JP2013504840A - 熱的に変化する反射素子を備えた照明デバイス - Google Patents

熱的に変化する反射素子を備えた照明デバイス Download PDF

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Abstract

本発明は、光源光１１を生成するように設けられた光源１０と、任意の発光材料と、熱的に変化する反射素子６０とを有する照明デバイス１００を提供する。任意の発光材料２０５は、光源１０の下流に配され、光源光１１の少なくとも一部を発光材料光２１１に変換するように設けられている。光源１０及び任意の発光材料２０５の１つ又はそれ以上は、光源１０が光源光１１を生成する時に熱を発生する。熱的に変化する反射素子６０は、光源１０及び任意の発光材料２０５の下流に配されている。熱的に変化する反射素子６０は、実質的に反射している第１の状態と、実質的に透過性である第２の状態とを有し、熱が第１の状態から第２の状態への機会を引き起こす。熱的に変化する反射素子６０は、第２の状態にある時に光源光１１及び任意の発光材料光２１１より成る群から選択される１つ又はそれ以上の少なくとも一部を透過するように設けられている。照明デバイス１００は、光源１０及び任意の発光材料２０５の１つ又はそれ以上により発生する熱を熱的に変化する反射素子６０に運ぶように設けられている。

Description

本発明は、光源、特にＬＥＤと可変反射素子とを有する照明デバイスに関する。本発明は、また、そのような照明デバイスに用いる熱的に変化する反射素子の使用に関する。
可変反射素子は、当該技術分野において既知である。例えば、米国特許第４９００１３５号公報は、間に光変調液体層がはさまれた一対のプレートを有する光学素子について説明しており、上記光変調液体層は、熱せられていないときは微粒子ポリマの懸濁によって引き起こされる光反射特性を示すとともに、熱せられると微粒子ポリマの溶解によって引き起こされる透過性を示し、そのような光反射特性の透過性への変化は可逆的である。
また、国際特許公開ＷＯ２００７／００７２２０号公報には、光を発する光源と、この光源から生じた光を調整光に調整する調整可能な光学素子と、少なくとも１つの駆動信号を介して調整制御信号に応じて上記調整可能な光学素子及び上記光源を有する素子の群の少なくとも１つの素子を制御する制御器とを有する、対象物を照明する照明デバイスが開示されている。上記調整可能な光学素子は、液晶レンズ、制御可能な散乱素子、制御可能な回折、屈折素子及び反射素子を含む光学素子の群のうちの少なくとも１つの素子を有している。
更に、国際特許公開ＷＯ２００７／００７２３５号公報には、光のビームを発する光源と、この光源からの光のビームを、電気的に変化する散乱パターンを伴う調整光ビームに調整する調整可能な光学素子と、少なくとも１つの駆動信号を用いて調整可能な光学素子及び光源を含む素子の群のうちの少なくとも１つの素子を調整制御信号に応じて制御する制御器とを備えた光モジュールが開示されている。それによって、例えば自動車の室内照明のための多目的光が有利に与えられる。
青色ＬＥＤをベースにした蛍光体ＬＥＤでは、一般に、青色光の一部を黄色光に変換するために、黄色を発する蛍光体が青色ＬＥＤの上に配されている。青色光と黄色光との組み合わせは、白色光をもたらす。しかしながら、携帯電話機におけるフラッシュ光のような用途では、黄色蛍光体を備えたそのようなＬＥＤは、概して顧客により望まれていない黄色に見える。
この黄色に（より一般的には、着色されて）見えることを回避するために、上記黄色蛍光体の上に白色拡散器が配され得る。しかしながら、光の幾らかは反射してＬＥＤに戻り、そこで吸収されたり、失われたりするので、そのような拡散器はＬＥＤの効率を低下させてしまう。
従って、好ましくは更に上述した短所の１つ又はそれ以上を少なくとも部分的に未然に防ぐ代替の照明デバイスを提供することが、本発明の一つの観点である。
ここでは、光源、特にＬＥＤの上部に配され、熱すると反射から透過性に状態を変える材料の使用が提案される。反射は、拡散（散乱）的又は鏡面的であり得る。従って、上記光源と組み合わせられると、光源がオフ状態中のそのような材料は反射し、白色に見える。上記光源がオンに切り換えられると、上記材料は自発的に透過性になり、光源により発せられる光は実質的に反射して戻ることなく通過し、従って実質的に光が失われない。
第１の観点では、本発明は、（ａ）（本明細書では光源光として示される）光を生成するように設けられた光源と、（ｂ）上記光源の下流に配され、第１の放射スペクトルを有する上記光源光の少なくとも一部を上記第１の放射スペクトルとは異なる第２の放射スペクトルを有する（本明細書では発光材料光として示される）光に変換するように設けられた（又は、任意的に、他の発光材料の発光材料光の少なくとも一部を変換するように設けられた）任意の（optional）発光材料（光変換素子）であって、上記光源及び当該任意の発光材料の１つ又はそれ以上は、上記光源が光源光を生成する時に熱を発生する当該任意の発光材料と、（ｃ）上記光源及び上記任意の発光材料の下流に配され、実質的に反射している第１の状態と、実質的に透過性である第２の状態とを有する熱的に変化する反射素子であって、熱が上記第１の状態から上記第２の状態への機会を引き起こし、上記第２の状態にある時に上記光源光及び任意の発光材料光より成る群から選択される１つ又はそれ以上の少なくとも一部を透過するように設けられた当該熱的に変化する反射素子とを有する照明デバイスであって、上記光源及び上記任意の発光材料の１つ又はそれ以上により発生する熱を上記熱的に変化する反射素子に運ぶように設けられた当該照明デバイスを提供する。このやり方では、上記光源及び／又は発光材料からの熱が、上記熱的に変化する反射素子を第１の状態から第２の状態に切り換えるために用いられる。
一形態では、上記熱的に変化する反射素子は、第１の状態において光を散乱（すなわち、拡散散乱）するように設けられる。そのような形態では、上記熱的に変化する反射素子は、熱的に変化する散乱素子である。更に他の形態では、上記熱的に変化する反射素子は、光を鏡面的に反射（すなわち、鏡面反射）するように設けられる。従って、一形態では、熱的に変化する反射素子が第１の状態において鏡面反射するように設けられる。
有利なことに、そのような照明デバイスは、光源光を透過する実質的に透過性な状態と実質的に非透過性な状態（すなわち、反射状態）とにおいて切り換え可能であり、それにより、照明デバイスの外部にいて、見る人が光源及び／又は（着色された）発光材料を目にできることが未然に防がれる。上記第１の状態と第２の状態との切り換えは、温度上昇後数秒以内である。好ましくは、上記熱的に変化する反射素子は、約１秒以内に状態を切り換えることができる。更により好ましくは、上記熱的に変化する反射素子は、約０．１秒以内に状態を切り換えることができる。温度制御可能な散乱及び反射を示す材料は、２つのタイプの材料に分類され得る。
１）結晶性又は液晶性であり、光学異方性を示す材料
これらの材料では、結晶又は液晶ドメインは、ランダムに配向されていると散乱を示す。結晶が溶融又は液晶相が等方性相へ遷移すると、散乱はなくなる。用いられ得る材料は、小分子、ポリマ、共重合体、架橋系である。液体又はポリマの混合物であるが、分散系でもある混合物を用いることも可能である。
これらの材料の特別な場合は、鏡面反射を示す場合である。例えば、キラルネマティック（コレステリック）液晶相では、分子は光のある帯域が反射されるように配される。反射帯域の幅は、光学異方性及びキラル相のピッチにより調整され得る。この相では、通常、反射帯域の幅が１００ナノメートルのオーダーにあるので、着色された反射が生じる。しかしながら、銀色に見えるように、ピッチの勾配をもたらすこと又は互いの上に種々の層を積み重ねることにより反射帯域を広くすることが可能である。例えば、系を中間色に見せるために、ある波長の反射材料をある波長領域において吸収する蛍光体と組み合わせることが可能である。黄色蛍光体は青色光を吸収する。そのような黄色蛍光体の上に青色を反射する熱的に変化する反射素子が配されると、その見え方は中間色になり、白色光を反射する。そのような素子の角度依存性を低減するために、後方反射が少ない光拡散素子が用いられ得る。
同様に鏡面反射を示す多層構造体を生成することも可能である。多層構造系の特別なケースは、異方性の（複屈折）層を含むケースである。この場合、銀色に見える偏光反射が生成され得る。ここでも、溶融温度又は異方性層の等方性遷移温度よりも高い温度で、反射状況はなくなる。
