(57)【要約】効率的な光線を、長い期間耐久性高く提供するように構成されたフラッシュ・ライト（１０）。フラッシュ・ライト（１０）は、頂点から延びている光指向角（６８）によって特徴付けられる発散光線（６４）を生成するように構成された、高出力の、指向されたＬＥＤ（６０）を特徴とする。フラッシュ・ライトは、ＬＥＤ（６０）がその頂点がレンズの焦点と一致するように配置された収束レンズ（８２）を形成している第１部分を有するレンズ（１４）を備える。収束レンズは、ほぼすべてのＬＥＤからの指向された光が、収束レンズ部分（８２）を通過して、第１の平行光線（１１０）内に出現するようなサイズにされ、位置決めされている。ＬＥＤ（６０）は、先端（６６）を通る追加の光（１２０）を放出する。放物面反射板（９２）は、その焦点に先端（６６）を有し、第１の光線（１１０）と平行で、それを取り囲む第２の平行光線（１２２）内に追加の光を反射し、このようにして単一のおよびそれ以上の効率的で有用な光線を形成する。ＬＥＤ（６０）および放物面反射板（９２）は、照射器アセンブリ（１６）に形成され、ＬＥＤ（６０）を放物面反射板（９２）に対してその好ましい位置に並べて保持するようにフラッシュ・ライトのハウジング（１２、１８）内に収容される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂点から延びている光指向角によって特徴付けられる発散光線を生成するように構成された、高出力の指向されたＬＥＤと、
ＬＥＤはその頂点がレンズの焦点と一致するように配置された焦点を特徴とする、収束している少なくとも１つの部分を有するレンズとを備える、フラッシュ・ライト。
【請求項２】
レンズは、ＬＥＤからの指向された光のほぼすべてが収束レンズを通過して、第１の平行光線内に出現するようなサイズにされ位置決めされている、請求項１に記載のフラッシュ・ライト。
【請求項３】
発散光線が先端部分を通ってＬＥＤから出、
追加の光が、光線の外側に延びる方向にＬＥＤの先端から出る、請求項１に記載のフラッシュ・ライトであって、
放物面反射板の焦点がＬＥＤの先端部分の位置と一致し、それによって放物面反射板に追加の光の少なくともいくらかを反射して第２の平行光線にする、焦点を有する放物面反射板をさらに備える、フラッシュ・ライト。
【請求項４】
レンズは、レンズの非収束部分を通過する光がレンズに入るのと同じ角度でレンズを出るように構成された非収束部分を備え、
第２の平行光線が第１の平行光線と平行である、請求項３に記載のフラッシュ・ライト。
【請求項５】
レンズの非収束部分がレンズの収束部分を取り囲んでいる、請求項４に記載のフラッシュ・ライト。
【請求項６】
スイッチと、
電池を保持するように構成された１つまたは複数の電池区画とを備え、
前記バッテリ区画が、ＬＥＤおよびスイッチを備える回路内に接続された接点を有し、それによって、電池が電池区画に設置されたとき、スイッチが回路を開放および閉鎖して、ＬＥＤを励磁、非励磁化することができ、
さらにＬＥＤ、レンズ、スイッチおよび電池区画を収容するように構成されたハウジングを備える、請求項１に記載のフラッシュ・ライト。
【請求項７】
発散光線が、先端部分を通ってＬＥＤを出、追加の光がＬＥＤの先端部分から光線の外側に延びる方向に放射する、発散光線を生成するように構成された高出力の指向されたＬＥＤと、
放物面反射板の焦点がＬＥＤの先端部分の位置と一致し、それによって放物面反射板が追加の光の少なくともいくらかを反射して第２の平行光線にする、焦点を有する放物面反射板とを備える、フラッシュ・ライト。
【請求項８】
レンズは、レンズの非収束部分を通過する光がレンズに入射したのと同じ角度でレンズを出るように構成された非収束部分を含む、請求項６に記載のフラッシュ・ライト。
【請求項９】
発散光線が先端部分を通ってＬＥＤを出、追加の光がＬＥＤの先端部分から光線の外側に延びる方向に放射する、発散光線を生成するように構成された高出力の指向されたＬＥＤと、
