JP2004103503A

JP2004103503A - 導光体及びこの導光体を有する車両用灯具

Info

Publication number: JP2004103503A
Application number: JP2002266926A
Authority: JP
Inventors: Kiyohiro Akiyama; 秋山　精宏
Original assignee: Ichikoh Industries Ltd
Current assignee: Ichikoh Industries Ltd
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】光源からの光の配光調整を可能としつつも、光の利用効率の向上を図ることができる導光体及びこの導光体を有する車両用灯具を提供する。
【解決手段】本発明に係る導光体６は、ＬＥＤ１１ａ，１１ｄからの光が入射する凹部１７と、凹部１７に入射した光が透過する第１の透過面２０ａ、２０ｂ及び第２の透過面２１ａ，２１ｂと、第２の透過面２１ａ，２１ｂを透過した光が出射する第２の出射面１４ａ，１４ｂとを備え、凹部１７に入射した光が透過面２０ａ、２０ｂ、第２の透過面２１ａ，２１ｂ及び第２の出射面１４ａ，１４ｂにおいて複数回屈折することにより、第２の出射面１４ａ，１４ｂから所定の方向に出射するようになっている。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの光を配光するための導光体及びこの導光体を有する自動車のバックランプ等の車両用灯具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のバックランプ等の車両用灯具については、法規によってその配光が定められている。このため、従来より、光源から入射する光を所定の方向に出射させるための導光体を備え、この導光体によってその配光を調整する車両用灯具が知られている。
【０００３】
図７は、バックランプに用いられる導光体の一部を模式的に示したものである。図中左右方向は車幅方向であり、符号Ｌは車両前後方向に延びる直線を示す。この導光体１は、図示を略す光源から入射した光を出射させる出射面２を備え、この出射面２における１回の屈折で光を所定の方向に向けるようになっている。具体的には、図示を略す光源からの光であって直線Ｌに平行な矢印Ａで示す光束が、出射面２において矢印Ｂで示すように直線Ｌに対して水平面内で４５°の角度で屈折し、車両の斜め後方に向けて出射するようになっている。
【０００４】
ここで、図８に示す導光体に入射した平行光束が出射面において、所定の角度θで屈折するとき、この角度θ及び導光体の屈折率ｎと、出射面に対する平行光束の入射角αとの関係は以下の式で表される。
【数１】

【０００５】
したがって、図７の出射面２において平行光束を角度θ＝４５°に屈折させるには、例えば屈折率ｎ＝１．５とした場合、入射角αは式▲１▼より４１．７°である必要がある。よって、平行光束を入射角α＝４１．７°で出射面２に入射させるために、出射面２は平行光束に対して垂直な面より４１．７°傾斜して形成されていることを要する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の導光体１を用いたバックランプでは、出射面２における内面反射が大きいため、図示を略す光源からの光量に対して、バックランプの照明として利用される光量の割合が低く、光の利用効率に劣るという問題がある。
【０００７】
すなわち、屈折角をβとしたときの光の反射率ρは次式
【数２】

