(57)【要約】  所望する光の分布パターンをターゲット領域に作り出すための光源ユニット1とプロジェクション・システム2とを有する照明システムが開示されており、同システムは特に自動車のヘッドライト用、スタジオ照明用、劇場の照明用、ビーム幅可変又は方向可変な屋内のスポット照明用、建築物の動的な照明用、ディスコ照明用等々で使われる。当該照明システムは一つ又は複数のランバート光源11、特に複数のLEDを有する光源ユニット1に特に適している。所望する光の分布パターンをターゲット領域に作り出すために、光源ユニット1は、特にプロジェクション・システム2の湾曲している焦点面Pがコリメータ12の出口開口部と交差するか若しくは接線方向に接するよう必要な大きさにされた、及び/又は配置された複数のコリメータ12を有する。
2013524426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた光のパターンをターゲット領域において生成するための光源ユニットとプロジェクション・システムとを有する照明システムであって、当該光源ユニットは少なくとも一つの光源と、少なくとも一つのコリメータであって、前記少なくとも一つの光源により発された光が当該コリメータへと入る入口開口部、及び当該コリメータに入った光を反射し且つ当該コリメータの出口開口部及び前記プロジェクション・システムへと導くための平面又は湾曲した光の反射壁又は反射面を有するコリメータとを有することを特徴とし、前記コリメータの前記出口開口部、又は当該コリメータの前記出口開口部の境界部分を囲み且つ同境界部分の目印となる同コリメータの光を反射する壁若しくは平面の前端部のうちの何れか少なくとも一つが、前記プロジェクション・システムの少なくとも湾曲している焦点面の部分と少なくとも実質的に一致し且つ少なくとも実質的に連続しているよう、前記少なくとも一つのコリメータが必要な大きさにされ及び/又は配置されるか、あるいは、前記プロジェクション・システムの前記湾曲している焦点面が前記出口開口部又は前記端部のうちの少なくとも一つと交差するか若しくは接線方向に接するよう、前記少なくとも一つのコリメータが必要な大きさにされ及び/又は配置されるかの何れかであることを特徴とする、照明システム。
【請求項２】
前記少なくとも一つの光源は、ランバート光の放射特性をもつランバート光源であることを特徴とする、請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記光源ユニットは、線状のアレイの形態で、又は等しい長さ若しくは異なる長さを備えた複数の斯様な線を有するマトリクス・アレイの形態で並んで配置された複数の前記コリメータを有し、当該コリメータの各々が前記プロジェクション・システムの光軸に対して垂直な投影面内に在ることを特徴とする、請求項１に記載の照明システム。
【請求項４】
前記プロジェクション・システムの前記湾曲している焦点面が前記コリメータの前記出口開口部と交差するか又は接線方向に接するよう、前記複数のコリメータが互いに平行に且つ前記プロジェクション・システムの光軸と平行な方向に偏移されることを特徴とする、請求項３に記載の照明システム。
【請求項５】
前記コリメータの前記複数の壁が、前記湾曲している焦点面まで前記プロジェクション・システムの方向に向かって延在することを特徴とする、請求項３に記載の照明システム。
【請求項６】
前記コリメータの前記出口開口部から出てゆく光線が前記プロジェクション・システムの中心エリア又は同システムの入口開口部に当たるよう、当該コリメータが同プロジェクション・システムの光軸に対して傾けられていることを特徴とする、請求項３に記載の照明システム。
【請求項７】
前記複数のコリメータの前記入口開口部が共通の平坦な面に配置されるよう、同コリメータが必要な大きさにされることを特徴とする、請求項３に記載の照明システム。
【請求項８】
前記光源ユニットが、少なくとも一つの前記コリメータの前記出口開口部の第1の側に沿って配置された、同コリメータと前記プロジェクション・システムとの間に延在する、同プロジェクション・システムと対向する前端部をもつ第1の反射シールドを有することを特徴とし、前記前端部は、前記プロジェクション・システムの前記湾曲している焦点面に対応する湾曲した軌道を有し、当該湾曲している焦点面と一致し且つ実質的に連続していることを特徴とし、前記コリメータの前記出口開口部は、よって前記プロジェクション・システムの焦点面から距離を置いており、これによって同プロジェクション・システムのピントが合っていないことを特徴とする、請求項１に記載の照明システム。
【請求項９】
前記第1の反射シールドが、前記プロジェクション・システムの光軸と平行な方向に延在することを特徴とする、請求項８に記載の照明システム。
【請求項１０】
