(57)【要約】【課題】接点を介することなく光モジュールに給電すること。【解決手段】本発明は、少なくとも１つの一次コイル（１８）を有するベース部分（１２）と、前記一次コイル（１８）と誘導的に相互作用するようになっている二次コイル（２６）を有する少なくとも１つの光モジュール（１３、１４）とを備える照明システムに関する。この照明システムは、前記ベース部分（１２）が、前記一次コイル（１８）を支持する基板（５０）を備え、前記一次コイル（１８）の巻線が、１つの平面にあり、平坦な結合領域（１６）を形成し、前記二次コイル（２６）の巻線が、１つの平面内にあり、前記光モジュール（１３、１４）が、少なくとも１つの光要素（２０）と、平坦な底部表面とを備え、よってこの光モジュール（１３、１４）は、その平坦な表面が前記平坦な結合領域（１６）に載ることができるようになっていることを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの一次コイルを有するベース部分と、
前記一次コイルと誘導的に相互作用するようになっている二次コイルを有する少なくとも１つの光モジュールとを備える照明システムにおいて、
前記ベース部分は、前記一次コイルを支持する基板を備え、前記一次コイルの巻線は、１つの平面にあり、平坦な結合領域を形成し、
前記二次コイルの巻線は、１つの平面内にあり、
前記光モジュールは、少なくとも１つの光要素と、平坦な底部表面とを備え、よってこの光モジュールは、その平坦な表面が前記平坦な結合領域に載ることができるようになっていることを特徴とする照明システム。
【請求項２】
前記表面モジュールは、コンバータユニット、好ましくは前記二次コイルおよび前記光要素に結合された整流回路を備えることを特徴とする、請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記ベース部分は、複数の結合領域を構成する複数の一次コイルを備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の照明システム。
【請求項４】
前記ベース部分および／または前記光モジュールは、軟磁性プレートを備えることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項５】
前記ベース部分は、好ましくは１００ｋＨｚより高い基本周波数を有するＡＣ電源を備えることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか項に記載の照明システム。
【請求項６】
前記ＡＣ電源は、ＤＣ電源およびＡＣ電圧を発生するためのＤＣ−ＡＣコンバータを備えることを特徴とする、請求項５に記載の照明システム。
【請求項７】
前記ベース部分の前記一次コイルおよび／または前記光モジュールの前記二次コイルは、ｅｍＰＩＣ（埋め込み受動型集積回路）技術で構成されていることを特徴とする、請求項１乃至６の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項８】
前記ベース部分および前記光モジュールのうちの任意の受動型コンポーネントまたはすべての受動型コンポーネントは、ｅｍＰＩＣ技術で構成されていることを特徴とする、請求項１乃至７の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項９】
前記ベース部分は、前記結合領域に置かれた光モジュールを検出するための検出ユニットと、前記光モジュールの検出に応答し、前記結合領域に割り当てられた前記一次コイルに給電するようになっているスイッチとを備えることを特徴とする、請求項１乃至８の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項１０】
前記ベース部分は、結合領域内に少なくとも１つの前記光モジュールを位置決めするための位置決め要素、好ましくは機械式位置決め要素を備えることを特徴とする、請求項１乃至９の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記光モジュールは、エネルギー蓄積要素、好ましくは再充電可能なバッテリーまたはスーパーコンデンサを備えることを特徴とする、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項１２】
