JP6092180B2 - ヘッドライトモジュール - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載されているヘッドライトモジュールに関する。

その種のヘッドライトモジュールは例えばWO 2010/000610 A1から公知である。この刊行物には、車両ヘッドライト用の照明ユニットが開示されている。照明ユニットは光源として複数の発光ダイオードチップを有しており、それらの発光ダイオードチップには発光ダイオードチップによって生成された青色光を白色光に変換するための蛍光物質コーティング（Chip-Layer-Coating）が施されている。この照明ユニットは車両ヘッドライトの構成部材として構成されており、従ってヘッドライトモジュールと見なすことができる。本明細書において、術語ヘッドライトモジュールは、ヘッドライトに使用するために設けられているか、又は、ヘッドライトの構成部材として構成されているモジュールを表す。このモジュールを本発明の範囲において、単一のものとしてヘッドライトに使用される構造ユニットとして、又は、ヘッドライトの相互的に作用する複数の個々のコンポーネントから成るシステムとして構成することができる。

本発明によるヘッドライトモジュールは、他の使用分野も考えられるにもかかわらず、やはり特に車両ヘッドライトに使用するために設計されている。

ハイエンドの車両ヘッドライトは現在のところ、法律に定めされているロービーム及びハイビームの他に、ＥＣＥ基準１２３の規定に基づいたダイナミックコーナリングライト及びスタティックコーナリングライトのような可変の光分布も付加的に形成する。近い将来には、適応型ハイビームも実現されるであろう。この適応型ハイビームにおいては、ハイビームの一部が、前方を走行する車両等又は対向車両等を眩惑させないために遮光される。更には、現在のあらゆるヘッドライトシステムは、ヘッドライトの到達距離の調整を保証できるようにするために、水平方向の軸を中心に走行方向を横切るように旋回可能であるように構成されなければならない。それどころか非常に高性能のヘッドライトにおいては、この調整が車両の負荷状態に応じて自動的に実施されなければならない。特に、近年使用されているＬＥＤヘッドライトでは、重量のある冷却系を含めたシステム全体を旋回させなければならないことを意味している。

このために通常の場合は、ヘッドライトを水平方向の軸を中心に旋回させるためにステッピングモータを備えた機械的なシステムが使用される。動的なコーナリングライトを実現するために、ヘッドライトモジュールを垂直方向の軸を中心に旋回させることも公知である。

更には、適応型のハイビーム及び他の可変の光分布に関して、ヒンジ付きシャッタ又はヒンジ付きローラが使用され、それらを用いて放電ランプ又はハロゲンランプからの光が所期のように遮光される。

また、イメージング素子を包含し、且つ、それらのイメージング素子において各ピクセルが所定の立体角要素を担当している複数の放電ランプを基礎としたいわゆるマトリクスヘッドライトが公知である。それらのヘッドライトは、ピクセルＡＦＳ又はマトリクスＡＦＳ（adaptive front lighting system）ヘッドライトの名称で知られている。またヘッドライトは一方では、光学的なコンポーネントを小さいものに留めるために高輝度を必要とし、他方では高光束を必要とするが、この高光束はその後（所望の光分布に応じて）大部分がやはり遮光されるので、結果として、実際のところは高光束の極一部しか利用されない。

その種の輝度変調型のマトリクスヘッドライトの利点は分解能が高く、従って、サーボモータ及び可動のコンポーネントを省けることであるが、他方その種の輝度変調型のマトリクスヘッドライトの欠点は、実現コストが高く、また構造様式に起因する光の損失によって効率が低くなることである。

マルチＬＥＤヘッドライトは必要とされる場所にのみ光を当てるので、従って、原理上はより効率的であると考えられる。しかしながら、許容可能なコストで接続できるＬＥＤの個数が制限されているので、ＬＥＤはヘッドライトのビームを十分精密に調整するためには十分な分解能を提供できない。従って、ＬＥＤは依然としてサーボモータ及び可動部を必要とする。

要約すれば、現在知られているあらゆるシステムは、効率、コスト及び機械的なシステムの使用に関する妥協点を示すものであり、その結果として生じる必然的な信頼性を表している。

従って本発明の課題は、ヘッドライトモジュールを旋回させる必用なく、種々の走行状況に対する動的な光分布を可能な限り低いコスト、高い信頼性、可能な限り高い効率で実現する、ヘッドライトモジュールを提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部分に記載されている構成を備えているヘッドライトモジュールによって解決される。

