JP6746397B2 - 車両用灯具 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用灯具に関するものであり、詳しくは、導光体からの出射光を照射光として用いる車両用灯具に関する。
従来、この種の車両用灯具としては、特許文献1に「車両用灯具」の名称で開示されたものがある。
開示された車両用灯具は、灯具ボディと、灯具ボディに取り付けられた透光カバーとで形成された灯室内に、二つの板状導光体と二つの棒状導光体とを備えた灯具ユニットが収容されている。
灯具ユニット80は図16にあるように、平板状の第1導光部と、湾曲部82を含む第2導光部83とを含む導光部84を備えた板状導光体85及び板状導光体86の夫々の一端側が支持ブロック100の支持板部101の導光板支持部102に支持固定され、板状導光体85、86の夫々の一端側の入射面85a、86aの近傍に該入射面85a、86aに沿って、出射部を入射面85a、86a側に向けた棒状導光体90が延設されている。
これにより、棒状導光体90の出射部から出射した光は、板状導光体85、86の夫々の入射面85a、86aから板状導光体85、86に入射してその一部が板状導光体85、86内を表裏で反射を繰り返しながら他端側の出射面85b、86bに向けて導光されて出射面85b、86bから灯具前方に向けて出射される。
それと同時に、夫々の板状導光体85、86の入射面85a、86aから板状導光体85、86に入射した光の一部は、板状導光部85、86の湾曲部82の裏面に設けられた、全反射ステップ、V溝あるいはドットによる光拡散部87で拡散してその拡散光が湾曲部82の表面から外部に向けて出射される。
特開2015−162363号
ところで、上記構成からなる車両用灯具は、夫々の板状導光体85、86の湾曲部82から出射される光が、疑似線光源の集合体あるいは疑似点光源の集合体のような輝度ムラのある面発光となり、均一な輝度分布を有する面発光の実現は難しい。
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、鮮明な線発光と、輝度ムラの少ない面発光を同時に得ることができる車両用灯具を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載された発明は、光源と、前記光源からの出射光を導光して所定の方向に照射する導光体とを備え、前記導光体は、互いに略平行に並設され照射方向前方に延びる複数の板状の導光部と、前記導光体の背方側に配され、前記複数の導光部を接続する基台部とを有し、前記複数の導光部のそれぞれは、板状の下面および上面と、前記導光部の前方側に配され、前記下面と前記上面との間に延在する先端面を有し、前記上面は、粗面とした表面上に塗装膜もしくは金属膜を設けた光拡散反射面とされ、前記下面および前記先端面は、光透過面とされ、前記光源から出射された光は、前記基台部から前記導光体に入射し、導光部内を導光され、前記導光部内を導光される光の一部は、導光部内を直進して前記先端面から出射されると共に、前記導光部内を導光される光の他の一部は、前記導光部の前記上面で前記下面に向けて反射した後、前記下面を透過し、更に、該導光部の下面側に隣り合う他の導光部の上面で反射され、前方に向けて照射されることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項2に記載された発明は、請求項1において、前記複数の導光部において、一の導光部の下面と、前記下面側に隣り合う他の導光部の上面とは、前方に向かうに従い離れることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項に記載された発明は、請求項1又は請求項2において、前記導光体の背方側に、前記光源からの出射光を前記導光体に向けて反射するリフレクタを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項に記載された発明は、請求項1〜請求項のいずれかにおいて、前記導光体の背面に対向するよう配される光拡散部材を備え、前記光拡散部材を透過した拡散光が前記導光体に入射することを特徴とするものである。
