JP4987069B2 - 車両用ヘッドライト - Google Patents

Description

本発明は、車両用ヘッドライトに関する。本発明は、このようなヘッドライトを有する車両にも関する。

車両用ヘッドライトは、暗い状況において車両の運転手が道路上及び道路脇の物体を見ることを可能にするのに重要である。ヘッドライトは、原則的に白色光であるが、道路の特定の部分に対する白色光の色温度を変えることによって、利点が得られ得る。例えば、青みがかった白色光は、路肩又は道路脇の（交通標識、歩行者、動物などのような）物体の視認性を高めることが出来る。また、より道路の中心線の方へ向けられる光に対しては、黄色がかった白色光がより有益である。なぜなら、それは、対向交通(oncoming traffic)にとってより心地よく、道路のこの部分への注意を低下させるからである。
この特徴を達成する或る方法は、フィリップス製のナイトガイド自動車用ランプと同様に、ヘッドライトのランプの外面に適切なカラーコーティングを設けるものである。しかしながら、このようなカラーコーティングは、ランプからの光の一部を吸収及び／反射し得ることから、ヘッドライトの効率を阻害し得る。別の方法は、２つのタイプの光源、黄色光を供給する光源及び青色光を供給する光源を用いるものであり得る。しかしながら、２つの異なる光源は、時間、温度などに応じて、異なった挙動をし、時間がたつにつれヘッドライトの一貫性のない動作をもたらすかもしれない。更に、２つの異なる光源を駆動するためにより高度な電子回路が必要とされる。また、異なる技術に基づく光源は、異なる故障メカニズムを持ち、幾つかのタイプの光源を含むヘッドライトを、より故障に弱くするかもしれない。

本発明の目的は、これらの問題を解決し、異なる色温度を特徴とする、改善されたヘッドライトを提供することにある。

以下の記載から明らかになるであろうこれら及び他の目的は、添付した請求項に記載のヘッドライト及びこのようなヘッドライトを有する車両によって達成される。

本発明の或る態様によれば、車両用のヘッドライトであって、前記ヘッドライトが、青色光を放射するよう適合される少なくとも１つのＬＥＤチップ、及び前記青色光の一部を黄色光に変換するための少なくとも１つの被覆変換層(overlying converter layer)を含むＬＥＤであって、前記青色光及び前記黄色光の一部が、前記ＬＥＤの垂線の方向に放射される青みがかった白色光を形成し、前記青色光及び前記黄色光の一部が、より大きい発射角で放射される黄色がかった白色光を形成するＬＥＤと、前記黄色がかった白色光の少なくとも一部を前記ヘッドライトの中央方向に向け、前記青みがかった白色光の少なくとも一部を前記ヘッドライトの周囲方向に向ける手段とを有するヘッドライトが提供される。

本発明は、ＬＥＤチップからの無変換青色光と、被覆変換層からの変換黄色光を混ぜることによって白色光を生成する既知の技術に基づいている。一貫性のない色混合(inconsistent color mixing)、即ち、青みがかった白色光及び黄色がかった白色光は、前記ＬＥＤチップの表面に垂直に進む光線は、より大きい角度で進む光線より前記変換層を通る移動距離が短いため、あまり、吸収されず、黄色に変換されないという事実の結果である。従って、本発明は、前記黄色がかった白色光を前記ヘッドライトの中央方向に向け、前記青みがかった白色光を前記ヘッドライトの周囲方向に向けることによって、この一貫性のない色混合が利用され得るという理解に基づいている。車両において実施される場合、上記の理由で、有利には、黄色がかった白色光が道路の中心線の方へ向けられ、前記青みがかった白色光が路肩の方へ向けられるように、前記ヘッドライトの前記中央方向は、前記車両の主要前方運転方向と一致する。従って、本発明によれば、異なる色温度を持つヘッドライトが、単一タイプの光源（即ち、前記ＬＥＤ）を用いて達成されることができ、前記ヘッドライトの、時間及び温度についてより安定した動作を可能にする。また、前記単一の光源を駆動するために、相対的に単純な電子回路が用いられ得る。更に、カラーフィルタが必要とされない。

更に、前記向ける手段は、前記ＬＥＤチップの側方から放射されるあらゆる無変換青色光を前記ヘッドライトの前記周囲方向に向け、斯くして、前記青みがかった白色に青色を付加するよう適合され得る。このような無変換青色光は、例えば、前記変換層が前記ＬＥＤチップと同じ大きさのものである場合、又は変換層が前記ＬＥＤチップより小さい場合に生じ得る。

