JP5848350B2 - Ｌｅｄ光モジュール - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
この出願は２０１０年９月２１日に提出された米国仮出願連続番号第６１／３８４８９９号に対して優先権を主張するものであり、その全体をここに引用により援用する。

発明の背景
１．発明の分野
この発明は、概して発光モジュールに関し、より特定的には、ライトパイプとの光通信用に配置される発光ダイオード（LED:light emitting diode）を備える発光モジュールに関する。

２．関連技術
車載用途で、光モジュールに白熱電球を使用することは周知である。車載用途では、白熱電球が長期にわたって広く使用されてきたが、白熱電球は、エネルギーの消費が比較的大きく、また、製品の耐用年数が比較的短いことが知られている。白熱電球についてのこれらおよび他の課題を克服するため、様々な取り組みがなされており、白熱電球に代えて、光モジュールにＬＥＤを組み込んでいるものもある。しかしながら、ＬＥＤを組み込んだ現行の光モジュールは、今なおいくつもの課題を有しており、低消費電力化と使用時の耐用年数の増加とが求められている。望ましい照射パターンを得ようとすると、ＬＥＤが組み込まれた光モジュールを、通常は、例えば８個以上の多数のＬＥＤにより構成する。そのため、結局、個々のＬＥＤによるエネルギー量が増加することとなる。さらに、現行のＬＥＤ光モジュールは、光の照射が非光率である。この非効率性の原因は、少なくともある程度は、従来の反射器の構成および配置によっては、ＬＥＤから直接発せられる光を、照射すべき所望の周囲の領域に向けて、均一な光のパターンとして反射させることができないことにある。個々のＬＥＤは、通常、長期の耐用年数を有し、単一の白熱電灯よりも消費エネルギーが低いにもかかわらず、複数のＬＥＤを光モジュールに組み込むことが必要であるために、白熱電球の代わりにＬＥＤを使用することの利点が損なわれている。そのため、照射すべき所望の周囲の領域に均一な光のパターンを照射することを可能にしつつ、より低いエネルギー消費で済むＬＥＤ発光モジュールを構成するための取り組みが今なお必要とされている。

発明の概要
最小限のエネルギー量と、長い耐用年数とを有している一つのＬＥＤから、均一なパターンの光を照射するよう構成される経済的なＬＥＤ光モジュールが提供される。ＬＥＤ光モジュールは、主双曲線反射鏡と、電源と電気的に接続するように構成された電気コネクタを有するプラグ受け部と、を含む。ＬＥＤは、電気コネクタと電気的に接続されて取り付けられている。細長のライトパイプは、ＬＥＤからの発光を受け取るように構成された光受信端と、発光端との間に延在する。発光端は、双曲線反射鏡の焦点を中心として同心円状に配置された放物面反射鏡を備える。

この発明の別の局面に従うと、ＬＥＤ光モジュールの筺体は、開口部を有し、ソケットが開口部内に収容されるよう構成されている。このソケットは双曲線反射鏡に固定される。ソケットは、ライトパイプを内部に収容するよう構成される通過経路を備える。

この発明の別の局面に従うと、ＬＥＤ光モジュールは、ベースを含み、ベースは、作動可能にソケットに接続される１つの端部と、電気コネクタのまわりにプラグ受け部を備えた別の端部とを含む。

この発明の別の局面に従うと、ベースは、内部空洞とＰＣＢ（printed circuit board）とを有し、ＰＣＢは、内部空洞内に配置され、電気コネクタおよびＬＥＤと電気的に接続する。

この発明の別の局面に従うと、発光端は、凹型の放物面と、凸型の反射面とを備える。
この発明の別の局面に従うと、ライトパイプは、固体で、可視光透過性の非中空部材である。

この発明の別の局面に従うと、放物面反射鏡は金属コーティングがなされている。
この発明のさらに別の局面に従うと、放物面反射鏡は凹型の放物面に取り付けられた反射性の挿入物である。

このモジュールは幅広い用途で用いられるよう構成することができる。一例であってこれに限られるものではないが、このモジュールは、テールランプ、方向指示灯、日中走行用ランプ、ＣＨＭＳＬ（center high-mount stop lamp）などに使用される。このモジュールは製造と設計の面で経済的であり、耐用年数も長い。

この発明の上記および他の局面、特徴および利点は、以下のこの発明に関する好ましい実施の形態およびベストモードの詳細な説明と、添付の特許請求の範囲と、添付の図面とを関連付けて考慮することでより容易に理解されるであろう。

