JP2003308708A - 異なった色彩を発光する発光器 - Google Patents

異なった色彩を発光する発光器

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JP2003308708A JP2003104985A JP2003104985A JP2003308708A JP 2003308708 A JP2003308708 A JP 2003308708A JP 2003104985 A JP2003104985 A JP 2003104985A JP 2003104985 A JP2003104985 A JP 2003104985A JP 2003308708 A JP2003308708 A JP 2003308708A
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leds
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Erhard Rahn
ラーン エルハード
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Franz Sill GmbH
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Franz Sill GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 事前に定められた色彩スポット等を作り出す
ことが可能な異なった色彩を発光する発光器を提供す
る。 【解決手段】 光放出部（３）を有する発光器の容器本
体（２）と、容器本体（２）に備わった蛍光手段と、光
の色彩を制御する手段とを備え、ＬＥＤグリッド（４）
は複数のＬＥＤ（５）から構成され、そのＬＥＤ（５）
は２つ以上のグループ（６、６'、６''）に分けられ、
そのＬＥＤグループ（６）のＬＥＤ（５）は、他のＬＥ
Ｄグループ（６'、６''）から放射される光の波長とは
異なった波長を持つ光を放射し、色彩制御手段として、
様々なＬＥＤグループ（６、６'、６''）に異なった作
用電圧（Ｕ、Ｕ'、Ｕ''）を供給する電子制御装置
（７）を備え、異なるＬＥＤグループ（６、６'、
６''）の作用電圧（Ｕ、Ｕ'、Ｕ''）は、発光の対象と
なる面に照射されるべき色彩に応じて、各々に対応して
制御・規制されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光の放射口を備え
た発光器の容器本体と、上記容器本体の内部に収められ
た蛍光性物体と、対象となる面上に写し出される光の色
彩を制御する手段とを有する、異なった色彩を発光する
発光器に関しており、さらには上記に記載した形態の異
なった色彩を発光する発光器を用いて、対象となる面を
変化する色彩で照射する方法に関連している。
【０００２】ここで用いる「発光器」とは、希望するど
んな直径の光でも放射することが可能な構成を持ち、放
射した光が指示的な特性を持つ光となりうる全ての形態
のランプ、スポットライト、及び照明設備のことを指
す。
【０００３】どのような物体や人間の眼球さえも、発光
を当てる面としての対象物となる。
【０００４】
【従来の技術】例えば、建物の外観を照明で彩ったり、
外壁に光を放射したりする場合、美的または建築学的な
理由から、異なった色彩を発光する発光器が好んで用い
られることが多い。また、通信技術においては、ランプ
や発光器から放射される光は、その色彩や色彩の変化に
よって、人々に情報を伝達するためにも用いられる。
【０００５】従来では、色彩のある光を照射するため
に、光学的なフィルターとして、異なった色彩が付され
たガラスやホイルが光の放出口付近に施された蛍光性の
物質を用いることが周知の技術として知られている。
【０００６】また、異なった色彩の光を照射するために
は、異なった色彩のフィルターやホイルが付され、機械
起動式で回転する色彩円盤を光の放出部付近に設置し、
