(57)【要約】【課題】高勾配縁又は領域を有するビームパターンを作ることのできるＬＥＤ装置を提供する。【解決手段】ビームパターン内に高勾配縁又は領域を作るように、光を遮蔽又は濾光することのできる発光ダイオード装置。ＬＥＤ装置は、また、選択的な着色を行うことができ、これにより、ＬＥＤ装置を利用することができる適用の適応性及び数を費用効果的に改善する。ＬＥＤ装置は、ＬＥＤチップの前に配置された光学層を含み、光学層は、光学層に供給される電気に応答して変化する光透過特性を有する材料を含む。このように、光学層は、ＬＥＤチップからの光を透過又は吸収することができ、かくして、ＬＥＤチップからの光を遮蔽又は濾光する。【選択図】図１
2007150309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード装置であって、
ハウジングと、
ハウジングに取付けられ、光を発生するＬＥＤチップと、
ＬＥＤチップの前に配置された光学層と、を有し、
光学層は、光学層に供給された電気に応答して変化する光透過特性を有する材料を含むことを特徴とする発光ダイオード装置。
【請求項２】
光学層は、ＬＥＤチップからの光を吸収することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項３】
光学層の通電がＬＥＤチップからの光を遮蔽することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項４】
光学層の通電がＬＥＤチップからの光を濾光することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項５】
光学層は、ＬＥＤチップからの光のある周波数を濾光することを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード装置。
【請求項６】
光学層は、発光ダイオード装置により送出される光の色を決定することを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード装置。
【請求項７】
光学層の通電が光により生じるビームパターンの縁に沿って高勾配を作るように、光を遮蔽又は濾光することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項８】
材料は、液晶からなることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項９】
光学層は、アクティブマトリックス型ＬＣＤからなることを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード装置。
【請求項１０】
光学層は、ＬＥＤチップのすべての縁を覆うことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項１１】
光学層は、ＬＥＤチップのすべての縁よりも狭く覆うことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項１２】
ＬＥＤチップからの光を白色光に変換するための、ＬＥＤチップに配置された変換層をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項１３】
変換層は、リンを含むことを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード装置。
【請求項１４】
光学層は、変換層の上に配置されたことを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード装置。
【請求項１５】
光学層の前に配置された第２の光学層をさらに有し、
第２の光学層は、第２の光学層に供給された電気に応答して変化する光透過特性を有する材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項１６】
一方の光学層は、ＬＥＤチップからの光を濾光し、他方の光学層は、ＬＥＤチップからの光を遮蔽することを特徴とする請求項１５に記載の発光ダイオード装置。
【請求項１７】
発光ダイオード装置であって、
ハウジングと、
ハウジングに取付けられ、光を発生するＬＥＤチップと、
