JP5372024B2 - 可変色発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの変形可能な素子とを有する可変色発光装置に関する。

白色光又は任意の他の色の光を生成するためには、多くの場合、様々な色の多数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を、波長変換材料、即ち、蛍光体と組み合わせて利用する照明システムが用いられる。このような蛍光体をベースとした発光装置における効率及び色品質の改善は、絶えず進められている。

ほとんどのＬＥＤは、単一の内臓チップしか含まず、１つの原色又は光学波長を生成することができる。一般に、様々な色の光を生成するのに、ＲＧＢ（赤色 緑色 青色）ＬＥＤ構成が利用される。「フルカラー」ＬＥＤとも呼ばれるＲＧＢ ＬＥＤは、三原色の赤色、緑色及び青色を混ぜ合わせることによって、無数の色を生成することができ、適切に組み合わされる場合に、白色光も生成し得る。ＲＧＢ ＬＥＤ発光体は、例えば、ＬＣＤ背面照明、市販の冷凍庫の照明及び白色光照明に用いられる。

ＲＧＢ ＬＥＤ構成において色を変えるためには、例えば連続的な電流の減少又はパルス幅変調（ＰＷＭ）による減光が必要とされる。更に、或る発光ダイオードから次の発光ダイオードへの色及び出力の変化が、非常に明らかになり得る。このため、減光による色混合は、一般に、多くの色混合アプリケーションにとって、非効率であり、実用的ではない。

従って、当業界には、様々なアプリケーションのために出力光の色がより容易にシフトされ、変えられ得る発光装置を提供するニーズがある。

本発明の或る目的は、上述のニーズを満たし、上記の不利な点を解決する容易な色変更制御を供給する発光装置を提供することである。

本発明のこれら及び他の目的は、添付の請求項による発光装置によって達成される。

従って、第１の態様においては、本発明は、少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの変形可能な素子とを有する可変色発光装置に関する。前記変形可能な素子は、少なくとも１つの波長変換材料の粒子を有し、前記少なくとも１つの光源から光を受け、前記光を異なる波長の光に変換するよう配設される。

本発明の装置においては、前記光源によって斜めの角度に放射される光は、前記波長変換材料の粒子に遭遇し、散乱させられ、異なる波長の光に変換されるであろう。前記波長変換材料を有する前記素子が変形可能であることから、前記素子の厚さは変更され得る。この厚さの変更は、前記波長変換材料を「調整」することを可能にし、従って、色を「調整」することも可能にする。従って、大きな設計及び美的自由度が得られ、出力光が容易に変えられ得る。

本発明の実施例においては、前記変形可能な素子は、ゲルを有する。前記ゲルは、前記素子の変形能を増大させ、これは、前記素子の厚さがより容易に変えられることができ、それによって、色出力がより容易に変えられることができることをもたらす。

前記変形可能な素子内のゲルと波長変換材料との組み合わせは、前記変形可能な素子の全容積から光を放射することも可能にする。

一般に、前記ゲルは、シリコーンを有する。シリコーンは、可撓性且つ不活性の、熱的に安定な材料である。

本発明の或る実施例においては、前記少なくとも１つの光源は、前記変形可能な素子内に配設される。この実施例においては、前記変形可能な素子が、本質的に前記光源を取り囲み、従って、前記光源は、前記変形可能な素子内に散らばっている前記波長変換材料の粒子によって取り囲まれる。

この構成による利点の１つは、波長変換材料の粒子との一定の遭遇により光が効率的に変換されることである。後ろ向きの方向に散乱させられる光、即ち、前記光源の方へ後方散乱させられる光は、失われず、その代わりに、効率的に変換される。

本発明による可変色発光装置の別の実施例においては、前記少なくとも１つの光源は、前記変形可能な素子から或る距離をおいて配設される。この実施例においては、前記光源は、前記変形可能な素子から或る距離をおいて配置されることができ、所謂「遠隔蛍光体」のアプリケーションを供給する。前記ＬＥＤに直接取り付けられない波長変換材料、即ち、蛍光体の使用は、前記波長変換材料が耐えることができる温度及び光束に対する要件を緩和する。それ故、この所謂遠隔蛍光体の実施例は、低い色温度及び良好な演色評価数を可能にする。更に、光の品質（不快なピーク輝度、色制御）が改善されることができ、前記波長変換材料の特性を変えることによって、色が制御され得る。

