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JP5779045B2 - 車両用灯具 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用灯具に関する。
従来、自動車の信号灯等に用いられる車両用灯具として、長尺な導光レンズを全長に亘って発光させるものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。この種の車両用灯具では、長手方向両端面から導光レンズ内に入射させた光を、長手方向に沿って導光させつつ、導光レンズの後面に形成したレンズカットで内部反射させて前面から出射させることによって、当該導光レンズの前面を発光させている。
特開２００８−８８７８７号公報 特開２００９−２５９５５７号公報
しかしながら、上記従来の車両用灯具では、灯具前後方向に対して傾斜した方向に沿って導光レンズを延在させた場合に、長手方向両端面のうち一方の端面から導光レンズ内に入射した光を、前方へ出射させることができない。
具体的には、図１１（ａ）に示すように、右側（車両内側）から左側（車両外側）に向かって後方へ傾斜した長尺な導光レンズ５１の前面５１ａを、当該導光レンズ５１の長手方向両端面と対向させた２つのＬＥＤ５２，５３によって発光させる場合に、この２つのＬＥＤ５２，５３のうち、導光レンズ５１の長手方向後側に配置されたＬＥＤ５２からの光は、その出射方向が導光レンズ５１の前面５１ａからの最終的な出射方向（前方向き）とは然程大きくは異なっていないので、導光レンズ５１の後面５１ｂに形成されたレンズカットによって、当該光を無理なく前方へ向けて内部反射させて、前面５１ａから前方へ出射させることができる。
ところが、２つのＬＥＤ５２，５３のうち、導光レンズ５１の長手方向前側に配置されたＬＥＤ５３からの光は、その出射方向が斜め後方向きであるため、当該光を前面５１ａからの最終的な出射方向（前方向き）へ向けるには、後面５１ｂのレンズカットで鋭角に内部反射させなければならない。しかしながら、当該レンズカットではＬＥＤ５３からの光を鋭角に内部反射させることが難しく、図１１（ｂ）に示すように、この光がレンズカットから後方へ抜けてしまう。
このように、上記従来の車両用灯具では、２つのＬＥＤ５２，５３のうち、斜め後方向きに配置されたＬＥＤ５３からの光を前方へ出射させることができず、ひいては導光レンズ５１の前面５１ａを前方向きに発光させることができない。特に、図１１（ａ）に示すように、導光レンズ５１を前方への凸状に湾曲させた場合には、ＬＥＤ５３からの光を前方へ向けるために必要なレンズカットでの反射角度が当該ＬＥＤ５３から離間するに連れてより鋭角になるため、この問題がより顕著になる。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、前後方向に対して傾斜した方向に沿って延在する長尺な導光レンズの前面を、当該導光レンズの長手方向両端部の近傍に配置した２つの光源からの光によって、前方向きに発光させることができる車両用灯具の提供を課題とする。
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
２つの光源と、
前後方向に対して斜めに傾斜した方向に沿って延在する長尺な導光レンズと、
を備え、前記２つの光源から出射された光を、前記導光レンズの長手方向に沿った当該導光レンズの前面から出射させる車両用灯具において、
前記２つの光源のうち、
一方の光源は、前記導光レンズの長手方向後側の後端部と対向するように配置され、
他方の光源は、前記導光レンズの長手方向前側の前端部の近傍に配置されるとともに、前記導光レンズの後面へ向けて光を出射させるように設けられ、
前記導光レンズの後面には、前記長手方向に沿って並設された複数のレンズカットが形成され、
前記複数のレンズカットは、前記一方の光源から出射されて前記後端部から前記導光レンズ内に入射した光を前方へ内部反射させるとともに、前記他方の光源から出射された光を屈折させつつ前記導光レンズ内に入射させた後に当該光を前方へ内部反射させることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用灯具において、
前記導光レンズは、前記前端部から前記後端部に向かって後方へ湾曲していることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車両用灯具において、
