JP5373914B2 - 電気的可変散乱素子を具備する照明装置 - Google Patents

電気的可変散乱素子を具備する照明装置 Download PDF

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Description

本発明は、ＬＥＤを含むチャンバと、当該ＬＥＤから離れて設けられる発光物質層とを有する照明装置に関する。本発明は、更に、斯様な照明装置に使用するための電気的可変散乱素子の使用に関する。
可変カラー出力を持つ装置は、従来から知られている。例えば、米国特許出願第２００７／２７３２６５号公報は、可変出力カラーを持つ光放射装置を開示する。特に、この文献は、他の色又は色温度を生成するために、光源の前に位置付けられる色変換セルについて説明する。通常、光源は、パワー効率が良く、狭くて固定のスペクトルで放射するＬＥＤである。新たなカラーは、セル内に含まれる蛍光染料のフォトルミネセンスにより生成される。セルのカラー変換は、好ましくは蛍光染料の方向、密度若しくは分布を制御することにより、又はセル内の光の光路長を制御することにより、電気的に制御可能である。
更に、国際特許公開ＷＯ２００７／０６９１４２号公報は、少なくとも一つの半導体光源、少なくとも一つの光変換素子、光ガイド装置及びスイッチ制御ユニットを有する、所望のカラーポイントを持つ光を放射する光放射装置であって、半導体光源が、主要な放射線を放射し、半導体光源と光変換素子との間に設けられる光ガイド装置が、主要な放射線を第１の部分と第２の部分とに制御可能に分割するための少なくとも一つの電気−光学スイッチを持ち、スイッチ制御ユニットが、主要な放射線の第１の部分と第２の部分との間の比率を可変に調整するための電気−光学スイッチを制御し、光変換素子が、主要な放射線の少なくとも第１の部分の部分的又は完全な吸収及び２次的放射線の再放射のために供給される、照明装置を説明する。
光学特性を調整するための従来のシステムの欠点は、比較的不安定な有機染料の使用、装置の複雑さ、又は光学スイッチによる装置光の損失である。更に、斯様な装置は、例えば、装置光の相関色温度を調整できる照明装置を供給するためには容易に使用されない。
カラー調整は、ＬＥＤベースの照明器具の固有の特徴として考えられる。例えば、「冷たい白色（青みを帯びた白）」又は「暖かい白色」の複数のＬＥＤの組み合わせの使用は、黒体軌跡に近接する線に渡って移動することを可能にする。これらの蛍光ベースの白色ＬＥＤは、高い反射キャビティ及び当該キャビティ内の開口部をカバーする拡散器から成る光ボックス内で結合される。カラーを調整することは、これらの種類のモジュール内で可能である。しかしながら、これは、組み込まれたＬＥＤの不完全な使用を導き、結局高いコストを導く。加えて、ＬＥＤダイに近い蛍光層による青い光の変換は、あまり効率的ではない。
よって、好ましくは更に上述の欠点の一つ以上を少なくとも部分的に取り除く、代わりの照明装置を提供することが、本発明の一つの見地である。
第１の態様によると、本発明は、光チャンバ、電気的可変散乱素子及びコントローラを有する、照明装置光（「装置光」としても示される）を供給する照明装置であって、
ａ 前記光チャンバは、ＬＥＤ光を放射するＬＥＤを含み、前記ＬＥＤから離れていて、前記ＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収し発光物質放射光を放射する発光物質層を有し、出口面を有し、当該出口面を通って一つ以上のＬＥＤ光及び前記発光物質放射光が前記光チャンバの外部へ漏れて照明装置光を供給し、
ｂ 前記電気的可変散乱素子が、前記発光物質層の下流で且つ前記出口面の上流に設けられ、
ｃ 前記コントローラが、前記電気的可変散乱素子に電気的に接続され、前記電気的可変散乱素子の散乱を制御する、
照明装置を提供する。
好適にも、斯様な装置は、電気的可変散乱素子が、発光物質へ戻る光（特にＬＥＤ光）の一部を散乱して戻し（すなわち、上流方向へ）、これが更なる吸収、よって発光物質放射光の相対的増加を導くので、照明装置光のカラー調整及び／又は相関色温度調整を可能にする。このようにして、カラーポイント及び相関色温度（ＣＣＴ）は、散乱の関数として可変である。これは、好適にも、黒体軌跡に実質的に沿った調光も可能にする照明装置を導くが、このことは、例えば従来の低圧発光ランプではほとんどできていない。
よって、暖色及び冷色光が、ユーザの希望及び／又は既定されたパラメータに依存して、電気的可変散乱素子を制御することにより作られる。
好適には、照明装置が「オフ状態」のとき、ＬＥＤ及び／又は発光物質、特に発光物質が観察者（照明装置から外にいる（すなわち、出口面の下流にいる））に実質的に見えないように、照明装置が設けられている。かなりの散乱モードに電気的可変散乱素子を切り換えることにより、観察者は発光物質を観察することが妨げられる。これは、ユーザにより所望されている。よって、電気的可変散乱素子は、好ましくは、実質的に不透明な状態を持ち、ＬＥＤが放射していない状態であるとき、電気的可変散乱素子が実質的に不透明な状態にある。
実施例では、ＬＥＤがＬＥＤ光として青い光を放射し、発光物質層は、（ａ）黄色の光放射発光物質（青のＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収できる）及びオプションで赤の光放射発光物質（青のＬＥＤ光の少なくとも一部及び／又は黄色の放射光の少なくとも一部を吸収できる）と、（ｂ）緑の光放射発光物質（青のＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収できる）及び赤の光放射発光物質（青のＬＥＤ光の少なくとも一部及び／又は緑の放射光の少なくとも一部を吸収できる）との一つ以上を有する。しかしながら、黄色、緑及び赤の放射発光物質の組み合わせも可能であろう。このようにして、白色光が提供される。
