JP2021501443A

JP2021501443A - 再構成可能なチップオンボード発光ダイオードアレイを有する光源センシティブ光学系

Info

Publication number: JP2021501443A
Application number: JP2020523447A
Authority: JP
Inventors: シュラマ，チャールズ; カッカール，ヴァルン，デヴ; ファンサリ，エルノ
Original assignee: ルミレッズリミテッドライアビリティカンパニー
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2018-10-25
Publication date: 2021-01-14
Also published as: WO2019084247A1; KR20200087777A; EP3701182A1; KR102405185B1; CN111512088A; TWI761618B; TW201930779A

Abstract

本明細書に記載されているのは、再構成可能なチップオンボード発光ダイオード(CoB)アレイを光源として使用する光源センシティブ光学素子である。実施形態において、再構成可能なCoBLEDアレイは、種々の照明シナリオに対して構成可能な所定数のLEDを含む。実施形態において、再構成可能なCoB LEDアレイは、本明細書に記載される光源センシティブ光学系と共に使用するために構成される複数のCoB LEDアレイである。光源センシティブ光学系は、再構成可能なCoB LEDアレイに応答する表面形状を含む。光源センシティブ光学系は、再構成可能なCoB LEDから構成されたCoB LEDアレイ構成に基づいて、ビームプロファイルと放射パターンとを差別化するように構成される。各構成可能なCoB LEDアレイ構成は、近接及び表面形状の幾何学的形状のために、表面形状を介して異なるビームパターンを放射する。

Description

本出願は、チップオンボード発光ダイオードベースの照明に関する。

発光ダイオード(LED)のような半導体光源は、効率的で堅牢な全スペクトル照明源を提供する。LEDベースの照明装置又は照明器具は、室内の用途や、例えば街路照明などの屋外の用途に使用される。特に、チップ・オン・ボード（chip-on-board (CoB)）LEDアレイは、狭ビーム光の発生と組み合わせた高輝度を提供し、照明の密な集束／低幾何学的拡散を提供する。CoB LEDアレイは、一般に、1つ又は複数の半導体チップ（又は「ダイ」）を指し、そこでは1つ又は複数のLED接合部が製造され、チップがプリント回路基板（PCB）に直接実装され(例えば、接着され)る。次いで、チップは、PCBにワイヤボンディングされ、その後、エポキシ又はプラスチックのグロブ（glob）が、チップ及びワイヤ接続を覆うために使用され得る。そのようなLEDアセンブリ又はLEDパッケージの1つ以上を、次に、照明器具の共通の取り付けボード又は基板に取り付けることができる。

光学素子又は構造は、CoB LEDアレイと共に使用され、生成された光の集束を容易にし、平行又は準平行光の狭いビームを生成する。これらの光学素子は、例えば、レンズ又はコリメータレンズ（集合的に「レンズ」という。）を含むことができる。これらの構造は、その方向性を改善するために、光源、例えば、CoB LEDアレイによって放射された光を捕捉し、再方向づけする。

図１に示すように、従来のCoB LEDアレイベースのストリート照明は、特定のパターンで道路上に光を分散させるための光学素子又はレンズとして、自由形式光学系を使用する。自由形式の光学系は、街路又は道路の種類(高速道路、市街地、歩行者など)及び適用可能な地域規格に依存する。通常、CoB LEDアレイは、かなり単純な輝度分布(正方形、長方形又は円形のいずれか)を有し、自由形式光学系が用いられて、CoB LEDアレイ輝度分布を、街路に必要とされる特定の分布に変換する。自由形式光学系のサイズは、光源のサイズの関数である。光源の大きさが大きいほど、自由形式の光学系の大きさは大きくなる。CoB LEDアレイベースのストリート照明のためには、このような自由形式の光学系は、大型化し、高価になる。多数のストリートライトパターンが与えられると、照明器具サプライヤのための自由形式光学タイプの数は、むしろ過剰になる可能性がある。市場において低コストの解決策を提供するとされているCoB LEDアレイベースの街路照明にとって、在庫を維持したり、大規模で複雑な自由形状光学系を追跡したりすることが市場障壁となっている。

