JP2024021977A - 車両用灯具 - Google Patents

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【課題】リフレクタを備えるランプにおいて多機能化を図った場合に、各機能においてそれぞれ要求される配光を満たすことを可能にした車両用灯具を提供する。【解決手段】光源11と、複数の単位リフレクタ131が一体に配列されたリフレクタ13と、各単位リフレクタ131で反射された光を所要の配光とするインナーレンズ15とを備える。光源11は異なる色光を発光する第1光源112と第2光源113を含んで単位リフレクタのそれぞれに配設される。単位リフレクタ131は光反射面が多数の細分面部131dに細分化されており、各細分面部131dはそれぞれ第1光源112と第2光源113の光の反射方向を制御する構成である。【選択図】図6

Description

本発明は自動車等の車両に装備して好適な車両用灯具に関する。
車両用灯具、例えば、自動車のCL(クリアランスランプ)やDRL(デイタイムランニングランプ)等の補助ランプとして、近年、横方向(車幅方向)に直線状に延びる発光面を有するランプが提供されている。この種のランプは、例えば、横方向に延びる導光体をインナーレンズとして備え、光源の光をこのインナーレンズの一面に導光させ、導光させた光をインナーレンズの発光面としての他面から出射させる構成がとられている。このようなインナーレンズを導光体で構成したランプでは、所要の配光を得るためにはレンズが厚くなることを回避することが難しく、ランプの軽量化を図る上での障害になっている。
一方で、導光体を使用する代わりに光源の光をリフレクタで反射し、反射した光を薄型のインナーレンズにより所要の配光を得るようにしたランプが提案されている。例えば、特許文献1には、複数のリフレクタを横方向に配列し、各リフレクタで反射された光をインナーレンズにより所要の配光を得るランプが提案されている。このようにリフレクタを備えるランプでは、インナーレンズの薄型化が実現でき、ランプの軽量化が実現できる。
特開2011-154913号公報
近年、一つのランプを多機能化することが図られており、例えば、CLやDRLをTSL(ターンシグナルランプ)としても機能するようにランプを構成することが提案されている。すなわち、一つのランプに異なる色光を発光する複数の光源を配設し、これらの光源の発光を切り換えることによりランプを異なる機能ランプとする構成である。例えば、CLやDRLの光源としての白色光を発光する白色LED(発光ダイオード)と、TSLの光源としてのアンバー色光を発光するアンバーLEDを一つのランプに配設し、これらを切り換えて発光させることにより、当該ランプをCL,DRLとして、あるいはTSLとして機能させることができる。
このような多機能化のランプを特許文献1に記載の構成のランプで実現しようとする場合、異なる光源についてのそれぞれの配光が問題となる。すなわち、リフレクタは一つの光源について所要の配光となるように光反射特性が設計されているため、他の光源について光反射特性を満足させることが難しくなる。この点については後述するが、例えば、リフレクタを放物面で構成した場合に、その焦点に配置される光源と、焦点をずれた位置に配置される光源とではリフレクタの光反射特性が相違されるため、両光源のそれぞれに要求される配光を満たすことが困難になる。そのため、ランプにおける多機能化を進める上での障害になっている。
本発明の目的は、多機能化を図ったランプにおいても、各機能においてそれぞれ要求される配光を満たすことを可能にした車両用灯具を提供する。
本発明は、光源と、複数の単位リフレクタが一体に配列されたリフレクタと、各単位リフレクタで反射された光を所要の配光とするインナーレンズとを備えており、光源は異なる色光を発光する第1光源と第2光源を含んで単位リフレクタのそれぞれに配設される。単位リフレクタは光反射面が多数の細分面部に細分化されており、各細分面部はそれぞれ第1光源と第2光源の光の反射方向を制御する構成である。
本発明は、単位リフレクタの光反射面は放物面を基準として構成され、当該放物面の焦点に第1光源が配設され、当該焦点を外れた位置に第2光源が配設される。その上で、細分面部の一部は放物面と異なる面形状に構成される。例えば、第1光源はアンバー色光を発光する光源であり、第2光源は白色光を発光する光源である。
