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JP2018185945A - 車両用灯具 - Google Patents

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JP2018185945A JP2017086466A JP2017086466A JP2018185945A JP 2018185945 A JP2018185945 A JP 2018185945A JP 2017086466 A JP2017086466 A JP 2017086466A JP 2017086466 A JP2017086466 A JP 2017086466A JP 2018185945 A JP2018185945 A JP 2018185945A
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寿雄 八木
Hisao Yagi
寿雄 八木
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Koito Manufacturing Co Ltd
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Abstract

【課題】配光要件を満たすことを容易にする車両用灯具を提供する。
【解決手段】車両用灯具の標識灯11は、発光素子24と、発光素子24から離間して配置された光波長変換部材26であって、交互に配置された複数の発光部26aおよび複数の接続部26bを備え、各接続部26bが隣接する発光部26aの発光面28に対し角度をなすことにより階段状に形成された光波長変換部材26と、各接続部26bに対応して設けられた遮光部30と、を備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、車両用灯具、例えば、自動車などの車両の標識灯に適する車両用灯具に関する。
従来から、光源として青色光を発光する青色LEDと、青色光が照射されるアウターカバーとを備え、アウターカバーが、青色光を吸収して発光する蛍光体を分散させた高分子材料からなる成形体を含む車両用方向指示器が知られている(例えば、特許文献1参照)。青色LEDの配列とアウターカバーとは概ね平行に延び、青色LEDの光軸はアウターカバー表面と概ね垂直な方向に向けられている。
特開2014−197527号公報
車両用灯具は一般に、規定された配光要件を満たさなければならない。一例として、デイタイムランニングランプ、フロントターンシグナルランプといった標識灯では、所定の方向、例えば車両正面方向において基準を超える光度を確保することが求められる。このような配光要件を満たすことは、例えば灯具の光軸を必要な方向に向けることによって容易になる。その場合、他の方向への光は少なくなるが、配光要件のうえでは許容されうる。
しかし、車両に設置されるときの灯具の姿勢によっては、灯具の光軸の方向が配光要件を満たすための最適な方向から外れる場合も起こりうる。上記の車両用方向指示器を例に挙げると、車両正面方向に対し傾斜した姿勢で方向指示器が車両に設置された場合、光軸の方向は、車両正面方向から外れた傾斜方向となる。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、配光要件を満たすことを容易にす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ために、本発明のある態様の車両用灯具は、励起光源と、励起光源から離間して配置された光波長変換部材であって、交互に配置された複数の発光部および複数の接続部を備え、各接続部が隣接する発光部の発光面に対し角度をなすことにより階段状に形成された光波長変換部材と、各接続部に対応して設けられた遮光部または減光部と、を備える。
この態様によると、光波長変換部材が励起光源から離れた位置に配置されるいわゆるリモートフォスファー方式の車両用灯具が提供される。光波長変換部材の接続部が発光部の発光面に対し角度をなすので、発光面からの出射光を当該角度に応じた方向に向けることができる。接続部は、灯具外に出射する光を遮光または減光することができる。したがって、灯具の光軸を所望の方向に向けることが可能となる。光波長変換部材が接続部を有しない場合に比べて、灯具が配光要件を満たすことが容易になる。
