JP2013258146A - ライトモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】遠距離ゾーンにおいても近距離ゾーンと同様の視覚コントラストを与えるヘッドライト装置の提供。
【解決手段】第１の光源と第２の光源とを有し、中央の遠距離ゾーンを有していて両方の光源の光で照明される光分布を両方の前記光源の光によって自動車の前方区域で生成するようにセットアップされており、第１の光源の光は第２の光源の光よりも幅広く配分され、第２の光源の光は中央の遠距離ゾーンに集中され、第１の光源と第２の光源は異なる色の光を放出する。このヘッドライト装置は、第１の光源の光が第２の光源の光よりも高い色温度を有している自動車用のヘッドライト装置である。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車のヘッドライト装置に関する。

第１の光源がロービームを生成する役目を果たし、第２の光源がハイビームを生成する役割を果たすヘッドライト装置は、特許文献１から公知である。第１の光源がロービームを生成する結果として生じる光分布は、車両前方の水平線の下に位置する明領域を有しており、この明領域は、その上に位置する明暗境界によって区切られる。このとき第２の光源はターンオフされている。

ハイビームを生成するために、第１の光源に加えて第２の光源がターンオンされ、第２の光源は明暗境界の上方に位置する第２の領域も照明し、したがって、その結果として生じる車両前方区域の別の照明が生成される。このとき第１の光源としては、比較的高価ではあるが、車両前方区域の幅広く明るい基本照明のための高い光束を提供するガス放電ランプが使用される。第２の光源としては低価格なハロゲンランプが用いられ、その光は遠方に強く集束するように向けられ、幅広くて明るいロービームのいわば補足をするにすぎず、少なくとも部分的に第１の領域の範囲外に位置する、すなわちロービームの明暗境界よりも上方に位置する、スポット状の第２の領域を照明する。このような発光機能のためには、高価なガス放電ランプは必要ない。

ここ数年、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような半導体光源によって作動する自動車用のヘッドライトも採用されており、このような光源は、ロービームおよび／またはハイビームのようないわゆるメインライト機能のためにも利用されている。冒頭に挙げた特許文献１は、そのようなヘッドライトを記載している。

さらに特許文献２より、従来式の光源を備えるメインライトモジュールを、ＬＥＤコーナリングライトモジュールと組み合わせることが公知である。

さらに、同じくハロゲン技術のハイビームモジュールを有する、ＬＥＤロービームモジュールを備えるヘッドライトが知られている。このようなヘッドライトは、たとえばトヨタ・プリウスの第３世代で採用されている。

冒頭に挙げた特許文献１から公知となっているヘッドライト装置は、異なる色調の光を放出するという点で相違する、さまざまな半導体光源によって作動する。ヘッドライト装置の５つの異なるライトモジュールが、特許文献１の図３に示されているような、全体的光分布Ｄの部分領域Ａ，Ｂ，Ｃを照明する。これらのライトモジュールの各々は、第１のＬＥＤチップと第２のＬＥＤチップとを有してよい。第１のＬＥＤチップは白色の光を生成する。第２のＬＥＤチップは、ライトモジュールの光の色調を変える役目を果たす。第２のＬＥＤチップは第１のＬＥＤチップよりも小型であってよく、少ない光束を放出することができ、第１のＬＥＤチップよりも短い波長の光を放出するようにセットアップされていてよい。あるいはその別案として、第２のＬＥＤチップは、第１のＬＥＤチップよりも長い波長の光を放出するようにセットアップされていてもよい。

環境条件に応じて、光の色調がさまざまに異なる部分領域Ａ，ＢおよびＣで変更され、それは、付属のライトモジュールの第１のＬＥＤチップの光束が減らされるとともに、付属のライトモジュールの第２のＬＥＤチップの光束が増やされることによって行われる。

車両前方の中程度の距離にある部分領域Ｂ（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｌｉｇｈｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｒｅａ）では、霧や降雪のときに光の中程度の波長が長くされるが、これは長い波長の光のほうが散乱しにくいからである。これに加えて、車両の前方近傍に位置する光分布の幅広い部分領域Ｃ（ｄｉｆｆｕｓｅｄ ｌｉｇｈｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｒｅａ）は、霧や降雪のない状況に比べて、中程度の波長が短くされた光で照明され、それは歩行者、車道の端、縁石などの視認性を向上させるためである。

車両前方の遠くに位置する部分領域Ａ（ｃｏｎｖｅｒｇｅｄ ｌｉｇｈｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｒｅａ）では、高速での夜間走行時に光の中程度の波長が短くされる。このことは、暗闇では短い波長に対する網膜の感度が高くなることによって理由づけられ、これはプルキンエ効果として知られている。降雨センサによって、またはワイパーの操作によって認識される、濡れた車道のときにも同様の方策がとられる。

車両前方の遠くに位置する部分領域Ａは、本発明の意味における遠距離ゾーンである。

このように特許文献１は、第１の光源と第２の光源とを有する自動車用のヘッドライト装置を示しており、このヘッドライト装置は、両方の光源の光によって、両方の光源により照明される中央の遠距離ゾーンを有する自動車前方の光分布を生成するようにセットアップされており、第１の光源の光は第２の光源の光よりも幅広く配分され、第２の光源の光は中央の遠距離ゾーンへと集中され、第１の光源と第２の光源はそれぞれ異なる色を放出する。