前記導光レンズは、後面から前面までの厚さが前記後端部から前記前端部に向かって徐々に薄くなることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用灯具において、
前記複数のレンズカットは、前記長手方向に沿って並設された複数の鋸歯状に形成されて、前記長手方向前側の第一プリズム面と、前記長手方向後側の第二プリズム面とをそれぞれ有し、
前記第一プリズム面の基端側部分は、前記一方の光源から出射されて前記後端部から前記導光レンズ内に入射した光を前方へ内部反射させ、
前記第一プリズム面の先端側部分は、前記他方の光源から出射された光を屈折させつつ前記導光レンズ内に入射させ、
前記第二プリズム面は、前記第一プリズム面の先端側部分から前記導光レンズ内に入射した光を前方へ内部反射させることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用灯具において、
前記２つの光源は、それぞれ複数色で発光可能なものであることを特徴とする。
本発明によれば、導光レンズの長手方向後側の後端部と対向する一方の光源からの光が、後端部から導光レンズ内に入射した後に、導光レンズの後面に形成された複数のレンズカットによって前方へ内部反射されて、当該導光レンズの前面から前方へ出射する一方、導光レンズの長手方向前側の前端部の近傍に配置された他方の光源からの光が、導光レンズの後面へ向けて出射され、当該後面に形成された複数のレンズカットによって屈折されつつ導光レンズ内に入射した後に前方へ内部反射されて、当該導光レンズの前面から前方へ出射する。つまり、前後方向に対して傾斜した方向に沿って延在する長尺な導光レンズに対し、単純に当該導光レンズの長手方向両端面から光を入射させていた従来と異なり、導光レンズの後端部近傍に配置された一方の光源からの光は勿論のこと、導光レンズの前端部近傍に配置された後方向きの他方の光源からの光をも、当該導光レンズの前面から前方へ出射させることができる。したがって、前後方向に対して傾斜した方向に沿って延在する長尺な導光レンズの前面を、導光レンズの長手方向両端部の近傍に配置した２つの光源からの光によって、前方向きに発光させることができる。
実施形態における車両用灯具の正面図である。 実施形態における車両用灯具の正面図である。 実施形態における車両用灯具の背面図である。 図２のII−II線での断面図である。 図４のＡ部の拡大図である。 図４のＢ部の拡大図である。 図２のIII−III線での断面図である。 実施形態におけるレンズカットの拡大断面図である。 実施形態における第一ＬＥＤからの光の光線軌跡を示す図である。 実施形態における第二ＬＥＤからの光の光線軌跡を示す図である。 従来の車両用灯具を説明するための図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本実施形態における車両用灯具１の正面（前面）図であり、図３は、車両用灯具１の背面（後面）図であり、図４は、図２のII−II線での断面図であり、図５及び図６は、図４のＡ部及びＢ部の拡大図であり、図７は、図２のIII−III線での断面図である。
なお、以下の説明では、「前」「後」「左」「右」「上」「下」との記載は、車両用灯具１から見た方向を指すもの、ひいては当該車両用灯具１が搭載される車両から見た方向を指すものとする。
図１〜図４に示すように、車両用灯具１は、図示しない車両の前部左側に搭載されたヘッドランプ１０内の下部に配設されており、長尺な導光レンズ２と、２つのＬＥＤ３，４とを備えている。
導光レンズ２は、上下方向と略直交する面内において、ヘッドランプ１０前面のアウターレンズ１１に沿うように、前後方向に対して斜めに傾斜した方向に略沿って延在した状態に配置されている。より詳しくは、導光レンズ２は、左右方向に対して約３０°の傾斜角度で、長手方向後側の後端部２１から長手方向前側の前端部２２に向かって右側（車両内側）へ傾斜した方向に略沿って延在しつつ、前端部２２から後端部２１に向かって後方へ湾曲している。
図５に示すように、導光レンズ２の後端部２１近傍には、２つのＬＥＤ３，４のうちの第一ＬＥＤ３が、当該後端部２１と対向するように配置されている。第一ＬＥＤ３は、その光軸Ａｘ１を左右方向に対して約３５°の角度で右方斜め前方へ向けた状態で、ヒートシンク３１に固定された基板３２上に実装されている。
導光レンズ２の後端部２１には、第一ＬＥＤ３から出射された光を光軸Ａｘ１寄りに集光させつつ当該導光レンズ２内に入射させる入光部２１０が形成されている。この入光部２１０は、第一入射面２１１と、第二入射面２１２と、反射面２１３とを有している。
