JP5507240B2

JP5507240B2 - 車両用灯具

Info

Publication number: JP5507240B2
Application number: JP2009298221A
Authority: JP
Inventors: 麻美仲田
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2029-12-28
Also published as: JP2011138695A

Description

本発明は自動車等の車両における標識灯に適用する車両用灯具に関し、特にＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とした車両用灯具に関する。

従来の車両用灯具の一例として、例えば、特許文献１に開示されているように板状の導光体の平面部が第１の光源の光軸と平行に延設され、該導光体の背面部の一部が第１の光源の前側に配置されているものが知られている。この車両用灯具は、導光体の背面部の他の一部がリフレクタの背後にまで延長配置されており、第２の光源が導光体の背面部の他の一部に対向配設されているものがある。

特開２００７−２５０４０１号公報

上記特許文献１に開示された従来の車両用灯具では、発光部が放射状に広がる導光体の照射方向側の前端部のみであり、この前端部が幅狭で且つ横長の帯状に発光する。ところが、光源がＬＥＤであると出射光量の密度が光軸付近で高く、光軸から離れるに従って低くなるため、発光部全体が均一に発光せず、粗密ムラが発生していた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、導光体の板幅方向における単位面積当りの光量が等しくなるように、光源から導光体内に入射する光を入射部で屈折させるので、少ない光源数で粗密ムラ無く且つ均一に出射部を発光させることができる車両用灯具を提供することにある。

上記課題を解決することができる本発明に係る車両用灯具は、光量が光軸付近で最も強く、光軸から離れるに従って弱まる半導体発光素子である光源と、該光源の前方に配置された板状の導光体と、を備える車両用灯具であって、前記導光体は、後端部近傍に前記光源の光を入射する入射部と、先端部に該入射部から入射して前方に導光された光を出射する出射部と、前記入射部から該出射部にわたって平面視の板幅が放射状に大きくなる導光部と、を有し、前記入射部は、前記光源からの光を光軸近傍の略中心部では拡散方向に屈折させると共に、光軸から離れた略外側部では集光方向に屈折させることを特徴とする。

上記構成の車両用灯具によれば、導光体の入射部から入射する光源の光は、出射光量の多い光軸近傍の中心部では拡散方向に屈折させると共に、光軸近傍よりも出射光量の少ない光軸から離れた外側部では集光方向に屈折させる。即ち、例えば、半導体発光素子である光源がＬＥＤの場合、ＬＥＤの指向特性は、出射光量が光軸付近で多く、光軸から離れるに従って少なくなる。
したがって、光軸付近の入射光を光軸から離れる外側方向に拡散させると共に、光軸から離れた外側付近で拡散されてしまう入射光を内側方向に屈折させるように入射光を屈折制御する。これにより、導光体の板幅方向における出射光の光量が略等しくなるので、出射部の中央部分だけ強く光るような粗密ムラを確実に無くすことができる。なお、ここで云う拡散方向及び集光方向とは、板幅方向における光軸から離れる外側方向に屈折する場合を拡散方向、光軸に近づく内側方向に屈折する場合を集光方向と便宜的に云う。

また、上記構成の車両用灯具において、前記入射部は、前記光源からの光を前記板幅方向における単位面積当りの前記出射部からの出射光の光量が略等しくなるように屈折させることが望ましい。

このような構成の車両用灯具によれば、導光体内の板幅方向における単位面積当りの出射部からの出射光の光量が略等しくなるように屈折する。即ち、出射部で均一発光するように、入射部によって入射光を屈折制御している。これにより、少ない光源数で粗密ムラ無く且つ均一に出射部を発光させることができる。なお、ここで云う板幅方向とは、導光体の板面を平面視した場合、略扇形状の導光部における平面内で光軸と直交する方向である。

また、上記構成の車両用灯具において、前記導光体は、前記出射部に光を屈折させるステップを有していることが望ましい。

このような構成の車両用灯具によれば、入射部から入射した光源の光は、出射部のステップによって光軸に沿った照射方向に屈折されるので、配光制御の精度を向上させることができる。これにより、見栄えの良好な出射部での均一発光を実現することができる。

