JP6042456B2 - 自動車の照明装置 - Google Patents

Description

本発明は請求項１のプリアンブルに記載の自動車の照明装置に関する。

自動車用照明装置は公知である。これらの照明装置は特に、ウインカ、ブレーキライト、ロービームライト、昼間点灯用ライト、ヘッドライト等に使用できる。その際に特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する照明装置、例えばいわゆるＬＥＤヘッドライトがますます頻繁に使用され、通常はいわゆる分光ヘッドライトと非分光ヘッドライトとが区別される。分光ヘッドライトの場合は、複数の光源を含む発光ダイオードが使用され、各々の光源は例えばレンズ又はリフレクタなどの光学系を備えている。そのため各々の光源は個々に、ドライブライトの配光に役立つ。分光ヘッドライト用の通常の光源数は５個から１０個の間である。分光ヘッドライトでは、ドライブライトの配光は単一の光技術システムによって行われる。その際、光源として複数の発光チップ（ＬＥＤチップ）を有するＬＥＤが使用される。更に、複数のチップを有する発光ダイオードを使用する分光ヘッドライトも公知である。

複数のＬＥＤチップを有する発光ダイオードには、いわゆるオープンロードの発生時、すなわち回路の遮断によっても、又、短絡時にも故障することがあるという特性がある。特に短絡時には残された、すなわち未だ損なわれていないＬＥＤチップに高電流が流れ、そのため性能が非効率になり、ひいては寿命が短縮する。特にエネルギ効率の点で有利な直列接続のＬＥＤチップの場合は、短絡によるＬＥＤチップの１つの故障時の電流又は電圧の分析による故障の検知は部品の公差により困難である。

先行技術から、直列接続されたＬＥＤチップの故障検知のための様々なアプローチがこれまで知られている。

特許文献１には、光源がＬＥＤチップに付属する光センサを含むＬＥＤチップを有する電気光学的光源が記載されている。更に、電気光学的光源がＬＥＤチップと光センサとを含む照明システムが記載されており、この照明システムは、ＬＥＤチップを制御し、光センサの信号を評価する、電気光学的光源と相互作用する操作装置を含んでいる。更に、ＬＥＤチップと光センサとを有する電気光学的光源を、光センサにＬＥＤチップの光を当て、光センサの信号を評価し、この評価に基づいてＬＥＤチップの機能を監視するステップを含む電気光学的光源を監視する方法が記載されている。

更に、特許文献２には、少なくとも１つの発光ダイオードを備える発光ダイオード分岐の状態変数が比較値と比較され、この比較に基づいて故障検知信号が生成され、状態変数として発光ダイオード分岐を流れる分岐電流が検出され、分岐電流が比較値を超えると即座に故障検知信号が生成される自動車内の発光ダイオードの故障検知方法が記載されている。更に、発光ダイオード分岐のスイッチオン時に、状態変数と比較値との比較は、少なくとも１つの発光ダイオードに順電圧が印加されて初めて即座に可能になる。

特許文献３は、光源と、リフレクタと、画定されたカットオフラインを生成するための少なくとも１つの輪郭形成結像手段とを有する自動車用ヘッドライトを開示している。結像手段には、リフレクタから結像手段に反射される光ビーム束の光路内でこの光ビーム束を少なくとも部分的に偏向し、分離するための装置が付属している。分離された光ビームはレンズ又は適宜なレンズ系に当たり、それによってフォッグライト又はハイビームとして使用可能な二次光路が達成される。

特許文献４は、ロービーム及び／又はハイビームを生成するためのドライブライト領域と、サイドマーカライトを生成するためのサイドマーカライト領域とを有する車両用照明装置を開示している。導光システムはドライブライト領域で生成された光ビームをドライブライト領域から分離し、サイドマーカライト領域に結合する。

特許文献５は、ロービームを生成するためのリフレクタ及び光源を有するヘッドライトと、別のライト機能を生成するためのリフレクタ及び光源を有する更に別のヘッドライトと、別のライト機能を生成する役割を果たすヘッドライトのリフレクタによって光源から送られる光が反射されることによってサイドマーカライトを生成するための手段とを有する自動車のヘッドライトユニットを開示している。別のライト機能を生成する役割を果たすヘッドライトがそこで発光し、そのリフレクタからサイドマーカライトを生成するための光が反射される少なくとも１つの導光素子であって、サイドマーカライトを生成する役割を果たすヘッドライトのリフレクタによって捉えられない光は補助リフレクタを介して少なくとも１つの導光素子に結合され、且つ補助リフレクタは光源の発光体の領域で焦点Ｆ１を有し、入射面の領域で焦点Ｆ２を有する導光素子が備えられる。

