JP2009512980A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

照明装置であり、所定の空間強度分布を持つサイドエミット光源１と、少なくとも１つの光学素子２と、ヒートシンクのような口金３であって、前記口金３において前記光源１が支持される口金３とを有する照明装置であって、前記照明装置を出る光６の個々の特性を得るために、前記照明装置が、前記口金３に様々な光学素子２が取り付け可能であるようにして、形成される照明装置。

Description

本発明は、発光源と、少なくとも１つの光学素子と、ヒートシンクのような口金であって、前記口金において前記発光装置が支持される口金とを有する照明装置に関する。

乗物用アプリケーションを含む様々なアプリケーションにおいて、発光源（ＬＥＤ）、例えばランバーティアン発光体(Lambertian emitters)を含む照明装置を用いることは既知である。ＬＥＤは、それらが白熱光源に比べてより少ない電力しか消費しないという事実、及びそれらの小さなサイズのために、魅力的である。とりわけ光出力の増大に関して、ＬＥＤの潜在的利益が更に明らかになっているので、光源としてのＬＥＤの人気は、継続及び増大すると期待される。

今日、ＬＥＤ信号灯は、通常、幾つかのＬＥＤを利用する。これは、設計者が、様々な光学的なコンセプト及びスタイリングを実現することを可能にする。この記載した解決策の不利な点は、前記解決策が、かなり複雑且つ高価であることにある。さらに、標準化された照明装置が用いられ得ない。単一のＬＥＤを利用する既知の照明装置は、様々な光学的なデザイン及びスタイリングの限られた可能性しか与えない。

従って、改良した空間的放射パターンを供給することにより、より高度な、光学的なデザイン及びスタイリングの機会を与える改良した照明装置を作成する必要がある。

本発明の目的は、上記の不利な点を取り除くことにある。詳細には、本発明の目的は、安価で、小さく、単純な構成を備える照明装置を提供し、それによって、様々な光学的なコンセプトに対する適用可能性が改善され得るようにすることにある。

この目的は、本発明の請求項１によって教示されているような照明装置によって達成される。本発明の装置の有利な実施例は、サブクレームにおいて規定されている。

従って、所定の空間強度分布を持つサイドエミット光源（side emitting light source）、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）と、少なくとも１つの光学素子と、ヒートシンクのような口金であって、前記口金において前記光源が支持される口金とを有する照明装置であって、前記照明装置を出る光の個々の特性を得るために、前記照明装置が、前記口金に様々な光学素子が取り付け可能であるようにして、形成される照明装置が提供される。本発明の利点の１つは、前記ＬＥＤのまわりに配設される空間光学素子を備える照明装置が実現されることにある。これらの前記光学素子により、とりわけ自動車の信号灯に対する、個々の要求に対して調節される様々な空間強度分布が得られ得る。この発明の基本的な利点の１つは、様々な光学素子と共に、標準的な光源を用いることが可能であり、様々なランプの光源としてかなり安価な大量生産モジュールを用いることを可能にすることである。別の実施例においては、前記光学素子は、交換可能でもあり得る。好ましくは、前記光学素子は、フォームフィット(form fit)及び／又は接着接合及び／又は摩擦接続によって前記口金と接続される。本発明の或るあり得る実施例によれば、前記光学素子は、前記発光源の前記口金に、クリック留め具(click fastening)又はねじで固定されることができ、これは、同じ口金装置と一緒に様々な交換可能な光学部品を用いること及び容易な取り付けを可能にする。前記要求に依存して、前記光学素子は、前記空間強度分布を修正するために、前記発光源のまわり及び／又は発光源より上に配置され得る。前記照明装置は、前記ＬＥＤにおいて放散される熱を取り除く好ましくは20K/W未満の低熱抵抗パス及びＬＥＤの電気的接続を供給する適切な基板を有する。（主要な光強度が、順方向に対して大きな角度の下にある）サイドエミット光源は、（主要な強度が順方向にある）ランバーティアン分布から外れた角度分布を持つ光を放射する。

