JP2016534517A - 光拡散光ファイバを有する照明ユニット - Google Patents

Abstract

照明ユニットは、光源１１０、光拡散光ファイバアセンブリ１２０、及び支持基板１４を含む。光拡散光ファイバアセンブリは、ジャケット１２６によって囲まれた束になった部分１３０と、ジャケットの無い広がった部分１３２とに構成される、複数の光拡散光ファイバを含む。広がった部分の複数の光拡散光ファイバは、光源からの複数の光拡散光ファイバに光結合される光を散乱する。広がった部分内の複数の光拡散光ファイバは、支持基板に構造的に結合される。

Description

関連出願との相互参照

本願は、２０１３年８月２８日に出願された米国特許出願第１４／０１２０１３号明細書の優先権を享受し、その内容全体が、依処され且つ参照によって本明細書に組み込まれる。

本明細書は、概して、光拡散光ファイバを有する照明ユニットに関する。

照明器具は、従来、例えば、照明器具内に位置されて照明光源を提供する白熱電球、ハロゲン電球、コンパクト形蛍光灯、及び発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む、光源を組み込んでいる。照明器具の幾つかのエンドユーザの用途では、光源は、望ましい品質の光を提供できない可能性がある。例えば、ＬＥＤを光源として組み込む照明器具にとって、ＬＥＤは、放射された光に高い指向性を有し、シールドなしに見られるとグレアを生じ得る。指向性とグレアとを減少するために、一つのＬＥＤ当りより低い輝度で動作するより多くの数のＬＥＤが光源内に配置され得る。或いは、又はそれに加えて、光拡散要素が、ＬＥＤに近接して配置されて発光された光を拡散し、それによって、個々のＬＥＤの強度が減少され得る。しかしながら、かかる追加物は、光源のコストを増加し及び／又は光源の機械的ならびに熱的な複雑さを増加する可能性がある。

しかしながら、かかる追加物は、光源のコストを増加し及び／又は光源の機械的ならびに熱的な複雑さを増加する可能性がある。

従って、代替の照明ユニットが望まれる。

一実施形態では、照明ユニットは、光源、光拡散光ファイバアセンブリ、及び支持基板を含む。光拡散光ファイバアセンブリは、ジャケットによって囲まれた束になった部分と、ジャケットが無い広がった部分とに構成される、複数の光拡散光ファイバを含む。前記広がった部分の前記複数の光拡散光ファイバは、前記複数の光拡散光ファイバに光結合された前記光源からの光を散乱する。前記広がった部分内の前記複数の光拡散光ファイバは、前記支持基板に構造的に結合される。

他の一実施形態では、照明ユニットは、光源、光拡散光ファイバアセンブリ、及び支持基板を含む。光拡散光ファイバアセンブリは、束になった部分と広がった部分とに構成される複数の光拡散光ファイバを含む。前記広がった部分の前記複数の光拡散光ファイバは、前記複数の光拡散光ファイバに光結合された前記光源からの光を散乱する。前記広がった部分内の前記複数の光拡散光ファイバの少なくとも一部は、前記支持基板内に埋め込まれる。

更に他の一実施形態では、照明ユニットは、光源、及び束になった部分と広がった部分とに構成される複数の光拡散光ファイバを含む、光拡散光ファイバアセンブリを含む。前記広がった部分における前記複数の光拡散光ファイバは、前記複数の光拡散光ファイバに光結合された前記光源からの光を散乱する。前記広がった部分の前記光拡散光ファイバを囲む囲み径の面積に対して、光拡散光ファイバの集合的な面積を比較する、前記囲み径において評価される広がった詰め込み率は、前記束になった部分の前記光拡散光ファイバを囲む直径において評価される束になった詰め込み率よりも大きい。

本明細書で記述される実施形態の更なる特徴と利点は、続く詳細な記述で述べられており、それらは部分的にはその記述から当業者にとって容易に明らかになり、あるいは、続く詳細な記述、請求項並びに添付の図面を含む、本明細書で記述された実施形態を実施することによって認識される。

前述の一般的な記述及び以下の詳細な記述の両方は、種々の実施形態を述べており、請求項の主題の性質及び特徴を理解するための概略又はフレームワークを提供することが意図されていることが理解されるべきである。添付の図面は、種々の実施形態の更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれその一部を構成する。図面は、本明細書に記述される種々の実施形態を描いており、その記述と共に請求項の主題の原理と動作を説明するように機能する。

図面に示される実施形態は、本質的に図解および例示のためのものであり、請求項によって定義される主題を制限することを意図してはいない。例示的実施形態の以下の詳細な記述は、同様な構造は同様の参照番号で示される以下の図面と共に読むことにより、理解されることができる。

本明細書に示される又は記述される一つ以上の実施形態に係る光拡散光ファイバを有する照明ユニットを組み込む照明ユニットの概略側面図 本明細書に示される又は記述される一つ以上の実施形態に係る光拡散光ファイバの概略正面断面図 本明細書に示される又は記述される一つ以上の実施形態に係る光拡散光ファイバの概略正面断面図 本明細書に示される又は記述される一つ以上の実施形態に係る図１のＡ−Ａ線に沿って示される照明ユニットの概略側方断面図 本明細書に示される又は記述される一つ以上の実施形態に係る図１のＢ−Ｂ線に沿って示される光拡散光ファイバアセンブリの概略正面断面図 本明細書に示される又は記述される一つ以上の実施形態に係る図１のＣ−Ｃ線に沿って示される照明ユニットの概略側方断面図 本明細書に示される又は記述される一つ以上の実施形態に係る照明ユニットの概略側方断面図 本明細書に示される又は記述される一つ以上の実施形態に係る図７に見えるＤに示される照明ユニットの詳細な側方断面図の概略図 本明細書に示される又は記述される一つ以上の実施形態に係る照明ユニットの一部の概略側方斜視図 本明細書に示される又は記述される一つ以上の実施形態に係る複数のコリメート化要素を有する照明ユニットのためのカバープレートの概略側方斜視図 本明細書に示される又は記述される一つ以上の実施形態に係る集光レンズを有する照明ユニットのためのカバープレートの概略側方斜視図 本明細書に示される又は記述される一つ以上の実施形態に係る発散レンズを有する照明ユニットのためのカバープレートの概略側方斜視図 本明細書に示される又は記述される一つ以上の実施形態に係る複数のフレネル要素を有する照明ユニットのためのカバープレートの概略側方斜視図 本明細書に示される又は記述される一つ以上の実施形態に係る照明ユニットのためのカバープレートの概略側方斜視図 本明細書に示される又は記述される一つ以上の実施形態に係る照明ユニットを製造するための製造装置の概略図 本明細書に示される又は記述される一つ以上の実施形態に係る照明ユニットを製造するための製造装置の概略図 本明細書に示される又は記述される一つ以上の実施形態に係る照明ユニットを製造するための製造装置の概略図

