(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記架橋部は、前記点光源から前記面光源内側に向かって放射される光を素通しで通過させる開口部を形成するように設けられていることを特徴とする請求項3に記載の車両用灯具。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」と称する)について詳細に説明する。実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
【0017】
本発明に係る実施形態の車両用灯具は、
図1に示す車両102の後方に設けられる車両用灯具102Rや前方に設けられる車両用灯具102Fであり(以下では、単に車両用灯具と記載する)、例えば、テールランプとストップランプを備える車両用灯具、テールランプとターンランプを備える車両用灯具、テールランプとリアフォグランプを備える車両用灯具、クリアランスランプとデイタイムランニングランプを備える車両用灯具、クリアランスランプとターンランプを備える車両用灯具等である。
【0018】
なお、以降の説明においては、特に断りがない場合、車両用灯具としての光を照射する方向を「前、前方、前側」とし、光を照射する方向と反対側となる方向を「後、後方、後側」とし、車両における上下方向を鉛直方向とし、その鉛直方向に直交する方向を水平方向とする。
【0019】
また、水平方向に関しては、車両用灯具としての光を照射する方向の水平方向を水平方向前方(側)とし、それと反対側となる水平方向を水平方向後方(側)とする。
さらに、車両用灯具としての光を照射する方向と直交する水平方向を水平方向側方とし、前後方向及び鉛直方向に直交する方向側を指して側方との記載を用いる。
【0020】
(第1実施形態)
本実施形態の車両用灯具は、光を照射する方向である前方側に開口したハウジング(図示せず)と開口を覆うようにハウジングに取り付けられるアウターレンズ(図示せず)を備え、ハウジングとアウターレンズとで形成される灯室内に灯具ユニット10(
図2及び
図3参照)等が配置されている。
【0021】
図2は灯具ユニット10の主要部を示す斜視図であり、
図3は
図2のA−A線に沿った鉛直方向断面図である。
【0022】
図3に示すように、灯具ユニット10は、半導体型の点光源20と、半導体型の面光源30と、面光源30が設けられる規制面41を有する面形状規制部40と、点光源20及び点光源20の近傍に配置されるレンズ部50が設けられ、面形状規制部40に取り付けられるブラケット60と、を備えている。
【0023】
(点光源)
点光源20は、高い光量が求められるストップランプ、デイタイムランニングランプ、ターンランプやリアフォグランプ等に用いられる光を放射する光源であり、
図3に示すように、基板21と、基板21上に設けられた発光チップ22と、を備えている。
【0024】
本実施形態では、点光源20として、発光チップ22に発光ダイオードチップを用いた半導体型の光源であるLED光源を用いているが、LED光源に限定される必要はなく、点光源20は、発光チップ22にレーザダイオードチップを用いた半導体型の光源であるレーザ光源であってもよい。
なお、本実施形態では、発光チップ22が1つである場合について示しているが、発光チップ22の数は特に限定されるものではなく、複数設けられていてもよい。
【0025】
(面光源)
面光源30は、比較的光量が低くても問題のないテールランプやクリアランスランプ等に用いられる光を放射する光源であり、本実施形態では、シート状の有機ELである有機ELシートを用いている。
【0026】
面光源30がテールランプに用いる光を放射する光源に用いられる場合には、発光色が赤色の面光源30を使用してもよいが、白色に発光する面光源30を用いてアウターレンズを赤色にしてもよい。
また、面光源30がクリアランスランプに用いる光を放射する光源に用いられる場合には、発光色が白色の面光源30を用いるのが好ましい。
【0027】
具体的には、面光源30は、
図3中の拡大図に示すように、面形状規制部40の規制面41上に設けられる裏面側保護層31と、裏面側保護層31上に設けられる陰極32と、陰極32上に設けられる電子注入層33と、電子注入層33上に設けられる電子輸送層34と、電子輸送層34上に設けられる発光層35と、発光層35上に設けられるホール輸送層36と、ホール輸送層36上に設けられるホール注入層37と、ホール注入層37上に設けられる陽極38と、陽極38上に設けられる表面側保護層39と、を備えている。
