JP7139148B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

従来より、車両の前方に搭載される車両用前照灯（ヘッドランプ）などの車両用灯具がある。また、車両用灯具の中には、光源と、光源から出射された光を前方に向けて投影する投影レンズとを備えたものがある。このような車両用灯具では、デザインの多様化によって、様々な形態のものが開発されている（例えば、特許文献１，２を参照。）。

特開２０１７－２２４４７５号公報 特開２０１７－２２８４０１号公報

ところで、上述した車両用灯具では、投影レンズにより前方に向けて投影される光の配光（以下、主配光という。）とは別に、広角（ワイド）方向に向けた配光（以下、ワイド配光という。）を追加することで、視認性などの配光特性を向上させることが可能である。

しかしながら、従来の車両用灯具は、上述した光源から出射された光を投影レンズにより前方に向けて投影するのが一般的である。このため、１つの車両用灯具において、上述した主配光とは別に、ワイド配光を追加しようとした場合、この広角方向に向けた新たな光源を追加する必要がある。したがって、この場合、光源の数が増加したことによる製造コストの上昇や、光源を異なる向きに配置したことによる大型化などの問題が発生してしまう。

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、投影レンズの前方の他に、広角方向に向けて光を投影することが可能な車両用灯具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 前方に向けて光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を前方に向けて投影する投影レンズと、
前記光源と前記投影レンズとの間に配置された導光レンズとを備えた車両用灯具であって、
前記導光レンズは、前記投影レンズよりも小さい外形を有して、前記投影レンズと互いの光学軸を一致させた状態で配置されており、
前記導光レンズは、前記光源と対向する側に位置して、前記光源から出射された光が入射する入射面と、
前記投影レンズと対向する側に位置して、前記入射面から入射した光を前記投影レンズに向けて出射する出射面と、
前記入射面と前記出射面との間の外周側面に位置して、前記入射面から入射した光の一部を前記出射面に向けて反射する反射部とを有し、
前記反射部により反射された光は、前記入射面から入射して前記出射面に直接向かう光よりも、前記出射面から広角方向に出射され、
前記入射面から入射して前記出射面に直接向かう光は、前記光源の光軸方向に沿って出射する光を含む第１の光であって、前記投影レンズを通過して前記車両用灯具の主配光を形成し、
前記出射面から広角方向に出射される光は、前記光源の光軸方向に対して前記第１の光より光軸から離れる方向に向かって照射された第２の光であって、前記主配光よりも広角方向を照射する配光パターンを形成することを特徴とする車両用灯具。
〔２〕 前記反射部は、前記導光レンズの外周側面に複数の反射カットを有することを特徴とする前記〔１〕に記載の車両用灯具。
〔３〕 前記投影レンズは、前記光源と対向する側に位置して、前記光源から出射された光が入射する第１のレンズ面と、
前記第１のレンズ面とは反対側に位置して、前記第１のレンズ面から入射した光を前方に向けて出射する第２のレンズ面とを有し、
前記導光レンズは、前記投影レンズと隣接して配置され、
前記出射面は、前記第１のレンズ面に沿った形状を有することを特徴とする前記〔１〕又は〔２〕に記載の車両用灯具。
〔４〕 前記第１のレンズ面及び前記第２のレンズ面は、それぞれ凸面であり、
前記入射面は、平面であり、前記出射面は、凹面であることを特徴とする前記〔３〕に記載の車両用灯具。
〔５〕 前記光源は、複数の発光素子と、前記複数の発光素子が実装された回路基板とを有し、
前記複数の発光素子は、前記回路基板の同一面上に実装されていることを特徴とする前記〔１〕～〔４〕の何れか一項に記載の車両用灯具。
〔６〕 前方に向けて光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を前方に向けて投影する投影レンズと、
前記投影レンズよりも小さい外形を有して、前記光源と前記投影レンズとの間に前記投影レンズと互いの光学軸を一致させた状態で前記投影レンズと隣接して配置された導光レンズとを備え、
前記光源は、複数の発光素子と、前記複数の発光素子が実装された回路基板とを有し、
前記複数の発光素子は、前記回路基板の正面側の面上に左右方向に並んで設けられ、
前記投影レンズは、前記光源と対向する側に位置して、その左右方向及び上下方向において湾曲した凸面形状を有して、前記光源から出射された光が入射する第１のレンズ面と、前記第１のレンズ面とは反対側に位置して、その左右方向及び上下方向において湾曲した凸面形状を有して、前記第１のレンズ面から入射した光を前方に向けて出射する第２のレンズ面とを有し、
前記導光レンズは、前記複数の発光素子と対向する側に位置して、前記回路基板と平行となる平面形状を有して、前記複数の発光素子から出射された光が入射する入射面と、前記投影レンズと対向する側に位置して、前記第１のレンズ面に沿った凹面形状を有して、前記入射面から入射した光を前記投影レンズに向けて出射する出射面と、前記入射面と前記出射面との間に位置して、その左右方向において前記入射面側から前記出射面側に向かって漸次拡幅された形状を有する外周側面と、前記外周側面に位置して、前記入射面から入射した光の一部を前記出射面に向けて反射する複数の反射カットを含む反射部とを有し、
前記反射部により反射された光は、前記導光レンズの左右方向において前記光学軸と交差しながら、前記入射面から入射して前記出射面に直接向かう光よりも前記出射面から広角方向に出射されることを特徴とする車両用灯具。

