JP6408806B2 - 灯具 - Google Patents

Description

本発明は灯具に関し、特に車両用灯具に関する。

近年、車両用灯具として、例えばクリアランスランプやデイタイムランニングランプ等として、発光ダイオード光源から出射された光を一方の端部から入射させて、内部で導光しながら外部へ出射する導光体を用いたものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０１３-２４３０６８号公報 特開２０１３-６２１１０号公報

しかし、特許文献１、２のような導光体では、光を入射させた一方側（光入射部側）から他方側へむかうにつれて、即ち光源から離れるにつれて発光が弱くなり、導光体全体が均一に発光しないという問題があった。

本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、導光体を用いた灯具において、導光体を均一発光させる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の灯具は、一方の端部又は一方の側面である光入射部から光源光が入射され、内部で導光し、内面反射部による反射で前方に向けて光を出射する導光体に、前記光源光として、レーザダイオード及び発光ダイオードの光が入射されることを特徴とする。

この態様によれば、発光ダイオードの光は、導光体内を拡散しながら導光し、内面反射部で反射されて前方に出射する。一方、レーザダイオードの光は、その集光性により、導光体の光入射部側では内面反射部に入射せず、導光体の他方の端部又は他方の側面で反射されたのち拡散し、内面反射部で反射されて前方に出射する。

これにより、導光体の一方の側から、光学特性の異なるレーザダイオード及び発光ダイオードの光を入射させることで、発光ダイオードの光により導光体の光入射部側の域が発光し、レーザダイオードの光により光入射部側から離れた域が発光するので、導光体全体を均一に発光させることができる。

また、この態様によれば、片側光源で導光体全体を均一に発光させることができるので、導光体の他方の端部又は他方の側面には光源を配置しなくてよい。これにより、灯具設計の自由度が高まるとともに、導光体の他方の側をエクステンション（目隠し部材）等で覆い隠す必要がなく、導光体の他方側が宙に浮いたような発光見栄えを形成することができる。

上記態様において、導光体の、少なくともレーザダイオードの光が入射される光入射部側は、レーザダイオードの光が内面反射部に入射しない減湾曲部を有してもよい。これにより、レーザダイオードの光は、確実に光入射部側から離れた域の発光を担うことができる。

上記態様において、レーザダイオードと発光ダイオードの色を異ならせてもよい。これにより、導光体は、光入射部側は発光ダイオードに係る発光色、光入射部から離れるにつれてレーザダイオードに係る発光色で光るため、グラデーション発光が可能となり、導光体の意匠性が向上する。

本発明によれば、導光体を用いた灯具において、導光体を均一発光させることができる。

第１の実施の形態に係る灯具の正面図 第１の実施の形態に係る灯具の横断面図 第２の実施の形態に係る灯具の正面図 第１の実施の形態の変形例に係るクリアランスランプの一部拡大図

次に、本発明の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態に係る灯具の正面図、図２は第１の実施の形態に係る灯具の横断面図（図１の線ＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図）である。

図１に示すように、灯具１は車両用前照灯であり、車両前部の左右にそれぞれ装着されるものである。以下の構成は、車両を正面視した際に右側に装着されるものである。灯具１は、ランプボディ２と透明な前面カバー４で構成される灯室Ｓ内に、ロービームランプＡ、ハイビームランプＢ、ターンシグナルランプＣ、およびデイタイムランニングランプを兼ねるクリアランスランプＤが収容された、コンビネーションヘッドランプである。なお、本明細書では、車両に装着された灯具１を正面視した状態（図１の状態）を基準に、上下左右前後を表す。

ロービームランプＡ、ハイビームランプＢ、およびターンシグナルランプＣは、灯室Ｓ内に、車幅方向に並んで配置されている。これらのランプＡ，ＢおよびＣには、例えば反射型やプロジェクタ型の車両用灯具を用いてよく、ここではその種類を問わない。

クリアランスランプＤは、ランプＡ、Ｂ及びＣの上方域に、灯具１の上辺に沿って配置されており、図２に示すように、光源１０と、導光体２０と、から構成されている。

導光体２０は、棒状の光学部材であり、アクリルやポリカーボネート等の透明樹脂を射出成形することにより形成されている。導光体２０の発光部となる本体２１に対し、一方の端部、本実施形態では左側の端部が、後述する光源１０からの光を入射する光入射部２２となっている。本実施形態では、光入射部２２は二股形状となっていて、図２に示すように、一方が後方に延出した形状となっている。すなわち、導光体２０は、その一方の端部である光入射部２２が分岐して、導光体２０の軸方向上にある第１の光入射部２２１と、導光体２０の軸方向と交わる方向にある第２の光入射部２２２と、を有する。導光体２０は、光入射部２２（第１の光入射部２２１および第２の光入射部２２２）から入射した光を、他方の端部２４へ向けて内部導光する。

