JP2023098488A - 車両用灯具の光源ユニット及び車両用灯具 - Google Patents

車両用灯具の光源ユニット及び車両用灯具 Download PDF

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Abstract

【課題】見栄えに優れた車両用灯具の光源ユニット及び車両用灯具を提供する。【解決手段】車両用灯具の光源ユニットは、励起光を出射する光源と、無機材料を用いて構成され励起光が照射されることで生成光を発光する発光層と、発光層を保持する保持部材とを有する光生成部と、発光層からの生成光を車両搭載状態における正面方向に照射するレンズ部材と、発光層とレンズ部材との間に配置され、レンズ部材の外側からの光の一部を反射可能であり、発光層で生成された生成光を透過可能である反射部とを備える。【選択図】図1

Description

本発明は、車両用灯具の光源ユニット及び車両用灯具に関する。
励起光源と、有機材料で構成され励起光源からの励起光が照射されることで生成光を発光する発光層と、発光層からの励起光を照射するレンズ部材とを備える車両用の光源ユニットが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2020-190255号公報
上記の光源ユニットにおいて、発光層として無機材料を用いることが提案されている。無機材料は、膜状の有機材料とは異なり、有色の粒子を含む。そのため、非点灯時には、太陽光等の外部からの光がレンズ部材を通過して発光層に到達し、粒子で散乱される。この場合、レンズ部材の外側からは発光面があるように見えてしまい、見栄えの面で改善が要求される場合がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、見栄えに優れた車両用灯具の光源ユニット及び車両用灯具を提供することを目的とする。
本発明に係る車両用灯具の光源ユニットは、励起光を出射する光源と、無機材料を用いて構成され前記励起光が照射されることで生成光を発光する発光層と、前記発光層を保持する保持部材とを有する光生成部と、前記発光層からの前記生成光を車両搭載状態における正面方向に照射するレンズ部材と、前記発光層と前記レンズ部材との間に配置され、前記レンズ部材の外側からの光の一部を反射可能であり、前記発光層で生成された前記生成光を透過可能である反射部とを備える。
上記の車両用灯具の光源ユニットにおいて、前記反射部は、金属蒸着膜を用いて形成されてもよい。
上記の車両用灯具の光源ユニットにおいて、前記励起光は、青色であり、前記生成光及び前記レンズ部材は、赤色であってもよい。
上記の車両用灯具の光源ユニットにおいて、前記反射部は、前記発光層を覆うように形成されてもよい。
上記の車両用灯具の光源ユニットにおいて、前記保持部材は、前記生成光を透過可能であり、前記光生成部は、前記保持部材の第1面に形成され、前記反射部は、前記保持部材の前記第1面とは反対側の第2面に形成されてもよい。
上記の車両用灯具の光源ユニットは、前記発光層と前記レンズ部材との間に、前記光生成部で生成される前記生成光を透過する透過部材を更に備え、前記反射部は、前記透過部材に設けられてもよい。
上記の車両用灯具の光源ユニットにおいて、前記反射部は、前記レンズ部材に形成されてもよい。
上記の車両用灯具の光源ユニットにおいて、前記反射部は、前記レンズ部材の外側から内側を見た場合に鏡面状に視認されるように形成されてもよい。
本発明に係る車両用灯具は、上記の車両用灯具の光源ユニットを備える。
本発明によれば、見栄えに優れた車両用灯具の光源ユニット及び車両用灯具を提供することができる。
図1は、本実施形態に係る車両用灯具の一例を示す側面図である。 図2は、反射部の配置の他の例を示す図である。 図3は、反射部の配置の他の例を示す図である。 図4は、反射部の配置の他の例を示す図である。 図5は、車両用灯具の動作の一例を示す図である。 図6は、車両用灯具の動作の一例を示す図である。 図7は、他の実施形態に係る車両用灯具の他の例を示す分解斜視図である。 図8は、車両用灯具の他の例を示す側断面図である。 図9は、車両用灯具の動作の他の例を示す図である。 図10は、車両用灯具の動作の他の例を示す図である。
