JP6784083B2 - 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る。
特許文献1には、有機ELからなる面状発光体とLEDからなる発光素子を備え、有機ELの裏面側に反射率の高い反射膜を設ける又は有機ELの裏面側電極を反射率の高い材料で形成し、有機ELをLEDからなる発光素子のリフレクタとして用い、有機ELを放物面上に形成することでLEDからなる発光素子の配光制御を行うようにした車両用灯具が開示されている。
特開2014―192000号公報
しかしながら、有機ELの形状を3次元での形状変化を有する放物面のような複雑な形状にすると製造コストが増加するという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、有機ELのような面光源の形状が複雑になることを抑制した車両用灯具を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために以下の構成によって把握される。
(1)本発明の車両用灯具は、発光チップを有する半導体型の光源部と、反射特性を有し、前記発光チップからの光に対するリフレクタとしての機能を合わせ持つ半導体型の面光源と、前記面光源が設けられ、前記面光源の面形状を前記発光チップからの光を鉛直方向に配光制御する前記リフレクタとして機能する面形状とする面形状規制部と、を備え、前記面形状規制部は、前記面光源が設けられ、前記面光源の面形状を規制する規制面を有し、前記規制面が、放物線を基本とする自由曲線が水平方向側方に連続する柱面である。
(2)上記(1)の構成において、前記発光チップは、前記面光源の前記リフレクタとしての焦線近傍に配置され、前記面光源は、前記発光チップから鉛直方向に放射される第1放射光をほぼ水平方向前方側に反射する第1反射光とし、前記発光チップから後方側に放射される第2放射光を、鉛直方向で見て、前記第1反射光を基準に前記発光チップ側から遠い側に反射する第2反射光とし、前記発光チップから前方側に放射される第3放射光のうち後方寄りに放射される光を、鉛直方向で見て、前記第1反射光を基準に前記発光チップに近い側に反射する第3反射光とする前記配光制御を行う面形状に前記規制面で規制されている。
(3)上記(2)の構成において、前記面光源は、前記第3放射光のうち前記第3反射光とされる光よりも前方側に放射される前記第3放射光ほど、水平方向前方側に反射する反射光とした後、さらに前方側に放射される前記第3放射光ほど、前記第1反射光を基準に前記発光チップから遠い側に反射する反射光とする前記配光制御を行う面形状に前記規制面で規制されている。
(4)上記(1)から(3)のいずれか1つの構成において、前記発光チップは前記面光源の鉛直方向上側に設けられている。
(5)上記(1)から(4)のいずれか1つの構成において、前記面光源の前記リフレクタとしての焦線に沿って、前記焦線近傍に設けられる複数の前記発光チップを備えている。
(6)上記(5)の構成において、複数の前記発光チップのうち、少なくとも隣接する2つの前記発光チップは、前記発光チップ間の距離が前記発光チップの光によって形成される配光パターンの少なくとも一部が重なる距離に設定されている。
(7)上記(1)から(6)のいずれか1つの構成において、前記面光源はフレキシブルな有機ELシートであり、前記有機ELシートが、前記規制面の形状に沿って前記規制面上に固定されている。
(8)上記(1)から(7)のいずれか1つの構成において、前記規制面は、外形が前記面光源より大きいサイズであり、前記面光源が設けられていない前記規制面の部分もリフレクタとして機能する反射特性を有している。
(9)上記(1)から(8)のいずれか1つの構成において、前記面光源からの光がテールランプ又はクリアランスランプに用いられ、前記発光チップからの光がストップランプ、デイタイムランニングランプ、ターンランプ又はリアフォグランプに用いられている。
本発明によれば、有機ELのような面光源の形状が複雑になることを抑制した車両用灯具を提供することができる。
本発明に係る実施形態の車両用灯具を備えた車両の平面図である。 本発明に係る実施形態の灯具ユニットの主要部を示す斜視図である。 図2の分解斜視図である。 図2の断面図である。 本発明に係る実施形態の面光源と発光チップだけを示した斜視図である。 本発明に係る実施形態の面形状規制部の規制面の外形が面光源より大きいサイズである場合を示した斜視図である。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」と称する)について詳細に説明する。実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
