JP5243964B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、本発明は照明装置に関する。本発明は、特に、複数の発光ダイオードによって面を照明することのできる照明装置に関する。

光源は、しばしば、例えば、リビングルームにおいてムードをつくるときに、複数のタイプの空間照明設備や生活環境において利用される。これらの光源は、異なる色を発する複数の発光ダイオード（LEDs）を備え、その数は増加している。色の混合と光ビームのコリメーションはこれらの照明設備にとって特に関連のある事項である。

米国特許出願2003/007634号（特許文献１）は、４つのLEDチップと光の混合とコリメートを行うための一体化された光学系を持つLEDチップパッケージを開示している。LEDチップパッケージは、ベースと、ベース上のLEDチップアレイと、ベース上に設けられ、発光ダイオードチップアレイを被うコリメータを含んでいる。このアレイのLEDチップは、典型的には、ライン状に整列した形状とされている。コリメータは、通常は、矩形状で、ホーン形状をなし、典型的には、LEDチップによって発光した光を第１の方向にコリメートする第１の壁セットと、LEDチップによって発光された光の微小部分を第２の方向にコリメートする第２の壁セットを含んでいる。

この先行システムの性能は、光の混合と光のコリメーションに関しては照明装置の雰囲気としては不十分である。
米国特許出願2003/007634号

本発明の目的は、改良された光の混合とコリメーション性能を持つ照明装置を提供することにある。

この目的のため、照明装置は、面を照明するため、可視光を発することのできる複数の発光ダイオードを収容するチャンバーを有する。この照明装置は、前記発光ダイオードの前記可視光を拡散させることのできる拡散光を形成する拡散手段を備え、また、前記チャンバーは、更に、前記面を照明するために、前記拡散光の少なくとも一部をコリメートするために配置されたコリメーション手段を収容している。

このように拡散手段を設けることにより、発光ダイオードから発光される全ての光は拡散され、表面を照明するためのコリメーション手段に到達する前に最適な拡散が達成される。これは、拡散手段を発光ダイオードの近傍、即ち、チャンバーの断面の最も大きな部分のサイズの4分の１未満、好ましくは１０分の１未満とすることにより実現される。

請求項２に記載されるような本発明の実施例は発光ダイオードから発光する殆ど全ての光が拡散する。この拡散手段は、好ましくは、請求項３又は４に規定されるように、発光ダイオードに非常に近く配置される。

請求項５に規定される本発明の実施例はコリメーション手段に好適である。コリメータプレートは、好ましくは、チャンバーの出口領域全体をカバーし、照明される面に向けられる光が照明装置を出る前にコリメートされる。

請求項６に規定される本発明の実施例には、直接にコリメーション手段を経てチャンバーを出ない光の一部をリサイクルする手段を提供する。この実施例においては、照明装置のチャンバーは光混合チャンバーとして機能する。

請求項７に規定される実施例は、面を色彩をつけて照明することができるという利点を与える。この実施例では、キャビティの拡散反射面は効率的な色混合を与える。

請求項８に規定される本発明の実施例は、同じ色を発光するLEDsにとって、平均値の周りの個々のLEDsの間での光束と色の変化（binningと言われる）を（部分的に）補償するという利点を与える。

本発明の一つの実施例は、照明装置自体のための輝度が得られるという利点を与える。このような特徴は、環境及び空間照明の使用者により十分に理解されるところである。光伝達壁は好ましくは半透明であるが、それとは別に透明とすることができることは留意されるべきである。

本発明の一つの実施例は、ユーザーの好みに従い、環境及び空間照明のための照明装置の調整を確実にする。

本発明の一つの実施例は、感知される環境に従い照明装置を自動的に調整することを可能とする。例として、センサーはカメラやマイクロホンによりユーザーの雰囲気や感情を検知し、発光、特に、発光する光の色や輝度をそれに従うように適用させる。

上記の一又は複数の請求項の主題及びその態様は組み合わすことができることは理解されるべきである。

本発明は、更に、本発明の実施態様を模式的に示す添附図面を参照して説明される。本発明は、これらの特定の実施例に決して限定されないということは理解されよう。

図１は面Sを照明する照明装置１示す。照明装置１は電源２に接続され、発光手段４を収容する光伝送チャンバー３を有している。チャンバー３は、例えば、プラスチックで造られ、光散乱粒子を有している。チャンバー３は面Sに面しているコリメータ手段５を有し、発光手段４から出る光の大部分をコリメートされた光L_illumとして面Sに向けるようにしている。例えば、光の９０％はコリメートされた光L_illumとして面Sに向けられ、残りの１０％が透明壁を通して（矢印L_lumとして示される）チャンバー３の照明として機能する。しかしながら、チャンバー３の壁を（部分的に）反射面として面Sに向かう光量を増やすようにすることもできる。照明装置１は照明装置１の動作を制御する制御装置６に接続されており、特に、輝度、色相（CIELAB
カラー座標）及び発光手段４からの光L_illum及びL_lumの飽和度を電源２を介して電流又は電圧を制御することにより制御する。この制御装置６はユーザーに対し、照明装置１によって発生される光を自分の好みに応じて制御することを可能とし、また、好ましくは、手動により輝度軸、色相軸及び飽和度軸に沿って操作することを可能とする。この制御装置６はユーザーの好ましい設定を記憶するメモリ７を持つことができる。

更に、センサー８が照明装置１の照明特性（例えば、色、輝度）を自動的に制御するために設けられている。センサー８は、例えば、ユーザーのムードや感情を検知するためのカメラ又はマイクロホンである。カメラは、例えば、人の存在、人の活動状況（TVを観ている、食事をしている）、又はより進んだ実施例では、顔の表情（笑っている、沈んでいる）を検知して、それに従い照明装置１の光を制御することができる。

