JP6044812B2 - 前照灯用照明ユニット - Google Patents

Description

本発明は、複数の光源及び複数の導光体を有する導光体ユニットから成る前照灯、特に車両用前照灯用の照明ユニットに関する。

このような照明ユニットは一般的に自動車産業で使用され、通常複数の人工光源から出射される光が、相応の複数の並列して配置される導光体によって出射方向で束ねられることにより、反射のないハイビームの成形に寄与している。導光体は比較的小さな断面を有し、そのため、それらに割り当てられたそれぞれの光源の光を非常に凝縮して出射方向に送る。オーストリア国特許第５１０４３７Ａ４号明細書（特許文献１）はこれに関連し、そこでは光トンネルと呼ばれる導波管状の導光体及び複数の光源を具有する光モジュールを開示する。

オーストリア国特許第５１０４３７Ａ４号明細書

本発明において好適な光源は、特に非常に小さなサイズで高い光出力を発揮する、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。上述の用途のための従来のＬＥＤは１ｍｍ以下の範囲のエッジ長を有し、マトリックス内、すなわちグループ内で共通のプリント回路基板上に互いに直接並列して配置され、そのときこのマトリックス或いはグループの外形が投影される光像に相当する。個々の光源が特定の大きさである場合に均一な光像を作成するために、導光体が導光体ユニット内で同様に直接並列して配置されることにより、個々の、例えば反射体として形成される導光体間の壁は必然的に非常に薄い。これは通常、射出成形によって製造される、導光体ユニットの製作のコスト上昇に繋がる。さらに、特に射出成形部分で使用される熱可塑性樹脂が成形温度に達したとき、又はそれ以外の原因で使用される材料に熱損傷が生じるとき、導光体間の薄い壁が、使用される光源の熱入力にとって問題となる。このような導光体ユニットのさらなる短所は、導光体の断面が小さいとき、コーティングを装着するために適用されるアルミニウム蒸気が、蒸着時に導光体の深さ全体に分布されないため、反射体表面の均等なコーティングがもはや確実になされないことにある。

そのため本発明の課題は、冒頭に挙げられた種類の照明ユニットを、言及された短所を回避するように改善することにある。

この課題は本発明によって、１つの光源にそれぞれ１つずつの導光体を割り当て、導光体ユニットが少なくとも２つの互いに接続可能な部分から成り、導光体ユニットの光源側部分が、光源と導光体ユニットの出射側部分の間の導光体ユニットの出射方向に配置されることによって解決される。本発明の照明ユニットでは、導光体ユニットが導光体ユニットの光出射方向を横切り、少なくとも二分割されるように配置される少なくとも２つの部分から成る。導光体はそのようにして長さも二分割されるため、製作時に導光体の短い方の部分を鋳造することができる。それは別の言い方をすると、各導光体は導光体ユニットの光源側部分にも、導光体ユニットの出射側部分にも配置されるということである。それによって鋳造ミスの危険が低減され、導光体ユニットの異なる部分に、必要に応じて流動性の点で最適化され、或いは耐熱性という点で選択されることのできる材料を使用することができる。

それによって導光体の所定の幾何学的形状において、導光体ユニットの光源に向けられた部分の耐熱性の向上が比較的低い製造費で実現される。これに関連して、本発明の好適な実施形態により、導光体ユニットの光源側部分は直接光源に接続されることができる。これによって、光源の光が多かれ少なかれ完全に導光体に出射され、それによって最適な光収量が達成される。

好適には導光体ユニットの光源側部分が、導光体ユニットの出射側部分より耐熱性の高い材料で製作されることができる。耐熱性材料はここで特に耐熱性の高い樹脂であってよく、その場合、熱硬化性樹脂を加工してもよい。これらのことから、導光体ユニットの光源側部分はセラミックス、金属、又はミネラルガラスによって製作することも考えられる。

