JP2013528315A - 異なる光透過領域を有する照明装置 - Google Patents

Abstract

第１の透過領域及び第２の透過領域を透過する光放射に対して（例えば、拡散特性、色特性、あるいはその他の特性に関して）異なる作用を与える第１の透過領域及び第２の透過領域、を有するカバーを備えるＬＥＤランプである。空気を流通させおよび熱を放出させるために、また、該ＬＥＤランプの基部近くの直接放射された光又は逆散乱光を漏出させるために、１つ以上の開口がＬＥＤランプ用拡散カバーにおいて画定されてもよい。複数の拡散セグメントが、介在する開口に重ねられてもよい。

Description

発明の詳細な説明

［関連出願の記載］
本出願は、２０１０年６月８日に出願された米国特許出願番号第１２／７９６，５４９号の優先権を主張するものである。前記出願の全内容が、あらゆる目的のために、本明細書中の参照によって本明細書に援用される。
［技術分野］
本発明は、固体照明装置に関する。
［背景］
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、電気エネルギーを光に変換し、一般的には、反対にドープされた層の間に挟まれた、半導体材料の１つ以上の活性層を有する、固体デバイスである。ドープされた層に向かい合わせにバイアスが印加された場合に、正孔及び電子が１つ以上の活性層に注入され、当該活性層において正孔と電子とが再結合して前述のデバイスから放射される光を発生する。レーザダイオードは、同様の原理に従って動作する固体発光体である。

固体光源は、有色の（例えば、白色ではない）又は白色の（例えば、白色又は白色に近い色として認識される）、ＬＥＤランプを提供するために用いられ得る。白色固体発光体は、白熱灯の潜在的な代替物として研究されてきた。白色ＬＥＤランプの代表的な例には、青色光の少なくとも一部を吸収して黄色光を再放射する蛍光体（典型的には、ＹＡＧ：Ｃｅ）でコートされており、その特性が白色又は白色に近い色として認識される光を提供する、混合された黄色及び青色の発光を有する青色ＬＥＤチップ（例えば、ＩｎＧａＮ及び／又はＧａＮで作製される）のパッケージが含まれる。混合された黄色及び青色の光が、黄色又は緑色と認識される場合は、「青色からシフトした黄色（ｂｌｕｅ ｓｈｉｆｔｅｄ ｙｅｌｌｏｗ）」（ＢＳＹ）ライト、又は、「青色からシフトした緑色（ｂｌｕｅ ｓｈｉｆｔｅｄ ｇｒｅｅｎ）」（ＢＳＧ）ライトと称される。白色光の暖かみを増やすために、固体発光体又はルミファ材料（ｌｕｍｉｐｈｏｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）（例えば蛍光体）からの赤色スペクトル出力を追加することが採用され得る。発光体ベースの白色ＬＥＤの代替として、赤色、青色、及び緑色の固体発光体及び／又はルミファ（ｌｕｍｉｐｈｏｒ）の混合による放射によっても、特性においては白色又は白色に近い色として認識され得る。白色光を生じる別の方法は、紫色又は紫外線ＬＥＤ源によって多色の発光体又は染料（ｄｙｅｓ）を活性化させることである。固体照明装置は、例えば、少なくとも１つの無機又は有機発光ダイオード及び／又はレーザーを含み得る。

現代の照明への適用の多くは、所望の輝度レベルを提供するために、高出力の固体発光体を必要とする。高出力のＬＥＤからの放射は、より拡散性があり好ましい特性を有する光を生じるために、しばしば拡散器を介して透過される。高出力のＬＥＤは、大容量の電流を引き込み得るため、放散されねばならない著しい量の熱が発生する。例えばヒートシンクのような放熱要素が、通常、高輝度ＬＥＤと熱伝導するように設けられるが、これは、ＬＥＤの信頼性を高め耐用年数を延ばすために、ＬＥＤが過度に高いジャンクション温度で動作しないようにするために必要である。

光出力の特性を損なわずに白熱電球と置換可能なＬＥＤ電球を提供することが望ましいが、種々の制限がＬＥＤ電球を広範に導入することを遅らせていた。従来の高出力ＬＥＤ電球において、典型的には、電球の基部と球体部との間にヒートシンクが設けられる。残念ながら、ＬＥＤによって生じた熱量を放散するのに十分な大きさを有するヒートシンクは、電球の基部近くの光出力を遮る傾向にある。このため、従来のＬＥＤ電球が、テーブルランプに上向きで設置されている場合には、当該電球の下方にある領域にて生じる低輝度の光出力、及び、影は、多くの使用者にとって満足のいくものではない。ＬＥＤ電球の基部近くの光出力を増加させることが望ましいであろう。また、所望の最終用途のために、ＬＥＤ電球の出力特性を調整することが望ましいであろう。
［概要］
本発明は、ＬＥＤ支持構造に近位の第１の透過領域とＬＥＤ支持構造から遠位の第２の透過領域とを有するカバーを備えるＬＥＤランプであって、該第１の透過領域と第２の透過領域とがそれらを透過する光放射に対して異なる作用を与える、様々な実施形態のＬＥＤランプに関する。

