JP6072785B2 - 光導波路 - Google Patents

Description

本発明は、光源の分野に関し、より詳細には、光導波路、及びこのような光導波路を含む照明器具に関する。

ＬＥＤ（発光ダイオード）又はＬＥＤを有するモジュールは、ＨＩＤ（高輝度放電）ランプ及びハロゲンランプのような他の現在の技術の光源によって発される全方向性光パターンではなく、半球の形の光を生成する。ＬＥＤ光源はまた、多くの場合、反射器の底部に配置される。これは、特にこのようなＬＥＤ光源のために設計された反射器を開発することを必要にし、これは、コスト及び容積を必要とするものであり得る。更に、標準的なＬＥＤ光源のアプリケーションは、多くの場合、グレアに悩まされる。

本発明の目的は、従来技術の問題を解決する又は改善することである。

本発明の第１の態様によれば、この及び他の目的は、少なくとも１つの発光ダイオードを有する光源から第１方向に発される光を案内するための光導波路であって、前記光導波路が、前記光の大部分を第２方向に向けるよう構成され、前記第１方向が、前記第２方向と等しくなく、前記光導波路が、円錐又は楕円放物面の形状を持つ上部を有し、前記上部の中心軸が、前記第１方向にある光導波路によって達成される。これは、前記光の大部分が、前記上部を前記第２方向に出る、従って、より少ない光しか前記光源から直接来ないことから、グレアが制限されるという点で、有利である。更に、前記光が前記光導波路を通って進むことから、前記光は、或る程度まで混ぜ合わされ、より一様なビームパターンを可能にするだろう。

前記光導波路は、前記光の少ない一部を前記第１方向に向けるよう構成され得る。これは、反射による損失がより少ない点で、有利である。

前記光導波路は、全内部反射を供給するよう構成され得る。これは、反射による損失がより少ない点で、有利である。

前記光源から発される光は、前記上部の底面を通って前記光導波路に入るよう構成され得る。

前記光の大部分は、前記上部の周囲面を通って前記光導波路を出るよう構成され得る。

前記光は、前記上部の前記周囲面を通って前記光導波路を出る前に、反射後に前記光が前記第２方向に向けられるように、前記上部の前記周囲面の反対側部分において反射されるよう構成され得る。

前記光の少ない一部は、前記上部の最上部を通って前記光導波路を出るよう構成され得る。これは、多数の反射による損失がより少ない点で、有利である。

前記光導波路は、円柱の形状を持つ円柱部を有してもよく、前記光源から発される光は、前記円柱部の底面を通って前記光導波路に入り、前記上部の前記底面を通って進むよう構成される。これは、前記第２方向に発される光の高さが、前記円柱部の高さを調節することによって調節されることができる点で、有利である。

前記円柱部は、全内部反射を供給するよう構成され得る。これは、反射による損失がより少なく、前記光が、所定の領域で（前記上部を通って）しか前記光導波路を出ない点で、有利である。

前記周囲面は、セグメント化されたもの及びファセット化されたもののグループからの少なくとも１つであり得る。これは、前記光の分布が、明るさに関してより一様にされ得る点で、有利である。

前記円柱部は、セグメント化されたもの及びファセット化されたもののグループからの少なくとも１つであり得る。これは、前記光の分布が、明るさに関してより一様にされ得る点で、有利である。

本発明の第２の態様によれば、この及び他の目的は、照明器具によって達成される。前記照明器具は、前記第１の態様の下の前記実施例のどれかに従う光導波路を有する。

前記照明器具は、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する光源を更に有し得る。これは、それが容積及びコストの効率がよい点で、有利である。他の例においては、前記照明器具は、少なくとも１つの発光ダイオード、又は発光ダイオードのアレイを有するＬＥＤ照明モジュールを有し得る。このようなＬＥＤ照明モジュールの例は、標準化コンソーシアムＺｈａｇａ内で標準化されているＬＥＤ照明モジュールである。

前記光源はまた、随意に、混合ボックス及び拡散性出射窓のうちの少なくとも１つを有し得る。これは、前記光源から発される光の特性が調節され得る点で、有利である。

前記照明器具は、反射器であって、前記反射器が、高輝度放電ランプ及びハロゲンランプのグループから選択される光源のために適応されている反射器を更に有し得る。これは、前記光導波路が、容積及びコストの両方の効率がよい高輝度放電ランプ及びハロゲンランプのグループから選択される光源のために適応されている反射器と一緒に用いられ得るという点で、有利である。更に、それは、反射器が、ＬＥＤ照明製品のための標準的な反射器と比べて異なるフォームファクタを持つような、新たな照明器具の設計の可能性を生む。

