JP2016527669A - Ｌｅｄ ｈ４ レトロフィットランプユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、ヘッドランプにおいてＨ４バルブを取り替えるＬＥＤランプユニットに関する。本ＬＥＤランプユニットは、少なくとも、相対する半分のスペースにおいて光を放射するためにサポート部材の２つの相対する側に配置された２のＬＥＤ光源と、ヒートシンクと、電気コネクタソケットとを含む。電気コネクタソケットは、Ｈ４ランプホルダの中にぴったり収まるようにデザインされており、相対する半分のスペースを分離している平面は、電気コネクタソケットの取付け方向のまわりに水平面に対して５°から３０°の角度で傾いている。提案されるＬＥＤランプユニットは、Ｈ２ヘッドランプにおけるＨ４バルブを置き換え、ヘッドランプの光学系デザインを変更をしないで法的に要求されるビームパターンを達成する。

Description

本発明は、ＬＥＤランプユニットに関する。本ＬＥＤランプユニットは、サポート部材の２つの相対する側に配置されて相対する半分のスペースにおいて光を放射する少なくとも２のＬＥＤ光源、ＬＥＤ光源のサポート部材と熱接触しているヒートシンク、および、ＬＥＤ光源を電気的に接続するための電気コネクタを含んでいる。本発明は、また、リフレクタ、Ｈ４ランプホルダ、および、そうしたＬＥＤランプユニットを含んでいる。

自動車用Ｈ４ハロゲンバルブは、２つのフィラメントを有する１つの光源からロービームとハイビームを提供する。対応するヘッドランプは、ロービームリフレクタとハイビームリフレクタを備えるようにデザインされている。Ｈ４バルブを適切な位置と方向に設置するための対応するランプホルダも同様である。コスト効率のよいＨ４ヘッドランプコンセプトにより、この技術は、低中間層の自動車セグメントにとっては、いまだに最も一般的な光源技術である。

ハロゲンバルブ技術の主な欠点は、その非効率性と制限された寿命である。加えて、修理工場の手助けがなければ、バルブを交換するのがしばしば極めて難しいことである。対応する法規制に準拠した許容可能な光分布を提供するために、Ｈ４バルブは、１０００ルーメン（ｌｕｍｅｎ）のフラックスを生成するための６０Ｗの電力を必要とする。

一方で、ＬＥＤ技術は、より一層エネルギ効率がよく、自動車の寿命と同等な寿命を提供する。数年前に、最初のフルＬＥＤヘッドランプが、主にハイエンドの自動車セグメントにおいて開始された。これら全てのヘッドランプは、法律によるビームパターン要求を満足するために、対応するＬＥＤ照明発光パターンに対して最適化された光学系を備える必要があった。

ヘッドランプの光学系デザインのあらゆる変更なしに、自動車用ヘッドランプにおいて既知のＨ４ハロゲンバルブを簡単に取り替えることができる、いわゆるＬＥＤレトロフィット（ｒｅｔｏｒｆｉｔ）を提供することが望ましい。現在では、ほとんどすべての自動車用ハロゲンバルブのタイプのためのＬＥＤレトロフィットが市場で利用可能であり、対応するハロゲンヘッドランプのホルダの中にぴったり収まる（ｆｉｔ ｉｎ）ものである。こうした市場で利用可能なＬＥＤレトロフィットは、しかしながら、少なくともＨ４ＬＥＤレトロフィットの場合は、過度なぎらつき（ｇｌａｒｅ）と法的なビームパターンに対して要求される照明値（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ）の１０％しか提供しないものである。

そうしたＨ４レトロフィットランプは、例えば、ドイツ特許出願第１０ ２００７ ０４４ ６２８号において開示されている。レトロフィットＬＥＤランプは、サポート部材の２つの相対する側に配置されているＬＥＤ光源を備え、２つの相対する半分のスペースにおいて光を放射し得る。熱伝導エレメントも、また、備えている。レトロフィットＬＥＤランプは、さらに、ヘッドランプのホルダの中にランプを取付けるためのコネクタを備えている。

