(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用のリヤコンビネーションランプ（１０）であって、
長手方向軸を有するハウジング（２１）と、
該ハウジング（２１）に対して長手方向に隣り合い且つ全体にハウジング（２１）の長手方向軸と平行な、全体に平坦な棚部（３１、１３１）にして、ハウジング（２１）と熱的に接触する伝熱層（４３、１４３）からなる複数の層を含む棚部（３１、１３１）と、  伝熱層（４３、１４３）と全体に平行な印刷回路基板（４１）と、
印刷回路基板（４１）上に配置された複数の発光ダイオード（４４、１４４）にして、印刷回路基板（４１）によって電動され得、伝熱層（４３、１４３）または印刷回路基板（４１）によって消散される熱を発生し得、印刷回路基板（４１）から離れる方向に拡散する光を発生し得る発光ダイオード（４４、１４４）と、
焦点を有する凹型リフレクター（１３）にして、ハウジング（２１）、棚部（３１、１３１）、発光ダイオード（４４、１４４）を受けるための孔を頂部に有する凹型リフレクターと、
を含み、
前記発光ダイオードの発光ダイオードチップと凹型リフレクター（１３または４５Ａ、４５Ｂ）との間に光学要素を含まず、
伝熱層（４３、１４３）と印刷回路基板（４１）とが同じ矩形のフットプリントを有し、
前記複数の層が、伝熱層（４３、１４３）と印刷回路基板（４１）との間に配置した熱パッド（４２）にして、伝熱層（４３、１４３）と印刷回路基板（４１）とを確実に熱的に接触させる熱パッドを更に含み、
ハウジング（２１）、棚部（３１、１３１）、発光ダイオード（４４、１４４）が凹型リフレクター（１３）の孔に完全に挿通されると、発光ダイオード（４４、１４４）は凹型リフレクター（１３）の焦点位置に位置付けられ、複数の発光ダイオード（４４、１４４）から放出される光（１２）が印刷回路基板（４１）から離れる方向に拡散し、
凹型リフレクター（１３）で反射されてこの凹型リフレクターから離れるコリメートビーム（１４）を形成し、次いで、ハウジング（２１）の長手方向軸とほぼ平行方向においてランプ（１０）を出るようにしたリヤコンビネーションランプ。
【請求項２】
印刷回路基板（４１）から離れる方向に拡散する光が、印刷回路基板（４１）の平面と直交する方向に拡散する請求項１のリヤコンビネーションランプ。
【請求項３】
印刷回路基板（４１）から離れる方向に拡散する光が、印刷回路基板（４１）の平面と平行な方向に拡散する請求項１のリヤコンビネーションランプ。
【請求項４】
凹型リフレクター（１３）が放物面の一部である請求項１のリヤコンビネーションランプ。
【請求項５】
コリメートビーム（１４）を移行させるための、リヤコンビネーションランプ（１０）の出口面に設けた透明カバー（１５）を更に含む請求項１のリヤコンビネーションランプ。
【請求項６】
自動車用のリヤコンビネーションランプ（１０）であって、
複数の発光ダイオード（４４、１４４）からの拡散光（１２）を受け、受けた拡散光をビーム放出方向においてコリメートビーム（１４）として反射する凹型リフレクター（１３）と、
発光ダイオード（４４、１４４）を機械的に支持し且つ電動させ、発光ダイオード（４４、１４４）からの熱を除去するための、その全体が平坦な棚部（３１、１３１）にして、印刷回路基板（４１）、印刷回路基板（４１）と平行で且つ隣り合って配置された伝熱層（４３、１４３）、からなる棚部と、
棚部（３１、１３１）を機械的に支持するためのハウジング（２１）にして、伝熱層（４３、１４３）と熱的に接触するハウジングと、
を含み、
前記発光ダイオードの発光ダイオードチップと凹型リフレクター（１３または４５Ａ、４５Ｂ）との間に光学要素を含まず、
伝熱層（４３、１４３）と印刷回路基板（４１）とが同じ矩形のフットプリントを有し、
棚部（３１、１３１）が、印刷回路基板（４１）と伝熱層（４３、１４３）との間に配置した熱パッド（４２）にして、印刷回路基板（４１）と伝熱層（４３、１４３）とを確実に熱的に接触させるための熱パッドを更に含み、
棚部（３１、１３１）が、交換自在のモジュールとして凹型リフレクター（１３）内の孔を通してビーム放出方向において挿通自在であり、
凹型リフレクター（１３）内の孔を通して完全に挿通されると、複数の発光ダイオード（４４、１４４）が凹型リフレクター（１３）の焦点位置に位置付けられ、
棚部（３１、１３１）が凹型リフレクター（１３）内の孔に完全に挿通されるとハウジング（２１）が凹型リフレクター（１３）の外側に残される自動車用のリヤコンビネーションランプ。
【請求項７】
凹型リフレクター（１３）が、複数の発光ダイオード（４４、１４４）からの拡散光を直接受ける請求項６の自動車用のリヤコンビネーションランプ。
【請求項８】
伝熱層（４３、１４３）がハウジング（２１）と一体製造される請求項６の自動車用のリヤコンビネーションランプ。
【請求項９】
伝熱層（４３、１４３）がハウジング（２１）に取り付けられる請求項６の自動車用のリヤコンビネーションランプ。
【請求項１０】
凹型リフレクター（１３）が、放物面の一部を構成する請求項６の自動車用のリヤコンビネーションランプ。
【請求項１１】
凹型リフレクター（１３）が、コリメートビーム（１４）を角偏倚させるための複数の小面（１９）を含み、
全ての小面（１９）による角偏倚が集積されることで、ビームの出口方向に関する２次元での所定の角配分が形成される請求項６の自動車用のリヤコンビネーションランプ。
【請求項１２】
印刷回路基板（４１）上に配置した電気的コネクター（４６）を更に含み、
電気的コネクター（４６）が、ハウジング（２１）の孔を通るビーム出口方向とは全体に逆平行に伸延する複数のピンを含む請求項６の自動車用のリヤコンビネーションランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件出願は２００８年５月２８日付で提出された、“Ｓｉｄｅ  ｅｎｔｒｙ  ＬＥＤ  ｌｉｇｈｔ  ｍｏｄｕｌｅ  ｆｏｒ  ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  ｒｅａｒ  ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ  ｌａｍｐ”と題する、ここに引用することによってその全てを本明細書に含むものとする米国仮特許出願第６１／０５６，７３８号に対する、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１９（ｅ）に基づく優先権を主張するものであり、パリ条約の優先権はここに明確に確保される。
本発明は、自動車の照明システム用のリヤコンビネーションランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、色々の機能を持つ電気照明（ライティング）が長年使用されており、そうした照明には、少し例を挙げると、前方照明（ヘッドランプ、補助ランプ）、被視認照明（前方の駐車灯、後方の尾灯）、信号照明（方向指示灯、ハザードランプ、ブレーキランプ、バックランプ）、室内照明（天井灯、計器灯）、がある。大抵または全ての自動車用照明では歴史的に白熱灯が使用されてきており、多様な寸法形状、ワット数、ソケット形式のものを入手可能である。
【０００３】
近年になり、自動車の照明用途の幾つかにおいて発光ダイオード（ＬＥＤ）が使われ始めた。ＬＥＤは白熱灯よりも低電力、長寿命、低発熱性なので自動車用として非常に適したものである。
ＬＥＤが光源として導入されて間もない頃は自動車メーカーは慎重な対応を取り、上述した全ての恩恵に対してはＬＥＤの採用を熱望しつつも、ソケットの付いた伝統的スタイルの光学的構成を伴う電球／ランプの、これまで蓄積してきた経験や知識を完全に棄て去ることには躊躇していた。その結果、近年では、旧来の白熱灯タイプの電球やフィクスチャの持つメカニカルな雰囲気を持ってはいるが、実際はＬＥＤを光源として使用する照明用サブシステムが幾つかある。
図１には代表的な自動車１が示され、前方ウィンカー２、ヘッドランプ３、フォグランプ４、サイドマーカー６、センターハイマウントストップランプ７、ナンバープレートランプ８、所謂“リヤコンビネーションランプ”９（ＲＣＬ）を含んでいる。これらの内のあるものまたは全ては、ヘッドランプクリーニングシステム５のようなアクセサリーを含み得るが、この点に関しては本明細書ではリヤコンビネーションランプ９について主に説明する。
【０００４】
