JP2009518800A - ロービーム機能を備える自動車ヘッドライト用のｌｅｄコリメータ素子 - Google Patents

Abstract

本発明は、ロービーム機能を備える自動車ヘッドライト用のＬＥＤコリメータ素子に関し、それは光源の少なくとも１つの領域からの１つの色の少なくとも可視光を放射する。ＬＥＤコリメータ素子（１）は、動作中に放射される光の主要部分は、ＬＥＤコリメータ素子（１）の放射角範囲内に直接的に放射され得る、少なくとも１つの光源のようなＬＥＤ（２）を有し、ＬＥＤコリメータ素子（１）のＬＥＤの放射角範囲内に放射されない光を放射角範囲内に偏向するコリメータ（３）を含み、ＬＥＤコリメータ素子（１）は、所定の非均一な明るさ分布が、コリメータ切断平面（４）に対して並びにＬＥＤコリメータ素子（１）の放射の主方向に対して直交して定められるＬＥＤコリメータ素子（１）の放射平面内で達成可能であるよう、少なくともコリメータ切断平面（４）に関して非対称に構成され、少なくとも１つのフィルタ（１２）が、ロービーム機能を実現するときに、明暗遮断よりも下に位置する交通空間の地域が、異なる色の可視光で所定地域内で照明され得るよう、コリメータ（３）の少なくとも１つの領域内に配置されることが意図される。

Description

本発明は、光源の少なくとも１つの領域から１つの色の少なくとも可視光を放射するロービーム機能を備える自動車ヘッドライト用のＬＥＤコリメータ素子に関する。

この分野の用途で使用されている、そのような自動車ヘッドライト用のランプは、白熱灯、具体的には、１つ又は２つのフィラメントを有するハロゲンランプ又は高圧ガス放電ランプである。

一般的に、自動車ヘッドライトは、一方では、ハイビームと呼ばれ、他方では、ロービームと呼ばれる光を生成する。ハイビームは、交通空間の最大照明を提供する。対称的に、ロービームは、自動車操縦の観点からの最適照明と、対向車の最小グレアとの間の妥協を構成する。照明パターンがロービームのために特定され、その故に、水平線より上のヘッドライトの放射平面内の入射光放射がない、即ち、ヘッドライトは、通常の条件下で直線道路上の対向交通が幻惑されないよう、鮮明な明暗遮断を形成すべきである。しかしながら、ヘッドライトは、明暗遮断より直ぐ下の領域を備えて自動車から最大距離にある交通空間を照明することが予期されているので、ヘッドライトの最大輝度は、明暗遮断で直接的に利用可能であるべきである。

本発明の脈絡において、ロービーム機能を備える自動車ヘッドライトは、全て、例えば、ハイビーム及びロービームヘッドライトが組み合わされた純ロービームヘッドライト、ロービーム及びフォグヘッドライトが組み合わされた純フォグライト、並びに、湾曲照明ヘッドライトのような、明暗遮断を生成するヘッドライトである。

青みを帯びた光が交通空間内の障害物、例えば、交通標識に対してより良好に反射され、よって、それぞれの交通空間を照明する自動車の運転手によって特により良好に且つより容易に観察され得るので、これは交通安全を規則的に強化し得ることが知られている。対称的に、黄色っぽい光は、対向車の運転手の部分上により低いグレア感度をもたらす。故に、明暗遮断より上の光の色も重要である。この光は、しばしば、迷光として示される。何故ならば、それは主に不制御散乱光線を含むからである。よって、特に自動車ヘッドライトとしての用途のために、照明機構の２つの実質的な特性が必要である。一方では、照明源は照明源から約７５ｍの距離にある地域を高輝度で照明し得なければならず、他方では、それは良好に照明された空間とその背後の照明されない領域との間に鮮明な明暗遮断を形成しなければならない、即ち、それは所定の非均一に分配される照明放射線を生成し得なければならない。自動車により近い道路地域の方向に、より少ない輝度を有する光が放射されるべきである。ヘッドライトからのより短い距離の故に、さもなければ、高過ぎる照明がそこに生成される。良好に照明された地域における十分な輝度は、照明源の明るさ及び協働する光学素子の効率に正比例する。しかしながら、所定の非均一に分配される照明放射線、特に、鮮明な明暗遮断を生成することは、設計上の挑戦である。