本発明の好ましい形態は、リフレクタは複数の単位リフレクタが車両の前後方向に階段状に配列される。また、リフレクタとインナーレンズとの間に、リフレクタを覆うインナーカバーを備えることが好ましい。この場合において、インナーカバーは単位リフレクタの境界に形成されている段差壁を覆う覆板を備えることが好ましい。さらに、インナーレンズの前側に配設され、インナーレンズの発光エリアを除く領域を覆うアウターカバーを備えることが好ましい。
本発明によれば、異なる機能のランプの光源として第1光源と第2光源を備えるランプを構成した場合において、これらの異なる機能のランプに要求されるそれぞれの配光を満たすことができる車両用灯具が得られる。
することができる。
実施形態の車両用灯具を搭載した自動車の概略斜視図。 ヘッドランプの一部を分解した斜視図。 表示・信号ランプユニットの分解斜視図。 図3の一部の拡大分解斜視図。 表示・信号ランプユニットの水平断面図。 単位リフレクタの概略の縦断面図。 図6の一部を模式的に示す拡大図。 参考としての単位リフレクタの概略の参考縦断面図。 単位リフレクタの概略の水平断面図。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の車両用灯具として、自動車CARの車体の左前部に配設された左ヘッドランプL-HLに適用された実施形態であり、特にこの左ヘッドランプL-HLに複合化された補助ランプに適用された実施形態の概略斜視図である。左ヘッドランプL-HLは車体に固定されたランプハウジング100内に、表示・信号ランプユニット1と照明ランプユニット2が配設された複合型ヘッドランプとして構成されている。なお、右ヘッドランプR-HLの構成は左右対称であるので、以降は左右の区別なく単にヘッドランプHLとして説明する。また、以降の説明において、基本的に前後方向は自動車CARの前後方向であり、左右方向は自動車CARの車幅方向である。
図2はヘッドランプHLの一部を分解した概略斜視図である。ランプハウジング100は、車両の前方から側方に向けた部位が開口されたランプボディ101と、このランプボディ101の開口を塞ぐように取り付けられた透光性のアウターレンズ102とで構成されている。このアウターレンズ102は透光性カバーとも称されるが、無色の透光性樹脂等からなる、いわゆる素通しレンズとて構成されており、車体の左前部の湾曲形状に倣って、前方から左側方に沿って回り込むように湾曲された曲面に形成されている。
照明ランプユニット2は、ロービームランプ21とハイビームランプ22が一体に構成されており、ロービームランプ21によりロービーム配光での照明を行い、ロービームランプ21とハイビームランプ22とでハイビーム配光での照明を行うようになっている。この照明ランプユニット2については、本発明との関連が少ないので詳細な説明は省略する。
表示・信号ランプユニット1は、この実施形態では白色光で発光するCL及びDRLの表示灯と、アンバー色光で発光するTSLの信号灯としての各機能を有するリフレクタ型の多機能ランプユニットとして構成されている。この表示・信号ランプユニット1は、左右方向に一列に配列された複数の矩形をした発光エリアAb、ここでは平行四辺形に近い形状をした9つの発光エリアAbを備えており、これらの発光エリアAbがアウターレンズ102の上縁に沿って横方向に配列するように、前記ランプハウジング100内の主ランプユニット2の上側領域に配設されている。
図3は表示・信号ランプユニット1の分解斜視図であり、図4はその一部の拡大斜視図である。この表示・信号ランプユニットは、光源部11と光学部12で構成されている。光源部11は光源基板111を備えており、後述するように光源としての複数のLEDが搭載されている。光学部12は、リフレクタ13と、このリフレクタ13の前側に順序的に配設されてリフレクタ13と一体的に構成される3つの部材、すなわちインナーカバー14、インナーレンズ15及びアウターカバー16とで構成されており、それぞれは前記したアウターレンズ102の湾曲形状に倣って前方から側方に向けて回り込む湾曲形状に形成されている。
