JP4763773B2 - 自動車用前照灯 - Google Patents

Description

本発明は自動車用前照灯に関する。

背景技術
米国特許明細書第６６０１９８２号明細書には自動車用前照灯が開示されている。

本発明の解決すべき課題は、特に長寿命の自動車用前照灯を提供することである。また本発明の解決すべきさらなる課題は、多岐に亘る使用が可能な自動車用前照灯を提供することである。その上さらに解決すべき課題は、特に可変の放射特性を備えた自動車用前照灯を提供することである。

少なくとも１つの実施形態によれば、自動車用前照灯は発光用の少なくとも２つのモジュールを有している。すなわちこのことは自動車用前照灯の中に発光に適した少なくとも２つの構成部材が含まれていることを意味している。これらのモジュールとは例えば個別の光源であってもよいし、光学的構成要素が従属した光源であってもよい。

有利にはこれらの発光用モジュールの各々がそれぞれ１つの放射特性を有している。ここではモジュールの放射特性とは、当該モジュールから発せられた光の空間的な強度ないし輝度分布であるものと理解されたい。例えば１つのモジュールは円錐形の放射特性を有していてもよい。このことは、空間においてモジュールから放射された光の同様な強度ないし輝度面が円錐の形を形成することを意味する。その他にも多種多様なモジュールの放射特性が可能である。

自動車用前照灯の少なくとも１つの実施形態によれば、前照灯のモジュールの少なくとも１つの放射特性が、前照灯に割当てられる基本システム内で可動である。前照灯に割当てられる基本システムとはここでは前照灯に固定的に結合されている基本システムと理解されたい。前照灯の一部、例えばヘッドランプハウジングなどはこの基本システム内に位置固定されている。自動車用の前照灯のケースではこの基本システムは例えば自動車のボディに固定的に結合されていてもよい。

モジュールの放射特性は前照灯に割当てられる基本システム内で可動である。有利にはこのモジュールの放射特性は基本システム内で例えばシフト可能であったり及び／又は回転可能であったりする。

ここでいう可動とは、モジュールの放射特性を所定の形態で動かすことができるものと理解されたい。それによりモジュールの放射特性は前照灯適用の必要性に応じて所期のように適応化させることが可能となる。このことは前照灯全体が移動している間に、すなわち例えば自動車が走行しているときに行うこともできる。そのためモジュールの放射特性の移動によって例えば所定の交通状況に反応することが可能となる。

自動車用前照灯の少なくとも１つの実施形態によれば、自動車用前照灯が少なくとも２つの発光用モジュールを有しており、これらのモジュールのうちの少なくとも１つの放射特性は、前照灯に割当てられる基本システム内で可動である。

自動車用前照灯の少なくとも１つの実施形態によれば、自動車用前照灯のモジュールは相互に異なる放射特性を有している。すなわち前照灯の少なくとも２つのモジュールが、相互に異なる放射特性を有する光を発生するのに適していることを意味する。異なる放射特性のモジュールは例えば異なった交通状況や異なった走行条件に対して用いられる。そのため一方のモジュールは特に狭幅な放射特性を有することができ、そのような特性のもとでは空間において光を比較的狭い角度領域に集中させることができる。それに比べてもう一方のモジュールは広幅な放射特性有することができ、このような特性のもとではより広い角度の空間領域を照らすことができる。その上さらにこの前照灯は別の放射特性のモジュールを有していてもよいし、それぞれが同じ放射特性の多数のモジュールを有していてもよい。

自動車用前照灯の少なくとも１つの実施形態によれば、少なくとも２つのモジュールの放射特性が、自動車用前照灯の１つの共通の放射特性に重畳される。このことは、当該モジュールが例えば次のように作動されることを意味する。すなわちそれが観察者にとって同時的な光として現われるように作動する。このことはそれらのモジュールが同時に作動されることによって達成される。それによりこれらのモジュールは同じ時点で光を放射する。しかしながらモジュールを高い周波数でクロック制御して交互に作動させることも可能である。その場合個々のモジュールの放射特性は有利には次のように配向される。すなわちそれらが少なくとも空間のところどころにおいて交差し、それに伴って少なくともところどころで重畳するように配向される。すなわち有利には遠視野において、観察者と前照灯との間の間隔が例えば前照灯の寸法に比べて大きいときには、モジュールの放射特性が前照灯の共通の放射特性に重なる。

この自動車用前照灯はとりわけ次のような考えをもたらす。すなわち比較的少ないモジュールの適用で前照灯モジュールの放射特性の重畳に基づき多くの様々な交通状況や走行状況にマッチさせることが可能となることである。個々のモジュールの放射特性の移動と調光並びに種々異なるモジュールの作動及び種々異なるモジュールの放射特性の重畳によって、状況に合わせた前照灯放射特性のモデリングが可能となる。

それにより前照灯の放射特性は例えば天候特性や環境（市街地、一般道、高速道など）、自動車の照明特性や方向変換、及び／又は自動車の傾きなどに適応化させることが可能となる。さらに車両が右側通行で運転されているのか若しくは左側通行で運転されているのか応じて適応化を実施することも可能である。

少なくとも１つの実施形態によれば、前照灯の１つのモジュールは１つの光源と１つのモジュール光学系を有する。有利には、前照灯の各モジュールは１つの光源と１つのモジュール光学系を有する。前記モジュール光学系は例えば光源と固定的に接続される。