また、上記構成の車両用灯具において、前記入射部は、前記光源方向に凸形状をしていることが望ましい。

このような構成の車両用灯具によれば、入射部を光源方向に凸形状に形成することで、入射光を凸形状で集光させて、上下の板面で全反射させて出射部まで効率良く導光させる。

本発明に係る車両用灯具によれば、導光体の入射部から入射する光源の光は、導光体内の板幅方向における単位面積当りの光量が等しくなるように入射部によって屈折制御しているので、少ない光源数で出射部の発光面全体をより均一に発光させることができる。

本発明に係る一実施形態の車両用灯具１０の正面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。図１のＢ−Ｂ線断面図である。図２の要部を示す概略説明図である。

以下、本発明に係る車両用灯具の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、この車両用灯具は、例えば、灯具ハウジング内に収容される、テール＆ストップランプに適用される。

図１〜図３に示すように、本発明の一実施形態である車両用灯具１０は、灯具ハウジング内で基部１２から湾曲状に立設された取付け部１１と、車幅方向に３列配置された略扇形状の導光体１３、１４、１５と、半導体発光素子（光源）である３個のＬＥＤ１７と、を備えている。

各ＬＥＤ１７は、ＬＥＤ基板１６上に各導光体１３〜１５に対応した各導光体１３〜１５の後端部近傍に実装されている。ＬＥＤ１７の指向特性は、出射光量が光軸Ａｘ付近で最も多く、光軸Ａｘから離れるに従って少なくなる。ＬＥＤ基板１６は、灯具ハウジング内に固定されている不図示の固定部材に取付けられている。

各導光体１３〜１５は、ＬＥＤ１７の光軸Ａｘ上に沿ってＬＥＤ１７の前端近傍に配置されており、取付け部１１の中央部で板面１９を立てるように３列横並びに配置されている。この導光体１３〜１５は、例えば、透明、赤色、黄色、橙色等の樹脂材料から成形されている。

各導光体１３〜１５は、ＬＥＤ１７側の後端部近傍にＬＥＤ１７の光を入射する入射部２０と、先端部に入射部２０から入射して前方に導光された光を出射する出射部２２と、を有している。また、入射部２０から出射部２２に向かって放射状に拡がる板状導光部２１を有している。即ち、各導光体１３〜１５は、導光体の板面１９を平面視した場合、入射部２０から出射部２２にわたって導光体１３〜１５の板幅（図２中では縦幅）が放射状に拡幅されている。

入射部２０は、出射方向に突出した略放物面である。この放物面によってＬＥＤ１７からの入射光を板幅方向における単位面積当りの光量が略等しくなるように屈折させる。また、入射部２０は、ＬＥＤ１７側に凸形状をしている（図３参照）。入射部２０から入射した入射光は、凸形状によって集光され、上下の板面１９で全反射されて出射部まで効率良く導光される。出射部２２は、複数の凹凸状のステップ２３が光軸Ａｘを中心に上下対称に形成されている。このステップ２３によって入射光を光軸Ａｘに沿った照射方向に屈折させる。

次に、車両用灯具１０の光学的特性について説明する。なお、３個の導光体１３〜１５はいずれも同じ光学的特性を有しているため、中央に配置された導光体１４について説明する。
図２に示すように、ＬＥＤ１７が発光されると、ＬＥＤ１７の光は入射部２０から導光体１４の板状導光部２１内に入射される。そして、扇形状の板状導光部２１に沿って徐々に拡散されながら出射部２２へ向けて導光され、出射部２２のステップ２３によって照射方向へ向けて出射光α１〜α３として拡散照射される。

図４に示すように、導光体１４の入射部２０は、出射部２２を均一発光させるために略放物面である凹面形状の入射光制御面２４になっている。具体的には、光軸Ａｘを基準に外側方向に向って出射角θ１の等間隔で入射光制御面２４に入射する３本の入射光α１、α２、α３を一例に挙げて説明する。

入射光α１は、出射光量の比較的多い光軸Ａｘ近傍の中心領域を通過する出射角θ１の入射光であり、図中破線で示した仮想入射光に対して光軸Ａｘから離れる拡散方向に屈折角θ２だけ屈折する。入射光α２は、入射光α１を基準に出射角θ１の中間領域を通過する入射光である。
なお、ＬＥＤ１７の種類によって異なるが、光軸Ａｘ上の光量を１００とすると、ここで云う中心領域とは、光量が約１００〜７０の範囲であり、中間領域とは、光量が約７０〜４０の範囲である。また、後述する外側領域とは、光量が約４０〜１０の範囲である。

