JP2011521435A - 少なくとも２つの半導体発光部材を備える車両照明装置 - Google Patents

Abstract

車両照明装置（１，１３，１６）は少なくとも２つの半導体発光部材（７，８）を有しており、車両照明装置（１，１３，１６）は少なくとも１つの半導体発光部材（７，８）をそれぞれ備える少なくとも１つの第１の発光部材グループ（５，１４）と第２の発光部材グループ（６）とを有しており、発光部材グループ（５，１４，６）は選択的に制御可能であり、第１の発光部材グループ（５，１４）は少なくとも１つのフォグライト機能を有している。

Description

本発明は、少なくとも２つの半導体発光部材、特に発光ダイオードを備える車両照明装置に関するものであり、ならびに、このような少なくとも１つの車両照明装置を備える車両に関する。

従来、多くの場合において昼間走行ライト、ハイビーム、フォグライト、コーナリングランプといった車両のさまざまな照明機能について異なるヘッドライトランプが使用されており、さらに、これらに後置された光学系がそれぞれ付属している場合が多い。コスト削減と設計スペースの節約のために、ヘッドライトの機能性を低下させることなく、ヘッドライトランプの個数やサイズを縮小することが試みられている。そのために、たとえばＢｉｌｕｘランプやバイキセノン・ヘッドライトが知られており、これらによってロービームとハイビームが両方とも生成される。バイキセノン・ヘッドライトでは遮光板が光路から外に出るように回動し、それによってハイビームに「切り換えられる」にすぎない。さらに、昼間走行ライトとフォグライトを組み合わせるためのＢｉｌｕｘランプが知られている。

本発明の課題は、車両照明における所要スペースとコストを削減するための新たな可能性を提供することにある。

この課題は、それぞれ独立請求項に記載された車両照明装置、車両ランプ、車両ヘッドライト、および車両によって解決される。好ましい実施形態は、特に従属請求項から読み取ることができる。

車両照明装置は、少なくとも２つの半導体発光部材を有しており、すなわち、少なくとも１つの半導体発光部材をそれぞれ備える少なくとも１つの第１の発光部材グループと第２の発光部材グループとを有しており、発光部材グループはセレクティブに、すなわち選択的に、制御可能である。さらに少なくとも１つの第１の発光部材グループは、少なくとも１つのフォグライト機能を有している。このように車両照明装置は、少なくとも２つの異なる照明コンフィギュレーションないし発光コンフィギュレーションで作動させることができ、そのうち少なくとも１つはフォグライトを生成するのに適した、複数の発光部材を有している。たとえば１つの発光コンフィギュレーションは、オン／オフ状態および／または事前設定された発光強度状態を含むことができる。発光強度状態は、たとえば発光部材を通る動作電流の調整によって実現することができ、たとえば、パルス幅変調で作動する場合にはパルス時間等を利用して実現することができる。このとき第１の発光部材グループは、場合によりフォグライト機能を有している車両照明装置の少なくとも１つの別の発光部材グループとともに、フォグライトの少なくとも１つの部分を生成し、ないしはフォグライトを放射する。

このような装置により、フォグライト機能を含めた複数のライト機能を、簡単かつ低コストな仕方で、１つの車両照明装置に統合することができ、このことはスペースとコストを削減する。

照明種類をいっそう高度に統合するために、第１の発光部材グループと第２の発光部材グループは昼間走行ライト機能を有していると好ましく、すなわち本装置は、第１の発光部材グループおよび第２の発光部材グループの作動によって提供される昼間走行ライト機能を有している。換言すると、第１の発光部材グループと第２の発光部材グループ（および場合により昼間走行ライト機能を備えるさらに別の発光部材グループ）は、相応に作動したときに昼間走行ライト（ＤＲＬ；「Ｄａｙｔｉｍｅ Ｒｕｎｎｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ」）を生成することができる。このように第１の発光部材グループは少なくとも２つの機能を有しており、すなわち、フォグライトを生成する機能と昼間走行ライトを生成する機能とを有しており、それに対して第２の発光部材グループは、少なくとも１つの昼間走行ライト機能を有している。このように、昼間走行ライト機能が作動するときには、第１の発光部材グループと第２の発光部材グループが一緒に作動する。

他の道路利用者の幻惑を防止するために、第１の発光部材グループは昼間走行ライト機能の作動中、フォグライト機能の作動中よりも低い発光強度で発光すると好ましい。このことは、たとえば付属する各々の発光部材の発光強度の低減によって行うことができ（「減光」）、このやり方が好ましいが、あるいは個々の発光部材の選択的なスイッチオフによっても行うことができる。

良好な視認性を実現するために、特に、第２の発光部材グループは昼間走行ライト機能のとき、第１の発光部材グループのフォグライト機能の暗領域に位置する領域を照明すると好ましい。

さらに別の照明種類を統合するために、昼間走行ライト機能の代替として、または好ましくはその追加として、少なくとも第１の発光部材グループと第２の発光部材グループはハイビーム機能を有することができる。この場合、第１の発光部材グループは、フォグライト機能が作動するときの発光強度にほぼ相当する発光強度で、特に関与する発光部材による最大の発光強度で、発光すると特別に好ましい。第２の発光部材グループも昼間走行ライト機能を有しているケースについては、第２の発光部材グループは昼間走行ライト機能の作動中、ハイビームライト機能が作動するときよりも低い発光強度で発光すると好ましい。

さらに別の照明種類を統合するために、特にコーナリングライト機能を統合するために、車両照明装置は、それぞれ反対方向へのステアリング動作についてのコーナリングライト機能および／またはフォグライト機能を有する、少なくとも１つの半導体発光部材をそれぞれ備える第３の発光部材グループおよび／または第４の発光部材グループをさらに有することができる。

コーナリングライトまたはターニングライトを具体化するために、第３の発光部材グループおよび／または第４の発光部材グループは（ダイナミック式またはスタティック式の）コーナリングライト機能をそれぞれ反対方向のステアリング動作について有していると好ましい。たとえば第３の発光部材グループは左へ曲がるために作動させることができ、第４の発光部材グループは右へ曲がるために作動させることができる。一般に、たとえば速度、操舵角、および車両のヨーレートをターニングライトまたはコーナリングライトの制御のために利用することができる。このことは、たとえば車両エレクトロニクスの制御装置で行われ、これが必要な信号を発光部材ドライバへ転送する。スタティックコーナリングライトの場合、進行方向表示器のスイッチをアルゴリズムの入力量として追加的に利用することができる。

