JP2007535115A - 発光用途のための複数色のソースを用いる光学的統合チャンバ照明 - Google Patents

Abstract

システムは、看板と表示灯など発光用途のために、選択可能な分光特性の光（例えば、選択可能な光の色の組み合わせ）を提供する。光学的統合キャビティは、異なるソース、典型的には異なる色のＬＥＤ、からの異なる波長のエネルギーを組み合わせる。キャビティは、組み合わされた光の発光を可能にする拡散反射内面と、開口部と、を有する。ソースの発光の強度の制御が、組み合わされた出力において光のそれぞれの波長の量を設定し、これにより、開口部を通る光出力の分光特性を決定する。数字、キャラクター、文字あるいは他の記号の形状のデフレクターを同様な形状の開口部に連結することができる。いくつかのそのような器具を組み合わせることによって、選択可能な色彩照明を有する単語あるいは語句をつづることができる。開示された器具例では、キャビティとデフレクターの両方を形成するよう適切に配置される反射面を有する突出体部材を用いる。

Description

本主題は、異なるソースからの異なる波長の選択された量の光エネルギーを組み合わせ、光学的キャビティを用いることにより、選択可能な分光特性（例えば選択可能な色特性）を有する光を提供する、特に、看板や表示灯などの発光用途の、技術および装置に関する。

おそらく、正確に制御された放射エネルギーの分光特性は、看板や表示灯などの発光照明用途にとって有益となろう。１つの色の光を他の色の光と組み合わせることによって第３の色を生じさせることは、古くから知られている。例えば、一般に使用されている、異なる量の原色、赤、緑および青を組み合わせることによって可視スペクトルのほとんどの色を生成することができる。それぞれの原色の量の調整は、組み合わされた光の流れの分光特性の調整を可能にする。選択可能なカラーシステムの近年の開発では、発光ダイオードを異なる光の色のソースとして利用している。

発光ダイオード（ＬＥＤ）は、当初、可視の表示器および情報ディスプレイを提供するよう開発されていた。そのような輝度用途では、ＬＥＤは比較的低い出力を放出していた。しかしながら、近年、改良されたＬＥＤは、比較的高強度な出力光を生じるよう利用可能になっている。これらのより高出力なＬＥＤは、例えば、交通信号灯のアレイに使用されるようになっている。今日、ＬＥＤは、色スペクトルにおけるほとんどの色に利用可能である。

異なる原色の少なくとも２つのＬＥＤから投射される制御された量の光を組み合わせるシステムが、知られている。例えば、米国特許６，４５９，９１９号、６，１６６，４９６号および６，１５０，７７４号を参照されたい。一般に、そのようなシステムは、ＬＥＤドライバ信号のパルス幅変調あるいは他の変調を用いることに基づいて、それぞれのＬＥＤ色出力の強度を調整する。変調は、実行のために複雑な回路を必要とする。また、そのような従来のシステムは、個々のソースＬＥＤからの直接放射あるいは照射に基づいている。ある用途においては、ＬＥＤは、もし直接見てしまうと、好ましくない輝度のソースに相当してしまうおそれがある。また、複数色の光を提供するＬＥＤからの直接照射は、照射範囲の全域にわたっては、最適の組み合わせを提供していない。あるシステムにおいては、ＬＥＤが半透明のディフューザーによってカバーされていても、観察者は、器具から近い距離にあってはＬＥＤからの別々の赤、緑および青色の光が見えることもある。目による色の統合は離れた距離のみで有効になる。

他の問題が、ＬＥＤタイプ光源ソースの長期使用から生じる。ＬＥＤが経年変化すると、ＬＥＤドライブ電流の規定の入力レベルに対する出力強度が減少する。その結果、所望の出力レベルを保持するよう、ＬＥＤへの電力を増加することが必要であることもある。このことは電力消費を増加する。ある場合には、回路が、所望の光出力レベルを保持するのに十分な光を提供することができないこともある。異なる色のＬＥＤの性能が、異なる経年に対して（例えば、使用量の差によって）異なって低下するとき、所望の相対的出力レベルを保持するのは難しいことがあり、そのため、組み合わされた出力の所望の分光特性を保持することが難しいことになる。周囲条件の差あるいは異なるＬＥＤの異なる動作上の発熱および／または冷却によって引き起こされることがある実際の温度（熱的な）に応じて、ＬＥＤの出力レベルは、また、変化する。温度によって引き起こされた性能上の変化は、光出力のスペクトルの変化を引き起こす。

Ｒａｍｅｒらの米国特許６，００７，２２５号（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｌ．Ｌ．Ｃ．に譲渡）は、円錐形の光デフレクターを用いる配光照明装置を開示している。円錐形のデフレクターの内面の少なくとも一部が、鏡面反射性を有する。いくつかの開示された実施例において、ソースは光学的統合キャビティに連結され；出口開口部は、円錐形の光デフレクターの狭い端部に連結される。この特許された照明装置は、デフレクターの角度および遠端部によって規定された照明の範囲にわたって、比較的均一な光強度および効率的な分散を提供する。しかしながら、この特許は特定の色の組み合わせあるいは効果を説明しない。

したがって、複数の波長を有する複数のソースからのエネルギーを効率的に組み合わせて、かつ、放射を照明の所望の範囲に有効に方向付ける技術、特に、発光照明用途には、ニーズがまだある。異なる波長の放射エネルギーのソースからのエネルギー出力の強度を制御する複雑な電子機器回路（例えば変調回路）を必要としないシステムには、関連するニーズがまだある。ＬＥＤ性能が経年変化とともに低下するとき、好ましくは過大な電力レベルを必要とすることなく、所望のエネルギー出力レベルおよび組み合わされた出力の所望の分光特性を有効に保持する技術には、また、ニーズがある。

ここに開示される照明器具は、組み合わされた放射エネルギーの放出を可能にする拡散反射内面および開口部を有する光学的キャビティを用いる。ソースはキャビティの内部に放射を供給する。少なくともソースの２つは、異なる波長の放射を放出する。キャビティは、異なる波長のエネルギーを有効に組み合わせ、このため、開口部を通って放射された放射は種々の波長の放射を含む。装置は、また、所望の方法で組み合わされた光出力を方向付けるデフレクターを備える。

発光用途のために、デフレクター、および典型的には開口部は、数字、キャラクター、文字あるいは記号の形状を有することができる。いくつかのこれらの器具をともに用いて単語あるいは語句をつづることができ、単語あるいは語句のそれぞれの成分の色を選択的に制御することができる。突出体部材を用いて形成される器具が、例として開示される。適切な反射率を有する突出部材の内面は、キャビティと、デフレクターと、を形成する。

したがって、発光照明用途の、照明器具は、第１および第２波長の光を提供する第１および第２光源ソースを備えることができる。この器具は、拡散反射内面を有する光学的キャビティをさらに備える。統合キャビティは、ソースからの２つの異なる波長の光を受けて組み合わせる。開口部は、両方の波長を含む組み合わされた光の放出を可能にする この器具は、また、数字、キャラクター、文字あるいは記号状に形成されている開口部を備える。デフレクターの近接開口部は、光学的キャビティの開口部に連結される。デフレクターは、開口部を通って放射された組み合わされた光を方向付け、これにより、数字、キャラクター、文字あるいは記号の発光表現を行う。

多少異なる面においては、照明器具は、第１および第２波長の光を提供する第１および第２光源ソースと、突出体部材と、を備えることができる。拡散反射光学的統合キャビティは、突出体部材の第１反射内面によって形成される。また、キャビティは、ソースからの２つの異なる波長の光を受けて組み合わせ、開口部を通して組み合わされた光を放出する。この器具は、また、突出体部材の第２反射内面によって形成される反射デフレクターを備える。反射デフレクターは、光学的統合キャビティの開口部に連結される近接開口部を有し、開口部を通って放出される組み合わされた光を所望の領域に方向付ける。

ここに開示される照明器具を用いるシステムは、ソースに連結されそれぞれのソースの放射エネルギーの出力強度を定める制御回路を備えることができる。ソースの発光の強度の制御は、開口部を通って放出される組み合わされた放射エネルギーの分光特性を設定する。

例において、ソースからキャビティへのエネルギーの入射のポイントは、発光ポイントが開口部を通って直接見えないように配置される。それぞれのソースは、典型的には、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える。所望の数のＬＥＤを実装することができる。したがって、ある例では、ソースは、第１色の光を発光する１つ以上のＬＥＤ、および第２色の光を発光する１つ以上のＬＥＤを備えることができ、第２色は第１色とは異なっている。同様に、装置は、第３色、第４色などの追加的なＬＥＤソースを備えることができる。最も高い演色評価数（ＣＲＩ）を達成するために、ＬＥＤアレイは、全可視スペクトルを有効にカバーする色のＬＥＤを含むことができる。

