JP6248411B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

この発明は、光源と導光部材（導光体）とを備え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、発光素子光源と、中空部を有する導光レンズと、を備える。導光レンズには、入射面と、第１反射面と、第２反射面と、第３反射面と、第４反射面と、出射面とが、それぞれ設けられている。発光素子光源からの光は、入射面から導光レンズ中に入射し、その入射光が第１反射面、第２反射面、第３反射面、第４反射面で順次反射し、その反射光が出射面から外部に出射する。

特開２０１０−２１２０３９号公報

ところが、従来の車両用灯具は、第４反射面で反射した反射光を出射面から外部に出射させるものである。このために、従来の車両用灯具は、出射面において、第４反射面に対応する部分が発光し、その他の部分が発光しない。この結果、出射面すなわち発光面が均一に発光しないという問題が有る。

この発明が解決しようとする課題は、従来の車両用灯具では、発光面が均一に発光しない、という点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、光源と、内部に中空部を有する導光部材と、を備え、導光部材には、光源からの光を導光部材中に入射させる入射面と、導光部材中に入射した光を反射させる反射面と、中空部側の面に設けられていて反射面からの反射光を外部側の面に反射させる多数個のプリズムカット面からなるプリズム反射面群と、外部側の面に設けられていてプリズム反射面群からの反射光を外部に出射させる多数個のプリズムカット面からなるプリズム出射面群と、がそれぞれ設けられており、中空部中には、入射面側とプリズム出射面群側との間を遮る遮光部材が配置され、導光部材は、遮光部材を取り付ける取付凸部を有し、遮光部材は、取付凸部を嵌合させる取付凹部を有する、ことを特徴とする。

この発明（請求項２にかかる発明）は、導光部材が、中空部を包囲する入射部と出射部とから構成されていて、入射部には、入射面および反射面がそれぞれ設けられていて、出射部には、反射面およびプリズム反射面群およびプリズム出射面群がそれぞれ設けられている、ことを特徴とする。

この発明は、中空部中には、入射面側とプリズム出射面群側との間を遮る遮光部材が配置されている、ことを特徴とする。

この発明（請求項３にかかる発明）は、遮光部材のうちプリズム出射面群側と対向する面には、反射処理面が設けられている、ことを特徴とする。

この発明（請求項４にかかる発明）は、プリズム反射面群もしくはプリズム出射面群のうち少なくともいずれか一方が、円周上に配置されている、ことを特徴とする。

この発明の車両用灯具は、光源からの光が入射面から導光部材中に入射し、その入射光が反射面で反射し、その反射光がプリズム反射面群で多方向に反射し、その多方向の反射光がプリズム出射面群から外部に多方向に出射する。このために、プリズム出射面群すなわち発光面が均一に発光する。

図１は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態を示す縦断面図（垂直断面図）である。 図２は、構成部品を示す分解縦断面図（分解垂直断面図）である。 図３は、導光部材の入射面および第１反射面における光路を示す一部拡大縦断面図（一部拡大垂直断面図）である。 図４は、導光部材のプリズム反射面群およびプリズム出射面群における光路を示す一部拡大縦断面図（一部拡大垂直断面図）である。 図５は、プリズム出射面群すなわち発光面が均一に発光している状態を示す説明図（図１におけるＶ矢視図に対応する説明図）である。

以下、この発明にかかる車両用灯具の実施形態（実施例）の１例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図１〜図４の断面図において、ハッチングを省略してある。

（実施形態の構成の説明）
以下、この実施形態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、この実施形態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、室内ランプなどの自動車用灯具）である。

（車両用灯具１の説明）
前記車両用灯具１は、図１、図２に示すように、ランプハウジング（図示せず）と、ランプレンズ（図示せず）と、１個の光源２と、導光部材（導光体）３、４と、遮光部材５と、を備えるものである。

前記ランプハウジングおよび前記ランプレンズは、灯室（図示せず）を画成する。１個の前記光源２および前記導光部材３、４および前記遮光部材５は、ランプユニットを構成する。前記ランプユニット２、３、４、５は、前記灯室内に配置されていて、前記ランプハウジングに取り付けられている。なお、前記灯室内には、前記ランプユニット２、３、４、５以外のランプユニットが配置されている場合がある。

（光源２の説明）
前記光源２は、この例では、たとえば、ＬＥＤ、ＯＥＬまたはＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源である。図１、図２に示すように、前記光源２は、基板２０に固定されている。前記基板２０には、取付孔２１が設けられている。前記基板２０は、前記取付孔２１を通してスクリュー２２により前記導光部材３に固定されている。この結果、前記光源２は、前記基板２０を介して前記導光部材３に固定されている。前記光源２には、コネクタ部（図示せず）を介して電源（電流）が供給される。

