JP2020503647A - 自動車ヘッドライト用の導光板を有する発光モジュール - Google Patents

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Abstract

本発明は、自動車ヘッドライト用の導光板（１００）を有する発光モジュールを提供し、導光板（１００）は、光を出射するためのフロント面（１２０）と、フロント面（１２０）の反対側に位置し、第１の光ビーム（３１０）を導入するための第１の光入射面として使用されるリア面（１１０）と、導光板（１００）の側面に位置し、第２の光ビーム（２１０）を導入するための第２の光入射面として使用されるサイド面（１３０）とを含む。導光板（１００）は、そのリア面（１１０）に、第１の光ビーム（３１０）を地面の方に下向きに屈折させるための、及び第２の光ビーム（２１０）を導光板（１００）のフロント面（１２０）に向けて前方に反射させるための、多数の凹構造（１６０）を有する。本発明による全体の出力光ビームパターンは均一であるように見える。

Description

本開示は、照明システムの分野に関し、具体的には、自動車ヘッドライト用の導光板を有する発光モジュールに関する。
自動車の外部灯の傾向は、ますます均一になるというものである。自動車のテールライトを例にとると、それは点状スタイルからライトガイドスタイルに変更されており、ライトガイドスタイルは、高温部や暗い領域を見えないようにしながらも非常に近い距離から見ることを可能にする。例えば、ＤＥ１０２０７６９４Ａ１（特許文献１）は、ブレーキ光源又は方向指示光源の前に導光板を使用するブレーキランプ又は方向指示灯を提案した。第２の光源が、その光を側方から導光板内に結合する。導光板は、そのような光をリア方向へと向け直す偏向要素を含んでおり、それ故に、その導光板が、ブレーキ光源又は方向指示光源用の、一様に照らされる“ライトカーテン”となる。
しかし、自動車ヘッドランプのロービーム部分の場合、ロービーム強度に対する高い標準要件のため、均一なビーム形状を持つロービーム部分を製造することは非常に困難である。従って、自動車ヘッドランプのロービーム部分を均一にするための容易で簡便な手法を提供することが必要である。
独国特許出願公開第１０２０７６９４号明細書
本開示の目的は、ロービームを均一にするために、自動車ヘッドランプのロービーム部分の前の導光板を提供することである。
上述の目的を達成するため、本開示は、自動車ヘッドライト用の導光板を提供し、当該導光板は、光を出射するためのフロント面と、フロント面の反対側に位置し、第１の光ビームを導入するための第１の光入射面として使用されるリア面と、当該導光板の側面に位置し、第２の光ビームを導入するための第２の光入射面として使用されるサイド面とを含む。当該導光板は、そのリア面に、第１の光ビームを地面の方に下向きに屈折させるための、及び第２の光ビームを当該導光板のフロント面に向けて前方に反射させるための、複数の凹構造を有する。
この導光板は、そのリア面に、第１の光ビーム（通常はロービーム）を地面の方に下向きに屈折させるための、及び第２の光ビーム（通常は日中走行灯又はフロント車幅灯からの光ビーム）を当該導光板のフロント面に向けて前方に反射させるための、複数の凹構造を有するので、第１の光ビーム及び第２の光ビームの双方が夜間にオンにされるとき、ロービームのカットオフラインよりも上から見て、全体の出力光ビームパターンが均一であるように見える。
本開示の一実施形態によれば、導光板は、そのフロント面に、凹構造によって反射された第２の光ビームを拡散させるための複数の拡散構造を有し、複数の凹構造は、第２の光ビームを複数の拡散構造に向けて前方に反射するように構成されている。
本開示の一実施形態によれば、複数の凹構造の各々は、角柱形構造、角錐形構造又は楔形構造である。
