JP6320163B2 - 車両用灯具 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用灯具に関する。
近年、車両に合わせて灯具のデザインも多様化している。例えば車体に流線形状のデザインが採用され場合、ヘッドランプの形状として車両前後方向にスラントした形状が採用されることが多い。すなわち、ヘッドランプのアウターレンズの形状として、車体の流線形状に倣って車両下方から車両上方に向けて回り込むようなスラント形状が採用されることが多い(例えば特許文献1参照)。
しかし、そのスラント形状を実現するためのスラント角(車両前後方向に直交する仮想平面に対する角度)が大き過ぎると、光源ユニットから出射された光がアウターレンズの内面で反射してしまい、車両前方に出射できなくなる可能性がある。そこで、近年の市場においては、アウターレンズにおいて全体的にはスラント角を大きく保ちつつ、光軸の近傍部分のスラント角を小さくすることでこれに対処するものもある。
特開2007−66811号公報
しかしながら、このようにスラント角を変化させると、そのスラント角が変化する部分においてアウターレンズが局部的に車両前方に突出するような形となる。その結果、車両のデザイン性に影響を与える可能性があることはもちろん、そのアウターレンズの突出部にて車両走行時の空気抵抗が大きくなり、燃費の低下や風切音の発生につながるといった問題があった。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、スラント形状のアウターレンズを備えた車両用灯具の性能を確保しつつ、そのスラント形状をより滑らかにすることにある。
本発明のある態様の車両用灯具は、ランプボディと、ランプボディとの間に灯室を画成するアウターレンズと、灯室に設けられ、レーザダイオードを光源としてアウターレンズに向けて車両前方に光を出射する光学ユニットと、を備える。アウターレンズは、車両前後方向に直交する仮想平面に対する角度であるスラント角が相対的に大きい大スラント部と、スラント角が相対的に小さい小スラント部とを有し、小スラント部が大スラント部に挟まれるように配置されることで形成された車両前方への突出部を有する。光学ユニットは、光軸が小スラント部に位置するよう小スラント部の車両後方側に配置される。
この態様によると、小スラント部のスラント角が小さいため、その部分がアウターレンズにおいてより正面を向く形となり、スラント形状において不連続な突出部を形成してしまうところ、その突出部を小さく抑えることができる。すなわち、光学ユニットの光源として高輝度のレーザダイオードが採用されるため、光学ユニットそのものを小さくし、出射光を集光させることが可能となる。このため、光学ユニットをその光軸を小スラント部に位置させるようその後方に位置させることで、光の出射を確保しつつ小スラント部を小さくすることができる。その結果、突出部が小さくなり、アウターレンズ全体としてより滑らかなスラント形状を実現することができる。それにより、燃費の低下や風切音の発生を抑制することができる。
なお、小スラント部の後方には光学ユニットが配置されるところ、その光学ユニットから車両前方に向けて光を良好に出射させるためには、光軸上にある小スラント部のスラント角が小さいほうが好ましい。このため、小スラント部のスラント角は45度以下であるのがよく、より好ましくは30度以下であるのがよい。
具体的には、レーザダイオードを光源とする第1光学ユニットと、レーザダイオードよりも輝度の低い発光素子を光源とし、第1光学ユニットの投影レンズよりも大きな投影レンズを有する第2光学ユニットと、を備えてもよい。アウターレンズは、下方から上方に向けて第1小スラント部、第1大スラント部、第2小スラント部、第2大スラント部が連設された形状を有してもよい。第2小スラント部は、第1小スラント部よりも上下方向に小さく形成され、第2光学ユニットは、光軸が第1小スラント部に位置するよう第1小スラント部の車両後方側に配置され、第1光学ユニットは、光軸が第2小スラント部に位置するよう第2小スラント部の車両後方側に配置されていてもよい。
