JP2003008068A - 発光ダイオードレンズ - Google Patents

発光ダイオードレンズ

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JP2003008068A JP2002130401A JP2002130401A JP2003008068A JP 2003008068 A JP2003008068 A JP 2003008068A JP 2002130401 A JP2002130401 A JP 2002130401A JP 2002130401 A JP2002130401 A JP 2002130401A JP 2003008068 A JP2003008068 A JP 2003008068A
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エス ウェスト ロバート
Gary D Sasser
ディー サッサー ゲイリー
James W Stewart
ダブリュー ステュワート ジェイムス
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 奥行きが浅い反射体および薄い光ガイドに対
して効率的に結合するＬＥＤパッケージが必要とされて
いる。 【解決手段】 発光ダイオードパッケージに搭載された
レンズは、該レンズから発せられた光の大部分が該発光
ダイオードパッケージのパッケージ軸にほぼ垂直となる
ように、該レンズ内の光を内部で導き直す。一実施形態
では、発光ダイオードパッケージにより発せられた光
は、該レンズの鋸歯状部により屈折され、該レンズの全
内部反射により反射される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大まかにいえば発
光デバイスに関し、特に側面発光する発光ダイオード
（ＬＥＤ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１Ａは、従来のＬＥＤパッケージ１０
を示す。ＬＥＤパッケージ１０は、周知なタイプの半球
状のレンズ１２を有する。パッケージ１０は、また、Ｌ
ＥＤチップ（図示せず）が存在する反射体のカップ（図
示せず）を有することができ、この反射体のカップは、
ＬＥＤの底面および側面から発せられた光を観測者の方
へ反射させる。別のパッケージでは、その他のタイプの
反射体が、ＬＥＤチップが発した光を特定の方向に反射
させる。
【０００３】レンズ１２は、ほぼＬＥＤパッケージ１０
のパッケージ縦軸１６に沿って照射領域１４を形成す
る。半球状レンズ１２を用いてＬＥＤパッケージ１０か
ら発せられた光の大部分は、ＬＥＤパッケージ１０から
離れるように上方に発せられ、ほんのわずかな部分のみ
がＬＥＤパッケージ１０の側面から発せられる。
【０００４】図１Ｂは、パッケージ縦軸２６を有する既
知の発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ３０を示す。
ＬＥＤパッケージ３０は、ＬＥＤチップ３８と、平坦か
つ垂直な側壁３５を有するレンズ３２と、じょうご形状
の上面３７と、を含む。光がパッケージ３０を移動する
２つの主要なパスがある。第１の光パスＰ１は、望まし
くはチップ３８から発せられた光であり、全内部反射
（ＴＩＲ）によって光を縦軸に対してほぼ９０度の角度
で側壁３５を通って出射させる表面３７にまで移動す
る。第２の光パスＰ２は、全内部反射を発生させる角度
でチップ３８から側壁３５の方へ発せられる光、また
は、縦軸に垂直に近くない角度で光をパッケージ３５か
ら出射させる側壁３５からの反射である。このパスは、
好ましいものではなく、側面から抽出される光の効率を
制限する。
【０００５】図２は、屈折光ガイド２０の一端に沿って
結合された図１の従来のＬＥＤパッケージ１０を示す。
ＬＥＤパッケージ１０は、光ガイド２０の端において該
光ガイド２０の幅方向に沿って配置されている。ＬＥＤ
パッケージ１０により発せられた光線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３
は、光ガイド２０の長さ方向に沿って伝播する。図３
は、図２の光ガイド２０の幅方向に沿って配置された複
数の従来のＬＥＤパッケージ１０を示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】これら従来のＬＥＤ／
