(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付けボードと、その上にあり、発光軸を規定する一次レンズを備えたＬＥＤ素子と、前記一次レンズの上で軸方向に位置合わせされ、少なくとも部分的に前記一次レンズに当接し、それとの間に光路を確立する二次レンズ部材とを含むＬＥＤ装置において、前記二次レンズ部材がレンズ部分およびその周囲のフランジを含み、
改善が、
前記光路と位置合わせされた開口部を有し前記二次レンズ部材を前記ＬＥＤ素子の上で固定するカバーを含み、前記二次レンズ部材が動作中の一次レンズの熱膨張によるレンズの当接に応じて軸方向に可動であり、及び
前記カバーと前記フランジとの間に弾性ガスケット部材を含み、前記カバーが前記弾性ガスケット部材と前記二次レンズ部材の前記フランジとを前記取付けボードに押し付け、前記弾性ガスケット部材が、レンズの位置合わせと前記ＬＥＤ装置の安定性を保持するために、軸方向に圧縮可能であって二次レンズ部材の軸方向の動きを可能にした、ＬＥＤ装置。
【請求項２】
前記弾性ガスケット部材が前記二次レンズ部材の軸方向の動きに適応している間、前記ＬＥＤ素子の周囲に耐候性シールを提供する、請求項１に記載のＬＥＤ装置。
【請求項３】
前記弾性ガスケット部材がシリコーン製である、請求項２に記載のＬＥＤ装置。
【請求項４】
前記弾性ガスケット部材が、前記フランジに面し、それに柔軟に当接する内表面を含む、請求項１に記載のＬＥＤ装置。
【請求項５】
前記弾性ガスケット部材が前記光路と位置合わせされたアパーチャを有し、前記弾性ガスケット部材のアパーチャが前記レンズ部分を受け入れるようにサイズ決めされる、請求項４に記載のＬＥＤ装置。
【請求項６】
（ａ）取付けボードと、（ｂ）その上にあり、発光軸を規定する一次レンズをそれぞれ有する間隔を空けられた複数のＬＥＤ素子と、（ｃ）個々の一次レンズの上でそれぞれ軸方向に位置合わせされ、少なくとも部分的に個々の一次レンズに当接し、それとの間に光路を確立する複数の二次レンズ部材とを含むＬＥＤ装置において、前記二次レンズ部材それぞれがレンズ部分およびその周囲のフランジを含み、
改善が、
対応する光路と位置合わせされた開口部を有し各二次レンズ部材を個々のＬＥＤ素子の上で固定するカバーを含み、前記二次レンズ部材が動作中の一次レンズの熱膨張によるレンズの当接に応じて軸方向に可動であり、かつ
前記カバーと前記フランジとの間に弾性ガスケット部材を含み、前記カバーが前記弾性ガスケット部材と各二次レンズ部材の前記フランジとを前記取付けボードに押し付け、前記弾性ガスケット部材が、レンズの位置合わせと前記ＬＥＤ装置の安定性を保持するために、軸方向に圧縮可能であって前記二次レンズ部材の軸方向の動きを可能にした、ＬＥＤ装置。
【請求項７】
前記二次レンズ部材が、それぞれが個々の前記一次レンズの上に設けられた独立した別個の二次レンズ部材である、請求項６に記載のＬＥＤ装置。
【請求項８】
前記弾性ガスケット部材が前記二次レンズ部材の軸方向の動きに適応している間、各ＬＥＤ素子の周囲に耐候性シールを提供する、請求項６に記載のＬＥＤ装置。
【請求項９】
前記弾性ガスケット部材が一体部材である、請求項８に記載のＬＥＤ装置。
【請求項１０】
各弾性ガスケット部材が、対応する二次レンズ部材の前記レンズ部分を受け入れるようにサイズ決めされたアパーチャを有する、請求項８に記載のＬＥＤ装置。
【請求項１１】
取付けボードと、その上にあり、発光軸を規定するＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子の上で軸方向に位置合わせされ、それとの間に光路を確立するレンズ部材とを含むＬＥＤ装置において、前記レンズ部材がレンズ部分およびその周囲のフランジを含み、
