JP2022540727A - アクアリウムを照らすための照明デバイス - Google Patents

アクアリウムを照らすための照明デバイス Download PDF

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Abstract

ベースレイヤ、ベースレイヤ上に設けられ、それぞれ第1の光スペクトル及び第2の光スペクトルを発するための第1のサブセットの照明エレメント及び第2のサブセットの照明エレメントを含む、複数の照明エレメント、及び、複数の照明エレメントのうちの一部又はすべてからの光の透過に影響を与えるための光透過影響デバイスを有する、アクアリウムを照らすための照明デバイスであって、光透過影響デバイスは、第1の発光スペクトルを有する第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光の少なくとも一部を通し、第2の発光スペクトルを有する第2のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光を処理する、照明デバイス。

Description

本発明は、アクアリウムを照らすための照明デバイスに関する。本発明はさらに、アクアリウムを照らすための方法及びシステムに関する。
指向性光(directional light)が水面を介して水体積(water volume)に入射する場合、いわゆるコースティックパターン(caustic pattern)が作られ、水体積内の表面、例えば、アクアリウムの底部に投影される可能性がある。本明細書では「コースティクス(caustics)」又は「コースティック効果(caustic effect)」とも称される、このような投影パターンは、光が非常にコリメートされる場合(例えば、太陽からの光又はナロービーム光源からの光等)又はLED等、光源が非常に小さい場合に生じる。従来のタングステン管、又は間接照明等、大きな拡散光源は、コースティクスを生じない。
LEDは、高効率及び容易なスペクトル選択性(spectral tunability)の利点を持つ。LEDは、異なる色のスペクトルの光を発するために使用される可能性がある。しかしながら、アクアリウムを照らすために、LEDのアレイ等、点状光源のアレイを使用する場合、アクアリウム内又はアクアリウムの周りに絶えず動く(restlessly moving)コースティックパターンをもたらしたり、有色LED又は白色RGB LEDが使用される場合、カラーパターン及び色の付いた影(colored shadow)をもたらす可能性がある。
US 2018/027779 A1は、各々に閾値より小さい法線に対する角度で照明エレメントから発せられる第1の光を通し、閾値より大きな法線に対する角度で照明エレメントから発せられる第2の光を処理するためのビーム成形エレメントが設けられる、照明エレメントの組を有する、アクアリウム照明システムを開示している。処理された第2の光は、通された第1の光に比べて散乱量が多く、広角度の直接光によって生成されるコースティックパターンが回避され、小角度の直接光によって生成されるコースティックパターンはアクアリウム内に収められる(contained)。
本発明者らは、アクアリウム内側のコースティクスは、アクアリウムを照らす照明デバイス(例えば、LED)によって発せられる光に散乱を少なくすること、例えば、光学的効率も向上させることになる、LED点光源に対する「直視」を可能にすることによって高められ得るが、このような「直視」は、有色照明デバイス(例えば、カラーLED)からの有色コースティックパターン(colored caustic pattern)も高め、不自然に見えることを認識した。さらに、本発明者らは、多数の点光源が複数のコースティクスパターンのオーバーレイを作り、これも非常に不自然であることを認識した。
それゆえ、本発明の目的は、アクアリウム内の望ましくないコースティック効果を回避し、より自然なコースティック効果を提供することにある。
第1の態様によれば、前記目的は、ベースレイヤ、ベースレイヤ上に設けられ、それぞれ第1の光スペクトル及び第2の光スペクトルを発するための第1のサブセットの照明エレメント及び第2のサブセットの照明エレメントを含む、複数の照明エレメント、及び、複数の照明エレメントからの光の透過に影響を与えるための光透過影響デバイス(light transmission affecting device)を有する、アクアリウムを照らすための照明デバイスであって、光透過影響デバイスは、第1の発光スペクトルを有する第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光の少なくとも一部を通し、第2の発光スペクトルを有する第2のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光を処理する、照明デバイスによって達成される。
アクアリウム照明デバイスに含まれる、複数の照明エレメントは、第1の光スペクトル及び第2の光スペクトルを発するための第1のサブセット及び第2のサブセットを含む。人間の目に見えるこの波長範囲における電磁放射は、可視光線又は単に光と呼ばれる。光透過影響デバイスは、例えば、密接に配置される(closely spaced together)LEDのクラスタ等、複数の照明エレメントを囲む又は部分的に囲み、これらの照明エレメントから発せられる光に(少なくとも部分的に)影響を与えることができる光学エレメント(optical element)である。
光透過影響デバイスは、複数の照明エレメントからの光の透過に影響を与え、影響を与えること(affecting)は、通すこと(passing)又は処理すること(processing)である。通すことは、光の少なくとも一部を通すこと又は光を完全に通すことを含んでもよい。光透過影響デバイスは、光が、各々対応する発光スペクトルを有する、第1のサブセットの照明エレメントからの照明エレメント又は第2のサブセットの照明エレメントからの照明エレメントによって発せられるかどうかに基づいて、それぞれ、光を通す又は処理するので、第2の発光スペクトルで光を発する、第2のサブセットの照明エレメントからの(複数の)照明エレメントからの直接光が回避され、それゆえ、当該第2の発光スペクトルにおける対応するコースティック効果も回避される。
一実施形態では、第1の発光スペクトルは、白色光又は第1の有色光(colored light)を含んでもよく、第1の有色光は、第1の範囲における波長を含んでもよく、第2の発光スペクトルは、第2の有色光を含んでもよく、第2の有色光は、第2の範囲における波長を含んでもよい。
