光源

全ドライバーの50％は、道路前方の視界の悪さにストレスを感じています。[1] この精神的負担は、道路前方を良好に照らし、視界を改善することで解決されます。ナイトビジョンシステムなら最適な光を提供できます。自動車が使用されるようになって以来、HELLAはマイルストーンとなる革新的な技術を提示し、ライティング製品やシステムに対して前向きなアプローチを重ねてきました。当社は、運転快適性と安全性の両方を向上させることに焦点を当てています。さらにHELLAのライティング製品の持つ魅力的なデザインは、自動車メーカー独特の車両デザインを可能にし、そのポジショニング戦略の達成を目指したサポートを提供してきました。ライティング製品各種および個々の製品部門に関する詳細をご参照ください。

^[1] Frost & Sullivan

ハロゲン

車両用ライトとしてのハロゲン光源が、1960年代初頭より使用されるようになって以来、このハロゲン光源は反射システムおよび投影システムと共に主要な照明機能のために使用されています。ハロゲンバルブは、単純なフィラメント電球より寿命が長くより効率的です。各バルブ内部は、通常の電球と同じようにタングステンフィラメントですが、バルブ内部のガスはハロゲン混合物です。この混合物は、高温になり白熱するとフィラメントから昇華する際に、タングステン原子と化合し、これらのタングステンはバルブ自体の内側ではなく、再びフィラメント部に戻り、バルブ内の光放射を妨げることなく、最適な発光を確保します。ハロゲン電球内のフィラメントの温度はより高くなるため、それに応じて光も明るくなります。ハロゲン反射システムに加えて、バイハロゲン投影システムを使用したヘッドライトも車両で使用されています。これらのタイプのライトは、一つの投影モジュールによってハイビーム、ロービームを作動させることができます。可動シャッター（遮光版）を機械的に上下に切り替えることにより、2つの機能を使い分けることができます。シャッターが高い位置にある場合は上部が遮光され、ロービーム用のカットオフラインが適用されます。反対にシャッターが低い位置にある場合は、ハイビームが適用されます。

キセノン

キセノンヘッドライトは命を救います。ドイツの車道を走る全車両にキセノンヘッドライトが搭載されていると仮定した場合、夜間に発生した交通事故件数は、推定50％減少すると見られています。また同じ時間帯での交通事故による死者数は、18％減少すると言われています。[1] これらの利点にもかかわらず、未だにドイツ人の半分以上はキセノンヘッドライトシステムに関する十分な知識を持ち合わせておらず、同様に半分以上の人々は、キセノンヘッドライトの利点を一つも挙げることができないのです。この状況は、このタイプのシステムを搭載している車両所有者の満足度が非常に高い（96％）という事実とは対照を成しています。[2] キセノンヘッドライトは、ガス放電の原理に基づいて光を生成します。キセノンガスを放電させるために必要な高電圧である2万ボルトは、電子バラストによって生成されます。