改善が、
前記光路と位置合わせされた開口部を有し前記レンズ部材を前記ＬＥＤ素子の上で固定するカバーを含み、前記レンズ部材が動作中の前記ＬＥＤ素子の熱膨張に応じて軸方向に可動であり、及び
前記カバーと前記フランジとの間に弾性ガスケット部材を含み、前記カバーが前記弾性ガスケット部材と前記レンズ部材の前記フランジとを前記取付けボードに押し付け、前記弾性ガスケット部材が軸方向に圧縮可能であって動作中の熱膨張によって引き起こされるレンズ部材の軸方向の動きを可能にした、ＬＥＤ装置。
【請求項１２】
前記弾性ガスケット部材が前記レンズ部材の軸方向の動きに適応している間、前記ＬＥＤ素子の周囲に耐候性シールを提供する、請求項１１に記載のＬＥＤ装置。
【請求項１３】
前記弾性ガスケット部材がシリコーン製である、請求項１２に記載のＬＥＤ装置。
【請求項１４】
前記弾性ガスケット部材が、前記フランジに面し、それに柔軟に当接する内表面を含む、請求項１２に記載のＬＥＤ装置。
【請求項１５】
前記弾性ガスケット部材が前記光路と位置合わせされたアパーチャを有し、前記弾性ガスケット部材のアパーチャが前記レンズ部分を受け入れるようにサイズ決めされる、請求項１４に記載のＬＥＤ装置。
【請求項１６】
取付けボードと、その上にあり、発光軸をそれぞれ規定する間隔を空けられた複数のＬＥＤ素子と、個々のＬＥＤ素子の上でそれぞれ軸方向に位置合わせされ、それとの間に光路を確立する複数のレンズ部材とを含むＬＥＤ装置において、各レンズ部材がレンズ部分およびその周囲のフランジを含み、
改善が、
対応する光路と位置合わせされた開口部を有し各レンズ部材を個々のＬＥＤ素子の上で固定するカバーを含み、前記レンズ部材が動作中のＬＥＤ素子の熱膨張に応じて軸方向に可動であり、かつ
前記カバーと前記フランジとの間に弾性ガスケット部材を含み、前記カバーが前記弾性ガスケット部材と各レンズ部材の前記フランジとを前記取付けボードに押し付け、前記弾性ガスケット部材が軸方向に圧縮可能であって、レンズの位置合わせと前記ＬＥＤ装置の安定性を保持するために、レンズ部材の軸方向の動きを可能にした、ＬＥＤ装置。
【請求項１７】
前記レンズ部材が、各々が前記ＬＥＤ素子それぞれの上に設けられた独立した別個のレンズ部材である、請求項１６に記載のＬＥＤ装置。
【請求項１８】
前記弾性ガスケット部材が前記レンズ部材の軸方向の動きに適応ている間、各ＬＥＤ素子の周囲に耐候性シールを提供する、請求項１６に記載のＬＥＤ装置。
【請求項１９】
各弾性ガスケット部材が、対応するレンズ部材の前記レンズ部分を受け入れるようにサイズ決めされるアパーチャを有する、請求項１６に記載のＬＥＤ装置。
【請求項２０】
前記弾性ガスケット部材が単一部材である、請求項１８に記載のＬＥＤ装置。
【請求項２１】
取付けボードと、その上にあり、発光軸を規定するＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子の上で軸方向に位置合わせされ、それとの間に光路を確立するレンズ部材とを含むＬＥＤ装置において、
改善が
前記ＬＥＤ素子の上で柔軟に拘束されかつ動作中のＬＥＤ素子の熱膨張によりそれに対し軸方向に可動である前記レンズ部材を含み、該レンズ部材がレンズ部分およびその周囲のフランジを含み、
前記光路と位置合わせされた開口部を有し前記レンズ部材を前記ＬＥＤ素子の上で固定するカバーを含み、及び
