(57)【要約】  発光ダイオード（ＬＥＤ）リフレクタアセンブリが提供される。リフレクタアセンブリは、金属基板、金属基板上の磁器コーティング及び磁器コーティング上の多層薄膜層を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板と、
金属基板上のコーティングであって、磁器、ガラス及びセラミックからなる群から選択される１種以上から形成されるコーティングと、
コーティング上の薄膜層と、
を含む、光学リフレクタ。
【請求項２】
光学リフレクタが発光ダイオード（ＬＥＤ）である、請求項１記載の光学リフレクタ。
【請求項３】
ＬＥＤが光アセンブリ内の光源である、請求項２記載の光学リフレクタ。
【請求項４】
金属が鋼、アルミニウム及びダイカスト合金からなる群から選択される１種以上を含む、請求項１記載の光学リフレクタ。
【請求項５】
薄膜層が多層からなる、請求項１記載の光学リフレクタ。
【請求項６】
多層のうちの１層以上が１以上の誘電体層を含む、請求項５記載の光学リフレクタ。
【請求項７】
薄膜層の層が誘電体材料である、請求項１記載の光学リフレクタ。
【請求項８】
薄膜層が可視光の建設的干渉を生じるように設計された多層積層体である、請求項７記載の光学リフレクタ。
【請求項９】
コーティング材料が真空コーティングチャンバ内でリフレクタに塗工される、請求項１記載の光学リフレクタ。
【請求項１０】
薄膜層がダイクロイック特性を含む、請求項１記載の光学リフレクタ。
【請求項１１】
光学リフレクタのコーティング方法であって、
金属基板から光学リフレクタを形成するステップと、
磁器、ガラス及びセラミックからなる群から選択される１種以上から形成されるコーティングを金属基板上に設けるステップと、
磁器コーティング上に薄膜層を塗工するステップと、
を含む、方法。
【請求項１２】
コーティングが高温コーティングプロセスによって塗工される、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
磁器コーティングが金属基板にガラス仕上げをもたらす、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
光学リフレクタが発光ダイオード（ＬＥＤ）である、請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
ＬＥＤが光アセンブリ内の光源である、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
金属が鋼、アルミニウム及びダイカストからなる群から選択される１種以上を含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
薄膜層が複数の層を含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
複数の層のうちの１層以上が１以上の誘電体層を含む、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
薄膜層が誘電体材料である、請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、屋外発光ダイオード（ＬＥＤ）リフレクタに関する。より詳細には、本発明は、屋外ＬＥＤリフレクタの反射率を最大にするための改良された技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋外照明器具の設計及び製造に使用される技術は、近年において急速に発展してきた。これらの技術の進歩は、新しいタイプの照明器具や照明装置を生み出しただけでなく、様々な屋外照明用途のためにこれらの器具の最適化を容易にしてきた。
【０００３】
屋外照明装置は、通常は、光源、レンズ及び／又はリフレクタを含む。光源は、例えば数例を挙げると、白熱ランプ、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプ、ハロゲン及びＬＥＤを含むことができる。
【０００４】
白熱ランプ及びＨＩＤランプは、歩道や車道の照明を提供するために、高速道路や道路照明の用途で広く使用されている。ハロゲン及びＬＥＤは、例えば、小売業環境、歓待環境、博物館及び家庭でより広く使用され、スポットライトから投光まであらゆる照明を提供している。
【０００５】
屋外照明装置に付属するリフレクタ、レンズ及びシールドは、通常、配光パターンを規定する。より詳細には、反射光学系は、このような配光パターンを規定する際に非常に重要である可能性がある。例えば、リフレクタの形状及びその表面の反射率は、その光学特性を大きく規定する。リフレクタ表面は、光源の配光パターンを拡張するだけでなく、光出力比（ＬＯＲ）を増大させることができる適切な反射性材料で被覆されている。