入射光α３は、入射光α２を基準に出射角θ１で、入射光α１、α２よりも出射光量の比較的少ない光軸Ａｘから遠く離れた外側領域を通過する入射光であり、仮想入射光に対して光軸Ａｘ方向（集光方向）に屈折角θ３だけ屈折する。これにより、導光体１４内の板幅方向における１０区分に区画した各々単位面積ｂ１〜ｂ１０当りの通過光量を均一にすることができる。

即ち、入射光α１の通過する中心領域を区分ｂ１〜ｂ３、入射光α２の通過する中間領域を区分ｂ４〜ｂ６、入射光α３の通過する外側領域を区分ｂ７〜ｂ１０とすると、区分ｂ１〜ｂ１０の平均光量は、（入射光α１〜α３の全光量）／１０から求められる。この平均光量を基準にして、各区分ｂ１〜ｂ１０毎の光量を測定して、各区分ｂ１〜ｂ１０毎で平均光量に近似するように入射光制御面２４を上述したように形成する。これにより、各区分ｂ１〜ｂ１０に対応する出射部２２からの出射光量を略均一にすることができる。

なお、入射光α１〜α３は、出射部２２上に形成された複数のステップ２３によって光軸Ａｘに沿った照射方向に出射されるが、このステップ２３部分で表面反射により出射光量は減少する。特に、光軸Ａｘから離れる外側のステップ２３の方が大きいので、表面反射による損失も大きい。したがって、ステップ２３から出射された出射光の導光体１４の板幅方向における単位面積当りの出射光量を測定して、この測定データを考慮して上述した入射光制御面２４を形成することができる。これにより、さらに精度の高い配光制御が可能となり、見栄えの良好な均一発光を実現することができる。

上述した本実施形態の車両用灯具１０によれば、出射光量の多い光軸Ａｘ近傍の中心領域の入射光を拡散方向（光軸から離れる外側方向）に屈折させると共に、光軸Ａｘ近傍よりも出射光量の少ない光軸Ａｘから離れた外側領域の入射光を集光方向（光軸に近づく内側方向）に屈折させる。これにより、少ない光源数で粗密ムラ無く且つ均一に出射部２２を発光させることができる。

また、導光体１３〜１５の入射部２０の略放物面である入射光制御面２４から入射するＬＥＤ１７の光は、出射部２２で均一発光するように、導光体１３〜１５内の板幅方向における単位面積ｂ１〜ｂ１０当りの通過光量が等しくなるように屈折する。これにより、導光体１３〜１５内の板幅方向における単位面積ｂ１〜ｂ１０当りの通過光量が均一になるので、出射部２２での粗密ムラを確実に無くすことができる。

また、入射部２０から入射したＬＥＤ１７の光は、出射部２２のステップ２３によって光軸Ａｘに沿った照射方向に屈折されるので、配光制御の精度を向上させることができる。これにより、見栄えの良好な出射部２２での均一発光を実現することができる。

また、入射部２０をＬＥＤ１７方向に凸形状に形成することで、入射光を集光させてから、上下の板面１９で全反射させて出射部２２まで効率良く導光させることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１０…車両用灯具
１１…取付け部
１３、１４、１５…導光体
１６…ＬＥＤ基板
１７…ＬＥＤ（光源）
１９…板面
２０…入射部
２１…板状導光部
２２…出射部
２３…ステップ
２４…入射光制御面

Claims

光量が光軸付近で最も強く、光軸から離れるに従って弱まる半導体発光素子である光源と、該光源の前方に配置された板状の導光体と、を備える車両用灯具であって、
前記導光体は、後端部近傍に前記光源の光を入射する入射部と、先端部に該入射部から入射して前方に導光された光を出射する出射部と、前記入射部から該出射部にわたって平面視の板幅が放射状に大きくなる導光部と、を有し、
前記入射部は、前記光源からの光を光軸近傍の略中心部では拡散方向に屈折させると共に、光軸から離れた略外側部では集光方向に屈折させ、
前記入射部は、平面視において略放物面である凹形状であることを特徴とする車両用灯具。
前記入射部は、連続面で構成されている、請求項１に記載の車両用灯具。
前記入射部は、前記光源からの光を前記板幅方向における単位面積当りの前記出射部からの出射光の光量が略等しくなるように屈折させ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。
前記導光体は、前記出射部に光を屈折させるステップを有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用灯具。
前記入射部は、前記光源方向に凸形状をしていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両用灯具。