またモジュール光学系は有利には次のように光源に後置接続される。すなわち光源から放射される光の少なくとも大部分が当該モジュール光学系を通って出射するように配置される。抑制された光の少なくとも一部は当該モジュール光学系によって光学的に影響を受ける。前述のモジュール光学系とは例えば光反射性の光学的構成要素若しくは光屈折性の光学的構成要素であってもよいし、あるいはこれらの光学的構成要素の組合わせであってもよい。

有利には前記モジュール光学系は、当該モジュール光学系に入射する光の発散を当該光学系の透過の際に低減させるのに適している。すなわち光源から発せられた光は例えばモジュール光学系によって次のように制御される。すなわちその出射の際の発散が当該モジュール光学系への入射前よりも少なくなるように制御される。その上さらに有利には前記モジュール光学系は出射光の光分布を所定のように生じさせるのにも適している。

本発明による自動車用前照灯の少なくとも１つの実施形態によれば、モジュール光学系がさらに図示されていない光学的コンセントレータの形式に従って形成される。この場合は光源が当該光学的コンセントレータの本来の光出射面に配置される。その箇所において光源からの光は当該コンセントレータに入力結合され、それによってこの光学的コンセントレータは反対方向に透過させる。

モジュール光学系は有利には光源が配置されているモジュール光学系の光入射面と光出射面を接続させる側面を有している。有利にはこの光入射面は光出射面よりも小さい面積を有している。光入射面を通って入力結合された光の少なくとも一部は前記側面において反射され、そのようにして光出射面へ導かれる。前記側面の形状はこの場合次のように選定されてもよい。すなわち光出射面において、あるいはこの光出射面に平行に延在する平面内に所望の光密度分布が生じるように選定されてもよい。すなわち光は光出射面において光出射面全体に亘って非均質的に分散して放射されるのではなく、光密度が他の光出射面の領域よりも大きい光出射面の領域が存在するように放射される。このようにすれば、モジュールの所望の放射特性を変調することが可能となる。それにより既にモジュールの光出射面において例えば特別に明るい領域を定めることができ、それによって明暗移行部を顕著にさせることができる。

本発明による自動車用前照灯の少なくとも１つの実施形態によれば、１つのモジュールのモジュール光学系が少なくともところどころで、以下の少なくとも１つの光学的構成要素、すなわち
ＣＰＣ（Compound Elliptic Concentrator）
ＣＥＣ（Compound Elliptic Concentrator）
ＣＨＣ（Compound Hyperbolic Concentrator）
の形式に従って形成され得る。
すなわち、モジュール光学系の側面は少なくともところどころでこれらの光学的構成要素の形式に従って形成される。

さらにモジュール光学系は少なくともところどころで平坦な側面か若しくは回転体の側面を有していてもよい。このようにしてモジュール光学系は少なくとも所々でピラミッド形若しくは円錐形の光学系の形式に従って形成され得る。

さらに前記モジュール光学系の側面は、任意形態の面、例えばより高いオーダーの湾曲部を備えた任意形状面を含んでいてもよい。

本発明による自動車用前照灯の少なくとも１つの別の実施形態によれば、１つのモジュールの光源が少なくとも１つの発光ダイオードチップを有する。有利には前記光源は複数の光ダイオードチップを含んでいる。この光源はさらに有利には、観察者にとって白色に輝く光の放射に適している。

それに対して疑わしい場合にはＩＥＣ規格の"白色"が参照される。

すなわち前記光源は例えば放射される光が白色光に混合される発光ダイオードチップを含んでいる。さらにそのような光源の発光ダイオードチップには発光変換材料が後続配置されていてもよい。発光ダイオードチップから発せられた電磁ビームの少なくとも一部は、当該発光変換材料によって他の波長の光に変換される。発光ダイオードから放射された光の未変換成分並びに周波数変換される成分が白色光に混合される。

有利には各発光ダイオードチップは、連続動作中に少なくとも２０ｌｍの光束を生成するのに適している。例えば前記光源は少なくとも４つの前記形式の発光ダイオードチップを含み、それによって各モジュールは、連続動作中に少なくとも１００ｌｍの光束を生成するのに適する。

少なくとも１つの実施形態によれば、モジュール光学系のビーム入射口が、モジュールに割当てられた発光ダイオードチップの総ビーム解放面ないし総ビーム出力結合面よりも最大で２倍の大きさの断面を有している。前記総ビーム出力結合面は、モジュールに割当てられている個々の発光ダイオードチップのビーム出力結合面の和によって定められる。有利には前記ビーム入射口の面積は、モジュールに割当てられている発光ダイオードチップの総ビーム出力結合面よりも最大で１.５倍の大きさ、有利には１.２５倍の大きさである。

この種の小さな光入射面は、光が放たれる空間角度を発光ダイオードチップのビーム出力結合面近傍において可及的に縮小させ得る。そこでは発光ダイオードチップから発せられた円錐ビームの断面が特に小さくなる。このことは最適なエタンデュー値（Etendue value）を有する構成部材の構造を可能にさせる。すなわち可及的に高いビーム強度が可及的に小さな面積に投射されることを意味する。

本発明による自動車用前照灯の少なくとも１つの実施形態によれば、自動車用前照灯の１つのモジュールの少なくとも一部が当該前照灯に割当てられている基本システム内で可動である。このようにしてモジュールの放射特性を前照灯の基本システム内で動かすことが達成される。

