JP6936045B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、二輪車両に設けられるテールストップランプ、四輪車両に設けられるテールストップランプ、ヘッドランプ内に設けられるポジションランプユニット、などの車両用信号灯具ユニットに関するものである。

従来より、車両前後方向のみならず車両側方への視認性を向上させた車両用灯具が知られている。
特許文献１の車両用灯具では、バルブ光源と、正面方向に向かって光を照射させる正面レンズ部と側面方向に向かって光を照射させる側面レンズ部とでＬ字状のインナーレンズを用いて車両側方への視認性を向上させている。

また、例えば特許文献２のように、光源としてＬＥＤを用い、ＬＥＤの前方に設けた複数の透光部材を配置してＬＥＤからの光を効率良く灯具正面方向へ照射する技術も知られている。

特許第４６２７３１１号公報 特開第４２９０６０７号公報

特許文献１の車両用灯具では、インナーレンズをＬ字状に形成し、かかるインナーレンズを前方側からエクステンションに取り付けている。インナーレンズの正面レンズ部の背面にはバルブ光源を配置している。バルブ光源から放射した光は正面レンズ部を透過して照射するため、光源からの放射光の光を効率良く灯具正面方向へ照射するためには、バルブ光源の前方に位置する正面レンズ部の面積を広くしなければならない。そのため、環状などの線状の発光面を効率良く得ることが難しい。

特許文献２の車両用灯具では、透光部材を用いてその端面を出射面としている。それ故、線状の発光面を得ることはできるものの、正面方向のみならず側面方向にも出射させることは困難であった。

また、特許文献２の透光部材は、基本肉厚部から前方へ向けて断面櫛歯状に延びる複数の突起部からなるものとすることで、非点灯状態にあるときに車両用灯具を前方から観察した場合に各突起部が基本肉厚部から浮き上がらせて立体感を持たせているものである。従って、特許文献２の複数の突起部からなる透光部材およびＬＥＤ光源を環状に形成して特許文献１の正面レンズ部に適用すれば、正面方向へ効率よく照射可能とすることができ得る。しかしながら、側面方向への照射を同時に行うことは難しく、環状の出射面も複数の突起部からなるため灯具ユニットが大型化するという課題があった。

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたもので、奥行寸法をコンパクトにするとともに、正面視において細長い線状の発光面による前方方向への照射と、側面方向への照射を両立する車両用灯具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の車両用灯具は、
環状もしくはＣ環状の出射面を設けた導光体と、前記導光体の後端側に配置された複数の発光素子と、前記複数の発光素子を搭載した配線基板と、を有する第１の発光ユニットと、
前記第１の発光ユニットの前方に配置したレンズカバーとを備えた車両用灯具であって、
前記導光体は、前記発光素子の光軸上に位置する後端側の入射面と、前記入射面と反対側の前端側の出射面と、前記入射面と前記出射面とを繋ぐ筒状部とを備え、
前記筒状部は、前後方向に延びる中心軸側に位置する内側面と、外周面となる外側面を有し、
前記発光素子の光軸は、前記中心軸に対して傾斜しており、
前記筒状部には、少なくとも前記傾斜している側の前記外側面に拡散レンズ素子が形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の灯具において、
前記筒状部の前記中心軸側には、前記内側面の表面に設けた反射膜もしくは前記内側面に沿って設けた反射壁を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の灯具において、
前記筒状部の内側には、第２の発光ユニットを備えることを特徴とする。

上記「発光素子」とは、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード等の半導体発光素子やエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）などの素子状の光源をいい、特に指向性を持って放射する略点光源のものが好ましい。

請求項１に記載の発明によれば、第１の発光ユニットの光源である発光素子が発光すると、導光体内をその光が導光しレンズカバーを通って車両の外部に出射させる。この際、環状もしくはＣ環状とした導光体の線状の出射面と、導光体の筒状部に設けた拡散レンズ素子から出射させる。そのため、車両用灯具の前方および側方に出射させることができる。しかも、発光素子の光軸と導光体の中心軸が傾斜するように配置しているので、効率良く側方に照射できるとともに発光ユニットをコンパクトにすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、さらに、導光部材の内側に反射膜もしくは反射壁を設けているので、筒状部の内側面に漏れた光を反射するので、外周面方向に向かう光を増加させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、さらに、筒状部の内側に第２の発光ユニットを設けているので、第１の発光ユニットによる点灯と第２の発光ユニットの点灯を行うことができる。これにより、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットをコンパクトに配置して二つの異なる機能を持たせることができる。