第1の発光スペクトルは、アクアリウム内で自然的に知覚される(perceived natural)光を含んでもよく、第2の発光スペクトルは、アクアリウム内で非自然的に知覚される(perceived non-natural)光を含んでもよい。第1のサブセットの照明エレメントは、白色光スペクトル又は第1の有色光スペクトルを発するように構成されてもよく、第2のサブセットの照明エレメントは、第2の有色光スペクトルを発するように構成されてもよい。一例では、白色光又は第1の有色光の少なくとも一部が通され、白色光又は第1の有色光の残りの部分は処理される。白色光は、可視電磁スペクトルにおける異なる波長の光の組み合わせであると考えられる。白色光は、異なる色温度を有してもよい。色温度はケルビンで定義され、暖色光(warm light)は2700K周辺であり、約4000Kでニュートラルホワイト(neutral white)に移り、約5000K以上でクールホワイト(cool white)に移る。第1の有色光は、狭帯域スペクトル(narrow band spectrum)を含んでもよく、第1の範囲は、アクアリウム内で自然的に知覚される色の波長を含んでもよく、例えば、485nm以下のピーク波長を有する色は、青色及び/又はUV源等、自然色として考えられてもよい。第2の有色光は、狭帯域スペクトルを含んでもよく、第2の範囲は、アクアリウム内で非自然的に知覚される色の波長を含んでもよく、例えば、485nmより大きいピーク波長は、シアン、アンバー等、非自然色として考えられてもよい。多数の点光源は複数のコースティクス効果のオーバーレイを作り、これは非常に不自然である。太陽は、単一源から発生するコースティクスを作る。それゆえ、「より自然な光(more natural light)」でもある、白色発光スペクトル又は第1の色を有する限られた数の照明エレメントからの光(の少なくとも一部)を通すことは、自然な挙動(natural behavior)を模倣し、より自然なコースティック効果を作り出す。
一実施形態では、複数の照明エレメントは、ベースレイヤ上に幾何学的分布(geometric distribution)で配置されてもよく、光透過影響デバイスは、ベースレイヤ上の複数の照明エレメントの幾何学的分布とマッチし(match)、整列する(align)ように設計されてもよい。
例えば、円形又は多角形等、ベースレイヤ(及びベースレイヤ上に設けられる対応する複数の照明エレメント)の異なる幾何学的分布に対して、光透過影響デバイスは、対応する形状を有し、ベースレイヤと整列されてもよい。幾何学的分布はまた、ベースレイヤ上の複数の照明エレメントの分布グリッド(distribution grid)を含んでもよく、例えば、複数の照明エレメントは、正方形グリッド等、互いに垂直な2つのグリッド線のセットを有する、直交グリッド、又は三角形グリッド等、互いに60度の角度の3つの線のセットを有する、等角グリッド(isometric grid)に設けられてもよい。当技術分野で知られている、他のタイプのグリッド、例えば、六角形グリッドも除外されない。グリッド形状の対応するマッチング及び照明エレメントのポジションとの整列が、それぞれの照明エレメントからの光を正しく通す又は処理するために必要とされてもよい。
一実施形態において、光透過影響デバイスが光の少なくとも一部を通す、第1のサブセットからの少なくとも1つの照明エレメントは、ベースレイヤ上の複数の照明エレメントの幾何学的分布における少なくとも1つの照明エレメントの物理的位置、ベースレイヤ上の少なくとも1つの照明エレメントのポジション、照明デバイスにおける少なくとも1つの照明エレメントのポジション、及び/又は複数の照明エレメントにおける他のエレメントに対するポジションに基づいて選択されてもよい。
場合によっては、第1のサブセット内のすべての照明エレメントが選択されるわけではない。少なくとも1つの照明エレメントの選択は、ベースレイヤ上の少なくとも1つの照明エレメントの物理的位置に基づいてもよい。例えば、ベースレイヤの中央付近に設けられる照明エレメントが好まれてもよく、エッジに近い照明エレメントは避けられてもよい。追加的に、又は代替的に、選択は、照明エレメントと、第1のサブセット及び/又は第2のサブセット内の他の照明エレメントとの間のそれぞれの距離に基づいてもよい。例えば、互いに非常に近くに位置付けられている2つの白色発光スペクトルエレメントは避けられてもよい。第1のサブセット内の少なくとも1つのそれぞれのエレメントの適切な選択は、アクアリウム内の自然な外観のコースティクス効果をさらに向上させる。
一実施形態では、第2のサブセット内の任意の2つの最近傍照明エレメント(nearest neighboring lighting element)間の距離は、第1のサブセット内の最近傍照明エレメント間の平均距離の半分以下であってもよい。
ベースレイヤ上の複数の照明エレメントの位置決め(positioning)は、自然なコースティクス効果のための重要な要因である。この実施形態では、第2のサブセット内の任意の2つの最近傍照明エレメント間の距離は、第1のサブセット内の最近傍照明エレメント間の平均距離の半分以下となるように選択されてもい。この効果は、第2のサブセット内の複数の照明エレメントが第1のサブセット内の複数の照明エレメントよりもクラスタ化され、その結果、第2のサブセット内の照明エレメントのクラスタからの光は、第1のサブセット内の照明エレメントからの光と比較してよりよく混合されることである。特に、このようなクラスタ内の照明エレメントが異なる色の光を発する場合、例えば、シアンLED及びアンバーLEDが同じクラスタ内にある場合、このような色の混合は、一般に不自然であると考えられるアクアリウム内の有色光効果又は有色コースティック効果(colored caustic effect)を低減させる。
一実施形態では、光透過影響デバイスは、第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントと並置される(co-located)少なくとも1つの開口を有してもよく、光透過影響デバイスは、第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光の少なくとも一部を少なくとも1つの開口から通してもよい。
第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光を通すための可能な方法の1つは、とりわけ、光透過影響デバイスに、第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントと並置される少なくとも1つの開口を設けることであってもよい。この場合、少なくとも1つの開口と並置される第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光は、常に(少なくとも部分的に)通される。