本明細書には、再構成可能（reconfigurable）なチップオンボード（chip-on-board）発光ダイオード（LED）アレイ（本明細書及び請求項において「CoB LEDアレイ」と呼ぶ。）を光源として使用する光源センシティブな光学系が記載されている。ある実施形態において、再構成可能なCoB LEDアレイは、種々の照明シナリオに対して構成可能な所定数のLEDを含む。ある実施形態において、再構成可能なCoB LEDアレイは、本明細書に記載される光源センシティブ光学系と共に使用するために構成される複数のCoB LEDアレイである。光源センシティブ光学系は、再構成可能なCoB LEDアレイに応答する表面形状を含む。光源センシティブ光学系は、再構成可能なCoB LEDから構成されたCoB LEDアレイ構成に基づいて、ビームプロファイルと放射パターンとを区別するように構成される。各構成可能なCoB LEDアレイ構成は、近接及び表面形状の幾何学的形状のために、表面形状を介して異なるビームパターンを放射する。

添付の図面と共に例示的に与えられた以下の説明から、より詳細な理解を得ることができる。

従来の発光ダイオード照明用の自由形式の説明図である。特定の実施形態による例示的な照明システムである。特定の実施形態に従った図７に示す光源センシティブ光学系で使用するためのタイプI、タイプII及びタイプIIIの光源構成を有する例示的なCoB LEDアレイである。特定の実施形態に従った光源センシティブ光学系におけるタイプI光源の例示的なワイヤフレーム図である。特定の実施形態による光源センシティブ光学系におけるタイプII光源の例示的なワイヤフレーム図である。特定の実施形態による光源センシティブ光学系におけるIII型光源の例示的なワイヤフレーム図である。特定の実施形態による例示的な光源センシティブ光学系である。特定の実施形態による図３の光源のための光源センシティブ光学系の例示的断面図である。特定の実施形態による、図４の光源センシティブ光学系の別の例示的な断面図である。特定の実施形態によるタイプIの照明光源のビームプロファイルである。特定の実施形態によるタイプIIの照明光源のビームプロファイルである。特定の実施形態によるタイプIIIの照明光源のビームプロファイルである。特定の実施形態によるタイプIの照明光源の輝度フラックス特性である。特定の実施形態によるタイプIIの照明光源の輝度フラックス特性である。特定の実施形態によるタイプIIIの照明光源の輝度フラックス特性である。特定の実施形態によるタイプIの照明光源の光強度プロットである。特定の実施形態によるタイプIIの照明光源の光強度プロットである。特定の実施形態によるタイプIIIの照明光源の光強度プロットである。特定の実施形態に従った照明器具を作製するためのフローチャートである。

光源として再構成可能なチップオンボード(CoB)発光ダイオード(LED)アレイを有する光源センシティブ光学素子を使用するための図面及び説明は、明確な理解に関連する要素を説明するために簡略化されているが、一般的な照明システム及び装置に見られる多くの他の要素が明確にするために省略されていることが理解されるべきである。当業者は、他の要素及び／又はステップが、本発明を実施する上で望ましい及び／又は必要とされることを認識し得る。しかしながら、このようなエレメント及びステップは当技術分野において知られており、かつそれらは本発明のより良い理解を促進しないため、このような素子及びステップの議論は本明細書では提供されない。

本明細書には、再構成可能なCoB LEDアレイを光源として使用する光源センシティブ光学系が記載されている。一般に、所与の照明環境に対する特定の光源センシティブ光学系に対して、再構成可能なCoB LEDアレイが提供される。所定の照明環境は、特定の光源センシティブ光学素子と再構成可能なCoB LEDアレイとの組み合わせによって満たすことができる一組の照明特性、特徴又はパラメータを含むことを意味する。図10A〜10C、11A〜11C、及び12A〜12Cは、例示的な照明特性、特徴又はパラメータを提供する。光源センシティブ光学系は、再構成可能なCoB LEDアレイを利用するように設計されており、光学系は、自由形状、屈折型、フレネル型及び／又は反射型光学系又はそれらの組み合わせを使用して実装することができるが、これらに限定されない。光源センシティブ光学系は、再構成可能なCoB LEDアレイに応答する表面形状を含む。

