(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リード・フレームと、
前記リード・フレーム上に設けられ、第１の色相の光を放射する第１のＬＥＤチップ、および前記第１の色相と異なる第２の色相の光を放射する第２のＬＥＤチップと、
前記第１のＬＥＤチップ、前記第２のＬＥＤチップ、および前記リード・フレームの一部を内蔵させる単一のポリマー母材と、
を備え、
前記ポリマー母材はレンズ機能を呈し、
前記第１のＬＥＤチップおよび前記第２のＬＥＤチップは、前記母材の前記レンズを通して光を放射し、
前記第１の色相の光および前記第２の色相の光は、合成されて白色光を生じる、マルチチップ白色光放射離散ＬＥＤデバイス。
【請求項２】
前記リード・フレームは第１、第２および第３のリードを含み、前記第１のＬＥＤチップは前記第１および第２のリードと電気的に接続され、前記第２のＬＥＤチップは前記第１および第３のリードと電気的に接続されている、請求項１に記載のマルチチップ白色光放射離散ＬＥＤデバイス。
【請求項３】
前記第１の色相および前記第２の色相は、前記第１のＬＥＤチップおよび前記第２のＬＥＤチップが所定の比率で励起される時に白色光を生じることができる２値補色対である、請求項１に記載のマルチチップ白色光放射離散ＬＥＤデバイス。
【請求項４】
前記第１のＬＥＤチップおよび前記第２のＬＥＤチップは、該第１のＬＥＤチップおよび該第２のＬＥＤチップが所定の比率で励起される時に、該第１のＬＥＤチップと該第２のＬＥＤチップとの間の距離の１０倍の所定の距離において約１５ルックスより大きい有効な白色照明を投射できる、請求項１に記載のマルチチップ白色光放射離散ＬＥＤデバイス。
【請求項５】
さらに複数の前記第１のＬＥＤチップを含み、各前記第１のＬＥＤチップから投射された照明は実質的に同じ色座標を表す、請求項１に記載のマルチチップ白色光放射離散デバイス。
【発明の詳細な説明】
本発明は、発光ダイオードを内蔵する照明器（イルミネータ）組立体に関し、特に補色の色相相を持つ発光ダイオードを用いる、車両用、可搬型および他の特性の白色光照明システムスに関する。
発明の背景
低レベルの光環境における人間の視力の諸制約により、夜間あるいは暗闇の状態において、あるいは太陽光の直射が妨げられた屋内の区画内で人工照明を生じて視覚を補強するため、白色光照明器システムが長く使用されてきた。従って、照明器は、一般に、照明された関心対象が充分に見える明るさとなるように、かつ色やコントラストなど容易に識別できる充分な視覚特性をもつように、可能な限り日中の発光条件を模倣あるいは再現するように設計されている。
建物内の静止灯、携帯懐中電灯、および車両のヘッドランプおよびカーテシーライト（車両などの自動点灯照明）のような種々の照明システムが、歴史の全過程にわたり進化し、ろうそくおよびオイル、灯油およびガス燃焼具、白熱灯およびハロゲン電球、および蛍光灯その他のアーク放電灯のような広範囲の光源を用いて、汎用照明、スポット照明あるいは投光照明のための白色光を伝統的に作ってきた。白色光は、着色物あるいは印刷イメージを相互に適正なものにする独特な能力と、異なる色を有する隣接した物品または印刷イメージ間の輝度および色のコントラストを保持する同様な独特な能力のゆえに、このような用途においては重要である。例えば、イメージを含む写真が白色光によって照明されている時、海のパノラマの青い写像は火山岩の黒い写像から、何の助けも借りない観察者によって容易に識別される。しかし、深い赤色の照明器で照明されるならば、この２つのイメージは実質的に相互に識別不可能である。別の例は、航空地図あるいは自動車用地図における異なる色の領域を適正に識別する必要から生じる。自動車用地図においては、白色光照明器が、都市部に対する黄色のマーキングと周囲の白い田舎地域間の相違を容易に見分けることを可能にする。濃い黄色の照明器は、この識別を実質的に不可能にする。航空地図においては、白色光照明器が、ある種の管理空域に対する青いマーキングと、下方の地形の緑色パターンとの間の相違を見分けることを可能にするが、濃い赤色の照明器はこの識別を実質的に不可能にする。
更に、色の識別およびコントラストのこれらの問題は、単なる正確に識別することの必要に越えている。例えば、学習の主題が本、雑誌、新聞あるいは地図の如何を問わず、長時間の視覚作業におけるオペレータの眼の酷い疲労および不快を避けるためには、高いコントラストが重要であることは周知の事実である。白色光照明器は更に広範に高いコントラストと良好な色の識別を提供し、これにより上記の煩わしい危険な心理的な副作用を回避する。
白色光照明器の多岐にわたる進化および広範な使用は、早く進歩する技術および色覚恒常（ｃｏｌｏｒ  ｃｏｎｓｔａｎｃｙ）として知られる現象と共に、むしろ広範囲の「白」としての不飽和色の受入れを助長してきた。色覚恒常は、ある領域にわたる僅かに不飽和あるいは近似の白色照明のレベルと色が相互の設定における対象の認識される色を実質的に変化させることなく、やや変動し得るという周知の事実を指す。このことの一例は、僅かにアンバー（琥珀色）または緑色のサングラスをかけた観察者に見える戸外の情景の様子である。サングラスを短時間かけた後は、観察者は情景が僅かに着色されたフィルタを透過していることが分からない。別の事例は、住居、商店および公共設備の照明における広範囲の「白い」照明器をそのまま受入れていることである。種々の蛍光灯からの青みを帯びた即ち冷たい白がオフィス・ビルで実質的に一般的であるが、白熱灯の黄色みを帯びた即ち暖かい白が住居の照明では主流である。水銀蒸気灯およびハロゲン化金属灯の明るい青みを帯びた白は工場の組立てラインでは一般的であるが、高圧ナトリウム灯の発光は田舎地域におけるハイウエー投光照明の主流である。横並びに比較されれば明らかとなろうこれら光源のそれぞれの識別し得る色合いにも拘わらず、これら光源は、その発光が照明する物体における相対的な色覚恒常を充分に実質的に保持する不飽和白色に近いので、一般に白色照明器として受入れられている。換言すれば、これら光源は、自然照明条件下ではそれらの明らかな「真の」色に比較的忠実であるように物体を見せる。
人間の色覚の適合性には限度があるが、非常に色彩的な照明器が用いられるか、あるいはある設定において観察される白色照明が強く着色されたフィルタにより変更されると、色覚恒常は妥当しない。このような照明の好例は、濃い色の新規なサングラス対を凝視することによって経験することができる。これらグラスが例えば赤であるならば、通常の部屋の照明ではグラスを外すと白い紙の上の赤インクの線が非常にはっきりと見えたとしても、この線を見分けることはほぼ不可能となる。かかる作用の別の照明は、田舎のある屋外用照明の目的のため使用される低圧ナトリウム灯である。この種のランプは、ある物体または印刷イメージの検出および識別を不可能ではなくとも非常に困難にする高度に飽和した黄色光を出し、その結果、その商業的用途は非常に制限されてきた。以下に述べるように、強い赤またはアンバーの発光ダイオード（ＬＥＤ）を照明器として使用する従来技術の試みは、これらが低圧ナトリウム灯と同様に品質の描写に向かない狭い帯域の光を出すので、同様な問題を生じる。
白色光照明システムの効果を改善するために、組立体を含み内蔵された光源にエネルギまたは燃料を供給するために、種々の支援構造が典型的に採用されている。更に、これらシステムは、典型的に、これらが生じる光を直射し、投射し、強化し、露光し、あるいは散乱する様々な光学的要素を内蔵する。最近の車両のヘッドランプ組立体は、例えば、白熱灯、ハロゲンあるいはアーク放電光源からの白色光をコリメートし分散するよう一緒に働く、封入された電気コネクタ、複雑な射出成形レンズ、および成形された金属被覆反射鏡を一般に含んでいる。車両あるいは制御室における計器パネル用の背光照明器は、典型的に、精巧な光パイプ即ちガイド、光散乱器および光抽出器を含んでいる。
無論、燃料の燃焼により光を直接生成する伝統的な白色光源は、開放火炎が安全でなくあるいは好ましくない、大半の車両、舟艇、航空機、および携帯可能あるいは他の用途にはもはや適さない。従って、これらの光源は、電気的に励起される白色光源によりほぼ完全に置換されてきた。更にまた、多くの近代的な電気的光源、例えば白熱灯およびガス放電灯は比較的非効率であり、従って、制限された電力しか得られず、低電圧しか得られず、あるいは安全理由から高電圧が望ましくない場合に使用される車両、携帯可能および他の独特な照明器に対しては最適ではない。しかし、実用に供し得る代替物が得られないので、これら陸上車両、舟艇、航空機および他の先に述べた分野のための照明器は、ほとんどの場合、低レベル光の状態でオペレータ、乗客あるいは他の観察者を助けるために、低電圧の白熱灯の白色光照明器を使用してきた。乗用車、トラック、バンなどにおいては、白色光照明器が、ドームライト、マップ・ライト、化粧鏡ライト、車内灯、ヘッドランプ、バックアップ・ライト、およびトラック、エンジン・ルームおよび番号プレート用の照明器として用いられる。このような車両においては、白色光照明器は、計器集中パネル、ドア・パネル、あるいはヒータおよび通風制御パネルに見出される如きバックライト式の半透明スクリーンの印刷指標に対しても用いられる。白色光照明器の類似の用途は、オートバイ、自転車、電気自動車および他の陸上車両において見出される。航空機においては、白色光照明器は、客室内において、乗降時および緊急時に床面および出口を照明し、コックピットの各部を照明し、回路ブレーカ・パネルおよび制御パネルを背光またはエッジ光照明する表示ランプとして使用される。船、ボートおよび潜水艦の如き水上舟艇においては、白色光照明器は、ブリッジ、デッキ、キャビンおよび機関空間の照明のために使用される。携帯可能および特殊な照明用途においては、低電圧の白色光照明器が、手に持てる、バッテリ駆動の懐中灯として、保守または採鉱作業用のヘルメット取付け灯または頭部取付け灯として、商業建築物に対する自動的に動作する緊急時照明として、揮発性の環境における照明として、および非常な信頼性、低電圧、効率およびコンパクト性が重要である広範囲の他の状況における照明器として使用される。
先に述べたこれらの白色光照明器は、光源としてほとんどもっぱら白熱灯に依存するが、これは白熱電球が広範囲の形態で作るのに安価であるため、更に重要なこととして、豊富な量の白色光を生じるためである。それにも拘わらず、白熱灯は、照明器組立体を設計する際に考慮しなければならない多くの短所を有する。
白熱灯は、安定した環境においても壊れやすく短寿命であり、その結果、大きな不便、危険および（または）経費で頻繁に交換されねばならない。この交換の必要は、全ての照明器形態に対して、特に車両用として複雑な設計となる。例えば、Ｓｋｏｇｌｅｒ等の米国特許第４，０８７，０９６号は、車両内部の一部を照明するための支援灯のための担体モジュールを開示している。この担体モジュールは、堅牢な体部と、担体モジュールを後部ミラーに取外し自在に取付けるための１対の取付け突起とを有する。この設計は更に、モジュールを後部ミラーから取外すための工具の挿入を許容するよう特に設計された開口を有する。かかる担体モジュールは、車両所有者により白熱灯を容易に取外しおよび交換できることを保証するためミラー製造者により行われる大きな設計努力の優れた事例である。
本質的な短寿命に加えて、白熱灯は機械的な衝撃や振動から非常に破損しやすい。自動車は、白熱灯、特にその発光を生じるフィラメントに破損を生じ得る運転中に酷い衝撃や大きな振動を受ける。これは、全てが閉鎖時に周期的に酷い衝撃を生じる、エンジン・フード、トランクの蓋、客室のドア、外部ミラー、および後部ハッチまたはゲートに、あるいはその付近に取付けられるランプにとって特に苛酷な問題である。航空機および携帯照明器は同様な環境に遭遇し、従って、別の白色光源は、規則的な間隔でランプを交換することと関連する時間とコストを減じるために非常に有利となる。
白熱灯もまた、熱いガラス球壁面と室温の流体間の接触と関連する熱的／機械的応力による湿気に露出することで容易に破壊され得る。白熱灯はまた、飛来する石などによって容易に破壊される。このため、焼き切れるかあるいは他の恒久的な破損を受ける時に白熱灯固定具の取外しを許容しながら、電球を衝撃、振動、湿気および飛来する異物から保護する究極の措置をとることなく、白熱灯を外部のミラーに組み込むことは非常に困難である。
白熱灯はまた、自動車のような車両に組み込むことを本質的に困難にするある電気的特性を呈する。例えば、白熱光源が電圧源により最初に励起されると、フィラメントに流れる初期電流サージが生じる。通常の動作電流の典型的に１２ないし２０倍であるこの突入電源は、ランプの寿命を制限し、これが更に頻繁な交換を可能にする照明器構造の必要を拡大する。突入電流はまた、この電流を含む支援電気回路を設計するとき、尋常でない考慮を必要とする。ヒューズ、リレー、機械的スイッチ、あるいは電気的スイッチ、配線ハーネス、およびランプに電気的に接続されるコネクタは、かかる究極の遷移を繰返し運ぶことができなければならない。
更に、白熱灯の電圧／電流（Ｖ−Ｉ）特性は、光出力と、電圧、電流または電力との間の各関係におけるように、尋常でなく非リニアである。白熱灯の光度、色温度および使用寿命は、印加される電流または電圧の関数として指数的に変動する。電源の変動に対するこのような感応性は、白熱灯の電子的制御を特に難しい問題にする。これらは、ＤＣ電力、パルス幅変調ＤＣ電力、任意の種類の単純なオン／オフ切換え、あるいはどんなに小さくとも任意の過大電圧条件に連続的に曝されるとき、大きな信頼性および実地使用寿命の低下を更に受けやすい。白熱灯はまた、比較的高い電流負荷と組合わされる時誘導的な共振電圧の遷移のため電子的なスイッチングおよび制御を大きく複雑化する大きなインダクタンスを有する。０．５アンペア、１２．８ボルトの白熱灯用の典型的な方形波のＤＣパルス変調回路は、例えば、スイッチング時間、介在するランプ、および回路残部のインダクタンス、キャパシタンスおよび抵抗に依存する３０ボルトもの高さの短時間の遷移を生じ得る。
白熱灯はまた、電力を放射される可視白色光へ変換する際に低い効率を免れない。白熱灯が消費するエネルギの７％以下が典型的な可視光として放射されるが、白熱灯が消費する電気エネルギの大半は熱エネルギの形態で浪費される。このことは、照明システムに利用可能な電力量が制限される車両用、航空宇宙用、船舶用および携帯用の照明器用途に対して厳しい否定的な結果となる。これらの用途においては、電力は、船や航空機の発電機、自動車の同期発電機により、ある遠隔用途あるいは航空宇宙用途の場合の太陽電池によって周期的に再充電され、あるいは他の方法で交換されあるいは再充電可能な懐中電灯の如きＡＣ／ＤＣアダプタで再充電されるバッテリによって提供される。バッテリ電荷を回復させるためのこれら機構が本質的にかさ張り、重く、そして／または高価であるゆえに、可視光の生成時の低い電力変換効率を持つことは照明器にとって非常に不都合である。照明器効率における重要なことの顕著例は、電気自動車である。電動式の自転車、モーベット、オートバイ、自動車、ゴルフ・カート、あるいは乗用または貨物用搬送カートにおいて、電気ヘッドランプ、バックアップ・ランプなどの形態における白色光照明器は、車両の制限された電力使用枠の非常に大きな部分を消費し、従って、これら照明器は高い効率の白色光照明器から最大の利益を受ける。更に効率のよい白色光源が利用可能であったならば、照明器を付勢するのにはるかに少ない電力で済んだであろうし、他のシステムに対して更に多くの電力が利用可能であろう。あるいはまた、改善された照明器による電力の節減は、改善された電源と、エネルギ蓄積機構あるいはエネルギ交換機構を可能にするであろう。
