JP6258857B2 - 全指向性配光を有する照明デバイス - Google Patents

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Description

本発明は、概して、向上した光強度分布が得られるように光を側方及び後方に反射するための手段を有する照明デバイスの分野に関する。
従来のＬＥＤベースの照明デバイスにおいては、光源が取り付けられている口金が光源によって放出される光の一部を影にすることから、光源は、側方及び後方に比べて前方により高い光強度を有する、指向された光を提供する。より全指向性の光強度分布を得るため、及びそれによって、従来の白熱光電球により似せるため、光強度を側方及び後方に増加することが望ましい。
中国特許１０１２７５７３１号明細書は、ＬＥＤを封入する封体部（エンベロープ部）の上部に配置された反射器を有するＬＥＤベースの照明デバイスを示す。反射器は照明デバイスの後方の光強度を増加するためにＬＥＤからの光の一部を側方及び後方に反射する。このような照明デバイスの課題は、ＬＥＤから主要前方放射方向に放出される光の一部が反射器により遮断されることから反射器が封体部の上部に視認可能な暗部を提供することである。
これらの課題を解決して、より均一な光強度分布を有する照明デバイスを提供することが本発明の目的である。特に、封体部の上部に低減された暗部を有する照明デバイスを提供することが本発明の目的である。
本発明のこれら目的及び他の目的は独立請求項に定義される照明デバイスによって達成される。本発明の実施形態は従属請求項に定義される。
本発明の態様においては、照明デバイスが提供される。照明デバイスは、主要前方放射方向を有する光源と、光源が配置される封体部と、を含む。封体部は、散乱特性を有し、主要前方放射方向に対して側方及び後方に光源からの光の一部を反射し、且つ光源からの光の一部を透過するように配置された上部分を含む。
本発明により、散乱特性を有する上部分が光源からの光の一部をこれら方向に反射する（又は再指向する）ため、照明デバイスの光強度は側方方向及び後方方向に増加される。更に、上部分が（正に封体部の残りの部分のように）明るく見えるように、上部分は、また、封体部から出た光源からの光の一部を透過する。
本発明は、主要前方放射方向に光を尚許容しつつも後方及び側方の光強度が増加されるため光強度分布がより均一であるという点で有利である。更に、上部分は全ての光を遮断せずに光の一部を透過するため、先行技術において得られるような視認可能な暗部が減少し、好ましくは、除去される。特に、ＬＥＤベースの照明デバイスにおいては、ＬＥＤ光源は、側方及び後方（即ち、主要前方放射方向に対して側方方向又は後方方向に沿う）よりも前方に（即ち、主要前方放射方向に沿って）より高い光強度を有する指向された光を提供する。故に、これは、ＬＥＤからの光の一部を側方及び後方に散乱することによって補償されても良い。本発明では、照明デバイスの（より全指向性の）配光及び外観（低減された視認可能な暗部を有する）は白熱光電球のものにより類似する。
更に、本発明は、上部分が光の一部を散乱によって再指向し、それにより、光の拡散反射及び透過が得られ、封体部の上部分と側方部分との間の遷移部（transition）及び照明された周囲における視認可能な鋭いエッジ（sharp edge）が低減されるという点で有利である。上部分を通じて透過される光が、また、散乱により僅かに（しかし前方に）再指向されても良いため、入射光（impinging light）の上部分における散乱は前方放射方向の光を拡散しても良い。従って、側方及び後方への光の拡散反射並びに上部分における散乱により得られる光の拡散透過は、近接場（near field）及び非近接場（far field）の両方において光強度分布をより平滑にする。本発明の別の利点は、散乱特性（及び上部分）が封体部に組み込まれても良く、それによって、先行技術の技法のように別個の反射器が使用される場合と比較してより少数の構成要素が必要とされるため、製造時における照明デバイスの組み立てが容易になることである。
本開示においては、用語「封体部の上部分」は、光源から実質的に主要前方放射方向に放出される光が入射する封体部の部分を意味しても良い。好ましくは、上部分は、光源の前、即ち、光源の主要前方放射方向に沿う位置に配置された封体部の部分であっても良い。更に、用語「主要前方放射方向」とは、光源の主光軸と平行し、且つ光源とは逆を向く方向を意味する。例えば、従来のＬＥＤにおいては、主要前方放射方向は、ＬＥＤの光強度が最大になる放射方向であっても良い。光源は、平行でない光軸を有する幾つかのＬＥＤ等の幾つかの副光源を含んでも良く、主要前方放射方向は副光源をまとめた群の光軸と平行し、且つ副光源の群とは逆を向く方向であっても良いことは理解されよう。