一実施形態に係る車両用灯具の正面図である。 図１の車両用灯具内に設ける車両用信号灯具ユニットを示す正面図である。 図２の車両用信号灯具ユニットを分解して示す概略斜視図である。 図２の車両用信号灯具ユニットのＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図２の車両用信号灯具ユニットの斜視図である。 図２の車両用信号灯具ユニットの上下−左右平面で切断した断面図である。 第２の実施形態に係る車両用灯具を分解して示す概略斜視図である。

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の正面（前面）図である。なお、以下の説明では、「前」「後」「左」「右」「上」「下」との記載は、車両用灯具１から見た方向を指すものとする。

図１には、図示しない車両の後部右側に搭載するリアコンビネーションランプ３と、リアコンビネーションランプ３と隣合うようにトランクに搭載されるリッドランプ２の２種類の車両用灯具１を示す。車両の後部左側にも同様にリアコンビネーションランプ３と、リッドランプ２が隣合って設置される。
リアコンビネーションランプ３およびリッドランプ２は、それぞれ図示しないハウジングと、ハウジングの前方側開口部を覆う透光性のアウターカバーとにより形成された灯室内にランプユニットを備える。リアコンビネーションランプ３内には、テール・アンド・ストップランプユニット３ａ，３ｂ、ストップランプユニット３ｃおよびターンランプユニット３ｄが配設されており、リッドランプ２内には、テールランプユニット２ａおよびバックランプユニット２ｂとを備えている。リッドランプ２およびリアコンビネーションランプ３内の各灯具ユニットの機能および配設位置は、用途および意匠に応じて適宜変更する。各灯具ユニットからの照射光は、各ランプの図示しない透光性のアウターカバーを通過してランプ外を照射する。

次に各灯具ユニットの例として、リアコンビネーションランプ３内に設ける車両用信号灯具ユニット１０について説明する。
図２は、図１におけるリアコンビネーションランプ３内のテール・アンド・ストップランプユニット３ａに相当する車両用信号灯具ユニット１０の正面（前面）図であり、図３は図２の車両用信号灯具ユニット１０を分解して示す概略図、図４は図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図５は斜視図、図６は図２のＡ−Ａ線と直交する上下−左右平面による断面図である。

車両用信号灯具ユニット１０は、図２から図６に示すようにインナーレンズ１５と、インナーレンズ１５の後方に配置するＣ環状の基板１１と、基板１１に搭載された複数のＬＥＤ１２からなる光源と、インナーレンズ１５の内部に挿入する第１エクステンション１６と、インナーレンズ１５の前方に位置する第２エクステンション１７と、インナーレンズ１５の後方側で且つ基板１１の内周より小径で後方側に突出するインナーケース１４により構成されている。

ＬＥＤ１２は、反射枠内にテールランプ用およびストップランプ用として機能する赤色発光のＬＥＤ素子を設けた表面実装タイプのＬＥＤパッケージからなる。ＬＥＤ１２による配光はその配光特性の中心軸である光軸Ａｘを中心として１０度よりも広く周囲を照射することが可能なタイプが使用される。好適には光軸Ａｘを中心に３０度から６０度の範囲まで照射可能な広配光タイプを使用する。広配光タイプの表面実装ＬＥＤを用いることで、少ない数量のＬＥＤで広い面積の発光面の信号灯具ユニットとすることができる。

ＬＥＤ１２は、本実施形態においては前方側を向いて２１個のＬＥＤが基板１１上に半田を介して実装されている。光源はＬＥＤに限るものではなく、レーザーダイオードや他の発光素子を用いることができる。

