JP2018500740A - 照明される表面のための発光配置 - Google Patents

Abstract

表面１１を有する固体材料の本体１０と；光ガイド部材１０１、１１０の長手方向に沿って分配される光導出結合手段２３０、７３０、８３０、９３０を有する複数の別々の光導出結合領域１０３と前記光ガイド部材の長手方向に沿って分配された複数の別個の非導出結合領域１０２とを持つ前記本体内に部分的に埋め込まれた前記光ガイド部材であって、前記光ガイド部材の前記複数の光非導出結合領域は前記本体によって埋め込まれており、前記光ガイド部材の前記複数の光導出結合領域は前記本体の表面に露出されており、非導出結合領域１０２は、光導入結合手段２２０、３２０、４２０、５２０、６２０を有する光導入結合領域を形成している、光ガイド部材１０１、１１０と；前記光導入結合領域に向かって光を発する前記固体材料の前記本体１０内に埋め込まれた複数の固体光源１２と；を有する発光配置１００、２００、３００を提供する。前記発光配置は、照明される表面を備える本体を提供し、前記複数の光導出結合領域は、光の損失を伴わずに又は殆ど伴うことなく、効率的な照明を可能にする。

Description

本発明は、照明された表面を提供するように固形物と一体化された発光配置に関する。

固体照明装置は、ますます様々な照明アプリケーションのために使用されている。固体光源は、従来光源（例えば、白熱及び蛍光ランプ）に対して、長い寿命、高いルーメン有効性、低い動作電圧及びルーメン出力の光速変調を含む利点を提供すると共に、小型であるために、照明を他の機能と統合する新しい可能性も切り開いている。例えば、照明された表面を提供する固体照明の解決案（solid state solutions）が現在注目を集めている。照明された表面は、一般又は装飾照明に使用されることができ、所望の屋内環境、光パターン及び文字等を生成する。

照明された表面を提供する１つの仕方は、照明されるべき表面上又は表面下に所望のパターンにおいて配される発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用することである。しかしながら、ＬＥＤは点光源であるので、非常に多くの数のＬＥＤが必要とされ得て、このことは製造費用を増している。

他の取り組みは、光ガイド（例えば、光ファイバ）内に結合導入されるレーザ光を使用することであり、前記光ガイドは、例えば、壁又は天井の表面内に取り付けられる又は部分的に埋め込まれる。しかしながら、このような光ガイドを使用している既知の解決案は、光ガイドから光の漏出及び当該表面材料層による光の吸収のために低効率であるという欠点を有する。

従って、例えば看板又は装飾照明に有用な照明された表面に対する改善のための技術の必要性が存在する。

本発明の目的は、少なくとも部分に、従来技術の問題を解決し、表面を効率的に照明するための手段、特に、この目的に適応化された発光配置を提供することにある。

本発明の第１の見地によれば、この目的及び他の目的は、
表面を有する固体材料の本体と、
前記本体内に部分的に埋め込まれる光ガイド部材であって、光導出結合手段を有する複数の離散的な光導出結合領域であって前記光ガイド部材の長手方向に沿って分配される光導出結合領域と、前記光ガイド部材の長手方向に沿って分配された複数の離散的な非導出結合領域とを有する光ガイド部材であって、前記光ガイド部材の前記複数の光非導出結合領域は前記本体によって埋め込まれており、前記光ガイド部材の前記複数の光導出結合領域は前記本体の表面上に露出されている、光ガイド部材と、
前記光ガイド部材の少なくとも１つの前記光導入結合領域に向かって光を発するように配されている少なくとも１つの固体光源と、
を有する発光配置によって達成される。

従って、前記固体光源により発される光は前記光導入結合領域を経て前記光ガイド部材に結合導入されることができ、スネルの法則に従って全反射により前記光ガイド部材を伝搬し、この後、導出結合領域において導出結合される。従って、（光ファイバを有する場合に通常であるように）全ての光が前記光ガイドの末端へ導かれるという代わりに、光は、前記光ガイドの長さにわたって分配されている複数のサイトにおいて前記光ガイドから結合導出される。従って、前記発光配置は、照明される表面を有する本体を提供する。前記光ガイドの長さにわたって分配される複数の別個の光導出結合領域を有する光ガイドの使用は、（例えば、固体材料の吸収による）光の損失を伴わずに又は殆ど伴わずに、効率的な照明を可能にする。前記発光配置も、如何なる望ましい照射パターンも当該表面に供給されることができるので、非常に用途が広い。

