JP7277004B2 - 車両用灯具 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用灯具に関し、特に、導光板の表面から出射する光源からの光の鉛直方向の出射角だけでなく、水平方向の出射角も制御することができる車両用灯具に関する。
従来、表面とその反対側の裏面とを含む導光板と、導光板により導光される光を発光する光源と、を備えた車両用灯具が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の車両用灯具においては、導光板内を導光される光源からの光の一部が導光板の裏面に設けられたＶ溝（水平方向に延びている）によって内面反射されて表面から出射する。
特開２０１８－００６２２６号公報
しかしながら、特許文献１に記載の車両用灯具においては、Ｖ溝の角度を調整することで、導光板の表面から出射する光源からの光の鉛直方向の出射角を制御することができるものの、水平方向の出射角を制御することができないという課題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、導光板の表面から出射する光源からの光の鉛直方向の出射角だけでなく、水平方向の出射角も制御することができ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に、本発明の一つの側面は、表面とその反対側の裏面とを含む導光板と、前記導光板により導光される光を発光する光源と、を備え、前記表面は、複数の第１光制御面を含み、前記裏面は、前記複数の第１光制御面それぞれが対応する複数の第２光制御面と、前記複数の第２光制御面のうち互いに隣接する２つの第２光制御面の間に配置された複数の凹部と、を含み、前記複数の第１光制御面、前記複数の第２光制御面及び前記複数の凹部は、それぞれ、第１方向に延び、かつ、並列に配置されており、前記光源は、前記導光板により前記第１方向に導光され、前記第２光制御面で内面反射され、前記第１光制御面から出射する光を発光し、前記第１光制御面は、当該第１光制御面から屈折して出射する前記光源からの光の水平方向又は鉛直方向の出射角が特定の角度となるように構成された屈折面であり、前記第２光制御面は、前記第１光制御面から出射する前記光源からの光の鉛直方向又は水平方向の出射角が特定の角度となるように前記光源からの光を内面反射する反射面である車両用灯具であることを特徴とする。
この側面によれば、導光板の表面から出射する光源からの光の鉛直方向（又は水平方向）の出射角だけでなく、水平方向（又は鉛直方向）の出射角も制御することができる車両用灯具を提供することができる。
これは、導光板が、表面から出射する光源からの光の鉛直方向（又は水平方向）の出射角を制御する第２光制御面だけでなく、水平方向（又は鉛直方向）の出射角を制御する第１光制御面を備えていることによるものである。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記第１光制御面は、前記第１方向に直交する平面による断面が光出射方向に向かって凸の円弧状の面であることを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記第１光制御面は、焦点から出射されて当該第１光制御面から屈折して出射する光の水平方向又は鉛直方向の出射角が特定の角度となるように構成されたフォーカス面であり、前記焦点は、前記第２光制御面近傍に設定されていることを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記凹部は、前記導光板のうち、前記第２光制御面で内面反射され、前記第１光制御面から出射する前記光源からの光を遮らない部分に設けられることを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記第２光制御面は、複数のレンズカットを含み、前記複数のレンズカットは、前記第１方向に直交する第２方向に延び、かつ、並列に配置された複数のＶ溝であることを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記導光板は、上下方向及び左右方向のうち少なくとも一方に湾曲していることを特徴とする。
