JP6357600B1

JP6357600B1 - Ｌｅｄ照明装置

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Publication number: JP6357600B1
Application number: JP2018046373A
Authority: JP
Inventors: モネスティエフロラン; スピンガーベンノ
Original assignee: ルミレッズホールディングベーフェー
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2038-03-14
Also published as: CN108626586B; CN108626586A; EP3376099B1; EP3376099A1; KR20180106962A; US20180266663A1; US10208929B2; JP2018156939A; KR102543885B1

Abstract

【課題】材料の熱膨張係数の不一致についても、広範囲の動作条件にわたって比較的低い温度感度を有する光学素子位置決めの改善された熱安定性を有する照明装置を提供する。【解決手段】ホルダは、光学サブホルダ５１及び該光学サブホルダ５１を支持部材３と接続する接続サブホルダ５２を備え、その上にLED照明素子が配置される。光学サブホルダ５１は、該光学サブホルダ５１を、接続サブホルダ５２に接続される１つ以上の外側部品５１１と光学素子４を担持する主部品５１２とに分ける、少なくとも１つの応力解放素子６を備える。主部品と１つ以上の外側部品との間の機械的接続は、光学サブホルダ５１を通って延びる応力解放素子６によって弱められ、１つ以上の外側部品５１１の外側部品位置と比べて所望の位置のより近くに主部品５１２の主部品位置を維持しつつ、熱応力の場合に１つ以上の外側部品５１１が自由に変形が可能である。【選択図】図２

Description

本発明は、LED照明素子の上に光学素子を担持する特有のホルダを備える照明装置及びその照明装置を製造するための方法に関する。

LEDを用いる照明装置（lighting arrangement）は、増加し続ける数の照明用途に使用される。多くの場合、例えばレンズ、リフレクター及び／又はコリメータのような光学素子がLEDの前に配置されて光の放射を変化させ、所望の特性の放射光ビームを取得する。放射された光の特性は、LEDに対する光学素子の正確な位置決めに依存する可能性がある。広範囲の動作条件にわたって安定した放射特性を維持するためには、LEDに対する光学素子の正確で安定した位置決めが不可欠である。LEDと光学素子を直接接触させることによって安定した位置を提供する場合、LED材料の脆性破壊の高い危険性がある。したがって、LEDと光学素子との間のいずれの接触も、一般に、光学素子とLED放射面との間にギャップを提供する特有のホルダによって防止され、この場合、その構造は数マイクロメートルの範囲内で安定していなければならない。

熱変化は、例えば周囲温度における変化に起因するか又は熱として消散されるLED電気的動作電力に起因して、LEDに対して光学素子を取り付けるために設けられるそのようなホールド構造に大いに影響を与える。特に、LED及び光学素子を支持する構造が、異なる熱膨張係数（CTE：coefficient of thermal expansion）を有する異なる部品又は異なる材料から構成されている場合、その構造は、負又は正の温度上昇の間に歪みを生じる可能性があり、この歪みがLEDと光学素子との相対的な配置に変化をもたらす可能性がある。

照明装置の構成要素の材料の熱膨張係数の大きな不一致についても、広範囲の動作条件にわたって比較的低い温度感度を有する光学素子の位置決めの改善された熱安定性を有する照明装置を提供することが望ましい。

本発明の目的は、照明装置の構成要素の材料の熱膨張係数の大きな不一致についても、広範囲の動作条件にわたって比較的低い温度感度を有する光学素子の位置決めの改善された熱安定性を有する照明装置を提供することである。典型的な照明装置は、照明装置の光源の前に配置される光学素子を備え、光学素子の所望の性能は、光学素子と光源との間の正確な距離に依存する。しかしながら、動作条件を変化させることによって生じる熱応力は、光学素子と光源との間の距離の変化を引き起こす可能性がある。距離変化を可能な限り小さく保つのに適した照明装置は、照明装置の信頼できる良好な光学性能を提供する。

本発明は独立請求項によって定義される。従属請求項は有利な実施形態を定義する。

第１の側面によると、照明装置が提供される。照明装置は、支持部材上に配置される少なくとも１つのLED照明素子と、該LED照明素子から放射された光を受け取るための少なくとも１つの光学素子と、光学サブホルダ及び該光学サブホルダを支持部材と接続する接続サブホルダを備えるホルダとを備え、接続サブホルダは、光学サブホルダが接続サブホルダをブリッジして、受け取った光を所望の方法で成形（shape）するのに適したLED照明素子に対する所望の位置に光学素子を保持するように適切に成形され、少なくとも光学サブホルダは、該光学サブホルダを、接続サブホルダに接続される１つ以上の外側部品と光学素子を担持する主部品とに分ける、少なくとも１つの応力解放素子を備え、主部品と１つ以上の外側部品との間の機械的接続が、光学サブホルダを通って延び、かつ適切な形状と長さを有する応力解放素子によって弱められて、主部品を担持するのに適した主部品と１つ以上の外側部品との間の必要な機械的接続を維持し、かつ、１つ以上の外側部品の外側部品位置と比べて上記の所望の位置のより近くに主部品の主部品位置を維持しつつ、熱応力の場合に１つ以上の外側部品が自由に変形することを可能にする。