既知のＨ４レトロフィットＬＥＤランプは、ヘッドランプの光学系の変更なしでは、法的なビームパターン要求を満足しない。

本発明の目的は、ヘッドランプの光学系のあらゆる変更をしないで、法的なビームパターン要求を満足するＨ４レトロフィットＬＥＤランプを提供することである。

本目的は、請求項１に従ったＬＥＤランプユニットを用いて達成される。請求項７は、ＬＥＤランプユニットを含んでいる対応するヘッドランプに関するものである。ＬＥＤランプユニットとヘッドランプの有利な実施例は、従属請求項の技術的事項であり、または、後続の記載および望ましい実施例の部分において開示される。

提案されるＬＥＤランプユニットは、少なくとも、サポート部材の２つの相対する側に配置された２のＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源のサポート部材と熱接触しているヒートシンクと、ＬＥＤ光源を電気的に接続するための電気コネクタソケットと、を含む。ＬＥＤ光源を電気的に接続するための電気コネクタソケットは、Ｈ４ランプホルダにぴったり収まるようにデザインされている。そうしたヘッドランプの中に取り付けられた場合に、法的なビームパターン要求を満足するために、電気コネクタソケットは、コネクタソケットがランプホルダにおいて正しく取り付けられたときに、相対する半分のスペースを分離している平面が、ヘッドランプまたはヘッドランプリフレクタの光学軸まわりに水平面に対して５°から３０°の角度で傾いているようにデザインされている。

ヘッドランプにおける水平に対する２つの相対する半分のスペースを分離している平面に係るこの傾きによって、ヘッドランプの光学系のさらなる適合なしに、法的に必要なビームパターンが達成される。２つの半分のスペースを分離している平面は、典型的に、サポート部材の一方の側に取り付けられたＬＥＤ光源とサポート部材の相対する他の側に取り付けられたＬＥＤ光源との間の対称な平面である。プレートのようなサポート部材の場合に、この平面は、プレートのようなサポート部材の対称面と一致する。

グレア（ｇｌａｒｅ）を回避するために、グレアシールドがランプユニット上に配置されてよい。そして、そうしたグレアシールドは、サポート部材の下側においてＬＥＤから放射された光がロービームリフレクタ部に衝突すること、および、サポート部材の上側において配置されたＬＥＤから放射された光がハイビームリフレクタ部だけに衝突することを回避する。サポート部材の上側と下側は、ランプユニットがヘッドランプにおいて正しく取り付けられたときのサポート部材の２つの側の位置を参照するものである。

望ましい実施例において、電気コネクタソケットは、コネクタソケットがランプホルダの中に取り付けられる場合に、半分のスペースを分離している平面が、ヘッドランプの光学軸を含む水平面から下向きに１°と１０°との間の角度で追加的に傾くようにデザインされている。傾きの方向は、光学軸より低い位置において、平面がヘッドランプの光の放射面と交差するものである。そうした追加的な傾きを用いることで、遠方、つまりヘッドランプから２０ｍと８０ｍの間の距離において、大部分の既知のＨ４ヘッドランプにおいて照明輝度が著しく増加することがわかった。

相対する半分のスペースを分離している平面に係る上記の傾きを達成するためには、ランプソケットが、ＬＥＤ光源を支えているサポート部材に関して、ランプユニットの中で適切に方向付けされる必要がある。ランプソケットは、ただ一つの定められた位置および方向においてＨ４ヘッドランプのランプホルダの中に取り付けられ得るだけなので、ＬＥＤランプユニットをヘッドランプの中に正しく取り付ける場合には、それで、その傾きが自動的に達成される。

提案されるＬＥＤランプユニットは、以降においてＬＥＤＨ４レトロフィットランプユニットとも呼ばれるものであるが、望ましくは、ロービームパターンを生成するために最大６個のＬＥＤがサポート部材の上面側に配置され、かつ、ハイビームパターンを生成するために最大６個のＬＥＤがサポート部材の下面側に配置されている。望ましい構成においては、一つのＬＥＤのアレイがロービーム構成を形成し、かつ、別のＬＥＤのアレイがハイビーム構成を形成する。それぞれのアレイにおけるＬＥＤの数量は変動してよい。

