JP2007517357A - 自動車両ヘッドライト用ランプ - Google Patents

Abstract

自動車両ヘッドライト用のランプ（１，１１，１４，１７）が記載されている。ランプ（１、１１、１４、１７）は、光源を取り囲むバルブ（３）と、バルブの端部に配置され、且つ、ヘッドライトの反射器（２０）内にランプ（１，１１，１４，１７）を支持する働きをするランプベース（２）とを含む。少なくとも１つのレンズ構造（６，１２，１５，１８）が、バルブ（３）内又はバルブ（３）の上側（Ｏ）若しくは下側（Ｕ）に存在する。このレンズ（６，１２，１５，１８）は、光源によって、ランプベースに近接する反射器（２０）の領域の方向に放射される光の少なくとも一部が、さらに前方に位置する反射器の領域に方向変換されるよう構成されている。

Description

本発明は、自動車両ヘッドライトのためのランプ、及び、そのようなランプを備える自動車両ヘッドライトに関する。

一方では、車両の運転者に良好な視界を提供するよう、出来る限り良好な交通空間の照明がヘッドライトによって達成されるべきこと、他方では、接近してくる交通を危険に引き込まないよう、接近してくる交通の眩惑が回避されるべきであることは、実際上、全ての自動車両ヘッドライトのための基本要件である。従って、接近してくる交通の眩惑を確実に排除するために、所謂明暗境界又は遮断が、各規格において、ロービーム機能のために定められてきた。この明暗遮断より下の交通空間のみが照明されるよう、それはランプ及びヘッドライトの構造、並びに、車両へのヘッドライトの据え付け及び調節において留意されるべきである。明暗遮断は、ランプ自体又はヘッドライト内に適切に位置付けられ且つ成形された遮蔽キャップ又はダイアフラムを用いた暗領域の適切な陰影によって、多くの場合に観察される。さらに、如何なる光も明暗遮断より上の暗領域に放射されないよう、ヘッドライトガラス内の光学素子を用いて光の再分配を達成し得る。ランプから横方向に放射される、即ち、ランプ組込状態において水平に互いに対向する側面から流出する光は、双方のシステムにおいて、明暗遮断より直ぐ下の領域に投影されるのが普通である。しかしながら、ランプから上向きに放射される光は、下向きにロービーム領域に反射され、ランプから下向きに放射される光は、ヘッドライト反射器とヘッドライトガラス内のさらなる通常の光学素子との間の協働を通じて、右側通行用のヘッドライトの場合には、主として左側の横領域に放射される。

交通空間の可能な限り良好な照明を、明暗遮断によって与えられる限界内で、具体的には、可能な限り車両の正面でも達成するために、可能な限り多くの光が、明暗遮断線より下の明暗遮断線に極めて近接した許容領域に投影されるよう、ランプ及びヘッドライトは構築されるべきである。ヘッドライト反射器及び／又はヘッドライトガラスの特別な構造は、具体的には、各ヘッドライトのために特別に構築されたランプと共に、明暗遮断より直ぐ下の領域がより一層強力に照明されるよう、光の再分配を達成する能力がある。しかしながら、残念なことに、ヘッドライトの放射動作を最適化するための追加的条件も、ヘッドライトの設計、及び、自動車両正面の所与の設計へのヘッドライトの統合に関する追加的な境界条件を課す。加えて、そのような最適化戦略は、より多数の異なるヘッドライト用に異なる種類のランプが必要であるという結果を招き、結局それは供給業者における交換ランプのためのより高い保管費用を招き、適切な交換ランプが常に迅速に入手可能であることを同程度に保証し得ないという追加的な結果を有するであろう。

ランプが組み込まれるヘッドライトの正確な構造と実質的に無関係に、明暗遮断より直ぐ下の許容領域内の交通空間のより良好な照明を達成し得る、自動車両用のランプを提供することが本発明の目的である。

この目的は、光源を取り囲むバルブと、ヘッドライトの反射器の内部にランプを保持するために、バルブの一端に配置されるランプベースと、バルブの内部又は上側若しくは下側に配置される少なくとも１つのレンズ構造とを有し、レンズ構造は、光源からランプベースに近接する反射器の領域の方向に放射される光の少なくとも一部が、さらに前方に位置する反射器の領域に方向変換される自動車両用のランプによって達成される。ここで、ランプの「上側」及び「下側」という用語は、自動車両ヘッドライト内に組み込まれるランプの通常位置に関する。同様に、「前」及び「後」等の方向表示もこの観点で理解されるべきである。