各発光部の発光面が灯具正面方向を向いていてもよい。
遮光部は、接続部を被覆し、または、接続部に隣接して配置された反射面を備えてもよい。
接続部は、発光部に比べて厚肉に形成されていてもよい。
接続部は、発光面に対し鋭角をなしてもよい。
発光面は、複数の発光領域に分割されており、複数のレンズを備え、各レンズが対応する発光領域からの出射光を集光するレンズ部と、をさらに備えてもよい。
本発明の別の態様もまた、車両用灯具である。この車両用灯具は、励起光源と、励起光源から離間して配置され、発光面が複数の発光領域に分割されている光波長変換部材と、複数のレンズを備え、各レンズが対応する発光領域からの出射光を集光するレンズ部と、を備える。
この態様によると、光波長変換部材が励起光源から離れた位置に配置されるいわゆるリモートフォスファー方式の車両用灯具が提供される。光波長変換部材の発光面が複数の発光領域に分割され、各発光領域からの出射光が対応するレンズによって集光される。光波長変換部材からの出射光を所望の方向に向けることが可能となる。比較的大面積の面発光源を単一のレンズで集光する場合に比べて、灯具が配光要件を満たすことが容易になる。
本発明によれば、配光要件を満たすことを容易にする車両用灯具を提供することができる。
第1の実施の形態に係る車両用灯具を車両正面から見た模式図である。 図1に示される車両用灯具のA−A線断面の要部を概略的に示す。 第1の実施の形態に係る車両用灯具の他の例の要部を示す模式図である。 第1の実施の形態に係る車両用灯具の他の例の要部を示す模式図である。 第1の実施の形態に係る車両用灯具の他の例の要部を示す模式図である。 第2の実施の形態に係る車両用灯具を車両正面から見た模式図である。 図6に示される車両用灯具のB−B線断面の要部を概略的に示す。 第2の実施の形態に係る車両用灯具の他の例の要部を示す模式図である。
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に用いられる「第1」、「第2」等の用語は、いかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態に係る車両用灯具を車両正面から見た模式図である。図2は、図1に示される車両用灯具のA−A線断面の要部を概略的に示す。図2には、説明の便宜上、車両正面方向と車両側方(外側)をそれぞれ矢印で示す。図示される車両正面方向は、灯具正面方向でもある。
車両用灯具10は、標識灯11、ロービームランプ20、及びハイビームランプ22を備える。標識灯11は、例えば、デイタイムランニングランプとして使用される。標識灯11は、クリアランスランプとしても使用可能であってもよい。車両用灯具10は、例えば車両前方の左側に取り付けられる。なお、車両前方の右側には、左右対称の構造をもつもう1つの車両用灯具10が取り付けられる。
図2に示されるように、車両用灯具10は、前方に開口された凹部を有するランプボディ12と、ランプボディ12の開口を閉塞するアウターレンズ14(または透光性をもつカバー)とを備えている。ランプボディ12とアウターレンズ14とによって灯具筐体16が構成されている。灯具筐体16の内部空間は、灯室18として形成されている。灯室18内には、標識灯11、ロービームランプ20、及びハイビームランプ22が収容されている。標識灯11、ロービームランプ20、及びハイビームランプ22は、ランプボディ12に支持されている。
標識灯11は、車両正面方向に対し傾斜した姿勢で車両に設置される。標識灯11は、車幅方向において車両中央側の部位が前方に位置し、外側の部位が後方に位置するようにして、傾斜して配置されている。なお、標識灯11の全体が車両正面方向に対し傾斜配置されることは必須ではない。標識灯11の一部、例えば標識灯11の車両中央側の部位が車両正面方向を向くように配置されるとともに、標識灯11の他の一部、例えば標識灯11の外側の部位が、車両正面方向に対し傾斜配置されてもよい。
標識灯11は、励起光源としての複数の発光素子24と、複数の発光素子24から離間して配置された光波長変換部材26と、を備える。光波長変換部材26は、交互に配置された複数の発光部26aおよび複数の接続部26bを備える。光波長変換部材26は、各接続部26bが隣接する発光部26aの発光面28に対し角度をなすことにより階段状に形成されている。標識灯11は、複数の遮光部30を備える。各遮光部30が、各接続部26bに対応して設けられている。遮光部30は、接続部26bを被覆する反射面を備える。
