(57)【要約】本発明は、ロッドを照明する装置に係る。装置は、少なくとも１つのマルチチップパッケージを形成する複数の発光ダイオードチップと、光学的にマルチチップパッケージに接続された少なくとも１つの反射体と、光学的に反射体に接続された出力ロッドとを有する。
2006511056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッドを照明する装置であって、
少なくとも１つのマルチチップパッケージを形成する複数の発光ダイオードチップと、
前記マルチチップパッケージに光学的に接続される少なくとも１つの反射体と、
前記反射体に光学的に接続されている出力ロッドと、
を有する装置。
【請求項２】
前記反射体は、前記発光ダイオードチップから放射される光を方向付ける、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記出力ロッドは、前記発光ダイオードチップから放射される光、及び、前記反射体によって反射された光を受ける、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記出力ロッドは柔性である、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記発光ダイオードチップは、前記マルチチップパッケージ上に位置付けられ、アレイを形成する、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記マルチチップパッケージの最大直径は、前記出力ロッドの入力面積と同等である、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記反射体出力開口は、前記出力ロッドの前記入力直径と同等である、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記反射体は複合放物面反射体である、請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記反射体は全反射を与える、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
請求項１記載の装置であって、
複数のマルチチップパッケージ及び複数の反射体と、２色性の立方体とを更に有し、
前記マルチチップパッケージは、前記反射体に光学的に接続され、
前記２色性の立方体は、前記反射体及び前記出力ロッドに光学的に接続される、
装置。
【請求項１１】
前記複数のマルチチップパッケージは、赤色、緑色、及び青色の光を放射する、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記２色性の立方体は、白色光を生成するよう、赤色、緑色、青色の光を出力ロッドに結合する、請求項１０記載の装置。
【請求項１３】
ロッドを照明する方法であって、
複数の発光ダイオードチップから少なくとも１つのマルチチップパッケージを形成する段階と、
光を前記マルチチップパッケージから少なくとも１つの反射体に伝送する段階と、
前記光を前記反射体から出力ロッドに与える段階と、
を有する方法。
【請求項１４】
前記マルチチップパッケージの最大面積は、前記出力ロッドの前記入力面積に等しい、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の方法であって、
少なくとも２つのマルチチップパッケージから着色光を与える段階と、
前記着色光を前記マルチチップパッケージから少なくとも２つの反射体に伝送する段階と、
前記着色光を前記反射体から２色性の立方体に与える段階と、
前記２色性の立方体の機能として、前記着色光から白色光を生成する段階と、
前記白色光を前記２色性の立方体から前記出力ロッドに与える段階と、
を更に有する方法。
【請求項１６】
前記着色光は１つの反射体によって方向付けられる、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記白色光は、赤色、緑色、青色の光から生成される、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
ロッドを照明するシステムであって、
複数の発光ダイオードチップから少なくとも１つのマルチチップパッケージを形成する手段と、
光を前記マルチチップパッケージから少なくとも１つの反射体に伝送する手段と、
前記光を前記反射体から出力ロッドに与える手段と、
を有するシステム。
【請求項１９】
請求項１８記載のシステムであって、
少なくとも２つのマルチチップパッケージから着色光を与える手段と、
前記着色光を前記マルチチップパッケージから少なくとも２つの反射体に伝送する手段と、
前記着色光を前記反射体から２色性の立方体に与える手段と、
前記２色性の立方体の機能として、前記着色光から白色光を生成する手段と、
前記白色光を前記２色性の立方体から前記出力ロッドに与える手段と、