車両用灯具１０の斜視図である。 車両用灯具１０の側面図である。 図１のＡ－Ａ断面（一部）の断面図である。 図１のＡ－Ａ断面（一部）の断面図である。 図１のＡ－Ａ断面（一部）の斜視図である。 導光板２０の変形例を説明するための図である。 導光板２０の変形例を説明するための図である。 （ａ）導光板２０（変形例）の側面図、（ｂ）導光板２０（変形例）の上面図である。 導光板２０の変形例を説明するための図である。
以下、本発明の一実施形態である車両用灯具１０について添付図面を参照しながら説明する。各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
図１は車両用灯具１０の斜視図、図２は車両用灯具１０の側面図、図３、図４は図１のＡ－Ａ断面（一部）の断面図である。
図１に示す車両用灯具１０は、例えば、テールランプ、ポジションランプ、ストップランプ、ターンランプ等として用いることができる信号用灯具（又は標識用灯具）であり、自動車等の車両の後端部の左右両側にそれぞれ搭載される。左右両側に搭載される車両用灯具１０は左右対称の構成であるため、以下、代表して、車両の後端部の右側（車両後方に向かって右側）に搭載される車両用灯具１０について説明する。
図１に示すように、車両用灯具１０は、導光板２０と、導光板２０により導光される光（車両用灯具１０をテールランプとして用いる場合、赤色光）を発光する光源３０と、を備える。
光源３０は、矩形（例えば、１ｍｍ角）の発光面を備えたＬＥＤやＬＤ等の半導体発光素子で、例えば、発光面が導光板２０の上端面２３に対向した状態で基板（図示せず）に実装される。光源３０は、例えば、導光板２０の上端面２３に沿って複数配置される。光源３０の光軸は、第１方向に延びている。基板は、ネジ止め等によりハウジング（図示せず）等に取り付けられる。
図２に示すように、導光板２０は、表面２１とその反対側の裏面２２とを含む導光板で、例えば、インナーレンズである。導光板２０は、例えば、板状（平板状）の導光板である。導光板２０は、アクリルやポリカーボネイト等の透明樹脂製で、射出成形により成形される。導光板２０の基本肉厚は、例えば、１～４ｍｍである。
導光板２０は、鉛直方向に延びる基準軸ＡＸ１に対して所定後退角度θ１傾斜した姿勢で配置されている。なお、図示しないが、導光板２０は、車幅方向に延びる基準軸に対して所定後退角度傾斜した姿勢で配置される場合もある。
図１に示すように、導光板２０の表面２１は、複数の第１光制御面２１ａ１～２１ａｎを含む。
第１光制御面２１ａ１～２１ａｎは、それぞれ、同一方向（図１中の第１方向）に延び、かつ、並列に配置されている。以下、第１光制御面２１ａ１～２１ａｎを特に区別しない場合、第１光制御面２１ａと記載する。
図３に示すように、第１光制御面２１ａは、当該第１光制御面２１ａから屈折して出射する光源３０からの光Ｒａｙ１の水平方向の出射角が特定の角度θＨとなるように構成された屈折面である。図３中の符号ＡＸ２が示す一点鎖線は、導光板２０の板厚方向に延びる基準軸を表す。以下、基準軸ＡＸ２という。
第１光制御面２１ａは、例えば、第１方向に直交する平面による断面が光出射方向に向かって凸の円弧状の面、つまり、円柱軸が第１方向に延びるシリンドリカル面状の面である。
具体的には、図４に示すように、第１光制御面２１ａは、焦点Ｆから出射されて当該第１光制御面２１ａから屈折して出射する光Ｒａｙ２（仮想光線）の水平方向の出射角が特定の角度θＨとなるように構成されたフォーカス面である。なお、第１光制御面２１ａ１～２１ａｎそれぞれの角度θＨは、同一の場合もあるし、相互に異なる場合もある。目的の配光パターンに応じて適切な角度θＨが選定される。