前記光モジュールの前記コンバータユニットは、前記少なくとも１つの光要素に制御された電流および／または電圧を提供すると共に、デュアルステージの回路としてＡＣ−ＤＣコンバータおよびＤＣ−ＤＣコンバータ回路、または単一ステージのＡＣ−ＤＣコンバータ回路を備えることを特徴とする、請求項２に記載の照明システム。
【請求項１３】
前記ベース部分の前記ＤＣ−ＡＣコンバータ、前記一次コイル、前記二次コイルおよび前記光モジュールのコンバータユニットは、共振コンバータとして構成されており、前記ベース部分および／または前記光モジュールは、共振コンデンサを備えることを特徴とする、請求項６に記載の照明システム。
【請求項１４】
前記基板は半導体基板、ガラス基板、織物基板、プラスチック基板、壁紙、鏡、カーテンまたはフロアカバーのうちの１つであることを特徴とする、請求項１乃至１３の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項１５】
前記一次コイルおよび／または前記二次コイルは、これらコイルの巻線が透明となるように、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）から製造されていることを特徴とする、請求項１乃至１４の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項１６】
前記ベース部分および前記光モジュールの各々は、前記一次コイルおよび二次コイルを介し、制御信号を無線で送受信する制御ユニットを備えることを特徴とする、請求項１乃至１５の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項１７】
前記ベース部分および／または前記光モジュールの前記巻線は、少なくとも２つの巻線部分を備え、各巻線部分は、多層回路基板の１つの層に載った巻回部を有することを特徴とする、請求項１乃至１６の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項１８】
前記光要素は、少なくとも１つのＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）を備えることを特徴とする、請求項１乃至１７の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項１９】
前記光モジュールは、ポスト内に配置されていることを特徴とする、請求項１乃至１８の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項２０】
前記ポストは、ベース部分の装置を含むグラウンドフロアに置くべきポストベルトを介して接続される数個のポストの装置の一部であることを特徴とする、請求項１９に記載の照明システム。
【請求項２１】
前記ポストは、前記ポストベルトを介して電気的に接続されていることを特徴とする、請求項２０に記載の照明システム。
【請求項２２】
前記光モジュールは、前記ベース部分によって充電すべき再充電可能なバッテリーを更に備えることを特徴とする、請求項１９乃至２１の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項２３】
前記光モジュールは、好ましくはリモコンにより前記光要素をオンオフに切り換えるための少なくとも１つのスイッチを更に備える、請求項１乃至２２の何れか１項に記載の照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの一次コイルを有するベース部分と、前記一次コイルと誘導的に相互作用する二次コイルを有する少なくとも１つの光モジュールとを備える照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
当技術分野では、欧州特許出願第EP1319889A1号明細書から、ＬＥＤに接続された一次コイルおよび二次コイルを使用することにより、発光ダイオードを誘導的に附勢することが知られている。
【０００３】
一般に、多くの用途で無線給電および／または充電システムがよく使用されている。これによって電気接点を使用することなく、デバイスに給電することまたはバッテリー（またはコンデンサ）を充電することが可能となっている。このシステムは、浴室および病院内の特別な部屋のような、電気プラグおよびコネクタが許可されていない環境、または電気プラグおよびコネクタが現実的でないような環境で有利である。
【０００４】