ソースは、どのような色すなわち波長を含むことができるが、典型的には、赤、緑および青を含む。光学的キャビティの統合力すなわち混合力が、キャビティに連結された種々のソースの強度の調整により、白色光を含むどのような色の光をも投射するよう機能する。したがって、色温度と同様に、演色評価数を制御することができる。システムは、一群のＬＥＤからの光出力の総量を処理する。しかしながら、総量に対するそれぞれの強度が寄与することを除いて、色調整すなわち可変性を提供するために、個々のＬＥＤの出力を制御することは必要ではない。例えば、ＬＥＤ出力を変調することは必要ではない。また、ＬＥＤの拡散パターンは重要ではない。ＬＥＤを、光学的キャビティ内の放射エネルギーを供給するようどのように配置してもよいが、典型的には、器具の外側からの直接視が回避される。

１つ以上の白色光源ソースを有する他の例が開示される。白色光源ソースは１つ以上の白色ＬＥＤとすることができる。あるいは、そのような器具は、白熱電球バルブあるいは蛍光灯バルブなど、他の光源ソースすなわちランプを用いることもできる。白色光源ソースを用いる器具において、有色のＬＥＤからの光は、装置の白色光出力に調整あるいは補正を提供する。

例示的なシステムは、例えば、光出力、色、色温度あるいは熱的温度を保持するよう、必要なときにだけ作動される「スリーパー」ＬＥＤを備える。したがって、第１色の光を発光する１つ以上の初期アクティブ発光ダイオードと、必要に応じて第１色の光を発光する１つ以上の初期非アクティブ発光ダイオードと、を備える第１色ＬＥＤが、例として開示される。同様に、第２色ＬＥＤは、第２色の光を発光する初期アクティブ発光ダイオードと、必要に応じて第２色の光を発光する初期非アクティブ発光ダイオードと、を備える。同様に、装置は、第３色、第４色などの追加的なアクティブおよび非アクティブＬＥＤソース、あるいは白色光のアクティブおよび非アクティブＬＥＤソースを備えることができる。

背景に記載したように、熱的温度におけるＬＥＤが経年変化するすなわち履歴が増加すると、それらは動作し続けるが、減少した出力レベルでである。スリーパーＬＥＤの使用は、器具の寿命を大幅に延ばす。スリーパー（以前には非アクティブな）ＬＥＤを作動させることは、例えば、初期からアクティブなＬＥＤの出力における減少に対する補償を行う。また、器具が提供できる強度の範囲に、より柔軟性がある。

制御回路の多くの異なる例が、以下に説明される。一例においては、制御回路は、組み合わされた放射エネルギーの色分布を検出するよう連結される色センサを備える。検出された色分布に応答する関連の論理回路は、種々のＬＥＤの出力強度を制御して、これにより、統合された放射エネルギーにおける所望の色分布を提供する。スリーパーＬＥＤを用いる例として、論理回路は、必要に応じて非アクティブ発光ダイオードを選択的に作動するよう検出された色分布に応答し、これにより、組み合わされた光において所望の色分布を保持する。

多くの他の制御回路の特徴も開示される。例えば、制御回路は、また、温度センサを有することもできる。そのような例において、論理回路は、また、感知された温度に応答し、これにより、例えば、ソース出力の強度を低減して温度上昇を補償する。制御回路は、所望の分光特性を手動で設定する適切なデバイス、例えば１つ以上の可変抵抗器あるいは１つ以上のディップスイッチを備えることができ、これにより、ユーザが所望の色分布を定義あるいは選択することを可能にする。自動制御も想定される。例えば、制御回路は、所望の色分布を定義するデータを受信する、論理回路に連結されたデータインターフェースを備えることもできる。そのようなインターフェースは、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末などの、別のあるいは遠隔のデバイスからの制御データの入力を可能にできる。そのようなデータインターフェースを有する多くのデバイスを、共通な中央ロケーションあるいはデバイスから制御することができる。

制御は、多少スタティックとすることができ、例えば、所望の色基準指数あるいは所望の色温度および全体の強度を設定し、その方法で設定したデバイスを不定期間そのままにしておく。また、装置をダイナミックに制御することもでき、例えば、組み合わされた光出力の色を変えて、それにより、特殊効果照明を提供する。また、そのような光設定は、容易に、記録され、後にあるいは異なるシステムを用いる異なる場所で再利用される。

開示された装置は、種々の異なる構造あるいは配置を光学的統合キャビティに用いることもできる。内部キャビティ面は、関連する波長に対して非常に効率的な拡散反射特性、例えば、９０％を超える反射率を有することが好ましい。ある例においては、キャビティは、９８％の反射率および拡散反射特性を有するポリプロピレンなどの拡散反射プラスチック材料で形成される。適切な反射率を有する材料の他の例はスペクトラロン（ＳＰＥＣＴＲＡＬＯＮ）である。あるいは、光学的統合キャビティは、内面を有する剛性基板と、光学的統合キャビティの拡散反射内面を提供するように基板の内面に形成された拡散反射コーティング層と、を備えることもできる。

種々の異なる形状を、キャビティの内部反射面に用いることができる。ある例においては、三角形あるいは角錐の形状とすることもできるが、光学的統合キャビティの拡散反射内面が、長方形の断面を有する拡張された体積を有する。他の例は、球の本質的な部分（例えば、半球）あるいは円柱体の本質的な部分（例えば、およそ半円柱体）に対応するキャビティ形状を用いる。

開示されたデバイスは多数の用途を有しており、そして、出力強度および分光特性を特定の用途に都合がよいように適応および／または調整することができる。例えば、開口部を通って放出される統合された放射エネルギーの強度は、ルミネーション用途で使用されるレベル、あるいはタスク照明用途に十分なレベルとすることができる。例示的な発光照明システムは、例えば、看板用の、記号、文字・数字あるいはキャラクターの表示照明を提供する。

例の追加的な目的、利点および新規な特徴は、以下の説明においてある程度記載され、以下の考察および添付の図面の分野における当業者にある程度明らかになる、あるいは例の製造または動作によってわかるであろう。本主題の目的および利点は、添付された特許請求の範囲に特に示された方法、手段および組み合わせによって実現され達成されることができる。

次に、添付図面に示し後述する例について詳細に説明する。図１は、放射エネルギー分散装置、すなわちシステム１０の断面の例示である。看板および表示灯など発光照明用途については、装置は可視スペクトルで光を発光するが、システム１０は、ルミネーション用途に、および／または放射エネルギースペクトルの赤外および／または紫外の部分におけるあるいは延びる発光で、用いることもできる。ほとんどの開示された例は、発光照明用途用に構成される。しかしながら、後述する突出要素を用いるシステムのいくつかは、タスク照明あるいは物体／製品照明用途に適用できることは、当業者にはわかるであろう。

図示したシステム１０は、拡散反射内面を有する光学的キャビティ１１を備えており、これにより、異なる色／波長の放射エネルギーを受けて組み合わせる。キャビティ１１は種々の形状を有することができる。例えば、キャビティは、半球あるいは半円柱体状とすることができる。この器具１０においては、キャビティ１１はほぼ長方形の断面を有する。図２は、図１の断面を有する器具の一部の等角図であり、所望の断面の単一の突出部として形成されたいくつかの部品を示している。そして、図３および４は、点灯された文字を構成するよう配置された器具の使用を示す。後述する多くの例における、例えば図１乃至４の例における光学的キャビティ１１は、典型的には、長方形の断面を有する拡張された体積を有する光学的統合キャビティである。

開示された装置は、種々の異なる構造あるいは配置を光学的統合キャビティに用いることができるが、図示した例は適切な位置に反射面を有する突出体部材を用いる。キャビティ１１の内面の少なくとも本質的な部分が、拡散反射性を呈する。キャビティ面は、関連する波長に対して非常に効率的な拡散反射特性、例えば、９０％以上の反射率を有することが好ましい。図１の例において、面は、可視波長、近赤外波長および紫外波長におけるエネルギーに対して非常に拡散的反射性である。

キャビティ１１は、所望の形状に突き出された拡散的反射性であるプラスチック材料から形成することができる。適切なプラスチックの一例は、９７％の反射率および拡散反射特性を有するポリプロピレンである。そのような高反射ポリプロピレンは、インディアナ州エバンズビルのＦｅｒｒｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ - Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｇｒｏｕｐ， Ｆｉｌｌｅｄ ａｎｄ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎから入手可能である。適当な反射率を有するプラスチック材料の他の例はスペクトラロン（ＳＰＥＣＴＲＡＬＯＮ）である。あるいは、光学的統合キャビティは、内面を有する剛性突出基板と、光学的統合キャビティの拡散反射内面を提供するように基板の内面に形成された拡散反射コーティング層と、を備えることもできる。コーティング層は、例えば、フラットな白いペイントあるいは白い粉末コートの態様をとることもできる。適切なペイントは、焼成されていない酸化亜鉛から基本的に構成され、好ましくは少量の分散剤を含んでいる酸化亜鉛ベースの顔料を有する。顔料は、好ましくはケイ酸カリウムであるアルカリ金属ケイ酸塩ビヒクルバインダーに混合され、これにより、コーティング材料を形成する。例示的なペイントに関するより詳細な情報については、Ｍａｔｔｈｅｗ Ｂｒｏｗｎによって２００１年５月２９日に出願され、米国特許６，７００，１１２号として２００４年３月２日に発行された米国特許出願シリアル番号０９／８６６，５１６を参照されたい。