白色の光を発光する蛍光性の物質を用いることが、従来
では一般的であった。
【０００７】しかし、この方法では色彩の数や色の種類
が使用する色彩盤やホイルによって前もって決定されて
しまうため、すぐに変更することは出来ない。特に、色
彩の数に関しては制限が定められてしまう。それに加え
て、その構造は高度な機械的作業を要し、特に屋外で使
用されるスポットライトの場合は、汚染や故障を引き起
こしやすい。更に、機械調整が可能なアイリス絞りや二
色性のカラーフィルターは、広い空間と高い費用を要す
る複雑な制御構造を持つ。それに加えて、色彩遷移や事
前に定められた色彩スポット、及び飽和色を必ずしも得
られるというわけではない。
【０００８】更に、この技術分野においては、ＬＥＤ
（発光ダイオード）という物がよく知られている。これ
は移動方向の操作の際に、実質的に単色光を放つ半導体
機構である。光の色は、そのとき使用される半導体の電
子密度の関数やバンド構造などによって定められる。
【０００９】またＬＥＤは、例として赤（例 GaAs0,6P
0,4, 650nm）や緑（例 GaP:N, 570nm）や青（例 GaGa
N:Zn，440nm）などの色彩が市販されている。ＬＥＤの
異なる色彩に対応して相異し、その電気動力に基づいた
光強度を持つ窒素、アルミニウム、またはリンが混合さ
れたガリウムインジウムの半導体を使用すると、より高
い光強度を得ることができる。それに加えて、波長によ
る明るさに対する眼球の反応は見る人間によって異なる
ので、多くの場合において、異なる色彩の発光ダイオー
ドが同一の電気結合動力である場合、非常に異なる明暗
反応をもたらす。
【００１０】結論として、従来の技術で知られているＬ
ＥＤストリップや配列は、同一または異なる色彩のＬＥ
Ｄによって彩られている。一方、後半に記載したような
場合においては、異なる色彩のＬＥＤは、独立的に、そ
して交互に作動される。このように、実質的に数の制限
はあるものの、複数の色彩の中から1つを選び、交互に
発光させることで表示を表すことが出来る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明に関わる技術的
問題は、色彩を変更する場合に、事前に定められたどの
ような色彩スポット、飽和色、または連続的な色彩遷移
をも作り出すことが可能で、その一方、単純で、低コス
トで、維持をほとんど必要としない、異なった色彩を発
光する発光器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記に記載した技術的問
題を解決するためには、発明の実施において、蛍光素材
は、定められた可変の作用電圧で異なるＬＥＤグループ
をそれぞれ独立的に提供する電子制御などを含む、色彩
を制御するための手段を備え、1つのＬＥＤグループの
ＬＥＤは他のＬＥＤグループから放たれた光の波長とは
異なる波長の光を発し、お互いに対応した、異なるＬＥ
Ｄグループの作用電圧の関係性は、対象となる面に照射
されるべき色彩に応じて制御・規制されることを特徴と
する、少なくとも２つ以上に分けられた複数のＬＥＤか
ら成るＬＥＤグリッドから形成されることとする。
【００１３】「可変の作用電圧」という語句は、時間に
関連して変動する平均数値を示す。その語句の範疇に
は、数値が変動する連続的な直接電圧だけでなく、可変
時機比率、または可変パルス継続期間によって調節可能
な電圧の時間関連の平均数値に変化がある、時機または
パルスによる一定数値の直接電圧も含まれる。
【００１４】本発明の実施においては、対象となる面に
事前に定められた色彩スペクトルを映し出し、それに加
え、その色彩スペクトルにおいて、希望するどのような
連続的または不連続的な色彩変更をも行うことが可能と
なる。更に、その色彩変更は非常に短い時間内で行うこ
とも出来る。
【００１５】これらの効果はいかなる機械的手段をも用
いることなく達成できるので、構造が単純で、ほとんど
維持を必要としない、異なった色彩を発光する発光器を
製造することができる。維持を行う間隔は、もっぱら使