棒状の導光体２０の本体２１の周面における後面側の部位は、図２に示すように、複数のプリズム状の溝からなる内面反射部２３が、導光体２０の軸方向に沿って形成されている。内面反射部２３は、導光体２０内を進む導光の一部を前方に向けて反射する。内面反射部２３は、ステップ、シボ、ドット印刷等の光拡散用の形状の刻成や、反射膜で形成されていてもよい。内面反射部２３の形状、大きさ、配列ピッチ等は、クリアランスランプとして要求される強度の光が前方に照射されるように設計される。

導光体２０の本体２１の周面における前面側の部位は、光を灯具前方に出射する出射面として機能する。導光体２０は、第１の光入射部２２１および第２の光入射部２２２から入射した光を内部で導光し、内面反射部２３による反射で、導光体本体２１の前面側から灯具前方に向けて出射する。

導光体２０の断面形状（導光体２０の軸方向に対して垂直な断面形状）は、好適には略円形状であり、本実施形態では円形状としているが、特に限定されず、矩形状等の様々な形状に形成されてよい。

導光体２０の全体形状は、第１の光入射部２２１側に、減湾曲部２５が形成されている。減湾曲部２５については後述する。

光源１０は、図２に示すように、ＬＥＤモジュール１２と、ＬＤモジュール１６と、から構成されている。

ＬＥＤモジュール１２は、基板上に搭載された発光ダイオード（Light Emitting Diode、以下ＬＥＤとする）チップの上に蛍光層が形成された構成となっている。ＬＥＤモジュール１２からは、紫外線又は短波長可視光を発光するＬＥＤ光を受けて励起した蛍光層が、青、緑および赤色を加色混合して白色に発光し、この白色光が拡散的に出射する。

ＬＤモジュール１６は、キャンパッケージタイプと称される半導体発光装置であり、基板上に搭載されたレーザダイオード（Laser Diode、以下ＬＤとする）素子と、基板に溶接されてＬＤ素子を不活性ガス雰囲気に封止するキャンキャップと、キャンキャップの上面中央部に形成された開口部に形成された蛍光層と、キャンキャップ内にＬＤ素子の光軸上に配置された集光レンズと、を有する。ＬＤモジュール１６からは、紫外線又は短波長可視光を発光するＬＤ光が集光レンズで蛍光層に向けて偏光され、この集光されたＬＤ光を受けて励起した蛍光層が、青、緑および赤色を加色混合して白色に発光し、集光度の高い白色光が出射する。

ＬＥＤモジュール１２およびＬＤモジュール１６は、ヒートシンク１８に固定されている。ヒートシンク１８は、放熱性の高い金属ブロック、例えばアルミダイカストからなり、ＬＥＤモジュール１２およびＬＤモジュール１６を灯室Ｓ内の所要の位置に配置できる形状に構成されているとともに、ＬＥＤチップおよびＬＤ素子からの発熱を放熱する。ヒートシンク１８は、ランプボディ２等に固定されている。

ＬＤモジュール１６は、導光体２０の第１の光入射部２２１に対して配置され、ＬＤモジュール１６の光軸が第１の光入射部２２１の端面と直交するように、ヒートシンク１８に形成された台座に固定されている。ＬＤモジュール１６は、後述の減湾曲部２５で説明するように、導光体２０の軸方向上にある第１の光入射部２２１に配置されるのが好ましい。

ＬＥＤモジュール１２は、導光体２０の第２の光入射部２２２に対して配置され、ＬＥＤモジュール１２の光軸が第２の光入射部２２２の端面と直交するように、ＬＤモジュール１６と共通するヒートシンク１８の別の台座に固定されている。

光源１０の灯室Ｓ内前方には、光源１０と前面カバー４との間に配置されるエクステンション部材６が配置されている。光源１０の構造はエクステンション部材６により覆われ、外部から隠蔽されている。

