JP2013545233A - 導光板を有する照明装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、第１の面（２０１）、第１の面とは反対側の第２の面（２０２）、並びに第１の面及び第２の面の間の端面を有する（ａ）透明な導光板（２００）と、透明な導光板の導光板内部での光結合面に向けて光源の光を提供し、且つ第１の面及び第２の面のうちの１つ以上の面に対して垂直な方向に光源の光の少なくとも一部を提供するように構成されている（ｂ）光源（３００）と、を備える照明装置を提供する。透明な導光板はさらに、光源の光の少なくとも一部の光をルミネセンス物質の放射光に変換するように構成されたルミネセンス物質（４００）と、透明な導光板から抜け出るルミネセンス物質の放射光及び随意に光源の光を、第１の面及び第２の面のうちの１つ以上の面から離れる方向において照明装置の光として結合するための導光板外部への光取出手段（２２０）とを含む。

Description

本発明は、導光板(waveguide plate)を有する照明装置に関する。

光透過性プレートを用いる照明システムは、当該技術分野で公知である。特許文献１には、例えば、光透過性プレートの上面及び下面が、それぞれ光の入射面及び出射面として機能するバックライトユニットが説明されており、光の波長を変換するためのルミネセンス物質のフィルム構造は、光が光透過性プレート上に入射する又はこのプレートから出射する位置に提供されている。特許文献１に記載されるバックライトユニットは、光を上方に放射するように配置された発光ダイオードを含む光放射手段と、この発光ダイオードの上に配置され且つ光が入射可能な下面及び光が出射可能な上面を有する光透過性プレートと、ルミネセンス粒子状物質を含み且つ光透過性プレートの下面及び上面のうちの少なくとも一方に形成されたルミネセンス物質のフィルム構造とを含んでいる。

米国出願公開第２０１０／００２０５３１号明細書

E-208 and E-406 of the CRC Handbook of Chemistry and Physics, 69th edition, 1088-1989

光が結合される導光板は、多くの照明アプリケーションで用いられている。一部のアプリケーションでは、薄く、且つ例えば可撓性と適合性とをさらに有する導光板への関心が高まっている。しかし、薄い導光板内で光を結合することは、かなり困難なことであり且つ非効率となり得る。側面からの光を結合するときに、ＬＥＤの厚さは、側面からの光を導光板内で結合させることを困難にさせる程、導光板の厚さよりもさらにより小さくしなければならない。特に、高い光出力のＬＥＤが使用される場合に及び／又は導光板内で結合するべくより高い光出力のＬＥＤパッケージが必要とされる場合に、そのＬＥＤを収容する及び／又はすべてのＬＥＤ光を導光板内で効率的に結合するように、導光板の端部上に十分な表面領域を有していないことがある。

従って、本発明の一態様は、さらに上述した欠点のうちの１つ以上を少なくとも部分的に取り除くことが好ましい、代替的な照明装置を提供することである。

ここで、このような導光板内に又は導光板の上部に配置された（透明な）ルミネセンス物質の層を使用することが提案されている。このルミネセンス物質は、光源、特にＬＥＤ、好ましくは固体状態ＬＥＤによって照明され、このルミネセンス物質は、光源の光を別の波長に変換する。変換された光は、導光板内に少なくとも一部を閉じ込めることができる。導光板を脱出する光は、導光板から抜け出る（couple out）まで、別のルミネセンスのカラー・ユニットによって変換することができる。

このように、色の付いた光だけでなく白色光が、例えばルミネセンス物質の組合せを用いて導光板内で生成することができる。白色光は、例えば紫色ＬＥＤを適切なルミネセンス物質と組み合わせて使用することによって生成することができる。これは、青色ＬＥＤを適切なルミネセンス物質と組み合わせて使用するとともに、青色光の一部を導光板内でさらに結合させることによって白色光を生成することができる。高い透明性を有する有機ルミネセンス物質は、この目的のために、良い候補となる。

導光板内で結合された光は、全面から（均一な）放射を得るために、（透明な）構造体又は特にパターン形成された（半透明の）散乱粒子のいずれかによって取り出すことができる。光を取り出す時点で、光の取出しだけでなくさらなる光変換を誘導するためにルミネセンス物質を使用することもできる。

このような導光板は、落ち着いた(unobtrusive)照明等の様々なアプリケーションにおいて使用することができる。導光板内において光を効率的に結合するために提案された導光板及び説明された方法は、装飾照明、雰囲気を醸し出すための照明及び埋込み型照明等の様々なアプリケーションに使用することができる。提案される照明装置は、天井照明パネル、壁取付照明パネル、フロア照明パネルとして用いることができる。導光板は、家具又は（他の）消費者製品の上部に配置する或いはこれらの周囲に巻きつけることもできる。この照明技術は、傘、膨張式製品、カーテン等の透明箔が使用される多くの製品で使用することもできる。

従って、第１の態様において、本発明は、照明装置を提供し、この照明装置は：
第１の面、第１の面とは反対側の第２の面、並びに第１の面及び第２の面の間の端面を有する、透明な導光板（本明細書では、「導光板」として称される）と、
透明な導光板の導光板内部での光結合面に向けて光源の光を提供するための光源であって、この光源は、第１の面及び第２の面のうちの１つ以上の面に対して垂直な方向に光源の光の少なくとも一部を提供するように構成されている、光源と、を備え、
透明な導光板がさらに：
光源の光の少なくとも一部をルミネセンス物質の放射光に変換するように構成されたルミネセンス物質と、
透明な導光板から抜け出るルミネセンス物質の放射光及び随意に光源の光を、第１の面及び第２の面のうちの１つ以上の面から離れる方向において照明装置の光として結合するための導光板外部への光取出(light outcoupling)手段とを備える。

このような照明装置を用いて、薄い導光板でありながら、高い出力を導光板内で結合させることができる。さらに、所定の色の付いた光を得ることができる。導光板外部への光取出は、第１の面及び／又は第２の面から取得することができる。さらに、所望される場合には、導光板は、可撓性を有していてもよいし又は湾曲していてもよい（特に、導光板の面が湾曲していてもよい、すなわち、導光板上の異なる位置における第１の面及び／又は第２の面に対する法線は、平行に配置されないこともある。）。

上述したように、導光板は、可撓性又は剛性を有してもよい。ある実施形態では、透明な導光板は平坦である。別の特定の実施形態では、透明な導光板が湾曲している。ここで、「湾曲した」とは、第１の面及び／又は第２の面が湾曲していることを言う（特に、導光板の面が湾曲してもよい）。

当業者には明らかであるように、導光板の端部は、湾曲してもよいが、平坦であってもよい。端部の曲率は、導光板の面内に存在する及び／又は導光板の面に垂直な面に存在してもよい。導光板は、例えば、（導光板の面内において）正方形、長方形、楕円形、円形、不規則な形状とすることができる。用語「端部」は、第１の面と第２の面との間の導光板のその部分を指称する。用語「端部」は、例えば正方形又は長方形の導光板の場合には、複数の端部を指称することもできる。一般に、端部介しての光の導光板外部への光取出を減少させるか又は防止するために、端部は、反射体、特に鏡等の鏡面反射体を備えている。

本明細書で、用語導光板の「板」は、一般に、導光板が、その導光板の高さよりも実質的に大きい長さ及び／又は幅を有することを示すために使用されている。用語導光板の「板」は、従って、必ずしも（巨視的なスケールで、上記も参照）「平坦」であることを意味するものではない。導光板の態様を例示するために、第１面及び第２の面は、本明細書では反対側の面として示されている。

