(57)【要約】  第一開口部を有する第一ハウジング（２４）に配設さえたダイオード（２０）を含む光源パッケージであって、当該ダイオードが当該第一ハウジング内の発光点（２２）で光を放出する光源パッケージを含む点灯装置（１０）が提供される。当該点灯装置はさらに、第一開口部に近接して第一ハウジング上に配設されかつ当該発光点に光学的に揃えられたレンズ（７０）と、当該第一ハウジングおよび当該レンズを実質的に囲む第二ハウジング（７２）を含み、当該第二ハウジング（７２）は第二開口部（７５）を有する。当該点灯装置はさらに、第二ハウジングの第二開口部を通って延在しかつ当該レンズおよびダイオードに光学的に揃えられた末端部を有する光ファイバー（４２、３０）も含む。当該レンズは、当該ファイバーの当該末端部とダイオードの間に配設されており、当該ファイバーの当該末端部（４３、４４）は、発光点（２２）から２．５ミリメートル未満の距離内にあり、当該ファイバーは、光拡散ファイバー（３０）を介して光を放出する。
2017520924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一開口部を有する第一ハウジング内に配設されたダイオードを含む光源パッケージであって、該ダイオードが該第一ハウジング内の発光点で光を放出する、光源パッケージと；
該第一開口部に近接して該第一ハウジング上に配設されかつ該発光点に光学的に揃えられたレンズと；
該第一ハウジングおよび該レンズを実質的に囲む第二ハウジングであって、第二開口部を有する第二ハウジングと；
該第二ハウジングの該第二開口部を通って延在しかつ該レンズおよびダイオードに光学的に揃えられた末端部を有する光ファイバーであって、該レンズが、該ファイバーの該末端部と該ダイオードとの間に配設されており、該ファイバーの該末端部が、該発光点から２．５ミリメートル未満の距離内にあり、該ファイバーが、光拡散ファイバーを介して光を放出する、光ファイバーと
を含む点灯装置。
【請求項２】
前記ファイバーが前記光拡散ファイバーである、請求項１に記載の点灯装置。
【請求項３】
前記ファイバーが、前記光拡散ファイバーに光学的に結合されたデリバリーファイバーである、請求項１に記載の点灯装置。
【請求項４】
前記第二開口部中へと延在し前記第二ハウジングに接続されたフェルールをさらに含み、かつ該フェルール内に配設された前記ファイバーを有する、請求項３に記載の点灯装置。
【請求項５】
前記ファイバーがデリバリーファイバーである、請求項４に記載の点灯装置。
【請求項６】
前記フェルールが、前記第二ハウジングにハーメチックシールされる、請求項４または５に記載の点灯装置。
【請求項７】
前記フェルールと前記第二ハウジングとの間に配設された接着剤をさらに含む、請求項４から６のいずれか一項に記載の点灯装置。
【請求項８】
前記ファイバーが多重モードファイバーである、請求項１から７のいずれか一項に記載の点灯装置。
【請求項９】
前記ファイバーが、２０マイクロメートルを超える直径を有するコアを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の点灯装置。
【請求項１０】
前記レンズがホログラフィックレンズを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、「ＬＩＧＨＴ  ＤＩＦＦＵＳＩＮＧ  ＦＩＢＥＲ  ＬＩＧＨＴＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＨＡＶＩＮＧ  Ａ  ＳＩＮＧＬＥ  ＬＥＮＳ」の名称において２０１４年６月２３日に出願された米国特許仮出願第６２／０１５，７３５号明細書の恩典を主張するものである。なお、前述の関連出願は、参照により本明細書に組み入れられる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、光拡散ファイバーを用いる点灯装置、より詳細には、光拡散ファイバーによって光を放出するファイバーに光学的に結合されたダイオードを有する光源パッケージに関する。
【背景技術】
【０００３】
光拡散ファイバー（ＬＤＦ）は、アクセント照明、指示照明、または他の用途のための照明器として、様々な用途で使用することができる。消費者用電子機器などの小型用途の場合、レーザー光源パッケージの形態の光源が使用され得る。典型的には、レーザー光源パッケージと光拡散ファイバーとの間に複数の光学レンズが配設され、これが装置のサイズを増加させる。さらに、レーザーダイオードからのレーザー光を複数の光学レンズによって当該ファイバーに効率的に結合させることは、高価であり得る。したがって、小型で生産が経済的な光源パッケージによって光拡散ファイバーに照射する点灯装置を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一実施形態により、点灯装置が提供される。当該点灯装置は、第一開口部を有する第一ハウジング内に配設されたダイオードを含む光源パッケージであって、当該ダイオードが第一ハウジング内の発光点で光を放出する、光源パッケージを含む。当該点灯装置はさらに、第一開口部に近接して第一ハウジング上に配設され発光点に光学的に揃えられたレンズと、当該第一ハウジングおよび当該レンズを実質的に囲む第二ハウジングを含み、当該第二ハウジングは第二開口部を有する。光ファイバーは、第二ハウジングの第二開口部を通って延在し、ならびにレンズおよびダイオードに光学的に揃えられた末端部を有し、この場合、当該レンズは、当該ファイバーの末端部とダイオードの間に配設されており、当該ファイバーの末端部は、発光点から２．５ミリメートル未満の距離内にあり、当該ファイバーは、光拡散ファイバーを介して光を放出する。
