JP6806775B2 - 大面積光源および大面積照明器具 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2113/00—Combination of light sources
- F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
- F21Y2113/13—Combination of light sources of different colours comprising an assembly of point-like light sources
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Description
以下では、いくつかの微視的な特徴を例示的に要約する。
いくつかの実施形態では、
主前面、主後面、および主前面と主後面とを厚さ方向において接続する少なくとも1つの側方結合面を有する導光ユニットであり、
導光ユニットは、主前面と主後面との間の内部全反射によって、少なくとも1つの側方結合面において受けられる光を誘導するように構成されており、
主前面は、光を通過させるための、等しい距離をおいて非光源領域にわたって分散されている複数の局在化光源領域を含み、
主前面の面積(および/または非光源領域の面積)に対する、複数の光源領域の面積の比は、20%以下、たとえば、16%もしくは15%以下、または、10%以下、たとえば、5%以下、たとえば、2%以下、たとえば、0.2%以下などの数パーセント以下である、導光ユニットと、
発光方向において少なくとも1つの結合面を通じて導光ユニットに光を放出するための複数の発光ユニットと、
主前面に沿って延伸し、複数の光源領域に光学的に結合されている複数のコリメート素子を備えるコリメーションユニットであり、各コリメート素子は、それぞれの光源領域から現れる光を受け、それぞれのコリメート光放出領域からコリメート光を放出するように構成されており、コリメート光放出領域は、光源の発光面を形成する、コリメーションユニットと
を備える、光源。
複数の導光ストリップ(91)を備え、導光ストリップはともに、導光ユニットのために、主前面(55A)、主後面(55B)、および主前面(55A)と主後面(55B)とを厚さ方向(dT)において接続する少なくとも1つの側方結合面(47)を画定し、複数の導光ストリップ(91)の各導光ストリップ(91)は、
内部全反射によって、少なくとも1つの側方結合面(47)において受けられる光を誘導するように構成されており、
光を通過させるために、主前面(55A)に複数の局在化光源領域(57)を備え、光源領域(57)は、非光源領域(59)内で導光ストリップ(91)に沿って設けられる、導光ユニット(43)。
(態様)導光ユニットと、
少なくとも1つの結合面(47)のそれぞれの部分を通じて導光ユニット(91)に光を放出するための複数の発光ユニット(41)(本明細書に開示されているように構成および配置される)と
を備える、光源−導光ユニット。
Claims (45)
- 隅照明大面積照明器具のためのコリメート光を発するための光源であって、
導光ユニットと、
複数の発光ユニットと、
コリメーションユニットと、
を備え、
前記導光ユニットは、
主前面、主後面、および前記主前面と前記主後面とを厚さ方向(dT)において接続する少なくとも1つの側方結合面を有し、
前記導光ユニットは、前記主前面と前記主後面との間の内部全反射によって、前記少なくとも1つの側方結合面において受けられる光を誘導するように構成されており、
前記主前面は、光を通過させるために、複数の局在化光源領域を備え、前記光源領域は、非光源領域内で実質的に均一に分散して設けられるとともに前記非光源領域に囲まれており、
前記複数の発光ユニットは、
前記少なくとも1つの結合面のそれぞれを通じて前記導光ユニットに光を放出し、
前記コリメーションユニットは、
前記主前面に沿って延伸し、複数のコリメート素子を備え、各コリメート素子は、入力側および出力側を備え、前記複数の光源領域のうちの1つと光学的に関連付けられ、入力側において、関連付けられている前記光源領域から現れる光を受け、出力側において形成される、それぞれのコリメート光放出領域からコリメート光を放出するように構成されており、
前記コリメート光放出領域から発せられ、遠距離場においてほぼ円形形状を有する光ビームをもたらすよう構成された、
光源。 - 前記導光ユニットは、複数の導光ストリップを備え、
前記複数のコリメート素子は、前記複数の導光ストリップの各々について、
前記光源領域の位置において主前面の側部と整列されている入力側を有する複数の複合放物面型集光器またはTIRレンズと、
