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特表2023-518918照明ユニット及び照明器具

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-05-08

(54)【発明の名称】照明ユニット及び照明器具

(51)【国際特許分類】

F21S 2/00 20160101AFI20230426BHJP

F21V 23/00 20150101ALI20230426BHJP

F21V 5/04 20060101ALI20230426BHJP

F21Y 115/10 20160101ALN20230426BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 330

F21V23/00 110

F21V5/04 200

F21Y115:10

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022567474

(86)(22)【出願日】2021-05-06

(85)【翻訳文提出日】2023-01-06

(86)【国際出願番号】 EP2021061950

(87)【国際公開番号】W WO2021224370

(87)【国際公開日】2021-11-11

(31)【優先権主張番号】PCT/CN2020/089276

(32)【優先日】2020-05-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(31)【優先権主張番号】20179442.7

(32)【優先日】2020-06-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】516043960

【氏名又は名称】シグニファイホールディングビーヴィ

【氏名又は名称原語表記】ＳＩＧＮＩＦＹＨＯＬＤＩＮＧＢ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】ＨｉｇｈＴｅｃｈＣａｍｐｕｓ４８，５６５６ＡＥＥｉｎｄｈｏｖｅｎ，ＴｈｅＮｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】100163821

【弁理士】

【氏名又は名称】柴田沙希子

(72)【発明者】

【氏名】フェイジア

(72)【発明者】

【氏名】ツァンジァン

【テーマコード（参考）】

3K014

【Ｆターム（参考）】

3K014AA01

(57)【要約】

ＬＥＤモジュールの上方にレンズ構成を含む照明ユニットが提供される。レンズ構成は、ＬＥＤモジュールの基板の上方に位置付けるためのプレートによって一体に形成される少なくとも１つのレンズを有するプレートと、プレートによって一体に形成される少なくとも１つの拡大コンポーネントとを含む。ＬＥＤモジュールの基板は、所与の視点において少なくとも１つの拡大コンポーネントによって作り出されるマーカ構成の像を視ることによりレンズ構成と基板との間の間隔の決定を可能にするように、拡大コンポーネントを介して検査される、検査領域を有する。照明器具であって、ハウジングと、ハウジング内に設けられる照明ユニットであって、レンズ構成（１０）が、照明器具の光出力窓を形成する、照明ユニットとを含む、照明器具も提供される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＬＥＤモジュールと、
前記ＬＥＤモジュールの上方に設けられるレンズ構成と、
を含む、照明ユニットであって、
前記ＬＥＤモジュールは、
基板と、
前記基板上に形成される少なくとも１つのＬＥＤと、
前記基板上に形成される視覚検査領域であって、前記視覚検査領域は、マーカ構成を含む、視覚検査領域と、
を含み、
前記レンズ構成は、
プレートであって、前記プレートによって一体に形成される少なくとも１つのレンズを有する、プレートと、
前記プレートによって一体に形成される少なくとも１つの拡大コンポーネントと、
を含み、
所与の視点において前記少なくとも１つの拡大コンポーネントによって作り出される前記マーカ構成の像を視ることにより前記レンズ構成と前記基板との間の間隔の決定を可能にするように、前記少なくとも１つの拡大コンポーネントは、前記マーカ構成の上方に位置付けられ、レンズ又は各レンズは、それぞれのＬＥＤ又はＬＥＤのサブアレイの上方に位置付けられる、照明ユニット。

【請求項2】

前記プレートは、射出成形コンポーネントを含む、請求項１に記載の照明ユニット。

【請求項3】

当該照明ユニットは、レンズのアレイを含み、前記少なくとも１つの拡大コンポーネントは、前記アレイのレンズ間の位置にある、請求項１又は２に記載の照明ユニット。

【請求項4】

前記少なくとも１つの拡大コンポーネントの各々は、フォーカスポイントを有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明ユニット。

【請求項5】

前記プレートは、上面及び下面を有し、前記アレイのレンズは、前記プレートの前記上面によって形成される上面及び前記プレートの前記下面によって形成される下面を有する、請求項３に記載の照明ユニット。

【請求項6】

前記拡大コンポーネントは、前記上面に形成されるバンプを含む、請求項５に記載の照明ユニット。

【請求項7】

前記拡大コンポーネントは、前記アレイのレンズ又は各レンズよりも小さい、円形レンズを含む、請求項６に記載の照明ユニット。

【請求項8】

前記ＬＥＤモジュールは、ＬＥＤのアレイを含む、請求項１に記載の照明ユニット。

【請求項9】

前記基板は、ＰＣＢを含む、請求項８に記載の照明ユニット。

【請求項10】

前記マーカ構成は、同心状のリングのセットを含み、前記マーカ構成と前記拡大コンポーネントとの間の間隔は、どのリングが見えるかを決定する、請求項８又は９に記載の照明ユニット。

