JP2015008081A - 導光体を備えたｌｅｄ光源ユニットおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ライン状の発光を導光体を用いて実施する場合において、発光色および／または配光パターンを切換え可能な導光体を備えたＬＥＤ光源ユニットを提供すること。【解決手段】 本発明のＬＥＤ光源ユニットは、端部に設けたＬＥＤ光源からの光を内面反射する棒形状の第１の導光体（２１）と、第１の導光体（２１）に対向して設けた板形状の第２の導光体（３１）とを有する。第２の導光体（３１）は、別の光源から導光体内に入射した光を第１の導光体（２１）の側面に向かって出射する。第２の導光体（３１）から出射した光は第１の導光体（２１）の入反射面（２１ｂ）から第１の導光体に入り、第１導光体出射面（発光面１１）から出射する。したがって、発光面１１から２つの異なる光源からの光を出射することができる。すなわち、同じ導光棒から異なる色の発光色、異なった配光パターンを発光することができる。【選択図】 図３

Description

本発明は、透明な導光体と、導光体に向かって出射するＬＥＤ（発光ダイオード）光源を備えた光源ＬＥＤ光源ユニットおよびそれを備えた照明装置に関するものである。

従来より、消費電力の低減のために車両用灯具の光源としてＬＥＤを用いたものが実用化されている。また、近年のＬＥＤの高輝度化に伴い、導光体を用いて発光面を形成することで、使用するＬＥＤ数を減じた車両用灯具も知られている。例えば、特許文献１では、導光体として２つの長尺な導光棒を一か所の発光部で２つの導光棒を発光させている。

図１１は特許文献１に記載された車両用灯具の正面図である。図１２は特許文献１に記載された光源部を示す側面図である。車両用灯具１は、図示しない車両の後端部に配置されるリヤランプであり、素通しのレンズカバー２で前面を覆われた灯室内に２つの長尺な導光棒３，３を備えている。導光棒３，３は、端部から入射した光を長手方向に沿って伝播させつつ当該光によって全体的に発光する棒状の発光部材である。導光棒３，３の端部が近接している部分には、当該導光棒３，３を発光させるための光源部Ｌが設けられ、図１２に示すように夫々の端面に対向してＬＥＤ４，４が設置されている。

特開２０１２−１６９１１６号公報

車両用灯具の利用形態として、導光体による発光色を使用シーンに応じて切り換えて点灯したい要求がある。例えば自動車のナンバープレートを表示するライセンスプレートランプにおいて、ナンバープレートの周囲を導光棒にて発光し、その発光色を切換えるようにしたい場合には、導光棒３の端面から入射するＬＥＤ４からの発光色を切り換えれば良い。

ＬＥＤ４の発光色を切り換える方法として次の２つの対策が考えられる。第１の対策として、１つの導光棒３の端面に対向する１つのＬＥＤ４の代わりに、２つの異なる発光色を発するＬＥＤを並設する構造。第２の対策として、１つの導光棒３の端面に対向する１つの単色発光のＬＥＤ４の代わりに、異なる発光色を発するＬＥＤチップを一つのＬＥＤ４内に内蔵する多色発光のＬＥＤ４を用いる構造。

しかしながら、第１の対策の場合には、導光棒３の端面から入射する光の利用効率が低下する。また、光源部が大型化する。第２の対策の場合には、一般に多色発光ＬＥＤは、同じコストの単色発光ＬＥＤに比べて輝度が低いため、同じコストで明るい発光色を得ることが難しい。また、導光体の発光面による照射の仕方、すなわち光線路が同一であるため、ＬＥＤ発光色を切り換えた場合においても殆ど同一の配向パターンしか得ることができず、単調な印象を観察者に与えるものとなってしまい、外観商品性に改善の余地があった。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、同じ導光棒から異なる色の発光色を発光させるものであって、同時に配光パターンを変更可能な、外観商品性に優れる車両用灯具の提供を課題とする。

本発明は、上記した課題を解決することを目的として、導光棒の背後に第２の板状導光体を配設し、前記導光棒の端面から入射する第１の光による発光と、第２の板状導光体に入射し、第２の板状導光体および前記導光棒を通って発光する第２の光による発光をすることを主要な特徴とする。