白熱灯と関連する低効率の別の成果として生じるものは、他の電源と比較して等量の生成光に対して大量の熱を生じることである。このことは、典型的に２５０℃を越える非常に高い電球壁温度と、照明器の支持部材、筺体、光学系あるいは他の近くの車両要素に対する破損または破壊を防止するため放散、対流、あるいは伝導により適正に発散されねばならない大きな熱蓄積を結果として生じる。照明器における通常の白色光源のかかる高熱の特徴は、光をコリメートし指向させるために用いられる専用の反射鏡およびレンズの設計および材料に対して特に著しい影響を及ぼす。光学的な効率を保持しながら熱を拡散する設計上の努力は、重量および空間の要件に本質的に感応する車両、船舶、航空機および携帯可能な用途にとって非常に不利益である、照明器組立体に対する空間および重量の要件を更に付加する。
手に持つ懐中電灯および頭部に付けるランプのような携帯可能な照明器は、白熱灯の白色光源から生じる同様な問題に遭遇し、改善されたシステムから同じ利益を得ることになる。
種々のガス放電、エレクトロルミネセンス、フォトルミネセンス、カソードルミネセンス、化学ルミネセンスおよびサーモルミネセンスを含む、白熱灯およびパイロルミネセンス以外の白色光線を生じる物理的機構が利用可能である。これらの現象を用いる光源の出力は特定のシステムの要件を満たすように調整できるが、これら光源は、低い光度、低い効率、高い電圧要件、制限された環境に対する柔軟性、大きな重量、複雑さ、高いコスト、低い信頼性、あるいは短い使用寿命のゆえに、車両用、船舶用、航空機用あるいは携帯可能な照明器においては使用が限定されてきた。
更に最近では、発光ダイオード（ＬＥＤ）の如き光電発光半導体デバイスを照明器システム用の光源として使用することに大きな関心が示されている。白熱灯に比して強い色表示および比較的低い発光出力のため、前世代のＬＥＤはその用途の大半が表示デバイス、例えばオン／オフおよびマトリックス配列の表示器、などであった。これらの用途は、今日でも依然としてＬＥＤ市場が主であるが、ＬＥＤ材料、設計および製造における最近の進歩はＬＥＤ発光効率における著しい向上をもたらす結果となり、それらの最近の商業的形態では、白熱灯よりも高い発光効率を呈している。しかし最も新しいＬＥＤでも、高度に飽和した狭い帯域幅の、明らかに白くない色々な色相の光を発光する。先に述べたように、その色々な仕様の１つにおける光が大半の照明器システムにとって必須のものである。
ＬＥＤの固有の色彩性にも拘わらず、これらＬＥＤは、車両用、船舶用、航空機用、および携帯可能な照明器に対する他の従来の低電圧光源に比して、多くの潜在的な利点を提供する。ＬＥＤは、衝撃に対して非常に強く、従って、機械的あるいは熱的な衝撃を受けると消え得る白熱灯および蛍光灯に勝る著しい利点を提供する。ＬＥＤは、白熱灯では典型的に１，０００ないし２，０００時間、蛍光灯では、５，０００ないし１０，０００時間に比して、２００，０００時間ないし１，０００，０００時間の動作寿命を有する。
何らかの構成色とは異なる見かけ色を有する加法混色（ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ  ｃｏｌｏｒ  ｍｉｘｔｕｒｅ）を生じるため、異なる見かけ色を有する幾つかの飽和光源の狭帯域のスペクトル発光を組合わせることができることが知られている。例えば、プリズムあるいは水滴の離散によって屈折される時に典型的な虹において生じるように白色の太陽光がその構成スペクトルに分解することの観察において、付加色の基本原理は明らかである。従って、太陽の可視白色光は、３８０ないし７８０ナノメートルの波長を有する可視スペクトルにおける輻射と関連する全ての色相の加法混色と見なすことができる。
加法混色の重要かつ一般的な事例は、陰極線管（ＣＲＴ）または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）要素を有する大部分のカラー・ディスプレイ・スクリーンにおいて用いられる技術である。これらのデイスプレイは、それぞれが単独あるいは組合わせて励起することができる赤、緑および青の色相を有するサブピクセルを含む、アドレス指定可能なピクセル・アレイからなる。ＣＲＴの場合は、各サブピクセルは、操作される電子ビームによりカソードルミネセンスを介して励起することができる無機物のリンのドットである。ＬＣＤの場合は、各サブピクセルは、切換え可能な液晶シャッタと整合した着色ダイのドットであり、その組合わせがバックライトに対する再構成可能なフィルタとして働く。これらの場合のいずれにおける結果は、認識される黄色を作るために明るい着色された赤のサブピクセルを赤に対して分解できない近さにある隣接する明るい緑と同時に励起できることである。緑のサブピクセルと青のサブピクセルの同様な組合わせは、認識されるシアン色を作ることになる。赤のサブピクセルと青のサブピクセルの同様な組合わせは、認識されるマゼンタ色を作ることになる。赤、緑および青の３つのサブピクセル全てを１つのピクセル内で同時に励起することが、各サブピクセルの明るさが適正に配分されるならば、認識される白色を生じることになる。これらの異なる色の各サブピクセルの明るさの相対的比率が、広範囲の組合わせにおいてアクティブに更に操作することができ、白を含む人間の視覚内で得られる全ての色をほぼ反復する認識される色の連続をもたらす結果となる。不都合なことに、これらの形式のディスプレイは適切な表面輝度を呈し得るが、これらは非常にかさ張り、高価かつ複雑であり、適切量の照明を有効な照明器として使用される距離に投射するものではない。例えば、最も明るく最も大きなテレビジョン・スクリーンでさえ、暗くした部屋を横切って暗い光を投射するに過ぎない。このような暗い光と関連する照明レベルは、新聞を読むにはほとんど不充分であり、詳細な写真における被写体あるいは色を識別するには全く不充分である。しかし、人間の色覚内で得られる全ての色を適切に再現するこのようなＲＧＢディスプレイ・システムの能力は、以下本文において更に詳細に述べる条件等色（ｍｅｔａｍｅｒｉｓｍ）として知られる重要な現象の優れた事例である。
ＬＥＤは、種々の色相で利用可能であり、認識白色を含む種々の認識色を生じるように、赤、青および緑のＬＥＤの出力を適正な比率でＣＲＴに用いられるものと似た方法で組合わせ得ることが公知である。例えば、米国特許第５，１３６，４８３号において、Ｋａｒｌ−Ｈｅｉｎｚ  Ｓｃｈｏｎｉｇｅｒ等は、ヘッドランプまたは信号ランプを形成するように配列された１２個のＬＥＤを有する発光デバイスを開示している。またＳｃｈｏｎｉｇｅｒ等は、白色光を生じるためには、赤、緑および青のＬＥＤが同時に使用される必要があることも開示している。しかし、このようなシステムはかなり複雑であり、Ｓｃｈｏｎｉｇｅｒ等は、ＲＧＢシステムが同じ形式のＬＥＤから別々のＬＥＤへ生じる光出力における著しい変動による望ましくない変動に本質的に弱いことについては言及していない。このようなＬＥＤの変動は、生成される実際の混色と望ましい混色との相対的比率に誤差を生じ、非常な複雑さおよびコストと関連して、システムを大部分の実際用途において不適格にする。
結果として、関心主題を充分に見えるように、かつ充分に明るい色とコントラストを容易に識別できるように照射するのに充分な光度で白色光を生じることが可能である、高い信頼性、低電圧、長寿命のＬＥＤ照明器を提供することが望ましい。
発明の目的
従って、本発明の主な目的は、有効な白色照明を投射する、励起される時に可視発光が、相互に補完しかつ条件等色の白色照明を形成するよう組合わせる色相を有する２つの形式の複数のＬＥＤを備える照明器組立体を提供することである。
本発明の別の目的は、有効な白色照明を投射し、励起される時に可視発光が、相互に補完しかつ条件等色の白色で照明を形成するよう加法的に組合わせる色相を有する２つの形式の複数のＬＥＤを備える、電力が制限される用途で使用される高効率の照明器組立体を提供することである。
本発明の更に別の目的は、有効な白色照明を投射し、かつ励起される時に可視発光が相互に補完しそのビームが重合して条件等色の白色照明を形成するように加法的に混合する色相を有する２つの形式の複数をＬＥＤを備える、照明器組立体を組み込んだ自動車用後方視ミラーを提供することである。
本発明の更に別の目的は、フォトピック（Ｐｈｏｔｏｐｉｃ）照度閾値により最初から制限された周囲区域において中心区域および中間層（ｍｅｓｏｎｉｃ）の照明内の有効なフォトピック白色照明を投射し、かつ励起される時に発光が加法２値補色混色（ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｂｉｎａｒｙ  ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｃｏｌｏｒ  ｍｉｘｔｕｒｅ）または等価２値補色混色（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  ｂｉｎａｒｙ  ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｃｏｌｏｒ  ｍｉｘｔｕｒｅ）を形成する２つのグループまたは形式の複数のＬＥＤを備える昭明器組立体を提供することである。
本発明の更に他の目的は、本発明の照明器組立体を給電するため動作可能な回路を提供することである。
発明の概要
図面を含む明細書から全体として明らかになるであろう上記および他の目的は、軽量の堅牢な照明器を提供するため複数の発光ダイオードを支持部材に配置することにより、本発明によって達成される。
要約すれば、本発明の望ましい実施の形態によって、励起される時に可視発光が相互に補完する色相、例えば青−緑およびアンバーを有し、かつそれらの重なり混合されたビームが充分な強さと色品質とを有効にする条件等色白色照明を形成するように投射される、２つの形式の複数のＬＥＤをハウジング内の支持部材に載置することにより照明器組立体が提供される。
【図面の簡単な説明】
本発明と見なされる主題は、特に指摘され本明細書の結論部分において明確に請求される。本発明は、その更なる目的および利点と共に、同じ番号が類似する構成要素を表わす添付図面に関して以降の記述を参照することによって最もよく理解されよう。
図１は、従来の離散状のＬＥＤを組み込んだ本発明による照明器組立体の断面図、
図２は、複数のＬＥＤをチップ・オン・ボード形態で組み込んだ本発明による照明器組立体の断面図、
図３は、標準光源Ａ、ＢおよびＣに対する相対スペクトル・パワー対波長、ならびにアンバーと青−緑のＬＥＤをプロットしたグラフ、
図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃは、アンバーと青−緑のＬＥＤに対する相対スペクトル・パワー対波長、５０％のニュートラル・グレーの目標に対するスペクトル反射率対波長、および結果として生じる反射光に対する相対スペクトル・パワー対波長をそれぞれプロットした一連のグラフ、
図５は、明所視（ｐｈｏｔｏｐｉｃ  ｖｉｓｉｏｎ）、暗所視（ｓｃｏｔｏｐｉｃ  ｖｉｓｉｏｎ）ならびに推定薄明視（ｍｅｓｏｐｉｃ  ｖｉｓｉｏｎ）に対する標準的な２度の観察者対波長の相対感度をプロットしたグラフ、
図６は、明所視における標準的な２度の観察者対波長に対する等色（ｃｏｌｏｒ  ｍａｔｃｈｉｎｇ）関数の相対応答をプロットしたグラフ、
図７は、完全放射体軌跡（Ｐｌａｎｃｋｉａｎ  Ｌｏｃｕｓ）の場所、無彩色の白色光に対する改訂ＳＡＥ  Ｊ５７８境界の場所、ＣＩＥ規格の光源Ａ、ＢおよびＣ、ならびに青と赤のＬＥＤからの２値加法混色の軌跡を示すＣＩＥ  １９７６  均一色度スケール（ＵＣＳ）図、
図８は、完全放射体軌跡の場所、標準光源Ａ、ＢおよびＣの場所、無彩色の白色光に対する改訂ＳＡＥ  Ｊ５７８境界の場所、赤、緑および青のＬＥＤからの３進加法混色の軌跡、ならびに赤、緑、青のＬＥＤが作るバリエーションの推定軌跡を示すＣＩＥ  １９７６  ＵＣＳ図、
図９は、完全放射体軌跡の場所、無彩色の白色光に対する標準光源Ａ、Ｂ、Ｃの場所、改訂ＳＡＥ  Ｊ５７８境界の場所、および改訂ケリー（Ｋｅｌｌｙ）チャートから移転された白色境界の近似場所、ならびに濃赤および濃緑のＬＥＤからの２値加法混色の軌跡を示すＣＩＥ  １９７６  ＵＣＳ図、
図１０は、完全放射体軌跡の場所、標準光源Ａ、Ｂ、Ｃの場所、無彩色の白色光に対する改訂ＳＡＥ  Ｊ５７８境界の場所、および完全放射体軌跡と実質的に同軸状であるアンバー５９２ｎｍおよび青−緑４８８ｎｍのＬＥＤからの２値加法混色の軌跡を示すＣＩＥ  １９７６  ＵＣＳ図、
図１１は、完全放射体軌跡の場所、標準光源Ａ、Ｂ、Ｃの場所、無彩色の白色光に対する改訂ＳＡＥ  Ｊ５７８境界の場所、改訂ケリー・チャートから移転された白色光境界の近似場所、および完全放射体軌跡と実質的に同軸状である、ある範囲のアンバーと青−緑のＬＥＤからの２値加法混色の軌跡を示すＣＩＥ  １９７６  ＵＣＳ図、
図１２は、完全放射体軌跡の場所、標準光源Ａ、Ｂ、Ｃの場所、無彩色の白色光に対する改訂ＳＡＥ  Ｊ５７８境界の場所、および完全放射体軌跡と実質的に同軸状であるアンバー５８４ｎｍおよび青−緑４８３ｎｍのＬＥＤからの２値加法混色の軌跡を示すＣＩＥ  １９７６  ＵＣＳ図、
図１３は、完全放射体軌跡と実質的に同軸状である等価の５８４ｎｍアンバーおよび等価の４８３ｎｍ青−緑のＬＥＤからの２値加法混色の軌跡を示すＣＩＥ  １９７６  ＵＣＳ図、
図１４Ａは本発明の照明器組立体を組み込んだ自動車用の車内後方視ミラーの斜視図、および図１４Ｂおよび図１４Ｃは後方視ミラーへ挿入される事例のミラー要素の断面図、
図１５Ａおよび図１５Ｂは、自動車用の車内後方視ミラーのマップライトからの照射により標定される領域に対する仕様図、
図１６は、本発明による照明器組立体に対する例示的な照明パターン、
図１７は、自動車内用の電気表色ミラーにより保持される本発明による照明器マップライトからの光度分布をプロットした３次元斜視チャート、
図１８は、自動車内用の電気表色ミラーにより保持される本発明による照明器マップライトからの光度分布をプロットした等高光度チャート、
図１９は、自動車車内用の電気表色ミラーにより保持される本発明による照明器マップライトからの目標における照明パターンをプロットした等高照度チャート、