焦点Ｆは、第２光制御面２２ａ近傍に設定されている。具体的には、焦点Ｆは、基準軸ＡＸ２に対して角度θＨ傾いた直線Ｌ上、かつ、導光板２０の外側に設定されている。なお、これに限らず、焦点Ｆは、第２光制御面２２ａ近傍に設定されていればよく、導光板２０の内側に設定されていてもよいし、直線Ｌから外れた位置に設定されていてもよい。
図１に示すように、導光板２０の裏面２２は、第１光制御面２１ａ１～２１ａｎそれぞれが対応する複数の第２光制御面２２ａ１～２２ａｎと、第２光制御面２２ａ１～２２ａｎのうち互いに隣接する２つの第２光制御面の間に配置された複数の凹部２２ｂ１～２２ｂｎと、を含む。
第２光制御面２２ａ１～２２ａｎ及び凹部２２ｂ１～２２ｂｎは、それぞれ、同一方向（図１中の第１方向）に延び、かつ、並列に配置されている。以下、第２光制御面２２ａ１～２２ａｎを特に区別しない場合、第２光制御面２２ａと記載する。また、凹部２２ｂ１～２２ｂｎを特に区別しない場合、凹部２２ｂと記載する。
第２光制御面２２ａは、第１光制御面２１ａから出射する光源３０からの光Ｒａｙ１の鉛直方向の出射角が特定の角度θＶ（図２参照）となるように光源３０からの光を内面反射する反射面である。
図４に示すように、第２光制御面２２ａは、例えば、基準軸ＡＸ２に対して角度θＨ傾いた直線Ｌと当該第２光制御面２２ａとの交点を通る基準軸ＡＸ２に対して左右対称の形状に構成される。なお、第２光制御面２２ａの幅Ｗは、導光板２０の耐久性、射出成形のし易さ（金型作成のし易さ）等の点で限界はあるものの、できる限り狭くするのが望ましい。
図５は、図１のＡ－Ａ断面（一部）の斜視図である。
図５に示すように、第２光制御面２２ａは、複数のレンズカット２２ａ１を含む。複数のレンズカット２２ａ１は、例えば、第１方向に直交する第２方向に延び、かつ、並列に配置された複数のＶ溝である。以下、レンズカット２２ａ１のことをＶ溝２２ａ１という。Ｖ溝２２ａ１の角度（「Ｖ」を構成する一方の直線と他方の直線とがなす角度）は、第１光制御面２１ａから出射する光源３０からの光Ｒａｙ１の鉛直方向の出射角が特定の角度θＶ（図２参照）となるように設定されている。なお、第２光制御面２２ａ１～２２ａｎそれぞれの角度θＶは、同一の場合もあるし、相互に異なる場合もある。目的の配光パターンに応じて適切な角度θＶが選定される。
図４に示すように、第２光制御面２２ａで内面反射された光源３０からの光Ｒａｙ３は、隣（図４中左隣）の第１光制御面２１ａから出射すると、制御されない光となってグレア等の原因となる。
そこで、第２光制御面２２ａで内面反射された光源３０からの光Ｒａｙ３が隣（図４中左隣）の第１光制御面２１ａから出射するのを抑制するため、凹部２２ｂが設けられる。第２光制御面２２ａで内面反射された光源３０からの光Ｒａｙ３は、凹部２２ｂで遮られる形になるため（例えば、凹部２２ｂで内面反射されるため）、隣（図４中左隣）の第１光制御面２１ａから出射するのが抑制される。また、凹部２２ｂで内面反射されて第１光制御面２１ａから出射する光源３０からの光が増加するため、より少ない個数の光源３０で目的の配光パターンを形成できる効率の高い車両用灯具を実現できる。
凹部２２ｂは、導光板２０のうち、第２光制御面２２ａで内面反射され、第１光制御面２１ａから出射する光源３０からの光を遮らない部分に設けられる。具体的には、凹部２２ｂは、図４中の直線Ｌ１と直線Ｌ２の間の部分、及び、直線Ｌ３と直線Ｌ４の間の部分に設けられる。凹部２２ｂは、例えば、底面が弧状に湾曲した略Ｕ字形状の凹部である。なお、凹部２２ｂの深さＨは、導光板２０の耐久性、射出成形のし易さ（金型作成のし易さ）等の点で限界はあるものの、できる限り深くするのが望ましい。
なお、図４に示すように、直線Ｌ１は、中央の第１光制御面２１ａとこれに対して左側の他の第１光制御面２１ａとの交点Ｐ１と、中央の第２光制御面２２ａに対して左側の他の第２光制御面２２ａの右端点Ｐ２と、を結んだ直線である。直線Ｌ２は、上記交点Ｐ１と、中央の第２光制御面２２ａの左端点Ｐ３と、を結んだ直線である。同様に、直線Ｌ３は、中央の第１光制御面２１ａとこれに対して右側の他の第１光制御面２１ａとの交点Ｐ４と、中央の第２光制御面２２ａの右端点Ｐ５と、を結んだ直線である。直線Ｌ４は、上記交点Ｐ４と、中央の第２光制御面２２ａに対して右側の他の第２光制御面２２ａの左端点Ｐ６と、を結んだ直線である。