前記複合放物面型集光器またはTIRレンズとそれぞれ関連付けられている複数の二次レンズと
の少なくとも一方を備える、
請求項1に記載の光源。 - 前記複数の複合放物面型集光器またはTIRレンズのうちの1つとそれぞれ関連付けられており、それぞれの前記入力側に位置決めされている複数の下方変換素子、
をさらに備えた請求項2に記載の光源。 - 前記複数の複合放物面型集光器またはTIRレンズは、前記発光ユニットから放出される前記光の波長に対して反射性であるそれぞれの二色性反射出力面を備えた、
請求項3に記載の光源。 - 前記光源領域は各々、約100μmの直径を有する円形形状を有し、約3mm〜約6mmの範囲内のピッチでそれぞれの導光ストリップに沿って整列されている、
請求項2ないし4のいずれか1項に記載の光源。 - 前記複数のコリメート素子の前記コリメート光は、5°以下の範囲内、または4°以下の範囲内、または2°以下の範囲内の全幅ビーム角を有する低発散光ビームを形成する、
請求項2ないし5のいずれか1項に記載の光源。 - 前記光源領域は、前記主前面の少なくとも複数の区画における前記非光源領域にわたる、規則的な格子構造または実質的に規則的なパターンにおいて設けられた、および/または、
前記光源領域は、円形、楕円形、またはディスク状の形状を有する、
請求項1ないし6のいずれか1項に記載の光源。 - 前記複数の光源領域は、
等しい距離をおいて、前記非光源領域にわたって分散された、
請求項1ないし7のいずれか1項に記載の光源。 - 前記導光ユニットは、逆伝播光を前記導光ユニットに結合するために、各々が前記複数の発光ユニットのサブグループと関連付けられている2つの対向する側方結合面を備える、
請求項1ないし8のいずれか1項に記載の光源。 - 連続的な発光面は、前記コリメート光放出領域によって形成され、前記連続的な発光面は、コリメート光放出領域の間の非発光領域を含み、前記非発光領域と前記コリメート光放出領域との間の面積比は、本質的に、前記光源の前記発光面にわたって一定である、
請求項1ないし9のいずれか1項に記載の光源。 - 隣接する光源領域間の光伝播方向におけるピッチ距離は、0.5mm〜50mmの範囲内、または約3mm、または6mmである、
請求項1ないし10のいずれか1項に記載の光源。 - 前記光源、または前記導光ユニットは、前記光源領域から放出される光束が、前記非光源領域を通じた任意の漏れ光束の少なくとも10倍または少なくとも20倍またはさらには50倍超であるように構成された、
請求項1ないし11のいずれか1項に記載の光源。 - 前記主前面の形状によって規定される方向における前記導光ユニットの延伸は、前記厚さ方向(dT)における前記導光ユニットの厚さよりもはるかに大きく、
または、
前記導光ユニットは、1mm〜5mmの範囲内の厚さを有するとともに、側方延伸が0.05m〜3mの範囲内または0.1m〜2mの範囲内の直径、幅、または長さを有するパネル形状である、
請求項1ないし12のいずれか1項に記載の光源。 - 前記主前面および前記主後面は、対向しており、本質的に互いに平行である、
請求項1ないし13のいずれか1項に記載の光源。 - 前記導光ユニットは、複数の導光ストリップを備え、各導光ストリップは、前記複数の発光ユニットのうちの少なくとも1つ、および、前記複数の光源領域のサブグループに光学的に結合されている少なくとも1つの側方結合面区画を備え、
または、
前記導光ユニットは、複数の導光ストリップを備え、各導光ストリップは、前記複数の発光ユニットのうちの少なくとも1つ、および、前記複数の光源領域のサブグループに光学的に結合されている少なくとも1つの側方結合面区画を備え、前記サブグループは、前記導光ストリップに沿って等しい距離をおいて直線的に配列された、
請求項1ないし14のいずれか1項に記載の光源。 - 前記導光ストリップは、0.1mm〜5mmの範囲内の厚さ、0.1mm〜5mmの範囲内の横幅を有する矩形断面を有し、
または、
前記導光ストリップは、300μm×300μmの断面、および、0.1m〜2mの範囲内の長さを有する、
請求項15に記載の光源。 - 複数の導光ストリップは、前記導光ユニットの前記主後面と関連付けられている前記導光ストリップのそれぞれの側部において基板に取り付けられている、
請求項1ないし16のいずれか1項に記載の光源。 - 前記光源領域は、10μm〜500μmの範囲内、または約100μmの側方延伸を有する、
請求項1ないし17のいずれか1項に記載の光源。 - 前記光源領域は、光源について最大2mmまたはさらには最大3mmの範囲内の側方延伸を有し、
または、
前記光源領域は、狭い扇形の一次光を与えられる導光ユニット、または、長い距離を観察するように構成されている光源について、最大2mmまたはさらには最大3mmの範囲内の側方延伸を有する、
