JP5800161B2 - Ｌｅｄランプモジュール - Google Patents

Description

本発明は、自動車用又は自動車ヘッドライト用のＬＥＤランプモジュールに関し、そのＬＥＤランプモジュールは少なくとも１つのＬＥＤ光源を備え、このＬＥＤ光源は少なくとも１つの発光ダイオードを含んでおり、及びその際少なくとも１つのＬＥＤ光源から放出された光が少なくとも１つのリフレクターを介して自動車の前方にある範囲に放出され、その際リフレクターを介して放出された光が定義された基本配光を形成する。

さらに本発明は１つ又は複数のそのようなＬＥＤランプモジュールを備えた自動車ヘッドライトに関する。

そのようなＬＥＤランプモジュールは、反射システムの形で従来技術で公知である。そのような反射システムでは、光は相応に形成されたリフレクターに、例えばフリーフォームリフレクターに放射され、及びここから外部空間へ放出され、リフレクターの形状によって所望の光像、例えばロービーム配光が作り出される。光像を道路上に射影するためのレンズは、このようなシステムには備えられていない。

ＬＥＤ光源はここでは通常システムの光学軸内及びリフレクターの焦点範囲にあり、ＬＥＤ光源の、又は１つ又は複数のＬＥＤ光源の０°放射方向を形成する発光ダイオードは、光学軸に対して垂直にある。ＬＥＤ光源、すなわち０°放射方向がリフレクターの方に傾いていることも多い。

下向きにされた配光、例えばロービーム配光の特徴は、当業者に公知のように、比較的多くの光を１つのエリアに、水平ラインのところ又は特にこの水平ラインの下側に放射し、その際この下向きにされた配光は、ある程度の角度範囲で車両に対して下方へ伸びる。

発光ダイオードの放射特性は、図４に例として示されている。典型的な特徴は、例えば半球形状の放射特性で、０°放射方向では比較的放射光が多く、角度が増大するにつれて、放射光の量が大幅に低下する。図４は、光線の相対強度を放射角度の関数として示している。２つの最大値は専用の、しばしば使用されている発光ダイオードに固有であるが、本発明にとってさらに興味深いのは、特に０°放射方向を軸とした左右対称の放射挙動、及び特に増大する放射角度の関数としての強度の大幅な低下である。

この発光ダイオードの放射特性は、上述の発光ダイオードのリフレクターに対する配置との相互作用において、１つ又は複数の発光ダイオードから、光出口方向に向かって放射される光が、もはやリフレクターを介さずに下向きにされた配光を生成するために使用され得るという結果をもたらす。なぜなら光が直接モジュールから、リフレクターにぶつからずに出るか、又は光がもはや有意義に使用できないリフレクターの範囲に到達するからである。

この使用されなかった光によって迷光が生成されない場合は、この光損失は基本的に問題ではない（しかし、光学系の効率は低下する。なぜなら光が使用されないままとなるからである）。また１つ又は複数の発光ダイオードの放射角度の該当する範囲からはいずれにせよわずかな光しか出ないため、これはハイビーム配光の生成にはあまり重要ではない。この光が迷光をもたらす場合は、この迷光がランプモジュールから漏れ出ないよう対策を講じる必要がある。

本発明の課題は、このようなＬＥＤモジュールの効率性を向上させ、車両前方の前域照明を改善することである。

この課題は、冒頭に挙げられたＬＥＤモジュールにより、解決される。本発明により、光出口方向に見て少なくとも１つのＬＥＤ光源の後ろに少なくとも１つのシールドが備えられ、この少なくとも１つのシールドが少なくとも１つのＬＥＤ光源から光出口方向に放出された光の少なくとも１つの部分の光路内にあり、及びその際少なくとも１つのシールドが少なくとも１つのＬＥＤ光源の方を向いた側面で少なくとも部分的に光を反射するように形成され、及びその際少なくとも１つのシールドが少なくとも１つのリフレクター及び少なくとも１つのＬＥＤ光源に対して、少なくとも１つのＬＥＤ光源から放出され及び少なくとも１つのシールドに反射した光が少なくとも１つのリフレクターに反射し、そこから外部空間へ放射され、その際少なくとも１つのリフレクターから放射される光線が補助配光を形成し、この補助配光が光像内で少なくとも部分的に定義された基本配光の下側又は基本配光の１つ又は複数の範囲内で、好ましくは定義された基本配光の下方の範囲にあるように配置されている。