上記構成の車両用灯具１０においては、光源３０を点灯すると、光源３０からの光は、導光板２０の上端面２３から導光板２０に入光し、導光板２０の表面２１及び裏面２２で内面反射されることで導光板２０の下端面２４に向けて（つまり、第１方向に）導光される。
導光板２０内を導光される光源３０からの光の一部は、導光板２０の裏面２２に設けられた第２光制御面２２ａ（Ｖ溝２２ａ１）によって内面反射されて第１光制御面２１ａから出射する。
その際、第１光制御面２１ａは焦点Ｆが第２光制御面２２ａ近傍に設定されたフォーカス面として構成されているため、図３に示すように、第１光制御面２１ａから出射する光源３０からの光Ｒａｙ１の水平方向の出射角は、特定の角度θＨに制御される。
また、Ｖ溝２２ａ１の角度は第１光制御面２１ａから出射する光源３０からの光の鉛直方向の出射角が特定の角度θＶとなるように設定されているため、図２に示すように、第１光制御面２１ａから出射する光源３０からの光Ｒａｙ１の鉛直方向の出射角は、特定の角度θＶに制御される。
以上のようにして、第１光制御面２１ａ１～２１ａｎそれぞれから出射する光源３０からの光の水平方向の出射角及び鉛直方向の出射角をそれぞれ制御することで、テールランプ、ポジションランプ、ストップランプ、ターンランプ等に求められる光度分布を有する目的の配光パターンを形成することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、導光板２０の表面２１から出射する光源３０からの光の鉛直方向の出射角だけでなく、水平方向の出射角も制御することができる車両用灯具１０を提供することができる。
これは、導光板２０が、表面２１から出射する光源３０からの光の鉛直方向の出射角を制御する第２光制御面２２ａだけでなく、水平方向の出射角を制御する第１光制御面２１ａを備えていることによるものである。
次に、変形例について説明する。
図６～図９は、導光板２０の変形例を説明するための図である。
上記実施形態では、第２光制御面２２ａとして、導光板２０の板厚方向に延びる基準軸ＡＸ２に直交する面を用いた例について説明したが、これに限らない。例えば、図６（ａ）に示すように、第２光制御面２２ａとして、基準軸ＡＸ２に対して角度θＨ傾いた直線Ｌに直交する面を用いてもよい。このようにすれば、第１光制御面２１ａから出射する光源３０からの光（第２光制御面２２ａからの反射光）を増加させることができる。
また、上記実施形態では、第１光制御面２１ａとして、焦点Ｆが第２光制御面２２ａ近傍に設定されたフォーカス面を用いた例について説明したが、これに限らない。例えば、第１光制御面２１ａとして、図６（ｂ）に示すように、フォーカス面と略同一形状の円弧面を用いてもよい。
また、上記実施形態では、凹部２２ｂとして、底面が弧状に湾曲した略Ｕ字形状の凹部を用いた例について説明したが、これに限らない。例えば、凹部２２ｂとして、図７（ａ）に示すように、底面が角部を含む略Ｕ字形状の凹部を用いてもよい。また、凹部２２ｂとして、図７（ｂ）に示すように、直線部分を含まず曲線部分のみで構成される略Ｕ字形状の凹部を用いてもよい。
図８（ａ）は導光板２０（変形例）の側面図、図８（ｂ）は導光板２０（変形例）の上面図である。
また、上記実施形態では、導光板２０として、平板状の導光板を用いた例について説明したが、これに限らない。例えば、導光板２０として、図８（ａ）に示すように、上下方向に湾曲した導光板を用いてもよいし、図８（ｂ）に示すように、左右方向に湾曲した導光板を用いてもよいし、図示しないが、上下左右方向に湾曲した導光板を用いてもよい。
なお、車両用灯具１０は、図９に示すように、左に（又は右に）９０度回転させた状態で用いてもよい。