無線給電システムは、誘導結合の助けにより実現される。このシステムのための電力は、例えば公共電力網またはバッテリーから引き出すことができる。ソフトスイッチング挙動する共振半波ブリッジまたは全波ブリッジコンバータとして給電システムを実現することが好ましい。トランスの一次コイルを通過する電流は、交流磁界を発生し、この交流磁界は二次コイル内に電圧を発生させる。次に整流された電圧は、発光ダイオードのような光源へ直接送られる。上記発光ダイオードの他に、いわゆる有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）に対する関心が高まっており、ＯＬＥＤは将来の潜在力の高い光源となると考えられている。このことは、効率が高く、製造上、コスト的に効果的であることに起因する。ＯＬＥＤの最も重要な利点の１つは、薄くかつ平坦であるという形状ファクターにある。
【０００５】
ＬＥＤまたはＯＬＥＤを使用できる多くの用途では、ＬＥＤまたはＯＬＥＤタイルを自由に設置し、スケーリングできなければならない。かかる用途の例として、一般的な照明システム、デザインランプおよび装飾ライトがある。
【０００６】
問題は、ＬＥＤまたはＯＬＥＤを有するデバイスに給電しなければならないこと、またはそれらのバッテリーを再充電しなければならないことである。多くの用途では、電気接点による従来の解決方法は、汚染または湿気を受ける。更に、オープンな電気接点は回路が短絡する危険性または電気ショックを受ける危険性を生じさせる。従って、無線誘導充電方法が好ましい。ＯＬＥＤの場合、デザイナーおよび建築家にとって形状ファクター（薄くかつ平坦であること）は重要であるが、標準的なドライバーはかさ張ったものとなっている。
【０００７】
上記に鑑み、本発明の目的は、デザイナーが照明システムを設計し、使用する上で、より多くの可能性があるように、設計上の制約をなくした照明システム、好ましくはＬＥＤまたはＯＬＥＤを有する照明システムを提供することにある。更に、照明システムを製造するためのコストも下げなければならない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記またはその他の目的は、前記ベース部分が、前記一次コイルを支持する基板を備え、前記一次コイルの巻線は、１つの平面にあり、平坦な結合領域を形成し、前記二次コイルの巻線が、１つの平面内にあり、前記光モジュールが、少なくとも１つの光要素と、平坦な底部表面とを備え、よってこの光モジュールが、その平坦な表面が前記平坦な結合領域に載ることができるようになっている上記照明システムによって解決される。前記表面モジュールは、コンバータユニット、好ましくは前記二次コイルおよび前記光要素に結合された整流回路を備えることが好ましく。前記光要素をＬＥＤまたはＯＬＥＤ、もしくはＬＥＤまたはＯＬＥＤのアレイとすることができる。
【０００９】
換言すれば、本発明は平坦な一次コイルを支持する基板を有するベース部分を提供し、前記一次コイルの巻回部は基板に平行な平面内で延びている。前者の解決方法では、トランスの一次コイルは巻線が三次元状に延びる円筒形状となっている。
【００１０】
本発明にかかわる一次コイルの利点は、応用分野を広くできることである。
【００１１】
更に光モジュールは二次コイルの巻線も光モジュールの平坦な表面に平行な１つの平面にあるという事実により、より小さい形状ファクターで設計できる。
【００１２】
次に電気接点を用いることなく、極めて小さい光モジュールを設計できる。光モジュールは、ベース部分の平坦な結合領域に設置するだけでよく、一次コイルと二次コイルとの間で電磁界を使用することによって無線でこの光モジュールに給電できる。
【００１３】
一次コイルおよび二次コイルは、（銅、銀などのような導電性材料から製造された）プリント回路ラインとして設けることができ、これによって極めてコスト上効果的な製造が可能となっている。
【００１４】
本発明の別の利点は、基板と電子回路をこの基板の上に有するベース部分を、極めてコンパクトに形成でき、よってベース部分をかなり多数の物体、例えば織物、壁紙、鏡、カーテンまたはフロアカバー（これらは一般に極めて薄い物体である）内に組み込むことが可能となっている。
【００１５】
一般に本発明の解決方法によって、従来の解決方法と比較し、制約の少ない照明システムを設計することが可能となっている。
【００１６】
好ましい実施形態では、前記ベース部分は、複数の結合領域を構成する、好ましくはアレイをして配置された複数の一次コイルを備える。
【００１７】