このうち、第一入射面２１１は、光軸Ａｘ１を回転対称軸として第一ＬＥＤ３側へ膨出する凸面状に形成され、その焦点に第一ＬＥＤ３が位置するように配置されている。この第一入射面２１１は、第一ＬＥＤ３から出射された光を光軸Ａｘ１寄りに屈折させつつ導光レンズ２内へ入射させる。
第二入射面２１２は、第一入射面２１１の周縁部から第一ＬＥＤ３側へ立設された略円筒面である。この第二入射面２１２は、第一ＬＥＤ３から出射された光のうち、第一入射面２１１に入射するものよりも出射角度が大きいものを導光レンズ２内へ入射させる。
反射面２１３は、第二入射面２１２の先端から光軸Ａｘ１方向へ向かって外側（光軸Ａｘ１から離間する側）へ広がるように傾斜した裁頭円錐面であり、第二入射面２１２から導光レンズ２内へ入射した光を、光軸Ａｘ１に略沿うように内部反射（全反射）させる。
また、導光レンズ２の後端部２１は、第一入射面２１１及び第二入射面２１２を第一ＬＥＤ３側へ露出させつつ、エクステンション１２に支持されている。
図６に示すように、導光レンズ２の前端部２２近傍には、２つのＬＥＤ３，４のうちの第二ＬＥＤ４が、当該前端部２２と後端部２１とを結ぶ直線の延長線上よりもやや後方に配置されている。第二ＬＥＤ４は、その光軸Ａｘ２を左右方向に対して約２３°の角度で左方斜め後方へ向けた状態で、ヒートシンク４１に固定された基板４２上に実装されている。
導光レンズ２の前端部２２には、第二ＬＥＤ４から出射された光を所定の角度範囲内に集光させる集光部２２０が、第二ＬＥＤ４に対向するように当該前端部２２から後方へ突設されている。この集光部２２０は、第一入射面２２１と、第二入射面２２２と、反射面２２３と、出射面２２４とを有している。
このうち、第一入射面２２１，第二入射面２２２及び反射面２２３は、第二ＬＥＤ４と対向しつつ光軸Ａｘ２が回転対称軸となるように形成されており、その他の点については、上述した入光部２１０の第一入射面２１１，第二入射面２１２及び反射面２１３と同様に形成されている。
出射面２２４は、集光部２２０のうち、第一入射面２２１，第二入射面２２２及び反射面２２３が形成された第二ＬＥＤ４側とは反対側の面であり、光軸Ａｘ２と略直交している。この出射面２２４は、第二ＬＥＤ４から出射されて、第一入射面２２１，第二入射面２２２及び反射面２２３を通じて光軸Ａｘ２寄りに集光された光を、約１８°の角度範囲で出射させる。この出射光の角度範囲は、後述するように、当該出射光が導光レンズ２の後面２４に略全長に亘って照射されるような範囲となっている。より詳しくは、当該角度範囲は、第一入射面２２１を通じて出射面２２４から出射される光の範囲である。そのため、第二ＬＥＤ４から出射された光のうち、光軸Ａｘ２周辺のより強い光が、導光レンズ２の後面２４に略全長に亘って照射される。
また、集光部２２０の先端（後端）には、後方へ突出する係止部２２５が設けられており、当該係止部２２５がブラケット１３に係止されるようになっている。
図４及び図７に示すように、導光レンズ２は、長手方向に直交する断面形状が略平行四辺形状に形成されており、上下方向に略沿った前面２３及び後面２４を有している。
このうち、前面２３は、導光レンズ２の略全長に亘る長尺な湾曲平面状に形成されており、後述するように、第一ＬＥＤ３及び第二ＬＥＤ４からの光を前方へ出射させる出射面となっている。
一方、後面２４は、前面２３とは反対側の面であって、前面２３よりも上下方向に短く形成されており、テーパー状の上面及び下面を介して前面２３と連なっている。当該後面２４から前面２３までの導光レンズ２の厚さは、後端部２１から前端部２２に向かって徐々に薄くなっている。
また、後面２４には、導光レンズ２の長手方向に沿って並設された複数のレンズカット２４０，…が、当該後面２４の略全長に亘って形成されている。
図８は、レンズカット２４０，…の拡大断面図である。
この図に示すように、レンズカット２４０，…は、導光レンズ２（後面２４）の長手方向に沿って並設された複数の鋸歯状に形成されている。各レンズカット２４０は、上下方向に沿って一様な断面形状に形成されており、導光レンズ２の長手方向前側（右側）の第一プリズム面２４１と、導光レンズ２の長手方向後側（左側）の第二プリズム面２４２とを有している。
第一プリズム面２４１は、基端側部分２４１ａと先端側部分２４１ｂとで互いに異なる機能を果たすように構成されている。具体的には、基端側部分２４１ａは、第一ＬＥＤ３から出射されて後端部２１（入光部２１０）から導光レンズ２内に入射した光Ｌ１を、前方へ内部反射（全反射）させる。一方、先端側部分２４１ｂは、第二ＬＥＤ４から出射されて集光部２２０で集光された光Ｌ２を、屈折させつつ導光レンズ２内に入射させる。