基板１１は、厚板の金属基板の上に絶縁膜および電極膜を貼付した金属ベースの配線基板を用いる。基板１１にはインナーレンズ１５に位置決め兼固定のための複数の孔１１ａ、本実施形態においては４個の孔１１ａが形成されている。基板１１上には、ＬＥＤ１２の光軸Ａｘが前方側を向くように基板１１の表面に対して垂直方向を出射方向として搭載されている。ＬＥＤ１２を搭載した表面において、ＬＥＤを搭載していない領域の基板１１の表面には、白色絶縁膜１３が形成されている。白色絶縁膜１３は、酸化チタンやアルミナ等の白色セラミック顔料を混入した絶縁材料を印刷等の手段で形成されている。白色絶縁膜１３を設けることで、ＬＥＤ１２から出射した光の一部が基板１１に反射して戻ってきたときに反射させ、光の利用効率を高めることができる。

基板１１は、インナーレンズ１５の入射面１５１に対応する形状に形成されている。本実施形態では図１に示したようにテール・アンド・ストップランプ３ａ（１０）の内側に別のランプユニットであるストップランプユニット３ｃを設けるために、Ｃ環形状に形成している。また、複数のＬＥＤ１２は、インナーレンズ１５の入射面１５１に対応する位置に配置し、基板１１と同様にＣ環形状に配置している。各ＬＥＤ１２は、Ｃ環形状に沿ってＣ環形状の中心に向かって同じ方向となるように放射状の位置に点在して配置している。基板１１上に複数のＬＥＤ１２を搭載する際に、Ｘ−Ｙ平面上において平行方向若しくは直交方向となるようにＬＥＤを搭載することが好ましい。平行方向もしくは直交方向に整列させて複数のＬＥＤを搭載すると、ＬＥＤを搭載する機械のヘッドを任意の角度に調整して回転させることなく、２方向の回転のみを行うヘッドを利用して搭載できるので、安価な実装装置を用いることができ、総じてコスト低減を図ることができるからである。

インナーレンズ１５は、肉厚の透光性部材により正面視および断面がＣ環状の筒形状に形成された中実の導光体である。透光性部材としてアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂を用いて射出成形により肉厚に形成されている。筒状部１５０の前方側端部が出射面１５２とされ、後方側端部が入射面１５１とされている。本実施形態においては、筒状部１５０の前後方向の長さを左側領域と右側領域で差を設けている。具体的には図４に示すように左側側面の前後方向長さのＬ１が、右側側面の前後方向長さのＬ２に対して、略２倍となるように円筒を斜めに切断した形状としている。従って、出射面１５２は筒状部１５０の中心軸Ｃに対して斜めの面を基調としている。

筒状部１５０の後方端部には、入射面１５１と、基板１１を位置決めする図示しないボスが形成されている。ボスは基板１１に設けた位置決め孔１１ａに挿入され、位置決めが行われる。その後にボスを熱溶着することで基板１１がインナーレンズ１２に固定される。

さらに、インナーレンズ１２の後方側には、インナーケース１４が固定される。インナーケース１４は図３に示したように筒状部１５０の内側面１５４に固定する。インナーケース１４とインナーレンズ１５とを一体に形成しても良い。一体に形成する場合には図４に示したように基板１１を取り付ける入射面１５１より中心軸Ｃ側にインナーケース１４を形成し、基板１１を取り付ける段差部を設けることが好ましい。

インナーレンズ１５の筒状部１５０は、筒状部１５０の中心軸Ｃを中心にした楕円筒の一部を切り欠いたＣ環状に形成されている。開環部１５６は、図１から図３に示すように灯具ユニット１０の上方側に位置する。Ｃ環状とすることで、その内部に他の機能の別のランプユニットを設けることができる。インナーレンズ１５の筒状部１５０の形状は、Ｃ環状に限るものではない。出射面である端面形状を円環状、四角形状、五角形状などの多角形形状とし、筒状部を出射面に対応する筒形状としたり、その一部に開環部１５６を設けた形状であっても良い。