を更に有するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、光ファイバ及び光ロッド照明に係る。より具体的には、本発明は、光ファイバ及び光ロッドを照明するよう使用される光エンジンに係り、特に、マルチチップパッケージを使用する光ファイバ及び光ロッド照明用のＬＥＤベースの光エンジンに係る。
【背景技術】
【０００２】
光エンジンは、照明を目的とするファイバ及びロッドに連結して使用される。従来の光源（ハロゲン・ランプ又はＨＩＤランプ）は、通常は、光源として使用される。より最近では、発光ダイオード（ＬＥＤ）ベースのマイクロチップ（チップ）が、光エンジン用光源として使用されている。典型的なＬＥＤベースの光エンジンは、夫々が光コリメータに接続される複数の単一ＬＥＤチップパッケージを有する。光エンジンは、光をマルチチップパッケージ及び光コリメータから出力（光）ファイバ又はロッドへ方向付ける単一の集光レンズの包含で完成する。
【０００３】
かかる設計は、適度な効率性（ＬＥＤが放射した光の７０％が、ロッドに入れられ得る）をもって働くことが明らかにされているが、大型で且つ高価である。従来の１８個のＬＥＤを備えた光エンジンでは、ロッドは直径２０ｍｍであり、光エンジンは幅８０ｍｍ長さ１００ｍｍを超える。更に、必要とされる光学部品（ＬＥＤチップ１８個、光コリメータ１８個、集光レンズ１個）にはコストがかかり、ＬＥＤチップ及び光コリメータの数が増加すると、価格と寸法が増大する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それ故に、上述の不利点及び課題点を他の不利点と共に克服する、光ファイバ及び光ロッド照明の装置及び方法が深刻に必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの面は、ロッドを照明する発光ダイオード光エンジンを提示する。発光ダイオード光エンジンは、少なくとも１つのマルチチップパッケージを形成する複数の発光ダイオードチップと、マルチチップパッケージに光学的に接続された少なくとも１つの反射体と、反射体に光学的に接続された出力ロッドを有する。
【０００６】
本発明の他の面は、少なくとも１つのマルチチップパッケージ上で複数の発光ダイオードチップを照明する段階と、マルチチップパッケージから少なくとも１つの反射体に光を伝送する段階と、反射された光を出力ロッドに与える段階によって、ロッドを照明する方法を提示する。
【０００７】
本発明の他の面は、発光ダイオードのシステムを提示する。システムは、光を放射する手段と、放射された光を反射する手段と、反射された光を受けて出力する手段を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の前述及び他の特性及び利点は、現在の望ましい実施例に関する以下の詳細な説明を添付の図面と併せて読むことから、より明らかになるであろう。詳細の説明及び図面は、本発明を単に図解するものであり制限するものではなく、本発明の範囲は、添付の請求項及び同等のものによって定義される。
【０００９】
図１中、本発明に従って、光エンジンとしても周知の光エンジン光学系１００の一実施例を図示する。図１中、発光ダイオードチップ（ＬＥＤ）・マルチチップパッケージ１１０を示す。本発明の一実施例では、マルチチップパッケージが、少なくとも１つのロッド１３０を照明するよう所望される光エンジンの用途のために特に設計されている。ロッド１３０は剛構造であり得るか、又は、柔構造であり得る。更に、ロッド１３０は、ファイバ若しくはロッドの束、ファイバの束、又は、ロッドとファイバの束に関連し得る。
【００１０】
マルチチップパッケージ１１０の他の実施例は、密集して置かれたＬＥＤチップ（チップ）を含み、本発明の更なる一実施例では、単色チップ又は２色若しくはそれ以上の異なる色のチップを１つ又はそれ以上、同一のパッケージ内に有することが出来る。カラーチップは、多色、可変色、白色光、又は制御された白色光源を与える。マルチチップパッケージ１１０の更なる実施例は、アレイ構成のチップを有し、本発明の白色光の一実施例では、チップは三原色（赤色、緑色、及び青色）を与える。加えて、マルチチップパッケージ１１０の一実施例は、用途のニーズが生じれば、異なる色をいくつでも使用できる。更に、本発明の実施例は、チップを高反射基板上に二次元平面レイアウトで配置し、また、戦略的に置かれ得るか、又は、数学的にアレイ構成で並べられ得る。本発明の他の実施例では、チップのレイアウトの対称性及び平均半径距離等のアレイパターンの特定な詳細が、特定な反射体設計に入念に合致されることが重要である。
【００１１】
マルチチップパッケージ１１０の更に他の実施例では、フィードバック・センサ及び／又は制御電子は、ＬＥＤチップに含まれ、通信をする。
【００１２】
