JP6202286B2 - 自動車前照灯用の照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車前照灯用の照明装置に関するものである。この照明装置は、複数の光源と、１つの光入射面および１つの光出射面を備える少なくとも１つの補助光学系とを含み、前記少なくとも１つの補助光学系は、複数の光導体を含み、前記各光導体は光入射面を有し、この光入射面にはそれぞれ少なくとも１つの光源が光を供給し、前記光導体は、共通の光出射面に合流する。

さらに本発明は、上記の照明装置から形成される照明モジュール、ないしそのような照明装置を少なくとも１つ含む照明モジュールに関する。さらに本発明は、上記照明装置を少なくとも１つ含む自動車前照灯、ないし上記照明装置を少なくとも１つ含む照明モジュールを少なくとも１つ含んだ自動車前照灯に関する。

上記照明装置は、照明モジュールないし自動車前照灯と関連して、光分布を形成するために使用される。通常は、ガラスから成る補助光学系が使用され、このガラスにより補助光学系に対する簡単な幾何形状を実現することができる。これに対し、補助光学系に対して複雑な幾何形状が必要な場合、そのためにガラスを使用することはしばしば不適切である。

複雑な幾何形状を作製するためにガラスの代わりに、透明、とりわけ高透明の、光伝導性で成形可能なプラスチックが材料として良く適することが判明した。複雑な補助光学系を作製するためにはポリ（有機）シロキサンが特に適しており、少なくとも１つの補助光学系がシリコーン材料から作製されていると特に有利である。

しかしながらこのようなプラスチックの使用の欠点、とりわけ補助光学系の作製のためにシリコーンを使用することの欠点は、このような補助光学系がガラス体のような強度を有していないことである。しかしながら光学的観点では、補助光学系が、とりわけ光源を基準にしたその光入射面（単数または複数）の位置決めに関して可及的に安定した形態を有することが有利ないし必要である。とりわけ光源として発光ダイオードを使用する場合に、光源を基準にして光入射面がずれると、例えば不所望の光損失が生じる。

さらに補助光学系の光出射面がずれると、結像された光像が所望の要求に対応しないということを引き起こし得る。

本発明の課題は、上記の問題が解消された補助光学系を備える照明装置を創出することである。

この課題は、冒頭に述べた照明装置により、本発明にしたがい少なくとも１つ、好ましくはちょうど１つの位置ホルダが設けられており、この位置ホルダによって、少なくとも１つの補助光学系の光導体の光入射面が、光源を基準にして位置が保持されていることによって解決される。

このような位置ホルダによって、光導体ないしそれらの光入射面を、光源の光出射面を基準にして正確に位置決めすることができ、これにより不正確な位置決めの際に発生し得る光損失を最小にすることができる。とりわけ走行時に車両の振動によって発生し得る補助光学系の振動、とりわけ光導体の振動、すなわちｙ方向およびｚ方向での光入射面の振動を、これにより阻止することができる。ここでｙ方向およびｚ方向は互いに直交し、実質的に補助光学系の光入射面の平面内にあり、一方、ｘ方向は、ｙおよびｚにより張架される平面上に垂直に起立する。

加えてこのような位置ホルダは、この位置ホルダが下でさらに詳細に説明するような適切な材料から形成されていることを前提にすれば、ＬＥＤ／光源、例えば発光ダイオードから出射する散乱光がこの位置ホルダによって遮閉されるという作用をさらに有する。

さらにこの課題は、冒頭に述べた照明装置により、本発明にしたがい少なくとも１つの補助光学系の光出射面に、当該少なくとも１つの補助光学系の形状安定化のために、透明光ディスクが設けられていることによって解決される。

このような固定ないし剛性の光ディスクにより、補助光学系をその光出射面の領域において安定化することができ、これにより、そうでない場合に発生する不利な光学的作用を阻止することができる。

補助光学系の光出射面では、ｙ方向およびｚ方向での振動の問題はさほど存在せず、むしろ、特に光出射面の中央領域がｘ方向に振動を開始し得るというおそれがある。光ディスクによりこの振動も同様に阻止することができる。

