JP6173456B2 - 照明デバイス - Google Patents

Description

本発明は、ハウジングと、ハウジング内に配置され、第１の波長範囲の光を放射する複数の光源と、光源から離れて配置され、第１の波長範囲の光を第２の波長範囲の光に変換する波長変換部材とを含む照明デバイスに関する。

日光用の窓を含むことのできない場所では、日光の外観を有する窓を真似る照明デバイスがあることが望ましい。このような窓の模倣を、大面積照明デバイスによって提供することが有利である。上記された種類の照明デバイスは、幾つかの光源の光出力が照明デバイスの比較的大きい共通の出力領域全体に分布されるので、一般に、大面積照明デバイスと呼ばれる。これは、通常、部屋の天井に取付けられる全体照明として使用される。従来の光源に比べてエネルギーを節約することができるので、固体照明解決策を、このような照明デバイスに提供することが有利である。固体照明代替案のうち、通常は、蛍光体要素であるリモート波長変換器が、発光ダイオード（ＬＥＤ）といった固体光源からの例えば青色光である色付き光を白色光に変化させるいわゆるリモート蛍光体概念は、白色光を生成する効率のよい方法である。ＬＥＤ照明デバイスといった大面積固体照明デバイスは、通常、このような照明目的に使用されることが望ましい。しかし、ＬＥＤ照明デバイスが日光に似せた白色光を放射するように取り付けられ、調整されているテストにおいて、当該照明デバイスの外観は、遠くから観察された場合、窓の印象を与えない。

本発明は、窓として認識される照明デバイスを提供することを目的とする。

更なる調査から、観察者が照明デバイスを窓、即ち、日光の入口として認識するためには、照明デバイスから離れて、即ち、照明デバイス（窓）の平面に対し低角において、観察者が、空の認識を当該観察者に与える青みを帯びた光を見るような配光があることが望ましいことが分かっている。高角、即ち、照明デバイスのすぐ下又はすぐ下付近では、照明デバイスが天井に取付けられている場合、作業領域における照明目的を果たすために、光は、明白に白色であるべきである。しかし、国際特許公開公報ＷＯ２０１１／１１４２５３に開示される照明デバイスといった手近な大面積ＬＥＤ照明デバイスは、程度の差はあるが、所望されるものとは反する色分布を有する。国際特許公開公報ＷＯ２０１１／１１４２５３に開示される照明デバイスは、光源としての青色ＬＥＤと、当該ＬＥＤの前に配置され、青色光の一部を赤−橙−黄色の光に変換し、これらの全色の混合として白色光を得る蛍光体プレートである波長変換部材とを含む。青色ＬＥＤの使用は、費用の観点から望ましい。しかし、国際特許公開公報ＷＯ２０１１／１１４２５３に説明されているように、波長変換部材を通る経路距離の違いにより、変換されていない青色光の分布が、変換された光の分布とは異なってくる。この違いによって、高角よりも低角において、より青みが弱い光がもたらされる。

上記目的は、請求項１に規定される本発明に係る照明デバイスによって達成される。

したがって、本発明に一態様によれば、ハウジングと、ハウジング内に配置され、第１の波長範囲の光を放射する複数の光源と、複数の光源から離れて配置され、第１の波長範囲の光の一部を第２の波長範囲の光に変換する第１の波長変換材料を含む波長変換部材と、照明デバイスから放射される光の色分布を提供する色分布部材と、を含み、第１の波長範囲を有する光の強度の第２の波長範囲を有する光の強度に対する比は、照明デバイスの光出力面に対して低角において、光出力面に対して高角におけるよりも大きい、照明デバイスが提供される。したがって、青色光を第１の波長範囲に含めることによって、放射される光は、高角におけるよりも低角において、より青みが帯びる。しかし、当該照明デバイスは、低角及び高角における他の色の組み合わせの所望の分布も提供するのに有用であることは留意されたい。本願の目的として、低角とは、観察者にとって照明デバイスが遠くにあるものとして見える角度を意味し、通常は、光源そのものは直接的には見られない。通常の照明器具では、このことは、低角は、約６０度以下、即ち、０度までの範囲を意味する一方で、高角は、約６０度以上、即ち、９０度までの範囲を意味する。しかし、当業者には理解されるように、低角と高角との境界は、応用によって、また、様々な環境によって異なる。例えば幾つかの応用では、低角は、約３０度以下の範囲である。

なお、上記の国際特許公開公報ＷＯ２０１１／１１４２５３に開示される照明デバイスは、本発明に係る結果を得るためには有用ではない。当該従来技術の公報は、波長変換部材から出る光を様々な方向に向けるが様々な方向に出る光の基本的な分布は変更しないために、蛍光体部材の下流に反射要素を使用することを教示しているのに対し、本発明に係る照明デバイスは、もともと放射された青色光が照明デバイスから低角において出るように、色分布を変更する。

