JP4637771B2 - 灯具 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子を光源とする車両用灯具に関する。

近年のＬＥＤの発光効率の向上に伴って、光源としてＬＥＤを使用した車両用灯具が、種々提案されている。
このようなＬＥＤを使用した車両用灯具は、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。

ここで、特許文献１による車両用灯具は、図８に示すように、構成されている。
即ち、図８において、車両用灯具１は、複数個のＬＥＤから成る光源２と、この光源２の前方に配置されたレンズ３と、から構成されている。

上記光源２は、一列に並んで配置された複数個のＬＥＤ２ａから構成されている。
各ＬＥＤ２ａは、共通の基板２ｂ上にて、互いに接近して実装されている。
そして、各ＬＥＤ２ａは、それぞれ図示しない駆動回路により駆動制御されて発光し、見かけ上線光源として作用するようになっている。

上記レンズ３は、凸レンズから構成されており、その後側の焦点位置が、上記光源２の中央に位置するＬＥＤ２ａ、即ち上述した線光源の中心付近に位置するように配置されている。

このような構成の車両用灯具１によれば、上記光源２の各ＬＥＤ２ａが駆動回路により駆動制御されることにより、発光する。そして、各ＬＥＤ２ａから出射した光が、上記レンズ３を介して、前方に向かって照射される。
これにより、各ＬＥＤ２ａから成る線光源の像が前方に向かって投影されることにより、カットラインの少なくとも一部が形成されるようになっている。

これに対して、特許文献２による車両用灯具は、図９に示すように構成されている。
図９において、車両用灯具４は、ＬＥＤから成る光源５と、この光源５の前方に配置されたレンズ６と、から構成されている。
上記光源５は、基板（図示せず）上に実装されたＬＥＤ５ａから構成されている。

ここで、このＬＥＤ５ａは、図９においては一つのみが示されているが、実際には、紙面に垂直な方向に並んで比較的狭いピッチで並んで配置されており、それぞれ図示しない駆動回路により駆動制御されて発光し、見かけ上線光源として作用するようになっている。

上記レンズ６は、透明材料から成る平板から構成されており、その表面に多数の並んで配置された微小なレンズカット６ａを備えている。
このレンズカット６ａは、上記線光源の長手方向と垂直な方向（図８にて左右方向）に関して、異なる屈折角を有する複数のプリズムを組み合わせた多面プリズムとして形成されている。
そして、上記レンズカット６ａは、全体として、この形状が線光源の長手方向に平行移動された所謂直線状多面プリズムカットとして形成されている。

このような構成の車両用灯具４によれば、上記光源５の各ＬＥＤ５ａが駆動回路により駆動制御されることにより、発光する。そして、各ＬＥＤ５ａから出射した光が、上記レンズ６を介して、前方に向かって照射される。
その際、レンズ６に設けられたレンズカット６ａにより、各ＬＥＤ５ａからの光が拡散され、全体として均一な配光パターンが形成されるようになっている。
特開２００４−３１１１０１号 特開平０６−１８７８１０号

ところで、特許文献１による車両用灯具１においては、光源２を構成する各ＬＥＤ２ａの像がレンズ３により前方に向かって投影される。従って、個々のＬＥＤ２ａの指向性が比較的強い配光特性がそのまま配光パターンを形成することになる。これにより、配光パターンに輝度ムラが発生することになってしまう。

これに対して、特許文献２による車両用灯具４においては、ＬＥＤ５ａからの光が、レンズ６を透過する際に、レンズ６に設けられた多面プリズムカット６ａにより拡散されることになる。従って、前方に向かって照射される光の配光パターンは、全体に均一化されることになる。

同様にして、レンズ６に対して、多面プリズムカット６ａの代わりに、図１０に示すように、魚眼カット６ｂを備えた構成も知られている。
このような魚眼カット６ｂを備えたレンズ６を使用した車両用灯具によれば、同様にして、ＬＥＤ５ａからの光がレンズ６を透過する際に、レンズ６に設けられた魚眼カット６ｂにより拡散されることになる。
従って、同様に前方に向かって照射される光の配光パターンは、全体に均一化されることになる。

しかしながら、このようにな多面プリズムカット６ａまたは魚眼カット６ｂを備えたレンズ６を使用した車両用灯具４においては、これらのカットが非常に細かく形成されていることから、外部から観察した場合、例えばすりガラスのように、素通し感がない。

