灯具
【課題】 ＬＥＤを光源とする灯具の発光面を三次元面に構成するとともに均一な明るさで広い面積での発光を可能にした灯具を提供する。
【解決手段】 ランプハウジング１内に設けたＬＥＤ素子３３２と、これに対向配置されてＬＥＤ素子３３２から出射した光を正面方向に向けて反射するメインリフレクタ３１と、これらの間に介在されＬＥＤ素子３３２から出射した光をメインリフレクタ３１に向けて反射するサブリフレクタ３４と、ＬＥＤ素子３３２を搭載した平坦部３３１ａを段差部３３１ｂを介して連結して水平方向に延出した回路基板３３１と、ＬＥＤ素子３３２と回路基板３３１を覆い隠すセンター部３４とを備える。回路基板３３１を階段状に形成するのでメインリフレクタ３１の湾曲形状に沿ってＬＥＤ素子３３２を配設でき、発光面を三次元面に構成できるとともに、水平方向に広い範囲にわたって均一な発光の灯具が得られる。
【解決手段】 ランプハウジング１内に設けたＬＥＤ素子３３２と、これに対向配置されてＬＥＤ素子３３２から出射した光を正面方向に向けて反射するメインリフレクタ３１と、これらの間に介在されＬＥＤ素子３３２から出射した光をメインリフレクタ３１に向けて反射するサブリフレクタ３４と、ＬＥＤ素子３３２を搭載した平坦部３３１ａを段差部３３１ｂを介して連結して水平方向に延出した回路基板３３１と、ＬＥＤ素子３３２と回路基板３３１を覆い隠すセンター部３４とを備える。回路基板３３１を階段状に形成するのでメインリフレクタ３１の湾曲形状に沿ってＬＥＤ素子３３２を配設でき、発光面を三次元面に構成できるとともに、水平方向に広い範囲にわたって均一な発光の灯具が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ（発光ダイオード）素子を光源とする灯具に関し、特に発光面積が広く、かつ発光面形状に自由度が得られる灯具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車の灯具としてＬＥＤ素子を光源としたものが提案されている。ＬＥＤ素子は白熱光源に比較すると消費電力を低くすることができる点では有利であるが、光の出射角度が小さいため自動車の灯具として用いる場合には灯具の発光面積が大きくなるように構成する必要がある。例えば、特許文献１の灯具では、ＬＥＤ素子から出射した光を順序的に反射させるための第１、第２の２つの反射面を有するほぼ円形をしたリフレクタを備えており、第１の反射面で反射した光を平行光束にして光軸と垂直な円周方向に向けて反射し、この反射した光を第２の反射面で出射光軸と反対側に向けて反射させて灯具の正面方向に向けて出射している。このように、第１の反射面で円周方向に反射させることで、最終的に第２の反射面から反射する面積を拡大し、灯具としての発光面積を拡大することを可能にしている。
【０００３】
また、特許文献２の灯具では、平面に近い形状をした反射面を有するリフレクタを正面方向に向けて若干下方に傾斜して配置するとともに、この反射面の直下位置にＬＥＤ素子を配置し、ＬＥＤ素子から出射した光をフレネルレンズにより平行光束としてリフレクタの反射面に投射させ、リフレクタで反射した光を灯具の正面方向に向けて出射する構成としている。この構成では、ＬＥＤ素子から出射した光は反射面のほぼ全面に投射させることができるので、この反射面の面積に対応した広い発光面積の灯具として構成できる。
【特許文献１】特開２００１−２９７６０９号公報
【特許文献２】特開２００３−５９３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、特許文献１，２の技術ではＬＥＤ素子から出射した光を単純に灯具から出射する場合に比較して発光面積を増大する上では有利である。しかし、特許文献１の灯具は第１の反射面をほぼ円錐型にして平行光束の状態で円周方向に反射させる構成としているため、灯具の配光パターンは円形に近い配光パターンとなり、中心に近い領域を発光面とすることが難しい。そのため、特許文献１では中心領域を照明するための別のＬＥＤ素子や第１及び第２の反射面が必要であり、構造が複雑化することになる。また、この特許文献１の灯具では、灯具としての発光面は第２の反射面が存在する領域、すなわち第１の反射面で反射した光束が存在する光軸に垂直な平面（二次元面）に限定されるため、例えば、自動車の灯具のように左右方向の配光範囲を上下方向の配光範囲よりも広い配光パターンで、しかも発光面を上下左右方向に湾曲させた三次元面とすることが要求される灯具では特許文献１の技術をそのまま適用することは難しい。
【０００５】
一方、特許文献２の灯具では、ＬＥＤ素子から出射した光をフレネルレンズにおいて平行光束にしているが、この平行光束に対して傾斜させた反射面を灯具の発光面として構成しているので、ＬＥＤ素子に近い部分と遠い部分との光路長の差がそのまま反射面での明るさの違いになって表れ、発光面における均一な明るさが得られ難いとともに、リフレクタは平面形状に近い反射面を有しているので、灯具の発光面は二次元面に近い面に制約されることになり、前述したように自動車の灯具として三次元的に湾曲させた発光面が要求される灯具に適用することは難しい。
【０００６】
本発明の目的は、発光面積を広くするとともに、発光面を三次元面に構成することを可能にした灯具を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、灯具ハウジング内に設けた複数のＬＥＤと、複数のＬＥＤに対向配置され各ＬＥＤから出射した光を灯具の正面方向に向けて反射するメインリフレクタと、ＬＥＤとメインリフレクタの間に介在され、ＬＥＤから出射した光をメインリフレクタに向けて拡散して反射するサブリフレクタと、少なくとも１つの段差部を介して連結されＬＥＤがそれぞれ少なくとも１つ搭載される複数の平坦部を有する長く延出した基板と、基板及びＬＥＤを灯具の正面側に露見させないように覆い隠す意匠部とを備え、当該意匠部は基板が延びる方向に長く延出した形状を成すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＬＥＤから出射した光をサブリフレクタで拡散して反射した上でメインリフレクタにより反射して灯具の正面方向に出射させるので、メインリフレクタでの実質的な反射面積を大きくし、発光面積が広い灯具が構成できる。また、ＬＥＤを搭載する基板は複数の平坦部を段差部を介して連結して長く延出しているので、この延出方向に配光面積を拡大するとともに、発光面を三次元面に構成でき、発光面が湾曲した灯具への適用も可能になる。さらに、意匠部は基板とＬＥＤを正面側から露見されないように覆い隠し、かつ同時にメインリフレクタの反射面とならない領域も覆い隠すので灯具の外観上の見栄えが低下することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明における好ましい形態として、サブリフレクタはＬＥＤから出射した光を意匠部の延出方向と垂直な方向に広く拡散して反射するように構成され、メインリフレクタは灯具ハウジングの正面カバーの湾曲形状に沿って階段状に配置された複数の単位反射面で構成する。意匠部の延出方向、すなわち基板及びＬＥＤの延出方向と垂直な方向の配光領域を拡大するとともに、正面カバーの形状が大きく湾曲した、いわゆる回り込みが大きい灯具でも、メインリフレクタの反射面を回り込み領域にまで配設し、回り込み領域を含む広い面積での均一な発光が可能になる。
【００１０】
本発明における他の形態として、意匠部は正面に反射面を備え、メインリフレクタは反射した光の一部を意匠部の正面に向けて反射する反射ステップを備える。メインリフレクタで反射した光の一部は意匠部の正面において反射されるので、メインリフレクタと意匠部が共に発光面となる灯具が得られ、暗部が生じることがない広い面積での発光が可能になる。
【００１１】
本発明におけるさらに他の形態として、基板は意匠部に支持され、サブリフレクタは基板又は意匠部に支持され、意匠部は長く延出したその端部においてメインリフレクタとの位置決めがなされるよう灯具の固定部に支持される。灯具の固定部はメインリフレクタに対して意匠部を固定的に支持するものであれば、メインリフレクタに限られるものではなく、灯具ボディあるいはメインリフレクタと一体に形成される疑似リフレクタ（エクステンション）であってもよい。基板とサブリフレクタは直接又は間接的に意匠部に支持され、意匠部はメインリフレクタに対して位置決めされた状態で支持されるので、基板に搭載したＬＥＤ及びサブリフレクタはメインリフレクタに対して位置決めされることになり、設計通りの配光パターンの灯具が得られる。
【実施例１】
【００１２】
次に、本発明の実施例１を説明する。図１は本発明を自動車の右側テールランプに適用した実施例１の正面図、図２は図１のII−II線垂直断面図、図３は図１のIII −III 線水平断面図である。これらの図において、自動車の車体後部右側に装備可能で前面（正面）を開口した容器状をしたランプボディ１１と、このランプボディ１１の正面開口に取着された透明な正面カバー１２とでランプハウジング１が構成されている。この正面カバー１２は自動車の車体形状の一部を構成するように、車体の膨らみに合わせて正面ないし左右方向に向けて凸状に湾曲した形状とされている。実施例１のテールランプはテールランプ機能とストップランプ機能を有する複合型ランプとして構成されており、そのため前記ランプハウジング１内には、夜間走行時に点灯させるテールランプとして構成されている第１の発光ユニットである導光板発光ユニット２と、ブレーキ操作したときに点灯させるストップランプとして構成されている第２の発光ユニットであるリフレクタ発光ユニット３が一体的に組み込まれている。本発明の灯具はこのリフレクタ発光ユニット３として構成している。なお、左側テールランプについてはここでは図示並びに説明は省略しているが、右側テールランプとは左右に対称な構成となっているので、以下の説明において左と右を読み代えればよい。
