JP6127538B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

この発明は、半導体型光源と、レンズ部材と、を備える車両用灯具であって、たとえば、テールランプ、ストップランプ、テール・ストップランプ、クリアランスランプ、ターンシグナルランプ、リアフォグランプ、デイタイムランニングランプなどの車両用灯具に関するものである。特に、この発明は、出射面がレンズ部材の光軸に対して直交する方向に延設されていて、発光面が長方形形状などの長尺形状をなす車両用灯具に関するものである。

この種の車両用灯具は、従来からある（たとえば、特許文献１）。以下、従来の車両用灯具について説明する。従来の車両用灯具は、ＬＥＤ光源と、レンズと、を備え、レンズが、凸状曲面の入射面と、曲線または直線回転曲面の入射面と、反射面と、出射面と、から構成されている。ＬＥＤ光源からの光の一部は、凸状曲面の入射面からレンズ中に入射して出射面から出射し、また、ＬＥＤ光源からの光の他の一部は、直線回転曲面の入射面レンズ中に入射して反射面で反射して出射面から出射する。

特開２０１２−１９０６７７号公報

ところが、従来の車両用灯具は、凸状曲面の入射面から入射した入射光が平行光として出射面から出射する。このために、出射面の一部（中央部、平行光が出射する箇所）が高輝度に光る。すなわち、点光し、見栄え上好ましくない。

この発明が解決しようとする課題は、従来の車両用灯具では、見栄え上好ましくない点光する、という点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、半導体型光源と、レンズ部材と、を備え、レンズ部材は、レンズ部材の光軸に対して直交する方向に延設されている出射面と、半導体型光源の中央部から放射される光を出射面側に向けて拡散入射させる第１入射面と、第１入射面の両側であって、出射面の延設方向側に配置されていて、半導体型光源の側部から放射される光を平行光として入射させる第２入射面と、第２入射面の両側であって、出射面の延設方向側に配置されていて、第２入射面から入射した平行光を出射面側に反射させる１つもしくは複数の反射面と、を有し、第１入射面は、半導体型光源の中央部から放射される光を出射面側に向けて入射させる基本第１入射面に、半導体型光源の中央部から放射される光を出射面側に向けて拡散入射させる拡散部を、設けて構成され、基本第１入射面は、半導体型光源を焦点とする双曲線を、双曲線の主軸を回転軸として回転させてなる回転双曲面の屈折面であり、拡散部は、半導体光源側に突出した凸曲面を複数本上下方向に設けてなるシリンドリカルプリズムである、ことを特徴とする。

この発明の車両用灯具は、第１入射面が半導体型光源の中央部から放射される光を出射面側に向けて拡散入射させるので、第１入射面から入射した光が出射面全面に亘って拡散される。これにより、出射面が全面に亘ってほぼ均等に光り、出射面の一部が高輝度に光る、いわゆる、点光を防ぐことができ、見栄えを向上させることができる。

図１は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態１を示す半導体型光源およびレンズ部材の説明図である。 図２は、レンズ部材の出射面、第１入射面、第２入射面、反射面を示す説明図である。 図３は、レンズ部材における光路を示す説明図である。 図４は、長尺形状の出射面（発光面）が発光している状態を示す説明図である。 図５は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態２を示す半導体型光源およびレンズ部材の説明図である。

以下、この発明にかかる車両用灯具の実施形態（実施例）の２例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、特許請求の範囲の記載において、「平行」は「平行もしくはほぼ平行」を、「直交」は「直交もしくはほぼ直交」を、それぞれ定義する。

（実施形態１の構成の説明）
図１〜図４は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態１を示す。図１（Ａ）は、半導体型光源およびレンズ部材を示す平面説明図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）におけるＢ矢視図（半導体型光源およびレンズ部材を示す背面説明図）である。図１（Ｃ）は、図１（Ａ）におけるＣ矢視図（半導体型光源およびレンズ部材を示す側面説明図）である。

以下、この実施形態１における車両用灯具の構成について説明する。この実施形態１の車両用灯具は、灯室（図示せず）を区画するランプハウジング（図示せず）およびランプレンズ（図示せず）と、灯室内に配置されている半導体型光源１およびレンズ部材２と、を備えるものである。