本発明の実施形態に係る車両用灯具は、図1に示す車両102の後方に設けられる車両用灯具102Rや前方に設けられる車両用灯具102Fであり(以下では、単に車両用灯具と記載する)、例えば、テールランプとストップランプを備える車両用灯具、テールランプとターンランプを備える車両用灯具、テールランプとリアフォグランプを備える車両用灯具、クリアランスランプとデイタイムランニングランプを備える車両用灯具、クリアランスランプとターンランプを備える車両用灯具等である。
なお、以降の説明においては、特に断りがない場合、車両用灯具としての光を照射する方向を「前、前方、前側」とし、光を照射する方向と反対側となる方向を「後、後方、後側」とし、車両における上下方向を鉛直方向とし、その鉛直方向に直交する方向を水平方向とする。
また、水平方向に関しては、車両用灯具としての光を照射する方向の水平方向を水平方向前方(側)とし、それと反対側となる水平方向を水平方向後方(側)とし、車両用灯具としての光を照射する方向と直交する水平方向を水平方向側方とする。
本実施形態の車両用灯具は、光を照射する方向である前方側に開口したハウジング(図示せず)と開口を覆うようにハウジングに取り付けられるアウターレンズ(図示せず)を備え、ハウジングとアウターレンズとで形成される灯室内に灯具ユニット10(図2参照)等が配置されている。
図2は灯具ユニット10の主要部を示す斜視図であり、図3は図2の分解斜視図であり、図4は図2の断面図である。
図3に示すように、灯具ユニット10は、半導体型の光源部20と、半導体型の面光源30と、面光源30が設けられ、面光源30の面形状を規制する規制面41を有する面形状規制部40と、光源部20が設けられ、面形状規制部40に取り付けられるブラケット50と、を備えている。
(光源部)
光源部20は、高い光量が求められるストップランプ、デイタイムランニングランプ、ターンランプやリアフォグランプ等に用いられる光を放射する光源であり、図4に示すように、基板21と、基板21上に設けられた発光チップ22と、を備えている。
本実施形態では、光源部20として、発光チップ22に発光ダイオードチップを用いた半導体型の光源であるLED光源を用いているが、LED光源に限定される必要はなく、光源部20は、発光チップ22にレーザダイオードチップを用いた半導体型の光源であるレーザ光源であってもよい。
なお、後述するが、本実施形態では、1つの基板21上に2つの発光チップ22を設けた光源部20としているが、1つの基板21上に1つの発光チップ22を設けた光源を複数有する光源部20であってもよい。
また、光源部20が備える発光チップ22の数は、2つに限定される必要はなく、発光チップ22の数は、1つでもよく、3つ以上であってもよい。
(面光源)
面光源30は、比較的光量が低くても問題のないテールランプやクリアランスランプ等に用いられる光を放射する光源であり、本実施形態では、シート状の有機ELである有機ELシートを用いている。
面光源30がテールランプに用いる光を放射する光源に用いられる場合には、発光色が赤色の面光源30を使用してもよいが、白色に発光する面光源30を用いてアウターレンズを赤色にしてもよい。
また、面光源30がクリアランスランプに用いる光を放射する光源に用いられる場合には、発光色が白色の面光源30を用いるのが好ましい。
具体的には、面光源30は、図4中の拡大図に示すように、面形状規制部40の規制面41上に設けられる裏面側保護層31と、裏面側保護層31上に設けられる陰極32と、陰極32上に設けられる電子注入層33と、電子注入層33上に設けられる電子輸送層34と、電子輸送層34上に設けられる発光層35と、発光層35上に設けられるホール輸送層36と、ホール輸送層36上に設けられるホール注入層37と、ホール注入層37上に設けられる陽極38と、陽極38上に設けられる表面側保護層39と、を備えている。
陰極32には、MgとAgの合金が使用されることで反射特性を有するものになっており、発光チップ22からの光に対するリフレクタとしての機能を合わせ持つものになっている。
陽極38には、ITOやATOといった透明電極が用いられ、発光層35で発光した光が透過できるようになっている。