【００１３】
図４は前記導光板発光ユニット２とリフレクタ発光ユニット３の概略構成を示すための実施例１のテールランプの部分分解斜視図である。導光板発光ユニット２は、ここではテールランプの正面方向、すなわち自動車の後方から見て、ランプハウジング１内の左下領域から右上領域にわたって徐々に幅寸法が低減されるとともに、板厚方向には徐々に後方に反るように湾曲した板状の導光板２１と、この導光板２１の下端面の下側に配設され、当該下端面に対峙して配置された第１の光源としての複数個のＬＥＤ素子を含むＬＥＤ素子構体２２とで構成されている。また、同図において、本発明にかかるリフレクタ発光ユニット３は、導光板発光ユニット２の背後に配置されて正面カバー１２のほぼ全面に近い領域にわたって延設されたメインリフレクタ３１と、このメインリフレクタ３１の正面側の位置において水平方向に架設した意匠部としてのステム状のセンター部３２を備えている。このセンター部３２の内側には、同図には図示されていないが、後述するように第２の光源としてセンター部３２の長さ方向に沿って配列された複数個のＬＥＤ素子３３２を含むＬＥＤ素子構体３３と、このＬＥＤ素子構体３３に対向するようにメインリフレクタ３１との間に配設されたサブリフレクタ３４とを備えている。
【００１４】
図５は導光板発光ユニット２の一部の拡大斜視図、図６（ａ），（ｂ）は導光板発光ユニット２の概念構成を示す正面図と側面図である。導光板２１は光を透過する透明樹脂をほぼ均一な板厚に加工したものであり、正面から見ると左下領域から右上領域に向けて幅寸法が徐々に低減されながら緩やかな右カーブを描きながら湾曲した形状とされ、しかも板厚方向には灯具の後方に向けて正面カバーの湾曲した内面に沿って緩やかな曲率で反るように湾曲した形状とされている。この導光板２１の正面は光を出射する光出射面２１ｏとして構成されているが、導光板２１のこのような湾曲構造によって当該光出射面２１ｏは三次元方向に湾曲された形状となっている。前記導光板２１の背面には導光された光を反射するための多数の微小反射素子２１１が配設されている。この微小反射素子２１１は導光板２１の背面のほぼ全領域にわたって配設した円錐型あるいは角錘型の微小な凹部、いわゆる点刻で構成されている。また、導光板２１の左下領域の端面は光入射面２１ｉとして構成されており、この光入射面２１ｉには光を透過する部材からなる細長いステップ板２３が近接配置され、さらにこのステップ板２３の下側にはステップ板に沿って複数個の赤色発光のＬＥＤ素子２２２が配列され、前記ステップ板２３を挟んで前記光入射面２１ｕに対峙されている。これらのＬＥＤ素子２２２は細長い回路基板２２１に所要の間隔で一列に搭載されており、さらに支持基板２２３に支持されて前記ＬＥＤ素子構体２２として構成されている。これらのＬＥＤ素子２２２はチップあるいはディスクリートのいずれのＬＥＤ素子でも良いが、各ＬＥＤ素子２２２の光の出射光軸Ｏｘは鉛直上方に向けられている。すなわち、前記光入射面２１ｉに対して垂直に向けられている。
【００１５】
前記ステップ板２３は透明な樹脂により細長い板片状に形成されており、その長さ方向の両端において前記ＬＥＤ素子構体２２の支持基板２２３に一体的支持されている。前記ステップ板２３の下面は各ＬＥＤ素子２２２からの光が導光板２１の光入射面２１ｉに入射する際にその入射方向を変化させるための光を屈折する光学ステップ２３１として構成されている。ここでは、光学ステップ２３１は各ＬＥＤ素子２２２に対応して区画形成され、各ＬＥＤ素子２２２から出射される光の光軸Ｏｘに対してそれぞれ光入射面が異なる角度に傾斜した楔状ステップで形成している。なお、この実施例１では、ステップ板２３の厚みを低減させるために各光学ステップ２３１をフレネルレンズ化しており、そのため各ＬＥＤ素子２２２に対してそれぞれ複数個（ここでは３つ）の楔状ステップ２３１ａで形成している。これにより、前記ステップ板２３は傾斜が同じあるいは異なる複数の楔状ステップ２３１ａを配列した鋸歯形状に形成されている。
【００１６】
すなわち、各ＬＥＤ素子２２２に対応する各光学ステップ２３１はそれぞれの光入射面の角度は後述するように各ＬＥＤ素子から出射した光がそれぞれ光学ステップ２３１により屈折されたときに導光板の三次元方向に湾曲した方向、例えば、正面から見たときには図６（ａ）に示すように、導光板２１の右上領域に向けられるようにする。ここでは、正面から見て左側のＬＥＤ素子から出射した光の右方向への屈折角は、右側のＬＥＤ素子から出射した光の右方向への屈折角よりも大きくなるように、各光学ステップ２３１の光入射面の傾斜角が右から左に向けて段階的に大きくなるような鋸歯状に形成している。なお、図６（ａ）は光学ステップ２３１の屈折角を説明するために各ＬＥＤ素子２２２に対して単一の光学ステップ２３１で構成した場合の概念図であり、実際には光学ステップ２３１は図５に示したように１つのＬＥＤ素子２２に対して３つの楔状ステップ２３１ａからなるフレネルステップで構成している。
【００１７】
また、導光板２１は板厚方向に湾曲しているので、各光学ステップ２３１の板厚方向の断面形状は、図６（ｂ）に示すように、各ＬＥＤ素子２２２から出射された光が導光板２１の板厚方向の湾曲に沿って後部上方に向けられるように、光入射面が正面側に向けて傾斜した片屋根状の断面形状に形成されている。ここでは、この正面側に向けられた光入射面の傾斜角は全ての光学ステップ２３１においてほぼ同じ角度となっている。
【００１８】
この導光板発光ユニット２では、各ＬＥＤ素子２２２から出射された光は垂直上方に向けてステップ板２３に入射されるが、ステップ板２３の各光学ステップに入射された光はそれぞれ光学ステップ２３１により屈折されて導光板２１の光入射面２１ｉから導光板２１の内に入射され、導光板２１内を上方に向けて導光されることになる。光学ステップ２３１は前述のように正面視は鋸歯状であり、側面視は片屋根状であるので、光学ステップ２３１で屈折された光は図６（ａ）のように導光板２１の正面から見ると右上方に向けられ、図６（ｂ）のように導光板２１の側面から見ると後上方に向けられる。そして、導光板２１の内部に導光された光は導光板２１の正面、背面、左右の側面において内面反射されながら右上領域にまで導光される。このように導光される光は導光の途中において光微小反射素子２１１によって反射され、一部は導光板２１の正面方向に向けて反射され、導光板２１の正面の光出射面２１ｏから灯具の前方に向けて出射されることになる。
【００１９】
このとき、導光板２１の内部を導光される光は右上領域に向けて導光されて行くのに従って導光板２１により吸収され、あるいは導光板２１の正面、背面、両側面から一部が洩出されるため右上領域にまで導光される光量は低下されるが、光入射面２１ｉから入射される光は光学ステップ２３１での屈折によって導光板２１の光出射面２１ｏの三次元方向に湾曲した方向に沿った方向に向けられているため、導光板２１の湾曲した正面、背面、及び両側面の各内面での光の内面反射に際しての入射角を臨界角よりも大きくでき、これらの面から外部に洩出する光を抑制することができる。また、導光板２１は右上領域に向けて幅寸法が徐々に低減されているので、光量が低下されても右上領域における導光板２１の単位面積の光量、すなわち明るさは左下領域に比較して顕著な差が生じることはない。また、導光板２１は入射面２１ｉから遠ざかるに従って板厚を薄くしてもよく、導光される光の減衰を抑制することができる。したがって導光板２１のほぼ全面領域にわたって均一な明るさで光を出射することができ、導光板２１は全面がほぼ均一な明るさの発光体として機能することになる。因みに、図６（ａ），（ｂ）において、各ＬＥＤ素子２２２から出射した光が光軸Ｏｘの方向で導光板２１の光入射面２１ｉに入射した場合には、各光が導光板２１の湾曲した左側内面に投射したときの入射角が大きいため全反射しない光量が増大することになり、右上領域にまで導光する光量が顕著に大きくなり、右上領域を明るく発光させることは困難になる。
【００２０】
