JP2006508504A - 出力ビームに制御可能な光度分布を与える照明器具 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数の位置に固定して配置された複数の源を有し、複数の源の夫々が少なくとも１つの電界発光ダイオードを有する、照明器具に係る。
源は、複数の源に対して一定の同一の光学系によって集束される。前述の照明器具は、互いに独立して、また、前述の光学系に対して夫々の位置に応じて、発光強度において源を暗くする電子手段を有する。本発明は、前述の光学系の出力において時間及び空間に減光可能な光学分布を有する出力ビームを与える。

Description

本発明は、複数の位置に固定して配置された複数の源を有し、前記複数の源の夫々が少なくとも１つの電界発光ダイオードを有する、照明器具に係る。本発明は、また、照明用途に使用される際に輝きを発生する照明器具に係る。

かかる照明器具は、国際公開第９９／３０５３７号パンフレット（特許文献１）から既知である。この文献では、少なくとも１つの電界発光ダイオードを有する複数の源によって放射された光は、光学系によって出力ビームへと集束される。前述の光学系は、可動であり、従って出力ビームの光度分布を変更することを可能にする。放射光の色を変更する手段も提示されており、それらの手段は、異なる色のダイオードを別個に制御することによって形成される。

本発明は、以下の考慮すべき事項に基づく。

従来技術では、光度分布に関しては、出力ビームの修正は、機械的部品の物理的な機構によって生成される。かかる機構の使用は、前述の光学系を作動させる機械的で強力な手段の使用を意味する。照明器具が全体的に動かされない限り、光度分布の修正は、前述の文献中の照明器具の軸に隣接した単一の方向で可能である。これは、かかる照明器具の用途の可能性を非常に制限する。更に、機械的機構の持続時間は、ビームの略瞬時の方向付けを与えない。これは、また、照明器具の用途の領域を狭める。３つの異なる色のダイオードの群、即ち光源は、独立して制御されるので、照明器具の軸を中心としたビームの色は制御される。
国際公開第９９／３０５３７号パンフレット

本発明は、電界発光ダイオードの使用によって与えられた利点がまだ保持されている一方で、部品を動かす機械的手段を使用することなく、高い柔軟性と高速性を有する制御可能な光度分布のビームを得ることを目的とする。

このため、本発明によれば、冒頭の段落で説明された照明器具は、前述の照明器具が、源を制御するよう設計され、且つ、互いに対して独立し、また、前述の光学系に対して夫々の位置に応じて前述の源の強度を制御することができる電子的手段を有し、上述の光学系の出力で、時間及び空間において制御可能な光度分布を有する出力ビームを得るようにされる一方で、前述の源は、前述の複数の源に対して一定の位置にある同一の光学系によって集束されることを特徴とする。源の位置は、制御手段が、個々のダイオードを独立して制御することによってビームの光度分布を独占的に修正することができるようにされる。

有利な一実施例では、前述の源は、それらの色を変更する手段を具備し、また、源を作動させる手段は、前述の源の色を制御する手段を有する。

本発明の第１の実施例では、前述の光学系は、球形の一部を形成する面を少なくとも１つ有する。

本発明の第２の実施例では、前述の光学系は、円筒の一部を形成する面を少なくとも１つ有する。

本発明の有利な一用途では、出力ビームの光度分布は、異なる色の少なくとも２つの極大を有する。

本発明は、添付の図面を参照し、一例として与えられる以下の複数の実施例を考慮してよりよく理解されるであろう。

以下の説明は、当業者が本発明を理解及び利用できるよう与えられる。この説明は、特許出願及びその必要条件に則って与えられる。望ましい実施例に対する多種の代替案は、当業者にとって明らかであり、また、ここに詳述される本発明の一般的原理は、代替の実施例に適用されてよい。

以下の記載は、参照符号に関連する。同様の構成要素は、全ての図中、同一の符号で示される。複数の同様の構成要素が同一の図に提示され得る。その場合、同様の構成要素を区別するよう、数字又は添え字が参照符号に付加される。数字又は添え字は、便宜上省略され得る。これは、請求項と同様に明細書にも関連する。

図１は、本発明による照明器具を図示する。かかる照明器具は、複数の位置に固定して位置決めされ、且つ、少なくとも１つの電界発光ダイオードを有する複数の源ＳＣＥを有する。本発明によれば、前述の源は、複数の源ＳＣＥに対して一定の位置にある同一の光学系ＯＰＴによって、集束される。前述の照明器具は、前述の光学系ＯＰＴに対する夫々の位置に応じて、前述の源の発光の強度を互いに独立して制御することが可能な、源用の電子制御手段ＣＴＲを有し、前述の光学系ＯＰＴの出力で時間及び空間で制御可能な光度分布を有する出力ビームＢＥＡを得るようにされる。各ダイオードの光度の制御は、出力ビームの強度及び方向を制御することを可能にする。

