(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源のアレイと、
該光源のアレイと前記光源からの光を放出するための光出力窓との間に配置される遠隔蛍光体層及び／又は散乱層と、
を有する照明システムであって、
前記光源のアレイにおける少なくとも１つの光源は、該光源のアレイにおける他の光源とは異なる発光特性を有し、
前記遠隔蛍光体層及び／又は散乱層は前記光源のアレイから或る距離に配置され、前記遠隔蛍光体層は前記光源により放出される光の少なくとも一部を異なる色の光に変換する発光物質を有し、前記散乱層は前記光源により放出される光の少なくとも一部を散乱させる散乱構造及び／又は散乱物質を有し、前記少なくとも１つの光源の発光特性の差を少なくとも部分的に補償するために、前記発光物質は前記遠隔蛍光体層にわたり分布され、前記散乱構造及び／又は散乱物質は前記散乱層にわたり分布され、前記発光物質、前記散乱構造及び／又は前記散乱物質の分布は局部的変化を有し、
前記遠隔蛍光体層及び／又は散乱層が、前記遠隔蛍光体層及び／又は散乱層と前記光源のアレイとの間の距離に応じて前記光出力窓における光の均一性を変化させるように、前記光源のアレイと前記光出力窓との間において、前記光出力窓に対して垂直な方向に移動可能である、照明システム。
【請求項２】
請求項１に記載の照明システムにおいて、前記発光特性が、
光の強度、
光の色、
角度的発光プロファイル、
の何れかを有する照明システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の照明システムにおいて、前記発光物質の分布が前記発光特性の差を少なくとも部分的に補償するために前記発光物質の局部的変化を有し、及び／又は前記散乱構造及び／又は散乱物質の分布が前記発光特性の差を少なくとも部分的に補償するために局部的変化を有し、前記局部的変化が、
前記遠隔蛍光体層にわたる前記発光物質の密度の変化、及び／又は前記散乱層にわたる前記散乱構造及び／又は散乱物質の密度の変化、
前記遠隔蛍光体層にわたる前記発光物質の厚さの変化、及び／又は前記散乱層にわたる前記散乱構造及び／又は散乱物質の厚さの変化、
前記遠隔蛍光体層にわたる前記発光物質内の異なる蛍光体物質及び／又は散乱物質の混合の変化であって、前記発光物質は異なる蛍光体物質及び／又は散乱物質の混合を有し、各固有の蛍光体物質が前記光源により放出される光の固有の部分を吸収すると共に固有の色の光を放出するような変化、
前記遠隔蛍光体層を経る光学経路の長さを変えるための該遠隔蛍光体層にわたる散乱及び／又は反射特性の変化、
の何れかを有する照明システム。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載の照明システムにおいて、前記光源のアレイと前記遠隔蛍光体層及び／又は前記散乱層との組み合わせが、前記光出力窓にわたり実質的に均一な光の分布を発生させる照明システム。
【請求項５】
請求項４に記載の照明システムにおいて、前記遠隔蛍光体層及び／又は前記散乱層が、前記光出力窓にわたる光の分布の均一性を最適化するために当該照明システム内で移動可能である照明システム。
【請求項６】
請求項１、２又は３に記載の照明システムにおいて、該照明システムは各々が前記光源のアレイと前記光出力窓との間に配置された複数の遠隔蛍光体層を有し、各遠隔蛍光体層が前記光源により放出される光の固有の部分を吸収すると共に固有の色の光を放出する固有の発光物質を有する照明システム。
【請求項７】
前記複数の遠隔蛍光体層が単一の担体材料上に設けられる請求項６に記載の照明システム。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか一項に記載の照明システムにおいて、前記発光物質が印刷処理により前記遠隔蛍光体層にわたり前記分布を生じさせる印刷可能な発光物質であり、及び／又は前記散乱物質が印刷処理により前記散乱層にわたり前記分布を生じさせる印刷可能な散乱物質である照明システム。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか一項に記載の照明システムにおいて、前記光源のアレイが発光ダイオードのアレイを有する照明システム。
【請求項１０】
請求項１ないし９の何れか一項に記載の照明システムにおいて、前記光源のアレイにおける光源が、４００ナノメートルと４９０ナノメートルとの間の範囲内に中心波長を持つ光を放出する照明システム。
【請求項１１】
請求項１ないし１０の何れか一項に記載の照明システムにおける前記光源のアレイから或る距離に配置される遠隔蛍光体層であって、該遠隔蛍光体層は前記光源により放出される光の少なくとも一部を異なる色の光に変換する発光物質を有し、該発光物質が前記少なくとも１つの光源の発光特性の差を補償するために前記遠隔蛍光体層にわたり分布される遠隔蛍光体層。
【請求項１２】
請求項１ないし１０の何れか一項に記載の照明システムにおける前記光源のアレイから或る距離に配置される散乱層であって、該散乱層は前記光源により放出される光の少なくとも一部を散乱させる散乱構造及び／又は散乱物質を有し、該散乱構造及び／又は散乱物質が前記少なくとも１つの光源の発光特性の差を補償するために前記散乱層にわたり分布される散乱層。
【請求項１３】
請求項１ないし１０の何れか一項に記載の照明システムを有する照明器具。
【請求項１４】
請求項１ないし１０の何れか一項に記載の照明システムを有する表示装置。
【請求項１５】