【０００６】
多くの従来のＬＥＤ屋外照明装置のリフレクタは、プラスチックで構成され、アルミニウムで被覆されている。しかし、これらアルミニウム被覆されたプラスチックリフレクタは、いくつかの欠点を有する。例えば、従来のアルミニウム被覆されたリフレクタは、反射光のスペクトルに対してより低く、不均一な反射率を有する。アルミニウムコーティングはまた、環境にさらされることにより性能損失を起こす可能性がある。
【０００７】
上記の例では、アルミニウムコーティングは、標準的なメタライジングプロセスを使用してリフレクタに塗工される。一部の例において、このメタライジングプロセスは、それ自体欠点を有している。例えば、アルミニウムメタライジングプロセスは、アルミニウム蒸着源からリフレクタの表面への見通し線よって、プラスチック基板へのアルミニウムコーティングの塗工において不均一な厚さを形成する可能性がある。
【０００８】
また、ＬＥＤ照明装置にみられるように、プラスチックリフレクタは高温にさらされることにより劣化し、変形する可能性がある。アルミニウムの密着性も、アルミニウムとプラスチックリフレクタ基板との間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の不一致によって悪影響を受ける可能性がある。
【０００９】
その他には、反射率を向上させるために、銀メタライジングの使用を模索してきた。しかしながら銀は、さらなる欠点を有しており、上述した欠点を解消することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２０１３／２７９１７４Ａ１号
【発明の概要】
【００１１】
前述の欠点により、屋外ＬＥＤ照明装置のリフレクタを被覆するためのより効果的なシステム及びプロセスの必要性が存在する。また、金属中の既存の形状を有するリフレクタの再編成を可能にし、最終多層建設的干渉薄膜を備える磁器やエナメルによりこれらのリフレクタを容易に被覆する方法及びシステムの必要性が存在する。
【００１２】
１以上の実施形態では、本発明は、ＬＥＤリフレクタを提供する。リフレクタは、金属基板、金属基板上の磁器、ガラス、又はセラミックコーティング及び、磁器、ガラス、又はセラミックコーティング上の多層薄膜層を含む。
【００１３】
本発明の実施形態は、金属中の既存の形状のＬＥＤリフレクタの再利用を可能にする。金属基板の表面粗さ（Ｒａ）又は厚さの不均一性は、高温安定磁器又はエナメルコーティングを基板に塗工ことによって平滑化され、最小化することができる。最終多層建設的干渉薄膜は、磁器又はエナメルコーティングに適用される。
【００１４】
実施形態は、最大９９％まで反射率を改善するなどの、いくつかの利点をもたらす。利点はまた、より高い高温での信頼性及び、リフレクタをスペクトル的に調整して最適化する機能を含む。さらなる利点としては、耐湿度及び耐酸化性を向上させる従来の技術及び構造の適用によるターンキーリフレクタ設計の使用を含む。実施形態にしたがって構成された技術は、見通し線によらず、コーティングチャンバにおけるリフレクタの積層が可能となる。
【００１５】
また、様々な実施形態の構造及び動作と同様に、さらなる特徴及び利点を、添付図面を参照して以下詳細に説明する。本発明は、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではないことに留意されたい。こうした実施形態は、例示目的のみで本明細書に提示されている。追加の実施形態は、本明細書に含まれる教示に基づいて、当該技術の当業者には明らかであろう。
【００１６】
例示的実施形態は、様々な構成要素及び構成要素の配置の形態をとることができる。例示的実施形態は、添付の図面に図示され、全図面にわたって、同様の参照番号は、様々な図面の対応する部分又は類似の部分を示す場合がある。図面は、好ましい実施形態を例示するためだけのものであり、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。図面についての以下の明確な説明が与えられれば、本発明の新規な態様は、当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】プラスチック基板から構成された従来のＬＥＤリフレクタアセンブリを示す図である。
【図２】ガラス基板から構成されたＬＥＤランプアセンブリの図である。
【図３】本発明の実施形態に係る、ＬＥＤランプアセンブリの反射面を形成するコーティング層の断面図である。
【図４】本発明の実施形態を実施する例示的方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