弾性ガスケット部材を含み、該弾性ガスケット部材は、前記カバーが該弾性ガスケット部材と前記フランジとを前記取付けボードに押し付けるように、前記カバーと前記フランジとの間に設け、前記弾性ガスケット部材が、前記フランジに面しかつそれに柔軟に当接する内表面と、前記光路と位置合わせされかつそれを通る前記レンズ部分を受け入れるようにサイズ決めされたアパーチャとを含み、前記弾性ガスケット部材が軸方向に圧縮可能であって前記レンズ部材を柔軟に拘束し、それによって、前記レンズ部材の軸方向の動きに適応している間、前記ＬＥＤ素子の周囲に耐候性シールを提供する、ＬＥＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ＬＥＤ照明システムの分野に関し、より詳細には、ＬＥＤレンズの動きに適応し、耐候性シールを提供するのに必要な取付け構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明の分野において、多数の異なるタイプの光源が開発されてきた。近年、各アレイが多数のＬＥＤパッケージを備えたマルチＬＥＤアレイを含むＬＥＤ光源が、ＬＥＤの効率および長寿命といったＬＥＤ照明の多数の利点を一般照明分野にもたらす手段として開発されてきた。そのようなＬＥＤ照明器具は、一例として、駐車場、道路、展示区域、および他の広い区域の照明を含む屋外環境向けとして開発されてきた。
【０００３】
従来技術のＬＥＤ器具は、本発明が対象とする特定の欠点および不利な点を有する。具体的には、１つのレンズが別のレンズの上に位置付けられたＬＥＤ照明を動作させるための改善された構成が必要とされている。そのような製品の著しい熱レベルは、レンズを重ねた取付けおよび安定性に対して特定の問題を引き起こす可能性がある。１つの潜在的な問題は、温度変化が熱膨張およびそれに関連する位置合わせの問題を引き起こすおそれがあることである。
【０００４】
多数のＬＥＤを必然的に利用する、場合によっては多くのＬＥＤパッケージをその上にそれぞれ有する複数のＬＥＤモジュールを利用する、ＬＥＤの一般的な照明製品の場合、様々な環境要因に対する保護も困難とされている。
【０００５】
一般的な照明器具の要件をより良く満たすことができる、改善されたＬＥＤ照明器具が必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の１つの目的は、上記で言及したものを含む従来技術の特定の問題および欠点を克服するＬＥＤ装置を提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、１つのレンズが別のレンズの上に位置付けられたＬＥＤ照明の動作のための改善された構成を備えた、改善されたＬＥＤ装置を提供することである。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、様々な環境要因に対して保護された、改善されたＬＥＤ装置を提供することである。
【０００９】
本発明のこれらおよび他の目的は、以下の記載および図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、取付けボードと、その上にある一次レンズを備えたＬＥＤパッケージと、一次レンズの上にあり、それとの間に光路を確立する二次レンズ部材とを含むタイプのＬＥＤ装置の改善である。本発明の改善された装置は、光路内以外の位置で二次レンズに接する弾性部材を含み、弾性部材は、二次レンズを柔軟に拘束し、動作中の一次レンズの熱膨張によって引き起こされる二次レンズの動きに適応する。
【００１１】
特定の非常に好ましい実施形態では、ＬＥＤ装置は、光路と位置合わせされた開口部を有するカバーを含み、カバーは、ＬＥＤパッケージの上で二次レンズ部材を固定する。
【００１２】
本発明の最も好ましい実施形態では、弾性部材は、カバーと取付けボードとの間に配置されたガスケットであり、ガスケットは、ＬＥＤパッケージの周囲に耐候性シールを提供する。ガスケットがシリコーン製であることが非常に好ましい。最も好ましくは独立気泡シリコーンである。ただし、他の適切な弾性多孔質および非多孔質材料を使用することもできる。
