(57)【要約】  本発明は、低ビーム機能を有する自動車のヘッドライト用の電気ランプに関する。当該電気ランプは、可視光を放出する光源(2)、該光源(2)を閉じこめる、外側表面(3’)と内側表面(3’’)を有する透明な筒(3)、及び前記の筒(3)の外側表面(3’)上に供された少なくとも1つの多層構造(7)を有する。実質的に青白色を有する第1色は、多層構造(7)を直接透過する。実質的に黄白色を有する第2色は、多層構造(7)で反射された後に多層構造(7)を透過する。光吸収材料ではない多層構造(7)は、その多層構造(7)で反射される標準的な光源Aの光の色が、CIE1931Yxy色空間において、(x,y)=(0.58,0.42)、(0.58,0.30)、及び(0.70,0.30)で表される3点によって定義される三角形内に存在するように、供される。ここで明るさYは、2.5以上でかつ17.5以下の範囲である。放出される可視光(4)は多層構造(7)によっては吸収されない。
2009517827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光を放出する光源、
該光源を閉じこめる、外側表面と内側表面を有する透明な筒、及び
前記の筒の外側表面上に供された少なくとも1つの多層構造、
を有する低ビーム機能を有する自動車のヘッドライト用の電気ランプであって、
実質的に青白色を有する第1色は、前記多層構造を直接透過し、
実質的に黄白色を有する第2色は、前記多層構造で反射された後に前記多層構造を透過し、
光吸収材料ではない前記多層構造は、該多層構造で反射される標準的な光源Aの光の色が、CIE1931Yxy色空間において、(x,y)=(0.58,0.42)、(0.58,0.30)、及び(0.70,0.30)で表される3点によって定義される三角形内に存在するように、供され、
明るさYは、2.5以上でかつ17.5以下の範囲であり、かつ
前記の放出される可視光は前記多層構造によっては吸収されない、
電気ランプ。
【請求項２】
干渉コーティングである前記多層構造は少なくとも2層を有し、かつ
前記少なくとも2層は、1.7以上である高屈折率nHの第1層及び1.6以下である低屈折率nLの第2層を有する、
請求項1に記載の電気ランプ。
【請求項３】
垂直スクリーン上での前記ランプの発光分布が、明暗カットオフによって生成され、かつ
前記明暗カットオフ未満の（発光）領域は、実質的に前記第1光によって照射され、かつ
前記明暗カットオフでの領域は、実質的に前記第2光によって照射される、
請求項1又は2に記載の電気ランプ。
【請求項４】
前記第1光は、実質的に400nmから600nmの範囲にピーク波長を有する前記電気ランプを飛び出す光の集まりである、上記請求項のうちいずれかに記載の電気ランプ。
【請求項５】
前記第2光は、実質的に600nmから800nmの範囲にピーク波長を有する前記電気ランプを飛び出す光の集まりである、上記請求項のうちいずれかに記載の電気ランプ。
【請求項６】
前記多層構造がサンドイッチ構造を有し、かつ
前記第1層と前記第2層は交互に設けられている、
上記請求項のうちいずれかに記載の電気ランプ。
【請求項７】
前記第1層が、Nb2O5及び/又はTiO2及び/又はTa2O5及び/又はZrO2及び/又はHfO2及び/又はSi3N4を有する、上記請求項のうちいずれかに記載の電気ランプ。
【請求項８】
前記第2層がSiO2を有する、上記請求項のうちいずれかに記載の電気ランプ。
【請求項９】
前記多層構造が、CVD、スパッタリング又は蒸着によって供され、又は、
前記多層構造はゾル-ゲルコーティングである、
上記請求項のうちいずれかに記載の電気ランプ。
【請求項１０】
前記第1層の厚さが前記第2層の厚さよりも実質的に厚く、かつ
前記多層構造の厚さは5μm未満であることが好ましい。
上記請求項のうちいずれかに記載の電気ランプ。
【請求項１１】
前記多層構造は、Nb2O5からなる第1層を5層、及びSiO2からなる第2層を5層有し、
前記第1層は8nm以上25nm以下の厚さT1を有し、かつ
前記第2層は90nm以上210nm以下の厚さT2を有する、
上記請求項のうちいずれかに記載の電気ランプ。
【請求項１２】
前記多層構造は、Si3N4からなる第1層を5層、及びSiO2からなる第2層を5層有し、
前記第1層は8nm以上25nm以下の厚さT1を有し、かつ
前記第2層は90nm以上200nm以下の厚さT2を有する、
上記請求項のうちいずれかに記載の電気ランプ。
【請求項１３】
上記請求項のうちいずれかに記載の電気ランプを少なくとも1つ有する照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低ビーム機能を有する自動車用ヘッドライトの電気ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明において低ビーム機能を有する自動車用ヘッドライトとは、たとえば純粋な低ビームヘッドライト、高ビームと低ビームとを併せ持つヘッドライト、純粋なフォグヘッドライト、低ビームヘッドライトとフォグヘッドライトとを併せ持つヘッドライト、及びカーブを照射するヘッドライトのような明暗カットオフを生成するヘッドライトを全て含む。
