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JP2019096487A - 車両用灯具 - Google Patents

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敬広 岩崎
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Abstract

【課題】良好な配光パターンが得られる車両用灯具を提供する。【解決手段】第1の反射部9は、カットオフラインのうち、一方の水平ラインを規定する第1の段差面51と、一方の水平ラインよりも下方に位置する他方の水平ラインを規定する第2の段差面52と、一方の水平ラインと他方の水平ラインとの間を接続する傾斜ラインを規定する傾斜面53とを含み、且つ、第1の段差面51の前端よりも第2の段差面52の前端が前方に突出した段差部54を有し、第2の反射部12は、第1の段差面51よりも第2の段差面52が前方に突出した上端の段差部54の下方において、当該段差部54を含まない連続した面55を有している。【選択図】図7

Description

本発明は、車両用灯具に関する。
例えば、車両用前照灯(ヘッドランプ)などの車両用灯具は、光源と、光源から出射された光を車両進行方向に向けて反射するリフレクタと、リフレクタにより反射された光の一部を遮光(カット)するシェードと、シェードにより一部がカットされた光を車両進行方向に向けて投影する投影レンズとを備えている。
このような車両用灯具では、すれ違い用ビーム(ロービーム)として、シェードの前端によって規定される光源像を投影レンズにより反転投影することで、上端にカットオフラインを含むロービーム用配光パターンを形成している(例えば、下記特許文献1を参照。)。
また、車両用灯具では、車両進行方向に向けて光を出射する別の光源をシェードの下方に配置し、走行用ビーム(ハイビーム)として、この光源が出射する光を投影レンズにより投影することで、ロービーム用配光パターンの上方にハイビーム用配光パターンを形成している(例えば、下記特許文献2を参照。)。
特許第5544676号公報 特許第4413762号公報
ところで、上述したシェードの前端から下方に連続して、走行用ビーム(ハイビーム)を反射する反射面が設けられた場合、シェードの前端形状が投影レンズの像面湾曲と略一致していると、この反射面にはカットオフラインの段差(キンク)形状を反映した段差部が形成されることになる。この場合、段差部によってハイビーム用配光パターンに配光ムラが発生することがある。
また、上述したすれ違い用ビーム(ロービーム)と走行用ビーム(ハイビーム)とを同一の投影レンズで投影した場合、ロービーム用配光パターンの上端のカットオフラインと、ハイビーム用配光パターンの下端との間に、暗部(光が照射されない領域)が発生することがある。この場合、カットオフラインの中心付近の輝度が低下してしまい、良好な配光パターンが得られなくなる。
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、良好な配光パターンが得られる車両用灯具を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔1〕 第1の光を出射する第1の光源と、前記第1の光の一部を車両進行方向の下方側に向けて反射する第1のリフレクタと、前記第1のリフレクタにより反射された前記第1の光の一部を車両進行方向の上方側に向けて反射する第1の反射部とを含み、前記第1の光が、上端に前記第1の反射部の前端により規定されるカットオフラインを含む第1の配光パターンを形成する第1の光源ユニットと、
前記第1の光源ユニットよりも下方に配置されて、第2の光を出射する第2の光源と、前記第2の光の一部を上方側に向けて反射する第2のリフレクタと、前記第1の反射部の前端から下方に連続して設けられて、前記第2のリフレクタにより反射された前記第2の光の一部を車両進行方向の下方側に向けて反射する第2の反射部とを含み、前記第2の光が、前記第1の配光パターンよりも上方に位置する第2の配光パターンを形成する第2の光源ユニットと、
