JP2005197728A - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光源1と、後設されている光エレメント4とを備えた照明装置の効率の改善。
【解決手段】光源は全放射出力Pを有するノンコヒーレント光を放出しかつ複数の部分面Siに分割されている発光面Sを有し、それぞれの部分面に放射出力Piを有する光線2が配属され、放射出力Piの合計は全放射出力Pに等しく、かつ光エレメントは放出再結合面5および配属の全反射角θcを備え、ここで放出再結合面は、少なくとも光線の部分に対して該放出再結合面への入射角αが全反射角θcより小さく、該光線の放射出力は全体で、全放射出力Pの前以て決められている割合qより大きいように成型されている。
【選択図】図1
【解決手段】光源は全放射出力Pを有するノンコヒーレント光を放出しかつ複数の部分面Siに分割されている発光面Sを有し、それぞれの部分面に放射出力Piを有する光線2が配属され、放射出力Piの合計は全放射出力Pに等しく、かつ光エレメントは放出再結合面5および配属の全反射角θcを備え、ここで放出再結合面は、少なくとも光線の部分に対して該放出再結合面への入射角αが全反射角θcより小さく、該光線の放射出力は全体で、全放射出力Pの前以て決められている割合qより大きいように成型されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、最適化された放出再結合面を有する照明装置に関する。
この形式の照明装置は、光源と、光源に後設されている光エレメントとから成っている。光エレメントは光源から放出された光を取り出す面。すなわち放出再結合面(Auskoppelflaeche)を有している。これは例えば、光エレメントとして適当に成型されたコンパウンドを備えている光源としての半導体チップである。
光源から放出される光のできるだけ申し分のない放出再結合のために、光エレメントの、光源に対する整合が必要である。
特別な光源、殊に比較的十分に定義されておりかつ指向性の強い放射特性曲線を有する例えば半導体レーザのようなコヒーレントな光源では多くの場合において、予め成型されかつこのカテゴリーのために光源によって最適化された光エレメントないし成型エレメント、例えば光の平行化または集束のためのレンズを用いることができる場合も多い。
これに対して例えばLEDチップのようなノンコヒーレントな光源は著しく複雑な放射特性を有しており、このために光エレメントの整合が著しく困難になる。
それ故に従来の照明装置では光源はしばしば近似的に点光源と見なされかつ光エレメントは、点光源と結合されて所望の放射特性を生じるように成型される。LEDチップでは殊にこの近似はチップの寸法が比較的僅かであることに基づいてしばしば用いられる。
しかしこの形式の照明装置では、生成された光の大部分が設けられている放出再結合面で出射せず、反射されかつ最終的には吸収されることが起こり得る。
このような反射損に対する出力補償のために、光源の放射出力を高めることが多い。しかしこうすると普通は、エネルギー消費が高められかつ光源の熱負荷もより増大することになる。LEDチップにおいて択一的に、チップのデザインを修正して放射出力が高められるようにする場合、通例はこのために莫大なコストがかかる。
本発明の課題は、改善された効率を有する冒頭に述べた形式の照明装置を提供することである。殊に、光源によって生成された光のほぼ半分以上が直接放出再結合されるようにしたい。直接的な放出再結合の場合、光源から出る光線は直接またはこのために設けられている反射体での反射後に所属の放出再結合面から出射し、その結果殊に放出再結合面での全反射は行われない。
この課題は請求項1および2の照明装置によって解決される。本発明の有利な発展形態は従属請求項の対象である。
本発明の第1の実施形態によれば、ノンコヒーレント光源を有する照明装置が設けられており、該光源は全放射出力Pを有する光を放出しかつ複数の部分面Siに分割されている発光面Sを有し、ここでそれぞれの部分面Siに放射出力Piを有する光線が配属されておりかつに該放射出力Piの合計は全放射出力Pに等しい。光源には放出再結合面を備えた光エレメントが後設されており、放出再結合面は、少なくとも光線の部分に対して該放出再結合面に対する入射角が該放出再結合面に割り当てられている全反射角より小さいように成型されており、その際これら光線の放射出力は全体で、全放射出力Pの前以て決められている割合q、有利には少なくとも50%である割合より大きい。
本発明は、光源の、点光源としての近似は制限されてしか適していないことが多いという認識に基づいている。本発明では、この近似とは異なって、光源は発光面Sを有する延びた物体と見なされる。この面は複数の部分面Siに分割されており、その際それぞれの部分面に、放射出力Piを有する1つの光線が割り当てられている。この分割は物理的な意味での分割ではなく、一緒に面Sを形成する複数の部分面Siの割り当てであることを指摘しておく。
部分面に配属されている光線はそれぞれ、実験的な研究に基づいて求めることができる放射出力Piおよび放射方向を有している。択一的にこれらのパラメータは該当する光源に対するシミュレーション計算によっても得ることができる。
