JP6427415B2 - モジュール式照明システムのための照明モジュール - Google Patents

Description

本発明は、広くは、モジュール式照明システムの分野に関する。詳細には、本発明は、照明モジュール、及び照明モジュールを製造する方法を提供する。

モジュール式照明システムは、カスタマイズされる照明を提供するために用いられ得る。照明モジュールの数及びそれらの組立体は、或る所望の照明を供給するために変えられ得る。このような照明モジュールにおいては、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源の行列が、光源間に或るピッチを開けて基板に配設される。ピッチは、光源間の中心から中心までの距離として規定され得る。ピッチが、より小さく、より一定であればあるほど、より連続的な照明が、照明モジュールから供給される。より小さなピッチでは、照明モジュールからより短い距離離れて見たときに、光源は、（幾つかの別々の照明点ではなく）単一の光源のように見える。

ＬＥＤ光源のモジュール式構造の例は、US2010/0123380に開示されている。ＬＥＤ光源のモジュール式構造が一様な照明を供給するように、ＬＥＤは、全ての隣接する２つのＬＥＤ間で等しい距離を持つ規則的な六角形のような回路基板上に配設される。

本発明の目的は、改善された、上述の技術及び従来技術に取って代わるものを提供することである。より詳細には、本発明の目的は、改善された一様性を備える輝度分布を持つモジュール式照明システムを提供することである。

本発明のこれら及び他の目的は、独立請求項において規定されている特徴を持つモジュール式照明システムのための照明モジュール及び照明モジュールを製造する方法によって達成される。本発明の好ましい実施例は、従属請求項によって特徴づけられる。

従って、本発明の第１の態様によれば、モジュール式照明システムのための照明モジュールが提供される。前記照明モジュールは、中心部と、別の照明モジュールの基板の周辺縁端部に結合されるよう適合される周辺縁端部とを持つ基板、及び前記周辺縁端部の近傍のピッチが前記中心部の近傍のピッチより大きくなるように前記基板に配設される複数の光源を有する。

本発明の第２の態様によれば、モジュール式照明システムのための照明モジュールを製造する方法が提供される。前記方法は、中心部と、前記モジュール式照明システム内の別の照明モジュールの基板の周辺縁端部に結合されるよう適合される周辺縁端部とを持つ基板を供給するステップ、及び前記周辺縁端部の近傍のピッチが前記中心部の近傍のピッチより大きくなるように前記基板に複数の光源を配設するステップを有する。

本願においては、「ピッチ」という用語で、光源の中心と、近隣の光源（即ち、最寄りの隣接する光源）の中心との間の距離、即ち、２つの近隣の（隣接する）光源間の中心間距離が意図されている。

前記光源間の前記ピッチを減らすことは望ましい。なぜなら、その場合、前記光源が、単一の照明点として知覚されず、それによって、より連続的な／一様な照明を供給するからである。例えば、前記ピッチは、前記照明が、前記照明モジュールから小さな距離離れたところで既に連続的なものとして知覚される、5mmという小ささであり得る。照明モジュールの一様性を評価する方法は、前記照明モジュールの前に配置される拡散器の表面における（輝度の変化である）ピーク・ピーク・リップルを測定するものである。前記光源を点光源に近似すると、前記拡散器が前記光源から7mmのところに配置される場合、5mmのピッチで、前記ピーク・ピーク・リップルは、既に1%未満である。即ち、前記拡散器が、前記光源の前に少なくとも7mmの距離のところに配置される場合には、前記拡散器によって発される光は、連続的なものとして知覚されるだろう。ピッチが大きければ大きいほど、連続的な照明を得るために必要とされる距離は大きくなる。