図７は本発明にかかるリフレクタ発光ユニット３の概略構成を示す部分分解斜視図であり、図８はその要部の拡大斜視図である。これらの図と図２及び図３を合わせて参照すると、メインリフレクタ３１は、ここでは灯具ボディ１１の正面を垂直断面が概ね放物面形状となるように成形した上で、当該正面に光を反射する表面処理、例えばアルミニウム等の金属のメッキや蒸着を施して反射面を形成している。このメインリフレクタ３１は、水平断面形状は正面カバー１２の水平方向の湾曲に沿って階段状に配置した複数の単位反射面３１１で構成されている。各単位反射面３１１は水平方向に３つの領域に区画された微小幅反射面３１１ａで構成されている。各微小幅反射面３１１ａの正面、すなわち反射面は、ほぼ凸球面状をした反射ステップ３１１ｂを垂直方向に配列した構成となっている。隣合う微小幅反射面３１１ａの各反射ステップ３１１ｂは垂直方向の位置が揃うように配置されているので、メインリフレクタ３１を正面から見たときには各反射ステップは枡目状に配置されていることになる。これにより各単位反射面３１１は、投射された光が垂直面方向にはほぼ平行に近い光束となるような反射面として構成されるが、これと同時に各反射ステップ３１１ｂにより垂直及び水平方向に若干拡散された状態で反射する反射面として構成されることになる。なお、テールランプを搭載する自動車の中心側に配置されている単位反射面３１１は正面方向に向けているが、自動車の外側、ここでは右側に配置されている単位反射面３１１ほど右方向を向くようにそれぞれの反射面の向きが設定されている。特に、正面カバー１２が自動車の側方領域のいわゆる回り込み領域にまで延長されている場合には、メインリフレクタ３１の単位反射面３１１はその回り込み領域にまで延長形成されている。
【００２１】
前記メインリフレクタ３１の周囲には疑似リフレクタとしてのエクステンション３１２が一体に延長形成されており、前記導光板発光ユニット２の導光板２１の下端部と第１の光源としてのＬＥＤ素子構体２２やステップ板２３はエクステンション３１２の下部領域に設けられたスリット３１３を通して当該エクステンション３１２の下側に配置され、これらはエクステンション３１２によって隠されるので、正面カバー１２を透過して外部に露見されないようになっている。また、前記スリット３１３は飾り板２４（図２参照）によって露見されないようになっている。なお、左側テールランプの場合にはこの反対になる。
【００２２】
本発明の意匠部としての前記センター部３２は、前記メインリフレクタ３１の各単位反射面３１１のそれぞれの焦点位置（各単位反射面の垂直方向の断面形状である放物面の焦点位置）にほぼ近い位置を水平方向に連結する線に沿って水平左右方向に長く延出されており、ランプ光軸Ｌｘに沿った方向の断面形状が背面側に向けてＶ字型に開いた構成とされるとともに、その延出方向の両端部において前記エクステンション３１２の左右壁にそれぞれ固定されている。この固定では図には表れないが係止構造、あるいはネジ止め等の固定構造が用いられる。これにより、センター部３２はメインリフレクタ３１に対する位置合わせ、すなわち焦点位置にほぼ近い位置に位置決めされることになる。このセンター部３２の正面３２１は垂直方向に若干凹んだ断面形状をしてメインリフレクタ３１と同様に光を反射する表面処理が施されている。一方、センター部３２の背面側のＶ字型の内部には前記メインリフレクタ３１の各単位反射面３１１の水平方向の配列間隔に等しい間隔で、しかも各単位反射面３１１の正面方向にそれぞれ等しい距離で対向するように複数の平坦部３３１ａをそれぞれ段部３３１ｂを介して連結した左右に細長い階段状に延出した回路基板３３１が配設され、センター部３２に一体的に支持されている。ここでは長さ方向の複数箇所において接着やネジ等により一体に固定支持されている。この回路基板３３１の複数の平坦部３３１ａにはそれぞれ光の出射方向を背面方向に向けた１個の赤色発光のＬＥＤ素子３３２が搭載されており、これらで第２の光源のＬＥＤ素子構体３３を構成している。これらのＬＥＤ素子３３２はチップあるいはディスクリートのいずれであってもよく、ＬＥＤ素子３３２の個数は導光板発光ユニット２のＬＥＤ素子２２２よりも多く、全体として高い光度で発光する光源として構成されるが、必要に応じて前記複数の平坦部３３１ａには複数個のＬＥＤ素子２２２を搭載してもよい。
【００２３】
さらに、前記ＬＥＤ素子構体３３の背面側で各ＬＥＤ素子３３２から出射した光が投射される位置には、サブリフレクタ３４がセンター部３２に沿って水平方向に延長されており、その長さ方向の複数箇所においてネジ等により前記回路基板３３１に支持されている。このサブリフレクタ３４は前記各ＬＥＤ素子３３２に対してそれぞれ等しい間隔を保つように階段状に曲げられて水平方向に細い幅のステム状に形成されるとともに、前記ＬＥＤ素子３３２にそれぞれ光軸方向に対向する位置には各ＬＥＤ素子３３２から出射した光を反射させるための断面形状が横Ｖ字状をし、その正面が反射面として表面処理された補助反射面３４１が形成されている。これらの補助反射面３４１は、垂直方向には各ＬＥＤ素子３３２から出射した光を背面側にあるメインリフレクタ３１の上下の領域、すなわちランプ光軸Ｌｘの近傍領域を除くメインリフレクタ３１の各単位反射面３１１に向けて投射されるように比較的に大きな角度で、換言すれば光束幅が拡大するように拡散して反射するように構成される。ここでは、垂直上下の各背面方向に傾斜しかつ若干凸状をした曲面に形成しているのでＬＥＤ素子３３２から出射した光は垂直方向に拡散して反射される。この場合、ＬＥＤ素子３３２から出射した光はもともと若干拡散した状態で出射されるので、補助反射面３４１を平面に形成していても補助反射面３４１で反射した光を拡散光にすることが可能である。また、サブリフレクタ３４はセンター部３２に直接支持されてもよい。この構成により、回路基板３３１とこれに搭載されているＬＥＤ素子３３２はもとより、ここではサブリフレクタ３４もランプの正面方向から視認したときに前記センター部３２によって覆い隠されて露見されないようになっている。
【００２４】
このリフレクタ発光ユニット３では、図９（ａ），（ｂ）に水平方向、垂直方向の模式的な断面図を示すように、各ＬＥＤ素子３３２から背面方向に向けて出射された光はサブリフレクタ３４の各補助反射面３４１で反射され、さらにこの反射された光はメインリフレクタ３１に投射され、ここで正面方向に向けて反射され、正面カバー１２を通してテールランプの正面方向、すなわち自動車の後方に向けて出射される。このときサブリフレクタ３４の補助反射面３４１により水平方向に延出されたセンター部３２の延出方向と垂直方向には上下に向けて大きな角度で拡散して反射され、水平方向にはＬＥＤ素子３３２の出射角度にほぼ等しい角度のままで反射される。このため、各ＬＥＤ素子３３２から出射され、かつサブリフレクタ３４で反射された光は、それぞれメインリフレクタ３１の各ＬＥＤ素子３３２に対応する各単位反射面３１１のそれぞれに投射されることになり、各単位反射面３１１のそれぞれ３つの微小幅反射面３１１ａにおいて反射されることになる。このとき、特に垂直方向についてみると、ＬＥＤ素子３３２から出射した光はメインリフレクタ３１のランプ光軸Ｌｘの近傍領域を除く領域に光が投射されるので、これらの光は全てが単位反射面３１１で反射されてランプの正面方向に出射される。そのため、ＬＥＤ素子３３２からの光がメインリフレクタ３１のランプ光軸Ｌｘの近傍領域に投射され、その反射した光がサブリフレクタ３４やセンター部３２によって遮光されてランプの正面方向に向けて出射されなくなるという光の利用効率が低下することはない。
【００２５】
単位反射面３１１は垂直断面が放物面形状であるので各単位反射面３１１で反射された光の大部分は正面方向に向けられた平行に近い光束となる。水平方向については、単位反射面３１１は水平断面が直線形状であるのでＬＥＤ素子３３２から出射した光束のまま反射された光束となる。この反射に際し、微小幅反射面３１１ａはそれぞれ凸面状をした多数の反射ステップ３１１ｂによりそれぞれ拡散されることになる。結果として、１つのＬＥＤ素子３３２でメインリフレクタ３１の１つの単位反射面３１１を発光させた形態での照明となり、しかもメインリフレクタ３１のランプ光軸Ｌｘの近傍に生じる陰の部分を除いてメインリフレクタの全面にわたって均一な明るさの照明が実現できる。
【００２６】
また、このように、ＬＥＤ素子３３２から出射した光をサブリフクレタ３４で上下方向に分割した状態で反射してメインリフレクタ３１に投射することで、ＬＥＤ素子３３２とメインリフレクタ３１との間隔寸法が小さくてもメインリフレクタ３１の広い領域にわたって光を投射させることができる。そのため、リフレクタ発光ユニット３のランプ光軸Ｌｘに沿った方向の寸法を小さくすることができ、テールランプの薄型化を図る上で有利になる。特に、実施例１のように、導光板発光ユニット２を一体的に組み込んだテールランプにおいてもランプ光軸方向の寸法を小さくして薄型化が可能になる。
【００２７】
さらに、回路基板３３１はＬＥＤ素子３３２を搭載している複数の平坦部３３１ａを段差部３３１ｂを介して連結して水平左右方向に延出しているので、ＬＥＤ素子３３２の光軸をランプ光軸Ｌｘに向けた状態で各平坦部３３１ａに搭載することができるとともに、段差部３３１ｂを適切に設計することで複数のＬＥＤ素子３３２をメインリフレクタ３１の水平方向の湾曲形状に沿って、すなわち各単位反射面３１１の焦点位置に沿って三次元面上で位置決めすることができる。そのため、各ＬＥＤ素子３３２のそれぞれにおいて垂直方向の配光特性を保ったまま回路基板３３１の水平方向の長さ領域にわたって広い範囲で、しかも均一な明るさの照明が可能になり、特に自動車の車体形状に対応させて発光面を三次元面とすることが要求される灯具への適用が可能になる。
【００２８】
