JP5291094B2 - 色可変照明システム - Google Patents

Description

本発明は、第１の光源、第２の光源、及び第１の発光体の層を有する色可変照明システムに関する。

本発明は、また、そのような照明システムを有する照明器具に関する。

このような照明システムは、それ自体は既知である。それらは、特に、例えば、オフィスの照明、店内照明、又は家庭内の一般的な照明等の、一般的な照明のための照明器具として使用される。

発光体は、一般に、色可変照明システムの光源によって放たれる光の一部を吸収し、その吸収した光を別の色の光に変換する。発光体は、しばしば、光源から離して配置される。この構成は、遠隔リン光体構造（remote phosphor configuration）とも呼ばれる。遠隔リン光体構造を用いる場合の利点は、発光体の変換効率及び寿命が改善されること及び選択する発光体の範囲が改善されることである。

このような色可変照明システムは、米国特許出願公開第２００５／００４１４２４号明細書（特許文献１）から知られる。既知の色可変照明システムの実施形態で、照明システムは、青色の光を放つ少なくとも１つの第１の青色発光ダイオードと、同じく青色の光を放つ少なくとも１つの第２の青色発光ダイオードとを有する。この既知の照明システムは、いわゆるキャリア材料（carrier material）に配置されている発光体を有する。キャリア材料は、第１及び第２の発光ダイオードを囲む筐体の部分を覆う細長い片に配置される。キャリア材料の片は、発光ダイオードの少なくとも１つからの照射がキャリア材料を通して発せられるように配置されてよい。別個の発光ダイオードの電力を変調することによって、照明状態は適応され得、このようにして、既知の照明システムの色を変えることができる。

米国特許出願公開第２００５／００４１４２４号明細書

既知の照明システムの欠点は、既知の照明システムから放たれる光が色陰（colored shadows）を引き起こすことである。

本発明は、色陰の発生を減らす色可変照明システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の側面に従って、上記の目的は、請求項１に従う色可変照明システムにより達成される。本発明の第２の側面に従って、上記の目的は、請求項１３に従う照明器具により達成される。本発明に従う色可変照明システムは、光混合チェンバ内に配置される第１の光源、第２の光源、及び第１の発光体の層を有し、
前記光混合チェンバは、該光混合チェンバから光を放つための光出口窓を有し、
前記第１の光源及び前記第２の光源は夫々、少なくとも１つの発光ダイオードを有し、第１の所定の色の光を前記光混合チェンバ内に放ち、
前記第１の発光体は、前記第１の所定の色の光を吸収し、吸収した光を前記第１の所定の色とは異なる第２の所定の色の光に変換し、前記第１の発光体は、前記第１の光源及び前記第２の光源から離して配置され、前記第１の光源は、該第１の光源によって前記光混合チェンバ内に放たれる光の一部である第１の相対光束により前記第１の発光体を照射するよう該第１の発光体に対して位置付けられ、前記第２の光源は、該第２の光源によって前記光混合チェンバ内に放たれる光の一部である第２の相対光束により前記第１の発光体を照射するよう該第１の発光体に対して位置付けられ、前記第１の相対光束は前記第二の相対光束と相違し、
当該色可変照明システムは、前記第１の発光体を照射する前記第１の所定の色の光束を変更するよう前記第２の光源によって放たれる光の強さに対して前記第１の光源によって放たれる光の強さを制御し、及び／又は前記第１の発光体に対する前記第２の光源の一部に対して前記第１の発光体に対する前記第１の光源の位置を制御するコントローラを更に有する。

本発明に従う色可変光源の効果は、光混合チェンバの使用により、照明システムから放たれる実質的に均一に混合された光を生成して、色陰の発生を防ぐことである。コントローラを使用することによって、第１の光源によって放たれる光の強さは第２の光源に対して調整され得る。このことは、第１の発光体を通る前記第１の所定の色の光束を変更する。第１の相対光束は第２の相対光束と相違するので、光混合チェンバから放たれる混合光に対する第２の所定の色の光の寄与が制御され得、このようにして、本発明に従う色可変照明システムによって放たれる光が調整される。結果として、色可変照明システムによって放たれる光の色は、色陰が発生することを防ぎながら、変更され得る。

既知の色可変照明システムでは、異なる色が、アレイで配置される異なる光源によって生成される。一般的な照明用途でこのような既知の色可変照明システムを用いる場合に、色可変照明システムによって照射される対象の影は、異なる色の光源から生ずる複数の影から成り、従って、色陰を引き起こす異なる色を有する。本発明に従う色可変照明システムでは、異なる光源から及び第１の発光体からの光は、色可変照明システムによって放たれる光が実質的に均一に混合されるように、光混合チェンバ内で混合される。本発明に従う色可変照明システムから発せられる光により対象を照射する場合に、色陰は低減されうる。

