(57)【要約】【課題】ＬＥＤ光源からの出射光を車両用灯具用レンズを介して前方に出射する際に、ロス光の発生を出来る限り少なくする配光制御が出来、かつ外観上見栄えの良い車両用灯具の提供。の提供。【解決手段】ランプボディ２０に取り付けれてた基板と、基板２に対向して設置された前面カバー３と、基板２の前面２ａと前面カバーの内表面３ａとの間に形成された灯室Ｓ内に配置したＬＥＤ光源４と、を備えた車両用灯具１において、前面カバーの外表面３ａにレンズステップ５を複数個配列形成し、レンズステップ５は、それぞれ幅方向における隣接の境界に段差面７を備え、段差面７を、ＬＥＤ光源４から前面カバーの内表面３ａを通過して各段差面７に到達する光と略平行に形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプボディに取り付けられた基板と、前記基板に対向して設置された前面カバーと、前記基板の前面と前面カバーの内表面との間に形成された灯室内にＬＥＤ光源と、を備え、前記前面カバーの外表面から光を出射する、車両用灯具において、
前記前面カバーの外表面には、特定の方向へ光を出射する複数のレンズステップを配列形成し、
前記各レンズステップは、それぞれ幅方向における隣接の境界に段差面を備え、前記各段差面は、ＬＥＤ光源から前記内表面を通過して各段差面に到達する光と略平行であることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記レンズステップは、幅方向断面形状が、前記前面カバーの外表面側に向けられた凸型形状であることを特徴とする請求項１記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記前面カバーの内表面に対する前記段差面の傾きは、前記段差面に隣接するレンズステップから出射する光の前記前面カバー内表面に対する傾きと同一かそれより大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記前面カバーは、ＬＥＤ光源の光軸に対して傾きを持つように配置し、
前記各レンズステップは、その形成位置が前記光軸から遠くなるほど、光軸から遠くなる方向への光の照射量を増し、光軸へ近づく方向への照射量を減ずる曲率をそれぞれの出射面に備えたことを特徴とする請求項１から３のうちいずれかに記載の車両用灯具。
【請求項５】
前記ＬＥＤ光源は、前記前面カバーの内表面に対向する位置に複数個のＬＥＤ光源を配列したことを特徴とする請求項１から４のうちいずれかに記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出射光の拡散を制御する複数のレンズステップをＬＥＤ光源の前方に設け、出射光の配光制御を行う車両用灯具に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１（特許第３２１７２０９号公報）は、従来技術に関する車両用灯具のレンズを示すものである。特許文献１の車両用灯具(ハイマウントストップランプ)のレンズは、ランプボディの内部に配置されたプリント基板上に設けられた、光源となる複数のＬＥＤの前方に設けられている。レンズの後方には、凹面状に形成された多数のレンズステップが設けられている。
【０００３】
車両用灯具において、ＬＥＤ光源から発せられた光は、レンズステップから入射し、レンズ前方の光の出射面からＬＥＤ光源の前方へ向かって出射する。その際、光の出射方向は、光が入射した位置におけるレンズステップの凹面形状によって制御される。
【０００４】
【特許文献１】特許第３２１７２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のレンズを使用した車両用灯具は、ＬＥＤから出射して各レンズステップに入射する光が、各レンズステップの境界に形成されたレンズステップを形成する際に金型等を抜き取るための段差状の面（以降は抜き面という）や角に衝突することで、衝突した光が制御出来ない方向に屈折または反射することによってロス光になる問題が発生していた。
【０００６】
また、レンズ前方の光の出射面は、平坦に形成されていたため、ＬＥＤの非点灯時にリヤウインドシールド側から見た特許文献１の車両用灯具は、外部から見た場合、光の出射面が平滑で単調に見えることにより、見栄えの悪いものとなっていた。
【０００７】