「照明装置」という用語は、少なくとも光を放射するのに適した構成要素の任意のアセンブリを示す。照明装置は、操作及び制御ユニットに接続されるように構成されてもよく、あるいは照明装置を動作させるために光放射及び／又は供給エネルギを制御する更なる構成要素を備えてもよい。

「LED照明素子」という用語は、任意のタイプの固体の照明素子、例えば発光ダイオード、有機発光ダイオード、レーザーダイオード等を示す。LED照明素子は、単一又は複数のそのような固体の照明素子、例えば発光アレイに近接して配置された１つ又は複数の発光ダイオードを備えてもよい。

「支持部材」という用語は、LED照明素子が取り付けられる任意の適切な基板を示す。一実施形態において、支持部材は、照明装置を動作させるように適合されたプリント基板（PCB：printed circuit board）によるものであってよく、例えば熱膨張係数が16ppm/℃のCu IMS基板であってよい。

「光学素子」という用語は、光学機能を有する任意のタイプの素子、特にLED照明素子から放射される光のビームを変更する任意のタイプの素子を示す。したがって、光学素子は、リフレクター、コリメータ、レンズ、光学フィルタ、バッフル等又はこれらの組合せを備えるか、これらで構成されてよい。光学素子は、修正されたビームを放射するためにLED照明素子から光を受け取る。修正されたビームは、例えばフォーカスされ、コリメートされ、リダイレクトされ、反射され、フィルタリング等をされ得る。光学素子は、シリコーン、例えば250ppm/℃の熱膨張係数を有するシリコーンレンズを含むか、そのようなシリコーンからなることがある。

「ホルダ」という用語は、LED照明素子が取り付けられる光学素子と支持部材との間の機械的接続を提供する構造を示す。光学素子とLED照明素子の放射面との間の距離は、ホルダの機械的構造によって定義され、ホルダは、LED照明素子から光学素子を通って環境への光路を妨害しないように設計される。一例として、ホルダは、光学素子を保持するのに十分な機械的強度を提供する12ppm/℃の熱膨張係数を有するLCPを備えるか、そのようなLCPからなることがある。

「ブリッジ」という用語は、接続サブホルダと光学サブホルダの配置を示す。全てが一緒に光学ホルダをLED光学素子上に担持している間、接続サブホルダは光路の外側に配置され、光学サブホルダは、接続サブアセンブリの異なる部品によって支持され、光学サブホルダは支持部材に直接的に接続されない。接続サブホルダを、例えば150℃の高温で安定した任意の材料で、ガス放出を伴わないか低ガス放出で、かつ型的には1Gpaより高いＥ弾性率（E modulus）の高剛性で作ることができる。

「応力解放素子」という用語は、光学サブホルダ内の隣接する部品（ここでは主部品と隣接する外側部品）との間の機械的接続を弱めるのに適した任意の構成を示す。「弱める」という用語は、隣接する部品を接続サブホルダに接続するために隣接する部品の間の機械的接続を維持する要件を考慮するが、広範囲の光学サブホルダ内で隣接する部品をデカップル（decouple）する。したがって、主部品と外側部品との間の機械的接続はまだ存在するが、応力解放素子のない光学サブホルダと比較して、現在の応力解放素子の場合ほど強くない。応力解放素子の例は、光学サブホルダを通るカット、スリット又は開口部である。

光学素子の安定した位置を提供するために、光学サブホルダの主部品は、少なくとも光学サブホルダの外側部品を介して、機械的接続を介して接続サブホルダに接続される。しかしながら、機械的接続は、支持部材の表面に平行な横方向において、光学素子の真上又は直ぐ近くの領域内の主部品と外側部品との間の固定された機械的接続を防止するために、好ましくはリムに又は光学サブホルダの外側領域の近くに配置される主部品と外側部品との間の小さなバー又はブリッジに限定される。これは、接続ホルダに接続される光学サブホルダの外側部品が多少自由に変形することを可能にし、この場合、この変形は、光学サブホルダの主部品に伝達されないか、少なくとも大いに低減される。