本発明者の認識によれば、第１及び第２の光源に対する第１の発光体の位置は、照明システムによって放たれる光に対する第１の発光体による変換後の光の寄与を変更するために使用されうる、第１の発光体を通る第１の所定の色の相対光束を定めるために使用されてよい。照明システムによって放たれる光の色を変更するよう、コントローラは、例えば、第２の光源に対して第１の光源によって放たれる光の強さを変更する。代替的に、コントローラは、発光体に対する第１の光源の及び／又は第２の光源の位置を変更する。位置の変化は、第１の相対光束と第２の相対光束との間の差を変更し、このようにして、光混合チェンバから放たれる混合光に対する第２の所定の色の光の寄与を調整することによって放射光の色を調整する。

これに関連して、所定の色の光は、通常、所定のスペクトルを有する光を有する。所定のスペクトルは、例えば、所定の波長の周辺にある特定の帯域幅を有する原色を有してよく、又は、例えば、複数の原色を有してよい。所定の波長は、放射強度スペクトラム分布の平均波長である。これに関連して、所定の色の光は、また、例えば紫外線光のような不可視の光を含む。原色の光は、例えば、赤、緑、青、黄又は琥珀（Amber）の光を含む。所定の色の光は、また、例えば、青及び琥珀、又は青、黄及び赤等の、原色の混合を有してよい。例えば、赤、緑及び青の光の特定の組み合わせを選択することによって、白を含め、実質的に全ての色が照明システムによって生成され得る。また、他の原色の組み合わせが、実質的に全ての色の生成を可能にする光投影システムで使用されてよい（例えば、赤、緑、青、シアン及び黄）。色可変照明システムで使用される原色の数は様々であってよい。

色可変照明システムの実施形態で、前記第１の光源は、前記第１の発光体を直接的に照射するよう配置され、前記第２の光源は、前記第１の発光体を直接的に照射することから遮蔽される。第２の光源によって放たれる光が第１の発光体を直接的に照射しないようにすることによって、色可変照明システムによって放たれる光の調整の効率は改善され得る。光混合チェンバを使用することは、一般に、光混合チェンバの光出口窓から放たれる実質的に均一に混合された光ビームを生成するよう、全ての光源からの光を均一に混合する。第２の光源による第１の発光体の直接照射を防ぐための遮蔽は、第１の発光体並びに第１及び第２の光源の適切な配置によって達成され得る。しかし、間接的な照明は、一般的に常に、或る程度存在しうる。これは、第１の発光体からの光が混合チェンバに入らなければならないので、光が逆方向にも進むことができることによる。

色可変照明システムの実施形態で、前記第２の光源が前記第１の発光体を照射することを遮るようダイクロイック・シールド手段（dichroic shield means）が配置される。ダイクロイック・シールド手段は、例えば、第２の所定の色の光を伝送してよく、また、第１の所定の色からの光を反射してよい。

色可変照明システムの実施形態で、前記光混合チェンバは、前記第１の所定の色の光を前記第１の所定の色及び前記第２の所定の色とは異なる更なる所定の色に変換する更なる発光体を有する。望ましくは、更なる所定の色は可視光（例えば、白色光）である。第１の所定の色の光は、例えば、２００から４００ナノメートルの間の範囲にある中心波長を有してよい。２００から４００ナノメートルの間の範囲にある光は紫外線光としても知られている。第１の所定の色の光として紫外線光を使用する場合の利点は、第１の所定の色の光が可視光に寄与しないために、混合チェンバを出た光のカラーポイント（color point）が、発光体に含まれるリン光体の混合によってのみ決定されることである。これは、第１の所定の色の光として青色光を用いるのとは対照的である。第１の所定の色の光として青色光を用いる場合に、光混合チェンバを出た光のカラーポイントは、発光体の厚さが第２の所定の色の光への青色光の変換の程度を決定することから、適用される発光体の厚さによっても決定される。これは、青色光を用いる場合はリン光体厚さが適切に制御される必要があることを意味し、一方、これは光を使用するために必要でない。

色可変照明システムの実施形態で、前記第１の所定の色は、４００ナノメートルから４９０ナノメートルの間の範囲内にある。４００から４９０ナノメートルの間の範囲にある中心波長を有する光は青色光としても知られている。第１の所定の色の光として青色光を用いる場合の利点は、この光がヒトにとって可視的であり、従って、変換を用いずに色可変照明システムの出力に直接的に混合され得ることである。１つの色から他の色へ光を変換するために発光体を用いる如何なる変換も、変換に伴うストークスシフト（Stokes-shift）により幾らかのエネルギ損失を導入する。第１の所定の色の光として青色光を使用すると、色可変照明システムによって放たれる光の一部は変換される必要がない。このことはシステムの効率を増大させる。更に、青色光を第２の所定の色の光に変換する場合のストークスシフトは紫外線光を第２の所定の色の光に変換する場合より小さく、効率が高められる。更に、青色は、白色光を得るべく他の原色（例えば、赤及び緑、又は黄等）と混合するために用いられうる原色の１つである。例えば、第１及び第２の光源によって放たれる青色光の一部を吸収し且つ黄色である更なる所定の色を発するよう更なる発光体を選択し、また、発光体の量が第１の所定の色の光の適切な程度の変換を得るように適切に選択される場合に、色可変照明システムから放たれる光は（更なる発光体によって放たれる黄色光及び残りの青色光の組み合わせにより）白色である。第２の所定の色の光を実質的に白色の光に加えることは、色可変照明システムによって放たれる光の色温度が変更されることを可能にする。第１の所定の色の光として青色光を使用することによって色可変照明システムでの紫外線光の使用を除くことは、追加の紫外線（ＵＶ）フィルタが削除されてよいという更なる利点を提供する。ＵＶフィルタは、通常、紫外線光が色可変照明システムによって放たれることを防ぐために必要とされる。色可変照明システムが、例えば、一般的な照明用途で使用される場合に、紫外線光の放射は、ヒトの目にとって有害であるために、回避されなければならない。第１の所定の色の光が紫外線光である場合に、光出口窓は、通常、紫外線光が放射される前に紫外線光を吸収又は反射するＵＶフィルタを備える。青色の光を放つ発光ダイオードを使用する場合に、ＵＶフィルタは削除されてよく、これにより、システムの効率は先と同じく高まるとともに、色可変照明システムの費用は削減される。