本発明によるヘッドライトモジュールは、電磁放射によって励起されて発光する、少なくとも一つの蛍光物質又は蛍光物質混合物と、少なくとも一つの蛍光物質又は蛍光物質混合物を励起させるための少なくとも一つの放射源とを有している。本発明によれば、ヘッドライトモジュールは更に、少なくとも一つの蛍光物質のための少なくとも一つの支持体装置と少なくとも一つの放射偏向装置とを有しており、少なくとも一つの放射偏向装置は、少なくとも一つの放射源から出射した電磁放射を少なくとも一つの蛍光物質又は蛍光物質混合物へと偏向させるよう配置又は構成されている。少なくとも一つの放射偏向装置によって、蛍光物質又は蛍光物質混合物を、例えば走行路上のドライバの視界において目下整定すべき動的な光分布に対応する位置においてのみ励起させることができる。この場合、スキャナの掃引方法と同様に、放射源から放射された電磁放射が放射偏向装置によって、支持体装置の蛍光物質が設けられている表面全体に、又はその表面の一部に案内される。従って、電磁放射が案内された蛍光物質又は蛍光物質混合物の領域のみが励起されて発光する。放射の案内は十分高速に行なわれるので、その結果、人間の目ではその案内を追うことはできない。そのようにして、支持体装置の蛍光物質が設けられている表面には、投影光学系を用いて例えば照明すべき走行路に投影される光分布が形成される。

少なくとも一つの放射源は有利にはレーザ、例えばレーザダイオード、又は、複数のレーザダイオードから成る装置、又は、一つもしくは複数の発光ダイオード、特にスーパールミネセンスダイオードである。それらの放射源を用いることにより、効率の高い手法で、可視光及び紫外線並びに赤外線の領域のスペクトル領域の電磁放射を形成し、蛍光物質又は蛍光物質混合物を励起させることができる。有利には、放射源として紫外線を放射する又は青色光を放射する発光ダイオード装置が使用され、特に有利にはレーザダイオード装置が使用され、また、例えば白色光を放射する車両ヘッドライトを実現するために、蛍光物質又は蛍光物質混合物を用いて、それらから白色光を形成することができる。

本発明を基礎として以下の複数の利点を達成することができる：
放射を励起放射源において変調できることによって、上述の掃引方法を介して、必要とされる場所でのみ蛍光物質が励起される。これによって効率が高まる。従来技術から公知であるような、後段に接続されている放射の変調部及び遮光部による効率の低下は生じない。これは、車両のガソリン消費量及びＣＯ₂放出量の低減に寄与する。

本発明によって高い分解能を達成することができる。例えばマイクロミラー装置（ＭＥＭＳ、ＭＯＥＭＳ、ＤＭＤ）として実現することができる放射偏向装置によって、１０００×１０００ピクセルの範囲の分解能を生じさせることができ、従って、ステッピングモータを用いることなく、法的に要求される光分布の整定を実現することができる。更に、光分布を動的に変更することによって、ヘッドライトモジュール全体を機械的に移動させる必要なく、コーナリングライト、適応型のハイビーム及びＥＣＥ基準１２３に準拠する他の可変の光分布を生じさせることができる。マイクロミラーの移動をその僅かな質量により問題なく実現することができる。

本発明によって任意のアスペクト比を調整することができる。放射偏向装置によって掃引される一つ又は複数の蛍光物質の面積を、低コストで任意の長さ／幅比（全体を一つとして、又は、区分化して）において達成することができる。これによって、ヘッドライトの放射分布の特別な特性を考慮することができる。

本発明の更なる利点はフレキシビリティが高いことである。所望の光分布を任意の形式のソフトウェアによってプログラミングすることができる。これによって、同一のヘッドライトモジュールを用いて高機能ヘッドライトを実現することができるが、しかしながらまた、簡単な光分布も形成することができる。励起放射源としてレーザを使用する場合、比較的低いクラスのレーザを使用することによって、即ち、電力消費量が比較的少ないレーザを使用することによって、倹約的な電気自動車のための光源を形成することができ、その一方で、複数のレンズ又は複数のリフレクタによって実現されている複数の出射面を用いることによって、複雑で高価なデザイン重視のヘッドライトも実現できる。