説明の目的のために、器具が突出体を有すると想定する。その体の長方形部１３は、キャビティ１１を形成する拡散反射内面を有する。突出部材は拡散的反射性であるプラスチックから形成されることができ、あるいは、部材は、プラスチックあるいは他の材料で突き出されることもでき、キャビティ１１を形成する内面上に拡散的反射性であるコーティングあるいはペイントを有することもできる。その結果、キャビティ１１は統合タイプ光学的キャビティとなる。

長方形部１３は壁１５を有する。壁１５は、組み合わされた放射エネルギーの放出を可能にする開口部１７を有する。例において、開口部１７は壁１５のおよそ中心を通る通路であるが、開口部は壁１５の他の都合のよいどのような位置あるいは長方形部１３の他の場所にあってもよい。キャビティ１１内の拡散反射性のために、キャビティ内の光は開口部１７から通過の前に統合される。図１の例において、装置１０は、都合上、開口部１７を通って上向きの組み合わされた放射エネルギーを放出するように示されている。しかしながら、装置１０は、所望の用途機能を実行するよう、例えば、可視発光を人に器具に対して特定の方向あるいは位置で提供するよう、所望のどのような方向にも向けることができる。また、光学的統合キャビティ１１は、例えば、特定のキャラクターあるいは記号あるいは所望の配置にある多くのそのような記号を表現するような要求に応じて、例えば、２つ以上の異なる方向あるいは領域に統合された光の放出を可能にするよう向けられた、１つより多い開口部１７を有することができる。

装置１０は、また、異なる波長の放射エネルギーのソースを備える。第１の例において、ソースはＬＥＤ１９であり、それらの２つが図示した断面に見える状態にある。ＬＥＤ１９は光学的統合キャビティ１１の内部に放射エネルギーを供給する。図示する通り、光学的統合キャビティの内部への発光のポイントは、開口部１７を通しては直接見えない。少なくともＬＥＤの２つは、異なる波長、例えば、赤（Ｒ）および緑（Ｇ）の放射エネルギーを放出する。同じあるいは異なる色の追加的なＬＥＤを配置することもできる。キャビティ１１は、有効に異なる波長のエネルギーを統合し、これにより、開口部１７を通って統合されたすなわち組み合わされた放射エネルギーは、キャビティ１１への入力の相対強度にほぼ対応する相対量の種々の波長のすべての光を含む。

ソースＬＥＤ１９は、どのような色すなわち波長のＬＥＤをも含むことができる。典型的には、可視光線用途のＬＥＤアレイは、少なくとも赤、緑および青色のＬＥＤを含む。キャビティ１１の統合力すなわち混合力が、キャビティに連結された種々のソースの強度の調整により、白色光を含むどのような色の光をも投射するよう機能する。したがって、色温度と同様に、演色評価数（ＣＲＩ）を制御することができる。システム１０は、一群のＬＥＤ１９からの光出力の総量を処理する。しかしながら、総量に対するそれらが寄与することを除いて、色調整すなわち可変性を提供するために、個々のＬＥＤの出力を制御することは必要ではない。例えば、ＬＥＤ出力を変調することは必要ではない。また、キャビティへの個々のＬＥＤ拡散パターンおよびそれらの発光ポイントは重要ではない。ＬＥＤ１９を、キャビティ内の放射エネルギーを供給するようどのように配置してもよいが、器具の外側からのＬＥＤの直接視が最小限にされるあるいは回避されることが好ましい。

この例においては、ＬＥＤソース１９の光出力は、キャビティ１１の内部上のポイントの開口部に直接連結されて、光学的統合キャビティの内部に放射エネルギーを直接放出する。ＬＥＤを長方形部１３の内壁上のポイントで発光するよう配置できるが、それでも、そのようなポイントは、好ましくは、開口部１７を通る視界の直接の線の外側の領域にある。しかしながら、構成の容易さのため、ＬＥＤ１９の開口部は壁１５を貫通して形成される。開口部／ＬＥＤは、壁１５上のどのような都合のよい位置にあってもよい。

装置１０は、また、ＬＥＤ１９に連結されそれぞれのＬＥＤソースの放射エネルギーの出力強度を定める制御回路２１を備える。制御回路２１は、典型的には、ＡＣ電源ソース２３として示したソースに連結された電源回路を備える。制御回路２１は、また、適切な数のＬＥＤドライバ回路を備えており、それぞれの個々のＬＥＤ１９に印加される電力を制御し、これにより、それぞれの異なる波長のキャビティ１１に供給される放射エネルギーの強度を制御する。ソースの発光の強度の制御は、光学的統合キャビティの開口部１７を通って放出される組み合わされた放射エネルギーの分光特性を設定する。制御回路２１は、多くの異なる制御入力信号、例えば、図１に矢印によって示されるよう１つ以上のユーザ入力に応答可能とすることもできる。図示では見える状態にないが、フィードバックもまた出力できる。制御回路の特定の例は、後でより詳細に説明される。

開口部１７は、所望のエリアすなわち領域に統合された色の光を方向付けるシステム出力として機能することができる。この例においては図示していないが、開口部１７は、格子、レンズあるいはディフューザー（例えばホログラム部材）を備えることができ、これにより、出力光の分散を助け、および／または岩屑の水分の侵入に対して開口部を塞ぐことができる。開口部１７は、特定の発光用途に役立つよう、そして、反射され統合される光のキャビティ１１から外側への通過の光通路を提供するよう、所望のどのような形状をも有することができる。

発光用途では、システム１０は、反射デフレクター２５を備えており、これにより、光学的統合キャビティ１１の開口部１７から放出された光をさらに処理しかつ方向付ける。デフレクター２５は反射内面２９を有する。断面で見たとき、デフレクターの反射部分は、キャビティ１１から離れて照らされる領域方向へ延びるにつれて、開口部１７から横方向外側へ延びる。円形の実施においては、デフレクター２５は、例えばピリオドやドットを表現する円錐形となろう。しかしながら、図２の例においては、デフレクターは、突出体の２つの対向したパネル２５ａ，２５ｂによって形成される。パネルの内面２９ａ，２９ｂは反射性である。デフレクター面のすべてあるいは部分が、拡散的反射性、準鏡面状、あるいは鏡面状であってもよい。いくつかの例では、１つのパネル面２９ａを拡散的反射性にさせ、他方のパネル面２９ｂ上を鏡面反射性にすることが好ましいこともある。

図１に示す通り、デフレクター２５の近接端部の小さい開口部は、光学的統合キャビティ１１の開口部１７に連結される。デフレクター２５は、その遠端部により大きな開口部２７を有する。デフレクター２５の内面２９の角度および遠端開口部２７の大きさが、装置１０からの放射エネルギー放出の角度範囲を規定する。デフレクター２５の大きい開口部を、格子、プレートあるいは例示的なレンズ３１（都合上、図２から省略されている）によって、カバーすることもできる。レンズ３１は、クリアあるいは半透明とでき、これにより、大きな開口部から通過する光の拡散伝播処理を提供する。また、マイクロプリズムプラスチックあるいはガラスのシートなどのプリズム材料を用いることもできる。

システム１０における器具の全体の形状は、所望の発光形状、例えば、どのように選択された数字、キャラクター、文字あるいは他の記号の形状をも提供するよう、選ぶことができる。例えば、図３は、レンズがデフレクター２５の出力開口部から取外された状態の、光を受けるエリアから振り返って見た場合の、そのような器具の図を示す。この例においては、デフレクター２５_１の開口部１７_１および出力開口部は両方とも長方形であるが、それらは多少丸みのあるコーナを有することもできる。あるいは、デフレクターは、形状的に、多少楕円形であってもよい。観察者には、器具が、高さのある長方形の光として見えることになろう。長方形の長さ寸法が、十分に延ばされ、すなわち延長される場合、点灯された器具は点灯された文字Ｉとして見えることになろう。キャビティおよび開口部の形状は、例えば、丸みのある端部を有するよう変更でき、そして、デフレクターは、開口部と調和するよう、例えば、ソフトなあるいはシャープなエッジを提供するよう、および／または文字の所望のフォントスタイルを作るよう、輪郭付けられる。

例えば、図４は、レンズがデフレクター２５の出力開口部から取外された状態の、さらにまた、光を受けるエリアから振り返って見た場合の、そのような器具の他の例の図を示す。この例においては、デフレクター２５_２の開口部１７_２および出力開口部は両方ともＬ字状である。点灯されると、観察者は器具を点灯された文字Ｌと認識することになろう。もちろん、開口部およびデフレクターの開口部の形状は、例えば、曲線や丸みのあるコーナを用いることによって、多少変更でき、これにより、文字は異なるタイプのフォントの形状に近づく。

図２に図示した突出体構成は、異なる文字あるいは数字他のキャラクター／記号の使用のために曲面状にするか、あるいは湾曲することもできる。異なる文字あるいは数字を表わすような形状の器具１０のいくつかのバージョンを組み合わせることによって、どのような所望の単語あるいは語句もつづることが可能になる。それぞれの器具のＬＥＤ１９に印加されるドライブ電流の大きさの制御が、それぞれの光学的統合キャビティに供給されたそれぞれの光の色の量を制御し、これにより、単語あるいは語句のそれぞれの数字、キャラクター、文字あるいは他の記号の組み合わされた光出力の色を制御する。

