JP2009076481A - グレア制御を有する自動車ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】自動車のヘッドランプに使われる、管状の部分を持ったランプ外囲容器を含むランプカプセルを提供する。
【解決手段】ランプカプセルにおいて、電気エネルギーにより賦活されたときに光を放射するための、間隔を開けられて配置された、第１と第２のフィラメントがランプ外囲容器内に取り付けられている。ランプカプセルはさらに、１つ以上の光を減衰する軸方向の縞をランプ外囲容器上に有する。軸方向の縞は、第１のフィラメントにより放射され、第２のフィラメントにより反射された光を遮るために、ランプ外囲容器に配置される。ランプカプセルはさらに、ランプ外囲容器の透明な領域の上部と下部の境を画定するために、外囲容器の両端またはその近くに、光を減衰するリングを有することもできる。フィラメントの支持構造は、光の遮りとそれた反射を制限するために、第１と第２フィラメントを含む平面に配置される支持導線を備えることもできる。
【選択図】図３

Description

関連した出願への相互参照
出願人は１９９７年４月２８日に出願された、暫定出願Ｎｏ．６０／０４４，２５５の利益を主張する。
この発明は自動車のヘッドランプのためのランプカプセル、さらに詳しくは、自動車のヘッドランプ応用での少ないギラツキ（グレア（glare））を発生するランプカプセルに関する。

自動車のヘッドランプは通常、反射板の焦点に、または近くに位置するように、反射板の中に取り付けられるランプカプセルを含む。ランプにより放射された光は、反射板によって前方方向へ向けられる。ランプカプセルは通常、ハイ（high）ビームパターンで水平方向に向けられるハイビームフィラメントと、ロー（low）ビームパターンで水平方向より下に向けられるロービームフィラメントを含む。自動車のヘッドランプの設計と構成に関する課題の１つは、対向車の運転手が道路や他の車を見る能力を減ずる、望まれパターン（特にロービームパターンで）の外側に放射される制御されない光を最小化することである。この制御されない光はグレア（glare）と呼ばれる。

典型的なロービームパターンは、水平面より上に少しだけ光が投射されるか、全く投射されないことを要求し、さらに、最大のホットスポットが水平面よりすぐ下に投射されることを要求される。フィラメントサイズと内部及び外部の制御されない反射等の要因は、散乱の元となるパターンを引き起こし、シャープな水平面の移行線（transition line）を達成することを難しくする。１つのアプローチはロービームを水平線より少し下側に向けることである。これは、望まれる照明を下方の道路に向けることで減少させ無駄にするが、グレアを減少させる。もう１つのアプローチは望まれない光を遮ることである。しかしながら、いかなる遮りもランプによって発生する全体の照明を減少させ、それにより、ランプの効果を減少させる。それゆえ、ロービームパターンの改善、特に、逆効果を最小にしながら、水平面の移行線をシャープにすること、の要求がある。

２つのフィラメントを持ったランプカプセルにおいて、ロービームフィラメントからの光は、接近した範囲でハイビームフィラメントに降りかかり、ハイビームフィラメントが低いレベルでロービームフィラメントの方向に照らされたようになる。ロービームフィラメントに面してない領域は暗いままである。それゆえ、ハイビームフィラメントからの光は反射板に投射され、視野に反射される。ハイビームフィラメントからの光は、ハイビームフィラメントが部分的に照射されたように反射され、ハイビームフィラメントのゴーストイメージを発生する。よって、ロービームフィラメントが照射されたときに照射を受けるべきでない領域である、水平面の上に光が投射される。実質的に、ハイビーム動作中のランプ強度への影響無しに、ロービーム動作中のハイビームフィラメントのこのゴーストイメージを減少または除去することが望まれる。

自動車のヘッドランプは、ハイビームとロービームのフィラメントが望まれたランプカプセル内の位置に保持され、電気エネルギーをフィラメントに伝える、フィラメント支持構造を含む。フィラメント支持構造は通常、全ての予想される環境でフィラメントを保持するための硬度を持った伝導の支持導線を含む。フィラメント支持構造は、フィラメントから放射される光の遮りを制限し、ビームパターンに逆効果を与える、それた反射を制限するように配置されるべきである。さらに、フィラメントのランプ外囲容器内の位置とお互いの関係は、ビームパターンと全体の性能とランプカプセルの柔軟性に重大な効果をおよぼす。