光学ホルダの特別な設計は、光学サブホルダ内に応力解放素子を導入することにより、光学サブホルダの外側部品における圧縮応力の解放をもたらす。結果として、動作条件を変えることによって引き起こされる誘導熱応力に起因する光学素子の垂直変位を、従来技術によるホルダと比較して少なくとも１０分の１まで低減することができる。光損失を減らすために、LED照明素子と光学素子との間の短い距離が必要とされる。光学サブホルダの特別な設計は、広範囲の動作条件にわたってそのような短い距離内での光学素子の配置を可能にし、同時に、動作条件が変化する場合のLED照明素子と光学素子との間のいずれの接触も防止することができる。したがって、本発明による照明装置における光学サブホルダの特別な設計は、照明装置の構成要素の材料の熱膨張係数の大きな不一致についても、広範囲の動作条件にわたって比較的低い温度感度を有する光学素子の位置決めの改善された熱安定性を有する照明構成を提供する。

照明装置は、応力解放素子が、主部品と接続サブホルダとの間に配置される少なくとも１つの開口スリットによって確立されるよう配置されてもよい。カットの代わりにスリットは、ある幅のスリットの長さに沿って、主部品を外側部品から十分にデカップルする。これに代えて、カットは、隣接する部品の間の直接的な機械的接続を破壊するが、隣接する部品の間にギャップは導入しない。したがって、隣接する部品の間の摩擦力は、隣接する部品までのある程度（certain extend）まで垂直変位を伝達することができる。撮像装置は、スリットが100μm〜5mmの範囲の幅を有するように配置されてよく、主部品と外側部品との間の更に良好な機械的デカップリングを提供する。

照明装置は、スリットの幅がスリットの長さに沿って変化するよう配置されてもよい。スリットの長さに沿って変化する幅を応力解放素子として使用して、同じ光学サブホルダ上で相互に隣接して配置される異なる光学素子の横変位を制御し、これらの異なる光学素子の間の一定のギャップを維持することができる。

照明装置は、スリットが光学サブホルダを通る垂直スリットであるよう配置されてもよい。垂直スリットでは、外側部品の垂直変位は、光学サブホルダの主部品の位置に影響を与えることができない。

照明装置は、応力解放素子が、光学素子を担持する光学サブホルダの領域の両側に配置される少なくとも２つの別個のスリットを備え、好ましくは各スリットが、光学素子の方に向いている光学サブホルダを保持する接続サブホルダのエッジと平行に配置されるよう、配置されてよい。２つのスリットは、光学サブホルダの主部品を、該主部品の両側で接続サブホルダに接続されている外側部品からデカップルする。この実施形態では、熱応力による光学サブホルダの主部品の垂直変位が更に低減される。

照明装置は、接続サブホルダから光学サブホルダの外側部品へ導入される垂直変位の量を低減するために、応力解放素子が少なくとも部分的に接続サブホルダ内へ更に延びるよう、配置されてよい。

照明装置は、LED照明素子から放射された光を、所望の光ビーム方向で少なくとも部分的に光学素子を通って環境へ渡すことができるように、光学素子が少なくとも部分的に透明又は半透明材料で作られるよう配置されてもよい。

照明装置は、光学素子へ光が入らないようにすることにより光損失を最小限にするために、光学素子が、LED照明素子の光放射面の真正面に第１距離で、好ましくは主放射方向に沿った光軸に沿って配置されるよう、配置されてもよい。

照明装置は、光学素子が、特定のビーム成形機能を各々が提供する２つ以上の素子部分を備え、また、特定の素子部分も応力解放素子によって互いに分離されるよう、配置されてもよい。この場合、目標は、例えば共通の第２の素子部分（common 2^nd element part）によりできるだけ光を集中させるために、光学素子の素子部分を相互に対してできるだけ近くに置くことである。しかし、この場合、各機能部分の間で光を混合しないようにするために、素子部分の間の直接接触を防止しなければならない。この構成の可能な適用は、ハイビームとロービームの光学機能が光学素子の異なる素子部分から抽出されるシステムである。対応する照明装置は、横変位を減少させることができ、したがって高ビーム素子部分と低ビーム素子部分との間の接触を防止することができるので、より一層効率的である。

照明装置は、接続サブホルダが、支持部材の表面に平行な横方向にLED照明素子の少なくとも両側に配置される、光学サブホルダのための支持面を提供するよう配置されてもよい。この配置は、光学サブホルダのブリッジを簡単にする。