例えば、導光板の高さは、０．１〜２０ｍｍ、例えば０．１〜１５ｍｍの範囲とすることができ、且つ例えば長さ及び幅は、少なくとも０．０５ｍ、例えば０．３ｍであり、同様に０．０５〜５ｍ、例えば０．１〜２ｍの範囲とすることができる。本発明は、５ｍｍ未満の高さを有する薄い導光板に適しており、より好ましくは１ｍｍ未満の高さを有する導光板に適しており、最も好ましくは０．５ｍｍ未満の高さを有する導光板に適している。

本発明を用いて、厚い導光板に伴う不利点を有すること無く、導光板内で高い強度の光を結合させることができる。薄い導光板は、可撓性及び／又はデザイン面及び／又はコスト面でその価値が高くなる。

光源の光は、一般に、第１の面及び／又は第２の面を介して導光板内で結合される。ある実施形態では、光源の光は、第１の面又は第２の面を介して導光板内で結合される。

導光板は、透明な有機材料（サポート）からなる群から選択される１種以上の物質を含むことができ、その群は、例えば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）（プレキシグラス又はパースペックス）、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル（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（シクロオレフィン共重合体）からなる群から選択される。しかし別の実施形態では、導光板は、無機材料を含んでもよい。好適な無機材料は、ガラス、（溶融）石英、透明セラミック材料、及びシリコーンからなる群から選択される。特に好ましい導光板素子の材料として、ＰＭＭＡ、透明なＰＶＣ又はガラスがある。

用語「透明」は、本明細書において、可視波長範囲から選択された波長を有する光について、９０〜１００％の範囲の光透過率を有する導光板を特に指称している。ここで、用語「可視光」は、特に３８０〜７８０ｎｍの範囲から選択された波長を有する光に関する。透過率は、第１の光強度を有する特定の波長の光を、ある物質に垂直に放射させる条件で、導光板に提供することによって測定することができ、その値は、物質を透過した後に測定されたその波長における光の強度と、特定の波長において物質に提供された光の第１の強度とに関係している（非特許文献１をさらに参照）。導光板は、ルミネセンス物質の存在に起因して、着色されてもよいことに留意されたい（下記参照）。

本明細書において、用語「光源」は、一つの光源を指称することもあるが、ある実施形態では、複数の光源を指称することもある。特に、光源は、固体光源（無機ＬＥＤ）である。ある実施形態では、光源は、１ｍｍ^２〜５０ｍｍ^２の範囲内の面積を有する３Ｗ（又はそれ以上）のＬＥＤベースの光放射面である。特に光源は、（すなわち、特に照明装置の使用中に）光源の光を生成するように構成されている。光源の光は、任意の色を有しているが、白色光の用途では、光源の光は、特にＵＶ（紫外）及び青色の波長範囲から選択することができる。光源は、任意の形状を有することができ、ある実施形態では、複数の半導体素子を含むことができる。

白色光のアプリケーションを仮定すると、すなわち、照明装置の光が白色光であることを想定すると、光源の光は、ＵＶ光とすることができ、例えば、１つ以上のルミネセンス物質が、ＵＶ光の少なくとも一部をＲＧＢ光及び／又は他の色に変換する、及び随意に１つ以上のルミネセンス物質が、変換された光の少なくとも一部を他のルミネセンス物質の放射光に変換する。

光源はまた、青色光とすることができ、１つ以上のルミネセンス物質が、青色光の少なくとも一部を、黄色光に随意に赤色光に又は緑色光及び赤色光の組合せに及び／又は他の色に変換する、並びに随意に１つ以上のルミネセンス物質が、変換された光の少なくとも一部を他のルミネセンス物質の放射光に変換する。

特に青色の光源が使用される場合には、光源の放射面と導光板との間が接触した状態で、青色光の一部を導光板内で結合させることが好ましい。従って、好ましい実施形態では、発光ダイオードの放射面は、次に、導光板内で光を結合するために導光板の表面に光学的に結合されている（そして、互いに物理的に接触していてもよい）。ルミネセンス物質が、光源と導光板との間で使用される場合に、光源は、特に青色の光源を用いた場合に、導光板と光学的に接触すべきルミネセンス物質と光学的に接触していることが好ましい。特に光源が青色光を生成するように構成されており、且つ散乱が生じない場合に、光源は、導光板（又は光源と導光板との間に配置された場合にルミネセンス物質）と光学的に接触している。

さらに、入射光の方向を変化させる導光板に光学的に接触する拡散反射体等の反射素子を用いて導光板内で青色光を結合させることも可能である。このような反射体は、次に、導光板の下流側に配置される。光源からの青色光は、導光板内で結合され、反射体の方向に移動し、次に拡散反射体によって導光板内で再び結合される（下記参照）。

当業者には明らであるように、ルミネセンス物質の様々な組み合わせを適用することができ、すなわち複数のルミネセンス物質（混合物及び／又は異なる領域のいずれか、下記も参照）を適用することができる。また、複数の光源は、（実質的に）等しい波長で光放射を生成するように適用することができ、又は別の実施形態では二つ以上の（実質的に）異なる波長で光放射を生成するように適用することができる。原理的には、ＵＶ光及び青色光源を（一緒に）適用することができる。また、他の可視波長を放射する光源を適用することができるが、光源（複数可）によって提供される光の少なくとも一部が、１つ以上のルミネセンス物質によって変換されて、ルミネセンス物質の放射光となる。

上述したように、光源は、導光板内部での光結合面に向けて光を提供するように構成されている。光源の光を最初に受け取る(照射される)透明な導光板の面（すなわち、導光板の下流側の最初の面）は、導光板内部での光結合面(incoupling surface)として示されている。光が導光板から脱出する面はまた、本明細書において、導光板外部への光取出面(outcoupling surface)として示されている。ある面は、ある位置で導光板内部での光結合面であり、別の位置で導光板外部への光取出面とすることができることに留意されたい。

一般に、導光板に提供された光ビームの光軸は、導光板内部での光結合面に対して垂直である。上述したように、導光板内部での光結合面は、一般に、第１の面又は第２の面となるが、光源の光を第１の面を介して導光板内で結合するように構成された１つ以上の光源と、光源の光を第２の面を介して導光板内で結合するように構成された１つ以上の光源とを有することも可能である。従って、特に光源は、第１の面及び第２の面のうちの１つ以上の面に対して垂直な方向に光源の光の少なくとも一部を提供するように構成されている。第１面及び第２の面は、一般に平行であるので、光源は一般に、第１の面及び第２の面に対して垂直な方向に光源の光の少なくとも一部を提供するように構成されている。

導光板は、湾曲されていてもよく（上記も参照）、局所的に光源は一般に、第１の面及び第２の面に対して垂直な方向に、光源の光の少なくとも一部を提供するように構成されているが、光源は、相互に平行に整列されていないこともあることに留意されたい。