以下、本発明に係る車両用灯具の光源ユニット及び車両用灯具の実施形態を図面に基づいて説明する。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、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。以下の説明において、前後、上下、左右の各方向は、車両用灯具の光源ユニットが車両に搭載された車両搭載状態における方向であって、運転席から車両の進行方向を見た場合における方向を示す。なお、本実施形態では、上下方向は鉛直方向に平行であり、左右方向は水平方向であるとする。また、正面方向及び背面方向については、車両用灯具の光源ユニットから光が出射される方向を正面方向とし、正面方向の反対方向を背面方向とする。
図1は、本実施形態に係る車両用灯具200の一例を示す側面図である。図1に示す車両用灯具200は、例えばテールランプ等の信号灯である。したがって、本実施形態においては、正面方向が後方向(後方)であり、背面方向が前方向(前方)である。図1に示すように、車両用灯具200は、光源ユニット100を有する。
光源ユニット100は、光源部10と、光生成部20と、レンズ部材30と、反射部40とを有する。
光源部10は、光源11と、支持基板12と、ヒートシンク13とを有する。光源11は、例えばLED、有機EL等の光源である。光源11は、例えば光生成部20の下方に配置され、発光面11aが光生成部20側(上方)に向けられている。光源11は、励起光として例えば発光面11aから青色光を出射する。なお、光源11としては、青色光を出射する光源に限定されず、後述する光生成部20において生成される生成光の波長に比べて短波長の光(紫色光、紫外光等)を照射可能な光源を用いることができる。
支持基板12は、光源11を支持する。支持基板12は、ヒートシンク13によって支持される。ヒートシンク13は、例えば不図示のブラケット等に保持される。
光生成部20は、保持部材21と、発光層22とを有する。保持部材21は、不図示のブラケット等により、光源部10とは独立して支持される。保持部材21が光源部10と独立して設けられることで、光源部10及び光生成部20のレイアウトの自由度が高められることになる。このため、設計内容に応じて光源部10及び光生成部20の配置を柔軟に設定可能である。
保持部材21はアルミである。発光層22の生成光を後方へ反射し、灯具正面輝度を高めることができる。本実施形態においてはアルミであるが、ガラス、サファイアの保持部材21であってもよい。また、ガラス、サファイアの保持部材21に発光層22を形成し、アルミ等の反射部材に接着する構成であってもよい。
発光層22は、保持部材21に保持される。発光層22は、光源11からの励起光が照射されることで励起して生成光を発光する。発光層22は、保持部材21のうち例えば平面部21aに保持される。発光層22は、例えばテールランプの正面視における形状等に対応する形状に形成される。本実施形態において、発光層22としては、例えばCASN(CaAlSiN:Eu)、SCASN(Sr,Ca)AlSiN:Eu等の無機材料が用いられる。
レンズ部材30は、光生成部20に対して正面方向に配置される。レンズ部材30は、入射面31と、出射面32とを有する。入射面31は、光生成部20からの生成光である赤色光が入射する。出射面32は、入射面31に入射した光を正面方向に出射する。レンズ部材30は、赤色光を透過し、赤色光とは異なる光を吸収する。したがって、外部の光に含まれる励起光成分がレンズ部材30によって吸収される。レンズ部材30は、例えばインナーパネル50等により保持される。
反射部40は、発光層22とレンズ部材30との間に配置される。反射部40は、レンズ部材30の外側からの光の一部を反射可能である。反射部40は、発光層22で生成された生成光を透過可能である。反射部40は、例えばアルミニウム、銀等の金属蒸着膜を用いて形成される。反射部40は、例えば当該反射部40に到達する光のうち10%以上100%未満の反射率で光を反射することができる。
反射部40は、例えば発光層22とレンズ部材30との間に配置される透過部材45に形成することができる。透過部材45は、光生成部20で生成される生成光を透過可能なガラス基板等が用いられる。反射部40を透過部材45に形成することで、反射部40を確実に保持することができる。
図2から図4は、反射部40の配置の他の例を示す図である。図2に示すように反射部40は、例えば発光層22を覆うように形成することができる。この場合、反射部40は、発光層22を形成した後、発光層22上に蒸着等により形成することができる。発光層22を覆うように反射部40を形成することで、光生成部20と反射部40とを一体で取り扱うことができる。