前記向ける手段は、反射素子、屈折素子及び回折素子のうちの少なくとも１つを含み得る。例えば、より大きい角度で放射される前記黄色がかった白色光は、反射器によって、前記ヘッドライトの前記中央方向に向けられることができ、前記ＬＥＤの垂線に沿って放射される前記青みがかった白色光は、屈折素子によって、前記ヘッドライトの周囲側方向に屈折される。

前記ヘッドライトは、好ましくは、前記ＬＥＤを覆うレンズを有する。前記レンズの目的は、より大きい角度で伝わる前記黄色がかった白色光がより多く抽出され得るように前記変換層における全内部反射を減らすことにあり、これは、本発明によるヘッドライトにおいて有利に利用される、より一貫性のない色混合をもたらす。前記レンズは、例えばシリコーンレンズであり得る。

前記変換層は、好ましくは、セラミック変換板などの固体変換板(solid-state converter plate)である。このような変換板は、非固体変換層より頑丈で、温度に影響されにくいかもしれない。前記変換層は、好ましくは、青色光を黄色光に変換するための蛍光体を有する。

本発明の別の態様によれば、上記のヘッドライトを少なくとも１つ有する車両が提供される。前記ヘッドライトの前記中央方向は、前記車両の前記主要前方運転方向と実質的に一致すべきである。従って、前記黄色がかった白色光は、前記道路の中心線及び任意の対向交通の方へ向けられ、前記青みがかった白色光は、より前記車両の脇の方へ、即ち、前記路肩の方へ向けられる。前記車両は、例えば自動車である。

ここで、本発明の現在好ましい実施例を示している添付図面を参照して本発明のこれら及び他の態様をより詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例によるヘッドライト１０を概略的に図示している。ヘッドライト１０は、ＬＥＤ１２並びに反射器１４及び屈折素子１６を有する。ＬＥＤ１２は、電子回路（図示せず）によって駆動される。

ＬＥＤ１２は、図２において幾分より詳細に示されている。図２を参照すると、ＬＥＤ１２は、青色光を放射するよう適合されるＬＥＤチップ又はダイ１８を有する。ＬＥＤチップ１８は基板１９上に配置される。ＬＥＤチップ１８の上には、変換板２０、好ましくは、蛍光体を有する固体セラミック変換板が設けられる。適切な変換板は、例えば米国特許出願公開第US2005/0269582号公報に開示されている。

ＬＥＤ１２の動作時には、主にＬＥＤチップ１８の上部から放射される青色光は、被覆変換板２０の蛍光体によって部分的に吸収され、黄色光に変換される。次いで、無変換青色光と、変換黄色光とが混ぜ合わさって白色光になる。また、無変換青色光２３が、ＬＥＤチップ１８の側方から放射され得る。

しかしながら、変換板２０の所与の厚さ及び蛍光体密度のために、ＬＥＤチップ１８の表面に垂直に進む光線２２は、より大きい角度で進む光線２４より変換板２０を通る移動距離が短いため、あまり吸収されず、黄色に変換されない。これは、ＬＥＤの垂線の方向には青みがかった白色光が放射され、より大きい発射角、一般的には７５°より大きい角度には黄色がかった白色光が放射される、一貫性のない色混合をもたらす。わずかに散乱させる変換板もうまくいくであろうが、一貫性のない色混合を促進するために、変換板２０は、好ましくは、非構造上面を持つ。

この一貫性のない色混合を更に促進するために、随意に、シリコーンレンズ２６が、ＬＥＤ１２を覆うよう配設され得る。レンズ２６は、より大きい角度で進む黄色がかった白色光がより多く抽出され得るよう変換板２０における全内部反射を減らす。シリコーンレンズ２６を備えるこのようなＬＥＤ１２の放射角度（ｘ軸）と相関色温度（ｙ軸）との関係が、図３においてグラフで示されている。より高い相関色温度は、より青みがかった光を意味する。透明な変換板も、一貫性のない色混合を更に促進することに注意されたい。