特許文献６は、ハウジングと、リフレクタの輪郭内に配置されたランプソケットに装着されたランプと、リフレクタ及びハウジングをカバーするためのライトディスクとを有し、リフレクタはライトディスクによって密閉された中空体から成り、少なくとも部分的に光透過性の光供給口が、ランプを収容するために外側に開いた空間を形成するリフレクタの中空体内に突入し、リフレクタの中空体と光供給口とが反射層を塗布した透明プラスチックから成る車両用照明、特に二輪車用の車両用照明を開示している。光供給口は、光の主照射方向に作用する少なくとも１つのレンズを含む光学系を備えている。

光供給口には、ランプから発する光ビームの一部を偏向させ、反射中空体の反射面に備えられたウインドウに投光する光学素子が備えられている。ウインドウの領域は反射層の塗布でカバーされ、それによって光ビームの通過が可能であるため、例えば光の主照射方向に対して垂直な、必要な光度配分をも達成可能である。

特許文献７は、ドライバーに照明の動作状態を表示する表示装置を開示している。そのために、照明によって出射される光の一部は導光体を使用して、照明に関連するそれぞれの表示装置に誘導される。

ＤＥ １０ ２００９ ００６ ２５０ Ａ１ ＤＥ １０ ２００９ ０２９ ９０９ Ａ１ ＤＥ １９５ ２６ ０２３ Ａ１ ＤＥ １０ ２００４ ００９ ７９０ Ａ１ ＤＥ １０１ １５ ８６８ Ｂ４ ＤＥ ３１ ４２ ４７５ Ｃ２ ＵＳ ３ ５６９ ９３３ Ａ

本発明の課題は、先行技術よりも改善された故障検知機能を組み込んだ自動車の照明装置を提供することにある。

この課題は本発明により、請求項１に記載の特徴を有する照明装置によって達成される。

自動車の照明装置は、少なくとも１つの光源ユニットから形成される少なくとも１つの照明モジュールを含み、光源ユニットは少なくとも１つの光源を含み、少なくとも１つの光源によってドライブライトの配光を生成するための光ビームを出射することが可能である。照明モジュールは好適には車両ライト、特に車両のフロントライトに使用可能である。

本発明により、少なくとも１つの光源ユニットの像をドライブライト配光の外側で生成可能であるように、出射された光ビームの一部を偏向できる光学部品が備えられる。そのために少なくとも１つの光源ユニットの像は光源ユニット内に配置される光源の数に対応する数の光面を備えている。

好適には、像内に示される光面によって光源ユニットの簡単な監視が可能であり、ひいては光源ユニット内に配置された単一の光源の確実な故障検知が可能である。例えば光源ユニットは、ロービーム機能用の車両ヘッドライトで知られているような、４つの光源、例えば発光ダイオードが載置された支持板から成っている。全ての発光ダイオードチップが起動し、故障していない限り、すなわち適切な電流の流れで光ビームが出射される限りは、光ビームは光学部品を用いて例えばドライブライト配光の外側に光点として示される。すなわち、光源によって出射される光ビームの一部はそのつど入射角に依存する角度で光学部品によって偏向される。それによって光学部品の表面には、光ビームの様々な入射角、ひいては出射角に応じて確認可能な様々な光面を表示できる。そこで、例えば発光ダイオードチップの故障時には、観察者には３つの光点しか確認できない。その際、光点の一連の配置は支持板上の発光ダイオードチップの一連の配置に対応する。それによって観察者は、ドライブライト配光の光ビームに目がくらむことなく特定の角度から光点を視認することができ、ひいては１つ又は複数の発光ダイオードチップが故障したものと断定することができる。欠陥のある光源、又は光源ユニット全体を交換することができる。したがってこの故障検知方法では、高価な回路や検査機器が不要であり、極めて低コストである。

ドライブライト配光の外側の光源ユニットを確実に表示するため、光学部品によって反射される光ビームの照射方向は、照明モジュールの主照射方向から逸らされる。主照射方向とは、車両のフロントライトに照明モジュールを使用する場合に概ね自動車の走行方向を示す方向である。