換言すれば、ベース部分は一例としてチェス盤のように配置された複数の結合領域を備える。当然ながら、四角形または円形のような他の形状も考えつくことができる。照明システムのデザイナーまたはユーザーが１つ以上の照明モジュールを配置する上で種々の可能性を有するように、複数の同様な結合領域のうちのいずれかに、平坦な表面を有する光モジュールを置くことができる。
【００１８】
別の好ましい実施形態では、前記ベース部分および／または前記光モジュールは軟磁性プレートを備える。
【００１９】
この対策には、コイルの磁界を他の回路からシールドし、コイルの巻線内の磁束密度を改善し、より高い出力電圧およびより良好な結合を得ることができるという利点がある。軟磁性材料をフェライトプレート、μ金属などとすることができるが、プリント回路基板にラミネートできる材料、例えば塑性フェライト化合物または有構造の高透磁性金属フォイルから構成することが好ましい。
【００２０】
別の好ましい実施形態では、前記ベース部分は、好ましくは１００ｋＨｚより高い基本周波数を有するＡＣ電源を備える。前記ＡＣ電源は、ＤＣ電源（３０）およびＡＣ電圧を発生するためのＤＣ−ＡＣコンバータを備える。
【００２１】
この対策は効率の点で有利であることが証明されている。特に受動型コンポーネントをより小さい寸法にすることができる。
【００２２】
別の好ましい実施形態では、前記ベース部分の前記一次コイルおよび／または前記光モジュールの前記二次コイルは、ｅｍＰＩＣ（埋め込み受動型集積回路）技術で構成されている。より好ましくは、前記ベース部分および前記光モジュールのうちの任意の受動型コンポーネントまたはすべての受動型コンポーネント、好ましくはインダクタおよびトランスは、ｅｍＰＩＣ技術で構成されている。
【００２３】
この技術は、一次コイルおよび二次コイルの巻線をそれぞれ形成する極めて薄い、コスト的に効果的なプリント回路ラインを構成することを可能にする。ｅｍＰＣＩ技術は、例えば数個を引用すれば、欧州特許出願第EP05/109219号、EP05/106924号、EP03/102693号、EP03/102694号、EP03/102648号またはEP03/101991号に記載されている。これら出願を参考例として本明細書で援用する。
【００２４】
別の好ましい実施形態では、前記ベース部分は、前記結合領域に置かれた光モジュールを検出するための検出ユニットと、前記光モジュールの検出に応答し、前記結合領域に割り当てられた前記一次コイルに給電するようになっているスイッチとを備える。
【００２５】
この対策は、光モジュールの二次コイル状をしたカウンター部分を有する一次コイルしか附勢されないので、エネルギーを節約できるという利点を有する。
【００２６】
好ましい実施形態では、前記ベース部分は、結合領域内に少なくとも１つの前記光モジュールを位置決めするための位置決め要素、好ましくは機械式位置決め要素を備える。
【００２７】
この対策には、一次コイルと二次コイルとの間の誘導結合が最適状態となるように、光モジュールを結合領域上の所定位置に配置できるという利点がある。更に位置決め要素は光モジュールをその場所に保持できる。位置決め要素は、スナップインロックのように機械式位置決め要素として設けることが好ましい。しかしながら、他の位置決め要素、例えばベース部分および光モジュールに設けられた引き寄せ用磁石を使用することも可能である。
【００２８】
好ましい実施形態では、ベース部分および／または前記光モジュールは、共振コンデンサと制御回路とを備える。より好ましくは、前記光モジュールは、エネルギー蓄積要素、好ましくは再充電可能なバッテリーまたはスーパーコンデンサを備える。前記光モジュールは、前記少なくとも１つの光要素、好ましくはＯＬＥＤ要素に制御された電流および／または電圧を提供するようになっているコンバータユニットを備えることが更に好ましい。このコンバータユニットは、ＡＣ−ＤＣ単一ステージ回路またはＡＣ−ＤＣまたはＤＣ−ＡＣデュアルステージ回路を含む。当然ながら、他のコンバータトポロジーも考えつくことができるが、上記トポロジーが有利であることが証明されている。
【００２９】
前記ベース部分の前記ＤＣ−ＡＣコンバータ、前記一次コイル、前記二次コイルおよび前記光モジュールのコンバータユニットは、共振コンバータとして構成されている。
【００３０】
上記対策は、実際に有利であることが証明されている。
【００３１】
別の実施形態では、前記基板は、半導体基板、ガラス基板、織物基板、プラスチック基板、壁紙、鏡、カーテンまたはフロアカバーのうちの１つである。これらは好ましい基板であるが、他の基板も使用できる。