原則的に、道路の良い照明を備える明ゾーン及び対向交通の最小グレアを備えるその上の暗ゾーンへの明確な分離が望ましく、例えば、道路標識、前を運転する自動車の後部反射体、又は、道路制限ポストを認識するために、幾らかの照明が暗ゾーンにおいても必要であることが考慮されなければならない。その上、強過ぎるコントラストは運転者にとって不快である。何故ならば、その場合には、例えば、視野内の物体及び標識が極めて突然に現れるからである。対向交通のために、不可避の道路のでこぼこ又は湾曲の場合に眼が全輝度によって突然打たれるときには、鮮明な明暗遮断は不快である。ここで、緩やかな明暗遮断が影響をある程度和らげ得る。

明暗遮断を和らげる１つの可能性は、投射系における絞りの曖昧な画像である。そのよう曖昧な画像は、ＬＥＤコリメータ素子を使用するヘッドライト系においても使用され得る。しかしながら、この方法においては、制御するのが困難な望ましくない色縁が、しばしば、投射系ヘッドライト系における明暗遮断に帰結する。

ロービーム機能を備える自動車ヘッドライト用のランプは、ＷＯ２００４／０５３９２４Ａ２から既知であり、そのランプは外被を有し、外被の複数の領域と異なる色の少なくとも可視光を放射する。ロービーム機能が実現されるときに、少なくとも明暗遮断よりも上に位置する交通空間の地域が部分的な塗膜で散乱される着色可視光で少なくとも部分的に照明されると同時に、明暗遮断よりも下に位置する交通空間の地域が所定の地域内で異なる色の可視光で照明され得るよう、少なくとも部分的な塗膜が外被上に設けられる。この救済策は、白熱灯、具体的には、1つ又は2つのフィラメントを備えるハロゲンランプ、又は、高圧ガス放電ランプのようなランプに言及する。

ＬＥＤ素子の設計は、例えば、自動車用のロービーム機能を備えるヘッドライトとして使用されるために十分な輝度を有するＬＥＤ素子が近い将来に利用可能であるという事実に導いた。

ＬＥＤを使用するランプ系において、人は、とりわけ、複数のＬＥＤを配置することによって並びにそれらの照明画像を重ね合わせることによって輝度の問題を解決しようと試みた。そのような構成は、ＵＳ２００３／０１９８０６Ａ１から既知である。この文献によれば、複数のＬＥＤが互いに配置され、それはそれらの小さな空間要件の故に容易に可能であり、それは自動車ヘッドライトの新しい設計をもたらす。反射器がそのような個々のＬＥＤの上に配置され、その反射器は、ＬＥＤコリメータ素子によって放射される光を放射方向において本質的に直角に偏向する。ＬＥＤ背後で放射線の方向に配置される光ガイド縁部と共に、反射器は、鮮明な明暗遮断を備える照明画像を生成し、それは投射レンズを用いて他の照明画像と重ね合わされ、交通空間内に画像化される。この構造は、ＬＥＤによって放射される放射線の実質的に全体が、二次光学系に達する前に、少なくとも一度反射されるという欠点を有する。しかしながら、各反射は、結局、光源効率の特定の損失も意味し、よって、この照明系の出力を減少する。

ロービーム機能を実現しながら、所定の多着色の方法で明暗遮断よりも下の交通空間を照明し、且つ、明暗遮断よりも直ぐ下の良好な照明を達成する、特にＬＥＤを使用するランプの必要がある。

工業的な大量生産プロセスで効率的に製造可能であり、ロービーム機能を実現することによって、所定の多色方法で少なくとも明暗遮断よりも下の交通空間を照明し、且つ、明暗遮断よりも直ぐ下の良好な照明を達成し、よって、道路安全の増大を可能にする、ＬＥＤコリメータ素子並びにそのようなＬＥＤコリメータ素子を備える照明装置を提供することが本発明の目的である。