もちろん、上記措置の両方、すなわち少なくとも１つ、好ましくはちょうど１つの位置ホルダが設けられており、この位置ホルダによって光導体の光入射面が、光源を基準にして位置が保持されること、およびさらに補助光学系の光出射面に、この補助光学系の形状安定化のために透明、特に高透明の光ディスクが設けられていることの両方が、本発明の照明装置において一緒に実現されると特に有利である。

補助光学系の光出射面が、透明光ディスクによりオーバーモールド成形されていると特に有利である。

例えばこのオーバーモールド成形は、２成分射出成形法によって行われる。

補助光学系の高い安定性の観点では、光出射面が透明な光ディスクにより全面でオーバーモールド成形されていると有利である。

光ディスクによるオーバーモールド成形によって、あらかじめ作製されたディスクを使用する場合と比較して、後の組み立て工程が不要になる。さらに、光ディスクと補助光学系の光出射面との間に空隙が発生しない。この空隙は、付加的な不所望の光屈折の原因となり得る。

光出射面がプラスチック、好ましくは熱可塑性樹脂、特に好ましくは耐熱性熱可塑性樹脂、とりわけＰＣ（ポリカーボネート）から作製されていると特に有利である。ここで光ディスクは、少なくとも約１５０℃までは耐熱性であるべきである。

しかし、光ディスクをあらかじめ作製し、引き続き補助光学系に取り付け、例えば機械的に固定することもできる。あらかじめ作製された光ディスクを使用する場合には、この光ディスクを光学的に透明な接着剤により、補助光学系の光出射面と接着すると特に有利であり得る。これにより空隙を回避することができる。

さらに位置ホルダがプラスチック、特に熱可塑性樹脂から作製されていると有利である。熱可塑性樹脂は、デュロプラスチック（Ｄｕｒｏｐｌａｓｔｅｎ）と比較してやや良好な成形性を備える。

ここでは、位置ホルダが、散乱光を遮閉する材料、すなわち光非透過性材料、例え黒色のプラスチック、とりわけ例えば黒色の熱可塑性樹脂から作製されていると特に有利である。これにより、とりわけ隣接する光源、特に発光ダイオードからの散乱光が遮閉される。

位置ホルダに入り込む光損失を回避するさらなる択一的な、または好ましくは付加的な措置は、位置ホルダとの光導体（単数または複数）の接触面が可及的に小さくなるように位置ホルダが構成されていることである。

これにより光導体は位置ホルダと、細い接触領域でだけ接触し、例えばそれぞれの光導体を周回する１つのラインで接触する。

位置ホルダが各光導体に対して、割り当てられた光導体が正しい位置で受け入れられ位置決めされる収容部を有すると、個々の光導体を、光源を基準にしたそれらの位置に特に良好に保持することができる。

この収容部は、位置ホルダ内にあるホールないし開口部であり、それぞれの光導体に対して正確に適合した断面を備える。これらの光導体は、割り当てられた収容部に挿入され、この位置ホルダによって所望の位置に保持される。

とりわけ光入射面の正確な位置決めは重要であるので、位置ホルダが光導体を、光入射面に向いた側の光導体の端部領域で受け入れると合目的的である。

ここで光導体は、後方に向かって収容部から僅かに突き出ることができ、または位置ホルダと面一に終端することができる。

さらに収容部には位置ホルダと光導体との間で、光導体の材料よりも小さな屈折率を有するそれぞれ１つの材料をはめ込むこともできる。

前記屈折率の小さい材料が光導体を、当該光導体が位置ホルダに接触しないように取り囲んでいると特に有利である。

これにより全反射のための限界角が高まり、光が光導体から全く出射しないか、または僅かな量の光しか出射しない。

具体的な一実施形態では、光導体が長手に構成されており、光の伝播方向にそれに対する横方向よりも大きな広がりを有する。

さらに好ましくは、各光源は、それぞれ１つまたは複数の発光ダイオードを含む。好ましくは各光源は別個に制御可能であり、対応してスイッチオン・オフ可能であり、好ましくは調光可能である。１つの光源が複数の発光ダイオードから形成される場合、各発光ダイオードが別個に制御可能であることも有利であり得る。

