(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付表面と、
前記取付表面に取り付けられている複数の個々のＬＥＤと、
各々ベースを有している複数の配向可能なレンズと、
前記取付表面に向かう方向に前記配向可能なレンズの各々の前記ベースに対する力を提供する前記配向可能なレンズの各々の前記ベースと接触している位置決めシートであって、これにより前記取付表面と前記位置決めシートとの間で前記配向可能なレンズの一部を圧縮する、位置決めシートと、
を有するＬＥＤ器具のための光学システムであって、前記配向可能なレンズの各々の前記ベースは、前記複数のＬＥＤのうちの１つのＬＥＤに関する前記取付表面に隣接しており、
前記配向可能なレンズの各々は、屈折レンズを少なくとも部分的に包囲している一次リフレクタを有しており、
前記配向可能なレンズの各々の前記屈折レンズ及び前記一次リフレクタは、１つの前記ＬＥＤから発される光を反射表面に向かってコリメートし、前記反射表面は、前記配向可能なレンズの各々の前記ベースによって支持されていると共に前記光の大部分を前記１つのＬＥＤのＬＥＤ光出力軸から外れて反射するように角度をつけられている、
ＬＥＤ器具のための光学システム。
【請求項２】
前記位置決めシートは、複数のレンズ開口を有しており。前記レンズ開口の各々は、１つの前記配向可能なレンズの一部を包囲している、請求項１に記載のＬＥＤ器具のための光学システム。
【請求項３】
取付表面と、
前記取付表面に取り付けられている複数の個々のＬＥＤと、
各々ベースを有している複数の配向可能なレンズと、
前記取付表面に向かう方向に前記配向可能なレンズの各々の前記ベースに対する力を提供する前記配向可能なレンズの各々の前記ベースと接触している位置決めシートであって、これにより前記取付表面と前記位置決めシートとの間で前記配向可能なレンズの一部を圧縮する、位置決めシートと、
を有するＬＥＤ器具のための光学システムであって、
前記配向可能なレンズの各々の前記ベースは、前記複数のＬＥＤのうちの１つのＬＥＤに関する前記取付表面に隣接しており、
前記位置決めシートは、複数のレンズ開口を有しており。前記レンズ開口の各々は、１つの前記配向可能なレンズの一部を包囲しており、
前記レンズ開口の各々は、位置合わせ切欠きを有しており、前記配向可能なレンズの各々は、前記ベースから延在していると共に前記位置合わせ切欠き内に収容されている少なくとも１つの位置合わせ突起を有している、ＬＥＤ器具のための光学システム。
【請求項４】
前記取付表面に熱的に結合されているヒートシンクを更に有する、請求項１又は３に記載のＬＥＤ器具のための光学システム。
【請求項５】
前記位置決めシートは、複数のレンズ開口を有し、前記レンズ開口の各々は、前記配向可能なレンズの一部を包囲しており、前記レンズ開口の各々は、位置合わせ切欠きを有しており、前記配向可能なレンズの各々は、前記ベースから延在していると共に前記位置合わせ切欠き内に収容されている少なくとも１つの位置合わせ突起を有する、請求項１に記載のＬＥＤ器具のための光学システム。
【請求項６】
取付表面と、
前記取付表面に取り付けられている複数の個々のＬＥＤと、
各々ベースを有している複数の配向可能なレンズであって、前記配向可能なレンズの各々の前記ベースは、前記複数のＬＥＤのうちの１つのＬＥＤに関する前記取付表面に隣接している、前記配向可能なレンズと、
前記配向可能なレンズの各々の前記ベースと接触している位置決めシートであって、１つの前記配向可能なレンズの一部を各々が包囲している複数のレンズ開口を有する前記位置決めシートと、
を有するＬＥＤ照明器具のための光学システムであって、前記位置決めシートは、前記取付表面に向かう方向において前記配向可能なレンズの各々の前記ベース上に対して力を提供し、これにより前記配向可能なレンズを前記取付表面に対して圧縮し、
前記配向可能なレンズの各々は、屈折レンズを少なくとも部分的に包囲している一次リフレクタを有し、
前記配向可能なレンズの各々の前記屈折レンズ及び前記一次リフレクタは、１つの前記ＬＥＤから発される光を反射表面に向かってコリメートし、前記反射表面は、前記配向可能なレンズの各々の前記ベースによって支持されていると共に、１つの前記ＬＥＤのＬＥＤ光出力軸から外れるように前記光の大部分を反射するように角度をつけられている、
ＬＥＤ照明器具のための光学システム。
【請求項７】
前記取付表面に熱的に結合されているヒートシンクを更に有する、請求項６に記載のＬＥＤ照明器具のための光学システム。
【請求項８】
取付表面と、
前記取付表面に取り付けられている複数の個々のＬＥＤと、
各々ベースを有している複数の配向可能なレンズであって、前記配向可能なレンズの各々の前記ベースは、前記複数のＬＥＤのうちの１つのＬＥＤに関する前記取付表面に隣接している、前記配向可能なレンズと、
前記配向可能なレンズの各々の前記ベースと接触している位置決めシートであって、１つの前記配向可能なレンズの一部を各々が包囲している複数のレンズ開口を有する前記位置決めシートと、