いくつかの例において、デフレクター２５の反射内面２９の少なくとも本質的な部分が、統合された放射エネルギーに対して鏡面反射性を呈する。米国特許６，００７，２２５号において説明した通り、いくつかの用途については、少なくとも内面２９のある部分が拡散反射性を呈するか、異なる程度の鏡面反射性（例えば、準セキュラー）を呈するようデフレクター２５を構成することは好ましいこともあり、これにより、特定用途にデフレクター２５の性能を適応させる。他の用途では、また、デフレクター２５の全内面２９が拡散反射特性を有することが好ましいこともある。

図示した例において、デフレクター２５の大きな遠端開口部２７はキャビティ１１と概ね同じ大きさである。いくつかの用途においては、この大きさの関係は構成目的には都合がよいかもしれない。しかしながら、デフレクターの遠端部とキャビティとの大きさの直接的関係は必要ではない。デフレクターの大きい端部は、キャビティ構造より大きいくもでき、また小さくもできる。実際問題として、キャビティの大きさは、所望の数のＬＥＤソース１９から光の色の統合すなわち組み合わせを提供するよう最適化される。そしてデフレクター２５の大きさ、角度および形状が、開口部１７を介して放出された、キャビティ１１から放出され組み合わされたすなわち統合された光から発光放射を受けることになるエリアを決定する。

例においては、特定の波長の放射エネルギーのそれぞれのソースは、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える。チャンバ内では、どんな好ましい数のそのようなＬＥＤから受ける光をも処理することができる。したがって、ある例では、ソースは、第１色の光を発光する１つ以上のＬＥＤ、および第２色の光を発光する１つ以上のＬＥＤを備えることができ、第２色は第１色とは異なっている。同様に、装置は、第３色、第４色などのＬＥＤを有する追加的なソースを備えることができる。最も高い演色評価数（ＣＲＩ）を達成するために、ＬＥＤアレイは、全可視スペクトルを実質的にカバーする種々の波長のＬＥＤを含むことができる。ほぼ白色光の追加的ソースを有する例は後で説明される。

図３および４は、また、初期非アクティブすなわち「スリーパー」ＬＥＤの使用を示す。これらの例においては、ＬＥＤ１９のアレイは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の光を提供する初期アクティブＬＥＤを有する。詳細には、２つの赤（Ｒ）のＬＥＤ、１つの緑（Ｇ）のＬＥＤおよび１つの青（Ｂ）のＬＥＤがある。これらの例におけるＬＥＤ１９のアレイは、また、それぞれのタイプのスリーパーＬＥＤを含む。例において、スリーパーＬＥＤは、１つの赤色スリーパー（ＲＳ）ＬＥＤ、１つの緑色スリーパー（ＧＳ）ＬＥＤおよび１つの青色スリーパー（ＢＳ）ＬＥＤを含むことができる。

制御回路２１は、それぞれのＬＥＤ１９に供給される電力を制御する。キャビティ１１は、種々のＬＥＤ１９からの、異なる波長のエネルギーを有効に統合し、これにより、開口部１７，２７を通って放出される統合された光エネルギーは、すべての種々の波長の放射エネルギーを含む。制御回路２１によるソースの発光の強度の制御は、開口部３５を通って放出される組み合わされた放射エネルギーの分光特性を設定する。光出力、色、色温度、および／または熱的温度を保持するために特定の波長すなわち色の上乗せ出力が必要とされるとき、「必要に応じて」、制御は、また、１つ以上の休眠中のＬＥＤを作動する。例示的な制御回路に関して後述する通り、システム１０は、制御回路２１へフィードバックを行なうよう連結された色センサを有することもできる。センサは、キャビティあるいはデフレクター内に、または器具からの統合された光によって照射される外部のポイントに、存在させることができる。制御は、また、温度センサおよび／または全体強度センサなど他のセンサに応答可能とできる。

ＬＥＤが経年変化すると、それらは動作し続けるが、減少した出力レベルでとなる。スリーパーＬＥＤの使用は、器具の寿命を大幅に延ばす。スリーパー（以前には非アクティブな）ＬＥＤを作動させることは、例えば、初期からアクティブなＬＥＤの出力における減少に対する補償を行う。また、器具が提供できる強度の範囲に、より柔軟性がある。

図１乃至４に関して上述した例においては、ＬＥＤソースは、キャビティの内部上のポイントの開口部に直接連結されて、光学的統合キャビティの内部に放射エネルギーを直接放出した。また、ソースをキャビティから多少離すことができることも考えられ、その場合には、デバイスは、ソースと光学的統合キャビティとの間に連結される光ファイバあるいは光ガイドの他の態様を備えることができ、これにより、ソースから発光ポイントへの放射エネルギーをキャビティの内部に提供する。

開示されたデバイスは多数の用途を有しており、そして、出力強度および分光特性を特定の用途に都合がよいように適応および／または調整することができる。例えば、開口部を通って放出される統合された放射エネルギーの強度は、ルミネーション用途で使用されるレベル、あるいはタスク照明用途に十分なレベルとすることができる。特定の物体あるいは人の照明とすることもできる。多くの他の制御回路の特徴も実施できる。例えば、制御は、色センサからのフィードバックに応じて、設定された色特性を保持することもできる。制御回路は、また、温度センサを有することもできる。そのような例において、論理回路は、また、感知された温度に応答し、これにより、例えば、ソース出力の強度を低減して温度上昇を補償する。制御回路は、所望の分光特性を手動で設定する適切なデバイス、例えば１つ以上の可変抵抗器あるいは１つ以上のディップスイッチを備えることができ、これにより、ユーザが所望の色分布を定義あるいは選択することを可能にする。

自動制御も想定される。例えば、制御回路は、所望の色分布を定義するデータを受信する、論理回路に連結されたデータインターフェースを備えることもできる。そのようなインターフェースは、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末などの、別のあるいは遠隔のデバイスからの制御データの入力を可能にできる。そのようなデータインターフェースを有する多くのデバイスを、共通な中央ロケーションあるいはデバイスから制御することができる。

制御は、多少スタティックとすることができ、例えば、所望の色基準指数あるいは所望の色温度および全体の強度を設定し、その方法で設定したデバイスを不定期間そのままにしておく。また、光設定は、容易に、記録され、後にあるいは異なるシステムを用いる異なる場所で再利用される。

上に概説した制御回路の特徴および例を評価するために、適切な図を参照して特定の例を考慮することが役立つ。

図５は、上述したタイプの光統合器具とともに用いられるデジタルプログラマブル制御を提供するソースの例示的な回路および関連する制御回路のブロック図である。この回路例においては、種々のタイプの放射エネルギーのソースは、ＬＥＤアレイ１１１の態様をとる。アレイ１１１は、ＬＥＤブロック１１３、１１５および１１７によって表わされる、赤、緑および青の、それぞれの三原色の２つ以上のＬＥＤを備える。例えば、アレイは、６つの赤色ＬＥＤ１１３、３つの緑色ＬＥＤ１１５および３つの青色ＬＥＤ１１７を備えることができる。

この例におけるＬＥＤアレイは、また、多数の付加的なすなわち「他の」ＬＥＤ１１９を備える。本説明において特に関心のあるいくつかのタイプの追加のＬＥＤがある。１つのタイプの追加的なＬＥＤは、チャンバ内の統合のための放射エネルギーの１つ以上の追加的な波長を提供する。追加的な波長は、光スペクトルの可視部分にあることができ、これにより、より大きな度合いの色調整を可能にする。あるいは、追加的な波長ＬＥＤは、可視スペクトルの外側の１つ以上の波長、例えば赤外範囲あるいは紫外範囲のエネルギーを提供することができる。

システムに含めることができる追加的なＬＥＤの第２タイプはスリーパーＬＥＤである。上述の通り、いくつかのＬＥＤはアクティブであり、スリーパーは、少なくとも初期動作では、非アクティブとできる。例として図５の回路を用いる場合、赤色ＬＥＤ１１３、緑色ＬＥＤ１１５および青色ＬＥＤ１１７は、通常、アクティブにできる。ＬＥＤ１１９は、典型的には、特定のシステムに用いられるそれぞれの色の１つ以上のＬＥＤを含むスリーパーＬＥＤとできる。

関心のある他のＬＥＤの第３のタイプは白色ＬＥＤである。白色発光用途では、１つ以上の白色ＬＥＤが、増加した強度を提供する。そして、原色ＬＥＤは、色調整および／または補正のための光を提供する。

図５に示す電気部品は、また、ＬＥＤ制御システム１２０を備える。システム１２０は、種々のＬＥＤのドライバ回路と、マイクロコントローラと、を備える。ドライバ回路は、電流をそれぞれのＬＥＤ１１３〜１１９に供給し、これにより、ＬＥＤを発光させる。ドライバ回路１２１は赤色ＬＥＤ１１３を駆動し、ドライバ回路１２３は緑色ＬＥＤ１１５を駆動し、そして、ドライバ回路１２５は青色ＬＥＤ１１７を駆動する。同様な方法で、アクティブなとき、電流をドライバ回路１２７は他のＬＥＤ１１９に供給する。他のＬＥＤが他の色の光を提供し、直列に接続される場合、単一のドライバ回路１２７とすることができる。ＬＥＤがスリーパーである場合、それぞれのＬＥＤ１１９の別のドライバ回路１２７を配置することが好ましいこともある。規定のＬＥＤの発光の強度は、それぞれのドライバ回路によって供給された電流のレベルに比例する。