前記光源ユニットは、少なくとも一つの前記コリメータの前記出口開口部の第2の側に配置された、同コリメータと前記プロジェクション・システムとの間に延在する、同プロジェクション・システムと対向する前端部をもつ第2の反射シールドを有することを特徴とし、前記前端部が前記プロジェクション・システムと同システムの前記湾曲している焦点面との間に位置することを特徴とする、請求項１に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記第2の反射シールドは、同シールドが配置される前記コリメータの前記壁と実質的に同じ方向に延在することを特徴とする、請求項１０に記載の照明システム。
【請求項１２】
前記光源ユニットは、第1の部分と第2の部分とを有することを特徴とし、当該部分の各々が第1の数のコリメータと第2の数のコリメータとをそれぞれ有し、それぞれ第1の線状のアレイ及び第2の線状のアレイの形態で各々が配置されていることを特徴とし、これらの線状のアレイが、当該線状のアレイの延在部に対して垂直な方向で且つ前記プロジェクション・システムの光軸と直角な方向に、互いに平行にオフセットされていることを特徴とする、請求項３に記載の照明システム。
【請求項１３】
コリメータの線状のアレイ又はマトリクス・アレイの形態にて並んで隣接して配置された複数のコリメータを有する光源ユニットであって、当該光源ユニットが少なくとも請求項１乃至１２の何れか一項に記載の照明システム用に適応されている、光源ユニット。
【請求項１４】
前記コリメータの前記入口開口部が共通の平坦な面に配置されていることを特徴とし、共通の印刷回路基板に載置された複数のLEDのうちの少なくとも一つのLEDが各々の前記コリメータの前記入口開口部に配置されることを特徴とする、請求項１３に記載の光源ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望する照明の分布パターンをターゲット領域に作り出すための光源ユニットとプロジェクション・システムとを有する照明システム、特に自動車のヘッドライト、劇場照明、スタジオ照明、ビーム幅可変又は方向可変の屋内スポットライト、建築物の動的な照明、ディスコ照明等々の照明システムに関する。特に、本発明は、一つ又は複数のランバート光源（即ち、観察者と光源の中心線又は光源表面の法線との間の角度のコサイン（余弦、cos）と実質的に比例する照射光の強度パターンを有する光源）をもつ光源ユニットを有する照明システムに関し、特に斯様なランバート放射特性をもつ、例えば一つ又は複数の光導波路の一つ又は複数の開口部の形態にて一つ又は複数のLED若しくはLEDのアレイ、又は発光領域を有する照明システムに関する。最後に、本発明は一つ又は複数のランバート光源を有する光源ユニットに関し、当該光源ユニットは斯様な照明システムで使用するよう適応されている。
【背景技術】
【０００２】
米国特許公報US 6,909,554はLEDのような発光素子のアレイ、又はCCDのような光検出器のアレイの形態をした光電デバイスのアレイを含む光学系を開示しており、当該アレイは平坦な面に沿って実質的に延在している。更に当該光学系はマイクロレンズのアレイと、平面ではない焦点領域をもつ前部に位置する光学部品とを含む。各々の光電デバイスはマイクロレンズのうちの一つを具備しており、当該マイクロレンズは各々の焦点距離をもっている、及び/又は前部に位置する光学部品の平面ではない焦点領域を補正するために、同マイクロレンズとそれぞれの光電式デバイスとの間に分離距離をもっている。この結果、前部に位置する光学部品により提供された光が光電デバイスのアレイの平坦な面に沿って実質的に焦束されるようマイクロレンズによって再構成され、逆もまた同じである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この光学系の一つの欠点は、発光型の光電デバイスとしてLEDを使用する場合に、発された光の大部分が対向するマイクロレンズによって捕えられることができずに失われることである。これは、LEDは通常、観察者とLEDの中心線又はLED表面の法線との間の角度のコサインと多かれ少なかれ比例する照射強度パターンをもつランバート光源である、との事実に起因する。
【０００４】
米国特許公開公報US 2007/0211473は、特に交通信号機及び他の信号機の頭部用の光源を開示しており、これらは、フレネルレンズ及び拡大レンズを通して光をハウジングの外側へと発するようLEDモジュールが配置されたハウジングを有し、より多くの光を拡大レンズの外側周辺部の方へと導くために、拡大レンズの表面全体にわたって改善された光分布の均一性が、傾斜角又は非対称形の湾曲部の何れかをもつ反射器のカップを各々のLEDの周りに配置することにより実現されるか、あるいは傾斜角をもつ反射器のカップの効果を傾斜させることなく同様に実現するために反射器のカップを扇形に広げることにより実現される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、光源ユニットとプロジェクション・システムとを有する照明システムを提供することであり、これらを用いることによって、特に一つ又は複数のランバート光源を使用する場合、所望する配光パターン又は予め定められた配光パターンが高効率にてターゲット領域において生成されることができる。本発明の別の目的は、特に一つ又は複数のランバート光源を使用した場合、適切に整形された照明パターンを道路上に生成するための自動車用ヘッドライトのアプリケーションに特に適している光源ユニットとプロジェクション・システムとを有する照明システムを提供することである。