【０００５】
別の実施形態により、点灯装置を製造する方法が提供される。当該方法は、第一ハウジング内に配設されたダイオードを含む光源パッケージであって、当該ダイオードが当該第一ハウジング内の発光点で光を放出する光源パッケージを提供するステップを含む。当該方法はさらに、第一ハウジングに第一開口部を形成するステップ、当該第一ハウジングの第一開口部内にレンズを配設するステップ、第一ハウジングおよびレンズを第二開口部を有する第二ハウジング内に封入するステップ、ならびに第二ハウジングの第二開口部中へと延在しかつ当該ダイオードに光学的に揃えられた末端部を有する光ファイバーを配設するステップを含む。当該レンズは、当該ファイバーの末端部とダイオードの間に配設されており、当該ファイバーの末端部は、発光点から２．５ミリメートル未満の距離内にあり、当該ファイバーは、光拡散ファイバーへと光を放出する。当該方法はさらに、光が発光点から光拡散ファイバーへと伝達されるように光学的に揃えられた位置で第二ハウジングに対してファイバーを固定的に接続するステップを含む。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
さらなる特徴および利点は以下の詳細な説明において述べられ、ある程度は、当業者にはその説明から容易に明らかとなるであろうし、あるいは、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲を含み、添付図面も含む、本明細書において説明されるような実施形態を実施することによって認められるであろう。
【０００７】
上述の全般的説明および以下の詳細な説明の両方は、単なる例示であり、特許請求の範囲の本質および特質を理解するための概要または枠組みを提供することを意図していることは理解されたい。添付の図面は、さらなる理解を提供するために含められており、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を成すものである。当該図面は、１つ以上の実施形態を例示するものであり、説明と共に、様々な実施形態の原理および作用を説明するのに役に立つ。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態による、点灯装置の分解斜視断面図。
【図１Ａ】図１に示された光拡散ファイバーの線ＩＡ−ＩＡを通る概略断面図。
【図２】フェルールおよび光拡散ファイバーに組み立てられたレーザー光源パッケージを有する図１の点灯装置の断面側面図。
【図３】第二実施形態による、ファイバーをレーザー光源パッケージに結合するフェルールコネクタをさらに有する点灯装置の断面側面図。
【図４】第三実施形態による、レーザー光源パッケージに直接結合された光拡散ファイバーを有する点灯装置の断面側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
その実施例が添付の図面に例示されている好ましい本実施形態について詳細に説明する。可能な限り、図面全体を通じて、同じもしくは類似の部分を指すために、同じ参照番号が使用される。
【００１０】
以下の詳細な説明は、特許請求の範囲の本質および特徴を理解するための概要または枠組みを提供することが意図される実施形態を提示している。添付の図面は、特許請求の範囲のさらなる理解を提供することを意図し、本明細書の一部を構成する。当該図面は、様々な実施形態を例示し、説明と共に、権利請求されるこれらの実施形態の作用および動作を説明するのに役立つ。
【００１１】
図１〜４を参照すると、様々な実施形態による、概してレーザー光源パッケージとして示されている光源によって生成され、光拡散ファイバー（ＬＤＦ）によって出力される光照明を提供する点灯装置１０が示されている。当該点灯装置１０は、第一ハウジング２４内に配設されたダイオード２０を有する光源パッケージ１２を含む。当該開示される実施形態において、当該光源パッケージ１２は、円筒形第一ハウジング２４内に取り付けられたレーザーダイオード２０を有するレーザー光源パッケージである。当該レーザーダイオード２０は、第一ハウジング２４内の発光点で可視光を放出する。当該点灯装置１０はさらに、第一開口部に近接して第一ハウジング上に配設されかつ発光点に光学的に揃えられたレンズも含む。好ましい実施形態において、単レンズのみが点灯装置に用いられる。当該点灯装置１０はさらに、第一ハウジング２４およびレンズ７０を実質的に囲む第二ハウジング７２も含む。当該第二ハウジング７２は、第二開口部７５を有する。当該点灯装置１０はさらに、第二ハウジング７２の第二開口部７５を通って延在しかつレンズ７０およびダイオード２０に光学的に揃えられた末端部４３または３３を有するファイバー４２または３０も含む。当該レンズ７０は、当該ファイバー４２または３０の末端部４３または３３とダイオード２０の間に配設されており、当該ファイバー４２または３０の末端部４３または３３は、発光点２２から２．５ミリメートル未満の距離内にある。当該ファイバー４２または３０は、光拡散ファイバー３０を介して光を放出する。より好ましい実施形態によれば、ファイバー４２または３０の末端部４３または３３は、発光点２２から、０．８ミリメートルから２．５ミリメートルの範囲の距離内で、レーザーダイオード２０に光学的に揃えられ得る。さらなる実施形態により、ファイバー４２または３０の末端部は、発光点２２から１．６ミリメートル未満にあり得る。