この態様では、アウターレンズとして車両下方から車両上方に向けて回り込むようなスラント形状が採用される。このため、アウターレンズ全体としては上部のスラント角が大きくなる傾向にあるところ、上側の小スラント部(第2小スラント部)に対してレーザダイオードを光源とする光学ユニット(第1光学ユニット)を配置することで、その小スラント部を小さくすることができる。すなわち、スラント角が大きくなる領域にて小スラント部を小さくすることで、突出部を目立ち難くすることができる。
一方、アウターレンズの下部はもともとスラント角が小さくなる傾向にあるため、小スラント部を相対的に大きくとっても目立ち難いし、仮に突出部ができるとしてもなだらかに形成されるようになる。そこで、下部の小スラント部(第1小スラント部)に対してはレーザダイオードよりも輝度の低い発光素子を光源する光学ユニット(第2光学ユニット)を配置している。また、第1小スラント部と第1大スラント部とをなだらかにつなぐことで、アウターレンズの内方の領域を大きく確保できるため、第2光学ユニットの投影レンズとして相対的に大きなものを採用することができる。この第2光学ユニットの発光素子としてレーザダイオードよりも輝度の低いものも採用することで、コストを抑制することも可能となる。さらに、相対的に上方に位置する第1光学ユニットに高輝度のレーザダイオードが採用されるため、この第1光学ユニットを遠方照射に用いると都合が良いといったメリットもある。
あるいは、アウターレンズは、車幅方向内側から外側に向けて第1小スラント部、第1大スラント部、第2小スラント部、第2大スラント部が連設された形状を有してもよい。第2小スラント部は、第1小スラント部よりも車幅方向に小さく形成され、第2光学ユニットは、光軸が第1小スラント部に位置するよう第1小スラント部の車両後方側に配置され、第1光学ユニットは、光軸が第2小スラント部に位置するよう第2小スラント部の車両後方側に配置されていてもよい。
この態様では、アウターレンズとして車幅方向内側から外側に向けて回り込むようなスラント形状が採用される。このため、アウターレンズ全体としては車幅方向外側のスラント角が大きくなる傾向にあるところ、車幅方向外側の小スラント部(第2小スラント部)に対してレーザダイオードを光源とする光学ユニット(第1光学ユニット)を配置することで、その小スラント部を小さくすることができる。すなわち、スラント角が大きくなる領域にて小スラント部を小さくすることで、突出部を目立ち難くすることができる。
一方、アウターレンズの車幅方向内側はもともとスラント角が小さくなる傾向にあるため、小スラント部を相対的に大きくとっても目立ち難いし、仮に突出部ができるとしてもなだらかに形成されるようになる。そこで、車幅方向内側の小スラント部(第1小スラント部)に対してはレーザダイオードよりも輝度の低い発光素子を光源する光学ユニット(第2光学ユニット)を配置している。また、第1小スラント部と第1大スラント部とをなだらかにつなぐことで、アウターレンズの内方の領域を大きく確保できるため、第2光学ユニットの投影レンズとして相対的に大きなものを採用することができる。この第2光学ユニットの発光素子としてレーザダイオードよりも輝度の低いものも採用することで、コストを抑制することも可能となる。
第2小スラント部は、第1小スラント部よりもスラント角がさらに小さくてもよい。すなわち、上述のようにレーザダイオードを採用することで第1小スラント部の幅を小さくして突出部を目立ち難くできるため、そのスラント角をさらに小さくことができる。また、このように第2小スラント部のスラント角を小さくすることで、レーザダイオードからの光を車両前方により安定に出射できるという相乗効果も得られる。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明によれば、スラント形状のアウターレンズを備えた車両用灯具の性能を確保しつつ、そのスラント形状をより滑らかにすることができる。
実施形態に係る車両用灯具の外観を概略的に表す正面図である。 図1のA−A矢視断面図である。 車両用灯具の主要構成を表す部分拡大図である。 主要構成による作用効果を表す説明図である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素には同一の符号を付すなどして適宜説明を省略する。なお、以下においては説明の便宜上、車両用灯具が車両に搭載された状態を基準に上下および前後の位置関係を表現することがある。