一つの有利な実施の形態においては、ヘッドライトモジュールが更に、少なくとも部分的に透明の光学装置を少なくとも一つ備えており、この光学装置は少なくとも一つの蛍光物質又は蛍光物質混合物から出射した放射の放射路内に配置されている。有利には光学装置として非球面レンズ及び／又は自由形状レンズが挙げられる。これによって、蛍光物質における無限遠での中間像の拡大又は投影（自動車ヘッドライトでは、これは一般的に２５ｍを超える距離の場合である）を実現することができる。自由形状レンズによって、例えば周辺領域へと延びる光分布を形成するために、所望の歪みを達成することができる。これによって、光分布をより大きい領域へと拡張させることができるにもかかわらず、蛍光物質の面積を小さいものに維持することができる。

一つの有利な実施の形態においては、少なくとも一つの支持体装置が透明に構成されており、且つ光学フィルタ装置に取り付けられている。この光学フィルタ装置は、少なくとも一つの蛍光物質から出射した放射を少なくとも部分的に反射させるように設計されている。有利には、少なくとも一つの放射偏向装置は、少なくとも一つの励起放射源から出射した放射が蛍光物質に入射する前に、光学フィルタ装置及び支持体装置を通過するように配置されている。この実施の形態によって、励起放射源から出射した放射は小さい角度で蛍光物質に入射し、それによって非常に僅かな歪みしか生じない。従って歪みを補正するための措置は殆ど行なわれない。蛍光物質と、必要に応じて設けられている少なくとも部分的に透明な光学装置との間の空間に別の素子を設けないことも可能である。

これに代わる実現形態では、少なくとも一つの支持体装置が、少なくとも一つの蛍光物質から出射した放射及び／又は少なくとも一つの励起放射源から出射した放射を反射するよう構成されている。この場合、少なくとも一つの放射偏向装置は、有利には、少なくとも一つの励起放射源から出射した放射が、蛍光物質の支持体装置側の面とは反対側の蛍光物質の面に入射するように配置されている。その種の変形形態によって、構造の奥行きが非常に短くなる。更にこの変形形態を非常に廉価に実現することができる。何故ならば、透明な支持体装置及び光学フィルタ装置を設ける必要がないからである。

有利には、少なくとも一つの支持体装置が冷却装置に熱的に接続されている。冷却装置はヒートシンクを表す。代替的に、ヒートシンクが少なくとも一つの支持体装置を表すこともできる。ヒートシンクが例えばアルミニウム、酸化アルミニウム又は酸化チタンを用いたコーティングによって反射性に構成されている場合、蛍光物質を非常に廉価にヒートシンクに直接的に取り付けることができる。

少なくとも一つの蛍光物質又は蛍光物質混合物が設けられている、支持体装置の表面を、少なくとも部分的に平坦に構成することができるか、又は、湾曲した形状に構成することができる。この措置によってよりシャープな結像（輪郭）を達成することができる。何故ならば、必要に応じて設けられている、少なくとも一つの蛍光物質の表面の湾曲部によって、蛍光物質のほぼ全ての領域が、必要に応じて設けられている、少なくとも部分的に透明な光学装置の焦点に位置するからである。このことは、蛍光物質の表面を相応に構成することによって、又は、支持体装置の構成によって達成することができる。

ヘッドライトモジュールは有利には少なくとも一つの放射分割装置を備えており、この放射分割装置は少なくとも一つの励起放射源と少なくとも一つの放射偏向装置との間に配置されている。これによって、位置的に相互に離れて配置された複数の蛍光物質領域をそれぞれ一つの放射偏向装置によって最適に放射することができる。この場合、蛍光物質の領域の各々に対して独立した光学装置を設けることができるので、ヘッドライトモジュールから放射される光は重畳された複数の個々の光分布の光から構成されている。

一つの別の実施の形態においては、種々の蛍光物質を有する複数の蛍光物質領域が設けられており、それらの蛍光物質は異なる二次色を形成するよう選定されている。有利には、二次色は後続の重畳の際に白色を生じさせるように選定されている。蛍光物質のその種の組み合わせは有利には赤−緑−青（ＲＧＢ）色座標を基礎とすることができるが、当業者には公知である他の表色系も基礎とすることができる。

少なくとも一つの放射偏向装置にはマイクロミラー装置を備えさせることができる。有利には、マイクロミラー装置は、二つの軸を中心に旋回可能である、少なくとも一つのマイクロミラーを備えている。