この米国刊行物によると、遠距離ゾーンを照明する第２の光源の光の波長は、第１の光源の波長よりも短いのがよいとされている。

米国特許出願公開第７，７０３，９６１Ｂ２号明細書 ＤＥ１０２００４０５３３２０

本発明は、遠距離ゾーンにおいても近距離ゾーンと同様の視覚コントラストを与えるヘッドライト装置の提供を課題とする。

本発明は、第１の光源の光が第２の光源の光よりも高い色温度を有することを意図している。換言すると本発明では、第２の光源の光は、温度の高い黒体放射体の光よりも、温度の低い黒体放射体の光に似ていることが意図されており、第１の光源の光は、温度の低い黒体放射体の光よりも、温度の高い黒体放射体の光に似ていることが意図される。

色温度は、周知のとおり、光源の色印象を表す目安の１つである。色温度は、黒体すなわちプランク放射体の温度として定義され、その放射スペクトルが特定の色温度を生成する。比較的低い色温度は赤っぽい光色に属しているのに対して、どちらかというと高い色温度は青白い光色に属している。このような客観的な定義とは異なり、赤っぽい光は暖かい光とも呼ばれ、青白い光は冷たい光とも呼ばれる。

たとえばハロゲンランプは、色として約３２００℃の高温の黒体放射体の光に似た光を供給するのに対し、ガス放電ランプは、色として５０００℃を超える高温の黒体放射体の光に似た光を供給する。

自動車照明用の現代の高性能ＬＥＤの放射される光の白い色は、従来のハロゲンランプ（約３１００〜３４００°Ｋ）よりも明らかに高い色温度（約５２００〜６０００°Ｋ）となっている。

すなわち、放射される光は低温であり青白い。ガス放電ランプの色印象もこの方向に向かう傾向があるが、比較すると白色ＬＥＤとハロゲンランプの間に位置している。

走行実験で判明しているところでは、自動車前方の遠距離ゾーンも照明する現在の高度に近代化された未来指向のＬＥＤヘッドライトでは、光分布の他ならぬ遠距離ゾーンにおける視覚コントラストがハロゲン・ヘッドライトの場合ほどはよくないという、少なくとも主観的な印象が生じることがある。

それに対して近距離領域と側方における視覚快適性は、ＬＥＤヘッドライトで良好と評価されている。

本発明は、他の点では非常に納得のいくＬＥＤヘッドライトのこうした欠点が、照明の変更によって取り除かれ、もしくは少なくとも低減されるという利点を提供する。ただし、このような改善はＬＥＤヘッドライトだけに限定されるものではなく、ガス放電ヘッドライトでも類似の仕方で実現することができる。これに加えて、本発明に基づく光分布の変更を、光分布の他の部分領域にも適用することが考えられる。

本発明の利点は、網膜上で青色を感じる視細胞の数が、光学軸の近くでは、すなわち何かをはっきり見ようとするときに人間が焦点を合わせるところでは、網膜の他の個所に比べて明らかに少ないという事情を考慮したものである。

本発明では、このことは、本発明においてたとえば全体の広がりにおいて比較的高い色温度（たとえば約５２００〜６０００°Ｋ）の光によって生成されるロービーム光分布および／またはハイビーム光分布に、光分布の遠距離ゾーンのみにおいて、たとえばハロゲン光の色温度の比較的低い色温度の光を含む光分布を、すなわち３１００〜３４００°Ｋの色温度に相当する光を、ただし少なくとも明らかに暖かい白色光を、重ね合わせることによって補償される。

それにより光分布の中心部では、色印象が青白から明らかに白黄の色へとシフトし、それに伴ってコントラスト視覚が改善される。

第２の光源の光は、まず第１に、第１の光源の光の色位置およびこれに伴ってある程度まで色調を、これら両方の光源により照明される領域で修正する役目を果たすものなので、第１の光源の光束と比較して少ない光束を生成するだけで足りる。１つの好ましい実施形態では、両方の光源は、第２の光源の光束が第１の光源の光束の最大７０％であるように設計されている。

その他の利点は、従属請求項の対象物、発明の詳細な説明、および添付の図面から明らかとなる。

当然のことながら、上に挙げた構成要件および以下に説明する構成要件は、それぞれ記載の組み合わせとしてだけでなく、それ以外の組み合わせでも、あるいは単独でも、本発明の枠組から外れることなく適用可能である。

本発明の実施例が図面に示されており、以下の記述において詳しく説明する。図面はそれぞれ模式的な形態で次のものを示している。

本発明によるヘッドライト装置の一実施例により生成される、走行方向に対して垂直の測定用スクリーンにおける光分布である。 本発明によるヘッドライト装置の上記もしくは別の実施例により生成される、走行方向に対して垂直の測定用スクリーンにおける別の光分布である。 本発明によるヘッドライト装置の一実施例を示す正面図である。 本発明によるヘッドライト装置の別の実施例のライトモジュールを示す側面図である。 本発明によるヘッドライト装置の別の実施例のライトモジュールの一部を示す図である。

具体的には、図１は、本発明によるヘッドライト装置の一実施例を道路走行車両で用途に即して適用したときに、光放射方向で見て車両の前方にあるか、または放射をするヘッドライト装置の前方にある測定用スクリーンで生じる光分布を示している。