本発明は、照明モジュールの基板に配設される前記光源間の前記ピッチを減らすこと（即ち、非常に小さいピッチで照明モジュールを設けること）には、モジュール式照明システム内に取り付けられた（即ち、複数の照明モジュールが互いの近くに組み付けられた）ときに、２つの別々の近隣の（隣接する）基板に配設される２つの近隣の（隣接する）光源間の距離が、前記基板における前記ピッチより大きいことから、２つの隣接する照明モジュール間に暗い領域が見えるという不利な点があるという洞察に基づいている。この、前記基板間の相対的に大きなピッチは、前記光源が前記周辺縁端部のどれくらい近くに配設され得るかということにおける、前記基板の最小限の沿面及び隙間距離並びに製造公差における要求のための制限に起因する。

本発明は、滑らかなピッチ変化を供給することによってこのような暗い領域の視覚効果を減らしながら小さなピッチを持つ（即ち、前記基板における前記ピッチを減らす）というアイデアに基づいている。このような改善は、前記光源を、前記周辺縁端部の近傍では、前記中心部の近傍の前記光源と比べてより大きなピッチで（よりまばらに）配設することによって得られる。従って、前記基板間の（回避不能な）大きなピッチから前記基板の前記中心部の方のより小さなピッチへの滑らかな変化が供給される。

本発明の照明モジュールは、モジュール式照明システムであって、前記モジュール式照明システムの輝度分布がより一様であるように知覚されるモジュール式照明システムの実現を可能にする点で有利である。近隣の照明モジュール間のあらゆる暗い領域の、照度中断（又は不連続性）としての知覚を減らしながら、前記基板の前記光源間の前記ピッチが減らされる。前記照明モジュールが組み立てられる場合、ほとんどシームレスの照明が供給され、前記モジュール式照明システムにわたる照度勾配の変化は、滑らかになる。従って、前記モジュール式照明システムは、より短い観察距離から単一の連続的な光源として知覚されるだろう。

本発明の実施例においては、前記ピッチが、前記中心部から前記周辺縁端部に向かう方向において、徐々に増加するように、前記光源が前記基板に配設され得る。従って、モジュール式照明システムにおいて別の照明モジュールに隣接して取り付けられる場合、前記ピッチの分布は、前記モジュール式照明システムにわたって更に滑らかになり、それによって、前記モジュール式照明システムの照度分布は、より一様なように知覚される。

本発明の実施例によれば、前記基板の前記周辺縁端部の近くに位置する前記光源間のピッチが、前記周辺縁端部の最も近くに位置する前記光源と、他の照明モジュールの前記周辺縁端部の最も近くに位置する他の照明モジュールの前記光源との間のピッチ／距離（即ち、近隣の基板上の近隣の光源間のピッチ）と一致してもよい（好ましくは、前記ピッチ／距離と比べてわずかに小さくてもよい）。「一致する」という用語では、これらの２つのピッチが実質的に同じであることが意図されている。換言すれば、前記基板の前記周辺縁端部の近くの前記光源間のピッチは、好ましくは、前記周辺縁端部から前記周辺縁端部に最も近い前記光源までの距離の２倍に等しいだろう又は前記２倍と比べてわずかに小さいだろう。従って、前記モジュール式照明システムの最大ピッチは、沿面及び隙間距離並びに製造公差に関して前記光源が取り付けられることができる前記周辺縁端部からの可能な限り小さい距離によって決定され得る。

本発明の実施例においては、前記光源が、正弦波変化に従って前記基板に分布させられ得る。従って、前記ピッチは、２つの前記照明モジュール間の境界においてその最大値（即ち、最大ピッチ）を持ち、前記基板の前記中心部においてその最小値（即ち、最小ピッチ）を持つ正弦波関数のように変化することができ、これは、前記モジュール式照明システムにわたる前記ピッチの分布の変化を滑らかにするのに更に寄与し、従って、より一様な照度分布の見た目が得られる。

本発明の実施例においては、前記光源は、周辺縁端部から前記基板の反対側の周辺縁端部の方へ延在する列に配設されることができ、それによって、前記モジュール式照明システムによってほとんどシームレスの線の見た目が得られる。他の例においては、前記光源は、前記基板にわたって分散されることができ（即ち、２Ｄパターンで配設される又は前記基板のほとんど全体を覆うことができ）、それによって、前記モジュール式照明システムのほとんどシームレスの照明面を供給する。