図1は、実施形態に係る車両用灯具の外観を概略的に表す正面図である。車両用灯具10は、車両左側のヘッドランプを構成し、アウターレンズ12の内方に複数の光学ユニットを備える。すなわち、車両用灯具10の中央には、ロービームユニット14とハイビームユニット16とが横並びに設けられ、ロービームユニット14の上方にはレーザユニット18が設けられている。ロービームユニット14およびハイビームユニット16は、光源として発光ダイオード(以下「LED」と称す)を備える。一方、レーザユニット18は、光源としてレーザダイオード(以下「LD」と称す)を備え、他の光学ユニットと比較して小型に形成される。なお、車両右側のヘッドランプについては、各部の配置が左右逆となる以外は車両右側のヘッドランプと同様であるため、その説明を省略する。
図2は、図1のA−A矢視断面図である。車両用灯具10は、車体のボンネット2とバンパー4との間に形成される設置空間に配置される。車両用灯具10は、車両前方側に開口部を有するランプボディ20を備える。その開口部を覆うようにアウターレンズ12が取り付けられている。ランプボディ20とアウターレンズ12との間に灯室22が画成され、その灯室22に上述した複数の光学ユニットおよびエクステンション24が収容されている。エクステンション24の前面にはアルミニウムの反射膜が蒸着により形成されており、それが光を反射するリフレクタを形成する。すなわち、エクステンション24は、いわゆるエクステンションリフレクタとして機能する。
アウターレンズ12は、光透過性の樹脂材からなる。アウターレンズ12は、下方から上方に向けて回り込むようなスラント形状を有し、全体として上部に向かうほどスラント角が大きくされている。このスラント形状は、複数の光学ユニットの配置構成と密接な関係を有するが、その詳細については後述する。エクステンション24には、各光学ユニットに対応する位置に挿通孔が設けられており、各光学ユニットの投影レンズを前方に露出させている。
ロービームユニット14は、ロービーム用配光パターンを形成可能な反射型の光学ユニットである。ロービームユニット14は、レンズホルダ30と、レンズホルダ30の前端に支持された投影レンズ32と、レンズホルダ30の後端部に支持された光源としてのLED34と、レンズホルダ30の後半部に配置された楕円状のリフレクタ36とを備える。LED34は、給電用の配線基板38に実装され、その配線基板38がレンズホルダ30に固定されている。LED34から照射された光は、リフレクタ36にて反射され、投影レンズ32を介して車両前方へ出射される。ロービームユニット14は、投影レンズ32の中心を通る光軸X1を有する。
一方、ハイビームユニット16は、ハイビーム用配光パターンを形成可能な反射型の光学ユニットである。図示を省略するが、ハイビームユニット16は、ロービームユニット14と同様の構成を有する。ハイビームユニット16は、ロービームユニット14と平行な光軸を有する。
レーザユニット18は、遠方照射可能な反射型の光学ユニットであり、ハイビームを形成するものとして用いることもできる。レーザユニット18は、レンズホルダ40と、レンズホルダ40の前端に支持された投影レンズ42と、レンズホルダ40の後端部に支持された光源としてのLD44と、LD44を収容する金属製のハウジング46と、ハウジング46の前端中央の開口部に設けられた蛍光体48を備える。LD44は青色光を出射する。その青色光は、蛍光体48に集光されて白色光を発生する。この白色光が投影レンズ42を介して車両前方へ出射される。レーザユニット18は、投影レンズ42の中心を通る光軸X2を有する。
レーザユニット18は、光源としてLEDよりも高輝度のLDを採用するため、出射光における単位面積あたりの光量を多く、図示のようにロービームユニット14やハイビームユニット16よりも相当小型にすることができる。本実施形態では、レーザユニット18として、投影レンズ42の直径が20mm以下のものを採用している。
以上の光学ユニット14,16,18は、金属製の支持プレート50に支持されている。支持プレート50は、周縁部の所定位置に螺孔を有し、ランプボディ20を貫通して前方に延出するエイミングスクリュー52、およびレベリングシャフト54がこの螺孔に螺合している。これにより、支持プレート50がランプボディ20に取り付けられている。レベリングシャフト54は、レベリングアクチュエータ56に接続されている。エイミングスクリュー52は、ランプボディ20の左右(車幅方向)に一対設けられている。