本発明の目的は、請求項１の特徴的な機能によって達成される。

ＬＥＤコリメータ素子が、動作中に放射される光の主要部分がＬＥＤコリメータ素子の放射角範囲内に直接的に放射され得る、光源のような少なくとも１つのＬＥＤを有することが、本発明の本質的な特徴である。ＬＥＤコリメータ素子は、ＬＥＤコリメータ素子の放射角範囲内に放射されない光を放射角範囲内に偏向するコリメータを含み、ＬＥＤコリメータ素子は、所定の非均一な明るさ分布が、コリメータ切断平面に対して並びにＬＥＤコリメータ素子の放射の主方向に対して直交して定められるＬＥＤコリメータ素子の放射平面内で達成可能であるよう、少なくともコリメータ切断平面に関して非対称に構成され、少なくとも１つのフィルタが、ロービーム機能を実現するときに明暗遮断よりも下に位置する交通空間の地域が異なる色の可視光で所定地域内で照明され得るよう、コリメータの少なくとも１つの領域内に配置される。

この場合には、ＬＥＤコリメータ素子は、所定の非均一な明るさ分布が、コリメータ切断平面に対して並びにＬＥＤコリメータ素子の放射の主方向に対して直交して定められるＬＥＤコリメータ素子の放射平面内で達成されるよう、少なくともコリメータ切断平面に関して非対称に構成される。

放射角範囲は、コリメータからの光が所望の指向性照明を生成するよう放射される角度範囲である。関連する放射角範囲は、本質的に二次光学系の検出領域である。光の最大部分が放射される放射角範囲内の放射の方向は、ＬＥＤコリメータ素子の放射の主方向と理解されるべきである。コリメータ切断平面は、ＬＥＤコリメータ素子の放射の主方向に位置付けられ、且つ、ＬＥＤ素子を切断する。放射平面は、ＬＥＤコリメータ素子を通じるコリメータ切断平面に対して直交して本質的に延び、二次光学系の光入射角と概ね平行である。それは原則としてコリメータの孔と一致する幾何学的地域を表す。

「コリメータ」は、反射表面を意味するものと理解され、それは放射角範囲内に直接的に反射されないＬＥＤ素子の光全体を本質的に検出する。反射器と対称的に、コリメータはＬＥＤチップと直接的に隣接する。ＬＥＤチップの製造中に許容差を考慮に入れるために、コリメータはＬＥＤから小さな距離に位置付けられ得る。それは、例えば、約０．５ｍｍ、好ましくは、それよりも下でさえあり得る。

「非均一な明るさ分布」は、異なる地域に異なる明るさレベルを備える、放射平面内の明るさ分布を意味するものと理解される。

本発明の脈絡において、「フィルタ」又は「フィルタ素子」は、光の通過中に異なる特性を有する光学的に活性な媒体を意味するものと理解される。これらの特性は、具体的には、それぞれの光線の波長に依存するが、それらに限定されない。これらのフィルタは、具体的には、波長異存吸収、透過、又は、反射フィルタであり得る。これらは薄層（干渉フィルタ）の形態に或いは容積フィルタとして設計され得る。フィルタが、光線の方向を影響を受けないままにすることができ、或いは、例えば、散乱によって多かれ少なかれそれを変更し得る。特別な特性のみならず、散乱挙動さえも、フィルタの表面又は容積を介して変更し得る。

フィルタは、特に透明担体上に塗布され得るし、或いは、その中に一体化され得る。その担体は、コリメータの端部を形成し、コリメータ出口面又はコリメータ孔内に位置付けられる。部分的にのみ照明される半透明（散乱）フィルタが、緩やかな明暗遮断を生成するために特に使用され得る。

本発明の１つの特徴は、コリメータの放射角範囲内のＬＥＤコリメータ素子素子によって放射される光の主要部分を偏向する前述の最新技術中で使用されるこの原理を脇に寄せ、その代わりに、ＬＥＤ素子によって直接的に放射される光を本質的に利用し、それを例えば二次光学系内に直接的に導く原理に従う。これは、反射によって実現されなければならない如何なる偏向も発光効率の損失をもたらすという認識に基づく。

本発明の脈絡において、ＬＥＤ素子は無機固体ＬＥＤであると想定される。何故ならば、これらは十分な輝度を備えて現在入手可能であるからである。それらは、もちろん、それらが十分な出力値を有する限り、他のエレクトロルミネセンス素子、例えば、レーザダイオード、他の発光半導体素子、又は、有機ＬＥＤでもあり得る。