本発明の第2の実施形態において、光源を有する照明装置が設けられており、該光源は全放射出力Pを有するノンコヒーレント光を放出しかつ複数の部分面Siに分割されている発光面Sを有し、ここでそれぞれの部分面Siに放射出力Pijを有する複数の光線を有する光線束が配属されておりかつに該放射出力Pijの合計は全放射出力Pに等しい。光源には1つの放出再結合面および該放出再結合面に配属されている全反射角θcを備えた光エレメントが後設されており、その際放出再結合面は、少なくとも光線の部分に対して該放出再結合面への入射角αが全反射角θcより小さいように成型されており、その際これら光線の放射出力は全体で、全放射出力Pの前以て決められている割合q、有利には少なくとも50%である割合より大きい。
この変形形態においても、点光源とは異なって、光源は発光面Sを有する延びた物体と見なされかつこの面は複数の部分面Siに分割され、その際付加的に、部分面Siには1つの光線ではなく、光線の束が割り当てられている。有利にはこうして、放射出力Pijの分配を放射特性に相応して選択することによってそれぞれの部分面の放射特性を考慮することができる。個々の部分面の放射特性は例えばシミュレーション計算、例えばレイトレーシング法によって求めるかまたは実験的に測定することができる。
この場合も指摘しておくが、部分面への分割は物理的な意味での分割ではなく、一緒に面Sを形成する複数の部分面Siの割り当てである。
光エレメントでの光線の伝搬から、光エレメントの放出再結合面に衝突するそれぞれの光線に対して衝突点が生じる。放出再結合面は本発明では、少なくとも光線の部分に対して該放出再結合面への入射角が全反射角より小さいように成型されている。入射角および全反射角はここおよび以下の説明において衝突点における放出再結合面のそれぞれの法線に関連している。屈折率n1を有する光エレメントおよびそれより小さな屈折率n2を有する接している周辺では、全反射角θcは次式により表される:
光エレメントおよび/または周辺が光学的に不均質な場合その都度、それぞれの衝突点において放出再結合面で相互に接している媒体の2つの屈折率が重要である。
放出再結合を高めるために全反射角として次の角度:
全反射角θcより大きな角度で放出再結合面に衝突する光線は完全に反射される。通例、これらの光線は後で吸収されるかまたは少なくとも意図されない方向に放出再結合される。
従って本発明では、光線の一部は、全反射が生じないように放出再結合面に衝突し、その際これら光線の放射出力は全体として、全放射出力の前以て決められている、有利には少なくとも50%である割合より大きい。これにより有利にも高い発光効率が実現される。
光エレメントは本発明では、光源から放出される光線束のガイドまたは成型のために用いられる。光源を単に被膜しただけではこの意味では光エレメントではない。というのは光線は光エレメントを殆ど妨害されずに通っていくからである。このことは殊に、一定の膜厚の薄壁の被膜に対して当てはまる。
本発明の有利な実施形態において光源は半導体基体、例えばLEDチップである。典型的には比較的高い内部量子効率に基づいて、光源として半導体基体を使用することで照明装置の特別高い効率を実現することができる。更に、光源として半導体基体を使用する場合光エレメントを最適に整合することがその広い放射特性に基づいて特別重要になってくる。
本発明の枠内において、光とは可視光でも赤外または紫外電磁線とも解され、その際可視光を放出する光源は数多くの有利な用途に基づいて最も好都合である。すなわち本発明は自動車のライトまたは道路信号または鉄道信号のような信号機に使用することができる。この形式の装置では非常に高い光出力が要求されるので、高い効率を有する本発明の照明装置は特別有利である。
可視光に対して本発明の枠内において、放射出力全部ないし光線の放射出力を相応の光技術的な量、光束によって置換することができる。すなわちこの場合には、放出再結合面への入射角度が全反射角より小さい光線の光束は全体として、有利には少なくとも50%である、光源の全光束の前以て決められている割合より大きい。
本発明の別の有利な形態において光源は光エレメントによって少なくとも部分的に取り囲まれている。この配置構成により放出再結合面の成型が容易になる。その際有利には、光エレメントは光源に対する被覆コンパウンド、例えば合成樹脂被覆から成型されている。有利にはこの形態において光エレメントは最適化された光放出再結合のためにも光源を有害な環境の影響から保護するためにも用いられる。半導体基体では殊に半導体基体を埋め込んでいる鋳込みまたはプレス型コンパウンドの形のこの形式の被覆が好適である。
有利には本発明において光源から放出される光に対する反射体が設けられている。これにより放出再結合面に対して重要な空間角は制限されかつその結果として放出再結合面の本発明の成型が容易になる。殊にこのようにして、放出再結合面の方向に放出されない放射成分が放出再結合面の方向において反射するようにすることができる。これにより全体として、放出再結合面により多くの光線が衝突し、このために照明装置の効率が高められることになる。
反射体に対する材料として、照明装置の形状および使用領域に応じて例えば金属、熱硬化性プラスチック、熱可塑性プラスチックまたはセラミックが適している。