照明システムにおける少なくとも１つの光源の発光特性を少なくとも部分的に補正する方法であって、前記照明システムは光源のアレイと、該光源のアレイと前記光源からの光を放出するための光出力窓との間に配置される遠隔蛍光体層及び／又は散乱層とを有し、前記少なくとも１つの光源は前記光源のアレイにおける他の光源とは異なる発光特性を有し、前記方法が、
前記遠隔蛍光体層及び／又は前記散乱層を設ける前に、前記照明システムの前記光出力窓にわたる発光特性の変化を決定するステップと、
前記少なくとも１つの光源の発光特性の差を補償するために要する、発光物質及び／又は散乱構造及び／又は散乱物質の分布を決定するステップと、
前記発光特性の差を少なくとも部分的に補償するための前記遠隔蛍光体層を生成するために前記決定された分布に従って前記発光物質を設け、及び／又は前記発光特性の差を少なくとも部分的に補償するための前記散乱層を生成するために前記決定された分布に従って前記散乱構造及び／又は前記散乱物質を設けるステップと、
前記照明システムに前記遠隔蛍光体層及び／又は前記散乱層を設けるステップと、
を有し、
前記発光物質、前記散乱構造及び／又は前記散乱物質の分布は局部的変化を有し、
前記遠隔蛍光体層及び／又は散乱層が、前記遠隔蛍光体層及び／又は散乱層と前記光源のアレイとの間の距離に応じて前記光出力窓における光の均一性を変化させるように、前記光源のアレイと前記光出力窓との間において、前記光出力窓に対して垂直な方向に移動可能である、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光源並びに遠隔（遠くに離れた）蛍光体層及び／又は散乱層を有する照明システムに関する。
【０００２】
また、本発明は照明システムを有する照明器具、照明システムを有する表示装置、及び照明システムにおける少なくとも１つの光源の発光特性（光放出特性）を補正する方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
複数の光源並びに遠隔（遠くに離れた）蛍光体層及び／又は散乱層を有する照明システム自体は既知である。これらの照明システムは、とりわけ、例えばオフィス照明、店舗照明等の汎用照明目的のための、又は例えば家庭用汎用照明の目的の照明器具に使用されている。これらの照明システムは、バックライトシステム、及びバックライトシステムを有する表示装置にも使用されている。
【０００４】
遠隔蛍光体装置は、光源のアレイにおける光源により放出される光の一部を吸収し、該吸収された光を異なる色の光に変換する発光物質を有している。斯かる発光物質が光源又は複数の光源から或る距離に配置された場合、所謂遠隔蛍光体装置が得られる。遠隔蛍光体構成を使用する利点は、良く知られており、当該発光物質の変換効率及び寿命が改善されること、及び選択する発光物質の範囲が改善されることを含む。
【０００５】
このような照明システムは、例えば、米国特許出願公開第２００６／０２６８５３７号から既知であり、該文献には発光特性を有する蛍光体膜が開示されている。この米国特許出願の特定の実施例においては、平行に配置された３つの光源から遠く離れて配置された蛍光体膜が開示されている。該蛍光体物質は、蛍光体粒子の濃度が当該光源の中心からの距離と共に増加されるような領域に配置されている。一般的に、蛍光体は、照射光が増加するにつれて、一層高い波長変換効率及び一層多くの数の変換された光成分を有する。従って、光源の発光中心から一層遠く離れた部分において蛍光体の濃度を増加させることにより、均一な色の分布を発生させることができる。
【０００６】
既知の照明システムの欠点は、当該照明システムの均一さが依然として不十分であることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、照明システムの均一さを更に改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１態様によれば、上記目的は請求項１に記載の照明システムにより達成される。本発明の第２態様によれば、上記目的は請求項１１に記載の遠隔蛍光体層により達成される。本発明の第３態様によれば、上記目的は、請求項１２に記載の散乱層により達成される。本発明の第４態様によれば、上記目的は、請求項１３に記載の照明器具により達成される。本発明の第５態様によれば、上記目的は、請求項１４に記載の表示装置により達成される。本発明の第６態様によれば、上記目的は、請求項１５に記載の照明システムにおける少なくとも１つの光源の発光特性を補正する方法により達成される。
【０００９】
本発明の第１態様による照明システムは、光源のアレイ、並びに該光源のアレイと斯かる光源からの光を放出する光出力窓との間に配置された遠隔蛍光体層及び／又は散乱層を有し、
【００１０】
上記光源のアレイにおける少なくとも１つの光源は該光源のアレイにおける他の光源とは異なる発光特性を有し、
【００１１】
上記遠隔蛍光体層及び／又は散乱層は上記光源のアレイから或る距離に配置され、上記遠隔蛍光体層は上記光源により放出される光の少なくとも一部を異なる色の光に変換するように配された発光物質を有し、上記散乱層は上記光源により放出される光の少なくとも一部を散乱するように配された散乱構造及び／又は散乱物質を有し、上記少なくとも１つの光源の発光特性の差を少なくとも部分的に補償するために、上記発光物質が上記遠隔蛍光体層にわたって分散され、及び／又は上記散乱構造及び／又は散乱物質が上記散乱層にわたって分散される。
【００１２】
