JP2018530869A - 自動車両用の照明モジュール - Google Patents

Abstract

本発明は、サブミリメートル寸法の大きさの発光ロッドを備えた半導体光源と、光源によって放出された光線を整形するための少なくとも１つの光学部品とを具備し、光源は、少なくとも２つの選択的に発光可能な区域を含んでおり、それらの区域のうち少なくとも１つの発光可能な区域の輝度が、少なくとも８０Ｃｄ／ｍｍ^２より高い、自動車両の照明モジュールに関する。

Description

本発明は、複数の半導体発光体を装備した光源と、光源によって放出された光を整形するための光学的手段とを備えた自動車両の照明モジュールに関する。

そのような既知の照明モジュールにおいて、それらの半導体発光体は、マトリックスアレイ内で互いに堅く固定して取り付けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）である。

かくして、そのような照明モジュールは、発光ダイオードの利点、特に、それらの低電力消費量や、装備した車両と同じくらいの寿命による恩恵を受ける。

ＬＥＤマトリックスアレイを製造するには、各ＬＥＤが行および列へと組み込まれるが、その組立プロセスは完全なものではなく、ＬＥＤ同士の間に隙間を残してしまう。それは、照明モジュールによって作り出される出光ビームが、複数の暗い区域を含んでしまうようなものである。

ＬＥＤマトリックスアレイのもう一つの欠点は、各ＬＥＤが低い輝度を有しており、それが、所与の面積、従って所与の容積に対して、照明モジュールによって放出される光ビームの光強度を制限してしまう、という事実によるものである。各ＬＥＤの輝度は、まさに、それらの性質そのものによって制限されてしまうのである。

しかしながら、特にハイビームの自動車両用途での使用に関しては、照明モジュールによって放出される光ビームの光強度が高くなければならない。

一方では光強度が各ＬＥＤの輝度によって制限され、他方では光源と光学的整形手段との間の距離が自動車両の型によって設定されるものとすれば、整形手段が（そして、特に整形手段の投射系が）短い焦点距離を有することへの備えなされることになり得る。

それにもかかわらず、これらの整形手段は、集光に関しての良好な性能を保証するために、高い開口数を有していなければならない。そのような構成は、特に整形手段の光軸から遠く離れた点光源について、幾何光学的収差や色収差を発生させてしまう。

かくして照明モジュールによって放出される光ビームは、ぼやけて色の付いたものとなってしまうであろう。そして、施行中の法律に従うようにするためには、補正用の素子の数を増やすことによって整形手段の複雑さを増大させる必要があり、これは不可避的に、照明モジュールの最終的なコストや、その重量および容積に影響してしまう。

本発明の目的は、これらの欠点を少なくとも部分的に改善することである。

この目的のため、本発明の主題は、サブミリメートル寸法の大きさの発光ロッドを備えた半導体光源と、光源によって放出された光線を整形するための少なくとも１つの光学部品とを具備し、光源は、少なくとも２つの選択的に発光可能な区域を含んでおり、それらの区域のうち少なくとも１つの発光可能な区域の輝度が、少なくとも８０Ｃｄ／ｍｍ^２より高い、自動車両の照明モジュールとなっている。

整形手段は、望まれる光強度を達成するのに、小さな開口を有することしか必要とせず、それにより幾何光学的収差や色収差を回避することが可能となる。

本発明の別の特徴によれば、少なくとも１つの発光可能な区域の輝度が、少なくとも１００Ｃｄ／ｍｍ^２より高いか、或いは１２０Ｃｄ／ｍｍ^２より高くすらある。

本発明の別の特徴によれば、光を整形するための光学部品が、少なくとも２つの屈折面を備えている。

本発明の別の特徴によれば、光を整形するための光学部品が、多くとも４つの屈折面を備えている。

本発明の別の特徴によれば、整形用光学部品が、一次光学部品とレンズ、または接着式接合型ダブレット（２枚構成レンズ）、または鏡とレンズから成っている。

本発明の別の特徴によれば、光を整形するための光学部品が、多くとも３つの屈折面を備えている。

本発明の別の特徴によれば、整形用光学部品が、接着式接合型トリプレット（３枚構成レンズ）、または非接着式接合型ダブレット、または接着式接合型ダブレットと鏡、またはレンズと２つの鏡から成っている。

本発明のその他の特徴および利点は、以下の説明を読み取ることで、よりはっきりと明らかになるであろう。その説明は、純粋に例示的なものであり、添付図面に関して読み取られねばならない。

