JP2015519003A - 中空レトロリフレクタを有する発光装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、頂点１８において接続される少なくとも３つの面セグメント１７ａ乃至ｃを有する反射内面を持つ中空レトロリフレクタ１５と、前記中空レトロリフレクタに取り付けられ、前記中空レトロリフレクタの前記頂点の方へ光を発するよう配設される固体光源１６ａ乃至ｃとを有する発光装置１１に関する。本発明の様々な実施例は、相対的に単純且つ安価な発光装置から一様な光出力を供給する。

Description

本発明は、発光装置、及びこのような発光装置を製造する方法に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）などのエネルギ効率の良い固体光源の最近の発展により、このタイプの光源が、多様なタイプのアプリケーションに用いられるようになっている。

少なくとも幾つかのアプリケーションにとって、時として相対的に大きな領域にわたって一様な光出力を達成することは望ましい。

一様な光出力を供給することを目指して、US-2011/0031518は、ＬＥＤと、ＬＥＤの発光面上のスタック内に配設される特別なタイプのリフレクタとを備えるＬＥＤ装置を開示している。しかしながら、US-2011/0031518による解決策は、相対的に複雑であり、潜在的に高価であるように思われる。

本発明の主な目的は、従来技術の上述の及び他の不利な点を鑑みて、とりわけ、一様な光出力を達成する単純な方法を提供する、改善された光出力装置を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、頂点において接続される少なくとも３つの面セグメントを有する反射内面を持つ中空レトロリフレクタと、前記中空レトロリフレクタに取り付けられ、前記中空レトロリフレクタの前記頂点の方へ光を発するよう配設される固体光源とを有する発光装置が提供される。

固体光源は、電子と正孔との再結合によって光が生成される光源である。固体光源の例は、ＬＥＤ及び半導体レーザを含む。

前記固体光源は、有利なことに、前記中空レトロリフレクタの前記内面に取り付けられ得る。

本発明は、１つ又は幾つかの固体光源を、中空レトロリフレクタに、前記固体光源が、動作させられるときに前記中空レトロリフレクタの頂点の方へ光を発するように、配設することによって、一様な光出力を持つ発光装置が得られ得るという認識に基づいている。前記中空レトロリフレクタの構成及び前記固体光源の位置決めに応じて、ほぼランバート放射プロファイルを持つ発光装置が得られ得る。本発明者は、更に、中空レトロリフレクタと、前記中空レトロリフレクタの内面に取り付けられる少なくとも１つの固体光源とを有する発光装置は、非常に合理的で、コスト効率の良い製造プロセスで製造され得ることに気付いた。例えば、同時に、多数の固体光源が、反射シートに取り付けられてもよく、その場合、前記反射シートは、複数の発光装置半製品に分離されることができ、前記複数の発光装置半製品は、例えば折り曲げることにより、各々が、中空レトロリフレクタと、前記中空レトロリフレクタの内面に取り付けられた少なくとも１つの固体光源とを有する複数の発光装置になるよう成形されることができる。

従って、本発明の様々な実施例は、相対的に単純且つ安価な発光装置から一様な光出力を供給する。

前記中空レトロリフレクタの前記反射内面の前記少なくとも３つの面セグメントは、如何なる構成であってもよいが、有利には、製造を容易にするために実質的に平らであり得る。

従って、前記中空レトロリフレクタは、有利には、多角形の断面を持ち得る。

本発明の発光装置の様々な実施例によれば、前記中空レトロリフレクタの前記面セグメントは、各々が前記中空レトロリフレクタの頂点にその頂点を持つ三角形の面セグメントであり得る。

更に、前記面セグメントの各々は、前記中空レトロリフレクタが所謂コーナーキューブレトロリフレクタのように成形されるように、前記面セグメントに隣接する面セグメントに対して実質的に直角に配設され得る。コーナーキューブタイプの中空レトロリフレクタの反射内面は、各々が９０度の頂角を持つ３つの三角形の面セグメントを持つ。このようなコーナーキューブ構成により、優れた一様性が達成されることができ、且つ製造が相対的に簡単になる。

様々な実施例によれば、前記中空レトロリフレクタの前記反射内面の前記少なくとも３つの面セグメントは、実質的に同じ幾何学的形状を持っていてもよく、これは、とりわけ、前記固体光源の最適な配設が、より決定及び／又は達成し易くなり得ることから、前記発光装置の製造を容易にし得る。

