JP2014519710A - 可視パターンを提供するための蛍光改良型光源及び照明器具 - Google Patents

Abstract

可視パターンを提供するための蛍光改良型光源１００及び照明器具が提供される。蛍光改良型光源１００は、光出口窓１１２、光エミッタ１２２、ルミネッセンス層１０４を含む。光出口窓１１２は、蛍光改良型光源１００の周囲に光を放射する。光エミッタ１２２は、第１の色分布の光１２０を光出口窓１１２の方へ放射する。ルミネッセンス層１０４は、第１の色分布の光１２０の一部を吸収し、且つ吸収された光の一部を第２の色分布の光１１６に変換するルミネッセンス材料を含む。ルミネッセンス層１０４の少なくとも一部が、光出口窓１１２の少なくとも一部を形成する。ルミネッセンス層１０４は、第１の領域１０２、及び第１の領域１０２と異なる第２の領域１１８を含む。それぞれの領域１０２、１１８は、パターンを形成する。第１の領域１０２の第１の光変換特徴は、第１の領域１０２による周囲への第１の発光１１０、及び第２の領域１１８による周囲への第２の発光１１４を得るために、第２の領域１１８の第２の光変換特徴に似ている。光エミッタ１２２が動作している場合に、それぞれの発光１１０、１１４は、人の肉眼１２４によって似たものとして認識される。光が周囲からそれぞれの第１の領域１０２及び第２の領域１１８に当たる場合に、第１の領域１０２の第１の反射特性は、第２の領域１１８による第２の周囲光反射と異なる第１の領域１０２による第１の周囲光反射を得るために、第２の領域１１８の第２の反射特性と異なる。それぞれの周囲光反射間の差は、人の肉眼１２４で見える。

Description

本発明は、蛍光改良型光源の方を見る人に可視パターンを提供する蛍光改良型光源に関する。

米国特許出願公開第２００９／０１０１９３０号は、蛍光材料を含む発光面の方へ第１の波長領域の光を放射する複数の光エミッタを含む発光装置を開示する。蛍光材料は、第１の波長領域における光の一部を吸収して、第２の波長領域の光を放射する。発光面は、蛍光材料を含まない所謂窓領域を更に有する。従って、光エミッタが、動作している場合に、発光面におけるある部分を通して、第１の波長領域の光と第２の波長領域の光との組み合わせである光が放射され、且つ発光面におけるある他の部分を通して、主として第１の波長の光を含む光が放射される。従って、蛍光材料のある領域及び蛍光材料がない領域のパターンによって規定されるパターンが、観察されてもよい。不都合は、蛍光材料のある領域とない領域という異なる領域を使用するために、発光が最適ではないということである。

本発明の目的は、より良い発光を有する蛍光改良型光源を提供することである。

本発明の第１の態様は、請求項１で請求されるような蛍光改良型光源を提供する。本発明の第２の態様は、請求項１３において請求されるような照明器具を提供する。有利な実施形態は、従属請求項において定義される。

本発明の第１の態様に従って可視パターンを提供するための蛍光改良型光源は、光出口窓、光エミッタ、ルミネッセンス層を含む。光出口窓は、蛍光改良型光源の周囲に光を放射する。光エミッタは、第１の色分布の光を光出口窓の方へ放射する。ルミネッセンス層は、第１の色分布の光の一部を吸収し、且つ吸収された光の一部を第２の色分布の光に変換するルミネッセンス材料を含む。ルミネッセンス層の少なくとも一部が、光出口窓の少なくとも一部を形成する。ルミネッセンス層は、第１の領域、及び第１の領域と異なる第２の領域を含む。第１の領域及び第２の領域は、パターンを形成する。第１の領域の第１の光変換特徴は、第１の領域による周囲への第１の発光、及び第２の領域による周囲への第２の発光を実現するために、第２の領域の第２の光変換特徴と類似している。光エミッタが動作している場合に、第１の発光及び第２の発光は、類似の発光として人の肉眼によって認識される。光が、それぞれ第１の領域及び第２の領域に周囲から当たる場合に、第１の領域の第１の反射特性は、第２の領域による第２の周囲光反射と異なる第１の領域による第１の周囲光反射を得るために、第２の領域の第２の反射特性と異なる。第１の周囲光反射と第２の周囲光反射との間の差は、人の肉眼で見える。

本発明は、パターンを形成し、且つ同じ光変換特性を有する少なくとも２つの別々な領域を含むルミネッセンス層を提供する。光エミッタによって放射された光は、第１の領域の第１の光変換特性及び第２の領域の第２の光変換特性の結果として、それぞれ、第１の領域において第１の発光に変換され、且つ第２の領域において第２の発光に変換される。「発光」は、本コンテクストにおいて、特定の色分布を有する光の放射を意味し、且つ特定の光強度を有してもよい。第１の変換特性及び第２の変換特性は、第１の発光が第２の発光と類似していることを人の肉眼が認識するようなものである。類似は、「等しい」ことを直接的には意味しないが、それは、人の肉眼が、第１の発光と第２の発光との間にわずかな差のみを認識し得ることを意味する。これは、第１の発光及び第２の発光の強度及び色が、わずかに離れてもよいことを意味する。それはまた、第１の発光のスペクトル及び第２の発光のスペクトルが、それらのスペクトルがほぼ同じ色のスペクトルとして人の肉眼によって認識される限り、離れてもよいことを意味する。従って、光エミッタが動作していて発光する場合に、見る人は、それぞれ第１の領域及び第２の領域の発光を、ほぼ等しい発光として認識する。これは、蛍光改良型光源の光出口窓の方を見る人によって、便利な発光として認識される。従って、蛍光改良型光源の発光は、蛍光改良型光源の光エミッタが動作している場合に、改善される。第１の領域又は第２の領域のそれぞれの変換特性は、パラメータ中で特に、光エミッタによって放射されたどのくらいの光が、変換されずにそれぞれの領域を透過されるかということ、第１の色分布のどのくらいの光が、それぞれの領域のルミネッセンス材料によって第２の色分布の光へ変換されるかということ、及びどのくらいの光が、それぞれの領域において吸収されるかということに依存する。従って、第１の発光及び第２の発光は、両方とも、第２の色分布の光を含み、且つ両方とも、第１の色分布の光を含んでもよい。