前照灯の基本システム内でのモジュールの移動にはモジュールの並進移動や回転移動が含まれる。この場合前照灯の基本システム内では既に前述したように、前照灯に割当てられている基本システム内に固定された前照灯の一部に対して相対的な移動が行われることを意味する。例えば前記モジュールは前照灯のケーシングに対して相対的に、若しくは前照灯が設けられている自動車のボディに対して相対的に移動可能である。

本発明による自動車用前照灯の少なくとも１つの別の実施形態によれば、モジュールが回転可能に支承されている。すなわちこのモジュールは少なくとも１つの軸線、例えば当該モジュールを貫いて延在している軸線周りで回転可能である。このモジュールの回転に基づいて前照灯の基本システム内でのモジュールの放射特性の移動が行われる。

本発明による自動車用前照灯の少なくとも１つの別の実施形態によれば、モジュールが、対応する３つの主要軸ないし主要軸線周りで回転可能に支承されている。これらの３つの主要軸線はこの場合相互に垂直に延在し、さらに例えばモジュールの一点において交差している。有利には前記主要軸線の１つ（モジュール長手軸線）がモジュールのメイン照射方向に対して平行に延在している。すなわち、光が最大強度でモジュール光学系の光出射面を通って出射する方向に対して平行に延在している。

本発明による自動車用前照灯の少なくとも１つの別の実施形態によれば、モジュール光学系の位置が光源に対して相対的に可変である。例えばモジュール光学系は光源に対して相対的にシフト可能若しくは回転可能であってもよい。このようにすれば、モジュールの放射特性を動かすことが可能となる。

さらに少なくとも１つの実施形態によれば、前照灯がステッピングモーターを有している。このステッピングモーターは、モジュールの放射特性を規定的に動かすのに適している。このステッピングモーターは前照灯に割当てられている基本システム内での放射特性を所定の角度分だけ回転させるためにも、あるいは放射特性を所定の区間分だけシフトさせるためにも設けることが可能である。例えばステッピングモーターは、前照灯のモジュールを軸線周りで回転させるために設けてもよい。さらに場合によっては付加的なステッピングモーターを用いることによってモジュール光学系をモジュールの光源に対して相対的に回転させることも可能である。その際ステッピングモーターは回転角度がステッピングモーターの最小回転角度の数倍分である場合には、所定の回転角度を複数のステップに亘って達成することが可能である。このステッピングモーターの最小回転角度は有利には最大で１°である。

その上さらに前照灯の各モジュールには、異なる軸線周りで回転させるために複数のステッピングモーターが割当てられている。

本発明による自動車用前照灯の少なくとも１つの別の実施形態によれば、前照灯はレバーシステムを含んでいる。このレバーシステムは、モジュールの放射特性を規定的に動かすのに適している。このレバーシステムを用いることによって、放射特性を、前照灯に割当てられている基本システムに対して相対的に回転移動させたり並進移動させることが可能となる。例えばレバーシステムを用いることによりモジュール若しくはモジュール光学系を光源に対して相対的に回転されることが可能となる。

本発明による自動車用前照灯の少なくとも１つの別の実施形態によれば、自動車用前照灯は、モジュールに後置接続されている光学的構成要素を有している。例えば全てのモジュールには１つの共通の光学的構成要素が後置接続されていてもよい。有利にはこの光学的構成要素は複数のモジュールに次のように後置接続されている。すなわちこれらのモジュールから放射される光の少なくとも一部が当該光学的構成要素を通って出射し、それによって制御されるように後置接続されている。

有利には前記光学的構成要素は投射レンズを含んでいる。特に有利には前記モジュールの少なくとも１つの光出射面が、投射レンズの収束面内に存在している。このようにしてモジュール光学系の光出射面における光密度分布が、照明すべき面上にて非常に鮮鋭に結像される。

本発明による自動車用前照灯の少なくとも１つの別の実施形態によれば、前記前照灯の複数のモジュールのうちの少なくとも１つの位置が投射レンズに対して相対的に変更可能である。このようにして例えば投射レンズの収束面からの若しくは収束面へのモジュールのビーム出射面又はその一部が移動される。それにより例えば、法規及び／又はデザイン要求に沿った光密度分布の投影における明暗移行部の設定が可能となる。このことは交通状況及び走行条件へのモジュールの放射特性のさらなる適応化を可能にする。

