(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  光を放出する少なくとも１つのＬＥＤ照明エレメントと、
−  放出される前記光の放出パターンを形成する少なくとも１つのコリメータと、
−  前記放出パターンを投射する二次光学装置と、
を有する照明装置であって、
前記コリメータは、
−  前縁及び後縁を備えたカットオフ反射器面であって、前記後縁が前記ＬＥＤ照明エレメントに隣接して配置され、前記前縁が前記後縁から深さ方向に隔てられ、前記前縁が前記放出パターンに明／暗カットオフを形成する遮蔽エッジとして構成されるカットオフ反射器面と、
−  前記ＬＥＤ照明エレメントに隣接して、互いに対向するように配置される第１及び第２の側部反射器面と、
を有し、
前記カットオフ反射器面の前記前縁が、少なくとも実質的に前記二次光学装置の焦点領域内に配置され、
前記第１及び第２の側部反射器面が、前記カットオフ反射器面よりも前記二次光学装置の焦点領域を越えて更に前記深さ方向に延在し、その結果得られる放射パターンに横方向に鋭い明／暗カットオフがないようにした、
照明装置。
【請求項２】
前記コリメータが、前記カットオフ反射器面に対向して配置されるフォアグラウンド反射器面を更に有し、
前記フォアグラウンド反射器面が、前記カットオフ反射器面よりも前記深さ方向に更に延在する、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記カットオフ反射器面、前記フォアグラウンド反射器面及び前記側部反射器面の各々が、前記ＬＥＤ照明エレメントから放出される前記光のための窓を形成する後縁を有する請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
−  前記第１及び第２の側部反射器面の少なくとも一方が、当該面と中心幾何学軸との間に開口角を伴って配設され、
−  前記側部反射器面における前記ＬＥＤ照明エレメントに隣接して配置される後縁及び前記側部反射器面における該後縁から前記深さ方向に離れて配置される前縁から測定される前記開口角が、５°〜４５°である、
請求項１ないし３の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
−  前記側部反射器面の少なくとも一方が、中心幾何学軸に対して異なる開口角の少なくとも第１及び第２の角度部分を備えた断面視形状を有し、
−  前記第１の角度部分が前記第２の角度部分よりも前記ＬＥＤ照明エレメントの近くに配置される、
請求項１ないし４の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
−  前記第１の角度部分における前記開口角が、前記第２の角度部分における開口角よりも大きく、
−  前記側部反射器面の形状が前記角度部分の間で連続的である、
請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記カットオフ反射器面の前記前縁が、前記ＬＥＤ照明エレメントからの前記深さ方向の距離が変化する曲線に対応する形状を有する請求項１ないし６の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記カットオフ反射器面の前記前縁が、２つの少なくとも実質的に直線状の部分と、これら直線状の部分の間に配置される傾斜部分とを含む形状を有している請求項１ないし７の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記二次光学装置がレンズを有する請求項１ないし８の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記コリメータにおける前記反射器面のうちの少なくとも１つが、プラスチックから形成される部品の面であり、当該面上に反射性コーティングが設けられる請求項１ないし９の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項１１】
−  前記側部反射器面の少なくとも一方及び前記カットオフ反射器面が、反射性コーティングを備えるプラスチックからなる少なくとも１つの部品の面であり、
−  前記カットオフ反射器面上に設けられる前記反射性コーティングが、前記側部反射器面上に設けられる反射性コーティングとは異なる、
請求項１０に記載の照明装置。
【請求項１２】
−  前記ＬＥＤ照明エレメントが発光面を有し、
