JP7029885B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

長尺の導光体を備える車両用灯具が知られている。従来では、ＬＥＤ等の光源からの光を長尺の導光体に入射させ、その側面から出射されるように構成されたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１－１２９２５０公報

長尺の導光体を備える従来の車両用灯具では、光源からの光を有効に利用できていない。

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、長尺の導光体を備えた車両用灯具において、光源からの光の利用効率を向上でき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車両用灯具は、光源と、長尺の導光体と、を備える。導光体は、両端に形成される２つの反射部と、側面に形成され、当該導光体内を導光する光が出射する出射部と、側面の出射部を避けた位置に形成され、当該導光体に光を入射させるための入射部と、を有する。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、長尺の導光体を備えた車両用灯具において、光源からの光の利用効率を向上できる。

実施の形態に係る車両用灯具を示す斜視図である。 図１のＡ－Ａ線断面図である。 図３（ａ）は変形例に係る車両用灯具を示す斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ－Ｂ線端面図である。 別の変形例に係る入射導光体とその周辺を示す断面図である。 さらに別の変形例に係る入射導光体とその周辺を示す断面図である。 図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、さらに別の変形例に係る入射導光体とその周辺を示す断面図である。 さらに別の変形例に係る入射導光体とその周辺を示す断面図である。 さらに別の変形例に係る入射導光体とその周辺を示す断面図である。 図９（ａ）はさらに別の変形例に係る車両用灯具を示す斜視図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＣ－Ｃ線端面図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、実施の形態に係る車両用灯具１００の正面図である。図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。車両用灯具１００は、例えば車両後方に配置されるストップランプである。

車両用灯具１００は、ランプボディ１０と、アウターカバー１２と、光源１４と、基板１６と、メイン導光体１８と、入射導光体２０と、を備える。ランプボディ１０は、開口を有する箱状に形成される。アウターカバー１２は、透光性を有するカバーであり、ランプボディ１０の開口を覆うようにランプボディ１０に取り付けられる。ランプボディ１０とアウターカバー１２とによって形成される灯室２２内には、光源１４、基板１６、メイン導光体１８および入射導光体２０が収容されている。

光源１４は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）である。なお、光源１４は、ＬＤ（レーザーダイオード）、有機または無機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）等の他の半導体発光素子や、白熱球、ハロゲンランプ、放電球等であってもよい。基板１６は、光源１４を搭載するとともに光源１４に電力を供給する。

メイン導光体１８および入射導光体２０は、透光性を有する部材であり、樹脂材料により形成される。樹脂材料としては、例えばポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の、透明な熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂を挙げることができる。

メイン導光体１８は長尺の部材である。メイン導光体１８は、本実施の形態では直線的に延在し、その延在方向（長手方向）に垂直な断面形状は円形状である。なお、メイン導光体１８は、長尺であればよく、例えばランプボディ１０やアウターカバー１２の形状に沿って曲線的に延在してもよい。また、メイン導光体１８の延在方向に垂直な断面形状は、矩形状、その他の形状であってもよい。また、その断面形状は、位置によって大きさ・形状に違いがあってもよい。メイン導光体１８は、ランプボディ１０に設けられた支持部材（不図示）により支持される。

メイン導光体１８は、入射部１８ａと、第１反射部１８ｂと、第２反射部１８ｃと、複数の反射ステップ１８ｄと、出射部１８ｅとを有する。入射部１８ａは、メイン導光体１８の側面１８ｆのうち、出射部１８ｅを避けた位置に形成される。入射部１８ａは、本実施の形態では灯具後方側の面に形成されている。光源１４の光は、入射部１８ａからメイン導光体１８内に入射される。

第１反射部１８ｂは、メイン導光体１８の一方側の端面である。詳しくは、第１反射部１８ｂは、光を反対側の端面に戻すように、すなわち光を内面反射（全反射）させるように構成された端面である。第１反射部１８ｂは例えば、金属（例えばアルミ）蒸着が施された端面であってもよいし、反射ステップが形成された端面であってもよいし、鏡面加工された端面であってもよい。

