説明

ライトアセンブリ

反射体(17)、光源(22)、第1の色区域(15)、及び第2の異なる色若しくは透明な区域(16)を有する外側ライトカバー(12)、及び半透過型表面を備える内側レンズ(19)を有するライトアセンブリ。本明細書に記載したライトアセンブリの実施形態は、例えば看板、バックライト、ディスプレイ、タスクライティング、照明器具、及び車両(例えば車、トラック、飛行機など)部品として有用である。ライトアセンブリを備える車両としては、ライトアセンブリが車両のテールライトアセンブリであるものも含まれる。

【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
光源の用途は当該技術分野で周知であり、それらの用途としては、所与の区域にかけて所与の所望の方向に比較的均一に発光するように構成されるものが含まれる。均一性の程度及び照準の程度は特定の用途によって決まるが、発光面積は、点灯されている装置と概ね同等である。
【0002】
ライティングの一般的な用途としては、ディスプレイ及び看板用のバックライト、並びに車両ライトが挙げられる。液晶ディスプレイ(LCD)は、ラップトップコンピュータ、モニター及びテレビに一般的に使用される。液晶はそれ自体の光を生成せず、光を調節するのみであるので、バックライトと呼ばれるライティングをLCDの背後に提供することが一般に行われている。バックライトはLCDとほぼ同じサイズであり、LCDを通して観察者の方へ向けられるビームを提供する。バックライトの1つの型式は、プラスチックライトガイドの縁を照らす少なくとも1つの蛍光灯を一般に備える。光は、ライトガイドの表面上の光抽出機構(例えば出っ張り、窪み、及び塗料の短点)を介してライトガイドから抽出される。
【0003】
内部の光源と、その上に形成される文字及び/又は図柄を有する半透明の外側カバーと、を備えるタイプの照明看板は、ライティングのもう1つの用途である。この用途での1つの一般的な内部光源は、一列の蛍光電球であり、要求される均一性はそれらの電球と外側カバーとの間に拡散板を置くことによって達成される。
【0004】
車両ライト(例えばヘッドライト及びテールライト)もまた、ライティングの例である。例えば、2007年7月に刊行されたSAE J586 JUL2007号の6.4.2項は、ブレーキライトの最小限の照明面積として50cmを求めており、その解釈の仕方について詳述している。加えて、図3〜5及び5.1.5項の付随する文章は、特定の方向において発される必要のある最小及び最大の明度を指定している。
【0005】
いくつかのタイプの好適な光源が入手可能であり、白熱電球、蛍光灯、放電ランプ、及び発光ダイオード(LED)が挙げられる。LED技術の最近の開発によって、それらは最も効率的な類のものとなっている。
【0006】
上記用途の全てに共通の制限は、それらがある程度、フラットディスプレイに限定されることである。自動車用ライトは湾曲した外側表面を有することによってこの制限を回避しているが、湾曲していてもなお光が強く方向性を有するという意味で、なお制限がある。例えば、典型的なテールライトは放射面反射体内に白熱電球を備える。この反射体は最小限の偏差でレンズの外側カバーを通して光を方向付ける。粗い表面による散乱だけが、テールライトのエリアにかけて少量の光の分布を引き起こす。より顕著なのは、看板及びLCDの平坦さである。これらは両方、場合によっては湾曲による利益を受ける可能性があるが、実質的に平坦な形状へ利用可能なタイプのライトによって制限される。
【0007】
別の態様において、様々な効果のために(例えば、車両のテールライトにおけるブレーキライト、バックアップライト、走行用ライト)、単一の光学キャビティにおいて異なる光源(例えば異なる色)を有することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0008】
一態様では、本開示は、ライトアセンブリであって、
第1及び第2の概ね反対の主表面、並びに第1の色を有する第1区域、及び第2の異なる色(透明を含む)を有する第2区域を有し、第2主表面は内側主表面である、外側ライトカバーと、
外側ライトカバーの内側主表面の少なくとも30(40、50、60、70、80、又は更には少なくとも90)パーセントに対して平行な内側主表面を有する反射体と、
外側ライトカバーと反射体との間に配置された内側レンズであって、内側レンズは第1及び第2の概ね反対の主表面を有し、内側レンズの第1主表面又は第2主表面の少なくとも1つは半透過型であり、内側レンズの第2主表面は、内側レンズの第1主表面よりも、反射体の内側主表面に近い、内側レンズと、
通電されたときに、第1の色を放射する第1の光源と、を備え、
内側レンズの内側主表面と、反射体の内側主表面との間に光学キャビティが存在し、第1の光源は、通電されたときに、外側カバーの第1主表面から見たときに、第1区域及び第2区域に同じ色(本明細書で記載される「色試験」によって決定されるように)を提供するように選択され、かつ配置されて、光学キャビティ内へ光を導入する、ライトアセンブリを記載する。いくつかの実施形態では、外側ライトカバーは湾曲している。典型的に、湾曲した半透過型の主表面は、反射体に対して概ね凸状である(例えば図1、1A、及び1Bに示されるように)。いくつかの実施形態で、反射体の少なくとも一部分も半透過型である。いくつかの実施形態で、半透過型表面は、半透過型表面及び/又はエンボス加工された表面を有するフィルムである。
【0009】
1つの代表的な実施形態では、第1区域の第1の色は赤色であり、第1の光源の第1の色は赤色である。更なる代表的な実施形態では、第2区域の第2の色は白色であるか、又は透明である。更なる代表的な実施形態では、ライトアセンブリは、通電されたときに、第1の光源の第1の色(本明細書に記載されるとき、「色試験」によって決定されるように)とは異なる第2の色(例えば白色)を放射する第2の光源を更に備え、第2の光源は、通電されたときに、外側カバーの第1主表面から見たときに、第1区域に同じ色を提供するように、また任意に、第2区域に第2の色(本明細書に記載されるとき、「色試験」によって決定されるように)を提供するように選択され、かつ配置されて、光学キャビティ内へ光を導入する。更なる代表的な実施形態では、ライトアセンブリは、通電されたときに、通電されたときの第1の光源と同じ(「色試験」によって決定される)ではあるが、より明るい色を放射する第3の光源を更に含み、この第3の光源は通電されたときに、外側カバーの第1主表面から見たときに、第1の光源の強度よりも明るい光強度を提供するように選択され、配置されて、光学キャビティ内へ光を導入する。更なる代表的な実施形態では、ライトアセンブリは、通電されたときに、第1の光源の第1の色(本明細書に記載されるとき、「色試験」によって決定されるように)、第2の光源の第2の色、及び存在する場合は、第3の光源の第3の色とは異なる第4の色(例えば琥珀色)を放射する第4の光源を更に備え、第4の光源は、通電されたときに、外側カバーの第1主表面から見たときに、第1の光源の第1の色(本明細書に記載されるとき、「色試験」によって決定されるように)、第2の光源の第2の色、及び存在する場合は、第3の光源の第3の色とは異なる色を提供するように選択され、かつ配置されて光学キャビティ内へ光を導入する。いくつかの実施形態では、第1の光源、第2の光源、存在する場合、第3の光源、及び存在する場合、第4の光源は、単一の光学キャビティ内である。いくつかの実施形態では、単一のライトキャビティ内には2つ以下の異なる光源が存在する。
【0010】
「色試験(Color Test)」は、SAE Standard J578(1995年6月)の「Color Specification for Electrical Signal Lighting Devices」であり、その開示はここに援用するものである。この規格の第3項は、色度図上のX及びY値により、発光境界を介して様々な色の定義を説明する。この規格の以下の4.1.2項に従い、5軸のゴニオメーター(gonimetric)の動作制御システム(Westar Display Technologies,Inc.(Saint Charles,MO)からの「WESTAR FPM 520」)と組み合わせて、コサイン補正レンズを有する分光放射計(Photo Research Inc.(Chatsworth,CA)からPR−705 SPECTRASCAN SYSTEMの商品名で入手)を使用した。
【0011】
複数の光源が単一の光学キャビティで使用されるとき、光の混合が発生する。それぞれ個々の区域の放射された光の色は、例えば、光源の空隙部、光源の強度、光源の色、外側ライトカバー、並びに/又は反射体と外側ライトカバー及び/若しくは内側レンズとの間の空隙部によって調整され得る。
【0012】
いくつかの実施形態では、反射体は、少なくとも部分的に鏡面反射性であり、及び/又は少なくとも部分的に半鏡面反射性である。いくつかの実施形態では、外側ライトカバーの内側主表面は、少なくとも部分的に鏡面反射性であり、及び/又は少なくとも部分的に半鏡面反射性である。
【0013】
任意に、本明細書に記載のライトアセンブリは、外側の湾曲した外側カバーと内側主表面との間に配置された拡散体を更に備える。
【0014】
本明細書で使用するとき、「湾曲した表面」は、表面の最長寸法の少なくとも2%(いくつかの実施形態では、少なくとも3%、4%、又は更には少なくとも5%)平面性から逸れる表面を指す(すなわち、表面の任意の点から表面の最長寸法までの接平面の最大距離の百分率(接法線(tangent normal)によって測定されたとき)が少なくとも2%(いくつかの実施形態では、少なくとも3%、4%、又は場合によっては少なくとも5%)である)。
【0015】