前記光源が前記変形可能な素子から或る距離をおいて配設される実施例においては、前記光源によって放射される光を、前記変形可能な素子内へ案内する光導波路を用いることは有利であり、前記光が前記波長変換材料の粒子と接触することを可能にする。前記光導波路は、前記光の、前記光源から前記波長変換材料の粒子への案内と、前記波長変換材料から戻る光の捕獲及び再利用との両方のために用いられ得る。

本発明の更に別の実施例においては、前記可変色発光装置は、少なくとも、第１の変形可能な素子と、第２の変形可能な素子とを有する。前記第２の変形可能な素子は、前記光源によって放射され、前記第１の変形可能な素子を通過した光の少なくとも一部を受けるよう配設される。２つ以上の変形可能な素子を組み合わせることによって、混色が生成されることができ、前記色は、前記変形可能な素子の厚さを変えることによって全体的に又は局所的に変えられ得る。

前記第１の変形可能な素子は、第１波長変換材料を有してもよく、前記第２の変形可能な素子は、第２波長変換材料を有してもよい。このように、多数の色が得られ得る。

本発明の実施例においては、前記可変色発光装置は、前記変形可能な素子の厚さを変えるための装置を更に有する。このような装置は、磁気又は熱アクチベータであり得る。しかしながら、前記厚さは、単に、人間の指を用いて変えられてもよい。これは、様々な色を放射する「個人化された」変形可能な素子が得られ得ることから有利である。

本発明のこれら及び他の態様を、下記の実施例に関して説明し、明らかにする。

光源が変形可能な素子内に配設される、本発明による可変色発光装置の第１実施例を概略的に図示する。 光源が変形可能な素子から或る距離をおいて配設される、本発明による可変色発光装置の第２実施例を概略的に図示する。 光導波路が用いられる、本発明の或る実施例による可変色発光装置を概略的に図示する。 ２つの変形可能な素子と、２つの光源とを有する、本発明による可変色発光装置の実施例を概略的に図示する。 二次元の面から光を放射する、本発明による可変色発光装置の原理構成である。

本発明は、少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの変形可能な素子とを有する可変色発光装置であって、前記変形可能な素子が、少なくとも１つの波長変換材料の粒子を有する可変色発光装置に関する。

本発明による可変色発光装置の或る実施例１００が、図１に図示されている。可変色発光装置１００は、少なくとも１つの光源１０１と、変形可能な素子１０２とを有する。変形可能な素子１０２は、変形可能な素子１０２内に散らばっている少なくとも１つの波長変換材料の粒子１０３を有する。変形可能な素子１０２は、光源１０１から光を受けるよう配設される。

本願明細書で用いられている「光源」という用語は、光のあらゆる供給源であり得るが、この文脈においては、一般に、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を指す。ＬＥＤは、それらの小さなサイズ、潜在的な省エネルギ及び長寿命により、有利に用いられる。

光源１０１によって放射された光は、変形可能な素子１０２によって受け取られ、変形可能な素子１０２内に含まれる波長変換粒子１０３は、前記光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換するであろう。

それによって、変形可能な素子１０２は、波長変換素子としての役割を果たす。

本願明細書で用いられる「波長変換」という用語は、第１の波長の光を吸収し、第２の、より長い波長の光の放射をもたらす材料又は素子を指す。前記材料内の電子は、光を吸収すると、より高いエネルギ準位に励起された状態になる。前記より高いエネルギ準位から後方緩和すると、余分なエネルギが、吸収された光の波長より長い波長を持つ光の形で、前記材料から解放される。従って、前記用語は、蛍光性波長変換と、燐光性波長変換との両方に関する。

変形可能な素子１０２は、温度安定性、酸化安定性且つ放射線安定性であり、熱、酸素及び／又は光にさらされる場合に劣化しないであろう。

「変形可能な素子」という用語は、高可撓性材料から形成される素子を指し、前記素子は、前記素子の厚さが、局所的に又は全体的に変えられ得るような、曲げられるプラスチックである。

光は、変形可能な素子内の粒子１０３と接触すると、異なる方向に散乱させられ、変形可能な素子１０２から出る光は、波長変換材料の粒子１０３によって効率的に変換されている。更に、変形可能な素子１０２の外面からだけでなく、変形可能な素子１０２の全容積から、光が放射される。

一般に、変形可能な素子１０２は、素子の厚さが、容易に、局所的に又は全体的に変えられ得るように、素子の変形能及び可撓性を更に高めるためにゲルを有する。

ゲルは、好ましくは、耐熱性且つ不活性であり、それにより、本発明の可変色発光装置用に適するシリコーンを有する。本発明は、シリコーンの使用に限定されず、幾つかの他の変形可能な材料、例えば、高粘性有機材料も用いられ得る。これらは当業者には既知である。

