JP7360874B2 - 車両用ランプ - Google Patents

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Description

本発明は有機発光素子を光源とした自動車等の車両に用いる車両用ランプに関する。
自動車のランプとして、有機発光素子を光源に用いたランプが提案されている。近年では、ランプ内に複数の有機ELパネルを配設したものが提案されており、例えば、特許文献1には2つの有機ELパネルを配設したランプが提案されている。さらに、このようなランプでは、複数の有機ELパネルをそれぞれ発光セグメントとして構成し、各発光セグメントを独立して発光制御することにより、ランプをディスプレイのように点灯させるセグメンテーションと称する技術も提案されている。
このようなセグメンテーション方式のランプでは、複数の有機ELパネルを個別に発光制御するための点灯回路を構築する必要がある。この点灯回路として、第1の点灯回路は、複数の発光セグメントをそれぞれリード線により電源に並列接続するとともに、各発光セグメントと電源との間にスイッチを接続し、スイッチをオン・オフすることにより選択した発光セグメントを発光させる構成である。この種のものとして、スイッチにTFT(薄型フィルムトランジスタ)を用いたアクティブマトリクスと称されるものがある。
第2の点灯回路は、電源に対して複数のセグメントを複数のX線とY線とでマトリクス接続し、X線とY線のそれぞれに設けたスイッチのオン・オフの組み合わせで、マトリクス交点位置の発光セグメントを発光させる構成である。これはパッシブマトリクス方式とも称される。
特開2018-73714号公報
第1の点灯回路は、発光セグメント数に相当する数の結線とスイッチが必要になり、発光セグメントが多数の場合には全体の結線数が多くなり、回路が複雑でコスト高になる。これは、アクティブマトリクス方式の点灯回路でも同様である。また、アクティブマトリクス方式では、TFTを発光セグメントに組み込む構造であるため発光セグメントの構造が複雑になり、かつコスト高になる。
第2の点灯回路は、スイッチ数を低減する上では有効であるが、X線とY線に対応する数は必要であり、低減効果は少ない。また、同一X線叉は同一Y線上にある発光セグメントが同時に発光する際の数が相違する場合に、各発光セグメントの光度を一定に保持するためにはX線叉はY線に供給する電流を変化制御する必要がある。すなわち、発光するセグメント数が多い場合には同一X線に供給する電流を大きくする必要がある。そのため、電流制御回路が複雑になり、かつコスト高になる。
本発明の目的は発光セグメント及び発光回路の構造を簡易化し、低コストに構成することが可能な車両用ランプを提供する。
本発明の車両用ランプは、有機発光素子を含む複数の発光セグメントと、複数の発光セグメントの発光を制御する発光制御部とを備えた有機発光ユニットを備えており、有機発光ユニットは発光セグメントと発光制御部が搭載される透光基板を備え、 発光セグメントは、透光基板に形成された透明電極層と、この透明電極層上に積層された有機発光素子と、この有機発光素子上に積層された反射電極層を備える。また、発光制御部は直列接続された複数の発光セグメントに対して電流を通流する電流源と、複数の発光セグメントに並列接続された複数のスイッチを有するスイッチング回路を備えている。
本発明において、複数の発光セグメントは、1つの発光セグメントの透明電極層が一方の側に隣接する発光素子の反射電極層に電気接続され、当該1つの発光セグメントの反射電極層が他方の側に隣接する発光セグメントの透明電極層に電気接続されることにより直列に接続される。さらに、直列接続された複数の発光セグメントにおいて、直列端の一方の端の発光セグメントの反射電極層と、複数の発光セグメントの透明電極層は発光制御部のスイッチング回路に接続される。スイッチング回路は、複数の発光セグメントに並列接続され、各発光セグメントを短絡、あるいは開放する複数のスイッチを備える。また、一方の端の発光セグメントの反射電極層と、他方の端の発光セグメントの透明電極層は発光制御部の電流源に接続される。