ＬＥＤチップからの光を白色光に変換するための、ＬＥＤチップに配置された変換層と、
変換層に配置された光学層と、を有し、
光学層は、光学層に供給された電気に応答して変化する光透過特性を有する材料を含み、
光学層は、光により生じるビームパターンの縁に沿って高勾配を作るように、光を遮蔽し又は濾光することを特徴とする発光ダイオード装置。
【請求項１８】
材料は、液晶からなることを特徴とする請求項１７に記載の発光ダイオード装置。
【請求項１９】
光学層は、発光ダイオード装置により送出される光の色を決定することを特徴とする請求項１７に記載の発光ダイオード装置。
【請求項２０】
光学層は、ＬＥＤチップの少なくとも１つの縁を越えて延びることを特徴とする請求項１７に記載の発光ダイオード装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、発光ダイオード装置に関し、特に、そのような装置からの光の遮蔽及び濾光に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、自動車照明の適用に好ましい照明源に早くもなりつつある。なぜなら、ＬＥＤは、消費電力が少ないにもかかわらず、そのような適用に許容できる照明出力を出すからである。典型的には、特定の自動車照明機能に対応する照明投射像又はビームパターンを作るために、レンズが反射鏡と共に使用される。不幸にして、このビームパターンは比較的、低勾配縁を有し、かくして、ビームパターンの高勾配領域を要求する自動車の適用では、ＬＥＤの適用を制限する。従って、高勾配縁又は領域を有するビームパターンを作ることのできるＬＥＤ装置を提供する必要がある。
【発明の開示】
【０００３】
本発明は、ビームパターン内に高勾配縁又は領域を作るように、光を遮蔽又は濾光することのできる発光ダイオード装置を提供する。また、ＬＥＤ装置は、選択的な着色を行うことができ、これにより、ＬＥＤ装置を利用することができる適用の適応性及び数を費用効果的に改善する。ＬＥＤ装置は、一般的に、ハウジングと、ＬＥＤチップと、光学層と、を有する。ＬＥＤチップは、ハウジングに取付けられ、光を発生する。光学層は、ＬＥＤチップの前に配置され、光学層に供給される電気に応じて変化する光透過特性を有する材料を含む。このように、光学層は、ＬＥＤチップからの光を透過又は吸収することができ、かくして、ＬＥＤチップからの光を遮蔽又は濾光する。例えば、光学層は、光を遮蔽又は濾光して、光によって生じるビームパターンの縁に沿って高勾配を作る。さらに、光学層は、ＬＥＤチップからの光のある波長を濾光して、ＬＥＤ装置によって送られる光の色を決定する。
【０００４】
より詳細な態様によれば、好ましくは、光学層の材料は液晶からなり、好ましくは、光学層はＬＣＤからなる。好ましくは、ＬＥＤ装置は、ＬＥＤチップからの光を白色光に変換するための、ＬＥＤチップに配置された変換層を含む。変換層は、典型的にはリンを含む。ここで、光学層は、変換層の上に配置される。そのようであるので、光学層は、白色光を濾光して選択的な着色を行ってもよい。光学層は、ＬＥＤチップのすべての端部を覆ってもよいし、ＬＥＤチップのすべての端部よりも狭く覆ってもよく、これは、ビームパターンの一部のみ又は縁に高勾配領域を要求する適用にとって好ましい。また、ＬＥＤ装置は、その光学層の前に配置された第２の光学層を有していてもよく、一方の光学層がＬＥＤチップからの光を濾光し、他方の光学層がＬＥＤチップからの光を遮蔽してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
明細書に組み込まれ、明細書の一部をなす添付の図面が、本発明のいくつかの態様を示し、記載と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。
【０００６】
今、図に目を転じると、図１及び図２は、本発明の教示に従って構成された発光ダイオードＬＥＤ装置２０を示す。ＬＥＤ装置２０は、一般的に、装置２０の要素を封入するハウジング２２及びケーシング２４を有する。ケーシング２４は、ハウジング２２の一部として及びハウジング２２と一体に構成されてもよく、或いは、ケーシング２４は、別個の要素であってもよい。いずれにしても、ケーシング２４は、一般的に、光透過用の透明な光学級の材料で構成されているが、ケーシング２４が光を前方に（図１の左に）透過する限り、ケーシング２４は着色され或いは別の方法で修正されていてもよい。ケーシング２４は、中実の光学的ドームとして示されているが、ケーシング２４がケーシング２４と他のＬＥＤ構成部品２６〜３４との間に空気を残す薄肉のドームからなっていてもよいことが理解されよう。