本発明によれば、同一の棒状導光体表面（発光面）から、第１の棒状導光体とＬＥＤ光源からなる第１のサブユニットからの光と、所定の位置に設けた板状の導光体とＬＥＤ光源からなる第２のサブユニットからなるＬＥＤ光源ユニットを用いるので、第１の棒状導光体の発光面から、第１のサブＬＥＤ光源ユニットによる発光と、第２のサブＬＥＤ光源ユニットによる発光の両方の配光パターンを得ることができる。これにより、外観商品性に優れた車両用灯具を得ることができる。

図１は、第１の実施の形態の車両のライセンスプレート取付け部を示す概略正面図である。 図２は、図１のライセンスプレートランプのレンズカバーを外した状態で示す概略正面図 図３は、図２で示した導光体およびＬＥＤを斜め上方向から観視した斜視図である。 図４は第１の実施の形態の導光体ユニットの光源結合部を拡大して示す断面図である。 図５は第１の実施の形態の第１の棒状導光体を水平面で切断した概略断面図である。 図６は第１の実施の形態の第２の棒状導光体を前後方向に延びる平面で切断した概略断面図である。 図９は、第１の実施の形態のＬＥＤ光源ユニットにおいて、第１の棒状導光体および板状の導光体を水平面で切断した概略断面図である。 図８は、第１の実施の形態の板状の導光体の後方斜め上側から観視した概略斜視図である。 図９は、第２の実施の形態のＬＥＤ光源ユニットにおいて、第１の棒状導光体および板状の導光体を水平面で切断した概略断面図である。 図１０は、第３の実施の形態の車両用灯具の要部を示す概略斜視図である。 図１１は、従来の車両用灯具の正面図である。 図１２は、従来の車両用灯具の光源部を示す側面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明において、特に断りのない限り、上下方向および左右方向の記載は、照明装置の実用状態、例えば車両に灯具を取付け状態から見た方向を指し、前方とは照明装置の主たる照射方向を、後方とは前方の反対側を示すものとして、図面の記載と対応させて用いることとする。

（第１の実施の形態）
本実施形態の照明装置として、車両用ライセンスプレートランプを例に説明する。図１は、車両のライセンスプレート取付け部を示す概略正面図である。図１に示すように、本実施形態の照明装置１０は、発光面１２がライセンスプレート搭載部１３の周囲に設けてある。発光面１２は透光性を有する図示しないレンズカバーにより覆われている。車両用ライセンスプレートランプ１０は、車両１４に設けた図示しない凹部に嵌合して固定されている。

図２は、図１のライセンスプレートランプ１０のレンズカバーを外した状態で示す概略正面図、図３は、図２で示した導光体２１，２２，３１およびＬＥＤ４を斜め上方向から観視した斜視図である。ランプ内の灯室には導光体とＬＥＤ光源を用いたＬＥＤ光源ユニットを収納している。符号２１が発光面１１を形成する第１の棒状導光体、符号２２が発光面１２を形成する第２の棒状導光体である。夫々の棒状導光体２１，２２の正面側に観視される側面が出射面となっている。また、水平方向に延びている棒状導光体２１の延長方向の端部および、水平方向に延びている棒状導光体２２の延長方向の端部には、光源としてＬＥＤ４が設置されている。棒状導光体２１の後方には板状の導光体３１が配設されている。

図４は導光体ユニットの光源結合部４０を拡大して示す断面図である。第１の棒状導光体２１は、車両水平方向において車両用ランプの外形形状に沿ってライン状に延びる棒状の導光体で、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの透明な射出成形可能な材料により形成されている。導光体の端部には、図４に示すように第１の棒状の導光体２１の端面２１ａと第１のＬＥＤ４１の出射面４１ａが対向するように光源結合部材４１ｂにより固定されている。これにより第１のサブユニットを成す。

