｃ又は第２屈折面１１ｄで屈折された後最初に入射する第１湾曲部１２ａ又は第２湾曲部１３ａの内面の位置で全反射されるように、屈折させる。

具体的には、光源ＬＳからの光のうち、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、まず、第１屈折面１１ｃで屈折される。屈折された光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、第１導光部１２の第１湾曲部１２ａの内面に対して導光体１０の素材であるアクリル樹脂の臨界角（約４２°）を超える角度で入射する。その結果、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、第１導光部１２の第１湾曲部１２ａの内面において透過することなく全反射され、第１導光部１２の第１発光部１２ｂへと導かれる。

同様に、光源ＬＳからの光のうち、光Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６は、まず、第２屈折面１１ｄで屈折される。屈折された光Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６は、第２導光部１３の第２湾曲部１３ａの内面に対して導光体１０の素材であるアクリル樹脂の臨界角（約４２°）を超える角度で入射する。その結果、光Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６は、第２導光部１３の第２湾曲部１３ａの内面において透過することなく全反射され、第２導光部１３の第２発光部１３ｂへと導かれる。

第１透過面１１ｅ及び第２透過面１１ｆは、光源ＬＳ側に凸面を向けた形状であり、第１屈折面１１ｃ及び第２屈折面１１ｄの周囲（すなわち、第１屈折面１１ｃ及び第２屈折面１１ｄよりも光源ＬＳから離れた位置）で、分岐点Ｐ１及び交点Ｐ２を通る直線ａで互いに線対称になるように形成されている。

この第１透過面１１ｅ及び第２透過面１１ｆが形成された領域では、光源ＬＳからの光の入射角が大きくなるので、その部分に形成された面が直線ａと直交するような平坦な面等である場合には、反射が生じて光量損失が生じてしまう。しかし、導光体１０では、この第１透過面１１ｅ及び第２透過面１１ｆが、光源ＬＳからの光を反射せずに導光体１０の内部へ導くように形成している。

具体的には、第１透過面１１ｅ及び第２透過面１１ｆは、光源ＬＳからの光のうち第１屈折面１１ｃ及び第２屈折面１１ｄの周囲へ向かう光（例えば、光Ｌ７，Ｌ８）の入射角度が導光体１０の素材であるアクリル樹脂の臨界角（約４２°）未満となるように、形成されている。

そのため、光源ＬＳからの光のうち、光Ｌ７は、第１透過面１１ｅで反射されることなく、入光部１１の内部へと導かれる。光Ｌ７は、入光部１１の内部へ入射した後、立壁面１１ｂの内面で第１導光部１２へ向かうように反射される。

同様に、光源ＬＳからの光のうち、光Ｌ８は、第２透過面１１ｆで反射されることなく、入光部１１の内部へと導かれる。光Ｌ７は、入光部１１の内部へ入射した後、立壁面１１ｂの内面で第２導光部１３へ向かうように反射される。

なお、光Ｌ７，Ｌ８は、立壁面１１ｂの内面で、分岐点Ｐ１を避けるようにして反射される。また、光Ｌ７，Ｌ８は、立壁面１１ｂで反射された後、第１導光部１２の第１湾曲部１２ａ又は第２導光部１３の第２湾曲部１３ａの内面に、導光体１０の素材であるアクリル樹脂の臨界角（約４２°）を超える角度で入射し、その位置で全反射される。

その結果、入射した光Ｌ７，Ｌ８は、第１導光部１２の第１湾曲部１２ａ又は第２導光部１３の第２湾曲部１３ａの内面において透過することなく全反射され、第１導光部１２の第１発光部１２ｂ又は第２導光部１３の第２発光部１３ｂへと導かれる。

上記のように、入光部１１に入射する光は、第１屈折面１１ｃ及び第２屈折面１１ｄで第１導光部１２又は第２導光部１３へ導かれるように（すなわち、第１導光部１２と第２導光部１３との分岐点Ｐ１を回避するように）屈折される。そのため、入射した光が分岐点Ｐ１に入射することがないので、その分岐点Ｐ１から光の漏れが生じることがない。

