高密度ＬＥＤ配列
【課題】 発熱に対する問題を起こさずに、高密度のＬＥＤの配列を提供する。
【解決手段】 単位面積当たりＸ個のＬＥＤの密度を呈することが可能な本発明の高密度ＬＥＤ配列（１０）は単位面積当たりＸ/２個のＬＥＤ（１８）及び、前記ＬＥＤと共に配列された単位面積当たりＸ/２個の開口（２０）を備える第１プリント回路基板（１２）を備える。第２プリント回路基板（２２）は第１プリント回路基板（１２）から間隔を開けて配置され、単位面積当たりＸ/２個のＬＥＤ（２８）を備える。第２プリント回路基板上のＬＥＤ（２８）は第１プリント回路基板の開口（２０）と整列させられる。第２プリント回路基板（２２）上のＬＥＤ（２８）の各々は関連する光ファイバー（３０）を備えてもよく、光ガイド（３０）の各々は第１プリント回路基板の開口（２０）を通って拡張する。第１プリント回路基板上に取付けられたＬＥＤの各々は関連する光ファイバーを備えてもよく、光ガイドは光を遠隔の場所に向けるために束ねられてもよい。
【解決手段】 単位面積当たりＸ個のＬＥＤの密度を呈することが可能な本発明の高密度ＬＥＤ配列（１０）は単位面積当たりＸ/２個のＬＥＤ（１８）及び、前記ＬＥＤと共に配列された単位面積当たりＸ/２個の開口（２０）を備える第１プリント回路基板（１２）を備える。第２プリント回路基板（２２）は第１プリント回路基板（１２）から間隔を開けて配置され、単位面積当たりＸ/２個のＬＥＤ（２８）を備える。第２プリント回路基板上のＬＥＤ（２８）は第１プリント回路基板の開口（２０）と整列させられる。第２プリント回路基板（２２）上のＬＥＤ（２８）の各々は関連する光ファイバー（３０）を備えてもよく、光ガイド（３０）の各々は第１プリント回路基板の開口（２０）を通って拡張する。第１プリント回路基板上に取付けられたＬＥＤの各々は関連する光ファイバーを備えてもよく、光ガイドは光を遠隔の場所に向けるために束ねられてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
出願人は２００４年６月１７日に出願された米国特許出願No.60/580526「Light Emitting Diode Lamp with Clustered Light-Pipes」の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は光源に関し、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用する光源に関する。さらに詳細に述べると、本発明は高密度のＬＥＤ配列を有するランプに関する。
【背景技術】
【０００３】
ＬＥＤランプはそれの長寿命及び低消費電力要求により、一般的な白熱タイプのランプの代用品として認められつつある。これらＬＥＤの使用は特に、ＬＥＤをハイマウント式の停止灯（ＣＨＭＳＬ）等の、テールランプやストップランプ等として利用している自動車産業において顕著である。しかしながら、ＬＥＤはソリッドステート（または、半導体素子）であり、それの光の出力は長年の研究開発によって増大してきているにもかかわらず、前述のような自動車等の特定の用途で必要な高出力の要求の下で駆動された場合に、ランプによって発生する熱量が専用の熱シールドや熱消散用の付属物を必要とするといった問題を引き起こしており、ランプのコストを増大させている。例えば、ＬＥＤをヘッドライト等の用途で使用する場合、ＬＥＤ光源の密度はランプの光の出力の関数として増大するので、発生する熱は重大な問題を呈する。また、多数のＬＥＤを高密度に配置することは、それ自体が物理的または空間的な問題を呈する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５０８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は上述の従来技術の欠点を排除することである。本発明のもう１つの目的はＬＥＤの密度を増大させることである。本発明のもう１つの目的は、発熱に関する問題を生ぜずに、または悪化させずに、高い密度で配置されたＬＥＤの配列を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの目的は、本発明の１つの側面において、単位面積当たりＸ/２個のＬＥＤ、及び前記ＬＥＤと共に配列された単位面積当たりＸ/２個の開口を備える第１のプリント回路板；及び、前記第１のプリント回路板から間隔を開けて配置され、単位面積当たりＸ/２個のＬＥＤを備える第２のプリント回路板を備え、前記第２のプリント回路板上の前記ＬＥＤが前記第１のプリント回路板上の前記開口と整列する（または、位置が合う）ように配置されている、単位面積当たりＸ個のＬＥＤを配置することが可能な高密度ＬＥＤ配列を提供することによって達成される。