光ガイドを結合させたものは、光ガイドを照射するため
に多数のＬＥＤパッケージ１０を必要とする結果、比較
的小さな受光角に起因して結合効率が低くなってしまう
ので、効率的ではない。光ガイド２０を十分に照射する
には、これら従来のＬＥＤパッケージ１０を該光ガイド
２０の一面の長さ全体に沿って配置しなければならな
い。奥行きが浅い反射体および薄い光ガイドに対して効
率的に結合するＬＥＤパッケージが必要とされている。
これらの２次的な光学要素に対して比較的大きな照射領
域を持たせることを可能とするＬＥＤパッケージもまた
必要とされている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】側面発光を有する発光デ
バイスによれば、光ガイドおよび反射器に対して、照射
領域を大きくした非常に薄い断面を持たせることができ
る。
【０００８】本発明の一実施形態によれば、レンズは本
体を含む。該本体は、さらに、該本体の長さ方向に沿っ
て延びる中心軸と、光源に接続するための第１面と、を
含む。また、上記光源から発せられた光を屈折させる鋸
歯状レンズ部があり、該鋸歯状レンズ部から発せられる
光の大部分は、上記本体の上記中心軸に概して垂直とな
る。加えて、上記鋸歯状レンズ部に接続されるじょうご
形状レンズ部があり、該じょうご形状レンズ部は、この
じょうご形状レンズ部から発せられる光の大部分が上記
本体の上記中心軸に概して垂直となるように、上記光源
から発せられた光を反射させる。
【０００９】本発明の別の実施形態によれば、光源に取
付可能なレンズカップは、本体を含む。該本体は、さら
に、該本体の長さ方向に沿って延びる中心軸と、光源に
接続するための第１面と、を含む。上記光源から発せら
れた光を屈折させる鋸歯状レンズ部があり、該鋸歯状レ
ンズ部から発せられた光の大部分は、上記本体の上記中
心軸に概して垂直となる。加えて、上記鋸歯状レンズ部
に接続されるじょうご形状レンズ部があり、該じょうご
形状レンズ部は、このじょうご形状レンズ部から発せら
れる光の大部分が上記本体の上記中心軸に概して垂直と
なるように、上記光源から発せられた光を反射させる。
さらには、上記レンズを上記光源に結合するための取付
手段があり、該取付手段は、上記鋸歯状レンズ部に結合
される。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、添付図面とともに以下
の詳細な説明を考慮して、十分に理解されよう。
【００１１】各図における同一の参照符号は、類似した
または同一の要素を示す。 本発明は、添付図面ととも
に以下の詳細な説明を考慮して、十分に理解されよう。
【００１２】各図における同一の参照符号は、類似した
または同一の要素を示す。図４は、本発明の一実施形態
にかかる側面発光ＬＥＤパッケージ４０の一例を示す。
ＬＥＤパッケージ４０は、パッケージ縦軸４３と、ＬＥ
Ｄパッケージベース４２と、レンズ４４と、を含む。レ
ンズ４４は、ＬＥＤパッケージベース４２に結合されて
いる。パッケージ縦軸４３は、ＬＥＤパッケージベース
４２およびレンズ４４の中央を通過する。図５Ａに示す
ように、ＬＥＤパッケージベース４２の表面は、光を発
生させるＬＥＤチップ５２（発光ｐｎ接合を有する半導
体チップ）を支持する。ＬＥＤチップ５２については、
反転させた角錐（図示）、立方体、矩形体または半球体
をこれらに限定されずに含む任意数の形状のうちの１つ
とすることができる。ＬＥＤチップ５２は、反射材料に
接触しうる、または、反射材料で覆われうる底面を含
む。ＬＥＤチップ５２は、すべての側面から発光するこ
とができるが、ベース４２は、発せられた光をパッケー
ジの縦軸に沿ってレンズ４４に向かうよう上方に反射さ
せる。このようなパッケージは、従来方式のものであ
り、チップ５２がパッケージベース４２の表面に存在す
る放射面反射体（parabolic reflector）を含むことが
できる。このようなパッケージの１つが、本代理人に委
任された米国特許第４,９２０,４０４号に示されてお
り、この特許は、引用により本明細書に含められる。
【００１３】レンズ４４は、ダイヤモンド旋削（すなわ
ち、このレンズはダイヤモンドビットを有する旋盤によ
り形成される）、射出成形および鋳造のような多数の周
知な技術を用いて、個別の部品として製造されうる。レ
