JP6517078B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関し、特に発光素子と板状の導光体を用いた車両用灯具に関する。

従来より、ＬＥＤ等の発光素子と、前記発光素子からの光を後面から入射し、上面および下面の少なくとも一方で全反射して、前面から出射する導光体とを組み合わせた車両用灯具が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１５−４９９７７号公報

上記のような導光体を用いた車両用灯具では、車両用灯具の形状によっては導光体の端部近傍に発光素子を配置することがスペース的に難しく、その結果、導光体の端部の明るさが低下する可能性がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、導光体を用いた車両用灯具において、導光体端部の明るさの低下を抑制することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用灯具は、発光素子と、所定の延出方向に延出し、発光素子からの光を後面から入射し、上面および下面の少なくとも一方で全反射して、前面から出射する導光体とを備える。導光体の延出方向は、発光素子の発光面の法線に対して傾斜しており、導光体の後面における、後面と発光面の法線の交わる位置よりも発光面の法線と延出方向のなす角が鋭角側の一部に、複数の全反射プリズムステップが形成されている。

導光体の後面における、後面と発光面の法線の交わる位置の近傍に、複数のフレネルステップが形成されていてもよい。

導光体において、フレネルステップが設けられている部分の前後方向の厚みは、全反射プリズムが設けられている部分の前後方向の厚みよりも厚くてもよい。

導光体の後面における、後面と発光面の法線の交わる位置の近傍に、入射光を前面に向けて屈折させる第１入射面が形成されていてもよい。導光体の後面における、第１入射面よりも発光面の法線と延出方向のなす角が鈍角側に、入射光を側方に屈折させる第２入射面と、第２入射面から入射した光を前面に向けて全反射する反射面とが形成されていてもよい。

本発明によれば、導光体を用いた車両用灯具において、導光体端部の明るさの低下を抑制できる。

本発明の実施形態に係る車両用灯具の一部の概略水平断面図である。 灯具ユニットの平面図である。 図２に示す灯具ユニットのＡ−Ａ断面図である。 フレネルステップ部を説明するための図である。 全反射プリズムステップ部を説明するための図である。 本発明の別の実施形態に係る車両用灯具の一部の概略水平断面図である。 車両用灯具の灯室内に配置される灯具ユニットの平面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る発光装置および該発光装置を用いた車両用灯具について詳細に説明する。なお、本明細書において「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「内」、「外」等の方向を表す用語が用いられる場合、それらは車両用灯具が車両に装着されたときの姿勢における方向を意味する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用灯具１０の一部の概略水平断面図である。車両用灯具１０は、例えば車両前部に搭載されるターンシグナルランプ、クリアランスランプ、デイタイムランニングランプとして用いることができる。

図１に示すように、車両用灯具１０は、ランプボディ１２と、ランプボディ１２の前面開口部を覆う透明なカバー１４とを備える。ランプボディ１２およびカバー１４は、灯室１６を形成している。カバー１４は、車両の形状に倣って、車両左側から車両右側にかけて後方にスラントしている。灯室１６内には、灯具ユニット１８が配置されている。

図２は、灯具ユニット１８の平面図である。図３は、図２に示す灯具ユニット１８のＡ−Ａ断面図である。

図１乃至図３に示すように、車両用灯具１０の灯具ユニット１８は、複数のＬＥＤ２０と、ＬＥＤ２０を搭載する基板２１と、ＬＥＤ２０の前方に位置する板状の導光体２２とを備える。

図１および図３には、３つのＬＥＤ２０（第１ＬＥＤ２０ａ〜第３ＬＥＤ２０ｃ）が図示されている。このうち第１ＬＥＤ２０ａが最も灯室１６内の端部側に配置されており、第１ＬＥＤ２０ａよりも内側に第２ＬＥＤ２０ｂおよび第３ＬＥＤ２０ｃが配置されている。各ＬＥＤ２０は、その発光面２３が灯具前方を向くように、すなわち発光面２３の法線Ｎが灯具の前後方向と平行になるように基板２１上に配置されている。基板２１は、ＬＥＤ２０に対して電流を供給する。