【００３２】
好ましい実施形態では、前記一次コイルおよび／または前記二次コイルは、これらコイルの巻回部が透明となるように、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）から製造されている。
【００３３】
この対策は、基板の透明度に否定的な影響を与えることなく、ガラスなどのような透明基板に一次コイルおよび／または二次コイルを形成できるという利点を有する。換言すれば、透明基板に形成される一次コイル／二次コイルは、ユーザーによって見ることはできない。
【００３４】
好ましい実施形態では、前記ベース部分および前記光モジュールの各々は、前記一次コイルおよび二次コイルを介し、制御信号を無線で送受信する制御ユニットを備える。
【００３５】
換言すれば、このことは一次コイルおよび二次コイルが、光ユニットを附勢するための電力を伝えるために使用されるだけでなく、ベース部分と光モジュールとの間で制御情報を送信するのにも使用される。制御信号は、光モジュールのうちのどの光要素をオンオフに切り換えるべきかに関する情報を含むことができる。前記制御信号は、更にカラー、経年変化補償などに関する情報も含むことができる。この制御信号は一次コイルに供給されるＡＣ電圧で変調できる。
【００３６】
本発明の証明システムは、デザインランプ、装飾ライト、ゲーム、パズル、キャンドル（ティーライト）の代替物として、およびその他の多くの用途に使用できる。
【００３７】
好ましい実施形態では、前記ベース部分および／または前記光モジュールの前記巻線は、少なくとも２つの巻線部分を備え、各巻線部分は、多層回路基板の１つの層に載った巻回部を有する。
【００３８】
換言すれば、巻回部を有する巻線は多数の部分に分割されている。各部分は、多層回路基板の１つの層に形成された巻回部を有する。したがって、巻線のこれら巻回部は多層回路基板の平行な層に設けられ、隣接する層の巻回部は、例えばビア孔により互いに電気的に結合される。本願に関連し、「平面」なる表記は数学的に定義される平面として理解すべきでなく、巻線が設けられる回路基板または基板によって構成される空間的（三次元）平面として理解すべきである。したがって、この実施形態にかかわるすべての巻線部分は平面内、例えば回路基板の平面内に存在する。
【００３９】
次の説明および添付した図面から、上記以外の特徴および利点について理解できよう。
【００４０】
上記および以下に説明する特徴は、表示したそれぞれの組み合わせで使用できるだけでなく、本発明の範囲から逸脱することなく、他の組み合わせまたは単独でも使用できると理解すべきである。
【００４１】
一実施形態では、前記光要素２０は、少なくとも１つのＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）を備える。
【００４２】
別の実施形態では、前記光モジュール１４は、ポスト９１内に配置されており、前記光モジュール１４を備えるポスト９１は、ベース部分１２の装置を含むグラウンドフロア１に置くべきポストベルト９２を介して接続される数個のポスト９１の装置９の一部である。好ましい実施形態では、前記ポスト９１は、前記ポストベルト９２を介して電気的に接続されている。
【００４３】
別の実施形態では、前記ポスト９１内の光モジュール１４は、前記ベース部分１２によって充電すべき再充電可能なバッテリーを更に備える。
【００４４】
別の実施形態では、前記光モジュール１４は、好ましくはリモコンにより前記光要素をオンオフに切り換えるための少なくとも１つのスイッチを更に備える。
【００４５】
本発明の一実施形態は図面に示されており、図面を参照して、次の記載でより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明にかかわる照明システムの平面略図を示す。
【図２】本発明にかかわる照明システムのブロック図である。
【図３】光モジュールを検出するための検出器を有する、照明システムのブロック図である。
【図４】一次側と二次側との間で誘導結合する共振コンバータのブロック図である。
【図５】照明システムの斜視略図である。
【図６】第２実施形態にかかわる一次コイルを有するベース部分の平面略図である。