各リヤコンビネーションランプ９は、テールランプ（マーカーランプとしてもよく知られる）、ストップランプ（ブレーキランプとしてもよく知られる）、ウィンカー、バックランプ、を含み、夫々のランプが、光源、反射及び又は合焦及び又はコリメート、即ち光軸合わせ及び又は拡散のための各光学的構成、機械的ハウジング、電気回路その他を有している。この点に関し、リヤコンビネーションランプ９のランプの内の１つまたは全てに対して、ある特定のランプの１つの様相または特徴が使用され得、随意的には、１つ以上の光源用の制御回路、または１つ以上の光源を保持する機械的ハウジングその他、のような１つ以上の機能が、各ランプ間で共有され得る。例えば、テールランプやストップランプの各機能を組み合わせて二重フィラメント構成の単一ランプ（電球）とした場合でも、各ランプのサブシステムは代表的には各自用の独立したランプを持っている。
ＬＥＤが自動車の外装照明システムに使い始められて以来、最近ではフィクスチャ内にＬＥＤをぴったりと一体化させる傾向が出てきている。例えばセンターハイマウントストップランプ７またはＣＨＳＭＬは、ＬＥＤモジュールをこの実施例に適合させ易いことから現在では大抵この方式で構成される。ＬＥＤは長寿命なので、この方式は所要時間の観点からは好ましいものと言えるだろう。
【０００５】
換言すると、ハウジング、リフレクター、レンズカバー、及びそれらの間にある光学的要素を含むランプフィクスチャの形態を、ＬＥＤの周囲で最適化させるように設計するにはおそらく長い期間を要する。電気的接続部、ヒートシンク、コリメート、及び又は反射及び又は拡散用の各光学的構成は、本来従来の白熱球またはランプ用に設計したものをＬＥＤ光源用に変更するのではなくむしろ、おそらくは最初からＬＥＤに合わせて設計されているのである。
しかしながら、白熱灯用に開発し、長年使用してきた既存のリフレクターや電球ジオメトリーを含む馴れ親しんだ技術は、期間が短くて済むという意味では自動車メーカーの多くにとって好ましいものである。その結果、ＬＥＤを光源として使用しながら、光学的構成には従来型のランプ用のソケット開口や伝統的スタイルを用いたリヤコンビネーションランプシステムを開発したランプ製造業者もある。自動車メーカーにとってそうしたランプシステムは、その機械的様相が白熱灯を使用する旧来の確立されたシステムのそれと同じであることによる所要期間の短かさが魅力である。そうしたランプシステムの一例には、マサチューセッツ州ＤａｎｖｅｒｓのＯｓｒａｍ  Ｓｙｌｖａｎｉａ社より市販入手可能なＪＯＵＬＥ製品がある。
【０００６】
ＬＥＤ光源を使用するが旧来の白熱灯システムの機械的雰囲気を持つこうしたランプシステムにはこれまでに様々なデザインのものがあったが、何れも、組み立てにくいまたは損失が生じるせいで光学的効率が低い、と言ったような幾つかの欠点がある。
２００６年１月３１日付で発行された米国特許第６，９９１，３５５号にはそうした既知の設計例の１つが開示される。この設計では印刷回路基板２０の１面に色々のＬＥＤ２２を取付け、他面にはヒートシンク２５を取り付けている。ＬＥＤ２２、印刷回路基板２０、ヒートシンク２５はその全てが、凹形のリフレクター５０の外側の、リフレクターのベース部（頂部）に隣り合う位置に位置付けられる。各ＬＥＤ２２からの光線は、リフレクター５０の頂部位置の孔を通してＬＥＤ２２から伸延する光ガイド３０を介して、リフレクター５０の内側に配向される。各光ガイド３０の、リフレクター５０の焦点位置には出口面を位置付け、かくして、ＬＥＤ２２からの放射光は光ガイド３０に入り、リフレクター５０の焦点位置で光ガイド３０を出、リフレクター５０で反射され、平行なコリメートビームとしてランプから照射される。湾曲した光ガイド３０ａを使用して、光ガイドの出口面を適宜に配向させ、光ガイドを出る光線を好適な方向に進ませ、好適な位置でリフレクター５０に当たらせるように設計する場合もある。別の設計例では、光ガイド３０を直線状とし、その中間に、光ガイドを出る光線をリフレクター５０上に適宜に配向する中間リフレクター２６を使用する。
【０００７】
前記米国特許第６，９９１，３５５号の場合、光ガイド３０が損失源となり得る。代表的な光ガイドはプラスチックまたはガラス製の筒状ロッドでその大半が構成され、全ての表面は円滑化され、または成型部品として可能な限りにおいて円滑化される。光ガイドを研磨する追加工程が含まれ得るが、そうした工程は光ガイドの、従ってランプユニット全体にとって所望されざるコスト増をもたらし得る。
光ガイドの長手方向の各表面は入口面及び出口面となっているが何れも損失をもたらし得る。例えば、各表面をコーティングしないと、ロッド部分と空気との間の屈折率の差から、各表面について約４％の反射損失が生じる。この長手方向の各表面に無反射コーティングを被着させればそうした反射損失を低減させ得るが、これも光ガイド、従ってランプユニット全体に所望されざるコスト増をもたらす。更には、長手方向の各表面位置での散乱損失も増大させ得る。散乱損失は長手方向の各表面を比較的円滑化することによって低減させ得るが、散乱損失を無くすのは実際上困難である。
光ガイドの横方向面は、光ガイドの内側に沿って伝播する光が全反射して外側面から離れるよう、代表的には未コーティングのままとされる。横方向面に沿った表面粗さ、汚染、その他の欠陥部によって散乱損失が生じ得る。長手方向の各表面での散乱損失と同様、横方向面における散乱損失を排除するも困難である。
従って、ＬＥＤを光源として用い、ランプの後方から挿通され、光学的損失や光ガイドに伴うコスト増を排除するリヤコンビネーションランプが提供されれば有益である。
本発明は自動車のランプシステムを指向するものであることから、先ず幾つかの用語について説明する。
【０００８】
自動車のコーナー位置のライティングシステムを構成する各部品は“ライトセット”として知られている。建物の場合にこの“ライトセット”に相当するものはフィクスチャである。ライトセットは代表的には、プラスチック製の構造部またはハウジング、１つ以上のリフレクター、ある場合ではレンズ光学系、通常は自動車の外観スタイルにフィットされ、黄色や赤の色分け部分をしばしば有するレンズカバー、を含み、ハウジングには、通常は後方にあってランプ付きソケット（米国では一般には“電球”と称する）を受けるソケット開口、通気手段、ある場合における前方照明、調節手段、が含まれる。
一般に、ＬＥＤベースのライティングモジュールには４つの主要要素、即ち、（１）実際のＬＥＤチップまたはダイ、（２）ＬＥＤチップから発生する熱を消散させるヒートシンクまたは熱管理構造、（３）ＬＥＤチップ駆動用回路、（４）ＬＥＤチップから照射される光を受け、受けた光を視認者に配向する光学系、がある。これら４つの要素は各特定モジュール用に始めからデザインし直す必要はなく、むしろ、既知の１つ以上の要素を特定のライティングモジュールで使用できる。以下に、ここで説明するＬＥＤベースのライティングモジュールと共に使用できるそうした既知の要素の幾つかを説明する。
【０００９】
ここに参照することによりその全てが本明細書に含まれるものとする“Ｄｒｉｖｅｒ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｆｏｒ  ＬＥＤ  ｖｅｈｉｃｌｅ  ｌａｍｐ”と題する米国特許７，０４２，１６５号には、ＬＥＤベースのライティングモジュール用の既知のドライブ回路が開示される。この米国特許では、発光ダイオード（ＬＥＤ）配列体用の自動車ランプ第１ドライブ回路と、直列の一連の４つのＬＥＤからなる第１ＬＥＤ列及び第２ＬＥＤ列とが開示され、第１ＬＥＤドライブ回路が第１ＬＥＤ列をドライブし、第２ＬＥＤドライブ回路が第２ＬＥＤ列をドライブする。ストップランプ動作モードでは第１及び第２の各ＬＥＤ列への電流が、各ＬＥＤ列と直列のＬＥＤドライバによって制御される。テールランプ動作モードでは電流は直列に接続したダイオード及び抵抗器を介して一方のＬＥＤ列にだけ送られる。入力電圧が低下すると各ＬＥＤ列のＬＥＤの１つを短絡させるスイッチング回路がＬＥＤ列を操作する。自動車ランプ第２ドライブ回路は、制御スイッチと直列された第１及び第２の各ＬＥＤ列を含み、各ＬＥＤ列における電流合計量を制御してスイッチングノイズを減らすよう、電流変動率を一定に維持するフィードバック回路を有している。この米国特許に開示されるドライブ回路は、ここで説明するライティングモジュール用のＬＥＤチップを駆動するために直接使用され、または容易に改変され得るものである。
【００１０】
