JP5654647B2 - カバー層を備える照明器具装置 - Google Patents

Description

本発明は、目標方向に光束を供給するための多数の光源を備える照明装置に関する。

照明器具には、最近、蛍光灯などの従来の大きい光源を、一緒に所要の有効範囲及び／又は輝度を供給する複数のより小さい光源に置き換える傾向がある。発光ダイオード（ＬＥＤ）の分野における以前及び進行中の進歩及び開発のために、現在、ＬＥＤが、このような小さい光源の有利な選択肢であるが、将来においては、他の選択肢が見いだされるかもしれない。

しかしながら、既存のＬＥＤ発光体には、多くの不利な点がある。

例えば、一般に、ＬＥＤベースのものを含む、照明器具の必要条件は、光の意図的でない拡散及び／又は妨害なしに、適切に制御された辺縁の明瞭な一様な光束を供給することが出来なければならないというものである。詳細には、照明器具は、例えばグレアに関して、アプリケーションに特有の必要条件に適合することが出来なければならない。多くのアプリケーションにおいて、グレアに関する必要条件は、光束が、一様でなければならず、照明器具を或る斜めの角度から見る場合であっても、全く輝点を示さないことである。しかしながら、この必要条件は、ＬＥＤベースの発光体などの複数の小さい光源が用いられる場合に、とりわけ満たすことが難しいおそれがある。

別の問題は熱放散である。個々の光源の温度は、多くの場合、望ましい温度より高い傾向がある。

複数の光源の制御及び電力供給も、光束に悪影響を及ぼさずに達成することが難しいおそれがある。

更に別の問題は、照明器具は、魅力的な外観を示すことが出来なければならないことである。例えば、多くの場合、照明器具は、照明器具が用いられる環境に適合する又は適合されさえする別々の外観を示すことが出来ることが望ましい。

本発明の目的は、従来技術における問題を解決又は少なくとも軽減し、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの複数の光源を有する改善された照明装置に供給することである。

本発明は、添付の独立クレームによって規定される。好ましい実施例は、従属クレームにおいて及び以下の説明及び図面において記載される。

したがって、第１の態様によれば、以下の説明から明らかであろう上述及び他の目的は、目標方向に光束を供給するための照明器具装置であって、光導体と、前記光導体内へ光を放射するために前記光導体に配設される多数の光源と、前記光導体に配設され、光を前記光導体から外へ向けるよう適合されるアウトカップリング手段と、光が外へ向けられるべきである側において前記光導体の前に配設されるカバー層とを有し、前記カバー層が、前記光導体から外へ向けられる光が前記カバー層を通過することが可能にされるような少なくとも１つの光学的に透明な領域を具備する照明器具装置によって達成される。

この場合、目標方向の光束は、多くの別々の光線を有し、各光線は、目標方向から90°までなどの或る一定の角度までずれ得る。より少ないずれは、よりコリメートされた光束を意味し、したがって、完全にコリメートされた光束は、少なくとも理論的には、0°のずれに対応する。

前記光導体における光源及びアウトカップリング手段とは、一般に、これらが、少なくとも部分的に、前記光導体の主面間、前記光導体の面内又は前記光導体内に配設されることを意味する。

前記カバー層は、前記目標方向において照明器具の適合された外観をもたらすことを可能にし、同時に、例えば、塵若しくは他の粒子、及び／又は前記照明器具が配置される環境内の他の物体によってもたらされる物理的なダメージと望ましくない光学的接触との両方から前記光導体を保護する役割を果たし得る。このような望ましくない光学的接触は、光案内能力を低下させ、望ましくない場所及び方向における光のアウトカップリングをもたらすおそれがある。前記カバー層の、前記目標方向を向いている面は、例えば、望ましくない光学的接触のリスクなしに、前記照明器具が配置される周囲環境、例えば壁紙に合うテクスチャを具備し得る。

前記透明な領域は、前記アウトカップリング手段からの光を通過すること以外に、前記アウトカップリング手段によって前記光導体から外へ向けられる光の後コリメーションなどの後適合も可能にする、即ち、前記カバー層は、前記光束の適合も可能にする。

したがって、前記カバー層は、各アプリケーションが、例えば、外観、並びに／又は前記光束のコリメーション及び／若しくは指向性において異なる必要条件を持ち得る多くの異なる照明器具アプリケーションにおいて、同じ又は同様の光導体、光源及びアウトカップリング手段を用いることを可能にする。これは、その代わりに、前記光導体を様々なアプリケーションに適合させるというより単純明快な代替案よりも望ましい。前記代替案は、光案内及び／又はアウトカップリング能力に悪影響を及ぼさずに達成するのがより難しく、より高価になりがちでもある。

更に、前記光学的に透明な領域以外の前記カバー層は、光を遮断するものであり得る。例えば前記カバー層において透明ではない且つ／又は光吸収性の材料を用いることによって達成される光遮断カバー層は、光が意図せずに透明な開口部以外の場所において外に結合されるリスクが低減されることから、より一層優れた環境適合を可能にする。前記カバー層が前記目標方向において前記光源を覆う場合、これらの光源から前記目標方向への直接光は妨げられ、それによって、グレアの必要条件はより容易に満たされ得る。これは、前記光導体内へ光を放射するために側面放射ＬＥＤが用いられる場合であっても有用である。なぜなら、実際には、このようなＬＥＤは、多くの場合、他の方向にも少量の光を放射するからである。例えば、側面放射ＳＭＤ−ＬＥＤは、一般に、光の約10%を、「誤った」面を介して望ましくない方向に放射する。光源からの直接光が、前記透明な領域を介して漏れるかもしれないが、これは、例えばグレアの必要条件によって設定される所定の角度だけ前記目標方向から外れる任意の方向から前記照明器具装置を見る場合に、前記透明な領域を介して見える前記光源のいずれの光放射部もないように、前記光導体及び前記光源に対して前記カバー層を配設することによって改善され得る。