以下ではこれまでに説明してきた自動車用前照灯を複数の実施例とそれに所属する図面に基づいて詳細に説明していく。なおこれらの実施例と図面中において同じ構成要素若しくは同じ機能の構成要素には同じ符号が用いられている。また図示の構成要素は必ずしも縮尺通りに示されているわけではなく、一部の構成要素はその理解を助けるために拡大して示されている。詳細には、
図１は本発明の第１実施例によるモジュールの放射特性の投影における光強度分布を概略的に示した図であり、
図２は、本発明の第２実施例によるモジュールの放射特性の投影における光強度分布を概略的に示した図であり、
図３は、本発明の第３実施例によるモジュールの放射特性の投影における光強度分布を概略的に示した図であり、
図４Ａは、本発明の第４実施例によるモジュールの放射特性の投影における光強度分布を概略的に示した図であり、
図４Ｂは、本発明の第４実施例によるモジュールの長手軸周りで回転させた放射特性の投影を示した図であり、
図４Ｃは、本発明の第４実施例によるモジュールの長手軸周りで回転させた放射特性の投影を示した図であり、
図５Ａは、本発明の第１及び第４実施例によるモジュールの放射特性の重畳における光強度分布を概略的に示した図であり、
図５Ｂは、本発明の第２及び第４実施例によるモジュールの放射特性の重畳における光強度分布を概略的に示した図であり、
図５Ｃは、本発明の第２、第３及び第４実施例によるモジュールの放射特性の重畳における光強度分布を概略的に示した図であり、
図５Ｄは、本発明による第４実施例の第２及び第３モジュールによるモジュールの放射特性の重畳における光強度分布を概略的に示した図であり、
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の第２及び第４実施例によるモジュールの放射特性の重畳における概略的な光強度分布を示した図であり、
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の第２及び第４実施例によるモジュールの放射特性の重畳における概略的な光強度分布を示した図であり、
図８Ａ及び図８Ｂは、モジュールを長手軸周りで回転させるためのレバーシステムを示した図であり、
図９は、１つのモジュールの概略的な透視図を示したものであり、
図１０Ａは、モジュール光学系の第１実施例の概略的な透視図を示したものであり、
図１０Ｂは、モジュール光学系の第１実施例の概略的な断面図を示したものであり、
図１１Ａは、モジュール光学系の第２実施例の概略的な透視図を示したものであり、
図１１Ｂは、モジュール光学系の第２実施例の概略的な断面図を示したものであり、
図１２Ａは、モジュールの光源の実施例の概略的な透視図を示したものであり、
図１２Ｂは、モジュール光学系を備えたモジュールの光源の実施例の概略的な断面図を示したものであり、
図１３は、モジュールと光学的構成要素を備えた前照灯の概略的な透視図を示したものである。

実施例
図１から図４には光を発生するためのモジュールの種々異なる実施例における光強度分布が示されている。これらの光強度分布は、例えばモジュールから放射された光による測定スクリーンの照明によって得られるものである。

この測定スクリーンは、当該のモジュールが集積されている前照灯前方に広い間隔をあけて置かれている。この測定スクリーンの基準面はモジュールに従属的に配置された投射レンズ６０の光軸６１に対して垂直方向に延在している（図１３参照）。すなわちこの図示の光強度分布は、遠視野におけるそのつどのモジュールの放射特性の平面的な投影若しくはそのつどのモジュールの放射特性の重畳の平面的な投影である。このことは前照灯と測定スクリーンの間の間隔が前照灯の寸法に比べて大きいことを意味する。図１から図７におけるｘ軸とｙ軸はそれぞれ水平方向ないし垂直方向への光強度分布の膨張を任意の単位で表している。ｘ＝０における分離ライン１２は交通方向を相互に分離している。すなわち右側通行の場合には、対向交通の側がモジュールから測定スクリーンに向かって分離ライン１２の左方に存在している。

図１には、光を発生するための第１のモジュール１の光強度が測定スクリーンへのモジュール１の放射特性の投影から得られるように概略的に示されている。図１中の外形線ないし輪郭線は、一定の光強度の特性曲線であり、種々異なる光強度の領域（１ａ〜１ｆ）を区切っている。最大の光強度は当該実施例では約３５００ｃｄである。図中の１ａの領域には少なくとも３０００ｃｄの光強度が存在し、１ｂの領域には少なくとも１０００ｃｄの光強度が存在し、１ｃの領域には少なくとも３００ｃｄの光強度が存在し、１ｄの領域には少なくとも１００ｃｄの光強度が存在し、１ｅの領域には３０ｃｄの光強度が存在し、１ｆの領域には少なくとも１０ｃｄの光強度が存在する。つまり光強度はｘ＝０の中央から出発して光強度分布の周縁に向けて減衰している。明暗移行部１３は少なくとも所々で水平線１１に沿って延在している。この水平線１１はｙ＝０として任意に定められる。図２〜図４のモジュールの光強度分布に比べてこの図１のモジュールは、比較的幅広な拡散した放射特性の結果として幅広な比較的拡散した光強度分布を示している。そのようなモジュール１は例えば自動車用前照灯の市街地照明用回路の基本モジュールとして用いられる。すなわちモジュール１の放射特性は、特に車両の速度が比較的低い場合に周囲を比較的良好に照明するのに適している。このことは例えば車両の近視野における空間、つまり車両近傍の空間が非常に良好に照明されることを意味する。

図２には光を発生するための第２のモジュール２の光強度分布が概略的に示されている。この実施例における最大光強度分布は約８０００ｃｄである。領域２ａ〜２ｆの区分けは、図１における区分けに相応している。図１のモジュールに比べて図２はそれほど広幅な光強度分布ではない。つまりここでの光強度は、より小さなｘ値ないしはｙ値のもとでは１０ｃｄ以下の値に低下する。さらに光強度分布の中央（ｘ＝０，ｙ＝−５）に光強度が集中している。すなわち最大の照明領域は比較的小さな面積を占めている。つまりここでのモジュール２は、図１のモジュールによる放射特性に比べて集中した放射特性を示しており、さらに拡散も少ない。モジュール２は例えばロービーム用の基本モジュールとして利用し得る。

図３は光を発生するための第３のモジュール３の光強度分布を概略的に示している。領域３ａは、少なくとも１００００ｃｄの光強度を有する最大光強度の領域を表している。図３の実施例では最大光強度は約１６０００ｃｄになる。光強度分布の領域３ａ〜３ｆは、少なくとも３０００ｃｄ（領域３ｂ）〜少なくとも３０ｃｄ（領域３ｆ）の光強度に結び付けられる。図２のモジュールの放射特性と比べてモジュール３は、光強度のさらなる集中を表している。このモジュール３はハイビーム用の基本モジュールとして利用され得る。