図２は、有利な実施例よる源ＳＣＥを図示する。この源ＳＣＥは、色を変更する手段を有する。この有利な実施例は制限的ではない。即ち、単一の色のダイオード、又は、異なる色のダイオードの複数の群は、本発明による照明器具で実施され得る。例えば、この源ＳＣＥは、１つの筐体内に３つのチップを有する電界発光ダイオードである。前述のチップの夫々は、所定の原色、即ち赤色、緑色、青色を発光する。本例では、接続素子Ｒ，Ｇ及びＢは、チップのうちのいずれか１つの中の陰極に夫々接続され、前述の陰極は、赤色、緑色、青色のうちいずれか１つで対応するチップが発光するよう、特定の電位を有するようにされる。接続素子Ｐは、全てのチップに共通する陽極に接続される。これらのチップは夫々、ダイオードによって発光される光が色の組合せを介して可能ないずれの色もとるよう、独立して制御される。続いて、電子制御手段ＣＴＲは源の色を制御する手段を有する。これらの電子手段は、チップＲ，Ｇ，Ｂの夫々の光度を制御する。従って各源は、白色を含む可能な色のいずれかをとることができる。ダイオードの電子制御の準即時性は、略瞬間的な色及び色温度の変化を得ることを可能にする。電子制御は、例えば、フィリップス社のXitanium 25 W Dimmable LED Power Driver（登録商標）なる名称の装置によって形成される。この電子制御装置は、所望の計画に従って電界発光ダイオードの３つの独立したチャンネルの強度を制御することができる。

ダイオード照明器具の制御は、所望のチャンネルの数を有するかかる一組の装置を利用し得る。同一の型の電子制御装置は、ダイオードの独立した制御の要求に応じるようプログラムされているため、前述の装置は、単一の色のダイオード又は異なる色のダイオードの群を有する（出力ビームの色を修正する可能性も与える）照明器具の場合にも使用され得る。複数の電界発光素子の独立した制御を与えるいかなる同等の装置も代替として使用されてよい。

本発明によれば、ダイオード上の制御作用の独立性は、光度分布を制御することによってビームを方向付けることを可能にする。この方向付けはまた、準瞬間的であり、所定の方向付けは、少なくとも１つの特定のダイオードの活性化に対応する。各源は、ビームの一部分に寄与し、そのビームの部分は略瞬時に制御可能となるであろう。ビームは、ノイズ無しに、且つ、構成部品の磨耗無しに、略瞬時に修正される。従って出力ビームは、ダイオードによって作られた発光レベルに応じて、また、各源によって担われた色に応じて、局所的に修正され得る。ゆえにビームは、集中的で、広範囲に及び、非対称であり、従って、多種の形状へと制御可能であり得る。従って本発明は、略瞬時に且つ非常に高い柔軟性を伴って、ビームを形成する可能性を与える。ダイオードの制御の独立性、及び、かかる源のポイント形の特性は、構成要素の機械的な動きを発生することなく、本発明による形状の幅広い多様性を得ることを可能とする。本発明によれば、この多様性は、作動され得るダイオードの数に、非常に依存する。ダイオードの数が多いほど、多様性は広がる。電界発光ダイオードが強力且つ小型の光源であるという事実を踏まえると、その数の増加は、使用空間の大きな増加には繋がらない。出力ビームは、ダイオードの特質によって正確に形成され得る。本発明はまた、遮光板を投影するよう使用されてもよい。遮光板は、光学系自体の一部分として与えられるか、又は、光学系に対して一定の位置にある照明器具内に置かれるが、少なくとも１つの所定のダイオードによって生成されたビームの経路に常にある。１つ又は複数の異なる画像は、このように、方向に応じて投影され、各方向は、照明エネルギーを放射する少なくとも１つのダイオードに対応する。更に、源用の制御手段の完全に電子的な特性によって、外部的事象に応じて非常に簡易なサーボ制御を実行することが可能となり、それらの事象は、特にセンサによって測定され得る。

既知の投影システムに関する本発明の利点は、機械的動作が無いこと、ビームの特定の部分をマスキングするシャッター又はダイヤフラムが無いこと、フィルタ・ホルダが無いこと、及び、照明器具を回転させる必要が無いことであり、従って慣性が無いことである。照明器具の寸法も、また、構成要素が動かされる必要がないという事実によって、大きく低減される。