図１は、この発明の一局面に従って構成されるＬＥＤライトパイプモジュールの断面図である。

好ましい実施例の詳細な説明
より詳細に図面を参照して、図１は、この発明の一局面に従って構成されるＬＥＤライトパイプモジュールを示す。ＬＥＤライトパイプモジュールを、以下、光モジュールまたは単にモジュール１０と称する。モジュール１０は、ソケット１２を含み、ソケット１２は、筺体１６の開口部１４内において収容されるよう構成される。筺体１６には主となる双曲線反射鏡１８が固定されている。ソケット１２は、通過経路２０を有し、通過経路２０は、近位端２２と遠位端２４との間に伸びている。モジュール１０は、さらに、ベース２６を含み、ベース２６は、端部３０と、その反対側の端部３２とによって囲まれる内部空洞２８を有する。ベース２６の一方の端部３０は、ソケット１２の近位端２２と作動可能に取り付けられ、例えば、シール部材２９を介して接続される。他方の端部３２は、プラグ受け部３４を形成するよう構成される。電気コネクタ３６の少なくとも一部はプラグ受け部３４に配置される。ＰＣＢ３８は電気コネクタ３６と電気的に接続するよう内部空洞２８に配置される。さらに、一個のＬＥＤ４０は、ＰＣＢ３８と電気的に接続し、また、電気コネクタ３６とも電気的に接続するよう取り付けられる。モジュール１０は、さらに、ＬＥＤ４０から照射される光４５を受信するよう構成される光受信端４４から、双曲線反射鏡１８の上部につるされた発光端４６まで、ソケット１２の通過経路２０を通る細長のライトパイプ４２を含む。発光端４６は、一体型の放物面反射鏡４８を有し、反射鏡４８は、双曲線反射鏡１８の焦点５０を中心として同心円状に構成される。このようにして、反射鏡４８は、焦点５０と、双曲線反射鏡１８の反射面５１との間に伸びている焦線に沿って反射光が均一になるよう、ＬＥＤ４０から照射された光４５を反射する。光４５は、反射鏡１８の反射面５１に反射すると、通常はライトパイプ４２の長手方向の中心軸５２と並行に反射して、均一に、照射すべき周辺の領域に照射される。

ライトパイプ４２は、固体で、可視光透過性の非中空部材として提供され、例えば、ポリカーボネートにより形成され得る。ライトパイプ４２は、細長の、中心軸５２と同軸を有する、概して円筒状の部分５３にわたって延在する。円筒状の部分５３は、ソケット１２の開口部１４を通る、相対的に小さな直径を有する。このように、小さなエンベロープを備えるようソケット１２およびその通過経路２０を設けることができる。このように、筺体１６の開口部１４と、双曲線反射鏡１８とにおいて、可能な限り小さい開口部が形成され得る。これにより双曲線反射鏡１８の反射面５１の領域が最大化され、反射面５１がライトパイプ４２とソケット１２とによってふさがれたり遮られたりすることもほとんどない。

ライトパイプ４２により、柔軟な設計が可能となり、ライトパイプ４２の構成によって、焦点距離が長くなる。図１に断面図として示すように、発光端４６は、ライトパイプの円筒状の部分５３の頂上に拡がった部分を有し、通常は椀状部５５を有する。椀状部５５は、最上部に、放物面反射鏡４８が固定される凹状の放物面５４を有し、最下部に、円筒状の部分５３から外側へ広がった凸状面５６を有する。モジュール１０の使用時に、光波４５は、円筒状の部分５３に留まることなくＬＥＤ４０から円筒状の部分５３を通過して発光端４６へと、上方へ放射される。光波４５は、通常は、円筒状の部分５３に沿って反射鏡４８へ自由に放射される。また、光波４５は、さらに上方に向かい、椀状部５５を通過して、反射鏡４８の径方向外側に配置される部分へと放射される。例えば、ＬＥＤ４０から照射された光波４５は、双曲線反射鏡１８の反射面５１に面する反射鏡４８の放物面表面の全てに当たる。これにより反射した光波４５は、反射鏡４８から半径方向外方向および下方向へと均一に分散され、双曲線反射鏡１８の反射面５１の全面に当たる。例えば、反射した光波４５は、双曲線反射鏡１８の反射面５１で反射したときに、単一の点光源から、照射すべき周囲の領域へと発散するように現れる。

放物面反射鏡４８は、椀状部５５の、最上部における凹状面５４を金属コーティングしたものとして提供され得る。または、放物面反射鏡４８は、凹型の放物面５４に取り付けられる、別個の反射性の挿入部材として提供され得る。これに応じて、放物面反射鏡４８を組み立てるための製造オプションを利用できる。

ベース２６は、封入される部材として提供され得る。これにより、内部空洞２８は、ベース２６とカバーシール部材２９とによってシールされる。但し、ＬＥＤ４０を取り換えるために表出させるときなど所望のときにカバーシール部材２９を取り除くことで、ＬＥＤ４０を利用しやすくする。これに加えて、一個のＬＥＤ４０を配置するだけであるにもかかわらず、ＬＥＤ４０の使用によって発生した熱を吸収するために、熱を吸収する金属片５８を内部空洞２８に設けることができる。