本開示の一実施形態によれば、角錐は四角錐であり、角柱は三角柱である。
本開示の一実施形態によれば、三角柱は、２つの底面に垂直な三つの側面を有する直立三角柱である。
本開示の一実施形態によれば、直立三角柱の第１側面と第２側面との間の角度は９０°である。
本開示の一実施形態によれば、直立三角柱の第１の側面が、導光板のリア面に沿って延在している。
本開示の一実施形態によれば、直立三角柱の２つの底面の各々が、第１の直角辺及び第２の直角辺を有する三角形を有し、第１の直角辺の長さが、第２の直角辺の長さ以上である。
本開示の他の一実施形態によれば、第１の直角辺の長さは、第２の直角辺の長さの約０．８−２．５倍である。
本開示の更なる他の一実施形態によれば、複数の凹構造及び複数の拡散構造は、それぞれ、複数列に等間隔に配置され、各列の凹構造の鉛直方向の大きさ及び高さ位置が、対応する列の拡散構造の鉛直方向の大きさ及び高さ位置に実質的に等しい。
従って、本開示は、上述の導光板と、導光板のリア面の後方に距離を置いて位置付けられた第１の照明ユニットと、導光板のサイド面の側方に位置付けられた第２の照明ユニットと、を有する自動車ヘッドライト用の発光モジュールを提供する。
本開示の一実施形態によれば、第１の照明ユニットは、自動車ヘッドライトのロービーム照明ユニットであり、第２の照明ユニットは、自動車ヘッドライトの日中走行灯照明ユニット又はフロント車幅灯照明ユニットである。
本開示の一実施形態によれば、第１の照明ユニットは、第１の光源と、該第１の光源の光ビームを導光板のリア面に垂直な方向に向け直す第１の反射器とを有し、第２の照明ユニットは、第２の光源と、該第２の光源の光ビームを導光板のサイド面に垂直な方向に向け直す第２の反射器とを有する。
本開示の他の一実施形態によれば、第２の照明ユニットは、第２の照明ユニットから放たれる光ビームが、第２の照明ユニットに面する凹構造の側面で全反射されることができるように構成される。
本開示の更なる他の一実施形態によれば、導光板はＰＭＭＡからなり、第２の照明ユニットは、第２の照明ユニットから放たれる光ビームが、第２の照明ユニットに面する凹構造の側面に、４２°よりも大きい入射角で当たることができるように構成される。
以下、図面を参照して、本開示の導光板及び発光モジュールの具体的な実施形態を例示的に説明する。また、断っておくべきことには、この説明は本開示をいかようにも限定するものではない。図面は以下を含む。
図１−３は、本開示の一実施形態に従った導光板の斜視図である。 図１−３は、本開示の一実施形態に従った導光板の斜視図である。 図１−３は、本開示の一実施形態に従った導光板の斜視図である。 導光板の凹構造の詳細を示す図１の部分拡大図である。 図３の側面図である。 本開示の一実施形態に従った光伝播経路を示す模式図である。 第２の光入射面の詳細を示す図１の部分拡大図である。 本開示の一実施形態に従った全体の出力光ビームパターンを示している。
図１−７に示すように、本開示の一実施形態によれば、自動車ヘッドライト用の導光板１００が、自動車ヘッドランプのロービーム照明ユニット（図示せず）の前に配設される。導光板１００は、光を出射するためのフロント面（前面）１２０と、フロント面１２０の反対側に位置し、第１の光ビーム３１０を導入するための第１の光入射面として使用されるリア面（後面）１１０と、導光板１００の側面に位置し、第２の光ビーム２１０を導入するための第２の光入射面として使用されるサイド面（側面）１３０とを含む。導光板１００は、そのリア面１１０に、第１の光ビーム３１０を地面の方に下向きに屈折させるための（図６参照）、及び第２の光ビーム２１０を導光板１００のフロント面１２０に向けて前方に反射させるための、複数の凹構造１６０を有する。
