JP2012503287A - 照明ユニット及び車両ヘッドランプ - Google Patents

Abstract

照明ユニット１は、少なくとも２つのビームパターンを有する出力ビームを供給するための反射表面２、２'、２''を備えている。第１の光源５及び第２の光源７は、反射表面２、２'、２''の実質的に同一な表面領域を照明するように配されており、互いに独立に制御可能である。反射表面２、２'、２''は、第１の光源５が、第１のビームパターンを有する光の出力ビームを生成すると共に、少なくとも第２の光源７が、第１のビームパターンとは異なる第２のビームパターンを有する光の出力ビームを生成するように、反射表面２、２'、２''に対して位置決めされている。対応する車両ヘッドランプ１は、少なくとも１つの照明ユニット１を有している。

Description

本発明は、照明ユニットと、対応する照明ユニットを少なくとも有する車両ヘッドランプとに関する。

リフレクタ及び複数のランプを少なくとも備える複数の照明機能を提供するための照明ユニットが、従来技術において知られており、最近の自動車のヘッドランプにおいて一般的に使用されている。例えば、既知の車両ヘッドランプにおいて、所望のビームパターンへの出力ビームのビーム成形をするために対応して配されているリフレクタによってハイビーム及びロービームの機能を提供するための２つのフィラメントを有するハロゲンランプが、使用されている。

自動車産業における安全性を向上するための新しい規則及び強い需要のために、提供される必要のある様々なビームパターンによる照明機能（例えば、ハイビーム、ロービーム、フォグライト、パーキングライト又は日中走行ライト）の数が増大しており、この結果、これらの照明機能を提供するための照明ユニットの数も増大している。

各照明ユニットは、適切なキャビティ内に収容されなければならず、自動車の正面又は後方における対応する空間は、特に、増大している安全性及び設計要求のために、限定されているので、近代の自動車における増大している数の様々な照明機能実現することは、困難である。

近代の自動車における増大している数の様々な照明機能を実現させることは、困難である。

従って、相互に別個の照明機能が実現されることができると共に、小型の寸法を維持することができる照明ユニット及び対応する車両ヘッドランプを提供することが、目的である。

この目的は、添付請求項１に記載の照明ユニットと、添付請求項１４に記載の車両ヘッドランプとによって解決される。従属クレームは、本発明の好ましい実施例に関する。

本発明によれば、当該照明ユニットは、光の出力ビームを供給する反射表面と、少なくとも２つの光源とを有する。第１の光源は、前記反射表面の第１の表面領域を照明するように配されている。第２の光源は、前記第１の表面領域と実質的に同一である前記反射表面の第２の表面領域を照明するように配されている。

複数のビームパターンを持つ出力ビームを供給するために、前記反射表面は、成形されており、前記光源は、前記反射表面に対して位置決めされており、この結果、前記第１の光源は、第１のビームパターンを有する光の出力ビームを生成し、少なくとも前記第２の光源は、前記第１のビームパターンとは異なる第２のビームパターンを有する光の出力ビームを生成する。更に、これらの光源は、互いから独立に制御可能である。

本発明による照明ユニットは、少なくとも２つの識別可能なビームパターンを有する光の出力ビームを提供することを可能にし、従って、２つの照明機能を提供することを可能にしている。有利には、前記反射表面の実質的に同じ表面領域が、２つの前記ビームパターンを成形するのに使用され、従って、各機能のための専用の別個のリフレクタを有する照明ユニットとは逆に、照明ユニットの全体的な大きさを縮小する。

本発明の状況において、前記第１の表面領域及び第２の表面領域の同一性に関する「実質的に」なる語は、＋−１０％の逸脱を含むものと理解され、即ち前記第１の光源によって照明される反射表面の表面領域は、前記第２の光源によって照明される表面領域の＋１０％から−１０％だけ逸脱し得て、前記第２の光源によって照明される反射表面の表面領域は、前記第１の光源によって照明される表面領域の＋１０％から−１０％だけ逸脱し得る。