【０００６】
前記予め定められた又は所望する光のパターンをターゲット領域に生成するための光源ユニットとプロジェクション・システムとを有する照明システムによって、これらの目的が請求項１によって達成される。ここで光源ユニットは少なくとも一つの光源と、入口開口部を有する少なくとも一つのコリメータとを有し、同コリメータへと入ってきた光をコリメータの出口開口部へ、更にはプロジェクション・システムへと反射させて導くために、少なくとも一つの光源により発された光はコリメータと光を反射する平面若しくは湾曲した壁とに入射する。コリメータの出口開口部、又はコリメータの出口開口部の境界を囲み且つ目印となる、コリメータの光を反射する壁若しくは平面の前端部の少なくとも一つが、プロジェクション・システムの少なくとも湾曲している焦点面の少なくとも一部に少なくとも実質的に一致して且つ連続するよう、少なくとも一つの前記コリメータが配置され、及び/又は大きさをもつか、さもなければ、プロジェクション・システムの湾曲している焦点面が、出口開口部又は前端部のうちの少なくとも一つと交差するか若しくは接線方向に接するような大きさをもち、及び/又は配置されるかの何れかである。
【０００７】
コリメータの開口部又は斯様な開口部を限定する前端部のうちの少なくとも一つを上で示したようなプロジェクション・システムの湾曲した焦点面内に配置することによって、ターゲット領域における光強度の連続した分布が高効率で、実質的に収差もなく得られることができ、この結果、本発明による照明システムがプロジェクション・システムの顕著な像面湾曲を蒙ることはない。
【０００８】
従属請求項が本発明の有利な実施例を開示している。
【０００９】
プロジェクション・システムに光を導くために、反射する壁を有するコリメータが屈折レンズの代わりに使われるとの事実に起因して、LEDのようなランバート光源も、発された光の顕著な損失もなく請求項２に従って使うことができる。
【００１０】
請求項１に記載の解決策は、請求項３に記載の実施例の場合に特に有利である。請求項３において光源ユニットは複数のコリメータを有するが、この理由はプロジェクション・システムの光軸から有意な距離をもつこれらのコリメータにより発された光が、高効率でターゲット領域へと導かれるからである。言い換えれば、光源ユニット全体のずっと鮮明で且つ少なくとも実質的に収差のない投影が、したがって光の強度パターンのより均一な分布がターゲット領域において得られることができるからである。
【００１１】
請求項４乃至６は、複数の斯様なコリメータが備えられている場合のコリメータの配置についての有利な実施例を開示している。
【００１２】
光源が共通の印刷回路基板（PCB)に載置されている場合、請求項７に記載の実施例は特に有利である。
【００１３】
請求項８及び請求項９が本発明の実施例から導かれ、同実施例では鋭いカットオフをもつ端部がターゲット領域の光の分布パターンにおいて得られることができる。
【００１４】
請求項１０及び請求項１１が本発明の実施例から導かれ、同実施例では徐々に減衰する強度をもつ光がターゲット領域の光の分布パターンにおいて得られることができる。
【００１５】
請求項１２に記載の実施例は、ターゲット領域において特定の進路をもつ光強度の分布パターンを生成するために有利である。
【００１６】
請求項１３及び請求項１４は、光源ユニットの製造に関して有利である同ユニット自身の実施例を開示している。
【００１７】
本発明の特徴が、添付の請求項に記載された本発明の要旨から逸脱すること無くあらゆる組合せにおいて組み込まれることが可能な点を理解されたい。
【００１８】
本発明の更なる詳細、特徴、及び長所が、図面を参照して与えられる本発明の好ましい実施例及び典型的な実施例についての以下の説明から明らかになることであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による光源ユニットの概観的な三次元の図を示す。
【図２】図1による光源ユニットとプロジェクション・システムとを有する照明システムの通常の構成の平面図を示す。
【図３】本発明による照明システムの第1の実施例の平面図を示す。
【図４】本発明による照明システムの第2の実施例の平面図を示す。
【図５】本発明による照明システムの第3の実施例の平面図を示す。
【図６】本発明による照明システムの第4の実施例の光源の平面図を示し、ここではプロジェクション・システムは示されていない。