１つの局面では、本発明は、内部容積の境界をなすカバーと、内部容積内に配置され、支持構造に支持された少なくとも１つのＬＥＤと、を備えるＬＥＤランプであって、該カバーは、（ａ）支持構造の近位にあり、実質的に非拡散の光の透過を許容するように配置された非拡散部と、（ｂ）支持構造から遠位にあり、拡散光の透過を許容するように配置された拡散部とを有する、ＬＥＤランプに関する。

別の局面では、本発明は、内部容積の境界をなすカバーと、内部容積内に配置され、支持構造に支持された少なくとも１つのＬＥＤとを備えるＬＥＤランプであって、該カバーは、支持構造に近位の第１の透過領域と支持構造から遠位の第２の透過領域とを有し、第１の透過領域と第２の透過領域とは、互いに関して、該第１の透過領域及び該第２の透過領域を透過するＬＥＤ光放射の、（ａ）拡散及び（ｂ）色、の少なくとも１つに対して異なる作用を与える、ＬＥＤランプに関する。

さらなる局面では、本発明は、複数の拡散部を有し、内部容積を画定するカバーと、内部容積内に配置され、支持構造に支持された少なくとも１つのＬＥＤと、を備えるＬＥＤランプであって、該カバーは前記複数の拡散部間で画定された複数の開口を備えており、該複数の開口によって内部容積と周囲環境との流体連通が可能となる、ＬＥＤランプに関する。

また別の局面では、前述の局面及び／又はその他の特徴、及び、本明細書中に開示された実施形態のいずれもが、追加の利点のために組み合わせられ得る。
本発明の他の局面、特徴、及び実施形態は、以下の開示及び添付の請求項からさらに詳細に明らかとなるであろう。

ＬＥＤの支持構造に近位の開口部又は透明部を有するカバーを備えるＬＥＤ電球であって、該カバーは支持構造から遠位の拡散部を有し、ＬＥＤは、該カバーによって画定される内部容積内で著しく高位には位置していない、第一実施形態によるＬＥＤ電球の概略断面図である。 ＬＥＤの支持構造に近位の開口部を有するカバーを備えるＬＥＤ電球であって、該カバーは支持構造から遠位の拡散部を有し、ＬＥＤは、該カバーによって画定される内部容積内で高位に位置している、別の実施形態によるＬＥＤ電球の斜視図である。 １つの実施形態によるＬＥＤ電球の一部を示す概略断面図であって、ＬＥＤの支持構造に近位の開口部又は透明部と支持構造から遠位の拡散部とを有するカバーを示し、支持構造の一部が、該カバーによって画定される内部容積内へ突出していることよって、開口部又は透明部を通してＬＥＤを直接観察することが限られる。 １つの実施形態によるＬＥＤ電球の一部を示す概略断面図であって、カバーの拡散部内における光の後方散乱現象と、ＬＥＤの支持構造の近位に配置された開口部又は透明部を通って後方散乱光が漏出すること、とを図示し、ＬＥＤはカバーによって画定される内部容積内で著しく高位には位置していない。 １つの実施形態によるＬＥＤ電球の概略断面図であって、ＬＥＤの支持構造の近位に配置された開口部を通る熱の放出を示している。 ＬＥＤの支持構造の近位に配置された開口部と、拡散カバーであって、該拡散カバーの下部セグメントと該拡散カバーのオーバーラップする（ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ）上部セグメントとの間にて画定される開口を有する拡散カバーと、を備える１つの実施形態によるＬＥＤ電球の概略断面図であって、本図は、該電球を通過する空気の流れを示している。 積層して配置された複数の拡散セグメントであって、該セグメント間で画定される少なくとも１つの開口を有する複数の拡散セグメントを備える、１つの実施形態によるＬＥＤ電球の部分概略断面図であって、該電球を通過する空気の流れを示している。 ＬＥＤの支持構造に近位の第１の透過領域と支持構造から遠位の第２の透過領域とを有するカバーを備える、１つの実施形態によるＬＥＤ電球の概略断面図である。 ＬＥＤ電球のカバーにおける第１の透過領域と第２の透過領域との線状の境界であって、該境界は該電球の中心軸に対して実質的に垂直に配置されている、１つの実施形態によるＬＥＤ電球の概略断面図である。 ＬＥＤ電球のカバーにおける第１の透過領域と第２の透過領域との線状の境界であって、該境界は該電球の中心軸に対して角度を有している（つまり、実質的に非垂直に配置されている）境界を有する、１つの実施形態によるＬＥＤ電球の概略断面図である。 ＬＥＤ電球のカバーにおける第１の透過領域と第２の透過領域との羽状又はのこぎり歯状の境界を有する、１つの実施形態によるＬＥＤ電球の概略断面図である。 ＬＥＤ電球のカバーにおける第１の透過領域と第２の透過領域との段階的な境界を有する、１つの実施形態によるＬＥＤ電球の概略断面図である。

［詳細な説明］
以下、本発明の実施形態が示されている添付の図面を参照し、本発明をより詳細に説明する。しかしながら、本発明は、多様な形式で具体化され得るものであって、本明細書に記載された特定の実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本発明の範囲を当業者に伝えるために提供されるものである。図面において、層及び領域の大きさ及び相対的な大きさは、説明を明確にするために誇張されることがある。