本発明の第１の様相によって、ランプカプセルが与えられる。ランプカプセルは、管状の部分、管状部分の一方の端を閉じるドームともう一方の端を閉じる封止を含むランプ外囲容器、電気エネルギーにより賦活されたときに光を放射するためのランプ外囲容器に取り付けられた第１フィラメント、電気エネルギーにより賦活されたときに光を放射するための、ランプ外囲容器に第１フィラメントと空間的な関係を持って取り付けられた第２フィラメント、とランプ外囲容器を通して第１フィラメントと第２フィラメントに電気エネルギーを供給するための伝導体から成る。ランプカプセルはさらに、外囲容器に少なくとも１つの、光を減衰する軸方向の縞を備える。軸方向の縞は、第１フィラメントによって放射され、第２フィラメントによって反射された光を遮るために、外囲容器に配置される。

できれば、第１フィラメントは、ランプ外囲容器の中心軸上またはその近くに取り付けられ、第２フィラメントは中心軸から間隔を開けられる。ランプカプセルは、ランプ外囲容器の中心軸に平行な、間隔を開けられた、第１と第２の軸方向の縞を含む。第１と第２の軸方向の縞は、第１と第２のフィラメントを含む平面から等しく間隔を開けられるだろう。１つの具体化では、第１と第２の軸方向の縞は、第２フィラメントのランプ外囲容器への投射された直径くらいに間隔が開けられる。第１と第２の縞は、第２フィラメントの直径とほぼ同じ程度の幅を持つだろう。

本発明のもう１つの特徴として、ランプカプセルはさらに、ランプ外囲容器の透明な領域の下部（後部）（封止側端部）の境界を画定するため、封止に隣接したランプ外囲容器に光を減衰するリングを備えることができる。ランプカプセルはさらに、ドームに光を減衰する層と、透明な領域の上部（前部）（ドーム側端部）の境界を画定するため、光を減衰する層に隣接したランプ外囲容器上に光を減衰するリングを備えることができる。

本発明のさらなる様相として、自動車のヘッドランプが与えられる。自動車のヘッドランプは、焦点を持った反射板、ランプカプセル、と反射板にランプカプセルを取り付けるためのランプ基盤から成る。ランプカプセルは、管状の部分と管状部分の一方の端を閉じるドームの部分を含むランプ外囲容器、電気エネルギーによって賦活されたときに光を放射するための、間隔があいた関係を持ちながらランプ外囲容器に取り付けられた第１と第２のフィラメント、と少なくとも１つのランプ外囲容器上の光を減衰する軸方向の縞から成る。軸方向の縞は、自動車のヘッドランプが自動車に取り付けられたとき、第１フィラメントにより放射され第２フィラメントにより反射され、反射板によって水平より上に反射される光を遮るために、ランプ外囲容器に位置する。

本発明の組み込みに適した自動車ヘッドランプ組立て品の横からの断面図である。 ランプカプセルを示した、拡大した、ヘッドランプ組立て品の部分的な断面図である。 図１のランプカプセルとランプ基盤の横からの構造図である。 図３のランプカプセルとランプ基盤の下からの構造図である。 軸方向の縞の形状を図解している、ランプカプセルの端からの構造図である。 本発明によるランプカプセルの具体化の横からの図である。 フィラメント支持構造を示している、図６のランプカプセルの部分的な、拡大された横からの図である。 図７のフィラメント支持構造の端からの図である。 本発明によるランプカプセルのもう１つの具体化の横からの図である。 図Ａ−Ｃは異なった回転方向での、ランプカプセルの端からの構造図である。

本発明による自動車のヘッドランプの具体化が図１と２に示されている。図１と２で同様な部品は同じ参照番号を持つ。自動車のヘッドランプ１０は、反射板１４内に取り付けられたランプカプセル１２を含む。ランプ基盤１６は機械的にランプカプセル１２を反射板に取り付け、ランプカプセル１２に電気エネルギーを供給する。反射板の開いた側は光透過性のカバーかレンズ（図示せず）によって閉じられる。