代替的または追加的に、第３の発光部材グループまたは第３および第４の発光部材グループは、フォグライトが作動したときに作動することができ、すなわちフォグライト機能を有しており、それに対してハイビームが作動したときには作動せず、すなわちハイビーム機能を有していない。

第３の発光部材グループおよび／または第４の発光部材グループは、それぞれ少なくとも付属のステアリングアングル等に依存して作動可能な複数の半導体発光部材を有していると特別に好ましい。第３の発光部材グループおよび／または第４の発光部材グループの発光部材は、特に漸次的に作動可能である。

第１の発光部材グループがコーナリングライト機能を有していると好ましい場合もある。

その場合、少なくとも第１の発光部材グループは、第１の発光部材グループの他の発光部材から独立して、かつ複数の段階で作動可能な複数の発光部材を有していると好ましい場合がある。

特に、第１の発光部材グループの発光部材のうち少なくとも１つが追加的に作動したときに、付属の照明領域が拡大され、特に側方へ幅が広がると好ましい場合がある。たとえば、そのために発光部材のうちのいくつかが、特に側方の発光部材間隔のステップで、縁部に向かって漸次的に作動可能であってよい。

少なくとも第１の発光部材グループと第２の発光部材グループは、共通の半導体発光部材を有していないと好ましい場合がある。

あるいは発光部材を節減するために、少なくとも第１の発光部材グループと第２の発光部材グループは、少なくとも１つの共通の半導体発光部材を有していると好ましい場合もある。

特に第１の発光部材グループと第２の発光部材グループが共通の半導体発光部材を有していない場合、第１の発光部材グループと第２の発光部材グループは互いに独立して制御可能であると好ましい場合がある。第１の発光部材グループと第２の発光部材グループが少なくとも１つの共通の半導体発光部材を有している場合、共通の半導体発光部材は複数の照明種類で、場合により異なる発光強度で、放出を行うことができる。

さらに、少なくとも１つの半導体発光部材は白色（冷白色または暖白色）、黄色、または白色・黄色で放射をする半導体発光部材を含んでいると好ましい。

特に、少なくとも１つの半導体発光部材は少なくとも１つの発光ダイオードを含んでおり、特に白色に発光する発光ダイオードを含んでいると好ましい。白色に発光する発光ダイオードは、特に、青色で一次放射される光の一部が発光手段により黄色の光へ変換され、それによって白色光を生成する変換ＬＥＤを含んでいる。

発光ダイオードは、たとえばＬＥＤチップまたはＬＥＤランプとして存在することができる。ＬＥＤランプはＬＥＤチップと異なり個別にハウジングを有しており、しばしばそのハウジングの中にリフレクタを有している。

あるいは、たとえば照明種類や国内規定に依存して放射色を変えるために、少なくとも１つの発光ダイオードは、異なる色に発光する１セットの発光ダイオードを含んでおり（「ＬＥＤクラスタ」）、これらの発光ダイオードの各々の光が白色の混合光を生じるように制御可能であると好ましい場合もある。

その場合、異なる色に発光する１セットの発光ダイオードは、少なくとも１つの赤色に発光する発光ダイオードと、緑色に発光する発光ダイオードと、青色に発光する発光ダイオードとを含んでいると好ましい場合があり、これは特に、異なる色に発光する１セットの発光ダイオードが「暖白色」の色調を生成するために、さらに別の少なくとも１つの琥珀色（「ａｍｂｅｒ」）に発光する発光ダイオードを含んでいるケースである。

１セットの発光ダイオードに、これらの発光ダイオードに共通する光学系、特にレンズがビームフォーミングおよび／またはビーム均質化のために後置されていると好ましい場合もある。

少なくとも１つの発光部材グループの発光部材は少なくとも１つの列に配置されているのが好ましく、たとえばｎ個の部材からなる１つの列をもつマトリクス形状（１×ｎマトリクス）で配置され、あるいはｎ個の部材からなるｍ個の列をもつマトリクス形状（ｍ×ｎマトリクス）で配置される。ただしこれ以外の配置であってもよく、たとえばマトリクス形状ではなく、たとえば円形や楕円形、多角形、特に三角形や四角形以上等であってもよい。

少なくとも２つの発光部材グループの発光部材はそれぞれ少なくとも１つの列に配置されており、これらの発光部材グループの各列は互いに平行に配置されていると好ましく、特に、水平方向の配置で間隔をおいて、または間隔をおかずに相上下して配置され（行形状）、あるいは垂直方向の配置で間隔をおいて、または間隔をおかずに相前後して配置される（列形状）。

少なくとも第１の発光部材グループおよび第２の発光部材グループの半導体発光部材は共通の基板に、たとえば配線板やサブマウントに組み付けられていると好ましい。たとえば、１つまたは複数の基板に第１および第２のグループの発光部材が実装されていてよい。あるいは、第１のグループだけの発光部材および／または第２のグループだけの発光部材を備える基板も、さらに追加して設けられていてよい。

少なくとも第１の発光部材グループおよび第２の発光部材グループのすべての半導体発光部材は、共通の基板に組み付けられていると好ましい。さらに別のグループの半導体発光部材も設けられていてよい。

各発光部材がそれぞれ異なる基板に配分されていてもよいが、すべての半導体発光部材が１つの共通の基板に組み付けられていると好ましい。

基板は配線板またはサブマウントであってよい。基板はサブマウントとして構成されているのが好ましく、特に、たとえばＡｌＮからなるセラミックのサブマウントとして構成される。サブマウントは、特に発光部材のための支持体および熱放出体としての役目をする。サブマウントは、特に、発光ダイオードチップを組み付けるために好ましい。サブマウントは、たとえばＡｌＮのように、熱伝導性に優れていて電気絶縁性の材料でできているのが好ましい。