すなわち光源として半導体基体が使用されている場合、金属反射体は同時にヒートシンクとしてまたは電気的な接続部として用いることができる。熱硬化性プラスチックまたは熱可塑性プラスチック反射体は半導体基体に対するケーシングとの関連において相応の材料から特別に手間をかけずとも製造可能である。例えば相応に成型されているセラミックフィルムの形のセラミック反射体は予め成型されているケーシングに使用することができ、この場合機械的な強度は高いということによって特徴付けられている。
本発明のこの形態では、光源によって放出される光に対して高い反射効率を有している反射体が有利である。このために、反射体は反射係数を高めるための被膜を備えるようにすることができる。この被膜は例えば表面金属化部としてまたは誘電体被膜として実現されていてよい。自然に適って金属反射する表面を有している金属反射体の場合にも、この形式の表面特性改善は反射特性の有利な改善に作用することができる。
更に詳細に言えば、光源に対するケーシングはセラミックから製造されていてもよい。セラミックケーシングは青色および紫外線スペクトル領域において放射安定性が特別高いという特徴を有している。有利にはこの場合、反射体はケーシングの部分として実現されておりかつ場合によっては上に説明した被膜の1つを備えている。
本発明のこの形態の有利な発展形態では、反射体はCPC(Compound Parabolic Concentrator)構造体を有し、これは発光面を結像するのに特別適してる。この形式のCPC構造体はそれ自体公知であり、よって詳細には説明しない。
本発明のその他の特徴、特長および有効果は図1ないし4と関連した2つの実施例の以下の説明から明らかである。
次に本発明の図示の実施例に付き図面を用いて詳細に説明する。
各図において同じまたは同じ作用をする要素は同一の参照符号が付されている。
本発明の第1実施例に相応している図1に図示の照明装置はLEDチップの形の光源1を有している。これは全放射出力Pを有するノンコヒーレントな光を放出する。光源1の発光面Sは複数の部分面S1ないしS20に分割されている。これら部分面のうち図1の断面図には部分面S1ないしS6だけが示されている。
図2にはLEDチップの形の相応の光源1が斜視図にて示されている。底面3はLEDチップのマウント面として用いられ、それ故に発光面にはなっていない。近似的に直方体形状の光源1のその他5つの側面は光源の発光面を形成している。これらの側面はそれぞれ4つの部分面に分割されているので、全体として発光面Sの、20の部分面S1ないしS20への分割が生じる。
本発明の枠内においてそれぞれ別の分割を行うこともできることを述べておく。この分割は殊に、規則的である必要はないし、種々の側面に対して同形式である必要もない。すなわち例えば縁および角の領域において、一層目の細かい分割を行ってこれらの領域における放射特性がより正確に再現されるようにすると有利である。
図1に図示の実施例ではそれぞれの部分面Siに放射出力Piを有する光線2が配属されている。その際すべての光線の放射出力の合計は全放射出力に等しい。
放射出力Piおよび個々の光線の方向は光源の具体的な特性に依存している。これらは例えば、光源の空間的な放射特性を測定することによって、実験的に求めることができる。択一的に、放射特性を光源に対するシミュレーション計算から突き止めることもできる。LEDチップに対しては殊に、レイトレーシング(Raytracing)法によってこの形式のシミュレーションを実施することができ、その際LEDチップの幾何学的な構造に基づいて行われる。
更に、図1に図示の実施例は放出再結合面5を持った光エレメント4を有している。光エレメントはコンパウンドから成型されており、この中に光源6が埋め込まれている。コンパウンドとして例えば合成樹脂、有利には反応性樹脂(Reaktionsharz)を用いることができる。このために例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂またはこれら樹脂の混合物が適している。
光エレメントの放出再結合面5は、すべての光線が全反射角θcより小さい入射角αで放出再結合面に衝突するように成型されている。屈折率n1を有する光エレメント4およびそれより小さな屈折率n2を有する接している周辺に対して、全反射角は次式によって与えられている:
図1に図示の実施例は、考察される光線のいずれに対しても全反射が生じないという、本発明の有利な形態を表している。しかし本発明の枠内において、光線の一部に対して全反射が生じず、その際これら光線の放射出力が全体として、有利には少なくとも50%である、全放射出力Pの前以て決められている割合より大きいようにすることでも十分である。
本発明の放出再結合面は例えば次のようにして見つけることができる:大体球形状の既知の放出再結合面から出発して、次に部分領域におけるこの面の曲率を、光線の部分に対して全反射がもはや生じなくなるまで変化し、その際これら光線の放射出力は全体として全放射出力Pの前以て決められている割合より大きい。このために、公知のコンピュータ支援された変化および最適化法が適している。有利には出発点として使用される放出再結合面がまず、どの領域により沢山の全反射が生じるかについて解析され、かつその後にこれらの領域における曲率が変化される。