発光特性は、例えば、放出される光の色を含むか、又は光源の空間的色変化を含むことができ、少なくとも１つの光源に関し、当該照明システムの光源の残りと比較して相違し得る。また、上記発光特性は、例えば当該光源の周囲の空間的強度変化又は放射強度を含むこともでき、少なくとも１つの光源に関し、当該照明システムの光源の残りと比較して相違し得る。
【００１３】
本発明による照明システムの効果は、上記遠隔蛍光体層にわたる発光物質の固有の分布、及び／又は上記散乱層にわたる散乱構造及び／又は散乱物質の固有の分布が、上記光源のうちの少なくとも１つの光源の、残りと比較した発光特性の差を補償するために使用されることである。この補償の結果、光源の如何なる区分化（binning）も省略することができると共に、当該照明システムの上記光出力窓により放出される光の均一性を改善することができるという利点が得られる。光源のアレイ、例えば発光ダイオードのアレイが使用された場合、個々の光源は、典型的には、様々な発光特性を有する。時には、これらの多様性は、個々の光源の製造工程における製造変動により生じる。発光ダイオードアレイにおける均一性を改善するために、時には、区分化が適用される。このような処理においては、発光ダイオードの発光特性が決定され、実質的に同一の発光特性を持つ発光ダイオードのみが単一のアレイに組み込まれる。区分化は光源のアレイから放出される光の相対的に良好な均一性をもたらすが、区分化処理は相対的にコストが掛かり、良好な部品管理（logistics）を必要とする。本発明による照明システムにおいて、該照明システムは、上記光源のアレイに隣接して、発光物質を含む遠隔蛍光体層、及び／又は散乱構造及び／又は散乱物質を含む散乱層も有する。上記遠隔蛍光体層にわたる発光物質の、及び／又は上記散乱層にわたる上記散乱構造及び／又は散乱物質の分布を調整することにより、当該光源のアレイにおける上記少なくとも１つの光源の変動した発光特性による発光の変化を、少なくとも部分的に補償することができ、かくして、当該照明システムの光出力窓から放出される光の相対的に高い均一性を生じさせる一方、区分化の必要性をなくす。
【００１４】
米国特許出願公開第２００６／０２６８５３７号の既知の照明システムにおいては、３つの光源のアレイが蛍光体膜と組み合わされている。該蛍光体膜における蛍光体粒子の濃度は、該蛍光体粒子の濃度が光源から一層離れる部分において増加するように変化する。該既知の照明システムにおける濃度変化パターンは、当該光源のアレイにおける全ての光源に対して同一であり、該濃度変化パターンは当該既知の照明システムの光源の光軸上に中心を合わされている。該引用された濃度の変化は、相対的に均一な光の放出を可能にし得るが、各光源の発光特性の多様性により依然として不均一さが残存する。該既知の照明システムからの光の放出の均一性を改善するには、依然として区分化が必要であるように思われる。更に悪いことに、この場合、区分化は、アレイ内で整合すべき光源の色及び／又は強度の変動を含むのみならず、全ての光源に対して強度及び色の両方における角度的な発光変動も整合すべきである。特に、既知の蛍光体膜に設けられる所定の濃度変化パターンにより、当該既知の照明システムにおいては、光源の予測される角度的な発光変化からの如何なる逸脱も、相対的に大きな均一性の変化を生じさせ、これが該既知の照明システムにおいては存在したままである。従って、米国特許出願公開第２００６／０２６８５３７号の既知の照明システムのアレイにおいては光源の強度及び／又は色が整合すべきであるのみならず、個々の光源の角度的な発光の変化も、前記所定の濃度変化を設計するために使用された予測される角度的発光変化に整合しなければならない。従って、米国特許出願公開第２００６／０２６８５３７号の既知の照明システムに示されるように蛍光体膜に所定の濃度変化を適用することによれば、均一な発光分布を生じさせるための区分化処理は一層大幅に困難となる。というのは、光源の整合するための要件が、一層厳しくなり、一層費用の掛かるものとなるからである。更に、蛍光体粒子は当該蛍光体膜にわたって単に一様に設けられ得るものではないから、使用される該蛍光体膜は製造するのが相対的に高価となる。
【００１５】
本発明による照明システムにおいて、前記遠隔蛍光体層及び／又は散乱層は、発光特性の差を少なくとも部分的に補償するように配設される。上記遠隔蛍光体層は、前記光源により放出される光の少なくとも一部を異なる色の光に変換するように構成された発光物質を有する。上記遠隔蛍光体層にわたる該発光物質の分布は、前記少なくとも１つの光源の発光特性の差を少なくとも部分的に補償するように生成される。前記散乱層は、前記光源により放出される光の少なくとも一部を散乱させるように構成された散乱構造及び／又は散乱物質を有する。上記散乱層にわたる上記散乱構造及び／又は散乱物質の分布は、前記少なくとも１つの光源の発光特性の差を少なくとも部分的に補償するように生成される。本発明による上記遠隔蛍光体層及び／又は散乱層は、光源の特定のアレイのために最適化され、典型的には光源の各アレイに対して相違すると共に、典型的には光源のアレイにおける光源の配列にも依存する。従って、本発明による上記蛍光体層及び／又は散乱層を製造するためのコストは、米国特許出願公開第２００６／０２６８５３７号の既知の蛍光体膜を製造するためのコストに匹敵し得るものではあるが、本発明による遠隔蛍光体層及び／散乱層によれば、光源の区分化又は選択は必要とされず、全体のシステムのコストを一層低くさせる一方、当該照明システムから放出される光の結果的な均一さは大幅に良好となる。というのは、上記発光物質及び／又は散乱構造及び／又は散乱物質の分布が、当該光源のアレイに対して特別に仕立てられるからである。
