JP2016535417A - 放射パターンを選択可能な照明 - Google Patents

Abstract

自動車の外部ライトやウォールスコンスなどの照明器具は、少なくとも第１のセットの光学特性と第２のセットの光学特性を含む。第１のセットの光学特性は、照明器具がある光放射パターンを出力するように、第１のタイプの光放射パターンを放射するＬＥＤ電球と使われるように構成されている。第２のセットの光学特性は、照明器具が異なるタイプの光放射パターンを出力するように、第２のタイプの光放射パターンを放射する電球と使われるように構成されている。このように、同じ正味器具が、電球の放射パターンに応じて異なる光放射パターンを出力してもよい。正味器具の放射パターンは電球により放射される色に依存してもよい。異なる電球を用いて、または１つの電球中の異なるＬＥＤに通電して、放射パターンを生成してもよい。

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む照明器具に関し、具体的には、かかる照明器具の放射パターンを変更する技術に関する。

自動車の照明器具の一例はテールライトアセンブリであり、これは外側プラスチックカバー、変向プリズム、反射器、ソケット、及び反射器のほぼ焦点に配置された電球を含む。電球は２つのフィラメントを含んでいてもよく、一方のフィラメントが常にテールライトとして点灯され、両方のフィラメントが停止表示のためより明るく点灯され得る。どちらの場合にも電球の放射パターンはランバーシアン（ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）である。側灯（ｓｉｄｅ ｌｉｇｈｔ）と方向指示器の照明器具には複数のコンパートメントがあり、各コンパートメントにはそれに関連する電球が納められている。白熱電球はランバーシアン放射をするので、照明器具の光学特性を変更しなければ、照明器具の放射パターンは変更できない。

政府による規制により、例えばテールライトやヘッドライトを含むすべての車外照明の放射パターンが決定されている。車外照明（ｅｘｔｅｒｉｏｒ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｆｏｒ ｖｅｈｉｃｌｅｓ）は標準的な白熱電球が主流であり、これらは主にランバーシアン光源であり、照明器具の放射パターンにおける差は、主に照明器具の設計の違いによるものである。それゆえ、管轄が異なれば、異なる照明器具を設計して、必要な放射パターンにしなければならない。結果として、照明器具の、カラーフィルタを含む光学特性を、車両が販売される地域に応じて変えなければならない。

近年、白熱電球はＬＥＤ電球で置き換えられつつある。こうした固体電球は従来の電球と同じまたは同様のソケット接続機能を有し、既存の照明器具に組み込めるようになっている。しかし、ＬＥＤ電球は、白熱電球をエミュレートし、ランバーシアンパターンを出力し、そのビームを成形するため照明器具の反射器その他の光学系が使われる。

照明器具は、特に車の照明器具は、二以上の目的に役立つことが多い。例えば、照明器具は、規制要件を満たす色及び光パターンを提供する必要があるが、重要なスタイリング要素でもある。最近の高級車はＬＥＤと新規な光学系とを利用して、ブランドにリンクしたスタイリッシュな要素を作り出している。例えば、ＢＭＷの前位ランプのライトリング（ｌｉｇｈｔ ｒｉｎｇｓ）やＡｕｄｉの昼間走行ランプの「アイブローライト（ｅｙｅｂｒｏｗ ｌｉｇｈｔ）」などである。また、車の後方において、テールランプが重要なスタイリング要素になっている。各車種で新しい外観を見せているが、自動車のブランドにリンクした特徴も維持している。

すべてのファッション要素と同様に、照明器具と、それゆえ自動車をフレッシュかつモダンに見えるようにしておくには、「リフレッシュ時間」が重要である。車両のリフレッシュ時間は、自動車生産の数十年にわたり削減され、今現在、一般的に一自動車モデルのリフレッシュには２−３年かかり、自動車モデルを一新するには４−５年かかる。新しい車両照明器具は同様に２−３年の設計・生産サイクルを有し、多くの場合、自動車の最も目立つスタイリング特性の一部である。ストップ／テールリアランプなどの照明器具は、単一電球タイプにフィットするように設計され、照明器具は、国や規制領域ごとの規定放射パターンとスタイリングニーズとを満たすように設計される。結果として、一つの自動車モデルに対して、異なる複数の照明器具を設計及び生産して規制を満足し、スタイリングのリフレッシュが望ましいときには、照明器具を再設計して別途生産しなければならないことになる。

特許文献１は、少なくとも２グループの光源のアセンブリを有する照明デバイスを開示している。この光源は個別に制御可能である。各グループの光源は異なるレンズ、ミキサまたは反射器とアセンブルされる。第１のグループの光源は、ディフューザカバーの非拡散領域を通るように構成され、第２のグループの光源は、ディフューザカバーの拡散領域を通るように構成されている。