好ましい実施例によれば、前記照明装置は、前記光学素子と前記口金を接続する接続素子を有し得る。前記照明装置は、複数の接続素子を有することができ、前記複数の接続素子は、前記光学素子と一体化され得る。それは、前記光学素子と、前記接続素子とが、一まとまりの素子であることを意味する。前記接続素子は、留め金取り付け(snap-fitting)、摩擦取り付け、ヒート・ステーキング(heat-staking)、接着接合又は超音波溶接を含むが、これらに限定されない様々な取り付け方法によって前記口金に取り付けられ得る。この場合には、前記口金は、前記接続素子の片側が取り付けられる開口部を有し得る。

好ましくは、前記光学素子は、ガラス又は透明なプラスチックで作成されるレンズである。前記レンズは、ダイヤモンド旋盤（即ち、前記レンズが、ダイヤモンドの小片を備える旋盤によって成形される）、射出成形及び鋳造などの多くのよく知られている技術を用いて別個の構成要素として製作され得る。本発明の別のあり得る実施例によれば、前記レンズは、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）及び／又はＰＣ（ポリカーボネート）及び／又はシリコーン及び／又はフルオロカーボン重合体を含む透明な材料で作成され得る。

有利には、前記光は、前記光学素子によって屈折させられ、少なくとも１つの光導体又は反射器の方へ向けられる。好ましくは、前記光学素子は、対称形又は非対称形をしている光が生成される内面及び外面を有し得る。

前記照明装置を出る前記光の個々の特性を作成するために、前記口金に結合される前記光学素子は、様々な形状を有し得る。或る好ましい実施例においては、前記光学素子は、リングプリズムであり、この構成においては、前記サイドエミットＬＥＤの放射物は、下方へ曲げられ、これは、前記口金と結合される平坦な反射器を設計することを可能にする。前記サイドエミット光源の放射光は、前記リングプリズムの内面及び外面において屈折させられる。前記光は、前記プリズムの前記外面において屈折させられて前記リングプリズムを出る。前記放射光の強度は、平坦な反射器を実現するために、又は出る前記光を光導体内へ案内するために、下方へ向けられる。

好ましい実施例においては、前記光学素子は、凹部又は穴を有し、前記凹部又は前記穴の中に、前記光源の少なくとも一部が配置される。前記光学素子は、前記光源を囲むキャップのように形成され得る。前記キャップは、前記光を所定の方向に屈折させる傾斜面を有し得る。他の例においては、前記光学素子の内面及び／又は外面は、フレネルレンズの構造を持つ。有利なことに、前記フレネルレンズ構造は、前記レンズを同心環状区域のセットに分けることによって、従来の光学素子に比べて必要とされる材料の量を低減する。これらの区域の各々のために、標準的なレンズの連続的な面を、同じ曲率の面のセットであって、前記面の間に不連続性を備える面のセットに効果的に刻み、前記光学素子の全厚が、低減される。

或る実施例においては、前記照明装置を出る光の個々の特性を得るために、前記内面が、少なくとも１つの凸状部及び／又は少なくとも１つの凹状部を有することは好ましい。同様に、前記外面は、少なくとも１つの凸状部及び／又は少なくとも１つの凹状部を有し得る。本発明の或る実施例においては、前記光学素子は、前記内面及び前記外面に、複数の小さな凸レンズを有する。各レンズ素子は、前記放射光の一部を受け取り、前記光を光の束(light packs)に分解する。有利には、前記光の束は、例えば星形照明を達成するために光導体内又は反射器へ案内される。好ましくは、前記光学素子及び前記レンズは、同じ素子で作成される。

非対称の光出力を生成するためには、前記内面は、複数の凸レンズ及び凹レンズで形成され得る。前記凸レンズは、前記光を束ねて光の束にし、前記凹レンズは、前記光を可能な限り様々な方向に分散させる。このような光学素子は、自動車産業において、とりわけ、非対称の光の束を放射する回転対称形の反射器のために、利用され得る。

