JP5206364B2 - 車両用灯具 - Google Patents

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Description

この発明は、光源としてたとえばLEDなどの半導体型光源を使用するいわゆるプロジェクタタイプの車両用灯具に関するものである。
この種の車両用灯具は、従来からある(たとえば、特許文献1)。以下、この従来の車両用灯具について説明する。従来の車両用灯具は、投影レンズと、光源と、リフレクタと、付加リフレクタと、遮蔽部と、から構成されている。光源を点灯すると、その光源からの光がリフレクタで反射し、その反射光の一部が付加リフレクタでカットオフされ、カットオフされなかった反射光が投影レンズ側に進み、また、カットオフされた反射光が付加リフレクタで投影レンズ側に反射され、投影レンズからカットオフラインを有する配光パターンが車両の前方に照射される。この従来の車両用灯具は、遮蔽部により、配光パターンのカットオフラインの下側の一部を滑らかに減光することができる。
ところが、従来の車両用灯具は、中実形状の付加リフレクタの前端縁で配光パターンのカットオフラインを形成するものであるから、中実形状の付加リフレクタを成形する際に、その中実形状の付加リフレクタにひけなどの歪が発生する場合がある。このために、従来の車両用灯具は、中実形状の付加リフレクタにひけなどの歪が発生すると、付加リフレクタの前端縁にも歪が発生し、配光パターンのカットオフラインを高精度に形成することが難しくなる。
特開2008−77890号公報
この発明が解決しようとする問題点は、従来の車両用灯具では、配光パターンのカットオフラインを高精度に形成することが難しい場合があるという点にある。
この発明(請求項1にかかる発明)は、シェード兼付加リフレクタには配光パターンの下水平カットオフラインおよび斜めカットオフラインを形成する突起部が設けられていて、付加反射面が全体に亘って段差が無い反射面であり、付加反射面の突起部の近傍にはカットオフした反射光の一部を投影レンズ側以外に反射させる光路変更部が設けられていて、光路変更部が、付加反射面の突起部のうち、配光パターンの下水平カットオフラインと斜めカットオフラインとの交点から下水平カットオフライン側に対応する箇所に設けられている、ことを特徴とする。
また、この発明(請求項2にかかる発明)は、シェード兼付加リフレクタが中空形状をなす、ことを特徴とする。
さらにまた、この発明(請求項にかかる発明)は、光路変更部が付加反射面の突起部の近傍に設けられている凹部である、ことを特徴とする。
この発明(請求項1にかかる発明)の車両用灯具は、シェード兼付加リフレクタに設けられている突起部で配光パターンの下水平カットオフラインおよび斜めカットオフラインを形成するものであるから、シェード兼付加リフレクタが中実形状であって、その中実形状のシェード兼付加リフレクタにひけなどの歪が発生する場合があっても、突起部には中実形状のシェード兼付加リフレクタの歪の影響が小さい。このために、この発明(請求項1にかかる発明)の車両用灯具は、シェード兼付加リフレクタが中実形状であって、その中実形状のシェード兼付加リフレクタにひけなどの歪が発生する場合があっても、歪の影響が小さい突起部で配光パターンの下水平カットオフラインおよび斜めカットオフラインを高精度に形成することができる。
しかも、この発明(請求項1にかかる発明)の車両用灯具は、全体に亘って段差が無い付加反射面により、この付加反射面からの反射光で形成される配光パターンにおいて配光むらが発生するのを確実に防止することができるので、配光パターンのある部分にダークゾーンが発生するのを確実に防止することができる。これにより、この発明(請求項1にかかる発明)の車両用灯具は、配光パターンのある部分に発生するダークゾーンの配光の不均一から、ドライバーに視覚的不快感を与えることがないので、交通安全に貢献することができる。
その上、この発明(請求項1にかかる発明)の車両用灯具は、付加反射面の突起部の近傍に設けられている光路変更部により、シェード兼付加リフレクタでカットオフした反射光の一部を投影レンズ側以外に反射させるので、配光パターンの下水平カットオフラインおよび斜めカットオフラインの下側の一部の光を抜くことができる。これにより、この発明(請求項1にかかる発明)の車両用灯具は、配光パターンの下水平カットオフラインおよび斜めカットオフラインの下側の一部を滑らかに減光することができ、また、抜いた光が迷光となってドライバーや他のドライバーや歩行者に不快感や違和感を与えることがない。