−  前記発光面の幅方向の長さが、該発光面の前記幅方向に垂直な高さ方向の長さより大きい、
請求項１ないし１１の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項１３】
照明装置の生産方法であって、
−  光を放出する少なくとも１つのＬＥＤ照明エレメントが設けられ、
−  放出される前記光の放出パターンを形成する少なくとも１つのコリメータが設けられ、
−  前記放出パターンを投射する二次光学装置が設けられ、
前記コリメータは、
−  前縁及び後縁を備えたカットオフ反射器面であって、前記後縁が前記ＬＥＤ照明エレメントに隣接して配置され、前記前縁が前記後縁から深さ方向に隔てられ、前記前縁が前記放出パターンに明／暗カットオフを形成する遮蔽エッジとして構成されるカットオフ反射器面と、
−  前記ＬＥＤ照明エレメントに隣接して、互いに対向するように配置される第１及び第２の側部反射器面と、
を有し、
前記カットオフ反射器面の前記前縁が、少なくとも実質的に前記二次光学装置の焦点領域内に配置され、
前記第１及び第２の側部反射器面が、前記カットオフ反射器面よりも前記二次光学装置の焦点領域を越えて更に前記深さ方向に延在し、その結果得られる放射パターンに横方向に鋭い明／暗カットオフがないようにした、
照明装置の生産方法。
【請求項１４】
−  前記コリメータの少なくとも一部が、射出成形方法によりプラスチックから形成され、
−  前記一部の表面上に反射性コーティングが設けられ、前記反射器面の１つを形成する、
請求項１３に記載の生産方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に係り、更に詳細にはＬＥＤ照明エレメントを含むと共に自動車前方照明に使用することができる照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高効率及び長寿命等の固有の利点を備えるＬＥＤ照明エレメントは、今日、既に多くの用途で使用されているが、自動車前方照明における使用は未だ限られている。
【０００３】
今日では既に、自動車前方照明にとって十分な光束を備えるＬＥＤ照明エレメントが入手可能である。例えば、フィリップス・ルミレッズ社から入手可能なルクシオン・アルチロン（LUXEON(r)Altilon）ＬＥＤエレメントは、このような用途のために設計されている。
【０００４】
しかしながら、ＬＥＤエレメントは一般的に均等拡散発光体（Lambertian emitter）である、即ち指向された光ビームを発生するものではない。一方、動力車両用ヘッドランプは、固有のビームパターンを放出することを要する。ロービーム光の場合、ビームパターンは、それより下では当該車両の前方の道路が明るく照明されるような鋭い明／暗カットオフライン、即ち、水平又は僅かに傾斜されたラインを有さねばならず、該明／暗カットオフラインより上では眩輝（まぶしさ）を防止するために光は遮蔽される。
【０００５】
国際特許出願公開第WO2006/033042号公報は、ＬＥＤ照明エレメントを備える照明装置を記載しており、該装置において所望のビームはコリメータエレメント及び二次光学系により形成される。上記コリメータは、上記ＬＥＤエレメントの近傍に配置された対向する第１及び第２の反射器面を有している。第１反射器面は、鋭いカットオフが生成される第１エッジを有している。第２反射器面は、断面に対して傾斜されて配置された上部と、より少ない傾斜を持つ下部とを有している。当該ＬＥＤコリメータエレメントは、更に、側部反射器面によって画定されており、これら側部反射器面は、放出方向において外方に傾斜されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ＬＥＤ照明エレメントにより放出される光から、自動車前方照明に良く適したビームパターンを発生する照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１に記載の照明装置及び請求項１３に記載の照明装置を製造する方法により達成される。従属請求項は、本発明の好ましい実施例を参照するものである。
【０００８】
本発明者は、自動車前方照明のためのビーム放出パターンは横方向に広いビームを有することを要するということを熟慮した。本発明者は、従来技術の装置において所望の広い放出角度を達成するためには、二次光学系を含む相対的に大きな装置が必要とされ得るということを認識した。
