JP2017517843A - 照明システム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、光源１３の第１のアレイ１０と、表面上に第１のパターンを形成するための第１の反射器１２と、光源１３の第２のアレイ１０と、表面１６上に、第１のパターンの周りに同心円状に配置された第２のパターンを形成するための第２の反射器１２と、を含む、表面１６上に照明を提供するための照明システムを提供する。コントローラ４４は光源１３の第１及び第２のアレイ１０を制御し、サイクリック関数を適用することにより、１つ以上の、照明の径方向伝播リング又は部分リングを表面１６上に画定する。これは、表面１６上にダイナミックな波紋照明効果が提供されることを可能にする。

Description

本発明は、特に、照明される表面に美的な照明パターンを提供するための照明システムに関する。

白熱光源などの従来の光源と比較して、ＬＥＤは、より高い有効性、より長い寿命、より小型のサイズ及びより迅速なスイッチングを含む多くの利点を有する。ＬＥＤのより小型のサイズは、光学系を設計する際にＬＥＤが点光源として考慮され得ることを意味する。これにより、ＬＥＤ光源によって提供されることになる精密な配光の設計をより簡単且つより効率的にする。

ＬＥＤの迅速なスイッチング特性は、屋外及び屋内両方の用途において益々人気が高まっているダイナミックな照明効果が形成されることを可能にする。

光学構造は、標的表面上に提供され得る種々の照明パターンが設計されることを可能にする。標的表面は、壁又は床などの平面であっても、実際、起伏のある地面などの曲面であってもよい。通常、照明パターンは固定されており、照明器具の型の作製後は変更され得ない。こうした固定された照明パターンは単調で味気ないものとなり得る。

生じる照明パターンを、可動部を採用することによって変化させることができる照明器具も知られているが、これらは余分な照明器具の費用及び維持費を生じさせる。

従って、ダイナミックで美的に興味をそそる出力を、好ましくは、機械的に可動する構成要素を要することなく提供する照明器具に対する需要がある。

本発明は、特許請求の範囲によって定義される。

本発明によれば、
光源の第１のアレイと、
光源の第１のアレイの出力を反射し、表面上に第１の環状照明パターン又は第１の環状照明パターンの一部分を形成するための第１の反射器と、
光源の第２のアレイと、
第１の環状照明パターン又は第１の環状照明パターンの一部分の周りに同心円状に配置された、光源の第２のアレイの出力を反射し、表面上に第２の環状照明パターン又は第２の環状照明パターンの一部分を形成するための第２の反射器と、
光源の第１及び第２のアレイを制御するためのコントローラであって、コントローラが光源アレイの出力にサイクリック関数を適用するようになっていることにより、１つ以上の、照明の径方向伝播リング又は部分リングを表面上に画定する、コントローラと、
を含む、表面上に照明を提供するための照明システムが提供される。

この照明システムは、照明されることになる表面上に、同心の完全又は部分照明パターン（即ち、リング若しくはバンド）を提供する。リングを周期的な手法で、伝播する照明のリング又は部分リングを伴い制御することによって、波紋効果がもたらされ得る。高強度は、例えば、大きな波紋を表し、低強度は穏やかな水を表す。波紋は、水に落とされた石の波紋を模すように、照明システムから外側に向かって径方向に移動していると認識されるように作製され得る。しかしながら、所望であれば、その代わりに、径方向内側に移動する波紋の効果が形成され得る。例えば、リングは外側に向かって径方向に移動してもよく、その後、再び戻ってもよい。或いは、リング（単数）又はリング（複数）は外側に向かって径方向にのみ繰り返しのシーケンスにて移動してもよい。好ましい適用例は、外側に向かって径方向に伝播する照明のリングを有する。

環状パターンは（石による波紋のような）円形とされ得るが、これは必須ではない。環状パターンは、その代わりに、それぞれ、六角形又は星形などの任意の閉じた多角形であっても、その一部分であってもよい。

照明システムは、環状部の９０度又は１８０度の部分など、環状パターンの一部分のみを提供するように設計されてもよい。これは、照明システムを、例えば、壁に又は隅に配置されることが意図される場合に対象となる。従って、各照明パターンは、環状部の少なくとも９０度、例えば、少なくとも１８０度の部分リング、及び任意選択的に、完全に閉じた環状部を含んでもよい。

好ましくは、照明システムは水平表面上に取り付けるためのものであり、この表面は、照明が提供されることになる表面である。これは、例えば、池の水面であっても、公共の舗装された領域であっても、庭スペースであってもよい。この表面は平坦であっても、傾斜していてもよい。照明システムは、その代わりに、家庭で使用されてもよい。