図3には、第2の形態による本発明の第2の実施例の断面が略示されている。図示の照明装置は上に説明した第1の実施例のように、光源1並びに放出再結合面5を備えた光エレメント4を含んでおり、その際光源1の発光面は複数の部分面Si(2つの部分面S1およびS2が例示されている)に分割されている。第1の実施例とは異なって、それぞれに部分面に1つの光線が割り当てられているのではなく、それぞれ複数の光線2を有する光線束が割り当てられている。光源の全放射出力Pは光線のすべての放射出力Pijの2倍に等しく、その際それぞれの部分面Siのすべての光線およびすべての部分面Siについてその都度加算することができる:
多数の光線をそれぞれの部分面Siにこのように更に割り当てることによって、部分面の放射特性を次のようにして考慮することができる、つまり放射出力Pijの分配をその都度の放射特性に相応して選択する。
この場合光エレメントの放出再結合面5は、少なくとも光線2の部分に対して、放出再結合面5における入射角αが全反射角θcより小さくなるように成型されており、その際これら光線の放射出力は全体で有利には少なくとも50%である、全放射出力Pの前以て決められている割合qより大きい。
屈折率n1を有する光エレメント4およびそれより小さな屈折率n2を有する接している周辺に対して、全反射角は次式によって与えられている:
図4には、第1の実施形態の本発明の照明装置の第2の実施例(全体では第3の実施例)が図示されている。光源1、発光面Sの、部分面Siへの分割および光線2の割り当ては実質的に、図1および図2に図示の第1の実施例に対応している。
更に、第1形態の第2の実施例においては反射体6が設けられている。この反射体は側方に放射される放射成分を偏向するので、放出再結合面5にとって重要な空間角度は制限されている。これにより、放出再結合面の大きさないしその所要スペースは有利にも低減することができる。更に、出射面の成型は放出の指向特性が一層強くなるので容易になる。
放出再結合面は、第1の実施例の場合と同様に、考察される光線の全反射が生じないように成型されており、その際本発明の枠内において、光線の一部に対して全反射が生じずかつこれら光線の放射出力が全体として少なくとも、全放射出力Pの50%であれば十分である。
反射体6は熱硬化性または熱可塑性のケーシングとして作製されていてよい。択一的に、反射体は前以て完成しているケーシングの金属またはセラミック挿入体として実現されていてよい。有利には反射体6に、光源1から放出される放射に対する反射係数を高める層が被膜されている。これは例えば、表面金属化部または誘電体被膜層であってよい。
図5には、第2の実施形態による本発明の照明装置の第2の実施例、すなわち第4の実施例が示されている。光源1、発光面Sの、部分面Siへの分割、光線2の割り当ておよび反射体6それ自体は実質的に、図4に図示の第3の実施例に相応している。
確かに図3に図示の第2の実施例の場合と同様に、それぞれの部分面Siには複数の光線の束が割り当てられている。更に、少なくとも部分的に拡散反射することができる反射体6もこの考察に一緒に関連付けられかつその表面は同様に部分面Siに分割される。従って本発明において反射体は光源の一部と見なすこともできる。
放出再結合面5は、光線の部分に対して全反射が生じず、かつこれら光線の放射出力が全体として、全放射出力の前以て決められてる割合より大きくなるように成型されており、ここでこの割合は有利には50%である。
図6には、比較のために従来技術の照明装置が示されている。この照明装置は光源10を有している。光源は近似的に、光源の真ん中に中心部11を有する点光源として考察される。光源は球面の放出再結合面13を有する光エレメント12に埋め込まれている。
点光源の近似において光線14aおよび14bは全反射角より小さい角度で放出再結合面に衝突する。しかしこの近似は、図1との比較が示すように、側方に放出する光線14bに対しては殆ど満たされていない。殊に、これらの光線は比較として図示されている光線14b′が示しているように、実際には放出再結合面13において著しくフラットに衝突しかつそこで全反射される。それ故に全体として、従来の近似に基づいて成型されておりかつこれにより高い放出再結合度を有している放出再結合面において著しい反射損が発生する可能性がある。
これに対して本発明では、図1に示されているように、放出再結合面は、側方に放出される光線も放出再結合されるまでに最適化されている。このために、図1に図示の実施例においては球形状とは異なって放出再結合面5の曲率は縁部領域において修正されていて、側方に放出された光線の入射角が全反射角より小さくなるようになっている。(比較のために鎖線で図示されている)従来技術の球形状7に対しては側方に放出される光線に対する入射角は著しく大きいので、全反射損が発生する可能性がある。
これに対して図4および図5に図示の実施例では放出再結合面5の曲率は縁領域において修正されていて、反射体6によって偏向されたもしくは反射体6から出ている光線に対して全反射による損失が低減されるようになっている。ここでも(比較のために鎖線で示されている)従来技術の球形状7では全反射村が生じることになる。
本発明は実施例に基づいたなされた説明に制限されるものではない。殊に、本発明は必ずしも半導体チップを含んでいる必要はない任意の光源に関する。また、光源は例えばLEDチップのような複数の構成要素並びに混合色、殊に白色光を生成するために使用されるような波長変換のためにカバー部を有していることができる。更に言えば、光源自体が本発明の照明装置であってよい。