本発明の好適な実施形態では、ドライブライト配光を生成するために出射された光ビームを偏向可能な更なる光学部品が備えられる。

好適には、光学部品は車両の中心に面する更なる光学部品の端部に配置され、ここで車両の中心とは自動車の長手方向に対する中心のことである。それによって光学部品は更なる光学部品の延長部の役割を果たし、観察者はドライブライト配光に目がくらむことなく光源ユニットの像を横から良好に確認できる。その代わりに、又はそれに加えて、光学部品を車両の長手方向に対する車両の中心方向で更なる光学部品の横側に並んで配置することもできる。

好適には、更なる光学部品は主照射方向において光源ユニットに属し、光学部品はそれぞれ光路を変更する部品として形成される。

好適な実施形態では、更なる部品は、例えば半円形に形成されたハーフシェルとして形成される第１のリフレクタである。このような第１のリフレクタの配置及びその表面特性は、出射された光ビームが照明モジュールの主照射方向に反射することを可能にする。

更なる好適な実施形態では、光学部品は光出力を低減するコーテイングを有する第２のリフレクタである。これによって、観察者の目がくらむリスクなく光源ユニットの像を光学的に快適に見ることができる。

その際、第１のリフレクタの表面の寸法は、第２のリフレクタの表面の寸法と比較して大きいため、出射される光ビームの比較的少ない部分だけが第２のリフレクタに当たり、そのため個々の光源の故障検知に利用することができる。したがってドライブライト配光用の光ビームは未だ十分にあるため、故障検知用の補助光源は必要ない。以下に図面を参照して本発明の実施例をより詳細に説明する。

光源ユニット、第１の光学部品、及び第２の光学部品を含む照明装置の照明モジュールの概略平面図である。 図１の照明モジュールを有する照明装置の概略平面図である。 図１及び２の照明モジュールの概略平面斜視図である。

相互に対応する部品には全図を通して同じ参照符号が付されている。

図１から３は、自動車（詳細には図示せず）用の照明装置２の照明モジュール１を示し、照明モジュール１は光源ユニット３、第１の光学部品４、及び第２の光学部品５から形成されている。図１は、照明モジュール１の概略図を、図３はその平面斜視図を示し、図２は照明装置２の概略平面図である。

照明モジュール１は、例えばロービーム、ハイビーム、フォッグライト、静的及び／又は動的コーナリングライト、田舎道ライト、高速道路ライト、都市道路ライト、降雨又は降雪時ライト、昼間点灯用ライト、パーキングライト、サイドマーカライト、及び／又はポジションライトなどの自動車用ドライブライト配光ＦＬを生成する役割を果たす。

そのために照明モジュール１は、本発明の意味で以下に車両ヘッドライト１．１と呼ばれる照明装置２に組み込まれる。

自動車は通常、自動車のフロント領域の両サイドに配置された２つの車両ヘッドライト１．１を含んでいる。

車両ヘッドライト１．１はハウジング１．１．１と、照明モジュール１と、ハウジング１．１．１と共に照明モジュール１を囲み、これを特に天候の影響から保護する光学的に透明なカバーディスク１．１．２を含んでいる。代替としてハウジング１．１．１内には、それぞれ独自のカバーディスク（図示せず）によって区分された複数の照明モジュール１を配置することも可能である。

照明モジュール１の上記のドライブライト配光ＦＬを生成するため、照明モジュール１は本実施例では支持板３．１と４つの光源３．２とから形成される光源ユニット３を含んでいる。

光源３．２は支持板３．１上に並置され、好適には電気的に互いに直列に接触している。あるいは、光源３．２の並列接続も可能である。

光源３．２を制御するため、自動車は光源３．２に光源３．２の定格電流に対応する電流を供給する制御ユニット、例えばヘッドライト制御デバイスを含んでいる。

好適な実施例では光源３．２は、動作時に、すなわち適宜の給電時に光ビームを生成する発光ダイオードチップとして実施される。ここで発光ダイオードチップは、いわゆるｐｎ遷移を実現可能なｐ及びｎド−プ半導体材料であると解される。半導体に電圧が順方向に印加されると、電子がｎド−プ側からｐド−プ側に移動し、その際に電子はより低いエネルギレベルに変化して発光のためのエネルギを放出する。

その代わりに、又はそれに加えて、発光ダイオードチップが、好適にはド−プされた半導体材料に直接塗布される層又は積層を有すると解することもできる。層又は積層は例えば、ド−プされた半導体材料を使用して出射された光ビームの一部を波長が偏移した光ビームに変換して、混合波長を有する光ビームを生じるルミネセンス変換物質を含む。そこで光ビームは、例えば青又は黄色のスペクトルｚ成分を含み、これは（図２には目として示す）観察者Ｂには白光として感知される。このような発光ダイオードチップは薄膜−発光ダイオード−チップと呼ばれ、その特性から車両ヘッドライト１．１に使用するための概ねランバート面放射体としても適している。