前記光学的に透明な領域は、透明な材料を有し得る。これは光の通過を可能にし、同時に、塵及び他の粒子が入ることをより困難にする。前記カバー層内に、前記透明な材料が充填された貫通穴を有する透明な領域は、平らな面を備えるカバー層を可能にし、したがって、清潔に維持し、保つのが容易であり、塵及び粒子が、前記カバー層を介して入り、前記光導体の妨げとなることが防止され得る照明器具装置を可能にする。前記光源（ＬＥＤ）及びアウトカップリング手段が相対的に小さいことから、前記光導体及び／又はアウトカップリング手段に集まる小さい又は少量の粒子であっても、妨げとなるかもしれず、問題を含むかもしれない。このような粒子、例えば塵が堆積することが可能にされる場合には、前記問題は悪化する。

前記透明な材料は、前記アウトカップリング手段からの光の方向変更のための反射面を与えるスリット及び／又はくぼみを具備し得る。

スリット及びくぼみは、効率的且つ簡単な製造を可能にする、例えば、エアスリット又は空気くぼみは、前記透明な材料のレーザー切断又はエンボス加工によって作成され得る。前記透明な材料が層として設けられる場合、前記スリット及び／又はくぼみは、同じ製造ステップにおいて多数の透明な領域に設けられ得る。

また、前記透明な材料は、前記アウトカップリング手段からの光の方向変更のためのレンズとして形成されてもよい。

ここでは、前述及び下記の「アウトカップリング手段からの光の方向変更」は、例えば、前記アウトカップリング手段によって供給される前記光束の増減されるコリメーション及び／又は方向変更を可能にする、前記アウトカップリング手段からの入射光線の方向変更を指すことに注意されたい。

前記光学的に透明な領域は、前記カバー層内の貫通穴などの開口部を有し得る。カバー層は、副層を有してもよく、このような場合には、前記開口部は、必ずしも全ての副層ではないが、幾つかの副層を含み得ることに注意されたい。前記開口部の内面は、前記アウトカップリング手段からの光の方向変更のために反射性のものであってもよい。

前記開口部は、前記目標方向により大きい開口を備える漏斗の形状をしていてもよい。漏斗状又は先細の前記開口部は、前記開口部の内面が照明されないように前記アウトカップリング手段によって供給される前記光束のコリメーションの度合いに適合され得る傾斜を備える内面持つ。前記内面の照明がない又はより少ないことは、前記面をより見えないようにする。小さい内側開口もまたより少ない可視性に寄与し、このことは、ディスクリート照明器具を可能にする。前記内面に光吸収材料及び／又は前記カバー層の外面と同じ外観を持つ材料を設けることによって、前記開口部は、より一層見えなくされ得る。また、前記漏斗形状は、前記カバー層が、前記アウトカップリング手段から入射する光を必要以上に遮らないようにする。

前記アウトカップリング手段によって供給される前記光束のコリメーション若しくは指向性に影響を及ぼすことが望ましくない場合、及び／又はとりわけ、ディスクリート照明器具が望ましい場合には、前記内面は、一般に、無反射性のものである。しかしながら、前記アウトカップリング手段からの入射光線を向け直すために前記漏斗の反射性内面が用いられてもよい。これは、例えば、前記アウトカップリング手段によって供給される前記光束の増減されるコリメーション及び／又は方向変更を可能にする。このような場合には、前記漏斗の前記傾斜は、もちろん、しかるべくその目的に適合させられる。

前記カバー層は、前記光導体の厚さより大きい、好ましくは約1.4倍以上の厚さを持ち得る。これは、前記光束において光源からの直接光を防止する１つの方法である。これは、グレアの必要条件を満たすことをより容易にする。また、より厚いカバー層は、例えば、線形傾斜を持つ反射性内面を備える漏斗状の開口部を有する透明な領域と組み合わされる場合、小さいカットオフ角における後コリメーションを可能にする。1.4倍厚いカバー層は、例えば、60°においてカットオフ角に達するために、即ち、前記目標方向からの60°以上外れない光線を備える光束に達するために用いられ得る。

前記光源は、前記カバー層に取り付けられてもよい。したがって、前記カバー層は、基板の役割を果たしてもよく、例えば、プリント回路基板ＰＣＢであってもよく、又はプリント回路基板ＰＣＢを有してもよい。前記カバー層に取り付けられる光源は、 例えば、故障している光源を交換するための、又は異なる色の光、より明るい光などにするために前記光を適合させるための、前記光源の簡単な交換を可能にする。

前記カバー層は、導電体を有してもよく、又は少なくとも部分的に導電体を構成してもよい。前記導電体は、前記カバー層が有するＰＣＢの一部であってもよい。しかしながら、前記導電体は、例えば、ＰＣＢ導体線とは別の、又はＰＣＢ導体線に加えて、前記カバー層に取り付けられる別々の電線であってもよく、又は前記カバー層の副層に配設される導体であってもよい。

前記カバー層は、熱伝導層を有してもよく、又は少なくとも部分的に熱伝導層を構成してもよい。前記熱伝導層、例えば金属層は、好ましくは、ＬＥＤなどの前記光源、又は熱の拡散及び局所的な温度の低減が望ましい前記光導体内の他の熱生成素子と接触している。熱伝導層はまた、電気を伝導するのに用いられてもよい。

