JP6118317B2 - 光導波路 - Google Patents
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Description
本発明は、光源の分野に関し、より詳細には、光導波路に関する。
ＬＥＤ（発光ダイオード）又はＬＥＤを有するモジュールは、ＨＩＤ（高輝度放電）ランプ及びハロゲンランプのような他の現在の技術の光源によって発せられる全方向性光パターンではなく、半球の形の光を生成する。ＬＥＤ光源はまた、多くの場合、反射器の底部に配置される。これは、特にこのようなＬＥＤ光源のために設計された反射器を開発することを必要にし、これは、コスト及び容積を必要とするものであり得る。更に、標準的なＬＥＤ光源のアプリケーションは、多くの場合、グレアに悩まされる。
本発明の目的は、従来技術の問題を解決する又は改善することである。
本発明の第１の態様によれば、この及び他の目的は、少なくとも１つの発光ダイオードを有する光源から第１方向に発される光を案内するための光導波路であって、前記光導波路が、前記光の大部分を第２方向に向けるよう構成され、前記第１方向が、前記第２方向と等しくなく、前記光導波路が、円錐の形状を持つ円錐部を有し、前記円錐部の中心軸が、前記第１方向にあり、前記円錐部が、周囲面を持つ光導波路によって達成される。これは、前記光の大部分が、前記円錐部を前記第２方向に出る、従って、より少ない光しか前記光源から直接来ないことから、グレアが制限されるという点で、有利である。更に、前記光が前記光導波路を通って進むことから、前記光は、或る程度まで混ぜ合わされ、より一様なビームパターンを可能にするだろう。
前記光源から発される光は、前記光が反射後に前記第２方向に向けられるように、前記円錐部の前記周囲面において反射されるよう構成され得る。
前記周囲面は、反射性コーティングを有し得る。これは、前記周囲面に入射する光であって、（入射角度が小さいことから）全内部反射によっては反射されない光が反射される点で有利である。
前記反射性コーティングは、鏡面反射性のもの及び拡散反射性のもののグループからの少なくとも１つであり得る。これは、前記光の分布が、明るさに関してより一様にされ得る点で有利である。
前記周囲面は、セグメント化されたもの及びファセット化されたもののグループからの少なくとも１つであり得る。これは、前記光の分布が、明るさに関してより一様にされ得る点で有利である。
前記光導波路は、前記光の少ない一部を前記第１方向に向けるよう構成され得る。これは、反射による損失がより少ない点で有利である。
前記円錐部の中心部は、前記光源から前記円錐部の前記中心部に向けて発される光が、前記円錐部を通って前記第１方向に先へ進むような貫通開口部を有し得る。これは、反射による損失がより少ない点で有利である。
前記円錐部は、円柱の形状の円柱部内に配設され得る。
前記円柱部は、全内部反射を供給するよう構成され得る。これは、反射による損失がより少ない点で有利である。
本発明の第２の態様によれば、この及び他の目的は、照明器具によって達成される。前記照明器具は、前記第１の態様の下の前記実施例のどれかに従う光導波路を有する。
前記照明器具は、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する光源を更に有し得る。これは、容積及びコストの効率がよい点で有利である。他の例においては、前記照明器具は、少なくとも１つの発光ダイオード、又は発光ダイオードのアレイを有するＬＥＤ照明モジュールを有し得る。このようなＬＥＤ照明モジュールの例は、標準化コンソーシアムＺｈａｇａ内で標準化されているＬＥＤ照明モジュールであり得る。
前記光源は、混合ボックス及び拡散性出射窓のうちの少なくとも１つを更に有し得る。これは、前記光源から発される光の特性が調節され得る点で有利である。
前記照明器具は、反射器であって、前記反射器が、高輝度放電ランプ及びハロゲンランプのグループから選択される光源のために適応されている反射器を更に有し得る。これは、前記光導波路が、容積及びコストの両方の効率がよい高輝度放電ランプ及びハロゲンランプのグループから選択される光源のために適応されている反射器と一緒に用いられ得るという点で有利である。
前記第１の態様の利点は、前記第２の態様にも等しく当てはまる。更に、前記第２の態様は、前記第１の態様に従って実施され得る。
本発明は、請求項において列挙されている特徴の全てのあり得る組み合わせに関することに注意されたい。
ここで、本発明のこの及び他の態様を、本発明の実施例を示している添付の図面を参照して、より詳細に説明する。
図１乃至４は、本発明の照明器具の実施例内に配設される本発明の光導波路の実施例の断面の概略図である。まず、共通している特徴を、図１乃至４を参照して一緒に説明する。次に、違いを説明する。例えば、光導波路の全ての実施例を指す場合、１００などの総称参照符号が用いる。特定の実施例を指す場合、例えば１００ｂｄなどの特定の参照符号が用いる。