更に他の実施例では、ＬＥＤは、ＬＥＤ光としてＵＶ光を放射するように設けられ、発光物質層は、青の放射物質（ＵＶ ＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収できる）、黄色の光放射発光物質（ＵＶ ＬＥＤ光の少なくとも一部及び／又は青の放射光の少なくとも一部を吸収できる）、及びオプションとして赤の光放射発光物質（ＵＶ ＬＥＤ光の少なくとも一部及び／又は青の放射光の少なくとも一部及び／又は黄色の放射光の少なくとも一部を吸収できる）、緑の光放射発光物質（ＵＶ ＬＥＤ光の少なくとも一部及び／又は青の放射光の少なくとも一部を吸収できる）、並びに赤の光放射発光物質（ＵＶ ＬＥＤ光の少なくとも一部及び／又は青の放射光の少なくとも一部及び／又は緑の放射光の少なくとも一部を吸収できる）の一つ以上を有する。このようにして、また、白色光が提供される。
照明装置は任意のタイプの可視光を供給するように設けられてもよいが、好ましい実施例では、照明装置は、白色光（暖色又は冷色白色光のような好ましくは種々異なるタイプの）を供給するように設けられる。
ハロリン酸カルシウム蛍光体のような幾つかの発光物質は、可視スペクトル内でかなり異なるカラーを放射する。よって、かなり異なるカラーを放射する２つ以上の発光物質の代わりに、２つ以上のカラーを放射する発光物質を適用してもよい。この他の例は、セリウム及びプラセオジミウムでドープされたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）（又は対応するガーネット）である。
照明装置は任意のタイプの可視光を供給するように設けられてもよいが、好ましい実施例では、照明装置は、白色光（暖色又は冷色白色光のような好ましくは種々異なるタイプの）を供給するように設けられる。
実施例では、照明装置は、ＬＥＤ発光を放射するように配される２−１００個のオーダーのような、例えば４−６４個の複数のＬＥＤを有する。
ここで使用される用語「白色光」は、当業者には知られている。白色光は、約２０００Ｋと２００００Ｋとの間、特に２７００Ｋと２００００Ｋとの間の相関色温度（ＣＣＴ）を持つ光に特に関係する。一般照明に対して、ＣＣＴは、特に約２７００Ｋから６５００Ｋの範囲内にあり、バックライト目的に対して、特に約７０００Ｋから２００００Ｋの範囲内、特にＢＢＬから約１５ＳＤＣＭ（ＳＤＣＭ：色マッチングの標準偏差）内、更により特にＢＢＬから約５ＳＤＣＭ内にある。用語「既定の色」は、色トライアングル内の任意の色に関係してもよいが、特に白色光を指す。
用語「青い光」又は「青い放射光」は、特に、約４１０−４９０ｎｍの範囲内の波長を持つ光に関係する。用語「緑の光」は、特に、約５００−５７０ｎｍの範囲内の波長を持つ光に関係する。用語「赤の光」は、特に、約５９０−６５０ｎｍの範囲内の波長を持つ光に関係する。用語「黄色の光」は、特に、約５６０−５９０ｎｍの範囲内の波長を持つ光に関係する。
これらの用語は、発光物質が、例えば約５００−５７０ｎｍ、約５９０−６５０ｎｍ、及び約５６０−５９０ｎｍそれぞれの範囲外の発光波長を持つ広帯域発光を持つことを特に除外するわけではない。しかしながら、斯様な発光物質の（又はＬＥＤの）発光の主波長は、ここで与えられる範囲内で見つかるだろう。よって、語句「範囲内の波長」は、特に、発光が特定の範囲内の主発光波長を持つことを示す。
特に好ましい発光物質は、特に三価セリウム又は二価ユーロピウムでドープされたガーネット及び窒化物、それぞれから選択される。ガーネットの実施例は、特に、Ａ３Ｂ５Ｏ１２ガーネットを含み、ここで、Ａは少なくともイットリウム又はルテチウムを有し、Ｂは少なくともアルミニウムを有する。斯様なガーネットは、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、又はセリウム及びプラセオジムの組み合わせでドープされ、特にＣｅでドープされる。特に、Ｂはアルミニウム（Ａｌ）を有するが、Ｂはまたガリウム（Ｇａ）及び／又はスカンジウム（Ｓｃ）及び／又はインジウム（Ｉｎ）を部分的に、特にＡｌの約２０％まで、より特に約１０％まで有してもよい（すなわち、ＢイオンはＡｌの９０以上のモル％とＧａ、Ｓｃ及びＩｎの１つ以上の１０以下のモル％とから本質的に成る）。Ｂは、特に、約１０％までのガリウムを有してもよい。他の変形例では、Ｂ及びＯは少なくとも部分的にＳｉ及びＮにより置き換えられてもよい。要素Ａは、特に、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）及びルテチウム（Ｌｕ）から成るグループから選択されてもよい。更に、Ｇｄ及び／又はＴｂは、特に、Ａの約２０％の量まで存在するだけである。特定の実施例では、ガーネット発光物質は、（Ｙ１−ｘＬｕｘ）３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅを有し、ｘは０以上であり１以下である。
用語「：Ｃｅ」は、発光物質内の金属部分の一部（すなわち、ガーネットにおいて：「Ａ」イオンの一部）がＣｅにより置き換えられることを示す。例えば、（Ｙ１−ｘＬｕｘ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅの場合、Ｙ及び／又はＬｕの一部がＣｅにより置き換えられる。これは、当業者に知られている。Ｃｅは、一般に最大１０％Ａを置換し、一般にＣｅ濃度は、０．１−４％、特に０．１−２％（Ａに対して）の範囲内にあるだろう。１％Ｃｅ及び１０％Ｙとすると、全体の正しい式は、（Ｙ０．１Ｌｕ０．８９Ｃｅ０．０１）３Ａｌ５Ｏ１２となるであろう。ガーネット内のＣｅは、当業者に知られているように、ほとんど三価であるか又は三価だけである。
赤の発光物質は、実施例では、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ及び（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕから成るグループから選択される１つ以上の物質を有する。これらの化合物では、ユーロピウム（Ｅｕ）がほとんど二価であるか又は二価のみであり、１つ以上の示される二価の陽イオンを置き換える。一般に、Ｅｕは陽イオンの１０％より大きな量で存在せず、特に陽イオンに対して約０．５％−１０％の範囲であり、更に特に、陽イオンに対して０．５％−５％の範囲で、置き換える。用語「：Ｅｕ」は、金属イオンの一部がＥｕにより（これらの例ではＥｕ２＋により）置き換えられることを示す。例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕに２％のＥｕを仮定すると、正しい式は、（Ｃａ０．９８Ｅｕ０．０２）ＡｌＳｉＮ３となる。二価のユーロピウムは、一般に、上述の二価のアルカリ土類陽イオン、特にＣａ、Ｓｒ、又はＢａのような二価の陽イオンに置き換わる。