【００１６】
当該照明システムの一実施例において、前記発光特性は、光の強度、光の色、角度的発光プロファイルの何れかを含む。これらの発光特性の変化は、一般的に、照明システムにおける均一さの変化の原因となる。
【００１７】
当該照明システムの一実施例において、前記発光物質の分布は発光特性の差を少なくとも部分的に補償するための発光物質の局部的変化を含み、及び／又は前記散乱構造及び／又は散乱物質の分布は発光特性の差を少なくとも部分的に補償するための局部的変化を含む。また、上記局部的変化は、上記遠隔蛍光体層にわたり上記発光物質の密度を変化させること、及び／又は上記散乱層にわたり上記散乱構造及び／又は散乱物質の密度を変化させることを含む。上記発光物質の密度の変化は、例えば前記光源が実質的に青色光を放出する場合、少なくとも１つの光源の発光特性の如何なる変化も補償するのに十分であり得る。この様な実施例において、上記発光物質は、放出される青色光の一部を吸収すると共に該吸収された青色光を例えば黄色光に変換するよう構成され、斯かる黄色光は、当該光源からの青色光の残部と混合されると実質的に白色光を生成する。斯様な照明システムは実質的に白色光を放出するが、その場合において、放出される青色光の強度及び／又は色の角度的変化は、遠隔蛍光体層にわたり発光物質の密度を変化させることにより補償することができる。代替的に又は付加的に、散乱層が存在しても良く、該散乱層において散乱構造及び／又は散乱物質の密度は、放出される強度を局部的に変えるために当該散乱層にわたり変化する。上記局部的変化は、上記遠隔蛍光体層にわたり発光物質の厚さを変化させること、及び／又は上記散乱層にわたり散乱構造及び／又は散乱物質の厚さを変化させることを含み得る。ここでも、実質的に一様な発光物質を有する先の例において、前記少なくとも１つの光源の発光特性の如何なる変化も補償するために、厚さの変化を使用することができる。代わりに又は加えて、散乱層が存在しても良く、その場合において、散乱構造及び／又は散乱物質の厚さは、放出される強度を局部的に変えるために変化する。該局部的変化は、遠隔蛍光体層にわたり発光物質内の散乱物質及び／又は異なる蛍光体材料の混合を変化させることも含む。
【００１８】
前記発光物質は、例えば固有の色温度を持つ白色光等の、必要とされる光の色を発生するために使用することができる。前記散乱構造及び／又は散乱物質は、放出される光の強度を局部的に変えるために使用することができる。このような実施例において、発光物質及び／又は散乱構造及び／又は散乱物質の混合は、前記光出力窓にわたって放出される光が、必要とされる固有の色温度及び強度分布を有するのを保障するために調整されねばならない。散乱構造及び／又は散乱物質の密度を変えることは、発光特性の局部的変化を生じさせる。発光物質の局部的変化は、上記遠隔蛍光体層を経ての光学経路の長さを変えるために該遠隔蛍光体層にわたり散乱及び／又は反射特性を変化させることを含む。上記遠隔蛍光体層を経る光学経路を局部的に調整することにより、光の変換の程度を調整することができ、かくして、発光特性を局部的に変化させる。
【００１９】
当該照明システムの一実施例において、前記光源のアレイと前記遠隔蛍光体層及び／又は散乱層との組み合わせは、前記光出力窓にわたって実質的に均一な光分布を発生するように構成される。前述したように、通常、上記光源のアレイ内の少なくとも１つの光源の発光特性を補償するように設計された上記遠隔蛍光体層及び／又は散乱層は、該特定の光源のアレイに対して固有のものであり、良好な均一性は生じるものの、典型的には、別の光源のアレイに対しては使用することができない。そのようであるので、光源のアレイと遠隔蛍光体層及び／又は散乱層との組み合わせは、実質的に均一な光分布を生じるように選択される。
【００２０】
当該照明システムの一実施例において、前記遠隔蛍光体層及び／又は散乱層は、前記光出力窓にわたる光分布の均一性を最適化するために、該照明システム内で移動可能とする。上記遠隔蛍光体層及び／又は散乱層を当該照明システム内で移動可能とすることにより、前記発光物質及び／又は散乱構造及び／又は散乱物質の分布の生成の如何なる不正確さも補償することができる。また、前記光源のアレイに対する斯かる遠隔蛍光体層及び／又は散乱層の位置決めも補償することができる。例えば、前記光出力窓と、上記遠隔蛍光体層及び／又は散乱層との間の距離を増加させる場合、該遠隔蛍光体及び／又は散乱層により放出される光の如何なる残存する不均一性も、光が上記光出力窓を介して放出される前に該光を混合することにより平均化される。当該照明システムが、例えば、バックライトユニット内で使用される場合、当該光源のアレイ内の光源の数は相対的に大きいであろう。この場合、上記遠隔蛍光体層及び／又は散乱層の横方向位置決めは厳しくなり得、従って、該遠隔蛍光体層及び／又は散乱層を当該光源のアレイに対して実質的に平行に横方向に移動させることにより、均一さの最適化を達成することができる。
【００２１】
当該照明システムの一実施例において、該照明システムは複数の遠隔蛍光体層を有し、各遠隔蛍光体層は前記光源のアレイと前記光出力窓との間に配置され、各遠隔蛍光体層は上記光源により放出される光の固有の部分を吸収すると共に固有の色の光を放出するような固有の発光物質を有する。該発光物質は例えば３つの異なる蛍光体物質を有することができ、第１のものは実質的に赤色光を放出し、第２のものは実質的に緑色光を放出し、第３のものは実質的に青色光を放出する。例えば、上記３つの蛍光体物質の各々の厚さを個別に調整することにより、局部的な色の変化を補正することができる。
