(57)【要約】大量生産に適しており、モジュール構造の原理により所望の照明装置、例えば光の広告又は安全照明の形及び寸法に柔軟に適合できる、特に発光ダイオードを使用した受動輻射光学モジュールを提供する。単数又は複数の光学部材（１１）を互いに分離可能に形成しながら、受動輻射光学モジュール（１）を形成すべく破断個所として形成された接合手段により互いに接合され、輻射透過性又は反射性の個別の受動輻射光学部品から成る受動光学モジュールを形成する。
2004504638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輻射透過性又は反射性で、受動輻射光学モジュール（１）を形成すべく破断個所として形成された接合手段により互いに接合されている複数の個別の受動輻射光学部品（２）を有する、特に発光ダイオード（２３）を使用した受動輻射光学モジュール（１）。
【請求項２】
受動輻射光学モジュール（１）が、二次元のマトリックス構造に配置された個別光学部品（２）を有することを特徴とする請求項１記載のモジュール。
【請求項３】
個々の光学部品（２）が正方形の底面を有し、それぞれマトリックス構造の行と列により、マトリックス構造の一定のセルを形成することを特徴とする請求項１記載のモジュール。
【請求項４】
破断個所（３）を形成すべく、材料強度を低減させた領域を備えることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載のモジュール。
【請求項５】
破断個所（３）を形成すべく、個々の光学部品（２）間に間隔材を備えることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載のモジュール。
【請求項６】
受動輻射光学モジュール（１）が平滑な表面（４）を有することを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載のモジュール。
【請求項７】
個々の光学装置の個別光学部品（２）が、輻射光が入射する側の表面（４）に均等な光輝を形成する手段を有することを特徴とする請求項６記載のモジュール。
【請求項８】
受動輻射光学モジュール（１）がＰＭＭＡ材料から成ることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載のモジュール。
【請求項９】
個々の個別光学部品（２）が互いに同じ幾何学形状を有することを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載のモジュールュール。
【請求項１０】
個々の個別光学部品（２）が、その裏側（５）に発光ダイオード（２３）を収容するための挿入口を有することを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、特に発光ダイオードを使用した受動輻射光学モジュールに関する。
【０００２】
配線板上に取付けた発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）のアレイを照明目的に使用することは公知である。例えば文字の背面照明、プラスチックの背面照明等のような光の広告の場合、また避難路の照明、方位照明、標識の照明のような安全用照明並びに自動車用照明の場合、従来の白熱灯又はガス放電ランプの代わりに、電気エネルギーを可視スペクトル範囲の輻射エネルギーに変換する際の寿命が長く、かつ効率の良い、従ってまた電力損の発生並びに所要面積の少ないＬＥＤを使用することは公知である。特に光の広告の場合、ＬＥＤが提供する幾何学形状の成形及び色彩の多様性に関する高度の柔軟性は極めて重要になってくる。
【０００３】
独国実用新案第２９８１８６０９号明細書は、ＬＥＤ照明ユニットの任意の調整に、多角形に形成し、間隔材により互いに結合したＬＥＤを載せた、多数の面接合した板状体を備える装置を開示している。このマトリックス形の装置から、幾何学形状の寸法に関して多様な形状の可能性を持つ部分集合が生ずるよう、ＬＥＤを載せた板状体の任意の数又は部分集合を取り出すことができる。
【０００４】
国際公開第９９／４１７８５号パンフレットは、大量生産可能なＬＥＤの発光パネルを開示する。このパネルは各々光透過性の保護層を施した多数のＬＥＤチップを含む。この発光パネルはサブユニットに分割できる。
【０００５】
ＬＥＤは通常点状の光源を持ち、例えば１２０°の開き角を持つ円錐形の輻射を生ずる。
【０００６】
本発明の課題は、大量生産法で簡単に製造でき、幾何学上の要求に柔軟に対応できる光学装置を提供することにある。
【０００７】
本発明によれば、この課題は、輻射透過性又は反射性で、受動輻射光学モジュールを形成すべく破断個所として形成された接合手段により互いに接合された複数の個別の受動輻射光学部品を有する、特にＬＥＤを使用した受動輻射光学モジュールにより解決される。
【０００８】
輻射光学の個別部品とは、例えば集光レンズ、散光レンズ、プリズム又は反射鏡等の、輻射を形成し及び／又は輻射の方向を変える光学部品を意味する。
【０００９】
この受動輻射光学モジュール（以後光学多重部品とも呼ぶ）は、一塊に形成するのが好ましい。
【００１０】
特にこのモジュールは、完全に受動的な光学部品として形成される。
【００１１】
