JP6694708B2 - 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ものであり、詳しくは、インナーレンズとアウターレンズとを備えた車両用灯具に関する。
従来、この種の車両用灯具としては、例えば、特許文献1に「車両用灯具」として開示されたものがある。
それは、図15に示すように、ランプボディ81と透光カバー82とで形成された灯室83内に、3つの発光素子84と、発光素子84に対して灯具80前方側に配置された導光板ユニット85と、発光素子84と導光板ユニット85との間に配置されたレンズ部材ユニット86とが組み込まれた構成となっている。
レンズ部材ユニット86は該レンズ部材ユニット86を構成するレンズ部材87が、発光素子84からの出射光のうち、光軸Aに近い方向に向かう光を、水平面内において拡散する拡散光として、導光板ユニット85を構成する導光板88に到達させると共に、発光素子84からの出射光を、鉛直面内において光軸Aに沿った平行光として導光板88に到達させるように構成されている。
導光板ユニット85は、該導光板ユニット85を構成する導光板88が、レンズ部材87を介して導光板88に到達した発光素子84からの出射光を、水平面内において光軸Aと平行な光として導光板88に入射させ、導光板88内を導光されて前端面89に到達した光を、光軸Aを中心にして上下方向及び左右方向に拡散する光として灯具80前方に出射させるものである。
特開2013−26008号
ところで、上記構成からなる車両用灯具80は、非点灯時に前方から見た場合、アウターレンズ(透光カバー82)を通して灯室83内の2つのインナーレンズ(レンズ部材ユニット86及び導光板ユニット85)が視認され、特に、透光カバー82側に位置する導光板ユニット85の前面にレンズカットが施されている場合はそのレンズカットが直接視認され、導光板ユニット85の前面にレンズカットが施されていない場合であっても、導光板ユニット85を通してその背面のレンズカットあるいは導光板ユニット85の後方部分(例えば、レンズ部材ユニット86や発光素子84等)が視認される。そのため、観視者にとって非点灯時の見栄えが良くなく、商品性に欠けるものとなる。
また、インナーレンズが2つのインナーレンズ(レンズ部材ユニット86及び導光板ユニット85)によって構成されているため、灯室83に2つのインナーレンズを組み込むだけの大きなスペースが必要となり、奥行の大きい灯具となってしまう。
さらに、2つのインナーレンズ(レンズ部材ユニット86及び導光板ユニット85)のうち、特に導光板ユニット85の厚みが厚いため、成形(射出成形)によって形成する場合、成形時間が長くなって生産性が低下し、製造コストのコストアップを生じる要因となる。同時に、成形時に成形品(導光板ユニット85)にひけや変形等の成形不良が発生して光学性能が劣化したり、あるいは安定した光学性能を確保できないおそれがある。
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、灯室内にインナーレンズを備え、非点灯時の見栄えが良好で商品性に優れると共に良好で安定した光学性能を有し、且つ、大型化及び製造コスのコストアップを招くことのない車両用灯具を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載された発明は、一方の方向および前記一方の方向と異なる他方の方向にマトリクス状に配置された複数のLED光源と、第1レンズおよび第2レンズと、を備えた車両用灯具であって、前記複数のLED光源は、それぞれの光出射面が前方側を向いて実装基板に実装されており、前記第1レンズは、前記複数のLED光源と前記第2レンズとの間に配置され、前記LED光源の光出射面に対向する側の面に複数の入射面及び反射面を有し、前記第2レンズ側の面に出射面を有しており、前記第2レンズにおける前記第1レンズの出射面に対向する側の面が入射面を構成し、前記第2レンズにおける前記第1レンズの前記入射面と反対側の面が出射面を構成しており、前記第1レンズの複数の入射面は、前記複数のLED光源の夫々の光軸を主軸とすると共に当該主軸上のLED光源の位置を焦