JP2006522439A - 自動車用の照明ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】所要面積を節約しかつコンパクトな構造を有し、ヘッドライトの効果が高められた車両用のヘッドライトを提供する。
【解決手段】本発明は、多数の照明エレメントチップ（４）を有する少なくとも１つの平面状の照明フィールド（３）と、上記照明フィールドから放射される光束の光路に配置された光学エレメント（２）とを備えた車両用のヘッドライトに関する。上記照明フィールドの照明エレメントチップ（４）は１つの共通の凹設部（５）内に配置されていて、かつ上記凹設部は光の放射方向（８）に向かう側で周縁部（９，２５，３２）を照明エレメントチップに対して立体的な配置で有していることで、所定の輝度勾配（Ｇ，Ｇ‘，Ｇ”）が上記ヘッドライトの光の分布において周縁部（９，２５，３２）の範囲内で形成される。

Description

本発明は、多数の照明エレメントチップを有する少なくとも１つの平面状の照明フィールドと、上記照明フィールドから放射される光束の光路中に配置された光学エレメントとを備えた車両用のヘッドライトに関する。

ドイツ連邦共和国特許公開（ＤＥ−Ａ１）第１０００９７８２号明細書から、多数の照明エレメントチップがマトリックスの形に配置されている車両用のヘッドライトは公知である。多様な照明機能を生じさせるために、多様な照明エレメントチップのグループを制御することができるため、上記照明フィールドの前方に配置された光学エレメントと関係して所定の輝度分布を生じさせることができる。

欧州特許公開（ＥＰ−Ａ２）第１２７０３２４号明細書からも、多数の照明エレメントチップを備えた車両用のヘッドライトは公知であり、その際に、照明エレメントチップの多様なグループが多様な照明機能を生じさせるために制御可能である。多数の照明エレメントチップは、平面状の照明フィールドを形成し、上記照明フィールドは光束を光放射方向に集光レンズとして構成された光学エレメントに向かって放射する。上記光学エレメントは照明フィールドから放射された光束を所定の輝度分布に応じて集光する。

この公知のヘッドライトの場合には、平面状の照明フィールドが二次元のアレイにより形成されていて、上記のアレイ中で複数の照明エレメントチップが緻密に充填されていてかつ規則的にまとめられている。

本発明の課題は、一方で所要面積を節約しかつコンパクトな構造を保証し、他方でヘッドライトの効果を高めるように車両用のヘッドライトを提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、請求項１の上位概念との関連で、照明フィールドの照明エレメントチップが一つの共通の凹設部内に配置されていて、かつ上記凹設部は光放射方向に向かう側で周縁部を照明エレメントチップに対して立体的な配置で有していることで、所定の輝度勾配が上記ヘッドライトの輝度分布において周縁部の範囲内で形成されることを特徴とする。

本発明の好適な実施形態において、上記凹設部が照明エレメントチップを収容するためにカップ状に構成されていて、その際に、上記周縁部は、照明フィールドの底部側から突出する周壁部の自由端部によって形成されている。有利に、上記凹設部は、多数の照明エレメントチップ用の共通のケーシングとして利用することができ、その際に、照明エレメントチップの一部の周縁部に対する意図的な相対的な空間的配置により鮮鋭な明暗境界部の形成が著しく支援される。

本発明の他の実施形態において、上記凹設部の形状もしくは上記凹設部の周縁部もしくは周壁部の形状は、生じさせるべき輝度分布に合わせることができる。上記凹設部もしくは周縁部の形状は、従って、輝度分布を特徴付けるため、この場合に、例えば屈曲部を備えた周縁部を用いて非対称の輝度分布を生じさせることができる。

本発明の他の実施形態において、上記凹設部に光を変換する蛍光体が充填されているため、照明エレメントチップから放射される光は白色光に変換される。有利に、上記蛍光体は注型樹脂中に組み込まれて配置されているため、場所を取らずに一方で光の変換が提供されおよび他方で照明エレメントチップの機械的保護カバーが提供される。

本発明の他の実施形態において、上記凹設部の底面は鏡面加工されて形成されているため、一方で照明効率の向上が達成され、かつ他方で輝度勾配の急峻性に所望のように影響を及ぼすことができる。

本発明の他の利点は、他の引用形式請求項によりもたらされる。

有利なことに、本発明は、照明エレメントチップと空間的に関連する選択された、照明フィールドの周縁部により、ヘッドライトの輝度分布において比較的鮮鋭な明暗境界部の形成が可能となる。本発明の基本思想は、多数の照明エレメントチップを、周縁部に対して空間的配置で位置決めするため、輝度分布において周縁部に対して垂直の線に沿ってより急勾配な輝度勾配が形成されている。それにより、前方に位置する光学エレメントとの関係で、著しく改善されて形成された明暗境界部を生じさせることができる。

本発明の実施例を次に図面を用いて詳細に説明する。

図１ａ〜図４ｂの第１の実施形態による車両用のヘッドライトは、主に照明プレート１および光学エレメント２からなり、これらは公知の様式および方法で図示されていないヘッドライトケーシング内に固定されている。これとは別に、複数の照明プレート１が設けられていてもよく、この複数の照明プレートが組み合わされて１つの共通の配光分布を生じさせる。