ランプベースに近接する反射器の交通空間に反射される光源の像は、反射器のさらに前方に位置する領域から反射される像よりも実質的大きい。従って、ランプベースに近接する反射器面の方向に放射される光の前方反射器領域への再分配は、光のより大きな割合が明暗遮断に近接する中央領域に到達することを自動的に達成し、よって、ここでは照明強度が増大される。従って、前方最外側の反射器セグメントに方向変換される光は、明暗遮断に近接して、運転者にとってより重要なさらなる交通領域上の交通空間に入射する。レンズ構造のこの方向変換作用がなければ、光は車両に近接する交通空間にも部分的に投影されるであろう。しかしながら、車両に近接する交通空間内の光は、運転者の安全に余り関係がない。何故ならば、この交通領域において視覚的に知覚される危険に対して適切に反応するために、反応時間は通常不十分であるからである。これに対して、さらに取り除かれた交通領域内のより多くの光は、考え得る危険のより容易且つ早期の認識をもたらすので、より長い反応時間が運転者に可能である。従って、光の総量が同一であるとするならば、交通空間のより良好な照明が達成されると同時に、明暗遮断が観察される点で、抗眩惑条件が満足される。ここでは、ヘッドライト自体、具体的には、反射器、ヘッドライトガラス、ランプホルダ、又は、他の構成部材を特別な手段によって変更することは不要である。有利な効果を得るために、従来的なヘッドライト内に本発明に従ったランプを挿入することで十分である。

従属項は、それぞれ特に有利な実施態様及び本発明のさらなる実施例に関する。

原理的には、レンズ構造を多様な方法で実現し得る。例えば、１つの実施態様において、レンズ構造は、光を所望の反射領域に方向変換する凹レンズを含む。

代替的又は追加的に、レンズ構造は、プリズムも含み得る。特に好適な実施態様において、レンズ構造はプリズムの配列を含み、光源から所望の反射領域への光ビームの想定される方向変換が達成されるよう、プリズムは例えば一種のフレネルレンズを形成する。

ランプベースに近接する反射器の領域の光のさらに前方に位置する反射領域へ向けた所望の再分配を達成するために、バルブの上側又は下側に配置され、且つ、ランプベースの方向に斜め後方に向けられた外側境界面を少なくとも含むようレンズ構造を配置することが心に浮かぶ。バルブを通過する光線はこの境界面で適切に回折され、よって、光はランプベースから離れて前方方向に向けられる。

反射機内の上方方向に放射される光のみが方向変換され、その光が反射器によって直接的に下向きに交通空間内に投影されるよう、そのようなレンズ構造をランプの上側にのみ配置し得る。しかしながら、明暗遮断より下の領域の輝度が再び増大されるよう、交通空間の横方向領域に主として放射される光をより強力に集中するために、適切なレンズ構造をレンズの下側に提供することも代替的又は追加的に可能である。好適な改良された実施態様において、本発明に従ったレンズ構造は、ランプの表面及び／又は下側にのみ、特に好ましくは、下及び上の双方に存在する。他の改良において、ランプは、他の表面、例えば、横方向又は斜め上方若しくは下方にもレンズ構造を有する。

この場合には、レンズ構造は、光源から見られるときに、ランプベース側で実質的にバルブの領域に配置されるのが好ましい。ランプベース方向に後方に又はランプベース方向に斜めに反射器内に放射される光のみが主としてレンズ構造を通過するのに対し、光源によって前方方向に放射される光はレンズ構造によって方向変換されない。

レンズ構造は、ランプベース側でのバルブの後端部から、バルブの前端部の方向に長手バルブ軸に沿って、少なくとも光源の中央領域にまで延在することが極めて好ましい。これは、例えば、光源の中央から長手バルブ軸に沿って後方方向に放射される光の全量が、レンズ構造を上向き又は下向き方向に通過し、よって、方向変換されることを保証する。

レンズ構造は、バルブ壁の適切な成形によってバルブに統合されるのが好ましい。バルブの製造と同時に、例えば、材料が依然として液体又は塑性状態である間にそれらを成形し得るし、或いは、バルブ製造後に、例えば、バルブの外側面の適切な研磨によって、それらを形成し得る。しかしながら、代替的に、別々に製造されるレンズ又はレンズ構造を用いてもよく、それらは、例えば、接着工程においてバルブ壁に対して設けられる。

