JP2017521834A - 車両照明モジュール - Google Patents

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Abstract

照明ユニットを含む車両照明モジュールが開示される。照明ユニットは、半導体照明素子と、半導体照明素子によって発せられた光を反射するように構成されているリフレクタと、リフレクタと反対側にあるレンズアレイを含む。レンズアレイは、複数の実質的に直立した柱状レンズを含む。直立したレンズの伝播方向に対して垂直な平面において反射された光を分布させるためである。ここで、半導体照明素子は、発せられた光の少なくとも大部分がリフレクタに向かって方向付けされるように配置されている。

Description

本発明は、半導体照明素子を有する照明ユニットを含む照明モジュールおよび半導体照明素子によって発せられた光を反射するように構成されたリフレクタに関する。
最近は、多くの車両がLEDといった半導体照明(SSL)素子を含む照明モジュールを備えている。そうした照明素子は魅力的である。LEDといったSSL素子の寿命は、車両の寿命の最中には照明素子の交換が必要とされそうもないようなものだからである。加えて、そうした素子は、車両に特色のある外観を提供するために使用され得る。例えば、車両のメイン照明モジュールの周りの曲線といった特定の形状にSSL素子を配置することによるものである。
しかしながら、例えばビーム形状に関する厳しいガイドラインを満足する必要がある機能的照明(functional lighting)を生成するためにSSL素子を使用するのは簡単なことではない。なぜなら、SSL素子によって生成される発光分布(luminous distribution)の方向特性が、白熱またはハロゲン照明バルブによる発光分布とは非常に異なるからである。従って、SSL素子に基づいて、例えば、昼間点灯(DRL)またはロービームといった所定の機能が準拠するやり方において生成される照明モジュールを創作することは容易なことではない。加えて、消費者は、そうした照明機能を実施しているSSL素子と他の光学素子、例えばリフレクタが、目に見えないように、そうした機能的照明の機能が同質の外観を有することを高く評価する。
車両照明モジュールの一つの例は米国特許第7980742号において提供されている。ここにおいて開示される照明モジュールは、一つの光軸を有し、かつ、少なくとも一つのLED、複合表面タイプのリフレクタ、および、楕円の円弧に係る2つの焦点の間に置かれた実質的に垂直な母線を伴う柱状レンズを含む。少なくとも一つのLEDは、リフレクタの幾何学的な軸に対して実質的に垂直な平均方向(mean direction)を光ビームが有するように配置されている、リフレクタは、発せられたビームの側で、発光ダイオードの裏面の平面に関して配置されている。しかしながら、この配置は、光学コンポーネントを外観から見えなくするものではなく、そして、所定のビームタイプを生成するためにより適切でないものであってよい。
本発明は、目に見える内部光学素子なしに、機能的照明を生成することができる車両照明モジュールを提供することである。
一つの態様に従って、照明ユニットを含む車両照明モジュールが提供される。車両照明モジュールは、半導体照明素子と、半導体照明素子によって発せられた光を反射するように構成されているリフレクタと、リフレクタと反対側にあるレンズアレイとを含む。レンズアレイは、複数の実質的に直立した柱状レンズを含み、直立したレンズの伝播方向に対して垂直な平面において反射された光を分布させるための複数の実質的に直立したレンズを含む。ここで、半導体照明素子は、発せられた光の少なくとも大部分がリフレクタに向かって方向付けされるように配置されている。
本発明は、DRLまたはロービームといった広角ビームは、LEDといったSSL素子の発光出力を複数の実質的に直立した柱状レンズを有するレンズアレイの上に間接的に投射することによって画一的に形成され得る、という洞察に基づくものである。入射光が実質的に水平面において広がるように構成されている実質的に直立した柱状レンズを伴うリフレクタを使用して、SSL素子による間接的な照明を混合すること、それによって、均一な特性のフラットなビーム(beam)を提供している。
各レンズは、望ましくは1−8mmの範囲、より望ましくは2−5mmの範囲の幅を有する。このことは、特に均一な発光分布を提供し、一方で、大きな複数の柱状レンズを必要とする高価なレンズアレイを避けている。
各レンズは、レンズアレイの主要面からある高さだけ延びている柱状レンズであってよく、各レンズの高さに対する幅の比率は、1:0.1から1:0.4の範囲である。この比率の中で、レンズアレイは、所望のビームパターンを生成することができ、一方で、照明モジュールに要求される寸法を満たしている。代替的には、各レンズが、プリズム形状のレンズであってよい。