このため、多面プリズムカット６ａや魚眼カットを構成する個々のプリズムカット部や魚眼カット部の形状を変更したとしても、外観の見栄えは殆ど同じとなり、斬新性や新規性のないデザインになってしまう。
これに対して、斬新な見栄えを得るために、各ＬＥＤに対して、所望の配光特性を形成するためのレンズを配置すると、所定の光学作用を得るためには、レンズが厚肉になってしまい、ヒケ等の成形歪みが大きくなる。
従って、成形精度が低下すると共に、材料の使用量が多くなることから、材料コスト及び重量が増大してしまう。

また、このような問題は、光源２の発光素子として、ＬＥＤ１ａ，５ａではなく、他の種類の発光素子を使用している場合についても、同様に発生する。

本発明は、以上の点から、簡単な構成により、斬新なデザインを可能にした発光素子から成る特に車両用灯具に適した灯具を提供することを目的としている。

上記目的は、本発明によれば、少なくとも一つの発光素子から成る光源と、上記光源の前方に配置されたレンズと、を含んでいる、灯具であって、上記レンズが、上記光源の各発光素子に対応して、各発光素子の光軸と同軸に配置されたレンズカット部を備えており、各レンズのレンズカット部が、対応する発光素子からの光を中心付近に集束するようにエイミングさせる横長の中央領域と、対応する発光素子からの光をやや拡散するようにエイミングさせる上方及び下方領域と、から成り、上記レンズカット部の中央領域がレンズの光源側の後面に形成されていると共に、上記上方及び下方領域がレンズの前面に形成されており、上記各レンズカット部が、光軸方向に見て、光軸の周りに所定半径を有する円形として形成されており、上記各レンズカット部の上方及び下方領域が、レンズカット部の上側及び下側にて、レンズカット部の外周の内側にて扇形に形成され、レンズカット部の外周及びこの外周より小さい半径の内周と、光軸から水平線に対して上下に所定角度を成す半径方向に延びる境界線と、から画成されていることを特徴とする、灯具により、達成される。

本発明による灯具は、好ましくは、上記各レンズカット部の上方及び下方領域が、光軸方向に見て、中央領域と重ならず、且つ隙間がないように配置されている。

本発明による灯具は、好ましくは、上記境界線が、光軸に関して水平線から＋４５度及び−４５度の方向に延びている。

上記構成によれば、光源の各発光素子から出射した光は、レンズのそれぞれ対応するレンズカット部を介して前方に向かって照射される。
その際、レンズカット部の中央領域を透過した光は、この中央領域の光学作用によって中心付近に向かって集束するようにエイミングされるので、光軸の周りに中心付近にて横長の配光パターンが形成されることになる。

これに対して、レンズカット部の上方及び下方領域を透過した光は、これらの領域の光学作用によってやや拡散するようにエイミングされるので、光軸に対して広い角度範囲に広がる配光パターンが形成されることになる。

このようにして、上記レンズカット部の比較的大きな面積の中央領域を透過した光が、光軸の中心付近に横長の主配光となるべき配光パターンを形成すると共に、上記レンズカット部の比較的小さな面積の上方及び下方領域を透過した光が、広い角度範囲に拡散する補助的な配光パターンを形成することになる。

この場合、上記レンズカット部の中央領域，上方及び下方領域は、微小なカットではなく、比較的大きく、目立つ大きさであるので、これらの中央領域，上方及び下方領域の形状に基づいて、独創性のある新規なデザインが可能となり、斬新な見栄えを実現することができる。
また、上記レンズカット部の中央領域がレンズ後面に、また上方及び下方領域がレンズ前面に配置されていることから、レンズ全体が厚肉になるようなことはなく、成形精度が向上すると共に、材料コスト及び重量が低減され得ることになる。

上記各レンズカット部の上方及び下方領域が、光軸方向に見て、中央領域と重ならず、且つ隙間がないように配置されている場合には、発光素子からの光が、上記レンズカット部の中央領域または上方及び下方領域の何れかを透過するので、すべての光が配光パターンを形成することになり、光の利用効率が向上することになる。。

上記各レンズカット部が、光軸方向に見て、光軸の周りに所定半径を有する円形として形成されており、上記各レンズカット部の上方及び下方領域が、レンズカット部の上側及び下側にて、レンズカット部の外周の内側にて扇形に形成されている場合には、各レンズカット部が光軸に対して対称に形成されることになる。

上記各レンズカット部の上方及び下方領域が、レンズカット部の外周及びこの外周より小さい半径の内周と、光軸から水平線に対して上下に所定角度を成す半径方向に延びる境界線と、から画成されている場合、好ましくは、上記境界線が、光軸に関して水平線から＋４５度及び−４５度の方向に延びている場合には、各レンズカット部の中央領域を透過した光により、横長の長方形に近似した形状の配光パターンが形成されることになる。

