JP2016503221A - 光ガイドによって供給される発光面を持つ製品 - Google Patents

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Abstract

開示されているのは、発光面を持つ製品であり、前記発光面を供給する光ガイド１０であって、前記発光面にわたって実質的に均一な光出力を生成するための複数の散乱素子１２を含む光ガイドと、前記光ガイド内へ光ビーム３０を発するよう構成される第１固体照明素子２０とを有する製品であって、前記光ガイドが、前記ビームから遮られる前記光ガイドの領域５０を作成するよう構成されるボディ４０を更に有する製品である。

Description

本発明は、発光面を持つ製品、例えば、照明製品であって、前記製品が、前記発光面を規定する光ガイドであって、前記発光面にわたって実質的に均一な光出力を生成するための複数の散乱素子を含む光ガイドと、前記光ガイド内へ光を発するよう構成される第1固体照明素子とを有する製品に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ）などの固体照明素子は、それらの低いエネルギ消費量及び長い寿命により、ますます、照明アプリケーションを含む多くの製品において用いられるようになってきている。このようなアプリケーションは、自動車用アプリケーション、家庭用照明、広告のような商用アプリケーション、つり天井におけるストリップ照明などのような多くの技術領域において見出されることができる。より多くの例がすぐに明らかになるだろう。
幾つかのアプリケーションにおいては、固体素子の光が、光ガイド内へ結合され、ここで、それは、とりわけ、成形光出力を生成するよう操作される。
例えば、US 7,374,323は、表面であって、前記表面上に形成されるしるしを有する表面に接続される光ガイドと、しるしの少なくとも１つを照明するよう、しるしの１つを少なくとも部分的におおって配置される光ガイド内の光反射部とを含む表示装置であって、例えば、車両の計器板においてしるしを照明するために用いられる表示装置を開示している。
EP 0 006 361 A1は、ダイヤルボードであって、透明なポインタのスピンドルが通るダイヤルボードの開口部の近くに光の焦点を合わせ、それによって、透明なポインタを照明するために、反射面の方へ光を案内する光ガイドプレートを含むダイヤルボードを開示している。
JP 2010-134151は、平らな光ガイドが、光ガイドの側部に取り付けられるＬＥＤから光を受け取る発光表示装置を開示している。光ガイドの表面は、複数の形状を有し、前記形状は、それらがＬＥＤからより遠くに離して配設されるように光ガイド内のより深くに延在する各々の発光層によって光ガイド内で繰り返される。発光層は、平らな光ガイドから光を抽出し、その表面において形状を照明する。
とりわけ興味のあるアプリケーション領域は、拡散照明パネルであって、それらの発光面にわたって実質的に均一な光出力を生成する拡散照明パネルであり、より詳細には、Evonik Industries AG社(ドイツ、エッセン)によって販売されているAcrylite（登録商標）のEndlightenシートなどの、明るく一様に照明される発光面が得られるようにシートの縁端部に入る光を散乱させる無色の光拡散粒子が埋め込まれている、パネルに注入される光がない場合に透明である拡散照明パネルである。
このような実質的に均一に照明される照明製品においてパターンを作成することは、機能的な又は審美的な観点から興味がある場合がある。しかしながら、上述の従来技術の解決策は、全て、光ガイドの表面上のボディを照明するために何らかの形態の光ガイドからの光抽出を利用し、これは、光ガイドの美しさにかなり関係し、損なう。
本発明は、前記光ガイドの表面上のボディを必要とせずに照明パターンが作成され得る冒頭の段落に記載の製品を提供しようとするものである。
本発明の或る態様によれば、発光面を持つ製品であり、前記発光面を供給する光ガイドであって、前記発光面にわたって実質的に均一な光出力を生成するための複数の散乱素子を含む光ガイドと、前記光ガイド内へ光ビームを発するよう構成される第１固体照明素子とを有する製品であって、前記光ガイドが、前記光ガイドの遮光領域を、前記ビームへの露光から前記領域を排除することによって作成するよう構成されるボディを更に有する製品が提供される。
