JP5940757B2 - 自動車のリヤコンビネーションランプ用の側方取付け型発光ダイオードモジュール - Google Patents
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Description
本発明は、自動車の照明システム用のリヤコンビネーションランプに関する。
LEDの多くは自動車の外装ライティングの分光規定を充分に満たすものである。旧式の白熱灯ライティングでは白熱灯の前に着色したレンズ、カバー、またはフレームを使用してこの分光規格に対応させていたが、LEDでは波長の出力レンジをそうした分光規定に適合させ、例えば、赤色光や黄色光には赤や黄色の分光部分の出力レンジを狭くしたLEDを使用する。白色光の場合は、広帯域型蛍燐光体照明が広く使用されるようになってきている。
外装ライティングの空間的条件は地域によって異なるものの、外装ライティングの各要素に対する定義は典型的にはかなり明確である。例えば、左前照灯は、照射角の関数としての輪郭のはっきりした縦横両方向の照射パターンを有し、右前照灯は左前照灯のそれとは異なる、しかし同様に輪郭のはっきりした照射パターンを有すべきである、等の如くである。
こうした空間的条件は代表的な白熱球または白熱灯に対して創り出されてきたものである。一般に、代表的な白熱球は光を全方向に一様に放出させるための長い(即ち非点源の)フィラメントを含み、自動車から離れる方向に光を配向させ得る、代表的には1つ以上の反射要素(リフレクター)を含む。ある用途ではリフレクターとは別個の、または部分的あるいは全体にリフレクターと一体化させた幾つかの光軸合わせ要素(コリメート要素)をも有し得る。
LEDが光源として導入されて間もない頃は自動車メーカーは慎重な対応を取り、上述した全ての恩恵に対してはLEDの採用を熱望しつつも、ソケットの付いた伝統的スタイルの光学的構成を伴う電球/ランプの、これまで蓄積してきた経験や知識を完全に棄て去ることには躊躇していた。その結果、近年では、旧来の白熱灯タイプの電球やフィクスチャの持つメカニカルな雰囲気を持ってはいるが、実際はLEDを光源として使用する照明用サブシステムが幾つかある。
図1には代表的な自動車が示され、前方ウィンカー2、ヘッドランプ3、フォグランプ4、サイドマーカー6、センターハイマウントストップランプ7、ナンバープレートランプ8、所謂“リヤコンビネーションランプ”9(RCL)を含んでいる。これらの内のあるものまたは全ては、ヘッドランプクリーニングシステム5のようなアクセサリーを含み得るが、この点に関しては本明細書ではリヤコンビネーションランプ9について主に説明する。
LEDが自動車の外装照明システムに使い始められて以来、最近ではフィクスチャ内にLEDをぴったりと一体化させる傾向が出てきている。例えばセンターハイマウントストップランプ7またはCHSMLは、LEDモジュールをこの用途に適合させ易いことから現在では大抵この方式で構成される。LEDは長寿命なので、この方式は所要時間の観点からは好ましいものと言えるだろう。
しかしながら、白熱灯用に開発し、長年使用してきた既存のリフレクターや電球ジオメトリーを含む馴れ親しんだ技術は、期間が短くて済むという意味では自動車メーカーの多くにとって好ましいものである。その結果、LEDを光源として使用しながら、光学的構成には従来型のランプ用のソケット開口や伝統的スタイルを用いたリヤコンビネーションランプシステムを開発したランプ製造業者もある。自動車メーカーにとってそうしたランプシステムは、その機械的様相が白熱灯を使用する旧来の確立されたシステムのそれと同じであることによる所要期間の短かさが魅力である。そうしたランプシステムの一例には、マサチューセッツ州DanversのOsram Sylvania社より市販入手可能なJOULE製品がある。
自動車のコーナー位置のライティングシステムを構成する各部品は“ライトセット”として知られている。建物においてこの“ライトセット”に相当するものはフィクスチャである。ライトセットは代表的には、プラスチック製の構造部またはハウジング、1つ以上のリフレクター、ある場合においてはレンズ光学系、通常は自動車の外観スタイルにフィットされ、黄色や赤の色分け部分をしばしば有するレンズカバー、を含み、ハウジングには、通常は後方にあってランプ付きソケット(米国では一般には“電球”と称する)を受けるソケット開口、通気手段、ある場合における前方照明、調節手段、が含まれる。