最後に、光導体が、それらの光入射面に向かって先細になる断面を有すると有利である。

これにより、光伝播方向に拡大された光導体の断面によって、位置ホルダは所定の一箇所でだけ光導体に押し込むことができ、そこで位置ホルダは例えば締め付け固定される。位置決めを締め付けることの代わりに、またはそれに加えて、位置ホルダを上に既に述べた補助光学系用のホルダと共に、所望の位置に固定ないし保持することができる。この補助光学系用のホルダによって、補助光学系は（光ディスクおよび位置ホルダと共に）、例えば照明モジュールまたは車両前照灯内に固定される。

例えば、光導体を円錐台形状または台形状に構成することができる。

原則的に全ての多角形のピラミッド状台形が考えられ、例えば６角の、楔形の蜂の巣のような形状が考えられる。底面形状は、ＬＥＤチップ構成および所望の光入出射と密接に関連している。

冒頭に既に述べたように、少なくとも１つの補助光学系は、透明、とりわけ高透明の、光伝導性で成形可能なプラスチックから作製されている。例えば少なくとも１つの補助光学系は、ポリ（有機）シロキサンから作製されている。

少なくとも１つの補助光学系が、シリコーン材料から製造されていると特に有利である。

以下本発明を図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の照明装置の分解図である。 図２は、図１の本発明の照明装置が組み立てられた状態を斜め後方から見た斜視図である。 図３は、複数の光導体を備えるシリコーン製の補助光学系の斜視図である。 図４は、図３に示すのと同様の補助光学系の光導体用の、本発明による位置ホルダの斜視図である。 図５は、図２の平面Ｂ−Ｂに沿った本発明の照明装置の水平断面図である。 図６は、平面Ａ−Ａに沿った図２の照明装置の垂直断面図である。

図１は、自動車前照灯用の本発明の照明装置１００を分解図に示す。ここで照明装置１００は複数の光源１を含み、具体的な実施形態で各光源は、１つまたは複数の発光ダイオードから形成される。

さらに照明装置１００は補助光学系２を含み、この補助光学系は上記のプラスチック、とりわけシリコーン材料から形成されている。補助光学系２は、１つの光入射面２ａと１つの光出射面２ｂを有する。

さらに分かるように補助光学系２は複数の光導体３を含み、各光導体３は光入射面３ａを有する。この光入射面には、それぞれ少なくとも１つ、好ましくはそれぞれちょうど１つの光源１が光を供給する。光源（ないしそれらの光出射面）と光入射面３ａとの間には細いスリットが存在する。

したがって個々の光導体３の光入射面３ａは補助光学系２の光入射面２ａを形成し、したがって補助光学系２の光入射面２ａは複数の個別の面３ａから成る。

光導体３は共通の光出射面２ｂに合流し、この光出射面を介して、供給された光が補助光学系２から再び出射し、光分布として車両の前方領域に結像される（照明装置が車両に組み付けられた状況を基準にして）。ここでこの結像は、通常、二次光学系、例えばレンズにより形成され、補助光学系を出射した光はこのレンズを通過する。

ここで供給された光は、光導体内を全反射によって伝播する。

補助光学系２が図３に、再度大きな縮尺で図示されており、図示の変形実施形態では光導体３の上列が、光導体３の下方の２列よりも垂直方向に大きな広がりを有することが分かる。しかしこれは、光導体は原則的に全て同じ形態を有するが、所望の光分布等に応じて任意で異なる形態を有することもできる、ことを表現するためだけのものである。

図１はさらに位置ホルダ４を示し、この位置ホルダによって補助光学系３の光導体３の光入射面３ａは、光源１を基準にして位置が保持されている。

図１と特に図４に良く示されているように、このために図示の実施形態で位置ホルダ４は、各光導体３に対して１つの収容部４ａを有し、この収容部には、割り当てられた光導体３が正しい位置で受け入れられ位置決めされている。