図３ａ、図３ｂ、図３ｃは、本発明の第１の実施例での照明器具を図示する。この第１の実施例によれば、光学系は、透明の材料で作られる。前述の光学系は、図３に図示される構造において、球形ＳＰＨ、円筒の面ＣＹＬ、及び、平面的な面ＰＬＡの一部という形の面を有する。この光学系は、レンズ等の単一の物体であり得るか、又は、空気の屈曲率より高い屈曲率を有する透明の材料で充填された中空の要素であり得る。光学系は、源ＳＣＥによって放射された光が集束され得るようにする。この集束は、光学系に対する源の位置によって異なる。

異なる源から得たビームの例を、図３ｂに図示する。明確にするよう、ここでは図中に３つのダイオードのみを図示するが、本発明による照明器具に使用されるダイオードの数は、通常は、約１０乃至１００程度であろう。図示された３つのダイオードの夫々によって生成される個々のビームは、異なる種類の破線で図示される。放射する単一のダイオードを伴い、このように得られた出力ビームは有利に強いことが明らかである。ビームの強い特性は、光学系の本質及び焦点曲面に対する関連する源の位置によって、与えられる。従って、本発明は、想定される用途及びその結果要求されるビームの本質に依存する一連の状態を満たすよう、適応される。所定の用途への適応は、本発明の原理を保持すると同時に、光学系の集束する特性及びそれに対するダイオードの位置の修正に繋がる。本発明によれば、単一のダイオードは、このように、所定の方向で集束されたビームを発出する。可能な方向は、光学系の構造によって制限される。しかしながら、約１．５の好適な屈曲率を有する材料から製造された図３ａ、図３ｂ、図３ｃに図示される光学系は、空間の大部分、通常は空間の四分の一に亘る方向付けを可能にする。好適な両凸の光学系（例えば球形）は、空間の半分の略全てに亘ってビームの方向付けを与え得る。反射防止要素は、光学系の周縁に更にダイオードを追加して可能な方向付け範囲を更に拡大するよう、有利に使用されてよい。ビームは、発光するダイオードに対して選択された制御によって、強度及び色が異なり得る。複数のダイオードが発光している場合、派生ビームは、ビームが少なくとも特定の地理的な領域で重畳するまで広範囲に及ぶ。この広範囲に及ぶビームは、その強度及び色に関しては、ビームの形成に関わる各ダイオードの光度及び色の制御を介して制御され得る。本発明は、また、いくつかの極大を有する光度分布を得ることを可能にする。実際、２つの異なるダイオードによって生成されたビームは、ある特定の距離で完全に分離され得る。これは、１つのダイオードから得られるビームが十分に指向性があることを仮定する。これは、例えば、ダイオードが光学系の焦点に近接している場合、又は、ダイオードがビームが所定のポイントに集中している位置にある場合である。この後者の集中する特性は、例えば美術館内の対象物の照明に、特に役立つ。かかる用途には、ダイオードの使用によって可能となる小型化が非常に有利である。更に、本発明は、近距離の照明用に単一の光学出力を有することを可能にする。ビームは、また、動的であってよく、即ち対話コマンドに応答してよい。

図３ｃは、２つのダイオードによって発光された光度の組合せを介して得られた光学分布を図示する。このように得られた派生ビームＳＵＭは、単一のダイオードから得られたものより、より広範囲に及ぶ。

この第１の実施例は、光のビームが短時間内で可変の方向をとるべきいずれの用途にも使用され得る。その場合、その使用は、主に照明用途を目的とする。

図４ａ及び図４ｂは、第２の実施例を図示する。ここでの光学系は、２つの平面的な面ＰＬＡ及び１つの円筒の面ＣＹＬを有する。同一の照明器具は、図４ｂの断面ＡＡにて図式的に示される。源ＳＣＥは、円筒ＣＹＬと同心である円ＣＩＲ内に位置決めされる。各ダイオードによって発光される光線は、円筒ＣＹＬによって集束される。この集束は、ダイオードは集束表面により近く置かれるため、より指向性のあるビームを得ることを可能とする。焦点の位置は、円筒が製造される材料の屈曲率によって決定される。また、使用される材料のインデックスの選択は、想定される用途によって決定される。

