(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を画定するハウジングを有し、このハウジング内に、プリント回路基板に取り付けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）よりなる少なくとも１個の光源と、ＬＥＤから発生する光をハウジング外部に案内する光学的手段とを収容する照明器具において、前記プリント回路基板がハウジングに連結され、前記ハウジングに連結された保持素子と前記プリント回路基板との間で前記光学的手段が保持され、
前記光学的手段と前記ハウジングに連結した前記保持素子との間に低粘着係数の材料が配置されている、
ことを特徴とする照明器具。
【請求項２】
前記ハウジングに連結した保持素子と前記プリント回路基板との間に弾性保持手段によって光学的手段が弾性的に保持されている、
請求項１記載の照明器具。
【請求項３】
前記光学的手段のための弾性保持手段を弾性材料のブロックの形式とし、ハウジングに連結した保持手段と光学的手段との間に圧縮される所定位置に前記ブロックが配置されている、
請求項２記載の照明器具。
【請求項４】
前記ハウジングに連結した前記保持素子が接着手段によってハウジングに連結されている、
請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の照明器具。
【請求項５】
前記接着手段が粘着テープによって形成されている、
請求項４記載の照明器具。
【請求項６】
前記ハウジングに連結した前記保持素子を光透過性のプレートとした、
請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の照明器具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部空間を画定するハウジングを有し、このハウジング内に、発光ダイオード（ＬＥＤ）よりなる少なくとも１個の光源と、これらＬＥＤから発生する光をハウジング外部に案内する光学的手段とを収容する照明器具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような照明器具は国際公開第ＷＯ９８／３３００７号に記載されている。この照明器具は街灯用として設計し、ＬＥＤにより発生する光を使用する。光学的案内手段を使用して、一方ではＬＥＤにより発生するルーメンス強度（光度）をビームに集束させるとともに、他方ではビームに指向性を確実に持たせるようにしている。
【０００３】
ＬＥＤの発光特性は特別な形状を有する。光学的原理によって作用する光学的手段は、光学的手段がＬＥＤの発光特性に関して正確なかつ一定の位置をとる場合には、最適な性能をもたらすようにすることができる形状配置（ジオメトリ）がある。照明器具は先ず運搬し、その後に設置するものであるから、発光体が製造者の要求する特性を維持するとしたら、ＬＥＤに対する光学的手段の取付には頑健さが保証されなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
国際公開第ＷＯ９８／３３００７号には、ＬＥＤを光学的手段の内部に固定しており、この光学的手段はハウジングに固定している。この構造の実現にはＬＥＤのデリケートな取り扱いが要求される。しかし、ＬＥＤは極めて機械的な取り扱いに敏感であり、寿命及び発光性能は、特に、上述の照明器具の内部での取付中に適切に取り扱われるか否かの繊細な注意力によって依存する。とりわけ、ＬＥＤは大きな力が加わることが許されない壊れ易いドームを有している。国際公開第ＷＯ９８／３３００７号において提案された照明器具のようなデリケートな取付作業は回避すべきである。更に、この取付は、自動化の作業においては時間とコストがかかる。
【０００５】
従って、本発明の目的は、照明器具の内部のＬＥＤに対する光学的手段の取付の問題を大幅に軽減する照明器具を得るにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明照明器具は、ＬＥＤがハウジングに連結された支持体に取り付けられ、ハウジングに連結された保持素子と、ＬＥＤの支持部材との間に前記光学的手段が保持されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明のこの構成によれば、ＬＥＤの支持体上に光学的手段を配置し、ハウジングに連結されて位置が固定される保持素子を使用することによりこの取付が行われる。この取付は、ＬＥＤは支持体上に予め設置するためＬＥＤのデリケートな取り扱い操作は不要であり、従って自動化が容易であるという利点がある。