あるいは、光源３．２はグローランプ又はグロー放電ランプであってもよい。

上記の出射された光ビームの発散を低減するため、光源ユニット３には照明モジュール１の主照射方向ｓに第１の光学部品４が付属している。照明モジュール１の主照射方向は、本実施例では実質的に走行方向を示す方向であると定義される。

第１の光学部品４は好適には、本実施例では半円形に形成されたハーフシェルとして成形され、入射する光ビームを照明モジュール１の主照射方向ｓで偏向して所望のドライブライト配光ＦＬを生じる第１のリフレクタ４．１として形成される。そのために第１のリフレクタ４．１はファセット形状に形成された反射面を備えている。

代替実施形態では、第１のリフレクタ４．１は角錐台／又は円錐台形に形成される。その際、第１のリフレクタ４．１は、例えばガラスなどの誘電材料から成る固化体として形成されることもできる。そのために固化体は光入口と光出口とを備えている。更に、カバーディスク１．１．２及び／又はハウジング１．１．１が第１のリフレクタ４．１を形成し、又は第１のリフレクタ４．１がハウジング１．１．１の一部を形成することもできる。前述の光源３．２の１つ又は複数の故障検知のために、本実施例では平坦に形成された第２のリフレクタ５．１である第２の光学部品５が備えられる。

第２のリフレクタ５．１は車両の中心に面する第１のリフレクタ４．１の端部に配置され、車両の中心とは自動車の走行方向に対する中心である。それによって第２のリフレクタ５．１は第１のリフレクタ４．１の補足的な反射面を形成する。

好適には、第２のリフレクタ５．１は第１のリフレクタ４．１の縁部の横に位置するため、光源３．２のランバート放射特性に基づいて、光源３．２の小部分だけから出射される光ビームが第２のリフレクタ５．１に当たる。

その際、第２のリフレクタ５．１の反射面は第１のリフレクタ４．１の反射面と比較して小さいため、光源３．２によって出射される光ビームの小部分だけが第２のリフレクタ５．１に当たる。それによって好適には、個々の光源３．２の故障を検知するために出射される光ビームの小部分だけが使用されるため、ドライブライト配光ＦＬの光学的な見かけは全く、又はほとんど影響されない。

第２のリフレクタ５．１には更に、光出力を低減するコーテイング又は表面処理が施される。好適には、コーテイング又は表面処理は少なくとも部分的に光吸収性であるため、第２のリフレクタ５．１に当たる光ビームは一部しか反射されない。光吸収性コーテイングとして、又は表面処理のためには例えばラッカー、プラスチック、半導体が適している。あるいは、適切には例えば黒などの暗色感度がある別のコーテイング材料も適している。

あるいは、第２のリフレクタ５．１は好適には暗色の少なくとも部分的に吸収性の材料から製造することができる。プラスチックは例えば、適切には黒のアクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体ポリカーボネート（ＡＢＳ−ＰＣ）などの暗色を有している。

代替実施形態では、第２のリフレクタ５．１は、第２のリフレクタ５．１に当たる光ビームを集光し、それに応じて光ビームの一部だけを偏向する少なくとも１つの光学結像ユニットを備えている。光学結像ユニットは例えば、１つ又は複数の集光レンズ、又はアクロマート、又は集光レンズとアクロマートとの組み合わせから成ることができる。

第２のリフレクタ５．１に当たる光ビームは、第２のリフレクタ５．１の上記の配置により、照明モジュール１の主照射方向ｓから逸れ、車両の中心方向を指す方向に偏向される。それによって、第２のリフレクタ５．１によって反射される光ビームＬＲは、ドライブライト配光ＦＬによって観察者Ｂは目がくらむことなくドライブライト配光ＦＬの外側で目視することができる。

第２のリフレクタ５．１の表面特性により、光ビームは入射角に応じて反射される。すなわち、光源ユニット３は並置された４つの光源３．２を備え、そのため反射した光ビームＬＲは少なくとも４つの離間した光束を含む。光源３．２は例えば、車両の横軸に沿って延びる軸に沿って並置されている。言い換えると、光源３．２は観察者Ｂの視角から見て左から右へと支持板３．１上に並置されている。そこで、反射した光ビームＬＲの光束は車両の縦軸に対して平行に、すなわち観察者Ｂから見ると上から下に並置されている。