用語「光出口方向」は、ＬＥＤモジュールから出る光束の光出口の方向であり、ＬＥＤ光源から出る光出口方向ではない：「光出口方向」は、ＬＥＤモジュールの光学軸の方向とほぼ一致する。

少なくとも１つのシールドを光路内で少なくとも１つのＬＥＤ光源の後ろで使用することにより、少なくとも１つのＬＥＤ光源から放出された、基本配光の生成に使用できない光を、例えばシールドがなかったとしたら直接ランプモジュールから出るか又はリフレクターから基本配光の、法的に許可された明暗限界を超える範囲で放射される光を、少なくとも１つのシールドの反射によってリフレクターの１つの範囲に放射し、このリフレクターがこの光を基本配光の下側の範囲又は基本配光の１つの範囲、好ましくは基本配光の下側の範囲に放射することが可能になる。

少なくとも１つのシールドがその少なくとも１つのＬＥＤ光源の方を向いた側面でその全体面で反射するように形成されると、製造が簡単で、特に発光効率に関して最適である。

光を暗くする効果及び発光効率も、少なくとも１つのシールドがリフレクター全体にわたって伸びている場合、最適である。

ここで少なくとも１つのシールドが、リフレクターに対して横向きにまっすぐ伸びているか又はリフレクターに対して湾曲して形成されていてよい。その際垂直及び／又は水平の方向に湾曲していてよい。好ましくはシールドは、例えば曲げることのできるシールドを使用することで、その湾曲を調整可能に仕上げられてよく、その際湾曲させるためにアクチュエータが例として使用されてよい。

基本的に本発明による機能は複数のシールドを使用して実現可能であるが、製造コストの観点からは一般にただ１つのシールドを備えている場合、有利である。

適切には、少なくとも１つのＬＥＤ光源の１つ又は複数の発光ダイオードが水平レベルにあり、この水平レベルはＬＥＤランプモジュールの光学軸を含んでいる。

さらに、少なくとも１つのＬＥＤ光源のゼロ度放射角度が、光学軸に対して９０°の角度にあり、又は光学軸に対して９０°未満の角度にあって光出口方向とは反対に傾斜していることが企図される。

１つ又は複数の発光ダイオードがリフレクターの上に向かって／下に向かって光を発するこの配置は、発光ダイオードの公知の放射特性を考慮に入れている。

光学軸に対する傾きが９０°未満の角度で後方に向かって、モジュールからの光出口方向とは反対に傾斜していることは、本質的に外部への迷光放射が場合によってはより少なく、しかしこの変形例ではそうでなければ使用できるはずの光が本質的に失われる、という利点を備えている。

さらに有利には、少なくとも１つのＬＥＤ光源の１つ又は複数の発光ダイオードがリフレクターの焦点内に、又はリフレクターに沿って及び／又は横向きに、水平レベルに対して平行に又は水平レベル内にあり、この水平レベルが光学軸であり、この光学軸がリフレクターの焦点範囲に配置されていることが企図される。

光出口方向に必要なシールド取付スペースが少なくてすむ一変形例では、少なくとも１つのシールドが光学軸に対して垂直にあることが企図される。

しかし、少なくとも１つのシールドが９０°未満の角度で、光出口方向と反対又は光出口方向に、光学軸に対して傾斜していることも企図し得る。

より複雑でコストのかかる解決法は、少なくとも１つのシールドが少なくとも１つのＬＥＤ光源の光路内で可動であり、その際少なくとも１つのシールドが、好ましくは光学軸を含む水平レベルに対して平行な旋回軸の周りを、好ましくは旋回可能であることが特徴である。

この変形例では、シールドは例えば低速走行時に方向転換が可能であり、その結果光像内に前域が多く生じ、このことは市街地などで低速に走行する際に多少は有利であり得る。高速走行時には、シールドが即座に又は穏やかな移行によって、旋回して光路から外れ、その結果光像内の前域が縮小される。