しかし材料選択についての高い柔軟性は、導光体ユニットの出射側部分にも要求できる。好適な実施形態では、導光体ユニットの出射側部分は、導光体ユニットの光源側部分より流動性の高い熱可塑性樹脂で製造されることができる。特に流動性の高い熱可塑性樹脂は通常、粘性材料よりも熱的に安定性が低いが、臨界温度が出射側に発生しないように、光源の熱を導光体ユニットの光源側部分で受け、これを介して消散する、本発明による導光体ユニットの特殊な形成を可能にする。

導光体ユニットの性能を最適化するために、好適には、導光体の反射面が反射コーティングされ、特にアルミニウムでコーティングされる。反射体表面のコーティングは、通常蒸着法によって行われ、そのとき本発明の導光体ユニットの分割はここでも、反射体表面の可能な限り均等なコーティングという点で、従来技術に対して有利である。なぜならアルミニウム蒸気は容易にそれに分布され、それによって導光体ユニットの光源側部分及び出射側部分の比較的短い導光体に浸入するためである。

照明ユニットの光出力を減少させる、可能な限り少ない光を、本発明による導光体によって貫通される導光体ユニットの部分の分割面に分散するために、本発明の好適な実施形態では、導光体ユニットの光源側部分及び導光体ユニットの出射側部分が、導光体ユニットの両部分を、出射方向を横切るそれらの相対的位置に固定するための固定手段を有することができる。このように、設計段階及び鋳造時、或いは導光体ユニット部分の他の方法での製造時にすでに、導光体ユニットの部分が確実に組み立てられることができ、反射面が互いに整合して並列し、それによって導光体がそれらの中に、そこで光源の光が分散又は遮断されるような角や段を可能な限り有さないように顧慮される。本発明の好適な実施形態によれば、導光体ユニットの光源側部分は基準ピンを、導光体ユニットの出射側部分はそれに割り当てられた基準孔を具備する。基準ピン及び相応の基準孔は付加的に、導光体ユニットの両部分の互いに対する整列方向を定める。本発明では、この表現によってこの原則の動反転をも含む。

上述した導光体ユニットの両部分用の導光体の射出成形、及びコーティングにおける利点を最適に利用するために、本発明は好適に、導光体ユニットの光源側部分、及び導光ユニットの出射部分が、それらの互いに対する相対的位置の、湾曲し互いに対応した面に固定されるように開発されている。下記でさらに詳細に説明されるように、各導光体の光抽出面が湾曲した面に配置されるように、導光体ユニットの導光体の深さは異なる。深さの相違は本発明の好適な実施形態において、導光体ユニットの両部分に分配されるため、それぞれ可能な限り小さい深さで鋳造され、コーティングされなければならない。

本発明の代替案では、導光体ユニットの出射側部分は複数の導波管を有する。導波管とは本発明において、一方ではその中で入射光が壁での全反射によって反射され、もう一方ではその中で導波管の垂線で光の屈折が生じるところの構造として理解される。本ケースでは、導波管が、導光体からの光を集め、場合によっては例えばレンズ状の従属光学系の方向に出射する役割を果たす。ここで、導波管の素材が熱に弱いとき、導光体ユニットの本発明の分割が有利であることが実証される。これに関連して、導波管は好適には透明プラスチックで製造される。つまり導波管への入熱は本発明の導波管において相応に少なく保たれるため、高価なガラスの使用は必要ない。

しかし代換的又は付加的に、本発明によって、導光体ユニットの光源側部分が複数の導波管を具備することもできる。それは本発明によって、導光体ユニットの光源側部分への光源の入熱が大きすぎない限り、光学的課題設定によっては簡単に実現可能である。