また、この発明(請求項2にかかる発明)の車両用灯具は、シェード兼付加リフレクタが中空形状をなすので、中実形状のシェード兼付加リフレクタと比較して、ひけなどの歪の発生を抑制することができる。このために、この発明(請求項2にかかる発明)の車両用灯具は、中空形状のシェード兼付加リフレクタに設けられている突起部への歪の影響をさらに小さくすることができるので、突起部で配光パターンの下水平カットオフラインおよび斜めカットオフラインをさらに高精度に形成することができる。
さらに、この発明(請求項にかかる発明)の車両用灯具は、光路変更部が、付加反射面の突起部のうち、配光パターンの下水平カットオフラインと斜めカットオフラインとの交点から下水平カットオフライン側に対応する箇所に設けられているので、走行車線側の遠方視認性が維持された状態で、対向車線側の下水平カットオフラインの下側の配光の一部を滑らかに減光することができる。
さらにまた、この発明(請求項にかかる発明)の車両用灯具は、光路変更部が付加反射面の突起部の近傍に設けられている凹部であるから、部品点数が増加して製造コストが上がることがなく、しかも、シェード兼付加リフレクタでカットオフした反射光の一部を投影レンズ側以外に確実に反射させることができる。
以下に、この発明にかかる車両用灯具の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。図面において、符号「VU−VD」は、スクリーンの上下の垂直線を示す。符号「HL−HR」は、スクリーンの左右の水平線を示す。符号「Z−Z」は、ランプユニットの光軸(収束型反射面の光軸、投影レンズの光軸)を示す。
以下、この実施例における車両用灯具の構成について説明する。この例は、たとえば、自動車用前照灯について説明する。図3において、符号1は、この実施例における車両用灯具である。前記車両用灯具1は、図3に示すように、いわゆるプロジェクタタイプであって、ユニット構造をなす。前記車両用灯具1は、リフレクタ2と、半導体型光源3と、投影レンズ(凸レンズ、集光レンズ)4と、シェード兼付加リフレクタ5と、ヒートシンク部材6と、図示しない自動車用前照灯のランプハウジングおよびランプレンズ(たとえば、素通しのアウターレンズなど)と、から構成されている。
前記リフレクタ2および前記半導体型光源3および前記投影レンズ4および前記シェード兼付加リフレクタ5および前記ヒートシンク部材6は、ランプユニットを構成する。1個もしくは複数個の前記ランプユニットは、自動車用前照灯のランプハウジングおよびランプレンズにより区画されている灯室内に、たとえば光軸調整機構を介して配置されている。
前記リフレクタ2は、光不透過性の樹脂部材などから構成されており、ケーシングやハウジングやホルダなどの保持部材と兼用である。前記リフレクタ2と前記シェード兼付加リフレクタ5と前記ヒートシンク部材6とは、相互に固定されている。
前記リフレクタ2の前側の部分は、円筒形状のホルダ部7を構成している。前記ホルダ部7には、前記投影レンズ4が固定されている。一方、前記リフレクタ2の中央側から後側までの部分は、ほぼ光軸Z−Zに沿って水平に上側の部分の閉塞部と下側の部分の開口部とからなる。前記リフレクタ2のドーム形状の閉塞部の凹内面には、アルミ蒸着もしくは銀塗装などが施されていて収束型反射面8が設けられている。
前記収束型反射面8は、楕円を基調とした反射面、たとえば、回転楕円面や楕円を基本とした自由曲面(NURBS曲面)などの反射面(図3、図4、図5の垂直断面が楕円面をなし、かつ、図示しない水平断面が放物面ないし変形放物面をなす反射面)からなる。このために、前記収束型反射面8は、第1焦点F1と第2焦点(水平断面上の焦線、すなわち、上(平面)から見て両端が前記投影レンズ4側に位置し中央が前記半導体型光源3側に位置するような湾曲した焦線)F2と、光軸Z−Zと、を有する。