好ましくは、ゲルは光学的に透明であり、従って、変形可能な素子も光学的に透明であり、透けて見えること、即ち、鮮明な像が通過することを意味する。

本発明の実施例においては、光源は、変形可能な素子内に、又は変形可能な素子から或る距離をおいて、配設され得る。

図１ａに図示されている実施例によれば、少なくとも１つの光源１０１は、変形可能な素子１０２内に配設される。前述のように、この構成による利点の１つは、光源１０１を取り囲む波長変換材料の粒子１０３との一定の遭遇により光が効率的に変換されることである。後ろ向きの方向に散乱させられる光、即ち、光源１０１の方へ後方散乱させられる光は、失われず、その代わりに、効率的に変換されるであろう。

図１ｂに図示されている本発明による可変色発光装置の別の実施例１００においては、少なくとも１つの光源１０１は、変形可能な素子１０２から或る距離をおいて配設される。

この実施例においては、光源１０１は、変形可能な素子１０２から遠く離して配置されることができ、所謂「遠隔蛍光体」のアプリケーションを供給する。従来のＬＥＤにおいては、波長変換材料、即ち、蛍光体は、チップに直接取り付けられる接着剤に埋め込まれる。この構成においては、波長変換材料は、ＬＥＤの温度に耐えなければならず、同時に光束に耐えなければならない。ＬＥＤに直接取り付けられない波長変換材料の使用は、波長変換材料が耐えることができる温度及び光束に対する要件を緩和する。それ故、この所謂遠隔蛍光体の実施例は、低い色温度及び良好な演色評価数を可能にする。更に、光の品質（不快なピーク輝度、色制御）が改善されることができ、波長変換材料の特性を変えることによって、色が制御され得る。更に、照明器具の製造業者は、ＬＥＤとは無関係に、色を選ぶことができる。

波長変換材料粒子１０３を有する変形可能な素子１０２は、波長変換素子としての役割を果たし、自己支持形である。このような自己支持形の変形可能な素子１０２は、大量生産されることができ、その場合、変形可能な素子１０２内に含まれる波長変換材料の粒子１０３を備える完成したものは、後の段階で、光源１０１と組み合わされ得る。

光源が変形可能な素子から或る距離をおいて配設される実施例においては、光導波路が用いられてもよく、本発明のこの実施例による可変色発光装置２００は図２に図示されている。

光源２０１によって放射された光は、光導波路２０４によって受け取られ、光導波路２０４は、放射された光を変形可能な素子２０２内へ案内する役割を果たす。光は、変形可能な素子２０２内に散らばっている波長変換材料の粒子２０３と接触すると、効率的に、異なる波長の光に変換される。従って、光導波路２０４は、２つの異なる目的、即ち、光を光源２０１から波長変換材料の粒子２０３に案内する目的と、変形可能な素子２０２から戻る光を捕え、再利用する目的とを持つ。

幾つのかの実施例においては、可変色発光装置２００は、２つ以上の変形可能な素子を有し得る。従って、第２の変形可能な素子２０５は、光源２０１によって放射され、第１の変形可能な素子２０２を通過した光の少なくとも一部を受けるよう配設され得る。

２つ以上の変形可能な素子の組み合わせは、変形可能な素子のいずれか又は両方の厚さを変えることによって、全体的に又は局所的に、色を変えることを可能にする。

この実施例においては、一般に、混色の生成を可能にする多数の波長変換材料が用いられる。例えば、第１の変形可能な素子２０２は、第１波長変換材料２０３を有してもよく、第２の変形可能な素子２０５は、第２波長変換材料２０６を有してもよい。他の例においては、変形可能な素子は、２つ以上の波長変換材料の混合物を有する。従って、多数の混色を得ることができ、単に、素子の厚さを変えることによって様々な色が生成され得る。

随意に、ヒートシンク２０７が、発光装置２００から遠くに熱を運ぶよう配設され得る。

ここで、図３を参照すると、第１の変形可能な素子３０１と、第２の変形可能な素子３０２とを有する可変色発光装置３００が図示されている。第２の変形可能な素子３０２は、第１の変形可能な素子３０１を通過した光の少なくとも一部を受けるよう配設される。

本発明は、或る数の光源又はそれらの特定の構成に限定されない。それどころか、多くの光源が用いられることができ、これらは、変形可能な素子内に、及び／又は変形可能な素子から或る距離をおいて、配設され得る。例えば、第１光源３０３を変形可能な素子内に配設し、第２光源３０４を変形可能な素子から或る距離をおいて配設することが可能である。光源は、変形可能な素子のうちの１つにしか光を放射しないようにも配設され得る。