また、第１屈折面１１ｃ及び第２屈折面１１ｄによって屈折された光が最初に入射する位置である第１導光部１２の第１湾曲部１２ａ及び第２導光部１３の第２湾曲部１３ａでは入射した光が反射されるので、第１湾曲部１２ａ及び第２湾曲部１３ａが大きく湾曲した形状であっても、光の漏れが生じることがない。

また、第１屈折面１１ｃ及び第２屈折面１１ｄの周囲には、光源ＬＳからの光が透過する第１透過面１１ｅ及び第２透過面１１ｆが形成されているので、その領域で光が反射してしまうこともない。

したがって、上記のように構成された導光体１０では、光量損失が防止されている。

また、この導光体１０を用いて構成された灯体１では、光量損失が防止された導光体１０を用いているので、光源の光量を抑えることができ、消費するエネルギーを抑えることができる。また、光源の数を減らして灯体全体の大きさを小型化することができる。さらに、意図しない位置からの光の漏れを防止できるので、デザイン性の低下を防止することができる。

［第２実施形態］
以下、図４を参照して、本実施形態に係る灯体を説明する。ただし、本実施形態の灯体は、第１実施形態の灯体と導光体の構成のみが異なるので、その構成についてのみ詳細に説明する。また、第１実施形態の灯体と同様の構成については同じ符号を付すとともに、それらについての説明は省略する。

図４に示すように、導光体１０は、光源ＬＳ（図２では不図示）からの光が入射する入光部１１と、入光部１１から２方向に分岐するようにして延設された第１導光部１２及び第２導光部１３と、入光部１１の縁部から第１導光部１２及び第２導光部１３とは反対側に延設された反射部材１４とを備えている。入光部１１、第１導光部１２及び第２導光部１３は、アクリル樹脂によって一体的に形成されている。

入光部１１の入射面１１ａは、第１導光部１２と第２導光部１３との分岐点Ｐ１及び光源ＬＳの光中心ＬＣを通る直線を直線ａとした場合に、直線ａと入射面１１ａとの交点Ｐ２の一方側（図３では紙面左側）に形成された第１屈折面１１ｃと、交点Ｐ２の他方側（図３では紙面右側）に形成された第２屈折面１１ｄとを有している。

第１屈折面１１ｃ及び第２屈折面１１ｄは、光源ＬＳ側に凸面を向けた形状であり、分岐点Ｐ１及び交点Ｐ２を通る直線ａで互いに線対称になるように形成されている。

反射部材１４は、内面にミラーコーティングを施された板状の部材であり、その内面で反射された光は、第１屈折面１１ｃ又は第２屈折面１１ｄに入射する。

光源ＬＳからの光のうち、第１屈折面１１ｃ及び第２屈折面１１ｄに直接入射する光Ｌ９〜Ｌ１４は、第１屈折面１１ｃ及び第２屈折面１１ｄで屈折された後、第１導光部１２又は第２導光部１３に導光体１０の素材であるアクリル樹脂の臨界角（約４２°）を超える角度で入射し、その位置で全反射される。

光源ＬＳから出射された光のうち、第１屈折面１１ｃ及び第２屈折面１１ｄに直接入射しない（すなわち、反射部材１４の内面へ入射する）光Ｌ１５，Ｌ１６は、反射部材１４の内面で反射された後に、第１屈折面１１ｃ又は第２屈折面１１ｄに入射する。その後、光Ｌ１５，Ｌ１６は、第１屈折面１１ｃ及び第２屈折面１１ｄで屈折された後、第１導光部１２又は第２導光部１３に導光体１０の素材であるアクリル樹脂の臨界角（約４２°）を超える角度で入射し、その位置で全反射される。

このように構成された本実施形態の導光体を用いた灯体でも、第１実施形態の導光体を用いた灯体と同様の効果を得ることができる。

以上、図示の実施形態について説明したが、本発明はこのような形態に限られるものではない。

上記実施形態では、導光体１０を車両ＣのヘッドライトユニットＨＬの灯体１に用いている。しかし、本発明の導光体は車両のヘッドライトユニットにのみ用い得るものではなく、ルームランプ等の他の灯体の導光体として用いてもよい。

また、上記実施形態では、導光体１０をアクリル樹脂によって形成しているが、他の材料を用いて形成してもよい。また、必ずしも入光部と導光部とを一体的に形成しなくてもよい。