そうしたＬＥＤランプユニットを含んでいる対応するヘッドランプは、少なくとも、リフレクタ、Ｈ４ランプホルダ、およびＬＥＤランプユニットを含む。ＬＥＤランプユニットは、望ましくは、Ｈ４ヘッドランプのＨ４ランプホルダの中にＬＥＤランプユニットが取り付けられる場合に上記の傾きが達成されるようにデザインされているが、そうした角度を達成するように特別にはデザインされていないＬＥＤランプユニットを用いて、望ましい傾き角度を達成するためにそうしたヘッドランプの中にランプホルダを適合させることもまた可能であろう。このことは、ＬＥＤランプユニットが、少なくとも、相対する半分のスペースにおいて光を放射するためにサポート部材の２つの相対する側に配置された２のＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源のサポート部材と熱接触しているヒートシンクと、Ｈ４ランプホルダの中にぴったり収まるＬＥＤ光源を電気的に接続するための電気コネクタソケットを含むことを意味する。そうした場合における電気コネクタソケットは、あらゆる傾き角度を考慮することなくデザインされてよい。例えば、従来のヘッドランプの中に取り付けられる場合にあらゆる傾きを伴わない。そうした場合には、ホルダの中にＬＥＤランプユニットが取付けられるときに上記の傾きを達成するために、ランプホルダを適切に方向付けすることによってヘッドランプ自身が適合されてよい。そうした実施例は、しかしながら、ランプホルダの空間的な方向付けに関して既知のＨ４ヘッドランプの変更を必要とする。

サポート部材の相対する２つの側に配置されたＬＥＤ光源を伴うＬＥＤランプユニットの構成によって、Ｈ４ハロゲンバルブの照明と同様な両方の相対する半球の中への照明が可能である。本発明の一つの実施例に従った、電気コネクタソケットに対して反対側のヒートシンク構成を用いて、自動車用ランプのための既知のＨ４バルブのものと同様な細長い形状と寸法が達成される。望ましい実施例において、２つの別個のヒートシンクは、サポート部材の２つの相対する端に配置されており、サポート部材と熱接触している。これらのヒートシンクのうち一つは、従って、電気コネクタソケットとサポート部材との間に配置される。ヒートシンクは、数個の冷却フィンを含んでよい。冷却能力を改善するために、電気駆動のファンも、また、一つ又は両方のヒートシンクに配置され得る。そうしたファンは、ヒートシンクの冷却フィンの間のギャップを通じてＬＥＤ光源に向かって、冷却ガス、特には冷却空気、の流れを生成する。望ましくは、全てのＬＥＤランプユニットが、長手方向、つまりコネクタソケットとヒートシンクとの間の方向において、８０ｍｍより小さい、より望ましくは５０ｍｍ以下の寸法を有し、かつ、この長手方向に垂直な２０ｍｍより小さい、より望ましくは１５ｍｍ以下の直径を有する。

本発明に係るこの態様および別の態様は、ここにおいて以降に記述される実施例から明らかであり、かつ、実施例に関して説明される。
図１は、Ｈ４リフレクタの正面図であり、本発明の一つの実施例に従って、提案されるＬＥＤランプユニットが取付けられている。 図２は、取付けられたＬＥＤランプユニットを伴う図１のＨ４リフレクタの側面図である。 図３は、サポート部材の下側（３ａ）におけるＬＥＤ光源およびサポート部材の上側（３ｂ）におけるＬＥＤ光源の典型的な構成を示している。 図４は、本発明に従った、ＬＥＤランプユニットの一つの実施例の断面図である。

図１は、Ｈ４ヘッドランプリフレクタ１の模式的な正面図を示しており、本発明の一つの実施例に従ったＬＥＤランプユニット２が取付けられている。リフレクタ１は、ロービームリフレクタ部３とハイビームリフレクタ部４を含んでおり、図において破線によって分離されている。サポート部材の２つの相対する側に配置されたＬＥＤランプユニットのＬＥＤ光源５が、図において模式的に示されている。２つの相対する半分のスペースは、その中にＬＥＤ光源５が光を放射するが、示されている平面６によって分離されている。図から理解されるように、この平面６は、ヘッドランプの光学軸７のまわりに水平面に対して５°から３０°の角度範囲で傾いている。この光学軸７は、リフレクタ１の中心において紙平面に対して垂直に延びている。追加のグレアシールド（ｇｌａｒｅ ｓｈｉｅｌｄ）８がランプユニット上に配置されている。サポート部材の下側においてＬＥＤから放射された光ビーム９がハイビームリフレクタ部４だけに衝突すること、および、サポート部材の上側において配置されたＬＥＤから放射された光ビーム１０がロービームリフレクタ部３だけに衝突することを保証するためである。