【0028】
陰極32には、MgとAgの合金が使用されることで反射特性を有するものになっており、発光チップ22(点光源20)からの光に対するリフレクタとしての機能を合わせ持つものになっている。
陽極38には、ITOやATOといった透明電極が用いられ、発光層35で発光した光が透過できるようになっている。
【0029】
なお、陰極32にITOやATOといった透明電極を用いる場合には、裏面側保護層31の裏面側にアルミニウム等からなる反射膜を設けるようにすればよく、本実施形態のように、陰極32にMgとAgの合金が使用される場合でも、裏面側保護層31の裏面側にアルミニウム等からなる反射膜を設けるようにしてもよい。
【0030】
また、発光層35は蛍光材料を含有する有機材料を用いたものであってもよいが、電気を光に変換する効率が高く、熱の発生が抑制できることからイリジウムを含有する有機金属錯体からなるリン光発光材料を用いるのが好ましい。
【0031】
さらに、裏面側保護層31及び表面側保護層39には、透明なガラスや樹脂を用いることができるが、湿気による発光層35の劣化を抑制するために、防湿性に優れた透明な材料を用いるのが好ましい。
【0032】
なお、本実施形態では、面光源30に有機ELシートの状態としたものを用い、接着固定等の固定手段によって固定することで面光源30が面形状規制部40の規制面41上に設けられている場合を示しているが、面形状規制部40をベース部材として規制面41上に、蒸着や塗布等によって、直接、各層を成膜するようにして規制面41上に面光源30が設けられるようにしてもよい。
【0033】
(面形状規制部)
面形状規制部40は、
図3に示すように、面光源30が設けられる載置部としての役目をするとともに、面光源30が点光源20からの光を鉛直方向に配光制御するリフレクタとして機能する面形状となるように面光源30の面形状を規制する役目を果たす部分でもある。
【0034】
このため、面光源30が設けられる規制面41の形状は、面光源30であるフレキシブルな有機ELシートを規制面41の形状に沿って規制面41上に固定すると、面光源30の面形状がリフレクタとしての配光制御が行える面形状となる形状に形成されている。
なお、直接、規制面41上に面光源30を成膜する場合にも、面光源30の面形状は、規制面41の面形状に沿った形状となるので同様である。
【0035】
具体的には、
図3に示すように、規制面41は、断面で見ると、放物線を基本とする自由曲線になっており、
図2を見るとわかるように、規制面41は、その自由曲線が水平方向側方に連続する柱面になっている。
【0036】
このため、規制面41は、2次元的な面形状の変化を有しているだけであり、有機ELシートで構成される面光源30に無理な折り曲げを発生させることなく、面光源30を設けることができ、面光源30の形状が3次元的な複雑な形状になることを抑制できるようにしている。
【0037】
なお、有機ELは、
図3に示す陰極32と陽極38の間に設けられる複数の有機層の厚みを合計しても100nm前後しかなく、放物面のような3次元的な複雑な面形状を有する面上に均一な厚みで成膜するのは難しいが、本実施形態では、規制面41は2次元的な面形状の変化であり、比較的シンプルな面形状になっているため、規制面41上に有機ELを、直接、成膜して設ける場合でも、均一な厚みに成膜しやすくなっている。
【0038】
そして、このような規制面41上に設けられ、面形状が規制された面光源30は、規制面41と同様の面形状を有し、点光源20からの光を反射する配光制御を行うリフレクタとしての機能を果たす。
【0039】
一方、本実施形態では、面形状規制部40を構成する部材を用いている場合を示しているが、面形状規制部40は専用の部材として作製する必要はない。
例えば、灯室を構成するハウジングに面光源30の面形状がリフレクタとしての配光制御が行える面形状となるように、面光源30が設けられる規制面41を形成するようにして、そこに面光源30が設けられるようにしてもよい。
【0040】
(ブラケット)
ブラケット60は、点光源20及びレンズ部50が取り付けられる部材であり、