【００１２】
当該光ファイバーは、光拡散ファイバー３０を介して光を伝達し放出する。図１および２に示された一実施形態において、フェルール４０が、第二開口部７５中へと延在して第二ハウジング７２に接続しており、ファイバー４２が、フェルール４０内に配設されている。この実施形態において、当該ファイバー４２は、光拡散ファイバー３０に光学的に結合されたデリバリーファイバーであり得る。当該フェルール４０は、第二ハウジング７２に密封され得る。低屈折率接着剤７４が、第二開口部７５を密封閉鎖するために、フェルール４０と第二ハウジング７２との間に配設され得る。あるいは、またはそれに加えて、フェルール４０は、第二ハウジング７２とハーメチックシールを形成するために、第二ハウジングに溶接または接着された金属であってもよい。ダイオード２０によって生成された光が光拡散ファイバー３０に伝達されるように、１つ以上のデリバリーファイバーを、ダイオード２０と光拡散ファイバー３０との間に光学的に結合してもよいことは理解されたい。当該デリバリーファイバー４２は、第一フェルール４０内に配設され得、当該第一フェルール４０は、ハウジング２４に接続される。図３の実施形態に見られるように、第一フェルール４０は、第二フェルール５２か、またはファイバー３０に結合される他のコネクタに接続され得、この場合、フェルール４０および５２は、位置合わせされた光結合位置で、スリーブ５０によって一緒に接続される。さらなる実施形態により、光拡散ファイバー３０は、図４に示されるように、フェルールのない状態で、第二ハウジング７２の第二開口部７５中へと延在し得、ならびにレンズ７０に光学的に揃えられた末端部３３を有し得る。
【００１３】
当該点灯装置は、レーザーダイオード２０とファイバー４２または３０の末端部４３または３３との間に位置された単レンズ７０を有利に用いる。本明細書において使用される場合、用語「レンズ」は、電磁放射線の方向を変える（例えば、焦点化、収束、発散、コリメートなど）のに好適な光学的構造体を包含することは広く理解される。当該レンズ７０は、ダイオード２０によって放出された光の形態の電磁エネルギーを受け取り、ファイバー４２または３０の末端部４３または３３上へと当該光の焦点を合わせる。
【００１４】
ここで、図１〜３を参照すると、第一実施形態により、デリバリーファイバー４２およびフェルール４０に結合された光拡散ファイバー３０を有する点灯装置１０が示されており、この場合、フェルール４０は、第二ハウジング７２に物理的に接続されており、ならびに光源パッケージ１２に光学的に揃えられかつ結合されている。光源パッケージ１２は、ＴＯ缶パッケージの形態のレーザー光源パッケージを含み得る。市販のＴＯ缶パッケージは、変更されて第二ハウジング７２に接続され得、この場合、第二ハウジング７２は、本明細書において説明されるような点灯装置１０を実現するために、フェルール４０と光拡散ファイバー３０に光学的に結合されたファイバー４２とを支持する。光源パッケージ１２は、概して、ベース１４および複数の入力ピン２８を有するＴＯ缶パッケージとして本明細書において例示され、説明される。当該光源パッケージ１２はさらに、ベース１４に接続された第一ハウジング２４も含む。当該第一ハウジング２４は、一実施形態により、円筒形金属缶を含み得、これは、ベース１４と第一ハウジング２４との間にハーメチックシールを提供するために、ベース１４にレーザー溶接され得るかまたは他の方法によって接続され得る。ベース１４に接続された支持基材１６上に組み立てられ得る一実施形態によるレーザーダイオードとして本明細書において示されかつ説明されるダイオード２０が、密封された第一ハウジング２４内に配設されている。当該レーザーダイオード２０は、入力ピン２８を介して電力を受け取り、第一ハウジング２４内の発光点２２でレーザー発光を発生させる。当該レーザーダイオード２０は、赤色光、青色光または緑色光などの有色光を発生させ得る。ベース１４は、ダイオード２０から熱エネルギーを外部の周囲環境へと放散するために、アルミニウムなどの熱伝導性材料で作製され得る。一実施形態により、レーザーダイオード２０を有するレーザー光源パッケージ１２が本明細書において示されかつ説明されているが、当該光源パッケージ１２は、発光ダイオードを用いるＬＥＤパッケージなどの他の光源によって構成することもできることは理解されるべきである。
【００１５】