前記半導体型光源3は、たとえば、LED、EL(有機EL)などの自発光半導体型光源(この実施例ではLED)を使用する。前記半導体型光源3は、熱伝導性絶縁基板(たとえば、セラミック)の基板9と、前記基板9の一面(上面)に設けられている微小な矩形形状(正方形形状)のLEDチップの発光体(図示せず)と、前記発光体を覆うほぼ半球形状(ドーム形状)の光透過部材(レンズ)10と、からなるものである。前記半導体型光源3の前記基板9は、前記ヒートシンク部材6の一面(上面)に固定されている。前記半導体型光源3の前記発光体(発光部)は、前記収束型反射面8の前記第1焦点F1もしくはその近傍に位置する。
前記投影レンズ4は、非球面レンズの凸レンズである。前記投影レンズ4の前方側(外部側)は、曲率が大きい(曲率半径が小さい)凸非球面をなし、一方、前記投影レンズ4の後方側(前記半導体型光源3側)は、曲率が小さい(曲率半径が大きい)凸非球面をなす。このような投影レンズ4を使用することにより、前記投影レンズ4の焦点距離が小さくなるので、その分、この実施例における車両用灯具1の前記投影レンズ4の光軸Z−Z方向の寸法がコンパクトとなる。なお、前記投影レンズ4の後方側は、平非球面(平面)をなすものであってもよい。
前記投影レンズ4は、前側焦点(前記半導体型光源3側の焦点)および後側焦点(外部側の焦点)と、前記前側焦点と前記後側焦点とを結ぶ光軸Z−Zとを有する。前記収束型反射面8の光軸Z−Zと前記投影レンズ4の光軸Z−Zとは、ほぼ一致する。前記投影レンズ4の前側焦点は、レンズ焦点(物空間側の焦点面であるメリジオナル像面)FLである。前記投影レンズ4の前記レンズ焦点FLは、前記収束型反射面8の第2焦点F2もしくはその近傍に位置する。なお、前記半導体型光源3から放射される光L1は、高い熱を持たないので、前記投影レンズ4として樹脂製のレンズを使用することができる。前記投影レンズ4は、この例ではアクリルを使用する。前記投影レンズ4は、カットオフラインCL1、CL2、CL3を有する配光パターン、たとえば、すれ違い用配光パターン(ロービーム用配光パターン)LPを車両の前方に照射(投影)するものである。
前記シェード兼付加リフレクタ5は、前記リフレクタ2と同様に、光不透過性の樹脂部材などから構成されている。前記シェード兼付加リフレクタ5は、前記投影レンズ4と前記半導体型光源3との間に配置されている。前記シェード兼付加リフレクタ5は、図1〜図5に示すように、中空形状をなし、水平板の上面板部11と、垂直板の左右面板部12と、円弧板の前面板部13と、からなる。前記シェード兼付加リフレクタ5の前記上面板部11と前記前面板部13との角部(縁部、エッジ部)は、前記収束型反射面8の第2焦点F2もしくはその近傍、あるいは、前記投影レンズ4のレンズ焦点FLもしくはその近傍に位置する。
前記シェード兼付加リフレクタ5には、前記半導体型光源3から放射されて前記収束型反射面8で反射された反射光L2の一部L3をカットオフして前記すれ違い用配光パターンLPのカットオフラインCL1、CL2、CL3を形成するシェード、すなわち、前記上面板部11が設けられている。
前記シェード兼付加リフレクタ5の前記上面板部11の上面には、アルミ蒸着もしくは銀塗装などが施されていて、カットオフした反射光L3を前記投影レンズ4側に反射させる付加反射面14が設けられている。前記付加反射面14は、全体に亘って段差が無い下り勾配の傾斜面をなす。すなわち、前記付加反射面14は、光軸Z−Zにほぼ沿って水平線に対して(約1°〜3°)傾斜している。
前記シェード兼付加リフレクタ5の前記上面板部11と前記前面板部13との角部のうち左側の部分には、突起部15が一体に設けられている。前記突起部15は、水平部16と、傾斜部17と、からなる。
前記突起部15の前記水平部16は、前記すれ違い用配光パターンLPの下水平カットオフラインCL1を形成するものである。前記突起部15の前記傾斜部17は、前記すれ違い用配光パターンLPの斜めカットオフラインCL2を形成するものである。前記シェード兼付加リフレクタ5の前記上面板部11と前記前面板部13との角部のうち右側の部分は、前記すれ違い用配光パターンLPの上水平カットオフラインCL3を形成するものである。