【０００８】
本発明の好適な実施例においては、光学的手段を、ハウジングに連結した保持素子とＬＥＤの支持体との間に弾性保持手段を介して弾性的に保持する。ハウジングに連結する保持素子に連係動作するこの弾性保持手段は光学的手段に圧力を加える。この結果、光学的手段はＬＥＤの支持体に圧力を加える。ハウジングに連結した保持素子と光学的手段との間、及び光学的手段とＬＥＤの支持体との間に存在する機械的ないかなる遊びも排除され、これにより、ＬＥＤの支持体に対する光学的手段の相対移動を排除する。光学的手段の形状及びＬＥＤの支持体の形状は、圧力が加わった際に、光学的手段とＬＥＤの支持体との間の接触によって、最適な性能をもたらす精密かつ一定の位置を保証するように適合させると好適である。
【０００９】
本発明の好適な実施例においては、光学的手段の弾性保持手段は弾性材料のブロックの形式とし、ハウジングに連結した保持手段と光学的手段との間に圧縮される所定位置に前記ブロックを配置する。この弾性材料は、特に、多数の発泡タイプの材料のうちの一つとすることができる。この方法は、実施が簡単であるとともに、使用する弾性材料の特性を選択することによって、光学的手段がＬＥＤの支持体に加える圧力の強さを制御できるという利点がある。
【００１０】
本発明の好適な実施例においては、前記光学的手段と前記ハウジングに連結した前記保持素子との間に低粘着係数の材料を配置する。この材料は、光学的手段と光学的手段の保持素子又は弾性保持手段のいずれかとの間の接触をもたらす。ポリエチレンのような低粘着係数のこの材料の作用は、光学的手段とハウジングに連結する保持素子又は弾性保持手段のいずれかとの間は接触するだけにとどめ相対並進移動を容易にする。ハウジングに連結した保持素子又は弾性保持手段のＬＥＤの支持体を固着したハウジングに対する並進移動は、光学的手段と光学的手段の保持素子又は弾性保持手段のいずれかとの間が固着である場合には実際上光学的手段を伴う並進移動を生じ、この場合、光学的手段はＬＥＤの発光特性に関する最適性能位置からシフトする。物体間の接触レベルでの相対移動を生ずるこの並進移動は、異なる材料かっの熱膨張の差によって生ずる外部からの機械的ストレスの結果である場合がある。膨張の差は、異なる材料で物体を形成しまた極めて高温となり、移動が無視できないような環境下における或る物体間の相対移動の原因となる。
【００１１】
本発明の好適な実施例においては、ハウジングに連結した保持素子を接着手段によってハウジングに連結する。この方法はねじを使用する必要がなくなる。ねじは照明器具の分野では習慣的に使用されているが、互いに接合する材料が異なるとき膨張の差に関連する問題を生じ、このような問題は上述のタイプの照明器具ではよくあることである。接着手段を使用することには、ねじを使用するものに比べて照明器具を大幅に小型化することができる利点がある。即ち、接着手段はある程度の表面積だけ必要であり、材料の大きな容積を必要としないためである。
【００１２】
本発明の好適な実施例においては接着手段を粘着テープとする。
【００１３】
更に、本発明の好適な実施例においては、ハウジングに連結する保持素子を光を透過するプレートとする。この構成は、光透過性プレートを光学的手段上に配置するときに適用すると好適である。即ち、壊れ易い光学的手段を保護することと、光学的手段を所定位置に保持するという２つの機能を満たすためである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に図面につき本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１５】
本発明による照明器具は、発光ダイオード即ち、ＬＥＤ２よりなる光源を収容するハウジング１を有し、このＬＥＤ２はハウジング１に固定した支持体３に取り付ける。ＬＥＤの支持体３は、例えば、プリント回路基板とすることができ、支持体３の固定は例えば、接着手段によって行なう。接着手段、例えば、粘着テープを使用することは、適正な排熱に寄与するという利点がある。実際接着手段は良好な熱伝導特性を示し、支持体３とハウジング１との間の接触面積を最大にする。図示の実施例では支持体３は平面状であるが、他の形状の支持体３を排除するものではない。