本発明の実施例によれば、前記光源は、ＬＥＤであってもよく、これは、ＬＥＤは小さく作成されることができ、それによって、より小さなピッチが得られることができる点で有利である。

本発明の第３の態様によれば、モジュール式照明システムが提供される。前記モジュール式照明システムは、各照明モジュールが本発明の第１の態様に従って規定されている少なくとも２つの照明モジュールを含む。

本発明の他の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な明細、図面及び添付の請求項の研究時に、明らかになるだろう。当業者は、本発明の様々な特徴は、以下に記載されている実施例以外の実施例を作成するために組み合わされることができることを理解する。とりわけ、前記モジュール式照明システムのために記載されている様々な実施例は、全て、本発明の第２の態様に従って規定されているような方法と組み合わせるとができることは、理解されるだろう。

本発明の、上記の及び更なる、目的、特徴及び利点は、添付の図面に関する、本発明の好ましい実施例の以下の例示的且つ非限定的な詳細な説明を通して、よりよく理解されるだろう。

従来技術のモジュール式照明システムを示す。 本発明の実施例によるモジュール式照明システムを示す。 本発明の実施例による別のモジュール式照明システムを示す。

図は、全て、概略的なものであり、必ずしも、縮尺通りではなく、一般に、本発明を説明するために必要である部分しか示しておらず、他の部分は、省かれている場合があり、又は単に示唆されている場合がある。

図１を参照して、当業界において知られているモジュール式照明システムを説明する。図１は、照明モジュール１０ａ、１０ｂ及び１０ｃを有するモジュール式照明システム１を示している。各照明モジュール１０ａ、１０ｂ及び１０ｃは、光源１３が、一定の小さなピッチ（即ち、光源間の一定の小さな距離）を開けて配設される基板１１を有する。照明モジュール１０ａ、１０ｂ及び１０ｃの光源１３は、一緒に、線を形成する。最小限の沿面及び隙間距離並びに製造公差における要求のため、光源１３は、基板１１の周辺縁端部１２から所定の最小限の距離を置いて配設されなければならない。図１に図示されているように、この必要とされる最小限の距離は、光源１３によって形成される線において不連続性をもたらす。従って、照度勾配の相対的に大きな変化が、得られ、照明モジュール１０ａ、１０ｂ及び１０ｃ間に、暗い領域（即ち、非発光領域）が見えるだろう。

ここで、図２に目を向けて、本発明の実施例を説明する。図２は、照明モジュール２０ａ、２０ｂ及び２０ｃを含むモジュール式照明システム２を示している。各照明モジュール２０ａ、２０ｂ及び２０ｃは、中心（又は中央）部２４と、他の照明モジュール２０ａ、２０ｂ及び２０ｃの周辺縁端部２２に結合されるよう適合される周辺縁端部２２とを持つ、例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）を含む基板２１を有する。更に、各基板２１には、光源２３、好ましくはＬＥＤが、配設される（又は取り付けられる）。例えば、光源２２は、（図２に示されているように）それらが一緒にモジュール式照明システム２を横切る線を形成するように、各基板２１において列に配設され得る。光源２３は、（光源２３間の）ピッチが、周辺縁端部２２の近傍では、基板２１の中心部２４の近傍での（光源２３間の）ピッチより大きくなるように、基板２１に配設される。好ましくは、光源２３は、ピッチが、周辺縁端部２２に向けて徐々に増加し、中心部２４に向けて徐々に減少するように配設される。図２に図示されているように、ピッチは、モジュール式照明システム２にわたって、最大ピッチが基板２１間に位置し、最小ピッチが基板２１の中心部２４に位置する正弦波関数のように変化してもよい。結果として、基板２１間の（回避不能な）より大きなピッチと、より小さなピッチとの間の段階的な変化が供給され、モジュール式照明システム２からの照明出力における見た目の不連続性を減らす。