本発明の脈絡において、「ＬＥＤ」又は「ＬＥＤ素子」は、従って、如何なる種類の対応するエレクトロルミネセンス素子の同義語と考えられるべきである。ＬＥＤ素子の構成素子は、生成される光の一部又は光全体を異なる波長を有する光に変換する粉末又はクリスタルの形態の発光材料でもあり得る。

右側通行を有する国々、例えば、ドイツにおいて、ＬＥＤコリメータ素子は、本発明によれば、自動車の運転方向において、道路の右側、或いは、具体的には、その最外側領域は、青みを帯びた色で照明されるのに対し、道路の左側は、黄色っぽい色で照明されるよう選択され且つ構成されるべきである。対向交通のグレア感応性は減少されると同時に、道路の右側の周辺視野内の物体の知覚性の向上が達成される。本発明の適切な修正において、これは左側通行にも等しく適用可能である。

従属請求項２乃至１０は、本発明のさらなる実施態様を定めるが、限定的には示されていない。

対向交通の自動車も存在し得るヘッドライトビーム分布の地域を照明するためにＬＥＤコリメータ素子を使用するとき、例えば、明暗遮断の直ぐ下の地域及び／又はそれより上の迷光は、ある程度まで黄色っぽく着色され、或いは、減少された青みを帯びた部分を有することが好ましくあり得る。これは、例えば、青色光を吸収する、高輝度の縁部に沿う吸収フィルタによって達成され得る。

ＬＥＤコリメータ素子がヘッドライトビームの周辺領域内に適用されるとき、高輝度の縁部に沿って青色干渉フィルタを使用することによって、色相が増大され得る。色相の増大は、横方向道路標識を認識するために並びに障害物を認識するために有利である。干渉フィルタによって反射される黄色っぽい光は、他のビーム領域内のコリメータ内の可能な新たな反射の後に利用可能であり、或いは、グレア印象を減少するために迷光に寄与し得る。その上、組み合わせも考えられる。

ロービーム機能を実現するとき、明暗遮断より下の交通空間は、好ましくは、黄色光が第一領域内で優勢であり、青色光が第二領域内で優勢であり、且つ、フィルタによって実質的に影響を受けない光が第三領域内で優勢であるよう照明され得る。

上述のように、特に自動車ヘッドライトにおける用途のために、それより下では輝度が可能な限り高い、鮮明な明暗遮断が必要である。

従って、本発明の有利な実施態様では、放射線の実質的な部分グレア又は類似物によって次第にぼんやりされずに鮮明な明暗遮断が生成されるよう、非均一な明るさの分布は、コリメータの第一縁部に直接的に高輝度があり、ＬＥＤから離れたコリメータの縁部の側に実質的に光がないように設計される。よって、発光効率に関して、本設計は実質的に損失なしに機能する。

本発明によれば、不均一な明るさ分布は、ＬＥＤコリメータ素子が非対称構造を有する点で得られる。

コリメータが上述のような鮮明な明暗遮断を生成するよう、ＬＥＤコリメータ素子の非対称な実施態様は、より好ましくは、第一縁部が形成されるコリメータの地域が放射の主方向に対して第二地域よりも少なく傾斜されるよう形成され得る。単純な場合には、ＬＥＤ素子によって放射される光が、より強い濃度を第二縁部よりも第一縁部に備えて放射されるよう、コリメータの第一及び第二の縁部は、コリメータの面する部分に位置付けられる。

上述の設計選択肢の組み合わされた変形において、コリメータ切断平面に関して斜めに配置されるＬＥＤが、非対称に設計されるコリメータ内に配置される。

その場合には、コリメータ地域の形態は、平らな地域やそれらの組み合わせに限定されず、例えば、コリメータの深さに依存して、異なる強さの程度で連続的に湾曲され得る。

もし明暗遮断がより緩やかに設計されるべきであるならば、コリメータの縁部に沿う散乱フィルタ素子の使用が好ましい。その場合には、明るさは縁部で急激に減少せず、距離が増大するに応じて特にゆっくりと減少する。そのような構成は、極めて小さいが、実際のコリメータ孔の外側の領域内に所定の明るさを有する領域を提供し、ヘッドライトビーム内の明暗遮断より上の輝度の制御された実現を可能にするために使用され得る。