色可変照明システムの実施形態で、当該色可変照明システムは、第３の光源及び第３の発光体を更に有し、
前記第３の光源は、前記第１の所定の色の光を前記光混合チェンバ内に放つ少なくとも１つの発光ダイオードを有し、前記第３の光源は、前記第３の発光体を直接的に照射するよう配置され、一方、前記第１の光源及び前記第２の光源は、前記第３の発光体を直接的に照射することから遮蔽され、
前記第３の発光体は、前記第１の所定の色の光を吸収し、吸収した光を前記第１の所定の色及び前記第２の所定の色とは異なる第３の所定の色の光に変換する。この実施形態の利点は、第３の発光体の使用が、色可変照明システムによって放たれる光の色が調整される範囲を大きくすることである。例えば、第２の所定の色の光の付加は、色可変照明システムによって放たれる光（又はその一部）の色を青から黄にシフトしてよく、一方、第３の所定の色の光の付加は、色可変照明システムによって放たれる光（又はその一部）の色を緑から赤にシフトしてよい。他の実施形態で、第３の光源及び第３の発光体は、例えば、色空間における曲線である黒体軌跡（black body locus）に適切に従うべく色温度の変化を微調整するために使用されてよい。色空間における曲線に従うよう、相対強度を制御される３つの光源が必要とされる。

色可変照明システムの実施形態で、前記第１の発光体及び／又は前記更なる発光体及び／又は前記第３の発光体は、リン光体の混合であるリン光体混合物を有し、前記第１の発光体、前記更なる発光体及び／又は前記第３の発光体の各リン光体混合物は相違する。例えば、第１の所定の色が紫外線光である実施形態で、更なる発光体は、例えば、所定の色温度を有する実質的に白色の光を提供するリン光体の混合であってよく、第１の発光体及び第３の発光体は、吸収した紫外線光を、夫々、第２の所定の色の及び第３の所定の色の光に変換してよく、色可変照明システムによって放たれる光の色を、例えば、より高い又はより低い色温度に変える。

色可変照明システムの実施形態で、前記第１の光源及び／又は前記第２の光源は、複数の発光ダイオードの直列配置を有する。この実施形態の利点は、複数の発光ダイオードを有する光源の使用が、色可変照明システムによって放たれる光の強さの増大を可能にすることである。更に、複数の発光ダイオードの使用は、光混合チェンバ内の発光ダイオードのより均一な分布を可能にする。このことは、異なる発光ダイオードの光の混合を更に改善し、色可変照明システムによって放たれる光の改善された混合をもたらす。

色可変照明システムの実施形態で、前記第１の光源の発光ダイオードは、前記第１の発光体を有する更なる光混合チェンバに又は前記第１の発光体を有する複数の更なる光混合チェンバに配置され、前記更なる光混合チェンバ及び前記複数の更なる光混合チェンバは、前記光混合チェンバ内に配置される。この実施形態の利点は、更なる光混合チェンバ又は複数の更なる光混合チェンバの使用が、第１の光源の光を第２の所定の色の光と予め混合して、光混合チェンバ内の全体の色混合を改善することである。第１の光混合チェンバの壁は、例えば、第２の所定の色の光が通ることを可能にするとともに、第１の所定の色の光を反射するダイクロイック・シールド手段を有してよい。この配置は、第２の光源の光が第１の発光体に作用することを実質的に防ぎ、本発明に従う色可変照明システムの色調整効率を高める。

色可変照明システムの実施形態で、当該色可変照明システムが前記更なる発光体を有する場合に、前記複数の発光ダイオードは、前記光混合チェンバの前記光出口窓を略一様に照射するよう配置され、前記更なる発光体は、前記光混合チェンバの前記光出口窓に配置される。この実施形態の利点は、色可変照明システムが比較的コンパクトにされ得ることである。更なる発光体によって放たれる更なる所定の色の光は、実質的に全ての方向に放射され、このようにして、光混合チェンバにも放射される。更なる発光体からの光のこのような放射により、更なる所定の色の光の一部は光混合チェンバで混合され、色可変照明システムの色混合を更に改善する。第１の発光体によって生成される光は、光出口窓を通って、従って、更なる発光体を通って伝えられなければならない。望ましくは、更なる発光体は、第２の所定の色の光を吸収せず、又は、第２の所定の色の光のほんの一部しか吸収しない。