【０００７】
各々がＬＥＤの全数の一部のみを備えた複数の基板を重ねることにより、単一の基板の使用によって達成可能な光源の密度よりはるかに大きい密度を有するＬＥＤの配列が可能となる。
【０００８】
本発明のもう１つの実施例において、両方のＬＥＤの組は特殊な効果を与えるために方向付けることが可能な光ガイド（または、光導波路）と組み合わせて使用されてもよい。光ガイドはプラスチック製またはガラス製であってもよいし、あるいは光ファイバーを備えてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の構成に従うと、多数のＬＥＤを複数のプリント回路板上に分割して配置することができるので、ＬＥＤによって発生する熱を複数の基板に分配することができ、発熱に対する耐性を向上させることができる。また、光ガイド（または、光ファイバー）等を使用して本発明を実施した場合、比較的少ない回数の折り曲げ、または小さい角度の湾曲で密集した光ガイドの束を構成することが可能になり、結果的に優れた光学的な効率を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の他の目的、長所及び能力とともに本発明をより詳細に説明するために、以下に、付随する図面とともに本発明を説明する。
【００１１】
図面を参照すると、図１ａには単位面積当たりＸ/２個のＬＥＤ（１８）を有する第１面１４及び単位面積当たりＸ/２個の開口２０を有する第１面を備えた第１のプリント回路基板１２を備える、単位面積当たりＸ個の密度を呈することが可能な高密度ＬＥＤ配列１０が示されている。
【００１２】
プリント回路基板１２はヒートシンク（または、放熱板）として機能する金属プレート１２ｃに接合された、表面上に伝導性のトレース（または、パターン）１２ｂを備える熱伝導性で、電気絶縁性の材料から構成される第１層１２ａを含む、２層で形成されてもよい（図２参照）。金属プレート１２ｃは動作中のＬＥＤからの熱の発散をさらに高めるための付随的な脚部１２ｄを備えてもよい。
【００１３】
第２のプリント回路基板２２は面２３を有し、ヒートシンクとして機能する金属プレート２２ｃに接合された、表面上に伝導性のトレース（または、パターン）２２ｂを備える熱伝導性で、電気絶縁性の材料から構成される第１層２２ａを含む、２層で形成されてもよい。また、第２プリント回路基板２２も付随的な脚部２２ｄを備えてもよい。第２プリント回路基板２２は第１プリント回路基板１２から間隔を開けて配置され、単位面積当たりＸ/２個のＬＥＤ（２８）を備える。第２プリント回路基板上のＬＥＤ（２８）は第１プリント回路基板１２の開口２０に整列させられる（または、開口２０と位置が合うように配置される）。
【００１４】
プリント回路基板１２及び２２はＬＥＤと開口のパターンが備えられるか（プリント回路基板１２）、またはＬＥＤだけのパターンが備えられる（プリント回路基板２２）。図示されているように、パターンはチェッカー盤に類似のグリッド状のパターンであってもよく、プリント回路基板１２は交互に配置されたＬＥＤと開口を備え、プリント回路基板２２はＬＥＤだけを備える。もちろん、ＬＥＤ配列が使用されるだろうランプの用途に応じて他の可能なパターンが実施されてもよい。
【００１５】
第２プリント回路基板２２上のＬＥＤ２８の各々は関連する（または、接続する）光ガイド（または、光ファイバー）３０を備えてもよい。各光ガイド３０は開口２０の１つを介して拡張する。したがって、ＬＥＤ（１８）及びＬＥＤ（２８）からの照明は同一平面状から照射されたように見えるだろう。
【００１６】
本発明の代替的な実施例において、ＬＥＤ（１８）は関連する（または、接続する）光ガイド（または、光ファイバー）３２を備えてもよく、図３に概略的に示されているように、光ガイド３０及び３２の全てが束にされ、１つのグループとして遠隔の場所に向けられてもよいし、または他の適当な配置及び構成が実施されてもよい。
【００１７】
図面に図示された配列は２枚のプリント回路基板から構成されているが、例えば、異なった色を発光するＬＥＤを使用するために、同様な様式で３枚以上のプリント回路基板が重ねられてもよい。
【００１８】
ＬＥＤを複数の回路板上に分割することによって熱を分離（または、分配）することができ、さらに、少ない回数の折り曲げ、または小さい角度の湾曲で密集した光ガイドの束を構成することが可能になり、結果的に優れた光学的な効率を得ることができる。
【００１９】