別途定義されなければ、本明細書に用いられる（技術及び科学用語を含む）用語は、本発明が属する技術の当業者が一般的に理解する意味と同じ意味を有するものとして理解されるべきである。また、本明細書に用いられる用語は、本明細書及び関連する技術の文脈における意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであって、本明細書においてそのように明示的に定義されない限り、理想化された意味又は過度に形式的な意味に解釈されるべきでないことが理解されよう。

１つ以上の要素が無いことが明確に記載されない場合には、本明細書に用いられる用語「からなる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する・備える（ｈａｖｉｎｇ）」は、１つ以上の要素が存在することを排除しないオープンエンドな用語として解釈されるべきである。

本明細書で用いられるように、用語「固体発光体（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｅｒ）」又は「固体発光体デバイス（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）」は、１つ以上の半導体層を有する、発光ダイオード、レーザダイオード、及び／又はその他の半導体デバイスを含み得る。固体発光体は、該固体発光体に動作用電流及び電圧が印加されると、定常的な熱負荷を生ずる。この定常的な熱負荷、並びに、動作用電流及び電圧は、適切に長い動作寿命（好ましくは少なくとも約５，０００時間、より好ましくは少なくとも約１０，０００時間、さらにより好ましくは、少なくとも約２０，０００時間）にて放射出力を最大にするレベルにおける固体発光体の動作に対応すると理解される。

所望の認識される色（白色として認識され得る色の組み合わせを含む）の光を発生させるために、固体発光体は、単独で又は組合せで、任意で１つ以上の発光材料（例えば、蛍光体、シンチレータ、ルミフォリックインク）、及び／又はフィルタとともに用いられ得る。ＬＥＤデバイスに発光（「ルミフォリック」とも呼ばれる）材料を含めることは、該材料をカプセル材に付加すること、該材料をレンズに付加すること、又は、該材料をＬＥＤに直接塗布することによって達成可能である。分散剤及び／又は屈折率整合材のような他の材料をそのカプセル材に含めてもよい。

本発明は、ＬＥＤ支持構造に近位の第１の透過領域とＬＥＤ支持構造から遠位の第２の透過領域とを有するカバーを備えるＬＥＤランプであって、該第１の透過領域と第２の透過領域とがそれらを透過する光放射に対して異なる作用を与える、様々な実施形態のＬＥＤランプに関する。

互いに対して、第１及び第２の透過領域は、例えば以下のような特性に関して（しかし、これらに限らず）、異なり得る：材料の有無；材料の拡散特性の相違；ルミファ（例えば、蛍光体）の有無；カラーフィルタの有無；厚みの相違；パターンの相違；表面仕上げの相違；光学透過率又は光学不透過率の相違。

ある実施形態においては、透明材料又は開口部は、ＬＥＤ支持構造の近位に配置されたＬＥＤ電球カバーの一部として設けられている。この透明材料又は開口部があることによって電球の基部近くの光放射の多くが漏出可能となり、それゆえ、ＬＥＤ電球の当該領域で光出力が限られることに伴う問題が軽減される。追加的又は代替的には、ＬＥＤ支持構造の近位に配置されたカバーの一部に、少なくとも１つの開口が形成されてもよい。前述のように、少なくとも１つの開口部及び／又は開口があることによってＬＥＤ電球の内部容積からの熱の放出が可能となり、それによってＬＥＤジャンクション温度を望ましく低下させ、外付けヒートシンクの必要性を減少させる。また、外付けヒートシンクの必要性が減少することで、当該ヒートシンクが有する光遮断特性も低減され得る。

１つの実施形態では、ＬＥＤ電球用のカバーは、ＬＥＤ支持構造に近位の非拡散部とＬＥＤ支持構造から遠位の拡散部とを有する。非拡散部は、少なくとも１つの開口部、及び／又は、少なくとも１つの実質的に透明な材料を含み得る。ある実施形態では、非拡散部は、ＬＥＤ電球内の少なくとも１つのＬＥＤからの直接的な非反射光の放射の透過を許容するように配置され得る。ある実施形態では、非拡散部は、ＬＥＤ電球カバーの拡散部によって反射された逆散乱光の透過を許容するように配置され得る。

１つの実施形態では、ＬＥＤ電球カバーの拡散部は、周囲環境と、カバーによって画定される内部容積との間での流体連通を可能とするように配置された少なくとも１つの開口を有する。１つの実施形態において、この少なくとも１つの開口は、ＬＥＤ電球内に配置された１つ以上のＬＥＤからの非拡散光放射の著しい透過を許容しないように配置される。１つの実施形態において、ＬＥＤ電球は、少なくとも１つの開口を有する拡散部を備え、また、少なくとも１つの開口部を有する非拡散部をさらに備える。

１つの実施形態では、ＬＥＤ電球カバーの拡散部は、複数の、オーバーラップする拡散セグメントを有する。少なくとも１つの開口は、これら拡散セグメントのうち、異なるセグメント間で画定され得る。

ＬＥＤ電球カバーの第１の透過部と第２の透過部との（例えば、拡散部と非拡散部との）境界として、様々な形状が採用される。１つの実施形態では、この境界は、支持構造及びエミッタマウント領域を通って画定可能である実質的な中心軸に対して、実質的に垂直に配置された線状の境界である。１つの実施形態では、この境界は、支持構造及びエミッタマウント領域を通って画定可能である実質的な中心軸に対して、角度を有して（つまり、非垂直に）配置された線状の境界である。１つの実施形態では、この境界は、該境界に沿った光出力に急峻な遷移が生じないようにするために、羽状又はのこぎり歯状の境界を含む。１つの実施形態では、境界は、段階的な拡散遷移をもたらすために、異なる拡散特性を有する領域についての優先度を含み得るような、遷移拡散部を有する。