この収容部は、位置ホルダ４内のホールないし開口部であり、それぞれの光導体３に対して正確に適合した断面を備える。これらの光導体３は、割り当てられた収容部４ａに挿入され、位置ホルダによって所望の位置に保持される。

光導体３は、図示の変形実施形態では長手に構成されており、光の伝播方向にそれに対する横方向よりも大きな広がりを有する。さらに光導体３は、それらの光入射面３ａに向かって先細になる断面を有する。例えば光導体３を円錐台形状に、または図示のように台形状に構成することができる。

したがって、光伝播方向に拡大された光導体３の断面によって、位置ホルダ４を所定の一箇所でだけ光導体３に押し込むことができ、そこで位置ホルダは例えば締め付け固定される。

この状況は図５と６に良く示されており、これらの図は本発明の照明装置１００を組み立てられた状態で示す。

図１、５および６、並びにさらに照明装置を組み立てられた状態で斜視図に示す図２から良く分かるように、補助光学系用のホルダ６がさらに設けられており、このホルダ６によって補助光学系２は（光ディスク５および位置ホルダ４と共に）例えば照明モジュールまたは車両前照灯内に固定される。

このホルダ６によってさらに位置ホルダ４は補助光学系２の光導体３の上に、この位置ホルダ４が光導体３から下に滑り落ちないように保持される。このために対応のストッパ４ｂが位置ホルダ４に設けられている。これらストッパにより位置ホルダ４は、ホルダ６にある相応に適合された切欠部６ａ（図１、図４参照）内に当接し、光出射方向とは反対向きの運動に対して確保され、所望の位置に固定ないし保持される。

位置ホルダ４は有利にはプラスチック、とりわけ熱可塑性樹脂から作製されている。ここでは位置ホルダ４が黒色のプラスチック、とりわけ黒色の熱可塑性樹脂から作製されていると特に有利である。

位置ホルダに入り込む光損失を回避するための措置は、位置ホルダ４との光導体３（単数または複数）の接触面が可及的に小さくなるように位置ホルダ４が構成されていることである。このために、図５と６に良く示されるように、収容部４ａは後方に向かって先細になる断面を有する。ここでこの断面は、好ましくは光導体３の断面よりも強く細められている。したがって収容部４ａの制限壁４ａ’は、光導体３における場合よりも強く集まって延在している。これは図５と６に良く示されている。これにより光導体３は、制限壁４ａ’に細い領域でだけ、１つのラインにほぼ沿って接触する。

光入射面の正確な位置決めが特に重要であるので、位置ホルダ４の収容部４ａは光導体３を、好ましくは図示のように、光入射面３ａに向いた側の光導体の端部領域で受け入れる。ここで光導体３は例えば、図示のように僅かに後方へ収容部４ａから突き出ている。

したがって位置ホルダ４によって、すでに説明したように光導体ないしそれらの光入射面は、光源の光出射面を基準にして正確に位置決めすることができる。これにより、不正確な位置決めの際に発生し得る光損失を最小にすることができる。加えてこのような位置ホルダは、これが黒色の熱可塑性樹脂のような適切な材料から形成されていることを前提にすれば、光源、例えば発光ダイオードから出射する散乱光が位置ホルダによって阻まれるという作用をさらに有する。

もう一度図１に戻ると、図示の照明装置１００ではさらに、シリコーン製である補助光学系２の光出射面２ｂに、形状安定化のために透明光ディスク５が設けられている。

このような固定ないし剛性の光ディスクにより、補助光学系をその光出射面の領域において安定化することができ、それにより、そうでない場合に発生する不利な光学的作用を阻止することができる。

補助光学系２の光出射面２ｂが、透明光ディスク５によりオーバーモールド成形されていると特に有利である。例えばこのオーバーモールド成形は、２成分射出成形法によって行われる。