２）温度に依存する混和性を示す材料
そのような材料は、温度制御可能な散乱を示す。そのような系では、２つ又はそれ以上の成分が混合されている。ある温度において、全ての成分が混和可能であり、単一の相が得られる。高い臨界温度挙動を示す系の場合、ある温度よりも低いと、系は２つの相に分離し、散乱を示す。低い臨界温度挙動を示す系の場合、ある温度よりも高いと、系は２つの相に分離し、散乱を示す。目下の用途では、前者の系が適切である。そのような系は、ポリマの混合物、溶液及び塩を含む系を用いて生成される。
本明細書において、「熱的に変化する反射素子」という用語は、素子の温度に依存して光を実質的に散乱することができる素子に関係がある。この素子は、より低い温度では実質的に反射し、より高い温度では実質的に反射しない。「熱的に変化する反射素子」の別の用語は、「熱応答性素子」でもあり得る。
上記熱的に変化する反射素子は、特に、サーモクロミック有機化合物、サーモクロミック無機化合物、サーモクロミックポリマ化合物及びサーモクロミックゾルゲル系のうちの１つ又はそれ以上をベースにし得る。サーモクロミック材料は、温度の変化の結果として屈折率の実数部及び虚数部の両方の変化を示す。例えば、層状構造がサーモクロミック材料を有し、光のある帯域を反射するように生成されている場合、サーモクロミック遷移温度において反射帯域の場所が変化する。同様に、サーモクロミック遷移温度において、上記材料の散乱及び吸収特性が変わり、その見え方は変化する。
有機化合物のサーモクロミズムに関して、サーモクロミズムに関与するメカニズムが分子構造とともに変化することが知られている。それは、２つの分子種間の、酸−塩基、ケト−エノール、ラクチム−ラクタム平衡、立体異性体間の平衡又は結晶構造間の平衡に起因している。３つの原理は区別され得る（結晶構造、立体異性体及び分子内転位の違い）。これらの有機化合物に関するサーモクロミズムの利点は、色の変化が鮮明に起こること及び温度を容易に制御する当業者に既知の多くの因子が存在することである。
サーモクロミック液晶は、その構造に由来する光の特定の波長の選択的な反射のために異なる温度において異なる色を示す。低温の結晶相と高温の等方性液相との中間の適切な温度範囲において、これらの材料はコレステリック液晶を形成する。コレステリック液晶では、温度変化が熱膨張をもたらし、これは層の間隔及び従ってピッチを変化させ、よって、観察される色の変化が温度とともに変化する。これらの材料は、サーモクロミック印刷用インクの製造において用いられる。サーモクロミック液晶は、精細なカラー画像を表示することができるという利点を有している。しかしながら、コレステリック液晶により示される作用は、反射に基づいており、上述した光記録作用に必要とされる吸収には基づいていない。
立体異性体の違いから生じるサーモクロミズムは、ビアントロン、ジキサンチレン及びキサンチリデンアントロンのような「込み合った」エチレンと大部分は関連している。これらの化合物は、少なくとも１つのエチレン基、幾つかの芳香環及びヘテロ原子（通常は、窒素又は酸素）を特徴としている。エチレン結合は、可能な分子配向を制限し、それにより、異なる立体異性体の構成間のエネルギー障壁を増大させる。温度が上昇すると、分子は異なる立体異性体間において「移行し（switch）」、この変化は色の変化を伴う。この挙動を示す化合物の大部分は、１５０℃を超える温度で示す（例えば、ビアントロンは、固体で無色であるが、融点を超えると緑色の液滴を形成する。）。
例えば、酸−塩基、ケト−エノール、ラクチム−ラクタム平衡の結果として生じるような互変異性化から生じる有機化合物の分子内転位は、分子の共役の増大及び新しい発色団の形成につながる。そのような分子内転位は、特に温度変化により影響を及ぼされ得る。
無機のサーモクロミズムに関しては、多くの金属及び無機化合物が固体のまま又は溶液中においてサーモクロミック挙動を示すことが分かっている。そのようなサーモクロミック挙動は、以下のメカニズムの相転移、すなわち、リガンドの幾何学的配置の変化、異なる分子構造間の平衡又は配位圏における溶媒分子数の変化の１つから生じることが提唱されている。無機系は、発熱場所の発生の警告を与える示熱（heat-indicating）塗料及びクレヨンにおいて主に用いられている。
ポリマのサーモクロミズムに関しては、ポリマのサーモクロミズムは、ポリマの平面−非平面配座転移から生じ得ることが分かっている。
また、ゾルゲルのサーモクロミズムに関しては、高分子（macromolecule）間の相互作用が４つのカテゴリ、すなわち、イオン、疎水性、ファンデルワールス及び水素結合に分類されるように思われる。ポリマゲルの相転移は、これらの相互作用を研究する手段を与える。多くのゲルは、例えば、温度、ゲルの組成又は光照射の変化に応じて可逆性の不連続な体積変化を受ける。これらの転移は、ポリマネットワークを広げるように作用する本質的に静電的な反発する分子間力と、ポリマネットワークを縮めるように作用する引力との競争に起因する。水素結合を除く上述した力の全てにより動かされるゲルの体積転移が確認されている。近年、ヒドロゲルに組み込まれたペーハー感受性の染料の可逆性サーモクロミズムが報告された。ヒドロゲルを用いることの利点は、生物学的に分解可能であること、無害であること、有機溶媒が存在しないこと、安価であること、大量に入手可能であること及び不燃性であることである。また、ヒドロゲルは、高い透過性を可能にする。
熱的に制御可能な反射は、上述したように種々のやり方で得られる。この目的のために用いられ得る材料の１つは、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）である。ＰＤＬＣは、液晶分子が等方性ポリマ中に分散されると得られる。液晶の等方性遷移温度よりも低い温度で、この系は複屈折性であり、分子がランダムに配向し、従ってそれら分子は光の散乱を引き起こす。液晶の透過性温度よりも高い温度で、上記材料は等方性になり、等方性相の屈折率が等方性遷移温度よりも高い温度のポリマの屈折率に一致すると、この系は透過性になる。例えばポリマのような不純物の存在により生じる欠陥点（defect point）の密度が高い液晶を用いることも可能であり、上記ポリマは粒子であってもよい。そのような系は、ドメイン形成を引き起こす欠陥の存在のために非常に散乱している。上記系を等方性遷移温度よりも高い温度に加熱すると、系の異方性がなくなるので、この系は透過性になる。同様に、微視的配向を伴わないコレステリック組織は、強い光の散乱を示す液晶における粒子及びポリマのような欠陥により引き起こされる所謂フォーカルコニック組織を有している。ここでもまた、系を等方性遷移温度よりも高く加熱すると、散乱がなくなる。コレステリック液晶は、反射色を示す微視的な配向状態においても存在し得る。ここでもまた、系を加熱すると、反射がなくなり、系は透過性になる。
このように、上記熱的に変化する反射素子は、液晶相を有し得る。一形態では、上記反射素子は、コレステリック液晶相である。特に、上記熱的に変化する反射素子は、ＰＤＬＣを有している。
上述したように、高分子分散型液晶のような熱的に変化する反射素子は、任意の発光材料層の下流及び光源の下流に配されている。
（オフ状態の）上記熱的に変化する反射素子は、一形態では白色を有し、他の形態では（例えば、熱的に変化する反射素子中の染料の存在のために）他の色を有する。
「上流」及び「下流」という用語は、光源（ここでは、特にＬＥＤ）からの光の伝播に関する特徴又は要素の配列に関係があり、光源からの光のビーム内の第１の場所を基準として、光源により近い光のビーム内の第２の場所は「上流」であり、光源からより遠い光のビーム内の第３の場所は「下流」である。
好ましくは、上記熱的に変化する反射素子は、約４０ないし１２０℃、より好ましくは４０ないし９０℃、特に約５５℃を超える温度、更に特には約６０℃を超える温度の範囲から選択される温度（遷移温度）において、第１の状態から第２の状態に変化する。上述したように、好ましい形態では、上記熱的に変化する反射素子は、鮮明な遷移温度を示し、ヒステリシスをほとんど示さない液晶を有する。
特に、上記光源は、発光デバイス（ＬＥＤ）を有している。また、上記光源は、特に白色光を生成するように設けられ得る。
上記発光材料は、光源光又は任意的な変換された光源光の少なくとも一部を発光材料光に変換することができる任意の発光材料であり得る。一般に、上記発光材料は、層で構成される。