或る程度までコリメートされている、即ち、制限されたビーム広がりを持つ光出力を持つ固体照明素子を、前記ビームの少なくとも一部を遮る、反射性ボディ、黒体、カラーフィルタ、アウトカップリング素子又はそれらの組み合わせなどのボディと組み合わせて用いることによって、前記光ガイドにおいて遮光領域が作成されることができ、前記遮光領域は、例えば、審美的な又は機能的な目的のために、前記発光面においてパターンを作成するために用いられ得る。
実施例においては、前記光ガイドに対する前記第１固体照明素子の位置が調節可能である。これは、前記光ガイド内で動的なパターンが作成され得るように前記遮光領域を前記光ガイド内で移動させることを可能にする。
代わりに、又は加えて、前記製品は、前記第１固体照明素子を含む複数の固体照明素子を有し、前記固体照明素子の各々は、前記光ガイド内へ光ビームを発するよう構成され、前記ボディは、前記光ガイドの各々の遮光領域を、各々の前記ビームへの露光から前記領域を排除することによって作成するよう構成される。前記固体照明素子の各々は、個々に制御可能であり得る。これもまた、前記光ガイド内の動的なパターンの作成を可能にする。
実施例においては、前記第１固体照明素子は、第１の色の光を発するよう適応され、前記複数の固体照明素子は、第２の色の光を発するよう適応される第２固体照明素子を更に有する。これは、前記光ガイドの残りと異なる色を持つ遮光領域を形成することを可能にする。なぜなら、前記光ガイドの残りにおいては前記色が混ざり合うことができるが、前記遮光領域からは前記色のうちの１つ以上が排除され得るからである。
実施例においては、動的なパターンは、機能的な目的のために用いられ、前記遮光領域は、インジケータを規定する。このようなインジケータは、例えば、時計の針のような、時間のインジケータとして用いられ得る。前記照明製品は、前記ボディが、前記光ガイドにおける他のインジケータを規定する他の遮光領域を、他のビームへの露光から前記他の領域を排除することによって作成するように、前記光ガイドに対して調節可能な位置を持ち、前記光ガイド内へ前記他の光ビームを発するよう構成される第２固体照明素子を更に有してもよい。このようなインジケータの組み合わせは、例えば、前記光ガイドにおいて時計を作成するために用いられ得る。
前記１つ以上の固体照明素子は、前記光ガイドの１つ以上の縁端部に沿って配設され得る。他の例においては、例えば、前記光ガイドにおいて放射状パターンを作成するために、前記固体照明素子は、前記光ガイドの中央に取り付けられ、前記ボディは、前記固体照明素子を囲む。
これは、例えば、複数の開口部を有するボディによって達成され得る。例えば、前記ボディは、前記開口部によって互いから空間的に分離されている複数の湾曲鏡を有し得る。
本発明の製品においては、前記ボディは、例えば、反射性ボディ、黒体、カラーフィルタ、アウトカップリング素子又はそれらの組み合わせから選択され得る。
前記ボディは前記少なくとも１つの固体照明素子によって直接照明される必要はない。他の実施例においては、前記光ガイドは、前記ビームを前記ボディに向け直すための鏡などの反射性の他のボディを更に有する。
前記ボディは前記光ガイドに組み込まれる必要もない。他の実施例においては、前記光ガイドは、キャビティを有し、前記ボディは、前記キャビティ内に取り付けられる。
実施例においては、前記光ガイドは、前記ビームの色を調節するための、（蛍光体とも呼ばれる）光ルミネッセント材料の部分を更に有する。これは、例えば、白色又は青色の固体照明素子を用いて前記光ガイドにおいて色付き効果が生み出される場合に、望ましいかもしれない。前記光ガイドの異なる位置において複数の色を作成するために、複数の、異なる蛍光体から成る部分が用いられてもよい。
好ましくは、前記光ガイドは、オフ状態においては前記光ガイドの後ろの背景が見えるようになるような高い透明度を持ち、これは、前記照明製品の審美的な効果を向上させる。このような非常に透明な光ガイドを実現するためのとりわけ適した材料は、ポリ（メチルメタクリレート）（PMMA）である。前記光ガイドは、Acrylite（登録商標）のEndLightenのシートであってもよい。