以下、照明ユニットと、光を周囲環境に散乱する光拡散光ファイバを有する照明ユニットを組み込む照明器具との、実施形態を詳細に参照する。光拡散ファイバを組み込む照明ユニットの一実施形態は、図１に概略的に示されている。この照明ユニットは、全体として、光拡散光ファイバアセンブリに光結合された光源を含む。光拡散光ファイバアセンブリは、ジャケットに囲まれる束になった部分と、このジャケットが無い広がった部分とに構成される、複数の光拡散光ファイバを含む。広がった部分に位置される光拡散光ファイバの部分同士は、互いから離間されて光源によって提供される光を周囲環境に向ける。広がった部分内の光拡散光ファイバの部分は、望ましい形状及び位置で周囲環境に光を提供するように配置されることができる。広がった部分に位置される光拡散光ファイバの部分は、光拡散光ファイバの弾性的位置決めを提供するために支持表面に構造的に結合されることができる。これら及び他の実施形態は、添付の図面を参照してより詳細に記述される。

図１を詳細に参照すると、照明ユニット１００が示されている。この実施形態では、照明ユニット１００は、光源１１０、光拡散光ファイバアセンブリ１２０、及び支持基板１４０を含む。光拡散光ファイバアセンブリ１２０は、光源１１０に光結合される複数の光拡散光ファイバ１２２を含む。光源１１０によって射出される光は、光拡散光ファイバ１２２に導入される。光は、光拡散光ファイバ１２２に沿って光ファイバの軸方向１２４に沿って伝送され、且つ軸方向１２４に対して横切る方向に光ファイバ１２２から拡散される。

複数の光拡散光ファイバ１２２は、光拡散光ファイバ１２２を囲む環境に光源１１０によって射出される光を導入するために、様々な構成に配置されることができる。光拡散光ファイバ１２２は、複数の光拡散光ファイバ１２２が互いに対して近接離間される束になった部分１３０と、複数の光拡散光ファイバ１２２が互いに対して広く離間される広がった部分１３２とに位置されることができる。図１に示される実施形態では、複数の光拡散光ファイバ１２２の束になった部分１３０は、ジャケット１２６によって囲まれる。束になった部分１３０から離間された位置では、複数の光拡散光ファイバ１２２はジャケット１２６を有さなくてよい。ジャケット１２６の無い位置では、複数の光拡散光ファイバ１２２は互いから離間されることができる。複数の光拡散光ファイバ１２２は、広がった部分１３２に位置されることができ、そこでは、複数の光拡散光ファイバ１２２によって射出された光が所望の強度と形状で周囲環境へ投射されることができるように、複数の光拡散光ファイバ１２２が、全体として互いに対して広く離間される。図１に示される実施形態では、光拡散光ファイバ１２２の広がった部分１３２は、支持基板１４０に構造的に結合される。支持基板１４０は、予め決定された構成に光拡散光ファイバ１２２の位置を維持する。支持基板１４０、従って、広がった部分１３２の複数の光拡散光ファイバ１２２は、所望の位置に光を射出するために周囲環境内に位置されることができる。

ここで使用される用語「光」は、電磁放射を指す。様々な実施形態において、本開示に従って射出される、捕捉される、伝送される及び拡散される光は、紫外線範囲、可視光範囲、及び／又は赤外線範囲内になることを含む、様々な波長内にあることができる。上で論じられたように、照明ユニット１００は、複数の光拡散光ファイバ１２２を含む。用語「光拡散」は、光散乱が、光拡散光ファイバ１２２の長さの少なくとも一部に沿って実質的に空間的に連続すること、即ち、離散（例えば、点）散乱に関連するものように実質的ジャンプや不連続が無いことを意味する。このように、本開示でいうところの、実質的に連続する光放射や実質的に連続する光散乱の概念は、空間的な連続性を指す。

図２は、中央コアセクション（「コア」）１５０ＣＳと外側クラディング１５６とを有し、且つそのコアのための例示の構成を詳細に示す、例示の光拡散光ファイバ１２２の断面図である。光拡散光ファイバ１２２は、直径Ｄ１５０を有する中心（又は内側）コア領域１５０と、中心コア領域１５０を少なくとも部分的に囲む外側コア領域１５２を含む。中心コア領域１５０は、図２の下側の挿入図に示されるように、ランダムに配置され且つランダムなサイズのボイド１５４を含む環状ボイド領域１５０Ｖによって囲まれる、中央透明（中実）領域１５０Ｃを含む。他の実施形態では、光を周囲環境に散乱する光拡散光ファイバの複数の部分は、完全に充填されることができる（図示せず）。光拡散光ファイバ１２２はまた、コア１５０ＣＳを囲むクラディング領域１５６を含む。一例において、クラディング領域１５６は、低屈折率ポリマーから作られるが、コア１５０ＣＳは、シリカを含む。光拡散光ファイバ１２２はまた、クラディング領域１５６の周りに位置される光散乱層１６０を含むことができる。光散乱層１６０は、以下で詳細に論じられるように、光拡散光ファイバ１２２によって散乱される光と相互作用して光を変更する様々な蛍光材料を含むことができる。

