JP6548887B2 - 車両用灯具 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載される車両用灯具に関し、特に、長尺なライン状（直線状または湾曲線状）の発光部を有する車両用灯具に関する。
従来、車両に搭載される車両用灯具において、長尺なライン状の発光を実現する場合、比較的に簡便な構成である導光棒が広く用いられている。
しかし、導光棒を用いる構成では、配光制御の難しさから光利用効率が低いうえに、光源を配置可能な導光棒の入光面が原則として長手方向の両端面に限られるため、より明るい高光度の光を得ることが難しい。
そこで、高光度の光が必要な場合などには、導光棒よりも精密な配光制御が可能な導光レンズが用いられる。
このような導光レンズとしては、光源からの光を凹面状の入光面で長手方向に拡散させる拡散型のものが比較的に一般的である。また、光源から正面中央への光を凸面で平行光化しつつ、その側方への光を一度入射させた後に前方へ全反射させる全反射型の導光レンズなども知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３−２５７９４７号公報
ところで、近年の車両用灯具では、光源として環境性能等に優れるＬＥＤ（発光ダイオード）の適用が進んできている。ＬＥＤは、一般に、光の出射角が大きくなるに連れてその光度が低くなる指向特性を有しており、正面中央の光軸周辺に強い光を出射させる。
そのため、上記従来の拡散型や全反射型の導光レンズでは、ＬＥＤから出射される光軸周辺の強い光を適切に制御することができず、発光面のうちＬＥＤの前方に位置する部分が他の部分よりも強く光る輝度ムラが生じてしまう。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、従来に比べて輝度ムラが少ないライン状の発光を実現することができる車両用灯具の提供を目的とする。
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光軸を前方に向けたＬＥＤと、当該ＬＥＤの前方に配置された板状の導光レンズとを備える車両用灯具であって、
前記導光レンズは、
当該導光レンズの後面に設けられた入光面と、
当該導光レンズの前面に設けられるとともに、前後方向と略直交する面に沿って長尺に形成された出光面と、
を有し、
前記入光面は、
前記出光面の長手方向に略沿った断面形状が、前記ＬＥＤからの光のうち前記光軸周辺の光を前記出光面の長手方向全面に亘って分布するように拡散させる中央の凹部と、前記ＬＥＤからの光のうち前記凹部に向かうものよりも両側方へ出射された光を前後方向に略沿うようにそれぞれの前側に集光させる両側の２つの凸部とが連なった形状に形成されるとともに、
前記長手方向と略直交する断面形状が、前記ＬＥＤからの光を前後方向に略沿った平行光にする凸状に形成されており、
前記２つの凸部の頂点が、前記光軸の通る部分であって前後方向及び前記長手方向のいずれとも直交する直交方向における当該入光面の中央部から当該直交方向の両側に向かうに連れて、前記光軸から次第に離れるように設けられ、且つ、前記光軸が通る前記長手方向に略沿った断面上では、前記ＬＥＤから見たときの光の出射角が半値角の１／２倍〜３／２倍となる方向に位置しており、
前記導光レンズは、前記ＬＥＤからの光のうち前記入光面の中央の前記凹部から入射して前記出光面の長手方向全面に亘って分布するように拡散した光と、前記ＬＥＤからの光のうち前記凹部の両側の前記２つの凸部から入射してそれぞれの前側に集光した光とを、合成して前記出光面から出射することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用灯具において、
前記出光面には、前記入光面から導光してきた光を前後方向に略沿った平行光とするための複数のプリズムカットが形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車両用灯具において、
前記導光レンズの前方に配置され、当該導光レンズの前記出光面から出射された光を拡散させつつ前方へ透過させる拡散レンズを備えることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用灯具において、
互いに対応するそれぞれ複数の前記ＬＥＤ及び前記導光レンズが、当該複数の導光レンズの前記出光面をその長手方向に沿って互いに連続させるように設けられていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の車両用灯具において、
