JP2004207235A - 車両前照灯用の照明モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】車両前照灯用の照明モジュール（１）を提供する。
【解決手段】本発明は、遮光型光ビーム用の車両前照灯用の照明モジュール（１）で、特に発光ダイオードと共に用いるよう設けたものに関する。このモジュールは、光線を反射する実質楕円形状面（６）を有する第２の反射鏡（２）と、第１の反射鏡（２）の第１焦点（Ｆ１）に近接配置した少なくとも一つの光源（５）を有する。このモジュール（１）はまた、遮光すなわち減光出力ビームを生成する第２の反射鏡（３）を含み、この反射鏡の焦点を、第１の反射鏡の第２焦点（Ｆ２）に近接配置してある。このモジュールはさらに、反射頂面（８）を有し、かつ第１の反射鏡と第２の反射鏡の間に位置させた第３の反射鏡、すなわち屈曲器（４）を含む。この第３の反射鏡は、第１の反射鏡（２）の第２焦点（Ｆ２）に近接配置した遮光エッジ（９）を有し、それによって、光ビーム内に遮光を形成している。光源（５）は、発光ダイオードである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、限定的ではないが、発光ダイオードと共に用いるようになっている、防眩目的の遮光型光ビームを生成する車両前照灯用の照明モジュールに関する。

防眩ビームとも呼ばれる遮光型光ビームは、一般に、方向限界、或いは遮光を有し、それを越える照射光を低照度とする光ビームを意味するものとされている。

防眩ビーム光或いは減光ビーム光、及び霧灯光は、現行の欧州法制に適合する遮光光ビームの例である。

通常、楕円前照灯の遮光は、輪郭が適切に定められ、楕円反射鏡と集束レンズの間に軸方向に設けられた垂直板の形をなしている反射鏡の第２焦点に近接配置したマスクを用いてなされる。

このマスクは、光源が発して反射鏡が集束レンズの焦面下部に反射した光線を隠すという機能を有する。この光線は、マスクが全く存在しない場合には、遮光ライン上方の前照灯により照射される。

しかし、この種の解決策には、幾つかの問題がある。

すなわち、この種の前照灯の不利な点は、光源が照射する光束の相当部分が、マスクの背面で消散されることにある。

別の解決策は、光源とフレネルレンズ又は複合面種反射鏡を用いる照明モジュールを作成することである。遮光ラインを作り出すには、法定光ビームをもたらす調整を行なうのに用いられる評価スクリーン上に、光源像の端部を整列させる必要がある。

しかし、この解決策にも、若干の問題がある。ちなみに、光源がダイオードである場合には、全光遮光は非常に困難である。これは、ダイオードに対応する仮想光源の像が、概ね丸くぼやけており、丸い形状の対応像を整列させることで、明瞭な遮光ラインを生成することが極めて複雑化するからである。

この問題は、ダイオードを有するダイヤフラムを使用することにより克服できるが、ダイオードにより生成された大量の発光エネルギが、そこで消失されることになる。

しかも、最良の性能を有する公知のダイオードの照射表示器は複雑であり、ダイオードの直接像から、均一なビームを得ることは非常に困難である。

本発明は、光源としてダイオードを用いたときに、明瞭な遮光をもたらす遮光型光ビームを生成し、均一な光ビームをもたらすとともに、マスクの使用を排除して、光束の損失の低減をもたらす車両前照灯用の照明モジュールを提供することを目的とするものである。

本発明の第１の態様によれば、遮光型光ビームを生成する車両前照灯用の照明モジュールであって、
光線を反射する実質楕円形状面を有する第１の反射鏡と、
前記第１の反射鏡の第１焦点の近傍に配置された少なくとも１つの光源を含み、
前記モジュールが、さらに、
遮光出力ビームを生成する第２の反射鏡であって、その焦点が、第１の反射鏡の第２焦点の近傍に配置してある前記第２の反射鏡と、
いわゆる屈曲器である第３の反射鏡であって、その上面が反射面であり、第１の反射鏡と第２の反射鏡の間に位置して、いわゆる遮光エッジであるエッジを有し、前記第１の反射鏡の第２の焦点の近傍に配置してあり、それによって、光ビーム内に遮光を形成する前記第３の反射鏡を含み、かつ
前記光源が、発光ダイオードであることを特徴とするものである。