ここまで、本発明の現在最も好まれる実施例が説明されてきたが、付随する請求の範囲によって規定される本発明の範囲から外れることなく、本発明の実施例に多様な変更及び改良を加えることができることは当業者にとって明白であるだろう。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は比較的小さいランプ組立品において、大きな光の出力が要求される自動車等のランプに対して特に有効であるが、本発明が自動車以外の他のランプに対しても利用可能であることは当業者にとって明白であるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１ａ】本発明で使用される第１プリント回路板の概略的な平面図である。
【図１ｂ】本発明で使用される第２プリント回路板の概略的な平面図である。
【図２】本発明の１つの側面に従ったＬＥＤランプの概略的な縦方向の断面図である。
【図３】光ファイバーの束の１つの実施例の斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０ 高密度ＬＥＤ配列
１２ 第１プリント回路基板
１２ａ 第１層
１２ｃ 金属プレート
１２ｄ 脚部
１４ 第１面
１８ ＬＥＤ
２０ 開口
２２ 第２プリント回路基板
２２ａ 第１層
２２ｃ 金属プレート
２２ｄ 脚部
２３ 第１面
２８ ＬＥＤ
３０，３２ 光ガイド（光ファイバー）
【技術分野】
【０００１】
出願人は２００４年６月１７日に出願された米国特許出願No.60/580526「Light Emitting Diode Lamp with Clustered Light-Pipes」の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は光源に関し、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用する光源に関する。さらに詳細に述べると、本発明は高密度のＬＥＤ配列を有するランプに関する。
【背景技術】
【０００３】
ＬＥＤランプはそれの長寿命及び低消費電力要求により、一般的な白熱タイプのランプの代用品として認められつつある。これらＬＥＤの使用は特に、ＬＥＤをハイマウント式の停止灯（ＣＨＭＳＬ）等の、テールランプやストップランプ等として利用している自動車産業において顕著である。しかしながら、ＬＥＤはソリッドステート（または、半導体素子）であり、それの光の出力は長年の研究開発によって増大してきているにもかかわらず、前述のような自動車等の特定の用途で必要な高出力の要求の下で駆動された場合に、ランプによって発生する熱量が専用の熱シールドや熱消散用の付属物を必要とするといった問題を引き起こしており、ランプのコストを増大させている。例えば、ＬＥＤをヘッドライト等の用途で使用する場合、ＬＥＤ光源の密度はランプの光の出力の関数として増大するので、発生する熱は重大な問題を呈する。また、多数のＬＥＤを高密度に配置することは、それ自体が物理的または空間的な問題を呈する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５０８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は上述の従来技術の欠点を排除することである。本発明のもう１つの目的はＬＥＤの密度を増大させることである。本発明のもう１つの目的は、発熱に関する問題を生ぜずに、または悪化させずに、高い密度で配置されたＬＥＤの配列を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの目的は、本発明の１つの側面において、単位面積当たりＸ/２個のＬＥＤ、及び前記ＬＥＤと共に配列された単位面積当たりＸ/２個の開口を備える第１のプリント回路板；及び、前記第１のプリント回路板から間隔を開けて配置され、単位面積当たりＸ/２個のＬＥＤを備える第２のプリント回路板を備え、前記第２のプリント回路板上の前記ＬＥＤが前記第１のプリント回路板上の前記開口と整列する（または、位置が合う）ように配置されている、単位面積当たりＸ個のＬＥＤを配置することが可能な高密度ＬＥＤ配列を提供することによって達成される。
【０００７】
各々がＬＥＤの全数の一部のみを備えた複数の基板を重ねることにより、単一の基板の使用によって達成可能な光源の密度よりはるかに大きい密度を有するＬＥＤの配列が可能となる。
【０００８】
本発明のもう１つの実施例において、両方のＬＥＤの組は特殊な効果を与えるために方向付けることが可能な光ガイド（または、光導波路）と組み合わせて使用されてもよい。光ガイドはプラスチック製またはガラス製であってもよいし、あるいは光ファイバーを備えてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の構成に従うと、多数のＬＥＤを複数のプリント回路板上に分割して配置することができるので、ＬＥＤによって発生する熱を複数の基板に分配することができ、発熱に対する耐性を向上させることができる。また、光ガイド（または、光ファイバー）等を使用して本発明を実施した場合、比較的少ない回数の折り曲げ、または小さい角度の湾曲で密集した光ガイドの束を構成することが可能になり、結果的に優れた光学的な効率を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の他の目的、長所及び能力とともに本発明をより詳細に説明するために、以下に、付随する図面とともに本発明を説明する。