光分布の表示と評価をするための測定用スクリーンは、光放射方向で見て車両の前方にある。垂線Ｖが測定用スクリーンを左半分と右半分に分けており、この垂線はヘッドライト装置の光学軸の延長線と交わり、水平線に対して直角に、かつ車道に対しても直角に延びている。光学軸は主光伝搬方向に相当しており、車両の長軸とほぼ平行に位置している。水平線Ｈが測定用スクリーンを上半分と下半分に分けている。水平線は、車両前方の地平線の形状を表している。

ロービーム光分布１０は、図１では、途切れることのない閉じた曲線によって区切られている。この曲線の内部に位置する面が、ロービーム光分布の明領域である。明領域は、明暗境界１２の下に位置している。図示した例では、明暗境界は垂線Ｖと水平線Ｈの交点の右側に１５°の上り勾配を有している。すなわちこれは、右側の車道側のほうが左側の車道側よりも高く、それに伴って大きい射程距離で照明される、右側通行用のロービーム光分布である。

このロービーム光分布は、第１の光源と、第２の光源とを備える自動車用のヘッドライト装置によって生成される。

このときヘッドライト装置は、これら両方の光源の光によって、中央の遠距離ゾーン１４を有する光分布を自動車の前方区域に生成するようにセットアップされている。中央の遠距離ゾーンは、ロービームがその最大の射程距離を道路上に有する、ロービーム光分布１０の中央の部分領域を形成している。測定用スクリーンの上での光分布の表示では、中央の遠距離ゾーン１４は垂線Ｖと水平線Ｈの交点の左右において、水平線の近傍でロービーム光分布の内部に位置しており、最大で＋／−１０°だけ右と左に向かって延びており、＋／−３°よりも幅広くないのが好ましい。これらの角度の記載は、光学軸と、遠距離ゾーンの縁部を表す光束の周縁光線との間の角度をそれぞれ対象としている。

中央の遠距離ゾーン１４の左右には、第２の光源の光が集束されず、第１の光源の光による照明が支配的であるロービーム光分布１０の領域がさらに位置している。全体としてこのロービーム光分布は、中央の遠距離ゾーン１４と、この遠距離ゾーンと相補的な幅広い縁部ゾーン１６とで成り立っている。

垂直方向高さが下方から垂線Ｖに沿って水平線Ｈまで増えていくのに伴い、自動車の長軸の方向で測定した車両からの距離は増していき、したがってヘッドライト装置からの距離は増していく。遠距離ゾーン１４は、垂線Ｖの方向で、明暗境界の近傍に位置する領域に集束されている。このような配置は、車道の上では、車両前方の遠くでロービームの射程距離の限界のところにある位置に相当する。したがってこれは遠距離ゾーン１４である。

水平線Ｈに沿って、光分布の幅広い明領域の内部にある遠距離ゾーン１４のこのような配置に基づき、これは中央の遠距離ゾーン１４である。

このとき遠距離ゾーンは必ずしも正確に中央に配置されていなくてもよく、これに代えて、中央の位置から右方または左方へ若干外れて、特に最大で３°だけ外れて、ただしそれでも中央部に、すなわち周縁の位置にではなく、配置されていてもよい。

中央の遠距離ゾーンは両方の光源の光によって照明され、第１の光源の光はロービーム光分布１０の全体に、すなわち中央の遠距離ゾーン１４と幅広い縁部ゾーン１６とに配分され、第２の光源の光は中央の遠距離ゾーン１４に集中される。このとき第１の光源と第２の光源は異なる色の光を放出し、第１の光源の光は、第２の光源の光よりも高い色温度を有している。ロービーム光分布１０の領域全体は、主観的にはどちらかというと冷白色（青白色）に感じられる光によって明るく照明される。これに加えて、中央の遠距離ゾーン１４ではこの光に、第１の光源の光と比較して主観的にどちらかというと暖白色（黄白色）の第２の光源の光がさらに重ね合わされ、その結果、この領域では１つの色の複数の光が提供され、この色に対して人間の目は、当該領域に焦点を合わせたときに、第１の光源だけの冷白色の光に対してよりも多くの視細胞を有している。

図２は、図２では途切れることのない閉じた曲線で区切られ、明度が外から内に向かって増していくハイビーム光分布１８を示している。曲線の内部にある斜線を付した面は、ハイビーム光分布の比較的明るい部分領域１４を表しており、これを遠距離ゾーン１４とも呼ぶことができる。測定用スクリーンに投影したとき、この遠距離ゾーン１４も中央に位置することを特徴としている。

ロービーム光分布に類似して、ハイビーム光分布も、第１の光源と第２の光源とを有する自動車用のヘッドライト装置によって生成される。

このときヘッドライト装置は、両方の光源の光によって、中央の遠距離ゾーン１４を有する光分布が自動車の前方区域に生成されるようにセットアップされている。中央の遠距離ゾーン１４は、ヘッドライト装置の前方でもっとも遠く離れて位置する、ハイビーム光分布の中央の部分領域を形成する。

垂線Ｖに沿って垂直方向の高さが増えるにつれて、この場合にも、自動車の長軸の方向で測定した車両からの距離は増していき、したがってヘッドライト装置からの距離も増していく。水平方向Ｈよりも上の明領域が影響を及ぼすのは、そこに他の自動車、樹木などの物体がある場合に限られる。