なお、陰極32にITOやATOといった透明電極を用いる場合には、裏面側保護層31の裏面側にアルミニウム等からなる反射膜を設けるようにすればよく、本実施形態のように、陰極32にMgとAgの合金が使用される場合でも、面側保護層31の裏面側にアルミニウム等からなる反射膜を設けるようにしてもよい。
また、発光層35は蛍光材料を含有する有機材料を用いたものであってもよいが、電気を光に変換する効率が高く、熱の発生が抑制できることからイリジウムを含有する有機金属錯体からなるリン光発光材料を用いるのが好ましい。
さらに、裏面側保護層31及び表面側保護層39には、透明なガラスや樹脂を用いることができるが、湿気による発光層35の劣化を抑制するために、防湿性に優れた透明な材料を用いるのが好ましい。
なお、本実施形態では、面光源30に有機ELシートの状態としたものを用い、接着固定等の固定手段によって固定することで面光源30が面形状規制部40の規制面41上に設けられている場合を示しているが、面形状規制部40をベース部材として規制面41上に、蒸着や塗布等によって、直接、各層を成膜するようにして規制面41上に面光源30が設けられるようにしてもよい。
(面形状規制部)
面形状規制部40は、図4に示すように、面光源30が設けられる載置部としての役目をするとともに、面光源30が発光チップ22からの光を鉛直方向に配光制御するリフレクタとして機能する面形状となるように面光源30の面形状を規制する役目を果たす部分でもある。
このため、面光源30が設けられる規制面41の形状は、面光源30であるフレキシブルな有機ELシートを規制面41の形状に沿って規制面41上に固定すると、面光源30の面形状がリフレクタとしての配光制御が行える面形状となる形状に形成されている。
なお、直接、規制面41上に面光源30を成膜する場合にも、面光源30の面形状は、規制面41の面形状に沿った形状となるので同様である。
本実施形態では、面形状規制部40を構成する部材を用いている場合を示しているが、面形状規制部40は専用の部材として作製する必要はない。
例えば、灯室を構成するハウジングに面光源30の面形状がリフレクタとしての配光制御が行える面形状となるように、面光源30が設けられる規制面41を形成するようにして、そこに面光源30が設けられるようにしてもよい。
(ブラケット)
ブラケット50は、光源部20が取り付けられる部材であり、図2に示すように、ネジ51で面形状規制部40にブラケット50が取り付けられると、図4に示すように、光源部20の発光チップ22が、リフレクタとして機能する面光源30に対して所定の位置に位置するように設計されている。
以上のような構成を有する灯具ユニット10について、リフレクタとして機能する面光源30の配光制御等について説明を行いながら、さらに、詳細な構成についての説明を行う。
図4に示すように、規制面41は、断面で見ると、放物線を基本とする自由曲線になっており、図3を見るとわかるように、規制面41は、その自由曲線が水平方向側方に連続する柱面になっている。
このため、規制面41は、2次元的な面形状の変化を有しているだけであり、有機ELシートで構成される面光源30に無理な折り曲げを発生させることなく、面光源30を設けることができ、面光源30の形状が3次元的な複雑な形状になることを抑制できるようにしている。
なお、有機ELは、陰極32と陽極38の間に設けられる複数の有機層の厚みを合計しても100nm前後しかなく、放物面のような3次元的な複雑な面形状を有する面上に均一な厚みで成膜するのは難しいが、本実施形態では、規制面41は2次元的な面形状の変化であり、比較的シンプルな面形状になっているため、規制面41上に有機ELを、直接、成膜して設ける場合でも、均一な厚みに成膜しやすくなっている。
そして、このような規制面41上に設けられ、面形状が規制された面光源30は、規制面41と同様の面形状を有し、発光チップ22からの光を、図4に示すように、反射する配光制御を行うリフレクタとしての機能を果たす。
具体的に説明すると、面光源30は、規制面41と同様の放物線を基本とする自由曲線が水平方向側方に連続する柱面の面形状に規制されているため、リフレクタとしては、焦点ではなく焦線を有するものになっている。
図4では、リフレクタとしての焦線から真直ぐ鉛直方向に引いた鉛直軸AXを示しており、図4に示すように、光源部20の発光チップ22は、面光源30のリフレクタとしての焦線近傍に配置されている。
このため、光源部20が取り付けられているブラケット50は、面形状規制部40に取り付けられたときに、発光チップ22が面光源30のリフレクタとしての焦線近傍に位置するように設計されている。