再構成可能なCoB LEDアレイは、種々の照明シナリオに対して構成可能な所定の数のLEDを含む。光源センシティブ光学系は、再構成可能なCoB LEDから構成されたCoB LEDアレイ構成に基づいて、ビームプロファイルと放射パターンとを区別するように構成される。各構成可能なCoB LEDアレイ構成は、近接及び表面形状の幾何学的形状のために、表面形状を介して異なるビームパターンを放射する。この実施形態において、再構成可能なCoB LEDアレイは、個々的にアドレス可能なLED及び／又は半導体チップを有する。

別の実施形態では、再構成可能なCoB LEDアレイは、本明細書に記載される光源センシティブ光学系と共に使用するように構成される、複数の、構成可能でないCoB LEDアレイを含むか、又は参照することができる。すなわち、再構成可能なCoB
LEDアレイは、特定のLED配置又は構成を有する複数の個々のCoB製品を含むことができる。この実施形態では、光源センシティブ光学系は、一組の構成不可能なCoB LEDアレイに基づいてビームプロファイル及び放射線パターンの差別化を提供するように構成される。例示的な実施例として、特定のLED構成は、本明細書に記載のタイプI、II及びII光源を含むことができるが、これらに限定されない。次いで、光源センシティブ光学素子は、本明細書に記載されるように、ビームプロファイル及び放射線パターンの差別化を提供するように構成される。この実施形態では、各特定のLED構成は、異なる製品とすることができる。

図２は、特定の実施形態による例示的な照明システム200である。照明システム200は、例えばレンズなどの光源センシティブ光学系215で構成された、再構成可能なCoB LEDアレイ210を含む光学器具205を含む。再構成可能なCoB LEDアレイ210は、コントローラ220との通信状態にあるか或いはそれに接続されている（「接続」と総称する）。コントローラ220は、再構成可能なCoB LEDアレイ210を構成するために、ユーザインターフェース225又はベンダーインターフェース230に接続される。再構成可能なCoB LEDアレイ210及び光源センシティブ光学系215の形状及び構成は例示的であり、以下に記載する所定の照明環境に依存する。

動作上、ユーザ又はベンダは、注目される照明環境のために、光源センシティブ光学系215及び再構成可能なCoB LEDアレイ210を選択する。次に、実施形態において、ユーザ及びベンダーは、コントローラ220に構成（configuration）情報を選択し、提供するために、ユーザインターフェース225又はベンダーインターフェース230をそれぞれ使用することができる。コントローラ220は、再構成可能なCoB LEDアレイ210を構成し、以下に記載するように、注目する照明環境のために要求された照明を提供する。例えば、再構成可能なCoB LEDアレイ210内のLEDが、予め定めた複数のLEDのサブセットへとグループ分けされる。コントローラ220は、あるサブセットを選択して、選択されたサブセットのLED群に電源を供給する（すなわち、ある複数のLEDには電源供給し、その他のLEDには電源供給しない）。レンズがそれらの電源供給されたLEDアレイからの光を再方向付けする。どのLED群が電源供給されるのかを制御することにより、コントローラ220は、放射パターンを制御することができる。このことにより、単一のデバイスが、所定の多数の放射パターンのうちの一つを生成することができ、種々の照明条件を満足するのに要するデバイスの個数を減少させることができる。

再構成可能なCoB LEDアレイ210は、電気信号に応答して放射を生成することができる任意のエレクトロルミネッセンスダイオード又は他のタイプのキャリア注入／接合ベースのシステムを含むと理解されるべきである。再構成可能なCoB LEDアレイ210は、電流に応答して発光する半導体ベースの構造、発光ポリマー、有機発光ダイオード（OKEDs）、エレクトロルミネッセントストリップ（electroluminescent
strip）などを含むが、これらに限定されない。再構成可能なCoB LEDアレイ210は、並列又は直列に接続することができる複数のダイ又はチップ（「チップ」と総称する）を含むことができる。チップは、グループ又は個別的にアドレス指定したり、制御したりすることができる。例えば、チップは、放射の異なるスペクトル；異なる色温度；異なる色；又は異なる強度をそれぞれ放射するように構成することができる。一般に、異なる照明特性、特徴又はパラメータのために異なるチップを構成することができる。