（導光部材３、４の説明）
前記導光部材３、４は、光を導く性質を有する部材、この例では、アクリル、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。図１、図２に示すように、前記導光部材３、４は、中空部６を有する。すなわち、前記導光部材３、４の内部には、前記中空部６が形成されている。前記導光部材は、前記中空部６を包囲する入射部（第１レンズ）３と出射部（第２レンズ）４とから構成されている。

前記入射部３は、たとえば、フラットライトガイドであって、円板形状をなす。前記出射部４は、発光部であって、一方の面（下面）が開口した中空状の円柱形状をなす。すなわち、前記出射部４は、円筒形状の立壁部４１と、円板形状の天井部４２と、からなる。

前記入射部３の一面（上面）の全円周縁部には、フランジ部３０が一体に設けられている。前記出射部４の一方の面の全円周縁部には、フランジ部４０が一体に設けられている。前記入射部３の前記フランジ部３０と前記出射部４の前記フランジ部４０とが取り付けられている。この結果、前記入射部３と前記出射部４とは、前記中空部６を包囲した一体構造となる。

前記入射部３の他面（下面）には、取付ボス部３１が一体に設けられている。前記取付ボス部３１には、前記スクリュー２２を介して前記光源２の前記基板２０が固定されている。前記入射面の一面には、取付凸部３２が一体に設けられている。前記取付凸部３２には、クリップ５０を介して前記遮光部材５が取り付けられている。

前記導光部材３、４には、入射面７０と、第１反射面７１と、第２反射面７２と、第３反射面７３と、プリズム反射面７４群と、プリズム出射面７５群と、がそれぞれ設けられている。

（入射面７０の説明）
前記入射面７０は、前記入射部３に設けられている。すなわち、図３に示すように、前記入射部３の他面の中央部分には、入射凸部３３が一体に設けられている。前記入射凸部３３は、前記入射部３の中心を通る中心軸Ｏを回転軸とする円錐台形形状をなす。前記入射凸部３３の端面（下面）は、前記光源２の発光面と対向する。前記入射面７０は、前記入射凸部３３の端面（下面）に設けられている。

前記入射面７０は、前記光源２からの光Ｌ１を入射光Ｌ２として前記入射部３中に入射させるものである。前記入射面７０は、前記中心軸Ｏに対して直交もしくはほぼ直交する平面からなる。

（第１反射面７１の説明）
前記第１反射面７１は、前記入射部３に設けられている。すなわち、図３に示すように、前記第１反射面７１は、前記入射部３の一面の中央部分であって、前記入射凸部３３に対応する部分に設けられている。

前記第１反射面７１は、前記入射面７０から前記入射部３中に入射した前記入射光Ｌ２を第１反射光（第１平行反射光）Ｌ３として等方向にかつ均一に前記入射部３の全円周縁部側に反射させるものである。前記第１反射面７１は、焦点Ｆが前記中心軸Ｏ上に位置する放物線Ｐを、前記中心軸Ｏを回転軸として回転させてなる回転放物面からなる。前記光源２は、前記焦点Ｆに対して前記入射面７０側に位置する。なお、図１、図２に示すように、前記第１反射面７１の前記中心軸Ｏが通る部分を平面としても良い。

（第２反射面７２の説明）
前記第２反射面７２は、前記入射部３に設けられている。すなわち、図１、図２に示すように、前記第２反射面７２は、前記入射部３の全円周縁部に設けられている。

前記第２反射面７２は、前記入射光Ｌ２であって、前記第１反射面７１からの第１反射光Ｌ３を第２反射光Ｌ４として前記出射部４の前記立壁部４１側に全反射させるものである。前記第２反射面７２は、前記第１反射光Ｌ３に対して約４５°の線分を、前記中心軸Ｏを軸として回転させてなる回転傾斜面からなる。

（第３反射面７３の説明）
前記第３反射面７３は、前記出射部４に設けられている。すなわち、図１、図２に示すように、前記第３反射面７３は、前記出射部４の前記立壁部４１と前記天井部４２との繋部の角部の全円周縁部に設けられている。

前記第３反射面７３は、前記入射光Ｌ２であって、前記第２反射面７２からの第２反射光Ｌ４を第３反射光Ｌ５として前記出射部４の前記天井部４２側に全反射させるものである。前記第３反射面７３は、前記第２反射光Ｌ４に対して約４５°の線分を、前記中心軸Ｏを軸として回転させてなる回転傾斜面からなる。