そして、面光源30は、発光チップ22から鉛直方向(より具体的には鉛直方向下側)に放射される第1放射光(光線L1参照)をほぼ水平方向前方側に反射する第1反射光(光線HR1参照)とし、発光チップ22から後方側に放射される第2放射光(光線L2参照)を、鉛直方向で見て、第1反射光(光線HR1参照)を基準に発光チップ22側から遠い側(下方)に反射する第2反射光(光線HR2参照)とし、発光チップ22から前方側に放射される第3放射光(光線L3参照)のうち後方寄りに放射される光(光線L31参照)を、鉛直方向で見て、第1反射光(光線HR1)を基準に発光チップ22に近い側(上方)に反射する第3反射光(光線HR31参照)とする配光制御を行う面形状に規制面41で規制されている。
このように、発光チップ22から後方側に放射される第2放射光(光線L2参照)を、第1反射光(光線HR1参照)を基準に発光チップ22側から遠い側(下方)に反射する第2反射光(光線HR2参照)とし、つまり、発光チップ22から離れる方向に反射する第2反射光(光線HR2参照)とすることで、ブラケット50に遮られるおそれのない第2反射光(光線HR2参照)とすることができる。
また、発光チップ22から後方側に放射される第2放射光(光線L2参照)を、第1反射光(光線HR1参照)を基準に発光チップ22側から遠い側(下方)に反射する第2反射光(光線HR2参照)とし、発光チップ22から鉛直方向下側に放射される第1放射光(光線L1参照)をほぼ水平方向前方側に反射する第1反射光(光線HR1参照)とし、発光チップ22から前方側に放射される第3放射光(光線L3参照)のうち後方寄りに放射される光(光線L31参照)を、鉛直方向で見て、第1反射光(光線HR1)を基準に発光チップ22に近い側(上方)に反射する第3反射光(光線HR31参照)とする。
つまり、第2反射光(光線HR2)から第1反射光(光線HR1)、そして、第3反射光(光線HR31)の順に反射光の反射される方向を下方から徐々に上方(光源部20側)になるように規制面41の形状が連続的に変化するように設定することで面光源30の面形状の変化を緩やかにすることができる。
この結果、面光源30に無理な折り曲げを発生させることを抑制することができる。
さらに、第3放射光(光線L3参照)のうち第3反射光(光線HR31参照)とされる光よりも前方側に放射される第3放射光(光線L32、L33及びL34参照)についても、規制面41によって、配光制御を行う面形状に規制された面光源30で水平方向前方側に反射する反射光(光線HR32、光線HR33及び光線HR34参照)とされており、これら反射光(光線HR32、光線HR33及び光線HR34参照)の反射方向は、面光源30に無理な折り曲げを発生させないようにすることが考慮されている。
より具体的には、第3反射光(光線HR31)から前方側で反射される反射光(光線HR32、光線HR33及び光線HR34参照)を、順に反射光の反射される方向が上方から徐々に下方(光源部20から離れる側)になるように規制面41の形状が連続的に変化するように設定することで面光源30の面形状の変化を緩やかにすることができ、面光源30に無理な折り曲げを発生させることを抑制している。
そして、上述のように、配光制御を行うことで、上方から下方に万遍なく反射される光が形成され、適切な配光範囲を有する配光パターンを形成することができる。
ところで、発光チップ22からの光は、上述したように、ストップランプ、デイタイムランニングランプ、ターンランプやリアフォグランプ等に用いられるため、スクリーン上での中央側に高光度の部分が形成されるようになっていることが好ましい。
しかしながら、リフレクタとして機能する面光源30の面形状は、上述したように、放物線を基本とする自由曲線が水平方向側方に連続する柱面の面形状になっており、鉛直方向に配光制御ができる2次元的な面形状にはなっているものの、放物面のような3次元的な面形状の変化でないことから、水平方向での配光制御が難しい。
そこで、本実施形態では、2つの発光チップ22を用いることでスクリーン上での中央側に高光度の部分を形成するようにしており、具体的に図5を参照しながら説明する。
図5は面光源30と発光チップ22だけを示した斜視図である。
図5では、リフレクタとしての焦線を点線FLで示しており、図5に示すように、面光源30のリフレクタとしての焦線に沿って、焦線近傍に2つの発光チップ22が設けられている。
このように、発光チップ22を2つ用いると、スクリーン上には、それぞれの発光チップ22の光によって形成される2つの配光パターンが現れる。