更に有利には、ヘッドライトモジュールは、少なくとも一つの励起放射源及び／又は少なくとも一つの放射偏向装置のための制御装置を備えている。

制御装置は有利には、マイクロミラー装置の少なくとも一つのマイクロミラーを制御し、このマイクロミラーが所定の空間ポジション及び配向を取らせるように設計されており、更に制御装置は、少なくとも一つのマイクロミラーのポジション又は配向に依存して放射源をスイッチオン又はスイッチオフするよう設計されている。特に、放射源から放射された電磁放射が少なくとも一つのマイクロミラーによって行毎又は列毎に、支持体装置の蛍光物質が設けられている表面へと案内されるように、制御装置を構成することができる。

その場合、放射源から放射された電磁放射を少なくとも一つのマイクロミラーによって、支持体装置の蛍光物質が設けられている表面へと案内し、マイクロミラーが所定のポジション又は姿勢に達すると放射源をスイッチオフ又はスイッチオンし、蛍光物質が設けられている領域の一部のみを励起させ、それにより所望の光特性を形成することができる。

代替的には、放射源から放射された電磁放射を少なくとも一つのマイクロミラーによって、支持体装置の蛍光物質が設けられている表面の一部の表面にのみ案内させることができ、その場合、放射源は常にスイッチオン状態に留まり、同様に、蛍光物質が設けられている領域の一部のみが励起され、所望の光特性が形成される。

前者のケースにおいては、励起放射源の変調機能が十分に利用され、それによって、光は不必要に遮る必要がない、又は遮光する必要がないので、高い効率を達成することができる。後者のケースでは、励起放射源の放射は、光放射が所望される立体角に対し比較的長く利用することができる。これによって、励起放射源をスケールダウンでき、このことは同様に効率の上昇並びに実現コストの低下に反映される。更には、これによって励起放射源の均一な利用が達成される。

光学装置に少なくとも一つの反射装置を備えることができ、この反射装置は、少なくとも一つの蛍光物質から出射した放射が少なくとも一つの反射装置に少なくとも入射するように配置されている。これによって、所望の光分布を達成するために意図的な歪みを簡単な手法で実現することができる。更には、拡大効果を達成することができる。この反射装置の利点として、蛍光物質を自動車の走行方向に対し上、下又は側方に設けることができ、これによって、本発明によるヘッドライトモジュールを実現する際により高い自由度が達成される。更には、出射面の種々の長さ／幅比を実現することができ、それによって本発明によるヘッドライトモジュールを用いるヘッドライトの設計を簡単な手法で末端顧客の規準に適応させることができる。

別の有利な実施の形態は従属請求項に記載されている。

以下では添付の図面を参照しながら、本発明の複数の実施例を詳細に説明する。

本発明によるヘッドライトモジュールの第１の実施例の概略図を示す。 本発明によるヘッドライトモジュールの第２の実施例の概略図を示す。 本発明によるヘッドライトモジュールの第３の実施例の概略図を示す。 湾曲した蛍光物質支持体及び光学装置を備えている本発明の実施例の詳細図を示す。 平坦な蛍光物質支持体及び反射装置を備えている本発明の実施例の詳細図を示す。 本発明によるヘッドライトモジュールにおいて使用することができる励起放射源及び蛍光物質を決定するためのＣＩＥ標準色度図を示す。

異なる図面において、同一の構成部材及び同様に機能する構成部材に対しては同一の参照番号を付している。従って、それらの構成部材は一度しか説明しない。

図１には、本発明によるヘッドライトモジュール１０の第１の実施例の概略図が示されている。このヘッドライトモジュール１０は少なくとも一つの放射源１２を備えており、この放射源１２は有利には青色発光レーザ、特に青色発光レーザダイオードとして構成されている。励起放射源１２の放射は、有利にはマイクロミラー装置として構成されている放射偏向装置１４に入射する。放射偏向装置１４から出射した放射は先ず光学フィルタ装置１６を通過し、続けて少なくとも一つの蛍光物質のための支持体装置１８を通過し、最後に少なくとも一つの蛍光物質２０を通過する。支持体装置１８は有利には高伝導性の高い材料から成るものである。光学フィルタ装置１６は、放射源１２の放射を通過させ、その一方で蛍光物質２０から出射した放射を反射するように構成されている。放射偏向装置１４は、蛍光物質２０の異なる領域が時間的に連続して励起されるように放射源１２から出射した放射を偏向するよう構成されている。支持体装置１８は有利にはセラミック、例えば多結晶アルミナセラミック（ＰＣＡ）又はサファイアから成るものである。