一形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、ＬＥＤ光として青色光を発するように設けられ、発光材料は、（ａ）（青色ＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収することができる）黄色光を発する発光材料及びオプションで（青色ＬＥＤ光の少なくとも一部及び／又は黄色の放射の少なくとも一部を吸収することができる）赤色光を発する発光材料と、（ｂ）（青色ＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収することができる）緑色光を発する発光材料及び（青色ＬＥＤ光の少なくとも一部及び／又は緑色の放射の少なくとも一部を吸収することができる）赤色光を発する発光材料との１つ又はそれ以上を有する。しかしながら、黄色、緑色、赤色を発する発光材料の組み合わせも可能である。このやり方では、白色光が与えられる。
更に他の形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、ＬＥＤ光として紫外線を発するように設けられ、発光材料は、（ａ）（紫外線ＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収することができる）青色を発する材料、（紫外線ＬＥＤ光の少なくとも一部及び／又は青色の放射の少なくとも一部を吸収することができる）黄色光を発する発光材料及びオプションで（紫外線ＬＥＤ光の少なくとも一部及び／又は青色の放射の少なくとも一部を吸収することができる及び／又は黄色の放射の少なくとも一部を吸収することができる）赤色光を発する発光材料と、（ｂ）（紫外線ＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収することができる）青色を発する材料、（紫外線ＬＥＤ光の少なくとも一部及び／又は青色の放射の少なくとも一部を吸収することができる）緑色光を発する発光材料及び（紫外線ＬＥＤ光の少なくとも一部及び／又は青色の放射の少なくとも一部を吸収することができる及び／又は緑色の放射の少なくとも一部を吸収することができる）赤色光を発する発光材料との１つ又はそれ以上を有する。このやり方でも、白色光が与えられる。
上記照明デバイスは、任意のタイプの可視光を与えるように設けられ得るが、好ましい形態では、（好ましくは、暖白色光又は冷白色光のような異なるタイプの）白色光を与えるように設けられる。
ハロゲン化リン酸塩のような幾つかの発光材料は、可視スペクトル内において実質的に異なる色を発する。従って、実質的に異なる色を発する２つ又はそれ以上の発光材料の代わりに、２つ又はそれ以上の色を発する（単数又は複数の）発光材料も適用され得る。それについての他の例は、セリウム及びプラセオジムがドープされたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）（又は対応するガーネット）である。
上記照明デバイスは、任意のタイプの可視光を与えるように設けられ得るが、好ましい形態では、（好ましくは、暖白色光又は冷白色光のような異なるタイプの）白色光を与えるように設けられる。
一形態では、上記照明デバイスは、４ないし６４個等の２ないし１００個のオーダーのようなＬＥＤ放射を発するように設けられた複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を有している。ＬＥＤという用語は、ある形態では、複数のＬＥＤを含んでいる。
本明細書における（照明デバイス光のような）白色光という用語は、当業者には既知である。それは、特に、約２０００〜２００００Ｋ、特に２７００〜２００００Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）を有する光に関係があり、一般照明に関しては特に約２７００Ｋ及び６５００Ｋの範囲、バックライティングの目的に関しては特に約７０００Ｋ及び２００００Ｋの範囲において関係があり、特にＢＢＬ（黒体軌跡）から約１５ＳＤＣＭ（等色標準偏差）以内、特にＢＢＬから約１０ＳＤＣＭ以内、更に特にはＢＢＬから約５ＳＤＣＭ以内に関係がある。「所定の色」という用語は、色三角内の任意の色に関連し得るが、特に白色光のことを意味している。
「青色光」又は「青色の放射」という用語は、約４１０ないし４９０ｎｍの範囲の波長を有する光に特に関係がある。「緑色光」という用語は、約５００ないし５７０ｎｍの範囲の波長を有する光に特に関係がある。「赤色光」という用語は、約５９０ないし６５０ｎｍの範囲の波長を有する光に特に関係がある。「黄色光」という用語は、約５６０ないし５９０ｎｍの範囲の波長を有する光に特に関係がある。本明細書における「光」という用語は、可視光、すなわち約３８０ないし７８０ｎｍの範囲内から選択される波長を有する光に特に関係がある。
これらの用語は、特に、発光材料が、例えば、約５００ないし５７０ｎｍ、約５９０ないし６５０ｎｍ及び約５６０ないし５９０ｎｍそれぞれの範囲を超える波長を伴う放射を有する広帯域の放射を有することを排除するものではない。しかしながら、そのような発光材料（又はＬＥＤそれぞれ）の放射の支配的な波長は、本明細書において与えられている範囲内でそれぞれ見出される。従って、「〜の範囲内の波長を伴う」という表現は、放射が指定された範囲内の支配的な放射波長を有することを特に意味している。
特に好ましい発光材料は、特に三価のセリウム又は二価のユーロピウムがそれぞれドープされたガーネット及び窒化物から選択され得る。ガーネットの具体例は、Ａ３Ｂ５Ｏ１２（Ａは少なくともイットリウム又はルテチウムを含み、Ｂは少なくともアルミニウムを含む。）のガーネットを特に含んでいる。そのようなガーネットは、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）又はセリウムとプラセオジムとの組み合わせがドープされ得るが、特にＣｅがドープされる。特に、Ｂは、アルミニウムを含んでいるが、ガリウム（Ｇａ）及び／又はスカンジウム（Ｓｃ）及び／又はインジウム（Ｉｎ）を部分的に、特にＡｌの約２０％まで、更に特にはＡｌの約１０％まで含むことも可能であり（すなわち、Ｂのイオンは、本質的に９０モル％又はそれよりも多いＡｌと、１０モル％又はそれよりも少ないＧａ，Ｓｃ及びＩｎの１つ又はそれ以上とから成る。）、特に約１０％までのガリウムを含み得る。他の変形例では、Ｂ及びＯが、Ｓｉ及びＮと少なくとも部分的に置換され得る。元素Ａは、特に、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）及びルテチウム（Ｌｕ）より成る群から選択される。また、Ｇｄ及び／又はＴｂは、特にＡの約２０％の量までのみ存在する。具体的な形態では、ガーネット発光材料は、（Ｙ１−ｘＬｕｘ）３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ（ｘは０以上且つ１以下である。）を有する。
「：Ｃｅ」という表現は、発光材料の金属イオンの一部（すなわち、ガーネットの、「Ａ」イオンの一部）がＣｅと置換されていることを示している。例えば、（Ｙ１−ｘＬｕｘ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅであると仮定すると、Ｙ及び／又はＬｕの一部がＣｅと置換されている。この表記法は、当業者には既知である。Ｃｅは、一般に１０％以下に関してＡを置換し、Ｃｅの濃度は、（Ａに対して）一般に０．１ないし４％、特に０．１ないし２％の範囲内である。１％Ｃｅ及び１０％Ｙとすると、省略形ではない式は（Ｙ０．１Ｌｕ０．８９Ｃｅ０．０１）３Ａｌ５Ｏ１２である。ガーネット中のＣｅは、当業者に知られているように、実質的に又は専ら三価の状態である。
上記赤色発光材料は、一形態では、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ及び（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕより成る群から選択される１つ又はそれ以上の材料を有している。これらの化合物では、ユーロピウム（Ｅｕ）は実質的に又は専ら二価であり、表示されている二価の陽イオンの１つ又はそれ以上を置換している。一般に、Ｅｕは、陽イオンの１０％よりも大きい量では存在せず、特に、陽イオンに対して０．５ないし１０％の範囲内、更に特には０．５ないし５％の範囲内において置換する。「：Ｅｕ」という表現は、金属イオンの一部がＥｕと（これらの例ではＥｕ２＋と）置換されていることを示している。例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕにおいて２％Ｅｕとすると、正確な式は（Ｃａ０．９８Ｅｕ０．０２）ＡｌＳｉＮ３である。二価のユーロピウムは、一般に、上記二価のアルカリ土類、特にＣａ，Ｓｒ又はＢａの陽イオンのような二価の陽イオンを置換する。