前記リフレクタ13は、樹脂の表面にアルミニウム蒸着等により光反射膜が形成されており、前記複数の発光エリアAbにそれぞれ対応する9つの単位リフレクタ131が前後方向にずれて車幅方向に一列に配列された状態で一体形成されている。これらの単位リフレクタ131の詳細については後述するが、全体として鉛直及び水平の各断面形状が凹状となる放物面で形成されている。各単位リフレクタ131はアウターレンズ102の湾曲面に沿って、車幅方向外側の単位リフレクタが車幅方向内側の単位リフレクタよりも所要の段差を持って自動車の後方に変位配置されている。これにより9つの単位リフレクタ131は、各単位リフレクタ131の境界部に前後方向に延びる段差壁132を有する階段状に構成される。
前記したインナーカバー14、インナーレンズ15及びアウターカバー16は、リフレクタ13の前面に順次重なるように配設されている。インナーカバー14は、白色樹脂で形成されており、9つの単位リフレクタ131に対応して9つの矩形窓141が左右方向に配列された横長の格子状に形成されている。このインナーカバーは、上下枠部142と、各矩形窓141を区画する格子部143とで構成されており、リフレクタ13の前面に取り付けたときに、格子部143は単位リフレクタ131の境界部の前面側に配置される。また、格子部143には、後方に向けて突出された覆片144が一体に形成されており、各覆片144は単位リフレクタ131の境界に形成されている段差壁132を覆う状態とされる。
前記インナーレンズは15、無色の透光性樹脂で形成されており、インナーカバー14の前面領域、少なくとも9つの矩形窓141を覆う領域にわたって配置されている。これらの矩形窓141を覆う9つの部位、換言すれば前記各単位リフレクタ131の前面に配置される部位151は、補助ランプユニット1の前記した9つの発光エリアAbとして構成される。また、これらの部位151には、インナーレンズの151前面に微小な凸状球面ステップ152がマトリクス状に形成されており、これにより各部位151はいわゆるフライアイレンズ(蠅の眼レンズ)として構成されている。
前記アウターカバー16は、いわゆるエクステンションとも称する装飾用のカバーであり、所要の色彩の樹脂、ここでは黒色の樹脂で形成されている。なお、図4ではアウターカバーの図示は省略している。このアウターカバー16は、インナーカバー14と同様に枠部162と格子部163とで構成されており、9つの矩形窓161が左右方向に配列された横長の格子状に形成されている。そして、インナーレンズ15の前面側に配設されたときに、インナーレンズ15の部位151、すなわち発光エリアAbを除く枠部162と格子部163を覆い隠す。これにより、表示・信号ランプユニット1の発光エリアAbを除く領域がアウターレンズ102を透してヘッドランプHLの外部から外部に露見することが防止され、ヘッドランプHLの外観上の見栄えを向上させる。
一方、前記光源部11は、リフレクタ13の上面側に取り付けられる光源基板111を備えている。この光源基板111は少なくもリフレクタ13の各単位リフレクタ131の上面を覆う形状であり、特にその前縁はアウターレンズ102の湾曲に沿った曲線状に形成されている。また、この光源基板111の一方の面、すなわちリフレクタ13に取り付けたときに下方に向けられる下側面には、光源として9対のLEDが搭載されている。すなわち、各単位リフレクタ131に対応して、それぞれ異なる色光を発光する2つのLEDが搭載されている。ここでは、第1光源としてのアンバー色光を発光する9つのアンバーLED112と、第2光源としての白色光を発光する9つの白色LED113で構成されている。
以上の構成の表示・信号ランプユニットにおける光源部11とリフレクタ13の詳細を説明する。図5は表示・信号ランプユニット1を上下方向の略中間位置で切断した水平断面図である。リフレクタ13の9つの単位リフレクタ131は、前記したように車幅外側に向けて段階的に後方に変位された階段状に配置されている。そして、各単位リフレクタ131の前側にインナーカバー14、インナーレンズ15及びアウターカバー16が配置され、全体として車幅外側が後方に向けて湾曲されている。また、各単位リフレクタ131は、それぞれ詳細を後述する仮想主軸Axが平行状態で前後方向に向けられている。