一つの実施例において、レンズアレイは、反射された光の分布がレンズアレイの全体をカバーするような寸法である。別の言葉で言えば、レンズアレイは、リフレクタによって生成された投射がレンズアレイ全体をカバーするような寸法である。
従来のレンズの曲率をまねるために、モジュールは光軸を有してよく、ここで、レンズアレイの主要面の法線ベクトルは、−50から50°までの角度の範囲で直立方向において光軸に対して傾いている。
代替的に、レンズアレイは、リフレクタに直面している曲面を含んでよい。
リフレクタは、水平面に対して−15から15°までの範囲において、反射された光の分布を生成するように形成されてよい。このことは、例えば、ロービームの発光分布の使用に準拠しているビームを生成するために特に適したものである。そうしたリフレクタは、例えば、そうしたロービームを提供するために発光分布のカットオフを提供している。
代替的に、そうしたカットオフが望まれない場合、例えば、DRLを実施しているときに、照明ユニットは、さらに、半導体照明素子によって発せられた光をリフレクタに向かってガイドするように構成されている照明ガイドを含む。ここで、照明ガイドは、反射された光と照明ガイドが干渉しないように配置されている。
一つの実施例において、照明ユニットは、リフレクタと関連付けされた複数の照明ガイドと複数の半導体照明素子とを含み、各半導体照明素子は、照明ガイドのうち一つの中に光を発するように配置されている。このことは、特に明るい照明ユニットを生じる。
代替的に、照明ユニットは、一列に配置された複数のリフレクタを含んでよく、照明ガイドは、リフレクタの並びを横切って延びており、かつ、照明ガイドを通じてリフレクタに向かっている光をリダイレクトするための照明散乱構造体を含む。そして、照明ガイドの反対側の端に配置され、かつ、照明ガイドの中に光を発するように構成されている半導体照明素子のペアを含む。このことは、リフレクタよりも少ないSSL素子を必要とするDRLの均一な発光分布を生成することができ、従って、モジュールのコストを低減している。
上述の実施例において、そして、特にはロービーム車両照明モジュールに関する実施例において、リフレクタは、近くの焦点と遠くの焦点とを有する楕円形のリフレクタであってよく、ここで、半導体照明素子が近くの焦点に置かれ、かつ、レンズアレイが近くの焦点と遠くの焦点との間に、または、遠くの焦点を越えて置かれてよい。例えば、水平面において、広がった(divergent)発光出力を生成するためである。
ロービームとDRLの両方の実施例において、車両照明モジュールは、所望のビームプロフィールを生成するために複数の照明ユニットを含んでよい。例えば、発光強度を増加させ、及び/又は、(水平)ビーム角度を増加させるためである。
例えば、車両照明モジュールは、照明ユニットのペアを有する。ここで、照明ユニットのうち一つのレンズアレイは、時計まわりに第1角度だけ照明ユニットの光軸の周りに回転されており、かつ、照明ユニットの他方のレンズアレイは、反時計まわりに第2角度だけ他のユニットの光軸の周りに回転されている。第1角と第2拡張領域は同一であってよく、例えば、15°又はそれより小さい、ロービームモジュールにおいて使用されている従来の曲面の丸いレンズに係るロービーム出力を複製する(replicate)するためである。
発光出力、及び/又は、ビーム拡がりを、さらに増加させるために、モジュールは、複数の照明ユニットを含む。ここで、照明ユニットは、照明ユニットの行、列、または格子を形成するように協働する。
一つの実施例において、複数の照明ユニットは、半導体照明エレメント素子によってリフレクタに向かって発せられた光をガイドするように配置されている照明ガイドを含む第1照明ユニットを含む。ここで、照明ガイドは、リフレクタからレンズアレイまでの光パスの外側に置かれている。そして、第2照明ユニットを含んでよく、そこでは、リフレクタの上に直接的に光を発するように半導体照明素子が配置されている。そうした車両照明モジュールは、DRLとロービーム出力の両方を提供することができ、かつ、従って、特に用途が広い。
所望の発光出力は、同一タイプの照明ユニットを使用して生成されることが必要である。例えば、一つの実施例において、車両照明モジュールは、さらなる半導体照明素子を有する照明ユニット、さらなる半導体照明素子から発せられた光を視準するように構成されているコリメータ、および、視準された光を受け取るように構成されているフレネルレンズを含む。そうしたハイブリッド車両照明モジュールは、例えば、ロービーム、または、他の複雑な発光分布、つまり、ビーム形状を生成するために使用されてよい。