発光素子24は、例えばLED素子またはその他の半導体発光素子である。複数の発光素子24は、プリント基板などの実装基板25上に実装され、一列にまたは複数列に配列されている。実装基板25は、フレキシブルプリント基板であってもよい。複数の発光素子24は、電源(図示せず)から実装基板25を介して給電される。実装基板25は、車両正面方向に対し傾斜して配置されている。実装基板25が発光素子24を支持する支持面は、概ね平面であり、その法線が車両正面方向に対し斜め外側に向かう。
光波長変換部材26は、アウターレンズ14の背後に配置され、アウターレンズ14の形状に概ね沿って車幅方向に中央側から側方へと延びている。各発光部26aの発光面28が車両正面方向を向いている。接続部26bは、各発光部26aの発光面28に垂直であり、隣接する2つの発光部26aを接続する。光波長変換部材26は、発光部26aおよび接続部26bが一体形成された単一の部材である。
このように複数の発光素子24が光波長変換部材26の背後に光波長変換部材26から離間して配置され、標識灯11は、いわゆるリモートフォスファー方式で構成されている。光波長変換部材26が階段状に形成されているから、各発光素子24と対応する発光部26aとの離間距離は概ね一定である。
光波長変換部材26は、発光素子24から発せられた励起光を受けて、励起光の波長より長い少なくとも1つの波長をもつ光を発する蛍光体を含む。光波長変換部材26は、例えば、透明シリコーン樹脂などの基材に蛍光体材料の粒子が分散されたシート状またはその他の適する形状の蛍光体成形体として形成されている。光波長変換部材26は、柔軟性を有し変形可能な部材であってもよいし、あるいは剛性部材であってもよい。
発光素子24のピーク波長、つまり励起光波長は、例えば380〜430nmの範囲から選択される。発光素子24は励起光として紫色光を発することになる。この場合、光波長変換部材26は、紫色光を黄色光に波長変換する第1蛍光体と紫色光を青色光に波長変換する第2蛍光体とを含んでもよい。入射する紫色光が青色光および黄色光に波長変換され、それらの混合により白色光が得られる。励起光源のピーク波長が380〜430nmの範囲にあるので、励起光は発光色への影響が小さく、よって色ムラの少ない標識灯11を提供することができる。また、白色光を形成する光波長変換部材26は、厚さ(光路長)が変わっても再吸収が少なく、色度再現性に優れる。
第1蛍光体(黄色蛍光体)は、紫外光または短波長可視光で励起され発光する蛍光体であり、例えば、一般式(Ca1−x−y−z−w,Sr,MII ,Eu,M (SiO(MIIは、Mg,BaおよびZnのうち少なくとも一種の元素を含み、Mは、希土類元素およびMnのうち少なくとも一種の元素を含み、Xは、ClまたはClを必須とする複数のハロゲン元素を含む。また、x、y、z、wは、0.1<x<0.7、0≦y<0.3、0<z<0.4、0≦w<0.1を満たす。)で表されるものであってもよい。
第1蛍光体は、ボディカラーが有色(黄色)である。ここで、ボディカラー(母体色とも呼ばれる)とは、励起光を受けていない状況での蛍光体の素材そのものの色をいう。有色の蛍光体は灯具の意匠に制約を与えうる。第2蛍光体(青色蛍光体)は、ボディカラーが白色のものを入手することができる。光波長変換部材26は、ボディカラーが白色の蛍光体を含むので、そうでない場合(例えば、青色の励起光と黄色蛍光体の組み合わせによって白色光を形成する場合)に比べて、白色に近い。光波長変換部材26が白色であることは、非点灯時における灯具の見映えをよくすることに役立つ。
発光素子24の発光波長と光波長変換部材26の材料との具体的な組み合わせは、上記のものには限られず、白色光またはその他の所望の標識灯色(例えばアンバー色、または赤色)をもつ光を得るための種々の公知の構成を適宜採用することができる。
なお、標識灯11がフロントターンシグナルランプとして使用され、アンバー色に発光する場合には、光波長変換部材26は、例えば、一般式MeSi12−(m+n)Al(m+n)16−n:Eu2+y(Meは、Li,Ca,Mg,Y,またはランタノイド金属(ただし、La,CeおよびEuを除く)の一種以上であり、x、y、mおよびnは、それぞれ正の数である。)で表されるαサイアロン蛍光体からなり、またはこれを含んでもよい。