上述したように、前記光源は、独立に制御可能であり、前記第１のビームパターン及び第２のビームパターンを互いから独立に生成することが可能であり、前記第１のビームパターン及び前記第２のビームパターンを持つ出力ビームが、代替的に生成されることができる。前記第１の光源及び前記第２の光源が同時にオンに切り替えられ、例えば、前記光源の一方が調光されている状態にある場合、第３のビームパターンが生成されるように、確かに、前記リフレクタを成形することができる。前記光源が独立に制御可能であることを保証するために、適切な配線は、前記光源を電源に接続するために使用されることができる。例えば、前記光源は、少なくとも適切なスイッチングコントローラ（例えば、トランジスタユニット、リレー若しくはマイクロコントローラ装置を有する）に独立に接続されており、前記スイッチングコントローラは、オン／オフ状態を制御し、それぞれの光源を調光するように更に適応化されることもできる。

前記反射表面は、出力ビームを形成する、即ち第１の光源及び第２の光源の到来する光を発された波長範囲において少なくとも部分的に反射する如何なる適切な種類のものであっても良い。従って、前記反射表面は、少なくとも前記第１の光源及び前記第２の光源によって発される前記光の少なくとも一部のための如何なる種類の誘電性境界表面であっても良い。例えば、前記反射表面は、ミラー、適切な金属的材料、金属化された合成材料又は他の鏡（非拡散）反射層（例えば、ダイクロック層又は多層配置）を使用して形成されていても良い。

前記反射表面は、前記反射表面に対して位置決めされている前記光源によって発される光から前記第１のビームパターン及び前記第２のビームパターンを供給するための如何なる適切な幾何学的配置も有していても良い。

前記照明ユニットの全体的な配置と、特に、前記反射表面の形状及び前記光源の位置とは、適切な光学設計プログラムを使用して設計されることができる。対応する反射表面を設計するための幾つかの光学設計プログラムは、商業的に入手可能である。

例えば、前記反射表面は、前記反射表面に対して規定されている関係において配される前記第１の光源からの第１のビームパターンを提供するように設計されることができる。次いで、第２のＬＥＤ光源は、所望の第２のビームパターンに従って前記反射表面に対して位置決めされる。自然と、前記反射表面の実質的に同一の表面領域が前記第１のビームパターン及び前記第２のビームパターンを生成するのに使用されるという事実のため、前記２つのビームパターン間にある程度の依存が存在するが、それでも、相互に異なるビームパターンを生成することが有利に可能である。

前記反射表面は、例えば、凹状の形状であっても良いが、より複雑に設計されることもできる。好ましくは、前記反射表面は、自由な又は複合的な形状のリフレクタである。このような複合形状のリフレクタは、例えば、従来技術において知られているレイトレーシング法又は適切な光学設計規則を使用して設計されることができる。

前記光源は、如何なる適切な種類（例えば、白熱、ハロゲン又はガス放電の種類）のものであっても良い。好ましくは、前記光源は、ＬＥＤ光源である。

前記ＬＥＤ光源は、各々少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を有しており、前記照明ユニットのより小型の設計及び非常にエネルギー効率の良い動作を可能にする。前記ＬＥＤの光束は、用途に依存して選択されることができる。前記ＬＥＤは、好ましくは、少なくとも２５ ｌｍの光束を提供することができる。幾つかの用途において、光源あたり少なくとも１００ ｌｍの全体の光束が、有利であり得る。従って、より高い出力のＬＥＤが使用されることが好ましく、即ちＬＥＤあたり１００ ｌｍよりも大きい光束、好ましくは１２５ ｌｍ以上の光束を有するＥＤが、前記出力ビームの所望の光束及び前記照明ユニットの全体的な効果に依存して使用されることが好ましい。高出力ＬＥＤを有する構成に対して代替的に又は付加的に、前記第１のＬＥＤ光源又は前記第２のＬＥＤ光源は、好ましくは複数のＬＥＤを有することができる。このような構成は、有利には、低い光束を有する複数のＬＥＤを使用して所与の光束を提供するのを可能にし、従って、非常に費用対効果が良いものになり得る。

例えば、複数の単一のＬＥＤが、できるだけ近くに位置決めされており、付加的なカプセル封入（例えば「ドーム」）による又はよらないマルチダイＬＥＤが、使用されることができる。