点位置とする、当該LED光源側に凸の曲面形状をなす第1入射面と、当該第1入射面の縁部から前記LED光源側に延長された第2入射面を有しており、前記第1レンズの複数の反射面は、前記第2入射面から当該第1レンズ内に入射した前記LED光源からの照射光を内部反射し、第1レンズの出射面に向けて略平行光とするように、前記第2入射面の前記LED光源側の端部から延びる傾斜面で構成されており、前記第1レンズの出射面には、前記複数のLED光源から出射された光を前記一方の方向に拡散させるための拡散カットが施されており、前記第2レンズの入射面には、前記第1レンズによって前記一方の方向に拡散された光を前記他方の方向に集光させるための凸部が形成されており、前記第2レンズの出射面には、遮光反射部材で形成された遮光反射面と、前記遮光反射部材が被覆されていない所定幅の透過部が設けられており、前記透過部は、前記一方の方向と略同一方向に延在して設けられており、前記凸部は、前記一方の方向に延在する複数のシリンドリカル形状のレンズ素子に対応し、前記他方の方向に並んだ前記LED光源に対応する間隔で連続して平行に並設されており、前記凸部によって前記他方の方向に集光された光は、前記透過部に沿って直線状に焦点を結ぶことを特徴とするものである。
また、本発明の請求項2に記載された発明は、請求項1において、前記拡散カットは、前記複数のシリンドリカル形状のレンズ素子に対応し、前記一方の方向に並んだ前記LED光源間の間隔よりも密に連続して平行に並設されていることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項3に記載された発明は、請求項1又は請求項2のいずれかにおいて、前記複数のLED光源が、同一の実装基板上に実装されていることを特徴とするものである。
本発明によれば、光源の前方に順次インナーレンズ及びアウターレンズを配置し、インナーレンズには、前面側に、光源から出射された光を一方の方向に拡散させるための拡散カットを施し、アウターレンズには、背面側に、インナーレンズによって一方の方向に拡散された光を該一方の方向と直交する他方の方向に集光させるための凸部を設けると共に、前面側の一部に遮光反射部材が被覆されていない透過部を設けた。透過部は一方の方向と略同一方向に延在して設けられ、前記凸部によって他方の方向に集光された光が透過部の近傍で他方の方向側において焦点を結ぶ。
これにより、夜間時には、アウターレンズの透過部から、該透過部の延在方向に延びると共に該延在方向及び延在方向に直交する方向のいずれの方向に対しても放射状に広がる線状光が出射される。その結果、線状光による斬新な見栄えの演出によって灯具としての商品性が高められる。
また、昼間時には、アウターレンズの遮光反射部材による光反射面が観視されると同時に、遮光反射部材によって背後に位置するインナーレンズや光源などの内蔵物が隠される。その結果、優れた美観が得られて見栄えが向上し、灯具としての商品性が高まる。
実施形態の車両用灯具の模式的な斜視図である。 実施形態の車両用灯具を前方から見た正面図である。 図2のA−A断面図である。 図2のB−B断面図である。 実装基板の他の実施形態である。 横断面図を用いた光路説明図である。 縦断面図を用いた光路説明図である。 横断面図を用いた光路説明図である。 縦断面図を用いた光路説明図である。 横断面図を用いた光路説明図である。 縦断面図を用いた光路説明図である。 横断面図を用いた光路説明図である。 縦断面図を用いた光路説明図である。 インナーレンズの他の実施形態である。 従来例の説明図である。
以下、この発明の好適な実施形態を図1〜図14を参照しながら、詳細に説明する(同一部分については同じ符号を付す)。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
図1は本実施形態の車両用灯具の模式的な斜視図、図2は本実施形態の車両用灯具を前方から見た正面図、図3は図2のA−A断面図、図4は図2のB−B断面図である。
車両用灯具(以下、「灯具」と略称する)1は、光源のLED2、LED2を実装した実装基板3、4、5、LED2からの出射光の光路制御を行うインナーレンズ10及びアウターレンズ30を備えている。