前記光源は、好ましくは発光ダイオード（ＬＥＤ）である。

前記光導体層は、導光板であってもよい。

前記光導体の前記面に配設される穴に収容される複数のＬＥＤがあってもよく、ここで、少なくとも１つの穴は、前記穴の中のあらゆるＬＥＤからの光を前記光導体内へ結合するための第１側面と、光を前記光導体の外へ結合するための反対側の第２側面とを持ち、前記穴は、全ての第１側面が或る方向を向いているように構成される。

好ましくは、前記第２アウトカップリング面は、反射性のものであり、前記光導体の前記面に対して傾斜している。前記傾斜反射性素子は、例えば、全てが前記光導体の前記面に対して約45°で配設されるエアスリット及び反射器が付されるむきだしの面であってもよく、その場合には、光は、前記導光板の垂線に沿った方向に前記光導体の外へ結合される。

更に好ましくは、前記穴の、前記第１面と前記反対側の第２面との間の側壁部が、例えば全内部反射（ＴＩＲ）によって、あらゆる入って来る光を反射するよう適合される。

したがって、所与のＬＥＤからの光は、別の穴を通り抜けることが出来ない。なぜなら、前記第１インカップリング面は、影側にあり、前記第２アウトカップリング面は、反射性のものであり、残りの側部は、ＴＩＲによって全ての光を反射するからである。したがって、光は、前記照明器具装置の他の光源における吸収又は散乱によって損なわれないであろう。このことは、良好な光効率を保証する。更に、前記光導体（したがって、前記照明器具装置）の厚さは、非常に薄くなり得る、好ましくは、主に前記ＬＥＤ自身の厚さによって制限される、約3mm以下になり得る。また、前記ＬＥＤ及び前記第２アウトカップリング面だけが不透明でなければならないことから、前記照明器具装置のかなりの領域が透明であり得る。これは、照明器具装置が、オフにされる場合に周囲と調和することをより容易にする。透明な特性は、前記傾斜反射性アウトカップリング面の下に部分的に前記ＬＥＤを配置することによって更に高められ得る。

好ましくは、前記穴は、前記光導体の前記面にスタガード分布に従って配設される。より好ましくは、前記穴は、或る列の穴からインカップルされる光が、次の列の穴の前記第２アウトカップリング面に当たらないであろうように、配設される。これは、前記照明器具装置の光混合特性の改善を可能にする。前記光導体における光混合は、前記照明器具装置を、前記ＬＥＤ間の光束及び色の違いに対してロバストにし、1m²当たり数個のＬＥＤの故障に対してもロバストにする。

以下、本発明の現在好ましい実施例を示している添付の図面を参照して本発明のこの態様及び他の態様についてより多くの詳細の説明する。

第１実施例によるカバー層を備える照明器具装置の概略的な斜視図である。 図1aの照明器具装置の概略的な上面図である。 図1aの照明器具装置の概略的な側面図である。 図1aの照明器具装置のカバー層の透明な領域の概略的な上面図である。 第２実施例によるカバー層を備える照明器具装置の概略的な側面図である。 図2aの照明器具装置のカバー層の透明な領域の概略的な上面図である。 図2aの照明器具装置の概略的な上面図である。 カバー層を備える照明器具装置の概略的な側面図であって、前記カバー層の透明な領域を介する光源からの直接光の発生を防止するための光源の配置を図示する概略的な側面図である。 カバー層の透明な領域が光導体から入射する光のコリメーションの度合いに適合される第３実施例によるカバー層を備える照明器具装置の概略的な側面図である。 カバー層の透明な領域が反射面を有する第４実施例によるカバー層を備える照明器具装置の概略的な側面図である。 カバー層が光導体のところに熱伝導副層を有する第５実施例によるカバー層を備える照明器具装置の概略的な側面図である。 光源がカバー層に取り付けられる第６実施例によるカバー層を備える照明器具装置の概略的な側面図である。 図7aのカバー層の概略的な底面図である。 カバー層が、透明であり、反射性スリットを具備する第７実施例によるカバー層を備える照明器具装置の概略的な側面図である。 カバー層が、くぼみを具備する透明な副層と、開口部を備える光遮断副層とを有する第８実施例によるカバー層を備える照明器具装置の概略的な側面図である。

図1aは、第１実施例によるカバー層を備える照明器具装置の概略的な斜視図である。カバー層102は、光導体101の前に配設され、光導体101に取り付けられる。図1bは、カバー層102の面102aを示している図1aの照明器具装置の概略的な上面図である、。下にあるアウトカップリング手段106及び光源103は、点線で輪郭が描かれている。

光導体に配設される、そこで光を放射するための多数の光源103がある。光は、光導体において拡散され、混合され、次いで、光導体に配設されるアウトカップリング手段106によって、光導体から外へ目標方向zに向けられる。光導体の材料は、一般にＰＭＭＡ又はＰＣである。カバー層102は、光遮断層であるが、放射される光を透過する領域104であって、アウトカップリング手段によって光導体から外へ向けられる光が、これらの領域を介して通過するように配設される領域104を具備する。カバー層は、目標方向ｚを向いている主面102aと、光導体に面する反対側の主面とを持つ。カバー層は、光遮断層であるために、光源によって放射される光を吸収する材料を有してもよい、又は前記材料から成ってもよい。カバー層は、一般に、プラスチック製あるが、例えば木、金属などといったほぼ全てのタイプの材料のものであり得る。

図1cは、図1aの照明器具装置の概略的な側面図であり、光導体101及びカバー層102の断面を示している。例示的な光線トレースが、点線矢印によって示されている。図1dは、図1aの照明器具装置のカバー層102の透明な領域104の、目標方向ｚから見た概略的な上面図である。カバー層102は、光導体101と光学的接触をしていない。なぜなら、このような接触は、光導体及び照明器具の機能及び効率を低下させ得るからである。光学的接触は、カバー層と光導体との間のほんのわずかなエアギャップによっても防止され得る。一般に、カバー層と光導体との間の有害な光学的接触を防止するには、好ましくは装置の周囲において、例えばネジ又は締め具によってカバー層を光導体に取り付ければ、又は光学的接触の有無にかかわらず、光導体中に光がない或る場所で、カバー層を光導体に取り付ければ、十分である。