蛍光物質２０を、放射源１２の電磁放射を異なる波長又は異なる色の光に変換する、複数の異なる蛍光物質成分から構成することができる。更には、蛍光物質２０は蛍光物質混合物であっても良い。蛍光物質２０においてはエネルギの約２０％がストークス・シフトによって失われて熱に変換されるので、蛍光物質２０は冷却装置２２によって冷却される。冷却装置２２として例えば送風機が挙げられる。光学装置２４、例えば、２０ｍｍから１００ｍｍまでの焦点距離を有している投影レンズは、輝度分布を歪みなく遠視野に結像することができる。

図１に示されている、本発明によるヘッドライトモジュールの実施例は、放射源１２の放射を小さい入射角で蛍光物質２０に入射させ、それによってスポットサイズ、即ち、蛍光物質２０に入射する放射の放射直径を小さいものに維持して、蛍光物質の光学的な励起を保証することを特徴としている。典型的なスポットサイズは０．１ｍｍから０．２ｍｍであり、これにより種々の光分布を形成するために必要とされる分解能が保証される。蛍光物質２０及び放射源１２は、ヘッドライトモジュール１０から出射した光が３０００ケルビンから６５００ケルビンの範囲にある色温度を有する白色光であるように相互に調整されている。

図２に概略的に示されている、本発明によるヘッドライトモジュール１０の実施の形態は、図１に示した実施の形態よりも構造の奥行きが遙かに短くなっていることを特徴としている。つまり、放射が蛍光物質２０の支持体装置１８側の面とは反対側の面に入射するように、放射源１２と放射偏向装置１４とが組み合わされて設けられている。支持体装置１８は、少なくとも一つの蛍光物質２０から出射した放射及び／又は少なくとも一つの励起放射源１２から出射した放射を反射するように構成されている。支持体装置１８自体をヒートシンクとして構成することもできる。これによって、図２に示されている実施の形態は製造コストが著しく低いことを特徴としている。更には、明暗境界ＨＤＧも示されている（図１も参照されたい）。

図３に示されている、本発明によるヘッドライトモジュール１０の実施例においては、相互に間隔を空けている三つの蛍光物質２０ａ，２０ｂ，２０ｃが例示的に設けられており、各蛍光物質には一つの光学装置２４ａ，２４ｂ，２４ｃが割り当てられており、また光学装置２４ａ，２４ｂ，２４ｃから出射した光が一つの全体像２６へと重畳される。ここでは例示的に、放射源１２を光学装置２８、例えばレンズの前段に接続できることが示されている。レンズ２８から出射した放射は二つの放射分割装置３０ａ，３０ｂを用いて三つの放射偏向装置１４ａ，１４ｂ，１４ｃに供給される。

図３においては見易くするために、蛍光物質２０ａ，２０ｂ，２０ｃが放射偏向装置ないしマイクロミラー１４ａによってのみ使用されている。しかしながら、蛍光物質２０ａ，２０ｂ，２０ｃがそれぞれ一つの放射偏向装置によって、つまり、更に具体的には各マイクロミラー１４ａ，１４ｂ，１４ｃによって使用されることも考えられる。

図面から見て取れるように、蛍光物質２０ｂが設けられている表面は湾曲した形状に構成されており、その一方で蛍光物質２０ａ，２０ｃは平坦な表面に配置されている。冷却装置３２は放射源１２の冷却に使用される。更に、制御装置３４が設けられており、この制御装置３４は少なくとも一つの放射源１２並びに放射偏向装置１４ａから１４ｃの制御に使用される。放射偏向装置１４ａから１４ｃを特に２つの軸を中心に旋回可能なマイクロミラーとして構成することができる。制御装置３４は、例えば水平方向に±５０゜且つ垂直方向に−１５゜／＋１０゜の立体角領域におけるヘッドライトの光分布を達成するために、放射偏向装置１４ａから１４ｃ及び放射源１２の固定パターンでの制御を実現する。更に制御装置３４は、目下のところ光が必要とされない角度範囲を超えた際に放射源１２の短時間のスイッチオフを実現する。