本発明の実施例が、より詳細に、そして、添付の図面を参照して限定的でない例として、説明される。
図1は、一つの実施例に従って、車両照明モジュールの照明ユニットを模式的に示している。 図2は、図1の照明ユニットを用いて生成される発光分布パターンを示している。 図3は、別の実施例に従って、車両照明モジュールの照明ユニットを模式的に示している。 図4は、さらに別の実施例に従って、車両照明モジュールの照明ユニットを模式的に示している。 図5は、一つまたはそれ以上の実施例に従って、車両照明モジュールにおいて使用するためのレンズアレイを模式的に示している。 図6は、一つまたはそれ以上の実施例に従って、車両照明モジュールにおいて使用するための別のレンズアレイを模式的に示している。 図7は、さらなる実施例に従って、車両照明モジュールを模式的に示している。 図8は、図7の車両照明モジュールを用いて生成される発光分布パターンを示している。 図9は、なおも、さらなる実施例に従って、車両照明モジュールを模式的に示している。 図10は、図9の車両照明モジュールを用いて生成される発光分布パターンを示している。 図11は、いまだに、さらなる実施例に従って、車両照明モジュールを模式的に示している。 図12は、図11の車両照明モジュールを用いて生成される発光分布パターンを示している。 図13は、一つの代替的な実施例に従って、車両照明モジュールを模式的に示している。 図14は、図13の車両照明モジュールを用いて生成される発光分布パターンを示している。 図15は、なおも、別の実施例に従って、車両照明モジュールを模式的に示している。 図16は、なおも、別の実施例に従って、車両照明モジュールを模式的に示している。
図面は、単に模式的なものであり、かつ、縮尺どおりには描かれていないことが理解されるべきである。同一の参照番号は、全ての図面を通じて同一または類似のパーツを示すために使用されていることも、また、理解されるべきである。
図1は、車両照明モジュール100の一つの実施例を模式的に示している。特定的には、車両照明モジュール100といった照明ユニットが示されている。照明ユニットは、典型的に、少なくとも一つの半導体照明素子110、リフレクタ120、および、相互に隣接する複数の実質的に直立した柱状レンズ132を有するレンズアレイ130を含んでいる。
少なくとも一つの半導体照明素子110は、その発光面がリフレクタ120に直面するように配置されており、ここで、リフレクタ120は、少なくとも一つの半導体照明素子110によって生成された発光出力をレンズアレイ130に向かって反射するように配置されている。この配置は、少なくとも一つの半導体照明素子110が車両照明モジュール100の外から直接的に観察され得ないことを確保する。少なくとも一つの半導体照明素子110は、レンズアレイ130を直接的には照らさないからであり、代わりに、リフレクタ120によって作成されたイメージがレンズアレイ130の上に投射されて観察される。これによって、少なくとも一つの半導体照明素子110が点光源として観察され得ることを回避している。少なくとも一つの半導体照明素子110は、例えば、無機または有機半導体レイヤを有する発光ダイオードとして、あらゆる適切なやり方で実施されてよい。照明ユニットにおける複数の半導体照明素子110の場合に、これらの半導体照明素子110は、同一のものであってよく、または、異なる半導体照明素子110であってよい。例えば、異なる色を生成している半導体照明素子110であり、それらの色は、特定の色特性を伴う発光出力を生成するように、リフレクタ120及び/又はレンズアレイ130によって混合されてよい。
リフレクタ120は、あらゆる適切な材料から成ってよい。適切なポリマー、反射被膜を有し得るもの、金属、または、合金、等といったものである。リフレクタ120は、典型的には、少なくとも一つの半導体照明素子110によって生成される発光分布のイメージを作成し、かつ、このイメージをレンズアレイ130の上に投射するような寸法に形成されている。一つの特定的に有利な実施例において、リフレクタ120とレンズアレイ130は、リフレクタ120によって生成されたイメージがレンズアレイ130の全ての内側表面をカバーするような寸法に形成されている。つまり、表面はリフレクタ120に直面している。少なくともいくつかの実施例において、リフレクタ120は、さらに、少なくとも一つの半導体照明素子110によって生成される発光分布の中にカットオフ(cut−off)を作成するような寸法に形成されてよい。
例えば、半導体照明素子110が、実質的に直立した柱状レンズ132と平行に延びているz軸を伴う座標系の原点に置かれていると仮定すると、リフレクタ120は、この座標系のXY平面の上に横たわる、少なくとも一つの半導体照明素子110によって生成される発光分布をカットオフするように配置されてよい。このことは、例えば、車両のロービーム拡がり(spread)の発光パターンに関する規制に準拠し得る発光パターンを生じる。