また、本発明の請求項に記載された発明は、請求項1〜請求項のいずれかにおいて、前記光源は、半導体発光素子又は前記半導体発光素子からの光が導光された導光棒であることを特徴とするものである。
本発明によれば、互いに略平行に並設された複数の板状の導光部を有すると共に、複数の導光部の夫々の少なくとも同一の一方の側面に光反射面を有し、複数の導光部の夫々の少なくとも先端面及び夫々の同一の他方の側面に光透過面を有する導光体を備えた。
これにより、光源から発せられて導光部内に入射した光は、一部がそのまま導光部内を導光されて先端面から出射して前方に向けて照射され、一部が反射面で反射されてその反射光が光透過面から出射して隣接する導光部の光反射面に面照射され、その照射光が光反射面で前方に向けて反射される。
その結果、導光部の先端面からは高輝度の光が出射されて、この明るい出射光による線発光が灯具の主配光を形成する。同時に、光反射面からは輝度ムラの少ない光が得られて、この輝度均一な面発光によって灯具に斬新な意匠性を持たせることができる。
第1の実施形態の車両用灯具の斜視説明図である。 同じく、第1の実施形態の車両用灯具の正面説明図である。 図2のA−A断面図である。 第1の実施形態の車両用灯具の光路図である。 第2の実施形態の車両用灯具の断面説明図である。 第3の実施形態の車両用灯具の断面説明図である。 第4の実施形態の車両用灯具の断面説明図である。 第3の実施形態の車両用灯具の光路図である。 第5の実施形態の車両用灯具の断面説明図である。 第6の実施形態の車両用灯具の断面説明図である。 第7の実施形態の車両用灯具の断面説明図である。 第8の実施形態の車両用灯具の断面説明図である。 第9の実施形態の車両用灯具の断面説明図である。 光源を点灯した際の導光部の発光状態を示した写真である。 カラーフィルタを用いた車両用用具の断面説明図である。 従来例の説明図である。
以下、この発明の好適な実施形態を図1〜図15を参照しながら、詳細に説明する(同一部分については同じ符号を付す)。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
図1は、第1の実施形態の車両用灯具を前方斜め上方から見た斜視説明図、図2は正面説明図、図3は図2のA−A断面説明図である。
第1の実施形態の車両用灯具(以下、「灯具」と略称する)1は、本発明の灯具の基本構成からなっており、光源2と、光源2から発せられた光を導光する導光体8を備えている。
そのうち、光源2は、LEDやレーザなどの半導体発光素子が用いられる。
導光体8は、基台部10と、基台部10から略垂直に立ち上がって前方(光源2と反対方向)に延びる複数の導光部(本実施形態においては、第1導光部20とその下方に位置する第2導光部30の2つの導光部)を有しており、夫々の導光部20、30は板状をなすと共に互いにほぼ平行に並設されている。また、各導光部20、30は、基台部10側から先端部21、31側に向かって徐々に厚みが薄くなるように形成されており、光源2の光軸Xを含む平面に平行な面で構成された夫々の下面23、33に対して上面22、32が基台部10側から先端部21、31側に向かって徐々に下面23、33に近づく傾斜面となっている。
第1導光部20及び第2導光部30の夫々の上面22、32には、シボ加工や梨地処理等の粗面処理(光拡散処理)が施されており、その粗面上にアルミ蒸着、シルバー塗装、白塗装あるいはハーフミラー処理等による反射面22a、32aが形成されている。
同様に、導光体8の基台部10の前面(2つの導光部20、30が立設された面)11上にもアルミ蒸着、シルバー塗装、白塗装あるいはハーフミラー処理等による反射面11aが形成されている。
光源2は、光軸Xが、上側に位置する第1導光部20の先端面24に交差するように配置されている。
そこで(図4(光路図)参照)、光源2から発せられた光は、前方に位置する導光体8の基台部10に背面12を光入射面として入射し、その入射光のうち導光体8内を光軸X上及び光軸X近傍を進む光L1は、基台部10内及び第1導光部20内をそのまま直進して第1導光部20の先端面24から前方に向けて出射される。