ランプカプセル１２は、囲まれた領域２２を画定する、ガラス等の光透過性の材料のランプ外囲容器２０を含む。ロービームフィラメント２４とハイビームフィラメント２６はランプ外囲容器２０内に取り付けられる。導電性の支持導線３０、３２及び３４はフィラメント２４と２６に機械的な保持を与え、フィラメント２４と２６に電気エネルギーを供給する。リードフレーム３６は、導線３０、３２及び３４とフィラメント２４及び２６に機械的な保持を与える。導線３０、３２及び３４は、ランプ外囲容器２０の圧縮封止４０を通り抜け、ランプ基盤１６の伝導体に接続する。

ランプ外囲容器２０は、一般に、中心軸４４を持った管状の部分４２を含む。管状部分４２は、一方の端はティップオフ（tip-off）部分かドーム５０で閉じられ、もう一方の端は圧縮封止で閉じられる。好まれる具体化としては、ドーム５０は、フィラメント２４と２６からドーム５０の方向に放射された光を捕らえ、それにより、グレアを減少させるように形成される。黒色の塗装等の光を減衰させる層５２は、ドーム５０の表面を覆い、ドーム５０を通しての光の透過を防ぐ。

反射板１４は、放物状の、反射板の光学軸に対する回転面となる、１つ以上の部分を持つ反射面６０を有する。ランプカプセル１２は、フィラメント２４と２６が反射面の焦点またはその近辺に配置され、ランプ外囲容器２０の中心軸４４が反射板１４の光学的中心軸と共通の線になるように、基盤１６によって配置される。例えばフィラメント２４によって放射された光は、光線６２によって示されるように、反射面６０によって、反射板１４の開いた側を通って前方に反射される。フィラメント２４により放射され、反射面６０により反射された光は、反射板１４の光学軸にほぼ平行に向けられ、望まれたビームパターンを発生する。同様に、フィラメント２６によって放射された光は、反射面６０により、前方へ反射され、望まれたビームパターンを発生する。反射面６０は異なった放物面を持ち、複雑になるだろう。反射面は１つ以上の放物状の反射面を含むことができる。本発明のランプカプセルは、多様な、異なった反射板の配置と共に使用することができるだろう。

フィラメント２４と２６は、ランプ外囲容器２０内に間隔をおかれ、反射面６０の焦点に関して異なった位置を持つので、それらは異なったビームパターンを発生する。通常、ランプカプセル１２の中心軸かその近辺に配置されるフィラメント２４はロービームフィラメントで、フィラメント２４から間隔をおかれ、フィラメント２４より圧縮封止４０へ軸方向に移されているフィラメント２６はハイビームフィラメントである。上述したように、ロービームフィラメントが賦活されたとき、ハイビームフィラメントの部分的に照射された像がビームパターン上に発生する。ロービームフィラメントにより放射され、賦活されてないハイビームフィラメントにより反射されて引き起こされる像はグレアの原因となる。

本発明の特徴によれば、ランプカプセル１２は、少なくとも１つの、光を減衰する軸方向の縞をランプ外囲容器に含む。軸方向の縞を含むランプカプセルの具体化は図３−５に図解される。図１−５で同様な部品は同じ参照番号を持つ。図３−５の例で、光を減衰する縞８０と８２がランプ外囲容器２０の外面に与えられる。軸方向の縞８０と８２はお互いに間隔が開けられ、ランプ外囲容器の中心軸４４に、実質的に平行である。軸方向の縞８０と８２は、なるべく、ランプ外囲容器２０の管状部分の全体の長さにわたって拡張される。軸方向の縞は、ロービームフィラメント２４によって放射される光に対し実質的に不透明で、自動車のヘッドランプの環境で互換性のあるいかなる材料であっても良い。好まれる具体化では、軸方向の縞は黒色の塗装である。

軸方向の縞８０と８２は、全体の照明への逆効果を最小にしながら、ロービームフィラメントが照射したときに、ハイビームフィラメントのゴーストイメージを減少させるか、除去するように、ランプカプセル２０に配置され、かつ大きさが決められる。さらに詳細に述べると、縞８０と８２は、ロービームフィラメント２４により放射され、ハイビームフィラメント２６により反射され、ロービームパターン上で、水平面より上に投射されるだろう光を遮るように、配置され、かつ大きさが決められる。

