JP2009512151A - 殊に自動車前面領域のための多機能自動車用投光装置モジュール - Google Patents

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Abstract

少なくとも２つの発光ユニット（１）を伴う自動車用投光装置モジュールを提示する。各発光ユニット（１）は、少なくとも１つの発光ダイオードチップ（２）を含んでいる。ここで異なる発光ユニット（１）は相互に異なる照明機能のために設けられている。さらにこの自動車用投光装置モジュールは、発光ユニットのための共通の冷却体（６）を有している。当該冷却体と前記発光ユニットは熱的に接続されている。さらにこの自動車用投光装置モジュールは、発光ユニット（１）の電圧供給のための共通の電流安定化電子回路（８）を有している。

Description

自動車用投光装置モジュールを提示する。
この自動車用投光装置モジュールは殊に、自動車前面領域における自動車投光装置ハウジング内で使用するのに適している。
特許文献ＵＳ６６０１９８２Ｂ２号には、自動車用投光装置が開示されている。
解決されるべき課題は、特にコンパクトでありかつ多方面で使用可能な自動車用投光装置モジュールを提供することである。
少なくとも１つの実施形態では、少なくとも２つの発光ユニットを備えた自動車用投光装置モジュールが提示される。これらの異なる発光ユニットはここで、相違する照明機能のために設けられている。従ってこれらの発光ユニットのうち１つの発光ユニットは、例えば、ハイビーム放射特性またはハイビーム状の放射特性を生成するのに適している。この場合には、この発光ユニットに割り当てられている照明機能はハイビーム照明機能である。別の発光ユニットは、ロービーム放射特性またはロービーム状の放射特性を生成するのに適している。この場合には、この発光ユニットに割り当てられた照明機能はロービーム照明機能である。
さらに１つの発光ユニットを、特定の予め定められた所定の第１の照明機能のために設け、自動車用投光装置モジュールの別の発光ユニットを接続することによって、第２の照明機能を得ることが可能である。第２の照明機能はこの場合には、これら２つの発光ユニットの放射特性を組み合わせることによって得られる。
少なくとも１つの実施形態では、各発光ユニットは少なくとも１つの発光ダイオードチップを光源またはビーム源として有する。有利には各発光ユニットは、光源または発光ユニットを構成する多数の発光ダイオードチップを有する。
少なくとも１つの実施形態では自動車用投光装置モジュールの発光ユニットは共通の冷却体に熱的に（熱伝導性に）接続される。発光ユニットの光源の作動中に生成された熱はこの冷却体によって吸収され、冷却体によって周囲へ放出される。
この場合、有利にはモジュールは、自動車用投光装置モジュールの全発光ユニットに対して冷却体を１つのみ有している。この冷却体は、ヒートシンクとしての自身の機能の他に、発光ユニットのための共通の担体としても設けられている。冷却体は有利には付加的にモジュール担体である。すなわち、冷却体の上に自動車用投光装置モジュールの別の構成部分（例えば光学素子）を取り付けることができる。自動車用投光装置モジュールの発光ユニットと比較すると、冷却体は有利には大きく延在している。体積および重量に関して冷却体は、自動車用投光装置モジュールの主要構成部分である。
しかし冷却体は、光源によって生成された熱をさらなる冷却体へ導出するのに適した熱伝導素子であってもよい。このさらなる冷却体はこの場合には、例えば、多数の自動車用投光装置モジュールの共通の冷却体である。このさらなる冷却体は、自動車のボディーまたは投光装置のハウジングによって形成されていてよい。
少なくとも１つの実施形態では、自動車用投光装置モジュールはさらに、電流安定化電子回路（例えば電流レギュレータ）を自動車用投光装置モジュールの発光ユニットの電圧供給のために有している。有利にはここで、モジュールの全発光ユニットの電圧供給のために、電流レギュレータが１つだけ使用される。電流安定化電子回路は例えば、発光ユニットのための担体上に取り付けられる。さらに、電流安定化電子回路を冷却体の上に取り付けるまたは冷却体内に組み込むこともできる。
自動車用投光装置モジュールの少なくとも１つの実施形態では、自動車用投光装置モジュールは少なくとも２つの発光ユニットを含んでいる。ここで各発光ユニットは少なくとも１つの発光ダイオードチップを含む。自動車用投光装置モジュールの異なる発光ユニットは、相互に異なる照明機能のために設けられている。ここで発光ユニットは共通の冷却体上に取り付けられる。さらに自動車用投光装置モジュールは、共通の電流安定化電子回路を、モジュールの発光ユニットの電圧供給のために有している。