そして、この隣接する2つの発光チップ22の間の距離Dを離すようにすると、スクリーン上に形成される2つの配光パターンも離れるように形成され、近づけるようにすると、2つの配光パターンも近づくように形成される。
したがって、2つの配光パターンの少なくとも一部がスクリーン上の中央側で重なる距離となるように、発光チップ22間の距離及び位置を設定し、配光パターンのオーバーラップした部分をスクリーン上の中央側に設けるようにすれば、スクリーン上での中央側に高光度の部分を形成することができる。
なお、本実施形態では、発光チップ22が2つの場合を示しているが、スクリーン上での水平方向の必要な配光幅を得るために、さらに、発光チップ22を設けるようにしてよく、このように設けられる発光チップ22によって形成される配光パターンは、隣接する配光パターンに接する程度に近接していればよいため、必ずしもオーバーラップさせる必要はない。
したがって、3つ以上の複数の発光チップ22を用いる場合、複数の発光チップ22のうち、少なくとも隣接する2つの発光チップ22が、発光チップ22間の距離が発光チップ22の光によって形成される配光パターンの少なくとも一部が重なる距離に設定されていればよい。
ただし、高い光度を得るために、3つ以上の発光チップ22が形成する配光パターンをオーバーラップさせるようにしてもよいことは言うまでもない。
以上のような灯具ユニット10の構成を備える本実施形態の車両用灯具によれば、面形状規制部40の規制面41に沿って、面光源30を設けるようにするだけで、面光源30の面形状をリフレクタとしての適切な配光制御ができる面形状にすることができるため、製造時の手間が軽減され、製造コストを抑制することが可能である。
特に、規制面41が放物線を基本とする自由曲線が水平方向側方に連続する柱面であるため、2次元的な面形状の変化しか有しておらず、また、上述したような配光制御を行うための面形状とすれば、面形状の変化も緩やかなものにすることができるため、面光源30に有機ELシートを用いる場合でも、有機ELシートに無理な曲げが加わることがないため有機ELシートが破損することがなく、信頼性を高めることができる。
なお、このような緩やかな面形状の変化であれば、規制面41上に、直接、有機ELを成膜する場合でも、各有機層の膜厚の制御が行いやすく、均一な膜厚に形成することができるため、良好な有機ELを形成することができる。
また、一般に、フレキシブルなシート状の有機ELシートが市販されるようになってきているため、上述のように、シート状の有機ELが使用できることは、そのような標準のフレキシブルなシート状の有機ELを用いることができることを意味し、標準のフレキシブルなシート状の有機ELを面光源30に用いることで面光源30の部品コストを抑制することも可能である。
さらに、複数の発光チップ22をリフレクタとしての焦線方向に沿って配置することでスクリーン上での水平方向の配光幅を自由に調整できるとともに、複数の発光チップ22のうちの少なくとも隣接する2つの発光チップ22からの光が形成する配光パターンをスクリーン上でオーバーラップさせるだけで配光パターン中に光度の高い高光度帯を形成することも可能である。
以上、具体的な実施形態を基に本発明の説明を行ってきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、発光チップ22が面光源30の鉛直方向上側に設けられている場合について示してきたが、面光源30と発光チップ22の位置関係は、鉛直方向の上下が逆、つまり、図4の上下を逆転したものとしてもよい。
この場合、上述した面光源30のリフレクタとしての配光制御の説明において鉛直方向下側と記載しているところを鉛直方向上側と読み替えて、下方及び上方と記載しているところを上方及び下方と読み替えるだけである。
また、上記実施形態では、規制面41の外形がほぼ面光源30の外形と同じサイズになっている場合を示したが、規制面41の外形が面光源30より大きいサイズになっていてもよい。
この場合、図6に示すように、面光源30が設けられていない規制面41の部分41aが存在することになるが、この部分41aにアルミニウム等の反射率の高い金属を蒸着したり、反射率の高い白色塗料で塗装したりして、リフレクタとして機能する反射特性を有するものとすれば、この部分41aで反射された発光チップ22からの光も配光パターンに活用されることになるため、発光チップ22からの光によって形成されるスクリーン上での配光パターンを水平方向に広げることが可能である。