その種の制御を簡単に実現することができる。何故ならば、マイクロミラーを水平方向又は垂直方向に変位させ、それによって放射源１２に由来する光ビームを行毎又は列毎に蛍光物質２０の上へと案内するために使用される、その種の制御装置３４の水平方向／垂直方向の変位ユニットを常に同一の周波数で動作させ、放射偏向装置１４の共振周波数を簡単な手法で調整することができるからである。しかしながら、典型的な光分布は常に比較的小さい立体角しかカバーしないので、その種の配置構成には、「デューティサイクル」が提供される。即ち、放射源１２はマイクロミラー又は放射偏向装置１４の多数の位置においてスイッチオフされ、また蛍光物質２０は放射源１２のスイッチオン期間中は所要光量を形成するために高い負荷が掛けられる。

従って、改善された制御では、マイクロミラー又は放射偏向装置１４の水平方向及び垂直方向の変位に関する角度領域が、その時点において所望されている光分布に適応される。例えば、ロービームの場合には光束の非対称性に関して、明暗境界ＨＤＧの上側では僅か数の行しか必要とされない。つまり、相応の比較的小さい角度領域でも、マイクロミラー又は放射偏向装置の行毎の案内にとっては十分である。これによって、放射源１２を１回の掃引周期において比較的長くロービーム立体角に留めることができる。コーナリングライトでは僅か数の列しか必要とされない。即ち、放射源１２は比較的長くコア光分布を使用することができる。つまり、相応の比較的小さい角度領域でも、マイクロミラー又は放射偏向装置１３の列毎の案内にとっては十分である。

制御に関して最後に述べた実施の形態に関しては、放射偏向装置１４ａ，１４ｂ，１４ｃを複数の行及び複数の列に関して異なる周波数で駆動させ、従って共振回路の動的な調整が必要になる。これにより、確かに技術的な手間は大きくなるが、しかしながら放射源１２を時間的により均一に使用できることになる。

図４には、本発明によるヘッドライトモジュール１０の光学装置２４と蛍光物質２０との組み合わせが拡大されて示されている。例えば、蛍光物質の表面は平坦に構成されている。このことは、蛍光物質の表面自体を相応に構成することによって達成することができるか、又は、支持体装置１８を相応に構成することによって達成することができる。光学装置２４として、拡大を達成し、それによって中間像を蛍光物質２０に無限遠に投影するための非球面レンズが挙げられる。これは２５ｍを超えた距離での自動車ヘッドライトの場合である。その種の非球面レンズの焦点面、即ち、そこから鮮明な像が結像される面は平坦ではなく、典型的には湾曲した面である。従って特に有利には、蛍光物質２０の表面、ないしは蛍光物質２０のための支持体装置１８は有利には球体として、又はより一般的には円錐曲線状に構成されている。

光学装置２４は、結像を所望のように歪ませるために自由形状レンズであっても良い。これによって例えば、周辺領域へと延びる光分布を形成し、それによって、本来の蛍光物質マトリクス、即ち、制御装置３４によって調整できる蛍光物質２０上の行及び列を小さいものに維持することができ、それにもかかわらず、より大きい領域への光分布の拡張を実現することができる。

図５には、光学装置２４が反射装置として構成されている実施例が概略的に示されている。反射装置を放物線状に成形することができ、その場合には、非球面レンズと同様の目的、即ち、１点から放出された放射を無限遠に結像する、つまり、平行にするという目的を達成することができる。蛍光物質２０は半空間しか放射しないので、最大でも１／４リフレクタディッシュしか必要とされない。

自由形状リフレクタはここでもまた光分布を意図的に歪ませることができる。即ち、種々の拡大係数及び歪み係数を有する反射装置を種々の領域において動作させることができる。

更に反射装置の利点は、蛍光物質２０を走行方向に対し上、下又は側方に設けることができ、それによって、本発明によるヘッドライトモジュール１０が実装されているシステムを設計する際のより高い自由度を達成することができるということである。それと同時に、出射面の種々の長さ／幅比を実現することができ、それによって、本発明によるヘッドライトモジュール１０が実装されているヘッドライトの設計に関する高い選択自由度を達成することができる。

図６には、本発明によるヘッドライトモジュールに使用することができる蛍光物質２０と励起放射源１２とから成る組み合わせが例示的に表されているＣＩＥ標準色度図が示されている。曲線３６はスペクトルカラー軌跡を表す。曲線３８はＥＣＥ基準に準拠する白色とみなされる場を包囲している。更には白色点４０が示されている。曲線４２はプランク軌跡を表す。