前記付加反射面14の前記突起部15の近傍には、光路変更部としての凹部18が設けられている。前記凹部18は、カットオフした反射光L3の一部L4を前記投影レンズ側以外に反射させるものである。前記凹部18は、前記付加反射面14の前記突起部15のうち、前記すれ違い用配光パターンLPの下水平カットオフラインCL1と斜めカットオフラインCL2との交点(エルボー点E)から下水平カットオフラインCL1側に対応する箇所に設けられている。すなわち、前記凹部18は、図2に示すように、前記付加反射面14の前記突起部15のうち、前記水平部16と前記傾斜部17との境から前記水平部16側への短辺(横辺、この例では、約1〜10mm)と、前記水平部16から後側(半導体型光源3)への長辺(縦辺、この例では、約1〜15mm)の長方形の範囲に設けられている。
前記ヒートシンク部材6は、たとえば、樹脂や金属性ダイカストなどの熱伝導率が高い材料からなる。前記ヒートシンク部材6は、上部が平板形状をなし、中間部から下部にかけてフィン形状をなす。
この実施例における車両用灯具1は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。
まず、車両用灯具1の半導体型光源3の発光体を点灯発光させる。すると、半導体型光源3の発光体から光L1が放射される。この光L1は、収束型反射面8で反射され、この反射光L2が収束型反射面8の第2焦点F2に収束(集中)する。第2焦点F2に収束(集中)する反射光L2の一部Lは、シェード兼付加リフレクタ5の上面板部11のシェードによりカットオフされ、かつ、シェード兼付加リフレクタ5の突起部15の水平部16および傾斜部17および上面板部11と前面板部13との角部によりすれ違い用配光パターンLPのカットオフラインCL1、CL2、CL3が形成される。このシェード兼付加リフレクタ5によりカットオフされた反射光L3の大部分は、シェード兼付加リフレクタ5の全体に亘って段差が無い下り勾配の傾斜面をなす上面板部11の上面の付加反射面14により投影レンズ4側に反射される。一方、シェード兼付加リフレクタ5の上面板部11のシェードによりカットオフされなかった反射光L2は、そのまま投影レンズ4側に進む。
そして、投影レンズ4側に進んだ光L2および投影レンズ4側に反射されて光L3は、投影レンズ4を透過して、投影レンズ4のレンズ焦点FLにおける光の像を上下左右に反転させた光の像、すなわち、カットオフラインCL1、CL2、CL3を有するすれ違い用配光パターンLPとして自動車(車両)前方に投影されて路面などを照明する。
また、シェード兼付加リフレクタ5によりカットオフされた反射光L3の一部L4は、付加反射面14の突起部15の近傍の凹部18により、投影レンズ4側以外に反射される。すなわち、シェード兼付加リフレクタ5によりカットオフされた反射光L3の一部L4は、図3に示すように、凹部18の底面で前方側に反射されて、凹部18の前方側の壁面で投影レンズ4と反対側の後方側に反射される。これにより、シェード兼付加リフレクタ5によりカットオフされた反射光L3の一部L4は、抜けて投影レンズ4から投影されない。この結果、図6に示すように、シェード兼付加リフレクタ5によりカットオフされた反射光L3の大部分により形成されるすれ違い用配光パターンLPの下水平カットオフラインCL1と斜めカットオフラインCL2との交点(エルボー点E)から下水平カットオフラインCL1側に対応する箇所には、光抜け部19が形成される。一方、図7に示すように、シェード兼付加リフレクタ5によりカットオフされなかった反射光L2により形成されるすれ違い用配光パターンLPは、光抜け部がない完全なすれ違い用配光パターンである。この図6に示すすれ違い用配光パターンLPと図7に示すすれ違い用配光パターンLPとを合成することにより、図8に示すように、下水平カットオフラインCL1と斜めカットオフラインCL2との交点(エルボー点E)から下水平カットオフラインCL1側に対応する箇所に滑らかな減光部20(図8中の斜め破線が施されている部分)が形成されているすれ違い用配光パターンLPが形成される。
この実施例における車両用灯具1は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。