光源結合部材４１ｂは、第１の棒状導光体２１の外形に一致する凹部と、凹部底面に形成したＬＥＤ４１を固定する取付け孔を有する。これにより、ＬＥＤ４１を固定すると同時に、ＬＥＤから出射する光線が外部に漏れるのを防止する。光源結合部材４１ｂは、熱伝導度が高く放熱性に優れた遮光性材料、例えばセラミック材料により形成するのが好適である。ＬＥＤ４１および第１の棒状導光体２１より放熱性に優れたものとすることで、ＬＥＤ４１から生じる熱を効率良く放熱することができ、ＬＥＤ４１の温度上昇にともなう問題点を低減することができるからである。また、第１の棒状導光体２１の端面２１ａは入射面であり、ＬＥＤ４１のＬＥＤチップ４１ａ側に凸形状として、ＬＥＤ４１の出射面の中心から出射した光Ｌ１が、導光体２１内に屈折して入射し、第１の導光体２１内の延設方向に沿ってほぼ平行に進むものとしている。これにより導光体に入射する光線Ｌ１の損失量を低減している。

図５は第１の棒状導光体２１を水平面で切断した概略断面図である。なお、図５において光源結合部４０の構成は省略して図示している。入反射面２１ｂには、楔形状の切欠き２１ｃと、平坦面２１ｄとが交互に繰り返して形成されている。図５において、端面２１ａから第１の棒状導光体２１内に入射するＬＥＤ４１からの光を実線で示し、後述する板状の導光体３１からの光を点線で示す。端面２１ａから入射した光線は、第１の棒状導光体２１内を進み、その一部は入反射面２１ｂに到達する。入反射面２１ｂに向かう光のうち楔形状の切欠き２１ｃに到達した光は、導光体２１と外部雰囲気との界面において内面反射して反対側の側面に向かう。反対側の側面が発光面１１となる。

図６は第２の棒状導光体２２を前後方向に延びる平面で切断した概略断面図である。第３のサブユニットは、第２の導光体２２の端面にＬＥＤ４２を固定する光源結合部を設けて構成されている。光源結合部の構成は図４に示した第１の棒状導光体２１に設けた光源結合部４０と同じ構成であるので、ここでの説明は省略する。反射面２２ｂには、楔形状の切欠き２２ｃが形成されている。第１の棒状導光体２１の反射面２１ｂとの違いは、平坦面を隣接する楔形状の切欠き２２ｃ間に形成していない点である。端面２２ａから入射した光線は、第２の棒状導光体２２内を進み、その一部は反射面２２ｂに到達する。反射面２２ｂに向かう光のうち楔形状の切欠き２２ｃに到達した光は、導光体２１と外部雰囲気との界面において内面反射して反対側の側面に向かう。反対側の側面が発光面１２となる。

板状の導光体３１は、図３および図２に示したように、前後方向および左右方向に延びる平面と平行な板状部材であり、第１の棒状導光体２１の後方に設けられている。図７は、板状の導光体３１の後方斜め上側から観視した概略斜視図である。上側の板面３１ａと、裏側の板面３１ｂはほぼ平行とされ、出射面となる第１の棒状導光体２１側の出射端面３１ｃは凹凸面として形成されている。上面視で略台形状をなし、台形の下底を出射端面３１ｃとしたとき、上底に相当する端面３１ｄの隅部に入光部３２を設けている。これにより第２のサブユニットを構成する。

入光部３２は、板状導光体用のＬＥＤ４３の光軸上にてＬＥＤ４３に対向する凸形状とした入射面３２ａ、入射面３２ａの両側に設けてＬＥＤの光軸から拡がって照射する光が入射する側方入射面３２ｂ、側方入射面３２ｂから入射した光を反射する反射面３２ｃが形成されている。入射面３２ａの形状を調整することによりＬＥＤ４３から入射する直射光を出射端面３１ｃに向かって拡げるようにしている。また、側方入射面３２ｂおよび反射面３２ｃの形状を調整することによりＬＥＤ４３から斜め方向に出射した光強度の低い光も補足して利用するようにしている。他の端面３１ｄ、３１ｅ、３１ｆおよび板面３１ａ，３１ｂも入光部３２から入射した光の内面反射面として利用している。