ンズ４４は、環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）、リメ
タクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）、ＰＣ／ＰＭＭＡおよびポリエーテルイミド（ＰＥ
Ｉ）をこれらに限定されず含む透明材料により形成され
る。レンズ４４は、１.４５〜１.６の範囲の屈折率
（ｎ）、好ましくは１.５３を含むが、用いられる材料
に基づいてより高いまたはより低い屈折率を有すること
ができる。あるいは、射出成形（例えば挿入成形（inse
rt molding））および鋳造に限定されずにこれらを含む
様々な技術により、ＬＥＤパッケージベース４２および
レンズチップ５２の上に、レンズ４４を形成することが
できる。
【００１４】レンズ４４とＬＥＤチップ５２との間に
は、容積（volume）５４が存在する。容積５４は、ＬＥ
Ｄ５２の汚染を防ぐためにシリコーンを用いてされ密閉
される。また、容積５４は、真空状態とされるか、空気
もしくはその他の気体を包含するか、または、樹脂、シ
リコーン、エポキシ、水、もしくは、容積５４を充填す
るべく注入することが可能な１.４〜１.６の範囲の屈折
率を有する任意の材料に限定されずこれらを含む光学的
に透明な樹脂材料により充填されうる。材料を内部に含
んだ容積５４は、可視光スペクトルのすべてまたは一部
のみが透過できるようにするために、フィルタとして作
用するように着色されうる。シリコーンを用いるのであ
れば、このシリコンを硬質（hard）または軟質（soft）
とすることができる。フィルタとして作用するようにレ
ンズ４４をも着色することができる。
【００１５】レンズ４４は、鋸歯状の屈折部５６と、全
内部反射（ＴＩＲ）じょうご部５８と、を含む。鋸歯状
部５６は、光がパッケージ縦軸４３に対してできるだけ
９０度に近い角度でレンズ４４から出射するように、光
を屈折させ曲げるようにデザインされる。鋸歯状部５６
における鋸歯状すなわち屈折表面５９は、完全光透過性
となっている。所定長さを有する鋸歯状部内には、任意
数の鋸歯状の歯を用いることができる。好ましくは、少
なくとも１つの鋸歯状の歯が存在する。レンズ４４は、
単一の部品として形成されうるし、あるいは、互いに結
合された個別の部品として形成されうる。
【００１６】じょうご部５８は、全内部反射（ＴＩＲ）
表面としてデザインされる。このＴＩＲ表面は、光がＬ
ＥＤパッケージ４０のパッケージ縦軸４３に対してでき
るだけ９０度に近い角度でレンズ４４から出射するよう
に光を反射させる。ＬＥＤチップ５２から発せられる光
のほぼ３３％が、レンズ４４のじょうご状部５８のＴＩ
Ｒ表面により反射させられる。光がこのＴＩＲ表面を透
過するのを防ぐために、金属化層（例えばアルミニウ
ム）をじょうご部５８の上面に配置することができる。
紫外線の存在によりＰＣが劣化した際にレンズの劣化を
防止するために、じょうご部５８の上面にコーティング
またはフィルム（例えばＵＶ抑制体）を設けることがで
きる。
【００１７】レンズ４４とＬＥＤパッケージベース４２
との間の界面については、室温加硫（Room Temperature
Vulcanizing; RTV）またはこれと同等なもののよう
な、任意の周知のシーラント（sealant）を用いて密封
することができる。
【００１８】図５Ｂは、レンズ４４をＬＥＤパッケージ
ベース４２のハウジング４６に結合させる別の様子の断
面図を示す。明確化のために、ＬＥＤチップ５２と、ベ
ース４２のその他の特徴とが図示されていない。スナッ
プばめ（snap fitting）、摩擦ばめ、熱かしめ（heat s
taking）、接着結合および超音波溶接（ultra-sonicwel
ding）に限定されずこれらを含む様々な取付方法によ
り、レンズ４４をＬＥＤパッケージベース４２に取り付
けることができる。図５Ｂに示されたレンズ４４の特徴
は、個別の部品として形成されたレンズか、または、Ｌ
ＥＤパッケージベース４２の上にカプセル化されたレン
ズのいずれかに適用される。図５Ｃは、図５Ｂのレンズ
／ハウジングのクローズアップを示す。表面Ｓは、表面
Ｒにスナップばめしうる。表面Ｓは、表面Ｒに密着して
摩擦ばめしうる。表面Ｔは、プラスチック溶接（plasti
c welding）、音波溶接（sonic welding）、線形溶接
（linear welding）を含む限定のない様々な方法を用い