また、導光体8の基台部10に入射した光のうち、光軸Xから離れる方向に進む光は、その一部の光L2が基台部10内及び第1導光部20内を導光されて、光軸Xに対して傾斜面となる、第1導光部20の上面22の反射面22aに向かい、反射面22aで斜め前方下方に向けて反射されてその反射光が下面23から出射して下方に位置する第2導光部30の、光軸Xの方向に対して傾斜面となる上面32の反射面32aに面照射され、その照射光が反射面32aで反射されてその反射光が前方に向けて照射される。
一方、導光体8の基台部10に入射して光軸Xから離れる方向に進む光の一部の光L3は、基台部10内及び第1導光部20内を導光されて、光軸Xに対して平行面となる下面23に比較的浅い角度で入射し、下面23で先端面24に向けて内部反射(全反射)されてその反射光が第1導光部20内を導光されて先端面24から外部に出射される。
したがって、夜間に光源2を点灯した際に、車両に搭載された上記灯具を前方あるいは前方斜め上方から見ると、導光体8の第1導光部20の先端面24からは、主に光源2から発せられて導光体8内を直進して導光された、光源2からの直接光による高輝度の光が得られ、この明るい線発光によって灯具の主配光を形成することができる。
また、導光体8の第2導光部30の反射面32aからは、光源2から発せられて導光体8の第1導光部20内を導光中に反射面22aで反射されて更に第2導光部30の反射面32aで反射された2回反射による間接光で輝度ムラの少ない光が得られ、この輝度均一な面発光によって灯具に対して斬新な意匠性を持たせることができる。
なお、昼間に光源2が非点灯の際には、導光体8の、第1導光部20及び第2導光部30の夫々の先端面24、34以外の面からは反射面11a、22a、32aが観視される。そのため、昼間の優れた見栄えによって灯具の商品性を高めることができる。
次に、第2の実施形態の灯具について説明する。第2の実施形態の灯具は図5(断面説明図)に示すように、上記第1の実施形態の灯具に対して、光源2と導光体8との間に光拡散部材60を設けたことが異なる。
光拡散部材60は、透明材料により形成された板状あるいはシート状の透明部材の表面にシボ加工や梨地処理等の粗面処理が施されたもの、あるいは、光拡散剤を分散した透明材料により板状あるいはシート状に形成したものが用いられる。
光源2から発せられた光は、導光体8の内外を第1の実施形態と同様な光路を辿って前方に向けて照射され、第1導光部20の先端面24からは第1の実施形態における第1導光部20の先端面24からの出射光に対して輝度分布が滑らかでギラツキが抑制された光が出射され、第2導光部30の反射面32aによる反射光は、第1の実施形態における第2導光部30の反射面32aによる反射光に対して輝度均一性が高い輝度ムラの少ない光となる。
これにより、第1導光部20の先端面24からの出射光(線発光)によって視認性の高い配光を得ることができ、第2導光部30の反射面32aによる反射光(面発光)によって意匠性を高める装飾光を得ることができる。
次に、第3の実施形態及び第4の実施形態の灯具について、夫々の図6及び図7を参照して説明する。
なお、第3の実施形態及び第4の実施形態の灯具においては、導光体の導光部同士の光学的な相互関係を説明するために、基台部10から第1導光部20、第1導光部20の下方に位置する第2導光部30、第2導光部30の下方に位置する第3導光部40の3つの板状の導光部が互いにほぼ平行に立設されてなる導光体8を用いている。
また、夫々の導光部20、30、40は、基台部10側から先端部21、31、41側に向かって徐々に厚みが薄くなるように形成されており、各光軸Xを含む平面に平行な面で構成された夫々の下面23、33、43に対して上面22、32、42が基台部10側から先端部21、31、41側に向かって徐々に下面23、33、43に近づく傾斜面となっている。
また、第1導光部20、第2導光部30及び第3導光部40の夫々の上面22、32、42には、シボ加工や梨地処理等の粗面処理が施されており、その粗面上にアルミ蒸着、シルバー塗装、白塗装あるいはハーフミラー処理等による反射面22a、32a、42aが形成されている。
更に、導光体8は、遮光性材料で形成されたハウジング4から第1導光部20、第2導光部30及び第3導光部40のみが突出した構成を有している。
第3の実施形態及び第4の実施形態の灯具は、第1の実施形態の灯具の構成に対して、導光体の各導光部毎に光源を設けたことが異なる。