好ましくは旋回軸は光学軸に対して垂直にある。

さらに、旋回軸が光学軸を含む水平レベルにあり、それによってシールドが実質的に完全に光路から外へ外され得る場合有利である。

本発明の例示的な変形例では、基本配光は下向きにされた配光、例えばロービーム配光である。これは又はＥＣＥＲ１２３に準拠した配光、例えばハイウェイライト、ロービーム、悪天候ライト、市街地ライトなどである。そのためにシールドは例えばハイウェイライトにおいて、前域が著しく縮小され。すなわち前域の光がＨＤの下にずらされ、そうしてこの光が高められ、それによって視界が改善されるように旋回され得る。

本発明の例示的な一変形例では、例えば基本配光がロービーム配光のような下向きにされた配光である場合、補助配光が前域配光を形成する。

均質な全体配光を得るために、基本配光及び補助配光が互いに移行エリアで重なり合っているか又は少なくとも直接互いに隣接していると有利である。

さらに、少なくとも１つのシールドが、少なくとも１つのＬＥＤ光源の方を向いた側面に少なくとも部分的に、好ましくは全面上に少なくとも１つのシールド側に反射した光の均質性を高める構造が備えられ、その際この構造が例えばリブ付け及び／又は切子面付け及び／又は打刻及び／又はシボ加工が少なくとも１つのシールドの側面にある場合に有利であり得る。

以下では、本発明を図を使用して詳細に説明する。

本発明によるランプモジュールの、モジュール光学軸に沿った模式的縦断面図である。 図１のランプモジュールの、視線の方向が光出口方向と反対向きの、正面から見た模式図である。 本発明によるランプモジュールによって生成された例としての配光である。 発光ダイオードの、特徴的な、例としての放射特性を示す図である。

図１は自動車又は自動車用ヘッドライトのためのＬＥＤランプモジュール１の縦断面図であり、図２はランプモジュールの正面から見た図である。ＬＥＤランプモジュール１は、ＬＥＤ光源３を備え、このＬＥＤ光源３は少なくとも１つの発光ダイオードを含んでおり、及びその際少なくとも１つのＬＥＤ光源３から放出された光１０、１１が１つのリフレクターを介して自動車の前方にある範囲に放出され、その際リフレクター２を介して放出された光１０’、１１’が、図３の模式図に示されたように定義された基本配光３０’を形成する。

示された模式図では、楕円体のリフレクターが示され、このリフレクターは光線１０’、１１’が前方下へ反射される。有利には、本発明では放物面に似たリフレクター又はフリーフォームリフレクターが使用されるが、これらのリフレクターでは光線１０’、１１’は（図１の表示に反して）光学軸に平行に、つまり水平にランプモジュールから出る。

ＬＥＤ光源３はシステム（ランプモジュール）の光学軸１００内、及び焦点範囲内又はリフレクターの焦点内にあり、ＬＥＤ光源３の０°放射方向は、図１では光学軸１００に対して垂直にある。ＬＥＤ光源、すなわち０°放射方向がリフレクターの方に傾いていることも多い。

下向きにされた配光、例えばロービーム配光の特徴は、当業者に公知のように、比較的多くの光を１つのエリアに、水平ラインＨ−Ｈ（図３）のところ又は特にこの水平ラインの下側に放射し、その際この下向きにされた配光は、ある程度の角度範囲で車両に対して下方へ伸びる。

発光ダイオードの放射特性は、図４に例として示されている。０°放射方向の典型的な特徴は、例えば半球形状の放射特性で、０°放射方向では比較的放射光が多く、角度が増大するにつれて、放射光の量が大幅に低下する。図４は、光線の相対強度を放射角度の関数として示している。２つの最大値は専用の、しばしば使用されている発光ダイオードに固有であるが、本発明にとってさらに興味深いのは、特に０°放射方向を軸とした左右対称の放射挙動、及び特に増大する放射角度の関数としての強度の大幅な低下である。