照明装置は、接続サブホルダ、光学サブホルダ及び光学素子が、同じ材料で作られる、例えばシリコーンで作られる単一部品要素として提供されるよう配置されてよい。単一部品要素は、製造をより容易にする。しかしながら、応力解放素子を導入するという本発明の概念がなければ、そのような単一部品要素は温度変化に非常に敏感であろう。これは、本発明による応力解放素子を含む単一部品要素の場合ではない。

第２の側面によると、照明装置を製造する方法が提供される。この方法は、
少なくとも１つのLED照明素子を担持する支持部材を提供するステップと、
LED照明素子から放射された光を受け取るための少なくとも１つの光学素子を担持する光学サブホルダを提供するステップと、
接続サブホルダを介して光学サブホルダを支持部材に接続するステップであって、光学サブホルダ及び接続サブホルダがホルダを形成し、接続サブホルダは、光学サブホルダが接続サブホルダをブリッジして、受け取った光を所望の方法で成形するのに適したLED照明素子に対する所望の位置に光学素子を保持するよう、適切に成形される、ステップと、
接続サブホルダに接続される１つ以上の外側部品と光学素子を担持する主部品とに光学サブホルダを分割する少なくとも１つの応力解放素子を、光学サブホルダに導入するステップであって、主部品と１つ以上の外側部品との間の機械的接続が、光学サブホルダを通って延び、かつ適切な形状と長さを有する応力解放素子によって弱められて、主部品を担持するのに適した主部品と１つ以上の外側部品との間の必要な機械的接続を維持し、熱応力の場合に１つ以上の外側部品が自由に変形し、かつ１つ以上の外側部品の外側部品位置と比べて上記の所望の位置のより近くに主部品の主部品位置を維持することを可能にする、ステップと、
を備える。

この方法は、応力解放素子を導入するステップが、光学サブホルダを接続サブホルダに接続させた後に実行されるよう実施されてもよい。ここで、光学サブホルダを接続サブホルダに固定する手順によって導入される追加の応力は、応力解放素子を導入することによって解放することができ、したがって、後で垂直変位に更に寄与する可能性はなく、LED照明素子に対する光学素子のより一層安定した位置をもたらすことができる。

この方法は、応力解放素子が接続サブホルダにも少なくとも部分的に導入されるように実施されてもよい。

この方法は、低コストプロセスでホルダを製造するために、ホルダが射出成形、トランスファ成形又はスタンピングを介して製造されるよう実施されてもよい。射出成形の例として、熱硬化性ポリマーが、目標とする形状の反対（negative）の形状を有するキャビティ型に導入される。スリットを生成するために、熱硬化性ポリマーを保持するキャビティが、スリットに対応する位置で材料によって単に充填される。

本発明の好ましい実施形態は、従属請求項とそれぞれの独立請求項との任意の組合せであってもよいことを理解されたい。

更に有利な実施形態が以下で定義する。

本発明のこれら及び他の側面は、以下で説明される実施形態から明らかになり、これらの実施形態に関連して解明されるであろう。

本発明は、添付の図面に関連する実施形態に基づいて例として説明される。

先行技術による照明装置の原理概略を示す図である。本発明による照明装置の原理概略を示す上面図である。（ａ）熱応力がない場合及び（ｂ）動作条件によって熱応力が誘発された場合における図２の照明装置の原理概略を示す断面Ａ−Ｂに沿った側面図である。本発明による照明装置の別の実施形態の原理概略を示す上面図である。本発明による照明装置の別の実施形態を示す光学サブホルダの（ａ）透視図及び（ｂ）上面図である。（ａ）先行技術による及び（ｂ）本発明による照明装置の垂直変位を示す透視図である。本発明による照明装置を製造する方法の実施形態を示す図である。

図面では、同様の参照番号は全体を通して同様の物体を示す。図面内の物体は必ずしもスケーリングして描かれていない。

本発明の様々な実施形態は、次に図面を用いて説明される。

図１は、支持部材３の上面３１上に配置された光放射面２１を有するLED照明素子２を有する、先行技術による照明装置の原理図を示している。この場合、LED照明素子２から放射された光Ｂを受け取るために、コリメータが光学素子４として光放射面２１の上に配置される。コリメータ４は、ここでは図示されていないホルダによって担持される。典型的な距離は、光放射面２１とコリメータ４との間の距離Ｄ２については100μmであり、支持部材３の上面３１とコリメータ４との間の距離Ｄ３については500μmである。LED照明素子２から放射されて、示される放射円錐でコリメータ４に入る光Ｂの量は、距離Ｄ２に依存する。光軸ＯＡに沿ったコリメータ４の（大きな誤差によって示される）垂直変位の場合、距離Ｄ２が増大した場合、臨界内部反射角よりも高い角度で内部コリメータ面（face）に当たる光線の増加にも起因して、光の量は変化することになり、両側上でコリメータ４に届かない非コリメート光の損失につながる。距離Ｄ２を減少させた場合、光の損失が減少する可能性がある。しかしながら、垂直変位に起因して、距離Ｄ２はゼロまで減少することがあり、その結果、コリメータ４と光放射面２１との間の接触が最終的にLED照明素子２の損傷をもたらす可能性がある。したがって、照明装置の性能にとって確実な距離は必須であり、これは、特有の設計のホルダを備える本発明による照明装置によって達成することが可能である。