前記第３反射面７３からの前記第３反射光Ｌ５は、前記天井部４２の内面（前記中空部６側の面）と外面（外部側の面）とにおける全反射を繰り返して、前記天井部４２の全円周縁部（前記立壁部４１）側から前記天井部４２の中央部に進む。

（プリズム反射面７４群の説明）
前記プリズム反射面７４群は、前記出射部４に設けられている。すなわち、図４に示すように、前記プリズム反射面７４群は、前記出射部４の前記天井部４２の内面に設けられている。

前記プリズム反射面７４群は、前記第３反射面７３からの第３反射光Ｌ５を第４反射光Ｌ６として前記出射部４の前記天井部４２の外面（外部側の面）側に反射させるものである。前記プリズム反射面７４群は、多数個のプリズムカット面からなる。前記プリズム反射面（プリズムカット面）７４は、水平線Ｈ（前記中心軸Ｏに対して直交もしくはほぼ直交する線）に対して所定の角度θ１に傾斜している。前記角度θ１を調整することにより、前記第４反射光Ｌ６の反射方向を調整することができる。前記プリズム反射面７４群は、図５に示前記プリズム出射面７５群と同様に、同心円の多数の円周上に配置されている。

前記第３反射面７３からの前記第３反射光Ｌ５は、外側の円周上の前記プリズム反射面７４群から内側の円周上の前記プリズム反射面７４群に順次反射する。

（プリズム出射面７５群の説明）
前記プリズム出射面７５群は、前記出射部４に設けられている。すなわち、図４に示すように、前記プリズム出射面７５群は、前記出射部４の前記天井部４２の外面に設けられている。

前記プリズム出射面７５群は、前記プリズム反射面７４群からの第４反射光Ｌ６を出射光Ｌ７として外部に出射させるものである。前記プリズム出射面７５群は、多数個のプリズムカット面からなる。前記プリズム出射面（プリズムカット面）７５は、前記水平線Ｈに対して所定の角度θ２に傾斜している。前記角度θ２を調整することにより、前記出射光Ｌ７の出射方向を調整することができる。前記プリズム出射面７５群は、図５に示すように、同心円の多数の円周上に配置されている。

（遮光部材５の説明）
前記遮光部材５は、光不透過性の部材からなる。図１、図２に示すように、前記遮光部材５は、円板形状をなす。前記遮光部材５の一面（下面）には、取付凹部５１が一体に設けられている。前記取付凹部５１には、前記クリップ５０が嵌合固定されている。前記クリップ５０には、前記入射部３の前記取付凸部３２が嵌合固定されている。この結果、前記遮光部材５と前記入射部３とは、相互に固定状態となる。

前記遮光部材５は、前記中空部６中に、前記入射部３の前記入射面７０側と前記出射部４の前記プリズム出射面７５群側との間を遮るように配置されている。前記遮光部材５のうち前記出射部４の前記プリズム出射面７５群側と対向する面（上面）には、金属蒸着などによる反射処理面５２が設けられている。

（実施形態の作用の説明）
この実施形態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個の光源２を点灯する。すると、１個の光源２から光Ｌ１が放射される。この光Ｌ１は、図１、図３に示すように、入射部（導光部材）３の入射面７０から屈折して入射部３中に入射する。この入射部３中に入射した入射光Ｌ２の光路は、あたかも、第１反射面７１の焦点Ｆから入射した光路となる。この結果、入射光Ｌ２は、図１、図３に示すように、第１反射面７１において、平行光すなわち第１反射光Ｌ３として、等方向にかつ均一に入射部３の全円周縁部側に反射する。この第１平行反射光Ｌ３は、中心軸Ｏの全周（３６０°）に亘って、等方向に均一の光束で反射する。

第１反射面７１からの第１反射光Ｌ３は、図１に示すように、第２反射面７２において、第２反射光Ｌ４として、出射部（導光部材）４の立壁部４１側に全反射で反射する。

第２反射面７２からの第２反射光Ｌ４は、図１に示すように、第３反射面７３において、第３反射光Ｌ５として、出射部４の天井部４２側に全反射で反射する。

第３反射面７３からの第３反射光Ｌ５は、図１、図４に示すように、プリズム反射面７４群において、第４反射光Ｌ６として、出射部４の天井部４２の外面側に、所定の角度θ１で多方向に反射する。

プリズム反射面７４群からの第４反射光Ｌ６は、図１、図４に示すように、プリズム出射面７５群において、出射光Ｌ７として、出射部４の天井部４２の外面から、所定の角度θ２で多方向に出射する。