各発光素子24には対応する発光部26aが設けられている。なお、図示の例では発光素子24と発光部26aが一対一の対応とされているが、必要とされる場合には、複数の発光素子24が1つの発光部26aに対応付けられていてもよい。
各発光素子24から発せられた光は対応する発光部26aの入射面(発光部26aの表面のうち、発光素子24と対向する面)に入射する。入射光は発光部26a内で波長変換され、当該発光部26aの発光面28から出射する。一方、接続部26bの内側面(接続部26bの表面のうち、発光素子24と対向する面)は反射面で被覆されているから、接続部26bの反射面に入射した光は反射されて周辺の発光部26aまたはその他の領域に向かう。このように接続部26bは遮光性を有し光を透過しない。
第1の実施の形態によると、車両用灯具10の標識灯11がリモートフォスファー方式で構成されている。光波長変換部材26の複数の発光面28の各々がいわゆるランバーシアンで発光する。そのため、輝度の均一性を得やすいという利点がある。リモートフォスファー方式ではない構成に比べて、複数の発光素子24の配列に対応した輝度ムラ(例えば、点灯時のいわゆる点光り)を低減することができる。
接続部26bにより隣接する2つの発光部26aが互いに接続され、光波長変換部材26が階段状に形成されている。各発光面28が車両正面方向に向けられている。その結果、発光面28からの出射光の最も強い方向(図2において矢印31で示す)を車両正面方向に向けることができる。
接続部26bには遮光部30が設けられているので、接続部26bを通じて灯具外に光は出射しない。仮に、遮光部30が無かったとしたら、接続部26bを出射する光は、標識灯11の光軸の方向に影響する(光軸を車両側方に傾斜させる)。しかし、そのような出射光は実際には遮光部30により遮光される。このように、接続部26bの遮光部30は、標識灯11の光軸を車両正面方向に向けることに役立っている。また、遮光部30への入射光は反射され、周辺の発光部26aへの入射光として有効利用が可能である。
したがって、第1の実施の形態によると、標識灯11の光軸が車両正面方向に向けられ、標識灯11は、正面光度についての配光要件を満たすことが容易となる。この実施の形態は、例えば、デイタイムランニングランプまたはフロントターンシグナルランプとして標識灯11が用いられる場合に適する。
また、発光部26aの発光面28に対する接続部26bの角度を調整し、発光面28を所望の方向に向けることによって、標識灯11の光軸を所望の方向に向けることも可能である。すなわち、発光面28は、車両正面方向に垂直な平坦面には限られず、車両正面方向に対し傾斜した平坦面であってもよい。
発光面28の形状は、平坦面には限られず、任意である。例えば、発光面28は、湾曲面であってもよい。発光面28の形状を調整することにより、標識灯11の光軸の方向を調整することも可能である。
遮光部30が光を完全に遮ることは必須ではない。遮光部30に代えて、減光部が、各接続部26bに対応して設けられていてもよい。つまり、いくらかの光が、接続部26bを透過し、接続部26bから出射されてもよい。接続部26bからの光を発光面28からの光と合成することによって、標識灯11の光軸の方向を調整することも可能である。
標識灯11の発光素子24および光波長変換部材26は、図2に例示する構成には限られず、その他の種々の構成をとりうる。図3から図5を参照して、他のいくつかの構成を例示する。
図3に示されるように、遮光部30は、接続部26bに隣接して配置された反射面を備えてもよい。標識灯11は、複数の遮光部30を備え、各遮光部30が各発光素子24に対応して設けられている。各遮光部30は、各発光素子24が発する光を対応する発光部26aに集光するリフレクタ部材として設けられている。このリフレクタ部材の少なくとも一部が、接続部26bに隣接して配置され、接続部26bを覆っている。遮光部30は、光波長変換部材26と接触していなくてもよい。
図3においては、標識灯11は、複数の実装基板25を備え、各実装基板25に各発光素子24が実装されている。ただし、図3に示される構成においても図2に示される構成と同様に、複数の発光素子24が単一の実装基板25に設けられていてもよい。その場合、複数の遮光部30が単一の実装基板25に設けられていてもよい。