【０００７】
本技術分野で知られているように、スラグ２６がハウジング２２に連結されている。サブマウント２８が、スラグ上に配置され、そしてＬＥＤチップ３０を取付けるために使用される。ＬＥＤチップは本技術分野でよく知られた構造体であり、現在知られ又は将来得られる、すべての形態のＬＥＤチップを、本発明のＬＥＤ装置２０と共に使用することができる。つまり、ＬＥＤチップは、一般的に、単純な半導体装置であるダイオードからなり、ダイオードへの電圧の印加が、空乏域での電子と正孔との相互作用を引き起こし、その結果、光を発生させる。リード線（図示せず）が、そのような電圧をＬＥＤチップ３０に印加するために使用される。好ましくは、チップ３０は、自動車の適用に適した輝度を有する光を与えるＩｎＧａＮチップ（窒化インジウムガリウム）からなるが、有機ＬＥＤ等を含む多数の他のタイプのＬＥＤチップを用いてもよいことが認識されるであろう。また、他の多くの適用が高勾配な領域及び／又は選択的な着色を必要としているので、本発明のＬＥＤ装置２０を自動車産業に加えて多くの産業に適用することができることが、本技術分野の当業者によって認識されるであろう。
【０００８】
ＬＥＤチップ３０は、ＬＥＤチップ３０からの光を白色光に変換する変換層３２によって覆われている。変換層は、典型的には、透明被覆によって適所に保持された粉末被覆のようなリンからなるが、リンが基材に埋め込まれてＬＥＤチップ３０上に配置されるのがよい。図１に示すように、変換層３２は、ＬＥＤチップ３０から発せられるすべての光を変換するように、ＬＥＤチップ３０の前面及び側面を覆っている。特に白色光又は選択的な着色が望まれる適用においては変換層３２が推奨されるが、変換層３２なしにして、ＬＥＤチップ３０から直接発生される光が、以下に記載されるように遮蔽又は濾光されてもよいことが、本技術分野の当業者によって認識されるであろう。
【０００９】
ＬＥＤチップ３０からの光の遮蔽及び／又は濾光のため、変換層３２の上に光学層３４が配置される。好ましくは、光学層３４は、ＬＥＤチップ３０及び変換層３２よりも大きな寸法であり、かくして、光の実質的な部分を遮蔽及び／又は濾光するために、ＬＥＤチップ３０及び変換層３２の縁を越えて突出する。図示のように、光学層３４は、チップ３０及び変換層３２を包んでいる。光学層３４は、光学層に供給される電気に応答して変化する光透過特性を有する材料を含んでいる。好ましくは、その材料が液晶、光学層が液晶ディスプレー（ＬＣＤ）であり、これらは本技術分野でよく知られている。つまり、２つの基材（例えば、偏光ガラス又は偏光フィルム）が、それらの間に液晶を挟み、液晶分子に電荷を適用することにより、液晶分子をねじり（又はねじりを戻し）、それにより、ＬＣＤのその領域を通る光透過を制御する。最も好ましくは、光学層３４は、液晶に供給される電圧の注意深い制御により、光学層３４の透過及び吸収特性の優れた制御を考慮に入れる、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を利用するアクティブマトリックス型ＬＣＤである。
【００１０】
また、光学層３４が、層３４を通してある色の選択的な透過（すなわち、選択的フィルタ又はバンドパス）を行うために、好ましくは、カラーフィルタを採用したカラーＬＣＤであることが認識されるであろう。ＬＣＤ技術が急速に発展した分野であり、スーパーツイステッドニューマチック、デュアルスキャンツイステッドニューマチック、フェルール電気液晶、面安定化フェルール電気液晶を含む、液晶技術のいくつかの変形が開発され又は開発されるだろうことが、本技術分野の当業者によって認識されるであろう。同様に、光吸収及び透過の制御を行うために、材料への電荷の適用に応答する光吸収特性を有する他の材料が知られ、又は、開発され、これらすべてが、本発明の光学層３４に使用されることが認識されるであろう。制御装置（図示せず）が、材料及び光学層３４の吸収／透過特性を制御するために、材料及び光学層３４に供給される電荷を調整するよう予めプログラムされていてもよい。例えば、種々のセンサが閉ループ制御システムに用いられ、或いは、光学層３４に供給される電荷を調整するために、オペレータの入力又は他の車両入力が制御装置により利用されてもよい。