そのうち、第3の実施形態の灯具は、各光源2a、2b、2cに半導体発光素子を用い、第4の実施形態の灯具は各導光棒3a、3b、3cの側面からの出射光を光源光として用いている。
そこで(図8(光路図)参照)、第3の実施形態の灯具について見てみると、光源2aから発せられた光は、前方に位置する導光体8の基台部10に背面12を光入射面として入射し、その入射光のうち導光体8内を光軸X上及び光軸X近傍を進む光L1aは、基台部10内及び第1導光部20内をそのまま直進して第1導光部20の先端面24から前方に向けて出射される。
また、導光体8の基台部10に入射した光のうち、光軸Xから離れる方向に進む光は、その一部の光L2aが基台部10内及び第1導光部20内を導光されて、光軸Xに対して傾斜面となる、第1導光部20の上面22の反射面22aに向かい、反射面22aで斜め前方下方に向けて反射されてその反射光が下面23から出射して下方に位置する第2導光部30の、光軸Xの方向に対して傾斜面となる上面32の反射面32aに面照射され、その照射光が反射面32aで反射されてその反射光が前方に向けて照射される。
一方、導光体8の基台部10に入射して光軸Xから離れる方向に進む光の一部の光L3aは、基台部10内及び第1導光部20内を導光されて、光軸Xに対して平行面となる下面23に比較的浅い角度で入射し、下面23で先端面24に向けて内部反射(全反射)されてその反射光が第1導光部20内を導光されて先端面24から外部に出射される。
同様に、光源2bから発せられた光は、前方に位置する導光体8の基台部10に背面12を光入射面として入射し、その入射光のうち導光体8内を光軸X上及び光軸X近傍を進む光L1bは、基台部10内及び第2導光部30内をそのまま直進して第2導光部30の先端面34から前方に向けて出射される。
また、導光体8の基台部10に入射した光のうち、光軸Xから離れる方向に進む光は、その一部の光L2bが基台部10内及び第2導光部30内を導光されて、光軸Xに対して傾斜面となる、第2導光部30の上面32の反射面32aに向かい、反射面32aで斜め前方下方に向けて反射されてその反射光が下面33から出射して下方に位置する第3導光部40の、光軸Xの方向に対して傾斜面となる上面42の反射面42aに面照射され、その照射光が反射面42aで反射されてその反射光が前方に向けて照射される。
一方、導光体8の基台部10に入射して光軸Xから離れる方向に進む光の一部の光L3bは、基台部10内及び第2導光部30内を導光されて、光軸Xに対して平行面となる下面33に比較的浅い角度で入射し、下面33で先端面34に向けて内部反射(全反射)されてその反射光が第2導光部30内を導光されて先端面34から外部に出射される。
また同様に、光源2cから発せられた光は、前方に位置する導光体8の基台部10に背面12を光入射面として入射し、その入射光のうち導光体8内を光軸X上及び光軸X近傍を進む光L1cは、基台部10内及び第3導光部40内をそのまま直進して第3導光部40の先端面44から前方に向けて出射される。
一方、導光体8の基台部10に入射して光軸Xから離れる方向に進む光の一部の光LL3cは、基台部10内及び第3導光部40内を導光されて、光軸Xに対して平行面となる下面43に比較的浅い角度で入射し、下面43で先端面44に向けて内部反射(全反射)されてその反射光が第3導光部40内を導光されて先端面44から外部に出射される。
以上のことより、夜間に光源2a、2b、2cを点灯した際に、車両に搭載された上記灯具を前方あるいは前方斜め上方から見ると、第1導光部20の先端面24、第2導光部30の先端面34及び第3導光部40の先端面44の夫々からは、主に光源2a、2b、2cから発せられて導光体8内を直進して導光された、光源2a、2b、2cからの直接光による高輝度の光が得られ、この明るい線発光によって灯具の主配光を形成することができる。
また、導光体8の、第2導光部30の反射面32aからは、光源2aから発せられて導光体8の第1導光部20内を導光中に反射面22aで反射されて更に下方に位置する第2導光部30の反射面32aで反射された2回反射による間接光が照射され、第3導光部40の反射面42aからは、光源2bから発せられて導光体8の第2導光部30内を導光中に反射面32aで反射されて更に下方に位置する第3導光部40の反射面42aで反射された2回反射による間接光が照射されていずれも輝度ムラの少ない光が得られ、この輝度均一な面発光によって灯具に対して斬新な意匠性を持たせることができる。