を有するＬＥＤ照明器具のための光学システムであって、前記位置決めシートは、前記取付表面に向かう方向において前記配向可能なレンズの各々の前記ベース上に対して力を提供し、これにより前記配向可能なレンズを前記取付表面に対して圧縮し、
前記レンズ開口の各々は位置合わせ切欠きを有しており、前記配向可能なレンズの各々は、前記ベースから延在していると共に前記位置合わせ切欠き内に収容されている位置合わせ突起を有している、
ＬＥＤ照明器具のための光学システム。
【請求項９】
前記配向可能なレンズの各々は、屈折レンズを少なくとも部分的に包囲している一次リフレクタを有している、請求項８に記載のＬＥＤ器具のための光学システム。
【請求項１０】
複数のＬＥＤを支持する取付表面であって、前記複数のＬＥＤからの電源への電気的な接続も支持している取付表面と、
前記取付表面に隣接して取り付け可能であると共に複数の開口を有する位置決めシートであって、前記位置決めシートが前記取付表面に隣接して取り付けられた場合に、前記複数の開口が前記取付表面の前記複数のＬＥＤと位置合わせされる、位置決めシートと、
前記位置決めシートと前記取付表面との間に位置決めされているベースを持つ複数のレンズであって、各々が前記位置決めシートの前記複数の開口のうちの１つを通って延在している複数のレンズと、
を有するＬＥＤ照明器具のための光学システムであって、前記レンズは、直接的に前記レンズの下方に位置決めされているＬＥＤから発せられる光を、所定の場所に再指向するように前記開口の各々内で個々に回転可能であり、前記レンズの各々は、前記レンズが、直接的に前記レンズの下方に位置決めされている前記ＬＥＤの周りの複数の回転可能な位置のうちの１つに固定されるのを可能にする位置決め構造を有する、ＬＥＤ照明器具のための光学システム。
【請求項１１】
前記レンズの各々は、屈折レンズを少なくとも部分的に包囲している一次リフレクタを有している、請求項１０に記載のＬＥＤ照明器具のための光学システム。
【請求項１２】
前記配向可能なレンズの各々の屈折レンズ及び前記一次リフレクタは、１つの前記ＬＥＤから発される光を反射表面に向かってコリメートし、前記反射表面は、前記配向可能なレンズの各々の前記ベースによって支持されていると共に、１つの前記ＬＥＤのＬＥＤ光出力軸から外れるように前記光の大部分を反射するように角度をつけられている、請求項１１に記載のＬＥＤ器具のための光学システム。
【請求項１３】
前記位置合わせ構造は、少なくとも１つの位置合わせ突起を含んでいる、請求項１０に記載のＬＥＤ照明器具のための光学システム。
【請求項１４】
前記位置合わせ突起が、前記配向可能なレンズの各々の前記ベースから延在している、請求項１３に記載のＬＥＤ器具のための光学システム。
【請求項１５】
リム部は、前記配向可能なレンズの各々の前記ベースから延在しており、前記リム部の各々は、前記位置決めシートの対応する前記レンズ開口に当接している、請求項１０に記載のＬＥＤ照明器具のための光学システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、配向可能なレンズに関し、更に詳細には、発光ダイオード器具のための配向可能なレンズのための位置決めシートに関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
［関連出願についての相互参照］
本出願は、米国特許法第１２０条における、単独の発明者としての
0005437365.tif 000002
の名において現在係属している「ＬＥＤ器具のための配向可能なレンズ」という題において２００８年７月１１日に出願された米国特許出願第１２／１７１，３６２号の一部継続出願である。米国特許出願第１２／１７１，３６２号は、米国特許法第１１９条の下、単独の発明者としての
0005437365.tif 000003
の名において現在係属している「ＬＥＤ器具のための配向可能なレンズ」という題において２００８年６月１３日に出願された米国特許仮出願第６１／０６１３９２号に関して優先権を主張しており、当該仮出願からの利益を受けている。上述で識別された各特許出願は、完全に本願明細書内に組み込まれている。
【０００３】
発光ダイオード、即ちＬＥＤは、前記ＬＥＤによって発される光を反射する様々なレンズと共に使用されてきた。更に、様々なレンズは、複数のＬＥＤを光源として使用する光源器具においての使用のために設けられている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
複数のＬＥＤを取り付けるための取付表面は、各々１つのＬＥＤの周りに個々に固定されている複数の配向可能なレンズを有する。前記配向可能なレンズの各々は、１つのＬＥＤから発された光を、一次ＬＥＤ光出力軸から外れて前記光を反射する前記配向可能なレンズの反射表面に指向する一次リフレクタ及び屈折レンズを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の配向可能なレンズを備えるＬＥＤ器具の上面斜視図であり、平坦基板には、複数のＬＥＤが取り付けられていると共に、３つの配向可能なレンズを備えて示されており、前記配向可能なレンズのうちの２つは、対応するＬＥＤの周りにおいて前記平坦基板に固定されており、前記配向可能なレンズのうちの１つは、対応するＬＥＤから離れて分解されて示されている。