前記製品は、有利には、（拡散）照明パネル又は３次元照明製品などの照明製品であり得る。
添付図面を参照して、非限定的な例として、より詳細に、本発明の実施例を説明する。
本発明の製品の様々な実施例を概略的に図示する。 本発明の製品の様々な実施例を概略的に図示する。 本発明の製品の様々な実施例を概略的に図示する。 本発明の製品の様々な実施例を概略的に図示する。 本発明の製品の様々な実施例を概略的に図示する。 本発明の製品の様々な実施例を概略的に図示する。 本発明の製品の様々な実施例を概略的に図示する。 本発明の製品の様々な実施例を概略的に図示する。
図は、単に概略的なものに過ぎず、縮尺通りには描かれていないことは、理解されるべきである。図の全体を通じて、同じ参照符号は、同じ又は同様のパーツを示すために用いられていることも、理解されるべきである。
図１は、本発明の製品の実施例を示している。製品は、実質的に均一な発光面を持つ製品を供給するための散乱素子１２、例えば、光拡散粒子の分布を含む光ガイド１０を有する。このような均一な発光面は、例えば、製品が、照明製品、例えば、台所のバックパネルなどの壁に取り付けられる照明パネル、空港、ショッピングモール、レストラン、駅、バス停などの商業環境における、広告コンソール、例えば、ポスターパネルなどであるアプリケーション領域において望ましい。
好ましくは、光ガイド１０は、PMMAなどの非常に透明な材料のものである。適切な光ガイド１０の非限定的な例は、Acrylite（登録商標）のEndLightenの製品群を含み、とりわけ、 光ガイド１０内へ発せられる光がない場合でも非常に透明であるAcrylite（登録商標）のEndLighten Tを含む。好ましくは、散乱素子１２も透明であり得るが、これは必須ではない。適切な散乱材料の例は、TiO2であるが、当業者には他の適切な材料（例えば、ITO）は明らかであるだろう。
製品は、少なくとも１つの固体照明素子２０を更に有し、少なくとも１つの固体照明素子２０は、固体照明素子２０が光を光ガイド内１０へ結合するための任意の適切な方法で配設され得る。図１に示されている実施例においては、固体照明素子２０は、光ガイド１０の縁端部のそばに配設される。固体照明素子２０は、好ましくは、発光ダイオードを有するが、他のタイプの固体照明素子も考えられ得る。
実施例においては、固体照明素子２０は、例えば、光ガイド１０の全体が照明されるようになるのを防止するために、光ガイド１０においてほぼコリメートされている光ビーム３０を生成するよう、ビーム角αの狭角ビームを持つ。例えば、αは、４０度以下であってもよく、３０度以下であってもよく、又は２０度以下であってもよい。しかしながら、固体照明素子２０が狭角ビーム３０を持つことは、好ましいが、本発明の前提条件ではない。
光ガイド１０は、光ガイド１０のセクション５０が、ビーム３０のプロファイル内に位置しているにもかかわらず、固体照明素子２０によって直接的に照明されることが防止されるように、ビーム２０の経路内に配置されるボディ４０を更に有する。本発明に関しては、このようなセクション５０は、遮光セクションと呼ばれるが、このような遮光セクションは、単に、ボディ４０によって固体照明素子２０から遮光されているだけであり、依然として、発光セクションであり得ることは、理解されるべきである。
ボディ４０は、任意の適切な方法で光ガイド１０内に形成され得る。例えば、ボディ４０は、光ガイド１０に組み込まれてもよく、例えば、光ガイド１０に成形されてもよい。他の例においては、光ガイド１０は、凹部であって、前記凹部内にボディ４０が形成される凹部を有してもよい。このような凹部は、任意の適切な形状をとることができ、例えば、穴、スリットなどであってもよく、光ガイド１０の製造中又は製造後に、例えば、ドリルで穴をあけることにより、又は（レーザ）切断をすることにより、形成され得る。