図４Ａは光を発生するための第４のモジュールの概略的な光強度分布を示している。領域４ａは少なくとも１００００ｃｄの光強度を有する最大光強度領域を表している。ここでは最大光強度は約２１０００ｃｄとなる。領域４ｂ〜４ｆにおける光強度のさらなる区分けは図３における区分けに相応する。モジュール４は非常に強く集中した放射特性を有している。それ故にモジュール４は有利には前照灯の種々の作動設定のためのいわゆるホットスポットモジュール５として利用される。

有利には図４Ｂと図４Ｃに示されているように、モジュール４の放射特性はモジュールの長手軸３１周りで回転可能である（これについては図９も参照）。放射特性の回転は、例えばモジュール長手軸３１周りの全モジュールの回転によって行われてもよい。図４Ｂは放射特性の角度＋φ分だけの放射特性の回転を示し、図４Ｃは角度−φ分だけの放射特性の回転を表している。この場合の角度φは例えば１５°であってもよい。

図５Ａはモジュール１と４の放射特性の重畳における光強度分布を概略的に表している。つまりモジュール１とモジュール４は、観察者にとって同時に発せられた光として写る。それらの放射特性は重畳されている。このことは結果としてモジュール１と４の光強度分布が空間的に加算された図示のような測定スクリーン上の光強度分布となる。

図５Ａの実施例ではホットスポットモジュール４の放射特性は例えば＋１５°だけ回転されている。それによりこのモジュール４の放射特性は、次のようにモジュール１の放射特性に重畳する。すなわち右側通行のケースにおいては対向車交通側（分離ライン１２の左側）に明暗移行部１３の水平線が生じ続けるように重畳する。自車の交通側（分離ライン１２の右側）では明暗移行部１３は水平ラインに対してφ＝１５°の角度を有している。

このことは総じて光強度分布に対して非対称な寄与量（ほぼモジュール４の放射特性）がモジュールの長手軸３１に対する相対的な放射特性の回転を用いて設定されることを意味する。ホットスポットモジュール４の集中的な放射特性とモジュール１の広幅で拡散的な放射特性との重畳は、特に前照灯の市街地作動モードに対して利用することが可能である。

図５Ｂはモジュール２及び４の放射特性の重畳における光強度分布が概略的に示されている。この実施例においてもホットスポットモジュール４の放射特性が水平ライン１１に対して角度φ分だけ回転している。この種の変調された放射特性は、例えばロービームとして利用することができる。

図５Ｃにはモジュール２，３，及び４の放射特性の重畳が示されている。図５Ｂの放射特性に比べてここではモジュール２の放射特性よりも狭幅で拡散の少ないモジュール３の放射特性が付加的に重畳されている。この種の合成された放射特性は例えば前照灯の悪天候作動モード、例えば降雨時や霧が出ている場合の作動モードに適している。

図５Ｄはモジュール３の放射特性と２つのモジュール４の放射特性の重畳を示している。この２つのモジュール４の放射特性はこの場合それぞれ角度φ分だけ回転されている。その結果としてここでは投影面上で約５５０００ｃｄの最大光強度を有する特に集中した放射特性が生じる。このようなモジュール３と４の放射特性の組み合わせは、例えば速度の速い高速走行に対して利用できる。

図６Ａ及び図６Ｂは、例えば前照灯のロービームとして適しているモジュール２と４の放射特性の重畳を示している。これらの２つの図面においてモジュール４の放射特性はモジュールの長手軸３１周りで回転され、それによって投影における明暗境界部１３は水平ラインに対して角度φ分を含んでいる。この長手軸３１周りの回転には縦軸（上下軸）３２周りの放射特性の回転が重畳されている（図９参照）。そのため図６Ａにおけるモジュール４の放射特性は縦軸３２周りで５°だけ右に回転し、図６Ｂでは５°だけ左に回転している。この縦軸３２周りの放射特性の回転は、例えばモジュール全体若しくはモジュール光学系の回転によって生じさせてもよい。その場合の回転角度は例えば特性曲線の曲率に合わせられる。そのようにして最も強い照明領域４２ａが特性曲線の曲率に追従制御される。モジュールの回転は例えばステッピングモーターを用いて行われる。このステッピングモーターは少なくとも車両の操舵運動によって直接的に制御されている。その上さらにモジュール２の放射特性はモジュール４の放射特性と共に若しくはそれとは別個に、モジュールの縦軸３２周りで回転され、それによって特性曲線の曲率に追従制御している。

前述したよう縦軸３２周りの放射特性の回転（例えばホットスポットモジュール４の）は例えば図５Ａ〜図５Ｄに示されているような放射特性との別の組み合わせにおいても可能である。

図７Ａ及び図７Ｂには、ホットスポットモジュール４のモジュール長手軸３１周りでの角度分＋φないし−φだけの回転が示されている。そのような放射特性の回転は、右側通行から左側通行への切換と左側通行から右側通行への切換に対して使用することが可能である（いわゆる右側通行から左側通行への切換と左側通行から右側通行への切換に対する"ツーリスト回路"）。右側通行から左側通行への切換のための長手軸３１周りでのホットスポットモジュール４の放射特性の回転は、図５Ａ〜図５Ｄに示されているような放射特性とのさらなる組み合わせに対しても用いることが可能である。