再構成可能なCoB LEDアレイ210は、長方形、星形及び円形を含むが、これらに限定されない種々の形状に構成することができる。図３に関して以下に記載されるように、再構成可能なCoB LEDアレイ210の所与の形状は、異なる照明及び／又は放射パターンを提供するために、異なるサブ形状で制御又は構成することができる。すなわち、異なるチップをオン又はオフに設定することができる。

再構成可能なCoB LEDアレイ210は、赤外スペクトル、紫外スペクトル、可視スペクトル、及び全体的な電磁スペクトルの他の領域を含む広いスペクトルの放射を生成するように構成することができる。再構成可能なCoB LEDアレイ210は、所与のスペクトルに対して様々な帯域幅（例えば、狭帯域幅、広帯域幅）を有する放射を生成するように構成及び／又は制御することができる。再構成可能なCoB LEDアレイ210は、様々な色温度を有する様々な色の放射を生成するように構成することができる。色はスペクトルと互換的に使用されるが、色は一般に、観察者が知覚可能な放射の特性 (この用法はこの用語の範囲を制限することを意図していないが) を指す。従って、「複数の異なる色」という用語は、暗黙のうちに、異なる波長成分及び／又は帯域幅を有する複数のスペクトルを意味する。また、「色（カラー）」という用語は、白色光及び非白色光の両方に関連して使用され得ることを理解されたい。「色温度」とは、本質的に、白色光の特定の色含有量又は色調(例えば、赤みを帯びた、青みを帯びた)を意味する。しかしながら、色温度は、非白色光に言及して使用することもできる。

光源センシティブ光学系215は、複数の異なる表面形状及び各表面形状と再構成可能なCoB LEDアレイ210のために与えられた構成との相互作用に基づいて、ビームプロファイル及び放射パターンの差別化を提供するように構成される。複数の表面形状は、再構成可能なCoB LEDアレイ210から利用可能な異なるLED構成を使用して、異なる環境及び照明シナリオに適合するように最適化される。ある実施形態では、光源センシティブ光学系215は、ポリメチルメタクリレート（polymethyl methacrylate
(PMMA)）、ポリカーボネート、ガラスその他の同様の材料から成形される。

コントローラ220が、再構成可能なCoB LEDアレイ210の動作に関連する様々な装置を記述するために使用することができる。コントローラ220は、本明細書で議論される種々の機能を実行するために、種々の方法（例えば、専用ハードウェアと共に）で実装することができる。例えば、コントローラ220は、ソフトウェア（例えば、マイクロコード）を使用して、本明細書で議論される種々の機能を実行するためにプログラムされ得る1つ以上のマイクロプロセッサを使用するプロセッサであり得る。コントローラ220は、プロセッサを用いて又は用いずに実装することができ、また、いくつかの機能を実行するための専用ハードウェアと、他の機能を実行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する回路）との組み合わせとして実装することもできる。本開示の様々な実施形態において使用され得るコントローラ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（ASICs）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGAs）が挙げられるが、これらに限定されない。

様々な実施形態において、プロセッサ又はコントローラは、１つ以上の記憶媒体（本明細書では、一般に「メモリ」と呼び、例えば、RAM、PROM、EPROM、及びEEPROMのような揮発性及び不揮発性コンピュータメモリ、フロッピーディスク、コンパクトディスク、光ディスク、磁気テープなどを含む）に関連付けることができる。幾つかの実施形態では、記憶媒体は、一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き、本明細書で議論する少なくともいくつかの機能を実行する一つ以上のプログラムで符号化されることが可能である。種々の記憶媒体は、プロセッサ又はコントローラ内に固定されてもよく、又は搬送可能であってもよく、その上に記憶された1つ又は複数のプログラムをプロセッサ又はコントローラ内にロードして、本明細書で説明する本開示の種々の態様を実施することができる。用語「プログラム」又は「コンピュータプログラム」は、本明細書では、上位概念的な意味で使用され、1つ以上のプロセッサ又はコントローラをプログラムするために使用することができる任意のタイプのコンピュータコード（例えば、ソフトウェア又はマイクロコード）を指す。