照明デバイスの一実施形態にしたがって、色分布部材は、複数の光源と波長変換部材との間に配置される光方向転換要素であって、複数の光源から光方向転換要素に入射角を持って到達する入射光の方向を、入射角よりも低い角度で光方向転換要素から出る出射光に転換する光方向転換要素を含む。本実施形態は、ロバストな解決策を提供する。

照明デバイスの一実施形態にしたがって、光方向転換要素は、屈折光学要素、回折光学要素及び導波管からなる要素の群のうちの少なくとも１つの要素を含む。本実施形態は、光の方向転換の量が正確に事前に決定可能であるという点で有利である。

照明デバイスの一実施形態にしたがって、光方向転換要素は、角柱面レリーフを有する構造化された面と、反対側に滑面とを有する。構造化された面は、光源に向いている。文献においては、このような要素は、しばしば、輝度向上フォイル（ＢＥＦ）と呼ばれる。しかし、当該要素は、通常、逆に向けられている。つまり、光方向転換要素は、当該要素が、光伝搬の方向に対して通常配置されている様子とは前後逆に向けられている輝度向上フォイル（ＢＥＦ）である。

照明デバイスの一実施形態にしたがって、色分布部材は、それぞれ、対応する光源に配置される複数のコリメータを含み、各コリメータは、波長変換部材が主に延在する平面に対し傾斜している中心軸を有する。したがって、通常とは対照的に、光源の発光ビームの中心軸は、波長変換部材に垂直ではない。

照明デバイスの一実施形態にしたがって、ハウジングは、内側が反射性である後壁及び側壁を有する箱状であり、複数の光源のうちの少なくとも幾つかを含む第１の組の光源は、ハウジングの側壁に配置されて、ハウジングの横断方向に発光し、色分布部材は、後壁と平行に延在するプレート状のライトガイドを含み、第１の組の光源は、ライトガイド内に発光し、ライトガイドは、構造化され、照明デバイスの光出力面を構成する前面と、波長変換部材に向いている後面とを有し、第１の組の光源によって放射される光の一部は後面を通ってライトガイドから出て、第１の組の光源によって放射される光の残りは、前面を通ってライドガイドから出て、光は、後面を通るよりも前面を通るときに低い角度でライトガイドから出る。これにより、低角における第１の波長範囲の光の量が増加される。光源及びライトガイドのこの配置原理は、特にディスプレイ応用において一般的であり、照明デバイスの全高を可能な限り低く抑えることが重要である応用に特に適している。

照明デバイスの一実施形態にしたがって、波長変換部材は、後壁とライトガイドとの間に配置され、複数の光源のうちの幾つかを含む第２の組の光源は、ハウジングの後壁に配置され、波長変換部材に向けて発光する。本実施形態では、照明デバイスは、側方から供給されるライトガイドを唯一の光生成器として有する実施形態に比べてより高い輝度を供給することができる。

照明デバイスの一実施形態にしたがって、色分布部材は、波長変換部材内を低角で延在する管の構造体であって、波長変換のない光路を提供する管の構造体を含む。本実施形態の利点は、単一の物理的な部分が、２つの機能、即ち、波長変換と色分布との両方を提供する点である。

照明デバイスの一実施形態にしたがって、上記管は、透明材料で充填される。

照明デバイスの一実施形態にしたがって、上記透明材料は、散乱材料を含む。

照明デバイスの一実施形態にしたがって、当該照明デバイスは、波長変換部材の下流に配置される拡散器を更に含む。

照明デバイスの一実施形態にしたがって、色分布部材は、波長変換部材の下流に配置される波長選択屈折要素であって、変換されていない光を低角に屈折させ、変換された光を通過させる波長選択屈折要素を含む。

照明デバイスの一実施形態にしたがって、色分布部材は、波長変換部材の下流に配置される平行化プレートと、当該平行化プレートの下流に配置され、第１の波長範囲の光を第３の波長範囲の光に変換する第２の波長変換材料を含む追加の波長変換部材とを含む。

照明デバイスの一実施形態にしたがって、波長変換部材は、第１の波長変換材料が、波長変換部材の全体に亘って非変換部のパターンと交互に配置される材料部のパターンとして配置されるように画素化され、色分布部材は、波長変換部材の下流に配置され、光平行化部のパターンと交互に配置される屈折部のパターンを含む画素化された光学要素を含み、屈折部は非変換部と位置合わせされ、光平行化部は変換部と位置合わせされる。

