JP2006120640A - 自動車ヘッドランプのための発光ダイオード・モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のＬＥＤを囲むことができる集光モジュールを提供し、光出力を増加させ、必要な光学要素の数を減少させる。
【解決手段】単一の光伝達面１６を含む第１端部１４を備える一体型の本体１２、および複数のアーム２０を含み各アーム２０は矩形である独立した集光端２２を有する第２端部１８を含む集光モジュール１０が提供される。本発明の好ましい実施例では、本体の第１端部１４も矩形である。集光モジュール１０はアクリル、プラスチック、ガラス、または他の適切な材料から作られ、光出力が最大化されるようにクラッディングを持たないことが好ましい。
【選択図】図１

Description

この出願は、2004年10月21日に出願の米国特許仮出願第60/620,933号の優先権を主張する。
本発明は自動車ヘッドランプに関し、更に詳細には、発光ダイオード（以降、ＬＥＤと称する）を利用するヘッドランプに関する。更に詳細には、本発明は、複数のＬＥＤを使用するが点光源を模倣し、光源が、例えば、投影レンズと一緒に使用されることを可能にするヘッドランプに関する。
ＬＥＤ光源の長寿命および顕著な耐久性が、そのような光源を自動車用途で使用する願望を生成してきた。現在、これらの用途はストップライト、テールライト、および内部の照明に限定される。白色光を放出できる最近開発されたＬＥＤは、それらもヘッドランプに使用できることを示唆してきた。例えば、米国特許第6,406,172号は、赤色、緑色、および青色を放出する（マトリックス状に配置された）複数のＬＥＤの利用を教示し、それらの光は混合されて白色光の一種を放出する。また、光出力はコンピュータ制御により変化させることができ、ＬＥＤが使用される車両による方向の変化に対応できる。
白色光を放出するＬＥＤの新バージョンは、青色および紫外線放出ＬＥＤを黄色光放出蛍光体と組み合わせて利用し、出力を混合して白色光にする。
縦軸のまわりに配置された円周壁を備えるベースを有するハウジング、縦軸のまわりに対称に配置されたベースから突出している中空体、縦軸に沿って配置された単一の出力端部を有し半径方向に伸長する複数のアームを有し各アームが入力端部を有する光ファイバ、および半径方向に伸長するアームに対して動作可能なように配置された複数の発光ダイオードを含むランプが最近提案された。本発明の好ましい実施例では、複数の発光ダイオードが、円周壁のまわりに配置される。後者のアプローチは、2004年09月22日に出願の米国特許仮出願第60/612,080号に記載される。それは実行可能な解決方法を提供するが、一般にファイバのアームは単一のＬＥＤだけを囲む。従って、集光モジュール、および集光モジュールを利用するランプを提供することは改善であり、モジュールの各アームが複数のＬＥＤを囲み、従って、光出力を増加させ、必要な光学要素の数を減少させる。
米国特許第６，４０６，１７２号明細書 米国特許仮出願第６０／６１２，０８０号明細書
従って、本発明の目的は、従来技術の短所を除去することである。
本発明の他の目的は、複数のＬＥＤを囲むことができる光ファイバ、または集光モジュールを提供することである。
本発明の他の目的は、確定した放出面を備える標準的なＬＥＤ光源をＬＥＤの数と無関係に提供することである。
これらの目的は、本発明の１側面で、単一の光伝達面を含む第１端部を備える一体型の本体、および複数のアームを含み、各アームが、矩形である独立した集光端を有する第２端部を含む集光モジュールの提供により達成される。複数のアームに対する矩形端の使用は、各アームが複数のＬＥＤから集光することを可能にする。
更に、これらの目的は、本発明の他の側面で、ハウジング、ハウジングの前方部のレンズ、およびハウジングの中に配置された上記の集光モジュールを含む自動車ヘッドランプにより達成される。モジュールの第１端部が、レンズと動作可能なように関連付けられる。ユニットは小さくコンパクトで、効率的な光源を車両ヘッドランプに提供する。
本発明を更に理解するために、以下の開示を図面と組み合わせて参照する。
図を更に詳細に参照すると、単一の光伝達面１６を含む第１端部１４を備える一体型の本体１２、および複数のアーム２０を含み各アーム２０は矩形である独立した集光端２２を有する第２端部１８を含む集光モジュール１０が図１に示される。本発明の好ましい実施例では、本体の第１端部１４も矩形である。集光モジュール１０はアクリル、プラスチック、ガラス、または他の適切な材料から作られ、光出力が最大化されるようにクラッディングを持たないことが好ましい。集光モジュール１０を単一片から作ることにより、多数のファイバの各々を方向付ける必要性が解消される。
複数の発光ダイオード２４は、集光端２２の各々と関連付けられるハウジング３５の中に配置される。ＬＥＤは、図２および図３に示されるように、１つの単位としてパッケージ化された個別のＬＥＤであるか、または複数のチップを有する単一のパッケージである。また、複数のＬＥＤの間隔も、複数のＬＥＤを側面へのワイヤボンディングにより近接して配置することにより調節できる。更に、複数のＬＥＤは、基板（例えば、セラミック基板、またはメタルコア基板）へ直接的に実装できる。本発明の好ましい実施例では、図５で「Ｃ」により示されるように各ダイオード・チップは１ｍｍ四方であり、５個のチップが縦軸方向に５．４ｍｍにわたって配置され、チップの間隔は約１００μｍであることが好ましい。複数の光ファイバ・アームは、６〜７ｍｍの長さ「Ｌ」および約２ｍｍの幅「Ｗ」を有する。もちろん、５個より多いか少ないチップを有するハウジング３５も必要なら利用できる。
複数のハウジング３５は熱伝導セラミック３７に実装されるのが好ましく、同様に、熱伝導セラミック３７はヒートシンクに実装され、ヒートシンクはアルミニウムまたは銅でよい。
光学封止材３８はハウジング３５の壁部４０の間の隙間を埋め、距離「Ｄ」だけＬＥＤの表面より高い位置まで伸長する。良好な光学的結合を保証するために、「Ｄ」は「Ｗ」と比較して小さくなければならない。
集光モジュール１０を含む自動車ヘッドランプ３０が図式的に図４に示され、レンズ３４を備えるハウジング３２を自動車ヘッドランプ３０の前方部４４に有する。レンズ３４は、投影レンズであることが好ましい。集光モジュール１０はハウジング３２の中に配置され、第１端部１４はレンズ３４と動作可能なように関連付けられる。モジュール１２の出力端部は、レンズ３４の焦点付近に配置されることが好ましい。
車両ヘッドランプまたはバックライトのために、複数のＬＥＤが白色光を（例えば、蛍光体と組み合わされた放出面を有する既知のＬＥＤから）放出することが理想であるが、他の色も利用できる。
複数のＬＥＤへの電気的接続（図示されない）は、プリント基板を含む任意の適切な方法で行われる。ヒートシンクのサイズおよび熱的性能は、ＬＥＤの効率、およびＬＥＤを駆動するのに必要な電力を含む複数の要因に依存する。
従って、経済的に製造でき、集光モジュールの形状による優れた集光機能を有する、車両のための実行可能なヘッドランプが提供される。
以上、本発明の好ましい実施例について図示し記載したが、特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲から逸脱することなしに種々の変形および変更がなし得ることは、当業者には明らかであろう。
本発明の１側面による集光モジュールの実施例の斜視図である。 本発明と一緒に使用できるＬＥＤハウジングの斜視図である。 集光モジュールのＬＥＤハウジングおよびアームの断面図である。 自動車ヘッドランプの線図である。 所望する関係を図示するＬＥＤハウジングの端面図である。
符号の説明
１０ 集光モジュール
１２ 本体
１４ 第１端部
１６ 光伝達面
１８ 第２端部
２０ アーム
２２ 集光端
２４ 発光ダイオード
３０ 自動車ヘッドランプ
３２，３５ ハウジング
３４ レンズ
３６ ヒートシンク
３７ 熱伝導セラミック
３８ 光学封止材
４０ 壁部
４４ 前方部