このように、本発明は、具体的な実施形態に限定されるものではなく、技術的思想を逸脱することのない変更や改良を行ったものも発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。
10 灯具ユニット
20 光源部
21 基板
22 発光チップ
30 面光源
31 裏面側保護層
32 陰極
33 電子注入層
34 電子輸送層
35 発光層
36 ホール輸送層
37 ホール注入層
38 陽極
39 表面側保護層
40 面形状規制部
41 規制面
41a 部分
50 ブラケット
51 ネジ
102F 前方の車両用灯具
102R 後方の車両用灯具
102 車両

Claims (9)

  1. 発光チップを有する半導体型の光源部と、
    反射特性を有し、前記発光チップからの光に対するリフレクタとしての機能を合わせ持つ半導体型の面光源と、
    前記面光源が設けられ、前記面光源の面形状を前記発光チップからの光を鉛直方向に配光制御する前記リフレクタとして機能する面形状とする面形状規制部と、を備え、
    前記面形状規制部は、前記面光源が設けられ、前記面光源の面形状を規制する規制面を有し、
    前記規制面が、放物線を基本とする自由曲線が水平方向側方に連続する柱面であることを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記発光チップは、前記面光源の前記リフレクタとしての焦線近傍に配置され、
    前記面光源は、前記発光チップから鉛直方向に沿って放射される第1放射光を前方側に反射する第1反射光とするとき、前記発光チップから鉛直方向よりも後方側に放射される第2放射光を、鉛直方向で見て、前記第1反射光を基準に前記発光チップ側から遠い側に反射する第2反射光とし、前記発光チップから鉛直方向よりも前方側に放射される第3放射光のうち後方寄りの光を、鉛直方向で見て、前記第1反射光を基準に前記発光チップに近い側に反射する第3反射光とする前記配光制御を行う面形状に前記規制面で規制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. 前記面光源は、前記第3放射光のうち前記第3反射光とされる光よりも前方側に放射される前記第3放射光ほど、水平方向前方側に反射する反射光とした後、さらに前方側に放射される前記第3放射光ほど、前記第1反射光を基準に前記発光チップから遠い側に反射する反射光とする前記配光制御を行う面形状に前記規制面で規制されていることを特徴とする請求項2に記載の車両用灯具。
  4. 前記発光チップは前記面光源の鉛直方向上側に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の車両用灯具。
  5. 前記面光源の前記リフレクタとしての焦線に沿って、前記焦線近傍に設けられる複数の前記発光チップを備えていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の車両用灯具。
  6. 複数の前記発光チップのうち、少なくとも隣接する2つの前記発光チップは、前記発光チップ間の距離が前記発光チップの光によって形成される配光パターンの少なくとも一部が重なる距離に設定されていることを特徴とする請求項5に記載の車両用灯具。
  7. 前記面光源はフレキシブルな有機ELシートであり、
    前記有機ELシートが、前記規制面の形状に沿って前記規制面上に固定されていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の車両用灯具。
  8. 前記規制面は、外形が前記面光源より大きいサイズであり、
    前記面光源が設けられていない前記規制面の部分もリフレクタとして機能する反射特性を有していることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の車両用灯具。
  9. 前記面光源からの光がテールランプ又はクリアランスランプに用いられ、
    前記発光チップからの光がストップランプ、デイタイムランニングランプ、ターンランプ又はリアフォグランプに用いられていることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の車両用灯具。
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