(a)の方法は、アクセス性、造形性、機械的難度、ボディーへのライトセットのシール、に関わる問題を含む多くの問題から敬遠され、(b)の方法は、(1)コストと複雑性とを低減させ且つ埃や水に対するシールの有効性を保証する上からは、ライトセットとレンズカバーとの間により恒久的なシールを設けた方が好ましいこと及び、(2)取り外し自在のレンズカバーはフィット性や造形上の問題から製造が難しいこと、の2つの問題を含む幾つかの理由からやはり敬遠される。
ここに記載することによりその全てを本明細書に含むものとする米国特許第6,637,923号、同第6,814,475号、同第6,951,414号には、ソケットを側部に開口させた3つのライティングシステムが開示される。これら3つのライティングシステムは何れも、LEDに隣り合って配置した、光ビームを光軸合わせ(コリメート)するための要素と、コリメートビームを受け且つ受けたコリメートビームを自動車から離れる外側方向に反射させる別の要素とを含んでいる。
従って、構成要素が少なく、光学系がそれ程複雑ではなく、従って整列させ易く、しかも先に参照した工学システムにおけるそれよりもずっと高出力(低損失)の自動車用ライティングシステムに対する要望がある。自動車用ライティングシステムには、ライトセットの後方ではなくむしろ側部に開放する1つ以上のソケットが設けられるべきである。
一般に、LEDベースのライティングモジュールには4つの主要要素、即ち、(1)実際のLEDチップまたはダイ、(2)LEDチップから発生する熱を消散させるヒートシンクまたは熱管理構造、(3)LEDチップ駆動用回路、(4)LEDチップから照射される光を受け、受けた光を視認者に配向する光学系、がある。これら4つの要素は各特定モジュール用に始めからデザインし直す必要はなく、むしろ、既知の1つ以上の要素を特定のライティングモジュールで使用できる。以下に、ここで説明するLEDベースのライティングモジュールと共に使用できるそうした既知の要素の幾つかを説明する。
長手方向軸を有し且つ該長手方向軸に沿ってハウジング(20)内に挿入自在の伝熱性のモジュール(21、121)と、
伝熱性のモジュール(21、121)と機械的及び熱的に接触し、前記長手方向軸に全体に直交する方向に配向される印刷回路基板(41、141)と、
印刷回路基板(41、141)上に実装され、該印刷回路基板(41、141)によって長手方向軸と全体に平行な拡散ビーム(12)を放出するように電気制御される少なくとも1つの発光ダイオード(44、144)と、
拡散ビーム(12)を受け、受けた拡散ビームを長手方向軸と全体に直交する、全体に光軸の合わされたコリメートビーム(14)として反射させる、湾曲した且つ小面付きのリフレクター(13)と、を含む自動車用ランプが提供される。リフレクターの湾曲が、受けた拡散ビームをコリメートする。リフレクター(13)上の各小面はコリメートビーム(14)の相当部分の角度を所定の角範囲に広げる。
光軸に沿って拡散ビーム(12)を放出する発光ダイオード(44、144)と、
光軸に全体的に直交し、発光ダイオード(44、144)をその上部に機械的及び熱的に実装し且つ該発光ダイオード(44、144)を電動させる全体的に平坦な印刷回路基板(41、141)と、
印刷回路基板(41、141)と機械的及び熱的に接触し、光軸と全体に平行な筒状の軸を有する全体に筒状のモジュール(21、121)と、
モジュール(21、121)を取り付けるフィクスチャ(20)にして、モジュールの筒状の軸が水平で且つ全体に該フィクスチャの前面と全体に平行になるようにモジュール(21、121)を取り付けるフィクスチャと、拡散ビーム(12)を受け且つ全体にコリメートされたコリメート光(14)を放射するリフレクター(13)と、
全体に光軸合わせされたコリメートビーム(14)を移行させる透明カバー(15)と、