【図７】本発明による照明システムの第5の実施例の光源の平面図を示し、ここではプロジェクション・システムは示されていない。
【図８】LEDのうちの一つにより発された光線を示している、図7による光源ユニットの概観的な断面図を示す。
【図９】自動車のヘッドライトの道路上で所望される光のパターンを示す。
【図１０】図9に従う光のパターンを生成するために、本発明による照明システムの第6の実施例の光源ユニットの概観的な三次元の図を示し、ここではプロジェクション・システムは示されていない。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図1は本発明による光源ユニット1の概観図を示す。当該光源ユニットは複数のLED 11と複数のコリメータ12とを有し、コリメータ12の各々は少なくとも一つのLED 11が各々配置されている入口開口部と、当該少なくとも一つのLED 11により発された光がコリメータ12を出てゆく出口開口部とを有する。LEDのような一つ以上の光源の光をこの入口開口部へと案内するために、LED 11自体の代わりに、特にLEDと類似する光照射パターンをもつ光ファイバのような一つ以上の光導波路の端部のような他の発光面がコリメータ12の入口開口部に提供されることができる。
【００２１】
概してコリメータ12は、LEDから発された光をコリメータ12の壁の内面での反射のみによってコリメートするための空気で満たされた反射型のコリメータであるか、又はコリメータ12は、LEDから発された光を反射のみならず誘電体内での屈折によってもコリメートするための透明な誘電体が充填されたコリメータであるかの何れかである。各々の場合において、コリメートされた光はプロジェクション・システムへの方向、特に同システムの入口開口部へと案内される。
【００２２】
好ましくはコリメータ12の出口開口部は各々が矩形であり、これによって図1に示すようにコリメータ12が横に並ぶ密な配置ができる。また例えば円形の出口開口部を有するコリメータと比較して、光源ユニット1全体により発される光のより均一な分布が得られる。製造を容易にするために、コリメータ12の入口開口部も同様に矩形である。相応してLED 11又は他の発光面も同様に矩形の発光面を有するよう形成されており、コリメータ12の入口開口部の面積は、この発光面の拡大された延在部の面積と一致するし、逆もまた同じである。
【００２３】
好ましくは、小さなギャップがコリメータ12の入口開口部とLED 11との間に設けられており、これは両者の間に位置決め公差を許容するためである。
【００２４】
より詳しくは、図1に示すように、コリメータ12の各々は上部壁121、下部壁122、第1の側壁123、及び対向する側にある第2の側壁124を有しており、各々のコリメータの出口開口部は、同開口部の壁121、壁122、壁123、及び壁124の前端部121r、同122r、同123r、同124r（即ちプロジェクション・システムと向かい合う側にある端部）によって囲まれ且つ限定されている。言い換えれば、光の反射壁又は反射面121乃至124は、プロジェクション・システムへと向かう方向に前端部12lr乃至124rで終わっているか又は境界となっており、これらの前端部は、相当するコリメータ12の出口開口部の境界を囲み且つ目印となる。
【００２５】
好ましくは、f/1.0のプロジェクション・システムに整合するよう約30度の視準開口角を得るために、出口開口部の面積は入口開口部（又は同開口部内にある対応するLEDチップ）の面積の約4倍あり、ここでfはプロジェクション・システムのレンズの直径Dと焦点距離fと間の比率であるf-値であり、この場合D = f である。
【００２６】
図1によれば、光源ユニット1は、互いに平行に案内され且つ直線に沿って並んで隣接して配置された複数の、好ましくは同一のコリメータ12を有する。代替的には、本発明による光源ユニット1が、互いに上下に並んだ複数の斯様なコリメータ12の線をもつマトリクス・アレイの形態で提供されることもでき、これらの線は互いに平行に配置され、且つ互いに並んで隣接しており、これらの線は同じ長さ又は異なる長さをもつことができる。
【００２７】
図2は、図1による光源ユニット1と、普通は一つ以上のレンズの形態で提供されるプロジェクション・システム2とを有する照明システムの通常の構成の平面図を示す。
【００２８】
光源ユニット1（即ち、上で説明したコリメータ12の線状のアレイ又はマトリクスのアレイ）は、プロジェクション・システム2の光軸Aに対して垂直で平坦な面に沿って延在する。光源ユニット1により発された光がプロジェクション・システム2によってターゲット領域に投影される。斯様な光源ユニット1のコリメータ12の開口部が、プロジェクション・システム2の光軸Aに対して少なくとも実質的に垂直な同一の共通の平坦な面に多かれ少なかれ配置されるので、斯様な構成は、特にプロジェクション・システム2の光軸Aから有意な距離をもつLED及びコリメータ12にとっては鮮明さに欠け、且つ他の収差の原因となるプロジェクション・システム2の領域湾曲、又は平面ではなく湾曲した焦点領域若しくは焦点面を欠点としてもつ。この影響は、一つの単レンズ部品のみから構成されるプロジェクション・システム2で非常に顕著である。