一方、各単位反射面３１１において、各ＬＥＤ素子３３２の照射光軸Ｏｘを含むサブリフレクタ３４が対峙している領域にはＬＥＤ素子３３２からの光が投射されない領域が存在することになる。この領域ではメインリフクレタ３１での反射光は存在せず、テールランプを正面から見たときにはこの部分が陰になることになる。しかし、この領域はもともとセンター部３２によって覆い隠される領域であって外観上の問題が生じることはなく、照明には寄与しない領域であるので、光の利用効率を高める上では有利になる。さらに、各単位反射面３１１の垂直方向の両端部、すなわち、上部領域又は下部領域で反射された光の一部は反射ステップ３１１ｂでの拡散反射によって大きく下方または上方に向けて反射され、これらの反射光はセンター部３２の正面３２１に投射される。センター部３２の正面３２１は凹面状をした反射面として形成されているので、この正面３２１で反射されてランプの正面方向に向けられる。したがって、ランプを正面から見たときに、各単位反射面３１１での反射光とセンター部３２の正面３２１での反射光が一体となって正面カバー１２を通してランプの正面に出射されることになり、結局ランプの正面から見るとメインリフレクタ３１とセンター部３２を合わせた領域が発光する点灯状態となる。これにより、サブリフレクタ３４での反射光が投射されないメインリフレクタ３１の光軸近傍の陰となる領域はセンター部３２での反射によって発光されることになり暗部が生じることはない。したがって、メインリフレクタ３１の全面を発光面とした発光面積が大きく、しかもメインリフレクタ３１の全面にわたって均一で、しかもセンター部３２による暗部が生じることがない均一な明るさの発光が実現できる。
【００２９】
このように構成された導光板発光ユニット２とリフレクタ発光ユニット３とを備える実施例１のテールランプでは、夜間走行時には第１の光源としてのＬＥＤ素子２２２を発光する。ＬＥＤ素子２２２から出射した光はステップ板２３の光学ステップ２３１で屈折されて導光板２１の下端面の光入射面２１ｉ面から入射され、導光板２１内を導光される。そして、導光された光は微小反射素子２１１において導光板２１の光出射面２１ｏから出射される。このとき、光学ステップ２３１で屈折されて導光板２１の内部を導光される光は、前述のように導光板２１の光出射面２１ｏの三次元方向の湾曲形状に沿った方向に向けられているので、導光板２１の内面反射を助長して導光板２１の両側面や背面等から洩出する光を少なくでき、導光板２１内での光の導光効率が高められ、特に導光板２１の曲げられた右上領域の光出射面２１ｏからの光の出射効率も高められる。また、導光板２１の光出射面２１ｏは右上領域に向けて幅寸法が徐々に低減された形状とされているので、右上領域の面積は左下領域よりも低面積となり、導光板２１の内部での導光に際しての光減衰が生じても単位面積当たりの光出射効率をほぼ同じにでき、導光板２１の全面においてほぼ同じ明るさで光が出射される。なお、導光板２１において微小反射素子２１１により反射されない光や、導光板２１で内面反射されない光は導光板２１の正面や背面はもとより、左右の側面から出射され、これらの光はランプの左右や上下に拡散する光となるので、これらの光はテールランプを左右側方や上下方向から見たときに導光板２１が発光した状態に見えるようになる。これにより、導光板２１の全面がほぼ均一な明るさで発光する形態となり、意匠的に優れた発光形態のテールランプとして点灯する。
【００３０】
一方、自動車のブレーキ操作時には、第２の光源としてのＬＥＤ素子３３２を発光する。各ＬＥＤ素子３３２で発光した光はサブリフレクタ３４の補助反射面３４１で上下方向には大きい角度で拡散され、左右方向にはそのままの方向に反射される。この反射により各ＬＥＤ素子３３２からの光はメインリフレクタ３１の各対応する段部を構成する微小幅反射面３３１に投射され、それぞれ反射される。大部分の光はテールランプの正面方向に向けて反射され、正面カバー１２を通してテールランプの正面方向に出射される。このとき、テールランプを正面から見て導光板発光ユニット２の導光板２１が重ねられている領域では、リフレクタ３１からの光は導光板２１を厚み方向に透過した後に正面カバー１２から出射される。また、メインリフレクタ３１の上部領域と下部領域で反射された光はセンター部３２に向けられてセンター部３２の正面３２１で反射された上でテールランプの正面に向けられ、正面カバー１２を通して出射される。これにより、メインリフレクタ３１とセンター部３２から出射された光は一体となって正面カバー１２から出射されるので、テールランプを正面から見たときにはこれらの領域の全体が明るく発光した状態になり、導光板発光ユニット２よりも高い光度で発光するストップランプとして点灯する。
【００３１】
この実施例１のテールランプでは、テールランプ機能としての点灯時には導光板２１の全面が発光した状態での点灯であり、ストップランプ機能としての点灯時にはメインリフレクタ３１とセンター部３２が発光した状態となる。これにより、各ランプ機能での点灯時における発光パターンが変化され、この発光パターンの違いによって後続車にテールランプ機能とストップランプ機能の各発光を認識し易くする。これに加えて、テールランプ機能での点灯時は導光板２１による発光であるので、ソフトな光を出射する点灯となり後続車を眩惑することがない。ストップランプ機能での点灯時は個数の多いＬＥＤ素子３２２を光源としたメインリフレクタ３１による発光であるので高光度の光を出射する点灯となり後続車に対する確実な表示が可能になる。
【００３２】
ここで、実施例１ではセンター部３２の断面を横向きのＶ字状に形成し、正面３２１を凹面に形成しているので、正面３２１で反射した光をランプ光軸Ｌｘに沿って出射できるが、正面３２１で反射したときにその頂部に線状の明るいパターン、あるいは暗いパターンが生じる場合がある。センター部３２の断面形状を半円状、あるいは半楕円状等の曲面形状に形成すれば、センター部３２の正面での反射の拡散方向が広い範囲にわたって均一に近い状態となり、線状の明るい部分や暗い部分が生じることはない。また、センター部３２は必ずしもメインリフレクタ３１の垂直方向の中心位置に配置される必要はなく、中心を外れた位置に配置された場合でも、ＬＥＤ素子３３２から出射した光をサブリフレクタ３４により反射してメインリフレクタ３１に投射し、メインリフレクタ３１で灯具の正面方向に向けて反射する構成の灯具であれば本発明を同様に適用することが可能である。
【００３３】
また、図示は省略するが、メインリフレクタ３１の微小幅反射面３１１ａの反射ステップ３１１ｂの形状は、実施例１のように凸状の球面に限られるものではなく、垂直方向の断面が凸状をしたかまぼこ型の反射ステップであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例１のテールランプの正面図である。
【図２】図１のII−II線に沿った垂直断面図である。
【図３】図１のIII −III 線に沿った水平断面図である。
【図４】実施例１のテールランプの概略構成を示す分解斜視図である。
【図５】導光板発光ユニットの拡大斜視図である。
【図６】導光板発光ユニットの正面図と側面図である。
【図７】リフレクタ発光ユニットの部分分解拡大斜視図である。
【図８】リフレクタ発光ユニットの要部の概念構成を示す拡大斜視図である。
【図９】リフレクタ発光ユニットの反射光路を説明する図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ ランプハウジング
２ 導光板発光ユニット
３ リフレクタ発光ユニット
１１ ランプボディ
１２ 正面カバー
２１ 導光板
２１ｉ 光入射面
２１ｏ 光出射面
２２ ＬＥＤ構体
２２２ ＬＥＤ素子
２３ ステップ板
２３１ 光学ステップ
３１ メインリフレクタ
３１１ 単位反射面
３１１ａ 微小幅反射面
３１１ｂ 反射ステップ
３２ センター部（意匠部）
３２１ 正面（反射面）
３３ ＬＥＤ素子構体
３３１ 回路基板
３３１ａ 平坦部
３３１ｂ 段差部
３３２ ＬＥＤ素子
３４ サブリフレクタ
３４１ 補助反射面
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ（発光ダイオード）素子を光源とする灯具に関し、特に発光面積が広く、かつ発光面形状に自由度が得られる灯具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車の灯具としてＬＥＤ素子を光源としたものが提案されている。ＬＥＤ素子は白熱光源に比較すると消費電力を低くすることができる点では有利であるが、光の出射角度が小さいため自動車の灯具として用いる場合には灯具の発光面積が大きくなるように構成する必要がある。例えば、特許文献１の灯具では、ＬＥＤ素子から出射した光を順序的に反射させるための第１、第２の２つの反射面を有するほぼ円形をしたリフレクタを備えており、第１の反射面で反射した光を平行光束にして光軸と垂直な円周方向に向けて反射し、この反射した光を第２の反射面で出射光軸と反対側に向けて反射させて灯具の正面方向に向けて出射している。このように、第１の反射面で円周方向に反射させることで、最終的に第２の反射面から反射する面積を拡大し、灯具としての発光面積を拡大することを可能にしている。
【０００３】