【図７】接続されたポストの装置に給電するのに使用される照明システムの略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１には、照明システムの一実施形態が略図として示されており、参照番号１０で表示されている。この照明システム１０の略図は、本発明を理解するのに必要な技術的特徴を記述する説明のためのものであると理解すべきである。
【００４８】
この照明システム１０は、実質的に２つの主要部分、すなわちベース部分１２と、少なくとも１つの光モジュール１３とから成る。本実施形態では、光モジュールは、有機発光ダイオードモジュール１４（以下、ＯＬＥＤモジュールとする）として設けられている。有機発光ダイオードは当技術分野では周知であり、例えばＬＣＤと比較して、必要電力量が少ないこと、それらの形状ファクター、それらのフレキシビリティおよびほぼすべてのカラーを提供できる可能性があることに起因し、次第に関心が高まっている。他の実施形態では、光モジュール１４をＬＥＤモジュールとしてもよい。
【００４９】
本実施形態では、ベース部分１２はプリント回路基板５０を保持するための四角形をしてフレームを備える（図５）。プリント回路基板５０の上には、複数の結合領域１６が設けられている。図１に示される例では、４×４の結合領域１６のアレイが構成されており、この結果、全体で結合領域は１６の領域となっている。しかしながら、この例は単なる例にすぎず、結合領域の数を用途に応じて上記数より多くなったり、少なくなるように変えることができると理解すべきである。
【００５０】
各結合領域１６は、一次コイル１８を少なくとも備え、この一次コイルにはライン１９を介してＡＣ電圧が供給される。各一次コイルは、巻線のうちの複数の巻回部を構成する渦巻き状に配置された回路ラインから成り、したがって一次コイル１８の巻回部はプリント回路基板５０に対して平行な１つの平面内に延びている。当然ながらこれら回路ラインは異なる形状、例えば螺旋、矩形などに配置することもできる。更に、この一次コイルは多数のコイル部品またはコンポーネントから構成でき、各コンポーネントは、多層状のプリント回路基板の１つの層内に配置された（巻回部を形成する）回路ラインを含む。換言すれば、一次コイルは複数の巻線部分を含み、各巻線部分は多層回路基板のうちの１つの層に載った巻回部を有する。
【００５１】
各結合領域１６は、光モジュール１３の上に設けられた対応する位置決め要素に係合する少なくとも１つの位置決め要素２４を更に備える。この位置決め要素２４は、結合領域１６上に光モジュールを正確に位置決めするように働く。位置決め要素２４自体はスナップインピンを受けるよう、プリント回路基板内に全体に設けることができる。当然ながら、他の可能性も検討できる。例えばプリント回路基板５０および光モジュール１３上に磁気要素を使用したり、または他の機械式位置決め手段を使用することもできる。
【００５２】
各光モジュール１３は、結合領域１６の磁界のサイズに適合するフレームを備える。このフレームは、上部に電気要素が設けられているプリント回路基板５４（図５）も支持している。更に光モジュール１３は、少なくとも１つの光要素、例えばＬＥＤまたはＯＬＥＤ要素２０を備える。本実施形態では、複数のＬＥＤまたはＯＬＥＤ要素２０が設けられ、３×３マトリックスに配置されている。したがって、本光モジュール１３は全体に９個のＬＥＤまたはＯＬＥＤ要素２０を含む。しかしながらこの数は単に一例に過ぎず、当然ながら光モジュール１３は、１個のＬＥＤまたはＯＬＥＤ要素しか含まなくてもよいし、または図示されている９個のＬＥＤまたはＯＬＥＤ要素よりも多い要素を含んでもよい。
【００５３】
各光モジュール１３は、二次コイル２６（図５）を更に含み、この二次コイルは一次コイル１８と同様な構造にすることが好ましいが、必ずしも一次コイルと同様な構造にしなくてもよい。特に二次コイル２６は光モジュール１３のプリント回路基板５４に平行な１つの平面にある。当然ながら一次コイル１８を参照してこれまで説明したように、多層プリント回路基板に二次コイル２６を設けてもよい。特に二次コイルの巻線を少なくとも２つの巻線部分に分割してもよく、各巻線部は多層回路基板の１つの層に複数の巻回部を有するようにすることもできる。したがって、互いに平行に巻回部を有する巻線部分が設けられるが、これら巻線部分は回路基板の平面に存在する。
【００５４】
二次コイル２６は、ベース部分１２から光モジュール１３に無線で電力を伝送するように、一次コイル１８と誘導的に相互作用するよう働く。
【００５５】