透明な導光板はさらに、ルミネセンス物質を含む。従って、透明な導光板は、透明なルミネセンス導光板である。透明なルミネセンス導光板は、例えば透明なポリマーマトリックスを含み、このマトリックスは、例えば、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）（プレキシグラス又はパースペックス）、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル（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（シクロオレフィン共重合体）からなる群を含み、ここで、（例えば、ペリレン誘導体、ｂｏｄｉｐｙ、シアニン及びジケトピロロピロール等の）有機ルミネセンス分子、ルミネセンスナノ粒子、及び（ＩｎＰ、ＣｄＳｅ等の）ルミネセンス量子ドットのうちの１つ以上が、（分子として）分散されている。透明なルミネセンス導光板はさらに、立方晶ＹＡＧ：ＣＥ^３＋等の透明なルミネセンス・セラミックを含むことがあり、当技術分野で公知であるように、Ｙは、Ｓｃ、Ｇｄ又はＬｕ等の他の物質と少なくとも部分的に置換され、Ａｌは、Ｇａによって少なくとも部分的に置換される（透明なルミネセンス物質についての上記も参照）。

このように、導光板は、内部に分散された、有機ルミネセンス分子、ルミネセンスナノ粒子、又はルミネセンス量子ドット等のルミネセンス物質を含む透明なポリマーを有してもよい。別の実施形態では、導光板は、透明なルミネセンス・セラミックを含んでもよく、このセラミックは、導光板であり且つルミネセンス物質となる。透明なルミネセンス導光板は、異なる領域に１つ以上の透明なポリマーマトリックスを含んでもよい。

当業者には明らかなように、このようなルミネセンス物質の１つ以上の組合せも適用することができる。ルミネセンス物質は、光源の光の少なくとも一部を変換するように構成されている。これは、光源の光の少なくとも一部をルミネセンス物質の放射光に変換するような少なくとも一種類のルミネセンス物質が存在することを示している。しかし、光源の光の少なくとも一部及び／又はルミネセンス物質の放射光の少なくとも一部を変換するような他のルミネセンス物質が存在することもある。特に、ルミネセンス物質は、周波数変換器であり、すなわちルミネセンス物質は、ルミネセンス物質が（光源の光及び／又はルミネセンス物質の放射光によって）励起される光よりも大きい（平均）波長を有するルミネセンス物質の放射光に光（特に光源の光）を変換する。

ルミネセンス物質は、導光板内で光を結合するように用いることができるが、ルミネセンス物質は、導光板から抜け出る光を結合するように用いることもできる。特に、ルミネセンス物質の一部は、導光板内で光を結合するように少なくとも構成されている。導光板外部への光取出は、（非ルミネセンス）導光板外部への光取出手段を用いて実施することができる（以下も参照）。

特定の実施形態では、光源とルミネセンス物質とによって、照明装置の白色光を生成するように構成されている。当業者には明らかなように、この白色光の生成は、複数の光源が適用される実施形態及び／又は複数のルミネセンス物質が適用される実施形態も含む（任意の構成では、以下も参照）。

白色光を得るために、他の要素からなる配置／構成が明らかになり、このような配置／構成は例えば、複数のルミネセンス物質の空間配置、複数の反射素子の空間配置、光源の光のビーム角、透明な導光板の屈折率等の群から選択された１つ以上からなる。しかし、当業者は、導光板内部での光結合を最適化する及び／又は所望される光の所望される導光板外部への光取出を最適化するために、これらのパラメータを選択することができる。

本明細書で使用される用語「白色光」は、当業者に公知である。特にその白色光は、約２，０００〜２０，０００Ｋ、特に２，７００〜２０,０００Ｋの間の相関色温度（ＣＣＴ）と、特にＢＢＬ（黒体軌跡）から約１５ＳＤＣＭ（等色標準偏差）の範囲内で、特にＢＢＬから約１０ＳＤＣＭの範囲内で、さらに特にＢＢＬから約５ＳＤＣＭの範囲内の光に関する。

本明細書で「含む、有する(comprise)」という用語は、ルミネセンス物質が、導光板内に含まれた実施態様を指称するが、ルミネセンス物質が、第１の面及び／又は第２の面上にある実施態様を指称することもできる。

従って、ある実施形態では、ルミネセンス物質は、透明な導光板内に含まれている。例えば、ルミネセンス物質は、導光板内に分散させることができる。さらに又は代替的に、ルミネセンス物質は、分子レベルで導光板内に分散させることができる。例えば、ナノ粒子は、ポリマーベースの導光板内に分散させることができるが、代替的に又はさらに、有機色素分子が、ポリマーベースの導光板のポリマー内で混合されてもよい。さらに、ルミネセンス物質の１つ以上の配置の組合せを適用することができ、例えば、いくつかのルミネセンス物質を導光板内に適用する、及びいくつかのルミネセンス物質を導光板の第１の面及び／又は第２の面上に適用することができる（下記参照）。

特定の実施形態では、透明な導光板は、ルミネセンス物質の不均一な分散を含む。例えば、ある実施形態では、透明な導光板は、ルミネセンス物質を含む１つ以上の離散した透明領域を含む。例えば、このような離散した領域は、ルミネセンス物質を含む層とすることができる。この層は、互いに隣接することもあるが、互いに離れていることもある。

従って、ある実施形態では、透明な導光板は、ルミネセンス物質を含む離散した複数の透明な領域を含んでいる。離散した複数の領域は、異なるルミネセント特性を有することができる。離散したある領域は、複数のルミネセンス物質を含むことができることに留意されたい。導光板内の離散した領域は、透明であり、こうして光（光源の光及び／又はルミネセンス物質の光）の少なくとも一部が透過することを可能にする。

特に、ルミネセンス物質は、光源の光ビームの経路内に配置されている。特に、ルミネセンス物質は、光源の光の脱出円錐内に配置されるが、随意にその円錐を越えて拡がってもよい。そのような実施形態では、導光板から脱出する光が変換されることなく最小化される。従って、ある実施形態では、ルミネセンス物質は、光源の上の光源の光の脱出角度内に少なくとも配置されている。特に、ルミネセンス物質は、光源の脱出角度内に配置することができるだけでなく、その角度を超えて拡がることもできる。

上述したように、ある実施形態では、照明装置はさらに、光源の反対側であって透明な導光板の下流側に配置され、且つ光源の光及びルミネセンス物質の光のうちの１つ以上の光の少なくとも一部を透明な導光板内に再び反射するように構成された第１の反射素子を含む。従って、光源の光の伝播からわかるように、光は、光源を出て、導光板内部での光結合面（特に、第１の面又は第２の面）において透明な導光板に入射され、反対側の面（特に、第２面又は第１の面）の方向に移動する。透明な導光板内の光が再び反射されない場合は、光の一部は、透明な導光板から脱出する。従って、ある実施形態では、光源の真向かいであるが導光板の他方の側に、反射素子が配置される。この反射素子は、すべての光を再び反射するように構成することもできるが、ある実施形態では、光の一部を再び反射する（例えば、その領域がビームより小さいので）ように構成することもできる。この反射素子は、一般に、光の方向を変更する素子、例えば拡散反射素子等のとすることができる。さらなる反射素子が、特に大部分の全内部反射を容易にするために、存在することもある。

青色光の一部の光を導光板内で結合するために反射素子が用いられる場合には、反射素子は、好ましくは、拡散反射体等の光源から光の向きを変更するような素子である。さらに、反射体は、導光板と光学的に接触している必要がある。

特に、反射素子は、光源上の光源の光の脱出角内に少なくとも配置することができる。このように、大部分の光が、導光板内で結合させることができる。特定の実施形態において、反射素子は、導光板からの脱出光を最小限に抑えるために、その脱出角度を越えて拡がっている。