光導波路１００と、光源２００と、反射器８００とを有する照明器具７００が、開示されている。反射器８００は、高輝度放電ランプ及びハロゲンランプのグループから選択される光源のために適応されていてもよい。従って、反射器８００は、元々、高輝度放電ランプ又はハロゲンランプ用に製造されていてもよく、光導波路１００により、反射器８００は、少なくとも１つの発光ダイオード２１０の形の光源２００と一緒に用いられることができる。
光源２００は、少なくとも１つの発光ダイオード２１０を有する発光ダイオードモジュール２１５を含み得る。少なくとも１つの発光ダイオード２１０から発される光が拡散性窓２６０を通って進むように、光源２００内に拡散性窓２６０が配設され得る。拡散性窓２６０は、それを通って進む光を拡散するよう構成され、これは、光源２００から発される光のより一様な明るさをもたらす。光源２００は、光源２００から発される光を混ぜ合わせるよう構成される混合ボックス２５０も含み得る。混合ボックスは、反射性壁部によって囲まれている空間であり、前記混合ボックス内で、光は複数回反射される。複数回反射により、光は、この空間内のあらゆる点から生じているようにみなされることができ、従って、多数の（小さな）光源ではなく、単一の（より大きな）光源の効果を生む。拡散性窓２６０は、混合ボックス２５０の前に配設され、拡散性カバーによって覆われてもよい。
光導波路１００は、円錐の形状を持つ円錐部１１０を持つ。円錐部１１０の中心軸１２０は、第１方向５００にある。
光源２００からの光は、第１方向５００を向いている半球形分布において発される。光導波路１００は、光の大部分２４０を第２方向６００に向けるよう構成され、第１方向５００は、第２方向６００と等しくない。第２方向６００は、ここでは、広く解釈されるべきであることに注意されたい。第２方向６００は、第１方向５００と平行ではないあらゆる方向であり得る。
円錐部１１０は、周囲面１３０を持つ。光源２００から発される光は、光が反射後に第２方向６００に向けられるように、円錐部１１０の周囲面１３０において反射されるよう構成される。
周囲面１３０は、反射性コーティングを含み得る。反射性コーティングは、鏡面反射性のもの及び拡散反射性のもののグループからの少なくとも１つであり得る。反射性コーティングは、当業者に知られているあらゆるタイプのもの、例えば金属コーティングであり得る。
周囲面１３０は、セグメント化されたもの及びファセット化されたもののグループからの少なくとも１つであり得る。これは、周囲面は、０から無限大にわたる量のファセット及び／又はセグメントを有する全種類の実施例を持つよう実施され得ると解釈されるべきである。ファセットは、セグメントに沿って分布していてもよい。他の例においては、ファセットは、ランダムに分布していてもよい。ファセット及び／又はセグメントは、平坦であってもよい。他の例においては、ファセット及び／又はセグメントは、波状面を持っていてもよい。
図５は、光導波路の実施例を開示している。光導波路１００ｅの特徴は、光導波路１００ａｂｃｄにも当てはまることを理解されたい。光導波路１００ｅの周囲面は、ファセット及びセグメントを有する。ファセット１４０は、セグメントを形成する。ファセット１６０は、波状面を持つ。光導波路は、ファセットは持つが、セグメントは持たないように実施されてもよいことに注意されたい。
図１及び３における光導波路１００ａｃは、上で記述したように、円錐部１１０ａｃを持つ。これらの円錐部１１０ａｃは、例えば、照明器具７００のハウジング（図示せず）又は反射器８００に取り付けられ得る。当業者に知られている、光源の前に光学素子を取り付ける方法が用いられ得る。例えば、鋼製ブラケットが用いられ得る。
図３乃至４の光導波路１００ｃｄは、光源２００から円錐部１１０ｃｄの中心部に向けて発される光が、円錐部１１０ｃｄを通って第１方向５００に先へ進むように、円錐部１１０ｃｄの中心部に貫通開口部１４０ｃｄを有する。従って、光導波路１００ｃｄは、光の少ない一部２３０を第１方向に向けるよう構成される。
図２及び４においては、光導波路１００ｂｄは、円柱の形状の円柱部３００ｂｄを有する。好ましくは、円柱部３００ｂｄは、全内部反射を供給する。全内部反射は、円柱部３００ｂｄにおいて内側で反射される光が、単に、光導波路と周囲の空気との間の屈折率の差により反射され、損失のない反射をもたらすものとして解釈されるべきである。光源２００から発される光は、円柱部３００ｂｄの底面３１０ｂｄを通って光導波路１００ｂｄに入る。側壁部３２０ｂｄに、面法線に近い方向において入射する光は、側壁部３２０ｂｄを通って、反射器８００の方へ先へ進む。側壁部３２０ｂｄに、面法線に関して大きな角度で入射する光は、反射される（例えば、光線２５０参照）。面法線に関して入射角度が大きければ大きいほど、反射される光は多くなる。