図２における側面図から理解されるように、ＬＥＤランプユニット２は、光学軸７を含む水平面に対して下向きに１°から１０°の角度で追加的に傾いている。このことは、Ｈ４ヘッドランプといったものにおいて、遠方の領域における輝度を著しく増加させる。

提案されるＬＥＤ Ｈ４レトロフィットランプユニットは、望ましくは、ロービームパターンを生成するために、最大６つのＬＥＤを含んでおり、それぞれが概ね１×１ｍｍ^２の発光領域を有している。そして、ハイビームパターンを生成するために、同一の発光領域を伴う最大６つのＬＥＤを含んでいる。図３ａは、一直線に配置された４つのＬＥＤ５を有している、望ましいロービームＬＥＤ構成を示しており、長さで５ｍｍおよび幅で１ｍｍの領域を占めている。図３ｂは、二列で全体として６つのＬＥＤ５を伴う望ましいハイビームＬＥＤ構成を示している。図において認識されるように、６つのＬＥＤは、４ｍｍ×２ｍｍの領域を占めている。

図４は、本発明に従ったＬＥＤランプユニットの一つの実施例を断面図で示している。この実施例において、ＬＥＤランプユニット１は、サポート部材１１を表している薄い金属プレート上に背中合わせに取付けられたＬＥＤ５を含んでいる。ＬＥＤ５は、相対する方向または半分のスペースにおいて光を放射する。２つのヒートシンク１２、１３は、ＬＥＤ５の間に延びている数個の冷却フィン１４、および、ヒートシンク１２、１３の背面に取付けられたファン１５、１６を含んでいる。ヒートシンク１２、１３の冷却フィン１４の間に形成されたギャップ１７は、ファン１５、１６に向かって、かつ、ＬＥＤ光源５に向かってオープンである。そうした構成を用いて、ＬＥＤ５に向かって相対する方向において空気を吹きつけることによって、最大の冷却効果が達成され得る。ヒートシンク１２、１３は、ＬＥＤ５に直面している端においてテーパが付いている。大きな立体角におけるＬＥＤ照明の放射を達成するためである。ＬＥＤとファンへの電気的接続、および、対応する電気コネクタソケットは、図に示されていない。この電気コネクタソケットは、ランプユニットの一方の側に配置されている。そして、対応するＨ４ランプホルダにぴったり収まるように、かつ、ランプホルダの中に取付けられたときに水平面に関して、サポート部材１１を形成している金属プレートの望ましい傾きを達成するようにデザインされている。

本発明は、図面または前出の記載において、その詳細が説明され記述されてきたが、そうした説明および記載は、説明的または例示的なものであり、制限的なものではないと考えられるべきである。つまり、本発明は、開示された実施例に限定されるものではない。図面、明細書、および添付の特許請求の範囲を研究すれば、クレームされた本発明の実施において、当業者によって、開示された実施例に対する他の変形が理解され、もたらされ得る。ヒートシンクは、また、図面とは異なって形成されてよい。ランプユニットのデザインも、また、図４の実施例から実質的に派生し得る。請求項において、用語「含む（“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ“」は、他のエレメントまたはステップの存在を排除するものではなく、不定冠詞「一つの（”ａ“または”ａｎ“）」は、複数を排除するものではない。異なる独立請求項がお互いに特定のエレメントを引用しているという事実だけでは、これらのエレメントが組合せにおいて使用され得ないことを示すものではない。特に、請求項１から５に係る機能は、自由に組み合わされてよい。請求項におけるいかなる参照番号も、発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

１ ヘッドランプリフレクタ
２ ＬＥＤランプユニット
３ ハイビームリフレクタ部
４ ロービームリフレクタ部
５ ＬＥＤ
６ 相対する半分のスペースを分離している平面
７ 光学軸
８ グレアシールド
９ 光ビーム
１０ 光ビーム
１１ サポート部材
１２ ヒートシンク
１３ ヒートシンク
１４ 冷却フィン
１５ ファン
１６ ファン
１７ ギャップ