発明は、自動車の標識灯として構成される車両用ランプであって、発光制御部は、標識形態に対応してスイッチング回路の複数のスイッチを選択的にオン、オフ制御し、当該スイッチに対応する発光セグメントを選択的に発光制御する構成とすることが好ましい。
本発明によれば、複数の発光セグメントが発光制御部に直列接続されるので、結線数を低減することができる。また、各発光セグメントに複数のスイッチを並列接続して発光を制御することにより、スイッチ数の数が抑制できる。さらに、発光セグメントの電極を利用して発光制御部に対する電気接続を行うことにより、結線の構造が簡易化できる。
本発明をリアコンビネーションランプに適用した自動車の一部背面図。 リアコンビネーションランプの概略部分分解斜視図。 有機ELユニットを背面方向から見た一部を破断した斜視図。 図3のIV-IV線に沿う拡大断面図。 有機EL部と発光制御部の回路構成を示す図。 透明電極層(陽極)のパターン図。 絶縁層のパターン図。 反射電極層(陰極)のパターン図。 回路構成の変形例を示す図。
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は本発明を右リアコンビネーションランプに適用した自動車の一部の背面図である。この右リアコンビネーションランプRCLは、自動車CARの車体後部に取り付けられたランプハウジング1内にランプユニット2が配設されている。このランプユニット2は後述するように有機発光ユニット(以下、有機ELユニット)で構成されている。
図2は前記リアコンビネーションランプRCLを分解した概略斜視図である。前記ランプハウジング1は、容器状をしたランプボディ11と、このランプボディ11の、自動車CARの後方から右側方に向けて開口された開口部に取り付けられた透光カバー12とで構成されている。この透光カバー12は自動車CARの後部の車体形状に倣って自動車の後方から右側方に向けた曲面形状とされている。この曲面形状により、前記ランプユニット2で発光した光を自動車CARの側方にまで発散ないしは拡散させることが可能とされている。
図2に示すように、前記ランプユニット2、すなわち有機ELユニット2は、上下3行×左右3列に配置された第1から第9の9つの発光セグメントSG1~SG9を備えている。ここでは第1行の第1~第3の発光セグメントはSG1~SG3赤色光を発光するテールランプTLとして構成され、第2行の第4~第6の発光セグメントSG4~SG6は同じ赤色光を発光するストップランプSTLとして構成される。第3行の左側の第7発光セグメントSG17は白色光を発光するバックアップランプBULとして構成され、右側の第8,第9の発光セグメントSG8,SG9はアンバー色光を発光するターンシグナルランプTSLとして構成される。
この有機ELユニット2は支持フレーム13により前記ランプハウジング1内に支持されている。この支持フレーム13は所要の剛性を有する樹脂や金属で板状に形成されており、複数箇所に設けられたステムにより前記ランプボディ11に固定支持されている。前記有機ELユニット2は、この支持フレーム11の正面、すなわち自動車CARの後方側に向けられた面に一体的に取り付けられている。
図3は前記有機ELユニット2を、その背面を上側に向けて倒した状態の概略斜視図であり、一部を破断している。この有機ELユニット2は、有機発光部(以下、有機EL部)3と、発光制御部4を備えており、これら有機EL部3と発光制御部4は、バリア基板とも称される透光性の透光基板5の背面に搭載されて一体化されている。この透光基板5は所要の厚みを有する板状の透光性樹脂で形成されている。この透光基板5は板厚方向に変形が可能な可撓性を有していてもよい。
前記有機EL部3は、前記したように3行×3列の9つの発光セグメントSG1~SG9を備えており、これらの発光セグメントSG1~SG9が選択的に発光することにより、テールランプTL(発光セグメントSG1~SG3)、ストップランプSTL(発光セグメントSG4~SG6)、バックアップランプBUL(発光セグメントSG7)、ターンシグナルランプTSL(発光セグメントSG8,SG9)として機能する。