【０００９】
本発明による照明装置には、ＬＥＤ照明エレメント、コリメータ及び二次光学装置が設けられる。上記ＬＥＤ照明エレメントは、上記コリメータが放出パターンを形成する光を放出し、次いで該光は上記二次光学装置により投射される。上記の"ＬＥＤ照明エレメント"なる用語は、如何なるタイプのエレクトロルミネッセント・エレメント又は斯様なエレメントの集合をも含むことを意図するものである。好ましくは、当該ＬＥＤ照明エレメントは、放出面上にわたり非指向的に光を放出する半導体ＬＥＤとする。
【００１０】
上記二次光学装置は、好ましくは、単一のレンズとするが、反射器、又は一群のレンズ及び／又は反射面とすることもできる。該二次光学装置は焦点領域を有し、この焦点領域からの光は実質的に平行に投射される。
【００１１】
本発明によるコリメータは、上記ＬＥＤ照明エレメントからの光の所望の放出パターンを形成するように設計された形状を有している。これを達成するために、該コリメータは、当該光の各部を、本質的にコリメート（平行化）された、即ち少なくとも１つの方向に上記ＬＥＤエレメントからの光よりも一層限られた放出角を有するような、照明パターンが形成されるように反射するよう構成された異なる反射器面を有する。
【００１２】
以下、該コリメータの種々のエレメントの形状を説明する。この形状の説明において前方向、後方向、横、高さ等の方向又は寸法に関する用語が使用される限りにおいて、これらは、動力車両の前部ヘッドライト内での当該照明装置の向きを参照するものである。このような用語は、ここでは、種々の面の形状並びに相対的配置及び向きの理解を補助するためにのみ使用されるもので、従って、限定するというよりは解説的なものであると理解されるべきである。当業者であれば、当該照明装置は、他の例として、方向又は向きに関する上記用語が最早当てはまらないような他の向きにおいても使用することができることが理解される。
【００１３】
当該コリメータの第１反射器面は、カットオフ反射器面である。このカットオフ反射器面は、前記ＬＥＤ照明エレメントに隣接して配置される後縁を有している。対向する前縁は、上記後縁から深さ方向に離隔されている。
【００１４】
上記深さ方向は、好ましくは、二次光学系により定められる光軸Ｘに一致するものとする。好ましくは、二次光学系の焦点は該光軸上に位置するものとする。該二次光学系内のレンズの好ましい場合において、上記光軸は該レンズの中心を通るように定められる。平面ＬＥＤ照明エレメントの他の好ましい場合において、上記光軸及び深さ方向は、該ＬＥＤ照明エレメントの発光面に対して少なくとも実質的に垂直（即ち、８５〜９５°）とする。更に、上記光軸は、好ましくは、後述するカットオフエッジ又は遮蔽エッジの丁度上を通過するものとする。
【００１５】
上記ＬＥＤ照明エレメントから或る距離に配置される前記前縁は、前記放出パターンにおける明／暗カットオフを形成する遮蔽エッジとして構成される。このように、前記カットオフ反射器面は、当該ＬＥＤ照明エレメントにより、この遮蔽エッジまで照明される。当該放射光のうちの該カットオフ反射器面に当たる部分は、当該放射パターンの遮蔽された（暗い）部分が生じるように反射される（従って、遮蔽される）一方、当該光の他の部分は該遮蔽エッジの側を通過して、当該放出パターンの非遮蔽（明るい）部分を形成する。
【００１６】
カットオフ反射器面の上記前縁の照明の結果として斯様にして発生される鋭い明／暗カットオフは、二次光学装置により投射される。該前縁は二次光学装置の焦点領域に配置されるので、投射される放出パターンに鋭いカットオフが維持される。この鋭い投射は、二次光学装置の光学特性及び当該前縁の形状の両者に依存する。好ましい実施例を説明する際に明らかとなるように、当該遮蔽エッジは、深さ方向に変化する断面形状を含む種々の形状を有することができる。一般的に、強い明／暗カットオフの要件を満たすためには、当該遮蔽エッジの例えば中心等の一部が、二次光学装置（例えば、投射レンズ）の焦点領域内に、即ち当該投射が実質的に平行である領域内に配置されれば十分である。正確な焦点を備える二次光学装置の場合は、当該遮蔽エッジの一部を該焦点の当該二次光学装置の焦点距離の±１０％に配置すれば十分であろう。
【００１７】
前記コリメータは、更に、第１及び第２の側部反射器面を有する。これらは、後縁を前記ＬＥＤ照明エレメントに隣接させて互いに対向して配置され、共に該ＬＥＤ照明エレメントから深さ方向に延在する。
【００１８】