図3に示すように、ネジ61(
図2参照)で面形状規制部40にブラケット60が取り付けられると、点光源20及びレンズ部50が、リフレクタとして機能する面光源30に対して所定の位置に位置するように設計されている。
【0041】
(レンズ部)
図4は、レンズ部50の斜視図である。
図4に示すように、レンズ部50は、前方側と後方側に設けられる一対のフランジ部51を有し、そのフランジ部51には、ブラケット60に対して、
図3に示す状態にネジ(図示せず)で固定するためのネジ(図示せず)を通すネジ孔51aが設けられている。
【0042】
そして、レンズ部50は、
図3に示すように、ブラケット60に固定される点光源20に対して所定の位置関係となるように図示しないネジでブラケット60に固定されている。
【0043】
図5は車両用灯具としての光が照射される前方側から見た
図2のB−B線に沿った鉛直方向断面図である。
なお、
図5ではブラケット60の図示を省略している。
【0044】
図4及び
図5に示すように、レンズ部50は、点光源20の一方側(
図5左側)の側方近傍に配置され、点光源20から面光源30の一方側の側方外側に向かって放射される光(
図5の光線LL1参照)を面光源30に照射する配光制御を行う第1レンズ52と、点光源20の他方側(
図5右側)の側方近傍に配置され、点光源20から面光源30の他方側の側方外側に向かって放射される光(
図5の光線LR1参照)を面光源30に照射する配光制御を行う第2レンズ53と、を備えている。
【0045】
具体的には、第1レンズ52は、
図5に示すように、点光源20から面光源30の一方側の側方外側に向かって放射される光(
図5の光線LL1参照)が入射する第1入射面52aと、第1入射面52aから第1レンズ52内に入射した点光源20からの光を面光源30に向けて照射する第1出射面52bと、第1入射面52aから第1レンズ52内に入射した点光源20からの光を第1出射面52bに向けて反射する曲面状の第1反射面52cと、を備えている。
【0046】
また、第2レンズ53は、点光源20から面光源30の他方側の側方外側に向かって放射される光(
図5の光線LR1参照)が入射する第2入射面53aと、第2入射面53aから第2レンズ53内に入射した点光源20からの光を面光源30に向けて照射する第2出射面53bと、第2入射面53aから第2レンズ53内に入射した点光源20からの光を第2出射面53bに向けて反射する曲面状の第2反射面53cと、を備えている。
【0047】
なお、
図4に示すように、第1レンズ52の第1入射面52aと第2レンズ53の第2入射面53aは対向するように設けられている。
【0048】
したがって、レンズ部50がないとすれば、面光源30に照射されない点光源20からの光(
図5の光線LL1及びLR1参照)がレンズ部50によって面光源30に照射されるようになっており、点光源20からの光の利用効率が高くなっている。
【0049】
さらに、レンズ部50は、第1レンズ52と第2レンズ53の前方側の端面間を架橋する架橋部54aと、第1レンズ52と第2レンズ53の後方側の端面間を架橋する架橋部54bと、を備えている。
【0050】
このように架橋部54aと架橋部54bを設け、第1レンズ52と第2レンズ53を一体に繋げた状態のレンズ部50とすることで、別体の第1レンズと第2レンズを備えるレンズ部とするよりも取り扱いが容易になるとともに、部品点数を削減することが可能である。
【0051】
ただし、必ずしも、第1レンズ52と第2レンズ53を一体に繋げた状態のレンズ部50とする必要はなく、レンズ部50は、第1レンズ52と第1レンズ52と別体の第2レンズ53を用いて構成されていてもよい。
【0052】
そして、
図4及び
図5に示すように、架橋部54a及び架橋部54bは、点光源20から面光源30内側に向かって放射される光(
図5の光線ILL1及び光線ILR1参照)を素通しで通過させる開口部55(
図4参照)を形成するように設けられている。
【0053】
レンズに用いられるような光の透過性が高い材料であっても、その材料を透過するときには吸収損失が発生し、また、空気と材料との屈折率の差によって反射減衰も発生することから、このように、レンズ部50で配光制御しなくても、面光源30に照射できる点光源20からの光については、素通しで面光源30に照射できるようにすることで光の利用効率を高めることができる。