【請求項11】

前記セットのリングは、異なる色を有する、請求項１０に記載の照明ユニット。

【請求項12】

前記マーカ構成は、パターンを有する、請求項８又は９に記載の照明ユニット。

【請求項13】

照明器具であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に設けられる請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の照明ユニットであって、前記レンズ構成は、当該照明器具の光出力窓を形成する、照明ユニットと、
を含む、照明器具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＥＤモジュールの上方に設けられるレンズ構成を使用する照明ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

レンズ又はレンズアレイは、例えば、平面の均一な照明を提供するためにＬＥＤモジュールに適用される。無論、他の多くのビーム整形オプティクスが、設計されてもよい。レンズは、例えば、射出成形プレートによって形成される。

【0003】

レンズは、とりわけ良好な品質及び形状の再現性を必要とし、これは、サイズが大きくなるとますます困難になる。しかしながら、光学的アーキテクチャをシンプルにし、光学効率を向上させるために大きなレンズプレートを形成することが望ましい。斯くして、個々の小さなレンズプレートを１つのより大きなレンズプレート構成(lens plate arrangement)で置き換えることが望ましい。大きなレンズプレート構成は、アセンブリ時にＬＥＤモジュールにクリップされ(clipped)てもよい。

【0004】

レンズプレートは平らであるべきであり、良好な光制御のためＬＥＤモジュールとレンズの内（対向(facing)）面との間に適切な距離を確保するようにＬＥＤモジュールに（例えば、ＬＥＤモジュールのＰＣＢに）取り付けられるべきである。

【0005】

しかしながら、大きなレンズプレートは必ずしも平らではなく、アセンブリ後にＬＥＤモジュールに正しく取り付けられないことがある。例えば、クリップが正しい位置に押し込まれない可能性があり、又はアセンブリ時のレンズプレートの変形が、ＬＥＤモジュールとレンズプレートとの間に縦方向のギャップをもたらし得る。

【0006】

照明ユニット内の対応する下方のＬＥＤとのレンズプレートのレンズのアライメント（縦方向及び横方向の両方）は、モジュールの光学性能にとって非常に重要である。レンズとＬＥＤの間にミスアライメントがある場合、問題が、典型的には、照明ユニットの機能の光学的検証に基づいて検出される。とりわけ、不正確な配光が検出されることになる。

【0007】

この不正確な配光が検出される場合、以下の原因が考えられる。
（ｉ）レンズとＬＥＤの垂直距離が正しくない。
（ｉｉ）レンズの中心が、（一般にｘ－ｙ平面と呼ばれる）水平面においてレンズの中心とうまくアラインされていない。
（ｉｉｉ）レンズの上面と下面がアラインされていない。
（Ｉｖ）レンズの表面精度が許容範囲外である。

【0008】

これらのあり得る不良(fault)を特定するための光学的調査(optical investigation)は時間がかかり、レンズを通して光出力を送るよう動作されることができるようにモジュールを完成させることを要する。

【0009】

出願人は、２０１９年１１月１３日に出願されたＰＣＴ／ＣＮ２０１９／１１８０６８において、水平面ミスアライメント問題(horizontal plane misalignment issue)及びレンズ表面ミスアライメント問題(lens surface misalignment issue)の特定を可能にする方策を提案している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、とりわけ、垂直アライメント問題(vertical alignment issue)の検出に関する。不正確な配光につながる、これらの垂直アライメント問題を、より早い段階で、モジュールの光出力の分析を必要とせずに特定できることが望ましいであろう。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一態様による例によれば、ＬＥＤモジュールと、ＬＥＤモジュールの上方に設けられるレンズ構成(lens arrangement)とを含む、照明ユニットであって、
ＬＥＤモジュールは、
基板と、
基板上に形成される少なくとも１つのＬＥＤと、
基板上に形成される視覚検査領域(visual inspection region)であって、視覚検査領域は、マーカ構成(marker arrangement)を含む、視覚検査領域と、
を含み、
レンズ構成は、
プレートであって、プレートによって一体に形成される少なくとも１つのレンズを有する、プレートと、
プレートによって一体に形成される少なくとも１つの拡大コンポーネント(magnifying component)と、
を含み、
所与の視点(given viewing location)において少なくとも１つの拡大コンポーネントによって作り出されるマーカ構成の像を視ることによりレンズ構成と基板との間の間隔(spacing)の決定を可能にするように、少なくとも１つの拡大コンポーネントは、マーカ構成の上方に位置付けられ、レンズ又は各レンズは、それぞれのＬＥＤ又はＬＥＤのサブアレイの上方に位置付けられる、照明ユニットが提供される。

