JP6405060B2 - 管状発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、管状発光装置に関する。

標準的なハロゲン管状照明（「TL」）チューブ及び典型的なLEDレトロフィットの解決策は、全方向における光を提供する。ビーム形状を生成するために、これらは、当該チューブからの光を所望のビーム形状に再指向するためのリフレクタ及び/又は他の光学要素を含む固定具内に配置される。

LED技術は、光生成要素（LED）とビーム整形光学系とを管状照明ハウジング内に統合することを可能にし、これにより高価な外部ハウジング及び光学系の必要性を排除している。現在の管状LED（「TLED」として知られている）の解決策は、効率を最適化し、所望のビーム形状を生成するために光学系を管状ハウジングに組み込むことが知られている。例えば、レンズ又は全反射コリメータは、管状ハウジング内のLED上に取り付けられてもよい。

このことは、ビーム形状の作成を可能にするが、このことは（光学要素及びLEDの接近による）当該管の非常に斑点状の外観に至り、一部の状況において、審美的な理由のために敬遠され、高いピーク輝度のために不快でさえあり得る。

ビーム整形に使用される典型的なレンズの別の欠点は、白色光照明装置の場合、一般に、これらが出射光の角度の関数として色差を生じることにある。このことは、典型的には、（元の青色光と蛍光体変換された黄色光との組み合わせに基づいて）白色光を生成するために、この青色光をより大きな波長（例えば、黄色）に部分的に変換する蛍光体によって覆われた青色発光LEDダイの使用に典型的に基づく典型的な白色LEDの出口窓における色の不均一性によってもたらされ得る。典型的には、このことは、LEDの中心からはより青みがかった光を意味し、より黄色がかった光がLEDのエッジから放射されることを意味する。

典型的には、この光をレンズ又はコリメータによって整形する場合、これらの空間的な色差は、角度の色差に変換され、ビームの中心に青みを帯びさせ、ビームのエッジに黄色みを帯びさせる（又は使用される光学の種類に依存して、この逆になる）。特定のアプリケーションにおいて、このことは、特に光が白い対象を照明するのに使用されるアプリケーションにおいて非常に敬遠されている。

本発明は、添付の請求項によって定義される。

本発明の見地による例によれば、管状ライトであって、
長さ軸と前記長さ軸に垂直な光出力光軸とを有する細長い光源と、
前記光源の周りの管状ハウジングと、
前記長さ軸に垂直な平面内で前記細長い光源からの光出力のビーム整形のために前記管状ハウジングの少なくとも角度部の内面の周りのハウジング内の光ビーム整形配置と、
を有し、前記光ビーム整形配置は、前記光ビーム整形配置の周りの角度位置に依存して変化する前記長さ軸に垂直な平面内の有効焦点距離を有し、この結果、前記有効焦点距離は、前記光出力軸の横方向に出力される光よりも、前記光出力光軸における光に対してより長くなる、管状ライトが、提供される。

従って、本発明は、ビーム整形を提供することができるが、角度の色差が低減されている管状発光装置を提供する。光軸に沿った光に対してより長い焦点距離を設けることによって、コリメーションのレベルは、より角度のある光に比べて低減される。従って、光軸に近い光のための光の混合が提供され、これは色のアーチファクトを低減させる。

有効焦点距離は、ビーム整形構成要素の表面から通常指向された光が集束される点までの前記光軸に沿った距離として定義されることができる。ビーム整形配置は、例えば、管状ハウジングの形状に適合する部分的に円筒状の形状を有する。前記焦点は、光源の位置にあるか、又はさもなければ光源から更に（即ち光源よりもビーム整形配置から更に）後方に設定される。

細長い光源は、好ましくは、少なくとも1つの列のLEDを含む。

各LEDは、LEDの真上に光ビーム整形要素を有することができる。これは、角度出力方向に依存する色の変化に寄与することができ、前記ビーム整形光学配置はこれらの色の変化を低減する。