本明細書に記述されるライトアセンブリのいくつかの実施形態では、外側ライトカバーは、(例えば剛性プラスチックの)内側部品に固定された外側部品を備え、内側部品は半透過型表面を含む。いくつかの実施形態で、半透過型表面は、半透過型表面を有するフィルムである。いくつかの実施形態で、半透過型表面は、外側ライトカバーの内側表面に成形加工又はエンボス加工される。
【0016】
いくつかの実施形態では、本明細書に記述されるライトアセンブリに関して、半透過型表面は第1の構造体群を有する第1領域と、異なる第2の構造体群を有する第2領域とを含む。いくつかの実施形態では、本明細書に記述されるライトアセンブリに関して、反射体の内側表面は第1の構造体群を有する第1領域と、異なる第2の構造体群を有する第2領域とを含む。
【0017】
本明細書に記述したライトアセンブリの実施形態は、例えば看板、バックライト、ディスプレイ、タスクライティング、照明器具、車両(例えば車、トラック、飛行機など)部品として有用である。ライトアセンブリを備える車両としては、ライトアセンブリが車両のテールライトアセンブリであるものも含まれる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本開示の代表的なライトアセンブリの端部及び断面側面図。
【図1A】(図1の線AAに沿って見たもの)本開示の代表的なライトアセンブリの端部及び断面側面図。
【図1B】(図1の線BBに沿って見たもの)本開示の代表的なライトアセンブリの端部及び断面側面図。
【0019】
【図2】本開示の代表的なライトアセンブリの端部及び断面側面図。
【図2A】(図3の線AAに沿って見たもの)本開示の代表的なライトアセンブリの端部及び断面側面図。
【図2B】(図2の線BBに沿って見たもの)本開示の代表的なライトアセンブリの端部及び断面側面図。
【0020】
【図3】代表的な半透過型表面のいくつかの異なる構造形状の、SAE J585規定による19ポイントの計算上の明度を示すプロット。
【0021】
【図4】代表的な半透過型表面の代表的な構造体の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0022】
図1、1A及び1Bを参照すると、本開示の代表的なライトアセンブリが示されている。車両のテールライトアセンブリ10は、第1及び第2の概ね反対の主表面13、14、並びに第1の色(例えば赤色)を有する第1区域15、及び第2の異なる色(例えば透明若しくは白色)を有する第2区域16を備える、(任意に湾曲している)外側ライトカバー12を有する。車両のテールライトアセンブリ10は、内側主表面18を有する反射体17と、外側ライトカバー12と反射体17との間に配置された内側レンズ19であって、この内側レンズ19は第1及び第2の概ね反対の主表面20、21を有し、第1主表面20又は第2主表面21の少なくとも1つは半透過型である、内側レンズ18と、通電されたときに、第1の色(例えば赤色)を放射する第1の光源22と、を更に含む。内側レンズの主表面21と、反射体の主表面18との間には光学キャビティ30がある。第1の光源22(例えば赤色、例えば走行用ライト及び/又は駐車用ライトの機能のために)は、通電されときに、第1主表面13から見たときに、第1区域15及び第2区域16に同じ色を提供するように選択され、かつ配置されて、光学キャビティ30内へ光を導入する。いくつかの実施形態では、外側ライトカバーは湾曲している。任意に、ライトアセンブリ10は、通電されたときに、第1の光源22の第1の色とは異なる第2の色(例えば白色、例えばバックアップ機能のために)を放射する第2の光源23を含み、第2の光源23は、通電されたときに、第1主表面13から見たときに、第2区域16に同じ色を提供するように選択され、かつ配置されて、光学キャビティ30内へ光を導入する。任意に、ライトアセンブリ10は、通電されたときに、通電されたときの第1の光源と同じではあるが、より明るい色を放射する第3の光源24を含み、この第3の光源24は通電されたときに、外側カバー12の第1主表面13から見たときに、第1の光源の強度よりも明るい光強度を提供するように選択され、配置されて、光学キャビティ内へ光を導入する。任意に、ライトアセンブリ10は、通電されたときに、第1の光源22の第1の色、第2の光源23の第2の色、及び存在する場合は、第3の光源24の第3の色とは異なる第4の色(例えば琥珀色、例えば旋回機能のために)を放射する第4の光源25を含み、第4の光源25は、通電されたときに、外側カバーの第1主表面から見たときに、第1の光源22の第1の色、第2の光源23の第2の色、及び存在する場合は、第3の光源の第3の色とは異なる色を提供するように選択され、かつ配置されて光学キャビティ内へ光を導入する。
【0023】
図2、2A及び2Bを参照すると、本開示の代表的なライトアセンブリが示されている。車両のテールライトアセンブリ110は、第1及び第2の概ね反対の主表面113、114、並びに第1の色(例えば赤色)を有する第1区域115、及び第2の異なる色(例えば透明若しくは白色)を有する第2区域116を備える、外側ライトカバー112を有する。車両のテールライトアセンブリ110は、内側主表面118を有する反射体117と、外側ライトカバー112と反射体117との間に配置された内側レンズ119であって、この内側レンズ119は第1及び第2の概ね反対の主表面120、121を有し、第1主表面120又は第2主表面121の少なくとも1つは半透過型である、内側レンズ18と、通電されたときに、第1の色(例えば赤色)を放射する第1の光源122と、を更に含む。内側レンズの主表面121と、反射体の主表面118との間には光学キャビティ130がある。第1の光源122(例えば赤色、例えば、走行用ライト及び/又は駐車用ライトの機能のために)は、通電されときに、第1主表面113から見たときに、第1区域115及び第2区域116に同じ色を提供するように選択され、かつ配置されて、光学キャビティ130内へ光を導入する。いくつかの実施形態では、外側ライトカバーは湾曲している。任意に、ライトアセンブリ110は、通電されたときに、第1の光源122の第1の色とは異なる第2の色(例えば白色、例えばバックアップ機能のために)を放射する第2の光源123を含み、第2の光源123は、通電されたときに、第1主表面113から見たときに、第2区域116に同じ色を提供するように選択され、かつ配置されて、光学キャビティ130内へ光を導入する。任意に、ライトアセンブリ110は、通電されたときに、通電されたときの第1の光源と同じではあるが、より明るい色を放射する第3の光源124を含み、この第3の光源124は通電されたときに、外側カバー112の第1主表面113から見たときに、第1の光源の強度よりも明るい光強度を提供するように選択され、配置されて、光学キャビティ内へ光を導入する。任意に、ライトアセンブリ110は、通電されたときに、第1の光源122の第1の色、第2の光源123の第2の色、及び存在する場合は、第3の光源124の第3の色とは異なる第4の色(例えば琥珀色、例えば旋回機能のために)を放射する第4の光源125を含み、第4の光源125は、通電されたときに、外側カバーの第1主表面から見たときに、第1の光源122の第1の色、第2の光源123の第2の色、及び存在する場合は、第3の光源の第3の色とは異なる色を提供するように選択され、かつ配置されて光学キャビティ内へ光を導入する。
【0024】
ライトアセンブリの長さ対深さの比率は、ライトアセンブリの長さと深さから計算されるものと理解される。長さは、外側カバーの最長寸法の測定によって決定される。例えば、図1、1A、及び1Bにおいて、最長寸法は、外側カバーの一端から屈曲部を回ってもう一方の端まで測定することによって見出される。深さは、ライトアセンブリの1つ以上の断面を取り、外側カバーの内側表面から反射体の内側表面の最も近い点までを測定することによって決定される。深さは、そのような測定の最大測定値である。
【0025】
外側ライトカバーは当該技術分野において既知であり、典型的には、例えば射出成形、熱成形などによって作製可能なプラスチック又は他の半透明材料を含み、半透明とは、所望の波長の光の大半が透過されることを意味する。例えば、車両テールライトでは、ポリメチルメタクリレート又はポリカーボネートのような赤色のプラスチックを使用して、そのような用途のためのSAE J578規定の波長を透過する。
【0026】
外側カバーの所望の厚さ及び/又は形は用途によって決まる。典型的には、剛性外側カバーの厚さは、約0.5mm〜約10mmの範囲であるが、他の厚さもまた有用である。外側カバーの形は、当該技術分野で既知のものを含む様々な形のどれであってもよい。外側カバーの形は、典型的には、美観又は機能的理由によって選択される。
【0027】
本明細書で使用するとき、「半透過型」は、部分的に反射し、部分的に透過することを意味するが、いくらか(すなわちライトアセンブリの動作波長で5%未満)の吸収もまたあり得る動作波長は、装置が動作する設計上の波長である。例えば、テールライトは赤色として設計されるので、その動作波長は概ね610nmより大きい。より短い波長での吸収は動作スペクトルの範囲内ではない。別の例は、看板上に多色画像を有する看板である。そのような看板は、画像の全ての色を照らすために概して白色灯で照らす必要があるので、吸収は可視スペクトルにわたって5%未満でなくてはならない。いくつかの実施形態では、(特定の色又は透過の程度をもたらすために)5%を超える光吸収率に増すために、染料又は他の光吸収剤を半透過型構成要素に追加することができるが、半透過機能は維持されるものと理解されたい。
【0028】
加えて、フレネル方程式によって与えられるように、全ての透明材料はいくらかの光を反射するので、半透過型は、次の式によって与えられる垂直入射でのフレネル方程式によって決まるものより大きい反射性を有するものと認識される。
【数1】



式中、Rは垂直入射での反射率であり、nは材料の屈折率である。
【0029】
