JP2015517191A - 制御可能な照明のための時分割多重化切り替え可能光学素子のためのデバイス及び方法 - Google Patents
制御可能な照明のための時分割多重化切り替え可能光学素子のためのデバイス及び方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
[0063]制御可能な照明モジュールの第1の例示的実施形態100を図1に概略的に示す。照明モジュールは、ハウジング115内に設置される少なくとも2つのLED110のグループ、及びポリマー分散液晶(PDLC)シート等の電気的に切り替え可能な散乱素子150を含む。LED110は、照明モジュール100の出力部において光線120を発するよう配置され、散乱素子150は光線120の経路内に配置される。この例では、LED構成が例えば赤色、緑色、及び青色光を生成する別々のデバイスを含み、白色光線120を形成するよう各色成分が結合されると仮定する。当然ながら、例えば琥珀色、白色、及び他の色を含む2つ、3つ、4つ、又はそれ以上の異なる色のLEDが照明モジュール100内に備えられることも考慮される。
[0068]提案の制御方法を利用する照明デバイスの第2の例示的実施形態は、その外観からは第1の色の光を生成することが予期されるが、第1の色とは異なる第2の色の照明をもたらす照明器具である。このような照明器具は、例えば、部屋の装飾にマッチする色を有する一方、作業面上に白色光照明を供給するデスク照明モジュールとして使用され得る。あるいは、照明器具は壁上に取り付けられ、第1の色を呈するが、床又は天井上に第2の色の照明を供給してもよい。
[0074]本発明の第3の例示的実施形態は、複数の切り替え可能な表面を備える照明器具に関する。図8は、単純な照明器具800の概略図を示す。照明器具800は、照明を供給するためのLED810のアセンブリ、異なる高さ及び異なる直径を有する2つの同心円状の円筒の形態を取る第1の切り替え可能な散乱素子851及び第2の切り替え可能な散乱素子852を含む。上記と同様に、LED810のアセンブリは少なくとも2つの異なる色のLEDを含み、本例では赤色、緑色、及び青色LEDである。照明器具800の外観は、散乱素子851、852の形状及び散乱素子851、852から散乱される光の色によって主に決定され、一方、照明効果はLED810のアセンブリからの直接照明と、散乱素子851、852から散乱される光による間接照明との組み合わせである。図9及び図10は、興味深い視覚効果をもたらすために散乱素子851、852及びLED110が如何に制御され得るかを示す。
[0079]上記したように、第3の実施形態は、照明器具の外観を制御するために異なる外観、例えば異なる色を有するよう制御可能な複数の電気的に切り替え可能な散乱素子を備える照明器具の概念を開示する。第4の例示的実施形態はこの概念を発展させ、素子を制御する電極が、(複数の)光学状態の間、例えば散乱状態と透明状態との間で個別に切り替え可能なシートの(複数の)領域を形成するようパターニングされる。PDLCシートは、液晶セルを形成するよう組み立てられる2つのポリマー基板を含み得る。セル内の基板の表面は、透明電極によってコーティングされ得る。このような電極をパターニングして個別にアドレス可能なセルの領域を形成することは、映像ディスプレイの分野の当業者に知られている。これらの領域の駆動、及びPDLCシートの近傍の照明LEDの駆動を制御することにより、異なる時間に異なる所定のパターンを表示するよう制御可能な単純なパターンを表示することも可能な照明器具の一部を形成する表面が作られる。
[0082]本発明の第5の実施形態は、照明器具の切り替え可能な表面上にテキスト、パターン、又はイメージを投影することにより切り替え可能な表面上にイメージ又は情報を表示できる照明器具である。第5の実施形態に係る例示的な天井取り付け照明器具を図12A及び図12Bに示す。照明器具1200は、上記したように拡散状態と透明状態との間で電気的に切り替え可能な鉛直面1250によって包囲される中央光源1210を含む。照明器具1200のための駆動波形は図7に示されるものと同様でもよく、各駆動周期の前半部T1の間、シート1250が透明状態に駆動され、光源1210が照明を供給してもよい。各駆動周期の後半部の間、シート1250が散乱状態に駆動され、図12Bに示すように、シート1250上に例えばテキスト、光パターン、及び/又はイメージが投影されてもよい。これらのパターンは、例えば、中央光源1210内のLEDによって生成される照明からもたらされてもよいし、又は、期間T2の間にのみ光を生成するよう照明器具1200の動作と同期して動作するプロジェクター(図示無し)によって生成されてもよい。シート1250上のパターン又はイメージは半透明な外観を有し得るので、(観察者によって見られる場合)シート1250の背後にある物体が暗い色又は黒色である場合、シート1250上のイメージ又はパターンの見かけのコントラストが向上し得るので、有益であり得る。