１つの特別に好ましい実施形態では、サブマウントは１つまたは複数のＬＥＤチップを支持しており、好ましくは、表面実装技術でサブマウントに装着されたＬＥＤチップを支持している。その放出面は、サブマウントの表面に対して実質的に平行に位置している。白色に発光する表面実装されたＬＥＤチップについては、波長変換材料（「発光物質」）が一次放出面へ直接平坦に塗布されていると好ましい。ＬＥＤチップはそれぞれ同じ種類で構成されるか、または別様に構成されていてよい。特に、各々の発光部材（ここではＬＥＤ）のグループについて、それぞれ別様に構成された発光ダイオードを使用することができる。１つの特別に好ましい実施形態では、少なくとも２つのＬＥＤグループについて、それぞれ異なるサイズの放出面を備えるＬＥＤチップが使用される。

側方照射をするために、第１の発光部材グループの照明領域が側方の長さに関して非対称であると特に好ましい場合がある。

希望する照明領域を生成するために、本装置は、少なくとも１つの半導体発光部材から照射される光の光分布を構成するために、少なくとも１つの半導体発光部材に後置された少なくとも１つの光学系をさらに有していると好ましい場合がある。

均等な照明をするために、少なくとも１つの光学系は、少なくとも１つの半導体発光部材から放射される光を均質化するために構成されていると好ましい。

さらに均質化は、特に異なる色の発光部材の白色の混合光が用いられる場合、少なくとも１つの半導体発光部材から放射される光の色均質化を含んでいると特別に好ましい。

さらに均質化は、少なくとも１つの半導体発光部材から放出される光の強度均質化を含んでいると好ましい。

少なくとも１つの光学系は、たとえば結像領域の特定の形状を実現するために、少なくとも１つの半導体発光部材から放出される光を部分的に集中化するように構成されていると好ましい場合もある。光が集中化される領域の内部で、光を均質に構成することができるのが好ましい。

特に照明領域の形状設定するために、少なくとも１つの光学系は、少なくとも１つの半導体発光部材から放射される光を付属の照明領域へ結像ないしフォーミングするために、結像をする光学系、特にレンズを含んでいると好ましい。

一般に、それぞれ異なる機能をもつ２つまたはそれ以上の光学系が相前後して後置されていてよく、たとえば、光の均質化と集中化（結像の形状設定）をするために発光部材に後置された第１の光学系（「一次光学系」）と、これに後置された、実質的に形状設定だけをする第２の光学系（「二次光学系」）とが設けられる。

少なくとも１つの光学系が付属の発光部材グループに後置されていると好ましい場合がある。

１つの光学系がすべての発光部材グループに後置されており、すなわち、１つの共通の光学系がすべての発光部材について設けられていると特に好ましい。

光学系がリフレクタを含んでいると好ましい場合がある。
追加的または代替的に、光学系が光導波路を含んでいると好ましい場合がある。光導波路は、たとえばガラスやプラスチックで製作されていてよい。

さらに車両照明装置は、少なくとも２つの発光部材グループを作動させるために、好ましくはすべての発光部材グループを作動させるために、制御回路、特にドライバを有しているのも好ましい。極端な場合、各々のグループが独自の制御エレクトロニクスを有することもできるが、それは高いコストがかかる。

制御回路は基板に組み付けられており、当該基板に同じく組み付けられた半導体発光部材をグループ固有に作動させるために設けられていると特に好ましい。あるいは制御回路が別個に配置されていてもよく、たとえば、やはり１つないし複数のサブマウントを担持する配線板に配置されていてもよい。

車両照明装置が接続されているとき、すなわち、車両照明装置の少なくとも１つの発光ダイオードがオンになっているとき、たとえばフォグライト、昼間走行ライト、コーナリングライトのようなどの照明種類のときでも、実質的に等しい半導体発光部材の負荷が存在しているのも好ましい。このことは、少なくとも２つの照明種類で、特別に好ましくは全部の照明種類で、等しい個数の発光部材が作動することによって実現されるのが好ましい場合がある。

発光部材の簡単な制御のために、それぞれ異なる照明種類または照明コンフィギュレーションに付属する少なくとも２セットの発光部材が電気的に並列につながれており、たとえばトランジスタまたはその他の論理回路によって、各照明種類を切り換えるために各セットの切換が行われると好ましい場合がある。すべての並列の分路が等しい負荷を有しているのが好ましい。特に、すべての並列の分路で発光部材がそれぞれ電気的に直列につながれていると好ましい。

電気的に並列につながれた少なくとも２セットの発光部材と、少なくとも１セットの別の発光部材とが電気的に直列につながれていると好ましい場合がある。別のセットのこれらの発光部材は、これらと直列につながれる並列の分路に付属する照明種類に対して、一貫して作動する発光部材である。

フレキシブルで特に独立した制御をするために、各発光部材グループが電気的に直列につながれており、各々の発光部材グループに少なくとも１つのスイッチが並列につながれているのも好ましい場合がある。

その場合、少なくとも１つのスイッチに対して少なくとも１つの抵抗器が電気的に直列につながれており、好ましくは各々のスイッチにつながれていると好ましい。そのようにして、発光部材の個数が変わる可能性がある場合でも、実質的に等しい負荷を維持することができるからである。

照明は、場合により他のランプとともに、たとえばロービームやフラッシャーランプを生成するために、車両ヘッドライトへ組み込むように構成されており、少なくとも１つのそのような車両照明装置を有している。

車両ヘッドライトは、少なくとも１つのこのような車両照明装置の少なくとも１つのこのような照明を備えている。

車両は少なくとも１つのこのような車両ヘッドライトを有している。
車両は少なくとも２つのこのような車両ヘッドライトを備えているのが好ましく、付属の車両照明装置の照明領域は、フォグライト機能が作動したとき左右逆に非対称である。

それにより、特に第１の車両照明装置は左側に設けられていてよく、第２の車両照明装置は右側に設けられていてよく、第１の車両照明装置の最大の照明領域は車両の長手方向に関して左方に向かって大きく延びており、第２の車両照明装置の最大の照明領域は車両の長手方向に関して右方へ大きく延びている。