リフレクタ120は、いくつかの実施例において、楕円形のリフレクタであってよい。楕円形のリフレクタは、2つの焦点を有することによって特徴付けられる。リフレクタ120の近くの光軸105上の第1焦点、および、さらにリフレクタ120から離れた光軸105上の第2焦点である。その結果として、リフレクタ120は、第1焦点において生成された光を第2焦点に向かってフォーカスする。従って、第1焦点における少なくとも一つの半導体照明素子110の配置、および、第1焦点と第2焦点との間または第2焦点を越えた光軸195上のレンズアレイ130の配置が、レンズアレイ130に投射される発散ビーム(divergent beam)を生じる。
レンズアレイ130は、あらゆる適切な材料から成ってよい。例えば、適切な光ポリマーまたはガラスである。レンズアレイ130は、複数の隣接している実質的に直立した柱状レンズ132を有する。本アプリケーションのコンテクストにおいて、実質的に直立とは、柱状レンズ132が上述のz軸に平行に配置されていること、または、30°を越えない角度、より好ましくは20°を越えない角度で、この軸に関して回転されていることを意味するものである。
実質的に直立した柱状レンズ132は、典型的には、リフレクタ120によって生成されたイメージを、垂直面においてイメージを(著しく)拡げることなく、水平面(つまり、上述のXY平面)において拡大する。ロービーム拡がり(low beam spread)といった、車両照明モジュール100によって非常にフラット(flat)な発光分布が生成されるようにである。このことは、図2において実証されており、図1の車両照明モジュール100によって生成される発光分布を示している。ここで、リフレクタ120とレンズアレイ130は、XY平面の上に少なくとも一つの半導体照明素子110によって生成される発光出力を、協働してカットオフする。このことは、非常にフラットな発光分布を生じる。つまり、10°より少ない垂直拡がり(0°から−10°)、および、約60°の範囲を越える水平拡がり(−30°から30°)を有する発光分布である。この発光分布は、ロービーム拡がりの要求を満たし、それによって、図1の車両照明モジュール100が、車両においてロービーム照明モジュールとして使用され得ることを実証している。
少なくともいくつかの実施例において、リフレクタ120とレンズアレイ130との間の距離は、少なくとも10mmであり、好ましくは少なくとも30mm、より好ましくは少なくとも50mmである。
車両照明モジュール100は、一つまたはそれ以上のそうした照明ユニットを含み得ることが理解されるべきであり、いくつかの実施例が以降により詳細に示される。特定的に、車両照明モジュール100は、複数のそうした照明ユニットを含んでよく、行、列、格子、等において配置されてよい。ここで、照明ユニットは、車両照明モジュール100に係る要求される光学機能を実施するために協働するように配置されている。複数のそうした照明ユニットの場合に、異なる照明ユニットは、同一または異なる半導体照明素子110を含んでよい。例えば、リフレクタ120及び/又はレンズアレイ130を使用して異なる色を混合することによって特定色の発光出力を生成するための異なる色の半導体照明素子110である。そうした複数の照明ユニットの場合に、各照明ユニットは一つのレンズアレイ130の部分を含んでよく、もしくは、各照明ユニットは分離したレンズアレイ130を含んでよい。ここで、分離したレンズアレイは、モジュラー(modular)レンズアレイを形成するように協働する。
図1において、レンズアレイ130は、照明ユニットの光軸105に対して垂直に向けられている。つまり、レンズアレイ130と光軸105との間の角度は90°である。しかしながら、レンズアレイ130を光軸105について傾いた角度(tilt angle)の下に置くことが望ましいこともある。つまり、レンズアレイ130と光軸105との間の角度は90°より小さい。例えば、曲面レンズ(curved lens)の外観を生成するためであり、この光学機能を生成するように、異なる角度で傾けられたレンズアレイ130をそれぞれが有している複数の照明ユニットを使用することによるものである。
そうした照明ユニットの一つの実施例は、図3に示されるように、z軸に関して傾けられたレンズアレイ130を示している。つまり、傾き角(tilt angle)によってXY平面から傾いている。この実施例において、レンズアレイの主要面(major surface)の法線ベクトル(normal vector)は、−50から50°までの範囲における傾き角の下で直立方向において光軸に対して傾いている。異なる傾き角を有する異なる照明ユニットを用いて、概ね球面レンズの外観を提供するモジュラーレンズアレイ130を生成する。