典型的には、半透過型表面は滑らかな部分反射体又は構造化表面である。しかし、いくつかの実施形態では、内側半透過型表面は非平坦表面を有してもよく、少なくとも一部分に非平坦表面を有してもよい。ランダムな非平坦化であってもよく、規則的な対称配向を有する非平坦化であってもよい。典型的には、非平坦化は均質で均一なライティングを容易にするか、さもなければ光分散効果をもたらす。半透過型表面は、例えば別個の一片(例えばプラスチックなどの一片)又はフィルムとして提供することができる。半透過型表面は、例えば、成形、サンドブラスト、ビードブラスト、化学エッチング、エンボス加工、及びレーザーアブレーション、及び他の、本開示を読んだ当業者には明白であり得る成形技法を含む、任意の数の技法によってもまた提供され得る。
【0030】
滑らかな部分反射体は、局所的な形状を実質的に変えることなく表面の反射特性を変更することによってそれらの機能性を得る、型式の半透過型表面である。例えば、表面は、少量の金属(例えばアルミニウム)を表面にスパッタリングすることによって得られる。金属層の厚さが増すにつれ、反射率はフレネル方程式によって計算されるものから、その金属の理論上の最大の反射率に向かって変化する。両極端であるこれらの間に部分反射の領域がある。
【0031】
滑らかな部分反射体の例としては、例えば銀(例えば、Alanod Westlake Metal Ind.(North Ridgeville,OH)より商品名「MIRO−SILVER」で入手可能)及びインジウム鈴酸化物(例えばTechplast Coated Products,Inc.(Baldwin,NY)より入手可能)のような金属/絶縁体スタック、偏光及び非偏光多層光学フィルム(例えば3M Company(St.Paul,MN)から商品名「VIKUITI DUAL BRIGHTNESS ENHANCEMENT FILM」で入手可能)、偏光及び非偏光ポリマーブレンド(例えば、3M Companyより商品名「VIKUITI DIFFUSE REFLECTIVE POLARIZER FILM」で入手可能)、ワイヤグリッド偏光子(例えばMoxtek,Inc.(Orem,UT)より入手可能)、並びに非対称光学フィルム(例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,924,014号(Ouderkirkら)及び2007年5月20日付で出願されたシリアル番号第60/939,084号を有する米国特許出願(代理人整理番号第63031US002号)、及びPCT特許出願第US2008/064133号(代理人整理番号第63274WO004号)が含まれ、これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる)。また、穿孔のある部分反射体又は鏡も部分反射体として有用である(例えば上記のような偏光の少なくとも98%の軸上平均反射率を有する穿孔鏡面反射フィルム(例えば、3M Companyが商品名「VIKUITI ENHANCED SPECULAR REFLECTOR FILM」で市販しているもの)。部分反射体は、例えば、その上に光の散乱区域のパターンを有する鏡又は部分鏡であってもよい。交差偏光を部分反射体として使用してもよい。交差角を使用して、透過対反射の比率を調整することができる。また、発泡体、空隙構造体、又は二酸化チタン(TiO)のような無機微粒子を充填したポリマーを使用してもよい。
【0032】
所望により、特定の領域にかけて中空のキャビティから光を優先的に抽出して、このガイドされた光のいくらかをライトガイドから出してバックライトの出力エリアに向けて方向付けるために、光抽出機構は背面反射体上に存在してもよい。機構は均等な間隔に置かれても不均等な間隔に置かれてもよい。例えば、反射体の内側表面は、第1の光抽出機構の群を有する第1領域と、異なる第2の光抽出機構の群を有する第2の領域と、を含む。所望により、反射体の内側表面は光抽出機構の反復パターンを含む。
【0033】
グラジエントの抽出は、光抽出の量を局所的に増加させる、又は減少させるいずれかの素子によって達成することができる。内側反射体は一般に、ある程度の角度選択性透過率を有するので、更に高い透過率の角度範囲内への追加的な光を逸脱させる抽出素子は、その領域における輝度を増加させる。抽出区域は概ね垂直に向かっているが、斜角であるように設計されてもよい。抽出素子に使用される材料は、鏡面、半鏡面若しくは拡散性、半透明、半透過型、屈折性、回折性等であってもよい。屈折素子は、プリズム、小型レンズ、水晶体等であってもよい。抽出素子は、印刷、鋳造、エッチング、移転(例えば裏が接着剤のドット)、積層等によって適用してもよい。抽出素子は、エンボス加工、ピーニング、ひだつき、研磨、エッチングなど、反射表面に局所的な偏差によって作製されてもよい。
【0034】
所望のグラジエントの達成は、例えば、局所的又は徐々に表面積にわたる拡散性コーティングの光再方向性を変えることによって実現し得る。これは、例えば、厚さ、組成物、又は表面特性によって達成することができる。例えば背面反射体の上に置かれる穿孔のグラジエントを有する拡散性フィルムなど、穿孔はもう1つの選択肢であろう。
【0035】
このグラジエントは単調なやり方で滑らかに変化してもよい。正反射の後平面上の拡散反射体の1つの円形パッチの場合などは急にして、明るい中心を作製してもよい。
【0036】
本明細書に記載されるライトアセンブリのいくつかの実施形態では、反射体の内側表面は、第1の光抽出機構の群を有する第1領域を含み、第1の光源は、第1の光抽出機構の群内に少なくとも部分的に配置される。
【0037】
構造化された半透過型表面は、入射光の実質的な部分を反射し、実質的な部分を透過するために、複数の微小な構造体を有する。表面の反射率は、局所的形状のこの変化によって主に変化する。有用な構造体としては、リニアプリズム、三角形、正方形、六角形、又は他の多角形の基底を有する角錘プリズム、円錐、楕円体が挙げられ、これらの構造体は表面から延出する突起又は表面内に延びる窪みの形態であってもよい。構造体のサイズ、形、幾何学的形状、配向、及び間隔、複数の(例えば異なるサイズ、形、幾何学的形状、配向などの)異なる構造体の使用、並びに間隔の密度は、ライトアセンブリの性能を最適化するために、さもなくば所望の効果をもたらすために、選択することができる。個々の構造体は対称及び/又は非対称であってよい。構造化表面は均一及び/又は不均一であってもよく、不均一の場合、構造の位置及びサイズはランダムでも見掛け上ランダムであってもよい。この文脈における「均一」は、構造化表面が反復構造パターンを含むことを意味するものと理解される。構造体のサイズ、形、幾何学的形状、配向、及び/又は間隔の周期的又は見掛け上ランダムな変化によって規則的な機能を混乱させることで、ライトアセンブリの色及び/又は輝度の均一性を調整することができる。場合によっては、より小さい構造体が光源の上に概ね整列され、より大きい構造体が他の場所に位置づけられるように、大小の構造体の分布を有すること及び半透過型表面を位置づけることは有益であり得る。いくつかの実施形態では、構造体の間の区域が最小限になるように(実質的にそれらの間がない構成を含む)、構造体を密に集めることができる。いくつかの実施形態では、その間の区域を制御して、半透過型表面を通過する光の量を調節することが望ましい場合がある。
【0038】
構造体の高さ対基線長の比率は、ライトアセンブリの性能のためにある程度重要である。構造体の基底は、加えられた形がない場合に存在するであろう表面であり、その基線長は、基底の周囲の任意の点から別の任意の点までの最大寸法である。高さは、構造体の基底から、その基底から最も遠い点までの距離を意味すると理解される。
【0039】
好ましい実施形態で、構造体は高さ約0.25mmであり、半透過型面積の約30%が平らである。
【0040】
典型的には、構造体の高さは約0.01mm〜3mm(いくつかの実施形態では約0.05mm〜約0.5mm)の範囲であるが、他のサイズもまた有用である。
【0041】
いくつかの実施形態で、半透過型表面は、高さ対基線長の比率が0.6:1、0.75:1、0.8:1、0.9:1、又は更には1:1より大きい複数の形からなる構造体を有する。
【0042】
好適な構造化半透過型表面の例としては、商品名「VIKUITI BRIGHTNESS ENHANCEMENT FILM」、「VIKUITI TRANSMISSIVE RIGHT ANGLE FILM」、「VIKUITI IMAGE DIRECTING FILM」、「VIKUITI OPTICAL LIGHTING FILM」で3M Company(St.Paul,MN)から入手可能なもののような市販の1次元(リニア)プリズム高分子フィルム及び従来のレンズ状リニアレンズアレイが挙げられる。本明細書に記述したライトアセンブリにこれらの1次元プリズムフィルムを半透過型表面として使用するときは、そのプリズム構造化表面が光源に面することが通常は望ましい。
【0043】
構造化表面が2次元特性を有する好適な構造化半透過型表面の追加的な例としては、米国特許第4,588,258号(Hoopman)、同第4,775,219号(Appeldomら)、同第5,138,488号(Szczech)、同第5,122,902号(Benson)、同第5,450,285号(Smithら)、及び同第5,840,405号(Shustaら)に報告されているようなキューブコーナー表面構成、米国特許第6,287,670号(Bensonら)及び同第6,280,822号(Smithら)に報告されているような逆プリズム表面構成、米国特許第6,752,505号(Parkerら)及び米国特許出願公開第2005/0024754号(Epsteinら)に報告されているような構造化表面フィルム、米国特許第6,771,335号(Kimuraら)に報告されているようなビードシートが挙げられ、これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【0044】
