JP2014515548A - テクスチャード加工されたレンズを有するledベースの照明器具 - Google Patents

テクスチャード加工されたレンズを有するledベースの照明器具 Download PDF

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Abstract

方法及び装置は、テクスチャード加工されたレンズ30、130に関連する。テクスチャード加工されたレンズは、複数の一意のテクスチャを有するテクスチャード加工された部分40、140を含む。レンズは、例えばLEDベースの照明器具10、110の光出力に存在するカラーバンディング及び/又はカラーシャドウの存在を低減するために、当該照明器具に使用される。テクスチャード加工された部分は、レンズの表面の全部又は一部に亘って延在する。

Description

[0001] 本発明は、一般に、テクスチャード加工されたレンズを使用するLEDベースの照明器具に関する。より具体的には、本明細書に開示される様々な発明方法及び装置は、複数の固有のテクスチャを有するテクスチャード加工された部分を有するレンズを有するLEDベースの照明器具に関する。
[0002] デジタル照明技術、即ち、発光ダイオード(LED)といった半導体光源に基づく照明は、従来の蛍光灯、HID、及び白熱灯に代わる実行可能な代替案を提供する。LEDの機能上の利点及び便益には、高エネルギー変換及び光学効率、耐久性、低操作コスト、及び他の多くの利点及び便益が含まれる。LED技術の最近の進歩によって、多くの用途において様々な照明効果を可能にする効率的でロバストなフルスペクトル照明源が提供されている。これらの照明源を具現化する器具の幾つかは、例えば赤、緑、及び青といった様々な色を生成可能な1つ以上のLEDと、様々な色及び色変化照明効果を発生させるためにLEDの出力を独立制御するプロセッサとを含む照明モジュールを特徴とする。
[0003] 幾つかの照明器具は、2つ以上のダイを含む1つ以上のLEDを含む。例えば幾つかの照明器具は、複数のダイを有する単一のLEDを含む。更に、例えば幾つかの照明器具は、少なくとも1つのダイをそれぞれ含む複数のLEDを含む。2つ以上のLEDダイが照明器具に使用される場合、当該照明器具によって放射されたビームパターンの端に、バンディング及び/又はカラーシャドウが生じることがある。
[0004] 例えば照明器具が、青色、緑色、及び赤色LEDを、当該LEDを部分的に囲むリフレクタと組み合わせて含む場合、リフレクタの端に最も近くで隣接するLEDは、光出力の主ビームから、リフレクタによってカットオフされる。したがって、光出力の主ビームは、赤色、緑色、及び青色光が組み合わされた「白」色を有するが、光出力の主ビームの周縁部には、カラーバンディングが存在することになる。カラーバンディングは、例えばリフレクタの端によって1つ以上のLEDからの光出力が遮られることによって引き起こされる。
[0005] 更に、例えば照明器具が複数のLEDダイを含み、当該LEDダイの1つ以上によって放射された光は、制御されていない状態で照明器具から出射し、これにより、照明器具によって放射された主ビームの周縁部に光の筋を出現させてしまう可能性がある。これらの光の筋は、例えば壁又は他の表面付近に取付けられるLEDベースのコーブ照明器具又はリニアグレージング(linear grazing)器具に生じる。制御されていない状態の光は、照明器具のフレネル反射及び/又は機械的制限によって器具の側部から放射される。このようなカラーバンディング及びカラーシャドウは、一般に、照明器具には望ましくない。
[0006] したがって、照明器具の光出力に存在するカラーバンディング及び/又はカラーシャドウの存在を低減するために、照明器具に取付けられるレンズを提供することが当該技術分野において必要である。
[0007] 本開示は、テクスチャード加工されたレンズのための発明方法及び装置、より具体的には、照明器具の光出力に存在するカラーバンディング及び/又はカラーシャドウの存在を低減するために、LEDベースの照明器具に使用される複数の固有のテクスチャを有するテクスチャード加工された部分を有するレンズに関する。例えばレンズは、LEDベースの照明器具の光出力開口部に亘って配置され、マルチダイLED光源によって生成された光出力を横断させる。レンズは、実質的にテクスチャのない部分とテクスチャード加工された部分とを含む。テクスチャード加工された部分は、複数のはっきりと異なるテクスチャを有し、その幅に亘って比較的軽いテクスチャから重いテクスチャへと推移する。
[0008] 一般に、一態様では、本発明は、ハウジングと、LED光源と、レンズとを含む照明器具に関する。ハウジングは、少なくとも1つの光出力開口部を画定する。LED光源は、複数のLEDダイを含み、ハウジング内に保持され、光出力を放射する。光出力の少なくとも一部は、光出力開口部を通って進行する。レンズは、光出力開口部に亘って提供され、実質的にテクスチャのない部分とテクスチャード加工された部分とを有する。テクスチャード加工された部分は、レンズの周縁部の少なくとも一部に沿って提供される。テクスチャード加工された部分が、テクスチャのない部分から離れて周縁部に近づくように移るにつれて、テクスチャード加工された部分のテクスチャリングが、第1の深度を有する第1のテクスチャリングから、第1の深度より大きい第2の深度を有する第2のテクスチャリングに、第2の深度より大きい第3の深度を有する第3のテクスチャリングに推移する。
[0009] 幾つかの実施形態では、テクスチャード加工された部分は、レンズの周縁部の大部分に提供される。これらの実施形態の幾つかのバージョンでは、テクスチャード加工された部分は、レンズの周縁部の全体に提供される。これらの実施形態の幾つかのバージョンでは、テクスチャのない部分は、レンズの大部分を構成する。これらの実施形態の幾つかのバージョンでは、テクスチャのない部分は、レンズの少なくとも80パーセントを構成する。
[0010] 幾つかの実施形態では、レンズは、照明器具の最も外側のレンズである。
