JP2009526350A

JP2009526350A - 光源モジュール

Info

Publication number: JP2009526350A
Application number: JP2008553247A
Authority: JP
Inventors: ボロツキ，アゴストン; バラツ，ラズロ; バランイ，ロバート
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2009-07-16
Also published as: US20070182302A1; KR20080100184A; CN101379890A; CN101379890B; US7646151B2; EP1987703A1; WO2007092124A1

Abstract

高輝度放電光源と、前記光源から放射された光の方向を変えて集束させる反射器を少なくとも含む光学要素と、所定の波長および大きさを持つ電圧と電流とを前記光源に供給する電子要素とを含む光源モジュールを開示する。前記光源は、同型の光源の光学標準規格パラメータおよび／または電気標準規格パラメータと少なくとも部分的に異なる光学パラメータおよび／または電気パラメータを持っていてよい。標準規格に適合する所定の照明ビームパターンを提供するため、前記光源の光学パラメータおよび／または電気パラメータに合わせて、前記光学要素および／または前記電子要素が調整される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源モジュールに関し、より詳細には所定のビームパターンを照射する光源モジュールに関する。

自動車の前方灯に低ワット数の高輝度放電（ＨＩＤ）ランプを利用することは、かなり確立されている。主要な照明製造企業はすべて、このような製品を市場に出している。このタイプのランプは、最近では、自動車市場に導入されており、道路上でより多くの光を提供して、夜間の視野を改善している。ＨＩＤランプに対する人気が高くなり続けているのは、これまでのフィラメントランプと比べると、ＨＩＤランプの方が有利な特性を持っているためである。ＨＩＤランプは、従来のフィラメントランプよりも電力消費量が少なく、より高輝度であることに加え、寿命も長い。高輝度放電ランプは極めて小型で、放電体積が小さく、その放電体積内に伸張する電極を備える。放電体積内部における電極間のアークギャップは、わずか３〜４ミリメートルである。したがって、このようなＨＩＤランプは、点光源と見なすことができる。ＨＩＤランプを自動車のヘッドランプに実装する場合は、必要な照明パターンを提供し、かつ、グレア効果を回避するための特殊な処置を講じる必要がある。ガス放電光源を利用した自動車用ヘッドライトの照明ビームパターンは、ガス放電光源を備える車両用ヘッドランプの認可に関わる統一条項を含むＵＮ規格Ｅ／ＥＣＥ／３２４補則９７：規則第９８号（Ｅ／ＥＣＥ／３２４Ａｄｄｅｎｄｕｍ９７：ＲｅｇｕｌａｔｉｏｎＮｏ．９８）によって規定されている。この規格は、ランプアセンブリの完成製品を製造するすべての製造業者に適用されるものである。この規格に制定されている要件を満たすには、反射鏡に対して極めて正確にＨＩＤ光源を配置および固定しなければならない。この規格は、各ヘッドランプアセンブリの光源および反射器の連係性に並外れて高い精度を要求するものである。

米国特許第６，８６０，７７６号には、反射鏡に設置および固定された高圧放電ランプを含む、自動車のヘッドライト用ランプユニットの製造方法が開示されている。この方法では、点光源（ＨＩＤランプ）によって放射されて、反射鏡の反射面で反射された光を検出して、光源を設置および固定する位置を決定する。前述の光源を設置および固定する位置は、反射された光が最大になる点光源の位置に定義される。この方法では、楕円状のミラー反射面の焦点を検出することができるため、その焦点に点光源を配置および固定できる。この方式で組み立てられたランプユニットは、最大の出力光度を持つことになるが、必ずしも既存の規格に規定された各種の要件を満たすものではない。

自動車のヘッドランプに組み込まれている技術、たとえば、ランプ技術、電子技術、および光学技術は各種多様であるため、ほとんどの製造業者は、ヘッドランプのうち、一技術分野に相当するほんの一部分を製造するだけである。そして、これらの主要部品は、他の製造業者において組み立てられなければならない。前述した規格に定義されている所定のビームパターンを提供するための要件を満たせるように、個別に製造されるすべての主要部品も同様に標準化されている。このため、ＵＮ規格Ｅ／ＥＣＥ／３２４補則９８：規則第９９号は、動力駆動車両のランプユニットに用いるガス放電光源の認可に関わる統一条項を含んでいる。この規格は、ガス放電光源の幾何形状、色、電源のオンオフ動作、および輝度に対する公差を定義するための条項を規定している。これを規定した概念は、自動車のヘッドランプの主要部品すべてがこれらの国際規格の要件を満たすならば、組み立てられたヘッドランプも、前述した規格に準拠した照明ビームパターンを提供することになるであろうという考え方である。ただし、このことは、実際上、簡単には実現できないか、あるいは、精度の高い製造作業を必要とするため、コスト高の原因になっている。しばしば発生する事例として、個々の部品が、前述した規格のすべての要件を満たすものでなかったり、また、個々のパラメータが所定の範囲内であったとしても、組み立てにおける不備または極端な公差の偶然の一致が原因で、結果的に得られるヘッドランプが前述の規格の条項を満たさない光線パターンを持つ可能性があったりする。コスター（Ｋｏｓｔｅｒ）他に対して発行された米国特許第５，９４５，７７６号には、反射器内で標準規格部品と位置合わせされたランプを有する、自動車のヘッドランプが開示されており、適正な光学的配列を達成するために、基準表面上で特殊な参照手段を利用することが提案されている。

最近のＨＩＤ自動車用ヘッドランプは、個別に規格化され、かつ最適化された３つの主要構成要素を有する。この３つの構成要素は、ＨＩＤ光源、その駆動エレクトロニクス、およびビームを反射および集束させる光学部品である。ＨＩＤ光源内部のアーク位置の光学的配列は、光学系の要素、たとえば、レンズ、バッフル、開口など、の位置決めと同様に、それぞれ独立して実行されるため、光源および光学部品の幾何形状の多様性が、ヘッドランプの最終的なビーム性能にかなり大きく影響する。