代替的に、球面レンズ外観は、図4に示されるような曲面レンズアレイ130を使用することによって生成され得る。ここで、それぞれの照明ユニットの異なるレンズアレイ130がこの外観を生成するように組み合わされる。
レンズ132は、所定の形状が特には望ましいが、あらゆる適切な形状を有してよい。リフレクタ120によって生成されるイメージの幅広く、かつ、均一な水平拡がりを提供し得るからである。特に望ましいレンズ形状の第1実施例が、図5に示されており、レンズアレイ130は複数の円筒形の柱状レンズ132を含んでいる。ここで、各柱状レンズ132の曲面は、球面または非球面であってよい。各レンズ132は、レンズアレイ130の主要面から測定した高さH、および、幅Wを有する。高さHと幅Wは、デザイン要求に応じて、個別に最適化され得る。例えば、ロービームモジュールとしての使用のためにデザインされた車両照明モジュール100については、Wが1−8mmの範囲、より望ましくは2−5mmの範囲から選択され、そして、W/H比率が1:0.1から1:0.4の範囲にあるようにHが選択されるときに、特に良好な結果が達成される。しかしながら、他の範囲も、また、可能であることが理解されるべきである。例えば、車両照明モジュール100が異なるタイプのビームを実施する場合である。
さらには、直立した柱状レンズ132の形状が、円筒形状に限定されないことが理解されるべきである。リフレクタ120によって水平面において生成されるイメージの拡がりを生成することができるあらゆる形状が考慮されてよい。そうした代替的な形状のレンズ132の一つの実施例が図6に示されており、レンズ132は、プリズム形状または三角形を有している。
上述のように、車両照明モジュール100を形成するように複数の照明ユニットが組み合わされてよい。例えば、適用可能な規制に準拠する発光出力(ビーム)を達成するために、いくつかの照明ユニットを組み合わせることが必要であり得る。例えば、少なくともいくつかの管轄においては、関連する規制に準拠するために、ロービームは、15°の角度のカットオフを有する必要がある。
そうしたカットオフビームを実施している車両照明モジュール100の一つの実施例が、図7に模式的に示されている。車両照明モジュール100は、上述のように、少なくとも一つの半導体照明素子110、リフレクタ120、およびレンズアレイ130を有する第1照明ユニット、および、上述のように、少なくとも一つの半導体照明素子110’、リフレクタ120’、およびレンズアレイ130’を有する第2照明ユニットを含んでいる。第1照明ユニットと第2照明ユニットとの相違は、第1照明ユニットのレンズアレイ130は、反時計まわりに第1角度だけ光軸105の周りに回転されており、そして、第2照明ユニットのレンズアレイ130’は、時計まわりに第2角度だけ光軸105’の周りに回転されていることである。対称的な発光分布が達成される場合に、第1角度は第2角度と同一であってよい。例えば、15°のカットオフを伴う上述のロービームを実施するために、第1角度と第2角度は15°であってよい。
この車両照明モジュール100によって生成される発光分布のシミュレーションは、図8において見ることができる。この実施例においては、リフレクタ120とリフレクタ120’が、第1レンズアレイ130と第2レンズアレイ130’の回転を一致させるように、それぞれの光軸105と105’の周りに回転されることを要しないことに留意する。しかし、これらのレンズアレイの全ての表面をイメージがカバーするようなやり方で、これらのリフレクタによって生成されたそれぞれのイメージが、対応するレンズアレイの上に投射される場合には、もちろん、このようにしてリフレクタ120とリフレクタ120’を回転することが実現可能である。代替的に、リフレクタ120とリフレクタ120’の形状が、この投射を達成するように調整されてよい。
上述のように、本発明の車両照明モジュール100を形成するために、複数の照明ユニットが組み合わされてよい。いくつかの実施例において、これらの照明ユニットは、同一のものであってよい。しかし、これらの照明ユニット、または、図7と図8を用いて説明したようなレンズアレイ130といったこれらのパーツのうち少なくともいくつかの向き(orientation)は、特定の光学的及び/又は審美的な効果を達成するように変動されてよい。いくつかの実施例においては、そうした効果を達成するように、異なるタイプの照明ユニットが組み合わされてよい。特には、例えば、所望の発光分布の異なるコンポーネントを形成するために、所望の発光分布を達成するように異なるタイプの光学配置を有している、異なるタイプの照明ユニットが使用されてよく、所望の発光分布を形成するように組み合わされてよい。例えば、図7においては、第1照明ユニットが、発光分布の拡がる部分を生成するように配置されてよく、かつ、第2照明ユニットが、発光分布の15°カットオフ部分を生成するように配置されてよい。組み合わされたときに、これらの照明ユニットは、15°カットオフのロービームパターンに係る形式で発光分布を生成することができる。図8においては、照明ユニットのそうした組み合わせによって生成されるシミュレーションされた15°カットオフのロービームパターンの例が示されている。