１つの実施形態では、ＬＥＤ照明装置（例えば、ＬＥＤ電球）用のカバーにおける第１の透過領域及び第２の透過領域は、それらを透過するＬＥＤ光放射の、（ａ）拡散、及び、（ｂ）色、のうちの少なくとも１つに異なる作用を与える。色は、カラーフィルタ、及び／又は、１つ以上のＬＥＤによって放射された光と相互作用するように配置されたルミファ（例えば、蛍光体）の有無、によって影響され得る。また、色は、ＬＥＤ照明装置内の異なる色のエミッタの個々の動作によっても影響され得る。異なる色のエミッタは、異なる色のＬＥＤ、又は、類似の又は異なる出力特性を有するＬＥＤによって活性化され得る異なる色のルミファ、を構成し得る。

１つの実施形態において、（例えば、ＬＥＤ電球において具体化されるような）ＬＥＤランプは、複数の拡散部と、該複数の拡散部間で画定される複数の開口と、を有するカバーを備える。これら開口によって、任意のＬＥＤランプの内部容積と周囲環境との流体連通が可能となることが望ましい。１つの実施形態では、これら開口は、少なくとも１つのＬＥＤからの非拡散光放射の著しい透過を許容しないように配置され得る。このようなＬＥＤ照明装置用のカバーは、支持構造の近位にあり、実質的に非拡散の光の透過を許容するように配置された、非拡散部をさらに有する。このカバーは、ＬＥＤ支持構造に近位の非拡散領域を有し、該非拡散領域は、開口部及び／又は少なくとも１つの実質的に透明な材料において具現化され得る。

図面を参照すると、図１は、本発明の１つの実施形態によるＬＥＤ電球（又はランプ）１０を示している。電球１０は、カバー３０と、カバー３０の拡散部３２と、カバー３０の非拡散部３５とを備え、拡散部３２と接するように配置されたライザー部３６を有する。ＬＥＤ支持構造１５は、ＬＥＤ２０及びそれに対応した基板２１の下方に配置されており、ＬＥＤ２０はカバー３０によって画定される内部容積３８内に配置されている。電気接触部１６、１７は、ＬＥＤ支持構造１５の基端部に沿って配置され、側面（例えば、ネジ山が切られた）コンタクト１６と脚部コンタクト１７とを含む。非拡散部３５は、実質的に透明な材料又は開口部（つまり、材料が存在しないこと）を具体化してもよい。ライザー部３６は、カバー３０の拡散部３２に接して該拡散部３２を支持するように設けられ得る。非拡散部が、拡散部３２を支持するのに適した透明材料によって構成される場合は、ライザー部３６を省略してもよい。拡散部３２は、カバー３０の少なくとも上部及び上部側部分に沿った、カバー３０の大部分を構成することが好ましい。カバー３０の拡散部３２は、パターン、隆起した（ｒａｉｓｅｄ）又は粗い表面、或いは、その他光学的な拡散構造を構成してもよく、それらは、カバー３０の内部表面、コア（ｃｏｒｅ）、又は外部表面に沿って形成され得る。１つの実施形態では、拡散部３２は、ポリマー材料又はガラス材料からなる。

図１に示されるように、ＬＥＤ２０及び基板２１は、ＬＥＤ２０からの光放射が直接的な視線のようにカバー３０の非拡散部３５を通って横方向に進み得るように、支持構造１５の終端に対して著しく高位には位置していない。

図２を参照すると、別の実施形態によるＬＥＤ電球（又はランプ）１１０は、カバー１３０を備える。該カバー１３０は、ＬＥＤ１２０用の支持構造１１５、１１５’に近位の開口部１３５を有する。また、該カバー１３０は、支持構造１１５、１１５’から遠位の拡散部１３２を有する。該ＬＥＤ１２０は、カバー１３０によって画定される内部容積内において、支持構造１１５’の一部分によって高位に位置している。支持構造の基端部は、側面コンタクト１１６と脚部コンタクト１１７とを有する。該側面コンタクト１１６及び脚部コンタクト１１７は、（例えば、支持構造１１５、１１５’内に配置された、（図示されない）導体及び／又は回路素子を介して）ＬＥＤ１２０へ電流を供給するために、電気レセプタクルと嵌合するように設けられている。ライザー部１３６は、カバー１３０を支持するために、支持構造１１５とカバー１３０の非拡散部１３２との間に架けられている。

図３は、図２に示されたＬＥＤ電球１１０の一部を示す。ＬＥＤ１２０及びそれに対応した基板１２０は、カバー１３０によって画定される内部容積１３８内において高位（すなわち、高さ“Ｈ”）に位置されている。この高位であることや、非拡散部１３５の比較的小さい寸法及び配置に、部分的に起因して、観察者１００からＬＥＤ１２０への視線が（例えば、基板の縁によって、また、カバー１３０における拡散部１３２の下方延長部によって）遮られる。ＬＥＤ１２０によって放射された最下部の光束１４０は、カバー１３０の拡散部１３２を透過して直接進むように配列している。