本発明のこれらの及び他の態様、並びに利点は、以下に説明される実施形態を参照して明らかとなる。

本発明は、より詳細に、添付図面を参照して以下に説明される。

図１は、従来技術を示す。 図２は、本発明の原理を説明する。 図３は、本発明に係る照明デバイスの一実施形態の概略断面図である。 図４は、本発明に係る照明デバイスの一実施形態の概略断面図である。 図５は、本発明に係る照明デバイスの一実施形態の概略断面図である。 図６は、本発明に係る照明デバイスの一実施形態の概略断面図である。 図７は、本発明に係る照明デバイスの一実施形態の概略断面図である。 図８は、本発明に係る照明デバイスの一実施形態の概略断面図である。 図９は、本発明に係る照明デバイスの一実施形態の概略断面図である。 図１０は、本発明に係る照明デバイスの一実施形態の概略断面図である。 図１１は、本発明に係る照明デバイスの一実施形態の概略断面図である。 図１２は、本発明に係る照明デバイスの一実施形態の概略断面図である。 図１３は、本発明に係る照明デバイスの一実施形態の概略断面図である。

上記されたように、図１に示される従来技術の照明デバイスの配光は、照明デバイス１００を人工窓として使用する目的には不十分である。光源１０２は、第１の波長範囲の光であり、リモート蛍光体要素１０４によって黄色の第２の波長範囲に変換される青色光を放射し、変換された光１０６は、変換されない青色光１０８の一部と混合されると、白色光として知覚される。しかし、照明デバイスの光出力面に対し高い光出力角度においては、低い角度におけるよりも、変換されない光の量が変換された光の量よりも多く、人工窓の不自然な知覚がもたらされる。

図２に示される本発明に係る照明デバイス２００の光出力に関する全体的な目的は、変換されない光２０８を低角に再分布させる一方で、変換された光２０６を従来技術の照明デバイスにおける分布と実質的に同様の分布に維持することである。リモート蛍光体要素は、白色光を得るために、光源によって放射された光を、赤、橙、黄及び緑色といった他の色又は色の組み合わせに変換してもよい。

なお、選択されている用語は、構造上の原理が失われない限り、他の照明応用のための、青色及び赤−橙−黄−緑色以外の非変換光及び変換光の他の色の組み合わせの可能性も与える。したがって、これらの他の組み合わせは、本発明の範囲内である。しかし、簡潔とするために、以下において、実施形態を説明する際には、青色光及び黄色光が、一般的な特徴である「第１の波長範囲」及び「第２の波長範囲」に加えて使用される。

光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザといった固体光源であることが好適であるが、他のタイプを使用してもよい。

図３に示されるように、照明デバイス３００の第１の実施形態によれば、照明デバイス３００は、後壁３０４及び側壁３０６を含む箱状のハウジング３０２と、後壁３０４に配置される複数の光源３０８と、照明デバイス３００の前壁と光出力面を形成するプレート状の波長変換部材３１０と、光源３０８と波長変換部材３１０との間に配置されるプレート状の色分布部材３１２とを含む。

ハウジング３０２は、反射性の内面を有する。反射率は少なくとも８０％である。別の実施形態では、反射率は少なくとも９０％である。光源は、ＬＥＤ、レーザ、又は、他の種類の固体照明要素である。光源は、第１の波長範囲の光、より具体的には、青色光、即ち、約４００〜４９０ｎｍの波長範囲を放射する。好適には、光源は、約４４０〜４８０ｎｍの波長範囲内の青色光を放射する。波長変換部材３１０は、光源３０８から数センチメートルといったように、光源３０８から離れているその位置によってリモート蛍光体とも呼ばれる蛍光体要素である。しかし、幾つかの応用では、波長変換要素は数ミリメートルといったように、光源に実質的により近くに配置される。波長変換材料は、有機蛍光体、無機蛍光体又は量子ドットといったルミネッセンス材料を含む。しかし、同じ機能を提供する他の材料も適している。波長変換部材３１０は、第１の波長範囲の光を、第２の波長範囲の光に変換する。より具体的には、この実施形態では、青色光が、約４９０〜７５０ｎｍ、好適には、５５０〜７００ｎｍの範囲内の実質的に黄色の光に変換される。