前記第1の光源ユニット及び前記第2の光源ユニットの前方に配置されて、前記第1の光及び前記第2の光を車両進行方向に向けて投影する投影レンズとを備え、
前記第1の反射部は、前記カットオフラインのうち、一方の水平ラインを規定する第1の段差面と、前記一方の水平ラインよりも下方に位置する他方の水平ラインを規定する第2の段差面と、前記一方の水平ラインと前記他方の水平ラインとの間を接続する傾斜ラインを規定する傾斜面とを含み、且つ、前記第1の段差面の前端よりも前記第2の段差面の前端が前方に突出した段差部を有し、
前記第2の反射部は、前記第1の段差面よりも前記第2の段差面が前方に突出した上端の段差部の下方において、当該段差部を含まない連続した面を有していることを特徴とする車両用灯具。
〔2〕 前記第2の段差面の前端が、前記投影レンズの像面湾曲よりも前方にずらした位置にあることを特徴とする前記〔1〕に記載の車両用灯具。
〔3〕 前記第2の光が、前記カットオフラインと一部重なる前記第2の配光パターンを形成することを特徴とする前記〔2〕に記載の車両用灯具。
以上のように、本発明によれば、良好な配光パターンが得られる車両用灯具を提供することが可能である。
本発明の一実施形態に係る車両用灯具の構成を示す分解斜視図である。 図1に示す車両用灯具の概略構成を示す斜視図である。 図1に示す車両用灯具が備えるLB用光源ユニットの第1の光の光路を示す断面図である。 図1に示す車両用灯具が備えるHB用光源ユニットの第2の光の光路を示す断面図である。 図1に示す車両用灯具において、第1の光及び第2の光によって仮想鉛直スクリーンの面上に形成されたLB用配光パターン及びHB用配光パターンを示す模式図である。 図1に示す車両用灯具が備える下部シェードの前端形状を拡大して示す斜視図である。 図1に示す車両用灯具が備える下部シェードの前端形状を拡大して示す正面図である。 図1に示す車両用灯具が備える下部シェードの前端形状を拡大して示す上面図である。 比較例となる下部シェードの前端形状を拡大して示す斜視図である。 比較例となる下部シェードの前端形状を拡大して示す正面図である。 比較例となる下部シェードの前端形状を拡大して示す上面図である。 図1に示す車両用灯具において、第1の光及び第2の光によって仮想鉛直スクリーンの面上に形成されたLB用配光パターン及びHB用配光パターンを示す模式図である。 比較例となる車両用灯具において、第1の光及び第2の光によって仮想鉛直スクリーンの面上に形成されたLB用配光パターン及びHB用配光パターンを示す模式図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがあり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
本発明の一実施形態として、例えば図1〜図4に示す車両用灯具1について説明する。
なお、図1は、車両用灯具1の構成を示す分解斜視図である。図2は、車両用灯具1の概略構成を示す斜視図である。図3は、車両用灯具1が備えるロービーム(LB)用光源ユニット2の第1の光L1の光路を示す断面図である。図4は、車両用灯具1が備えるハイビーム(HB)用光源ユニット3の第2の光L2の光路を示す断面図である。
また、以下に示す図面では、XYZ直交座標系を設定し、X軸方向を車両用灯具1の前後方向、Y軸方向を車両用灯具1の幅方向(水平方向)、Z軸方向を車両用灯具1の高さ方向(鉛直方向)として、それぞれ示すものとする。
本実施形態の車両用灯具1は、車両の前方に搭載される車両用前照灯(ヘッドライト)として、すれ違い用ビーム(ロービーム)と走行用ビーム(ハイビーム)とを車両進行方向(+X軸方向)に向けて照射するものである。
具体的に、この車両用灯具1は、図1〜図4に示すように、ロービーム(LB)用光源ユニット(第1の光源ユニット)2と、ハイビーム(HB)用光源ユニット(第2の光源ユニット)3と、投影レンズ4と、セパレータ5とを概略備えている。これらは、ヒートシンクとなる筐体6に一体に取り付けられている。
また、車両用灯具1では、図示を省略する冷却ファンにより送風しながら、各光源ユニット2,3で発生した熱を筐体(ヒートシンク)6から放熱させることで、各光源ユニット2,3の冷却を行っている。