本発明によれば、上記第１及び第２側部反射器面は、前記カットオフ反射器面から更に深さ方向に延びている。発明者は、これら側部反射器面が横方向放出角を拡張するように作用することができることを認識した。ＬＥＤ照明エレメントから放出される光りの部分は斯かる側部反射器面において、横方向への広い放出が達成されるように反射される。しかしながら、これら側部面は、結果としての放出パターンが横方向において鋭い明／暗カットオフを有さないように、二次光学系の焦点内に遮蔽エッジを含むことはない。代わりに、これら側部面は、横方向に徐々に減少する輝度を持つ放出パターンが形成されるように、深さ方向に当該二次光学装置の焦点を越えて更に延在する。好ましくは、これら側部面は、当該ＬＥＤ照明エレメントから深さ方向に測定して、前記遮蔽エッジより少なくとも５０％、好ましくは２倍以上遠くに更に延在して、横方向の所望の徐々の遷移及び広い放出を形成する。
【００１９】
二次光学装置と一緒になって、このコリメータの形状は、自動車前方照明に良く適した放出パターンを形成する。対応する照明装置は非常に小型になる。何故なら、横方向の広い放出が、当該ＬＥＤ照明エレメントからの放出光の、二次光学装置の焦点領域を越えて深さ方向に延びる上記側部面における反射の結果として生じるからである。
【００２０】
本発明の好ましい実施例において、上記コリメータは最前部（フォアグラウンド）反射器面を有する。該反射器面は、前記カットオフ反射器面と対向するが、好ましくは該カットオフ反射器面に対して或る角度で（即ち、非平行に）配置される。該フォアグラウンド反射器面も、前記カットオフ反射器面よりは更に深さ方向に、即ち前記二次光学装置の焦点領域を越えて、延在する。動力車両用ヘッドライトで使用される場合、該フォアグラウンド反射器面は、前記ＬＥＤ照明エレメントから放出される光りの部分の反射により、当該車両の直前の、即ち前記光軸より大幅に下の道路の照明をもたらす。該フォアグラウンド反射器面を深さ方向において前記焦点領域を越えて延びるように設けることにより、当該放出パターン内での結果としてのフォアグラウンド照明も明／暗カットオフを有することはない。
【００２１】
好ましい実施例において、当該コリメータは、カットオフ反射器面、フォアグラウンド反射器面及び側部反射器面を含む。これら面の各々は、後縁を前記ＬＥＤ照明エレメントに隣接させて配置される。この場合、これら後縁は該ＬＥＤ照明エレメントから放出される光のための窓を形成する。これら反射器面は、この窓を経る中心幾何学軸に対して平行に配置することもできるが、好ましくは、これら面と該中心幾何学軸との間に形成される或る開口角で設けられる。このように、ＬＥＤ照明エレメントから放出される光の第１の主たる部分は、これら反射器面における反射なしに直接的に放出される一方、これら反射器面は、対応する開口角より大きな方向において当該放出パターンを修正するように作用する。
【００２２】
上記反射器面は、平面である必要はなく、湾曲又は異なるように角度が付けられた部分の一方又は両方を有することができると理解されるべきである。しかしながら、これら面は準連続的であることが好ましく、ここで、準連続的とは当該面が、定められたエッジ及び遮蔽エッジの湾曲された又は角度を付けられた部分（ねじれ）を除き、０.３ｍｍ未満の曲げ半径を持つような鋭い曲げを有さないという意味で理解されるものである。
【００２３】
他の好ましい実施例において、前記側部反射器面は定められた開口角で配設される。該開口角は、当該ＬＥＤ照明エレメントの中央断面で測定することができる。該開口角は、好ましくは、中心幾何学軸に対して５°〜６５°の、最も好ましくは１０°〜４５°の値を有する。該角度は、直線形状の側部反射器面の場合、直接的に測定することができるが、湾曲した側部反射器面の場合、中心軸と、該側部反射器面の後縁及び前縁の間に引かれるラインとの間で測定することができる。
【００２４】
他の好ましい実施例によれば、上記側部反射器面の少なくとも一方は、断面で見て、開口角が変化する形状を有する。該反射器面は、中心軸に対して異なる開口角の第１及び第２の角度部分を含むことができる。前記ＬＥＤエレメントに一層近い第１角度部分は、より大きな開口角を有することができる一方、好ましくは一層小さな開口角を有する第２角度部分は当該ＬＥＤ照明エレメントから一層遠くに配置される。オプションとして、上記第２角度部分よりも当該ＬＥＤ照明エレメントから更に一層遠くに配設された第３角度部分も存在することができ、該第３角度部分は第２角度部分よりも大きな角度を有する。更に、側部反射器面の形状は、これら角度部分の間において連続的であることが好ましい。側部反射器面の断面は、好ましくは、前記中心軸を含む当該ＬＥＤ照明エレメントの中心面でとられる。更に好ましくは、両側部反射器面に、上述した異なる角度部分を設けることができる。