LEDは、例えば、キャリア上に設けられ、前記光出力光軸はキャリアの平面に垂直である。従って、前記光源は、プリント回路基板又は他のキャリア上の標準的な上方発光LEDを含むことができる。

光ビーム整形の有効焦点位置は、ビーム整形配置の当該光出力光軸から最も横方向にオフセットされた部分のための細長い光源の位置と一致してもよい。このことは、光軸から最も角度のずれた光に対して、最もコリメーションが提供されることを意味する。光源が有効焦点位置にある場合、光源からの光は光軸に平行なビームに再指向される。

光ビーム整形配置は、長さ軸方向に延在する細長い光再指向ファセットのアレイを有し、光ビーム整形配置の周りの異なる角度位置におけるファセットは当該光源からの入射光に対して異なるファセット角度を有する。このように、異なるファセットは異なるレベルのビーム再指向を実施化し、特に、光軸の近くよりも横方向に外側の領域においてより多くの量のビーム再指向を実施化する。従って、光出力光軸に対するファセットの角度位置に依存する可変焦点距離は、調整可能である。

ファセットの一部又は全ては、屈折面を有することができる。

屈折要素を通過する光によって達成されることができる最大の角度ビーム再指向が、提供される。従って、前記ファセットのいくつか又は全ては、全反射面を有することができる。これにより、より多くの量の光の再指向が可能になる。

一対のファセットは、一緒にプリズム状のリッジ（prismatic ridge）を規定する。これらのリッジのピッチは変化し得るが、例えば、20μm?500μmの範囲内にあり得る。リッジの高さ（又はトラフの深さ）は、例えば、30μm?100μmの範囲内であってもよい。

ビーム整形光学配置は、例えば、光出力光軸の側部に対して横方向に出力される光の場合よりも光出力光軸方向における光に対するコリメーションの程度が低いコリメーション機能を提供する。

ビーム整形光学配置は、細長い光源のビーム幅よりも狭いビーム幅を有するビームを提供することができる。このことは、例えばオフィスビームのプロファイル又は狭い（スポット）ビームのプロファイルの使用における下向きビームであってもよい。

光ビーム整形配置は、細長い光源のビーム幅よりも狭いビーム幅を有する、光出力光軸の概ねの方向におけるビームを、反対の概ねの方向におけるビームと組み合わせて、供給することができる。このことは、天井照明のための上向きの間接ビームと組み合わせてオフィス照明のための下向きビームを提供するために使用され得る。

長さ軸及び光出力光軸を各々有する2つの細長い光源があってもよく、ビーム整形光学配置はバットウィング（bat wing）ビームプロファイルを提供する。

ビーム形成装置（例えばフォイル）は、剛性又は可撓性であってもよい。いくつかの実施例では、ビーム整形配置は、透明な、可撓性の又は弾性的な剛性材料に対応する。好適な材料は、例えばポリメチルメタクリレート（PMMA）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）などである。長さ軸に垂直な平面におけるビーム整形配置の弓形長さは、π/２を管状ハウジングの直径倍したものよりも大きい。この特定の例は、ビーム整形配置が管状ハウジングの内面に押し付けられ、この湾曲を維持すること、即ち、管状ハウジングの内面の湾曲に対して自ら広がることを意味する。ビーム整形要素は、構造の全幅をカバーする必要がないので、この結果、ビーム整形配置の弓形長さの一部はビーム整形要素を有さなくてもよく、ビーム整形配置の中央領域に集中されることができる。

当該光は、好ましくは、外部の光学ビーム整形ハウジング又は照明器具を伴わない使用に設計された管状LEDランプである。

以下、本発明の実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。

管状ライトを斜視図における断面で示している。 どのように、ビーム整形配置が平行ビームを提供するように設計され、ビーム角度の関数として強度を示し、ビーム角の関数として色変化を示すかを示している。 コリメーションの低減をもたらすが混色の改善をもたらすようにビーム整形配置をどのように設計するかを示すとともに、ビーム角度の関数として強度を示し、ビーム角度の関数としての色変化を示している。 ビーム整形光学配置が図3に示す光学機能を達成するように設計される仕方を示している。 図3の配置に対するビームプロファイルの形状を示している。 ファセット設計の可能な組合せを示している。 長さ軸に垂直な断面形状における様々な可能なビーム形状を示している。 単一のラインのLED及び単一のマイクロファセット化されたフォイルを使用して図7（a）のプロファイルがどのように生成され得るかを示している。 全周照明を提供するために異なる方向を向く2つのLEDラインを有する管状ライトを示している。 バットウィングプロファイルを生成するために、両方とも全体的に下方を向いているＬＥＤの2つのラインの使用を示している。