ボディ４０は、任意の適切な形態をとることができ、任意の適切な方法で遮光領域５０を作成し得る。例えば、ボディ４０は、入射光ビーム３０を吸収する黒体であってもよい。他の例においては、ボディ４０は、遮光領域５０を作成するようビーム３０の一部を向け直す鏡などの反射性ボディであってもよい。別の実施例においては、ボディ４０は、アウトカップリング素子、例えば、遮光領域５０を作成するようビーム３０の入射する一部を光ガイド１０の外へ結合する光ガイド１０内の穴であってもよい。更に別の実施例においては、ボディ４０は、入射ビーム３０のスペクトルの少なくとも一部を除去するカラーフィルタを有してもよい。この実施例においては、遮光領域５０は、ビーム３０の残りと異なる色を持ち得る。更に別の実施例においては、ボディ４０は、ビーム３０の残りと異なる色を持つ領域５０を作成するよう光ルミネッセント材料（蛍光体）を有する。光ガイド１０において複数の色を作成するよう複数の蛍光体が用いられてもよい。有利には、固体照明素子２０は、青色光を発し得る。なぜなら、青色光は、蛍光体を用いて他の色を生成するのにとりわけ適しているからである。しかし、固体照明素子２０は、任意の適切な色の光、例えば、白色光を発してもよい。他の実施例は、当業者には明らかであるだろう。
実施例においては、光ガイド１０に対する固体照明素子２０の位置は、固体照明素子２０の位置を調節することによって遮光領域５０が動的に変えられ得るように、調節可能であり得る。図１においては、固体照明素子２０は、例えば、遮光領域５０がビーム３０内の異なる位置に現れ得るようにビーム３０の位置を調節するよう光ガイド１０の縁端部に沿って平行移動され得る。固体照明素子２０の位置を調節可能にする任意の適切な構成が用いられ得る。固体照明素子２０を調節可能なように取り付けること自体は既知であるので、簡潔にするために、これについて更に詳細には説明しない。
図１においては、非限定的な例として、単一の固体照明素子２０が示されている。光ガイド１０の縁端部の１つ以上のそばに複数の固体照明素子２０が配設されてもよいことは理解されるべきである。複数の固体照明素子２０の少なくとも幾つかは、個々の固体照明素子２０をオン／オフに切り換えることによって遮光領域５０が光ガイド１０の異なる位置に作成され得るように、個々に制御され得る。異なる固体照明素子２０は、光ガイド１０において動的な色彩効果をもたらすよう、異なる色の光を発し得る。光ガイド１０は、１つ以上の固体照明素子２０からの１つ以上のビーム３０と相互に作用する複数のボディ４０を更に有してもよい。
図１において、光ガイド１０は、非限定的な例として、矩形である。光ガイドは、任意の適切な形状を採用し得る。図２には、光ガイド１０が円形である他の実施例が示されている。固体照明素子２０は、インジケータとして利用され得る遮光領域５０がボディ４０によってビーム３０内に作成されるように、光ガイド１０の縁端部に沿って調節可能なように取り付けられ得る。この実施例においては、光ガイド１０は、例えば、計器板に取り付けられ得る測定器の一部として、目盛り盤を表現することができ、この場合には、時間、速度、圧力、温度などのような興味のある単位の測定量によって、固体照明素子２０の調節可能な位置が決定される。
図３は、時計を作成するために光ガイド１０内の中央ボディ４０が用いられる実施例を示している。第１固体照明素子２０及び第２固体照明素子２０'が、第１固体照明素子２０のビーム３０における遮光領域５０が、時計の第１のインジケータ又は針を規定し、第２固体照明素子２０'のビーム３０'における遮光領域５０'が、時計の第２のインジケータ又は針を規定するように、光ガイド１０の縁端部に沿って調節可能に取り付けられる。
図４は、本発明のコンセプトを用いて光ガイド１０内に異なる色の領域が作成される実施例を示している。第１の色を持つビーム３０を生成する第１固体照明素子２０と、第１の色とは異なる第２の色を持つビーム３０'を生成する第２固体照明素子２０'とが、光ガイド１０の異なる縁端部に沿って取り付けられる。第１固体照明素子２０及び第２固体照明素子２０'は、個々に制御可能であってもよく、且つ／又は光ガイド１０の縁端部に沿って調節可能に取り付けられてもよいが、これは、図４には示されていない。