この自動車用投光装置モジュールは、殊に次のような考えに基づいている。すなわち、複数の発光ユニットを唯一の冷却体上に集積することによって、特にコンパクトな自動車用投光装置モジュールを実現するという考えに基づいている。ここでこの冷却体は同時にモジュール全体のモジュール担体として設けられる。異なる発光ユニットは相互に異なる照明機能を担うので、このコンパクトな自動車用投光装置モジュールは特に多様に使用可能である。さらに発光ユニットのこのコンパクトな配置構成によって、唯一の電流安定化電子回路をモジュールの全発光ユニットに対して使用することが可能になる。これによって、さらに、特に低コストの自動車用投光装置モジュールが可能になる。なぜなら例えば、モジュールの全発光ユニットに対して電流レギュレータを１つだけ設けられればよいからである。上述の多機能投光装置モジュールは殊に、自動車の前面領域において、従来の２コイルフィラメントランプの代わりに使用するのに適している。
自動車用投光装置はこのような多数のモジュールを光生成のために有することができる。さらに自動車用投光装置はこのような自動車用投光装置モジュールと、光生成のための別の素子を有することができる。従ってこの投光装置は上述した自動車用投光装置モジュールの他に、例えば光生成のために１つまたは複数のガス放電ランプを含むことができる。
自動車用投光装置モジュールの少なくとも１つの実施形態では、各発光ユニットは一次光学系を含む。この一次光学系はそれぞれ、発光ユニットの光源（有利には発光ダイオードチップ）によって作動中に生成された電磁ビームを次のように成形する。すなわち、その発光ユニットに対して所望の照明機能に相応した放射特性が調整されるように成形する。一次光学系はこのために発光ユニットの各光源の後方に配置される。換言すれば、発光ユニットに割り当てられた照明機能は主に、この一次光学系によって定められる。有利には、各発光ユニットはちょうど１つの一次光学系を有する。
自動車用投光装置モジュールの少なくとも１つの実施形態では、少なくとも１つの発光ユニットの一次光学系は少なくとも部分的に以下の光学基本素子の形状に従って構成されている：すなわち複合放物型集光器（Compound Parabolic Concentrator−CPC）、複合楕円型集光器（Compound Elliptic Concentrator−CEC）、複合双曲面型集光器（Compound Hyperbolic Concentrator−CHC）である。すなわち、一次光学系は反射性側壁を有しており、この側壁は少なくとも部分的にこれらの光学的基本素子の形状に従って形成されている。さらに一次光学系を、少なくとも部分的に円錐断端形状光学系またはピラミッド断端形状光学系の形状に従って形成することができる。
全ての場合において、一次光学系は有利には次のように形成されている。すなわち、発光ユニットの光源に向かって、すなわち例えば発光ダイオードチップに向かって先細るように形成されている。この場合には一次光学系のビーム出射方向において、一次光学系の横断面が増大する。一次光学系の側壁で電磁ビームが反射されることによって、一次光学系のビーム出射面で、またはこのビーム出射面から離れて一次光学系外で、発光ユニットの設定可能な放射特性が生成される。所望の、設定可能な放射特性を調整するための一次光学系側壁の最適化は、例えばレイトレーシングシミュレーションを用いて行われる。
一次光学系を上述した全ての構成において中空体として構成することができる。このような場合には発光ユニットの光源の方を向いている側壁内面は反射性に積層される。さらに、一次光学系を中実体として構成することができる。この中実体は、透明な、誘電性材料から形成される。このような場合に、一次光学系内への電磁ビームの案内は、少なくとも部分的に全反射によって行われる。中実体光学系の場合には、殊に、一次光学系のビーム出射面をレンズ状に湾曲させる、または構造化することも可能である。このようにして、ビーム出射面を通じた光出射時にさらなるビーム形成が行われる。
一次光学系を構成するための有利な材料は、例えばＰＭＭＡ、ＰＭＭＩ、ＰＣまたはガラスである。
自動車用投光装置モジュールの少なくとも１つの実施形態では、一次光学系はマイクロ構造化された表面を有する。すなわち、一次光学系の少なくとも１つのビーム通過面は、部分的にマイクロ構造化されている。このマイクロ構造は有利には、発光ユニットによって生成された電磁ビームの波長の領域の構造サイズを有している。従ってこのマイクロ構造では有利には、構造化されたビーム通過面を通る電磁ビームが回折される。
例えば、一次光学系は光学系ボディを含む。光学系ボディのビーム出射面は、非球面レンズの形状に従って湾曲されている。ビーム入射面はこの場合にはマイクロ構造を有する。このマイクロ構造は例えば色エラーを低減させるのに適している。
自動車用投光装置モジュールの少なくとも１つの実施形態では、モジュールの発光ユニットの後に共通の二次光学系が配置されている。すなわち、このモジュールは唯一の二次光学系を有している。この二次光学系は発光ユニットによって生成された放射特性を遠方フィールド、例えば、この自動車用投光装置モジュールを備えた自動車が走行している道路上に投影するのに適している。