図２は、本発明による照明装置１の原理概略を示す上面図である。光学サブホルダ５１と支持部材３との間（光学サブホルダ５１の下の破線領域）の詳細は図３に示されている。ホルダ５は、光学サブホルダ５１と、該光学サブホルダ５１を支持部材３と接続する接続サブホルダ５２を備える。この実施形態では、接続サブホルダ５２は、支持部材３の表面３１に平行な横方向にLED照明素子２の両側に配置される左部分及び右部分を備え、接続サブホルダの各部分は、光学サブホルダ５１を担持する支持面５２１を有する。支持面５２１に取り付けられると、光学サブホルダ５１は、（破線の四角で示される）光学素子４をLED照明素子２の上の所望の位置Ｐ１に保持するように、接続サブホルダ５２をブリッジする。ここで、光学サブホルダ５１は、光学素子と接続サブホルダ５２との間の光学素子４の各側に設けられる応力解放素子６を備え、応力解放素子６は、光学サブホルダ５１を、接続サブホルダ５２に直接接続される２つの外側部品５１１と、光学素子４を担持する主部品５１２に分ける。この場合、主部品５１２と２つの外側部品５１１との間の機械的接続５３は、長さＬを有する（実線で示される）カットとして光学サブホルダ５１を通って延びる応力解放素子６によって弱められ、主部品５１２を確実に担持するために主部品５１２と、光学サブホルダ５１のエッジに近い２つの外側部品５１１との間の必要な機械的接続５３を維持し、同時に、２つの外側部品５１１が、熱応力の場合に主部品５１２の主部品位置Ｐ２を維持しながら自由に変形することを可能にする。

図３は、（ａ）熱応力がない場合及び（ｂ）動作条件によって熱応力が誘発された場合の図２の照明装置１の原理の概略を示す断面Ａ−Ｂに沿った側面図である。この実施形態において、照明装置１は、支持部材３の上面３１の中央に配置される１つのLED照明素子２と、LED照明素子２から放射された光Ｂを受け取る１つの光学素子４を備える。なお、光学素子４及び光学サブホルダ５１は、光Ｂを環境へ放射するために、少なくとも部分的に透明又は半透明の材料で作られている。ここで、光学素子４は、主放射方向に沿って光軸ＯＡに沿って第１の距離Ｄ２でLED照明素子２の放射面２１の真正面に配置される。光学素子４はシリコーン製であってよい。この構成の利点は、ボードCTEと一致するCTEを有するホルダ材料を選択することによって、ホルダ５の変形を制御できることにある。通常、光学素子のCTEは非常に高いので、光学素子４がそれ自体を支持している場合は可能ではないであろう。照明装置１は、光学サブホルダ５１と、該光学サブホルダ５１を支持部材３と接続する接続サブホルダ５２とを備えるホルダ５を更に備える。この場合、光学サブホルダ５１は、接続サブホルダ５２をLED照明素子２の左右にブリッジし、光学素子４をLED照明素子２に対して所望の位置Ｐ１に保持して、受け取った光Ｂを所望の方法で成形する。応力解放素子６は、光学サブホルダ５１を、接続サブホルダ５２に接続される２つの外側部品５１１と、光学素子４を担持する主部品５１２とに分割する。（破線で示される）応力解放素子６は、垂直カットとして、光学素子４の両側で光学サブホルダ５１を通って延びる。熱応力が誘発されない場合（図２ａ）、外側部品５１１及び主部品５１２は、支持部材３の表面３１又はLED照明素子２の放射面２１に対して同じ位置（距離）を有する。熱応力が誘発される場合（図２ｂ）の場合、カットとして実施される応力解放素子６は、主部品５１２の維持された主部品位置Ｐ２をもたらし、一方、主部品５１２に対して左右にある光学サブホルダ５１の隣接する外側部品５１１は変形が自由であり、その結果、２つの外側部品５１１の外側部品位置Ｐ３へ垂直変位が生じ、これは、主部品位置Ｐ２における主部品として、光放射面２１へのより大きな垂直距離を有する。必要とされる機械的接続５３は断面Ａ−Ｂの外側に位置しており、したがって、ここでは図示されていない。