実装基板は複数(本実施形態においては3枚)からなり、各実装基板3、4、5は細長の形状を有すると共に実装基板3、4、5の夫々には実装基板毎に複数(本実施形態においては3個)のLED2(2a1、2a2、2a3)、LED2(2b1、2b2、2b3)、LED2(2c1、2c2、2c3)が所定の間隔で直線状に実装されている。また、各実装基板3、4、5は互いに所定の間隔で平行に並設されている。
したがって、LED2のみの配置を見ると、複数のLED2が縦横方向に夫々所定の間隔でマトリクス状に配置された構成を有している。そのため、図5に示すように、複数のLED2を前記配置構成によって1枚の実装基板6上に実装することも可能である。
なお、以下の説明においては、3枚の実装基板3、4、5を横断する方向を横方向(一方の方向)と呼称し、前記横方向と直交する方向を縦方向(他方の方向)と呼称する。これをLED2の実装配置で示すと、実装基板を異にして互いに隣接するLED2同士(2a1、2b1、2c1)、(2a2、2b2、2c2)、(2a3、2b3、2c3)が配列された方向を横方向とする。したがって、各実装基板3、4、5は縦方向に向けて配置されている。
インナーレンズ10は透明部材で形成され、実装基板3、4、5の夫々に実装されたLED2の光出射面2s側(LED2の前方)に配置され、LED2の光出射面2sに対向する側の面が光入射面(以下、「入射面」と略称する)11及び光反射面(以下、「反射面」と略称する)12を構成し、LED2と反対側の面が光出射面(以下、「出射面」と呼称する)13を構成している。
インナーレンズ10の入射面11は、LED2からの出射光をインナーレンズ10内に導入する光学機能を有し、夫々のLED2の光軸Xを主軸とすると共に主軸上のLED2の位置を焦点位置とする、LED2側に凸の双曲面あるいは双曲面に近似した非球面からなる第1入射面11aと、第1入射面11aの上縁部(出射面13側縁部)から該第1入射面11aを囲むように下方(LED2側)に延長された略円筒状の第2入射面11bを有している。
換言すると、夫々のLED2の直前には該LED2毎に凹状の入射面11が形成され、凹状の底面は、LED2側に凸の双曲面あるいは双曲面に近似した非球面からなる第1入射面11aを構成し、凹状の側面は、略円筒状の第2入射面11bを構成している。
反射面12は、インナーレンズ10内を導光された光を内部反射(全反射)してインナーレンズ10内に戻す光学機能を有し、第2入射面11bの下端部から上方に向けて第2入射面11bの側方を外側に開く環状傾斜面で構成されている。
出射面13は、複数のLED2の他方の配列方向(縦)に延びる複数のかまぼこ状のフルートカット13aが一方の方向(横方向)に連続して平行に並設されており、インナーレンズ10内を導光された光を、後述するアウターレンズ30に向けて出射する光学機能を有している。なお本明細書中におけるフルートカットとは、シリンドリカル形状のカットを指す。
この場合、本実施形態においては、フルートカット13aの延在方向は、LED2(2a1、2b1、2c1)、LED2(2a2、2b2、2c2)及びLED2(2a3、2b3、2c3)の配列方向に沿う方向となっている。
アウターレンズ30はインナーレンズ10と同様に透明部材で形成され、インナーレンズ10の出射面13側(インナーレンズ10の前方)に配置され、アウターレンズ30の、インナーレンズ10の出射面13に対向する側の面が光入射面(以下、「入射面」と略称する)31を構成し、アウターレンズ30の、インナーレンズ10と反対側の面が光出射面(以下、「出射面」と呼称する)32を構成している。
入射面31は、インナーレンズ10からの出射光をアウターレンズ30内に導入する光学機能を有しており、インナーレンズ10の出射面13を構成するフルートカット13aの延在方向に直交する方向(一方の方向である横方向)に延びる複数のかまぼこ状のフルートカット31a、31b、31cが連続して平行に並設されている。
出射面32は、入射面31から入射してアウターレンズ30内を導光された光を灯具1外に出射する光学機能を有しており、全面が平坦面で構成されると共に所定の幅のスリット部32aを除いた全面に亘ってアルミニウム等の遮光反射性部材で形成されたメタリック調の遮光反射面32bが設けられている。