本発明は、細長い光源と光源の周りの管状ハウジングとを含む管状ライトを提供する。光ビーム整形配置がハウジング内に設けられている。それは、光ビーム整形配置の周りの角度位置に依存して変化する、長さ軸に垂直な平面内の有効焦点距離を有する。前記有効焦点距離は、光出力光軸の側部に対して横方向に出力される光の場合よりも、光出力光軸方向における光に関してより長い。これは、ビーム整形（例えばコリメーション）が、光出力ビームのエッジにおいては中央におけるよりも大きいので、出力ビーム内の光の混合が提供されることを意味する。

出力ビーム形状は、例えば、或るビーム幅を有するコリメートされた光ビーム、又はバットウィングプロファイルであってもよい。光の混合は、角度差における色の低減をもたらす。ビーム整形配置は、例えば、線形マイクロファセットを有する単一の光学フォイルを有する。

図1は、管状の光を斜視図及び断面図で示している。この光は、長さ軸12と、長さ軸に垂直な光出力光軸14とを有する細長い光源10を有する。光源10は、個別の照明ユニット（特にLED16）が搭載されたキャリア、例えばプリント回路基板を有する。

管状ハウジング18は、円形又は楕円形の断面形状を有する光源の周りに設けられている。光ビーム整形配置20は、当該長さ軸に垂直な平面内で前記細長い光源からの光出力をビーム整形するために、管状ハウジングの内面の周りのハウジング18内にある。前記ビーム整形配置は、内面の全周にわたるものであってもよく、又は前記内面の、光がLEDによって指向される角度部分のみに延在するものであってもよい。

ビーム整形配置の目的は、主に、前記LEDからのランバート広角（例えば、150度）出力をより平行なビームに変換することにある。しかしながら、光出力方向の関数としての色差が平均化されるように、LED出力面の異なる部分からの光出力を混合することを目的とする、付加的な色の混合機能も提供される。このことを達成するために、光ビーム整形配置20は、長さ軸に垂直な平面（即ち図1の下部に示されている平面）内で有効焦点距離を有し、角度位置に依存して変化している。この焦点距離は、光源10の位置又は光源１０の背後における（即ちビーム整形配置に対して光源の反対側において）焦点を与える。光源の焦点に関して、前記光源からの光は法線方向にコリメートされるが、前記光源の後方の焦点に関しては、前記光源からの光は、光ビーム整形配置20による処理後に発散するままである。コリメーションのレベルは、より角度のある光と比較して、光軸の近くの光に対して低減される。

管状ハウジング18は、例えば典型的な管状照明管の形状因子を有する、透明ガラス又はプラスチック管であってもよい。このような管の典型的な直径は、38mm、26mm及び16mmである。LEDのラインは必ずしもチューブの正確な中心にある必要はなく、LEDはほぼランバート分布において発光する。

ビーム整形光学系は、管状ハウジングの内側の湾曲を辿って、前記管状ハウジングの内側に配置されたマイクロファセット透明フォイルを含む。前記透明フォイルは、いくらかの弾性剛性（some resilient rigidity）を有するように設計されることができ、透明フォイルに、透明フォイルが湾曲された場合に平らになる傾向を持たせる。このようにして、当該フォイルは、この幅（即ち図1の断面における弓状の長さ）がπ/２の管状ハウジングの内径倍よりも大きい限り、自動的にハウジングの内壁に押し付けられる。言い換えれば、フォイルは、内周の半分以上にフィットしてこれ自体折り返すので、並進移動することはない。当該弓状の長さは、全周囲（πの管状ハウジングの内径倍）までの任意のサイズであり得る。小さな（π/２の管状ハウジングの内径倍よりも小さく、従って前記内壁に対して自身を押圧しない）フォイルの弓状の長さは、光の一部のみを屈折させる場合又は前記LEDが射出表面の非常に近くに位置されている場合（図１０におけるように）、望ましいものであり得る。