用語「上流側」と「下流側」は、光生成手段（ここでは、特に光源）からの光の伝播に対するアイテムや機構の配置に関連する用語であり、光生成手段からの光ビーム内の第１の位置に対して、光生成手段に近接する光ビームの第２の位置が、「上流側」であることを意味し、光生成手段からさらに離れる光ビーム内の第３の位置が、「下流側」であることを意味する。

導光板に含まれるルミネセンス物質に対して代替的又は追加的に、透明な導光板は、ルミネセンス物質を含む１つ以上の離散した領域を第１の面と第２の面の１つ以上の面上に含むことができる。繰り返しになるが、これらの離散した領域は、複数の層を含むことができるが、別の実施形態では、さらに（量子）ドットなどを含むこともできる。これらの層は、互いに隣接することもあるが、また、互いに離れていることもある。

従って、ある実施形態では、透明な導光板は、ルミネセンス物質を含む離散した複数の透明な領域を第１の面及び第２の面のうちの１つ以上の面上に含んでいる。離散した複数の領域は、異なるルミネセント特性を有してもよい。ある離散した領域は、複数のルミネセンス物質を含んでもよいことに留意されたい。導光板の第１の面及び第２の面のうちの１つ以上の面上の離散した領域は、透明とすることができ、こうして、光（光源の光及び／又は光ルミネセンス物質の光）の少なくとも一部の光が透過可能になるが、必ずしも透明とはかぎらない。

第１面及び／又は第２の面上の離散した領域が透明である場合に、反射素子は、好ましくは、ルミネセンス物質の光及び／又は光源の光のうちの少なくとも一部の光を、導光板内に再び反射するように用いられている。従って、離散した領域が透明である場合には、光源の光及び／又は光ルミネセンス物質の光のうちの一部の光は、導光板及びルミネセンス物質から非常に容易に脱出することができる。従って、ある実施形態では、１つ以上の離散した領域のうちの少なくとも１つが透明であり、透明な導光板はさらに、ルミネセンス物質の放射光及び光源の光のうちの１つ以上の光の少なくとも一部を透明な導光板内に再び反射するように構成された第２の反射素子を備えることができる。例えば、それぞれ導光板、ルミネセンス物質及び反射素子を含む透明な離散した領域からなる積層部を、局所的に得ることができる。

特定の実施形態では、光源の真向かいであるが導光板の他方の側において、このようなルミネセンス物質の領域と反射素子とが配置されている。この反射素子は、すべての光を再び反射するように構成することができるが、ある実施形態では、光の一部を再び反射する（例えば、その反射素子の領域がその位置でのビーム幅より小さいので）ように構成することもできる。

この反射素子は、一般的に拡散反射素子とすることができる。さらに反射素子は、特に大部分の全内部反射を容易にするために、存在してもよい。

さらに特定の実施形態では、透明な導光板は、ルミネセンス物質を含む１つ以上の離散した領域を、第１の面及び第２の面のうちの１つ以上の面上に含んでおり、１つ以上の離散した領域のうちの少なくとも１つは、ルミネセンス物質の放射光及び光源の光のうちの１つ以上の光の少なくとも一部を透明な導光板内に再び散乱するように構成されている。このような実施形態では、光源の光及び／又はルミネセンス物質の光は、導光板内で再び散乱される。このような実施形態では、離散した領域は透明ではないこともあるので、必ずしもルミネセンス物質を離散した領域（複数可）上の第２の反射素子に提供する必要がないこともある。

ある実施形態では、照明装置は、異なるルミネセント特性を有する（第１の面及び／又は第２の面上の）複数の離散した領域を含む。離散した複数の領域は、異なるルミネセント特性を有してもよい。離散した領域は、（ルミネセンス物質の混合物等の）複数のルミネセンス物質を含でもよいことに留意されたい。導光板の第１の面及び／又は第２の面上の離散した領域は、透明であってもよく、こうして、光（光源の光及び／又はルミネセンス物質光）の少なくとも一部の光が透過可能になるが、また、反射性／散乱性（上記参照）を有してもよい。

特に、ルミネセンス物質は、光源の光ビームの経路内に配置されている。特に、ルミネセンス物質は、光源の光の脱出円錐内に配置されているが、随意にその脱出円錐を越えて拡がっていてもよい。このような実施形態では、例えば、導光板から脱出する光は変換されることなく最小化される。従って、ある実施形態では、ルミネセンス物質は、光源の上の光源の光の脱出角度内に少なくとも配置されている。特に、ルミネセンス物質は、光源の脱出角度内のみに配置することができるが、その脱出角度を超えて拡がることもできる。

光は、所望されるアプリケーションに依存して、第１の面を介して、第２の面を介して、両方の面を介して導光板から取り出すことができる。従って、ある実施形態では、第１の面は導光板内部での光結合面であり、導光板外部への光取出手段のうちの１つ以上は、透明な導光板から抜け出るルミネセンス物質の放射光及び随意に光源の光を、第２の面から離れる方向において結合するように構成されている、あるいはまた又はさらに、第１の面は、導光板内部での光結合面であり、導光板外部への光取出手段のうちの１つ以上が、導光板から抜け出るルミネセンス物質の放射光及び随意に光源の光を、第１の表面から離れる方向において結合するように構成されている。

導光板外部への光取出手段は、導光板の第１の面及び／又は第２の面が単に粗面化された面とすることができる。導光板外部への光取出手段は、当該技術分野において公知の構造かもしれない。導光板外部への光取出手段は、導光板に含めることができるが、代替的に又は付加的に第１の面及び／又は第２の面内にも含まれており、代替的に又は付加的に第１の面及び／又は第２の面上に含まれていてもよい。例えば、散乱粒子が、導光板内で使用されており、及び／又は第１の面及び／又は第２の面における不規則（凹凸）を適用してもよい。例えば、溝及び／又は（他の）刻み目は、導光板の外側に対して導光板内の光の取り出しを助けるために適用することができる。導光板外部への光取出手段は、光の均一な取り出しを容易にするために、例えばパターン形成されるように配置されている。ある実施形態では、散乱粒子は、ルミネセンス物質を含む。

本明細書において、例えば、「実質的に全ての光」又は「実質的に平行」等の用語「実質的に」は、当業者によって理解されるであろう。用語「実質的に」は、「全体の」、「完全な」、「すべての」等の用語を含む実施形態を含めることができる。従って、実施形態では、形容詞が実質的に取り除かれていることもある。該当する場合に、用語「実質的に」は、可能性が９０％以上であり、例えば９５％以上、特に９９％以上、さらに特に９９．５％以上であり、１００％含む。用語「含む、有する、備える(comprise)」は、用語「含む、有する、備える(comprise)」が、「からなる(consist of)」を意味する実施形態も含む。

さらに、本明細書及び特許請求の範囲における用語「第１」、「第２」、「第３」は、類似する要素間を区別するために用いられ、必ずしも順序又は実際の順番を説明するためのものではない。そのように用いられるこれらの用語は、適切な状況下で交換可能であり、本明細書に記載される本発明の実施形態は、本明細書に説明され且つ例示された以外の順序での動作をすることができることを理解されたい。