【００２９】
概して、焦点面の上記の湾曲を補正するために、個々のコリメータ12の出口開口部、及び好ましくはこれらの出口開口部の中心、又は対応するコリメータ12の出口開口部の境界線を囲み且つ目印となる、コリメータの光を反射する壁の前端部のうちの少なくとも一つがプロジェクション・システム2の湾曲した焦点面Pに可能な限り近くにあるか、連続して一致するか、交差するか、又は接線方向に接するよう、光源ユニット1の個々のコリメータ12が本発明に従って配置され、及び/又は案内され、及び/又は必要な大きさにされる。これは、光の顕著な損失もなく連続した光の分布を実現するために、コリメータ12の出口開口部の部分がターゲット領域においてずっと鮮明に投影される結果となる。
【００３０】
概して、光源ユニット1のコリメータ12の出口開口部の光をターゲット領域へ向けて投影する際に、隣接するコリメータ12の隣接する側壁124、同123間の端部124r、同123rに相当する暗い垂直線がターゲット領域に生成されることもある。これらの暗い線を回避するか、又はこれらの線をより見えなくするために、出来るならばこれらの端部124r、同123rをプロジェクション・システム2の焦点面外に保つために、隣り合う個々のコリメータ12間の隣接する側壁124、同123を、上側の壁121及び下側の壁122と比較してより薄くすることができる。これによって、コリメータ12の開口角を不変に保つために、図1の場合と比較して、LED 11の互いの横方向の距離が小さくなることであろう。マトリクス状のコリメータ12が提供され、コリメータの上側の壁121と、隣接する下側の壁122との間に互いに上下に配置された隣接する端部121r、同122rに起因して考え得る水平線がターゲット領域に生成された場合にも、同じ処置が適用される。
【００３１】
上記の原理に基づいて、所望のアプリケーション及び関連したニーズに従って選択されることができる本発明の以下の典型的な実施例が与えられる。
【００３２】
図3は、本発明による照明システムの第1の実施例の平面図を示し、当該システムは光源ユニット1とプロジェクション・システム2とを有する。光源ユニット1は、直線に沿って配置された複数のコリメータ12（線状のアレイ）により提供されるか、又は互いに平行に配置された複数の斯様な線状のコリメータ12の形態（マトリクス・アレイ）にて提供されることができる。両者とも、図1及び図2に関連して説明したようにプロジェクション・システム2の光軸Aに対して垂直な面へと投影され、等しい長さ又は異なる長さをもつ複数の線状のアレイと互いに隣接する。湾曲した焦点面P内における上記出口開口部の位置決めが、焦点面Pの湾曲に応じてプロジェクション・システム2の光軸Aと平行な方向に個々のコリメータ12を互いに平行に偏移させることによって、図3に従って行われる。これによってコリメータ12の出口開口部も互いに偏移されるが、プロジェクション・システムの光軸Aに対して垂直な面内には留まり、この結果、焦点面Pはコリメータ12の開口部の面、又はコリメータ12の壁121、壁122、壁123、及び壁124の前端部121r、同122r、同123r、同124rと接線方向に接するか若しくは交差する。これが図3の（焦点面を示す）曲線Pにより示されている。
【００３３】
しかしながら、この解決策には実用上の欠点がある。何故ならば、コリメータ12の入口開口部はここでは湾曲した面に配置されていて、もはや共通の平坦な面に配置されてはいないからである。LED 11がこれらの入口開口部に各々置かれている場合、これらのLEDはもはや普通のPCBに載置することができない。理由は、斯様なPCBは通常平板だからである。
【００３４】
この欠点を回避するために、照明システムの第2の実施例が図4に従って提供される。光源ユニット1は、ここでもコリメータ12直線状のアレイの形態で提供されるか、又は等しい長さ又は様々な長さをもつ平行で隣接した複数の斯様な線状の形態にて（特にコリメータ12のマトリクス・アレイの形態で）提供され、図1及び図2に関連して説明したように両者ともプロジェクション・システム2の光軸Aに対して垂直な面内に在る。更に、図4にプロジェクション・システム2が再び概観的に示されており、同システムは一つ以上のレンズの形態で提供されることができる。
【００３５】