中央の遠距離ゾーン１４は、垂線Ｖと水平線Ｈの交点の右と左で、ハイビーム光分布の内部に位置している。この遠距離ゾーンは最大で＋／−１０°だけ左右に向かって延びており、＋／−３°よりも幅広くないのが好ましい。これらの角度の記載は、光学軸と、遠距離ゾーンの縁部を表す光束の周縁光線との間の角度をそれぞれ対象としている。

水平線に沿って、光分布の幅広い明領域１６の内部にある遠距離ゾーン１４のこのような配置に基づき、これは中央の遠距離ゾーン１４である。

このとき遠距離ゾーンは必ずしも正確に中央に配置されていなくてもよく、これに代えて、中央の位置から右方または左方へ若干外れて、特に最大で３°だけ外れて、ただし周縁の位置にではなく、中央部に配置されていてよい。これらの角度の記載は、遠距離ゾーン全体がそのような角度だけ右方または左方へシフトすることを意味している。角度値０は、水平線Ｈと垂線Ｖとの交点に相当する。

中央の遠距離ゾーンは両方の光源の光によって照明され、第１の光源の光は、光分布の中央の遠距離ゾーンの外部に位置する領域にも配分され、第２の光源の光は中央の遠距離ゾーンに集中される。このとき第１の光源と第２の光源は異なる色の光を放出し、第１の光源の光は、第２の光源の光よりも高い色温度を有している。

中央の遠距離ゾーンの右と左には、第２の光源の光が集束されず、第１の光源の光による照明が支配的であるハイビーム光分布の領域がさらに位置している。

ハイビーム１８の領域全体は、主観的に冷白色（青白色）として感じられる光によって明るく照明される。これに加えて、中央の遠距離ゾーン１４ではこの光に、第１の光源の光と比較して主観的にどちらかというと暖白色（黄白色）として感じられる第２の光源の光がさらに重ね合わされ、その結果、当該領域では１つの色の複数の光が提供され、この色に対して人間の目は、当該領域に焦点を合わせたときに、第１の光源だけの冷白色の光に対してよりも多くの視細胞を有している。その意味で本発明は、ロービームについてもハイビームについても適用可能である。したがって本発明の利点は、同じくロービームについてもハイビームについてももたらされる。このように、全体としてハイビーム光分布１８は、中央の遠距離ゾーン１４と、この遠距離ゾーンと相補的な幅広い縁部ゾーン１６とで成り立っている。それに準じて図１のロービーム光分布１０は、中央の遠距離ゾーン１４と、この遠距離ゾーンに対して相補的な幅広い縁部ゾーン１６とで成り立っている。

図３は、図１と図２に示す光分布のうち少なくとも１つを生成するためにセットアップされた、自動車用の本発明によるヘッドライト装置２２の一実施例の正面図を示している。ここで正面図とは、ヘッドライト装置の手前の光路にいて、ヘッドライト装置２２のほうに視線方向を向けた観察者に生じる図面を意味している。

このヘッドライト装置２２は、ロービームモジュール２４と、ハイビームモジュール２６と、２機能モジュール２８と、を有しており、場合によりさらに別のライトモジュール３０，３２を有してもよく、これらはデイドライビングライト、ターンシグナルなどの発光機能を満たし、そのために規則に適合した相応の光分布を生成する。

ロービームモジュール２４は、本実施形態では第１の光源を有しており、光が規則に適合したロービーム光分布へと移行するように、すなわち、たとえば図１のロービーム光分布の外側形状をもつロービーム光分布を生成するように、セットアップされている。明確にするため付言しておくと、この外側形状は、第２の光源によって遠距離ゾーンが追加的に照明されるかどうかには左右されない。ロービームモジュール２４は、第１の光源のみによって作動する。

ハイビームモジュール２６は、本実施形態では同じく第１の光源を有しており、光が規則に適合したハイビーム光分布へと移行するように、すなわち、たとえば図２のハイビーム光分布１８の外側形状をもつハイビーム光分布を生成するようにセットアップされている。明確にするためここでも付言しておくと、この外側形状は、第２の光源によって遠距離ゾーンが追加的に照明されるかどうかには左右されない。ハイビームモジュール２６は、第１の光源のみによって作動する。

このようにロービームモジュール２４およびハイビームモジュール２６は、特に、色温度の高い光源を有している。

２機能モジュール２８は少なくとも１つの第２の光源を有しており、第２の光源の光を中央の遠距離ゾーンに集中させるようにセットアップされており、この中央の遠距離ゾーンは、ロービーム光分布の中央の遠距離ゾーンまたはハイビーム光分布の中央の遠距離ゾーンである。２機能モジュールという名称は、このモジュールが第２の光源の光をロービーム光分布の中央の遠距離ゾーンだけでなく、ハイビーム光分布の中央の遠距離ゾーンへも集中させることができることから導き出されており、これら両方の選択肢の間で切換を行うことができ、それにより２機能モジュールは、ある時点では両方の選択肢のうちの一方を具体化することができ、別の時点では両方の選択肢のうちの他方を具体化することができる。第１の光源と第２の光源は、それぞれ異なる色の光を放出することを特徴としており、第１の光源の光は、第２の光源の光よりも高い色温度を有している。

２機能モジュールは、１つの実施形態では絞りを備える投影モジュールであり、この絞りは、ロービーム位置とハイビーム位置との間で切換可能であるとともに、絞りエッジを有しており、この絞りエッジは、絞りがロービーム位置にあるときに投影モジュールの投影レンズによって、結果として生じる光分布で明暗境界として結像される。