図１〜図３の組み合わせによって示されるのは、ＬＥＤからの直接的な非反射光の放射が透過すること（さらには、その観察）を許容するため又は妨げるために、ＬＥＤ電球用のカバーの拡散部及び非拡散部の寸法及び配置、並びに、該カバー内におけるＬＥＤの高位が選択可能なことである。

図４は、図２及び図３に開示された実施形態と類似する１つの実施形態によるＬＥＤ電球１１０Ａの一部を示す概略断面図であるが、ＬＥＤ１２０Ａは、カバー１３０Ａによって画定される内部容積１３８Ａ内において著しく高位には位置していない。図４は、カバー１３０Ａの拡散部１３２Ａ内における光の後方散乱（逆散乱）現象と、この後方散乱光が、ＬＥＤ１２０Ａの基板１２１Ａに対して近位に配置された非拡散部１３５Ａ（例えば、開口部又は透明部）を通る経路と、を示す。この図によって示されるのは、ＬＥＤ１２０Ａからの直接的な非反射光の放射の透過を許容するため又は妨げるために、ＬＥＤ電球用のカバーの拡散部及び非拡散部の寸法及び配置、並びに、（分散器の反射特性と同様に）該カバー内におけるＬＥＤの高位が選択可能なことである。

ＬＥＤ電球のカバーにおいて画定される開口部及び／又は開口は、電球の周囲環境との流体連通を可能とすることによって、電球の内部容積を介して熱の放出及び空気の循環が可能となるように利用され得る。

図５は、ＬＥＤ支持構造２１５と、ＬＥＤ２２０と、ＬＥＤ２２０を収容する内部容積２３８を画定するカバー２３０と、を備えるＬＥＤ電球２１０を示す。当該カバーは、拡散部２３２と、１つ以上の開口２３５の形態の非拡散部２３５とを有する。電球２１０が下方に向けられている場合には、開口２３５は、図５の矢印で示されるように、ＬＥＤ２２０によって生じた熱が自然対流を介して放出されるように、配向されている。

図６に示されるように、ＬＥＤ電球３１０は、ＬＥＤ支持構造３１５の近位に配置された１つ以上の開口部３３５の形態である、（部分３３０Ａ、３３０Ｂによって構成される）カバー３３０の１つ以上の非拡散部と、拡散セグメント３３２Ａ、３３２Ｂの形態である、カバー３３０の拡散部とを備える。１つ以上の開口３３７は、拡散セグメント３３２Ａと拡散セグメント３３２Ｂとの間に設けられている。１つ以上の開口部３３５及び１つ以上の開口３３７があることによって、空気は、電球３１０のカバー３３０によって画定される内部容積３３８を通って流通可能となる。１つ（例えば、上部）拡散セグメント３３２Ｂの少なくとも一部によってもう一方の（例えば、下部）拡散セグメント３３２Ａが覆われ、その結果、拡散セグメント間に設けられた少なくとも１つの開口３３７は、少なくとも１つのＬＥＤ３２０からの非拡散光の放射の著しい透過を許容しないことが好ましい。

図７に示されるように、ＬＥＤ電球４１０は、複数の拡散材料セグメント４３２Ａ−４３２Ｅを有するカバーを備え、該複数の拡散材料セグメント４３２Ａ−４３２Ｅは、空気の通過と少なくとも１つのＬＥＤ４２０によって生じた熱の放出とを可能にするために、隣接する拡散材料セグメント４３２Ａ−４３２Ｅ間に設けられた開口４３７Ａ−４３７Ｄを有する。該ＬＥＤ４２０は、基板４２０に取り付けられてＬＥＤ支持構造４１５に支持されている。さらなる開口部４４２は、周囲環境との流体連通を容易にして電球４１０におけるＬＥＤ４２０の冷却を促進するために、１つの拡散材料セグメント４３２Ａ、又は、電球４１０の別の好適な部分にて画定されてもよい。図７に示されるように、最上部の拡散セグメント４３２Ｅを除き、すべての拡散セグメント４３２Ａ−４３２Ｄは、開口４３７Ａ−４３７Ｄを介しての非拡散光の放射の著しい透過を抑制するために、上を覆っているセグメントの一部に重ねられている。

１つの実施形態においては、ＬＥＤ電球５１０は、カバー５３０によって画定される内部容積５３８内で支持要素５１５に支持されたＬＥＤ５２０を有し、該カバー５３０は、支持構造５１５に近位の第１の透過領域５３５と支持構造５１５から遠位の第２の透過領域５３２とを備える。該第１の透過領域と第２の透過領域とは、それらを透過するＬＥＤ光放射の特性（例えば、拡散特性、色特性、あるいはその他の特性）に対して、異なる作用を与える。また、互いに対して、第１及び第２の透過領域は、例えば以下のような特性に関して（しかし、これらに限らず）異なり得る：材料の有無；材料の拡散特性の相違；ルミファ（例えば、蛍光体）の有無；カラーフィルタの有無；厚みの相違；パターンの相違；表面仕上げの相違；光学透過率又は光学不透過率の相違。