本発明は、互いに固く接合された多数の個別光学部品を持つ光学多重部材を、複数の個別光学部品を含む光学部材に分割できる、モジュール構造様式の光学多重部材を提供することを課題とする。こうして、光学多重部材を使って形成できる光学部材を造形した際、幾何学上の形基準への適合が容易に可能なので、優れた柔軟性が生ずる。
【００１２】
これらの個々の部品間には破断個所が設けられている。その際この破断個所は個別の部品の周囲の閉鎖線に沿って設置可能である。こうして利用者により工具なしで、例えばエッジに沿ってこの光学多重部材を１個又は複数個の個別光学部品を含む光学部材に分割できる。
【００１３】
この光学多重部材は大量生産の方法で製造できるにも拘わらず、通常であれば、例えば特殊なダイカスト鋳型の製造のような特殊な開発製品を必要とする、一塊の又は小連続体への適用が可能となる。
【００１４】
この光学多重部材がＬＥＤを取付けた配線板を有する多重の配列と接合していると特に有利であり、それらは同様に、任意に選択可能な数のＬＥＤ及びほぼ任意の形状を持ち、互いに固く接合された配線板群の構成を可能にする。
【００１５】
その場合個別の部品、特に破断個所の幾何学的形状は、多重の配列を形成するＬＥＤを有する配線板に適合させることができる。
【００１６】
本発明の原理で提供されるモジュールの構造様式では、色、材料、光束又は光の分散のような種々の特性を有し、任意に個別化可能な光学部品を、同様に任意に分割可能なＬＥＤ多重部材と任意に組合せ可能なので、使用中に高い柔軟性を可能にする。その際、例えばＬＥＤの多重部材を、例えば差し込んで１つにすることにより結合する利点を持ち、異なる光の進出角度を有する特性の異なる複数の光学部材と組合せることができる。
【００１７】
この光学多重部材は、簡単な方法、例えば射出成形法で製造できる。照明や背面照明される大面積を持つ用途の場合、複数の光学多重部材を接合してもよい。
【００１８】
本発明のもう１つの有利な実施形態では、この光学多重部材は二次元のマトリックス構造に配列された、個別光学部品を有する。この種の光学多重部材は、特に容易に製造でき、かつ柔軟に利用可能である。
【００１９】
本発明の更にもう１つの有利な実施形態では、これら個別の部品は正方形の底面を持つ。その際個別の全部品は、２次元的に行と列とにマトリックス状に配列されたセルである。
【００２０】
本発明のもう１つの有利な実施形態では、破断個所を形成すべく材料強度を低下させた領域を設ける。材料強度を低下させた領域で破断個所を形成すると、その光学多重部材は、容易に洗浄でき、滑らかに連続する表面を持つ。その上、材料強度を低下させた領域をもつ射出成形鋳型は、簡単かつ安価に製造できる。
【００２１】
本発明のもう１つの実施形態では、この光学多重部材は、平滑な表面を持つ。その結果、複数の個別光学部品から成り、かつ個別光学部品に各々ＬＥＤが配置された光学部材の場合も、明らかな変化を示さず、均等な輝度を個別光学部品間に達成できる。その際これら均等な輝度、即ち一様な光度分布は、所望の用途の寸法及び幾何学形状及び光学部材に左右されることはない。
【００２２】
本発明のもう１つの有利な実施形態では、破断個所を形成するため、個別の部品間に間隔材を設ける。間隔材により形成される破断個所は、特に容易に製造でき、利用者は手で又は機械により容易に分割可能である。
【００２３】
本発明のもう１つの有利な実施形態では、個別の光学装置は各々均等な輝度を観察者に見せる入射光線側の表面に形成する手段を有する。こうして、例えば一様に明るく照明された社標、照明文字その他を実現できる。
【００２４】
本発明の更にもう１つの有利な実施形態では、この光学多重部材は全てＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）材料からできている。
【００２５】
ＰＭＭＡは広く普及しており、製造に際し容易に入手でき、優れた光学特性をもち、かつ簡単な方法で着色でき、特に光の広告及び例えば避難路の照明のような安全照明にとって重要である。或いはまたこの多重部材を全てポリカーボネートから製造してもよい。
【００２６】
本発明の別の有利な実施形態では、個別光学部品は、互いに同じ幾何学形状を有する。それにより高度のモジュール性並びに例えば射出成形法にとって容易な型の調製並びに均等な光の配分が可能になる。
【００２７】
これらの個別光学部品、同時にまた光学多重部材は、適用事例に応じて反射、散乱又はビーム光学装置を備え得る。
【００２８】
本発明の原則課題は、例えば社標、照明広告その他のような個別の用途に特殊なＬＥＤ光学装置の開発及びその製造の必要性を回避することにある。
【００２９】
本発明の他の詳細については、従属請求項に記載してある。
【００３０】
本発明の実施例を図面に基づき以下に詳述する。
【００３１】
図１ａは、マトリックス状に配置した、正方形の底面を有する多数の個別光学部品２を備えた光学多重部材１を示す。個別光学部品２間に、これら個別光学部品２のエッジに沿って破断個所３を設けている。その際これらの破断個所３は互いに直交する２つの方向に配列している。破断個所３を、光学多重部材１の材料強度を破断個所３に沿って低くなるよう形成しているので、機械又は手で簡単に光学多重部材１を１個又は複数個の個別光学部品２を含む光学部材に相互に分離できる。例えば光学多重部材１を１個又は複数個の個別光学部品を含む光学部材に、工具を使わずに手で破断エッジに沿って分割できる。
【００３２】