【００２５】
第１反射器面の前縁、即ち明／暗カットオフを形成するための遮蔽エッジは、少なくとも実質的に直線状とすることができる。しかしながら、本発明の好ましい実施例によれば、該遮蔽エッジは、もっと複雑な形状を有することができる。
【００２６】
上記遮蔽エッジは、前記ＬＥＤ照明エレメントから深さ方向に変化する距離を持つ曲線として設けられることが好ましい。更に好ましくは、この曲線の形状は、当該遮蔽エッジの中心に位置する部分が前記照明エレメントに最も近くに配置され、該遮蔽エッジの外側の部分が深さ方向に該照明エレメントから更に遠くなるようなものとする。
【００２７】
更に、上記遮蔽エッジは水平方向において直線形状から変化することもできる。好ましくは、第１反射器面の前縁の形状は、少なくとも実質的に直線的に延びる２つの部分（前記中心軸の方向に見て）と、これら直線部分の間に配置される角度部分とを有するものとする。上記直線部分は、少なくとも実質的に平行に、即ち互いに５°までの角度で配置することができる。他の例として、第１の実質的に水平な直線部分と、これに対して５°〜２０°の傾斜の第２の直線部分とを設けることもできる。
【００２８】
このカットオフエッジの特別な形状は、投射される放出パターンにおいて自動車前方照明規格に準拠するような対応する形状を達成するよう働く。
【００２９】
当該コリメータは、例えば各面を形成するための曲げられた薄板等の異なる材料から作製することができる。しかしながら、好ましい実施例によれば、当該コリメータの上記面（カットオフ反射器面、側部反射器面、フォアグラウンド反射器面）の少なくとも１つは、表面に反射性コーティングが設けられたプラスチックからなる部品から形成される。対応するプラスチック部品は、例えば、射出成形により作製することができる。反射性表面コーティングは、表面上に例えば銀又はアルミニウム等の層を堆積させることにより設けることができ、上記層は保護層により覆うことができる。該層は、例えばスプレイコーティングにより又は蒸着により設けることができる。
【００３０】
他の好ましい実施例によれば、当該コリメータは２以上のプラスチック部品を有する。これらの部品には、異なるタイプの反射性コーティングを設けることができる。
【００３１】
上記の異なるタイプの反射性コーティングは、例えば設けられる反射性コーティングの材料により、厚さ又は表面特性により、異なる反射特性が得られるように相違し得る。好ましくは、例えば蒸着により形成することが可能な前記カットオフ反射器面は、例えばスプレイコーティングにより形成することが可能な前記側部面よりも一層良好な反射特性を有する。このように、この最も重要な反射器面に対しては高品質の（そして高価な）反射性コーティングを選択することができる一方、前記側部面に対しては余り高価でない反射性コーティングを設けることができる。
【００３２】
好ましい実施例によれば、前記ＬＥＤ照明エレメントは非対称な寸法の発光面を有する。詳細には、好ましくは長方形の形状のものである当該面は、高さより大きな幅を有する。これは、広い横方向放出角を持つ所望のビーム放出パターンに対応する。
【００３３】
本発明の上記及び他の態様は、後述する実施例から明らかとなり斯かる実施例を参照して解説されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、コリメータエレメントの一実施例を斜視図で示す。
【図２】図２は、図１のコリメータエレメントを側面図で示す。
【図３】図３は、図１及び２のコリメータエレメントを底面図で示す。
【図４】図４は、図３のＣ-Ｃ'線に沿って切断された図１〜３のコリメータエレメントを斜視図で示す。
【図５】図５は、図１〜４のコリメータエレメントの、図２のＢ-Ｂ'線に沿う断面図を示す。
【図６】図６は、図１〜５のコリメータエレメントを含む照明装置の一実施例の部分的にシンボル化された側面図を示し、ビームが放出パターンの発生を示している。
【図７】図７は、図６の照明装置の一部を、部分的にシンボル化された断面図で示す。
【図８】図８は、図６、図７による照明装置の部分を、部分的にシンボル化された正面図で示す。
【図９】図９は、図２にＢ、Ｂ'として示したのと同一の面に沿う、コリメータエレメントの第２実施例の断面図を示す。