車両用灯具10は、エイミングスクリュー52、レベリングシャフト54およびレベリングアクチュエータ56によって、光学ユニット14,16,18の各光軸を水平方向あるいは鉛直方向に調整できるように構成されている。支持プレート50の車両後方側の面には、LEDまたはLDにて発生した熱を放散させるための放熱フィン58が設けられている。なお、本実施形態では省略するが、放熱フィン58に向けて冷却用の空気を送風するファンを灯室22に設けてもよい。
次に、本実施形態の主要部の構成および機能について説明する。図3は、車両用灯具10の主要構成を表す部分拡大図である。図4は、主要構成による作用効果を表す説明図である。図4(a)は第1の比較例に係り、アウターレンズ全体にわたってスラント角が大きい場合を示す。図4(b)は第2の比較例に係り、アウターレンズに小スラント部を設ける一方、LDよりも輝度が低い光源を採用した場合を示す。図4(c)は実施形態の作用効果を示す。
図3に示すように、アウターレンズ12は、スラント角で表されるスラント形状と光学ユニットとの位置関係が予め設定されている。同図にはスラント角θ1〜θ4が表記されているが、ここでいう「スラント角」は、車両前後方向に直交する仮想平面PL(二点鎖線参照)に対する角度を意味する。車両が平地を走行していれば、仮想平面PLはほぼ鉛直面となる。本実施形態では、アウターレンズ12においてスラント角が45度よりも大きい部分を「大スラント部」、スラント角が30度以下の部分を「小スラント部」と称す。同図には説明の便宜上、スラント角が45度となる傾斜の大きさを点線にて示し、スラント角が30度となる傾斜の大きさを波線にて示している。
アウターレンズ12は、全体として下方から上方に向けてスラント角が大きくなり、下方から上方に向けて回り込むような形状を有するが、上部においてレーザユニット18に対応する位置が小スラント部となっている。すなわち、アウターレンズ12は、下方から上方に向けて小スラント部S1(第1小スラント部)、大スラント部S2(第1大スラント部)、小スラント部S3(第2小スラント部)、大スラント部S4(第2大スラント部)が連設された形状を有する。
ロービームユニット14は、その光軸X1が小スラント部S1に位置するよう小スラント部S1の後方側に配置されている。図示のように、アウターレンズ12において光軸X1が位置する部分のスラント角θ1は30度以下となっている(θ1≦30度)。光軸X1の上方にスラント角が45度となる位置P0があり(θ0=45度)、それより上方に大スラント部S2が設けられる。この大スラント部S2のスラント角θ2は45度よりも大きい(θ2>45度)。なお、図示を省略するが、ハイビームユニット16は、ロービームユニット14と横並びであるため、同様にその光軸が小スラント部S1に位置するよう小スラント部S1の後方側に配置されている。
大スラント部S2の上端には変曲点P1があり、その上方に小スラント部S3が設けられる。この小スラント部S3のスラント角θ3は30度以下であり、また小スラント部S1のスラント角θ1よりも小さい(θ3<θ1≦30度)。小スラント部S3の上端には変曲点P2があり、その上方に大スラント部S4が設けられる。この大スラント部S4のスラント角θ4は、45度よりも大きく、また大スラント部S2のスラント角θ2よりも大きい(θ4>θ2>45度)。大スラント部S4は、その上端位置P3にてアウターレンズ12の上面につながっている。
そして、レーザユニット18は、その光軸X2が小スラント部S3に位置するよう小スラント部S3の後方に配置されている。このように、上側の小スラント部S3に対して小型のレーザユニット18を配置することで、その小スラント部S3の上下方向の幅を小さくすることができる。図示のように、小スラント部S3は、下側の小スラント部S1よりも上下方向の幅が相当小さい。本実施形態では、小スラント部S3の上下幅を20mm以下としている。言い換えれば、上方の光学ユニットとして高輝度のLDを採用したため、当該上方の光学ユニットを小さくでき、光の出射を確保しつつ上方の小スラント部S3を小さくすることが可能となっている。その結果、大スラント部S2,S4の間に小スラント部S3が挟まれることによりできる突出部60が小さくなり、アウターレンズ12の全体としてより滑らかなスラント形状を実現することができる。