本明細書の「装置」は、動作中に説明される他の装置の中の１つである。当業者には明らかなように、本発明は、動作方法又はこの動作を行う装置に限定されるものではない。

なお、上述の実施形態は、本発明を制限するために例示されたものではなく、当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの変形実施形態を設計することができることに留意されたい。特許請求の範囲において、括弧書きされる参照符号は、特許請求の範囲を制限するものと解釈してはならない。動詞「含むような(to comprise)」の使用及びその活用形は、特許請求の範囲に記載されている以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。ある要素に先行する冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、このような要素が複数存在することを除外するものではない。本発明は、いくつかの離散した要素を有するハードウェアによって、及び適切にプログラムされたコンピュータによって実施することができる。いくつかの手段を列挙する装置クレームにおいて、これらの手段のうちのいくつかは、ハードウェアの全く同一のアイテムによって具体化することができる。特定の手段が相互に異なる従属クレームに記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用することができないということを示すものではではない。

図１ａは、導光板を有する照明装置の態様を概略的に図示している。 図１ｂは、導光板を有する照明装置の態様を概略的に図示している。 図１ｃは、導光板を有する照明装置の態様を概略的に図示している。 図１ｄは、導光板を有する照明装置の態様を概略的に図示している。 図１ｅは、導光板を有する照明装置の態様を概略的に図示している。 図２ａは、本発明の照明装置の実施形態を概略的に図示している。 図２ｂは、本発明の照明装置の実施形態を概略的に図示している。 図２ｃは、本発明の照明装置の実施形態を概略的に図示している。 図２ｄは、本発明の照明装置の実施形態を概略的に図示している。 図２ｅは、本発明の照明装置の実施形態を概略的に図示している。 図２ｆは、本発明の照明装置の実施形態を概略的に図示している。 図３ａは、本発明の照明装置の更なる実施形態を概略的に図示している。 図３ｂは、本発明の照明装置の更なる実施形態を概略的に図示している。 図３ｃは、本発明の照明装置の更なる実施形態を概略的に図示している。 図３ｄは、本発明の照明装置の更なる実施形態を概略的に図示している。 図３ｅは、本発明の照明装置の更なる実施形態を概略的に図示している。 図３ｆは、本発明の照明装置の更なる実施形態を概略的に図示している。 図３ｇは、本発明の照明装置の更なる実施形態を概略的に図示している。 図３ｈは、本発明の照明装置の更なる実施形態を概略的に図示している。 図３ｉは、本発明の照明装置の更なる実施形態を概略的に図示している。 図３ｊは、本発明の照明装置の更なる実施形態を概略的に図示している。 図３ｋは、本発明の照明装置の更なる実施形態を概略的に図示している。 図３ｌは、本発明の照明装置の更なる実施形態を概略的に図示している。

本発明の実施形態は、ここで対応する参照記号が対応する部品を示す添付の概略図面を参照しながら、例示としてのみ説明されている。
図面は必ずしも実際の縮尺ではないことがある。
図１には、第１の面２０１と、第２の面２０２と、端面２０３とを含む導光板２００を備える照明装置１が示されている。この導光板２００は、板状であり、ここでは平坦であり、高さｈを有する。照明装置１はさらに、光源３００含み、この光源３００は、光源３００の光源の光３０１を導光板２００内で結合するために、端面２０３に光を提供している。

導光板２００をより薄くすると、すなわち高さｈを減少させると、導光板内部での光結合(incoupling)は、困難になる。従って、本発明は、以下の図面に示されるように、別の導光板内部での光結合面を介して、特に第１の面２０１及び第２の面２０２のうちの１つ以上に垂直な方向に光を提供することを提案する。

以下に概略的に図示される本発明の実施形態は、一定の高さｈを有して図示されている。一般に、高さｈは、導光板２００に亘って一定であるが、特定の実施形態では、高さｈは、変動することがある。

図１ｂには、第１の面２０１と、第１の面とは反対側の第２表面２０２と、第１の面２０１及び第２の面２０２の間の端面２０３とを含む透明な導光板２００を備える照明装置１００の実施形態が概略的に図示されている。照明装置１００はさらに、透明な導光板２００の導光板内部での光結合面２１０に向けて光源の光３０１を提供するための光源３００（ＬＥＤ等）を備えている。ここで、光源３００は、第１の面２０１及び第２の面２０２のうちの１つ以上の面に対して垂直な方向に光源の光３０１の少なくとも一部の光を提供するように構成されている。導光板内部での光結合面２１０は、ここでは第１の面２０１である。

透明な導光板２００はさらに、光源の光３０１の少なくとも一部をルミネセンス物質の放射光４０１に変換するように構成されたルミネセンス物質４００を含む。このルミネセンス物質４００は、白色光の生成を可能とし、随意に光源の光３０１と一緒に白色光を生成可能にすることができる。透明な導光板２００はさらに、透明な導光板２００から抜け出るルミネセンス物質の放射光４０１及び随意に光源の光３０１を、第１の面２０１及び第２の面２０２のうちの１つ以上の面から離れる方向において照明装置の光１０１として結合するための導光板外部への光取出(light outcoupling)手段２２０を含む。この概略図では、１つの光源３００のみが図示されているとともに、いくつかの導光板外部への光取出手段２２０のみが概略的に図示されている。さらに一例として、照明装置の光１０１が、両方の方向に、すなわち第１の面２０１から離れる方向に且つ第２の面２０２から離れる方向において取り出される(couple out)。但し、導光板外部への光取出手段及び反射素子等（下記参照）の他の光学素子は、照明装置の光１０１のように、一方向のみに光が取り出される(outcoupled)ように構成することができる。

一例として、ここでは照明装置の光１０１は、光源の光３０１及びルミネセンス物質の光４０１の両方を含むよう取り出される。たとえば、光源の光３０１は、青色光であり、ルミネセンス物質の光４０１は黄色光であり、こうして、照明装置の白色光の１０１が得られる。

ルミネセンス物質は、導光板の全体に亘って分散させることができる。例えば、導光板は、その導光板内部に分散された量子ドット等のルミネセンス物質を含む透明な板状ポリマーを備えることができる。或いは導光板は、その導光板内部に分子として分散されたルミネセンス色素を含むポリマーマトリックスを備えることができる。或いは導光板２００は、透明なルミネセンス・セラミック材料を含むことができる。図１ｂには、ルミネセンス物質が均一に分散されるこのような実施形態が概略的に示されている。

図１ｂに代えて、図１ｃには、ルミネセンス物質が導光板２００に亘って不均一に分散されている実施形態が概略的に示されている。図１ｃには、ルミネセンス物質４００が、導光板２００の一部に少なくとも存在し、その部分に光源３００の光源の光３０１が直接的に照射される実施形態が概略的に示されている。光源の光３０１の実質的な部分は、ルミネセンス物質４００によって導光板２００内で変換されて、ルミネセンス物質の光４０１になる。このように、変換された光は、導光板内に少なくとも一部が閉じ込められる（そしてその後、少なくとも一部が取り出される）。この図に示されるように、ルミネセンス物質４００は、光源上の光源の光の脱出角度内に少なくとも配置されている。但し、ルミネセンス物質は、光源の光の脱出角度を越えて拡がるように配置することもできる。

図１ｃ及び図１ｃにおいて、導光板２００は、側面から見たものとして概略的に図示されている。（第１の面又は第２の面のいずれかを確認する）上方から見ると、所望されるアプリケーション及び／又は所望されるモデルに依存して様々な形状が確認できる。例えば、円形、楕円形、長方形、三角形、多角形等として得ることができる。一例として、図１ｄには、正方形の導光板２００が概略的に示されている。端部全体が参照符号２０３で示されることに留意されたい。