【００１６】
図示の実施例では、光学的手段として、光を伝達し、耐熱性の材料例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）の中実体により形成したコリメータ４を設ける。この光学的手段は「フルボディ」のコリメータ４により形成するが、例えば、円錐形の凹面リフレクタにより形成することもできる。コリメータ４は放物線又は円錐形の回転体に基づく対称側面５と、（図示の実施例では）平面状前面６、前面６とは反対側の底面７とを有する。図示の実施例では底面７は平面状であるが、他の形状を排除するものではない。コリメータ４の側面５によりＬＥＤ２により発生した光をビームとして集束させる。このようにして発生したビームは平行光線をなす指向性のある光ビームである。この光ビームは前面６においてコリメータ４から出射し、この光ビームの向きは前面６によって規定される平面に直交する。ＬＥＤ２及びコリメータ４よりなる光学系の出射特性は最大の出射方向を有し、この最大出射方向は、図示の実施例の場合、コリメータ４の前面６によって規定される平面に直交する
【００１７】
コリメータ４は、更に、底面７においてＬＥＤ２を収容するためのキャビティ８を設ける。コリメータ４はＬＥＤ２の上方に位置する。ＬＥＤはドーム９に加わる圧力を受け易いため、ＬＥＤ２とコリメータ４との間に生ずる接触を最小にし、キャビティ８の内側寸法を大きめの寸法とし、ＬＥＤ２を取り付ける支持体３上に底面７を載置させるようにする。
【００１８】
コリメータ４の最適な照明特性、即ち、ビーム構成の制御及びビーム出力はＬＥＤ２の発光特性に対してコリメータ４を精密に位置決めすることによって得られる。ＬＥＤ２に対してコリメータ４の底面７を側方にＬＥＤの直径の４％以上シフトさせると１０％も効率損失となる。従って、コリメータ４の底面７の寸法の製造公差及びキャビティ８の寸法公差は、ＬＥＤ２に対するコリメータ４の側方への平行移動が十分少なく、コリメータ４の出力における良好な照明特性を保証するように計算する。これら寸法はＬＥＤ２に大きな側面応力が加わらないことを考慮する。
【００１９】
ＬＥＤ２の支持体３上にコリメータ４を配置することによって、初期位置決めが確実に行われ、この初期位置決めはハウジング１に連結した保持素子によって維持される。図示の実施例では、この保持素子は光透過性性のプレート１０とする。この光透過性のプレート１０をコリメータ４上に配置するとともに、弾性材料１１のブロックを圧縮する。プレート１０を両面接着テープ１２によってハウジング１に連結する。コリメータ４は壊れ易い光学機器であるため、光透過性プレート１０によってコリメータに損傷を与え又はその光学的性能を損なう外部からの悪影響から保護する。粘着テープ１２のような接着手段を使用することも照明器具のシール性を向上するのに役立つ。原理的にハウジング１及びプレート１０は異なる材料から形成し、従って、異なる膨張を受けるため、剪断抵抗性をうまく選択できる粘着テープ１２のような接着手段を使用することは、ハウジング１とプレート１０との相対移動を可能にする解決法を与える。
【００２０】
図示の実施例では、弾性材料１１のブロックをコリメータ４の前面６に配置する。弾性材料は、コリメータ４を所定位置に維持するようコリメータ４に加えたい圧力の強度の関数として異なる密度、異なる形状、多数の発泡材料から選択することができる。ある実施例では、例えば、弾性材料１１のブロックを、片面接着性を示すビニル発泡体から、密度２２５ｋｇ／ｍ3 、厚さ６ｍｍ及び幅３ｍｍにして形成する。光学的手段の弾性的保持並びに弾性保持手段の照明器具の他の素子に対する相対位置決めに関して種々の変更が可能である。例えば、ばねの使用が考えられ、またＬＥＤの支持体とハウジング自体の表面形成部分との間の弾性保持手段、例えば、ハウジングに連結する保持素子を構成する保持手段の配置も他の方法が考えられる。
【００２１】