導光体２０に対し、第２の光入射部２２２から入射したＬＥＤ光は、導光体本体２１の軸方向に対して斜めから入射し、導光体２０内をよく拡散しながら導光し、内面反射部２３で反射されて前方に出射する。すなわち、相対的に拡散性の高いＬＥＤ光は、光入射部２２側の内面反射部２３でよく反射されて出射し、導光体本体２１のうち光入射部２２に近い領域（図２で領域Ｘとして図示する）を主に発光させる。

一方、導光体２０に対し、第１の光入射部２２１から入射したＬＤ光は、第１の光入射部２２１から導光体２０内を直進する。

ここで、本実施形態では、導光体２０には、ＬＤ光が入射される第１の光入射部２２１側に、減湾曲部２５が形成されている。具体的には、導光体２０の全長のうち、第１の光入射部２２１から導光体本体２１の第１の光入射部２２１側の略３分の２にかかる領域は直線状に形成され、以降、灯具後方かつ灯具下方にむけて緩やかなカーブを付けた形状に形成され、以降、他方の端部２４側の略３分の１の領域にかけて直線状に形成されており、上記第１の光入射部２２１側の直線状の領域と上記緩カーブ状の領域が、減湾曲部２５として形成されている。

第１の光入射部２２１から入射したＬＤ光の大部分は、第１の光入射部２２１側が減湾曲部２５となっているため、光入射部２２側（減湾曲部２５）では内面反射部２３に入射せず、導光体２０の他方の端部２４まで良好に直進する。ＬＤ光は、他方の端部２４の端面で反射されてよく拡散するようになり、他方の端部２４側の内面反射部２３で反射されて出射する。また、第１の光入射部２２１から入射した一部のＬＤ光も、減湾曲部２５では内面反射部２３に入射せず、減湾曲部２５以降の内面反射部２３で反射され、出射する。すなわち、相対的に集光性の高いＬＤ光は、光入射部２２から遠い領域（図２で領域Ｙとして図示する）を主に発光させる。

以上の通り、本実施形態によれば、棒状の導光体２０の一方の端部２２に対し、光学特性の異なる、すなわち相対的に拡散性の高いＬＥＤ光と相対的に集光性の高いＬＤ光を同時に入射させることで、導光体２０の光入射部２２側の域（領域Ｘ）はＬＥＤ光により発光し、光入射部２２側から離れた域（領域Ｙ）はＬＤ光により発光する。これにより、導光体２０の両端部２２，２４に光源を配置せずとも、一方の端部２２に対する片側光源で、導光体２０（発光部となる導光体本体２１）全体を均一に発光させることができる。

また、導光体２０には、ＬＤ光が入射される第１の光入射部２２１側に、減湾曲部２５が形成されていることで、ＬＤ光は、ＬＥＤ光が発光を担当する光入射部２２側（領域Ｘ）ではなく、光入射部２２側から離れた域（領域Ｙ）の発光を確実に担うことができる。

減湾曲部２５は、導光体２０の少なくともＬＤ光が入射される光入射部側に形成されればよいが、導光体２０全体が減湾曲部２５となっていてもよい。また、この減湾曲部２５は、上記実施の形態に例示したように、必ずしも直線状である必要はなく、湾曲が減じられている形状であってよい。上述の通り、集光性のあるＬＤ光も、内面反射部２３に入射することで出射する。よって、主にＬＥＤ光が発光を担当する領域に大きな湾曲部を形成すると、この領域でＬＤ光が内面反射部２３に入射してしまうため、本発明の思想が良好に実現されない。よって、言い換えれば、減湾曲部２５は、ＬＥＤ光が発光を担当する光入射部側の領域に、直線状またはＬＤ光が内面反射部２３に入射しない湾曲形状を有する形状とするのが好ましい。なお、減湾曲部２５の形状および形成領域については、上述は一例であって、ＬＥＤ光が発光を担当する領域Ｘおよび灯具意匠により、当業者の知識に基づいて各種の変形がなされてよい。

また、本実施形態によれば、片側光源で導光体２０全体を均一に発光させることができるので、導光体２０の他方の端部２４に、何らかの光源を配置しなくてよい。これにより、灯具スペース的に導光体２０の片側にしか光源を設置できない場合に好適であり、灯具１の設計自由度が高まる。

また、導光体２０の他方の端部２４側に光源を配置しなくてよいため、他方の端部２４側に光源を隠すためのエクステンション部材６を配置する必要がない。このため、導光体２０の他方の端部２４は、灯具正面視には、灯室Ｓ内で宙に浮いているような発光に見せることができる。

（第２の実施の形態）
図３は第２の実施の形態に係る灯具の正面図である。第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同様の要素に対しては、同一の符号を付す。本実施形態は、導光体２０が、出射面が面状に形成された導光板である場合の好適な例である。