本願発明は、上記問題を解決すべく案出されたものであって、ＬＥＤ光源からの出射光を車両用灯具用レンズを介してＬＥＤ光源の前方に出射する車両用灯具について、ロス光の発生を出来る限り少なくしつつ配光を制御し、かつ外観上見栄えの良い車両用灯具を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、請求項１に係る車両用灯具は、ランプボディに取り付けられた基板と、前記基板に対向して設置された前面カバーと、前記基板の前面と前面カバーの内表面との間に形成された灯室内にＬＥＤ光源と、を備え、前記前面カバーの外表面から光を出射する、車両用灯具において、前記前面カバーの外表面には、特定の方向へ光を出射する複数のレンズステップを配列形成し、前記各レンズステップは、それぞれ幅方向における隣接の境界に段差面を備え、前記各段差面は、ＬＥＤ光源から前記内表面を通過して各段差面に到達する光と略平行に形成した。
【０００９】
（作用）ＬＥＤ光源から前面カバーへ入射する光は、前記前面カバー後方の内表面（入射面）で屈折し、前面カバーの外表面（出射面）側に形成されたレンズステップで再度屈折してＬＥＤ光源の前方へ出射する。前面カバー内表面は、角のない平坦面であるため、入射時に乱反射を生じることは無い。一方、金型の抜き面であって隣接するレンズステップの境界面となる段差面近傍からレンズステップへ入射する光は、前記段差面とほぼ平行に入射するため、出射時に前記段差面に衝突して乱反射することが無い。従って、ＬＥＤ光源から前面カバーへ入射した光は、乱反射によるロス光を発生すること無くＬＥＤ光源の前方へ出射する。また、レンズステップによって形成される凹凸は、車両用灯具の外部から受けた光を反射することで光る。
【００１０】
請求項２は、請求項１に記載された車両用灯具であって、前記レンズステップは、幅方向断面形状を、前記前面カバーの外表面側に向けられた凸型形状とした。
【００１１】
（作用）各レンズステップから出射する光は、レンズステップを凸型に形成した結果、凹型のレンズステップのように出射直後にいきなり拡散せずに出射直後に一旦収束し、前方で焦点を結んだ後、ＬＥＤ光源の前方に向かって拡散する。従って、各レンズステップから出射する光は、隣接するレンズステップの段差面に衝突しにくくなる。従って、段差面への衝突を原因とした乱反射によるロス光が、軽減される。
【００１２】
請求項３は、請求項１または２に記載された車両用灯具であって、前記前面カバー内表面に対する前記段差面の傾きは、前記段差面に隣接するレンズステップから出射する光の前記前面カバー内表面に対する傾きと同一かそれより大きくなるようにした。
【００１３】
（作用）各レンズステップからの出射光は、出射面における屈折角の大きさに関わらず隣のレンズステップの段差面に一層衝突しにくくなるため、前記段差面に衝突してロス光を発生することがない。従って、段差面への衝突を原因とした乱反射によるロス光が、更に軽減される。
【００１４】
請求項４は、請求項１から３のうちいずれかに記載された車両用灯具であって、前記各レンズステップは、前記光軸から遠くなるほど、光軸から遠くなる方向への光の照射量を増し、光軸へ近づく方向への照射量を減ずる曲率をそれぞれの出射面に備えるように形成した。
【００１５】
（作用）光軸から遠い場所に配置されたレンズステップにより、光軸へ近づける方向（内方向）に光を拡散させた場合には、通常レンズステップの位置が光軸から遠いほど光軸方向に対する光の拡散角が大きくなるため、光軸を挟んで灯具外側へ抜ける光のロスが大きくなって配光制御が難しくなるが、請求項３の車両用灯具では、レンズステップの曲率を設定することにより、レンズステップの位置が光軸から左右方向に離れるほど、前記内方向への光の拡散比率が減少し、光軸から遠くなる方向（外方向）への拡散比率が増加するため、レンズステップが、左右方向へ光を拡散する際の前記内方向への光の拡散角が小さくなり、前記光軸を挟んで灯具外側へ抜ける光のロスが減少する。また、光軸の上下方向に配置されたレンズステップが、光を上下に拡散させる場合であっても、レンズステップの位置が光軸から上下に離れるほど、前記内方向への光の拡散比率を減少させ、前記外方向への拡散比率を増加させるようにレンズステップの曲率を設定することにより、前記光のロスが減少する。
【００１６】
請求項５は、請求項１から４のうちいずれかに記載された車両用灯具であって
、前記ＬＥＤ光源は、前記前面カバーの内表面に対向する位置に複数個のＬＥＤ光源を配列した。
【００１７】
（作用）ＬＥＤ光源を複数配列した場合には、一つ当たりのＬＥＤ光源から光を受けるレンズステップの数が減少し、ＬＥＤ光源から各レンズステップに至る距離が短くなるため、前面カバー内表面（光の入射面）への光の入射角及び入射後の屈折角が共に小さくなる。従って、レンズステップへ入射する際の光の入射角（＝前記前面カバー内表面へ入射後の光の屈折角）も、小さくなるため、レンズステップからの出射光を意図した方向へ屈折させるための水平方向断面の形状形成が容易になる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係る車両用灯具によれば、ＬＥＤ光源から前面カバー内表面へ入射する際及び前面カバー内部を通過してレンズステップへ入射する際の光の乱反射と、乱反射に伴うロス光の発生が防止されるため、レンズステップから出射する際の光の出射効率が向上する。また、レンズステップの凹凸による反射光が、車両用灯具をきらびやかに見せるため、外部からの見栄えが向上する。