本発明の実施形態によれば、封体部は、光の散乱が封体部の側方部分よりも上部分においてより高いように適応させても良い。従って、封体部の側方部分よりも上部分においてより高い度合いの散乱が生じても良い。本実施形態は、封体部の上部分は、側方部分よりも小さな割合の（光源からの）入射光を透過し、大きな割合の（光源からの）入射光を（後方及び側方に）反射するという点で有利である。従って、光強度は側方及び後方に増加されるが、これは、上部分が主要前方放射方向に放出された光源からの光のより多くを後方及び側方に反射すること、並びに側方部分が入射光（光源によって放出される光及び上部分によって反射される光の両方）のより多くを（主要前方放射方向に対して）側方方向及び後方方向に透過することが一部理由である。
側方部分は、光源からの（主要前方放射方向に対して）実質的に側方方向及び後方方向への光放出が入射する封体部の部分であっても良いことは理解されよう。側方部分は、また、封体部の側壁と呼ばれても良い。
本発明の実施形態によれば、上部分は、少なくとも１０％、好ましくは、少なくとも２５％、更により好ましくは、少なくとも５０％の透過率を有してもよい。従って、上部分は、上部分に入射する光の少なくとも１０％、好ましくは、少なくとも２５％を透過するように適合されても良い。本実施形態は、上部分を通じたそのような透過が封体部の上部分のあらゆる暗部の視認性を十分に低減し、封体部により均一に明るい外観を提供し、且つ光強度分布をより均一にするという点で有利である。更に、上部分は、上部分に入射する光の残りの大部分を後方及び側方に反射するように適合されても良く（即ち、封体部から出た透過されない光を反射する）、これは例えば、光のそれぞれ９０％、７５％又は５０％以下であり（光の一部は上部分に吸収されても良い）、光強度分布がより均一であり、且つ照明デバイスが白熱光電球により類似するという点で有利である。
本発明の実施形態によれば、上部分の散乱特性（又は散乱強度、大きさ又はレベル）は封体部の側方部分に向かって徐々に減少しても良く、これは、上部分と側方部分との間の遷移部がより平滑になる（より急でなくなる）という点で有利である。従って、本実施形態においては、封体部における上部分と側方部分との間の遷移部における視認可能なエッジの出現が防止され、近接場における光強度分布がより平滑になる。
本発明の実施形態によれば、上部分は散乱粒子を含んでもよい。散乱粒子は上部分にその散乱特性を提供し、上部分に入射する光を散乱するように適合されている。任意選択的に、封体部の側方部分（又は残りの部分）も散乱粒子を含んでもよく、これは、側方方向及び後方方向に放出される光源からの光が拡散され、光源からのグレア光を低減するという点で有利であっても良い。
一実施形態においては、散乱粒子の濃度は、封体部の側方部分よりも封体部の上部分においてより高くても良い。従って、照明デバイスの光強度分布は封体部全体に渡る散乱粒子の濃度を変えることによって調整されても良い。上部分におけるより高い濃度の散乱粒子は側方方向及び後方方向への増加された光の反射を提供する。
実施形態では、散乱粒子は封体部の内部表面に配置されても良く、それにより、後方及び側方への光の反射が上部分における表面散乱により得られる。例えば、上部分の内部表面は散乱粒子がコーティングされても良い。任意選択的に、散乱粒子は、また、封体部の側方部分の内部表面に配置されても良い。一実施形態においては、散乱粒子は封体部の内部表面の散乱層内に配置されても良い。それにより、照明デバイスの光強度分布は封体部全体に渡る散乱層の散乱特性を変えることによって調整されても良い。例えば、散乱層に、開口部（又は穴）のパターンが設けられても良く、より少ない散乱が所望される封体部の部分には、散乱層内により多くの及び／又はより大きな開口部が設けられても良い（又は散乱層が全く設けられなくても良い）。より多くの散乱が所望される封体部の部分（上部分など）には、散乱層内により小さな及び／又はより少数の開口部が設けられても良い。一実施形態においては、照明デバイスの光強度分布は、封体部全体における散乱層の厚さを変えることによって調整されても良い。散乱層は、従って、封体部の側方部分よりも上部分においてより厚くても良い。