フォグライトが作動しているとき、車両照明装置はそれぞれ最大のフォグライト照明領域を照明するのが好ましい。

フォグライトが作動しているとき、フォグライト機能を有する照明部材グループは最大の照明強度で発光するのが好ましい。

ロービームが作動し、それに伴って昼間走行ライトがオフになっているとき、または好ましくはコーナリング走行でコーナリングライト機能を利用しているとき、少なくとも、操舵方向へ大きく側方に延びる照明領域を有する、フォグライト機能を有する発光部材グループは、直進走行のときに比べて、操舵方向で側方に幅の広い照明領域を照明するのが好ましい。

コーナリング走行でコーナリングライト機能を利用しているとき、幅の広い照明領域の面積は、ステアリングアングルの程度に依存しないのが好ましい（スタティックコーナリングライト）。

あるいは、コーナリング走行でコーナリングライト機能を利用しているとき、幅の広い照明領域の面積はステアリングアングルの程度に依存しており、それにより、ステアリングアングルが大きいときには、特に最大の照明領域に達するまで照明領域が傾向的に広くなり、特に幅が広くなるようになっているのも好ましい場合がある（ダイナミックコーナリングライト）。

このように、以上に説明した思想によって、少なくとも２つの照明機能ないしライト機能を備え、最大で４つのライト機能を備える半導体発光部材システム、特にＬＥＤシステムを具体化可能である。

少なくとも昼間走行ライト、フォグライト（フォグランプライト）、コーナリングライト、ハイビームを基本とする照明機能を１つのシステムないし装置で具体化可能である。一例：
−昼間走行ライトとフォグライト
−昼間走行ライトとフォグライトとターニングライト（スタティックコーナリングライト）
−フォグライトとダイナミックコーナリングライト
−昼間走行ライトとフォグライトとハイビーム、その他。

光源としては、少なくとも２つのチップ列を備えるＬＥＤモジュール（制御回路が付属するサブマウントの上のＬＥＤチップ）を使用するのが好ましく、これらのチップ列は互いに独立して接続および減光することができる。チップ列の手前には、２つのチップ列を前方に向かって車両前方へ結像させる結像光学系（特にレンズ）があるのが好ましい。任意選択で、レンズへ直接入射するのではない光を、リフレクタによって光分布させることができる。１つまたは複数の列がフォグライト分布を形成し、すなわち、明暗境界を有する光分布を形成する。昼間走行ライト機能のために、特定の出力をもつ１つまたは複数の追加のチップ列が追加されるのが好ましく、それにより、明暗境界の上方にも光分布が生成される。フォグランプライト機能を担当するチップ列は適切に減光されるのが好ましく、それにより、全体として均質で昼間走行ライト規則に準じた光分布が生成される。それぞれのチップ列は、対称、非対称、等しいサイズ、または異なるサイズであってよく、等しい個数または異なる個数のチップを含むことができ、あるいは、それぞれただ１つのチップだけを有することもできる。

特にフォグライト分布ないしフォグライト構造は、ターニングライトの要求事項も充足されるように設計することができる。このことは車両走行時において、フォグライトがオンになっているときに車両の両方の取付側が点灯し、それに対してフォグライトがオフになっていてロービームがオンになっているときには（したがってＤＲＬはオフ）、ステアリングアングルに呼応する照明だけが作動することを意味することができる。たとえば右にハンドルを切るときは、車両右側の取付側だけが点灯する。このことは、追加的に、ステアリングアングルに依存してそれぞれ異なる個数のＬＥＤが作動し、そのようにして、ダイナミックコーナリングライトの照明を実現するように施工することもできる。

チップと（「二次光学系としての」）レンズとの間には「一次光学系」が設けられていてよく、この一次光学系は、（ａ）個々のチップの光を混合し、それによってたとえば均質な色または／および照明を実現し、および／または（ｂ）光分布を事前に定義する。このような一次光学系は、たとえばリフレクタおよび／または光導波路で構成することができる。

ＬＥＤモジュールはエレクトロニクスと接続されているのが好ましく、それにより、使用される種々の半導体エミッタ（特にＬＥＤ）を個別に、または複数のグループとしてまとめて作動させることができる。原則として、各々のグループないし各々のアレイに別々の電流レギュレータを備えることができるが、このことはコストが集中して高い費用がかかる。好ましい低コストな実施形態では、異なるＬＥＤグループが列をなして並列につながれ、それにより、常に等しい個数のチップが付属のドライバの出力部で負荷として存在するようになっており、たとえば「タンブラスイッチ」（実際にはスイッチングトランジスタで具体化されるのが好ましい）の切換によって、チップアレイないしＬＥＤグループの「ジオメトリー」が線形から正方形へと変更される。これ以外のジオメトリー変更も同じく思料可能である。

別の実施例では、たとえばＬＥＤグループを直列に配線し、各々のグループないしアレイと並列に、アレイが作動しないようにこれを短絡することができるスイッチングトランジスタを設けることができる。この場合、並列分路には電流低減のための抵抗器が任意選択でつながれていてよい。この実施形態では、個々のＬＥＤまたはＬＥＤグループのアドレシングをただ１つのドライバモジュールで具体化することができるが、多くの場合、可変の負荷で作動させることになる。

本発明の１つの利点は、ただ１つのシステム（複数のチップ列＋光学系）から、少なくとも２つの異なるライト機能、特に少なくとも昼間走行ライトとフォグライトを生起できることにある。それによって少ない所要スペース、少ないコネクタやケーブル、すなわち少ないコストが得られる。ターニングライトの要求事項も充足されるようにフォグライトが設計されれば、システムをたとえば３つのライト機能用として利用することができ、すなわち特に昼間走行ライト、フォグライト、およびターニングライトに利用することができる。

システムがフォグライトモードまたはターニングライトモードになっているとき、システムを過熱させることなく、利用されるチップへ最大の通電をすることができる。昼間走行ライトのために必要な１つまたは複数の追加のチップ列が作動すると、冷却コンセプトが過負荷になる可能性がある（システムないしチップが高温になりすぎる）。しかし、フォグライト機能の減光に基づいて熱の発生を減らすことができるので、「昼間走行ライト」モードのとき、システムを全体として冷却コンセプトの限度内に収まるように設計することができる（チップが高温になりすぎない）。