光源はＬＥＤを含んでもよい。そうすることで、ダイナミックな照明効果を形成するＬＥＤの機能が十分に利用され得る。

システムは、光源の少なくとも３つのアレイと、対応する反射器と、を含み得る。そのそれぞれは、それぞれ異なる同心環状照明パターン又は環状照明パターンの一部分を形成するためのものである。実際、５つ以上、例えば、５乃至２０個などの、より多くのアレイがあってもよい。

多数の光源アレイを有することによって、照明されることになる表面は、実際の波紋効果を可能にするために、多くの同心領域に分割され得る。

各光源アレイは、上向きの光源の環状リング又は部分リングを含んでもよく、各反射器が各光源アレイの上方に湾曲環状又は部分環状反射器を含み、各光源アレイが、シャフトの周囲全体又は一部に、シャフトに沿う異なる位置にて延びている。

照明システムが光源アレイの垂直スタック（それぞれがその頂部の上方に反射器を備える）を含むように、シャフトは、例えば、直立で取り付けられている。シャフトのより上方の光源は、径方向外側の環状照明パターン（即ち照明システムから遠くの）を提供し、より下方の光源は、径方向内側の環状照明パターンを提供する。これにより、垂直起立型（vertically standing）の照明器具の形態におけるコンパクトな配置を提供する。好ましくは、表面上の環状照明パターン（又は部分）は重ならず、また、連続的な照明効果が得られるように、表面上の環状照明パターン（又は部分）の間に大きな隙間はなくてもよい。

同心照明パターンは異なる径方向厚さを有してもよく、径方向厚さは照明システムからの径方向距離と共に増加する。

これにより、波紋周期が中心源からの距離の増加と共に増加するという点で、より現実的な波紋効果が模されることが可能になる。同じ効果は、その代わりに、同じ厚さの同心パターンを有すること、及び代わりに、照明の制御を用いて異なる幅のリングの効果を与えることによって形成され得る。内側の波紋は、従って、より少数の同心パターンで形成され得る。外側の波紋はより多数の同心パターンで形成され得る。このようにして、個々の同心パターンが十分に細い場合、種々の照明パターンが実施され得る。

各光源アレイはプリント回路基板を含んでもよく、プリント回路基板上にＬＥＤが取り付けられている。

照明システムは液滴形状を有する外部筺体を含んでもよい。

これにより、照明効果を維持するにあたり美的な外観を提供する。

コントローラは、光源の各アレイを正弦波強度関数によって駆動するようになっていてもよい。

これは、各環状パターンの強度が増加し、その後、低下して、急なオンオフ機能に比べてより自然な照明効果を与えることを意味する。隣接する環状パターンの正弦波関数は、波紋が径方向に徐々に進むという印象を与えるために、重ねることができる。径方向に進む波紋の連続流を画定するために、正弦波関数は連続的であってもよい。或いは、正弦波関数は不連続であってもよく、例えば、１つ以上の振幅ピークの後にゼロ出力が続く。これにより、径方向に通過する１つ以上の波紋を画定する。

１つの環状照明パターンの正弦波強度関数の位相は隣接する環状照明パターンの正弦波強度関数の位相と異なってもよい。異なる位相は、ピーク強度が径方向に進んでいると認識されることを可能にする。例えば、連続した隣接する照明パターンの正弦波強度関数の間に、照明システムから離れる方向の、同じ向きの位相シフトがあってもよい。

「同じ向きの位相シフト」とは、常に、位相の増加（正）、又は常に、位相の減少（逆）を意味する。位相の漸進的な変化により、高強度の波が環状照明パターンを横切って（即ち、径方向に）移動するという効果を与える。

１つの照明パターンの正弦波強度関数の振幅は、また、隣接する照明パターンの正弦波強度関数の振幅と異なってもよい。

異なる強度を用いることで、例えば、距離と共に減少する強度については距離と共に次第に消滅する波紋を模すように、現実的な効果が得られることも可能にする。

本発明は、また、表面上に照明を提供するための照明システムを用いて、照明を提供する方法を提供する。照明システムは、表面上に第１の環状照明パターン又は第１の環状照明パターンの一部分を形成する光源の第１のアレイと、第１の環状照明パターンの周りに同心円状に配置された、表面上に第２の環状照明パターン又は第２の環状照明パターンの一部分を形成する光源の第２のアレイと、を含み、方法は、光源の出力にサイクリック関数を適用することによって１つ以上の、照明の径方向伝播リング又は部分リングを画定するステップを含む。

当該方法は、光源の各アレイを正弦波強度関数によって駆動するステップを含んでもよく、１つの照明パターンの正弦波強度関数の位相は隣接する照明パターンの正弦波強度関数の位相と異なる。連続した隣接する照明パターンの正弦波強度関数の間に、照明システムから離れる方向の、同じ向きの位相シフトがあってもよい。当該方法は、また、光源の各アレイを正弦波強度関数によって駆動するステップを含んでもよく、連続した隣接する照明パターンの正弦波強度関数の間に、照明システムから離れる方向の、振幅の減少があるように、１つの照明パターンの正弦波強度関数の振幅は隣接する照明パターンの正弦波強度関数の振幅と異なる。