図１ｅには、本発明の動作原理のある実施形態が示されている。直接的な入射ビームに関わらず、ルミネセンス物質を含む導光板が照射されたときであって、且つ有機分子や量子ドット等のルミネセンス要素がランダムに分散されるときに、ルミネセンス物質における等方性放射が行われる。上方に放射されたルミネセンス物質の光を含む導光板の透明な性質によって、臨界角θ_ｃは、ルミネセンス物質を含む導光板内に制限される。円錐状の臨界角（４１．８３°）内の光は、導光板から脱出する（従って、この円錐形は、臨界角の２倍であり、この場合には、ｎ＝１．５：２＊４１．８３°となる）。この例では、ルミネセンス物質の屈折率ｎが１．５を想定しており、ルミネセンス層で変換された光の２６％が、この層を脱出し（底部から１３％、上部から１３％）、全内部反射によって７４％が留まることになる。

臨界角、従って光の閉じ込めは、（ルミネセンス）物質の屈折率に非常に依存している。臨界角及び屈折率の関係は
臨界角＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）
に従って与えられ、ここで、ｎは、ルミネセンス物質を有する（量子ドット、有機色素分子、マトリックスに分子が分散されたナノ粒子又は透過性ルミネセンス・セラミック））導光板の屈折率であり、ルミネセンス物質との界面は空気である。導光板内で結合されるエネルギーは

に等しく、ここでｎは、上述したようにルミネセンス物質を有する導光板の屈折率である。屈折率を増加させると、臨界角は、（ルミネセンス物質を含む）導光板により多くの光を閉じ込めるようにその角度を減少する。このようなルミネセンス物質が、透明な導光板の上部に又は内部に配置されている（そして、導光板との光学的な接触を有する）場合には、事実上、光は、導光板の屈折率に依存して導光板内で結合されることになる。

特に、透明な導光板２００は、透明なポリマーマトリックスを含み、そのマトリックスは、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）（プレキシグラス又はパースペックス）、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル（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（シクロオレフィン共重合体）からなる群から選択される。ここで、（ペリレン誘導体、ｂｏｄｉｐｙ、シアニン及びジケトピロロピロール等の）有機ルミネセンス分子、ルミネセンスナノ粒子、及び（ＩｎＰ、ＣｄＳｅ等の）ルミネセンス量子ドットのうちの１つ以上が分散されている。あるいはまた、導光板２００は、透明なルミネセンス・セラミックを含むことができる。

図２ａには、再び照明装置１００の実施形態が概略的に示されている。透明な導光板２００は、ルミネセンス物質４００の不均一な分布を含み、ここではルミネセンス物質４００を含む離散した透明領域４５０の形態である。光源の光３０１によって照明されたときに、ルミネセンス物質において放射された光は、導光板２００内を移動し、導光板外部への光取出手段２２０において、光は、導光板２００から取り出される。従って、このように、変換された光は、導光板に少なくとも一部が閉じ込められる（そしてその後、少なくとも一部が取り出される）。一例として、導光板２００は、その端部に反射体（複数可）２３０を含む。端部の反射体２３０が一例として示されているが、この反射体は必ずしも存在しているわけではなく、この実施形態又は本明細書に概略的に図示される他の実施形態においても存在していないことがある。さらに反射体は、領域４５０の位置において第２の面２０２に存在することがある。同様に、反射体が、領域４５０の位置において第１の面に存在することがあるが、そのような反射体は、光源の光３０１に対して透過性を示すが、ルミネセンス物質の光に対して反射性を示してもよい。

前述の実施形態では、離散した領域４５０が、ルミネセンス物質４００を有する端部の層又は端部の一部分であった。但し、離散した領域（複数可）４５０は、導光板２００内の離散した層（複数可）とすることもできる。一例が、図２ｂに概略的に示されている。そのような層は、例えば、有機（ポリマーマトリックス）に分散した有機色素を含むか、又は透明なルミネセンス・セラミック材料である（例えば、米国特許出願第１０／８６１，１７２（ＵＳ２００５／０２６９５８２）、米国特許出願第１１／０８０，８０１（ＵＳ２００６／０２０２１０５）、国際公開第ＷＯ２００６／０９７８６８、国際公開第ＷＯ２００７／０８０５５５、米国特許出願公開第ＵＳ２００７／０１２６０１７及び国際公開第ＷＯ２００６／１１４７２６を参照されたい。）。離散した領域４５０は、例えばフレーク状又はフィルム状の形状を有してもよい。

図２ｃには、ルミネセンス物質４００が、光学的に接触するように導光板２００の上端に配置され、且つ導光板及び光源の間に配置される構成が示されている。ルミネセンス物質４００は、第１の面２０１上に層状の離散した領域２５０として配置されている。ここで、ルミネセンス物質を含む離散した領域２５０は、透過性である。ルミネセンス物質によって変換された光源の光３０１は、導光板２００に入り、（他の場所に）取り出すことができる。このように、変換された光は、導光板内に少なくとも一部が閉じ込められる（そしてその後、少なくとも一部が取り出される）。

図２ｂ及び図２ｃの両方の実施形態において、ルミネセンス物質４００は、一例として、光源３００上の光源の光の脱出角度内に少なくとも配置されている。但し、ルミネセンス物質は、光源の光の脱出角度を越えて拡がるように配置することもできる。これは、例えば、図２ｃの概略的に図示された実施形態の場合である。

図２ｄは、透明な導光板が、参照符号４５０（１）〜４５０（４）で概略的に示された離散した複数の領域４５０を含む実施形態を示しており、例えば各々の領域が、ルミネセンス物質４００を含む。ここでは、ルミネセンス物質４００は、導光板２００に亘って不均一に分散されている。離散した複数の領域４５０は、異なるルミネセント特性を有することができる。左側と真ん中において、隣接していない二つの離散した異なる領域４５０（１）及び４５０（２）がそれぞれ図示されており、右側において、二つの離散した異なる領域４５０（３）及び４５０（４）が隣接してそれぞれ図示されている。例えば、二つの層は、異なるルミネセンス物質（複数可）（混合物（複数可））を含んでいる。ルミネセンス物質の領域４５０（２）は、光源３００の光源の光３０１によって直接的に照明されており、光源３００の光源の光３０１の脱出円錐の臨界角内にある。

図２ｅには、透明な導光板２００が、１つ以上の離散した領域２５０を含み、この領域２５０が、第１の面２０１及び第２の面２０２のうちの１つ以上の面にルミネセンス物質４００を含むような実施形態が示されている。ここで一例として、離散した３つの領域２５０（１）〜２５０（３）が、第２の面２０２に設けられており、他の１つの領域２５０（４）が、第１の面２０１に設けられている。第１の離散した領域２５０（１）は、例えば散乱特性を有することができる。こうして、導光板２００内の光は、第１の離散した領域２５０（１）において導光板から脱出できないが、少なくとも一部が散乱され及び／又は少なくとも一部が変換される。より正確には、一部が、導光板２００から脱出する。この一部が、離散した領域２５０（１）において少なくとも一部が変換され、ルミネセンス物質の放射光４０１となり、特に、導光板２００内で再び散乱される。

第２の離散した領域２５０（２）は、例えば透明であってもよい。反射素子２５１の存在によって（ここでは、第２の反射素子として示される）、光は、導光板２００内に再び反射される。従って、ここで（結局）実質的に導光板２００から出る光はない。第３の離散した領域２５０（３）は、一例として、ルミネセンス物質の放射光４０１及び／又は光源の光３０１を導光板２００内に再び反射するように構成された第２の反射体２５１を有する領域２５０に含まれる透明なルミネセンス物質を含む。