ここに参照することによりその全てが本明細書に含まれるものとする“ＬＥＤ  ｂｕｌｂ”と題する米国特許第７，１１０，６５６号には、ＬＥＤベースのライティングモジュール用の、相補構造のソケット及び電気的コネクターの機械的構造が開示される。この米国特許では、ＬＥＤ光源はベース部を有するハウジングを有し、このベースからは、長手方向軸線の周囲に列を成す状態で中空コアが突出される。ベース部の、中空コアの一方の端部位置には印刷回路基板が位置決めされ、この印刷回路基板にはその中心の周囲に複数のＬＥＤが作動上固定される。この発明の好ましい実施例では、中空コアは管状であり、印刷回路基板は円形である。好ましい実施例における光ガイドは図２及び図４ａに示すようなコップ状の胴部を有し、胴部は所定厚さ“Ｔ”の壁を有する。光ガイドは中空コア内に位置決めされ、複数のＬＥＤと作動上関連する第１端部と、中空コアを越えて突出する第２端部とを有する。所定厚さ“Ｔ”は、少なくとも、この実施例で使用するＬＥＤの放射領域を包囲するに充分な厚さである。この米国特許で開示される相補形状のソケット及び電気的コネクターの機械的構造は、ここで説明する光モジュール用に直接使用されまたは容易に改変され得る。
【００１１】
ここに参照することによりその全てが本明細書に含まれるものとする“Ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ  ｂｕｌｂ  ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ  ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｔｅｎｓｉｏｎ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ”と題する米国特許第７，０７５，２２４号には、ＬＥＤベースのライティングモジュール用の、相補形状のソケット及び電気的コネクターの別の機械的構造が開示される。この米国特許では、ＬＥＤ光源（１０）は、中空コア（１６）が突出するベース部（１４）を有するハウジング（１２）を含み、中空コア（１６）が実質的に切頭円錐形状を有している。中空コア（１６）内の中心位置には中実の銅で形成した中央熱導体（１７）が位置付けられる。この中央熱導体（１７）の一端には第１印刷回路基板（１８）が連結され、反対側の第２端には第２印刷回路基板（２０）が連結される。第２印刷回路基板（２０）は、作動上この第２印刷回路基板に固定した少なくとも１つのＬＥＤ（２４）を有する。複数の導電体（２６）が、第２印刷回路基板（２０）上に形成した電気トレースと接触する近位端（２８）と、第１印刷回路基板（１８）の電気トレースと接触する遠位端（３０）とを有する。各導電体（２６）はその内部に形成した張力緩和装置（２７）を有し、この張力緩和装置が組み立て時に軸方向に圧縮される。第２印刷回路基板（２０）にキャップ（３２）が嵌合され、ベース部にはヒートシンク（３４）が取り付けられ且つ第１印刷回路基板と接触される。先の米国特許第７，１１０，６５６号の場合のように、この米国特許第７，０７５，２２４号に開示される相補形状のソケット及び電気的コネクターの機械的構造は、ここで開示するライティングモジュール用に直接使用され得または容易に改変され得る。
【００１２】
ここに参照することによりその全てが本明細書に含まれるものとする、“Ｒｅｐｌａｃｅａｂｌｅ  ＬＥＤ  ｂｕｌｂ  ｗｉｔｈ  ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅａｂｌｅ  ｌｅｎｓ  ｏｐｔｉｃ”と題する米国特許第６，６３７，９２１号には、ＬＥＤから回路基板と直交方向に放射される光を受け、受けた光を全て回路基板と略平行な数多くの方向に反射する反射光学系が開示される。この米国特許に開示される光学系は、その先端をＬＥＤチップに向けた逆切頭円錐形状を有し得る。切頭円錐形状は連続的なものであり得、または切頭円錐形状に近似させた個別の小面を有し得る。反射光学系は単独のＬＥＤチップと共に使用され得、または、切頭円錐の先端の周囲に配置した多数のＬＥＤチップと共に使用され得る。この米国特許に開示される反射光学系はＬＥＤベースのライティングモジュールと共に使用され得、また、ＬＥＤチップと、ＬＥＤの光を視認者に配向するリフレクターとの間の光路内に配置され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国仮特許出願第６１／０５６，７３８号明細書
【特許文献２】米国特許第６，９９１，３５５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，６３７，９２１号明細書
【特許文献４】米国特許第３，７００，８８３号明細書
【特許文献５】米国特許第４，７０４，６６１号明細書
【特許文献６】米国特許第５，４０６，４６４号明細書
【特許文献７】米国特許第７，０４２，１６５号明細書
【特許文献８】米国特許第７，１１０，６５６号明細書
【特許文献９】米国特許第７，０７５，２２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の問題を解決する自動車のリヤコンビネーションランプ用の後部取付け型発光ダイオードモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、自動車用のリヤコンビネーションランプ（１０）であって、
長手方向軸を有するハウジング（２１）と、
該ハウジング（２１）に対して長手方向に隣り合い且つ全体にハウジング（２１）の長手方向軸と平行な、全体に平坦な棚部（３１、１３１）にして、ハウジング（２１）と熱的に接触する伝熱層（４３、１４３）からなる複数の層を含む棚部（３１、１３１）と、
伝熱層（４３、１４３）と全体に平行な印刷回路基板（４１）と、
印刷回路基板（４１）上に配置された複数の発光ダイオード（４４、１４４）にして、印刷回路基板（４１）によって電動され得、伝熱層（４３、１４３）または印刷回路基板（４１）によって消散される熱を発生し得、印刷回路基板（４１）から離れる方向に拡散する光を発生し得る発光ダイオード（４４、１４４）と、
焦点を有する凹型リフレクター（１３）にして、ハウジング（２１）、棚部（３１、１３１）、発光ダイオード（４４、１４４）を受けるための孔を頂部に有する凹型リフレクターと、
を含むリヤコンビネーションランプが提供される。
ハウジング（２１）、棚部（３１、１３１）、発光ダイオード（４４、１４４）が凹型リフレクター（１３）の孔に完全に挿通されると、発光ダイオード（４４、１４４）は凹型リフレクター（１３）のの焦点位置に位置付けられ、複数の発光ダイオード（４４、１４４）から放出される光（１２）が印刷回路基板（４１）から離れる方向に拡散し、凹型リフレクター（１３）で反射されてこの凹型リフレクターから離れるコリメートビーム（１４）を形成し、次いで、ハウジング（２１）の長手方向軸とほぼ平行方向においてランプ（１０）を出る。
【００１６】
他の実施例によれば、自動車用のリヤコンビネーションランプ（１０）であって、
複数の発光ダイオード（４４、１４４）からの拡散光（１２）を受け、受けた拡散光をビーム放出方向においてコリメートビーム（１４）として反射する凹型リフレクター（１３）と、
発光ダイオード（４４、１４４）を機械的に支持し且つ電動させ、発光ダイオード（４４、１４４）からの熱を除去するための、その大部分が平坦である構造部（３１、１３１）にして、印刷回路基板（４１）、印刷回路基板（４１）と平行で且つ隣り合って配置された伝熱層（４３、１４３）、からなる構造部と、
構造部（３１、１３１）を機械的に支持するためのハウジング（２１）にして、伝熱層（４３、１４３）と熱的に接触するハウジングと、
を含むリヤコンビネーションランプが提供される。
前記大部分が平坦である構造部（３１、１３１）が、交換自在のモジュールとして凹型リフレクター（１３）内の孔を通してビーム放出方向において挿通自在であり、凹型リフレクター（１３）内の孔を通して完全に挿通されると、複数の発光ダイオード（４４、１４４）が凹型リフレクター（１３）の焦点位置に位置付けられ、また、前記大部分が平坦である構造部（３１、１３１）が凹型リフレクター（１３）内の孔に完全に挿通されるとハウジング（２１）の大部分が凹型リフレクター（１３）の外側に残される。
【発明の効果】
【００１７】
従来の問題を解決する自動車のリヤコンビネーションランプ用の後部取付け型発光ダイオードモジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、自動車の外装ライティング例の略示図である。
【図２】図２は、単一のＬＥＤ及び非小面付きリフレクターを有するリヤコンビネーションランプ内の光路の略断面図である。
【図３】図３は、多数のＬＥＤ及び非小面付きリフレクターを有するリヤコンビネーションランプ内の光路の略断面図である。
【図４】図４は、単一のＬＥＤ及び小面付きリフレクターを有するリヤコンビネーションランプ内の光路の略断面図である。