[0011] 一般に、他の態様では、本発明は、ハウジングと、LED光源と、レンズとを含む照明器具に関する。LED光源は、ハウジング内に保持され、光出力強度及び複数の一意のスペクトルを有する光出力を放射する。レンズは、ハウジングに結合され、光出力の少なくとも一部を横断させる。レンズは、実質的にテクスチャのない部分とテクスチャード加工された部分とを有する。テクスチャのない部分は、光出力強度の中央値を含む光出力強度の連続的な少なくとも半分を横断させる。テクスチャード加工された部分は、第1の深度を有する第1のテクスチャリングから、第1の深度よりも少なくとも4倍大きい第2の深度を有する第2のテクスチャリングに徐々に推移する。第1のテクスチャリングは、第2のテクスチャリングがテクスチャのない部分に対するよりもテクスチャのない部分に対して近位である。
[0012] 幾つかの実施形態では、テクスチャのない部分は、光出力強度の少なくとも70パーセントを横断させる。
[0013] 幾つかの実施形態では、テクスチャのない部分は、光出力強度の少なくとも90パーセントを横断させる。これらの実施形態の幾つかのバージョンでは、テクスチャード加工された領域は、レンズの周縁部の全体に提供される。
[0014] 幾つかの実施形態では、テクスチャード加工された領域は、レンズの周縁部の大部分に提供される。
[0015] 幾つかの実施形態では、レンズは実質的に平面である。これらの実施形態の幾つかのバージョンでは、レンズは長方形である。
[0016] 一部の実施形態では、テクスチャのない部分は、完全にテクスチャがない。
[0017] 一般に、別の態様では、本発明は、ハウジングと、ハウジング内に保持され、光出力を放射するマルチスペクトルLED光源と、ハウジングに結合されたレンズとを含む照明器具に関する。LED光源は、光出力強度を有し、レンズは、その少なくとも一部に亘ってテクスチャード加工された部分を有する。レンズは、光出力の少なくとも一部を横断させる。テクスチャード加工された部分は、レンズの端まで実質的に延在し、端から最も遠位で、0.002インチ(0.0051センチメートル)未満の軽い平均深度を有する軽程度のテクスチャゾーンと、端に最も近位で、軽い平均深度の少なくとも2倍の重い平均深度を有する重程度のテクスチャゾーンとを含む。
[0018] 幾つかの実施形態では、テクスチャード加工された部分は、レンズの外面と一体に形成される。
[0019] 幾つかの実施形態では、レンズは、テクスチャード加工された部分の内側にテクスチャのない部分を含む。これらの実施形態の幾つかのバージョンでは、テクスチャのない部分は、横断させた光の光出力強度の少なくとも50パーセントを横断させる。これらの実施形態の幾つかのバージョンでは、テクスチャのない部分は、光出力強度の少なくとも80パーセントを横断させる。
[0020] 本開示の目的で本明細書において使用される場合には、「LED」との用語は、任意のエレクトロルミネセントダイオード、又は、電気信号に呼応して放射線を発生できる、その他のタイプのキャリア注入/接合ベースシステム(carrier injection/junction-based system)を含むものと理解すべきである。したがって、LEDとの用語は、次に限定されないが、電流に呼応して発光する様々な半導体ベースの構造体、発光ポリマー、有機発光ダイオード(OLED)、エレクトロルミネセンスストリップ等を含む。特に、LEDとの用語は、赤外スペクトル、紫外スペクトル、及び(一般に、約400ナノメートルから約700ナノメートルまでの放射波長を含む)可視スペクトルの様々な部分のうちの、1つ又は複数における放射線を発生させることができるすべてのタイプの発光ダイオード(半導体及び有機発光ダイオードを含む)を指す。LEDの幾つかの例としては、次に限定されないが、様々なタイプの赤外線LED、紫外線LED、赤色LED、青色LED、緑色LED、黄色LED、琥珀色LED、橙色LED、及び白色LED(以下に詳しく述べる)がある。また、LEDは、所与のスペクトルに対して様々な帯域幅(例えば半波高全幅値(FWHM:full widths at half maximum))、及び所与の一般的な色分類内で様々な支配的波長を有する放射線(例えば狭帯域幅、広帯域幅)を発生させるように構成及び/又は制御することができることを理解すべきである。
[0021] 例えば本質的に白色光を生成するLED(例えば白色LED)の一態様は、それぞれ、組み合わされることで混合して本質的に白色光を形成する様々なスペクトルのエレクトロルミネセンスを放射する複数のダイを含む。別の実施態様では、白色光LEDは、第1のスペクトルを有するエレクトロルミネセンスを異なる第2のスペクトルに変換する蛍光体材料に関連付けられる。この実施態様の一例では、比較的短波長で狭帯域幅スペクトルを有するエレクトロルミネセンスが、蛍光体材料を「ポンピング(pumps)」して、当該蛍光体材料は、いくぶん広いスペクトルを有する長波長放射線を放射する。
[0022] なお、LEDとの用語は、LEDの物理的及び/又は電気的なパッケージタイプを限定しないことを理解すべきである。例えば、上述した通り、LEDは、(例えば個々に制御可能であるか又は制御不能である)異なるスペクトルの放射線をそれぞれ放射する複数のダイを有する単一の発光デバイスを指すこともある。また、LEDは、LED(例えばあるタイプの白色LED)の一体部分と見なされる蛍光体に関連付けられることもある。一般に、LEDとの用語は、パッケージLED、非パッケージLED、表面実装LED、チップ・オン・ボードLED、TパッケージマウントLED、ラジアルパッケージLED、パワーパッケージLED、あるタイプのケーシング及び/又は光学的要素(例えば拡散レンズ)を含むLED等を指す。
[0023] 「光源」との用語は、次に限定されないが、LEDベース光源(上記に定義した1つ以上のLEDを含む)、白熱光源(例えばフィラメント電灯、ハロゲン電灯)、蛍光光源、りん光性光源、高輝度放電光源(例えばナトリウム蒸気ランプ、水銀蒸気ランプ及びメタルハライドランプ)、レーザー、その他のタイプのエレクトロルミネセンス源、パイロルミネセンス源(例えば火炎)、キャンドルルミネセンス源(例えばガスマントル光源、カーボンアーク放射光源)、フォトルミネセンス源(例えばガス状放電光源)、電子飽和(electronic satiation)を使用する陰極発光源(cathode luminescent source)、ガルバノルミネセンス源、結晶発光(crystallo-luminescent)源、キネルミネセンス(kine-luminescent)源、熱ルミネセンス源、摩擦ルミネセンス(triboluminescent)源、音ルミネセンス(sonoluminescent)源、放射ルミネセンス(radioluminescent)源、及び発光ポリマー(luminescent polymers)を含む、様々な放射線源のうちの任意の1つ以上を指すと理解すべきである。