【0012】

拡大コンポーネントを通した検査領域の検査を可能にすることにより、拡大コンポーネントとその下の基板との間の間隔が、拡大コンポーネントを通して見える検査領域の量(amount)を決定する。検査領域に適切なパターンを設けることにより、見えるパターンの部分が、間隔に関する情報を提供する。

【0013】

プレートは、好ましくは、射出成形コンポーネント(injection molded plate)を含む。本発明によって実施される検査アプローチは、正しいプレートの位置決めが簡単な視覚検査によって決定されることを可能にするので、低コストの大面積射出成形レンズプレートを使用するアセンブリの品質がテストされることができる。

【0014】

レンズ構成は、例えば、レンズのアレイを含み、少なくとも１つの拡大コンポーネントは、アレイのレンズ間の位置にある。斯くして、拡大コンポーネントは、レンズプレートの光学的機能エリアを占める(take up)ことはない。

【0015】

少なくとも１つの拡大コンポーネント（１６）の各々は、フォーカスポイント(focus point)を有してもよい。所与の視点において拡大コンポーネントによって作り出される像は、拡大コンポーネントの焦点に対する検査領域の位置に依存する。

【0016】

プレートは、例えば、上面及び下面を有し、アレイのレンズは、プレートの上面によって形成される上面及びプレートの下面によって形成される下面を有する。

【0017】

斯くして、レンズ形状は、プレートの上面及び下面によって画定される。

【0018】

拡大コンポーネントは、例えば、上面に形成されるバンプ(bump)を含む。拡大コンポーネントの下方の下面は、平坦であってもよいが、拡大コンポーネントが、整形された(shaped)上面及び下面を有することも可能である。拡大コンポーネントは、アレイのレンズ又は各レンズよりも小さい、円形レンズ(circular lens)を含んでもよい。

【0019】

ＬＥＤモジュールは、例えば、ＬＥＤのアレイを含む。１つのＬＥＤ又はＬＥＤのサブアレイは、レンズアレイのそれぞれのレンズの下方に位置付けられてもよい。レンズは、ＬＥＤ光出力のビーム整形を行う。

【0020】

基板は、例えば、ＰＣＢを含む。

【0021】

マーカ構成は、例えば、同心状のリングのセット(set of concentric rings)を含み、マーカ構成と拡大コンポーネントとの間の間隔は、どのリングが見えるかを決定する。

【0022】

斯くして、検査領域を検査し、どのリングが見えるかを識別することにより、間隔が判断されることができる。間隔が正しいか正しくないか判断されるように判断レベルは２つであってもよい。しかしながら、例えば、垂直アライメント(vertical alignment)の品質が徐々に劣化すること(gradual deterioration)が監視されることができるように、判断レベルは３つ以上であってもよい。

【0023】

セットのリングは、例えば、異なる色を有する。これは、間隔情報の迅速な判断を可能にする。

【0024】

代替的に、マーカ構成は、他の種類のパターンを有してもよい。

【0025】

本発明はまた、照明器具であって、
ハウジングと、
ハウジング内に設けられる上述した照明ユニットであって、レンズ構成は、照明器具の光出力窓(light output window)を形成する、照明ユニットと、
を含む、照明器具を提供する。

【0026】

本発明はまた、レンズ構成とレンズ構成の下方のＬＥＤモジュールとの間の間隔を視覚的に検査する方法であって、
ＬＥＤモジュールの基板の検査領域に形成されるマーカ構成を、レンズ構成と一体に形成される拡大コンポーネントを通して視ることにより、レンズ構成（１０）と基板との間の間隔の決定を可能にすること、
を含む、方法を提供する。

【0027】

方法は、マーカ構成の同心状のリングのセットのうちのいくつが見えるかを判断することであって、マーカ構成と拡大コンポーネントとの間の間隔は、どのリングが見えるかを決定する、ことを含んでもよい。

【0028】

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に述べられる実施形態を参照して明らかになり、解明されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0029】