図２０は、自動車車内用の後方視ミラーにより保持される本発明による照明器マップライトにより照明される５０％のニュートラル・グレー目標の表面照度をプロットした等高マップ、
図２１は、本発明の照明器組立体を給電するよう動作可能な電子回路の概略図、および
図２２は、典型的なＬＥＤに対する指定最大順方向電流対温度のプロット、および図２１の回路により動作される本発明のＬＥＤに対する実験的に決定される順方向電流対温度のプロット、ならびにマイクロプロセッサのソフトウェア制御をも組み込んだ図２１の回路により動作される本発明のＬＥＤに対する設計電流対温度のプロットである。
詳細な説明
本発明は、改善された照明器に関し、特に、車両、懐中電灯および特殊照明の如き限られた電力の用途において使用される白色光ＬＥＤ照明器に関する。乗り物とは、自動車、トラック、バン、バス、リクレーション車両（ＲＶ）、自転車、オートバイおよびモーベット、原動機付カート、電気自動車、電気カート、電動自転車、船舶、ボート、ホーバークラフト、潜水艦、航空機、ヘリコプタ、宇宙ステーション、スペースシャトルなどを含むがこれに限定しない陸上車両、舟艇、航空機および有人宇宙船を意味する。携帯可能ランプとは、キャンプ用ランタン、採鉱作業、登山、および洞窟探険のような頭部またはヘルメットに付けるランプ、手に持つ懐中電灯、などを意味する。特殊な照明とは、停電、建物内の火災または煙の充満において付勢される緊急時照明、顕微鏡のステージ照明器、建物の正面照明、看板用の背部照明、などを意味する。
本発明は、関心対象を見えるようにかつ容易に識別可能なように充分に明瞭なカラーとコントラストを生じるよう照明するのに充分な照度を有する白色光を生じることができる車両、携帯可能照明、および特殊照明のための高度に信頼し得る、低電圧、長寿命のＬＥＤ照明器を提供する。本発明のＬＥＤは、非常に予期し得る電子的特性を呈し、ＤＣ電源、パルス幅変調ＤＣ電源および電子的制御システムでの使用によく適している。ＬＥＤは、数百万サイクルに対して機械的あるいは電子的にオン／オフ切換えられる時には、明らかな信頼性あるいは実用寿命の低下を蒙ることがない。ＬＥＤからの光度および照度は、広範囲の条件にわたり印加される電流に関して線形応答関数に非常に近似し、その強さの制御を比較的簡単にする。最後に、ＡｌｌｎＧａＰ、ＡｌＧａＡｓおよびＧｓＮのＬＥＤの最近の世代は、ルーメンまたはカンデラ当たりの生成可視光の白熱灯より少ない電力で済み、更にコスト効率のよいコンパクトかつ軽量の照明器配線ハーネス、ヒューズ、コネクタ、バッテリ、発電機、同期発電機、スイッチ、電子制御装置および光学系を結果としてもたらす。明らかに本文の教示から逸脱しない、従って本発明の範囲に含まれる先に述べた特定の用途以外の用途を本発明が有することは認識されるべきであるが、多数の事例がこれまで記述されており、本発明の範囲内に含まれる。
図１および図２は、２つの実質的に異なる形態のＬＥＤを用いる本発明の２つの実施の形態を示しており、図１は従来の離散的なＬＥＤを組み込む実施の形態を示し、図２は個々のＬＥＤチップを組み込む実施の形態を示している。
従来の離散的なＬＥＤは、カラー、サイズ、ビーム幅などの如く全てが当業者に周知の広い選択で入手可能であるＴ１，Ｔ１−３／４、Ｔ５、面実装（ＳＭＤ）の軸リード配線「ポリ配線」およびＳｕｐｅｒＮｏｖａ、ＰｉｒａｈｎａまたはＢｒｅｗｓｔｅｒランプの如き高電力パツケージのようなＬＥＤデバイスを含む。適切な従来の離散的ＬＥＤは、ヒューレット・パッカード社のカルフォルニァ州サンホセに所在するオプトエレクトロニックス事業部、日本国東京に所在するＳｔａｎｌｅｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ社、日本国徳島県阿南市に所在するＮｉｃｈｉａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社、および他の多くの会社の如き製造者から入手可能である。
従来の離散的ＬＥＤ１４は、その一般的形状および標準的な印刷回路ボード組立て作業における処理の容易さのゆえに、主な形態が汎用ＬＥＤである。図１において、複数の従来の離散的ＬＥＤ１４を担持し、これに電力を供給し、これらＬＥＤ間の空間的関係を支持部材１２を含む照明器１０が示される。支持部材１２の構造は、ＬＥＤ１４および照明器１０の特定の設計に応じて変化し、従来の印刷回路ボートでよく、あるいは任意に照明器組立体１０が組み込まれるハウジング１９の一部でよい。支持部材１２は、全てのＬＥＤの発光が照明器１０からある所定距離にある共通点に整合されあるいは他の方法で集束されるような形状である。従来の離散的ＬＥＤ１４は、一般に、各々が金属リード・フレーム１７または電気的および機械的な接続および内部の機械的支持部、半導体ＬＥＤチップまたは「ダイ」１６、チップ１６の１つの電極をリード・フレーム１７、または他の基板に電気的および機械的に取付けるための導電性接着剤または「ダイ取付け部」（図示せず）、チップ１６の他の電極をリード・フレーム１７の領域に電気的に接続する細い導体２０、あるいはチップ１６自体により第１の電極およびダイ取付け部から電気的に分離される他の基板を通常含む予め組立てあるいはパッケージされた「ランプ」からなる。任意に、小型反射板（図示せず）もまた、チップ１６に隣接して配置されて、デバイスからの光取出しを更に改善する。最後に、透明で、彩色されあるいは僅かに拡散されたポリマー・マトリックス筺体１８が、チップ１６、リード・フレーム１７、光反射板（図示せず）および導体２０を懸架し、密閉して保護し、かつある望ましい光学特性を提供するために用いられる。
従来の離散的ＬＥＤ１４においては、ポリマー・マトリックス筺体１８が、典型的に、光学的に透明なエポキシ、あるいはＬＥＤチップ１６およびリード・フレーム１７の上部を湿気の如き環境汚染物から保護することができる任意の数の材料を含んでいる。図１に示されるように、ポリマー・マトリックス筺体１８は更に、以下本文で更に詳細に論述するレンズ２７と一体に作ることができる。リード・フレーム１７の上部はＬＥＤ半導体チップ１６に接続され、リード・フレーム１７の下部は筺体１８の一端部から延長して支持部材１２に取付け、配線２３を介して電子制御回路２２に対する電気的接続を提供する。回路２２は、ＬＥＤ１４を励起し、制御し保護するよう、かつこれらＬＥＤが生じる照明を操作して管理するように動作可能である。電子制御回路２２の多くの変更例は、当業者にとって周知であり、照明器１０の用途に応じて変化することになろう。例えば、懐中電灯のための電子制御回路２２は、単にＬＥＤ１４と支持部材１２とに直列の「オン／オフ」スイッチ、バッテリ、および抵抗でよい。しかし、以下本文で詳細に述べる自動車用の後方視ミラー組立体の場合は、回路２２は少し更に複雑となろう。
大半の従来の離散的ＬＥＤの設計においては、筺体１８はレンズ２７、偏向器２８あるいは拡散器２９の如き一体の光学要素としても働くが、別個即ち二次光学要素２１は、照明器に内蔵されて照明器１０の性能あるいは外観を改善することが望ましい。更にまた、従来の離散的ＬＥＤ１４間の間隔が個々のチップ１６間の間隔より大きくなるように、同じ色または異なる色の１つ以上の個々のＬＥＤチップ１６を１つのポリマー・マトリックス筺体１８内に内蔵することもできる。
ＬＥＤの第２の形態は、もっぱら（プリアタッチされたリード・フレーム、密閉メディア、導線などのない）半導体ＬＥＤチップからなる個別ＬＥＤチップである。これらは、一般に、ガラス瓶に入れて出荷されあるいは「スティッキイ・バック」と呼ばれる隔膜に接着され、個別ＬＥＤチップを支持してこれに電気的接続を行うため中間製造工程において印刷回路ボード、セラミック基板、あるいは他の構造体に直接載置される。複数のＬＥＤがこのように取付けられると、結果は、全体が他の組立体に小物要素として組み込むことができる「チップ・オン・ボード」ＬＥＤとなる。本発明に適当な個別ＬＥＤチップは、一部を挙げれば、ヒューレット・パッカード、Ｓｈｏｗａ  Ｄｅｎｋｏ、ＳｔａｎｌｅｙおよびＣｒｅｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈから入手可能である。図２において、チップ・オン・ボードＬＥＤ設計が用いられるならば、照明器１０は印刷回路ボード、セラミック基板、ハウジング、あるいはＬＥＤチップ１６に給電する電気的接続を同時に行いながら個別ＬＥＤチップ１６を支持することができる他の構造体でよい支持部材１２を有する。このような形態では、個別ＬＥＤチップ１６が支持部材１２に載置され、これにより図１における従来の離散タイプのＬＥＤ１４のかさ張るプリ・パッケージされたポリマー・マトリックス筺体１８およびリード・フレーム１７をなくす。従って、支持部材１２において相互に非常に接近して、かつＬＥＤチップ１６の発光を強化するため用いられる反射器２６、レンズ２７、および／または二次光学要素２１に非常に接近して個別ＬＥＤチップ１６を配置する柔軟性によって、更に集積され最適化されたシステムが可能である。このように、１つ以上のＬＥＤチップ１６を１つのレンズ２７またはレンズ・セット２７ａ（領域ＡおよびＢに示される如き）の焦点にあるいはこの焦点に非常に近づけて配置することができ、結果としてこれから投射される混合ビームの整合性および均一性を改善する。個別ＬＥＤチップ１６は、非常に小型であり（約０．０２ｃｍ（０．００８インチ）×約０．０２ｃｍ（０．００８インチ）×約０．０２ｃｍ（０．００８インチ）程度）、高精度設備、例えば取り上げ／定置機械によって相互に非常に近づけて配置することができる。このような密なチップの間隔は、製造および組立てと関連する比較的大きなサイズおよび更に大きな公差のゆえに、図１の従来の離散的ＬＥＤ１６では不可能である。更に、チップ１６を気密パッケージする能力は、照明器１０の美的訴求力を改善する究極の設計の柔軟性を可能にする。
チップ・オン・ボード設計では、個別ＬＥＤチップ１６は細導線２０により導電性パッド２４に電気的に接続され、導電性のダイ・アタッチ接着剤（図示せず）により導電性パッド２５に取付けられる。チップ１６および導電性パッド２４、２５が載置され、支持部材１２により相互に離間された関係で保持される。ＬＥＤチップ１６は、支持部材１２および電子回路２２にパッド２４、２５、支持部材１２および配線２３を介して電気的に接続される。
領域ＡおよびＢにおいて、各レンズ・セット２７ａ下方の個別ＬＥＤチップ１６の数、色およびパターンはシステムごとに異なり得る。ＬＥＤチップのグループ間の間隔が個別チップ間の間隔より大きくなるように、本発明の教示により選択された同じ色または異なる色の１つ以上のチップ１６をレンズ・セット２７ａ下方に配置することができる。例えば、領域Ａにおいて、図示された３個の個別ＬＥＤチップ１６のうちの２個は、励起された時アンバー光を発光するタイプでり、３番目のチップは励起された時青−緑の光を発光するタイプであり得る。あるいはまた、２個は青−緑の種類であり１個はアンバーの種類であり得る。また、図２の領域Ｂに示される如き複数の照明器における別の近くのグループが適当な数の補色ＬＥＤ、例えば青−緑の種類２個を含むならば、領域Ａにおける全てのＬＥＤが１つの色、例えばアンバーであり得る。
反射器２６は、図１に示される如き先に述べた従来の離散的ＬＥＤ設計において、あるいは図２に示されるＬＥＤアレイのチップ・オン・ボード設計において任意に使用され得る。反射器２６は、使用される場合、通常は円錐、パラボーラあるいは楕円形状の反射器であり、典型的には金属または金属被膜された成形プラスチックから作られる。反射器２６の目的は、ＬＥＤチップ１６により発光される光を収集しあるいは収集を助け、この光を他の方法で生じるより更に狭く更に強いビームで照射される領域へ投射することである。チップ・オン・ボードＬＥＤアレイ設計の場合、反射器２６は、反射する金属の選択的なメッキ（錫メッキの如き）により一般に導電性パッド２５と一体に作られた平坦な反射板であり、ＬＥＤチップ１６の周囲に放射状に配向される。この場合、無論、組合わされた反射器／導電性パッドは、反射器２６と導電性パッド２５の双方の先に述べた諸機能を供する。適切な反射器２６は当業者には周知であり、米国カルフォルニァ州のＳａｎｔａ  ＲｏｓａのＲｅｅｄ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ社の如き広範囲の光学用成形およびコーティング企業から得られる。従来のＬＥＤ１４またはＬＥＤチップ１６に使用される１つ以上の反射器２６は、構成要素が従来のＬＥＤ１４またはＬＥＤチップ１６と実質的に整合するように配向される反射器アレイを作るため組合わせることができる。
図１および図２に示されるように、レンズ２７は通常、各々の従来のＬＥＤ１４またはＬＥＤチップ１６により発光され任意の反射器２６により反射される光を集めてこの光を他の方法で生じるよりも狭く更に強いビームで投射するように働く拡大レンズ／コリメータである。図１に示されるように、従来のＬＥＤ１４を用いる照明器１０の場合、レンズ２７がポリマー・マトリックス筺体１８と一体に作られ、さもなければ、ポリマー・マトリックス筺体１８から別個に作られてもよい。レンズ２７はまた、個別の従来の離散ＬＥＤ１４の中心の周囲に実質的に整合されるレンズ・セット２７ａの一体アレイとして作られてもよい。
図２に示されるように、個別ＬＥＤチップ１６をチップ・オン・ボード形態で用いる照明器１０の場合は、構成要素がＬＥＤチップ１６、反射器２６およびパッド２４、２５と実質的に整合状態に配向されるレンズ・セット２７ａであるレンズ２７を作るため１つ以上のレンズ・セット２７ａを１つのアレイに組合わせることができる。図２において、レンズ・セット２７ａは、（個別ＬＥＤチップ１６に向いた）その凹面がフレネル・レンズにおけるものと類似する放射状のマイクロプリズム構造からなる内部全反射（ＴＩＲ）コリメート・レンズとして示される。しかし、平凸、両凸、非球面あるいはそのフレネル・レンズ、内部全反射（ＴＩＲ）レンズ、カタジオプトリックまたはホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）相当物がレンズ・セット２７ａの典型的な変態であることを理解すべきである。レンズ２７またはレンズ・セット２７ａは、色、Ｆ番号、開口比、などの如き当業者には周知の広範囲の光学系で使用される。これらは、ＵＳ  ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ｌｅｎｓ、Ｒｅｅｄ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ、３Ｍ、Ｆｒｅｓｎｅｌ  Ｏｐｔｉｃｓ社Ｐｏｌａｒｏｉｄ社を含む色々な製造者から入手可能である。