第二プリズム面２４２は、第一プリズム面２４１の先端側部分２４１ｂを通じて導光レンズ２内に入射した光Ｌ２を、前方へ内部反射（全反射）させる。
続いて、車両用灯具１の発光態様について説明する。
図９は、第一ＬＥＤ３からの光Ｌ１の光線軌跡を示す図であり、図１０は、第二ＬＥＤ４からの光Ｌ２の光線軌跡を示す図である。
図９に示すように、２つのＬＥＤ３，４のうち、第一ＬＥＤ３から出射された光Ｌ１は、後端部２１に形成された入光部２１０を通じて、光軸Ａｘ１寄りに集光されつつ導光レンズ２内に入射する。導光レンズ２内に入射した光Ｌ１は、直接的に、或いは前面２３で内部反射されて間接的に、後端部２１から前端部２２に向かって導光されつつ、後面２４に形成されたレンズカット２４０によって前方へ内部反射される。具体的には、当該光Ｌ１は、レンズカット２４０のうち、第一プリズム面２４１の基端側部分２４１ａによって前方へ内部反射される（図８参照）。そして、この光Ｌ１が前面２３から前方へ出射されて、当該前面２３が前方向きに発光する。
このとき、後面２４から前面２３までの導光レンズ２の厚さが、後端部２１から前端部２２に向かって徐々に薄くなっているので、後端部２１から導光レンズ２内を導光する光Ｌ１は、前面２３で内部反射されつつ、湾曲した導光レンズ２の奥側（前端部２２側）まで比較的容易に導光する。
また、この厚さが一定の導光レンズ内を導光する光に比べ、導光レンズ２内を導光する光Ｌ１は、前面２３までの光路長（導光長）が短くなるので、導光レンズ２内の導光に伴う当該光Ｌ１の減衰が低減される。
一方、第二ＬＥＤ４から出射された光Ｌ２は、図１０に示すように、集光部２２０を通じて、光軸Ａｘ２寄りに集光されつつ、導光レンズ２の後面２４に略全長に亘って照射される。この光Ｌ２は、後面２４に形成されたレンズカット２４０によって、導光レンズ２内に入射されつつ前方へ内部反射される。具体的には、当該光Ｌ２は、レンズカット２４０のうち、第一プリズム面２４１の先端側部分２４１ｂを通じて導光レンズ２内に入射した後に、第二プリズム面２４２によって前方へ内部反射される（図８参照）。そして、この光Ｌ２が前面２３から前方へ出射されて、当該前面２３が前方向きに発光する。
こうして、導光レンズ２の長手方向両端部の近傍に配置された２つのＬＥＤ３，４からの光Ｌ１，Ｌ２が、導光レンズ２の前面２３から前方へそれぞれ出射されることにより、当該前面２３がより強く前方向きに発光する。
以上のように、車両用灯具１によれば、導光レンズ２の後端部２１と対向する第一ＬＥＤ３からの光Ｌ１が、後端部２１から導光レンズ２内に入射した後に、後面２４に形成されたレンズカット２４０，…によって前方へ内部反射されて前面２３から前方へ出射する一方、導光レンズ２の前端部２２の近傍に配置された第二ＬＥＤ４からの光Ｌ２が、導光レンズ２の後面２４へ向けて出射され、当該後面２４に形成されたレンズカット２４０，…によって屈折されつつ導光レンズ２内に入射した後に前方へ内部反射されて、前面２３から前方へ出射する。つまり、前後方向に対して傾斜した方向に沿って延在する長尺な導光レンズに対し、単純に当該導光レンズの長手方向両端面から光を入射させていた従来と異なり、導光レンズ２の後端部２１近傍に配置された第一ＬＥＤ３からの光は勿論のこと、導光レンズ２の前端部２２近傍に配置された後方向きの第二ＬＥＤ４からの光Ｌ２をも、当該導光レンズ２の前面２３から前方へ出射させることができる。
したがって、前後方向に対して傾斜した方向に沿って延在する長尺な導光レンズ２の前面２３を、導光レンズ２の長手方向両端部の近傍に配置した２つのＬＥＤ３，４からの光Ｌ１，Ｌ２によって、前方向きに発光させることができる。
また、後面２４から前面２３までの導光レンズ２の厚さが、後端部２１から前端部２２に向かって徐々に薄くなっているので、後端部２１から導光レンズ２内を導光する光Ｌ１を、前面２３で内部反射させつつ、湾曲した導光レンズ２の奥側（前端部２２側）まで比較的容易に導光させることができる。
また、この厚さが一定の導光レンズ内を導光する光に比べ、導光レンズ２内を導光する光Ｌ１の前面２３までの光路長（導光長）が短くなるので、導光レンズ２内の導光に伴う当該光Ｌ１の減衰を低減させることができる。