補助光学系の高い安定性の観点では、光出射面２ｂが透明光ディスク５により全面でオーバーモールド成形されていると有利である。

ここで製造の際にはまず補助光学系２が作製され、使用される工具によってウェブ７が形成される。第２の工程で、光ディスク５が射出され、次にこの光ディスクは補助光学系３に直接当接し、ウェブ７のバックインジョクションにより光ディスク５は補助光学系２に保持される。ここで図１の図示では、光ディスク５がスリット状の開口部８を有する。しかしながらこれは、光ディスク５が補助光学系２から破壊されずに分離されたとする場合に対する単なる仮想的な図示である。現実には光ディスク５は、補助光学系の上に直接射出成形され、したがって図１に示すように破壊せずに分離することは不可能である。

図面の図示とは異なりさらなる変形実施形態では、ホルダ６が、補助光学系と光ディスクから成る部分の上に射出成形されることも可能であろう。 光出射面がプラスチック、好ましくは熱可塑性樹脂、特に好ましくは耐熱性熱可塑性樹脂、とりわけＰＣから作製されていると特に有利である。

しかし光ディスクは、補助光学系２用のホルダ６内に固定、例えばクリップ止めすることもできる。または従来技術から公知の他のやり方で、補助光学系の光出射面の前方で位置が保持されるように固定することができる。

本発明の照明装置により、例えばロービームまたはハイビームを形成することができる。そのために例えば左前照灯と右前照灯はそれぞれ１つの本発明の照明装置を含み、これらの照明装置によって光分布のそれぞれ左部分と右部分が形成される。ここで光出射方向でホルダ６の前方にはさらにそれぞれ１つの二次光学系、通常はレンズ（図示せず）が設けられており、このレンズによってそれぞれの光分布が形成される。

しかし本発明の照明装置は、バック走行灯のためにも使用することができる。

最後に図２は、再度、本発明の照明装置１００を組み立てられた状態で示す。ここで補助光学系２、位置ホルダ４、光ディスク５およびホルダ６は１つのユニットを形成し、補助光学系２は、位置ホルダ４と光ディスク５を介してホルダ６と接続されている。光源１は、このユニットとは別個に前照灯にあらかじめ組み込まれており、図示しないレンズも同様である。ホルダ６は、前照灯と適切な固定エレメントを介して接続されており、例えば固有の支持体の上に着座する。

例えばジャーナルまたはピンの形態の適切な固定エレメント１０により、ここではホルダ６が正しい位置で前照灯ケーシング内に光源を基準にして固定される。光源自体は、図示しない冷却体の上に取り付けられている。

Claims (22)