【0054】
また、開口部55を設けた分、レンズ部50の軽量化ができるとともに、この開口部55は、発光チップ22の直下に位置することになるため、発光チップ22側に空気を取り込むための通風口としての役目も果し、発光チップ22の冷却効率を高めることも可能となる。
さらに、このような開口部55が設けられていると、光量が高く発熱量が大きい発光チップ22の中央側の光がレンズ部50に照射されないため、レンズ部50が高温になることを抑制することもできる。
なお、レンズ部50は点光源20の近傍に配置されるため、開口部55が設けられていたとしても高温になる場合があるので、耐熱性の高いポリカーボネート系の樹脂で形成されているのが好適である。
【0055】
ただし、必ずしも、開口部55を設ける必要はなく、
図6に示すレンズ部50の第1変形例のように、発光チップ22の直下に位置することになる部分に架橋部54を設けるようにしてもよい。
図6に示すレンズ部50の第1変形例の場合、形状が
図4に示したレンズ部50よりもシンプルになるため製造しやすいという利点がある。
【0056】
以上のような灯具ユニット10の構成を有する車両用灯具によれば、面形状規制部40の規制面41に沿って、面光源30を設けるようにするだけで、面光源30の面形状をリフレクタとしての適切な配光制御ができる面形状にすることができるため、製造時の手間が軽減され、製造コストを抑制することが可能である。
【0057】
特に、規制面41が放物線を基本とする自由曲線が水平方向側方に連続する柱面であるため、2次元的な面形状の変化しか有していない。
このため、面光源30に有機ELシートを用いる場合でも、有機ELシートに無理な曲げが加わることがなく、有機ELシートの破損を防止でき、信頼性を高めることができる。
【0058】
なお、このような2次元的な面形状の変化しか有していない緩やかな面形状の変化であれば、規制面41上に、直接、有機ELを成膜する場合でも、各有機層の膜厚の制御が行いやすく、均一な膜厚に形成することができるため、良好な有機ELを形成することができる。
【0059】
また、一般に、フレキシブルなシート状の有機ELシートが市販されるようになってきているため、上述のように、シート状の有機ELが使用できることは、そのような標準のフレキシブルなシート状の有機ELを用いることができることを意味し、標準のフレキシブルなシート状の有機ELを面光源30に用いることで面光源30の部品コストを抑制することも可能である。
【0060】
加えて、レンズ部50によって点光源20からの光のうちレンズ部50が設けられていなければ、面光源30に照射されない光が面光源30に照射されるため、点光源20からの光の利用効率の高いものとすることができる。
【0061】
さらに、
図5に示すように、レンズ部50によって面光源30に照射される光は、中央寄りに照射できるため、スクリーン上での中央側寄りに光度の高い高光度帯を作る配光制御が可能である。
【0062】
このため、スクリーン上での中央側に光度の高い高光度帯を設けることが望まれるストップランプ、デイタイムランニングランプ、ターンランプやリアフォグランプ等の配光パターンに適した配光パターンを形成する配光制御が可能である。
【0063】
(第2実施形態)
図7は第2実施形態の車両用灯具を説明するための断面図であり、
図5に対応した断面図になっている。
第2実施形態でも基本的な構成は第1実施形態と同様であり、以下では、主に第1実施形態と異なる点について説明し、第1実施形態と同様の点については説明を省略する場合がある。
【0064】
図7に示すように、第2実施形態では、第1レンズ52の第1出射面52bに第1光拡散素子を設けるとともに、第2レンズ53の第2出射面53bに第2光拡散素子を設けるようにした点が第1実施形態と異なり、その他の点は、第1実施形態と同様である。
【0065】
具体的には、第1光拡散素子及び第2光拡散素子は、
図7に示すように、第1出射面52b及び第2出射面53bの点光源20側から水平方向側方に向かって波状の拡散プリズムとして形成されたものになっている。
【0066】
したがって、第1出射面52b及び第2出射面53bから面光源30に光が照射されるときに、光は、
図7に示すように、中央側に拡散されたり、図示を省略しているが側方側に拡散されるため、