請求項1ないし18のいずれか1項に記載の光源。 - 前記コリメート光放出領域は、0.5mm〜50mmの範囲内の側方延伸を有する、
請求項1ないし19のいずれか1項に記載の光源。 - 前記複数のコリメート素子の厚さ範囲は、1mm〜0.3mの範囲内である、
請求項1ないし20のいずれか1項に記載の光源。 - 前記導光ユニットの厚さ範囲は、1mm〜5mmの範囲内である、
請求項1ないし21のいずれか1項に記載の光源。 - 隣接するコリメート素子と関連付けられるコリメート素子に対して光源領域から入る光の量を低減するように、コリメート素子の間にかつ/またはコリメート素子に沿って延伸するクロストーク低減バッフル構造、
をさらに備える、
請求項1ないし22のいずれか1項に記載の光源。 - 前記主前面に沿ってコリメート素子の間に延伸する前方漏れ遮断構造、
をさらに備える、
請求項1ないし23のいずれか1項に記載の光源。 - 前記主後面に沿って延伸し、特にヒートシンクとして構成されている後方漏れ遮断構造、
をさらに備える、
請求項1ないし24のいずれか1項に記載の光源。 - 前記複数の発光ユニットのうちの少なくとも1つは、40°未満、または約30°以下、または約20°以下、または約10°以下の前記導光ユニット内での角度範囲をもたらす角度範囲にわたる発光を有する発光デバイスを備える、
請求項1ないし25のいずれか1項に記載の光源。 - 前記角度範囲は、入力光中心方向によって特徴付けられ、前記入力光中心方向は、導光ユニットの前記主前面または前記主後面に対する法線に対して、TIRの角度と前記角度範囲の半分との合計の角度だけ傾けられている、
請求項1ないし26のいずれか1項に記載の光源。 - 前記複数の発光ユニットのうちの少なくとも1つは、白色発光スペクトルを含む、または、様々な発光スペクトルを含む、
請求項1ないし27のいずれか1項に記載の光源。 - 複数の下方変換素子、をさらに備え、前記複数の下方変換素子のそれぞれは、光源領域と関連付けられている、
請求項1ないし28のいずれか1項に記載の光源。 - 前記複数の下方変換素子のうちの少なくとも1つの下方変換素子であって前記光源領域の一つと関連付けられた下方変換素子は、
前記光源領域を通過した光を受けるように位置決めされており、または、
前記光源領域を通過した光を受け、もしくは、前記複数の光源領域の各光源領域を通過するための光を生成するために、前記主前面もしくは前記主後面に隣接して位置決めされており、または、
前記コリメーションユニットのそれぞれのコリメート素子の入力側に位置決めされており、および/または、
前記複数の下方変換素子は、蛍光体化合物、量子ドット領域、およびディスク形状の蛍光体化合物材料のいずれかにより構成された下方変換素子を含む、
請求項29に記載の光源。 - それぞれ光源領域と関連付けられている複数の反射構造をさらに備え、
前記複数の反射構造は、
前記光源領域を通過するように光を反射するように位置決めおよび構成された反射構造を含む、または、
それぞれの下方変換素子へと光を反射するように位置決めおよび構成された反射構造を含む、または、
集束反射器として構成された反射構造を含む、
請求項1ないし30のいずれか1項に記載の光源。 - それぞれ光源領域と関連付けられている複数の反射構造をさらに備え、
前記複数の反射構造のうちの、前記光源領域の1つと関連付けられた反射構造は、対向する方向から前記反射構造に落ちる光を、同様の抽出方向において前記光源領域を通過するように反射するように位置決めおよび構成された、
請求項1ないし31のいずれか1項に記載の光源。 - それぞれ光源領域と関連付けられている複数の反射構造をさらに備え、
前記複数の反射構造は、前記主後面上に形成されている反射プリズムとして構成された反射構造を含む、
請求項1ないし32のいずれか1項に記載の光源。 - それぞれ光源領域と関連付けられている複数の反射構造をさらに備え、
前記複数の反射構造は、側部から見たときに三角形断面を有し、それぞれの前記コリメート素子から見たときに円形断面を有する反射構造を含む、
請求項1ないし33のいずれか1項に記載の光源。 - 前記複数のコリメート素子のうちの少なくとも1つは、屈折光学素子、または反射光学素子、または1つもしくは複数のレンズ、または1つもしくは複数のTIRレンズ、またはレンズもしくはフレネルレンズが後続する1つもしくは複数のTIRレンズ、または複合放物面型集光器、またはレンズもしくはフレネルレンズが後続する複合放物面型集光器、を含む、
請求項1ないし34のいずれか1項に記載の光源。 - 前記複数のコリメート素子のうちの少なくとも1つは、
コリメート光放出領域のための円形もしくは多角形の基部形状開口を含み、もしくは、
コリメート光放出領域のための三角形形状、もしくは二次形状、もしくは六角形形状を含み、