ビーム整形ファセットは、特に上述のような機械的固定を提供するために光学的に必要とされるよりも長い湾曲である場合、ビーム整形配置の全範囲にわたって必要とされ得ないことに留意されたい。

前記フォイルは、光学的な観点から外側管状ハウジングと接触している必要はない。例えば、フォイルは、LEDと管状ハウジングとの間に配置されることができる。管状ハウジングの内面に対するフォイルの利点は、光学的機能に関してよりもむしろ自己支持機能に関してである。フォイルは、様々に支持されている場合、管状ハウジングの内面に対して押し当てられている必要はない。

フォイルが内面に押し当てられている場合、前記フォイルは管状ハウジングの内部に積層されてもよく、又は内部リングのような機械的なクリップが、前記ハウジングの壁に対して規則的な間隔でフォイルを押圧することによって前記フォイルを保持するのに使用されることができる。これらの例において、装置全体の機械的強度は、ガラス（又はプラスチック）の透明な外側管状ハウジングによって主に提供される。

図1の断面図は、入射光を屈折させ、これにより再指向するのに使用されるファセット21のいくつかを概略的に示している。

前記フォイルは、自身の長さに沿って一定の断面形状を有しているので、押出された構成要素として形成されることができ、又は直線状の態様において機械加工されることができる。この場合、ファセットは、長さ軸の方向に延在する細長い光再指向ファセットを有し、光ビーム整形配置の周りの異なる角度位置のファセットは前記光源からの入射光に対して異なるファセット角度を有する。従って、当該異なるファセットは、異なるレベルのビームの再指向を実施化し、特に、前記光軸の近くよりも横方向に外側の領域においてより多くの量のビーム再指向を伴って実施化する。

連続的なビーム整形面を規定するために、一方のファセットは放射方向、即ち入射光と平行であり、隣接するアクティブファセット間の接合部として機能する。アクティブなファセットと組み合わされたこれらの非アクティブなファセットの1つは、一緒になってリッジ（又はトラフ）を形成する。長さ軸に垂直な平面内のこれらのリッジのピッチ（図1においてpとして示されている）は、前記ビーム整形配置の周りで変化することができるが、例えば、20μm?500μmの範囲内であってもよい。リッジの高さ（又は、図1にhとして示されているトラフの深さ）は、例えば、30μm?100μmの範囲にあってもよい。これは、ビーム整形配置にわたって一定の値であってもよい。

光再指向ファセットを使用するビーム整形光学フォイルが知られている。一般に、これらは、所望の法線方向に向けてより多くの量の光再指向を与えるために、例えば、光源から遠い急峻なファセット角度を提供するフレネルプレートの態様において光コリメーションを提供するのに使用される。

図2は、光源16からの光線の経路を示すことによって、ビーム整形配置20が、コリメートされたビームを提供するためにどうのように設計されることができるかを上部画像において示している。ファセット間の境界における反射から生じる様々な迷光経路があり、これらは意図されたビーム整形機能の一部を形成するものではないが、実際の設計において不可避である。

図2の下部は、プロット22としてビーム角度の関数としての強度を示し、プロット24としてビーム角度の関数としての色の変化を示している。当該色の変化は、CIE1976色度図における2つの色点間の距離を表すパラメータdu'v'によって定義される。出力スペクトル全体に関して一般的な平均色出力に対して色差が決定される。

プロット22は、角度に対する光強度の急激なカットオフを示し、良好なコリメーションを示している。しかしながら、プロットの領域26は、或る範囲の出力角度において顕著な色差を示している。