更に、第１の領域は、第２の領域の第２の反射特性と異なる第１の反射特性を有し、それによって、第１の周囲光反射及び第２の周囲光反射が得られる。それぞれの反射特性は、第１の領域及び第２の領域による、周囲からの光の反射に関連付けられる。従って、それぞれの領域の周囲光反射は、人の肉眼が、それぞれの周囲光反射を異なる反射として認識するように、異なる。第１の領域及び第２の領域は、見る人が分かる特定のパターンを形成する。パターンは、人に提供される画像であってもよい。

蛍光改良型光源の認識される発光は全体として、人の肉眼が、蛍光改良型光源の方を見た場合に見える発光であるが、周囲光の強度、及び光エミッタによって放射される光の強度に強く依存することに留意されるべきである。光エミッタが動作していない場合に、蛍光改良型光源の方を見る人は、それぞれの周囲光反射を見るだけであり、結果として、その人は、パターンを見る。光エミッタが発光しており、且つ周囲光が存在しない場合に、人は、それぞれの発光だけを見、その結果、パターンは見られない。光エミッタが発光しており、且つ周囲光の強度レベルが非常に低い場合に、人の肉眼は、主としてそれぞれの発光を見る。従って、光エミッタによって放射される光の強度と周囲光の強度との間の比率に依存して、パターンが見られ得るか、又は均一な発光が認識される。

従って、本発明は、蛍光改良型光源が動作中していないか、又は周囲光の強度と比較して比較的低い光強度で発光する場合に、パターン又は画像の提示が望ましく、一方で同じ蛍光改良型光源が、それが比較的高い強度で発光する場合に、高品質な発光を有しなければならない広範囲な新しい用途を提供する。例えば、比較的大きな発光面を備えた、店、オフィス又は家庭で使用される照明器具は、日中はパターン化された発光面を有し、一方で夜間はほぼ単色光出力が、オフィス又は家庭を照明するために得られるように、蛍光改良型光源を組み込んでもよい。パターンは、例えば、非常口の方を人々に示す緊急表示である。かかる蛍光改良型光源は、停電のために光エミッタがもはや機能していない場合にも、緊急の際に重要な情報をユーザに依然として提供する（日光などの幾らかの周囲光がまだ存在すると仮定する）。別の実施形態において、可視パターンはまた、比較的大きな照明器具が大きな非パターン化された表面となるのを防ぐために、装飾的であってもよい。

任意選択的に、第１の発光及び第２の発光は、色空間における色点又は相関色温度（ＣＣＴ：correlated color temperature）に関して類似の発光として少なくとも認識される。第１の発光並びに第２の発光の色点及び／又は相関色温度がほぼ同じである場合に、蛍光改良型光源による高品質な発光が得られる。

任意選択的に、光エミッタが動作している場合に、第１の発光及び第２の発光は、人の肉眼によって等しい発光として認識される。

任意選択的に、第１の発光及び第２の発光は、色空間における色点又は相関色温度に関して等しい発光として少なくとも認識される。

任意選択的に、第１の発光は、第１の色点を有し、第２の発光は、第２の色点を有する。第１の色点と第２の色点との間の差は、１０ＳＤＣＭより小さい。ＳＤＣＭは、色合わせの標準偏差（Standard Deviation of Color Matching）の略語であり、且つ照明分野において、色空間内の２つの色点がどの程度まで等しい色として認識されるかを表現する周知の測定可能な特性である。差が１０ＳＤＣＭより小さい場合に、見る人は、最小限の差を見ることができ、色は、ほとんど等しい色として認識される。実施形態において、差は、５ＳＤＣＭより小さく、更なる実施形態において、差は、２ＳＤＣＭより小さい。差が１０ＳＤＣＭより更に小さい場合に、人の肉眼は、それぞれの発光の色を同じ色として認識し、より高品質な発光さえも、蛍光改良型光源によって得られる。

任意選択的に、第１の発光は、第１の演色評価数（color rendering index）（ＣＲＩ_１）を有し、第２の発光は、第２の演色評価数（ＣＲＩ_２）を有する。第１の演色評価数と第２の演色評価数との間の差は、１０以下である。それぞれの色点がほぼ同じであり、且つ／又はそれぞれの色温度がほぼ同じある場合に、演色評価数における差は、人の肉眼には見えないことが多いが、演色評価数は、蛍光改良型光源によって照明される対象の演色に関して重要である。従って、蛍光改良型光源による高品質な発光を得るために、第２の発光とほぼ同じ演色評価数を有する第１の発光を有することが有利である。別の実施形態において、第１の演色評価数と第２の演色評価数との間の差は、５より小さい。更なる実施形態において、第１の演色評価数と第２の演色評価数との間の差は、２より小さい。

任意選択的に、第１の反射特性は第２の反射特性と、以下における少なくとも１つに関して異なる。即ち、ｉ）第１の領域が、周囲から当たる光の第１の部分を吸収し、第２の領域が、周囲から当たる光の第２の部分を吸収し、第１の部分が、第２の部分と異なることと、ｉｉ）第１の領域が、第１の散乱特性を有し、第２の領域が、第２の散乱特性を有し、第１の散乱特性が、第２の散乱特性と異なることと、の少なくとも１つに関して異なる。第１の領域が、第２の領域の吸収特性と比較して、異なる吸収特性を有する場合に、ルミネッセンス層の方を見る人は、第２の領域から受け取られる配光とは別の配光を第１の領域から受け取る。人によって受け取られる配光は、周囲光の配光から吸収された部分の配光を引いたものに基づく。散乱特性が異なる場合に、第１の領域及び第２の領域の方を見る人は、それぞれの領域から別の光量を受け取る。何故なら、それぞれの散乱特性に依存して、より少ないか又はより多くの光が、人の方向へ散乱されるからである。周囲から当たる光の一部を吸収することが、特定のスペクトルを吸収すること及び特定の光量を吸収することの少なくとも１つ、又はそれらの組み合わせを含むことに留意されるべきである。

