JP4933434B2 - 非対称コリメータを備えるｌｅｄコリメータ素子 - Google Patents

Description

本発明は、標的状且つ非均一的に分配される光放射を発生する、特に自動車ヘッドライトとしての使用のためのＬＥＤコリメータ素子に関する。

ＬＥＤ素子の開発は、近い将来、例えば、自動車の正面ヘッドライトとして使用されるのに申し分ない明るさを有するＬＥＤ素子が利用可能になることを意味する。車両用ヘッドライトに関しては、先ず所謂主ビーム及び二次的ロービームが概ね製造される。主ビームは、交通空間の最大可能な照明をもたらす。他方、ロービームは、車両運転者の観点から可能な限り良好な照明と可能な限り少ない対向車両の眩惑との間の妥協をもたらす。対向交通が直線道路上の通常条件下で眩惑されないために、光が水平線より上のヘッドライトの放射平面内に照射されない照明パターンがロービームのために処方された。換言すれば、ヘッドライトは鋭いカットオフを形成しなければならない。しかしながら、カットオフ直下の領域を備えるヘッドライトは、車両から最大距離を有するその交通空間を照明するので、他方、ヘッドライトの最大強度がカットオフで直接的にもたらされなければならない。

従って、特に自動車ヘッドライトとしての使用のために、照明装置の２つの本質的な特性が要求される。第一に、光源はそこから約７５ｍの距離にある空間を高輝度で照明し得なければならず、第二に、光源は良好に照明された空間とその後に位置する非照明地域との間の鋭いカットオフを形成しなければならない。換言すれば、光源は所定の且つ非均一的な方法で分配される光放射を生成し得なければならない。車両により近く位置する道路の地域に向かって、光はより低い輝度で放射されるべきである。ヘッドライトからのより短い距離の故に、高過ぎる光度がさもなければそこで生成される。申し分なく照明された地域における十分な輝度は、光源の明るさ（輝度）及びそれと協働する光学素子の性能に直接的に関連される。所定の且つ非均一的な方法で分配される光放射の生成、具体的には、鋭いカットオフの形成は、対照的に設計要件である。

今日まで使用されているハロゲンランプ系及びキセノンランプ系において、鋭いカットオフは、通常、使用されるスクリーンによって達成される。反射器及び映写レンズと共に、鋭いカットオフをこのように達成し得る。スクリーンの使用は光の損失を必然的に伴うが、それはスクリーンで吸収され或いは反射されるので、これは少なくともキセノンランプ系では問題ではない。何故ならば、それらは十分な光電流を生成するからである。最近では、光源によって生成される光を適切な方法で交通空間に投射する複雑な形状の反射器を使用することも可能である。

ＬＥＤを使用するランプ系では、多数のＬＥＤを使用することによること、並びに、それらの照明画像を重ねることによることを含めて、輝度の問題を克服する試みが行われている。そのような構成は、例えば、米国出願公開第２００３／０１９８０６Ａ１号から既知である。該文書によれば、それらの低い空間要件の故に直ちに可能なので、多数のＬＥＤが互いに隣り合って配置され、これは自動車ヘッドライトの新規な設計に導く。各個別のＬＥＤの上に配置されているのは、ＬＥＤによって放射される光を本質的に直角に放射方向に偏向する反射器である。放射方向にＬＥＤの後に配置される光案内縁部と共に、反射器は、映写レンズを用いて他の照明画像と重ねられ且つ交通空間に投射される鋭いカットオフを備える照明画像を生成する。この設計の１つの欠点は、ＬＥＤによって放射される放射線の殆ど全てが、二次的電子素子内に進行する前に少なくとも一度反射されることである。しかしながら、各反射は光出力の一定の損失も意味し、その結果として、この照明系の出力が減少される。

従って、関連する不可避的な損失が最小限化されるように、上述の種類の照明系をさらに開発することが本発明の目的である。

この目的を達成するために、動作中に放射されるその光がＬＥＤコリメータ素子の放射角度領域内に本質的に直接的に放射されるＬＥＤと、ＬＥＤコリメータ素子の放射角度領域内に放射されないＬＥＤの光を放射角度領域内に偏向するコリメータとを含む、ＬＥＤコリメータ素子が提案される。ＬＥＤコリメータ素子は、少なくともコリメータ断面平面に対して非対称的に設計されることで、定められた非均一な光度分布が、コリメータ断面平面並びにＬＥＤコリメータ素子の主放射方向に対して直角なＬＥＤコリメータ素子の放射平面内で達成される。

