JP5686039B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

この発明は、１個の半導体型光源から放射される光を導光部材（導光体）を介してリフレクタで配光制御する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、１個のＬＥＤと、導光体と、リフレクターと、前面レンズと、を備えるものである。前記導光体には、入射面と、第１出射面と、反射面と、第２出射面と、がそれぞれ設けられている。１個のＬＥＤからの光を導光体を介してリフレクターのほぼ全体に導くことにより、前面レンズのほぼ全体が発光するものである。

かかる車両用灯具においては、１個のＬＥＤからの光を有効に利用することが重要である。

特開２００４−２７３３５３号公報

この発明が解決しようとする課題は、１個の半導体型光源からの光を有効に利用することが重要である、という点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、１個の半導体型光源と、導光部材と、リフレクタと、を備え、導光部材が、円柱部と、円柱部の一端部に設けられている円盤部と、から構成されていて、円柱部の他端部が、１個の半導体型光源およびリフレクタ側に配置されていて、円柱部の他端部には、１個の半導体型光源からの光を導光部材中に平行入射光として入射させる入射面が設けられていて、円盤部の円柱部と反対側の部分の中央部分には、入射面から入射した平行入射光を平行反射光として反射させる第１反射面が設けられていて、円盤部の円柱部と反対側の部分の周辺部分には、第１反射面からの平行反射光を放射反射光として反射させる第２反射面が設けられていて、円盤部のリフレクタと対向する面には、第２反射面からの放射反射光をリフレクタ側に出射させる出射面が設けられていて、第２反射面が、対称軸が平行反射光と平行である放物線を、放物線の焦点を通り、かつ、平行入射光と平行な軸を回転軸として回転させてなる回転放物面からなり、出射面が、放物線の焦点を中心とする球面の一部からなる、ことを特徴とする。

この発明（請求項２にかかる発明）は、第１反射面および第２反射面が、光を全反射させる反射面からなる、ことを特徴とする。

この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、１個の半導体型光源を点灯すると、１個の半導体型光源から放射された光が入射面から導光部材中に平行光として入射し、その平行入射光が第１反射面で平行光として反射し、その平行反射光が第２反射面で放射光として反射し、その放射反射光が出射面からリフレクタ側に出射し、これにより、あたかも、放物線の焦点に位置する光源からの光がリフレクタ側に放射されているかのように見える。このように、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、導光部材の特に出射面において内部反射率を低く抑制することができ、その分、光を導光部材の出射面から効率良く出射させることができ、１個の半導体型光源からの光を有効に利用することができる。すなわち、球面の一部からなる出射面から出射される光（放射反射光）は、あたかも、出射面の球面の中心（放物線の焦点）から放射されているかのように見えるので、この光（放射反射光）は、球面の一部からなる出射面に対して垂直である。この結果、球面の一部からなる出射面から出射される光（放射反射光）は、出射面における内部反射率が低く抑えられて、効率良く放射する。

この発明（請求項２にかかる発明）の車両用灯具は、第１反射面および第２反射面が光を全反射させる反射面からなるものであるから、内部反射率を極力高めることができるので、１個の半導体型光源から放射される光の減衰（損失、減少）を極力抑制することができる。すなわち、この発明（請求項２にかかる発明）の車両用灯具は、１個の半導体型光源から放射される光をさらに有効に利用することができる。

しかも、この発明（請求項２にかかる発明）の車両用灯具は、第１反射面および第２反射面が光を全反射させる反射面からなるものであるから、第１反射面および第２反射面にアルミ（金属）蒸着や銀塗装や金属メッキなどを施す必要が無いので、製造が簡単であり、その分、製造コストを安価にすることができる。

図１は、この発明にかかる車両用灯具の実施例１を示す導光部材の導光作用の光路説明図である。 図２は、同じく、導光部材の入射面および第１反射面および第２反射面および出射面を説明図である。 図３は、同じく、導光部材の入射面における入射光路を示す説明図である。 図４は、同じく、導光部材を示す斜視図である。 図５は、同じく、車両用灯具の内部構造の概略を示す縦断面図（垂直断面図）である。 図６は、この発明にかかる車両用灯具の実施例２を示す導光部材の入射面における入射光路の説明図である。 図７は、この発明にかかる車両用灯具の実施例３を示す導光部材の入射面における入射光路の説明図である。