他の例においては、前記照明装置は、反射面を備える光学素子を有し得る。或る変形例においては、前記光学素子は、前記ＬＥＤによって放射される光を反射する鏡である。同様に、前記反射面は、前記光学素子上の層又は薄膜であり得る。反射薄膜は、例えばアルミニウム(Al)及び／又はニッケルクロム(NiCr)を含む高反射性材料で、金属被覆、スパッタなどをされ得る。銀のような他の材料も反射面として適用可能である。一般的に、前記反射面は、前記ＬＥＤより上に取り付けられる。反射コーティングは、前記モジュールの一部であってもよい。前記反射面によって反射された前記放射線は、前記ＬＥＤよりかなり上方の光源から来るように見え、これは、追加の部品として非常に平坦な反射器を設計することを可能にする。

好ましくは、前記照明装置は、色補正のためのフィルタを有し得る。このようなフィルタ、とりわけ、吸収又は干渉のためのフィルタは、前記照明装置を出る前記放射線の色を混ぜ合わせるのに用いられる。有利には、前記フィルタは、前記光学素子の表面に配置される。別の実施例によれば、前記照明装置は、ＬＥＤチップにおいて生成される熱を取り除くために低熱抵抗又はパスを介してＬＥＤチップに接続されるヒートシンク又はヒートフィンを有する。更に、前記照明装置は、抵抗器、定電流源及び例えばマルチレベルＰＷＭドライバを有する内部電子ドライバと接続されてもよい。前記照明装置は、防水装置を得るために、封止装置を備える外部ハウジングによって覆われ得る。

好ましい本発明は、照明装置のための光学素子であって、前記照明装置が、所定の空間強度分布を持つサイドエミット光源と、ヒートシンクのような口金であって、前記口金において前記光源が支持される口金とを有し、前記光学素子が、前記光源のまわり及び／若しくは前記光源より上に配置可能であり、前記光学素子が、リングプリズム若しくはキャップであり、且つ／又は前記光学素子が、少なくとも１つの凸状部及び／若しくは少なくとも１つの凹状部を備える少なくとも１つの屈折面を有する光学素子に関する。本発明の光学素子の有利な実施例は、サブクレームにおいて規定されている。好ましくは、接続素子が、前記光学素子と前記口金を接続する。他の例においては、前記光学素子は、別の物体、例えば反射器に取り付けられる。それは、前記光学素子は、直接的には、前記口金と接続されないことを意味する。

本発明の装置は、様々なシステム、中でも、自動車用システム、家庭用照明システム、この場所のためのバックライトシステム、アンビエント照明システム又は店舗用照明システムであるシステムにおいて用いられ得る。特に、本発明は、主に、全ての種類の自動車用信号灯（停止灯、尾灯、方向指示器、フォグランプ、日中走行用ライトなど）に向いているが、自動車用照明システム、及び懐中電灯、オフィス照明、建築照明、家庭用照明又は店舗用照明のような一般照明システムのための全ての種類のランプにおいて用いられ得る。

上記の構成要素、特許請求の範囲に記載されている構成要素、及び記載されている実施例において本発明に従って用いられる構成要素は、関連分野において既知の選択基準が制限なしに適用され得るように、それらの大きさ、形状、材料選択及び技術的概念について何ら特別な例外を受けない。

本発明の対象の更なる詳細、特徴及び利点は、例示的に、前記照明装置の様々な好ましい実施例を示している各々の図の以下の説明及びサブクレームにおいて開示されている。

図１は、サイドエミットＬＥＤパッケージ１と、ＬＥＤモジュール口金３と、プリズム２として働く光学素子２とを備える照明装置の例を図示している。プリズム２は、接続素子４によってＬＥＤモジュール口金３に結合される。ＬＥＤ１は、ＬＥＤチップ（図示せず）を備える従来のサイドエミッタ(side emitter)である。しかしながら、本発明は、現在既知の又は将来の、いかなるＬＥＤ構成又はパッケージの装置と一緒にも、用いられ得ることははっきりと理解されねばならない。ＬＥＤ１は、バッテリ（図示せず）又は他の従来の供給源によって電力を供給される従来の駆動回路（図示せず）に電線又は導電性リード線（図示せず）を介して接続される。ヒートシンクのような口金３は、ＬＥＤ１のための熱管理及び位置アライメントを供給する。ＬＥＤと結合される口金３は、明示的には示されていない冷却フィンを有する。ヒートシンク３は、熱伝導性材料、一般的には金属で構成される。