図１および図２を同時に参照して、１つ以上の二次光学要素２１が先に述べた従来の離散的ＬＥＤ設計（図１）あるいはＬＥＤアレイ・ダイ・オン・ボード設計（図２）で用いられる。二次光学要素２１は、屈折、反射、散乱、干渉、吸収および拡散の組合わせにより、投射されたビーム形状またはパターン、光度分布、スペクトル分布、配向、発散およびＬＥＤにより生成される光の他の特性に影響する構成要素である。二次光学要素２１は、レンズ２７、偏向器２８および拡散器２９の１つ以上を含み、その各々は周知の形態、さもなければマイクログルーブのフレネル相当物、ＨＯＥ、２値光学系またはＴＩＲ相当物、あるいは他のハイブリッド形態でよい。
偏向器２８は、ハウジング１９に任意に載置あるいは取付けられ、あるいは他の方法でレンズ面２７ｂに取付けられあるいはこれと一体に作られ、コリメートされたビームをＬＥＤ照明器１０で使用されるレンズ２７および（または）反射器２６の光軸に対して傾斜した方向に適宜指向するために用いられる。偏向器２８は、通常は、約３５°までの偏差角に対する偏差モードで、あるいは３５°を越える偏差角に対するＴＩＲモード（潜望鏡プリズムの如き）で動作する成形された透明なポリカーボネートまたはアクリルのプリズムである。このプリズムは更に、フレネル相当物またはＴＩＲ相当物のようなマイクログルーブ形態で設計製作することができる。更にまた、偏向器２８として働くように、拡散格子、２値光学系あるいはホログラフの光学素子でこのプリズムを置換することができる。このような場合のいずれにおいても、偏向器２８は、光が発光される照明器ハウジング１９の開口全体を実質的に覆うシートまたはスラブとして構成される。このような偏向器は、先に述べたレンズ製造者と同じ供給元から入手可能である。
拡散器２９は、任意に、ハウジング１９に載置されあるいは取付け、レンズ面２７ｂまたは偏向器面２８ａに取付けあるいは他の方法で一体に作ることもでき、照明器の内部要素を美的に隠して物理的に保護するために、そして／または結果として生じる照明器ビームのスペクトル成分を濾波し、そして／またはビームの強さ分布を狭め、広げあるいは平滑化するために用いられる。これは、例えば、照明器により投射される実効照射の色および輝度の均一性を改善する上で役立ち得る。あるいはまた、拡散器２９は、照明器の美観を強調し、内部の照明器要素を外観から隠し、あるいは照明器１０により投射される混合光の色を補正するため、独特なスペクトル・フィルタ（ダイクロイックまたは帯域通過フィルタのような着色成分または光学的コーティングの如き）を更に内蔵する。拡散器２９は、通常、その打ち出し面または内部構造または組成が屈折、反射、内部全反射、散乱、拡散、吸収または干渉により衝突光を修正する圧縮成形または射出成形された透明ポリカーボネートまたはアクリルの板である。適当にホログラフィック拡散器２９は、南カルフォルニアのＰｈｙｓｉｃａｌ  Ｏｐｔｉｃｓ社から入手可能であり、２値光学系はアラバマ州のＨｕｎｔｓｖｉｌｌｅのＴｅｌｅｄｙｎｅ−Ｂｒｏｗｎ社から入手可能である。
実際にできるだけ少ない光学部材を備えることが望ましく、従って、少なくとも２個の部材を１つの一体部に組合わせることができる。例えば、偏向器２８は、単に適切な機械加工された成形片をフレネル・レンズまたはＴＩＲコリメータ・レンズの平坦な半部に置くことによって、レンズ２７の上面２７ｂに組み込むことができる。先に述べたように、また図２に示されるように、拡散器２９はまた、レンズ面２７ｂまたは偏向器面２８ａに取付けあるいはこれと一体に作ることもできる。光学部材を構成する手順は、個々の色々な種類の光学部材を先に述べたものと置換するように、当業者にとって周知である。全てのこのような組合わせは、本発明の範囲内に含まれることを意図される。明らかに、従来の離散的ＬＥＤ１４または個々のチップ１６が使用されるかの如何に拘わらず、当業者は、本発明の範囲ないに留まりながら支持部材１２の設計において多くの修正がせなされることを理解し、かかる全ての修正は本発明の一部であることを理解すべきである。
本発明によれば、複数の従来の離散的ＬＥＤ１４および個別ＬＥＤチップ１６は、その発光が色の補完性がありかつ相互に異なり、条件等色の白色光を形成するよう合成する認識色相または主波長を呈する２種類からなる。本発明において「条件等色」および「補完性」が何を意味するかを論議するため、光を生成して混合する技術の諸特質と、混合から作られる光が認識される状態を理解しなければならない。しかし、一般には、観察者に到達する光の明瞭な「色」が主としてそのスペクトル・パワー分布と観察者の視覚的応答に依存することが公知である。従って、これらの両者を調べなければならない。
図３は、標準白色光源Ａ（カーブ３０１）、Ｂ（カーブ３０２）およびＣ（カーブ３０３）に対する相対スペクトル・パワー対波長をプロットしたグラフである。標準光源は、国際照明委員会（ＣＩＥ）により照明する光源が変更される時色の表現における適切な変化に遭遇する表色された物体から結果として得る複雑性を減じる基準として開発された。標準光源Ａは、約２８５６Ｋの温度のプランク放射器と同じ相対スペクトル・パワー分布を有する光源である。プランク放射器即ち黒体放射器は、その温度のゆえに、プランク則により発光する体部である。真のプランク放射器は、実際の光源ではなく理想的な抽象化であるが、多くの白熱光源はそのスペクトル組成および色が近い近似度を有する光を発光する。例えば、ＣＩＥの標準光源Ａは、タングステン・ハロゲン灯の如き多くの白熱灯により発光される光と密に近似する。従って、略々と同じ相対スペクトル・パワー分布を有するプランク放射器の温度を引証することによって放射のスペクトル・パワー分布を特徴付けることが便利である。標準光源ＢおよびＣは、「真の」昼光および日光をそれぞれ表わすが、これら光源は昼光および日光のパワーと比較して紫外線領域がパワーが少な過ぎる。
これらの光源の全ては、白色光のバリエーションであり、図３から判るように、広帯域のスペクトル・パワー分布を有する。白熱灯光源は、典型的に、その温度が約１０００Ｋより高い時に発光する固体であり、放射されたパワー量およびこの放射の見かけ色は光源温度に直接関連する。大部分の身近な白熱灯光源は、太陽、ロウソクまたはガス灯からの火炎、およびタングステン・フィラメント灯である。図３におけるＣＩＥ標準光源Ａ（カーブ３０１）、Ｂ（カーブ３０２）およびＣ（カーブ３０３）に類似するこのような光源は、広帯域の波長にわたり比較的一定であり、しばしば広帯域光源と呼ばれるスペクトル・パワー分布を持ち、略々無色または白色として認識される色を持つ。白色光光源の発散と、実際の種々の領域における白として事実上認識される関連する範囲の近似白色とが判れば、改訂ケリー・チャートから移転された白色境界内にあり、２，０００Ｋおよび１０，０００Ｋ間の色温度におけるプランク放射器，標準光源Ａ、Ｂ，Ｃ、Ｄ65に近い光源、および蛍光灯Ｆ１、Ｆ２，Ｆ７の如き一般的な光源、高圧ナトリウム灯、キセノン灯、ハロゲン化金属灯、ケロシン灯、またはロウソクを含む黒体カーブに沿って、ＳＡＥ  Ｊ５７８の無色境界内にある色から実質的に識別できず、かつこの色に近似的に等しい色座標または三刺激値を持つならば、色は本発明の範囲内の白と見なされるべきである。これらは全て、当技術において周知であり、以下本文に照合され論述される。
論述した他の光源とは異なり、ＬＥＤは狭帯域の光源である。標準光源Ａ、ＢおよびＣに加えて、図３は、１つは５９２ナノメートル（ｎｍ）（カーブ３０４）、他は４８８ｎｍ（カーブ３０５）のピーク・スペクトル・パワー放射で狭帯域の放射を出す２つのＬＥＤのスペクトル・パワー分布を示している。同図を調べることにより判るように、ＬＥＤの特徴的なスペクトルは更に類似する広帯域光源とは著しく異なる。ＬＥＤが（白熱灯、パイロルミネセンスあるいはカソードルミネセンスの代わりに）エレクトロルミネセンスにより光を生成するので、ＬＥＤに対する放射スペクトルは非常に狭い帯域からなりまたそのような半導体材料のバンドギャップによって決定される。かかる狭帯域の可視光放射特性は、非常に標準的な様子で明示され、そのことは、本発明においては、顕著な色相、高い色純度即ち約０．８より大きい純度を持つことを意味し、従って非常に色彩に富み明らかに白でない。狭帯域の属性のＬＥＤ光にも拘わらず、２つの慎重に選択されるＬＥＤの放射の組合わせが色において白に見え、色座標が標準源Ａ、ＢまたはＣと実質的に同じである照明を驚くべく形成し得る。
この理由は、先に述べたように、自己発光源からのような光の見かけの光の色は、光源からの光の特性に加えて、観察者の視覚的応答に依存する。更に、非自己発光の体部または表面（見えるように別個の光源により照射されねばならないもの）の見かけの色は、やや更に複雑であり、観察者の視覚的応答、問題の体部または表面のスペクトル反射率、および体部または表面を照射する光の特性に依存する。図４Ａ（ＬＥＤ光源スペクトル）、図４Ｂ（５０％ニュートラル・グレー指標に対する反射特性）、および図４Ｃ（結果として生ずる反射光のスペクトル・パワー分布Ｐ（λ）＝Ｓ（λ）＊Ｒ（λ））に示されるように、表面または体部が「ニュートラル・グレー」拡散反射器であるならば、これが必ず暗いが照射する光源と比例的に同じ組成を持つ光を反射することになる。グレー面から反射される光の相対スペクトル・パワー分布が照射光源と同じであるので、照射光源自体と同じ色相を持つように見えることになる。照射光源が白ならば、表面は（その反射率に従って）白、グレーあるいは黒に見える。図４Ｃは、複数のアンバーと青−緑のＬＥＤから放射され、その後５０％のニュートラル・グレー指標表面から反射される光の結果として生じるスペクトル・パワー分布を示している。
先に述べたように、観察者の視覚的応答は放射光および反射光の見かけの色に影響を及ぼす。例えば、人間の目におけるセンサ即ち受容器は全ての光波長に等しく応答せず、異なる受容器は低い光レベルの期間中は他の波長より更に感度が大である。錐状受容器は、高い光レベル即ち昼光の間に活動的であり、色の認識を受け持つ。捍状受容器は、低い光レベルにおいて活動的であり赤色に対してはほとんどあるいは全く感応しないが、青い光に対しては著しい感度を有する。図５は、スペクトル照射効率関数に対する「標準的な観察者」対波長の相対感度をプロットしたグラフである。５０１により示されるカーブは、明所視（即ち、高い光レベル）条件下で見える刺激に対する標準的な観察者の視覚感度を表わし、カーブ５０２は、暗所視（即ち、低い光レベル）条件下で見える刺激に対する標準的な観察者の視覚感度を表わす。明らかなように、暗所視応答（５０１）は、ピークが約５５５ｎｍの略々ガウス形状を有し、暗所視応答（５０２）は、約５０８ｎｍにピークを有する。明所視および暗所視の条件下の相対スペクトル感度間の相違は、暗い間は強調された青応答と低減した赤応答となり、プルキンエ（Ｐｕｒｋｉｎｊｅ）現象として知られる。暗所視条件は、観察面が数百カンデラ／平方メートルより小さい表面輝度を有する時に存在する。明所視条件は、観察面が約５カンデラ／平方メートル以上の表面輝度を有する時に存在する。遷移範囲は、明所視と暗所視の間に存在し、推定される典型薄明視応答である図５における中間カーブ５０３により表わされる薄明（即ち、中間光レベル）視として知られる。明所視、暗所視および薄明視間の別の主な相違は、暗所視条件（非常に低い光レベル）における色識別能力が無いこと、および薄明視条件における色識別能力が低下することである。
明所視、薄明視および暗所視条件間の相違は、照明器が低い光レベル条件において領域を照射するために用いられるので、本発明と関連する。このため、照射前は、環境は暗所視条件を表わし、完全照射中（目が増加した照明に適応する時間後）は、環境明所視条件にある。しかし、目が適応しつつある間で適応後でも照明領域の「外縁部」では、環境は薄明視条件にある。これらの異なる照明レベルに対する目の変化する感度は適正な照明器の設計において非常に重要である。
明所視応答中に認識される色は、基本的に、人間の目における３つの異なる種類の錐状受容器に対応する３つの変数の関数である。また、捍状受容器もあるが、これらは低い光レベル時の視覚においてのみ重要となり、典型的には高い光レベルにおける色の評価では無視される。従って、スペクトル・パワー・データの評価が３つの異なるスペクトル加重関数の使用を必要とすることが予期される。図６は、１９３１年の規格２度の観察者に対するＣＩＥの等色関数の相対応答対波長をプロットしている。
0003717943.tif 000002
が、一連の変換を介する種々の波長（λ）に対する人間の目における３つの種類の錐状重要器の感度と関連する。図６におけるカーブにより判るように、
0003717943.tif 000003
は、約４５０ｎｍにおける適度な感度を有し、５０５ｎｍ付近ではほとんど感度が無く、６００ｎｍ付近では大きな感度を有する。別の
0003717943.tif 000004
は、５５５ｎｍ付近を中心とするガウス形状を有し、第３の
0003717943.tif 000005
は、４４５ｎｍ付近を中心とする著しい感度を有する。
先に述べたように、赤色（７００ｎｍにある単色光源、以下本文においてはＲで表示する）、緑色（５４６ｎｍにあり、以下本文ではＧで表示する単色光源の如き）、および青色（４３５ｎｍにあり、以下本文でＢで表示する単色光源の如き）を適正な比率で組合わせることにより、実質的にどんな色も正確に整合できることが知られる。所与の色を整合するため必要なＲ、Ｇ、Ｂの必要な部分は、下記の事例におけるように、先に述べた
0003717943.tif 000006
によって決定することができる。
最初に、小さな一定幅の波長間隔当たりのパワー量が、整合される色に対する可視スペクトル全体にわたり分光計で計測される。次に、
0003717943.tif 000007
は、下式を更に用いることにより三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを計算するため加重関数として使用される。即ち、
Ｘ＝ｋ［Ｐ1ｘ（λ）1＋Ｐ2ｘ（λ）2＋Ｐ3ｘ（λ）3＋．．．Ｐnｘ（λ）n    ［１］
Ｙ＝ｋ［Ｐ1ｙ（λ）1＋Ｐ2ｙ（λ）2＋Ｐ3ｙ（λ）3＋．．．Ｐnｙ（λ）n    ［２］
Ｚ＝ｋ［Ｐ1ｚ（λ）1＋Ｐ2ｚ（λ）2＋Ｐ3ｚ（λ）3＋．．．Ｐnｚ（λ）n    ［３］
但し、ｋは定数、Ｐ1，2，3，nは整合される色に対する可視スペクトル全体にわたる小さな一定幅の波長間隔当たりの
0003717943.tif 000008
は各間隔の中心波長における（図６のカーブから得た）等色関数の大きさである。最後に、上記の単色光源Ｒ、Ｇ、Ｂの近似的な所望比率は、下式を用いて上記の計算されたＸ、Ｙ、Ｚの三刺激値から計算される。即ち、
Ｒ＝２．３６５Ｘ−０．８９７Ｙ−０．４６８Ｚ                    ［４］
Ｇ＝−０．５１５Ｘ＋１．４２６Ｙ＋０．０８８８Ｚ                ［５］
Ｂ＝０．００５２０３Ｘ−０．０１４４Ｙ＋１．００９Ｚ            ［６］