て、表面Ｔを表面Ｕに溶接することができる。密閉（se
aling）または結合（bonding）には、レンズ４４の表面
Ｃおよびまたは表面Ｔがハウジング４６の表面Ｒおよび
または表面Ｕに密閉されるように、様々な組み合わせが
考えられる。
【００１９】図５Ｄは、半球状レンズ１２を用いて従来
のＬＥＤパッケージ１０に結合するレンズキャップ５５
の断面図を示す。レンズキャップ５５は、光学的接着剤
（optical adhesive）により、ＬＥＤパッケージ１０の
レンズ１２に取り付けられうる。レンズキャップ５５
は、上述したまたは後述するように、レンズ４４の全内
部反射（ＴＩＲ）部５６、５８と同一およびまたは類似
の方法で動作する同一およびまたは類似の特徴を備え
た、鋸歯状部５６および屈折じょうご部５８を含む。
【００２０】図５Ｅ、図５Ｆおよび図５Ｇは、上記レン
ズの上面における様々な曲率を有するレンズを通過する
光線のトレースを示す。図５Ｅ〜図５Ｇに示された特徴
は、射出成形された、鋳造されたまたはその他の方法で
形成されたレンズに適用される。ＬＥＤチップ５２（図
示せず。ダイ焦点Ｆから発せられた光が示されている）
から発せられた光のほぼ３３％は、ＴＩＲ表面Ｉにより
反射させられる。図５Ｅは、表面Ｉが、ＴＩＲについて
の臨界角より大きな角度を維持しつつも光をパッケージ
縦軸５３に対して概して９０度の角度でレンズから出射
させる曲線により定められる、曲がったじょうご形状部
５８を示す。図５Ｆは、表面Ｉが曲げられて２つの線状
部となっている曲線じょうご形状部５８を示しており、
２つの線状部のそれぞれは、ＴＩＲについての臨界角よ
り大きな角度を維持しつつも光を上記パッケージ縦軸に
対して概して９０度の角度でパッケージから出射させ
る。図５Ｇは、表面Ｉが、ＴＩＲについての臨界角より
大きな角度の直線により定められつつも光を上記パッケ
ージ縦軸に対して概して９０度の角度でパッケージから
出射させる、線状じょうご形状部５８を示す。
【００２１】図５Ｅ〜図５Ｇでは、表面Ｈは、表面Ｉと
ともに作用して、パッケージ縦軸５３に対して垂直に光
を発する。上記ダイに関して表面Ｉにより定められる角
度は、概して８０度である。表面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄおよび
Ｅは、入射する光線が、屈折してパッケージ縦軸５３に
対してほぼ９０度でレンズから出射するような、表面法
線（surface normals）を有する。表面Ｆ、ＧおよびＨ
は、これらの表面を直接透過する光の量を最小とするた
めに、直接入射する光線に対してほぼ平行となってい
る。直線Ｎの下にある表面は、パッケージからの光を屈
折させる。直線Ｍより上にある表面は、ＴＩＲと屈折と
の組み合わせにより、光をレンズから出射させるように
導く。直線ＭおよびＮは、側面発光を最適化しかつ縦軸
方向への発光を最小とするために、互いに近接する必要
がある。図５Ｅ〜図５Ｇは、２つの範囲、すなわち、パ
ッケージ縦軸５３からほぼ４５度以上の角度で屈折させ
る範囲と、パッケージ縦軸５３からほぼ４５度までの角
度で全内部反射／屈折をさせる範囲と、を示す。例え
ば、図５Ｅ〜図５Ｇでは、ほぼ４０度の全内部反射／屈
折をさせる範囲が示されている。２つの範囲間における
界面は、パッケージ縦軸５３からほぼ４５度となってい
る。直線Ｍと直線Ｎとの間のよりＸは、レンズからの光
を側面から抽出することを最適化するために、最小値に
保たれている。直線Ｍを直線Ｎと等しく（すなわちＸ＝
０）することができる。
【００２２】図６は、図４のＬＥＤパッケージからの光
の発生の断面を示す。ＬＥＤパッケージ４０のレンズ４
４は、ＬＥＤパッケージ４０のパッケージ縦軸６６に概
して垂直な放射パターン６２を形成する。図６では、こ
の放射パターン６２は、ＬＥＤパッケージ軸６６にほぼ
垂直となっており、相対光強度および分布を示してい
る。照射領域６２は、ＬＥＤパッケージ４０を囲んでお
り、概して円板またはドーナツ形状となっている。光学
平面６４に対してほぼ平行にレンズ４４から光が発せら
れている。
【００２３】側面発光は、図７に示すように、単一ＬＥ
Ｄパッケージ４０にあっても、多数の光ガイド７２を照
射することを可能としている。例えば、図７Ａは、互い
の間に少なくとも１つのＬＥＤパッケージ４０のための
スペースを隔てて、ほぼ端と端とを対向させて配置され
た２つの平面光ガイドを示す。ＬＥＤパッケージ４０か