このレベルのコリメーションは、典型的には、ほとんどのアプリケーションに対して必要とされない。

本発明は、コリメーションの程度と色の均一性との間の様々なトレードオフを提供する。ファセット付きフォイルの使用は、各ファセットによって生じる光の再指向の量を独立して制御する可能性があることを意味する（標準的なレンズにおいては、このことは連続的な面を有する必要性のために不可能である）。従って、ファセットは、LEDパッケージからの異なる角度及び領域から到来する（及び異なる色を有する）光がビーム全体にわたって混合されるように設計されてもよく、こうして得られる光分布は、減少された角度色差を示し、この結果、当該角度色差はもはやアプリケーションにおいて可視的又は妨害的なものではない。

図3は、この取り組み方を示している。

前記上部画像は、光軸の近くにおけるコリメーション低減されたレベルの光線経路を示しているが、図2の設計と比較してエッジにおける同様の性能を示している。

出力ビームは比較的狭いままであり、36度の半値全幅（FWHM）を有する（即ち2×18度であり、ここで18度は0.5の相対的な強度を与える）。これは、約10度の図2におけるFWHMに匹敵する。フィールド角（相対強度が少なくとも0.1である角度）は45度（即ち、強度が0.1に低下する2×22.5度）であり、線形照明を使用するほとんどの用途では十分に狭い。これは、約30度の図2のフィールド角と比較される。

これらのコリメーション要件を緩和する利点は、プロット24及び領域26において示されているような色の変化の低減である。

従って、例えば、FWHMが20度よりも大きく、例えば30度よりも大きく、フィールド角が20度より大きく、例えば30度より大きくなるように、コリメーション要件の緩和が提供される。

この場合、このことは、例えば、最大値が0.03未満の値となるように、色の均一性が増大されることを可能にする。

値du'v'に対する要件はアプリケーションに依存する。

例えば、du'v'の最大値があらゆるところで0.005未満であり得るなど、更に優れた色の均一性が望まれ達成され得るが、このことは、現在のLEDパッケージによってコリメートされたアプリケーションにおいて実際には決して到達されない。実用的な観点から、du'v'の値は、例えば、強度が自身のピーク値のわずか0.1倍であるビームスポットのアプリケーションのテール部で0.01以上に到達するのを可能にされることができる。

現在、管状LED照明のソリューションからのビーム出力における色差は、市場に大きな影響を与えており、これは、TLEDソリューションの不満の重要な原因となっている。上述のアプローチは、最悪の色差をより低い強度領域（即ち図2から図3へのピーク26の右側へのシフト）に押しやるとともに当該色差を減少させ、これにより顕著な改善をもたらす。

図2と図3は光学シミュレーションの結果であり、従って、小さな振動としてのいくつかのノイズを示していることに留意されたい。

図3に示す光学機能を達成するためにビーム整形光学配置が設計される仕方が、ここで、図4を参照して説明される。

既知の完全にコリメートされたビームの色差は、このようなシステムの結像の挙動によるものである。このようなシステムにおいて、前記光源はレンズ焦点面に配置され、この結果、前記光源は無限遠に結像される。

焦点配置を変化させることによって、像は可能な限りぼやかされる一方で（即ち像のコントラストが低減される）、当該ビーム形状への影響を最小限にする。このことは、これらの偏向角は依然として好ましい全体的なビーム形状の方向の範囲内にとどまるように、光偏向角を掃引することによって達成される。

全体として光学フォイル全体をレンズ構成要素に類似していると考えることにより、レンズが、当該光軸からの横方向（即ち角度）の距離の関数として変化する焦点面を有して生成される。焦点面は、結像を防止するように、光源の位置の後ろに（即ち、ビーム整形配置に対する光源の位置の反対側に）配置される。