このように、各導光部の上面に設けられた反射面は、導光部内を導光された光を下方に位置する導光部の反射面に向ける働きと、上方に位置する導光部の反射面で反射された光を前方に向けて照射する2つの働きを兼ねるものである。
なお、第4の実施形態の灯具は、第3の実施形態の灯具の光源を半導体発光素子の代わりに導光棒を用いたことのみが異なる。そのため、光学的な説明は省略する。
次に、第5の実施形態及び第6の実施形態の灯具について、夫々の図9及び図10を参照して説明する。
第5の実施形態及び第6の実施形態の灯具は、光源2の半導体発光素子と導光体8とを備えており、そのうち第5の実施形態の灯具は、導光体8に第1導光部20、第2導光部30、第3導光部40及び第4導光部50の4つの導光部を有しており、光源2がその光出射面5を導光部の立設方向に向けて配置されており、第6の実施形態の灯具は、導光体8に第1導光部20、第2導光部30及び第3導光部40の3つの導光部を有しており、光源2がその光出射面5を導光部の立設方向と垂直方向に向けて配置されている。
第5の実施形態及び第6の実施形態の灯具はいずれも、光源2から発せられて導光体8の基台部10に入射した光が基台部10内を導光中に内部反射(全反射)によって光路制御され、各導光部に対して夫々の導光部のほぼ立設方向に沿う方向に向けられる。
これにより、各導光部には、夫々の導光体毎にあたかも仮想光源からの光が入射したような光路形成が行われる。
なお、第5の実施形態及び第6の実施形態の灯具は、光源2の半導体発光素子がヒートシンク6に取り付けられており、これにより、光源2の点灯(発光)時の発熱が効率良く放熱されて光源2自体の自己発熱による温度上昇が抑制され、温度上昇に起因する光源2の発光効率の低減による発光光量の減少が抑えられると共に、同様に光源2の温度上昇に起因する光源2の劣化による発光寿命の短縮を抑制することができる。その結果、高い信頼性及び適切な照射光量を確保することができる。
次に、第7の実施形態〜第9の実施形態の灯具について、夫々の図11〜図13を参照して説明する。
第7の実施形態〜第9の実施形態の灯具は、第5の実施形態及び第6の実施形態の灯具において光路制御の機能を持たせた、導光部8の基台部10の代わりにリフレクタ7に光路制御の働きを持たせてものである。
そのうち第7の実施形態の灯具は、光源2の側方から斜め前方までを囲むように外側に凹んだリフレクタ7が配置され、リフレクタ7の内面に光源2を焦点とする湾曲状の反射面7a(例えば、放物面を基調とする放物面系反射面)を有している。
第8の実施形態の灯具は、光源2の側方から斜め前方までを囲むように外側に凹んだリフレクタ7が配置され、リフレクタ7の内面に多重フォーカスの反射面7aを有している。
第9の実施形態の灯具は、光源2の光出射面5に対して外側に凹んだリフレクタ7が対向配置され、リフレクタ7の内面に多重フォーカスの反射面7aを有している。
第7の実施形態〜第9の実施形態の灯具はいずれも、光源2から発せられてリフレクタ7の反射面7aに向かう光が反射面7aによって光路制御されてその反射光が各導光部20、30、40に対して夫々の導光部20、30、40のほぼ立設方向に沿う方向に向けられる。
これにより、各導光部には、夫々の導光体毎にあたかも仮想光源からの光が入射したような光路形成が行われる。
なお、第7の実施形態〜第9の実施形態の灯具においては、光源2がヒートシンク6に取り付けられて放熱性が確保されると共に、リフレクタ7と導光体8との間に光拡散部材60が設けられて出射光の拡散化が図られている。
また、図示はしないが、灯具の構成にハウジングを用いる場合(第3の実施形態〜第9の実施形態の灯具)は、ハウジングの、導光体の導光部の突出面(前面)に反射面を設けることも可能である。これにより、昼間に光源2が非点灯の際に、各導光体の先端面以外の面から反射面が観視されることになり、昼間の優れた見栄えによって灯具の商品性を高めることができる。
上記全ての実施形態の灯具において、導光体に設ける複数の導光部は、長さ及び幅を個々の導光体毎に変えることができる。また、導光部の先端面に粗面処理を施すこともできる。これにより、光源点灯時の灯具全体の光の見え方を適宜設定することができる。