図5に示した状態より、より中央側にも光が照射されることとなり、スクリーン上での中央に形成する光度の高い高光度帯の光度ムラ等を抑制する等、スクリーン上での中央に形成される高光度帯の配光制御性をよくすることができる。
【0067】
(第3実施形態)
図8及び
図9を参照しながら第3実施形態の灯具ユニットについて説明する。
図8は第3実施形態のレンズ部50を示す斜視図であり、
図9は第3実施形態のレンズ部50の配光制御の状態を説明するための平面図である。
【0068】
なお、
図8では、ブラケット60に取付けるためのフランジ部51の図示を省略している。
また、
図9では、鉛直方向上側から面光源30を見た状態を示しており、点光源20の発光チップ22と面光源30だけを図示したものになっている。
【0069】
第3実施形態においても、基本的な構成は第1実施形態と同様であり、異なる点は、レンズ部50の構成だけである。
したがって、以下では、このレンズ部50の構成について主に説明し、第1実施形態と同様の点については説明を省略する場合がある。
【0070】
図8に示すように、第3実施形態のレンズ部50では、第1レンズ52と第2レンズ53が、前方側に向かって離間距離が短くなるように設けられている。
本実施形態では、第1レンズ52及び第2レンズ53自体を前方側に向かって離間距離が短くなるようにしているが、このように近づけるのは、第1入射面52aと第2入射面53aだけであってもよい。
【0071】
このように第1入射面52aと第2入射面53aの離間距離を前方側に向かって短くすると、点光源20からの光の利用効率を、さらに高めることができ、以下、
図9を参照しながら、その理由について説明する。
【0072】
図9では、発光チップ22から前方側に放射角度がθ1で放射される場合と放射角度がθ2で放射される場合を模式的に示している。
図9に示すように、発光チップ22から前方側に距離D1のところでは大きな放射角度で放射された光(放射角度θ1参照)であっても面光源30内に光は照射される。
【0073】
一方、発光チップ22から前方側に距離D2のところでは、放射角度がθ1の光は、面光源30の側方外側に照射されることになる。
この距離D2のところでは、
図9に示すように、放射角度が小さいθ2の光までしか面光源30に照射されない状態になっている。
【0074】
つまり、前方側に行くほど、大きな放射角度の光は、面光源30の側方外側に照射されることになるため、そのような光が発生しないようにするために、前方側ほど入射面(第1入射面52a及び第2入射面53a)を中央寄りにすることで、前方側に照射される光ほど、小さな放射角度であっても入射面(第1入射面52a及び第2入射面53a)に入射するようにし、面光源30に照射できるようにしている。
【0075】
このため、面光源30に照射されない放射角度でありながら、入射面(第1入射面52a及び第2入射面53a)にも入射しない光の発生が抑制され、確実に光を面光源30に向けて照射できるようになるため、点光源20からの光の利用を高めることができる。
【0076】
以上、具体的な実施形態を基に本発明の説明を行ってきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、点光源20が面光源30の鉛直方向上側に設けられている場合について示してきたが、面光源30と点光源20の位置関係は、鉛直方向の上下が逆、つまり、
図3の上下を逆転したものとしてもよい。
【0077】
また、第1レンズ52及び第2レンズ53の出射面(第1出射面52b及び第2出射面53b)及び反射面(第1反射面52c及び第2反射面53c)の形状を調整することで、第1出射面52b及び第2出射面53bから面光源30に照射される光の照射方向を面光源30の中央側に集めるようにすることが可能であり、求められる高光度帯の状態に応じて第1レンズ52及び第2レンズ53の出射面(第1出射面52b及び第2出射面53b)及び反射面(第1反射面52c及び第2反射面53c)の形状を変更してよいことは言うまでもない。
【0078】
このように、本発明は、具体的な実施形態に限定されるものではなく、技術的思想を逸脱することのない変更や改良を行ったものも発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。