光軸からの最大の横方向の距離に位置されているファセットに関してのみ、焦点面が当該光源の位置に対応するようにオプションで選択される。

図4は、ビーム整形配置20の前面から光源16の位置までの距離dを示す。ビーム整形配置の焦点面は、様々な位置において異なる。最小焦点距離はdであり、これは、光線40によって示されるように、ビーム整形配置の非常にエッジにある場合である。この光線は光源に集束する。光軸とビーム整形配置20のエッジとの間の距離の約3分の1において、当該焦点距離は、光線42によって示されるように2dである。この光線は光源の後ろの焦点44に集束する。光軸とビーム整形配置のエッジとの間の距離の約4分の1において、当該焦点距離は、光線46によって示されるように3dである。この光線は、前記光源の更に後ろの焦点48に集束する。

光線42'及び46'は、ビーム整形配置のこれらの部分を通る前記光源からの光の経路を示す。ビーム整形配置はデフォーカスされるので、光路は光軸方向に再指向されず、発散したままであるが、所望の全ビーム角度内にある。

この設計は、LEDの中心領域から出る光及びLEDの外側領域から放射される光の両方がビーム全体にわたって分散されることを保証する。このことは、典型的には、当該ビームの中心から発する光が平均的に名目上前記ビームの中心から離れる方向に向いている一方で、LEDパッケージのエッジから生じる光は名目上前記ビームの中心に向けられることを意味する。

当該フォイルの幅は、好ましくは管状ハウジングの直径よりも大きいが、前記フォイルは微細構造によって完全に覆われる必要はない。これらは、フォイルの別個の領域に限定されることができる。

従って、出射ビームは、光軸に対して平行に全て偏向されるわけではないが、前記光軸に対してビーム角度内で掃引される。当該焦点は、レンズのエッジに位置されるファセットに関して当該光源の位置に対応するように選択される。しかしながら、これらのファセットで生成される当該光源の像は、これらのファセットに対する小さな立体角の結果として、大きさが大幅に縮小されている。従って、これらのファセットに関して、当該ビームの掃引角度は、結像コントラストを生じさせることなく内側ファセットに関する掃引角度と比較して大幅に低減されることができる。

所望のビーム整形は、本質的にコリメーション機能を含む。最大の可能なコリメーション度は、（i）ビーム整形要素20と光源との間の距離の（ii）発光領域の大きさに対する比によって決定される。従って、可能であれば、距離を増大させる又は光源領域を減少させることによって、可能なコリメーションの程度が改善される。典型的なコリメート光学系において、このことは、LEDの大きさが与えられているので、モジュールの大きさの増大を意味する。この用途において、最大の距離は管状ハウジングの直径によって固定される。従って、最大の程度のコリメーションを提供するために、前記光学要素は、好ましくは、管状ハウジングの内側に可能な限り近く、従って、LED光源に対して最大距離を有する。従って、ビーム整形配置は管状ハウジングの円筒形状に適合する。

更に、光学フォイルとLEDとの間の距離を最大限に大きくするために、当該LEDを管状ハウジングの中心から離すとともに当該フォイルの反対側の外側リムの近くに配置することができる（例えば図8参照）。従って、当該細長い光源は、ビーム整形配置の中心とは反対側に管状ハウジングの中心と前記管状ハウジングの外側リムとの間の光軸上に配置されることができる。

図4の例は、ビーム整形配置の内側表面上のファセットを示し、平滑な外側表面を示している。しかし、両側にファセットが設けられてもよい。前記ファセットは、フレネルプレートと同じ仕方において、前記光軸から更に急になる。このことは、オプションとして、光軸から外向きに互いに接近しており、即ち、これらは断面における長さがより小さい。このことは、ファセットがより急峻であるので、この結果、光学フォイルの所与の厚さに対して互いに接近している必要があるからである。

前記ファセットは、30μm?100μmの大きさ（即ち長さ方向に垂直な断面における長さ）を有することができる。

各LEDは、当該LEDの真上にある屈折レンズ又は全反射要素のような光ビーム整形要素を有することができる。このことは、ビームの事前整形機能を提供する。このことは、角度出力方向に依存する色の変化にも寄与することができ、ビーム整形光学配置は、これらの色の変化を低減する。