を含む自動車用ランプが提供される。
横方向に沿って拡散ビーム(12)を放出する発光ダイオード(44、144)と、
拡散ビーム(12)を受け、受けた拡散ビームを全体に光軸合わせされたコリメートビーム(14)として、前記横方向と全体的に直交する長手方向軸に沿って反射させるリフレクター(13)と、
全体に光軸合わせされたコリメートビーム(14)を長手方向に移行させる透明カバー(15)と、
発光ダイオード(44、144)を機械的に実装し、電動させ、発光ダイオード(44、144)に熱的に連結するモジュール(21、121)と、
を含む自動車用ランプが提供される。
モジュール(21、121)は横方向で取り付けられ、ヒートシンクと、発光ダイオード(44、144)を電動させる、全体に平行な且つ横方向と直交する印刷回路基板(41、141)と、印刷回路基板(41、141)とヒートシンクとの間に配置されて印刷回路基板(41、141)とヒートシンクとを熱的に接触させ且つ電気的に絶縁する熱パッドまたは熱グリース(31、131)と、を含む。
LEDを光源とする既知の代表的なリヤコンビネーションランプにおいて、光をデバイスから確実に正しい方向で放出させるための色々な方法がある。例えば、JOULEの商標名で市販入手できる第1世代JOULEシステムではLEDを特定の角度で取り付ける。この第1世代のシステムは組み立てプロセスが大変複雑で、しかもLEDと制御回路基板とを連結するのが難しい。第2世代JOULEシステムではそうしたLEDの取付けスキームに代わる光ガイドが使用され、小型のリフレクターが、LEDの放射ポイントをリヤコンビネーションランプのリフレクターの焦点上に表像させる。光ガイドは、円滑な側面を有する、代表的にはガラスまたはプラスチック製の透明チューブであり、前記各側面が光ガイドに沿って伝播するビームをこれらの側面位置で且つ側面から離れる方向に確実に全反射させる。光ガイドは、第1世代JOULEシステムより改善されているとは言え、依然、システム上の余剰コンポーネントであって、システムコストを増大させ、損失を来たし、光の何分の一かを光ガイドの入口及び出口の各インターフェース位置で失わせるので、光パイプや関連する光学構造部によって生じる損失分を補うべくLEDを追加する必要がある。側面発光型LEDを使用するシステムも試されたが、やはり組み立てが困難であったり光学的効率が低いものであった。
本発明はそうした欠点を解消し、以下のような利益の1つ以上を提供し得るものである。
先ず、LEDモジュールは完全に一体化され、かくしてコンポーネント数が少なくしかもモジュールの組み立てが容易である。更には、LEDとエレクトロニクスとが同じ回路基盤上にあるので相互連結部分を追加する必要がない。
第2に、LEDモジュールは上位互換性を有し、最新のリヤコンビネーションランプハウジングのそれに合う、または容易に適合させ得る光学的及び機械的特性を持っている。
この場合、ソケットはヒートシンクとして使用され得る。もし追加的なヒートシンク作用が必要な場合は印刷回路基板の後部に熱ピンまたは熱フィンを追加できる。
第3には、LEDモジュールの損失が少ないのでLEDモジュールがより明るくなり及び又はLEDモジュールの動作上必要な電力量及び又はLEDの必要数が減少する。光パイプまたは追加の光学的構造は無用である。
リヤコンビネーションランプ用の側方装着型のLEDモジュールが開示される。1枚の印刷回路基板上の遠位側部に1つ以上のLEDが実装される。印刷回路基板は各LEDを駆動する回路をも含む。LEDは、印刷回路基板と全体に直交する状態下に遠位方向に拡散する光ビームを放出する。LEDはここでは“APT”と称する。
印刷回路基板は、この印刷回路基板と直交する方向で印刷回路基板全体を貫いて伸延する1つ以上のコネクターピンにして、印刷回路基板に電力を提供し及び又は、印刷回路基板に対する及び又は印刷回路基板からの監視を提供するコネクターピンを含み得る。コネクターピンは、印刷回路基板の近位側部上のピンに装着したプラスチック製コネクターを含み得る。