板状の導光体３１の出射端面３１ｃは、図５および図７に示したように、第１の棒状導光体の入反射面２１ｂに対向して配設している。したがって、出射端面３１ｃから出射した光は、第１の棒状導光部材の入反射面２１ｂに向かって進む。このとき、入反射面２１ｂの平坦面２１ｄに対して垂直方向から入射した光は図５に示すように第１の棒状導光体２１を通過して、棒状導光体の出射面、すなわち発光面１１から出射する（光線Ｌ３）。板状の導光体３１の出射端面３１ｃに対して斜め方向に出射し、入反射面２１ｂの楔形状切欠き２２ｃの傾斜した面に対して垂直方向から入射する光の一部も、第１の棒状導光体２１を通過して棒状導光体の出射面、すなわち発光面１１から出射する。

板状の導光体３１は、図７に示したように一つの略台形形状の平板を１単位とし、それらが出射端面３１ｃ側を連結して一体に形成することで、図８のように連続する１枚としている。これにより第１の棒状導光体２１の長尺方向において曲線となっている場合でも、その曲率に追従することができる。なお、１単位のみの板状の導光体３１としても良い。

また、導光体２１，２２，２３の夫々の光源であるＬＥＤ４１，４２，４３の夫々は独立して点灯制御可能な図示しない点灯制御装置に接続されている。

次に、本実施の形態のライセンスプレートランプ１０の点灯状態について説明する。ＬＥＤ４１のみが点灯すると、ＬＥＤ４１から出射した光は第１の棒状導光体２１を通って発光面１１から出射する。すなわち、図１における紙面上側の部分がライン状に発光する。このとき、同時に左側の導光体２２に設けたＬＥＤ４２および右側の導光体２２に設けたＬＥＤ４２を点灯すると、ライセンスプレート搭載部１３の上辺および側辺を囲うようなライン状の発光面となる。この点灯状態を第１の点灯状態とする。

次に、ＬＥＤ４１の点灯を消灯し、代わりに板状の導光体３１に取り付けたＬＥＤ４３を点灯する。ＬＥＤ４３から出射した光は板状の導光体３１に入射した後、その出射端面３１から導光体３１外に出射し、その後に第１の棒状導光体２１を通って発光面１１から出射する。すなわち、図１における紙面上側の部分がライン状に発光する。このとき、左側の導光体２２に設けたＬＥＤ４２および右側の導光体２２に設けたＬＥＤ４２による点灯色と、板状の導光体３１に取り付けたＬＥＤ４３の点灯色を異なるものとしておく。これにより、ライセンスプレート搭載部１３の上辺および側辺を囲うようなライン状の発光面である点では、ＬＥＤ４１の点灯と同一だが、上辺の発光面が異なる色の発光に切り替わった照明がなされる。この点灯状態を第２の点灯状態とする。

第１の点灯状態と第２の点灯状態とを比較すると、発光面１１からの発光が第１の点灯状態と第２の点灯状態とで異なる発光色で発光する。さらに、第１の点灯状態と第２の点灯状態とでは、発光面１１の配向パターンが相違する。第１の点灯状態の光線と、第２の点灯状態の光線とでは、第１の棒状導光体から出射する主たる光線の出射位置が異なるからである。すなわち棒状導光体の側面からライン状の多色発光を配光パターンを変えて照射することができ得る。

（第２の実施の形態）
図９は、ＬＥＤ光源ユニットにおいて、第１の棒状導光体２１および板状の導光体３１を水平面で切断した概略断面図であり、第１の実施の形態の図５に相当する。第２の実施の形態においては、第１の実施の形態と異なり、板状の導光体３１の出射端面３１ｃに、出射方向を制御する制御素子３１ｄを形成している点が異なる。

制御素子３１ｄは、板状の導光体３１を第１の棒状導光体２１における入反射面２１ｂに対向して配置したときに、平坦面２１ｄに対向している領域に形成した凹面である。板状の導光体３１の出射端面３１ｃから出射する光線のうち、制御素子３１ｄから出射する光の屈折方向を調整して、対応する平坦面２１ｄに向かう光線を増加させている。すなわち、平坦面２１ｄに向かう光の指向性を高めている。