前記複数の導光レンズのうちの少なくとも１つが、厚さ方向に湾曲した湾曲板状に形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、ＬＥＤから出射された光が入光面から導光レンズ内に入射するときに、出光面の長手方向に略沿った断面では、光軸周辺の光が中央の凹部で出光面の長手方向に拡散されるとともに、その両側方へ出射された光が両側の２つの凸部で前後方向に略沿うように前側に集光される。またこのとき、出光面の長手方向と略直交する断面では、ＬＥＤからの光は前後方向に略沿った平行光にされる。
これにより、ＬＥＤから出射された光は、光軸周辺の比較的に高光度の光が出光面の長手方向に拡散されるとともに、それよりも両側方へのより低光度の光がＬＥＤの前方よりも両側方へ向けられる。
したがって、ＬＥＤの前方に位置する発光面部分が他の部分よりも強く光っていた従来に比べ、輝度ムラが少ないライン状の発光を実現することができる。
実施形態における車両用灯具の要部の斜視図である。 実施形態における車両用灯具のうち、各ＬＥＤに対応する部分の平面図である。 （ａ）図２のＡ部の拡大図であり、（ｂ）図２のＢ−Ｂ線での断面図であり、（ｃ）図２のＣ部の拡大図である。 実施形態における導光レンズの入光面での光の屈折態様を説明するための図である。 実施形態における導光レンズの変形例を示す斜視図である。 図５の導光レンズを用いた車両用灯具の変形例を示す斜視図である。 実施形態における車両用灯具の他の変形例を示す正面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態における車両用灯具１の要部の斜視図であり、図２は、車両用灯具１のうち、後述する各ＬＥＤ２に対応する部分の平面図であり、図３は、（ａ），（ｃ）が図２のＡ部，Ｃ部の拡大図であり、（ｂ）が図２のＢ−Ｂ線での断面図である。また、図４は、後述する導光レンズ３０の入光面３１での光の屈折態様を説明するための図である。
図１及び図２に示すように、車両用灯具１は、複数（本実施形態では３つ）のＬＥＤ（発光ダイオード）２，…と、導光レンズユニット３と、拡散レンズ４とを備えている。
このうち、複数のＬＥＤ２，…は、それぞれの光軸Ａｘを前後方向に略沿って前方に向けた状態で、左右方向に沿って略等間隔で配列されている。各ＬＥＤ２は、光軸Ａｘを中心に略放射状に前方へ光を出射させる。また、各ＬＥＤ２は、光軸Ａｘを基準とする光の出射角が大きくなるに連れてその光度が低くなる指向特性を有している。
導光レンズユニット３は、複数のＬＥＤ２，…から出射された光を配光制御するためのものであり、当該複数のＬＥＤ２，…の前方に配置されている。この導光レンズユニット３は、複数のＬＥＤ２，…に対応する複数（本実施形態では３つ）の導光レンズ３０，…が、それぞれ対応するＬＥＤ２の前方に位置しつつ、後述する出光面３２を互いに連続させるようにして左右方向に沿って連なった構成となっている。
各導光レンズ３０は、平面視形状がホームベース状で厚さが略一定の平板状に形成され、その尖頭部を後方に向けつつ上下方向と直交するように配置されている。より詳しくは、各導光レンズ３０は、対応するＬＥＤ２の光軸Ａｘが上下方向及び左右方向の中央を通るよう配置されるとともに、この光軸Ａｘの位置を境に上下方向及び左右方向それぞれに対して対称形状に形成されている。
この各導光レンズ３０は、後方への尖頭状に形成された後面が、ＬＥＤ２からの光を当該導光レンズ３０内に入射させる入光面３１となっている一方、前後方向と直交する前面が、入光面３１から導光してきた光を前方へ出射させる出光面３２となっている。
このうち、入光面３１は、ＬＥＤ２からの光を、横断面（左右方向に略沿った断面）では左右方向に幅広に均一化し、縦断面（左右方向と略直交する断面）では細く平行光化しながら、導光レンズ３０内に入射させる。
具体的に、入光面３１の横断面形状は、図３（ａ）に示すように、後方へ開口する中央の凹部３１ａと、その左右両端（後端）から緩やかに膨らみつつ前方斜め両側方へ湾曲する２つの凸部３１ｂ，３１ｂとが滑らかに連なったふたこぶ状に形成されている。なお、図３（ａ）は断面図ではなく平面図である。