以下、この発明にかかる車両用灯具の実施例のうちの３例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

（構成の説明）
図１〜図５は、この発明にかかる車両用灯具の実施例１を示す。以下、この実施例１における車両用灯具の構成について説明する。図中、符号１は、この実施例１における車両用灯具（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、ターンシグナルランプ、クリアランスランプ、デイタイムランニングランプなどの自動車用灯具）である。

前記車両用灯具１は、図５に示すように、ランプハウジング２と、ランプレンズ３と、１個の半導体型光源４と、導光部材（導光体）５と、リフレクタ６と、を備えるものである。

前記ランプハウジング２および前記ランプレンズ３は、灯室７を画成する。前記灯室７内には、前記１個の半導体型光源４および前記導光部材５および前記リフレクタ６がそれぞれ配置されている。前記１個の半導体型光源４および前記導光部材５および前記リフレクタ６は、取付ブラケット８を介して前記ランプハウジング２に取り付けられている。

前記リフレクタ６は、正面側が開口し、かつ、背面側が閉塞した形状をなす。前記リフレクタ６の少なくとも正面には、反射面９が設けられている。前記リフレクタ６の中央部には、透孔１０が設けられている。

前記１個の半導体型光源４は、１個のランプユニットから構成されている。前記１個の半導体型光源４は、この例では、たとえば、ＬＥＤ、ＥＬ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源、すなわち、半導体型光源（この実施例ではＬＥＤ）を使用する。

前記１個の半導体型光源４は、基板（図示せず）と、前記基板に適宜に配置されて設けられている１個もしくは複数個の発光チップ（図示せず）と、前記発光チップを封止する封止樹脂部材（図示せず）と、から構成されている。

前記１個の半導体型光源４は、ホルダ部材（図示せず）を介して前記取付ブラケット８に取り付けられている。前記１個の半導体型光源４は、前記ホルダ部材のコネクタ部（図示せず）を介して電源（電流）が供給される。前記取付ブラケット８は、ヒートシンク部材を兼用しても良い。前記１個の半導体型光源４は、前記取付ブラケット８を介して前記ランプハウジング２に取り付けられるタイプであるが、ソケット（図示せず）を介して前記ランプハウジング２に取り付けられるソケットタイプであっても良い。

前記導光部材５は、光を導く性質を有する部材、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。なお、有色、無色は、問わない。前記導光部材５は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、回転軸Ｏ１を軸とする円柱部１１と、前記円柱部１１の一端部に一体に設けられていて、同じく、前記回転軸Ｏ１を軸とする円盤部１２と、から構成されている。

前記円柱部１１の他端部は、光入射部を構成する。前記円盤部１２の前記円柱部１１側の部分は、光出射部を構成する。前記円柱部１１および前記円盤部１２のうち、前記光入射部と前記光出射部との間は、光導部を構成する。前記導光部材５の前記円柱部１１の他端部は、前記リフレクタ６の前記透孔１０中に挿入されていて、あるいは、前記リフレクタ６の前記透孔１０の内周面に固定されている。

図１〜図５に示すように、前記光入射部のうち前記１個の半導体型光源４と対向する面には、入射面１３、１４、１５が設けられている。前記入射面１３、１４、１５は、前記１個の半導体型光源４からの光Ｌ１を平行光（平行入射光）Ｌ１として前記導光部材５中に入射させるものである。前記入射面は、焦点Ｆ１が前記回転軸Ｏ１上に位置する凸レンズ面１３と、焦点Ｆ２が前記回転軸Ｏ１上に位置する回転放物面１４と、前記回転軸Ｏ１を軸とする円柱面１５と、からなるものである。

前記１個の半導体型光源４は、前記凸レンズ面１３の焦点Ｆ１もしくはその近傍に位置する。前記凸レンズ面１３の焦点Ｆ１と前記回転放物面１４の焦点Ｆ２とは、前記１個の半導体型光源４からの光Ｌ１であって、前記回転放物面１４で反射される光Ｌ１が前記円柱面１５から前記導光部材５中に入射する際の屈折分ずれている。

前記光導部のうち前記円盤部１２の前記円柱部１１側と反対側の部分の中央部分には、第１反射面１６が設けられている。前記第１反射面１６は、前記入射面１３、１４、１５から入射した前記平行入射光Ｌ１を平行光（平行反射光）Ｌ２として反射させるものである。前記第１半導体型光源斜面１６は、前記回転軸Ｏ１を軸として回転させてなる頂角が９０°の円錐面からなる。