また、特許文献２の灯具では、平面に近い形状をした反射面を有するリフレクタを正面方向に向けて若干下方に傾斜して配置するとともに、この反射面の直下位置にＬＥＤ素子を配置し、ＬＥＤ素子から出射した光をフレネルレンズにより平行光束としてリフレクタの反射面に投射させ、リフレクタで反射した光を灯具の正面方向に向けて出射する構成としている。この構成では、ＬＥＤ素子から出射した光は反射面のほぼ全面に投射させることができるので、この反射面の面積に対応した広い発光面積の灯具として構成できる。
【特許文献１】特開２００１−２９７６０９号公報
【特許文献２】特開２００３−５９３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、特許文献１，２の技術ではＬＥＤ素子から出射した光を単純に灯具から出射する場合に比較して発光面積を増大する上では有利である。しかし、特許文献１の灯具は第１の反射面をほぼ円錐型にして平行光束の状態で円周方向に反射させる構成としているため、灯具の配光パターンは円形に近い配光パターンとなり、中心に近い領域を発光面とすることが難しい。そのため、特許文献１では中心領域を照明するための別のＬＥＤ素子や第１及び第２の反射面が必要であり、構造が複雑化することになる。また、この特許文献１の灯具では、灯具としての発光面は第２の反射面が存在する領域、すなわち第１の反射面で反射した光束が存在する光軸に垂直な平面（二次元面）に限定されるため、例えば、自動車の灯具のように左右方向の配光範囲を上下方向の配光範囲よりも広い配光パターンで、しかも発光面を上下左右方向に湾曲させた三次元面とすることが要求される灯具では特許文献１の技術をそのまま適用することは難しい。
【０００５】
一方、特許文献２の灯具では、ＬＥＤ素子から出射した光をフレネルレンズにおいて平行光束にしているが、この平行光束に対して傾斜させた反射面を灯具の発光面として構成しているので、ＬＥＤ素子に近い部分と遠い部分との光路長の差がそのまま反射面での明るさの違いになって表れ、発光面における均一な明るさが得られ難いとともに、リフレクタは平面形状に近い反射面を有しているので、灯具の発光面は二次元面に近い面に制約されることになり、前述したように自動車の灯具として三次元的に湾曲させた発光面が要求される灯具に適用することは難しい。
【０００６】
本発明の目的は、発光面積を広くするとともに、発光面を三次元面に構成することを可能にした灯具を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、灯具ハウジング内に設けた複数のＬＥＤと、複数のＬＥＤに対向配置され各ＬＥＤから出射した光を灯具の正面方向に向けて反射するメインリフレクタと、ＬＥＤとメインリフレクタの間に介在され、ＬＥＤから出射した光をメインリフレクタに向けて拡散して反射するサブリフレクタと、少なくとも１つの段差部を介して連結されＬＥＤがそれぞれ少なくとも１つ搭載される複数の平坦部を有する長く延出した基板と、基板及びＬＥＤを灯具の正面側に露見させないように覆い隠す意匠部とを備え、当該意匠部は基板が延びる方向に長く延出した形状を成すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＬＥＤから出射した光をサブリフレクタで拡散して反射した上でメインリフレクタにより反射して灯具の正面方向に出射させるので、メインリフレクタでの実質的な反射面積を大きくし、発光面積が広い灯具が構成できる。また、ＬＥＤを搭載する基板は複数の平坦部を段差部を介して連結して長く延出しているので、この延出方向に配光面積を拡大するとともに、発光面を三次元面に構成でき、発光面が湾曲した灯具への適用も可能になる。さらに、意匠部は基板とＬＥＤを正面側から露見されないように覆い隠し、かつ同時にメインリフレクタの反射面とならない領域も覆い隠すので灯具の外観上の見栄えが低下することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明における好ましい形態として、サブリフレクタはＬＥＤから出射した光を意匠部の延出方向と垂直な方向に広く拡散して反射するように構成され、メインリフレクタは灯具ハウジングの正面カバーの湾曲形状に沿って階段状に配置された複数の単位反射面で構成する。意匠部の延出方向、すなわち基板及びＬＥＤの延出方向と垂直な方向の配光領域を拡大するとともに、正面カバーの形状が大きく湾曲した、いわゆる回り込みが大きい灯具でも、メインリフレクタの反射面を回り込み領域にまで配設し、回り込み領域を含む広い面積での均一な発光が可能になる。
【００１０】
本発明における他の形態として、意匠部は正面に反射面を備え、メインリフレクタは反射した光の一部を意匠部の正面に向けて反射する反射ステップを備える。メインリフレクタで反射した光の一部は意匠部の正面において反射されるので、メインリフレクタと意匠部が共に発光面となる灯具が得られ、暗部が生じることがない広い面積での発光が可能になる。
【００１１】
本発明におけるさらに他の形態として、基板は意匠部に支持され、サブリフレクタは基板又は意匠部に支持され、意匠部は長く延出したその端部においてメインリフレクタとの位置決めがなされるよう灯具の固定部に支持される。灯具の固定部はメインリフレクタに対して意匠部を固定的に支持するものであれば、メインリフレクタに限られるものではなく、灯具ボディあるいはメインリフレクタと一体に形成される疑似リフレクタ（エクステンション）であってもよい。基板とサブリフレクタは直接又は間接的に意匠部に支持され、意匠部はメインリフレクタに対して位置決めされた状態で支持されるので、基板に搭載したＬＥＤ及びサブリフレクタはメインリフレクタに対して位置決めされることになり、設計通りの配光パターンの灯具が得られる。
【実施例１】
【００１２】
次に、本発明の実施例１を説明する。図１は本発明を自動車の右側テールランプに適用した実施例１の正面図、図２は図１のII−II線垂直断面図、図３は図１のIII −III 線水平断面図である。これらの図において、自動車の車体後部右側に装備可能で前面（正面）を開口した容器状をしたランプボディ１１と、このランプボディ１１の正面開口に取着された透明な正面カバー１２とでランプハウジング１が構成されている。この正面カバー１２は自動車の車体形状の一部を構成するように、車体の膨らみに合わせて正面ないし左右方向に向けて凸状に湾曲した形状とされている。実施例１のテールランプはテールランプ機能とストップランプ機能を有する複合型ランプとして構成されており、そのため前記ランプハウジング１内には、夜間走行時に点灯させるテールランプとして構成されている第１の発光ユニットである導光板発光ユニット２と、ブレーキ操作したときに点灯させるストップランプとして構成されている第２の発光ユニットであるリフレクタ発光ユニット３が一体的に組み込まれている。本発明の灯具はこのリフレクタ発光ユニット３として構成している。なお、左側テールランプについてはここでは図示並びに説明は省略しているが、右側テールランプとは左右に対称な構成となっているので、以下の説明において左と右を読み代えればよい。
【００１３】
図４は前記導光板発光ユニット２とリフレクタ発光ユニット３の概略構成を示すための実施例１のテールランプの部分分解斜視図である。導光板発光ユニット２は、ここではテールランプの正面方向、すなわち自動車の後方から見て、ランプハウジング１内の左下領域から右上領域にわたって徐々に幅寸法が低減されるとともに、板厚方向には徐々に後方に反るように湾曲した板状の導光板２１と、この導光板２１の下端面の下側に配設され、当該下端面に対峙して配置された第１の光源としての複数個のＬＥＤ素子を含むＬＥＤ素子構体２２とで構成されている。また、同図において、本発明にかかるリフレクタ発光ユニット３は、導光板発光ユニット２の背後に配置されて正面カバー１２のほぼ全面に近い領域にわたって延設されたメインリフレクタ３１と、このメインリフレクタ３１の正面側の位置において水平方向に架設した意匠部としてのステム状のセンター部３２を備えている。このセンター部３２の内側には、同図には図示されていないが、後述するように第２の光源としてセンター部３２の長さ方向に沿って配列された複数個のＬＥＤ素子３３２を含むＬＥＤ素子構体３３と、このＬＥＤ素子構体３３に対向するようにメインリフレクタ３１との間に配設されたサブリフレクタ３４とを備えている。
【００１４】
図５は導光板発光ユニット２の一部の拡大斜視図、図６（ａ），（ｂ）は導光板発光ユニット２の概念構成を示す正面図と側面図である。導光板２１は光を透過する透明樹脂をほぼ均一な板厚に加工したものであり、正面から見ると左下領域から右上領域に向けて幅寸法が徐々に低減されながら緩やかな右カーブを描きながら湾曲した形状とされ、しかも板厚方向には灯具の後方に向けて正面カバーの湾曲した内面に沿って緩やかな曲率で反るように湾曲した形状とされている。この導光板２１の正面は光を出射する光出射面２１ｏとして構成されているが、導光板２１のこのような湾曲構造によって当該光出射面２１ｏは三次元方向に湾曲された形状となっている。前記導光板２１の背面には導光された光を反射するための多数の微小反射素子２１１が配設されている。この微小反射素子２１１は導光板２１の背面のほぼ全領域にわたって配設した円錐型あるいは角錘型の微小な凹部、いわゆる点刻で構成されている。また、導光板２１の左下領域の端面は光入射面２１ｉとして構成されており、この光入射面２１ｉには光を透過する部材からなる細長いステップ板２３が近接配置され、さらにこのステップ板２３の下側にはステップ板に沿って複数個の赤色発光のＬＥＤ素子２２２が配列され、前記ステップ板２３を挟んで前記光入射面２１ｕに対峙されている。これらのＬＥＤ素子２２２は細長い回路基板２２１に所要の間隔で一列に搭載されており、さらに支持基板２２３に支持されて前記ＬＥＤ素子構体２２として構成されている。これらのＬＥＤ素子２２２はチップあるいはディスクリートのいずれのＬＥＤ素子でも良いが、各ＬＥＤ素子２２２の光の出射光軸Ｏｘは鉛直上方に向けられている。すなわち、前記光入射面２１ｉに対して垂直に向けられている。
