JP2005029030A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線や点灯回路の単純化を図りつつ、限られた大きさの棒状導光体の端面（入光面）に対して、複数の光源の光を効率良く入射させる。
【解決手段】 長手方向の一方の端面を入光面１１ａとする棒状導光体１１と、入光面に対向する面内に並べて配置された複数のＬＥＤランプ１２と、ＬＥＤランプからの放射光束Ｌ１を棒状導光体の入光面１１ａに導く光接合用導光体１３とを有する。光接合用導光体１３には、ＬＥＤランプからの放射光束Ｌ１を全反射して棒状導光体の入光面の口径に絞り込むテーパ面状の反射面１３ａが設けられている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、透明樹脂などで形成された棒状導光体と、この棒状導光体の端面に光を導入する光源とを備えた、例えば、ルームランプとして有用な車両用灯具に関する。

従来、図５に示すように、長手方向の両端面を入光面１ａ、１ｂとする棒状導光体１と、この棒状導光体１の入光面１ａ、１ｂに光を入射させるＬＥＤランプ等の光源２と、を備えた車両用灯具３が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この車両用灯具３は、棒状導光体１の両端の入光面１ａ、１ｂに対向させて２つの光源２を配置し、両方の光源２を同時に、または、どちらか片方の光源２のみを点灯させることにより、棒状導光体１の内部に光を導入し、棒状導光体１の側面（周面）から光を外部に放射させるものである。

棒状導光体１は、アクリル樹脂などの透明材料を用いて構成されており、周面の一部に、棒状導光体１の内部に導入された光を拡散反射する拡散反射面４が設けられている。拡散反射面４は、適当な幅で棒状導光体１の長手方向に連続して形成されており、拡散反射面４が形成されていない部分が、外部に光を放射する発光面５となっている。

この車両用灯具３において、光源２を点灯させると、光源２から出射された光が、両端の入光面１ａ、１ｂから棒状導光体１の内部に導入される。そしてその導光過程で拡散反射膜４による拡散反射により、棒状導光体１の発光面５から外部へ光が放射される。この光の放射は、拡散反射膜４が棒状導光体１のほぼ全長に亘って形成されているので、棒状導光体１のほぼ全長に亘って行われる。
特開２００２−１００２１３号公報（図１）

図５に示した従来の車両用灯具３は、棒状導光体１の両端にそれぞれ光源２を配置し、両端の光源２から光を直接棒状導光体１の入光面１ａ、１ｂに入射させるようにしているので、片端だけに光源を設けたものよりも明るく照明することができる。また、光源２が２個あるので、各光源２の色を異ならせれば、２色の照明が可能である。

しかし、光源２が２箇所に離れて配置されているので、配線や点灯回路が２箇所に必要であり、構成が複雑化する問題がある。また、光源２からの出射光束を直接棒状導光体１の端面に入射させるので、棒状導光体１の端面の大きさに対応した光源２を使用する場合、光源２の数は２個が限界であり、明るさの向上にも限度がある。また、多色化する場合にも、光源２の個数に応じた２色が限界である。さらに、２つの光源２の色を異ならせて照光色の切り替えを行う場合、色に応じて点灯する光源２の位置が異なるので、光源２に近い部分の輝度が高くなる傾向があることから、色の切り替えによって配光状態が異なってしまい、違和感を与えることがある。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、配線や点灯回路の単純化を図りつつ、限られた大きさの棒状導光体の端面（入光面）に対して、複数の光源の光を効率良く入射させることができ、それにより、光源の数を増やして明るさの向上を図ったり、多色化を図ったりすることができ、しかも、選択的に光源を点灯させた場合にも、一定の配光状態を確保することのできる車両用灯具を提供することを目的とする。

請求項１の発明に係る車両用灯具は、長手方向の端面を入光面とする棒状導光体と、前記入光面に対向する面内に並べて配置された複数の光源と、前記光源と棒状導光体の入光面との間に配置され、前記光源からの放射光束を棒状導光体の入光面に導く光接合用導光体と、を有し、前記光接合用導光体に、前記複数の光源からの放射光束を反射して前記棒状導光体の入光面の口径に絞り込む反射面が設けられていることを特徴とする。

この車両用灯具において、光源を点灯すると、光源からの光が光接合用導光体によって棒状導光体の入光面上に集束させられ、入光面から棒状導光体の内部に導入される。この場合、光接合用導光体には反射面が設けられているので、光源からの放射光束のうち直接棒状導光体の入光面に到達することのできない角度で放射された光束も、光接合用導光体の反射面で反射されることにより、棒状導光体の入光面の口径に絞り込まれて棒状導光体の内部の入射する。そして、棒状導光体の内部に導入された光は、任意の光学的手段（例えば、棒状導光体の周面に設けた拡散反射面）により、棒状導光体の外部へ出射される。これにより、灯具としての照明機能を発揮する。