【図１０】図１０は、ＬＥＤ照明エレメントを備えるＬＥＤ照明モジュールの斜視図を示す。
【図１１】図１１は、コリメータエレメントの分解斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、バックプレート１２及び該バックプレートから延びる開口漏斗部（ファネル）１４を含むコリメータエレメント１０を示し、上記漏斗部１４は中心幾何学軸Ａを囲っている。漏斗部１４は、内側カットオフ反射器面１８を備えるカットオフ反射器壁１６と、内側フォアグラウンド反射器面２２を備えるフォアグラウンド反射器壁２０と、内側反射器面２６ａ、２６ｂを備える側部反射器壁２４ａ、２４ｂとを含んでいる。反射器壁１６、２０、２４ａ、２４ｂ及びバックプレート１２は、全て、射出成形行工程によりプラスチックから作製される。反射器面１８、２２、２６ａ、２６ｂは、対応する壁エレメント上に反射面を設けることにより形成される。
【００３６】
図４、図５の断面図に見られるように、バックプレート１２は、図１０に示されるような高出力ＬＥＤ照明モジュール４１のための取付空洞を有している。ＬＥＤ照明モジュール４１は、実際に発光するエレメントとしてＬＥＤ照明エレメント４０を有し、該ＬＥＤ照明エレメントは平面状の発光面を有する。前記中心幾何学軸Ａは、該照明モジュール４１の長方形発光領域の中心に垂直に定められる。
【００３７】
ＬＥＤ照明モジュール４１の使用されるべき好ましい実施例は、フィリップス・ルミレッズ社から入手可能なルクシオン・アルチロン（LUXEON(r)Altilon）ＬＥＤエレメントであり、該ＬＥＤエレメントは、例えば現在は１５Ｗの定格電力を有すると共に８５０ｌｍを越える光束を供給する。ＬＥＤ照明エレメント４０は、非対称な寸法の、即ち幅方向におけるよりも高さが短い平面状発光面領域を有している。好ましいアスペクト比は、例えば２：１から６：１までの範囲であり得る。
【００３８】
図４、５に更に見られるように、漏斗部１４は取付空洞３２内に取り付けられたモジュール４１のＬＥＤ照明エレメント４０から放出された光が通過放出される窓３４を有している。窓３４は、漏斗部１４の反射面の後縁により、即ち、図５に示されるように当該窓３４の横方向の境界を形成する側部反射器面２６ａ、２６ｂの後縁３６ａ、３６ｂ並びに図４に示されるように当該窓３４の上下から各々境界を形成するカットオフ反射器面１８及びフォアグラウンド反射器面２２の後縁３８、４２により境界を接しられている。
【００３９】
ＬＥＤモジュール４１が取付空洞３２内に、ＬＥＤ照明エレメント４０が窓３４に位置されるように設置される場合、上記後縁３８、４２、３６ａ、３６ｂはＬＥＤ照明エレメント４０に直に隣接して、即ち好ましくは１ｍｍ未満の距離で、更に好ましくは０.５ｍｍ未満の距離で配置される。
【００４０】
図６、７は、コリメータ１０が、所望の輝度（強度）角分布を持つ放出パターンを形成するために、ＬＥＤ照明エレメント４０から抄出される非指向性光をどのように整形するかを示している。垂直方向においては、放出光の輝度分布は、図６に示されるように、カットオフ反射器面１８及びフォアグラウンド反射器面２２により整形される。ＬＥＤ照明エレメント４０の放出角を制限する上記２つの面の間では、光は中心幾何学軸Ａに沿って所定の角度範囲内で直接的に放出される。放出された該光は、次いで、二次光学エレメントとして作用するレンズ４２により投射される。このレンズ４２は、該レンズ４２の中心及び該レンズ４２の焦点を経て定められる光軸Ｘを有する。これら図に示されるように、光軸Ｘは当該コリメータ１０の中心幾何学軸Ａと平行であるが、垂直方向及び水平方向の両方において僅かにオフセットされている。他の実施例では、非対称な結果的ビームを考慮して、中心幾何学軸Ａは光軸Ｘに対して５°までの小さな角度を有し得る。
【００４１】
カットオフ反射器面１８は、漏斗部１４の残部、即ちフォアグラウンド反射器面２２及び側部反射器面２６ａ、２６ｂよりも、深さ方向（軸Ｘ及びＡの方向）の長さは極めて短い。該カットオフ反射器面は、前縁、即ち遮蔽エッジ３０で終端する。該遮蔽エッジ３０は、レンズ４２の焦点領域に、即ちレンズ４２から該レンズ４２の焦点距離に実質的に対応する又は少なくとも近い距離で配置される。
【００４２】