この発光ダイオードの放射特性は、上述の発光ダイオードのリフレクターに対する配置との相互作用において、１つ又は複数の発光ダイオードから、光出口方向に向かって放射される光が、もはやリフレクターを介さずに下向きにされた配光を生成するために使用され得るという結果をもたらす。なぜなら光が直接モジュールから、リフレクターにぶつからずに出るか、又は光がもはや有意義に使用できないリフレクターの範囲に到達するからである。

図１は、例として光線２０が示され、この光線は本発明による措置なしでは光線２０”’として使用されずにランプモジュールから外に出てしまう。

この使用されなかった光によって迷光が生成されない場合は、この光損失は基本的に問題ではない（しかし、光学系の効率は低下する。なぜなら光が使用されないままとなるからである）。また１つ又は複数の発光ダイオードの放射角度の該当する範囲からはいずれにせよわずかな光しか出ないため、これはハイビーム配光３０の生成にはあまり重要ではない。

模式的に示された光線２０、２０”’のような光線を同様に使用可能にするため、光出口方向に見てＬＥＤ光源３の後ろにシールド４が備えられ、このシールド４は光路内で、ＬＥＤ光源３の少なくとも１つの部分から光出口方向に放出された光２０に接している。

このシールド４は、ＬＥＤ光源３の方を向いた側面４’で光が反射されるように形成されている。さらに、シールド４は、リフレクター２及びＬＥＤ光源３に対してＬＥＤ光源３から放出されシールド４で反射した光２０’、２１’がリフレクター２で反射し、そこから外部空間に放射され、その際リフレクター２から放射される光線２０”、２１”が補助配光３１’を形成し、この補助配光は光像内で少なくとも部分的に定義された基本配光３０’の下側又は基本配光の１つ又は複数の範囲で、好ましくは定義された基本配光３０’の下側の範囲にあるように配置されている。

反射特性及び／又はリフレクターのそれは、好ましくはシールド及び／又はリフレクターの、反射層によるコーティングによって、又はシールド及び／又はリフレクターに高光沢材料を使用することによってもたらされる。

下側の範囲でメイン配光又は基本配光に続く、このようにして形成された補助配光は、図３に示されている。

用語「光出口方向」は、ＬＥＤモジュールから出る光束の光出口の方向であり、ＬＥＤ光源から出る光出口方向ではない：「光出口方向」は、ＬＥＤモジュールの光学軸１００の方向とほぼ一致する。

シールド４を光路内でＬＥＤ光源の後ろで使用することにより、１つのＬＥＤ光源から放出された、基本配光の生成に使用できない光を、例えばシールドがなかったとしたら直接ランプモジュールから出るか又はリフレクターから基本配光の、法的に許可された明暗限界を超える範囲で放射される光を、シールドの反射によってリフレクターの１つの範囲に放射し、このリフレクターがこの光を基本配光の下側の範囲又は基本配光の１つの範囲、好ましくは基本配光の下側の範囲に放射することが可能になる。

好ましくはシールドは配置及び高さに関して、まだ十分に光強度を有している境界光線１０、１１が、基本配光３０’に寄与するために、さらに直接ＬＥＤ光源３からリフレクター２へ到達可能であるように形成される。例えば光線２０’のようなすでに強度が小さい他の光線は、シールド４へ、及びそこからリフレクター２へ反射され、さらに特に前域を照らすために使用され、この前域では低い光度で十分である。

境界光線１０を定義するためにシールド４がどのように配置されるかは、使用される発光ダイオード又はＬＥＤ光源の放射特性及び／又は使用されるリフレクターにも左右される。

これらの図に示されたシールド４は、ＬＥＤ光源３の方を向いた側面４’で全面で反射するように形成され、シールド４はリフレクター３の幅全体にわたって伸びる（図２）。

その際シールド４は、図２に示されたように、リフレクター３に対して横向きにまっすぐ伸びているが、リフレクター３に対して湾曲して（図示せず）形成されていてもよい。示されたまっすぐのシールド４は、その際光学軸１００に対して垂直にある。