光を減衰する軸方向の縞の適当な幾何学的な形は図５への参照と共に記述される。上述したように、少なくとも１つの光を減衰する軸方向の縞が、ロービームフィラメント２４により放射され、ハイビームフィラメント２６により反射された光を遮るために、ランプ外囲容器２０に配置される。図５の例で、軸方向の縞８０と８２は、フィラメント２４と２６を含む平面９０から等しく間隔が開けられる。軸方向の縞８０と８２は、中心軸４４に対する角度幅と面９０からの角度間隔によって範囲が決められる。できれば、各軸方向の縞は面９０から中心軸４４を基準に角度９４だけ（約１７から２０度の範囲で）離され、中心軸４４を基準に角度幅９２（約１から１６度）を持つ。１つの例では、角度９４は約１８度で、角度９２は約１６度である。軸方向の縞８０と８２は、ハイビームフィラメントの外囲容器２０上に投射される直径にほぼ等しく間隔が開けられることは注意されるだろう。これは、フィラメント２４が照射されたとき、外囲容器２０上の、縞８０と８２の間の領域はフィラメント２６の影になるという事実から理解されるだろう。好まれる具体化で、軸方向の縞８０と８２はフィラメント２６の直径にほぼ等しい幅を持つ。軸方向の縞はなるべく、外囲容器の管状部分の全体の長さに拡張されるが、本発明の範囲内で、短い長さでも良い。

本発明によるランプカプセルの１つの例で、ランプ外囲容器２０は１．４７３ｃｍ（０．５８０インチ）の外周の直径を持ち、フィラメント２４と２６は２．３ｍｍ離される。軸方向の縞８０と８２の幅を示す角度９２は１６度であり、軸方向の縞８０と８２の間の間隔の半分を示す角度９４は１８度である。

上述した光を減衰する軸方向の縞を持ったものと、持たないランプカプセルのテストは、軸方向の縞を使用したときのほうがより簡単に、自動車ビームパターンのヨーロッパの規格（European standard）を達成した事を実証した。

本発明の範囲内で、縞の幅、位置、数、及び縞の長さが変わるだろうことは、理解できる。軸方向の縞の数、各軸方向の縞の長さ及び幅、及び各軸方向の縞のランプ外囲容器上の位置は、ランプ外囲容器２０の直径、フィラメント２４と２６のサイズ、フィラメント２４と２６の間隔、及び軸方向の縞によって起こる全照明の容認できる減少と相関関係にある。主要な要求は、少なくとも１つ以上の光を減衰する縞が、ロービームフィラメントから放射され、ハイビームフィラメントから反射された（ハイビームフィラメントが賦活されないときの）光の少なくとも一部を遮るために配置されることである。

本発明のさらなる特徴が、図３への参照と共に記述される。光を減衰するリング１００と１０２がランプ外囲容器２０の外面に適用される。光を減衰するリング１００は、基盤１６に隣接したランプ外囲容器２０の管状部分４２の下部（後部）の端に位置し、光を減衰するリング１０２は、ドーム５０に隣接した管状部分の上部（前部）に位置する。リング１００と１０２は、それを通してフィラメント２４と２６からの光が通過できる、ランプ外囲容器２０の透明な区間の長さを制御する。フィラメント２４と２６は、製造過程で、基盤参照平面１０４に関係して位置する。リング１００と１０２の片方または両方が利用される。リング１００と１０２は、光源の較正で、完了過程として、基盤に関係して追加することができる。ランプカプセルの底部分を囲む金属キャップ１１０が主要な調整装置として働き、必要であれば、選択的なトリム（調整）または最終較正として、１つまたは２つのリングが追加される。ドーム５０上の光を減衰する層は、リング１０２の追加によって較正することができるであろう。リング１００と１０２は、キャップ１１０の端の位置とドーム５０のコーティングに依存して、要求されるかもしれないし、要求されないかもしれない。

リング１００と１０２によるフィラメントの端（ランプ外囲容器２０の管状部分４２の上下部）のマスキングは、光の急な減衰を持ったフィラメント像を発生させる。これは、制御がたとえ可能であるとしても、光の透過領域の境界を持たず、制御の程度が低い反射板の部分によって、より高い程度の制御にて強度パターンを作り上げることを可能にする。光学軸に近い反射板の領域からの像は、フィラメントの像を歪めて拡大する高い程度の拡大（倍率）を持つ。歪められた像の一方の端を調節（トリミング）することは、水平の向きに使うことができる垂直軸の左側に対するビームの一部の制御を可能にする。さらに、調整された像は、水平上へのそれた光を制限しながら、ホットスポットを水平の近くに位置させるために使用できる。