第２反射部１８ｃは、メイン導光体１８の他方側（すなわち第１反射部１８ｂとは反対側）の端面である。第２反射部１８ｃは、第１反射部１８ｂと同様に構成される。

複数の反射ステップ１８ｄは、メイン導光体１８の側面１８ｆに形成され、出射部１８ｅと対向する。本実施の形態では、複数の反射ステップ１８ｄは、メイン導光体１８の灯具後方側の面に、メイン導光体１８の延在方向に沿って帯状に形成されている。反射ステップ１８ｄは、反射ステップ１８ｄに入射した光を出射部１８ｅに向けて反射する。

出射部１８ｅは、メイン導光体１８の側面１８ｆに形成される。出射部１８ｅは、本実施の形態ではメイン導光体１８の灯具前方側の面に形成されている。反射ステップ１８ｄで反射された光は、出射部１８ｅから出射される。

入射導光体２０は、光源１４の光をメイン導光体１８に入射させるための導光体である。入射導光体２０は、本実施の形態では棒状の導光体であり、メイン導光体１８と一体成形される。入射導光体２０は入射部２０ａを有する。入射部２０ａは、入射導光体２０の一方側の端面であり、光源１４と対向する。光源１４の光は、入射部２０ａから入射導光体２０に入射される。入射導光体２０の他端側の端面は、メイン導光体１８の入射部１８ａに接続されている。

光源１４の光は、入射部２０ａから入射導光体２０に入射し、入射導光体２０内を導光してメイン導光体１８に到達する。メイン導光体１８に到達した光は、入射部１８ａからメイン導光体１８に入射する。メイン導光体１８に入射した光は、第１反射部１８ｂと第２反射部１８ｃとの間を行き来するように、メイン導光体１８内を導光する。メイン導光体１８内を導光する間に反射ステップ１８ｄに入射した光は、出射部１８ｅに向けて反射され、出射部１８ｅから灯具前方に向けて出射される。

以上説明した本実施の形態によれば、メイン導光体１８は、両端面が光を内面反射させるように構成される。これにより、メイン導光体１８内を導光する光が両端面から外に抜けるのを抑止できる。すなわち、光源１４からの光をより有効に利用することができる。

以上、実施の形態に係る車両用灯具の構成と動作について説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わ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。

（第１変形例）
図３（ａ）は変形例に係る車両用灯具を示す斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ－Ｂ線端面図である。図３（ａ）では、ランプボディおよびアウターカバーの表示を省略している。本変形例では、車両用灯具はメイン導光体１８の代わりにメイン導光体１１８を備える。メイン導光体１１８は、棒状部１３０と、板状部１３２とを有する。

棒状部１３０は、長尺の導光体であり、延在方向に垂直な断面形状は円形状である。棒状部１３０は、入射部１８ａと、第１反射部１８ｂと、第２反射部１８ｃとを有する。光源１４の光は、入射部１８ａから棒状部１３０に入射し、第１反射部１８ｂと第２反射部１８ｃとの間を行き来するように、棒状部１３０内を導光する。

板状部１３２は、棒状部１３０の延在方向に長い、正面視で略矩形状の板状の導光体である。板状部１３２は、灯具前方側の主表面１３２ａと灯具後方側の主表面１３２ｂとをつなぐ側面１３２ｃが、棒状部１３０の側面１８ｆに接続されている。棒状部１３０を導光する光は、側面１３２ｃから板状部１３２に入射する。

板状部１３２は、入射した光を拡散して主表面１３２ａから出射させる拡散要素を含む。これにより、板状部１３２の主表面１３２ａが面状に発光して見える。拡散要素は、例えば主表面１３２ｂに形成されたシボすなわち微少凹部であってもよい。この場合、板状部１３２に入射した光はシボで乱反射し、主表面１３２ａから出射される。また拡散要素は、例えば主表面１３２ｂに形成された反射ステップであってもよい。この場合、板状部１３２に入射した光は反射ステップで主表面１３２ａに向けて反射され、主表面１３２ａから出射される。また拡散要素は、例えば板状部１３２に含有される拡散剤であってもよい。拡散剤の種類や添加量は、例えば板状部１３２のヘイズ値が３０％以下になるよう決定されてもよい。

本変形例によれば、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができ、かつ、導光体を面発光させることができる。