従って、図６の等色関数は、小さな一定幅の間隔当たりのパワー量がスペクトル全体にわたる色について既知であるならば、任意の色を整合するため必要なＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の量を決定するため加重関数として使用することができる。実際問題としては、選択された色を整合するため必要なＲ、ＧおよびＢは７００ｎｍ、５４６ｎｍおよび４３５ｎｍにおける放射をそれぞれ持つ３つの単色光源（レーザの如き）のラジアン強度を与える。
再び図３において、２つの示されたＬＥＤからの組合わされた放射（カーブ３０４と３０５）が、著しく異なるスペクトル組成を持つ場合でも、広帯域の白色光光源のように見える理由は、その組合わせた放射が広帯域光源の標準光源Ｂ（カーブ３０２）と同じ三刺激値を持つゆえである（式１−３により計算される如く）。この現象は、条件等色として知られ、本発明の必須の特質である。
条件等色とは、２つの光源または照射された物体が完全に異なる放射あるいは反射されたスペクトル・パワー分布を持つが同じ三刺激値と色座標を持つ色の視覚相を指す。条件等色の結果は、２つの完全に異なる光源対（その関連する異なるスペクトルを持つ）の加法混色が正確に同じ認識色を持つ照明を生じ得ることである。加法混色および条件等色を本発明に対する原理および適用については、当該開示において更に詳細に論述される。
図７は、ｕ′、ｖ′図と共通的に呼ばれるＣＩＥの１９７６年の均一色度スケール（ＵＣＳ）である。ｕ′、ｖ′図は、認識可能な色属性、色相および飽和と近似的に相関する数値座標を便利に提供するために用いられる。ＵＣＳ図はまた、当技術においてよく認識され、理解および使用が比較的容易である形態で、等色計算、混色および条件等色の結果を描写するためにも用いられる。無論、正確な色の認識は、視認条件と観察者の適応および他の特性とに依存することになる。更に、少数を挙げれば、ＣＩＥ  １９３１の２度色度学図（ｘ、ｙチャートと一般に呼ばれる）、ＣＩＥＬＡＢ、ＣＩＥＬＵＶ、ハンターおよびマンセル体系の如き他の色座標系が利用可能である。簡単化のため、本発明については、ＣＩＥ  １９７６のＵＣＳ体系を用いて以下本文で更に記述される。しかし、本発明の記述のため使用される色体系の如何に拘わらず、本発明の教示が妥当すること、従って、ＣＩＥ  １９７６  ＵＣＳ体系のかかる排他的な使用により限定されものでないことを理解すべきである。
再び図７において、ｕ′、ｖ′図における色の場所がｖ′およびｕ′をプロットすることにより得られる。ここで、
ｕ′＝４Ｘ／（Ｘ＋１５Ｙ＋３Ｚ）＝４ｘ／（−２ｘ＋１２ｙ＋３）  ［７］
ｖ′＝９Ｙ／（Ｘ＋１５Ｙ＋３Ｚ）＝９ｙ／（−２ｘ＋１２ｙ＋３）  ［８］
また、ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚは先に述べた三刺激値である（ｘおよびｙはＣＩＥ  １９３１  色度ｘ、ｙ座標に対応し、便利な換算のため提供される）。このように、任意の色は、そのｕ′およびｖ′値に関して記述することができる。図７は、プランク軌跡（７０１）、無色の白色光に対するＳＡＥ  Ｊ５７８境界（７０２）、標準光源Ａ（７０３）、Ｂ（７０４）およびＣ（７０５）に対するｕ′、ｖ′図における各位置を示し、ならびに青（７０７）および赤（７０８）のＬＥＤからの２値加法混色（７０６）の軌跡が示される。明らかなように、黒体放射器に対応する標準光源Ａ（７０３）、Ｂ（７０４）およびＣ（７０５）は、プランク軌跡（７０１）に沿って存在する。
プランク軌跡は、大きな部分が図の白色、即ち無色領域を横切る、種々の温度におけるプランク放射器の色を結合するｕ′、ｖ′図におけるカーブである。図示されるＳＡＥ  Ｊ５７８の無色の白色境界（７０２）は、先に述べた式６および７を用いてＣＩＥ  １９３１色度ｘ、ｙ座標から転記されたものであり、一般に、どれが自動車用の良好な白色光であるかを規定するために用いられる（使用される多くの自動車用の白色光はこれら境界から外れる）。
図７にも示されるのは、赤（６６０ｎｍ）（７０８）と青（４８０ｎｍ）（７０７）のＬＥＤの仮説的な色の加法組合わせにより作り得る色の範囲である。図７は、どれだけプランク軌跡およびこの組合わせにより生じる色が該当するＳＡＥ  Ｊ５７８無色境界から離れるかを示している。実際に、これらの青と赤のＬＥＤからの２進加法混色の軌跡（７０６）は、赤とピンクと薄紫と濃紫と青の認識色相を有する。従って、この体系は、本発明の改善された白色光照明器としては適しないことになる。
しかし、白色光照明器は３色票系から実際に構成され得る。先に述べたように、Ｒ−Ｇ−Ｂの組合わせは、１９７６  ＵＣＳ図におけるほとんどの各認識色を生じることができる。このような体系は複雑で高価となるか、および／またはＲ−Ｇ−Ｂ系統に固有の受入れ難い製造のばらつきを免れない。
このことは、図８により最もよく示され、同図もまたＣＩＥ  １９７６  ＵＣＳ図、プランク軌跡（８０１）および変換されたＳＡＥ  Ｊ５７８境界（８０２）を示す。更に、伝説的Ｒ−Ｇ−ＢＬＥＤ形態の組合わせから作り得る３種の加法混色（８０３）の軌跡およびこれと関連する推定される製造上のばらつき（８０４）が示される。それらの製造における種々の制御されないプロセスにより、任意の所与の種類あるいは色（赤、緑および青を含む）のＬＥＤは、その放射強さと光度に関してデバイスごとに大きなばらつきと色相における比較的小さなばらつきを呈する。典型的なＬＥＤの製造文献の参照により確認され得るように、このばらつきは、比較されるＬＥＤが同じ種類および色相である場合でさえ、１つのＬＥＤから別のＬＥＤにおいて、あるいは１つのバッチから別のバッチにおいて２００パーセントの変化を表わし得る。式７および８は、色のｕ′、ｖ′座標のその三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚに対する依存度を明瞭に示し、また式４−６は、光源のパワー（即ち、強さ）に対する相関依存度を示している。このように、Ｒ−Ｇ−ＢのＬＥＤの強さおよび色相におけるばらつきは、その混合光のｕ’、ｖ’の色座標におけるばらつきを生じることになる。従って、光が再現可能に白の如き所望の色を整合するという保証をもって大きな数のＲ−Ｇ−Ｂ  ＬＥＤ照明器を構成することは非常に難しい。このことは、図８におけるハッチを付した領域により示され、Ｒ−Ｇ−Ｂ  ＬＥＤの製造ばらつきの軌跡（８０４）と呼ばれる。
このように、加法混色の比率がＬＥＤおよび照明器組立体の製造中に維持されることを保証する尋常でない処置が案出された場合にのみ、赤、緑、青（ＲＧＢ）の組合わせによって白色光を再現可能に生成することができる。このことは、使用される各ＬＥＤに対する高価な計測、あるいはおそらくはあるプロセス・センサに応答してＬＥＤ出力を均衡させる有効な電子制御回路の組み込みを含むことになろう。棚卸しおよび取扱いシステムによる３つの異なる種類のＬＥＤを供給する明らかな複雑さと組合わされる、このような試みと関連する余分なコストと複雑性は脅威であり、このような構成を本発明の照明器用途に適合し得ないものにする。
従って、最も広い意味では、本発明は、標準的なＬＥＤ光源またはその相当物の２つの種類の色から補色を加法混色することによって、略々無色光を生成することに関する。補色とは、加法混色される時指定される略々無色の刺激、例えば基準白の三刺激値を再現する２つの色を意味する。これら２つの補色のそれぞれからの光の比率を適切に調整することによって、条件等色の白色が結果として生じる色を生成するか、あるいはまた、２つの補色の刺激間に結果として生じる他の色を生成する。放射が狭帯域である最も大きな関心の飽和光源はＬＥＤであるが、本発明は、他の適切に選択される狭帯域光源を用いて同様な結果を達成し得ることを明瞭に教示する。
図９は、条件等色の白色光を形成するために、補完的な色相を持つ２つのＬＥＤからの光の加法混色（９０１および９０２）がどのように組合わせ得るかを広義に示すＣＩＥ  １９７６  ＵＣＳ図である。また、改訂ケリー・チャートおよびＣＩＥ  １９３１のｘ、ｙ色度図から転記された「白い」色の領域の近似的な境界（９０３）も示される。ケリー・チャートおよび１９３１のｘ、ｙ色度図は、示さないが、当技術においては周知である。図９は更に、放射が、約６５０ｎｍ（９０１）および５００ｎｍ（９０２）のピーク波長と、赤および緑の認識色相とを持つ１つ以上のＬＥＤの組合わせを用いる本発明の第１の実施の形態を示す。同図が示すように、この実施の形態は、プランク軌跡（９０６）上に標準光源Ａ（９０４）およびＢ（９０５）間に置かれた「白色の」光を生じる。
しかし、上記論議から、従来の離散および個別チップＬＥＤに固有の実質的なばらつきが結果として生じる加法混色の座標における変化を生じることを理解すべきである。図９に示される６５０ｎｍＬＥＤ（９０１）は、その光が赤の色相を持つ６３５ないし６８０ｎｍの範囲にわたるピーク波長を持つＬＥＤの範囲内に該当し得、図９に示される５００ｎｍＬＥＤ（９０２）はピーク波長が４９２ｎｍと５３０ｎｍの範囲内にありその光が緑の色相を持つＬＥＤの範囲内に該当し得る。当該実施の形態においては、かかるばらつき、特に使用される複数のＬＥＤの著しい強さの製造上のばらつきが、結果として得る混色の座標を、ｕ′、ｖ′図の黄色みのあるピンクかあるいは黄色みのある緑の領域へプランク軌跡に対して実質的に略々直角をなす方向にｕ′、ｖ′チャートを移動させることになる。好都合なことに、先に論議したように、有効に白として僅かに白でない色の受入れのための人間の視覚系にある裕度がある。赤橙または赤のＬＥＤ光（６００ｎｍないし６３５ｎｍ間または６３５ｎｍないし６８０ｎｍ間のピーク波長をそれぞれ有する）の補色の緑のＬＥＤ光（４９２ｎｍないし５３０ｎｍ間のピーク波長を持つ）との類似の混合、または黄緑または黄色のＬＥＤ光（５３０ｎｍないし５７２ｎｍ間のピーク波長を持つ）の紫青または青のＬＥＤ光（４２０ｎｍないし４７６ｎｍ間のピーク波長を持つ）との混合を、同様な結果を生じるよう同じように機能させることができ、かつ本発明の当該実施の形態の範囲内に含まれることを理解すべきである。このように、ここで述べたようなシステムは、他のパラメータ（投射する実効照度の如き）もまた満たされなかった場合に、本発明の実施の一形態として機能することになる。
更に望ましい実施の形態が、２つの種類のＬＥＤからの光が重なり合い、白色光を投射する有効な照明器となるのに充分な強さおよび適切な比率で混合するように、５９２ｎｍ（１００１）および４８８ｎｍ（１００２）のピーク波長と、それぞれアンバーと青−緑の認識色相とを有する２つの異なる形式の複数のＬＥＤから光の２進の補完的組合わせを示すＣＩＥ  １９７６  ＵＣＳ図である図１０に示される。それらのスペクトルは任意の標準光源のスペクトルと非常に異なるが、「標準的な」人間の観察者により見られる時、アンバーのＬＥＤ（１００１）および青−緑のＬＥＤ（１００２）の混合出力が、驚くべきことに標準光源Ｂ（１００３）またはＣ（１００４）とほとんど同じように見える。図１０では、公称的混合のｕ′、ｖ′座標が、標準光源ＢおよびＣの間で点線（１００６）とプランク軌跡（１００７）の交点（１００５）に生じる。当該実施の形態におけるＬＥＤの色のｕ′、ｖ′座標がプランク軌跡（１００７）およびＳＡＥ  Ｊ５７８の無色の白の境界の長軸と実質的に同軸である線分の終端点を記し、製造上のばらつきから生じる任意の強さのばらつきがプランク軌跡（１００７）に非常に近く、かつ白の他の広く受入れられる定義の境界内の残る軸に沿って色を生じることになる。このことは、照明器と関連する製造プロセスおよび制御エレクトロニクスを著しく単純化し、これが全体的な製造コストを減じて商業化を更に実際的にする。更に、現在入手可能なＬＥＤの多くの種類と色相について、消費される電力に比較して発光される光に関して、本発明に対する２つの望ましい種類のＬＥＤが非常に高い発光効率を持つことを発見した。これらは、カルフォルニァ州のＳａｎ  Ｊｏｓｅに所在するヒューレット・パッカードのオプトエレクトロニックス事業部から入手可能な透明基板ＡｌＩｎＧａＰアンバーストＬＥＤと、日本国徳島阿南市に所在するＮｉｃｈｉａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社から入手可能なＧａＮ青−緑ＬＥＤとである。
図１１は、他の白の定義のコンテキスト内の製造ばらつきの問題を示すことによって、本発明の当該実施の形態を更に増幅する。アンバー（５７２ｎｍ（１１０３）ないし６００ｎｍ（１１０４）間のピーク放射）と青−緑（４７６ｎｍ（１１０５）ないし４９２ｎｍ（１１０６）間のピーク放射）間のハッチを付した線（１１０１および１１０２）が、条件等色の白色光を生じることが略々可能である当該実施の形態に対するいずれかの終端点におけるＬＥＤの色相ばらつきにおける範囲を示している。ＬＥＤが基本的な半導体材料とＬＥＤのスペクトル放射特性に影響を及ぼす１つ以上のドーパントを含むソリッドステート・デバイスであるので、ＬＥＤにより放射されるピーク波長を意図的に修正するようドーピングその他のプロセス・パラメータのレベルを調整することができる。更に、先に述べたように、ある不規則なばらつきもまた生じ、加法混色に影響を及ぼす。しかし、本発明の当該実施の形態では、通常のばらつきより大きなばらつきが許される。これは、ハッチを付した線（１１０１および１１０２）間およびチャートの単色の軌跡（１１０７）内の領域の大きな部分がプランク軌跡（１１０８）、白色に対する改訂ケリー境界に対応するマーク領域（１１０９）、あるいは無色の白に対する改訂ＳＡＥ  Ｊ５７８境界に対するハッチを付した領域（１１１０）の如き、白として一般に認識され白と呼ばれる領域と重なる。従って、当該実施の形態のＬＥＤの強さと色相における穏当なばらつきから結果として生じる全ての加法混色は、白領域の１つに該当する。同図は、このように、色相が組合わされた時実質的に白色光を形成する青−緑ＬＥＤの色相範囲と補完するアンバーＬＥＤの範囲がどのようであり得るかを明瞭に示している。
本発明の最も望ましい実施の形態は、２つの種類のＬＥＤからの光が有効白色照明を投射するのに充分な強さと適切な比率で重なり合って混合するように、５８４ｎｍ（１２０１）と４８３ｎｍ（１２０２）のピーク波長と、アンバーと青−緑の認識色相をそれぞれ有する２つの異なる種類の複数のＬＥＤからの光の２値補完的組合わせを使用する。カラー・チャートにプロットされると、当該実施の形態のＬＥＤにより放射された光のｕ′、ｖ′座標は、図１２に示されるように、標準光源Ａ（１２０５）、Ｂ（１２０６）、Ｃ（１２０７）にわたるプランク軌跡（１２０４）の部分と同軸状である線分（１２０３）を相互接続する終端点を表わしている。
先に論述したように、強さと色相のばらつきは、ＬＥＤの製造時に生じる不規則なばらつきの自然な副産物である。しかし、本発明の当該実施の形態の場合、ＬＥＤに特有の製造時のばらつきを補償するため照明器組立体に対して集中される集約的な工程中の製造管理および電子的管理の必要が大幅に除かれる。このことは、本発明の望ましいＬＥＤのｕ′、ｖ′座標をつなぐ線（１２０３）と、２０００Ｋないし１００００Ｋのプランク軌跡（１２０４）の部分に最もよく適合する線形近似化との間の実質的に同軸的な関係によって示される。更に、操作する３色ではなく２色にすることだけで、工程管理、棚卸し管理、材料取扱いおよび電子回路設計が更に簡単化される。かかる実質的な簡単化が、製造コストを著しく低減し、本発明の実施の形態のため必要な唯一つの光の色である白色光を生成して投射するための本発明の能力を増大する。