光源が規格化されていることから、投射光学部品の設計に革新的な光学的手法を利用することができず、そのため、光学系の効率は、規格化の時点で利用可能な技術に応じて並みの程度に凍結された状態にある。また、駆動エレクトロニクスの設計も、ヘッドランプに使用される規格化された光源特性と密接に結合しており、異なる製造業者による光源特性における、規格許容限度内の僅かな誤差は、システム内では処理しきれない。このことは、システムの信頼性に問題を生じる原因となり得る。個々の構成部品の設計における制約と、前述の規格によって許容される変動範囲が小さいこととは、現在最新のヘッドランプのコストを高くする要因であり、また、その性能を大きく制限する要因にもなっている。個々の構成部品のインターフェースを交換可能なものにするという概念は、システムの信頼性を低下させる。故障した場合に他の構成部品の信頼性に影響があるかどうかを判断するような、安全性に関わる方法は、いずれも存在しない。車両関連の用途または他のいずれかの用途におけるＨＩＤヘッドランプユニットのマーケットシェアを獲得するためには、システムのコストを大幅に削減すると共に、その信頼性を向上させなければならない。

ＨＩＤヘッドランプシステムについて、システムの小型化を促進し、信頼性を向上させるいくつかの手法が存在する。Ｄ１型ランプは、ＨＩＤ光源のベース部分に、駆動エレクトロニクスのイグナイタ部品をすでに包含している。ただし、この手法では、連係性および統計的変動性の問題は、横断的最適化に対する制約と同様、いずれも解決されない。システムの全体的性能は、基本的には変わらないままであり、コストの削減ではなく、むしろ更なるコストの上昇を観測できる状況にある。
米国特許第６，８６０，７７６Ｂ２号公報米国特許第５，９４５，７７６号公報

このように、ＨＩＤヘッドランプシステム、すなわち、ＨＩＤ光源モジュール（ＨＩＤＬＳＭ）に関して、ＨＩＤ光源と、その駆動エレクトロニクスと、投射光学ヘッドランプの要素とが複雑なシステムを構成し、そのシステムの要素が、当該要素に対する固有の規格要件すべてに必ずしも準拠していなくても、照光される空間または照光面に所定の照射ビームパターンを生成するものが、特に求められている。所定のビームパターンは、自動車での利用が意図された照射ビーム、すなわち、規則第Ｒ９８号、高性能前方照明器具（ＡｄｖａｎｃｅｄＦｏｒｗａｒｄＬｉｇｈｔｉｎｇ）の用途に対して定義された規定、フォグランプ規格などに準拠したビームパターンであってよく、また、航空用または航海用のものを含む他のあらゆる車両に関連する用途や、サーチライト、作業灯、または他の各種の補助ビーム照明の用途や、光ファイバポンピング用途、市販の照明設備用途に対応した照明ビームであってよい。

本発明の第１の側面である例示的実施形態において、高輝度放電光源と、前記光源から放射された光の方向を変更して集束させる反射器を少なくとも含む光学要素と、所定の波長および大きさを持つ電圧と電流とを前記光源に供給する電子要素とを含む光源モジュールを提供する。前記光源は、同型の光源の標準規格パラメータと少なくとも部分的に異なる光学パラメータと、前記標準規格パラメータに適合する電気パラメータとを持っていてよい。前記光学要素を前記光学パラメータに合わせて調整することで、前記光源モジュールが、前記標準規格に適合する照明ビームを提供するように構成される。

本発明の第２の側面である例示的実施形態において、高輝度放電光源と、前記光源から放射された光の方向を変更して集束させる反射器を少なくとも含む光学要素と、所定の波長および所定の大きさを持つ電圧と電流とを前記光源に供給する電子要素とを含む光源モジュールが提供される。前記光源は、同型の光源の標準規格パラメータに適合する光学パラメータを有する。この光源の電気パラメータは、同型の光源の標準規格パラメータと少なくとも部分的に異なっていてよい。前記電子要素を前記光源の電気パラメータに合わせて調整することで、前記光源モジュールが、前記標準規格に適合する照明パターンを提供するように構成される。

本発明の第３の側面である例示的実施形態において、高輝度放電光源と、前記光源から放射された光の方向を変更して集束させる反射器を少なくとも含む光学要素と、所定の波長および所定の大きさを持つ電圧と電流とを前記光源に供給する電子要素とを含む光源モジュールが提供される。前記光源の光学パラメータおよび電気パラメータは、同型の光源の標準規格パラメータと少なくとも部分的に異なっていてもよい。前記光学要素を前記光源の光学パラメータに合わせて調整し、かつ、前記電子要素を前記光源の前記電気パラメータに合わせて調整することで、前記光源モジュールが、前記標準規格に適合する照明ビームを提供するように構成される。

開示するＨＩＤランプシステムは、従来技術よりも優れたいくつかの利点を有する。ユニット内のＨＩＤ光源は、必ずしも交換可能でなくてもよく、また、Ｒ９９または他の既存のＨＩＤランプ標準規格に従って標準化されている必要もない。本システムの３つの要素、ＨＩＤ光源、光学要素、および電子要素を、完全なシステムとして一緒に最適化することで、改善された照射ビーム性能がもたらされると共に、システムのコストが大幅に削減される。提案したＨＩＤＬＳＭは、自動車のヘッドランプユニットや、作業領域ビーム照明器や、特定の照明設備用途に合わせて構成された他の各種照明設備ユニットに搭載することができ、用途の柔軟性を提供する補助機能用の追加構成要素を潜在的に包含する可能性がある。