総じていえることは、種々異なるモジュールの放射特性の多数の組み合わせが可能であることである。比較的違いの少ないモジュールか同じようなモジュールの利用と唯一つのモジュール若しくは複数のモジュールの放射特性の移動を利用することにより前照灯の様々な放射特性が実現可能である。それにより多種多様な多くの交通状況及び走行条件が考慮可能となる。ただしここでは前述してきた図５〜図７の実施例があくまでも例示的なものであって、本発明の限定を意味するものではないことを理解されたい。

図８Ａ及び図８Ｂにはモジュールの長手軸３１周りで可能な放射特性の回転の実現が示されている。例えば図７Ａ及び図７Ｂにおいて示された右側通行から左側通行への切換にはレバー１０を備えたレバーシステムを利用してもよい。それによりこの長手軸３１周りのモジュールの回転は、このレーバーの機械的な操作によって行われる。レバーアーム１０ａ，１０ｂを用いたレバー１０の機械的な操作は例えば長手軸３１周りでのモジュール４の回転を生じさせる。この回転角度は無段階に調整が可能である。しかしながらレバー１０の操作を用いてモジュールを予め定められた角度分だけ回転させるようにすることも可能である。

図９には発光用モジュール７０の概略的な透視図が示されている。このモジュール７０は、光源２０と該光源２０に後置接続されているモジュール光学系２１を含んでいる。このモジュール７０は例えば３つの主要軸線３１，３２，３３周りで回転可能に支承されている。それらの主要軸線は相互に垂直に延在し例えばモジュール７０の重心７０ａにおいて交差している。長手軸３１は有利にはモジュールのメイン照射方向に平行に延在している。モジュールが回転されない場合には有利にはこの長手軸３１は、モジュールに後置接続される投射レンズ（図１３参照）の光軸６１に対して平行に延在する。縦軸３２と横軸３３はそれぞれ長手軸３１に対して垂直な関係にある。

長手軸３１周りのモジュールの回転は例えば図４Ｂ及び図４Ｃのホットスポットモジュール４に対して示されているようにモジュール７０の放射特性の旋回を生ぜしめる。縦軸３２周りの回転は、図６Ａ及び図６Ｂにおいてホットスポットモジュール４に対して例示的に示されているような回転を生じさせる。この回転は例えばカーブ走行時の放射特性の追従制御に適している。モジュール７０の横軸３３周りの回転は、投射において放射特性の下方、例えば走行路へ近づく方向若しくは上方、例えば走行路から離れる方向へのダンピング運動として現れる。モジュールの横軸３３周りの回転によって車両の傾斜に反応することができる。車両のフロントが走行路方向へ傾斜した場合には、モジュールの放射特性は横軸３３周りの回転によって走行路から離れる方向へ誘導され、それによってモジュール７０のメイン照射方向は例えば走行路に対して実質的に平行に延在する。

図１０Ａには、例えばホットスポットモジュール４に対して使用され得るモジュール光学系４０の実施例の概略的透視図が示されている。また図１０Ｂにはそれに所属する概略的な側方断面図が示されている。

図示のモジュール光学系４０は長さが約５ｍｍ反射器であり、これはモジュール光学系２１として光源２０に後置接続可能である（図９参照）。この反射器は光入射開口部４１と、光出射開口部４３、並びに該光入射開口部４１と光出射開口部４３を接続している側面４２を有している。

この場合前記光入射開口部４１は光出射開口部４３よりも小さな面積を有している。

前記側面４２は反射特性を有するように構成されている。それに対して側面４２は例えば反射器４０の内側で反射性コーティングを施されていてもよい。しかしながら反射器４０は例えば透過性のプラスチック材料を含んだ一体型として構成されてもよい。それにより側面４２においては全反射に基づいて反射が生じる。この側面４２は少なくとも所々において既に前述したようにＣＰＣ、ＣＥＣ，ＣＨＣタイプの光学系又はピラミッド形若しくは円錐台型の光学系の形式で構成されてもよい。さらに前記側面４２はより高位なオーダーの曲率を有し得る任意の形態の面を含んでいてもよい。

前記側面４２と光入射開口部４１及び光出射開口部４３は、結果的に所望のモジュール放射特性が生じるように形成される。その場合光出射開口部４３における光分布は実質的に側面４２の形態によって定まる。この光分布の輪郭は実質的に光出射開口部４３の周縁４３ａの形態によって定まる。例えば光出射開口部４３における光分布は、投射レンズ６０（図１３参照）を用いて投射される。平面に対するこの投射は例えば図１〜図７の光強度分布において示したような結果を生ぜしめる。

図１１Ａにはモジュール光学系５０の第２実施例の概略的透視図が示されている。図１１Ｂにはそれに所属する側方断面図が示されている。図示のモジュール５０は例えば図１〜図３に示されているような光強度分布の生成のために用いられ得る。このモジュール光学系の長さＬは約１５ｍｍである。例えばこのモジュール光学系５０は一体型に形成されている。それに対して当該モジュール光学系５０は例えば透過性のプラスチック材料を含んでいる。このモジュール光学系５０は光出射開口部５３よりも小さな面積の光入射開口部５１を有している。側面５２は光入射開口部５１と光出射開口部５３を接続している。光は当該モジュール光学系５０の中で側面５２における全反射によって光入射開口部５１から光出射開口部５３へ導かれる。しかしながらここではモジュール光学系５０が一体型ではなくて、例えば側面５２がモジュール光学系５０の内側において反射性のコーティングによって反射的に構成されていてもよい。

