(57)【要約】      （修正有）【課題】改良された発光ダイオード（ＬＥＤ）スポットライトを生成するための装置および方法を提供する。【解決手段】１つ以上のＬＥＤｓの層は、楕円反射器のアレイ内に光を発する。各楕円反射器は、１つの焦点にＬＥＤを備え、第２の焦点を、光をコリメートするより大きなパラボラ反射器３６と共有する。パラボラ反射器の中心にある穴は、コリメート光学系とともにまたはそれ無しで、追加のＬＥＤｓを受け入れる。【選択図】図３
2012069520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライトアセンブリ（３０）であって、
長手方向軸を備えるハウジング（３４）と、
前記ハウジング内の前記長手方向軸上の第１位置に配置される発光ダイオード（ＬＥＤｓ）の第１層（４０）、
前記ハウジングの前記長手方向軸上の第２位置に配置されるＬＥＤｓの第２層（４４）と、
前記ハウジングの発光端部に配置されるパラボラ反射器（３６）と、を有し、
前記層の各々は複数の光学反射器（９４、１１４）を有し、
前記ＬＥＤの第１層は、複数の楕円反射器（９４）、ボード（７４）、および複数のＬＥＤｓ（９２）を有し、
前記ＬＥＤｓは前記ボード上に取り付けられ、前記楕円反射器は、対応するＬＥＤにより生成される光を受け入れ、受け入れた光を前記パラボラ反射器の内側表面上へ反射するように位置決めされ、
前記ＬＥＤｓの第２層は、複数のパラボラ反射器（１１４）、第２ボード（１１０）、および第２の複数のＬＥＤs（１１２）を有し、
前記第２の複数のＬＥＤsは、前記第２ボード上に取り付けられ、前記パラボラ反射器は、前記第２の複数のＬＥＤsにより生成される光を反射し、前記ハウジングの光生成端部を通るように位置決めされ、
前記楕円反射器および前記パラボラ反射器は共通の焦点を共有する、ライトアセンブリ。
【請求項２】
請求項２に記載のアセンブリであって、さらに、１つ以上の追加のＬＥＤｓの層（４２）を有し、１つ以上の追加のＬＥＤｓの層の各々は、回路ボード（７６）、複数のＬＥＤｓ（１０２）、および複数の楕円反射器（１０４）を有し、前記１つ以上の追加のＬＥＤsの層の前記複数のＬＥＤｓは、関連するボードに取り付けられ、関連する複数の楕円反射器は、複数のＬＥＤｓのそれぞれにより生成される光を受け入れ、受け入れた光を前記パラボラ反射器の前記内側表面上に反射する、アセンブリ。
【請求項３】
請求項１に記載のアセンブリであって、強度およびカラー出力を変更するために、前記ＬＥＤｓは、複数の波長のバンド幅のＬＥＤｓを有し、さらに、異なる波長のバンド幅のＬＥＤｓを独立に駆動するように構成される駆動要素を有し、あるいは、温度効果を生成するために、前記ＬＥＤｓは、異なる相関する色温度の白色ＬＥＤｓの２つのグループを有し、さらに、前記ＬＥＤのグループを独立に駆動するように構成される駆動要素を有し、あるいは、前記ＬＥＤｓは、少なくとも１つの赤外ＬＥＤを有する、アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、性能が改善されたスポットライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0001]発光ダイオード（ＬＥＤ）技術は、従来の白熱ライトまたはハロゲンライトよりも効率および寿命において優位性を提供する。典型的なＬＥＤランプ設計アプローチは、所望の光度分配を達成するために１つ以上のコリメート光学系を備えるＬＥＤの平面アレイを用いる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