以上のように、本発明によれば、投影レンズの前方の他に、広角方向に向けて光を投影することが可能な車両用灯具を提供することが可能である。

本発明の一実施形態に係る車両用灯具の外観を示す斜視図である。 図１に示す車両用灯具の構成を示す分解斜視図である。 図１に示す車両用灯具の構成を示す水平断面図である。 図３中に示す囲み部分Ａを拡大した導光レンズの要部断面図である。 図１に示す車両用灯具が備える導光レンズの構成を示す断面図である。 図１に示す車両用灯具が備える導光レンズの構成を示す斜視図である。 図１に示す車両用灯具において、前方に向けて投影された光によって仮想鉛直スクリーンの面上に形成された配光パターンを示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがあり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

また、以下に示す図面では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向を車両用灯具の前後方向（長さ方向）、Ｙ軸方向を車両用灯具の左右方向（幅方向）、Ｚ軸方向を車両用灯具１の上下方向（高さ方向）として、それぞれ示すものとする。

本発明の一実施形態として、例えば図１～図６に示す車両用灯具１について説明する。
なお、図１は、車両用灯具１の外観を示す斜視図である。図２は、車両用灯具１の構成を示す分解斜視図である。図３は、車両用灯具１の構成を示す水平断面図である。図４は、図３中に示す囲み部分Ａを拡大した導光レンズの要部断面図である。図５は、車両用灯具１が備える導光レンズの構成を示す断面図である。図６は、車両用灯具１が備える導光レンズの構成を示す斜視図である。

本実施形態の車両用灯具１は、例えば、車両（図示せず。）の前端側の両コーナー部に搭載される車両用前照灯（ヘッドランプ）に本発明を適用したものである。

なお、以下の説明において、「前」「後」「左」「右」「上」「下」との記載は、特に断りのない限り、車両用灯具１を正面（車両前方）から見たときのそれぞれの方向を意味するものとする。

本実施形態の車両用灯具１は、図１、図２及び図３に示すような光源ユニット２を備えている。車両用灯具１は、図示を省略する前面が開口したハウジングと、ハウジングの開口を覆う透明なレンズカバーとにより構成される灯体の内側に、この光源ユニット２が配置された構造を有している。

光源ユニット２は、前方に向けて光Ｌを出射する光源３と、光源３から出射された光Ｌを前方に向けて投影する投影レンズ４と、光源３と投影レンズ４との間に配置された導光レンズ５とを備えている。