図3に示すように、例えば発光層22が保持部材21の平面部(第1面)21bに形成され、反射部40が保持部材21の平面部(第2面)21aに形成された構成とすることができる。この場合、反射部40は、発光層22を形成した後、又は発光層22を形成する前に、平面部21aに蒸着等することにより形成することができる。保持部材21の平面部21aに反射部40を形成することで、光生成部20と反射部40とを一体で取り扱うことができる。
図4に示すように、反射部40は、レンズ部材30の入射面31に形成することができる。反射部40をレンズ部材30の入射面31に形成することで、反射部40とレンズ部材30とを一体で取り扱うことができる。
次に、上記のように構成された車両用灯具200の動作を説明する。図5及び図6は、車両用灯具200の動作の一例を示す図である。図5及び図6には、光源ユニット100の構成として、図1に示す構成についての場合を示しているが、図2から図4に示す構成においても同様の説明が可能である。光源11を点灯させることにより、図5に示すように、発光面11aから出射される励起光Lbの一部が発光層22に直接又は保持部材21を透過して照射される。
発光層22に励起光Lbが照射されると、発光層22が励起して赤色光Lを発光する。発光層22で生じた赤色光Lの一部は、後方(正面方向)に出射される。また、保持部材21の平面部21bに反射層が形成される場合、発光層22で生じた赤色光の一部は、前方(背面方向)に出射され、反射層で反射されて後方に進行する。したがって、発光層22で生じた赤色光Lは、面状の光として正面方向に出射される。この赤色光Lは、反射部40により一部が反射され、一部が透過してレンズ部材30の入射面31に入射する。入射面31に入射した赤色光Lは、当該レンズ部材30の出射面32から正面方向に出射され、例えばテールランプのパターンとして照射される。
また、光源11を非点灯とする場合、図6に示すように、光源11から励起光Lbが出射されないため、発光層22からは赤色光Lが発生しない。本実施形態において、発光層22が無機材料であり、励起光Lbが照射されない状態においては有色の粒子を含んだ状態である。一方、本実施形態では、発光層22とレンズ部材30との間に反射部40が配置される。
この構成では、レンズ部材30の外部の光(以下、外部光Ltと表記する)がレンズ部材30内に進入する際、レンズ部材30の色である赤色よりも短波長側の光がレンズ部材30により吸収される。この外部光Ltが反射部40に到達すると、一部が反射されてレンズ部材30から後方に出射される。このため、レンズ部材30の外側から車両用灯具200の内側を見た場合、車両用灯具200の内部が鏡面状に視認される見栄え、つまり、車両用灯具200の内部に鏡面が存在するかのような見栄えを形成することができる。
また、外部光Ltの一部は、透過部材45と反射部40とを通過して光生成部20に到達する。光生成部20に到達した外部光Ltは、例えば発光層22に含まれる無機材料の粒子により散乱され、当該散乱された光が後方に向けて進行し、反射部40で一部が反射され、一部が透過してレンズ部材30から後方に出射される。レンズ部材30から出射される外部光Ltは、レンズ部材30に外部から入射する時点に比べて、光量が少なくなっている。このため、発光層22で散乱された外部光Ltについては、外部から見えずに鏡面のみが見えるような見栄えか、又は鏡面にわずかに発光層22が浮き出ているような見栄えを形成することができる。
以上のように、本実施形態に係る光源ユニット100は、励起光を出射する光源11と、無機材料を用いて構成され励起光が照射されることで生成光を発光する発光層22と、発光層22を保持する保持部材21とを有する光生成部20と、発光層22からの生成光を車両搭載状態における正面方向に照射するレンズ部材30と、発光層22とレンズ部材30との間に配置され、レンズ部材30の外側からの光の一部を反射可能であり、発光層22で生成された生成光を透過可能である反射部40とを備える。
この構成によれば、レンズ部材30の外部の光がレンズ部材30内に進入する際、一部が反射されてレンズ部材30から後方に出射される。このため、レンズ部材30の外側から車両用灯具200を見た場合、車両用灯具200の内部に鏡面が存在するように見えることになる。これにより、見栄えに優れた光源ユニット100を提供することができる。
