JP2008547175A - 光偏向領域を有する光導波体 - Google Patents

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Abstract

本発明は入力窓、遠端、前面および後面を備えた剛性の光伝送体を有する光導波体に関する。本発明によれば、光伝送体は滑らかな外面としての前面と透明かつ固体の内部と光を内部へ入力するための入力窓とを有しており、該入力窓は中心軸線に対してほぼ横断方向に延在しており、光伝送体は、前面から後面までの距離としてのほぼ一定の厚さを有しており、かつ、入力窓から６０゜〜１２０゜の弧部を介して出力領域をなす延長部を経て遠端まで延在しており、少なくとも出力領域の後面に前面へ向かって光を偏向する複数の反射段が設けられている。

Description

関連出願に対するクロスリファレンス
本願は２００５年６月２３日付の米国出願第６０／６９３２５４号"REPLACEABLE VEHICLE LAMP WITH LED LIGHT SOURCES"および２００５年６月２４日付の米国出願第６０／６９３９９９号"DIRECT OPTICAL LIGHT GUIDE"に関連しており、これらの出願の優先権を主張する。
発明の属する技術分野
本発明は光導波体に関する。より詳細に云えば、本発明はＬＥＤ光源を有する車両ランプアセンブリ用の光導波体に関する。
背景技術
工業分野では光源をできるだけ小さくすることは必須であるとされている。光源を小さくすることにより材料コストが節約され、光学的なイメージング能も向上する。しかし一方では大きな領域を照明しなければならないという逆の要求も存在する。特に車両照明では、当該の車両の存在を表すために車両の表面に大きな視覚画像が必要である。後者の要求は過去においては大きな白熱灯およびリフレクタ装置を用いることによって満たされた。ついでソリッドステート照明の登場により光源のサイズを大幅に低減することに重点が置かれてきたが、ビーム状照明を大きな領域へ拡大して車両を良好に照明しようとする要求はいまだに存在する。リフレクタを必要としない照明システム、さらには交換可能な光源を利用できる照明システムが提供されることが望まれている。
発明の概要
上述した課題は、入力窓、遠端、前面および後面を備えたほぼ剛性の光伝送体を有する光導波体において、光伝送体はほぼ滑らかな外面としての前面とほぼ透明かつ固体の内部と光を内部へ入力するための入力窓とを有しており、この入力窓は中心軸線に対してほぼ横断方向に延在しており、光伝送体は、ほぼ一定の厚さすなわちほぼ一定の前面から後面までの距離を有しており、かつ、入力窓から６０゜〜１２０゜の弧部を介して出力領域をなす延長部を経て遠端まで延在しており、少なくとも出力領域の後面に前面へ向かって捕捉光（intercepted light）を偏向する複数の反射段が設けられている構成により解決される。
本発明の光導波体は持続的に車両に搭載され、交換可能な光源とともに利用することができる。本発明の光導波体を用いれば、装飾性または実用性に関する目的に応じてさまざまな光出力の設計が可能となる。
図面の簡単な説明
図１には本発明で用いられる第１の光源の平面図が示されている。図２には本発明で用いられる第２の光源の平面図が示されている。図３には図１の３−３線での断面図が示されている。図４には本発明の光導波体の第１の実施例の平面図が示されている。図５には図４の５−５線での断面図が示されている。図６には本発明の光導波体の第２の実施例の平面図が示されている。図７には図６の７−７線での断面図が示されている。図８には本発明の光導波体の第３の実施例の平面図が示されている。図９には図８の９−９線での断面図が示されている。図１０には本発明の光導波体の光偏向領域の部分斜視図が示されている。
有利な実施例
本発明を良好に理解してもらうために、本発明の課題、特徴および利点を図示の実施例に則して以下に説明する。本発明の各特徴は特許請求の範囲に関連する。
図１には本発明の光導波体１００とともに使用するのに理想的に適した交換可能なＬＥＤランプアセンブリ１０の詳細が示されている。ランプアセンブリ１０はほぼ平面状のハウジング１２を有している。ハウジング１２はランプアセンブリの縦方向（ＬＥＤ光源の主放射方向）の中心軸線１４に対して横断方向に配置され、第１の表面１７にスルーホール１６を有する。ハウジング１２内には平面状の熱伝導性支持体１８が配置されており、この熱伝導性支持体は適切な材料、特に、銅またはアルミニウムなどの金属または熱伝導性プラスティックから成る。平面状の熱伝導性支持体１８は前面２０，後面２２および中心軸線１４と共心の中心点２４を有する。
前面２０には複数のＬＥＤ２６が中心点２４を中心としたアレイとして配置されている。図１の実施例ではアレイは円形であり、図２の実施例ではアレイは線形である。有利な実施例では各アレイは８個のＬＥＤを有するが、光源の使用目的または個々のＬＥＤの光出力に依存して種々の個数を選定することができる。