前記光束の向上に対して付加的に、前記第１のビームパターン及び前記第２のビームパターンのビーム形状は、複数のＬＥＤを設けることによって影響され得る。例えば、ＬＥＤアレイ持つＬＥＤ光源を提供する場合、前記ＬＥＤ光源の有効な供給源の大きさは、大きくなり、発せられた光を所望のビームパターンに更に適応させるのを可能にする。

好ましい実施例によれば、前記第１の光源は、前記反射表面の焦点中心に配されており、特に、前記照明ユニットの費用対効果的な設計を可能にする。確かに、５ｍｍの範囲内の焦点中心からの前記第１の光源の位置の僅かな逸脱が可能であり、本実施例の範囲内にあるものとして解釈される。好ましくは、前記反射表面は対称であり、前記第１の光源は、前記反射表面の対称面内に配される。
この構成は、特に、前記第１のビームパターンが実質的に対称である場合、前記反射表面のより更に簡略化された設計を有利に可能にする。

好ましい実施例によれば、前記第２の光源は、少なくとも２つの発光ダイオードを有しており、前記少なくとも２つの発光ダイオードは、前記第１の光源によって互いから分離されている。この構成は、前記２つのビームパターンの非常に効率的な生成を可能にする一方で、特に、小型の寸法を維持する。

前記第１のビームパターン及び前記第２のビームパターンは、所望の照明関機能に従って、如何なる適切な照明分布も有することができる。例えば、自動車の照明機能に関して、このような照明機能は、ロービーム、ハイビーム、フォグライト、パーキングライト、ブレーキライト又は日中走行ライトを含むことができる。

好ましい実施例によれば、前記反射表面は、前記第１のビームパターンが実質的に水平な明暗カットオフを有していると共に、前記第２のビームパターンが水平な明暗カットオフを有さないように、成形されている。本発明の状況において、「カットオフ」なる言葉は、発されたビームの輝度の急峻な変化を称しており、通常、低い光レベルを持つ立体角を当該用途（例えば、フォグライト）に使用される高い光レベルを有する立体角から分離している線を称している。本実施例によれば、「実質的に水平な」なる言葉は、±２°の僅かな角度の逸脱を有するように理解される。確かに、前記第２のビームパターンは、垂直方向における完全に一定の光束を必ずしも呈する必要があるというわけではないが、鋭い水平なカットオフを示してはならない。本実施例による当該構成は、有利には、例えば、フォグライト及び日中走行ライトのような、２つの基本的な異なるビームパターンの組み合わせを可能にし、このことは、特に好まれる。

概略的に記述された、フォグライトのビームパターンは、光軸から垂直に約−１°の角度における水平なカットオフを呈し、この結果、到来する交通は眩惑されることなく、即ち光は下方に指向される。日中走行ライトのビームパターンは、通常、＋１０°から＋１０°垂直であり、かつ、＋２０°から−２０°水平な立体角の範囲内の対称な放射パターンを呈し、従って、カットオフを示さない。フォグライトのビームパターンのビーム特性の詳細は、例えば、ＥＣＥ基準ＮＦＦ型Ｆ３、ＮＦＦ型Ｂ又はＳＡＥ基準Ｊ５８３（通常型及び調和型）において見つけられることができる。日中走行ライトのビームパターンの仕様は、ＥＣＥ規則Ｒ８７及びＳＡＥ規則Ｊ２０８７において見つけられることができる。

本発明の好ましい実施例によれば、前記第１の光源及び前記第２の光源が配されており、この結果、前記反射表面は、前記第１の光源及び前記第２の光源の各々によって完全に照明可能である。好ましい実施例による構成は、前記照明ユニットの更に小型の設計を提供する。前記第１の光源及び前記第２の光源の一方又は両方が、複数のＬＥＤを有している場合、前記反射表面は、前記ＬＥＤの各々によって完全に照明可能であることが特に好ましい。

前記第１の光源及び前記第２の光源は、共通プリント回路基板（ＰＣＢ）上に配されることが更に好ましい。この共通ＰＣＢ上の配置は、前記ＰＣＢを使用して前記光源を、例えば、電源ユニットに容易に接続することの利点を伴っている。前記ＰＣＢは、更に、前記照明ユニットに対する支持の機能を果たす。前記ＰＣＢは、反射表面又は前記光源の何らかの構成要素（例えばハウジング）に接続されていても良い。確かに、前記ＰＣＢは、前記光源を独立に制御するための、上述されたスイッチングコントローラのような、更なる構成要素を有していても良い。