前記半導体型光源１および前記レンズ部材２は、この例では、テールランプのランプユニットを構成する。前記半導体型光源１および前記レンズ部材２のテールランプのランプユニットは、前記灯室内に、１ユニットもしくは複数ユニット配置されている。前記半導体型光源１および前記レンズ部材２のテールランプのランプユニットは、その他の機能のランプユニットと共にリヤコンビネーションランプを構成する。前記リヤコンビネーションランプは、車両（図示せず）の後部の左右両側に搭載されている。

（半導体型光源１の説明）
前記半導体型光源１は、この例では、たとえば、ＬＥＤ、ＯＥＬまたはＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源である。前記半導体型光源１は、発光チップ（ＬＥＤチップ）１１を封止樹脂部材で封止したパッケージ構造をなす。前記半導体型光源１は、基板（図示せず）に実装されている。前記基板は、取付部材など（図示せず）を介して前記ランプハウジングに取り付けられている。前記半導体型光源１は、前記基板を介して給電される。図４に示すように、前記半導体型光源１の前記発光チップ１１からの光Ｌ１、Ｌ２が広角にほぼ半球状（前記発光チップ１１を点（角の頂点）とする立体角が約１８０°）に放射される。

（レンズ部材２の説明）
前記レンズ部材２は、図１（Ａ）に示すように、平面視の形状（車両の上方から車両の下方を見た形状、矢印Ｘ方向と反対方向に見た形状）が前記半導体型光源１を中心もしくはほぼ中心とするほぼ扇形状をなす。また、前記レンズ部材２は、図４に示すように、正面視の形状（車両の後方から車両の後部を見た形状）が長方形形状（長尺形状）をなす。さらに、前記レンズ部材２は、図１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、上下方向（矢印Ｘは、上方向）が板厚方向である板形状をなす。

前記レンズ部材２は、この例では、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル、メタクリル樹脂）などの透明樹脂材からなる。前記レンズ部材２は、取付部材など（図示せず）を介して前記ランプハウジングに取り付けられている。すなわち、前記半導体型光源１と前記レンズ部材２とは、相対取付位置が維持されている状態で前記ランプハウジングに取り付けられている。

前記レンズ部材２は、出射面２０と、第１入射面２１と、第２入射面２２と、第１反射面２３１と、第２反射面２３２と、第１段差面２４１と、第２段差面２４２と、を有するものである。

前記出射面２０は、この例では、図４に示すように、長方形形状（長尺形状）をなすものである。前記出射面２０は、光（Ｌ３、Ｌ５）を測定スクリーン（図示せず）に対して垂直もしくはほぼ垂直に出射させる平面である。前記出射面２０は、前記レンズ部材２の正面に設けられている。

前記第１入射面２１は、前記半導体型光源１の前記発光チップ１１の中央部（前記発光チップ１１を点（角の頂点）とする立体角が約７０°〜８０°の中央部）から放射される光Ｌ１を拡散入射光Ｌ３として前記出射面２０側に向けて拡散入射させる面である。前記第１入射面２１は、前記レンズ部材２の前記半導体型光源１と対向する面（背面）の中央部に設けられている。すなわち、前記第１入射面２１は、前記半導体型光源１の中央部と対応して設けられている。

前記第１入射面２１は、前記半導体型光源１の前記発光チップ１１の中央部から放射される光Ｌ１を前記出射面２０側に向けて入射させる基本第１入射面２１０に、前記半導体型光源１の前記発光チップ１１の中央部から放射される光Ｌ１を前記出射面２０側に向けて拡散入射させる拡散部２５を、設けて構成されている。

前記基本第１入射面２１０は、前記半導体型光源１の前記発光チップ１１の中央部から放射される光Ｌ１を図示しない平行光もしくはほぼ平行光（以下、単に「平行光」と称する）として入射させる面である。前記平行入射光は、前記レンズ部材２の光軸Ｚと平行もしくはほぼ平行である。