用されるＬＥＤの平均操作期間のみによって定められ
る。また、10000mcd、またはそれ以上の光強度を持つＬ
ＥＤが市販されており、また大量のＬＥＤを用いること
も可能なため、本発明によって高い光強度の、異なった
色彩を発光する発光器を提供することもまた可能であ
る。
【００１６】異なるＬＥＤグループの作用電圧を制御す
ることによって、異なるＬＥＤの光の強度、または波長
による明暗反応を変更することを考慮することも容易に
でき、そのためには制御部に統合されるべき該当する性
質を決定するだけでよい。
【００１７】本発明の好ましい具体化の形態によると、
発光器には３つのＬＥＤグループが備えられ、それぞれ
のＬＥＤグループが赤、緑、そして青の色彩の光を発光
することによって、ほとんど全ての色彩の可視スペクト
ル、及び白色の光を作り出すことができ、どのような希
望の色彩変更をもあらゆる希望の推移で行うことが出来
る。
【００１８】異なるＬＥＤグループのＬＥＤは、均一的
に格子板の上に配置されることが好ましい。例えば、
赤、緑、そして青の色彩のＬＥＤはお互いに対して直接
的に隣り合い、好ましくは正三角形の頂点の位置に配置
される。ＬＥＤグリッドにおける全てのＬＥＤが密接し
た集合体として形成できるように、このような３つ組の
色彩から更に大きなサイズのＬＥＤグリッドを形成する
ことも可能である。
【００１９】好ましくは、光放出レンズを備えた円柱体
に流し込まれる形態のＬＥＤを用いることが望ましく、
これは３つ組色彩のＬＥＤの円柱軸がお互いに対して正
確には平行に並んでいないが、光放出レンズの方向に共
通した交点を持ち、間隔が置かれた状態の場合に使用を
勧められ、これによって最適な混色を得ることができ
る。
【００２０】本発明の別の独立した形態の具体案による
と、光放出部またはそれぞれのＬＥＤのレンズがその伝
熱素材から突出しており、電気絶縁された伝熱素材に埋
め込まれており、これによって、ＬＥＤグリッドにおけ
る全てのＬＥＤの作用温度を概ね一定に保つことを保証
し、またＬＥＤグループにおける全てのＬＥＤに均一な
光強度を持たせることを保証する。
【００２１】特に、サブグループ、あるいはＬＥＤグル
ープにおける全てのＬＥＤを直列に電気で接続すること
が可能となり、これによって、ＬＥＤグリッドの板の配
置を実質的に簡潔化し、直列接続のために、サブグルー
プまたはＬＥＤグループの作用電圧の電圧制御または規
制がより単純で緻密さを要さなくなる。原則的に、ＬＥ
Ｄグリッドの端側に配置されたＬＥＤと、ＬＥＤグリッ
ドの内側に配置されたＬＥＤに異なる作用温度を持たせ
ることで不本意な効果が出るのを防ぐことができ、また
均一で確立された色彩の生成を保証する。
【００２２】熱可塑性及び／またはエラストマー性の重
合体を形成するために一部品または二部品構成の密閉素
材を重合及び／または交差結合させた形態の、例として
炭化水素樹脂などの密閉化合物は、伝熱素材として一般
的に使用されている。誘電力は、１kV/mmよりも高いも
のとする。２３度での熱伝導性は０．１０W/(mK)、好ま
しくは０．２０W/(mK)、よりも高いものとする。重合す
る際の上昇温度は４０度、好ましくは２０度以下とす
る。連続的な熱安定性は最高でも８５度、好ましくは１
２０度とする。ガラス推移温度は−４０度、好ましくは
−７０度以下とする。
【００２３】格子板は、発光器の容器本体内に設けられ
たＬＥＤの外ケースの内部に配置・固定され、上記ＬＥ
Ｄの外ケースは金属などの伝熱素材で作られ、光放出部
は上記ＬＥＤの外ケースに遮断されていない状態である
こととする。
【００２４】ＬＥＤの外ケースは、例としておおむね円
柱状で皿の形状をしていてもよい。その皿に格子板を移
し、伝熱素材と一緒に移動させてもよい。皿の開口部
を、ＬＥＤの光放出部に重ね合わせられた孔が空けられ
たマスクで覆うことも可能である。ＬＥＤの外ケースの
外側面部の少なくとも一部分に、冷却用の羽根を設ける
こともまた可能である。外面に（発光器の容器本体が閉
まった形態の場合は）冷却用の羽根、または（発光器の
容器本体が開いた形態の場合は）冷却口が設けられた発