本発明の好ましい実施例によれば、前記第１の光源及び／又は前記第２の光源は、前記第１の光源及び／又は前記第２の光源と前記反射表面との間の光路に配されている光学的要素を有している。前記光学要素を使用して、それぞれの前記光源によって供給される光のビームを、所望のビームパターンに更に適応化させることが、有利に可能である。前記光学要素は、拡散要素、レンズ要素又は開口のような、如何なる適切な種類のものであっても良い。前記光学要素は、それぞれの光源と前記反射表面との間に配されるのが好ましく、この結果、前記それぞれの光源から照射される光のビームのみが、前記光学要素によって影響を受ける。

本発明の開発によれば、前記反射表面の全体的な表面領域は、４ｃｍ^２から２２５ｃｍ^２の範囲、好ましくは２０ｃｍ^２から２２５ｃｍ^２の範囲の範囲、最も好ましくは２５ｃｍ^２から２００ｃｍ^２の範囲にある。

本発明による車両ヘッドランプは、少なくとも、上述したような照明ユニットを有する。このヘッドランプは、前記照明ユニットに電力を供給するためのハウジング又は適切な配線のような、更なる要素を有し得る。更に、前記ヘッドランプは、適切な少なくとも部分的に透明なカバーを有していても良く、前記カバーは、所望の用途に従う出力ビームの更なるビーム成形のためのレンズとして形成されていても良い。

進展させると、前記車両ヘッドランプは、前述のような２つの照明ユニットを有している。本実施例による構成は、前記車両ヘッドランプの出力ビームの更なる向上又は複数のビームパターンの提供を可能にし、このことは、単一の照明ユニットの適切なビームの組み合わせによって提供されることができる。例えば、前記２つの照明ユニットのうちの第１のものの反射表面を、水平軸に沿って広げられる光分布を提供するように適応化することが可能である一方で、前記２つの照明ユニットのうちの第２のものの反射表面は、前記第１の照明ユニットによって提供されるビームの中央における点分布に適応化される。従って、前記ビームの中央における高い光束と、これに応じて前記光軸から離間された領域における低減された光束とを提供する全体的な出力ビームを提供することが可能であり、これは、自動車用途において望ましい。確かに、２つの以上の照明ユニットを車両ヘッドランプに組み合わせることが、可能である。

本発明は、２つの別個のビームパターンを提供するための照明ユニットを参照して例示的に上述されたが、如何なる制約も伴うことなく、前記反射表面の適切な設計と複数の光源の対応する配置とによって３つ以上のビームパターンを提供するための構成を修正することが可能である。

本発明の上述の及び他の目的、フィーチャ及び有利な点は、好ましい実施例に関する以下の記載から明らかになるであろう。

照明ユニットの第１の実施例を光軸に沿った長手方向の断面図において示している。 図１の実施例の模式的な正面図を示している。 照明ユニットの第２の実施例を模式的な正面図において示している。 照明ユニットの第３の実施例を模式的な正面図において示している。 模式的な正面図における車両ヘッドランプの実施例を示している。

図１は、照明ユニットの１の第１の実施例を、線Ａ−Ａ'によって示されている光軸に沿った模式的な断面図において示している。照明ユニット１は、第１の光源５及び第２の光源７（本実施例によればＬＥＤ型であるである）に面している反射表面２を有するリフレクタ２を有している。前記リフレクタは、可塑性材料でできており、この表面２は、可視波長範囲における光を反射するように蒸着によって金属被覆されている。反射表面２は、少なくとも７５％の、好ましくは少なくとも８５％の反射率を有する。

反射表面２は、光軸Ａ−Ａ'上に焦点中心を有しており、実質的に水平な明暗カットオフを持つ第１のビームパターンを有する光の出力ビームを提供するように設計されている。この例によれば、前記第１のビームパターンは、フォグライトの照明分布に対応しており、前記光軸から垂直に約１°の角度範囲における水平なカットオフを有している。