光源３は、複数（本実施形態では３つ）の発光素子６と、複数の発光素子６を駆動する駆動回路（図示せず。）が設けられた回路基板７とを有している。光源３は、各発光素子６が発する光Ｌを前方に向けて放射状に出射する。

複数の発光素子６は、例えば白色光（光Ｌ）を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる。また、ＬＥＤには、車両照明用の高出力（高輝度）タイプのもの（例えばＳＭＤ ＬＥＤなど。）を使用している。

複数の発光素子６は、回路基板７の正面側の面上（同一面上）に実装されている。また、複数の発光素子６は、回路基板７の幅方向に等間隔に並んで設けられている。また、回路基板７の正面側には、外部と電気的に接続するためのコネクタ８が取り付けられている。

一方、回路基板７の背面側には、複数の発光素子６が発する熱を放熱させるヒートシンク９が取り付けられている。回路基板７は、ヒートシンク９の正面側に複数（本実施形態では３つ）のネジ１０を用いて固定（ネジ止め）されている。

なお、光源３では、上述した回路基板７上に複数の発光素子６が実装された構成となっているが、複数の発光素子６が実装された基板（実装基板）と、駆動回路が設けられた基板（回路基板）とを別々に配置し、これら実装基板と回路基板とをハーネスと呼ばれる配線コードを介して電気的に接続し、複数の発光素子６が発する熱から駆動回路を保護する構成としてもよい。

投影レンズ４は、光源３と対向する側（背面側）に位置する第１のレンズ面４ａと、第１のレンズ面４ａとは反対側（正面側）に位置する第２のレンズ面４ｂとを有している。投影レンズ４は、光源３からの光Ｌを車両の前方に向けて拡大して投影する。

第１のレンズ面４ａは、光源３から出射された光Ｌが入射する凸面とされている。また、第１のレンズ面４ａは、その左右方向（Ｙ軸方向）及び上下方向（Ｚ軸方向）において湾曲した凸面形状を有している。第２のレンズ面４ｂは、第１のレンズ面４ａから入射した光Ｌを前方に向けて出射する凸面とされている。また、第２のレンズ面４ｂは、その左右方向（Ｙ軸方向）及び上下方向（Ｚ軸方向）において湾曲した凸面形状を有している。

投影レンズ４は、背面側のホルダ１１と正面側のリテーナ１２との間に挟み込まれた状態で、これらホルダ１１及びリテーナ１２により外周部が保持されている。また、投影レンズ４は、この状態で導光レンズ５の前方（正面側）に配置されている。

導光レンズ５は、投影レンズ４よりも小さい外形を有して、投影レンズ４と互いの光学軸を一致させた状態で、投影レンズ４と隣接して配置されている。導光レンズ５は、光源３と対向する側（背面側）に位置する入射面５ａと、投影レンズ４と対向する側（正面側）に位置する出射面５ｂと、入射面５ａと出射面５ｂとの間の外周側面５ｃに位置する反射部１３とを有している。

入射面５ａは、光源３から出射された光Ｌが入射する平面とされている。出射面５ｂは、入射面５ａから入射した光Ｌを投影レンズ４に向けて出射する凹面とされている。また、出射面５ｂは、投影レンズ４の第１のレンズ面４ａに沿って、その左右方向（Ｙ軸方向）及び上下方向（Ｚ軸方向）において湾曲した凹面形状を有している。導光レンズ５の外周側面５ｃは、入射面５ａ側から出射面５ｂ側に向かって漸次拡幅された形状を有している。

反射部１３は、導光レンズ５の外周側面５ｃに複数の反射カット１３ａを有している。反射部１３は、入射面５ａから入射した光Ｌの一部を出射面５ｂに向けて反射する。また、反射部１３により反射された光Ｌ’は、入射面５ａから入射して出射面５ｂに直接向かう光Ｌよりも、出射面５ｂから広角（ワイド）方向に出射される。