色分布部材３１２は、屈折光学要素、より具体的には、輝度向上フォイル（Bright Enhancement Foil：ＢＥＦ）であり、したがって、プレート状である。ＢＥＦ３１２は、滑面３１４と、反対側に構造化された面３１６、より具体的には、マイクロプリズムが設けられた面といった角柱面レリーフとを有する。ＢＥＦ３１２は、それが通常採用される様子に比べて、前後逆に配置されている。したがって、ＢＥＦ３１２は、光源３０８によって放射された光を、ＢＥＦ３１２を通過する際に、当該光を平行にするのではなく、分散させる。したがって、構造化された面３１６は、光源３０８に向いている一方で、滑面は、波長変換部材３１０に向いている。何れかの光源３０８から放射された光線は、ＢＥＦ３１２によって、ＢＥＦ３１２から出る出射光線と、ＢＥＦ３１２の主延長平面（即ち、図３に示されるように、天井に配置される照明デバイス３００における水平方向）との間の角度βが、入射光線と当該平面との間の角度よりも低いように、屈折される。ＢＥＦ３１２の光発散機能によって、ＢＥＦ３１２が省略される場合に比べて、より大きい比率の青色光が、低角において波長変換部材３１０に到達する。低角の青色光の一部は、波長変換部材３１０によって変換され、これにより、より高い角度に再分布される。したがって、より大きい比率の低角における出射光が、従来技術の照明デバイスにおけるよりも青色光となる。３Ｍ社又はＬｕｍｉｎｉｔ社から入手可能である非対称プリズムフォイルといったＢＥＦ３１２以外の他の屈折構造体も適している。したがって、照明デバイス３００の光出力に関して、第１の波長範囲を有する光の強度の第２の波長範囲を有する光の強度に対する比は、照明デバイスの光出力面に対し低角において、当該光出射面に対し高角におけるよりも、大きい。この実施形態では、光出力面は、波長変換部材３１０の外面である。

照明デバイス４００の第２の実施形態は、第１の実施形態と同様であり、箱状のハウジング４０２と、後壁４０４に配置される複数の光源４０８と、波長変換部材４１０と、光源４０８及び波長変換部材４１０間に配置される色分布部材４１２とを含む。更に、この第２の実施形態は、光源４０８に配置されるコリメータ４２０を含む。より具体的には、各光源４０８には、光源４０８をそれ自体は知られている方法で囲むコリメータ４２０が設けられる。例えばコリメータ４２０は、円形又は多角形の断面を有する円錐台の形状を有し、光は、コリメータ４２０のより広い端において出力される。コリメータ４２０は、例えば光反射シート材料又は全反射（ＴＩＲ）タイプの光学要素から作られる。

照明デバイス５００の第３の実施形態は、第２の実施形態と共通している部分を幾つか有する。したがって、照明デバイス５００は、後壁５０４及び側壁５０６を有する箱状のハウジング５０２と、複数の光源５０８と、プレート状の波長変換部材５１０と、光源５０８に配置されるコリメータ５２０とを含む。しかし、この第３の実施形態は、屈折要素を含まず、色分布部材は、コリメータと、コリメータ５２０及び光源５０８の配置とによって構成される。より具体的には、光源５０８は、側壁５０６において、又は、後壁５０４であるが側壁５０６に隣接して取り付けられ、光源５０８及びコリメータ５２０は、波長変換部材５１０に向けて斜めに向けられる。これは、各コリメータ５２０は、波長変換部材５１０が主に延在する平面に対して傾斜している中心軸を有するということを意味する。これにより、第２の実施形態と同様に、放射された光の大部分が、低角で波長変換部材５１０に到達する。結果として、低角における青みを帯びた光と、高角における十分に明るい白色光による良好な作業用光による窓の所望の知覚を得るために、十分に大きい比率の非変換光５１５が低角にあり、十分に大きい比率の変換光５３０が高角にある。

照明デバイス６００の第４の実施形態によれば、照明デバイス６００は、反射性の内面を有し、また、後壁６０４及び側壁６０６を有する箱状のハウジング６０２を含む。照明デバイス６００は更に、ハウジング６０２の側壁６０６のうちの１つに配置される複数の光源６０８を含む。光源６０８は、ハウジングの横断方向に、即ち、側壁６０６０に垂直に発光する。色分布部材は、後壁６０４と平行に延在するプレート状のライトガイド６１２を含む。光源６０８は、ライトガイド６１２内に発光する。更に、照明デバイス６００は、後壁６０４に隣接して配置されているプレート状の波長変換部材６１０を含む。

ライトガイド６１２は、構造化され、照明デバイス６００の光出力面を構成する前面６１４と、波長変換部材６１０に向いている後面６１６とを有する。光源６０８によって放射された光の一部は、ライトガイド６１２を、その後面６１６を通って出て、光源６０８によって放射された光の残りの部分は、ライトガイド６１２を、その前面６１４を通って出る。図６において単一の光線として最も概略的に示される後方に放射される光６１８は、波長変換部材６１０を通過し、後壁６０４によって反射され、再び波長変換部材６１０を通過し、ライトガイド６１２を通って出る。したがって、後方に放射される光６１８は、照明デバイス６００から出力される前に、第２の波長範囲に部分的に変換される一方で、ライトガイド６１２から前方に放射された光は、第１の波長範囲の変換されていない光である。光変換要素によって放射される変換された光は、ランバーシアン分布を有する。同様に、後方に放射され、変換されていない第１の波長も、拡散反射され、ランバーシアン分布を有する。ライトガイド６１２の構造化された前面６１４によって、第１の波長範囲の光６２０、即ち、青色光は、所望の効果が達成される程度にまで低角に広げられる。