放射角度領域は、所望の標的された照明を生成するために、光がコリメータから放射される角度領域である。関連する放射角度領域は、本質的に二次的光学素子の遮断領域である。ＬＥＤコリメータ素子の主放射方向は、最大量の光が放射される放射角度領域内の放射方向であると理解されるべきである。コリメータ断面平面は、ＬＥＤコリメータ素子の主放射方向内に位置し、ＬＥＤ素子と交差もする。放射平面は、ＬＥＤコリメータ素子を通じるコリメータ断面平面に対して本質的に直角に走り、普通、二次的光学素子の光入射平面と平行に位置する。それはコリメータの開口面と一致する幾何学的空間であるのが普通である。「コリメータ」という用語は、放射角度領域内に直接的に放射されないＬＥＤ素子の全ての光を本質的に遮断する反射面を意味するものと理解されるべきである。反射器と異なり、コリメータはＬＥＤチップの直近に配置される。ＬＥＤチップの製造中の許容差を考慮するために、コリメータはＬＥＤから小さな距離を有し得る。それは、例えば、ほぼ０．５ｍｍであり得るし、好ましくは、それ未満でさえあり得る。換言すれば、ＬＥＤコリメータ素子からのコリメータの距離、例えば、ＬＥＤからのＬＥＤに隣接するコリメータの縁部の距離は、好ましくは、ほぼ０．５ｍｍ以下であるべきであり、好ましくは、ほぼ０．２５ｍｍ未満でさえあるべきである。これは本発明のさらなる目的、即ち、可能な限り小型化される設計を支持する。「非均一な光度分布」という用語は、異なる領域内に異なる輝度が存在する放射平面内の光度分布を意味するものと理解されるべきである。

よって、本発明は、ＬＥＤ素子によって放射される光の殆どをコリメータの放射角度領域内に偏向するという、上述の従来技術において使用される原理から離れ、代わりに、ＬＥＤ素子によって放射される光を本質的に直接的に使用し、例えば、それを二次的電子素子内に直接的に導入するという原理に従う。これは、反射を用いて達成されなければならない各偏向が、ルーメン出力に関して損失を引き起こすという知識から得られた。

以下において、ＬＥＤ素子は無機固体ＬＥＤであると想定される。何故ならば、これらは十分な輝度を備えて現在入手可能だからである。それにも拘わらず、十分な出力を有するならば、ＬＥＤ素子は、勿論、他のエレクトロルミネセンス素子、例えば、レーザダイオード、他の発光半導体素子、又は、有機ＬＥＤであってもよい。従って、「ＬＥＤ」又は「ＬＥＤ素子」という用語は、本文書において、如何なる種類の適切なエレクトロルミネセンス素子と同義と見做されるべきである。ＬＥＤ素子の１つの構成要素は、光の一部又は全部を異なる波長の光に変換する粉末又は結晶の形態の発光物質でもあり得る。

上述のように、特に車両ヘッドライトにおける用途のために、それより下では輝度が可能な限り高い鋭いカットオフが要求される。従って、本発明の１つの有利な実施態様は、かなりの量の放射線がスクリーン又はその類似物を用いて排除されることなしに、鋭いカットオフが生成されるために、高輝度がコリメータの第一縁部に直接的に存在し、且つ、光度がＬＥＤから見て外方を向くコリメータのこの縁部の側の上に実質的に存在しないよう、非均一な光度分布が構成されることをもたらす。よって、ルーメン出力に関して、本設計は実質的に如何なる損失もなしに動作する。

放射平面から可変距離にある物体が殆ど同一の光度で照明されるべきとき、照明装置の放射平面内の非均一な光度分布がさらに望ましい。従って、本発明の他の有利な実施態様によれば、コリメータの第一縁部からの距離が増大するに応じて、よって、コリメータの反対の第二縁部からの距離が減少するに応じて、放射平面内の輝度は減少する。従って、コリメータの第一縁部から開始して、輝度は定められた勾配を有する。放射平面に対して傾斜する標的表面が可能な限り均一に照明されるべきときにはいつでも、コリメータの第一縁部に沿った強い光度からコリメータの反対縁部に向かうより弱い輝度へのこの連続的な移行が求められる。これは、自動車の前の所与の交通空間を照明すべき自動車ヘッドライトにおける場合だけではなく、他の用途、例えば、その上に位置する天井に取り付けられる照明素子を用いて壁表面を可能な限り均一に照明するときにも当て嵌まる。