拡散特性、色特性、及び／又は、その他の特性を選択あるいは変更可能であることは、使用者が、所望の最終用途のためにＬＥＤ電球を調整及び／又は調節することができるので有益であり得る。１つの実施形態においては、第１の透過領域５３２と第２の透過領域５３５とのうちの少なくとも１つが、ＬＥＤランプ５１０に対して取り外し可能に係合可能なカバー部を備える。当該カバー部は、スナップフィット係合を含むがこれに限らず、任意の好適な方法で、ランプ５１０の部分と係合可能である。

図９Ａ〜図９Ｄに示されるように、ＬＥＤ電球カバーの第１の透過部と第２の透過部との境界（例えば、拡散部と非拡散部とを含むがこれらに限らない）として採用される様々な形状がある。

図９Ａを参照すると、ＬＥＤ電球６１０Ａは、ＬＥＤ支持構造６１５Ａの上に配置されたＬＥＤ６２０Ａと、第１の透過領域６３２Ａと第２の透過領域６３２Ｂとを有するカバー６３０Ａと、を備える。該第１の透過領域６３２Ａと第２の透過領域６３２Ｂとは、支持構造６１５Ａ及びエミッタマウント領域６１９Ａを通って画定可能である実質的な中心軸６１１Ａに対して実質的に垂直に配置された、線状の境界６３９Ａで接する。

図９Ｂを参照すると、ＬＥＤ電球６１０Ｂは、ＬＥＤ支持構造６１５Ｂの上に配置されたＬＥＤ６２０Ｂと、第１の透過領域６３２Ｂと第２の透過領域６３２Ｂとを有するカバー６３０Ｂと、を備える。該第１の透過領域６３２Ｂと第２の透過領域６３２Ｂとは、支持構造６１５Ｂ及びエミッタマウント領域６１９Ｂを通って画定可能である実質的な中心軸６１１Ｂに対して、非垂直に（つまり、角度を有して）配置された線状の境界６３９Ｂで接する。カバー６３０Ｂは、さらに、所望の光出力特性をもたらすために、その特性として非対称であってもよい。

図９Ｃを参照すると、ＬＥＤ電球６１０Ｃは、ＬＥＤ支持構造６１５Ｃの上に配置されたＬＥＤ６２０Ｃと、第１の透過領域６３２Ｃと第２の透過領域６３２Ｃとを有するカバー６３０Ｃと、を備える。また、該第１の透過領域６３２Ｃと第２の透過領域６３２Ｃとは、羽状又はのこぎり歯状の境界６３９Ｃで接しており、当該境界６３９Ｃに沿った光出力に急峻な遷移が生じないようになされている。

図９Ｄを参照すると、ＬＥＤ電球６１０Ｄは、ＬＥＤ支持構造６１５Ｄの上に配置されたＬＥＤ６２０Ｄと、第１の透過領域６３２Ｄと第２の透過領域６３２Ｄとを有するカバー６３０Ｄと、を備える。該第１の透過領域６３２Ｄと第２の透過領域６３２Ｄとは、遷移ゾーン６３３Ｄ、６３４Ｄを含む遷移境界６３９Ｄで接する。該遷移ゾーン６３３Ｄ、６３４Ｄは、遷移パターンを形成してもよい。ゾーン６３３Ｄ及び６３４Ｄのそれぞれは、透過光に異なる特徴を与え得るものであって、例えば段階的な遷移をもたらしてもよい。このような遷移は、拡散特性、色特性、又はその他の所望の特性における変化を含んでもよい。

本発明の１つの実施形態には、本明細書に配置されるような、少なくとも１つのＬＥＤランプを備える照明装置（ｌｉｇｈｔ ｆｉｘｔｕｒｅ）が含まれる。また、１つの実施形態では、照明装置は複数のＬＥＤランプを備える。さらに１つの実施形態では、照明装置は、天井、壁、又はその他の表面に埋め込まれて取り付けられるように配置される。別の実施形態では、照明装置は、トラックマウント（ｔｒａｃｋ ｍｏｕｎｔｉｎｇ）用に配置される。ＬＥＤランプは、構造又は車両に永久的に取り付けられてもよく、或いは、懐中電灯のような手動の携帯可能な装置を構成してもよい。

１つの実施形態では、囲い（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）は、囲まれた空間と、本明細書に開示された少なくとも１つのＬＥＤランプ又は照明装置とを備えており、電力線に電流が供給されると、該少なくとも１つの照明装置は、当該囲まれた空間の少なくとも一部を照射する。別の実施形態では、構造は、表面又は対象物と、本明細書に開示された少なくとも１つのＬＥＤランプとを備えており、電力線に電流が供給されると、該ＬＥＤランプは、当該表面又は対象物の少なくとも一部を照射する。また、別の実施形態では、本明細書に開示されたＬＥＤランプは、以下のうち少なくとも１つを構成する領域を照射するために用いられてもよい：スイミングプール、部屋、倉庫、表示板、道路、車両、道路標識、掲示板、船舶、玩具、電子機器、家庭用又は工業用器具、ボート、航空機、スタジアム、樹木、窓、庭、及び、街灯。

本明細書に開示されている実施形態によって、以下の有益な技術的効果の１つ以上が提供され得る：ＬＥＤ電球の基部に近位の領域における光出力の輝度を増大させること；ＬＥＤ電球の基部に近位の領域における影を減少させること（又は、影の境界における遷移部のシャープさ（ｓｈａｒｐｎｅｓｓ）を減少させること）；熱放射を増やすことによって外付けヒートシンクの必要性を減少させ、費用、重量、及び材料の使用を減少させること；ＬＥＤジャンクション温度を減少させ、同時にＬＥＤ動作寿命を延ばすこと；及び、（例えば、拡散、色、配向性、又は、その他のパラメータに関して）選択可能な又は変更可能な光出力を提供し、それによって、ＬＥＤ電球を選択された最終用途に合わせ得るようにすること。