図1bにおいては、光源は、アウトカップリング手段106間に対称的に配置されている。ここでは、カバー層の透明な領域104は、円形であり、アウトカップリング手段の前に中心がある。カバー層は、面積Aを持ち、ここでは、長さb及びdの辺を備える長方形である。下にある光導体は、カバー層によって実質的に覆われる。

図1cにおいては、透明な領域104が、カバー層102中の貫通穴の形態の開口部を有することが分かる。開口部は、目標方向により大きい開口を備える漏斗状をしており、内面108を持つ。光源103は、光導体の貫通穴に配置されるのが見られ得る。光源は、好ましくは、側面放射する100mW未満のような低出力のＬＥＤ、即ち、主に光導体の面内に光を放射し、前記面に対して垂直である目標方向ｚには光を放射しない光源である。ＬＥＤは、例えば、カバー層（102）が取り付けられる場所から見て反対側において光導体（101）に取り付けられるプリント回路基板（ＰＣＢ）（図示せず）に取り付けられ、電気的に接続されてもよい。もちろん、ＰＣＢも、光学的接触なしに光導体に取り付けられなければならない。

ここでは、アウトカップリング手段106は、光導体中の漏斗状円錐形凹部の形態の先細構造部であり、カバー層の透明な領域104は、光導体中のアウトカップリング手段の反対側に配置される。アウトカップリング手段は、光導体中を進む光のための反射面を与える。光導体の主面に対して平行に進む光を反射し、このような光を、目標方向ｚに、即ち、ここでは、カバー層及び透明な領域の方へ、主面の１つから外へ向けるために、ここでは、前記面は、目標方向に対して45°に配設される。

広くは、照明器具装置の主面の面積及びそれの辺の長さは、一般に、厚さと比べて、例えば10倍以上、大きい、即ち、光導体及びカバー層は、一般に、薄い構成である。例えば、厚さは1乃至100mmであってもよく、辺の長さは0.1乃至5mであってもよく、面積は10cm²乃至10m²であってもよい。幾つかの適用領域においては、照明器具装置の主面の面積は、数m²までの数百cm²であるが、厚さは数ミリメートルしかない。例えば、光源としてＬＥＤが用いられる場合、光導体の厚さは、1.0乃至1.5mmであってもよく、光導体の主面の1cm²ごとに１つまでの光源があってもよい。
光源は、一般に、光導体の厚さより大きい距離だけアウトカップリング手段から間隔を置いて配置される。例えば、光導体が数ミリメートルの厚さである場合、光源は、一般に、アウトカップリング手段から数センチメートル以上の間隔を置いて配置される。一般に、隣り合ったアウトカップリング手段は、この距離より大きい間隔を置いて配置され、隣り合った光源もそうである。光導体中をアウトカップリング手段の密度は、好ましくは、光源の密度以上である。

図2aは、第２実施例によるカバー層202を備える照明器具装置の概略的な側面図であり、光導体201及びカバー層202の断面を示している。例示的な光線トレースが、点線矢印によって示されている。

図2bは、図2aの照明器具装置のカバー層202の透明な領域204の概略的な上面図であり、図2cは、図2aの照明器具装置の上面図である。透明な領域204は、ここでは、目標方向ｚから見られており、長方形の断面を持つ。下にあるアウトカップリング手段206、本実施例においては傾斜鏡は、点線で輪郭が描かれている。

本実施例においても、カバー層の透明な領域204は、漏斗状開口部を有する。開口部は、2つの対向する内面208a、208bを持ち、アウトカップリング手段によって向け直される光が開口部を通過することが可能になるように配置される。光源203によって放射された光導体中の光は、アウトカップリング手段206の鏡面206aにおいて反射され、それによって、カバー層及び開口部204の方へ向けられる。示されている実施例においては、光源の各々が、或るアウトカップリング手段に近づけて配置されている。しかしながら、光が、最も近いアウトカップリング手段を介して開口部の方へ向けられないように、各光源に最も近いアウトカップリング手段は、その光源を覆う。その代わりに、光源は、主に、最も近いアウトカップリング手段から離れ、より遠く離れたアウトカップリング手段に向かう方向に光を放射するよう構成される。このことは、開口部204を介して光を目標方向ｚに向けることを可能にする。光は、遠く離れたアウトカップリング手段によって外へ向けられる前に、他の光源からの光と混合され得る。

第２実施例のための照明器具装置の斜視図、即ち、第１実施例のために図１に示されている図に対応する斜視図は、省略されている。しかしながら、示されている例と、これらの例の間の共通の特徴とを考慮すれば、図1aに対応する斜視図が、第２実施例の場合はどのように見えるかは、容易に理解されるであろう。

更に、ここで、図2a乃至2cに関して照明器具装置を説明する。10で示されている照明器具装置は、透明な導光板201を有する。光導体201の一方の面は、各々が発光ダイオード（ＬＥＤ）203を収容する複数の穴14を具備する。穴14は、光導体201の全厚を貫通する穴、又は光導体201の一方の面の穴であり得る。ＬＥＤ203は、側面放射ＬＥＤ、又は約90°傾けられた上面放射ＬＥＤであり得る。更に、ＬＥＤ203は、好ましくは、照明器具装置10の全体的な電力消費を減らすために、ほぼ60mW程度の低出力ＬＥＤである。また、このようなＬＥＤは、あまり多くの熱を生成しない。このことは、ヒートシンクなどの熱管理手段の必要性を減らし得る。また、通常、このようなＬＥＤは小さい。このことは、より薄い照明器具装置10を可能にする。