本発明は、また、コンピュータ可読媒体に保存された、プログラムをコンピュータで実行したときに本発明の制御方法を実施するためのコンピュータプログラム製品を提供する。

本発明は、また、上記のようなコンピュータプログラム製品を保存するための、及び含むようになっている媒体を提供する。媒体は、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、メモリスティック又はフラッシュドライブなどの揮発性メモリから不揮発性メモリまでに及ぶ何れとすることも、ハードディスク又は光学媒体等のような別の不揮発性ストレージとすることもできる。

本発明の実施例が、ここで、添付の図面を参照しながら詳細に記載される。

照明システムを示す。 図１のシステムにて用いられる個々のＬＥＤアレイ及び個々の反射器を示す。 水滴によって発生した波形を示す。 反射器が照明の環状リングをどのように形成するかを示す。 複数の反射器による重なりがなく、異なる径方向幅のリングを有する連続的な照明領域を提供するために、複数の反射器の位置がどのように設計され得るかを説明するために用いられる。 リングが一定の径方向幅を有して形成され得ることを示す。 １つの反射器からの照明を示す。 ４つの反射器の組からの照明を示す。 １０個の反射器の組からの照明を示す。 水滴の外形を備える照明器具を示す。 滑らかな光の関数を提供するために多くの狭い照明リングがどのように制御され得るかを示す。 第１の制御方法に従い複数のリングがどのように制御され得るかを示す。 第２の制御方法に従い複数のリングがどのように制御され得るかを示す。 照明のリングが円形である必要はなく、例えば、星形又は花形とされ得ることを示す。 照明コントローラが照明システムの中心シャフトの内部にどのように取り付けられ得るかを示す。 １つの照明コントローラが光源の各アレイの各ドライバをどのように動作し得るかを示す。

本発明は、表面上に照明を提供するための照明システムを提供する。照明システムは、光源の第１のアレイと、表面上に第１のパターンを形成するための第１の反射器と、光源の第２のアレイと、表面上に、第１のパターンの周りに同心円状に配置された第２のパターンを形成するための第２の反射器と、を含む。コントローラは光源の第１及び第２のアレイを制御し、サイクリック関数を適用することにより、１つ以上の、照明の径方向伝播リング又は部分リングを表面上に画定する。これにより、ダイナミックな波紋照明効果（ripple lighting effect）が表面上に提供されることを可能にする。

図１は、照明される表面上に取り付けるための照明器具の形態の照明システムの第１の実施例を示す。この照明器具は、ＬＥＤアレイ１０のスタックを含み、そのそれぞれは、対応する反射器１２を備える。各ＬＥＤアレイは、プリント回路基板上に設けられたディスクリートＬＥＤを含む。示されている実施例では、ＬＥＤアレイはそれぞれ、ＬＥＤの閉じた円を形成しており、この円は、直立シャフト１４を囲んでいる。異なるＬＥＤアレイは全て同じシャフト１４の周りに同軸に、及びシャフトに沿う異なる位置に配置されている。

ＬＥＤは、ＬＥＤアレイの上方にある対応する反射器１２による反射のため上向きに光を発する。反射器は、照明器具が取り付けられた表面に照明を提供する。

図２は、１つのＬＥＤアレイ１０及び１つの反射器１２をより明確に示している。ＬＥＤ１３の円形ループが示されているが、ＬＥＤは円、四辺形又は他の多角形として配置されてもよい。更に、ＬＥＤアレイはシャフトを囲む必要はなく、その代わりに、環状部の一部のみを画定してもよい。各反射器１２によって（照明器具が取り付けられた）表面に提供される照明は、従って、環状照明パターン又は環状照明パターンの一部分の何れかである。

反射器１２は同一とされ得る、又は、反射器１２は異なっていてもよい。反射器の形状は回転対称であっても軸対称であっても非対称であってもよい。

異なる反射器によって提供される環状照明パターンは同心円状に配置され、中心軸線はシャフト１４の軸線を含む。従って、各反射器は、表面への全体的な照明パターンの１つのリング（又は部分リング）に寄与する。全体的な照明パターンは、同心リング（又は部分リング）の組を含む。これら光パターンのリングは、円形、四辺形又は他の多角形とすることができ、これらは、ＬＥＤアレイの形状と反射器の形状との間の相互作用から生じる。

光源のアレイを制御するためにコントローラが用いられる。異なる光源アレイは独立制御され得る。１つのアレイ内の全てのＬＥＤは同じ手法で制御されてもよいが、１つのアレイ内の異なるＬＥＤが異なるように制御されることもまた可能である。