らの光の側面発光によって、光は各光ガイド７２に入射
することができる。ＬＥＤパッケージ４０を光ガイド７
２の本体に挿入することもできる。様々な形状の光ガイ
ドを用いることができる。光ガイドの長さ方向に沿った
側面については、平坦とすることもでき、または、傾斜
を付けることもできる。例えば、単一側面発光ＬＥＤパ
ッケージ４０を、円板形状の光ガイド（図示せず）の中
央に配置することもできる。ＬＥＤパッケージ４０の側
面から３６０度の方向に（すなわち、ＬＥＤパッケージ
４０の中央から全方向に対して）光が発せられれば、光
は、光ガイド全体（図示せず）を通って屈折および反射
させられる。
【００２４】光ガイドについては、ＰＣまたはＰＭＭＡ
に限定されずこれらを含む光学的に透過性の材料により
形成することができる。光ガイドについては、均一な厚
さとすることもでき、または、傾斜を付けることもでき
る。側面発光によって、２〜８ｍｍの最適な範囲の厚さ
を有する薄い光ガイドの照射を効果的とすることができ
る。図７Ｂは、レンズ４４の高さより大きな５.０ｍｍ
の厚さを有する薄い光ガイドの一例を示す。光ガイド７
３の厚さがレンズ４４の高さより大きいので、ＬＥＤパ
ッケージ４０との結合を可能とすべく、光ガイド７３に
めくら穴（blind hole）９４を用いることができる。図
７Ｂ、図７Ｃおよび図７Ｄにおけるレンズ４４の寸法
は、レンズ４４の焦点Ｆから測定される。図７Ｃは、
４.５ｍｍの厚さを有し、レンズ４４の高さと等しい光
ガイド７５の一例を示す。光ガイド７５の厚さがレンズ
４４の高さと等しいので、ＬＥＤパッケージ４０との結
合を可能とすべく、光ガイド７５に貫通穴９６を用いる
ことができる。図７Ｄは、図４のＬＥＤからレンズ４４
の高さより薄い光ガイドへの側面発光を示す。光ガイド
７７の厚さは、レンズ４４の高さより小さいので、ＬＥ
Ｄパッケージ４０との結合を可能とするためには、光ガ
イド７７に貫通穴９６を用いなければならない。光ガイ
ド７７がレンズ４４の高さより薄くても、ＬＥＤチップ
５２から発せられた光の大部分がレンズ４４の側面より
発せられるので、ＬＥＤチップ５２から発せられた光の
大部分は、依然として光ガイド７７に導かれるであろ
う。レンズ４４から発せられた光の大部分は、該レンズ
の中央上部に配置された光ガイド７７の方向に向けられ
る。例えば、レンズ４４の上面近くの側面から発せられ
た光は、わずかに下方向に向けられるであろうし、レン
ズ４４の底面近くの側面から発せられた光は、わずかに
上方向に向けられるであろう。光ガイド７７に導かれる
光の部分は、レンズ４４に関する光ガイド７７の厚さが
小さくなるにつれて、減少する。光ガイド７７について
は、平坦、矩形、球形、正方形または傾斜が付された形
状を含む、限定のない任意の形状とすることができる。
【００２５】図８は、平坦な光ガイド８２の端部の斜視
図を示す。側面発光ＬＥＤパッケージ４０は、ＬＥＤパ
ッケージ４０を光ガイド８２の内部に配置することを可
能としている。光ガイド８２の本体には１つ以上の穴８
６が形成されており、対応する数のＬＥＤアセンブリが
穴８６内に配置される。穴８６は、光ガイド８２におい
て、該光ガイド８２の厚さを貫通する深さに限定されず
この深さを含む、所望の深さにまで形成されている。Ｌ
ＥＤパッケージ４０のレンズ４４は、光ガイド８２に接
触しなくてもよい。反射コーティングまたはフィルム８
４を光ガイド８２の端のうち少なくとも１つの端に配置
して、光ガイド８２の内部照度を増加させることができ
る。
【００２６】図９Ａは、平坦な光ガイド８２のめくら穴
９４に設けられた側面発光ＬＥＤパッケージ４０を示
す。めくら穴９４の上部表面９１は、平坦な光ガイド８
２の上部表面とほぼ平行となっている。同様の結合効率
を有するより薄い光ガイドパッケージを可能とするため
に、めくら穴９４の上部表面９１を、光を反射させる反
射コーティングまたはフィルムで覆うことができる。
【００２７】図９Ｂは、平坦な光ガイド８２のじょうご
形状めくら穴９８に設けられた側面発光ＬＥＤパッケー
ジ４０を示す。じょうご形状めくら穴９８の上部表面９
３は、ＬＥＤパッケージ４０におけるレンズ４４のじょ
うご形状部５８とほぼ平行となっている。同様の結合効
率を有するより薄い光ガイドパッケージを可能とするた
めに、めくら穴９８の上部表面９３を、光を反射させる
ようにコーティングすることができる。めくら穴は、Ｌ