（第２変形例）
図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、別の変形例に係る車両用灯具のメイン導光体１１８を示す端面図である。図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図３（ｂ）に対応する。図４（ａ）、（ｂ）の変形例では、メイン導光体１１８の板状部１３２の灯具後方側の主表面１３２ｂに、棒状部１３０の延在方向と平行な方向に延びる反射ステップ１３２ｄが形成されている。ここでは、反射ステップ１３２ｄが内側に凹んだ凹ステップである場合を示しているが、外側に突出した凸ステップであってもよい。反射ステップ１３２ｄは、断面形状が略Ｖ字状である第１反射面１３２ｅと、第１反射面１３２ｅを挟む第２反射面１３２ｆとを有する。

図４（ａ）の変形例では、第２反射面１３２ｆは平坦な面であり、その断面形状は直線状を有する。第１反射面１３２ｅは出射方向とのなす角がθ１である反射面であり、第２反射面１３２ｆは出射方向とのなす角がθ２（＞θ１）である反射面である。したがって、第２反射面１３２ｆに入射された光は、第１反射面１３２ｅとは異なる方向に反射される。第２反射面１３２ｆは第１反射面１３２ｅよりも細い帯状に形成される。すなわち、断面図において、第２反射面１３２ｆは第１反射面１３２ｅよりも短くなるよう形成される。これにより、第２反射面１３２ｆで反射する光の光量は、第１反射面１３２ｅで反射する光の光量よりも少なくなる。言い換えると、第１反射面１３２ｅが強く発光して見え、それを挟むように第２反射面１３２ｆが比較的弱く発光して見える。このような見た目の発光は人の目につきやすいため、安全性の向上に寄与しうる。

図４（ｂ）の変形例では、第２部分１３２ｆは湾曲した面であり、その断面形状は曲線状を有する。また、第２反射面１３２ｆには、シボ加工が施されている。第１反射面１３２ｅ、第２反射面１３２ｆに入射された光は、概ね同じ方向に反射される。
上述したように第２反射面１３２ｆにはシボ加工が施されているため、第２反射面１３２ｆで反射された光はぼやけて見える。つまり、この変形例によれば、第１反射面１３２ｅが強く発光して見え、それを挟むように第２反射面１３２ｆが弱く発光して（すなわちぼやけて）見える。図４（ａ）と同様、このような見た目の発光は人の目に付きやすいため、安全性の向上に寄与しうる。

（第３変形例）
実施の形態では特に言及しなかったが、入射導光体２０からメイン導光体１８に入射した光源１４の光が、メイン導光体１８を導光するうちに入射導光体２０に戻り、入射部２０ａから出射されることがある。メイン導光体１８から入射導光体２０に光が戻るのを抑止できれば、光源１４からの光をより有効に利用できる。以下、それを実現するための変形例を説明する。

図５は、さらに別の変形例に係る入射導光体２０とその周辺を示す断面図である。図５の変形例では、メイン導光体１８は、入射導光体２０とは異なる樹脂材料、特に入射導光体２０よりも屈折率が高い樹脂材料により形成されている。これにより、メイン導光体１８内を導光していた光がメイン導光体１８と入射導光体２０との境界に到達した場合、その光の一部は、入射導光体２０に戻らずに、境界で反射される。詳しくは、境界に到達した光のうち、境界への入射角がメイン導光体１８の屈折率と入射導光体２０の屈折率に基づく臨界角よりも大きい光が反射される。例えば、メイン導光体１８がポリアリレート（屈折率１．６１）またはポリカーボネート（屈折率１．５９）で形成され、入射導光体２０がアクリル（屈折率１．４９）で形成されてもよい。