異なるＬＥＤアレイを駆動することにより、径方向に変化するパターンが表面上に形成され得る。アレイ内の異なるＬＥＤを駆動することにより、回転可能に変化するパターンが、また、表面上に形成され得る。

サイクリック関数が光源アレイの出力に適用されることにより、１つ以上の、照明の径方向伝播リング又は部分リングを表面上に画定する。リングを周期的な手法で、伝播する照明のリング又は部分リングを伴い制御することによって、波紋効果がもたらされ得る。高強度は、例えば、大きな波紋を表し、低強度は穏やかな水を表す。例えば、ＬＥＤアレイを下から上に駆動することによって、中心から外周部へと外側に向かって径方向に進む光のパターンが形成され、同様に、ＬＥＤアレイを逆の順序で駆動することによって、径方向内側に進む光のパターンが形成され得る。

この照明器具は、照明に基づき水波効果（water wave effect）が形成されることを可能にするのを目的としている。図３は、水溜まりに落ちた水滴の画像である。外側に向かって径方向に進む波紋が見られ得る。波紋パターンは、幾つかの波形ループを含み、波の周期は径方向外側に向かって増加する。この周期変化は、図３の画像の下の簡略化されたグラフによって示される。

図４は、反射器、及び表面１６として示される標的面に提供される対応する照明パターンの設計に、光束の保存がどのように用いられ得るかを示す。図４は、アレイ１０の１つのＬＥＤ１３から出力された光の形状を示し、故に、１つのアレイ１０のＬＥＤ１３を通る垂直面における断面を示す。光束保存とは、光源から出力された光束が標的面に入射する光束に等しいことを意味する。各ＬＥＤは、光強度が以下のように表されるようなランバート点光源（Lambertian point source）として機能すると想定され得る。
Ｉ（θ）＝Ｉ_０ｃｏｓθ （１）

標的面１６への配光は（図４に概略的に示されているような）正弦曲線の第１の半周期に追従すると想定され得る。これは、地面上の照度が、
Ｅ（ｘ）＝Ａｓｉｎ（ｘ−ａ） （２）
であることを意味する。

光束保存によれば、以下の等式が得られる。

等式（３）に基づき、標的面をＮ個の小部分に分割することによって、反射器のプロファイルが得られ得る。反射器のサイズを最小にするために、ＬＥＤ１３から径方向内側に誘導された光は標的面の径方向外側部分へと反射され、ＬＥＤ１３から外側に向かって径方向に誘導された光は標的面の径方向内側部分に反射される。

複数のＬＥＤアレイ及び対応する反射器を垂直に配置することによって、結合してより大きな全体的照明パターンを形成する光のパターンを標的面上に生じさせることができる。隣接する光のリングを重なることなく連係させるために、反射器の設計及び配置は同期されている。最も単純な設計オプションは、同じ設計の反射器を用いて高さのみを調節し、所望の組み合わせパターンを実現するというものである。

図５は、４つの積み重ねられた反射器１２から出力された光を示し、各反射器は、シャフト軸線に対する最小角度がα、最大角度がθである同じ角出力を有する。

反射器が高さｈ_ｎ（ここで、ｎは反射器の番号であり、この例では、ｎ＝１は最下部の反射器、ｎ＝４は最上部の反射器である）に位置し、反射器番号ｎの標的表面上の照明半径がｒ_ｎ最小乃至ｒ_ｎ最大の範囲であると想定すると、第１の反射器の照明面積は以下のように計算され得る。
ｒ_１最小＝ｈ_１ｔａｎα （４）
ｒ_１最大＝ｈ_１ｔａｎθ （５）

第２の反射器の高さは、従って、以下のように得られる。

同じように、各反射器の高さ及び照明面積が同様に計算され得る。例えば、最も下の反射器が６５ｍｍの高さに配置され、最も上の反射器が２９０ｍｍの高さに固定され、所望の最大照明半径が１ｍである場合、等式（４）乃至（６）によれば、４つの反射器の照明半径の範囲は以下の通りである。
０．１４ｍ乃至０．２３ｍ
０．２３ｍ乃至０．３７ｍ
０．３７ｍ乃至０．６１ｍ
０．６１ｍ乃至１．００ｍ

反射器は６５ｍｍ、１０８ｍｍ、１７７ｍｍ、２９０ｍｍの高さにある。これら制約により、θ＝７４度及びα＝６５度となる。

従って、所与の数の反射器、所与の高さの最上部の反射器（照明器具の全体的なサイズに影響する）、及び所与の最大照明半径について、反射器位置の組と共に、光が各反射器によって誘導される角度範囲が得られ得る。当然、上記例は単に例示である。実際には、以下、更に記載されるように、４つをかなり超える反射器を有することが望ましい場合がある。