また、レンズカット２４０は、第一プリズム面２４１の基端側部分２４１ａが、第一ＬＥＤ３から出射されて後端部２１から導光レンズ２内に入射した光を前方へ内部反射させ、第一プリズム面２４１の先端側部分２４１ｂが、第二ＬＥＤ４から出射された光を屈折させつつ導光レンズ２内に入射させ、第二プリズム面２４２が、第一プリズム面２４１の先端側部分２４１ｂから導光レンズ２内に入射した光を前方へ内部反射させるので、つまり、当該レンズカット２４０では、異なる複数の部位（第一プリズム面２４１の基端側部分２４１ａ及び先端側部分２４１ｂ，並びに第二プリズム面２４２）が互いに独立した機能を果たしている。したがって、当該複数の部位を個別に最適設計することができる。
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、車両用灯具１をヘッドランプ１０内に収容されるものとしたが、本発明に係る車両用灯具は、リアランプ内に収容されるものは勿論のこと、ドアミラーターンランプや室内灯など、車両に搭載される灯具全般に適用することができる。
また、２つのＬＥＤ３，４は、それぞれ複数色で発光可能なものとしてもよい。具体的には、２つのＬＥＤ３，４として、互いに異なる発光色（例えば、赤，白，アンバー）で発光する複数の発光素子がパッケージ化されたものを用いてもよい。このようなＬＥＤ３，４を用い、必要に応じてその発光色を切り換えることにより、車両用灯具１を複数種類の灯具（例えば、ターンランプやテール・ストップランプ等）として機能可能な多用途ランプとすることができる。
また、導光レンズ２は、灯具前後方向に対して斜めに傾斜した方向に沿って延在していればよく、例えば、下側から上側に向かって後方へ傾斜していてもよい。
１ 車両用灯具
２ 導光レンズ
２１ 後端部
２１０ 入光部
２１１ 第一入射面
２１２ 第二入射面
２１３ 反射面
２２ 前端部
２２０ 集光部
２２１ 第一入射面
２２２ 第二入射面
２２３ 反射面
２２４ 出射面
２３ 前面
２４ 後面
２４０ レンズカット
２４１ 第一プリズム面
２４１ａ 基端側部分
２４１ｂ 先端側部分
２４２ 第二プリズム面
３ 第一ＬＥＤ（一方の光源）
Ａｘ１ 光軸
４ 第二ＬＥＤ（他方の光源）
Ａｘ２ 光軸
Ｌ１ 光（第一ＬＥＤからの光）
Ｌ２ 光（第二ＬＥＤからの光）

Claims (5)

  1. ２つの光源と、
    前後方向に対して斜めに傾斜した方向に沿って延在する長尺な導光レンズと、
    を備え、前記２つの光源から出射された光を、前記導光レンズの長手方向に沿った当該導光レンズの前面から出射させる車両用灯具において、
    前記２つの光源のうち、
    一方の光源は、前記導光レンズの長手方向後側の後端部と対向するように配置され、
    他方の光源は、前記導光レンズの長手方向前側の前端部の近傍に配置されるとともに、前記導光レンズの後面へ向けて光を出射させるように設けられ、
    前記導光レンズの後面には、前記長手方向に沿って並設された複数のレンズカットが形成され、
    前記複数のレンズカットは、前記一方の光源から出射されて前記後端部から前記導光レンズ内に入射した光を前方へ内部反射させるとともに、前記他方の光源から出射された光を屈折させつつ前記導光レンズ内に入射させた後に当該光を前方へ内部反射させることを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記導光レンズは、前記前端部から前記後端部に向かって後方へ湾曲し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. 前記導光レンズは、後面から前面までの厚さが前記後端部から前記前端部に向かって徐々に薄くな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. 前記複数のレンズカットは、前記長手方向に沿って並設された複数の鋸歯状に形成されて、前記長手方向前側の第一プリズム面と、前記長手方向後側の第二プリズム面とをそれぞれ有し、
    前記第一プリズム面の基端側部分は、前記一方の光源から出射されて前記後端部から前記導光レンズ内に入射した光を前方へ内部反射させ、
    前記第一プリズム面の先端側部分は、前記他方の光源から出射された光を屈折させつつ前記導光レンズ内に入射させ、
    前記第二プリズム面は、前記第一プリズム面の先端側部分から前記導光レンズ内に入射した光を前方へ内部反射させることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用灯具。
  5. 前記２つの光源は、それぞれ複数色で発光可能なものであ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。
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