光導出結合領域及び非導出結合領域は、光ガイドに沿って交互に長手方向に配されることができる。

前記光ガイド部材の非導出結合領域は光導入結合手段を有し、従って、前記本体の表面下に埋められる光導入結合領域を形成する。複数の固体光源は、前記固体材料の本体内に埋め込まれ、前記光導入結合領域に向かって光を発するように配される。従って、埋め込まれた固体光源により発される光は、複数のサイトにおいて光ガイド部材に結合導入され、前記複数のサイトは、望まれているように適応化されることができる前記光ガイドに沿って、高い光強度及び光強度分布を可能にする。

前記光導出結合領域及び前記光結合領域は、前記光ガイドに沿って交互に前記長手方向に配されることができる。

実施例において、前記光導入結合領域（光導入結合手段を有する）は、前記光ガイド部材の長さに沿って均一に分配されることができる。従って、前記光ガイド部材内の光の更に一様な分布が達成されることができる。

実施例において、光導入結合手段を有する少なくとも１つの更なる光導入結合領域が、例えば、光ファイバの端部において前記光ガイド部材の側部の表面に位置されることができ、少なくとも１つの更なる固体光源は前記側部の表面及び前記少なくとも１つの更なる光導入結合領域に向かって光を発するように配されることができ、この結果、前記更なる固体光源により発される光は側部の表面を介して前記光ガイド部材内に結合導入されることができる。前記光ガイド部材の長さに沿ったより高い光強度及び／又はより一様な光分布を提供するために、前記発光配置は、（例えば、光ファイバの対向する端部における）光ガイド部材の対向する側部の表面に位置される少なくとも２つの更なる光導入結合領域と、前記光ガイド部材の対向する側に配される少なくとも２つの更なる固体状態光源とを有することができ、各固体光源は、対応する側部の表面及び前記少なくとも２つの光導入結合領域の一方とに向かって光を発するように配される。従って、光は、２つの側部の表面（例えば、光ファイバの２つの端部）から前記光ガイド部材内に結合導入されることができる。

実施例において、各光導入結合領域は、前記光ガイド部材の表面に配される光導入結合手段を有することができる。幾つかの実施例において、前記光導入結合手段は、光ガイド部材の前記表面の一部を覆っているコーティングを有する。他の実施例において、前記光導入結合手段は、前記光ガイド部材の長手方向の部分を囲んでいるコーティング又は外筒を有しており、例えば、前記光ガイド部材が光ファイバである場合には管状コーティングを形成する。前記光ガイド部材の前記表面における連続的なコーティングとしての光導入結合手段の塗布は、前記光導入結合領域が光導入結合材料の不連続なコーティング又はパターンの形態において、光導入結合手段を有する場合と比較して、関連付けられている光源の位置決めの正確さがそれほど必要とされない。

前記光導入結合手段は、光学的に結合している、透明な材料を有することができる。代替的には、前記光導入結合手段は、（複数の）光源により発される光の少なくとも一部の波長変換と同様に光導入結合を提供する波長変換材料を有することができる。前記光導入結合手段は、波長変換材料を有し、波長変換材料は有利には透明であっても良く、前記光源により発される光の散乱を生じない又は殆ど生じない。前記光導入結合領域におけるナノサイズの無機蛍光体粒子、量子ドット若しくは母材内に分子的に溶解されている有機蛍光体材料のような、透明又は非散在性の波長変換材料は、光が前記光ガイド部材内に結合導入される際に散乱しない又は非常に僅かしか散乱しないので、発光配置の効率を増大させることができる。

実施例において、前記光導入結合手段は波長変換材料を有し、上述のような前記光ガイド部材の長手方向の部分を囲む前記光導入結合手段を使用することが、このことが前記波長変換材料により変換される光の量を増大させることができるので、特に有利であり得る。

実施例において、各光導出結合領域は、前記光ガイド部材の表面に配されている光導出結合手段を有することができる。前記光導出結合手段は、光導出結合材料又は光導出結合構造（例えば、トポグラフィカル構造（a topographical structure）を有することができる。前記光導出結合手段は、光回析構造又は材料、光屈折構造又は材料及び光散乱構造又は材料の少なくとも１つを有することができる。付加的には又は代替的には、前記光導出結合手段は、対応する光導出結合領域において結合導出される又は対応する光導出結合領域から発される光の少なくとも一部の波長転換と同様に光導出結合を提供する波長変換材料を有することができる。有利には、前記光導出結合領域において使用される波長変換部材は、散乱波長変換材料（例えば、少なくとも１００ｎｍの粒子の大きさを持つ無機若しくは有機蛍光体を有する粒子）であっても良い。