光器の容器本体には送風装置が備わっており、例えば容
器本体が閉まった状態なら空気循環部の形態のものが備
わっている。
【００２５】本発明のまた別の形態の具体案によると、
格子板、またはＬＥＤの外ケースは、１つまたは２つの
軸の周りを発光器の容器本体に関して手動、或いは機械
式にお互いに対して直角方向に旋回する。
【００２６】機械式、好ましくは電動機械式に旋回可能
な形態の具体案によると、電子制御手段によって、発光
器の容器本体を固定したままで、照射された光スポット
を対象となる面上で移動させることができる。この具体
案は、特に閉まった形態の発光器の容器本体の場合にお
いて、調節機構及び電動機械式駆動が悪環境の影響から
守られ、結果的にほとんど維持を必要としないという利
点を持つ。
【００２７】更に本発明は、本発明が提供する、異なっ
た色彩を発光する発光器における異なるＬＥＤグループ
のＬＥＤの作用電圧が、事前に定められた色彩を変化さ
せる順序に応じて、お互いに関連して定められ、また変
化の付けられた関係性に基づいて制御されることを特徴
とする、対象となる面を変化する色彩で照射する方法を
提供する。
【００２８】結論として、この発明はこれより上記に説
明した類の、（天井、側壁、及び底面固定型の発光器の
場合）その部屋にいる人々に特別な状況、特に危険な状
況であることを、例えば通信機構に備わった温度や煙の
探知器などの電子制御器に連結されたセンサーによって
自動的に知らせるために色彩が変化するよう作動し、事
前に定められた道が関連した色彩を発光することで提示
され、（屋外設置型発光器においては）建築物の外観を
照らすため、（天井、側壁、及び底面設置型発光器にお
いては）部屋を光で彩るための、異なった色彩を発光す
る発光器の使用方法を教授する。
【００２９】
【発明の実施の形態】幾つかの具体案を示した図を参照
に、本発明を更に詳細に説明する。
【００３０】図１から図３で示した具体案は同様に、光
放出部（３）を有する容器本体（２）から成る、異なっ
た色彩を発光する発光器を開示している。ただ、図１は
基部、または下側部が固定された発光器である一方、図
２と図３は図示を省略した冷却用の羽根が容器本体
（２）の外面に設けられた、外面設置型の発光器を開示
している。
【００３１】図１から図３によると、容器本体（２）
は、それぞれ赤、緑、青の色彩を発光するために、３つ
のＬＥＤグループ（６、６'、６''）に分けられた複数
のＬＥＤ（５）を有するＬＥＤグリッドを備えている。
【００３２】補足となる参照事項として、図６と図７が
開示してある。更に容器本体（２）の内部には、異なる
ＬＥＤグループ（６、６'、６''）に、それぞれ定めら
れた可変の作用電圧（Ｕ、Ｕ'、Ｕ''）を与える電子制
御装置が備わっている。異なるＬＥＤグループ（６、
６'、６''）における作用電圧（Ｕ、Ｕ'、Ｕ''）のお互
いに対応した関係性は、対象となる面上に映し出される
色彩に応じて制御・規制され、要望に応じて定められた
色を選出し、色彩変更を行う。
【００３３】補足として、図６と図７、そして以下に記
載の説明を参照事項として示す。
【００３４】図１、３、４と５を比較すると、異なるＬ
ＥＤグループ（６、６'、６''）に分けられたＬＥＤ
（５）は格子板（８）の上に均一的に配置され、赤、
緑、そして青の色彩のＬＥＤ（５）がお互いに対して直
接的に隣り合い、それぞれが正三角形の各頂点の位置に
くるよう、配置されていることがわかる。
【００３５】図５の断面図は、ＬＥＤ（５）が電気絶縁
された伝熱素材（９）に埋め込まれており、そのＬＥＤ
において少なくとも光放出部（１０）、またはレンズ
（１０）が伝熱素材（９）から突出している状態を示し
ている。格子板（８）は、容器本体（２）に設けられた
ＬＥＤの外ケース（１１）の中に固定されている。ＬＥ
Ｄの外ケース（１１）は、例えばアルミニウム混合物な
どの伝熱素材で作られている。
【００３６】上記光放出部（１０）は、ＬＥＤの外ケー
スで遮断されていないものとする。ＬＥＤの外ケース
（１１）の外壁の少なくとも一部分に、ＬＥＤの外ケー