本発明のさらなる有利な実施態様によれば、二次光学系が、放射の主方向においてコリメータ孔の背後に配置され、二次光学系は、照明されるべき空間内に放射光を結像する。一般的に、二次光学系は、ＬＥＤコリメータ素子によって制される照明画像を照明されるべき物体上に投射する投射レンズで構成され得る。レンズは、球面又は非球面レンズであり得るが、一方向のみに焦点設定を有する円筒レンズも使用され得る。さらに、回転対称若しくは平面放物反射器又は開放空間反射器が、二次光学系として考えられ得る。この列挙は本発明の脈絡において排他的ではない。

異なる特性、例えば、異なる発光効率又は異なる色を有する複数のＬＥＤ素子が、好ましくは、コリメータ内に組み合わせられ得る。同時動作の場合には、平均的な結果が、コリメータ内の光を混合することから生じる。ＬＥＤを製造するとき、公称値の回りの記述のパラメータの広がりが、普通、展開する。例えば、高過ぎる並びに低過ぎる色温度を備えるコリメータ内の複数のＬＥＤ素子の組み合わせは、それにも拘わらず、所望の色の光が生成されることを可能にし、よって、全製造範囲のより経済的な適用をもたらす。その上、異なる色特性を有するＬＥＤの組み合わせは、それぞれの素子の非均一な制御によって、コリメータによって生成される光の色が所定の方法で変更されることを可能にする。

さらに、フィルタ素子は、ＬＥＤコリメータ素子の筐体の機械的基準に対して明暗遮断の幾何学的位置を高精度に決定するよう利用され得る。これはコリメータ表面を備えるＬＥＤが必要な精度の故に中間装置として事前組立てられるときに有用であり得る。然る後、この装置はコリメータ筐体内に取り付けられる。この場合には、環境下で、コリメータ出口孔の位置決めの精度は減少される。他方、絞り(diaphragm)も含み得るフィルタ素子は、コリメータ出口孔より上に高精度で独立して位置付けられ得る。

本発明の目的は、請求項１１に定められるような、本発明に従った少なくとも１つのＬＥＤコリメータ素子を有する照明装置によっても達成される。

本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に記載される実施態様を参照して明らかであり且つ解明される。

図１は、道路ｂ上のヘッドライトａの光放射経路を概略的に解明している。ヘッドライトａは、ＬＥＤコリメータ素子の放射表面ｃによって並びに二次光学系ｄによって表されている。放射表面ｃは、隅部ｒ、ｓ、ｔ、及び、ｕの間に４つの境界線を有する。道路ｂは、中央分離帯ｅによって２つのレーンｆ及びｇに分割されている。ヘッドライトａを有する自動車（図示せず）は、レーンｆにある（右側通行）。レーンｇは、対向交通のためである。ヘッドライトは、交通空間ｈを照明し、それはそこで隅部ｒ’、ｓ’、ｔ’、及び、ｕ’を有する像を生成する。

放射表面ｃから放射する光は、二次光学系ｄ上に入射する。それは概ねレンズによって形成され、レンズは横方向に並びに高さ逆転的に放射表面に結像する。放射平面ｃは、例証されるように道路ｆに対して直角にあるので、その結果として得られる道路上の像は歪められる。ｒからｓへの或いはｔからｕへの距離の同一長さにも拘わらず、ｔ’からｕ’への伸びは、ｒ’からｓ’への距離の倍の長さを有する。この歪みも交通空間ｈの照明に考慮されなければならない。交通空間ｈのほぼ均一な照明を用いるならば、それはｕとｔとの間の放射平面の縁部でｒとｓとの間の反対縁部よりも大きな発光出力を必要とする。よって、理想的には、連続的移行又は輝度階調度が、縁部ｕ及びｔでの高い発光出力と縁部ｒとｓでのより小さな発光出力との間に形成される。