換言すれば、ここに記載した自動車用投光装置モジュールは全発光ユニットに対して共通の、唯一の出射開口を有している。この記載した自動車用投光装置モジュールはここで殊に以下の考えを用いている。すなわち、投光装置モジュールの全発光ユニットに対して出射開口を１つだけ使用することによって、特にコンパクトなモジュールを実現するという考えを用いている。
二次光学系は例えば、冷却体と機械的に結合されており、冷却体に取り付けられている。発光ユニットも少なくとも間接的にこの冷却体上に取り付けられているので、このようにして、発光ユニットと、後ろに配置された二次光学系を特に正確にアライメントすることができる。自動車用投光装置モジュールの発光ユニットと二次光学系はこの場合には、冷却体に対して相対的にアライメントされるだけでよい。これは例えば位置決めピンおよび対応する合わせ穴によって行われる。冷却体上に取り付けた後には既に、自動車用投光装置モジュールの素子は、相互に所望の位置に配置されている。
二次光学系は、本願で説明した自動車用投光装置モジュールの少なくとも１つの実施形態では、反射性の光学素子である。例えば二次光学系はリフレクター光学系（Reflektoroptik）である。リフレクター光学系の場合には、モジュールの発光ユニットは次のように、光学的に相互に分離されている。すなわち、これらの発光ユニットが、リフレクター光学系によって検出された種々異なる立体角で放射可能であるように分離されている。これは例えば、モジュールのそれぞれ２つの発光ユニットの間に取り付けられたミラーまたは別の反射性装置によって可能である。しかし光学的な分離を例えば、全反射する一次光学系によって実現することもできる。
反射光学系は次のように構成されている。すなわち、例えば第１の発光ユニットの第１のビーム束がロービームとして使用されるように構成されている。第２の発光ユニットの別のビーム束は例えば、リフレクター光学系の焦点に対してずれた位置によって、上方の半空間に放射され、ハイビームとして用いられる。
自動車用投光装置モジュールの少なくとも１つの実施形態では、二次光学系は投影光学系を含む。例えば二次光学系は投影レンズによって実現される。投影レンズは発光ユニットの主放射方向において発光ユニットの後方に配置される。ここで自動車用投光装置モジュールの一次光学系は有利には次のようにモジュール内に取り付けられる。すなわち、そのビーム出射面が同一平面を成すように一致するように取り付けられる。主放射方向で、または主放射方向においてビーム出射面に従って生成された放射特性は、投影レンズによって遠方フィールドに結像される。自動車用投光装置モジュールが例えば２つの発光ユニットを含む場合、分断線が、発光ユニットの２つのビーム出射面の間の中央で、投影レンズの光軸を有利には直角に分断する。このようにして、１つの発光ユニットの放射特性の投影は、遠方フィールドにおいて水平線の下方に位置し、他方の発光ユニットの放射特性の投影は遠方フィールドにおいて水平線の上方に位置する。このようにして、例えばロービームおよびハイビームが、投影レンズを１つだけ有する唯一の自動車用投光装置モジュールによって実現される。ロービームおよびハイビームに対しては有利には、１つの共通の投影レンズが使用される。すなわち、１つの出射開口が２つの照明機能のために使用される。
自動車用投光装置モジュールの少なくとも１つの実施形態では、発光ユニットの発光ダイオードチップが共通の担体上に取り付けられる。ここで、全ての発光ユニットがそれぞれ１つの別個にされた、唯一の担体を有するか、またはモジュールの全ての発光ユニットが唯一の共通の担体上にまとめられる。１つまたは複数の担体は有利にはプリント基板によって形成される。このプリント基板は、発光ダイオードチップの電気的な接触接続のために導体路およびコンタクト箇所を含む。ここで、発光ダイオードチップを相互に別個に駆動制御することが可能である。しかし、複数の発光ダイオードチップが相互に直列接続され、同時にのみ電磁ビームを生成することも可能である。担体はさらに、例えば、発光ダイオードチップを静電的な電圧パルス（静電放電−ＥＳＤ）から保護する装置を含むことができる。さらに、自動車用投光装置モジュールの電流安定化電子回路が、発光ユニットのための基板上に設けられていてよい。
担体とは例えば、特に良好な熱伝導性を有するセラミックである。担体をメタルコアプレート上に、または直接的に冷却体上に取り付けることができる。メタルコアプレートは有利には特に良好な熱伝導性材料を含む。これは例えばアルミニウムまたは銅である。メタルコアプレートはその後有利には、次のように冷却体上に取り付けられる。すなわち、発光ダイオードチップの方を向いていない担体下面を介して熱が大きな面積で冷却体に放出されるように取り付けられる。