ＬＥＤが、放物面反射板の焦点がＬＥＤの先端部分の位置と一致し、それによって放物面反射板が追加の光の少なくともいくらかを反射して第２の平行光線にする位置に放物面反射板に対して物理的に保持されている、焦点を有する放物面反射板とを備える、レンズを有するフラッシュ・ライト内に挿入するための照射器アセンブリ。
【請求項１０】
ＬＥＤと、プリント回路板と、放物面反射板とを備え、
構成要素がプリント回路板上に取り付けられ、
ＬＥＤが、フィラメントと、放物面マイクロ反射板と、透明な先端を有する高出力ＬＥＤであり、プリント回路板内に取り付けられており、
放物面反射板は、放物面反射板の焦点が透明な先端と一致するようにプリント回路基板に接続されており、
放物面反射板がフランジを有する、照射器アセンブリを備え、
さらに、照射器アセンブリを一緒に受けて、それによって照射器アセンブリをハウジング内に収容するハウジングを備える、フラッシュ・ライト。
【請求項１１】
１つまたは複数の電池を受けるように構成された１つまたは複数の電池区画を定義する本体部分をさらに備え
照射器アセンブリが本体部分によって一緒に受けられ、
ハウジングが、照射器アセンブリを一緒に受けて、それによって照射器アセンブリをハウジング内に収容する、請求項９に記載のフラッシュ・ライト。
【請求項１２】
ＬＥＤが、そのフィラメントから光を放出し、頂点から延びている光指向角によって特徴付けられる発散光線を生成するように構成され、発散光線の外側の方向に延びる、ＬＥＤの先端から放出される追加の光をまた生成し、
レンズが、その発散光線の頂点がレンズの焦点と一致するようにＬＥＤが配置された焦点によって特徴付けられる収束している第１部分を有し、
発散光線が、レンズの第１部分を実質上通過して、第１の平行光線を形成し、
レンズが、その方向を変化させることなく光を通過させる第２部分を有し、
放物面反射板が、追加の光を少なくとも一部分を反射して第１の平行光線に平行な第２の平行光線にする、レンズをさらに備える、請求項９に記載のフラッシュ・ライト。
【請求項１３】
フィラメントと、放物面反射板と、透明の先端を有し、そのフィラメントから光を放出し、その光を、頂点から延びる指向角によって特徴付けられる発散光線内へ放出するように構成され、発散光線の外側方向に延び、ＬＥＤの先端から放出される追加の光を放出するようにも構成されている、ＬＥＤと、
発散光線を第１の平行光線に集束させるための手段と、
追加の光線を第２の平行光線に集束させるための手段とを備え、
第１および第２の光線が平行である、フラッシュ・ライト。
【請求項１４】
フィラメントと、放物面反射板と、透明の先端を有する、そのフィラメントから光を放出し、その光を、頂点から延びる指向角を特徴とする発散光線内へ放出するように構成され、発散光線の外側方向に延び、ＬＥＤの先端から放出される追加の光を放出するようにも構成されている、ＬＥＤからの光を集束させる方法であって、
発散光線を第１の平行光線に集束させること、および
追加の光線を第２の平行光線内に集束させることを含み、
第１および第２の光線が平行である、フラッシュ・ライト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、持ち運び可能または電池動作式の照明製品の分野に属する。より詳細には、本発明は、ハンド・ヘルドの電池動作式フラッシュ・ライトに関する。
【０００２】
フラッシュ・ライトは、様々な家庭、製造作業、娯楽の需要をカバーするために使用されている。通常のフラッシュ・ライトは、しばしば、比較的壊れやすい白熱電球を収容したヘッドと、電池を保持するように構成された円筒形本体とを備える。通常本体内に取り付けられたスイッチが、電池と電球の間の回路を完成している。放物面の鏡または反射板が、ヘッド内に配置され、電球のフィラメントが鏡の焦点に位置決めされている。鏡は、図１Ａに示すように、フィラメントからの光線を平行な方向に前方に方向付け、有用な光線を作成している。このようなフラッシュ・ライトは、フラッシュ・ライト上の水密な密封を形成するためのゴム製のＯリングを備える場合もある。