上述の教示をもとにすれば、この発明の各種各様の実施形態が存在し得る。したがって、この発明が、上述の説明に特に限られるものではなく他の方法によっても実施可能であり、この発明の技術的範囲が、最終的に許可された特許請求の範囲によって定められると理解されるはずである。

Claims (10)

1. ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光モジュールであって、
   開口部を有した筺体と、
   前記開口部内に収容されるように構成されたソケットと、
   前記ソケットの外側に放射状に配置された主双曲線反射鏡と、
   電源と電気的に接続するように構成された電気コネクタと、
   前記電気コネクタと電気的に接続するように取り付けられたＬＥＤと、
   前記ＬＥＤからの発光を受け取るように構成された光受信端と発光端との間に延在する細長のライトパイプとを備え、
   前記ライトパイプは、前記開口部を通り、且つ前記光受信端と前記発光端との間に伸びる円筒部を有し、
   前記円筒部は、前記光受信端と前記発光端との間において一定の直径を有し、且つ前記円筒部は、前記ライトパイプの長手方向の中心軸と同軸を有し、
   前記発光端は、放物面反射鏡を有し、前記放物面反射鏡は、前記主双曲線反射鏡の焦点を中心として同心円上に配置され、
   前記放物面反射鏡の放物面の全面は、反射面である、ＬＥＤ光モジュール。
2. 前記発光端は、凹型の放物面と凸型の面とを有する、請求項１に記載のＬＥＤ光モジュール。
3. 前記放物面反射鏡は、前記凹型の放物面において金属コーティングが施されている、請求項２に記載のＬＥＤ光モジュール。
4. 前記放物面反射鏡は、前記凹型の放物面に取り付けられた反射性の挿入物である、請求項２に記載のＬＥＤ光モジュール。
5. 前記ライトパイプは、固体の、可視光透過性の非中空部材である、請求項１から４のいずれか１項に記載のＬＥＤ光モジュール。
6. 前記ソケットは、前記主双曲線反射鏡に固定され、前記ライトパイプを内部に収容するよう構成される通過経路を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載のＬＥＤ光モジュール。
7. 作動可能に前記ソケットに取り付けられた１つの端部と、前記電気コネクタのまわりにプラグ受け部を備えた別の端部とを有するベースをさらに備える、請求項１から６のいずれか１項に記載のＬＥＤ光モジュール。
8. 前記ベースは、内部空洞を有し、前記ＬＥＤと前記電気コネクタとを電気的に接続させるように前記内部空洞内に配置されるＰＣＢ（printed circuit board）をさらに備える、請求項７に記載のＬＥＤ光モジュール。
9. 前記ベースは、前記ソケットに取り付けられて封入されるよう構成される、請求項７または８に記載のＬＥＤ光モジュール。
10. ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光モジュールであって、
    外部表面と開口部を有した筺体と、
    前記筐体の前記開口部内に収容されるように構成されたソケットと、を備え、
    前記ソケットは、通過経路を形成する壁を有し、
    前記ＬＥＤ光モジュールは、さらに、
    電源と電気的に接続するように構成された電気コネクタと、
    前記電気コネクタと電気的に接続するように取り付けられたＬＥＤと、
    作動可能に前記ソケットに取り付けられた一端部と、内部空洞とを有するベースと、
    前記ＬＥＤと前記電気コネクタとを電気的に接続させるように前記ベースの内部空洞内に配置されるＰＣＢ（Printed Circuit Board）と、
    前記ベースの前記一端部を前記ソケットに動作可能に取付けるとともに、前記内部空洞を封入するカバーシール部材と、
    前記ソケットの外側に放射状に配置され、且つ前記筐体の外部表面に固定されたベース端部を含む主双曲線反射鏡と、を備え、前記主双曲線反射鏡の前記ベース端部は、前記ソケットの周囲の開口部を形成し、
    前記ＬＥＤ光モジュールは、さらに、
    前記ＬＥＤからの発光を受け取るように構成された光受信端と発光端との間に延在し、且つ前記ソケットの通過経路内に配置された細長のライトパイプを備え、
    前記細長のライトパイプは、円筒部と、前記円筒部の頂上に設けられた椀状部とを有し、前記円筒部は、前記光受信端から前記椀状部までの間において一定の外径を有し、
    前記椀状部は前記発光端を含み、当該発光端は、前記主双曲線反射鏡の焦点を中心として同心円状に配置された放物面反射鏡を有し、
    前記カバーシール部材は、前記円筒部と前記ベースの前記一端部との間に延在し、および、
    前記カバーシール部材は、前記細長のライトパイプが前記ソケットの前記壁から距離をあけて配置されるように設けられている、ＬＥＤ光モジュール。

Images