別の実施形態によれば、散乱粒子は封体部に埋め込まれても良い。それにより、後方及び側方への光の反射が上部分における体積散乱により得られる。例えば、封体部は、散乱粒子が埋め込まれた光透過性材料で作製されても良い。封体部内の散乱粒子の局所濃度及び封体部の局所厚さは再指向性の上部分（redirecting upper portion）を形成するように適合されている。
一実施形態においては、封体部内の散乱粒子の濃度は均一（又は同質）であっても良く、それにより、封体部の厚さは、照明デバイスの光強度分布を調整するため、及び封体部の再指向性の上部分を形成するために変えても良い。本実施形態は、封体部が、例えば、その中に均一に分散させ且つ埋め込んだ散乱粒子を有する（ガラス又はプラスチックなどの）透明な材料であっても良い材料の単一部品で製造されても良いという点で有利である。
本発明の実施形態によれば、封体部の上部分は封体部の側方部分よりも厚くても良い。例えば、封体部における散乱粒子の濃度が均一である場合、側方部分よりも上部分においてより高い（又はより多くの）散乱を提供するために、上部分は、好ましくは、側方部分よりも厚くても良い。別の例によれば、上部分は、側方部分よりも厚くても良く、且つ側方部分に比べ散乱粒子のより高い濃度を有しても良い。それにより、側方方向及び後方方向の光強度が更に一層増加される。
本発明の別の実施形態によれば、上部分は、光源からの光の一部を全内部反射（ＴＩＲ：total internal reflection）によって（側方及び後方に）反射するように適合されても良く、それによって、上部分の散乱特性がＴＩＲによって提供されることから、散乱粒子の必要を低減する。一実施形態においては、上部分はＴＩＲを提供するためにプリズム形状の要素を含んでもよい。プリズム形状の要素は、例えば、封体部の上部分におけるプリズム形状の溝及び隆起により得られても良く、この溝及び隆起は、例えば、周方向に、六角形的に又は半径方向に配置されても良い（又は任意の他の適切な手法で配置されても良い）。
本発明の別の実施形態によれば、照明デバイスはチューブ型又は電球型のものであっても良い。従って、封体部はそれぞれチューブ形状（又は光源及び光源が取り付けられる任意の口金が配置されても良い長手方向の開口部を有するチューブ形状）であっても、電球形状であっても良い。本実施形態では、上部分は電球又はチューブ形状の封体部の、光源の前（即ち主要前方方向に）に配置された部分であっても良い。
一実施形態においては、光源はＬＥＤ等の固体光源であっても良い。そのような光源は、側方及び後方に比べて前方により高い光強度を有する指向された光を提供しても良く、従って、固体光源からの光の一部を封体部の上部分を通じて側方及び後方に散乱することによって補償されても良い。
本発明は特許請求の範囲に列挙した特徴の全ての可能な組み合わせに関することに留意されたい。本発明の更なる目的、特徴及び利点は以下の詳細な開示、図面及び添付の特許請求の範囲を研究すると明らかになろう。当業者であれば、以下に記載されるもの以外の実施形態を作成するために本発明の様々な特徴は組み合わせられ得ることを理解する。
本発明のこの態様及び他の態様が本発明の実施形態を示す添付の図面を参照してここでより詳細に記載される。
先行技術による照明デバイスの側面図である。 １Ａに示される照明デバイスの頂面図である。 本発明の実施形態による照明デバイスを示す。 本発明の別の実施形態による照明デバイスを示す。 本発明の異なる実施形態による照明デバイスの光強度分布を示す。 本発明の異なる実施形態による照明デバイスの光強度分布を示す。 本発明の異なる実施形態による照明デバイスの光強度分布を示す。 本発明の異なる実施形態による照明デバイスの光強度分布を示す。 本発明の異なる実施形態による照明デバイスの光強度分布を示す。 本発明の異なる実施形態による照明デバイスの光強度分布を示す。 本発明の異なる実施形態による照明デバイスの光強度分布を示す。 本発明の異なる実施形態による照明デバイスの光強度分布を示す。 本発明の異なる実施形態による照明デバイスの光強度分布を示す。 本発明の更に別の実施形態による照明デバイスを示す。 本発明の更に別の実施形態による照明デバイスを示す。 図７Ａに示される照明デバイスの断面の拡大図である。 本発明の実施形態によるチューブ型照明デバイスを示す。 図８Ａに示される照明デバイスの線Ａ−Ａに沿って切った断面を示す。 先行技術によるネオン管照明デバイスの光強度分布を示す。 先行技術によるＬＥＤチューブ照明デバイスの光強度分布を示す。 図８Ａに示される照明デバイスの光強度分布を示す。 本発明の実施形態による照明デバイスを示す。