[0083]第6の例示的実施形態において、図13A及び図13Bに示されるように、照明システムの外部の切り替え可能表面の照明システム制御を組み込むことにより、照明モジュール及び照明器具に関連して説明された概念をより大きなスケールに拡張できる。例えば、部屋の天井1360に取り付けられた照明器具1300が壁1362及び窓1364を含む部屋を照らし得る。窓1364は、図13Aに示されるような透明状態から図13Bに示されるような散乱状態に変化するよう制御され得る切り替え可能表面1350を有する。また、切り替え可能表面が同期された有色照明素子の色を呈するよう、上述したように、有色照明素子がONであるときと同時に切り替え可能表面1350が光散乱状態にあるよう照明器具1300内の照明素子及び切り替え可能表面1350を時間配列することにより、切り替え可能表面1350の外観を更に制御することができる。
[0094]照明モジュール又は照明器具の光出力パターンを変化させるために、切り替え可能ミラー又は切り替え可能散乱素子等の電気的に切り替え可能な光学素子が使用され得る。例えば、電気的に可変な散乱特性を備える照明器具が、照明器具が使用される目的に応じて変更され得る。コントローラは、1つ以上の電気的に調整可能な光学素子及び1つ以上の光源を制御する。電気的に調整可能な光学素子は、例えば、受動的ビーム成形素子及び制御可能な散乱素子を含み得る。
[00103]本発明の第8の例示的実施形態は、図19に示されるように、他の方法で外観を変えることができる照明器具1900である。第8の実施形態では、第1の切り替え可能表面1901が実質的に第2の切り替え可能表面1902の内部に配置され得る。第1の(内側の)切り替え可能表面1901は円錐状の形態を有し、一方、第2の外側の切り替え可能表面1902は円筒状の形態を有する。図19Aでは、第1の切り替え可能表面1901が散乱状態に、第2の制御可能表面1902が透明状態にセットされ、よって照明器具1900は円錐状の外観を有する。図19Bでは、第1の切り替え可能表面1901が透明状態に、第2の制御可能表面1902が散乱状態にセットされ、よって照明器具1900は円筒状の外観を有する。
Claims (30)
- 観察者によって識別可能な光を生成する装置であって、前記装置は、
照明モジュールであって、
第1の色の光を生成する第1の照明素子と、
第2の色の光を生成する第2の照明素子とを含み、
前記第1の色の光は前記第2の色の光から視覚的に区別できる、照明モジュールと、
実質的に観察者と前記照明モジュールとの間に配置される、第1の光学状態と第2の光学状態との間で電気的に切り替え可能な切り替え可能表面と、
前記照明モジュール及び前記切り替え可能表面と電気通信する多重化コントローラであって、第1の照明素子状態、第2の照明素子状態、及び切り替え可能表面状態を独立して制御する、多重化コントローラと
を含み、
前記多重化コントローラは、前記第1の照明素子状態、前記第2の照明素子状態、及び前記切り替え可能表面状態のそれぞれを、少なくとも10Hzの速度で切り替えることができる、装置。 - 前記第1の光学状態は実質的に透明な状態を含み、前記第2の光学状態は実質的に光を散乱する状態を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の照明素子は第1のLEDを含み、前記第2の照明素子は第2のLEDを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記多重化コントローラは、前記切り替え可能表面が前記第2の光学状態にある間、前記第1の照明素子を第1の輝度レベルに、前記第2の照明素子を第2の輝度レベルに切り替え、前記切り替え可能表面が前記第1の光学状態にある間、前記第2の照明素子を前記第1の輝度レベルに切り替える、請求項2に記載の装置。
- 前記多重化コントローラは、前記切り替え可能表面が前記第1の光学状態にある間、前記第1の照明素子及び前記第2の照明素子を、実質的に同様な第1の期間オンに切り替え、前記切り替え可能表面が前記第2の光学状態にある間、前記第1の照明素子を第2の期間オンに切り替える、請求項2に記載の装置。
- 前記切り替え可能表面は、更に、前記第1の光学状態と前記第2の光学状態との間で電気的に切り替え可能な第1の領域と、前記第1の光学状態と前記第2の光学状態との間で電気的に切り替え可能な第2の領域とを含み、前記第1の領域及び前記第2の領域は前記多重化コントローラによって独立して制御される、請求項2に記載の装置。