自動車用投光装置モジュールの少なくとも１つの実施形態では、モジュールの発光ユニットは相互に直列接続されている。さらに、モジュールの各発光ユニットにスイッチングユニットが並列に接続される。このスイッチングユニットが閉成されている場合には、スイッチングユニットに対して並列に接続されている発光ユニットがバイパスされ、電流の少なくとも大部分は、発光ユニットが存在する分岐路を通って流れない。このようにして、発光ユニットはスイッチが閉成されている場合には通電されない。直列接続された発光ユニットは、共通の電流安定化電子回路（例えば電流レギュレータ）によって、電圧供給部へ接続される。スイッチング装置は、例えばスイッチングトランジスタを含む。
自動車用投光装置モジュールの少なくとも１つの実施形態では、ロービーム照明機能用に少なくとも１つの発光ユニットが設けられている。すなわち、この発光ユニットによって生成された放射特性は、ロービーム状の放射特性である。ここでは、ロービーム状の放射特性としては例えば、ロービームに対するＵＮＥＣＥ規則９８，１１２および／またはＦＭＶＳＳ（米国連邦自動車安全基準）５７１．１０８に適合する放射特性がある。
自動車用投光装置モジュールの少なくとも１つの実施形態では、ハイビーム照明機能用に少なくとも１つの発光ユニットが設けられている。すなわち、この発光ユニットによって生成された放射特性は、ハイビーム状の放射特性である。ここでは、ハイビーム状の放射特性としては例えば、ハイビームに対するＵＮＥＣＥ規則９８，１１２および／またはＦＭＶＳＳ（米国連邦自動車安全基準）５７１．１０８に適合する放射特性がある。
自動車用投光装置モジュールの少なくとも１つの実施形態では、コーナービーム照明機能用に少なくとも１つの発光ユニットが設けられている。すなわち、この発光ユニットによって生成された放射特性は、コーナービーム状の放射特性を有している。ここでは、コーナービーム状の放射特性としては例えば、ハイビームに対するＵＮＥＣＥ規則９８，１１２および／またはＦＭＶＳＳ（米国連邦自動車安全基準）５７１．１０８に適合する放射特性がある。
自動車用投光装置モジュールの少なくとも１つの実施形態では、駐車灯照明機能用に少なくとも１つの発光ユニットが設けられている。すなわち、この発光ユニットによって生成された放射特性は、駐車灯状の放射特性を有している。ここでは、駐車灯状の放射特性としては例えば、駐車灯に対するＵＮＥＣＥ規則７の規約に適合する放射特性がある。
少なくとも１つの実施形態では自動車用投光装置モジュールは、少なくとも２つの発光ユニットを有している。ここで各発光ユニットは、上述の照明機能のうちそれぞれ異なる照明機能のために設けられている。自動車用投光装置モジュールはここで、本明細書に記載した全ての照明機能に対する発光ユニットを含むことができる。さらに、特定の照明機能を、複数の（例えば２つの発光ユニット）の放射特性を組み合わせて得ることが可能である。
自動車用投光装置モジュールの少なくとも１つの実施形態では、少なくとも１つの発光ユニットは少なくとも１つの発光ダイオードチップを含む。ここでこの発光ダイオードチップは、近赤外領域において最大放射を有する電磁ビームを生成するのに適している。ここで、赤外発光ダイオードチップによって生成された電磁ビームの赤色の色印象は、残りの発光ダイオードチップの白色光または別の発光ユニットの白色光によって目立たなくされる。この赤光成分はここで、例えば青色光と黄色光を混合することによって生成された、発光ユニットの白色光の色再現値を高めるためにも用いられる。
赤外発光ダイオードチップによって生成された電磁ビームの赤外成分は、自動車の前の空間を照明するために用いられ、暗視装置によって自動車の運転手にとって可視にされる。このために例えば、赤外領域において特に高い感度を有している検出器チップが自動車用投光装置モジュール内に設けられる。この検出器は例えば、発光ユニットの担体上または冷却体上に取り付けられる。しかし、検出器を自動車用投光装置モジュール外に、自動車の前面領域内の箇所に設けることも可能である。
以下で本明細書に記載した自動車用投光装置モジュールを実施例および属する図面に基づいてより詳細に説明する。実施例および図面において、同じ構成要素または同機能の構成要素にはそれぞれ同じ参照符号を付してある。図示されている要素ならびにこれらの要素相互の大きさの比率は縮尺通りに示されておらず、分かりやすくするために幾つかの図の細部は誇張して大きく示されている。
図１Ａは、第１の実施例による上述した自動車用投光装置モジュールの概略的な断面図である。
図１Ｂは、第１の実施例による自動車用投光装置モジュールの概略的な平面図である。
図２は、第２の実施例による自動車用投光装置モジュールの概略的な斜視図である。
図３は、上述した自動車用投光装置モジュールの第３の実施例による発光ユニットの例示的な回路図である。
図４は、上述した自動車用投光装置モジュールの第４の実施例に対する発光ユニットの概略的な斜視図である。