で表され、上記の従来例では屈折角β＝４５°＋４１．７°＝８６．７°となることより、反射率ρ＝７２．１％、透過率σ＝１００％−ρ＝２７．９％となる。このように、バックランプの照明として利用される光量は、光源の光量の３０％にも満たない。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、光源からの光の配光調整を可能としつつも、光の利用効率の向上を図ることができる導光体及びこの導光体を有する車両用灯具を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、光源からの光が入射する入射部と、該入射部に入射した光が透過する透過面と、該透過面を透過した光が出射する出射面とを備え、前記入射部に入射した光が前記透過面及び前記出射面において複数回屈折することにより、前記出射面から所定の方向に出射する導光体を特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、入射部に入射した光が透過面及び出射面において複数回屈折するので、透過面及び出射面に対する光の入射角を小さくすることができる。このため、内面反射を抑えて１回の屈折における透過率を高めることができ、ひいては光が最終的に出射面から所定の方向に出射するときの透過率を高めることが可能で、光の利用効率を向上させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記透過面が複数設けられ、前記入射部に入射した光が前記所定の方向に向けて各透過面で段階的に屈折する導光体を特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、入射部に入射した光が所定の方向に向けて各透過面で段階的に屈折するので、その入射光を順次所定の方向に向かわせることができ、迂遠な屈折による光の損失を防止して光の利用効率の向上を図ることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記出射面が、該出射面から出射する光を拡散させるように形成されている導光体を特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、出射面がそこから出射する光を拡散させるように形成されているので、その出射光の明るさのむらを抑制することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の導光体を有する車両用灯具を特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発明の効果を車両用灯具において得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係る導光体を用いた車両用灯具としてのバックランプを示す。このバックランプ３は、ハウジング４と、ＬＥＤ基板５と、導光体６とを備え、同図における左右方向を車幅方向として車両の後部に取り付けられる。
【００１９】
ハウジング４は正面及び背面に開口部７，８を有するとともに、その側面９ａ，９ｂが正面側に向けて狭くなるように傾斜している。ＬＥＤ基板５は長方形状の基板１０上に４つのＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが並べられて構成され、基板１０が開口部８を閉成するようにハウジング４に取り付けられている。その４つのＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、左右方向に延びる同一直線上にあり、符号Ｘで示す車両後方に向けて配置されている。
【００２０】
図２に示す導光体６は、透明なアクリル樹脂により射出成形され、ハウジング４の内部でＬＥＤ基板５の正面側に配置される。導光体６の正面１２は、ハウジング４の内部において開口部７からやや奥まった箇所（背面側の箇所）に位置する第１の出射面１３と、第１の出射面１３から側面９ａ，９ｂの正面側端部に向けて延在する第２の出射面１４ａ，１４ｂとにより構成されている。
【００２１】