[0024] 所与の光源は、可視スペクトル内、可視スペクトル外、又は両者の組合せでの電磁放射線を発生させる。したがって、「光」及び「放射線」との用語は、本明細書では同義で使用される。更に、光源は、一体構成要素として、1つ以上のフィルタ(例えばカラーフィルタ)、レンズ、又はその他の光学的構成要素を含んでもよい。また、光源は、次に限定されないが、指示、表示、及び/又は照明を含む様々な用途に対し構成されることを理解すべきである。「照明源」は、内部又は外部空間を効果的に照明するのに十分な強度を有する放射線を生成するように特に構成される。このコンテキストでは、「十分な強度」とは、周囲照明(即ち、間接的に知覚され、かつ、例えば全体又は一部が知覚される前に様々な介在する面のうちの1つ以上によって反射される光)を提供するために、空間又は環境において生成された可視スペクトルにおける「十分な放射強度」を指す(光源からの全方向における総光出力を、放射強度、即ち、「光束」を単位として表すために、大抵の場合、単位「ルーメン」が使用される)。
[0025] 「スペクトル」との用語は、1つ以上の光源によって生成された放射線の任意の1つ以上の周波数(又は波長)を指すものと理解すべきである。したがって、「スペクトル」との用語は、可視範囲内の周波数(又は波長)のみならず、赤外線、紫外線、及び電磁スペクトル全体の他の領域の周波数(又は波長)も指す。更に、所与のスペクトルは、比較的狭い帯域幅(例えば、FWHMは、基本的に、周波数又は波長成分をほとんど有さない)、又は、比較的広い帯域幅(様々な相対強度を有する幾つかの周波数又は波長成分)を有してよい。当然のことながら、所与のスペクトルは、2つ以上の他のスペクトルを混合(例えば、複数の光源からそれぞれ放射された放射線を混合)した結果であってよい。
[0026] 本開示の目的で、「色」との用語は、「スペクトル」との用語と同義に使用される。しかし、「色」との用語は、通常、観察者によって知覚可能である放射線の特性を主に指すために使用される(ただし、この使用は、当該用語の範囲を限定することを意図していない)。したがって、「様々な色」との用語は、様々な波長成分及び/又は帯域幅を有する複数のスペクトルを暗に指す。更に、当然のことながら、「色」との用語は、白色光及び非白色光の両方との関連で使用されてもよい。
[0027] 「照明器具」との用語は、本明細書では、特定の形状因子、アセンブリ又はパッケージの1つ以上の照明ユニットの実施態様又は配置を指して使用される。「照明ユニット」との用語は、本明細書では、同じタイプ又は異なるタイプの1つ以上の光源を含む装置を指して使用される。所与の照明ユニットは、様々な光源の取付け配置、筐体/ハウジング配置及び形状、並びに/又は、電気及び機械的接続構成の何れか1つを有してもよい。更に、所与の照明ユニットは、光源の動作に関連する様々な他の構成要素(例えば制御回路)に任意選択的に関連付けられてもよい(例えば含む、結合される、及び/又は一緒にパッケージされる)。「LEDベースの照明ユニット」とは、上記した1つ以上のLEDベースの光源を、単独で又はその他の非LEDベースの光源と組合せで含む照明ユニットを指す。「マルチチャネル」照明ユニットとは、それぞれ異なる放射スペクトルを発生させる少なくとも2つの光源を含むLEDベースの又は非LEDベースの照明ユニットを指すものであり、各異なる光源スペクトルは、マルチチャネル照明ユニットの「チャネル」と呼ばれる。
[0028] 「コントローラ」との用語は、本明細書では、一般に、1つ以上の光源の動作に関連する様々な装置を説明するために使用される。コントローラは、本明細書で説明した様々な機能を実行するように、数多くの方法(例えば専用ハードウエアを用いて)で実施できる。「プロセッサ」は、本明細書で説明した様々な機能を実行するように、ソフトウエア(例えばマイクロコード)を使用してプログラムすることのできる1つ以上のマイクロプロセッサを使用するコントローラの一例である。コントローラは、プロセッサを使用してもしなくても実施でき、また、幾つかの機能を実行する専用ハードウエアと、その他の機能を実行するプロセッサ(例えばプログラムされた1つ以上のマイクロプロセッサ及び関連回路)の組み合わせとして実施されてもよい。本開示の様々な実施態様において使用されてもよいコントローラ構成要素の例としては、次に限定されないが、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向けIC(ASIC)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)がある。
[0029] なお、前述の概念及び以下でより詳しく説明する追加の概念のあらゆる組み合わせ(これらの概念が互いに矛盾しないものであることを条件とする)は、本明細書で開示される本発明の主題の一部をなすものと考えられることを理解すべきである。特に、本開示の終わりに登場するクレームされる主題のあらゆる組み合わせは、本明細書に開示される本発明の主題の一部であると考えられる。なお、参照により組み込まれる任意の開示内容にも登場する、本明細書にて明示的に使用される用語には、本明細書に開示される特定の概念と最も整合性のある意味が与えられるべきであることを理解すべきである。
[0030] 図面中、同様の参照符号は、全般的に様々な図を通して同じ部分を指している。更に、図面は必ずしも縮尺通りではなく、重点は全体的に本発明の原理の説明に置かれている。
[0031] 図1は、その光出力開口部に亘るテクスチャード加工されたレンズを有し、照明面に隣接して示される照明器具の第1の実施形態を示す。 [0032] 図2は、図1のテクスチャード加工されたレンズの一部の断面図を示す。 [0033] 図3は、図1のテクスチャード加工されたレンズの平面図を示す。 [0034] 図4は、その光出力開口部に亘るテクスチャード加工されたレンズを有し、照明面に隣接して示される照明器具の第2の実施形態を示す。 [0035] 図5は、図4のテクスチャード加工されたレンズの一部の断面図を示す。
[0036] 幾つかの照明器具は、2つ以上のダイを含む1つ以上のLEDを含む。しかし、これらの照明器具の一部によって放射された光出力は、例えば照明器具の部品からのカットオフによるビームパターンの端における望ましくないバンディング並びに/若しくはシャドウ、及び/又は、1つ以上のLEDダイからの制御されていない光を含む。したがって、出願人は、照明器具の光出力に存在するカラーバンディング及び/又はカラーシャドウの存在を低減するために、LEDベースの照明器具に取付けられるレンズを提供することが有益であろうことを認識かつ理解している。より一般的には、出願人は、その幅に亘って複数の固有のテクスチャを任意選択的に含むテクスチャード加工された部分を有するレンズを使用することが有益であろうことを認識かつ理解している。