一般的な実施例においては、光導体201の厚さは約1.2mmであり、穴14の底面積は約2.8乃至3.5×5.5mmであり、ＬＥＤ 203は、高さが約0.8mmであり、幅が約2.8mmである。ＬＥＤ203は、光導体201の1cm²当たり約1個設けられる。ＬＥＤ効率の改善及び／又はより高出力のＬＥＤの使用は、照明器具装置の光出力を同じに保ちながら、より大きいＬＥＤ間隔を可能にするであろうことに注意されたい。

各穴14は、穴14の中のＬＥＤ203からの光を光導体201内へ結合するための第１インカップリング面18を持つ。各穴14の反対側の面には、光を光導体201の外へ結合するための第２アウトカップリング面206が設けられる。好ましくは、アウトカップリング面206は、導光板201の面に対して約45°に配設されるエアスリット及び鏡が付されるむきだしの面である。この場合には、光は、光導体201の垂線に沿った方向に、即ち、ここではz方向に、光導体201の外へ結合される。入って来る光の大部分は、むきだしの面において全内部反射（ＴＩＲ）によって損失なしに反射されるであろう。残りの光は、光が次の穴に入るのを防止するためにＴＩＲ面の後ろの鏡によって反射される。アウトカップリング面206は、アプリケーションに依存して、光導体201のどちらかの側又は両側にアウトカップルすることが出来る。各穴14の、インカップリング面18と、反対側のアウトカップリング面206との間の残りの側壁部22a、22bは、例えばＴＩＲによって、あらゆる入って来る光を反射するよう適合される。ＴＩＲは、側壁部22を、適切に、光の平均方向に対して平行に向けることによって達成され得る。穴14は、更に、全てのインカップリング面18が或る方向（図1aにおける正のz方向又は「上方」）を向いているように構成される。従って、全ての反対側のアウトカップリング面206は、反対方向（図1aにおける負のz-方向又は「下方」）を向いている。

照明器具装置10の動作中、或るＬＥＤ203によって放射される光は、或るＬＥＤ203が収容されている穴14のインカップリング面18を介して、光導体201内へ結合される。次いで、光は、或る他の穴14のアウトカップリング面206を介して、（例示的な光線トレース24aによって示されているように）直接、又は（例示的な光線トレース24bによって示されているように）少なくとも１つの他の穴14の側壁部22によって反射された後に、光導体201の外へ結合される。

したがって、所与のＬＥＤ203からの光は、別の穴14を通り抜けないであろう。なぜなら、インカップリング面18は、影側にあり、アウトカップリング面206は、反射性のものであり、残りの側壁部22は、ＴＩＲによって全ての光を反射するからである。したがって、光は、照明器具装置10の他の光源における吸収又は散乱によって損なわれないであろう。このことは、良好な光効率を保証する。更に、光導体201（したがって、照明器具装置10）の厚さは、非常に薄くすることができ、主にＬＥＤ203の厚さによって制限される。

照明器具装置10における光混合の度合いは、とりわけ、穴14の間の距離、すなわち穴の密度によって制御される。図1aにおいて図示されているように、所与の位置において光導体201に入る光は、様々なアウトカップリング面206において光導体201を出ることが出来る。穴の密度が高い（即ち、穴14の間の距離が短い）場合には、所与のＬＥＤ203からの光のほとんどは、前記所与のＬＥＤ203のインカップリング面18の反対側の（別の穴14の）アウトカップリング面206を介してアウトカップルされるであろう。他方、穴の密度が低い（即ち、穴14の間の距離が長い）場合には、所与のＬＥＤ203からの光は、多くのアウトカップリング面206へ拡散され、多くのＬＥＤ203からの光は、光導体201を出る前に混合されるであろう。

更に、光混合特性は、図1aにおいて図示されているように、スタガード分布に従って穴14を配設することによって改善され得る。出る光は、限られた発射角範囲を持ち得る。それによって、前記光が、前記範囲外にある場合には、前記光は、アウトカップリング面206の最も隣接した列に当たらないであろう。その代わりに、光は、外へ結合される前に、光導体201においてより遠くに進まざるを得なくなる。このことは、光導体201の面におけるより多くの混合をもたらす。例えば、発射角範囲が約80°を中心とする場合には、（図1aのスタガード分布のような）45°のあらゆるアウトカップリング面206が「見えない」であろう。発射角範囲は、例えば、光導体201の材料の屈折率によって、ＬＥＤの放射パターンによって、及び／又は（存在する場合には）穴の中のコリメータによって、決定される。

全ての穴がＬＥＤを含む必要はなく、例えば、幾つかの穴は、光のアウトカップリングのためにしか用いられなくてもよいことに注意されたい。また、ＬＥＤ照明器具装置は、適切且つ有利には、適度に切断された照明器具装置であり、故に、より大きい照明器具装置から望ましい形状及び大きさを持つ照明器具装置が切り離され得る。このような適度に切断された装置においては、好ましくは、ＬＥＤは、並列に接続される。