そうしたハイブリッド車両照明モジュール100の別の実施例が図9に模式的に示されている。そこでは、上述の照明ユニットに加えて、さらなる半導体照明素子110’を有しているさらなる照明ユニットが存在する。さらなる半導体照明素子110’は、その発光出力がコリメータ(collimator)150の中に結合されるように配置されており、フレネルレンズ160の上に投射されているコリメータ150の発光分布を伴うものである。レンズアレイ130は、ロービーム拡がり部分を生成するように配置されてよく、一方、フレネルレンズ160は、45°カットオフのホットスポット(hotspot)を生成するように配置されてよい。以前に説明したように、組み合わされたときに、レンズアレイ130とフレネルレンズ160は、所望の45°カットオフのロービーム拡がりを生成し得る。図10に示されるような図9の車両照明モジュール100のシミュレーションされた発光分布から見て分かるようにである。
図11は、車両照明モジュール100の別の実施例を模式的に示しおり、複数のリフレクタ120が格子(つまり、2次元アレイ)において配置されている。これらのリフレクタ120に関連する半導体照明素子からリフレクタ120によって生成されるそれぞれのイメージが(明確のためだけの理由で半導体照明素子は示されていない)、一つのレンズアレイ130の上に投射されるようにであり、レンズアレイ130によって均質的な発光出力が生成される。こうして生成された発光分布のシムが図12に示されている。
従来のロービーム照明モジュールと比較して、本発明に実施例に従ったロービーム車両照明モジュール100は、特色のある外観を有する簡素化されたデザインから得をしている。特に、車両照明モジュール100の全体的な複雑性が、所望の発光分布、つまり、ロービームを達成するために複数の投射レンズを必要とする従来のレンズ系と比較して、著しく低減されている。
この点において、車両照明モジュール100は、ロービームモジュールだけに限定されるものではないことに留意する。例えば、車両照明モジュール100によって生成されるビームの形状を変更するために、リフレクタ120の形状、及び/又は、そうした車両照明モジュール100の照明ユニットにおける少なくとも一つの半導体照明素子110の向きを変更することが、同様に実現可能である。
例えば、車両照明モジュール100は、DRL(昼間点灯)を生成するように配置されてよい。そうしたDRLを実施している車両照明モジュール100の一つの実施例が、図13に示されている。この実施例において、車両照明モジュール100は、さらに、リフレクタ120の並び(row)を横切って延びる照明ガイド140を含んでいる。照明ガイド140の反対側に置かれた半導体照明素子110を伴い、かつ、それらの半導体照明素子110の発光出力が照明ガイド140の中に結合されるものである。車両照明モジュール100によって生成される発光領域(luminous area)を増加させるために複数のリフレクタ120が使用される。照明ガイド140及び半導体照明素子110は、典型的には、リフレクタ120によって生成されたイメージと照明ガイド140及び半導体照明素子110が干渉しないように、リフレクタ120の並びの上に配置される。従来通りに、リフレクタ120は、リフレクタ120によって生成されるイメージがレンズアレイ130の上に結合されるように配置されており、レンズアレイ130は、実質的に直立した柱状レンズ132を用いて均質的な発光分布を生成する。
照明ガイド140は、仮想2次元光源を生成し得る。一つの実施例において、照明ガイド140は、リフレクタ120の(近い)焦点の近傍に置かれてよい。照明ガイド140は、あらゆる適切な材料で作られてよい。例えば、PPMAまたはPET、ガラス、等といった適切な光学グレードポリマーである。照明ガイド140は、照明ガイド140を出た光を結合するための散乱構造体(図示なし)を含んでよい。照明ガイド140によって発せられたこの光がリフレクタ120に向かって方向付けされるようにである。