必要なのは、光放射を素早く安価に変更して、異なる規制要件を満たし、異なるスタイリング特性を有する照明器具である。

国際出願公開第ＷＯ２０１１／１３１１９７Ａ１号

照明器具は、その照明器具にインストールされている異なるＬＥＤ電球を使うとき、異なる光放射パターンを出力するようにデザインされており、各電球は異なる光放射パターンやカラースペクトルを出力する。照明器具は、異なる電球により出力されることができる異なる放射パターンや色に関連する異なるセットの光学特性を含み、電球の放射を反射、屈折及び／又はフィルタして、所望の照明出力を実現する。かかる照明器具を用いて、同じ照明器具を、光放射／色に関して異なる規制を有する異なる管轄で用いられる自動車にインストールでき、管轄に応じて電球だけを変更するだけでよい。また、照明器具の光放射のスタイリングを、電球を変更するだけで変更できる。

他の一実施形態では、電球の異なるリードに通電することにより、または電球内のスイッチをデジタル的に制御することにより、電球自体が二以上の光放射パターンまたは色を出力するように制御可能である。

一例では、照明器具は、その照明器具に配置された、ソケットにインストールされた第１の電球タイプからの光放射を反射及び出力し、照明器具の光放射が第１のパターンを有するようにする、第１のセットの反射器と窓を有する。照明器具は、ソケットにインストールされた第２の電球からの光放射を反射及び出力し、照明器具の光放射が第２のパターンを有するようにする、第２のセットの反射器及び窓も有する。

他の一例では、照明器具は異なる出力窓を形成する異なるカラーフィルタを有し、異なるカラースペクトル放射を有する異なる電球により、照明器具は、異なる放射パターンと色を出力する。

異なる電球放射パターン／色の結果として照明器具により出力されるさまざまな光放射パターン／色出力は、異なる規制を満たすため、または美的スタイルを変更するためであってもよい。それゆえ、１つのタイプの照明器具が自動車にインストールされてもよく、その光放射が、単に電球の適当な選択により規制を満たすように変更されてもよい。照明器具がインストールされた後で、新しい規制を満たし、または新しいスタイリングを生成する新しい電球デザインが開発されてもよい。

照明器具は、ウォールスコンス（ｗａｌｌ ｓｃｏｎｃｅ）など、家の装飾やオフィスの照明用であっても良い。

複数の異なる光学セクション、反射器、ソケット及びＬＥＤ電球を有し、選択可能な放射パターンを提供する照明器具を二等分した断面図である。 どのように、電球の第１の放射パターンが照明器具の一定の光学セクションに光を向け、照明器具から出力される第２の放射パターンを生成するかを示す、図１の照明器具を示す図である。 異なる電球が、異なる放射パターンを出力して、照明器具の他の光学セクションに光を向け、照明器具から出力される他の放射パターンを生成するところを示す、図１の照明器具を示す図である。 第１の照明器具で使われ、照明器具に第２の放射パターンを出力させる、第１の放射パターンを出力する第１のタイプのＬＥＤ電球の一例を示す図である。 第１の照明器具で使われ、第４の放射パターンを出力する、第３の放射パターンを出力する第２のタイプのＬＥＤ電球の一例を示す図である。 ソケットにおいて、特定タイプの電球の使用を制約する、電球上のキー（ｋｅｙ）に対応する、照明器具のソケットアセンブリ開口中のメカニカルキー（タブ）を示す上面図である。 ソケットにおいて、特定タイプの電球の使用を制約する、電球のコネクタパターンに対応する、照明器具のソケットアセンブリ中のコネクタパターンを示す上面図である。 ＬＥＤ電球の第１の放射パターンを示す図である。 ＬＥＤ電球の第２の放射パターンを示す図である。 ＬＥＤ電球の第３の放射パターンを示す図である。 電球中のリードフレームの曲がったリード上にマウントされ、所望の放射パターンを生成するＬＥＤを示す図である。 異なる放射パターンを生成するＬＥＤダイ上の異なるレンズの使用を示す図である。 図１３Ａと図１３Ｂは、壁取り付け用燭台のような２つの照明器具を示す上面図である。 図１４Ａと図１４Ｂは、図２の電球が照明器具に実装されたときに、照明器具の光学特性の第１のセットによる、図１３Ａと図１３Ｂの照明器具からの光パターンを示す図である。 図１５Ａと図１５Ｂは、図３の電球が照明器具に実装されたときに、照明器具の光学特性の第２のセットによる、図１３Ａと図１３Ｂの照明器具からの光パターンを示す図である。異なる電球放射パターンは、異なる電球、または選択可能な光パターンを出力するように制御された同じ電球により生成されてもよい。 同じまたは同様の要素には同じ数字のラベルを付した。