車両ヘッドライト１０における本発明によるヘッドライトモジュール１０の用途は白色光を必要とするものである。ここでの「白色」とはＥＣＥ基準及びＣＩＥ標準によって規定されているものである。有利には、日中の光の色に類似する光色を形成するために、色度座標は白色点４０近傍（約５５００Ｋ又は、それどころか６５００Ｋまで）に位置する。従って、４００ｎｍと４８０ｎｍとの間にあることが考えられる、放射源１２として使用されるレーザのポンプ波長に依存して、蛍光物質２０は５７０ｎｍと５９０ｎｍとの間に中心を有していなければならない。その場合、５９０ｎｍは比較的温白色の光を形成し、また４１０ｎｍ付近のポンプ波長を有する５７０ｎｍは冷白色を形成する。いくつかの組み合わせが図６において例示的にプロットされている。接続線は白色場３８を通過し、また色度座標をその位置に設定することができる。

最も効果的な解決手段は５７０ｎｍの波長を有する蛍光物質である。何故ならば、そのような波長はＶ（λ）の最大値に位置しており、４０５ｎｍのレーザのポンプ波長でもって達成することができるからである。

白色光を形成するための発光ダイオードにおいて今日既に使用されているような蛍光物質２０が使用される。例えば、蛍光物質２０はセリウムでドーピングされたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）であるか、又は、種々の濃度でドーピングされた類似のガーネットである。その種の蛍光物質２０の種々の実施の形態はEP 1 471 775に開示されている。別の典型的な蛍光物質はカルシン、タイプＳＣＡＰの蛍光物質、ニトリドシリケート及びクロロシリケート、オキシニトリド及びシリケート、特にオルトシリケートであり、それらは既に公知のものであり、また白色光の形成を目的として混合するために使用される。これに関する典型的な例は、刊行物DE 10 2006 036577，DE 201 15 914 U1，US 2003/146690，WO 2001/040403，WO 2004/030109，DE 10 2007 060 199，DE 103 19 091及びDE 10 2005 017 510に開示されている。それらの蛍光物質を用いることにより、温白色、冷白色及び日中の光の色に類似する白色を調整することができ、特に、それらの蛍光物質を用いることにより３０００Ｋから６５００Ｋまでの所望の色温度を有する白色光も形成することができる。これに関する例は、DE 10 2004 038 199，WO 00/33389及びEP 1 878 063に開示されている。

更には、蛍光物質混合物２０に赤色を発光する蛍光物質、例えば窒化物を使用することによって、白色光が車両ヘッドライトに関して法的に要求されている５％以上の赤色成分を含むことが保証されている。蛍光物質混合物２０を励起するための放射源１２として、紫外線放射を放出するか又は青色発光するレーザ又はレーザダイオードが使用される。

原則として、本発明によるヘッドライトモジュール１０においては、青色発光レーザの代わりに、ＵＶ放射源も使用することができる。この場合、白色光を形成するためには、白色点４０について正反対に位置している色度座標を有している少なくとも二つの異なる蛍光物質が必要とされる。これによって、光のスペクトルを励起放射源１２のポンプ波長に依存せずに制御することができるので、色品質が高まる。

本発明によるヘッドライトモジュール１０では、このヘッドライトモジュール１０から出射した光が有利には二つの色成分、特に放射源１２の放射と、一つ又は複数の蛍光物質から出射した放射とから形成されている。これによって、放射される光の波長を非常に良好に制御することができ、それによって今日の白色ＬＥＤよりも遙かに簡単に色制御を行なうことができる。

３色表色系、例えば赤、緑及び青の３色表色系（ＲＧＢ）では、色品質、即ち演色性を著しく改善することができ、また、種々の色の種々の変調によって、蛍光物質によって貼られる色空間全体を表すことができる。

法的な規制は、車両におけるヘッドライトの許可に関して、到達距離を調整できることを要求する。この場合、従来技術におけるヘッドライトの明暗境界ＨＤＧは所期のように、水平方向に対しては０．５７゜に相当する１％だけ下方に向かって傾斜されるので、従って、従来技術によるヘッドライトは電気的なサーボモータが必要とされ、それどころか一部では非常に複雑なステッピングモータが必要とされる。本発明によるヘッドライトモジュール１０では、このステッピングモータを省くことができる。何故ならば、明暗境界ＨＤＧを０．１゜の範囲で正確に制御することができるからである。このことは、放射偏向装置に対する行信号の相応の精密な調整によって達成することができる。しかしながら行信号はアナログ信号であるので、本発明によるヘッドライトモジュール１０において明暗境界ＨＤＧの分解能に関して制限は設けられていない。制御装置３４相応制御、例えば、自動車の傾斜センサと接続されている自動車のバスシステムとの接続、又は、ドライバの操作フィールドにおける手動の入力を介して、本発明によるヘッドライトモジュール１０における放射偏向装置１４を相応に駆動制御することによって、傾斜に対応する効果を達成することができる。