これら凹部３１ａと２つの凸部３１ｂ，３１ｂとの２つの連結点（すなわち、ふたこぶの頂点）は、光軸Ａｘを通る上下方向中央の横断面上から上下両側に向かうに連れて左右方向へ次第に離れるように設けられている。また、この２つの連結点は、光軸Ａｘを通る上下方向中央の横断面上では、ＬＥＤ２から見たときの光の出射角が半値角の１／２倍〜３／２倍となる方向に位置していることが好ましく、本実施形態においては、当該出射角がほぼ半値角となる方向に位置している。
入光面３１の横断面形状のうち、中央の凹部３１ａでは、図４（ａ）に示すように、ＬＥＤ２から出射された光のうち、光軸Ａｘ周辺の比較的に高光度の光を、出光面３２の全面に亘って分布するように左右方向に拡散（屈折）させつつ、導光レンズ３０内に入射させる。
一方、２つの凸部３１ｂ，３１ｂでは、図４（ｂ）に示すように、ＬＥＤ２からの光のうち、凹部３１ａに向かうものよりも左右両側方に出射された比較的に低光度の光を、前後方向に略沿って出光面３２に向かうよう前側に集光（屈折）させつつ、導光レンズ３０内に入射させる。
入光面３１の縦断面形状は、図３（ｂ）に示すように、上下方向中央の位置（光軸Ａｘの上下方向位置）を頂点として後方へ膨出する凸状に形成されている。この入光面３１の縦断面形状では、ＬＥＤ２から出射された光を、光軸Ａｘに略沿った平行光にしつつ導光レンズ３０内に入射させる。
出光面３２は、図２に示すように、入光面３１の前方に位置する左右方向に長尺な面であり、当該入光面３１から導光してきた光を、前後方向に略沿った平行光となるよう屈折させつつ前方へ出射させる。
具体的には、図３（ｃ）に示すように、出光面３２は、前後方向と直交する平面を基準面として、当該基準面の全面に亘り複数のプリズムカット３２ａ，…が左右方向に沿って並設されたレンズカット面となっている。複数のプリズムカット３２ａ，…は、入光面３１からの光のうち、主に凹部３１ａからの光（図４（ａ）参照）を平行光とするためのものである。入光面３１の凹部３１ａからの光は、光軸Ａｘから左右方向に離れるに連れて出光面３２への入射角が大きくなるものであるため、複数のプリズムカット３２ａ，…は、光軸Ａｘから左右方向に離れるに連れて、次第に大きな角度で出光面３２の左右方向中央上がりに傾斜していく面となっている。
拡散レンズ４は、図１及び図２に示すように、左右方向に長尺な平板状に形成され、導光レンズユニット３の前方を覆うように配置されている。拡散レンズ４の前面のうち、導光レンズユニット３の複数の出光面３２，…の前方に位置する略全面に亘る部分は、導光レンズユニット３からの光を上下左右に拡散させる拡散面４１となっている。この拡散面４１には、全面に亘って複数の拡散レンズカット４１ａ，…が形成されており、本実施形態では、凸面状のいわゆる魚眼レンズカットがマトリクス状に配列されている。
このような構成により、拡散レンズ４は、導光レンズユニット３（複数の導光レンズ３０，…）から出射されてきた平行光を、拡散面４１の複数の拡散レンズカット４１ａ，…で上下左右に拡散させつつ前方へ透過させる。これにより、左右方向に長尺な当該拡散レンズ４の拡散面４１が均一に発光する。
以上のように、本実施形態の車両用灯具１によれば、ＬＥＤ２から出射された光が入光面３１から導光レンズ３０内に入射するときに、出光面３２の長手方向（左右方向）に略沿った横断面では、光軸Ａｘ周辺の光が中央の凹部３１ａで左右方向に拡散されるとともに、その左右両側方へ出射された光が両側の２つの凸部３１ｂ，３１ｂで前後方向に略沿うように前側に集光される。またこのとき、左右方向と略直交する縦断面では、ＬＥＤ２からの光は前後方向に略沿った平行光にされる。
これにより、ＬＥＤ２から出射された光は、光軸Ａｘ周辺の比較的に高光度の光が左右方向に拡散されるとともに、それよりも左右両側方へのより低光度の光がＬＥＤ２の前方よりも左右両側方へ向けられる。
したがって、ＬＥＤの前方に位置する発光面部分が他の部分よりも強く光っていた従来に比べ、輝度ムラが少ないライン状（直線状）の発光を実現することができる。
また、導光レンズ３０の出光面３２には、入光面３１から導光してきた光を前後方向に略沿った平行光とするための複数のプリズムカット３２ａ，…が形成されているので、当該導光レンズ３０の出光面３２からは均一に分布した平行光を得ることができる。
また、導光レンズ３０の前方には、当該導光レンズ３０の出光面３２から出射された光を拡散させつつ前方へ透過させる拡散レンズ４が配置されているので、導光レンズ３０の出光面３２からの均一に分布した光を拡散させることによって、拡散レンズ４の前面（拡散面４１）をより均一に発光させることができる。