このようにして、光源の各発光素子に対応するレンズのレンズカット部に対して、その後面に中央領域を、また前面に上方及び下方領域を、それぞれ形成することにより、所望の配光パターンを形成することができると共に、各レンズカット部の中央領域，上方及び下方領域の形状が、視認され得る程度の大きさであることから、これらの形状に基づいて、種々のデザインが可能になる。
従って、灯具、特に車両用灯具のデザインの自由度が大きくなるので、独創的なあるいは新規なデザインが可能になり、斬新な見栄えの外観を実現することができる。

以下、この発明の好適な実施形態を図１から図７を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１〜図３は、本発明を適用した車両用灯具の一実施形態の構成を示している。車両用灯具１０は、自動車のテールランプとして構成されており、複数個のＬＥＤから成る光源１１と、この光源１１の前方に配置されたレンズ１２と、から構成されている。そして、図１は車両用灯具１０の正面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線を通る水平断面図、図３は図１におけるＢ−Ｂ線を通る垂直断面図である。

上記光源１１は、複数個（図示の場合、九個）のＬＥＤ１１a から構成されている。
ここで、各ＬＥＤ１１ａは、共通の一つの基板（図示せず）上に、あるいは個々の基板（同様に、図示せず）上にて、それぞれその中心軸がこれらの基板の表面に対してほぼ垂直になるように、さらに他のＬＥＤ１１ａの中心軸と平行になるように、実装されている。
そして、各ＬＥＤ１１ａは、上記基板上に構成され、あるいは外部に接続された駆動回路により駆動制御され、発光するようになっている。

上記レンズ１２は、透光性材料、例えば樹脂材料から構成されており、全体が平板状に形成されており、上記光源１１の各ＬＥＤ１１ａの中心軸（光軸）に対して垂直に配置されている。
さらに、上記レンズ１２は、図１に示すように、各ＬＥＤ１１ａの中心軸（光軸）と同心の複数個（図示の場合、九個）のレンズカット部１３を備えている。

これらのレンズカット部１３は、それぞれレンズ１２と一体に構成されており、図１に示すように、一個１３ａがレンズ１２の中心に、そして他の八個１３ｂ〜１３ｉが、中心に対して所定半径の円周上に等角度間隔で配置されている。

各レンズカット部１３は、図１に示すように、ＬＥＤ１１ａの光軸Ｏ方向に見て円形の外形を有しており、横長の中央領域１４と、その上下に位置する上方領域１５及び下方領域１６と、から構成されている。

ここで、上記上方領域１５及び下方領域１６は、図４に示すように、当該レンズカット部１３の前面（光の出射面）にて、図１に示すように、それぞれレンズカット部１３の円形の外周の内側にて扇形に形成されている。
具体的には、上記上方領域１５及び下方領域１６は、レンズカット部１３の外周縁１５ａ，１６ａと、この外周縁より小さい半径の内周縁１５ｂ，１６ｂと、光軸Ｏの水平方向に対して、所定角度θだけ上下に傾斜した側縁１５ｃ，１５ｄ，１６ｃ，１６ｄと、により画成されている。
ここで、上記所定角度θは、好ましくは４５度に選定されている。
さらに、上記上方領域１５及び下方領域１６は、対応するＬＥＤ１１ａからの光をやや拡散するようにエイミングさせる凸レンズとして形成されている。

上記中央領域１４は、図４に示すように、当該レンズカット部１３ｂの後面（光の入射面）にて、図１に示すように、それぞれレンズカット部１３の円形の外周の内側にて、前述した上方領域１５及び下方領域１６に対応する領域を除いて形成されている。
即ち、上記中央領域１４は、レンズカット部１３の円形の外形から、上記上方領域１５及び下方領域１６に対応する領域を切り欠いた形状に形成されている。 これにより、上記中央領域１４は、図５に示すように、横長の長方形の配光パターンを形成するように、この長方形に近似した形状に形成されることになる。 さらに、上記中央領域１４は、対応するＬＥＤ１１ａからの光を中心付近に集束するようにエイミングさせる凸レンズとして形成されている。

本発明実施形態による車両用灯具１０は、以上のように構成されており、光源１１の各ＬＥＤ１１ａが図示しない駆動回路により駆動制御され発光する。
そして、光源１１の各ＬＥＤ１１ａから出射した光は、レンズ１２の対応するレンズカット部１３を透過して、前方に向かって照射される。

その際、レンズカット部１３の中央領域１４を透過した光Ｌ１は、図４に示すように、中央領域１４の光学作用に基づいて、中心付近に向かって集束するようにエイミングされる。
これにより、上記光Ｌ１は、前方（光の照射方向）に向かって所定の横長の配光特性で照射される。従って、上記光Ｌ１により主配光が形成されることにより、所定の配光規格が満たされるようになっている。