そして、図５に示すように、出射部４の天井部４２の外面のプリズム出射面７５群が発光する。この結果、出射部４の天井部４２の外面が円形状に均一（ほぼ均一）に発光する。また、多少の第２反射光Ｌ４が出射部４の第３反射面７３から外部に出射する。このために、図５に示すように、出射部４の立壁部４１と天井部４２との繋部の第３反射面７３の外面が円環状に均一（ほぼ均一）に発光する。すなわち、円環状の発光面、および、その円環状の発光面の中の円形状の発光面が発光する。

（実施形態の効果の説明）
この実施形態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。

この実施形態における車両用灯具１は、光源２からの光Ｌ１が入射面７０から導光部材の入射部３中に入射し、その入射光Ｌ２が第１反射面７１、第２反射面７２、第３反射面７３で反射し、その反射光Ｌ５がプリズム反射面７４群で多方向に反射し、その多方向の反射光Ｌ６がプリズム出射面７５群から外部に多方向に出射する。このために、プリズム出射面７５群すなわち発光面が均一に発光する。すなわち、見栄えが向上する。

この実施形態における車両用灯具１は、プリズム反射面７４の角度θ１およびプリズム出射面７５の角度θ２を調整することにより、プリズム反射面７４群からの第４反射光Ｌ６の反射方向、および、プリズム出射面７５群からの出射光Ｌ７の出射方向を調整することができる。これにより、所定の配光性能を得ることができる。

この実施形態における車両用灯具１は、導光部材の出射部４の外面のプリズム出射面７５群により、出射部４の外面が曲面（図４に示すように、曲率が大きい曲面）の場合であっても、プリズム反射面７４群からの反射光Ｌ６を出射光Ｌ７として外部に効率良く出射させることができる。これにより、プリズム出射面７５群すなわち発光面がさらに均一に発光することができる。

この実施形態における車両用灯具１は、導光部材が、中空部６を包囲する入射部３と出射部４とから構成されている。すなわち、導光部材を入射部３と出射部４とに２分割構造にする。このために、入射部３に入射面７０および第１反射面７１および第２反射面を、また、出射部４に第３反射面７３およびプリズム反射面７４群およびプリズム出射面７５群を、がそれぞれ容易に設けることができる。これにより、製造精度および製造こうりるを向上させることができ、製造コストを安価にすることができる。

この実施形態における車両用灯具１は、入射部３の入射面７０側と出射部４のプリズム出射面７５群側との間に遮光部材５を配置するものである。このために、入射面７０から入射部３中に入射した光の一部（図示せず）が入射部３から中空部６側に出射しても、その出射光（図示せず）が遮光部材５により遮蔽される。したがって、入射部３から中空部６側に出射した出射光が出射部４側に入射するのを確実に防ぐことができる。これにより、入射部３から中空部６側に出射した出射光が出射部４側に入射して出射部４から外部に出射することによる発光ムラを確実に防ぐことができる。すなわち、発光面を確実に均一に発光させることができる。

この実施形態における車両用灯具１は、遮光部材５のうち出射部４のプリズム出射面７５群側と対向する面に金属蒸着などによる反射処理面５２を設けるものである。このために、出射部４から遮光部材５の反射処理面５２側の中空部６側に出射した光（図示せず）および外来光が遮光部材５の反射処理面５２において反射する。これにより、発光面を均一に発光させることができる。

この実施形態における車両用灯具１は、プリズム反射面７４群とプリズム出射面７５群とが同心円の多数の円周上に配置されている。このために、同一円周上のプリズム反射面７４の角度θ１およびプリズム出射面７５の角度θ２を一定（同一）にすることができる。これにより、プリズム反射面７４群およびプリズム出射面７５群の設計製造が簡単となり、製造コストを安価にすることができる。

この実施形態における車両用灯具１は、１個の光源２と、導光部材３、４と、遮光部材５と、から構成されているので、部品点数が少ない。このために、コンパクトにすることができ、かつ、製造コストを安価にすることができる。

（実施例以外の例の説明）
なお、前記の実施例においては、１個の光源２として半導体型光源を使用するものである。ところが、この発明においては、その他の光源、たとえば、白熱光源、ハロゲン光源、放電光源を使用しても良い。

また、前記の実施例においては、出射部４のプリズム出射面７５群すなわち発光面が円形形状をなすものである。ところが、この発明においては、発光面が円形形状意外の形状であっても良い。