図２ｆには、透明な導光板２００内に埋め込まれた離散した領域４５０を有する実施形態が再度概略的に示されている。この実施形態では、第２の離散した領域４５０（２）は、ＰＤＬＣ（すなわち、高分子分散型液晶）を含む。ＰＤＬＣは、例えば、国際公開第ＷＯ２００６／０４３１９６に説明されている。ＰＤＬＣ散乱モードにおいて、例えば、光源２００（ＬＥＤ等）の青色光は、ＰＤＬＣ素子内のルミネセンス物質４００によって、例えば赤色光に変換される。ＰＤＬＣ透過モードにおいて、例えば、光源２００（ＬＥＤ等）からの青色光は、ＰＤＬＣ素子の上部のルミネセンス層によって、例えば黄色光に変換される。このようにして、カラー調整可能な導光板２００を得ることができる。他の切り替え可能な素子は、エレクトロウェッティング(electro wetting)素子、液晶ゲル（ＬＣ−ゲル）、他の液晶ベースの技術を含むが、これらに限定されるものではない。さらに、マルチ素子(multiple element)又は画素化素子(pixilated element)は、同様に用いることができる。

照明装置１００はさらに、コントローラ５００を含む。この実施形態では、このコントローラは、ＰＤＬＣを制御するために使用することができるが、一般に光源（複数可）３００の強度及び／又は光源（複数可）３００の色を制御するように構成することができる。従って、他の概略的な図面には図示されていないが、本発明による各照明装置は、光源（複数可）３００の強度及び／又は光源（複数可）３００の色を制御するためのコントローラ５００を含むことができる。

図３ａには、特定の実施形態が概略的に示されている。光源３００は、ここでは固体発光ダイオードであり、導光板２００に光学的に結合されている。この構成では、臨界角の上方にこのダイオードによって放射される光３０１が、導光板内で結合される。ルミネセンス物質の領域のサイズが臨界角の範囲に収まるようにルミネセンス物質の領域２５０のサイズが選択され、それによって、光源３００（ここではＬＥＤ）からの光は、ルミネセンス物質４００によって吸収され、次に別の波長に変換される。そして、光変換の結果として、別の波長の光は、導光板２００内で一部が結合されることになる。これは、領域２５０からのルミネセンス物質４００の光を導光板２００内に留めておくことが矢印で示されている。光源の光３０１は、例えば青色光であり、ルミネセンス物質の光は、例えば、黄色光、又は赤色光と緑色光との混合とすることができる。ここではルミネセンス物質４００は、導光板２００の上部に配置されるような層状の素子又は領域として示されるが、導光板内の領域であってもよい（例えば、図１ｃ及び図２ｂ等の他の実施形態を参照）。

図３ｂには、さらに別の実施形態が示されている。ここで、拡散反射体等の反射体２３１が、ルミネセンス物質４００（ここでは第１のルミネセンス物質４００（１））を含む領域２５０の上方に配置されており、その反射体は、ルミネセンス物質の領域２５０を含む導光板２００と光学的に接触していない。この構成では、第１のルミネセンス物質４００（１）を脱出する変換された光を考慮している。この光は、広い角度に拡散するように反射され、導光板２００内で再び結合される。このように、変換された光は、導光板に少なくとも一部が閉じ込められる（そしてその後、少なくとも一部が取り出される）。導光板２００内で再び結合され、その結合された光は、第２のルミネセンス物質４００（２）によって吸収され、導光板２００内で一部が結合され、さらに光結合の効率を増大させることができる。第１のルミネセンス物質４００（１）は、例えば黄色又は緑色のルミネセンス物質であり、第２ルミネセンス物質４００（２）は、例えばオレンジ色や赤色のルミネセンス物質であってもよい。ここで、領域２５０のルミネセンス物質４００は、導光板の上部に配置された素子として示されているが、導光板内の領域としてもよい（例えば、図１ｃ及び２ｂ等の他の実施形態を参照）。

図３ｃには、さらに別の実施形態が示されている。この実施形態では、円形の拡散反射体（ここで参照符号２３１で示される）は、導光板２００と光学的に接触するように脱出円錐(escape cone)内に配置されている。この拡散反射体によって拡散するように反射された光は、導光板２００内で結合することになる。まだ脱出円錐の範囲に収まっている反射された光が、ルミネセンス物質４００によって領域（複数可）２５０（ここでは第１の面２０１上）において他の波長に変換され、導光板２００内で（再び）一部が結合される。ここで、ルミネセンス物質４００は、導光板２００の上部に配置された素子として示され、ここでは第１の面２１０であるが、それはまた、導光板内の領域とすることもできる（例えば、図１ｃ及び図２ｂ等の他の実施形態を参照）。

図３ｄには、鏡２３０が導光板２００内の光を案内するために使用される実施形態が概略的に図示されている。この概略的に図示された実施形態は、図示された実施形態を説明のために使用され、概略的に示すために用いられることに留意されたい。

特に、透明な導光板２００の下流側であって且つ光源３００の反対に配置されるとともに、光源の光３０１の少なくとも一部の光を透明な導光板２００に再び反射するように構成されている第１の反射素子２３１が使用される。第１の面２０１及び／又は第２の面２０２におけるさらなる反射体２３０は、同様の機能を有していてもよいが、第１の反射素子２３１は、特に光源の光３０１及び／又はルミネセンス物質の光４０１が光源３００に対する反対側の面から直接的に脱出することを少なくとも部分的に防止する機能を有している。例えば図２ｅにおいて、光源３００の反対側に配置された離散した領域２５０（２）上の第２の反射素子２５１は、第１の反射素子とみなすことができるが、これは、この第１の反射素子が、光源３００の反対側に配置されている一方、光源の光３０１及び／又はルミネセンス物質の光４０１の少なくとも一部を導光板２００内に再び反射するように構成されているためであることに留意されたい。第１の面２０１及び／又は第２の面２０２におけるさらなる反射体２３０は、図示される反射体よりも小さいか又は大きくてもよい。端部における反射体（複数可）は、存在してもよいし、又は存在しなくてもよい（上記参照）。この実施形態では、例えば、ルミネセンス物質４００は、導光板２００全体に亘って均一に分散させることができる。

図３ｅには、第２の面２０２上に配置され、導光板２００内に配置され、又は第１の面２０１にそれぞれ配置された導光板外部への光取出手段２２０のいくつかの可能な実施形態が図示されている。当業者には明らかなように、導光板外部への光取出手段２２０の形状及び位置は、単に一例としてのみ示されている。

図３ｆには、第１の面２０１が、導光板内部での光結合面であり、導光板外部への光取出手段２２０の一つ以上が、透明な導光板２００から抜け出るルミネセンス物質の放射光４０１及び随意に光源の光３０１を、第１の面２０１から離れる方向に照明装置の光１０１として結合するように構成されている実施形態が示されている。

図３ｇには、照明装置１００が、複数の光源３００を備えている実施形態が概略的に示されている。一例として、複数の光源３００に対して、随伴する複数の第１の反射素子２３１が示されている。ルミネセンス物質４００は、領域４５０によって示された、特に光源の光３０１によって直接的に照射された領域内に存在するが、脱出円錐（脱出角度）を超えて拡がることもできる。