上記照明プレート１は、三角形の照明フィールド３を有し、この照明フィールド３内に多数の照明エレメントチップ４が配置されている。

図２および３からより良好に見て取ることができるように、上記照明プレート１は凹設部５を有し、この凹設部５の底部側６に照明エレメントチップ４が固定されている。上記凹設部５はカップとして構成されていて、この場合に、底部側６から周縁で直立する周壁部７は照明フィールド３の光放射方向８の方向に向かって延びている。周壁部７の自由端部は、周縁部９を形成し、この周縁部９から凹設部５との境界をなす、照明プレート１の前面１０が平面状に延びている。上記照明プレート１は長方形に構成されている。

底部側６は、その輝度分布を改善するために鏡面加工されて形成されていることができる。

図１ａから明らかとなるように、照明プレート１は前面１０で光学エレメント２の光入射面１１に当接している。

上記光学エレメント２は、ライトガイドエレメントとして利用され、かつ光放射方向８で凸型の光放射面１２を有している。

図１ｂには、このヘッドライトの配光分布が示されており、その際に、照明フィールド３の異なる領域Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３は、輝度分布の異なる強度I_１、I_２、I_３を生じさせる。

特に図４ａおよび４ｂから明らかなように、照明エレメントチップ４は上から見て三角形の凹設部５中に、同様に三角形の配置で位置決めされていて、この場合、三角形の凹設部５の有利な周壁部７′に向かった照明エレメントチップ４と上記周壁部７′との距離はわずかである。有利に、照明エレメントチップ４は対応する周壁部７′に直接当接する。照明エレメントチップ４と他の周壁部７″との間の空間は、集光性または光変換性の添加物を有する充填材によって充填されている。照明エレメントチップ４は、注型材料１３により完全に覆われているのが有利であり、この注型材料１３は底部側６から前面１０が延設される平面にまで及んでいる。この注型材料１３は、特に光変換性の蛍光体を有し、この光変換性の蛍光体によって、上記照明チップ４から放射される青色光は加法混色により白色光へと変換される。

上記照明エレメントチップは、１ｍｍ^２のサイズを有する体積放射装置として構成されている。上記照明エレメントチップ４は、その横方向の、つまり主要放射方向に対して垂直方向に光を放射できるように構成されている。この照明エレメントチップ４は、有利に発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）として構成されている。

図４ｂによる線ａおよびｂに沿った輝度分布Ｌから明らかなように、照明エレメントチップ４のそれぞれの周壁部７，７′，７″に対する横方向の距離は、輝度勾配Ｇの曲線に著しく影響を及ぼす。有利な周壁部７′の範囲内での勾配Ｇ′は比較的大きく構成されている、つまり輝度分布はこの範囲内で急激な上昇を示すため、光学エレメント２との関連で、比較的鮮鋭な明暗境界部ＨＤＧを達成することができる。周壁部７″の範囲内の他の移行部は、わずかな輝度勾配Ｇ″を有する。

図５ａ〜６ｂによるヘッドライトの第２の実施形態の場合には、照明プレート２０は長方形の照明フィールド２１を備えている。上記照明プレート２０は、光学エレメント２３の底面２２に当接している。上記光学エレメント２３は円弧状の反射面２４を有し、この反射面２４は自由曲面の様式で形成されているため、図５ｂによる輝度分布が生じる。

図６ａおよび６ｂから見て取ることができるように、上記照明エレメントチップ４は有利な周壁部２５′に比較的近くに接しているため、比較的大きな輝度勾配Ｇ′を達成することができる。この輝度勾配Ｇ′は、比較的鮮鋭な明暗境界部ＨＤＧを可能にし、その際、明暗境界部ＨＤＧ（１５゜表示）の非対称な曲線が、光学エレメント２３の反射面２４の胴の膨らんだ形状によって生じる。

図５ｂには、最大強度Ｉ_２が示されていて、この最大強度Ｉ_２は、４つの照明エレメントチップ４により幅および形状が規定される。明暗境界部ＨＤＧでの強度Ｉ_１は、有利な周壁部２５′の範囲内で輝度Ｌ_１の著しい低下により決定される。照明エレメントチップ４と他の周壁部２５″との距離は、相応する輝度勾配Ｇ″が平面状に構成されるような大きさで選択される。照明エレメントチップ４と周壁部２５との距離は、輝度低下の勾配についての基準もしくは輝度勾配Ｇの大きさについての基準である。

図７ａ〜８ｂによる第３の実施形態の場合には、照明プレート３０は非対称に構成された照明フィールド／凹設部３１を備えている。この照明フィールドもしくは凹設部３１は、前述の実施例と同じく周壁部３２により規定されており、その際、有利な周壁部３２′は屈曲箇所３３を有し、上記屈曲箇所３３から周壁部３２′の部分が５０゜の角度で更に延設されている。上記屈曲箇所３３により分けられた周壁部３２′の２つの部分で、側壁部によって照明エレメントチップ４が直接当接しているため、明暗境界部ＨＤＧの形成のためにより大きな輝度勾配Ｇ′が形成される。