本発明はそれぞれの新しい特徴並びに特徴のそれぞれの組み合わせを含んでおり、このことは殊に、たとえこれらの組み合わせが特許請求の範囲に明確に記載されていなくとも、特許請求の範囲おける特徴のいずれの組み合わせも包含するものである。
1 光源
2 光線
3 LEDチップの底面
4 光エレメント
5 放出再結合面
6 反射体
7 球体形状面
S 発光面
Si 部分面
2 光線
3 LEDチップの底面
4 光エレメント
5 放出再結合面
6 反射体
7 球体形状面
S 発光面
Si 部分面
Claims (17)
- 光源(1)と、該光源(1)に後設されている光エレメント(4)とを備えた照明装置であって、
前記光源は全放射出力Pを有するノンコヒーレント光を放出しかつ複数の部分面(Si)に分割されている発光面(Si)を有し、ここでそれぞれの部分面(Si)に放射出力Piを有する光線(2)が配属されておりかつに該放射出力Piの合計は全放射出力Pに等しく、かつ
前記光エレメントは放出再結合面(5)および該放出再結合面(5)に配属されている全反射角(θc)を備えており、ここで放出再結合面(5)は、少なくとも光線(2)の部分に対して該放出再結合面への入射角(α)が全反射角(θc)より小さく、かつ該光線の放射出力は全体で、全放射出力Pの前以て決められている割合qより大きいように成型されている
照明装置。 - 光源(1)と、該光源(1)に後設されている光エレメント(4)とを備えた照明装置であって、
前記光源は全放射出力Pを有するノンコヒーレント光を放出しかつ複数の部分面(Si)に分割されている発光面(S)を有し、ここでそれぞれの部分面(Si)に放射出力Pijの複数の光線(2)を有する光線束が配属されておりかつに該放射出力Pijの合計は全放射出力Pに等しく、かつ
前記光エレメントは放出再結合面(5)および該放出再結合面(5)に配属されている全反射角(θc)を備えており、ここで放出再結合面(5)は、少なくとも光線(2)の部分に対して該放出再結合面への入射角(α)が全反射角(θc)より小さく、かつ該光線の放射出力は全体で、全放射出力Pの前以て決められている割合qより大きい
照明装置。 - 部分面(Si)にはそれぞれ、放射特性が配属されており、かつ
部分面(Si)の放射出力Pijの分布はそれぞれ、所属の放射特性に相応している
請求項2記載の照明装置。 - 前以て決められてる割合qは少なくとも50%である
請求項1または2記載の照明装置。 - 光源(1)は半導体基体である
請求項1から4までのいずれか1項記載の照明装置。 - 光源(1)は可視光を放出する
請求項1から5までのいずれか1項記載の照明装置。 - 光源(1)は光エレメント(4)によって少なくとも部分的に取り囲まれている
請求項1から6までのいずれか1項記載の照明装置。 - 光エレメント(4)は光源(1)に対する被覆コンパウンドから成型されている
請求項7記載の照明装置。 - 被覆コンパウンドは合成樹脂である
請求項8記載の照明装置。 - 被覆コンパウンドは反応性樹脂である
請求項9記載の照明装置。 - 光源(1)から放出される光に対する反射体(6)が設けられている
請求項1から7までのいずれか1項記載の照明装置。 - 反射体(6)は金属を含んでいるかまたは金属化された表面を備えている
請求項11記載の照明装置。 - 反射体(6)は熱硬化性プラスチックである
請求項12記載の照明装置。 - 反射体(6)は熱可塑性プラスチックである
請求項12記載の照明装置。 - 反射体(6)はセラミックを含んでいる
請求項12記載の照明装置。 - 反射体(6)は光源(1)から放出される光の反射を高めるための被膜を有している
請求項11から15までのいずれか1項記載の照明装置。 - 反射体はCPC構造体を有している
請求項11から16までのいずれか1項記載の照明装置。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007057984A1 (ja) * | 2005-11-21 | 2007-05-24 | Matsushita Electric Works, Ltd. | 発光装置 |
JP2013502695A (ja) * | 2009-08-20 | 2013-01-24 | イルミテックス, インコーポレイテッド | 蛍光体被覆レンズのためのシステムおよび方法 |
US8896003B2 (en) | 2006-01-05 | 2014-11-25 | Illumitex, Inc. | Separate optical device for directing light from an LED |
JP2015015485A (ja) * | 2008-11-28 | 2015-01-22 | 株式会社小糸製作所 | 発光モジュールおよび灯具ユニット |