本発明のさらに他の側面および利点について、付属の図面を参照しながら説明する。

図１〜図１４に示したすべての実施形態には、ＨＩＤ光源と、電子要素と、光学ユニットとを含むＨＩＤ光源モジュールが示されている。ＨＩＤ光源は、同型のＨＩＤ光源の標準規格パラメータと少なくとも部分的に異なってよい光学パラメータおよび／または電気パラメータを持つ。ただし、所定の照明ビームパターンを提供するように、ＨＩＤ光源に接続された光学要素および／または電子要素は、ＨＩＤ光源の光学パラメータおよび／または電気パラメータに合わせて調整される。ＨＩＤ光源モジュールは、照光対象である容積内または表面上に、所定の照射ビームパターンを生成する。この所定の照射ビームパターンは、自動車の用途に意図された照射ビーム、すなわち、規則第Ｒ９８号や、高性能前方照明器具の用途に対して定義された規則や、フォグランプ規格などに準拠した照射ビームであってよく、また、航空用または航海用のものを含む他のあらゆる車両に関連した用途や、作業灯または他の各種補助ビーム照明器の用途や、光ファイバポンピング用途や、市販の照明設備用途に対応した照射ビームであってよい。

ＨＩＤ光源は、必ずしも交換可能でなくてもよく、また、必ずしもＲ９９や他のいずれかの既存のＨＩＤランプ標準規格に従って標準化されていなくてもよい。ＨＩＤ光源は、半透明または透明なセラミック材料、たとえば、多結晶アルミナ（ＰＣＡ）、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、溶融石英、またはランプの動作中におけるアークチャンバの高温に耐え得る結晶質またはガラス質の透明材料で形成された発光管を含む。また、発光管は、アークチャンバ内の放電プラズマと外部に位置する駆動エレクトロニクスとの間の電流誘導部として機能する、電極および電極アセンブリを含む。電極アセンブリの配置方式に応じて、発光管は、ダブルエンドまたはシングルエンドのいずれに構成されてもよい。発光管の形状は、円筒形または球形のいずれかである。

前記発光管は、外側のバルブまたは外囲器によって囲繞されてよい。この外側のバルブまたは外囲器は、発光管の温度管理手段、金属リード線構成部品の酸化および発光管外面の汚濁の防止手段として機能すると共に、発光管から放射された光のＵＶフィルタ機能を提供する。また、外側のバルブは、ダブルエンド構造の場合にはその両端において、あるいは、シングルエンド構造の場合にはその一端のみにおいて、電気誘導要素を含む。また、外側のバルブの役割が、他の技術的解決策によって処理されるのであれば、この外側バルブを完全に省略することもできる。１つの解決策は、発光管の外面自体のコーティングであり、このコーティングは、ＵＶフィルタ機能および／または補助電極に利用できる。ただし、この場合、コーティングは導電性であるものとする。導電性のコーティングは、ダブルエンド型発光管において第２の電極のためのリード線としても利用でき、この場合、バックリード線（back-lead wire）は不要である。

ＨＩＤＬＳＭの３つの要素（ＨＩＤ光源、光学部品、および電子部品）は、それぞれ個別にではなく統合的に、完全なシステムとして最適化される。したがって、一部の実施形態では、光学ユニット自身において発光管の光学的位置合わせを実行できるという事実によって、ビーム特性および照準精度が改善されることになる。発光管の光学的位置合わせのための構造的要素は、現在の定焦点ランプ構造では、ランプベースに限定される。提案するＨＩＤ光源モジュールの場合、このランプベースは完全に省略されてもよく、前記光学的位置合わせは、発光管の光学的位置合わせ用の構造的構成部品を含む光学モジュール内で実行される。

ＨＩＤランプの構成部品である発光管用に開発され、かつ、前記発光管と合わせて最適化される駆動電子部品は、ＨＩＤ光源モジュール自体に配設されても、あるいは、ＨＩＤ光源モジュールに連結されてもよい。これらは完全に一体化されてもよく、完全に一体化されたＨＩＤＬＳＭが必要とするのは、電圧入力部（自動車ではＤＣ電圧入力部、商業用の用途ではＡＣ主電圧入力部）のみであり、この場合、電圧変換器、駆動ユニット、およびイグナイタは、同一のハウジング内に収容される。あるいはこれに代わる構成として、独立した電源装置を利用することもでき、駆動ユニットおよびイグナイタのみがＨＩＤ光源モジュールのハウジング内に配置されてもよい。３つ目の選択肢としては、イグナイタのみが前記ハウジング内に配置される。最後に、電子ユニットは、ＨＩＤＬＳＭのハウジングとは完全に独立したものに構成することもできる。

ＨＩＤ光源モジュールの光学系は、レンズと、前面窓、またはビームを遮る遮光体および反射鏡面を持つ反射器のうちの少なくとも１つとで構成されてよい。この鏡面は、放物線状の面、楕円形状の面、または任意の連続した面であっても、あるいは、切り子面であってもよい。ここに記載した構成部品は、その一部を省略することも、あるいは、その一部をまとめて構築することもできる。

最後に、ＨＩＤ光源モジュールは、光源モジュールの支持および旋回のために追加の構成部品や、任意の他の補助的構成部品、たとえば、モータドライブや軸を含んでいてもよい。

ＨＩＤＬＳＭは、自動車のヘッドランプユニットや、作業領域ビーム照明器や、特定の照明設備用途に合わせて構成された他の各種照明設備ユニットに搭載することができる。光源モジュール内のＨＩＤ光源の実用寿命は、「耐用年数が経過した」構成部品であると認識できる、十分な長さでなければならない。このため、ＨＩＤＬＳＭユニット内のＨＩＤランプ光源は、セラミックメタルハライド技術に基づくものであってよいが、他のＨＩＤ技術の選択肢であっても、ランプの寿命が許容可能な長さであれば、受け入れることができる。ただし、ＨＩＤＬＳＭは、完全なユニットとして交換可能に構成することもできるが、必要に応じて、他の電気光学ユニットと同様に保守可能に構成することもできる。