LB用光源ユニット2は、すれ違い用ビーム(ロービーム)となる第1の光L1を出射する第1の光源7と、第1の光L1の一部を車両進行方向(+X軸方向)の下方(−Z軸方向)側に向けて反射する第1のリフレクタ8と、第1のリフレクタ8により反射された第1の光L1の一部を車両進行方向(+X軸方向)の上方(+Z軸方向)側に向けて反射する第1の反射部9とを有している。
HB用光源ユニット3は、LB用光源ユニット2よりも下方に配置されている。HB用光源ユニット3は、走行用ビーム(ハイビーム)となる第2の光L2を出射する第2の光源10と、第2の光L2の一部を車両進行方向とは反対方向(−X軸方向)の上方(+Z軸方向)側に向けて反射する第2のリフレクタ11と、第1の反射部9の前端から下方に連続して設けられて、第2のリフレクタ11により反射された第2の光L2の一部を車両進行方向(+X軸方向)の下方(−Z軸方向)側に向けて反射する第2の反射部12とを有している。
このうち、第1のリフレクタ8、第1の反射部9、第2のリフレクタ11及び第2の反射部12は、セパレータ5により一体に構成されている。セパレータ5は、例えばアルミダイキャストなどの反射部材からなり、筐体6の前面6aにネジ止めにより取り付けられている。
セパレータ5は、第1の光源7を前方に臨ませる第1の開口部5aと、第1の開口部5aの下方に位置して第2の光源10を前方に臨ませる第2の開口部5bと、第1の開口部5aの上端に沿った位置から前方に向けて突出された上部シェード5cと、第1の開口部5aの下端及び第2の開口部5bの上端に沿った位置から前方に向けて突出された下部シェード5dと、第1の開口部5aの両側端に沿った位置から前方に向けて突出された一対の側部シェード5eとを有している。
第1の光源7は、例えば白色光を発するチップLED(SMD LED)が回路基板13の面上に実装された構造を有している。また、チップLEDには、車両照明用の高出力タイプのものが使用されている。第1の光源7は、筐体6の前面6aに熱伝導グリス14を介して取り付けられている。これにより、第1の光源7は、第1の光L1を前方(+X軸方向)に向けて放射状に出射する。
なお、第1の光源7には、上述したLED以外にも、レーザーダイオード(LD)などの発光素子を用いることができる。また、上述した発光素子以外の光源を用いてもよい。さらに、発光素子の数については、1つ限らず、複数であってもよい。
第1のリフレクタ8は、上部シェード5cの下面により構成された上部反射面8aと、一対の側部シェードeの内面により構成された一対の側部反射面8bとを有している。
上部反射面8aは、その前後方向(X軸方向)に沿った断面(X軸断面)において、その基端(後端)側から先端(前端)側に向かって、第1の光源7の中心(発光点)を焦点とする放物線を描くように湾曲して形成されている。これにより、第1のリフレクタ8は、第1の光源7から出射された第1の光L1を上部反射面8aにより車両進行方向(+X軸方向)の下方(−Z軸方向)側に向けて反射する。
一対の側部反射面8bは、その幅方向(Y軸方向)に沿った断面(Y軸断面)において、車両進行方向(+X軸方向)を除く第2の光源10の周囲を囲むように湾曲して形成されている。これにより、第1のリフレクタ8は、第1の光源7から出射された第1の光L1を一対の側部反射面8bにより水平方向(Y軸方向)に集光させながら、車両進行方向(+X軸方向)に向けて反射する。
第1の反射部9は、セパレータ5の下部シェード5dの上面により構成された上向き反射面9aを有している。これにより、第1の反射部9は、第1のリフレクタ8により反射された第1の光L1の一部を上向き反射面9aにより車両進行方向(+X軸方向)の上方(+Z軸方向)側に向けて反射する。
また、第1の反射部8(下部シェード5d)の先端(前端)は、第1のリフレクタ8により反射された第1の光L1の一部を遮光(カット)するカットオフシェードCSとして機能する。このカットオフシェードCSは、後述する投影レンズ4の後側焦点の近傍に設定されている。
第2の光源10は、例えば白色光を発するチップLED(SMD LED)が回路基板13の面上に実装された構造を有している。また、チップLEDには、車両照明用の高出力タイプのものが使用されている。第2の光源10は、第1の光源7の下方に位置して、筐体6の前面6aに熱伝導グリス14を介して取り付けられている。これにより、第2の光源10は、第2の光L2を前方(+X軸方向)に向けて放射状に出射する。