間隙パッドに隣り合って注型ソケットが配置される。注型ソケットは、アルミニュームのような伝熱材から作製し得、間隙パッドと対向する側面上に随意的なフィンその他のヒートシンク要素を含み得る。ある用途において、注型ソケットの幾つかまたは全てと、間隙パッド及び印刷回路基板とは、これら部材の組み立て中における整列操作を支援する整列機能構造部(42,32,22)を含み得る。印刷回路基板、間隙パッド、注型ソケットは、整列された後、相互にねじ止めまたはリベット止めされる。ある用途では、注型ソケットの幾つかまたは全ては自動車用リヤランプで広く用いられる1つ以上の直角機能構造部を含み得る。こうした直角機能構造部付きのモジュールでは、ランプハウジングへのランプの押し込み、ランプを90°回転させてのランプハウジングへの固定及び保持、がし易くなる。直角機能構造部は比較的安価であり、信頼性に富み、自動車の尾灯用に向いており、モジュールに使用中またはランプ故障時の互換性を与える。
LEDを出た光はLED自身により特徴付けられる特定の角パターンで拡散する。各LEDは地面と全体に平行方向で自動車の中心から離れて移動するビームを放出する。フィクスチャは、LEDからの光をコリメートし、自動車後方からのコリメート光を地面と略平行方向に反射させる湾曲したリフレクターを含む。
フィクスチャ内のリフレクターは、フィクスチャを出る光が所定の特定角度条件を満たすように小面付きのものとし得る。リフレクターのそうした小面は既知のものであり、以下に詳しく説明する。
シミュレーションを行ない、試作品を製造し、出力(またはルーメンでの光束)測定を実施した結果はシミュレーションに一致するものであった。
ある実施例では、モジュール及び又はソケットの各パーツはヒートシンクとして作用し得る。モジュール及びソケットは、共にアルミニュームまたはその他の、フィクスチャの放熱上好適な伝熱材から製造し得る。
以上で発明の要約を終え、次ぎに光学的コンポーネントの機械的構成を詳しく説明する。
図2に略示する光路の場合、LEDモジュール11A内のLEDは、図2に略示するシステムに関してその1つのみが示されるが、実際はそれ以上のLEDを設け得る。この構成は、図2に略示するシステムの説明後に説明される。
拡散ビーム12は凹型リフレクター13Aに当たり、この凹型リフレクターが拡散ビームの光軸を揃えてコリメートビーム14とした上で、このコリメートビームをリヤコンビネーションランプ10の前方に向けて長手方向に反射させる。
対照的に、LEDを光源として使用する放物面型リフレクターでは、全360°方位の完全放物面を使わなくても光源からの全放射光を捕獲できる。LEDの放射光の入る切頭円錐の立体角は白熱球のそれと比較して小さいので、放物面の一部を使用するだけでリフレクター位置で全空間範囲のビームを充分に捕獲できる。その結果、リフレクター13Aは半放物面のような放物面部分またはその他の好適な放物面部分とすることができる。半放物面は完全な放物面をその頂部と焦点を貫いて伸延する平面で二分することで可視化され得る。随意的には、そうした放物面部分は光源からの拡散光を捕獲するに十分作用し、完全な放物線におけるよりも容積や材料が少なくて済む。
コリメートビーム14は文献上では一般に“平行光束”と称される。上述した各用語には互換性があり、本件出願において使用されるように同義のものであり得る。
コリメートビーム14は、“透明カバー”または“レンズカバー”15を通過した後、平行を維持したビーム16のまま自動車の後部位置のリヤコンビネーションランプ10を出て視認者に向かう。レンズカバー15は透過光から1つ以上の波長または波長帯をフィルタリングする如き光学的分光効果を有し得るが、代表的には、ディフューザーがそうするようにはビームを散乱させない。
LEDモジュール11A、凹型リフレクター13A、レンズカバー15は全て、ハウジング20によって機械的に保持され得る。そうしたハウジング20は安価に製造され得るのが望ましく、また、リフレクター13の表面輪郭を含むように成型または打ち抜き加工され得る。
以下に、リヤコンビネーションランプ10の機械的様相を光路に沿って更に詳しく説明する。
例えば、リヤコンビネーションランプの発光出力を、単独のLEDにおいて可能なまたは好都合なそれよりもずっと高くする必要があり得る。そうしたマルチ型のLEDは図3に略示される。