スと熱伝達するための冷却用の羽根（図示なし）、また
は冷却部品（図示なし）を連結、または設備してもよ
い。その場合、ＬＥＤの外ケースの底面部の外側を用い
ることを勧める。伝熱素材（９）は、多孔シート板（２
１）で覆われることとする。
【００３７】図３の断面図は、容器本体（２）の中に
は、通風口（１６）を有する空気循環部（１４）と、Ｌ
ＥＤの外ケース（１１）の後部に向けられた通風筒（１
７）が備わっていることを示している。
【００３８】図６で示した電子制御装置（７）は、電流
供給機構（１８）と、制御コンピューター（図示なし）
と接続するためのインターフェイス（１９）と、異なる
ＬＥＤグループ（６、６'、６''）が接続され、それら
を可変の作用電圧で作動させる色彩インターフェイス
（２０）とから構成される。
【００３９】図７では、ＬＥＤグループ（６、６'、
６''）のＬＥＤ（５）のサブグループは、複数のＬＥＤ
が直列状に連結されてなることを示している。また、Ｌ
ＥＤグループ（６、６'、６''）のサブグループは、平
行に連結されることとする。変化する色彩で対象となる
面を照射することは、異なるＬＥＤグループ（６、
６'、６''）のＬＥＤ（５）における作用電圧が、事前
に定められた色彩が変化する順序に応じて、お互いに関
連して定められ、変化が付けられた関連性に基づいて制
御されることで達成される。
【００４０】異なった色彩を発光する発光器（１）の光
放射部（３）には、透明なガラス製の鏡板が備わってい
ることとするが、希望するどのような光拡散スクリーン
やレンズなどを代用することももちろん可能である。興
味深い光学３次元効果は、非反射効果を持たない透明な
ガラス製の鏡板を使用すると、繰り返し反射によって達
成することが出来る。
【００４１】ＬＥＤグリッドとは、合計の数量が少なく
とも３０、５０、１００、或いは２００以上あるものと
する、二次元構造のＬＥＤである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、底面設置型の発光器の断面図を
示す。
【図２】本発明による、屋外設置型の発光器を示す。
【図３】図２で示した発光器の断面図を示す。
【図４】光放出口を重視した、図２の発光器を示す。
【図５】格子板を有するＬＥＤの外ケースの、平面、及
び断面図を示す。
【図６】電子制御を概念的に表した図表を示す。
【図７】様々なＬＥＤグループにおける配線の状態を、
例示的に示す。
【符号の説明】
１ 発光器 ２ （発光器の）容器本体 ３ 光放出部 ４ ＬＥＤ（発光ダイオード）グリッド ５ ＬＥＤ（発光ダイオード） ６ 赤のＬＥＤ（発光ダイオード）グループ ６' 青のＬＥＤ（発光ダイオード）グループ ６'' 緑のＬＥＤ（発光ダイオード）グループ ７ 電子制御装置 ８ 格子板 ９ 伝熱素材 １０ 光放出部（またはレンズ） １１ ＬＥＤ（発光ダイオード）の外ケース １４ 空気循環部 １６ 通風口 １７ 通風筒 １８ 電流供給機構 １９ インターフェイス ２０ 色彩インターフェイス ２１ 多孔シート板

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光放出部（３）を有する発光器の容器本
    体（２）と、蛍光物質と、発光の対象となる面に照射さ
    れる光の色彩を制御する手段とを備えた異なった色彩を
    発光する発光器であって、 上記蛍光物質はＬＥＤグリッド（４）から形成され、そ
    のＬＥＤグリッド（４）は複数のＬＥＤ（５）を有し、
    その複数のＬＥＤ（５）は少なくとも２つ以上のＬＥＤ
    グループ（６、６'、６''）に分けられ、そのＬＥＤグ
    ループ（６）のＬＥＤ（５）は、他のＬＥＤグループ
    （６'、６''）から放射される光の波長とは異なった波
    長を持つ光を放射し、 上記色彩を制御する手段は、様々なＬＥＤグループ
    （６、６'、６''）にそれぞれ異なった作用電圧（Ｕ、
    Ｕ'、Ｕ''）を個別に供給する電子制御装置（７）を備