次に、図１と図３を参照すると、部分的に断面で示す側面図に光源モジュールが記載されている。この光源モジュールは、高輝度放電（ＨＩＤ）光源１０と、前記光源１０から放射された光の方向を変えて集束させる反射器１１およびレンズ１２を少なくとも含む光学要素と、所定の波長および大きさを持つ電圧と電流とを前記光源に供給する電子要素１３とを含む。この光源は、外側に外囲器を備えたセラミック材料からなる発光管を持ち、前記光源の光学パラメータは、同型の光源の標準規格パラメータと少なくとも部分的に異なっていてよい。ＨＩＤ光源１０の電気パラメータは、標準規格パラメータ、たとえば、電圧、ワット数、立ち上がり（run-up）、およびホットリストライク（hot re-strike）のパラメータに適合する。標準規格と適合する照明ビームを提供するため、光学要素が前記光源の光学パラメータに合わせて調整される。この調整は、多くの異なる方式、たとえば、反射器の幾何形状を変更したり、開口およびバッフルを利用したりすることによって実現できる。図１と図３に示した実施形態において、標準規格外の光源に、Ｄ２型ランプ（図１）またはＤ１型ランプ（図３）のベース標準規格に適合するベース１４またはキャップを設けて、光源とベースとが光学的に配列されるように構成する。この光学的配列は、必ずしもＨＩＤ光源の光学パラメータそれぞれが、標準規格の要件を満たすことを意味するものではない。たとえば、発光管の電極は、前述の要件を満たす配置である一方で、発光管の輝度分布は標準規格から外れていてもよい。光学要素、たとえば、反射面を持つ反射器を、標準規格に準拠した照明ビームをもたらすように、光学パラメータに合わせて調整できる。標準規格のベース１４を有する光源１０は、同一のベース標準規格に適合する括れ部１７を持つ反射器１１内に着脱可能に固定される。ＨＩＤ光源ベースアセンブリは、反射器ユニットと電子ユニットとに対して着脱可能に連結されることから、前記光源は、同一構造の他の光源と交換できることが保証される。

この例のＨＩＤ光源は、標準規格の電気パラメータを持つため、所定の波長および大きさを持つ電圧と電流とを前記光源に供給する電子ユニットは、同一の標準規格に従って構築された任意のユニットであってよい。図１に示した光源１０の標準規格ベースは標準規格の接続手段を持ち、この接続手段は、イグナイタを含む電子ユニット１５の出力コネクタ手段に接続される。電子ユニット１５は、その入力部において、電子ユニット１３の出力部に接続され、電子ユニット１３は、安定器回路を含み、入力部において電源装置と接続される。図３に示した実施形態において、ＨＩＤ光源１０は、標準規格のベース１４’を備えるが、このベース１４’は、イグナイタ回路を既に含んでいるため、その入力部において、電子ユニット１３’の出力部に接続することができる。この電子ユニット１３’は、安定器回路を含み、入力部において電源装置に接続される。

図２および図４に、部分的に断面で側面を示した他の例において、光源モジュールは、高輝度放電（ＨＩＤ）光源２０と、前記光源２０から放射された光の方向を変えて集束させる反射器２１およびレンズ２２を少なくとも含む光学要素と、所定の波長および大きさを持つ電圧と電流とを前記光源に供給する電子要素２３とを含む。この光源２０はセラミック材料からなり、外側の外囲器を持たず、同型の光源標準規格パラメータと少なくとも部分的に異なる光学パラメータを持つ。ＨＩＤ光源２０の電気パラメータは、標準規格パラメータ、たとえば、電圧、ワット数、立ち上がり、ホットリストライクのパラメータと適合する。標準規格に適合する照明ビームを提供するように、光学要素が前記光源の光学パラメータに合わせて調整される。この調整は、図２と図４に示した実施形態において、光源２０に、Ｄ２型ランプ（図２）またはＤ１型ランプ（図４）のベース標準規格に適合するベース２４を設け、光源２０を当該ベースに対して光学的に配列させることで達成される。この光源は、同一のベース標準規格と互換性のない括れ部を持つ反射器に、恒久的に固定される。反射器に対するＨＩＤ光源の光学的配列は、この恒久的な固定を行う前に実行する。また、この恒久的固定ステップの前に、必要に応じて、反射器に対する追加の光学的配列を実行してもよい。恒久的固定は、各種の既知の方法、たとえば、反射器ユニット２１の括れ部２７と、相手側部品ユニット２６とを接着剤で接合することによって実現できる。相手側部品ユニット２６は、括れ部と、ＨＩＤ光源の標準規格ベース２４との間の間隙を埋めて、光源反射器アセンブリの閉口カップまたはカバーを形成する。反射器ユニットに対する光源ベースアセンブリの恒久的固定により、光源を交換できなくなるが、光源モジュールの寿命の間、光学的配列はそのまま維持される。

図２および図４に示した例におけるＨＩＤ光源は、標準規格の電気パラメータを持つことから、所定の波長および大きさを持つ電圧と電流とを光源２０に供給する電子ユニット２３および２３’は、同一の標準規格に従って構築された任意の電子ユニットで構成できる。図２に示した光源２０の標準規格ベースは、標準規格の接続手段を持ち、この接続手段は、イグナイタを含む電子ユニット２５の出力コネクタ手段と連結される。電子ユニット２５は、その入力部において電子ユニット２３の出力部に接続され、電子ユニット２３は安定器回路を含み、その入力部において電源装置に接続される。図４に示した実施形態において、ＨＩＤ光源２０は、イグナイタ回路を既に含んでいる標準規格ベース２４’を備えているため、入力部において電子ユニット２３’の出力部に接続できる。この電子ユニット２３’は、安定器回路を含み、その入力部において電源装置に接続される。