【００１３】
二次レンズ部材がレンズ部分およびその周囲のフランジを含み、ガスケットがフランジに面し、それに柔軟に当接する内表面を含むことが非常に好ましい。ガスケットは好ましくは光路と位置合わせされたアパーチャを有する。アパーチャは、二次レンズ部材のレンズ部分を受け入れるようにサイズ決めされる。
【００１４】
最も好ましい実施形態では、カバーは、ガスケットと二次レンズ部材のフランジとを取付けボードに押し付ける。ガスケットは、好ましくは、カバーと二次レンズ部材のフランジとの間にある。二次レンズ部材のフランジが取付けボードに接することも好ましい。
【００１５】
本発明のいくつかの最も好ましい実施形態では、ＬＥＤ装置は、取付けボード上の複数の間隔を空けたＬＥＤパッケージを含み、各ＬＥＤパッケージは、一次レンズと、１つの一次レンズの上にそれぞれ位置付けられて間に光路を確立する複数の二次レンズ部材と、対応する光路とそれぞれ位置合わせされた複数のアパーチャを含む弾性部材とを有し、弾性部材は、ＬＥＤパッケージそれぞれの周囲に耐候性シールを提供する。
【００１６】
そのような非常に好ましい実施形態では、ガスケットは二次レンズとカバーとの間に配置される。各二次レンズは、好ましくは、レンズ部分とその周囲のフランジとを含み、各ガスケット・アパーチャは、対応する二次レンズのレンズ部分を受け入れるようにサイズ決めされる。
【００１７】
ガスケットが単一部材であることが最も好ましい。
【００１８】
用語「ＬＥＤパッケージ」は、本明細書で使用するとき、基部と、基部上の少なくとも１つのＬＥＤ（場合によっては「ダイ」と呼ばれる）と、ダイの上の一次レンズとを含むアセンブリを意味する。「ＬＥＤモジュール」と呼ばれるものを形成する場合、１つ以上、一般的には複数のＬＥＤパッケージが取付けボード上に配列される。１つまたは複数のＬＥＤモジュールが、様々な革新的照明器具の光源として使用される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ＬＥＤ照明器具の分解斜視図である。
【図２】図１のＬＥＤ照明器具の斜視図である。
【図３】図２の線３−３に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１〜３は、取付けボード１２と、その上にある一次レンズ１６を備えたＬＥＤパッケージ１４と、一次レンズ１６の上にあり、それとの間に光路３２を確立する二次レンズ部材２０とを含むＬＥＤ装置１０を示す。取付けボード１２は、図１に示されるように、ヒートシンク１８に接続される。１つ以上、好ましくは複数のＬＥＤパッケージ１４が取付けボード１２上に配列されて、図１に示されるようなＬＥＤモジュール４２と呼ばれるものを形成する。１つまたは複数のＬＥＤモジュール４２が、様々な革新的照明器具の光源として使用される。改善されたＬＥＤ装置は、光路３２内以外の位置で二次レンズ部材２０に接する弾性部材２２を含み、弾性部材２２は、二次レンズ部材２０を柔軟に拘束し、動作中の一次レンズ１６の熱膨張によって引き起こされる二次レンズ部材２０の動きに適応する。
【００２１】
図１に示されるように、弾性部材２２は、ガスケット層の形態であって、取付けボード１２およびＬＥＤパッケージ１４の上に位置付けられる。ガスケット２２は複数のガスケット・アパーチャ３４を有する。複数の二次レンズ部材２０は一次レンズ１６の上に位置付けられる。好ましくは、弾性部材２２は、多孔質でない柔らかい固体シリコーンである独立気泡シリコーンから作られる。弾性部材２２はまた、ガスケット用途に合うように作ることができる任意の非多孔質材料から作られてもよい。
【００２２】