各スリット部32aは、入射面31を構成するフルートカット31a、31b、31cの夫々の延在方向と同一方向に配列されたLED2(2a1、2b1、2c1)、LED2(2a2、2b2、2c2)及びLED2(2a3、2b3、2c3)の夫々の光軸Xに交差する直線状に、所定の幅で形成されてアウターレンズ10のレンズ面32cが露出している。
なお、夫々のフルートカット31a、31b、31cのカット面は、対向する各スリット部32aに露出した、アウターレンズ10のレンズ面32cの位置に焦点を有している。
次に、光源のLED2から出射した光の光路形成について、図6〜図13の断面図を用いて説明する。
実装基板3、4、5の夫々に実装されたLED2(2a1、2a2、2a3)、LED2(2b1、2b2、2b3)、LED2(2c1、2c2、2c3)から放射状に出射した光は、夫々のLED2の直前に位置する、インナーレンズ10の入射面11を構成する第1入射面11a及び第2入射面11bに向かう。
そのうち、光源2から第1入射面11aに向けて横方向に出射された光及び縦方向に出射された光はいずれも、LED2の位置を焦点位置とする双曲面あるいは双曲面に近似した非球面で構成された第1入射面11aで略平行光に屈折されてインナーレンズ10内に入射し、インナーインレンズ10内を出射面13に向けて導光される(図6(横方向に沿う断面)及び図7(縦方向に沿う断面)参照)。
一方、光源2から第2入射面11bに向けて横方向に出射された光及び縦方向に出射された光はいずれも、略円筒状に構成された第2入射面11bで屈折されてインナーレンズ10内に入射し、インナーインレンズ10内を反射面12に向けて導光され、反射面12で略平行光に内部反射(全反射)されてインナーインレンズ10内を出射面13に向けて導光される(図8(横方向に沿う断面)及び図9(縦方向に沿う断面)参照)。
したがって、LED2と、インナーレンズ10の第2入射面11bと反射面12との位置関係、及び第2入射面11bと反射面12の夫々の形状寸法は、LED2から出射してインナーレンズ10の第2入射面11bからインナーレンズ10内に入射して反射面12で内部反射された光が略平行光となって出射面13に向かうように設定されている。
そして、LED2から横方向に出射されてインナーレンズ10内を導光されて出射面13に到達した略平行光は、フルートカット13aで構成された出射面13で、フルートカット13aの延在方向と直交する方向(フルートカットの周方向(横方向))に対してはフルートカット13aのレンズ効果によって出射光が放射状に広角に広げられ(拡散され)る(図10(横方向に沿う断面)参照)。
一方、LED2から縦方向に出射されてインナーレンズ10内を導光されて出射面13に到達した略平行光は、フルートカット13aで構成された出射面13で、フルートカット13aの延在方向(縦方向)に対して出射光がそのまま略平行光として出射される(図11(縦方向に沿う断面)参照)。
したがって、インナーレンズ10の出射面13からは、該インナーレンズ10の反射面12の上端部12aの径を略幅とする、フルートカット13aの延在方向と直交する方向(横方向)に延びる3本の帯状の光(帯状光)が出射される。換言すると、インナーレンズ10の出射面13から出射する3本の帯状光の夫々は、出射面13を構成するフルートカット13aの延在方向と直交する方向に配列された、実装基板を異にして互いに隣接するLED2同士(2a1、2b1、2c1)、(2a2、2b2、2c2)、(2a3、2b3、2c3)の夫々の光軸Xに交差する直線状に形成されている。
そして、インナーレンズ10の出射面13から出射した上記3本の帯状光の夫々は、アウターレンズ30の入射面31に向かい、帯状光の夫々と同一間隔で且つ同一方向に延びる、入射面31を構成するフルートカット31a、31b、31cに照射される。
入射面31のフルートカット31a、31b、31cの夫々に、延在方向に沿って照射された各帯状光は、フルートカット31a、31b、31cの延在方向に対しては、インナーレンズ10の出射面13によって放射状に広角に拡散された光が照射され、照射光の放射方向をほぼ保持したままアウターレンズ30内を導光されてそのまま出射面32に向かう(図12(横方向に沿う断面)参照)。