図６に示されるように、ＬＥＤ照明エレメント４０から放出された光りは遮蔽エッジ３０を通過し、次いで投射レンズ４２により、該投射レンズ４２により投射される光分布内の実質的に水平な明／暗カットオフ（ビームｂ１）より下の部分に投射される。又は、上記光が、さもなければ所望の明／暗カットオフより上の領域へ投射されたであろう角度で放出された場合、該光はカットオフ反射器面１８に当たり、図６に示されるように、上記カットオフより下の領域へと反射される（ビームｂ２）。当業者により知られているように、投射レンズ４２による投射は、水平方向の照明分布を、図６の上部に表される部分（ビームｂ２、ｂ３）が下側の領域に投射される一方、当該照明分布の図６の下側に示される部分が明／暗カットオフラインまでの上側部分に投射されるように、逆転することに注意すべきである。遮蔽エッジ３０は投射レンズ４２の焦点に配置されるので、上記明／暗カットオフは、カットオフラインの上下で高コントラストが達成されるように、（相対的に）鋭い画像として投射される。
【００４３】
フォアグラウンド反射器面２２は、当該ビームのうちの、当該車両の前の道路を照明することを意図する部分、即ち結果的照明分布の下側の部分（ビームｂ３）を整形する。該フォアグラウンド反射器面は、ＬＥＤ照明エレメント４０からの距離が増加するにつれて角度が増加するよう、中心幾何学軸Ａに対して異なる角度で設けられた３つの部分面２３ａ、２３ｂ、２３ｃからなることに注意すべきである。一般的に、該フォアグラウンド反射器面の角度は、カットオフ反射器面１８のものより大きい。更に、既述したように、フォアグラウンド反射器面２２は、レンズ４２の焦点領域を遙かに超えて、遮蔽エッジ３０よりも深さ方向に大幅に遠くまで延在する。この構成の結果、投射光の所望の輝度分布が得られ、該所望の輝度分布では、当該車両の直前に投射されるべき領域では相対的に低い輝度が達成され、当該車両の前の更に遠くの一層高い領域を照明するために輝度が増加する。
【００４４】
図７は、側部反射器面２６あ、２６ｂが、横方向の広い照明分布を達成するために如何に作用するかを示している。ＬＥＤ照明エレメント４０から前記中心幾何学軸Ａに沿って又は該軸に近接して放出される光は、投射レンズ４２に直に入射する（ビームｂ４、ｂ５）。遮蔽エッジ３０は該レンズ４２の焦点にある。中心軸Ｘに対して一層大きな角度で放出される光の投射は、側部反射器面２６ａ、２６ｂにおいて反射される（ビームｂ６、ｂ７、ｂ８、ｂ９）。ビームｂ６、ｂ７、ｂ８、ｂ９は側部反射器面２６ａ、２６ｂにおいて焦点距離よりレンズ４２に近い位置で反射されるので、これらビームは発散的に投射されて、所望の広いビームを実現する。
【００４５】
図８は、このようにして、コリメータ１０の前側から光軸Ｘに沿って見た場合に実際の発光ＬＥＤエレメント４０の両側に、側部反射器面２６ａ、２６ｂにおける反射より如何にして画像４０ａ、４０ｂが形成されるかを示している。このように、既に非対称なＬＥＤエレメント４０は、更に一層広いビームを放出するように見える。
【００４６】
コリメータ１０により斯様にして形成された放出パターンは、次いで、投射レンズ４２により投射される。
【００４７】
図１〜８に示したコリメータの第１実施例において、反射面１８、２２、２６ａ、２６ｂの形状は、放出光の所望の放出パターンを得るように特別に選定された。カットオフ反射器面１８及びフォアグラウンド反射器面２２の開口角は、既に説明した。図示の実施例では、側部反射器面は約２５°の開口角で配置されている。図５、７の断面図に見られるように、側部反射器面２６ａ、２６ｂは直線的形状を有さず、僅かな湾曲を呈していることに注意すべきである。このように、開口角（反射面２６ａ、２６ｂの接線と中心幾何学軸Ａとの間の角度）は変化する。平均角度は、反射器面２６ａ、２６ｂの後縁３６ａ、３６ｂと対向する前縁との間の直線ラインを考えると共に、このラインの中心幾何学軸Ａに対する角度を決定することにより、決定することができる。
【００４８】
他の実施例のコリメータ１１０において、側部反射器面１２６ａ、１２６ｂは相違する。この相違点以外では、該第２実施例によるコリメータ１１０は、第１実施例のコリメータ１０（図１〜８）に一致するので、更なる詳細は説明を要さないであろう。
【００４９】
該第２実施例によるコリメータ１１０において、各側部反射器面１２６ａ、１２６ｂは、異なる角度部分、即ち、反射面１２６ａ、１２６ｂが中心幾何学軸Ａに対して異なる開口角を有する部分を有する。窓３４の近くに配置された第１角度部分１４６では、開口角は相対的に大きい。窓３４から更に遠くに配置された第２角度部分１４８では、開口角は上記第１角度部分１４６におけるよりも小さい。窓３４から第２角度部分１４８よりも更に遠くに配置された第３角度部分１５０では、開口角は上記第２角度部分１４６におけるよりも再び大きくなる。この側部反射器面１２６ａ、１２６ｂのＳ字状により、窓３４内に配置されたＬＥＤエレメント４０から放出される光の大部分を、効率的に使用することができる。