- 観察者によって識別可能な光を生成する装置であって、前記装置は、
照明モジュールであって、
第1の色の光を生成する第1の照明素子と、
第2の色の光を生成する第2の照明素子と、
第3の色の光を生成する第3の照明素子とを含み、
前記第1の色の光、前記第2の色の光、及び前記第3の色の光は互いに視覚的に区別できる、照明モジュールと、
実質的に観察者と前記照明モジュールとの間に配置される、第1の光学状態と第2の光学状態との間で電気的に切り替え可能な第2の切り替え可能表面と、
実質的に前記第2の切り替え可能表面と前記照明モジュールとの間に配置される、第1の光学状態と第2の光学状態との間で電気的に切り替え可能な第1の切り替え可能表面と、
前記照明モジュール、前記第1の切り替え可能表面、及び前記第2の切り替え可能表面と電気通信する多重化コントローラであって、第1の照明素子状態、第2の照明素子状態、第3の照明素子状態、第1の切り替え可能表面状態、及び第2の切り替え可能表面状態を独立して制御する、多重化コントローラと
を含み、
前記多重化コントローラは、前記第1の照明素子状態、前記第2の照明素子状態、前記第3の照明素子状態、前記第1の切り替え可能表面状態、及び前記第2の切り替え可能表面状態のそれぞれを、少なくとも10Hzの速度で独立して切り替える、装置。 - 前記第1の光学状態は実質的に透明な状態を含み、
前記第2の光学状態は実質的に光を散乱する状態を含む、請求項7に記載の装置。 - 前記第1の照明素子は第1のLEDを含み、
前記第2の照明素子は第2のLEDを含み、
前記第3の照明素子は第3のLEDを含む、請求項7に記載の装置。 - 前記多重化コントローラは、前記第1の色の光を散乱するよう前記第1の切り替え可能表面を切り替え、前記第2の色の光を散乱するよう前記第2の切り替え可能表面を切り替える、請求項8に記載の装置。
- 前記第1の切り替え可能表面は前記照明モジュールを実質的に包囲し、前記第2の切り替え可能表面は前記第1の切り替え可能表面を実質的に包囲する、請求項10に記載の装置。
- 観察者によって識別可能な光を生成する照明器具であって、前記照明器具は、
照明モジュールと、
前記照明モジュールを少なくとも部分的に包囲するカバーであって、
第1の光学状態と第2の光学状態との間で電気的に切り替え可能な第1の切り替え可能表面と、
第1の光学状態と第2の光学状態との間で電気的に切り替え可能な第2の切り替え可能表面とを含む、カバーと、
前記照明モジュール、前記第1の切り替え可能表面、及び前記第2の切り替え可能表面と電気通信するコントローラであって、照明モジュール状態、第1の切り替え可能表面状態、及び第2の切り替え可能表面状態を独立して制御するコントローラと
を含む、照明器具。 - 前記第1の光学状態は実質的に透明な状態を含み、
前記第2の光学状態は実質的に光を散乱する状態を含む、請求項12に記載の照明器具。 - 前記第1の切り替え可能表面は前記照明モジュールを実質的に包囲し、前記第2の切り替え可能表面は前記第1の切り替え可能表面を実質的に包囲する、請求項13に記載の照明器具。
- コントローラ、第1の光源、第2の光源、及び切り替え可能表面を含む照明器具を制御する方法であって、
前記切り替え可能表面を第1の光学状態から第2の光学状態に周期的に切り替えるステップであって、切り替えの周期は最大で100msである、ステップと、
前記第1の光学状態及び/又は前記第2の光学状態中に切り替わるよう前記第1の光源を独立して制御するステップと、
前記第1の光学状態及び/又は前記第2の光学状態中に切り替わるよう前記第2の光源を独立して制御するステップと
を含む、方法。 - 前記第1の光学状態は実質的に透明な状態を含み、
前記第2の光学状態は実質的に光を散乱する状態を含む、請求項15に記載の方法。 - 第1の期間中、前記切り替え可能表面を前記散乱状態に切り替え、前記第1の光源を第1の輝度レベル状態に切り替え、前記第2の光源を第2の輝度レベル状態に切り替えるステップと、
第2の期間中、前記切り替え可能表面を前記実質的に透明な状態に切り替え、前記第1の光源を前記第2の輝度レベル状態に切り替え、前記第2の光源を前記第1の輝度レベル状態に切り替えるステップと、
前記第1及び第2の期間を周期的に繰り返すステップと
を更に含む、請求項16に記載の方法。 - 前記第1の期間中、前記切り替え可能表面上にイメージを投影するステップを更に含む、請求項17に記載の方法。
- 第1の光源、第2の光源、第3の光源、第1の切り替え可能表面、及び第2の切り替え可能表面を制御するコントローラを含む照明器具を制御する方法であって、
前記第1の切り替え可能表面を第1の光学状態と第2の光学状態との間で切り替えるステップと、