[0037] 上述に鑑みて、本発明の様々な実施形態及び実施態様は、テクスチャード加工されたレンズに関する。
[0038] 以下の詳細な説明において、限定ではなく説明の目的として、クレームされた発明の十分な理解を提供するために、特定の詳細を開示する代表的な実施形態を明記する。しかし、本開示の恩恵を受けた当業者であれば、本明細書に開示された特定の詳細から逸脱するが本教示に従う他の実施形態も添付の特許請求の範囲内にあることは明らかであろう。更に、良く知られた装置及び方法の説明は、代表的な実施形態の説明を曖昧にしないために省略する。当該良く知られた装置及び方法は、明らかに、クレームされた発明の範囲内である。例えば本明細書に開示されるテクスチャード加工されたレンズの様々な実施形態は、特定のLED光源を有する特定の照明器具と組み合わされて説明される。しかし、テクスチャード加工されたレンズを組み込んだ他のLEDベースの照明器具も、クレームされた発明の範囲又は精神から逸脱することなく、検討される。例えばテクスチャード加工されたレンズは、ビームパターンの端の近くではマルチソースシャドウ又はカラーバンディングが望ましくない他のLEDベースの照明器具に取付けられてもよい。更に、例えばテクスチャード加工されたレンズは、照明器具の1つの方向から到来する不所望の光が、強度又はビーム角度に著しい変化をもたらすことなく主ビームに混合される必要がある照明器具に取付けられてもよい。
[0039] 図1をまず参照すると、一実施形態では、LEDベースの照明器具10に、テクスチャード加工されたレンズ30が提供されている。図1では、照明器具10は概略的に示され、ハウジング12を含む。ハウジング12は、テクスチャード加工されたレンズ30を、その光出力開口部14に亘って保持する。レンズ30は、照明器具10における最も外側のレンズである。しかし、他の実施形態では、別のレンズ(例えば非テクスチャード加工されたレンズ)が、光出力開口部に亘ってレンズ30の外側に提供され、その内側に、レンズ30が内側の光出力開口部に亘って提供される。ハウジング12は更に、赤色LED20R、緑色LED20G、及び青色LED20Bを有するLEDベースの光源を保持する。LED20R、20G、及び20Bは、任意選択的に、ハウジング12内で支持されるプリント回路基板(PCB)及び/又はヒートシンク上に取付けられてもよい。LED20R、20G、及び20Bは、所与の電流レベルにおいて同時に給電されて実質的に白色の光を集合的に生成するか、他の電流レベルにおいて同時に給電されて他の色の光を集合的に生成するか、及び/又は、個別に並びに/若しくはLED20R、20G、及び20Bのうちのもう1つのLEDと組み合わされて給電されて他の色の光を生成する。LED20R、20G、及び20Bと組み合わされてコントローラが任意選択的に使用され、生成される光出力が制御される。
[0040] 図1には3つのLED20R、20G、及び20Bを示すが、本開示の恩恵を受けた当業者であれば、代替実施形態では、追加及び/又は代替の色のLEDを含むより多くの又はより少ないLEDが提供されてもよいことを認識及び理解するであろう。例えば幾つかの実施形態では、1つ以上の白色LEDが、LED20R、20G、及び20Bに加えて提供される。更に、本開示の恩恵を受けた当業者であれば、LEDは、代替実施形態では、照明器具内に別の方法で位置決めされる及び/又は配置されることを認識及び理解するであろう。例えば幾つかの実施形態では、LEDは、互いに対し非平面であり、照明器具10のレンズ30に対して非平面であり、ハウジング12内で中心ではなく、及び/又は、ハウジング12内に別の方法で分散配置される。
[0041] LED20R、20G、及び20Bの周囲にはリフレクタ22が提供されている。図1には、リフレクタ22の2つのセグメントしか示されていないが、幾つかの実施形態では、リフレクタ22は、任意選択的に、LED20R、20G、及び20Bの周囲に完全に延在するものと理解される。本開示の恩恵を受けた当業者であれば、代替実施形態では、レンズ30に所望の光分布を導くために、任意選択的に、代替光学素子がLEDと組み合わせて提供されることを認識及び理解するであろう。例えば幾つかの実施形態では、非対称リフレクタが1つ以上のLEDの周囲に提供される、リフレクタがLEDの周囲の一部分のみに提供される、及び/又は、光学レンズが1つ以上のLED上に提供される。リフレクタ22は、主に、LED20R、20G、及び20Bからの光出力をテクスチャード加工されたレンズ30に導く。
[0042] LED20R、20G、及び20Bのそれぞれから放射される3つの例示的な光線が示される。各LEDは、本明細書に示されるものとは異なる多くの光線を放射し、そのうちの一部は、1回以上、リフレクタ22に接触し、かつ、リフレクタ22によって方向転換されることは理解される。光線20R1、20G1、及び20B1は、レンズ30に対して実質的に垂直に導かれ、その実質的にテクスチャのない部分32に接触し、実質的に散乱されることなく当該部分を透過する。他の光線は、実質的にテクスチャのない部分32に、非垂直角で接触し(一部は、1回以上、リフレクタ22に接触した後に)、同様に、実質的に散乱されることなく当該部分を透過する。実質的にテクスチャのない部分32は、例えば実質的にテクスチャのない部分32の屈折率、光線の入射角、及び/又は実質的にテクスチャのない部分32の厚さといった1つ以上の要因に依存して、当該部分を透過する光線の経路を変更する。実質的にテクスチャのない部分32を透過した光は、主に、照明領域2の主ビーム部分3に向けて導かれる。