パラボラアルミニウム反射器（Parabolic Aluminized Reflector, PAR）ランプの代替として使用される多くのＬＥＤランプは、交換され得る従来のランプに比べて与えられた正面領域への光度の性能に匹敵せず、特に、ＰＡＲ６４航空機着陸ライトまたはエンターテイメントステージライトのような非常に高いピーク強度を必要とする用途においてそうである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0002] 典型的にはＰＡＲランプの交換に用いられる単純な前方に向かう平面アレイの代わりに、本発明は、パッケージの深さを使用し、全体のピーク強度を増加させる。ＬＥＤの１つ以上のアレイは、楕円反射器のアレイ内に光を放つ。各楕円反射器は、１つの焦点にＬＥＤを備え、また、第２の焦点を、光をコリメートするより大きなパラボラ反射器と共有する。結果として得られるシステムは、パラボラ反射器の中心に穴を備え、ここで、コリメート光学系とともにまたはそれ無しで追加的なＬＥＤの層が配置され、システムの強度をさらに増加させる。この構成は、用途のためにＬＥＤの数またはタイプ、楕円の焦点距離、パラボラおよびコリメート光学系を変更することにより分配を調節（波長、ピーク強度、ビーム広がり）することを可能にする。
【０００５】
[0003]本発明の一側面において、ＬＥＤは、より大きなパワー用途のために、大きな表面領域にわたって熱負荷を分配するために分離される。
[0004]本発明の他の側面において、いくつかの可視ＬＥＤを赤外（ＩＲ）ＬＥＤで交換し、これらのＩＲＬＥＤを別個に制御するために電子機器の駆動を調整することにより、同一の設置面積内でのデュアルモード能力が提供される。
【０００６】
[0005]本発明の他の側面において、システムは、様々なカラーＬＥＤ（たとえば、赤、緑、青、コハク色、および／または白）の適切な再配置により、および、カラー混合を可能にするようにカラーＬＥＤの各グループのための駆動機器を分離することにより、様々なカラー出力を提供する。
【０００７】
[0006]以下に本発明の好ましい実施形態および代替実施形態が添付図面を参照しながら詳細に説明される。添付図面は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態により形成されるライトアセンブリの斜視図である。
【図２】図１に示されるライトアセンブリの分解図である。
【図３】図１に示されるライトアセンブリの断面図である。
【図４】図１に示されるライトアセンブリの部品の斜視図である。
【図５】図１に示されるライトアセンブリの部品の斜視図である。
【図６】図１に示されるライトアセンブリの部品の斜視図である。
【図７】図１に示されるライトアセンブリの光生成および反射を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0012]図１は、本発明の一実施形態により形成されるライトアセンブリ３０の斜視図を示す。ライトアセンブリ３０は、同様の前方寸法の従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）のライトアセンブリにより生成されるものよりも大きな光強度を生成することができる。ライトアセンブリ３０はハウジング３４を含み、これは、レンズ５８により一方の端部においてキャップされる。ハウジング３４の内側は、大きなパラボラ反射器３６であり、また、楕円反射器および／またはパラボラ反射器を備える複数のＬＥＤ層４０、４２、４４である。ＬＥＤにより生成される光は、大きな反射器３６の端部を直接的に通り、または、大きなパラボラ反射器３６は楕円反射器から受け取る光をコリメートする。
【００１０】