導光板１００のフロント面１２０は、凹構造１６０の表面“ｂｆｇｃ”によって反射された第２の光ビーム２１０をそこで拡散させるための複数の拡散構造１７０を有する。複数の凹構造１６０は、その表面“ｂｆｇｃ”によって、第２の光ビーム２１０を複数の拡散構造１７０に向けて前方に反射するように構成される。複数の拡散構造１７０は、導光板１００のフロント面１２０に配置された印刷されたドット、突起、溝又は凹部とし得る。
凹構造１６０は、加圧下での注入プロセスによって製造されることができる。凹構造１６０は各々、角柱形構造、角錐形構造（例えば四角錐など）又は楔形構造とし得る。図４を参照するに、ここでは三角柱を一例として採っている。この三角柱は、２つの底面“ａｂｃ”及び“ｅｆｇ”に対して垂直な３つの側面“ａｅｆｂ”、“ａｅｇｃ”及び“ｂｆｇｃ”を持つ直立三角柱である。直立三角柱の第１の側面“ａｅｆｂ”と第２の側面“ａｅｇｃ”との間の角度は、容易な製造のために９０°とし得る。直立三角柱の第１の側面“ａｅｆｂ”は、導光板１００のリア面１１０に沿って延在している。直立三角柱の２つの底面“ａｂｃ”及び“ｅｆｇ”は各々、第１の直角辺“ａｂ”、“ｅｆ”と第２の直角辺“ａｃ”、“ｅｇ”とを有する三角形を有し得る。第２の光ビーム２１０に関するＴＩＲ（全反射）条件の形成を容易にするため、第１の直角辺“ａｂ”、“ｅｆ”の長さは、第２の直角辺“ａｃ”、“ｅｇ”の長さの０．８倍以上である。例えば、第１の直角辺“ａｂ”、“ｅｆ”の長さは、第２の直角辺“ａｃ”、“ｅｇ”の長さの０．８倍から２．５倍である。
好ましくは、複数の凹構造１６０及び複数の拡散構造１７０は、それぞれ、複数列に等間隔に配置され、各列の凹構造１６０の鉛直方向の大きさ及び高さ位置が、対応する列の拡散構造１７０の鉛直方向の大きさ及び高さ位置に実質的に等しい。また、導光板１００の厚さ、すなわち、フロント面１２０からリア面１１０までの寸法は、好ましくは、第１の光ビーム３１０を屈折させるのに十分な大きさに構成される。結果として、眩しさ（グレア又はダズリング）が抑制又は回避され得る。
動作において、第１の光ビーム３１０及び第２の光ビーム２１０の双方が夜間にオンにされるとき、一方では、ここではロービームである第１の光ビーム３１０のうち一部の光が、導光板１００のリア面１１０で凹構造１６０に当たり、そして、凹構造１６０の側面“ｂｆｇｃ”を介して地面へと下向きに屈折されることになり、従って、それらはロービームのカットオフラインよりも上には行かず、また、導光板１００のフロント面１２０で上記複数の拡散構造に当たらないことになり、他方では、第２の光ビーム２１０が、凹構造１６０によってフロント方向へと反射され、そして、導光板１００のフロント面１２０で拡散構造１７０によって拡散されることになる。これら２つの経路の光は、均一なビームパターンを作り出すのを助けることができる。従って、全体の出力光ビームパターンは、近距離でカットオフラインよりも上から見るときには多数のドットとして現れ、ある一定の距離を置いて見るときには完全に均一に現れ得る。そうでなく、日中に第２の光ビーム２１０のみがオンにされるときには、第２の光ビーム２１０が、凹構造１６０によってフロント方向へと反射され、そして、フロント面１２０で拡散構造１７０によって光ビーム２３０へと拡散されることになる。その出力光ビームパターンは依然として均一であることができ、近距離でカットオフラインよりも上から見るときには多数のドットとして現れ、ある一定の距離を置いて見るときには完全に均一に現れ得る。
本発明に従った自動車ヘッドライト用の発光モジュールは、上述の導光板１００と、導光板１００のリア面１１０の後方に距離を置いて位置付けられた第１の照明ユニット（図示せず）と、導光板１００のサイド面１３０の側方に位置付けられた第２の照明ユニット２００（図７参照）とを含む。
第１の照明ユニットは、例えば、自動車ヘッドライトのロービーム照明ユニットであり、第２の照明ユニット２００は、例えば、自動車ヘッドライトの日中走行灯照明ユニット又はフロント車幅灯照明ユニットである。