ロービームモジュール２４と２機能モジュール２８とをロービームモードで一緒に作動させることで、図３に示すヘッドライト装置２２は、図１に示すような光分布を生成する。

ハイビームモジュール２６と２機能モジュール２８とをハイビームモードで一緒に作動させることで、図３に示すヘッドライト装置２２は、図２に示すような光分布を生成する。

したがって図３に示すヘッドライト装置２２は、第１の光源と第２の光源とを有する自動車用のヘッドライト装置の一実施例であり、このヘッドライト装置は、ヘッドライト装置前方のもっとも遠くに位置する光分布の中央の部分領域を形成し、両方の光源の光により照明される中央の遠距離ゾーン１４を有する光分布１０，１８を、両方の光源の光によって自動車の前方区域で生成するようにセットアップされており、第１の光源の光は中央の遠距離ゾーン１４の外部に位置している光分布の領域１６も照明し、第２の光源の光は中央の遠距離ゾーン１４だけを照明し、第１の光源と第２の光源は異なる色の光を放出し、第１の光源の光は第２の光源の光よりも高い色温度を有している。

図４は、ロービーム光分布を生成する上側のライトモジュール３６と、ハイビーム光分布を生成する下側のライトモジュール３８とで成り立つ、構造的ユニット３４の側面図を示している。その意味でこの構造的ユニットは、図３に示す２機能モジュール２８の一実施形態である。

ロービーム光源４０が、構造的ユニット３４の上側半分に配置されている。このロービーム光源から発せられる光は、付属の光学系によってロービーム光分布へと移行する。これは、明暗境界を有する図１の遠距離ゾーン１４であってよく、または、遠距離ゾーン１４を照明する光束だけがターンオフされている場合には、図１から明らかな、幅広い縁部ゾーン１６を有する幅の広いロービーム光分布であってよい。

付属の光学系は、本実施形態では、楕円形の基本形状を有し、水平方向に位置する絞り４４とともに構造的ユニットを形成する、上側のハーフシェルリフレクタ４２を有している。ロービーム光源４０は、上側のハーフシェルリフレクタ４２に対して相対的に、その光が内側の光分布に集束されるように配置されており、この光分布は、水平方向に位置する絞りの絞りエッジ４６によって区切られ、中間光分布とも呼ぶことができるものである。投影レンズ４８が、ハーフシェルリフレクタ４２および絞り４４の絞りエッジ４６に対して相対的に、内側の光分布を外側の光分布として、構造的ユニット３４の手前の前方区域へ投影するように配置されており、その際に絞りエッジ４６は明暗境界として結像される。このような投影原理は以前から周知であり、したがってこれ以上説明する必要はない。

ロービーム光源４０は、１つの実施形態では第１の光源であり、すなわち、比較的高い色温度の光を放出する光源である。このケースでは付属の光学系は、幅広いロービーム光分布を生成するようにセットアップされる。

これに代わる実施形態では、ロービーム光源は第２の光源であり、すなわち、比較的低い色温度の光を放出する光源である。このケースでは付属の光学系は、ロービーム光分布の中央の遠距離ゾーンを生成するようにセットアップされる。

ハイビーム光源５０は、構造的ユニット３４の下側半分に配置されている。ハイビーム光源から発せられた光は、付属の光学系によってハイビーム光分布へと移行する。これは図２に示す遠距離ゾーン１４であってよく、または、遠距離ゾーン１４を照明する光束だけがターンオフされている場合には、図２から明らかなように、幅広い縁部ゾーン１６を有する幅の広いハイビーム光分布であってよい。

本実施形態では、付属の光学系は、下側のハーフシェルリフレクタ５２を有している。ハイビーム光源５０は、下側のハーフシェルリフレクタおよび投影レンズ４８に対して相対的に、その光が投影レンズにより図２に示す外側のハイビーム光分布として、構造的ユニット３４の前方に投影されるように配置されている。構造的ユニットから発せられる光束は、構造的ユニットおよびこれに伴って構造的ユニットにより具体化されるライトモジュールの光学軸５４を含んでおり、図１と図２に示す光分布の水平線Ｈと垂線Ｖの交点がその上に位置している。

下側のハーフシェルリフレクタ５２とハイビーム光源５０とからなるシステムのジオメトリーは、ハイビーム動作のときに明暗境界があまり鋭く結像されないように構成されている。その代替または補足として絞りは、明暗境界として結像されるそのエッジが揺動可能、引抜き可能、またはその他の方式で焦点から外すことができるように施工されており、それにより、絞りエッジ４６がハイビーム光分布で結像されないようになる。

ハイビーム光源５０は、１つの実施形態では第１の光源であり、すなわち、比較的高い色温度の光を放出する光源である。このケースでは付属の光学系は、幅広いハイビーム光分布を生成するようにセットアップされる。

これに代わる実施形態では、ハイビーム光源５０は第２の光源であり、すなわち、比較的低い色温度の光を放出する光源である。このケースでは付属の光学系は、ハイビーム光分布の中央の遠距離ゾーンを生成するようにセットアップされる。