【図５】図５は、リヤコンビネーションランプの機械的配置例の組み立て状態での略斜視図である。
【図６】図６は、図５のリヤコンビネーションランプの略分解斜視図である。
【図７】図７は、リヤコンビネーションランプ用のＬＥＤモジュールの機械的配置例の組み立て状態での略斜視図である。
【図８】図８は、図７のＬＥＤモジュールの略分解斜視図である。
【図９】図９は、リヤコンビネーションランプ用のＬＥＤモジュールの機械的配置例の組み立て状態での略斜視図である。
【図１０】図１０は、リヤコンビネーションランプ用のＬＥＤモジュールの機械的配置例の組み立て状態での略斜視図である。
【図１１】図１１は、リヤコンビネーションランプ用のＬＥＤモジュールの機械的配置例の組み立て状態での略斜視図である。
【図１２】図１２は、図１０のリヤコンビネーションランプ用のＬＥＤモジュールの機械的配置例の略分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ここに開示するＬＥＤモジュールは自動車の外装ライティングで使用可能なものであり、従来の白熱球で使用している様式と同じ様式で、後方からライトセットのソケットに組み込み且つ交換自在のものである。ＬＥＤモジュールは、交換自在のモジュールが必要とされない場合においても、リフレクターハウジング内に組み込み且つシールされ得る。ＬＥＤモジュールは、ＬＥＤチップからの光を受け、受けた光を視認者に向けて反射させるリフレクターに光を配分するのに適した光要素を含み得る。以下にこの構成について詳しく説明する。
【００２０】
ＬＥＤを光源とする既知の代表的なリヤコンビネーションランプにおいて、光をデバイスから確実に正しい方向で放出させるための色々な方法がある。例えば、ＪＯＵＬＥの商標名で市販入手できる第１世代ＪＯＵＬＥシステムではＬＥＤを特定の角度で取り付ける。この第１世代のシステムは組み立てプロセスが大変複雑で、しかもＬＥＤと制御回路基板とを連結するのが難しい。第２世代ＪＯＵＬＥシステムではそうしたＬＥＤの取付けスキームに代わる光ガイドが使用され、小型のリフレクターが、ＬＥＤの放射ポイントをリヤコンビネーションランプのリフレクターの焦点上に表像させる。光ガイドは、円滑な側面を有する、代表的にはガラスまたはプラスチック製の透明チューブであり、前記各側面が光ガイドに沿って伝播するビームをこれらの側面位置で且つ側面から離れる方向に確実に全反射させる。光ガイドは、第１世代ＪＯＵＬＥシステムより改善されているとは言え、依然、システム上の余剰コンポーネントであって、システムコストを増大させ、損失を来たし、光の何分の一かを光ガイドの入口及び出口の各インターフェース位置で失わせるので、光パイプや関連する光学構造部によって生じる損失分を補うべくＬＥＤを追加する必要がある。側面発光型ＬＥＤを使用するシステムも試されたが、やはり組み立てが困難であったり光学的効率が低いものであった。
【００２１】
一般に、これまでの全てのリヤコンビネーションランプには、組み立てが難しい、光学的効率が低い、または最新のリヤコンビネーションランプハウジングとの相性が悪いといった欠点がある。
本発明はそうした欠点を解消し、以下のような利益の１つ以上を提供し得るものである。
先ず、ＬＥＤモジュールは完全に一体化され、かくしてコンポーネント数が少なくしかもモジュールの組み立てが容易である。更には、ＬＥＤとエレクトロニクスとが同じ回路基盤上にあるので相互連結部分を追加する必要がない。
第２に、ＬＥＤモジュールは上位互換性を有し、最新のリヤコンビネーションランプハウジングのそれに合う、または容易に適合させ得る光学的及び機械的特性を持っている。この場合、ソケットはヒートシンクとして使用される。ヒートシンクを追加する必要がある時は、印刷回路基板の背後に熱用ピンまたは熱用フィンを追加する。
第３には、ＬＥＤモジュールの損失が少ないのでＬＥＤモジュールがより明るくなり及び又はＬＥＤモジュールの動作上必要な電力量が減少する。光パイプまたは追加の光学的構造は無用である。
【００２２】
以下に、本発明を要約し、次いでリヤコンビネーションランプにおける光路、リヤコンビネーションランプの機械的様相を詳しく説明する。
リヤコンビネーションランプ用の後方装着型のＬＥＤモジュールが開示される。１枚の印刷回路基板上に１つ以上のＬＥＤが実装される。印刷回路基板は各ＬＥＤを小面付きの放物面型リフレクターの焦点位置に機械的に保持する。ＬＥＤから放射される光はリフレクターによってコリメートされ、反射されたコリメート光はリヤコンビネーションランプ内を全体に長手方向に配向されて視認者に向かう。
ＬＥＤモジュールそれ自体は全体に長手方向に配向され、リフレクターの頂部位置の穴を通して長手方向からリフレクター内に挿通自在である。印刷回路基板、印刷回路基板に隣り合う随意的な熱パッド、随意的な熱パッドに隣り合う伝熱層、は全て相互に全体的に平行であり且つ随意的には全てが同じフットプリントを有し得る。印刷回路基板、印刷回路基板に隣り合う随意的な熱パッド、随意的な熱パッドに隣り合う伝熱層、は、その全体が、平坦な棚部を形成し得る。
【００２３】
ある実施例において、平坦な棚部は全体に垂直方向及び長手方向に配向され得る。印刷回路基板上に実装したＬＥＤは、棚部と全体に直交する方向に光を放射し得る。ＬＥＤからの拡散光は、ランプの左最縁部及び又は右最縁部に向けて横方向に拡散され得る。リフレクターは、反射光がランプの前方縁部に向けて長手方向に拡散するよう、軸外動作により光軸を約９０°折曲させる。
他の実施例において、平坦な棚部は全体に水平方向に且つ長手方向に配向され得る。印刷回路基板上に実装したＬＥＤは棚部と全体に直交する方向に光を放射し得る。ＬＥＤからの拡散光はランプの上部及び又は底部の各縁部に向けて垂直方向に拡散され得る。こうした実施例において、ランプはＬＥＤからの垂直方向に拡散する光を偏向させる１つ以上の中間リフレクターを含み得る。１つ以上の中間リフレクターによって反射された光はコリメート用のリフレクターに向けて全体に水平方向に拡散する。コリメート用のリフレクターは、反射光がランプの前方縁部に向けて長手方向に拡散するように軸外動作して光軸を約９０°折曲させる。
印刷回路基板は１本以上のコネクタピンを含む。これらのピンは、印刷回路基板の端部から全体に離れるように印刷回路基板と平行に伸延し、印刷回路基板への電力及び又は印刷回路基板に対する及び又は印刷回路基板からの監視を提供する。コネクタピンはピンに取り付けたプラスチック製のコネクタを含み得る。
【００２４】
ＬＥＤを出る光は、ＬＥＤ自身によって特徴付けられる特定の角度パターンで拡散する。各ＬＥＤは地面と全体に平行方向で自動車の中心から離れて移動するビームを放出する。フィクスチャは、ＬＥＤからの光をコリメートし、自動車後方からのコリメート光を地面と略平行方向に反射させる湾曲したリフレクターを含む。
リフレクターは、ＬＥＤを放物面の焦点位置またはその近辺に位置付けた半放物面型のものであり得る。ＬＥＤ数が２つ以上の場合は、各ＬＥＤからの光はフィクスチャ内のリフレクターによってコリメートされ得るが、２つのＬＥＤからの光は、ＬＥＤの横方向間隔を放物面型リフレクターの焦点長で除算して得られる若干異なる角度で放射され得る。一般に、フィクスチャからの放出パターンは放出光の２次元角分布を決定し得る特定の法律要件に合致されるべきである。
フィクスチャ内のリフレクターは、フィクスチャを出る光が所定の特定角度条件を満たすように小面付きのものとし得る。リフレクターのそうした小面は既知のものであり、以下に詳しく説明する。
シミュレーションを行ない、試作品を製造し、出力（またはルーメンでの光束）測定を実施した結果はシミュレーションに一致するものであった。
ある実施例では、モジュール及び又はソケットの各パーツはヒートシンクとして作用し得る。モジュール及びソケットは、何れかまたは両方を共にアルミニュームまたはその他の、フィクスチャの放熱上好適な伝熱材から製造し得る。
以上で発明の要約を終え、次にリヤコンビネーションランプの光路と、光学的コンポーネントの機械的構成を詳しく説明する。
【００２５】
図２にはリヤコンビネーションランプ１０の光路の断面が略示される。ＬＥＤモジュール１１Ａはリヤコンビネーションランプ１０の側方に向けて拡散ビーム１２を横方向に放出する。拡散ビーム１２はここでは入射光軸１７と称する特定方向に沿って明るさのピークを持ち、角度の関数としてのビームの明るさの減衰速度を表わすところの、特定の角配分または角方向幅によって特徴付けられる。例えば、拡散ビームはその強度または明るさに対する特有の半値幅（ＦＷＨＭ）、または1/e＾2強度幅半値、または任意のその他の好適な角方向幅を有し得る。拡散ビームの特有の角方向幅はｘ及びｙの各軸方向に沿って同じまたは異なり得、光軸はｚ軸方向であると考えられる。拡散ビームは入射光軸１７に沿って伝播するに従い、おおよそＬＥＤモジュール１１Ａからの距離に比例して大きくなる。