前記第2の切り替え可能表面を前記第1の光学状態と前記第2の光学状態との間で切り替えるステップと、
前記第1の光源を第1の輝度レベル状態と第2の輝度レベル状態との間で切り替えるステップと、
前記第2の光源を前記第1の輝度レベル状態と前記第2の輝度レベル状態との間で切り替えるステップと、
前記第3の光源を前記第1の輝度レベル状態と前記第2の輝度レベル状態との間で切り替えるステップと
を含む、方法。 - 前記第1の光学状態は実質的に透明な状態を含み、
前記第2の光学状態は実質的に光を散乱する状態を含む、請求項19に記載の方法。 - 第1の期間中、前記第1の切り替え可能表面を前記散乱状態に切り替え、前記第2の切り替え表面を前記実質的に透明な状態に切り替え、前記第1の光源及び前記第2の光源を前記第2の輝度レベル状態に切り替え、前記第3の光源を前記第1の輝度レベル状態に切り替えるステップと、
第2の期間中、前記第2の切り替え可能表面を前記散乱状態に切り替え、前記第1の切り替え可能表面を前記実質的に透明な状態に切り替え、前記第3の光源及び前記第2の光源を前記第2の輝度レベル状態に切り替え、前記第1の光源を前記第1の輝度レベル状態に切り替えるステップと、
第3の期間中、前記第1の切り替え可能表面及び前記第2の切り替え可能表面を前記実質的に透明な状態に切り替え、前記第3の光源及び前記第1の光源を前記第2の輝度レベル状態に切り替え、前記第2の光源を前記第1の輝度レベル状態に切り替えるステップと、
前記第1、第2、及び第3の期間を周期的に繰り返すステップと
を更に含む、請求項20に記載の方法。 - 内部空間を照明するシステムであって、前記システムは、
照明モジュールであって、
第1の色の光を生成する第1の照明素子と、
第2の色の光を生成する第2の照明素子とを含み、
前記第1の色の光は前記第2の色の光から視覚的に区別できる、照明モジュールと、
前記照明モジュールからかなり離れた位置に配置される、第1の光学状態と第2の光学状態との間で電気的に切り替え可能な切り替え可能表面であって、前記照明モジュールによって実質的に照らされる、切り替え可能表面と、
前記照明モジュール及び前記切り替え可能表面と電気通信する多重化コントローラであって、第1の照明素子状態、第2の照明素子状態、及び切り替え可能表面状態を独立して制御する、多重化コントローラと
を含み、
前記多重化コントローラは、前記第1の照明素子状態、前記第2の照明素子状態、及び前記切り替え可能表面状態のそれぞれを、少なくとも10Hzの速度で切り替えることができる、システム。 - 前記第1の光学状態は実質的に透明な状態を含み、
前記第2の光学状態は実質的に光を散乱する状態を含む、請求項22に記載のシステム。 - 前記切り替え可能表面は窓を含む、請求項23に記載のシステム。
- 観察者によって識別可能な光を生成する装置であって、前記装置は、
照明モジュールであって、
第1の輝度レベル及び第2の輝度レベルを生成するよう切り替え可能に構成可能な照明素子を含み、
前記第1の輝度レベルは前記第2の輝度レベルから視覚的に区別できる、照明モジュールと、
実質的に観察者と前記照明モジュールとの間に配置される、第1の光学状態と第2の光学状態との間で電気的に切り替え可能な第1の切り替え可能表面と、
前記照明モジュール及び前記第1の切り替え可能表面と電気通信する多重化コントローラであって、照明素子状態及び第1の切り替え可能表面状態を独立して制御する、多重化コントローラと
を含み、
前記多重化コントローラは、前記照明素子状態及び前記第1の切り替え可能表面状態のそれぞれを少なくとも10Hzの速度で切り替えることができる、装置。 - 前記第1の光学状態は実質的に透明な状態を含み、
前記第2の光学状態は実質的に光を散乱する状態を含む、請求項25に記載の装置。 - 前記照明素子はLEDを含む、請求項25に記載の装置。
- 前記第1の切り替え可能表面は、更に、前記第1の光学状態と前記第2の光学状態との間で電気的に切り替え可能な第1の領域、及び前記第1の光学状態と前記第2の光学状態との間で電気的に切り替え可能な第2の領域を含み、前記第1の領域及び前記第2の領域は前記多重化コントローラによって独立して制御される、請求項26に記載の装置。
- 第2の切り替え可能表面を更に含み、前記多重化コントローラは、前記第1の輝度レベルを散乱するよう前記第1の切り替え可能表面を切り替え、前記第2の輝度レベルを散乱するよう前記第2の切り替え可能表面を切り替える、請求項26に記載の装置。
- 前記第1の切り替え可能表面は前記照明素子を実質的に包囲し、前記第2の切り替え可能表面は前記第1の切り替え可能表面を実質的に包囲する、請求項29に記載の装置。
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