図５および図６において、本発明のさらに他の例を示す。この例において、光源３０は外側の外囲器を持たず、セラミック製の放電管を有する。前述した例と同様に、光源モジュールは、高輝度放電（ＨＩＤ）光源３０と、前記光源３０から放射された光の方向を変えて集束させる反射器３１およびレンズ３２を少なくとも含む光学要素と、所定の波長および大きさを持つ電圧と電流とを前記光源に供給する電子要素３３および３５とを含む。この光源は、同型の光源の標準規格パラメータと少なくとも部分的に異なる光学パラメータを持つ。ＨＩＤ光源３０の電気パラメータは、標準規格パラメータ、たとえば、電圧、ワット数、立ち上がり、ホットリストライクのパラメータに適合する。標準規格に適合する照明ビームを提供するため、光学要素が前記光源の光学パラメータに合わせて調整される。光学要素を少なくとも一部が標準規格外である光源に合わせて調整するため、光源と反射器ユニットとは、標準規格出力の照明ビームパターンを提供するように、所定の方法で相対的に位置合わせされ、その位置で恒久的に固定される。このステップは、光学的配列とも呼ばれる。反射器ユニットに対する光源の所定の位置は、たとえば、反射器ユニットに対する光源の位置を変化させながら、出力された光線を計測することによって決定できる。ただし、この決定ステップは、反射器と光源のタイプごとに一度ずつ実行しなければならない。図５および図６に示した例におけるＨＩＤ光源は、標準規格の電気パラメータを持つため、所定の波長および大きさを持つ電圧と電流とを光源に供給する電子ユニットは、同一の標準規格に従って構築された任意の電子ユニットで構成できる。

図５に示した光源にはベースが配設される。このベースは、標準規格Ｄ２ベースの同様のベース部分と一致する、機械的かつ電気的接続部を持ち、標準規格外の括れ部３７を含む反射器ユニット３１に対して、所定の方法、たとえば、接着剤による接合、または他の既知の恒久取り付け具を用いて恒久的に連結される。光源３０の標準規格ベース３４は、標準規格の接続手段を持ち、この接続手段は、イグナイタを含む電子回路３５の出力コネクタ手段に連結される。電子ユニット３５は、その入力部において電子ユニット３３の出力部に接続され、電子ユニット３３は安定器回路を含み、その入力部において電源装置に接続される。図６に示した実施形態において、ＨＩＤ光源１０は、標準規格Ｄ１コネクタ部（Ｄ１と同様のベース）を備える標準規格外のベース３４’を持ち、このベース３４’はイグナイタ回路を既に含んでいるため、その入力部において、電子ユニット３３’の出力部と接続できる。電子ユニット３３’は安定器回路を含み、その入力部において電源装置と接続される。本実施形態において、反射器ユニット３１と、光源の標準規格外のベース３４’と、光源モジュールのイグナイタ回路とは、１つのユニットに一体化される。反射ユニットに対する光源ベースアセンブリの恒久的固定により、光源を交換できなくなるが、光源モジュールの寿命の間、光学的配列はそのまま維持される。

図７〜１０に示す例は、標準規格の光学パラメータを持つＨＩＤ光源を備える光源モジュールに関し、このため、標準規格光源に適合する光学モジュールにも関係するものである。この光学モジュールは、少なくとも反射器４１および５１と、レンズユニット４２および５２とを含む。図７〜９に示した実施形態における光源４０は、外側の外囲器を備えるシリカヒューズ発光管を有する。これらの光源には、ベース４４が設けられてよく、このベース４４は、反射器ユニット４１および５１の括れ部４７および５７にそれぞれ接続されるように構成される。この接続は、着脱可能な接続であっても、あるいは、着脱不能の接続であってもよい。着脱可能な接続は、ＨＩＤ光源の簡単な交換を実現するものであり、着脱不能な接続は、光源モジュールの寿命の間、光源と反射器ユニットとの光学的配列を保証するものである。

図１０に示した光源５０は、シリカヒューズ放電管も含むが、外側の外囲器は持たない。この光源は、電子ユニット５３に接続される接触端子５４を持ち、この電子ユニット５３は、一体型の光源モジュールを形成するように、括れ部５７によって反射器ユニット５１に固定される。反射器ユニットに対する光源ベースアセンブリの恒久的固定により、光源を交換できなくなるが、光学的配列は、光源モジュールの寿命の間、そのまま維持される。

図７〜１０の例におけるＨＩＤ光源は、同型の光源の標準規格パラメータと少なくとも部分的に異なる電気パラメータを持ち、そのため、所定の波長および大きさを持つ電圧と電流とを前記光源に供給する電子ユニットは、前記光源に合わせて調整された電気パラメータを持つように設計および構築されなければならない。特定分野の用途に合わせて設計され、かつ、異なる電気パラメータを持つ光源の各タイプについては、所定の強度および始動特性を持つ照明ビームパターンを提供するために、個別タイプの電子ユニットを設計しなければならない。これらの電子ユニットは、最適な波長と、周波数と、大きさとを持つ電圧と電流とを前記光源に供給するのに適したものになる。下記の例に、このような電子ユニットと、その電子ユニットと光源との接続に利用できるいくつかの異なる実施形態を示す。

図７に示した実施形態において、電子要素は、前記光源の定常動作のために、電源装置の電圧を高周波電圧に変換する安定器回路を含む電子ユニット４３の内部と、前記光源の点火のためのパルスを生成するイグナイタ回路を含む、追加の電子ユニット４５の内部とに配置される。光源モジュールの本実施形態において、安定器およびイグナイタは、ケーブルを介して前記光源の接続端子に接続される遠隔ユニットを形成する。図７に示した光源４０のベースは、イグナイタを含む前記電子回路４５の出力コネクタ手段に接続される、標準規格の接続手段を持つ。電子ユニット４５は、その入力部において電子ユニット４３の出力部に接続され、電子ユニット４３は、安定器回路を含み、その入力部において電源装置に接続される。