一実施形態では、光透過影響デバイスは、少なくとも1つの開口をカバーするための少なくとも1つの取り外し可能なエレメント(removable element)を有してもよく、光透過影響デバイスは、少なくとも1つの取り外し可能なエレメントが少なくとも1つの開口から取り外される場合、第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光の少なくとも一部を通してもよい。
光透過影響デバイスはさらに、少なくとも1つの開口をカバーするための少なくとも1つの取り外し可能なエレメントを有し、少なくとも1つの取り外し可能なエレメントが少なくとも1つの開口から取り外される場合に、光が少なくとも1つの開口を介して通されてもよい。少なくとも1つの取り外し可能なエレメントの取り外し可能性(removability)は、ユーザによって手動で、又は取り外し可能なエレメントの取り外し/付加を制御するコントローラによって自動的に、第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントを経時的に、動的に選択するという利点を提供することができる。少なくとも1つの取り外し可能なエレメントは、ディスク、蓋を含んでもよい。
一実施形態では、開口の位置及び/又はサイズ/物理的寸法は、少なくとも1つの照明エレメントと、第1のサブセット及び/又は第2のサブセット内の近傍照明エレメント(neighboring lighting element)との間のクロストークに基づいて決定されてもよい。
少なくとも1つの開口のサイズ/物理的寸法は、近隣照明エレメントによる直接光が少なくとも1つの開口を直接通過することができないように、近隣照明エレメントからのクロストークを低減するように制限されてもよい。したがって、少なくとも1つの開口の物理的寸法を適切に選択することによって、さらに改善されたコースティック効果が達成される。
一実施形態では、光透過影響デバイスは、パターン化されたディフューザを有するプレートを有してもよく、第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光の少なくとも一部を通すための少なくとも1つの開口がディフューザパターンにあってもよく、パターン化されたディフューザは、光を拡散することによって、第2のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光を処理してもよい。
この例では、光透過影響デバイスは、パターン化されたディフューザを有するプレートを有し、第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光の少なくとも一部を通すための開口がディフューザパターンにある。ディフューザパターンにおける開口は、クリアパッチ(clear patch)であってもよい。第2のサブセットからの光は、コースティック効果の生成に対する第2のサブセットの照明エレメントからの光の影響が最小限に抑えられるようにディフューザパターンを用いて拡散されてもよい。
一実施形態では、光透過影響デバイスは、ライトガイドを有してもよく、第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光の少なくとも一部を通すための少なくとも1つの開口がライトガイドにあってもよく、ライトガイドは、光を配光すること(distributing)によって、第2のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光を処理してもよい。ライトガイドは、パターン化されたライトガイドであってもよい。
少なくとも1つの開口/取り外し可能なエレメント及び/又は開口を有する拡散プレートを設けることに追加的に、又は代替的に、光透過影響デバイスは、ライトガイドを有し、第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光の少なくとも一部を通すための少なくとも1つの(パターン化された)開口、例えば、孔(hole)がライトガイドにあってもよい。この例では、ライトガイドは、コースティック効果の生成に対する第2のサブセットからの光の影響が最小限に抑えられるように、光を配光及びアウトカップリングすること(distributing and outcoupling)によって、第2のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光を処理してもよい。典型的には、ライトガイドは、ライトガイド全体にわたって光を輸送/配光することが意図され、パターン化された表面構造が、ライトガイド内に及び/又は外に光をカップリングするために設けられる。これらの表面構造は、例えば、印刷されてもよく、エンボス加工されてもよく、散乱粒子を用いてコーティングされてもよい。これらの表面構造は、例えば、拡散光出口窓をつくるために使用されてもよい。
一実施形態では、光透過影響デバイスは、パターン化されたディフューザを有するプレート及びライトガイドの組み合わせを有してもよく、少なくとも1つの開口は、ライトガイドにおける孔及び(パターン化された)ディフューザにおけるクリアパッチの組み合わせであってもよい。クリアパッチは、光を処理しないディフューザ上のエリアである。
光透過影響デバイスが、パターン化されたディフューザを有するプレート及び光を通すためのディフューザパターンにおける少なくとも1つの開口(クリアパッチ)を有する場合、複数の照明エレメントのすべてが異なる角度から見える可能性があり、それゆえ、照明システムを改善するために、孔を有するライトガイド等の第2の光学エレメントが、ディフューザに追加されてもよい。このような場合、少なくとも1つの開口は、ライトガイドにおける孔及び(パターン化された)ディフューザにおけるクリアパッチの組み合わせであってもよい。ディフューザは、照明デバイスを閉じるためのカバープレートとして使用されてもよい。
一実施形態では、複数の照明エレメントの各々は、LEDを含んでもよい。
一実施形態では、照明デバイスは、4つの第1のサブセットの照明エレメントを有し、各第1のサブセット内の照明エレメントは、第1の幾何学的分布で配置され、4つの第1のサブセットは、照明エレメントのそれぞれの第1の幾何学的分布がベースレイヤの中央の周りに対角線状に鏡像化されて(diagonally mirrored)、ベースレイヤ上のコーナーエリアに設けられ、照明デバイスはさらに、2つのさらなる第1のサブセットの照明エレメントを有し、各さらなる第1のサブセット内の照明エレメントは、さらなる第1の幾何学的分布で配置され、2つのさらなる第1のサブセットは、照明エレメントのそれぞれのさらなる第1の幾何学的分布がベースレイヤの中央の周りに鏡像化されて、ベースレイヤ上の第1の中央エリアに設けられ、照明デバイスはさらに、4つの第2のサブセットの照明エレメントを有し、4つの第2のサブセットの各々内の照明エレメントは、第2の幾何学的分布で配置され、4つの第2のサブセットは、照明エレメントのそれぞれの第2の幾何学的分布がベースレイヤの中央の周りに対角線状に鏡像化されて、ベースレイヤ上の第2の中央エリアに設けられ、光透過影響デバイスは、2つのさらなる第1のサブセットの4つの照明エレメントにマッピングするための4つの開口を有し、4つの開口の位置は、ベースレイヤの中央の周りに対角線状に鏡像化される4つの照明エレメントとマッピングするために光透過影響デバイスの中央の周りに対角線状に鏡像化され、4つの開口は、対応する照明エレメントに対して中心からずれて(off-center)位置してもよい。この実施形態の好ましい実行では、第1のサブセット及びさらなる第1のサブセットは、白色(ウォームホワイト(warm white)及び/又はクールホワイト)及び/又は青色光の発光スペクトルを有する照明エレメントを含み、第2のサブセットの照明エレメントは、シアン及び/又は赤色/アンバー光の発光スペクトルを有する照明エレメントを含む。