複数の反射カット１３ａは、図４、図５及び図６に示すように、外周側面５ｃの前後方向に周期的に並ぶ複数の段差面により構成されている。また、各段差面は、外周側面５ｃに入射した光Ｌ’を出射面５ｂに向けて反射する角度で傾斜して設けられている。反射部１３では、これら複数の段差面（反射カット１３ａ）の前後方向における角度を調整することで、出射面５ｂに向けて反射される光Ｌ’の広角（ワイド）方向における配光を制御することが可能である。

また、複数の反射カット１３ａは、外周側面５ｃの上下方向において分割された複数の段差面により構成されている。反射部１３では、これら上下方向において分割された複数の段差面（反射カット１３ａ）の上下方向における角度を調整することで、出射面５ｂに向けて反射される光Ｌ’の上下方向における配光を制御することが可能である。

なお、本実施形態では、上下方向において異なる角度で傾斜した複数の段差面（反射カット１３ａ）によって、出射面５ｂに向けて反射される光Ｌ’を上下方向において拡散することが可能となっている。

以上のような構成を有する車両用灯具１において、投影レンズ４に正対した仮想鉛直スクリーンに対して、投影レンズ４から出射された光Ｌ（光Ｌ’を含む。）を投影したときの配光パターンを図７に示す。

本実施形態の車両用灯具１では、投影レンズ４により前方に向けて投影される光Ｌによる配光パターンとは別に、図７中の囲み部分Ｂに示すように、広角（ワイド）方向に向けた光Ｌ’による配光パターンを追加することが可能である。

以上のように、本実施形態の車両用灯具１では、上述した投影レンズ４により前方に向けて投影される光Ｌの配光（主配光）とは別に、広角（ワイド）方向に向けた光Ｌ’の配光（ワイド配光）を追加することで、視認性などの配光特性を向上させることが可能である。

また、本実施形態の車両用灯具１では、上述した主配光とは別に、ワイド配光を追加した場合でも、この広角（ワイド）方向に向けた新たな光源を追加する必要がないため、光源ユニット２を小型化することが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記光源ユニット２では、投影レンズ４と導光レンズ５とを一体に組み合わせたものを用いているが、これら投影レンズ４と導光レンズ５とを一体に形成したものを用いることも可能である。

また、上記光源３については、光を放射状に出射するものであればよく、上述したＬＥＤ以外にも、例えばレーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子６を用いることができる。また、上記光源３では、上述した複数の発光素子６を用いた構成に限らず、１つの発光素子６を用いた構成であってもよい。また、上記発光素子６が発する光Ｌの色については、上述した白色光に限らず、赤色光や橙色光など、上記光源３の用途に応じて適宜変更することも可能である。

なお、上記実施形態では、車両用前照灯（ヘッドランプ）に本発明を適用した場合を例示したが、本発明が適用される車両用灯具については、上述したフロント側の車両用灯具に限らず、例えばリアコンビネーションランプなどのリア側の車両用灯具に本発明を適用することも可能である。

例えば、本発明が適用される車両用灯具については、上述した車両用前照灯（ヘッドランプ）の他にも、車幅灯（ポジションランプ）、補助前照灯（サブヘッドランプ）、昼間点灯ランプ（ＤＲＬ）、テールランプ（尾灯）、ブレーキランプ（ストップランプ）、バックランプ、方向指示器（ターンランプ）、前部（後部）霧灯（フォグランプ）、リッドランプなど、上記光源ユニット２を用いることが可能な車両用灯具に対して本発明を幅広く適用することが可能である。

１…車両用灯具 ２…光源ユニット ３…光源 ４…投影レンズ ４ａ…第１のレンズ面 ４ｂ…第２のレンズ面 ５…導光レンズ ５ａ…入射面 ５ｂ…出射面 ５ｃ…外周側面 ６…発光素子 ７…回路基板 ８…コネクタ ９…ヒートシンク １０…ネジ １１…ホルダ １２…リテーナ １３…反射部 １３ａ…反射カット

Claims (6)