【図２】図１の配向可能なレンズのうちの１つの上面斜視図である。
【図３】図２の配向可能なレンズのうちの底部斜視図である。
【図４Ａ】線５―５に沿って切り取られた図２の配向可能なレンズの上面斜視図と取付表面に取付られているＬＥＤの斜視図とであり、前記配向可能なレンズは前記ＬＥＤの周りの前記取付表面に固定されている。
【図４Ｂ】線５―５に沿って切り取られた図２の配向可能なレンズの上面斜視図である。
【図５Ａ】線５―５に沿って切り取られた図２の配向可能なレンズの断面図であり、ＬＥＤに関して、前記ＬＥＤから発され屈折レンズに接触する例示的な光線のトレースが示されている。
【図５Ｂ】線５―５に沿って切り取られた図２の配向可能なレンズの断面図であり、ＬＥＤに関して、前記ＬＥＤから発せられ、側壁を通過し、反射部に接触するか又は光学レンズに向かって指向されるかの何れかである例示的な光線のトレースが示されている。
【図６Ａ】線６―６に沿って切り取られた図２の配向可能なレンズの断面図であり、供給源から発せられ、一次リフレクタの一部に接触する例示的な光線のトレースが示されている。
【図６Ｂ】線６―６に沿って切り取られた図２の配向可能なレンズの上側斜視図である。
【図７】本発明の配向可能なレンズが使用されていない場合の、ランバート光分布を有する１つのＬＥＤの、カンデラの目盛における鉛直平面内の極性分布を示している。
【図８】本発明の配向可能なレンズの実施例による図７と同じＬＥＤの、カンデラの目盛における鉛直平面内の極性分布を示している。
【図９】本発明の配向可能なレンズが使用されていない場合の、図７と同じＬＥＤの、カンデラの目盛における水平変面内の極性分布を示している。
【図１０】図８と同じ配向可能なレンズが使用されている場合の、図７と同じＬＥＤの、カンデラの目盛における水平変面内の極性分布を示している。
【図１１】配向可能なレンズを備えるＬＥＤ器具の実施例の分解斜視図であって、複数のＬＥＤ、位置決めシート内に配されている複数の配向可能なレンズ、ヒートシンク及びレンズが取り付けられている平坦基板が示されている。
【図１２】図１１の平坦基板、位置決めシート及び配向可能なレンズの一部の斜視図であり、位置決めシート及び２つの配向可能なレンズの一部が切り離されている。
【図１３】図１１の位置決めシート及び３つの配向可能なレンズの一部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明は、この用途を、以下の記載において開示される又は添付図面に示されている構成要素の構造及び配置の詳細に限定されるものではないと理解されるべきである。この本発明は、他の実施例も可能であり、様々な仕方において実施される又は実行されることができる。更に、本願明細書において使用されている語法及び用語は、説明の目的のものであり、制限するものとみなされるべきではないと理解されたい。本明細書における「含む」、「有する」又は「持つ」なる語の使用は、これらの後に列挙される項目と、この項目の均等物、並びに更なる項目を含むことを意味している。限定されていない限り、本明細書における「接続されている」、「結合されている」、「連通している」及び「取り付けられている」なる語、並びにこれらの変形は、広く使用され、直接的及び間接的な接続、結合及び取付を含んでいる。更に、「接続される」、「結合される」なる語並びにこれらの変形は、物理的又は力学的な接続又は結合に限定されるものではない。更に、後続する段落においても記載されるように、添付図面に示されている特定の力学的な構成は、本発明の実施例を例証することを目的とするものであり、他の代替的な力学的な構成も可能である。
【０００７】
ここで、図１―１０を詳細に参照すると、幾つかの図を通して、類似の符号は、類似の要素を示しており、ＬＥＤ器具のための配向可能なレンズの様々な見地が、示されている。配向可能なレンズは、単一のＬＥＤと共に使用可能であり、様々なＬＥＤと共に取り付けられ、使用されることができる。配向可能なレンズは、好ましくは、ランバート光分布を有するＬＥＤのためのレンズとして使用されるが、他の光分布も有するＬＥＤのためのレンズとして構成され使用されることができる。図１は、ランバート光分布を有する５４個のＬＥＤ４が取り付けられているＬＥＤ平坦基板１を示している。ＬＥＤ平坦基板１の幾つかの実施例において、ＬＥＤ平坦基板１は、これに限定されるわけではないが、アルミニウムのような、有利な熱分布特性を有する金属板である。他の実施例において、ＬＥＤ平坦基板１は、難燃剤４（ＦＲ―４）又は他の共通プリント回路基板である。ＬＥＤ平坦基板１及び複数のＬＥＤ４は、単に、多数の基板、複数のＬＥＤ、ＬＥＤのための複数の配向可能なレンズが使用されることができる多数のＬＥＤ構成の例示的なものである。これらに限定されるわけではないが、熱、所望のルーメン出力及び所望の光分布パターンのような設計の考慮事柄は、異なる量のＬＥＤ、異なるＬＥＤ構成及び／又は異なる材料の選択をもたらし得る。