第2の態様によれば、前記目的は、アクアリウムを照らす方法であって、当該方法は、それぞれ第1の光スペクトル及び第2の光スペクトルを発するための第1のサブセットの照明エレメント及び第2のサブセットの照明エレメントを含む、複数の照明エレメントから光出力を供給することと、第1の発光スペクトルを有する第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光の少なくとも一部を通すことと、第2の発光スペクトルを有する第2のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光を処理することと、通された光及び処理された光をアクアリウムに供給することとを含む、方法によって達成される。
方法はさらに、複数の照明エレメントを水面上方に配置することを含んでもよい。
第3の態様によれば、前記目的は、アクアリウムを照らすための照明デバイスを制御するためのコントローラであって、入力及び出力インターフェースと、通信ユニットと、照明デバイスの複数の照明エレメントからの照明を制御する、及び/又は照明デバイスの少なくとも1つの取り外し可能なエレメントを制御するためのプロセッサとを有する、コントローラによって達成される。
第4の態様によれば、前記目的は、第1の態様による照明デバイスと、第3の態様によるコントローラとを含む、アクアリウムを照らすための照明システムによって達成される。
第5の態様によれば、前記目的は、ウォーターコンテナ(water container)と、第4の態様によるアクアリウムを照らすための照明システムとを含む、アクアリウムによって達成される。
一実施形態では、使用時に、照明デバイスは、水面から10~30cm上方に位置付けられてもよい。照明デバイスは、この水面から10~30cmの距離を確立するための取付手段を備えてもよい。
方法及び照明システムは、上述した照明デバイスと対応する及び/又は同様の及び/又は同一の特徴及び利点を有し得ることを理解されたい。
開示されたシステム、デバイス及び方法の上記の及び追加の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照して、システム、デバイス及び方法の実施形態の以下の例示的且つ非限定的な詳細な説明を通してよりよく理解されるであろう。
アクアリウムを照らすための照明デバイスを含むアクアリウムの一実施形態を概略的に示す。 照明デバイスの一実施形態を概略的に示す。 照明デバイスの他の実施形態を概略的に示す。 アクアリウムを照明する方法を概略的に示す。 アクアリウムを照明するアクアリウム照明システムのコントローラを概略的に示す。 照明デバイスの底面視の実施形態を示す。 照明デバイスの他の底面視の実施形態を示す。
すべての図は概略的であり、必ずしも縮尺どおりではなく、一般に、本発明を明らかにするために必要な部分のみを示し、他の部分は省略されるか、単に示唆される場合がある。
アクアリウム照明において、指向性光が水面に入射する場合、いわゆるコースティックパターンが底部に投影される。斯かる投影パターンは、光が非常にコリメートされる場合(例えば、太陽からの光又はナロービームスポットからの光等)又は(LED等)非常に小さい単一光源の場合に生じる。しかしながら、点状光源のアレイは、アクアリウム内に余りにも多くのコースティックパターン及び絶えず動くコースティックパターン、並びに色の付いたコースティックパターン及び色の付いた影をもたらす可能性がある。アクアリウム内のコースティックパターンを減らすために、拡散プレートが、点状光源のアレイをカバーする可能性がある。しかしながら、これは、コースティックパターンも「ぼやかす(blur)」ことになる。アクアリウム内側のコースティックパターンの自然な外観(natural appearance)を高めるために、本開示は、限られた数の照明エレメントが、クリアな出口窓(clear exit window)と整列され、残りの照明エレメントは、拡散出口窓と整列されることを提案する。
図1は、アクアリウム100を照明するための照明デバイス110を含むアクアリウム100の一実施形態を概略的に示している。アクアリウム100は、ウォーターコンテナ120を含んでもよく、さらに、図1には示されていないが、装飾品、ウォーターフィルタ、植物等を含んでもよい。照明デバイス110は、ベースレイヤ111上に設けられる(三角形として示される)第1のサブセットの照明エレメント112及び(矩形として示される)第2のサブセットの照明エレメント113を有してもよい。ベースレイヤ111は、プリント回路基板を含んでもよい。一実施形態では、複数の照明エレメントの各々は、LEDを含んでもよい。照明デバイス(例えば、照明器具)は、環境、例えば、アクアリウムを照らすのに適した光を発するように構成されるデバイス又は構造であり、当該目的に適した規模の照明を提供する又は実質的に寄与する。照明エレメントは、LEDベースの光源、ガス放電ランプ又はフィラメントバルブ等、少なくとも1つの光源又はランプを含んでもよい。
第1のサブセットの照明エレメント112は、第1の光スペクトルを発するように構成されてもよい。可視スペクトルは、電磁スペクトルのうち、人間の目に見える部分である。狭帯域の波長の可視光(単色光)は、例えば、紫、オレンジ、赤等、純粋なスペクトル色(pure spectral color)と呼ばれることが多い。他の色は、例えば、ピンク、紫等、複数の波長の混合からのみ作られることができる。一例では、第1の光スペクトルは、白色光又は第1の有色光である。白色光は、可視スペクトルのすべての波長の混合を含むフルスペクトル光(full-spectrum light)であってもよく、例えば、蛍光体変換白色LEDであってもよい。また、白色光は、白色と知覚される光に組み合わされる可視スペクトルの波長の混合を含むワイドスペクトル光(wide-spectrum light)であってもよく、例えば、RGB白色LEDであってもよい。白色光は、異なる色温度を有してもよく、光源の色温度は、光源の色と同等の色の光を放射する理想的な黒体放射体の温度である。色温度は、可視光の特性であり、ケルビン(K)で測定され、暖色光は2700K周辺であり、約4000Kでニュートラルホワイトに移り、5000K以上でクールホワイトに移る。第1の有色光は、狭帯域スペクトルを含んでもよく、第1の範囲は、アクアリウム内で自然的に知覚される色の波長を含んでもよく、例えば、485nm以下のピーク波長を有する色は、青色及び/又はUV源等、自然色として考えられてもよい。