個別の全光学部品２は、各々１つのＬＥＤ又はレーザダイオードに属する光学装置を持つ。個別光学部品２の光学装置は、輝度が均等な場合、点状のＬＥＤから円錐形に輻射される入射光を、平行な光線に変化させる。このために、例えばフレネルレンズを備える。
【００３３】
図１ａの装置は、光学多重部材を簡単に、例えば射出成形法により大量生産できる。アレイに配置した、互にその形状寸法が同じである多数の個別光学部品２を有する多重光学部材のマトリックス形の構造により、任意の数の、一連の個別光学部品では、所望の光学装置、従ってまた光学部材の寸法に簡単かつ柔軟に適合させることができる。材料強度を低減させたＰＭＭＡ材料の破断個所３は均等な輝度を生ずるので、複数の個々の光学部品を経て相応しく形成されたＬＥＤと共に安全照明装置、装飾照明及び光の広告の形成を可能にする。
【００３４】
図１ａの構成を変更し、適用事例に応じて個別光学部品の光学装置を、反射性、散乱性又は集束性にも形成できる。１つの光学多重部材における個別光学部品の数又は光学多重部材の寸法が適用事例にとって不充分な場合、複数の光学多重部材を、任意の大表面を得るべく、例えば接着で繋ぎ合わせてもよい。
【００３５】
図１ｂは、図１ａの光学多重部材１の断面を示す。個別光学部品２間に、材料強度の低い破断個所３を明瞭に認識できる。この光学多重部材又は個別光学部品２の表側４は平滑な表面を有し、その結果、例えば外側部分に用いる際、汚れは少ない儘であり、簡単に洗浄できる。全ての個別光学部品２の裏側５は、例えばＬＥＤ又はレーザダイオード用の発光体の挿入開口を有する。
【００３６】
図２は、８個の個別光学部品２を含む光学部材１１を、個別光学部品２間の破断個所３に沿って分離した光学多重部材１を示す。もちろん残りの光学多重部材１＊も光学部材１１も、別の破断個所３に沿って別の個別光学部品を形成 しながら分割することができる。
【００３７】
図３ａは、ＬＥＤを取付けた配線板２０の多重の配列を示し、この多重の配列は複数のＬＥＤチップ２４を有し、配線板２０上に面積の大きな接触部２１により配置されている。このＬＥＤチップ２４は、各々個別のＬＥＤ光源２３並びに反射鏡２２を有する。ここでもＬＥＤのモジュール構造が、同様に相互に固くつながっている任意の数の発光ダイオードを形成できるように生ずる。
【００３８】
図３ｂは、図３ａのＬＥＤチップ２４を有し、ＬＥＤを取付けた配線板２０の多重配列の切断面を示す。後者は個別光学部品２の挿入開口を有する裏側５と共に、はめ込み接合を形成するよう構成されている。
【００３９】
図４ａは、ＬＥＤを取付けた配線板２０の多重配列上にはめ込んだ光学部材１１を示す。光学部材１１の個別光学部品２の中点を、ＬＥＤ光源２３に一致するよう配置している。従って各個別光学部品２はＬＥＤチップ２４に属する。
【００４０】
図４ｂは、光学部材１１とＬＥＤを取付けた図４ａの配線板２０の多重配列の接合の切断面を示す。個別光学部品２は、各々ＬＥＤを取付けた配線板２０の多重配列のＬＥＤチップ２４に裏側５から差し込まれている。これら個別光学部品２を一体とした光学部材１１は、一様に平滑な表面を有することが判る。
【００４１】
上記の個別光学部品２は、他にハニカム型、三角形、長方形その他のような他の形を有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａは本発明による光学多重部材の平面図、ｂはその側面図。
【図２】図１の光学多重部材からその一部を切り離した状態での平面図。
【図３】ａはＬＥＤを取付けた配線板の多重配列の平面図、ｂは側面図。
【図４】ａは図３ａの多重配列の平面図、ｂは側面図。
【符号の説明】
１　　受動輻射光学モジュール
２　　個別光学部品
３　　破断個所
４　　光学部品の平滑な表面
５　　光学部品の裏側
１１　　８個の個別光学部品２を一塊とした光学部材
１＊ 　　部材１１の残りの光学多重部材
２０　　 複数のＬＥＤを取付けた配線板
２１　　平面の大きな接触部
２２　　反射鏡
２３　　ＬＥＤの光源
２４　　ＬＥＤチップ
【国際公開パンフレット】
2004504638.tif 000003
2004504638.tif 000004
2004504638.tif 000005
2004504638.tif 000006
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2004504638.tif 000008
2004504638.tif 000009
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2004504638.tif 000011
2004504638.tif 000012
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2004504638.tif 000014
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2004504638.tif 000017
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【国際調査報告】
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2004504638.tif 000022
2004504638.tif 000023
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