【００２２】
当該照明システムの一実施例において、前記複数の遠隔蛍光体層は、単一の担体物質材料上に設けられる。このような構成は、当該照明システムの製造を簡単にする。何故なら、上記単一の担体材料上に複数の遠隔蛍光体層を形成した後、該単一の担体材料は、前記光源のアレイと該複数の蛍光体層との組み合わせが前記光出力窓にわたり相対的に高い均一性を生じるように当該照明システム内で位置合わせされる必要があるだけであるからである。更に、当該照明システムの製造を更に簡単にするために、前記散乱層も前記単一の担体材料に組み合わさるか又は該担体材料内に組み込まれるようにすることができる。
【００２３】
当該照明システムの一実施例において、前記発光物質は、印刷処理を介して前記遠隔蛍光体層にわたり前記分布を発生させるような印刷可能な発光物質であるか、及び／又は前記散乱物質は印刷処理を介して該散乱層にわたり前記分布を発生させるような印刷可能な散乱物質であるものとする。この実施例の利点は、該実施例が、前記遠隔蛍光体層にわたる前記発光物質の分布の生成及び前記散乱層にわたる前記散乱物質の分布の生成を簡単にするということである。如何なる印刷処理でもよい。製造の際には、当該照明システムに前記遠隔蛍光体層及び／又は散乱層が存在しない間に、前記光源のアレイを該照明システムに取り付けることができる。該照明システムの光出力窓における均一度を測定することは、局部的に必要とされる発光物質及び／又は散乱物質の密度、厚さ及び／又は固有の混合を算出することを可能にする。この算出された情報はデータに変換することができ、該データは発光物質及び／又は散乱物質の必要とされる分布を印刷するために印刷装置により使用することができる。測定された色及び強度の変化を、発光物質及び散乱物質の所要の局部的変化へと変換するために、例えば、ルックアップテーブル、アルゴリズム、ループ又はモデル化等を使用することができる。発光物質及び／又は散乱物質の所要の分布の決定は、光源のアレイを組み込んだ照明システムの均一度を、空間的に一定な組成を持つ基準遠隔蛍光体層又は基準散乱層を用いて測定し、補正を必要とする空間的な偏差を決定することにより改善することができる。
【００２４】
当該照明システムの一実施例において、前記光源のアレイは発光ダイオードのアレイを有する。この特許出願の前後関係において、光源は、発光エレメントに隣接して、レンズ又は拡散器等の二次光学系を含むこともできる。該二次光学系は、発光特性が相違する原因となり得、これは前記発光物質及び／又は散乱構造及び／又は散乱物質の正しい分布により補償することができる。
【００２５】
当該照明システムの一実施例において、前記光源のアレイ内の光源は、４００ナノメートルと４９０ナノメートルとの間の範囲内に中心波長を持つ光を放出する。４００ナノメートルと４９０ナノメートルとの間の範囲内に中心波長を持つ光は、青色光としても知られている。前記光源のアレイにより放出される光として青色光を使用する場合の利点は、この光が人にとり見え、従って変換なしで当該照明システムの出力に直接的に混合することができる点である。光を或る色から他のものへと変換するために発光物質を使用する如何なる変換も、当該変換に関わるストークス・シフトにより幾らかのエネルギ損失を生じる。青色光を放出する光源を使用することは、前記光源からの全ての光を変換する必要性を低減し、これは当該照明システムの効率を上昇させる。更に、青色は原色のうちの１つであり、赤及び緑又は黄色等の他の原色と混合して白色光を得るために使用することができる。例えば、前記発光物質が当該光源により放出される青色光の一部を吸収すると共に黄色光を放出し、且つ、該発光物質の量が青色光の一部を変換すると共に該青色光の残部を透過するように適切に選択された場合、当該照明システムから放出される光は、基本的に、例えば白色となり得る（上記青色光の残部と、上記他の発光物質により放出される黄色光との組み合わせにより）。青色光を放出する光源を使用する場合の更なる利点は、当該照明システムにおける紫外光の使用が回避される一方、実質的に如何なる色の光も生成することが依然として可能である点にある。多くの蛍光体物質は紫外光を吸収し、この吸収された紫外光を可視光に変換するので、蛍光体変換光源では、しばしば、紫外光が使用される。しかしながら、紫外光は人に対して有害であり得、当該照明システムにより放出されるべきではない。そのようであるので、当該照明システムから如何なる残存する紫外光が放出されるのも阻止する紫外フィルタは、前記光源が紫外光を放出する場合は必要とされ得るが、前記光源が青色光を放出する場合は省略することができる。更に、紫外光は、当該照明システムにおけるプラスチック等の他の物質と反応し得、これらの他の物質を損傷させ得る。
【００２６】
本前後状況において、固有の色又は固有の波長の光は、典型的には所定のスペクトルを持つ光を含む。所定のスペクトルとは、例えば、上記固有の波長の周囲に固有の帯域幅を持つ原色を含むか、又は例えば複数の原色を含むことができる。原色の光は、例えば、赤色、緑色、青色、黄色、琥珀色及びマゼンタの光を含む。前記固有の色の光は、青色及び赤色、又は青色、黄色及び赤色等の原色の混合も含むことができる。例えば赤色、緑色及び青色光の固有の組み合わせを選択することにより、白を含み、実質的に全ての色を当該照明システムにより発生することができる。また、本照明システムにおいては他の原色の組み合わせも使用することができ、これは、例えば赤、緑、青、シアン及び黄色等の実質的に全ての色の発生を可能にする。当該照明システムにおいて使用される原色の数は、変化し得る。