それぞれのドライバ回路の電流出力は、システムのより高いレベルのロジックによって制御される。このデジタル制御例においては、ロジックはプログラマブルマイクロコントローラ１２９によって実行されるが、離散的な論理部品、特定用途向け集積回路など（ＡＳＩＣ）など他の態様をとることができることは当業者にはわかるであろう。

ＬＥＤドライバ回路およびマイクロコントローラ１２９は、適切な電源ソース（別途図示せず）に接続される電源１３１から電力を受ける。ほとんどのタスク照明用途では、電源ソースはＡＣライン電流源ソースとできるが、ある用途はバッテリーなどからのＤＣ電力を用いることもできる。電源ソース１２９は、ドライバ回路１２１〜１２７およびマイクロコントローラ１２９によって、ソースからの電圧および電流を必要とされるレベルに変換する。

プログラマブルマイクロコントローラは、典型的には、データを記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および制御プログラミングおよびあらかじめ定められた光「配合表」などの事前定義動作パラメータを記憶する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）および／または電気消去可能な読出し専用メモリ（ＥＥＲＯＭ）を備える、すなわち接続されている。マイクロコントローラ１２９は、それ自体が、中央処理装置（ＣＰＵ）および場合によっては関連する演算論理ユニットを構築するレジスターおよび他の部品を備える。ＣＰＵは、所望の方法でデータを処理し、これにより、所望の制御出力を生成するプログラムを実行する。

マイクロコントローラ１２９は、所望のレベルにＬＥＤの個々の出力強度を設定するようＬＥＤドライバ回路１２１〜１２７を制御するようにプログラムされており、これにより、キャビティの開口部から放出される組み合わされた光は所望の分光特性および所望の全体の強度を有する。マイクロコントローラ１２９は、特定のシステムに使用されるＬＥＤによって提供される利用可能な波長の所望の「配合表」すなわち混合を、基本的に、定めて保持するすなわちプリセットするようにプログラムすることができる。以下に説明される通り、マイクロコントローラ１２９は、特定の「配合表」すなわち混合を指定する制御入力を受け取る。所望の混合が保持されることを確実にするために、マイクロコントローラは適切な色センサから色フィードバック信号を受け取る。マイクロコントローラは、また、例えば光学的統合キャビティ中の、あるいは近傍の温度センサからのフィードバック信号に応答可能とすることもできる。

電気システムは、また、所望の動作セッティングに関してマイクロコントローラ１２９に指示する情報を入力する１つ以上の制御入力１３３を有する。多くの異なるタイプの入力を用いることができる。都合上、いくつかの選択的な方法を図示する。規定の設備は、選択された１つ以上の図示された制御入力機構を備えることができる。

一例として、ユーザ入力は、多くのポテンシオメーター１３５の態様をとることができる。その数は、典型的には、特定のＬＥＤアレイ１１１によって提供される異なる光波長の数に対応することになる。ポテンシオメータ１３５は、典型的には、マイクロコントローラ１２９によって（あるいは関連する回路において）提供される１つ以上のアナログ／デジタル変換インターフェースを介して接続する。統合された光出力のパラメータを設定するために、ユーザは、ポテンシオメータ１３５を調整し、これにより、それぞれの色の強度を設定する。マイクロコントローラ１２９は、入力セッティングを検出し、ＬＥＤドライバ回路を制御し、それに応じて、種々の波長の光を提供するＬＥＤの対応する強度レベルを設定する。

他のユーザ入力実施では、１つ以上のディップスイッチ１３７を用いることができる。例えば、多くの配合表の１つに対応するコードを入力する一連のそのようなスイッチであってもよい。マイクロコントローラ１２９によって用いられるメモリは、それぞれの配合表のアレイ１１１における異なる色のＬＥＤの必要な強度レベルを記憶することになる。入力コードに基づいて、マイクロコントローラ１２９はメモリから適切な配合表を検索する。そして、マイクロコントローラ１２９は、ＬＥＤドライバ回路１２１〜１２７を制御し、それに応じて、種々の波長の光を提供するＬＥＤ１１３〜１１９の対応する強度レベルを設定する。

選択的な方法として、あるいは、ポテンシオメータ１３５あるいはディップスイッチ１３７の態様のユーザ入力に加えて、マイクロコントローラ１２９は、別のソースあるいは遠隔のソースから供給された制御データに応答可能とできる。その目的のために、いくつかのバージョンのシステムは、１つ以上の通信用インターフェースを備えることになる。そのようなインターフェースの一般的なクラスの一例は、有線インターフェース１３９である。１つのタイプの有線インターフェースは、典型的には器具が動作する構内のパーソナルコンピュータなどへの、および／またはからの通信を、典型的には、可能にする。そのようなローカルの有線インターフェースの例は、ＵＳＢ、ＲＳ−２３２および有線タイプのローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）インターフェースを含む。適切なモデムなど他の有線インターフェースは、典型的には構外の遠隔のコンピュータとのケーブルあるいは電話回線の通信を可能にすることもできる。図においてインターフェース１４１によって表わされるように、データインターフェースの他の例は無線通信を提供する。無線インターフェースは、例えば、無線周波数（ＲＦ）あるいは赤外線（ＩＲ）リンクを用いる。無線通信は、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）と類似のローカルの構内通信とすることができる。あるいは、無線通信は、広域ネットワークとの無線通信リンクを用いる構外の遠隔のデバイスとの通信を可能にすることができる。

上述の通り、電気部品は、また、制御ロジックへフィードバック信号としてシステム性能測定を提供する、この例においてマイクロコントローラ１２９によって実施される、１つ以上のフィードバックセンサ１４３を備えることができる。種々の異なるセンサを、異なる用途に、単独であるいは組み合わせて用いることができる。図示された例において、フィードバックセンサのセット１４３は、色センサ１４５および温度センサ１４７を備える。図示しないが、全体の強度センサなど他のセンサを用いることもできる。適切な物理的な条件、例えば温度、色、強度など、を測定するよう、センサは、システム内あるいは周囲に配置される。

色センサ１４５は、例えば、統合された放射エネルギーの色分布を検出するよう接続される。色センサは、光学的統合キャビティ１１内、デフレクター２５内、あるいは特定のシステム１０によって照射された範囲におけるポイントで、エネルギーを検出するよう接続することができる。しかしながら、多くの場合において、壁１５あるいは長方形部１３の他の部分はキャビティ１１からの統合された光のうちのいくらかを通すことができ、その場合においては、キャビティを形成する外側の壁のどのようなそうした部分的に透過可能なポイントにも隣接する色光センサ１４５を配置すれば、実際には、十分である。

適切な色センサの種々の例が知られている。例えば、色センサはＴＡＯＳ株式会社によって販売されているタイプの、デジタルコンパチブルセンサとすることができる。他の適切なセンサは米国特許５，８７７，４９０号において開示された、種々の光検出器要素に適切な色分解を有する四分円光検出器を用いることができる（色分析の説明については米国特許５，９１４，４８７号参照）。

検出された色分布に応答する関連の論理回路は、種々のＬＥＤの出力強度を制御して、これにより、適切なセッティングと一致する、統合された放射エネルギーにおける所望の色分布を提供する。スリーパーＬＥＤを用いる例として、論理回路は、必要に応じて非アクティブ発光ダイオードを選択的に作動するよう検出された色分布に応答し、これにより、統合された放射エネルギーにおいて所望の色分布を保持する。色センサは、システムによって生成された統合された放射エネルギーの色を測定し、マイクロコントローラ１２９に色測定信号を出力する。ＴＡＯＳ株式会社の色センサを用いる場合、例えば、信号は色から周波数変換へと導出されたデジタル信号である。

温度センサ１４７は、関連するアナログ／デジタル変換器を有する簡単な温度−電気変換器とすることができ、あるいは、種々の他の温度検出器を用いることもできる。温度センサは、器具上あるいは内部に、典型的には、ＬＥＤあるいはほとんどのシステム熱を生成する他のソースの近傍のポイントに、配置される。温度センサ１４７は、マイクロコントローラ１２９に、測定された温度を表わす信号を出力する。ここではマイクロコントローラ１２９によって実行されるシステムロジックは、例えば、検出された温度に応じてＬＥＤの１つ以上の強度を調整することができ、これにより、温度上昇を補償するようソース出力の強度を低減する。しかしながら、マイクロコントローラ１２９のプログラムは、典型的には、システムに用いられる光の種々の波長間の所望のカラーバランスを保持するよう種々のＬＥＤの強度を処理することになるが、温度に応じて全体の強度を変えることもできる。例えば、温度がアクティブＬＥＤ（経年変化あるいは熱が増加している）への増加したドライブ電流のために上昇している場合、制御装置はそれらのＬＥＤの１つ以上を非作動状態にし、対応する数のスリーパーを作動することもできる。理由は、新しく起動されるスリーパーはより低い電流において同様な出力を提供し、これにより少ない熱しか発生しないからである。