本発明を広範な種類のランプと共に用い得る。

好適実施態様において、ランプは、その光源として、フィラメント、例えば、白熱コイルを含む。そのようなランプの典型的な例は、よく知られたＨ４ランプのようなハロゲンランプによって形成される。そのようなランプは、概ね１つのバルブ、通常は石英バルブだけを含み、それはフィラメントを直接的に取り囲むが、フィラメントに対して一定距離で取り囲む。この場合には、レンズ構造は、このバルブの上側又は下側の特別な成形によって形成されるのが好ましい。

他の好適実施態様において、ランプはガス放電ランプである。典型的なガス放電ランプは、例えば、高圧ナトリウムランプのような所謂ＨＩＤ（高輝度放電）ランプ、又は、所謂ＭＰＸＬ（ミクロ出力キセノン光）ランプである。そのようなランプは、不活性ガスが充填された通常は石英バルブの内側バルブから成る放電管を含むのが普通である。長手ランプ方向に延びる電極が、相互に一定距離で終端するよう、相互に対向する両端から内側バルブ内に突出する。電極に印加される高電圧による始動後、放電アーク又は照明アークが電極間に安定し、そのアーク光源として用いられる。通常、光源が内在するガス放電ランプの内側バルブは、通常は石英ガラスから成り、且つ、とりわけ紫外線を遮蔽する働きをする外側バルブによって取り囲まれる。そのような放電ランプにおいて、レンズ構造を外側バルブの上側及び／又は下側に統合し、或いは、それらをこのバルブに対して配置することが心に浮かぶ。

しかしながら、代替的に、内側バルブは、関連するレンズ構造を備え得る。これは、レンズ構造が光源に近接して位置付けられ、従って、レンズ構造がより効率的であるという利点を有する。しかしながら、欠点は、内側バルブ内の又は内側バルブでのそのようなレンズ構造の導入は、技術的により複雑でより効果であること、及び、加えて、内側バルブのジオメトリの各変化が、同時に、例えば内側バルブ内の温度分布のような、他のランプパラメータの変化を引き起こすことである。これは次いで放電アークの形成、よって、光分配に対する影響を有する。これに対して、外側バルブ内にレンズ構造を設けることは比較的単純且つ安価であり、光源自体の放射及び効率に対する如何なる影響も有さない。

実際には、単一バルブのみを有するガス放電ランプ、及び、追加的な外側バルブを有する発熱電球とも本発明を実施し得る。さらに、内側バルブ及び外側バルブを有するランプの場合に、適切に協働するレンズ構造を内側バルブ及び外側バルブに配置することも可能である。

本発明は、具体的には、ロービーム機能を有するランプとの使用に適している。何故ならば、所与の明暗遮断より下の可能な限り強力な照明を達成することを試みるときに問題が起こるのは、具体的には、ロービームと共にであるからである。しかしながら、他の自動車両照明における他の目的のためにもランプを用い得ないと言っているわけではない。

原理的には、ランプは１つ以上の光源を含み得る。そのような場合、レンズ構造は、好ましくは、少なくとも光源の１つによってランプベースに近接する反射器の領域の方向に放射される光が、さらに前方に位置する反射器の領域に向かって方向変換されるよう構成される。この例は通常のＨ４ランプであり、それは２つのフィラメントを含み、一方のフィラメントはロービーム機能のために作用し、他方のフィラメントはハイビーム機能のために作用する。この場合には、明暗遮断に近接して所望の照明を達成するために、例えば、ロービーム光源からの光のみが適切に方向変換されるよう、レンズ構造を設け得る。

ランプが右側通行又は左側通行のために特別に設計される他の追加的な素子をもたらさない限り、右側通行用及び左側通行用のヘッドライトの双方に本発明に従ったランプを変更なしで問題なく用い得る。

実施態様及び添付図面を参照して、以下に本発明をより詳細に説明する。

図１乃至５に示されるランプは全て、今のところ自動車両ヘッドライトで圧倒的に用いられている白熱電球である。しかしながら、他の種類のランプ、特に、ガス放電ランプのためにも本発明を等しく良好に用い得る。

図１は、白熱電球１を概略的に示す縦断面図である。白熱電球は、通常、石英ガラス又は類似物から成るバルブ３を含み、バルブはその後端部９でランプベース２に締結されている。真空の中空空間５がバルブ３内に存在し、コイル４が光源４として中空空間内に配置されている。ランプベース２は、通常の方法でその後端部にプラグ接点を有し、コイルを白熱させるよう、自動車回路から得られる電圧がプラグ接点を介してコイル４に印加される。