透明なプラスチック又はガラスから成る光学素子２は、ＬＥＤ１のまわりにリングプリズムのように形成される。図示されていない別の実施例においては、リングプリズム２は、上下逆さまにされることができ、異なる光出力特性を得る。接続素子４は、例えばクリック留め具によって、ヒートシンク３と接続される。それは、接続素子４が、光学素子２の反対側において、口金３の開口部５内へ延在することを意味する。利点の１つは、装置の口金３と結合されるＬＥＤパッケージ１に光学素子２が容易に取り付けられ得ることにある。この構成においては、サイドエミットＬＥＤ１の放射物は、下方へ曲げられ、これは、より平坦な反射器を設計することを可能にする。図１に示されているように、光６は、光学素子２に向かう方向にＬＥＤ１を出る。光６は、リングプリズム２の内面９及び外面１０において屈折させられ、それによって、出る放射線６は、照明装置と接続される反射器７の方へ曲げられる。最終的には、放射線６は、反射器７によって前方へ反射される。

図２は、図１に記載の光学素子２及び口金３を備えるＬＥＤ１であって、それによって、光６がリングプリズム２を水平に出るＬＥＤ１を図示している。光６は、ＰＣ又はＰＭＭＡを含むが、これらに限定されない透光性材料で作成され得る光導体８の方へ向けられる。光導体８は、一定の厚さのものであってもよく、又はテーパーが付いていてもよい。光の側方放射(side emission)は、１乃至１０ｍｍの最適範囲内の厚さを持つ薄い光導体８の効率的な照明を可能にする。

図３は、ＬＥＤ１と、口金３と、キャップのように形成される光学素子２とを備える照明装置を図示している。光学素子２は凹部１１を有し、凹部１１内にＬＥＤ１が配置される。円筒形をしている内面９を持つ凹部１１が設計される。更に、光学素子２は、傾斜している又はかなりテーパーが付いている外面１０を有する。この実施例においては、ＬＥＤ１は、キャップ２によって保護される。照明プロセス中、ＬＥＤ１の放射光６は、内面９及び外面１０において屈折させられ、水平である光出力又は下方へ曲げられる光出力が達成される。

図４は、中央に、凹部１１を備え、凹部１１内にＬＥＤ１が配置される光学素子２を示している。２つの凹状部及び２つの凸状部を有する内面９を備える凹部１１が設計される。外面１０は、円筒形をしている。内面９の凸状部は、光を束ねて光の束にし、凹状部は、可能な限り様々な方向に光を分散させる。従って、回転対称形の反射器又は光導体を用いても、図示されている光学素子２によって、非対称光出力が達成され得る。

図５は、６個の光導体８を有する照明装置の他の実施例を記載している。この構成においては、光８は、或る特定の方向に案内され得る。従って、対称形の星形の照明が得られ得る。光学素子２は、複数の凸面部から成る内面９を持つリングの形をしており、前記凸面部は、レンズの役割を果たす。更に、外面１０は、複数の凸面部を有する。内面９は、凹部１１の一部であり、凹部１１内にＬＥＤ１が配置される。照明プロセス中、光６は、放射光６が、束ねられて、前記光導体８の方へ向けられた６つの光の束にされるようにして、内面９及び外面１０の凸面部において屈折させられる。