以下の図面を参照しながら、実施例を用いて本発明を模式的に詳しく説明する。図面を見やすくするため、同一または同種の部材には同じ符号が付されている場合がある。

車両照明装置のＬＥＤモジュールを示す平面図である。 図１のＬＥＤモジュールのＬＥＤグループを、車両照明装置の後置されたレンズとともに示す斜視図である。 図２の車両照明装置を使用した第１のＬＥＤグループの照明領域の概略を示す斜視図である。 図２の車両照明装置を使用した第２のＬＥＤグループの照明領域の概略を示す斜視図である。 図２の車両照明装置を使用した第１および第２のＬＥＤグループの組み合わされた照明領域の概略を示す斜視図である。 図２Ａの図面に類似する別の実施形態に基づく第１のＬＥＤグループの照明領域の概略を示す斜視図である。 車両照明装置の別の実施形態の各部材を示す斜視図である。 図１の車両照明装置をリフレクタおよびレンズとともに示す側面図である。 車両照明装置のＬＥＤグループの考えられる１つの原理的な回路図である。 図６ＡのＬＥＤグループの空間的配置を示す平面図である。 車両照明装置のＬＥＤグループの考えられる別の原理的な回路図である。

図１Ａは、車両照明装置１の一部としてＬＥＤモジュール２を示している。ＬＥＤモジュール２は配線板３を有しており、これにＡｌＮサブマウント４が取り付けられている。ＡｌＮサブマウント４の上には、２ｘ２マトリクスの形態で配置された４つの白色の表面実装ＬＥＤチップ７を備える第１のＬＥＤグループ５と、その下で直接接する、同じく２ｘ２マトリクスの形態で配置された４つの白色の表面実装ＬＥＤチップ８を備える第２のＬＥＤグループ６とが配置されている。このようにＬＥＤチップ７ないし８は、それぞれ２つの要素を含む２つの列として配置されている。ＬＥＤチップ７ないし８の表面はほぼ放出面に相当しており、個別にハウジングを有してはいない。ＬＥＤチップ７の放出面は、幅が広く平坦に構成されていることによって、ＬＥＤチップ８の放出面と相違している。それぞれのチップ列は、一般に、対称または非対称に構成されていてよく、等しいサイズまたは異なるサイズであってよく、等しい個数または異なる個数のチップを含むことができ、あるいはそれぞれ１つのチップだけを有することもできる。異なるグループ５，６の発光ダイオード７，８は、たとえば発光ダイオードの個数、発光ダイオードの発光強度、放出面の広さ、発光ダイオードの配置等に関して、同じく別様に構成されていてもよい。

さらに配線板３の上には、ＬＥＤグループ５，６ないしこれらに付属するＬＥＤ７，８を制御する役目をする電子式のドライバモジュールの形態で、制御エレクトロニクス９が存在している。制御エレクトロニクス９により、両方のＬＥＤグループ５，６を互いに独立して、たとえば個別に、または共同で、作動させることが可能である。ＬＥＤグループ５，６が作動すると、これらのグループ５，６に付属するＬＥＤ７ないし８は本実施例では同じように制御され、ないしは作動する。このとき制御エレクトロニクスないしドライバ９により、特に、ＬＥＤチップ７ないし８を通る動作電流の調整によって、ＬＥＤグループ５ないし６の発光強度が調整される。別案として、グループ５，６の特定のＬＥＤチップ７，８を作動および不作動させることができる。車両照明装置１を作動させるために設けられたその他の部材、たとえばケーブル、条導体等は詳しくは図示されていない。

図示した実施例では、第１のグループ５はフォグライト機能を提供するため、ないしはフォグランプ光源としてだけでなく昼間走行ライト機能を提供するための役目を果たし、ないしは昼間走行ライトの光源としての役目も果たす。下側の第２のＬＥＤグループ６は昼間走行ライト機能を有しており、すなわち、昼間走行ライトを生成する役目をする。

図１Ｂは、車両照明装置１のＬＥＤグループ５，６を、追加的にこれらに後置された、図４との関連であとで詳しく説明する二次光学系としての役目をする共通のレンズ１０とともに示している。レンズ１０により、ＬＥＤグループ５，６ないしそこに含まれる発光ダイオード７，８で生成される光が、付属の照明領域ないし前照領域の生成のために、車両の前方で結像される。特に、それによって照明領域の最大輪郭が規定される。図示していないが、たとえば一次光学系、遮光板のような他の結像形態の部材が任意選択で設けられていてよい。

図２Ａは、フォグライト機能のために発光ダイオードの第１のグループ５だけが作動したときに照明される領域１１を示している。図２Ｂは同様の図面を示しているが、第２のグループ６ないしその発光ダイオードが作動したときのものである。図２Ｃは、両方のグループ５，６が一緒に作動したときに照明される領域を示している。

図２Ａに示す第１のグループ５によってフォグ（ランプ）ライトが作動すると、フォグライトに関わる要求事項がすでに充足される。そのために第１のグループ５は、４つすべてのＬＥＤチップが最大に通電されることによって、最大の発光強度で発光する。

それに対し、図２Ｂのように第２のグループ６だけが作動すると、たとえば昼間走行ライトやハイビームといった照明種類に関わる要求事項はまだ充足されない。

図２Ｃに示すように、第１のグループ５と第２のグループ６が一緒に作動したときに初めて、たとえば昼間走行ライトやハイビームといった別の照明種類に関わる要求事項が充足される。

昼間走行ライト機能を充足するために、第１のグループ５の発光強度は、フォグライト機能が作動したときと比べて大幅に弱く調整され（「減光」）、それによって対向車両の幻惑を防止し、ないしは相応の規定の要求事項を満たすようになっている。第１のグループ５の減光は、当該グループのすべてのＬＥＤの減光によって行うか、当該グループの個々のＬＥＤの減光によって行うか、または個々のＬＥＤの選択的なスイッチオフによって行うことができる。それと同時に、第２のＬＥＤグループ６の発光強度も同じく弱くなっており、それにより、同時に良好な視認性で幻惑が防止されるようになっている。第１のグループ５は、第１のＬＥＤグループ５により生成される照明領域１１の境界部で、一緒に照明される領域１１，１２全体にわたって飛躍的な強度変化が生じない程度まで減光されるのが好ましい。第１のＬＥＤグループ５により生成される照明領域１１で、できるだけ均質な光強度分布を維持するために、第１のグループ５のすべてのＬＥＤが作動してはいるが、減光されていると好ましい。