または、
コリメートユニットをさらに備え、前記コリメートユニットは、それぞれの位置において前記コリメート素子を保持するための基部構造を備え、
または、
前記コリメートユニットは、それぞれの位置において前記コリメート素子を保持するための基部構造を備え、かつ、前記基部構造は、バッフル構造として構成されている、
請求項1ないし35のいずれか1項に記載の光源。 - 前記コリメート光放出領域によって形成されている発光面をさらに備え、または、
前記コリメート素子の入力側は、前記複数の光源領域のうちの1つと光学的に関連付けられている、
請求項1ないし36のいずれか1項に記載の光源。 - 前記複数のコリメート素子のうちの少なくとも1つは、発光面に対して直角または傾けられている、前記コリメート光の伝播のための少なくとも1つの主光ビーム伝播軸を提供するように構成される、
または、
すべてのコリメート素子は、同じ主方向をもたらすように構成される、
または、
直接光の傾きは、互いに対する、もしくは、前記光源領域に対する、前記コリメート素子の構成要素の光軸の変位によって生成される、
または、
直接光の傾きは、複合放物面型集光器、もしくはTIRレンズおよびフレネルレンズの変位によって生成される、
請求項1ないし37のいずれか1項に記載の光源。 - 請求項1ないし38のいずれか1項に記載の光源と、
マトリックス内に埋め込まれている複数のナノ粒子を備え、青色よりも赤色においてより大きい直接透過、および、赤色よりも青色においてより大きい拡散透過を可能にするように構成されている色拡散層であって、前記色拡散層は、前記コリメート光によって照明されるように位置決めされ、または、前記コリメーションユニットの前記入力側もしくは前記出力側の下流に位置決めされ、または、前記光源領域の下流に位置決めされる、色拡散層と、
を備えた隅照明大面積照明器具。 - 前記発光面は、
前記コリメート光放出領域によって形成され、
前記発光ユニットは、一次光を放出するように構成されており、前記一次光は、前記導光ユニット内を伝播する間に前記一次光によって累積されるスペクトル損失を補償するスペクトル分布を有し、または、
前記発光ユニットは、前記導光ユニット内を伝播している間に前記一次光によって累積される損失を補償し、前記発光面の面積部分あたりの輝度が基本的に均質であるように、同等の光源領域において同等の光抽出を可能にするための、前記導光ユニット内の逆伝播光を生成するためのサブグループを備える、
請求項1ないし38のいずれか1項に記載の光源。 - 前記光源、または前記コリメーションユニット、または前記コリメート素子のそれぞれは、前記光源の発光面の法線に対して傾いている主光ビーム方向をもたらすように構成されている、
請求項1ないし38または40のいずれか1項に記載の光源。 - 前記複数の反射構造に含まれる、側部から見たときに三角形断面を有し、それぞれの前記コリメート素子から見たときに円形断面を有する前記反射構造は、半楕円状または半円状の形状を有する反射面を有する、
請求項34に記載の光源。 - 前記それぞれのコリメート光放出領域から放出された前記コリメート光によって光ビーム放射が生じ、当該光ビーム放射は、
前記導光ユニットから光を取り出す反射素子または反射面の形状が、前記コリメート素子から遡及して設計されたこと、
前記コリメート素子の入力側のサイズが、10μm〜200μmの範囲の直径を有すること、
CPCレンズまたは光抽出レンズの入力側開口が、50μmから100μmの範囲の直径を有すること、
前記コリメート素子が、円形の開口または多角形の基部形状開口を含むこと、および、
前記コリメート素子のコリメートユニットが、1つまたは複数の順方向散乱層および/または小角度散乱器を有すること、
の少なくとも1つに起因して、前記遠距離場において円形のビーム断面を有する、
請求項1から38、40から42のいずれか1項に記載の光源。 - 前記導光ユニットは、前記発光ユニットからの光を抽出位置に導くように構成され、各抽出位置は、局在化光源領域を規定する、
請求項1から38、40から43のいずれか1項に記載の光源。 - 前記遠距離場は、天井から床までの距離において形成される、および/または、
前記コリメート光放出領域の1つから発生する光ビームの前記遠距離場は、それぞれのコリメート素子によって生成された近接場と、それぞれのコリメート素子が受けた前記光と、に依存し、および/または、
並置された前記コリメート光放出領域は、当該並置された前記コリメート光放出領域から発生する光ビーム内から見込んだとき、明るい円盤の像として知覚される、
請求項1から38、40から44のいずれか1項に記載の光源。
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