【００１１】
図面を参照すると、図１ａには単位面積当たりＸ/２個のＬＥＤ（１８）を有する第１面１４及び単位面積当たりＸ/２個の開口２０を有する第１面を備えた第１のプリント回路基板１２を備える、単位面積当たりＸ個の密度を呈することが可能な高密度ＬＥＤ配列１０が示されている。
【００１２】
プリント回路基板１２はヒートシンク（または、放熱板）として機能する金属プレート１２ｃに接合された、表面上に伝導性のトレース（または、パターン）１２ｂを備える熱伝導性で、電気絶縁性の材料から構成される第１層１２ａを含む、２層で形成されてもよい（図２参照）。金属プレート１２ｃは動作中のＬＥＤからの熱の発散をさらに高めるための付随的な脚部１２ｄを備えてもよい。
【００１３】
第２のプリント回路基板２２は面２３を有し、ヒートシンクとして機能する金属プレート２２ｃに接合された、表面上に伝導性のトレース（または、パターン）２２ｂを備える熱伝導性で、電気絶縁性の材料から構成される第１層２２ａを含む、２層で形成されてもよい。また、第２プリント回路基板２２も付随的な脚部２２ｄを備えてもよい。第２プリント回路基板２２は第１プリント回路基板１２から間隔を開けて配置され、単位面積当たりＸ/２個のＬＥＤ（２８）を備える。第２プリント回路基板上のＬＥＤ（２８）は第１プリント回路基板１２の開口２０に整列させられる（または、開口２０と位置が合うように配置される）。
【００１４】
プリント回路基板１２及び２２はＬＥＤと開口のパターンが備えられるか（プリント回路基板１２）、またはＬＥＤだけのパターンが備えられる（プリント回路基板２２）。図示されているように、パターンはチェッカー盤に類似のグリッド状のパターンであってもよく、プリント回路基板１２は交互に配置されたＬＥＤと開口を備え、プリント回路基板２２はＬＥＤだけを備える。もちろん、ＬＥＤ配列が使用されるだろうランプの用途に応じて他の可能なパターンが実施されてもよい。
【００１５】
第２プリント回路基板２２上のＬＥＤ２８の各々は関連する（または、接続する）光ガイド（または、光ファイバー）３０を備えてもよい。各光ガイド３０は開口２０の１つを介して拡張する。したがって、ＬＥＤ（１８）及びＬＥＤ（２８）からの照明は同一平面状から照射されたように見えるだろう。
【００１６】
本発明の代替的な実施例において、ＬＥＤ（１８）は関連する（または、接続する）光ガイド（または、光ファイバー）３２を備えてもよく、図３に概略的に示されているように、光ガイド３０及び３２の全てが束にされ、１つのグループとして遠隔の場所に向けられてもよいし、または他の適当な配置及び構成が実施されてもよい。
【００１７】
図面に図示された配列は２枚のプリント回路基板から構成されているが、例えば、異なった色を発光するＬＥＤを使用するために、同様な様式で３枚以上のプリント回路基板が重ねられてもよい。
【００１８】
ＬＥＤを複数の回路板上に分割することによって熱を分離（または、分配）することができ、さらに、少ない回数の折り曲げ、または小さい角度の湾曲で密集した光ガイドの束を構成することが可能になり、結果的に優れた光学的な効率を得ることができる。
【００１９】
ここまで、本発明の現在最も好まれる実施例が説明されてきたが、付随する請求の範囲によって規定される本発明の範囲から外れることなく、本発明の実施例に多様な変更及び改良を加えることができることは当業者にとって明白であるだろう。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は比較的小さいランプ組立品において、大きな光の出力が要求される自動車等のランプに対して特に有効であるが、本発明が自動車以外の他のランプに対しても利用可能であることは当業者にとって明白であるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１ａ】本発明で使用される第１プリント回路板の概略的な平面図である。
【図１ｂ】本発明で使用される第２プリント回路板の概略的な平面図である。
【図２】本発明の１つの側面に従ったＬＥＤランプの概略的な縦方向の断面図である。
【図３】光ファイバーの束の１つの実施例の斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０ 高密度ＬＥＤ配列