ランダムに配置され且つランダムなサイズのボイド１５４（「ランダム空気ライン」又は「ナノ構造体」又は「ナノサイズ構造体」とも呼ばれる）を有する光拡散光ファイバの例は、米国特許第７，４５０，８０６号明細書及び米国特許出願公開第２０１１／０１２２６４６号明細書に開示されており、これらの特許及び特許出願公開は、参照によって本明細書に組み込まれる。

一例では、光拡散光ファイバ１２２の中央透明領域１５０Ｃは、５５０ｎｍの波長で約１．４６の公称屈折率ｎ_１２２を有する。また、一例では、コア直径ＤＣＳは、約１２５マイクロメートルから３００マイクロメートルまでの範囲内にある。更に、一例では、光拡散光ファイバ１２２の直径Ｄ１２２は、０．２ｍｍ（２００マイクロメートル）から０．６ｍｍ（６００マイクロメートル）までの範囲内にある。

光拡散光ファイバ１２２は、中央コア領域１５０及び外側コア領域１５２の特定の構造に依存して、０．２から６０ｄＢ／ｍまで変化する散乱に起因する損失を有し得る。しかしながら、以下でより詳細に記述されるように、本開示に係る実施形態は、例えば約６０ｄＢ／ｍまでのより大きな損失を得るために、光拡散光ファイバ１２２を変更することを含む。このように、一例では、光拡散光ファイバ１２２は、約０．２ｄＢ／ｍから約６０ｄＢ／ｍまでの範囲内の損失を有することができ、そこでは、その損失は２５０ｎｍから２，０００ｎｍまでの波長範囲内で実質的にスペクトル的に均一であり、また他の一例では、その損失は、可視光波長又は「白色光」スペクトル範囲（例えば、公称上３８０ｎｍから７５０ｎｍまで）にわたって実質的にスペクトル的に均一である。

光拡散光ファイバ１２２は、更に、クラディング１５６を囲む、アクリレートポリマー材料のようなコーティング層を含むことができる。光拡散光ファイバ１２２はまた、そのコーティング層を囲む光拡散層１６０を含むことができる。光拡散層１６０は、光を散乱するサイズにされた、例えば、任意の固体粒子、液滴又はガスの泡、又はそれらの組合せのような、光拡散材料を含むことができる。光拡散材料の特定の例は、角度空間における効率的散乱（即ち、均一な角度散乱）のための、リン含有物、ＴｉＯ_２粒子、及び白色アクリレートインクのようなドープされたポリマーを含む。

ここで、図３を参照すると、光拡散光ファイバ１２２の各々は、スキン３４２によって囲まれる光拡散光ファイバ１２２を含む光ファイバラン３４０に組み込まれることができる。幾つかの実施形態では、スキン３４２は、透明或いは半透明であることができ、それによって、光拡散光ファイバ１２２によって放射された光の実質的な部分が、スキン３４２を介して透過される。幾つかの実施形態では、スキン３４２は、光拡散光ファイバ１２２と接触することができる。幾つかの他の実施形態では、スキン３４２は、ギャップ３４４がスキン３４２と光拡散光ファイバ１２２との間に維持されるように、半径方向に光拡散光ファイバ１２２から離間されることができる。幾つかの実施形態では、スキン３４２は、光拡散光ファイバ１２２によって周囲環境に拡散された光が光源１１０によって放射された光とは異なる色合いを有するように、光拡散光ファイバ１２２によって放射された光の色温度を変更する蛍光物質を含むことができる。

ここでは、図４を参照すると、一実施形態に係る照明ユニット１００の束になった部分１３０が示されている。この実施形態では、束になった部分１３０は、ジャケット１２６によって囲まれる複数の光拡散光ファイバ１２２を含む。光拡散光ファイバ１２２の端部１２３は、光源１１０によって放射された光が光拡散光ファイバ１２２によって少なくとも部分的に捕捉されるように、光源１１０に近接して位置されることができる。光拡散光ファイバ１２２によって捕捉された放射光は、光拡散光ファイバ１２２の長さに沿って、束になった部分１３０から離れるように広がった部分１３２に向かって少なくとも部分的に伝送されることができる（図１に示されるように）。図示の実施形態では、光拡散光ファイバ１２２の端部１２３は、光源１１０によって放射された光が光拡散光ファイバによって効率的に捕捉されることができるように、光源１１０に対して略直交するように位置される。

光源１１０の例は、例えば、制限されないが、レーザダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）、蛍光灯、白熱電球等を含む。光源１１０を囲む束になった部分１３０に光拡散光ファイバ１２２を配置することによって、光拡散光ファイバ１２２によって捕捉される光と光源１１０によって放射される光とを比較することによって計算される光拡散光ファイバ１２２の捕捉性能が、向上されることができる。光拡散光ファイバ１２２の捕捉性能を向上させることによって、光源１１０から放射されるより多くの割合の光が、遠くの位置への伝送及び拡散のために光拡散光ファイバ１２２によって捕捉される。また、光拡散光ファイバ１２２の捕捉性能の向上は、光源１１０を光拡散光ファイバ１２２により近接して光結合する必要性を減少させる。代わりに、光は、相対的に拡散するように放射されることができ、それでもなお、光拡散光ファイバ１２２によって捕捉されることができる。従って、向上された捕捉性能を示すように位置された光拡散光ファイバ１２２を有する照明ユニット１００の実施形態は、例えばＬＥＤを含む、よりコヒーレント性の低い光を放射する光源１１０と共に使用されることができる。これらの光源１１０は、よりコヒーレント性の高い光を放射する光源１１０、例えばレーザダイオードに比較して、より低いコストであることができる。