なお、第2の光源10には、上述したLED以外にも、レーザーダイオード(LD)などの発光素子を用いることができる。また、上述した発光素子以外の光源を用いてもよい。さらに、発光素子の数については、1つ限らず、複数であってもよい。
第2のリフレクタ11は、セパレータ5の下部シェード5dよりも下方に位置して、第2の開口部5bの前方を覆うようにセパレータ5と一体に設けられている。これにより、第2のリフレクタ11の第2の光源10と対向する面(内面)が反射面11aとされている。
第2のリフレクタ11の反射面11aは、その前後方向(X軸方向)に沿った断面(X軸断面)において、その基端(下端)側から先端(上端)側に向かって、第2の光源10の中心(発光点)を焦点とする放物線を描くように湾曲して形成されている。これにより、第2のリフレクタ11は、第2の光源10から出射された第2の光L2を反射面11aにより上方(+Z軸方向)側に向けて反射する。
また、第2のリフレクタ11の反射面11aは、その幅方向(Y軸方向)に沿った断面(Y軸断面)において、第2の開口部5bの周囲を囲むように湾曲して形成されている。これにより、第2のリフレクタ11は、第2の光源10から出射された第2の光L2を反射面11aにより水平方向(Y軸方向)に集光させながら、上方(+Z軸方向)側に向けて反射する。
第2の反射部12は、セパレータ5の下部シェード5dの下面により構成された下向き反射面12aを有している。下向き反射面12aは、第1の反射部8(下部シェード5d)の先端(前端)から車両進行方向とは反対方向(−X軸方向)の下方(−Z軸方向)側に延長して設けられている。
これにより、第2の反射部12は、第2のリフレクタ11により反射された第2の光L2の一部を下向き反射面により車両進行方向(+X軸方向)の下方(−Z軸方向)側に向けて反射する。
投影レンズ4は、単体のレンズ又は複数枚のレンズを組み合わせた複合レンズ(本実施形態では1枚の凸レンズ)からなる。なお、レンズには、例えばポリカーボネイトやアクリル等の透明樹脂やガラスなど、空気よりも屈折率の高い材質のものを用いることができる。
投影レンズ4は、レンズホルダ15に保持された状態で、このレンズホルダ15がセパレータ5及び回路基板13と共に、筐体6の前面6aにネジ止めにより取り付けることによって、LB用光源ユニット2及びHB用光源ユニット3(具体的にはセパレータ5)の前方に配置されている。これにより、投影レンズ4は、第1の光L1及び第2の光L2を車両進行方向(+X軸方向)に向けて拡大して投影する。
以上のような構成を有する車両用灯具1において、投影レンズ4に正対した仮想鉛直スクリーンに対して、投影レンズ4の前方に照射される第1の光L1及び第2の光L2を投影したときの光源像(第1の光L1及び第2の光L2による配光パターンP1,P2)を図5に示す。
本実施形態の車両用灯具1では、LB用光源ユニット2の点灯時に、第1の光源7から出射された第1の光L1を第1のリフレクタ8及び第1の反射部9により反射した後、投影レンズ4の後側焦点近傍に形成される光源像を投影レンズ4により反転投影する。これにより、投影レンズ4から車両進行方向(+X軸方向)に向けて投影された第1の光L1は、すれ違い用ビーム(ロービーム)として、その上端にカットオフシェードCSにより規定されるカットオフラインCLを含むロービーム(LB)用配光パターン(第1の配光パターン)P1を形成する。
一方、本実施形態の車両用灯具1では、HB用光源ユニット3の点灯時に、第2の光源10ら出射された第2の光L2を第2のリフレクタ11及び第2の反射部12により反射した後、投影レンズ4により投影する。これにより、投影レンズ4から車両進行方向(+X軸方向)に向けて投影された第2の光L2は、走行用ビーム(ハイビーム)として、LB用配光パターンP1よりも上方に位置するハイビーム(HB)用配光パターン(第2の配光パターン)P2を形成する。