本発明によれば、光源から照射される光束の大部分は、モジュールが生成する光ビームに用いられる。

しかも、本発明による照明モジュールは、光源としてダイオードを用いたときに、明瞭な遮光ラインをもたらすが、それは、遮光エッジの像を前方へ投射するからである。そのため、光ビーム中の遮光形状は、遮光エッジの輪郭により決まる。

さらに、本発明になるモジュールは、第１の反射鏡の第２焦点において、光源像を「混合」する楕円形状照明モジュールの一特性を利用しており、これによって、生成光ビームの均一性を改善している。

最後に、レンズを利用するシステムと比べて、この種のモジュールは、改善された光学的性能を有する。ちなみに、レンズ内のガラス質反射によらず、第２の反射鏡の反射面の非単一反射係数のために、エネルギ損失はより小となる。

本発明の第１実施形態では、前記第２の反射鏡は、光線反射用の実質的放物面を有する。

本発明の第２実施形態では、前記第２の反射鏡は、光線反射用の複合面種反射鏡である。

好ましくは、前記第１の反射鏡の光軸は、前記第２の反射鏡の光軸と一定角度を画成し、それによって、前記第１の反射鏡が、前記第２の反射鏡が反射する光線と交差しないようにされる。

この角度を選択し、半空間にだけ照射するダイオードの特性を利用することにより最適化し、これにより、第１の反射鏡が、第２の反射鏡が反射する光束の一部と交差しないようにしてある。

本発明の好適な実施形態では、前記遮光エッジは、前記第２の反射鏡の前記光軸を含み、かつ前記第１の反射鏡の光軸と前記光源の前記光軸が画成する平面に対し、９０度をなす平面内の前記第２の反射鏡の焦線と実質的に同一の輪郭を有する。

この種の輪郭は、第２の反射鏡の光軸からの距離が増す放物面の場合に、第２の反射鏡内の光学収差を補償して、遮光ラインを改善させることができる。

別の実施形態では、前記遮光エッジは直線である。この場合、遮光ラインは、複合面種からなる第２の反射鏡を利用することにより、改善することができる。

好ましくは、前記第１の反射鏡の実質放物面は、前記第１の反射鏡の前記光軸周りの実質渦巻体である物体の一定の角度範囲部分により画成してあり、かつ前記一定の角度範囲部分は、前記第３の反射鏡の前記反射面の上方に垂直に延びている。

好ましくは、本発明になるモジュールは、互いに近接する複数の光源を含み、それらを、概ね前記第１の反射鏡の光軸とほぼ直角をなす方向に整列させてある。

本発明のモジュールは、好ましくは、前記第２の反射鏡の光軸沿いに、前記第３の反射鏡を変位させる手段を含む。

かくして、例えば防眩前照灯用の遮光型光ビームと同時に、例えば巡航前照灯を目的とする全く遮光しない光ビームをもたらすモジュールを得ることができる。

本発明の第２の態様によれば、前記第１と第２と第３の反射鏡を、一体部品で製作したことを特徴としている。

モジュールの肉厚の薄さにより、薄肉部材付きの引き抜き部品を用いることなく、全ての反射鏡を、鋳型内で一度に射出成形することができる。

本発明の好適な特徴によれば、前記部品は、熱可塑性材料と熱硬化性材料と射出金属からなる群から選択された材料の成形により得られる。

使用する材料は、反射部分を例えばアルミニウムにより金属被覆したＰＰＳ（フェニレンポリサルファイド）種の標準的な熱可塑性材料とすることができる。本発明の製造方法は、安価であるという利点を有する。この材料は、熱硬化性材料とすることもできる。これにより、特に光源がフォトダイオードである場合、この光源から熱を奪う放熱器又は冷却手段を設けることが必要となると思われる。

使用する材料は、アルミニウム種の射出金属とすることもできる。これにより、放熱器を使用する必要性はなくなるが、それは、部品自体の金属を介して、熱を直接奪うことができるからである。