この第2の実施例によれば、コリメータ12が図3に示すように偏移されるのではなく、コリメータ12の壁121乃至124の長さが湾曲する焦点面Pまで、プロジェクション・システム2の方向に各々延長されている。これによって、これらの壁121乃至124の前端部121r乃至124rによって各々が区切られている出口開口部が、湾曲するプロジェクション・システム2の焦点面Pと実質的に一致し且つ実質的に連続する。前端部121r乃至124rは自身が直線を形成していることもあるし、又は焦点面Pに対してより良く適応するために、焦点面Pの湾曲と少なくとも実質的に整合している湾曲面を具備している。
【００３６】
コリメータ12の入口開口部、よってこれらの入口開口部にある対応するLED 11は共通の平坦な面内に留まり、この結果、LEDは共通のPCBに載置できる。
【００３７】
図5は、光源ユニット1とプロジェクション・システム2とを有する本発明による照明システムの第3の実施例の平面図を示す。図4に関連して上で説明したように、ここでもまた光源ユニット1はコリメータ12の線状のアレイ又はマトリクス・アレイの形態で提供されることができ、プロジェクション・システム2は一つ以上のレンズの形態で提供されることができる。
【００３８】
この第3の実施例によれば、コリメータ12は、特にコリメータ12の出口開口部を出てゆく光線の中心がプロジェクション・システム2の入口開口部の中心にあるエリアを各々狙うよう、プロジェクション・システム2の光軸Aに対して傾けられている。本実施例においては、コリメータ12の出口開口部は、ここでもまたプロジェクション・システム2の湾曲する焦点面Pに配置されて実質的に連続する。ここでもまた、前端部121r乃至124rは各々が直線を形成していることもあるし、又は焦点面Pに対してより良く適応するために、焦点面Pの湾曲と少なくとも実質的に整合している湾曲面を具備している。
【００３９】
コリメータ12の入口開口部に置かれたLED 11を共通のPCBに載置することを可能にするために、全ての入口開口部がプロジェクション・システム2の光軸Aに対して好ましくは垂直である共通の平坦な面内に置かれるよう、焦点面Pから離れる方向にコリメータ12の長さが好ましくは延長される。
【００４０】
この第3の実施例は、かなり長い距離をプロジェクション・システム2の光軸Aからもつコリメータ12を有する大きな光源ユニット1の場合には特に好都合であり且つ改善された効率を有する。
【００４１】
図6は、本発明の第4の実施例の光源ユニット1の三次元の概観を示し、説明を明快にするというのみの理由で、同図ではプロジェクション・システムが示されていない。この第4の実施例は、特に光の強度パターンの鋭いカットオフ端をもつ光線がターゲット領域において生成されることが望ましいアプリケーション用に提供される。例えば斯様な照明システムを、接近してくる対向車の目を眩ませるのを回避するために、自動車のヘッドライト・システムにおいて使うことができる。斯様な事例では、ターゲット領域において、水平方向のカットオフ端より上の光の強度が水平方向のカットオフ端の下の光の強度と比べて顕著に減じられることが望まれる。
【００４２】
斯様な光源ユニット1のコリメータ12は、直線（図6に示すようなコリメータ12の線状のアレイ）に沿って好ましくは配置されるか、又は複数の斯様な平行且つ隣接した線の形態（特にコリメータ12のマトリクスの形態）で配置され、コリメータ12の開口部が、図1及び図2と関連して上で説明したように、プロジェクション・システム2の光軸Aに対して垂直な共通の平坦な面内に好ましくは配置される。ターゲット領域において、光線の上側で上述の水平方向のカットオフ端を生成するために、光源ユニット1はコリメータ12の対応する下側又は出口開口部の端で、同端に沿ってコリメータ12とプロジェクション・システム2との間に延在する第1の反射シールド125を有する。この第1の反射シールド125は、同シールドの前端部125r（即ちプロジェクション・システムと対向する側に配列される端）が、プロジェクション・システム2の湾曲した焦点面Pと一致し且つ実質的に連続するよう配置され、必要な大きさにされ、及び湾曲させられる。この結果、端部125rが水平方向の鮮明なカットオフの形態にてターゲット領域に投影されることができる。好ましくは、第1の反射シールド125は水平方向、即ちコリメータ12の第1の側壁123及び第2の側壁124と直角をなす方向に延在する。
【００４３】
図3乃至5で示す実施例とは対照的に、図6によるコリメータ12の開口部は実質的に直線に沿って延在し、プロジェクション・システム2の光軸Aに対して垂直な面内に好ましくは延在するという事実に起因して、上述の第1の反射シールド125が配置されたコリメータ12のアレイの下側又は端部は（及び、コリメータ12の下側の壁122の前端部122rによって）、同アレイの殆ど中央でプロジェクション・システム2の焦点面Pと接する（即ち、図6によれば中央部のコリメータ12の下側の壁122の前端部122rのみが焦点面と一致する）か、又はコリメータ12のアレイの下側又は端部（従ってコリメータ12の下側の壁122の全ての前端部122r）がプロジェクション・システム2の焦点面Pと接することは全くなく、同焦点面Pからは距離を置く。