図2のリヤコンビネーションランプ10と比較した場合に異なる唯一のコンポーネントは、3つのLEDを含むマルチ型LEDモジュール11Bである。この略図では全てのLEDは代表的な製造、組み立て、及び又は整合上の許容誤差範囲内に於いて、ほぼ同じ方向に発光する。他の実施例では1つ以上のLEDが異なる方向に向けられる。
各LEDは光学的観点からは可能な限り接近させた方が望ましいが、熱的観点上は各LEDの発する熱を有効に消散させ得るよう、できるだけ離した方が望ましい。実際上は各LEDは数ミリまで、またはそれ以上の距離において印刷回路基板上で離間され得る。以下に、リヤコンビネーションランプ10の熱的様相を光路に沿って更に詳しく説明する。
この点は、白熱球の出力に対するランプ出力の角条件やその分解斜視範囲を調べればよく分かる。旧式のリフレクターフィクスチャからの放出光には重畳する2つの光部分、即ち、(1)電球を出て透明カバーを貫いて直接外に出る光部分と、(2)電球を出て放物面型リフレクターで反射してから外に出る光部分と、が含まれる。光部分(1)は拡散され、光部分(2)は全体的にコリメート化される。自動車から離れた空間で組み合わさるこれら2つの光部分は、視認者の視軸が光部分(2)からのコリメートビームの範囲内にあるときは輝度に関する角依存性が大きいが、この角依存性は、光部分(1)の角依存性が比較的小さいことにより低減される。法規定によれば、光出力の代表的なカットオフ角は垂直方向に約±10°及び水平方向に約±20°において分解斜視され、ランプからの光は視認者の視軸がこのカットオフ角の“範囲”では充分に見えるが、このカットオフ角よりも外側では必ずしも見えなくとも良い。
図4において、図2に略示されるリヤコンビネーションランプ10と比較した場合の唯一の相違点は、簡単な放物面型リフレクター13Aが小面付きの放物面型リフレクター13Bに変えられている点である。一般に、小面付きリフレクターは業界に既知のものであって、1972年あるいはそれ以前にも溯る特許文献に開示されている。そうした既知の小面付きリフレクターの内の3つを以下に要約するが、これら以外の好適な小面付きリフレクターデザインを使用しても良い。図4の小面付きリフレクターの場合、各小面19A、19B、19C、19D、19Eが、ランプからの全出力が各小面の角範囲と全体に同じである状態下において光を全体に同じ所定角範囲において配向する。別の実施例では、各小面は、ランプからの全出力が全ての小面からの角度寄与を含む状態下において光を個別の所定角範囲において配向する。
ここに引用することによってその全てを本明細書に含むものとする“Reflector for vehicular headlamp”と題する、1995年4月11日付で発行された同第5,406,464号には、既知の小面付きリフレクターの第3設計例が示される。この米国特許には、いくつかの反射領域を有するリフレクターが開示され、各反射領域がいくつかのセグメントを含み、各セグメントは、基準湾曲面(双曲放物面、楕円放物面、または回転放物面)を有し、局部的に焦点距離の異なる回転放物参照面上に分解斜視される。
ここで、ランプの機械的パッケージを議論する前に、図4のリヤコンビネーションランプ10の光路について要約する。LEDモジュール11Bは小面付きの放物面型リフレクター13Bの後部を貫いて配置される。LEDモジュール11Bは拡散ビームを主に横方向に放出するように配向される。LEDモジュール11Bからの拡散ビーム12は、入射光軸17が約45°で、反射光軸18が約45°の角発散度においてリフレクターを離れる状態下に小面付きの放物面型リフレクター13Bに当たる。入射光軸17は主に水平方向及び横方向に配向され、反射光軸18は主に長手方向に配向される。放物面型リフレクター13Bはビームをコリメートし、このコリメートビームを反射させ、各小面がコリメートビーム14を特定角に配分する。反射されたコリメートビーム14は透明カバー15を通過し、視認者に向けて伝播する出力ビーム16となる。
図5には、リヤコンビネーションランプ10の機械的配置例の略分解斜視図が示される。