例示的実施形態は、特定の用途について説明的な実施形態で説明するが、本発明はこれらに限定されるものではないことを理解されたい。本明細書で提供される教示を利用できる当業者であれば、追加の変更、適用及びその範囲内の実施形態及び本明細書で説明するマルチリフレクタの設計が非常に有用である追加の分野を認識するであろう。
【００１９】
図１は、屋外照明用途において一般的に使用される従来のＬＥＤリフレクタアセンブリ１００を示す図である。リフレクタアセンブリ１００は、反射性アルミニウム表面１０２で被覆されたプラスチック基板（図示せず）を含む。製造中に、プラスチック基板は、射出成形して鏡面仕上げにすることができる。アルミニウム、又は銀は、プラスチック基板上に直接堆積することができる。しかし前述したように、プラスチックに用いられるアルミニウムコーティングは、一般に、より低く、不均一な光反射率を有する。リフレクタアセンブリ１００はまた、過度の熱や低温等の環境要因による性能損失を受ける。
【００２０】
コーティング材料として使用する場合には、アルミニウムは、約８０％の反射率しか提供しない。しかし、多層薄膜コーティング積層体を使用することによって、最高反射率を達成することができる。多層薄膜コーティングは、通常、９８％を超える反射率を達成する。
【００２１】
多層薄膜積層体は、「軟質」及び「硬質」のコーティング材料から構成することができる。「軟質」材料の例は、ＺｎＳ、ＭｇＦ等の透明材料であり、一方、「硬質」材料は、数多くある中でも一般にはＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＳｉＯ2等の透明金属酸化物である。「硬質」のコーティング化合物から構成される多層薄膜積層体を使用することの利点は、コーティングの化学的安定性である。「硬質」薄膜コーティングは、物質を実質的に浸透させない。
【００２２】
したがって、「硬質」のコーティング化合物から構成される薄膜積層体は、屋外照明器具がさらされる過酷な要素を考慮すると、屋外照明器具で用いられることが非常に望ましい。例えば、銀は高いレベルの反射率を達成することができるが、銀は、物質に対して非常に脆弱でもある。例えば、銀は酸素、湿度、弱酸性環境によって悪影響を受ける可能性がある。多層薄膜とは異なり、銀は、物質に対する脆弱性により、その反射率の一部あるいはすべてを失う可能性がある。
【００２３】
しかし、薄膜コーティングは、反射性アルミニウム表面１０２に使用されるタイプのプラスチック基板上に堆積することができない。薄膜積層体は、一般に、ガラス、石英又は同様の基板上に堆積するのみであり、又は場合により鏡面平滑な金属表面に堆積する。屋外ＬＥＤ器具用として、リフレクタは、非常に複雑な形状を有し、比較的大きくなる場合がある。これら複雑な形状により、鋭角を形成するガラス加工の制約のために、ガラスからリフレクタを形成することが困難である。例えば、ガラスは比較的安価であるものの、これらのリフレクタ用のガラス金型を構築するためのツールは、コストが非常に高くなる。薄膜多層積層体で被覆されたガラス基板から構成されるリフレクタのいくつかの設計構造が存在する。
【００２４】
図２は、通常は園芸用途に用いられる屋外ＬＥＤランプアセンブリ２００の図である。屋外ＬＥＤアセンブリ２００は、光源２０２と、反射面２０４とを含む。反射面２０４は、ガラス基板（図示せず）を被覆する。光源２０２は、通常、ハロゲン又はＬＥＤランプである。屋外照明用途では、ＬＥＤは、効率性及び平均故障間隔により、他の光源に比べてさらに好ましい。
【００２５】
反射面２０４は、下にあるガラス基板上に堆積された薄膜材料から形成される。例示的ＬＥＤリフレクタアセンブリ２００において、薄膜コーティングは、ダイクロイックリフレクタとして機能する。すなわち、リフレクタアセンブリ２００は、可視光を反射するように構成されるが、赤外光エネルギーは反射しない。より詳細には、ダイクロイックリフレクタの用途に使用される薄膜コーティングは、一部の波長を選択的に反射するように調整することができる。同時に、これは、他の波長の同時除去を選択的に可能にする。
【００２６】
リフレクタアセンブリ２００等の、ガラス基板で形成された従来のリフレクタシステムは、原料の広い利用可能性を考えると、製造が容易かつ安価である。ガラス基板のさらなる利点は、ガラスが製造時に溶融状態に到達し、冷却させると、反射ガラス表面が本質的に現れるということである。さらに、薄膜コーティングは加熱された反応器において塗工されるため、ガラスの溶融にはかなりの高温が必要とされる。反応器が加熱される場合には、４００℃〜６００℃の温度に到達する。しかしながら、ガラスの重大な欠点は展性の欠如であり、これは、一部の屋外照明用途のためのリフレクタ形状要件を達成できなくする可能性がある。
【００２７】