バルブ３は、長手バルブ軸Ｌの周りに沿って延び、且つ、極めて鈍角な円錐角を備える円錐形の外部形状を有する端壁によって、ベース端部９と反対側の前端部１０で閉塞された、実質的に円筒形バルブ３である。しかしながら、原理的には、バルブ３は実質的に所望の如何なる他の形状をも有し得る。

レンズ構造６が、ランプ１のバルブ３の上側及び／又は下側に配置されている。図１に示される実施態様において、これは一種のフレネルレンズであり、複数の個別のプリズム７を含むプリズム配列を備える。個別プリズム７は、ランプベース２の方向に斜めに外側に延びる境界面８をそれぞれ有する。よって、フレネルレンズ構造６は、概略的に示される効果、即ち、光源４からランプベースに近接する反射器２０の領域に向けられる光線Ｓがプリズムの境界面８で方向転換され、方向転換された光線Ｓ_Ａがさらに前方に位置する反射器２０の領域に入射するという効果を有する。プリズム７がなければ、影響を受けない光線Ｓ_Ｕは破線で示される経路を辿り、反射器２０のさらに後方に入射するであろう。

図２は、フレネルレンズ構造６のこの効果を再び倍尺で示している。ここでは、レンズ構造６を含むバルブ３の部分のみが、明暗遮断の信頼性のある順守をもたらすための、例えば、Ｈ４照明器具に通常あるようなフィラメント４及び遮蔽キャップ２５と共に示されている。この遮蔽キャップ２５は、明暗遮蔽が所望の形状に従うよう、即ち、右側通行の場合には左上方に斜めに、左側通行の場合には右上方に斜めに成形されている。

図２から明らかなように、コイル４の後方領域から後方に放射される光線Ｓは、光線Ｓ_Ａがバルブ３の外側の実線の経路をたどるよう、レンズ構造６の個別プリズム７の境界面８で前方に回折される。プリズム７がなければ、光線Ｓ_Ａは破線をたどるであろう。従って、平均して、光の方向転換Ａは、反射器２０の外側に延びる矢印によって指し示される方向において起こる。

図１も、自動車両ヘッドライトの通常の反射器２０内のランプ１の配置、並びに、反射器２０による、ランプ１、即ち、その光源４に起源する光線Ｓ_Ａの、交通空間への方向転換を概略的に示している。交通空間２１は、ここでは、反射器２０の前方の距離に断面２４で示されている。照明される交通空間２１は、明暗遮断２２によって上側方向に境界付けられ、それより上には、接近してくる交通の眩惑を回避するために、如何なる光も放射されることが許容されない。これは右側通行用のヘッドライト又はランプであるので、明暗遮断は斜めに左上方にのびる。

図１から明らかであるように、このようにして方向変換される光線Ｓ_Ａは、破線矢印によって表示される方向転換されない光線Ｓ_Ｕの場合に比べ、明暗遮断２２に沿ってより強力に中央領域に案内される。

ランプベースに近接する反射器２０の領域に放射される光源４の光が、交通空間２１内においてさらに離れて分配され、且つ、ランプベース２からさらに離れた反射領域に反射される光が、明暗遮断２２より下の中央領域により集中するという効果は、物体距離、即ち、光源４と入射光を交通空間２１に反射する反射面の関連部分との間の距離が、さらに前方に位置する反射領域のために、ランプベースに近接する領域よりも大きいという事実から得られる。光源４の像は、物体距離の増大に伴ってより小さくなるので、これは、ランプベースから離れる反射器２０の前方領域が、光源４を交通空間２１内により小さく投影し、従って、ランプベースに近接する領域よりも光を強力に集中させるという結果を自動的に有する。

図３乃至５は、予想される効果を達成するようランプ１のバルブ３を構築するための代替的な実施態様を示している。

図３において、ランプ１１のレンズ構造１２は、１つの大きなプリズム１３によって単純に形成されている。このプリズム１３は、バルブ壁の上側Ｏ及び下側Ｕが、各傾斜境界面８の形成下で後方に向かって互いに円錐状に接近することで得られる。

図４は、バルブ３の上側及び下側に設けられた僅かな凹レンズ１６によって形成されるレンズ構造１５を備えるランプ１４のさらなる実施態様を示している。バルブの上側Ｏ及び下側Ｕは、バルブ３が、その上側及び下側の双方に、ランプベースに近接する後方領域においてよりも前方領域において、より厚い壁を有するよう成形されている。異なる壁厚の２つの領域間の移行部は、コイル４のほぼ中央領域に、即ち、コイル４の中心を通じ且つ長手バルブ軸Ｌに対して直交して延びる平面Ｍの直ぐ背後のバルブ３の前面から見られるときに存在する。この移行部は、後方に向かって斜めに延びる、バルブ３の僅かに窪んだ外側境界面８として形成されている。