図4に図3のIV-IV線に沿った発光セグメントSG7~SG9の拡大断面を示すが、各発光セグメントSG1~SG9は、透明電極層(陽極)31と、反射電極層(陰極)33と、これらの間に介装された有機発光素子層(有機発光ダイオード層、以下、OLED層)32とが積層された構造とされている。前記OLED層32は、図4に一部の拡大断面を示すように、ホール輸送層34、発光層35、電子輸送層36の積層構造として構成されている。そして、前記透明電極層31側が前記透光基板5の背面に密接された状態で当該透光基板5に一体化されている。
前記透光基板5の背面側では、前記有機EL部3の防水性を確保するために、当該有機EL部3を覆うように封止層6が形成されている。この封止層6は防水性のある封止フィルムで構成されて透光基板5の背面側に接着されているが、防水性樹脂を塗布した構成であってもよい。
前記発光制御部4は前記有機EL部3の隣接領域において前記透光基板5の背面に搭載されており、前記9つの発光セグメントSG1~SG9に電気接続されるとともに、フレキシブル配線40によって図には表れない自動車CARのランプECU(電子制御ユニット)に電気接続されている。そして、発光制御部4は、このランプECUからの指令に基づいて前記9つの発光セグメントSG1~SG9の発光を制御するようになっている。
前記有機ELユニット2は、前記封止層6が前記支持フレーム13に向けられた状態で当該支持フレーム13に支持される。すなわち、前記透光基板5がリアコンビネーションランプRCLの正面側に向けられた状態で支持される。この支持は、例えば、両面接着シートにより接着される。
以上の構成の有機ELユニット2では、発光制御部4はランプECUからの点灯信号を受けると、定電流源41を駆動して有機EL部3の透明電極層31と反射電極層35の間に所定の定電流での給電を行うことにより、各発光セグメントSG1~SG9の有機EL部3のOLED層32において発光が行われる。OLED層32において発光した光の一部は透明電極層31を透過し、さらに透光基板5を透過して正面側に出射される。また、他の光は反射電極層33で反射した後に、透明電極層32及び透光基板5を透過して正面側に出射される。これらの出射された光は透光カバー12を透過して自動車CARの後方に照射される。
図5は前記有機ELユニット2の有機EL部3、すなわち9つの発光セグメントSG1~SG9と、前記発光制御部4の回路構成を示す図である。発光制御部4は定電流源41と、スイッチング回路42を備えている。9つの発光セグメントSG1~SG9は、各発光セグメントの透明電極層31(図5において右側端子)と、これに隣接する発光セグメントの反射電極層33(図5において左側端子)とが互いに接続されており、これにより9つの発光セグメントSG1~SG9は直列に接続されている。その上で、これらの発光セグメントSG1~SG9は前記定電流源41に接続されており、この定電流源から供給される電流により各発光セグメントSG1~SG9は発光される。
また、9つの各発光セグメントSG1~SG9の各透明電極層31は前記スイッチング回路42に接続されている。このスイッチング回路42は、9つのバイパススイッチS1~S9を備えており、各バイパススイッチS1~S9はそれぞれ各発光セグメントSG1~SG9に並列接続されている。したがって、スイッチング回路42においていずれかのバイパススイッチS1~S9をオンすると、当該パイパススイッチが並列接続されている発光セグメントSG1~SG9は短絡された状態となり発光が停止される。すなわち消光状態とされるようになっている。
因みに、図5では、バイパススイッチS1~S3をオフし、バイパススイッチS4~S9をオンしているので、第1ないし第3の発光セグメントSG1~SG3が発光され、他の発光セグメントSG4~SG9が消光されてテールランプTLが点灯されている状態を示している。図示は省略するが、バイパススイッチS4~S6をオフすることにより第4ないし第6の発光セグメントSG4~SG6が発光され、ストップランプSTLが点灯される。また、バイパススイッチS8,S9を断続的にオン・オフすることにより、第8と第9の発光セグメントSG8,SG9が断続的に発光され、ターンシグナルランプTSLが点滅される。