ハイビーム機能を充足するには、第１のグループ５の発光強度は、フォグライト機能が作動したときに比べて変化しない。それと同時に第２のＬＥＤグループ６のＬＥＤにも最大の通電が行われる。システムの熱損失を減らすために、グループ５の個々のＬＥＤを減光またはスイッチオフすることができ、この場合、光分布の外側領域で光を生成し、ハイビーム機能にとって必ずしも必要ではないＬＥＤが減光またはスイッチオフされるのが好ましい。同様のことはグループ６のＬＥＤにも当てはまる。

このように、図示した車両照明装置によって、少なくとも上述した３通りのライト機能を、すなわち昼間走行ライトとフォグライトとハイビームを、非常に少ない所要スペースと、少ない配線コストに基づいて削減されるコストで提供することができる。

照明領域１１，１２の形状は、上下を入れ替えたうえで、ＬＥＤグループ５，６の放出面の形状に実質的に相当している。別案として、結像光学系が放出面の形状や強度分布等を変えることができる。たとえば、対称の放出面を一方の側へ幅が広がるように結像することができ、それによって側方照明を改善し、および／または単純な光放出形状でコーナリングライトを可能にする。また、たとえば照明領域の特定の面積割合を、他よりも高い強度で照明することもできる。

図３は、車両照明装置１３の別の実施例を示しており、この車両照明装置では、図２の車両照明装置１とは異なり、２ｘ２マトリクス形状で配置された４つの発光ダイオードの第１のグループ１４の放出面が第２のグループ６に対して対称に配置されるのではなく、一方の側で他方の側よりも大きく延びている。それにより、図示した結像では、右方に向かって拡張された照明領域１５が生成される。このような車両照明装置１３は、特に、とりわけ車両の右側へ取り付けられたときに右側の縁部を強く照明するために利用することができる。このことは特に、車両照明装置１３を追加的にターニングライト機能で活用するために利用することができる。

さらにフォグライト（フォグライト機能）を生成するには、第１のＬＥＤグループ１４の４つの発光ダイオードチップに最大の通電が行われる。昼間走行ライトを生成するには、第２のＬＥＤグループ６が比較的低い発光強度で放射をする。その場合、第１のＬＥＤグループ１４では、すべてのＬＥＤまたは両方の右側のＬＥＤだけが全面的に、または減光して作動させることができる。コーナリングライトを生成するには、たとえば直線走行時にはどのＬＥＤも作動しないか、または部分領域をさらに道路に向かって照明をする両方の右側のＬＥＤだけが作動していてよく、それに対してコーナリング走行のために第１のグループ１４の全部または両方の左側のＬＥＤだけが追加して接続されて、これらが部分領域をさらに縁部に向かって照明をする。コーナリングライトの発光強度は規定されているか、または可変に調整可能である。

車両においては、左側で、たとえば左側の車両ヘッドライトとの関連で、左側縁部を強く照明する、相応の左右逆の車両照明装置が組み込まれているのが有意義であろう。

図４は、ＬＥＤグループ５，６とレンズ１０の間に別の光学系（「一次光学系」）１７が配置された、車両照明装置１６のさらに別の実施形態を示している。一次光学系１７は、ここでは特に、ＬＥＤグループ５，６から放射される光の強度均質化および／または色均質化の役目をするだけでなく、結像領域ないし照明領域の第１のフォーミングの役目も果たす。そのために一次光学系１７は、本例では長方形の底面と上面を備える角錐台形のガラス体として構成されている。別案として、たとえばＣＰＣ体、凹面レンズもしくは凸面レンズ、フレネルレンズ等を適用可能である。また、一次光学系は半透明に、全面的もしくは部分的に色フィルタ作用をもつように、または透明に構成されていてよく、または部分的に光不透過性に構成されていてよく、底面と上面は放出面（チップ構造ないしグループ構造）とライト機能に関して最適化することができ、長方形の幾何学形状から逸脱することができる。

図５は、ＬＥＤグループ５，６から側方へ放射されてレンズ１０に当たらない光を反射させて、照明に利用できるようにする役目をする放物線状のリフレクタ１８とともに車両照明装置１を示している。そのために光をレンズ１０のそばを通るように、またはレンズ１０に当たるように、反射させることができる。それによって光の収量が改善される。別案としてリフレクタは、たとえばフリーフォームリフレクタとして設けられていてよい。あるいは、１つまたは複数の（図示しない）一次光学系が設けられていてもよい。

図６Ａは、幾何学的な配置が図６Ｂに示されている発光ダイオードの３つのセットＡ，ＢおよびＣの考えられる配線を示している。一例として、セットＡおよびＢは図１に順じて第１のＬＥＤグループに相当することができ、セットＣは第２のＬＥＤグループに相当することができる。

セットＢおよびＣは電気的に並列につながれているのに対して、この両者はセットＡに対して直列につながれている。セットＡ，ＢおよびＣは、ドライバ７の出力部と、アース接続ＧＮＤとの間につながれている。一方のセットＡと、他方の並列につながれたセットＢおよびＣとの間には、電子スイッチの形態のタンブラスイッチ、特にトランジスタ１９が挿入されており、それにより、両方の並列分路の間の電流経路をＬＥＤセットＢおよびＣに関して切り換えることができる。換言すると、一方のＬＥＤセットＡおよびＬＥＤセットＢを通る電流と、他方のＬＥＤセットＡおよびＬＥＤセットＣを通る電流との間で電流を切り換えることができる。各々のグループの負荷は実質的に等しくなっているので、両方のＬＥＤセットＢおよびＣの間で切換が行われるとき、電流経路全体にわたって負荷は実質的に一定に保たれる。それにより、一定の負荷制御が行われる制御回路を使用することができ、このことはいっそうのコスト削減をもたらす。このことは、たとえばＬＥＤグループＢおよびＣに関して、実質的に同じ種類のＬＥＤが同じ個数だけ使用されることによって実現することができる。別案として、各々のセットＡ，Ｂ，Ｃが別々のドライバを備えることも当然できるが、このことはコスト集中的であり高い費用がかかる。