比較して見て分かるように、図２に示されているモジュール式照明システム２のピッチ分布の変化は、図１に示されている従来技術のモジュール式照明システム１のピッチ分布の変化と比べて、より滑らかであり、より一様な照度分布の見た目を供給する。図１に示されているモジュール式照明システム１において得られる照度勾配における相対的に大きな変化は、図２に示されているモジュール式照明システム２において得られる滑らかにされた分布と比べて、より目立つ。

ここで、図３を参照して、本発明の別の実施例を説明する。図３は、複数の照明モジュール３０ａ乃至３０ｆを含むモジュール式照明システム３を示している。各照明モジュール３０ａ乃至３０ｆは、中心部３４と、モジュール式照明システム３内の他の照明モジュールの周辺縁端部３２に結合されるよう適合される周辺縁端部３２とを持つ基板３１を有する。光源３３は、それらが、基板３１において分散され、それによって、基板３１を（少なくともほとんど）覆うように配設される。更に、光源３３は、（光源３３間の）ピッチが、周辺縁端部３２の近傍では、中心部３４の近傍での（光源３３間の）ピッチより大きくなるように、配設される。換言すれば、周辺縁端部３２の方の光源３３は、中心部３４の方の光源３３と比べて、よりまばらに配設される。結果として、照明モジュール３０ａ乃至３０ｆは、基板３１間の（回避不能な）より大きなピッチと、基板３１の中央におけるより小さなピッチとの間に段階的な変化を持つ、ほとんどシームレスの照明面を一緒に形成する。

特定の実施例を記載しているが、当業者は、添付の請求項において規定されているような範囲内で、様々な修正及び変更が考えられることを理解するだろう。

例えば、モジュール式照明システムは、如何なる個数の照明モジュールを含んでもよく、照明モジュールは、如何なる所望の方法（即ち、幾何学的配置）で一緒に結合されてもよい。

更に、光源は、周辺縁端部の方のピッチが中心部の方と比べてより大きい如何なる形状を持つ如何なるパターンにおいても基板に配設され得る。

Claims (8)

1. 少なくとも２つの照明モジュールを含むモジュール式照明システムであって、各照明モジュールが、
   中心部と、別の照明モジュールの基板の周辺縁端部に結合されるよう適合される周辺縁端部とを持つ基板、及び
   前記周辺縁端部の近傍のピッチが前記中心部の近傍のピッチより大きくなるように前記基板に配設される複数の光源を有するモジュール式照明システム。
2. 前記ピッチが、前記中心部から前記周辺縁端部に向かう方向において、徐々に増加するように、前記光源が前記基板に配設される請求項１に記載のモジュール式照明システム。
3. 前記基板の前記周辺縁端部の近くに位置する光源間のピッチが、前記周辺縁端部の最も近くに位置する光源と、他の照明モジュールの前記周辺縁端部の最も近くに位置する他の照明モジュールの光源との間のピッチ／距離と一致する請求項１乃至２のいずれか一項に記載のモジュール式照明システム。
4. 前記光源が、正弦波変化に従って前記基板に分布させられる請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモジュール式照明システム。
5. 前記光源が、周辺縁端部から前記基板の反対側の周辺縁端部の方へ延在する列に配設される請求項１乃至４のいずれか一項に記載のモジュール式照明システム。
6. 前記光源が前記基板にわたって分散される請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモジュール式照明システム。
7. 前記光源が発光ダイオードである請求項１乃至６のいずれか一項に記載のモジュール式照明システム。
8. 少なくとも２つの照明モジュールを含むモジュール式照明システムを製造する方法であって、
   中心部と、前記モジュール式照明システム内の別の照明モジュールの基板の周辺縁端部に結合されるよう適合される周辺縁端部とを持つ基板を各照明モジュールに供給するステップ、及び
   各照明モジュールにおいて、前記周辺縁端部の近傍のピッチが前記中心部の近傍のピッチより大きくなるように前記基板に複数の光源を配設するステップを有する方法。

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