色可変照明システムの実施形態で、前記第１の光源及び前記第２の光源は、前記光出口窓に隣接して前記光混合チェンバの端に配置され、前記第１の光源及び前記第２の光源の夫々は、前記第１の光源及び前記第２の光源による前記光出口窓の直接的な照射を避けるよう該光出口窓から離れて光を放つ。この実施形態の利点は、第１及び第２の光源の発光ダイオードが光出口窓を直接的に照射せず、良好な光の混合を確かにし且つ光源のグレア（glare）を低減することである。更なる利点は、第１及び第２の光源が、例えば、ファン又はペルチェ素子等の能動的な冷却配置の使用をすることなく冷却され得ることである。第１及び第２の光源は発光ダイオードを有する。通常、発光ダイオードは何らかの冷却を必要とする。第１及び第２の光源が光出口窓に隣接して色可変照明システムの光混合チェンバの端に配置される場合に、発光ダイオードの冷却は、例えば、色可変照明システムの筐体の外側に配置される冷却フィンを介して提供されてよい。これは、色可変照明システムが照明器具内に、又は、例えば、家、オフィス若しくは店の天井に組み立てられるとともに、照明器具又は天井から突き出した冷却フィンを介して発光ダイオードを冷却することを可能にする。

色可変照明システムの実施形態で、前記第１の所定の色は青色であり、前記第１の発光体は、吸収した前記第１の所定の色の光を前記第２の所定の色である琥珀色の光に変換し、前記更なる発光体は、吸収した前記第１の所定の色の光を前記更なる所定の色である黄色の光に変換する。この実施形態の利点は、琥珀色を発する第１の発光体、青である第１の所定の色とともに黄色を発する更なる発光体を用いて、本発明に従う色可変照明システムが、例えば、実質的に黒体軌跡に沿った６５００Ｋから２７００Ｋの間の、比較的冷たい白から暖かい白へと放射光の色を調整することができることである。例えば、第１の発光体はＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋及びＣａＳ：Ｅｕ^２＋の混合を有し、更なる発光体はＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋を有する。代替的に、第１の発光体は（Ｂａ，Ｓｒ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋を有し、更なる発光体はＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋を有する。第３の実施形態で、第１の発光体はＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋及びＣａＳ：Ｅｕ^２＋の混合を有し、更なる発光体は異なるリン光体比でＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋及びＣａＳ：Ｅｕ^２＋の混合を有する。第１の発光体は、例えば、８５％ｗ／ｗＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋（ＹＡＧ：Ｃｅとも呼ばれる。）及び１５％ｗ／ｗＣａＳ：Ｅｕ^２＋（ＣａＳ：Ｅｕとも呼ばれる。）の混合を有してよく、この混合は第２の所定の色である琥珀色を発する。発光体（Ｂａ，Ｓｒ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋（ＢＳＳＮ：Ｅｕとも呼ばれる。）は第２の所定の色である琥珀色を発する。発光体Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋（ＬｕＡＧ：Ｃｅとも呼ばれる。）は第２の所定の色である緑色を発し、発光体ＣａＳ：Ｅｕ^２＋（ＣａＳ：Ｅｕとも呼ばれる。）は第２の所定の色である赤色を発する。青色光を有するＢＳＳＮ：Ｅｕ及びＹＡＧ：Ｃｅを用い、青色光を有するＬｕＡＧ：Ｃｅ及びＣａＳ：Ｅｕの２つの混合を有する実施形態は、略同じ効果を実現することができる。青色光を赤色光に変換する他のリン光体（例えば、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、（Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ^２＋及び（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋）は、ＣａＳ：Ｅｕの代わりに用いられてよく、略同じ効果を達成する。青色光を緑色光に変換する他のリン光体（例えば、Ｓｒ_２Ｓｉ_２Ｎ_２Ｏ_２：Ｅｕ^２＋及びＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋）は、ＬｕＡＧ：Ｃｅの代わりに用いられてよく、略同じ効果を達成する。ガーネット発光体ＹＡＧ：Ｃｅ及びＬｕＡＧ：Ｃｅは、０＜ｘ≦３、０≦ｙ≦２．７、０＜ｘ＋ｙ≦３及び０＜ｚ≦２を有する（Ｙ_{３−ｘ−ｙ}Ｌｕ_ｘＧｄ_ｙ）（Ａｌ_５−ｚＳｉ_ｚ）（Ｏ_１２−ｚＮ_ｚ）：Ｃｅによって置換されてよい。

紫外線光を発する光源と、例えば、異なるリン光体比を有する（紫外線光を青色光に変換する）ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋、（紫外線光を緑色光に変換する）Ｃａ_８Ｍｇ（ＳｉＯ_４）_４Ｃｌ_２：Ｅｕ^２＋、Ｍｎ^２＋及び（紫外線光を赤色光に変換する）Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ^３＋、Ｂｉ^３＋の混合を有する第１の及び更なる発光体とを用いることは、例えば、実質的に黒体軌跡に沿った６５００Ｋから２７００Ｋの間の、比較的冷たい白から暖かい白へのシフトを可能にすることができる。如何なる他の色変化も、同様に可能であり、リン光体比によって決定される。紫外線光を青、緑若しくは赤の光又はいずれかの他の色の光に変換する如何なる他のリン光体も、上述されるリン光体の代わりに使用されてよい。