上記材料（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕは、ＭＳ：Ｅｕとも表示され得る。ここで、Ｍは、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム（Ｃａ）より成る群から選択される１つ又はそれ以上の元素であり、特に、Ｍは、この化合物においてカルシウム若しくはストロンチウム又はカルシウム及びストロンチウムを有し、更に特にはカルシウムを有する。ここでは、Ｅｕが採り入れられ、Ｍの少なくとも一部（すなわち、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの１つ又はそれ以上）を置換している。
また、上記材料（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕは、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕとも表示され得る。ここで、Ｍは、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム（Ｃａ）より成る群から選択される１つ又はそれ以上の元素であり、特に、Ｍは、この化合物においてＳｒ及び／又はＢａを有する。更に具体的な形態では、Ｍは、Ｓｒ及び／又はＢａより成っており（Ｅｕの存在を考慮していない。）、特に、Ｂａ１．５Ｓｒ０．５Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ（すなわち、７５％のＢａ；２５％のＳｒ）のような５０ないし１００％、特に５０ないし９０％のＢａと、５０ないし０％、特に５０ないし１０％のＳｒとから成っている。ここでは、Ｅｕが採り入れられ、Ｍの少なくとも一部（すなわち、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの１つ又はそれ以上）を置換している。
同様に、上記材料（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕは、ＭＡｌＳｉＮ３：Ｅｕとも表示され得る。ここで、Ｍは、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム（Ｃａ）より成る群から選択される１つ又はそれ以上の元素であり、特に、Ｍは、この化合物においてカルシウム若しくはストロンチウム又はカルシウム及びストロンチウムを有し、更に特にはカルシウムを有する。ここでは、Ｅｕが採り入れられ、Ｍの少なくとも一部（すなわち、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの１つ又はそれ以上）を置換している。
上記ユーロピウム含有窒化物又は硫化物もまた、セリウム含有ガーネット材料のように着色材料であることが多い。
本明細書における発光材料という用語は、特に無機発光材料に関係があり、該無機発光材料は発光材料として示されていることもある。これらの用語は、当業者には既知である。
上記発光材料は、チャンバの壁部上に層で、透過性のセラミック材料中及び／又はその上に、透過性のガラス中及び／又はその上に含まれるか、又は、透過性の有機支持体中及び／又はその上に含まれている。透過性のセラミック材料、透過性のガラス及び透過性の有機支持体のような透過性の支持体は、特に、上記照明デバイスがそのような透過性の支持体を介して外部に光源光を与えるように設けられた形態に関して配される。
上記「層」という用語は、１つ又はそれ以上の層を含んでいる。従って、この層という用語は、ある形態では複数の層と解釈されもし得る。複数の層は、例えば、隣接して、隣接しないで又は互いの上部に配される。層は、一形態では、チャンバの壁部及び／又は底面のような一部にコーティングされるが、そのような壁部又は底面はそのような層により部分的にコーティングされもし得る。
上述したように、透過性の支持体は、発光材料の少なくとも一部を有している。透過性の支持体が発光材料を有しているということは、発光材料の一部が照明デバイスの他の場所に配されることを排除するものではないが、具体的な形態では、実質的に全ての発光材料が透過性の支持体に含まれてもよい。「透過性の支持体が発光材料を有している」という表現は、発光材料が透過性の支持体に組み込まれた透過性の支持体と、発光材料自体である透過性の支持体と、発光材料を有する下流（外部に向けられた側）のコーティング部を備えた透過性の支持体と、発光材料を有する上流（ＬＥＤに面する側）のコーティング部を備えた透過性の支持体と、発光材料を有する上流及び下流の両方のコーティング部を備えた透過性の支持体とより成る群から選択される透過性の支持体に関係がある。
一形態では、上記透過性の支持体はコーティング部を有する上流の面を備え、このコーティング部は発光材料の少なくとも一部を有している。そのような形態は、発光材料の離れた場所（すなわち、ＬＥＤから離れて）及び射出窓から相対的に離れた場所の両方から利益を得る。
具体的な形態では、上記発光材料の少なくとも一部は透過性のセラミック発光材料を有しており、上記透過性の支持体は透過性のセラミック発光材料を有している。従って、この形態では、上記透過性の支持体は、発光セラミックである。特に好適な発光セラミックは、上述したようにセリウム含有ガーネットをベースにしている。透過性セラミックの層又は発光セラミック及びそれらの生成方法は、当該技術分野において既知である。それは、例えば、米国特許出願第１０／８６１，１７２号（ＵＳ２００５／０２６９５８２）、米国特許出願第１１／０８０，８０１号（ＵＳ２００６／０２０２１０５）又は国際特許公開ＷＯ２００６／０９７８６８号公報、国際特許公開ＷＯ２００７／０８０５５５号公報、米国特許出願ＵＳ２００７／０１２６０１７号公報及び国際特許公開ＷＯ２００６／１１４７２６号公報に述べられている。上記文献及び特にこれらの文献において与えられているセラミック層の生成についての情報は、参照することにより本明細書に組み込まれたものとする。
更に他の形態では、上記透過性の支持体は、ホイル又はシートのような有機材料を有している。従って、一形態では、発光材料層は、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（プレキシグラス（登録商標）又はパースペックス（登録商標））、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、ポリカーボネート、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ＰＥＴＧ（グリコール変性ポリエチレンテレフタレート）、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）及びＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマ）より成る群から選択される透過性の有機材料の支持体を有している。
しかしながら、他の形態では、上記透過性の支持体は無機材料を有している。好ましい無機材料は、ガラス、（溶融）石英、セラミック材料（上記参照）及びシリコンより成る群から選択される。
上述したように、上記発光材料は、透過性の支持体の内部及び／又はその上に配されている。
本明細書中の「透過性」という用語は、あるものが光に対して、特に可視波長領域の部分に対して、更に特には実質的に完全な可視領域（すなわち、３８０ないし７８０ｎｍ）について透過性があることを意味している。一般に、本明細書中の透過性のという用語は、上記可視光の全部又は一部が、拡散を伴って又は伴わないで少なくとも部分的に（上記材料を）通過することを許可されることを意味している。特に、「透過性」という用語は、（可視）光を伴う垂直方向の放射を受けた（１×１×１ｃｍの立方体のような）１ｃｍの厚さの一片（piece）が（可視）光から選択される所定の波長においてこの所定の波長の光の少なくとも約５０％、好ましくは少なくとも約８０％、より好ましくは少なくとも約９０％、更に好ましくは少なくとも約９５％を透過することを意味している。