物質（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）Ｓ：Ｅｕは、ＭＳ：Ｅｕとして示されることができ、ここで、Ｍはバリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム（Ｃａ）から成るグループから選択される１つ以上の要素であり、特に、Ｍは、この化合物では、カルシウム若しくはストロンチウム、又はカルシウム及びストロンチウム、更に特にカルシウムを有する。ここで、Ｅｕが導入され、Ｍ（すなわち、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの１つ以上）の少なくとも一部を置き換える。
更に、物質（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕは、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕとして示されることができ、ここで、Ｍはバリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム（Ｃａ）から成るグループから選択される１つ以上の要素であり、特に、Ｍは、この化合物では、Ｓｒ及び／又はＢａを有する。他の特定の実施例では、Ｍは、Ｂａ１．５Ｓｒ０．５Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ（すなわち、７５％のＢａ、２５％のＳｒ）のような、特に５０−１００％のＳｒ及び／又はＢａ（Ｅｕの存在を考慮しないで）、特に５０−９０％のＢａ及び５０−０％、特に５０−１０％のＳｒから成る。ここで、Ｅｕが導入され、Ｍ（すなわち、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの１つ以上）の少なくとも一部を置き換える。
同様に、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕは、ＭＡｌＳｉＮ３：Ｅｕとして示されることができ、ここで、Ｍはバリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム（Ｃａ）から成るグループから選択される１つ以上の要素であり、特に、Ｍは、この化合物では、カルシウム若しくはストロンチウム、又はカルシウム及びストロンチウム、更に特にカルシウムを有する。ここで、Ｅｕが導入され、Ｍ（すなわち、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの１つ以上）の少なくとも一部を置き換える。
ここで使用される用語「発光物質」は、特に、発光物質として時々示されてもいる無機発光物質に関係する。これらの用語は、当業者に知られている。
発光物質は、チャンバの壁上の層に、透過性セラミック物質内及び／若しくは上に、透過性ガラス内及び／若しくは上に含まれるか、又は透過性有機サポート内に及び／若しくは上に含まれてもよい。透過性セラミック物質、透過性ガラス及び透過性有機サポートのような透過性サポートが、実施例のために特に設けられ、照明装置は、斯様な透過性サポートを介して外部へＬＥＤ光を供給するように設けられる。
用語「層」は、一つ以上の層を有する。よって、用語「層」は、実施例において、複数の層として解釈されてもよい。複数の層は、例えば隣接して、隣接せずに、又は重なり合って配される。層は、実施例では、壁及び／又は底部のようなチャンバの部分全体に被覆されてもよいが、斯様な壁又は底部が、斯様な層で部分的に被覆されてもよい。
上述のように、透過性サポートは、発光物質の少なくとも一部を有する。透過性サポートが発光物質を有するという事実は、発光物質の一部が照明装置の他の場所に設けられることを除外しないが、特定の実施例では、実質的に全ての発光物質が透過性サポートに含まれてもよい。「透過性サポートが発光物質を有する」という文言は、発光物質が透過性サポートに埋め込まれている透過性サポート、発光物質自体である透過性サポート、発光物質を有する下流の被覆（外部に向けられた側の）を持つ透過性サポート、発光物質を有する上流被覆（ＬＥＤと対向する側の）を持つ透過性サポート、並びに発光物質を有する上流及び下流被覆を有する透過性サポートから成るグループから選択される透過性サポートに関係する。
実施例では、透過性サポートは、被覆を有する上流面を持ち、当該被覆は発光物質の少なくとも一部を有する。斯様な実施例は、発光物質の遠隔位置（すなわち、ＬＥＤから離れて）及び出口窓から相対的に離れた位置の両方から、利点がある。
特定の実施例では、発光物質の少なくとも一部が、透過性セラミック発光物質を有し、透過性サポートが当該透過性セラミック発光物質を有する。よって、この実施例では、透過性サポートは、発光セラミックである。特に適切な発光セラミックは、上述のようにガーネットを含むセリウムに基づいている。透過性セラミック層又は発光セラミック及びこれらの準備の方法は、従来から知られている。例えば、米国特許出願シリアル番号１０／８６１１７２（ＵＳ２００５／０２６９５８２）号公報、米国特許出願シリアル番号１１／０８０８０１（ＵＳ２００６／０２０２１０５）号公報、国際特許公開ＷＯ２００６／０９７８６８号公報、国際特許公開ＷＯ２００７／０８０５５５号公報、米国特許出願ＵＳ２００７／０１２６０１７号公報及び国際特許公開ＷＯ２００６／１１４７２６号公報を参照されたい。文献、及び特にこれらの文献で提供されるセラミック層の準備についての情報は、参照によりここに組み込まれる。