このような回路により、たとえば特別に少ないコストで定電流源を使用しながら、特に簡単な電圧源を使用しながら、フォグライトとハイビームとを切り換えることができる。フォグライトはセットＡおよびＢにより生成され、それに対してハイビームはセットＡ（「半分になった」フォグライト照明領域）およびＣにより生成される。このとき前提となるのは、それぞれのＬＥＤが等しい出力消費を有していることである。

システムがフォグライトモードになっているとき、ＬＥＤシステムは、システムを過熱させることなく、使用される４つのチップが最大の通電を受けることができるように設計されている。ハイビームのために必要なセットＣが作動すると、冷却コンセプトが場合により過負荷となる可能性がある（システムないしチップが高温になりすぎる）。しかし、セットＢのスイッチオフに基づいて熱の発生を一定に保つことができ、それにより、ＬＥＤが高温になりすぎることがない。可変の出力をもつ電流源を使用していれば、このような場合に、１つの切換状態のすべてのＬＥＤが等しく通電される減光を行うこともできる。

図７は、図２のＬＥＤグループ５，６を用いた２つのＬＥＤセットの考えられる独立した回路を示しており、この回路は、任意の個数のＬＥＤグループに簡単な仕方で拡張することができる。図示した実施形態では、すべてのＬＥＤグループ５，６が、ドライバ７の出力部とアースＧＮＤとの間で直列につながれており、各々のＬＥＤグループ５，６に簡単なスイッチ２０が並列につながれている。スイッチ２０が開いているとき、電流は、ＬＥＤグループ５，６に付属する区域で、相応の発光ダイオード７ないし８を通って流れるのに対し、スイッチ２０が閉じていると、電流はスイッチ２０を介して誘導される（「短絡される」）。このような回路は、たとえば可変の負荷を有するドライバ７によって具体化することができる。節電をするために、スイッチ２０を備える各々の分路には抵抗器がある。このような抵抗器の抵抗値は、付属のＬＥＤグループ５，６の負荷抵抗に実質的に相当しているのが好ましく、それにより、１つのスイッチ２０が閉じたときでも、ないし複数のスイッチ２０が閉じたときでも、実質的に一定の負荷が生じる。この場合には一定の負荷を有するドライバモジュールも使用することができ、このことは特別に安価に行える。

当然ながら、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、発光ダイオードの個数や配置を別様にして具体化することも可能である。たとえば、１つのＬＥＤグループがただ１つの発光ダイオードを有することもでき、また、複数の任意数の発光ダイオード、すなわち２つまたはそれ以上の発光ダイオードを有することもできる。発光ダイオードの配置も、長方形すなわちマトリクス形状で存在してなくてもよい。さらに、白色の昼間走行ライトに代えて、たとえば黄色の昼間走行ライトを生成することもできる。発光ダイオードとしては、たとえば１つないし複数の白色発光ダイオードを使用することができ、あるいは、異なる色の発光ダイオードからなるクラスタを使用することができ、これらの発光ダイオードは共同で、場合によりそのために装備された光学系によって、白色の混合光を生成する。ＬＥＤクラスタの使用は、発光色を可変に調整可能であるという利点がある。

図示した車両照明装置は、ＬＥＤモジュール、光学系、場合によりハウジングおよび／または能動的もしくは受動的な冷却部材（たとえば冷却用リブを備える冷却体）、配線、電気接続部等を含めてＬＥＤシステムとも呼ぶことができる。車両照明装置ないしＬＥＤシステムはランプの一部であってよく、またはランプであってよい。車両照明装置またはランプは、車両ヘッドライトに組み付けることができ、さらに車両ヘッドライトを車両に組み付けることができる。

また、一次光学系もたとえば他の透明な材料からなる物体として製作されていてもよい。

１ 車両照明装置
２ ＬＥＤモジュール
３ 配線板
４ サブマウント
５ 第１のＬＥＤグループ
６ 第２のＬＥＤグループ
７ ＬＥＤチップ
８ ＬＥＤチップ
９ 制御エレクトロニクス
１０ レンズ
１１ 照明領域
１２ 照明領域
１３ 車両照明装置
１４ 第１のグループ
１５ 照明領域
１６ 車両照明装置
１７ 一次光学系
１８ リフレクタ
１９ トランジスタ
２０ スイッチ
Ａ 発光ダイオードのセット（ｎ）
Ｂ 発光ダイオードのセット（ｎ）
Ｃ 発光ダイオードのセット（ｎ）
ＧＮＤ アース接続

Claims (35)