発光ダイオード44A、44B、44Cが印刷回路基板41の一方の面上に、この印刷回路基板の平面と直交する全体に同じ方向においてそれら全てが発光するように実装される。一般に、各LEDは代表的には完全に平行方向に発光するように試行しつつ取り付けるが、実際はLEDの指向角は、コンポーネント、製造、組み立てに関わる各許容誤差に基づいて若干変動する。一般に、こうした若干のLED指向エラーはランプの問題とはならない。
印刷回路基板41は、LED44A、44B、44Cを駆動する電気回路を含み、印刷回路基板に一般的に適用される技術を使用する既知の様式下に形成され得る。LEDドライバ回路の設計形状は、例えば、“Driver circuit for LED vehicle lamp”と題する、先に引用した同第7,042,165号におけるもののごときであるが、任意の好適なLEDドライバ回路を使用してもよい。
印刷回路基板41の形状、または“フットプリント”、即ち設置輪郭を任意に選択し得る。図5の設計例ではフットプリントは丸形または円形である。円形の印刷回路基板は、図5に例示するヒートシンク21のように全体に円筒状の対称性を有する他のコンポーネント内に取り付ける上で好都合であり得る。あるいは印刷回路基板のフットプリントは四角形または矩形輪郭のものであり得る。矩形のフットプリントは、製造プロセス中の回路基板材の無駄を減らすべく、伝導性のものであり得る。一般に、印刷回路基板41に対して任意の好適な形状を使用可能である。
ある用途では、熱パッド31は印刷回路基板41と略同じフットプリント、または外側寸法形状を有し、他の用途では印刷回路基板のそれよりも若干大きいフットプリント、または外側寸法形状を有する。更に他の用途では、熱パッド31は印刷回路基板よりも若干小型のものであり得、印刷回路基板41上の実際の回路の長さである限りにおいてのみ、外側に伸延され得る。
ある用途では印刷回路基板41またはヒートシンク21は電気絶縁性材料でコーティングされ得、また熱パッド31が省略され得る。
“注型ソケット”として既知のものであり得るヒートシンク21は、アルミニュームのような伝熱製材料で作製し得るが、任意のその他の好適な電熱体を使用可能である。ヒートシンク21は、印刷回路基板及び熱パッドをヒートシンク21に固定するための、熱パッド31及び印刷回路基板41上の相当するタブまたは長孔32及び42と係合するタブまたは長孔22を含み得る。
あるいは、ヒートシンクは、注型ソケットとは別のパーツとし得、またはフィン付きの随意的なパーツをリヤコンビネーションランプ10の組み立て中に注型ソケットと接触状態に持ち来し得る。
つまり、ヒートシンク21と、熱パッド31と、印刷回路基板41とが、図2〜4の“LEDモジュール”11A及び11Bに相当する。
熱パッド31と印刷回路基板41とをヒートシンク21に取り付けたLEDモジュール11はアダプター51に取り付け得る。アダプター51は結局はハウジング20に取り付け得る。あるいは直角アダプターをハウジング20上に直接設け、LEDモジュール11をリフレクターに押し込み且つ90°廻転させて然るべく固定させるようにすることができる。これらの各コンポーネントの組み立て順序は特定の製造プロセスに好適なように変更可能である。
ハウジング20は、金属、プラスチックまたは人のその他好適な材料またはそれらの組み合わせによって作製し得る。
リヤコンビネーションランプ10は、その前面に、図示されない透明カバーをも有する。
ハウジング121として既知のものであり得るヒートシンクが、アルミニュームのような伝熱材から作製され得る。ヒートシンク121は、印刷回路基板141、熱パッド131、シールガスケット151、を収受するための、取り付け用またはインターフェース用の色々の表面を含み得る。
印刷回路基板141及び熱パッド131は図5において使用されているそれと類似の構造のものであり得る。この印刷回路基板の特定例は四角形状に配置した4つのLED144A、144B、144C、144Dを有し得るが、任意の好適な数及び配置のLEDを使用して良い。印刷回路基板141は、電気的コネクター143を介して電力を受け、また、熱パッド131とヒートシンク121とは共に、電気的コネクター143を収受し得る1つ以上の穴133及び123を有し得る。印刷回路基板141と熱パッド131とは、随意的には図6に示す設計例における矩形のフットプリントと同じフットプリントを有し得、また随意的には、組み立てに際してヒートシンクに弾発的に係止され得るよう、1つ以上の弾発係止機能構造部を含み得る。