この車両用灯具では、棒状導光体の入光面側にまとめて複数の光源を配置しながらも、それら各光源の放射光束を光接合用導光体の作用により、大きさの制限された同じ入光面に入射させることができる。即ち、光接合用導光体に設けた反射面の作用により、各光源から出射された光束を、棒状導光体の入光面上において互いに重なるように絞り込みながら、棒状導光体の内部に導入することができる。従って、棒状導光体の端面（入光面）の大きさにとらわれることなく光源の数を増やすことができ、細い棒状導光体に対しても多数の光源の光を有効に導入することができる。

因みに従来では、細い棒状導光体に対して光源からの光を導入する場合、端面の面積が小さくなることから、光源の数も最小とせざるを得なかった。そこで、明るさの向上を図る場合には、棒状導光体の両端に光源を配置することになっていた。

しかし本発明では、反射面を持つ光接合用導光体の作用で多数の光源の光を同じ端面（入光面）に入射させることができるので、棒状導光体の片側に光源をまとめて配置することができ、それにより、２箇所に光源を分散配置するのと違って、配線や点灯回路を単純化できるようになる。また、反射面の付いた光接合用導光体を光源と棒状導光体の間に配置したことにより、光源の数を２個以上にすることが簡単にできるので、明るさの向上や、２色以上の多色化を図ることもできる。また、棒状導光体の一端側にのみ光源を配置することができるので、例えば、光源の色を異ならせて、選択点灯により照明色の切り替えを行う場合にも、同じ入光面からの光の入射とすることができ、色の切り替えに拘わらず、一定した配光状態を確保することができて、違和感を無くすことができる。

請求項２の発明は、請求項１記載の車両用灯具であって、前記反射面が、前記光源からの放射光束のうち最外側の光束を全反射して前記入光面に進行させ得る角度に設けられていることを特徴とする。

この車両用灯具では、光源からの放射光束のうち最外側の光束を反射面で全反射して棒状導光体の入光面に入射させるようにしているので、光源からの出射光を無駄なく棒状導光体に導くことができる。因みに、光接合用導光体をアクリルで構成した場合、アクリルの内部に入射した光が空気との境界面で全反射するときの入射角の条件は４２．２°以上である。従って、光源からの放射光束のうち最外側の光束の入射角が４２．２°以上になるように反射面の角度を決めておけば、全ての放射光束を棒状導光体の入光面に導くことができる。なお、もちろん、導光体の材質によって全反射の角度条件は異なるので、材質に応じて反射面の角度を設定する必要がある。

請求項３の発明は、請求項１または２記載の車両用灯具であって、前記反射面により絞り込まれた光束の有効径が前記棒状導光体の入光面の口径以下であることを特徴とする。

この発明の車両用灯具では、光源からの光束を反射面によって棒状導光体の入光面の口径以下に集束させるので、光源からの光を漏れなく全て棒状導光体に導入することができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用灯具であって、前記光接合用導光体の入射側に、該光接合用導光体と前記光源とを相互位置決めする入射側ガイド部が設けられていることを特徴とする。

この発明の車両用灯具では、光源と光接合用導光体との位置関係のばらつきを抑制することができ、相対的な位置関係のばらつきの減少により配光品質の向上を図ることができる。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の車両用灯具であって、前記光接合用導光体の出射側に、該光接合用導光体と前記棒状導光体とを相互位置決めする出射側ガイド部が設けられていることを特徴とする。

この発明の車両用灯具では、棒状導光体と光接合用導光体との位置関係のばらつきを抑制することができ、相対的な位置関係のばらつきの減少により配光品質の向上を図ることができる。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の車両用灯具であって、前記光接合用導光体の入射側に、前記光源からの放射光束を平行化するコリメートレンズが一体に設けられていることを特徴とする。

この車両用灯具では、光源からの放射光束を、光接合用導光体の入射側に設けたコリメートレンズにより平行化した上で棒状導光体の内部に導入することができる。よって、棒状導光体内での内部反射を少なくすることができ、全長の長い棒状導光体であっても、光束を端末まで到達させることができる。その結果、端末で光を利用する場合でも光の制御が容易にできるようになる。