【００１５】
前記ステップ板２３は透明な樹脂により細長い板片状に形成されており、その長さ方向の両端において前記ＬＥＤ素子構体２２の支持基板２２３に一体的支持されている。前記ステップ板２３の下面は各ＬＥＤ素子２２２からの光が導光板２１の光入射面２１ｉに入射する際にその入射方向を変化させるための光を屈折する光学ステップ２３１として構成されている。ここでは、光学ステップ２３１は各ＬＥＤ素子２２２に対応して区画形成され、各ＬＥＤ素子２２２から出射される光の光軸Ｏｘに対してそれぞれ光入射面が異なる角度に傾斜した楔状ステップで形成している。なお、この実施例１では、ステップ板２３の厚みを低減させるために各光学ステップ２３１をフレネルレンズ化しており、そのため各ＬＥＤ素子２２２に対してそれぞれ複数個（ここでは３つ）の楔状ステップ２３１ａで形成している。これにより、前記ステップ板２３は傾斜が同じあるいは異なる複数の楔状ステップ２３１ａを配列した鋸歯形状に形成されている。
【００１６】
すなわち、各ＬＥＤ素子２２２に対応する各光学ステップ２３１はそれぞれの光入射面の角度は後述するように各ＬＥＤ素子から出射した光がそれぞれ光学ステップ２３１により屈折されたときに導光板の三次元方向に湾曲した方向、例えば、正面から見たときには図６（ａ）に示すように、導光板２１の右上領域に向けられるようにする。ここでは、正面から見て左側のＬＥＤ素子から出射した光の右方向への屈折角は、右側のＬＥＤ素子から出射した光の右方向への屈折角よりも大きくなるように、各光学ステップ２３１の光入射面の傾斜角が右から左に向けて段階的に大きくなるような鋸歯状に形成している。なお、図６（ａ）は光学ステップ２３１の屈折角を説明するために各ＬＥＤ素子２２２に対して単一の光学ステップ２３１で構成した場合の概念図であり、実際には光学ステップ２３１は図５に示したように１つのＬＥＤ素子２２に対して３つの楔状ステップ２３１ａからなるフレネルステップで構成している。
【００１７】
また、導光板２１は板厚方向に湾曲しているので、各光学ステップ２３１の板厚方向の断面形状は、図６（ｂ）に示すように、各ＬＥＤ素子２２２から出射された光が導光板２１の板厚方向の湾曲に沿って後部上方に向けられるように、光入射面が正面側に向けて傾斜した片屋根状の断面形状に形成されている。ここでは、この正面側に向けられた光入射面の傾斜角は全ての光学ステップ２３１においてほぼ同じ角度となっている。
【００１８】
この導光板発光ユニット２では、各ＬＥＤ素子２２２から出射された光は垂直上方に向けてステップ板２３に入射されるが、ステップ板２３の各光学ステップに入射された光はそれぞれ光学ステップ２３１により屈折されて導光板２１の光入射面２１ｉから導光板２１の内に入射され、導光板２１内を上方に向けて導光されることになる。光学ステップ２３１は前述のように正面視は鋸歯状であり、側面視は片屋根状であるので、光学ステップ２３１で屈折された光は図６（ａ）のように導光板２１の正面から見ると右上方に向けられ、図６（ｂ）のように導光板２１の側面から見ると後上方に向けられる。そして、導光板２１の内部に導光された光は導光板２１の正面、背面、左右の側面において内面反射されながら右上領域にまで導光される。このように導光される光は導光の途中において光微小反射素子２１１によって反射され、一部は導光板２１の正面方向に向けて反射され、導光板２１の正面の光出射面２１ｏから灯具の前方に向けて出射されることになる。
【００１９】
このとき、導光板２１の内部を導光される光は右上領域に向けて導光されて行くのに従って導光板２１により吸収され、あるいは導光板２１の正面、背面、両側面から一部が洩出されるため右上領域にまで導光される光量は低下されるが、光入射面２１ｉから入射される光は光学ステップ２３１での屈折によって導光板２１の光出射面２１ｏの三次元方向に湾曲した方向に沿った方向に向けられているため、導光板２１の湾曲した正面、背面、及び両側面の各内面での光の内面反射に際しての入射角を臨界角よりも大きくでき、これらの面から外部に洩出する光を抑制することができる。また、導光板２１は右上領域に向けて幅寸法が徐々に低減されているので、光量が低下されても右上領域における導光板２１の単位面積の光量、すなわち明るさは左下領域に比較して顕著な差が生じることはない。また、導光板２１は入射面２１ｉから遠ざかるに従って板厚を薄くしてもよく、導光される光の減衰を抑制することができる。したがって導光板２１のほぼ全面領域にわたって均一な明るさで光を出射することができ、導光板２１は全面がほぼ均一な明るさの発光体として機能することになる。因みに、図６（ａ），（ｂ）において、各ＬＥＤ素子２２２から出射した光が光軸Ｏｘの方向で導光板２１の光入射面２１ｉに入射した場合には、各光が導光板２１の湾曲した左側内面に投射したときの入射角が大きいため全反射しない光量が増大することになり、右上領域にまで導光する光量が顕著に大きくなり、右上領域を明るく発光させることは困難になる。
【００２０】
図７は本発明にかかるリフレクタ発光ユニット３の概略構成を示す部分分解斜視図であり、図８はその要部の拡大斜視図である。これらの図と図２及び図３を合わせて参照すると、メインリフレクタ３１は、ここでは灯具ボディ１１の正面を垂直断面が概ね放物面形状となるように成形した上で、当該正面に光を反射する表面処理、例えばアルミニウム等の金属のメッキや蒸着を施して反射面を形成している。このメインリフレクタ３１は、水平断面形状は正面カバー１２の水平方向の湾曲に沿って階段状に配置した複数の単位反射面３１１で構成されている。各単位反射面３１１は水平方向に３つの領域に区画された微小幅反射面３１１ａで構成されている。各微小幅反射面３１１ａの正面、すなわち反射面は、ほぼ凸球面状をした反射ステップ３１１ｂを垂直方向に配列した構成となっている。隣合う微小幅反射面３１１ａの各反射ステップ３１１ｂは垂直方向の位置が揃うように配置されているので、メインリフレクタ３１を正面から見たときには各反射ステップは枡目状に配置されていることになる。これにより各単位反射面３１１は、投射された光が垂直面方向にはほぼ平行に近い光束となるような反射面として構成されるが、これと同時に各反射ステップ３１１ｂにより垂直及び水平方向に若干拡散された状態で反射する反射面として構成されることになる。なお、テールランプを搭載する自動車の中心側に配置されている単位反射面３１１は正面方向に向けているが、自動車の外側、ここでは右側に配置されている単位反射面３１１ほど右方向を向くようにそれぞれの反射面の向きが設定されている。特に、正面カバー１２が自動車の側方領域のいわゆる回り込み領域にまで延長されている場合には、メインリフレクタ３１の単位反射面３１１はその回り込み領域にまで延長形成されている。
【００２１】
前記メインリフレクタ３１の周囲には疑似リフレクタとしてのエクステンション３１２が一体に延長形成されており、前記導光板発光ユニット２の導光板２１の下端部と第１の光源としてのＬＥＤ素子構体２２やステップ板２３はエクステンション３１２の下部領域に設けられたスリット３１３を通して当該エクステンション３１２の下側に配置され、これらはエクステンション３１２によって隠されるので、正面カバー１２を透過して外部に露見されないようになっている。また、前記スリット３１３は飾り板２４（図２参照）によって露見されないようになっている。なお、左側テールランプの場合にはこの反対になる。
【００２２】
本発明の意匠部としての前記センター部３２は、前記メインリフレクタ３１の各単位反射面３１１のそれぞれの焦点位置（各単位反射面の垂直方向の断面形状である放物面の焦点位置）にほぼ近い位置を水平方向に連結する線に沿って水平左右方向に長く延出されており、ランプ光軸Ｌｘに沿った方向の断面形状が背面側に向けてＶ字型に開いた構成とされるとともに、その延出方向の両端部において前記エクステンション３１２の左右壁にそれぞれ固定されている。この固定では図には表れないが係止構造、あるいはネジ止め等の固定構造が用いられる。これにより、センター部３２はメインリフレクタ３１に対する位置合わせ、すなわち焦点位置にほぼ近い位置に位置決めされることになる。このセンター部３２の正面３２１は垂直方向に若干凹んだ断面形状をしてメインリフレクタ３１と同様に光を反射する表面処理が施されている。一方、センター部３２の背面側のＶ字型の内部には前記メインリフレクタ３１の各単位反射面３１１の水平方向の配列間隔に等しい間隔で、しかも各単位反射面３１１の正面方向にそれぞれ等しい距離で対向するように複数の平坦部３３１ａをそれぞれ段部３３１ｂを介して連結した左右に細長い階段状に延出した回路基板３３１が配設され、センター部３２に一体的に支持されている。ここでは長さ方向の複数箇所において接着やネジ等により一体に固定支持されている。この回路基板３３１の複数の平坦部３３１ａにはそれぞれ光の出射方向を背面方向に向けた１個の赤色発光のＬＥＤ素子３３２が搭載されており、これらで第２の光源のＬＥＤ素子構体３３を構成している。これらのＬＥＤ素子３３２はチップあるいはディスクリートのいずれであってもよく、ＬＥＤ素子３３２の個数は導光板発光ユニット２のＬＥＤ素子２２２よりも多く、全体として高い光度で発光する光源として構成されるが、必要に応じて前記複数の平坦部３３１ａには複数個のＬＥＤ素子２２２を搭載してもよい。