インナーレンズ１５の筒状部１５０の内側面１５４は、入射面１５２からインナーレンズ１５内に入射した光を繰り返して反射するように平坦面を基調としている。筒状部１５０の外側面１５３は、入射面１５２からインナーレンズ１５内に入射した光を繰り返して反射するように内側面１５２と略平行な面を基調面として肉厚に形成されている。すなわち、後端側の入射面１５１と、前端側の出射面１５２と、入射面１５１と出射面１５２とを繋いだ内側面１５２および外側面１５３を有する中実の筒状部１５０として一体に形成されており、これにより導光体を形成している。

筒状部１５０の外側面１５３には、図６に示すように側面レンズ素子１５７が形成されている。側面レンズ素子１５７は、少なくとも筒状部１５０の前後方向長さが短いＬ２となる側、すなわち、右側側面に形成している。図１に示すようにリアコンビネーションランプ３は、リッドランプ２を左側に併設して配置し、右側が車両側面側に回り込んで車両後端部に取付けられる。それゆえ、回り込み側、すなわち、車両側面側に位置する部分は前後方向長さを短くすることが好ましい。側面レンズ素子１５７は、繰り返し反射しながら内部を導光させるために、前後方向には屈折面となるレンズカットを設けないことが好ましい。一方、上下方向には拡散させるレンズカットを設ける。具体的には図６（Ｂ）において図６（Ａ）のＢ部を拡大して示すように、前後方向に延びる半円柱状の屈折レンズ素子を外側面の湾曲方向に沿って１ｍｍピッチにて設けている。

インナーレンズ１５の筒状部１５０の中心軸Ｃは、車両用信号灯具ユニット１０の主たる照射方向と同一方向としている。一方、ＬＥＤ１２の光軸Ａｘは右斜め前方方向に傾いた位置になるように配置している。図４に中心軸Ｃと光軸Ａｘの関係を示す。図４において紙面左側のＬＥＤ１２の光軸Ａｘと、紙面右側のＬＥＤ１２の光軸Ａｘは平行である。複数のＬＥＤ１２，１２を光軸Ａｘ，Ａｘが平行となるように、同一の基板１１に対して垂直方向に光軸Ａｘが向くように搭載している。中心軸Ｃと光軸Ａｘとのなす角度である傾斜角θが鋭角となるようにＬＥＤ１２とインナーレンズ１５を配置している。傾斜角θを１０度としている。発明者達は、傾斜角度を変更して筒状部１５０の外側面からの出射光と、前方端面である出射面１５２から出射する光の強度比および視認性を検討した。傾斜角度が５度よりも小さい場合には外側面からの出射割合が低下する。傾斜角度が１０度前後の範囲では、外側面からの出射割合に大きな変化はない。１５度を超えると正面の明るさが低下するとともに均一性も低下した。これは筒状部１５０内での繰り返し反射による均一化よりも、外部への漏れ光による影響が大きくなるからと考えられる。従って、傾斜角は５度から１５度とすることが好ましい。

インナーレンズ１５の出射面１５２には、前面レンズ素子１５８を形成している。前面レンズ素子１５８は、車両用信号灯具ユニット１０の所定の機能を満たすために、所定の配光特性を満足するようなレンズカットを形成している。レンズカットとしては、１ｍｍから３ｍｍピッチで、マトリクス状に曲面を設けた拡散レンズカットを形成している。出射面１５２は全体として細い線状曲線に見えるようにＣ環形状の筒状部１５０の前方端面を利用している。

インナーレンズ１５の出射面１５２の外周には、庇部１５５を形成している。庇部１５５にはレンズカットを設けない平坦面としている。これにより、車両用信号灯具ユニット１０を正面方向から観察したときに、点灯時および消灯時の両方の場合において、出射面１５２と庇部１５５の見栄えが異なり、コントラストのある外観とすることができる。