変形可能な素子３０１及び３０２は、異なるタイプの波長変換材料粒子３０５及び３０６を有し得る。

図４は、二次元の面から光を放射する、本発明による可変色発光装置４００の原理構成である。

この実施例においては、可変色発光装置４００は、少なくとも１つの光源４０１と、少なくとも１つの波長変換材料４０３を有する第１の変形可能な素子４０２とを有し、前記第１の変形可能な素子４０２は、光源４０１によって放射される光の少なくとも一部を受けるよう配設される。第２の変形可能な素子４０４は、第１の変形可能な素子４０２を通過した光を受けるよう配設される。第２の変形可能な素子４０４は、第１の変形可能な素子４０２の波長変換材料４０３と同じであってもよく、又は異なっていてもよい少なくとも１つの波長変換材料４０５を有し得る。

本発明の実施例においては、例えばヒートシンク４０６などの付加的な光学部品が、発光装置４００から遠くに熱を運ぶよう配設され得る。更に、均質の散乱光出力を生成するために、ディフューザ４０７が、光源４０１によって放射される光を受けるよう配設され得る。

本発明の実施例においては、可変色発光装置は、変形可能な素子の厚さを変えるための装置を更に有する。このような装置は、磁気又は熱を介して変形可能な素子の厚さに影響を及ぼす磁気又は熱アクチベータであり得る。単に、人間の指を用いて、変形可能な素子の厚さを変えることも可能である。この相対的に容易な厚さの制御は、様々な色を放射する「個人化された」変形可能な素子が得られ得ることから、有利である。

変形可能な素子が局所的に変形させられる場合、この局所的な変形は、例えば電流を用いて、別の装置の機能をアクティブにするのに用いられ得る。同時に、変形させられる素子は、単に局所的な変形を示すことによって、どの領域が最後にタッチされたのかのフィードバックをユーザに供給し得る。

本発明による可変色発光装置は、幾つかのアプリケーション、例えば、触覚型製品において用いられ得る。本発明による可変色発光装置は、タッチスクリーン、携帯電話、枕、ウォーターベッド、圧力計などでも利用され得る。

本発明を、図面において図示し、上記の説明において詳細に説明しているが、このような図及び説明は、説明的なもの又は例示的なものとみなされるべきであって、限定するものとみなされるべきではなく、本発明は、開示されている実施例に限定されない。

請求項に記載の発明を実施する当業者は、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する他の変形を、理解し、達成し得る。例えば、本発明は、一般にＬＥＤが用いられるが、特定の光源の使用に限定されない。本発明は、特定のタイプのＬＥＤに限定されず、あらゆる色又は波長の組み合わせを備えるあらゆるタイプのＬＥＤが用いられ得る。

Claims (8)

1. 少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの変形可能な素子とを有する可変色発光装置であって、前記変形可能な素子が、少なくとも１つの波長変換材料の粒子を有し、前記変形可能な素子が、前記少なくとも１つの光源から光を受け、前記光を異なる波長の光に変換するよう配設され、前記可変色発光装置が、出力光の色を変えるよう、前記変形可能な素子の厚さを変えるための装置を更に有する可変色発光装置。
2. 前記変形可能な素子がゲルを有する請求項１に記載の可変色発光装置。
3. 前記ゲルがシリコーンを有する請求項２に記載の可変色発光装置。
4. 前記少なくとも１つの光源が、前記変形可能な素子内に配設される請求項１乃至３のいずれか一項に記載の可変色発光装置。
5. 前記少なくとも１つの光源が、前記変形可能な素子から或る距離をおいて配設される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の可変色発光装置。
6. 前記光源によって放射される光の少なくとも一部を前記変形可能な素子内へ案内するよう配設される光導波路を更に有する請求項５に記載の可変色発光装置。
7. 第１の変形可能な素子と、第２の変形可能な素子とを有し、前記少なくとも１つの光源によって放射された光であって、前記第１の変形可能な素子を通過した光の少なくとも一部を、前記第２の変形可能な素子が受けるように、前記第２の変形可能な素子が配設される請求項１乃至６のいずれか一項に記載の可変色発光装置。
8. 前記第１の変形可能な素子が、第１波長変換材料を有し、前記第２の変形可能な素子が、第２波長変換材料を有する請求項７に記載の可変色発光装置。

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