図８は、標準規格の光学モジュールと、少なくとも一部が標準規格外である電気パラメータを持つＨＩＤ光源とを備え、かつ、イグナイタを含む電子ユニット４５’に直接接続される一方で、安定器回路を含む独立した電子ユニット４３’に間接的に接続されるＨＩＤ光源モジュールを示している。ＨＩＤ光源４０はベース４４を有し、このベース４４は、標準規格コネクタを介して、イグナイタ回路を含む電子ユニット４５’の接触端子に直接接続される。電子ユニット４５’の入力部は、遠隔電子ユニット４３’の出力部にケーブルを介して接続され、この電子ユニット４３’は安定器回路を含み、その入力部において、さらにケーブルを介して電源装置に接続される。

図９に示す実施形態において、ＨＩＤ光源４０には、接触端子を含むベース４４が設けられ、前記接触端子は、前記光源の点火のためのパルスを生成するイグナイタを含む電子ユニット４５”と直接接続される。また、電子ユニット４５”は、電子ユニット４３”に直接接続される接触端子を含み、前記電子ユニット４３”は、前記光源の定常動作のために、電源装置の電圧を高周波電圧に変換する安定器回路を含む。電子ユニット４３”は、ケーブルを用いて遠隔の電源装置（図示せず）に接続される。また、これらの電子ユニット４３”および４５”は、安定器回路およびイグナイタ回路の両方を含む、単一の一体型電子ユニットを形成するように設計されてもよい。

図１０に示す、本発明の他の実施形態において、ＨＩＤ光源５０には、電子ユニット５３に直接接続される接触端子５４が設けられる。この電子ユニット５３は、前記光源の点火のためのパルスを生成するイグナイタと、前記光源の定常動作のために、電源装置の電圧を高周波電圧に変換する安定器回路とを含む。電子回路５３は、ケーブルを介して遠隔の電源装置（図示せず）に接続される。本実施形態において、ＨＩＤ光源５０と光学モジュールと電子ユニット５３とは、単一の一体型ＨＩＤ光源モジュールを形成する。

図１１〜図１４に示す実施形態において、本発明のさらなる他の例が提供される。この例において、光源モジュールは、ＨＩＤ光源と、前記光源から放射された光の方向を変えて集束させる反射器およびレンズを少なくとも含む光学要素と、所定の波長および大きさを持つ電圧と電流とを前記光源に供給する電子要素とを含む。この光源は、石英ガラスまたはセラミック材料からなる発光管を有するが、外側の外囲器は、備えていてもいなくてもよく、同型の光源の標準規格パラメータと少なくとも部分的に異なる光学パラメータと電気パラメータとを持つ。標準規格に適合する照明ビームを提供するように、前記光源の光学パラメータに合わせて前記光学要素が調整されると共に、前記電子要素が前記光源の電気パラメータに合わせて調整される。ベースおよび／または光学モジュールと光源との光学的配列と、電子ユニットの電気的調整とは、前述の例について詳述した方式で同様に実施される。

図１１に示すＨＩＤ光源モジュールは、溶融石英製の放電管と外側の外囲器とを持つＨＩＤ光源６０を含む。この光源の光学パラメータおよび電気パラメータは、同型の光源の標準規格パラメータと少なくとも部分的に異なる。標準規格に適合する照明ビームを提供するように、少なくとも反射器６１およびレンズ６２を含む光学モジュールが前記光源の光学パラメータに合わせて調整され、電子ユニット６３が光源６０の電気パラメータに合わせて調整される。電子ユニット６３とＨＩＤ光源６０と光学モジュールとは、この例では、互換性のあるインターフェースを持つ個別のユニットとして設計されるため、これらのユニットはすべて、同型の他のユニットと自由に交換することができる。

図１２に示したＨＩＤ光源モジュールは、外側の外囲器を持たない、セラミック製の放電管を有するＨＩＤ光源７０を含む。この光源の光学パラメータおよび電気パラメータは、同型の光源の標準規格パラメータと少なくとも部分的に異なっている。標準規格に適合する照明ビームを提供するように、少なくとも反射器７１およびレンズ７２を含む光学モジュールが前記光源の光学パラメータに合わせて調整され、電子ユニット７３が光源７０の電気パラメータに合わせて調整される。電子ユニット７３とＨＩＤ光源７０とは、交換可能な方式で光学モジュールに接続される一体型のユニットを形成する。

図１３に示したＨＩＤ光源モジュールは、溶融石英製の放電管と外側の外囲器とを持つＨＩＤ光源６０を含む。この光源の光学パラメータおよび電気パラメータは、同型の光源の標準規格パラメータと少なくとも部分的に異なっている。標準規格に適合する照明ビームを提供するように、少なくとも反射器６１およびレンズ６２を含む光学モジュールが前記光源の光学パラメータに合わせて調整され、電子ユニット６３が光源６０の電気パラメータに合わせて調整される。このＨＩＤ光源６０および光学モジュールは、交換可能な方式で電子ユニット６３に接続される一体型のユニットを形成する。

図１４に示したＨＩＤ光源モジュールは、セラミック製の放電管を備える、外側の外囲器を持たないＨＩＤ光源８０を含む。この光源の光学パラメータおよび電気パラメータは、同型の光源の標準規格パラメータと少なくとも部分的に異なっている。標準規格に適合する照明ビームを提供するように、少なくとも反射器８１およびレンズ８２を含む光学モジュールが前記光源の光学パラメータに合わせて調整され、光源８０の電気パラメータに合わせて、電子ユニット８３が調整される。電子ユニット８３とＨＩＤ光源８０と光学モジュールは、交換可能な部分を持たない、一体型のユニットを形成するが、光源モジュールの寿命の間、光源と反射器の光学的配列を提供する。