【０００３】
大抵の場合、低ビーム機能を有するヘッドライトは、全空間方向で実質的に同一色の可視光を放射するランプに合わせられる。それにより、交通空間は、大抵の場合において均一色で照らされるようになる。
【０００４】
所望及び/又は要求される光の各色は、具体的には既知方法によって電気ランプ上に供された従来のコーティング手段により実現可能である。
【０００５】
青色光は、たとえば交通標識のような交通空間内の障害物に対して良好に反射する。よって各交通空間を照らす自動車の運転手は、青色光を良好に又は早期に発見することができる。それにより大抵の場合において、交通安全が守られる。対照的に黄色光は、接近する自動車の運転手側のグレア感度が低下する。
【０００６】
特許文献1では、複数の色を有する光を発生させる光源装置が開示されている。その光源装置は、可視光を放出する光源、並びに透明部分及び2色性材料層を有する筒を含む。その光源は白色光を放出する。色スペクトルの黄色成分は2色性材料を通過する一方で、そのスペクトルの青色成分は反射されて、筒の透明部分すなわち白色灯を介して戻ってくる。よって黄色がランプの一部分から放出され、他の部分は青白光を放出する。特許文献1で開示された素子の欠点の1つは、筒には2つの異なる部分、具体的には透明部分とコーティング、が必要なことである。
【０００７】
特許文献2では、反射ヘッドライト用ランプが開示されている。このランプは、部分的にコーティングされたランプの筒内部に光源を有する。部分コーティングは全体として、筒の外側表面の一部にしか備えられていない。それに加えて筒は、コーティングされていない領域を有することで、フィルタリングされていない光がこの領域から支配的に放出される。部分コーティングの一部分は、吸収コーティングによって形成される。不利なこととして、選ばれていないすなわち意図しない光が、ランプ内で消散すなわち吸収される。このとき意図しない波長は熱として消散する。
【特許文献１】米国特許第6331750明細書
【特許文献２】米国特許出願第2005/0212434明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上述の欠点を除去することである。特に本発明の目的は、安価で、小さくかつ単純な構成を有する電気ランプを供することである。これにより、グレア感度を増大させることなく低ビーム機能が実現されるときに、良好な交通安全が実現される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、本発明の請求項1に記載された伝記ランプによって実現される。本発明に係る素子の有利な実施例は従属請求項によって定義されている。
【００１０】
従って、低ビーム機能を有する自動車のヘッドライト用の電気ランプに関する。当該電気ランプは、可視光を放出する光源、該光源を閉じこめる、外側表面と内側表面を有する透明な筒、及び前記の筒の外側表面上に供された少なくとも1つの多層構造を有する。実質的に青白色を有する第1色は、多層構造を直接透過する。実質的に黄白色を有する第2色は、多層構造で反射された後に多層構造を透過する。光吸収材料ではない多層構造は、その多層構造で反射される標準的な光源Aの光の色が、CIE1931Yxy色空間において、(x,y)=(0.58,0.42)、(0.58,0.30)、及び(0.70,0.30)で表される3点によって定義される三角形内に存在するように、供される。ここで明るさYは、2.5以上でかつ17.5以下の範囲である。放出される可視光(4)は多層構造(7)によっては吸収されない。
【００１１】
本発明の利点の1つは、夜間他の道路にいる人たちを妨害することなく、有色光による自動車運転手の視認性が改善されることである。本発明に係る電気ランプは照明装置に適用される。具体的には、自動車用ヘッドライトやバイクで日中用いられる白色灯である。本発明に係る電気ランプの本質的な利点の1つは、多層構造が、黄色の調整光及び青色光のビームパターンを同時に供することである。黄色光は、日中での接近してくる運転手の視認性を改善する。それと同時に青色調整光は、夜間又は悪天候条件での両辺領域の視認性を改善する。驚くべきことに、当該多層構造で反射される第2光は、日中での自動車の信号機能を顕著に改善し、それによってグレア感度が減少することを発見した。完成した筒は多層構造を有することが好ましい。前記多層構造を有するランプは、工業的大量生産プロセスによって効率的に製造することができる。
【００１２】