示された本発明の例示的な変形例では、基本配光３０’は下向きにされた配光、例えばロービーム配光である（この例では非対称部分なし）。

本発明の例示的な一変形例では、例えば基本配光がロービーム配光のような下向きにされた配光である場合、補助配光３１’が前域配光を形成する。

図３はさらに、それぞれ個別のスパイラル図３０（光源により生成され、リフレクターの範囲、つまり特定のリフレクターの範囲の光源の結像）、及びスパイラル図３１（光源により生成され、リフレクターの範囲及びシールド、つまりシールドを介して、特定のリフレクターの範囲上で反射する光源の結像）も示している。

最後に、均質な全体配光を得るために、図３に示されたように、基本配光３０’及び補助配光３１’が互いに移行エリアで重なり合っているか又は少なくとも直接互いに隣接していると有利である。

本発明により、基本配光、例えばロービーム配光を少ない前域照明によって作り出すことが可能になる。その場合に、シールドによって追加の前域照明が生成され得る。

本発明を使って、法律が認める配光の従来型のシステムに対して同じ強度のＬＥＤ光源で、より多くの前域が作り出され、又は法律の認める配光がより弱いＬＥＤ光源によって作る出されることが可能である。

本発明によるヘッドライト又はランプモジュールは、例えばＥＣＥ及びＳＡＥなどのさまざまな規則及び法規のような法的規定を満たすことができる。

１ ＬＥＤランプモジュール
２ リフレクター
３ ＬＥＤ光源
４ シールド
４’ ＬＥＤ光源の方を向いた側面
１０ ＬＥＤ光源から放出された光
１０’ リフレクターを介して放出された光
１１ ＬＥＤ光源から放出された光
１１’リフレクターを介して放出された光
２０ ＬＥＤ光源から光出口方向に放出された光
２０’ 反射光
２０” 光線
２０” ’光線
２１’ 反射光
２１” 光線
３０ スパイラル図
３０’ 基本配光
３１ スパイラル図
３１’ 補助配光
１００ 光学軸

Claims (17)