前記光導部のうち前記円盤部１２の前記円柱部１１側と反対側の部分の周辺部分には、第２反射面１７が設けられている。前記第２反射面１７は、前記第１反射面１６からの前記平行反射光Ｌ２を放射光（放射反射光）Ｌ３として反射させるものである。前記第２反射面１７は、対称軸Ｏ２が前記平行反射光Ｌ２と平行である放物線Ｐを、前記放物線Ｐの焦点Ｆ３を通り、かつ、前記平行入射光Ｌ１と平行な軸、すなわち、前記回転軸Ｏ１を回転軸として回転させてなる回転放物面からなる。

前記光出射部のうち前記リフレクタ６の前記反射面９と対向する面には、出射面１８が設けられている。前記出射面１８は、前記第２反射面１７からの前記放射反射光Ｌ３を前記リフレクタ６の前記反射面９側に出射させるものである。前記出射面１８は、前記放物線Ｐの前記焦点Ｆ３を中心とする球面の一部からなる。

前記第１反射面１６および前記第２反射面１７は、光を全反射させる反射面からなるものである。前記リフレクタ６の前記反射面９は、前記放物線Ｐの前記焦点Ｆ３を焦点とする放物線系の自由曲面からなるものである。

（作用の説明）
この実施例１における車両用灯具１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。

車両用灯具１の１個の半導体型光源４を点灯する。すると、１個の半導体型光源４から光Ｌ１が放射される。この光Ｌ１は、図１〜図３、図５に示すように、入射面１３、１４、１５から導光部材５中に回転軸Ｏ１と平行な平行光（平行入射光）Ｌ１として入射する。

この導光部材５中に入射した平行入射光Ｌ１は、図１、図２、図５に示すように、第１反射面１６において、放物線Ｐの対称軸Ｏ２と平行な平行光（平行反射光）Ｌ２として第２反射面１７側に反射される。この平行反射光Ｌ２は、回転軸Ｏ１の全周（３６０°）に亘って、等方向に均一の光束で反射される。

第１反射面１６からの平行反射光Ｌ２は、図１、図２、図５に示すように、第２反射面１７において、放物線Ｐの焦点Ｆ３を発光源とする放射光（放射反射光）Ｌ３として出射面１８側に反射される。この放射反射光Ｌ３は、回転軸Ｏ１の全周（３６０°）に亘って、等方向に均一の光束で反射される。

第２反射面１７からの放射反射光Ｌ３は、図１、図２、図５に示すように、出射面１８からリフレクタ６の反射面９側に出射する。この出射面１８から出射した放射反射光Ｌ３は、図１、図５に示すように、あたかも、放物線Ｐの焦点Ｆ３すなわちリフレクタ６の反射面９の焦点に位置する光源から放射された光として、リフレクタ６の反射面９のほぼ全面に亘って、回転軸Ｏ１と平行もしくはほぼ平行な反射光Ｌ４としてランプレンズ３側に反射される。

リフレクタ６の反射面９からの回転軸Ｏ１と平行もしくはほぼ平行な反射光Ｌ４は、所定の配光パターンに配光制御されてランプレンズ３から外部に照射される。

（効果の説明）
この実施例１における車両用灯具１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。

この実施例１における車両用灯具１は、出射面１８から出射した放射反射光Ｌ３が、あたかも、放物線Ｐの焦点Ｆ３すなわちリフレクタ６の反射面９の焦点に位置する光源から放射された光として、リフレクタ６の反射面９のほぼ全面に亘って反射されるものである。このように、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、導光部材５の特に出射面１８において内部反射率を低く抑制することができ、その分、光を導光部材５の出射面１８から効率良く出射させることができ、１個の半導体型光源４からの光を有効に利用することができる。すなわち、球面の一部からなる出射面１８から出射される放射反射光Ｌ３は、あたかも、出射面１８の球面の中心（放物線Ｐの焦点Ｆ３）から放射されているかのように見えるので、この放射反射光Ｌ３は、球面の一部からなる出射面１８に対して垂直である。この結果、球面の一部からなる出射面１８から出射される放射反射光Ｌ３は、出射面１８における内部反射率が低く抑えられて、効率良く放射する。

この実施例１における車両用灯具１は、第１反射面１６および第２反射面１７が光を全反射させる反射面からなるものであるから、内部反射率を極力高めることができるので、１個の半導体型光源４から放射される光の減衰（損失、減少）を極力抑制することができる。すなわち、この実施例１における車両用灯具１は、１個の半導体型光源４から放射される光をさらに有効に利用することができる。