本発明のより良好な理解のために、及び、どのようにして本発明が実施され得るかをより明らかに示すために、例としてのみ、添付の図面が参照される。

【図1】ＬＥＤモジュールの上方に設けられるレンズ構成を含む照明ユニットを分解された形で示す。

【図2】レンズ構成がカットアウェイ部分を有する、ＬＥＤモジュールとアラインするように位置付けられるレンズ構成を示す。

【図3】ＬＥＤモジュールにクリップされるレンズ構成を示す。

【図4】レンズ構成とＬＥＤモジュールとの間の間隔の異なるレベルに対する３つの同心状のリングのセットの拡大コンポーネントを通した図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0030】

本発明が、図を参照して述べられる。

【0031】

詳細な説明及び特定の例示は、装置、システム及び方法の例示的な実施形態を示すものであるが、説明のみを目的としたものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではないことが理解されるべきである。本発明の装置、システム及び方法のこれら及び他の特徴、態様及び有利な点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び添付の図面からよりよく理解されることになるであろう。図面は単に概略的なものであり、縮尺通りに描かれていないことを理解されたい。同じ参照番号は、図面全体にわたって同じ又は類似の部分を示すために用いられることも理解されたい。

【0032】

本発明は、レンズ構成、ＬＥＤモジュール及びＬＥＤモジュールの上方にレンズ構成を含む照明ユニットを提供する。レンズ構成は、ＬＥＤモジュールの基板の上方に位置付けるためのプレートによって一体に形成される少なくとも１つのレンズを有するプレートと、プレートによって一体に形成される少なくとも１つの拡大コンポーネントとを含む。ＬＥＤモジュールの基板が、拡大コンポーネントを通して検査される検査領域を有することにより、レンズ構成と基板との間の間隔の決定を可能にする。

【0033】

図１は、ＬＥＤモジュール２０の上方に設けられるレンズ構成１０を含む照明ユニット１を分解された形で(in exploded form)示す。

【0034】

レンズ構成１０は、上面１２ａ及び下面１２ｂを有するプレート１２を含む。レンズ１４のアレイが画定され、各レンズは、プレートの上面によって形成される上面及びプレートの下面によって形成される下面（図示せず）を有する。プレートは、好ましくは、射出成形される。

【0035】

ＬＥＤモジュール２０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）の形態の基板２２と、ＬＥＤ２４のアレイとを含む。

【0036】

レンズアレイの各レンズ１４は、それぞれのＬＥＤ２４又はＬＥＤのサブアレイの上方に位置付けられる。レンズ１４は、例えば、（ワイドビーム強度分布とも呼ばれる）いわゆるバットウィング強度分布(batwing intensity distribution)を送る(deliver)ことにより平面照明を提供することが意図される。バットウィングという用語は、極座標プロット(polar plot)における強度分布のピークが高い形状(highly peaked shape)を指す。バットウィング配光は、例えば１４０°のビーム角にまで、平面の均一な照明を可能にする。このような配光、したがってレンズデザインは、例えば、街路照明及びウォールウォッシャアプリケーションに用いられる。これらの例では、バットウィング分布は遠距離場(far field)の平面を対象としている。照明される表面は、光モジュール寸法よりもはるかに大きな距離に位置付けられる。

【0037】

しかしながら、本発明は、任意のレンズタイプに適用されてもよい。

【0038】

上述の範囲では、照明ユニットのデザインは従来通りである。

【0039】

本発明によれば、レンズ構成は、レンズアレイのプレート１２によって一体に形成される拡大コンポーネント１６を含む。拡大コンポーネント１６は、ＰＣＢ２２の検査領域２６の視覚検査のためのものである。このようにして、レンズ構成１０とＰＣＢとの間の間隔が評価されることができる。

【0040】

拡大コンポーネントを通して見える検査領域２６の量は、拡大コンポーネントとＰＣＢとの間の間隔に依存する。これは、所与の視点において拡大コンポーネントによって作り出される像が、拡大コンポーネントの焦点に対するＰＣＢの位置に依存するからである。

【0041】

検査領域２６は、拡大コンポーネントとＰＣＢ２２との間の間隔に依存してパターンの一部が見えるような、パターンを有する。

【0042】

例えば、広いエリアにわたって間隔の均一性の評価を可能にするために、１つ又は複数の検査エリアがあってもよい。簡略化のため、１つの拡大コンポーネント及び対応する検査領域のみが示されている。