1. 前方に向けて光を出射する光源と、
   前記光源から出射された光を前方に向けて投影する投影レンズと、
   前記光源と前記投影レンズとの間に配置された導光レンズとを備えた車両用灯具であって、
   前記導光レンズは、前記投影レンズよりも小さい外形を有して、前記投影レンズと互いの光学軸を一致させた状態で配置されており、
   前記導光レンズは、前記光源と対向する側に位置して、前記光源から出射された光が入射する入射面と、
   前記投影レンズと対向する側に位置して、前記入射面から入射した光を前記投影レンズに向けて出射する出射面と、
   前記入射面と前記出射面との間の外周側面に位置して、前記入射面から入射した光の一部を前記出射面に向けて反射する反射部とを有し、
   前記反射部により反射された光は、前記入射面から入射して前記出射面に直接向かう光よりも、前記出射面から広角方向に出射され、
   前記入射面から入射して前記出射面に直接向かう光は、前記光源の光軸方向に沿って出射する光を含む第１の光であって、前記投影レンズを通過して前記車両用灯具の主配光を形成し、
   前記出射面から広角方向に出射される光は、前記光源の光軸方向に対して前記第１の光より光軸から離れる方向に向かって照射された第２の光であって、前記主配光よりも広角方向を照射する配光パターンを形成することを特徴とする車両用灯具。
2. 前記反射部は、前記導光レンズの外周側面に複数の反射カットを有することを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記投影レンズは、前記光源と対向する側に位置して、前記光源から出射された光が入射する第１のレンズ面と、
   前記第１のレンズ面とは反対側に位置して、前記第１のレンズ面から入射した光を前方に向けて出射する第２のレンズ面とを有し、
   前記導光レンズは、前記投影レンズと隣接して配置され、
   前記出射面は、前記第１のレンズ面に沿った形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具。
4. 前記第１のレンズ面及び前記第２のレンズ面は、それぞれ凸面であり、
   前記入射面は、平面であり、前記出射面は、凹面であることを特徴とする請求項３に記載の車両用灯具。
5. 前記光源は、複数の発光素子と、前記複数の発光素子が実装された回路基板とを有し、
   前記複数の発光素子は、前記回路基板の同一面上に実装されていることを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の車両用灯具。
6. 前方に向けて光を出射する光源と、
   前記光源から出射された光を前方に向けて投影する投影レンズと、
   前記投影レンズよりも小さい外形を有して、前記光源と前記投影レンズとの間に前記投影レンズと互いの光学軸を一致させた状態で前記投影レンズと隣接して配置された導光レンズとを備え、
   前記光源は、複数の発光素子と、前記複数の発光素子が実装された回路基板とを有し、
   前記複数の発光素子は、前記回路基板の正面側の面上に左右方向に並んで設けられ、
   前記投影レンズは、前記光源と対向する側に位置して、その左右方向及び上下方向において湾曲した凸面形状を有して、前記光源から出射された光が入射する第１のレンズ面と、前記第１のレンズ面とは反対側に位置して、その左右方向及び上下方向において湾曲した凸面形状を有して、前記第１のレンズ面から入射した光を前方に向けて出射する第２のレンズ面とを有し、
   前記導光レンズは、前記複数の発光素子と対向する側に位置して、前記回路基板と平行となる平面形状を有して、前記複数の発光素子から出射された光が入射する入射面と、前記投影レンズと対向する側に位置して、前記第１のレンズ面に沿った凹面形状を有して、前記入射面から入射した光を前記投影レンズに向けて出射する出射面と、前記入射面と前記出射面との間に位置して、その左右方向において前記入射面側から前記出射面側に向かって漸次拡幅された形状を有する外周側面と、前記外周側面に位置して、前記入射面から入射した光の一部を前記出射面に向けて反射する複数の反射カットを含む反射部とを有し、
   前記反射部により反射された光は、前記導光レンズの左右方向において前記光学軸と交差しながら、前記入射面から入射して前記出射面に直接向かう光よりも前記出射面から広角方向に出射されることを特徴とする車両用灯具。

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