JP4708097B2 - 円錐状に収束する光ガイドを備える発光ダイオードランプ - Google Patents

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Description

本件出願は２００４年６月１７日に提出された米国仮出願特許番号第６０／５８０，４１１号の優先権を主張するものである。
本発明は光源に関し、詳しくは、発光ダイオード（単数あるいは複数のＬＥＤ）を用いる光源に関し、更に詳しくは、自動車の、例えばヘッドライト、テールライト、ストップライト、フォグライト、方向指示器のような、自動車分野で使用される光源に関する。
従来、大抵の自動車用光源には白熱球の使用が関与される。白熱球は動作が良好で安価でもあるが寿命が比較的短く、使用されるフィラメントが細いために、当然ながら、振動を受けると破損する。
近年、自動車光源用途の幾つか、詳しくはストップランプはＬＥＤに代替されつつある。これらの半導体光源の寿命範囲は１００，０００時間という驚くべきものであり、振動によって破損することもない。自動車用光源の用途をその他の範囲に拡げる、特には、光の放出を特定目的のために適切に制御することができれば斯界における発展が期待される。
米国仮出願特許番号第６０／５８０，４１１号
従来技術の欠点を無くし、ＬＥＤ光源の自動車用途を広げることである。
本発明の一様相によれば、中心軸線を有するキャビティを画定する内側壁により包囲された、ベース部を有する支持体と、内側壁に支持され且つ全体的に光を中心軸線方向に配向するべく意図された複数のＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源から受けた光を途中で遮るべく形状付けされ且つ位置決めされた第１反射面を備える中心部材と、を含むランプ構成部品が提供される。単一の光学部品に向けた複数のＬＥＤ光源を使用することで、照射する光の色及び強度の優れた制御が可能となる。上記構成によれば、放熱を効率化するべくＬＥＤ光源をヒートシンクに取り付けることも可能となる。
図面を参照して本発明を詳しく説明するに、図１には本発明のランプ構成部品１０が示され、中心軸線１８を備えるキャビティを画定する内側壁１６により包囲された、ベース部１４を有する支持体１２を含んでいる。複数のＬＥＤ光源２０が内側壁１６により支持され、全体的に、光を中心軸線１８に配向するように方向付けされている。中心軸線１８の周囲には中心部材２２が位置決めされ、ＬＥＤ光源２０から受けた光を途中で遮断し、次いで全体的に中心軸線１８と平行な方向２３に反射するべく形状付けされ且つ位置決めされた第１反射面２４を有している。
ランプ構成部品１０には更に、各ＬＥＤ光源２０に隣り合って位置付けた１つ以上の光学ガイド２６が含まれる。各光学ガイド２６は、光を中心部材２２に向けて配向する内側反射面２８を有する。
ランプ構成部品１０には、各ＬＥＤ光源２０に隣り合って位置付けた１つ以上の光学ガイド２６が含まれ、各光学ガイド２６は光を中心部材２２に向けて配向する反射面２８を有している。光学ガイドは、各ＬＥＤ光源に隣り合う入口面３０と、この入力面から離間され、ＬＥＤ光源及び内側反射面２８からの光を第１反射面２４に送る出口窓３２とを備えた光伝達性の中実胴部２７を有する。
各光学ガイド２６は個別のユニットであり得、あるいは図２に示すように、支持体１２内に一度に嵌入させ得るような共成型ユニット形態の単一部材５０として提供され得る。
受けたＬＥＤ光源からの光を番号３３で示すように外側の第１反射面に向けて通過させる出口窓３２には、第１反射面２４の方向で光を収束させるためのレンズ３４を設けることができる。