レーザー光源パッケージ１２は、好ましくは小型サイズで、消費者用電子機器（例えば、携帯電話）などの小型の装置または用途での使用を可能にするのに十分に小さい高さおよび長さ寸法を有する。光源パッケージ１２は市販のＴＯ缶パッケージを含み得、これは、典型的には、放光口に揃えられたガラス窓をさらに追加することによって利用可能である。銅ハウジングおよび多重光学レンズを伴う市販のＴＯ缶パッケージを使用することができるが、このようなＴＯ缶は概して、パッケージ全体の長さおよび高さを増加させる。ＴＯ缶パッケージの例としては、市販の３．３ｍｍおよび３．８ｍｍＴＯ缶パッケージが挙げられる。市販のＴＯ缶パッケージを使用する場合、ガラス窓（図示されず）は、取り外し、使用しなくても良く、ファイバー４２を含むフェルール４０に接続される第二ハウジング７２が、第一ハウジング２４およびフェルール４０に取り付けられ得、ならびにファイバー４２が、レンズ７０およびレーザーダイオード２０に光学的に揃えられ、それにより、追加の光学レンズを必要とすることなく、小型で安価な点灯装置において効率的な光結合を提供し得る。当該光源パッケージ１２は、４．０ミリメートル未満の幅Ｗを有し得、より好ましくは、幅Ｗは、３．８ミリメートル以下である。当該デリバリーファイバー４２および光拡散ファイバー３０は、所定の用途に対して十分な照明を提供するための任意の好適な長さであり得る。
【００１６】
光源パッケージ１２は、レンズ７０を、第一ハウジング２４内の開口部２６中へ挿入し、さらにレーザーダイオード２０の発光点２２に光学的に揃えられた位置へと挿入することを可能にするのに十分な第一開口部２６を第一ハウジング２４の先端に含むように構成され得る。一実施形態により、当該第一開口部２６は、円形であり、ならびに第一開口部２６中へレンズ７０を挿入できるように、円形レンズ７０の直径と同じかまたはわずかに大きい直径を有する。第一開口部２６は、第一ハウジング２４の末端壁に穿孔することによって形成され得るか、または打ち抜き加工、成形などによって構成され得る。ＴＯ缶パッケージにおいて、当該第一開口部２６は、いったんガラス窓が取り外されると放光口における開口部であり得る。
【００１７】
レンズ７０の外側周囲端部は、外側端部表面に適用されたスパッタコーティングプロセスによる金属化を用いて、金属コーティングを施され得る。当該金属化されたコーティングは、次いで、第一開口部２６を形成する壁部内で第一ハウジング２４に溶接され得るか、または他の方法で接着され得る。当該金属化されたコーティングは、銀を含み得、これは、ガラス／金属界面での可視スペクトルの低吸収を提供する。レンズ７０の金属化された外側表面は、金属第一ハウジング２４に溶接または接着される場合、レンズ７０と第一ハウジング２４との間にハーメチックシールを提供する。あるいは、当該レンズ７０は、接着剤を使用して開口部２６内で第一ハウジング２４に接着され得る。さらなる実施形態において、当該レンズ７０は、レンズ７０が窓を覆うように、開口部２６の既存の窓上にまたはハウジングの表面上に、直接的に接着され得る。当該レンズ７０は、光軸上においてダイオード２０に光学的に揃えられる。
【００１８】
さらに、レーザー光源パッケージ１２に接続された第二ハウジング７２も示されている。当該第二ハウジング７２は、光源パッケージ１２のベース１４に接続された、銅などの金属、またはセラミック、または他の材料、を含み得る円筒体として示されている。一実施形態において、当該第二ハウジング７２は、銅で作製され、ハーメチックシールを形成するために光源パッケージ１２のベース１４に溶接される。当該第二ハウジング７２は、第一ハウジング２４およびレンズ７０を実質的に囲む。当該第二ハウジング７２は、光源パッケージ１２に接続された端部の反対側の端部に第二開口部７５を有する。光拡散ファイバー３０とレンズ７０との間に介挿されたデリバリーファイバー４２を有するフェルール４０が、さらに示されている。当該第二ハウジング７２の第二開口部７５は、フェルール４０を受け入れるのに十分な直径で形成される。当該フェルール４０は、第二ハウジング７２の第二開口部７５の内側に一致する円筒形金属ハウジングを含み得、ならびに密封された閉鎖を形成するように第二ハウジング７２に接続され得る。一実施形態において、当該フェルール４０は、低屈折率接着剤７４によって第二開口部７５内に位置決めされ維持され得る。接着剤に加えて、または接着剤の代わりに、フェルール４０は、金属であってもよく、ならびに第二開口部７５中へと延在していてもよく、ならびにフェルール４０と第二ハウジング７２との間にハーメチックシールを形成するように第二ハウジング７２に溶接してもよい。他の実施形態により、フェルール４０は、金属、例えば、ステンレス鋼、銅など、あるいは他の材料、例えば、セラミックまたはガラスなど、で作製されてもよく、ならびに他の方法で第二ハウジング７２に接続され密封してもよいことは理解されるべきである。
【００１９】
一実施形態により、デリバリーファイバーとして本明細書において例示され説明されるファイバー４２がフェルール４０内に配設される。別の実施形態により、当該ファイバー４２は、光拡散ファイバーであってもよい。さらなる実施形態において、屈折率分布型レンズ（ｇｒａｄｅｄ  ｉｎｄｅｘ（ＧＲＩＮ）ｌｅｎｓ）を、フェルールと共に、またはフェルールを用いずに、レンズ７０として使用してもよい。ＧＲＩＮレンズは、デリバリーファイバー４２の代わりにフェルール４０内に配設してレンズとしの役割を果たすことも可能である。デリバリーファイバー４２は、一実施形態により、光軸上においてダイオード２０に光学的に揃えられた末端部４３を発光点２２から２．５ミリメートル未満の距離Ｄ内に有するコアおよびクラッディングを含み得る。別の実施形態により、発光点２２とファイバー４２の末端部４３との間の距離Ｄは、１．６ミリメートル未満である。この実施形態において、発光点２２とファイバー４２の末端部４３との間に単一の光学レンズのみが配設されることは理解されるべきである。