任意選択的に、吸収される第１の部分は、吸収される光量に関して、吸収される第２の部分と異なり、且つ／又は吸収される第１の部分は、吸収される光色に関して、吸収される第２の部分と異なる。それぞれの反射特性が、光量の吸収に関して異なる場合に、第１の領域及び第２の領域は、蛍光改良型光源の光出口窓の方を見る人に見える、異なる光強度を反射し、異なる「グレー」レベルが、当たる周囲光が白色光である場合に見られ得る。それぞれの反射特性が、色の吸収に関して異なる場合に、第１の領域及び第２の領域は、蛍光改良型光源の光出口窓の方を見る人に見える、異なる色外観を有する。色外観は、当たる光の色スペクトルにおける一部が、例えばルミネッセンス材料によって吸収されるという事実の結果であり、反射される光スペクトルは、吸収される色スペクトルに対して相補的な色を有する。当たる周囲光の色スペクトルは、同様に色外観に影響を及ぼすが、しかしながら、第１の領域が、第２の領域とは別の、当たる周囲光の色スペクトルにおける部分を反射する場合に、ユーザは、それぞれの領域において異なる色を認識する。従って、第１の領域及び第２の領域によって形成されるパターンは、異なる色を通して目に見える。

任意選択的に、第１の領域は、ルミネッセンス層に垂直な方向において、ルミネッセンス材料を含む少なくとも第１のルミネッセンス副層を含む第１の層スタックを含む。第２の領域は、ルミネッセンス層に垂直な方向において、ルミネッセンス材料を含む少なくとも第２のルミネッセンス副層を含む第２の層スタックを含む。第１の層スタックは、周囲に面している第１の層スタックの側面に、第１のルミネッセンス副層を配置し、第２の層スタックは、周囲に面している第２の層スタックの側面には、第２のルミネッセンス副層を配置しない。ルミネッセンス材料を備えたそれぞれのルミネッセンス副層が、それぞれの層スタックにおける別の位置に配置される場合に、周囲に面している上部層は異なり、従って、反射特性は異なる。第１の領域は、周囲に面している位置に第１のルミネッセンス層を配置し、従って、第１の領域は、当たる周囲光の色スペクトルの一部をルミネッセンス材料が吸収するので、特定の色外観を有する。第２の領域は、この特定の色外観を有しない。両方のスタックは、それぞれのルミネッセンス副層を含み、従って、両方の層の変換特性は、ほぼ等しい。

任意選択的に、第１の層スタックは、第１の拡散副層を更に含む。第２の層スタックは、第２の拡散副層を更に含む。第２の層スタックは、周囲に面している第２の層スタックの側面に第２の拡散副層を配置した。従って、両方のスタックは、ほぼ等しく、比較可能な変換特性を有し、且つ周囲に面している各スタックのそれぞれの層は異なり、従って、それぞれ第１の領域及び第２の領域の反射特性は異なる。

任意選択的に、ルミネッセンス層は、第１の色分布の光の一部の吸収のための、且つ吸収された光の一部を第３の色分布の光に変換するための更なるルミネッセンス材料を含む。第１の層スタックは、更なるルミネッセンス材料を含み、且つルミネッセンス材料を含まない第１の更なるルミネッセンス副層を更に含む。第２の層スタックは、更なるルミネッセンス材料を含み、且つルミネッセンス材料を含まない第２の更なるルミネッセンス副層を更に含む。第２の層スタックは、周囲に面している第２の層スタックの側面に第２の更なるルミネッセンス副層を配置した。第１の領域及び第２の領域の各領域は、周囲に面している側面に配置された層の自身の層スタックに異なる層を有し、従って、それぞれの領域の反射特性は異なる。反射特性は、特定の色スペクトルの吸収に関して特に異なる。ルミネッセンス材料及び更なるルミネッセンス材料は、それぞれ、第１の色スペクトルの異なる部分を吸収し、従って、それらは、第１の領域及び第２の領域の異なる色外観に寄与する。更に、ルミネッセンス材料は、散乱特性に関して、更なるルミネッセンス材料と異なってもよい。例えば、無機蛍光体は、当たる光をかなりの程度まで散乱し、一方で有機蛍光体は、透明であることが多く、しばしば透明マトリックスポリマーにおいて用いられ、従って、有機蛍光体は、光の散乱に寄与しない。第１の領域及び第２の領域のそれぞれの層スタックが、両方とも、ルミネッセンス材料を備えた層及び更なるルミネッセンス材料を備えた層を含み、従って、それらの変換特性がほぼ等しいことに留意されるべきである。

任意選択的に、ルミネッセンス層は、第１の色分布の光の一部を吸収するための、且つ吸収された光の一部を第４の色分布の光に変換するための別のルミネッセンス材料を含む。第１の領域は、ルミネッセンス材料と別のルミネッセンス材料との第１の混合物を含む。第２の領域は、ルミネッセンス材料と別のルミネッセンス材料との第２の混合物を含む。第２の混合物は、第１の混合物と異なる。第１の混合物が、第２の混合物と異なる場合に、第１の領域の色外観は、第２の領域と異なる。更に、混合物は、それぞれ第１の領域及び第２の領域の変換特性がほぼ等しいように、調整されなければならない。実施形態において、ルミネッセンス材料の異なる混合物用の等しい変換特性は、例えば、混合物の１つにおいて、第３のルミネッセンス材料又は別の色フィルタリング材料の使用によって得られてもよい。

任意選択的に、第１の混合物における別のルミネッセンス材料の量はゼロであり、第２の混合物におけるルミネッセンス材料の量はゼロである。従って、第１の領域及び第２の領域における各領域は、異なるルミネッセンス材料を含む。異なるルミネッセンス材料の濃度は、等しい変換特性が第１の領域用と同様に第２の領域用に得られるように調整されてもよく、一方で同時に、両方の領域は、当たる周囲光を異なって反射し、例えば、両方の領域は、異なる色外観を有する。

任意選択的に、ルミネッセンス材料は、無機ルミネッセンス材料である。更なるルミネッセンス材料又は別のルミネッセンス材料は、有機ルミネッセンス材料である。異なる性質のルミネッセンス材料を用いて、同じ変換特性が得られる可能性があり、一方でそれらの反射特性は異なる。上記で説明されたように、無機ルミネッセンス材料は、強い色外観をすることが多く、比較的大きな光量を散乱し、有機ルミネッセンス材料は、透明で、少ない色外観、小量の散乱及びしばしば限られた光反射量に帰着することが多い。