更に他の実施例では、フォイル又はシートのような透過性サポートは、有機物質を有する。よって、実施例では、発光物質層は、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリアクリル酸メチル（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（プレキシガラス（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ）又はパースペクス（Ｐｅｒｓｐｅｘ））、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタル酸塩（ＰＥＴ）、ＰＥＴＧ（グリコール変性ポリエチレンテレフタレート）、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）及びＣＯＣ（チクロオレフィン共重合体）から成るグループから選択される透過性有機物質サポートを有する。
しかしながら、他の実施例では、透過性出口窓は、無機物質を有する。好ましい無機物質は、ガラス、（溶融した）石英、セラミック及びシリコンから成るグループから選択される。
上述のように、発光物質は、透過性サポート内に及び／又は上に設けられる。
ここで、用語「透過性」は、光に対して透過性であること、特に可視波長領域の一部、更に特には実質的に全体的な可視領域（すなわち、３８０−７８０ｎｍ）に対して透過性であるものを示す。一般に、ここで用語「透過性」は、可視光の全て又は一部が、拡散して又は拡散することなく、（物質）を少なくとも部分的に通ることを許容することを示す。特に、用語「透過性」は、（可視）光を持つ垂直放射線の下、１ｃｍ厚のピース（１＊１＊１ｃｍ立方体のような）が、（可視）光から選択された既定の波長で、その既定の波長での光の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも８０％、更に好ましくは少なくとも９０％、もっと好ましくは少なくとも９５％を通過させることを示す。
ＬＥＤベースの光源内の遠隔発光物質は、システム効率に関して、特に、低い色温度（暖色白色）を持つ光の生成のために非常に有利であるように思われる。透過性サポート上に（又はＬＥＤから離れている他の場所に）発光物質被覆を付与することは、わずかな光だけがＬＥＤへ反射して戻され、むしろ吸収される可能性が高いので、結果的に高いシステム効果となる。ＬＥＤから離れて発光物質を使用することは、ＬＥＤパッケージ内に発光物質を具備するシステムと比較して、結果的に約５０％までの効果的利得となる。よって、本発明は、ＬＥＤから離れた発光物質層を具備する光チャンバを適用する。発光物質が光源から離れている遠隔システムは、例えば、国際特許公開ＷＯ２００７／０４６０３５号公報又はＮａｒｅｎｄｒａｎによるＳＰＩＥ２００５「Improved performance white LED」、5th International Conference on Solid State Lighting、Proceedings of SPIE 5941、45-50、Bellingham、WA、International Society of Optical Engineersにより説明されている。
ＬＥＤへ発光物質を設ける代わりに、発光物質を有する透過性サポートの配置は、発光物質とＬＥＤとの間の０ではない距離を可能にする。この距離は、ｄＬＬ（発光物質−ＬＥＤ間距離）として、ここでは示される。距離ｄＬＬは、特に最短距離である。これは、実施例では、ＬＥＤと発光物質との間の任意の最短距離が０ｍｍに等しいか特には０ｍｍより大きいことを意味する。実施例では、ｄＬＬは、０．５−５０ｍｍ、特に３−２０ｍｍの範囲内にある。
照明装置は、一つ以上の透過性サポートを有し、斯様な透過性サポートの一つ以上が発光物質を有する。例えば、複数の透過性サポートは、異なる発光物質を有する。
上述のように、発光物質層は、実施例では、光チャンバの壁の一部に含まれてもよいし、又は他の実施例では、含まれなくてもよい。発光物質層を有さない壁（底部を含む）の部分が、好ましくは反射性であり、例えば反射被覆を有する。例えば、ＭＣＰＥＴ（マイクロセルポリエチレンテレフタレート）が、反射物質として適用されてもよい。このようにして、ＬＥＤ光及び発光物質放射光の良好な混合が得られる。
電気的可変散乱素子は、少なくとも部分的に透明な状態と少なくとも部分的に散乱状態との間で電気的に切り換わり得る何れの素子でもよい。斯様なシステムは、例えば、国際特許公開ＷＯ２００７／００７２２０号公報、米国特許出願２００７／０２７３２６５号公報及び国際特許公開ＷＯ２００７／００７２３５号公報に説明されていて、参照によりここに組み込まれる。適当なシステムが、例えば、液晶、コレステリック液晶、ポリマー混合物及び特に高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）から成るグループから選択される。よって、特定の実施例では、電気的可変散乱素子は、高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）を有する。
斯様なシステムは、高分子分散液晶のタイプに依存して、オフ状態又はオン状態で散乱できる。好ましくは、オフ状態で散乱するタイプが選択される。
電気的に制御可能な散乱が、様々な態様で得られる。この目的のために使用できる最も知られた物質は、高分子分散液晶、ゲル及びコレステリック組織である。ＰＤＬＣは、液晶分子が等方性ポリマーに分散されるときに得られる。電界がオフの状態で、液晶分子は、重合体マトリクス内でランダムに配向され、光が全方向にランダムに散乱される。電界が付与されると、散乱が徐々に減り、液晶分子が電界の方向に全体的に整列するとき、分子の正常屈折率がポリマーの屈折率と合うので、セルが透明（透過性）になる。分極独立散乱を与えるゲルの場合、配向された異方性ポリマーに分散される負の誘電異方性を持つ液晶が好ましくは使用される。電界がオフの状態で、異方性ネットワークがＬＣ内で方向づけられ、従って、セル内で屈折率変動がないので、セルが透明に見える。ゲル間に電界を付与すると、分子が、付与された電場作成領域に対して垂直に配向される傾向にあって、様々なＬＣ配向が光の散乱を生じさせる。