本明細書に記載されるライトアセンブリのいくつかの実施形態では、反射体の内側主表面の面積の少なくとも50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、99、又は更には100パーセントが半透過型である。例えば美観的、表面的、又は機能的な理由のために、半透過性でない面積は反射性であっても吸収性であってもよい。
【0045】
図3は、構造形の異なる幾何学形状を表すいくつかのトレースを示す。SAE J585規格で言及されるそれぞれのポイントでの計算上の明度のプロットである。この規格でのポイント番号と角仕様との相関を下表1に示す。
【表1】



【0046】
図3のプロットにおけるトレースに相当する構造は次の通りである。FullCC20k 81は、密に集められたコーナーキューブのアレイである。HexPyrh1 82は、六角形基底のピラミッドであり、高さ対基線長比は0.5:1である。HexPyrh2 83は、六角形基底のピラミッドであり、高さ対基線長比は1:1である。HexPyrh3 84六角形基底のピラミッドであり、高さ対基線長比は1.5:1である。Cone2h1 85は正円錐体であり、高さ対基線長比は0.5:1である。Cone2h2 86は正円錐体であり、高さ対基線長比は1:1である。Pyr2h1 88は正方形基底を有するピラミッドであり、高さ対基線長比は0.5:1である。Pyr2h2 87は正方形基底を有するピラミッドであり、高さ対基線長比は1:1である。
【0047】
プロットの縦座標(y値)は、構造体のないライトアセンブリの明度の分数としての、各ポイントでの計算上の明度を示す。そのような構成体は均一に照らされた外観をもたらさないであろうから実際的ではないが、比較のための合理的なベースとしての役割を果たす。1未満の全ての値は、そのベースに対する明度の減少を表し、1を超える値はそのベースより大きい明度を表す。
【0048】
不十分なサンプリングのためにデータには統計的「ノイズ」があるが、アスペクト比0.5:1を有するキューブコーナー及び他の構造体が明度においてベースより劣っていることは明確である。レンズ内側は設計波長でほとんど光を吸収しない(ただし、他の波長では吸収し得る)材料で好ましくは構成されるので、明度の減少は、規格が規定する検出器の位置から離れるように光が方向付けられていることを意味する。この再方向付けのための2つの可能性は、光が反射されて光学キャビティ(半透過型表面と反射体との間の体積)へ戻されているか、規定の検出器の位置へ向かわない方向に向けて光が半透過型表面によって透過されていることである。これらの可能性は両方とも、概して、構造体の正確な形によって決定される反射と透過との比率によって実現され得る。光が容易に可視の角度範囲を広げるためなどいくつかの用途でこの再方向付けは望ましい場合があるが、別の用途では望ましくない場合がある。車両のライティングは特定の検出器の場所に向けられる光の明度を重視するので、0.6より大きい高さ対基線長比が好ましい。
【0049】
高さ対基線長の範囲の反対の端で、HexPyrh3 84により指定される検出器の位置での明度は、高さ対基線長比が1.5:1では、1:1のアスペクト比を有する任意の形によって生成されるものと比べ実質的に大きいものではない。しかし、ほとんどのポイントで、比較のためのベースをなお超えないので、高さ対基線長比の好ましい範囲内である。高さ対基線長比を、あるポイント(例えば3:1)を越すまで増すことは、製造の難しさを増すことになるので、これを超える比率は実用的でない可能性がある。
【0050】
製造に関し、構造体の別の観点は、基底から頂点までの又は基底から更により遠くのポイントまでの(隆起)リブを含める可能性がある(例えば、面91及び(隆起)リブ93及び頂点95を有する構造体90を示す図4を参照)。この(隆起)リブは任意の形であってよいが、例えば面積の最高10%(いくつかの実施形態では最高5%)までの、形の表面のわずかな一部にのみ影響を及ぼすものでなくてはならない。(隆起)リブの機能は、成形プロセスでの空気の捕捉を避けること、及びその部分をモールドから分離することを容易にすることである。
【0051】
いくつかの実施形態で、半透過型表面は少なくとも部分的に(例えば少なくとも10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%、又は更には100%)反射性である。反射は半鏡面反射(semi-specular)であってもよい。「半鏡面反射」の反射体は、鏡面反射特性と拡散特性のバランスを提供する。半鏡面反射表面は、例えば(1)部分透過性の鏡面反射体と高反射率の拡散反射体、(2)高反射率の鏡面反射体を覆う部分ランバート式拡散体、(3)前方散乱拡散体と高反射率の鏡面反射体、又は(4)波形の高反射率の鏡面反射体によって提供することができる。半鏡面反射材料に関する追加的な詳細はPCT特許出願第US2008/864115号(代理人整理番号第63032WO003号)に見出すことができ、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【0052】
いくつかの実施形態では、半透過型表面が再帰反射性でもあることが望ましい。これは、光学キャビティ内の光の透過及び反射に加えて、半透過型表面が、外側レンズカバーの外側からの半透過型表面への入射光の実質的な部分もまた反射して光源の概ねの方向に戻すことを意味すると理解される。従来、これは、微細構造体の形のためのキューブコーナー(3つの直角を有するテトラヘドラ)によって為される。高い再帰反射性が望ましくないいくつかの実施形態では、キューブコーナーの間若しくはキューブコーナーの群の間に間隔を置いてそれらを使用することによって、又は90度と異なるように角度を調整することによって、再帰反射性の低減を実現することができる。部分的再帰反射性は、入射光の、例えば10%から、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、又は、更には少なくとも90%を戻すまでの範囲であってよい。部分的再帰反射性は、例えば再帰反射性表面における物理的開口部(例えば穴、スロット、穿孔など)によって、又は他の方法としては再帰反射性機能を破壊することによって(例えば再帰反射性構造の表面をコーティング又は接着剤で充填することによって)も、誘導することができる。部分的に変異型の構造体がまた使用されてもよい。「空間的に変異型の構造体」は、構造体の寸法、空間、形状、又は他のパラメータが表面にわたって変化することを意味する。
【0053】
適切な反射体は、当該技術分野で周知である。反射体の反射性は、例えば、基材材料(例えば研磨されたアルミニウム)の元来の特性であってもよく、基材上のコーティング(例えば銀又は多層光学コーティング)又は基材に付着された反射性フィルムであってもよい。典型的には、反射体はライトアセンブリのための強化された光出力効率のための高反射性表面を有することが望ましい。典型的には、反射体の反射面の可視光の反射率は少なくとも90%(いくつかの実施形態では91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又はそれ以上)である。反射体は、空間的に均一又はパターン付きであるにかかわらず、主として鏡面反射体、拡散反射体、又は鏡面/拡散反射体の組み合わせであり得る。いくつかの実施形態では、反射体は少なくとも部分的に(例えば少なくとも10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、又は更には100%)半鏡面反射性である。いくつかの実施形態では、いずれか前述の請求項のライトアセンブリは、反射体の主表面が少なくとも90、91、92、93、94、95、96、97、98、又は更には少なくとも98.5)パーセントのスペクトル反射率を有する。
【0054】
好適な反射フィルムとしては、3M Company(St.Paul,MN)から商品名「VIKUITI ENHANCED SPECULAR REFLECTOR」で入手可能なものが挙げられる。他の代表的な反射フィルムは硫酸バリウム配合ポリエチレンレフタレートフィルム(厚さ0.08mm(2ミル))を、3M Companyから商品名「VIKUITI ENHANCED SPECULAR REFLECTOR」で入手可能なフィルムに、厚さ0.16mm(0.4ミル)のアクリル酸イソオクチルアクリル酸感圧性接着剤を使用して積層することによって製造される。他の好適な反射フィルムには、東レ株式会社(Toray Industries,Inc.)(日本、浦安)から商品名「E−60シリーズLUMIRROR」で入手可能なもの、W.L.Gore & Associates,Inc(Newark,DE)からの多孔質ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルム、商品名「SPECTRALON REFLECTANCE MATERIAL」でLabsphere,Inc.(North Sutton,NH)から入手可能なもの、Alanod Aluminum−Verdun GmbH & Co.(Ennepetal,Germany,)から商品名「MIRO ANODIZED ALUMINUM FILMS」で入手可能なもの(商品名「MIRO 2 FILM」で入手可能なものを含む)、Furukawa Electric Co.,Ltd.(日本、東京)から商品名「MCPET HIGH REFLECTIVITY FOAMED SHEETING」で入手可能なもの、Mitsui Chemicals,Inc.(日本、東京)から商品名「WHITE REFSTAR FILMS」及び「MT FILMS」で入手可能なものが挙げられる。
【0055】