本発明に従う色可変照明システムの側面断面図を示す。 本発明に従う色可変照明システムの上面断面図を示す。 本発明に従う色可変照明システムの上面断面図を示す。 本発明に従う色可変照明システムの更なる実施形態の側面断面図を示す。 本発明に従う色可変照明システムの更なる実施形態の上面断面図を示す。 本発明に従う色可変照明システムの更なる実施形態の斜視図を示す。

本発明の上記の及び他の側面は、以下で記載される実施形態から明らかであり、それらを参照して説明される。

図面は単なる概略であり、実寸で描かれていない。特に、明りょうさのために、幾つかの寸法は誇張されている。図中の同じ構成要素は、可能な限り同じ参照符号で表されている。

図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃは、本発明に従う色可変照明システム１０及び１２の断面図を示す。色可変照明システム１０及び１２は夫々、第１の組の発光ダイオード２１及び２２又は４１を有する第１の光源２１及び２２又は４１を有する。第１の組の発光ダイオード２１及び２２又は４１は、第１の所定の色の光を光混合チェンバ６０内に放つ。光混合チェンバ６０は、第１の光源２１及び２２から離して配置されている発光体５０の層を更に有する。発光体５０は、第１の所定の色の光の一部を吸収し、この吸収した光を第１の所定の色とは異なる第２の所定の色の光に変換する。色可変照明システム１０及び１２は夫々、略同じ第１の所定の色の光を光混合チェンバ６０内に放つ第２の組の発光ダイオード３１及び３２を有する第２の光源３１及び３２を更に有する。第１の組の発光ダイオード２１及び２２は、例えば、第１の発光体５０を直接的に照射するよう配置される。第２の組の発光ダイオード３１及び３２は、例えば、第１の発光体５０を直接的に照射しないよう配置される。第１の光源２１及び２２からの、第２の光源３１及び３２からの及び第１の発光体５０からの光は光混合チェンバ６０内で混合され、本発明に従う色可変照明システム１０及び１２によって放たれる実質的に均一に混合された光が、生成される。本発明に従う色可変照明システム１０及び１２は夫々、第２の組の発光ダイオード３１及び３２の光束に対して第１の組の発光ダイオード２１及び２２によって放たれる光束を制御するコントローラ７０を更に有する。

図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃに示される色可変照明システム１０及び１２の実施形態で、色可変照明システム１０及び１２は夫々、第１の所定の色の光を第１の所定の色及び第２の所定の色とは異なる更なる所定の色に変換する更なる発光体５２を有する。光混合チェンバ６０の壁は、光混合チェンバ６０内で生成される光を混合するために、拡散反射層６６により覆われている。混合光は、コリメータ６４を有する光出口窓６２を介して色可変照明システム１０又は１２から放射される。光出口窓６２は、色可変照明システム１０又は１２から放たれる光の混合を更に増進する拡散器６８を更に有する。図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに示される色可変照明システム１０及び１２の実施形態で、発光ダイオード２１、２２、３１、３２及び４１は、一様に光出口窓６２から離れる方向に光を放つよう光混合チェンバ６０の端６５に配置される。発光ダイオード２１、２２、３１、３２及び４１のこのような配置は、発光ダイオード２１、２２、３１、３２及び４１が光出口窓６２を直接的に照射しないことを確かにし、色可変照明システム１０又は１２のグレアを低減する。最後に、本発明に従う色可変照明システム１０及び１２の実施形態で、光混合チェンバ６０は、端６５に配置される発光ダイオード２１、２２、３１、３２及び４１を冷却する冷却フィン６３を有する。光混合チェンバ６０の端６５における発光ダイオード２１、２２、３１、３２及び４１の配置により、発光ダイオード２１、２２、３１、３２及び４１は、例えば、家、オフィス又は店の天井に組み立てられても、これらの冷却フィン６３を用いて冷却され得る。

色可変照明システム１０及び１２の実施形態で、第１の所定の色は、４００から４９０ナノメートルの間の範囲に所定の波長を有する。この第１の所定の色の光は、また、ヒトにとって可視光である原色青の光としても知られる。例えば、更なる発光体５２としてＹＡＧ：Ｃｅを用いることは、青色光によって照射される場合に、黄色光を放つ。光混合チェンバ６０内で青色光及び黄色光を組み合わせることで、実質的に冷白（cool white）の光が色可変照明システム１０及び１２から発せられる。光混合チェンバ６０内の更なる発光体５２の量は、光混合チェンバ６０から放たれる白色光の色温度を決定する。例えば、第１の発光体５０は、リン光体ＹＡＧ：Ｃｅ及びＣａＳ：Ｅｕの混合を有してよい。ＹＡＧ：Ｃｅは原色黄に寄与し、ＣａＳ：Ｅｕは、光混合チェンバ６０内で混合される原色赤の光を放つ。例えば、第１の発光体５０を構成するリン光体の混合の重量パーセントを変更することによって、色可変照明システム１０及び１２の光混合チェンバ６０によって放たれる光の色の変化の割合は操作され得る。このようにして、色可変照明システム１０及び１２が調整され得る特定の範囲がプリセットされ得る。ＹＡＧ：Ｃｅ及びＣａＳ：Ｅｕの組み合わせは、色可変照明システム１０及び１２の色の変化の割合が、色空間で定義される黒体軌跡に近いことを可能にする。この実施形態は、一般的な照明用途で使用される照明器具でこのような色可変照明システム１０及び１２を用いる場合に特に有利である。これは、このような色変化が、例えば、朝から晩までの一日を通しての太陽光において見られるような白色光の変化に最もよく似ているよう更なる発光体５２を照射する紫外線光であってよいことによる。