照明ユニット１００の様々な実施形態では、ジャケット１２６は、可視スペクトルにおける光に対して及び／又は光源１１０によって放射される光に対して、不透明、半透明、又は透明であることができる。ジャケット１２６が光源１１０によって放射される光に対して透明である一実施形態では、光は、束になった部分１３０に近接した位置及び広げられた位置に近接した位置で、光拡散光ファイバ１２２によって拡散されることができる。ジャケット１２６が光源１１０によって放射される光に対して全体的に不透明である他の一実施形態では、光は、広がった部分における複数の光拡散光ファイバ１２２によって拡散されるが、複数の光拡散光ファイバ１２２の束になった部分１３０を囲む部分で環境に概ね放出されないように、光拡散光ファイバ１２２によって運ばれる。更に他の一実施形態では、ジャケット１２６は、束になった部分１３０内の位置で複数の光拡散光ファイバ１２２から放射された光を反射する、ジャケット１２６の内側に沿う反射表面１２９を含むことができる。光を複数の光拡散光ファイバ１２２に反射して戻すことによって、最大強度の光が広がった部分における光拡散光ファイバ１２２によって拡散されることができるように、束になった部分１３０の長さに沿って求められる光の伝送損失が、最小化されることができる。

ここで、図５を参照すると、束になった部分１３０内の複数の光拡散光ファイバ１２２の束にされた詰め込み率は、複数の光拡散光ファイバ１２２の横断面積の合計を、複数の光拡散光ファイバ１２２の全ての周囲を囲む束にされた囲み直径１８０によって除算することによって計算されることができる。束にされた周囲を囲む直径１８０は、束になった部分１３０における複数の光拡散光ファイバ１２２の最小直径において評価され得る。図３に示される実施形態では、束にされた周囲を囲む直径１８０は、ジャケット１２８の内径に概ね対応する。図５に示されるように、束になった部分１３０内の複数の光拡散光ファイバ１２２は、互いに離間されるように位置されることができる。他の実施形態（図示せず）において、複数の光拡散光ファイバ１２２は、束になった部分１３０内で互いに接触してもよい。一実施形態では、照明ユニット１００は、７本の光拡散光ファイバ１２２を含むことができ、その内の６本は、中心の光拡散光ファイバ１２２の周りに略配列され得る。光拡散光ファイバ１２２の各々は、直径が略均一であり、約１５０マイクロメートルから約２００マイクロメートルまでの範囲内の直径を有する。光拡散光ファイバ１２２は、束になった部分１３０における束にされた周囲を囲む直径１８０が、約１ｍｍから約４ｍｍまでの範囲内にあるように配置されることができる。

一例では、照明ユニット１００は、７本の光拡散光ファイバ１２２を含むことができ、その内の６本は、中心の光拡散光ファイバ１２２の周りに略配列される。光拡散光ファイバ１２２の各々は、直径が略均一であり、約１５０マイクロメートルから約２００マイクロメートルまでの範囲内の直径を有する。光拡散光ファイバ１２２は、束になった部分１３０における束にされた周囲を囲む直径１８０が、約１ｍｍから約４ｍｍまでの範囲内にあるように配置されることができる。他の一例では、照明ユニット１００は、約２本から約５０本の範囲内の複数の光拡散光ファイバ１２２を含むことができ、たとえば、約７本から約３７本までの範囲内の光拡散光ファイバ１２２を含む形態や、約１９本から３７本までの範囲内の光拡散光ファイバ１２２を含む形態があり得る。幾つかの実施形態では、照明ユニット１００は、隣り合う光拡散光ファイバ１２２同士の離間距離１３１が、隣り合う光拡散光ファイバ１２２の最大直径未満であるような、束になった部分１３０内に位置される複数の光拡散光ファイバ１２２を含むことができる。

ここで、図６を参照すると、広がった部分１３２内に位置される複数の光拡散光ファイバ１２２は、支持基板１４０に構造的に結合される。複数の光拡散光ファイバ１２２を支持基板１４０に構造的に結合することによって、支持基板１４０は、光拡散光ファイバ１２２の位置と向きを維持する。従って、支持基板１４０は、光を周囲環境に提供するために光拡散光ファイバ１２２の位置を維持することを助ける。

支持基板１４０は、複数の光拡散光ファイバ１２２のために構造的支持を提供する様々な材料から作られることができる。そのような材料の例は、例えば、制限されないが、ガラス、ガラス−セラミックス、セラミックス、結晶、プラスチック、金属、複合物、木のような天然材料、及びそれらの組合せを含む。幾つかの実施形態では、支持基板１４０は、所定の波長で複数の光拡散光ファイバ１２２によって拡散された光に対して半透明又は透明であることができ、それによって、広がった部分１３２において拡散された光は、周囲の環境内に投げかけられる。幾つかの実施形態では、光拡散光ファイバ１２２から拡散された光は、支持基板１４０の一つ以上の表面によって反射される。幾つかの実施形態では、光は、支持基板１４０内で内部反射され、それによって、支持基板１４０を照明し、この支持基板１４０が光を周囲環境に向ける。他の実施形態では、光拡散光ファイバ１２２から拡散された光は、支持基板１４０に取り付けられる少なくとも一つの反射部材１４１によって反射され、それによって、支持基板１４０を照明し且つ光を周囲環境に向ける。

幾つかの実施形態では、支持基板１４０は、全体的に剛性であり、それによって、光拡散光ファイバ１２２の互いに対する位置決めを維持する。そのような支持基板１４０は、図１に示されるように、光源によって放射される光が光源から遠くに離れた位置で周囲環境内に拡散されるように、光源から遠くの位置に取り付けられることができる。他の実施形態では、支持基板１４０は、支持基板１４０が力の印加に倣うように可撓性であってもよい。支持基板１４０は、支持基板が取り付けられる取付け表面に一致するように形状が変更されてもよい。