図５の例では、各反射器が異なる径方向厚さを有する環状照明パターンを提供することになる。この径方向厚さは照明システムからの径方向距離と共に増加する。これは上で説明したように、波紋周期が中心源からの距離の増加と共に増加するという点で、模される波紋効果に合致する。

図６に示されるように、同じ効果は、その代わりに、同じ厚さの同心パターンを有するが、異なる数のリングをまとめることで異なる波紋を形成することによって形成され得る。図６では、各照明リング２０が同じ径方向幅を有する。３つのこうしたリングはまとめられて内側の波紋を画定し、４つのこうしたリングはまとめられて中央の波紋２４を画定し、５つのリングはまとめられて外側の波紋２６を画定する。このようにして、照明の制御は異なる幅のリングの効果を得るために用いられる。これにより、形成され得る照明効果の柔軟性を増すことが可能になる。しかしながら、反射器の設計が異なっている必要はない。なぜなら、より上方にある反射器は、標的表面上に同じ径方向幅を形成するために、より狭い範囲の出力光の方向を必要とするからである。

図７は、光強度のシミュレーションを、２０個の均一に間隔を空けて配置されたＬＥＤの円形アレイに基づく、図５の配置の最も上の反射器の半径の関数として示す。図７（ａ）は、より明るいグレースケール値がより高い強度を表す光のパターンを示し、図７（ｂ）は、照度を半径の関数として示す（環状対称パターンを想定する）。各ＬＥＤは２７ルーメンのルーメン出力を有し、地面上の最大照度は約１３５ｌｘである。この結果から、配光が設計目標に合致していることが認められ得る。

図８は、光強度のシミュレーションを、各ＬＥＤアレイが２０個の均一に間隔を空けて配置されたＬＥＤの円形アレイを含む、図５の配置を有する４つ全ての反射器の半径の関数として示す。シミュレーションでは、全てのＬＥＤが照明される。図８（ａ）は、ここでも、より明るいグレースケール値がより高い強度を表す光のパターンを示し、図８（ｂ）は、照度を半径の関数として示す（環状対称パターンを想定する）。光のパターンは、外側の環状パターンがいかにより大きな幅を有するかを示す。

図９は、光強度のシミュレーションを、図６に類似する配置を有する（一定の径方向幅の照明パターンを有する）が、１０個のＬＥＤアレイのスタックに基づく、全ての反射器の半径の関数として示す。シミュレーションでは、全てのＬＥＤが照明される。反射器は一定の径方向幅を実現するために異なる設計を有する。ここでも、図９（ａ）は、より明るいグレースケール値がより高い強度を表す光のパターンを示し、図９（ｂ）は、照度を半径の関数として示す（環状対称パターンを想定する）。光のパターンは、全てのパターンがいかに同じ径方向幅を有するかを示す。

照明器具をより魅力的なものにするために、照明器具の外観は図１０に示されるような水滴などの液滴形状として設計され得る。照明器具の外部ケース４０はＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル：poly(methyl methacrylate)）などの透明材料で形成されている。光学部品４２は照明器具内に挿入されており、照明パターンは標的面１６上の照明器具の底にて見られる。図１０は、また、照明器具が照明効果を制御するためのコントローラ４４を含むことを概略的に示す。

リモートコントローラを用いるか、ユーザーインターフェース（図示せず）にコマンドを入力する、の何れかによってユーザが選択することができる、多くの予めプログラムされた照明効果があってもよい。この設計により、照明器具と照明効果を１つの調和した効果へと融合させることが可能になる。

図１１は、１０個の環状照明パターンの組を示し、また、ピーク強度まで上昇して下降する正弦波関数（余弦関数の単一周期として示される）を得るために、異なる環状パターンがどのように制御され得るかを示す。このピーク強度は、外側に向かって伝播する波を模すために、外側に向かって径方向に移動させることができる。水波の伝播は水分子の一連の単純な調和振動の効果の組み合わせであると考えられ得る。水が落ちるとき、水分子は内側から外側へと異なる時間系列で振動する。並列に配置された幾つかの細い環状パターンに波紋を分割することによって、水波を効果的に模すことができる。インテリジェント制御方法を用いることによって、不連続な光のパターンを重ね合わせることによる多くのダイナミックな効果が実現され得る。

しかしながら、照明ユニットは、少なくとも、波紋効果を提供することができ、これは、より高い強度のリングが照明システムに対して径方向に移動し、例えば、水に落とされた石の波紋を模すことを意味する。しかしながら、所望であれば、その代わりに、径方向内側に移動する波紋の効果が形成され得る。例えば、リングは外側に向かって径方向に移動してもよく、その後、再び戻ってもよい。或いは、リング（単数）又はリング（複数）は外側に向かって径方向にのみ繰り返しのシーケンスにて移動してもよい。