更に制御装置３４は、自動車との通信が失敗した場合、到達距離を所定の値にセットするよう構成されている。有利にはそれと同時に、蛍光物質２０を保護するために、固定的に記憶されている光分布によって放射偏向装置１４の制御が通常のロービームに切り替えられる。

放射源１２が故障している場合、又は、放射源１２が正確に動作しない場合、又は、放射源１２が低出力で動作している場合、典型的には計器盤における相応の警報ランプによって、欠陥が存在していることをドライバに通知することができる。これによってドライバには、機能が制限されていること、また、工場に行く必要があることが示唆される。

放射偏向装置１４が故障している場合にも、同様に、ドライバに対する警報信号が形成され、放射源１２がスイッチオフされる。最後に、車両が工場でメンテナンスを受け、ヘッドライトモジュール１０を開かねばならない場合には、放射源１２がデアクティブにされる。これによって、メンテナンス要員は確実に保護される。同様に、ヘッドライドケーシングが開かれている場合、又は事故の場合、特にヘッドライトケーシングが割れた場合に放射源１２をスイッチオフさせる保護装置も設けることができる。

有利には、励起放射源１２の出力は５Ｗと２０Ｗの間にある。

Claims (8)

1. 電磁放射によって励起されて発光する蛍光物質（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）をそれぞれ有し、且つ、相互に間隔を空けて配置されている、複数の蛍光物質領域と、
   前記各蛍光物質（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）を励起させるための少なくとも一つの放射源（１２）とを備え、
   前記各蛍光物質（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）には一つの光学装置（２４ａ，２４ｂ，２４ｃ）が割り当てられており、該光学装置（２４ａ，２４ｂ，２４ｃ）から出射した光が一つの全体像（２６）へと重畳される、ヘッドライトモジュール（１０）において、
   前記各光学装置（２４ａ，２４ｂ，２４ｃ）に前記電磁放射を供給するための放射偏向装置（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）と、
   前記相互に間隔を空けて配置された複数の蛍光物質領域をそれぞれ一つの前記放射偏向装置（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）によって最適に放射するための放射分割装置（３０ａ，３０ｂ）と、
   前記少なくとも一つの放射源（１２）及び前記放射偏向装置（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）を制御するための制御装置（３４）と、
   が設けられており、
   前記放射偏向装置（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）は二つの軸を中心に旋回可能なマイクロミラーとして構成されている
   ことを特徴とする、ヘッドライトモジュール（１０）。
2. 前記制御装置（３４）は、前記マイクロミラー（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）を水平方向及び垂直方向に変位させるための水平方向／垂直方向の変位ユニットを有している、請求項１に記載のヘッドライトモジュール。
3. 前記制御装置（３４）は、前記放射偏向装置（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）の水平方向及び垂直方向の変位に関する角度領域が所望の光分布に適応されるように構成されている、請求項２に記載のヘッドライトモジュール。
4. 前記制御装置（３４）は、前記放射偏向装置（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）を複数の行及び複数の列に関して異なる周波数で駆動させるように構成されている、請求項２又は３に記載のヘッドライトモジュール。
5. 前記制御装置（３４）は、水平方向に±５０°且つ垂直方向に−１５°／＋１０°の立体角領域におけるヘッドライトの光分布を達成するために、前記放射偏向装置（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）の固定パターンでの制御を実現するように構成されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のヘッドライトモジュール。
6. 前記制御装置（３４）は、前記放射偏向装置（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）の前記水平方向及び前記垂直方向の変位に関する角度領域にわたり、当該放射偏向装置（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）を変位させている間に、前記少なくとも一つの放射源（１２）を短時間スイッチオフするように構成されている、請求項２に記載のヘッドライトモジュール。
7. 少なくとも一つの蛍光物質（２０ｂ）は湾曲した表面に配置されている、請求項１に記載のヘッドライトモジュール。
8. 前記蛍光物質（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）はそれぞれ一つの放射偏向装置（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）によって使用される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のヘッドライトモジュール。

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