導光体２２は、ＬＥＤ２０からの光を制御する。導光体２２は、アクリルなどの透明樹脂を押出成形することにより形成される。本実施形態において、導光体２２の延出方向Ｅは、導光体２２の発光面２３の法線Ｎに対して傾斜している。

図２に示すように、導光体２２は、ＬＥＤ２０からの光を後面２２ａから入射し、その入射した光の一部を上面２２ｂおよび下面２２ｃの少なくとも一方で全反射（内面反射）して、前面２２ｄから出射する。

導光体２２の後面２２ａには、最も端部側の第１ＬＥＤ２０ａからの光を入射する第１入光部２４と、第１ＬＥＤ２０ａの内側に位置する第２ＬＥＤ２０ｂからの光を入射する第２入光部２５と、第２ＬＥＤ２０ｂの内側に位置する第３ＬＥＤ２０ｃからの光を入射する第３入光部２６とが形成されている。

まず、第２入光部２５および第３入光部２６について説明する。第２入光部２５および第３入光部２６は、同様の形状を有するため、ここでは第２入光部２５について説明する。第２入光部２５は、第１入射面３０と、第２入射面３１と、反射面３２とを備える。

第１入射面３０は、ＬＥＤ２０ｂの発光面２３の法線Ｎ上に位置する。第１入射面３０には、ＬＥＤ２０ｂから出射する光のうち比較的出射角の小さい光が入射する。第１入射面３０は、その水平断面形状が凸曲線状に形成されており、その曲率はＬＥＤ２０ｂからの光を前面２２ｄに向けて屈折させる大きさに設定されている。

第２入射面３１は、第１入射面２３０の両側方に位置している。第２入射面３１には、ＬＥＤ２０ｂから出射する光のうち比較的出射角の大きな光が入射する。反射面３２は、第２入射面３１の側方に形成されている。反射面３２は、第２入射面３１から導光体２２内に入射した光を前面２２ｄに向かって全反射する。

第１入射面３０から入射した光と、第２入射面３１から入射後に反射面３２で全反射した光は、導光体２２内を前面２２ｄに向かって進行する。この前面２２ｄに向かって進行する光の一部は、導光体２２の上面２２ｂおよび下面２２ｃの少なくとも一方で全反射して、導光体２２の前面２２ｄから出射する。導光体２２の前面２２ｄには、出射光を拡散するために複数のステップ３５が形成されている。

次に、第１入光部２４について説明する。第１入光部２４は、導光体２２の後面２２ａの端部側に形成され、第１ＬＥＤ２０ａからの光を導光体２２内に入射する。第１入光部２４は、フレネルステップ部２７と、全反射プリズムステップ部２８とを備える。

図４は、フレネルステップ部２７を説明するための図である。フレネルステップ部２７は、導光体２２の後面２２ａにおける、後面２２ａと発光面２３の法線Ｎの交わる位置の近傍に配置される。フレネルステップ部２７には、発光面２３の法線Ｎに直交する面に複数のフレネルステップ２７ａが形成されている。フレネルステップ２７ａは、フレネルレンズにおけるレンズ素子を表し、光を屈折させることにより第１ＬＥＤ２０ａからの広がる光を集光させる機能を有する。図４に示すように、第１ＬＥＤ２０ａからの比較的出射角の小さい光は、フレネルステップ２７ａで屈折して導光体２２内に入射する。フレネルステップ部２７から入射した光は、導光体２２内を前面２２ｄに向かって進行する。前面２２ｄに向かって進行する光の一部は、導光体２２の上面２２ｂおよび下面２２ｃの少なくとも一方で全反射して、導光体２２の前面２２ｄから出射する。