図3は、カバー層302がカバー層302の透明な領域304を介する光源からの直接光をどのように防止し得るかを図示するための、カバー層を備える照明器具装置の概略的な側面図である。光導体301、光源303、アウトカップリング手段306及びカバー層302は、図1と関連して記載したものと同様のものである。カバー層が光遮断層であり、側面放射タイプのＬＥＤなどの側面放射光源が用いられる場合には、それでも、例えば不完全な側面放射ＬＥＤの上面を介して、目標方向に直接放射される光は、カバー層が、示されている例のように目標方向において光源を覆う場合に、防止される。しかしながら、それでも、光源303が、透明な領域304の方へ向けられ、透明な領域304を介して外に出される光を放射するリスクはある。これは、光が、光源によって、目標方向ｚと、光導体の面xyとの間の方向に放射される場合に生じ得る。この光が、60°などの、グレアの必要条件によって設定される或る一定の角度より少なく、目標方向ｚからそれる場合、これらの必要条件は、満たすのが難しいかもしれない。しかしながら、この種の傾斜直接光は、発光体が、グレアの必要条件によって設定される角度制限内にある角度において、カバー層の目標方向側から見られる場合に、光源303の光放射部305が、透明な領域304、ここでは開口部を介して見えないように、カバー層及び透明な領域を配設することによって防止され得る。

図3aにおいて、点線351は、ここでは最大限の偏差角αにおいて開口部304を通る視線を示している。最大限の角度αは、視線が、開口部の、光導体に面する開口、ここではポイントP_iの接線であり、同時に、開口部の、目標方向の開口、ここでは可能な限りポイントP_iから遠く離れたP_oの接線である場合に生じる。

全ての開口部にわたって対応する線が描かれる場合、カバー層の光導体側において、これらの線の間に仮想領域350が形成される。前記領域は、目標方向側から開口部を介してカバー層の反対側に向かう直接路がない場所を示している。

領域350は、３次元（３Ｄ）場合にはボリュームに対応し、領域350は、単に一般的な原理を図示するために用いられていることは、容易に理解されるであろう。

光源の光放射部が領域350内に配置されるように、カバー層302及び開口部304を配設することによって、光束における光源からの直接光の発生が防止される。カバー層の厚さが厚くなる場合、及び／又は開口部（透明な領域）の開口が小さくなる場合、及び／又は隣り合った開口部（透明な領域）間の距離が増加する場合、領域350（又は３Ｄの場合には対応するボリューム）は増加する、即ち、光源の光放射部が配置されるべき場所はより多くなるであろう。

更に、破線をポイントP_iの接線のままにしながら、目標方向に対する角度αを一定に保つだけで、領域350に対応する他の領域が形成され得ることは理解されたい。この場合の角度αが、グレアの必要条件によって設定される角度である場合には、これらの必要条件は、光源の光放射部がこの他の領域内に配置されるようにカバー層を配設することによって満たされ得る。但し、この場合には、αより大きい、直接光が生ずるかもしれない角度が、あるかもしれない。

図4は、カバー層402の透明な領域404が、光導体401からの光のコリメーション（他の例においてはノンコリメーション）の度合いに適合される、第３実施例によるカバー層を備える照明器具装置の概略的な側面図である。この例においては、アウトカップリング手段406によって、目標方向ｚに供給され、向けられる光束中の光は、目標方向から角度θ以上それない、又は少なくとも、光束中を光の大部分は、この角度より少なくそれる。したがって、角度θは、光束のコリメーションの度合いを示すコリメーション角度とみなされ得る。平らな光導体中の光がコリメートされない場合、光案内条件（全内部反射、ＴＩＲ）は、光導体内のあらゆる光線の角度は、光導体の面（xy）に対して45°の範囲内になければならないと規定する。そうであり、アウトカップリング手段が、前記面に対して約45°傾けられた鏡のような面などの反射面を有する場合、θも約45°であることに注意されたい。しかしながら、傾斜角は屈折率に依存し、例えば、n=1.5を持つ光導体材料においては、反射面に供給するコーンは、一般に+/-42°であることに注意されたい。

ここでは、透明な領域404は、目標方向ｚに対して傾斜角βを持つ線形傾斜を備える漏斗状開口部を有する。開口部は内面408を持つ。開口部は、目標方向のより広い開口w_oと、光導体に面するより小さい開口w_iとを持つ。ここでは、傾斜角βは少なくともコリメーション角度θである。このように、光は、内面408に入射しない、又は少なくとも低減された量しか入射しない。内側幅w_iは、アウトカップリング手段406によって目標方向に向けられる光の全て又は少なくとも大部分が開口部404によって受け取られるように選択される。これを達成するためには、内側開口はより広くなければならず、即ち、w_iはより大きくなければならず、アウトカップリング手段によって反射される光は、開口部の内側開口に到達する前により遠くへ進まなければならないことは容易に理解されるであろう。したがって、開口部を小さいままにし、したがって、見えにくいままにするためには、カバー層は、可能な限り光導体及びアウトカップリング手段の近くに、光学的接触なしに配設されなければならない。本実施例においては、開口部の内側幅w_iは、アウトカップリング手段の幅w_mより大きい。

別の実施例においては、内側開口は、あまり広くなく、したがって、アウトカップリング手段からの光の幾らかは、カバー層の内面402bに入射し、それによって、照明器具装置によって生成される光束から除かれる。これは、効率を低下させるが、それでも、幾つかのアプリケーションにおいては、例えば、より見えない照明器具を作成するために小さい開口部が望まれる場合、又は他の手段によってはより少ない照明が達成され得ない場合には、望ましいかもしれない。

開口部404をより一層見えなくするために、開口部の内面408は、カバー層の外面402aと同様の外観を示してもよい。例えば、カバー層の外面が、例えば魅力的な又はディスクリートの外観をもたらすために、テクスチャを具備する場合、開口部の内面は、同様のテクスチャを具備し得る。

別の実施例においては、開口部の内面に入射する光があり、前記内面には、入射光が反射されないように光吸収層が設けられる。このように、たとえ、傾斜角βがコリメーション角度θより小さくても、開口部の低い可視性は達成され得るが、幾らかの光は、開口部を通過する際に失われる。