これら9つのバイパススイッチS1~S9は前記ランプECUによってオン、オフが制御される。このバイパススイッチS1~S9はここではスイッチングトランジスタ、バイポーラトランジスタやMOSトランジスタで構成されているが、その他のスイッチング素子、あるいは機械的スイッチであってもよい。
図4に示したように、各発光セグメントSG1~SG9は、透明電極層(陽極)31と、OLED層32と、反射電極層(陰極)33で構成されている。図6A~6Cは、これらの発光セグメントSG1~SG9の平面パターン構造を示している。以下、この構造について、図4及び図6A~図6Cを参照して説明する。
図6Aのように、透光基板5の背面上にITO等の透明導電膜で透明電極層31が形成されている。この透明電極層31は、9つの発光セグメントSG1~SG9に対応するほぼ矩形をしたアイランド部31aと、このアイランド部31aから発光制御部4まで延長された線状のライン部31bで構成されている。また、一部の発光セグメント、ここでは発光セグメントSG4,SG7の各アイランド部31aに隣接する位置にコンタクト部31cが形成されている。これらアイランド部31aとライン部31bとコンタクト部31cは、例えばフォトリソグラフィ技術で一体に形成されている。
また、アイランド部31aの表面には、当該表面に密接した状態にOLED層32が所要のパターンに形成されている。このパターン形状は発光セグメントの発光面である。このOLED層32はアイランド部31aよりも小さい面積に形成されており、例えばフォトリソグラフィ技術で形成されている。なお、発光セグメントSG1,SG2,SG4,SG5,SG7,SG8のアイランド部31aは、それぞれ隣接する発光セグメントSG2,SG3,SG5,SG6,SG8,SG9側に向けて所要の寸法で延長された部位を有している。
図6Bのように、前記透明電極層31を覆うように絶縁膜37が形成されている。そして、この絶縁膜37には、各発光セグメントSG1~SG9のOLED層32を露呈させるためのセグメント窓37aと、前記透明電極層31のアイランド部31aとコンタクト部31cの各一部を露呈させるためのコンタクト窓37bが開口されている。これらセグメント窓37aとコンタクト窓37bは絶縁膜37を全面に形成した後のフォトリソグラフィ技術で形成されている。
その上で、図6Cのように、前記絶縁層37の上に各発光セグメントSG1~SG9に対応して、アルミニウム等からなる反射電極層33が矩形状のパターンに形成されている。この反射電極層33は、少なくとも前記絶縁膜37のセグメント窓37aとコンタクト窓37bを覆う領域に形成されており、セグメント窓37aにおいて前記OLED層32の表面に密接される。また、コンタクト窓37bにおいて前記透明電極層31のアイランド部31aの延長部位とコンタクト部31cに電気的に接触される。
特に、コンタクト窓37bでの透明電極層31と反射電極層33の接触は両者を電気的に接続するコンタクトホール33aとして構成される。これにより、前記したように隣接する発光セグメントの透明電極層31と反射電極層33が接続される。また、第9の発光セグメントSG9の反射電極層33は、その一部に設けられたライン部33bにより発光制御部4に接続される。これにより、第1~第9の発光セグメントSG1~SG9が発光制御部4に対して直列に接続された構成が実現される。
また、9つの発光セグメントSG1~SG9の透明電極層31のライン部31bが発光制御部4のスイッチング回路42に接続されることにより、前記したように各発光セグメントSG1~SG9はスイッチング回路42の9つのバイパススイッチS1~S9がそれぞれ並列接続された構成が実現される。
以上のように、実施形態の有機ELユニット2は、9つの発光セグメントSG1~SG9で構成されているが、これらの発光セグメントSG1~SG9は発光制御部4に対して直列接続されるので、結線数を低減することができる。また、各発光セグメントSG1~SG9の発光と消光を制御するためのスイッチS1~S9は各それぞれ発光セグメントSG1~SG9に並列接続されているので、スイッチ数は発光セグメントの数で構成でき、数の増加が抑制される。さらに、発光セグメントの発光数を変化させても、定電流源で発光させるので、各発光セグメントを所定の光度に制御できる。これにより、有機ELユニットの構成が簡略化される。