この実施例における車両用灯具1は、シェード兼付加リフレクタ5に設けられている突起部15の水平部16および傾斜部17ですれ違い用配光パターンLPの下水平カットオフラインCL1および斜めカットオフラインCL2を形成するものであるから、シェード兼付加リフレクタが中実形状であって、その中実形状のシェード兼付加リフレクタにひけなどの歪が発生する場合があっても、突起部15の水平部16および傾斜部17には中実形状のシェード兼付加リフレクタの歪の影響が小さい。このために、この実施例における車両用灯具1は、シェード兼付加リフレクタが中実形状であって、その中実形状のシェード兼付加リフレクタにひけなどの歪が発生する場合があっても、歪の影響が小さい突起部15の水平部16および傾斜部17ですれ違い用配光パターンLPの下水平カットオフラインCL1および斜めカットオフラインCL2を高精度に形成することができる。
しかも、この実施例における車両用灯具1は、シェード兼付加リフレクタ5の全体に亘って段差が無い上面板部11の上面の付加反射面14により、この付加反射面14からの反射光L3で形成されるすれ違い用配光パターンLPにおいて配光むらが発生するのを確実に防止することができるので、すれ違い用配光パターンLPのある部分にダークゾーンが発生するのを確実に防止することができる。これにより、この実施例における車両用灯具1は、すれ違い用配光パターンLPのある部分に発生するダークゾーンの配光の不均一から、ドライバーに視覚的不快感を与えることがないので、交通安全に貢献することができる。
その上、この実施例における車両用灯具1は、付加反射面14の突起部15の近傍に設けられている光路変更部としての凹部18により、シェード兼付加リフレクタ5でカットオフした反射光L3の一部L4を投影レンズ4側以外に反射させるので、すれ違い用配光パターンLPの下水平カットオフラインCL1と斜めカットオフラインCL2との交点(エルボー点E)から下水平カットオフラインCL1側に対応する一部の光を抜くことができる。これにより、この実施例における車両用灯具1は、すれ違い用配光パターンLPの下水平カットオフラインCL1と斜めカットオフラインCL2との交点(エルボー点E)から下水平カットオフラインCL1側に対応する一部(減光部20)を滑らかに減光することができ、また、抜いた光が迷光となってドライバーや他のドライバーや歩行者に不快感や違和感を与えることがない。
また、この実施例における車両用灯具1は、シェード兼付加リフレクタ5が中空形状をなすので、中実形状のシェード兼付加リフレクタと比較して、ひけなどの歪の発生を抑制することができる。このために、この実施例における車両用灯具1は、中空形状のシェード兼付加リフレクタ5に設けられている突起部15の水平部16および傾斜部17への歪の影響をさらに小さくすることができるので、突起部15の水平部16および傾斜部17ですれ違い用配光パターンLPの下水平カットオフラインCL1および斜めカットオフラインCL2をさらに高精度に形成することができる。しかも、この実施例における車両用灯具1は、シェード兼付加リフレクタ5が中空形状をなすので、シェード兼付加リフレクタ5の上面板部11と前面板部13との角部への歪の影響も小さくすることができ、その結果、シェード兼付加リフレクタ5の上面板部11と前面板部13との角部ですれ違い用配光パターンLPの上水平カットオフラインCL3を高精度に形成することができる。
さらに、この実施例における車両用灯具1は、光路変更部としての凹部18が、付加反射面14の突起部15のうち、すれ違い用配光パターンLPの下水平カットオフラインCL1と斜めカットオフラインCL2との交点(エルボー点E)から下水平カットオフラインCL1側に対応する箇所に設けられているので、走行車線側の遠方視認性が維持された状態で、対向車線側の下水平カットオフラインCL1の下側の配光の一部(減光部20)を滑らかに減光することができる。
さらにまた、この実施例における車両用灯具1は、光路変更部が付加反射面14の突起部15の近傍に設けられている凹部18であるから、部品点数が増加して製造コストが上がることがなく、しかも、シェード兼付加リフレクタ5でカットオフした反射光L3の一部L4を投影レンズ4側以外に確実に反射させることができる。すなわち、シェード兼付加リフレクタ5によりカットオフされた反射光L3の一部L4は、図3に示すように、凹部18の底面で前方側に反射されて、凹部18の前方側の壁面で投影レンズ4と反対側の後方側に反射される。