放射パターンが異なる固体ＬＥＤ電球を設計し、照明器具を適切に設計することにより、単に電球を換えるだけで複数の放射パターン要件（スタイリング、規制その他）を満たす一つの照明器具を提供することができる。このように、例えば、特別に設計され挿入された電球により照明されたとき、ストップ／テール照明器具は水平ラインを示し、別の電球放射パターンにより照明されたとき、同じ照明器具が垂直ラインを示すように設計されてもよい。それゆえ、このような照明器具により、生産者は、または自動車のエンドユーザでさえ、単に電球を換えることによりテールランプの光学的スタイリングを変更でき、それゆえスタイリングリフレッシュの時間とコストを劇的に短縮し、自動車購入者は補修部品市場で異なる電球を購入することにより、自分独自のテールライトスタイリングを選択することができる。

政府の規制により、テールライトなどの自動車ライトの具体的な放射パターンが決まる。規制は管轄によって異なることもある。本発明の一例による一つの照明器具が、光放射の異なる規制に準拠するため、異なる放射パターンを生成するように異なる電球により出力される異なる光放射パターンにより照明される様々な領域を含み得る。異なる領域の励起は、光学的に排他的であってもよいが、そうで無くても良い。一部の光が非一次領域に漏らしスタイルを向上することも同様に効果的であるが、スタイルは、照明器具に異なる電球放射パターンが挿入されたときに、見た目が異ならなければならない。実際、照明器具の異なる光放射パターンを作るため、光励起の強度を変えるだけで十分であることもある。例えば、照明器具で蛍光体を利用して、青色またはＵＶのＬＥＤ光を他の色に変換する場合である。

使用領域で電球が政府の規制要件を満たすことを確実にするため、照明器具のソケットをいろいろな方法でキー（ｋｅｙ）させ、適正な認証を受け、かつキーイング（ｋｅｙｉｎｇ）に合うすべての電球が、そのスタイリングの外観は異なっても、規制を満たすことを保証できる。照明器具と電球の組み合わせを同時に設計及び生産して、放射パターン要件が異なる米国（ＳＡＥ）とヨーロッパ（ＥＣＥ）における自動車に対する要件を最適に満たすことができる。このように、見える放射パターンは、米国用と欧州用に二つの照明器具を設計するのはなく、照明器具にどの電球を入れるかにより選択される。

照明器具は、異なる電球放射パターンに対して設計された、反射器、屈折器（例えば、プリズム）、フィルタ、窓配置（ｗｉｎｄｏｗ ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）、その他の光学的特徴を含んでいてもよい。

照明器具からの異なる放射パターンは、異なる単一放射パターン電球が照明器具に挿入され、照明器具内の異なる光学要素を励起した結果であってもよいし、または電球内の異なるＬＥＤを選択的に点灯することにより、同じ電球から異なる電球放射パターンを生成する結果であってもよい。

また、照明器具からの放射は、電球の放射のカラースペクトル（光度スペクトル）を選択することにより、選択しても良い。例えばカラーフィルタなどの照明器具の光学特性は、電球のカラースペクトルに基づき、照明器具の放射に影響する。

例えば、あるＬＥＤ電球と対になる照明器具の反射器のセットにより、照明器具は、照明器具の外側から見たときに、最大輝度が垂線から約４５°にあるドーナツ形状（トロイド）放射線パターンを作れる。同じ照明器具内の別の反射器のセットまたは他の光学要素は、最大輝度角度が垂線から約７５°である低くて薄いパターンと、より垂直方向の放射パターンとの組み合わせを有する放射パターンを作っても良い。一実施形態では、照明器具内の反射器の２つのセット又はその他の光学要素からの２つの放射パターンは実質的にオーバーラップしない。放射パターンは円形である必要はない。他の放射パターンは色により互いに区別されてもよい。

一実施形態では、単一のＬＥＤ電球で複数の放射パターンを作ることができる。電球により出力される放射パターンを選択することにより、ユーザは、例えば電子的にまたは無線で、照明器具の所望の放射パターンを選択できる。例えば、ユーザは水平放射パターンまたは垂直放射パターンを選択してもよいし、電球の放射の色を変更して放射パターンを変更してもよい。これは、電球や照明器具のハードウェアを変更しなくてもすべて可能である。他の実施形態では、ソケット自体は、電球のリードの一部に通電する（ｅｎｅｒｇｉｚｅ）ことにより、電球がどの放射パターンを作るか選択する。したがって、生産者は、異なる照明器具を提供するのではなく、異なる管轄に対して異なるソケットを実装すればよい。

照明器具は、光学特性の様々なセットを含み、異なる２つの電球放射パターンを扱って異なる機能を達成するように設計してもよい。例えば、自動車の照明器具の場合、１つの放射パターンは自動車の後方により向いていて、他の放射パターンはよりランバーシアン（ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）であっても、光を横向きに向けて、異なる安全機能を達成してもよい。他の一例では、異なるＬＥＤカラーが、停止表示、方向指示、テールライト及びバックライトに使われる赤、アンバー及び白などの二以上の電球放射パターンに関連する。各色は異なる方向にピーク放射がある。選択された電球放射パターン／色は、照明器具の光学特性と組み合わせられて、プラスチック照明器具の第１のカラーフィルタに光を向けても良いし、透明部分またはその他のカラーフィルタに光を向けても良い。