図５は、上側及び下側の双方に、フィラメント４の中心面Ｍの僅かに背後に、単純な凹レンズを備えるより単純な実施態様を示している。

それらがランプベース２に向かって後方に延びる境界面８を有することは、全ての実施態様に共通している。フィラメント４の中心面Ｍの実質的に背後のレンズ構造６、１２、１５、１８の配置は、前方に向けられる光線がレンズ構造６、１２、１５、１８によって影響されないことを保証する。

図６及び７は、比較の目的のために、従来技術のランプ（図６）及び本発明に従ったランプ（図７）による交通空間の照明をもう一度概略的に示している。これらの図面から明らかなように、ランプベースに近接する反射領域から、ランプベースから離れる反射領域への本発明に従った光の方向変換は、同一量の光を条件として、明暗遮断２２に近接する関心のある交通領域のより良好な照明を達成する。

最後に、図面に示され且つ既述中において議論されたランプ１、１１、１４、１７は、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、広範な方法で変更し得る実施例に過ぎないことをもう一度指摘する。よって、具体的には、レンズ構造は、所望の効果を達成するよう、異なる詳細な形状を有し得る。同様に、例えば、プリズム及び凹レンズ、及び／又は、さらなる適切なレンズ素子の組み合わせを備えたレンズ構造のような新規な実施態様を形成するために、多様な実施態様の個々の特徴を組み合わせ得る。完全性のために、不定冠詞(”a”及び”an”)の使用は、各素子が複数存在することを排除せず、「含む」(“comprise”)という動詞の使用は、さらなる素子の存在を排除しないことをさらに指摘する。

交通空間内の照明上でのレンズ構造の効果の概略的な表現と共に、反射器内の本発明に従ったランプの第一実施態様を示す縦断面図（概略的にのみ示されている）である。 図１のレンズ構造をより詳細に示す概略図である。 本発明の第二実施態様に従ったランプを示す縦断面図である。 本発明の第三実施態様に従ったランプを示す縦断面図である。 本発明の第四実施態様に従ったランプを示す縦断面図である。 従来技術に従ったランプを用いた交通空間の照明を示す概略図である。 本発明に従ったランプを用いた交通空間の照明を示す概略図である。

Claims (13)

1. 光源を取り囲むバルブと、
   ヘッドライトの反射器の内側にランプを支持するために、前記バルブの端部に配置されるランプベースと、
   前記バルブの内部又は上側若しくは下側に存在する少なくとも１つのレンズ構造とを有し、
   該レンズ構造は、前記光源によって前記ランプベースに近接する前記反射器の領域の方向に放射される光の少なくとも一部が、さらに前方に位置する反射器の領域に方向変換される、
   自動車両用のランプ。
2. 前記レンズ構造は、凹レンズを有することを特徴とする、請求項１に記載のランプ。
3. 前記レンズ構造は、プリズムを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のランプ。
4. 前記レンズ構造は、プリズムの配列を含むことを特徴とする、請求項３に記載のランプ。
5. 前記レンズ構造は、前記バルブの上側又は下側に配置され、且つ、前記ランプベースの方向に斜め後方に向けられた外側境界面を少なくとも有する、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のランプ。
6. 前記レンズ構造は、前記光源から見られるときに、前記ランプベース側で本質的に前記バルブの領域に位置することを特徴とする、請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のランプ。
7. 前記レンズ構造は、前記ランプベース側での前記バルブの後端部から、前端部の方向に長手バルブ軸に沿って、少なくとも前記光源の中央領域にまで延在することを特徴とする、請求項１乃至６に記載のランプ。
8. 前記レンズ構造は、少なくとも部分的に前記バルブと一体的であることを特徴とする、請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のランプ。
9. 前記光源としてフィラメントを有することを特徴とする、請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のランプ。
10. 前記光源としてアーク放電を有することを特徴とする、請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のランプ。
11. 複数の光源を含み、前記レンズ構造は、前記光源の１つによって前記ランプベースに近接する前記反射器の前記領域の方向に放射される光の少なくとも一部が、さらに前方に位置する前記反射器の領域に方向変換されるよう構成されていることを特徴とする、請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載のランプ。
12. ロービーム機能を有することを特徴とする、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のランプ。
13. 反射器と、請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載されるよう該反射器内に配置されるランプとを有する自動車両ヘッドライト。

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