【００１９】
請求項２及び３に係る車両用灯具によれば、レンズステップから出射する光が段差面へ衝突することによる乱反射が減少し、乱反射に伴うロス光の発生が防止されるため、ＬＥＤ光源の前方所定方向への光の出射効率が更に向上する。
【００２０】
請求項４に係る車両用灯具によれば、光軸から離れた位置のレンズステップによって左右方向（又は上下方向）に拡散され、その後、光軸を挟んで灯具外側へ抜ける光のロスが減少するため、配光制御が容易になり、ＬＥＤ光源前方への光の出射効率が更に向上する。
【００２１】
請求項５に係る車両用灯具によれば、形成可能なレンズステップの形状に自在性が発生するため、光を拡散させる方向に自在性が発生すると共に、ＬＥＤ光源毎に光の拡散方向を制御することが出来るため、配光制御が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の公的な実施形態を、以下の実施例１及び２に基づいて説明する。
【００２３】
図１〜図５は、本発明の実施例を示すもので、図１は、本発明の実施例１に係る車両用灯具の正面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図、図３（ａ）は、図２のレンズステップ周辺を表した拡大断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）における光路を表した拡大断面図、図４（ａ）は、図３（ｂ）の段差面とレンズステップへの入射光との方向関係を示した拡大断面図、図４（ｂ）は、図３（ｂ）の段差面とこれに隣接するレンズステップから出射する光との方向関係を示した拡大断面図、図５は、本発明の実施例２に係る車両用灯具のレンズステップと光路を表した拡大水平断面図である。
【００２４】
図１から図３により、実施例１の車両用灯具（車体左用標識灯）を説明する。車両用灯具１は、主に、ランプボディ２０に一体化し、階段状に形成した基板２と、基板２の前面２ａに対向して設けた前面カバー３と、前面２ａの取付部２ｂにそれぞれ取り付けた複数のＬＥＤ光源４と、前面カバー３の前面３ａに形成したレンズステップ５と、レンズステップ５含む前面カバー３の前面３ａを覆い、外部から遮蔽するアウターレンズ６によって構成されている。
【００２５】
各ＬＥＤ光源４は、各後端部４ａに連続して取り付けた導電ケーブル８により、図示しない電源から通電を受けて発光する。前面カバー３及びアウターレンズ６は、樹脂やガラスに代表される透明の素材又は半透明の素材（着色素材を含む）によって形成され、共にランプボディ２０に固定して一体化する。また、基板２におけるＬＥＤ光源４群の左右には、リフレックスリフレクタ９及び１０が組み付けられている。
【００２６】
アウターレンズ６は、前面カバー３からの光を透過させる透明又は半透明体（樹脂やガラス等）で形成し、前面カバー３を覆い隠すようにランプボディ２０（又は前面カバー３）に取り付ける。レンズステップ５は、アウターレンズ６によって車両外部から遮蔽され、埃等の堆積から保護される。
【００２７】
図３（ａ）より灯室の周囲について説明する。灯室Ｓは、前面カバー３の  内表面３ｂと基板２の前面２ａ及び前側面２ｃとの間に形成される。レンズステップ５は、各ＬＥＤ光源４から出射される光の照射範囲内に複数形成し、光の出射面５ａを前方に向かって凸型に形成する。隣り合うレンズステップ５の一方の境界には、金型の抜き面である段差面７を形成する。段差面７と出射面５ａの境界にある角部７ａは、車両用灯具１の外部からの光を反射して光ることにより、車両用灯具１の見栄えを向上させる。
【００２８】
図３（ｂ）及び図４（ａ）（ｂ）により段差面の形成と配光について説明する。図３（ｂ）に示すとおり、ＬＥＤ光源４から出射した光Ｌ０は、光の入射面となる前面カバー３の内表面３ｂから入射して屈折し、レンズステップ５の出射面５ａで再度屈折し、ＬＥＤ光源の前方へ出射する。図４（ａ）に示すとおり、各レンズステップ５の段差面７は、前記段差面７の形成されたレンズステップ５１へ向けて前記段差面７の近傍から入射する入射光Ｌ１と略平行に形成する。このことにより、段差面７の近傍を通過する入射光Ｌ１は、段差面７への衝突によるロス光を発生することなく出射面５１ａから出射することが可能になる。
【００２９】
また、前面カバーの内表面３ｂに垂直な軸Ｙと段差面７との間に形成される角度をθとし、ＬＥＤ光源４との位置関係において入射光Ｌ１が内表面３ｂに入射する際の入射角をθ１とし、前面カバー３の材質との関係において入射光Ｌ１が前面カバーの内表面３ｂへ入射後に屈折する際の屈折角をθ２とした場合、段差面７は、θ≒θ２となるように形成することにより、入射光Ｌ１と略平行になる。