平面状の熱伝導性支持体１８は所望に応じてハウジング１２に固定された基板２８によって支持される。有利には、基板２８も良好な熱伝導性を有し、駆動中にＬＥＤで形成された熱をヒートシンク３０へ放出することができる。ヒートシンク３０は基板に熱接触し、ハウジングの外部へ向かって延在する。ヒートシンク３０は光源のサイズおよび出力に依存する個数の金属ロッド３０ａを有する。有利な実施例では、光源のハウジングの直径２．５ｉｎｃｈ、金属ロッドの個数１００個、各金属ロッドの長さ０．５ｉｎｃｈである。所望に応じて金属ロッド３０ａに代えてフィンを用いてもよい。さらにハウジング１２とともに各ＬＥＤへの電気的入力を受け取るコネクタ３２が形成されており、このコネクタ３２は周知のように複数の電気コンタクトを含む。
光源であるランプアセンブリ１０は完全なユニットとして考えることができるが、要求に応じて付加的な修正を加えたものであってもよい。
例えば光源であるランプアセンブリ１０をボディに組み込んで結合する際の取り付けを容易にするため、結合部材３４を第１の表面１７に設けることができる。有利な実施例では、当該の結合部材は回転結合に適したカプラである。
また１次光学系を設けることもできる。例えば図１，図３の円形アレイに対する１次光学系３６または図２の線形アレイに対する１次光学系３６ａを、光学接合剤を介してＬＥＤに直接に接合することができる。
図４には交換可能なＬＥＤランプアセンブリ１０とともに用いられる本発明の光導波体１００の詳細が示されている。光導波体１００はほぼ剛性の光伝送体１２０を有している。この光伝送体は入力窓１４０，遠端１６０，前面１８０および後面２００を有する。光伝送体１２０の前面はほぼ滑らかな外面であり、内部はほぼ透明の固体である。光伝送体の有利な材料は透明なプラスティックであり、特に有利には透過損失の小さいアクリルなどであるが、機械的および熱的なローバスト性のほうが重要な場合にはポリカーボネイトであってもよい。
入力窓１４０は複数のＬＥＤ２６からの光を受け取って光伝送体１２０内へ入力する。入力窓１４０はＬＥＤ光源２６の中心軸線１２１に対してほぼ横断方向に延在する。
光伝送体１２０の厚さすなわち前面１８０から後面２００までの距離はほぼ一定である。また光伝送体は入力窓１４０から６０゜〜１２０゜の弧部、特に有利には９０゜の弧部を介して、出力領域２２０を形成する延長部２１０を経て遠端１６０まで延在している。
少なくとも出力領域２２０の後面２００には前面１８０へ向かって捕捉光を偏向する複数の反射段２４０が形成されている。
出力領域２２０の前面１８０には反射段２４０から受信された光を所望の方向へ偏向する屈折手段２８０を形成することができる。ただし当該の屈折手段２８０はわかりやすくするために図１０にしか示されていない。
出力領域２２０を形成する延長部２１０は入力窓１４０から遠端１６０までの表面距離の約１／３の長さを有する。これに対して、入力窓１４０から遠端１６０までの全長は光導波体の平均厚さの１０倍より大きい。
図４，図５の実施例では、光伝送体１２０は中心軸線１２１を中心として放射状に配置された複数の導波フィンガ１２０ａから成る。導波フィンガ１２０ａの個数および配列はランプアセンブリ１０のＬＥＤの個数および配列に相応する。この実施例での導波フィンガ１２０ａは８個のＬＥＤが円形アレイとして配置された図１のランプアセンブリ１０に相応に構成されている。
これに代えて、図６，図７の実施例では、導波フィンガ１２０ａは平行なラインとして配置される。この実施例での導波フィンガ１２０ａは８個のＬＥＤが線形アレイとして配置された図２のランプアセンブリ１０に相応に構成されている。
さらに別の実施例が図８，図９に示されている。ここでは光伝送体１２０は中心軸線１２１を中心として回転する回転体として形成されたほぼ円形のアレイを有する。
このようにして、特定の設計目的に適するバリエーションを広汎に有する光導波体が提供される。本発明の光導波体は種々の光源に用いることができるが、交換可能なＬＥＤ光源に特に適する。本発明の光導波体を安定化設計のＬＥＤ光源とともに使用できるようにするために、出力領域は多数の光出力を形成できるように構成される。
本発明を有利な実施例に則して説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。当分野の技術者であれば、特許請求の範囲に規定された本発明の範囲から離れることなく、本発明に種々の修正および変更を加えることができるはずである。
第１の光源の平面図である。 第２の光源の平面図である。 図１の３−３線での断面図である。 本発明の光導波体の第１の実施例の平面図である。 図４の５−５線での断面図である。 本発明の光導波体の第２の実施例の平面図である。 図６の７−７線での断面図である。 本発明の光導波体の第３の実施例の平面図である。 図８の９−９線での断面図である。 本発明の光導波体の光偏向領域の部分斜視図である。