光導波路１００からの光が反射器８００に到達する高さは、円錐部１１０の高さによって決定される。これは、円錐部１１０ａｃが取り付けられる高さを変えることによって、又は円柱部３００ｂｄの高さを変えることによって、変えられることができる。
光が光導波路１００ａｃから発される角度は、円錐部１１０ａｃの頂点角１３５によって決定される。
要約すると、開示されている実施例は、光導波路１００ａ、及びこのような光導波路１００ａを含む照明器具７００に関する。光導波路１００ａは、少なくとも１つの発光ダイオード２１０を有する光源２００から第１方向５００に発される光を案内する。光導波路１００は、光の大部分を第２方向６００に向け、第１方向５００は、第２方向６００と等しくない。光導波路１００ａは、円錐の形状を持つ円錐部１１０ａを有し、円錐部１１０ａの中心軸１２０は、第１方向５００にある。光導波路１００ａは、元々、高輝度放電ランプ又はハロゲンランプ用に製造されている反射器８００と一緒に用いられることができ、光導波路１００ａのために、反射器８００は、少なくとも１つの発光ダイオード２１０の形の光源２００と一緒に用いられることができる。
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い。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。請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。請求項において列挙されている幾つかのアイテムの機能を単一のプロセッサ又は他のユニットが実現してもよい。単に、特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用さ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なるように用いられることができないことを示すものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されてはならない。
Claims (10)
- 少なくとも１つの発光ダイオードを有する光源を有する照明器具であり、前記照明器具が、前記光源から第１方向に発される光を案内するための光導波路を更に有し、
前記光導波路が、前記光の大部分を第２方向に向けるよう構成され、前記第１方向が、前記第２方向と等しくなく、
前記光導波路が、円錐の形状を持つ円錐部を有し、前記円錐部の中心軸が、前記第１方向にあり、前記円錐部が、周囲面を持つ照明器具であって、
前記光導波路が、底面であって、前記光源から発される光が前記底面を通って前記光導波路に入る底面を、前記円錐部の反対側に有し、
前記光導波路が、全内部反射を供給するよう構成される側壁部を、前記円錐部と前記底面との間に有し、
前記光導波路が、前記光の少ない一部を前記第１方向に向けるよう構成されることを特徴とする照明器具。 - 前記光源から発される光が、前記光が反射後に前記第２方向に向けられるように、前記円錐部の前記周囲面において反射されるよう構成される請求項１に記載の照明器具。
- 前記周囲面が、反射性コーティングを有する請求項１乃至２のいずれか一項に記載の照明器具。
- 前記反射性コーティングが、鏡面反射性のもの及び拡散反射性のもののグループからの少なくとも１つである請求項３に記載の照明器具。
- 前記周囲面が、セグメント化されたもの及びファセット化されたもののグループからの少なくとも１つである請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明器具。
- 前記円錐部の中心部が、前記光源から前記円錐部の前記中心部に向けて発される光が、前記円錐部を通って前記第１方向に先へ進むような貫通開口部を有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明器具。
- 前記円錐部が、円柱の形状の円柱部内に配設される請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明器具。
- 前記円柱部の側壁部が、全内部反射を供給するよう構成される請求項７に記載の照明器具。
- 前記光源が、混合ボックス及び拡散性出射窓のうちの少なくとも１つを更に有する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明器具。
- 反射器であって、前記反射器が、高輝度放電ランプ及びハロゲンランプのグループから選択される光源のために適応されている反射器を更に有する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明器具。
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