1. 自動車前照灯用の照明装置（１００）であって、
   ・複数の光源（１）と、
   ・１つの光入射面（２ａ）および１つの光出射面（２ｂ）を備える少なくとも１つの補助光学系（２）とを含み、
   ・前記少なくとも１つの補助光学系（２）は複数の光導体（３）を含み、各光導体（３）は光入射面（３ａ）を有し、該光入射面にはそれぞれ少なくとも１つの光源（１）が光を供給し、
   ・前記光導体（３）は、共通の光出射面（２ｂ）に合流し、
   少なくとも１つの位置ホルダ（４）が設けられており、該位置ホルダによって前記少なくとも１つの補助光学系（２）の光導体（３）の光入射面（３ａ）が前記光源（１）を基準にして位置が保持され、前記位置ホルダ（４）は各光導体（３）に対して１つの収容部（４ａ）を有し、該収容部には割り当てられた光導体（３）が、正しい位置で受け入れられ位置決めされている照明装置において、
   前記光導体（３）は、前記光入射面（３ａ）に向かって先細になる断面を有し、
   前記収容部（４ａ）は前記光源（１）の後方に向かって先細になる断面を有し、当該断面は、前記光導体（３）の断面よりも強く細められ、
   前記光導体（３）は、前記光源（１）の後方に向かって前記収容部（４ａ）から突出している、ことを特徴とする照明装置。
2. 自動車前照灯用の照明装置（１００）であって、
   ・複数の光源（１）と、
   ・１つの光入射面（２ａ）および、凹面形状の１つの光出射面（２ｂ）を備える少なくとも１つの補助光学系（２）とを含み、
   ・前記少なくとも１つの補助光学系（２）は複数の光導体（３）を含み、各光導体（３）は光入射面（３ａ）を有し、該光入射面にはそれぞれ少なくとも１つの光源（１）が光を供給し、
   ・前記光導体（３）は、共通の光出射面（２ｂ）に合流する照明装置において、
   前記少なくとも１つの補助光学系（２）の光出射面（２ｂ）には、当該少なくとも１つの補助光学系（２）の形状安定化のために透明で剛性の光ディスク（５）が設けられており、該光ディスク（５）は、湾曲した形状であり、光出射方向で前記少なくとも１つの補助光学系（２）の光出射面（２ｂ）の凹面に、前記光ディスク（５）の凸面を向い合せて配置されている、ことを特徴とする照明装置。
3. 少なくとも１つの位置ホルダ（４）が設けられており、該位置ホルダによって前記光導体（３）の光入射面（３ａ）は、前記光源（１）を基準にして位置が保持されている、ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記補助光学系（２）の光出射面（２ｂ）には、当該補助光学系（２）の形状安定化のために透明光ディスク（５）が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
5. 前記透明光ディスク（５）は、前記補助光学系（２）の光出射面（２ｂ）を覆うように形成されたオーバーモールド部を備えている、ことを特徴とする請求項３又は４のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 前記透明光ディスク（５）は、前記光出射面（２ｂ）の全面を覆うように形成されたオーバーモールド部を備えている、ことを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
7. 前記光出射面は、プラスチックから作製されている、ことを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の照明装置。
8. 前記位置ホルダ（４）は、熱可塑性樹脂から作製されている、ことを特徴とする請求項１並びに３から７のいずれか一項に記載の照明装置。
9. 前記位置ホルダ（４）は、黒色のプラスチックから作製されている、請求項７または８に記載の照明装置。
10. 前記位置ホルダ（４）は各光導体（３）に対して１つの収容部（４ａ）を有し、該収容部には割り当てられた光導体（３）が、正しい位置で受け入れられ位置決めされている、ことを特徴とする請求項３から９のいずれか一項に記載の照明装置。
11. 前記位置ホルダ（４）は前記光導体（３）を、前記光入射面（３ａ）に向いた側の当該光導体の端部領域で受け入れる、ことを特徴とする請求項１並びに請求項３から１０のいずれか一項に記載の照明装置。
12. 前記収容部（４ａ）には前記位置ホルダ（４）と前記光導体（３）との間で、前記光導体（３）の材料よりも小さな屈折率を有するそれぞれ１つの材料がはめ込まれている、ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の照明装置。
13. 前記屈折率の小さな材料は前記光導体（３）を、当該光導体が前記位置ホルダ（４）に接触しないように取り囲んでいる、ことを特徴とする請求項１２に記載の照明装置。
14. 前記光導体（３）は長手に構成されており、光の伝播方向にそれに対する横方向よりも大きな広がりを有する、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装置。
15. 各光源は、それぞれ１つまたは複数の発光ダイオードを含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の照明装置。
16. 前記光導体（３）は、当該光導体の光入射面（３ａ）に向かって先細になる断面を有する、ことを特徴とする請求項３から１５のいずれか一項に記載の照明装置。
17. 前記光導体（３）は、円錐台形状または台形状に構成されている、ことを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の照明装置。
18. 前記少なくとも１つの補助光学系（２）は、透明の、光伝導性で成形可能なプラスチックから作製されている、ことを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載の照明装置。
19. 前記少なくとも１つの補助光学系（２）は、シリコーン材料から作製されている、ことを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の照明装置。
20. 前記少なくとも１つの補助光学系（２）は、ポリ（有機）シロキサンから作製されている、ことを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の照明装置。
21. 請求項１から２０のいずれか一項に記載の照明装置を少なくとも１つ備える照明モジュール。
22. 請求項１から２０のいずれか一項に記載の照明装置を少なくとも１つおよび／または請求項２１に記載の照明モジュールを少なくとも１つ備える車両前照灯。

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