本発明の柔軟性は、先に述べた２値補完ＬＥＤ光混合の終端部材構成要素を合成する加色技術の適用によって更に増大される。この試みは、先に述べた２種類のＬＥＤに対応する実効２値相補を生じるため非補色ＬＥＤの部分加法合成を用いることを示す図１３を参照することで最もよく理解される。色相１３０１−１３０７は、下記のようにＬＥＤからの放射を表わし、色相１３０１は４２０ｎｍないし４７６ｎｍ間のピーク波長を持つＬＥＤに対する紫青または青であり、色相１３０２は４７６ｎｍないし４９２ｎｍ間のピーク波長を持つＬＥＤに対する青−緑であり、色相１３０３は４９２ｎｍないし５３０ｎｍ間のピーク波長を持つＬＥＤに対する緑であり、色相１３０４は５３０ｎｍないし５７２ｎｍ間のピーク波長を持つＬＥＤに対する黄緑または黄色であり、色相１３０５は５７２ｎｍないし６０５ｎｍ間のピーク波長を持つＬＥＤに対するアンバーであり、色相１３０６は６０５ｎｍないし６３５ｎｍ間のピーク波長を持つＬＥＤに対する赤−橙であり、色相１３０７は６３５ｎｍないし６８０ｎｍ間のピーク波長を持つＬＥＤに対する赤である。色相１３０６または１３０７を持つ１つ以上のＬＥＤと色相１３０４を１つ以上の１つ以上のＬＥＤからの光の加法混色は、同じ色相と色相１３０５を持つＬＥＤ光と実質的に同じ飽和とを持つ光を作るように組合わせることができる。このように、放射が色相１３０６または１３０７および１３０４を特徴とする２種類のＬＥＤからの発光の加法混色によって、図１１のアンバーＬＥＤに対する相当物または代替物が合成される。同様に、色相１３０１を持つ１つ以上のＬＥＤ、あるいは色相１３０３を持つ１つ以上のＬＥＤからの光の加法混色は、同じ色相と、色相１３０２を持つＬＥＤと実質的に同じ飽和とを有する光を作るように合成することができ、これにより図１１の青−緑ＬＥＤとの相当物または代替物を組合わされる。
ＬＥＤ光の非補完的な部分的組合わせが、上記の２値補完的混色の終端部材の１つに対する相当物または代替物を合成するために用いられる時、この部分的組合わせから結果として生じる光は、その２値補完成分または実効２値補完成分と混合され、レンズおよび（または）他の光学素子を介して投射されて実効条件等色白色照明を形成する。このことは、商業的な実施において重要であり得、その場合市場受容における急激な成長あるいは不充分なＬＥＤ製造者能力により１つの種類のＬＥＤの場合に長期の供給破壊が一般となる。先に述べたように、このような破壊は、相当補完成分を形成するために更に容易に入手可能な代替的なＬＥＤの部分的な組合わせの使用によって、本発明の場合に緩和される。
図１４Ａ−図１４Ｃは、自動車内部の後方視ミラー内部のマップライトとして組み込まれる本発明の照明器を示しているが、本発明の照明器を代替的に安全灯または「パドル」灯として外部の後方視ミラーに組み込めることを理解すべきである。自動車の後方視ミラー１３０は、後部壁１３２ａ、頂部、底部および終端壁を持つ周側壁１３２ｂからなるハウジング１３２が設けられる。周壁物１３２ｂは、ミラー要素１３４を収受するための前部開口を画定する。取付けブラケット（図示せず）は、後方視ミラー１３０を自動車の前方窓（図示せず）またはヘッドライナ（図示せず）に取付けるために設けられる。ミラー要素１３４は、図１４Ｂに示される如き従来のプリズム状ミラー要素でよく、あるいは図１４Ｃに示される如き電気光学的防眩（輝きを減じる）ミラー要素でよく、あるいは当技術に周知の液晶減光ミラー要素でよい。図１４Ｂは従来のプリズム状ミラー要素を示すが、ミラー要素１３４は本発明の範囲から逸脱することなくエレクトロクロミック（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ）防眩ミラー要素を含む当技術で周知の任意のミラー要素を示すことを意図されることを理解すべきである。例えば、図１４Ｃは、それぞれ相互に対面する側に配置された導電層１５４を有する、前部ガラス要素１５０と後部ガラス要素１５２とを有するエレクトロクロミック・ミラーの簡素化された断面図を示す。後部ガラス要素１５２の裏面に取付けられた反射層１５６と、２つのガラス要素（１５０、１５２）間に配置されたエレクトロクロミック媒体１５８も示されている。
エレクトロクロミック防眩ミラー要素がミラー要素１３４として置換される場合、下記の特許表が一般に電子光学デバイス、特にエレクトロクロミック後方視ミラーおよび関連する回路の例示的な教示を行う。１９９０年２月２０日発行のＨ．Ｊ．Ｂｙｋｅｒの米国特許第４，９０２，１０８号「内部に使用される単一コンパートメント、自己消去型溶液相エレクトロクロミック・デバイスの解決法およびその使用法（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｓｅｌｆ−Ｅｒａｓｉｎｇ，Ｓｏｌｕｔｉｏｎ−Ｐｈａｓｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  Ｕｓｅ  Ｔｈｅｒｅｉｎ，ａｎｄ  Ｕｓｅｓ  Ｔｈｅｒｅｏｆ）」、１９９２年５月５日発行のＢｅｃｈｔｅｌ等のカナダ国特許第１，３００，９４５号「自動車用の自動後方視ミラー・システム（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅａｒｖｉｅｗ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）」、１９９２年７月７日発行のＨ．Ｊ．Ｂｙｋｅｒの米国特許第５，１２８，７９９号「可変反射自動車ミラー（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ  Ｍｏｔｏｒ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｍｉｒｒｏｒ）」、１９９３年４月１３日発行のＨ．Ｊ．Ｂｙｋｅｒ等の米国特許第５，２０２，７８７号「電子光学的デバイス（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）」、１９９３年４月２０日発行のＪ．Ｈ．Ｂｅｃｈｔｅｌの米国特許第５，２７８，６９３号「自動後方視ミラー用制御システム（Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｆｏｒ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅａｒｖｉｅｗ  Ｍｉｒｒｏｒｓ）」、１９９４年１月１１日発行のＤ．Ａ．Ｔｈｅｉｓｔｅ等の米国特許第５，２７８，６９３号「着色溶液相エレクトロクロミック・ミラー（Ｔｉｎｔｅｄ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ−Ｐｈａｓｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ  Ｍｉｒｒｏｒｓ）」、１９９４年１月１８日発行のＨ．Ｊ．Ｂｙｋｅｒの米国特許第５，２８０，３８０号「紫外線安定化組成および方法（ＵＶ−Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ）」、１９９４年１月２５日発行のＨ．Ｊ．Ｂｙｋｅｒの米国特許第５，２８２，０７７号「可変反射率ミラー（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ  Ｍｉｒｒｏｒ）」、１９９４年３月１５日発行のＨ．Ｊ．Ｂｙｋｅｒの米国特許第５，２９４，３７６号「ビピリジニウム塩溶液（Ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｉｕｍ  Ｓａｌｔ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ）」、１９４９年８月９日発行のＨ．Ｊ．Ｂｙｋｅｒの米国特許第５，３３６，４４８の号「ビピリジニウム塩溶液を含むエレクトロクロミック・デバイス（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｉｕｍ  Ｓａｌｔ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ）」、１９９５年１月１８日発行のＦ．Ｔ．Ｂａｕｅｒ等の米国特許第５，４３４，４０７号「光パイプを組み込む自動後方視ミラー（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅａｒｖｉｅｗ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｉｐｅ）」、１９９５年９月５日発行のＷ．Ｌ．Ｔｏｎａｒの米国特許第５，４４８，３９７号「自動車用の外部自動後方視ミラー（Ｏｕｔｓｉｄｅ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅａｒｖｉｅｗ  Ｍｉｒｒｏｒ  ｆｏｒ  Ａ���ｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）」、１９９５年９月１９日発行のＪ．Ｈ．Ｂｅｃｈｔｅｌ等の米国特許第５，４５１，８２２号「電子制御システム（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）」。これら特許の各々は、本発明と同様に譲渡されており、照合を含むそれぞれの開示は、参考のため全体が本文に援用される。
本発明の実施の一形態によれば、ミラー１３０のハウジング周側壁１３２ｂの底部は、車両の一部が通して照明されるように内部に配置された２つの開口１４０ａおよび１４０ｂを有する。２組の複数のＬＥＤ１１４は、電源（図示せず）および（または）電子制御部１２２により励起される時に車両内部の一部が開口１４０ａおよび１４０ｂを介して照明されるように、ハウジング１３０内部に配置される。図１４Ａに示されるように、開口１４０ａが車両内部の運転手部分を照明し、開口１４０ｂが車両の乗客部分を照明するように、開口１４０ａおよび１４０ｂが周側壁１３２ｂの底部の対向端部に向けて配置される。右側運転形態を備えるある外国車両のため設計されるミラーの場合は、無論、開口１４０ａは車両の乗客部分に対応し、開口１４０ｂは運転手部分に対応することになる。
開口１４０ａ、１４０ｂを介して車両内部を照明するためＬＥＤ１１４をハウジング１３２内に組み込むことは、下記のように従来技術の白熱灯マップライトに勝る多数の利点を有する。
白熱灯照明器は、金属フィラメントを加熱することによって動作し、この熱の大半が輻射し、伝導し、電球から対流伝導する。この熱は、ミラー・ハウジング内部のミラー組立体または他の構成要素、例えば、エレクトロクロミック防眩要素、コンパス、などに対する破損の機会を減じるため放散されねばならない。この熱を放散するための機構は、伝導および対流熱伝達で補助するヒート・シンク、対流を改善する通気またはブロワ、あるいは輻射熱伝達で補助し得るある光学要素またはコーティングの如き特徴部分である。これらの全ては、典型的に、ミラー組立体に重量、体積、コストあるいは複雑さの望ましくない組合わせを付加する。
更に、白熱灯は、全ての方向に等しく光を放射する。このことは、光を車両の乗員に指向させるため大きな反射器を組み込まねばならないような幾つかの問題を生じる。これら反射器は更に、かなりな空間を占有し、重量をミラー組立体に加える。更にまた、反射器により反射されない白熱光源からの光は、運転手にグレア（眩しさ）を生じ得、またグレアおよび（または）アンバー光の組み込みセンサに対する誤った入力を生じることによって任意のエレクトロクロミック防眩層の適正な動作を禁じ得る。一体の光学系を持つ従来の離散形式あるいは別個光学系を持つここの半導体ダイの如何を問わないＬＥＤは非常に小型であり、従って、これら光学系と共に使用される反射器組立体または他の光学系は、ミラー組立体の重量または体積を著しく加えることはない。更に、サイズを更に減じる場合でも、幾つかのＬＥＤチップを１つパッケージに組み込むことができる。
重量がミラー組立体に加わると、より大きな応力がその取付け構造にかかってその共振特性が変化する。特に取付け部が前部窓の内面に接着剤により取付ける形式のものであっても、重量の増加による取付け機構に対するより大きな応力が取付け機構の早期の故障を導き得る。この増加重量はまた共振周波数の減少と振動振幅の増加を生じ得て、車両の運転中ミラーに反射されるイメージの明瞭度を劣化する。安全問題となることに加えて、早期の取付け部の故障あるいは増加した振動の兆候は車両所有車にとって明らかに不快となろう。
自動車が更に複雑になるに伴い、更に多くのオプション要素がミラー・ハウジングに組み込まれつつある。例えば、遠隔キーレス進入システム、コンパス、方向、タイヤ圧、温度などに対する表示が、ミラー・ハウジングへ組み込まれつつある。ミラー・ハウジングには限られた空間しかないから、ハウジング内部の各構成要素の体積を減じることが必要である。白熱灯を冷却しその光をコリメートするために必要な余分な空間は、これらの他の望ましい特徴部材の包含を著しく複雑にする。
反対に、ＬＥＤは高温度では動作せず、このため、熱放散問題と、熱放散対策と関連する空間問題を生じることが少ない。
個々のＬＥＤチップが非常に小さく、典型的には約０．０２ｃｍ×０．０２ｃｍ×０．０２ｃｍ（０．００８インチ×０．００８インチ×０．００８インチ）の寸法であるため、これらチップは、従来の離散ＬＥＤまたはチップ・オン・ボードＬＥＤがその意図される機能をはるかに大きな効率で行うことができる大部分の白熱フィラメントおよびコリメート用光学系より良好に点光源に近似する。結果として得るＬＥＤ照明器は、更に均一かつ正確に調整され指向された強さの分布を投射する。
ＬＥＤは、典型的に１，０００ないし２，０００時間の白熱灯寿命と比較して異常に長い寿命を有する。典型的なＬＥＤは、その設計、製造プロセスおよび動作状況に従って、２００，０００ないし２百万時間の間の期間持続する。ＬＥＤはまた、白熱電球よりはるかに堅牢であり、機械的衝撃および振動，熱的衝撃および飛来する異物の衝突に対する抵抗力が大きい。ＬＥＤは更に、白熱灯システムに対する実質的な信頼性問題の原因となるオン／オフ切換え遷移状態に実質的に耐え得る。寿命と信頼性の利点は重要であり、その固有の堅牢性と結び付くと、ＬＥＤを使用する利点は顕著である。
軍事使用ＨＤＢＫ−２１７Ｆ−１に規定された方法を用いて、アンバーＬＥＤ（ヒューレット・パッカード社の部品番号ＨＬＭＴ−ＤＬ００）を図２１の回路からの０．７２Ｗの電力消費、および１３．０ボルトで動作するフィリップ形式１９２ランプと比較すると、計算された故障率における著しい相違を示す。この結果は、白熱灯が同じ期間における９９．８３パーセントの故障率を持つのに、アンバーＬＥＤは０．１７パーセントの故障率を持つことを示す。