他の組み合わせやアプリケーションも想定されている。例えば、家庭やオフィスで用いる照明器具でも、例えば壁に投影される放射パターンが重要なスタイリング特性である壁取り付けよう燭台などでは、多くの場合、同様の柔軟性が望ましい。異なる電球放射パターンにより励起される異なる反射器／プリズム／屈折特性その他の光学特性で設計された照明器具を用いることにより、ホームオーナーは、ウォールスコンス（ｗａｌｌ ｓｃｏｎｃｅ）を変更するのに余分な時間や出費をしなくても、電球を変更するだけで、壁照明のスタイリングを変更できる。

図１は、ＬＥＤ電球１０が光を通すドーム型の照明器具１２にマウントされたところを示す図である。照明器具１２は、どんな形状でもよく、ドーム形状は単純化のために選択したものである。下部反射器１４は光を上向きにする形状であってもよい。照明器具１２、反射器１４及び電球１０は、自動車に組み込まれたテールライトアセンブリの一部であってもよく、ウォールスコンス（ｗａｌｌ ｓｃｏｎｃｅ）を変更その他の照明ユニットであってもよい。ＬＥＤ電球１０は、ソケット１５において電球１０を適切に位置決め（ａｌｉｇｎ）し、電球１０の使用をその特定のソケットタイプに制限する、タブなどのキーイングメカニズム（ｋｅｙｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を有してもよいソケット１５を介して、照明器具１２にマウントされている。ソケット１５を照明器具１２にインストールするときにソケット１５を位置決め（ａｌｉｇｎ）する他のキーイングメカニズムを、ソケット１５が有していても良い。電球１０は、ソケット１５にねじ込まれても良いし、またはソケット１５に挿入されるリードを有しても良い。ソケット１５は、一般的には、照明器具１２に伸びるワイヤに接続しているワイヤコネクタ１９を有し、かつ照明器具１２の後の開口にねじ込まれても良い。

一実施形態では、電球は、ＬＥＤダイと光学レンズを有する熱伝導基板上にモールドされたプラスチックカバーを有する。

照明器具１２の異なる光学セクション１６Ａ−１６Ｇが識別されている。これらのセクションは、様々な形状や色であってもよく、同じ形状や色であってもよく、反射光や屈折光や散乱光の方向を変える異なるプリズムパターンを有しても良いし、その他の光学特性を有していても良い。一実施形態では、セクション１６Ａ−１６Ｇの光学特性は同じであり、他の実施形態では、セクション１６Ａ−１６Ｇはそれぞれ光学特性を有し、それらは同じではない。他の一実施形態では、セクション１６Ａ−１６Ｇは異なるカラーフィルタを有する。セクション１６Ａ−１６Ｇの光学特性を用いて、照明器具１２を見た時に見える放射パターンは、リング、ブロック、ライン、異なる色、その他のアプリケーションに応じた光学特性を形成してもよい。

電球１０は、ソケット１５を介して、自動車バッテリーまたはコンセント（ｍａｉｎｓ）などの電源に接続された電気的リード１８を含む。異なる組み合わせのリード１８が電源に接続され、電球１０内のＬＥＤダイの異なるセットに通電してもよい。あるいは、リード１８は電源に接続され、同じＬＥＤを異なる電力レベルで通電（ｅｎｅｒｇｉｚｅ）してもよく、例えば、自動車のテールランプにおける（暗い）テールライトモードと（明るい）ストップライトモードのように、またはウォールスコンスにおける明るいモードと暗いモードのようにしてもよい。

照明器具１２の異なるセクション１６Ａ−１６Ｇは、任意的に、ＬＥＤ電球１０からの光を異なる照明放射パターンに変換する。照明器具には異なる下図のセクションがあってもよく、電球から照明器具への放射変換機能を実行するのに使われる異なる光学要素があってもよい。

１つの電球１０が選択可能な放射パターンを有する場合、ＬＥＤ電球１０中のＬＥＤダイの異なる選択可能なセットが異なる放射パターンを有する光を放射する。ＬＥＤダイの異なるセットは、異なる色であっても、同じ色であっても、異なる輝度レベルなどであってもよい。各セットのＬＥＤダイの数は異なっても良い。

図２は、ＬＥＤダイの第１のセットに通電した時、または第１のタイプの電球１０を用いたときに、電球１０からの第１の放射パターン２０の一例を示す。この例では、最大輝度の角度は、約３０−４５°であってもよい。放射パターン２０は対称的であっても非対称であってもよく、環状であっても、２つに分かれた半環状であっても、その他の形状であってもよい。

図２は、第１の放射パターンが、照明器具１２のセクション１６Ｂと１６Ｆを主にどう照らすかも示している。セクション１６Ｂと１６Ｆは、ストップライト表示に赤色フィルタをかけ、方向指示表示に黄色フィルタを×ような、他のセクションの光学特性とは異なる光学特性を有しても良い。セクション１６Ｂと１６Ｆは同じリングの一部であってもよい。光学特性は、照明されたセクションからの光が、照明器具からの所望の放射パターンを生成するように、光の向きを変える屈折要素または反射要素を含んでいてもよい。アプリケーションに応じて他の光学特性を想定している。