図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、さらに別の変形例に係る入射導光体２０とその周辺を示す断面図である。図６（ａ）の変形例では、メイン導光体１８および入射導光体２０は、メイン導光体１８の入射部１８ａの面積が入射導光体２０の入射部２０ａの面積よりも小さくなるよう形成されている。例えば入射導光体２０が光源１４から離れるほど細くなるよう形成されることにより、これが実現される。図６（ｂ）の変形例では、入射導光体２０は複数（ここでは２つ）に分岐されてメイン導光体１８に接続されている。この変形例では、メイン導光体１８の各入射部１８ａの面積の合計が、入射導光体２０の入射部２０ａの面積よりも小さくなるよう形成されている。図６（ａ）、（ｂ）の変形例によれば、メイン導光体１８の入射部１８ａの面積が入射導光体２０の入射部２０ａの面積よりも小さく形成されることにより、すなわちメイン導光体１８の入射部１８ａの面積が比較的小さく形成されることにより、メイン導光体１８から入射導光体２０に光が戻るのが抑止される。

図７は、さらに別の変形例に係る入射導光体２０とその周辺を示す断面図である。この変形例では、入射導光体２０は略回転楕円体状に形成されている。図７では、入射導光体２０の２つの焦点Ｆ１、Ｆ２を通る断面を示している。入射導光体２０の長軸方向における一端側には入射部２０ａが形成されている。入射部２０ａは略半球面形状を有する。入射導光体２０の長軸方向における他端側はメイン導光体１８に接続されている。入射導光体２０は特に、一方の焦点Ｆ２がメイン導光体１８との境界（すなわち入射部１８ａ）またはその近傍に位置するようにメイン導光体１８に接続されている。メイン導光体１８および入射導光体２０は、入射部１８ａの面積が入射部２０ａの表面積よりも小さくなるよう形成される。

光源１４は、光軸Ａｘが２つの焦点Ｆ１、Ｆ２を通り、かつ、出射面が焦点Ｆ１上またはその近傍に位置するように配置されている。光源１４の光は、入射部２０ａから入射導光体２０に入射する。光軸Ａｘと略平行な方向に出射された光源１４の光は、入射導光体２０内を直進して入射部１８ａに到達する。光軸Ａｘとは異なる方向に出射された光源１４の光は、内面反射して焦点Ｆ２に向かって進み、入射部１８ａに到達する。いずれにせよ、入射導光体２０に入射した光源１４の光の大半は、入射部１８ａに到達する。したがって、図７の変形例によれば、入射部１８ａの面積を比較的小さくした場合でも入射導光体２０に入射した光を効率よくメイン導光体１８に入射させることができる。つまり、メイン導光体１８への光の入射に影響を与えることなく、メイン導光体１８から入射導光体２０に光が戻るのを抑止できる。

図７の変形例では、入射導光体２０の外周面のうちのメイン導光体１８から離れる方向に向かって凸形状を有する部分２０ｂで内面反射した光は、比較的小さい入射角ですなわち垂直に近い角度でメイン導光体１８に入射するため、側面から抜けるおそれがある。そこで図７の変形例では、部分２０ｂで反射した光が入射するメイン導光体１８の側面に、ステップ等の反射要素１８ｇが設けられている。反射要素１８ｇは、少なくとも一部が入射部１８ａと対向するように形成されてもよく、少なくとも一部が入射導光体２０の長軸の延長線上に位置するように形成されてもよい。

図８は、さらに別の変形例に係る入射導光体２０とその周辺を示す断面図である。図８は図７に対応する。図７との違いに焦点を当てる。入射導光体２０は、回転楕円体を２つの焦点Ｆ１、Ｆ２を通る断面で切断した形状を有する。すなわち、入射導光体２０は、図７の入射導光体２０とは異なり、入射導光体２０の外周面の一部だけが回転楕円体面形状を有する。その回転楕円体面形状を有する外周面の部分２０ｃは、メイン導光体１８に向かって凸形状を有する。光源１４は、出射面が焦点Ｆ１上またはその近傍に位置し、かつ、出射面が部分２０ｃを向くように配置されている。光源１４の光は、内面反射して焦点Ｆ２に向かって進み、入射部１８ａに到達する。図８の変形例によれば、図７の変形例と同様の効果を奏することができる。

（第４変形例）
図９（ａ）はさらに別の変形例に係る車両用灯具を示す斜視図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＣ－Ｃ線端面図である。図９（ａ）では、ランプボディおよびアウターカバーの表示を省略している。本変形例では、車両用灯具は入射導光体２０の代わりに入射導光体１２０を備える。入射導光体１２０は、棒状部１４０と、板状部１４２とを有する。