図５の上記説明は、制御ロジックのプログラムされたデジタル実行と関係していた。当業者には、制御を、アナログ回路を用いても、実行できることがわかるであろう。図６は、赤、緑および青色ＬＥＤを用いる照明装置（例えば図１に示されるタイプ）の簡単なアナログ制御の回路図である。ユーザは、対応する１つのポテンシオメータを操作することによって、それぞれのタイプの放射エネルギー放出（赤、緑あるいは青）の強度のレベルを定める。回路は、２あるいは３セットのＬＥＤ（赤、緑および青）に調整可能な電力を供給するドライバ回路と、対応するポテンシオメータのセッティングと一致するそれぞれのドライバ回路の出力を調整するアナログ論理回路と、を基本的に備える。ＬＥＤの追加の色のためには、追加的なポテンシオメータおよび関連する回路が配置されることになろう。当業者は、さらなる説明をせずとも、図示した図６のアナログドライバおよび制御ロジックを実現できるであろう。

上述したシステムは、照明器具によって提供された色を設定するあるいは調整することが望まれる広範囲の発光用途を有する。いくつかの照明用途は、多くのシステムの共通の全体制御ストラテジーを含む。図５の説明で述べた通り、制御回路は、マイクロコントローラ１２９が他の処理システムと通信可能とする通信用インターフェース１３９または１４１を備えることができる。図７は、光統合および拡散タイプ器具を備える多くの放射エネルギー生成システムの制御回路２１が通信ネットワーク１５３を介してマスター制御ユニット１５１と通信する例を示す。マスター制御ユニット１５１は、典型的には、パーソナルコンピュータなど適切なユーザインターフェースを有するプログラマブルコンピュータである。通信ネットワーク１５３は、どのような所望のタイプのＬＡＮあるいは広域ネットワークともすることができる。通信は、オペレータがすべてのリンクされたシステムの色および出力強度を制御すること、例えば、ともに単語あるいは語句をつづる多くの器具からの組み合わされた照明効果を提供することを可能にする。

上記の例においては、デフレクターおよびレンズは、器具の開口部１７から出てくる統合された光の光学処理をさらに提供するよう用いられていた。種々の他の光学処理デバイスは、それらの光学処理要素の代わりに、あるいは組み合わせて用いられることができる。例は、種々のタイプのディフューザーと、コリメータと、可変集光機構と、絞りすなわち開口部サイズコントロール機構と、を備える。

図８および９は、他の突出タイプ照明器具を示すが、ここでは、多少方向付けられた光投射のために適合されている。先の例のように、器具３３０は拡散的反射内面を有する光学的統合キャビティ３３１を備える。この器具においては、キャビティ３３１は、また、ほぼ長方形の断面を有する。図９は、器具の一部を形成する突出体部材の断面の等角図である。等角図は、例えば、いくつかの部品、特に、所望の断面の単一の突出であるが端部キャップなしで形成された、長方形部３３３およびデフレクターを示す。

これらの図に示す通り、器具３３０は、先の例と同様に、３３９で概略的に示したいくつかの初期アクティブＬＥＤおよびいくつかのスリーパーＬＥＤを備える。ＬＥＤは、長方形部材３３３の内面によって形成された光学的統合キャビティ３４１に、制御された量の複数の色の光を放出する。先の例に用いられるものと同様の電源ソースおよび制御回路は、ＬＥＤ３３９のドライブ電流を供給する。類似性を考慮して、図示の簡略化のために、電源ソースおよび制御回路は図８から省略されている。特定の照明用途に役立つ所望の形状の、１つ以上の開口部３３７は、反射され統合される光のキャビティ３４１から外側への通過の光通路を提供する。

この例（図８）における器具３３０は、光学的統合キャビティ３４１の開口部３３７から放出された光をさらに処理し方向付ける、この場合示した方向においては器具３３０の多少左の上に方向付ける、デフレクターを備える。デフレクターは、器具の突出体の２つの対向したパネル３４５ａ，３４５ｂによって形成される。パネル３４５ａは、図示した方向において、比較的フラットで、多少左に角度を付けられる。器具の垂直方向を図８に示す通りとすると、パネル３４５ｂは、開口部３３７の端部から垂直に延びるとともに約９０°で曲げ戻される。パネル３４５ａ，３４５ｂの形状および角度は、照射される壁の特定のエリアあるいは製品ディスプレイに光を方向付けるよう選択され、用途ごとに変化できる。

それぞれのパネル３４５ａ，３４５ｂは反射内面３４９ａ，３４９ｂを有する。先の例のように、デフレクター面のすべてあるいは部分が、拡散的反射性、準鏡面状、あるいは鏡面状であってもよい。例においては、デフレクターパネル面３４９ｂは拡散的に反射し、そして、デフレクターパネル面３４９ａは鏡面反射性を有し、これにより、器具３３０によって照射される所望のエリアにわたって放出される光の拡散を最適化する。デフレクター３４５の出力開口部は、図１の例と同様な方法で、格子、プレートあるいはレンズによってカバーすることができるが、図示した例（図８および９）においてはそのような要素は省略されている。

用いることができる、キャビティおよびデフレクターの構成の材料、とＬＥＤのタイプは、図１および２の例に関係して説明したものと同様であるが、ＬＥＤの数および強度は、特定用途には所望の出力パラメータを達成するよう、異なるようにできる。図８および９に図示した突出体構成は、図１乃至４に関係して上に説明したように、異なる文字あるいは数字他のキャラクター／記号の使用のために曲面状にするか、あるいは湾曲することもできる。

図１０は、照明器具３５０の突出構成の他の例の断面図である。先の例のように、器具３５０は拡散的反射内面を有する光学的統合キャビティ３５１を備える。この器具においては、キャビティ３５１は、また、ほぼ長方形の断面を有する。図示する通り、器具３５０は、白色ＬＥＤ３５５によって表わされる少なくとも１つの白色光源ソースを有する。器具は、また、種々の原色、一般に赤（Ｒ）緑（Ｇ）および青（Ｂ、この断面図においては見えない状態にある）の、いくつかのＬＥＤ３５９を備える。ＬＥＤ３５９は初期アクティブＬＥＤとスリーパーＬＥＤの両方を含み、そして、ＬＥＤ３５９は先の例におけるものと同様である。また、ＬＥＤは、長方形部材３５３の内面によって形成された光学的統合キャビティ３５１に、制御された量の複数の色の光を放出する。先の例に用いられるものと同様の電源ソースおよび制御回路は、ＬＥＤ３５９のドライブ電流を供給する。この例においては、同じ回路が、白色ＬＥＤ３５５に印加されるドライブ電流を制御する。類似性を考慮して、図示の簡略化のために、電源ソースおよび制御回路は図１０から省略されている。

特定の照明用途に役立つ所望の形状の、１つ以上の開口部３５７は、反射され統合される光のキャビティ３５１から外側への通過の光通路を提供する。先の例のように、開口部を横方向中心に配置されることができる；しかしながら、この例においては、開口部は左（図示した方向において）への光投射を促進するよう中心から外れている。用いることができる、キャビティおよびデフレクターの構成の材料、とＬＥＤのタイプは、先の例に関係して説明したものと同様である。また、図示した断面の突出器具は、どんな所望の用途にも役立つよう、延長したり、曲面状にするか、あるいは湾曲することもできる。

ここでは、器具３５０が、主に白色光を提供するよう意図されると仮定している。白色光源ソース３５５の存在は、器具が出力する白色光の強度を増加する。原色ＬＥＤ３５９の出力の制御は、オペレータが、ソース３５５からの白色光の、通常白色光からのどのような変化に対しても補正を行うこと、および／または光出力のカラーバランス／温度を調整することを可能にする。例えば、白色光源ソース３５５が図示したようなＬＥＤである場合、それが提供する白色光はやや青い傾向がある。ＬＥＤ３５９からの光出力の強度は、所望の通りあるいは所望とされるとき、この青さを補償するよう、例えば、日光あるいは一般的な白熱ソースからの光に近い光出力を提供するよう、調整することができる。

種々の先の例に関して上に説明した通り、器具３５０はどのような所望の出力処理要素を備えることができる。図示する実施の形態（図１０）における器具３５０は、光学的統合キャビティ３５１の開口部３５７から放出された光をさらに処理し方向付ける、この場合器具３５０の多少左の上に向けて方向付ける、デフレクターを備える。デフレクターは、反射内面３６５ａ，３６５ｂを有する２つの対向したパネル３６５ａ，３６５ｂによって形成される。他の形状を所望のエリアすなわち領域に光出力を方向付けるよう用いることができるが、図示では、図示した方向において左へ延びる多少異なる角度に設定された比較的フラットなパネルとしてのパネル３６５ａ，３６５ｂを示している。もちろん、すべての例では、器具は、どのような所望の角度すなわち方向にでも回転でき、これにより、規定の用途において、人がその発光を観察する特定の領域に、または器具によって照射される物体あるいは人に、光を方向付ける。