本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様による蛍光改良型光源を含む照明器具が提供される。

本発明の第２の態様による照明器具は、本発明の第１の態様による蛍光改良型光源と同じ利点を提供し、システムにおける対応する実施形態と類似の効果を備えた類似の実施形態を有する。

本コンテクストにおいて、光エミッタによって放射される光、それぞれの発光の光、又はそれぞれの周囲光反射の光は、典型的には、特定のスペクトルを有する光を含む。特定のスペクトルは、例えば、所定の波長を中心とした特定の帯域幅を有する原色を含んでもよく、又は例えば複数の原色を含んでもよい。所定の波長は、放射電力スペクトル分布の平均波長である。原色の光は、例えば、赤色、緑色、青色、黄色及び琥珀色光を含む。特定のスペクトルはまた、青色及び琥珀色、又は青色、黄色及び赤色などの原色の混合を含んでもよい。例えば、赤色、緑色と青色光との特定の組み合わせを選択することによって、白色を含むほぼ全ての色が、反射され得るか、又は蛍光改良型光源によって放射されることができる。特定のスペクトルが、可視光スペクトル領域における任意のスペクトルであってもよく、且つＵＶ又は赤外線スペクトル領域における波長など、可視光スペクトル範囲外の波長を含んでもよいことが、更に留意されるべきである。

ルミネッセンス材料、更なるルミネッセンス材料、及び別のルミネッセンス材料が、それぞれ、特定の吸収スペクトルを有することに留意されるべきである。このスペクトルは、第１の色分布と完全に又は部分的に重なってもよく、重なった部分は、第１の色分布の光におけるどの部分が、それぞれのルミネッセンス材料に吸収され得るかを決定する。更に、それぞれのルミネッセンス材料の吸収スペクトルはまた、第２、第３、又は第４の色分布との重なりを有してもよく、ルミネッセンス材料の特定の構成に依存して、それぞれのルミネッセンス材料はまた、別のルミネッセンス材料によって発生された光を吸収してもよい。

本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下で説明される実施形態から明白であり、且つそれらの実施形態に関連して解明されよう。

本発明の上記の選択肢、インプリメンテーション及び／又は態様の２つ以上が、有用であると考えられる任意の方法で組み合わされてもよいことが、当業者によって理解されよう。

蛍光改良型光源及び照明器具の修正形態及び変形形態は、蛍光改良型光源の説明される修正形態及び変形形態に対応し、本記載に基づいて当業者によって実施され得る。

本発明の第１の実施形態による蛍光改良型光源であって、その光エミッタが発光する蛍光改良型光源の断面図を概略的に示す。 光エミッタが動作していない蛍光改良型光源の同じ実施形態を概略的に示す。 拡散副層及びルミネッセンス副層を含むルミネッセンス層の実施形態の断面図を概略的に示す。 拡散副層及びルミネッセンス副層を含むルミネッセンス層の別の実施形態の断面図を概略的に示す。 第１のルミネッセンス材料を含む第１の領域及び第２のルミネッセンス材料を含む第２の領域を含むルミネッセンス層の更なる実施形態の断面図を概略的に示す。 異なるルミネッセンス材料を含む副層を含むルミネッセンス層の実施形態の断面図を概略的に示す。 図２ａ、図３ａ及び図３ｂの領域の組み合わせを含むルミネッセンス層の実施形態の断面図を概略的に示す。 側面放射配置の光エミッタを備えた蛍光改良型光源の実施形態の断面図を概略的に示す。 改造された電球構成に配置された蛍光改良型光源の別の実施形態を概略的に示す。 本発明の第２の態様による照明器具の実施形態を概略的に示す。 本発明の第２の態様による照明器具の別の実施形態を概略的に示す。

異なる図において同じ参照数字によって表示されるアイテムが、同じ構造的特徴及び同じ機能を有するか、又は同様の合図であることに留意されるべきである。かかるアイテムの機能及び／又は構造が説明された場合、詳細な説明では、それらの説明が繰り返される必要はない。

図は、純粋に略図化したものであり、縮尺通りには描かれていない。特に、明確にするために、幾つかの寸法は、非常に誇張されている。

第１の実施形態が、図１ａ及び１ｂに示されている。図１ａは、光混合キャビティ１０８を囲むハウジング１０６を含む蛍光改良型光源１００を示す。光混合キャビティ１０８内には、光エミッタ１２２が設けられる。ハウジング１０６は、光出口窓１１２を更に含み、且つ光出口窓１１２を形成するルミネッセンス層１０４を含む。ルミネッセンス層１０４は、第１の色分布の光を第２の色分布の光に変換するためのルミネッセンス材料を含む。ルミネッセンス層１０４は、第１の領域１０２及び第２の領域１１８に細分される。第１の領域１０２及び第２の領域１１８は、両方とも、ほぼ等しい変換特性を有する。光混合キャビティ１０８に面する側でルミネッセンス層１０４に当たる光１２０が、第１の領域１０２及び第２の領域１１８を通して部分的に透過され、部分的に変換される場合に、第１の領域１０２及び第２の領域１１８の発光１１０、１１４は、それぞれ、等しい光特性を有する。第１の色分布の光と第２の色分布の光１１６との組み合わせが、第１の領域１０２の発光１１０及び第２の領域１１８の発光１１４において等しいことが、図１ａに概略的に示されている。従って、ルミネッセンス層１０４の方を見る人（観察者）１２４は、蛍光改良型光源１００の光出口窓全体に沿ったほぼ均一な発光を見る。観察者１２４は、第１の領域１０２及び第２の領域１１８において、ほぼ同じ色を見、且つ第１の領域１０２及び第２の領域１１８において、ほぼ同じ光強度を見る。