更に、本発明の様々な実施例による発光装置に含まれる前記少なくとも１つの固体光源は、前記固体光源の光軸の、前記中空レトロリフレクタの前記面セグメントのうちの１つへの射影が、前記中空レトロリフレクタの前記頂点を通過するように、配設され得る。前記固体光源のこのような位置決めは、前記発光装置の一様な光出力をもたらすだろう。

前記中空レトロリフレクタの前記反射内面の前記面セグメントが三角形である本発明の実施例においては、前記中空レトロリフレクタは、前記中空レトロリフレクタの前記頂点の反対側に三角形の底面を持ち得る。このような実施例の場合は、前記固体光源は、有利には、前記中空レトロリフレクタの前記三角形の底面の垂線に沿って配設され得る。前記固体光源のこのような配設は、前記光出力の一様性を更に改善するだろう。

ユーザが前記固体光源を直接見ることを防止するため、又は少なくとも、ユーザが前記固体光源を直接見るリスクを減らすため、本発明による発光装置の実施例は、前記固体光源を直接見ることから保護するよう配設される遮光体を更に有し得る。

この遮光体は、前記中空レトロリフレクタの前記反射内面の他のセグメントによって形成され得る。

前記光出力の一様性を更に改善するため、前記中空レトロリフレクタの前記反射内面は、少なくとも部分的に拡散反射するものであり得る。

更に、色変換光（例えば、白色光に変換した青色光）の出力を供給するため、前記中空レトロリフレクタの前記反射内面は、波長変換材料を有し得る。当業界でよく知られているこのような波長変換材料の例は、所謂有機蛍光体及び無機蛍光体を含む。このような遠隔蛍光体コーティング又はフィルムは、例えば、（青色ＬＥＤから発し得る）青色光を白色光に変換するのに非常に効率的である。

或る実施例によれば、前記中空レトロリフレクタの前記反射内面は、第１波長変換材料と、前記第１波長変換材料の波長変換特性と異なる波長変換特性を持つ第２波長変換材料とを有し得る。異なる波長変換特性を持つ更なる波長変換材料も設けられ得る。異なる波長変換特性を持つ波長変換材料を所定の構成に従って前記中空レトロリフレクタの前記反射内面に配設することによって、変換されるべき光が同じ色の光であっても、変換されるべき光の起点（前記固体光源の位置）に応じて、様々な色点を達成することが可能であるだろう。例えば、前記発光装置の実施例は、各々が前記中空レトロリフレクタの前記反射内面の異なる各々の面セグメントに配設される複数の固体光源を有し得る。その場合、前記固体光源が同じ色の光を発する場合であっても、個々の前記固体光源の相対強度を調節することによって、異なる色の光が出力され得る。

他の実施例によれば、前記発光装置は、光拡散器であって、前記中空レトロリフレクタによって反射された光が前記中空レトロリフレクタを出た後に前記光拡散器を通過するように配設される光拡散器を更に有し得る。前記光拡散器は、様々な形で設けられ得る。例えば、前記光拡散器は、フィルムの形態で、又は３次元中空ボディとして設けられ得る。前記光拡散器は、光を拡散／散乱させることが可能であることに加えて、所謂遠隔蛍光体などの波長変換材料を有し得る。

更に、本発明の様々な実施例による発光装置は、有利には、各々が、前記中空レトロリフレクタの前記反射内面の前記面セグメントの各々１つに配設され、前記中空レトロリフレクタの前記頂点の方へ光を発するよう配設される複数の固体光源を有し得る。前記固体光源の適切な配置により、前記発光装置からの（空間）発光プロファイルは、前記固体光源のうちのどれが動作しているか、及び／又は前記固体光源のうちのいくつが動作しているのかに、実質的に影響されなくなり得る。これは、便利なことに、前記発光装置からの一様な光出力の強度のインクリメント、又は前記固体光源が異なる色の光源である場合には、様々な色の一様な光の出力を可能にし得る。