本発明の特定の局面、特徴、及び、例示的な実施形態に関連して、本発明は、本明細書において説明されてきたが、本発明の有用性は、そのように限定されるものではなく、むしろ、本明細書における開示に基づいて、本発明の分野における当業者が示唆するように、多数の他の変形例、修正例、及び代替実施形態にまで拡張および包含することが、理解されよう。本明細書に開示されたいかなる特徴も、特段に指定のない限り、本明細書に開示された他の特徴と組み合わせられ得るものとする。それに伴って、以下にクレームされた本発明は、本発明の精神及び範囲内で、そのような変形例、修正例、及び代替実施形態のすべてを含めるものとして広く理解及び解釈されるものとする。

Claims (48)

1. 発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプであって、
   内部容積の境界をなすカバーと、
   前記内部容積内に配置され、支持構造に支持された少なくとも１つのＬＥＤと、を備え、
   前記カバーは、（ｉ）前記支持構造の近位にあり、実質的に非拡散の光の透過を許容するように配置された非拡散部と、（ｉｉ）前記支持構造から遠位にあり、拡散光の透過を許容するように配置された拡散部とを有する、ことを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプ。
2. 前記非拡散部は少なくとも１つの開口部を有することを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤランプ。
3. 前記非拡散部は少なくとも１つの実質的に透明な材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤランプ。
4. 前記非拡散部は、前記少なくとも１つのＬＥＤからの直接的な非反射光の放射の透過を許容するように配置されることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤランプ。
5. 前記非拡散部は、前記拡散部によって反射された逆散乱光の透過を許容するように配置されることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤランプ。
6. 前記拡散部は少なくとも１つの開口を有することを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤランプ。
7. 前記少なくとも１つの開口は、前記少なくとも１つのＬＥＤからの非拡散の光放射の著しい透過を許容しないように配置されることを特徴とする、請求項６に記載のＬＥＤランプ。
8. 前記非拡散部は少なくとも１つの開口部を有することを特徴とする、請求項６に記載のＬＥＤランプ。
9. 前記拡散部は複数の重なり合う拡散セグメントを有することを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤランプ。
10. 前記複数の重なり合う拡散セグメントのうちの異なる拡散セグメント間で画定される少なくとも１つの開口を備えることを特徴とする、請求項９に記載のＬＥＤランプ。
11. 前記非拡散部と前記拡散部との境界は、前記支持構造及びエミッタマウント領域を通って画定可能である実質的な中心軸に対して実質的に垂直に配置された、線状の境界を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤランプ。
12. 前記非拡散部と前記拡散部との境界は、前記支持構造及びエミッタマウント領域を通って画定可能である実質的な中心軸に対して非垂直に配置された、角度を有する境界を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤランプ。
13. 前記非拡散部と前記拡散部との境界は、羽状の境界を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤランプ。
14. 前記非拡散部と前記拡散部との境界は、遷移拡散部を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤランプ。
15. 前記遷移拡散部は、異なる拡散特性を有する複数のゾーンを備え、段階的な拡散遷移をもたらすことを特徴とする、請求項１４に記載のＬＥＤランプ。
16. 請求項１から１５のいずれか１つに記載のＬＥＤランプであって、
    前記支持構造は、複数の電気接触部を有する基端部と、該複数の電気接触部と前記少なくとも１つのＬＥＤとに電気的に連通する複数の導電体と、を備えることを特徴とするＬＥＤランプ。
17. 電球として具体化された、請求項１から１５のいずれか１つに記載のＬＥＤランプ。
18. 請求項１から１５のいずれか１つに記載のＬＥＤランプを備える、照明装置。
19. 発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプであって、
    内部容積の境界をなすカバーと、
    前記内部容積内に配置され、支持構造に支持された少なくとも１つのＬＥＤと、を備え、
    前記カバーは、前記支持構造に近位の第１の透過領域と前記支持構造から遠位の第２の透過領域とを有し、
    前記第１の透過領域と前記第２の透過領域とは、互いに関して、該第１の透過領域及び該第２の透過領域を透過するＬＥＤ光放射の、（ａ）拡散及び（ｂ）色、の少なくとも１つに対して異なる作用を与えることを特徴とする、発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプ。
20. 前記第１の透過領域及び前記第２の透過領域は、該第１の透過領域及び該第２の透過領域を透過するＬＥＤ光放射の拡散に対して異なる作用を与えることを特徴とする、請求項１９に記載のＬＥＤランプ。