図７に示される照明デバイス７００の第５の実施形態によれば、照明デバイス７００は、第４の実施形態と同じ部品、即ち、ハウジング７０２と、光源７０８と、波長変換部材７１０と、色分布部材７１２とを含む。しかし、波長変換部材７１０は、色分布部材、即ち、ライトガイド７１２の上流ではなく、下流に配置されている。

なお、本願全体に亘って、「上流」及び「下流」との用語は、照明デバイスから出る出力光の伝播方向に関するものである。

更に、第４及び第５の実施形態に関して、ライトガイドの構造化された面は、不規則な構造体、即ち、全面的な凸凹又は小型ピラミッド等といった幾何学的に明確に定義された構造体を有する。更に、光源は、２面又は４面においてといったように照明デバイスの幾つかの面に配置される。

図８に示される照明デバイス８００の第６の実施形態は、第５の実施形態と同じ部品を有する。しかし、追加の光源が、ハウジングの後壁に追加され、波長変換部材の位置が異なる。より具体的には、照明デバイス８００は、後壁８０４及び側壁８０６を有する箱状のハウジング８０２と、側壁８０６のうちの少なくとも１つに配置されて、横断方向に発光する第１の組の光源８０８と、後壁８０４と平行に延在し、ライトガイド８１２内へとその端面を通って発光する第１の組の光源８０８と係合する当該プレート状ライトガイド８１２とを含む。ライトガイド８１２は、照明デバイス８００の射出窓を形成する。ライトガイド８１２は、構造化された前面８１４と、滑らかな後面８１６とを有する。更に、照明デバイス８００は、後壁８０４とライトガイド８１２との間に配置されるプレート状の波長変換部材８１０と、後壁に配置され、波長変換部材８１０に向けて発光する第２の組の光源８２２とを含む。上記されたように、光源８２２からの第１の波長範囲の青色光は、光変換要素によって部分的に変換され、変換された光と残りの青色光とは、ライトガイド８１２を、その前面８１４を通って分散されるように通過する。導波路８１２内に結合される光源８０２からの光は、低角において、導波路、したがって、照明デバイス８００から出る。また、その光の量は、窓の所望の青みを帯びた外観をもたらすのに十分に多い。ライトガイドを後方に出る光は、波長変換部材８１２を通過し、そこで、当該光は、部分的に変換され、ハウジング８０２の内面によって反射され、主にランバーシアン分布を有して照明デバイス８００から出る。第２の組の光源８２２は、追加の輝度を生成するのに役立つ。このようにすると、適当な比の低角における青色光とその上に重ねられる白色光とを得ることができる。

図９に示されるように、照明デバイス９００の第７の実施形態は、後壁９０４及び側壁９０６を有する箱状のハウジング９０２と、後壁９０４に配置され、後壁９０４から離れるように発光する複数の光源９０８と、ハウジング９０２の開口に配置され、光射出窓を形成する波長変換部材９１０と、波長変換部材９１０と一体にされる色分布部材９１２とを含む。色分布部材９１２は、波長変換部材９１０内を低角で延在し、波長変換の行われない光路を提供する管構造体９１４を含む。これにより、第１の波長範囲の光が変換されることなく波長変換部材９１０内を通過する量が、従来技術の照明デバイスにおけるよりも増加される。この増加は、管９１４が波長変換部材９１０内を延在する、低角である角度αにおいて得られる。図９では、管９１４は、波長変換部材１９０内を様々な方向に延在するが、波長変換部材９１０の前面に対しては同じ角度で延在するものとして示されているが、管９１４を、２つ以上の異なる角度に提供することも可能である。管９１４は、空であっても、即ち、空気で充填されていても、透明材料によって充填されていてもよい。

図１０に示されるように、照明デバイス１０００の第８の実施形態によれば、管１０１４は、管１０１４を通過する変換されていない光を、上記された実施形態に比べてより広い角度範囲に亘って散乱させる散乱材料１０２６を追加的に含む透明材料１０２４によって充填されている。例えば透明材料は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）及びポリカーボネート（ＰＣ）といったポリマーであってよく、散乱材料は、ＴｉＯ_２、ＢａＳＯ４又はＡｌ２Ｏ３粒子といった散乱粒子であってよい。この相違点を除いて、第８の実施形態の構造は、第７の実施形態の構造に対応する。したがって、照明デバイス１０００は、ハウジング１００２と、光源１００８と、波長変換部材１０１０と、波長変換部材１０１０内を斜めに延在する管１０１４を含む色分布部材１０１２とを含む。

図１１に示される第９の実施形態では、照明デバイス１１００は、ハウジング１１０２、光源１１０８、波長変換部材１１１０及び色分布部材１１１２といった第８の実施形態に含まれるすべての部品を含む。更に、照明デバイス１１００は、波長変換部材１１１０の下流に配置され、したがって、射出窓を形成するプレート状の拡散器１１３０を含む。これにより、出力光は、低角における青みを帯びた光が、高角において、より黄色みを帯びた光へと滑らかに変化するようにわずかに適応される。