バイキセノンヘッドライトでは、ロービームおよびハイビーム光は、一つの投影モジュールによって生成され、ヘッドライトの可動シャッターを機械的にロービームとハイビーム間で切替えることにより使い分けられます。その際、光はその色と輝度を維持するため、人間の目には一定した照明として認識されます。ハロゲンロービームに比べて、キセノンロービームは、道路をより明るく、さらに幅広く照らします。ハイビームの照射範囲はさらに拡大し、車道の両端領域がよりはっきりと照らし出されます。キセノンヘッドライトを使用すると、自動または動的に照射方向調節機構（レべリング装置）が作動し、積載状態、ブレーキプロセス、あるいは車両の加速度に影響を受けることなく、常に適切なビーム設定を確保されます。車両の積載状態は、誘導または磁気抵抗センサーによって測定され、ヘッドライトは、サーボモーターを介して調整されます。ダイナミックヘッドライトレべリング機構では、速度計信号を介して車両速度は処理されます。これは、ブレーキや加速プロセスが素早く補正されるということを意味しています。完全なキセノンシステムには、パワー洗浄システムが含まれています。これはヘッドライトのカバーレンズを清潔に保ち、キセノンライトを道路上に向けて照射するため、対向車のドライバーにグレア（眩惑）が生じることはありません。ダイナミックコーナリングライトは、ドライバーにより優れた視認性と広い視野を提供するために2003年に紹介されました。このシステムでは、ライトモジュールがステアリング角に沿って旋回します。高度なヘッドライトシステムの開発における次なるステップは、アダプティブフロントライティングシステム（AFS＝可変配光前照灯）の導入により2005年に訪れました。 VarioXモジュールをベースとして、ヘッドライトの配光は、車両速度とステアリング角に応じて、それぞれの状況に適合されます。その後2009年に、新たな突破口を見出すことができたのです。ヘッドライトシステムは、初めてセンサーとしてのカメラと組み合わされ、このユニットにより車両内部からのデータだけでなく、車両周囲からのデータも使用することができるようになったのです。適応カットオフライン（aCOL）がこの方法で生成された場合は、車両ヘッドライトの光円錐は、他の車両の直前で途切れるように制御されます。今日の最新グレアフリーハイビームシステムはもう一歩先へ進んでおり、他のドライバーの支障となる眩惑を与える可能性のある車道領域は、ハイビーム配光より自動的に遮断されます。

^[1] TÜV study

^[2] PULS study, 2008

LED

自動車用ライティングの分野における画期的な技術革新を代表するLEDヘッドライトは、1990年代初めに中央ハイマウントトップランプなどの形で、初めてLED自動車用照明機能が導入されて以来、LEDテクノロジーの辿って来た急速な発展の頂点を示す製品となっています。

LEDの複雑さに加えて、従来技術に比べてコストがかかるという事実から、LEDヘッドライトは未だにプレミアムセグメント以外ではほとんど採用されていません。 CO₂ 排気量を巡る討論は、政治の場で盛んになり、その結果ビジネスやテクノロジー分野においても、エネルギー効率に優れた照明システムを特に量産車向けの市場に浸透させていくことは重要な課題となっています。 LEDヘッドライトは、環境上の利点だけでなく、日光に類似した色でドライバーの快適性を高めることができるため、多くのドライバーから支持を受ける大きな可能性を秘めています。さらにLEDは、自動車メーカーが自社ブランド独特のイメージを生かしたデザインを創り出すためにも、その自由度の高いスタイリングの可能性を発揮しています。 LEDライトのライト機能は、光を放出させるために電子的に励起される半導体が使用されています。異なる光学モジュールからの個々の部分的配光が特定のパターンに重ね合わせられることによって光配分が行われます。 LEDヘッドライトは、複数のソースから配光された光を合わせることで所望する光配分効果を生成できるように、フリーフォームレンズを介して狙いを定めた光配分となるよう設計されています。これを達成するためには、個々のレンズ要素の良好な温度管理システムが必要となります。電気出力のわずか約10％しか有用な光出力に変換されないため、LEDによって失われた電力は、非常に効果的にLEDチップから消散させ、システム周囲に放電させる必要があります。これまでのところ、市場で入手可能なフルLEDヘッドランプは、LED技術の主なライト機能（ロービームとハイビーム）を備えていました。しかしアダプティブライト機能の開発に見るダイナミックな動きは、将来LEDヘッドライトの分野にも影響を与えることになるでしょう。 HELLAはすでに、AFS機能を備えた初のフルLEDヘッドランプを導入することにより、その応用性を実証しています。この分野での開発は、今後もこの方向で続けられ、将来LEDヘッドライトは、現在キセノンヘッドライトで利用できる機能と同じレベルに達することになるだろうと予想されています。現在のLEDヘッドライト分野におけるもう一つの傾向は、エネルギー消費の最適化に向けた動きです。このいわゆるEcoLEDシステムには、エネルギー節約という観点のみならず、コストの削減という利点も備わっています。 EcoLEDの照明工学的な性能は、今日のハロゲンヘッドライトのそれをすでに上回るものとなっています。