一方、入射面31のフルートカット31a、31b、31cの夫々に、延在方向に沿って照射された各帯状光は、フルートカット31a、31b、31cの延在方向と垂直方向(フルートカットの周方向)に対しては平行光として照射され、フルートカット31a、31b、31cのレンズ効果によって屈折光が狭角に狭められてアウターレンズ30内に入射し、アウターレンズ30内を導光されて出射面32の、スリット部32aに露出したレンズ面32cの位置に該スリット部32aに沿って直線状に焦点を結ぶ(集光する)。そして、出射面32からは、スリット部32aのレンズ面32cで直線状に集光された光が放射状に出射される(図13(縦方向に沿う断面)参照)。
これにより、アウターレンズ30からは、各スリット部32aから、該スリット部32aの延在方向に延びると共に、該延在方向及び延在方向に直交する方向のいずれの方向に対しても放射状に広がる光が出射される。
換言すると、灯具1から出射される光は見かけ上、アウターレンズ30の夫々のスリット部32aの位置に、該スリット部32aの延在方向に沿って配置した線状の光源(疑似光源)から出射された光とみなすことができる。
そこで、灯具1を照射方向から見ると、LED光源の非点灯時(昼間)においては、アウターレンズ30のメタリック調の光輝性遮光反射面32bが観視され、LED光源の点灯時(夜間)においては、遮光反射面32bのスリット部32aの位置に生成された線状の疑似光源からの出射光が観視される。
この場合、昼間時には、アウターレンズ30のメタリック調の光輝性遮光反射面32bが観視されると同時に、遮光反射面32bによって背後に位置するインナーレンズ10や、LED2や、LED2を実装した実装基板3、4、5等の内蔵物が隠されるため、優れた美観が得られて見栄えが向上し、灯具1としての商品性が高まる。
また、夜間時には、遮光反射面32bのスリット部32aの位置に生成された疑似光源からの線状光が観視されるため、灯具1の前面の疑似光源から出射される線状光による斬新な見栄えの演出によっても灯具1としての商品性が高められる。同時に、疑似光源が生成されるスリット部32aには、LEDから出射してインナーレンズ10及びアウターレンズ30によって効率よく光路制御された光が集光される。そのため、スリット部32aから出射される線状光は、光源からの出射光の利用効率が高く明るい(光量が多い)ため、灯具1に要求される配光規格を満足する照射光の実現に寄与するものとなっている。
また、インナーレンズ10及びアウターレンズ30の夫々は光学的に厚肉の導光路を必要としないため、灯具1の大型化及びそれに伴う製造コストのコストアップを抑制することができる。同時に、薄肉で形成できるインナーレンズ10及びアウターレンズ30は、成形時に成形品(導光板ユニット85)にひけや変形等の成形不良を生じることがなく、そのため、良好で安定した光学性能を確保することができる。
なお、インナーレンズ10は、必ずしもLED2毎に凹状の入射面11を形成する必要はなく、実装基板を異にして互いに隣接するLED2同士(2a1、2b1、2c1)、(2a2、2b2、2c2)、(2a3、2b3、2c3)が配列された方向(横方向)、換言すると、図14に示すように、出射面13を構成するフルートカット13aの延在方向に直交する方向に沿う溝状の凹部からなる光入射面40を設けることも可能である。この場合、凹状の底面は、(2a1、2b1、2c1)、(2a2、2b2、2c2)、(2a3、2b3、2c3)の夫々の位置を焦線上の位置とする、LED2側に凸の双曲面あるいは双曲面に近似した非球面からなる柱状凸部で形成された第1入射面41を構成し、凹部の内側面は、第1反射面41を両側から挟むように該第1反射面41に沿って形成された第2入射面42を構成している。
これにより、横方向に配列されたLED2の夫々から出射された光を、互いに横方向に連続する光として取り扱うことができる。