以上説明したように、請求項１の発明によれば、棒状導光体の端面に対向する面内に並べて複数の光源を配置し、光源と棒状導光体の端面との間に光接合用導光体を配置し、各光源の放射光束を光接合用導光体の反射面で絞り込んで棒状導光体の端面に導入するようにしたので、複数の光源を棒状導光体の両端に分散配置しないでも、光接合用導光体の働きにより全部の光源の光を棒状導光体に無理なく導入することができる。従って、複数の光源を棒状導光体の両端に分散配置するのと比べて、配線や点灯回路の単純化を図ることができる。また、限られた大きさの棒状導光体の端面に対して、複数の光源の光を効率良く入射させることができるので、光源の数を増やして、明るさの向上を図ったり、多色化を図ったりすることができる。しかも、選択的に光源を点灯させた場合にも、同じ端面側からの入光となるので、一定した配光状態を確保することができる。

請求項２の発明によれば、光源からの放射光束のうち最外側の光束を反射面で全反射して棒状導光体の入光面に入射させるようにしているので、光源からの出射光を無駄なく棒状導光体に導くことができる。

請求項３の発明によれば、光源からの放射光束を光接合用導光体により棒状導光体の入光面の口径以下に絞り込むので、光源からの光を漏れなく効率良く棒状導光体に導入することができる。

請求項４の発明によれば、光接合用導光体の入射側に光源を位置決めするガイドを設けたので、光源と光接合用導光体の位置関係のばらつきを無くして、配光品質の向上を図ることができる。

請求項５の発明によれば、光接合用導光体の出射側に棒状導光体を位置決めするガイドを設けたので、棒状導光体と光接合用導光体の位置関係のばらつきを無くして、配光品質の向上を図ることができる。

請求項６の発明によれば、光接合用導光体の入射側に、光源からの放射光束を平行化するコリメートレンズを一体に設けたので、コリメートレンズにより、できるだけ平行化した光束を棒状導光体の内部に導入することができる。従って、棒状導光体の内部反射を少なくすることができて、全長の長い棒状導光体であっても、光束を端末まで到達させることができ、その結果、端末で光を利用する場合でも光の制御が容易にできるようになる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は第１実施形態の車両用灯具の基本構成を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図、図２は車両用灯具１０Ａの具体的構成を示す断面図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は上から見た断面図である。

図２に全体構成を示すように、この車両用灯具１０Ａは、透明樹脂の成形品よりなる棒状導光体１１と、２つのＬＥＤランプ（光源）１２と、ＬＥＤランプ１２と棒状導光体１１の間に配置された透明樹脂製の光接合用導光体１３と、遮光性樹脂の成形品よりなるランプケース１４とを備えている。２つのＬＥＤランプ１２は、ランプケース１４内に配置した基板１５に取り付けられている。

図１に示すように、棒状導光体１１は、断面が円形、楕円形、多角形等の任意の形状の棒状体として形成されており、長手方向の両端面は、研磨仕上げ等により平滑面とされている。平滑面とされた一方の端面は、入光面１１ａとなっており、２つのＬＥＤランプ１２は、その入光面１１ａに対向する面内に並べて配置されている。２つのＬＥＤランプ１２は、棒状導光体１１の中心軸線（棒状導光体１１の断面の中心線に相当）を挟んで略対称（図では上下に対称）に配置されており、２つ並んだ各ＬＥＤランプ１２の各光軸は棒状導光体１１の中心軸線と平行になっている。

棒状導光体１１の入光面１１ａの大きさは、２つのＬＥＤランプ１２の放射光束をそのまま入射させるには小さ過ぎるものであるため、ＬＥＤランプ１２と棒状導光体１１の入光面１１ａとの間に、各ＬＥＤランプ１２からの放射光束を入光面１１ａに導くための光接合用導光体１３が配置されている。

この光接合用導光体１３は、図１（ａ）に示すように、側面視略台形状をなしており、台形の下底に相当する一方の側端部に２つのＬＥＤランプ１２が並べて組み付けられ、台形の上底に相当する他方の側端部に棒状導光体１１の入光端が接続され、台形の斜辺に相当する部分が、テーパ面状の反射面１３ａとして構成されている。また、上から見ると、図１（ｂ）に示すように、テーパ面状の上下の反射面１３ａを残して、その両側が幅方向の中心から等距離の位置で平行な面でカットされ、平面視長方形状をなしている。そして、カットされた面も平面状の反射面１３ｂとして構成されている。