【００２０】
フェルール４０の反対端は、デリバリーファイバー４２に光学的に結合されて示されている光拡散ファイバー３０である。光拡散ファイバー３０と光デリバリーファイバー４２との間の当該結合は、光軸に沿ってファイバー３０および４２を揃えてファイバー３０および４２をお互いに光学的に結合することによって達成され得る。当該光結合は、バットカップリングを含み得る。低屈折率接着剤６２が、さらに光拡散ファイバー３０をデリバリーファイバー４２の端部の片方の端部およびフェルール４０に接着してファイバー３０および４２を一緒に保持し得る。
【００２１】
一実施形態により、ファイバー４２がフェルール４０内に形成され得、ならびに光拡散ファイバー３０が、それに取り付けられたフェルール４０と共に組み立てられ得る。ファイバー４２をレンズ７０およびダイオード２０に光学的に揃えるために、フェルール４０が、第二ハウジング７２の第二開口部７５内へと挿入され得る。次いで、当該フェルール４０は、第二開口部７５内で第二ハウジング２４に溶接され得るか、または他の方法において接着され得る。セラミックまたは他の非金属のフェルールの場合、第二ハウジング７５に密封的に取り付けるために、フェルール４０は溶接前に金属化され得る。あるいは、レンズ７０によってダイオード２０とファイバー４２の末端部４３との間に最適の光結合を提供するために、フェルール４０およびファイバー４２が第二ハウジング７５に密封的に接続され揃えられ得る。当該光拡散ファイバー３０は、フェルール４０の反対端でデリバリーファイバー４２に結合されて、それらに低屈折率接着剤６２によって接着され得る。
【００２２】
フェルール４０内に配設されてレンズ７０に光学的に揃えられたファイバーは、デリバリーファイバーまたは光拡散ファイバーであり得る。１０５マイクロメートルの直径および０．１７のＮＡを有するファイバーの場合、六十から七十パーセント（６０〜７０％）の光結合効率を実現させることができる。当該ファイバーが二重クラッドファイバーであり、内側ガラスクラッドが外側ポリマークラッドに対して０．５３のＮＡを有する場合、光結合効率は、およそ九十から九十五パーセント（９０〜９５％）であり得る。一実施形態により、レーザーダイオード２０は、１０５から２００マイクロメートルの範囲の直径および０．１７から０．５３の範囲のＮＡを有する多重モード光拡散ファイバーを照明するために使用することができる、１０マイクロメートル未満のビーム径および０．５未満のＮＡを有する空間的単一モードのレーザーダイオードであり得る。当該多重モードファイバーは、８５０ナノメートルおよび１５５０ナノメートルの一方または両方の波長で多重モード化され得る。ファイバー端面とレーザーダイオードの発光点２２との間の距離をおよそ８５０マイクロメートルと仮定した場合、小型点灯装置を達成するために、光結合効率は制限され得る。発光点２２とファイバー４２の末端部４３との間に単一の光学レンズ７０のみが配設されることは理解されるべきである。
【００２３】
フェルール４０およびファイバー４２が第二ハウジング７２の第二開口部７５内に配設され、レンズ７０およびダイオード２０に揃えられると、当該フェルール４０は、第二ハウジング７２に溶接され得るかまたは別の方法で固定的に接続され得る。これは、フェルール４０の外側表面を覆って第二ハウジング７２に接着するためにフェルール４０および第二ハウジング７２に塗布された低屈折率接着剤７４を含み得る。次いで、点灯装置１０は、消費者用電子機器などの装置へと組み立てられ得るか、または小型で安価な点灯装置を提供するために他の用途に用いられ得る。光拡散ファイバー３０は、装置および照明用途の寸法に適応するために、様々な形状およびサイズを有し得ることは理解されるべきである。
【００２４】
開示される様々な実施形態において、点灯装置１０は、ダイオード２０によって生成された光を受け取るためにダイオード２０に作動的に結合された光拡散ファイバー３０を含み、また当該光を照明用途のために分散させる。光拡散ファイバー３０は、ダイオード２０によって生成された光を受け取って当該光を当該ファイバーの側部で散乱し出力する高散乱光伝送ファイバーである。一実施形態により、当該光拡散ファイバー３０によって達成される高散乱光伝送は、０．５ｄＢ／メートル以上の光減衰を有する。
【００２５】
当該光拡散ファイバー３０は、単一の光拡散ファイバーとして構成され得る。当該光拡散ファイバー３０は、例えば１０５マイクロメートルから２００マイクロメートルの範囲などの直径を有する多重モードファイバー（例えば、８５０ナノメートルまたは１５５０ナノメートルで複数のモードを伝送することが可能な）であり得、ならびに柔軟であり得、したがって、ハウジング２４に容易に設置することができる。一実施形態において、当該光拡散ファイバー３０は、１，０００マイクロメートル以下、より詳細には約２５０マイクロメートル以下の直径を有する。他の実施形態において、当該光拡散ファイバー３０は、より硬質であってもよく、ならびに１，０００マイクロメートルを超える直径を有していてもよい。
【００２６】