さらに、前記の実施例においては、ランプハウジングおよびランプレンズを備えるものである。ところが、この発明においては、ランプハウジングおよびランプレンズを備えずに、光源２および導光部材３、４を直接車体に取り付けても良い。

さらにまた、前記の実施例においては、プリズム反射面７４群とプリズム出射面７５群とを同心円の多数の円周上に配置してなるものである。ところが、この発明においては、プリズム反射面７４群もしくはプリズム出射面７５群のうち少なくともいずれか一方を同心円の多数の円周上に配置してなるものであっても良い。

さらにまた、前記の実施例においては、遮光部材５を中空部６中に、入射部３の入射面７０側と出射部４のプリズム出射面７５群側との間を遮るように配置するものである。ところが、この発明においては、遮光部材５を中空部６中に配置しなくても良い。

（入射面、第１反射面の変形例の説明）
前記の実施例においては、入射面として、円錐台形形状をなす入射凸部３３の端面に設けた平面からなる入射面７０である。また、第１反射面として、放物線Ｐを中心軸Ｏを回転軸として回転させてなる回転放物面からなる第１反射面である。

ところが、この発明においては、入射面として、前記の入射面７０以外の入射面であっても良いし、第１反射面として、前記の第１反射面７１以外の第１反射面であっても良い。たとえば、特開２０１２−２４３７３３号公報に記載の入射面、第１反射面である。

すなわち、第１変形例としては、放物線Ｐの焦点Ｆを中心とする球面からなる入射面である。また、第２変形例としては、焦点が回転軸Ｏ上に位置する凸レンズ面からなる入射面、および、中心軸Ｏを回転軸として回転させてなる頂角が９０°の円錐面からなる第１反射面、である。さらに、第３変形例としては、焦点が中心軸Ｏ上に位置する凸レンズ面と、焦点が中心軸Ｏ上に位置する回転放物面と、中心軸Ｏを回転軸として回転させてなる円柱面と、からなる入射面、および、中心軸Ｏを回転軸として回転させてなる円錐面からなる第１反射面、である。さらに、第４変形例としては、焦点が中心軸Ｏ上に位置するフレネルレンズ面からなる入射面、および、中心軸Ｏを回転軸として回転させてなる円錐面からなる第１反射面、である。

１ 車両用灯具
２ 光源
２０ 基板
２１ 取付孔
２２ スクリュー
３ 入射部（導光部材）
３０ フランジ部
３１ 取付ボス部
３２ 取付凸部
３３ 入射凸部
４ 出射部（導光部材）
４０ フランジ部
４１ 立壁部
４２ 天井部
５ 遮光部材
５０ クリップ
５１ 取付凹部
５２ 反射処理面
６ 中空部
７０ 入射面
７１ 第１反射面
７２ 第２反射面
７３ 第３反射面
７４ プリズム反射面
７５ プリズム出射面
Ｆ 焦点
Ｈ 水平線
Ｌ１ 光
Ｌ２ 入射光
Ｌ３ 第１反射光
Ｌ４ 第２反射光
Ｌ５ 第３反射光
Ｌ６ 第４反射光
Ｌ７ 出射光
Ｏ 中心軸
Ｐ 放物線
θ１、θ２ 角度

Claims (4)

1. 光源と、
   内部に中空部を有する導光部材と、
   を備え、
   前記導光部材には、
   前記光源からの光を前記導光部材中に入射させる入射面と、
   前記導光部材中に入射した光を反射させる反射面と、
   前記中空部側の面に設けられていて、前記反射面からの反射光を外部側の面に反射させる多数個のプリズムカット面からなるプリズム反射面群と、
   前記外部側の面に設けられていて、前記プリズム反射面群からの反射光を外部に出射させる多数個のプリズムカット面からなるプリズム出射面群と、
   がそれぞれ設けられており、
   前記中空部中には、前記入射面側と前記プリズム出射面群側との間を遮る遮光部材が配置され、
   前記導光部材は、前記遮光部材を取り付ける取付凸部を有し、
   前記遮光部材は、前記取付凸部を嵌合させる取付凹部を有する、
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記導光部材は、前記中空部を包囲する入射部と出射部とから構成されていて、
   前記入射部には、前記入射面および前記反射面がそれぞれ設けられていて、
   前記出射部には、前記反射面および前記プリズム反射面群および前記プリズム出射面群がそれぞれ設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記遮光部材のうち前記プリズム出射面群側と対向する面には、反射処理面が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記プリズム反射面群もしくは前記プリズム出射面群のうち少なくともいずれか一方は、円周上に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用灯具。

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