また、実施形態の有機ELユニットは、発光セグメントSG1~SG9を発光制御部4の定電流源41やスイッチング回路42に電気接続するための結線を透明電極層31や反射電極層33を利用して構成しているので、電線等の配線部材が不要になる。さらに、この結線は、透明電極層31や反射電極層33を形成する際のフォトリソグラフィ技術により同時に形成できるので、製造も容易になる。特に、透明電極層31と反射電極層33をコンタクトホール構造により直接接続した構成とすることにより、さらなる構造の簡易化及び製造の簡易化が実現でき、低コストの有機ELユニットが構成できる。
実施形態の有機ELユニット2では、発光制御部4でのスイッチング回路42により、第1~第9の発光セグメントSG1~SG9を個別に発光、消光制御することができるので、同じ赤色光を発光する第1~第6の発光セグメントSG1~SG6を適宜に異なる機能のランプとして構成することが容易である。すなわち、第1~第6の発光セグメントのうち任意のいずれかをテールランプとし、他をストップランプとすることができる。
例えば、図示は省略するが、図5において、第1,第3,第5の発光セグメントSG1,SG3,SG5をテールランプとしてもよい。この場合には、第2,第4,第6の発光セグメントSG2,SG4,SG6はストップランプとして構成してもよい。あるいは、第1,第2,第3,第6の発光セグメントSG1,SG2,SG3,SG6をテールランプとし、第4,第5の発光セグメントSG4,SG5をストップランプとして構成してもよい。
本発明においては、直列接続された9つの発光セグメントSG1~SG9のうち、隣接する発光セグメントが同じランプして構成される場合には、バイパススイッチを共用するようにしてもよい。図7はその一例であり、第1~第3の発光セグメントSG1~SG3は同時に発光、消光されるので、これら3つの発光セグメントSG1~SG3にわたって1つのバイパススイッチS11を並列接続している。同様に、第4~第6の発光セグメントSG4~SG6にわたって1つのバイパススイッチS12を並列接続し、第8,第9の発光セグメントSG8,SG9に1つのバイパススイッチS14を並列接続している。
この構成では、バイパススイッチS11をオン、オフすることにより3つの発光セグメントSG1~SG3を同時に発光、消光できる。また、バイパススイッチS12をオン、オフすることにより3つの発光セグメントSG4~SG6を同時に発光、消光できる。さらに、バイパススイッチS14を断続してオン、オフすることにより発光セグメントSG8,SG9を同時に断続して発光、消光できる。これにより、スイッチング回路42のバイパススイッチの数が低減でき、その構成が簡略化できる。
また、本発明においては、図示は省略するが、第1~第3の発光セグメントSG1~SG3はテールランプとして同時に発光、消光制御されるので、これらの発光セグメントSG1~SG3の発光面を合計した発光面を有する1つの発光セグメントとして構成してもよい。同様に、ストップランプとしての第4~第6の発光セグメントSG4~SG6を1つの発光セグメントにしてもよい。さらに、ターンシグナルランプとしての第8と第9の発光セグメントSG8,SG9を1つにしてもよい。
実施形態では、各発光セグメントの透明電極層31をライン部31bによりスイッチング回路42に接続してバイパススイッチを並列接続しているが、各発光セグメントの反射電極層33にライン部を設けてスイッチング回路42に接続する構成としてもよい。
実施形態では、9つの発光セグメントで構成される有機ELユニットの例を示したが、本発明は2つ以上の発光セグメントを備える有機ELユニットとして構成される車両用ランプに適用できる。例えば、実施形態に記載した自動車のリアコンビネーションランプに限られるものではなく、独立した標識灯としてのテールランプ、ストップランプ、バックアップランプ、ターンシグナルランプや、クリアランスランプ等の補助灯としても適用できる。