組み立て状態において、LEDは放物面型リフレクターの焦点面に位置付けられる。LEDはリフレクターによりコリメートされた拡散光を放出し、リフレクターで反射されたコリメート光がランプの前面の透明カバーを通してランプを出る。
最後に、ここで開示するリヤコンビネーションランプと、側方に開いたソケットを持つ機知の幾つかのリヤコンビネーションランプとの比較と、これらの既知の設計のものに対する明らかな長所を明示する。
側方に開いたソケットを持つ3つのライティングシステムが、米国特許第6,637,923号、同第6,814,475号、同第6,951,414号に例示される。これら3つの発明には、LEDに隣り合う、ビームをコリメートする要素と、コリメート光を受け、受けたコリメート光を自動車から離れる外側方向に反射させる要素と、を含む。
前記米国特許第6,814,475号(フレネルレンズ32及びリフレクター26)及び同第6,951、414号(“光部材14”と参照されるレンズ14とリフレクター16)には夫々類似の構造が示されている。
これら3つの文献のライティングシステムでは、光ビームのコリメート及び反射を2つの別個の要素を使用して行なう点がおそらく欠点の1つとなる。こうした別個の要素は製造コストが大きく、整列構成に関わるコストや浪費時間も大きく、光学系の無用な損失も招くと考えられる(即ち、多数の要素により、光の幾分かが吸収され、出力ビームの外側に反射及び又は散乱され得る)。
対照的に、ここに開示する設計のものでは、LEDとリフレクターとの間にそうした中間光要素は存在しない。参照文献のフレネルレンズのコリメート機能は本願発明のリフレクター13A及び13Bによって吸収される。かくして、本願発明には、参照文献における前記各コンポーネントが排除され、他方、排除されたそうしたコンポーネントの機能が維持されるという明確な長所がある。これにより、コンポーネントの組み立て及び整列操作上のコストが低減され、排除されたコンポーネントにおける反射、散乱、吸収によって生じ得る光損失が低減され得る。
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。
3 ヘッドランプ
4 フォグランプ
5 ヘッドランプクリーニングシステム
6 サイドマーカー
7 センターハイマウントストップランプ
8 ナンバープレートランプ
9、10 リヤコンビネーションランプ
11A、11B LEDモジュール
12 拡散ビーム
13A 凹型リフレクター
14 コリメートビーム
15 レンズカバー
17 入射光軸
18 反射光軸
19A、19B、19C、19D、19E 小面
20、121 ハウジング
21 ヒートシンク
41、141 印刷回路基板
44A、44B、44C LED
31 熱パッド
22、32 タブ
43 電気的コネクター
32、42 長孔
51 アダプター
131 熱パッド
143 電気的コネクター
144A、144B、144C、144D LED
151 シールガスケット
Claims (15)
- 自動車用ランプ(10)であって、
長手方向軸を有し且つ該長手方向軸に沿ってハウジング(20)内に挿入自在の伝熱性のモジュール(21、121)と、
モジュール(21、121)と機械的及び熱的に接触し、前記長手方向軸に全体に直交する方向に配向される印刷回路基板(41、141)と、
印刷回路基板(41、141)上に実装され、該印刷回路基板(41、141)によって長手方向軸と全体に平行な拡散ビーム(12)を放出するように電気制御される少なくとも1つの発光ダイオード(44、144)と、
拡散ビーム(12)を受け、受けた拡散ビームを長手方向軸と全体に直交する、全体に光軸合わせされたコリメートビーム(14)として反射させる、湾曲した且つ小面付きのリフレクター(13)と、を含み、