図２は図１の照明装置をより詳細に示す。発光手段４は、夫々、赤、緑、青の可視光を発光することのできる複数の発光ダイオード１１R,１１G,１１Bを支持するベース１０を備える。この発光手段４は３個以上の発光ダイオードを持つことができることは理解されるべきである。更に、発光ダイオードは同色の可視光を出すことのできるダイオードであってもよい。

拡散プレート１２が発光ダイオード１１R,１１G,１１Bの上に直接設けられている。一つの全体の拡散プレート１２に替えて、各発光ダイオード１１R,１１G,１１Bが、拡散レンズ（図示せず）のような分離した拡散手段を持つようにすることもできる。拡散手段１２はコリメート手段５と距離ｄだけ離れた位置に配置されている。距離ｄは、好ましくは、10-50
mmの範囲であり、コリメート手段５のコリメート要素の形状と量に依存する。

コリメート手段５は2次元のアレイに配置された複数のコリメート要素１４を持つコリメートプレート１３を有している。コリメート要素１４は、好ましくは、中空光パイプから成る光ガイド又はマッシブな光ガイドとすることができる。

コリメートプレート１３の面１５は拡散プレート１２を出る光に対して反射性を有する。

動作において、発光ダイオード１１R,１１G,１１Bは励起されて可視光を発する。可視光が照明装置１を出射する前に、光は拡散プレート１２に衝突して拡散光Dを生成する。拡散プレート１２は拡散光Dをランベルト
エミッション（Lambertian emission）のパターとして実質的に全πソリッド角の拡散光とする。発光ダイオード１１R,１１G,１１Bから出て拡散プレート１２ｗｐ通過すると、拡散光Dは殆ど完全に均一に混合した光となる。

拡散光Dの一部はチャンバー３の透明な壁に衝突し、光L_lumとして照明装置１を出て、照明装置１に照明特性を与える。拡散光Dの他の部分はコリメートプレート１３に衝突する。この光の一部はコリメート要素１４によってコリメートされ、面Sを光L_illumにより照明する。Rで示されたこの光の残りの部分は、コリメートプレート１３の反射面１５により反射してチャンバー３内に戻る。その結果、反射光Rはチャンバー３内で更に光の混合として利用される。この光Rは、最後には、チャンバー３を出るが、更なる反射の後か、チャンバー３の透明壁を経て光L_lumとして寄与するか、又はコリメート要素１４を経て光L_illumに寄与することとなる。

図３A及び３Bはシミュレーションの結果を示す。このシミュレーションの結果と照明装置１の上述の作動から、光源における発光ダイオード１１R,１１G,１１Bの可視光を拡散することにより、照明装置１自体の外観を照明するための光L_lumと面Ｓを照明する光L_illum の両方は十分に混合された光となり、一方において、面Ｓを照明する光は十分にコリメートされる。特に、実質的に全てのコリメート要素１４が同じ量の発光ダイオード１１R,１１G,１１Bの拡散光Ｄの照射を受けることとなる。

請求項においては、括弧内の参照符号は請求項を限定するものと解釈されてはならない。「有する」の用語とその連結はその請求項に記載した要素又はステップ以外の要素又はステップを持つことを除外するものではない。要素の前の不定冠詞「一つの」はそのような要素を複数持つことを除外するものではない。特定の手段が異なる従属項において記載されているという事実のみで、これらの手段の組み合わせが使用できないということを示すものではない。

本発明の実施例により面を照明する照明装置を示す図である。 図１の照明装置をより詳細に示す図である。 図２の照明装置のシミュレーションの結果を示す図である。 図２の照明装置のシミュレーションの結果を示す図である。

Claims (9)

1. 可視光を発光することのできる複数の発光ダイオードを収容するチャンバーを有する面を照明するための照明装置であって、前記装置は、前記発光ダイオードの可視光を拡散することができ、拡散光を生成するための拡散手段を有し、前記チャンバーは、更に、前記面を照明するために前記拡散光の少なくとも一部をコリメートするように配置されたコリメート手段を収容しており、
   前記チャンバーは光透過性の壁を備え、
   前記コリメート手段は、前記発光ダイオードに対向し、前記拡散光の一部を反射することのできる面を有する、
   照明装置。
2. 前記拡散手段は、前記発光ダイオードの近傍に設けられている請求項１に記載の照明装置。
3. 前記拡散手段は、前記発光ダイオード上又はこれを被うようにして設けられた拡散プレートを有する請求項１に記載の照明装置。
4. 各発光ダイオードは、拡散レンズのような分離された拡散手段を持つ請求項１に記載の照明装置。
5. 前記コリメート手段は、複数のコリメート要素を持つプレートであり、前記プレートは前記発光ダイオードに対向して前記チャンバー内に収容されている請求項１に記載の照明装置。
6. 前記発光ダイオードは、少なくとも、第１の色の可視光を発光することのできるダイオードと第２の色の可視光を発光することのできるダイオードを有する請求項１に記載の照明装置。
7. 前記発光ダイオードは同色の光を発光することのできるダイオードである請求項１に記載の照明装置。
8. 前記発光ダイオードは作動電流又は作動電圧の適用によって可視光を発光することができ、前記照明装置は、更に、前記作動電流又は前記作動電圧を制御して輝度レベル、色彩及び/又は前記可視光の飽和度を操作するための制御装置に接続可能とされた請求項１に記載の照明装置。
9. 前記照明装置は、前記発光ダイオードの作動を制御するためのセンサに接続可能である請求項１に記載の照明装置。

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