また図１０Ａと図１０Ｂの実施例において既に示したように、相応に構成された側面における反射によって光出射面５３から所定の光分布が生成されるようにしてもよい。それに対してこの側面は少なくとも所々においてＣＰＣ、ＣＥＣ，ＣＨＣタイプの光学系又はピラミッド型若しくは円錐台型の光学系の形式で構成されてもよい。さらに前記側面５２はより高位なオーダーの曲率を有し得る任意の形態の面を含んでいてもよい。

さらに図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ、図１１Ｂの実施例においては、光出射面が所定の曲率を有するものであってもよい。例えば光出射開口部は、凸状の曲率を有していてもよい。その場合の光出射面の曲率は次のように選定されてもよい。すなわち光出射面の一部は投射レンズ６０の収束面６３に存在し（図１３参照）、それに対して光出射面の他の領域はこの収束面６３にはないように選定されてもよい。それにより、明暗移行部１３（例えば図１参照）が収束面６３内に存在することが達成され得る。この場合には収束面６３が図１３に示されているように扁平ではなくて、収束面６３がある曲率を有するものであってもよい。例えば収束面６３はレンズ６０に対して凸状に湾曲し得る。このことは特に明暗移行部１３の鮮明な結像を可能にする。収束面６３内にない光出射面の光分布領域は投射において淡い、すなわち鮮明ではない移行部を表す。

図１２Ａは光源２０の実施例の概略的透視図であり、図１２Ｂはモジュール光学系２１を有する光源２０を示している。

光源２０は例えば５つの発光ダイオード２２を含んでいる。これらの発光ダイオード２２は例えばワット毎にそれぞれ少なくとも２０ルーメンの発光効率を有する薄膜式発光ダイオードチップ２２である。有利にはこれらの発光ダイオードチップ２２は青色スペクトル領域の光の生成に適している。従って発光ダイオードチップ２２にはルミネセンスコンバージョン材料が後置接続される。発光ダイオードチップ２２から発光されるビームの周波数変換成分は非変換成分と混合されて有利には白色光に変えられる。

発光ダイオードチップ２２は例えばケーシング２３の底部２４に配設される。このケーシング２３は例えばセラミック材料から形成されてもよい。有利にはケーシング２３は、少なくとも所々で反射的に構成されている内壁を有する。このケーシング２３の内壁は、例えば反対方向に投射される図には示されていない非結像型の光学的コンセントレータの形式で形成されていてもよい。その場合には発光ダイオードチップ２２から発光されたビームの衝突が引き起こされる。ケーシング２３の内壁には、発光ダイオードチップ２２のメイン照射方向において既に前述したようなモジュール光学系２１が後置接続されてもよい（例えば図１０及び図１１参照）。

発光ダイオードチップ２２は、ケーシング２３外方のコンタクト面２５ａ及び２５ｂにおいてコンタクトしている。導体路２６はこれらのコンタクト面２５ａ，２５ｂを接続点３０に接続している。この接続点３０を介して光源２０が外方からコンタクト可能である。例えば自動車の搭載電源網への光源の接続はプッシュプルプラグ２８におけるプラグによって行われてもよい。少なくともレジスタ２７は光源２０の過電圧保護として機能する。プッシュプルプラグ２８，レジスタ２７並びにケーシング２３は、例えばプリント基板としても発光ダイオードチップ２２の作動中に発生する熱に対する熱伝導性部材としても機能し得るメタルコアプレート２９上に設けられる。

この場合は前記金属コアプレート２９上又は光源２０の外方に発光ダイオードチップ２２の減光装置が設けられていてもよい。そのようにすれば当該モジュールの放射特性が、付加的な光強度変更によって天候や照明特性などの極端な条件にも適応することが可能となる。さらに光源２０から発光される光の強度変更は個々の発光ダイオードチップ２２の所期のオン／オフによっても可能である。

図１３にはモジュール７０と投射レンズ６０を備えた前照灯８０の概略的透視図が示されている。非回転状態においてはモジュール７０は有利には投射レンズ６０に対して次のように配設されている。すなわちモジュールの長手軸３１が光軸６１に対して平行に延在し、かつモジュール光学系２１の光出射面２１ａの少なくとも一部が投射レンズ６０の集束面６３に配置されるように配設されている。

モジュール７０の放射特性は、前照灯８０に割当てられている基本システム内で可動である。このことは例えば前照灯８０に対するモジュール７０の相対的な移動によって実現される。例えばモジュール７０の主要軸３１，３２，３３に沿った移動によるビーム出射面２１ａと投射レンズ６０集束面６３との間の間隔距離の変更によってさらに付加的に、モジュール７０の放射特性の投射若しくはその一部の鮮明化ないしは不鮮明化が可能となる。

本発明は前述した実施例に基づく説明内容に限定されるものではない。それどころか本発明は、あらゆる新たな特徴並びにそれらのあらゆる組み合わせも含み得る。このことはたとえばこれらの特徴若しくはそれらの組み合わせ自体が詳細には従属請求項や実施例に示されていなかったとしても、従属請求項の特徴部分のあらゆる組み合わせも含むことを意味する。例えば本発明による前照灯においては、前照灯に割り当てられる基本システム内で可動に設けられるモジュール７０はいわゆるカーブ走行用の光の生成にも用いられ得る。例えばこの目的のために当該モジュール７０ないしは前述した基本システムの空間位置若しくは配向がカーブ走行時若しくは車両の右折／左折の際にステアリングホイールの操舵角に応じて変更される。