全ての図は概略図であり、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、概して、本発明を説明するために必要な部品のみを示し、他の部品は省略され得るか単に提案され得る。
図１Ａ及び図１Ｂを参照して、先行技術による照明デバイスが記載される。
図１Ａは、水平口金１４５に配置され、且つ電球形状の封体部１２０によって封入された（幾つかのＬＥＤを含む）光源１１０を含む照明デバイス１の側面図を示す。光源１１０は、照明デバイス１の光軸１００に平行し、且つ光源１１０から離れる方向である主要前方放射方向１０を有する。封体部１２０の上部分内に、口金１４５に起因する、光源１１０からの側方及び後方への光に対する遮蔽効果を補償するために、光源１１０からの光を側方及び後方に反射するための反射器１２５が配置されている。反射器１２５は、しかしながら、照明デバイス１を上部から示す図１Ｂに示されるように、封体部１２０の上部に暗部１２６を提供する。暗部１２６は、光源１１０からのほぼ１００％の光を反射する反射器１２５によるものである。光が主要前方放射方向において遮断されることから、暗部１２６は、照明デバイスの１の、従来の白熱光電球への類似性及び照明デバイス１の近接場における光強度分布を低下する。
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、本発明の実施形態による照明デバイスが記載される。
図２Ａは、口金底板２４５に配置され、好ましくは電球形状の封体部２２０によって封入された幾つかのＬＥＤ２１５を含む光源２１０を含む照明デバイス２の断面を示す。ＬＥＤ２１５は、照明デバイス２の光軸２００に実質的に平行し、且つＬＥＤ２１５から離れる方向である主要前方放射方向２０を有する。照明デバイス２は、任意選択的に、照明デバイス２をランプ取付具内に取り付けるためのねじ込み口金２５０と、光源２１０を冷却するためのヒートシンク２４０と、光源２１０を駆動するために使用される電子機器（不図示）と、を含んでも良い。
封体部２２０は、光源２１０から実質的に主要前方放射方向２０に放出された光が上部分２２５に入射するように光源２１０の前に配置された上部分２２５を含む。封体部２２０は、光源２１０から実質的に側方方向に放出された光が側方部分２２７に入射するように配置された側方部分（又は側壁）２２７を更に含む。上部分２２５は、（矢印２５によって示されるように）入射光の一部を側方及び後方に反射するための、並びに封体部２２０から出た入射光の一部を透過するための散乱特性を有する。側方及び後方における光の反射は側方方向及び後方方向における照明デバイス２の光強度を増加する一方で、上部分２２５を通じた光の透過は尚照明デバイス２からの前方方向への光放出を提供し、先行技術において得られる暗部を低減する（図１Ｂに示される）。好ましくは、上部分２２５は、上部分に入射する光の少なくとも１０％、又は更により好ましくは、少なくとも２５％が上部分２２５を通じて透過されるように適応させても良い。１０％の透過率は封体部２２０におけるあらゆる暗部の視認性を大幅に低減するのに十分であっても良く、２５％の透過率は完全に点灯した電球の外観を提供しても良い。更に、側方部分２２７は上部分２２５よりも高い透過率を有するように適合されても良い。例えば、側方部分２２７は入射光の８０％以下、９０％以下又は更にはほぼ１００％以下を透過するように適合されても良い。任意選択的に、上部分２２５と側方部分２２７との間に平滑な遷移部を提供するために上部分２２５の散乱のレベルは側方部分２２７に向かって徐々に減少しても良い。
透過される光と後方に反射される光の比率は上部分２２５における散乱の量及び上部分２２５の面積に依拠する。側方方向及び後方方向において、ほぼ１００％の光を反射する反射器を使用する先行技術と同様の光強度を得るために、上部分２２５の面積はそのような反射器の面積よりも大きくても良い。例えば、上部分２２５は封体部総面積の約２５乃至５０％、例えば４０％を被覆しても良い。照明デバイスの別のデザインパラメータは上部分２２５の直径（又は最大封体部直径）とヒートシンク２４０の直径との間の比率である。ヒートシンク直径が最大封体部直径と比較して小さくなるほど、より多くの光がヒートシンクを側方方向及び後方方向に通過することを可能とされ、より均一な光強度分布を得るために上部分におけるより少ない散乱が必要とされる。