図１２に示される照明デバイスの第１０の実施形態によれば、照明デバイス１２００は、後壁１２０４及び側壁１２０６を有する箱状のハウジング１２０２と、後壁１２０４に配置され、ハウジング１２０２の開口に向けて発光する光源１２０８と、光源１２０８の下流に配置されるプレート状の波長変換部材１２１０と、波長変換部材１２１０の下流に配置されるプレート状の色分布部材１２１２とを含む。色分布部材１２１２は、変換されていない光を低角に屈折させ、変換された光を屈折させずに通過させる波長選択屈折要素によって構成される。波長選択屈折要素１２１２は、例えばフォトニック構造を含むか、又は、二色性層を有する透明プレートである。照明デバイス１２００の外観に関する効果は、上記された実施形態と同じである。

照明デバイス１３００の第１１の実施形態によれば、照明デバイス１３００は、後壁１３０２及び側壁１３０６を有する箱状のハウジング１３０２と、後壁１３０２に配置される複数の光源１３０８と、波長変換部材１３１０と、色分布部材１３１２とを含む。波長変換部材１３１０は、ここでは約３５０〜４５０ｎｍである第１の波長範囲の光を、ここでは約５００ｎｍより上の波長範囲における発光、典型的には約５００〜７５０ｎｍ、特に５５０〜７００ｎｍの範囲内の光である第２の波長範囲の光に変換する第１の波長変換材料からなるプレート状の第１の波長変換要素１３１４を含む。波長変換部材１３１０は、第１の波長範囲の光を、ここでは約４４０〜４８０ｎｍである第３の波長範囲の光に変換する第２の波長変換材料からなるプレート状の第２の波長変換要素１３１６を含む。色分布部材１３１２は、例えば輝度向上フィルムである平行化プレート１３１２によって形成される。第１の波長変換要素１３１４は、光源１３０８の下流に配置される。ＢＥＦフォイルといった平行化プレート１３１２は、第１の波長変換要素１３１４の下流に配置される。第２の波長変換要素１３１６は、平行化プレート１３１２の下流に配置される。紫−青光といった、光源１３０８から放射される第１の波長範囲の光は、第１の波長変換要素１３１４によって、黄色みを帯びた光に変換され、ランバーシアン方法で放射される。続いて、変換された黄色みを帯びた光は、平行化プレート１３１２によって平行にされる。次に、紫色光は、第２の波長変換要素１３１６によって、青みを帯びた光に変換される。このようにして、低角における光はより青みを帯びる。

図１４に示されるように、照明デバイス１４００の第１２の実施形態によれば、照明デバイス１４００は、後壁１４０４及び側壁１４０６を有する箱状のハウジング１４０２と、後壁１４０４に配置される複数の光源１４０８と、波長変換部材１４１０と、色分布部材１４１２とを含む。波長変換部材１４１０は、プレート状であり、第１の波長変換材料が、波長変換部材１４１０全体に亘って、非変換部１４１６のパターンと交互に配置される材料部１４１４のパターンとして配置されるように画素化される。色分布部材１４１２は、波長変換部材１４１０の下流に配置される画素化された光学要素からなり、光平行化部１４２０のパターンと交互に配置される屈折部１４１８のパターンを含む。屈折部１４１８は、非変換部１４１６と位置合わせされ、光平行化部１４２０は、変換部１４１４と位置合わせされる。

照明デバイス１５１０の第１３の実施形態によれば、波長変換部材及び配光部材は、グリッド１５１２の形状に一体化される。グリッドのストリップ１５１４が、波長変換部材を構成し、グリッドの空間１５１０が、配光部材を構成する。空間１５１０は、照明デバイス１５１０の射出窓に対して傾斜されている。ストリップ１５１４は、断面においてほぼＶ字形であり、Ｖ字の開口が、射出窓に向き、事実上、射出窓を構成している。好適には、ストリップ１５１４は、射出窓、即ち、光出力面に対して、３０度より大きい角度をなすように配置される。

添付の請求項において規定される本発明に係る照明デバイスの上記された実施形態が説明された。これらは、単なる非限定的な例と見なされるべきである。当業者には理解されるように、添付の請求項において規定される本発明の範囲内で多くの修正態様及び代替実施形態が可能である。

なお、照明デバイスの実施形態において、波長変換材料は、有機ルミネッセンス分子を含んでもよい。適切な有機ルミネッセンス材料の例としては、Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）Ｆ Ｒｅｄ３０５、Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）Ｆ Ｏｒａｎｇｅ２４０、Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）Ｆ Ｙｅｌｌｏｗ０８３及び／又はＬｕｍｏｇｅｎ（登録商標）Ｆ Ｙｅｌｌｏｗ１７０（すべてＢＡＳＦ社から販売される）といったペリレン誘導体が挙げられる。