図１ｂは、光エミッタ１２２が発光していない状態における蛍光改良型光源１００を示す。周囲からの光１５４が、第１の領域１０２及び第２の領域１１８に当たる。第１の領域１０２及び第２の領域１１８は、それぞれ、周囲から当たる光１５４が第１の領域１０２及び第２の領域１１８により異なって反射されるように、異なる反射特性を有する。第１の領域１０２の反射光１５２は、主として、「入射角は反射角に等しい」という法則による反射の結果であるが、しかしながら、色分布が反射において変化されることが、概略的に描かれている。第２の領域１１８の反射光１５６は、「入射角は反射角に等しい」という法則に基づいて人が予想するのとは別の発光分布を有し、従って第２の領域は、光を部分的に散乱させ、色分布がまた反射において変化されて、色分布が、第１の領域１０２によって反射される光１５２の色分布と異なることが概略的に示されている。従って、光エミッタ１２２が動作していないとき、蛍光改良型光源１００のルミネッセンス層１０４の方を見る人の肉眼１２４は、第１の領域１０２及び第２の領域１１８において、異なる光色及び／又は異なる光強度を認識する。光エミッタ１２２が、動作しているが、しかしルミネッセンス層１０４に当たる周囲からの光１５４の量と比較して、比較的小さい光量を放射する場合、人の肉眼１２４は、依然としてそれぞれの領域１０２、１１８において、異なる光色及び／又は異なる光強度を認識する。

図２ａは、ルミネッセンス層２０４の実施形態の断面図を示す。明確にするために、ルミネッセンス層２０４の方を見る人１２４の位置と同様に、光エミッタ１２２の位置が示されている。換言すれば、図２ａの図において、ルミネッセンス層２０４の上面は、ルミネッセンス層２０４を含む蛍光改良型光源の周囲に面し、下面は、蛍光改良型光源の光混合キャビティに面している。ルミネッセンス層２０４は、第１の領域２０８及び第２の領域２１０を含む。第１の領域２０８及び第２の領域２１０は、断面図において２度描かれているが、しかし第１の領域２０８及び／又は第２の領域２１０は、１つの領域であってもよく、又はそれらのサイズ及び位置を除いて同じ特性を有する２つの副領域に細分される領域であってもよい。第１の領域２０８及び第２の領域２１０は、蛍光改良型光源の光エミッタが発光していない場合に、ルミネッセンス層２０４を含む蛍光改良型光源の方を見ている人に観察されるパターンを形成する。ルミネッセンス層２０４は、光エミッタ１２２によって放射されるような第１の色分布の光の一部を吸収するための、且つ吸収された光を第２の色分布の光に変換するためのルミネッセンス材料を含む。

第１の領域２０８は、第１の副層２０２及び第２の副層２０６を含む第１の層スタックを含む。第１の副層２０２は、光透過性であるがしかし第１の副層２０２を透過される光を拡散し、且つ第１の副層２０２に当たる光を拡散するディフューザである。従って、周囲から第１の領域２０８に当たる光は、複数の方向に反射される。第２の副層は、第１の色分布の光の一部を第２の色分布の光に変換するルミネッセンス材料を含むルミネッセンス層である。従って、光エミッタ１２２が動作している場合に、光エミッタによって放射された光の一部は、第２の色分布の光に変換され、従って、第１の領域の上面による全発光は、光エミッタから直接生じる光と第２の色分布の光との組み合わせである。

第２の領域２１０は、第２の層スタックを含む。第２の層スタックは、ディフューザである第３の副層２１４を含み、且つルミネッセンス材料を含む第４の副層２１２を含む。第３の副層２１４は、第１の副層２０２とほぼ同じ特性を有し、第４の副層２１２は、第２の副層２０６とほぼ同じ特性を有するが、しかしながら、第３の副層２１４及び第４の副層２１２の順序は、第１の領域２０８における副層２０２、２０６の順序と比較すると異なる。光エミッタ１２２が発光している場合に、ある光量が、第２の色分布の光に変換され、変換される光量は、第１の領域で変換される光量に匹敵する。従って、第１の領域２０８及び第２の領域２１０の発光は、ほぼ同じ色を有する。光エミッタ１２２が発光していない場合に、第２の副層２０６は、色外観を有するが、それは、観察者が、反射された周囲光を特定の色の光として認識することを意味する。ルミネッセンス材料を含む第４の副層２１２に当たる、周囲からの光の色スペクトルの特定の部分が、ルミネッセンス材料によって吸収され、且つ周囲光の残り（吸収されなかった部分）は反射される。例えば、ルミネッセンス材料が主として青色光を吸収する場合に、残りの反射光は、青色スペクトル領域におけるエネルギをそれほど含まず、従って、反射された周囲光は、観察者によって橙色（又は周囲光の本来の色スペクトルに依存して、黄橙色若しくは橙赤色）として見られる。従って、第１の領域２０８は、周囲光の色を変化させずに、しかし散乱を通して光の角度発光方向をランダムに変化させることによって周囲光を反射し、第２の領域２１０は、反射される周囲光の幾つかの色を吸収し、結果として別の色分布を反射する。ルミネッセンス材料の特定の特性に依存して、第２の副層２１０もまた、反射光を散乱／拡散させることがあるが、それは、例えば、無機蛍光粒子が用いられる場合に多い。更に、第４の副層２１２及び第２の副層２０６は、有機蛍光分子がマトリックスポリマーに分子的に溶解される場合に、比較的透明になることがあり、副層２０６及び２１２による反射は、「入射角は反射角に等しい」という法則だけでなくともよい。特に、無機蛍光体は、強い色外観を有し、且つ（光エミッタ１２２が発光していない場合に）ルミネッセンス層２０４の上面において可視パターン／画像を生成するのに有利である。

図２ｂには、ルミネッセンス層２５４の代替実施形態が示されている。前の実施形態で説明されたように、ルミネッセンス層２５４は、第１の色分布の光を第２の色分布の光に変換するためのルミネッセンス材料を含む。ルミネッセンス層２０４は、第１の領域２５６、第２の領域２５８及び第３の領域２６０を含む。第２の領域２５８及び第３の領域２６０は、図２ａの第１の領域２０８及び第２の領域２１０とそれぞれ同じ構成で配置される。第１の領域２５６は、３つの副層のスタックを含む。副層２５２は、第２の領域２５８の第２の副層２０６と同じ濃度でルミネッセンス材料を含み、且つ第２の領域２５８の第２の副層２０６の半分の厚さを有する。３つの副層のスタックは、第２の領域２５８及び第３の領域２６０と同じ変換特性を得るために、ルミネッセンス材料を含む副層２５２を２回含む。第１の領域２０８における３つの副層のスタックは、第２の領域２５８及び第３の領域２６０の層スタックにもまたそれぞれ設けられるディフューザ２０２を含む。ディフューザ２０２は、第１の領域２５６において２つの副層２５２間に置かれる。