外部後方視ミラーにおいては、これらの問題は、更にひどい衝撃および振動条件により、ならびに室外環境の主たるものである雨、雪、温度変動、ＵＶ放射露出および湿度などの環境への露出によって更に拡大される。これは、外部の後方視ミラーへの白熱灯の組み込みを、ＬＥＤがこれらの要因から保護しなければならないという点で更に困難にする。自動車の内部ミラーのマップライト組立体、あるいは自動車の外部ミラーの安全灯組立体へ組み込まれる白熱灯の故障を防止するためにとられる処置の如何に拘わらず、これらランプはミラー組立体全体を交換する必要なく電球を交換するための手段が提供されねばならないほど短い寿命を有する。不都合なことには、容易な交換を許容する設計は典型的に保護に有効ではなく、早い時期の故障の可能性を増す。このことは、電球を環境要因から保護する作業の設計および製造を困難かつ高価にする。一方、ＬＥＤは、非常に長い寿命を持ち、一般に振動、衝撃および他の環境的な影響からの破損に対して非常に抵抗力が大きい。従って、ＬＥＤは、ミラー組立体および車両自体の寿命よりはるかに長く持続し、ミラー組立体の設計はＬＥＤを交換するための手段を含む必要はない。
本発明の白色光ＬＥＤ照明器は非常にコンパクトであり得、このため、従来技術の白熱灯システムよりはるかに美的な体裁のある方法で自動車の後方視ミラーに組み込むことができる。
最後に、白熱灯は、最初に励起さた時に、白熱状態まで発熱するまで、従ってＬＥＤの通常の動作電流の１２−２０倍であり得る突入電流を要するまで、非常に低い電気抵抗を持つ。この突入状態は、非常な熱機械的応力をランプのフィラメントに課し、一般に定格使用寿命の一部（車両の使用寿命よりはるかに短い）で早すぎる故障に寄与する。突入電流はまた、電源、コネクタ、配線ハーネス、ヒューズおよびリレーの如き照明器システム内部またはこれに取付けられた他の電子的構成要素に、これら構成要素の全てがかかる大きな遷移状態への反復される露出に耐えるように設計されなければならないように応力を与える。ＬＥＤは、突入電流は持たず、従ってこれらの問題の全てを回避する。
白熱灯に対する「ブルーム時間」、即ち白熱灯がその供給電圧が最初に印加された後完全に明るくなるのに要する時間は、非常に長く、多くのランプで０．２秒を越える。非常に早い応答時間は車両のマップライトでは必須ではないが、以下に述べるように強さと混色の比率の電子制御のためには早い応答特性が有利である。更に、ランプを補助する研究の如きある２値補色条件等色の白色ＬＥＤ照明器の用途は、ストローブのような電子的付勢時に迅速に明るくなる能力から利益を蒙る。
本発明の実施の一形態によれば、各開口１４０ａ、１４０ｂ背後の複数のＬＥＤ１１４は、２つのグループからの光が有効な白色照明を投射するよう合成するように、放射が相互に補間する色相を持つ２つの種類のＬＥＤの任意の組合わせ（あるいは、ＬＥＤ光の補完的でない副組合わせから形成される相当２値成分の組合わせ）であり得るが、先に述べたように、開口１４０ａおよび１４０ｂのそれぞれに配置された望ましいＬＥＤ１１４がアンバーＬＥＤと青−緑ＬＥＤの組合わせである。励起されると、これら２つの種類のＬＥＤが補色成分である色相を持つ光を生じ、適正な比率で組合わされる時、その結果として得るビームが重なり合い充分な強さで実質的に白色光を投射する有効な照明器となるように混合する。特に、ヒューレット・パッカード社のオプトエレクトロニックス事業部からの透明基板ＡｌＩｎＧａＰ形式の如き少なくとも２つのアンバーＬＥＤは、開口１４０ａおよび１４０ｂのそれぞれにおけるＮｉｃｈｉａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社からのＧａＮ形式の如き少なくとも１つの青−緑ＬＥＤと組合わされるべきであり、最も望ましい組合わせは開口１４０ａ、１４０ｂのそれぞれにおける２または３個の青−緑ＬＥＤに対して３または４個のアンバーＬＥＤである。この組合わせは、マップを読む時に乗客を助けるため車両内部の一部を照明する有効照明により白色光を生じる。
先に述べたように、照明器からある距離においてある面積の有効照明が生じる。有効照明は本発明の重要な特質であり、自動車のマップライトの技術においては、自動車製造者仕様により部分的に決定される。例えば、図１５は、１つの自動車製造者が一体型のマップライトを有する後方視ミラー用に受入れ得る照明器として要求するものを示している。照度の測定は、点１−１３における運転者側（１５０１）について記録されねばならない。点１−１５における平均照度は、１３ルックスより小さくない点の最小限の測定で８０ルックスより小さくてはならず、点６−９における平均照度は１１．５ルックスより小さくないこれらの点の最小限の測定で３０ルックスより小さくてはならず、点１０−１３における平均強さは３０ルックスより大きくてはならない（グレアを避けるため）。照度の測定は、点１４−２６における乗客側（１５０２）について記録されねばならず、点１４−１８における平均照度は、これらの点の最小限の測定が１３ルックスより小さくなる８０ルックスより小さくてはならず、これらの点の最小限の測定が１１．５ルックスより小さくなく点１９−２２における平均照度は３０ルックスより小さくてはならず、点２３−２６における平均照度は３０ルックスより大きくなくてはならない。
図１６は、本発明の照明器１０がどのように上記仕様を満たすかを略図的に示している。図１の照明器に類似する照明器１０の断面図が示されるが、自動車内部のミラーのマップライト用の約５５．９ｃｍ（２２インチ）である距離Ｒ１における目標面を照射するのは５つの従来の離散的なＴ１−３／４ＬＥＤ１４（３個のアンバー（１６０１０）および２個の青−緑（１６０２））による。Ｔ１−Ｔ７で示される点は、最小および（または）最大の照度要件が典型的に指示される目標における基準点を表わす。同図はまた、補完色相、例えば、青−緑（１６０２）およびアンバー（１６０３）を持つ光を発光する複数の２つの異なる種類のＬＥＤからの重なり合うビームを示している。複数のビームは、これらがＬＥＤから外へ出る時に混合し、より大きな照度を生じて条件等色の白色光の２値補完的な加法混色を生じるように重なり合う。本発明の照明器の懐中電灯の如きある用途において、先に述べた種類の単一のアンバーＬＥＤと単一の青−緑ＬＥＤからなる複数を用いることが充分であることを理解すべきである。無論、電動自転車のヘッドランプの如き照明器の他の用途は、産業的および規則的な仕様を満たすために更に多くの各種のＬＥＤを必要とする。
有効な照明器に対する重要な基準は、その投射した光が妥当な動作範囲において先に述べた如き白色光の受入れ得る規定に合致しなければならないことである。本発明の補完的な加法混色が照明器の複数の構成的なＬＥＤから投射されたビームの重なりに依存するので、本発明の各照明器が良好に混合された条件等色の白色光に対して最小限の動作距離を持つことを理解することが重要である。実際のＬＥＤアレイおよび所与の実施の形態において使用される関連光学系に従って、この距離は広く変動することになる。典型的には、良好なビーム混合（従って、妥当に均一な白色光を生じる均衡した加法混色光の組合わせ）は、各ＬＥＤと複数のその最も近い色成分との間の平均距離（１６０４）の約１０倍の最小動作範囲（１６０５）を必要とする。良好なビーム混合のためのこの最小動作範囲は、用途の要件と使用される光学系に非常に依存するが、はるかに大きな倍数の補完的ＬＥＤのピッチ間隔となり得る。内部の後方視ミラー組立体に組み込まれる図１４および図１６に示される如き本発明の自動車のマップ・ライト照明器の場合、複数の補完的な従来の離散Ｔ１−３／４ＬＥＤ間の典型的な寸法（１６０４）は約１．０２ｃｍ（０．４インチ）であり、妥当に均一な白色照明に対する最小距離は約３０．５ｃｍ（１２インチ）である。当該実施の形態における指定目標は約５５．９ｃｍ（２２インチ）離れているので、均一な白色照明のためのかかる最小動作範囲は問題とならない。本発明の照明器がこの指定範囲より短い（ならびに、それ以上の）範囲に照明を投射することに注意すべきである。しかし、投射された光の色および照度レベルは、典型的にはより短い範囲におけるほど均一でない。
ＬＥＤ間のピッチ間隔、照明器における複数のＬＥＤのアレイ・サイズ、および使用されるコリメート用光学系と拡散器の特性が、照明器のビームにおける構成光の分布を決定する。好都合にも、これらは、遠視野強さ分布のほとんどの所要組合わせ、開口、ビーム遮断角、色の均一性、および有効な均一白色照明のための最小動作範囲を満たすように調整することができる。電動自転車のヘッドランプの場合は、有効白色照明に対する所定距離約１．５メートル（５フィート）であり、従来の離散ＬＥＤが照明器における複数のＬＥＤとして適する。しかし、計器パネル表示バックライトの場合は、有効な均一照明のための所定距離は、約０．６４ｃｍ（０．２５インチ）以下であり、小さなＦ数のレンズセットを用いるチップ・オン・ボードＬＥＤアレイはおおよそ確実に要求されよう。
再び図１６において、５つのＬＥＤの混合レベル、ならびに照明出力は、距離Ｒ１（１６０３）に依存し、また補完的ＬＥＤ間の距離Ｄ（１６０４）にも依存する。複数のＬＥＤが相互に密にパッケージされるならば、光は比較的短い投射距離で完全に混合し、色の均一性と組合わされたビームの照度が改善される。複数の補完的ＬＥＤ間のピッチ間隔Ｄ（１６０４）は、（チップ・オン・ボードＬＥＤアレイの場合）約０．０５ｃｍ（０．０２０インチ）から、スポットライトの約７．６ｃｍ（３インチ）あるいは種々の投光照明用途の場合のそれ以上まで広く変動し得るが、できるだけ小さいことが望ましい。従来の離散ＬＥＤは、しばしばそれ自体の一体の光学要素組立体を有し、従って、これらがどれだけ相互に密にパッケージされ得るかには制限がある。上記のデータを集めるために用いられる５つのＴ１−３／４ＬＥＤが、約１．０ｃｍ（０．４インチ）離れた列で配置された。
従来の離散ＬＥＤまたは個別ダイのいずれが用いられるかの如何に拘わらず、光学要素が生成される光を所望の面へ指向して、先に述べたように、レンズ、拡散器、反射器、ホログラフ・フィルム、などの１つ以上の使用によりＬＥＤにより生成される強さの分布に影響を及ぼすように照明器組立体に組み込まれるべきである。
図１４ないし図２０の自動車のマップライト照明器の場合、Ｎｉｃｈｉａ社の２つの青−緑のＧａＮ  Ｔ１−３／４ＬＥＤが２４．５ミリアンペアで動作され、ヒューレット・パッカード社の３つのアンバーＴＳ  ＡｌＩｎＧａＰ  Ｔ１−３／４ＬＥＤが約３５ミリアンペアで動作された。Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｏｐｔｉｃｓ社の１０度の打ち出し加工されたホログラフ光整形拡散器（ＬＳＤ）が照明器のビームを平滑化して分布させるために用いられた。
図１７は、本発明の自動車内部のマップライト照明器の実施の形態からの初期の強さ分布のそれぞれの３次元表示を示している。このプロットされた面のガウス特性は、照明器の一次光軸からの付角偏向に関して平滑に変化する単調関数になるように容易に加工される。これと対照的に、多くの従来技術の照明器は強さが不規則になりがちであり、これが照明される目標領域における局在化された視覚の歪みを生じ得る。図１８は、同じ照明器について図１７に示された強さの情報を増幅する２次元の等強度輪郭プロットである。
ＬＥＤ照明器が効率的であるためには、先に述べたように、条件等色の白色光を生じるよう補色混合が生じるように、複数のＬＥＤから投射されたビームは相互に重なり合わなければならない。更に、照明器は、低い周囲光条件でさえ当該距離における物体または面を有効な視覚的識別が可能な光レベルで照明するため充分な強さを所望の方向に投射しなければならない。有効な視覚的識別は、個々の物体またはイメージ間の色のコントラストと照度のコントラストを必要とし、このことは、色の色覚が生じるために充分な光、即ち明所視または薄明視条件を要求する。明所視は、約５カンデラ／平方メートル（５ｎｉｔ）より大きな面照度を持つ物体または面を見る時に生じるが、薄明視は、約０．５カンデラ／平方メートル（０．５ｎｉｔ）より大きな面照度を持つ物体または面を見る時に妥当に予期することができる。ニュートラル・グレー・ランバート（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）であり５０％以上の反射率を持つ面の場合、従って、それぞれ約３０ルーメン／平方メートル（３０ルックス）および３ルーメン／平方メートル（３ルックス）の照度で、明所視および薄明視レベルの面照度が生じる。この面から１メートル少ない照明器の場合は、従って、明所視および薄明視に対して要求される強さは、それぞれ３０カンデラおよび３カンデラである。強さ、輝度および照度間の関係は当技術において周知であり、本文ではこれ以上詳細に論述しない。
図１９は、図１７および図１８の照明器から投射された照明パターンを照度登高図で示している。示されたデータは、照明器からの目標距離が約５５．９ｃｍ（２２インチ）であった目標から余弦補正された照度計によりとられた。図１７、図１８および図２０における値における如く、示された値は、最初のパワーオンの約３０秒以内にとられた初期値を表わす。図１９および図１５を比較すると、本発明の照明器が自動車内部ミラーのマップライトの自動車製造者の要件に一致しあるいはこれを越えることを示す。製造者により３０ルックスより小さいことが要求される外部目標区域における照明レベルが、実際に本発明の場合に約７ルックスに過ぎないことに注目されたい。これは、他の最小照度要件（８０ルックスより大きくなければならない目標中心における如き）を損なうことなく達成され、本発明において達成される優れた方向制御を示している。これは、運転者にとって最も注意を乱す光が本発明のＬＥＤ照明器により従来技術の白熱光よりはるかに少ないという著しい安全上の利点を提供する。この利点は、照明器を要求される場所へ指向することができ、かつ非常に少ない照明が必要でない場所へゆくゆえに、化粧ミラー、読書ランプおよびドーム・ライトにも適用し得る。要約すれば、本発明のＬＥＤ照明器は、必要な場所へ光を当てかつこの光を必要でない領域から遠ざける際に更に有効である。
図２０は、５０％の仮説的ニュートラル・グレー・ランバート反射率を持つ目標面の簡素化された輝度マップを示している。面の輝度の明所視レベルが維持される大きな領域（２００１）に注目されたい。本発明においては、この区域はまた、投射された照明が先に規定された如き条件等色の白色を持つ最小サイズの区域と一致する。このため、最大の色コントラストおよび輝度コントラストが目標領域の最も厳しい中心部分で一致させられて、あり得る最良の視覚的弁別を観察者に与える。