第2のサブセットの照明エレメント113は、第2の光スペクトルを発するように構成されてもよい。一例では、第2の光スペクトルは、第2の有色光である。第2の有色光は、狭帯域スペクトルを含んでもよく、第2の範囲は、アクアリウム内で非自然的に知覚される色の波長を含んでもよく、例えば、485nmより大きいピーク波長は、シアン、アンバー等、非自然色として考えられてもよい。例えば、赤色は625~740nmの波長を有し、シアン色は490~520nmの波長を有する。第2のサブセット内の照明エレメントは、例えば、一部のエレメントはシアン色を発し、他のエレメントはアンバー色を発する等、異なる光スペクトルを発してもよい。別の例では、第2のサブセット内のエレメントの一部又はすべては、同じ光スペクトル、例えば、黄色(565~590nmの波長)を発する。第1のサブセット及び第2のサブセット内の照明エレメントの数は、異なってもよく、又は同じであってもよい。
一例では、第1の光スペクトルは、白色光又は第1の有色光を含んでもよい。例えば、青みがかった色及び白色は、自然なコースティック(natural caustic)を作るための自然色として考えられてもよく、例えば、これらは、自然な水のデイリズム(natural aquatic day rhythm)が到達する絶対的な色点(absolute color point)(日中は白色、夕方/夜は青色)である。この例では、第2の光スペクトルは、アンバー及びシアン/グリーンを含んでもよく、これらは、自然な色点(natural color point)として考えられないかもしれないが、植物、魚等のサンゴの良好な成長と自然な演色との最適なバランスを見つけるためスペクトルを補正するために使用されてもよい。
照明デバイス110は、光透過影響デバイス114を有してもよい。この例示的な図では、光透過影響デバイス114は、少なくとも1つの開口116を有してもよい。少なくとも1つの開口116は、機械的な開口を含んでもよく、及び/又は、光ディフューザにおけるクリアパッチ等、光学的な意味での開口を提供してもよい。光透過影響デバイス114はさらに、少なくとも1つの開口116をカバーするように構成されてもよい、少なくとも1つの取り外し可能なエレメント115を有してもよい。少なくとも1つの開口116は、第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメント112と並置されてもよい。光透過影響デバイス114は、第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメント112からの光の少なくとも一部を少なくとも1つの開口116から通すように構成されてもよい。光の通過は、光が光の方向を変えることなく透過影響デバイス114を通り抜けることを含んでもよい。別の例では、光透過影響デバイス114は、少なくとも1つの取り外し可能なエレメント115が少なくとも1つの開口116から取り外されてもよい場合、第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメント112からの光の少なくとも一部を通すように構成されてもよい。代替的に、少なくとも1つの取り外し可能なエレメント115が少なくとも1つの開口116から取り外されない場合、第1のサブセットからの光は処理されてもよく、例えば、光は完全にブロックされてもよく、又は光は拡散されてもよい。少なくとも1つの取り外し可能なエレメント115は、ディスク若しくは蓋、又は可動式若しくはスライド式のディスク/蓋であってもよい。カバーとしても知られる、蓋は、クロージャ(closure)又はシール(seal)として機能し、通常は、少なくとも1つの開口116を完全に又は部分的に閉じるものである。少なくとも1つの取り外し可能なエレメント115は、少なくとも1つの開口116をカバーするのに適している限り、任意の適切な材料で作られてもよく、任意の形態をとってもよい。少なくとも1つの取り外し可能なエレメント115は、自動的に取り外されてもよく、又はユーザによって取り外されてもよい。
少なくとも1つの開口及び対応する少なくとも1つの取り外し可能なエレメント115の物理的寸法/サイズは、少なくとも1つの照明エレメント112~113と第1のサブセット及び/又は第2のサブセット内の近傍照明エレメント112~113との間の潜在的クロストークに基づいて決定されてもよい。例えば、近傍照明エレメントによる直接光は、少なくとも1つの取り外し可能なエレメント/少なくとも1つの開口を直接通過することができるべきではない。一例では、少なくとも1つの開口の物理的寸法/サイズは、少なくとも1つの開口をカバーするために使用される少なくとも1つの取り外し可能なエレメント115とは異なる。別の例では、少なくとも1つの開口の物理的寸法/サイズは、少なくとも1つの取り外し可能なエレメント115と同じである。
複数の照明エレメント112~113は、ベースレイヤ111上に幾何学的分布で配置されてもよく、光透過影響デバイス114は、ベースレイヤ111上の複数の照明エレメントの幾何学的分布とマッチするように設計されてもよい。例えば、矩形、円形、又は、複数の照明エレメント112~113が非矩形のグリッド(例えば、異なる向きに相互に配置される複数の三角形グリッドセクション)に配置されてもよい。
一例では、第1のサブセット112内のすべての照明エレメントが選択されるわけではない。少なくとも1つの照明エレメント112の選択は、ベースレイヤ上の少なくとも1つの照明エレメント112の物理的位置に基づいてもよい。選択には、他の考慮事項が考慮されてもよい。例えば、白色発光スペクトルを有する少なくとも1つの照明エレメントは、青色発光スペクトルを有する少なくとも1つの照明エレメントから少なくとも10mm離れているべきである。選択された少なくとも1つの照明エレメントの数は、コースティックスパターンのダイナミクス(dynamics)を決定し得る。余りにも多く選択された少なくとも1つの照明エレメントは、余りにも多くのオーバーラップするコースティックパターンを作り出し、したがって、パターンの動的周波数(dynamic frequency)を増加させる(これは像を乱す)。本発明者らは、照明デバイス又はアクアリウムのサイズに応じて、例えば4又は最大8の選択された少なくとも1つの照明エレメントで十分であることを見出した。第1のサブセットの照明エレメントをベースレイヤ111上のある程度中央に配置することは、コースティクスがより大きな点源(太陽等)から来ているというアイデアを提供し、より自然な感じを有することができる。ベースレイヤ111のエッジの周りにコースティクスを有することは可能であり得るが、アクアリウム100の側部にいくつかの過度に劇的な効果を生み出すこともできる。選択は、アクアリウム100内のオブジェクト(図示されていないが、例えば、装飾品、ウォーターフィルタ等)に対する第1のサブセット内の照明エレメント112の物理的位置に基づいてもよい。第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメント112の選択は、動的であってもよく、経時的に変化してもよい。少なくとも1つの照明エレメント112の選択は、照明エレメントからの白色発光光の色温度に基づいてもよい。例えば、コールドホワイト(cold white)光が選択されてもよい。