第１の所定の色の光は、例えば、実質的に白色光を生成する。紫外線光を放つ光源と、例えば、異なるリン光体比により（紫外線光を青色光に変換する）ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅ^＋２、（紫外線光を緑色光に変換する）Ｃａ_８Ｍｇ（ＳｉＯ_４）_４Ｃｌ_２：Ｅｕ^２＋、Ｍｎ^２＋、（紫外線光を赤色光に変換する）Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ^３＋、Ｂｉ^３＋を有する更なる発光体とを使用することは、例えば、６５００Ｋから２７００Ｋの間の比較的冷たい白から暖かい白へのシフトを可能にすることができる。

代替的に、他のリン光体及び／又はリン光体混合物は、本発明に従う色可変照明システムの色の変化を得るために使用されてよい。

本発明に従う色可変照明システム１０及び１２の好ましい実施形態で、光源２１、２２、３１、３２及び４１は発光ダイオード２１、２２、３１、３２及び４１を有する。しかし、光源２１、２２、３１、３２及び４１は、例えば、有機ＬＥＤ、低圧放電ランプ、高圧放電ランプ、白熱ランプ又はレーザ光源等の、如何なる適切な光源であってもよい。

図１Ａは、（破点線１５により示される）長手方向軸１５に沿った色可変照明システム１０の断面図を示す。第１の光源２１及び２２の発光ダイオード２１及び２２は、第１の発光体５０とともに、光混合チェンバ６０内に配置される更なる光混合チェンバ６１を有する、光混合チェンバ６０の分かれた部分に配置されている。第１の発光体５０のこのような分離配置は、第２の光源３１及び３２による直接照射から第１の発光体５０を遮蔽するとともに、第１の光源２１及び２２の光を第１の発光体５０からの変換後の光と前もって混合するためである。

図１Ｂは、破線により図１Ａ中に示されている断面ＡＡに沿った色可変照明システム１０の断面図を示す。色可変照明システム１０のこの断面図で、光混合チェンバ６０の壁は拡散反射層６６により覆われている。更に、更なる光混合チェンバ６１は、第１の発光体５０を有し、且つ、第１の光源２１及び２２を構成する第１の組の発光ダイオード２１及び２２の発光ダイオード２１及び２２を有するよう示されている。更なる光混合チェンバ６１の壁は、例えば、第２の所定の色の光が通ることを可能にするとともに第１の所定の色の光を反射するダイクロイック・シールド手段を有してよい。通常、第１の組の発光ダイオード２１及び２２の発光ダイオード２１及び２２並びに第２の組の発光ダイオード３１及び３２の発光ダイオード３１及び３２は、夫々、使用において略同じ電流が第１の組及び第２の組に流れるように、直列配置で配置される。このような直列配置の利点は、第１の組及び第２の組のいずれの光の強さも、コントローラ７０によってダイオードの直列配置を流れる電流のみを変化させることによって、互いに対して変化させられることである。代替的に、コントローラ７０は、第１の組の発光ダイオード２１及び２２並びに第２の組の発光ダイオード３１及び３２の強さを個々に制御可能であってよい（図示せず。）。図１Ｂの断面図は、更に、拡散器６８と、実質的に光出口窓６２に対向して光混合チェンバ６０の壁に配置されている更なる発光体５２とを示す。更に代替的に、コントローラ７０は、第２の組の発光ダイオード３１及び３２の距離に対して、第１の発光体５０に対する第１の組の発光ダイオード２１及び２２の距離（図示せず。）を変更するよう配置されてよい。

図１Ｃは、本発明に従う色可変照明システム１２の別の実施形態を示す。この実施形態で、第１の光源２１、第２の光源３１及び３２、第１の発光体５０並びに更なる発光体５２は別にして、色可変照明システム１２は、第３の光源４１及び第３の発光体５４を更に有する。本実施形態で、第３の光源４１は単一の発光ダイオード４１から構成される。当然、代替的に、色可変照明システム１２は、第３の光源４１を構成する第３の組の発光ダイオード（図示せず。）を有してよい。光混合チェンバ６１内での第３の発光体５４の配置は、先と同じく、第１の光源２１並びに第２の光源３１及び３２が第３の発光体５４を直接的に照射しないよう配置され、一方、第３の光源４１は第３の発光体５４を直接的に照射するよう配置されるようにされる。例えば、第１の所定の色の光は、例えばリン光体の混合物を用いて、更なる発光体によって実質的に白色の光で変換される紫外線光であってよい。