したがって、このような２つの構造的ユニットを用いて、図１と図２に示すような種類の光分布を生成することができる。上側半分により、幅広いロービーム光分布であれロービーム光分布の中央の遠距離ゾーンであれ、ロービーム光分布がそれぞれ生成される。下側半分により、幅広いハイビーム光分布であれハイビーム光分布の中央の遠距離ゾーンであれ、ハイビーム光分布がそれぞれ生成される。

それに応じて、ハイビーム光分布の中央の遠距離ゾーンが生成される実施形態では、第２の光源は別個の２機能ライトモジュールの一部である。

別個の２機能ライトモジュールが、ロービーム動作とハイビーム動作との間で切換可能であるのも好ましい。

別の好ましい実施形態では、２機能ライトモジュールは第２の光源を有しているが、第１の光源を有していない。すなわち、これは遠距離ゾーンを生成する役目をする。

別の好ましい実施形態では、２機能ライトモジュールは少なくとも１つの第２の光源と、少なくとも１つの第１の光源とを有している。この実施形態では、ハイビーム光分布一式を生成することができ、および／または、第１の光源のみによって照明される幅広い縁部ゾーンと、第１および第２の光源により照明される遠距離ゾーンとを有するロービーム光分布一式を生成することができる。

さらにヘッドライト装置２２は、ロービーム光分布を生成する上側のライトモジュール３６と、ハイビーム光分布を生成する下側のライトモジュール３８とで構成される構造的ユニット３４を有しているのが好ましい。

図５は、本発明によるヘッドライト装置の別の実施例のライトモジュールの一部の図面を示している。具体的には図５は、ハーフシェルリフレクタ５６の実施形態を示しており、第１の光源および第２の光源６０の光によって同一のハーフシェルリフレクタ５６が照明される。この場合にも当てはまるのは、第１の光源５８の光が第２の光源６０の光よりも高い色温度をもつという特徴があることである。この相違点が、第１または第２の光源としての分類を定義する。第１の光源は、そのつど色温度が高いほうの光源である。

第１の光源５８と第２の光源は、図５の対象物では、半導体光源として、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）として具体化されている。ここでは第１の光源は、第２の光源６０よりも多くのＬＥＤ５８．１〜５８．４を有しているが、それは、より大きな光束を生成しなければならないからである。第２の光源６０の１つのＬＥＤ、またはそれが複数である場合には、複数のＬＥＤは、第１の光源５８のＬＥＤ５８．１−５８．４よりもハーフシェルリフレクタ５６の光学軸の近くに、およびそれに伴って中心の近くに配置されているのが好ましい。このような配置は、一方では、ロービーム光分布であれハイビーム光分布であれ、そのつど生成されるべき光分布の中央の遠距離ゾーンへの第２の光源６０の光の焦点合わせを容易にするとともに、第１の光源の光の幅広い分布を可能にする。

１つの好ましい実施形態では、ハーフシェルリフレクタ５６の中央領域６２は、第２の光源６０の光を特に中央の遠距離ゾーンに向けるようにセットアップされており、それに対して、リフレクタの光学軸５４から遠くに位置するリフレクタ領域６４，６６は、第１の光源５８の光を特に中央領域６２によって行われるよりも幅広く配分するようにセットアップされている。

別の好ましい実施形態は、中央の遠距離ゾーンはそのつど暖かい色調でのみ照明され、冷たい色調は平面的な残りの領域を照明することを意図している。

本発明によるヘッドライト装置の別の可能な実施形態は、ロービームモジュールが、明暗境界を有する遠距離ゾーンの形態でのみ、非対称であって規則に適合したロービーム光分布を第２の光源によって生成するようにセットアップされることを意図しており、それに対して第１の光源により生成される部分光分布は、連続して水平方向に、およびこれに伴って対称に延びる明暗境界を有している。このような水平方向の明暗境界は、１つの実施形態では、いくらか不鮮明であるか、および／または低いところに配置される。

本発明によるヘッドライト装置の好ましい実施形態は、特に第１の光源として、すなわち色温度が高いほうの光源として、半導体光源を有している。色温度が低いほうの第２の光源としては特に、安価に利用することができ、特に第１の光源としてのＬＥＤとの関連で色温度の低い第２の光源としての使用を可能にする色温度を特徴とする、ハロゲンランプが好ましい。

この場合、第２の光源が、比較的小さい立体角だけで集束されるので、比較的少ない光束だけを生成すればよいという利点もある。したがって、出力消費量が低いハロゲンランプ、たとえばＨ８型のハロゲンランプでも十分であることが考えられる。

半導体光源、特にＬＥＤが第１および第２の光源として用いられるとき、１つの好ましい実施形態は、同じ型式のＬＥＤが用いられるが、明らかに異なるカラービンに由来していることを意図している。周知のとおり、高性能ＬＥＤの特性には大きな製造上のばらつきが生じる。それ自体としては欠点であるこうした特性が、この実施形態ではポジティブなものに逆転される。それによって、たとえば１つの生産プロセスに由来する使用可能なＬＥＤの収量が高くなる。取引上では光色が冷白色（高い色温度）または暖白色（低い色温度）と呼ばれているＬＥＤも使用することができる。

別の好ましい実施形態は、同じ型式の半導体光源、特にＬＥＤが第１および第２の光源のために使用されることを意図しており、これらのＬＥＤは別個のチップとして施工されているのが好ましく、特に、各々のチップのためにそれぞれ別個の燐光変換層を備えている。レーザダイオードも、この目的のために利用することができる。たとえば黄や赤の色をもつ単色のＬＥＤも、第２の光源のために使用することができる。