なお、前記の実施例においては、カットオフラインCL1、CL2、CL3を有するすれ違い用配光パターンLPを照射する車両用灯具として自動車用前照灯について説明するものである。ところが、この発明においては、カットオフラインを有する配光パターンであれば、すれ違い用配光パターン以外の配光パターンであっても良い。
また、前記の実施例においては、シェード兼付加リフレクタ5は、中空形状をなすものである。ところが、この発明においては、中実形状のシェード兼付加リフレクタであっても良い。
この発明にかかる車両用灯具の実施例を示すシェード兼付加リフレクタの斜視図である。 同じく、シェード兼付加リフレクタを示す平面視図である。 同じく、図2におけるIII−III線断面に対応する縦断面図である。 同じく、図2におけるIV−IV線断面に対応する縦断面図である。 同じく、図2におけるV−V線断面に対応する縦断面図である。 同じく、付加反射面からの反射光で形成されたすれ違い用配光パターンを示すスクリーン上のすれ違い用配光パターンの説明図である。 同じく、シェード兼付加リフレクタでカットオフされなかった収束型反射面からの反射光で形成されたすれ違い用配光パターンを示すスクリーン上のすれ違い用配光パターンの説明図である。 同じく、図6のすれ違い用配光パターンと図7のすれ違い用配光パターンとを合成したすれ違い用配光パターン示すスクリーン上のすれ違い用配光パターンの説明図である。
符号の説明
1 車両用灯具
2 リフレクタ
3 半導体型光源
4 投影レンズ
5 シェード兼付加リフレクタ
6 ヒートシンク部材
7 ホルダ部
8 収束型反射面
9 基板
10 光透過部材
11 上面板部
12 左右面板部
13 前面板部
14 付加反射面
15 突起部
16 水平部
17 傾斜部
18 凹部(光路変更部)
19 光抜け部
20 減光部
HL−HR 左右の水平線
VU−VD 上下の垂直線
F1 収束型反射面の第1焦点
F2 収束型反射面の第2焦点
FL 投影レンズのレンズ焦点
Z−Z ランプユニットの光軸
CL1、CL2、CL3 カットオフライン
E エルボー点
LP すれ違い用配光パターン
L1 半導体型光源から放射される光
L2 収束型反射面で反射される光
L3 付加反射面で反射される光
L4 凹部で投影レンズ側以外に反射される光

Claims (3)

  1. 光源として半導体型光源を使用する車両用灯具において、
    楕円を基調とする収束型反射面を有するリフレクタと、
    発光部が前記収束型反射面の第1焦点もしくはその近傍に位置するように配置されている前記半導体型光源と、
    レンズ焦点が前記収束型反射面の第2焦点もしくはその近傍に位置する投影レンズと、
    前記投影レンズと前記半導体型光源との間に配置されていて、前記半導体型光源から放射されて前記収束型反射面で反射された反射光の一部をカットオフして配光パターンのカットオフラインを形成するシェードを有し、かつ、カットオフした反射光を前記投影レンズ側に反射させる付加反射面を有するシェード兼付加リフレクタと、
    を備え、
    前記シェード兼付加リフレクタには、前記配光パターンの下水平カットオフラインおよび斜めカットオフラインを形成する突起部が設けられていて、
    前記付加反射面は、全体に亘って段差が無い反射面であり、
    前記付加反射面の前記突起部の近傍には、カットオフした反射光の一部を前記投影レンズ側以外に反射させる光路変更部が設けられていて、
    前記光路変更部は、前記付加反射面の前記突起部のうち、前記配光パターンの下水平カットオフラインと斜めカットオフラインとの交点から下水平カットオフライン側に対応する箇所に設けられている、
    ことを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記シェード兼付加リフレクタは、中空形状をなす、
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。
  3. 前記光路変更部は、前記付加反射面の前記突起部の近傍に設けられている凹部である、
    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。
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