発明者は、かかる有効明所白の照明区域（５０％のニュートラル・グレー目標に対する輝度の明所レベルに対応する）の外側（２００２）が加法混色の色を白の受入れ得る定義からやや外れさせることによって達成されることを発見した。驚くべきことに、この区域の外側（２００２）では、照明器からの光の色は補助装置のない目に見えるものではない。これは、面の輝度が明所視閾値から薄明視および暗所視の条件へ下がるに伴い、明らかに色を認識する人間の視覚の能力が迅速に外れるゆえである。このため、良好な演色およびコントラストのためには、明所視照度区域全体にわたり白色が投射されねばならず、また周囲の薄明視照明区域に対しても妥当し得る。しかし、経済化のためには（例えば、目標の周囲領域に生成あるいは投射されねばならない所与の色相のＬＥＤ光の全量を減じるためには）、照明器は、僅かに白くない色を周囲の薄明視および暗所視の照度区域（２００２）へ投射させられる。
かかる明所視閾値は一般に約５ニト以上の面輝度と関連するが、これは５０％のニュートラル・グレー反射率を持つランバート面に対する約３０ルックスの対応する「明所視照度閾値」に変換することができる。５０％のニュートラル・グレー・ランバート反射器は、統計的な意味で、照明される実際の物体および面の高い百分位数を表わす適切な基準面である。
電子制御部１２２は、複数のＬＥＤ１４、１６および１１４の照度を回路を介して励起し、制御し、管理する。当業者は同じ機能を実質的に行うことができる電子回路が多すぎることを理解されようが、図２１は、自動車のマップライトに対する現在望ましい回路設計を示している。
Ｑ１（ＭＰＳＡ０６）およびＱ２（Ｑ２Ｎ３９０４）は、一定電流源を形成する。Ｑ１のベース電流は、マイクロプロセッサのポート０により電流制限抵抗Ｒ２を介して供給され、Ｑ２はＲ１に、従ってアンバーＬＥＤのＤ１−Ｄ３に流れる実質的に一定の電流を維持するようにＱ１のベース電流を調整する。この調整点は、Ｑ２のベース−エミッタ接合点のカットイン電圧により設定される。詳細な説明は下記の通り。
ＬＥＤのＤ１ないしＤ３を励起するため、マイクロプロセッサＵ１のポート０における電圧は上昇されねばならない。このことは、トランジスタＱ１のベースに流れる電流Ｉb(Qt)を増加させる。このことは、Ｑ１のコレクタ電流を増加させる。Ｑ１のコレクタ電流Ｉc(Q1)および電流Ｖ１からＤ１−Ｄ３に流れる電流は、Ｒ１に流れる電流と実質的に同じである。これは、Ｑ１のエミッタ電流ＩE(Q1)がそのコレクタ電流Ｉc(Q1)とベース電流ＩB(Q1)の和に等しく、ベース電流はコレクタ電流より（典型的には、係数１００だけ）実質的に小さい。このことは、下記の如き式形態（式９−１１）で表わすこともできる。
ＩE(Q1)＝ＩC(Q1)＋ＩB(Q1)                                        ［９］
ＩB(Q1)＜＜ＩC(Q1)                                            ［１０］
ＩE(Q1)≒ＩC(Q1)                                              ［１１］
Ｒ１に流れる電流が増加すると、Ｑ２のベースにおける電圧が増加する。Ｑ２のベース−エミッタ・カットイン電圧ＶBE(Q1)にいったん達すると、Ｑ２のベース電流ＩB(Q1)が指数的に増加し始め、これが更にＱ２のコレクタ電流ＩC(Q2)の増加を生じる。Ｑ２は、Ｑ１のベースから電流を分路して、Ｑ１のコレクタ電流における更なる増加を防止する。ＬＥＤ電流は、式１２により略々ＶBE(Q2)／Ｒ１アンペアに設定される。
ＩC(Q1)≒ＶBE(Q2)／Ｒ１                                      ［１２］
（摂氏２５度で約３６ｍＡ、ＶBE＝０．６８Ｖ、およびＲ＝１９オーム）
Ｒ１に流れる電流が何らかの理由で減少すると、Ｒ１における電圧が減少してＱ２のベース電流、更にはこのコレクタ電流を減じる。このことは、Ｒ２を介してマイクロプロセッサＵ１により供給される更に多くの電流をＱ１のベースへ流れさせ、これがＱ１のコレクタ電流およびエミッタ電流を増加させることになる。このことは、Ｒ１電流、従ってＤ１−Ｄ３に流れる電流をその元の値へ戻そうとする。
Ｑ２の如きシリコン・トランジスタのエミッタ−ベース・カットイン電圧が約２．５ｍＶ／ケルビン度の率（ΔＶBE(Q2)）で減少するので、Ｑ１のエミッタ、コレクタおよびＤ１−Ｄ３に流れる電流は約（ΔＶBE(Q2)／Ｒ１）アンペア／ケルビン度の率（この場合、約１３２μＡ／ケルビン度）で減少することになる。
Ｑ３（ＭＰＳＡ０６）およびＱ４（Ｑ２Ｎ３９０４）は、別の一定電流源を形成する。Ｑ３のベース電流は、電流制限抵抗Ｒ４を介してマイクロプロセッサのポート１（Ｐ１）により供給される。Ｑ４は、Ｒ３に、従って青−緑ＬＥＤ  Ｄ４−Ｄ５に流れる実質的に一定の電流を維持するようにＱ３のベース電流を調整する。この電流源の動作は、アンバーＬＥＤ（Ｄ１−Ｄ３）を駆動する電流源と実質的に同じである。当該設計においては、２つの電流源が用いられて青−緑ＬＥＤおよびアンバーＬＥＤの異なる最大電流定格を許容すると共に、独立的なデューティ・サイクル制御、従って２つの色の照明強度を可能にする。ある用途は、単一の電流源あるいは簡単な電流制限抵抗の使用、および（または）青−緑ＬＥＤおよびアンバーＬＥＤの直列接続を可能にし得る。所要数のＬＥＤの一連のストリングの順方向低下が供給電圧にあまり近づくならば、複数の電流源もまた要求されることがある。
かかる温度に依存する電流駆動は、正常な（低温）条件においてＬＥＤをその最大順方向電流であるいはその非常に近い電流で駆動させ、温度が上昇してもＬＥＤに過大負荷を与える危険がない。図２２は、望ましいアンバーＬＥＤに対する指定最大順方向電流対温度のプロット（２２０１）、ならびに先に述べた回路における本発明のＬＥＤに対する指数的に決定される順方向電流対温度のプロット（２２０２）を示している。明らかに判るように、ＬＥＤは、−４０℃で約４２ｍＡ、２５℃で約３６ｍＡ、および８５℃で３１ｍＡで動作され得る。このため、ＬＥＤは、低温度ではその最大順方向電流の非常に近くで動作され、前記回路は、温度が８５℃まで上昇する時ＬＥＤ  Ｄ１−Ｄ５の順方向電流を仕様内に止まるうに自動的に調整する。このため、図２１に示した回路を用いることにより、照明器が主として使用される時（典型的に、夜間は最も低温）、最小周囲光の期間中は、ＬＥＤからの出力が最大化され、最大の周囲光、即ち照明器が一般に使用されない時（典型的には、日中は最も高温）である昼光では減少する。ＬＥＤ照明器の利益を最大化しかつこの利益を達成するため要求されるコストおよび複雑さを最小化するためには、ＬＥＤを主たる温度条件に対するその最大許容電流定格またはその非常に近くで動作させることが非常に重要である。
高い動作温度で動作される時に結果として生じるこれらＬＥＤの熱的な過大負荷を避ける従来の１つの方法は、最大の指定動作温度におけるＬＥＤに指定されるレベル以内の比較的低レベルで設定される不変電流、例えば８０℃において２５ｍＡで、ＬＥＤを動作させるように恒久的に軽減することであった。しかし、これは、更に大きな容量の回路が用いられた場合にＬＥＤを破損することなくＬＥＤを駆動することが比較的難しい（かつ出力が比較的多い）時、低温度における照明出力を著しく低減させた。
別の従来の方法は、周囲温度を測定し比較的高温度でＬＥＤを自動的に軽減する回路にサーミスタを用いたが、これは回路設計を複雑にし、更に重要なことは、回路のコストを実質的に増加させた。
本発明の回路は、最大許容ＬＥＤ出力が全ての動作温度で達成され、比較的複雑でない回路に比して典型的な夜間温度において略々７０％の照明出力の増加を達成することを保証する新規の安価な（従って、商業的に実施可能な）方法である。
ＬＥＤは、約０．３５アンペア以上多くのアンペアの典型的な白熱灯動作電流よりはるかに低い約３０−７０ｍＡの動作電流を有する。この比較的低い動作電流は、白熱灯用の電子制御回路に要求される金属酸化膜シリコン電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）よりはるかに安い、例えばＭＰＳＡ０６の如き安価なバイポーラ・トランジスタＱ１−Ｑ４をＬＥＤドライバ用に使用することを可能にする。低減する生産コストに加えて、本発明のバイポーラ・トランジスタは、周囲温度が上昇する時にＬＥＤを自動的に軽減する。
当業者が実感するように、マイクロプロセッサＵ１がＬＥＤ  Ｄ１−Ｄ５からの出力を管理し操作することができる。例えば、ポート０から任意の電圧を除去することにより、Ｑ１に対するベース電圧はゼロとなり、Ｄ１−Ｄ３からの発光がなく、Ｄ４−Ｄ５から発光された光のみが車両の内部を照明することになる。同様に、ポート１からの電圧に除去することができ、アンバー光のみが車両の内部を照明することになる。更に実際に重要なことは、Ｑ１およびＱ３に対するベース電流をそれぞれ変調することによって、ＬＥＤ  Ｄ１−Ｄ３またはＤ４−Ｄ５のいずれかの発光をマイクロプロセッサＵ１により変調できることである。更にまた、青−緑光（または、異なるＬＥＤが上記の条件等色の教示に従って選択されるならば、他の組合わせ）の量に対するＤ１−Ｄ３から生成されるアンバー光の「量」は、ポート０およびポート１からの電圧の変調を単に制御することによって変化させることができる。この比率の制御は、車両内部における特性、例えば色、大きさが、最大の読みやすさを維持するため照明器からの僅かに異なる「白い」色の発光を保証するゆえに、マップライトにおいて特に重要である。パルス幅変調を可能にすることにより、当該回路の設計は、変調データを不揮発性メモリＵ２（電気的に消去可能なプログラム可能読出し専用メモリー（ＥＥＰＲＯＭ））に記憶すること、およびミラー組立体が取付けられる自動車に応じて容易に変更することを可能にする。更に、時系列マルチプレックス化は、Ｄ１−Ｄ３およびＤ４−Ｄ５を１つずつ迅速にオン／オフすることを可能にし、その結果これらが実際に決して同時にならないようにする。このように生じる照明は、人間の視覚的応答の時定数が遅く人間の目が迅速に逐次励起される照明器における補色ＬＥＤにより投射される照明の迅速に変化する色を認識できないゆえに、依然として無彩色で有効である。当該ＬＥＤ照明器の場合は、ＬＥＤがブルーム時間の制限を蒙らないので、オン／オフ時間は非常に早くなりかつ順次化周波数は非常に高くなり得る。加法混色が生じ、従って、混色の２つの加法色成分からの照明の存在間の小さな時間的遅れであっても、車両の照明器からの光は白く見える。
色の操作に加えて、マイクロプロセッサＵ１は、熱的な軽減の目的のためＬＥＤ電流をパルス幅変調することができる。内部または外部の温度測定手段（ＴＨ１）を備えたマイクロプロセッサＵ１は、「ソフトウェア制御される温度補償のための設計電流」として表示された図２２のカーブ（２２０３）により示される各温度における製造者の指定した電流定格に非常に正確に追従するように、ＬＥＤ電流を変調することができる。マイクロプロセッサ制御の熱的軽減の場合は、電流制限手段は、ソフトウェア制御のための設計電流の最大値より大きいかあるいはこれに等しい電流を提供しなければならない。図２２の事例におけるアンバーＬＥＤ  Ｄ１−Ｄ３の場合は、電流制限手段は、少なくとも４８ｍＡを提供しなければならない。このことは、図２１におけるＲ１の値を１４オームに変更することを必要とする。摂氏７０°では、マイクロプロセッサＵ１が、索引テーブル、計算あるいは適正なデューティ・サイクルを決定する他の手段を用いて平均電流を安全レベルに減じるように、図２１におけるＤ１−Ｄ３に流れる電流のパルス幅変調を開始する。あるいはまた、図２１のＲ１は、製造者限度より小さい平均電流を維持するため、６８ｍＡの駆動電流になるように１０オームに設定し、デューティ・サイクルを７０％に設定することができる。明らかなように、ピーク駆動電流がＬＥＤ製造者のピーク電流定格を越えない限り、所望の平均電流を維持するため使用することができる無限数の電流およびデューティ・サイクルの組合わせがある。
本発明については、照明器を組み込んだ後方視ミラーに対して詳細に記述した。しかし、当業者は、本発明の照明器がドーム・ライト、化粧ミラー・ライト、ヘッドランプ、ならびにエンジンおよびトランク・コンパートメント・ライトの如き他の車両用途に用いられることが判るであろう。本発明による照明器を組み込むドーム・ライト組立体または化粧ミラー組立体は、ハウジングと、１つ以上のレンズと、本文の教示による電子制御装置とを備えることになる。ハウジング、レンズおよび電子制御装置に対する僅かな修正は、当業者には明瞭であろう。車両用の実施の形態に加えて、本発明は、高い効率、高い信頼性、長い寿命、低電圧のコンパクトかつ有効な白色光照明器を要求する非車両用の実施の形態におけると共に、本文の教示から逸脱することなく用いられる。このような用途は、一部を挙げれば、手に持つ懐中電灯、採鉱作業または登山用の頭部あるいはヘルメットに取付けるランプ、爆発が危険である揮発性環境用の作業照明、建物上部の如き領域の維持が困難な照明器、商業ビルにおける自動的に付勢される緊急時照明あるいはバックアップ照明、および顕微鏡のステージ照明器を含む。再び、ハウジング、レンズおよび電子制御装置に対する小さな修正は当業者には明らかであろうし、従って、これらの車両用および非車両用の照明器の用途は本発明の範囲内に該当することを理解すべきである。
本発明については、その望ましい実施の形態に従って本文に詳細に記述したが、本発明の新規な教示および利点から実質的に逸脱することなく、多くの修正および変更が当業者により可能である。従って、かかる全ての修正は、請求の範囲に規定される如き本発明の範囲内に含まれるべきものであり、従って、本文に示したた実施の形態を記載する詳細および手段によらず、請求の範囲によってのみ限定されるべきものである。請求の範囲では、装置および機能の記述が相等の構造を実施するものとして本文に記載された構造を包含することが意図される。このため、釘は木の部品を一緒に固定する円筒状面を用いるが、ねじは木の部品を固定する環境において螺旋状面を用い、釘とねじは相等構造であるとする点において、釘とねじは構造的な相等物ではない。
【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４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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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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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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