１２ 第１プリント回路基板
１２ａ 第１層
１２ｃ 金属プレート
１２ｄ 脚部
１４ 第１面
１８ ＬＥＤ
２０ 開口
２２ 第２プリント回路基板
２２ａ 第１層
２２ｃ 金属プレート
２２ｄ 脚部
２３ 第１面
２８ ＬＥＤ
３０，３２ 光ガイド（光ファイバー）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１プリント回路基板；
第１プリント回路基板の面上のグリット状のパターンであって、前記プリント回路基板の全体にわたって交互に配置されたＬＥＤと開口の列から成るパターン；
第１プリント回路基板から間隔を開けて配置された第２プリント回路基板；
第２プリント回路基板の面上のグリット状のパターンであって、第１プリント回路基板の前記開口と整列したＬＥＤの列から成るパターン；及び、
第２プリント回路基板のＬＥＤの各々に関連した光ファイバーであって、各々が第１プリント回路基板の前記開口の１つから突出している光ガイドを備える高密度ＬＥＤ配列。
【請求項２】
単位面積当たりＸ個のＬＥＤの密度を呈することが可能な高密度ＬＥＤ配列であって：
単位面積当たりＸ/２個のＬＥＤ及び前記ＬＥＤと共に配列された単位面積当たりＸ/２個の開口を備える第１プリント回路基板；及び、
第１プリント回路基板から間隔を開けて配置され、単位面積当たりＸ/２個のＬＥＤを備えた第２プリント回路基板であって、前記ＬＥＤが第１プリント回路基板の前記開口と整列するように配置されている第２プリント回路基板を備える高密度ＬＥＤ配列。
【請求項３】
第２プリント回路基板の前記ＬＥＤの各々が関連する光ファイバーを備え、前記光ファイバーの各々が前記開口の１つを介して拡張する、請求項２に記載の高密度ＬＥＤ配列。
【請求項４】
第１プリント回路基板の前記ＬＥＤの各々が関連する光ファイバーを備える、請求項１に記載の高密度ＬＥＤ配列。
【請求項５】
第１プリント回路基板及び第２プリント回路基板からの前記光ガイドが前記ＬＥＤからの光の放射のための単一の平面を形成するために一緒に束ねられている、請求項４に記載の高密度ＬＥＤ配列。
【請求項１】
第１プリント回路基板；
第１プリント回路基板の面上のグリット状のパターンであって、前記プリント回路基板の全体にわたって交互に配置されたＬＥＤと開口の列から成るパターン；
第１プリント回路基板から間隔を開けて配置された第２プリント回路基板；
第２プリント回路基板の面上のグリット状のパターンであって、第１プリント回路基板の前記開口と整列したＬＥＤの列から成るパターン；及び、
第２プリント回路基板のＬＥＤの各々に関連した光ファイバーであって、各々が第１プリント回路基板の前記開口の１つから突出している光ガイドを備える高密度ＬＥＤ配列。
【請求項２】
単位面積当たりＸ個のＬＥＤの密度を呈することが可能な高密度ＬＥＤ配列であって：
単位面積当たりＸ/２個のＬＥＤ及び前記ＬＥＤと共に配列された単位面積当たりＸ/２個の開口を備える第１プリント回路基板；及び、
第１プリント回路基板から間隔を開けて配置され、単位面積当たりＸ/２個のＬＥＤを備えた第２プリント回路基板であって、前記ＬＥＤが第１プリント回路基板の前記開口と整列するように配置されている第２プリント回路基板を備える高密度ＬＥＤ配列。
【請求項３】
第２プリント回路基板の前記ＬＥＤの各々が関連する光ファイバーを備え、前記光ファイバーの各々が前記開口の１つを介して拡張する、請求項２に記載の高密度ＬＥＤ配列。
【請求項４】
第１プリント回路基板の前記ＬＥＤの各々が関連する光ファイバーを備える、請求項１に記載の高密度ＬＥＤ配列。
【請求項５】
第１プリント回路基板及び第２プリント回路基板からの前記光ガイドが前記ＬＥＤからの光の放射のための単一の平面を形成するために一緒に束ねられている、請求項４に記載の高密度ＬＥＤ配列。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−４９３６（Ｐ２００６−４９３６Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７５０９１（Ｐ２００５−１７５０９１）
【出願日】平成１７年６月１５日（２００５．６．１５）
【出願人】（３９４００１６８５）オスラム・シルバニア・インコーポレイテッド (68)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１５日（２００５．６．１５）
【出願人】（３９４００１６８５）オスラム・シルバニア・インコーポレイテッド (68)
【Ｆターム（参考）】
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