【０００８】
更に、図１に示されているのは、配向可能なレンズ１０の一実施例のうちの３つであり、配向可能なレンズ１０のうちの２つは、対応するＬＥＤ４上に位置され平坦基板１に結合されており、配向可能なレンズ１０のうちの１つは、対応するＬＥＤ４から離れて分解されて示されている。配向可能であるということは、各レンズが所与のＬＥＤに関して所与の配向に個々に調整可能であることを意味する。明白になるように、複数の配向可能なレンズ１０が複数のＬＥＤと連動して使用される場合、配向可能なレンズ１０の各々は、例えば、各々固有の方向に配向されている図１の３つの配向可能なレンズ１０のように、他の配向可能なレンズ１０の配向に関係なく個々に配向されることができる。更に、複数のＬＥＤが設けられている場合、幾つかの好ましい実施例における、僅か１つのＬＥＤ又は全てのＬＥＤも、個々の配向可能なレンズ１０を備えていても良い。幾つかの又は全てのレンズは、配向可能なレンズを備えるＬＥＤ器具の生成における所与の配向に対して個々にかつ永久に調整されることもでき、又は幾つかの若しくは全てのレンズは、領域内の調整を可能にするように取り付けられることができる。従って、複雑な光度測定の分布パターン及び分布パターンの柔軟性は、これらに限定されるわけではないが、平坦基板１上の複数のＬＥＤ４のような、複数のＬＥＤを備える複数の配向可能なレンズ１０を使用する場合、達成されることができる。
【０００９】
ここで、図２及び図３を参照すると、配向可能なレンズ１０の実施例が、更に詳細に示されている。配向可能なレンズ１０は、各々実質的に円形の内外の周辺を備える実質的に平坦かつ実質的に円形の内外の合わせ表面１４及び１６を有するような、この実施例において示されているベース１２を有している。図２のベース１２は、内外の合わせ表面１４及び１６の実質的な部分間に設けられている凹部１５を備えて示されている。ベース１２は、特に、例えば、図１の平坦基板１に対する取り付けのような、ＬＥＤが取り付けられている表面への配向可能なレンズ１０の取り付けのために設けられる。ＬＥＤ自体へではなく、ＬＥＤが取り付けられている表面へのベース１２の取り付けは、ＬＥＤから配向可能なレンズ１０までの熱伝達を低減する。幾つかの実施例において、内外合わせ表面１４及び１６は、配向可能なレンズ１０の取り付けのための表面と嵌合する。幾つかの実施例において、内側の合わせ表面１４のみが配向可能なレンズ１０の取り付けのための表面と嵌合し、外側の合わせ表面１６は、ＬＥＤに関する配向可能なレンズ１０の位置合わせのための表面と相互作用する。幾つかの実施例において、内側及び／若しくは外側の合わせ表面１４及び１６又は他の設けられている表面は、配向可能なレンズ１０の取り付けのための取付表面に粘着され得る。幾つかの実施例において、内側及び／若しくは外側の合わせ表面１４及び１６又は他の設けられた表面は、配向可能なレンズ１０の取り付けのための取付表面とスナップ適合され得る。幾つかの実施例において、内側及び／又は外側の合わせ表面１４及び１６又は他の設けられている表面１４は、配向可能なレンズ１０の取り付けのための取付表面に対して圧縮されることができる。一般に当業者に知られており、当業者の教えに基づくものであり得るような、取付表面に対するベース１２の他の取り付け手段が、提供されることもできる。
【００１０】
ベース１２は、更に、配向可能なレンズ１０の他の構成要素の審美的な目的、支持又は取り付けのために設けられることができる部分を有している。例えば、幾つかの好ましい実施例において、少なくとも一次のリフレクタ２４（図６Ａ参照）及び反射プリズム３０は、ベース１２に取り付けられ、ベース１２によって支持されている。配向可能なレンズ１０の幾つかの実施例は、反射プリズム３０の支持の提供を助けることができると共に、配向可能なレンズ１０を完全に封止するために設けられることもできる支持１８又は１９を有するベースを備えていても良い。配向可能なレンズ１０のベース１２の幾つかの実施例は、取り付けの簡単さ又は他の理由により望まれる場合、リム部１７及び類似の付属物を備えていても良い。幾つかの実施例において、配向可能なレンズが、取付表面上のＬＥＤに対して取り付けられる場合、シート又は他の物体は、リム部１７、又はリム部１７周辺に設けられているフランジ部のような、ベース１２の他の部分と接触することができ、前記取付表面の方向における配向可能なレンズ１０に対する圧縮力を提供し、これにより内外の合わせ表面１４及び１６を配向可能なレンズ１０の取り付けのための取付表面と嵌合させる。
【００１１】