【００２３】
さらに、前記ＬＥＤ素子構体３３の背面側で各ＬＥＤ素子３３２から出射した光が投射される位置には、サブリフレクタ３４がセンター部３２に沿って水平方向に延長されており、その長さ方向の複数箇所においてネジ等により前記回路基板３３１に支持されている。このサブリフレクタ３４は前記各ＬＥＤ素子３３２に対してそれぞれ等しい間隔を保つように階段状に曲げられて水平方向に細い幅のステム状に形成されるとともに、前記ＬＥＤ素子３３２にそれぞれ光軸方向に対向する位置には各ＬＥＤ素子３３２から出射した光を反射させるための断面形状が横Ｖ字状をし、その正面が反射面として表面処理された補助反射面３４１が形成されている。これらの補助反射面３４１は、垂直方向には各ＬＥＤ素子３３２から出射した光を背面側にあるメインリフレクタ３１の上下の領域、すなわちランプ光軸Ｌｘの近傍領域を除くメインリフレクタ３１の各単位反射面３１１に向けて投射されるように比較的に大きな角度で、換言すれば光束幅が拡大するように拡散して反射するように構成される。ここでは、垂直上下の各背面方向に傾斜しかつ若干凸状をした曲面に形成しているのでＬＥＤ素子３３２から出射した光は垂直方向に拡散して反射される。この場合、ＬＥＤ素子３３２から出射した光はもともと若干拡散した状態で出射されるので、補助反射面３４１を平面に形成していても補助反射面３４１で反射した光を拡散光にすることが可能である。また、サブリフレクタ３４はセンター部３２に直接支持されてもよい。この構成により、回路基板３３１とこれに搭載されているＬＥＤ素子３３２はもとより、ここではサブリフレクタ３４もランプの正面方向から視認したときに前記センター部３２によって覆い隠されて露見されないようになっている。
【００２４】
このリフレクタ発光ユニット３では、図９（ａ），（ｂ）に水平方向、垂直方向の模式的な断面図を示すように、各ＬＥＤ素子３３２から背面方向に向けて出射された光はサブリフレクタ３４の各補助反射面３４１で反射され、さらにこの反射された光はメインリフレクタ３１に投射され、ここで正面方向に向けて反射され、正面カバー１２を通してテールランプの正面方向、すなわち自動車の後方に向けて出射される。このときサブリフレクタ３４の補助反射面３４１により水平方向に延出されたセンター部３２の延出方向と垂直方向には上下に向けて大きな角度で拡散して反射され、水平方向にはＬＥＤ素子３３２の出射角度にほぼ等しい角度のままで反射される。このため、各ＬＥＤ素子３３２から出射され、かつサブリフレクタ３４で反射された光は、それぞれメインリフレクタ３１の各ＬＥＤ素子３３２に対応する各単位反射面３１１のそれぞれに投射されることになり、各単位反射面３１１のそれぞれ３つの微小幅反射面３１１ａにおいて反射されることになる。このとき、特に垂直方向についてみると、ＬＥＤ素子３３２から出射した光はメインリフレクタ３１のランプ光軸Ｌｘの近傍領域を除く領域に光が投射されるので、これらの光は全てが単位反射面３１１で反射されてランプの正面方向に出射される。そのため、ＬＥＤ素子３３２からの光がメインリフレクタ３１のランプ光軸Ｌｘの近傍領域に投射され、その反射した光がサブリフレクタ３４やセンター部３２によって遮光されてランプの正面方向に向けて出射されなくなるという光の利用効率が低下することはない。
【００２５】
単位反射面３１１は垂直断面が放物面形状であるので各単位反射面３１１で反射された光の大部分は正面方向に向けられた平行に近い光束となる。水平方向については、単位反射面３１１は水平断面が直線形状であるのでＬＥＤ素子３３２から出射した光束のまま反射された光束となる。この反射に際し、微小幅反射面３１１ａはそれぞれ凸面状をした多数の反射ステップ３１１ｂによりそれぞれ拡散されることになる。結果として、１つのＬＥＤ素子３３２でメインリフレクタ３１の１つの単位反射面３１１を発光させた形態での照明となり、しかもメインリフレクタ３１のランプ光軸Ｌｘの近傍に生じる陰の部分を除いてメインリフレクタの全面にわたって均一な明るさの照明が実現できる。
【００２６】
また、このように、ＬＥＤ素子３３２から出射した光をサブリフクレタ３４で上下方向に分割した状態で反射してメインリフレクタ３１に投射することで、ＬＥＤ素子３３２とメインリフレクタ３１との間隔寸法が小さくてもメインリフレクタ３１の広い領域にわたって光を投射させることができる。そのため、リフレクタ発光ユニット３のランプ光軸Ｌｘに沿った方向の寸法を小さくすることができ、テールランプの薄型化を図る上で有利になる。特に、実施例１のように、導光板発光ユニット２を一体的に組み込んだテールランプにおいてもランプ光軸方向の寸法を小さくして薄型化が可能になる。
【００２７】
さらに、回路基板３３１はＬＥＤ素子３３２を搭載している複数の平坦部３３１ａを段差部３３１ｂを介して連結して水平左右方向に延出しているので、ＬＥＤ素子３３２の光軸をランプ光軸Ｌｘに向けた状態で各平坦部３３１ａに搭載することができるとともに、段差部３３１ｂを適切に設計することで複数のＬＥＤ素子３３２をメインリフレクタ３１の水平方向の湾曲形状に沿って、すなわち各単位反射面３１１の焦点位置に沿って三次元面上で位置決めすることができる。そのため、各ＬＥＤ素子３３２のそれぞれにおいて垂直方向の配光特性を保ったまま回路基板３３１の水平方向の長さ領域にわたって広い範囲で、しかも均一な明るさの照明が可能になり、特に自動車の車体形状に対応させて発光面を三次元面とすることが要求される灯具への適用が可能になる。
【００２８】
一方、各単位反射面３１１において、各ＬＥＤ素子３３２の照射光軸Ｏｘを含むサブリフレクタ３４が対峙している領域にはＬＥＤ素子３３２からの光が投射されない領域が存在することになる。この領域ではメインリフクレタ３１での反射光は存在せず、テールランプを正面から見たときにはこの部分が陰になることになる。しかし、この領域はもともとセンター部３２によって覆い隠される領域であって外観上の問題が生じることはなく、照明には寄与しない領域であるので、光の利用効率を高める上では有利になる。さらに、各単位反射面３１１の垂直方向の両端部、すなわち、上部領域又は下部領域で反射された光の一部は反射ステップ３１１ｂでの拡散反射によって大きく下方または上方に向けて反射され、これらの反射光はセンター部３２の正面３２１に投射される。センター部３２の正面３２１は凹面状をした反射面として形成されているので、この正面３２１で反射されてランプの正面方向に向けられる。したがって、ランプを正面から見たときに、各単位反射面３１１での反射光とセンター部３２の正面３２１での反射光が一体となって正面カバー１２を通してランプの正面に出射されることになり、結局ランプの正面から見るとメインリフレクタ３１とセンター部３２を合わせた領域が発光する点灯状態となる。これにより、サブリフレクタ３４での反射光が投射されないメインリフレクタ３１の光軸近傍の陰となる領域はセンター部３２での反射によって発光されることになり暗部が生じることはない。したがって、メインリフレクタ３１の全面を発光面とした発光面積が大きく、しかもメインリフレクタ３１の全面にわたって均一で、しかもセンター部３２による暗部が生じることがない均一な明るさの発光が実現できる。
【００２９】
このように構成された導光板発光ユニット２とリフレクタ発光ユニット３とを備える実施例１のテールランプでは、夜間走行時には第１の光源としてのＬＥＤ素子２２２を発光する。ＬＥＤ素子２２２から出射した光はステップ板２３の光学ステップ２３１で屈折されて導光板２１の下端面の光入射面２１ｉ面から入射され、導光板２１内を導光される。そして、導光された光は微小反射素子２１１において導光板２１の光出射面２１ｏから出射される。このとき、光学ステップ２３１で屈折されて導光板２１の内部を導光される光は、前述のように導光板２１の光出射面２１ｏの三次元方向の湾曲形状に沿った方向に向けられているので、導光板２１の内面反射を助長して導光板２１の両側面や背面等から洩出する光を少なくでき、導光板２１内での光の導光効率が高められ、特に導光板２１の曲げられた右上領域の光出射面２１ｏからの光の出射効率も高められる。また、導光板２１の光出射面２１ｏは右上領域に向けて幅寸法が徐々に低減された形状とされているので、右上領域の面積は左下領域よりも低面積となり、導光板２１の内部での導光に際しての光減衰が生じても単位面積当たりの光出射効率をほぼ同じにでき、導光板２１の全面においてほぼ同じ明るさで光が出射される。なお、導光板２１において微小反射素子２１１により反射されない光や、導光板２１で内面反射されない光は導光板２１の正面や背面はもとより、左右の側面から出射され、これらの光はランプの左右や上下に拡散する光となるので、これらの光はテールランプを左右側方や上下方向から見たときに導光板２１が発光した状態に見えるようになる。これにより、導光板２１の全面がほぼ均一な明るさで発光する形態となり、意匠的に優れた発光形態のテールランプとして点灯する。