広がった部分１３２内の複数の光拡散光ファイバ１２２の広げられた詰め込み率は、複数の光拡散光ファイバ１２２の横断面積の合計を、広がった部分１３２内の複数の光拡散光ファイバ１２２の全ての周囲を囲む広げられた周囲を囲む直径１８２によって除算することにより、計算することができる。広げられた周囲を囲む直径１８２は、広がった部分１３２における光拡散光ファイバ１２２の最大直径において評価され得る。図６に示されるように、広がった部分１３２内の複数の光拡散光ファイバ１２２は、互いから離間されるように位置されることができる。他の実施形態（図示せず）では、複数の光拡散光ファイバ１２２は、広がった部分１３２内で互いに接触してもよい。

幾つかの実施形態では、照明ユニット１００は、約０．３３３未満の広げられた詰め込み率を有する広がった部分１３２に位置される、複数の光拡散光ファイバ１２２を含むことができる。幾つかの実施形態では、照明ユニット１００は、約０．５よりも大きな束にされた詰め込み率を有する束になった部分１３０に位置される、複数の光拡散光ファイバ１２２を含むことができる。

照明ユニット１００の実施形態は、上で論じられたように、束になった部分１３０における詰め込み率に比較して、広がった部分１３２においてより低い詰め込み率で配置された、複数の光拡散光ファイバ１２２で構成されることができる。一実施形態では、広げられた詰め込み率は、束にされた詰め込み率の少なくとも７倍とされてもよく、これには、広げられた詰め込み率が束にされた詰め込み率の少なくとも１９倍である場合や、広げられた詰め込み率が束にされた詰め込み率の少なくとも３７倍である場合が含まれる。

ここで、図７を参照すると、複数の光拡散光ファイバ１２２、支持基板１４０、及びカバープレート２５０を含む、照明ユニット２００の一実施形態が示されている。支持基板１４０及び／又はカバープレート２５０は、支持基板１４０及び／又はカバープレート２５０の第１の表面１４３内に凹設された複数の保持溝１４２を含むことができる。図７の実施形態は、概して、光拡散光ファイバ１２２の長さに沿って連続するように保持溝１４２を示しているが、中断する保持溝（図示せず）を有する支持基板及び／又はカバープレートの実施形態が、本開示の範囲から逸脱することなく、照明ユニットに組み込まれることができることが理解されるべきである。

図８を参照すると、複数の光拡散光ファイバ１２２は、夫々の保持溝１４２を介して支持基板１４０及び／又はカバープレート２５０に結合されることができる。幾つかの実施形態では、複数の光拡散光ファイバ１２２は、接着剤１４４で保持溝１４２に結合されることができる。接着剤１４４の例は、ポリマーベースの接着剤、光硬化性ポリマー、及びエポキシ系接着剤を含む。接着剤１４４は、光拡散光ファイバ１２２が支持基板１４０から分離することなく、支持基板１４０及び／又はカバープレート２５０が、様々な位置及び向きに配置されることができるように、支持基板１４０及び／又はカバープレート２５０の保持溝１４２に光拡散光ファイバ１２２を弾性的に結合できる。

接着材１４４は、光拡散光ファイバ１２２から支持基板１４０及び／又はカバープレート２５０への光伝送を最大にするために、光拡散光ファイバ１２２と支持基板１４０及び／又はカバープレート２５０とに対して屈折率整合され得る。接着剤１４４は、光拡散光ファイバ１２２の屈折率ｎ_１２２、又は支持基板１４０もしくはカバープレート２５０の屈折率ｎ_１４０の少なくとも一方と同様な、屈折率ｎ_１４４を有することができる。一実施形態では、接着剤１４４の屈折率ｎ_１４４は、ｎ_１２２＜ｎ_１４４＜ｎ_１４０のように、光拡散光ファイバ１２２の屈折率ｎ_１２２と支持基板１４０の屈折率ｎ_１４０との間であってもよい。

上で論じられたように、照明ユニット１００の実施形態は、拡散光ファイバ１２２から支持基板１４０とは反対に位置されるカバープレート２５０を組み込むことができる。カバープレート２５０は、照明ユニット１００によって放射される光の質を変更するために、拡散光ファイバ１２２から散乱される光を発散してもよいし又は集光してもよい。カバープレートの様々な実施形態は、光拡散光ファイバ１２２によって放射される光を変更する光整形要素８０を含んでいてもよい。光整形要素８０を有するカバープレートの様々な構成が照明ユニット１００に組み込まれることができ、その例が図９乃至図１４に示される。

カバープレート２５０の実施形態は、透明、半透明、不透明、又はそれらの組合せであることができる。カバープレート２５０の不透明度は、カバープレート２５０に入る光のルーメンと、カバープレート２５０によって散乱される光のルーメンとを測定することによって決定されることができる。一実施形態では、カバープレート２５０は、カバープレート２５０に沿う任意の位置での不透明度が、カバープレート２５０に亘るメジアン不透明度の約１０％以下で変化するように、略均一な不透明度を有することができる。幾つかの実施形態では、カバープレート２５０は、光拡散光ファイバ１２２から散乱される光を更にぼかす発散レンズを含むことができる。幾つかの実施形態では、カバープレート２５０は、光拡散光ファイバ１２２から散乱される光を集光する集光レンズを含むことができる。

ここで、図１０を参照すると、複数のコリメーティング要素３８０を有するカバープレート３５０の一例が示されている。図１０に示される実施形態では、コリメーティング要素３８０は、光拡散光ファイバ１２２から離れるように突出する向きに、カバープレート３５０から離れるように延在している（図９参照）。他の実施形態では、コリメーティング要素３８０は、カバープレート内に凹設されることができる（図示せず）。コリメーティング要素３８０は、特定のエンドユーザの用途に基づいて様々な向きと構成に位置されることができることが理解されるべきである。コリメーティング要素３８０は、光の複数の高強度領域（複数のコリメーティング要素３８０に対応する）が照明ユニットから周囲環境に向けられるように、光拡散光ファイバから散乱される光を狭くすることができる。コリメーティング要素３８０によって放射される光は、特定のエンドユーザの用途に対して適するパターンに放射されることができる。