述べた通り、それぞれのパネル３６５ａ，３６５ｂは反射内面３６９ａ，３６９ｂを有する。先の例のように、デフレクター面のすべてあるいは部分が、拡散的反射性、準鏡面状、あるいは鏡面状であってもよい。例においては、デフレクターパネル面３６９ｂは拡散的に反射し、そして、デフレクターパネル面３６９ａは鏡面反射性を有し、これにより、器具３５０からの光を受けるよう意図された所望の領域にわたって放出される光の拡散を最適化する。デフレクター３６５の出力開口部は、図１の例と同様な方法で、格子、プレートあるいはレンズによってカバーすることができるが、図示した例（図１０）においてはそのような要素は省略されている。

図１０に図示した突出体構成は、図１乃至４に関係して上に説明したように、異なる文字あるいは数字他のキャラクター／記号の使用のために曲面状にするか、あるいは湾曲することもできる。

図１１は、光学的統合キャビティタイプのＬＥＤ照明器具３７０の他の例の断面図である。この例は、光出力を光学的に処理するためにデフレクターおよびレンズを用い、そして、図１０の例と同様に、器具３７０は、白色光源ソースと組み合わせて光の種々の色を生成するためにＬＥＤを備える。器具３７０は、光学的統合キャビティ３７１を有する半円形の断面を有する。器具は、およそ半球状とすることができ、あるいは器具３７０を延長することができる。図１乃至４に関係して上述した通り、異なる文字あるいは数字あるいは他のキャラクター／記号の使用のために、図１１に示した突出体構成は曲面状にするか、あるいは湾曲することもできる。

キャビティ３７１の内面を形成する突出体の面は、拡散的反射性である。１つ以上の開口部３７７が、キャビティ３７１から外部へ反射され統合された光の透過のための光通路を提供する。キャビティを形成する要素の材料、大きさ、方向、配置および可能な形状と、ＬＥＤのタイプ／数は、上に説明した。

図示する通り、器具３７０は、少なくとも１つの白色光源ソースを有する。前の例（図１０）のように、白色光源ソースは１つ以上のＬＥＤを備えることができたが、この実施の形態において、白色光源ソースはランプ３７５を備える。ランプは、白熱電球あるいは蛍光灯バルブなど光バルブのどのような都合のよい態様とすることができ；そして、所望の量の白色光を出力するために１つ、２つあるいはそれ以上のバルブがあってもよい。ランプ３７５の好ましい例は、クオーツハロゲン電球バルブである。器具は、また、種々の原色、一般に赤（Ｒ）緑（Ｇ）および青（Ｂ、この断面図においては見えない状態にある）の、いくつかのＬＥＤ３７９を備えるが、追加的な色を提供することができ、あるいは他の色のＬＥＤでＲＧＢのＬＥＤを置き換えることもできる。いくつかのＬＥＤは初期動作から作動状態にあることになる。他のＬＥＤは、逆に、スリーパーとして保持されることができる。ＬＥＤ３７９は、先の例におけるものと同様であり、光学的統合キャビティ３７１に制御された量の複数の色の光を放出する。

先の例において用いられるものと同様の電源ソースおよび制御回路が、ＬＥＤ３５９のドライブ電流を供給する。類似性を考慮して、図示の簡略化のために、ＬＥＤの電源ソースおよび制御回路は図１１から省略されている。ランプ３７５を、同じあるいは同様の回路によって制御することができ、あるいは、ランプは一定の電源ソースを有することもできる。

白色光源ソース３７５は、ＬＥＤ３７９の位置と同様に、開口部３７７を通って直接見えないポイントに配置することができる。しかしながら、比較的高い白色光出力強度を必要とする用途では、白色光源ソース３７５を、開口部３７７を直接通ってその光出力の本質的な部分を放出するよう配置することが好ましいこともある。

器具３７０は、上述のさらなる光学的処理要素のいずれかを組み込むこともできる。図示したバージョンにおいては、しかしながら、器具３７０は、デフレクター３８５を備えており、これにより、光学的統合キャビティ３７１の開口部３７７から放出された光をさらに処理しかつ方向付ける。デフレクター３８５は、反射内面３８９を有しており、キャビティから離れて照射される領域方向へ延びるにつれて、開口部から横方向外側へ延びる。円形の実施において、デフレクター３８５は円錐形となろう。もちろん、他の器具形状を用いる用途では、デフレクターを所望の大きさおよび形状の、例えば、図１，２および８乃至１０の、２つ以上のパネルによって形成することができる。デフレクター３８５の内面３８９は反射性である。先の例のように、反射性デフレクター面のすべてあるいは部分が、拡散的反射性、準鏡面状、鏡面状あるいはそれらの組み合わせであってもよい。

図１１に示す通り、デフレクター３８５の近接端部の小さい開口部は、光学的統合キャビティ３１１の開口部３７７に連結される。デフレクター３８５は、その遠端部により大きな開口部を有する。デフレクター３８５の内面３８９の角度および遠端開口部の大きさが、装置３７０からの放射エネルギー放出の角度範囲を規定する。

デフレクター３８５の大きな開口部は、格子、プレートあるいは例示的なレンズ３８７によってカバーされる。レンズ３８７は、クリアあるいは半透明とでき、これにより、大きな開口部から通過する光の拡散伝播処理を提供する。また、マイクロプリズムプラスチックあるいはガラスのシートなどのプリズム材料を用いることもできる。人が照射される領域から器具３７０を直接見る用途においては、直接ランプ３７５を見ることから観察者を保護するために半透明材料をレンズ３８７に用いることが好ましい。

器具３７０は、このように、開口部３７７を介してキャビティ３７１から出てくる統合された光の光学的処理のためのデフレクター３８５およびレンズ３８７を備える。もちろん、他の光学処理要素を、デフレクター３８５およびレンズ３８７の代わりに、あるいは組み合わせて用いることができる。

図１１の器具においては、ランプ３７５は、比較的高い強度のほぼ白色の光を提供する。キャビティ３７５のＬＥＤ３７９からの光の統合が追加的な色のランプ３７５からの光を追加し、そして、ＬＥＤからの異なる色の光の量を正確に制御することができる。図１０の実施の形態に関係して上述した通り、ＬＥＤから追加された光の制御は色補正および／または調整を提供することができる。

上の説明によって示した通り、複数の色ソースと、ソースからのエネルギー組み合わせる光学的キャビティと、を有するそれぞれの種々の放射エネルギー発光システムは、１つ以上の器具によって生成された色を制御する非常に効果的な手段を提供する。出力色特性は、単に、チャンバへの放射エネルギーを供給するそれぞれのソースの強度を制御することにより制御される。

好ましい色のためのセッティングは容易に再利用され、あるいは、あるシステム／器具から他のシステムへ転送される。特定のセッティングによって提供される色／温度／バランスが好ましいと、例えば、多くの異なる場所で表示された看板を点灯する格別な効果を提供すると、わかった場合、１つの信号の動作からのそれらのセッティングを記録し、それらを他の場所の信号を形成する同様な器具に適用するという簡単な事項となる。

設定条件を規定するおよび転送する方法には、セッティングのマニュアル記録、および異なる照明システムへのそのセッティングの入力を用いることができる。しかしながら、図１０および１２に関係して上述したようなシステムにおいては、デジタル制御を用いることが好ましい。規定の照明システムに入力されると、製品あるいは個人のパラメータの特定のセットが、その特定の製品あるいは人が照射される都度、迅速かつ容易に再び呼び出して、そして使用できる、デジタルメモリに記憶された他の「プレセット」照明配合表になる。

前述のものはベストモードおよび／または他の例であると考えられるものを説明したが、種々の変形を行うことができること、ここに開示された主題が種々の態様および例において実現できること、および、それらが、いくらかだけがここに説明された、多数の用途に適用できること、は理解されよう。以下の特許請求の範囲によって、本概念の真の範囲内にあるどのような、すべての変形および変更をクレームすることが意図される。

描かれた図面は、本概念に適う１つ以上の具体化を表しており、例示のためであって、限定のためではない。図において、同じ参照符号は同じあるいは同様の部材を指す。

特定の要素が断面で示されている、発光用途照明システムの例を示す。 図１の断面を有する器具の、突出体部材の等角図である。 例えば、文字“Ｉ”を表現する、発光用途で使用される器具の正面図である。 文字“Ｌ”を表現する、発光用途で使用される器具の正面図である。 プログラマブルデジタル制御論理回路を用いる、発光システムの１つの、電気部品の機能的ブロック図である。 アナログ制御回路を用いる、発光システムの１つの、電気部品を示す回路図である。 マスター制御ユニットから共通な制御機構を有する多くの発光システムを示す図である。 光学的キャビティＬＥＤ照明器具の他の例の断面図である。 図８の断面を有する器具の突出部の等角図である。 白色光源ソースおよび複数の原色光源ソースの組み合わせを用いる、光学的キャビティＬＥＤ照明器具の他の例の断面図である。 デフレクターと白色光源ソースおよび複数の原色光源ソースの組み合わせとを用いる場合における、光学的キャビティＬＥＤ照明器具の他の例の断面図である。

Claims (32)