この光接合用導光体１３は、２つのＬＥＤランプ１２からの放射光束Ｌ１を有効に棒状導光体１１の入光面１１ａに入射させるためのもので、テーパ面状の反射面１３ａ及び平面状の反射面１３ｂは、２つのＬＥＤランプ１２の放射光束Ｌ１を反射して棒状導光体１１の入光面１１ａの口径に絞り込む役目を果たす。従って、特にテーパ面状の反射面１３ａは、ＬＥＤランプ１２からの放射光束Ｌ１のうち最外側の光束Ｌ１１を全反射して、棒状導光体１１の入光面１１ａに進行させることのできる角度に設けられている。

例えば、光接合用導光体１３をアクリルで構成した場合、アクリル内部に入射した光が空気との境界面で全反射するときの入射角の条件は４２．２°以上である。従って、光源からの放射光束Ｌ１のうち最外側の光束Ｌ１１の入射角θが４２．２°以上になるように反射面１３ａの角度が決められている。なお、光接合用導光体１３の材質によって全反射の角度条件は異なるので、材質に応じて反射面１３ａの角度を設定する必要がある。

この場合、反射面１３ａ、１３ｂの作用により、各ＬＥＤランプ１２からの放射光束Ｌ１は、棒状導光体１１の入光面１１ａ上において互いに重なるように集められて、棒状導光体１１の内部に入射する。特に、光接合用導光体１３により集束させた光束の有効径Ｈ１が棒状導光体１１の入光面１１ａの口径Ｈ２以下となるように設計されており、漏れなくＬＥＤランプ１２の光を棒状導光体１１に導入できるようになっている。

このような基本構成を車両用灯具１０Ａに取り入れる場合は、前記棒状導光体１１の周面の一部に、棒状導光体１１の内部に導入された光Ｌ２を拡散反射する拡散反射面２４を設ける。拡散反射面２４は、適当な幅で棒状導光体１１の長手方向に連続して形成する。そうすることで、拡散反射面２４が形成されていない部分が、外部に光を放射する発光面２５となる。

ランプケース１４には、棒状導光体１１の端部を嵌め込むための嵌合口１４ａが設けられており、その嵌合口１４ａに、棒状導光体１１の入光面１１ａ側の端部を嵌合させる。一方、嵌合口１４ａの内奥部には、ランプカバー１４によって位置決めしつつ光接合用導光体１３を収容し、その奥に、基板１５に保持した状態で２つのＬＥＤランプ１２を配置する。

光接合用導光体１３の入射側には、ＬＥＤランプ１２の先端を嵌合する嵌合穴２０が位置決め用の入射側ガイド部として設けられ、光接合用導光体１３の出射側には、棒状導光体１１の端部を嵌合する嵌合穴２１が位置決め用の出射側ガイド部として設けられている。そこで各嵌合穴２０、２１にＬＥＤランプ１２及び棒状導光体１１を嵌め込む。そうすることで、ばらつきなく位置決めしながら、光接合用導光体１３とＬＥＤランプ１２及び棒状導光体１１とを組み付けることができる。

このように、光接合用導光体１３にガイド部を設けた場合、各ガイドにＬＥＤランプ１２と棒状導光体１１を組み付けるだけで、光接合用導光体とＬＥＤランプと棒状導光体とを適正位置に簡単に合わせることができるので、一定の配光品質を容易に確保することができる。

次に図２を用いて作用を説明する。

ＬＥＤランプ１２を点灯すると、ＬＥＤランプ１２からの放射光束Ｌ１が、光接合用導光体１３の反射面１３ａ、１３ｂの作用によって入光面１１ａ上に絞り込まれて、入光面１１ａから棒状導光体１１の内部に導入される。棒状導光体１１の内部に導入された光束Ｌ２は、導光過程で拡散反射膜２４による拡散反射により、棒状導光体１１の発光面２５から外部へ照明光Ｌ３として放射される。この照明光Ｌ３の放射は、拡散反射膜２４が棒状導光体１１のほぼ全長に亘って形成されているので、棒状導光体１１のほぼ全長に亘って行われる。これにより車両用灯具としての機能を果たす。

このように、各ＬＥＤランプ１２の出射光束Ｌ１を光接合用導光体１３の反射面１３ａ、１３ｂで集束させて、大きさの制限された同じ入光面１１ａに入射させるようにしているので、細い棒状導光体１１を使用しながらも、２つのＬＥＤランプ１２の放射光束Ｌ１を、無駄なく有効に棒状導光体１１に導入することができる。また、棒状導光体１１の片端側に２つのＬＥＤランプ１２をまとめて配置しているので、配線や点灯回路を単純化することができる。