再び図１を参照すると、この一貫性のない色混合は、異なる色温度を特徴とするヘッドランプ１０を供給するのに利用される。ＬＥＤ１２からより大きい発射角で放射される黄色がかった白色光２４の少なくとも一部は、反射器１４によって、ヘッドライト１０の中央方向に向けられ、ＬＥＤの垂線に沿って放射される青みがかった白色光２２の少なくとも一部は、屈折素子１６によって、ヘッドライト１０の周囲側方向に屈折される。図１においては、青みがかった白色光２２は右側へ向けられているが、他の例においては、何らかの他の周囲方向に向けられ得る。更に、屈折素子１６の代わりに回折素子が用いられ得る。また、青みがかった白色光及び黄色がかった白色光を方向づけるための別の構成は、当業者には明らかであろう。また、この場合、（図１においては示されていない）無変換青色光２３は、青みがかった白色光２２に加えるよう右に向けられ得る。

図４は、図１に図示されているようなヘッドライト１０を有する車両２８の上面図である。車両２８は、例えば、自動車、バス又はトラックであり得る。ヘッドライト１０は、ヘッドライト１０の中央方向が車両２８の主要前方運転方向３０と一致するように配設され、それによって、黄色がかった白色光２４は、道路３２及び任意の対向交通の方へ向けられる。他方では、青みがかった白色光２２は、道路３２の路肩３４の方へ向けられる。上記で説明したように、青みがかった白色光は、道路の脇又は路肩の（交通標識、歩行者、動物などのような）物体の視認性を高めることができ、黄色がかった白色光は、例えば対向交通にとってより心地よい。車両２８は、随意に、ヘッドライト１０とほぼ同じであるヘッドライト１０'であって、黄色がかった白色光２４'は道路３２の方へ向けられるが、青みがかった白色光２２'は道路３２の反対側の路肩３４'を照明するよう左に向けられるヘッドライト１０'を更に有し得る。他の例においては、ヘッドライト１０'は、従来の白色ヘッドライトであり得る、又は青みがかった白色光２２'が右に向けられるヘッドライト１０とほぼ同じであり得る。これらの記載した代替構成は、第一に、右側通行に適している。左側通行の場合は、それらは鏡面反転されるべきである。

当業者には、本発明が決して上記の好ましい実施例に限定されないことは分かるであろう。それどころか、添付した請求項の範囲内で、多くの修正例及び変形例があり得る。例えば、図２には単一のＬＥＤチップ及び単一の変換板が示されているが、ＬＥＤは、１つ又は幾つかの変換板によって覆われる幾つかのＬＥＤチップを有し得る。例えば、各ＬＥＤチップは、各ＬＥＤチップ自身の変換層を持ち得る。また、上記では２つのヘッドライトを持つ四輪車両が示されているが、本発明によるヘッドライトは、単一のヘッドライトを持つオートバイのような二輪車両において同様に用いられ得る。

本発明の実施例によるヘッドライトを概略的に図示する。 図１のヘッドライトのＬＥＤの詳細図である。 図２のＬＥＤの放射角度と色温度との関係を示すグラフである。 図１において図示されているタイプのヘッドライトを２つ有する車両の上面図である。

Claims (8)

1. 車両用のヘッドライトであって、
   青色光を放射するよう適合される少なくとも１つのＬＥＤチップ、及び前記青色光の一部を黄色光に変換するための少なくとも１つの被覆変換層を含むＬＥＤであって、前記青色光及び前記黄色光の一部が、前記ＬＥＤの垂線の方向に放射される青みがかった白色光を形成し、前記青色光及び前記黄色光の一部が、より大きい発射角で放射される黄色がかった白色光を形成するＬＥＤと、
   前記黄色がかった白色光の少なくとも一部を前記ヘッドライトの中央方向に向け、前記青みがかった白色光の少なくとも一部を前記ヘッドライトの周囲方向に向ける手段とを有するヘッドライト。
2. 請求項１に記載のヘッドライトであって、更に、前記向ける手段が、前記ＬＥＤチップの側方から放射されるあらゆる無変換青色光を前記ヘッドライトの前記周囲方向に向けるよう適合されるヘッドライト。
3. 請求項１又は２に記載のヘッドライトであって、前記向ける手段が、反射素子、屈折素子及び回折素子のうちの少なくとも１つを有するヘッドライト。
4. 請求項１に記載のヘッドライトであって、前記ＬＥＤを覆う、シリコーンレンズなどのレンズを更に有するヘッドライト。
5. 請求項１に記載のヘッドライトであって、前記変換層が、セラミック変換板などの固体変換板であるヘッドライト。
6. 請求項１に記載のヘッドライトであって、前記変換層が蛍光体を有するヘッドライト。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のヘッドライトを少なくとも１つ有する車両。
8. 請求項７に記載の車両であって、前記ヘッドライトの前記中央方向が、前記車両の主要前方運転方向とほぼ一致する車両。

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