光ビーム整形配置2に一定の断面形状を持たせて設計することにより、この結果、光ビーム整形配置2は管状ハウジングの長さ方向において並進不変であり、前記長さ方向におけるLEDとの位置合わせの必要がない。LEDの周りのフォイルの湾曲された形状は、LEDからの光を効率的に捕捉し再指向するのに理想的である。光ビーム整形配置は、標準的なガラス/プラスチック製の管状ハウジング内に容易に挿入又は取付けられることができる。同時に、製造中、フォイルは、ハーフチューブ内へのフォイルの予備整形が不要となるように平坦であることができる。

フォイルは、特別な取り付け技術を必要とせず、著しい機械的強度を必要としない。ガラス又はプラスチック管状ハウジングの機械的強度が再使用される一方、内側管状ハウジングに対する前記フォイルの湾曲された形状は良好な構造安定性を保証する。

典型的なレンズ又は全反射コリメータと比較されるようにフォイルの拡張された性質は、前記光を指向するための光学要素の大きな面積を使用し、従って光を発する明らかな面積を増大させることによって、微細構造設計と一緒に、照明装置を覗き込んだ場合のLEDのピーク輝度を減少させる。従って、高輝度LEDスポットは、管状ハウジングの長さ方向の軸に対して垂直な線内に平均化される。

異なるビーム形状を有する管状の光を生成するために、異なるフォイルが、他のすべての製造ステップ及び構成要素を同じままにして使用されることができる。

図5は、図3の配置に対するビームプロファイルの形状を示す。プロット50は、長さ軸に垂直な平面内のビーム形状であり、プロット52は、長さ軸及び光軸を含む平面（即ち、管状ハウジングの中心の長さ軸を含む垂直面）におけるビーム形状である。プロット50に示されるようなビーム整形方向において、上述した36度のビーム幅と45度のフィールド角が見られる。

使用されるファセット又は微細構造のタイプは、入射光線の方向が変更される必要のある程度に依存する。このことは、次に、所望のビーム形状によって決定される。最も便利で効率的なデザインは、押し出された屈折ファセットを使用する。屈折を使用して、光線を約45度まで効率的に偏向させることができる。

ビームの偏向が45度より大きな角度にわたって望まれる場合、全反射（TIR）ファセットを光線偏向機構として使用することができる。TIR要素は、ベースの幅に対する構造の高さとのより高いアスペクト比を必要とするので、製造するのがより困難である。

図6は、ファセット設計の可能な組合せを示す。図6（a）はビームコリメーションのための屈折ファセットを示しており、図6（b）はディザファセット（dithered facets）の屈折ファセットを示している。図6（c）は、最も外側のエッジにおいてTIRファセット60を使用しているビームコリメーションを示す。

全体的なビーム整形機能は、異なるビーム形状を生成するのに使用されることができる。

図7は、長さ軸に垂直な断面形状における種々の可能なビーム形状を示している。図7（a）は、間接天井照明によるオフィスビームを示し、図7（b）は天井照明を有さないオフィスビームを示し、図7（c）は狭いビームを示し、図7（d）はバットウィングビーム形状を示している。

図8は、図7（a）のプロファイルが、単一のラインのLEDと単一のマイクロファセットフォイルを使用してどのように生成され得るかを示している。フォイルは、180度を超える角度範囲にわたって単一のLEDラインの光を再分配する。

図9に示すように、単一のLEDラインの代わりに、管状ハウジングは、異なる方向を向く複数（2つ以上）のLEDライン10a、10bを含むこともできる。例えば、1列のLEDは上向きに配置されることができ、別の列のLEDは、管状ハウジングの全表面を照明するように下向きに配置されることができる。

各LEDラインは、フォイルの異なる部分を照明することができる。これは、異なる光学部品からなる単一のフォイルによって実施化されることができることに留意されたい。

図10は、例えば、図7（d）のバットウィングプロファイルを生成するために、両方とも全体的に下向きであるLEDの2本のライン10a、10bの使用を示している。

本発明は、すべての管状光レトロフィット型のソリューションに適用されることができる。これは、現在、外付けの照明器具の構成要素を有さずに単純な管状の光バテン（battens）を使用するアプリケーションにおける使用を可能にする。