本発明によれば、ＬＥＤが非対称的に設計される点で、非均一的な光分布が達成される。

これは、一方では、ＬＥＤが対照的なコリメータの断面平面に対して傾斜状に配置される点で達成され得る。この実施態様において、非対称性はコリメータの設計によって得られない。むしろ、それはＬＥＤ素子の配置に起因し、その主放射方向は、コリメータの対称又は断面平面の軸と一致せず、むしろそれと角度を囲む。このようにして、非均一的な光度分布が簡単に達成される。何故ならば、その場合には、コリメータの１つの面がより大きな範囲に照射され、その結果として、放射線のより大きな反射が、この面と反対に位置する面ではなく、この面で起こるからである。

ＬＥＤコリメータ素子の非対称的な構成の代替的な形態が、コリメータの対向する面が異なって設計されることに存する。これは、一方では、コリメータの反射面が異なって成形されるが、他方では、コリメータのその反射面が異なって構成される、即ち、例えば、対向するコリメータ面が非同一な反射特性を有することを意味すると理解され得る。１つの極端な場合において、コリメータの１つの面は、極めて反射的であるよう設計されるのに対し、それにも拘わらずＬＥＤによって放射されるより小さな量の光によって衝突される他の面は、吸収特性を有する。よって、コリメータの吸収面は、ＬＥＤコリメータ素子の光を伝えるのに役立たないので、この面を完全に或いは部分的に省略し得るし、ＬＥＤによってこの方向に放射される光を隣接する素子によって吸収し得る。

特に好ましくは、ＬＥＤコリメータ素子の非対称的な構造は、第一縁部が形成されるコリメータの面が、主放射方向に対して第二面ほど傾斜していないので、コリメータは、上記のような鋭いカットオフを生成する。１つの簡単な場合には、コリメータの第一縁部及び第二縁部はコリメータの反対の面の上に配置されるので、ＬＥＤ素子によって放射される光は、第二端部よりも第一端部でより高度に束ねられて放射される。

本発明の１つの特に有利な実施態様において、第一面は、主放射方向に対して傾斜せず、或いは、数度の僅かな傾斜のみを有する。これは、如何なる反射もなしに直線にコリメータを離れない光が、一度又はそれよりも多くの反射の後、コリメータの第一縁部の近傍で或いは近傍内で放射されるので、高い光度をそこに形成する。

上述の代替的設計の１つの組み合わせられた変形では、コリメータ断面平面に対して傾斜して配置されるＬＥＤが、非対称的コリメータ内に配置される。

従って、これらの設計の全ては、放射角度領域の境界を、第一縁部が形成される反射面と一致させるよう努力する。

本発明の他の有利な実施態様によれば、二次的光学素子が、主放射方向にコリメータ開口の後に配置され、二次的光学素子は、放射された光を照明されるべき空間内に投射する。二次的光学素子は、普通、ＬＥＤコリメータ素子によって生成される照明画像を、照明されるべき物体上に投射する映写レンズから成り得る。

二次的光学素子は、ＬＥＤコリメータ素子コリメータ素子からの光が照射される半放物線状反射器も含み得る。半放物線状反射器は、三次元曲率の反射器の場合には、光入射平面に焦点を有する。焦点上に照射される異なる方向に向けられた光線は、それらが反射機内に導入される方向とは無関係に、反射器の放射方向と平行に均一に放射される。焦点の外側に導入される光放射は、放射方向に対してある角度で放射される。放射方向に焦点の後の照射平面に衝突するその放射線は、放射方向に対してある角度で第一方向に放射される。他方、放射方向に焦点の前の照射平面に、換言すれば、焦点と反射器の第一縁部との間に結合される光放射は、放射方向に対する第一方向と反対の傾斜を備えて反射器を離れる。

好ましくは、一方向にのみ、換言すれば、二次元状にのみ湾曲する半放物線状反射器が使用される。二次元状に湾曲する半放物線状反射器は、反射器の放射方向と平行な断面において、原理上、三次元に湾曲する反射器と同一の幾何学的設計を有する。しかしながら、それは断面平面に対して直交する方向に非変更的に同一の設計を有するので、焦線が各断面の多数の焦点を一列に互いに隣り合って配置することから生成される。しかしながら、断面平面に見られるとき、焦線は三次元に湾曲する反射器の焦点と同一の幾何学的重要性を有し、この理由のために、以下の文章において焦点と焦線との間の区別はなされない。