第１エクステンション１６は、図３から図５に示すようにインナーレンズ１５の内周に嵌合して固定される。インナーレンズ１５の内側面１５４に対応する外側面を有する略円筒形状の壁部１６ａと、壁部１６ａの上方側でインナーレンズ１５の開環部１５６内となる位置に設けた位置決め部１６ｂと、壁部１６ａの後方側端部に設けたフック部１６ｃからなる。位置決め部１６ｂには第２エクステンションと相対的に位置決め固定するための孔が設けられている。フック部１６ｃは、本実施形態では３個が壁部の後端縁から後方に突出して形成され、フック孔が設けられている。壁部１６ａをインナーレンズ１５の内側面１５４に近接もしくは接触するようにインナーレンズ前方側から挿入して取付が行われる。前方側から挿入された壁部１６ａの後端面はインナーケース１４に当接し、フック部１６ｃによりインナーケース１４と結合する。第１エクステンション１６は白色樹脂により形成されており反射壁として機能する。

第２エクステンション１７は、図２および図５に示すように車両用信号灯具ユニット１０を正面から観察したときに、内部構造を覆う遮蔽機能を有する装飾部材である。図４に示すように第１エクステンション１６の前端縁部に嵌合する環状部１７ａと、環状部１７ａの上方側でインナーレンズ１５の開環部１５６内となる位置に設けた取付部１７ｂからなる。取付部１７ｂには、第１エクステンション１６の位置決め部１６ｂに形成されている孔に挿入して位置決めするボスが設けられている。環状部１７ａをインナーレンズ１５の内側面より中心側の位置を部分的に覆うようにインナーレンズ前方側から挿入して取付が行われる。前方側から挿入された環状部１７ａの後端面は第１エクステンション１６に当接する。同時に取付部１７ｂが位置決め部１６ｂに当接する。図示しないネジ等の固定部材を用いて取付部１７ｂおよび位置決め部１６ｂに設けた孔を通して、図示しないリアコンビネーションランプ３のハウジング内部に車両用信号灯具ユニット１０を取り付けて固定される。第２エクステンション１７は樹脂により形成されており黒色等の暗黒色材料もしくは、表面にアルミ蒸着等を施した金属色膜が形成されている。

次に、上記のように構成された車両用灯具１の作用について説明する。

車両用灯具１の点灯スイッチをＯＮにするもしくは車両の運転中においてブレーキを踏むと車両用信号灯具ユニット１０のＬＥＤ１２が発光する。ＬＥＤの照射光はインナーレンズ１５内に入射し、一部の光はインナーレンズ１５内を導光して出射面１５２から出射する。インナーレンズ１５内に入射した光の他の一部の光は筒状部１５０内を進む間に外側面１５３から外部に出射する。外側面１５３に設けた側面レンズ素子１５７により、特に上下方向に拡散して照射する。

このとき、インナーレンズ１５内に入射するＬＥＤ１２の光軸Ａｘは、全て基板１１に対して同じ方向とされ、且つ、インナーレンズ１５の中心軸に対して傾斜している。そのため、インナーレンズ１５内を内面反射しながら導光する際に筒状部１５０の側面から外部に出射させやすくなる。内側面１５４側に出射した光は第１エクステンション１６の壁部１６ａで反射され外側面１５３に向かって反射して外周面方向に向かう光を増加させ、側方方向を効率良く照射する。また、同一の基板１１上に複数のＬＥＤ１２を搭載し、まとめてインナーレンズ１５に光軸Ａｘを斜めに取り付けているので、発光ユニットをコンパクトにすることができる。

次に車両用信号灯具ユニットの第２の実施形態について図１および図７を用いて説明する。

第２の実施形態は、先の実施形態の車両用信号灯具ユニット１０の内部に、別の機能を有する車両用信号灯具ユニット２０を設けるものである。なお、車両用信号灯具ユニット１０については先の実施形態と同じ符号を用い、ここでの詳細な説明を省略する。

図７は、車両用信号灯具ユニット１０および車両用信号灯具ユニット２０を分解して示す概略図である。車両用信号灯具ユニット１０は、リアコンビネーションランプ３内のテール・アンド・ストップランプユニット３ａに相当する。車両用信号灯具ユニット２０は、ストップランプユニット３ｃに相当する。