例えば、前記光導出結合手段は、前記光ガイド部材の表面の一部を覆っている光導出結合材料（例えば、散乱物質）のコーティングを有することができる。幾つかの実施例において、前記光導出結合手段は、光ガイド部材の長手方向を囲んでいるコーティングを有することができ、例えば、前記光ガイド部材が光ファイバである場合には管状コーティングを形成する。前記光導出結合手段が波長変換材料を有している実施例において、上述のように前記光ガイド部材の長手方向の部分を囲んでいる光導出結合手段を使用することは、このことが光変換のチャンスを増大させることができるので、特に有利であり得る。

前記発光配置の実施例において、前記光ガイド部材は、光ファイバコアであっても良い。他の実施例において、前記光ガイド部材は、板又はシートの形態であり得る。前記光ガイド部材は、オプションとして可撓性であり得る。前記発光配置は、更に、前記光ガイド部材の一部（特に光導入結合領域又は光導出結合領域として意図されていない部分）を囲んでいる従来のクラッディングを有することができる。従って、典型的には、クラッディングは、光ガイド部材の光導入結合手段又は光導出結合手段によって覆われている又は光導入結合手段又は光導出結合手段に関連付けられている部分の周囲にはない。クラッディングの目的が、部分的には光ガイド部材の物理的保護を提供すると共に、部分的には光導出結合が望まれない部分における前記光ガイドからの光の漏出を防止することにあるからである。

前記発光配置の実施例において、前記本体の表面は平面であっても良く、前記光ガイド部材は少なくとも部分的に湾曲されていても良く、例えば波打っていても良い。従って、例えば、前記光ガイド部材は、繰り返し的に、表面上若しくは表面の上方に現れ表面（下）から見えなくなるように配されることができる。しかしながら、前記表面が非平面であっても良く、前記光ガイド部材は、如何なる望ましい形状又はコンフィギュレーションも有することができる。幾つかの実施例において、前記光ガイド部材の７０容量％が前記固体によって埋め込まれていても良く、この結果、前記光ガイド部材の少なくとも３０容量％は、前記本体の表面に露出される。例えば、５０容量％未満（例えば、３０容量％未満）の前記光ガイド部材が前記固体状態の本体内に埋め込まれ、この結果、少なくとも５０容量％（例えば、少なくとも７０容量％）の前記光ガイド部材が前記本体の表面上に露出されて位置決めされる。

前記光ガイド部材が部分的に埋め込まれている前記本体は、固体材料、オプションとして非透過性の、例えば金属、木、鉱物（例えば、石）、プラスチック、合成物、織物、紙又はこれらの何らかの組み合わせでできていても良い。前記固体材料の前記本体は、壁、天井及び／又は床を有する、壁、天井及び／又は床の一部を形成する、又は壁、天井及び／又は床上に配されるように適合化されても良く、又は家具又は室内装飾を有する又は家具又は室内装飾の一部を形成しても良い。本発明による発光配置は、特に、特別な照明の目的（例えば、装飾照明又は看板）のために使用されることができる。

本発明は、添付の請求項において詳述されるフィーチャーの全ての可能な組合せに関することに注意されたい。

本発明の実施例による発光配置の全体的な構造を示している断面側面図である。 本発明の実施例による発光配置の断面側面図である。 本発明の実施例による発光配置の断面側面図であり、光源の可能なコンフィギュレーションを示している。 本発明の実施例による発光配置の断面側面図であり、光導入結合手段の可能な変形を示している。 本発明の実施例による発光配置の断面側面図であり、光導入結合手段の他の変形を示している。 本発明の実施例による発光配置の断面側面図であり、光導入結合手段の他の変形を示している。 本発明の実施例による発光配置の断面側面図であり、光導出結合手段の可能な変形を示している。 本発明の実施例による発光配置の断面側面図であり、光導出結合手段の他の変形を示している。 本発明の実施例による発光配置の断面側面図であり、光導出結合手段の更に他の変形を示している。 本発明の実施例による発光配置の断面側面図である。

本発明のこの及び他の見地は、以下において本発明の実施例を示している添付の図面を参照して更に詳細に記載される。

図に示されているような、層及び領域の大きさは、説明の便宜上誇張されており、従って、本発明の実施例の一般的な構造を例示するために提供される。同じ符号は、全体にわたって同じ要素を表している。

本発明は、本発明の現在好ましい実施例が示されている添付図面を参照して以下に十分に記載される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態において実施されることができ、本願明細書に記載される実施例に限定されるものであると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施例は、徹底及び完全さのために提供されているものであり、本発明の範囲を当業者に対して十分に伝えるものである。