図６及び図７は、サイドエミットＬＥＤ１と、キャップのような形をしている光学素子２と、ヒートシンクのような口金３であって、前記口金３においてＬＥＤ１が支持される口金３とを備える照明装置を示している。光学素子２は、接続素子４によって口金３に取り付けられ、接続素子４は、口金３の開口部５内へ延在する。この実施例においては、ＬＥＤ１は、キャップ２の凹部１１内に配置され、６個の凸面部を有する内面９を備える凹部１１が設計される。外面１０は、円筒形をしている。

図示されている実施例の光学素子２は、全て、図１に明示的に記載されている口金３に取り付けられている。勿論、光学素子２が、口金の近くに配置されている別の物体に取り付けられることが出来ることはあり得る。ファセット又は光導体のアームの示されている個数は、例でしかなく、本発明は、これらの個数には限定されず、他の個数もあり得る。

モジュールの一部ではない反射器内に配置される、発光源、光学素子及び口金を備える照明装置の側面図を示す。 光導体内に配置される、発光源、口金及び光学素子を備える別の照明装置の側面図を示す。 光学素子としてキャップを備える別の照明装置の側面図を図示する。 光学素子の他の実施例の上面図を示す。 照明装置の他のあり得る実施例であって、光が、互いに対して星形に配置された光導体へ向けられる実施例の上面図を示す。 光学素子としてキャップを備える照明装置の他の変形例の側面図を示す。 図６に記載の照明装置の上面図を示す。

符号の説明

１：発光源
２：光学素子
３：口金
４：接続素子
５：開口部
６：光、放射線
８：光導体
９：内面
１０：外面
１１：凹部

Claims (13)

1. 照明装置であり、所定の空間強度分布を持つサイドエミット光源と、少なくとも１つの光学素子と、ヒートシンクのような口金であって、前記口金において前記光源が支持される口金とを有する照明装置であって、前記照明装置を出る光の個々の特性を得るために、前記照明装置が、前記口金に様々な光学素子が取り付け可能であるようにして、形成される照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置であって、前記光を屈折させる前記光学素子が、前記光源のまわり及び／又は前記光源より上に配置されることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１又は２に記載の照明装置であって、接続素子が、前記光学素子と前記口金を接続することを特徴とする照明装置。
4. 請求項３に記載の照明装置であって、前記接続素子が、前記光学素子と一体化されることを特徴とする照明装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明装置であって、前記口金が開口部を有し、前記接続素子の片側が前記開口部内に取り付けられることを特徴とする照明装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明装置であって、前記光学素子が凹部を有し、前記光源の少なくとも一部が前記凹部内に配置されることを特徴とする照明装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明装置であって、前記光学素子がリングプリズム又はキャップであることを特徴とする照明装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明装置であって、前記光が、前記光学素子によって屈折させられ、少なくとも１つの光導体の方へ向けられることを特徴とする照明装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明装置であって、前記光学素子が、対称形又は非対称形をしている前記照明装置を出る前記光が生成される内面及び外面を有することを特徴とする照明装置。
10. 請求項９に記載の照明装置であって、前記キャップの前記外面は、テーパーが付いていることを特徴とする照明装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の照明装置であって、前記内面及び／又は前記外面が、フレネルレンズの構造を有することを特徴とする照明装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の照明装置であって、前記内面が、少なくとも１つの凸状部及び／若しくは少なくとも１つの凹状部を有し、且つ／又は前記外面が、少なくとも１つの凸状部及び／若しくは少なくとも１つの凹状部を有することを特徴とする照明装置。
13. 照明装置のための光学素子であって、前記照明装置が、所定の空間強度分布を持つサイドエミット光源と、ヒートシンクのような口金であって、前記口金において前記光源が支持される口金とを有し、前記光学素子が、前記光源のまわり及び／若しくは前記光源より上に配置可能であり、前記光学素子が、リングプリズム若しくはキャップであり、且つ／又は前記光学素子が、少なくとも１つの凸状部及び／若しくは少なくとも１つの凹状部を備える少なくとも１つの屈折面を有する光学素子。

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