ここで、図１１を参照すると、集光レンズ４８０を組み込むカバープレート４５０の他の一例が示されている。この実施形態では、光拡散光ファイバから散乱される光は、カバープレート４５０を出る光がカバープレート４５０から離間される位置に集束されるように、集光レンズ４８０によって集束されることができる。

ここで、図１２を参照すると、発散レンズ５８０を含むカバープレート５５０の他の一例が示されている。この実施形態では、光拡散光ファイバから散乱される光は、カバープレート５５０から出る光がカバープレートから離れる位置でぼかされるように、発散レンズ５８０によって発散されることができる。

ここで、図１３を参照すると、複数のフレネル要素６８０を含むカバープレート６５０の他の一例が示されている。フレネル要素６８０は、カバープレート６５０から出る光を集束してもよいし又はぼやかしてもよい。複数のフレネル要素６８０を組み込むカバープレート６５０は、図１１及び図１２に各々示されるカバープレート４５０及び５５０に対して、同様な量だけ光拡散光ファイバからの光を集光又は発散してもよい。しかしながら、複数のフレネル要素６８０を有するカバープレート６５０は、図１１及び図１２に示されるカバープレート４５０及び５５０よりも、より薄いプロファイルを有することができる。

ここで、図１４を参照すると、カバープレート７５０は、高不透明性の複数の領域７８０と、高不透明性の領域７８０に隣接する低不透明性の複数の領域７８２とを、含むことができる。カバープレート７５０の高不透明性の領域７８０と低不透明性の領域７８２は、光拡散光ファイバから散乱される光をより高い強度領域とより低い強度領域に変更できる、又は光拡散光ファイバから散乱される光の色を変更できる。加えて、カバープレート７５０の高不透明性の領域７８０と低不透明性の領域７８２は、カバープレート７５０が結合される照明ユニットの美観を向上させることができる。

本開示に係る照明ユニット１００は、様々な製造プロセスに従って製造されることができる。ここで、図１５と図１６を参照すると、照明ユニット１００を製造することに使用される製造装置８００及び８０２が概略的に示されている。図示の実施形態では、照明ユニット１００に組み込まれるべき複数の光拡散光ファイバ１２２は、供給ホイール８１０に個別的に配置される。光拡散光ファイバ１２２は、予め決定された構成に配置され且つ射出成形機８２０内に引き込まれることができ、そこでは、ポリマーが光拡散光ファイバ１２２の周りに射出される。ポリマーが冷却されると、ポリマーは固化し、それによってジャケット１２６を形成する。複数の光拡散光ファイバ１２２は、連続的に供給ホイール８１０から引き出されて、射出成形機８２０に入れられる。図示の実施形態では、ジャケット１２６は、複数の光拡散光ファイバ１２２の周りに連続的に形成され、それによって被覆されたファイバアセンブリ１７０を形成する。被覆されたファイバアセンブリ１７０は、ジャケット除去装置８３０内に導入され、そこでは、ジャケット１２６の一部が被覆されたファイバアセンブリ１７０の特定の領域から除去される。これらの領域におけるジャケット１２６を除去することによって、光拡散光ファイバ１２２は、ジャケット１２６から露出されることができ、それによって、以下で論じられるように、光拡散光ファイバ１２２が広がった部分内に向けられることができる。

ここで、図１６を参照すると、ジャケット１２６が周りに存在する束になった部分１３０と、被覆されたファイバアセンブリ１７０からジャケットが除去されそれによって複数の光拡散光ファイバ１２２が露出されている部分とを含む、被覆されたファイバアセンブリ１７０は、次に、成形機８４０内に導入される。成形機は、支持基板を形成できる射出成形装置を含むことができる。被覆されたファイバアセンブリ１７０のジャケット１２６から露出された光拡散光ファイバ１２２の夫々の部分は、互いに対して且つ射出成形装置に対して予め決定された向きに保持されることができる。予め決定された向きに保持された光拡散光ファイバ１２２の露出部分では、射出成形装置は、液体プラスチック材料が光拡散光ファイバ１２２の一部を少なくとも部分的に包むように、液体プラスチック材料をモールド内に射出することができる。射出成形装置によって射出された液体プラスチック材料が冷えると、液体プラスチック材料が固化し、それによって、支持基板１４０を形成する。ジャケット１２６によって囲まれる束になった部分１３０及び支持基板１４０内に埋め込まれた広がった部分１３２に配置される光拡散光ファイバ１２２を含む、光拡散光ファイバアセンブリ１２０は、その後、射出成形装置から除去される。

ここで、図１７を参照すると、製造装置８０６の他の一つの実施形態に組み込まれた他の一つの製造プロセスが示されている。この実施形態では、複数の光拡散光ファイバ１２２は、各々が供給ホイール８１０上に位置される。複数の光拡散光ファイバ１２２は、供給ホイール８１０から引き出されて成形機８４０内に導入される。光拡散光ファイバ１２２は、互いに対して及び成形機８４０に対して予め決定された向きに保持される。光拡散光ファイバ１２２が予め決定された向きに保持された状態において、成形機８４０は、液体プラスチック材料が光拡散光ファイバ１２２の一部を少なくとも部分的に囲むように、液体プラスチック材料をモールド内に射出することができる。成形機８４０によって射出された液体プラスチック材料が冷えると、液体プラスチック材料が固化し、それによって、支持基板１４０を形成する。支持基板１４０内に位置される光拡散光ファイバ１２２は、光拡散光ファイバアセンブリの広がった部分１３２を画定する。

支持基板１４０の形成に続いて、光拡散光ファイバ１２２の夫々の部分は、互いに対して位置決めされ、且つ射出成形機８２０内においてジャケット１２６を形成するプラスチック材料８２２で覆われることができる。ジャケット１２６によって被包される光拡散光ファイバ１２２の部分は、光拡散光ファイバ１２２の束になった部分１３０を画定する。

製造プロセスの上記議論は、光拡散光ファイバの広がった部分の周りに支持基板を一体的に形成するための射出成形機の使用を開示しているが、特定の製造プロセスは、射出成形機無しで光拡散光ファイバを支持基板に対して位置決めし且つ取り付けることを含むことができることが、理解されるべきである。