前記第１の態様の利点は、前記第２の態様にも等しく当てはまる。更に、前記第２の態様は、前記第１の態様に従って実施され得る。

本発明は、請求項において列挙されている特徴の全てのあり得る組み合わせに関することに注意されたい。

ここで、本発明のこの及び他の態様を、本発明の実施例を示している添付の図面を参照して、より詳細に説明する。

本発明の照明器具の実施例内に配設される本発明の光導波路の実施例の断面の概略図である。 本発明の照明器具において用いられるべき光源の実施例の断面の概略図である。 本発明の照明器具の実施例内に配設される本発明の光導波路の実施例の断面の概略図である。 図１及び３における光の実施例からみて１８０°回転した本発明の光導波路の実施例の斜視図の概略図である。

図１は、本発明の照明器具の実施例内に配設される本発明の光導波路の実施例の断面の概略図である。

照明器具７００は、光導波路１００と、光源２００と、反射器８００とを有する。反射器８００は、高輝度放電ランプ及びハロゲンランプのグループから選択される光源のために適応されていてもよい。従って、反射器８００は、元々、高輝度放電ランプ又はハロゲンランプ用に製造されていてもよく、光導波路１００により、反射器８００は、少なくとも１つの発光ダイオード２１０の形の光源２００と一緒に用いられることができる。

光源２００は、少なくとも１つの発光ダイオード２１０を有する発光ダイオードモジュールを含み得る。図２は、本発明の照明器具において用いられるべき光源の実施例の断面の概略図である。光源９００は、少なくとも１つの発光ダイオード９１０を有する発光ダイオードモジュールを含み得る。少なくとも１つの発光ダイオード９１０から発される光が拡散性窓９６０を通って進むように、光源９００内に拡散性窓９６０が配設され得る。拡散性窓９６０は、それを通って進む光を拡散するよう構成され、これは、光源９００から発される光のより一様な明るさをもたらす。光源９００は、光源９００から発される光を混ぜ合わせるよう構成される混合ボックス９５０も含み得る。混合ボックスは、反射性壁部によって囲まれている空間であり、前記混合ボックス内で、光は複数回反射される。複数回反射により、光は、この空間内のあらゆる点から生じているようにみなされることができ、従って、多数の（小さな）光源ではなく、単一の（より大きな）光源の効果を生む。拡散性窓９６０は、混合ボックス９５０の前に配設され、拡散性カバーによって覆われてもよい。

図１の光導波路１００は、円錐の形状を持つ上部１１０と、円柱の形状の円柱部３００とを有する。光導波路は、円柱部３００なしで同様に実施され得ることに注意されたい。

好ましくは、上部１１０及び円柱部３００の両方が、全内部反射を供給する。全内部反射は、上部１１０及び円柱部３００において内側で反射される光が、単に、光導波路と周囲の空気との間の屈折率の差により反射され、損失のない反射をもたらすものとして解釈されるべきである。

光源２００、９００からの光が反射器８００に到達する高さは、光導波路１００の高さによって決定される。光導波路１００の高さは、円柱部３００の高さを変えることによって容易に変えられる。

光が光導波路１００から発される角度は、上部１１０の頂点角１３５によって決定される。

光源２００、９００からの光は、第１方向５００を向いている半球形分布において発される。上部１１０の中心軸１２０は、第１方向５００にある。光導波路１００は、光の大部分２４０を第２方向６００に向けるよう構成され、第１方向５００は、第２方向６００と等しくない。第２方向６００は、ここでは、広く解釈されるべきであることに注意されたい。第２方向６００は、第１方向５００と平行ではないあらゆる方向であり得る。

光導波路１００は、光の少ない一部２３０を第１方向に向けるよう構成され得る。上部の中心軸１２０の近くで第１方向５００に向けられている光源２００、９００からの光は、光導波路１００を通って進み、上部１１０の最上部１５０を通って出る。この光が、光の少ない一部２３０と呼ばれる。上部１１０の最上部１５０は、第１方向５００に進む光が最上部１５０に垂直な角度で入射するように、平坦であり得る。

上部１１０は、周囲面１３０を持つ。光の大部分２４０は、上部１１０の周囲面１３０を通って光導波路１００を出るよう構成される。

光源２００、９００から発される光は、上部１１０の底面１４０を通って光導波路１００に入る。より詳細には、光源２００、９００から発される光は、円柱部３００の底面３１０を通って光導波路１００に入り、上部１１０の底面１４０を通って進む。

光の大部分２４０は、上部１１０の周囲面１３０を通って光導波路１００を出る前に、反射後に光が第２方向６００に向けられるように、上部１１０の周囲面１３０の反対側部分において反射されるよう構成される。これの例は、図１において図示されている。光２４０は、光源２００を出て、周囲面１３０の内側に入射する。光２４０は、面法線に関して大きな角度で入射することから、光２４０は、反射される。反射された光は、光導波路１００を通って進み、周囲面１３０の内側の反対側部分に入射する。ここでは、光は、面法線とほとんど平行に周囲面１３０の内側に入射し、従って、反射されない。その代わり、光は、光導波路１００を出て、反射器８００の方へ進む、又は光の方向に依存して、照明器具７００から遠くへ、外へ進む。面法線に関して入射角度が大きければ大きいほど、反射される光は多くなる。