また、遮光反射面32bはハーフミラー蒸着処理を施したハーフミラー蒸着面とすることも可能である。この場合、車両用灯具の非点灯時には遮光反射面32bがメタリックに見え、また点灯時には遮光反射面32bが、スリット32aにて集光されなかった一部の漏光によって淡く発光するため、装飾性が一層高められる。
1… 車両用灯具
2… LED
2a1、2a2、2a3… LED
2b1、2b2、2b3… LED
2c1、2c2、2c3… LED
2s… 光出射面
3… 実装基板
4… 実装基板
5… 実装基板
6… 実装基板10… インナーレンズ
11… 光入射面
11a… 第1入射面
11b… 第2入射面
12… 光反射面
12a… 上端部
13… 光出射面
13a… フルートカット(シリンドリカルカット)
30… アウターレンズ
31… 光入射面
31a… フルートカット(シリンドリカルカット)
31b… フルートカット(シリンドリカルカット)
31c… フルートカット(シリンドリカルカット)
32… 光出射面
32a… スリット部
32b… 遮光反射面
32c… レンズ面
40… 光入射面
41… 第1入射面
42… 第2入射面

Claims (3)

  1. 一方の方向および前記一方の方向と異なる他方の方向にマトリクス状に配置された複数のLED光源と、第1レンズおよび第2レンズと、を備えた車両用灯具であって、
    前記複数のLED光源は、それぞれの光出射面が前方側を向いて実装基板に実装されており、
    前記第1レンズは、前記複数のLED光源と前記第2レンズとの間に配置され、前記LED光源の光出射面に対向する側の面に複数の入射面及び反射面を有し、前記第2レンズ側の面に出射面を有しており、
    前記第2レンズにおける前記第1レンズの出射面に対向する側の面が入射面を構成し、前記第2レンズにおける前記第1レンズの前記入射面と反対側の面が出射面を構成しており、
    前記第1レンズの複数の入射面は、前記複数のLED光源の夫々の光軸を主軸とすると共に当該主軸上のLED光源の位置を焦点位置とする、当該LED光源側に凸の曲面形状をなす第1入射面と、当該第1入射面の縁部から前記LED光源側に延長された第2入射面を有しており、
    前記第1レンズの複数の反射面は、前記第2入射面から当該第1レンズ内に入射した前記LED光源からの照射光を内部反射し、第1レンズの出射面に向けて略平行光とするように、前記第2入射面の前記LED光源側の端部から延びる傾斜面で構成されており、
    前記第1レンズの出射面には、前記複数のLED光源から出射された光を前記一方の方向に拡散させるための拡散カットが施されており、
    前記第2レンズの入射面には、前記第1レンズによって前記一方の方向に拡散された光を前記他方の方向に集光させるための凸部が形成されており、
    前記第2レンズの出射面には、遮光反射部材で形成された遮光反射面と、前記遮光反射部材が被覆されていない所定幅の透過部が設けられており、
    前記透過部は、前記一方の方向と略同一方向に延在して設けられており、
    前記凸部は、前記一方の方向に延在する複数のシリンドリカル形状のレンズ素子に対応し、前記他方の方向に並んだ前記LED光源に対応する間隔で連続して平行に並設されており、
    前記凸部によって前記他方の方向に集光された光は、前記透過部に沿って直線状に焦点を結ぶことを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記拡散カットは、前記複数のシリンドリカル形状のレンズ素子に対応し、前記一方の方向に並んだ前記LED光源間の間隔よりも密に連続して平行に並設されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。
  3. 前記複数のLED光源が、同一の実装基板上に実装されていることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の車両用灯具。
JP2015247495A 2015-12-18 2015-12-18 車両用灯具 Active JP6694708B2 (ja)

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