図4に示されるように、接続部26bは、発光部26aに比べて厚肉に形成されていてもよい。この厚肉の接続部26bの蛍光体濃度は発光部26aの蛍光体濃度と実質的に等しい。光波長変換部材26の蛍光体濃度が当該部材全体にわたり一定であってもよい。接続部26bは発光部26aに比べて光が透過しにくい。そのため、接続部26bは、減光部または遮光部として機能することができる。
図5に示されるように、接続部26bは、発光面28に対し鋭角αをなしてもよい。接続部26bは、対応する発光素子24に向かって内側に傾斜している。接続部26bが発光面28に対し鋭角αをなすことにより、接続部26bからの出射光の一部、大半、または全部を発光面28に入射させて吸収することができる。すなわち、接続部26bからの出射光は、隣接する発光面28によって、遮光または減光される。
図3ないし図5に示される構成によっても、図1および図2を参照して説明した構成と同様の作用効果を奏することができる。例えば、標識灯11の光軸を車両正面方向またはその他の所望の方向に向けることができる。
(第2の実施の形態)
図6は、第2の実施の形態に係る車両用灯具を車両正面から見た模式図である。図7は、図6に示される車両用灯具のB−B線断面の要部を概略的に示す。第2の実施の形態についての以下の説明では、第1の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。
車両用灯具10は、標識灯11、ロービームランプ20、及びハイビームランプ22を備える。標識灯11は、励起光源としての複数の発光素子24と、複数の発光素子24から離間して配置された光波長変換部材26と、を備える。標識灯11は、リモートフォスファー方式の灯具として構成されている。
図7に示されるように、光波長変換部材26の発光面が複数の発光領域32に分割されている。そのために、光波長変換部材26の前面には、複数の開口部を有する遮光部材34が設けられている。遮光部材34の各開口部によって露出された光波長変換部材26の発光面が、発光領域32にあたる。複数の発光領域32は、車両上下方向に配列され、各発光領域32は左右方向(または水平方向)に延びている。同様に、遮光部材34の複数の開口部は車両上下方向に配列され、各開口部は左右方向に延びている。
標識灯11は、複数のレンズ38を備えるレンズ部36を備える。レンズ38は、遮光部材34の前方に配置されている。各レンズ38が対応する発光領域32からの出射光を集光する。各レンズ38の焦点が対応する発光領域32に位置している。
第2の実施の形態によると、光波長変換部材26の発光面が複数の発光領域32に分割され、各発光領域32からの出射光が対応するレンズ38によって集光される。集光された光は車両正面方向に出射される。光波長変換部材26からの出射光を車両正面方向に向けることができる。一般に、比較的大面積の面発光源(例えば、遮光部材34が無かった場合の光波長変換部材26)を、単一のレンズなど単純な光学系で集光するのは容易でない。第2の実施の形態によれば、大面積の面発光源を小面積の発光源へと分割することにより、比較的単純な光学系で、車両正面方向への集光が可能となる。これにより、標識灯11が配光要件を満たすことが容易になる。
発光素子24および実装基板25は、複数の反射面42を内面に有するケース40に収められていてもよい。励起光源である発光素子24からの励起光は、各反射面42で反射され、光波長変換部材26に入射する。各反射面42は、楕円反射面であり、発光素子24を第1焦点とし、光波長変換部材26の入射面(光波長変換部材26の表面のうち、反射面42と対向する面)に第2焦点を有する。各反射面42の第2焦点の位置は、各発光領域32および遮光部材34の開口部に対応している。複数の反射面42は車両上下方向に配列され、各反射面42は左右方向に延びている。このように、複数の反射面42が発光素子24と光波長変換部材26との間に設けられていてもよい。発光素子24から発せられた光は、各反射面42で反射され、対応する発光領域32へと集光される。したがって、光波長変換部材26での発光効率を向上することができる。
各レンズ38は、対応する発光領域32に沿って延びるシリンドリカル形状を有してもよい。発光領域32と同様にレンズ38が左右方向に延び、レンズ38は、上下方向の集光をすることができる。これは、左右方向に連続的な発光形状を形成し、標識灯11の横方向からの良好な被視認性を提供することに役立つ。