また、上記実施形態では、導光体１０に第１導光部１２と第２導光部１３の２つの導光部のみを設けているが、１つの導光体に３つ以上の導光部を設けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、入光部１１の入射面１１ａの全反射が生じ得る領域に、第１透過面１１ｅ及び第２透過面１１ｆや反射部材１４を設けることによって、光量損失を防止している。しかし、本発明の入光部の入射面は、必ずしもそのような構成にする必要はない。例えば、全反射が生じ得る領域に入射する光量が少ない場合には、透過面や反射部材を省略してもよい。

また、上記実施形態では、入光部１１の入射面１１ａを、分岐点Ｐ１及び交点Ｐ２を通る直線ａで線対称となるように構成している。しかし、本発明の入光部の入射面はそのような形状に限られるものではなく、光源の光中心となる位置及び導光部の分岐点を通る直線と入射面との交点を中心として形成された屈折面を有していればよい。例えば、第２実施形態のように透過面を有していなくてもよい。また、上記の交点を中心として形成されていればよいので、軸対称に形成してもよいし、非対称であってもよい。

また、上記実施形態においては、立壁面１１ｂや第１湾曲部１２ａ又は第２湾曲部１３ａに導かれた光は、その内面において全反射されるように構成されている。しかし、必ずしも全反射される必要はなく、光量に影響を与えない程度であれば入射した光が透過してしまっても構わない。

また、上記第１実施形態においては、入光部１１の縁部に反射部材を延設しておらず、上記第２実施形態においては、入光部１１の第１屈折面１１ｃ及び第２屈折面１１ｄの周囲に、透過面を設けていない。しかし、入光部の屈折面の周囲に透過面を設け、さらに入光部の縁部に反射部材を延設するようにしてもよい。

１…灯体、２…ロービーム用バルブ、３…ハイビーム用バルブ、１０…導光体、１１…入光部、１１ａ…入射面、１１ｂ…立壁面（反射面）、１１ｃ…第１屈折面、１１ｄ…第２屈折面、１１ｅ…第１透過面、１１ｆ…第２透過面、１２…第１導光部、１２ａ…第１湾曲部、１２ｂ…第１発光部、１２ｂ１…周面（出射面）、１３…第２導光部、１３ａ…第２湾曲部、１３ｂ…第２発光部、１３ｂ１…周面（出射面）１４…反射部材、ａ…光中心ＬＣ及び分岐点Ｐ１を通る直線、Ｃ…車両、ＨＬ…ヘッドライトユニット、ＬＣ…光源ＬＳの光中心、ＬＳ…光源、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８…光路、Ｐ１…第１導光部１２と第２導光部１３との分岐点、Ｐ２…入射面１１ａと直線ａとの交点。

Claims (4)

1. 光源からの光が入射する入射面を有する入光部と、前記入光部から分岐して延設され、前記入光部から導入された光が出射される出射面を有する複数の導光部とを備えた導光体であって、
   前記入射面は、前記光源の光中心となる位置及び前記導光部の分岐点を通る直線と前記入射面との交点を中心として形成された屈折面と、前記屈折面の周囲に設けられ、前記光源からの光が透過する透過面とを有し、
   前記屈折面は、前記光源から入射した光が分岐点を回避して前記複数の導光部のいずれかへ導くように屈折させ、
   前記透過面は、前記直線から離れた位置ほど前記直線に沿う方向で光源に近づくように傾斜し、且つ、前記光源側に凸面を向けた形状であり、
   前記入光部は、前記透過面を透過した光を複数の前記導光部のいずれかへ導くように反射する反射面を有することを特徴とする導光体。
2. 請求項１に記載の導光体であって、
   前記屈折面は、前記光源からの光を、前記導光部の最初に入射する位置で反射されるように、屈折させることを特徴とする導光体。
3. 請求項１又は請求項２に記載の導光体であって、
   入光部の縁部から前記光源の配置位置側に延設された板状の反射部材を備え、
   前記反射部材は、内面で前記光源からの光を前記入射面へ導くように反射することを特徴とする導光体。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の導光体と光源とを備えたことを特徴とする灯体。