図３ｈには、照明装置１００が、複数の光源３００を備える実施形態が概略的に示されている。一例として、複数の光源３００に対して、領域２５０を含む随伴する複数のルミネセンス物質が示されている。好ましくは、そのルミネセンスの領域は、その領域を照明する光源３００の脱出円錐と同じ又はその脱出円錐よりも大きくなる。この図に示されるように、ルミネセンス物質４００は、光源上の光源の光の脱出角度内に少なくとも配置されている。但し、ここに示されているように、ルミネセンス物質は、光源の光の脱出角度を越えて拡がるように配置することもできる。

図３ｉには、円形である照明装置１００が概略的に図示されている。上方から見た装置１００が示されており、この装置は中央に第１の反射素子２３１を有している。図示されていない光源は、下方から導光板２００を照射し、光源の光３０１及び／又はルミネセンス物質の光４０１が、導光板２００内へ再び反射される。

図３ｊにはまた、円形である模照明装置１００が概略的に図示されている。上方から見た装置１００が示されており、この装置は中央に領域２５０を有し、その領域２５０にルミネセンス物質４００を含む。図示されていない光源は、下方から導光板２００を照射し、光源の光３０１及び／又はルミネセンス物質の光４０１が、導光板２００内で結合される。

導光板２００は、原理的に、任意の形状であり、さらに湾曲することができる。一例が図３ｋに示されている。そのような実施形態では、光源（複数可）３００は、第１の面２０１及び第２の面２０２のうちの１つ以上に対して垂直な方向に光源の光３０１の少なくとも一部の光を提供するように構成されている（ここで、従って両方の面２０１，２０２へ光を提供する）。法線ｎが示されている。光源の光（ビーム）３０１の光軸（図示せず）は、（ここでは）第１の面２０１及び第２の面２０２に垂直なｎに対して実質的に平行となってもよい。ここでは、光源３００は、第１の面２０１及び第２の面２０２に対して垂直な方向に光源の光３０１の少なくとも一部の光を提供するように構成されるが、光源３００は、（透明な導光板２００の曲率によって）互いに平行に整列されていないことが分かる。この概略的に図示された実施形態では、導光板２００の高さは、導光板２００全体に亘って実質的に同じである。これらの実施形態では、ルミネセンス物質は、導光板内で光を結合させるために、導光板の上部に又は導光板内で使用されている。この概略的に図示される実施形態では、導光板２００の面が湾曲している。

また、複数の導光板２００を使用することができる。図３ｌには、このような実施形態が概略的に示され、参照符号２００（１）及び２００（２）で示されるような複数の導光板２００が適用されている。複数の導光板２００のうちの１つ以上が、導光板内に（又は導光板上部に）ルミネセンス物質４００を含んでいる。異なる導光板２００のルミネセンス物質（混合物）は、同じであっても、異なっていてもよい。

従って、第１の態様において、本発明は、照明装置を提供し、この照明装置は：
第１の面、第１の面とは反対側の第２の面、並びに第１の面及び第２の面の間の端面を有する、透明な導光板（本明細書では、「導光板」として称される）と、
透明な導光板の導光板内部での光結合面に向けて光源の光を提供するための光源であって、この光源は、第１の面及び第２の面のうちの１つ以上の面に対して垂直な方向に光源の光の少なくとも一部を提供するように構成されている、光源と、を備え、
透明な導光板がさらに：
光源の光の少なくとも一部をルミネセンス物質の放射光に変換するように構成されたルミネセンス物質であって、ルミネセンス物質が、光源の光ビームの経路内に配置される、ルミネセンス物質と、
透明な導光板から抜け出るルミネセンス物質の放射光及び随意に光源の光を、第１の面及び第２の面のうちの１つ以上の面から離れる方向において照明装置の光として結合するための導光板外部への光取出(light outcoupling)手段とを備え、
導光板は、第１の面及び第２の面のうちの１つ以上の面上に、ルミネセンス物質を含む１つ以上の離散した領域を有しており、１つ以上の離散した領域のうちの少なくとも１つが、ルミネセンス物質の放射光及び光源の光のうちの１つ以上の光の少なくとも一部を導光板内に再び散乱させるように構成される。

Claims (15)

1. 照明装置であって、当該照明装置が：
   第１の面、第１の面とは反対側の第２の面、並びに第１の面及び第２の面の間の端面を有する透明な導光板と、
   前記透明な導光板の導光板内部での光結合面に向けて光源の光を提供するための光源であって、該光源は、第１の面及び第２の面のうちの１つ以上の面に対して垂直な方向に前記光源の光の少なくとも一部を提供するように構成されている、前記光源と、を備え、
   前記透明な導光板がさらに：
   前記光源の光の少なくとも一部をルミネセンス物質の放射光に変換するように構成されたルミネセンス物質と、
   前記透明な導光板から抜け出る前記ルミネセンス物質の放射光及び随意に前記光源の光を、第１の面及び第２の面のうちの１つ以上の面から離れる方向において当該照明装置の光として結合するための導光板外部への光取出手段と、を備える、
   照明装置。
2. 前記ルミネセンス物質は、前記透明な導光板に含有されている、
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記透明な導光板は、透明なポリマーマトリックスを含み、このマトリックスには、有機ルミネセンス分子、ルミネセンスナノ粒子、及びルミネセンス量子ドットのうちの１つ以上が分散されている、
   請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記透明な導光板は、立方晶のＹＡＧ：Ｃｅ^３＋等の透明なルミネセンス・セラミックを含み、ここでＹは、Ｓｃ，Ｇｄ，又はＬｕ等の他の金属によって部分的に置換えることができ、ここでＡｌは、Ｇａによって部分的に置換えることができる、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 前記ルミネセンス物質は、前記光源の上の前記光源の光の脱出角度内に少なくとも配置されている、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 前記光源の反対側の前記透明な導光板の下流側に配置され、且つ前記光源の光及びルミネセンス物質の光のうちの１つ以上の光の少なくとも一部を前記透明な導光板内に再び反射するように構成された、第１の反射素子をさらに含む、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 前記反射素子は、前記光源の上の前記光源の光の前記脱出角度内に少なくとも配置されている、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明装置。
8. 前記光源は、前記光導光板と光学的に接触している、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
9. 前記透明な導光板は、前記ルミネセンス物質を含む１つ以上の離散した領域を、第１の面及び第２の面のうちの１つ以上の面に含む、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明装置。
10. 前記１つ以上の離散した領域のうちの少なくとも１つが、ルミネセンス物質の放射光及び光源の光のうちの１つ以上の光の少なくとも一部を、前記透明な導光板内に再び散乱するように構成されている、
    請求項９に記載の照明装置。
11. 複数の離散した領域が、異なるルミネセント特性を有している、
    請求項９又は１０に記載の照明装置。
12. 第１の面は、導光板内部での光結合面であり、ここで、導光板外部への光取出手段のうちの１つ以上が、前記透明な導光板から抜け出るルミネセンス物質の放射光及び随意に光源の光を、第２の面から離れる方向において結合するように構成されている、
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載の照明装置。
13. 第１の面は、導光板内部での光結合面であり、ここで、導光板外部への光取出手段のうちの１つ以上が、前記透明な導光板から抜け出るルミネセンス物質の放射光及び随意に光源の光を、第１の面から離れる方向において結合するように構成されている、
    請求項１〜１２のいずれか一項に記載の照明装置。
14. 前記光源及び前記ルミネセンス物質が、照明装置から白色光を生成するように構成されている、
    請求項１〜１３のいずれか一項に記載の照明装置。
15. 前記透明な導光板が、湾曲している、
    請求項１〜１４のいずれか一項に記載の照明装置。

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