コリメータ４は、コリメータ４のＬＥＤ２の支持体３に対する接触が平面状であるとき最適な効率となるよう構成する。ＬＥＤ２及びコリメータ４よりなる光学系の発光特性の最大発光量の方向に直交する多数の軸線の周りの回転運動は、コリメータ４とＬＥＤ２の支持体３との間の平面状接触を損なうことになる。図示の実施例の場合、これら軸線の周りに３゜以上もコリメータを回転すると、最大光量の１０％も損失となる。このような回転運動は、ＬＥＤの支持体３、コリメータ４及び光を透過するプレート１０のような種々の素子間で、ＬＥＤ２及びコリメータ４よりなる光学系の最大発光方向に近似する方向の遊びがある場合にのみ生ずる。弾性材料１１即ち、弾性保持手段は圧力をコリメータ４に加え、ＬＥＤの支持体３に対する平面状接触を確実にする。このようにして、コリメータの弾性保持手段が遊びを排除し、従って、回転を防止することができる。
【００２２】
低粘着係数の材料、例えば、ポリエチレンの細条１３を、弾性材料１１のブロックにより構成した弾性保持手段とコリメータ４によって構成した光学的手段との間に挿入し、異なる材料からなる種々の素子間の異なる膨張で生ずる並進移動を可能にする。特に、コリメータ４上に弾性材料１１のブロックによって加わる圧力は、もし低粘着係数の材料がない場合に生ずる恐れがあるこのような並進移動を阻止し、またハウジングに連結した光透過性のプレート１０に沿うコリメータの移動を保証する。ポリエチレン即ち、低粘着係数の細条１３の存在は、弾性材料１１の並進運動をコリメータ４から切り離し、従って、ＬＥＤ２の支持体３に対するコリメータ４の移動を回避する。
【００２３】
ハウジングは、熱伝導材料例えば、陽極酸化皮膜を形成したアルミニウムから構成するとよく、外面には波形表面１４を設ける。ＬＥＤ２は動作中熱を発生する。主に光束ルーメンの点でＬＥＤの最適性能が得られる場合には、温度制御が必要となる。ＬＥＤ２によって発生する熱は排除しなければならない。ハウジングの熱伝導性材料は熱を外部に移動し、波形表面は放熱効果を良好にする。
【００２４】
図２は、複数個のＬＥＤを有し、光学的手段を本発明方法によって固定する照明器具の内部を示す。ＬＥＤの数が増大することによって、照明器具の長さが増大し、この結果、異なる材料間の異なる膨張によって生ずる相対移動も大きくなる。本発明は、このような事例での適用に特に有利である。
【００２５】
多数のＬＥＤ２２を担持する支持体２１はハウジング２０に固定する。単独のコリメータ２３を各ＬＥＤ２２の支持体２１上に整列させて配置する。本発明の特別な実施例では、代案として、数個のコリメータ２３をそれぞれ支持体２１上に、各コリメータが１個のＬＥＤ２２に対して心合わせするよう配置する。光透過性のプレート２４をコリメータ２３の組の頂面に配置し、弾性材料の２個の細条２５ａ，２５ｂを圧縮する。プレート２４は両面粘着テープの２個の細条２６ａ，２６ｂによってハウジング２０に連結する。ポリエチレン即ち、低粘着係数を有する材料の２個の細条２７ａ，２７ｂを、コリメータ２３と弾性材料の細条２５ａ，２５ｂとの間に挿入し、異なる材料で形成した種々の素子間例えば、プレート２４とハウジング２０との間の異なる膨張によって生ずる並進移動を可能にする。
【００２６】
図示の実施例では、ＬＥＤ及び光学的手段によって形成される数個の組立体を使用することにより、ＬＥＤ及び光学的手段によって形成される数個の組立体は均一なルーメン出力を有することが必要となる。個々の組立体間でルーメン出力に差があると、全体性能の美観及び／又は効率が悪化する。ＬＥＤの発光特性に関して最適位置に光学的手段を固定することは、ＬＥＤ及び光学的手段によって形成される各の組立体の光の出力性の均一性を保証するのに特に重要である。各ＬＥＤの発光特性に対する光学的手段の最適な個別の位置決めを保証することによって、本発明は複数個のＬＥＤの発光に基づいて種々の形状の均一な照明構成のための道を切り開くものである。
【００２７】
図示の実施例では、コリメータ２３は、光ビームの実際の出力面を越える大きさの矩形の幅広の前面２８を有する。この幅広の前面２８は弾性材料の２個の細条２５ａ，２５ｂのための支持面をなし、これら細条２５ａ，２５ｂは光束ルーメンを減少しないように前面２８の端縁２８ａ，２８ｂ上に配置する。
【００２８】