第２の実施形態では、前記部品はプレス成形されている。

本発明の第３の態様によれば、法定防眩ビームを生成する前照灯は、本発明による複数の照明モジュールを備え、該モジュールの構造は、互いに実質上同一であり、かつ互いに実質的に平行に配置されている。

本発明のさらなる特徴ならびに利点は、単に例示のためのものであって、決して限定的ではない本発明の実施形態の以下の説明により明らかになると思う。

全ての図において、共通の要素には同一の符号を付してある。

図１の線図は、本発明になる車両前照灯用の照明モジュール１の側面図である。

このモジュール１は、第１の反射鏡２と第２の反射鏡３と第３の反射鏡４と光源５を有する。

第１の反射鏡２は、２つの焦点Ｆ１，Ｆ２と、光軸Ａ１と実質楕円形状反射面６を有する楕円形状反射鏡である。

実質楕円形状面６は、実質渦巻体である物体の一定の角度範囲部分の形に作ってあり、図面の平面に対して直角をなし、光軸Ａ１を含む軸平面上に位置する半空間内に延びている。例では、面６は半楕円体である。

しかし、面６が完全に楕円形状ではなく、モジュール１が作り出す光ビーム内で、配光を最適化するべく設計された幾つかの特定の輪郭としてもよいことに留意されたい。これは、第１の反射鏡２が完全な渦巻体でないことを意味する。

光源５は、第１の反射鏡２の第１の焦点Ｆ１に、実質的に整列させてある。

光源５は、好ましくは、その光エネルギの大部分を、ほぼ楕円形状面６の反射内面へ向けて照射する発光ダイオードである。

第２の反射鏡３は、第１の反射鏡２の第２焦点Ｆ２とほぼ一致する焦点と、光軸Ａ２と、反射面７を備えている。

光軸Ａ２は、照明モジュール１を備える車両（図示せず）の長手方向軸と実質的に平行である。

光軸Ａ１は、光軸Ａ２と角度αを形成している。角度αは、図１に示す如く、９０度に等しいが、以下の説明から分かるように、他の値とすることもできる。

本発明の第１実施形態では、反射面７は、ほぼ放物線状をなし、その放物線の軸を、光軸Ａ２としてある。

屈曲器とも呼ばれる第３の反射鏡４が、第１の反射鏡２と第２の反射鏡３の間に配置され、これは、少なくとも１つの反射上面８と、遮光エッジと呼ばれる前端エッジ９を有する。

この遮光エッジ９は、第１の反射鏡２の第２の焦点Ｆ２の近傍に位置している。

図１に示す如く、このエッジ９は、直線であるが、この後で判る如く、ほぼ放物面７の像面湾曲を補償するべく、エッジ９の輪郭を修正することができる。

本発明による照明モジュール１の動作原理は、次の通りである。

この点について、光源５が発する３本の光線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を、この目的のために考察する。

光源５を、第１の反射鏡２の第１の焦点Ｆ１に配置してあるため、光源５が発する光線の大部分は、内面６で反射された後、第２の焦点Ｆ２へ向けて、或いはその近傍へ向け送られる。このことは、遮光エッジ９沿いに進む光線Ｒ１にとっては当てはまる。この光線Ｒ１は、そこで、第２の反射鏡３の面７で、第２の反射鏡３の光軸Ａ２に実質平行な方向へ反射される。

しかし、他の光線は、内面６で反射された後、屈曲器４の表面８で反射させられることになる。このことは、光線Ｒ２についても当てはまる。光線Ｒ２は、そこで放物面７で再度反射され、この反射は、図１に見る平面図の左方へ遷移させられる。光線Ｒ２は、そこで、光ビーム中の遮光ラインの下側へ照射される。面８上に光線Ｒ２が反射されないので、光線Ｒ２が受光されることはない筈である（何故なら、それは遮光ライン上方に位置するようになるからである）。