【0043】

拡大コンポーネント１６は、アレイのレンズ１４の間の位置にある。このようにして、拡大コンポーネント１６は、ＬＥＤ出力光のビーム整形に使用されるレンズプレートのエリアを占めない。拡大コンポーネント１６は、例えば、上面１２ａに形成されるバンプを含む。拡大コンポーネントの下方の下面１２ｂは、平坦であってもよいが、拡大コンポーネントが、所望の光学（すなわち、レンズ）機能を規定するために整形された上面及び下面を有することも可能である。例えば、拡大コンポーネントは、アレイのレンズの間の空間に収まることができるようにアレイのレンズよりも小さい、円形レンズを含む。

【0044】

図２は、平坦な下部(flat base)とドーム状の上部(domed top)を有する拡大コンポーネント１６を示すためにレンズ構成がカットアウェイ部分(cut-away portion)を有する、ＬＥＤモジュール２０とアラインするように位置付けられるレンズ構成１０を示している。

【0045】

図３は、再びレンズ構成がカットアウェイ部分を有する、ＬＥＤモジュール２０にクリップされるレンズ構成１０を示している。レンズ構成は、例えば、ＰＣＢの外周に取り付けるクリップ（図示せず）を有する。照明器具に使用される場合、照明ユニットはハウジング内に設けられ、レンズ構成１０は照明器具の光出力窓を形成する。

【0046】

ＰＣＢの上面がレンズプレートの下面に接触することが意図されてもよい。このような場合、ＬＥＤ１４は、レンズ１４の整形された下面によって形成される凹部に位置付けられてもよい。レンズ構成が所定の位置に正しくクリップされない場合、間隔は、大きすぎる可能性があり、又は、レンズプレートが平らでない形状を有し、その結果中央で浮き上がる(raised)場合、間隔は、レンズプレートの中央付近で大きすぎる可能性がある。

【0047】

代替的に、レンズプレートが、クリップ構成(clip arrangement)によって規定される端部における間隔を含んで、ＰＣＢの上方に離間される(spaced)ことが意図されてもよい。このような場合、レンズプレートが平らでない形状を有し、その結果中央で浮き上がる又は沈む(sunken)場合、間隔は、大きすぎる又は小さすぎる可能性がある。

【0048】

視覚検査領域２６は、同心状のリングのセット等のマーカ構成を含む。

【0049】

図４は、３つの同心状のリング２６ａ、２６ｂ、２６ｃのセットの拡大コンポーネント１６を通した図を示している。マーカ構成は、例えば、ＰＣＢの上面における異なる色のシルクスクリーン印刷された円を含む。

【0050】

一例として、内側リング２６ａは赤色であってもよく、中間リング２６ｂは黄色であってもよく、外側リング２６ｃは緑色であってもよい。ＰＣＢとレンズプレートとの間の間隔に依存して、異なる数の円が拡大コンポーネントバンプを通して見られることができ、ＰＣＢとレンズプレートとの間のギャップが、見える円に基づいて解釈されることができる。

【0051】

上の像は、一番外側（緑）の円２６ｃを含む、３つすべての円が見えるのを示している。これは、ギャップがほとんどなく、サンプルは完璧であることを示している。

【0052】

中間の像は、中間（黄色）の円２６ｂと内側（赤色）の円２６ａだけが見えるのを示している。これは、ギャップがあるが、許容できる寸法を有することを示している。

【0053】

下の像は、内側（赤）の円２６ａだけが見えるのを示している。これは、品質管理テストに不合格となる大きなギャップがあることを示している。

【0054】

斯くして、検査領域を検査し、どのリングが見えるかを識別することにより、間隔、ひいては製品の品質が判断されることができる。上記で説明した３つの評価レベルよりも多くの評価レベルがあってもよく、又は２つのみであってもよい。

【0055】

また、本発明は、拡大コンポーネント１６を通してマーカ構成を視ることに基づいてレンズ構成１０とＬＥＤモジュール２０との間の間隔を視覚的に検査する方法を提供する。

【0056】

図面、本開示、及び添付の請求項の検討によって、開示される実施形態に対する変形形態が、当業者により理解されることができ、また、特許請求される発明を実施する際に実行されることができる。請求項では、単語「含む」は、他の構成要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、複数を排除するものではない。

【0057】

特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、有利に使用され得ないことを示すものではない。

【0058】

「に適合される」という用語が特許請求の範囲又は明細書において使用される場合、「に適合される」という用語は、「に構成される」という用語と同等であることが意図されていることに留意されたい。

【0059】

請求項中のいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

【図1】