図6と図7は1つの単位リフレクタ131における縦断面図と水平断面図である。各単位リフレクタ131では、光源基板111の下側面に沿って前記した前後方向に延びる仮想主軸Axが設定されており、この仮想主軸Axの一部に第1点P1が設定されている。また、この第1点P1よりも所要の寸法だけ後方位置の仮想主軸Axの上に第2点P2が設定されている。
その上で、単位リフレクタ131は、第1点P1を焦点とした回転放物面を基準にして形成されている。そして、この略仮想主軸Axよりも上方の部分が除去されるとともに、仮想主軸Axよりも下方の部分は左右の各部と下方の一部が除去されており、これにより前方から見たときには、各単位リフレクタ131は矩形に近い形状、すなわちインナーレンズ15の各発光エリア151に対応した形状に形成されている。さらに、各単位リフレクタ131の光反射面は、図4にも示したように、上下方向及び左右方向に枡目状に複数の面部に細分されている。この、各細分化された各面部(以下、細分面部)131dの構成については後述する。
そして、前記光源部11の第1光源としてのアンバーLED112は第1点P1において、発光面を鉛直下方に向けた状態で光源基板111の下側面に搭載されている。また、第2光源としての白色LED113は第2点P2において、発光面を鉛直下方に向けた状態で光源基板111の下側面に搭載されている。これらのLED112,113は、発光面の中心から垂直方向、すなわち鉛直下方に向けて出射される光の光度(明るさ)が最大であり、垂直方向に対する角度が大きくなるのに従って光度が徐々に低下する光度特性を備えている。
以上の構成の表示・信号ランプユニット1は、信号ランプとして点灯された時、例えばTSLとして点灯したときには、各単位リフレクタ131においてアンバーLED112が発光し、発光された光は単位リフレクタ131の光反射面において反射される。単位リフレクタ131は放物面形状であるので、その焦点、すなわち第1点P1からのアンバー色光L1はそれぞれ前方に向けた平行な光束(光の束、光ペンシル)として反射される。反射された光束はインナーカバー14の矩形窓141を透過され、インナーレンズ15の発光エリアAbとしての部位151を透過された上で、アウターカバー16の矩形窓161を透過されて自動車の前方に照射される。
このとき、インナーレンズ15の部位151(発光エリアAb)はフライアイレンズとして構成されているので、ここを透過するアンバー色光L1は、上下方向及び左右方向の所要の角度領域に向けて発散される。また、インナーレンズ15は車幅内側から車幅外側に向けて湾曲されているので、アンバー色光L1はインナーレンズ15を透過する際に車幅外側に向けて屈折される。インナーレンズ15は、車幅内側の面よりも車幅外側の面の方が前後方向に対する傾斜角度が大きくされているので、車幅外側での屈折方向は車幅内側よりも大きく偏向される。これによりアンバー色光L1の照射範囲が車幅外側方向に拡大され、補助ランプユニット1としてのTSLに要求される配光を満たすことが可能になる。
表示・信号ランプユニット1がCL,DRLの表示灯として点灯したときには、白色LED113が発光し、白色光L2は単位リフレクタ131で反射され、TSLの場合と同様にして表示・信号ランプユニット1から前方に向けて照射される。この白色光L2の光反射に際し、仮に、単位リフレクタ131の光反射面が平坦な放物面で構成されていたとすると、前記したように白色LED113は単位リフレクタ131の放物面の焦点P1を外れた第2点P2にあるので、アンバー色光とは光の進行状態が相違する。すなわち、図6Bの参考図に示すように、白色LED113は焦点(第1点P1)よりも後方の第2点P2に配置されているので単位リフレクタ131で反射された白色光L2はアンバー色光L1よりも下方方向に偏向される。また、図示は省略するが、水平方向についてもアンバー色光よりも左右方向にそれぞれ偏向される。そのため、CL,DRLの配光は下方及び左右に偏ったものとなり、要求される配光を満たすことが難しくなる。
そこで、実施形態の表示・信号ランプユニット1は、図6Aに示すように、単位リフレクタ131の光反射面に枡目状に配列されている多数の細分面部131dの一部ないし全部の面形状が放物面とは異なる面に設計されている。すなわち、細分面部131dはアンバー色光L1と白色光L2の両方を可及的に仮想主軸Axに沿った方向に反射する面形状に形成されている。例えば、細分面部131dの一部はアンバー色光L1を仮想主軸Axに向けて反射する放物面がそのまま残され、あるいは放物面に近い平面あるいは凸曲面に形成される。細分面部131dの他の一部は白色光L2を仮想主軸Axに沿った方向に反射する面形状、ここでは白色光L1を放物面の場合よりも上方ないし左右中央方向に偏向させる凸曲面に形成される。