図３に示すように、第２の実施の形態に係る灯具１は、テールアンドストップランプである。図３は、車両後部の右側に装着された灯具１を正面視した状態であり、ランプボディ２および前面カバー４等の記載は省略している。以下、車両に装着された灯具１を正面視した状態（図３の状態）を基準に、上下左右前後を表す。なお、図の矢印は光線の一部を表している。

本実施形態に係る灯具１は、光源１０と、導光体２０と、から構成されている。

本実施形態では、導光体２０は、面状の光学部材であり、アクリルやポリカーボネート等の透明樹脂を射出成形することにより形成されている。図３に示すように、導光体２０は略三角形状の出射面を有しており、右側に向かうにつれて細くなる意匠形状に形成されている。導光体２０の左側の側面が、光入射部２２である。導光体２０の左側は、光入射部２２が後述する光源１０の出射領域と概略一致するよう、左にむけて漸減的に形成されている。

なお、「面状」とは、矩形状、円盤状等の様々な形状を含み、棒状のものと比して、広い面積を発光面（出射面）と有するものを意味する。面状の導光体２０は、平板形状に限らず、湾曲形状のものを含む。なお、本実施形態の導光体２０でも、第１の実施の形態で述べたように、光入射部２２側は、減湾曲部２５（光入射部２２側は、平板形状またはＬＤ光が内面反射部２３に入射しにくい湾曲形状）および／またはＬＤ光の直進を妨げる凹形状を有しない形状が形成されていることが好ましい。

導光体２０の後側面には、複数の円錐状に窪んだステップ（いわゆる点刻）からなる内面反射部２３が、導光体２０の後側面全体に形成されている。内面反射部２３は、導光体２０内を進む導光の一部を前方に向けて反射する。ここでも、内面反射部２３は、溝、シボ、ドット印刷等の光拡散用の形状の刻成、反射膜で形成、または成形時に導光体２０の内部に散乱剤を分散させて形成されていてもよい。導光体２０は、光入射部２２から入射した光を内部で導光し、導光体２０の後側面に形成された内面反射部２３による反射で、導光体２０の前面側から灯具前方に向けて出射する。

光源１０は、図３に示すように、ＬＥＤモジュール１２とＬＤモジュール１６とが一体となった、一体光源モジュールで構成されている。図３における光源１０は、光源１０の内部を例示するために縦断面で図示している。ＬＥＤモジュール１２とＬＤモジュール１６の個々の構成および発光色は、第１の実施の形態と同一である。一体光源モジュールである光源１０は、ＬＤモジュール１６のキャンキャップに対し、２つのＬＥＤモジュール１２が固定されている。各ＬＥＤモジュール１２は、キャンキャップの蛍光層を有する側面の外面に、蛍光層を挟んで上下に固定されている。なお、ＬＥＤモジュール１２の数および固定位置は、適宜変更されてよい。

ＬＥＤモジュール１２が固定されたＬＤモジュール１６は、図示しないヒートシンクに固定されている。ＬＤ素子からの発熱は、ヒートシンクにより良好に放熱される。ＬＥＤチップからの発熱は、金属性のキャンキャップを介してヒートシンクにより良好に放熱される。一体光源モジュールである光源１０は、各ＬＥＤモジュール１２およびＬＤモジュール１６の光軸が光入射部２２の側面と直交するように、導光体２０の光入射部２２に対して配置されている。光源１０の灯室Ｓ内前方には、光源１０と前面カバー４との間に配置される図示しないエクステンション部材が配置され、光源１０の構造は隠蔽されている。

導光体２０に対し、光入射部２２の上下二箇所から入射したＬＥＤ光は、導光体２０内をよく拡散しながら導光し、光入射部２２側の内面反射部２３で反射されて、導光体２０の光入射部２２側の上下領域を主に発光させる（図３で領域Ｘとして細斜線で図示する）。

一方、導光体２０に対し、光入射部２２の中央箇所から入射したＬＤ光は、導光体２０内を良好に直進し、ＬＥＤ光が担当する領域Ｘの内面反射部２３には略入射せず、導光体２０の右側の側面（他方の側面）２４で反射されて拡散したのち内面反射部２３で反射されて、導光体の中央領域および他方の側面２４側の領域（光入射部２２から遠い領域）を主に発光させる（図３で領域Ｙとして交差線で図示する）。