図２に略示する光路の場合、ＬＥＤモジュール１１Ａ内のＬＥＤは、図２に略示するシステムに関してその１つのみが示されるが、実際はそれ以上のＬＥＤを設け得る。この構成は、図２に略示するシステムの説明後に説明される。
拡散ビーム１２は凹型リフレクター１３Ａに当たり、この凹型リフレクターが拡散ビームの光軸を揃えてコリメートビーム１４とした上で、このコリメートビームをリヤコンビネーションランプ１０の前方に向けて長手方向に反射させる。
【００２６】
凹型リフレクター１３Ａは頂部を含む放物状断面を持つ放物面型状を有し得る。放物面型のリフレクターが、放物面の焦点位置に配置した光源からの、事実上収差のないコリメートビームを形成することが知られている。光源が焦点位置から長手方向に位置ずれを生じると焦点が外れ、または平行光軸からのブレ、または同等には、平行から離れる方向での光束のブレが生じ得、光源が焦点位置から横方向に位置ずれを生じると、反射されるコリメートビームの照準エラーが生じ得る。換言すると、光源が横方向に位置ずれした場合は反射ビームは尚、コリメートビームではあるが、そうした位置ずれを生じない場合に対する角変化を生じ得る。一般に、ラジアンでのそうした角変化量は、光源の横方向の移動量を放物面型リフレクターの焦点距離で除算した値に等しい。焦点位置からの横方向の位置ずれ量が十分大きい場合は、反射ビームには、コマ（彗星型収差）のような単色波面収差も生じ得る。
【００２７】
白熱球を使用する旧型のリフレクターでは、電球を代表的には放物面型リフレクターの焦点位置に、リフレクターの後方から対称配置させる。リフレクターは代表的にはフィクスチャの前方に開口を向けた状態で電球を包囲する。白熱球からの光は全方向（ソケット方向を除き）に放射されるので、できるだけ沢山の放出光を放物面型リフレクターからコリメートビームとして配向させるには電球の方位を取り囲むのが有益であった。
対照的に、ＬＥＤを光源として使用する放物面型リフレクターでは、全３６０°方位の完全放物面を使わなくても光源からの全放射光を捕獲できる。ＬＥＤの放射光の入る切頭円錐の立体角は白熱球のそれと比較して小さいので、放物面の一部を使用するだけでリフレクター位置で全空間範囲のビームを充分に捕獲できる。その結果、リフレクター１３Ａは半放物面のような放物面部分またはその他の好適な放物面部分とすることができる。半放物面は完全な放物面をその頂部と焦点を貫いて伸延する平面で二分することで可視化され得る。随意的には、そうした放物面部分は光源からの拡散光を捕獲するに十分作用し、完全な放物線におけるよりも容積や材料が少なくて済む。
【００２８】
図２に示すように、光軸はリフレクター位置で曲がるので、コリメートビームの反射光軸１８も、リヤコンビネーションランプ１０の前方に向けて主に長手方向に配向され得る。ある実施例では入射及び反射の各光軸１７、１８はリフレクター位置で９０°折曲され得、他の実施例では９０°よりも多少多めにまたは多少少なめに折曲され得るが、それら全ての場合について、ここでは拡散ビーム１２が“主に”横方向に配向され、コリメートビーム１４が“主に”長手方向に配向されると称され得る。
コリメートビーム１４は文献上では一般に“平行光束”と称される。上述した各用語には互換性があり、本件出願において使用されるように同義のものであり得る。
コリメートビーム１４は、“透明カバー”または“レンズカバー”１５を通過した後、平行を維持したビーム１６のまま自動車の後部位置のリヤコンビネーションランプ１０を出て視認者に向かう。レンズカバー１５は透過光から１つ以上の波長または波長帯をフィルタリングする如き光学的分光効果を有し得るが、代表的には、ディフューザーがそうするようにはビームを散乱させない。
ＬＥＤモジュール１１Ａ、凹型リフレクター１３Ａ、レンズカバー１５は全て、ハウジング２０によって機械的に保持され得る。そうしたハウジング２０は安価に製造され得るのが望ましく、また、リフレクター１３の表面輪郭を含むように成型または打ち抜き加工され得る。
以下に、リヤコンビネーションランプ１０の機械的様相を光路に沿って更に詳しく説明する。
【００２９】
図２に略示するリヤコンビネーションランプ１０は、リヤコンビネーションランプの法規制に適合させるために多少改変する必要がある。リヤコンビネーションランプの法規制は元々白熱ランプに対するものなので、ＬＥＤベースの新しいランプをそうした法規制に合わせるべく白熱灯スタイルのフィクスチャのそれに“似た”出力部を持つように設計され得る。
例えば、リヤコンビネーションランプの発光出力を、単独のＬＥＤにおいて可能なまたは好都合なそれよりもずっと高くする必要があり得る。そうしたマルチ型のＬＥＤは図３に略示される。
図２のリヤコンビネーションランプ１０と比較した場合に異なる唯一のコンポーネントは、３つのＬＥＤを含むマルチ型ＬＥＤモジュール１１Ｂである。この略図では全てのＬＥＤは代表的な製造、組み立て、及び又は整合上の許容誤差範囲内に於いて、ほぼ同じ方向に発光する。他の実施例では１つ以上のＬＥＤが異なる方向に向けられる。
【００３０】
マルチ型ＬＥＤモジュール１１Ｂの各ＬＥＤ光源からの光ビームは、３組の点線で表わされるようにリヤコンビネーションランプ１０の全体を辿る。空間的に分離させた多数の光源を持つこうしたシステムの場合、ビーム１６内の幾つかの光が反射光軸１８から離れる方向での角偏倚、即ちブレが小さくなる効果がある。この角偏倚量は代表的には僅か数度のオーダーといった小さなものなので、出力ビーム１６は尚、コリメートビームと見なし得る。
各ＬＥＤは光学的観点からは可能な限り接近させた方が望ましいが、熱的観点上は各ＬＥＤの発する熱を有効に消散させ得るよう、できるだけ離した方が望ましい。実際上は各ＬＥＤは数ミリまで、またはそれ以上の距離において印刷回路基板上で離間され得る。以下に、リヤコンビネーションランプ１０の熱的様相を光路に沿って更に詳しく説明する。
【００３１】
図３に略示するリヤコンビネーションランプ１０は法規制に見合う充分な光出力を有し得るが、出力ビーム１６の光は好適には角分配されない恐れがある。換言すると、出力ビーム１６は方向性が強すぎて、視認者の視軸がこの比較的狭い出力ビーム１６の外側にあるとランプは充分に明るく見えなくなる恐れがある。
この点は、白熱球の出力に対するランプ出力の角条件やその展開範囲を調べればよく分かる。旧式のリフレクターフィクスチャからの放出光には重畳する２つの光部分、即ち、（１）電球を出て透明カバーを貫いて直接外に出る光部分と、（２）電球を出て放物面型リフレクターで反射してから外に出る光部分と、が含まれる。光部分（１）は拡散され、光部分（２）は全体的にコリメート化される。自動車から離れた空間で組み合わさるこれら２つの光部分は、視認者の視軸が光部分（２）からのコリメートビームの範囲内にあるときは輝度に関する角依存性が大きいが、この角依存性は、光部分（１）の角依存性が比較的小さいことにより低減される。その結果、光出力の代表的なカットオフ角は垂直方向に約±１０°及び水平方向に約±２０°において展開され、ランプからの光は視認者の視軸がこのカットオフ角の“範囲”では充分に見えるが、このカットオフ角よりも外側では必ずしも見えなくとも良い。
【００３２】
その結果、図３に略示するリヤコンビネーションランプ１０からの出力ビーム１６は、その出力角が最大でも僅か±数度であり得ることから、垂直方向に約±１０°及び水平方向に約±２０°の角条件に合致させるには狭すぎることになる。図４には、コリメート性を著しく犠牲にすることなく、ビームの出力角を広げるために開発された既知の要素が示され、ここでは“小面付き”リフレクターと称される。
図４において、図２に略示されるリヤコンビネーションランプ１０と比較した場合の唯一の相違点は、簡単な放物面型リフレクター１３Ａが小面付きの放物面型リフレクター１３Ｂに変えられている点である。一般に、小面付きリフレクターは業界に既知のものであって、１９７２年あるいはそれ以前にも溯る特許文献に開示されている。そうした既知の小面付きリフレクターの内の３つを以下に要約するが、これら以外の好適な小面付きリフレクターデザインを使用しても良い。図４の小面付きリフレクターの場合、各小面１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄ、１９Ｅが、ランプからの全出力が各小面の角範囲と全体に同じである状態下において光を全体に同じ所定角範囲において配向する。別の実施例では、各小面は、ランプからの全出力が全ての小面からの角度寄与を含む状態下において光を個別の所定角範囲において配向する。