ＬＥＤコリメータ素子は、好ましくは、焦点を含んで、焦点の完全に前或いは完全に後で光を照射するように配置される。本発明の１つの特に好適な実施態様において、ＬＥＤコリメータ素子は、その第一縁部を焦点の領域内に備えて配置されるので、それは、第一縁部で高度に束ねられた光を、半放物線状反射器の焦点上に照射する。よって、鋭いカットオフの形成が、設計に関して２つの方法で、即ち、一方では、上記のように、ＬＥＤコリメータ素子の非対称的な設計によって補助される。他方では、半放物線状鏡もこの目的を果たす。即ち、光を半放物線状反射器の焦点と半放物線状反射器の第一縁部との間に照射することによって、光が半放物線状反射器から、半放物線状反射器の放射方向によって１つの側の上に鋭く境界を定められる領域内にのみ放射されることが保証される。鋭いカットオフを生成するために、本発明は結果的に上述の２つの効果を使用する。

非対称的なコリメータを半放物線状反射器と組み合わせることによって、鋭いカットオフを希釈する非対称的なコリメータの望ましくない散乱光がさらに排除される。何故ならば、光を焦点と半放物線状反射器の第一縁部との間の放物線状反射器内に照射するという事実は、光が、それがどの方向で放物線状反射器内に照射されるかに拘わらず、如何なる場合にも、半放物線状反射器の放射方向の他の側の上の望ましくない領域内に放射され得ないことを意味するからである。非対称的なＬＥＤコリメータ素子と半放物線状反射器とを組み合わせることによって、結果的に、一方では、鋭いカットオフが達成され、他方では、鋭いカットオフに沿った高い光度が達成される。

加えて、映写レンズを半放物線状反射器の放射方向に半放物線状反射器の下流に配置し得る。その映写レンズは、反射器によって放射される光を交通空間内に照射する。

本発明の他の有利な実施態様は、多数のＬＥＤがコリメータ内に、好ましくは、コリメータ断面平面と平行に配置され、それに対して、ＬＥＤコリメータ素子は非対称的に設計されることに存する。この場合には、各個別のＬＥＤ素子の照明画像を他と重ね得るし、或いは、それらとモザイク状に組み合わせ得るので、より高い光度或いはより大きな照明空間を生成し得る。

例えば、上記の機能に従って非対称的に設計され、且つ／或いは、ＬＥＤをコリメータの主放射方向に対して傾斜状に収容するためにＬＥＤのための座を有するコリメータ内に従来的なＬＥＤを装着することによって、本発明に従ったＬＥＤコリメータ素子を費用効率的に生成し得る。

好ましくは、異なる特性、例えば、異なるルーメン出力或いは異なる色を備える多数のＬＥＤ素子をコリメータ内に組み合わせ得る。同時動作中、コリメータ内の光の混合は、平均的な結果を生じさせる。ＬＥＤを生成するとき、普通、所望値について前述のパラメータの散乱がある。例えば、高過ぎ且つ低過ぎる色温度を備えるコリメータ内に多数のＬＥＤを組み合わせることは、それにも拘わらず、所望色の光を生成することを可能にし、よって、全製造範囲のより経済的な使用を可能にする。さらに、ＬＥＤを異なる色特性と組み合わせることは、各素子の非均一的な制御の故に、コリメータによって生成される光の色を所定の方法で変更することを可能にする。

図面に示される実施態様の実施例を参照して本発明をさらに記載するが、本発明はそれらに限定されない。

図１は、道路ｂ上のヘッドライトａの光の放射線進路を概略的に示している。ヘッドライトａは、ＬＥＤコリメータ素子の放射面ｃ、並びに、二次的光学素子ｄによって表わされている。放射面ｃは、隅ｒ，ｓ，ｔ，ｕの間に４つの境界線を有する。道路ｂは、中心線ｅによって２つのレーンｆ及びｇに分割されている。ヘッドライトａを有する車両（図示せず）が、レーンｆ内に配置されている。レーンｇは、対向交通のために使用される。ヘッドライトは、交通空間ｈを照明し、そこに隅ｒ’，ｓ’，ｔ’，ｕ’を有する画像を生成する。