ＥＤから発せられた光を光ガイドに再度導くことを助け
るべく、平坦、じょうごまたは曲がった面を有すること
ができる。
【００２８】図９Ｃは、平坦な光ガイド８２のＶ形状の
めくら穴９７に設けられた側面発光ダイオード４０を示
す。めくら穴９７のＶ形状の上面９９は、ＬＥＤパッケ
ージ４０におけるレンズ４４のじょうご形状部５８とほ
ぼ平行となっている。上記めくら穴は、ＬＥＤから発せ
られた光を光ガイドに再度導くことを助けるべく、平
坦、じょうごまたは曲がった面を有する。同様な結合効
率を有するより薄い光ガイドパッケージを可能とするた
めに、めくら穴９７の上部表面９９を、光を反射させる
ようにコーティングすることができる。
【００２９】図１０は、平坦な光ガイド８２の貫通穴９
６に設けられた側面発光ＬＥＤパッケージ４０を示す。
貫通穴９６によって、ＬＥＤパッケージ４０を光ガイド
８２とほぼ垂直となるように設けることが可能となる。
【００３０】図１１は、従来のＬＥＤ／反射器の配置を
示す。半球体１２を有するＬＥＤパッケージ１０を奥行
きが深い（deep）反射器９２と組み合わせて用いること
が知られている。反射器９２の空隙が奥行きが深い形状
となっていることにより、ＬＥＤパッケージ１０の半球
体レンズ１２から発せられた光はコリメートされる。こ
の奥行きが深い反射器の空隙は、光を制御するのに必要
とされている。
【００３１】図１２に示すように、従来のＬＥＤパッケ
ージ１０より幅広い領域にわたって光を発するように、
奥行きが浅く（shallow）面積の大きな反射器１０２
を、側面発光ＬＥＤパッケージ４０と組み合わせて用い
ることができる。レンズのパッケージ縦軸１１６は、反
射器１０２の放射軸１２２とほぼ平行となっている。側
面発光によって、反射器１０２の側壁は、従来の反射器
９２（図１１）と比べて、その奥行きが浅くなってい
る。光は、レンズ１４４からＬＥＤパッケージ４０のパ
ッケージ縦軸１１６に概して垂直に発せられる。側面発
光ＬＥＤパッケージ４０によれば、従来のＬＥＤに比べ
て奥行きが浅く面積が大きい反射器を用いて、非常に高
い収集効率（collection efficiencies）を実現するこ
とができる。奥行きが浅い反射器１０２は、発せられた
光を、従来のＬＥＤアセンブリ１０と組み合わせて用い
られる幅が狭く奥行きが深い反射器９２よりも幅広い領
域にわたってコリメートする。奥行きが狭く面積が大き
い反射器１０２については、塊状成形コンパウンド（Ｂ
ＫＣ）、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＣ／ＰＭＭＡおよびＰＥＩ
により形成してもよい。反射器１０２の内部を覆う反射
コーティング１２０は、アルミニウム（ＡＬ）、ＮｉＣ
ｒおよびニッケルクロムを限定することなく含む高反射
材料を用いて、金属化され、スパッタされまたはこれと
同等の方法によりなされる。側面発光ＬＥＤは、奥行き
が深いまたは浅い反射器を用いて、従来のＬＥＤ／奥行
きが深い反射器の組み合わせよりも、高い収集効率を実
現することができる。
【００３２】本発明の上述した実施形態は、説明を意図
したにすぎないものであって限定を意図したものではな
い。よって、当業者にとって、本発明から逸脱すること
なく様々な変形および変更を本発明のさらに広い態様に
おいて行うことができることは自明であろう。したがっ
て、別記請求項は、本発明の真の思想および範囲内に含
まれるようなこのような変形および変更をすべて包含す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】従来のＬＥＤパッケージを示す図
【図１Ｂ】従来の別のＬＥＤパッケージを示す図
【図２】従来の端部を照射された光ガイドの断面図
【図３】図２の光ガイドの斜視図
【図４】本発明の一実施形態を示す図
【図５Ａ】図４のＬＥＤパッケージの断面図
【図５Ｂ】ＬＥＤパッケージベースのハウジングに結合
したレンズの側面図
【図５Ｃ】図５Ｂのレンズ／ハウジングの結合のクロー
ズアップを示す図
【図５Ｄ】ＬＥＤパッケージに結合するレンズカップの
側面図
【図５Ｅ】一実施形態のレンズの光線のトレースを示す
図
【図５Ｆ】別の実施形態のレンズの光線を示す図
【図５Ｇ】さらに別の実施形態のレンズの光線を示す図
【図６】図４のＬＥＤパッケージからの側面発光を示す
図
【図７Ａ】２つの光ガイドに入射する図４のＬＥＤパッ
ケージからの側面発光の断面図