本実施形態に係る車両用灯具の光源ユニット100において、反射部40は、金属蒸着膜を用いて形成される。この構成によれば、レンズ部材30の外側からの光の一部を反射可能であり、発光層22で生成された生成光を透過可能な構成を容易に実現可能である。
本実施形態に係る車両用灯具の光源ユニット100において、励起光は、青色であり、生成光及びレンズ部材30は、赤色である。この構成によれば、発光層22で吸収されずに散乱等された励起光をレンズ部材30により吸収することができる。このため、励起光が車両用灯具200の外部に漏れることを抑制できる。
本実施形態に係る車両用灯具の光源ユニット100において、反射部40は、発光層22を覆うように形成されてもよい。この構成によれば、発光層22に対応する位置に鏡面が存在するような見栄えを形成することができる。
本実施形態に係る車両用灯具の光源ユニット100において、保持部材21は、アルミであり、光生成部20は、保持部材21の第1面に形成され、反射部40は、保持部材21の第1面とは反対側の第2面に形成されてもよい。この構成によれば、鏡面の奥に発光層22が存在するような見栄えを形成することができる。
本実施形態に係る車両用灯具の光源ユニット100は、発光層22とレンズ部材30との間に、光生成部20で生成される生成光を透過する透過部材45を更に備え、反射部40は、透過部材45に設けられてもよい。この構成によれば、鏡面の更に奥に発光層22が存在するような見栄えを形成することができる。
本実施形態に係る車両用灯具の光源ユニット100において、反射部40は、レンズ部材30に形成されてもよい。この構成によれば、反射部40とレンズ部材30とを一体で取り扱うことができる。
本実施形態に係る車両用灯具の光源ユニット100において、反射部40は、レンズ部材30の外側から内側を見た場合に鏡面状に視認されるように形成される。これにより、見栄えに優れた光源ユニット100を提供することができる。
本発明に係る車両用灯具200は、上記の光源ユニット100を備える。この構成によれば、見栄えに優れた車両用灯具を提供することができる。
図7は、他の実施形態に係る車両用灯具300の一例を示す分解斜視図である。図8は、車両用灯具300の一例を示す側断面図である。図7及び図8に示す車両用灯具300は、例えばテールランプ等の信号灯である。したがって、本実施形態においては、正面方向が後方向(後方)であり、背面方向が前方向(前方)である。車両用灯具300は、光源部110と、リフレクタ120と、光生成部130と、レンズ部材140と、ハウジング150と、反射部160とを有する。
光源部110は、光源111と、支持基板112と、ヒートシンク113とを有する。光源111は、例えばLED、有機EL等の光源である。光源111は、例えば光生成部130の下方に配置され、発光面111aが背面方向(前方)に向けられている。光源111は、励起光として例えば発光面111aから青色光を出射する。なお、光源111としては、青色光を出射する光源に限定されず、後述する光生成部130において生成される生成光の波長に比べて短波長の光(紫色光、紫外光等)を照射可能な光源を用いることができる。光源111は、後述する光生成部130の数に応じた数だけ設けられる。
支持基板112は、光源111を支持する。支持基板112は、ハウジング150によって支持される。
リフレクタ120は、光源111に対して背面側に配置される。リフレクタ120は、光源111から出射される励起光を上方に反射する反射面121を有する。反射面121は、後述する光生成部130ごとに設けられる。なお、反射面121は、光生成部130の個数及び配置に関わらず適宜配置されてもよい。リフレクタ120は、ハウジング150の内部に配置される。リフレクタ120は、車両用灯具300を正面側から見た場合、直接的には見えないようにハウジング150の背面側に隠れるように配置される。
光生成部130は、保持部材131と、発光層132とを有する。光生成部130は、発光層132の法線方向Rが正面方向に対して斜め下方に傾くように配置される。また、光生成部130は、発光層132の法線方向Rが正面方向に対して車両外側(左側)に向くように配置される。光生成部130は、左右方向に複数配置される。
保持部材131はガラスまたはサファイアである。保持部材131に発光層を形成し、保持部材131をアルミ等の反射部材に接着する。また、アルミ等の反射部材に発光層を形成する構成であってもよい。