すなわち、前記基本第１入射面２１０は、図２中の二点鎖線に示すように、前記半導体型光源１の前記発光チップ１１もしくはその近傍を焦点Ｆ１とする双曲線を、前記双曲線の主軸（前記レンズ部材２の光軸Ｚ）を回転軸として回転させてなる回転双曲面の屈折面である。

前記拡散部２５は、前記基本第１入射面２１０から入射した前記平行光を前記拡散入射光Ｌ３（特に、左右方向に拡散される前記拡散入射光Ｌ３）として、前記出射面２０側に向けて拡散入射させるものである。前記拡散部２５は、図１〜図３に示すように、この例では、前記半導体型光源１側に突出した凸曲面を複数本上下方向に設けてなるものである。すなわち、前記拡散部２５は、複数本の縦シリンドリカル（かまぼこ）プリズムである。

前記第２入射面２２は、前記半導体型光源１の前記発光チップ１１の側部（前記発光チップ１１を点（角の頂点）とする立体角が約７０°〜８０°から約１８０°までの間の側部）から放射される光Ｌ２を平行光もしくはほぼ平行光（以下、単に「平行光」と称する）Ｌ４として入射させる面である。前記平行入射光Ｌ４は、前記光軸Ｚと平行もしくはほぼ平行である。前記第２入射面２２は、前記レンズ部材２の前記半導体型光源１と対向する面（背面）の側部に設けられている。すなわち、前記第２入射面２２は、中央部の前記第１入射面２１の左右両側部であって、前記半導体型光源１の側部と対応して設けられている。

前記第２入射面２２は、直線もしくは曲線を、前記光軸Ｚを回転軸とする回転面の一部からなる屈折面である。前記第２入射面２２は、前記光軸Ｚ方向に対して、前記レンズ部材２の成形金型（図示せず）の抜き勾配（図示せず）分傾斜してなる屈折面である。前記成形金型の抜き方向は、前記光軸Ｚの矢印方向と反対の方向である。

前記第１反射面２３１および前記第２反射面２３２は、前記第２入射面２２から入射した前記平行入射光Ｌ４を前記光軸Ｚと平行もしくはほぼ平行な平行反射光もしくはほぼ平行反射光（以下、単に「平行反射光」と称する）Ｌ５として全反射させる面である。前記第１反射面２３１および前記第２反射面２３２は、曲線を、前記光軸Ｚを回転軸とする回転面の一部からなる反射面である。前記第１反射面２３１および前記第２反射面２３２は、前記第２入射面２２の左右両側部であって、前記レンズ部材２の左右両側面に設けられている。

前記第１段差面２４１は、前記第２入射面２２と前記第１反射面２３１との間に設けられている。前記第１段差面２４１は、前記第２入射面２２から入射した前記平行入射光Ｌ４を、何にも遮られずに前記第１反射面２３１で反射させる面である。

前記第２段差面２４２は、前記第１反射面２３１と前記第２反射面２３２との間に設けられている。前記第２段差面２４２は、前記第２入射面２２から入射した前記平行入射光Ｌ４を、前記第１反射面２３１で遮られずに前記第２反射面２３２で反射させる面である。

前記第１段差面２４１および前記第２段差面２４２は、前記出射面２０を左右方向に延設させるための面である。

（実施形態１の作用の説明）
この実施形態１における車両用灯具は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

半導体型光源１の発光チップ１１を点灯する。すると、半導体型光源１の発光チップ１１の中央部から放射される光Ｌ１は、レンズ部材２の第１入射面２１からレンズ部材２中に拡散入射光Ｌ３として入射する。特に、拡散部２５により、光Ｌ１は、特に左右に拡散された拡散入射光Ｌ３として入射する。一方、半導体型光源１の発光チップ１１の側部から放射される光Ｌ２は、レンズ部材２の第２入射面２２からレンズ部材２中に平行入射光Ｌ４として入射する。

第１入射面２１からレンズ部材２中に入射した拡散入射光Ｌ３は、レンズ部材２の出射面２０の全面から、拡散出射光として外部に出射する。

一方、第２入射面２２からレンズ部材２中に入射した平行入射光Ｌ４は、レンズ部材２の第１反射面２３１および第２反射面２３２で、レンズ部材２の光軸Ｚに平行な平行反射光Ｌ５として全反射する。その平行反射光Ｌ５は、レンズ部材２の出射面２０の左右両側部から、測定スクリーンに対して垂直な、かつ、レンズ部材２の光軸Ｚに平行な平行出射光として外部に出射する。