十分高温になった際に高い展性を有する他の材料が存在する。限定ではなく例として、そのような材料は、鋼又はアルミニウムダイカストを含むことができる。多くの他の適切な材料も存在する。これら他の材料は、ガラスに比べて容易に複雑な形状に形成できるが、ガラスの反射表面仕上げを欠いている。
【００２８】
図１を再び参照すると、プラスチック基板を被覆するためにアルミニウム及び銀を使用する前に、通常、ベースコーティングをセルフレベリング材として噴霧して液体にしなければならない。この溶液は、公知の乾燥技術を使用して乾燥され、光沢面を提供する。
【００２９】
スプレイオンベースコートは、プラスチックと同様に、高熱に耐えることができない。したがって、鋼リフレクタを取り、ラッカーベースコートを噴霧し、薄膜コーティングを提供することは事実上不可能である。温度が約数百℃を超えるとすぐに、ベースコーティングは焼き切れて、最初より悪化した表面が残るために、これは不可能である。本発明の実施形態は、この欠点を克服する。
【００３０】
図示された実施形態は、金属基板で構成された反射面を提供する。例として、適切な金属として数例挙げると、鋼、アルミニウム、銀、又はダイカストを含むことができる。金属基板は、ついで、選択された磁器又は類似の材料、例えばＧＥ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ社が商標権を持つＡＬＧＬＡＳコーティングで被覆される。この処理は、図３に示されている。
【００３１】
図３は、実施形態によるＬＥＤランプアセンブリの反射面を形成するコーティング層３００の断面を示す。
【００３２】
図３では、反射面は、磁器、ガラス又はセラミックのベース層３０４で被覆された金属基板３０２を含む。ベース層３０４は、金属基板３０２上でガラス状のコーティングとして機能する。多層薄膜３０６は、磁器又は磁器セラミック層３０４を被覆する。金属基板３０２、磁器コーティング３０４及び薄膜コーティング３０６は、反射率及び要素生存性の両方における固有の性能上の利点を提供する。
【００３３】
薄膜コーティング３０６は、任意の非常に平滑な低Ｒａ、高温安定したベース層３０４を用いて形成することができる。当業者であれば理解されるように、多層薄膜コーティング３０６は、光を反射及び屈折させる高屈折率層と低屈折率層で交互に構成されている。層の厚さは、所望の波長の光に対して建設的干渉（constructive interference；強め合いの干渉ともいう。）を生成し、最も頻繁には４分の１波長スタック（ＱＷＳ）を作成することによって選択される。
【００３４】
層の光学的厚さは、界面層での光の反射時に建設的干渉を生じる光の波長の１／４となるので、ＱＷＳは所与の波長で光を反射する最も効率的な方法である。図４は、本発明の実施形態を実施する例示的方法４００のフローチャートである。方法４００では、光学リフレクタは、ステップ４０２において、金属基板から形成される。ステップ４０４において、金属基板は磁器コーティングで覆われる。薄膜層は、ステップ４０６において、磁器コーティングに適用される。
【００３５】
本発明の実施形態では、異なる磁器製剤は、使用される金属の特定の種類に応じて塗工することができる。例えば、実施形態では、ある磁器又はガラス製剤は、鋼に使用することができ、他の製剤はアルミニウムに対してより適している。異なる製剤については、磁器又はガラスは、基板に用いられる塗工可能な金属よりも高い温度で焼成してもよいし、しなくてもよいという事実を考慮する。
【００３６】
本発明の実施形態は、既存の形状のＬＥＤリフレクタを再編成して、金属基板を形成することを可能にする。金属基板の表面粗さや厚さの不均一性は、高温安定したコーティングを基板に塗工することにより、最小化される。最終多層建設的干渉薄膜を磁器コーティングに適用する。
【００３７】
本発明に包含される代替実施形態、実施例及び変更は、当業者により、特に前述の教示に照らしてなされてもよい。さらに、本発明を記載するのに用いる用語は、意味を限定する性質のものではなく、説明するための性質のものであることが意図されることを理解されたい。
【００３８】
当業者であれば、上述の好ましい実施形態及び代替実施形態の様々な適用及び修正を、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく構成することができることを理解するであろう。したがって、添付の特許請求の範囲の範囲内で、本発明は、本明細書で詳述したもの以外で実施され得ることを理解されたい。
【図１】
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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】
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