第１の照明ユニットは、第１の光源と、該第１の光源の光ビームを導光板１００のリア面１１０に垂直な方向に向け直す第１の反射器とを有し、第２の照明ユニット２００は、第２の光源（図示せず）と、該第２の光源の光ビーム２１０を導光板１００のサイド面１３０に垂直な方向に向け直す第２の反射器（図示せず）とを有する。
第２の照明ユニットは、第２の照明ユニット２００から放たれる光ビーム２１０が、第２の照明ユニット２００に面する凹構造１６０の側面“ｂｆｇｃ”で全反射されることができるように構成される。
導光板１００の材料は、ＰＭＭＡ（アクリル）、ＰＣ（ポリカーボネート）又はＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）とし得る。ＰＭＭＡを例に採るに、第２の照明ユニット２００から放たれる光ビーム２１０が凹構造１６０の側面“ｂｆｇｃ”に４２°よりも大きい入射角で当たるように第２の照明ユニット２００が構成される場合に、光ビーム２１０が導光板１００のフロント面１２０に向けて全反射されることになる。
従来技術と比較して、この導光板は、そのリア面に、第１の光ビーム（通常はロービーム）を地面の方に下向きに屈折させるための、及び第２の光ビーム（通常は日中走行灯又はフロント車幅灯からの光ビーム）を当該導光板のフロント面に向けて前方に反射させるための、複数の凹構造を有するので、第１の光ビーム及び第２の光ビームの双方が夜間にオンにされるとき、ロービームのカットオフラインよりも上から見て、全体の出力光ビームパターンが均一であるように見える。
しかしながら、理解されるべきことには、たとえ、本発明の数多くの特徴及び利点が、本発明の構造及び機能の詳細と共に、以上の説明に記載されているとしても、本開示は単に例示的なものであり、細部において、特に、部分ぶぶんの形状、サイズ、数、及び配置に関して、添付の請求項が表現される用語の広い一般的な意味によって示される完全なる範囲までの本発明の原理内で、変更が為され得る。例えば、図に示されるような長方形の形状以外に、導光板１００は他の形状も採用することができ、凹構造１６０及び拡散構造１７０のサイズ及び深さは、光の外観が均一になることを確保するように、所望に応じて変更されることができる。
なお、上述の実施形態は、本発明を限定するものではなく、例示するものであり、当業者は、添付の請求項の範囲から逸脱することなく、代わりの実施形態を設計することができるであろう。
請求項において、単語“有する”は、請求項中又は説明中に列挙されていない要素又はステップの存在を排除するものではない。要素の前の単語“ａ”又は“ａｎ”は、そのような要素が複数存在することを排除するものではない。幾つかのユニットを列挙する装置クレームにおいて、それらのユニットのうちの幾つかが、ハードウェア又はソフトウェアの１つの同一の品目によって具現化されることができる。第１、第２、第３などの単語の使用は、何らかの順序付けを指し示すものではない。これらの単語は、単に名称として解釈されるべきである。
他に定義されない限り、本明細書において使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する分野の当業者によって一般的に理解される意味を有する。
１００ 導光板
１１０ 導光板のリア面（後面）
１２０導光板のフロント面（前面）
１３０導光板のサイド面（側面）
１６０ 凹構造
１７０ 拡散構造
２００ 第２の照明ユニット
２１０ 第２の光ビーム
２３０ 拡散構造１７０での拡散後の光ビーム
３１０ 第１の光ビーム
ａ、ｂ、ｃ、ｅ、ｆ、ｇ 角柱の頂点

Claims (14)

  1. 自動車ヘッドライト用の発光モジュールであって、
    導光板と、
    前記導光板のリア面の後方に距離を置いて位置付けられた第１の照明ユニットと、