コレステリック組織の場合、ポリマーの表面処理が、光の強い散乱を示す液晶内にいわゆる円錐焦点構造を誘発するために使用される。電界を付与すると、液晶分子は、電界の方向に整列するようになり、散乱組織が消滅する。
上述のように、高分子分散液晶のような電気的可変散乱素子が、発光物質層の下流に設けられる。
電気的可変散乱素子（オフ状態の）は、実施例では、白色を持つか、又は他のカラーを持つ（例えば、電気的可変散乱素子内の染料の存在のため）。
用語「上流」及び用語「下流」は、光源（ここでは、ＬＥＤ）からの光の伝播に対するアイテム又はフィーチャのアレンジメントに関係し、光源からの光のビーム内にある第１の位置に対して、光源により近い光のビーム内にある第２の位置は「上流」にあり、光源からより離れた光のビーム内にある第３の位置は「下流」にある。
実施例では、出口窓は、電気的可変散乱素子を有してもよいし、電気的可変散乱素子は、オプションとして、又は追加的に光チャンバ内に設けられてもよい（以下も参照のこと）。
実施例では、照明装置は、更に、照明装置光から一つ以上の光学特性を感知し、対応するセンサ信号を供給するセンサを更に有し、コントローラは、センサ信号に応じて電気的可変散乱素子を制御する。このようにして、コントローラは、センサ信号に応じて、所望のカラーポイント及び／又は相関色温度に対して照明装置の装置光を調整するために使用される。
他の実施例では、照明装置は、複数の電気的可変散乱素子を有する。斯様な実施例は、複数のチャンバ及び／又は複数の発光物質層の組み合わせで、特に使用される。このようにして、カラーポイント及び／又は相関色温度が、更に容易に調整できる。このように、特定の実施例では、照明装置は、複数の発光物質層を有する。装置光の光学特性の調整を更にもっと可能にするために、２つ以上の複数の発光物質層は、異なる放射特徴を持つ。従って、特定の実施例では、第１の発光物質層及び第２の発光物質層は、異なるカラーポイント、特に異なる相関色温度を持つ発光物質放射光を放射する。当業者には明らかであるように、オプション的には全てが種々異なるカラーポイントを持ち、特に種々異なる相関色温度を持つ他の発光物質層があってもよい。これは、照明装置光のＢＢＬに沿った広い調整及び／又はより大きなカラー色域を可能にする。明瞭さのために、ここでは、斯様な第１の発光物質層及び第２の発光物質層等を持つ実施例だけが、更に説明される。
特に、第１の電気的可変散乱素子は、前記第１の発光物質層の下流に設けられ、第２の電気的可変散乱素子は、第２の発光物質層の下流に設けられる。同様に、他の発光物質層の下流にそれぞれ配される他の電気的可変散乱素子が、照明装置に含まれてもよい。特に、各電気的可変散乱素子が、設定された散乱に依存して、光、特にＬＥＤ光の一部を散乱して、それぞれの発光物質層（チャンバ内の）に戻すことが可能であるように配され、これにより、ＬＥＤ光の発光物質放射光への更なる変換をそれぞれ可能にする。
実施例では、照明装置は、複数の電気的可変散乱素子及び複数の発光物質層をそれぞれ有する複数の光チャンバを有する。このようにして、各光チャンバは、特定の光学特性の発光物質放射光を供給する。好ましくは、外部への一つの出口面が存在し、すなわち、チャンバにより供給される実質的に全ての光が、出口面を介してのみ外部へ漏れる。
更に他の態様では、本発明は、光チャンバを有する照明装置内の電気的可変散乱素子の使用であって、
ａ 光チャンバがＬＥＤ光を放射するＬＥＤを含み、ＬＥＤから離れていて、ＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収し発光物質放射光を放射する発光物質層を有し、出口面を有し、当該出口面を通って一つ以上のＬＥＤ光及び発光物質放射光が光チャンバの外部へ漏れて照明装置光を供給し、
ｂ 電気的可変散乱素子が、発光物質層の下流で且つ出口面の上流に設けられて、発光物質層へ戻る発光物質放射光と一つ以上のＬＥＤ光の一部とを反射する、電気的可変散乱素子の使用を提供する。
斯様な電気的可変散乱素子は、特に、照明装置により生成される照明装置光の相関色温度及びカラーポイントから成るグループから選択される一つ以上の光学特性を制御するために使用される。
上述のように、電気的可変散乱素子は、好ましくは、実質的に不透明な状態を有し、よって、電気的可変散乱素子は、特に、ＬＥＤがスイッチオフのとき、外部からＬＥＤ及び発光物質層の一つ以上の視界を妨げるために使用される。
本発明の実施例が、対応する参照符号が対応する部品を示す添付の図面を参照して、単なる例示として、説明されるだろう。
図１は、本発明による照明装置の実施例を概略的に示す。 図２は、本発明による照明装置の他の実施例を概略的に示す。 図３ａは、本発明による照明装置の実施例を概略的に示す。 図３ｂは、本発明による照明装置の実施例を概略的に示す。 図４ａは、複数の光チャンバを備える、本発明による照明装置の実施例を概略的に示す。 図４ｂは、複数の光チャンバを備える、本発明による照明装置の実施例を概略的に示す。 図５は、種々異なる拡散（散乱）レベルの拡散器を使用することにより、測定されるカラーポイントシフトを概略的に示す。
図１は、本発明の照明装置の実施例を概略的に示す。照明装置が参照符号１で示され、使用時に照明装置１により生成される照明装置光が参照符号２５０で示される。
照明装置１は、光チャンバ１００、電気的可変散乱素子５００、及びコントローラ６００を有する。後者は、照明装置１と一体化されていてもよいし、又は装置１の外部に設けられてもよい。光チャンバ１００は、使用時にＬＥＤ光２０を放射するＬＥＤ１０を含むキャビティ又はチャンバである。光チャンバは、更に、ＬＥＤ１０から離れて設けられる、発光物質層２００を更に有する。発光物質層は、発光物質２０１を有する。この発光物質層２００、又は発光物質２０１は、ＬＥＤ光２０の少なくとも一部を吸収でき、参照符号２２０で示される発光物質放射光を放射する。ＬＥＤ光２０及び／又は発光物質放射光２２０は、出口面３０１、ここでは窓３００の一部を通ってチャンバ１００から漏れる。斯様な出口窓３００は拡散器でもよいが、電気的可変散乱素子５００が、また出口窓３００として設けられてもよい。ここで、照明装置１は単一の出口面３０１を有するが、複数の出口面３０１が存在してもよい。光チャンバ１００から漏れる光は、参照符号２２で示される照明装置１の外部へ漏れる。