図2は、照明デバイス210の一実施形態を概略的に示している。図2は、パターン化された散乱エレメント216を有するクリアなカバープレート214を用いて、照明エレメント212~213の直視が処理される、例えばブロックされる例を示している。パターン化された散乱エレメント216は、クリアなカバープレートのLED側に位置してもよく、又は代替的に反対側に位置してもよい。パターンは、照明エレメント212と整列される開口を画定する。第1の発光スペクトルを有する第1のサブセットの照明エレメント212に対して、クリアなカバープレートは、散乱を提供しない又は非常に軽くしか散乱を提供せず、一方、第2のサブセットの照明エレメント213に対して、パターン化された散乱エレメントは、より強い散乱を提供する。したがって、第2の発光スペクトルを有する第2のサブセットの照明エレメント213からの光は処理され、一方、第1の発光スペクトルを有する第1のサブセットの照明エレメント212からの光は通される。低い散乱量と高い散乱量との間の遷移は、鋭いカットオフ効果を避けるためにソフトであることが好ましい。
散乱エレメントは、反射性及び/又は透過性であってよく、例えば密度又はサイズが変化するペイントドットを使用した、コーティング、例えば表面粗さ等の表面処理、又は材料のバルク内の散乱粒子密度の変化によって実現されてもよい。
図3は、照明デバイス310の他の実施形態を概略的に示している。図3は、導光エレメントが第1のサブセットの照明エレメント312と整列される開口を有し、照明エレメント312の光軸から狭い角度で発せられる光は(図3に描かれているように)通され、照明エレメント312の光軸から広い角度で発せられる光(図示せず)は、例えば開口を区切る(delimit)側面又は上面の一部で、ライトガイドに入る例である。第2のサブセットの照明エレメント213の場合、光は、上面でライトガイドに入り、ライトガイド316によって捕捉される。その後、光は、散乱エレメント又は表面によってライトガイドからアウトカップリングされる。散乱エレメントは、ライトガイドの任意の側で、反射性又は透過性であってもよく、ポジションに応じて変化する散乱強度を有してもよい。例えば、散乱表面パターンが、ライトガイド316の底部における外面に適用されてもよい。
上記の例では、第1の発光スペクトルを有する第1のサブセットの照明エレメント212~312からの光は、全く光学的処理なく通される。代替的に、光透過影響エレメント114は、第2の発光スペクトルを有する第2のサブセットの照明エレメント213~313からの光の処理よりも散乱の量が少ない、第1のサブセットの照明エレメント212~312からの(指向性)光を散乱させるための散乱エレメントを有してもよい。これは、窓(図2)における低減された散乱部分又はライトガイド(図3)近くに設けられる低散乱プレートを含んでもよい。
低散乱プレートは、光透過影響デバイスの開口のエリア外にクリアな部分を有してもよく、又は照明構成全体をカバーする均一な低散乱効果プレート有してもよい。後者の場合、第2のサブセットの照明エレメント213~313に対して直列に2つの散乱メカニズム、すなわち、パターン化されたディフューザ216の散乱及び追加の低散乱プレートの散乱があるが、前者の場合、単一の散乱効果、すなわち、追加の低散乱プレートの散乱が、第1のサブセットの照明エレメント212~312に対してのみ提供される。照明エレメント212~312からの光は、照明エレメント213~313からの光よりも指向性が高いままである。
図4は、アクアリウム100を照明する方法400を概略的に示している。方法400は、それぞれ第1の光スペクトル及び第2の光スペクトルを発するための第1のサブセットの照明エレメント及び第2のサブセットの照明エレメントを含む、複数の照明エレメント111~112から光出力を供給すること410を含む。一実施形態において、第1の発光スペクトルは、白色光及び第1の有色光を含んでもよく、第2の発光スペクトルは、第2の有色光を含んでもよい。一実施形態において、複数の照明エレメントは、アクアリウムの上方又はアクアリウムの水面の上方に距離を置いて設けられる。
方法400はさらに、第1の発光スペクトルを有する第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光を通すこと420と、第2の発光スペクトルを有する第2のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光を処理すること430とを含んでもよい。光の通過420及び処理430は、光透過影響デバイス114によって行われてもよく、光透過影響デバイス114は、パターン化されたディフューザを有するプレートを有し、第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光の少なくとも一部を通すための少なくとも1つの開口がディフューザパターンにあってもよく、パターン化されたディフューザは、光を拡散することによって、第2のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光を処理するように構成されてもよい。追加的に、又は代替的に、処理430は、光透過影響デバイス114によって行われてもよく、光透過影響デバイス114は、ライトガイドを有し、第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光の少なくとも一部を通すための少なくとも1つのパターン化された開口がライトガイドにあってもよく、ライトガイドは、ライトガイド内で光を配光し、ライトガイドから光をアウトカップリングすることによって、第2のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光を処理するように構成されてもよい。当技術分野で知られている、第1のサブセットの少なくとも照明エレメントからの光の少なくとも一部を通す及び第2のサブセットの照明エレメントからの光を光学的に処理するための他の方法及び/又はデバイスも除外されない。