反射体は、実質的に滑らかであっても、あるいは光の散乱や混合を高めるように結合された構造化表面を有していてもよい。このような構造化表面は、(a)反射体の反射表面上、又は(b)反射表面に塗布された透明なコーティング上に塗布することができる。前者の場合、構造化面が予め形成された基材に高反射フィルムが積層されてもよく、又は、平坦基材(例えば3M Companyから「VIKUITI DURABLE ENHANCED SPECULAR REFLECTOR−METAL(DESR−M)REFLECTOR」の商品名で入手可能なもの)に高反射フィルムが積層されてもよく、その後で型打抜き操作などにより構造化面が形成されてもよい。後者の場合、構造化表面を有する透明なフィルムを平坦な反射面に積層することもでき、又は、透明なフィルムを反射体に塗布した後に透明なフィルムの最上部に構造化表面を与えることもできる。
【0056】
反射体は、3M Companyから商品名「VIKUITI ENHANCED SPECULAR REFLECTOR」で入手可能な反射フィルムから実質的に作製することもできる。後者のフィルムは熱成形可能であり、高い鏡面反射率を呈する多層ポリマーフィルム構造体を封入するポリメチルメタクリレートのスキンの存在によると考えられている、強化された紫外線安定性を有する。このフィルムを使用して、ライトアセンブリに好適な反射体の形を熱成形することができる。このポリマーフィルムを、例えば予め形成したハウジング内の挿入物として、又は独立したハウジング構成要素として、使用することができる。
【0057】
あるいは、例えば、ポリメチルメタクリレートと比較して改善された機械強度を提供する異なるポリマーからスキンの1つが作製されるように、構成体を修正することができる。例えば、ポリカーボネート、又はアクリロニトリルブタジエンスチレン/ポリカーボネートのポリマー配合物を使用して、第2のスキンを形成してもよい。第2のスキンは透明でなくてもよい。次いで、その反射面がライトアセンブリの内部に面するような向きにして、第2のスキンが外面として機能するように、このフィルムを所望の反射体の形に熱成形することができる。この熱成形された部品は、独立したハウジング構成要素として使用することができる。
【0058】
反射体は、光源が取り付けられた連続単一(かつ分断されていない)層でもよいし、個別部分で不連続的に構成されてもよいし、光源が通ることができる孤立した穴を有する限り、別の形の連続層で不連続的に構成されてもよい。例えば、反射材料のストリップが、LEDの列が取り付けられた基材に貼り付けられ、各ストリップが、あるLED列から別のLED列まで延在するのに十分な幅を有し、バックライトの出力エリアの対向する境界間にわたるのに十分な長さ寸法を有してもよい。
【0059】
所望により、反射体は異なる反射率の区域を含んでもよい。例えば、反射体は光源の近くで全ての波長に対して高い反射率を有するが、光源から遠くでは赤色、緑色、又は青色のような主に1色を反射してもよい(例えば、光源が1つだけの多色ライトアセンブリ)。異なる反射率の領域間を徐々に遷移してもよい。
【0060】
反射体は、光の損失を減らしリサイクリング効率を向上するために、好ましくはライニングされるか又は他の方法で高い反射率の垂直の壁を提供される反射体の外側境界に沿った側部及び端部もまた含む。これらの壁の形成には、反射体表面に使用するのと同じ反射材を使用しても、あるいは異なる反射材を使用してもよい。代表的な実施形態では、側壁は鏡面反射性である。
【0061】
いくつかの実施形態では、反射体の内側主表面は、湾曲した外側ライトカバーの内側主表面の少なくとも40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90%に対して平行である。
【0062】
いくつかの実施形態では、ライトアセンブリの両側から光が透過されるのが望ましい場合がある。例えば、反射体の少なくとも一部分(例えば少なくとも1%、2%、5%、10%、20%、50%、75%、又は場合によっては少なくとも90%)は、上述のような半透過型表面を含むことができる。
【0063】
代表的な光源としては、白熱灯、発光ダイオード(「LED」)、及びアークランプのような当該技術分野で既知の光源が挙げられる。それらは任意の所望の出力パターンを有してもよく、所望の色を発してもよく、後にフィルタされる広帯域源として作用してもよい。本明細書に記載したライトアセンブリは1つ以上(例えば2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つ、9つ、又は9つ以上)の光源(例えば1つ、2つ、3つ、4つ、5つなどの白熱灯、ハロゲン灯及び/又はLEDなど)を有してもよい。
【0064】
光源は、任意の側壁を含む、反射体の壁の穴又は窓、光学キャビティの内部、又は部分的に内部を通して導入するように位置づけることができる。
【0065】
いくつかの実施形態では、制限された又は部分的にコリメートされた角分布と共に囲いの中に発光されるように、ウェッジ形の反射体と共にLEDを使用してもよい。更に、いくつかの実施形態では、放射光を少なくとも部分的に平行にする光源が好ましいことがある。そのような光源は、その囲いの中に所望の出力を提供するために光学素子のレンズ、エキストラクタ、成形封入材、又はこれらの組み合わせを含むことができる。更に、ライティング出力源は、横平面(横平面はライティング出力源の出力エリアに平行である)に近い方向に伝搬するために、囲いの中に最初に入射された光を部分的にコリメート又は封入する注入光学を含むことができる(例えば、0度〜45度、又は0度〜30度、又は更には0度〜15度の範囲の横平面からの平均偏位角を有する注入光線)。
【0066】
所望により、光源はキャビティ内部に少なくとも部分的にライトガイド(例えば光ファイバー)を含み、光ファイバーはコアと、コアの周囲でコアの屈折率より低い屈折率を有するクラッドとを備え、光ファイバーは、クラッドの少なくとも内周上に共押出成形によって形成された光拡散性及び反射性の部分を有する。所望により、拡散性及び反射性の部分はコアと接触する。所望により、光拡散性及び反射性の部分は、クラッドから長手方向に対して垂直の方向に少なくともクラッドの外周の近くまで延びる厚さを有することができる。所望により、光拡散性及び反射性の部分は、クラッドの内周表面からクラッドの長手方向に対して垂直の方向にコア部分まで延びる既定の厚さで形成される。所望により、拡散性及び反射性の部分はコアの内部まで延びる。所望により、拡散性及び反射性の部分はクラッドの長手方向に沿って線形に又は帯状の形に形成される。
【0067】
所望により、光ファイバーは単一材料(ライドガイド)であってもよく、光を抽出する光抽出構造体(光学素子)を組み込んでもよい。ほぼ均一な出力照明をファイバーの発光領域に沿って維持するために、連続する光学素子の形態学、パターン、及び間隔は、先行する素子によってファイバーの外へ反射された光を補正するために制御され得る。例えば、連続する光学素子の反射面の断面積は、意図される光の移動方向において増すことができる。あるいは、連続する光学素子の間の間隔が減少してもよく、反射面の角度が変化してもよく、又はこれらの方法の任意の又は全ての組み合わせを使用してもよい。
【0068】
より広い角度でより多くの光を提供するために、1つより多くの光学素子の列(軸)を組み込んでもよい。最小角偏位δは0度よりわずかに大きく、この場合、軸はほぼ完全に一致し、最大角偏位δは180度であることは、当業者には明白であろう。実際には、第1の長手方向軸と第2の長手方向軸22との間の偏位δは、機能的考察によって主に定められる。より具体的には、角偏位δは、横(例えばファイバーを横切る方向)寸法に反射される光の発散の円錐の望ましい角度の開きによって決定され、当業者に既知の光学モデリング技法を用いて決定され得る。光ファイバーを用いて広い区域を照らす多くの用途では、発現する光を広い角度分布に広げるために、最高100度までの角偏位が有用である。これと対照的に、例えば車両警告灯のように光ファイバーが直接視認される用途では、発現する光の角度分布の横寸法を狭めて光を所望の角度範囲内に集中することが望ましい場合がある。そのような用途では、約5度〜20度の間の角偏位が有用である。
【0069】
光ファイバーの表面に沿って延びる明確に区別できる長手方向軸の周囲に光学素子を配置することに伴う別の利益は、ファイバーの陰影効果に関係する。陰影効果については下記に詳しく説明する。端的に述べると、光ファイバーのそれぞれの光学素子は、光ファイバーを通って伝搬する光線の一部分から隣接する光学素子に陰影を作る。陰影の程度は、光学阻止が光ファイバー内に延出する深さに比例する。光ファイバーの表面上の2つの明確に区別される長手方向軸の周囲に配置された光学素子の提供は、単軸の実施形態で要求されるようなより深い光学素子を使用せずにより広いビームの開きの円錐へと光が広がることを可能にすることによって、陰影に伴う悪影響を低減する。加えて、光学素子は互いから偏位されるので、陰影効果は光ファイバーの周囲でより均等に広がり、それらの影響を目立たなくする。
【0070】
いくつかの実施形態では、縦(y)方向には比較的狭い範囲内に制限されるが横(x)方向にはおよそ均一な明度を提供するx−z平面に照明パターンを生成することが望ましい。例えば、横方向の光の明度は+/−45度にかけておよそ均一であることが望ましい場合がある。一連の均一に構成された光抽出構造体(光学素子)を有する照明装置が、そのような明度のパターンを与えることがないであろう。しかし、異なる構成を有する一連の光抽出構造体を提供することによって、異なる様々な明度のパターンが生成され得る。例えば、いくつかの異なるノッチ角度を有する複数の光抽出構造体を提供することによって、所与の用途に合わせて明度のパターンを作ることができる。すなわち、ノッチ角度は、所望の照明パターンを生成するために変化させることが可能な可調節パラメータとなり得る。光ファイバーに関する追加的な詳細は、米国特許第6,563,993号(Imamuraら)を参照のこと。