光ガイド１０は、ビーム３０の一部を遮るための第１ボディ４０と、ビーム３０'の一部を遮るための第２ボディとを有する。ビーム３０及び３０'は、光ガイド１０の或る領域において交差し、ここで、異なる色のビーム３０及び３０'は、第３の色を規定するよう混ざり合うだろう。しかしながら、この交差の範囲内で、第１固体照明素子２０からの光は、第１ボディ４０によって領域５２から排除され、故に、これらの領域の色は、第２ビーム３０'の第２の色によって優位を占められるのに対して、第２固体照明素子２０'からの光は、第２ボディ４０'によって領域５２'から排除され、故に、領域５２'の色は、第１ビーム３０の第１の色によって優位を占められる。ビーム３０、３０'及びボディ４０、４０'を成形することによって、領域５２、５２'及びビーム３０、３０'間の交差は、任意の適切なようにして成形されることができ、即ち、このやり方で、任意の適切なパターンが作成され得る。図４は、２つの固体照明素子２０、２０'及び２つのボディ４０、４０'を備える実施例を図示しているが、このコンセプトは、このやり方で任意の適切な数の色の組み合わせ及び形状が作成され得るように、任意の適切な数の固体照明素子２０及びボディ４０に拡張され得ることは理解されるべきである。
図１乃至４は、ボディ４０が固体照明素子２０によって直接照明される本発明の製品の実施例を図示している。しかしながら、これは非限定的な例でしかないことを強調しておく。例えば、図５に示されているように、光ガイド１０は、遮光領域５０を作成するよう固体照明素子２０からのビーム３０をボディ４０へ向け直すために鏡などの反射素子を更に有してもよい。前述同様に、固体照明素子２０は、光ガイド１０に対して調節可能なように取り付けられ得る。
図１乃至５においては、非限定的な例として、１つ以上の固体照明素子２０が、光ガイド１０の縁端部に沿って配置されている。図６は、固体照明素子２０が、光ガイド１０の中央に、例えば、光ガイド１０にあけられた又はドリルであけられた穴の中に、取り付けられ、固体照明素子２０を囲むボディ４０を備える他の実施例を図示している。この実施例においては、ボディ４０は、光ガイド１０において放射状照明パターンが形成されるように、固体照明素子２０によって生成される光が、ボディ４０によって規定されるキャビティ内に反射され、開口部４２を通してしか前記キャビティから漏れないように、開口部４２によって再分割された環状凹面鏡を有し、前記光ガイド１０においては、遮光領域５０は、ボディ４０の鏡部分の後ろに形成される。
更に、本発明の製品は、平らな光ガイド１０、例えば、照明シートに限定されない。図７は、光ガイド１０が、３次元の（即ち、平らではない）ボリュームであって、ボリューム全体にわたってTiO2粒子などの散乱素子の分布を含むボリュームを規定する本発明の照明製品の実施例を示しており、ここで、固体照明素子（図示せず）は、複数の開口部であって、固体照明素子によって発せられた光が、前記複数の開口部を通して光ガイド１０に入ることができ、それによって、図７に示されているように光ガイド１０内に光ビームの効果を与える複数の開口部を有するボディ４０によって光ガイド１０の大部分から分離されている。
図８には、光ガイド１０が、第１の色の光源（図示せず）、例えば、オレンジ色の光によって等方的に照明され、第２の色の光、例えば、青色の光を発する固体照明素子２０を備え、故に、光ガイド１０においてオレンジ色の光及び青色の光の混合により白色光ビーム３０が作成される本発明の製品の別の実施例が示されている。しかしながら、ボディ４０によってもたらされる遮光領域５０からの青色光の排除により、遮光領域５０は、オレンジ色になるだろう。なぜなら、この領域内には等方性照明しか存在しないからである。
要約すると、本発明は、均一に照明され得る光ガイドにおいては、前記光ガイド内のボディによる固体照明素子からの入射ビームの部分的な遮断によって、前記光ガイドにおいて照明効果が生み出され得るという洞察に基づいている。このような照明効果の幾つかの非限定的な例が、図１乃至８に示されているが、本発明の教示を用いて、開示されている照明効果の多くの変形及び拡張が達成され得ることは、当業者には、当然、明らかであるだろう。