流れる波紋を可能な限り正確に模すために、波紋は、このようにして、複数の細い連続するリングに分割され得る。径方向距離に対する光強度変化の点において波紋が正弦波関数を示すように、隣接するリングはある周期及びあるモーメントにて発せられる。各リングは、また、時間に対して正弦波関数を採る。

図１２は、１０個の環状リングで形成された照明パターンの可能な制御方法の１つを示す。各照明リングの強度と時間との間の関係は正弦波関数であり、特に、余弦関数の単一周期である（しかし、正弦関数の半周期もまた、同様の効果を与えることができる）。

これは、各環状パターンは強度が増加し、その後、低下して、急なオンオフ機能に比べてより自然な照明効果を与えることを意味する。図１２は、１０個のリング（１乃至１０の数が与えられている）の余弦関数を示し、また、正弦波関数が時間の点で重なることができ、波紋が径方向に徐々に進むという印象を与えることを示す。図１２の画像は３つの異なる時点を示す。

図１２は、１つのピーク強度が外側に向かって伝播するように、各光源アレイに適用された余弦関数の単一周期を示す。しかしながら、（水中の振動源を模すために）径方向に進む波紋の連続流を画定するために、正弦波関数は連続的であってもよい。単一周期又は連続流の代わりに、２つ以上の周期に続いてゼロ出力があってもよい。これは径方向に通過する２つ以上の波紋を画定する。

強度は、連続する環状照明パターンの正弦波強度関数の位相を変化させることによって径方向に移動すると認識されている。例えば、連続した隣接する照明パターンの正弦波強度関数の間に同じ向きの位相シフト（即ち、位相角の増加又は位相角の減少）があってもよい。位相シフトは一定量とされ得る。

図１２は、全て同じピーク強度を有する強度関数を示す。しかしながら、１つの照明パターンの正弦波強度関数の振幅は、また、隣接する照明パターンの正弦波強度関数の振幅と異なってもよい。これは図１３に示される。

異なる強度を用いることで、例えば、図１３に示されるような、距離と共に減少する強度については距離と共に次第に消滅する波紋を模すように、より現実的な効果が得られることを可能にする。

図１２のグラフは、各リングの時間に対する強度関数を示し、図１２の３つの画像は、任意の特定の時点における、径方向距離に対する強度プロファイルの正弦波形状を概略的に示す。このプロファイルの形状は経時的に径方向に移動する。

上では照明パターンは円形として示されている。図１４は、星形又は花の構成を有する照明パターンを示す。これは、異なる反射器形状によって、及び任意選択的に、また、ＬＥＤの非円形配置によって実施され得る。

各アレイ内のＬＥＤの数は所望の光出力及び個々のＬＥＤの性能に基づき選択される。例えば、各アレイ内に２０個をかなり超えるＬＥＤ、例えば、６０個のＬＥＤがあってもよい。一定幅の環状照明パターンが形成される場合、この幅は、通常、５ｃｍ乃至３０ｃｍの範囲内、例えば、約１０ｃｍであってもよい。

上記の例は全て、閉じた環状照明パターンに基づくものである。照明システムは、その代わりに、環状部の９０度又は１８０度の部分など、環状パターンの一部分のみを提供するように設計されてもよい。これは、照明システムを、例えば、壁に又は隅に配置されることが意図される場合に対象となる。

照明システムは、水平表面上に取り付けるように設計されているものとして示される。この表面は、照明が提供されることになる表面である。これは、例えば、池の水面であっても、公共の舗装された領域であっても、庭スペースであってもよい。照明システムは機能的な照明又は装飾的な照明を提供してもよい。例えば、上で記載した寸法、即ち、高さ３００ｍｍ乃至１ｍ及び照明パターン半径５０ｃｍ乃至１０ｍを有するより大きなユニットは、通常、屋外で使用される。より小さなバージョンは、部屋の装飾又は浴室照明のために屋内用途で望まれる傾向がある。こうしたユニットは、５０ｃｍ未満、可能であれば３０ｃｍ未満の高さ、及び５０ｃｍ未満の照明パターン半径を有してもよい。

照明システムは、その代わりに、照明される表面の上に吊されるように設計されてもよい。この場合、光は、また、照明システムの底部から下方向に直接提供されてもよい。

上記の例では、経時的に照明効果の滑らかな変化（evolution）を提供するために正弦波関数を利用している。（任意選択的に、ピークにおいて一定の照明強度の周期を伴い）ランプアップ及びランプダウンする三角波形などの他の同様の関数も当然、同じ効果を実現することができる。時間に関する多くの他の関数が用いられ得る。