【００３０】
また、段差面７は、前面カバーの内表面３ｂと前記段差面７との間に形成される角度をθ３とし、隣接したレンズステップ５２における前記段差面７の近傍から出射する出射光Ｌ２と前面カバーの内表面３ｂとの間に形成される角度をθ４とした場合、前面カバーの内表面３ｂに対する段差面７の傾きが、内表面３ｂに対する出射光Ｌ２の傾きと同一になるか、それより大きくなるように、即ちθ３≧θ４となるように形成する。このことにより、段差面７の近傍を通過する出射光Ｌ２は、段差面７への衝突によるロス光を発生することなくＬＥＤ光源の前方へ照射される。尚、角度θ３は、出射光Ｌ２が前面カバー内表面に入射した際の屈折角、レンズステップの出射面５２ａへ入射した際の入射角及び出射角（屈折角）との関係において決定される。
【００３１】
実施例１において、各レンズステップの出射面５ａから出射した光は、レンズステップの凸型形状により、隣接するレンズステップの段差面７から逃げる方向に屈折して出射し、前方で一旦収束後に拡散し、ＬＥＤ光源の前方に照射される。
【００３２】
次に図５により実施例２の車両用灯具を説明する。実施例２の車両用灯具１において、ＬＥＤ光源４の照射範囲にあるレンズステップ５３〜５８のうち、ＬＥＤ光源の光軸Ｌに最も近いレンズステップ５３及び５４は、各ステップからの出射光Ｌ３及びＬ４が、左右略均等な比率で拡散する曲率を備えるよう形成する。
【００３３】
また、ステップ５３及び５４にそれぞれ隣接し、光軸Ｌから離れたレンズステップ５５及び５６は、出射光Ｌ５及びＬ６が、外向きに強く内向きに弱い比率で拡散する曲率を備えるよう形成し、光軸Ｌから更に離れたレンズステップ５７及び５８は、出射光Ｌ７及びＬ８が、出射光Ｌ５及びＬ６よりも、更に外向きに強く内向きに弱い比率で拡散する曲率を備えるように形成する。
【００３４】
各レンズステップの曲率は、前面カバーへの入射光が前面カバー内表面に入射した際の屈折角及びレンズステップへ入射した際の入射角によって決定される、レンズステップからの出射角（屈折角）を考慮して形成する。また、前記曲率は、光軸Ｌからステップ配置位置までの距離に比例して、光軸Ｌから離れるほど、左右方向外向きに強く、左右方向内向きに弱い比率でレンズステップからの出射光が拡散するように形成する。
【００３５】
尚、光軸の上下方向に配置したレンズステップにより、光を上下に拡散させることも出来る。その場合においても、レンズステップの曲率は、光軸Ｌから配置された位置までの距離に比例して、前記位置が光軸Ｌから上下に離れるほど、上下方向外向きに強く、上下方向内向きに弱い比率でレンズステップからの出射光が拡散するように形成する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１に係る車両用灯具の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）図２のレンズステップ周辺を表した拡大断面図である。                    （ｂ）（ａ）における光路を表した拡大断面図である。
【図４】（ａ）  図３（ｂ）の段差面とレンズステップへの入射光との方向関係を示した拡大断面図である。                                                              （ｂ）  図３（ｂ）の段差面とこれに隣接するレンズステップから出射する光との方向関係を示した拡大断面図である
【図５】本発明の実施例２に係る車両用灯具のレンズステップと光路を表した拡大水平断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１      車両用灯具
２      基板
３      前面カバー
３ａ    外表面（光の出射面）
３ｂ    内表面（光の入射面）
４      ＬＥＤ光源
５      レンズステップ
５ａ    光の出射面
６      インナーレンズ
７      段差面
２０    ランプボディ
Ｌ      光軸
Ｌ１    段差部近傍からレンズステップへ入射する入射光
Ｌ２    段差面に隣接するレンズステップからの出射光
Ｌ０，Ｌ３〜Ｌ８  レンズステップからの出射光
Ｓ      灯室
θ０    光軸Ｌに対する前面カバーの傾き角度
θ３    内表面３ｂに対する段差面の傾き角度
θ４    内表面３ｂに対する出射光Ｌ２の傾き角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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