全てが同じ色を持つ固体光源を備える場合も、異なる色の固体光源が用いられる場合も、（前記発光装置に単一の固体光源が設けられる場合も）前記中空レトロリフレクタは、前記発光装置が用いられる特定のアプリケーションの要求に応じて、多様な構成を持ち得る。例えば、前記中空レトロリフレクタは、三角形の断面を持っていてもよく、これは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）、又は黄色（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）などのような３つの異なる基調色の使用を可能にする。色域を更に増大させ、且つ／又はより飽和した色を供給するため、前記中空レトロリフレクタは、より多くの面セグメントを有し得る。例えば、前記中空レトロリフレクタは、ＲＧＢＷの光源構成を備える矩形の断面を持っていてもよく、又は前記中空レトロリフレクタは、ＲＧＢＹＭＣなどの光源構成を備える六角形の断面を持っていてもよい。当然、幾つかの他の、前記中空レトロリフレクタの構成及び／又は光源構成が、考えられ、当業者には容易に達成可能である。

更に、複数の、本発明の様々な実施例による発光装置が、前記発光装置によって発された光を拡散するよう配設される拡散器層を更に有する光出力装置に含まれてもよい。前記発光装置は、有利には、２次元アレイに配設され得る。前記光出力装置は、例えば、大面積照明パネルであってもよく、前記大面積照明パネルは、例えば、建築部材として用いられ得る。

本発明の第２の態様によれば、反射面を持つシートを供給するステップと、少なくとも１つの発光装置半製品を形成するよう前記シートの前記反射面に少なくとも１つの固体光源を配設するステップと、前記発光装置半製品を、中空レトロリフレクタになるよう成形するステップであって、前記シートの前記反射面が、前記中空レトロリフレクタの内面になり、前記固体光源が、前記中空レトロリフレクタの頂点の方へ光を発するよう配設されるように成形するステップとを有する発光装置を製造する方法が提供される。

前記発光装置の製造に用いられる前記シートは、電極と、前記少なくとも１つの固体光源の電気接続のためのコンタクトパッドとを有し得る。他の例においては、前記固体光源に対する電気接続は、前記固体光源に予め取り付けられる別々の１つ以上の導電体などの他の手段によって達成され得る。

更に、前記シートは、反射性材料で作成されてもよく、且つ／又は反射性材料で覆われてもよい。

前記発光装置半製品は、例えば、折り目に沿って前記発光装置半製品を折り曲げることによって、中空レトロリフレクタになるよう成形され得る。しかしながら、前記発光装置半製品は、中空レトロリフレクタになるよう成形されるために、必ずしも、折り曲げられる必要はないことを理解されたい。前記発光装置半製品の特定の構成に応じて、前記発光装置半製品は、所望の中空レトロリフレクタの形状になるよう、モールド又はプレスもされ得る。

様々な実施例によれば、取り付けるステップは、複数の発光装置半製品を有する複合構造を形成するよう、アレイ構成に配設された複数の固体光源を前記シートに取り付けるステップを有してもよく、その場合、前記方法は、前記複合光源構造を複数の発光装置半製品に分離するステップを更に有し得る。前記発光装置半製品は、次いで、中空レトロリフレクタになるよう成形される。

本発明のこの第２の態様の他の変形例及び利点は、本発明の第１の態様に関して上で示したものにほとんど類似している。

ここで、本発明の現在好ましい実施例を示している添付の図面を参照して、本発明のこれら及び他の態様をより詳細に記載する。

本発明の様々な実施例による発光装置の、天井に配設される発光パネルであって、複数の発光装置を有する発光パネルの形態の例示的なアプリケーションを概略的に示す。 図１の発光パネルの概略的な斜視切り取り図である。 図２の中の発光装置のうちの１つの斜視図である。 図３の発光装置の第１実施例の平面図である。 図３の発光装置の第２実施例の平面図である。 本発明の実施例による製造方法を図示するフローチャートである。 図５の方法の対応するステップの結果を概略的に図示する。 図５の方法の対応するステップの結果を概略的に図示する。 図５の方法の対応するステップの結果を概略的に図示する。 図５の方法の対応するステップの結果を概略的に図示する。

以下の説明においては、本発明を、主に、中空レトロリフレクタの各反射セグメントに１つの側面放射ＬＥＤが配設される対称性コーナーキューブレトロリフレクタの形態の中空レトロリフレクタを有する発光装置に関して、説明する。

しかしながら、これは、決して本発明の範囲を限定するものではなく、本発明は、例えば、異なる形状の中空レトロリフレクタ及び他の構成の固体光源を備える発光装置にも等しく適用可能であることに注意されたい。例えば、中空レトロリフレクタは、コーナーキューブである必要はなく、矩形の断面、六角形の断面などのような他の断面を持っていてもよい。