放射面ｃから来る光は、二次的光学素子ｄに衝突する。後者は、普通、放射面を前後逆且つ上下逆に投射するレンズによって形成される。放射平面ｃは、照明されるべきレーンｆに対して角度αにあるので、レーン上に生成されるその画像は歪められる。ｒからｓ並びにｔからｕへの寸法の均等な長さにも拘わらず、ｔからｕへの寸法は、ｒ’からｓ’への寸法の倍の長さである。この歪みは、交通空間ｈを照明するときにも考慮されなければならない。それは、交通空間ｈの多かれ少なかれ均一な照明を条件として、よりも多くの光出力が、対向するｒとｓとの間の縁部よりも、ｕとｔとの間の放射平面の縁部で要求されることを意味する。従って、理想的には、連続的移行又は光輝度勾配が、縁部ｕ及びｔでの高い光出力から縁部ｒ及びｓでのより低い光出力に向かう間に形成される。

対向交通を眩惑することを回避するために、光は、隅ｒ’，ｓ’，ｔ’，ｕ’を有する画像の外部に放射されるべきではない。これは、具体的には、ｔ’とｕ’との間の縁部に関係する。ここで、この縁部より上の光は対向交通を最も眩惑するので、光源は鋭いカットオフを形成しなければならない。従って、カットオフは、ｔからｕへの線に沿う放射平面に形成されなければならない。

本発明に従ったＬＥＤコリメータ素子の設計において、これらの要件は以下の通り達成される。

図２に示されるようなＬＥＤコリメータ素子１は。ＬＥＤ素子２と、コリメータ３とを含む。ＬＥＤ素子２は、第一コリメータ断面平面４と平行に走る主放射方向に光を放射する。ここで、ＬＥＤ素子２の主放射方向は、ＬＥＤ素子２のチップが延在する平面に対して垂直として定められている。

コリメータ３は、第一コリメータ断面平面４と平行に走る第一反射器面５を含む。第一コリメータ断面平面４に対する第一反射器面の反対側には、下方区画６と上方区画７とから成る第二反射器面がある。損失を防ぐために、ＬＥＤ素子からの２つの反射器面の距離は小さく、前記素子のサイズよりもかなり小さい。両方の区画６，７は、主放射方向に、コリメータ断面平面４から離れる傾斜を有する。下方区画６は、上方区画７ほどコリメータ断面平面４に対して傾斜していない。第一反射器面５及び上方区画７は、コリメータの第一縁部８及び第一縁部と反対側に位置するコリメータの第二縁部９で、放射面１０に開口している。放射面１０は、図１中のコリメータ開口と一致する幾何学的場所として単に理解されるべきである。ＬＥＤ素子２の主放射方向及びコリメータ断面平面４の双方は、放射面１０に対して垂直である。

図２は、ＬＥＤ素子２と協働する非対称なコリメータ３の動作モードを示している。ＬＥＤ素子から放射される１つの光束が、図２中に一例として示されている。しかしながら、実際には、ＬＥＤ素子２は、その全幅に亘って非指向性的に光を放射（ランバルト放射）する。ＬＥＤ素子２の放射線は、連続線矢印１１及び破線矢印１２によって表わされている。連続線矢印１１は、直接的に或いは第一反射器面５上で多くて一度反射されて放射される放射線を表わしている。第一反射器面５はＬＥＤチップ２から離れる方向にコリメータ断面平面４と平行に走るので、それは比較的大量の放射光を、この場合にはコリメータ断面平面４の反対側に位置する空間に、換言すれば、第二縁部９の方向に反射する。

下方区画６は、コリメータ断面平面４から離れる傾斜を伴ってＬＥＤ素子２の縁部から延びている。よって、下方区画は、主放射方向又はコリメータ断面平面４に対して大きな角度で放射されるその光のかなりの量を反射する。しかしながら、その傾斜の故に、下方区画６は、コリメータ断面平面４に対して、反射器面５よりも一層平坦な角度で反射する。これは、それによって反射される光の一部のみが反対側の反射器面５に衝突する、後者によって再び反射されることを意味する。従って、下方区画６によって反射される光の残りは、さらなる反射なしに、放射面１０に移動する。区画６の幾何の故に、光は、第一縁部８に近接して放射面１０内の領域内に衝突する。上方区画７は下方区画６よりも一層傾斜しているので、ＬＥＤ素子２からの光は上方区画７に直接的に衝突しない。上方区画は反射器面５上で既に一度反射された光線を反射することも補助しない。従って、上方区画は高度に反射的な表面を有する必要がなく、上方区画を原理上省略し得る。