ところで、本実施形態の車両用灯具1では、良好な配光パターンP1,P2を得るため、上述した下部シェード5dが、例えば図6〜図8に示すような前端形状を有している。なお、図6は、下部シェード5dの前端形状を拡大して示す斜視図である。図7は、下部シェード5dの前端形状を拡大して示す正面図である。図8は、下部シェード5dの前端形状を拡大して示す上面図である。
具体的に、この下部シェード5dは、第1の反射部9を形成する上面(上向き反射面9a)において、カットオフラインCLのうち、一方の水平ラインCL1を規定する第1の段差面51と、一方の水平ラインCL1よりも下方に位置する他方の水平ラインC2を規定する第2の段差面52と、一方の水平ラインCL1と他方の水平ラインCL2との間を接続する傾斜ラインCL3を規定する傾斜面53とを有している。また、第1の反射部9は、第1の段差面51の前端よりも第2の段差面52の前端が前方(+X軸方向)に突出した段差部54を有している。
一方、下部シェード5dは、第2の反射部12を形成する前面(下向き反射面12a)において、第1の段差面よりも第2の段差面が前方に突出した上端の段差部54の下方において、当該段差部54を含まない連続した面(以下、連続面という。)55を有している。
本実施形態の車両用灯具1では、このような下部シェード5dの前端形状を有することで、ハイビーム用配光パターンP2に配光ムラが発生するのを抑制しながら、良好な配光パターンP1,P2を得ることが可能である。
また、第2の段差面52の前端は、投影レンズ4の像面湾曲よりも前方にずらした位置にあることが好ましい。これにより、LB用配光パターンP1のカットオフラインCLと一部重なるHB用配光パターンP2を形成することができる。
したがって、本実施形態の車両用灯具1では、LB用配光パターンP1とHB用配光パターンP2との間に暗部(光が照射されない領域)を発生させることなく、カットオフラインCLの中心付近の輝度を向上させることができ、更に良好な配光パターンP1,P2を得ることが可能である。
ここで、比較例となる車両用灯具として、下部シェード5dを例えば図9〜図11に示すような前端形状とした場合を例示する。なお、図9は、比較例となる下部シェード5dの前端形状を拡大して示す斜視図である。図10は、比較例となる下部シェード5dの前端形状を拡大して示す正面図である。図11は、比較例となる下部シェード5dの前端形状を拡大して示す上面図である。
具体的に、この比較例となる下部シェード5dは、第1の反射部9を形成する上面(上向き反射面9a)において、カットオフラインCLのうち、一方の水平ラインCL1を規定する第1の段差面51と、一方の水平ラインCL1よりも下方に位置する他方の水平ラインC2を規定する第2の段差面52と、一方の水平ラインCL1と他方の水平ラインCL2との間を接続する傾斜ラインCL3を規定する傾斜面53とを有している。また、下部シェード5dの前端は、第1の段差面51、第2の段差面52及び傾斜面53の前端が面一に形成されることによって、上述した段差部54を含まない形状となっている。さらに、下部シェード5dの前端は、投影レンズ4の像面湾曲と略一致した形状となっている。
一方、下部シェード5dは、第2の反射部12を形成する前面(下向き反射面12a)において、第1の段差面51、第2の段差面52及び傾斜面53の形状を反映した段差部56を含む面形状となっている。
本実施形態の車両用灯具1において、第1の光L1及び第2の光L2によって仮想鉛直スクリーンの面上に形成されたLB用配光パターンP1及びHB用配光パターンP2を図12に模式的に示す。
同様に、比較例となる車両用灯具において、第1の光L1及び第2の光L2によって仮想鉛直スクリーンの面上に形成されたLB用配光パターンP1及びHB用配光パターンP2を図13に模式的に示す。
比較例となる車両用灯具では、図13に示すように、LB用配光パターンP1の上端のカットオフラインCLと、HB用配光パターンP2の下端との間に、暗部(光が照射されない領域)Bが発生している。この場合、カットオフラインCLの中心付近の輝度が低下してしまい、良好な配光パターンP1,P2が得られなくなる。
これに対して、本実施形態の車両用灯具1では、図12に示すように、LB用配光パターンP1のカットオフラインCLと一部重なるHB用配光パターンP2を形成することができる。この場合、対向車線側の配光端部がボケるため、この部分の暗部Bを無くすことが可能である。