図5は、カバー層502の透明な領域504が、漏斗状開口部の形態である、第４実施例によるカバー層を備える照明器具装置の概略的な側面図である。漏斗状開口部は、反射性内面508を持つ。ここでは、反射性内面は、鏡のような材料などの非常に反射性の材料をカバー層の漏斗状開口部の内面に設けることによって形成されている。反射性内面508は、アウトカップリング手段506によって供給される光束の後コリメーションのために配設される。図4の実施例と同様に、開口部の内側開口は、アウトカップリング手段によって目標方向に向けられる光の全て又は少なくとも大部分が開口部によって受け取られるように、形成される。内面に鏡のような材料が設けられる以外、図5の照明器具装置は、図2a乃至2cの装置と同様であることに注意されたい。

光は、光導体の主面間に、45°で配設され、延在するアウトカップリング手段506、ここでは鏡によってカバー層開口部504の方へ光導体501から外へ向けられる。光導体は、厚さh_gを持ち、カバー板の厚さは、h_cである。漏斗状開口部は、入口幅w_iと、出口幅w_oとを持つ。図5においては、例示的な光線トレースが点線矢印によって示されている。

目標方向（z）に対して最大の角度を持つ直接的な光線、即ち、反射なしに、直接、開口部を通過することが出来る光線は、atan((w_o + w_i )/(2 h_c))度という角度を持つ。間接的な光線、即ち、反射により開口部を通過することが出来る光線は、90 - 2 atan((w_o - w_i )/(2 h_c))度という最大角度を持つ。効率的なコリメータの設計のため、これらの所謂カットオフ角は、一般に、ほぼ同じでなければならず、これは、

をもたらす。

光導体中の光がコリメートされない場合、光案内条件（ＴＩＲ）は、光導体中の光線の角度は、光導体の面（xy）に対して約45°以内になければならないと規定する。ここでは、これは、大雑把に言って、漏斗入口w_iは、全てのアウトカップルされる光を捕えるためには少なくとも2h_gでなければならないことを意味する。

式1とw_i=2h_gを組み合わせ、カットオフ角の式の1つを用いることによって、結果は、

となる。

この式は、例えば、光導体と、カバー層とが、同じ厚さを持つ、即ち、h_c=h_gである場合、後コリメーションだけで、即ち、反射性内面を備える開口部によって、66°のカットオフ角が得られ得ることを示している。（オフィス照明アプリケーションのための一般的なグレアの必要条件である）60°のカットオフ角を得るためには、カバー層は、光導体の厚さの約1.4倍でなければならない。

したがって、カバー層が、光導体の厚さの1.4倍以上というように十分に厚い場合、この種の後コリメータは、少なくとも一方向において、十分な度合いのコリメーションを供給し得る。

他の実施例におけるカバー層は、例えば、カバー層が後コリメーションのために用いられない場合、光導体より薄いかもしれないことに注意されたい。

別の実施例においては、開口部に、透明な材料が充填され、更に別の実施例においては、開口部は、反射性内面を持たず、その代わりに、後コリメーションは、レンズとして形成される開口部中の透明な材料によって達成される。

図6は、カバー層602が光導体601に面する熱伝導副層612bを有する第５実施例によるカバー層を備える照明器具装置の概略的な側面図である。カバー層は、目標方向に面する上側副層612aも有する。熱伝導層612bは、光導体の貫通穴中に配置される光源603と接触している。ここでは、透明な領域604は、両副層612a、612bを通って延在する漏斗状開口部であり、前記開口部には、光学的に透明な材料610が充填される。

他の実施例においては、カバー層は、熱伝導材料の単一の層から成る。

図7aは、ＬＥＤ光源703がカバー層702に取り付けられる第６実施例によるカバー層を備える照明器具装置の概略的な側面図である。したがって、カバー層は、光源のための基板として用いられる。カバー層が光導体701に取り付けられる場合、光源は光導体の凹部中に配置される。先の実施例と同様に、光源703は、光導体701内へ光を放射し、前記光は、次いで、アウトカップリング手段706によってカバー層の開口部704を介して目標方向ｚに向けられる。開口部は、目標方向にアウトカップリング手段の前に配置される。

図7bは、図7aのカバー層の概略的な底面図である。カバー層は、カバー層に取り付けられる光源703の電力供給及び／又は制御のための導体線を具備する。導体は、カバー層の内面にプリントされ、したがって、カバー層は、少なくとも部分的にプリント回路基板（ＰＣＢ）から成るとみなされ得る。

別の実施例においては、導体は、カバー層に取り付けられる電線であり、更に別の実施例においては、光源に、光導体を介する電気的接続部が設けられ、光源は、光導体凹部中に配置される場合に電気的に接続される。

図8は、第７実施例によるカバー層を備える照明器具装置の概略的な側面図である。光導体901、光源903及びアウトカップリング手段906は、先の実施例に記載のものと同様である。しかしながら、ここでは、カバー層902は、光学的に透明な材料のものであり、光学的に透明な領域904は、カバー層中のエアスリット914を有する。ここでは、カバー層は、光導体と同じ材料のものであるが、他の実施例においては、異なる材料のものであり得る。透明なカバー層材料においてスリット914が作成される場合、反射面908が形成される。ここでは、スリットは、結果として生じる反射面が、図5と関連して記載したものと同様の方法で、アウトカップリング手段906によってカバー層902の方へ向けられる光を後コリメートするように作成される。透明な領域904は、カバー層の、スリット914間に形成される部分910を有する。アウトカップリング手段からの光は、カバー層のこの部分を通過する。