他の実施例において、ベース１２は、異なる形状をとっていても良く、配向可能なレンズ１０が所与のＬＥＤと一緒に適切に使用されると共に、ＬＥＤ光出力軸の周りの如何なる配向においても設置可能であることを可能にするように、非常に長い形状をとっても良い。前記ＬＥＤ光出力軸は、何らかの所与のＬＥＤの発光部の中心から出ていると共に、前記ＬＥＤの取付表面から外方に配向されている軸である。例えば、ベース１２は、幾つかの実施例において、内外の合わせ表面１４及び１６とは対照的に、凹部１５を備えることなく、別個の合わせ表面のみを備えていても良い。更に、例えば、ベース１２は、円形以外の形状を有する内側及び／又は外側の周辺部を備えていても良い。更に、例えば、ベース１２は、一次リフレクタ２４及び反射プリズム３０のような、配向可能なレンズ１０の構成要素部分への取り付け及び／又は前記構成要素部分の支持のための他の構成を備えていても良い。ベース１２の他の変形は、当業者にとって明らかである。
【００１２】
図２に更に示されているのは、屈折レンズ２２、一次リフレクタ２４、表面２６、反射部２８及び反射プリズム３０の一部である。図４Ａ、図５Ａ、図５Ｂ及び図６ＡのＬＥＤ９及び表面５のように、配向可能なレンズ１０がＬＥＤの周りに位置されており、ベース１２が表面に固定されている場合、屈折レンズ２２及び一次リフレクタ２４は、ＬＥＤ９に最も近い。特に、一次リフレクタ２４は、ＬＥＤ９の発光部分を部分的に包囲するように位置決めされており、屈折レンズ２２は、ＬＥＤ９のＬＥＤ光出力軸を横切り、一次リフレクタ２４によって部分的に包囲されるように、位置決めされている。幾つかの実施例において、一次リフレクタ２４は、放物線状リフレクタである。屈折レンズ２２及び一次リフレクタ２４は、ＬＥＤ９から発される大部分の光が、この２つのうちの一方に集合的に入射するように、位置決めされている。幾つかの実施例において、一次リフレクタ２４は、ＬＥＤ９の発光部分を完全に包囲するように設けられることができる。幾つかの実施例において、図に示されているように、一次リフレクタ２４は、ＬＥＤ９の発光部分を部分的にのみ包囲しており、反射部２８は、一次リフレクタ２４に隣接して位置決めされているＬＥＤ９の発光部の一方の側に設けられ、表面２６は、ＬＥＤ９の発光部の実質的に対向する側に設けられていると共に、一次リフレクタ２４に隣接して位置決めされている。
【００１３】
幾つかの更なる実施例において、屈折レンズ２２は、側壁２３のベースにおいて位置決めされており、側壁２３は、ＬＥＤ９の発光部を実質的に包囲している。ＬＥＤ９から出て屈折レンズ２２に入射する光線の大部分は、反射プリズム３０の反射表面３２に向かって指向されるように、屈折される。幾つかの実施例において、屈折レンズ２２は、例えば、図５Ａに示されている例示的な光線のように、反射表面３２に向かって実質的にコリメートされるように光線を屈折させる。
【００１４】
他の実施例において、ＬＥＤ９から出る他の光線は、一次リフレクタ２４に最も近い側壁２３に入射し、変更された角度において前記側壁を通過し、一次リフレクタ２４に入射する。一次リフレクタ２４に入射する光線の大部分は、反射表面３２の一部に向かって指向されている（この図には示されていないが、他の図を参照すると明らかである）図６Ａに示されている例示的な光線のように、反射プリズム３０の反射表面３２に向かって反射される及び指向される。配向可能なレンズ１０の幾つかの実施例において、一次リフレクタ２４は、自身に入射する大部分の光線が、内部的に反射され反射表面３２に向かって指向されるような、構成及び配向を有している。他の実施例において、一次リフレクタ２４は、反射材料から構成されている。
【００１５】
更なる実施例において、ＬＥＤ９から発する他の光線は、反射部２８に最も近い側壁２３に入射し、変更された角度において側壁２３を通過し、反射部２８に入射する。反射部２８に入射する光線の大部分は、図５Ｂにおいて反射部２８に入射し反射表面３２に向かって指向されるように示されている例示的な光線のように、反射プリズム３０の反射表面３２に向かって反射される及び指向される。幾つかの実施例において、反射部２８は、一次リフレクタ２４及び反射レンズ２２によって指向される光線からの固有の方向における光線を、前記光線が固有の方向に配向可能なレンズ１０を出るように指向するように位置決めされている及び構成されている。配向可能なレンズ１０の実施例において、反射部２８は、反射部２８に入射する大部分の光線が、反射表面３２に向かって内部的に反射される及び指向されるような、構成及び配向を有している。他の実施例において、反射部２８は、反射材料から構成されている。
【００１６】
幾つかの実施例において、ＬＥＤ９から発する他の光線は、図５Ｂに示されている例示的な光線のように、表面２６に最も近い側壁２３に入射し、変更された角度において側壁２３を通過し、反射プリズム３０の光学レンズ３４に向かって指向される。これらの光線の大部分は、光学レンズ３４を通過し、前記光線の多くは、図５Ｂに示されているように指示１８も通過する。更に、図５Ｂに示されているように、一部の光線は、表面２６にも入射し、レンズ３４に向かって及び潜在的には支持１８に向かって、反射される及び指向される。示されている実施例において、支持１８は、光が支持１８を通過するのを可能にし、前記支持を通過する光線を所望の方向に屈折させるように構成されていても良い。当業者であれば、配向可能なレンズ１０が、所望の光分布特性を達成するために、屈折レンズ２２、側壁２３、一次リフレクタ２４、表面２６及び屈折部２８の何れか又は全ての構成を変化させることを要求しても良いことを理解するであろう。