図３は、ＬＥＤダイの第２のセットに通電した時の、電球１０からの第２の放射パターン２４の一例を示す。第２の放射パターン２４は、例えば、１０−３０°の間と４５−７５°の間に、２つの最大輝度ピークを有しても良い。放射は対称的であっても非対称であってもよく、環状であっても、２つに分かれた半環状であっても、その他の形状であってもよい。

図３は、第２の放射パターン２４が、照明器具１２のセクション１６Ａ、１６Ｃ、１６Ｅ及び１６Ｇを主にどう照らすかも示している。セクション１６Ａ、１６Ｃ、１６Ｅ及び１６Ｇは、ストップライト表示に赤色フィルタをかけ、方向指示表示に黄色フィルタをかけ、またはより明るい白色光のリバースライトにはフィルタをかけないなど、他のセクションの光学特性とは異なる光学特性を有しても良い。セクション１６Ａと１６Ｇは、外側リングの一部を形成し、セクション１６Ｃと１６Ｅは内側リングの一部を形成してもよい。光学特性は、光を方向付けるプリズムや反射器のパターンを含んでも良い。アプリケーションに応じて、その他の光学特性や光学特性が無いこと（透明エリア）を想定している。

他の一実施形態では、さまざまなカラーフィルタのリングのセクション１６Ａ−１６Ｇ、及び電球１０からの特定色の放射により、カラーフィルタの各々から放射される光の知覚される明るさが決定され、光の異なるパターンを生成する。

照明器具１２は、そのアプリケーションに好適な任意の形状であってもよく、テールライトアセンブリに対してクオータードーム（ｑｕａｒｔｅｒ ｄｏｍｅ）形状などであってもよい。 同様に、反射器１４は、電球１０により放射された光を一定の方向に向けるパラボラ型反射器など、アプリケーションに適した任意の形状であってよい。反射器１４は、電球１０により放射された光の異なる負尾射パターンを異なる方向に反射する複数のパラボラ型反射器を有していても良い。

照明器具のあるセクションが、その照明器具の知覚色が、ある角度方向から見た時、その照明器具セクションに入射する色の一部（ｓｕｂｓｅｔ）となるように、その照明器具セクションに入射する放射のスペクトルを選択する（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｌｙ ｐａｒｓｅ）カラーアブソーバや格子などの光学的コーティングを有していても良い。

照明器具のセクションは、セクションに入射する電磁放射の一部または全部を異なるスペクトル色に変換する蛍光性材料を有しても良い。近紫外ＬＥＤ放射は、人間の目にはあまり見えないが、蛍光物質を用いて明るい白または色に変えられる。したがって、電球中のＵＶまたは青色のＬＥＤに通電する（ｅｎｅｒｇｉｚｅ）することにより、蛍光設計により決まるパターンを生成できる。

所望の放射パターンを生成するＬＥＤダイのセットは、電球１０から伸びる３本の電気リードの異なる組み合わせに電力を供給することにより、選択できる。電球１０のリード１８は自動車照明用の標準など、任意の好適な標準に従うものでよい。一実施形態では、どのＬＥＤ放射パターンを生成するかの選択は、異なる電力で異なるＬＥＤ要素に選択的に通電することにより行われる。選択は、携帯電話アプリケーションなどでむせんで行うこともでき、電球ソケットに入れる電球の電子的及び／又は機械的キーイング（ｋｅｙｉｎｇ）を用いて行うこともできる。電球１０のコントローラ２５は、リード１８または無線信号を介してデジタル信号を受け取り、選択されたＬＥＤダイのセットに電力を供給してもよい。ＲＦＩＤ、ブルートゥース、ＷｉＦｉその他の無線技術を用いることもできる。

他の一実施形態では、照明器具で用いても良い電球は複数あり、それぞれが１つの放射パターンのみを生成する。

図４は、照明器具１２の一部を示す断面図である。ソケット１５は照明器具本体にねじ込まれている。ＬＥＤ電球２６は、概して下向き角度に向けられたＬＥＤ２７をカプセル化し、概して図９に示した放射パターンの鏡映である光放射パターンを生成する。

図５は、照明器具１２の一部を示す断面図である。ソケット１５は照明器具本体にねじ込まれている。ＬＥＤ電球２８は、概して水平方向に向けられ、概して図１０に示した光放射パターンである光放射パターンを生成する、カプセル化されたＬＥＤ２９を有する。

図４と図５の異なる電球は、同じ照明器具１２にインストールでき、照明器具１２に異なる放射パターンを出力させられる。照明器具１２は、概して、２つの電球の放射パターンを受けて、管轄の規則により要求されるパターンなど、所望の出力放射パターンを生成する。例えば、図４の電球は、図１の照明器具１２の下側のセクションを照明するものであり、図５の電球は、図１の照明器具１２の中間のセクションを主に照明するものであってもよい。他のＬＥＤは、電球の上部にマウントされ、図１の照明器具１２の上側のセクションを照明するものであってもよい。