21. 前記第１の透過領域及び前記第２の透過領域は、該第１の透過領域及び該第２の透過領域を透過するＬＥＤ光放射の色に対して異なる作用を与えることを特徴とする、請求項１９に記載のＬＥＤランプ。
22. 前記第１の透過領域及び前記第２の透過領域のうちの少なくとも１つが、前記少なくとも１つのＬＥＤから放射された第１のピーク波長の光を受けて前記第１のピーク波長とは異なる第２のピーク波長の光を再放射するように配置された、ルミファを備えることを特徴とする、請求項１９に記載のＬＥＤランプ。
23. 前記第１の透過領域及び前記第２の透過領域のうちの少なくとも１つが、カラーフィルタを備えることを特徴とする、請求項１９に記載のＬＥＤランプ。
24. 請求項１９に記載のＬＥＤランプであって、
    前記第１の透過領域は第１の拡散部を有し、
    前記第２の透過領域は第２の拡散部を有し、
    前記第１の拡散部及び前記第２の拡散部は異なる拡散特性を有する、ことを特徴とする、ＬＥＤランプ。
25. 前記第２の透過領域は拡散領域を有し、
    前記第１の透過領域は非拡散領域を有する、ことを特徴とする請求項１９に記載のＬＥＤランプ。
26. 非拡散領域は、少なくとも１つの開口部を有することを特徴とする、請求項２５に記載のＬＥＤランプ。
27. 請求項１９に記載のＬＥＤランプであって、
    （ｉ）前記第１の透過領域に画定された少なくとも１つの開口部と、
    （ｉｉ）前記第２の透過領域にて画定された少なくとも１つの開口と、をさらに備えることを特徴とする、ＬＥＤランプ。
28. 前記第１の透過領域は、前記第２の透過領域とは実質的に異なる厚みを有することを特徴とする、請求項１９に記載のＬＥＤランプ。
29. 前記第１の透過領域と前記第２の透過領域との境界は、前記支持構造及びエミッタマウント領域を通って画定可能である実質的な中心軸に対して実質的に垂直に配置された、線状の境界を含むことを特徴とする、請求項１９に記載のＬＥＤランプ。
30. 前記第１の透過領域と前記第２の透過領域との境界は、前記支持構造及びエミッタマウント領域を通って画定可能である実質的な中心軸に対して非垂直に配置された、線状の境界を含むことを特徴とする、請求項１９に記載のＬＥＤランプ。
31. 前記第１の透過領域と前記第２の透過領域との境界は、羽状の境界を含むことを特徴とする、請求項１９に記載のＬＥＤランプ。
32. 前記第１の透過領域と前記第２の透過領域との境界は、遷移拡散部を含むことを特徴とする、請求項１９に記載のＬＥＤランプ。
33. 請求項１９に記載のＬＥＤランプであって、
    前記支持構造は、複数の電気接触部を有する基端部と、該複数の電気接触部と前記少なくとも１つのＬＥＤとに電気的に連通する複数の導電体と、を備えることを特徴とするＬＥＤランプ。
34. 前記少なくとも１つのＬＥＤは、複数の独立して制御可能なＬＥＤを含むことを特徴とする、請求項１９に記載のＬＥＤランプ。
35. 複数の前記ＬＥＤは、異なるピーク波長を有する第１のＬＥＤ及び第２のＬＥＤを含むことを特徴とする、請求項１９に記載のＬＥＤランプ。
36. 前記第１の透過領域及び前記第２の透過領域の少なくとも１つは、前記ＬＥＤランプに対して取り外し可能に係合可能なカバー部を備えることを特徴とする、請求項１９に記載のＬＥＤランプ。
37. 電球として具体化された、請求項１９から３６のいずれか１つに記載のＬＥＤランプ。
38. 請求項１９から３６のいずれか１つに記載の前記ＬＥＤランプを備える、照明装置。
39. 発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプであって、
    複数の拡散部を有し、内部容積を画定するカバーと、
    前記内部容積内に配置され、支持構造に支持された少なくとも１つのＬＥＤと、を備え、
    前記カバーは前記複数の拡散部間で画定された複数の開口を備え、該複数の開口によって前記内部容積と周囲環境との流体連通が許容されることを特徴とする、発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプ。
40. 前記複数の開口は、前記少なくとも１つのＬＥＤからの非拡散の光放射の著しい透過を許容しないように配置されることを特徴とする、請求項３９に記載のＬＥＤランプ。
41. 前記カバーは、前記支持構造の近位にあり、実質的に非拡散の光の透過を許容するように配置された非拡散領域を有することを特徴とする、請求項３９に記載のＬＥＤランプ。
42. 前記非拡散部は少なくとも１つの開口部を有することを特徴とする、請求項４１に記載のＬＥＤランプ。
43. 前記非拡散部は少なくとも１つの透明な材料を含むことを特徴とする、請求項４１に記載のＬＥＤランプ。
44. 前記非拡散部は、前記少なくとも１つのＬＥＤからの直接的な非反射光の放射の透過を許容するように配置されることを特徴とする、請求項４１に記載のＬＥＤランプ。
45. 前記非拡散部は、前記拡散部によって反射された逆散乱光の透過を許容するように配置されることを特徴とする、請求項４１に記載のＬＥＤランプ。
46. 請求項３９に記載のＬＥＤランプであって、
    前記支持構造は、複数の電気接触部を有する基端部と、該複数の電気接触部と前記少なくとも１つのＬＥＤとに電気的に連通する複数の導電体と、を備えることを特徴とするＬＥＤランプ。
47. 電球として具体化された、請求項３９から４６のいずれか１つに記載のＬＥＤランプ。
48. 請求項３９から４７のいずれか１つに記載のＬＥＤランプを備える、照明装置。

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