US9086211B2 (en) | 2009-08-20 | 2015-07-21 | Illumitex, Inc. | System and method for color mixing lens array |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008040306A1 (de) * | 2006-09-29 | 2008-04-10 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optischer lichtleiter und optische vorrichtung |
WO2008073400A1 (en) | 2006-12-11 | 2008-06-19 | The Regents Of The University Of California | Transparent light emitting diodes |
DE102014218254A1 (de) * | 2014-09-11 | 2016-03-17 | BSH Hausgeräte GmbH | Kondensationstrockner mit einem Temperatursensor, sowie Verfahren zu seinem Betreiben |
US10527234B2 (en) * | 2017-01-11 | 2020-01-07 | Eaton Intelligent Power Limited | Lighting system incorporating chip scale package light emitting diodes |
US11592166B2 (en) | 2020-05-12 | 2023-02-28 | Feit Electric Company, Inc. | Light emitting device having improved illumination and manufacturing flexibility |
US11876042B2 (en) | 2020-08-03 | 2024-01-16 | Feit Electric Company, Inc. | Omnidirectional flexible light emitting device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0397277A (ja) * | 1989-08-29 | 1991-04-23 | Hewlett Packard Co <Hp> | ランプ |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61216491A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-26 | Toshiba Corp | 半導体発光装置 |
JPS63131586A (ja) * | 1986-11-21 | 1988-06-03 | Toshiba Corp | 半導体発光装置 |
GB2206444A (en) * | 1987-06-10 | 1989-01-05 | Yue Wen Cheng | Light emitting diode |
US5122943A (en) * | 1991-04-15 | 1992-06-16 | Miles Inc. | Encapsulated light emitting diode and method for encapsulation |
US5613769A (en) * | 1992-04-16 | 1997-03-25 | Tir Technologies, Inc. | Tir lens apparatus having non-circular configuration about an optical axis |
JPH0794785A (ja) * | 1993-09-22 | 1995-04-07 | Stanley Electric Co Ltd | 発光ダイオ−ド |
US5894196A (en) * | 1996-05-03 | 1999-04-13 | Mcdermott; Kevin | Angled elliptical axial lighting device |
US5727108A (en) * | 1996-09-30 | 1998-03-10 | Troy Investments, Inc. | High efficiency compound parabolic concentrators and optical fiber powered spot luminaire |
DE19641162A1 (de) * | 1996-10-07 | 1998-04-09 | Bakelite Ag | Reflektorrohling, sowie Verfahren und Mittel zu seiner Herstellung |
JPH10319871A (ja) * | 1997-05-19 | 1998-12-04 | Kouha:Kk | Ledディスプレイ装置 |
CN1219320C (zh) * | 1998-05-20 | 2005-09-14 | 罗姆股份有限公司 | 半导体器件 |
DE10085238T5 (de) | 1999-11-30 | 2004-04-29 | Omron Corp. | Optisches Bauteil und Vorrichtung mit diesem optischen Bauteil |