この実施形態では、これとは相違して、細分面部131dの殆ど全てが非球面の凸曲面に形成されている。この非球面の凸曲面は、第1点P1から入射されたアンバー色光L1の入射角が、これよりも後方に位置されている第2点P2から入射される白色光L2の入射角よりも小さくなるように形成されている。例えば、各細分面部131dの表面形状が、仮想主軸Axを基準としたときに、その後側領域の表面の面接線S2の傾きが前側領域の面接線S1の傾きよりも小さくなるように形成されている。
このように細分面部131dを設計することにより、ここで反射されるアンバー色光L1の大部分は仮想主軸Axと平行な光束として反射されることが確保される。その一方で、白色光L2はアンバー色光L1に比較して光反射面に入射する際の入射角が小さくなり、図6Bの場合に比較して反射角も小さくなるため、反射された白色光L2も仮想主軸Axに平行ないしはこれに近い方向に向けられる。したがって、実施形態の補助ランプユニット1においては、アンバー色光L1と白色光L2の両方をそれぞれ仮想主軸Axに平行ないしは平行に近い光束として反射することが狩野になる。これにより、CLあるいはDRLとTSLを一体に構成した多機能なリフレクタ型ランプユニットとして構成した場合においても、各ランプにおいて要求される配光を満たすことが可能になる。
ここで、細分面部131dを前記のように構成した場合においても、単位リフレクタ131の光反射面は基本的には第1点P1を焦点とする放物面として形成されているので、この第1点P1に配置されているアンバー色LED112のアンバー色光L1は白色光L2よりも仮想主軸Axに平行な光束の全体光量が高くなる。したがって、インナーレンズ15の部位151、すなわち発光エリアAbから照射されるアンバー色光の配光精度を白色光よりも高めることができる。アンバー色光を照射するTSLは、CLやDRLよりも高い配光特性が要求されるので、この要求された配光特性を満たす上でも有効となる。
また、アンバー色光L1が白色光L2よりも仮想主軸Axに平行な光束の全体光量が高くなることにより、照射されるアンバー色光L1の単位面積当たりの光度が白色光L2よりも高められる。これにより、補助ランプユニット1がCL,DRLとして白色光で点灯されているときに、TSLとしてアンバー色光で点灯された場合でも、アンバー色光L1が白色光L2によって弱められることが防止され、TSLとしての視認性が低下することが防止できる。
さらに、図7に示すように、単位リフレクタ131で反射された光の一部はインナーレンズ15を外れてインナーカバー14の側壁部132に向けられることがある。側壁部132はインナーカバー14の覆片144によって覆われているので、この光は覆片144によって反射される。インナーカバー14は成型された白色樹脂で構成されており、覆片144の表面には無数の微細凹凸が生じている。そのため、覆片144で反射された光は拡散(散乱)状態で反射され、方向性(指向性)のない反射光となってインナーレンズ15を透過される。これにより、覆片144で反射された光がインナーレンズ15の部位151の一部において局部的に透過することが防止され、発光エリアAbの全面が均等な明るさで発光した状態となり、アンバー色光及び白色光の配光に与える影響を抑制することができる。
また、実施形態のようにリフレクタ型ランプとて構成されている表示・信号ランプユニット1では、表示・信号ランプユニット1の非点灯時に外部からインナーレンズ15を透過して入射された外部光が、単位リフレクタ131で反射されて再びインナーレンズ15を透過して外部に出射されることがある。この光が外部の人間の眼によって視認されると、表示・信号ランプユニット1が疑似点灯した状態となり、好ましくない。この実施形態では、図7に示すように、外部光L4が入射されて単位リフレクタ131で反射された光は、インナーカバー14の覆片144において拡散反射される。さらに、この拡散反射された外部光L4はインナーレンズ15を透過する際に部位151のフライアイレンズ152によって発散される。これにより、外部に出射される外部光L4は無指向性に近い光束とされ、インナーレンズ15の発光エリアAbは均一な明るさで観察されるようになり、疑似点灯が防止されるとともに非点灯時における外観上の見栄えが改善される。