【０００３】
多くのフラッシュ・ライトは、長期間使用されることなく保管されており、その後、ほとんど予告なく長期間光を供給することが必要になることがある。他のフラッシュ・ライトは、頻繁に使用され、衝撃や温度などのかなり極端な環境を受けることがある。いずれの場合でも、フラッシュ・ライトの壊れやすい電球の破損が、極めて頻繁に発生し、使用者を有用な光源なしの状態にする。時間効率のため、しばしば電球のみでなくフラッシュ・ライト全体が交換され、電球の損失をかなり高価なものにする。
【０００４】
フィラメントによって生成される光の５０％もが、図１Ｂに示すように（前方または後方の方向のいずれかに）放物面鏡をそれ、光の大部分を多くの方向に広く放射させることになる。この周縁の光はしばしば有用であるが、多くの状況では無駄なグレアに他ならない。他の共通の問題点は、特にフラッシュ・ライトが使用され続けた、または保管されつづけた後、十分な長さの期間光を供給しない、電池を備えるこのようなフラッシュ・ライトによって得られる。さらなる問題点は、電球フィラメントが放物面鏡の焦点に正確に位置決めされていない場合、鏡に当たる光が平行光線に方向付けられないことになり、フラッシュ・ライトの効果または効率をさらに低下させるということである。
【０００５】
したがって、特に長い保管の後、長い期間有用な光線を供給するように構成された、耐用性のあるフラッシュ・ライトに対する無限の必要性が存在している。本発明は、これらおよびその他の必要性を満足し、さらに関連する利点を提供する。
【０００６】
（発明の概要）
本発明は、長い期間、有用な光線を耐用性高く供給するように構成された、フラッシュ・ライトを提供する。フラッシュ・ライトは、通常低い所要電力で、したがって、所与の電池セットで長い期間持続することになる。低い所要電力のため、電池が長期間保管された後使用可能である制限された電力で一般に機能することになる。
【０００７】
このフラッシュ・ライトは、頂点から延びる光指向角によって特徴付けられる発散光線を生成するように構成された、高出力の、有向のＬＥＤを特徴とする。フラッシュ・ライトが、好ましくはＬＥＤからすべてのその照射を導くため、フラッシュ・ライトは通常低い所要電力となり、白熱電球からその光を導くフラッシュ・ライトよりもかなり耐用性が高くなる。
【０００８】
本発明の別の特徴は、フラッシュ・ライトが、ＬＥＤがその頂点がレンズの焦点と一致するように配置された、収束する第１部分を有するレンズを備えることである。この特徴は、発散光線が、有用な平行光線に集束するのを可能にし、ＬＥＤによる使用可能なしばしば限られた光を効果的に使用することを可能にする。好ましくは、収束レンズは、ＬＥＤからの指向された光のほぼ全てが、収束レンズ部分を通過して、第１の平行光線内に出現するようなサイズにされ、位置決めされている。
【０００９】
本発明のさらに別の特徴は、フラッシュ・ライトがまた、放物面反射板を備えることである。ＬＥＤは、先端を通って追加の光を放射し、前記先端は、放物面反射板の焦点に配置されている。この特徴の利点は、追加の光の少なくともいくらかが、好ましくはほぼ一部分が、放物面反射板に当たって、第２の平行光線を形成することである。第２の平行光線は、第２の光線の全体方向を変更しない好ましくは平面のレンズを好ましくは通過する。第２の光線は、第１の光線と好ましくは平行で、それを取り囲んでおり、したがって、単一の、より効果的で有用な光線を形成する。
【００１０】
本発明はまた、フラッシュ・ライトのハウジング内に収容された照明器アセンブリを特徴とする。照明器アセンブリは、ＬＥＤと放物面反射板の両方を備える。この特徴は、有利には、ＬＥＤを放物面反射板に対してその好ましい位置に実質上保持することを可能にする。
【００１１】
本発明のその他の特徴および利点は、本発明の原理を一例として図示している添付図面とともに得られた好ましい実施形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１２】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