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記車両用灯具1では、LB用光源ユニット2及びHB用光源ユニット3において、例えばダイレクトプロジェクションと呼ばれるLEDなどの発光素子を並べて配置した構成とすることも可能である。
また、上記車両用灯具1では、HB用光源ユニット3において、LEDなどの発光素子を並べて配置し、各発光素子の点灯を切り替えることによって、第2の光L2の配光を可変に制御する配光可変ヘッドランプ(ADB:Adaptive Driving Beam)とすることも可能である。ADBは、車載カメラで前走車や対向車、歩行者などを認識し、前方のドライバーや歩行者に眩しさを与えることなく、夜間におけるドライバーの前方視界を拡大する技術である。
また、上記車両用灯具1では、HB用光源ユニット3がLB用光源ユニット2よりも下方に配置された構成となっているが、このような構成に必ずしも限定されるものではなく、て、例えば、第2の光源10を第1の光源7よりも上方に配置し、第2のリフレクタ11により第2の光L2を第2の反射部12に向けて反射する構成とすることも可能である。
1…車両用灯具 2…ロービーム(LB)用光源ユニット(第1の光源ユニット) 3…ハイビーム(HB)用光源ユニット(第2の光源ユニット) 4…投影レンズ 5…セパレータ 5d…下部シェード 6…筐体 7…第1の光源 8…第1のリフレクタ 9…第1の反射部 10…第2の光源 11…第2のリフレクタ 12…第2の反射部 13…回路基板 14…熱伝導グリス 15…レンズホルダ 51…第1の段差面 52…第2の段差面 53…傾斜面 54…段差部 55…連続面 56…段差部 L1…第1の光 L2…第2の光 CS…カットオフシェード CL…カットオフライン CL1…一方の水平ライン CL2…他方の水平ライン CL3…傾斜ライン

Claims (3)

  1. 第1の光を出射する第1の光源と、前記第1の光の一部を車両進行方向の下方側に向けて反射する第1のリフレクタと、前記第1のリフレクタにより反射された前記第1の光の一部を車両進行方向の上方側に向けて反射する第1の反射部とを含み、前記第1の光が、上端に前記第1の反射部の前端により規定されるカットオフラインを含む第1の配光パターンを形成する第1の光源ユニットと、
    前記第1の光源ユニットよりも下方に配置されて、第2の光を出射する第2の光源と、前記第2の光の一部を上方側に向けて反射する第2のリフレクタと、前記第1の反射部の前端から下方に連続して設けられて、前記第2のリフレクタにより反射された前記第2の光の一部を車両進行方向の下方側に向けて反射する第2の反射部とを含み、前記第2の光が、前記第1の配光パターンよりも上方に位置する第2の配光パターンを形成する第2の光源ユニットと、
    前記第1の光源ユニット及び前記第2の光源ユニットの前方に配置されて、前記第1の光及び前記第2の光を車両進行方向に向けて投影する投影レンズとを備え、
    前記第1の反射部は、前記カットオフラインのうち、一方の水平ラインを規定する第1の段差面と、前記一方の水平ラインよりも下方に位置する他方の水平ラインを規定する第2の段差面と、前記一方の水平ラインと前記他方の水平ラインとの間を接続する傾斜ラインを規定する傾斜面とを含み、且つ、前記第1の段差面の前端よりも前記第2の段差面の前端が前方に突出した段差部を有し、
    前記第2の反射部は、前記第1の段差面よりも前記第2の段差面が前方に突出した上端の段差部の下方において、当該段差部を含まない連続した面を有していることを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記第2の段差面の前端が、前記投影レンズの像面湾曲よりも前方にずらした位置にあることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。
  3. 前記第2の光が、前記カットオフラインと一部重なる前記第2の配光パターンを形成することを特徴とする請求項2に記載の車両用灯具。
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