提案したＨＩＤ光源モジュールは、同型の標準規格パラメータと少なくとも部分的に異なるパラメータを持つ部品を含む、低コストかつ高性能の光源モジュールを作製する際に、製造業者に実質的な自由度を提供するものである。これらの低コストかつ高性能な部品は、後に、多くの異なる方式で互いに組み合わせることができる。ＨＩＤＬＳＭ構成部品のすべてを並行的に最適化することにより、改善されたビーム特性が得られる。このような特性が得られるのは、光源と光学系との間の安全性に関連する構成部品や、これらの相互接続を行う構成部品が存在しないために簡略化された光学系において、また、駆動電子部品の構成形式および特性を標準規格外の特定の光源特性に一致させることで、安価になり、簡略化された電子部品において、ＨＩＤ光源とビーム方向変更光学部品との光学的配列および相互接続が、標準化の制約によって規制されないためである。さらに、提案した光源モジュールは、相互接続を行う構成部品と、他の構造化および安全性のための構成部品を必要としないため、個別に標準化された構成部品から構築されているが、同様の目的を持つシステムと比べて小型化および軽量化できる。

本発明は、図示および開示した実施形態に限定されるものではなく、他の要素、改良物、および変形物も本発明の範囲に入るものである。たとえば、光源が、シングルエンドの電極構成、またはダブルエンドの電極構成を持っていても同様の効果を得られることは、当業者であれば明らかであろう。また、反射器も、光源から放射された光の方向を変更する方式として、異なる形式および異なる構造を持っていてもよい。逆の言い方をすると、レンズの配置構造は、本発明の光源モジュールによって実行される特定のタスクに応じて変更することができる。最後に、ＨＩＤ光源モジュールは、光源モジュールを支持、旋回させる追加の構成部品や、任意の他の補助的構成部品、たとえば、モータドライブ、軸、ビーム遮断シャッタなど、を含んでいてもよい。

標準規格ベースと標準規格外の光学パラメータを持つ交換可能なＨＩＤ光源を備えるＨＩＤ光源モジュールの側面を、部分的に断面で示した図である。標準規格ベースと標準規格外の光学パラメータを持つ交換不可能なＨＩＤ光源を備えるＨＩＤ光源モジュールの側面を、部分的に断面で示した図である。異なる標準規格ベースと標準規格外の光学パラメータを持つ交換可能なＨＩＤ光源を備えるＨＩＤ光源モジュールの側面を、部分的に断面で示した図である。異なる標準規格ベースと標準規格外の光学パラメータを持つ交換不可能なＨＩＤ光源を備えるＨＩＤ光源モジュールの側面を、部分的に断面で示した図である。標準規格ベースと標準規格外の光学パラメータを持つ光学モジュール内に組み込まれたＨＩＤ光源を備えるＨＩＤ光源モジュールの側面を、部分的に断面で示した図である。標準規格コネクタと標準規格外の光学パラメータを持つ光学モジュール内に組み込まれたＨＩＤ光源を備えるＨＩＤ光源モジュールの側面を、部分的に断面で示した図である。標準規格の光学モジュールと標準規格外の電気パラメータを持つＨＩＤ光源と、独立した駆動用電子構成部品とを備えるＨＩＤ光源モジュールの側面を、部分的に断面で示した図である。標準規格光学モジュールと標準規格外の電気パラメータを持ち、直接イグナイタに接続され、かつ、間接的に安定器回路に接続されたＨＩＤ光源を備えるＨＩＤ光源モジュールの側面を、部分的に断面で示した図である。標準規格光学モジュールと標準規格外の電気パラメータを持ち、イグナイタおよび安定器回路に直接接続されたＨＩＤ光源を備えるＨＩＤ光源モジュールの側面を、部分的に断面で示した図である。標準規格光学モジュールと、標準規格外の電気パラメータを持つＨＩＤ光源と、１つのユニットに一体化された電気構成部品を備えるＨＩＤ光源モジュールの側面を、部分的に断面で示した図である。標準規格外の光学および電気パラメータを持ち、電気モジュールと光学モジュールに対して交換可能に接続されたＨＩＤ光源を備えるＨＩＤ光源モジュールの側面を、部分的に断面で示した図である。標準規格外の光学および電気パラメータを持ち、電気モジュールに対して固定的に接続され、かつ、光学モジュールに対して交換可能に接続されたＨＩＤ光源を備えるＨＩＤ光源モジュールの側面を、部分的に断面で示した図である。標準規格外の光学および電気パラメータを持ち、電気モジュールに対して交換可能に接続され、かつ、光学モジュールに対して固定的に接続されたＨＩＤ光源を備えるＨＩＤ光源モジュールの側面を、部分的に断面で示した図である。標準規格外の光学および電気パラメータを持ち、電気モジュールおよび光学モジュールと一体化されたＨＩＤ光源を備えるＨＩＤ光源モジュールの側面を、部分的に断面で示した図である。

符号の説明

１０光源
１１反射器
１２レンズ
１３電子ユニット（安定器）
１４ベース
１５電子ユニット（イグナイタ）
１７括れ部
２０光源
２１反射器
２２レンズ
２３電子ユニット（安定器）
２４ベース
２５電子ユニット（イグナイタ）
２６相手側部品ユニット
２７括れ部
３０光源
３１反射器
３２レンズ
３３電子ユニット（安定器）
３４ベース
３５電子ユニット（イグナイタ）
３７括れ部
４０光源
４１反射器
４２レンズ
４３電子ユニット（安定器）
４４ベース
４５電子ユニット（イグナイタ）
４７括れ部
５０光源
５１反射器
５２レンズ
５３電子ユニット
５４接触端子
５７括れ部
６０光源
６１反射器
６２レンズ
６３電子ユニット
６４ベース
７０光源
７１反射器
７２レンズ
７３電子ユニット
７４ベース
８０光源
８１反射器
８２レンズ
８３電子ユニット
８４ベース