図３は、本発明の照明器具の実施例内に配設される本発明の光導波路の実施例の断面の概略図である。図３は、上部の形状を除いて図１と等しい。上部（４１０）は、円錐の形状を持つ代わりに、放物面の形状を持つ。

図４は、図１及び３における光の実施例からみて１８０°回転した本発明の光導波路の実施例の斜視図の概略図である。

円柱部３００及び上部１１０、４１０は、ファセット化されたもの及びセグメント化されたものからの少なくとも１つであり得る例示するために、図４において、異なる選択肢が少し開示されている。例えば、円柱部３００及び／又は上部４１０は、セグメント８１０によって図示されているようにセグメント化されてもよい。他の例においては、セグメント８１０は、より小さいセグメント８２０に分けられてもよい。変形例として、セグメント８１０は、ファセット８３０に分けられてもよい。他の変形例として、円柱部３００及び／又は上部４１０は、ファセット８４０を有してもよい。あらゆる種類の組み合わせが可能であることに注意されたい。

要約すると、開示されている実施例は、光導波路１００、及びこのような光導波路１００を含む照明器具７００に関する。光導波路１００は、少なくとも１つの発光ダイオード２１０を有する光源２００から第１方向５００に発される光を案内する。光導波路１００は、光の大部分を第２方向６００に向け、第１方向５００は、第２方向６００と等しくない。光導波路１００は、円錐の形状を持つ上部１１０を有し、上部１１０の中心軸１２０は、第１方向５００にある。光導波路１００は、元々、高輝度放電ランプ又はハロゲンランプ用に製造されている反射器８００と一緒に用いられることができ、光導波路１００のために、反射器８００は、少なくとも１つの発光ダイオード２１０の形の光源２００と一緒に用いられることができる。

本発明を、図面において図示し、上記の説明において詳細に説明しているが、このような図及び説明は、説明的なもの又は例示的なものとみなされるべきであって、限定するものとみなされるべきではない。本発明は、開示されている実施例に限定されない。

請求項に記載の発明を実施する当業者は、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する他の変形を、理解し、達成し得る。請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。請求項において列挙されている幾つかのアイテムの機能を単一のプロセッサ又は他のユニットが実現してもよい。単に、特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように用いられることができないことを示すものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されてはならない。

Claims (13)

1. 少なくとも１つの発光ダイオードを有する光源を有する照明器具であり、前記照明器具が、前記光源から第１方向に発される光を案内するための光導波路を更に有し、
   前記光導波路が、前記光の大部分を第２方向に向けるよう構成され、前記第１方向が、前記第２方向と等しくなく、
   前記光導波路が、上部を有し、前記上部の中心軸が、前記第１方向にあり、
   前記上部が、周囲面を持つ照明器具であって、
   前記上部が、円錐又は楕円放物面の形状を持ち、
   前記光源が、混合ボックスを更に有することを特徴とする照明器具。
2. 前記光導波路が、前記光の少ない一部を前記第１方向に向けるよう構成される請求項１に記載の照明器具。
3. 前記光導波路が、全内部反射を供給するよう構成される請求項１乃至２のいずれか一項に記載の照明器具。
4. 前記光源から発される光が、前記上部の底面を通って前記光導波路に入るよう構成される請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明器具。
5. 前記光の大部分が、前記上部の前記周囲面を通って前記光導波路を出るよう構成される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明器具。
6. 前記光が、前記上部の前記周囲面を通って前記光導波路を出る前に、反射後に前記光が前記第２方向に向けられるように、前記上部の前記周囲面の反対側部分において反射されるよう構成される請求項５に記載の照明器具。
7. 前記光の少ない一部が、前記上部の最上部を通って前記光導波路を出るよう構成される請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明器具。
8. 前記光導波路が、円柱の形状を持つ円柱部を有し、前記光源から発される光が、前記円柱部の底面を通って前記光導波路に入り、前記上部の前記底面を通って進むよう構成される請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明器具。
9. 前記円柱部が、全内部反射を供給するよう構成される請求項８に記載の照明器具。
10. 前記周囲面が、セグメント化されたもの及びファセット化されたもののグループからの少なくとも１つである請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明器具。
11. 前記円柱部が、セグメント化されたもの及びファセット化されたもののグループからの少なくとも１つである請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の照明器具。
12. 前記光源が、拡散性出射窓を更に有する請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の照明器具。
13. 反射器であって、前記反射器が、高輝度放電ランプ及びハロゲンランプのグループから選択される光源のために適応されている反射器を更に有する請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の照明器具。

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