図２ａに関連して上記で説明されたように、光エミッタ１２２が発光していない場合に、周囲光は、第２の領域２５８及び第３の領域２６０によって、異なって反射される。図２ｂの第１の領域２５６はまた、ルミネッセンス材料を含む副層２５２を上部層として有するが、しかし副層２５２の厚さは、第３の領域２６０の上部層２１２の厚さと異なり、従って、第１の領域２５６の反射特性もまた、第２の領域２５８及び第３の領域２６０の反射特性と異なる。従って、観察者１２４は、光エミッタ１２２が発光していない場合に、各領域が、当たる周囲光をそれぞれ異なって反射する異なる領域２５６、２５８、２６０を見、従って、３つの異なる色／グレートーンを含むパターン／画像が、観察者１２４によって見られ得る。

図３ａには、第１のルミネッセンス材料を含む第１の領域３０６及び第２のルミネッセンス材料を含む第２の領域３０８を含むルミネッセンス層３０４の更なる実施形態の断面図が概略的に示されている。第１のルミネッセンス材料は、第２のルミネッセンス材料と異なるが、しかしながら、第１のルミネッセンス材料の濃度及び第２のルミネッセンス材料の濃度は、第１の領域３０６及び第２の領域３０８の両方がほぼ同じ変換特性を有するように、選択される。従って、領域単位当たり、光エミッタによって放射されたほぼ同じ光量が、第１の領域３０６及び第２の領域３０８を通して透過され、光エミッタによって放射されるほぼ同じ光量が、第２の色分布の光に変換される。しかしながら、第１のルミネッセンス材料及び第２のルミネッセンス材料は、両方とも異なる色外観を有するが、それは、当たる周囲光の色スペクトルにおける別の部分及び／又は別の量が吸収され、従って、異なる色分布が、第１の領域３０６及び第２の領域３０８によって反射されることを意味する。

例えば、第１の領域３０６は、無機ルミネッセンス材料を含み、第２の領域３０８は、有機ルミネッセンス材料を含む。上記で説明されたように、無機ルミネッセンス材料は、強い色外観を有し、一方で有機ルミネッセンス材料は、かかる強い色外観を有しない。有機ルミネッセンス分子は、透明であり、且つ透明マトリックスポリマーに分子的に溶解されることが多い。従って、有機ルミネッセンス材料を含む第２の領域３０８は、光をそれほど反射せず、強い色外観を有しない。

両方の領域３０６、３０８の変換特性が、色パラメータに関してほぼ同じであり、一方で両方の領域３０６、３０８の反射特性が異なるように、第１の領域３０６が、ルミネッセンス材料の混合物を含んでもよいこと、及び第２の領域３０８が、ルミネッセンス材料の別の混合物を含んでもよいことが、留意されるべきである。

図３ｂには、異なるルミネッセンス材料を含む副層３３２、３３６、３４２、３４４を含むルミネッセンス層３３４の別の実施形態の断面図が概略的に示されている。ルミネッセンス層３３４は、第１の領域３３８及び第２の領域３４０を含む。第１の領域３３８及び第２の領域３４０は、同様に、２つの副層３３２、３３６、３４２、３４４のスタックを含む。副層３３２、３４４は、ほぼ同じ特性を有し、副層３３６、３４２は、ほぼ同じ特性を有する。しかしながら、副層３３２、３３６の順序は、第１の領域３３８において、第２の領域３４０における副層３４２、３４４の順序と異なる。従って、第１の領域３３８において周囲に面する副層は副層３３２であり、一方で第２の領域３４０において、（異なる特性を有する）副層３４２が周囲に面する。副層３３２、３４４は、第１のルミネッセンス材料を含み、一方で副層３３６、３４２は、第２のルミネッセンス材料を含み、従って、周囲に面するそれぞれの第１の領域３３８及び第２の領域３４０の副層は、異なる副層３３２、３４２における異なるルミネッセンス材料の存在ゆえに、異なる色外観を有する。従って、光エミッタ１２２が発光していない場合に、周囲光は、特に、異なる副層３３２、３４２によって反射されない色に関連して、異なって反射される。第１の領域３３８及び第２の領域３４０が、両方とも、等しい特性を備えた２つの副層を有するので、第１の領域３３８及び第２の領域３４０の両方の変換特性は、ほぼ等しい。

図３ｃでは、上記で説明された実施形態が、ルミネッセンス層３６４の更なる実施形態と組み合わされている。第１の領域３６６は、第１のルミネッセンス材料を含む第１の副層２１２、及びディフューザ２１４である第２の副層２１４のスタックを含む。第２の副領域３６８は、第２のルミネッセンス材料を含む第３の副層３３２の層、及び第３のルミネッセンス材料を含む第４の副層３３６の層のスタックを含む。第３の副領域３７０は、第４のルミネッセンス材料を含む（又はルミネッセンス材料の混合物を含む）１つの層からなる。第４の副領域３７２は、３つの層、即ち、副層２０６の第１のルミネッセンス材料を含む２つの層２５２間に置かれた拡散層２０２である３つの層のスタックを含む。

層スタックの異なる例が、以下で説明される。全ての説明される層スタックは、層スタックが、青色を放射する発光ダイオード（ＬＥＤ）から青色光を受け取る場合に、色空間においてほぼ同じ色点を有する色分布を放射し、且つ／又はほぼ同じ相関色温度を有する。

第１の層スタックは、マトリックスポリマーＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）に分散された１０ｗｔ％のＴｉＯ_２を含む厚さ６０μｍのディフューザと、０．１ｗｔ％の黄緑色有機蛍光体Ｆ０８３が分散された１３５μｍのＰＭＭＡ層と、０．１ｗｔ％の赤橙色有機蛍光体（７０％のＦ２４０（橙色）及び３０％のＦ３０５（赤色）を含む）が分子的に溶解された厚さ５２μｍのＰＭＭＡ層と、を含む。ディフューザは、周囲に面し、５２μｍ層は、例えば、図１ａに関連して説明されているような蛍光改良型光源の光混合キャビティに面している。第１の層スタックは、ＣＩＥ ｘｙｚ色空間において（ｘ、ｙ）＝（０．４４９３、０．４１２３）の色点を備えた光を放射し、放射光は、２８６８ケルビンの相関色温度を有する。周囲光が、ディフューザに当たると、周囲光は、散乱を介して反射され、散乱光の色は、ディフューザによって変化されない。説明される有機蛍光体は、Lumogenの名でBASFから入手可能である。