対向交通のグレアを回避するために、それ以上の光が隅部ｒ’、ｓ’、ｔ’、及び、ｕ’を備える像の外側に放射されるべきではない。これは特にｔ’とｕ’との間の縁部に関する。ここで、光源は鮮明な明暗遮断を形成しなければならない。何故ならば、この縁部よりも上の光は対向交通を幻惑するからである。故に、明暗遮断は線ｔからｕに沿う放射平面に形成されなければならない。

これらの要件は、本発明に従ったＬＥＤコリメータ素子の構造において以下のように変換される。

図２に示されるようなＬＥＤコリメータ素子１は、ＬＥＤ素子２と、コリメータ３とを含む。ＬＥＤ素子２は、第一コリメータ切断平面４と平行に走る放射の主方向に光を放射する。ＬＥＤ素子２の放射の主方向は、ここでは、ＬＥＤ素子２のチップが延びる平面に対して垂直として定められる。

コリメータ３は、第一コリメータ切断平面４と平行に延びる第一反射地域５を有する。第一反射地域５と向かい合う第一コリメータ切断平面４に関して、下方区画６と上方区画７とから構成される第二反射地域がある。損失を回避するために、ＬＥＤ素子２からの両方の反射器地域の距離は小さく、この素子の寸法よりも明らかに小さい。放射の主方向において、両方の区画６，７は、コリメータ切断平面４から離れる傾斜を有する。下方区画６は、コリメータ切断平面４に対して、上方区画７よりもさらに少なく強く傾斜される。第一反射地域５及び上方区画７は、コリメータ３の第一縁部８及びコリメータ３の第二の反対縁部９で放射表面１０に終端している。放射表面１０は、単に幾何学的場所として理解されるべきであり、それは図１においてコリメータ孔と一致している。コリメータ孔は、縁部８，９並びに２つの表面１５の縁部（図１には示されていない）によって空間的に境界付けられている。ＬＥＤ素子２及びコリメータ切断平面４の放射方向の双方は、放射表面１０に対して垂直である。

図２は、ＬＥＤ素子２と協働する非対称コリメータ３の動作モードを解明している。図２は、一例としてビームのみを示しており、そのビームは、ＬＥＤ素子２によって放射される。しかしながら、実際には、ＬＥＤ素子２は、その幅に亘り非指向的に光を放射する（ランバート放射）。ＬＥＤ素子２の放射は、実線矢印１１によって表されている。実線矢印１１は、直接的に反射され（反射されない）或いは第一反射器地域５で最大で１回反射される放射線が、コリメータ３を出ることを特に表している。第一反射器地域５はＬＥＤ素子２からコリメータ切断平面４に平行に走るので、それは放射光の比較的大きな部分をコリメータ３の縁部９に向かう空間内に反射する。

下方区画６は、コリメータ切断平面４から離れる方向に約４５°までの傾斜を備えてＬＥＤ素子２の縁部から延びる。故に、それは、放射の主方向又はコリメータ切断平面４に対して大きな角度で放射される光の実質的部分を反射する。しかしながら、その傾斜の故に、下方地域６は、反射器地域５よりも実質的に平坦なコリメータ切断平面４に対する角度で放射線を反射する。その結果として、それによって反射される光の一部のみが対向する反射器地域５上に入射され、それはそこでもう１回反射される。結果的に、下方区画６によって反射される光の他の部分は、さらなる反射なしに放射表面１０に達し、その放射表面は、縁部８及び９いよって横方向に境界付けられる。区画６の幾何の故に、この光は第一縁部８に近い放射表面１０の地域、具体的には、フィルタ１２の領域内に入射される。上方区画７は下方区画６よりもさらに一層強く傾斜されるので、ＬＥＤ素子２から来る放射線は、上方区画７上に直接的に入射されない。それは反射器地域５で１回既に反射された光線の反射にも寄与しない。従って、それは高度に反射する表面を有する必要はなく、それは原則的には省略されさえし得る。