図１Ａに示されるような典型的な断面構造を有する光拡散ファイバー３０の一実施形態を例示する。当該光拡散ファイバー３０は、シリカファイバーのコアまたはクラッディングの一方に、ランダムな空気線または空隙を有し得る。そのような光拡散ファイバーを設計および形成するための技術の例は、例えば、米国特許第７，４５０，８０６号明細書；同第７，９３０，９０４号明細書；および同第７，５０５，６６０号明細書ならびに米国特許出願公開第２０１１／０３０５０３５号明細書などに見出され得、なお、当該文献は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。光拡散ファイバー３０は、ＧｅまたはＦがドープされたコアを含み得るＳｉＯ２ガラスコア３２を有する。光を散乱させるために空気線を有するＳｉＯ２クラッド層３４がコア３２を囲んでいるのが示されている。当該クラッド層３４は、光を散乱させるために空気線または空隙を含むように、ならびに側壁を通って光を誘導するように形成され得る。様々な実施形態により、ランダムな空気線をコア３２またはクラッド層３４あるいはその両方に配設してもよいことは理解されるべきである。高散乱光損失が概して光拡散ファイバー３０において好ましいことは理解されるべきである。概して、低屈折率ポリマー一次保護層３６がクラッド層３４を囲んでいる。さらに、外側二次層３８が、当該一次保護層３６上に配設され得る。一次保護層３６は、軟質かつ半流動性であってもよく、その一方で、二次層３８はより硬質であり得る。
【００２７】
光拡散ファイバー３０の散乱損失は、ファイバー製造および加工のステップ全体を通じて制御され得る。空気線形成プロセスの際、より多くの気泡の形成は、概して、より多量の光散乱を作り出すであろうし、ドロープロセスの際、散乱は、高張力または低張力を使用することによって制御することができ、それにより、それぞれ、より高いまたはより低い光損失を生じる。さらに、光の損失を最大化するために、望ましくは、ポリマー性クラッディングが、全部ではなくとも光拡散ファイバー３０の長さの少なくとも一部にわたって除去され得る。ＴｉＯ２などの散乱性顔料もしくは分子を含有するインクで光拡散ファイバー３０をコーティングすることによって、光伝搬の方向ならびに逆方向の両方において均一の角度損失を生じさせることができる。高散乱光拡散ファイバー３０は、散乱および均一性を促進するために、変更されたクラッディングを有し得る。所望であれば、光出力を増加させるために、光拡散ファイバー３０またはコアまたはクラッディング上に故意に導入された表面欠陥を加えてもよい。
【００２８】
当該光拡散ファイバー３０は、多数の（５０を超える）ガス充填空隙または他のナノサイズの構造体、例えば、ファイバーの断面において５０を超える、１００を超える、または２００を超える空隙など、を有する領域もしくはエリアを有し得る。当該ガス充填空隙は、例えば、ＳＯ２、Ｋｒ、Ａｒ、ＣＯ２、Ｎ２、Ｏ２、またはそれらの混合物を含有し得る。ナノサイズの構造体（例えば、空隙）の断面サイズ（例えば、直径）は、１０ナノメートルから１マイクロメートル（例えば、１５ナノメートルから５００ナノメートル）において変わり得、ならびに長さは、空気線の直径に応じて変わり得る。
【００２９】
空気線を有する光拡散ファイバー３０が本明細書において例示され説明されるが、他の光散乱性の特徴を用いてもよいことは理解されるべきである。例えば、高屈折率材料、例えば、ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、および他のものなど、を用いることにより、高散乱光伝送を提供することができる。
【００３０】
点灯装置１０は、図１および３の実施形態に示されるレンズ７０と光拡散ファイバー３０との間を結合する低散乱光伝送ファイバー、すなわち、低損失光ファイバーを含み得る（光デリバリーファイバー４２と呼ばれる）。一実施形態により、当該デリバリーファイバー４２は、低信号損失で光を伝送するように設計された光ファイバーを含み得る。デリバリーファイバー４２によって達成される低散乱光伝送は、０．５ｄＢ／メートル未満の光減衰を有する。デリバリーファイバー４２は、整列された光結合によって光拡散ファイバー３０に結合され得る。低散乱光伝送ファイバーまたはデリバリーファイバー４２は、スプライス、バットカップリング、光カップリング、および他の光伝送カップリングを始めとする様々な光接続を使用して光拡散ファイバー３０に作動的に結合することができることは理解されるべきである。
【００３１】
図３を参照すると、第二ハウジングに接続された第一フェルール４０を有し、当該第二ハウジング７２は光源パッケージ１２に接続されており、第一フェルール４０はさらに第二フェルール５２に揃えられて接続されている、点灯装置１０が示されている。当該第一フェルール４０は、図１に示される第一実施形態に関して上記で説明されるように、ダイオード２０に対して光学的に揃えられたデリバリーファイバー４２を有し得る。さらに、第一フェルール４０は、第二フェルール５２に取り外し可能に接続されており、当該第二フェルール５２は、光結合および低屈折率接着剤６４を介して光拡散ファイバー３０に結合されている。第一および第二フェルール４０および５２は、第一および第二フェルール４０および５２のそれぞれ内の光ファイバーがそれらの間で効率的に光を結合できるように揃えるように構成される。