この後者の実施例の用途を図５及び図６に図示する。図４ａに示す円筒は、例えば、道路に垂直に置かれる。その後、図５に従って、歩行者が知覚する色に応じて、ある場所に向かって歩行者を正しい方向に導くよう、使用される。これらの用途は、本発明が有するようにされる輝度の特性に基づいて、機能する。従って、Ｍ１は、図５中右側に置かれたダイオードによって発光された光Ｇを見る。この光は、例えば、発光され（輝度）、例えば緑である。この場合、例えば、Ｍ１は、自分が正しい方向へ進んでいることを知り、位置Ｍ１’に到達するまで歩く。照明器具に対面しているＭ２は、図中左側に置かれたダイオードによって発光された光Ｒを見る。この光は、例えば赤色である。従ってＭ２は、自分が見ている方向が正しい方向ではないことに気づく。図を超えて更に右側にあり、且つ、図示のものと同じ向きとされた他の円筒は、今度は、Ｍ２に正しい位置を示す。正面から見たダイオードの第３の群は、例えば、中立の方向を示す青色Ｂを発光する。遮光板は、青色のビームの領域での左から右への矢印等の誘導を理解する支援をするよう、各ダイオードの前の円筒の面上に置かれてもよい。例えば緊急避難時の誘導の変更は、略瞬時に行なわれ、また、統御するのは容易である。

図６に図示する他の用途は、歩行者を危険又は保護区域から遠ざけることを可能にする。この用途は、例えば、美術館内や、駅のプラットフォーム等で所定の通路や危険から人を遠ざける場合に、興味深い。

図６中、Ｍ１及びＭ２は、ここでは緑色を発光する参照符号Ｇのダイオードによって発光された光、即ち輝きを見る。続いて、Ｍ１は位置Ｍ１’に到達するまで進み続けるが、Ｍ２は、緑色によって認められたこの位置に留まることを選択する。この位置では、Ｍ１’は、その輝度から赤い色を発光するダイオードＲによって発光された光を見る。これによって、Ｍ１’は、これより先に進んではいけないことを知る。

この赤い光は、例えば、電車が到着して乗客が乗車する際に、ダイオードの色を制御する電子手段によって、すばやく変更され得る。本発明によって提議された電子統御は、本発明による照明器具の単純且つ自動の制御を可能にする。安全の用途は、本発明の正確な実施に加え、補助手段の存在、そして、とりわけ安全規則に関連する改善及び／又は進歩の存在を必要とする。

示された図は、本発明の特別な実施例を単に示すのみである。従って、本発明は、前述の実施例に限られるとされるべきではないが、上述の原理及び特性に従ってより広い範囲を有するとされるべきである。例えば、光学系は、完全な球形又はその代わりに円筒の部分、あるいは、各源に対して異なる光度分布のビームへの集束を与える他の形状によって形成され得る。

本発明による照明器具の図である。 本発明による照明器具で有利に実施され得るダイオードを図示する。 本発明の第１の実施例での照明器具の斜視図である。 本発明の第１の実施例での可変の光度分布を備えた出力ビームの生成を図示する。 本発明の第１の実施例での可変の光度分布を備えた出力ビームの生成を図示する。 本発明の第２の実施例での照明器具の正面図である。 本発明の第２の実施例による照明器具の断面での出力ビームの光度分布を図示する。 本発明の第２の実施例による照明器具の第１の実用的な用途を図示する。 本発明の第２の実施例による照明器具の第２の実用的な用途を図示する。

Claims (5)

1. 複数の位置に固定して配置された複数の源を有し、前記複数の源の夫々が少なくとも１つの電界発光ダイオードを有する、照明器具であって、
   前記源は、前記複数の源に対して一定の位置にある同一の光学系によって集束され、その一方で、前記照明器具は、前記源を制御するよう設計され、前記源の強度を互いに独立に且つ前記光学系に対する夫々の位置に応じて制御することが可能な電子手段を有し、前記光学系の出力において時間及び空間で制御可能な光学分布を有する出力ビームを得るようにされる、
   ことを特徴とする、照明器具。
2. 前記源は、それらの色を変更する手段を具備することと、前記源を作動させる前記手段は、前記源の色を制御する手段を有することとを特徴とする、請求項１記載の照明器具。
3. 前記光学系は、球形の一部を形成する少なくとも１つの面を有することを特徴とする、請求項１又は２記載の照明器具。
4. 前記光学系は、円筒の一部を形成する少なくとも１つの面を有することを特徴とする、請求項１又は２記載の照明器具。
5. 前記出力ビームの前記光学分布は、異なる色の少なくとも２つの極大を有することを特徴とする、請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の照明器具。

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