車両用信号灯具ユニット２０は、図７に示すように、リフレクタ２１と、リフレクタ２１の前方を覆う第２インナーレンズ２２と、リフレクタ２１内に設ける図示しない光源とを備えている。

リフレクタ２１は、熱可塑性樹脂材料を用いて射出成形により形成され、照射方向前方に向かって凹の湾曲曲面からなる反射面を内部に有する。リフレクタ２１の内面にアルミ蒸着等を施して反射面を形成している。リフレクタ２１の底部には、図示しない光源としてＬＥＤが配設され独立して点灯制御がなされている。

第２インナーレンズ２２は、リフレクタ２１の前方側開口を覆う形状とされ、ストップランプユニットとしての機能を満たす所定のレンズカットが形成されている。第２インナーレンズ２２はリフレクタ２１に取付固定される。

車両用信号灯具ユニット２０は、図７に示すように前方側から車両用信号灯具ユニット１０の第１エクステンション１６の内部に挿入して、インナーケース１４およびインナーレンズ１５の内側面１５４に固定される。

このように構成しているので、第１の発光ユニットに相当する車両用信号灯具ユニット１０による点灯と、第２の発光ユニットに相当する車両用信号灯具ユニット２０の点灯を独立して行うことができる。これにより、第１の発光ユニットおよび第２の発光ユニットをコンパクトな配置で二つの異なる機能を持たせることができる。

上記した全ての実施形態において、第１エクステンション１６を反射壁としているが車両用信号灯具ユニット１０の内側面に反射膜を形成してもよい。反射膜としては、白色樹脂を印刷したり、アルミ蒸着膜を設ける等の公知の反射膜を用いることができる。
また、インナーレンズ１５の外側面１５３に設けた側面レンズ素子１５７は、所定ピッチのレンズカットを形成した任意形状の凹凸面としても良い。発明者による検討によれば、レンズカットのピッチは１．０ｍｍのピッチが好ましい。０．５ｍｍより細かいピッチは形成するのが難しく導光量も低下する。１．５ｍｍより長いピッチの場合には側面発光の均一感が劣る。

以上に、本発明の実施形態及びその変形例を説明したが、上記実施形態および変形例はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその趣旨から逸脱することなく他の様々な形で構成の付加、省略、置換及びその他の変更が可能である。
例えば車両用灯具として四輪自動車に設けるリアコンビネーションランプを例に説明したが、ヘッドランプや他の機能のランプに適用してももよい。

１…車両用灯具
２…リッドランプ
３…リアコンビネーションランプ
１０，２０…車両用信号灯具ユニット
１１…基板
１２…光源（ＬＥＤ）
１３…白色絶縁膜
１４…インナーケース
１５…インナーレンズ（導光体）
１６…第１エクステンション（反射壁）
１７…第２エクステンション（装飾部材）
２１…リフレクタ
２２…第２インナーレンズ
１５０…筒状部
１５１…入射面
１５２…出射面
１５３…外側面
１５４…内側面
Ａｘ…光源の光軸
Ｃ…筒状部中心軸
θ…光軸中心線と反射面の接線との間の角度（傾斜角）

Claims (3)

1. 環状もしくはＣ環状の出射面を設けた導光体と、前記導光体の後端側に配置された複数の発光素子と、前記複数の発光素子を搭載した配線基板と、を有する第１の発光ユニットと、
   前記第１の発光ユニットの前方に配置したレンズカバーとを備えた車両用灯具であって、
   前記導光体は、前記発光素子の光軸上に位置する後端側の入射面と、前記入射面と反対側の前端側の出射面と、前記入射面と前記出射面とを繋ぐ筒状部とを備え、
   前記筒状部は、前後方向に延びる中心軸側に位置する内側面と、外周面となる外側面を有し、
   前記発光素子の光軸は、前記中心軸に対して傾斜しており、
   前記筒状部には、少なくとも前記傾斜している側の前記外側面に拡散レンズ素子が形成されていることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記筒状部の前記中心軸側には、前記内側面の表面に設けた反射膜もしくは前記内側面に沿って設けた反射壁を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記筒状部の内側には、第２の発光ユニットを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用灯具。

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