US6507049B1 (en) | 2000-09-01 | 2003-01-14 | General Electric Company | Encapsulants for solid state devices |
CN1259732C (zh) * | 2000-09-29 | 2006-06-14 | 欧姆龙株式会社 | 光学器件及其应用 |
US6547423B2 (en) * | 2000-12-22 | 2003-04-15 | Koninklijke Phillips Electronics N.V. | LED collimation optics with improved performance and reduced size |
AU2002251807A1 (en) * | 2001-01-23 | 2002-08-19 | Donnelly Corporation | Improved vehicular lighting system for a mirror assembly |
MY131962A (en) * | 2001-01-24 | 2007-09-28 | Nichia Corp | Light emitting diode, optical semiconductor device, epoxy resin composition suited for optical semiconductor device, and method for manufacturing the same |
JP2002299698A (ja) | 2001-03-30 | 2002-10-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光装置 |
DE60330023D1 (de) * | 2002-08-30 | 2009-12-24 | Lumination Llc | Geschichtete led mit verbessertem wirkungsgrad |
FI20030583A (fi) * | 2003-04-16 | 2004-10-17 | Upstream Engineering Oy | Dataprojektori |
DE102004042561A1 (de) * | 2004-07-20 | 2006-02-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optisches Element |
-
2004
- 2004-12-22 US US11/022,565 patent/US8174036B2/en active Active
- 2004-12-28 JP JP2004381535A patent/JP2005197728A/ja not_active Withdrawn
- 2004-12-28 EP EP04030903A patent/EP1598590A3/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0397277A (ja) * | 1989-08-29 | 1991-04-23 | Hewlett Packard Co <Hp> | ランプ |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007057984A1 (ja) * | 2005-11-21 | 2007-05-24 | Matsushita Electric Works, Ltd. | 発光装置 |
US8278678B2 (en) | 2005-11-21 | 2012-10-02 | Panasonic Corporation | Light emitting device |
US8896003B2 (en) | 2006-01-05 | 2014-11-25 | Illumitex, Inc. | Separate optical device for directing light from an LED |
US9574743B2 (en) | 2006-01-05 | 2017-02-21 | Illumitex, Inc. | Separate optical device for directing light from an LED |
JP2015015485A (ja) * | 2008-11-28 | 2015-01-22 | 株式会社小糸製作所 | 発光モジュールおよび灯具ユニット |
JP2013502695A (ja) * | 2009-08-20 | 2013-01-24 | イルミテックス, インコーポレイテッド | 蛍光体被覆レンズのためのシステムおよび方法 |
US9086211B2 (en) | 2009-08-20 | 2015-07-21 | Illumitex, Inc. | System and method for color mixing lens array |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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