本発明においては、図示は省略するが、発光セグメントのそれぞれの性能(明るさ等の初期性能や寿命)を保証するための固有の定格(例えば、定格電流密度(mA/cm2))が決められている複数の発光セグメントを備える有機ELユニットについても適用できる。例えば、発光セグメントは、その発光色度や発光面積の違いにより定格が相違される。このような場合、通常では各発光セグメントを発光させるために、各発光セグメントのそれぞれの定格に対応した複数の電流源、すなわち電源回路が必要になり、有機ELユニットのコスト高、大型化の原因になる。
本発明においては、定格が異なる複数の発光セグメントで構成される有機ELユニットにおいても、前記実施形態と同様に、各発光セグメントを直列接続するととともに、各発光セグメントに並列にスイッチを接続した構成を採用し、各発光セグメントを選択的に発光させるように構成する。
そして、発光制御部4には1つの電源制御回路を配設する。この電源制御回路は、例えばスイッチング電源回路で構成でき、発光させる発光セグメントの定格に対応してスイッチング素子をPWM制御することにより、当該発光セグメントの定格に好適な電流を生成し、発光セグメントを発光させる。これにより、定格が異なる複数の発光セグメントを備える有機ELユニットの低コスト化、小型化が実現できる。
1 ランプハウジング
2 有機ELユニット(有機発光ユニット)
3 有機EL部(有機発光部)
4 発光制御部
5 透光基板
6 封止層
11 ランプボディ
12 透光カバー
13 支持部材
31 透明電極層(陽極)
32 OLED層(有機発光ダイオード層:有機発光素子)
33 反射電極層(陰極)
33a コンタクトホール
37 絶縁層
37a セグメント窓
37b コンタクト窓
41 定電流源(電流源)
42 スイッチング回路
RCL リアコンビネーションランプ
CAR 自動車
SG1~SG9 発光セグメント
S1~S9,S11~S14 バイパススイッチ


Claims (4)

  1. 有機発光素子を含む複数の発光セグメントと、前記複数の発光セグメントの発光を制御する発光制御部とを備えた有機発光ユニットを有する車両用ランプであって、
    前記有機発光ユニットは前記発光セグメントと前記発光制御部が搭載される透光基板を備え、 前記発光セグメントは、前記透光基板に形成された透明電極層と、この透明電極層上に積層された有機発光素子と、この有機発光素子上に積層された反射電極層を備え、
    前記発光制御部は、前記複数の発光セグメントに対して電流を通流する電流源と、前記複数の発光セグメントにそれぞれ並列接続された複数のスイッチを有するスイッチング回路を備え、
    前記複数の発光セグメントは、1つの発光セグメントの透明電極層が一方の側に隣接する発光素子の反射電極層に電気接続され、当該1つの発光セグメントの反射電極層が他方の側に隣接する発光セグメントの透明電極層に電気接続されることにより直列に接続され、
    直列接続された複数の発光セグメントにおいて、直列端の一方の端の発光セグメントの反射電極層と、前記複数の発光セグメントの透明電極層は前記発光制御部の前記スイッチング回路に接続される
    ことを特徴とする車両用ランプ。
  2. 前記スイッチング回路は、前記複数の発光セグメントに並列接続され、各発光セグメントを短絡、あるいは開放する複数のスイッチを備える請求項1に記載の車両用ランプ。
  3. 前記直列接続された複数の発光セグメントの一方の端の発光セグメントの反射電極層と、他方の端の発光セグメントの透明電極層が前記電流源に接続される請求項1または2に記載の車両用ランプ。
  4. 自動車の標識灯として構成される車両用ランプであって、前記発光制御部は、標識形態に対応して前記スイッチング回路の複数のスイッチを選択的にオン、オフ制御し、当該スイッチに対応する発光セグメントを選択的に発光制御する請求項2または3に記載の車両用ランプ。
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