従って、より均一な光強度分布を提供するために、上部分２２５の散乱特性は封体部のデザイン及びヒートシンクのサイズに適合されても良い。更に別のデザインパラメータはヒートシンクの反射率である。反射率が低い場合、側方部分２２７に入射する、故に、側方及び後方に反射される光の量を増加するために、より多くの光が、好ましくは、上部分２２５によって反射されても良い。反射率が非常に高ければ、上部分２２５によって反射される必要がある光は、より少ない。例えば、封体部（及び上部分）及びヒートシンクのデザインは、上部分が光源からの光の約２５％乃至５０％を透過し、残りの光（光吸収損以外）が側方部分から放出されても良いように適応させても良い。
本実施形態では、散乱特性は封体部２２０に埋め込まれた散乱粒子により得られ、これは体積散乱と称されても良い。散乱粒子は、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ２）の粒子であっても良く、これは封体部２２０を形成する（ガラス、プラスチック又はシリコーンなどの）透明な材料に埋め込まれても良い。好ましくは、また、側方部分２２７は光源２１０からのグレア光を低減するための散乱特性を有してもよい。照明デバイス２の光強度分布は、より多くの散乱が側方部分２２７よりも上部分２２５において得られるように封体部２２０全体に渡る散乱特性を空間的に変えることによって調整されても良い。本実施形態では、そのような調整は、封体部２２０の（壁）厚さをより多くの散乱が所望される部分が、より少ない散乱が所望される部分よりも厚くなるように（空間的に）変えることにより得られても良い。特定の濃度の散乱粒子においては、より厚い封体部壁はより薄い封体部壁よりも多くの単位面積当たり散乱粒子を含む。調整は、また、（代替又は補足として）より多くの散乱が所望される部分がより少ない散乱が所望される部分よりも散乱粒子のより高い濃度を有するように封体部の散乱粒子の濃度を（空間的に）変えることにより得られても良い。特定の封体部厚さにおいては、より高い濃度の散乱粒子を有する部分は、より低い濃度を有する部分よりも多くの単位面積当たり散乱粒子を含む。例えば、上部分２２５は、側方部分２２７よりも厚くても良く、且つ／又は側方部分２２７よりも高い濃度の散乱粒子を有しても良い。更に、散乱粒子を使用する実施形態においては、散乱特性は粒子のサイズ、及び粒子のサイズと光源２１０からの光の波長との間の関係次第であっても良い。
更に、上部分２２５の形状（特に、内部表面）は、側方及び後方に反射される光のビーム角に作用するように適応させても良い。図２Ａ及び図２Ｂに示される照明デバイス２は、上部分２２５、２３５の形状以外は同一であっても良い。両実施形態においては、側方部分２２７よりも上部分２２５、２３５においてより多くの散乱を得るために封体部２２０の上部分２２５、２３５は側方部分２２７よりも厚い。図２Ａに示される実施形態においては、上部分２２５は（実質的に）均一な厚さを有する。これは、複雑さが低減された（less complex）形状を製造すれば良いため、製造の点において有利であっても良い。図２Ｂに示される実施形態においては、上部分２３５は封体部の上部から光源２１０に向かって延びる円錐（又はテーパ状の）形状を有する。この形状は、側方及び後方に増加された光強度を得るのに有利であっても良い。特に、光強度は側方方向において増加されるが、より少量の光が口金底板に反射又は吸収されることから、より高い光学効率が得られるという点で有利である。
図３Ａ乃至３Ｅを参照すると、図２Ａを参照して記載したように設計された照明デバイスの計算した光強度分布が記載されている。図３Ａ乃至３Ｅにおいては、光軸は参照符号３００で示され、主要前方放射方向は光軸と実質的に平行し、且つ図では上方を向いている。計算では、散乱粒子の濃度（この場合、ＴｉＯ２粒子）は封体部２２０において０．０３％乃至０．１５％に変化させた。図３Ａは、０．０３％濃度の散乱粒子により得られる光強度分布３０１を示す。図３Ｂは、０．０６％濃度の散乱粒子により得られる光強度分布３０２を示す。図３Ｃは、０．０９％濃度の散乱粒子により得られる光強度分布３０３を示す。図３Ｄは、０．１２％濃度の散乱粒子により得られる光強度分布３０４を示す。図３Ｅは、０．１５％濃度の散乱粒子により得られる光強度分布３０５を示す。図３Ａ乃至３Ｅに見られるように、側方方向及び後方方向の光強度は増加される濃度の散乱粒子と共に増加する一方で、主要前方放射方向における光強度は僅かに減少する。