更に、照明デバイスの実施形態において、波長変換材料は、無機ルミネッセンス材料を含んでもよい。無機波長変換材料の例としては、次に限定されないが、セリウム（Ｃｅ）ドープされたＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）又はＬｕＡＧ（Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）が挙げられる。ＣｅドープされたＹＡＧは、黄色みを帯びた光を放射し、ＣｅドープされたＬｕＡＧは、黄−緑みを帯びた光を放射する。赤色光を放射する他の無機蛍光体材料の例としては、次に限定されないが、ＥＣＡＳ（ＥＣＡＳ、Ｃａ１−ｘＡｌＳｉＮ３：Ｅｕｘであり、ただし、０＜ｘ＜１、好適には、０＜ｘ＜０．２）、及び、ＢＳＳＮ２０（ＢＳＳＮＥ、Ｂａ２−ｘ−ｚＭｘＳｉ５−ｙＡｌｙＮ８−ｙＯｙ：Ｅｕｚ、ただし、Ｍは、Ｓｒ又はＣａを表し、０＜ｘ＜１、好適には、０＜ｘ＜０．２、０＜ｙ＜４、及び０．０００５＜ｚ＜０．０５）が挙げられる。

本発明の実施形態では、波長変換材料は、量子ドットを含んでもよい。可視範囲における発光を有する最も知られている量子ドットは、硫化カドミウム（ＣｄＳ）及び硫化亜鉛（ＺｎＳ）といったシェルを有するセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）に基づいている。リン化インジウム（ＩｎＰ）、硫化銅インジウム（ＣｕＩｎＳ２）及び／又は硫化銀インジウム（ＡｇＩｎＳ２）といったカドミウムのない量子ドットを使用することもできる。狭い発光帯によって、量子ドットは、飽和色を示す。更に、発光色は、量子ドットのサイズを適応させることによって調整される。当技術分野において知られている任意のタイプの量子ドットを、それが適切な波長変換特性を有する限り、本発明に使用してもよい。例えば本発明の実施形態において、ＣｄＳｅ、ＩｎＰ、ＣｕＩｎＳ２又はＡｇＩｎＳ２を含む量子ドットを使用してもよい。しかし、環境に対する安全及び配慮の理由から、カドミウムのない量子ドット又は少なくともカドミウム含量が非常に少ない量子ドットを使用することが好適である。

なお、本願の目的のために、また、特に添付の請求項に関して、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との用語も複数を排除するものではなく、この点自体は、当業者には明らかである。

Claims (13)