【００２７】
本発明の第６態様による照明システムにおける少なくとも１つの光源の発光特性を少なくとも部分的に補正する方法は、
【００２８】
前記遠隔蛍光体層及び／又は散乱層を適用する前に、当該照明システムの光出力窓にわたる発光特性の変化を決定するステップと、
【００２９】
前記少なくとも１つの光源の発光特性の差を補償するために要する前記発光物質及び／又は散乱構造及び／又は散乱物質の分布を決定するステップと、
【００３０】
前記発光特性の差を少なくとも部分的に補償するための遠隔蛍光体層を生成するために所定の分布に従って発光物質を適用し、及び／又は前記発光特性の差を少なくとも部分的に補償するための散乱層を生成するために所定の分布に従って散乱構造及び／又は散乱物質を適用するステップと、
【００３１】
当該照明システムに、上記遠隔蛍光体層及び／又は散乱層を適用するステップと、
を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明による照明システムの概略断面図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明による照明システムの上面図を示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明による照明システムの他の例の概略断面図を示す。
【図２】図２は、本発明による遠隔蛍光体層及び／又は散乱層の上面図を示す。
【図３】図３は、本発明による照明システムを有する照明器具を示す。
【図４】図４は、当該照明システムをバックライトユニットとして有する、本発明による表示装置の概略断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の前記及び他の態様は、以下に説明する実施例から明らかとなり斯かる実施例を参照して解説されるであろう。
【００３４】
尚、各図面は純粋に概念的なもので、寸法通りには描かれていない。特に明瞭化のために、幾つかの寸法は強く誇張されている。また、各図における同様の構成要素は、可能な限り同様の符号により示されている。
【００３５】
図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃは、本発明による照明システム１０、１２の概略断面図及び上面図を示している。照明システム１０、１２は、光源のアレイ２０と、該光源のアレイ２０と光出力窓４０との間に配置された遠隔（遠く離れた）蛍光体層３０；３２、３４及び／又は散乱層３２とを有している。照明システム１０、１２により放出される光は、光出力窓４０を介して放出される。光源のアレイ２０における少なくとも１つの光源２２は、該光源のアレイ２０における他の光源とは異なる発光特性（光放出特性）を有している。この異なる発光特性の結果、上記少なくとも１つの光源２２は当該アレイ２０の他の光源と比較して低い強度（輝度）を有するか、又は該少なくとも１つの光源２２により放出される角度的光分布が異なり得る。また、該異なる発光特性は、上記少なくとも１つの光源２２により放出される光の色に対する差を含み得る。例えば、該少なくとも１つの光源により放出されるスペクトルの中心波長が当該アレイ２０における他の光源に対してずれているか、又は該少なくとも１つの光源２２により放出される光のスペクトル的貢献度が当該アレイ２０における他の光源により放出される光のスペクトル的貢献度と比較して相違する。この発光特性の差の結果、典型的には、光出力窓４０の不均一な照明が生じる。この不均一性は、例えば上記少なくとも１つの光源２２により放出される光の色が当該アレイ２０内の他の光源からずれている場合は色の不均一性となり得、又は例えば上記少なくとも１つの光源２２により放出される光の強度及び／又は角度的分布が当該アレイ２０内の他の光源により放出される光の強度及び／又は角度的分布からずれている場合は強度（輝度）の不均一性となり得る。
【００３６】
遠隔蛍光体層３０；３２、３４は、通常、遠隔蛍光体層構成を達成するために上記光源のアレイ２０から或る距離に配置される。遠隔蛍光体層３０；３２、３４は発光物質５２、５４を有し、該発光物質は光源２０、２２により放出される光の少なくとも一部を異なる色の光に変換する。発光物質５２、５４は遠隔蛍光体層３０；３２、３４にわたって分散（分布）される。発光物質５２、５４の分布は、上記少なくとも１つの光源２２の発光特性の差が少なくとも部分的に補償されるように、選択される。
【００３７】
代わりに又は追加的に、散乱層３２を、光源のアレイ２０と光出力窓４０との間に配置することができる。本例では、符号３２により示された層のみが、散乱構造５２及び／又は散乱物質５２を有する層として示され、そのようであるので、散乱層３２として機能する。しかしながら、符号３０及び３４により示された他の層も、散乱層を表すことができるか、又は散乱構造５２及び／又は散乱物質５２を有することができる。また、下記の実施例で示される層のうちの幾つかの又は単一の層に、発光物質５２、５４及び散乱物質５２の混合物が存在してもよい。散乱構造５２は、層上に存在する、傷（スクラッチ）、ギザギザの窪み（indentations）、ドット等の光を散乱させる如何なる構造とすることもできる。散乱物質５２は、しばしば透明な材料である担体材料内に分散させることができ、入射する光を散乱させることが可能な物質を表す。前記担体材料は、例えば、散乱物質５２に隣接して、当該担体材料内に分散された発光物質５４も有することができ、かくして、組み合わされた遠隔蛍光体及び散乱層を生成する。前記散乱構造５２及び／又は散乱物質５２は、散乱層３２にわたって分散される。散乱構造５２及び／又は散乱物質５２の分布は、前記少なくとも１つの光源２２の発光特性の差が少なくとも部分的に補償されるように、選択される。