【0071】
いくつかの実施形態では、光源は反射体の穴を通して配置される。例えば、外側カバーの内側表面に対して平行な反射体の部分を通して、側部又は端部を通して、又は反射体と外側ライトカバーとの間の分離が減少している反射体の部分を通して、それらを配置することができる。
【0072】
いくつかの実施形態では、湾曲した外側ライトカバーの外側主表面の少なくとも10%(いくつかの実施形態では、少なくとも15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、又は更には少なくとも90%)が再帰反射性である。
【0073】
20°〜30°の範囲の光抽出円錐を有するLED及びランバート型発光パターンを有するLEDを含めて、好適な発光ダイオードは当該技術分野において既知であり、市販されており入手可能である。LEDは、1つのLED当たり0.1ワット未満〜10ワット(例えば、0.1ワット、0.25ワット、0.5ワット、0.75ワット、1ワット、2.5ワット、5ワット、更に10ワットに至る電力消費定格)の範囲に及ぶものを含めて、様々な電力消費定格で利用可能である。LEDは、例えば紫外線(約400nm未満)から赤外線(700nmを超える)に及ぶ範囲の色で利用可能である。LEDの基本色は青色、緑色、赤色、及び琥珀色であるが、基本色を混合すること又はリンを加えることによって他の色、加えて白色もまた得ることが可能である。
【0074】
いくつかの実施形態において、望ましくは通常、発光ダイオードは給電されたとき均一な光束発散度を有する。光束発散度は、単位面積あたりのルーメンでの発光量を指す。必要とされる均一性の程度は用途によって異なる。LCDは、VESA−2001−6に規定されているように、80%を超える均一性を概ね必要とする。看板及び車両ライトのようなその他の用途はさほど明確な均一性の定義を有さないが、最も明るいポイントから最も暗いポイントまでの合計変化は知覚可能であってはならず、また、光束発散度に、明白なほど大きいいかなる局所的なグラジエントもあってはならない。いくつかの実施形態で、本明細書に記述したライトアセンブリは、100cm当たり最高5つの発光ダイオードを有する。
【0075】
いくつかの実施形態で、本明細書に記載したライトアセンブリは最高15ワット、10ワット、又は、更には最高5ワットまでの合計電力消費を有する。
【0076】
いくつかの実施形態で、本明細書に記載したライトアセンブリは、2:1、3:1、5:1、10:1、15:1、20:1、25:1、50:1、75:1、又は更には80:1を超える長さ対深さの比を有する。
【0077】
いくつかの実施形態(例えば車両部品)では、粉塵及び/又は水分の侵入に対してライトアセンブリ(例えば光学キャビティ)が密封されることが望ましい。
【0078】
所望により、本明細書に記載したライトアセンブリは、半透過型表面と反射体との間に配置された色付きの透過型素子(例えばフィルム)(すなわち、その素子に当たる光(例えば可視スペクトル)の少なくとも1波長に対して少なくとも20%(所望により、少なくとも25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、70%、75%、80%、85%、又は更には少なくとも90%)の光子がその素子を透過して出て行く)を更に含む。透明な色付き素子は、例えば、湾曲した外側ライトの内側主表面と反射体との間、第1のライトと湾曲した外側ライトの内側主表面との間、及び/又は第1の光源と反射体との間にあってよい。いくつかの実施形態では、透明な色付き素子は、光学キャビティに、及び/又は内側レンズと外側カバーとの間にされて、第1の色の第1区域、及び第2の異なる色の第2区域を提供することができる。
【0079】
1つ以上の色の透明な色付き素子を使用してもよい。好適なフィルムは当該技術分野で既知であり、色付き(例えば染色又は着色された)フィルム及びカラーシフトフィルムを含む。透過型色付きフィルム及びカラーシフトフィルムは、例えば、「SCOTCHCAL 3630」の商品名で約60色の異なる色で3M Companyから入手可能である。
【0080】
本明細書で用いられる「カラーシフトフィルム」は、少なくとも1つの第1層タイプと第2層タイプとの交互積層を備えるフィルムを指し、第1層タイプは、ひずみ硬化ポリマー(例えばポリエステル)を備え、そのフィルムは、スペクトルの可視領域内に少なくとも1つの透過帯域及び1つの反射帯域を有し、透過帯域は、少なくとも70%の平均透過率を有し、前述の透過帯域及び反射帯域の少なくとも一方は、垂直入射にて、1平方インチに対して約25nm未満で変動する。所望により、そのフィルムは、少なくとも1つの第1層タイプと第2層タイプとの交互積層の高分子層を備え、そのフィルムは、スペクトルの可視領域内に少なくとも1つの透過帯域及び少なくとも1つの反射帯域を有し、透過帯域及び反射帯域の少なくとも一方は、垂直入射にて、フィルムの平面内の2つの直交軸の各々に沿って少なくとも2インチの距離にわたって8nm以下で変動するバンド端を有する。所望により、透過帯域と反射帯域の少なくとも一方は、垂直入射にて、少なくとも10cmの表面積に対して2nm以下で変動する帯域幅を有する。所望により、そのフィルムは、スペクトルの可視領域において厳密に1つの透過帯域を有する。所望により、そのフィルムは、スペクトルの可視領域において厳密に1つの反射帯域を有する。カラーシフトフィルムは、例えば、その開示内容が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第6,531,230号(Weberら)に記載されているように作ることができ、そのようなフィルムに関する更なる詳細もまた前述の特許に見出すことができる。
【0081】
いくつかの実施形態では、半鏡面素子をキャビティ内に配置してもよい(例えば、湾曲した外側ライトの内側主表面と反射体との間、第1のライトと湾曲した外側ライトの内側主表面との間、及び/又は第1の光源と反射体との間(上述した透明な色付き素子と同様)。
【0082】
所望により、本明細書に記載したライトアセンブリは、例えば光源からの光の輝度及び/又は色を検出及び制御するために、光センサ及びフィードバックシステムを含むことができる。例えば、輝度及び/又は色を制御、維持、及び/又は調整するために、光源の近くにセンサを位置づけて、出力のモニタリングをし、フィードバックを提供することができる。例えば、縁に沿って及び/又はキャビティ内にセンサを位置づけて、混合光をサンプリングすることは有益であり得る。場合によっては、例えば、日中であれ夜間であれ、観察環境(例えばディスプレイがある部屋又は自動車のテールライト)における周囲光を検出するためにセンサを提供することは有益であり得る。例えば、光源の出力を周囲の観察条件に基づいて調整するために制御ロジックを使用することができる。好適なセンサは当該技術分野で既知であり(例えば光対周波数センサ又は光対電圧センサ)、例えばTexas Advanced Optoelectronic Solutions(Plano,TX)から市販されており入手可能である。加えて、あるいは代わりに、熱センサを使用して光源の出力をモニタリング又は制御してもよい。これらのセンサ技術は、例えば、動作条件及びコンポーネントの経時的変化に対する補正に基づく、光出力の調節に使用することができる。
【0083】
所望により、光学キャビティの一部分の内部も含め、本明細書に記載したライトアセンブリは、追加的な支援機能(例えばロッドなど)を更に備える。
【0084】
本明細書に記載したライトアセンブリの実施形態は、例えば看板、バックライト、ディスプレイ、タスクライティング、照明器具、及び車両(例えば車、トラック、飛行機など)部品として有用である。ライトアセンブリを備える車両としては、ライトアセンブリが車両のテールライトアセンブリであるものも含まれる。
【0085】
任意の実施形態
1.ライトアセンブリであって、
第1及び第2の概ね反対の主表面、並びに第1の色を有する第1区域、及び第2の少なくとも1つの異なる色を有するか、若しくは透明である第2区域を有し、第2主表面は内側主表面である、外側ライトカバーと、
外側ライトカバーの内側主表面の少なくとも30パーセントに対して平行である内側主表面を有する反射体と、
外側ライトカバーと反射体との間に配置された内側レンズであって、内側レンズは第1及び第2の概ね反対の主表面を有し、内側レンズの第1主表面又は第2主表面の少なくとも1つは半透過型であり、内側レンズの第2主表面は、内側レンズの第1主表面よりも、反射体の内側主表面に近い、内側レンズと、
通電されたときに、第1の色を放射する第1の光源と、を備え、
内側レンズの内側主表面と、反射体の内側主表面との間の光学キャビティが存在し、第1の光源は、通電されたときに、外側カバーの第1主表面から見たときに、第1区域及び第2区域に同じ色を提供するように選択され、かつ配置されて、光学キャビティ内へ光を導入する、ライトアセンブリ。
2.外側ライトカバーは湾曲している、実施形態1に記載のライトアセンブリ。
3.第1区域の第1の色は赤色であり、第1光源の第1の色は赤色である、実施形態1又は2に記載のライトアセンブリ。
4.通電されたときに、第1の光源の第1の色とは異なる第2の色を放射する第2の光源を更に含み、この第2の光源は、通電されたときに、外側カバーの第1主表面から見たときに、第1区域に同じ色を提供するように選択され、かつ配置されて、光学キャビティ内へ光を導入する、実施形態1〜3のいずれか一項に記載のライトアセンブリ。
5.第2の光源は、通電されたときに、外側カバーの第1主表面から見たときに、第2区域に第2の色も提供するように選択され、かつ配置されて、光学キャビティ内へ光を導入する、実施形態4に記載のライトアセンブリ。