この結果、長方形形状（長尺形状）の出射面２０が、図４中の点々にて示すように、ほぼ長方形形状（長尺形状）にかつほぼ均一に発光する。

（実施形態１の効果の説明）
この実施形態１における車両用灯具は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

この実施形態１における車両用灯具は、第１入射面２１が半導体型光源１の発光チップ１１の中央部から放射される光Ｌ１を拡散入射光Ｌ３として出射面２０側に向けて拡散入射させるので、第１入射面２１から入射した拡散入射光Ｌ３が出射面２０全面に亘って拡散される。これにより、図４に示すように、出射面２０が全面に亘ってほぼ均等に光り、出射面２０の一部（たとえば、半導体型光源１が位置する箇所）が高輝度に光る、いわゆる、点光を防ぐことができ、見栄えを向上させることができる。

この実施形態１における車両用灯具は、第１入射面２１が、半導体型光源１の発光チップ１１の中央部から放射される光Ｌ１を出射面２０側に向けて入射させる基本第１入射面２１０に、半導体型光源１の発光チップ１１の中央部から放射される光Ｌ１を出射面２０側に向けて拡散入射させる拡散部２５を、設けて構成されているものである。この結果、この第１入射面２１により、半導体型光源１の発光チップ１１の中央部から放射される光Ｌ１を特に左右に拡散させた拡散入射光Ｌ３として出射面２０側に向けて確実に拡散入射させることができるので、点光を確実に防ぐことができ、見栄えを確実に向上させることができる。

この実施形態１における車両用灯具は、第１入射面２１の基本第１入射面２１０が、半導体型光源１の発光チップ１１もしくはその近傍を焦点Ｆ１とする双曲線を、双曲線の主軸（レンズ部材２の光軸Ｚ）を回転軸として回転させてなる回転双曲面の屈折面である。このために、半導体型光源１からの光Ｌ１を平行入射光として基本第１入射面２１０からレンズ部材２中に確実に入射させることができる。これにより、基本第１入射面２１０からレンズ部材２中に入射した平行入射光がレンズ部材２の上面や下面から外部に出射する（外に抜ける）場合がない。この結果、半導体型光源１からの光Ｌ１が損失する場合がないので、半導体型光源１からの光Ｌ１を有効利用することができ、しかも、出射面２０の長方形形状などの長尺形状の発光面において、点光をさらに確実に防ぐことができ、見栄えをさらに確実に向上させることができる。

この実施形態１における車両用灯具は、第１反射面２３１および第２反射面２３２が、曲線を、光軸Ｚを回転軸とする回転面の一部からなる反射面であるから、第２入射面２２からレンズ部材２中に入射した平行入射光Ｌ４を出射面２０側に確実に反射させることができる。これにより、出射面２０の長方形形状などの長尺形状の発光面がさらに確実に得られ、しかも、点光をさらに確実に防ぐことができ、見栄えをさらに確実に向上させることができる。

（実施形態２の構成の説明）
図５は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態２を示す。図中、図１〜図４と同符号は、同一のものを示す。以下、この実施形態２における車両用灯具の構成について説明する。

この実施形態２における車両用灯具は、１個の半導体型光源１と１個のレンズ部材２とから構成されている１ユニットを複数ユニットこの例では３ユニット使用したものである。すなわち、１ユニット（１、２）を水平に配置し、かつ、残りの２ユニット（１、２、１、２）を垂直に配置して、出射面２０を全体としてＬ字形状に形成するものである。

（実施形態２の作用効果の説明）
この実施形態２における車両用灯具は、以上のごとき構成からなるので、前記の実施形態１における車両用灯具と、ほぼ同様の作用効果を達成することができる。しかも、出射面２０がＬ字形状をなすので、見栄えがさらに向上される。