上述の設計では、結果的に、ＬＥＤ素子２によって放射される放射線の大部分が、第一縁部８に近接して放射面１０上に衝突するので、放射線の光度分布は、第一縁部８から第二縁部９への減少勾配を備える進路を有する。ＬＥＤから見て外方を向く縁部８の側の上には、極めて少量の散乱放射線のみが放射面１０の背後に衝突し、二次的電子素子を適切に選択し且つ／或いは接続することによって、この散乱放射線がカットオフより上の交通空間内に投射されないことを保証し得る。

従って、図３に示されるような画像が得られる。断面線Ｉ−Ｉと平行な如何なる断面に沿っても、上方縁部８から下方縁部９に向かって減少する光度がある。光は第一縁部８より上に放射されないので、第一縁部８に沿って鋭いカットオフが生成される。特に自動車ヘッドライトのための照明系の前記２つの必要な特性、即ち、一方では、直接的に最高光度の領域での鋭いカットオフ、他方では、カットオフでの高輝度からカットオフと反対側に位置する領域での低輝度への光度分布における定められた勾配が得られる。

図４は、図２に示されるような本発明に従ったＬＥＤコリメータ素子の斜視図を示している。この図面は、互いに対する並びにＬＥＤ素子２に対する、反射面５，６，７，１３，１４の関連を示している。図２中の図面の平面と平行に、ＬＥＤコリメータ素子１は、横方向反射面１３，１４によって境界を定められている。それらは、放射方向に見られるとき、外向きに傾斜しているが、ＬＥＤ素子２の平面に対して直角にも、よって、図２に示されるようなコリメータ断面平面４と平行にも走り得る。

ＬＥＤ素子２は、矩形ベースを有し、その長手側は、反射器面５の方向に放射方向に対して直角に、よって、図２のコリメータ断面平面４と平行に延びている。矩形ベースを有するＬＥＤ素子２の代わりに、例えば、多数の正方形ＬＥＤ素子が同一地域をカバーするよう、それらを互いに隣り合って配置し得る。

図５は、本発明に従った実施態様の他の実施例に従ったＬＥＤコリメータ素子２０を一例として示している。ＬＥＤ素子２３が、コリメータ２２上に傾斜状に据え付けられた支持体２１上に位置付けられ、前記ＬＥＤ素子はコリメータ２２内に光を放射する。コリメータ２２は、長辺２４と、短辺２５とを含み、ＬＥＤ素子２３の反対側に放射開口２６を有する。放射開口２６に対する支持体２１及びＬＥＤ素子２３の傾斜位置の故に、ＬＥＤ素子は、光を主としてコリメータ素子２２の長辺２４上に放射する。ＬＥＤ素子２３の傾斜は、光が反射されるとしても、一度だけ主として反射されるように選択される。このようにして、多量の光が長辺２４で放射され且つより少ない量の光が短辺２５で放射される光分布が、放射開口２６で生成される。従って、このＬＥＤコリメータ素子２０は、その放射開口２６で、光分布に関する前記所望の勾配も有し、前記勾配は、例えば、自動車ヘッドライトにおける用途のために望ましい。

図６及び７は、非対称的なコリメータ１と二次元の半放物線状反射器１５との協働を示している。

図７は、図６の詳細を示している。非対称的なコリメータ１は、それが焦線（Ｆ）から半放物線状反射器１５の後方縁部１７の方向に延びるよう、半放物線状反射器１５の照射平面１６内のその放射面１０と共に配置されている。その上、ＬＥＤコリメータ素子１は、最大の光放射が存在するその正面縁部８が、焦線Ｆと一致するよう方向付けられている。

半放物線状反射器１５に対するＬＥＤコリメータ素子１の割当ては、ＬＥＤコリメータ素子１から入射し且つ放物線状反射器１５によって偏向される光の全てが、半放物線状反射器１５の放射方向１８より下に放射されるという効果を有する。光は焦点Ｆと半放物線状反射器１５の第一縁部１７との間にのみ導入されるので、図７中の図面の平面に対して直角に且つ放射方向１８に延びる平面より上に放射されない。よって、一例として放射方向１８に対して直角であるよう選択される画像面１９上には、前記画像面と放射方向１８との間の交差部に鋭いカットオフが形成される。その上、ＬＥＤコリメータ素子１の放射面１０に存在する上述の照明勾配は、同様に画像面１９内に伝えられるので、矢印ａの方向に減少する照明輝度がある。