本発明によるフラッシュ・ライト１０が、図２、３Ａ〜３Ｃおよび４Ａ〜４Ｂに示されている。フラッシュ・ライトは、前部ハウジング部分１２と、レンズ１４と、照明器アセンブリ１６と、本体部分１８と、スイッチ・アセンブリ２０と、後部ハウジング部分２２とを備える。前部ハウジング部分は、前端３２に前方を向いたオリフィス３０を、および後端３６に後方を向いたねじ付きの開口３４を備える、中空の、ほぼ円筒形のチューブである。後部ハウジング部分は、前端４２に前方を向いたねじ付きの開口４０を、および後端４６に後方を向いたオリフィス４４を備える、中空の、ほぼ円筒形のチューブである。前部ハウジング部分の後端と後部ハウジング部分の前端は、互いにねじで係合して、レンズ、照明器アセンブリ、本体部分およびスイッチ・アセンブリを収容するための円筒形の中空のハウジングを形成するように構成されている。
【００１３】
フラッシュ・ライト１０は、レンズ１４と前部ハウジング部分１２の前端３２の間で共形的に受けられる第１のゴム製のＯリング５０を備えて構成され、前方を向いたオリフィス３０を覆う水密のシールを形成している。同様に、フラッシュ・ライト１０は、レンズ・スイッチ・アセンブリ２０と後部ハウジング部分２２の後端４６の間で一緒に受けられるゴム・キャップ５２を備えて構成され、後方を向いたオリフィス４４を覆う水密のシールを形成している。また、フラッシュ・ライト１０は、前部ハウジング部分の後端３６と後部ハウジング部分２２の前端４２の間で一緒に受けられている第２のゴム製のＯリング５４を備えて構成されており、前部および後部ハウジング部分の間の水密なシールを形成している。したがって、ハウジング（すなわち、結合された前部および後部ハウジング部分）は水密である。
【００１４】
図４Ａ、４Ｂおよび５を参照すると、照明器アセンブリ１６は、高出力の白色ＬＥＤ６０を有する。好ましくは電球は存在しないため、ＬＥＤは、好ましくはフラッシュ・ライト内の唯一の光源である。ＬＥＤは、励起されたとき光の線を生成するフィラメント６２を有する。ＬＥＤはまた、好ましくは２０°の指向角６８にわたるＬＥＤの透明な先端６６を通る頂点からの発散光線６４内に、フィラメントの光線のかなりの部分（好ましくは５０％以上）を方向付ける、内蔵型の放射面マイクロ反射板６３を有する。頂点は、通常フィラメントの位置にある。好ましくはフィラメントからの光のおよそ１０％が、マイクロ反射板で最初に反射することなく、発散光線内に直接放射される。
【００１５】
好ましいＬＥＤは、日本のＮＩＣＨＩＡ　ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮによる高出力白色ＬＥＤ、ＮＳＰＷ５００ＢＳである。これは、ＬＥＤの位置決めを助けるストッパを備え、好ましい電気的および光学的特性、ならびに好ましい光指向性を備える。ＮＩＣＨＩＡ　ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮによる高出力白色ＬＥＤ　ＮＳＰＷ５００ＢＳの特性が、図８に示されている。
【００１６】
図６を参照すると、レンズ１４は、同心の、円形の収束レンズ部分８２を取り囲む円形の平坦な部分８０を有する透明の本体である。収束レンズ部分は、収束レンズ部分の両側に、それぞれの焦点が収束レンズ部分の焦点中心８６から離れた焦点距離である、焦点８４を有する両凸レンズを形成している。フランジ８８は、平坦な部分８０を取り囲み、近傍のレンズに剛性を追加し、そこで第１のＯリング５０を、前部ハウジング部分１２の前端３２に圧縮する（図２）。好ましくはレンズは、射出成形によってアクリル・プラスチックで作製される。
【００１７】
図２および７Ａに示すように、ＬＥＤ６０のほかに、照明器アセンブリ１６は、フランジ９０と、放射面部分９２と、支持脚９４と、フラッシュ・ライトで使用可能な電池の出力レベルに適合するＬＥＤを作製するように構成された回路９８に取り付けられたプリント基板回路９６とを備える。放物面部分９２の放物面の内面１００は、焦点を有する反射性の、好ましくは鏡様の構造である。同様に、照明アセンブリ・フランジ９０の内部表面１０２は、反射性の、好ましくは鏡様の構造である。