さらに前述した前照灯の適用範囲は自動車に限られるものでもない。それどころか数多くの適用の可能性、例えば飛行機や定常的な照明灯などにも利用できる。

本発明の第１実施例によるモジュールの放射特性の投影における光強度分布を概略的に示した図 本発明の第２実施例によるモジュールの放射特性の投影における光強度分布を概略的に示した図 本発明の第３実施例によるモジュールの放射特性の投影における光強度分布を概略的に示した図 本発明の第４実施例によるモジュールの放射特性の投影における光強度分布を概略的に示した図 本発明の第４実施例によるモジュールの長手軸周りで回転させた放射特性の投影を示した図 本発明の第４実施例によるモジュールの長手軸周りで回転させた放射特性の投影を示した図 本発明の第１及び第４実施例によるモジュールの放射特性の重畳における光強度分布を概略的に示した図 本発明の第２及び第４実施例によるモジュールの放射特性の重畳における光強度分布を概略的に示した図 本発明の第２、第３及び第４実施例によるモジュールの放射特性の重畳における光強度分布を概略的に示した図 本発明による第４実施例の第２及び第３モジュールによるモジュールの放射特性の重畳における光強度分布を概略的に示した図 本発明の第２及び第４実施例によるモジュールの放射特性の重畳における概略的な光強度分布を示した図 本発明の第２及び第４実施例によるモジュールの放射特性の重畳における概略的な光強度分布を示した図 本発明の第２及び第４実施例によるモジュールの放射特性の重畳における概略的な光強度分布を示した図 本発明の第２及び第４実施例によるモジュールの放射特性の重畳における概略的な光強度分布を示した図 モジュールを長手軸周りで回転させるためのレバーシステムを示した図 モジュールを長手軸周りで回転させるためのレバーシステムを示した図 １つのモジュールの概略的な透視図 モジュール光学系の第１実施例の概略的な透視図 モジュール光学系の第１実施例の概略的な断面図 モジュール光学系の第２実施例の概略的な透視図 モジュール光学系の第２実施例の概略的な断面図 モジュールの光源の実施例の概略的な透視図 モジュール光学系を備えたモジュールの光源の実施例の概略的な断面図 モジュールと光学的構成要素を備えた前照灯の概略的な透視図

Claims (11)

1. 自動車用前照灯において、
   光発生のための少なくとも２つのモジュール（７０）を有しており、
   前記モジュール（７０）のうちの少なくとも１つの放射特性が当該自動車用前照灯（８０）に割当てられている基本システム内で可動であり、
   前記少なくとも２つのモジュール（７０）の放射特性は、前記自動車用前照灯（８０）の放射特性に重畳され、
   前記各モジュール（７０）は、少なくとも１つの発光ダイオードチップ（２２）を含む１つの光源（２０）と、モジュール光学系（２１）とを有し、
   前記モジュール光学系（２１）は、少なくとも部分的に少なくとも以下のような光学的構成要素の形式、
   すなわちＣＰＣ型，ＣＥＣ型、ＣＨＣ型、ピラミッド型又は円錐台型の形式に従って形成され、
   前記モジュール光学系（２１）は、
   光入射開口部（４１）と、光出射開口部（４３）、並びに前記光入射開口部（４１）と光出射開口部（４３）を接続している反射性の側面（４２）を有している反射器（４０）の形態か、又は、
   光入射面（５１）と、光出射面（５３）、並びに前記光入射面（５１）と光出射面（５３）を接続している全反射特性の側面（５２）を有している透過性プラスチックからなる一体型の成形体（５０）で構成され、さらに、
   前記光入射開口部（４１）または光入射面（５１）は、前記モジュール（７０）の発光ダイオードチップ（２２）の出力結合面全体よりも最大で２倍の大きさを有していることを特徴とする自動車用前照灯。
2. 前記モジュール（７０）は回転可能に支承されている、請求項１記載の自動車用前照灯。
3. 前記モジュールは対応する３つの主要軸（３１，３２，３３）周りで回転可能に支承されている、請求項１または２記載の自動車用前照灯。
4. 前記モジュール光学系（２１）は回転可能に支承されている、請求項１から３いずれか１項記載の自動車用前照灯。
5. 前記光源（２０）の位置は、該光源（２０）に後置接続されているモジュール光学系（２１）に関して変更可能である、請求項１から４いずれか１項記載の自動車用前照灯。
6. ステッピングモーターが設けられている、請求項１から５いずれか１項記載の自動車用前照灯。
7. レバーシステムが設けられている、請求項１から６いずれか１項記載の自動車用前照灯。
8. 前記モジュールに後置接続されている光学的構成要素（６０）を有している、請求項１から７いずれか１項記載の自動車用前照灯。
9. 前記光学的構成要素は投射レンズ（６０）を含んでいる、請求項８記載の自動車用前照灯。
10. 前記少なくとも１つのモジュール（７０）の位置は光学的構成要素（６０）に対して相対的に変更可能である、請求項８または９記載の自動車用前照灯。
11. 前記光入射開口部（４１）または光入射面（５１）は、前記モジュール（７０）の発光ダイオードチップ（２２）の総ビーム出力結合面よりも最大で１．２５倍の大きさである、請求項１記載の自動車用前照灯。

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