図４は、本発明による照明装置１の別の実施形態の原理概略を示す上面図である。この場合、応力解放素子６は、光学サブホルダ５１を通る垂直スリット６１、６２として実施される２つの開口スリット６１、６２によって確立される。スリットは、100μm〜5mmの範囲の幅Ｗを有してよい。ここで、２つの別個のスリット６１、６２は、光学素子４の方に面している光学サブホルダ５１を保持する接続サブホルダ５２のエッジと平行に４つの別個の光学素子４（破線の四角で示される）を担持する光学サブホルダの領域の両側に配置される。

図５は、本発明による照明装置１の別の実施形態を示す光学サブホルダ５１の（ａ）斜視図及び（ｂ）上面図である。照明装置は、光学サブホルダ５１と、該光学サブホルダ５１を支持部材３と接続する接続サブホルダ５２とを備えるホルダ５を備える。LED照明素子２は、接続サブホルダ５２の間の光学サブホルダ５１の下に配置されており、したがって、ここでは視認可能ではない。この実施形態では、応力解放素子６は、スリット６１、６２の長さＬに沿って変化する幅Ｗを有する２つのスリット６１、６２を備える。可変スリットは、各々が特定のビーム成形機能を提供する２つ以上の素子部分を含む光学素子４に適合されてよく、また、特定の素子部分も応力解放素子６１、６２によって互いに分離されている。

図６は、上述のアセンブリの熱機械モデリングから受け取られる、（ａ）先行技術による及び（ｂ）本発明による照明装置の垂直変位を示す斜視図である。このモデルでは、接触している各インタフェースに対して垂直方向での強い相互作用（hard interaction）と、接触している全てのインタフェースに対して平行な方向に0.3の摩擦係数を有する相互作用を想定して、全ての部品の間の相互作用が考慮されている。簡略化のために、加えられる負荷は、動作中の自動車環境温度変化に対応する一様な温度上昇である。全ての部品の自由応力温度は、アセンブリ温度、すなわち周囲温度〜20℃であるように想定される。部品はボルトで一緒に固定される。ボルトの周りの材料の局所締め付け及び圧搾は、このモデルでは考慮されない。シミュレーションのために使用される機械的特性を表１に与える。ここで、Ｅはヤングスモジュール（Youngs module）を示し、CTZEは熱膨張係数を示す。

125℃の動作温度までの正の温度上昇についてアセンブリのシミュレーション結果が得られ、光学サブホルダ５２の上面の垂直変位値は、照明装置を横切る等高線によって表され、各領域は、0,86 <x1 <0,78mm <x2 <0.70mm <x3 <0.62mm <x4 <0,54mm <x5 <0,46mm <x6 <0.38mm <x7 <0.30mm x8 <0.22mmの局所垂直変位について参照符号x1〜x8で示される。正の温度上昇後の拡大変形（Magnified deformation）及び垂直変位は、シリコーンとLCPホルダ材料との間のCTEの不一致に起因して生じる。図６ａでは、光学サブホルダ（したがって、光学素子４も）は、垂直方向に向かって強くシフトされる。光学サブホルダ５１の外側領域は、角の小さな領域上で光学サブホルダを担持しているだけの接続サブホルダ５２から完全に分離される。その結果、光学素子４は上方向に向かって変位され、支持部材３と光学素子４の下面との間のギャップが500μmから930μm超へ増加する。z方向における光学サブホルダ５１の変位を、基準構成（図６ａ）と本発明に係る設計による構成（図６ｂ）との間で比較する。見て分かるように、垂直変位は、本発明による設計の構成ではより一層低減される。例えば正の温度上昇後、支持部材３と光学素子４との間のギャップは430μm超まで増加する。しかしながら、本発明による設計の構成では、ギャップの増加は30μmだけである。外側部品５１１が125℃の温度によって誘発された熱応力によって大きく変形する一方、主部品５１２はほぼ初期位置に留まる。結論として、光学サブホルダ５１における開口スリット６１、６２の導入は、接続サブホルダ５２と光学サブホルダ５１との間の接続領域付近で大きなCTE不一致を伴う材料の接触によって駆動される応力を解放することができる。その結果、シリコーン製の光学素子及び光学サブホルダの外側部品は自由に変形し、外側部品の変位はコリメータ領域に影響を与えない。