照明システムはＬＥＤを用いて実施されることが好ましい。しかしながら、これは必須ではなく、他の不連続な光源も用いられ得る。

上で示される照明パターンは全て、同時にオンにされるアレイ内のＬＥＤに基づくものである。しかしながら、アレイ内のＬＥＤをシーケンスで動作させることにより更なる効果が得られ得る。例えば、部分リングは、径方向運動と回転運動とを組み合わせることにより外側に向かって螺旋状に巻くことができる。このような種々の異なる照明効果が基本の波紋機能の追加のオプションとして提供され得る。

更に、上記の例は、全ＬＥＤが同じ色を有するものと想定する。例えば、全ＬＥＤは白色光出力を有し得る、或いは、白色出力を形成するために一組の異なる色のＬＥＤとして配置され得る。その代わりに、各アレイ内の異なるＬＥＤ、又はそうでなければ、異なるアレイは異なる色とされ得る、又は、それらは全て、制御可能な色出力を有し得る。これは、虹型の効果を形成するために用いられ得る。当然、最大の柔軟性は各ＬＥＤに制御可能な色出力を提供することによって実現され得る。径方向又は回転方向に発生する異なる色の効果は、従って、経時的に形成され得る。当然、波紋効果を提供するよりもむしろ、色を経時的に変化させる静的な光のパターンもまた、形成され得る。

図１０は、当該システムがコントローラ４４を含むことを概略的に示す。図１５は、コントローラ４４が中心シャフト１４内部の、例えば、底部に取り付けられ得ることを示す。ＬＥＤ１０の各アレイへの電力結合は５０として示される。それぞれの電力結合はアレイの全ＬＥＤの共通電力線（例えば、送線及び帰線）であってもよく、又はそうでなければ、独立ＬＥＤ制御が所望される場合、それぞれの個々のＬＥＤ１３のための別個の制御線が設けられてもよい。全アレイの色及び強度が制御され得るように、各アレイに対して制御線の組、例えば、全ての赤色ＬＥＤに対して１つの制御線、全ての青色ＬＥＤに対して１つの制御線、及び全ての緑色ＬＥＤに対して１つの制御線があってもよい。それぞれ個々のＬＥＤの個々の制御は、その代わりに、回転効果が得られること、並びに他の色パターン及び色が制御されることを可能にする。上で述べたように、コントローラは、ワイヤレス制御コマンドを受け取るための無線インターフェースを有し得る。照明ユニットは、バッテリー駆動式又は電源駆動式（図１５のケーブルによって示されるような）とされ得る。

図１６は、コントローラがドライバモジュール４５に調光出力信号を提供し、各ＬＥＤアレイ１３は各々の個々のドライバモジュール４５によって駆動されることを示す。調光出力信号は、例えば、パルス幅変調信号（ＰＷＭ：pulse width modulation）によって制御される信号に基づき得る調光インターフェースとして提供される。波紋効果はコントローラ４４内で予め設定される。予め設定された効果に基づき、コントローラ４４は調光信号をドライバモジュール４５に出力する。上で説明したように、異なるドライバモジュールのための信号は振幅及び周波数が異なっていてもよく、好ましいプロファイルは正弦波を含む。良好な波紋アニメーション効果を可能にするために、ドライバモジュール４５は、コントローラ４４から受信した調光信号に対し、１０ｍｓ未満の応答時間を有することが好ましい。

システムは、照明効果を制御するためにコントローラを利用する。コントローラは、必要とされる種々の機能を実施するために、多くの手法でソフトウェア及び／又はハードウェアに実装され得る。プロセッサは、ソフトウェア（例えば、マイクロコード）を用いて必要とされる機能を実施するようにプログラムされてもよい１つ以上のマイクロプロセッサを用いる、コントローラの単なる１つの例である。コントローラは、しかしながら、プロセッサを用いて又は用いずに実装されてもよく、また、幾つかの機能を実施するための専用のハードウェアと、他の機能を実施するためのプロセッサ（例えば、１つ以上のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連回路）との組み合わせとして実装されてもよい。

本開示の種々の実施形態において用いられてもよいコントローラの構成要素の例としては、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び論理プログラミング可能デバイス（ＦＰＧＡ）を含むが、これらに限定されない。

種々の実装形態においては、プロセッサ又はコントローラは、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭなどの揮発性及び不揮発性コンピュータメモリなどの１つ以上の記憶媒体と組み合わされてもよい。記憶媒体は、１つ以上のプロセッサ及び／又はコントローラ上で実行されると、必要とされる機能を実施する１つ以上のプログラムにより符号化されてもよい。種々の記憶媒体は、記憶媒体に保存された１つ以上のプログラムがプロセッサ又はコントローラにロードされ得るように、プロセッサ又はコントローラ内に取り付けられても、可搬式であってもよい。