【００３８】
発光特性の差を補償するために、遠隔蛍光体層３０；３２、３４にわたる発光物質５２、５４の密度、及び／又は散乱層３２にわたる上記散乱構造及び／又は散乱物質の密度は変化させることができる。代わりに、遠隔蛍光体層３０；３２、３４にわたる発光物質５２、５４の厚さ、及び／又は散乱層３２にわたる上記散乱構造及び／又は散乱物質の厚さを、発光特性の差を補償するために変化させることもできる。発光物質５２、５４の及び／又は散乱物質５２の厚さを変化させることは、例えばレーザ印刷処理又はインクジェット印刷処理を用いて少量で堆積又は印刷され得るような発光物質５２、５４及び／又は散乱物質５２を有することにより実施することができる。例えば、遠隔蛍光体層３０；３２、３４及び／又は散乱層３２が存在しない間に光出力窓４０における強度又は色の分布が測定される場合、前記光源のアレイ２０における少なくとも１つの光源２２による変化が測定される。これらの測定値から、及び利用可能な発光物質５２、５４及び／又は散乱物質５２から、当該アレイ２０における上記少なくとも１つの光源２２の該相違する発光特性を少なくとも部分的に補償するために、遠隔蛍光体層３０；３２、３４及び／又は散乱層３２上で発光物質５２、５４及び／又は散乱物質５２のどの様な変化が必要とされるかを決定することができる。この所要な変化の決定は、利用可能な発光物質５２、５４の吸収、励起及び放出スペクトルを用いて実施することができるか、又はどの様な変化が均一性を改善するか及び該変化の効果がどの様なものであるかを示すルックアップテーブルを用いて実施することができる。他の例として、発光物質５２、５４における異なる蛍光体材料の混合を、遠隔蛍光体層３０；３２、３４にわたって変化させることもできる。しばしば、発光物質５２、５４は異なる蛍光体材料の混合物を有し、各固有の蛍光体材料は光源２０により放出される光の固有の部分を吸収すると共に固有の色の光を放出する。従って、該混合物を調整することにより、光源の発光特性の変化による局部的変化を、少なくとも部分的に補償することができる。
【００３９】
印刷システムは、例えば、赤、緑及び青の変化を補償するために、例えば３つの異なる発光物質５２、５４を印刷するための３つの異なる印刷源を有することができる。該印刷システムは、強度の変化を補償するために、散乱層３２にわたって散乱物質５２の密度を調整するために該散乱物質５２を供給する第４の印刷源も有することができる。単一の基板６０上に４つの全印刷源を印刷することは、発光物質５２、５４及び散乱物質５２の両方を有する単一の基板を生じさせることになり得る。代わりに、基板６０上に、例えば該基板６０の表面の局部的レーザアブレーションにより散乱構造５２を事前印刷する一方、後に発光物質５２、５４が適用されるようにすることもできる。
【００４０】
図１Ａは、図１Ｂに示されるＡ−Ａ線に沿う概略断面図を示す。図１Ａに示された照明システム１０は、光源のアレイ２０から或る距離に配置されると共に、該光源のアレイ２０と光出力窓４０との間に配置された遠隔蛍光体層３０を有している。この断面図において、上記光源のうちの１つ２２は、当該アレイ２０における他の光源と比較して異なる発光特性を有し、これが異なるグレイの陰影で示されている。先に示したように、発光特性の差は色、角度的色分布、強度及び角度的強度分布でありえ、これらは全て図１Ａでは異なるグレイの陰影で概念的に示されている。照明システム１０は典型的には光混合室４２を有し、該光混合室内において前記遠隔蛍光体層３０は、例えば、光出力窓４０に対して垂直な方向に移動可能（図示略）とすることができる。遠隔蛍光体層３０を光出力窓４０から離れるように移動させることは、該光出力窓４０における均一性を改善し得る。というのは、遠隔蛍光体層３０から放出された光は、上記光混合室４２における遠隔蛍光体層３０と光出力窓４０との間の部分において混合されるからである。代わりに、例えば当該照明システム１０の製造誤差による如何なる位置合わせ誤差も補正するために、遠隔蛍光体層３０を該遠隔蛍光体層３０に平行な方向に移動可能とすることもできる。
【００４１】
他の例として、前述したように、符号３０で示す層は、散乱物質５２（図示略）も有するか、又は散乱層３０とすることもできる。
【００４２】
図１Ｂは、遠隔蛍光体層３０が取り外された場合の当該照明システム１０の概略上面図を示す。この構成において、光出力窓４０における光の強度及び／又は色の変化を測定することができ、該測定値は少なくとも１つの光源２２の発光特性の差を少なくとも部分的に補償するために、発光物質５２、５４及び／又は散乱構造５２及び／又は散乱物質５２のどの様な変化が必要とされるかを決定するために使用することができる。図１Ｂに示された実施例では、光源２０の残りと比較して異なる発光特性を有する５つの光源２２が存在する。図１Ｂに示された概略構成においては、全ての逸脱した光源２２は同一のグレイ陰影により示されている。しかしながら、これらの逸脱した光源２２の個々の発光特性は、当該発光特性の何れかの見地で相互に相違し得る。