この実施例の特に魅力的な態様は、大きな発光領域を生成する比較的に大きな領域のリフレクタ120が、比較的に小型のDRLモジュールを達成するために、比較的に小さな直径を有する照明ガイド140を用いて結合され得ることである。上述のように、リフレクタ120は、水平および垂直方向の両方において光を拡げ、レンズアレイ130を用いて、以前に説明したように、実質的に水平方向において光をさらに拡げている。このようにして、DRLプロフィールが、比較的に少ない光学コンポーネントを使用して達成され得る。図14は、図13の車両照明モジュール100のシミュレーションされた発光分布を示している。そこからは、車両照明モジュール100が、DRL要求に準拠する発光プロフィールを生成することが認識され得る。
DRLを実施している車両照明モジュール100の発光フラックス(flux)及び/又は発光効率を改善するために、各リフレクタ120は、少なくとも一つのガイド140と関連付けされてよい。一つの実施例が、図15において模式的に示されており、各リフレクタ120は照明ガイド140のペアと関連付けされている。発光出力を関連の照明ガイドの中に結合するように配置された半導体照明素子110と関連付けされている照明ガイド140を用いるものである。従来通りに、照明ガイド140は、それぞれのリフレクタ120によって生成されるイメージと照明ガイド140が干渉しないように、リフレクタ120の上に置かれてよい。結果として、各リフレクタ120は、少なくとも一つの半導体照明素子110各リフレクタ120が関連付けされているおかげで、より大きい照明フラックスを受け取り、これによって、車両照明モジュール100の発光効率及び/又は発光フラックスを改善している。
いくつかの実施例において、車両照明モジュール100は、異なる光学機能、例えば異なるビームタイプ、を実施する異なる照明ユニットを含んでよく、それによって、コンフィグレーション可能な車両照明モジュール100を提供している。例えば、車両照明モジュール100は、ロービーム、ハイビーム、およびDRLから選択された第1光学機能を生成するように構成された第1照明ユニットと、ロービーム、ハイビーム、およびDRLから選択された第2光学機能を生成するように構成された第2照明ユニットとを含んでよい。ここで、第1光学機能は第2光学機能とは異なるものである。
図16は、そうしたコンフィグレーション可能な車両照明モジュール100の一つの実施例を模式的に示しており、レンズアレイ130は明確化の目的のために省略されている。この実施例においては、いまだにレンズアレイ130が存在していることが理解されるべきである。コンフィグレーション可能な車両照明モジュール100は、DRL照明ユニットのペアを含んでおり、発光出力を関連する照明ガイド140の中に結合するように配置された半導体照明素子110、および、ロービームを生成するように構成された第2照明ユニットをそれぞれが有しており、第2照明ユニットは半導体照明素子110’を含む。リフレクタ120のアレイは、DRL照明ユニットによって生成される発光出力を反射するために備えられており、そして、ロービーム照明ユニットが、レンズアレイ(図示なし)に向かってそれぞれに備えられる。一方における半導体照明素子110と他方における半導体照明素子110’は、車両の運転者がDRLまたはロービームを要求どおりに選択できるように、個別にコントロールされてよい。
上述の実施例は本発明を限定するよりは、むしろ説明するものであること、および、当業者であれば、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの代替的な実施例を設計することができるであろうことに留意すべきである。特許請求の範囲において、括弧の間に置かれたあらゆる参照番号も、特許請求の範囲を限定するものとして理解されるべきではない。用語「含む(“comprising“)」は、請求項において挙げられたもの以外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い。エレメントに先立つ用語「一つの(”a“または”an“)」は、複数のそうしたエレメントの存在を排除するものではない。本発明は、いくつかの全く別なエレメントを含むハードウェアによって実施され得る。いくつかの手段を列挙しているデバイスの請求項において、これらの手段のいくつかは、一つの、そして同一のハードウェアのアイテムによって実施され得る。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有利に使用され得ないことを示すものではない。

Claims (15)

  1. 照明ユニットを含む車両照明モジュールであって、
    半導体照明素子と、
    前記半導体照明素子によって発せられた光を反射するように構成されているリフレクタと、
    複数の実質的に直立した柱状レンズを含み、前記リフレクタと反対側にあるレンズアレイであり、直立したレンズの伝播方向に対して垂直な平面において、反射された光を分布させるレンズアレイと、