図9は、カバー層1002が、くぼみ1014を具備する透明な副層1012bを有する第８実施例によるカバー層を備える照明器具装置の概略的な側面図である。ここでは、光導体1001、光源1003及びアウトカップリング手段1006は、第７実施例に記載のものと同様である。しかしながら、カバー層中の透明な領域1004は、透明な副層1012bにおいてスリットの代わりに空気くぼみ1014を有する。くぼみ1014は、例えば、エンボス加工によって作成され得る。くぼみ1014が、透明なカバー層材料において作成される場合、反射面1008が形成される。くぼみ1004は、先の実施例におけるスリットと同様に、結果として生じる反射面1008が、アウトカップリング手段1006によってカバー層1002の方へ向けられる光を後コリメートするように作成される。ここでは、１つだけの透明なカバー層の代わりに、カバー層1002は、透明な領域1004のところを除いて、透明な副層1012bを覆う付加的な、外側の不透明な副層1012aも有する。不透明なカバー層1012aは、透明な領域1004において開口部を持つ。

第３乃至第８実施例のための、照明器具装置の斜視図及び上面図、即ち、第１実施例のために示されている図に対応する図は、省略されていることに注意されたい。しかしながら、第３乃至第８実施例にも図1a乃至1bと同様の斜視図及び上面図が適用できる。他の例においては、カバー層中の透明な領域及び／又は光導体におけるアウトカップリング手段は、図2bと同様の長方形をしていてもよい。

本発明の照明器具装置の用途は、オフィス照明又は雰囲気若しくは装飾照明のような屋内照明、建物の照明のような屋外照明、標識などを含む。
図面及び前述の説明において本発明を詳細に図示及び説明したが、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り、限定するものとみなされるべきではない。即ち、本発明は、開示されている実施例に限定されない。

例えば、カバー層の開口部の反射内面又はレンズが、後コリメーション以外のタイプの後適合のために、例えば、目標方向が変わるように光束の方向変更をするために、又は光を拡散し、光束がよりコリメートされないようにするために、構成される実施例、カバー層における後コリメーションが、光導体において及び／又は直接的に光源において供給されるコリメーションと組み合わされる実施例、コリメーションが、光導体で及び／又は直接的に光源でしか行われない実施例、開口部が、平行な内面を持つ、又は漏斗状開口部が、直線的な内面を持たず、その代わりに、湾曲部を備える内面を持つ実施例、カバー層が、剛性、半剛性又は可撓性のものである実施例、カバー層を含む照明器具装置が、ここで示されているもの以外の形状を持つ、例えば、照明器具装置が、シート状である代わりに、全体として若しくは部分的に、湾曲している、例えば凹状若しくは凸状である、且つ／又は様々な厚さを持つ実施例、光導体が２つ以上の面を介して光を放射し、２つ以上の目標方向がある実施例、光導体の２つ以上の面にカバー層がある実施例、光導体における他の位置にアウトカップリング手段及び／又は光源が配置される実施例、アウトカップリング手段が、他の形状及び／又は大きさを持ち、より多くの又はより少ない面になっており、異なる角度の面になっている実施例、アウトカップリング手段が、光導体から外へ、様々な方向に光を反射する実施例、アウトカップリング手段が、光導体の２つ以上の主面を介して光を外へ向ける実施例、アウトカップリング手段が、光導体において凹部を含むか否かにかかわらず、光導体自体の一部ではない反射部及び／又は材料を有する実施例などにおいて、本発明を動作させることが可能である。また、本発明による照明器具装置は、適切且つ有利には、適度に切断された照明器具装置であり、故に、より大きい照明器具装置から望ましい形状及び大きさを持つ照明器具装置が切り離され得る。このような適度に切断された装置においては、光源は、好ましくは並列に接続される。

当業者によって、図面、開示及び添付した請求項の研究から、請求項に記載の発明の実施において、開示されている実施例の他の変形が、理解され、達成され得る。請求項において、「有する」という単語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数性を除外しない。単に、或る手段が、互いに異なる従属項において挙げられているという事実は、これらの手段の組み合わせが有利には用いられることが出来ないことを示すものではない。請求項における如何なる参照符号も、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (9)

1. 目標方向に光束を供給するための照明器具装置であって、
   光導体と、
   前記光導体内へ光を放射するために前記光導体に配設される多数の光源と、
   前記光導体に配設され、光を前記光導体から外へ向けるよう適合されるアウトカップリング手段と、
   光が外へ向けられるべきである側において前記光導体の前に配設されるカバー層とを有し、前記カバー層が、前記光導体から外へ向けられる光が前記カバー層を通過することが可能にされるような少なくとも１つの光学的に透明な領域を具備し、前記少なくとも１つの光学的に透明な領域が開口部を有し、前記開口部が、前記目標方向により大きい開口を備える漏斗状をしており、
   前記少なくとも１つの光学的に透明な領域以外の前記カバー層が、光を遮断するものであり、
   前記カバー層の前記目標方向側から見られる場合に、前記光源の光放射部が、前記少なくとも１つの光学的に透明な領域を介して見えないように、前記カバー層及び前記少なくとも１つの光学的に透明な領域が配設される照明器具装置。
2. 前記少なくとも１つの光学的に透明な領域が、透明な材料を有する請求項１に記載の照明器具装置。
3. 前記透明な材料が、前記アウトカップリング手段からの光の方向変更のためのレンズとして形成される請求項２に記載の照明器具装置。
4. 前記開口部の内面が、前記アウトカップリング手段からの光の方向変更のために反射性のものである請求項１又は２に記載の照明器具装置。
5. 前記カバー層が、前記光導体の厚さより大きい厚さを持つ請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明器具装置。
6. 前記光源が前記カバー層に取り付けられる請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明器具装置。
7. 前記カバー層が、導電体を有する、又は少なくとも部分的に導電体を構成する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明器具装置。
8. 前記カバー層が、熱伝導層を有する、又は少なくとも部分的に熱伝導層を構成する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明器具装置。
9. 前記光源が発光ダイオードである請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明器具装置。

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