図１は、本発明の実施例による発光配置１００の全体的な構造を示している。発光配置１００は、光ガイド部材１０１（ここでは光ファイバの形態）を有する。しかしながら、光ガイド部材１０１は、側部から見られるように、シートの形態であっても良い。何れの場合においても、光ガイド部材（以下、光ガイドと称する）は、少なくとも１つの方向Ｌにおける長手方向の拡張を有する。

光ガイド１０１は、固体材料の本体１０内に部分的に埋め込まれ、この結果、光ガイド１０１の部分又は領域１０２は、本体１０内に埋め込まれる又は埋設され、他の部分又は領域１０３は、本体１０の表面１１上に露出され、例えば表面１１から突出している。図に示されるように、部分又は領域１０２及び部分又は領域１０３は、長手方向Ｌにおいて交互に配置される。領域１０２は、本体１０に完全に埋め込まれることができるのに対し、領域１０３は完全に露出されることができる。従って、上面図からは、光ガイド１０１が表面１１上又は表面１１の上方に繰り返し出現し、前記表面から(又は前記表面の下方に）繰り返し消える。本体１０は、固体材料、オプションとしては非透過性であり、例えば金属、木、鉱物（例えば、石）、プラスチック、合成物、織物、紙又はこれらの組み合わせでできていても良い。

光は、光導入結合手段（図示略）を介して前記光ガイドに結合導入されることができ、前記光導入結合手段は、例えば、埋め込み領域１０２内に位置されることができ、実施例においては、更に、前記光ガイドの側部の表面（lateral face）１０４ａ、１０４ｂの一方又は両方に位置されることができる。更に、領域１０３は、光導出結合領域を形成し、光を前記光ガイドから抽出する光導出結合手段（図１には示されない）を有する。

図２は、本発明の実施例による発光配置のより近くの図を示している。発光配置２００は、交互している領域１０２及び１０３を有する光ガイド１０１を部分的に埋め込んでいる固体材料１０の本体を有し、上述したように、領域１０２は本体１０内に埋め込まれ、領域１０３は本体１０の表面上に露出される。更に、図２は、複数の固体光源１２（典型的には、発光ダイオード（ＬＥＤ））を示しており、光ガイド１０１の領域１０２の近くにおいて本体１０内に埋め込まれ、前記光ガイドに向かって光を発するように指向される。光ガイドの領域１０２は、ＬＥＤ１２により発される光の光ガイド１０１内への結合を容易にする光導入結合手段２２０を有している。従って、領域１０２は、光導入結合領域を形成することができる。領域１０３は、光ガイドからの光を導出結合することを可能にする光導出結合手段２３０を有する。従って、ＬＥＤ１２により発される光は、複数のサイト（光導入結合領域１０２）において光ガイド１０１内に結合導入され、スネルの法則に従って全反射により光ガイド１０１を伝搬する。しかしながら、光ファイバを有する場合に通常あるように、全ての光が光ガイドの末端へ導かれる代わりに、光は、光ガイドのうちの、長さ又は長手方向の延在にわたって分配されている複数のサイト（光導出結合領域１０３）において当該光ガイドから結合導出される。

幾つかの実施例において、光ガイドの各埋め込み領域１０２は、光源１２と関連付けられていても良く、従って光導入結合領域１０２を表していても良い。しかしながら、埋め込み領域１０２の幾つかは光源と関連付けられておらず、従って光導入結合領域を構成しないことも可能である。従って、光ガイド１０１の埋め込み領域１０２が光導入結合領域を表すことができる又はできない。

更に、前記表面上に露出される光ガイドの全ての部分が、光導出結合手段を有さなければならないというわけではない。従って、光導出結合領域を表さない又は有さない表面上に露出する光ガイド１０１の部分でもあり得る。

光分布の均一性を改善するために、光導入結合領域１０２は、光ガイド１０１の長さ沿って一定の間隔において配されることができる。光導出結合領域１０３の分布は、規則的又は不規則であり得て、抽出された光の所望のパターンを提供するように適応化されることができる。

上述したように、光源１２はＬＥＤ（例えば、青又はバイオレット色のＬＥＤ）であっても良いが、勿論、他の色のＬＥＤも等しく可能である。光源は、前記光ガイドの光導入結合領域に隣接していると共に、前記光導入結合手段と光学的に接触している固体材料の本体内に埋め込まれることができる。光源は、典型的には、プリント回路基板又はリードフレーム上（図示略）に配され、当業者により理解されるように、電気的リードを介して外部電源及び制御回路に接続される。ＰＣＢ又はリードフレーム及び如何なる電気的リードも、少なくとも部分的に本体１０内に埋め込まれることができる。