最後に、最後に、図面及び記載に示される系及び方法は、発明の範囲から逸脱せずに当業者によって広く変更され得る実施態様の単なる実施例であることが再度指摘されるべきである。その上、明瞭性のために、不定冠詞の使用は関連する機能が１つよりも多く存在することが可能であることを妨げないことが指摘されるべきである。
［付記］
付記（１）：
特に自動車ヘッドライト用のＬＥＤコリメータ素子であって、
動作中に放射されるその光が、当該ＬＥＤコリメータ素子の放射角度領域の内側に本質的に直接的に放射される、ＬＥＤを含み、
当該ＬＥＤコリメータ素子の前記放射角度領域内に放射されない前記ＬＥＤの前記光を、前記放射角度領域内に偏向するコリメータを含み、
当該ＬＥＤコリメータ素子は、少なくともコリメータ断面平面に対して非対称的に設計されることで、定められた非均一な光度分布が、前記コリメータ断面平面並びに当該ＬＥＤコリメータ素子の主放射方向に対して直角な当該ＬＥＤコリメータ素子の放射平面の内側で達成される、
ＬＥＤコリメータ素子。
付記（２）：
前記非均一な光度分布は、高輝度が前記コリメータの第一縁部に直接的に存在し、並びに、光度が前記ＬＥＤから見て外方を向く前記コリメータの前記第一縁部の側の上に実質的に存在しないよう構成されることを特徴とする、付記（１）に記載のＬＥＤコリメータ素子。
付記（３）：
前記第一縁部からの距離が増大するに応じて、前記放射平面内の輝度が減少することを特徴とする、付記（２）に記載のＬＥＤコリメータ素子。
付記（４）：
前記ＬＥＤが対照的なコリメータの断面平面に対して傾斜状に配置される点で、非均一的な光分布が達成されることを特徴とする、上記付記のうちいずれか一つに記載のＬＥＤコリメータ素子。
付記（５）：
前記コリメータの対向する面が異なって設計される点で非均一な光分布が達成されることを特徴とする、付記（１）乃至（４）のうちいずれか一つに記載のＬＥＤコリメータ素子。
付記（６）：
前記第一縁部が形成される前記コリメータの第一面は、前記主放射方向に対して、第二面ほど傾斜されないことを特徴とする、前記付記に記載のＬＥＤコリメータ素子。
付記（７）：
前記第一面は、前記主放射方向に対して傾斜されない、或いは、数度の僅かな傾斜を有することを特徴とする、前記付記に記載のＬＥＤコリメータ素子。
付記（８）：
前記ＬＥＤからの前記コリメータの距離は、約０．５ｍｍ以下、好ましくは、約０．２５ｍｍ以下であることを特徴とする、上記付記のうちいずれか一つに記載のＬＥＤコリメータ素子。
付記（９）：
二次的光学素子が、前記主放射方向に前記コリメータ開口の後に配置され、前記二次的光学素子は、前記放射された光を照明されるべき空間内に投射することを特徴とする、上記付記のうちいずれか一つに記載のＬＥＤコリメータ素子。
付記（１０）：
前記二次的光学素子は、半放物線状反射器を含むことを特徴とする、前記付記に記載のＬＥＤコリメータ素子。
付記（１１）：
好ましくは前記コリメータ断面平面と平行に配置される多数のＬＥＤによって特徴付けられる、前記付記に記載のＬＥＤコリメータ素子。
付記（１２）：
コリメータ内に配置される異なる特徴を備える多数のＬＥＤ素子によって特徴付けられる、付記（１１）に記載のＬＥＤコリメータ素子。
付記（１３）：
上記付記のうちいずれか一つに記載のＬＥＤコリメータ素子を含むヘッドライト系。
付記（１４）：
付記（１）乃至（１２）のうちいずれか一つに記載のＬＥＤコリメータ素子のためのコリメータであって、
当該コリメータは、非対称的に設計され、且つ／或いは、ＬＥＤを当該コリメータの主放射方向に対して傾斜状に収容するために、前記ＬＥＤのための座を有することを特徴とする、
コリメータ。

道路上のヘッドライトの光線進路を簡潔に示す斜視図である。 実施態様の第一実施例に従った、本発明に従ったＬＥＤコリメータ素子を示す断面図である。 ＬＥＤコリメータ素子の放射平面内の照明画像を示す画像図である。 図２に示されるＬＥＤコリメータ素子を示す斜視図である。 実施態様の第二実施例に従った、本発明に従ったＬＥＤコリメータ素子を示す斜視図である。 放物線状反射器及び関連する光線進路と共にＬＥＤコリメータ素子を示す全体図である。 図６の図面の一部を示す詳細図である。