図７は、本発明による照明装置１を製造する方法１００の実施形態を示している。方法１００は、少なくとも１つのLED照明素子２を担持する支持部材３を提供するステップ１１０と、少なくとも１つLED照明素子２から放射された光Ｂを受け取るよう、少なくとも１つの光学素子４を担持する光学サブホルダ５１を提供するステップ１２０と、接続サブホルダ５２を介して光学サブホルダ５１を支持部材３に接続するステップ１３０を含み、光学サブホルダ５１と接続サブホルダ５２はホルダ５を形成する。ここで、接続サブホルダ５２は、光学サブホルダ５１が接続サブホルダ５２をブリッジして、受け取った光Ｂを所望の方法で成形するのに適した、LED照明素子２に対する所望の位置Ｐ１に光学素子４を保持するよう、適切に成形される。ここで、支持部材は、16ppm/℃の熱膨張係数を有するCu IMS基板又は他の任意の適切な材料であってよく、ホルダ（光学サブホルダ５１及び接続サブホルダ５２）は、12ppm/℃の熱膨張係数を有するLCP又は任意の他の適切な材料で作られてよく、光学素子は、シリコーン、例えば250ppm/℃の熱膨張係数を有するシリコーンレンズ又は任意の他の適切な材料で作られてもよい。一実施形態では、ホルダ５は、（点線の矢印で示されるように）射出成形、トランスファ成形又はスタンピングによって製造される１５０。更なるステップにおいて、少なくとも１つの応力解放素子６、６１、６２が光学サブホルダ内へ導入され１４０、光学サブホルダ５１を、接続サブホルダ５２に接続される１つ以上の外側部品５１１と、光学素子４を担持する主部品５１２に分割する。主部品５１２と１つ以上の外側部品５１１との間の機械的接続５３は、光学サブホルダ５１を通って延び、かつ適切な形状と長さＬを有する応力解放素子６、６１、６２によって弱められ、主部品５１２を担持するのに適した主部品５１２と、１つ以上の外側部品５１１との間の必要な機械的接続５３を維持し、１つ以上の外側部品５１１が熱応力の場合に自由に変形し、かつ１つ以上の外側部品５１１の外側部品位置Ｐ３と比べて所望の位置Ｐ１のより近くに主部品５１２の主部品位置Ｐ２を維持することを可能にする。ここで、応力解放素子６、６１、６２は、少なくとも部分的に接続サブホルダ５２に導入されてもよい。ここで示される実施形態では、応力解放素子６、６１、６２導入するステップ１４０は、光学サブホルダ５１を接続サブホルダ５２へ接続した後に実行される。

本発明は、図面及び上記の説明において詳細に図示され説明されてきたが、そのような図示及び説明は説明又は例示的であり、限定的ではないとみなされるべきである。

本開示を読むことにより、他の修正が当業者には明らになるであろう。そのような修正は、当技術分野で既に公知であり、本明細書において既に説明された特徴の代わりに又はそれに加えて使用され得る他の特徴を伴ってもよい。

開示された実施形態への変更は、図面、開示及び添付の特許請求の範囲の教示から、当業者によって理解され、達成され得る。特許請求の範囲において、「備える（comprising）」という用語は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は複数の要素又はステップを除外しない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に使用することができないことを示すものではない。

特許請求の範囲の参照符号は、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

１照明装置
２ LED照明素子
２１ LED照明素子の光放射面
３支持部材
３１支持部材の（上）面
４光学素子
５ホルダ
５１光学サブホルダ
５１１光学サブホルダの外側部品
５１２光学サブホルダの主部品
５２接続サブホルダ
５２１光学サブホルダを支持する接続サブホルダの支持面
５３主部品と外側部品との間の機械的接続
６応力解放素子
６１、６２スリット（第１及び第２）
１００照明装置１００を製造する方法
１１０ LED照明素子を担持する支持部材を提供する
１２０光学素子を担持する光学サブホルダを提供する
１３０接続サブホルダを介して光学サブホルダを支持部材へ接続する
１４０応力解放素子を光学サブホルダに導入する
１５０ホルダを、射出成形、トランスファ成形又はスタンピングによって製造する
Ａ−Ｂ図３に関する断面
Ｂ LED照明素子から放射される光
Ｄ２第１の距離（光放射面と光学素子との間）
Ｄ３支持部材の表面と光学素子との間の距離
Ｌスリットの長さ
ＯＡ光軸
Ｐ１光学素子と光学サブホルダの所望の位置
Ｐ２主部品位置
Ｐ３外側部品位置
Ｗスリットの幅
x1-x8 支持部材に対する特定の垂直変位を有する位置