【図７Ｂ】光ガイドに入射する図４のＬＥＤパッケージ
からの側面発光の断面図
【図７Ｃ】光ガイドに入射する図４のＬＥＤパッケージ
からの側面発光の断面図
【図７Ｄ】光ガイドに入射する図４のＬＥＤパッケージ
からの側面発行の断面図
【図８】光ガイドの斜視図
【図９Ａ】光ガイドにおけるめくら穴に設けられた図４
のＬＥＤパッケージの断面図
【図９Ｂ】光ガイドにおけるめくら穴に設けられた図４
のＬＥＤパッケージの断面図
【図９Ｃ】光ガイドにおけるめくら穴に設けられた図４
のＬＥＤパッケージの断面図
【図１０】光ガイドにおける貫通穴に設けられた図４の
ＬＥＤパッケージの断面図
【図１１】反射器に結合された従来のＬＥＤパッケージ
を示す図
【図１２】奥行きが浅い反射器と組み合わせた図４のＬ
ＥＤパッケージを示す図
フロントページの続き (72)発明者 ゲイリー ディー サッサー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95126 サン ホセ マクダニエル アヴ ェニュー 1510 (72)発明者 ジェイムス ダブリュー ステュワート アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95126 サン ホセ エモリー ストリー ト 1765 Ｆターム(参考） 5F041 AA06 AA47 EE11 EE15 EE23 FF11

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 本体を備えたレンズであって、 該本体は、 該本体の長さ方向に沿って延びる中心軸と、 光源に結合するための第１面と、 鋸歯状レンズ部であって、該鋸歯状レンズ部から発せら
    れた光の大部分が前記本体の前記中心軸に概して垂直と
    なるように、前記光源から発せられた光を屈折させる鋸
    歯状レンズ部と、 該鋸歯状レンズ部に接続されたじょうご形状レンズ部で
    あって、該じょうご形状レンズ部から発せられた光の大
    部分が前記本体の前記中心軸に概して垂直となるよう
    に、前記光源から発せられた光を反射させるじょうご形
    状レンズ部と、を備えたことを特徴とするレンズ。
  2. 【請求項２】 前記第１面は、前記中心軸に垂直である
    請求項１に記載のレンズ。
  3. 【請求項３】 前記レンズはダイアモンド旋削される請
    求項１に記載のレンズ。
  4. 【請求項４】 前記レンズは射出成形される請求項１に
    記載のレンズ。
  5. 【請求項５】 前記レンズは鋳造される請求項１に記載
    のレンズ。
  6. 【請求項６】 前記レンズは、１.４５〜１.６の範囲の
    屈折率を有する請求項１に記載のレンズ。
  7. 【請求項７】 前記レンズは、ほぼ１.５３の屈折率を
    有する請求項１に記載のレンズ。
  8. 【請求項８】 前記レンズは、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＥ
    Ｉ、ＰＣ／ＰＭＭＡおよびＣＯＣを含む群から選択され
    た材料により形成される請求項１に記載のレンズ。
  9. 【請求項９】 前記レンズが結合されうる前記光源がＬ
    ＥＤとなるような取付部を備える請求項１に記載のレン
    ズ。
  10. 【請求項１０】 前記じょうご形状レンズ部の反射面
    は、前記本体の前記中心軸から離れるように曲がる曲部
    を備え、 該曲部が前記中心軸のまわりを移動した際に曲がったＶ
    形状が該中心軸のまわりに形成されるようになっている
    請求項１に記載のレンズ。
  11. 【請求項１１】 前記じょうご形状レンズ部の反射面
    は、前記本体の前記中心軸から離れるように角度が付け
    られた線状部を備え、 該線状部が前記中心軸のまわりを移動した際にＶ形状が
    該中心軸のまわりに形成されるようになっている請求項
    １に記載のレンズ。
  12. 【請求項１２】 前記じょうご形状レンズ部の反射面
    は、前記本体の前記中心軸から離れるように互いに関し
    て角度が付けられた少なくとも２つの接続された線状部
    を備え、 該少なくとも２つの接続された線状部が前記中心軸のま
    わりに移動した際に該中心軸のまわりにＶ形状が形成さ
    れるようになっている請求項１に記載のレンズ。