    え、 上記異なるＬＥＤグループ（６、６'、６''）のそれぞ
    れの作用電圧（Ｕ、Ｕ'、Ｕ''）は、発光の対象となる
    面に照射されるべき色彩に応じて、それぞれに対応して
    制御及び／または規制されていることを特徴とする発光
    器。
  2. 【請求項２】 ３つのＬＥＤグループ（６、６'、
    ６''）が備えられ、その異なるＬＥＤグループ（６、
    ６'、６''）のＬＥＤ（５）はそれぞれ赤、青、そして
    緑の色彩を持つ光を発光することを特徴とする請求項１
    に記載の異なった色彩を発光する発光器。
  3. 【請求項３】 異なるＬＥＤグループ（６、６'、
    ６''）のＬＥＤ（５）は、格子板（８）の上に均一に配
    置されていることを特徴とする請求項１または２のいず
    れかに記載の異なった色彩を発光する発光器。
  4. 【請求項４】 赤、青、そして緑の色彩を発光するＬＥ
    Ｄ（５）が、それぞれに直接的に隣り合った位置に、好
    ましくはそれぞれが正三角形の各頂点の位置に配置され
    ていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記
    載の異なった色彩を発光する発光器。
  5. 【請求項５】 ＬＥＤ（５）が電気絶縁された伝熱素材
    （９）の中に埋め込まれており、それぞれのＬＥＤにお
    いて少なくとも光放出部（１０）または光放出レンズ部
    （１０）が伝熱素材（９）から突出していることを特徴
    とする請求項１から４のいずれかに記載の異なった色彩
    を発光する発光器。
  6. 【請求項６】 格子板（９）は、発光器の容器本体
    （２）の内部に備え付けられたＬＥＤの外ケース（１
    １）に配置・固定され、上記ＬＥＤの外ケース（１１）
    は好ましくは伝熱素材、最も好適な素材としては金属で
    作られ、光放出部（１０）はＬＥＤの外ケース（１１）
    に遮断されていないことを特徴とする請求項１から５の
    いずれかに記載の異なった色彩を発光する発光器。
  7. 【請求項７】 ＬＥＤの外ケース（１１）が、その外側
    面部の少なくとも一部分に冷却用の羽根が備え付けられ
    ていることを特徴とする請求項６に記載の異なった色彩
    を発光する発光器。
  8. 【請求項８】 外側面部に冷却用の羽根及び／或いは冷
    却口部が選択的に備えられた発光器の容器本体（２）
    に、送風機或いは、もし発光器の外ケースが密封された
    形態である場合には、好ましくは空気循環器（１４）が
    備えられていることを特徴とする請求項１から７のいず
    れかに記載の異なる色彩を発光する発光器。
  9. 【請求項９】 格子板（８）または発光器の容器本体
    （２）と向かい合うＬＥＤの外ケース（１１）が、１つ
    または２つの軸の周りを手動、或いは機械式にお互いに
    対して直角方向に旋回することを特徴とする請求項１か
    ら８のいずれかに記載の異なった色彩を発光する発光
    器。
  10. 【請求項１０】 請求項１から９のいずれかに記載の異
    なった色彩を発光する発光器において、異なるＬＥＤグ
    ループ（６、６'、６''）のＬＥＤ（５）の作用電圧
    が、事前に定められた、色彩が変化する順序に応じてお
    互いに関連して定められ、また変化を付けられた関係性
    に基づいて制御されることを特徴とする多様に変化する
    色彩で対象となる面を照らす方法。
  11. 【請求項１１】 変化する色彩は、ある場所にいる人々
    に特別な状況、特に危険な状況であることを知らせるた
    め、また科学技術的な通信手段として作動することを特
    徴とする建物の外観に光を照射するため、または空間を
    光で彩色するための請求項１から９のいずれかに記載の
    異なった色彩を発光する発光器の使用法。
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