前記光源は、光導入結合手段を介して光ガイドと直接的に物理的に多かれ少なかれ接触していても良い。しかしながら、オプションとして、光源は、前記光源が依然として前記光ガイドの光導入結合手段と光学的に接触している限り、光ガイドから離間されて配されることができる。

図３は、（直接蛍光体変換されたＬＥＤの形態の）前記光源が光導入結合手段３２０（ここでは、シリコーンのような光結合材料の層）を介して光ガイド１０１に物理的に及び光学的に結合されている、発光配置の実施例を示している。従って、ＬＥＤ１２はＬＥＤ上に設けられる波長変換層３１３を有することができ、波長変換層３１３はシリコーン材料３２０と直接的に接触している。例えば図２に示されているような、他の実施例において、前記光源は、光ガイド１０１から離間されて配されることができる。しかしながら、このような実施例において、透明な媒体（例えば、光学的結合材料）が、前記光源と光ガイドの光導入結合領域との間の光学的接触を確立するように設けられることが可能である。

図２及び３は、表面１１から見て光ガイド下に配されるＬＥＤを示しているが、前記光源は、前記光ガイドの光導入結合領域と同じ深さにおいて前記光ガイドの光導入結合領域のそばに位置決めされることもできると考えられる。

幾つかの実施例において、例えば、図２及び３に示されるように、前記光ガイドの長さに沿って配される光源に加えて、固体光源（例えば、ＬＥＤ又はレーザー光源）が、前記光ガイドの側部の表面（例えば光ファイバの端部１０４ａ、１０４ｂ）において配されることができると共に、前記側部の表面に設けられる光導入結合手段と光学的に接触しており、この結果、付加的な光が、当該ファイバの端部の一方又は両方から前記光ガイドに結合されることができる。側部の表面１０４ａ、１０４ｂ及び光源は、このような場合、本体１０又は固体材料内に埋め込まれることもでき、又は本体１０の外側（例えば、当該本体の表面上）に設けられることが可能である。光が側部の表面又は端部から前記光ガイド内に結合導入される場合、当該光の強度は前記光源からの距離の増加と共に光ガイドに沿って減少し得て、この減少を、前記光ガイドの長さに沿ってより多くの光出力を供給するために前記光導出結合手段の数及び／又は空間分布を適応させることによって補償することも有利であり得る。これらの実施例において使用される光源は、例えば、図３の光源３１２と類似の蛍光体変換されたＬＥＤであっても良い。更に、光導入結合領域が側部の表面１０４ａ、１０４ｂの一方又は両方において設けられる実施例において、前記光ガイドは、オプションとして前記光ガイドの材料と混合された波長変換材料を有していても良い。

前記光導入結合手段は、コーティングとして設けられることができ、例えば、波長変換コーティング又は透明な光学材料ある。前記コーティングは接着剤でもあっても良く、例えば、図３に示されるように前記光源を光ガイドに取り付けることもできる。幾つかの実施例において、前記光導入結合手段は、前記光ガイドの製造の間又は後に前記光ガイドの材料内にエッチングされることもできる。

図４―６は、前記光導入結合手段の異なるコンフィギュレーションを示している。幾つかの実施例において、図４に示されているように、光導入結合手段４２０は、光ガイド１０１の一部を完全に覆う又は封入するように、光ガイド１０１の表面上に設けられる。従って、前記光導入結合手段は、特に前記光ガイドが光ファイバコアである実施例において、前記光ガイドの一部の周りにスリーブを形成することができる。例えば、図５に示されるような、他の実施例において、光導入結合手段５２０は、主に前記光ガイドの一方の側（典型的には、前記光ガイドの前記光源に面する側）にコーティングとして設けられることが可能である。従って、このような実施例において、光導入結合手段５２０は、光ガイドを封入又は取り囲むことはしない。

図６に模式的に表されたような、更に他の実施例において、前記光導入結合手段は、前記光ガイドの表面に設けられる光結合材料のパターン６２０により表されることができる。光導入結合パターン６２０は、主に前記光ガイドの前記光源に面している表面上に設けられることが可能であるが、パターンが図４に示されるような実施例に対応する態様において、前記光ガイドの一部の周りに全て設けられることも考えられる。

本願明細書に記載されている発光配置の如何なる実施例における前記光導入結合手段も、オプションとして、波長変換材料を有し得る。例えば、波長変換材料は、光結合材料内に粒子の形態で分散される又は分子的に溶解されることができる。

更に、如何なる実施例の前記光導出結合手段も、オプションとして波長変換材料を有し得る。例えば、波長変換材料は、光結合材料内に粒子の形態で分散される又は分子的に溶解されることができる。