さらに、第一および第二フェルール４０および５２を固定され揃えられた位置に維持するために、外側コネクタスリーブ５０が第一および第二フェルール４０および５２を囲んでいる。スリーブ５０は、フェルール４０および５２を摩擦係合するために管が屈曲しフェルール４０および５２を覆うように圧迫することを可能にする細長い開口部を有する当該管を含み得ることは理解されるべきである。当該スリーブ５０は、第一および第二フェルール４０および５２のお互いに対する位置を維持するためにねじ山または他の係合機構を有し得る。光拡散ファイバー３０を第一フェルール４０に結合するために、第二フェルール５２の代わりに別の接続装置を用いてもよい。例えば、ＳＴ、ＦＣ、またはＳＭＡコネクタなどの遠隔通信コネクタを用いてもよい。いずれかの実施形態において、光拡散ファイバーを含む第二フェルール５２は、機械的嵌合機構、例えば、嵌合スリーブまたは、第一フェルール４０を含み第二ハウジング７２と一体化されている他のレセプタクルなど、の中へと摺動され得る。この実施形態では第一および第二フェルールまたはコネクタが示されているが、追加のコネクタまたはフェルールが光源パッケージ１２と光拡散ファイバー３０との間に結合されていてもよく、２つ以上のデリバリーファイバーを使用してもよいことは理解されるべきである。
【００３２】
図４を参照すると、第一および第二実施形態との関連において説明したような１つ以上のフェルールを使用せずに、第二ハウジング７２の第二開口部７５中へと延在しそれらに接続されている光拡散ファイバー３０を有する点灯装置１０が示されている。この実施形態において、光拡散ファイバー３０は、低屈折率接着剤７４によって第二ハウジング７２に接着され、当該第二ハウジング７２に対して所定の位置に保持されている。当該光拡散ファイバー３０は、ダイオード２０によって生成された光が発光点２２で放出されてレンズ７０を通って光拡散ファイバー３０の末端部３３上へと到達するように、レンズ７０に光学的に揃えられる。この実施形態において、光拡散ファイバー３０の末端部３３は、発光点２２から２．５ミリメートル未満の距離Ｄ内にある。第二ハウジング７２に対する光拡散ファイバー３０の位置合わせおよび固定された関係性を維持するために他の構造支持体を用いてもよいことは理解されるべきである。
【００３３】
様々な実施形態により、レンズ７０は、両凸レンズ、平凸レンズ、フレネルレンズ、ＧＲＩＮレンズまたは体積ホログラフィックレンズを含み得る。体積ホログラフィックレンズは、予め製作された回折格子を有する事前書き込みレンズであり得、その上に配設されているデリバリーファイバー４２または光拡散ファイバー３０を備えるフェルールが、Ｘ、ＹおよびＺ方向においてレンズ７０に揃えられ得る。あるいは、ホログラフィックレンズは、レンズ７０が光源パッケージ１２上に設置された後に、回折格子を形成するように書き込んでもよい。ホログラフィックレンズは、レーザーダイオード光とファイバーの入力端面を出る後進光とに同時に晒され得る。ファイバーの入力端面を出る光は、ファイバーの遠端中へと後方に放たれ得る。レーザーダイオード２０およびファイバー３０は、ホログラムを書き込むための光源として機能するため、レンズ７０は、それらを自動的に揃えるホログラフィックレンズに成り得る。ホログラムの書き込み強化を可能にするために、単一モードのファイバーを、書き込みステップの間にフェルール中に挿入することが可能である。当該ファイバーが除去され、フェルールに実質的に接着することができる別のファイバーまたはスタッブに置き換えられることが可能である。点灯装置１０中に統合することができる低コストの屈折レンズの例は、米国特許第７，５０５，６５０号明細書および同第８，６１６，０２３号明細書において開示されており、なお、これらの特許の開示全体は、参照により本明細書に組み入れられる。
【００３４】
したがって、点灯装置１０は、光照明を提供するために、単レンズ７０を使用して、ＴＯ缶パッケージなどの光源パッケージからの光を光拡散ファイバー３０に有利に結合する。点灯装置１０は、複数の光学レンズを必要とすることなく既存のＴＯ缶パッケージを用いることができ、これは、結果として著しいサイズ減少を生じ、小型で経済的な装置製造を可能にする。当該点灯装置１０は、十分に小さな幅および長さを有するので、携帯電話などの多くの用途のいずれにおいても有利に用いることができる。
【００３５】
特許請求項の範囲内で実施例に対して様々な変更および代替を為すことができ、ならびに様々な実施例の態様は、さらなる実施例を達成するために、様々な方法で組み合わせることができる。したがって、特許請求項の真の範囲は、これらに限定されるわけではないが本明細書において説明した実施形態に鑑みて、本開示全体から理解されるべきである。
【００３６】
特許請求項の趣旨または範囲から逸脱することなく、様々な変更および変形を為すことができることは、当業者には明白であろう。
【００３７】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００３８】
実施形態１
第一開口部を有する第一ハウジング内に配設されたダイオードを含む光源パッケージであって、該ダイオードが該第一ハウジング内の発光点で光を放出する、光源パッケージと；
該第一開口部に近接して該第一ハウジング上に配設されかつ該発光点に光学的に揃えられたレンズと；