[0043] 光線20R2、20G2、及び20B2は、リフレクタ22の上限を超えて導かれ、レンズ30のテクスチャード加工された部分40に接触し、当該テクスチャード加工された部分40を透過し、かつ、当該テクスチャード加工された部分40によって散乱される。他の光線はテクスチャード加工された部分40に接触し(一部は、1回以上、リフレクタ22に接触した後に)、同様に、レンズ30を透過し、かつ、レンズ30によって散乱される。本明細書に説明されるレンズ30の徐々に増加するテクスチャリングによって、実質的にテクスチャのない部分32に最も隣接するテクスチャード加工された部分40に接触する光線20R2は、(光線20R2よりも実質的にテクスチャのない部分32から離れてテクスチャード加工された部分40に接触する)光線20G2よりも散乱が少ない。同様に、光線20G2は、(光線20G2よりも実質的にテクスチャのない部分32から離れてテクスチャード加工された部分40に接触する)光線20B2よりも散乱が少ない。テクスチャード加工された部分40も、任意選択的に、例えばテクスチャード部分40の屈折率、光線の入射角、及び/又はテクスチャード部分40の厚さといった1つ以上の要因に依存して、当該部分を透過する光線の経路を、光線がテクスチャード面に接触する前に、変更する。
[0044] 他の光線20R3、20G3、及び20B3も、リフレクタ22の上限を超えて導かれ、テクスチャード加工された部分40の別のセクションに接触し、当該テクスチャード加工された部分を透過し、かつ、当該テクスチャード加工された部分40によって散乱される。本明細書に説明されるレンズ30の徐々に増加するテクスチャリングによって、光線20B3は、光線20G3よりも散乱が少なく、光線20B3及び20G3は共に、光線20R3よりも散乱が少ない。テクスチャード加工された部分40を透過した光は、主に、照明領域2の散乱ビーム部分4に向けて導かれる。テクスチャード加工されたレンズ30が取り付けられていない照明器具では、主ビーム部分3の周囲の照明領域の当該部分の一部又は全部が、望ましくないカラーバンディング及び/又はシャドウを経験する。
[0045] 図2を参照すると、図1のテクスチャード加工されたレンズ30の一部の断面図が示される。当該断面は、レンズ30の端31を含み、テクスチャード加工された部分40の一部とテクスチャがない部分32の一部とに沿って取られたものである。テクスチャのない部分32は、実質的に滑らかなテクスチャのない外面34を有し、光線39といった当該外面を透過した光線は実質的に散乱されていないことが示されている。仮想破線41Aは、概して、テクスチャード加工された部分40の始まりと、テクスチャード加工された部分の軽程度にテクスチャード加工されたセクション41の始まりとを表す。破線42Aは、概して、テクスチャード加工された部分40の中程度にテクスチャード加工されたセクション42の始まりを表し、破線43Aは、概して、テクスチャード加工された部分40の重程度にテクスチャード加工されたセクション43の始まりを表す。実質的にテクスチャのないセクション32から外側に移るにつれて各セクション41、42、43に亘って徐々にテクスチャリングの程度が増加することが示される。例えば中程度にテクスチャード加工されたセクション42のテクスチャリングの程度は、破線42Aの近くよりも破線43Aの近くの方が大きい。対応するセクション41、42、43を透過した光線491、492、493が示される。光線491、492、493の散乱の程度は、テクスチャリングの程度が増加するにつれて、増加することが示される。
[0046] 幾つかの実施形態では、テクスチャリングの程度は、テクスチャード加工された部分40の全体又は一部に亘って線形に増加する。他の実施形態では、テクスチャリングの程度は、上記に加えて又は上記に代えて、テクスチャード加工された部分40の全体又は一部に亘って、指数関数的に増加する、及び/又は、幾つかの他の関数に従って変化する。例えば幾つかの代替実施形態では、軽程度にテクスチャード加工されたセクション41は、第1の実質的に一定のテクスチャリングの程度を含み、中程度にテクスチャード加工されたセクション42は、より大きい第2の実質的に一定のテクスチャリングの程度を含み、重程度にテクスチャード加工されたセクション43は、一層大きい第3の実質的に一定のテクスチャリングの程度を含む。実質的にテクスチャのない領域32のすぐ隣で軽程度のテクスチャリングを施し、徐々にテクスチャリングを増加させる実施形態は、光出力におけるテクスチャード加工された部分と非テクスチャード加工された部分との間の可視の遷移の出現を排除する。実質的にテクスチャのない領域32は、全くテクスチャがないように示されるが、代替実施形態では、実質的にテクスチャのない部分32は、その全体又は一部に亘って、当該領域を透過した光の光強度に最小限に影響を及ぼす軽程度のテクスチャを含む。例えば幾つかの実施形態では、実質的にテクスチャのない領域32は、軽程度にテクスチャード加工されたセクション41のテクスチャリングよりも軽いテクスチャをその外面に有する。
[0047] 幾つかの実施形態では、軽程度にテクスチャード加工されたセクション41は、1度の最小抜け勾配を有する約0.0004インチ(約0.001センチメートル)の平均深度を有し、中程度にテクスチャード加工されたゾーン42は、3度の最小抜け勾配を有する約0.002インチ(約0.0051センチメートル)の平均深度を有し、重程度にテクスチャード加工されたゾーン43は、6.5度の最小抜け勾配を有する約0.0045インチ(約0.0114センチメートル)の平均深度を有する。これらの実施形態のバージョンでは、深度は、ゾーン41〜43の夫々の幅に亘って実質的に一貫している。他のバージョンでは、深度は、ゾーン41〜43の1つ以上のゾーンの幅に亘って変化する。例えば幾つかの実施形態では、深度は、実質的にテクスチャのない部分32からの距離に関連して各ゾーンにおいて増加する。幾つかの実施形態では、軽程度にテクスチャード加工されたセクション41は、Mold−Tech規格11000に実質的に従うテクスチャを有し、中程度にテクスチャード加工されたゾーン42は、Mold−Tech規格11030に実質的に従うテクスチャを有し、重程度にテクスチャード加工されたゾーン43は、Mold−Tech規格11050に実質的に従うテクスチャを有する。