光線Ｒ３により象徴される種の他の光線は、遮光エッジ９の上方を通過する。その場合、光線Ｒ３は、光ビーム中の遮光ラインの下側にも照射される。

本発明の照明モジュール１の１つの利点は、マスクを含む従来の照明モジュールで起きていたように、それが光源５から照射された光線の主要部を隠すことがないことである。

反射面８により、第１の反射鏡２の楕円形状面６により、第２の焦点Ｆ２へ向けて反射された光源５の像を、偏向すなわち屈曲させることができる。この像の屈曲により生成される「屈曲」は、第２の反射鏡３により反射される光ビーム中の遮光ライン全体の形成に寄与する。

角度αを選択し、半空間にのみ照射する発光ダイオードの特性を用いることにより最適化され、これにより、第１の反射鏡２が第２の反射鏡３により反射された光束の一部を邪魔しないようにしてあることに留意されたい。

本発明の例示として選択した角度αは９０度に等しいが、この角度を、９０度よりも大きくして、よりコンパクトなモジュールとし、第２の反射鏡３が反射する光束の一部を、第１の反射鏡２に邪魔させないようにすることもできる。

遮光エッジ９は直線であるとして考察してきた。この前提は、放物面９の像面湾曲が無視できることを意味する。

放物線状内の相当の光学収差を厳密に補償するため、光軸Ａ２からの距離の増大に合わせ、図１に示した直線エッジを、複合形状を有するエッジをもって置換することができる。

ちなみに、図２は、光軸Ａ２を含む平面内にあって、図１の面に対して直角をなす遮光エッジ９の輪郭１０を示す。

この輪郭１０は、第２の反射鏡の焦線をほぼ辿り、光軸Ａ２を含み、かつ図１の製図面に対し直角をなす平面と、第２の反射鏡の最良の焦点軌跡との交点にこの焦線が対応する。図面は、第１の反射鏡２の光軸Ａ１と光源５の光軸により画成される平面である。

さらなる解決策は、直線の遮光エッジを保持し、遮光を改善して、第２の反射鏡の光軸に沿う光の分布を制御するよう設けた複合種の面をもって、第２の反射鏡の実質放物面を置換することである。

図３は、本発明による照明モジュールを示す斜視図である。第２の反射鏡３の光軸Ａ２と、第１の反射鏡２の光軸Ａ１との間の角度を、約１２０度とし、コンパクトなモジュールとし、第２の反射鏡が反射する光束の一部が、第１の反射鏡２により邪魔されないようにしてある点を除き、この照明モジュール１は、図１に示したモジュール１と同一である。

これらの３個の反射鏡２，３，４は、どれも単一の部品１の一部として製作してある。

小さな肉厚ｅの部材１により、薄肉部材付き引き抜き部品をもたない鋳型内で、全ての反射鏡を一度に射出成形することができる。このモジュール１は、リブ１１も有する。第３の反射鏡４の反射面が、互いに傾斜されてＶを画成し、遮光エッジ９が第２の反射鏡３の焦線をほぼ辿る輪郭を有するようにした２つの平面８Ａ，８Ｂを含むことに留意されたい。このＶ字形の輪郭は、理論上の焦点軌跡の近似に過ぎず、他の湾曲輪郭を用いることができる。

第１実施形態では、使用する材料を、ＰＰＳ（フェニレンポリサルファイド）種からなる標準的な熱可塑性材料、或いは熱硬化性材料とし、反射部を、例えばアルミニウムをもって金属被覆することができる。この種の構造は、安価であるという利点がある。

しかし、第１の実施形態では、光源がフォトダイオードであるときに、光源からの熱を奪う放熱手段を設けることが必要である。

第２の実施形態では、使用する材料を、アルミニウム種の射出金属とすることができる。このようにすると、冷却手段の必要性を排除するが、それは、金属の特性を放熱に用いることが出来るからである。

本発明は、言うまでもなく、上記の実施形態に限定されない。すなわち、上記の製造方法は、射出プロセスを利用しているが、プレス成形を用いることもできる。

同様に、本発明のモジュールを、一体部品として製作するものとして説明してきたが、様々な反射鏡を、個別に出来る限り製作することが出来る。

さらに、上記した光源は、フォトダイオードであるが、光ファイバの自由端などの別種の光源とすることもできる。また、楕円形状種の集光器の第１焦点、すなわち、集光器の第２焦点の高さに位置する光の出口に位置する任意のランプを利用することもまた可能である。