【００１８】
照明器アセンブリのフランジ９０は、レンズのフランジ８８内で、レンズの円形の平坦な部分８０の周縁部分に接して一緒に受けられて、それによってＬＥＤ６０をレンズの収束レンズ部分８２に対して位置決めするようなサイズおよび形状にされている。特に、ＬＥＤのフィラメント６２は、収束レンズ部分８２の焦点に位置決めされ、発散光線６４は、レンズの焦点中心８６に集中される。また、収束レンズ部分８２は、光線の外側の限界が、好ましくは収束レンズ部分を、最も好ましくは収束レンズ部分の周縁１０４を通過するようなサイズにされている。言い換えれば、収束レンズ部分Ｄの直径と焦点距離Ｌと指向角６８の間の関係は、好ましくは以下のように述べられる。
Ｄ≧２Ｌ　Ｔａｎ（Ａ／２）
【００１９】
最も好ましくは、上記の式は等式である。上記で説明した構成の結果、ＬＥＤ６０によって生成された発散光線６４は、収束レンズ部分８２を通過して、図７Ａに示すように、直径Ｄを有する第１の平行光線１１０になる。
【００２０】
図７Ｂで見られるように、ＬＥＤのフィラメント６２によって放出されたいくつかの光は、マイクロ反射板６３によって発散光線に方向付けらず、直接発散光線内に入らない。その代わりに、全体の内部反射の後、光は透明な先端６６に到達して、発散光線の外側に延びる方向でＬＥＤ６０を出る。これは、通常、その位置での先端の表面に対して垂直でない角度で先端を通過することによって強調され、光を発散光線のさらに外側の角度に屈折させる。
【００２１】
図７Ｂおよび７Ｃを参照すると、この横に放出された光１２０のかなりの部分は、ＬＥＤ６０の先端６６から放物面部分９２の反射性の内側面１００のほうへ延びている。照射器アセンブリ１６は、ＬＥＤの先端が放物面の焦点に配置されるように構成されている。したがって、放物面部分９２の内側面１００に当たる横に放出された光１２０は、反射して、第２の平行光線１２２を形成する。
【００２２】
図７Ｄに見られるように、好ましくは、放物面状の内側面１００は、第２の平行光線１２２が、第１の平行光線１１０と平行であるようなサイズにされ、位置決めされている。同様に、好ましくは、放物面状の内側面１００は、指向された光の中心に垂直１２４な方向に放出された光が、内側面で反射し、その後収束レンズ部分８２の周縁１０４のすぐ外側の円形の平らな部分８０を通過するようなサイズにされ、位置決めされている。したがって、ＬＥＤによって生成された光の大部分、好ましくは光の９０％以上が、平行な、有用な光線に方向付けられることになる。
【００２３】
生成された光のこのような大部分が有用な光線であるため、ＬＥＤのフィラメントによって放出された光の総量（通常白熱電球のものよりも実質上少ない）は、有用な光線を生成するのに十分である。また、ＬＥＤは実質上少ないエネルギを使用し、好ましくは２つのＡＡ電池で少なくとも５０時間の、相当な時間だけフラッシュ・ライトの電池寿命を延ばす。このことは、通常のフラッシュ・ライトのおよそ２０倍の電池寿命である。長い保管の後でさえも、ＬＥＤは、使用可能である少ない電池出力で機能し続けることができる。また、ＬＥＤは、白熱灯のようには壊れやすくなく、短い寿命でないため、フラッシュ・ライトは、耐久性が高く、雑な取扱いによるＬＥＤの故障の可能性のほとんどない、好ましくは効果的に無限の（約１００，０００時間までの）電球寿命を有する。
【００２４】
図２、４Ａ、４Ｂを参照すると、放物面部分９２は、支持脚９４によって回路板９６に対して支持されている。ＬＥＤ６０は、回路板９６内に直接取り付けられ、したがって、支持脚および回路板は、ＬＥＤを放物面部分およびレンズ１４に対して位置保持する働きをする。回路板およびそれに付随する回路は、ＬＥＤを励磁するための電力を供給する。
【００２５】