図７ａおよび７ｂから明らかなように、レンズとして構成された光学エレメント３４が設けられており、この光学エレメント３４は照明プレート３０に対して一定の距離で配置されている。有利な周壁部３２′に沿って延設されている照明フィールドの下側の領域Ｌ_１は、配光分布の強度範囲Ｉ_１に対応し、この周辺部に明暗境界部ＨＤＧが延在している。照明フィールドの上側の領域Ｌ_２は、標準化された距離で配置された測定スクリーン上に映し出された配光分布の下側の強度領域Ｉ_２を映し出す。上記照明プレート３０は、レンズ３４の焦点面に配置されているのが有利である。

前述の実施例において、凹設部の大部分が照明エレメントチップ４により占められているが、しかしながら明暗境界部ＨＤＧの形成のために照明エレメントチップ４のグループと周縁部との間の距離は比較的わずかにまたはゼロに選択されていることが共通している。照明フィールドの多様な形状は、多様な配光分布の形成のために、特にそれぞれの基準光、非対称の光または他の光の配置の形成のために、単独でまたは組み合わせて使用することができる。このように形成されたヘッドライトは、例えばロービーム機能、ハイビーム機能、高速道路用ビーム機能および／またはカーブ用ビーム機能の形成のために利用することができる。

本発明の第１の実施形態の図式的な斜視図を表す。 図１ａによるヘッドライトの配光分布を表す。 図１ａによる多数の照明エレメントチップを有する、ヘッドライトの照明プレートの斜視図を表す。 図２による線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図を表す。 図１ａによるヘッドライトの照明フィールドもしくは図２によるヘッドライトの照明プレートを上から見た図を表す。 線ａおよびｂに沿った図４ａによる照明フィールドの輝度分布を表す。 第２の実施形態によるヘッドライトの斜視図を表す。 図５ａによるヘッドライトの配光分布を表す。 図５ａによるヘッドライトの照明フィールドを上から見た図を表す。 線ａおよびｂに沿った図６ａによる照明フィールドの輝度分布を表す。 第３の実施形態によるヘッドライトの斜視図を表す。 線ａおよびｂに沿った図７ａによる照明フィールドの配光分布を表す。 図７ａによるヘッドライトの照明フィールドを上から見た図を表す。 線ａおよびｂに沿った図８ａによる照明フィールドの輝度分布を表す。

Claims (10)

1. 多数の照明エレメントチップを有する少なくとも１つの平面状の照明フィールドと、前記照明フィールドから放射される光束の光路中に配置された光学エレメントとを備えた、車両用のヘッドライトにおいて、照明フィールド（３，２１，３１）の照明エレメントチップ（４）は共通の１つの凹設部（５）内に配置されていて、かつ前記凹設部（５）は光放射方向（８）に向かう側で周縁部（９，２５，３２）を照明エレメントチップ（４）に対して立体的な配置で有していることで、所定の輝度勾配（Ｇ，Ｇ′，Ｇ″）が前記ヘッドライトの配光分布（Ｌ）において周縁部（９，２５，３２）の範囲内で形成される、車両用のヘッドライト。
2. 凹設部（５）は、照明フィールド（３）の光放射方向（８）に対して垂直方向に延設されかつ凹設部（５）の底部側（６）から突出する周壁部（７，７′，７″）によってカップ状に構成されていて、前記周壁部（７，７′，７″）の底部側（６）とは反対側に周縁部（９）が延設されている、請求項１に記載のヘッドライト。
3. 周縁部（９）は、照明フィールド（３）の主要放射方向に対して垂直方向に配光している同一平面上に周設されている、請求項１または２に記載のヘッドライト。
4. 周壁部（７，７′）および／または周縁部（９）の形状は、前方に位置する光学エレメント（２，２３，３４）と関係して所定の輝度分布が生じるように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のヘッドライト。
5. 凹設部（５）の周壁部（７，７′）および／または周縁部（９）は、上から見て長方形または三角形または扇形に構成され、周縁部（３２，３２′）は非対称の明暗境界部（ＨＤＧ）の形成のために屈曲箇所（３３）を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のヘッドライト。
6. 複数の発光ダイオードチップ（４）は、明暗境界部（ＨＤＧ）を生じさせる周縁部（９）を有する周壁部（７，７′）に少なくとも直接当接するように配置されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のヘッドライト。
7. 凹設部（５）に光を変換する蛍光体が充填されていて、照明エレメントチップ（４）から放射される光は白色光に変換される、請求項１から６のいずれか一項に記載のヘッドライト。
8. 光を変換する蛍光体が凹設部（５）をカバーする注型樹脂中に組み込まれている、請求項１から７のいずれか一項に記載のヘッドライト。
9. 凹設部（５）の底部側（６）は鏡面加工されて形成されている、請求項１から８のいずれか一項に記載のヘッドライト。
10. 照明フィールド（３）が照明プレート（１）中に組み込まれていて、その際に、凹設部（５）は光放射方向（８）に対して垂直方向に延設される照明プレート（１）の前面（１０）に取り囲まれている、請求項１から９のいずれか一項に記載のヘッドライト。

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