[0048] テクスチャード加工されたセクション40の表面は、光散乱又は光の方向転換のために多くの方法でテクスチャード加工されることが可能である。例えば幾つかの実施形態では、テクスチャは、ツールの表面上にテクスチャを形成することによってレンズ及び/又はレンズ上のテクスチャを作成するために使用される射出成形ツール、圧縮成形ツール、又は押出成形ツールによって作成される。テクスチャは、例えばツール面への酸エッチング及び/又はビードブラストを用いて作成される。ツール面のセクションが酸エッチング及び/又はビードブラストに晒される時間量が、当該セクションに沿うテクスチャの深度を決定する。更に、例えば他の実施形態では、プリズム、バンプ、ピット、ランダム粗面仕上げ、及び/又は、角錐台が、レンズ30の表面に付与される、及び/又は、組み込まれる。更に、例えば幾つかの実施形態では、テクスチャリングの全体又は一部は、例えばMold−Tech、Yick Sang、VDI等といった1つ以上のテクスチャリング規格に実質的に従うか、及び/又は、それらに対応するプロセスを使用して任意選択的に作成される。更に、例えば幾つかの実施形態では、ホログラフィックディフューザ、マイクロ構造ディフューザ、及び/又は、他のタイプのディフューザプレートを用いてテクスチャを作成する。例えばホログラフィックディフューザフィルムが、レンズ30内に配置される、及び/又は、レンズ30に積層される。
[0049] 図3を参照するに、図1のテクスチャード加工されたレンズ30の平面図が示される。レンズ30は平面であり、ほぼ長方形であり、照明器具10の略長方形の光出力開口部14を覆う。他の実施形態では、レンズは、長方形以外の幾何学形状で、及び/又は、非平面である。図3では、テクスチャード加工されたセクション40は、円によって概して示され、そのサイズ及び密度が、テクスチャリングの程度に概して対応している。テクスチャード加工されたセクション40は、実質的にテクスチャのないセクション32の周囲に完全に延在し、レンズ30の端31まで延在する。代替実施形態では、テクスチャード加工されたセクション40は、実質的にテクスチャのないセクション32の周囲に完全には延在せず、及び/又は、端31まで延在しない。例えば幾つかの実施形態では、テクスチャード加工された部分40は、実質的にテクスチャのないセクション32の片側のみに沿って延在し、端31に達しないで止まる。更に、例えば幾つかの実施形態では、テクスチャード加工された部分40は、特定の照明器具によって放射された光出力分布に実質的に一致するように構成される。例えば光出力分布が片側に重みが付けられる場合、当該片側の全体又は一部に沿うテクスチャード加工された部分は、より広い、より薄い、及び/又は、存在しない。更に、例えば光出力分布が、2つのはっきりと区別できる主ビームを有する場合、2つの別個の実質的にテクスチャのない部分が提供され、それぞれ、任意選択的に、テクスチャリングによって囲まれる。更に、例えば幾つかの実施形態では、テクスチャのない部分は、テクスチャード加工された部分40と端31との間に提供される。任意選択的に、このようなテクスチャのない部分は、照明器具内に使用される場合には、最小限の光を透過する、及び/又は、照明器具内にレンズを保持するために使用されるリップ又は他の構造体によって覆われる。
[0050] 図示される実質的にテクスチャのないセクション32は、レンズ30の表面積の実質的に大部分を占める。幾つかの実施形態では、実質的にテクスチャのないセクション32は、レンズ30の表面積の90パーセント以上を占める。図示される実質的にテクスチャのないセクション32は更に、照明器具10のLED20R、20G、及び20Bによって放射される光出力の光出力強度の実質的な大部分を横断させる。幾つかの実施形態では、実質的にテクスチャのないセクション32は、LEDによって放射された光出力の光出力強度の90パーセント以上を横断させる。例えばこれらの実施形態のうちの一部では、照明器具10は、実質的に垂直の光出力強度分布を有する光出力強度を有する光を放射し、実質的にテクスチャのないセクション32は、光出力強度のピークと、ピークの両側の光出力強度の約45パーセントを横断させる。
[0051] 次に図4を参照するに、弓形のテクスチャード加工されたレンズ130を有する照明器具110の第2の実施形態が提供される。図4では、照明器具110は、概略的に示され、ハウジング112を含む。ハウジング112は、レンズ130を、照明器具110の光出力開口部114に亘って保持する。ハウジング112は更に、マルチダイLED120を有するLEDベースの光源を保持する。LED120は、一意の光スペクトルを放射する複数のダイを含む。LED120の片側には、概して、LED120から出力され、入射した光をテクスチャード加工されたレンズ130に向けて導くリフレクタ122が提供されている。
[0052] LED120から放射される3つの例示的な光線1201、1202、及び1203が示される。LED120は、本明細書に記載されるもの以外の多くの光線を放射し、その一部がリフレクタ122に接触し、リフレクタ122によって方向転換されることは理解される。光線1201〜1203は、LED120の単一のダイから放射されても、LED120の複数のダイから放射されてもよい。光線1201及び1202は、それぞれ、レンズ130の実質的にテクスチャのない部分132に向けて導かれ、実質的に散乱されることなく、当該部分を透過する。他の光線も、同様に、レンズ130の実質的にテクスチャのない部分132に接触し、実質的に散乱されることなく、当該部分を透過する。実質的にテクスチャのない部分132は、任意選択的に、例えば実質的にテクスチャのない部分132の屈折率、光線の入射角、及び/又は、実質的にテクスチャのない部分132の厚さといった1つ以上の要因に依存して、当該部分を透過する光線の経路を変更する。実質的にテクスチャのない部分132を透過した光は、概して、照明領域102の主ビーム部分103に向けて導かれる。実質的にテクスチャのない部分132は、任意選択的に、軽いテクスチャリングが施されていてもよい。
[0053] 光線1203は、レンズ130のテクスチャード加工された部分140に接触し、テクスチャード加工された部分140を透過し、かつ、テクスチャード加工された部分140によって散乱される。レンズ130のテクスチャード加工された部分140の始まりは、概して、仮想破線141Aによって示され、レンズ130の端まで延在する。テクスチャード加工された部分140は、実質的にテクスチャのない部分132の周囲に提供されるが、レンズ130の下端に向けて実質的にテクスチャのない部分132の片側のみに沿って提供される。代替実施形態では、テクスチャード加工された部分140は、これに追加して又はこれに代えて、レンズ130の上端及び/又はレンズ130の1つ以上の側部に沿って提供される。他の光線は、テクスチャード加工された部分140に接触し(一部は、1回以上、リフレクタ122に接触した後に)、同様に、テクスチャード加工された部分140を透過し、かつ、テクスチャード加工された部分140によって散乱される。本明細書に記載されるように、テクスチャード加工された部分140のテクスチャリングの深度は、破線141Aからレンズ130の端に移るにつれて、徐々に増加する。テクスチャード加工された部分140は、任意選択的に、例えばテクスチャード加工された部分140の屈折率、光線の入射角、及び/又は、テクスチャード加工された部分140の厚さといった1つ以上の要因に依存して、(テクスチャリングによって引き起こされる散乱を介する経路の変更に加えて)テクスチャード加工された部分140を透過した光線の経路を変更する。