上述の構造において、ＬＥＤ素子２によって第一縁部８に近接して放射される放射線の主要部分は、よって、放射表面１０上に入射されなければならないので、放射線の輝度分布は、第一縁部８から第二縁部９への減少する階調度を伴う進行を有する。ＬＥＤから離れる方向に面する縁部８の側には、極めて僅かな浮遊放射線のみが放射表面１０の背後に起こり、二次光学系の適切な選択及び／又は結合は、この浮遊放射線が交通空間内の明暗遮断より上に結像されないことを補償し得る。フィルタ１２は、放射表面１０の地域内にＬＥＤ素子２のチップが延びる平面と平行に配置される。その場所に関して、フィルタ１２はコリメータ３の縁部８の地域内に同時に配置され、図示の形態において、フィルタ１２の縁部が、実質的に縁部８と共に終端する。結果的に、ＬＥＤ素子２から放射される光の一部がフィルタ１２に達する。

これは、図３に示されるように、ＬＥＤコリメータ素子１の放射平面内の現れ又は照明像をもたらす。上方縁部８から下方縁部９に向かって、仮想交差線１−１と平行な各区画に沿って減少する照明が定められる。第一縁部８より上に照射される光は殆どないので、最大に鮮明な明暗遮断が縁部８に沿って展開する。フィルタ１２（図３中の陰影付き矩形表面）の放射表面１３から来る光は、フィルタ１２のそれぞれの特性に従った関連色を有する。故に、照明系の２つの最も重要な特性は、自動車ヘッドライトのために特に与えられている。即ち、一方では、最高照明輝度の領域に直接的にある鮮明な明暗遮断であり、他方では、明暗遮断での高輝度から明暗遮断に面する領域での低輝度への明るさ分布における所定の階調度である。

図４は、図２に示されるような本発明に従ったＬＥＤコリメータ素子１の斜視図である。この図面は、それぞれに対する並びにＬＥＤ素子２に対する反射地域５，６，７又は２つの横方向反射表面１５の割当てを主として解明している。図２の図面の表面と平行に、ＬＥＤコリメータ素子１は、２つの横方向反射器表面１５によって制限されている。これらの横宝庫得反射器表面１５は、放射の方向に見られるときに、外向きに傾斜されているが、ＬＥＤ素子２の平面に対して直角に、故に、図２に示されるようなコリメータ切断平面４と平行にも延び得る。

ＬＥＤ素子２は、基本的には、矩形地域を覆っており、その最長側は、図２に示されるように、コリメータ切断平面４と平行に延びる。

図４に示されるような基本的に矩形のＬＥＤ素子２の代わりに、複数の、例えば、正方形のＬＥＤ素子が、再び矩形地域が生じるよう互いに隣り合って交互に配置され得る。

陰影付き地域として図４に示されるようなフィルタ素子１２又はその放射表面１３は、コリメータ出口孔の地域内に、即ち、基本的に矩形のＬＥＤ素子２とほぼ平行に位置している。

図５は、道路上の本発明に従ったＬＥＤコリメータ素子を備えるヘッドライトの放射経路の簡略された斜視図である。図５は実質的に図１に対応し、追加的に、陰影付き地域として図５に示される、フィルタ１２の領域から来る光が生じる道路１４上の領域が強調されている。

図６は、本発明に従ったＬＥＤコリメータ素子１のさらなる実施態様を示している。図２と類似して、フィルタ素子１２は、縁部８の領域内に配置され、フィルタ１２が縁部８から突出するよう、今や意図的に配置されている。この種類の構成を用いることで、（図２の記載中に述べられた迷光に加えて）フィルタ１２は、今や所望の散乱特性を有する。よって、フィルタ１２上に入射する光の一部が、縁部８の背後の領域内に偏向され、それ故、二次光学系に達する。光の小さな部分のみがこのように偏向されるので、縁部８を越える発光は相応して小さく、距離の増大に伴って減少し続ける。従って、（図５と類似して）像中には、所定の着色外観を伴う緩やかな明暗遮断が道路上に生じる。特に、この場合には、フィルタは色中立で散乱的にのみ実現され得る。

図７は、本発明に従ったＬＥＤコリメータ素子１のさらなる実施態様を示している。図７に示される実施態様において、フィルタ１２は縁部９の近傍で低発光の領域に設けられ、そのフィルタは、そこから出る光線の方向を二次光学系の検出領域の方向に偏向する。そのように配置されるフィルタ１２なしでは、放射線の主要部分は、この検出領域の外側に恐らく位置するであろう。よって、そのようなフィルタ１２は、光学系の効率増大に寄与し得る。