（実施形態１、２以外の例の説明）
なお、前記の実施形態１、２においては、リヤコンビネーションランプのテールランプについて説明するものである。ところが、この発明においては、リヤコンビネーションランプのテールランプ以外の車両用灯具、たとえば、リヤコンビネーションランプのストップランプ、テール・ストップランプ、ターンシグナルランプ、クリアランスランプ、あるいは、フロントコンビネーションランプのクリアランスランプ、ターンシグナルランプ、デイタイムランニングランプなどにも適用することができる。

また、前記の実施形態１、２においては、基本第１入射面２１０が、半導体型光源１の発光チップ１１もしくはその近傍を焦点Ｆ１とする双曲線を、双曲線の主軸（レンズ部材２の光軸Ｚ）を回転軸として回転させてなる回転双曲面の屈折面である。ところが、この発明においては、基本第１入射面として、その他の面であってもよい。

さらに、前記の実施形態１、２においては、第２入射面２２が、直線もしくは曲線を、光軸Ｚを回転軸とする回転面の一部からなる屈折面である。ところが、この発明においては、第２入射面として、発光チップもしくはその近傍を焦点とする双曲線を、光軸方向に、レンズ部材の成形金型の抜き勾配分傾斜させながら延設してなる屈折面であってもよいし、または、半導体型光源側に突出した凸曲線を光軸方向に延設してなる屈折面、あるいは、その他の面であってもよい。

さらにまた、前記の実施形態１、２においては、反射面２３１、２３２が、曲線を、前記光軸Ｚを回転軸とする回転面の一部からなる反射面である。ところが、この発明においては、反射面として、直線を、光軸を回転軸とする回転面の一部からなる反射面であってもよいし、または、曲線もしくは直線を、光軸および出射面の延設方向（左右方向）に対して直交する方向（上下方向、前記レンズ部材の板厚方向）に延設してなる反射面であってもよい。

さらにまた、前記の実施形態１、２においては、２つの反射面２３１、２３２を有するものである。ところが、この発明においては、反射面として、１つもしくは３つ以上であってもよい。

さらにまた、前記の実施形態２においては、１個の半導体型光源１と１個のレンズ部材２とを複数ユニット（３ユニット）使用して、出射面２０をＬ字形状に形成するものである。ところが、この発明においては、出射面の形状が、Ｌ字形状、以外の形状、たとえば、長い直線形状、Ｖ字形状など任意の形状であってもよい。

１ 半導体型光源
１１ 発光チップ
２ レンズ部材
２０ 出射面
２１ 第１入射面
２１０ 基本第１入射面
２２ 第２入射面
２３１ 第１反射面
２３２ 第２反射面
２４１ 第１段差面
２４２ 第２段差面
２５ 拡散部
Ｆ１ 第１入射面の双曲線の焦点
Ｌ１、Ｌ２ 半導体型光源からの光
Ｌ３ 拡散入射光
Ｌ４ 平行入射光
Ｌ５ 平行反射光
Ｘ 上方向
Ｚ レンズ部材の光軸

Claims (1)

1. 半導体型光源と、レンズ部材と、を備え、
   前記レンズ部材は、
   前記レンズ部材の光軸に対して直交する方向に延設されている出射面と、
   前記半導体型光源の中央部から放射される光を前記出射面側に向けて拡散入射させる第１入射面と、
   前記第１入射面の両側であって、前記出射面の延設方向側に配置されていて、前記半導体型光源の側部から放射される光を平行光として入射させる第２入射面と、
   前記第２入射面の両側であって、前記出射面の延設方向側に配置されていて、前記第２入射面から入射した前記平行光を前記出射面側に反射させる１つもしくは複数の反射面と、
   を有し、
   前記第１入射面は、前記半導体型光源の中央部から放射される光を前記出射面側に向けて入射させる基本第１入射面に、前記半導体型光源の中央部から放射される光を前記出射面側に向けて拡散入射させる拡散部を、設けて構成され、
   前記基本第１入射面は、前記半導体型光源を焦点とする双曲線を、前記双曲線の主軸を回転軸として回転させてなる回転双曲面の屈折面であり、
   前記拡散部は、前記半導体光源側に突出した凸曲面を複数本上下方向に設けてなるシリンドリカルプリズムである、
   ことを特徴とする車両用灯具。

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