発光層132は、保持部材131の第1面131aに保持される。発光層132は、光源111からの励起光が照射されることで励起して生成光を発光する。発光層132は、保持部材131のうち例えば第1面131aに保持される。発光層132は、例えばテールランプの正面視における形状等に対応する形状に形成される。例えば、図7に示すように、発光層132は、所定のパターンPを有する構成であってもよい。
本実施形態において、発光層132としては、CASN(CaAlSiN3:Eu)等の無機材料が用いられる。この場合、シリコーン等の透明性樹脂とCASNとの混合材料を保持部材131上に塗布し、ベークすることにより発光層132を形成することができる。また、低融点ガラス等の無機材料とCASNとの混合材料を保持部材131上に塗布し、ベークすることにより発光層132を形成することができる。
発光層132として無機材料を用いる場合、保持部材131は、例えばガラス等の基板を用いることができる。また、発光層132として、例えばSCASN(Sr,Ca)AlSiN:Eu等の他の種類の材料が用いられてもよい。
レンズ部材140は、光生成部130に対して正面方向に配置される。レンズ部材140は、入射面141と、出射面142とを有する。入射面141は、光生成部130からの生成光である赤色光が入射する。出射面142は、入射面141に入射した光を正面方向に出射する。レンズ部材140は、赤色光を透過し、赤色光とは異なる光を吸収する。したがって、外部の光に含まれる励起光成分がレンズ部材140によって吸収される。レンズ部材140は、例えばハウジング150等により保持される。
ハウジング150は、例えば黒色等の樹脂材料を用いて形成される。ハウジング150は、例えば矩形の箱状である。ハウジング150は、上記した光源部110、リフレクタ120、光生成部130及びレンズ部材140を支持又は収容する。ハウジング150は、収容部151及び灯室152を有する。
収容部151及び灯室152は、上下方向に2段に形成される。灯室152が上段側、収容部151が下段側に配置される。収容部151は、光源部110及びリフレクタ120を収容する。収容部151は、前後方向及び左右方向が下側壁部151aで囲まれている。下側壁部151aは、車両用灯具300を正面から見た場合にリフレクタ120を覆うように配置される。収容部151は、下部に底部151bを有する。収容部151は、上部に開口部151cを有する。開口部151cは、リフレクタ120の上部の形状に対応した形状を有する。灯室152は、上側壁部152aとレンズ部材140とで囲まれた空間に設けられる。灯室152には、光生成部130が配置される。
反射部160は、発光層132とレンズ部材140との間に配置される。反射部160は、レンズ部材140の外側からの光の一部を反射可能である。反射部160は、例えば発光層132とレンズ部材140との間に配置される透過部材165に形成することができる。
図9は、車両用灯具300の動作の他の例を模式的に示す図である。図9では、リフレクタ120、ハウジング150等の構成を省略して示している。図9に示すように、発光層132に励起光Lbが照射されると、発光層132が励起して赤色光Lを発光する。発光層132で生じた赤色光Lの一部は、後方(正面方向)に出射される。また、発光層132で生じた赤色光の一部は、保持部材131により前方(背面方向)に出射され、反射層で反射されて後方に進行する。したがって、発光層132で生じた赤色光Lは、面状の光として正面方向に出射される。この赤色光Lは、反射部160により一部が反射され、一部が透過してレンズ部材140に到達し、レンズ部材140から正面方向に出射され、例えばテールランプのパターンとして照射される。また、青色の励起光Lbは、赤色のレンズ部材140により一部が吸収される。
図10は、車両用灯具300の動作の他の例を模式的に示す図である。図10では、リフレクタ120、ハウジング150等の構成を省略して示している。図10に示すように、光源111を非点灯とする場合、光源111から励起光が出射されないため、発光層132からは赤色光が発生しない。本実施形態において、発光層132が無機材料であり、励起光が照射されない状態においては有色の粒子を含んだ状態である。一方、本実施形態では、発光層132とレンズ部材140との間に反射部160が配置される。