図５は、第５の実施例による上述した自動車用投光装置モジュールの概略的な断面図である。
図１Ａは、第１の実施例による自動車用投光装置モジュールの概略的な断面図を示す。図１Ｂはこれに属する、自動車用投光装置モジュールの平面図を示す。
ここに示された自動車用投光装置モジュールは２つの発光ユニット１を有する。この発光ユニットのうちの１つは例えば、ロービーム状の放射特性を生成するのに適している。他方の発光ユニット１は、ハイビーム状の放射特性を生成するのに適している。
発光ユニット１はそれぞれ発光ダイオードチップ２および一次光学系３を含んでいる。２つの発光ユニット１の発光ダイオードチップ２は、共通の担体４上に取り付けられている。発光ダイオードチップ２は有利には、いわゆる薄膜構造の発光ダイオードチップである。
すなわち、少なくとも１つの発光ダイオードチップ２は光取り出し面を有しており、この光取り出し面を通じて、発光ダイオードチップ２によって放射された電磁ビームの大部分が取り出される。特に有利には、発光ダイオードチップ２から放射された全てのビームはこの光取り出し面を通って出射する。光取り出し面は例えば、発光ダイオードチップ２の表面の一部によって実現される。有利には光取り出し面は発光ダイオードチップ２の主表面によって実現される。この主表面は例えば、発光ダイオードチップ２のエピタキシャル層列に対して平行に配置されている。このエピタキシャル層列は、電磁ビームを生成するのに適している。すなわち、発光ダイオードチップ内で生成された電磁ビームは主に担体４と反対の方を向いている発光ダイオードチップ２の上面を通って、またはこの上面のみを通って出射する。
このために、エピタキシャル層列は例えばｐｎ接合、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造、または多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を有することができる。量子井戸構造の概念には、電荷担体を閉じ込める（コンファイメント）ことによりそのエネルギー状態が量子化されるあらゆる構造体が含まれる。殊に、量子井戸構造の概念には、量子化の次元数に関する規定は含まれていない。したがってこれは殊に量子箱、量子細線、量子点およびこれらの構造の各組み合わせを含む。
有利には発光ダイオードチップ２は、成長基板が少なくとも部分的に除去された発光ダイオードチップであり、その、元来の成長基板と反対の方を向いている表面上に、担体素子が取り付けられる。
担体素子は、成長基板と比較して、相対的に自由に選択可能である。有利には、自身の熱膨張係数に関して特に良好にビーム生成エピタキシャル層に整合された担体素子が選択される。さらに担体要素は特に良好な熱伝導性を有する材料を含む。このようにして、発光ダイオードチップ２の作動中に生成された熱は特に効果的に担体４に導出される。
成長基板の除去によって製造されたこのような発光ダイオードチップ２はしばしば薄膜発光ダイオードチップと称され、有利には少なくとも１つの以下の特徴を有する：
・担体素子に向いた側に位置する、ビーム生成エピタキシャル層列の第１主表面に、反射層または層列が被着または形成されている。この反射層はエピタキシャル層列内に発生した電磁ビームの少なくとも一部分をこのエピタキシャル層列に反射して戻す。
・エピタキシャル層列は、最大２０μｍ、殊に有利には最大１０μｍの厚さを有している。
・有利にはエピタキシャル層列は、混合構造を有する少なくとも１つの面を備えた少なくとも１つの半導体層を有している。この混合構造により理想的なケースではエピタキシャル層列内にほぼエルゴード的な光分布が生じる。つまりこの光分布は最大限にエルゴード的な確率分散特性を有している。
この種の薄膜発光ダイオードチップの原理については、たとえばI. Schnitzer等によるAppl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174-2176に記載されており、この刊行物を薄膜発光ダイオードチップの原理に関して、本願の参考文献とする。
発光ユニット１の発光ダイオードチップ２は有利には、リン化物化合物半導体材料または窒化物化合物半導体材料をベースにする。
本発明における「窒化物‐化合物半導体材料ベース」とは、活性のエピタキシャル層列または少なくとも１つの層に窒化物‐ＩＩＩ‐化合物半導体材料、有利にはＡｌｎＧａｍＩｎ１-ｎ-ｍＮが含まれることを意味している。ただし０≦ｎ≦１，０≦ｍ≦１，かつｎ＋ｍ≦１である。その際、この材料は必ずしも上述の式に従った数学的に正確な組成を有していなくてもよい。むしろこの材料は、ＡｌｎＧａｍＩｎ１-ｎ-ｍＮ材料の物理的特性を実質的に変化させないかぎり、１つまたは複数のドーパントならびに付加的な成分を含有していてよい。ただしわかりやすくするため、部分的に微量の他の材料によって置換可能であるにしても、上述の式には結晶格子の主要な構成要素（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｎ）だけが含まれている。