前面２８は矩形であるため、コリメータは回転対称ではない。前面２８によって規定される平面に直交する軸線の周りの回転を防止することは美観上の理由から望ましいことである。やはり回転対称ではない出力ビームを発生させる目的のために光学的手段を回転対称にしない場合にはこの回転は、不快でさえもある。この回転は照明器具の光度測定特性に影響する。この回転は、ハウジング２０に設けた肩部２９ａ，２９ｂによって制限する。図２に示す実施例では、しかし、ハウジング製造に使用される産業上の処理方法の観点からアルミニウムを押出し成形して形成したハウジング２０内でコリメータ２３と肩部２９ａ，２９ｂとの間に存在する遊びを制御するのは困難である。従って、この回転はおおざっぱにしか制限されない。
【００２９】
図３には、図２の照明器具の改良した実施例の一部を示し、図２の実施例と類似の構成部材には同一の参照符号を付けて説明する。この改良した実施例は、コリメータ２３の前面２８で規定される平面に直交する軸線の周りのコリメータ２３の回転運動の範囲を制限する点で同一である。剛性部片３０をこの回転制限の目的のためにコリメータ２３の順次の個別の前面２８間に挿入する。この剛性部片３０は、この剛性部片３０とコリメータ２３との間のクリアランスが生ずるよう計算した寸法を有する。この剛性部片の存在により、実際上、コリメータ２３の組立体を剛体に仕上げることなくコリメータ２３の回転の程度を制限することができるようになり、コリメータ２３は個別に独立させた状態に維持してＬＥＤ２２にストレスが加わらないようにすることができる。この実施例において、これら剛性部片３０の最適形状は、２個のコリメータ２３の２個の前面２８間に存在する空のスペースを埋める平行四辺形の形状にするが、この形状は絶対的なものではなく、照明器具及び／又は光学的手段の形状配置に適合する多くの変更を加えることができる。これら剛性部片３０は本発明と組み合わせて又は本発明とは独立したものとして使用することができる。
【００３０】
２個の凸部３１ａ，３１ｂを各剛性部片３０上に設け、これら凸部３１ａ，３１ｂを図２に示す弾性材料の細条２５ａ，２５ｂのための、及びポリエチレンの細条２６ａ，２６ｂのための衝合部として使用する。これら凸部によれば、コリメータ２３の前面２８の光ビームが外部に出射する部分をこれら細条がカバーするのを回避することができる。他の実施例として、これら凸部３１ａ，３１ｂはコリメータ２３の前面２８上に設けることもできる。
【００３１】
図４は、剛性部片３０の他の実施例を示す。平行四辺形の形状であり、かつ個別のコリメータ２３の前面２８間に挿入するこれら剛性部片３０は、例えば、２個ずつの組にグループ化し、単独の遊び調整ピース３３を構成するようにし、このグループ化の際に連結素子３２によって２個の平行四辺形の形状の剛性部片３０を一体に連結する。この遊び調整ピース３３は、例えば、任意の種類の剛性材料の成形／鋳造によって形成することができる。成形及び鋳造は凸部３１を形成するのが容易であるため特に好ましい。
【００３２】
遊び調整ピース３３のこの実施例の特別な形状によれば、個別の剛性部片３０の場合に見られるコリメータ２３間の剛性部片３０の移動を制限することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による照明器具の実施例の縦断面図である。
【図２】  本発明の他の実施例の照明器具の分解斜視図である。
【図３】  図２の照明器具を改良した更に他の実施例としての照明器具の上方から見た斜視図である。
【図４】  図２及び図３に示すタイプの特別な実施例に使用する機械的な遊びを調整するピースの斜視図である。
【符号の説明】
1  ハウジング
2  発光ダイオード即ち、ＬＥＤ
3  支持体
4  コリメータ
5  対称側面
6  前面
7  底面
8  キャビティ
9  ドーム
10  プレート
11  弾性材料
12  両面接着テープ
13  低粘着係数の細条
14  波形表面
20  ハウジング
21  支持体
22  ＬＥＤ
23  コリメータ
24  プレート
25  弾性材料の細条
26  両面粘着テープ
27  低粘着係数を有する材料の細条
28  前面
29  肩部
30  剛性部片
31  凸部
32  連結素子
33  遊び調整ピース
【図１】
0004749623.tif 000002
【図２】
0004749623.tif 000003
【図３】
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【図４】
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