一方、アウターレンズ12の下部はもともとスラント角が小さくなる傾向にあるため、小スラント部S1の上下幅を相対的に大きくしても目立ち難い。また、小スラント部S1の上下幅を大きくすることで、大スラント部S2となだらかに接続されて突出部もでき難く、後方には大きな空間を確保できる。このため、下部の小スラント部S1に対してはLDよりも輝度の低いLEDを光源する光学ユニット(ロービームユニット14,ハイビームユニット16)を配置している。
以上のようにレーザユニット18を設けることによる作用効果を、比較例との対比において説明する。すなわち、図4(a)に示す比較例のように、アウターレンズ112の全体についてスラント角を大きくした場合、光学ユニット110から照射される光(二転鎖線参照)が、アウターレンズ112の内周面で全反射し、車両前方に出射できなくなる可能性がある。
この点、例えば図4(b)に示すように小スラント部S13を設けることで、その出射は可能となる。しかしながら、光源として例えばLEDを採用した場合、LDほど高輝度ではないため、光学ユニット110が相対的に大きくなる。このため、小スラント部S13の上下幅が大きくなり、突出部160が大きくなる。その結果、車両の燃費低下や風切音の発生が生じる可能性がある。
これに対し、本実施形態では、光源として高輝度のLDを採用したため、図4(c)に示すようにレーザユニット18を小さくできる。それにより、小スラント部S3を小さくでき、突出部60を小さくすることができる。その結果、車両走行時の空気抵抗を低減でき、車両の燃費低下や風切音の発生を抑制することが可能となる。
以上、本発明を実施形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。
上記実施形態では、アウターレンズ12として、全体として下方から上方に向けてスラント角が大きくなる形状を有するものを例示した。変形例においては、アウターレンズの形状を、車幅方向内側から外側に向けてスラント角が大きくなる形状としてもよい。具体的には、図3に対応する断面を横断面として有するような構成とし、その車幅方向内側から外側に向けて小スラント部S1、大スラント部S2、小スラント部S3、大スラント部S4が連設された形状としてもよい。そして、車幅方向外側の小スラント部S3に対してLDを光源とする小型のレーザユニット18を配置することで、その小スラント部S3を小さくしてもよい。レーザユニット18については、例えばターンランプとして使用してもよい。このような構成においても突出部60を小さくでき、車両走行時の空気抵抗を低減できるため、車両の燃費低下や風切音の発生を抑制することが可能となる。
あるいは、アウターレンズ12として、全体として下方から上方に向けてスラント角が大きくなり、かつ車幅方向内側から外側に向けてスラント角が大きくなる形状を有するものとしてもよい。具体的には、図3に示すアウターレンズ12において、さらに、車幅方向内側から外側に向けて小スラント部S21、大スラント部S22、小スラント部S23、大スラント部S24が連設された形状としてもよい。そして、上方かつ車幅方向外側の小スラント部(小スラント部S3と小スラント部23との共用領域)に対してLDを光源とする小型のレーザユニット18を配置してもよい。
上記実施形態では、アウターレンズ12においてスラント角が45度よりも大きい領域を大スラント部、スラント角が30度以下の領域を小スラント部とし、小スラント部に光軸が位置するように光学ユニットを配置する例を示した。変形例においては、各スラント部の基準角度を上記実施形態と異ならせてもよい。ただし、光学ユニットから車両前方に向けて光を良好に出射させるためには、光軸上にある小スラント部のスラント角が小さいほうが好ましいため、小スラント部のスラント角は45度以下とするのがよく、より好ましくは30度以下とするのがよい。
上記実施形態では、ロービームユニット14およびハイビームユニット16の光源としてLEDを例示したが、いずれか一方又は双方にLEDに代えてLDより輝度の低い放電灯バルブ、白熱バルブ、ハロゲンバルブなどを使用してもよい。
上記実施形態では、上記アウターレンズの形状およびLDの配置構成をヘッドランプに適用する例を示した。変形例においては、テールランプ、ストップランプ、ターンランプ、バックランプ、あるいはそれらのいずれかを含むリアコンビネーションランプに適用してもよい。すなわち、これらのランプのアウターレンズをスラント形状とし、その上部又は車幅方向外側に位置する小スラント部の後方にLDを光源とする光学ユニットを配置してもよい。