これら既知のＨ４レトロフィットＬＥＤランプは、ヘッドランプの光学系の変更なしでは、法的なビームパターン要求を満足しない。

代わりに、真に適法なＨ４レトロフィットを提供するために、ドイツ特許出願第１０ ２００７ ０４４ ６２８ Ａ１号は、照明表面をその位置に有するＬＥＤ光源を用い、かつ、Ｈ４フィラメントの空間的延長を伴うＬＥＤランプを提案した。そのために、ＬＥＤ光源は、サポート部材の２つの相対する側に配置されており、そして、２つの相対する半分のスペースの中に光を放射し得る。熱伝導エレメントも、また、備えている。レトロフィットＬＥＤランプは、さらに、ヘッドランプのホルダの中にランプを取付けるためのコネクタを備えている。しかし、ＬＥＤ光源を用いたＨ４フィラメントの大きさ及び位置のそうした厳密な模倣は、むしろ複雑である。

Claims (8)

1. Ｈ４ヘッドランプにおける使用に適切なＬＥＤランプユニットであって、少なくとも、
   相対する半分のスペースにおいて光を放射するために、サポート部材の２つの相対する側に配置された２のＬＥＤ光源と、
   前記ＬＥＤ光源の前記サポート部材と熱接触しているヒートシンクと、
   前記ＬＥＤ光源をＨ４ヘッドランプのランプホルダの中に取付けるためのコネクタソケットと、
   を含み、
   Ｈ４ヘッドランプの中に取付けられた場合のランプの位置において、前記半分のスペースを分離している平面は、電気コネクタソケットの取付け方向のまわりに水平面に対して５°から３０°の角度で傾いている、
   ＬＥＤランプユニット。
2. 前記電気コネクタソケットは、Ｈ４ヘッドランプの中に取付けられた場合のランプの位置において、前記半分のスペースを分離している前記平面が、前記電気コネクタソケットの前記取付け方向を含む水平面から下向きに１°から１０°の角度で追加的に傾いている、
   請求項１に記載のＬＥＤランプユニット。
3. ＬＥＤ光源のアレイが、前記サポート部材の２つの相対する側のうち上側に配置され、かつ、別のＬＥＤ光源のアレイが、前記サポート部材の２つの相対する側のうち下側に配置された、
   請求項１または２に記載のＬＥＤランプユニット。
4. 前記サポート部材の２つの相対する側のうち下側に配置された前記ＬＥＤ光源、及び/又は、前記サポート部材の２つの相対する側のうち上側に配置された前記ＬＥＤ光源の光の衝突を避けるためのグレアシールドを含む、
   請求項１または２に記載のＬＥＤランプユニット。
5. 前記サポート部材は、少なくとも一つの前記ヒートシンクの部分と前記電気コネクタソケットとの間に配置されている、
   請求項１または２に記載のＬＥＤランプユニット。
6. 第２のヒートシンクが、前記電気コネクタソケットと前記サポート部材との間において、前記サポート部材と熱接触して配置されている、
   請求項５に記載のＬＥＤランプユニット。
7. 少なくとも、リフレクタ、Ｈ４ランプホルダ、およびＬＥＤランプユニットを含む、ヘッドランプであって、
   前記ＬＥＤランプユニットは、少なくとも、
   相対する半分のスペースにおいて光を放射するために、サポート部材の２つの相対する側に配置された２のＬＥＤ光源と、
   前記ＬＥＤ光源の前記サポート部材と熱接触しているヒートシンクと、
   前記ＬＥＤ光源を電気的に接続するための電気コネクタソケットと、
   を含み、
   前記Ｈ４ランプホルダの中にぴったり収まり、
   前記ＬＥＤランプユニットは、前記半分のスペースを分離している平面が、前記ヘッドランプの光学軸のまわりに水平面に対して５°と３０°との間の角度で傾くように、前記ランプホルダにおいて取り付けられている、
   ヘッドランプ。
8. 前記ＬＥＤランプユニットは、前記半分のスペースを分離している前記平面が、前記ヘッドランプの前記光学軸を含む水平面から下向きに１°と１０°との間の角度で追加的に傾くように、前記ランプホルダにおいて取り付けられている、
   請求項７に記載のヘッドランプ。

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