第１の点灯状態においては、楔形状切欠き２２ｃの傾斜面に対応する領域から第１の棒状導光体に直交する方向に向かう光が最も強い強度で出射する。第２の点灯状態においては平坦面２１ｄに対応する領域から第１の棒状導光体に直交する方向に向かう光が最も強い強度で出射する。第２の実施形態においては、平坦面２１ｄに対応する板状の導光体３１の出射端面３１ｃに、出射方向を制御する制御素子３１ｄを形成している。これにより、第２の点灯状態における配光パターンを第１の点灯状態と独立して調整することができる。

なお、第１の点灯状態と第２の点灯状態の夫々の配向パターンの調整は、上記の実施の形態に限るものではない。平坦面に制御素子を設けるものでも良い。また、第１の棒状導光体の発光面１１に微細な凹凸加工を施して、様々な方向に拡散して出射する拡散面とすることで、第１点灯状態も第２点灯状態もいずれも拡散発光面として拡散配光の配光パターンを得るようにしても良い。また、ＬＥＤ４１とＬＥＤ４３の両方を点灯することで、発光面１１から照射光を点灯状態１と点灯状態２の合成光とすることもできる。

（第３の実施の形態）
図１０は、第１の実施の形態で説明したＬＥＤ光源ユニットを車両用のリヤランプに適用した車両用灯具の要部を示す概略斜視図である。図示しないランプハウジングとレンズカバーとで形成される灯室内に導光体を用いたＬＥＤ光源ユニット５０を収納する。エクステンション５５は、ＬＥＤ光源ユニット５０とレンズカバーとの間に設置される。エクステンション５５に設けられた３つの穴部５５ａは、図示しないターンランプ等のリヤランプの機能の照明を行うランプユニットを設ける場所に相当する。エクステンションの表面には２つの孔部５５ａを含む凹部５５ｂが設けられている。凹部５５ｂ内における孔部５５ａの上方および下方にＬＥＤ光源ユニット５０の棒状導光体の発光面が位置するように、取付け溝５５ｃが形成されている。図１０において取付け溝５５ｃは簡略化して線で表現している。なお、エクステンション５５は、孔部に設けるランプユニットの周囲を覆ってハウジングがレンズカバーを通して直接観察されないように遮蔽する装飾部材である。よって、棒状導光体の端部に設けた光源結合部４０もエクステンション５５の背面に位置させて灯具前方（車両後方）から光源結合部４０を観察できにくいように配設している。

ＬＥＤ光源ユニット５０は、第１の実施の形態で説明した導光体ユニットと同様の特徴を有する。第１の棒状導光体２１とその端部に設けたＬＥＤ４１からなる第１のサブユニット５１と、第１の棒状導光体２１の背面側に設けた板状の導光体３１およびＬＥＤ４３からなる第２のサブユニット５２と、第１のサブユニットの棒状導光体２１の右側端部から下方向に延びる棒状導光体２２とその端部に設けたＬＥＤ４２からなる第３のサブユニット５３を備える。第１のサブユニット、第２のサブユニットおよび第３のサブユニットの構成については、第１の実施の形態で説明した導光体およびＬＥＤと同様であるので、ここでの説明は省略し、第１の実施形態と同一の符号を付している。

第３の実施の形態においては、さらに、第４のサブユニット５４を有する。第４のサブユニット５４は、エクステンション５５の２つの孔部５５ａより下方で、凹部５５ｂ内に位置するように配置される。第４のサブユニット５４は、第３のサブユニットの構成と同様である。すなわち、第１のサブユニットの棒状導光体２１の右側端部から下方向に延びる棒状導光体２２と、その端部に設けたＬＥＤ４２からなり、端部に設けたＬＥＤ４２からの光を棒状導光体２１の後方側側面に設けた反射面２ｂにて反射して、反射面２２ｂにて反射した光が棒状導光体の側面である発光面から出射する。これにより、車両用灯具の外周を光らせることができる。