導光体６の背面側には、ＬＥＤ基板５の４つのＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに対向するように、４つのリフレクター部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが設けられている。リフレクター部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの背面側は放物面１６となっており、放物面１６の頂部には凹部１７が設けられている。凹部１７は、背面側に向かって膨出する凸面１８と、凸面１８の周囲に形成された凹面１９とを備える。リフレクター部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの各凹部１７には、ＬＥＤ基板５及び導光体６がハウジング４に取り付けられた状態で、ＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの発光点が入り込むようになっている。
【００２２】
リフレクター部１５ａの正面側には、その法線が車両後方に向かって斜め右側（車両の右後方）を向くように傾斜した第１の透過面２０ａが設けられ、リフレクター部１５ｄの正面側には、その法線が車両後方に向かって斜め左側（車両の左後方）を向くように傾斜した第１の透過面２０ｂが設けられている。また、第２の出射面１４ａの背面側には、その法線が車両前方に向かって斜め右側（車両の右前方）を向くように傾斜した第２の透過面２１ａが設けられ、第２の出射面１４ａの背面側には、その法線が車両前方に向かって斜め左側（車両の左前方）を向くように傾斜した第２の透過面２１ｂが設けられている。
【００２３】
第１の透過面２０ａ及び第２の透過面２１ａは鋭角をなすように平面視Ｖ字状に隣接し、この第１の透過面２０ａ及び第２の透過面２１ａ並びにハウジング４の側面９ａにより、導光体６の右側（車両における右側）には三角柱状の導光空間２２ａが形成されている。一方、第１の透過面２０ｂ及び第２の透過面２１ｂも鋭角をなすように平面視Ｖ字状に隣接し、この第１の透過面２０ｂ及び第２の透過面２１ｂ並びにハウジング４の側面９ｂにより、導光体６の左側（車両における左側）には三角柱状の導光空間２２ｂが形成されている。
【００２４】
このバックランプ３を点灯させると、図３に示すように、ＬＥＤ１１ｂ，１１ｃからの光は車両後方（Ｘ方向）に向かう平行光束となって第１の出射面１３から垂直（第１の出射面１３に対して垂直）に出射する。詳細には、ＬＥＤ１１ｂ，１１ｃからの一部の光はリフレクター部１５ｂ，１５ｃの凹部１７の凸面１８に入射し、この凸面１８における屈折により矢印Ｃで示すように車両後方に向かい第１の出射面１３から出射する。また、ＬＥＤ１１ｂ，１１ｃからの残余の光はリフレクター部１５ｂ，１５ｃの凹部１７の凹面１９に入射し、この凹面１９により屈折した後に放物面１６により反射され、最終的には矢印Ｄで示すように車両後方に向かい第１の出射面１３から出射する。
【００２５】
一方、ＬＥＤ１１ａからの光は水平面内でＸ方向と４５°をなして車両の左後方に向けて出射し、ＬＥＤ１１ｄからの光は水平面内でＸ方向と４５°をなして車両の右後方に向けて出射する。
【００２６】
すなわち、ＬＥＤ１１ａからの一部の光はリフレクター部１５ａの凹部１７の凸面１８に入射し、この凸面１８における屈折により矢印Ｅで示すように車両後方に向かう。ＬＥＤ１１ａからの残余の光はリフレクター部１５ａの凹部１７の凹面１９に入射し、この凹面１９及び放物面１６における屈折及び反射により矢印Ｆで示すように車両後方に向かう。
【００２７】
矢印Ｅ又は矢印Ｆで示す平行光束は、第１の透過面２０ａを透過する際に、車両後方左側に向けて水平面内でＸ方向と１５°をなすように屈折し（矢印Ｇ）、導光空間２２ａを通過後に第２の透過面２１ａを透過する。そして、この第２の透過面２１ａの透過時に水平面内で左側に１５°屈折し（矢印Ｈ）、第２の出射面１４ａに到達した後、この第２の出射面１４ａにおいて水平面内でさらに左側に１５°屈折して所定の方向（水平面内でＸ方向と４５°をなす斜め左後方）に出射する（矢印Ｉ）。
【００２８】
同様に、ＬＥＤ１１ｄからの光はリフレクター部１５ｄの凹部１７に入射した後に矢印Ｅ’又は矢印Ｆ’で示すように平行光束となり、第１の透過面２０ｂ、第２の透過面２１ｂ及び第２の出射面１４ｂにおいてＬＥＤ１１ａの発光とは左右対称に１５°ずつ屈折し、第２の出射面１４ｂから所定の方向（水平面内でＸ方向と４５°をなす斜め右後方）に出射する（矢印Ｇ’，Ｈ’，Ｉ’）。
【００２９】
ここで、図４に示すように、第１の透過面２０ａ（２０ｂ）、第２の透過面２１ａ（２１ｂ）、第２の出射面１４ａ（１４ｂ）が車幅方向となす傾斜角度をそれぞれα_１，α_２，α_３とすると、屈折率ｎ＝１．５として、式▲１▼から以下の式が成り立つ。
【数３】