第２の層スタックは、マトリックスポリマーＰＭＭＡに分散された１０ｗｔ％のＴｉＯ_２を含む厚さ６０μｍのディフューザと、０．１ｗｔ％の橙色蛍光体（７．５％のＦ３０５、１７．５％のＦ２４０、７５％のＦ０８３）が分散された厚さ１８９μｍのＰＭＭＡ層と、を含む。ディフューザは、周囲に面し、蛍光体を含む１８９μｍ層は、光混合キャビティに面している。第２の層スタックは、ＣＩＥ ｘｙｚ色空間において（ｘ、ｙ）＝（０．４５０５、０．４１０７）の色点を備えた光を放射し、放射光は、２８３６ケルビンの相関色温度を有する。周囲光が、ディフューザに当たると、周囲光は、散乱を介して反射され、散乱光の色は、ディフューザによって変化されない。

第３の層スタックは、Ｃｅ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：Ｃｅ２．１）の５０ｗｔ％の無機蛍光体を含む厚さ７５μｍのＰＭＭＡ層と、０．１ｗｔ％の有機緑黄色蛍光体（Ｆ０８３）を含む厚さ２７μｍのＰＭＭＡ層と、０．０５ｗｔ％の有機赤色蛍光体（Ｆ３０５）を含む厚さ２７μｍのＰＭＭＡ層と、を含む。厚さ７５μｍの層は、周囲に面し、赤色蛍光体を含む厚さ２７μｍの層は、光混合キャビティに面している。第３の層スタックは、ＣＩＥ ｘｙｚ色空間において（ｘ、ｙ）＝（０．４５３５、０．４０８５）の色点を備えた光を放射し、放射光は、２７７３ケルビンの相関色温度を有する。周囲光が厚さ７５μｍの層に当たる場合に、反射される周囲光は、ＣｅをドープされたＹＡＧに吸収される色の光をそれほど含まない。

第４の層スタックは、厚さ１５６μｍであり、且つ０．１ｗｔ％の有機蛍光体混合物（１２％のＦ３０５、１８％のＦ２４０、７０％のＦ０８３、４％のＴｉＯ_２散乱粒子）を含むＰＭＭＡ層である１つの層を含む。第４の層スタックは、ＣＩＥ ｘｙｚ色空間において（ｘ、ｙ）＝（０．４５６４、０．４０７９）の色点を備えた光を放射し、放射光は、２７２７ケルビンの相関色温度を有する。周囲光が厚さ１５６μｍの層に当たる場合に、反射される周囲光は、橙色蛍光体に吸収される色の光をそれほど含まない。

前の実施形態のパターン化されたルミネッセンス層は、例えば、印刷、スクリーン印刷、リソグラフィ、押し出し成形、射出成形など、様々な製造技術を用いて製造されてもよい。

図４ａは、蛍光改良型光源４００の別の実施形態を示す。蛍光改良型光源４００は、図１の蛍光改良型光源１００に似ているが、しかしながら、光エミッタ４２２は、別の位置に配置される。光エミッタ４２２は、所謂側面放射配置に配置される。これは、光エミッタ４２２が、光出口窓１１２に垂直に配置された光入力窓を通って、ハウジング４０６のキャビティ４０８に光を放射することを意味する。キャビティ４０８は、ルミネッセンス層１０４へのほぼ均一な発光を得るために、光出力結合構造を含む導光構造４０２を含んでもよい。

図４ｂは、蛍光改良型光源４５０の代替実施形態を示す。ハウジングが、改造された電球配置によって形成される。電球内には、光出口窓を形成する電球の方へ光を放射するように光エミッタ４５６が配置されたキャビティがある。電球は、異なる領域に細分される。領域における第１のグループの領域４５２は、全て、第１の変換特性及び第１の反射特性を有する。領域における第２のグループの領域４５４は、全て、第２の変換特性及び第２の反射特性を有する。第１の変換特性及び第２の変換特性は、光エミッタ４５６が動作している場合に、領域４５４及び領域４５２を通じた発光が類似しているようなものである。第１の反射特性及び第２の反射特性は、電球に当たる周囲光が、第１のグループ及び第２のグループのそれぞれの領域によって異なって反射されるように、異なる。実施形態は、蛍光改良型光源４５０のルミネッセンス層が、必ずしも平坦層ではなく、例えば電球の表面に沿って曲線状にされてもよいことを示す。

図５は、本発明の第２の態様による照明器具５００を示す。照明器具５００は、本発明の第１の態様による少なくとも１つの蛍光改良型光源５０２を含む。照明器具５００の方を見る人は、少なくとも１つの蛍光改良型光源５０２の光エミッタが発光していない場合に、少なくとも１つの蛍光改良型光源５０２の光出口窓における可視パターンを見る。

図６は、本発明の第２の態様による照明器具６００の別の実施形態を示す。照明器具は、照明器具に含まれる蛍光改良型光源の光出口窓である大きな表面を含む。蛍光改良型光源は、パターンになった複数の領域を有する。それらの領域は、第１のグループ、第２のグループ及び第３のグループに細分される。図において異なるトーンによって示されているように、１つのグループ内において、全ての領域は、同じ変換特性及び同じ反射特性を有する。

上記の実施形態が、本発明を限定するのではなく例示すること、及び当業者が、添付の特許請求の範囲から逸脱せずに、多くの代替実施形態を設計できることが、留意されるべきである。

特許請求の範囲において、括弧間に置かれたいずれの参照符号も、請求項を限定するものとして解釈されないものとする。動詞「含む」及びその活用形の使用は、請求項に述べられている要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除しない。要素に先行する冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数のかかる要素の存在を排除しない。本発明は、幾つかの別個の要素を含むハードウェアによって、且つ適切にプログラムされたコンピューターによって実施されてもよい。幾つかの手段を列挙する装置請求項において、これらの手段の幾つかは、同一のハードウェアアイテムによって具体化されてもよい。ある手段が、相互に異なる従属請求項において列挙され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され得ないことを意味しない。