波長変換材料（発光材料又は蛍光体と称される）は、一次光（例えば、ＬＥＤのような光源により発される光）を異なるスペクトル分布を持つ二次光（通常、より長い波長の光）に変換することができる無機又は有機化合物であっても良い。本発明の発光配置において、使用される波長変換材料の種類は、光源により発される光のスペクトルの特性及び出力光（即ち光導出結合領域を介して光ガイドから抽出される光）の所望のスペクトル組成に対する十分な考慮により選択され_{ることができる}。所望の色又は他のスペクトル特性を持つ出力光を達成するために、異なる色の光を供給する波長変換材料の組合せを使用することが可能である。

適切な無機波長変換材料の例は、セリウム（Ｃｅ）ドープされたイットリウム・アルミニウム・ガーネット、ＹＡＧ（_{Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２}）又はルテチウム・アルミニウム・ガーネット、ＬｕＡＧ、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２を含む。ＣｅドープされたＹＡＧは黄色がかった光を発するが、ＣｅドープされたＬｕＡＧは黄色緑がかった光を発する。赤色光を発する他の無機蛍光体材料の例は、ＥＣＡＳ及びＢＳＳＮを含むが、これらに限定されるものではない。ここで、ＥＣＡＳはＣａ_１―ｘＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ_ｘであり、０＜ｘ≦１、好ましくは０＜ｘ≦０．２であり、ＢＳＳＮは、Ｂａ_{２―ｘ―ｚ}ＭｘＳｉ_５―ｙＡｌ_ｙＮ_８―ｙＯ_ｙ：Ｅｕ_ｚであり、ＭはＳｒ又はＣａを表しており、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦４及び０．０００５≦ｚ≦０．０５であって、好ましくは０≦ｘ≦０．２である。無機蛍光体は粒子の形態で提供されることができ、母材内に分散される。

本発明において、使用される適切な有機波長変換材料の例は、ペリレン誘導体（例えば、ＢＡＳＦ社によるＬｕｍｏｇｅｎ（登録商標）の名前の下に販売されている化合物）に基づいた有機発光の材料を含む。適切な化合物の例は、これらに限定されるわけではないが、Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）赤色Ｆ３０５、Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）オレンジ色Ｆ２４０、Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）黄色Ｆ０８３及びＬｕｍｏｇｅｎ（登録商標）Ｆ１７０を含む。有機波長変換材料は、とりわけ、自身の分子構造がスペクトルのピーク位置が調整されることができるように設計されることができるという利点を有する。有機波長変換材料の他の顕著なフィーチャーは、これらが母材材料内に分子的に分解されることができ、従って透明（即ち非散乱性）であるということにある。

代替的には、発明の実施例において使用される波長変換材料は、量子ドットに基づくものであっても良く、量子ドットは、一般的には僅か数ナノメートルの幅又は直径を有する半導体材料の小さな結晶である。入射光により励起される場合、量子ドットは結晶の大きさ及び材料により決定される色の光を発する。従って、特定の色の光が、当該ドットの大きさを適応化することにより生成されることができる。可視範囲における発光を有する殆ど既知の量子ドットは、硫化カドミウム（ＣｄＳ）及び硫化亜鉛（ＺｎＳ）のようなシェルを有するカドミウム・セレン化物（ＣｄＳｅ）に基づいている。インジウム・リン化物（ＩｎＰ）、銅インジウム硫化物（ＣｕＩｎＳ２）及び／又は、銀インジウム硫化物（ＡｇＩｎＳ２）のような、カドミウムフリーの量子ドットも、使用されることができる。量子ドットは、非常に狭い発光帯域を示すので、飽和色を示す。更に、発光色は、量子ドットの大きさを適応化することによって容易に調整されることができる。従来技術において知られている如何なる種類の量子ドットも、本発明の実施例において使用されることができる。しかしながら、カドミウムフリーの量子ドット又は少なくとも超低カドミウム含有量を有する量子ドットを使用することは、環境安全及び関心の理由のために好まれ得る。

波長変換材料を有する光導入結合手段は、透明、即ち基本的に非散乱性であっても良い。例えば、量子ドット、又は光結合材料内に分子的に溶解された有機蛍光体のような、無機ナノサイズ蛍光体が使用されることができる。

図７―９を見ると、光導出結合手段の異なる変形が示されている。一般に、光ガイド１０１の光導出結合領域１０３の光導出結合手段は、波長変換材料、又は光回析、屈折若しくは散乱材料を又は構造を含み得る。前記光導出結合手段は、コーティングとして設けられることができる。幾つかの実施例において、光導出結合手段は、光ガイドの製造の間又は後に、前記光ガイドの材料にエッチングされることができる。