なお、発光領域32および対応する遮光部材34の開口部は、標識灯11の延在方向の全体にわたることは必須ではない。光波長変換部材26の発光面は上下方向だけでなく左右方向にも分割されてもよい。その場合、遮光部材34の開口部はマトリックス状に配列され、レンズ部36は多眼形状を有し、各レンズが開口部に対応してもよい。各レンズは、上下方向および左右方向の両方に集光してもよい。
また、発光領域32は平坦面には限られず、湾曲面であってもよい。図8に示されるように、光波長変換部材26は、上下方向に配列された複数の凹部44を有してもよい。各凹部44は、円弧状の表面を有する。この円弧状の表面は、レンズ部36の各レンズ38に対向している。各レンズ38の焦点が各凹部44の円弧中心に位置する。各レンズ38は、対応する凹部44に沿って延びるシリンドリカル形状を有してもよい。あるいはレンズ部36は多眼形状を有してもよい。ケース40は、単一の反射面42を有し、反射面42は例えば放物面であってもよい。遮光部材34は設けられていなくてもよい。このようにしても、光波長変換部材26からの出射光を車両正面方向またはその他の所望の方向に集光することができる。
本発明は、上述した実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、実施の形態及び変形例を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などのさらなる変形を加えることも可能であり、そのような組み合わせられ、もしくはさらなる変形が加えられた実施の形態や変形例も本発明の範囲に含まれる。上述した実施の形態や変形例、及び上述した実施の形態や変形例と以下の変形との組合せによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態、変形例及びさらなる変形それぞれの効果をあわせもつ。
第1の実施の形態と第2の実施の形態の組み合わせもありうる。例えば、図2に示される発光面28が、図7に示されるように、複数の発光領域32に分割されてもよい。
上述の実施の形態では、車両用灯具10がデイタイムランニングランプ(及びクリアランスランプ)である場合を例に挙げて説明したが、車両用灯具10はこの具体例に限られない。車両用灯具10は、ターンシグナルランプ、テールランプ等のその他の標識灯や、ヘッドランプ、ブレーキランプ等であってもよい。
10 車両用灯具、 24 発光素子、 26 光波長変換部材、 26a 発光部、 26b 接続部、 28 発光面、 30 遮光部、 32 発光領域、 36 レンズ部、 38 レンズ、 42 反射面。

Claims (7)

  1. 励起光源と、
    前記励起光源から離間して配置された光波長変換部材であって、交互に配置された複数の発光部および複数の接続部を備え、各接続部が隣接する発光部の発光面に対し角度をなすことにより階段状に形成された光波長変換部材と、
    各接続部に対応して設けられた遮光部または減光部と、を備えることを特徴とする車両用灯具。
  2. 各発光部の発光面が灯具正面方向を向いていることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。
  3. 前記遮光部は、前記接続部を被覆し、または、前記接続部に隣接して配置された反射面を備え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。
  4. 前記接続部は、前記発光部に比べて厚肉に形成されてい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。
  5. 前記接続部は、前記発光面に対し鋭角をなす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。
  6. 前記発光面は、複数の発光領域に分割されており、
    複数のレンズを備え、各レンズが対応する発光領域からの出射光を集光するレンズ部と、をさらに備えることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の車両用灯具。
  7. 励起光源と、
    前記励起光源から離間して配置され、発光面が複数の発光領域に分割されている光波長変換部材と、
    複数のレンズを備え、各レンズが対応する発光領域からの出射光を集光するレンズ部と、を備えることを特徴とする車両用灯具。
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