別の好ましい実施形態は、第１および同時に第２の光源としてのガス放電ランプの使用を意図しており、ガス放電ランプの光の光路に配置された光学素子（たとえばリフレクタ）の特別な部分領域が変換層を備えている。この層は、光路のこの部分領域で伝搬する光が、その際に色温度の低い光へと変換されるようにセットアップされており、このことは、全体的な光分布の対応する領域の色調を相応に変化させる。

この実施形態は、両方の色成分について１つの光源しか必要ないという大きな利点を有している。それにより、実施形態に応じて、光学的に反射および／または屈折をする必要な部材の数も少なくなり、このことは設計コストと複雑性を引き下げ、費用、設計スペース所要量、信頼度に関しても相応の利点をもたらす。

別の好ましい実施形態は、中央の遠距離ゾーンだけを生成し、光分布の幅広い領域を生成する他のモジュールと組み合わされる、できる限りコンパクトな汎用モジュールを、ヘッドライト装置が有していることを意図している。

この実施形態は、光分布の中心部だけを常に同じ仕方で増強すればよいということを利用している。このモジュールは、光値についての法律規定を必ずしも単独で満たさなくてよく、他のライトモジュールも同じく貢献を果たすからである。それにより、中央の遠距離ゾーンに光を集束させるモジュールを大量の個数で、それに伴って低コストに製造することができる。というのも、ヘッドライトの計画が相違している場合でも、変更なく使用することができるからである。

中央の遠距離ゾーンに光を集束させるモジュールは、ヘッドライトの内部で他のモジュールとともに配置された別個のモジュールであるのも好ましい。これに代わる好ましい実施形態は、中央の遠距離ゾーンに光を集束させるそのようなモジュールが、同一の発光機能に資するモジュールに、たとえばロービームモジュールに、統合されていることを意図している。

たとえば１つの配線板の上に、冷白色の光を放出する複数のＬＥＤが第１の光源として配置されていてよく、この配線板の部分領域に、またはこの配線板に隣接して、暖白色の光を放出するいくつかのＬＥＤが第２の光源として配置されていてよい。そして第２の光源は、同一の結像光学系によって中央の遠距離ゾーンを照明し、この結像光学系によって他の光分布も生成される。このケースについては、色温度の低い光を供給するＬＥＤチップはどちらかというとチップ構造の中央部にあり、このチップから入射する光を光分布の中央の遠距離ゾーンに向ける、光学系の独自の領域を照明するのが好ましい。このことは、図５に図示する実施形態に相当している。

投影モジュールと反射モジュールは、いずれも組み合わせとして適用することもできる。このとき、そのつどの光分布の中央の遠距離ゾーンだけが、そのつどの光分布のこれに隣接する領域よりも低い色温度の光で照明される場合には、ロービームとハイビームのための２機能システムの利用、３機能システムの利用、あるいはさらに多い数の発光機能を満たすシステムの利用などが可能である。

特に、ＬＥＤロービームモジュールとハロゲンハイビームモジュールとを有するヘッドライトでは、ハロゲンハイビームモジュールは２機能モジュールとして、すなわちハイビームモードとロービームモードの間で切換可能なモジュールとして、構成されているのが好ましい。

そのために、２機能投影モジュールが利用されるのが好ましい。そしてロービームモードとハイビームモードでは、ＬＥＤロービームに強力なハロゲン光の中心部が重ね合わされる。

色温度の低い光を主光路へ最善に入力結合することができれば、法定の白色空間に属するのでない光（たとえば黄色）を使用することもできるが、それは結果として生じる混合色が、色空間で法律上許容される白の色調にとどまっている限りにおいてである。

幅広い光分布を生成する光モジュールが旋回可能なライトモジュールである実施形態において、第２の光源を有し、したがって色温度の低い光を放出する別個のライトモジュールが同じく旋回可能なライトモジュールとして具体化されており、そのつど一緒に旋回し、それにより、結果として生じる全体的光分布のほぼ同一の部分を常に照明するようになっていても好ましい。これら両方のライトモジュールは、この実施形態では一緒に旋回し、たとえば互いに相対的に固定されて、全体として旋回可能な１つのアセンブリとして配置される。

これに代わる実施形態は、色温度の低い光を放出するライトモジュールが、色温度の高い光を放出するライトモジュールに対して相対的に可動（たとえば旋回可能）であり、それにより、全体的光分布のさまざまな部分領域を色温度の低い光で照明することを意図している。

各モジュールは、１つの実施形態ではヘッドライトの構成要素であり、すなわち共通のハウジングの中に配置されている。別の実施形態では、各モジュールはそれぞれ異なるヘッドライトハウジングの中に配置されている。

１０，１８ 光分布
１２ 明暗境界
１４ 遠距離ゾーン
１６ 縁部ゾーン
１８ ハイビーム光分布
２２ ヘッドライト装置
２４ ロービームモジュール
２６ ハイビームモジュール
２８ ２機能モジュール
３０，３２ ライトモジュール
３４ 構造的ユニット
３６ ライトモジュール
３８ ライトモジュール
４０ ロービーム光源
４２ ハーフシェルリフレクタ
４６ エッジ
４８ 投影レンズ
５０ ハイビーム光源
５２ ハーフシェルリフレクタ
５４ 光学軸
５６ ハーフシェルリフレクタ
５８ 光源
６０ 光源
６２ 中央領域
６４，６６ リフレクタ領域