上記の実施例は、本発明を限定するものではなく、説明するものであって、当業者は、添付の請求項の範囲から逸脱せずに多くの別の実施例を設計することができるであろうことに注意されたい。請求項において、括弧内に配置されるいかなる参照符号も、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。「有する」という用語は、請求項において挙げ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除外するものではない。要素の単数形表記は、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、幾つかの別個の要素を有するハードウェアによって実施され得る。幾つかの手段を列挙している装置の請求項においては、これらの手段のうちの幾つかは、ハードウェアの全く同一のアイテムによって実施され得る。単に、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事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように用いられることができないことを示すものではない。

Claims (15)

  1. 発光面を持つ製品であり、
    前記発光面を供給する光ガイドであって、前記発光面にわたって実質的に均一な光出力を生成するための複数の散乱素子を含む光ガイドと、
    前記光ガイド内へ第１光ビームを発するよう構成される第１固体照明素子とを有する製品であって、
    前記光ガイドが、前記第１光ビームから遮られる前記光ガイドの第１領域を作成するよう構成される第１ボディを更に有する製品。
  2. 前記第１固体照明素子の位置が、前記光ガイドに対して調節可能である請求項１に記載の製品。
  3. 前記第１固体照明素子を含む複数の固体照明素子を有し、前記固体照明素子の各々が、前記光ガイド内へ光ビームを発するよう構成され、前記第１ボディが、各々の光ビームから遮られる前記光ガイドの各々の領域を作成することによって、前記光ガイドにおいて各々の照明パターンを作成するよう構成される請求項１又は２に記載の製品。
  4. 前記固体照明素子の各々が、個々に制御可能である請求項３に記載の製品。
  5. 前記第１固体照明素子が、第１の色の光を発するよう適応され、前記複数の固体照明素子が、第２の色の光を発するよう適応される第２固体照明素子を更に有する請求項３又は４に記載の製品。
  6. 前記第１領域を含む前記光ガイドの複数の領域を作成するための、前記第１ボディを含む複数のボディを有し、前記複数の領域の各々が、光ビームから遮られる請求項１乃至５のいずれか一項に記載の製品。
  7. 前記第１領域が、インジケータを規定し、前記製品が、随意に、前記第１ボディが、前記光ガイドにおける第２インジケータを規定する第２領域を、前記第２領域を第２光ビームから遮ることによって作成するように、前記光ガイドに対して調節可能な位置を持ち、前記光ガイド内へ前記第２光ビームを発するよう構成される第２固体照明素子を更に有する請求項１に記載の製品。
  8. 前記第１固体照明素子が、前記光ガイドの中央に取り付けられ、前記第１ボディが、前記第１固体照明素子を囲む請求項１に記載の製品。
  9. 前記第１ボディが、複数の開口部を有する請求項８に記載の製品。
  10. 前記第１ボディが、反射性ボディ、黒体、カラーフィルタ、アウトカップリング素子及びそれらの任意の組み合わせから成るグループから選択される請求項１乃至９のいずれか一項に記載の製品。
  11. 前記光ガイドが、前記光ビームを前記第１ボディに向け直すための反射性ボディを更に有する請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の製品。
  12. 前記光ガイドが、キャビティを有し、前記第１ボディが、前記キャビティ内に取り付けられる請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の製品。
  13. 前記光ガイドが、前記光ビームの色を調節するための、光ルミネッセント材料の部分を更に有する請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の製品。
  14. 前記光ガイドが、前記光ガイドの後ろの背景が前記照明装置のオフ状態において見えるように、透明である請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の製品。
  15. 前記製品が照明装置である請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の製品。
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