無線で電力を送信するためには、光モジュール１３を結合領域１６に配置しなければならない。一次コイル１８と二次コイル２６はＡＣ附勢された一次コイルによって発生される電磁界が二次コイル内に電流を誘導するように互いに直接隣接するようにしなければならない。次にこの誘導電流は、光モジュール１３およびＬＥＤもしくはＯＬＥＤモジュール１４のそれぞれのＬＥＤまたはＯＬＥＤ要素２０を附勢するのに使用される。
【００５６】
複数の結合領域１６のうちの各々に１つの光モジュール１３を配置することができることが、図１から明らかである。更に、ベース部分１２は、２つ以上の光モジュール１３を支持することができる。例えば１６個の結合領域１６の各々に１つの光モジュール１３を配置することが可能であろう。
【００５７】
図１には、カバープレート２２の一部が示されており、このカバープレート２２は１つの結合領域１６をカバーするのに使用されている。
【００５８】
次に図２を参照すると、ここには照明システム１０の電気構造が略図で示されており、以下、この構造について説明する。
【００５９】
ベース部分１２は、既に説明したように、少なくとも１つの一次コイル１８を備える。この一次コイル１８はトランス２８の一部であり、光モジュール１３の二次コイル２６も、このトランス２８に属している。
【００６０】
一次コイル１８は、ＤＣ電源３０によって給電されているＤＣ−ＡＣコンバータ３２に結合されている。このＤＣ−ＡＣコンバータは約１００ｋＨｚ以上の周波数を有するＡＣ電圧となるようにＤＣ電圧を変換する。
【００６１】
各光モジュール１３は、ＡＣ−ＤＣコンバータ３４に結合されている二次コイル２６を備え、ＡＣ−ＤＣコンバータ３４は次にＤＣ−ＤＣコンバータ３６に結合されている。このＤＣ−ＤＣコンバータ３６の出力は、次に少なくとも１つのＬＥＤまたはＯＬＥＤ要素２０に結合されている。
【００６２】
ＡＣ−ＤＣコンバータ３４は、二次コイル２６によって供給されているＡＣ電圧を、制御されないＤＣ電圧となるように整流する。次のＤＣ−ＤＣコンバータ３６は、ＬＥＤまたはＯＬＥＤ要素２０に給電するのに必要な、制御された電流となるように、上記制御されていない電圧を変換する。
【００６３】
上記のように、ＤＣ電源３０から光モジュール１３への無線電力伝送は、一次コイル１８と二次コイル２６との間の誘導結合によって実行される。好ましい実施形態では、この誘導結合、すなわちＤＣ−ＡＣコンバータ３２と、トランス２８と、ＡＣ−ＤＣコンバータ３４とは、共振コンバータ６０として実現されており、図４にはこの共振コンバータ６０の一例が示されている。共振コンバータのＤＣ−ＡＣコンバータ３２は、電界効果トランジスタとして設けられていると共に、直列に接続された２つのスイッチング要素６８を備える。これらトランジスタ６８と並列となるように２つのコンデンサ６９が直列に配置されている。コイル１８は、トランジスタの直列接続回路およびコンデンサの直列接続回路の中心タップに結合されている。一次コイル１８の供給ラインには別のコンデンサ６８が設けられている。
【００６４】
光モジュール１３のＡＣ−ＤＣコンバータ３４は、制御されていないＤＣ電圧を発生するブリッジ整流器７１を含む。一次コイル２６とブリッジ整流器７１との間の給電ラインには、別のコンデンサ７０が設けられている。
【００６５】
図１に示されている照明システムでは、光モジュール１３がそれぞれの結合領域１６に置かれているか否かにかかわらず、複数の一次コイル１８の各々には、割り当てられているＤＣ−ＡＣコンバータ３２によって給電がされる。省エネのために、好ましい実施形態では、複数の一次コイル１８の各々を選択的にオンオフに切り換えることができる。この切り換えは、ＤＣ−ＡＣコンバータ３２と、結合領域１６の一次コイル１８との間にスイッチ４２を設けることによって行うことができる。このスイッチ４２は、ユーザーが手動で操作してもよいし、または好ましい実施形態では、光モジュール１８が結合領域１６に置かれているか否かに応じて自動的に操作してもよい。図３には、かかる解決方法のそれぞれの電気ブロック図が示されている。図２に示されている回路の他に、各結合領域１６のための検出器が設けられている。この検出器は、結合領域１６上の光モジュール１３を検出するようになっており、結合領域１６に光モジュール１３が存在する場合、ＤＣ−ＡＣコンバータと一次コイル１８との間のスイッチ４２がオンに切り換えられる。存在しない場合、検出器４０はスイッチ４２をオフに切り換えられた状態に維持する。
【００６６】