ＬＥＤをベースにした光源における離れた発光材料は、システムの有効性に関して、特に低い色温度（暖白色）の光の発生に関して非常に有利であるように思われる。透過性の支持体（又はＬＥＤから離れた他の場所）に発光材料を塗布することは、吸収されるかなり高い可能性を有するＬＥＤに少量の光だけが反射して戻ってくるので、高いシステムの有効性をもたらす。ＬＥＤから離れた発光材料を用いることは、ＬＥＤパッケージ内に発光材料を備えたシステムと比較して約５０％までの有効性の向上をもたらす。従って、本発明は、ＬＥＤから離れた発光材料層を備えた光のチャンバを与える。発光材料が光源から離れている遠隔システムは、例えば、国際特許公開ＷＯ２００７０４６０３５号公報において又はNarendranのSPIE 2005, “Improved performance white LED”, 5th
International Conference on Solid State Lighting, Proceedings of SPIE 5941,
45-50, Bellingham, WA, International Society of Optical Engineersにより説明されている。
ＬＥＤに発光材料を設けるのではなく、発光材料を有する透過性の支持体を配置することは、発光材料とＬＥＤとのゼロではない距離を可能にする。この距離は、特に最短距離である。これは、一形態において、ＬＥＤと発光材料とのいかなる最短距離もが０ｍｍに等しいか又は特に０ｍｍよりも大きいことを意味する。一形態では、発光材料とＬＥＤとの距離は、０．５ないし５０ｍｍの範囲内、特に３ないし２０ｍｍの範囲内である。
上記照明デバイスは、透過性の支持体の１つ又はそれ以上が発光材料を有する状態で、１つよりも多い透過性の支持体を有し得る。上記１つよりも多い透過性の支持体は、例えば異なる発光材料を有している。
上述したように、上記発光材料（層）は、各形態において、光チャンバの壁部の一部に含まれていてもよいし、又は他の形態において、含まれていなくてもよい。発光材料を有していない（底面を含む）それら壁部の部分は、好ましくは反射性であり、例えば反射性のコーティング部を有している。例えば、ＭＣＰＥＴ（microcellular polyethylene terephthalate）が反射性の材料として塗布され得る。このやり方では、ＬＥＤ光と発光材料の放射との良好な混合が得られる。
熱は、異なる光源から及び異なる経路を介して上記熱的に変化する反射素子に伝達される。例えば、光源からの熱は、熱的に変化する反射素子に直接的又は間接的に伝達される。しかしながら、代替として又は追加として、任意の発光材料からの光が熱的に変化する反射素子に直接的又は間接的に伝達され得る。熱の直接的な伝達は、特に、光源及び／又は発光材料と熱的に変化する反射素子との物理的な接触により得られ、間接的な熱の伝達は、特に、光源及び／又は発光材料から熱的に変化する反射素子への熱伝達材料を介した熱の輸送により得られる。特に、光源及び／又は発光材料と物理的に接触するとともに熱的に変化する反射素子と物理的に接触するヒートシンクが適用され得る。上記熱伝達材料は、約１００ないし１５００Ｗ／（ｍＫ）の範囲内のような少なくとも約４０Ｗ／（ｍＫ）、好ましくは少なくとも約２５０Ｗ／（ｍＫ）の熱伝導率を好ましく有する。従って、このやり方では、上記照明デバイスは、光源及び任意の発光材料の１つ又はそれ以上により発生する熱を熱的に変化する反射素子に運ぶように設けられる。少なくとも約１００Ｗ／（ｍＫ）の熱伝導率を有する任意の材料がヒートシンクとして用いられ得る。そのような材料の例は、例えば銅又はアルミニウムである。
従って、一形態では、上記照明デバイスはヒートシンクを更に有しており、上記熱的に変化する反射素子は該ヒートシンクと物理的に接触している。他の形態では、上記熱的に変化する反射素子は光源と物理的に接触している。更に他の形態では、上記熱的に変化する反射素子は発光材料と物理的に接触している。
よって、本発明は、他の観点において、（ａ）光源光を生成するように設けられた光源と、（ｂ）上記光源の下流に配され、上記光源光の少なくとも一部を発光材料光に変換するように設けられた任意の発光材料であって、上記光源及び当該任意の発光材料の１つ又はそれ以上は、上記光源が光源光を生成する時に熱を発生する当該任意の発光材料と、（ｃ）上記光源及び上記任意の発光材料の下流に配され、実質的に反射している第１の状態と、実質的に透過性である第２の状態とを有する熱的に変化する反射素子であって、熱が上記第１の状態から上記第２の状態への機会を引き起こす当該熱的に変化する反射素子とを有し、上記光源及び上記任意の発光材料の１つ又はそれ以上により発生する熱を上記熱的に変化する反射素子に運ぶように設けられた照明デバイスの上記熱的に変化する反射素子の使用であって、上記光源がオフに切り換えられた時に、外部からの上記光源及び上記任意の発光材料の１つ又はそれ以上の可視性を妨げるための当該熱的に変化する反射素子の使用を有利に提供する。
本発明は、ＬＥＤのような光源がオフに切り換えられた際に、照明デバイスにおけるそのような光源の存在や、光源上、光源上のドーム上若しくはドーム内又は層状の光源から離れた（着色された）発光材料の存在を「マスクする」ことを有利に可能にするとともに、光源をオンに切り換えた後ほぼ同時に、光源光及び／又は任意の発光材料の発光材料光の実質的な透過を可能にする。
任意的に、上記熱的に変化する反射素子は、集束特性又は非集束（defocusing）特性より成る群から選択される光学特性を更に有し得る。また、上記熱的に変化する反射素子は、中間状態において光源光及び／又は発光材料光の透過を可能にするが、この光の少なくとも一部を引き続き散乱するように設けられ得る。
更に他の観点によれば、本発明は、（ａ）光源光を生成するように設けられた光源と、（ｂ）上記光源の下流に配され、上記光源光の少なくとも一部を発光材料光に変換するように設けられた任意の発光材料と、（ｃ）上記光源及び上記任意の発光材料の下流に配され、実質的に反射している第１の状態と、実質的に透過性である第２の状態とを有する熱的に変化する反射素子であって、熱が上記第１の状態から上記第２の状態への機会を引き起こし、上記第２の状態にある時に上記光源光及び任意の発光材料光より成る群から選択される１つ又はそれ以上の少なくとも一部を透過するように設けられた当該熱的に変化する反射素子と、（ｄ）上記熱的に変化する反射素子を加熱することができるように設けられた加熱素子と電気的に接続された制御器であって、上記熱的に変化する反射素子を制御するように設けられた当該制御器とを有する照明デバイスを提供する。そのような制御器は、第１の状態の第２の状態への変化（及び任意的にその逆）を制御するためにそのような加熱素子に電力を与えるように設けられる。
また、更に他の観点によれば、本発明は、（ａ）光源光を生成するように設けられた光源と、（ｂ）上記光源の下流に配され、上記光源光の少なくとも一部を発光材料光に変換するように設けられた任意の発光材料と、（ｃ）上記光源及び上記任意の発光材料の下流に配され、実質的に反射している第１の状態と、実質的に透過性である第２の状態とを有する熱的に変化する反射素子であって、熱が上記第１の状態から上記第２の状態への機会を引き起こし、上記第２の状態にある時に上記光源光及び任意の発光材料光より成る群から選択される１つ又はそれ以上の少なくとも一部を透過するように設けられた当該熱的に変化する反射素子とを有する照明デバイスであって、上記光源がオンに切り換えられた時に、上記光源及び上記熱的に変化する反射素子に電流を同時に供給するように設けられた当該照明デバイスを提供する。このやり方では、ＬＥＤがオンにされると、電流もまた抵抗層を加熱するために該抵抗層に供給される。結果として、熱応答性素子は実質的に透過性になる。
一形態では、上記照明デバイスは、照明デバイス光から１つ又はそれ以上の光学特性を感知し、対応するセンサ信号を与えるように設けられたセンサを更に有し、制御器が、上記センサ信号に応じて熱的に変化する反射素子を制御するように更に設けられている。このやり方では、制御器は、センサ信号に応じて、照明デバイスのデバイス光を所望のデバイス光強度及び必須ではないが反射角に調整するために用いられ得る。
更なる形態では、上記照明デバイスは、複数の熱的に変化する反射素子を有している。