また、光接合用導光体１３を使用して、各ＬＥＤランプ１２の光束を同じ入光面１１ａに入射させるので、どちらか一方のＬＥＤランプ１２のみを点灯した場合にも、光源の位置が同じ側にあることで、一定した配光状態を確保することができる。例えば、ＬＥＤランプ１２の発光色を互いに異ならせて、選択点灯により照明色の切り替えを行う場合でも、色の切り替えに拘わらず、一定した配光状態を保つことができ、違和感を感じさせない。

また、本実施形態では、ＬＥＤランプ１２を２個設けた場合を示しているが、光接合用導光体１３で光源の光を入光面１１ａに集中させるので、光源の数を３個以上にすることもできる。従って、明るさの向上や３色以上の多色化を図ることもできる。

図４はＬＥＤランプ１２（光源）の数を変えた場合のＬＥＤランプ１２と棒状導光体１１の位置関係の例を示している。（ａ）は第１実施形態のようにＬＥＤランプ１２を２個設けた場合、（ｂ）はＬＥＤランプ１２を４個設けた場合、（ｃ）はＬＥＤランプ１２を６個設けた場合を示している。光接合用導光体の構造を工夫することで、光源の数を自由に増やすことができる。

図３は本発明の第２実施形態の車両用灯具の基本構成を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。

この第２実施形態の車両用灯具の第１実施形態の車両用灯具との違いは、光接合用導光体１３の入射側に、ＬＥＤランプ１２からの放射光束Ｌ１を平行化するコリメートレンズ３０を一体に設けた点である。他の構成は第１実施形態と同様であるので、同一構成要素に同符号を付して説明は省略する。

コリメートレンズ３０は、光接合用導光体１３のＬＥＤランプ１２を嵌合する各嵌合穴２０の底面に形成してある。このように、光接合用導光体１３にコリメート３０を一体に形成した場合、ＬＥＤランプ１２からの放射光束Ｌ１を、コリメートレンズ３０によって平行化した上で棒状導光体１１の内部に導入することができる。従って、棒状導光体１１内での内部反射を少なくすることができ、全長の長い棒状導光体１１であっても、光束を端末まで到達させることができる。その結果、端末で光を利用する場合でも光の制御が容易にできるようになる。

本発明の第１実施形態の車両用灯具の基本構成を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。 図１の基本構成を取り込んだ第１実施形態の車両用灯具の具体的構成を示す図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は上面図である。 前記車両用灯具において、光源の数を変えた場合の光源と棒状導光体との位置関係の例（ａ）〜（ｃ）を示す図である。 本発明の第２実施形態の車両用灯具の基本構成を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。 従来の車両用灯具の例を示す構成図である。

符号の説明

１０Ａ 車両用灯具
１１ 棒状導光体
１１ａ 入光面
１２ ＬＥＤランプ（光源）
１３ 光接合用導光体
１３ａ テーパ面状の反射面
１３ｂ 平面状の反射面
２０ 嵌合穴（入射側ガイド部）
２１ 嵌合穴（出射側ガイド部）
３０ コリメートレンズ

Claims (6)

1. 長手方向の端面を入光面とする棒状導光体と、前記入光面に対向する面内に並べて配置された複数の光源と、前記光源と棒状導光体の入光面との間に配置され、前記光源からの放射光束を棒状導光体の入光面に導く光接合用導光体と、を有し、前記光接合用導光体に、前記複数の光源からの放射光束を反射して前記棒状導光体の入光面の口径に絞り込む反射面が設けられていることを特徴とする車両用灯具。
2. 請求項１記載の車両用灯具であって、
   前記反射面が、前記光源からの放射光束のうち最外側の光束を全反射して前記入光面に進行させ得る角度に設けられていることを特徴とする車両用灯具。
3. 請求項１または２記載の車両用灯具であって、
   前記反射面により絞り込まれた光束の有効径が前記棒状導光体の入光面の口径以下であることを特徴とする車両用灯具。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の車両用灯具であって、
   前記光接合用導光体の入射側に、該光接合用導光体と前記光源とを相互位置決めする入射側ガイド部が設けられていることを特徴とする車両用灯具。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の車両用灯具であって、
   前記光接合用導光体の出射側に、該光接合用導光体と前記棒状導光体とを相互位置決めする出射側ガイド部が設けられていることを特徴とする車両用灯具。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の車両用灯具であって、
   前記光接合用導光体の入射側に、前記光源からの放射光束を平行化するコリメートレンズが一体に設けられていることを特徴とする車両用灯具。
   

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