ユーザインターフェース225及び／又はベンダーインターフェース230は、再構成可能なCoB LEDアレイ210を構成するために、人間ユーザ又はオペレータとコントローラ220との間のインターフェースを指す。ユーザインターフェース225及び／又はベンダーインターフェース230は、スイッチ、ポテンショメータ、ボタン、ダイヤル、スライダ、マウス、キーボード、キーパッド、種々のタイプのゲームコントローラ（例えば、ジョイスティック）、トラックボール、ディスプレイスクリーン、種々のタイプのグラフィカルユーザインターフェース、タッチスクリーン、マイクロホン、及び何らかのタイプの人為的刺激を受け、それに応答して信号を生成することができる他のタイプのセンサーであり得るが、これらに限定されない。

図３は、光源センシティブ光学系とともに使用するためのタイプI、タイプII及びタイプＩＩＩ光源構成を有する例示的な再構成可能なCoB LEDアレイ300である。光源センシティブ光学系としては、例えば、図７の光源センシティブ光学系705のようなものがある。一実施形態では、タイプＩ光源構成は、2000ルーメン(lm)を放射する3×5mmのアレイであって良く、タイプII光源構成は、4000 lmを放射する3×10mmのアレイ、タイプIII光源構成は、6000 lmを放射する3×15.6mmのアレイであって良い。タイプI光源構成は、狭いビームを放射し、次々に大きい光源はより広いビームを放射する。例示的な光源センシティブ光学系におけるタイプI、タイプII、及びタイプIII光源構成の特性が、それぞれ、図10A〜10C、11A〜11C、及び12A〜12Cに関して以下に示され、かつ説明される。本明細書に記載されているように、ある実施形態において、図３の再構成可能なCoB LEDアレイ300は、タイプI、タイプII及びタイプIIIの光源構成のそれぞれについて1つずつ、構成不可能な３つのCoB LEDとすることができる。

図３の再構成可能なCoB LEDアレイ300の一実施形態において、タイプIII光源構成は、ベース構成として使用することができ、そこから、タイプI及びタイプII構成のような他の構成を実現することができる。タイプIII構成で示されているように、タイプIII構成には、例えばX、Y、Zの指示例がある。タイプI及びタイプIIの構成は、X、Y、Z軸指示に関して構成される。一実施形態では、各構成はX軸上に中心づけられ、再構成可能なCoB LEDアレイ300内の複数の異なるセットのチップがY軸に沿って構成される。ある実施形態では、各構成は、X軸上に中心づけられ、再構成可能なCoB LEDアレイ300内の複数のチップが、Z軸に沿って構成される。ある実施形態では、各構成はX軸上に中心づけられ、再構成可能なCoB LEDアレイ300内の複数のチップが、Y軸及びZ軸に沿って構成される。再構成可能なCoB LEDアレイ300の形状は例示的なものであり、本明細書に記載されるように他の形状を使用することができる。異なる構成は、本明細書に記載されるように、異なる照明特性、特徴、又はパラメータを提供することができる。

タイプI、タイプII、及びタイプIIIの相対的構成を図４〜６に示す。図４は、光源センシティブ光学系405内のタイプI光源400の例示的なワイヤフレーム図である。図５は、光源センシティブ光学系405内のタイプII光源500の例示的なワイヤフレーム図である。図６は、光源センシティブ光学系405内のタイプIII光源600の例示的なワイヤフレーム図である。一実施形態において、タイプI光源400及びタイプII光源500は、Y軸に沿ったタイプIII光源600のサブセットである。一般に、タイプI、タイプII及びタイプIIIの相対的構成の各々を、光源センシティブ光学系405と共に使用することができる。

図７は、取付ボード715上に実装された光源センシティブ光学系705及びCoB LEDアレイ710を含む、例示的な照明器具700である。一実施形態では、光源センシティブ光学系705は、取付ボード715上にCoB LEDアレイ710を実装した後に、実装される。光源センシティブ光学系705は、CoB LEDアレイ710の異なる形状及び構成に基づいて、異なるビームプロファイル及び放射パターンを提供するように構成される。例えば、コントローラ220などのコントローラを使用して、CoB LEDアレイ710を適切に構成することができる。ある実施形態において、CoB LEDアレイ710が、本明細書に記載されるように、複数の構成不可能なCoB LEDアレイを含む場合には、コントローラは必要とされない。図８は、X-Z軸に沿って取られた光学器具700の例示的な断面図である。図９は、Y-Z軸に沿って取られた光学器具700の例示的な断面図である。