【００５０】
図１、３、７及び８に示されたように、遮蔽エッジ３０は、最終的に投射された光ビームにおける明／暗カットオフラインの対応する所望の形状が得られるように特別に選定された形状を有している。
【００５１】
図３に示されたように、遮蔽エッジ３０は下から見てバックプレート１２から変化する距離で走る曲線に対応するような形状を有している。図示されたように、該遮蔽エッジ３０の湾曲は、概ね、円状又は楕円状であり、中央部５２が深さ方向においてＬＥＤ照明エレメント４０の最も近くに配置され、外側部分５４、５６は該ＬＥＤエレメント４０から更に離れて配置されている。コリメータ１０及び投射レンズ４２を含む照明装置において、遮蔽エッジ３０の中央部５２は、鋭い投射画像が得られるように、投射レンズ４２の焦点距離の近くに配置される。
【００５２】
図８は、光軸Ｘの方向においてコリメータ１０の前側から見た場合の遮蔽エッジ３０の形状を示している。ここに示されるように、遮蔽エッジ３０は外側部分５４、５６では相対的に真っ直ぐに延びている。中央部分５２では、該遮蔽エッジ３０は、直線状の部分５４、５６に対して約１５°〜４５°の、好ましくは約３０°の角度を示す傾斜部分、又は捻れ６０を有している。実質的に直線的に延びる第２の外側部分５６は、第１の外側部分５４に対して実質的に平行である。中央部に傾斜された部分（捻れ）６０を持つ該遮蔽エッジの形状は、該角度部６０が投射レンズ４２の焦点領域内に配置されるなら、自動車前方照明のための規則に対応した投射照明分布を生じる。
【００５３】
上述したコリメータエレメント１０を製造する方法は、図１１を参照すれば理解することができ、該図はコリメータエレメント１０の第１部分１０ａ及び第２部分１０ｂを分解図で示している。上記第１部分はバックプレート１２及びカットオフ反射器壁１６を有し、第２部分１０ｂは漏斗部１４の残部、即ちフォアグラウンド反射器壁２０及び側部反射器壁２４ａ、２４ｂを有している。
【００５４】
コリメータ１０の両部分１０ａ、１０ｂは、射出成形方法によりプラスチックから別々に製造される。
【００５５】
漏斗部１４の４つの反射器面のうち、上記第１部分１０ａはカットオフ反射器面１８しか有さないことに注意すべきである。前述したように、この面の正確な形状及び反射特性は重要な役割を果たすので、カットオフ反射器面１８には非常に滑らかで且つ高反射性のコーティングを設けることが好ましい。このようなコーティングは、例えば蒸着により生成される銀又はアルミニウムのコーティングとして設けることができ、該コーティングは次いで例えばＳｉＯ２から形成される保護コーティングにより被覆することができる。
【００５６】
上記第１部分１０ａ及び第２部分１０ｂが別体であるという事実は、残りの反射面、即ちフォアグラウンド反射器面２２及び側部反射器面２６ａ、２６ｂに、余り高価でないスプレイコーティング方法で製造される反射性コーティングを設けることを可能にする。
【００５７】
上記第１及び第２部分１０ａ、１０ｂは、固定エレメント１１により弾発的（スナップ）接続で組み立てられる。
【００５８】
以上、本発明を図面及び上記記載において詳細に図示及び説明したが、このような図示及び説明は制限するものではなくて解説的又は例示的なものと見なされるべきである。即ち、本発明は開示された実施例に限定されるものではない。開示された実施例に対する他の変形例は、当業者であれば、請求項に記載された発明を実施する際に、図面、開示内容及び添付請求項の精査から理解し及び実施することができる。尚、請求項において、"有する"なる文言は他の構成要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数を排除するものではない。また、特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないということを示すものではない。また、請求項における如何なる符号も、当該範囲を限定するものと見なしてはならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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