Claims (11)

  1. 入力窓、遠端、前面および後面を備えた剛性の光伝送体を有する
    光導波体において、
    光伝送体は滑らかな外面としての前面と透明かつ固体の内部と光を内部へ入力するための入力窓とを有しており、該入力窓は中心軸線に対してほぼ横断方向に延在しており、
    光伝送体は、前面から後面までの距離としてのほぼ一定の厚さを有しており、かつ、入力窓から６０゜〜１２０゜の弧部を介して出力領域をなす延長部を経て遠端まで延在しており、
    少なくとも出力領域の後面に前面へ向かって光を偏向する複数の反射段が設けられている
    ことを特徴とする光導波体。
  2. 出力領域の前面には反射段から受信された光を所望の方向へ偏向する屈折手段が設けられている、請求項１記載の光導波体。
  3. 光伝送体は約９０゜の弧部を介して延在している、請求項１記載の光導波体。
  4. 出力領域をなす延長部は入力窓から遠端までの表面距離の１／３の長さを有する、請求項１記載の光導波体。
  5. 入力窓から遠端までの表面距離は光導波体の平均厚さの１０倍より大きい、請求項１記載の光導波体。
  6. 光伝送体は中心軸線を中心として回転する回転体である、請求項１記載の光導波体。
  7. 少なくとも１つの反射段は前面の少なくとも１つの屈折手段へ向かって光を偏向させる反射面を有する、請求項１記載の光導波体。
  8. それぞれ入力窓、遠端、前面および後面を備えたほぼ剛性の光伝送体から成る複数の導波フィンガを有する
    光導波体において、
    各導波フィンガはほぼ滑らかな外面としての前面とほぼ透明かつ固体の内部と光を内部へ入力するための入力窓とを有しており、該入力窓は少なくとも１つのＬＥＤ光源の径にわたる大きさおよび形状を有しており、
    各導波フィンガは、前面から後面までの距離としてのほぼ一定の厚さを有しており、かつ、入力窓から６０゜〜１２０゜の弧部を介して出力領域をなす延長部を経て遠端まで延在しており、
    少なくとも各出力領域の後面に前面へ向かって光を偏向する複数の反射段が設けられており、各出力領域の前面に反射段から受信された光を所望の方向へ偏向する屈折手段が設けられており、各出力領域は共通の１平面に存在する
    ことを特徴とする光導波体。
  9. 各導波フィンガは相互に平行なラインとして配置されている、請求項８記載の光導波体。
  10. 各導波フィンガは中心軸線を中心として配置されている、請求項８記載の光導波体。
  11. 各導波フィンガは中心軸線に対して等間隔の放射状に配置されている、請求項１０記載の光導波体。
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