好適には、１つの導光体、特に導光部の光源側部分の１つの反射体にそれぞれ、導光体ユニットの出射側部分の導波管を１つずつ割り当て、それによって各導光体からの光が最適化され、転送される。技術的な要因のため、ここでは導光体に割り当てられた導波管を、出射側で共同の出射側の端板に統合する必要がある。各導波管の光抽出面はこの場合、出射側の端板の出射側表面にある。端板の出射側表面は湾曲し、従属レンズの像面湾曲と合致するため、各導光体の全ての光抽出面がレンズから鮮明に道路に投射される。

好適には、導光体ユニットの光源側部分の光源側表面がアルミニウムでコーティングされ、非反射塗装がなされる。このようにして散乱光の原因となりうる望ましくない反射を防止する。

本発明において、任意で導光体ユニットがホルダによって光源ボックスに固定される。

次に、本発明を図面に概略的に示された実施形態を参照して説明する。

図１は、図２のＩ−Ｉ線に沿った、本発明に関わる照明ユニットの斜視断面図を示す。 図２は、本発明に関わる照明ユニットの正面図を示す。 図３は、本発明に関わる照明ユニットの光源側から見た分解図を示す。 図４は、本発明に関わる照明ユニットの光源ボックスへの取り付け状況を出射側から見た分解図を示す。 図５は、本発明に関わる照明ユニットのさらなる実施形態の、一部分を断面で表した斜視図を示す。 図６は、図２の線ＶＩ-ＶＩに沿った、本発明に関する照明ユニットの縦断面を示す。 図７は、本発明の変形である導光体の断面図を示す。 図８は、本発明に関わる照明ユニット及び、この照明ユニットに割り当てられたレンズの概略側面図を示す。

図１では本発明の照明ユニットが１で示される。照明ユニット１は実質的に複数の光源２及び導光体ユニット３から成る。導光体ユニット３は本発明において、導光体ユニット３の光源側部分４が光源２と導光体ユニット３の出射部分５の間に配置されるように組み立てられている。そのとき本発明において本質的なことは単に、導光体ユニット３の個別の部分４を設けることであり、それによって定義された部分４及び５の他に、共同で導光体を形成するさらなる部分をも設けることができる。導光体６は各光源２に割り当てられ、そのとき導光体６は導光体ユニット３の光源側部分４においても、導光体ユニット３の出射側部分５においても延在し、或いはそれらによって形成される。光源２はそれぞれ１つの又は複数のＬＥＤチップを具有する。図では数個の光源のみが示されるが、１つの光源２にそれぞれ１つずつの導光体６が割り当てられるのは明らかである。図１の例における導光体６は、アルミニウムが蒸着された反射面７を具有する。図１ではさらに、光源２が直接並列して配置されているため、反射壁８も互いに画定し合い、そのため非常に薄い壁となっていることがわかる。導光体ユニット３の構成は、固定手段９による組み立てと位置合わせによって行われる。実際にあらゆる種類の接合、特に、導光体ユニット３の両部分４及び５のラッチング、ネジ止めまたは接着による接合が目的に適合するのは明らかである。導光体ユニット３の分割された構造により、導光体ユニット３の光源側部分４に、導光体ユニット３の出射側部分５とは別の素材を選ぶことができる。特に光源側部分４には、特に耐熱性の高いプラスチック、或いはその他の高耐熱性の素材が使用され、出射側部分５は、薄い反射壁８の確実な鋳造のために、特に流動性の高い熱可塑性樹脂より成形されることができる。導光体ユニット３の４、５の両部分は、図１において、それらの部分を、図４に示される光源ボックス１７に固定するために使われる任意のホルダ１６に固定され、或いはそれに受けられる。１９で示されるのは、導光体ユニット３の光源側部分４と光源ボックス１７に配置される光源２の間に、適切な間隔を確保するスペーサである。図１ではさらに、導光体ユニット３の光源側部分４、及び導光体ユニット３の出射側部分５が、湾曲し、互いに対応する面で、それらが互いに対して相対的な位置に固定されることがわかる。この湾曲は図８に示されるレンズ１５の像面湾曲と合致する。