Claims

支持部材上に配置される少なくとも１つのLED照明素子と、該LED照明素子から放射される光を受け取るための少なくとも１つの光学素子と、光学サブホルダ及び該光学サブホルダを前記支持部材と接続する接続サブホルダを備えるホルダとを備え、
前記接続サブホルダは、前記光学サブホルダが前記接続サブホルダをブリッジして、前記受け取った光を所望の方法で成形するのに適した前記LED照明素子に対する所望の位置に、前記光学素子を保持するよう適切に成形され、
少なくとも前記光学サブホルダは、該光学サブホルダを、前記接続サブホルダに接続される１つ以上の外側部品と前記光学素子を担持する主部品とに分ける、少なくとも１つの応力解放素子を備え、
前記主部品と前記１つ以上の外側部品との間の機械的接続は、前記光学サブホルダを通って延び、かつ適切な形状と長さを有する応力解放素子によって弱められて、前記主部品を担持するのに適した前記主部品と前記１つ以上の外側部品との間の必要な機械的接続を維持し、かつ、前記１つ以上の外側部品の外側部品位置と比べて前記所望の位置のより近くに前記主部品の主部品位置を維持しつつ、熱応力の場合に前記１つ以上の外側部品が自由に変形することを可能にする、
照明装置。
前記応力解放素子は、前記主部品と前記接続サブホルダとの間に配置される少なくとも１つの開口スリットによって確立される、
請求項１に記載の照明装置。
前記スリットは、100μmと5mmの間の範囲の幅を有する、
請求項２に記載の照明装置。
前記スリットの幅は、前記スリットの長さに沿って変化する、
請求項２又は３に記載の照明装置。
前記スリットは、前記光学サブホルダを通る垂直スリットである、
請求項２又は４に記載の照明装置。
前記応力解放素子は、前記光学素子を担持する前記光学サブホルダの領域の両側に配置される少なくとも２つの別個のスリットを備え、好ましくは各スリットが、前記光学素子の方に向いている前記光学サブホルダを保持している前記接続サブホルダのエッジと平行に配置される、
請求項２又は５に記載の照明装置。
前記応力解放素子は、少なくとも部分的に前記接続サブホルダ内へ更に延びる、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明装置。
前記光学素子は、少なくとも部分的に透明又は半透明材料で作られる、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明装置。
前記光学素子は、前記LED照明素子の光放射面の真正面に第１距離で、好ましくは主放射方向に沿った光軸に沿って配置される、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の照明装置。
前記光学素子は、特有のビーム成形機能を各々が果たす２つ以上の素子部分を備え、また、特有の素子部分も前記応力解放素子によって互いに分離される、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の照明装置。
前記接続サブホルダは、前記支持部材の表面に平行な横方向に前記LED照明素子の少なくとも両側に配置される、前記光学サブホルダのための支持面を提供する、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の照明装置。
前記接続サブホルダ、前記光学サブホルダ及び前記光学素子は、同じ材料で作られる単一部品要素として提供される、
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置を製造する方法であって：
少なくとも１つのLED照明素子を担持する支持部材を提供するステップと；
前記LED照明素子から放射される光を受け取るための少なくとも１つの光学素子を担持する光学サブホルダを提供するステップと；
接続サブホルダを介して前記光学サブホルダを前記支持部材に接続するステップであって、前記光学サブホルダ及び前記接続サブホルダはホルダを形成し、前記接続サブホルダは、前記光学サブホルダが前記接続サブホルダをブリッジして、前記受け取った光を所望の方法で成形するのに適した前記LED照明素子に対する所望の位置に、前記光学素子を保持するよう適切に成形される、ステップと；
前記光学サブホルダを前記接続サブホルダに接続される１つ以上の外側部品と前記光学素子を担持する主部品とに分ける少なくとも１つの応力解放素子を、前記光学サブホルダに導入するステップであって、前記主部品と前記１つ以上の外側部品との間の機械的接続は、前記光学サブホルダを通って延び、かつ適切な形状と長さを有する前記応力解放素子によって弱められて、前記主部品を担持するのに適した前記主部品と前記１つ以上の外側部品との間の必要な機械的接続を維持し、熱応力の場合に前記１つ以上の外側部品が自由に変形し、かつ前記１つ以上の外側部品の外側部品位置と比べて前記所望の位置のより近くに前記主部品の主部品位置を維持することを可能にする、
方法。
前記応力解放素子を導入するステップは、前記光学サブホルダを前記接続サブホルダに接続させた後に実行される、
請求項１３に記載の方法。
前記応力解放素子はまた、前記接続サブホルダにも少なくとも部分的に導入される、
請求項１３又は１４に記載の方法。
前記ホルダは、射出成形、トランスファ成形又はスタンピングを介して製造される、
請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の方法。