図６は、ＬＥＤ電球を受け入れるソケットアセンブリの開口３２を示す上面図である。 図６は、照明器具において使用できる電球のタイプを制限する電球ハウジングの切れ込み（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）にそろった（ａｌｉｇｎ）タブ３４を示す。照明器具には、あるタイプの電球で実現できるある照明放射パターンを要求する管轄内で販売されているソケットアセンブリがインストールされている。他の管轄では、同じ照明器具が使用されるが、ソケットは異なる。ソケットは概して照明器具にねじ込まれる。

図７は、ソケットにおいて、特定タイプの電球の使用を制約する、電球のコネクタパターンに対応する、照明器具のソケットアセンブリ３６中のコネクタパターン３５を示す上面図である。これはあるソケットで、ある電球の使用を制約する別のキーイング方法（ｋｅｙｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）である。さらに、電球コネクタへの電源の接続は、ソケットアセンブリが異なれば異なり、あるソケットでは適当な電球のみが動作するようになっている。

図８ないし図１０は、ＬＥＤ電球から出力され、一般的には電球内のＬＥＤダイの角度と電球内の反射器とに依存する放射パターンの例を示す極性プロット（ｐｏｌａｒ ｐｌｏｔｓ）である。

図１１は、本発明の一実施形態による電球４０の一部を示す。４つのＬＥＤダイ４２Ａ−４２Ｄ（集合的にＬＥＤダイ４２）のみが示されているが、所望の輝度及び放射パターンに応じてより多くのＬＥＤダイを用いても良い。相方のＬＥＤダイが、電球４０の他の側にあり、図１１では見えていないが、より対称的な放射パターンを生成している。

図示したＬＥＤダイ４２は垂直ダイ（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｅｓ）であるが、横方向及びフリップチップダイを用いても良い。ＬＥＤダイ４２の下部カソード金属電極は、電気的及び熱的結合を良くするため、リードフレームストリップ４４に直接ボンディングされている。ＬＥＤダイ４２Ａ、４２Ｂ及び４２Ｄは、ワイヤ４６を介してリードフレームストリップ４８に電気的に接続されたトップアノード電極を有している。リードフレームストリップ４６、４８及び５０は銅でできており、銀反射層でメッキされていてもよい。それゆえ、（図１に示した２つのリード１８で終端された）ストリップ４４と４８に電源を接続すると、ＬＥＤダイ４２Ａ、４２Ｂ及び４２Ｄ（及びＬＥＤダイ４２Ｄと同様の、図１１では見えなかったＬＥＤダイ）が発光し、図３に示したものと同様の放射パターンを生成する。

ＬＥＤダイ４２Ｃは、ワイヤ５１を介してリードフレームストリップ５０に接続されたトップアノード電極を有する。それゆえ、ストリップ４４と５０に電源を接続すると、ＬＥＤダイ４２Ｃ（及びＬＥＤ４２Ｃと同様の、図１１では見えないＬＥＤダイ）が発光し、図２に示したような、角度を有する放射パターンを生成する。

より多くのリードフレームストリップとより多くのＬＥＤダイがあってもよい。同じリードストリップに接続された一部のＬＥＤダイは、並列に接続されていてもよい。ＬＥＤダイは、第２のＬＥＤダイがマウントされた第２のストリップに接続された第１のストリップにマウントされた第１のＬＥＤダイから、アノードワイヤにより、直列に接続されていてもよい。第２のＬＥＤダイのアノードは第３のストリップに接続され、第１のＬＥＤダイが第２のＬＥＤダイに直列に接続されるようになっている。いくつのＬＥＤダイがこの方法で直列に及び並列に接続され、任意の電圧降下及び任意の輝度を提供してもよい。

リードフレームストリップは、他のパターンで折り曲げられ、または（例えば、Ｕ字状に）曲げられ、他の放射パターンを生成してもよい。折り曲げられたリードフレーム上に、ある角度で、いくつのＬＥＤダイがマウントされてもよい。

リードフレームストリップ４４の異なるセクションのＬＥＤダイは、色が異なり、各放射パターンが異なる色であってもよい。ＬＥＤダイは、赤色、黄色、白色ＬＥＤダイであってもよいし、その他の色であってもよい。色は好適な蛍光物質を用いて青色ＬＥＤダイにより生成され、すべてのＬＥＤダイが同じ電圧降下をするようにしてもよい。

コネクタは、ストリップ４４、４８及び５０の端を電球１０のリード１８に接続していてもよい。

例えば、ＬＥＤダイとリードフレームの周りに透明材料（例えば、プラスチック）をモールドすることにより、ＬＥＤダイとリードフレームは、電球１０に含まれる。電球１０の外面はどんな形状でもよく、放射をさらに成形する形状も含まれ得る。ＬＥＤダイは、シリコンなどの弾性材料により別途カプセル化され、材料の熱膨張係数の違いを吸収（ａｃｃｏｕｎｔ ｆｏｒ）してもよい。