本開示に係る照明ユニットは、光源、及び束になった部分と広がった部分とに構成される複数の光拡散光ファイバを含む光拡散光ファイバアセンブリを含むことができると理解されよう。束になった部分は、ジャケットによって囲まれる。広がった部分は、ジャケットが無い。広がった部分の光拡散光ファイバは、光拡散光ファイバの位置決めを維持する支持基板によって支持される。光源によって放射された光は、光拡散光ファイバによって捕捉され、束になった部分に沿って広がった部分に伝送され、そこでは、光は、周囲環境に散乱される。本開示に係る照明ユニットは、光源から離れた位置で光が周囲環境に送出されることを可能とする。

第１の態様に従って、本開示は、光源；ジャケットによって囲まれた束になった部分とジャケットが無い広がった部分とに構成される、複数の光拡散光ファイバを備える光拡散光ファイバアセンブリであって、前記広がった部分の前記複数の光拡散光ファイバは、前記複数の光拡散光ファイバに光結合される前記光源からの光を散乱する光拡散光ファイバアセンブリ；及び支持基板を備え；前記広がった部分の前記複数の光拡散光ファイバは、前記支持基板に構造的に結合されている、照明ユニットを提供する。

第２の態様に従って、本開示は、光源；束になった部分と広がった部分とに構成される複数の光拡散光ファイバを備える光拡散光ファイバアセンブリであって、前記広がった部分の前記複数の光拡散光ファイバは、前記複数の光拡散光ファイバに光結合される前記光源からの光を散乱する光拡散光ファイバアセンブリ；及び支持基板を備え；前記広がった部分内の前記複数の光拡散光ファイバの少なくとも一部は、前記支持基板内に埋め込まれている、照明ユニットを提供する。

第３の態様に従って、本開示は、光源；及び束になった部分と広がった部分とに構成される複数の光拡散光ファイバを備える光拡散光ファイバアセンブリであって、前記広がった部分の前記複数の光拡散光ファイバは、前記複数の光拡散光ファイバに光結合される前記光源からの光を散乱する光拡散光ファイバアセンブリを備え；前記広がった部分の前記光拡散光ファイバを囲む広がった囲み径の面積に対して、光拡散光ファイバの集合的な面積を比較する、前記広がった囲み径において評価される広がった詰め込み率は、前記束になった部分の前記光拡散光ファイバを囲む束になった囲み径の面積に対して、前記光拡散光ファイバの集合的面積を比較する、前記束になった径において評価される束になった詰め込み率よりも大きい、照明ユニットを提供する。

第４の態様に従って、本開示は、前記広がった部分内の前記複数の光拡散光ファイバが、前記支持基板内に埋め込まれている前記第１乃至第３の態様の前記照明ユニットを提供する。

第５の態様に従って、本開示は、前記光拡散光ファイバが、前記支持基板の屈折率と前記光拡散光ファイバの屈折率との間の屈折率を有する屈折率整合材料を含む接着剤で、前記支持基板に接着されている前記第４の態様の前記照明ユニットを提供する。

第６の態様に従って、本開示は、前記支持基板が、第１の表面に凹設された複数の保持溝を備え、前記光拡散光ファイバの少なくとも一部は、前記保持溝に結合されている前記第１乃至第５の態様の前記照明ユニットを提供する。

第７の態様に従って、本開示は、前記支持基板が、前記支持基板内で前記複数の光拡散光ファイバによって内部的に散乱された光を反射する、反射表面を備える前記第１乃至第６の態様の前記照明ユニットを提供する。

第８の態様に従って、本開示は、前記光拡散光ファイバアセンブリの前記広がった部分から見て前記支持基板の反対側に位置される、カバープレートを更に備える前記第１乃至第７の態様の前記照明ユニットを提供する。

第９の態様に従って、本開示は、光整形要素を更に備える前記第１乃至第８の態様の前記照明ユニットを提供する。

第１０の態様に従って、本開示は、前記光整形要素が、コリメーティング要素を備える前記第９の態様の前記照明ユニットを提供する。

第１１の態様に従って、本開示は、前記光整形要素が、発散レンズを含む前記第９の態様の前記照明ユニットを提供する。

第１２の態様に従って、本開示は、前記光整形要素が、集光レンズを含む前記第９の態様の前記照明ユニットを提供する。

第１３の態様に従って、本開示は、前記光整形要素が、拡散レンズを含む前記第９の態様の前記照明ユニットを提供する。

第１４の態様に従って、本開示は、前記光整形要素が、低不透明度の領域に近接する高不透明度の領域を有するカバープレートを備える、前記第９の態様の前記照明ユニットを提供する。

第１５の態様に従って、本開示は、前記支持基板が、該当する波長範囲で前記光拡散光ファイバから散乱される光に対して透過性である材料を含む、前記第１乃至第１４の態様の前記照明ユニットを提供する。

第１６の態様に従って、本開示は、前記支持基板が、前記支持基板の屈折率とは異なる屈折率を有する光変更材料を含む、前記第１乃至第１５の態様の前記照明ユニットを提供する。

第１７の態様に従って、本開示は、前記支持基板が、前記光拡散光ファイバから散乱される光を前記支持基板に対して内部反射する光変更材料を含む、前記第１乃至第１６の態様の前記照明ユニットを提供する。

第１８の態様に従って、本開示は、前記広げられた詰め込み率が、前記束にされた詰め込み率の少なくとも７倍である前記第１乃至第１７の態様の前記照明ユニットを提供する。

第１９の態様に従って、本開示は、前記広げられた詰め込み率が、０．３３３未満である前記第１乃至第１８の態様の前記照明ユニットを提供する。

第２０の態様に従って、本開示は、前記束にされた詰め込み率が、０．５を越える前記第１乃至第１９の態様の前記照明ユニットを提供する。

第２１の態様に従って、本開示は、前記束になった部分の隣り合う光拡散光ファイバ同士の離間距離が、前記隣り合う光拡散光ファイバの最大直径未満である前記第１乃至第２０の態様の前記照明ユニットを提供する。