【００３３】
“Ｆａｃｅｔｅｄ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  ｌｉｇｈｔｉｎｇ  ｕｎｉｔ”と題する１９７２年１０月２４日付で発行された、ここに引用することによってその全てを本明細書に含むものとする米国特許第３，７００，８８３号には、比較的初期にデザインされた小面付きリフレクターの１つが開示される。この米国特許では、リフレクター作製に際しての、光源の歪曲のない鏡像を生成するための小面の数、サイズ、湾曲及び位置を含む処方が記載され、この処方による累積効果に基づき、限界範囲内での所望の照明配分が生成される。１９７２年当時は完全な放物柱面を製造するのは困難であったことから、この米国特許では円形の柱面で代用できるようにするため数学的近似法が含まれる。
【００３４】
ここに引用することによってその全てを本明細書に含むものとする“Ｆａｃｅｔｅｄ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  ｈｅａｄｌａｍｐｓ”と題する、１９８７年１１月３日付で発行された同第４，７０４，６６１号には、小面付きリフレクターの別の設計例が示される。底辺が軸と直交する柱面を使用する前記初期の特許発明のものとは対照的に、この特許発明では底辺が軸と直交する放物柱面及び単純回転させた放物面とが使用される。
ここに引用することによってその全てを本明細書に含むものとする“Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  ｆｏｒ  ｖｅｈｉｃｕｌａｒ  ｈｅａｄｌａｍｐ”と題する、１９９５年４月１１日付で発行された同第５，４０６，４６４号には、既知の小面付きリフレクターの第３設計例が示される。この米国特許には、いくつかの反射領域を有するリフレクターが開示され、各反射領域がいくつかのセグメントを含み、各セグメントは、基準湾曲面（双曲放物面、楕円放物面、または回転放物面）を有し、局部的に焦点距離の異なる回転放物参照面上に展開される。
【００３５】
図４のリヤコンビネーションランプ１０でそのように使用されるように、小面付きリフレクター１３ＢはＬＥＤモジュール１１Ａから発散されるビーム１２を受け、受けたビームをコリメートし、ビームの各部分の発散角を広げ、発散角を広げたコリメートビーム１４を、ランプ１０を出る光が通る透明カバー１５に配向する。
【００３６】
ランプの機械的パッケージを議論する前に、図４のリヤコンビネーションランプ１０の光路について要約する。ＬＥＤモジュール１１Ｂは小面付きのパラボラ型リフレクター１３Ｂ位置またはその近辺に配置される。ＬＥＤモジュール１１Ｂはこのモジュールからの拡散光を主に横方向に差し向けるように配向される。ＬＥＤモジュール１１Ｂからの拡散ビーム１２は、入射光軸１７が約４５°で、反射光軸１８が約４５°の角発散度においてリフレクターを離れる状態下に小面付きのパラボラ型リフレクター１３Ｂに当たる。入射光軸１７は主に水平方向及び横方向に配向され、反射光軸１８は主に長手方向に配向される。パラボラ型リフレクター１３Ｂはビームをコリメートし、このコリメートビームを反射させ、各小面がコリメートビーム１４を特定角度に配分する。反射されたコリメートビーム１４は透明カバー１５を通過し、視認者に向けて伝播する出力ビーム１６となる。
【００３７】
光路の要約に続き、以下に、リヤコンビネーションランプ１０の機械的パッケージについて説明する。機械的パッケージは光学的コンポーネントを然るべく保持し、電力をＬＥＤに送り、ＬＥＤの発生する熱を消散させる。
図５及び図６には、リヤコンビネーションランプ１０の機械的配置の組み立て状態での略斜視図及び略分解斜視図が夫々示される。
ＬＥＤモジュール１１Ｃは、従来の白熱ランプのそれと同じ様式下にランプの後方から長手方向に挿通される。ＬＥＤからの光は印刷回路基板の棚表面と全体に直交する水平方向においてＬＥＤモジュール１１Ｃから横方向に放射される。ハウジング２０の内面１３は、光をコリメートし且つランプの透明カバーを貫いて長手方向に光を配向する小面付きの凹型リフレクター（図５及び図６には示されない）とされている。リフレクターの各小面１９は、反射されるコリメート光を、ランプからの放射光に関する所定の角度条件を満たすべく角偏倚させる。
【００３８】
ハウジング２０はリフレクター１３の小面付きの湾曲表面を含む単独部材であって、随意的には、その表面だけでなく、追加のコンポーネントを取り付け且つインターフェースするための隣り合う平坦面に反射性コーティングが追加され得る。ハウジング２０はヒートシンク２１の筒状軸または長手方向軸と直交する平坦面を含み、この平坦面が、組み立て状態においてアダプター機能構造部５３とＬＥＤモジュール１１とを機械的に支持する。アダプター機能構造部５３はハウジング２０にビルトインされる形式のものでもあり得る。ハウジング２０は金属、プラスチック、または任意のその他の好適な材料またはそれらを組み合わせた材料によって製造され得る。
リヤコンビネーションランプ１０は、図示されない透明カバーをその前面にも有し得る。そうした透明カバーは随意的には、各要素からその他のコンポーネントを保護するための１つ以上のシール機能構造部を含み得る。
【００３９】
ＬＥＤモジュール１１Ｃはヒートシンク２１Ａと、このヒートシンク２１Ａから長手方向に突出する、全体に平坦な棚部３１とを含み、アルミニュームのような伝熱材から全体またはその一部を作製し得、また随意的には、フィン２４のような熱消散機能構造部を含み得る。
棚部３１は１つ以上の層を含み得、各層は全体に平行で且つ随意的には、棚部３１上で同一のフットプリント（または横方向長さ）を有し得る。棚部３１の構造は以下に詳細に説明され且つ図示される。棚部３１の、図５及び図６に示す層の１つは印刷回路基板４１である。ある実施例において、印刷回路基板４１は、金属コア形式の印刷回路基板、または絶縁層を上部に配したアルミニュームプレート上に載置した印刷回路層のような伝熱性のものであり得る。
【００４０】
印刷回路基板４１は、１つ以上のＬＥＤの機械的マウントとして作用し、図５及び図６の例ではその表面上に３つのＬＥＤ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃを実装しているが、もっと少ないあるいは多いＬＥＤを使用できる。各ＬＥＤは印刷回路基板４１の平面と直交する、従って棚部３１と直交する拡散光を放射する。他の実施例において、ＬＥＤは印刷回路基板の１つ以上の縁部に沿って取り付け得、印刷回路基板の縁部から離れる方向に、この印刷回路基板及び棚部と全体に平行な拡散光を放射し得る。これらの実施例は図示され且つ以下に詳細を説明する。
印刷回路基板４１は各ＬＥＤ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃに電力をも供給する。電力は図示されないコネクターを介し、ヒートシンクの穴２３を通して自動車の電気系統から印刷回路基板４１に送られる。随意的には、印刷回路基板４１はＬＥＤ電流、温度、負荷、または任意のその他の好適な数量に関する監視を提供し得る。
【００４１】
ヒートシンク２１Ａ及び棚部３１を有するＬＥＤモジュール１１Ｃは、長手方向からハウジング２０に挿入され得る。ハウジング２０はその内面１３の１つに沿って凹型リフレクターを有し、この凹型リフレクターが、ＬＥＤモジュール１１Ｃを挿通し得る穴をその頂部位置に有する。凹型リフレクターは、ＬＥＤモジュール１１Ｃをハウジング２０に完全に挿入したときに各ＬＥＤ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃが焦点位置に位置付けられるような焦点をも有する。各ＬＥＤをこの焦点位置からずらすとランプからの照射光の光軸ずれが生じるので、一般に、各ＬＥＤの位置を凹型リフレクターの焦点になるべく接近させることが望ましい。
ランプは、１つ以上の保持用リング、ガスケット、またはシール用リング５１及び５２を含み得、また、直角アダプター５３をも含み得る。各リングは印刷回路基板及びＬＥＤを各要素から保護し、また随意的には、ＬＥＤモジュール１１Ｃを完全に挿入したときに各ＬＥＤを確実に正しい位置に位置付けるように間隔を形成する及び又は位置付ける機能構造部を提供し得る。ある実施例では、ＬＥＤモジュール１１Ｃを部分的にのみ挿入させてハウジングを固定する。
【００４２】