Claims (8)

  1. 集光モジュールであって、
    単一の光伝達面を含む第１端部を備える一体型の本体、および
    複数のアームを含み、各アームが、矩形である独立した集光端を有する第２端部を含むことを特徴とする集光モジュール。
  2. 前記本体の前記第１端部が矩形であることを特徴とする、請求項１に記載の集光モジュール。
  3. 複数の発光ダイオードが各集光端に関連付けられることを特徴とする、請求項２に記載の集光モジュール。
  4. 自動車ヘッドランプであって、
    ハウジング、
    前記ハウジングの前方部のレンズ、および
    前記ハウジングの中に配置された集光モジュールを含み、前記集光モジュールが
    単一の光伝達面を含む第１端部を備える一体型の本体、および
    複数のアームを含み、各アームが、矩形である独立した集光端を有する第２端部を含み、
    前記第１端部が、前記レンズと動作可能なように関連付けられることを特徴とする自動車ヘッドランプ。
  5. 前記本体の前記第１端部が矩形であることを特徴とする、請求項４に記載の自動車ヘッドランプ。
  6. 複数の発光ダイオードが各集光端に関連付けられることを特徴とする、請求項５に記載の自動車ヘッドランプ。
  7. 前記レンズが投影レンズであることを特徴とする、請求項５に記載の自動車ヘッドランプ。
  8. 前記複数の発光ダイオードがハウジングの中に配置され、前記ハウジングがヒートシンクに実装されることを特徴とする、請求項７に記載の自動車ヘッドランプ。
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