図２Ａ及び図２Ｂは、本発明に従う色可変照明システム１４の更なる実施形態の断面図である。先と同じく、光混合チェンバ６０は、第１の組の発光ダイオード２１、２２、２３、２４、２５及び２６が配置されている更なる光混合チェンバ６１に配置されている第１の発光体５０を有する。光混合チェンバ６０は、第２の光源３１、３２、３３、３４、３５、３６及び３７の第２の組の発光ダイオード３１、３２、３３、３４、３５、３６及び３７を更に有する。光出口窓６２は、拡散器６８と、例えば、拡散器６８に直接的に適用され、又は、代替的に、別のキャリア材料（図示せず。）に適用され若しくは組み込まれる更なる発光体５２とを有する。第１の所定の色の光は、更なる発光体５２に当たって、更なる所定の色の光に変換されうる。更なる発光体５２によって放たれる光の一部は、光出口窓６２から離れて直接的に放射され、一方、更なる発光体５２によって放たれる光の別の一部は、光混合チェンバ６０内に放射され、第１の所定の色の光と及び第１の発光体５０によって生成される光と混合される。光混合チェンバ６０の壁は、先と同じく、拡散反射層６６により覆われており、更なる光混合チェンバ６１の光出口窓は、また、第１の所定の色の光との第２の所定の色の光の混合を増進する拡散器を有する。更に、更なる光混合チェンバ６１の光出口窓に適用される拡散器は、第２の光源の光からの第１の発光体５０のより良い遮蔽を可能にする。上述されるように、第１の所定の色の光は、例えば、更なる発光層５２によって実質的に白色の光に変換される紫外線光であってよい。第２の所定の色の光を加えることは、実質的に白色の光の色温度を変化させる。第１の所定の色の光は原色青であってよい。この原色青の光の一部は、例えば、更なる発光層５２によって、先と同じく実質的に白色の光へと原色青と混合する原色黄の光に変換される。第２の所定の色の光を加えることは、実質的に白色の光の色温度を変化させる。図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃにおいて見られるような構成における青色光を発する第１及び第２の光源と、第１の発光体５０のためのＹＡＧ：Ｃｅ（黄）及びＣａＳ：Ｅｕ（赤、１５％ｗ／ｗ）の混合と、更なる発光体５２のためのＹＡＧ：Ｃｅとを用いて、５０００から３０００Ｋまでの色温度変化が、第１及び第２の光源の相対強度を制御することによって達成された。

代替的に、第１の所定の色、第２の所定の色及び第３の所定の色の色は、本発明に従う色可変照明システム１４の色可変発光を得るよう光混合チェンバ６０で混合される如何なる他の色であってもよい。図２Ａ及び図２Ｂに示される実施形態の利点は、色可変照明システム１４が比較的コンパクトに作られ得ることである。更に、第２の所定の色の実質的に全ての光は更なる発光層５２を通る。このことは、更なる所定の色の光との第２の所定の色の光の混合を更に増進する。望ましくは、更なる発光体５２は、第１の発光体５０によって放たれる光を全く又は僅かにしか吸収しないよう選択されるべきである。代替的に、色可変照明システム１４のこの更なる実施形態の光混合チェンバ６０は、第３の光源（図示せず。）及び第３の発光体（図示せず。）を有してよい。このような実施形態では、更なる発光体５２は、望ましくは、また、第３の発光体によって放たれる光を全く又は僅かにしか吸収しないよう選択されるべきである。

図２Ｂは、破線により図２Ａ中に示されている断面ＢＢに沿った色可変照明システム１４の断面図を示す。

図２Ｃは、本発明に従う色可変照明システム１４の更なる実施形態の概略の３次元図を示す。更なる実施形態のこの３次元図では、第１の組の発光ダイオード２１、２２、２３、２４、２５及び２６の直列配置並びに第２の組の発光ダイオード３１、３２、３３、３４、３５、３６及び３７の直列配置が示されている。第１の組の発光ダイオード２１、２２、２３、２４、２５及び２６の発光ダイオードによって放たれる光の強さ、及び／又は第２の組の発光ダイオード３１、３２、３３、３４、３５、３６及び３７の発光ダイオードによって放たれる光の強さは、例えば、発光ダイオード２１、２２、２３、２４、２５及び２６並びに３１、３２、３３、３４、３５、３６及び３７の直列配置の夫々を通る電流を制御することによって、コントローラ７０によって調節される。発光ダイオードによって放たれる光の強さを変化させる代替の如何なる既知の配置も、本発明の適用範囲から逸脱することなく、当業者によって適用されてよい。

留意すべきは、上記の実施形態は本発明を限定するのではなく説明しているのであり、当業者は添付の特許請求の範囲の適用範囲から逸脱することなく多数の代替の実施形態を設計することができる点である。

特許請求の範囲で、括弧内の如何なる参照符号も、請求項を限定するよう解されるべきではない。動詞“有する（comprise）”及びその活用形の使用は、請求項に挙げられている以外の他の要素又はステップの存在を除くわけではない。要素の前の冠詞“１つの（a又はan）”は、このような要素の複数個の存在を除くわけではない。本発明は、幾つかの個別の要素を有するハードウェアによって実施されてよい。幾つかの手段を列挙する装置クレームでは、これらの手段の幾つかはハードウェアの同一の事項によって具現されてよい。或る手段が相互に異なる従属請求項で挙げら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しているわけではない。