ＬＥＤモジュール１１Ｃをハウジング内に完全に挿入すると、棚部３１はその大半がハウジング２０内の凹型リフレクターの内側に位置付けられ、ヒートシンク２１Ａはその大半がハウジング２０の外側に位置付けられる。棚部３１の小部分は連結、熱的または機械的安定化の如き目的上、ハウジング２０の外側に伸延され得る。
この特定のＬＥＤモジュール１１Ｃは、製造、組み立て及び整列上の代表的な許容誤差範囲内に於いて、印刷回路基板４１がほぼ垂直方向に配向されるようにしてハウジング２０に装着される。ソケット及び凹型リフレクターの各直角機能構造部が、凹型リフレクターへのＬＥＤの整列を保証し得る。この配向状態下ではＬＥＤ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃからの放射光は水平に放射され且つ中間光コンポーネント無しで放物面型リフレクターに向けて直接拡散する。
【００４３】
ＬＥＤ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃは、印刷回路基板４１の側面に実装され、かくして印刷回路基板の平面と直交する全体に同じ方向に発光する。一般に、各ＬＥＤは代表的には完全に平行方向に発光するように試行しつつ取り付けるが、実際はＬＥＤの指向角は、コンポーネント、製造、組み立てに関わる各許容誤差に基づいて若干変動する。一般に、こうした若干のＬＥＤ指向エラーはランプの問題とはならない。
印刷回路基板４１は、ＬＥＤ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃを駆動する電気回路を含み、印刷回路基板に一般的に適用される技術を使用する既知の様式下に形成され得る。ＬＥＤドライバ回路の設計形状は、例えば、“Ｄｒｉｖｅｒ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｆｏｒ  ＬＥＤ  ｖｅｈｉｃｌｅ  ｌａｍｐ”と題する米国特許第７，０４２，１６５号におけるもののごときであるが、任意の好適なＬＥＤドライバ回路を使用しても良い。
図５では３つのＬＥＤを示すが、３つより多いあるいは少ないＬＥＤを使用できる。例えば、１、２、３、４、５、８、あるいはそれ以上の数のＬＥＤを使用できる。一般に、印刷回路基板上のＬＥＤの配置は、ＬＥＤを可能な限り接近したグループとさせがちな光学性能の最適化と、ＬＥＤをできるだけ遠くに離しがちな熱消散の最適化との妥協に基づいて決定する。
【００４４】
印刷回路基板４１の形状、または“フットプリント”、即ち設置輪郭を任意に選択し得る。図５〜図６の設計例ではフットプリントは矩形である。ある実施例では、円形の印刷回路基板が、全体に筒状の対称性を有する他のコンポーネント内に取り付ける上で好都合であり得る。あるいは印刷回路基板のフットプリントは四角形または矩形輪郭のものであり得る。矩形のフットプリントは、製造プロセス中の回路基板材の無駄を減らすべく、伝導性のものであり得る。一般に、印刷回路基板４１に対して任意の好適な形状を使用可能である。
印刷回路基板４１への出入の各電気的接続は１つ以上の電気的コネクターを介して行なう。そうした各コネクターは、印刷回路基板に素早く係脱させるのに好都合であるようなものである。コネクターは、何れもここに引用することによってその全てを本明細書に含むものとする、“ＬＥＤ  ｂｕｌｂ”と題する同第７，１１０，６５６号及び“Ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ  ｂｕｌｂ  ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ  ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｔｅｎｓｉｏｎ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ”と題する同第７，０７５，２２４号に開示されるようなものであり、前者では相補形状を持つ、ＬＥＤベースのライティングモジュール用のソケット及び電気的コネクター機械構造が開示され、後者では別の同構造が開示される。あるいは、任意の好適なコネクターを使用できる。
【００４５】
図７及び図８にはリヤコンビネーションランプ用のＬＥＤモジュール１１Ｄの機械的配置例の組み立て状態での略斜視図及び略分解斜視図が示される。ＬＥＤモジュール１１Ｄ及び以下に説明するまた別のＬＥＤモジュールは何れも好適なハウジング及び凹型リフレクターと共に使用され得るものである。
図５及び図６に示すＬＥＤモジュール１１Ｃと比較した場合、ＬＥＤモジュール１１Ｄの最も大きな相違は、印刷回路基板４１上で各ＬＥＤ４４Ａ及び４４Ｂに隣り合う位置に２つの中間リフレクター４５Ａ及び４５Ｂを設けている点にある。
【００４６】
中間リフレクター４５Ａ及び４５Ｂは、ＬＥＤ４４Ａ及び４４Ｂからの放射光の一部を受けて約９０°折曲させ、光の一部を収集し、収集した光をランプの外側に長手方向に配向する放物面型リフレクターに向けて光を再配向させる。中間リフレクターが光路内への新たな反射またはバウンスを導入することになるので、ＬＥＤモジュール１１Ｄは棚部が全体に水平になるようにして取り付け得る。各ＬＥＤからのほぼ垂直方向の放射光は、中間リフレクターで反射された後、ほぼ垂直方向、ほぼ水平方向、また、左または右の各側方を向いた横方向、のものとなる。半放物面型リフレクターに代えて完全な放物面型リフレクターを使用して放射光をコリメートする場合、コリメート用の放物面型リフレクターから反射されるコリメート後の光はほぼ長手方向のものとなる。
任意の中間リフレクター４５Ａ及び４５Ｂまたはその全ては、平坦であり、あるいは１次元または２次元において湾曲され得る。例えば、図７及び図８に示す中間リフレクター４５Ａ及び４５Ｂの中央部分の断面は、自動車の後方と平行方向には湾曲するがしかし長手方向の断面は湾曲されない。
【００４７】
中間リフレクターのための光路は、空間内の同じ物理位置を維持するのではなくむしろ、放物面型リフレクターの光の焦点が追随するように折り曲げられ、かくして、このように随意的に折り曲げた焦点位置に位置付けたＬＥＤは、リフレクターの焦点“位置”にあるものと考え得る。
湾曲された中間リフレクターの湾曲は、随意的には、放物面型リフレクターの形状を設計する際に考慮され得る。従って、放物面型リフレクターの本来の形状は、放出光を完全にコリメートする放物面のそれとは若干異なり得る。この特徴は光学デザイン的には既知のものであり、当該分野ではマルチミラー型望遠鏡の設計等において長年使用されてきている。シングルミラー型望遠鏡は、放物面対物鏡で十分な作用が得られる。非対物鏡が多少の湾曲を含むマルチミラー型望遠鏡の場合、対物鏡の湾曲または表面プロファイルは、非対物鏡の湾曲を収受する設計段階において調整され得る。従って、リヤコンビネーションランプにおけるリフレクターは、放物面型の断面を有する“放物面型”のもの、または、中間リフレクターの湾曲を収受する設計段階で完全な形状から変更されてはいても放物面型であると称され得る。
【００４８】
図８には全体に平坦な棚部３１の層構造が示される。印刷回路基板４１は２つのＬＥＤ４４Ａ及び４４Ｂと、これらＬＥＤ４４Ａ及び４４Ｂの夫々のための中間リフレクター４５Ａ及び４５Ｂと、を含み、印刷回路基板に平行に隣り合う位置には随意的な熱パッド４２が配置される。熱パッドは、ＬＥＤ４４Ａ及び４４Ｂと、熱パッド４２と平行に隣り合う伝熱層４３との間の良好な熱接触を保証する。あるいは、熱パッド４２を省略し、伝熱層４３を印刷回路基板４１に直接接触させても良い。また別の実施例では、熱パテまたはその他の好適な伝熱体を印刷回路基板４１と伝熱層４３との間に配置し得る。更に他の実施例では、印刷回路基板４１そのものを、金属コア型印刷回路基板または、アルミニュームプレート／ヒートシンク上に印刷した回路トレースにして、回路トレースとアルミニュームプレートとの間に極めて薄い電気絶縁層を配置したような伝熱材で作製し得る。
【００４９】
印刷回路基板４１は、印刷回路基板４１の縁部から離れる方向で長手方向に伸延する導体４６をも有し得る。そうした導体４６は、１本以上のピンにして、印刷回路基板からヒートシンクまたはハウジング２１Ｂに向けて伸延し、また随意的にはヒートシンクまたはハウジング２１Ｂの穴を貫通して、自動車の電気系統に装着した合致用のコネクター（図示せず）に至る。かくして、コネクターの各ピンは、視認者に向かうのではなくむしろ離れる方向でランプの長手方向に伸延するので、“逆平行”であると称し得る。
棚部３１を構成する３つの層は、弾発的嵌合、接着剤、ねじ止め、または任意のその他の好適な方法を含む多様な方法で相対取り付けされ得る。