図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、図２Ａを参照して記載したように設計されるが、封体部の均一な厚さ（即ち、上部分と側方部分は同じ厚さを有する）を有する照明デバイスの測定された光強度分布が記載されている。図４Ａ及び図４Ｂにおいては、光軸は参照符号４００で示され、主要前方放射方向は光軸と実質的に平行し、且つ図では上方を向いている。図４Ａは、封体部における０．０１５％濃度のＴｉＯ２散乱粒子により得られる光強度分布４０１を示し、図４Ｂは、封体部における０．１２％濃度のＴｉＯ２散乱粒子により得られる光強度分布４０２を示す。図４Ａ及び図４Ｂに見られるように、（主要前方放射方向に対して）側方方向及び後方方向の光強度は、より高い濃度の散乱粒子を有する照明デバイスにおいて僅かに高い。
図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、図２Ａを参照して記載したように設計された（即ち、上部分が側方部分よりも厚い）照明デバイスの測定された光強度分布が記載される。図５Ａ及び図５Ｂにおいては、光軸は参照符号５００で示され、主要前方放射方向は光軸と平行し、且つ図では上方を向いている。図５Ａは、上部分における０．０１５％濃度のＴｉＯ２散乱粒子により得られる光強度分布５０１を示し、図５Ｂは、上部分において０．１２％濃度のＴｉＯ２散乱粒子により得られる光強度分布５０２を示す。図５Ａ及び図５Ｂに見られるように、（主要前方放射方向に対して）側方方向及び後方方向の光強度はより高い濃度の散乱粒子を有する照明デバイスにおいて非常に高くなる。更に、図４Ｂに示される光強度分布を図５Ｂに示される光強度分布と比較すると、上部分が側方部分よりも厚く、且つ側方部分よりも散乱粒子の高い濃度を有する場合、（主要前方放射方向に対して）側方方向及び後方方向の光強度が非常に高くなることを示す。
図６を参照すると、本発明の別の実施形態による照明デバイスが記載されている。図６を参照して記載される照明デバイスの基本構造及び動作原理は、散乱特性が表面散乱により得られること以外は図２Ａを参照して記載された照明デバイスの基本構造及び動作原理と同一であっても良い。これについては以下に記載される。
図６は、上部分６２５及び側方部分６２７を有する封体部６２０によって封入された幾つかのＬＥＤ６１５を含む光源６１０を含む照明デバイス６を示す。本実施形態においては、上部分６２５の散乱特性が表面散乱により得られるように封体部６２０の内部表面の層６２１内に散乱粒子（ＴｉＯ２粒子など）が提供される。散乱層６２１は散乱粒子を有するドットのパターンを含む。しかしながら、散乱層６２１は散乱界（scattering field）及び非散乱界（non-scattering field）を含む任意の適切なパターンを有してもよい。散乱層の散乱特性は、パターン内の散乱界の密度（又は面積）及び／又は厚さを変えることによって調整されても良い。本例においては、封体部６２０の側方部分６２７に散乱層が全く設けられておらず、それにより、散乱は側方部分６２７よりも上部分６２５においてより高い。しかしながら、あるいは散乱層６２１が側方部分６２７に延在しても良く、散乱層の厚さ及び／又は密度はより低い散乱を得るために上部分６２５よりも側方部分６２７においてより低くても良い。別の例によれば、散乱層（パターンが全く無い）が上部分及び側方部分に塗布されても良く、散乱層は側方部分よりも上部分が厚くても良い。例えば、図６を参照すると、パターン化された上部分６２５は、パターン化される代わりに、内側（及び／又は外側）に塗布された均一な散乱層を有しても良く、側方部分６２７は、また、内側（及び／又は外側）に塗布された（均一な）散乱層を有しても良く、側方部分６２７の散乱層は上部分６２５の散乱層よりも薄い。
一実施形態においては、照明デバイス６は、光源６１０からの光の一部を側方方向及び後方方向に（主要前方放射方向に対して）反射するように適合された上部分６６５を有する追加の光学部品６６０を含んでも良い。光学部品６６０の上部分６６５は、従って、封体部６２０の上部分６２５と類似の効果を提供しても良く、且つ側方方向及び後方方向における光の更なる再指向を提供しても良い。追加の光学部品６６０の上部分６６５は散乱特性を有しても良く、これは、例えば、上述のような体積散乱又は表面散乱によって提供されても（更に引き続き記載される）全内部反射（ＴＩＲ）によって提供されても良い。例えば、光学部品６６０はドーム形状であっても良い。本実施形態は他の記載された実施形態の何れかと組み合わせても良いことは理解されよう。任意選択的に、照明デバイス６（又は前に記載された照明デバイスの何れか）は、例えば、追加の光学部分６６０内に配置された、蛍光体等によって照明デバイス６の色を調整するためのフィルタを含んでもよい。