ライティングシステム

最初の光ベースの支援システムの一つは、2003年に導入されたダイナミックコーナリングライト機能でした。このシステムでは、ライトモジュールがステアリング角に沿って旋回し、カーブでの視認性を倍増させます。

ダイナミックコーナリングライトを先進的に開発した結果が、アダプティブフロントライティングシステム（AFS）です。このシステムではステアリング角の他にも、車道を照らす際のパラメータとして、車両速度も使用されます。この車両内部のデータを基にして、市街地、幹線道路、悪天候や高速道路などでの状況に合わせた様々な光配分を生み出すために、VarioXモジュール内のシリンダーが使用されます。

適応カットオフライン（aCOL）の開発は、さらに一歩前進します。ここでは、配光を生成するために車両周囲から収集されたデータも利用されます。カメラが対向車および先行車を検知すると、ステップモーターは、わずかミリ秒でVarioXモジュールのシリンダー方向を要求された位置まで変更します。このようにして、光円錐は常に対向車の直前または先行車の直後で途切れます。

グレアフリーハイビーム機能によって、ドライバーはほぼ常時ハイビームを点灯した状態で走行することができるようになります。カメラが別の車両を検知した場合、ハイビームからの配光は、この領域のみ遮断するように調整します。

現在はできるだけ広い領域を照らし出すために使用されていますが、将来LEDはこれとは反対の機能を実施することができるようになるでしょう。狙いを定めたスポットライト機能は、道路脇で遊ぶ子供達など、特定のタイプの対象物をはっきりと照らし出すことを可能にします。これにより、ドライバーはこれらの潜在的なリスクを前もって認識し、より迅速に対応することができるようになります。

アダプティブフロントライティングシステム（AFS）

ロービームは、部分的光配分の妥協案でしかありません。このため、車両速度とステアリング角に応じて、車道を最良に照らすことのできるダイナミックアダプティブフロントライティングシステムが開発されたのです。これを実現させるためには、光源とレンズの間に旋回可能な円柱状のシリンダーを持つVarioX投影モジュールが必要となります。シリンダーは、輪郭がそれぞれ異なるということと、独自の縦軸周囲で回転させることができるということを特徴としています。ステップモーターはわずかミリ秒でシリンダーを必要な位置まで回転させます。

市街地用ライトは、車両速度が55 km/h以下になると作動し、水平のカットオフラインによって道路上の他の人々の視界眩惑を防ぎます。ワイドライトの配光は、歩道にいる歩行者をより容易に認識することを可能にします。
幹線道路用ライト も、速度55～100 km/hの場合に作動し、従来のロービームと同じように機能します。 VarioX モジュールは、非対称な配光を生成するため、対向車ドライバーへのグレアを回避することができます。カットオフラインが上昇すると、道路左端がよりはっきりと照らされるため、照射範囲が広がります。
高速道路用ライト は、速度100 km/h以上に達すると作動します。配光範囲は、高速走行時の広いカーブ半径に合わせて設計されています。
The AFSのハイビーム は、従来のハイビームのように動作しますが、対向車のドライバーの視界眩惑を回避する対策をとる必要はありません。
アダプティブフロントライティングシステム（AFS）には、ダイナミック コーナリングライト機能があります。ステアリング角に応じてヘッドライトは最大15°まで旋回し、カーブに合わせて進行方向を最適に照射します。
悪天候用ライト は、雨、霧、雪での可視性を高めるため、広範囲に光を分散させます。この機能は、ドライバー自身にグレアが生じることを防ぐために、反射光を最小限に抑制するため、遠距離への照射を削減します。