[0054] 図5は、図4のテクスチャード加工されたレンズの一部の断面図を示す。当該断面は、レンズ130の下端131を含み、テクスチャード加工された部分140の一部とテクスチャのない部分132の一部とに沿って取られたものである。テクスチャのない部分132は、実質的に滑らかなテクスチャのない外面134を有することが示されている。仮想破線141Aは、概して、テクスチャード加工された部分140の始まりと、テクスチャード加工された部分140の軽程度にテクスチャード加工されたセクション141の始まりとを表す。破線142Aは、概して、テクスチャード加工された部分140の中程度にテクスチャード加工されたセクション142の始まりを表し、破線143Aは、概して、テクスチャード加工部分140の重程度にテクスチャード加工されたセクション143の始まりを表す。実質的にテクスチャのないセクション132から外側に移るにつれて各セクション141、142、143に亘って徐々にテクスチャリングの程度が増加することが示される。例えば軽程度にテクスチャード加工されたセクション141のテクスチャリングの程度は、破線141Aの近くよりも破線142Aの近くの方が大きい。対応するセクション141、142、143を透過した光線591、592、593が示される。光線591、592、593の散乱の程度は、テクスチャリングの程度が増加するにつれて、増加することが示される。
[0055] 幾つかの実施形態では、テクスチャリングの程度は、テクスチャード加工された部分140の全体又は一部に亘って線形に増加する。他の実施形態では、テクスチャリングの程度は、上記に加えて又は上記に代えて、テクスチャード加工された部分140の全体又は一部に亘って、指数関数的に増加する、及び/又は、幾つかの他の関数に従って変化する。これらの実施形態のバージョンでは、深度は、ゾーン141〜143の夫々の幅に亘って実質的に一貫している。他のバージョンでは、深度は、ゾーン141〜143の1つ以上のゾーンの幅に亘って変化する。テクスチャード加工されたセクション140の表面は、光散乱又は光の方向転換のために多くの方法でテクスチャード加工されることが可能であり、また、テクスチャリングの全体又は一部は、1つ以上のテクスチャリング規格に従う。
[0056] 幾つかの実施形態では、テクスチャリングは、レンズの約1乃至2パーセントにしか施されない。これらの実施形態の幾つかのバージョンでは、テクスチャリングは、レンズの周縁部に沿って施される。幾つかの実施形態では、テクスチャリングは、レンズの半分まで施される。これらの実施形態の幾つかのバージョンでは、テクスチャリングは、内側にレンズの周縁部に沿って施される。幾つかの実施形態では、レンズのテクスチャード加工された部分は、レンズに入射する光出力強度全体の1乃至50パーセントを横断させる。本開示の恩恵を受けた当業者であれば、本開示の教示内容を利用してレンズにテクスチャリングを施す他の方法も実施できることを認識及び理解するであろう。
[0057] 幾つかの発明実施形態を本明細書に説明し例示したが、当業者であれば、本明細書にて説明した機能を実行するための、並びに/又は、本明細書にて説明した結果及び/若しくは1つ以上の利点を得るための様々な他の手段及び/若しくは構造体を容易に想到できよう。また、このような変更及び/又は改良の各々は、本明細書に説明される発明実施形態の範囲内であるとみなす。より一般的には、当業者であれば、本明細書にて説明されるすべてのパラメータ、寸法、材料、及び構成は例示のためであり、実際のパラメータ、寸法、材料、及び/又は構成は、発明教示内容が用いられる1つ以上の特定用途に依存することを容易に理解できよう。当業者であれば、本明細書にて説明した特定の発明実施形態の多くの等価物を、単に所定の実験を用いて認識又は確認できよう。したがって、上記実施形態は、ほんの一例として提示されたものであり、添付の請求項及びその等価物の範囲内であり、発明実施形態は、具体的に説明された又はクレームされた以外に実施可能であることを理解されるべきである。本開示内容の発明実施形態は、本明細書にて説明される個々の特徴、システム、品物、材料、キット、及び/又は方法に関する。更に、2つ以上のこのような特徴、システム、品物、材料、キット、及び/又は方法の任意の組み合わせも、当該特徴、システム、品物、材料、キット、及び/又は方法が相互に矛盾していなければ、本開示内容の本発明の範囲内に含まれる。
[0058] 本明細書にて定義され、かつ、用いられた定義はすべて、辞書の定義、参照することにより組み込まれた文献における定義、及び/又は、定義された用語の通常の意味に優先されて理解されるべきである。
[0059] 本明細書及び特許請求の範囲にて使用される「a」及び「an」の不定冠詞は、特に明記されない限り、「少なくとも1つ」を意味するものと理解されるべきである。本明細書及び特許請求の範囲にて使用される「及び/又は」との表現は、等位結合された要素の「いずれか又は両方」を意味すると理解すべきである。すなわち、要素は、ある場合は接続的に存在し、その他の場合は離接的に存在する。「及び/又は」を用いて列挙される複数の要素も同様に解釈されるべきであり、すなわち、要素のうちの「1つ以上」が等位結合される。「及び/又は」節によって具体的に特定された要素以外の他の要素も、それが具体的に特定された要素に関連していても関連していなくても、任意選択的に存在してよい。