[0013]図２は、ライトアセンブリ３０の分解図を示している。この実施形態において、ライトアセンブリ３０は、３つのＬＥＤ層４０、４２、４４を含む。第１および第２のＬＥＤ層４０、４２は、リング形状であり、第３のＬＥＤ層４４は、第２のＬＥＤ層４２の開口部内に嵌合するようなサイズである。第１ＬＥＤ層４０は、第１ハウジング区域５０および第２ハウジング区域５２を介してハウジング３４内の位置に保持される。第２のおよび第３のＬＥＤ層４２、４４は、第２ハウジング区域５２と第３ハウジング区域５４との間の位置に保持される。様々なハウジング区域５０、５２、５４は、用途の熱、シール、振動の要求に応じて適当な手段（固定具、接着剤、および／または類似の材料）により互いに固定される。一実施形態において、区域５０、５２、５４は、アセンブリが熱性能を増強するために優位なクランプ力を提供する固定具で組み立てられるときに、それぞれ取り付けられる。
【００１１】
[0014]レンズ５８は、第１ハウジング区域５０内にパラボラ反射器３６を保持する。レンズ５８は、第１ハウジング区域５０に多数の方法で取り付け、たとえば、第１区域５０およびレンズ３８の対向する表面上のネジ、またはエポキシ、あるいは同等の固定具などである。
【００１２】
[0015]図３は、図１、２に示されるライトアセンブリ３０の断面図を示している。第１開口端部は、第２開口端部よりも大きな直径を備える。第１開口端部は、開口部を囲む環状フランジ６０を含む。フランジ６０は、第１ハウジング区域５０の第１開口端部において形成される環状棚部６１に接触する。第１ハウジング区域５０に取り付けられるとき、レンズ５８は、フランジ６０上に圧力を与えることでパラボラ反射器３６を所定位置に保持する。パラボラ反射器３６は、第１ハウジング区域５０内に形成されるキャビティ内に静置する。第１ハウジング区域５０は、第１および第２の開口端部を含み、ここで、第１開口端部は、パラボラ反射器３６の第１開口端部よりもわずかに大きい直径を備え、第２開口端部は、パラボラ反射器３６の第２開口端部よりもわずかに大きい直径を備える。
【００１３】
[0016]ハウジング区域５０の第２開口端部の底部表面上に形成される第２棚部は、ＬＥＤ層４０の一部であるＬＥＤボード７４を支持する。ＬＥＤボード７４は、固定部または他の同等の手段によりハウジング区域５０に取り付けることができる。金属固定具（たとえばネジ）が用いられる場合、ハウジング区域５０はＬＥＤボード７４内の金属層へのヒートシンクとして機能する。第１ＬＥＤ層４０は、第１および第２開口端部を含む。第１開口端部は、環状フランジ６４を含む。環状フランジ６４およびＬＥＤボード７４の一部は、第２ハウジング層５２の第１表面６６と第２棚部６２との間で固定的に位置する。これは、第１ＬＥＤ層４０が、第２ハウジング区域５２内に形成されるキャビティ内に固定的に位置することを可能にする。
【００１４】
[0017]類似のスロットのタイプが、第２ハウジング区域５２の第２表面６８と第３ハウジング区域５４の第１表面７０との間に形成される。第２ハウジング区域５２と第３ハウジング区域５４との間に形成されるスロットは、第２ＬＥＤ層４２の外側円周フランジ７２および第３ハウジング区域５４のＬＥＤボード７６の一部を受け入れる。これは、第２ＬＥＤ層４２が、第３ハウジング区域５４内に形成されるキャビティの一部内に固定的に位置することを可能にする。第３ハウジング区域５４は、第３ＬＥＤ層４４を受け入れる第２キャビティ部分を含む。第３ＬＥＤ層４４のベースは、固定具、接着剤または同等の要素を用いて第３ハウジング区域５４の内側ベースに固定される。
【００１５】