上述したように、熱的に変化する反射素子は、実質的に非透過状態を好ましく有し、従って、光源がオフに切り換えられたときに、外部からの任意の（着色された）発光材料層及び光源、特にＬＥＤの１つ又はそれ以上の可視性を妨げるために特に用いられ得る。
他の形態では、鏡面反射する熱的に変化する反射素子が、上記発光材料の上に配される（すなわち、発光材料の下流に設けられる。）。この素子は、オフ状態において（太陽光のような）白色光を反射する特徴を有する。温度が上昇すると、反射がなくなり、上記材料は透過性になる。そのような素子の角度依存性を低減するために、後方反射が少ない光拡散素子が用いられ得る。この素子もまた、熱的に変化する作用を示す。
更に他の形態では、系の色の見え方を中間色にするために、ある波長を反射する材料をある波長領域を吸収する発光材料と組み合わせることが可能である。例えば、黄色発光材料は青色光を吸収する。そのような黄色蛍光体の上に青色を反射する熱的に変化する反射素子が配されると、その見え方は中間色になり、この素子は白色光を反射する。そのような素子の角度依存性を低減するために、後方反射が少ない光拡散素子が用いられ得る。この素子もまた、熱的に変化する作用を示す。
他の形態では、熱的に調整され得るフォトニック結晶を用いることが可能である。例えば、熱的に変化する反射特性を示すポリママトリクス内のポリマビーズが用いられ得る。他の例は、温度が上昇すると第１の反射状態から第２の透過状態に変化する（例えば）液晶に組み込まれたフォトニック結晶である。これらのフォトニック結晶（構造）は、インプリントリソグラフィ又は他のリソグラフィ技術により生成され得る。
そのようなＬＥＤを有する反射層は、携帯電話のフラッシュ装置以外の他の用途にも用いられ得る。他の用途は、フラッシュ光（トーチ）、自動車のヘッドランプ、レトロフィットランプ、発光体、デジタルビデオカメラ、自転車のランプ、ヘッドランプ等であるが、これらに限定されない。
本発明の実施の形態が、添付の模式的な図面を参照して単なる例としてこれから説明される。各図面において、対応する参照符号は対応する部分を示している。
本発明に係る照明デバイスの非限定的な幾つかの実施の形態を模式的に表している。 本発明に係る照明デバイスの非限定的な幾つかの実施の形態を模式的に表している。 本発明に係る照明デバイスの非限定的な幾つかの実施の形態を模式的に表している。 本発明に係る照明デバイスの非限定的な幾つかの実施の形態を模式的に表している。 本発明に係る照明デバイスの非限定的な幾つかの実施の形態を模式的に表している。 本発明に係る照明デバイスの非限定的な幾つかの実施の形態を模式的に表している。 「オフ」及び「オン」状態の本発明に係る照明デバイスの一実施の形態をより詳細に模式的に表している。 「オフ」及び「オン」状態の本発明に係る照明デバイスの一実施の形態をより詳細に模式的に表している。 本発明に係る照明デバイスの他の実施の形態を模式的に表している。 本発明に係る照明デバイスの他の実施の形態を模式的に表している。 反射層を示した本発明に係る照明デバイスの他の実施の形態を模式的に表している。 照明デバイスの一実施の形態の特性を模式的に表している。 照明デバイスの一実施の形態の特性を模式的に表している。 照明デバイスの一実施の形態の特性を模式的に表している。 照明デバイスの一実施の形態の特性を模式的に表している。
図１ａないし図１ｆは、本発明に係る参照符号１００で示されている照明デバイスの非限定的な幾つかの実施の形態を模式的に表している。光源は、参照符号１０で示されている。
例として、ＬＥＤが光源１０として示されている。以下において、光源１０はＬＥＤ１０として更に示される。しかしながら、特に指示がない限り又はＬＥＤのみを意味することが（実施の形態の）説明から当業者に明らかである場合を除いて、これは一般に光源として解釈されるべきである。上記光源は、ＯＬＥＤ又はレーザでもあり得る。
例として、１つのＬＥＤ１０が示されているが、２，４又は１０，１６又は１００個等のような複数のＬＥＤが与えられ得る。
これらの模式的な図面は、更に、支持体２０を示しており、支持体２０の上に光源１０が配されている。この支持体２０は、ある実施の形態ではＩＣのような基板であるが、ある実施の形態ではヒートシンクでもあり得る。ヒートシンクは、当該技術分野において既知であり、特に、熱的接触（直接的又は放射のいずれか）を用いて他の物体から熱を吸収及び放散する物体を意味している。好ましくは、上記ヒートシンクは、光源１０と物理的に接触している。
それらの図に示されているように、照明デバイス１００の実施の形態は、参照符号１１で示した光源光（単純にするために、この光は全てのこれらの模式的図面において書かれてはいないが、図２ａ及び図２ｂも参照されたい。）を生成するように設けられた光源１０と、光源１０の下流に配された熱的に変化する反射素子６０とを少なくとも有している。熱的に変化する反射素子６０は、実質的に反射している第１の状態と、実質的に透過性である第２の状態とを有している（以下の図２ａ及び図２ｂも参照されたい。）。熱的に変化する反射素子６０は、熱が上記第１の状態から第２の状態への機会を引き起こす素子である。熱的に変化する反射素子６０は、上記第２の状態にある時に光源光１１を透過するように設けられている。
熱的に変化する反射素子６０は、上流面６２と下流面６１とを有しており、上流面は光源１０に向けられ、下流面は照明デバイス１００の外部に向けられている。照明デバイス１００は、光源１０により発生するこの熱を熱的に変化する反射素子６０に運ぶように設けられている。その実施の形態は、図１ｂないし図１ｆに更に示されている。
オプションでは（図１ｂ、図１ｃ及び図１ｅも参照されたい。）、熱的に変化する反射素子６０は、任意の発光材料部２０５を更に有している。この発光材料部２０５は、光源１０の下流に配されており、光源光１１の少なくとも一部を発光材料光２１１に変換するように更に設けられている（単純にするために、この光は全てのこれらの模式的図面において書かれてはいないが、図２ａ及び図２ｂも参照されたい。）。
光源１０及び／又は発光材料部２０５は、光源１０が光源光１１を生成する際に熱を発生する。この実施の形態では、熱的に変化する反射素子６０は、光源１０の下流に配されており、上記第２の状態にある時に光源光１１及び発光材料光２１１の少なくとも一部を透過するように設けられている。
発光材料部２０５において発生する熱は、励起と放射との間のストークスシフトによるようなフォノンを介した非放射の緩和によるものである。照明デバイス１００は、光源１０及び／又は任意の発光材料部２０５により発生するこの熱を熱的に変化する反射素子６０に輸送するように設けられている。
図１ａないし図１ｆにおける光源１０は、例えば、商業的に知られているように発光材料のコーティングを伴うＬＥＤを有し得るが、一実施の形態では、光源光１１が光源１０の下流で（光源からゼロではない距離において）任意的に変換される覆いのない（bare）光源、特にＬＥＤを意味してもいることに注意されたい。
このように、発光材料部２０５は、ＬＥＤ上にコーティング部のような層で又は複数のコーティング部で設けられている。しかしながら、発光材料部２０５は、光チャンバの壁部に設けられてもよい（以下も参照されたい。）。また、発光材料部２０５は、透過性の支持体又は発光セラミック材料のような透過性の材料中又はその上に含まれることもあり得る。
熱的に変化する反射素子６０は、任意の発光材料部２０５又はそのような発光材料の層２００の下流に配されている。また、熱的に変化する反射素子６０は、光源１０の下流に配されている。これは、熱的に変化する反射素子６０が完全な反射状態にある場合に、実質的に任意の発光材料部２０５の発光材料光２１１及び光源１０が外部から見えないことを意味している。
ここでは、熱的に変化する反射素子６０は、照明デバイス１００の外部に逃がすように（もしあれば）光源光１１及び（もしあれば）発光材料光２２０を通過させなければならない光学素子として描かれている。従って、熱的に変化する反射素子６０は、熱的に変化する反射素子６０が実質的に反射状態（第１の状態）にある場合に、（もしあれば）光源光１１及び（もしあれば）発光材料光２２０が上記照明デバイスの外部に逃げないように設けられている。しかしながら、熱的に変化する反射素子６０の加熱のために、この素子は光源１０をオンにした後、「オープン」になり、それによって、光源光１１及び／又は発光材料光２１１が外部に逃げることを可能にする。紫外線光源が与えられる場合には、実質的に全ての光源光１１が発光材料部２０５により吸収される（及び少なくとも部分的に発光材料光２１１に変換される）ことに注意されたい。