アクアリウム100を照明するためのアクアリウム照明システムは、照明デバイス110と、図5に示されるようなコントローラ500とを含んでもよい。コントローラ500は、壁パネル、デスクトップコンピュータ端末、ましてはラップトップ、タブレット又はスマートフォン等のポータブル端末等、複数の照明エレメント112~113及び/又は光透過影響デバイス114とは別個のユニットに実装されてもよい。代替的に、コントローラ500は、照明デバイスに組み込まれてもよい。さらに、コントローラ500は、アクアリウム100の一部として又はアクアリウム100からリモートに(例えば、サーバ上に)実装されてもよく、コントローラは、単一のユニットに実装されてもよく、又は、複数の別個のユニットの間で分散された分散機能の形態で実装されてもよく、又は、コントローラ500は、専用のハードウェア回路、又は、PGA若しくはFPGA等のコンフィギュラブル若しくはリコンフィギュラブルな回路の形態、又はこれらの任意の組み合わせで実装されてもよい。コントローラ500は、複数の照明エレメント及び/又は照明透過影響デバイス114に制御信号を送信する及び受信するための出力インターフェース501及び入力インターフェース504を含んでもよい。コントローラ500は、照明デバイスの複数の照明エレメントからの照明を制御する、及び/又は照明デバイス100の少なくとも1つの取り外し可能なエレメント115を制御するように構成される処理ユニット503を含んでもよい。一例では、コントローラ500は、好ましくは、少なくとも1つの取り外し可能なエレメント115との有線接続を有し、少なくとも1つの取り外し可能なエレメント115が自動的に制御可能である場合、例えば、少なくとも1つの取り外し可能なエレメント115がスライド式のディスクである場合、処理ユニット503は、少なくとも1つの取り外し可能なエレメント115を制御するための制御信号を生成するように構成されてもよい。コントローラ500は、照明デバイスの複数の照明エレメントを制御するように構成される定電流ドライバ等のLEDドライバを含んでもよい。コントローラ500は、(任意選択的に、)処理ユニット503に結合されるメモリ502を含んでもよい。コントローラ500は、(任意選択的に、)複数の照明エレメント及び/又は光透過影響デバイス114に制御信号を通信するために出力インターフェース501に結合される通信ユニット505を含んでもよい。複数の照明エレメント及び/又は光透過影響デバイス114との通信は、有線及び/又は無線であってもよい。
図6及び図7は、照明デバイス600の底面視の実施形態を示している。図6は、照明デバイスの技術図面を例示的に示している。照明デバイス600は、ベースレイヤ611上のコーナーエリアにおいて対角線状に鏡像化される少なくとも4つの領域610a~d、及び、ベースレイヤ611上の中央エリアの周りに対角線状に鏡像化される少なくとも2つの領域620a~bを含んでもよい。照明デバイス600はさらに、ベースレイヤ611の中央の周りに鏡像化される青及び赤/アンバーの有色光の発光スペクトルを有する照明エレメントを含む(点線の円で示される)少なくとも3つの第2のサブセット630a~cを含んでもよい。照明デバイス600はさらに、少なくとも2つの照明エレメントを含む、ベースレイヤ611の中央の周りに鏡像化される(点線の矩形で示される)少なくとも1つの第1のサブセット640を含んでもよく、光透過影響デバイスは、中央の周りに鏡像化される第1のサブセットの少なくとも4つの照明エレメントと関連する少なくとも4つの開口616を有してもよい。
アクアリウムを照らすための照明デバイス600に有色LEDを含む場合に本発明者らが観察した問題の1つは、例えば(図7に示されるような)アンバー/赤R照明エレメント及びシアンC照明エレメントによって作られる色付きの影が、白(異なる色温度)及び青みがかった照明エレメントの異なるシェードによって作られる色付きの影よりも邪魔(disturbing)で不自然であると考えられることである。さらに、人々がアクアリウムのための照明デバイスのコスト削減を図る中で、照明デバイス600における照明エレメントの数の低減は、照明エレメントの平均間隔を大きくし、色の混合を減らし、したがって、より多くの目に見える色影(color shadow)を減らす。これは、とりわけ、アクアリウム照明について原色と考えられない、アンバー/赤R LED及びシアンC LEDの数が著しく減らされる場合にそうである。アンバー/レッドR及びシアンCの色影を最小限に抑えるために、照明デバイス600における照明エレメントの分布は、以下のようにして特徴付けられてもよい。
- アンバー/赤R照明エレメント及びシアンC照明エレメントは、(図7に示されるように)1つのアンバー/赤ソース及び1つのシアンソースを含むペアでクラスタ化される。
- アンバー/赤及びシアンのペアの照明エレメント間の中心間距離(centre - centre distance)は、他の照明エレメントの平均最近傍距離の半分以下である。
- すべてのアンバー/赤及びシアンのペアの向きは、すべて異なる(例えば、向きがすべて垂直又は逆平行である)。
全体的な色影を最小限に抑えるために、一例では、照明エレメントのポジションは、(人間の目は不規則なパターンに比べて直線のパターンに対してより敏感であるため)規則的な矩形グリッド上になくてもよい。
方法400は、コンピュータプログラムプロダクトがコンピューティングデバイスの処理ユニット上で実行された場合、コンピュータプログラムプロダクトのコンピュータプログラムコードによって実行されてもよい。
上述した実施形態は本発明を限定するものではなく、例示するものであり、当業者は添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの代替的な実施形態を設計できることに留意されたい。
請求項では、括弧内のいかなる参照符号も、その請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。動詞「含む」及びその活用形の使用は、請求項に記述されたもの以外の要素又はステップが存在することを排除するものではない。要素に先行する冠詞「1つの(a)」又は「1つの(an)」は、複数のそのような要素が存在することを排除するものではない。本発明は、いくつかの個別要素を含むハードウェアによって、及び、好適にプログラムされたコンピュータ又は処理ユニットによって実装されてもよい。いくつかの手段を列挙するデバイスの請求項では、これらの手段のうちのいくつかは、同一のハードウェアのアイテムによって具現化されてもよい。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙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、有利に使用され得ないことを示すものではない。