  13. 【請求項１３】 前記第１面は、中空を備え、 前記レンズが前記光源に結合された際に光源が該中空内
    に少なくとも部分的に配置されうる請求項１に記載のレ
    ンズ。
  14. 【請求項１４】 光源に取付可能なレンズカップであっ
    て、 本体を備え、 該本体は、 該本体の長さ方向に沿って延びる中心軸と、 光源に結合するための第１面と、 鋸歯状レンズ部であって、該鋸歯状レンズ部から発せら
    れた光の大部分が概して前記本体の前記中心軸に概して
    垂直となるように、前記光源から発せられた光を屈折さ
    せる鋸歯状レンズ部と、 該鋸歯状レンズ部に接続されたじょうご形状レンズ部で
    あって、該じょうご形状レンズ部から発せられた光の大
    部分が前記本体の前記中心軸に概して垂直となるよう
    に、前記光源から発せられた光を反射させるじょうご形
    状レンズ部と、 前記レンズカップを前記光源に結合させるための取付手
    段であって、前記該鋸歯状レンズ部に結合される取付手
    段と、を備えることを特徴とするレンズカップ。
  15. 【請求項１５】 前記第１面は、前記中心軸に垂直であ
    る請求項１４に記載のレンズカップ。
  16. 【請求項１６】 前記レンズは、ダイアモンド旋削によ
    り形成される請求項１４に記載のレンズカップ
  17. 【請求項１７】 前記レンズは、射出成形により形成さ
    れる請求項１４に記載のレンズカップ。
  18. 【請求項１８】 前記レンズは、鋳造により形成される
    請求項１４に記載のレンズカップ。
  19. 【請求項１９】 前記レンズは、１.４５〜１.６の範囲
    の屈折率を有する請求項１４に記載のレンズカップ。
  20. 【請求項２０】 前記レンズは、ほぼ１.５３の屈折率
    を有する請求項１４に記載のレンズカップ。
  21. 【請求項２１】 前記レンズは、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＥ
    Ｉ、ＰＣ／ＰＭＭＡおよびＣＯＣを含む群から選択され
    た材料により形成される請求項１４に記載のレンズカッ
    プ。
  22. 【請求項２２】 前記レンズは、該レンズと前記光源と
    の間に配置される光学的接着剤を用いて前記光源に取り
    付けられる請求項１４に記載のレンズカップ。
  23. 【請求項２３】 前記光源はＬＥＤパッケージであり、
    前記第１面は該ＬＥＤパッケージのレンズと結合するよ
    うに形成されている請求項２２に記載のレンズカップ。
  24. 【請求項２４】 前記ＬＥＤパッケージのレンズの形状
    は、半球状である請求項２３に記載のレンズカップ。
  25. 【請求項２５】 前記レンズは、該レンズと前記光源と
    の間に配置される屈折率が整合した非接着材料を用い
    て、ＬＥＤに取り付けられる請求項１４に記載のレンズ
    カップ。
  26. 【請求項２６】 前記レンズは、該レンズと前記光源と
    の間に配置される容積を占有する空気を有する外部手段
    により、ＬＥＤに取り付けられる請求項１４に記載のレ
    ンズカップ。
  27. 【請求項２７】 前記じょうご形状レンズ部の反射面
    は、前記本体の前記中心軸から離れるように曲がる曲部
    を備え、 該曲部が前記中心軸のまわりを移動した際に曲がったＶ
    形状が該中心軸のまわりに形成されるようになっている
    請求項１４に記載のレンズカップ。
  28. 【請求項２８】 前記じょうご形状レンズ部の反射面
    は、前記本体の前記中心軸から離れるように角度が付け
    られた線状部を備え、 該線状部が前記中心軸のまわりを移動した際にＶ形状が
    該中心軸のまわりに形成されるようになっている請求項
    １４に記載のレンズカップ。
  29. 【請求項２９】 前記じょうご形状レンズ部の反射面
    は、前記本体の前記中心軸から離れるように互いに関し
    て角度が付けられた少なくとも２つの接続された線状部
    を備え、 該少なくとも２つの接続された線状部が前記中心軸のま
    わりに移動した際に該中心軸のまわりにＶ形状が形成さ
    れるようになっている請求項１４に記載のレンズ。
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