この構成では、レンズ部材140の外部の光(以下、外部光Lsと表記する)がレンズ部材140内に進入する際、レンズ部材140の色である赤色よりも短波長側の光がレンズ部材140により吸収される。レンズ部材140から内部に進入した光L1が反射部160に到達すると、一部が反射されてレンズ部材140から後方に出射される。このため、レンズ部材140の外側から車両用灯具300の内側を見た場合、車両用灯具300の内部が鏡面状に視認される見栄え、つまり、車両用灯具300の内部に鏡面が存在するかのような見栄えを形成することができる。
また、光L1の一部は、透過部材165と反射部160とを通過して光生成部130に到達する。光生成部130に到達した光L2は、例えば発光層132に含まれる無機材料の粒子により散乱される。当該散乱された光L3は、後方に向けて進行し、反射部160で一部が反射され、一部が透過してレンズ部材140から後方に出射される。レンズ部材140から出射される外部光は、レンズ部材140に外部から入射する時点に比べて、光量が少なくなっている。このため、発光層132で散乱された光L3については、外部から見えずに鏡面のみが見えるような見栄えか、又は鏡面にわずかに発光層132が浮き出ているような見栄えを形成することができる。
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
L…赤色光、Lb…励起光、10,110…光源部、11,111…光源、11a…発光面、12,112…支持基板、13…ヒートシンク、20,130…光生成部、21,131…保持部材、21a,21b…平面部、22,132…発光層、30,140…レンズ部材、31,141…入射面、32,142…出射面、40,160…反射部、45,165…透過部材、50…インナーパネル、100…光源ユニット、200,300…車両用灯具

Claims (9)

  1. 励起光を出射する光源と、
    無機材料を用いて構成され前記励起光が照射されることで生成光を発光する発光層と、 前記発光層を保持する保持部材とを有する光生成部と、
    前記発光層からの前記生成光を車両搭載状態における正面方向に照射するレンズ部材と、
    前記発光層と前記レンズ部材との間に配置され、前記レンズ部材の外側からの光の一部を反射可能であり、前記発光層で生成された前記生成光を透過可能である反射部と
    を備える車両用灯具の光源ユニット。
  2. 前記反射部は、金属蒸着膜を用いて形成される
    請求項1に記載の車両用灯具の光源ユニット。
  3. 前記励起光は、青色であり、
    前記生成光及び前記レンズ部材は、赤色である
    請求項1又は請求項2に記載の車両用灯具の光源ユニット。
  4. 前記反射部は、前記発光層を覆うように形成される
    請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の車両用灯具の光源ユニット。
  5. 前記保持部材は、前記生成光を透過可能であり、
    前記光生成部は、前記保持部材の第1面に形成され、
    前記反射部は、前記保持部材の前記第1面とは反対側の第2面に形成される
    請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の車両用灯具の光源ユニット。
  6. 前記発光層と前記レンズ部材との間に、前記光生成部で生成される前記生成光を透過する透過部材を更に備え、
    前記反射部は、前記透過部材に設けられる
    請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の車両用灯具の光源ユニット。
  7. 前記反射部は、前記レンズ部材に形成される
    請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の車両用灯具の光源ユニット。
  8. 前記反射部は、前記レンズ部材の外側から内側を見た場合に鏡面状に視認されるように形成される
    請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の車両用灯具の光源ユニット。
  9. 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の車両用灯具の光源ユニットを備える
    車両用灯具。
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