反射体１２０は、マルチチップパッケージ１１０に光学的に接続され、光をマルチチップパッケージ１１０から出力ロッドとしても周知であるロッド１３０へと方向付けるよう設計される。反射体１２０の一実施例は、従来技術で周知の通り、光をロッド１３０に特有である受容角度内でロッド１３０へと方向付ける。反射体１２０は、マルチチップパッケージ１１０とロッド１３０との間の光学通信内に位置決めされる。本発明の他の実施例では、反射体１２０は、マルチチップパッケージ１１０の一部分であり、また、本発明の更に他の実施例では、マルチチップパッケージ１１０は、反射体１２０の少なくとも一部分が機能するよう求める。
【００１３】
マルチチップパッケージ１１０及び反射体１２０は、従来の光エンジン以上に光エンジン１００の寸法を低減することができる。適切に設計されたマルチチップパッケージ１１０を使用することで、光学系の直径（チップ配置の最大直径）は、出力ロッド又はファイバ１３０の直径に限定され得る。これは、システムの光学的効率性を保持し又は上昇させ、ファイバ又はロッド１３０へと方向付ける光束を保持すると同時に、達成される。
【００１４】
図２は、光エンジン効率２００の一実施例を例示した概略図である。典型的には、ロッド（又はファイバ）は、ロッドに沿って光を伝送するには全反射（ＴＩＲ）に依存する。角分布は、ロッド内のＴＩＲを保持する制限内になければならない。これは、典型的には、２×３０°乃至２×４０°の円錐角である。高効率のために、反射体壁は高反射率（９０％又はそれ以上）を有するべきである。反射体の正確な形は、ＬＥＤチップのアレイに最適化され得、本発明の一実施例では、従来技術で周知である複合放物面反射体（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ｐａｒａｂｏｌｉｃ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ，  ＣＰＣ）であり得る。ＣＰＣは、マルチチップパッケージから出力ロッドへの光の結合を、要求された円錐角を備えて最大化するよう設計され得る。非常に高い結合効率（８０％以上）が達成され得るのは、ＬＥＤチップが寸法及び／又は数に制限されているためマルチチップパッケージの範囲が出力ロッドの入力範囲を超えない場合である。ＬＥＤチップの数又は寸法の増大は、全入力束を増加させ得る。ＣＰＣ反射体は、僅かにより短く、より大きな入力開口（即ち最大チップレイアウト直径）を有する。ＣＰＣ反射体の結合効率は低減されるが、出力ファイバの光では純増幅率がある。効率性に関する一実施例の上述の説明は、図２中で更に明らかである。
【００１５】
出力開口２４５及び２５５は、出力ロッドの直径と同等である。マルチチップパッケージ２０５及び２１０は、夫々、ＣＰＣ反射体２２０及び２３０の基部である。かかる実施例では、２つのＣＰＣ反射体のうち丈が高い一方が、２２０として例示されている。上部から見たとき、かかる実施例に使用されいてるＬＥＤアレイ（マルチチップパッケージ２０５には２６０、マルチチップパッケージ２１０には２７０）の直径は、２７０になるべきであるより大きなＬＥＤアレイを示す。より大きなＬＥＤアレイ２７０は、より小さいＬＥＤアレイ２６０より効率が悪い。それは、短くなったＣＰＣ反射体２３０は、ＣＰＣ反射体２２０より大きな角分布を作り、ＣＰＣ反射体２２０は、ロッドへの結合に関してはより効率的であるためである。
【００１６】
本発明の他の実施例である、多色の光エンジン３００が図３の概略図に図示される。この用途では、マルチチップパッケージは、単一の光エンジン３１０を形成するよう反射体との光学通信内にある。これらのマルチチップパッケージの単色版は、白色光を生成するよう赤色、緑色、及び青色の光を出力ロッド３３０に結合するように、標準２色性の立方体（ｄｉｃｈｒｏｉｃ  ｃｕｂｅ）３２０と共に使用され得る。これにより光を増加させ得、光は、同一の白色点用に設計された多色パッケージと比較した２つのうちの１つの要因以上によって結合され得る。
【００１７】
上述されたロッドを照明する装置及び方法は、装置及び方法の例である。これらの装置及び方法は、出力ロッドのマルチチップパッケージ照明に対する可能性の有る１つのアプローチを例示する。実際の実施は、説明された方法から変化し得る。更に、本発明への他の多種の改善及び修正が当業者によって行なわれ、それらの改善及び修正は、以下に記載する本発明の範囲内に入る。
【００１８】
本発明は、本発明の趣旨又は本質的特質を逸脱することなく他の特定の形に具体化され得る。説明された実施例は、全ての面において例示的であり、制限的ではないと考えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に従って、光エンジンの一実施例を例示する概略図である。
【図２】本発明に従って、光エンジンの効率性の一実施例を例示する概略図である。
【図３】本発明に従って、多色光エンジンの一実施例を例示する概略図である。
【図１】
2006511056.tif 000003
【図２】
2006511056.tif 000004
【図３】
2006511056.tif 000005
【国際調査報告】
2006511056.tif 000006
2006511056.tif 000007