図５は、全反射プリズムステップ部２８を説明するための図である。全反射プリズムステップ部２８は、導光体２２の後面２２ａにおける、後面２２ａと発光面２３の法線Ｎの交わる位置よりも発光面２３の法線Ｎと導光体２２の延出方向Ｅのなす角が鋭角θ１側の一部に配置される。全反射プリズムステップ部２８の位置は、フレネルステップ部２７よりも端部側である。全反射プリズムステップ部２８には、導光体２２の延出方向に延びる面に複数の全反射プリズムステップ２８ａが形成されている。全反射プリズムステップ２８ａは、プリズム形状のステップであり、第１ＬＥＤ２０ａからの比較的出射角の大きい光を屈折および全反射する。全反射プリズムステップ部２８から入射した光は、導光体２２内を前面２２ｄに向かって進行する。前面２２ｄに向かって進行する光の一部は、導光体２２の上面２２ｂおよび下面２２ｃの少なくとも一方で全反射して、導光体２２の前面２２ｄから出射する。

導光体２２において、フレネルステップ２７ａが設けられているフレネルステップ部２７の前後方向の厚みは、全反射プリズムステップ２８ａが設けられている全反射プリズムステップ部２８の前後方向の厚みよりも厚くなっている。一般的に、導光体２２の前後方向の厚さが薄い方が成形時間が短く、且つ寸法精度が高くなるため有利である。フレネルステップ２７ａは、光の向きを大きく変えられないので、出射面から均一発光させたい場合、入射面と出射面の距離を長くする必要がある。全反射プリズムステップ２８ａは、光の向きを大きく変えられるので、入射面と出射面の距離を小さくしても均一発光を得ることができる。

上述したように、本実施形態に係る車両用灯具１０では、導光体２２の延出方向Ｅは、導光体２２の発光面２３の法線Ｎに対して傾斜している。このように導光体２２の延出方向Ｅが傾斜していると、導光体２２の端部付近にＬＥＤを配置するスペースを確保できず、導光体２２の端部の明るさが低下する場合がある。そこで、本実施形態では、導光体２２の端部側に、フレネルステップ部２７および全反射プリズムステップ部２８から成る第１入光部２４を形成した。フレネルステップ部２７により、第１ＬＥＤ２０ａからの出射角の小さい光を屈折して灯具前方に向かわせることができるとともに、全反射プリズムステップ部２８により、第１ＬＥＤ２０ａからの出射角の大きい光を屈折および全反射して灯具前方に向かわせることができる。その結果、導光体２２の端部の明るさの低下を抑制できる。また、第１入光部２４は、導光体２２における他の入光部（第２入光部２５等）よりもコンパクトに形成できるため、スペースの小さい導光体２２の端部付近であっても配置可能である。

図６は、本発明の別の実施形態に係る車両用灯具６０の一部の概略水平断面図である。図７は、車両用灯具６０の灯室１６内に配置される灯具ユニット６４の平面図である。本実施形態に係る車両用灯具６０において、図１乃至図５で説明した車両用灯具１０と同一または対応する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

本実施形態に係る車両用灯具６０では、第１入光部６３の構成が上述の車両用灯具１０の第１入光部２４と異なる。第１入光部６３は、導光体２２の後面２２ａの端部側に形成され、第１ＬＥＤ２０ａからの光を導光体２２内に入射する。第１入光部２４は、片側反射面入光部６１と、全反射プリズムステップ部６２とを備える。

図５および図６に示すように、片側反射面入光部６１は、上述した第２入光部２５における右側の第２入射面３１および反射面３２を除去した構成を有する。片側反射面入光部６１は、導光体２２の後面２２ａにおける、後面２２ａと発光面２３の法線Ｎの交わる位置の近傍に形成された、入射光を前面２２ｄに向けて屈折させる第１入射面３０を備える。また、片側反射面入光部６１は、導光体２２の後面２２ａにおける、第１入射面３０よりも発光面２３の法線Ｎと導光体２２の延出方向Ｅのなす角が鈍角θ２側に形成された、入射光を側方に屈折させる第２入射面３１を備える。また、片側反射面入光部６１は、導光体２２の後面２２ａにおける鈍角θ２側に形成された、第２入射面３１から入射した光を前面２２ｄに向けて全反射する反射面３２を備える。第１入射面３０から入射した光と、第２入射面３１から入射後に反射面３２で全反射した光は、導光体２２内を前面２２ｄに向かって進行する。この前面２２ｄに向かって進行する光の一部は、導光体２２の上面および下面の少なくとも一方で全反射して、導光体２２の前面２２ｄから出射する。導光体２２の前面２２ｄには、出射光を拡散するために複数のステップ３５が形成されている。