二次レンズ２０は、実質的に透明なレンズ部分３６およびその周囲のフランジ部分３８を含む。レンズ部分３６は、図１に示されるようにフランジ部分３８に隣接している。フランジ部分３８は平面であり、外表面および内表面を有する。弾性部材２２は、フランジ３８に面し、かつ柔軟に当接する内表面４４を含む。
【００２３】
二次レンズ２０は、図１および２に示されるように、一次レンズ１６に近接し、少なくとも部分的に一次レンズ１６に当接する。好ましくは、独立した別個の二次レンズ部材２０がそれぞれ、図２に見られるように、各ＬＥＤパッケージ１４および一次レンズ１６の上に設けられる。しかし、当業者であれば、複数の二次レンズ２０を一緒に単一部品として形成できることを理解するであろう。
【００２４】
図１および２は、カバー２６が、二次レンズ２０、一次レンズ１６、およびＬＥＤパッケージ１４に対して弾性部材２２を固定することを示す。カバー２６は、図１および２に示されるように、光路３２と位置合わせされた開口部２８を有する。弾性部材２２は、カバー２６と二次レンズ２０のフランジ３８との間に挟まれ、それによってフランジ部分３８の外表面が、それに面する弾性部材２２の内表面４４に当接する。この作用により、図２に示されるように、カバー２６が弾性部材２２をフランジ部分３８に押し付けるサンドイッチ状の構造が形成される。
【００２５】
一次レンズ１６の熱膨張により、レンズが当接し、二次レンズ２０が変位する。弾性部材２２により、変位が可能になるとともに、二次レンズ２０が一次レンズ１６の上の適所で保持される。
【００２６】
特定の実施形態では、図１に示されるように、層の形態のシールド部材２４が弾性部材層２２の上に位置付けられる。
【００２７】
ＬＥＤ装置１０のさらに別の実施形態は、金属層３０、好ましくはアルミニウムを含む。層３０は、好ましくはＬＥＤパッケージの直ぐ上に位置付けられ、一次レンズ１６を受け入れるようにそれぞれサイズ決めされた複数の開口部を含む。層３０は、図１に見られるように、取付けボード１２と二次レンズ２０との間に挟まれる。
【００２８】
ＬＥＤ装置１０は、一次レンズ１６を備えた取付けボード１２上の１つのみのＬＥＤパッケージ１４と、それに対応する二次レンズ部材２０と、二次レンズ部材２０に接する弾性部材層２２とを含むことができる。
【００２９】
取付けボード上に複数のＬＥＤパッケージを備えた非常に好ましい実施形態のいくつかの形態では、導電体層および絶縁体層によって形成されたＦｌａｍｅ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ  ４（「ＦＲ４」）ボードを使用することが好ましい。導電体層は、任意の適切な導電性材料、好ましくは銅またはアルミニウム製であってもよい。そのような取付けボードが、その上の各ＬＥＤパッケージについて、パッケージの下の位置で取付けボードを貫通して延びる複数のチャネル（「サーマル・ビア」）を含むことが最も好ましく、そのようなチャネルは、ボードの熱伝達を容易にするため、導電性材料および／または開口部を中に有する。サーマル・ビアは、各ＬＥＤパッケージに隔離された熱経路をもたらす。
【００３０】
サーマル・ビアを備えたＦＲ４取付けボードを使用する本発明の形態では、各ＬＥＤパッケージが、熱経路からは電気的に中性のカソード端子を有するように構築され、結果としてボード上の他のＬＥＤパッケージの短絡を回避することが最も好ましい。
【００３１】
本明細書において考察し説明した様々な部品に多種多様な材料が利用可能である。この装置の原理を特定の実施形態に関して記載してきたが、これらの記載は単に例示であり、本発明の範囲を限定するものではないことを明確に理解されたい。
【図１】
0005384477.tif 000002
【図２】
0005384477.tif 000003
【図３】
0005384477.tif 000004