しかも、この実施例１における車両用灯具１は、第１反射面１６および第２反射面１７が光を全反射させる反射面からなるものであるから、第１反射面１６および第２反射面１７にアルミ（金属）蒸着や銀塗装や金属メッキなどを施す必要が無いので、製造が簡単であり、その分、製造コストを安価にすることができる。

（実施例２の説明）
図６は、この発明にかかる車両用灯具の実施例２を示す。以下、この実施例２における車両用灯具について説明する。図中、図１〜図５と同符号は、同一のものを示す。

この実施例２の車両用灯具の導光部材５０の光入射部の入射面１９は、焦点Ｆ４が回転軸Ｏ１上に位置する凸レンズ面からなるものである。この実施例２の入射面１９は、前記の実施例１の車両用灯具１の入射面１３、１４、１５と同様に、１個の半導体型光源４からの光Ｌ１を平行光Ｌ１として導光部材５０中に入射させるものである。

この実施例２の車両用灯具は、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１の車両用灯具１とほぼ同様の作用効果を達成することができる。

（実施例３の説明）
図７は、この発明にかかる車両用灯具の実施例３を示す。以下、この実施例３における車両用灯具について説明する。図中、図１〜図６と同符号は、同一のものを示す。

この実施例３の車両用灯具の導光部材５１の光入射部の入射面２０は、焦点Ｆ５が回転軸Ｏ１上に位置するフレネルレンズ面からなるものである。この実施例３の入射面２０は、前記の実施例１、２の車両用灯具１の入射面１３、１４、１５、１９と同様に、１個の半導体型光源４からの光Ｌ１を平行光Ｌ１として導光部材５１中に入射させるものである。

この実施例３の車両用灯具は、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１、２の車両用灯具１とほぼ同様の作用効果を達成することができる。

（実施例以外の例の説明）
なお、前記の実施例においては、１個の半導体型光源４を使用するので、基本的には、１機能のランプ、たとえば、ストップランプ、あるいは、テールランプとして使用するものである。ところが、この発明においては、１個の半導体型光源４から放射される光の強弱を切り替えることにより、２機能のランプ、たとえば、テール・ストップランプとしても使用できる。

また、前記の実施例においては、第１反射面１６および第２反射面１７が光を全反射させる反射面からなるものである。ところが、この発明においては、第１反射面および第２反射面が光を全反射させる反射面でなくても良い。この場合においては、第１反射面および第２反射面にアルミ（金属）蒸着や銀塗装や金属メッキなどを施す。

１ 車両用灯具
２ ランプハウジング
３ ランプレンズ
４ 半導体型光源
５、５０、５１ 導光部材
６ リフレクタ
７ 灯室
８ 取付ブラケット
９ 反射面
１０ 透孔
１１ 円柱部
１２ 円盤部
１３、１４、１５、１９、２０ 入射面
１６ 第１反射面
１７ 第２反射面
１８ 出射面
Ｏ１ 回転軸
Ｏ２ 対称軸
Ｌ１ 平行入射光
Ｌ２ 平行反射光
Ｌ３ 放射反射光
Ｌ４ 反射光
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５ 焦点
Ｐ 放物線

Claims (2)

1. １個の半導体型光源と、導光部材と、リフレクタと、を備え、
   前記導光部材は、円柱部と、前記円柱部の一端部に設けられている円盤部と、から構成されていて、
   前記円柱部の他端部は、前記１個の半導体型光源および前記リフレクタ側に配置されていて、
   前記円柱部の他端部には、前記１個の半導体型光源からの光を前記導光部材中に平行入射光として入射させる入射面が設けられていて、
   前記円盤部の前記円柱部と反対側の部分の中央部分には、前記入射面から入射した前記平行入射光を平行反射光として反射させる第１反射面が設けられていて、
   前記円盤部の前記円柱部と反対側の部分の周辺部分には、前記第１反射面からの前記平行反射光を放射反射光として反射させる第２反射面が設けられていて、
   前記円盤部の前記リフレクタと対向する面には、前記第２反射面からの前記放射反射光を前記リフレクタ側に出射させる出射面が設けられていて、
   前記第２反射面は、対称軸が前記平行反射光と平行である放物線を、前記放物線の焦点を通り、かつ、前記平行入射光と平行な軸を回転軸として回転させてなる回転放物面からなり、
   前記出射面は、前記放物線の焦点を中心とする球面の一部からなる、
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記第１反射面および前記第２反射面は、光を全反射させる反射面からなる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。

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