図１は、本発明による発光装置の実施例の、部屋３の天井２に配設される発光パネル１の形態の例示的なアプリケーションを概略的に図示している。発光パネル１は、日光に取って代わるものとして使われるかもしれず、その場合、一様な白色光を発するべきである。

図１の発光パネルの概略的な斜視切り取り図である図２を参照すると、発光パネル１は、ベース構造１０と、複数の発光装置１１と、発光装置１１によって発される光を拡散するよう発光装置の前に配設される拡散シート（又は遠隔蛍光体フィルム）とを有する。図２の構成によって、相対的に大きな領域にわたって一様な光出力が達成され得る。図２は、図１の発光パネル１の簡略化された図であり、発光装置１１に対する電気的接続部及び天井２に発光パネル１を取り付けるための構造などの様々な構造が明示的には示されていないことに注意されたい。しかしながら、このような構造が多様な方法で設けられ得ることは、当業者には明らかであろう。

ここで、図３を参照して発光装置１１をより詳細に説明する。図３に概略的に示されているように、発光装置１１は、コーナーキューブタイプの中空レトロリフレクタ１５と、３つの発光ダイオード（ＬＥＤ）１６ａ乃至ｃとを有する。中空レトロリフレクタ１５は、全てが中空レトロリフレクタ１５の頂点１８において接続される３つの面セグメント１７ａ乃至ｃを有する反射内面を持つ。発光装置１１は、ＬＥＤ１６ａ乃至ｃを直接見ることを防止するための、又は少なくとも、ＬＥＤ１６ａ乃至ｃを直接見るリスクを減らすための遮光体を更に有する。図３に図示されている特定の実施例においては、遮光体は、中空レトロリフレクタ１５の更なる面セグメント１９ａ乃至ｃの形態で設けられる。更に、中空レトロリフレクタ１５は、頂点１８の反対側に三角形の底面２０を持ち、ＬＥＤ１６ａ乃至ｃは、更に下で図４ａ及び４ｂを参照して説明するように、底面２０に配設される。更に、ＬＥＤのうちの１つ１６ｃのために概略的に示されているように、ＬＥＤ１６ｃの光軸２１は、中空レトロリフレクタ１５の頂点１８の方へ向けられる。

図３の発光装置１１の構成により、中空レトロリフレクタ１５の底面２０を通る一様な光出力が、３つのＬＥＤ１６ａ乃至ｃのあらゆる駆動設定で、達成されるだろう。或る実施例によれば、３つのＬＥＤ１６ａ乃至ｃは、赤色（Ｒ）のＬＥＤと、緑色（Ｇ）のＬＥＤと、赤色（Ｒ）のＬＥＤとを含み得る。異なる色のＬＥＤの各々の出力を制御することによって、３つのＬＥＤによって規定される色域にわたって、一様な光が、発光装置１１によって出力され得る。

別の実施例によれば、３つのＬＥＤ１６ａ乃至ｃは、同じ発光特性（例えば青色ＬＥＤ）を持っていてもよく、３つの面セグメント１７ａ乃至ｃは、異なる波長変換特性を持つ波長変換材料で覆われてもよい。この実施例の場合も、発光装置の出力は、（実質的に同じ）ＬＥＤの各々の出力を制御することによって、或る色域にわたって制御され得る。この実施例の場合、前記色域は、中空レトロリフレクタ１５の内面に設けられる波長変換材料の特性及び構成によって規定される。当然、多くの他の変形例が、考えられ、アプリケーションに応じて有利であり得る。例えば、異なる色のＬＥＤ及び異なる波長変換材料は、組み合され得る。

ＬＥＤ１６ａ乃至ｃは、動作時に中空レトロリフレクタの頂点１８の方へ光を発する限り、中空レトロリフレクタ１５内の異なる位置に配設されてもよい。発光装置１１からの光出力の最適な一様性のためには、正三角形の底面を持つ場合については図４ａにおいて概略的に示され、不規則三角形の底面を持つ場合については図４ｂにおいて概略的に示されているように、各ＬＥＤ１６ａ乃至ｃが、中空レトロリフレクタ１５の三角形の底面２０の各々の垂線２２ａ乃至ｃに沿って配設される場合に、有利である。図４ａは、内接円２３も含み、図４ａを見て分かるように、ＬＥＤ１６ａ乃至ｃは、内接円が中空レトロリフレクタの正三角形の底面２０に接する箇所に配設される。（内接円の接点における）このＬＥＤ配置は、正多角形の形態の底面２０を備える中空レトロリフレクタ１５の他の構成にも有効である。