棒状部１４０は、長尺の導光体であり、その延在方向に垂直な断面形状は円形状である。棒状部１４０の一方側の端面は、入射部２０ａを構成し、光源１４と対向する。光源１４の光は、入射部２０ａから棒状部１４０に入射される。棒状部１４０の他端側の端面は、到達した光を内面反射させるように構成されている。

板状部１４２は、棒状部１４０の延在方向に長い、正面視で略矩形状の板状の導光体である。板状部１４２は、棒状部１４０の側面１４０ａとメイン導光体１８の側面１８ｆとを連結する。棒状部１４０に入射した光は板状部１４２を通ってメイン導光体１８に入射する。

（第５変形例）
実施の形態では、入射導光体２０からメイン導光体１８に光を入射する場合について説明したが、これに限られず、車両用灯具１００が入射導光体２０を有しない構成も考えられる。この場合、光源１４はメイン導光体１８の入射部１８ａと対向するよう配置され、光源１４の光は入射部１８ａから入射導光体２０に入射される。

（第６変形例）
実施の形態および上述の変形例では、車両用灯具がストップランプである場合について説明したが、これに限られず、本実施の形態の技術的思想は、ヘッドランプ、クリアランスランプ、デイランプ、ターンランプ、その他のランプにも適用できる。また、メイン導光体および入射導光体を、他の導光体に光を入射させるための導光体にも適用できる。

１４ 光源、 １８ メイン導光体、 １８ａ 入射部、 １８ｂ 第１反射部、 １８ｃ 第２反射部、 １８ｅ 出射部、 １００ 車両用灯具。

Claims (5)

1. 車両用灯具であって、
   光源と、
   長尺の導光体と、を備え、
   前記導光体は、
   両端に形成される２つの反射部と、
   側面に形成され、当該導光体内を導光する光が出射する出射部と、
   当該導光体の長手方向に並ぶように前記側面に形成され、当該導光体内を導光する光を前記出射部に向けて反射する複数の反射ステップと、
   前記側面の前記出射部を避けた位置であって前記長手方向において前記反射ステップと並ぶ位置に形成され、当該導光体に光を入射させるための入射部と、を有し、
   本車両用灯具はさらに、前記入射部に接続され、前記光源の光を前記導光体に導くための入射導光体を備え、
   前記入射部は、複数の反射ステップの間に形成されていることを特徴とする車両用灯具。
2. 車両用灯具であって、
   光源と、
   長尺の導光体と、を備え、
   前記導光体は、
   両端に形成される２つの反射部と、
   側面に形成され、当該導光体内を導光する光が出射する出射部と、
   当該導光体の長手方向に並ぶように前記側面に形成され、当該導光体内を導光する光を前記出射部に向けて反射する複数の反射ステップと、
   前記側面の前記出射部を避けた位置であって前記長手方向において前記反射ステップと並ぶ位置に形成され、当該導光体に光を入射させるための入射部と、を有し、
   本車両用灯具はさらに、前記入射部に接続され、前記光源の光を前記導光体に導くための入射導光体を備え、
   前記入射導光体は、外周面の少なくとも一部が楕円面を基調とした形状を有し、当該楕円面の第１焦点またはその近傍に前記光源が位置し、第２焦点またはその近傍に前記入射部が位置するように構成され、
   前記導光体はさらに、少なくとも一部が前記入射部と対向するように前記側面に形成され、前記入射導光体から当該導光体に入射した光を反射する反射要素を有することを特徴とする車両用灯具。
3. 前記導光体は、前記入射導光体よりも屈折率が高い材料により形成されてい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。
4. 前記入射導光体は、前記光源の光を当該入射導光体に入射させるための入射部を有し、
   前記導光体の入射部の面積は、前記入射導光体の入射部の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用灯具。
5. 前記導光体は、
   前記２つの反射部と前記入射部とを有する棒状部と、
   前記出射部を有する板状部と、を含み、
   前記棒状部の周面に、前記板状部の２つの主表面をつなぐ側面が接続されており、
   前記光源の光は、前記入射部から前記棒状部に入射し、前記棒状部の前記周面から前記板状部に進入し、前記板状部の主表面から出射されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両用灯具。

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