【００４３】
光源の現アレイ２０の光出力窓４０において均一性を測定した後、遠隔蛍光体層３０を、生成することが（図２参照）、例えばレーザ印刷技術、インクジェット印刷技術又は何らかの他の印刷技術等の既知の印刷技術を用いて印刷することができる。代替的に又は付加的に、散乱層３２を生成することができるか、又は散乱物質５２を遠隔蛍光体層３０に追加することができる。このような理由で、上記の測定された差は、プリンタ（図示略）にとり使用可能な又は選択された印刷技術にとり使用可能なデジタル情報に変換されねばならない。更に、蛍光体懸濁物及び／又は散乱物質５２の懸濁物が、選択された印刷技術に適合された適切な粘度、粒径及び安定性で生成されなければならない。遠隔蛍光体層３０は、例えば蛍光体含有プラスチック材料を板体に、好ましくは局部的に調整可能な厚みで押し出し成形（図示略）することにより形成することもできる。
【００４４】
図１Ｃは、本発明による照明システムの他の実施例１２の概略断面図を示す。この場合も、光源のアレイ２０が、該光源のアレイ２０の残部から逸脱した発光特性を持つ少なくとも１つの光源２２を伴って存在する。ここでも、遠隔蛍光体層３２、３４は、光源のアレイ２０と光出力窓４０との間に配置される。該遠隔蛍光体層は、ここでは、異なる発光物質５２、５４からなっており、これら発光物質は担体材料６０に発光物質５２、５４の別個の層３２、３４で設けられ（被着され）る。これらの個別の層３２、３４は、図１Ｃの概略図に示されるように互いに重ねて直接的に被着され得るか、又は、代わりに、各々が当該照明システム１２内で個別に移動可能とすることさえできるような個別の担体材料（図示略）上に被着することもできる。図１Ｃに見られるように、発光物質５２、５４の厚さは、異なる光源２０の発光特性の間の差を少なくとも部分的に補償するために、例えば調整することができ、発光物質３２、３４の単一層内で変化するように構成することさえ可能である。
【００４５】
代わりに又は付加的に、符号３２を有する層は散乱層３２とすることもでき、該散乱層は散乱構造５２及び／又は散乱物質５２を有する。発光層３４との組み合わせで、色及び強度の両方の補償を達成することができる。前述したように、発光層３４は散乱物質５２を有することもでき、散乱層３２は発光物質５４を有することもできる。
【００４６】
図２は、本発明による遠隔蛍光体層３０及び／又は散乱層３２の上面図である。参考目的で、光源のアレイ２０における光源の位置は点線で示され、該光源のアレイ２０の残部から逸脱した発光特性を持つ少なくとも１つの光源２２の位置も示されている。見られるように、発光特性の差を少なくとも部分的に補償するために、発光物質５２、５４及び／又は散乱構造５２及び／又は散乱物質５２は、遠隔蛍光体層３０及び／又は散乱層３２にわたって変化している。これらの変化は、この場合も、明瞭化のために変化するグレイの陰影により示されている。しかしながら、これら変化は色の変化も含むことができる。図２に示される変化は、図１Ａに示したような密度の変化とすることができるか、又は図１Ｃに示したような厚さの変化とすることができるか、又はこれら２つの組み合わせとすることができる。
【００４７】
図３は、本発明による照明システム１０、１２を有する照明器具１００の概念図である。照明器具１００は、例えばオフィス、店舗、家庭で使用される、又は例えば道路照明のための照明ユニットとして使用される完全な照明ユニットである。演色評価数は、照明器具１００による物体（図示略）の照明の結果、該物体の色の真の再現が得られるように、好ましくは可能な限り高くされねばならない。この高い演色評価数は、例えば全可視電磁スペクトルを実質的にカバーする光を一緒になって放出するような、異なる発光物質５２、５４の広範囲の混合を用いることにより達成することができる。
【００４８】
図４は、本発明による照明システム１０、１２を有する表示装置３００の概念図を示す。該表示装置３００は、典型的には、液晶セルのアレイ等の非発光型表示器３１０を有し、該表示器は上記液晶セルのアレイにおけるセルの透過度を変化させることにより該表示器３００上に画像を形成することができる。照明システム１０、１２は、バックライトユニット２００の一部である。
【００４９】
尚、上述した実施例は本発明を限定するというよりは解説するものであり、当業者であれば添付請求項の範囲から逸脱することなしに多くの代替実施例を設計することができることに注意されたい。
【００５０】
また、請求項において、括弧内に示された如何なる符号も、請求項を限定するものと見なしてはならない。また、"有する"なる動詞及びその活用形の使用は、請求項に記載されたもの以外の構成要素又はステップの存在を排除するものではない。また、単数形の構成要素又はステップは、複数の斯様な構成要素の存在を排除するものではない。また、本発明は、幾つかの別個の構成要素を有するハードウェアにより実施化することができる。また、幾つかの手段を列挙する装置の請求項において、これら手段の幾つかは１つの且つ同一のハードウェア品目により具現化することができる。また、特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に使用することができないということを示すものではない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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