本発明による照明モジュールの断面図。 図１の照明モジュールの光源におけるサブミリメートル寸法の大きさの発光ロッドの斜視図。 図２の光源の断面図。 一実施形態による図１の照明モジュールにおける整形用光学部品の断面図。 図１の照明モジュールにおける整形用光学部品のより詳細な斜視図。 もう一つの実施形態による、図１の照明モジュールにおける整形用光学部品の斜視図。 もう一つの実施形態による、図１の照明モジュールにおける整形用光学部品の斜視図。

図１に示すように、本発明の主題は、自動車両の照明モジュール（符号１）である。

照明モジュール１は、光線を放出することのできる半導体光源２と、当該光源によって放出された光線を整形するための、少なくとも１つの光学部品３とを備えている。

・光源
図１に示すように、光源２は少なくとも１つの発光ロッド４を備えている。

図２は、発光ロッド４を詳細に示している。

発光ロッド４は、サブミリメートル寸法の大きさを有している。

図２に示すように、発光ロッド４は、（例えば、六角形断面の）概して垂直柱形状のダイオードである。

発光ロッド４は、基板に対して略直交するように配置された少なくとも３つの層同士の組立体５を備えている。

組立体５の第１の垂直層６が、第１のドープ型の半導体から成るのに対して、（組立体５の）第２の垂直層７は、（第１の型とは反対の）第２のドープ型の半導体から成っている。

換言すれば、第１の垂直層６がｎ型（ｎは負（negative）、即ち電子をドープされていることを表す）である場合には、第２の垂直層７はｐ型（ｐは正（positive）、即ち正孔を生じさせるようにドープされていることを表す）である。また、第１の垂直層６がｐ型である場合には、第２の垂直層７はｎ型である。

半導体層６および７の電子−正孔対の再結合する区域が、組立体５の発光層８を形成する。

発光ロッド４内に電流が生じ得るようにするために、２つの電極（図示せず）が、第１の活性層６と第２の活性層７とにそれぞれ接続されている。

図２に示すように、組立体５の層６，７，および８は、互いに略平行に置かれている。

発光層８の長さに沿った電子−正孔対の再結合は、光線が発光ロッド４から半径方向へ優先的に放出されることを保証する。

層６および７は、例えばＧａＮで作られている。

基板は、例えばＳｉを含んで成る。

それぞれの層６，７，および８は、約数ミクロン（例えば、約１．６μｍの直径の断面に対して約２μｍ）の長さを伸びていることが好ましい。

図３に示すように、光源２は複数の発光ロッド４を備えているのが好ましいが、それらの発光ロッド４同士は互いに同一であるのが有利である。

発光ロッド４同士は、互いに略平行に置かれている。

発光ロッド４同士は、例えば約１０μｍの距離だけ互いに間隔を置かれている。

光源２は、少なくとも２つの選択的に発光可能な区域を含み、少なくとも１つの発光可能な区域の輝度が、少なくとも８０Ｃｄ／ｍｍ^２より高くなっている。

少なくとも１つの発光可能な区域の輝度は、少なくとも１００Ｃｄ／ｍｍ^２より高いか、或いは少なくとも１２０Ｃｄ／ｍｍ^２より高くさえあることが有利である。

・整形用光学部品
「整形用光学部品」や「整形するための光学部品」の表現は、少なくとも１つの屈折面を備えて、光源によって放出された光線の少なくとも一部を偏向させるように構成された光学的装置を意味するものと理解されたい。

光源２によって放出された光線を整形するための光学部品３は、光源２によって放出された光線の制御された投射を保証してくれる。

光を整形するための光学部品は、少なくとも２つの屈折面を備えていることが有利である。

「屈折面」によって意味するものは、異なる屈折率の２つの媒質同士を分ける界面である。

整形用光学部品は、多くとも４つの屈折面を備えるのが好ましいが、寧ろ多くとも３つの屈折面を備えるのが有利ですらある。

具体的には、光の源２が高輝度であるため、整形用光学部品が先行技術に対して簡素化され得るのである。特に、照明モジュール１によって投射される像に望まれる強度を得るのに、小さな開口で足りるのである。

かくして、容認できない収差（特に、容認できない色収差）を伴わない、施行中の法律に従った強度の鮮明な投射像を得るのに、３つの屈折面で十分なのである。

二屈折面構成においては、整形用光学部品３は、例えばレンズを備え、或いは望遠鏡を形成するように互いに対して配置され合った２つの鏡を備えさえする。

望遠鏡は、収色性であるという利点を有している。

各屈折面、或いは屈折面のうち少なくとも１つが、回折パターンを含むようにすることも可能である。

回折パターンは、色収差（ハイブリッド（複合型）ダブレット）が補正されることを可能とする。

三屈折面構成においては、図４および図５に示す第１変形例によれば、整形用光学部品が、アクロマティック（色消し）ダブレットとも呼ばれる接着式接合型ダブレットから成っている。