6.第1の光源及び第2の光源は単一の光学キャビティ内にある、実施形態4又は5に記載のライトアセンブリ。
7.第1の光源及び第2の光源は単一の光学キャビティ内にない、実施形態1〜5のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
8.第2区域の第2の色が白色であり、第2の光源の第2の色が白色である、実施形態1〜7のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
9.第2区域が透明であり、第2の光源の第2の色が白色である、実施形態4〜8のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
10.第1の光源及び第2の光源は単一の光学キャビティ内にある、実施形態4〜9のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
11.通電されたときに、通電されたときの第1の光源と同じではあるが、第1の光源の第1の色よりも明るい第3の色を放射する第3の光源を更に含み、この第3の光源は通電されたときに、外側カバーの第1主表面から見たときに、第1の光源の強度よりも明るい光強度を提供するように選択され、配置されて、光学キャビティ内へ光を導入する、実施形態4〜10のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
12.通電されたときに、第1の光源の第1の色及び第2の光源の第2の色の両方とは異なる、第4の色を放射する第4の光源を更に含み、この第4の光源は通電されたときに、外側カバーの第1主表面から見たときに、第1の光源及び第2の光源とは異なる色を提供するように選択され、配置されて、光学キャビティ内へ光を導入する、実施形態4〜11のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
13.第3区域の第3の色は琥珀色であり、第3の光源の第3の色は琥珀色である、実施形態12に記載のライアセンブリ。
14.反射体の内側表面は、第1の光抽出機構の群を有する第1の領域を含み、第1の光源は、第1の光抽出機構の群内に少なくとも部分的に配置される、実施形態1〜13のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
15.湾曲した外側ライトカバーの内側主表面が、反射体に対して概ね凸状である、実施形態1〜14のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
16.反射体が少なくとも部分的に鏡面反射性である、実施形態1〜15のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
17.反射体が少なくとも部分的に半鏡面反射性である、実施形態1〜16のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
18.外側ライトカバーの内側主表面が少なくとも部分的に鏡面反射性である、実施形態1〜17のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
19.外側ライトカバーの内側主表面が少なくとも部分的に半鏡面反射性である、実施形態1〜18のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
20.反射体の内側主表面が外側ライトカバーの内側主表面の少なくとも40%に対して平行である、実施形態1〜19のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
21.反射体の内側主表面が外側ライトカバーの内側主表面の少なくとも50%に対して平行である、実施形態1〜19のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
22.反射体の内側主表面が外側ライトカバーの内側主表面の少なくとも60%に対して平行である、実施形態1〜19のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
23.反射体の内側主表面が外側ライトカバーの内側主表面の少なくとも70%に対して平行である、実施形態1〜19のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
24.反射体の内側主表面が外側ライトカバーの内側主表面の少なくとも80%に対して平行である、実施形態1〜19のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
25.反射体の主表面が少なくとも90%のスペクトル反射率を有する、実施形態1〜24のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
26.反射体の主表面が少なくとも98.5%のスペクトル反射率を有する、実施形態1〜24のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
27.外側の湾曲した外側カバーと内側主表面との間に配置された拡散体を更に備える、実施形態1〜26のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
28.半透過型表面が、第1の構造体群を有する第1領域と、第2の異なる構造体群を有する第2領域と、を有する、実施形態1〜27のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
29.半透過型表面が、構造体の繰り返しパターンを有する、実施形態1〜28のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
30.2:1より大きい長さ対深さの比を有する、実施形態1〜29のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
31.3:1より大きい長さ対深さの比を有する、実施形態1〜29のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
32.5:1より大きい長さ対深さの比を有する、実施形態1〜29のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
33.10:1より大きい長さ対深さの比を有する、実施形態1〜29のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
34.25:1より大きい長さ対深さの比を有する、実施形態1〜29のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
35.50:1より大きい長さ対深さの比を有する、実施形態1〜29のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
36.75:1より大きい長さ対深さの比を有する、実施形態1〜29のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
37.半透過型表面が、0.6:1より大きい高さ対基線長比を有する複数の形を含む構造体を有する、実施形態1〜36のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
38.半透過型表面が、0.75:1より大きい高さ対基線長比を有する複数の形を含む構造体を有する、実施形態1〜36のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
39.半透過型表面が、0.9:1より大きい高さ対基線長比を有する複数の形を含む構造体を有する、実施形態1〜36のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
40.構造体の少なくとも1つの形が、表面積を有し、半透過型表面上に、構造体の表面積の10%以下を覆う構造体の基底から頂点までの溝を含む、実施形態37〜39のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
41.構造体の少なくとも1つの形が、表面積を有し、半透過型表面上に、構造体の表面積の5%以下を覆う構造体の基底から頂点までの溝を含む、実施形態37〜39のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
42.半透過型表面は、半透過型表面を有するフィルムである、実施形態1〜41のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
43.半透過型表面が、外側ライトカバーの内側表面に成形される、実施形態1〜41のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
44.半透過型表面が、外側ライトカバーの内側表面にエンボス加工される、実施形態1〜41のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
45.光源が通電されたときに、ライトアセンブリが均一な光束発散度を呈する、実施形態1〜44のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
46.第1光源及び第2光源はそれぞれ発光ダイオードである、実施形態1〜45のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
47.少なくとも1つの発光ダイオードが、0.25ワット〜5ワットの範囲の電力消費定格を有する、実施形態46に記載のライトアセンブリ。
48.2つの発光ダイオードを有する、実施形態45〜47のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