Claims (23)

1. 第１の光源（５８）と第２の光源（６０）とを有する自動車用のヘッドライト装置（２２）であって、前記ヘッドライト装置は、中央の遠距離ゾーン（１４）を有していて両方の前記光源の光で照明される光分布（１０；１８）を両方の前記光源の光によって自動車の前方区域で生成するようにセットアップされており、前記第１の光源（５８）の光は前記第２の光源（６０）の光よりも幅広く配分され、前記第２の光源の光は中央の遠距離ゾーン（１４）に集中され、前記第１の光源（５８）と前記第２の光源（６０）は異なる色の光を放出する、そのようなヘッドライト装置において、前記第１の光源（５８）の光は前記第２の光源（６０）の光よりも高い色温度を有していることを特徴とするヘッドライト装置。
2. 前記第２の光源は別個の２機能ライトモジュールの一部であることを特徴とする、請求項１に記載のヘッドライト装置。
3. 前記別個の２機能ライトモジュールはロービーム動作とハイビーム動作の間で切換可能であることを特徴とする、請求項２に記載のヘッドライト装置。
4. 前記２機能ライトモジュールは一次光学系としてのリフレクタと二次光学系としてのレンズとを有する投影ライトモジュールとして具体化されていることを特徴とする、請求項２または３に記載のヘッドライト装置。
5. 前記２機能ライトモジュールは第２の光源を有しているが、第１の光源を有していないことを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載のヘッドライト装置。
6. 前記２機能ライトモジュールは複数の第２の光源と少なくとも１つの第１の光源とを有していることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載のヘッドライト装置。
7. ロービーム光分布を生成する上側のライトモジュール（３６）と、ハイビーム光分布を生成する下側のライトモジュール（３８）とで構成された構造的ユニット（３４）を有していることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のヘッドライト装置。
8. ロービーム光源（４０）が前記構造的ユニットの上側半分に配置されていることを特徴とする、請求項７に記載のヘッドライト装置。
9. ハイビーム光源（５０）が前記構造的ユニットの下側半分に配置されていることを特徴とする、請求項７または８に記載のヘッドライト装置。
10. 両方の前記光源は前記第２の光源の光束が前記第１の光源の光束の最大７０％となるように設計されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のヘッドライト装置。
11. 前記第１の光源（５８）は前記第２の光源（６０）よりも多数の半導体光源（５８．１，５８．２，５８．３，５８．４）を有していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のヘッドライト装置。
12. 半導体光源（５８．１，５８．２，５８．３，５８．４）、特に発光ダイオードを前記第１の光源として、すなわち色温度の高いほうの光源として有していることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のヘッドライト装置。
13. 半導体光源、特に発光ダイオードを前記第２の光源（６０）として、すなわち色温度の低いほうの光源として有していることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のヘッドライト装置。
14. 色温度の低いほうの前記第２の光源（６０）として少なくとも１つのハロゲンランプを有していることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のヘッドライト装置。
15. 前記第１および前記第２の光源として半導体光源が使用され、これらの半導体光源は形式は同一であるが明らかに異なるカラービン(Farbbins)に由来していることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のヘッドライト装置。
16. 前記第１および前記第２の光源として半導体光源が使用され、同じ型式の半導体光源が前記第１および前記第２の光源として使用されるが、これらの半導体光源は各チップについて別個の燐光変換層をそれぞれ備える別個のチップとして具体化されていることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のヘッドライト装置。
17. 前記第１および前記第２の光源として半導体光源が使用され、１つの配線板の上に冷白色の光を放出する複数の半導体光源が前記第１の光源として配置されており、同一の配線板の部分領域に、または当該配線板に隣接して、暖白色の光を放出する少なくとも１つの半導体光源が前記第２の光源として配置されていることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のヘッドライト装置。
18. 前記第１および前記第２の光源としてガス放電ランプが使用され、前記ガス放電ランプの光の光路に配置された光学素子の特別な部分領域が変換層を備えていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載のヘッドライト装置。
19. 前記第１の光源を有するライトモジュールと前記第２の光源を有するライトモジュールとが１つの共通のヘッドライトハウジングの中に配置されていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載のヘッドライト装置。
20. 前記第１の光源を有するライトモジュールと前記第２の光源を有するライトモジュールとがヘッドライト装置のそれぞれ異なるヘッドライトハウジングの中に配置されていることを特徴とする請求項１〜１８いずれか１項に記載のヘッドライト装置。
21. 幅広い光分布を生成するライトモジュールが旋回可能なライトモジュールとして構成されている実施形態において、前記第２の光源を有し、それに伴って色温度の低いほうの光を放出する別個のライトモジュールが同じく旋回可能なライトモジュールとして具体化されており、そのつど一緒に旋回することを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のヘッドライト装置。
22. 色温度の低いほうの光を放出するライトモジュールは色温度の高いほうの光を放出するライトモジュールに対して相対的に可動であり、それにより全体的光分布の異なる部分領域を色温度の低いほうの光で照明することを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか１項に記載のヘッドライト装置。
23. 前記可動の部分領域は１５°の上り勾配を含む上側の明暗境界を有している、請求項２２に記載のヘッドライト装置。
    

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