「リン化物化合物半導体材料ベース」とは、本発明に関連して、活性のエピタキシャル層列またはこのエピタキシャル層の少なくとも１つの層が有利にはＡｌｎＧａｍＩｎ１-ｎ-ｍＰを含んでおり、この場合、０≦ｎ≦１，０≦ｍ≦１ かつｎ＋ｍ≦１であることを意味している。この場合、当該材料は必ずしも前記公式に基づいて数学的に厳密な組成を有していなくてもよい。むしろこの材料は、この材料の物理的特性を実質的に変化させないかぎり、１つまたは複数のドーパントならびに付加的な成分を含有していてよい。ただしわかりやすくするため、部分的に微量の他の材料によって置換可能であるにしても、上述の式には結晶格子の主要な構成要素（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｐ）だけが含まれている。
これらの材料は、容易に得られる高い内部量子効率を特徴とし、紫外スペクトル領域の放射（殊に窒化物ベースの化合物半導体材料）および可視スペクトル領域の放射（殊にリン化物ベースの化合物半導体材料）に適している。
発光ダイオードチップ２は例えば、青色スペクトル領域の電磁ビームを生成するのに適している。このビームは波長変換材料によって部分的に、黄色スペクトル領域の電磁ビームに変換される。このようにして白色混合光が生成される。
特に有利には波長変換材料はドーピングされたガーネット、例えばＣｅまたはＴｂ活性されたガーネット、例えばＹＡＧ：Ｃｅ、ＴＡＧ：Ｃｅ、ＴｂＹＡＧ：Ｃｅを含む。例えば適切な波長変換材料は文献ＷＯ９７／５０１３２Ａ１、ＷＯ９８／１２７５７Ａ１およびＷＯ０１／０８４５２Ａ１号に記載されている。これらの文献の開示内容は本発明の参考文献とする。
さらに、少なくとも１つの発光ユニット１の少なくとも１つの発光ダイオードチップは、近赤外スペクトル領域における電磁ビームを生成するのに適している。このような発光ダイオードチップ２は有利には、ヒ化物化合物半導体材料をベースにしている。
「ヒ化物化合物半導体材料ベース」とは、本発明に関連して、活性のエピタキシャル層列またはこのエピタキシャル層の少なくとも１つの層が有利にはＡｌｎＧａｍＩｎ１-ｎ-ｍＡｓを含んでおり、この場合、０≦ｎ≦１，０≦ｍ≦１ かつｎ＋ｍ≦１であることを意味している。この場合、当該材料は必ずしも前記の式に基づいて数学的に厳密な組成を有していなくてもよい。むしろこの材料は、この材料の物理的な特性を実質的に変化させない１つまたは複数のドーパント並びに付加的な成分を有していてもよい。この材料は、部分的に微量の他の材料によって置き換えられている可能性があるにしても、分かりやすくするために上述の式には結晶格子（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ａｓ）の主要な構成要素だけが含まれている。
担体４はさらにコンタクト箇所７を含む。このコンタクト箇所７を介して、発光ユニット１の発光ダイオードチップ２は電気的に接触接続される。さらにこのコンタクト箇所７を介して、スイッチング信号が自動車用投光装置モジュール外から発光ユニット１に達する。
発光ダイオードチップ２は、導体路９によって接触接続する。例えば担体４上には、電流安定化電子回路８も配置可能である。しかし発光ダイオードチップ２の電圧供給のためのこのような電流安定化電子回路８を担体４外に、例えば冷却体６上に配置することもできる。
発光ユニット１の発光ダイオードチップ２の後方には、発光ユニット毎にそれぞれ１つの一次光学系３が配置されている。２つの発光ユニット１の一次光学系３のビーム出射面３ａは、同一平面を成すように一致する。一次光学系３とは例えば少なくとも部分的に、上述したようなＣＰＣ状、ＣＥＣ状、ＣＨＣ状、ピラミッド断端形状光学系、または円錐断端形状光学系に形成された反射性の光学素子である。有利には一次光学系３は、特定の放射特性をビーム出射面３ａで、またはビーム出射面３ｂと間隔をあけて生成するのに適している。投影レンズ５はその後、このように生成された発光ユニット１の放射特性を遠方フィールドに投影する。
担体４は例えば位置決めピンまたはボルト１０によって冷却体６上に取り付けられる。発光ダイオードチップ２によって作動中に生成された熱は、担体４によって、冷却体６に放出される。担体はこのために、例えば良好な熱伝導性材料、例えば銅またはアルミニウムを含有している。
図２は、上述した自動車用投光装置モジュールの第２の実施例による概略的な斜視図を示している。図２から分かるように、分断軸１４（図１Ａ、１Ｂ参照）は、２つの発光ユニット１のビーム出射面３ａの間で、投影レンズ５の光軸１３に対して垂直に延在している。このようにして、自動車前照灯内に自動車用投光装置モジュールを相応に配向した場合に、第１の発光ユニット１の放射特性の結像が水平線の下方に位置し、第２の発光ユニット１の放射特性が水平線の上方に位置する。このようにして、唯一の自動車用投光装置モジュールによって、ロービーム状の放射特性およびハイビーム状の放射特性が遠方フィールドに投影される。２つの発光ユニット１はここで、投影レンズ５の同じ出射開口を使用する。