    を含み、
    前記半導体照明素子は、前記発せられた光の少なくとも大部分が前記リフレクタに向かって方向付けされるように配置されている、
    車両照明モジュール。
  2. 各レンズの幅は、1−8mmの範囲である、
    請求項1に記載の車両照明モジュール。
  3. 各レンズは、前記レンズアレイの主要面から高さ(H)だけ延びている柱状レンズであり、各レンズの高さに対する幅(W)の比率は、1:0.1から1:0.4の範囲である、
    請求項1または2に記載の車両照明モジュール。
  4. 前記レンズアレイは、前記反射された光の分布が前記レンズアレイの全体をカバーするような寸法である、
    請求項1乃至3いずれか一項に記載の車両照明モジュール。
  5. 前記モジュールは、光軸を有し、かつ、
    前記レンズアレイの主要面の法線ベクトルは、−50から50°までの範囲の角度で直立方向において前記光軸に対して傾いている、
    請求項1乃至4いずれか一項に記載の車両照明モジュール。
  6. 前記レンズアレイは、前記リフレクタに直面している曲面を含む、
    請求項1乃至4いずれか一項に記載の車両照明モジュール。
  7. 前記リフレクタは、水平面に対して−15から15°までの範囲において、反射された光の分布を生成するように形成されている、
    請求項1乃至6いずれか一項に記載の車両照明モジュール。
  8. 前記照明ユニットは、さらに、前記半導体照明素子によって発せられた光を前記リフレクタに向かってガイドするように構成されている照明ガイドを含み、
    前記照明ガイドは、前記反射された光と前記照明ガイドが干渉しないように配置されている、
    請求項1乃至7いずれか一項に記載の車両照明モジュール。
  9. 前記照明ユニットは、前記リフレクタと関連付けされた複数の照明ガイドと、複数の半導体照明素子と、を含み、
    各半導体照明素子は、前記照明ガイドのうち一つの中に光を発するように配置されている、
    請求項8に記載の車両照明モジュール。
  10. 前記照明ユニットは、
    一列に配置された複数のリフレクタであり、前記照明ガイドは、リフレクタの並びを横切って延びており、かつ、前記照明ガイドを通じて前記リフレクタに向かっている光をリダイレクトするための照明散乱構造体を含む、複数のリフレクタと、
    前記照明ガイドの反対側の端に配置され、かつ、前記照明ガイドの中に光を発するように構成されている、半導体照明素子のペアと、
    を含む、請求項8に記載の車両照明モジュール。
  11. 前記リフレクタは、近くの焦点と遠くの焦点を有する楕円形のリフレクタであり、
    前記半導体照明素子が、前記近くの焦点に置かれ、かつ、前記レンズアレイが、前記近くの焦点と前記遠くの焦点との間に、または、前記遠くの焦点を越えて置かれている、
    請求項1乃至7いずれか一項に記載の車両照明モジュール。
  12. 前記車両照明モジュールは、
    前記照明ユニットのペアを有し、
    前記照明ユニットのうち一つの前記レンズアレイが、時計まわりに第1角度だけ前記照明ユニットの前記光軸の周りに回転されており、かつ、前記照明ユニットの他方の前記レンズアレイが、反時計まわりに第2角度だけ前記照明ユニットの前記光軸の周りに回転されている、
    請求項1乃至11いずれか一項に記載の車両照明モジュール。
  13. 前記車両照明モジュールは、複数の前記照明ユニットを含み、
    前記照明ユニットは、前記照明ユニットの行、列、または格子を形成するように協働する、
    請求項1乃至11いずれか一項に記載の車両照明モジュール。
  14. 前記複数の前記照明ユニットは、
    前記半導体照明素子によって前記リフレクタに向かって発せられた光をガイドするように配置されている照明ガイドを含む第1照明ユニットであり、前記照明ガイドは、前記リフレクタから前記レンズアレイまでの光パスの外側に置かれている、第1照明ユニットと、
    第2照明ユニットであり、前記半導体照明素子が前記リフレクタの上に直接的に光を発するように配置されている、第2照明ユニットと、
    を含む、請求項13に記載の車両照明モジュール。
  15. 前記車両照明モジュールは、
    さらなる半導体照明素子を有する照明ユニット、前記さらなる半導体照明素子から発せられた光を視準するように構成されているコリメータ、および、前記視準された光を受け取るように構成されているフレネルレンズ、を含む、
    請求項1乃至14いずれか一項に記載の車両照明モジュール。
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