【００４４】
（図3乃至5とは対照的に）殆ど又は全てのコリメータ12の出口開口部がプロジェクション・システム2の焦点面Pから距離を置いている事実に起因して、プロジェクション・システム2の光軸Aから距離を置いている特に外側のコリメータ12の出口開口部も、多かれ少なかれプロジェクション・システム2の焦点外であり、したがってピントが合っていないままターゲット領域に投影されることであろう。しかしながら、特に自動車用のアプリケーションの場合には、ターゲット領域の横方向の光強度のある程度の減衰を得るために、これは許容されるかもしれないし、又は望ましくさえもある。
【００４５】
図7は、図6に示した第4の実施例の異型である本発明の第5の実施例の光源ユニット1を示す。この第5の実施例は、ターゲット領域の特定の方向の光強度が多かれ少なかれ漸進的に減衰する光線が所望されるアプリケーション用に特に提供される。斯様なアプリケーションでは、例えば第1の反射シールド125を用いて（があるとして）生成された鋭いカットオフの端から減衰が始まり、このカットオフ端から離れる方向へ減衰が継続する。これは自動車のロービーム・システム又は同様に他の自動車のヘッドライト・システムにおいて特に望ましい。
【００４６】
減衰がターゲットエリアにおいて下側の方向に所望される場合、この特性を得るために、第5の実施例は光源ユニット1の上側の端（即ち第1の反射シールド125が配置された端と反対側の端）に第2の反射シールド126を設けている点において第4の実施例とは異なる。第2の反射シールド126は例えば、コリメータ12の上側の壁121が延在する方向に真っ直ぐに連続するよう導かれている。しかしながら、他の方向又は傾けることも、光の強度の所望される進行方向又所望される減衰勾配に応じて同様に選択されることができる。ここでもまた光源ユニット1は、前述したようにコリメータ12の線状のアレイ又はマトリクス・アレイの形態にて提供されることができ、コリメータ12は、図1、図2、及び図6を参照して上で説明したように配置される。
【００４７】
図8は、図7による第5の実施例の光源ユニット1の、図7の線A-Aに沿って中央のコリメータ12を通る断面図を示す。即ち図8は、プロジェクション・システム2の光軸Aに沿った、図7における垂直方向の断面図であり、プロジェクション・システム2の焦点面がここでもまた第1の反射シールド125の前端部125rと一致する、即ち図6を参照して上で説明したように配置されるようプロジェクション・システム2が構成されていると看做される。
【００４８】
図8ではコリメータ12の上側の壁121及び下側の壁122が示されており、これらの壁の入口開口部にLED 11が概観的に示されている。第2の反射シールド126はコリメータ12の上側の壁121と同じ傾き又は別の傾きにて好ましくは延在し、これによって上側の壁121が同じ方向又は別の方向に連続している。更に、同シールドの前端部126rが焦点面Pとプロジェクション・システム2との間に位置するよう、第2の反射シールド126が焦点面Pを越えてプロジェクション・システム2の方向へと明らかに延在している。中央にあるコリメータ12の第1の反射シールド125の湾曲する前端部125rの軌道が、実質的に下側の壁122の前端部122rに達しているとの事実に起因して、図8においてこの第1の反射シールド125は示されてはいない。
【００４９】
更に図8は、LED 11から出発した典型的な光線lb（点線）を示しており、同光線は光の反射がこの第2の反射シールド126で生じるであろうことを示しており、ターゲット領域においては、コリメータ12の出口開口部の投影の下にある位置から出発したように見える。
【００５０】
これによって、ターゲット領域における配光は（第1の反射シールド125を用いて生成された）鋭いカットオフ端から始まり、当該カットオフ端から下側の方向へと連続する光の強度が多かれ少なかれ漸進的に減衰することを示すであろう。
【００５１】
代替的には、カットオフ端がターゲット領域において所望されない場合、図7による第5の実施例が第1の反射シールド125なしで提供されることもある。この場合、図3乃至5にて示した実施例に関して上で説明したようにコリメータ12が好ましく導かれ、同コリメータの出口開口部が湾曲した焦点面P内に好ましくは連続して配置される。
【００５２】
図9は、車両が右側通行で右側の走行レーンdlを走行するときに、道に対する自動車のヘッドライト・システムの光強度の分布パターンを概観的に示し、対向する車両用の反対向きのレーンoLも同様に示されている。
【００５３】
図6に示す第4の実施例を用いて生成され且つ斯様なパターンが所望されるカットオフ端coEとは別に、このカットオフ端coEに沿っていわゆるキンクKを有することが通常は望ましい。このキンクKにおいてはカットオフ端coEが（運転者から見て）右に向かって上方向に上昇し、この後上昇した位置でキンクKの左にあるカットオフ端coEに対して実質的に平行な状態を維持する。