図４を参照するに、中実胴部を備える前記光学ガイドの代替品が示される。各代替品では、各光学ガイドはＬＥＤ光源２０からの光を受けるための、各ＬＥＤ光源２０に隣り合う入口開口３０ａを備えた中空の反射体３６であり得、ＬＥＤ光源２０からの光を出口窓３２ａに、次いで第１反射面２４へと配向する内側反射面２８ａを有する。中空の反射体３６は、光を番号３３で示す方向でレンズ３４に向けて外側に配向し、第１反射面２４の方向で収束させるためにも用い得る。
図５には更に他の実施例が示される。本実施例ではＬＥＤ光源がベース部１４に取り付けられ、中心軸線１８と平行な第１方向に放出される光が、中心部材２２を横断する方向に配向され、この光が再度、中心軸線１８と平行な番号２３で示す方向に方向変換される。本実施例ではサイドエミットＬＥＤを使用することができる。
支持体１２は、ＬＥＤ光源から発生する熱をランプ構成部品から離れた部分に伝達するものとして既知の放熱特徴部分を含む。
ここに開示された任意のあるいは全ての実施例において、光学要素４０のスパン長は第１反射体２２の軸方向投影図の範囲を跨ぐようなものである。光学要素は光ファイバー、レンズ、光パイプその他の、光配向媒体あるいは光増強用媒体であり得る。
本発明の好ましい実施例では、ＬＥＤ光源２０は、印刷回路基板であり得るキャリヤ４４の内側面４２に取り付けられ、光学ガイド２６は、キャリヤ４４に摺動自在に嵌着させ得る反射体５０として実質的に共形成される。先に言及したように、反射体５０を使用することで、各ＬＥＤ光源と、その光学ガイドとにおける整合作業が極めて簡略化される。
中心部材２２の外側形態を適宜に選択することにより追加的な補強を施し得る。例えば、図６に示す中心部材２２は純円錐形態のものであり得る。あるいは、図７に示す中心部材２２ａは多角形側面を有する円錐形態であり得、図８に示す中心部材２２ｂはホタテ貝状の側面を有する多角形円錐形態のものであり得る。
かくして、本発明によれば、自動車用途へのＬＥＤ光源の使用を増長させるのみならず、その他の分野においても有用なランプ構成部品が提供される。複数のＬＥＤ光源は多重カラーあるいは単一カラーのものであり得、ＬＥＤ光源から放出される光は、光をもっと複雑に用いることができるように形態を変化させた光学要素に差し向けられ得る。ランプ構成部品は効率的且つ製造コスト的に経済的である。ＬＥＤ光源には、その幅が広い故に、光を共通ビームに集約させる一方で良好な放熱が提供されるという追加的な利益もある。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
本発明の実施例の概略断面図である。 図１の実施例の平面図である。 別態様における本発明の実施例の断面図である。 本発明の更に他の実施例の断面図である。 本発明の更に他の実施例の断面図である。 本発明と共に使用することのできる光学反射体の平面図である。 別態様における光学反射体の図６と類似の平面図である。 別態様における光学反射体の図６と類似の平面図である。
符号の説明
１０ ランプ構成部品
１２ 支持体
１４ ベース部
１８ 中心軸線
２０ ＬＥＤ光源
２２ 中心部材
２４ 第１反射面
２６ 光学ガイド
２７ 中実胴部
２８ 内側反射面
３０ 入口面
３２ 出口窓
４０ 光学要素
４４ キャリヤ
５０ 反射体

Claims (13)

  1. 中心軸線を有するキャビティを画定する内側壁により包囲された、ベース部を有する支持体と、
    内側壁に支持され且つ全体的に光を中心軸線方向に配向するべく意図された複数のＬＥＤ光源と、
    ＬＥＤ光源から受けた光を途中で遮り且つ全体的に前記中心軸線と平行な方向に反射するべく形状付けされ且つ位置決めされた第１反射面を備える中心部材と、
    各ＬＥＤ光源に隣り合って位置付けられる１つ以上の光学ガイドにして、光を中心部材の第１反射面に向けて配向する反射面を有する光学ガイドと、
    を含み、
    前記ＬＥＤ光源がキャリヤの内側面に取り付けられ、前記光学ガイドが、キャリヤに摺動自在に嵌着する反射体として共形成されるランプ構成部品。