図２では同一の部分が同一の符号で示され、そのとき導光体ユニット３の中に、導光体６を形成する透明な断面が形成されていることがわかる。導光体ユニット３の両部分４及び５が整合して合体し、長時間の作動の後も安定して並列した状態であることを保証するため、参照ピン１０、１０’が設けられ、特に図３及び４による図示に見られるように、これらはこれらに割り当てられた長孔として形成された参照孔１１、１１’と恊働する。参照孔１１’はこの例では、部分４及び５の熱変形を補正するために長孔として形成される。１８は、同様に導光部ユニット３の固定に使用されるフランジを示す。

図３にはまた、導光体ユニット３の光源側部分４のスペーサ１９を示す。１１、１１’は、図４に示される参照ピン１０、１０’を受けるための参照孔を示す。任意に導光体ユニット３を支持するホルダ１６が設けられてもよい。また図４ではその外側に光源２がグループ或いはマトリックスとして配置される光源ボックス１７が示される。光源ボックス１７は、各光源２の作動のための電子回路を含む。光源ボックスは各光源２の電源を入れ、切り、光源２を調光する。また図４では導光体ユニット３の出射側が湾曲していることがわかる。この湾曲は図８に示されるレンズ１５の像面湾曲と合致する。

図５では、導光体ユニット３の出射側部分５が、導波管１２に割り当てられた反射体１３と共に導光ユニット３の光源側部分４の中で導光体６を形成する導波管１２を具備する本発明の変形が示される。導波管１２は出射側で、各導光体共有の光結合面を形成する共有の出射側端板１２’’に統合される。導光体ユニット３の光源側部分４の光源側表面１４は、散乱光の原因となりうる望ましくない反射を防止するため、アルミニウムで蒸着され、非反射塗装がなされる。図５ではさらに、この場合反射体１３及び導波管１２から成る導光体６が、光源２を作動させる光源ボックス（１７）によって起動できる、３列に重なり合う列に配列されることがわかり、そのとき 例えばロービーム、ハイビーム、昼間走行灯などのような前照灯の照明機能が、対応する列のスイッチの切り換えによって示される。例えばハイビームでは全列のスイッチが入る。選択的に個々の列をオフにすることで、さらなる配光を生成することができる。下列はそのときハイビームの割当分として設けられ、中列はＨＤライン領域であり、上列は前方のフィールドを照らす。照明機能は導光体ユニット中に左右逆かつ水平方向に反転して示される。なぜなら光像の完全な逆転は後述する従属レンズによってなされるためである。

図６は、反射体１３或いは反射面７が、導光体ユニット３の両部分４及び５に延在する本発明の変形を示す。光源２は統合された反射体１３に光を投射し、それはアルミニウムを蒸着した反射面７に反射され、反射体の断面の形状に応じて出射される。さらにスペーサ１９は、出射方向への延在において実質的に光源の大きさに相応し、それによって光源を配置するスペースを定義する導光体ユニット３の光源側部分４上に示される。各導光体６は異なる長さを有し、そのため導光体ユニット３が出射側で湾曲した外形を有するため、Ａで示された領域中に、図６の切断面の後ろにあるさらなる導光体６の末端が見える。

図７では、図５における反射体１３及び導波管１２の恊働をより明確に示す。導波管１２が形状通りに反射体１３に嵌入されるため、導波管の光源側の端面１２’が、コーティングされた反射面７の領域に直接接続する。導波管１２は好適に、導波管１２を取り巻く空気より光学的に密度の高い媒体である透明プラスチックから成るため、導波管１２の境界側面は全反射する。そのため光は光学的により密度の高い媒体において垂線で屈折し、最終的に出射側端面１２’’’或いは光結合面に送られる。