【００１１】
従って、ＬＥＤチップ３０及び変換層３２の表面に光学層３４を直接追加することにより、光学層３４による光の吸収及び透過を、多くの目的を達成するようにうまく制御してもよいことが、本技術分野の当業者によって認識されるであろう。例えば、生じるビームパターン（すなわち、ビーム分布）の縁を、ヘッドランプやテールランプのような自動車の適用を含む多くの適用に望ましい高勾配を有するように容易に定めることができる。同様に、ＬＥＤ装置２０により生じる光の強度又は輝度を、材料又は光学層３４に印加される電圧を制御することによって制御してもよい。同様に、光学層３４の特定領域の色フィルタ特性を制御してもよいし、又、選択的な着色及び特定色の透過に備えるために、選択的フィルタを採用してもよい。
【００１２】
特定の例として、自動車のヘッドランプでは、ビームパターンの上縁が、制御され、且つ、高勾配を有することが望ましい。したがって、光学層３４は、この特定の自動車照明の適用のため、ＬＥＤチップ３０及び変換層３２の上縁に沿って光を遮蔽するのに使用される。例えば、図３に示すように、光学層３４が、ＬＥＤチップ１３０の一部のみを覆うように寸法決めされ、且つ、構成されるのがよい。特に、上縁１３５のような１つの縁のみが、光学層１３４により完全に覆われていてもよい。このように、遮蔽及び／又は濾光が、ＬＥＤチップ１３０により生じるビームパターンの特定の領域のみに、光学層１３４によって適用されてもよい。他の例として、光学層３４を、自動車の異なる信号適用又は照明色レンダリングのために全色操作に備えるため、ＬＥＤチップ３０及び変換層３２からの光を濾光するのに利用してもよい。遮蔽層３４が特定の適用のために仕立てられてもよいことが、理解されるであろう。
【００１３】
今、図４に目を向けると、変形例のＬＥＤ装置２２０が側面図で示されている。先の実施形態のように、ＬＥＤ装置２２０は、スラグ２２６を封入するためのハウジング２２２及びケーシング２２４と、サブマウント２２８と、ＬＥＤチップ２３０と、変換層２３２と、を含む。しかしながら、本実施形態では、第１の光学層２３４に第２の光学層２３３が追加されている。このように、光学層２３３，２３４の一方が、遮蔽機能のために用いられ、光学層２３３，２３４の他方が、色フィルタのような濾光機能のために用いられてもよい。好ましくは、各光学層２３３，２３４は、先の実施形態で上述されたように構成される。そのようであるので、ＬＥＤ装置２２０が、２つの光学層の使用により、遮蔽機能と濾光機能の分離に備えることが理解されるであろう。
【００１４】
本発明の種々の実施形態の上述の説明が、例示と説明の目的で提示された。これは、網羅的であるとは思われないし、或いは、本発明を開示されたとおりの実施形態に限定するものでもない。多数の変更又は変形が、上記教示に照らして可能である。議論された実施形態は、本発明の原理及び実際の適用の最良の説明をするために選択及び記載され、これにより、当業者が、意図された特定の使用に適したような種々の実施形態及び種々の変更で本発明を利用することができる。そのようなすべての変更及び変形は、適正に、法律的に、公平に権利を与えられた範囲に従って解釈されたとき、添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の教示により構成された発光ダイオード装置の側面図である。
【図２】図１に示された発光ダイオードの斜視図である。
【図３】図１及び図２に示された発光ダイオード装置の部分を形成する光学層の変形例の一部切り取られた平面図である。
【図４】図１及び図２に示された発光ダイオード装置の変形例の側面図である。
【符号の説明】
【００１６】
２０  ＬＥＤ装置
２２  ハウジング
２４  ケーシング
２６  スラグ
２８  サブマウント
３０  ＬＥＤチップ
３２  変換層
３４  光学層
【図１】
2007150309.tif 000003
【図２】
2007150309.tif 000004
【図３】
2007150309.tif 000005
【図４】
2007150309.tif 000006