[0018]図４−１、４−２は、第１ＬＥＤ層４０の斜視図を示している。第１ＬＥＤ層４０は、リング形状のＬＥＤボード７４、およびＬＥＤボード７４の第１側部に取り付けられる複数の楕円反射器９４を含む。また、複数のＬＥＤ９２は、ＬＥＤボード７４の第１側部に取り付けられる。楕円反射器９４は、単一の楕円反射器９４が対応する単一のＬＥＤ９２の周りに位置決めされるように位置決めされる。楕円反射器９４は、ＬＥＤ９２から発される光が楕円反射器９４で反射され、ＬＥＤボード４の開口部を通るように位置決めされる。楕円反射器９４で反射した光は、パラボラ反射器３６の予め画定された領域で反射される。これは、以下で図７とともにより詳細に示される。楕円反射器９４は、楕円反射器９４がフレキシブルな接着剤とともに係合するハウジング区域の間に挟まれるのでない場合、任意の多数の技術によりＬＥＤボード７４（すなわちプリント配線板）に取り付けられる。適切な力のためのＬＥＤの適切な取り付けを確保するために、反射器に含まれるキー特徴がある。
【００１６】
[0019]図５−１、図５−２は、第２ＬＥＤ層４２の斜視図を示している。第２ＬＥＤ層４２は、リング形状のＬＥＤボード７６、およびＬＥＤボード７６の第１側部に取り付けられる複数の楕円反射器１０４を含む。また、複数のＬＥＤ１０２は、ＬＥＤボード７６の第１側部に取り付けられる。楕円反射器１０４は、単一の楕円反射器１０４が対応する単一のＬＥＤ１０２の周りに位置決めされるように位置決めされる。楕円反射器１０４は、ＬＥＤ１０２から発される光が楕円反射器１０４で反射されてＬＥＤボード７６の開口端部を通るように位置決めされる。楕円反射器１０４で反射する光は、その後、パラボラ反射器３６によりコリメートされる。これは、以下で図７とともにより詳細に示される。
【００１７】
[0020]図６−１、図６−２は、第３ＬＥＤ層４４の斜視図を示している。第３ＬＥＤ層４４は、ＬＥＤボード１１０、ＬＥＤボード１１０に取り付けられる複数のＬＥＤ１１２、および、複数のパラボラ反射器１１４を備えるマルチ反射器ユニット１１６を含む。反射器ユニット１１６内のパラボラ反射器１１４の各々は、第１および第２の開口端部を含む。第１開口端部は、第２開口端部よりも大きな直径を備える。反射器ユニット１１６が固定具、エポキシ、または同等の手段を介してＬＥＤボード１１０に取り付けられるとき、第２開口端部は、ＬＥＤボード１１０に隣接して取り付けられる。反射器ユニット１１６は、ＬＥＤボード１１０上に取り付けられるＬＥＤ１１２の各々が、対応する反射器１１４の第２開口端部を介して露出するように取り付けられる。第３層ＬＥＤ４４は、楕円反射器の代わりにパラボラ反射器を含み、これは、ＬＥＤ１１２から発される光が反射されて直接的に、パラボラ反射器３６の開口端部の両方を通り、また、パラボラ反射器３６で反射しないからである。これは図７においてより詳細に示される。
【００１８】
[0021]一実施形態において、反射器９４、１０４、１１４は、プラスチック射出成型プロセスにより形成される単一ユニットである。反射器９４、１０４．１１４は、限定するわけではないがアルミニウムまたは銀のような反射コーティングによりコートされる。他の反射器の装置を用いることもできる。たとえば、１つ以上のパラボラ反射器３６、１１４は、コートしないようにしてもよく、バイエル社により製造されるもののような反射性の白色プラスチックとすることができる。また、ボード７４、７６、１１０は、ＬＥＤ９２、１０２、１１２を、ハウジング区域５０、５２、５４内に配置されるワイヤまたはトレースに電気的に接続するトレースを含むプリント配線板とすることができる。一実施形態において、ＬＥＤが搭載されるときに、ワイヤハーネス（図示せず）が、回路板上にはんだ付けされる搭載されるヘッダー（図示せず）に接続する。ワイヤ配線チャネルおよびポケット（図示せず）は、各ハウジング区域５０、５２、５４内に含まれ、ワイヤハーネスおよび取り付けられるヘッダを収容する。
【００１９】
[0022]図７に示されるように、ＬＥＤ１１２により生成される光は、第３ＬＥＤ層４４のパラボラ反射器１１４で反射され、直接的にパラボラ反射器３６を通過する。第１および第２のＬＥＤ層４０、４２の楕円反射器９４、１０４は、パラボラ反射器３６と焦点を共有する。したがって、第１ＬＥＤ層４０により生成された光は、第２ＬＥＤ層４２により生成された光の場合よりも、パラボラ反射器３６のより下／後ろの区域で反射される。