本発明による照明モジュールの光線路を示す概略側面図である。 本発明による照明モジュールの遮光エッジの輪郭を示す図である。 本発明による照明モジュールの斜視図である。

符号の説明

１ 照明モジュール
２ 第１の反射鏡
３ 第２の反射鏡
４ 第３の反射鏡（屈曲器）
５ 光源
６ 実質楕円形状面
７ 実質放物面
８ 反射上面
８Ａ，８Ｂ 平面
９ 遮光エッジ
１０ 輪郭
１１ リブ
Ａ１，Ａ２ 光軸
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 光線
α 角度

Claims (13)

1. 遮光型光ビームを生成する車両前照灯用の照明モジュール（１）であって、
   光線を反射する実質楕円形状面（６）を有する第１の反射鏡（２）と、
   前記第１の反射鏡（２）の第１焦点（Ｆ１）の近傍に配置された、少なくとも１つの光源（５）を含み、
   遮光出力ビームを生成する第２の反射鏡（３）であって、その焦点が、第１の反射鏡（２）の第２焦点（Ｆ２）の近傍に配置してある前記第２の反射鏡と、
   いわゆる屈曲器である第３の反射鏡（４）であって、その上面（８）が、反射面であり、前記第１の反射鏡（２）と前記第２の反射鏡（３）の間に位置して、いわゆる遮光エッジであるエッジ（９）を有し、前記第１の反射鏡（２）の第２焦点（Ｆ２）の近傍に配置してあり、それによって、前記光ビーム中に前記遮光を形成する第３の反射鏡をさらに含み、かつ
   前記光源（５）が発光ダイオードである
   ことを特徴とする照明モジュール。
2. 前記第２の反射鏡（３）は、光線を反射する実質放物面（７）を有することを特徴とする請求項１記載のモジュール（１）。
3. 前記第２の反射鏡は、光線を反射する複合面種反射鏡であることを特徴とする請求項１記載のモジュール（１）。
4. 前記第１の反射鏡の光軸（Ａ１）は、前記第２の反射鏡の光軸（Ａ２）と角度（α）を画成しており、それによって、前記第１の反射鏡（２）が、前記第２の反射鏡（３）が反射する光線と交差しないようにしてあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモジュール（１）。
5. 前記遮光エッジ（９）は、前記第２の反射鏡（３）の前記光軸（Ａ２）を含みかつ前記第１の反射鏡の光軸（Ａ１）と前記光源（５）の前記光軸が画成する平面に対し、９０度をなす平面内の前記第２の反射鏡の焦線と実質同一の輪郭（１０）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のモジュール（１）。
6. 前記遮光エッジ（９）は直線であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のモジュール（１）。
7. 前記第１の反射鏡（２）の実質楕円形状面（６）は、前記第１の反射鏡の前記光軸周りの実質渦巻体である物体の一定の角度範囲部分により画成してあり、かつ前記一定の角度範囲部分が、前記第３の反射鏡（４）の前記反射面（８）の上方に垂直に延びていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のモジュール（１）。
8. 互いに近接した複数の光源を含み、それらを、前記第１の反射鏡（２）の前記光軸（Ａ１）に対してほぼ９０度をなす方向に整列させてあることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のモジュール（１）。
9. 前記第３の反射鏡（４）を、前記第２の反射鏡（３）の前記光軸（Ａ２）に沿って変位させる手段を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のモジュール（１）。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のモジュールを製造する方法であって、
    前記第１と第２と第３の反射鏡を一体部品として製造することを特徴とする前記方法。
11. 前記部品を、熱可塑性材料と熱硬化性材料と射出金属からなる群から選択した材料を成形して得ることを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 前記部品は、プレス成形してあることを特徴とする請求項１０記載の方法。
13. 調整防眩ビームを生成する前照灯であって、請求項１〜９のいずれか１項に記載の複数の照明モジュールを含み、該モジュールは、その構造において、互いに実質的に同一であり、かつ互いに実質的に平行に配置されていることを特徴とする前記前照灯。

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