本発明の態様は、コンピュータにより実行され得るコンピュータ可読記憶デバイスに記憶されたコンピュータプログラム命令の集合体であってもよいコンピュータプログラムプロダクトにおいて、実施されてもよい。本発明の命令は、スクリプト、解釈可能プログラム、ダイナミックリンクライブラリ(DLL)又はJavaクラスを含むが、これらに限定されない任意の解釈可能又は実行可能コードメカニズムであってもよい。命令は、完全な実行可能プログラム、部分実行可能プログラム、既存のプログラムに対する修正(例えば更新)、又は既存のプログラムに対する拡張(例えば、プラグイン)として提供され得る。さらに、本発明の処理の一部は、複数のコンピュータ若しくはプロセッサ、又は「クラウド」にわたって分散されてもよい。
コンピュータプログラム命令を格納するのに適した記憶媒体には、EPROM、EEPROM及びフラッシュメモリデバイス、内部及び外部ハードディスクドライブ等の磁気ディスク、リムーバブルディスク並びにCD-ROMディスクを含むが、これらに限定されないすべての形態の不揮発性メモリが含まれる。コンピュータプログラムは、斯様な記憶媒体上で頒布されてもよく、又はHTTP、FTP、電子メール、又はインターネット等のネットワークに接続されるサーバを介してダウンロード用に提供されてもよい。

Claims (11)

  1. ベースレイヤ、
    前記ベースレイヤ上に設けられ、それぞれ第1の光スペクトル及び第2の光スペクトルを発するための第1のサブセットの照明エレメント及び第2のサブセットの照明エレメントを含む、複数の照明エレメント、及び
    前記複数の照明エレメントからの光の透過に影響を与えるための光透過影響デバイス、
    を有する、アクアリウムを照らすための照明デバイスであって、
    前記光透過影響デバイスは、第1の発光スペクトルを有する前記第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光の少なくとも一部を通し、第2の発光スペクトルを有する前記第2のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光を処理し、
    前記第1の発光スペクトルは、白色光又は第1の有色光を含み、前記第1の有色光は、ピーク波長が485nm以下の第1の範囲における波長を含み、前記第2の発光スペクトルは、第2の有色光を含み、前記第2の有色光は、ピーク波長が485nmより大きい第2の範囲における波長を含む、照明デバイス。
  2. 前記複数の照明エレメントは、前記ベースレイヤ上に幾何学的分布で配置され、前記光透過影響デバイスは、前記ベースレイヤ上の前記複数の照明エレメントの前記幾何学的分布とマッチし、整列するように設計されている、請求項1に記載の照明デバイス。
  3. 前記第2のサブセット内の任意の2つの最近傍照明エレメント間の距離は、前記第1のサブセット内の最近傍照明エレメント間の平均距離の半分以下である、請求項1に記載の照明デバイス。
  4. 前記光透過影響デバイスは、前記第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントと並置される少なくとも1つの開口を有し、前記光透過影響デバイスは、前記第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光の少なくとも一部を前記少なくとも1つの開口から通す、請求項1に記載の照明デバイス。
  5. 前記光透過影響デバイスは、前記少なくとも1つの開口をカバーするための少なくとも1つの取り外し可能なエレメントを有し、
    前記光透過影響デバイスは、前記少なくとも1つの取り外し可能なエレメントが前記少なくとも1つの開口から取り外される場合、前記第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光の少なくとも一部を通す、請求項4に記載の照明デバイス。
  6. 前記少なくとも1つの開口の物理的寸法は、前記少なくとも1つの照明エレメントと、前記第1のサブセット及び/又は前記第2のサブセット内の近傍照明エレメントとの間のクロストークに基づいて決定される、請求項4に記載の照明デバイス。
  7. 前記光透過影響デバイスは、パターン化されたディフューザを有するプレートを有し、前記第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光の少なくとも一部を通すための少なくとも1つの開口がディフューザパターンにあり、前記パターン化されたディフューザは、光を拡散することによって、前記第2のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光を処理する、請求項1に記載の照明デバイス。
  8. 前記光透過影響デバイスは、ライトガイドを有し、前記第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光の少なくとも一部を通すための少なくとも1つの開口が前記ライトガイドにあり、前記ライトガイドは、光を配光することによって、前記第2のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光を処理する、請求項1に記載の照明デバイス。
  9. 前記光透過影響デバイスは、請求項7に記載のパターン化されたディフューザを有するプレート及び請求項8に記載のライトガイドの組み合わせを有する、請求項1に記載の照明デバイス。
  10. 前記複数の照明エレメントの各々は、LEDを含む、請求項1に記載の照明デバイス。
  11. アクアリウムを照らす方法であって、当該方法は、
    それぞれ第1の光スペクトル及び第2の光スペクトルを発するための第1のサブセットの照明エレメント及び第2のサブセットの照明エレメントを含む、複数の照明エレメントから光出力を供給することと、
    第1の発光スペクトルを有する前記第1のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光の少なくとも一部を通すことと、
    第2の発光スペクトルを有する前記第2のサブセットの少なくとも1つの照明エレメントからの光を処理することと、
    アクアリウムに前記通された光及び前記処理された光を供給することと、
    を含み、
    前記第1の発光スペクトルは、アクアリウム内で自然的に知覚される白色光又は第1の有色光を含み、前記第1の有色光は、ピーク波長が485nm以下の第1の範囲における波長を含み、前記第2の発光スペクトルは、アクアリウム内で非自然的に知覚される第2の有色光を含み、前記第2の有色光は、ピーク波長が485nmより大きい第2の範囲における波長を含む、方法。
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