図10A〜10Cは、特定の実施形態による、タイプI、タイプII、及びタイプIIIの光源構成に関するビームパターンを示す。図示のように、タイプIの光源は、20°(90°Hに沿って、道路の幅を意味する)を中心とする狭いビームプロファイルを有し、タイプIIの光源及びタイプIIIの光源は、より広いビームプロファイルを有する。図11A〜11Cは、特定の実施形態に従った、タイプI、タイプII及びタイプIIIの光源構成に関する例示的な道路構成上の照度及び輝度プロファイルを示す。図12A〜12Cは、特定の実施形態による、タイプI、タイプII、及びタイプIIIの光源構成に関する光強度プロットを示す。図12A〜12Cは、CoBの形状が変化するとき、３つの分布の最大強度（最大Cd点）が変化し、最大Cd点の50%(等照度（isoplux）プロット曲線参照)がより広く(特に、図に示されている道路側に沿って)なっていることを示す。ビームプロファイルは、例えば、タイプIからタイプIIIの照明光源構成をそれぞれ使用すると、図12Aから図12Cまでより広くなっている。

図１３は、特定の実施形態に従った照明器具を作製するためのフローチャート1300である。再構成可能なCoB LEDアレイは、所定の形状及びサイズ(1305)の複数のLEDから作製される。光源センシティブ光学系は、まず、再構成可能なCoB LEDアレイ(1310)の異なるCoB
LEDアレイ構成に応答して複数の表面形状を変化させることによって作製される。ある実施形態において、再構成可能なCoB
LEDアレイは、複数の構成不可能なCoB LEDアレイであり、光源センシティブ光学系は、各構成不可能なCoB LEDアレイ構成に応答して複数の表面形状を変化させることによって作製される。複数の表面形状は、所定の一組の照明閾値(1315)に関して最適化される。所定の照明閾値は、ビームプロファイル、放射パターン、輝度フラックス、発光強度、色、及びビーム幅を含むことができるが、これらに限定されない。光源センシティブ光学系は、最適化された複数の表面形状(1320)から形成される。再構成可能なCoB LEDアレイ構成は、光源センシティブ光学系に結合され、照明器具(1325)を形成する。

本明細書に記載する実施形態は、任意の適切な発光デバイスに組み込むことができる。本発明の実施形態は、例えば、図２〜図９のシステム及び装置のような、図示された特定の構造に限定されない。

光源として再構成可能なCoB LEDアレイを有する光源センシティブ光学系を使用するための本明細書に記載される非限定的な方法は、特許請求の範囲の精神及び範囲内にとどまりつつ、種々の用途及び使用のために修正することができる。本明細書に記載されている、及び／又は図面に示されている実施形態及び変形例は、単なる例示として示されており、範囲及び精神を制限するものではない。特定の実施形態に関して説明してきたが、本明細書における説明は、光源として再構成可能なCoB LEDアレイを有する光源センシティブ光学系を使用する全ての実施態様に適用可能である。

一般に、照明器具は、再構成可能なチップオンボード発光ダイオードアレイと、複数の表面形状を含む光源センシティブ光学系とを含み、光源センシティブ光学系は、再構成可能なCoB LEDアレイから入手可能な異なるCoB LEDアレイ構成と組み合わせて、複数の表面形状に基づく異なるビームプロファイルと放射パターンを提供する。一実施形態において、再構成可能なCoB LEDアレイは、コントローラを介して、個々にアドレス指定可能であり、選択可能な複数のLEDを含む。ある実施形態において、再構成可能なCoB LEDアレイは、ベースのCoB LEDアレイ構成を含む。ある実施形態において、光源センシティブ光学系は、自由形状、屈折型、フレネル型、及び反射型光学系のうちの少なくとも1つである。ある実施形態では、光源センシティブ光学素子は、ポリメチルメタクリレート（polymethyl
methacrylate (PMMA)）、ポリカーボネート及びガラスの少なくとも1つから成形される。ある実施形態では、複数の表面形状のうちの少なくとも1つは、異なる表面形状を有する。ある実施形態では、複数の表面形状のうちの少なくとも1つは、再構成可能なCoB LEDアレイの少なくとも1つのLEDと異なる幾何学的関係を有する。ある実施形態において、再構成可能なCoB LEDアレイは、複数の構成不可能なCoB LEDアレイを含む。ある実施形態において、異なるCoB LEDアレイ構成の各々は、構成不可能CoB LEDアレイである。ある実施形態において、異なるビームプロファイル及び放射パターンが、輝度束、光度、色、及びビーム幅のうちの少なくとも1つに関して変化する。ある実施形態において、照明システムが、所定の複数の照明パターンのうちの第1の照明パターンの選択を受信するように構成されたコントローラと、前記コントローラに結合された発光ダイオード（LEDs）のアレイとを含む。LEDは、前記所定の複数の照明パターンに対応する所定の複数のサブセットへとグループ分けされ、コントローラはさらに、第1の照明パターンの選択に応答して、所定の複数のサブセットのうちの第1のサブセットのLED群に電源を供給するように構成される。照明システムはさらに、第1のサブセットのLED群から発光された光を再方向付けして第1の照明パターンを形成するレンズを含む。