前記焦点中心に配されている第１の光源５は、発光ダイオード（ＬＥＤ）６を更に有しており、ＬＥＤ６は、前記第１のビームパターンを提供するように反射表面２を照明する。

第２の光源７は、反射表面２の光軸に対して垂直な方向において第１の光源５に隣接して配されている２つのＬＥＤ６を有している。ＬＥＤ６は、第２のビームパターンを有する光の出力ビームを供給するために「オフフォーカス」で配されており、前記水平なカットオフを示さない。当該例によれば、前記第２のビームパターンは、日中走行ライトの照明分布に対応している。

従って、前記第１のビームパターン及び前記第２のビームパターンは、反射表面２の適切な設計と、反射表面２に対するそれぞれの光源５、７のＬＥＤ６の対応する位置決めとによって生成される。

ＬＥＤ６は、高出力型であり、各々１３０ ｌｍの光束を有する白色光を供給し、共通プリント回路基板８上に取り付けられており、共通プリント回路基板８は、電源ユニット（図示略）への必要な電気的接続を提供すると共に反射表面２の低い側２に取り付けられている（明確さの理由のために図１において示されていない）。光源５、７は、必要な場合、２つのビームパターン間で切り替わる又は両方のビームパターンを同時に提供することができるように互いに独立に制御可能である。

図１に示されている点線から分かるように、第１の光源５によって照明される反射表面２の表面領域が第２の光源７によって照明される表面領域と実質的に同一であるように、即ち本例によればＬＥＤ６の各々が反射表面２の表面領域全体を照明するように、ＬＥＤ６は配されている。第１のビームパターン及び第２のビームパターンを提供する両方の光源５、７は、反射表面２の実質的に同じ表面領域を利用しており、照明ユニット１は、非常に小型な寸法を呈しており、自動車の適切なキャビティと容易に一体化されることができる。

図２の正面図から分かるように、反射表面２は、上述されたビームパターンを提供するための半ドーム形状をしている。対応する複合形状反射表面２を生成するための設計方法は、従来技術において知られている。本例による反射表面２は、２５ｃｍ^２の表面領域を有しており、この結果、照明ユニット１は、非常に小型である。

図３ａは、照明ユニット１の第２の実施例を模式的な正面図において示している。本実施例は、光源７のＬＥＤ６が、半球状の拡散要素９を備えていることを除けば、図２に示されている実施例に対応しており、この結果、第２の光源７によって生成された光のビームが、反射表面２によって反射される前に拡散要素９を通過される。拡散要素９は、発せられた前記光を拡散するための対応して設計された内面を備えている透明なプラスチックで作られている。拡散要素９を使用して、それぞれのＬＥＤ６の効果的な供給源の大きさは、有利には拡大される。

図３ｂは、照明ユニット１の更なる実施例１を示している。この図による実施例は、第１の照明ユニット５が、第２の照明ユニット７のＬＥＤに対して持ち上げられており、最適化された位置決めを提供していること以外は、図３ａの実施例に対応している。

車両ヘッドランプ１０の実施例が、模式的な正面図において図４に示されている。車両ヘッドランプ１０は、第１の反射表面２'及び第２の反射表面２''が、相互に異なったビームパターンを提供するように設計されていることを除けば、図３ｂの実施例による２つの照明ユニット１を有している。このような構成は、特に、フォグライト及び日中走行ライトの機能を提供するための更に改善されたビームを可能にする。第１の反射表面面２'は、点光分布を提供するように成形され、光学軸の近くの立体角の範囲内において高い光度を提供する。このことは、フォグライト及び日中走行ライトの両方が、全体的なビームの周辺角度領域と比較して、この角度範囲内において著しく高い光度を必要とし得るので、便利である。第１の反射表面２'は、更に、第１の光源５がオンに切り替えられた場合、フォグライトビームパターンのために必要な水平なカットオフを提供する。第２の反射表面２''は、出力ビームの周辺角度領域のために広げられた光分布を提供する。本実施例によれば、全てのＬＥＤ６は、共通ＰＣＢ８上に取り付けられており、即ち共通回路基板８の上側及び下側に取り付けられている。示されていないが、車両ヘッドランプ１０は、透明なフロントカバーを備えるハウジングを有している。