本発明の付加的な特徴は、図６−９への参照と共に記述される。図１−９で同様な部品は同じ参照番号を持つ。ランプカプセル１９０が図６−８に示される。ロービームフィラメント２４は、壁の反射を制限するために、通常、中心軸４４から約０．７６ｍｍ（０．０３０ｉｎ）だけずらされる。ハイビームフィラメント２６は、中心軸４４とロービームフィラメント２４の間に画定される平面に置かれ、ロービームフィラメント２４から放射状に、通常、約２．２８ｍｍ（０．０９０ｉｎ）ずらされる。さらに詳細にいうと、各フィラメント２４と２６はらせん状の形態を持つ。フィラメント２４は中心軸１９４を持ち、フィラメント２６は中心軸１９６を持つ。フィラメント２４と２６のそれぞれの中心軸１９４と１９６とランプ外囲容器の中心軸４４は平面１９２（図８）にあり、互いに平行である。ハイビームフィラメント２６は、ロービームフィラメント２４に対し、通常、その長さの約３分の１だけ軸方向に圧縮封止の方へずらさせるだろう。

フィラメント２４と２６の支持構造は、支持導線２００、２０２、及び２０４、とリードフレーム３６を含む。好まれる具体化では、ランプ外囲容器２０内の支持導線２００、２０２、及び２０４は、実質的に同平面にある。フィラメント２４と２６と支持導線２００、２０２、及び２０４を含む平面１９２は、図８に最も良く示されるように、なるべく、圧縮封止４０の長辺に平行である。この配置は、以下で記述されるように、左ハンドルと右ハンドルへの適用のために、ロービームフィラメント２４を中心に回転することを可能にする。さらに、開示されたフィラメントとフィラメント支持構造はランプカプセルの製造を容易にする。フィラメント２４と２６の支持構造は従来技術の自動車ランプカプセルと比較して改善されたビームパターンと減少したグレアのために構成される。

各フィラメント導線は、なるべくモリブデンの袖２０６を備える。袖２０６はクリンプ加工によりフィラメント導線に付けられ、それぞれの支持導線に溶接される。したがって、フィラメントが支持導線に接続されるように記述されたところは、袖が利用されたと理解される。

支持導線２０２は、中心軸４４に平行でかつ間隔が開けられた下位の部分２１０を含む。支持導線２０２の上位部分２１２は、フィラメント２４と２６の平面で圧縮封止４０の方へ曲げられ、フィラメント２４と２６の下位の端に接続される。支持導線２００は、中心軸４４に平行でかつ間隔が開けられた下位の部分２２０、とフィラメント２４と２６の平面で中心軸の方向へ曲げられた上位の部分２２２を含む。支持導線の上位の部分２２２は、ロービームフィラメント２４の上位の端の近くでフィラメント導線２２４に接続する。なるべく、フィラメント導線２２４は中心軸４４にほぼ垂直になる。支持導線２００の上位部分２２２の角度は、通常、約１５から２０度で、ランプカプセルが自動車のランプ反射板に取り付けられたとき、ロービームフィラメント２４から放射された光が上位部分２２２によって下方に反射されるように選択される。支持導線２００はフィラメント２４と２６の平面に位置するので、ハイビームフィラメント２６が照射されたとき、支持導線２００は、少なくとも部分的に、フィラメント２４の影になる。