電球１０の表面の光学特性が、発光されるＬＥＤダイの放射パターンに影響してもよい。例えば、電球１０はその外面に、ＬＥＤ光の方向を変えて、所望の放射パターンを生成するフレネルレンズ（Ｆｒｅｓｎｅｌ ｌｅｎｓ）を有していても良い。あるいは、電球１０はＬＥＤダイにより放射される放射パターンに大きく影響しない半球状のなめらかな面を有する。あるいは、電球１０は、図４および図５に示したように、外面の一部分を形成するカプセル化されたＬＥＤダイを有しても良い。

他の技術を用いて、ＬＥＤダイの異なるセットに異なる放射パターンを生成させてもよい。例えば、ＬＥＤダイのアレイ中の各ＬＥＤは、図１２に示すように、所望の方向に光を向ける主光学系（レンズ）を有してもよい。図１２では、ＬＥＤダイ５４は、（光線５７により示したように）ピーク放射をゼロ度にするレンズ５６を有し、一方、ＬＥＤダイ５８は、（光線６１により示したように）ピーク放射を３０度にするレンズ６０を有する。ＬＥＤダイ５４と５８は、リードフレームストリップ４４、４８及び５０の異なる組み合わせに電力を供給することにより、別々に通電（ｅｎｅｒｇｉｚｅ）され得る。ＬＥＤダイからの光を成形するさまざまなレンズは周知であり、本譲受人に譲渡され、ここに参照援用される米国特許第７，３５２，０１１号に幾つかの例が記載されている。米国特許第７，３５２，０１１号では、放射特性を有するレンズはＬＥＤダイに直接モールドされている。米国特許第７，３５２，０１１号は、５０−８０°内の選択可能なピーク放射を有する側方放射（ｓｉｄｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ）レンズ、半球面レンズ、その他のレンズについて記載している。

図１３Ａは、第１のタイプの照明器具７０を示す単純化した正面図であり、図１３Ｂは、第２のタイプの照明器具７２を示す単純化した正面図である。照明器具７０は、図１に示した照明器具であってもよい。さまざまなセクション１６Ａ−１６Ｇは同心のリングを形成する。これらはディフューザ、カラーフィルタ、屈折器、窓などであってもよい。

図１４Ａは、図２に示した電球などの電球を含む照明器具７０を示し、照明器具７０において、（図２または図９に示したのと同様の）電球の放射パターンにより１つのリング７４が照明される。これは、図２のセクション１６Ｂと１６Ｆにより形成されるリングに対応してもよい。

図１４Ｂは、図２に示した電球などの電球を含む照明器具７２を示し、照明器具７２において、（図２または図９に示したのと同様の）電球の放射パターンにより垂直線のペア７６が照明される。

図１５Ａは、図３に示した電球などの電球を含む照明器具７０を示し、照明器具７０において、（図３に示したのと同様の）電球の放射パターンにより同心のリング７４と７８が照明される。これは、図３のセクション１６Ａ、１６Ｃ、１６Ｅ及び１６Ｇにより形成されるリングに対応してもよい。

図１５Ｂは、図３に示した電球などの電球を含む照明器具７２を示し、照明器具７２において、（図３に示したのと同様の）電球の放射パターンにより垂直ラインの２つのペア７６と８０が照明される。

他のデザインも考えられ、電球によりいくつの放射パターンが出力されてもよい。

本発明の実施形態を図示して説明したが、本技術分野の当業者には、本発明から逸脱することなく、広い態様において変更と修正ができ、それゆえ、添付した特許請求の範囲は、本発明の真の精神と範囲に入るとして、その範囲内に、かかる変更と修正をすべて含む。

Claims (15)