Claims (13)

1. 光混合チェンバ内に配置される第１の光源、第２の光源、及び第１の発光体の層を有する色可変照明システムであって、
   前記光混合チェンバは、該光混合チェンバから光を放つための光出口窓を有し、
   前記第１の光源及び前記第２の光源は夫々、少なくとも１つの発光ダイオードを有し、第１の所定の色の光を前記光混合チェンバ内に放ち、
   前記第１の発光体は、前記第１の所定の色の光を吸収し、吸収した光を前記第１の所定の色とは異なる第２の所定の色の光に変換し、前記第１の発光体は、前記第１の光源及び前記第２の光源から離して配置され、前記第１の光源は、該第１の光源によって前記光混合チェンバ内に放たれる光の一部である第１の相対光束により前記第１の発光体を照射するよう該第１の発光体に対して位置付けられ、前記第２の光源は、該第２の光源によって前記光混合チェンバ内に放たれる光の一部である第２の相対光束により前記第１の発光体を照射するよう該第１の発光体に対して位置付けられ、前記第１の相対光束は前記第二の相対光束と相違し、
   当該色可変照明システムは、前記第１の発光体を照射する前記第１の所定の色の光束を変更するよう前記第２の光源によって放たれる光の強さに対して前記第１の光源によって放たれる光の強さを制御し、及び／又は前記第１の発光体に対する前記第２の光源の位置に対して前記第１の発光体に対する前記第１の光源の位置を制御するコントローラを更に有する、色可変照明システム。
2. 前記第１の光源は、前記第１の発光体を直接的に照射するよう配置され、
   前記第２の光源は、前記第１の発光体を直接的に照射することから遮蔽される、請求項１に記載の色可変照明システム。
3. 前記第２の光源が前記第１の発光体を照射することを遮るようダイクロイック・シールド手段が配置される、請求項２に記載の色可変照明システム。
4. 前記光混合チェンバは、前記第１の所定の色の光を前記第１の所定の色及び前記第２の所定の色とは異なる更なる所定の色に変換する更なる発光体を有する、請求項１又は２に記載の色可変照明システム。
5. 前記第１の所定の色は、４００ナノメートルから４９０ナノメートルの間の範囲内にある、請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の色可変照明システム。
6. 第３の光源及び第３の発光体を更に有し、
   前記第３の光源は、前記第１の所定の色の光を前記光混合チェンバ内に放つ少なくとも１つの発光ダイオードを有し、前記第３の光源は、前記第３の発光体を直接的に照射するよう配置され、一方、前記第１の光源及び前記第２の光源は、前記第３の発光体を直接的に照射することから遮蔽され、
   前記第３の発光体は、前記第１の所定の色の光を吸収し、吸収した光を前記第１の所定の色及び前記第２の所定の色とは異なる第３の所定の色の光に変換する、請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の色可変照明システム。
7. 前記第１の発光体及び／又は前記更なる発光体及び／又は前記第３の発光体は、リン光体の混合であるリン光体混合物を有し、
   前記第１の発光体、前記更なる発光体及び／又は前記第３の発光体の各リン光体混合物は相違する、請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の色可変照明システム。
8. 前記第１の光源及び／又は前記第２の光源は、複数の発光ダイオードの直列配置を有する、請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の色可変照明システム。
9. 前記第１の光源の各発光ダイオードは、前記第１の発光体を直接的に照射するよう配置され、
   前記第２の光源の各発光ダイオードは、前記第１の発光体を直接的に照射することから遮蔽される、請求項７に記載の色可変照明システム。
10. 前記第１の光源の発光ダイオードは、前記第１の発光体を有する更なる光混合チェンバに又は前記第１の発光体を有する複数の更なる光混合チェンバに配置され、
    前記更なる光混合チェンバ及び前記複数の更なる光混合チェンバは、前記光混合チェンバ内に配置される、請求項８又は９に記載の色可変照明システム。
11. 前記更なる発光体を有する場合に、前記複数の発光ダイオードは、前記光混合チェンバの前記光出口窓を略一様に照射するよう配置され、前記更なる発光体は、前記光混合チェンバの前記光出口窓に配置される、請求項１０に記載の色可変照明システム。
12. 前記第１の光源及び前記第２の光源は、前記光出口窓に隣接して前記光混合チェンバの端に配置され、
    前記第１の光源及び前記第２の光源の夫々は、前記第１の光源及び前記第２の光源による前記光出口窓の直接的な照射を避けるよう該光出口窓から離れて光を放つ、請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の色可変照明システム。
13. 前記第１の所定の色は青色であり、
    前記第１の発光体は、吸収した前記第１の所定の色の光を前記第２の所定の色である琥珀色の光に変換し、
    前記更なる発光体は、吸収した前記第１の所定の色の光を前記更なる所定の色である黄色の光に変換する、請求項４又は５に記載の色可変照明システム。
    
    

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