例では２つのＬＥＤ１０が示されているが、１個だけのＬＥＤ又は４、１０、１６、１００個等のような複数のＬＥＤが適用されてもよい。
原則として、発光物質２０１のタイプ、量及び照明装置１の配置に依存して、全てのＬＥＤ光２０が発光物質放射光２２０へ変換される。これは、光チャンバ１００からの光が外部へ漏れるとき、照明装置光２５０が実質的に発光物質光から成ることを意味する。青のＬＥＤで白色光を作るため、発光物質放射光２２０及びＬＥＤ光２０の両方が、白色である照明装置光２５０を供給するために使用されるだろう。
電気的可変散乱素子５００が、発光物質層２００の下流で出口面３０１の上流に配される。これは、電気的可変散乱素子５００が、完全に散乱状態であるとき、発光物質放射光２２０が外部２２へほとんど又は全く漏れないことを意味する。ここで、電気的可変散乱素子５００は、出口面３０１（及びここでは出口窓３００）を介して外部へ漏れる発光物質（放射）光２２０によって通られるべき光学素子として描かれている。
図１では、ＬＥＤ１０からの光２０が発光物質層２００に衝突し、その後発光物質層２００からの発光物質放射光２２０及び／又は反射光が、出口面３０１を通って外部２２の方向に、電気的可変散乱素子５００を（部分的に）通過するので、電気的可変散乱素子５００は、発光物質層２００の下流で出口面３０１の上流にある。光チャンバ１００の内部は、また参照符号２１で示される。
この実施例及び他の実施例では、用語「出口面」は、光チャンバ１００からの光が当該面を通じて光チャンバ１００から漏れる当該面を示すが、これは、出口面２２の下流に、コリメータ、カラーフィルタ、ルーバー等（明瞭な理解のために示されていない）のような他の光学素子のオプション的存在を排除しない。
他の実施例では、示されてはいないが、また、発光物質放射光２２０の一部だけが、下流に行くのを電気的可変散乱素子５００で阻止され、発光物質（放射）光２２０の一部が、また、「妨害されず」に外部２２へ漏れてもよいだろう。電気的可変散乱素子５００は、また、隣接する電気的可変散乱素子５００間に間隔を持って、又は間隔を持たずに、平行に配される複数の電気的可変散乱素子５００を有してもよいことに留意されたい。
ここで、発光物質層２００は、ＰＤＬＣのような電気的可変散乱素子５００に隣接し、実質的に接触している。他の構成もまた可能である（以下の幾つかの例を参照のこと）。壁１１及び底部１２は、好ましくは、ＭＣＰＥＴを有する反射コーティングのような反射物質を具備する。反射コーティングは、参照符号７００で示される。
更に、照明装置１は、電気的可変散乱素子５００と電気的に接続される（内部又は外部の）コントローラ６００を有する。このコントローラ６００は、電気的可変散乱素子５００の散乱を制御する。ここで概略的に示される実施例では、また一般的に、コントローラ６００は、装置光２５０のカラーポイント及び／又は相関色温度のような一つ以上の光学特性を測定し、対応するセンサ信号を生成するためのセンサ８００と電気的に接続され、及び／又はＬＥＤ１０と電気的に接続されている。後者のオプションでは、また、ＬＥＤ１０の強度が、コントローラ６００により制御される。
照明装置１は、（示されていない）ユーザインタフェースを更に有してもよい。ユーザインタフェースは、コントローラ６００と電気的に接続されている。ユーザインタフェース又はユーザ入力装置（「ローカル」又は「遠隔」）が、ユーザにより選択されて、照明装置１により生成されるライティングを制御する。インタフェース又は入力装置は、エンドユーザが利用可能なセッティングに沿ってナビゲートするやり方の直観的な態様で示される制御アクションボタンを有する。知的マイクロプロセッサは、アルゴリズムを介して動的照明効果をユーザが生成できるようにする。
オプションとして、センサ６００は、（生物）物理的入力パラメータを測定し、オーディオ及びビデオ信号を記録し、光状態を測定等する。用語「センサ」は、また、複数のセンサを示す。知的（生物）物理学的入力パラメータ及び／又はオーディオ／ビデオ監視が、人の挙動（動き、ボイス、選択された音楽、表情）又は行為（起床、読書、睡眠）を照明装置の特定の設定又はその動的照明効果へ変換するために使用できる。様々な可能性が存在し、これは、以下に非限定的に要約される。
ユーザのムード／感情を検出するために、一つ以上のセンサ６００が、別個の装置として適用でき、及び／又はユーザインタフェース内に結合され得る。代わりに、ビデオ／オーディオ記録が、ボイス及び／又は表情（微笑、悲しみ、笑い、開いた目／閉じた目、起床、眠たげな表情、睡眠）を検出するために使用できる。
図２は、他の実施例を概略的に示す。ここで、照明システム１は、少なくとも２つの発光物質層２００と少なくとも２つの電気的可変散乱素子５００とをそれぞれ有する。第１の発光物質層２００は参照符号２００’で示され、第２の発光物質層２００は参照符号２００”で示される。同様に、第１の電気的可変散乱素子５００は参照符号５００’で示され、第２の電気的可変散乱素子５００は参照符号５００”で示される。第１の電気的可変散乱素子５００’は第１の発光物質層２００’の上流にあり、第２の電気的可変散乱素子５００”は第２の発光物質層２００”の上流にある。しかしながら、この構成では、ＬＥＤ光２０は、最初電気的可変散乱素子５００を通り、その後、発光物質層２００内の発光物質２０１を励起する必要があり、ＬＥＤ光２０及び／又は発光物質放射光２２０が電気的可変散乱素子５００を通って伝送されてもよいことに留意されたい。よって、この概略的に示されている実施例では、電気的可変散乱素子５００は、実際、発光物質層２００の上流及び下流にそれぞれ同時に配されるように設けられる。