図７は、光ガイド１０１が完全に光ガイド１０１の一部を完全に覆う又は封入するように光ガイド１０１の表面に設けられる光導出結合手段７３０を有する実施例を示しており、従って、封入された部分が光導出結合領域１０３を形成する。従って、光導出結合手段は、特に光ガイドが光ファイバコアである実施例において、前記光ガイドの一部の周りにスリーブを形成することができる。例えば図８に示されたような、他の実施例において、光導出結合手段８３０は、主に前記光ガイド一方の側に設けられることができ、典型的には、観察者の見る方向において、前記光ガイドの当該本体の表面１１から外方を向く側部に設けられることが可能である。従って、このような実施例において、前記光導出結合手段は、光ガイドを封入又は取り囲まない。図９において模式的に表されているような、更に他の実施例において、前記光導出結合手段は、光ガイドの表面に設けられる光結合材料のパターン９３０により表されることができる。光導出結合パターン９３０は、主に、表面１１から外方を向く前記光ガイドの表面上に観察者の方向において設けられることができるが、パターンが、図７に示されている実施例に対応する態様において、前記光ガイドの一部の周りに全て設けられることも考えられる。

本願明細書に記載されている発光配置の如何なる実施例の光導出結合手段も、オプションとして波長変換材料を有し得る。例えば、波長変換材料は、光導入結合手段に関して上述したように、光結合材料内に粒子の形態で分散される又は分子的に溶解されることができる。適切な波長変換材料は、光導入結合手段に関して前述のものを含む。光導出結合手段と同様に光導入結合手段が波長変換材料を有する実施例において、光導入結合手段及び光導出結合手段の波長変換材料は、それぞれ、同じであっても良く又は異なっても良い。

光導出結合の目的ために、幾つかの実施例において、十分な大きさ（例えば、少なくとも１００ｎｍ）の波長変換粒子のような、散乱性波長変換材料を使用するか、又は非散乱性（透明な）波長変換粒子若しくは分子的に溶解された有機波長変換材料を無機散乱要素と組み合わせるかの何れかが好ましいものであり得る。

従って、前記光導出結合手段は、（オプションとして波長変換材料と組み合わせて）散乱要素を有することができる。ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３又はＢａＳＯ_４又はこれらの組み合わせのような、反射材料の粒子の形態における散乱要素は、上述したシリコーン又は他の材料のような、光学的結合材料内に組み込まれることができる。

本願明細書に記載されている前記光ガイド部材は、如何なる適切な材料（例えば、ガラス又はプラスチック）からも作られることができ、オプションとして可撓性であっても良い。通常、光ガイド部材は、クラッディングによって少なくとも部分的に覆われ、前記クラッディングは、前記光ガイド材料を保護する及び他の材料（例えば、固体本体１０の材料）との界面における前記光ガイドからの光の望ましくない漏出を防止する。しかしながら、前記クラッディングは、光ガイドの、光導入結合手段又は光導出結合手段によって覆われる如何なる部分にもない。従って、例えば光ファイバの、クラッディングは、光導入結合手段若しくは光導出結合手段によってコーティングされる又は覆われるべき部分において除去される必要があり、この結果、前記光導入結合手段及び前記光導出結合手段は、前記光ファイバコアと光学的に接触している。

従って、本発明の実施例による発光配置は、固体材料の本体の表面内に部分的に埋め込まれている、自身の長さに沿って選択された部分において光を発する光ガイドを提供する。例えば、少なくとも３０容量％の前記光ガイドは、前記本体内に埋め込まれず、従って表面に露出し、従って光抽出に対して利用可能である。幾つかの実施例において、少なくとも５０容量％又は少なくとも７０容量％の前記光ガイドが露出され、光抽出に対して利用可能である。図１０は、５０容量％を超える光ガイド１１０が、本体１０の表面１１に露出する発光配置の実施例実施例を示している。埋め込み領域１０２（ここでは、光導入結合領域を形成している）は、周囲に露出されており観察者に見える光導出結合領域１０３と比較して、光ガイドの（容量において、）より小さい部分を構成している。

本体１０は、オプションとして非透過性であっても良く、（合成又は自然の）如何なる適切な材料も有することができ、如何なる種類の物体（例えば、インテリア装飾又は設計のために使用される物体又は材料）又は物体の一部も形成することもできる。例えば、本体１０は、壁若しくは壁セグメント、壁紙、天井若しくは天井タイル（懸架された天井のための）、床若しくは床タイル、カーペット又は家具（例えばテーブル、机、収納戸棚、スクリーン、ドア、椅子又は座席等）、又はこれらの一部を形成することができる。