一般に、照明器具を製造する方法は、再構成可能なチップオンボード発光ダイオード(CoB)アレイを提供するステップと、複数の表面形状を含む光源センシティブ光学系を提供するステップとを含み、光源センシティブ光学系は、再構成可能なCoB LEDアレイから入手可能な異なるCoB LEDアレイ構成と組み合わせて、複数の表面形状に基づく異なるビームプロファイル及び放射線パターンを提供する。この方法はさらに、再構成可能なCoB LEDアレイを光源センシティブ光学素子と結合させて照明器具を形成することを含む。ある実施形態において、光源センシティブ光学系を提供することは、異なるCoB LEDアレイ構成に応答して複数の表面形状を変化させること、所定のセットの照明閾値に関して複数の表面形状を最適化すること、及び複数の表面形状から光源センシティブ光学系を形成することをさらに含む。ある実施形態において、再構成可能なCoB LEDアレイを提供することは、個々にアドレス指定可能で選択可能な複数のLEDから再構成可能なCoB LEDアレイを形成することを含む。ある実施形態において、再構成可能なCoB
LEDアレイは、ベースのCoB LEDアレイ構成を含む。ある実施形態において、再構成可能なCoB LEDアレイは、複数の構成不可能なCoB LEDアレイを含む。ある実施形態において、異なるCoB LEDアレイ構成の各々は、構成不可能なCoB LEDアレイである。ある実施形態において、光源センシティブ光学系を提供することは、光源センシティブ光学系を実装するために、自由形状、屈折型、フレネル型、及び反射型の光学系のうちの少なくとも1つを使用することを含む。実施形態において、ソース感受性光学系を提供することは、ポリメタクリル酸メチル（polymethyl methacrylate (PMMA)）、プラスチック、ポリカーボネート及びガラスの少なくとも1つから光源センシティブ光学系を成形することを含む。ある実施形態では、複数の表面形状のうちの少なくとも1つは、異なる表面形状を有する。ある実施形態では、複数の表面形状のうちの少なくとも1つは、再構成可能なCoB LEDアレイの少なくとも1つのLEDと異なる幾何学的関係を有する。

本明細書に記載されるように、本明細書に記載される方法は、いずれかの特定の機能を実施するいずれかの特定の素子に限定されず、提示される方法のいくつかのステップは、必ずしも示される順序で生じる必要はない。例えば、いくつかの場合には、２つ以上の方法ステップが異なる順序で、又は同時に起こり得る。さらに、記載された方法のいくつかのステップは、(たとえ明示的に記載されていなくても、任意であっても)任意であってもよく、したがって、省略されてもよい。本明細書に開示される方法のこれら及び他の変形は、特に、本明細書に記載されるように、光源として再構成可能なCoB LEDアレイを有する光源センシティブ光学系を使用する説明の観点から、容易に明らかであり、本発明の全範囲内であると考えられる。

いくつかの実施形態のいくつかの機能は、他の実施形態と共に省略又は実装されてもよい。本明細書に記載されるデバイス要素及び方法要素は、交換可能であってもよく、本明細書に記載される実施例又は実施形態のいずれかにおいて使用されてもよく、又は省略されてもよい。