1. 自動車用又は自動車ヘッドライト用のＬＥＤランプモジュール（１）であって、光学軸（１００）を有する前記ＬＥＤランプモジュール（１）は少なくとも１つのＬＥＤ光源（３）を備え、該ＬＥＤ光源は少なくとも１つの発光ダイオードを含んでおり、及びその際前記少なくとも１つのＬＥＤ光源（３）から放出された光（１０、１１）が少なくとも１つのリフレクター（２）を介して自動車の前方にある範囲に放出され、その際前記リフレクター（２）を介して放出された前記光（１０’、１１’）が基本配光（３０’）を形成することを特徴とするＬＥＤランプモジュールにおいて、
   光出口方向に見て前記少なくとも１つのＬＥＤ光源（３）の後ろに少なくとも１つのシールド（４）が備えられており、該少なくとも１つのシールド（４）が前記少なくとも１つのＬＥＤ光源（３）から光出口方向に放出された前記光（２０）の少なくとも１つの部分の光路内にあり、及び
   その際前記少なくとも１つのシールド（４）が前記少なくとも１つのＬＥＤ光源（３）の方を向いた側面（４’）で少なくとも部分的に光が反射されるように形成されており、及び
   その際前記少なくとも１つのシールド（４）が前記少なくとも１つのリフレクター（２）及び前記少なくとも１つのＬＥＤ光源（３）に関して、前記少なくとも１つのＬＥＤ光源（３）から放出され及び前記少なくとも１つのシールド（４）に反射する光（２０’、２１’）が前記少なくとも１つのリフレクター（２）で反射し、及びそこから外部空間放射され、その際前記少なくとも１つのリフレクター（２）から放射される光線（２０”、２１”）が補助配光（３１’）を形成し、前記補助配光は、光像内に少なくとも部分的に前記基本配光（３０’）の下側、又は前記基本配光の１つ又は複数の範囲で前記基本配光（３０’）の下側の範囲にあるように配置されており、
   前記少なくとも１つのシールド（４）が、前記リフレクター（２）内で横断する方向に、前記リフレクター（２）の互いに対向する側面の間で伸びている、ＬＥＤランプモジュール。
2. 前記少なくとも１つのシールド（４）が前記少なくとも１つのＬＥＤ光源（３）の方を向いた側面（４’）の全面が反射可能に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤランプモジュール。
3. 前記少なくとも１つのシールド（４）が前記リフレクター（２）に対して横向きにまっすぐ伸びているか、又は前記リフレクター（２）に対して湾曲して形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のＬＥＤランプモジュール。
4. ただ１つのシールド（４）を備えていることを特徴とする、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載のＬＥＤランプモジュール。
5. 前記少なくとも１つのＬＥＤ光源（３）の１つ又は複数の発光ダイオードが水平レベルにあり、該水平レベルが前記ＬＥＤランプモジュール（１）の前記光学軸（１００）を含んでいることを特徴とする、請求項１から４のうちのいずれか一項に記載のＬＥＤランプモジュール。
6. 前記少なくとも１つのＬＥＤ光源（３）のゼロ度放射角度（０°）が前記光学軸（１００）に対して角度９０°にあるか又は前記光学軸（１００）に対して９０°未満の角度にあって、光出口方向とは反対に傾斜していることを特徴とする、請求項１から５のうちのいずれか一項に記載のＬＥＤランプモジュール。
7. 前記少なくとも１つのＬＥＤ光源（３）の前記１つ又は複数の発光ダイオードが、前記リフレクター（２）焦点内に、又はリフレクターに沿って及び／又は横向きに、水平レベルに対して平行に又は水平レベル内にあり、該水平レベルが前記光学軸（１００）であり、前記光学軸（１００）が前記リフレクター（２）の焦点範囲に配置されていることを特徴とする、請求項１から６のうちのいずれか一項に記載のＬＥＤランプモジュール。
8. 前記少なくとも１つのシールド（４）が前記光学軸（１００）に対して垂直にあることを特徴とする、請求項１から７のうちのいずれか一項に記載のＬＥＤランプモジュール。
9. 前記少なくとも１つのシールドが、９０°未満の角度で、光出口方向と反対又は光出口方向に、前記光学軸（１００）に対して傾斜していることを特徴とする、請求項１から７のうちのいずれか一項に記載のＬＥＤランプモジュール。
10. 前記少なくとも１つのシールドが前記少なくとも１つのＬＥＤ光源の光路内で可動であり、その際前記少なくとも１つのシールドが、前記光学軸を含む水平レベルに対して平行な旋回軸の周りを旋回可能であることを特徴とする、請求項１から７のうちのいずれか一項に記載のＬＥＤランプモジュール。
11. 前記旋回軸が前記光学軸に対して垂直にあることを特徴とする、請求項１０に記載のＬＥＤランプモジュール。
12. 前記旋回軸が前記光学軸を含む前記水平レベル内にあることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載のＬＥＤランプモジュール。
13. 前記基本配光（３０’）が下向きにされた配光であることを特徴とする、請求項１から１２のうちのいずれか一項に記載のＬＥＤランプモジュール。
14. 前記補助配光（３１’）が配光を形成することを特徴とする、請求項１から１３のうちのいずれか一項に記載のＬＥＤランプモジュール。
15. 前記基本配光（３０’）及び前記補助配光（３１’）が互いに移行エリア内で重なり合っているか又は少なくとも直接互いに隣接していることを特徴とする、請求項１から１４のうちのいずれか一項に記載のＬＥＤランプモジュール。
16. 前記少なくとも１つのシールド（４）が前記少なくとも１つのＬＥＤ光源（３）の方を向いた側面（４’）で少なくとも部分的に、または、全面で前記側面（４’）から前記少なくとも１つのシールドに反射する光の均質性を高める構造を備え、その際前記構造が前記少なくとも１つのシールド（４）の側面（４’）に、リブ付き及び／又は切子面付け及び／又は打刻及び／又はシボ加工があることを特徴とする、請求項１から１５のうちのいずれか一項に記載のＬＥＤランプモジュール。
17. 請求項１から１６のうちのいずれか一項に記載の、１つ又は複数のＬＥＤモジュールを備えた自動車ヘッドライト。