Claims

光源モジュールであって、
ａ）高輝度放電光源と、
ｂ）前記光源から放射された光の方向を変えて集束させる反射器を少なくとも含む光学要素と、
ｃ）所定の波長および大きさを持つ電圧と電流とを前記光源に供給する電子要素と
を含み、
ｄ）前記光源は、少なくとも部分的に同型の光源の標準規格パラメータと異なる光学パラメータと、前記標準規格パラメータに適合する電気パラメータとを持ち、
ｅ）前記光源の前記光学パラメータに合わせて、前記光学要素を調整することで、前記光源モジュールが、前記標準規格に適合する照明ビームを提供するように構成される、光源モジュール。
請求項１に記載の光源モジュールにおいて、前記光源に、ベース標準規格に適合するベースが設けられ、前記光源は、前記ベースに対して光学的に配列され、かつ、前記光源は、前記反射器内に着脱可能に固定され、前記反射器は、同一のベース標準規格に適合する括れ部を持つ、光源モジュール。
請求項１に記載の光源モジュールにおいて、前記光源に、ベース標準規格に適合するベースが設けられ、前記光源は、前記ベースに対して光学的に配列され、かつ、前記光源は、前記反射器内に恒久的に固定され、前記反射器は、同一のベース標準規格に適合する括れ部を持つ、光源モジュール。
請求項３に記載の光源モジュールにおいて、前記光源は、前記反射器内に接着剤により接合される、光源モジュール。
請求項１に記載の光源モジュールにおいて、前記光源は、前記反射器と一緒に構築されて、前記反射器に対して光学的に配列される、光源モジュール。
光源モジュールであって、
ａ）高輝度放電光源と、
ｂ）前記光源から放射された光の方向を変えて集束させる反射器を少なくとも含む光学要素と、
ｃ）所定の波長および大きさを持つ電圧と電流とを前記光源に供給する電子要素と
を含み、
ｄ）前記光源は、同型の光源の標準規格パラメータに適合する光学パラメータと、少なくとも部分的に同型の光源の標準規格パラメータと異なる電気パラメータとを持ち、
ｅ）前記光源の前記電気パラメータに合わせて、前記電子要素を調整することで、前記光源モジュールが前記標準規格に適合する照明ビームを提供するように構成される、光源モジュール。
請求項６に記載の光源モジュールにおいて、前記電子要素は、前記光源の定常動作のために、電源装置の電圧を高周波電圧に変換する安定器と、前記光源の点火のためのパルスを生成するイグナイタとを含む、光源モジュール。
請求項７に記載の光源モジュールにおいて、前記安定器および前記イグナイタは、ケーブルを用いて前記光源の接触端子に接続される遠隔ユニットを形成する、光源モジュール。
請求項７に記載の光源モジュールにおいて、前記安定器は、ケーブルを用いて前記イグナイタに接続される遠隔ユニットであり、前記イグナイタは、前記光源に固定されると共に、前記光源の接触端子に直接連結される、光源モジュール。
請求項７に記載の光源モジュールにおいて、前記安定器および前記イグナイタは、前記光源に固定されると共に、前記光源の接触端子に直接連結される一体型の電子ユニットを形成する、光源モジュール。
請求項７に記載の光源モジュールにおいて、前記安定器および前記イグナイタは、前記光源に固定されると共に、前記光源の接触端子に直接連結される一体型の電子ユニットを形成し、前記一体型の電子ユニットと、前記光源と、前記光学要素とは、１つの一体型の光源モジュールを形成する、光源モジュール。
光源モジュールであって、
ａ）高輝度放電光源と、
ｂ）前記光源から放射された光の方向を変えて集束させる反射器を少なくとも含む光学要素と、
ｃ）所定の波長および大きさを持つ電圧と電流とを前記光源に供給する電子要素と
を含み、
ｄ）前記光源は、少なくとも部分的に同型の光源の標準規格パラメータと異なる光学パラメータおよび電気パラメータを持ち、
ｅ）前記光源の前記光学パラメータに合わせて、前記光学要素を調整し、前記光源の前記電気パラメータに合わせて、前記電子要素を調整することで、前記光源モジュールが、前記標準規格に適合する照明ビームを提供するように構成される、光源モジュール。
請求項１２に記載の光源モジュールにおいて、前記光源にベースが配設され、前記光源は、前記ベースに対して光学的に配列される、光源モジュール。
請求項１３に記載の光源モジュールにおいて、前記電子要素、前記光学要素、および前記光源は、別々のユニットを形成する、光源モジュール。
請求項１３に記載の光源モジュールにおいて、前記光源と前記電子要素とが互いに固定され、前記光学要素は、独立したユニットを形成する、光源モジュール。
請求項１２に記載の光源モジュールにおいて、前記電子要素は独立したユニットを形成し、前記光源と前記光学要素とが互いに固定される、光源モジュール。
請求項１６に記載の光源モジュールにおいて、前記光源は、前記反射器に対して光学的に配列される、光源モジュール。
請求項１２に記載の光源モジュールにおいて、前記光源、前記光学要素、および前記電子要素は、１つの一体型ユニットを形成し、前記光源は、前記反射器に対して光学的に配列される、光源モジュール。
請求項１２に記載の光源モジュールにおいて、前記光源は、セラミック材料からなる発光管を有する、光源モジュール。
請求項１２に記載の光源モジュールにおいて、前記光源は、溶融石英からなる発光管を有する、光源モジュール。
請求項１２に記載の光源モジュールにおいて、前記光源は、シングルエンドの電極構造を持つ、光源モジュール。
請求項１２に記載の光源モジュールにおいて、前記光源は、ダブルエンドの電極構造を持つ、光源モジュール。
請求項１２に記載の光源モジュールにおいて、前記光源は、外側の外囲器を備える発光管を有する、光源モジュール。
請求項１２に記載の光源モジュールにおいて、前記光源は、外側の外囲器を持たない発光管を有する、光源モジュール。