【００１７】
幾つかの実施例において、側壁２３は屈折レンズ２２の提供のために設けられており、多くの光線は、一次リフレクタ２４、及び潜在的には反射部２８及び表面２６に入射する前に、側壁２３を通過する。幾つか実施例において、側壁２３は、自身を通過する光線の進行経路を変更する。幾つかの実施例において、側壁２３の高さは、反射部２８との自身の接続部の近くにおいて短くされている。他の実施例において、屈折レンズ２２は、一次リフレクタ２４の内面に取り付けられている薄い支持を使用して位置決めされており、又は、そうでない場合、側壁２３は、設けられない。更に、これらの図に示されているように、幾つかの実施例において、側壁２３が設けられ、配向可能なレンズ１０は、適切な媒体の一体成形された固体ユニットから形成される。配向可能なレンズ１０が一体成形された固体のユニットを形成しているこれらの実施例において、ひとたび、ＬＥＤから発される光線が配向可能なレンズ１０に入ると、前記光線は、配向可能なレンズ１０を出るまで前記適切な媒体を通って進行する。幾つかの実施例において、この媒体は光学用（optical grade）アクリルであり、配向可能なレンズ１０内で発生する全ての反射は、内部反射の結果である。
【００１８】
反射プリズム３０の反射表面３２は、図５Ａ及び５Ｂに示されている光線のように、屈折レンズ２２によってコリメートされ又は一次リフレクタ２４又は反射部２８によって反射され、反射表面３２に向かって指向される光線が、反射表面３２から反射され、光学レンズ３４に向かって指向されるような、構成及び配向を有することができる。好ましくは、前記光線は、反射表面３２から内部的に反射されるが、反射表面３２は、反射材料内によって形成されていても良い。光学レンズ３４に入射する大部分の光線は、場合によっては幾つかの実施例において変更された角度で、光学レンズ３４を通過する。好ましくは、光学レンズ３４を通過する光線の方向は、僅かに変更されるのみである。配向可能なレンズ１０の構成要素が一体成形された固体のユニットを形成している実施例において、反射表面３２は、自身に入射する如何なる光線も内部的に反射し、ＬＥＤから出て配向可能なレンズ１０に入射する光線は、光学レンズ３４を通って配向可能なレンズ１０を出るまでは、又は光学レンズ３４を通って配向可能なレンズ１０を出ない場合には、配向可能なレンズ１０の媒体を通って進行する。
【００１９】
反射プリズム３０の反射表面３２は、平坦な表面である必要はない。これらの図に示されているように、幾つかの実施例において、反射表面３２は、実際に、反射表面３２から反射される光のより正確な制御を可能にすると共により狭い範囲の光線が配向可能なレンズ１０によって発されるのを可能にするために、僅かに異なる角度において２つの表面を有している。他の実施例において、湾曲されている、凹状の若しくは凸状の反射表面又は３つ以上の面を備えている反射表面が、設けられても良い。同様に、光学レンズ３４は、反射表面３２から反射された光のより正確な制御を可能にする及び／又はより狭い範囲の光線が配向可能なレンズ１０によって発されるのを可能にするために、様々な実施例をとることができる。
【００２０】
配向可能なレンズ１０の使用によって、所与のＬＥＤから発される光は、前記ＬＥＤの光出力軸から角度において前記ＬＥＤ光出力軸から再指向されることができる。配向可能なレンズ１０は、ＬＥＤ光出力軸の周りの如何なる配向においても取り付けられることができるので、この光は、同様に、ＬＥＤ光出力軸の周りの如何なる配向においても分配されることができる。所与の配向可能なレンズ１０及びこの構成要素の配置に依存して、ＬＥＤから発される光が光出力軸から再指向される角度は、変化し得る。更に、再指向される光ビームの拡散も、同様に、変化し得る。複数の配向可能なレンズ１０が、基板１及び複数のＬＥＤ４のような、表面に取り付けられる複数のＬＥＤに使用される場合、各配向可能なレンズ１０は、前記取付表面を複雑化することなく、ＬＥＤ軸の周りにおける所与の配向において取り付けられることができる。更に、複雑な光度測定の分布パターン及び光分布の柔軟性は、平坦基板１及び複数のＬＥＤ４のように、表面上に取り付けられる複数のＬＥＤによって達成されることができる。
【００２１】
図７は、配向可能なレンズを有さない場合の、ランバート光分布を有する単一のＬＥＤの、カンデラにおける、垂直平面内の極性分布を示している。図９は、図７と同じＬＥＤの、カンデラにおける、水平平面内の極性分布を示している。図８は、使用中の図に示されている配向可能なレンズの実施例による図７と同じＬＥＤの、カンデラにおける、垂直平面内の極性分布を示している。図１０は、使用中の図８の配向可能なレンズを有する図７の同じＬＥＤの、カンデラにおける、水平平面内の極性分布を示している。