特徴及び要素は、特定の組み合わせで上述されているが、各特徴又は要素は、他の特徴及び要素なしで、又は他の特徴及び要素と共に、又は他の特徴及び要素なしで、種々の組み合わせで、単独で使用され得る。

Claims

照明器具であって：
複数のLED構成から選択されるLED構成を有するチップオンボード発光ダイオードアレイ（CoB LED アレイ）；及び
複数の表面形状を含む光学系であって、前記複数の表面形状及び前記複数のLED構成から選択される前記LED構成に基づいて、異なるビームプロファイル及び放射パターンを提供する光学系；
を含む照明器具。
前記CoB LEDアレイは、コントローラを介して個々にアドレス指定可能であり選択可能な複数のLEDを含む、請求項１に記載の照明器具。
前記光学系は、自由形状、屈折型、フレネル型、及び反射型光学系のうちの少なくとも１つである、請求項２に記載の照明器具。
前記光学系は、ポリメチルメタクリレート (PMMA)、ポリカーボネート及びガラスのうちの少なくとも１つから成形される、請求項３に記載の照明器具。
前記複数の表面形状のうちの少なくとも1つが、異なる表面形状を有することを特徴とする請求項1に記載の照明器具。
前記複数の表面形状のうちの少なくとも1つが、前記CoB LEDアレイの少なくとも1つのLEDと異なる幾何学的関係を有する、請求項５に記載の照明器具。
前記CoB LEDアレイは複数のCoB LEDアレイを含み、前記複数のCoB LEDアレイの各CoB LEDアレイは所定の形状及びサイズを有する、請求項１に記載の照明器具。
前記CoB LEDアレイの前記複数のLED構成の各LED構成は、所定の形状及びサイズを有するCoB LEDアレイである、請求項１に記載の照明器具。
前記異なるビームプロファイル及び放射パターンは、輝度束、光度、色及びビーム幅のうちの少なくとも1つに関して変化する、請求項1に記載の照明器具。
照明器具の製造方法であって：
複数のLED構成から選択されるLED構成を有するチップオンボード発光ダイオードアレイ（CoB LED アレイ）を提供するステップ；
複数の表面形状を含む光学系を提供するステップであり、前記光学系は、前記複数の表面形状及び前記複数のLED構成から選択されるLED構成に基づいて、異なるビームプロファイル及び放射パターンを提供するステップ；及び
前記CoB LEDアレイと光学系とを結合させて照明器具を形成するステップ；
を含む方法。
請求項１０に記載の方法であって、前記光学系を提供するステップはさらに：
前記複数の表面形状を変化させるステップ；
所定の一組の照明閾値に関して前記複数の表面形状を最適化するステップ；及び
前記複数の表面形状から前記光学系を形成するステップ；
を含む、方法。
請求項１０に記載の方法であって、前記CoB LEDアレイを提供するステップはさらに：
個々にアドレス指定可能かつ選択可能な複数のLEDから前記CoB LEDアレイを形成するステップ；
を含む、方法。
請求項１０に記載の方法であって、
前記CoB LEDアレイが複数のCoB LEDアレイを含み、前記複数のCoB LEDアレイの各CoB LEDアレイが所定の形状及びサイズを有する、方法。
請求項１０に記載の方法であって、
前記CoB LEDアレイの前記複数のLED構成の各LED構成が、所定の形状及びサイズを有するCoB LEDアレイである、方法。
請求項１２に記載の方法であって、前記光学系を提供するステップがさらに：
自由形式、屈折型、フレネル型及び反射型の光学系のうちの少なくとも1つを使用して、光学系を実装するステップ；
を含む、方法。
請求項１５に記載の方法であって、前記光学系を提供するステップはさらに：
ポリメチルメタクリレート (PMMA)、プラスチック、ポリカーボネート及びガラスのうちの少なくとも1つから光学系を成形するステップ；
を含む、方法。
請求項１１に記載の方法であって、前記複数の表面形状のうちの少なくとも1つが異なる表面形状を有する、方法。
請求項１１に記載の方法であって、前記複数の表面形状のうちの少なくとも1つが、前記CoB LEDアレイの少なくとも1つのLEDに対して異なる幾何学的関係を有する、方法。