図１ｂは、薄いホイルにコーティングされた又は発光セラミックに含まれる発光材料部２０５のような熱的に変化する反射素子６０の下流に配された発光材料層２００を有する実施の形態を模式的に表している。また、壁部１１１が光源１０を取り囲んでいる。支持体２０、壁部１１１及び発光材料層２００は、光チャンバ１１０を与えている。これは、光源１０の光１１と発光材料部２０５の発光材料光２１１とを混合するために用いられる。壁部１１１及び底面１２は、ＭＣＰＥＴを有する反射コーティングのような反射材料を好ましく備えている。上記壁部及びチャンバは、任意である。ここでは、発光材料部２０５は、光源１０から離れて（すなわち、ゼロではない距離で）配されている。
壁部１１１は、例えば、上記支持体と物理的に接触するとともに、熱的に変化する反射素子６０とも物理的に接触している。このやり方では、光源１０の熱は、熱的に変化する反射素子６０に運ばれる。
ここでは、発光材料層２００は、ＰＤＬＣのような熱的に変化する反射素子６０と隣接し、実質的に接触しているが、他の構成も可能である。このように、この図では、発光材料部２０５は熱的に変化する反射素子６０と物理的に接触している。このやり方では、発光材料部２０５において発生する熱もまた、熱的に変化する反射素子６０に運ばれる。熱輸送材料（ここでは、上記支持体の材料及び／又は上記壁部の材料）は、好ましくは少なくとも約１００Ｗ／（ｍＫ）の熱伝導率を有している。
１つよりも多い発光材料のタイプが存在し得ること及び／又は照明デバイス１００内の異なる場所で発光材料が存在し得ることに注意されたい。
図１ｂにおいて、光源１０と（発光材料層２００に存在するような）発光材料部２０５との距離は、ゼロではない。しかしながら、図１ｃでは、光源１０と発光材料部２０５、又はより正確には発光材料層２００とは、物理的に接触している。このやり方では、発光材料部２０５において発生する熱は、熱的に変化する反射素子６０に運ばれる。有利なことに、このやり方では、熱が発光材料部２０５から放散する。
図１ｄは、ＬＥＤ１０と熱的に変化する反射素子６０とを接触させることなくＬＥＤ１０を覆って熱的に変化する反射素子６０を配した他の実施の形態を模式的に表している。例えば、図１ｃに示されているような熱応答性素子を加熱するために、上記ＬＥＤのヒートシンクからの熱が用いられる。図１ｄでは、ヒートシンクは湾曲している。ここでは、壁部１１１がヒートシンクとして用いられ、例えば反射器として湾曲しており、この反射器の開口部が熱的に変化する反射素子６０を有している。そのような構成では、熱的に変化する反射素子６０は、レンズのような光学素子と任意的に組み合わせされ得る。更に他の実施の形態では、熱的に変化する反射素子６０自体が、例えばデバイスの光の集束、非集束又は視準のための光学素子としても設けられ得る。
図１ｅは、光源１０が光源１０を囲むドーム７０を有する実施の形態を模式的に示している。特にＬＥＤはそのようなドーム７０を有し得る。図１ｅに模式的に示されている実施の形態では、ドーム７０は、外部層である発光材料層２００とその下流の熱的に変化する反射素子６０とを更に有している。光源１０からの熱は、支持体２０、特に支持体２０としてのヒートシンクを介して熱的に変化する反射素子６０に伝わる。代替又は追加として、特に、この実施の形態では発光材料部２０５が熱的に変化する反射素子６０と物理的に接触しているので、発光材料部２０５からの熱が熱的に変化する反射素子６０に伝わる。
図１ｆは、そのようなドーム７０を有するＬＥＤを模式的に表しており、このＬＥＤでは、任意的に発光材料部２０５（図示せず）が、ＬＥＤの発光面上に配されている及び／又はドーム７０内に配されて（分散されて）いる及び／又は壁部１１１に配されているが、ある実施の形態では存在しない場合もある。ドーム７０を有する上記ＬＥＤは、光チャンバ１１０内に密閉されている。光源１０の熱は、この場合も同様に、好ましくはヒートシンクである支持体２０から同じく好ましくはヒートシンクである壁部１１１及び熱的に変化する反射素子６０に運ばれる。ここでは、ヒートシンクである壁部１１１及び支持体は、それら部材が少なくとも約４０Ｗ／（ｍＫ）の熱伝導率を有することを特に意味している。
図２ａ及び図２ｂは、本発明に係る照明デバイス１００がどのように動作するかを模式的に表している。熱的に変化する反射素子６０の例としてＰＤＬＣ材料が与えられている。低温では、上記ＰＤＬＣの液晶は、異方性であり、従ってポリマの屈折率とＰＤＬＣの液晶の屈折率との不一致が存在するので、（日光のような外部光１６０の）光反射性を示す。光源１０としてのＬＥＤをオンに切り換えると、温度が（約６０℃のような）液晶の等方性遷移温度よりも高い温度まで上昇する。等方性の状態では、液晶材料は、ポリマの屈折率と一致する単一の屈折率を示し、従って、この系は透過性になる。その場合、光源光１１及び（光源光１１の一部の吸収及びルミネセンスの放出により引き起こされる）発光材料光２１１は、熱的に変化する反射素子６０を通って実質的に妨げられずに伝わり、それによりデバイス光１５０が与えられる。このデバイス光１５０は、発光材料の存在に依存して、光源光１１から（発光材料２０５が存在しない又は発光材料２０５による吸収）、光源光１１及び発光材料光２１１から（光源光１１の一部の発光材料光２１１への変換）、発光材料光２１１から（発光材料による光源光の吸収と光源光１１の少なくとも一部の発光材料光２１１への変換との合計、又は、同じであるが更に例えば光学フィルタによる光源光１１の妨げを併せた合計）成っている。
図３ａ及び図３ｂは、上記反射作用に加えて、そのような熱的に変化する反射素子６０がデバイス光１５０のビームの制御のために光学的効果も生ずるよう設計され得ることを模式的に表している。例えば、熱的に変化する反射素子６０は、ＬＥＤ１０がフラッシュモードで用いられる際、層が部分的に反射しているまま（中間状態）であり、従ってビーム角がかなり広い状態であるように温度は十分に高くないよう選択され得る（図３ａ）。フラッシュがトーチモードにおいて用いられる場合には、熱的に変化する反射素子６０は透明になり、例えばより高い視準を伴うビームが得られる（図３ｂ）。
温度応答性素子によって着色されて見えることも望ましい。従って、更に他の形態では、少量の色素分子が熱的に変化する反射素子６０に加えられる。そのような色素を含有する熱的に変化する反射素子６０は、反射状態において反射の結果として増大した経路長のために強く着色された見え方を示す一方で、透過性状態では、わずかな吸収しか示さず、従って非常に透明のままである。そのような実施の形態は、例えば、照明デバイス１０（の出射窓）の色をそのような照明デバイス１０が組み込まれ得るデバイスに合わせる（match）ことが望まれる場合に用いられる。
図４は、熱的に変化する反射素子６０を備えるとともに、その下流に任意の拡散器３００を備えた照明デバイス１００の実施の形態を模式的に示している。任意的に、任意の拡散器３００もまた熱的に変化し、好ましくは熱的に変化する散乱素子６０と同じように反射する。熱的に変化する散乱素子６０の上流に、発光材料２００が配されている。
図５ａないし図５ｄを参照すると、発光材料２００は、例として、図５ａに模式的に表されているように反射作用（Ｒ）を有する。熱的に変化する散乱素子６０の反射は、（少なくとも）発光材料２００とは異なる（可視）波長領域の他の部分において反射するように調整され得る。これは、図５ｂに模式的に表されている。結果として生じる反射は、図５ｃに模式的に表されている。図５ｂ及び図５ｃの反射は、低温状態（すなわち、第１の状態）に関係がある。しかしながら、上記デバイスをオンに切り換えると、上記熱的に変化する散乱素子は反射を減少し、発光材料２００は光を発し、熱的に変化する散乱素子６０の反射は、図５ｄに模式的に表されており実質的に反射はなく、上記第１の状態においては（図５ｃ）実質的に全ての光が反射する。
また、照明デバイス１は、熱的に変化する反射素子６０に電気的に接続された（内部又は外部の）制御器（図示せず）を有し得る。この制御器は、熱的に変化する反射素子６０の反射を制御するように設けられる。上記制御器は、デバイス光１５０の強度又はビーム角のような１つ又はそれ以上の光学特性を測定するために設けられるとともに、対応するセンサ信号を生成するように設けられたセンサ及び／又はＬＥＤ１０にも電気的に接続され得る。上記制御器がＬＥＤ１０に電気的に接続された場合、ＬＥＤ１０の強度もまた制御器により制御され得る。