【００２２】
図８及び図１０から分かるように、配向可能なレンズ１０は、ランバート光分布を有するＬＥＤによって出力される光の大部分を、ＬＥＤ光出力軸から外れて指向する。図８に示されている垂直平面内において、大部分の前記光は、前記光出力軸から約５０°乃至７５°外れた範囲内に指向される。図１０に示されているように、水平平面内において、前記光の大部分は、前記光出力軸から外方の４０°の範囲内に指向される。使用中の図８及び図１０の配向可能なレンズの実施例を有するランバート光分布を有するＬＥＤによって出力される光のほぼ９０％は、光出力軸から外れて分配される。図７−図１０は、配向可能なレンズの実施例の説明のために提供されている。勿論、異なる極性分布を生成し、前記光出力軸から外れた及び外方の異なる範囲内に光を指向する配向可能なレンズの他の実施例も、設けられることができる。従って、他の実施例の垂直平面内で、光は、主により広い又はより狭い範囲内で前記光出力軸から外方に様々な角度において、指向されることができる。他の実施例の水平平面内で、光は、同様に、より広い又はより狭い範囲内で指向されることができる。
【００２３】
図１１を参照すると、配向可能なレンズのための位置決めシートを有するＬＥＤ器具の実施例の分解斜視図が、示されている。平坦基板１は、５４個のＬＥＤ４を取り付けられており、平坦基板１を電源に接続するための電気ケーブル６を有している。平坦基板１には、更に、各々ＬＥＤ４と電気的に結合されていると共に、ＬＥＤ４が切れた（burn out）場合に、電流がＬＥＤ４を回避するのを可能にしている５４個のツェナーダイオード７も取り付けられている。５４個の配向可能なレンズ１０は、様々な配向において位置決めシート５０に沿って位置決めされている。幾つかの実施例において、各配向可能なレンズ１０のベース１２の一部は、位置決めシート５０の接着剤側に固定されている。位置決めシート５０の幾つかの実施例において、位置決めシート５０は、これに限定されるわけではないが、アルミニウムのような有利な熱分布特性を有する金属的基板である。更に、レンズ４５が、示されている。配向可能なレンズのための位置決めシートを備えるＬＥＤ器具の他の実施例において、様々な量のＬＥＤ４及び配向可能なレンズ１０、様々な形状及びの配置の位置決めシート５０及び平坦基板１が、設けられ得る。
【００２４】
組み立てられた場合、平坦基板１は、ヒートシンク４０上に位置され、平坦基板１の置合わせ開口８は、ねじ開口４４と位置合わせされることができる。この場合、位置決めシート５０は、平坦基板１に隣接して位置されることができ、配向可能なレンズ１０のベース１２が、位置決めシート５０と平坦基板１との間に挟まれるようにする。位置決めシート５０の位置合わせ開口５４は、平坦基板１の位置合わせ開口８及びヒートシンク４０のねじ開口４４に位置合わせされることができる。９つのねじ開口４４は、ヒートシンク４０内に位置されており、適所において、位置決めシート５０の９つの位置合わせ開口５４及び平坦基板１の９つの位置合わせ開口８に対応している。電気ケーブル６は、電源への取り付けのためのガスケット４６を通って配されることができる。ねじ４２は、位置決めシート５０の位置合わせ開口５４及び平坦基板１の開口８を通って挿入され、ヒートシンクＳ４０のねじ開口４４内に収容されることができる。ねじ４２の頭は、位置決めシート５０と接触しても良く、ねじ４２は、位置決めシート５０及び平坦基板１をヒートシンク４０に対して固定すると共に、位置決めシート５０に配向可能なレンズ１０の各ベース１２に対する力を提供させるように、適切に締められる。この力は、配向可能なレンズ１０の各ベース１２が、位置決めシート５０と平坦基板１との間で圧縮されるようにすると共に、配向可能なレンズ１０の各々が平坦基板１のＬＥＤ４の周りに個々に固定されるようにする。位置合わせ開口５４及び位置合わせ開口８は、位置合わせ開口５４及び位置合わせ開口８が位置合わせされた場合に配向可能なレンズ１０の各々が、各ＬＥＤ４の周りに適切に位置決めされるように、位置決めされる。この場合、レンズ４５は、ヒートシンク４０に結合されることができる。
【００２５】