1. 少なくとも２つの半導体発光部材（７；８）を備える車両照明装置（１；１３；１６）において、前記車両照明装置（１；１３；１６）は少なくとも１つの半導体発光部材（７；８）をそれぞれ備える少なくとも１つの第１の発光部材グループ（５；１４）と第２の発光部材グループ（６）とを有しており、前記発光部材グループ（５；１４）は選択的に制御可能であり、前記第１の発光部材グループ（５；１４）は少なくとも１つのフォグライト機能を有しており、
   前記第１の発光部材グループ（５；１４）と前記第２の発光部材グループ（６）は昼間走行ライト機能を有している、車両照明装置。
2. 前記発光部材グループ（５；１４）は昼間走行ライト機能の作動中にフォグライト機能の作動時よりも低い発光強度で発光する、請求項１に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
3. 前記第２の発光部材グループ（６）は昼間走行ライト機能のとき少なくとも前記第１の発光部材グループ（５；１４）のフォグライト機能の暗領域に位置する領域（１２）を照明する、請求項２に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
4. 前記第１の発光部材グループ（５；１４）と前記第２の発光部材グループ（６）はハイビーム機能を有している、先行請求項のうちいずれか１項に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
5. それぞれ反対方向のステアリング運動のためのコーナリングライト機能および／またはフォグライト機能を有する、少なくとも１つの半導体発光部材をそれぞれ備える第３の発光部材グループおよび／または第４の発光部材グループをさらに有している、先行請求項のうちいずれか１項に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
6. 前記第３の発光部材グループと前記第４の発光部材グループはそれぞれ少なくとも付属のステアリングアングルに依存して作動可能な複数の半導体発光部材をそれぞれ有している、請求項５に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
7. 前記第１の発光部材グループ（１４）はコーナリングライト機能を追加的に有している、請求項１から４までのいずれか１項に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
8. 少なくとも前記第１の発光部材グループ（１４）は前記第１の発光部材グループ（１４）の他の発光部材から独立して複数の段階で作動可能な複数の発光部材を有している、請求項７に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
9. 前記第１の発光部材グループ（５；１４）の少なくとも１つの発光部材が追加的に作動すると付属の照明領域（１５）が拡大され、特に側方に幅が広げられる、請求項７または８に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
10. 少なくとも前記第１の発光部材グループ（５；１４）と前記第２の発光部材グループ（６）は共通の半導体発光部材を有していない、先行請求項のうちいずれか１項に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
11. 少なくとも１つの半導体発光部材は少なくとも１つの発光ダイオードチップ（７；８）を含んでいる、先行請求項のうちいずれか１項に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
12. 少なくとも１つの発光ダイオードは、それぞれの光が白色の混合光を生起するように制御可能な、異なる色で発光する１セットの発光ダイオード、特に発光ダイオードチップを含んでいる、請求項１１に記載の車両照明装置。
13. 前記１セットの発光ダイオードには前記発光ダイオードに共通する光学系が後置されている、請求項１１または１２のいずれか１項に記載の車両照明装置。
14. 少なくとも１つの前記発光部材グループの発光部材（７；８）は少なくとも１つの列に配置されている、先行請求項のうちいずれか１項に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
15. 少なくとも２つの前記発光部材グループ（５；６）の発光部材（７；８）はそれぞれ少なくとも１つの列に配置されており、前記発光部材グループ（５；６）の各列は互いに平行に配置されており、特に水平方向の配置で相上下して、もしくは垂直方向の配置で相並んで配置されている、請求項１４に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
16. 少なくとも前記第１の発光部材グループ（５；１４）と前記第２の発光部材グループ（６）の半導体発光部材（７；８）は共通の基板（２；３）の上に組み付けられている、先行請求項のうちいずれか１項に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
17. 前記第１の発光部材グループ（１４）の照明領域（１５）は側方の長さに関して非対称である、先行請求項のうちいずれか１項に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
18. 少なくとも１つの半導体発光部材（７；８）から放射される光の光分布を構成するために少なくとも１つの半導体発光部材（７；８）に後置された少なくとも１つの光学系（１０；１７；１８）をさらに有している、先行請求項のうちいずれか１項に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
19. 少なくとも１つの前記光学系（１７）は少なくとも１つの半導体発光部材（７；８）から放射される光を均質化するために構成されている、請求項１８に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
20. 少なくとも１つの前記光学系（１０；１７；１８）は少なくとも１つの半導体発光部材（７；８）から放射される光を部分的に集中化するために構成されている、請求項１８または１９のいずれか１項に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
21. 少なくとも１つの前記光学系は少なくとも１つの半導体発光部材（７；８）から放射される光を付属の照明領域（１１；１２；１５）へ結像するための結像光学系（１０；１７；１８）、特にレンズ（１０）を含んでいる、請求項１８から２０までのいずれか１項に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
22. 前記光学系はリフレクタ（１８）を含んでいる、請求項１８から２１までのいずれか１項に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
23. 前記光学系は光導波路（１７）を含んでいる、請求項１８から２２までのいずれか１項に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
24. 請求項２８から３２までのいずれか１項に記載の少なくとも１つの第１の光学系（１７）と、少なくとも１つの前記光学系（１７）に後置された、請求項３２に記載の少なくとも１つの第２の光学系（１０；１８）とを有している、請求項１８に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
25. 少なくとも２つの照明種類で、特に全部の照明種類で、前記車両照明装置（１；１３；１６）が作動しているときに半導体発光部材（７；８）の実質的に等しい負荷が存在している、先行請求項のうちいずれか１項に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
26. 少なくとも２つの照明種類で、特に全部の照明種類で、前記車両照明装置（１；１３；１６）が作動しているときに半導体発光部材（７；８）の等しい個数が作動している、請求項２５に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
27. それぞれ１つの照明種類の付属する少なくとも２つのセット（Ｂ，Ｃ）の発光部材が電気的に並列につながれており、照明種類を切り換えるために前記セット（Ｂ，Ｃ）の間で切換が行われる、請求項２６に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
28. 電気的に並列につながれた前記少なくとも２つのセット（Ｂ，Ｃ）の発光部材と少なくとも１つの別のセット（Ａ）の発光部材が電気的に直列につながれている、請求項２７に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
29. 前記発光部材グループ（５；６）は電気的に直列につながれており、各々の前記発光部材グループ（５；６）に少なくとも１つのスイッチ（２０）が並列につながれている、請求項１から２４までのいずれか１項に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
30. 少なくとも１つの前記スイッチ（２０）に、特に付属の照明部材グループの負荷抵抗に相当する抵抗値で、少なくとも１つの抵抗器が電気的に直列につながれている、請求項２９に記載の車両照明装置（１；１３；１６）。
31. 先行請求項のうちいずれか１項に記載の少なくとも１つの車両照明装置（１；１３；１６）を備える車両ヘッドライトで使用するための照明。
32. 請求項３１に記載の少なくとも１つの照明、または請求項１から３０までのいずれか１項に記載の少なくとも１つの車両照明装置（１；１３；１６）を備えている車両ヘッドライト。
33. 請求項３２に記載の少なくとも１つの車両ヘッドライトを備えている車両。
34. フォグライト機能が作動しているとき付属の前記車両照明装置（１；１３；１６）の照明領域が左右逆に非対称である少なくとも２つの車両ヘッドライトを備えている、請求項３３に記載の車両。
35. 請求項３４に記載の車両において、
    フォグライトが作動しているとき前記車両照明装置（１；１３；１６）はそのつど最大のフォグライト照明領域を照明し、
    フォグライトが作動しているときフォグライト機能を有する発光部材グループは最大の発光強度で放射をし、
    昼間走行ライトがオフになっているときコーナリング走行で操舵方向へ大きく側方へ延びる照明領域を有する、少なくともフォグライト機能を有している発光部材グループは、直線走行のときよりも操舵方向で側方に幅の広い照明領域を照明する、車両。

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