照明デバイス１は、ユーザインターフェース（図示せず）を更に有し得る。このユーザインターフェースは、上記制御器に電気的に接続され得る。上記ユーザインターフェース又はユーザ入力デバイスは、ユーザにより選択される通りに照明デバイス１００により生成される照明を（「ローカル」又は「遠隔」）制御する。上記インターフェース又は入力デバイスは、エンドユーザが利用可能な設定に従ってどのようにナビゲートすることができるかが直感的に示される制御動作ボタンを有し得る。インテリジェントマイクロプロセッサは、ユーザがアルゴリズムにより動的な光の作用を作り出すことを可能にする。上記ユーザインターフェースは、遠隔制御装置を有し得る。
具体的な実施の形態では、光源１０としてのＬＥＤの代わりに又はそれに加えて、（小型の）ＧＬＳランプのような従来の光源が適用され得る。また、青色ＬＥＤと紫外線ＬＥＤとの組み合わせ及びそれに伴う発光材料が適用され得る。
物理的に接触している熱的に変化する反射素子６０を備えたレベル（Rebel）ＬＥＤを作製した。熱的に変化する反射素子６０は、混合されたノーランド（Norland）６５樹脂を液晶Ｅ７（Merck社）と混合することにより得た。重合の後、液晶分子がポリママトリクス中に分散した反射性の所謂高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）が得られる。上記ＬＥＤがオフ状態では、温度応答性の反射素子が反射し、白色に見える。ＬＥＤがオンに切り換えられると、ＬＥＤは自発的に透過性になり、ＬＥＤにより発せられる光は上記温度応答性素子を通過する。ＬＥＤがオフに切り換えられると、上記素子は反射するようになり、再度白色に見える。
「実質的に全ての放射」又は「実質的に構成される」のような本明細書における「実質的に」という用語は、当業者には理解されるであろう。「実質的に」という用語は、「全部」、「完全に」、「全て」等を伴う具体例も含んでいる。従って、上記実施の形態では、形容詞的な実質的には取り除かれ得る。適用可能である場合、「実質的に」という用語は、９５％以上のような９０％以上、特に９９％以上、更に特には１００％を含む９９．５％以上に関係がある。「有する」という用語は、「有する」という用語が「より成る」を意味する具体例も含んでいる。
また、説明及び特許請求の範囲における第１の、第２の、第３の等の用語は、類似する素子を区別するために用いられており、必ずしも連続する順序又は発生順を説明するために用いられるものではない。そのように用いられている用語は適切な状況下において置き換え可能であり、本明細書で説明されている本発明の実施の形態は本明細書中に説明されている又は示されている順序ではない他の順序で動作可能であることを理解されたい。
本明細書におけるデバイスは、とりわけ動作中について説明されている。当業者には明らかであるように、本発明は、動作の方法又は動作中のデバイスに限定されるものではない。
上述した実施の形態は、本発明を限定するものではなく説明しており、当業者であれば添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多数の代替の実施の形態を考案することができることに注意されたい。特許請求の範囲では、括弧内に配された任意の参照符号が、特許請求の範囲を限定するように解釈されるべきではない。動詞「有する」及びその活用の使用は、特許請求の範囲において述べられている構成要素又はステップ以外の構成要素又はステップの存在を排除するものではない。構成要素の前に付された冠詞「a」又は「an」は、複数のそのような構成要素の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの別個の構成要素を有するハードウェアを用いて及び適切にプログラムされたコンピュータを用いて実現され得る。幾つかの手段を列挙しているデバイスの請求項では、これらの手段の幾つかが、ハードウェアの１つの同じアイテムにより具現化され得る。ある方策が互いに異なる従属請求項において述べられているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に用いられ得ないことを示してはいない。

Claims (14)

  1. 光源光を生成する光源と、
    前記光源の下流に配され、前記光源光の少なくとも一部を発光材料光に変換する任意の発光材料であって、前記光源及び当該任意の発光材料の１つ又はそれ以上は、前記光源が光源光を生成する時に熱を発生する、当該任意の発光材料と、
    前記光源及び前記任意の発光材料の下流に配され、実質的に反射している第１の状態と、実質的に透過性である第２の状態とを有する熱的に変化する反射素子であって、熱が前記第１の状態から前記第２の状態への機会を引き起こし、前記第２の状態にある時に前記光源光及び任意の発光材料光より成る群から選択される１つ又はそれ以上の少なくとも一部を透過する、当該熱的に変化する反射素子とを有する照明デバイスであって、
    前記光源及び前記任意の発光材料の１つ又はそれ以上により発生する熱を前記熱的に変化する反射素子に運ぶ、当該照明デバイス。
  2. 前記光源がＬＥＤを有する、請求項１記載の照明デバイス。
  3. 前記光源が白色光を生成する、請求項１又は２記載の照明デバイス。
  4. 前記熱的に変化する反射素子が前記光源と物理的に接触している、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の照明デバイス。
  5. ヒートシンクを更に有し、前記熱的に変化する反射素子が前記ヒートシンクと物理的に接触している、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の照明デバイス。
  6. 前記発光材料が発光材料層に含まれる、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の照明デバイス。
  7. 前記発光材料層が透過性のセラミック層を有する、請求項６記載の照明デバイス。
  8. 前記熱的に変化する反射素子が前記第１の状態において拡散反射する、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の照明デバイス。
  9. 前記熱的に変化する反射素子が前記第１の状態において鏡面反射する、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の照明デバイス。
  10. 前記熱的に変化する反射素子が発光材料と物理的に接触している、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の照明デバイス。
  11. 前記熱的に変化する反射素子が液晶相を有する、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の照明デバイス。
  12. 前記反射素子がコレステリック液晶相である、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の照明デバイス。
  13. 前記熱的に変化する反射素子が、４０℃ないし９０℃の範囲から選択される温度、特に５５℃よりも高い温度において前記第１の状態から前記第２の状態に変化する、請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の照明デバイス。
  14. 光源光を生成する光源と、
    前記光源の下流に配され、前記光源光の少なくとも一部を発光材料光に変換する任意の発光材料であって、前記光源及び当該任意の発光材料の１つ又はそれ以上は、前記光源が光源光を生成する時に熱を発生する当該任意の発光材料と、
    前記光源及び前記任意の発光材料の下流に配され、実質的に反射している第１の状態と、実質的に透過性である第２の状態とを有する熱的に変化する反射素子であって、熱が前記第１の状態から前記第２の状態への機会を引き起こす当該熱的に変化する反射素子とを有し、前記光源及び前記任意の発光材料の１つ又はそれ以上により発生する熱を前記熱的に変化する反射素子に運ぶ、照明デバイスの前記熱的に変化する反射素子の使用であって、
    前記光源がオフに切り換えられた時に、外部からの前記光源及び前記任意の発光材料の１つ又はそれ以上の可視性を妨げるための、当該熱的に変化する反射素子の使用。
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