以上の通り、本実施形態によれば、面状の導光体２０であっても、一方の側面２２に対し、相対的に拡散性の高いＬＥＤ光と相対的に集光性の高いＬＤ光を同時に入射させることで、片側光源で、導光体２０全体を均一に発光させることができる。

本実施形態においても、他方の側面（右側の側面）２４に光源を配置しなくてよいため、灯具１の設計自由度が高く、また、他方の側面２４は、灯具正面視には、灯室Ｓ内で宙に浮いているような発光見栄えが得られる。

本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態を組み合わせたり、以下の変形例らなどを当業者の知識に基づいて加えることも可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

（変形例１）
図４は第１の実施の形態の変形例に係るクリアランスランプの一部拡大図である。なお、図の矢印は光線の一部を表している。第１の実施の形態に係るクリアランスランプＤは、以下の変形が加えられてもよい。なお、第１の実施の形態と同一の構成には、同一の符号を用いて適宜説明を割愛する。図４に示すクリアランスランプＤでは、光源１０に一体光源モジュールを用いている。光源１０は、ＬＤモジュール１６のキャンキャップの蛍光層を有する側面の外面に対し、該蛍光層位置を中心に、ＬＥＤモジュール１２が、２×２のマトリクス状に固定されている。図４に示す導光体２０は、棒状であり、断面略円形状である。光入射部２２は、分岐せず一の入射部として形成されており、この光入射部２２と導光体本体２１の間には、導光体本体２１の直径に比して光入射部２２に向けて直径が漸次大きくなる円錐台状かつ光入射部２２側は円柱状に形成された、集光部２６が形成されている。これにより、各ＬＥＤモジュール１２からの拡散的なＬＥＤ光を良好に導光体本体２１へ導くことができる。

（変形例２）
上述の各実施形態では、ＬＤモジュール１６およびＬＥＤモジュール１２は白色光を発光するように構成したが、他の色を発光するような変形が加えられてもよい。例えば、ＬＤモジュール１６およびＬＥＤモジュール１２は赤色光またはアンバー色を発光し、灯具１はテールアンドストップランプまたはターンシグナルランプとして構成されてもよい。または、ＬＤモジュール１６およびＬＥＤモジュール１２の発光色を異ならせてもよい。例えば、ＬＤモジュール１６は青色光を発光し、ＬＥＤモジュール１２は白色光を発光するよう構成すれば、導光体２０は、ＬＥＤが担当する光入射部２２側の領域Ｘは白色で発光し、光入射部２２から離れるにつれて、他方の端部２４側の領域Ｙは青色で発光するため、白から漸次青に移るグラデーション発光が可能となり、導光体２０の意匠性を高めることができる。

１ 灯具
１０ 光源
１２ ＬＥＤモジュール
１６ ＬＤモジュール
２０ 導光体
２１ 導光体本体
２２ 光入射部
２２１ 第１の光入射部
２２２ 第２の光入射部
２３ 内面反射部
２４ 他方の端部
２５ 減湾曲部
２６ 集光部

Claims (6)

1. 一方の端部又は一方の側面である光入射部から光源光が入射され、内部で導光し、内面反射部による反射で前方に向けて光を出射する導光体と、前記導光体の該光源光として発光ダイオード及びレーザダイオードとを備え、
   前記内面反射部は、前記導光体の前記光入射部に近い領域と、前記導光体の前記光入射部から遠い領域のそれぞれに形成され、
   前記発光ダイオードから出射した光は、前記光入射部に近い領域に形成された前記内面反射部に多く入射し、
   前記レーザダイオードから出射した光は、前記光入射部から遠い領域に形成された前記内面反射部に多く入射する、
   ことを特徴とする灯具。
2. 前記導光体の前記光入射部に近い領域において、前記導光体の、少なくとも前記レーザダイオードの光が入射される前記光入射部側は、前記レーザダイオードの光が前記内面反射部に入射しない減湾曲部を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の灯具。
3. 前記光入射部は、前記レーザダイオードの光が入射される第１の光入射部と、前記発光ダイオードの光が入射される第２の光入射部とを有する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の灯具。
4. 前記第２の光入射部は、前記導光体の軸方向に対して斜めから入射するように構成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の灯具。
5. 前記レーザダイオードと前記発光ダイオードは、一体の光源モジュールに含まれ、前記導光体の本体と、前記光入射部との間には集光部を有する、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の灯具。
6. 前記レーザダイオードと前記発光ダイオードは、異なる色で発光する、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の灯具。

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