1. 発光照明用途のための照明器具であって、
   第１波長の光の第１ソースと；
   第２波長の光の第２ソースであって、第２波長は第１波長とは異なっている第２ソースと；
   ソースからの第１および第２波長の光を受けるとともに組み合わせる拡散反射内面を有するとともに、第１波長および第２波長の両方の組み合わされた光の放出を可能にする開口部を有する光学的キャビティと；
   開口部を通って放出される組み合わされた光を方向付けて数字、キャラクター、文字、記号の可視状の発光表現を行うために、光学的キャビティの開口部に連結された近接開口部を有する数字、キャラクター、文字、記号状に形成された反射デフレクターと、
   を備える、照明器具。
2. 請求項１の照明器具であって、突出体部材をさらに備えており、光学的キャビティおよび反射デフレクターは突出体部材の反射面によって形成されている、照明器具。
3. 請求項１の照明器具であって、反射デフレクターの遠端開口部にわたる透過可能な光拡散部材をさらに備える、照明器具。
4. 請求項１の照明器具であって、開口部が、数字、キャラクター、文字あるいは記号状に形成されている、照明器具。
5. 請求項１の照明器具であって、反射デフレクターは、組み合わされた光の少なくともある部分を偏向するよう開口部に連結された反射内面を有しており、デフレクターの反射内面の少なくとも本質的な部分が組み合わされた光に対して拡散反射特性を示す、照明器具。
6. 請求項５の照明器具であって：
   デフレクターの反射内面の第１部分は、組み合わされた光に対して拡散反射特性を示し；
   デフレクターの反射内面の第２部分は、組み合わされた光に対して鏡面反射特性を示す、照明器具。
7. 請求項１乃至６のいずれかの照明器具であって、それぞれのソースの光出力の出力強度を定めて、器具によって放出される組み合わされた光の分光特性を設定する第１および第２ソースに連結される制御回路との組み合わせである、照明器具。
8. 請求項１乃至６のいずれかの照明器具であって：
   第１ソースは、第１可視色の光を放出する１つ以上の発光ダイオードを備え；
   第２ソースは、第２可視色の光を放出する１つ以上の発光ダイオードを備えており、第２色は第１色とは異なる、照明器具。
9. 請求項８の照明器具であって、
   １つ以上の第１色の発光ダイオードは、第１色の光を発光する初期アクティブ発光ダイオードと、必要に応じて第１色の光を発光する初期非アクティブ発光ダイオードと、を備え；
   １つ以上の第２色の発光ダイオードは、第２色の光を発光する初期アクティブ発光ダイオードと、必要に応じて第２色の光を発光する初期非アクティブ発光ダイオードと、を備える、照明器具。
10. 請求項９の照明器具であって、第１および第２波長の光と組み合わせるほぼ白色光を光学的キャビティに供給するための第３ソースをさらに備える、照明器具。
11. 請求項１０の照明器具であって、第３ソースは、少なくとも１つの白色ダイオード、ハロゲン電球バルブ、クオーツハロゲン電球バルブ、白熱電球バルブあるいは蛍光灯バルブを備える、照明器具。
12. 請求項１乃至６のいずれかの照明器具であって、第１および第２波長の光と組み合わせるための第３波長の光を光学的キャビティに供給するための第３のソースをさらに備えており、第３波長は第１波長および第２波長とは異なっている、照明器具。
13. 請求項１２の照明器具であって、
    第１ソースは、第１可視色の光を放出する１つ以上の発光ダイオードを備え；
    第２ソースは、第２可視色の光を放出する１つ以上の発光ダイオードを備えており、第２色は第１色とは異なり；
    第３ソースは、第３可視色の光を放出する１つ以上の発光ダイオードを備えており、第３色は第１色および第２色とは異なる、照明器具。
14. 請求項１３の照明器具であって、第１、第２および第３色は、それぞれ、赤、緑および青である、照明器具。
15. 単語あるいは語句をつづるよう配置されている、請求項１乃至６のいずれかに記載の複数の照明器具。
16. それぞれが請求項１乃至６のいずれかに記載の複数の照明器具と；
    それぞれの照明器具のそれぞれのソースの光出力の出力強度を定めて、それぞれの照明器具によって放出される組み合わされた光の分光特性を設定する照明器具のそれぞれ１つの第１および第２ソースにそれぞれ連結される複数の制御回路と；
    照明器具によってすべての発光の共通制御を提供する、制御回路に通信でネットワーク状に接続されるマスター制御器と、
    を備える、照明ネットワーク。
17. 請求項１６の照明ネットワークであって、照明器具は単語あるいは語句をつづるよう配置されている、照明ネットワーク。
18. 第１波長の光の第１ソースと；
    第２波長の光の第２ソースであって、第２波長は第１波長とは異なっている第２ソースと；
    突出体部材と；
    少なくとも１つの突出体部材の第１反射内面によって形成されており、ソースからの第１および第２波長の光を受けて組み合わせるとともに、第１波長および第２波長の両方の組み合わされた光の放出を可能にする開口部を有する、拡散反射光学的統合キャビティと；
    少なくとも１つの突出体部材の第２反射内面によって形成される反射デフレクターであって、光学的統合キャビティの開口部に連結され開口部を通って放出される組み合わされた光を所望の領域に方向付ける近接開口部を有する反射デフレクターと、
    を備える、照明器具。
19. 請求項１８の照明器具であって、反射デフレクターは、数字、キャラクター、文字、記号状の形状を有しており、開口部を通って放出される組み合わされた光を方向付けて数字、キャラクター、文字、記号の発光表現を行う、照明器具。
20. 請求項１９の照明器具であって、開口部が、数字、キャラクター、文字あるいは記号状に形成されている、照明器具。
21. 請求項１９の照明器具であって、少なくとも１つの第２反射内面は、組み合わされた光に対して拡散反射特性を示す、照明器具。
22. 請求項１８乃至２１のいずれかの照明器具であって、
    それぞれのソースの光出力の出力強度を定めて、器具によって放出される組み合わされた光の分光特性を設定する第１および第２ソースに連結される制御回路との組み合わせである、照明器具。
23. 請求項１８乃至２１のいずれかの照明器具であって：
    第１ソースは、第１可視色の光を放出する１つ以上の発光ダイオードを備え；
    第２ソースは、第２可視色の光を放出する１つ以上の発光ダイオードを備えており、第２色は第１色とは異なる、照明器具。
24. 請求項２３の照明器具であって：
    １つ以上の第１色の発光ダイオードは、第１色の光を発光する初期アクティブ発光ダイオードと、必要に応じて第１色の光を発光する初期非アクティブ発光ダイオードと、を備え；
    １つ以上の第２色の発光ダイオードは、第２色の光を発光する初期アクティブ発光ダイオードと、必要に応じて第２色の光を発光する初期非アクティブ発光ダイオードと、を備える、照明器具。
25. 請求項２４の照明器具であって、第１および第２波長の光と組み合わせるほぼ白色光を光学的キャビティに供給するための第３ソースをさらに備える、照明器具。
26. 請求項２５の照明器具であって、第３ソースは、少なくとも１つの白色ダイオード、ハロゲン電球バルブ、クオーツハロゲン電球バルブ、白熱電球バルブあるいは蛍光灯バルブを備える、照明器具。
27. 請求項１８乃至２１のいずれかの照明器具であって、第１および第２波長の光と組み合わせる第３波長の光を光学的キャビティに供給するための第３ソースをさらに備えており、第３波長は第１波長および第２波長とは異なっている、照明器具。
28. 請求項２７の照明器具であって：
    第１ソースは、第１可視色の光を放出する１つ以上の発光ダイオードを備え；
    第２ソースは、第２可視色の光を放出する１つ以上の発光ダイオードを備えており、第２色は第１色とは異なり；
    第３ソースは、第３可視色の光を放出する１つ以上の発光ダイオードを備えており、第３色は第１色および第２色とは異なる、照明器具。
29. 請求項２８の照明器具であって、第１、第２および第３色は、それぞれ、赤、緑および青である、照明器具。
30. 請求項１８乃至２１のいずれかに記載の複数の照明器具であって：
    それぞれの器具の反射デフレクターは、それぞれ数字、キャラクター、文字、記号状の形状を有しており、開口部を通って放出される組み合わされた光を方向付けてそれぞれの数字、キャラクター、文字、記号を可視状の発光表現を行い；
    それぞれの器具の開口部が、それぞれ数字、キャラクター、文字あるいは記号状に形成されており；
    複数の照明器具が単語あるいは語句をつづるよう配置されている、照明器具。
31. それぞれが請求項１８乃至２１のいずれかに記載の複数の照明器具と；
    それぞれの照明器具のそれぞれのソースの光出力の出力強度を定めて、それぞれの照明器具によって放出される組み合わされた光の分光特性を設定する照明器具のそれぞれの１つの第１および第２ソースにそれぞれ連結される複数の制御回路と；
    照明器具によってすべての発光の共通制御を提供する、制御回路に通信でネットワーク状に接続されるマスター制御器と；
    を備える、照明ネットワーク。
32. 請求項３１の照明ネットワークであって：
    それぞれの器具の反射デフレクターは、それぞれ数字、キャラクター、文字、記号状の形状を有しており、開口部を通って放出される組み合わされた光を方向付けてそれぞれの数字、キャラクター、文字、記号の可視状の発光表現を行い；
    それぞれの器具の開口部が、それぞれ数字、キャラクター、文字あるいは記号状に形成されており；
    複数の照明器具が単語あるいは語句をつづるよう配置されている、照明ネットワーク。

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