リフレクター(13)の湾曲が、拡散ビーム(12)をコリメートし、
発光ダイオードチップとリフレクターとの間に中間光要素を有さず、
リフレクター(13)上の各小面がコリメートビーム(14)の相当部分の角度を所定の角範囲に広げ、
印刷回路基板(41、141)と伝熱性のモジュール(21、121)との間に配置した熱パッド(31、131)を有し、該熱パッド(31、131)と印刷回路基板(41、141)とが本来同じフットプリントを有する自動車用ランプ。 - 熱パッド(31)及び印刷回路基板(41)が丸形のフットプリントを有する請求項1の自動車用ランプ。
- 熱パッド(131)と印刷回路基板(141)とが矩形のフットプリントを有する請求項1の自動車用ランプ。
- 熱パッド(31、131)と印刷回路基板(41、141)とが共に伝熱性のモジュール(21、121)上に弾発係止される請求項1の自動車用ランプ。
- 熱パッド(31、131)が、印刷回路基板(41、141)に対する電気的連結部を収受する穴(33、133)を含んでいる請求項1の自動車用ランプ。
- 伝熱性のモジュール(21、121)をアルミニュームで作製した請求項1の自動車用ランプ。
- 伝熱性のモジュール(21)が、印刷回路基板(41)に対向する側部上に複数のフィン(24)を含む請求項1の自動車用ランプ。
- リフレクター(13)の曲線が、軸外放物面の一部を含む請求項1の自動車用ランプ。
- 所定の角範囲が垂直方向に約±10°及び水平方向に±20°の範囲内である請求項1の自動車用ランプ。
- 全体にコリメートされたビーム(14)を移行させるための透明カバー(15)を更に含む請求項1の自動車用ランプ。
- 自動車用ランプ(10)であって、
光軸に沿って拡散ビーム(12)を放出する発光ダイオード(44、144)と、
光軸に全体的に直交し、発光ダイオード(44、144)をその上部に機械的及び熱的に実装し且つ該発光ダイオード(44、144)を電動させる全体的に平坦な印刷回路基板(41、141)と、
印刷回路基板(41、141)と機械的及び熱的に接触し、光軸と全体に平行な筒状の軸を有する全体に筒状のモジュール(21、121)と、
モジュール(21、121)を取り付けるフィクスチャ(20)にして、モジュールの筒状の軸が水平で且つ全体に該フィクスチャと全体に平行になるようにモジュール(21、121)を取り付けるフィクスチャと、
拡散ビーム(12)を受け、全体にコリメートされたコリメートビーム(14)をフィクスチャ(20)の正面と全体に直交方向に放出するリフレクター(13)と、
全体に光軸合わせされたコリメートビーム(14)を移行させる透明カバー(15)と、
を含み、
発光ダイオードチップとリフレクターとの間に中間光要素を有さず、
モジュール(21、121)とを熱的に接触させるための、印刷回路基板(41、141)とモジュール(21、121)との間に配置した熱パッド(31、131)を更に含み、熱パッド(31、131)と印刷回路基板(41、141)とが同じフットプリントを有する自動車用ランプ。 - 熱パッド(31、131)と印刷回路基板(41、141)とが何れもモジュール(12、121)に螺着/リベット止めされる請求項11の自動車用ランプ。
- リフレクター(13)が、軸外放物面の小面付き部分を含み、リフレクター(13)が、発光ダイオード(44、144)を含む焦点平面を有し、リフレクター(13)の小面が、反射され拡散するコリメート光を所定の角範囲に各偏倚させる請求項11の自動車用ランプ。
- リフレクター(13)の焦点平面位置に複数の発光ダイオード(44、144)を含み、各発光ダイオード(44、144)が、光軸に沿って複数の拡散光を放射し、拡散するビーム(12)が、全ての発光ダイオード(44、144)から放射される複数の拡散光から形成される請求項13の自動車用ランプ。
- モジュール(21、121)が、該モジュールをその筒状の軸に沿ってフィクスチャ(20)の横方向側部に長手方向から挿通することにより交換自在である請求項11の自動車用ランプ。
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