該第一ハウジングおよび該レンズを実質的に囲む第二ハウジングであって、第二開口部を有する第二ハウジングと；
該第二ハウジングの該第二開口部を通って延在しかつ該レンズおよびダイオードに光学的に揃えられた末端部を有する光ファイバーであって、該レンズが、該ファイバーの該末端部と該ダイオードとの間に配設されており、該ファイバーの該末端部が、該発光点から２．５ミリメートル未満の距離内にあり、該ファイバーが、光拡散ファイバーを介して光を放出する、光ファイバーと
を含む点灯装置。
【００３９】
実施形態２
前記ファイバーが前記光拡散ファイバーである、実施形態１に記載の点灯装置。
【００４０】
実施形態３
前記ファイバーが、前記光拡散ファイバーに光学的に結合されたデリバリーファイバーである、実施形態１に記載の点灯装置。
【００４１】
実施形態４
前記第二開口部中へと延在し前記第二ハウジングに接続されたフェルールをさらに含み、かつ該フェルール内に配設された前記ファイバーを有する、実施形態３に記載の点灯装置。
【００４２】
実施形態５
前記ファイバーがデリバリーファイバーである、実施形態４に記載の点灯装置。
【００４３】
実施形態６
前記フェルールが、前記第二ハウジングにハーメチックシールされる、実施形態４に記載の点灯装置。
【００４４】
実施形態７
前記フェルールと前記第二ハウジングとの間に配設された接着剤をさらに含む、実施形態６に記載の点灯装置。
【００４５】
実施形態８
前記ファイバーが多重モードファイバーである、実施形態１に記載の点灯装置。
【００４６】
実施形態９
前記ファイバーが、２０マイクロメートルを超える直径を有するコアを含む、実施形態１に記載の点灯装置。
【００４７】
実施形態１０
前記レンズがホログラフィックレンズを含む、実施形態１に記載の点灯装置。
【００４８】
実施形態１１
前記光源パッケージが、レーザーダイオードを含むＴＯ缶パッケージである、実施形態１に記載の点灯装置。
【００４９】
実施形態１２
前記第一ハウジングが、金属缶および熱伝導性材料を含む第二ハウジングを含む、実施形態１に記載の点灯装置。
【００５０】
実施形態１３
前記ファイバーの前記末端部と前記ダイオードの前記発光点との間に単一の光学レンズのみが配設されている、実施形態１に記載の点灯装置。
【００５１】
実施形態１４
前記ファイバーが、前記第二ハウジングにハーメチックシールされる、実施形態１に記載の点灯装置。
【００５２】
実施形態１５
第一ハウジング内に配設されたダイオードを含む光源パッケージであって、該ダイオードが該第一ハウジング内の発光点で光を放出する光源パッケージを提供するステップと；
該第一ハウジングに第一開口部を形成するステップと；
該第一ハウジングの該第一開口部内にレンズを配設するステップと；
該第一ハウジングおよびレンズを第二開口部を有する第二ハウジング内に封入するステップと；
該第二ハウジングの該第二開口部を通って延在しかつ該ダイオードに光学的に揃えられた末端部を有する光ファイバーを配設するステップであって、該レンズが、該ファイバーの該末端部と該ダイオードの間に配設されており、該ファイバーの該末端部が該発光点から２．５ミリメートル未満の距離内にあり、該ファイバーが光拡散ファイバーへと光を放出する、ステップと；
光が該発光点から該光拡散ファイバーへと伝達されるように光学的に揃えられた位置で該第二ハウジングに対して該ファイバーを固定的に接続するステップと
を含む、点灯装置を製造する方法。
【００５３】
実施形態１６
前記ファイバーが光拡散ファイバーである、実施形態１５に記載の方法。
【００５４】
実施形態１７
前記ファイバーが、前記光拡散ファイバーに光学的に結合されたデリバリーファイバーである、実施形態１５に記載の方法。
【００５５】
実施形態１８
前記ファイバーが前記第二開口部を通って延在するように前記ハウジングにフェルールを結合するステップであって、前記デリバリーファイバーが該フェルールを通って延在する、ステップをさらに含む、実施形態１７に記載の方法。
【００５６】
実施形態１９
前記レンズが前記第一ハウジングの前記第一開口部に配設されるときに該レンズに回折格子を作製することによって該レンズをホログラフィックレンズとして形成するステップをさらに含む、実施形態１５に記載の方法。
【００５７】
実施形態２０
前記光源パッケージが、レーザーダイオードを含むＴＯ缶パッケージである、実施形態１５に記載の方法。
【符号の説明】
【００５８】
１０  点灯装置
１２  光源パッケージ
１４  ベース
１６  支持基材
２０  ダイオード
２２  発光点
２４  第一ハウジング
２６  第一開口部
２８  入力ピン
３０、４２  光ファイバー
３２  コア
３４  クラッド層
３６  一次保護層
３８  外側二次層
４０、５２  フェルール
４３、３３  末端部
５０  スリーブ
７０  レンズ
７２  第二ハウジング
６２、６４、７４  低屈折率接着剤
７５  第二開口部
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2017520924.tif 000008
2017520924.tif 000009
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