ある実施例では伝熱層４３はヒートシンク２１Ｂとは別個に作製したものをヒートシンクに取り付ける。この実施例では伝熱層４３とヒートシンクとは、アルミニュームのような伝熱材から作製し得、または異なる伝熱材から作製し得る。これら２つの部材を別個に製造することで、棚部３１の各層へのアクセス性がずっと容易化されることから、棚部３１の組み立てが簡易化され得る利益が見込まれる。
【００５０】
他の実施例において、伝熱層４３はヒートシンク２１Ｂの一体部分とされ得、これらの２つの部材は単一部品として製造され得る。これら２つのコンポーネントを一体化させることで、別々に作製した場合と比較して、組み合わせ部品としての剛性や耐久性が高くなる利益が見込まれる。
ヒートシンクまたはハウジング２１Ｂでは、図５及び図６の設計例におけるヒートシンク２１Ａが有していたフィン２４を省略し得る。ある実施例では、ハウジング全体を伝熱材から作製し得、他の実施ではハウジングの一部を伝熱性の比較的小さい、例えばプラスチックから作製し得る。プラスチック部分は、ユーザーが握る部分または熱に弱い要素に接触する部分等の、高温になるのが望ましくない部分で使用するために望ましいものである。
【００５１】
ハウジングまたはヒートシンク２１Ｂは、電気的コネクターまたは機械的マウントに対して好適な構造を有し得る。例えば、ヒートシンク２１Ｂの、棚部３１から遠い側の端部位置の矩形のアダプター２５Ｂは、電気コネクターの端部の一方または両方を支持するために使用され得る。矩形のアダプター２５は、電気接点をヒートシンクを通してコネクター４６に向けて通すための、ヒートシンクを長手方向に貫く穴をも含み得る。
ＬＥＤモジュール１１Ｄをハウジングに組み込んだ場合に各要素に対するシールを提供するシールガスケット５４も設けられる。
図５及び図６に示す設計例では、各ＬＥＤ４４は印刷回路基板４１上で、代表的にはこの印刷回路基板４１の周囲部分から離して取り付けられ、印刷回路基板４１と全体に直交する方向に発光する。発光を印刷回路基板４１と平行方向に拡散させることが望ましい場合があるが、そうした拡散は各ＬＥＤ４４に近い位置に中間リフレクター４５を設置し、発光を図７及び図８に示すように再配向させることで実現され得る。図９には別の構成を示す。
【００５２】
図９にはリヤコンビネーションランプ用のＬＥＤモジュール１１Ｅの機械的配置例の組み立て状態での略斜視図が示される。ＬＥＤモジュール１１Ｅでは、４つのＬＥＤ１４４Ａ、１４４Ｂ、１４４Ｃ、１４４Ｄが側面発光し及び又は、印刷回路基板の周囲位置またはその近辺の縁部に取り付けられ、かくして各ＬＥＤからの光は棚部３１から離れる方向で全体に印刷回路基板及び棚部３１と平行に拡散する。図９で見た場合、光は自動車の左及びまたは右の各側に向けて横断方向、水平方向に拡散する。ＬＥＤモジュール１１Ｅは半放物面型リフレクターではなくむしろ、全放物面型リフレクターと共に使用され得る。
【００５３】
棚部３１の層構造は、縁部取り付けされたＬＥＤ１４４を収受するように改変され得る。この改変構成は、伝熱層の外側にトレーを形成し、印刷回路基板をトレー内の凹所に載置し、ＬＥＤを、トレーの隆起リップに沿って載置させた様なものである。本明細書の目的上、この改変型の“トレー”構造は、ここで説明する層構造によって適切に説明され得ると考えられる。“トレー”構造内の各層のフットプリントも同様である。
ヒートシンク２１Ｃ及び矩形のアダプター２５Ｃは、先に説明したヒートシンク及びアダプターと類似の設計形状及び機能を有するものである。
図５〜図９の構造では、印刷回路基板４１は全体に低伝熱性のものである。棚部３１では、印刷回路基板４１と平行で且つ熱的に接触する伝熱層を使用してＬＥＤ４４の発生する熱を消散させる。図１０には熱消散用の他の方法が例示される。
【００５４】
図１０にはリヤコンビネーションランプ用のＬＥＤモジュール１１Ｆの機械的配置例の組み立て状態での略斜視図が示される。この特定のＬＥＤモジュール１１Ｆでは金属コア型の印刷回路基板１４１を使用する。金属コア型の印刷回路基板１４１はそれ自体が伝熱性のものであり、追加的な伝熱層または熱パッドを使用する必要が無くなる。機械的に見ればこの設計は、棚部におけるコンポーネント数が減少するので望ましいが、金属コア型の印刷回路基板は高価であり、ある用途において生じる高熱を有効に取り扱えず、非金属コア型の印刷回路基板、熱パッド、伝熱層、を使用した場合の合計コストを上回るコストを要する可能性がある。
３つのＬＥＤ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、コネクター４６、ヒートシンク２１Ｄ、アダプター２５Ｄの各機能は先に説明した類似要素のそれと同様のものであり得る。
図５〜図１０に示す設計例のものでは、棚部３１は全体に平坦であり、ＬＥＤ４４と、随意的な中間リフレクター４５とが、棚部３１の全体平面の外側に長く伸延される。図１１及び図１２には棚部１３１の他の構造例を示す。
【００５５】
詳しくは、ＬＥＤモジュール１１Ｇの棚部１３１は伝熱層１４３を有し、この伝熱層１４３はフィンのようなそれ自身のヒートシンク機能構造部１４７を、印刷回路基板とは反対側の側面上に有している。本明細書の目的上、伝熱層１４３上のヒートシンク機能構造部１４７は、平坦であり、また、棚部１３１の全体に平坦な層構造の一部と考え得る。
更に、伝熱層１４３は熱パッド４２と、印刷回路基板４１との周囲に沿って延びる随意的なリップを含み得る。リップは、熱パッド４２と印刷回路基板とが伝熱層１４３の“トレー”内に載置されるようなトレー様構造を形成し得る。本明細書の目的上、伝熱層１４３のリップは、伝熱層１４３が別の層に対して平行且つ隣り合わされ、この別の層とフットプリントが同じである場合は無視して良い。
ヒートシンク２１Ｅ、アダプター２５Ｅ、印刷回路基板４１、熱パッド４２、ＬＥＤ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ、コネクター４６、シールガスケット５４、の各機能は先に説明した各要素の其れと類似のものであり得る。
【００５６】
棚部３１、１３１は、本明細書では便宜上、矩形または矩形のフットプリントを有するものとして説明された。矩形構成は棚部コンポーネント形成時の材料の無駄を減らすために望ましいものであり得るが、その他の形状構成を使用できるものとする．例えば、フットプリントは丸形または楕円型であり得、または切り欠き、ギザギザの形状及び機能構造部またはその他の異形形状構成が含まれ得る。また、ある層のフットプリントが別の層のフットプリントと一致する必要は無く、例えば、印刷回路基板が切り欠きまたは穴を有し、熱パッドがそうした切り欠きまたは穴を持たない構成とし得る。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【符号の説明】
【００５７】
２  前方ウィンカー
３  ヘッドランプ
４  フォグランプ
５  ヘッドランプクリーニングシステム
６  サイドマーカー
７  センターハイマウントストップランプ
８  ナンバープレートランプ
９、１０  リヤコンビネーションランプ
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｆ、１１Ｇ  ＬＥＤモジュール
１２  拡散ビーム
１３Ａ  凹型リフレクター
１４  コリメートビーム
１５  レンズカバー
１７  入射光軸
１８  反射光軸
１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄ、１９Ｅ  小面
２０  ハウジング
２１Ｂ  ハウジング
２１Ａ、２１Ｂ  ヒートシンク
２４  フィン
２５Ｂ  アダプター
３１  棚部
４１  印刷回路基板
４２  熱パッド
４３  伝熱層
４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ  ＬＥＤ
４５Ａ、４５Ｂ  中間リフレクター
４６  導体
５４  シールガスケット
１４４Ａ、１４４Ｂ、１４４Ｃ、１４４Ｄ  ＬＥＤ
【図１】
0005863226.tif 000002
【図２】
0005863226.tif 000003
【図３】
0005863226.tif 000004
【図４】
0005863226.tif 000005
【図５】
0005863226.tif 000006
【図６】
0005863226.tif 000007
【図７】
0005863226.tif 000008
【図８】
0005863226.tif 000009
【図９】
0005863226.tif 000010
【図１０】
0005863226.tif 000011
【図１１】
0005863226.tif 000012
【図１２】
0005863226.tif 000013