冷却体６は、図２の実施例では円柱状に形成されている。この形状は、自動車の前照灯ハウジング内にモジュールを容易に構成するのに特に良好に適している。発光ダイオードチップ２によって作動中に生成された熱を周囲に良好に放出するために、冷却体６は図２の実施例では付加的な冷却フィン６ａを有している。
図３は、上述した自動車用投光装置モジュールの別の実施例に対する発光ユニット１の可能な回路図を示している。この回路図は本明細書で説明した、自動車用投光装置モジュールの全ての実施例において使用可能である。発光ユニット１の電圧供給は、共通の電流安定化電子回路８（例えば電流レギュレータ）を介して行われる。発光ユニット１は相互に直列接続される。各発光ユニット１に並列にスイッチングトランジスタ１１が接続される。スイッチングトランジスタ１１が閉成されている場合には、スイッチングトランジスタ１１に並列接続された発光ユニットは短絡される。従ってこれはアクティブ状態にはない。このような場合に並列分岐において、すなわちスイッチングトランジスタ１１の分岐において、オプショナルに、電流低減のための抵抗を配置することができる。発光ユニット１の上述した回路によって有利には、発光ユニット１に電流レギュレータを１つだけ設けることが可能になる。従って、各発光ユニットが別個の電流レギュレータによって駆動制御される必要はない。このようにして、特に低コストの自動車用投光装置モジュールが実現される。
図４は、発光ユニット１の概略的な斜視図を示している。これは例えば本明細書に記載した自動車用投光装置モジュールの第４の実施例において使用される。この実施例では、各発光ユニット１は別個の担体４上に配置されている。図４において、担体４上に示された発光ユニット１は、例えば５つの発光ダイオードチップ２を含んでいる。発光ダイオードチップ２は有利には、それぞれ少なくとも２０ｌｍ／Ｗの発光効率を有する上述したような薄膜発光ダイオードチップである。有利には、発光ダイオードチップ２は、青色スペクトル領域の光を生成するのに適している。このために発光ダイオードチップ２は有利には窒化物化合物半導体材料をベースとする。発光ダイオードチップ２の後方には、波長変換材料が配置されている。発光ダイオードチップ２から出力された電磁ビームの波長変換された成分は、変換されていない成分と混合され、有利には白色光になる。
発光ダイオードチップ２は担体上に、例えばハウジング１２の底面に配置される。ハウジング１２はこのために、窒化アルミニウム等のセラミック材料から成る。有利には、ハウジング１２は内壁を有しており、この内壁は少なくとも部分的に反射性に構成されている。
発光ダイオードチップ２は、ハウジング１２外で、コンタクト面１２ａと１２ｂに電気的に接触接続されている。
導体路９は、コンタクト面１２ａ、１２ｂを、コンタクト箇所７と接続する。このコンタクト箇所を介して発光ユニット１は外部と接触接続可能である。例えば、これによって、発光ユニット１は自動車の電流網に接続される。自動車用投光装置モジュールは、それぞれ担体４を備えたこのような発光ユニット１を複数個有する。ここで各発光ユニット１は、他方の発光ユニットの照明機能とは異なった照明機能のために設けられている。
図５は、第５の実施例による、本明細書に記載された自動車用投光装置モジュールの概略的な断面図を示している。
この第５の実施例では、二次光学系５はリフレクター光学系を含む。発光ユニット１は、この実施例では相互に光学的に分離されている。二次光学系５は、ここで例えば中空体として構成されている。これは、発光ダイオードチップ２の方を向いていない、自身の表面上で反射性に構成されている。例えばこの表面は反射性に積層されている。
発光ダイオードチップ２を共通の担体４上に配置することができる。発光ダイオードチップ２によって生成された電磁ビーム１５のビーム形成は、一方では一次光学系３によって行われる。他方ではビーム形成は、リフレクターの反射性表面を介して行われる。リフレクターの表面はこのために例えば、上述した非結像光学集光器の形状に従って形成される。
図５の左側に配置された発光ユニット１は、例えば、ハイビーム分布を生成するのに適している。
左側に配置された発光ユニット１の一次光学系３によって、ビームがリフレクター内に放射される角度領域が、特定の、予め定められた角度領域に制限される。図５の右側に配置された発光ユニット１は例えば、ハイビーム分布に対して比較的幅の広いロービーム分布を生成するのに適している。右側に配置された発光ユニット１の一次光学系３はこのために例えば、放射がリフレクター全体において行われるように構成されている。図５に示された実施例の一次光学系３は例えば注形材料であり、これは発光ダイオードチップ２を形状接続的に取り囲む。