【数４】

【数５】

【００３０】
これより、第１の透過面２０ａ（２０ｂ）の傾斜角度はα_１＝２５．８５５４°、第２の透過面２１ａ（２１ｂ）の傾斜角度はα_２＝５５．８５５４°、第２の出射面１４ａ（１４ｂ）の傾斜角度はα_３＝４．１４４６°となっている。
【００３１】
このとき、例えばＬＥＤ１１ａの発光の利用効率について考えると、屈折角β＝２５．８５５４°＋１５°＝４０．８５５４°となることより、式▲２▼から第１の透過面２０ａ、第２の透過面２１ａ及び第２の出射面１４ａにおける反射率ρはそれぞれ４．６４％となる。よって、最終的に第２の出射面１４ａから外部に向かって出射する光の透過率σは、
【数６】

より、８６．７％となる。なお、ＬＥＤ１１ｄの発光の利用効率を考えた場合も同様である。
【００３２】
この実施の形態に係るバックランプ３では、ＬＥＤ１１ａ（１１ｄ）からの光を第１の透過面２０ａ（２０ｂ）、第２の透過面２１ａ（２１ｂ）及び第２の出射面１４ａ（１４ｂ）によって３段階で屈折させて、第２の出射面１４ａ（１４ｂ）から水平面内でＸ方向と４５°をなす斜め左後方（斜め右後方）に出射させる構造としたので、第１の透過面２０ａ（２０ｂ）、第２の透過面２１ａ（２１ｂ）及び第２の出射面１４ａ（１４ｂ）に対する光の入射角αを小さくすることができる。このため、内面反射を抑えて１回の屈折における透過率を高めることができ、ひいては光が最終的に第２の出射面１４ａ（１４ｂ）から出射するときの透過率を高めることが可能で、光の利用効率を向上させることができる。
【００３３】
具体的には、導光体６は、従来の導光体１と同様に、光源からの光を第２の出射面１４ａ（１４ｂ）からＸ方向と４５°をなす斜め左後方（斜め右後方）に出射させながら、光源の光量に対してバックランプの照明として利用される光量の割合については、従来の導光体１が上述のように約３０％であるのに対して約９０％となり、従来の導光体１のように１回で光を４５°の角度に屈折させるのに比べて、その光の利用効率を約３倍に向上させることが可能となる。
【００３４】
また、凹部１７に入射した光が第２の出射面１４ａ（１４ｂ）から水平面内でＸ方向と４５°をなす斜め左後方（斜め右後方）に向けて第１の透過面２０ａ（２０ｂ）及び第２の透過面２１ａ（２１ｂ）で段階的に屈折するので、その入射光を順次所定の方向に向かわせることができ、迂遠な屈折による光の損失を防止して光の利用効率の向上を図ることができる。
【００３５】
なお、本発明は上述した形態に限られるものではなく、例えば上記実施の形態では本発明をバックランプに適用したが、他のランプに適用してもよく、このとき光を出射させるべき所定の方向（出射角度）、ひいては透過面や出射面の傾斜角度は、ランプの性質等により変化する。
【００３６】
また、上記実施の形態では平行光束となった入射光を第１の透過面２０ａ（２０ｂ）、第２の透過面２１ａ（２１ｂ）及び第２の出射面１４ａ（１４ｂ）による３段階の屈折を経て所望の方向に向けることとしたが、複数回に分けて屈折させるのであればこれに限定されるものではなく、その各屈折が上記のように同一の水平面内で行われることも必ずしも必須ではない。ただし、各段階の屈折がそのように光の入射経路及び出射経路（所定の方向）に一致する２直線を含む同一平面内で行われれば、導光体における光の経路が極力短縮されるので、その分損失の可能性が減少して光の利用効率をより一層高めることができる。
【００３７】
さらに、図５及び図６に示すように導光体６’の正面１２’を平滑に加工するのではなくプリズム加工を施し、正面１２’（第１の出射面１３’、第２の出射面１４’ａ，１４’ｂ）から出射する光を拡散させてもよく、これにより出射光の明るさのむらを抑制して視認性や見映えの向上を図ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成したので、光源からの光の配光調整を可能としつつも、光の利用効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るバックランプを示す断面図である。
【図２】図１のバックランプの導光体を示す図であって、（ａ）はその正面斜視図であり、（ｂ）は背面斜視図である。
【図３】図１のバックランプの導光体における光の屈折を説明する図である。
【図４】第１の透過面、第２の透過面及び第２の出射面の一部断面を示す模式図である。
【図５】他の実施の形態に係るバックランプを示す断面図である。
【図６】図５のバックランプの導光体を示す図であって、（ａ）はその正面斜視図であり、（ｂ）は背面斜視図である。
【図７】従来の導光体の一部断面を示す模式図である。
【図８】従来の導光体における光の屈折及び出射面の傾斜を説明する図である。
【符号の説明】
３　　　　　　　　バックランプ（車両用灯具）
６、６’　　　　　導光体
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ　　　　ＬＥＤ（光源）
１７　　　　　　　　凹部（入射部）
２０ａ、２０ｂ　　　第１の透過面（透過面）
２１ａ、２１ｂ　　　第２の透過面（透過面）
１４ａ、１４ｂ、１４’ａ、１４’ｂ　　第２の出射面（出射面）

Claims

光源からの光が入射する入射部と、該入射部に入射した光が透過する透過面と、該透過面を透過した光が出射する出射面とを備え、前記入射部に入射した光が前記透過面及び前記出射面において複数回屈折することにより、前記出射面から所定の方向に出射することを特徴とする導光体。
前記透過面が複数設けられ、前記入射部に入射した光が前記所定の方向に向けて各透過面で段階的に屈折することを特徴とする請求項１に記載の導光体。
前記出射面は、該出射面から出射する光を拡散させるように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導光体。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の導光体を有することを特徴とする車両用灯具。