個々の光束は光源３．２の配置に応じて対応して異なる出射角を有するため、光束を光点の形態の仮想光源として確認することができる。そのため全ての光源３．２が完全である場合は、観察者Ｂは第２のリフレクタ５．１の表面のドライブライト配光ＦＬの外側の４つの光点を確認できる。

これらの光点を最適に観察するため、例えば工場従業員などの観察者Ｂは、照明モジュール１の主照射方向ｓに対する特定の角度で、すなわち車両フロントライト１．１の横に配置される（図２を参照）。

第２のリフレクタ５．１の少なくとも部分的に光吸収性のコーテイング又は表面処理によって、反射する光ビームＬＲの強度が低下するため、第２のリフレクタ５．１に入射する光ビームと比較して観察者の安全性が高まる。したがって観察者Ｂは、苦労したり且つ／又は目がくらんだりせずに反射した光ビームＬＲを観察することができる。

例えば照明モジュール１の１つに欠陥があり、すなわち適宜に給電されても照明モジュール１が光ビームを出射しない場合は、観察者Ｂは３つの光点しか確認できない。互いに離間した光点の配置は光源ユニット３内の照明モジュール１の配置に対応するため、観察者Ｂにはどの光源３．２に欠陥があるかが分かる。光源３．２の故障は特に発光ダイオードチップの実施形態では、いわゆる開負荷の発生時、すなわち電流回路の断線時にも短絡時にも発生し得る。特に短絡時には、残りの、すなわち不完全な発光ダイオードチップを高電流が流れ、それによって性能が非効率になり、ひいては発光ダイオードチップ３の寿命が短縮する。

そのため、本発明により１つの補助部品だけで光源３．２の確実な故障検知が可能になり、高価な電子回路又は電気光学装置がなくても済む。このことは、光源ユニット３のアレイが照明モジュール１内に配置されれば特に有利である。

補足的に光源３．２を継続的に監視することができる。光源３．２の交換により出射する光ビームの強度が低下すると、反射する光ビームＬＲの強度も低下し、それは対応する光点、又は対応する複数の光点の強度低下で分かる。

Claims (5)

1. 少なくとも１つの光源ユニット（３）から形成される少なくとも１つの照明モジュール（１）を有する自動車用の照明装置（２）であって、前記光源ユニット（３）が複数の光源（３．２）を含み、前記光源（３．２）によってドライブライト配光（ＦＬ）を生成するための光ビームを出射可能である照明装置（２）において、
   前記照明装置の内部に少なくとも１つの光学部品（５）が設けられており、前記光学部品（５）により、前記少なくとも１つの光源ユニット（３）の像を前記ドライブライト配光（ＦＬ）の外側に生成可能であるように、前記出射される光ビームの一部を偏向可能であり、および更なる光学部品（４）が設けられており、前記更なる光学部品（４）により、前記ドライブライト配光（ＦＬ）を生成するために前記出射される光ビームを偏向可能であり、
   前記少なくとも１つの光源ユニット（３）の前記像が、前記光源ユニット（３）内に配置される光源（３．２）の数に対応する数の光面を有すること、
   観察者が前記像を横から確認し易いように、前記光学部品（５）が前記更なる光学部品（４）の端部であって車両の中心方向で前記更なる光学部品（４）の横側に並んで配置されること、
   前記更なる光学部品（４）が、前記主照射方向（ｓ）において前記光源ユニット（３）に属すること、および
   前記光学部品（５）が、コーテイングを有し光出力を低減する第２のリフレクタ（５．１）であることを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置（２）であって、
   前記光学部品（５）によって反射される光ビーム（ＬＲ）の照射方向が、前記照明モジュール（１）の主照射方向（ｓ）から逸れることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１又は２に記載の照明装置（２）であって、
   前記光学部品（５）及び前記更なる光学部品（４）が、それぞれ光路を変更する部品として形成されることを特徴とする照明装置。
4. 請求項３に記載の照明装置（２）であって、
   前記更なる光学部品（４）が、第１のリフレクタ（４．１）として形成されることを特徴とする照明装置。
5. 請求項４に記載の照明装置（２）であって、
   前記第１のリフレクタ（４．１）の表面の寸法が、前記第２のリフレクタ（５．１）の寸法よりも大きいことを特徴とする照明装置。
   

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