全反射プリズムステップ部６２は、導光体２２の後面２２ａにおける、後面２２ａと発光面２３の法線Ｎの交わる位置よりも発光面２３の法線Ｎと導光体２２の延出方向Ｅのなす角が鋭角θ１側の一部に配置される。全反射プリズムステップ部６２の位置は、片側反射面入光部６１よりも端部側である。全反射プリズムステップ部６２には、導光体２２の延出方向に延びる面に複数の全反射プリズムステップ６２ａが形成されている。全反射プリズムステップ６２ａは、プリズム形状のステップであり、第１ＬＥＤ２０ａからの比較的出射角の大きい光を屈折および全反射する。全反射プリズムステップ部６２から入射した光は、導光体２２内を前面２２ｄに向かって進行する。前面２２ｄに向かって進行する光の一部は、導光体２２の上面および下面の少なくとも一方で全反射して、導光体２２の前面２２ｄから出射する。

以上説明したように、本実施形態では、導光体２２の端部側に、片側反射面入光部６１および全反射プリズムステップ部６２から成る第１入光部６３を形成した。片側反射面入光部６１により、第１ＬＥＤ２０ａからの出射角の小さい光を屈折して灯具前方に向かわせることができるとともに、全反射プリズムステップ部６２により、第１ＬＥＤ２０ａからの出射角の大きい光を屈折および全反射して灯具前方に向かわせることができる。その結果、導光体２２の端部の明るさの低下を抑制できる。また、第１入光部６３は、導光体２２における他の入光部（第２入光部２５等）のよりもコンパクトに形成できるため、スペースの小さい導光体２２の端部付近であっても配置可能である。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、上述の実施形態では、発光素子としてＬＥＤを例示したが、発光素子はＬＥＤに限定されず、例えばＬＤ（レーザダイオード）や有機ＥＬであってもよい。

上述の車両用灯具は、車両後部の標識灯、例えば、ターンシグナルランプ、テールランプ、ストップランプにも適用可能である。

１０、６０ 車両用灯具、 １２ ランプボディ、 １４ カバー、 １６ 灯室、 １８、６４ 灯具ユニット、 ２０ ＬＥＤ、 ２２ 導光体、 ２３ 発光面、 ２４、６３ 第１入光部、 ２５ 第２入光部、 ２６ 第３入光部、 ２７ フレネルステップ部、 ２８、６２ 全反射プリズムステップ部、 ３０ 第１入射面、 ３１ 第２入射面、 ３２ 反射面、 ６１ 片側反射面入光部。

Claims (3)

1. 発光素子と、
   所定の延出方向に延出し、前記発光素子からの光を後面から入射し、上面および下面の少なくとも一方で全反射して、前面から出射する導光体と、を備える車両用灯具であって、
   前記導光体の延出方向は、前記発光素子の発光面の法線に対して傾斜しており、
   前記導光体の前記後面における、前記後面と前記発光面の法線の交わる位置よりも前記発光面の法線と前記延出方向のなす角が鋭角側の一部に、複数の全反射プリズムステップが形成され、
   前記導光体の前記後面における、前記後面と前記発光面の法線の交わる位置の近傍に、複数のフレネルステップが形成され、
   前記導光体において、前記フレネルステップが設けられている部分の前後方向の厚みは、前記全反射プリズムステップが設けられている部分の前後方向の厚みよりも厚いことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記導光体の前記後面における、前記後面と前記発光面の法線の交わる位置の近傍に、入射光を前記前面に向けて屈折させる第１入射面が形成されており、
   前記導光体の前記後面における、前記第１入射面よりも前記発光面の法線と前記延出方向のなす角が鈍角側に、入射光を側方に屈折させる第２入射面と、前記第２入射面から入射した光を前記前面に向けて全反射する反射面とが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記全反射プリズムステップから入射した光の一部は、前記導光体の前記上面および前記下面の少なくとも一方で全反射して、前記導光体の前記前面から出射することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。