θ1,θ2,θ3,θ4 スラント角、 10 車両用灯具、 12 アウターレンズ、 14 ロービームユニット、 16 ハイビームユニット、 18 レーザユニット、 20 ランプボディ、 22 灯室、 32 投影レンズ、 34 LED、 42 投影レンズ、 44 LD、 60 突出部、 110 光学ユニット、 112 アウターレンズ、 160 突出部、 S1 小スラント部、 S2 大スラント部、 S3 小スラント部、 S4 大スラント部、 S13 小スラント部、 X1,X2 光軸。

Claims (5)

  1. ランプボディと、
    前記ランプボディとの間に灯室を画成するアウターレンズと、
    前記灯室に設けられ、レーザダイオードを光源として前記アウターレンズに向けて車両前方に光を出射する第1光学ユニットと、
    前記灯室に設けられ、前記レーザダイオードよりも輝度の低い発光素子を光源として前記アウターレンズに向けて車両前方に光を出射する第2光学ユニットと、
    を備え、
    前記アウターレンズは、(i)車両前後方向に直交する仮想平面に対する角度であるスラント角が相対的に大きい第1、第2大スラント部と、スラント角が相対的に小さい第1、第2小スラント部とを有し、(ii)下方から上方に向けて前記第1小スラント部、前記第1大スラント部、前記第2小スラント部、前記第2大スラント部が連設された形状を有し、(iii)前記第2小スラント部が前記第1大スラント部と前記第2大スラント部との間に挟まれるように配置されることで形成された車両前方への突出部を有し、
    前記第2小スラント部は、前記第1小スラント部よりも上下方向に小さく形成され、
    前記第2光学ユニットは、光軸が前記第1小スラント部に位置するよう前記第1小スラント部の車両後方側に配置され、
    前記第1光学ユニットは、光軸が前記第2小スラント部に位置するよう前記第2小スラント部の車両後方側に配置されていることを特徴とする車両用灯具。
  2. ランプボディと、
    前記ランプボディとの間に灯室を画成するアウターレンズと、
    前記灯室に設けられ、レーザダイオードを光源として前記アウターレンズに向けて車両前方に光を出射する第1光学ユニットと、
    前記灯室に設けられ、前記レーザダイオードよりも輝度の低い発光素子を光源として前記アウターレンズに向けて車両前方に光を出射する第2光学ユニットと、
    を備え、
    前記アウターレンズは、(i)車両前後方向に直交する仮想平面に対する角度であるスラント角が相対的に大きい第1、第2大スラント部と、スラント角が相対的に小さい第1、第2小スラント部とを有し、(ii)車幅方向内側から外側に向けて前記第1小スラント部、前記第1大スラント部、前記第2小スラント部、前記第2大スラント部が連設された形状を有し、(iii)前記第2小スラント部が前記第1大スラント部と前記第2大スラント部との間に挟まれるように配置されることで形成された車両前方への突出部を有し、
    前記第2小スラント部は、前記第1小スラント部よりも車幅方向に小さく形成され、
    前記第2光学ユニットは、光軸が前記第1小スラント部に位置するよう前記第1小スラント部の車両後方側に配置され、
    前記第1光学ユニットは、光軸が前記第2小スラント部に位置するよう前記第2小スラント部の車両後方側に配置されていることを特徴とする車両用灯具。
  3. 前記第1小スラント部および前記第2小スラント部のスラント角が45度以下である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。
  4. 前記第1小スラント部および前記第2小スラント部のスラント角が30度以下である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。
  5. 前記第2小スラント部は、前記第1小スラント部よりもスラント角がさらに小さいことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の車両用灯具。
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