    前記導光板のサイド面の側方に位置付けられた第２の照明ユニットと
    を有し、
    前記導光板は、
    光を出射するためのフロント面、
    前記フロント面の反対側に位置し、前記第１の照明ユニットによって放たれる第１の光ビームを導入するための第１の光入射面として使用される前記リア面、及び
    前記導光板の側面に位置し、且つ前記第２の照明ユニットによって放たれる第２の光ビームを導入するための第２の光入射面として使用される前記サイド面
    を有し、
    前記導光板は、その前記リア面に、前記第１の光ビームを地面の方に下向きに屈折させるための、及び前記第２の光ビームを前記導光板の前記フロント面に向けて前方に反射させるための、複数の凹構造を有する、
    発光モジュール。
  2. 前記導光板は、その前記フロント面に、前記凹構造によって反射された前記第２の光ビームを拡散させるための複数の拡散構造を有し、前記複数の凹構造は、前記第２の光ビームを前記複数の拡散構造に向けて前方に反射するように構成されている、請求項１に記載の発光モジュール。
  3. 前記複数の凹構造の各々は、角柱形構造、角錐形構造又は楔形構造である、請求項２に記載の発光モジュール。
  4. 前記角錐は四角錐であり、前記角柱は三角柱である、請求項３に記載の発光モジュール。
  5. 前記三角柱は、２つの底面に垂直な三つの側面を有する直立三角柱である、請求項４に記載の発光モジュール。
  6. 前記直立三角柱の第１の側面と第２の側面との間の角度は９０°である、請求項５に記載の発光モジュール。
  7. 前記直立三角柱の前記第１の側面が、前記導光板の前記リア面に沿って延在している、請求項６に記載の発光モジュール。
  8. 前記直立三角柱の前記２つの底面の各々が、第１の直角辺及び第２の直角辺を有する三角形を有し、前記第１の直角辺の長さが、前記第２の直角辺の長さの０．８倍以上である、請求項６に記載の発光モジュール。
  9. 前記第１の直角辺の長さは、前記第２の直角辺の長さの約０．８−２．５倍である、請求項８に記載の発光モジュール。
  10. 前記複数の凹構造及び前記複数の拡散構造は、それぞれ、複数列に等間隔に配置され、各列の前記凹構造の鉛直方向の大きさ及び高さ位置が、対応する列の前記拡散構造の鉛直方向の大きさ及び高さ位置に実質的に等しい、請求項２乃至９のいずれか一項に記載の発光モジュール。
  11. 前記第１の照明ユニットは、前記自動車ヘッドライトのロービーム照明ユニットであり、前記第２の照明ユニットは、前記自動車ヘッドライトの日中走行灯照明ユニット又はフロント車幅灯照明ユニットである、請求項２乃至９のいずれか一項に記載の発光モジュール。
  12. 前記第１の照明ユニットは、第１の光源と、該第１の光源から放たれる前記第１の光ビームを前記導光板の前記リア面に垂直な方向に向け直す第１の反射器とを有し、
    前記第２の照明ユニットは、第２の光源と、該第２の光源から放たれる前記第２の光ビームを前記導光板の前記サイド面に垂直な方向に向け直す第２の反射器とを有する、
    請求項２乃至９のいずれか一項に記載の発光モジュール。
  13. 前記第２の照明ユニットは、前記第２の照明ユニットから放たれる前記第２の光ビームが、前記第２の照明ユニットに面する前記凹構造の側面で全反射されるように構成される、請求項２乃至９のいずれか一項に記載の発光モジュール。
  14. 前記導光板はＰＭＭＡからなり、前記第２の照明ユニットは、前記第２の照明ユニットから放たれる前記第２の光ビームが、前記第２の照明ユニットに面する前記凹構造の側面に、４２°よりも大きい入射角で当たるように構成される、請求項２乃至９のいずれか一項に記載の発光モジュール。
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