Claims (13)

1. 可視パターンを提供するための蛍光改良型光源であって、前記蛍光改良型光源が、
   − 前記蛍光改良型光源の周囲に光を放射するための光出口窓と、
   − 第１の色分布の光を前記光出口窓の方へ放射するための光エミッタと、
   − 前記第１の色分布の前記光の一部を吸収するための、且つ前記吸収された光の一部を第２の色分布の光に変換するためのルミネッセンス材料を含むルミネッセンス層であって、前記ルミネッセンス層の少なくとも一部が、前記光出口窓の少なくとも一部を形成し、前記ルミネッセンス層が、第１の領域、及び前記第１の領域と異なる第２の領域を含み、前記第１の領域及び前記第２の領域がパターンを形成するルミネッセンス層と、
   を含み、
   − 前記第１の領域の第１の光変換特徴が、前記第１の領域による前記周囲への第１の発光、及び前記第２の領域による前記周囲への第２の発光を得るために、前記第２の領域の第２の光変換特徴に似ており、前記光エミッタが動作している場合に、前記第１の発光及び前記第２の発光が、類似の発光として人の肉眼によって認識され、
   − 光が、前記第１の領域及び前記第２の領域に周囲から当たる場合に、前記第１の領域の第１の反射特性が、前記第２の領域による第２の周囲光反射と異なる前記第１の領域による第１の周囲光反射を得るために、前記第２の領域の第２の反射特性と異なり、前記第１の周囲光反射と前記第２の周囲光反射との間の差が、人の肉眼で見える蛍光改良型光源。
2. 前記第１の発光及び前記第２の発光が、色空間における色点、相関色温度に関して類似の発光として少なくとも認識される、請求項１に記載の蛍光改良型光源。
3. 前記第１の発光が、第１の色点を有し、前記第２の発光が、第２の色点を有し、前記第１の色点と前記第２の色点との間の差が、１０ＳＤＣＭより小さい、請求項２に記載の蛍光改良型光源。
4. 前記第１の発光が、第１の演色評価数を有し、前記第２の発光が、第２の演色評価数を有し、前記第１の演色評価数と前記第２の演色評価数との間の差が１０以下である、請求項２に記載の蛍光改良型光源。
5. 前記第１の反射特性が、
   − 前記第１の領域が、前記周囲から当たる前記光の第１の部分を吸収し、前記第２の領域が、前記周囲から当たる前記光の第２の部分を吸収し、前記第１の部分が、前記第２の部分と異なることと、
   − 前記第１の領域が、第１の散乱特性を有し、前記第２の領域が、第２の散乱特性を有し、前記第１の散乱特性が、前記第２の散乱特性と異なることと、
   の少なくとも１つに関して、前記第２の反射特性と異なる、請求項１に記載の蛍光改良型光源。
6. 前記吸収される第１の部分が、吸収される光量に関して、前記吸収される第２の部分と異なり、且つ／又は前記吸収される第１の部分が、吸収される前記光の色に関して、前記吸収される第２の部分と異なる、請求項５に記載の蛍光改良型光源。
7. − 前記ルミネッセンス層に垂直な方向において、前記第１の領域が、前記ルミネッセンス材料を含む少なくとも第１のルミネッセンス副層を含む第１の層スタックを含み、
   − 前記ルミネッセンス層に垂直な方向において、前記第２の領域が、前記ルミネッセンス材料を含む少なくとも第２のルミネッセンス副層を含む第２の層スタックを含み、
   − 前記第１の層スタックが、前記周囲に面している前記第１の層スタックの側面に、前記第１のルミネッセンス副層を配置し、前記第２の層スタックが、前記周囲に面している前記第２の層スタックの側面以外に、前記第２のルミネッセンス副層を配置した、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の蛍光改良型光源。
8. − 前記第１の層スタックが、第１の拡散副層を更に含み、
   − 前記第２の層スタックが、第２の拡散副層を更に含み、
   − 前記第２の層スタックが、前記周囲に面している前記第２の層スタックの側面に前記第２の拡散副層を配置した、請求項７に記載の蛍光改良型光源。
9. − 前記ルミネッセンス層が、前記第１の色分布の前記光の一部を吸収するための、且つ前記吸収された光の一部を第３の色分布の光に変換するための更なるルミネッセンス材料を含み、
   − 前記第１の層スタックが、前記更なるルミネッセンス材料を含み、且つ前記ルミネッセンス材料を含まない第１の更なるルミネッセンス副層を更に含み、
   − 前記第２の層スタックが、前記更なるルミネッセンス材料を含み、且つ前記ルミネッセンス材料を含まない第２の更なるルミネッセンス副層を更に含み、
   − 前記第２の層スタックが、前記周囲に面している前記第２の層スタックの側面に前記第２の更なるルミネッセンス副層を配置した、請求項７に記載の蛍光改良型光源。
10. − 前記ルミネッセンス層が、前記第１の色分布の前記光の一部を吸収するための、且つ前記吸収された光の一部を第４の色分布の光に変換するための別のルミネッセンス材料を含み、
    − 前記第１の領域が、前記ルミネッセンス材料と前記別のルミネッセンス材料との第１の混合物を含み、
    − 前記第２の領域が、前記ルミネッセンス材料と前記別のルミネッセンス材料との第２の混合物を含み、前記第２の混合物が、前記第１の混合物と異なる、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の蛍光改良型光源。
11. − 前記第１の混合物における前記別のルミネッセンス材料の量がゼロであり、
    − 前記第２の混合物における前記ルミネッセンス材料の量がゼロである、
    請求項１０に記載の蛍光改良型光源。
12. − 前記ルミネッセンス材料が、無機ルミネッセンス材料であり、
    − 請求項９を参照した場合に、前記更なるルミネッセンス材料が、又は請求項１０を参照した場合に、前記別のルミネッセンス材料が、有機ルミネッセンス材料である、請求項９又は１０に記載の蛍光改良型光源。
13. 請求項１に記載の蛍光改良型光源を含む照明器具。

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