請求される発明の実施において、開示される実施形態への他の変更は、当業者には、図面、本開示及び添付の特許請求の範囲の研究から理解され得ると共に実施され得る。特許請求の範囲では、「含む（comprising）」という語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は複数を排除するものではない。相互に異なる従属請求項に特定の施策が列挙されるという単なる事実は、これら施策の組み合わせが効果的に使用され得ないことを示すものではない。特許請求の範囲のあらゆる参照符号は範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 表面上に照明を提供するための照明システムであって、
   光源の第１のアレイと、
   前記光源の第１のアレイの出力を反射し、前記表面上に第１の環状照明パターン又は第１の環状照明パターンの一部分を形成するための第１の反射器と、
   光源の第２のアレイと、
   前記第１の環状照明パターン又は前記第１の環状照明パターンの前記一部分の周りに同心円状に配置された、前記光源の第２のアレイの出力を反射し、前記表面上に第２の環状照明パターン又は第２の環状照明パターンの一部分を形成するための第２の反射器と、
   光源の前記第１及び前記第２のアレイを制御するためのコントローラであって、前記コントローラが前記光源アレイの出力にサイクリック関数を適用することにより、１つ以上の、照明の径方向伝播リング又は部分リングを前記表面上に画定する、コントローラと、
   を含む、照明システム。
2. 光源の少なくとも３つのアレイと、対応する反射器と、を含み、そのそれぞれが、それぞれ異なる同心環状照明パターン又は環状照明パターンの一部分を形成するためのものである、請求項１に記載の照明システム。
3. 各光源アレイが上向きの光源の環状リング又は部分リングを含み、各反射器が、前記各光源アレイの上方に湾曲環状又は部分環状反射器を含み、前記各光源アレイが、シャフトの周囲全体又は一部に、前記シャフトに沿う異なる位置にて延びている、請求項１又は２に記載の照明システム。
4. 前記同心照明パターンが異なる径方向厚さを有し、前記径方向厚さは当該照明システムからの径方向距離と共に増加する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明システム。
5. 各光源アレイがプリント回路基板を含み、前記プリント回路基板上にＬＥＤが取り付けられている、請求項１乃至４の何れか一項に記載の照明システム。
6. 前記コントローラが光源の各アレイを正弦波強度関数によって駆動する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の照明システム。
7. １つの環状照明パターンの前記正弦波強度関数の位相が隣接する環状照明パターンの前記正弦波強度関数の位相と異なる、請求項６に記載の照明システム。
8. 連続した隣接する照明パターンの前記正弦波強度関数の間に、当該照明システムから離れる方向の、同じ向きの位相シフトがある、請求項７に記載の照明システム。
9. １つの照明パターンの前記正弦波強度関数の振幅が、隣接する照明パターンの前記正弦波強度関数の振幅と異なる、請求項６乃至８の何れか一項に記載の照明システム。
10. 表面上に照明を提供するための照明システムを用いて照明を提供する方法であって、前記照明システムが、前記表面上に第１の環状照明パターン又は第１の環状照明パターンの一部分を形成する光源の第１のアレイと、前記第１の環状照明パターンの周りに同心円状に配置された、前記表面上に第２の環状照明パターン又は第２の環状照明パターンの一部分を形成する光源の第２のアレイと、を含み、当該方法が、
    前記光源の出力にサイクリック関数を適用することによって１つ以上の、照明の径方向伝播リング又は部分リングを画定するステップ
    を含む、方法。
11. 光源の各アレイを正弦波強度関数によって駆動するステップを含み、
    １つの照明パターンの前記正弦波強度関数の位相が、隣接する照明パターンの前記正弦波強度関数の位相と異なる、請求項１０に記載の方法。
12. 連続した隣接する照明パターンの前記正弦波強度関数の間に、前記照明システムから離れる方向の、同じ向きの位相シフトがあるように、光源の各アレイを駆動するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 光源の各アレイを正弦波強度関数によって駆動するステップを含み、
    連続した隣接する照明パターンの前記正弦波強度関数の間に、前記照明システムから離れる方向の、振幅の減少があるように、１つの照明パターンの前記正弦波強度関数の前記振幅が、隣接する照明パターンの前記正弦波強度関数の前記振幅と異なる、請求項１０乃至１２の何れか一項に記載の方法。
14. 通信ネットワークからダウンロード可能な及び／又はコンピュータ可読及び／若しくはマイクロプロセッサ実行可能媒体に保存されたコンピュータプログラムであって、前記プログラムをコンピュータで実行したときに請求項１０乃至１３の何れか一項に記載の方法を実行するコードを含む、コンピュータプログラム。
15. 請求項１４に記載のコンピュータプログラムを保存するための、及び含むための媒体。