これに対して、レンズカット部１３の上方領域１５及び下方領域１６を透過した光Ｌ２は、図４に示すように、これらの上方領域１５及び下方領域１６の光学作用に基づいて、上下にやや拡散するようにエイミングされる。
これにより、上記光Ｌ２は、前方（光の照射方向）に向かって上下に拡散する配光特性で照射される。従って、上記光Ｌ２により補助配光が形成されることにより、主配光の周囲の視認性が向上するようになっている。

この場合、前述したように、レンズ１２の各レンズカット部１３に関して、中央領域１４がレンズ１２の後面（光の入射面）に形成され、即ち後方（光源側）に突出するように形成され、また上方領域１５及び下方領域１６がレンズ１２の前面に形成され、即ち前方に突出するように形成されている。
これにより、図６及び図７に示すように、レンズカット部１３の各領域１４，１５及び１６が、一体的にレンズ１２の前面または後面に形成された場合と比較して、レンズ１２が薄肉に形成され得ることになる。
従って、レンズ１２の成形時のヒケ等による歪みが低減され、成形精度が向上すると共に、成形材料の使用量が少なくて済むので、材料コストが低減され、またレンズ１２の重量が低減され得ることになる。

このようにして、本発明実施形態による車両用灯具１０によれば、光源１１の各ＬＥＤ１１ａに対応して、レンズ１２にレンズカット部１３を設けたことにより、レンズカット部１３の各領域１４，１５及び１６が、外部から視認できる程度に比較的大きく形成されているので、これらの領域１４，１５及び１６の形状に基づいて、独創性のある新規なデザインが可能になる。
従って、デザインの自由度が大きくなると共に、斬新な見栄えの外観を呈することが可能になる。

上述した実施形態においては、光源１１を構成する発光素子としてＬＥＤが使用されているが、これに限らず、例えばレーザー素子等の他の種類の発光素子を使用した光源１１を備えていてもよい。

さらに、上述した実施形態においては、車両用灯具１０は、自動車のテールラランプとして構成されているが、これに限らず、ウィンカーランプ、ストップランプ等の車両用灯具や、その他一般の照明灯のための灯具にも本発明を適用し得ることは明らかである。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、斬新なデザインを可能にした発光素子から成る特に車両用灯具に適した灯具が提供されることになる。

本発明による車両用灯具の一実施形態の構成を示す概略正面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う概略横断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う概略縦断面図である。 図１のレンズにおける１つのレンズカット部及び対応するＬＥＤとの関係を示す拡大断面図である。 図４のレンズカット部を示す拡大正面図である。 図１のレンズを前側から見た斜視図である。 図１のレンズを後側から見た斜視図である。 従来のＬＥＤを使用した車両用灯具の一例の構成を示す概略斜視図である。 従来のＬＥＤを使用した車両用灯具の他の例の構成を示す概略断面図である。 従来のＬＥＤを使用した車両用灯具のさらに他の例の構成を示す（Ａ）概略断面図及び（Ｂ）概略正面図である。

符号の説明

１０ 車両用灯具
１１ 光源
１１ａ ＬＥＤ（発光素子）
１２ レンズ
１３，１３ａ〜１３ｉ レンズカット部
１４ 中央領域
１５ 上方領域
１６ 下方領域

Claims (3)

1. 少なくとも一つの発光素子から成る光源と、上記光源の前方に配置されたレンズと、を含んでいる、灯具であって、
   上記レンズが、上記光源の各発光素子に対応して、各発光素子の光軸と同軸に配置されたレンズカット部を備えており、
   各レンズのレンズカット部が、対応する発光素子からの光を中心付近に集束するようにエイミングさせる横長の中央領域と、対応する発光素子からの光をやや拡散するようにエイミングさせる上方及び下方領域と、から成り、
   上記レンズカット部の中央領域がレンズの光源側の後面に形成されていると共に、上記上方及び下方領域がレンズの前面に形成されており、
   上記各レンズカット部が、光軸方向に見て、光軸の周りに所定半径を有する円形として形成されており、
   上記各レンズカット部の上方及び下方領域が、レンズカット部の上側及び下側にて、レンズカット部の外周の内側にて扇形に形成され、レンズカット部の外周及びこの外周より小さい半径の内周と、光軸から水平線に対して上下に所定角度を成す半径方向に延びる境界線と、から画成されていることを特徴とする、灯具。
2. 上記各レンズカット部の上方及び下方領域が、光軸方向に見て、中央領域と重ならず、且つ隙間がないように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の灯具。
3. 上記境界線が、光軸に関して水平線から＋４５度及び−４５度の方向に延びていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の灯具。

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