  2. 光学ガイドが光伝達性の中実胴部を有し、該中実胴部が、ＬＥＤ光源からの光を受けるための、各ＬＥＤ光源に隣り合う入口表面と、受けた光を配向するための内側反射面と、ＬＥＤ光源及び内側反射面からの光を中心部材の第１反射面に伝達する出口窓と、を有する請求項１のランプ構成部品。
  3. 前記出口窓が、光を第１反射面の方向に収束させるレンズを有している請求項２のランプ構成部品。
  4. 光学ガイドが、各ＬＥＤ光源からの光を受けるための、各該ＬＥＤ光源に隣り合う入口開口と、受けたＬＥＤ光源からの光を配向するための内側反射面と、前記ＬＥＤ光源からの光及び前記内側反射面からの光を中心部材の第１反射面に伝達するための出口窓と、を備えた中空の反射体である請求項１のランプ構成部品。
  5. 中空の反射体が、外側の中心部材の第１反射面の方向に光を収束するレンズに向けて光を配向する請求項４のランプ構成部品。
  6. 支持体がＬＥＤ光源からの熱を伝導するための放熱用部分を含んでいる請求項１のランプ構成部品。
  7. 第１反射面の軸線方向の突出部分を跨ぐ光学要素を更に含む請求項１のランプ構成部品。
  8. 光学要素が光ファイバーである請求項７のランプ構成部品。
  9. 光学要素がレンズである請求項７のランプ構成部品。
  10. 光学要素が光パイプである請求項７のランプ構成部品。
  11. ＬＥＤ光源が、光を前記中心軸線と平行方向に送るべく全体的に方向付けされ、光学ガイドの内側反射面が、１つ以上の各ＬＥＤ光源から放出される光を途中で遮断し且つ該光を中心部材に向けて前記中心軸線を横断する方向に反射するべく位置決めされる請求項１のランプ構成部品。
  12. ランプ構成部品であって、
    中心軸線を有するキャビティを画定する内側壁により包囲された、ベース部を有する支持体と、
    内側壁に支持され且つ全体的に光を中心軸線方向に配向するべく意図された複数のＬＥＤ光源と、
    ＬＥＤ光源から受けた光を途中で遮り且つ全体的に前記中心軸線と平行な方向に反射するべく形状付けされ且つ位置決めされた第１反射面を備える中心部材と、
    各ＬＥＤ光源に隣り合って位置付けられる１つ以上の光学ガイドにして、光を中心部材の第１反射面に向けて配向する内側反射面を有する光学ガイドと、
    を含み、
    前記光学ガイドが、光伝達性の中実胴部を有し、該中実胴部が、ＬＥＤ光源からの光を受けるための、各ＬＥＤ光源に隣り合う入口表面と、ＬＥＤ光源及び内側反射面からの光を中心部材の第１反射面に伝達する出口窓と、を有し、前記出口窓が、光を第１反射面の方向に収束させるレンズを有し、前記ＬＥＤ光源がキャリヤの内側面に取り付けられ、前記光学ガイドが、キャリヤに摺動自在に嵌着する反射体として共形成されるランプ構成部品。
  13. ランプ構成部品であって、
    中心軸線を有するキャビティを画定する内側壁により包囲された、ベース部を有する支持体と、
    内側壁に支持され且つ全体的に光を中心軸線方向に配向するべく意図された複数のＬＥＤ光源と、
    ＬＥＤ光源から受けた光を途中で遮り且つ全体的に前記中心軸線と平行な方向に反射するべく形状付けされ且つ位置決めされた第１反射面を備える中心部材と、
    各ＬＥＤ光源に隣り合って位置付けられる１つ以上の光学ガイドにして、光を中心部材の第１反射面に向けて配向する内側反射面を有する光学ガイドと、
    を含み、
    前記光学ガイドが、各ＬＥＤ光源からの光を受けるための、各該ＬＥＤ光源に隣り合う入口開口と、前記ＬＥＤ光源からの光及び前記内側反射面からの光を中心部材の第１反射面に伝達するための出口窓と、を備えた中空の反射体であり、前記ＬＥＤ光源がキャリヤの内側面に取り付けられ、前記光学ガイドが、キャリヤに摺動自在に嵌着する反射体として共形成されるランプ構成部品。
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