49.第1の光源が、光学キャビティ内に少なくとも部分的に位置づけられたライトガイドを含む、実施形態1〜48のいずれか1つのライトアセンブリ。
50.外側ライトの内側主表面と反射体との間に透明な色付き素子を更に備える、実施形態1〜49のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
51.キャビティ内に配置された半鏡面素子を更に備える、実施形態1〜50のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
52.反射体も半透過型である、実施形態1〜51のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
53.外側ライトカバーが、少なくとも10%再帰反射性である外側主表面を有する、実施形態1〜52のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
54.外側ライトカバーが、少なくとも25%再帰反射性である外側主表面を有する、実施形態1〜52のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
55.湾曲した外側ライトカバーが、少なくとも50%再帰反射性である外側主表面を有する、実施形態1〜52のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
56.外側ライトカバーが、少なくとも75%再帰反射性である外側主表面を有する、実施形態1〜52のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
57.外側ライトカバーが、少なくとも90%再帰反射性である外側主表面を有する、実施形態1〜52のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
58.反射体が第1及び第2の反射性領域を含み、第1の反射性領域は第2の反射性領域より第1の波長の光に対してより反射性であり、第2の反射性領域は第1の反射性領域より第2の異なる波長の光に対してより反射性である、実施形態1〜57のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
59.半透過型表面が第1及び第2の半透過型領域を含み、第1の半透過型領域は第2の半透過型領域より第1の波長の光に対してより半透過型であり、第2の半透過型領域は第1の半透過型領域より第2の異なる波長の光に対してより半透過型である、実施形態1〜58のいずれか1つに記載のライティングアセンブリ。
60.実施形態1〜59のいずれか1つに記載のライトアセンブリを備える看板。
61.実施形態1〜59のいずれか1つに記載のライトアセンブリを備えるバックライト。
62.実施形態1〜59のいずれか1つに記載のライトアセンブリを備えるディスプレイ。
63.車両部品である、実施形態1〜59のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
64.車両のテールライトアセンブリである、実施形態1〜59のいずれか1つに記載のライトアセンブリ。
65.実施形態1〜59のいずれか1つに記載のライトアセンブリを備える車両。
【0086】
本発明の範囲及び趣旨から外れることなく、本発明の予測可能な修正及び変更が当業者には自明であろう。本発明は、例証の目的のために本出願において説明された実施形態に限定されるべきではない。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ライトアセンブリであって、
第1及び第2の概ね反対の主表面、並びに第1の色を有する第1区域、及び第2の少なくとも1つの異なる色を有するか、若しくは透明である第2区域を有し、前記第2主表面は内側主表面である、外側ライトカバーと、
前記外側ライトカバーの前記内側主表面の少なくとも30パーセントに対して平行である内側主表面を有する反射体と、
前記外側ライトカバーと前記反射体との間に配置された内側レンズであって、前記内側レンズは第1及び第2の概ね反対の主表面を有し、前記内側レンズの前記第1主表面又は第2主表面の少なくとも1つは半透過型であり、前記内側レンズの前記第2主表面は、前記内側レンズの前記第1主表面よりも、前記反射体の前記内側主表面に近い、内側レンズと、
通電されたときに、第1の色を放射する第1の光源と、を備え、
前記内側レンズの内側主表面と、前記反射体の前記内側主表面との間の光学キャビティが存在し、前記第1の光源は、通電されたときに、前記外側カバーの前記第1主表面から見たときに、前記第1区域及び第2区域に同じ色を提供するように選択され、かつ配置されて、前記光学キャビティ内へ光を導入する、ライトアセンブリ。
【請求項2】
前記外側ライトカバーは湾曲している、請求項1に記載のライトアセンブリ。
【請求項3】
前記第1区域の前記第1の色は赤色であり、これと共に前記第1の光源の前記第1の色が赤色であり、前記第2区域の前記第2の色が白色又は透明であり、これと共に第2の光源の第2の色が対応して白色又は透明であり、第3区域の第3の色は琥珀色であり、これと共に第3の光源の第3の色は琥珀色である、請求項1又は2に記載のライトアセンブリ。
【請求項4】
通電されたときに、前記第1の光源の前記第1の色とは異なる第2の色を放射する前記第2の光源を更に含み、該第2の光源は、通電されたときに、前記外側カバーの前記第1主表面から見たときに、前記第1区域に同じ色を提供するように選択され、かつ配置されて、前記光学キャビティ内へ光を導入する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のライトアセンブリ。
【請求項5】
前記第2の光源は、通電されたときに、前記外側カバーの前記第1主表面から見たときに、前記第2区域に前記第2の色も提供するように選択され、かつ配置されて、前記光学キャビティ内へ光を導入する、請求項4に記載のライトアセンブリ。
【請求項6】
前記第1の光源及び第2の光源は単一の光学キャビティ内にある、請求項4又は5に記載のライトアセンブリ。
【請求項7】
通電されたときに、通電されたときの前記第1の光源と同じではあるが、前記第1の光源の前記第1の色よりも明るい第3の色を放射する第3の光源を更に含み、該第3の光源は通電されたときに、前記外側カバーの前記第1主表面から見たときに、前記第1の光源の強度よりも明るい光強度を提供するように選択され、配置されて、前記光学キャビティ内へ光を導入する、請求項4〜6のいずれか一項に記載のライトアセンブリ。
【請求項8】
通電されたときに、前記第1の光源の前記第1の色及び前記第2の光源の前記第2の色の両方とは異なる、第4の色を放射する第4の光源を更に含み、該第4の光源は通電されたときに、前記外側カバーの前記第1主表面から見たときに、前記第1の光源及び第2の光源とは異なる色を提供するように選択され、配置されて、前記光学キャビティ内へ光を導入する、請求項4〜7のいずれか一項に記載のライトアセンブリ。
【請求項9】
前記湾曲した外側ライトカバーの前記内側主表面が、前記反射体に対して概ね凸状である、請求項1〜8のいずれか一項に記載のライトアセンブリ。
【請求項10】
2:1より大きい長さ対深さの比を有する、請求項1〜9のいずれか一項に記載のライトアセンブリ。
【請求項11】
前記半透過型表面は、半透過型表面を有するフィルムである、請求項1〜10のいずれか一項に記載のライトアセンブリ。
【請求項12】
前記半透過型表面が、前記外側ライトカバーの内側表面に成形される、請求項1〜10のいずれか一項に記載のライトアセンブリ。
【請求項13】
前記半透過型表面が、前記外側ライトカバーの内側表面にエンボス加工される、請求項1〜10のいずれか一項に記載のライトアセンブリ。
【請求項14】
前記第1光源及び第2光源はそれぞれ発光ダイオードである、請求項1〜13のいずれか一項に記載のライトアセンブリ。
【請求項15】
車両のテールライトアセンブリである、請求項1〜14のいずれか一項に記載のライトアセンブリ。

【図1】
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【図1A】
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【図1B】
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【図2】
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【図2A】
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【図2B】
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【図3】
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【図4】
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【公表番号】特表2013−500553(P2013−500553A)
【公表日】平成25年1月7日(2013.1.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−521722(P2012−521722)
【出願日】平成22年7月20日(2010.7.20)
【国際出願番号】PCT/US2010/042548
【国際公開番号】WO2011/011377
【国際公開日】平成23年1月27日(2011.1.27)
【出願人】(505005049)スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Fターム(参考)】