【００５４】
図10は、カットオフ端coEに沿って斯様なキンクKを生成するために提供された本発明の第6の実施例の光源ユニット1を示す。説明を明快にするために、ここでもプロジェクション・システムは示されていない。
【００５５】
図10において、（コリメータ12及びLED 11を有する）光源ユニットは第1の低い部分laと第2の高い部分lbとを有し、光源ユニットの下側の端部にあるオプションの第1の反射シールド125と共に概観的に示されている。図7による第2の反射シールド126も（必要に応じて）当然この第6の実施例に具備できるが、説明を明快にするためにここでは示されていない。
【００５６】
上記のキンクKを配光パターンのカットオフ端coEに実現するために、第6の実施例はオフセットした端部oEの存在が図2乃至7に示された実施例とは異なる。オフセットした端部oEは光源ユニットla、同lbに沿って設けられており、これによって光源ユニットが第1の低い部分laと第2の高い部分lbとに分割されている。これらの部分la、同lbは平行線に沿って延在し、第2の部分lbはプロジェクション・システム2の光軸Aに対して垂直で、且つ光源ユニットの第1の部分laの延長線に対して垂直な方向に持ち上げられる。オフセットした端部oEの長さ及び傾きは、光の分布パターンにおけるキンクKの所望する長さ及び所望する傾斜、したがってカットオフした端部CoEの右側の、左側と比較したときの所望する持ち上がり高さ（図9参照）がプロジェクション・システムのターゲット領域で得られるような大きさにされる。
【００５７】
もちろん、光源ユニットの第1の部分la及び第2の部分lbが互いに平行で且つ水平方向に延在することが必要なわけではない。図9において、キンクKの右側及び/又は左側にあるカットオフの端部が垂直方向に特定の傾きもつことが所望される場合は、光源ユニットの第1の部分la及び/又は第2の部分lbがこれに応じて垂直方向にも同様に傾けられる。
【００５８】
更に斯様なキンクKは、コリメータ12の線状のアレイ又はマトリクス・アレイが上で説明したようなオフセットした端部oEを具備する場合、図2乃至5に示した実施例を用いて生成されることもできる。
【００５９】
概して、コリメータ12の壁121、壁122、壁123、及び壁124、並びに第1の反射シールド125、及び第2の反射シールド126は、それぞれ平坦な壁及び平坦なシールドであるとして上で開示されている。これは特に製造上の理由で、並びに関連するコリメータ及びシールドを容易に必要な大きさにする点で有利である。しかしながら、例えばコリメータ12の入口開口部で光源又は発光面により照射された光の強度の特定のパターンに対してコリメータ12を最適化するために、及び/又はターゲット領域において特定の最適化された光の強度の分布を実現するために、斯様な壁121、壁122、壁123、及び壁124、並びに/又は反射シールド125、同126の一部あるいは全てが、それぞれ湾曲している壁及び湾曲しているシールドであることも可能である。
【００６０】
更に、光源ユニット1の二つ以上のコリメータ12の代わりに共通のコリメータ、したがって例えば図1、図6、及び図7に示すような好ましい正方形の開口部の代わりに長手方向に延在する矩形の開口部をもつコリメータを使うことができる。
【００６１】
本発明が図面及びこれまでの説明にて詳細に例示され且つ説明されたものの、斯様な例示及び説明は解説用又は典型例であるとみなされ、拘束するものではなく、本発明が開示された実施例に限定されることはない。これまでに説明された本発明の実施例に対するバリエーションが、添付の請求項の範囲により規定された本発明の範囲を逸脱することなく考えられる。
【００６２】
図面、開示物、及び添付の請求項の範囲の学習から、開示された実施例に対するバリエーションが、請求された本発明を実施する際の当業者により理解されることができ且つ遂行されることができる。請求項において、単語「有する」が他のエレメント又はステップを除外することはなく、不定冠詞「a」又は「an」が複数を除外することはない。単一のユニットが、請求項において詳述されている複数の項目の機能を満たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項において再引用されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有効に使われ得ないとは示していない。請求項のいかなる参照符号も本発明の範囲を限定するものとして解釈されてはならない。
【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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【国際調査報告】
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