電気ランプの動作中、光源は可視光を放出する。その可視光は筒へ放射される。放出される可視の白色光は透明の筒、特に多層構造に入射する。他方、色スペクトルの実質的に青白色成分は多層構造を通過する。放出された可視光の他の成分は、ヘッドランプ内で黄色を有する第2光として反射される。この第2光は、筒の他の面に存在する多層構造を透過する。筒の他の面とは具体的には、第1反射領域の反対面である。有利なことに、放出された可視光は、吸収材料で構成されていない多層構造によっては遮断されない。よって電気ランプの熱エネルギーの蓄積を回避することが可能となる。
【００１３】
好適実施例によると、干渉コーティングである多層構造は少なくとも2層を有する。前記少なくとも2層は、1.7以上である高屈折率nHの第1層及び1.6以下である低屈折率nLの第2層を有する。干渉コーティングの層数は反射特性に影響を及ぼす。第2光の所望の黄色を実現するためには、一定数の単一層が必要である。第1層は筒の外側表面上に設けられている。第2層は第1層上でコーティングされている。
【００１４】
他の実施例によると、多層構造はサンドイッチ構造を有する。第1層と第2層は交互に設けられている。第1層は、Nb2O5及び/又はTiO2及び/又はTa2O5及び/又はZrO2及び/又はHfO2及び/又はSi3N4を有して良い。第2層はSiO2で作られて良い。電気ランプに係る一の好適実施例では、多層構造は、4層の第1層及び4層の第2層を有するNb2O5/SiO2干渉コーティングである。ある程度層数は変化して良い。層数が比較的少数である結果、当該多層構造の製造コストは比較的低くなる。多層構造の厚さは5μm未満であることが好ましい。
【００１５】
本発明の別な好適実施例では、多層構造は、5層の第1層及び5層の第2層を有するSi3N4/SiO2干渉コーティングである。またこの実施例でも層数は変化して良い。多層構造の所望の反射特性を実現するためには、第1層及び第2層の厚さが重要である。Nb2O5/SiO2干渉コーティングは、8nm以上25nm以下の厚さT1を有する第1層、及び90nm以上210nm以下の厚さT2を有する第2層を有することが好ましい。Si3N4/SiO2干渉コーティングの場合では、第1層は8nm以上25nm以下の厚さT1を有し、かつ第2層は90nm以上200nm以下の厚さT2を有することが好ましい。
【００１６】
さらに明暗カットオフによって、垂直スクリーン上でランプの発光分布が生成されることが好ましい。
【００１７】
明暗カットオフ未満の（発光）領域は、実質的に第1光によって照射され、かつ明暗カットオフでの領域は、実質的に第2光によって照射される。
【００１８】
有利なことに、第1光は、実質的に400nmから600nmの範囲にピーク波長を有する電気ランプを飛び出す光の集まりである。そのことは、その光源を飛び出す光に対する直接透過した第1光の割合が、典型的には前記波長範囲で増大することを意味する。さらに第2光は、実質的に600nmから800nmの範囲にピーク波長を有する電気ランプを飛び出す光の集まりである。換言すると、光源を飛び出す光に対する多層構造で反射された後に電気ランプを飛び出す第2光の割合は、典型的には前記波長範囲で増大する。本発明の好適実施例によると、発光領域は、青白色を有する第1光によって照射される。黄-赤色を有する光は、多層構造で反射されず、非常にわずかしか多層構造を通過しない。よって発光領域は実質的に青白光によって照射される。その結果、交通をより安全にすることができる。その理由は、発光領域内の対象物は、純粋な青白色光によって、より迅速に認識されうるからである。グレア領域内でのグレア感度は、黄-赤色を有する第2光によっては増大しない。
【００１９】
多層構造は、たとえばCVD（化学気相成長）、又は具体的にはPVD（物理気相成長）のような蒸着、又はスパッタリングによって供されて良い。あるいはその代わりに、多層構造はゾル-ゲルコーティングである。
【００２０】
本発明に係る部品、及び記載された実施例において本発明に従って用いられる部品のみならず、上述の部品も、大きさ、形状、材料選択、及び技術的思想について特別な例外に服するわけではない。そのため当技術分野で知られている選択基準が制限なく適用されて良い。
【００２１】
本発明の対象の追加的詳細、特徴及び利点は、従属請求項及び以下の各図についての説明によって開示される。各図は、当該電気ランプの様々な好適実施例を例示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図1を参照すると、反射ヘッドライト用ランプ1が図示されている。当該ランプ1は、外側表面3’と内側表面3’’を有する透明な筒3を有する。可視光4を放出する光源2はランプの筒3の内部に存在する。筒3全体の外側表面3’上には多層構造7が供される。多層構造7は光吸収材料では作られない。多層構造7は、第1層7’と第2層7’’のサンドイッチ構造を有する干渉コーティングである。第1層7’と第2層7’’は交互に設けられている。光源2は、筒3、特に多層構造7へ向かう可視の白色光4を放出する。光4の一部分は、反射されることなく筒3及び多層構造7を直接透過する。可視光4の他の部分は、多層構造7で反射される。光吸収材料で作られていない多層構造7は、その多層構造7で反射される標準的な光源Aの光の色が、CIE1931Yxy色空間において、(x,y)=(0.58,0.42)、(0.58,0.30)、及び(0.70,0.30)で表される3点によって定義される三角形内に存在するように、供される。ここで明るさYは、2.5以上でかつ17.5以下の範囲である。図1に図示されているように、反射された第2光6は、第1反射領域にほぼ対向する面で、透明な筒3及び多層構造7を透過する。