２つの発光ユニット１は、光を放射する角度領域において相違している。すなわち、これらの発光ユニット１は異なる幅の角度領域でリフレクター内に放射する。これによって、少なくとも２つの異なる照明機能を唯一のリフレクターで実現することができる。
本発明は実施例に基づいたこれまでの説明によって限定されるものではない。むしろ本発明はあらゆる新規の特徴ならびにそれらの特徴の組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴の組み合わせ各々が含まれ、このことはそのような特徴またはそのような特徴の組み合わせが特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていないにしてもあてはまる。
図１Ａは、第１の実施例による上述した自動車用投光装置モジュールの概略的な断面図であり、図１Ｂは、第１の実施例による自動車用投光装置モジュールの概略的な平面図である。 第２の実施例による自動車用投光装置モジュールの概略的な斜視図である。 上述した自動車用投光装置モジュールの第３の実施例による発光ユニットの例示的な回路図である。 上述した自動車用投光装置モジュールの第４の実施例に対する発光ユニットの概略的な斜視図である。 第５の実施例による上述した自動車用投光装置モジュールの概略的な断面図である。
符号の説明
１ 発光ユニット、 ２ 発光ダイオードチップ、 ３ 一次光学系、 ３ａ ビーム出射面、 ４ 担体、 ５ 二次光学系、 ６ 冷却体、 ７ コンタクト箇所、 ８ 電流安定化電子回路、 ９ 導体路、 １０ 位置決めピン、 １１ スイッチングユニット、 １２ ハウジング、 １３ 光軸、 １４ 分断軸、 １５ 電磁ビーム

Claims (12)

  1. 自動車用投光装置モジュールであって、
    ・少なくとも２つの発光ユニット（１）を有しており、各発光ユニット（１）は少なくとも１つの発光ダイオードチップ（２）を含んでおり、異なる発光ユニット（１）は相互に異なる照明機能のために設けられており、
    ・前記発光ユニット（１）のための共通の冷却体（６）を有しており、当該冷却体と前記発光ユニットは熱的に接続されており、
    ・前記発光ユニット（１）の電圧供給のための共通の電流安定化電子回路（８）を有している、
    ことを特徴とする自動車用投光装置モジュール。
  2. 各発光ユニット（１）は１つの一次光学系（３）を含んでいる、請求項１記載の自動車用投光装置モジュール。
  3. 前記一次光学系（３）は少なくとも部分的に、以下の光学基本素子の形状に従って構成されている：すなわち、ＣＰＣ光学系、ＣＥＣ光学系、ＣＨＣ光学系、ピラミッド断端形状光学系、円錐断端形状光学系の形状に従って構成されている、請求項１または２記載の自動車用投光装置モジュール。
  4. 前記一次光学系（３）はマイクロ構造化された表面を有している、請求項１から３までの少なくとも１項記載の自動車用投光装置モジュール。
  5. 前記自動車用投光装置モジュールの全ての発光ユニット（１）の後方に、１つの共通の二次光学系（５）が配置されている、請求項１から４までの少なくとも１項記載の自動車用投光装置モジュール。
  6. 前記二次光学系（５）は反射性の光学素子を含む、請求項１から５までの少なくとも１項記載の自動車用投光装置モジュール。
  7. 前記二次光学系は投影光学系を含む、請求項１から６までの少なくとも１項記載の自動車用投光装置モジュール。
  8. 前記発光ユニット（１）の発光ダイオードチップ（２）は共通のプリント基板（４）上に配置されている、請求項１から７までの少なくとも１項記載の自動車用投光装置モジュール。
  9. 前記発光ユニット（１）は相互に直列接続されており、各発光ユニット（１）にはそれぞれ１つのスイッチングユニット（８）が並列接続されており、当該スイッチングユニット（８）が閉成されている場合には前記発光ユニット（１）は通電されない、請求項１から８までの少なくとも１項記載の自動車用投光装置モジュール。
  10. 前記スイッチングユニット（８）はスイッチングトランジスタを含む、請求項１から９までのいずれか１項記載の自動車用投光装置モジュール。
  11. 前記発光ユニット（１）のうちの少なくとも１つは、以下の照明機能のうちの１つの照明機能のために設けられている；すなわち、ロービーム、ハイビーム、コーナービーム、駐車灯のうちの１つの照明機能のために設けられている、請求項１から１０までの少なくとも１項記載の自動車用投光装置モジュール。
  12. 少なくとも１つの発光ユニット（１）は発光ダイオード（２）を含んでおり、当該発光ダイオードは、赤外スペクトル領域において最大放射を有する電磁ビームを生成するのに適している、請求項１から１１までの少なくとも１項記載の自動車用投光装置モジュール。
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