ビーム整形配置に使用される材料は、典型的には、PMMA又はポリカーボネートのようなプラスチックであり、屈折率は、例えば、1.3乃至1.6の範囲である。

開示された実施形態に対する他の変更は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の研究から、特許請求の範囲に記載の発明を実施する際の当業者によって理解され達成され得る。特許請求の範囲において、「含む（comprising）」という単語は他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は複数のこれらの要素又はステップを除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。特許請求の範囲内のいかなる参照符号も、特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 管状ライトであって、
   長さ軸と、前記長さ軸に垂直な光出力光軸とを有する細長い光源と、
   前記光源の周りの管状ハウジングと、
   前記長さ軸に垂直な平面内で前記細長い光源からの光出力をビーム整形するための、前記管状ハウジングの少なくとも角度部の内面の周りの前記ハウジング内の光ビーム整形配置と、
   を有し、前記光ビーム整形配置は、前記光ビーム整形配置の周りの角度位置に依存して変化する前記長さ軸に垂直な平面内の有効焦点距離を有し、この結果、前記有効焦点距離は、光出力光軸の側部に対して横方向に出力される光よりも光出力光軸方向における光に対して長い、管状ライト。
2. 前記細長い光源は少なくとも1列のLEDを有する、請求項1に記載の管状ライト。
3. 各LEDは、前記LEDの真上における光ビーム整形要素を有する、請求項2に記載の管状ライト。
4. 前記LEDがキャリア上に設けられ、前記光出力光軸が前記キャリアの平面に対して垂直である、請求項2又は3に記載の管状ライト。
5. 前記光ビーム整形の有効焦点位置は、前記光ビーム整形配置の前記光出力光軸から最も横方向にオフセットされた部分に対する前記細長い光源の位置と一致する、請求項1乃至4の何れか一項に記載の管状ライト。
6. 前記光ビーム整形配置は、前記長さ軸方向に延在する細長い光再指向ファセットのアレイを有し、前記光ビーム整形配置の周りの異なる角度位置におけるファセットは、前記光源からの入射光に対して異なるファセット角度を有する、請求項1乃至５の何れか一項に記載の管状ライト。
7. 前記ファセットの一部又は全てが屈折面を含む、請求項6に記載の管状ライト。
8. 前記ファセットの一部又は全部が全反射面を含む、請求項6又は7に記載の管状ライト。
9. 前記ファセットが、前記長さ軸に垂直な平面内における20μmと500μmとの間のピッチ（p）及び/又は30μmと100μmとの間の半径方向の高さ（h）によって配されている、請求項6,7又は8に記載の管状ライト。
10. 前記光ビーム整形配置は、前記光出力光軸の側部に対して横方向に出力される光に対するよりも前記光出力光軸方向における光に対するコリメーションの程度が低いコリメーション機能を提供する、請求項1乃至９の何れか一項に記載の管状ライト。
11. 前記光ビーム整形配置は、前記細長い光源のビーム幅より狭いビーム幅を有するビームを提供する、請求項1乃至10の何れか一項に記載の管状ライト。
12. 前記光ビーム整形配置は、前記光出力光軸の概ねの方向における前記細長い光源のビーム幅よりも狭いビーム幅を有するビームを、概ね反対の方向におけるビームと組み合わせて提供する、請求項1乃至10の何れか一項に記載の管状ライト。
13. 各々が長さ軸及び光出力光軸を有する2つの細長い光源を有し、前記光ビーム整形配置がバットウィングビームプロファイルを提供する、請求項1乃至9の何れか一項に記載の管状ライト。
14. 前記長さ軸に垂直な平面内の前記光ビーム整形配置の弓状の長さが、前記管状ハウジングの直径のπ/2倍以上である、請求項1乃至13の何れか一項に記載の管状ライト。
15. 前記細長い光源が、外部光ビーム整形ハウジングを伴わない使用のために設計された管状LEDランプを含む、請求項1乃至14の何れか一項に記載の管状ライト。

Images