[0060] 本明細書及び特許請求の範囲に用いられるように、1つ以上の要素を含むリストを参照した際の「少なくとも1つ」との表現は、要素のリストにおける任意の1つ以上の要素から選択された少なくとも1つの要素を意味すると理解すべきであるが、要素のリストに具体的に列挙された各要素の少なくとも1つを必ずしも含むわけではなく、要素のリストにおける要素の任意の組み合わせを排除するものではない。この定義は、「少なくとも1つの」との表現が指す要素のリストの中で具体的に特定された要素以外の要素が、それが具体的に特定された要素に関係していても関連していなくても、任意選択的に存在してもよいことを可能にする。したがって、非限定的な例として、「A及びBの少なくとも1つ」(又は、同等に「A又はBの少なくとも1つ」、又は、同等に「A及び/又はBの少なくとも1つ」)は、一実施形態では、少なくとも1つのA(任意選択的に2つ以上のAを含む)であって、Bがない(任意選択的にB以外の要素を含む)ことを指し、別の実施形態では、少なくとも1つのB(任意選択的に2つ以上のBを含む)であって、Aがない(任意選択的にA以外の要素を含む)ことを指し、更に別の実施形態では、少なくとも1つのA(任意選択的に2つ以上のAを含む)と、少なくとも1つのB(任意選択的に2つ以上のBを含む)を指す(任意選択的に他の要素を含む)。
[0061] 更に、特に明記されない限り、本明細書に記載された2つ以上のステップ又は動作を含むどの方法においても、当該方法のステップ又は動作の順番は、記載された方法のステップ又は動作の順序に必ずしも限定されないことを理解すべきである。請求項において括弧内に登場する任意の参照符号は、便宜上のものに過ぎず、いかようにも限定するものと解釈されるべきではない 。
[0062] 特許請求の範囲においても上記明細書においても、「備える」、「含む」、「担持する」、「有する」、「含有する」、「関与する」、「保持する」、「〜から構成される」等といったあらゆる移行句は、非制限的、すなわち、含むがそれに限定されないことを意味すると理解すべきである。「〜からなる」及び「本質的に〜からなる」といった移行句のみが、制限又は半制限移行句である。

Claims (20)

  1. 少なくとも1つの光出力開口部を画定するハウジングと、
    前記ハウジング内に保持され、光出力を放射し、前記光出力の少なくとも一部は前記光出力開口部を通って進行するLED光源と、
    前記光出力開口部に亘って提供され、実質的にテクスチャのない部分とテクスチャード加工された部分とを有するレンズと、
    を含み、
    前記LED光源は、複数のLEDダイを含み、
    前記テクスチャード加工された部分は、前記レンズの周縁部の少なくとも一部に沿って提供され、
    前記テクスチャード加工された部分が、前記実質的にテクスチャのない部分から離れて前記周縁部に近づくように移るにつれて、前記テクスチャード加工された部分のテクスチャリングが、第1の深度を有する第1のテクスチャリングから、前記第1の深度より大きい第2の深度を有する第2のテクスチャリングに、前記第2の深度より大きい第3の深度を有する第3のテクスチャリングに推移する、照明器具。
  2. 前記テクスチャード加工された部分は、前記レンズの前記周縁部の大部分に提供される、請求項1に記載の照明器具。
  3. 前記テクスチャード加工された部分は、前記レンズの前記周縁部の全体に提供される、請求項2に記載の照明器具。
  4. 前記実質的にテクスチャのない部分は、前記レンズの大部分を構成する、請求項3に記載の照明器具。
  5. 前記実質的にテクスチャのない部分は、前記レンズの少なくとも80パーセントを構成する、請求項4に記載の照明器具。
  6. 前記レンズは、前記照明器具の最も外側のレンズである、請求項2に記載の照明器具。
  7. 前記実質的にテクスチャのない部分は、前記レンズの少なくとも80パーセントを構成する、請求項6に記載の照明器具。
  8. ハウジングと、
    前記ハウジング内に保持され、光出力強度及び複数の一意のスペクトルを有する光出力を放射するLED光源と、
    前記ハウジングに結合され、前記光出力の少なくとも一部を横断させ、実質的にテクスチャのない部分とテクスチャード加工された部分とを有するレンズと、
    を含み、
    前記実質的にテクスチャのない部分は、前記光出力強度の中央値を含む前記光出力強度の連続的な少なくとも半分を横断させ、
    前記テクスチャード加工された部分は、第1の深度を有する第1のテクスチャリングから、前記第1の深度よりも少なくとも4倍大きい第2の深度を有する第2のテクスチャリングに徐々に推移し、前記第1のテクスチャリングは、前記第2のテクスチャリングが前記実質的にテクスチャのない部分に対するよりも前記実質的にテクスチャのない部分に対して近位である、照明器具。
  9. 前記実質的にテクスチャのない部分は、前記光出力強度の少なくとも70パーセントを横断させる、請求項8に記載の照明器具。
  10. 前記実質的にテクスチャのない部分は、前記光出力強度の少なくとも90パーセントを横断させる、請求項8に記載の照明器具。
  11. 前記テクスチャード加工された部分は、前記レンズの周縁部の全体に提供される、請求項10に記載の照明器具。
  12. 前記テクスチャード加工された部分は、前記レンズの周縁部の大部分に提供される、請求項8に記載の照明器具。
  13. 前記レンズは実質的に平面である、請求項8に記載の照明器具。
  14. 前記レンズは長方形である、請求項13に記載の照明器具。
  15. 前記実質的にテクスチャのない部分は、完全にテクスチャがない、請求項8に記載の照明器具。
  16. ハウジングと、
    前記ハウジング内に保持され、光出力強度を有する光出力を放射するマルチスペクトルLED光源と、
    前記ハウジングに結合されるレンズであって、前記レンズの少なくとも一部に亘って、テクスチャのない部分とテクスチャード加工された部分とを有する、前記レンズと、
    を含み、
    前記レンズは、前記光出力の少なくとも一部を横断させ、
    前記テクスチャード加工された部分は、前記レンズの端まで実質的に延在し、前記端から最も遠位で、0.002インチ未満の軽い平均深度を有する軽程度のテクスチャゾーンと、前記端に最も近位で、前記軽い平均深度の少なくとも2倍の重い平均深度を有する重程度のテクスチャゾーンとを含む、照明器具。
  17. 前記テクスチャード加工された部分は、前記レンズの外面と一体に形成される、請求項16に記載の照明器具。
  18. 前記レンズは、前記テクスチャード加工された部分の内側にテクスチャのない部分を含む、請求項16に記載の照明器具。
  19. 前記テクスチャのない部分は、前記横断させた光の前記光出力強度の少なくとも50パーセントを横断させる、請求項18に記載の照明器具。
  20. 前記テクスチャのない部分は、前記光出力強度の少なくとも80パーセントを横断させる、請求項18に記載の照明器具。
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