最後に、図５のフローチャート及び図６ａ乃至ｄを参照して、下に、図３の発光装置１１を製造する例示的な方法を記載する。

最初のステップ１００においては、反射シート３０が供給される。

次のステップ１０１においては、反射シート３０にＬＥＤメッシュ３１が取り付けられる。ＬＥＤメッシュは、複数のＬＥＤ１６ａ乃至ｃと、これらのＬＥＤとの電気接続のための導電体３２ａ乃至ｂとを有する。ここに図示されている例においては、ＬＥＤメッシュ３１は、反射シート３０の反射面に取り付けられる。他の例においては、ＬＥＤメッシュ３１は、反射シートの裏面に取り付けられてもよく、ＬＥＤ１６ａ乃至ｃのための穴が、反射シート３０に設けられてもよい。

その後、ステップ１０２において、反射シート３０及びＬＥＤメッシュ３１から成る複合構造が、複数の発光装置半製品３３を形成するよう切断される、又はパンチされる。

これらの半製品３３は、最後に、ステップ１０３において、中空レトロリフレクタになるよう、この場合には、コーナーキューブタイプの中空レトロリフレクタになるよう、折り曲げられる。

更に、当業者は、請求項記載の発明の実施において、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する変形を、理解し、達成することができる。例えば、発光装置は、１つ又は幾つかの波長変換材料を含み得る光拡散器を含み得る。更に、拡散バルブ内に１つ又は幾つかの発光装置が配設されてもよい。

請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数性を除外しない。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用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なるように使用されることができないと示すものではない。

Claims (15)

1. 頂点において接続される少なくとも３つの面セグメントを有する反射内面を持つ中空レトロリフレクタと、
   前記中空レトロリフレクタに取り付けられ、前記中空レトロリフレクタの前記頂点の方へ光を発するよう配設される固体光源とを有する発光装置。
2. 前記中空レトロリフレクタの前記面セグメントが、各々が前記中空レトロリフレクタの前記頂点にその頂点を持つ三角形の面セグメントである請求項１に記載の発光装置。
3. 前記面セグメントの各々が、前記面セグメントに隣接する面セグメントに対して実質的に直角に配設される請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記少なくとも３つの面セグメントが、実質的に同じ幾何学的形状を持つ請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発光装置。
5. 前記固体光源が、前記固体光源の光軸の、前記面セグメントのうちの１つへの射影が、前記中空レトロリフレクタの前記頂点を通過するように、配設される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光装置。
6. 前記中空レトロリフレクタが、前記頂点の反対側に三角形の底面を持ち、前記固体光源が、前記中空レトロリフレクタの前記三角形の底面の垂線に沿って配設される請求項２乃至５のいずれか一項に記載の発光装置。
7. 前記固体光源を直接見ることから保護するよう配設される遮光体を更に有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光装置。
8. 前記遮光体が、前記中空レトロリフレクタの前記反射内面の他のセグメントによって形成される請求項７に記載の発光装置。
9. 前記中空レトロリフレクタの前記反射内面が、少なくとも部分的に拡散反射するものである請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発光装置。
10. 前記中空レトロリフレクタの前記反射内面が、波長変換材料を有する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発光装置。
11. 光拡散器であって、前記中空レトロリフレクタによって反射された光が前記光拡散器を通過するように配設される光拡散器を更に有する請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の発光装置。
12. 各々が、前記中空レトロリフレクタの前記反射内面の前記面セグメントの各々１つに配設され、前記中空レトロリフレクタの前記頂点の方へ光を発するよう配設される複数の固体光源を有する請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の発光装置。
13. 前記固体光源の各々が、異なる色の光を発するよう構成される請求項１２に記載の発光装置。
14. ２次元アレイに配設される、複数の、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の発光装置と、前記発光装置によって発される光を拡散するよう配設される拡散器層とを有する光出力装置。
15. 反射面を持つシートを供給するステップと、
    少なくとも１つの発光装置半製品を形成するよう前記シートの前記反射面に少なくとも１つの固体光源を配設するステップと、
    前記発光装置半製品を、中空レトロリフレクタになるよう成形するステップであって、前記シートの前記反射面が、前記中空レトロリフレクタの内面になり、前記固体光源が、前記中空レトロリフレクタの頂点の方へ光を発するよう配設されるように成形するステップとを有する発光装置を製造する方法。

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