図１２及び図１３を参照すると、示されている位置決めシート５０の実施例は、１つの配向可能なレンズ１０の一部を各々が包囲している複数の開口５２を有する。図を単純化するために、１つの配向可能なレンズ１０のみが、図１２及び１３の各々において符号で示されている。上述の実施例において、各開口５２は、配向可能なレンズ１０の各々のベース１２から延在している位置合わせ突起１３を持つ位置合わせ構造に対応している位置合わせ切欠き５３を有している。位置合わせ切欠き５３は、当該ＬＥＤ器具のための特定の光分布を達成するために、配向可能なレンズ１０の各々が対応するＬＥＤに関して適切に配向されるのを保証するように、位置合わせ突起１３を収容する。描かれている実施例において、ベース１２のリム部１７は、開口５２の内周に当接し、配向可能なレンズ１０の各々を開口５２内に位置決めするのを助ける。幾つかの実施例において、位置決めシート５０の、リム部１７の周りにおいてフランジ部に接触する側は、粘着性であり、リム部１７を包囲しているベース１２のフランジ部に粘着する。このことは、配向可能なレンズ１０を適所に維持するのを助ける一方で、配向可能なレンズ１０の各々の一部が、位置決めシート５０と平坦基板１との間で圧縮されるように、平坦基板１に隣接して位置決めシート５０を配することができる。位置決めシート５０を使用することによって、配向可能なレンズ１０は、個々に配向され、取付表面上の複数のＬＥＤに対して正確に位置決めされることができる。
【００２６】
位置決めシート５０と、位置決めシート５０の配向可能なレンズ１０との相互作用とは、図１１−１３に詳細に示されているが、これらは、位置決めシート５０及び配向可能なレンズ１０の一実施例に関する単なる例示的なものである。当業者によって理解されるように使用されることができる位置決めシート５０、平坦基板１及び配向可能なレンズ１０の様々な異なる形状、構造、配向及び寸法が、存在し得る。例えば、幾つかの実施例において、位置決めシート５０の開口５２の幾つか又は全ては、１つ以上の位置合わせ突起１３に一致する複数の位置合わせ切欠き５３を備えていても良い。この位置合わせ構造は、配向可能なレンズ１０が、複数の配向のうちの如何なるものにおいても開口５２内に配されることを可能にすると共に、単一の位置決めシート５０が、様々な光分布パターンを達成するために使用されることを可能にする。更に、例えば、幾つかの実施例において、開口５４及び配向可能なレンズ１０は、位置合わせ開口及び切り欠きを有することなく設けられることもでき、配向可能なレンズ１０の各々は、ロボット型のアセンブリによって所与の配向において開口５４内で個々に配向されることができる。更に、例えば、幾つかの実施例において、開口５２は、配向可能なレンズ１０の対応する位置合わせ切欠き内に収容される位置合わせ突起を設けられることができる。更に、例えば、幾つかの実施例において、開口５２は、正方形、長方形又は他の形状であり得て、配向可能なレンズ１０は、このような形状と相互作用するように構成されることもできる。更に、例えば、幾つかの実施例において、単一の開口５２は、２つ以上の配向可能なレンズ１０を包囲する及び固定する。更に、例えば、幾つかの実施例において、リム部１７は設けらなくて良く、又はリム部１７は、正方形、長方形又は他の形状であり得る。
【００２７】
更に、位置決めシート５０は、配向可能なレンズ１０に対する力を提供するように位置決めされる及び固定されることができ、配向可能なレンズ１０の各々は、ＬＥＤの周りに位置決めされるようにすると共に、当業者によって理解されるように位置決めシート５０と取付表面との間で圧縮されるようにする様々な仕方が存在する。例えば、平坦基板１は、平坦基板１のＬＥＤ取付表面から垂直に延在している１つ以上の突起を備えていても良い。１つ以上の突起が、配向可能なレンズ１０の各々をＬＥＤ４の周りに適切に位置合わせするように、位置決めシート５０の１つ以上の位置合わせ開口５４内に収容されることができる。この場合、位置決めシート５０は、ねじ又は他の固定装置を使用してヒートシンク４０に固定されることができる。更に、例えば、様々な仕方において、位置決めシート５０及び平坦基板１は、互いに隣接して固定される及びヒートシンクに４０に固定されることができる。例えば、位置決めシート５０及び平坦基板１は、複数の固定クリップを使用して互いに隣接して固定されることができ、ヒートシンク４０を通って延在すると共に平坦基板１に設けられているねじ開口内に収容されるねじを使用して、ヒートシンク４０に固定されることができる。更に、例えば、接着剤は、位置決めシート５０、平坦基板１及び／又はヒートシンク４０を互いに固定するのに使用されることができる。更に、位置決めシート５０は、当業者によって理解されるような位置合わせ開口５４及び位置合わせ開口８以外の他の仕方において平坦基板１に対して位置合わせされることができる。例えば、これらは、ロボット的に位置合わせされることもでき、又はこれらの周囲を互いに対して整列させることによって位置合わせされることもできる。
【００２８】
上述の記載は、説明のために与えられている。本発明を、開示されている正確な形態に徹底する又は限定することを意図しているものではなく、上述の説明の観点から多くの変形及び変更が可能である。或る形態のＬＥＤ器具のための配向可能なレンズが説明され記載されている一方で、添付請求項の範囲に含まれている限り、このような限定に限定されるものではなく、機能的な均等物も可能であることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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