上記実施形態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。例えば、板状の導光体３１の端面に入光部３２を設けているが、板面３１ａに入光部を設け板面３１ｂの対応する場所に反射面を設ける構造とすることもできる。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。

本発明は、ヘッドランプ、フォグランプ、テールランプ、パーキングランプ、クリアランスランプ、ストップランプ、ターンシグナルランプ、サイドマーカランプ、バックアップランプなどの車両用灯具などに利用可能である。

１ 車両用灯具
２ レンズカバー
３ 導光棒
３１ 入射面
３２ 反射面
４ ＬＥＤ
Ｌ 光源部
１０ 車両用信号灯具（照明装置）
１１、１２ 発光面
１３ ライセンスプレート搭載部
１４ 車体
１５ ハウジング
２１ 第１の棒状導光体
２１ａ 端面
２１ｂ 入反射面
２１ｃ 楔形状切欠き
２１ｄ 平坦面
２２ 第２の棒状導光体
２２ａ 端面
２２ｂ 反射面
２２ｃ 楔形状切欠き
３１ 板状の導光体
３１ａ、３１ｂ 板面
３１ｃ 出射端面
３１ｄ〜３１ｆ 端面
３１ｄ 制御素子
３２ 入光部
３２ａ 入射面
３２ｂ 側方入射面
３２ｃ 反射面
４０ 光源結合部
４１、４２ 第１のＬＥＤ
４１ａ 出射面
４１ｂ 光源結合部材
４３ 第２のＬＥＤ
５０ ＬＥＤ光源ユニット
５１〜５４ サブユニット
５５ エクステンション
５５ａ 孔部
５５ｂ 凹部
５５ｃ 溝部

Claims (3)

1. 少なくとも第１ＬＥＤ光源と第２ＬＥＤとを有する２つのＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源からの出射光を入射する入射面を備えた導光体とを有し、線状の発光面から発光するＬＥＤ光源ユニットであって、
   前記導光体は、棒形状の第１の導光体と、板形状の第２の導光体とを有し、
   前記第１の導光体は、端部に設けられ前記第１ＬＥＤ光源からの光を入射する第１導光体入射面、長手方向に延在する側面に設けた第１導光体反射面および第１導光体出射面を備えており、前記第１導光体反射面には、長手方向に沿った第１導光体平坦面と、前記第１導光体平坦面に対して傾斜している第１導光体傾斜反射面が形成され、
   前記第２の導光体は、端面もしくは板面に設けられ前記第２ＬＥＤ光源からの光を入射する第２導光体入射面、第２導光体入射面から第２の導光体に入射した光を反射する第２導光体反射面および端面に設けた端面出射面を備えており、
   前記第２の導光体の端面出射面は、前記第１の導光体の延在する長手方向に沿って前記第１導光体反射面に対向して配置されており、
   前記第１導光体出射面は、前記第１ＬＥＤ光源の出射光が前記第１の導光体を通って出射する光線と、前記第２ＬＥＤ光源の出射光が前記第２の導光体および前記第１の導光体を通って出射する光線の両方の光線を出射可能とされていることを特徴とするＬＥＤ光源ユニット。
2. １つの前記第１の導光体および第１ＬＥＤ光源と、
   少なくとも２つの第２の導光体および第２ＬＥＤ光源とを備え、
   前記２つの第２の導光体の夫々の端面出射面は、前記第１の導光体の延在する長手方向に並んで一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源ユニット。
3. 請求項１に記載のＬＥＤ光源ユニットと、
   前記ＬＥＤ光源ユニットを収納するハウジングと、
   前記第１導光体出射面の出射方向前方に位置し、前記ハウジングに取り付けられるレンズカバーと、
   前記第１ＬＥＤと前記第２ＬＥＤの点灯を独立に制御可能な点灯装置とを備え、
   前記第１ＬＥＤのみを点灯したときに得られる第１の配光パターンと、前記第２ＬＥＤのみを点灯したときに得られる第２の配光パターンとが、異なることを特徴とする車両用灯具。

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