アダプティブカットオフライン

静的配光を使用したAFSシステムの高度なバージョンは、システムとカメラおよび画像処理機能との統合です。

この方向への最初のステップは、アダプティブカットオフライン（aCOL）です：
フロントガラスに設置されたカメラは対向車や先行車を検知し、それに応じてシステムは光円錐が他の車両に到達する前に途切れるようにヘッドライトを調整します。このロービームの照射範囲は、約65～200メートル（3ルクスライン）まで増加することができます。道路前方に車両がない場合は、システムはハイビームに切り替わるため、常にドライバーに最適な視野を提供することができます。さらにこのシステムは、カメラの視野範囲内で認識される対象物に関する、垂直方向の角度情報を通して道路の形状を把握することができるため、高低差のある丘陵地帯などにおいても照明は改善されます。ヘッドライトの照射範囲の設定は、他の道路利用者が眩しいと感じるグレア評価値に基づいています。これは妨害となるグレアを防ぎ、最大限にロービームの配光を提供します。

垂直方向のカットオフライン

ハイビーム機能の目的は、ドライバーに最大限の可視性および視認性を与えると同時に、他の道路利用者の目を眩ませるグレアを回避するということにあります。しかし特に高速での走行時やカーブの多い道路などでは、これだけでは不十分です。多くのドライバーは、対向車が接近してきた場合に、素早くロービームに切替えられないために、対向車のドライバーにグレアを生じさせてしまうという不安から、ハイビームを使用することがありません。

グレアフリーハイビームは、ドライバーが常時ハイビームを使用しても、他のドライバーの支障となるグレアを最小限に抑えることを可能にします。
このタイプのシステムは、フロントカメラ、高性能ソフトウェア、インテリジェントライティング技術を備えており、他のドライバーを妨害する可能性のある道路領域へのハイビーム配光を自動的に遮断します。これにより夜間のハイビームの使用率が大幅に増加します。
カメラが目を眩ませる危険のある道路利用者を検知した場合、ハイビームはカメラによって検知されたこの道路利用者の周囲への光を自動的に遮断します。しかもこの遮断部分は、この道路利用者の動きを動的に追跡することができるのです。車両の直前領域は、今日のロービームの配光レベルと同じような標準ライトによって常に照射されています。カットオフラインの上の部分にあたる可変領域の明るさは、局所的に調節することができます。一つの可能性として、VarioX®投影モジュール内の回転シリンダー上に、特殊な覆いを取り付けることにより、グレアフリーハイビーム機能を実現する方法があります。 VarioXモジュールの画像処理機能とインテリジェント設定に基づいて、対向車のドライバーにグレアが生じるリスクのある領域は、ハイビーム配光から単に除外されます。しかしそれ以外のハイビーム照射範囲は維持されるため、ドライバーは標準システムと比較すると明らかに広い範囲での視認性を得ることができます。

LED Matrix Beam

The heart of the Matrix LED headlights is the mechanic free glare-free high beam. This allows the driver to travel in his vehicle with a permanent high beam without risk of dazzling oncoming traffic or any preceding vehicles. By means of a camera, oncoming and preceding traffic are detected and then, by the shutting down or dimming of individual LEDs, these vehicles are blanked out of the field of high beam light distribution in real time. The implementation of Matrix technology allows, for the first time, several tunnels to open simultaneously. One example of this is the scenario where several oncoming vehicles are driving one behind the other. While these are “masked out”, the high beam continues to illuminate all the areas between the vehicles and to the right and left of them at full power. As soon as no vehicle is any longer in the driver’s field of vision, the system once again reverts to full high beam lighting. In addition to the specific masking out of other vehicles, the light cone of the Matrix high beam also adapts to the driving situation, for instance in the case of negotiating bends when the dynamic bending light function is required. In such a situation, the intensity of the light cone can be varied on the sides or it can be focused on the middle of the road. Consequently the driver’s visibility at night improves dramatically while, at the same time, the risk of dazzling oncoming traffic is eliminated.

Such a function is technically possible thanks to the splitting up of the high beam into five reflectors, each one having a chip containing 5 LEDs. For the first time ever, the lighting expert, HELLA, has now succeeded in operating every LED on the 5-segment chip separately, whereby a total of 25 LEDs per headlight can be operated on full power or lowered as and when required.