支持導線２０４は、中心軸４４に平行でかつ間隔が開けられた下位の部分２３０、とフィラメント２４と２６の平面で中心軸から離れる方向に曲げられた上位の部分２３２を含む。支持導線２０４の上位部分２３２は、ハイビームフィラメント２６の上位の端からのフィラメント導線２３４に接続する。図６−８の具体化で、フィラメント導線２３４は、圧縮封止４０の方へ曲げられ、実質的に中心軸４４に平行な部分を含む。フィラメント導線２３４と支持導線２０４の上位部分２３２の間の接続は、フィラメント２６と圧縮封止４０の間の領域で、フィラメント２６の下に作られる。フィラメント導線２３４は、なるべく、フィラメント２４と２６の平面にあり、ロービームフィラメント２４が照射したとき、少なくとも部分的にフィラメント２６の影になる。さらに、フィラメント２４のための支持導線２０２と２０４は、フィラメント２４と圧縮封止４０の間に置かれ、フィラメント２４と２６から放射される光へ最小の影響を持つことは注意される。一般に、支持導線２００、２０２、及び２０４は、フィラメント２４と２６により放射される光の遮りを制限し、グレアを発生するそれた反射を制限するように構成される。

フィラメント支持構造の代替的な具体化が図９に示される。図６−９で同様な部品は同じ参照番号を持つ。図９の具体化は図６−８の具体化から、主に、ハイビームフィラメント２６の上位の端のための支持導線に関して異なる。支持導線２５０は、中心軸４４に平行でかつ間隔が開けられた下位の部分２５２、と中心軸４４に平行で、フィラメント２４と２６の平面で、下位部分２５２に対して外側にずらされた上位部分２５４を含む。部分２５２と２５４は、フィラメント２６と圧縮封止の間に配置される部分２５６を介在して接続する。部分２５４の上位部分は内側に曲げられ、フィラメント２６のフィラメント導線２６０に接続する。フィラメント導線２６０は中心軸４４に関する角度で、上方に拡張される。支持導線２５０の（これらの）部分はフィラメント２４と２６の平面にある。上位部分２５４は、ロービームフィラメント２４は照射したとき、フィラメント２６の影になり、したがって、光の遮りとそれた反射を制限する。

本発明のライトカプセルの多様な方針を図解した構造図が図１０Ａ−１０Ｃに示される。図１−１０Ｃで同様な部品は同じ参照番号を持つ。図１０Ａ−１０Ｃはランプ外囲容器２０の中心軸４４に沿って見たときのランプカプセルを示す。図１０Ａで、フィラメント２４と２６を含み圧縮封止４０の平面に平行な、平面１９２は（紙面に対し）垂直方向に向けられている。軸状の縞８０と８２は、上述したように、平面９０から間隔が開けられている。図１０Ｂで、ランプカプセルは、図１０Ａの方向に対し、フィラメント２４を中心に時計方向にほぼ４５度回転している。図１０Ｂの方向は、左ハンドルの自動車のヘッドランプに利用される。軸方向の縞８０はグレアを減少させ、上述したように、ロービームパターンの上限の境の移行線をシャープにする。図１０Ｃで、ランプカプセルは、図１０Ａの方向に対し、フィラメント２４を中心に反時計方向にほぼ４５度回転している。図１０Ｃの方向は、右ハンドルの自動車のヘッドランプに利用される。軸方向の縞８２はグレアを減少させ、上述したように、ロービームパターンの上限の境の移行線をシャープにする。

ここで記述された、ランプ外囲容器上の１つ以上の軸方向の縞の使用、ランプ外囲容器上の１つ以上の光を減衰するリングの使用、図６−９で示され、上述されたフィラメント支持構造、を含むランプカプセルの特徴は改善されたビームパターンと製造の簡単さを有するランプカプセルを与えるために、単独で、またはいかなる組み合せでも使用することができるだろう。

現在、本発明の好まれる実施例と考えられるものが示され記述されてきたが、請求項で定義される本発明の範囲から離れることなく、多様な変更と改良がなされることは当業者にとって明白である。

Claims (2)

1. 管状部分、前記管状部分の一方の端を閉じるドームと前記管状部分のもう一方の端を閉じる封止部分を含み、中心軸を持ったランプ外囲容器；
   電気エネルギーにより賦活されたとき、光を放射するための、前記ランプ外囲容器に取り付けられた光源；
   前記管状部分の透明な領域の下部の境を画定するための、前記封止に隣接した前記外囲容器上の光を減衰するリング；と
   前記ランプ外囲容器を通して前記光源へ電気エネルギーを供給するための伝導体、
   とから成る、ランプカプセル。
2. 前記ランプ外囲容器の透明な領域の上部の境を画定するための、前記ドームに隣接した前記外囲容器上の第２の光を減衰するリングをさらに備える、請求項１に記載のランプカプセル。

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