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、平板状の導光レンズ３０を用いることで直線状の発光を実現することとしたが、図５に示すような湾曲板状の導光レンズ３０Ａを用いることによって、湾曲線状の発光を実現することとしてもよい。
具体的に、導光レンズ３０Ａは、上記実施形態における導光レンズ３０を上下方向（厚さ方向）に湾曲させたものであり、対応するＬＥＤ２からの光を、湾曲した出光面３２Ａの略全面から前方へ出射させるように構成されている。
そして、図６に示すように、複数の導光レンズ３０Ａ，…を出光面３２が長手方向に互いに連続するように正面視円弧状に連ねることで、その前方に配置した円弧板状の拡散レンズ４Ａの前面を湾曲線状に発光させることができる。
なお、各導光レンズ３０Ａの湾曲曲率やその連結形状を調整することによって、真円状や楕円状などの他の湾曲線状の発光も実現可能であるのは勿論である。
さらに、平板状の導光レンズ３０と湾曲板状の導光レンズ３０Ａとを組み合わせて用いてもよい。これにより、多彩な形状の発光デザインが可能となり、例えば図７に示すように、やや複雑に湾曲した灯具周縁に沿ってライン状の発光部を設けることなども可能である。
１ 車両用灯具
２ ＬＥＤ
Ａｘ 光軸
３ 導光レンズユニット
３０，３０Ａ 導光レンズ
３１ 入光面
３１ａ 凹部
３１ｂ 凸部
３２，３２Ａ 出光面
３２ａ プリズムカット
４，４Ａ 拡散レンズ
４１ 拡散面
４１ａ 拡散レンズカット

Claims (5)

  1. 光軸を前方に向けたＬＥＤと、当該ＬＥＤの前方に配置された板状の導光レンズとを備える車両用灯具であって、
    前記導光レンズは、
    当該導光レンズの後面に設けられた入光面と、
    当該導光レンズの前面に設けられるとともに、前後方向と略直交する面に沿って長尺に形成された出光面と、
    を有し、
    前記入光面は、
    前記出光面の長手方向に略沿った断面形状が、前記ＬＥＤからの光のうち前記光軸周辺の光を前記出光面の長手方向全面に亘って分布するように拡散させる中央の凹部と、前記ＬＥＤからの光のうち前記凹部に向かうものよりも両側方へ出射された光を前後方向に略沿うようにそれぞれの前側に集光させる両側の２つの凸部とが連なった形状に形成されるとともに、
    前記長手方向と略直交する断面形状が、前記ＬＥＤからの光を前後方向に略沿った平行光にする凸状に形成されており、
    前記２つの凸部の頂点が、前記光軸の通る部分であって前後方向及び前記長手方向のいずれとも直交する直交方向における当該入光面の中央部から当該直交方向の両側に向かうに連れて、前記光軸から次第に離れるように設けられ、且つ、前記光軸が通る前記長手方向に略沿った断面上では、前記ＬＥＤから見たときの光の出射角が半値角の１／２倍〜３／２倍となる方向に位置しており、
    前記導光レンズは、前記ＬＥＤからの光のうち前記入光面の中央の前記凹部から入射して前記出光面の長手方向全面に亘って分布するように拡散した光と、前記ＬＥＤからの光のうち前記凹部の両側の前記２つの凸部から入射してそれぞれの前側に集光した光とを、合成して前記出光面から出射することを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記出光面には、前記入光面から導光してきた光を前後方向に略沿った平行光とするための複数のプリズムカット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. 前記導光レンズの前方に配置され、当該導光レンズの前記出光面から出射された光を拡散させつつ前方へ透過させる拡散レンズを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具。
  4. 互いに対応するそれぞれ複数の前記ＬＥＤ及び前記導光レンズが、当該複数の導光レンズの前記出光面をその長手方向に沿って互いに連続させるように設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用灯具。
  5. 前記複数の導光レンズのうちの少なくとも１つが、厚さ方向に湾曲した湾曲板状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の車両用灯具。
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