図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、本発明の別の実施形態による照明デバイスが記載されている。図７Ａ及び図７Ｂを参照して記載される照明デバイスの基本構造及び動作原理は、散乱特性が、以下に記載される全内部反射により得られること以外は図２Ａを参照して記載した照明デバイスの基本構造及び動作原理と同一であっても良い。
図７Ａは、上部分７２５及び側方部分７２７を有する封体部７２０によって封入された幾つかのＬＥＤ７１５を含む光源７１０を含む照明デバイス７を示す。本実施形態においては、上部分の散乱特性７２５がＴＩＲにより得られるように、上部分７２５にプリズム形状の要素７２９が設けられる（上部分７２５の拡大図を示す図７Ｂにも示される）。一例として、上部分７２５に入射する光源７１０からの光ビームＡは、ビームＡが側方及び下方方向に反射されるように光ビームＡを封体部と周囲空気との間の境界によって反射させる角度でプリズム形状の要素７２９に衝突する。光源７１０からの別の光ビームＢは、光ビームＢを、上部分７２５を通じて透過させる（反射される代わりに）角度でプリズム形状の要素７２９に衝突する。プリズム形状の要素７２９は環状（周方向）、六角形又は放射状パターン等の任意の適切なパターンで配置されても良い。任意選択的に、封体部７２０は、プリズム形状の要素７２９を破損から保護する外部（好ましくは透明な）カバー７２８を含んでもよい。
図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、本発明の別の実施形態による照明デバイスが記載されている。図８Ａ及び図８Ｂを参照して記載される照明デバイスの基本構造及び動作原理は、照明デバイスがチューブ型の物であること以外は図２Ａを参照して記載した照明デバイスの基本構造及び動作原理と同じであっても良い。
図８Ａ及び図８Ｂは、（図８Ａの線Ａ−Ａに沿って切った断面を示す図８Ｂに示されるように）光軸８００に沿って主要前方放射方向８０を有する幾つかのＬＥＤを含む光源８１０を封入するチューブ形状の封体部８２０を含むチューブ型照明デバイス８を示す。好ましくは、ヒートシンク８４０が光源８１０に隣接して配置され、反射器８７０がヒートシンク８４０を被覆するように配置され、且つ封体部８２０から出る光源８１０からの光を反射する。更に、封体部８２０は、散乱特性を有し、且つ光源８１０からの光の一部を側方及び後方に反射するように配置された上部分８２５を含む。散乱特性は、上述のように、例えば、体積散乱、表面散乱、ＴＩＲ又はそれらの任意の組み合わせにより得られても良い。好ましくは、封体部８２０は、側方部分８２７よりも上部分８２５においてより多くの散乱が得られるように適応させても良い。
図８Ｃ乃至８Ｅを参照すると、先行技術のチューブ型照明デバイスの光強度分布及び本実施形態による照明デバイス８の光強度分布が記載されている。図８Ｃ乃至８Ｅにおいては、照明デバイスの光軸は参照符号８００で示され、主要前方放射方向は光軸と実質的に平行し、且つ図では上方を向いている。図８Ｃは、先行技術によるネオン（又は蛍光）チューブ型照明デバイスの光強度分布８０１を示す。光強度分布８０１はチューブの周縁部の周りにおいて均一である。図８Ｄは、先行技術による（即ち、上部散乱部が全く無い）ＬＥＤチューブ型照明デバイスの光強度分布８０２を示す。光強度分布８０２はＬＥＤの主要前方放射方向においてより高く、側方方向においてはより低く、後方方向においてはゼロである。低い側方及び後方光強度は、主に、ヒートシンク（ＬＥＤの冷却のために必要とされる）がＬＥＤからの側方方向及び後方方向への光を影にすることに起因する。図８Ｅは、本実施形態によるＬＥＤチューブ型照明デバイスの光強度分布８０３を示す。図８Ｃ乃至８Ｅを比較すると分かるように、本実施形態の光強度分布８０３は側方及び後方において大幅に高く、それによって、従来のＬＥＤチューブ型照明デバイスと比較してより均一（及びより全指向性）であり、且つ従来のネオン（又は蛍光）チューブ型照明デバイスの光強度分布８０１により類似する。