本発明は、添付図面及び上述において詳細に例示され記載されたが、このような例示及び記載は、制限的なものではなく、例示的な又は説明的なものと考えられるべきであり、本発明は、開示されている実施例に限定されるものではない。

例えば、本発明を、
− 反射表面２、２'、２''が、ハイビーム、ロービーム、パーキングライト又はブレーキライトのような、更なる照明ビームパターンを提供するように適応化されている実施例であって、前記ビームパターンの何れもが明暗カットオフを呈さない又は前記ビームパターンの両方共が明暗カットオフを呈し、
− 反射表面２、２'、２''は、凹状の形状を有しており、
− 拡散要素９の代わりにレンズ又は開口が使用され、及び／又は
− ＬＥＤ６がマルチダイＬＥＤである又は好ましくはＬＥＤアレイである、
実施例において、動作させることが可能である。

開示されている実施例に対する他の変化は、前記添付図面、本明細書及び添付請求項の熟慮により、添付請求項に記載の本発明を実施する際に当業者によって理解され、行われることができる。「有する」という語は、請求項に記載されていない構成要素又はステップの存在を排除するものではない。単数形の構成要素は、複数のこのような構成要素を排除するものではない。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。添付請求項における如何なる符号も、この範囲を制限するものとしてみなしてはならない。

Claims (15)

1. 少なくとも、光の出力ビームを提供するための反射表面と、
   前記反射表面の第１の表面領域を照明するように配されている第１の光源と、
   前記反射表面の前記第１の表面領域と実質的に同一である第２の表面領域を照明するように配されている少なくとも第２の光源と、
   を有している照明ユニットであって、
   前記第１の光源及び前記第２の光源は、互いから独立に制御可能であり、
   前記第１の光源は、第１のビームパターンを有する出力ビームを生成すると共に、前記少なくとも第２の光源は、前記第１のビームパターンとは異なる第２のビームパターンを有する光の出力ビームを生成するように、
   前記反射表面は成形されており、前記光源は前記反射表面に対して位置決めされている、
   照明ユニット。
2. 前記光源がＬＥＤ光源である、請求項１に記載の照明ユニット。
3. 前記反射表面が、凹状形状を持つ、請求項１又は２に記載の照明ユニット。
4. 前記第１の光源及び／又は前記第２の光源が、複数の発光ダイオードを有している、請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明ユニット。
5. 前記第１の光源が、前記反射表面の焦点中心に配されている、請求項１乃至４の何れか一項に記載の照明ユニット。
6. 前記反射表面は対称であり、前記第１の光源は、前記反射表面の対称平面内に配されている、請求項１乃至５の何れか一項に記載の照明ユニット。
7. 前記第２の光源は、前記第１の光源によって互いから分離されている少なくとも２つの発光ダイオードを有している、請求項１乃至６の何れか一項に記載の照明ユニット。
8. 前記反射表面は、前記第１のビームパターンが実質的に水平な明暗カットオフを有していると共に、前記第２のビームパターンが水平な明暗カットオフを有さないように、成形されている、請求項１乃至７の何れか一項に記載の照明ユニット。
9. 前記第１のビームパターンは、フォグライトビームパターンに対応しており、前記第２のビームパターンは日中走行ライトビームパターンに対応している、請求項１乃至８の何れか一項に記載の照明ユニット。
10. 前記第１の光源及び第２の光源は、前記反射表面が前記第１の光源及び前記第２の光源の各々によって完全に照明されるように、配されている、請求項１乃至９の何れか一項に記載の照明ユニット。
11. 前記第１の光源及び前記第２の光源は共通プリント回路基板上に配されている、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の照明ユニット。
12. 前記第１の光源及び／又は前記第２の光源は、前記光源と前記反射表面との間の光路に配されている光学要素を有する、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の照明ユニット。
13. 前記反射表面の全体の表面領域は、２０ｃｍ^２から２２５ｃｍ^２の範囲にある、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の照明装置。
14. 請求項１乃至１３の何れか一項に記載の照明ユニットを少なくとも有している車両ヘッドランプ。
15. 請求項１乃至１３の何れか一項に記載の２つの照明ユニットを有している、請求項１４に記載の車両ヘッドランプ。

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