この実施例では、壁１１は、（２つ以上の異なる）発光物質２０１で被覆されている。特に、異なるタイプの発光物質２０１を有する発光物質層２００の使用は、第１の発光物質層２００’の放射光の強度を制御し、第２の発光物質層２００”の放射光の強度を制御するように概略的に示される実施例を可能にし、発光物質層２００が種々異なる波長（又は波長範囲）の発光物質２０１を有するとすると、照明装置光２５０の色及び相関色温度が制御される。
出口面３０１を具備する出口窓３００は透明又は半透明であり、透過性サポートのための上述の物質の一つを有する。
電気的可変散乱素子５００は発光物質層２００を実質的に充分覆うように設けられ、これによりＬＥＤ１０がスイッチオフであって、電気的可変散乱素子５００が実質的に散乱状態に切り替わるときに、外部観察者に対し、発光物質層２００の「不可視」を可能にする。
図２に概略的に示される実施例の利点は、照明装置光２５０のカラーポイント又は色温度を制御する可能性である。例えば、第１の発光物質層２００’が暖色白光放射発光物質を有し、第２の発光物質層２００”が冷色白光放射発光物質を有してもよい。図３ａ、図３ｂ及び図４ａ、図４ｂは、この利点をまた提供する他の実施例を概略的に示す。
図３ａ及び図３ｂは、第１の発光物質層２００’及び第２の発光物質層２００”（もちろん、より多くの発光物質層が存在してもよい）、及び一つ（図３ａ）若しくは複数の電気的可変散乱素子５００（図３ｂ）それぞれを持った例を介して再び示される、複数の発光物質層２００を有する照明装置１を概略的に示す。図３ｂでは、また、複数の電気的可変散乱素子５００が、第１の電気的可変散乱素子５００’及び第２の電気的可変散乱素子５００”（もちろん、より多くの電気的可変散乱素子が存在してもよい）を持った例を介して示される。
図３ａでは、第１の発光物質層２００’が（第１の）電気的可変散乱素子５００’の上流にあり、（第１の）電気的可変散乱素子５００’は、順に第２の発光物質層２００”の上流にあるが、第１の発光物質層２００’の下流にある。このようにして、ＬＥＤ光２０及び／又は第１の発光物質層２００’の放射光のスループットが制御でき、これにより、ある程度まで第２の発光物質層２００”の放射光も制御できる（この放射光はＬＥＤ光２０の量に依存するので）。この実施例では、例えば発光セラミック物質である第２の発光物質層２００”が、出口窓３００として使用される。明瞭さのために、全ての放射光及び光線がこの概略図では描かれてはいない。
図３ａとは対照的に、図３ｂは、第２の発光物質層２００”の下流に、電気的可変散乱素子がまた第２の電気的可変散乱素子５００”として再び示されて設けられている実施例を概略的に示す。このようにして、この第２の電気的可変散乱素子５００”は、もちろんまた第１の発光物質層２００’の発光物質層光２２０及び／又はＬＥＤ光２０の透過性にもインパクトを持つが、この電気的可変散乱素子５００”を介して、第２の発光物質層２００”の放射光は制御される。明瞭さのために、全ての放射光及び光線がこの概略図では描かれてはいない。
図４ａ及びより詳細な図４ｂは、照明装置１が複数のチャンバ１００を有する実施例を概略的に示す。ここで参照符号１００で示される主チャンバが色を混合するために使用されるのに対し（上述の実施例でも使用されるように）、第１の光チャンバ１００’及び第２の光チャンバ１００”を持つ例によりそれぞれ示される「関連」チャンバは、それぞれ異なるカラーポイントを持つ光を生成するために使用される。参照符号１１１は、チャンバ１００’及び１００”を分離する反射壁を示す。もちろん、第３のチャンバ等も示されてもよい。
符号１００’、１００”、．．．、５００’、５００”、．．．、及び２００’、２００”、．．．は、それぞれ照明装置１に含まれる２つ以上の光チャンバ１００、２つ以上の電気的可変散乱素子５００及び２つ以上の発光物質層２００（２００’、２００”、．．．）を示す。
出口面３０１を具備する出口窓３００は、透明又は半透明であり、透過性サポートのために上述された物質の一つである。
図４ｂは、照明装置が制御されるカラーポイント（及び相関色温度）を持つことができる実施例を概略的に示す。ここで、照明装置は、複数の電気的可変散乱素子（５００’、５００”、．．．）及び複数の発光物質層（２００’、２００”、．．．）それぞれを有する複数の光チャンバ（１００’、１００”、．．．）を有する。明瞭さのために、２つだけのチャンバが描かれている。第１の電気的可変散乱素子５００’は、第１のチャンバ１００’から主チャンバ１００へ漏れる光のスループット、よってカラーを制御し、同様に、第２の電気的可変散乱素子５００”は、第２のチャンバ１００”から主チャンバ１００へ漏れる光のスループット、よってカラーを制御する。複数のチャンバの個別のチャンバのカラーの制御が、例えば図１に関係して、上述のように実施される。
図４ａ及び図４ｂに示されるように、複数のチャンバが、また、図２に概略的に示されるようなチャンバ１００を有することに留意されたい。
図５は、反射の関数として、又はここで説明された電気的可変散乱素子５００のような出口窓３００としての拡散器を通る透過性の関数として、照明装置光２５０のカラーポイントの例を示す。実線「ａ」は、黒体軌跡（ＢＢＬ）を示す。参照ポイント「ｂ」は、充分に透明な出口窓３００を示す。ポイント「ｃ」、「ｄ」及び「ｅ」は、それぞれ５０、６５及び７０％透過性に対するカラーポイントを示す（よって、チャンバ１００に戻る５０、３５及び３０％の反射）。
特定の実施例では、ＬＥＤの代わりに又はＬＥＤに加えて、（小さな）ＧＬＳランプのような従来の光源が、適用されてもよい。更に、青及び紫外線ＬＥＤ並びに付随する発光物質の組み合わせが適用されてもよい。
「実質的に全ての発光」又は「から実質的になる」のようなここで使用されている用語「実質的に」は、当業者により理解されるだろう。用語「実質的に」は、「全く」、「完全に」、「全て」等を持つ実施例をも含む。従って、実施例では、副詞「実質的に」が取り除かれてもよい。適用可能なところで、用語「実質的に」は、１００％を含む９５％以上、９９％以上、９９．５％以上のような９０％以上にも関係する。用語「有する」は、用語「有する」が「からなる」を意味する実施例も含む。