【００３０】
一方、自動車のブレーキ操作時には、第２の光源としてのＬＥＤ素子３３２を発光する。各ＬＥＤ素子３３２で発光した光はサブリフレクタ３４の補助反射面３４１で上下方向には大きい角度で拡散され、左右方向にはそのままの方向に反射される。この反射により各ＬＥＤ素子３３２からの光はメインリフレクタ３１の各対応する段部を構成する微小幅反射面３３１に投射され、それぞれ反射される。大部分の光はテールランプの正面方向に向けて反射され、正面カバー１２を通してテールランプの正面方向に出射される。このとき、テールランプを正面から見て導光板発光ユニット２の導光板２１が重ねられている領域では、リフレクタ３１からの光は導光板２１を厚み方向に透過した後に正面カバー１２から出射される。また、メインリフレクタ３１の上部領域と下部領域で反射された光はセンター部３２に向けられてセンター部３２の正面３２１で反射された上でテールランプの正面に向けられ、正面カバー１２を通して出射される。これにより、メインリフレクタ３１とセンター部３２から出射された光は一体となって正面カバー１２から出射されるので、テールランプを正面から見たときにはこれらの領域の全体が明るく発光した状態になり、導光板発光ユニット２よりも高い光度で発光するストップランプとして点灯する。
【００３１】
この実施例１のテールランプでは、テールランプ機能としての点灯時には導光板２１の全面が発光した状態での点灯であり、ストップランプ機能としての点灯時にはメインリフレクタ３１とセンター部３２が発光した状態となる。これにより、各ランプ機能での点灯時における発光パターンが変化され、この発光パターンの違いによって後続車にテールランプ機能とストップランプ機能の各発光を認識し易くする。これに加えて、テールランプ機能での点灯時は導光板２１による発光であるので、ソフトな光を出射する点灯となり後続車を眩惑することがない。ストップランプ機能での点灯時は個数の多いＬＥＤ素子３２２を光源としたメインリフレクタ３１による発光であるので高光度の光を出射する点灯となり後続車に対する確実な表示が可能になる。
【００３２】
ここで、実施例１ではセンター部３２の断面を横向きのＶ字状に形成し、正面３２１を凹面に形成しているので、正面３２１で反射した光をランプ光軸Ｌｘに沿って出射できるが、正面３２１で反射したときにその頂部に線状の明るいパターン、あるいは暗いパターンが生じる場合がある。センター部３２の断面形状を半円状、あるいは半楕円状等の曲面形状に形成すれば、センター部３２の正面での反射の拡散方向が広い範囲にわたって均一に近い状態となり、線状の明るい部分や暗い部分が生じることはない。また、センター部３２は必ずしもメインリフレクタ３１の垂直方向の中心位置に配置される必要はなく、中心を外れた位置に配置された場合でも、ＬＥＤ素子３３２から出射した光をサブリフレクタ３４により反射してメインリフレクタ３１に投射し、メインリフレクタ３１で灯具の正面方向に向けて反射する構成の灯具であれば本発明を同様に適用することが可能である。
【００３３】
また、図示は省略するが、メインリフレクタ３１の微小幅反射面３１１ａの反射ステップ３１１ｂの形状は、実施例１のように凸状の球面に限られるものではなく、垂直方向の断面が凸状をしたかまぼこ型の反射ステップであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例１のテールランプの正面図である。
【図２】図１のII−II線に沿った垂直断面図である。
【図３】図１のIII −III 線に沿った水平断面図である。
【図４】実施例１のテールランプの概略構成を示す分解斜視図である。
【図５】導光板発光ユニットの拡大斜視図である。
【図６】導光板発光ユニットの正面図と側面図である。
【図７】リフレクタ発光ユニットの部分分解拡大斜視図である。
【図８】リフレクタ発光ユニットの要部の概念構成を示す拡大斜視図である。
【図９】リフレクタ発光ユニットの反射光路を説明する図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ ランプハウジング
２ 導光板発光ユニット
３ リフレクタ発光ユニット
１１ ランプボディ
１２ 正面カバー
２１ 導光板
２１ｉ 光入射面
２１ｏ 光出射面
２２ ＬＥＤ構体
２２２ ＬＥＤ素子
２３ ステップ板
２３１ 光学ステップ
３１ メインリフレクタ
３１１ 単位反射面
３１１ａ 微小幅反射面
３１１ｂ 反射ステップ
３２ センター部（意匠部）
３２１ 正面（反射面）
３３ ＬＥＤ素子構体
３３１ 回路基板
３３１ａ 平坦部
３３１ｂ 段差部
３３２ ＬＥＤ素子
３４ サブリフレクタ
３４１ 補助反射面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
灯具ハウジング内に設けた複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤに対向配置され各ＬＥＤから出射した光を灯具の正面方向に向けて反射するメインリフレクタと、前記ＬＥＤとメインリフレクタの間に介在され、ＬＥＤから出射した光をメインリフレクタに向けて拡散して反射するサブリフレクタと、少なくとも１つの段差部を介して連結され前記ＬＥＤがそれぞれ少なくとも１つ搭載される複数の平坦部を有する長く延出した基板と、前記基板及びＬＥＤを灯具の正面側に露見させないように覆い隠す意匠部とを備え、当該意匠部は前記基板が延びる方向に長く延出した形状を成すことを特徴とする灯具。
【請求項２】
前記サブリフレクタは、前記ＬＥＤから出射した光を前記意匠部の延出方向と垂直な方向に広く拡散して反射するように構成され、前記メインリフレクタは前記灯具ハウジングの正面カバーの湾曲形状に沿って階段状に配置された複数の単位反射面で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の灯具。
【請求項３】
前記意匠部は正面に反射面を備え、前記メインリフレクタは反射した光の一部を前記意匠部の正面に向けて反射する反射ステップを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の灯具。
【請求項４】
前記基板は前記意匠部に支持され、前記サブリフレクタは前記基板又は前記意匠部に支持され、前記意匠部は長く延出したその端部において、前記メインリフレクタとの位置決めがなされるよう灯具の固定部に支持されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の灯具。
【請求項１】
灯具ハウジング内に設けた複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤに対向配置され各ＬＥＤから出射した光を灯具の正面方向に向けて反射するメインリフレクタと、前記ＬＥＤとメインリフレクタの間に介在され、ＬＥＤから出射した光をメインリフレクタに向けて拡散して反射するサブリフレクタと、少なくとも１つの段差部を介して連結され前記ＬＥＤがそれぞれ少なくとも１つ搭載される複数の平坦部を有する長く延出した基板と、前記基板及びＬＥＤを灯具の正面側に露見させないように覆い隠す意匠部とを備え、当該意匠部は前記基板が延びる方向に長く延出した形状を成すことを特徴とする灯具。
【請求項２】
前記サブリフレクタは、前記ＬＥＤから出射した光を前記意匠部の延出方向と垂直な方向に広く拡散して反射するように構成され、前記メインリフレクタは前記灯具ハウジングの正面カバーの湾曲形状に沿って階段状に配置された複数の単位反射面で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の灯具。
【請求項３】
前記意匠部は正面に反射面を備え、前記メインリフレクタは反射した光の一部を前記意匠部の正面に向けて反射する反射ステップを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の灯具。
【請求項４】
前記基板は前記意匠部に支持され、前記サブリフレクタは前記基板又は前記意匠部に支持され、前記意匠部は長く延出したその端部において、前記メインリフレクタとの位置決めがなされるよう灯具の固定部に支持されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の灯具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２１００２（Ｐ２０１０−２１００２Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７９９９７（Ｐ２００８−１７９９９７）
【出願日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【出願人】（０００００１１３３）株式会社小糸製作所 (1,575)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【出願人】（０００００１１３３）株式会社小糸製作所 (1,575)
【Ｆターム（参考）】
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