【００２３】
電気ランプ1を飛び出す第1光5は青白色を有する。第1光5は、実質的に400nmから600nmの範囲にピーク波長を有する光の集まりである。第2光6は、黄-赤色で電気ランプ1を飛び出す。第2光6もまた、実質的に600nmから800nmの範囲にピーク波長を有する光の集まりである。第1光5及び第2光6は、明示的には示されていないが自動車の反射体へ向かう。
【００２４】
図2は、図1によって低ビーム機能が実現されたときの自動車前方に位置する、垂直スクリーン上での本発明によるランプ1の発光分布10を図示している。図2は、照射領域12及びグレア領域13を含む。照射領域12とグレア領域13は、明暗カットオフ11によって分離されている。本発明によると、照射領域12は実質的に第1光5によって照射される。明暗カットオフ11の領域は実質的に第2光6によって照射される。この黄-赤色である第2光6は、接近してくる運転手にとって良好な信号効果を有する。
【００２５】
図3を参照すると、筒3の外側表面3’上に設けられている多層構造7は、干渉コーティング層7’,7’’である複数の層7’,7’’を有する。この実施例では、多層構造7は、層7’,7’’を8層有する。このとき第1層7’と第2層7’’は交互に設けられている。第1層7’はNb2O5を有し、第2層7’’はSiO2で作られる。表1は、8層のNb2O5/SiO2を結合した多層構造7を図示している。
【００２６】
【表１】
2009517827.tif 000003
表1による多層構造7の反射特性が図4に図示されている。400nmから580nmまでの波長範囲での多層構造7の反射特性Rは、R≦10%の関係を満たす。よって実質的に青色の光は、電気ランプ1内で反射されずに多層構造7を通過する。この実施例では、多層構造7で反射される第2光6は、色座標(0.643,0.345)、Y=9.9によって決定される。図4によると、黄-赤色を有する反射された第2光6の反射値は、青色光の反射値よりも実質的に高い。たとえば約700nmの波長範囲での平均反射値は約40%である。このことは、第2光6の約60%が多層構造7を透過して、自動車の反射体へ向けて電気ランプ1を飛び出すことを意味する。
【００２７】
表2には他の多層構造7が図示されている。多層構造7は、10層の層7’,7’’を有する。第1層7’はSi3N4を有し、第2層7’’はSiO2で作られる。この干渉コーティング7の計算反射スペクトルが図5に示されている。図5に示された反射スペクトルは、表1の多層構造7と同様の反射特性を有する。この実施例では、反射された第2光6は、色座標(0.646,0.343)、Y=10.0によって決定される。
【００２８】
表1と表2に記載された多層構造7のいずれも、高屈折率nHの第1層7’及び低屈折率nLの第2層7’’を有する。所望の反射特性を実現するための他に重要なパラメータは、表1及び表2に図示されている各層7’,7’’の厚さである。
【００２９】
本発明の保護範囲は本明細書で与えられた例に限定されない。本発明は、それぞれの新規な特性及び各特性の組合せで実施される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】電気ランプの横断面図を示している。
【図２】図1のランプの交通空間での発光分布を図示している。
【図３】III-IIIでの図1のランプの断面を図示している。
【図４】計算による反射スペクトルをNb2O5/SiO2干渉コーティングの波長の関数として図示している。
【図５】計算による反射スペクトルをSi3N4/SiO2干渉コーティングの波長の関数として図示している。
【符号の説明】
【００３１】
1  電気ランプ
2  光源
3  筒
3’  外側表面
3’’  内側表面
4  可視光
5  第1光
6  第2光
7  多層構造
7’  第1層
7’’  第2層
10  発光分布
11  明暗カットオフ
12  照射領域
13  グレア領域
【図１】
2009517827.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009517827.tif 000007
【図５】
2009517827.tif 000008
【国際調査報告】
2009517827.tif 000009
2009517827.tif 000010
2009517827.tif 000011