前記光ガイドは、既知の方法により製造されることができ、次いで、前記光ガイドは、例えば、穿孔又はカット等の何らかの適切な手段により形成される当該本体の穴又は凹部への挿入によって、又は本体自体の製造の間における成形によって前記固体本体の表面内に埋め込まれる又は一体化されることができる。前記光ガイドは、オプションとして、前記本体の製造の間に前記本体に接合されることができる。

当業者であれば、本発明が、決して上述の好ましい実施例に限定されるものではないと理解するであろう。逆に、多くの変形及び変更が、添付の特許請求の範囲内において可能である。例えば、全ての図は平らな表面と湾曲された波打っている光ガイドとを示しているが、前記光ガイドと同様に前記表面は、如何なる形状も有することができると考えられる。

更に、開示された実施例に対する変更は、添付の図面、開示及び添付の請求項の研究から、添付の請求項に係る本発明を実施する当業者により理解され達成されることができる。添付の請求項において、「有する」なる語は他の要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数形を排除するものではない。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 (14)

1. 表面を有する固体材料の本体と、
   前記本体内に部分的に埋め込まれる光ガイド部材であって、前記光ガイド部材の長手方向に沿って分配される光導出結合手段を有する複数の離散的な光導出結合領域と前記光ガイド部材の長手方向に沿って分配された複数の離散的な非導出結合領域と有する光ガイド部材であって、前記光ガイド部材の前記複数の光非導出結合領域は前記本体によって埋め込まれており、前記光ガイド部材の前記複数の光導出結合領域は前記本体の表面上に露出されており、前記非導出結合領域は前記光導入結合手段を有する光導入結合領域を形成している、前記光ガイド部材と、
   前記光導入結合領域に向かって光を発するように配されている固体材料の前記本体内に埋め込まれる複数の固体状態光源と、
   を有する発光配置。
2. 前記光ガイド部材の側部の表面に位置される光導入結合手段を有する少なくとも１つの更なる光導入結合領域と、前記側部の表面及び前記少なくとも１つの光導入結合領域に向かって光を発する少なくとも１つの更なる固体光源とを更に有する、請求項１に記載の発光配置。
3. 少なくとも２つの更なる光導入結合領域は前記光ガイド部材の側部の表面に対向して配され、少なくとも２つの更なる固体光源は前記光ガイド部材の対向する側に配され、各更なる固体光源は、対応する側部の表面及び前記少なくとも２つの更なる光導入結合領域の一方に向かって光を発するように配されている、請求項２に記載の発光配置。
4. 光導入結合領域を形成する前記非導出結合領域は、前記光ガイド部材の長さに沿って均一に分配される、請求項1乃至３の何れか一項に記載の発光配置。
5. 前記光導入結合手段、更なる光導入結合手段及び前記光導出結合手段の少なくとも１つは、波長変換材料を有している、請求項１乃至４の何れか一項に記載の発光配置。
6. 前記光導入結合手段は、前記光ガイド部材の表面の一部を覆っているコーティングを有する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の発光配置。
7. 前記光導出結合手段は、前記光ガイド部材の表面の一部を覆うコーティングを有する、請求項１乃至６の何れか一項に記載の発光配置。
8. 前記光導入結合手段及び前記光導出結合手段のうちの少なくとも一方は、前記光ガイド部材の長手方向の部分を封入しているコーティングを有する、請求項１乃至７の何れか一項に記載の発光配置。
9. 光ガイド部材は光ファイバコアである、請求項１乃至８の何れか一項に記載の発光配置。
10. 光導入結合手段又は光導出結合手段と関連付けられていない前記光ガイド部材の保護クラッディング封入部分を更に有する、請求項１乃至９の何れか一項に記載の発光配置。
11. 前記本体の表面は平面であり、前記光ガイド部材は少なくとも部分的に湾曲される、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の発光配置。
12. 前記光ガイド部材の７０容量％が前記固体材料の本体によって埋め込まれており、この結果、前記光ガイド部材の少なくとも３０容量％は、前記本体の表面上に露出されている、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の発光配置。
13. 前記光ガイド部材のボリュームによる５０容量％未満、例えば３０容量％未満が前記固体材料の本体によって埋め込まれており、この結果、前記光ガイド部材の少なくとも５０容量％、例えば少なくとも７０容量％が前記本体の表面上に露出されている、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の発光配置。
14. 前記固体材料の本体は、壁、天井及び／若しくは床の一部形成する又は壁、天井及び／若しくは床上に配される、又は家具又は室内装飾の一部を有する若しくは形成する、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の発光配置。

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