更にまた、明細書内及び請求項内での「第１」「第２」、「第３」等のような用語は、同様の要素間を識別するために使用されるのであって、順番又は時間的順番を必ずしも説明するためのものではない。このように使用される用語は、適当な状況下で交換可能であって、ここで説明されている本発明の実施例は、ここで例示され説明される順番以外の他の順番で動作できることは、理解されるべきである。
ここで装置は、とりわけ、動作中で説明されている。当業者には明らかであるように、本発明は、動作時の装置又は動作の方法に限定されない。
上述の実施例は、本発明を制限するよりはむしろ例示するものであって、当業者は添付の請求項の範囲から逸脱することなく多くの代わりの実施例を設計できることに留意されたい。請求項において、括弧内の参照符号は請求項を制限するものとして解釈されない。動詞「有する」及びその派生語の使用は、請求項内で述べられたもの以外の要素又はステップの存在を排除しない。要素に先行する冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、斯様な要素の複数の存在を除外しない。装置クレームにおいて、列挙される幾つかの手段、これら手段の幾つかは、ハードウェアの全く同一のアイテムにより具現化されてもよい。特定の手段が相互に異なる従属項で再引用されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが好適に使用できないことを示すものではない。

Claims (15)

  1. 光チャンバ、電気的可変散乱素子及びコントローラを有する、照明装置光を供給する照明装置であって、前記光チャンバは、ＬＥＤ光を放射するＬＥＤを含み、前記ＬＥＤから離れていて、前記ＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収し発光物質放射光を放射する発光物質層を有し、出口面を有し、当該出口面を通って一つ以上のＬＥＤ光及び前記発光物質放射光が前記光チャンバの外部へ漏れて照明装置光を供給し、前記電気的可変散乱素子が、前記発光物質層の下流で且つ前記出口面の上流に設けられ、前記コントローラが、前記電気的可変散乱素子に電気的に接続され、前記電気的可変散乱素子の散乱を制御する、照明装置。
  2. 前記発光物質層が透過性セラミック層を有する、請求項１に記載の照明装置。
  3. 前記発光物質層が、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリアクリル酸メチル（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタル酸塩（ＰＥＴ）、ＰＥＴＧ（グリコール変性ポリエチレンテレフタレート）、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）及びＣＯＣ（チクロオレフィン共重合体）から成るグループから選択される透過性有機物質サポートを有する、請求項１又は２に記載の照明装置。
  4. 前記電気的可変散乱素子が高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）を有する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明装置。
  5. 前記電気的可変散乱素子が実質的に不透明な状態を持ち、前記ＬＥＤが放射していない状態であるとき、前記電気的可変散乱素子が実質的に不透明な状態にある、請求項１乃至４の何れか一項に記載の照明装置。
  6. ＬＥＤがＬＥＤ光として青い光を放射し、前記発光物質層が、（ａ）黄色の光放射発光物質及びオプションで赤の光放射発光物質と、（ｂ）緑の光放射発光物質及び赤の光放射発光物質の一つ以上を有する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の照明装置。
  7. 前記照明装置光から一つ以上の光学特性を感知し、対応するセンサ信号を供給するセンサを更に有し、前記コントローラが、前記センサ信号に応じて電気的可変散乱素子を制御する、請求項１乃至６の何れか一項に記載の照明装置。
  8. 複数の電気的可変散乱素子を有する、請求項１乃至７の何れか一項に記載の照明装置。
  9. 複数の発光物質層を有する、請求項１乃至８の何れか一項に記載の照明装置。
  10. 第１の発光物質層及び第２の発光物質層が、種々異なるカラーポイントを持つ発光物質放射光を放射する、請求項９に記載の照明装置。
  11. 第１の電気的可変散乱素子が、前記第１の発光物質層の下流に設けられ、第２の電気的可変散乱素子が第２の発光物質層の下流に設けられる、請求項９又は１０に記載の照明装置。
  12. 複数の電気的可変散乱素子及び複数の発光物質層をそれぞれ有する複数の光チャンバを有する、請求項８乃至１０の何れか一項に記載の照明装置。
  13. 光チャンバを有する照明装置内の電気的可変散乱素子の使用であって、前記光チャンバがＬＥＤ光を放射するＬＥＤを含み、前記ＬＥＤから離れていて、前記ＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収し発光物質放射光を放射する発光物質層を有し、出口面を有し、当該出口面を通って一つ以上のＬＥＤ光及び前記発光物質放射光が前記光チャンバの外部へ漏れて照明装置光を供給し、前記電気的可変散乱素子は、前記発光物質層の下流で且つ前記出口面の上流に設けられて、前記発光物質層へ戻る発光物質放射光と一つ以上のＬＥＤ光の一部とを反射する、電気的可変散乱素子の使用。
  14. 前記照明装置により生成される前記照明装置光の相関色温度及びカラーポイントから成るグループから選択される一つ以上の光学特性を制御するための請求項１３に記載の電気的可変散乱素子の使用。
  15. 前記電気的可変散乱素子が、実質的に不透明な状態を有し、前記電気的可変散乱素子は、前記ＬＥＤがスイッチオフのとき、前記外部から前記ＬＥＤ及び前記発光物質層の一つ以上の視界を妨げるために使用される、請求項１３又は１４に記載の電気的可変散乱素子の使用。
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