以上説明した実施形態において、特に単位リフレクタの光反射面を構成する細分面部の構成はあくまでも一例であり、種々の変形が考えられる。例えば、細分面部の大部分は放物面の形状を保持してアンバー色光の反射特性を維持する一方で、細分面部の残りの部分は白色光を所要の反射特性となるような面形状にしてもよい。あるいは、実施形態とは逆に白色LEDをアンバー色LEDよりも前方位置に配置するとともに、細分面部を非球面の凹曲面として形成してもよい。
本発明は実施形態の構成に限られるものではなく、リフレクタを構成している単位リフレクタの数、単位リフレクタの光反射面の基本形状を異なる構成としてもよい。また、インナーレンズの発光エリアを構成するレンズステップは光を所要の領域に向けて発散させる構成であれば、フライアイレンズに限られるものではなく、単一のレンズステップで構成してもよい。さらに、インナーカバーやアウターカバーの構成についても実施形態の構成に限定されるものではない。
本発明は、異なる色光での配光が要求される複数のランプを一体化するランプユニットに適用できる。また、本発明は車両の前方ないし側方に向けて光を照射するランプユニットに限られるのではなく、車両の後部から側方に向けて光を照射するリアランプを構成するランプユニットとして適用してもよい。
1 表示・信号ランプユニット
2 照明ランプユニット
11 光源部
12 光学部
13 リフレクタ
14 インナーカバー
15 インナーレンズ
16 アウターカバー(エクステンション)
100 ランプハウジング
101 ランプボディ
102 アウターレンズ(透光性カバー)
111 光源基板
112 アンバー色LED(第1光源)
113 白色LED(第2光源)
131 単位リフレクタ
131d 細分面部
132 側壁部
144 覆片
151(Ab) 部位(発光エリア)
152 フライアイレンズ
P1 第1点(焦点)
P2 第2点
Ax 仮想主軸
L1~L4 光



Claims (10)

  1. 光源と、複数の単位リフレクタが一体に配列されたリフレクタと、各単位リフレクタで反射された光を所要の配光とするインナーレンズとを備え、前記光源は異なる色光を発光する第1光源と第2光源を含んで前記単位リフレクタのそれぞれに配設され、前記単位リフレクタは光反射面が多数の細分面部に細分化されており、各細分面部はそれぞれ第1光源と第2光源の光の反射方向を制御する構成である車両用灯具。
  2. 前記単位リフレクタの光反射面は放物面を基準として構成され、当該放物面の焦点に第1光源が配設され、当該焦点を外れた位置に第2光源が配設される請求項1に記載の車両用灯具。
  3. 前記細分面部の一部は放物面と異なる面形状に構成される請求項2に記載の車両用灯具。
  4. 第1光源はアンバー色光を発光する光源であり、第2光源は白色光を発光する光源である請求項1に記載の車両用灯具。
  5. 前記リフレクタは複数の単位リフレクタが車両の前後方向にずれて車幅方向に配列された階段状に構成される請求項1に記載の車両用灯具。
  6. 前記リフレクタと前記インナーレンズとの間に、当該リフレクタを覆うインナーカバーを備える請求項5に記載の車両用灯具。
  7. 前記インナーカバーは前記単位リフレクタの境界に形成されている段差壁を覆う覆板を備える請求項6に記載の車両用灯具。
  8. 前記インナーレンズの前側に配設され、当該インナーレンズの発光エリアを除く領域を覆うアウターカバーを備える請求項7に記載の車両用灯具。
  9. 前記リフレクタ、インナーレンズ、インナーカバー及びアウターカバーが一体的に組み立てられている請求項8に記載の車両用灯具。
  10. 第1光源の発光時にターンシグナルランプとして点灯され、第2光源の発光時にクリアランスランプ又はデイタイムランニングランプとして点灯される請求項4ないし9のいずれかに記載の車両用灯具。
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