1. 少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイを含む一以上のＬＥＤ電球を受け入れるソケットを有する照明器具を有し、
   前記ソケットは前記ＬＥＤ電球を変更するように構成され、
   前記照明器具は複数のセットの光学特性を有し、第１のセットの光学特性と第２のセットの光学特性とを含み、前記第１のセットの光学特性は前記第２のセットの光学特性と同一ではなく、前記第１のセットの光学特性は第１のタイプの光放射をするＬＥＤ電球と用いられるよう構成され、前記第１のタイプの光放射は第１の組み合わせの放射パターンと光スペクトルを有し、前記第２のセットの光学特性は第２のタイプの光放射をするＬＥＤ電球と用いられるよう構成され、前記第２のタイプの光放射は第２の組み合わせの放射パターンと光スペクトルを有し、
   前記第１のセットの光学特性は前記ＬＥＤ電球の第１のタイプの光放射を修正して、前記照明器具に第３のタイプの光放射を出力させ、
   前記第２のセットの光学特性は前記ＬＥＤ電球の第２のタイプの光放射を修正して、前記照明器具に第４のタイプの光放射を出力させる、
   光放射デバイス。
2. 前記第１のタイプの光放射を放射するＬＥＤ電球が、前記第２のタイプの光放射を放射するＬＥＤ電球とは異なる、請求項１に記載の光放射デバイス。
3. 前記第１のタイプの光放射は第１の光放射パターンと第１の光スペクトルとを有し、
   前記第２のタイプの光放射は第１の光放射パターンとは異なる第２の光放射パターンを有し、及び／又は第１の光スペクトルとは異なる第２の光スペクトルを有する、
   請求項１または２に記載の光放射デバイス。
4. 前記第１のセットの光学特性は、前記第３のタイプの光放射を生成するある方法で、前記第１のタイプの光放射に作用する第１の反射器、第１の屈折器、第１のディフューザ、第１の窓および第１のフィルタのうちの少なくとも一つを含み、
   前記第２のセットの光学特性は、前記第４のタイプの光放射を生成するある方法で、前記第２のタイプの光放射に作用する第２の反射器、第２の屈折器、第２のディフューザ、第２の窓および第２フィルタのうちの少なくとも一つを含み、
   請求項１ないし３いずれか一項に記載の光放射デバイス。
5. 前記照明器具は自動車への利用に好適である、
   請求項１ないし４いずれか一項に記載の光放射デバイス。
6. 前記ソケットは、第１のソケットまたは第２のソケットのうち少なくとも一つであるように交換可能であり、前記ソケットは前記第１のタイプの光放射を放射するＬＥＤ電球のみに利用を制約するキーイングメカニズムを含む、
   請求項１ないし５いずれか一項に記載の光放射デバイス。
7. 制御可能ＬＥＤ電球が前記第１のタイプの光放射または前記第２のタイプの光放射のどちらかを出力し、前記照明器具に、前記第３のタイプの光放射または前記第４のタイプの光放射のどちらかを出力させるように構成された、
   請求項１ないし５いずれか一項に記載の光放射デバイス。
8. 請求項１ないし７いずれか一項に記載のデバイスを有し、照明器具にインストールされた第１のＬＥＤ電球をさらに有し、前記電球は前記第１のタイプの光放射を出力するランプアセンブリ。
9. 第２のＬＥＤ電球を有し、前記第２のＬＥＤ電球は前記第２のタイプの光放射を放射する、
   請求項８に記載のランプアセンブリ。
10. 前記ＬＥＤ電球は、ＬＥＤダイと光学レンズを有する熱伝導基板上にモールドされたプラスチックカバーを有する、請求項１に記載の光放射デバイス。
11. 前記ＬＥＤ電球は複数のＬＥＤダイを含み、ダイへの通電により、前記電球が前記第１のタイプの光放射をするか、または前記第２のタイプの光放射を放射するか決まる、
    請求項７に記載の光放射デバイス。
12. 光放射デバイスを使用する方法であって、
    少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイを含むＬＥＤ電球を受け入れるソケットを有する照明器具を設けるステップであって、
    前記照明器具は複数のセットの光学特性を有し、第１のセットの光学特性と第２のセットの光学特性とを含み、前記第１のセットの光学特性は前記第２のセットの光学特性と同一ではなく、前記第１のセットの光学特性は第１のタイプの光放射をするＬＥＤ電球と用いられるよう構成され、前記第２のセットの光学特性は第２のタイプの光放射をするＬＥＤ電球と用いられるよう構成される、ステップを有し、
    前記ソケットは前記ＬＥＤ電球を変更するように構成され、
    前記第１のセットの光学特性は前記電球の第１のタイプの光放射を修正して、前記照明器具に第３のタイプの光放射を出力させ、
    前記第２のセットの光学特性は前記電球の第２のタイプの光放射を修正して、前記照明器具に第４のタイプの光放射を出力させる、
    前記第１のタイプの光放射を放射するＬＥＤ電球か前記第２のタイプの光放射を放射するＬＥＤ電球かいずれかを選択して前記ソケットにインストールし、前記照明器具に、前記第３のタイプの光放射または前記第４のタイプの光放射を出力させるステップとを有する、
    方法。
13. 前記選択するステップは、第１のＬＥＤ電球を前記ソケットに、または異なる第２のＬＥＤ電球を前記ソケットにインストールするステップを有する、
    請求項１２に記載の方法。
14. 前記選択するステップは、１つのＬＥＤ電球を前記ソケットにインストールするステップと、前記ＬＥＤ電球のあるＬＥＤダイに通電し、前記ＬＥＤ電球に、前記第１のタイプの光放射または前記第２のタイプの光放射をさせるステップとを有する、
    請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１のタイプの光放射は第１の組み合わせの放射パターンと光スペクトルを有し、
    前記第２のタイプの光放射は第２の組み合わせの放射パターンと光スペクトルを有する、
    請求項１４に記載の方法。

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