回路板は、本体部分１８内の保持空洞１２８内で受けられるようなサイズにされ、そうでない場合構成されている。電力は、本体部分１８内の接点１３２に接続されたリード線１３０を通って回路板に供給される。本体部分は、２つの電池１３６を保持するための区画１３４を備え、接点が電池を接触させるために区画内に位置決めされている。
【００２６】
２つの電池１３６と、回路板９６およびそれに付随する回路９８と、ＬＥＤ６０とを備える回路はまた、スイッチ・アセンブリ２０上の２つの接点１４０を通過している。人が、後方を向いたオリフィス４４を通って延びているゴム・キャップ５２を押下すると、スイッチ・アセンブリは、回路の開放と閉鎖の間で交番し、それによって、フラッシュ・ライトを「オン」状態と「オフ」状態の間で交番させる。
【００２７】
上記の説明から、本発明が、特に長い保管の後、長い期間効率的な有用な光線を提供するように構成された、耐水性、耐衝撃性である耐久性のあるフラッシュ・ライトを提供することが明らかになるであろう。本発明の特別な形態が図示され、説明されてきたが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、様々な修正を行うことができることは明らかであろう。すなわち、本発明は、好ましい実施形態のみに関して詳細を説明されたが、本発明から逸脱することなく、様々な修正を行うことができることは当業者なら明らかであろう。したがって、本発明は、限定されるものではなく、頭記の特許請求の範囲に対して定義される。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】通常の、従来技術のフラッシュ・ライトでの、典型的な電球によって生成された有用な光線の概略図である。
【図１Ｂ】通常の、従来技術のフラッシュ・ライトでの、典型的な電球によって生成された無駄なグレアの概略図である。
【図２】本発明の特徴を具体化するフラッシュ・ライトの分解透視図である。
【図３Ａ】図２に示したフラッシュ・ライトの前立面図である。
【図３Ｂ】図２に示したフラッシュ・ライトの側立面図である。
【図３Ｃ】図２に示したフラッシュ・ライト背立面図である。
【図４Ａ】図２に示したフラッシュ・ライトの横断面平面図である。
【図４Ｂ】図２に示したフラッシュ・ライトの横断面立面図である。
【図５】図２に示したフラッシュ・ライトで使用される指向性ＬＥＤの側立面図である。
【図６Ａ】図２に示したフラッシュ・ライトで使用されるレンズの前立面図である。
【図６Ｂ】図２に示したフラッシュ・ライトで使用されるレンズの側立面図である。
【図７Ａ】図２に示したフラッシュ・ライトで使用されるフラッシュ・ライトの前方部分の側立面図であり、レンズによって平行にされているＬＥＤからの指向された光を示す図である。
【図７Ｂ】内部反射による指向性ＬＥＤによって放射された、方向付けられていない光の側立面図である。
【図７Ｃ】図２に示すフラッシュ・ライトで使用されるフラッシュ・ライトの前方部分の側立面図であり、放出された指向されていない光のかなりの部分が、放物面鏡によって平行にされているのを示す図である。
【図７Ｄ】図２に示すフラッシュ・ライトで使用されるフラッシュ・ライトの前方部分の側立面図であり、指向されたＬＥＤ光と放出された指向されていない光のかなりの部分の両方が、平行にされているのを示す図である。
【図８】好ましいＬＥＤの仕様を示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図７Ａ】
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【国際公開パンフレット】
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2004507038.tif 000024
2004507038.tif 000025
【国際調査報告】
2004507038.tif 000026
2004507038.tif 000027
2004507038.tif 000028