Claims (20)

1. 特に自動車ヘッドライト用のＬＥＤコリメータ素子であって、
   動作中に放射されるその光が、当該ＬＥＤコリメータ素子の放射角度領域の内側に本質的に直接的に放射される、ＬＥＤを含み、
   当該ＬＥＤコリメータ素子の前記放射角度領域内に放射されない前記ＬＥＤの前記光を、前記放射角度領域内に偏向するコリメータを含み、
   当該ＬＥＤコリメータ素子は、少なくともコリメータ断面平面に対して非対称的に設計されることで、定められた非均一な光度分布が、前記コリメータ断面平面並びに当該ＬＥＤコリメータ素子の主放射方向に対して直角な当該ＬＥＤコリメータ素子の放射平面の内側で達成される、
   ＬＥＤコリメータ素子。
2. 前記非均一な光度分布は、高輝度が前記コリメータの第一縁部に直接的に存在し、並びに、光度が前記ＬＥＤから見て外方を向く前記コリメータの前記第一縁部の側の上に実質的に存在しないよう構成されることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤコリメータ素子。
3. 前記第一縁部からの距離が増大するに応じて、前記放射平面内の輝度が減少することを特徴とする、請求項２に記載のＬＥＤコリメータ素子。
4. 前記放射平面は、前記ＬＥＤコリメータ素子を通じて前記コリメータ断面平面に本質的に直交するように延びることを特徴とする、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のＬＥＤコリメータ素子。
5. 前記放射平面は、二次的光学素子の光の入口の平面に平行に存在することを特徴とする、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のＬＥＤコリメータ素子。
6. 前記放射平面は、前記コリメータ開口の面と一致することを特徴とする、請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のＬＥＤコリメータ素子。
7. 前記コリメータは、前記放射角度領域へと直接的に放出されるものではない前記ＬＥＤ素子の光の全てを本質的に遮るものである反射性の面を含むことを特徴とする、請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のＬＥＤコリメータ素子。
8. 前記非均一な光度分布は、前記放射平面の異なる領域において異なる輝度を含むことを特徴とする、請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のＬＥＤコリメータ素子。
9. 前記ＬＥＤが対照的なコリメータの断面平面に対して傾斜状に配置される点で、非均一的な光分布が達成されることを特徴とする、請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のＬＥＤコリメータ素子。
10. 前記コリメータの対向する面が異なって設計される点で非均一な光分布が達成されることを特徴とする、請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のＬＥＤコリメータ素子。
11. 前記第一縁部が形成される前記コリメータの第一面は、前記主放射方向に対して、第二面ほど傾斜されないことを特徴とする、請求項１０に記載のＬＥＤコリメータ素子。
12. 前記第一面は、前記主放射方向に対して傾斜されない、或いは、数度の僅かな傾斜を有することを特徴とする、請求項１１に記載のＬＥＤコリメータ素子。
13. 前記ＬＥＤからの前記コリメータの距離は、約０．５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載のＬＥＤコリメータ素子。
14. 前記ＬＥＤからの前記コリメータの距離は、約０．２５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載のＬＥＤコリメータ素子。
15. 二次的光学素子が、前記主放射方向に前記コリメータ開口の後に配置され、前記二次的光学素子は、前記放射された光を照明されるべき空間内に投射することを特徴とする、請求項１乃至１４のうちいずれか１項に記載のＬＥＤコリメータ素子。
16. 前記二次的光学素子は、半放物線状反射器を含むことを特徴とする、請求項１５に記載のＬＥＤコリメータ素子。
17. 好ましくは前記コリメータ断面平面と平行に配置される多数のＬＥＤによって特徴付けられる、請求項１乃至１６に記載のＬＥＤコリメータ素子。
18. コリメータ内に配置される異なる特徴を備える多数のＬＥＤ素子によって特徴付けられる、請求項１７に記載のＬＥＤコリメータ素子。
19. 請求項１乃至１８のうちいずれか１項に記載のＬＥＤコリメータ素子を含むヘッドライトシステム。
20. 請求項１乃至１８のうちいずれか１項に記載のＬＥＤコリメータ素子のためのコリメータであって、
    当該コリメータは、非対称的に設計され、且つ／或いは、ＬＥＤを当該コリメータの主放射方向に対して傾斜状に収容するために、前記ＬＥＤのための座を有することを特徴とする、
    コリメータ。

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