図８は、本発明の照明ユニット１がレンズ１５に割り当てられ、そのとき光軸が１００で示され、照明ユニット１を例えば導光体５の中列の高さで横切ることを概略的に示す。

１ 照明ユニット
２ 光源
３ 導光体ユニット
４ 光源側部分
５ 出射側部分
６ 導光体
７ 反射面
８ 反射壁
９ 固定手段
１０ 参照ピン
１０’ 参照ピン
１１ 参照孔
１１’ 参照孔
１２ 導波管
１２’ 光源側端面
１２’’ 出射側端板
１２’’’ 出射側端面
１３ 反射体
１４ 光源側表面
１５ レンズ
１６ ホルダ
１７ 光源ボックス
１８ フランジ
１９ スペーサ
１００ 光軸
Ａ 領域

Claims (14)

1. 複数の光源（２）及び、複数の導光体（６）を有する導光体ユニット（３）から成り、１つの光源（２）にそれぞれ１つずつの導光体（６）が割り当てられ、前記導光体ユニット（３）が少なくとも２つの互いに接続した部分（４、５）から成り、前記導光体ユニット（３）の光源側部分（４）が、前記光源（２）と前記導光体ユニット（３）の出射側部分（５）の間の、前記導光体ユニット（３）の出射方向に配置され、前記導光体ユニット（３）の前記光源側部分（４）及び 前記導光体ユニット（３）の前記出射側部分（５）が、湾曲した互いに対応する面上で、互いに対して相対的な位置に固定され、
   前記導光体ユニット（３）の前記光源側部分（４）が前記導光体ユニット（３）の前記出射側部分（５）より耐熱性の高い素材で形成されることを特徴とする、前照灯用の照明ユニット（１）。
2. 前記導光体ユニット（３）の前記光源側部分（４）が前記光源（２）に直接接続されることを特徴とする、請求項１に記載の照明ユニット。
3. 前記導光体ユニット（３）の前記出射側部分（５）が前記導光体ユニット（３）の前記光源側部分（４）よりも流動性の高い熱可塑性樹脂で製造されることを特徴とする、請求項１または２に記載の照明ユニット。
4. 前記導光体（６）の反射面（７）がアルミニウムまたは別の反射材でコーティングされることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の照明ユニット。
5. 前記導光体ユニット（３）の前記光源側部分（４）及び前記導光体ユニット（３）の前記出射側部分（５）が、前記導光体ユニット（３）の前記両部分（４、５）を出射方向を横切るそれらの相対的位置に固定するための固定手段（９）を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の照明ユニット。
6. 前記導光体ユニット（３）の前記光源側部分（４）が参照ピン（１０、１０’’）を、前記導光体ユニット（３）の前記出射側部分（５）がそれらに割り当てられた参照孔（１１、１１’’）を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の照明ユニット。
7. 前記導光体ユニット（３）の前記出射側部分（５）が複数の導波管（１２）を有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の照明ユニット。
8. 前記導光体ユニット（３）の前記光源側部分（４）が複数の導波管（１２）を有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の照明ユニット。
9. 前記導波管（１２）が透明プラスチックから製造されることを特徴とする、請求項７又は８に記載の照明ユニット。
10. １つの導光体（６）に、それぞれ１つずつの導波管（１２）が割り当てられることを特徴とする、請求項７から９のいずれか一項に記載の照明ユニット。
11. 前記導波管（１２）が対応する前記導光体（６）に含まれる反射体（１３）に係合する縮小した端部を有することを特徴とする、請求項７から１０のいずれか一項に記載の照明ユニット。
12. 前記導光体（６）に割り当てられた前記導波管（１２）が出射側で共有の出射側端板（１２’’）に統合されることを特徴とする、請求項７から１１のいずれか一項に記載の照明ユニット。
13. 前記導光体ユニット（３）の前記光源側部分（４）の光源側表面（１４）がアルミニウムでコーティングされ、非反射塗装されていることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の照明ユニット。
14. 前記導光体ユニット（３）がホルダ（１６）で光源ボックス（１７）に固定されることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の照明ユニット。

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