1. ハウジングと、前記ハウジング内に配置され、第１の波長範囲の光を放射する複数の光源と、
   前記複数の光源から離れて配置され、前記第１の波長範囲の光の一部を第２の波長範囲の光に変換する第１の波長変換材料を含む波長変換部材と、
   照明デバイスから放射される光の色分布を提供する色分布部材と、
   を含み、
   前記第１の波長範囲を有する光の強度の前記第２の波長範囲を有する光の強度に対する比は、前記照明デバイスの光出力面に対して低角において、前記光出力面に対して高角におけるよりも大きく、前記色分布部材は、前記複数の光源と前記波長変換部材との間に配置される光方向転換要素であって、前記複数の光源から前記光方向転換要素に入射角を持って到達する入射光の方向を、前記入射角よりも低い角度で前記光方向転換要素から出る出射光に転換する前記光方向転換要素を含む、照明デバイス。
2. 前記光方向転換要素は、屈折光学要素、回折光学要素及び導波管からなる要素の群のうちの少なくとも１つの要素を含む、請求項１に記載の照明デバイス。
3. 前記光方向転換要素は、角柱面レリーフを有する構造化された面と、反対側に滑面とを有し、前記構造化された面が、前記複数の光源に向いている、請求項２に記載の照明デバイス。
4. ハウジングと、前記ハウジング内に配置され、第１の波長範囲の光を放射する複数の光源と、
   前記複数の光源から離れて配置され、前記第１の波長範囲の光の一部を第２の波長範囲の光に変換する第１の波長変換材料を含む波長変換部材と、
   照明デバイスから放射される光の色分布を提供する色分布部材と、
   を含み、
   前記第１の波長範囲を有する光の強度の前記第２の波長範囲を有する光の強度に対する比は、前記照明デバイスの光出力面に対して低角において、前記光出力面に対して高角におけるよりも大きく、前記色分布部材は、コリメータそれぞれが、対応する光源に配置される複数のコリメータを含み、各コリメータは、前記波長変換部材が主に延在する平面に対し傾斜している中心軸を有する、照明デバイス。
5. ハウジングと、前記ハウジング内に配置され、第１の波長範囲の光を放射する複数の光源と、
   前記複数の光源から離れて配置され、前記第１の波長範囲の光の一部を第２の波長範囲の光に変換する第１の波長変換材料を含む波長変換部材と、
   照明デバイスから放射される光の色分布を提供する色分布部材と、
   を含み、
   前記第１の波長範囲を有する光の強度の前記第２の波長範囲を有する光の強度に対する比は、前記照明デバイスの光出力面に対して低角において、前記光出力面に対して高角におけるよりも大きく、前記ハウジングは、内側が反射性である後壁及び側壁を有する箱状であり、前記複数の光源のうちの少なくとも幾つかを含む第１の組の光源は、前記ハウジングの前記側壁に配置されて、前記ハウジングの横断方向に発光し、前記色分布部材は、前記後壁と平行に延在するプレート状のライトガイドを含み、前記第１の組の光源は、前記ライトガイド内に発光し、前記ライトガイドは、構造化され、前記照明デバイスの前記光出力面を構成する前面と、前記波長変換部材に向いている後面とを有し、前記第１の組の光源によって放射される光の一部は前記後面を通って前記ライトガイドから出て、前記第１の組の光源によって放射される前記光の残りは、前記前面を通って前記ライドガイドから出る、照明デバイス。
6. 前記波長変換部材は、前記後壁と前記ライトガイドとの間に配置され、前記複数の光源のうちの幾つかを含む第２の組の光源は、前記ハウジングの前記後壁に配置され、前記波長変換部材に向けて発光する、請求項５に記載の照明デバイス。
7. ハウジングと、前記ハウジング内に配置され、第１の波長範囲の光を放射する複数の光源と、
   前記複数の光源から離れて配置され、前記第１の波長範囲の光の一部を第２の波長範囲の光に変換する第１の波長変換材料を含む波長変換部材と、
   照明デバイスから放射される光の色分布を提供する色分布部材と、
   を含み、
   前記第１の波長範囲を有する光の強度の前記第２の波長範囲を有する光の強度に対する比は、前記照明デバイスの光出力面に対して低角において、前記光出力面に対して高角におけるよりも大きく、前記色分布部材は、前記波長変換部材内を低角で延在する管の構造体であって、波長変換のない光路を提供する当該管の構造体を含む、照明デバイス。
8. 前記管は、透明材料で充填される、請求項７に記載の照明デバイス。
9. 前記透明材料は、散乱材料を含む、請求項８に記載の照明デバイス。
10. 前記波長変換部材の下流に配置される拡散器を更に含む、請求項９に記載の照明デバイス。
11. ハウジングと、前記ハウジング内に配置され、第１の波長範囲の光を放射する複数の光源と、
    前記複数の光源から離れて配置され、前記第１の波長範囲の光の一部を第２の波長範囲の光に変換する第１の波長変換材料を含む波長変換部材と、
    照明デバイスから放射される光の色分布を提供する色分布部材と、
    を含み、
    前記第１の波長範囲を有する光の強度の前記第２の波長範囲を有する光の強度に対する比は、前記照明デバイスの光出力面に対して低角において、前記光出力面に対して高角におけるよりも大きく、前記第１の波長変換材料は、第１のプレート状の波長変換要素によって具現化され、前記波長変換部材は、前記第１の波長範囲の光を第３の波長範囲の光に変換する第２の波長変換材料を含み、前記第２の波長変換材料は、第２のプレート状の波長変換要素によって具現化され、前記色分布部材は、平行化プレートを含み、前記第１の波長変換要素は、前記複数の光源の下流に配置され、前記平行化プレートは、前記第１の波長変換要素の下流に配置され、前記第２の波長変換要素は、前記平行化プレートの下流に配置される、照明デバイス。
12. ハウジングと、前記ハウジング内に配置され、第１の波長範囲の光を放射する複数の光源と、
    前記複数の光源から離れて配置され、前記第１の波長範囲の光の一部を第２の波長範囲の光に変換する第１の波長変換材料を含む波長変換部材と、
    照明デバイスから放射される光の色分布を提供する色分布部材と、
    を含み、
    前記第１の波長範囲を有する光の強度の前記第２の波長範囲を有する光の強度に対する比は、前記照明デバイスの光出力面に対して低角において、前記光出力面に対して高角におけるよりも大きく、前記波長変換部材は、前記第１の波長変換材料が、前記波長変換部材の全体に亘って非変換部のパターンと交互に配置される材料部のパターンとして配置されるように画素化され、前記色分布部材は、前記波長変換部材の下流に配置され、光平行化部のパターンと交互に配置される屈折部のパターンを含む画素化された光学要素を含み、前記屈折部は前記非変換部と位置合わせされ、前記光平行化部は前記材料部と位置合わせされる、照明デバイス。
13. 各光源に、コリメータが提供されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明デバイス。

Images