図４において、接着式接合型ダブレットは、平凹レンズ９と両凸レンズ１０とを備えている。

レンズ９の凹型屈折面が、両凸レンズ１０の凸型屈折面の一方と接しており、絶対値では、それらの凹面同士が同一となっている。

各レンズの直径は、約３０ｍｍである。

接着式接合型ダブレットの焦点距離は、約５０ｍｍである。

図５において、接着式接合型ダブレットは、２つの両凹レンズ１１および１２を備えている。

レンズ１１の凹型屈折面の一方が、レンズ１２の凹型屈折面の一方と接しており、それらの凹面同士が同一となっている。この形態を得るために、レンズのうちの一方が、例えばシリコーンで作られている。

図６に示すもう一つの変形例によれば、三屈折面型整形用光学部品３は、レンズ１３と鏡１４とを有している。

鏡１４は、整形用光学部品３の幾何学的収差を最小限にするためにレンズと共同して設計された非平面型折曲げ鏡である。

図６に示すように、整形用光学部品３はヒートシンク１８をも備えている。

もう一つの変形例（図示せず）によれば、整形用光学部品は、その面のうち少なくとも１つが平面でないことの好ましい、三面プリズムから成っている。

この変形例によれば、光源２の光線が、プリズムの第１面での屈折によってプリズム内へと入り込んでから、プリズムの第２面によって反射される。

次に、光線は第３面での屈折によってプリズムから出て行く。

もう一つの変形例（図示せず）によれば、整形用光学部品は３つの鏡から成る。

四屈折面構成においては、いずれも図示しない諸変形例によれば、整形用光学部品は、接着式接合型トリプレット、または非接着式接合型ダブレット、或いは寧ろ接着式接合型ダブレットと鏡、または４つの鏡、または三面プリズムと鏡、またはロンボイド（菱形）プリズムから成っている。

非接着式接合型ダブレットは、例えばガリレオ式望遠鏡やシングルガウス型レンズである。

ロンボイドプリズムは、光源２によって放出された光線が、ロンボイドの第１面での屈折を介して進入し、それからロンボイドの他の２面から１回目と２回目の反射をされることを可能とする。

次に光線は、第４面での屈折を介してプリズムから出て行く。

図７に示すもう一つの実施形態によれば、整形用光学部品は、鏡１５、入射レンズ１６、および出射レンズ１７から成っている。

光源２によって放出された光線は、鏡１５によって反射され、それからレンズ１６および１７を次々と通過する。

既に示したように、光源２が高輝度であるため、照明モジュール１によって投射される像に望まれる強度を得るのに小さな開口で足り、それにより整形用光学部品を簡素化して、その中の屈折面の数を減らすことが可能となる。

Claims (7)

1. サブミリメートル寸法の大きさの発光ロッドを備えた半導体光源と、前記光源によって放出された光線を整形するための少なくとも１つの光学部品とを具備し、前記光源は、少なくとも２つの選択的に発光可能な区域を含んでおり、それらの区域のうち少なくとも１つの発光可能な区域の輝度が、少なくとも８０Ｃｄ／ｍｍ^２より高い、自動車両の照明モジュール。
2. 前記少なくとも１つの発光可能な区域の輝度が、少なくとも１００Ｃｄ／ｍｍ^２より高い、請求項１記載の照明モジュール。
3. 前記少なくとも１つの発光可能な区域の輝度が、少なくとも１２０Ｃｄ／ｍｍ^２より高い、請求項１と請求項２のいずれかに記載の照明モジュール。
4. 光を整形するための前記光学部品が、少なくとも２つの屈折面を備えている、前記請求項のうちいずれか一項に記載の照明モジュール。
5. 前記整形用光学部品が、多くとも４つの屈折面、好ましくは多くとも３つの屈折面、より好ましくは多くとも２つの屈折面を備えている、前記請求項のうちいずれか一項に記載の照明モジュール。
6. 前記整形用光学部品が、鏡とレンズ、または接着式接合型ダブレット、または三面プリズム、または３つの鏡から成っている、前記請求項に記載の照明モジュール。
7. 前記整形用光学部品が、接着式接合型トリプレット、または非接着式接合型ダブレット、または接着式接合型ダブレットと鏡、または４つの鏡、または三面プリズムと鏡、またはロンボイドプリズムから成っている、請求項５記載の照明モジュール。

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