第２２の態様に従って、本開示は、支持基板を更に備え、前記広がった部分内の前記光拡散光ファイバの一部が、前記支持基板に埋め込まれている前記第１乃至第２１の態様の前記照明ユニットを提供する。

用語「実質的に」は、本明細書では、任意の量の比較、値、測定、又は他の表現に与えられ得る内在的な不確実度合いを表すために利用されることができる。この用語はまた、量的表現が、本主題の基本的機能における変化をもたらすことなく、述べられた基準から変化し得る度合いを表すために利用される。

本明細書では、特定の実施形態が示され且つ記述されたが、様々な他の変化及び変更が請求項の主題の精神と範囲から逸脱することなく行われ得ることが理解されるべきである。更に、請求項の主題の様々な態様が本明細書で記述されたが、そのような態様は、組合せで利用される必要はない。従って、添付の請求項は、請求項の主題の範囲内にあるそのような変化と変更の全てをカバーすることが意図されている。

１００ 照明ユニット
１１０ 光源
１２０ 光拡散光ファイバアセンブリ
１２２ 光拡散光ファイバ
１２３ 光拡散光ファイバの端部
１２６ ジャケット
１３０ 束になった部分
１３２ 広がった部分
１４０ 支持基板
１４２ 保持溝
１４３ 第１の表面
１５０ 中心コア領域
１５２ 外側コア領域
１５０ＣＳ 中央コアセクション
１５０Ｃ 中央透明領域
１５４ ボイド
１５０Ｖ 環状ボイド領域
１５６ クラディング領域
１６０ 光散乱層
１７０ 被覆されたファイバアセンブリ
１８０ 束にされた周囲を囲む直径
２５０、３５０、４５０、５５０、６５０、７５０ カバープレート
３４２ スキン
８００、８０２ 製造装置
８１０ 供給ホイール
８２２ プラスチック材料
８４０ 成形機

Claims (10)

1. 光源；
   ジャケットによって囲まれた束になった部分と、前記ジャケットが無い広がった部分とに構成された、複数の光拡散光ファイバを備える光拡散光ファイバアセンブリであって、前記広がった部分の前記複数の光拡散光ファイバは、前記複数の光拡散光ファイバに光結合される前記光源からの光を散乱する、光拡散光ファイバアセンブリ；及び
   支持基板；
   を備える照明ユニットであって、
   前記広がった部分の前記複数の光拡散光ファイバは、前記支持基板に構造的に結合されている照明ユニット。
2. 前記広がった部分内の前記複数の光拡散光ファイバは、前記支持基板内に埋め込まれている請求項１に記載の照明ユニット。
3. 前記光拡散光ファイバは、前記支持基板の屈折率と前記光拡散光ファイバの屈折率との間の屈折率を有する屈折率整合材料を含む接着剤で、前記支持基板に接着されている請求項２に記載の照明ユニット。
4. 前記支持基板は、
   （ｉ）第１の表面に凹設された複数の保持溝であって、前記光拡散光ファイバの少なくとも一部が該保持溝に結合された複数の保持溝；及び／又は
   （ｉｉ）前記複数の光拡散光ファイバによって散乱される光を、前記支持基板内で内部反射する反射表面、
   を備える請求項１に記載の照明ユニット。
5. 前記光拡散光ファイバアセンブリの前記広がった部分から見て前記支持基板の反対側に配された、カバープレートを更に備える請求項１、２、３、又は４に記載の照明ユニット。
6. 光源；
   束になった部分及び広がった部分に構成された複数の光拡散光ファイバを備える光拡散光ファイバアセンブリであって、前記広がった部分の前記複数の光拡散光ファイバは、前記複数の光拡散光ファイバに光結合される前記光源からの光を散乱する、光拡散光ファイバアセンブリ；及び
   支持基板；
   を備える照明ユニットであって、
   前記広がった部分内の前記複数の光拡散光ファイバの少なくとも一部は、前記支持基板内に埋め込まれている照明ユニット。
7. 前記支持基板が、該当する波長範囲で前記光拡散光ファイバから散乱される光に対して透過性である材料を含む、請求項６に記載の照明ユニット。
8. 前記支持基板は、
   （ｉ）光整形要素；
   （ｉｉ）前記支持基板の屈折率とは異なる屈折率を有する光変更材料；
   （ｉｉｉ）前記光拡散光ファイバから散乱された光を前記支持基板に内部反射する光変更材料；
   の内の少なくとも一つを備える請求項１、２、３、４、又は６に記載の照明ユニット。
9. 光源；及び
   束になった部分及び広がった部分に構成された複数の光拡散光ファイバを備える光拡散光ファイバアセンブリであって、前記広がった部分の前記複数の光拡散光ファイバは、前記複数の光拡散光ファイバに光結合される前記光源からの光を散乱する、光拡散光ファイバアセンブリ；
   備える照明ユニットであって；
   前記広がった部分の前記光拡散光ファイバを囲む広がった囲み径の面積に対して、前記光拡散光ファイバの集合的な面積を比較する、前記広がった囲み径において評価される広がった詰め込み率は、前記束になった部分の前記光拡散光ファイバを囲む束になった囲み径の面積に対して、前記光拡散光ファイバの前記集合的な面積を比較する、前記束になった径において評価される束になった詰め込み率よりも大きい、照明ユニット。
10. （ｉ）前記広がった詰め込み率は、前記束になった詰め込み率の少なくとも７倍である；及び／又は
    （ｉｉ）前記広がった詰め込み率は、０．３３３未満である；もしくは、前記束になった詰め込み率は、０．５を越える；及び／又は
    （ｉｉｉ）前記束になった部分内の隣り合う光拡散光ファイバ同士の離間距離は、前記隣り合う光拡散光ファイバの最大直径未満である；
    請求項９に記載の照明ユニット。

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