上記各実施形態で示した各数値は全て例示であり、これと異なる適宜の数値を用いることができるのは無論である。
上記各実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。上記各実施形態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。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
１０…車両用灯具、２０…導光板、２１…表面、２１ａ…第１光制御面、２２…裏面、２２ａ…第２光制御面、２２ａ１…レンズカット（Ｖ溝）、２２ｂ…凹部、３０…光源

Claims (6)

  1. 表面とその反対側の裏面とを含む導光板と、
    前記導光板により導光される光を発光する光源と、を備え、
    前記表面は、複数の第１光制御面を含み、
    前記裏面は、前記複数の第１光制御面それぞれが対応する複数の第２光制御面と、前記複数の第２光制御面のうち互いに隣接する２つの第２光制御面の間に配置された複数の凹部と、を含み、
    前記複数の第１光制御面、前記複数の第２光制御面及び前記複数の凹部は、それぞれ、第１方向に延び、かつ、並列に配置されており、
    前記光源は、前記導光板により前記第１方向に導光され、前記第２光制御面で内面反射され、当該第２光制御面に対応する前記第１光制御面から出射する光を発光し、
    前記第１光制御面は、当該第１光制御面から屈折して出射する前記光源からの光の水平方向又は鉛直方向の出射角が特定の角度となるように構成された屈折面であり、
    前記第２光制御面は、前記第１光制御面から出射する前記光源からの光の鉛直方向又は水平方向の出射角が特定の角度となるように前記光源からの光を内面反射し、当該第２光制御面に対応する前記第１光制御面に向かうよう偏向する反射面であり、
    前記複数の凹部は、前記複数の第１光制御面のうちある第１光制御面と前記ある第1光制御面に対して第１の側に隣接する他の第1光制御面との交点と、前記ある第1光制御面に対応する前記第２光制御面に対して前記第１の側に隣接する他の第２光制御面の前記第１の側と反対の第２の側の端点と、を結んだ第１の直線と、前記交点と、前記ある第1光制御面に対応する前記第２光制御面の前記第１の側の端点と、を結んだ第２の直線との間の部分に配置され、前記第２光制御面で内面反射された前記光源からの光のうち、当該第２光制御面に対応する前記第１光制御面の隣の第1光制御面に向かう光を前記当該第２光制御面に対応する前記第１光制御面の方向に内面反射する車両用灯具。
  2. 前記第１光制御面は、前記第１方向に直交する平面による断面が光出射方向に向かって凸の円弧状の面である請求項１に記載の車両用灯具。
  3. 前記第１光制御面は、前記凸の円弧状の面の焦点から当該光制御面への方向に向かう前記反射面で反射された光が当該第１光制御面から屈折して出射する際の水平方向又は鉛直方向の出射角が特定の角度となるように構成された面であり、
    前記焦点は、前記第２光制御面の外側に設定されている請求項２に記載の車両用灯具。
  4. 前記凹部は、前記導光板のうち、前記第２光制御面で内面反射された前記光源からの光のうち、前記第２光制御面に対応する前記第１光制御面に直接向かう光を遮らない部分に設けられる請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用灯具。
  5. 前記第２光制御面は、複数のレンズカットを含み、
    前記複数のレンズカットは、前記第１方向に直交する第２方向に延び、かつ、並列に配置された複数のＶ溝である請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用灯具。
  6. 前記導光板は、上下方向及び左右方向のうち少なくとも一方に湾曲している請求項１から５のいずれか１項に記載の車両用灯具。
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