更に、照明デバイスは（独立請求項に定義される特徴を有する）ＬＥＤモジュールであっても良い。図９に示すように、幾つかのそのようなＬＥＤモジュール９は照明灯に相互連結されても良い。好ましくは、ＬＥＤ９モジュールはＬＥＤモジュール９の前方放射方向９０が様々な方向となるように配置されても良い。例えば、共通のヒートシンク９４０がＬＥＤモジュール９を相互接続しても良い。各ＬＥＤモジュールは、（光源９１０の光軸９００と平行する）主要前方放射方向９０を有する光源９１０と、光源９１０が配置される封体部９２０と、を含んでもよい。封体部９２０は、散乱特性を有し、且つ光源９１０からの光の一部を主要前方放射方向９０に対して側方及び後方に反射し、光源９１０からの光の一部を透過するように配置された上部分９２５を含む。
実施形態の箇条書きリスト
１．光源と、壁厚と上部部分とを有する封体部とを含む照明デバイスであって、前記封体部が、前記上部部分に入射する光の少なくとも一部を実質的に下方方向に再指向し、残りの光を透過する散乱特性が提供された内部表面を有し、それにより、均質な配光が得られる照明デバイス。
２．散乱特性が壁にある濃度の散乱粒子を提供することにより得られる、項目１に記載の照明デバイス。
３．封体部の壁厚を変えることによって前記散乱特性が変化する、項目１又は２に記載の照明デバイス。
４．散乱粒子の濃度が壁全体に渡り一定に維持される、項目１、２又は３に記載の照明デバイス。
５．散乱粒子の濃度が上部部分において増加される、項目１、２又は３に記載の照明デバイス。
６．封体部が光の少なくとも１０％を、上部部分を通じて透過することを特徴とする、項目１乃至５の何れかに記載の照明デバイス。
当業者であれば、本発明が上記した好適な実施形態に如何様にも限定されないことを理解する。逆に、添付の特許請求の範囲の範囲内において多くの変更形態及び変形形態が可能である。図２Ａ及び図２Ｂを参照して記載された実施形態、特に、上部分の透過率及び上部分の散乱特性の漸進的な遷移に関する実施形態は本発明の任意の他の実施形態に適用されても良いことは理解されよう。更に、表面散乱、体積散乱及び全内部反射の実施形態は任意の適切な手法で組み合わされても良い。

Claims (9)

  1. 照明デバイスの外形形状の少なくとも一部を規定し、中空部を有する封体部と、
    前記中空部内に配置され、主要前方放射方向を有する光源と、
    を含み、
    前記封体部が、散乱特性を有する上部分を含み、前記上部分は、前記光源からの光の一部を前記主要前方放射方向に対して側方及び後方に反射し、且つ前記光源からの前記光の一部を透過し、
    前記封体部に散乱粒子が埋め込まれ、前記封体部内の前記散乱粒子の濃度は均一であり、
    前記封体部それ自体において、前記上部分が前記封体部の側方部分よりも厚く、光の散乱が前記封体部の側方部分よりも前記上部分においてより高い、
    照明デバイス。
  2. 照明デバイスの外形形状の少なくとも一部を規定し、中空部を有する封体部と、
    前記中空部内に配置され、主要前方放射方向を有する光源と、
    を含み、
    前記封体部が、散乱特性を有する上部分を含み、前記上部分は、前記光源からの光の一部を前記主要前方放射方向に対して側方及び後方に反射し、且つ前記光源からの前記光の一部を透過し、
    前記封体部に散乱粒子が埋め込まれ、前記封体部内の前記散乱粒子の濃度は均一であり、
    前記封体部それ自体において、前記上部分が前記封体部の側方部分よりも厚く、前記散乱特性が前記封体部の側方部分に向かって徐々に減少する、
    照明デバイス。
  3. 前記上部分が、少なくとも１０％の透過率を有する、請求項１又は２に記載の照明デバイス。
  4. 散乱粒子が前記封体部の内部表面に配置されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明デバイス。
  5. 散乱粒子が前記封体部の内部表面の散乱層内に配置されている、請求項１乃至４の何れか一項に記載の照明デバイス。
  6. 前記散乱層が前記封体部の側方部分よりも前記上部分においてより厚い、請求項５に記載の照明デバイス。
  7. 前記上部分が前記光源からの前記光の一部を全内部反射によって反射する、請求項１乃至６の何れか一項に記載の照明デバイス。
  8. 前記上部分が前記全内部反射を提供するためのプリズム形状の要素を含む、請求項７に記載の照明デバイス。
  9. 前記照明デバイスがチューブ型又は電球型のものである、請求項１乃至８の何れか一項に記載の照明デバイス。
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