道路上のヘッドライトの放射経路を簡単に示す斜視図である。 本発明に従ったＬＥＤコリメータ素子の第一実施態様を示す断面図である。 ＬＥＤコリメータ素子の放射平面における照明画像を示す概略図である。 図２に示されるようなＬＥＤコリメータ素子を示す斜視図である。 図２に示されるような本発明に従ったＬＥＤコリメータ素子を備えるヘッドライトの道路上の放射経路を簡単に示す斜視図である。 本発明に従ったＬＥＤコリメータ素子の第二実施態様を示す断面図である。 本発明に従ったＬＥＤコリメータ素子の第三実施態様を示す断面図である。

Claims (12)

1. 光源の少なくとも１つの領域から１つの色の少なくとも可視光を放射する、ロービーム機能を備える自動車ヘッドライト用のＬＥＤコリメータ素子であって、
   当該ＬＥＤコリメータ素子は、動作中に放射される光の主要部分が、当該ＬＥＤコリメータ素子の放射角範囲内に直接的に放射され得る、少なくとも１つの光源のようなＬＥＤを有し、当該ＬＥＤコリメータ素子は、当該ＬＥＤコリメータ素子の前記放射角範囲内に放射されない光を前記放射角範囲内に偏向するコリメータを含み、当該ＬＥＤコリメータ素子は、所定の非均一な明るさ分布が、コリメータ切断平面に対して並びに当該ＬＥＤコリメータ素子の放射の主方向に対して直交して定められる当該ＬＥＤコリメータ素子の放射平面内で達成可能であるよう、少なくとも前記コリメータ切断平面に関して非対称に構成され、少なくとも１つのフィルタが、前記ロービーム機能を実現するときに、明暗遮断よりも下に位置する交通空間の地域が、異なる色の可視光で所定地域内で照明され得るよう、前記コリメータの少なくとも１つの領域内に配置される、ＬＥＤコリメータ素子。
2. これらのフィルタの少なくとも１つは、高輝度の領域からの光が、低輝度の領域からの光よりも、異なるスペクトル組成、より好ましくは、より大きな黄色部分又は青色部分を有するように配置される、請求項１に記載のＬＥＤコリメータ素子。
3. 非均一な明るさの分布が、前記コリメータの第一縁部に直接的に高輝度があり、前記ＬＥＤから離れる前記コリメータの前記縁部の側に実質的に光がないように設計される、請求項１に記載のＬＥＤコリメータ素子。
4. 迷光、より具体的には、黄色の迷光が、前記明暗遮断より上の領域に達するよう、少なくとも１つの散乱フィルタが、前記コリメータの縁部に沿って配置される、請求項１に記載のＬＥＤコリメータ素子。
5. 第一縁部が形成される前記コリメータの第一地域が、放射の主方向に対して、第二地域よりも少なく傾斜される、請求項１に記載のＬＥＤコリメータ素子。
6. 二次光学系が、放射の主方向において前記コリメータ孔の背後に配置され、前記二次光学系は、照明されるべき空間内に放射光を結像する、請求項１に記載のＬＥＤコリメータ素子。
7. 前記ＬＥＤは、有機又は無機ＬＥＤである、請求項１に記載のＬＥＤコリメータ素子。
8. 異なる特性を有する複数のＬＥＤ素子が、前記コリメータ内に配置される、請求項１に記載のＬＥＤコリメータ素子。
9. 前記フィルタは、前記コリメータの縁部の領域内に配置される、請求項１に記載のＬＥＤコリメータ素子。
10. 前記フィルタは、当該ＬＥＤコリメータ素子の前記筐体の機械的基準に対する前記明暗遮断の幾何学的位置を高精度に決定するために基準地点として働く、請求項１に記載のＬＥＤコリメータ素子。
11. 請求項１乃至１０に記載の少なくとも１つのＬＥＤコリメータ素子を有する照明装置。
12. 前記ロービーム機能を実現するとき、前記明暗遮断より下の前記交通空間は、色に関して本質的に影響を受けていない光を備える第一領域を別として、色に関して所定の影響を受けている光、具体的には、青色又は黄色光を備える少なくとも第二領域がある、請求項１１に記載の照明装置。

Images