図14は、第7の実施形態の灯具(図11参照)を基本構成とすると共に多数の導光部を有する導光体を用いた灯具において、光源を点灯した際の導光部の発光状態を示した写真である。
この写真より、夫々の導光部の先端面からは高輝度の明るい線発光が視認され、側面の反射面からは輝度ムラが少なく輝度均一性の高い面発光が視認できる。
なお、光源に白色光源2a、2b、2cを用い、光源と導光体8との間にカラーフィルタ65を設けることも可能である。この場合、例えばカラーフィルタ65は、光源2aと第1導光部20との間に位置する部分を赤色(R)のフィルタとし、光源2bと第2導光部30との間に位置する部分を緑色(G)のフィルタとし、光源2cと第3導光部40との間に位置する部分を青色(B)のフィルタとすると、光源2aから発せられた光は赤色(R)光として外部に出射され、光源2bから発せられた光は緑色(G)光として外部に出射され、光源2cから発せられた光は青色(B)光として外部に出射される(図15参照)。
そして、カラーフィルタとして適宜な色(無色を含む)のフィルタを組み合わせることにより、車両用灯具としての使用の他に、車両用灯具以外の使用にも対応可能になる。
1… 車両用灯具
2… 光源
2a… 光源
2b… 光源
2c… 光源
3… 導光棒
3a… 導光棒
3b… 導光棒
3c… 導光棒
4… ハウジング
5… 光出射面
6… ヒートシンク
7… リフレクタ
7a… 反射面
8… 導光体
10… 基台部
11… 前面
11a… 反射面
12… 背面(光入射面)
20… 第1導光部
21… 先端部
22… 上面
22a… 反射面
23… 下面
24… 先端面
30… 第2導光部
31… 先端部
32… 上面
32a… 反射面
33… 下面
34… 先端面
40… 第3導光部
41… 先端部
42… 上面
42a… 反射面
43… 下面
44… 先端面
50… 第4導光部
52a… 反射面
60… 光拡散部材
65… カラーフィルタ

Claims (5)

  1. 光源と、
    前記光源からの出射光を導光して所定の方向に照射する導光体とを備え、
    前記導光体は、互いに略平行に並設され照射方向前方に延びる複数の板状の導光部と、前記導光体の背方側に配され、前記複数の導光部を接続する基台部とを有し、
    前記複数の導光部のそれぞれは、
    板状の下面および上面と、前記導光部の前方側に配され、前記下面と前記上面との間に延在する先端面を有し、
    前記上面は、粗面とした表面上に塗装膜もしくは金属膜を設けた光拡散反射面とされ、
    前記下面および前記先端面は、光透過面とされ、
    前記光源から出射された光は、前記基台部から前記導光体に入射し、導光部内を導光され、
    前記導光部内を導光される光の一部は、導光部内を直進して前記先端面から出射されると共に、
    前記導光部内を導光される光の他の一部は、前記導光部の前記上面で前記下面に向けて反射した後、前記下面を透過し、更に、該導光部の下面側に隣り合う他の導光部の上面で反射され、前方に向けて照射される
    ことを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記複数の導光部において、一の導光部の下面と、前記下面側に隣り合う他の導光部の上面とは、前方に向かうに従い離れることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。
  3. 前記導光体の背方側に、前記光源からの出射光を前記導光体に向けて反射するリフレクタを備え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. 前記導光体の背面に対向するよう配される光拡散部材を備え、前記光拡散部材を透過した拡散光が前記導光体に入射することを特徴とする請求項1〜請求項のいずれかに記載の車両用灯具。
  5. 前記光源は、半導体発光素子又は前記半導体発光素子からの光が導光された導光棒であることを特徴とする請求項1〜請求項のいずれかに記載の車両用灯具。
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