【００２０】
[0023]この例において、ライトアセンブリ３０は、近似的に、パラボラ反射器３６で反射される各ＬＥＤにより生成される光の高い割合を備えるＬＥＤからの光を生成し、または、ＬＥＤに関連する自身のパラボラ反射器を介してパラボラ反射器３６を直接的に通過する光を生成する。この例において、光の角度広がりは、約１１°から１２°であり、７０，０００カンデラである。光の強度および角度広がりは、反射器の焦点距離、ＬＥＤの数またはタイプ等の任意の数の変数を変更することにより調整することができる。
【００２１】
[0024]他の実施形態において、ライトアセンブリ内で異なるＬＥＤ構成を用いることができる。以下は、異なるＬＥＤ構成の非限定的な例である。
[0025]白色および赤外光は、視認できるまたは視認できない光の両方を生成するために含まれる。一実施形態において、使用されるＬＥＤは全て単一の色である（赤色、コハク色、緑色、青色、等）。
【００２２】
[0026]一実施形態において、システムは、変更可能なカラー出力を生成するために、ＬＥＤボード７４、７６、１１０にわたって分配され、独立する駆動機器（図示せず）を備える、異なる色のＬＥＤ（赤色、緑色、青色、コハク色、および／または白色）を含む。駆動機器は、各カラーグループの強度を独立に制御し、カラー混合を生じさせる。
【００２３】
[0027]一実施形態において、システムは、変更可能な温度白色を提供することができる。上述のカラー混合方法に類似して、この実施形態は、白色ＬＥＤのグループの回路板（７４、７６、１１０）の適切な配置により達成することができ、「黒体色温度」に関連する、または、ＣＩＥ１９３１色度図のような色空間内でのプランク軌跡に沿って、２つの特定の「カラー」ビンから選択される（ＬＥＤ製造プロセスの結果）。別個の駆動機器は、ＬＥＤの各「カラー」ビンを独立に制御し、選択されるＬＥＤ「カラー」ビンにより画定される２つの白色端部の間のラインに沿う出力光の色温度を変化させる能力を提供する。
【００２４】
[0028]上記の方法に他の白色ビングループの追加は、色温度多角形（三角形、四角形、等）を形成し、この境界はカラーＬＥＤの選択されるグループの色ポイントにより画定される。要素グループの強度を変更することで、多角形の境界内で出力色温度を変更する。
【００２５】
[0029] 赤色のような単一色のＬＥＤグループは、他の色空間多角形（三角形、四角形等）を形成するために、上述の実施形態において白色から交換され、この境界は、選択されたカラーＬＥＤのグループの色ポイントにより画定される。要素グループの強度を変更することで、多角形の境界内で、出力カラーおよび色温度を変更する。
【００２６】
[0030]装置は反射器に関連する２つのＬＥＤ層のみを含むことができ、また、これらの２つの層は、楕円反射器のみを備えることができ、または、１つの層は楕円反射器を含み他の層はパラボラ反射器を備えるようにすることができる。他の例において、装置は、反射器の「リング」層に関連する３つまたはそれ以上のＬＥＤを含むことができる。さらに、層のうちの１つは、楕円反射器およびパラボラ反射器の両方を含むことができる。一例において、パラボラ反射器３６は、非パラボラタイプの反射器に交換される。
【図１】
2012069520.tif 000003
【図２】
2012069520.tif 000004
【図３】
2012069520.tif 000005
【図４】
2012069520.tif 000006
【図５】
2012069520.tif 000007
【図６】
2012069520.tif 000008
【図７】
2012069520.tif 000009
【外国語明細書】
2012069520000001.pdf