図５には、照明システム１０の好ましい実施形態が略図で示されている。ベース部分１２は、基板５０、本例では複数の一次コイル１８を支持するプリント回路基板を含む。この一次コイル１８は、渦巻き状に延びるプリント回路基板の導線として設けられている。したがって、巻線を有するコイル１８は、基板５０に平行な平面内にある。換言すれば、コイル１８は、極めて平坦な二次元状要素として構成されている。
【００６７】
各渦巻きコイル１８の中心には、検出器兼スイッチ回路７２が配置されている。検出器兼スイッチ回路７２は、この上に配置された光モジュール１３を認識するようになっている。当技術分野では、光モジュールを検出するための異なる可能性があることが知られている。この検出は、機械的、磁気的、誘導的および／または光学的に実行できる。
【００６８】
更に基板５０は、ＤＣ電源３０および、必要なＡＣ電圧をすべてのコイル１８に供給するＤＣ−ＡＣコンバータ３２も支持している。この基板５０の下方であって、この基板に平行に、軟磁性プレート５２が配置されている。この軟磁性プレートは、一次コイルと二次コイルとの間の誘導結合を改善するように働く。
【００６９】
光モジュール１３は、プリント回路基板状をした基板５４も備え、この基板５４の上には二次コイル２６が設けられている。この好ましい実施形態では、二次コイル２６は二次元状の平坦な二次コイル５６として設計されており、このコイルが渦巻き状に巻かれた巻線は、基板５４に平行な平面内にある。この二次コイル５６の巻き回数は、応用目的、好ましくは必要な電圧のレベルに応じて選択されている。
【００７０】
基板５４の上には、上記軟磁性プレート５２と同じ目的を奏するような軟磁性プレート５８が配置されている。
【００７１】
光モジュール１３は、更にプリント回路基板上に配置され、共振コンデンサ６２と、整流器６４と、再充電可能なバッテリー６６とを備えた回路を更に含む。
【００７２】
バッテリー６６は、図５には示されていない１つ以上のＬＥＤまたはＯＬＥＤ要素２０に給電する。この回路は、光モジュールのＬＥＤまたはＯＬＥＤ要素２０のスイッチを制御するための制御デバイスを更に含むことができる。
【００７３】
システム全体を薄く維持するために、いわゆるｅｍＰＩＣ（埋め込み受動型ＩＣ）技術で、一次コイル１８および二次コイル２６だけでなく、光モジュール１３の回路も、実現することが好ましい。
【００７４】
図６には、照明システム１０の別の実施形態が示されており、参照番号８０で表示されている。これまで説明した照明システムとの差異は一次コイル１８の構造にしかない。この実施形態では、一次コイルは第１導線ライン８２と第２導線ライン８４によって形成されている。第１導線ライン８２だけでなく、第２導線ライン８４も互いに平行に延び、第１導線ライン８２は、第２導線ライン８４と直交するように延びている。二次コイル内に誘導結合に必要な磁界を発生するために、図６内の矢印で示されるように、電流の方向は３本の隣接する導線ラインごとに交互に変化する。このことは、第２導線ライン８４にも当てはまる。図６に示されるように、導線ライン８２、８４にはＬＥＤまたはＯＬＥＤモジュール１４が配置されており、ライン８２、８４内の電流によって生じる磁界が、ＬＥＤまたはＯＬＥＤモジュール１４のうちの二次コイル２６内に電圧を誘導する。
【００７５】
上記のように光モジュール１３は、複数のＬＥＤまたはＯＬＥＤ要素２０を含むことができる。各ＬＥＤまたはＯＬＥＤ要素２０を選択的に切り換えるために、ベース部分１２から光モジュール１３へ制御信号が送信される。この制御信号の伝送は無線によって行ってもよい。例えば、ベース部分１２のＤＣ−ＡＣコンバータ３２が供給するＡＣ電圧でこの制御信号を変調してもよい。
【００７６】
この変調された制御信号は、光モジュール１３の二次コイル２６に接続されたそれぞれの受信機によって受信してもよい。しかしながら制御信号を伝送する別の可能性もある。信号を無線伝送する例として、ＲＦＩＤ、近接通信（ＮＦＣ）、容量結合、誘導結合または光結合を挙げることができる。
【００７７】
図７に示される別の実施形態では、例えば待ち行列を統制したり、禁止領域を表示したり、空港、スタジアム、鉄道の駅などにおける広い領域を構成したりするために、群衆管理要素として、多くの公共領域において使用されるようないくつかのポスト９１（ベルトポストシステム）の装置９の一部として、光要素（２０）に給電するのに、照明システム１０が使用される。代表的な応用例では、多少自由に再配置できるように地面１に自由にベルトポスト９１を置くことができる。ここでは、地面１のフロアカバーは、少なくとも１つのベース部分１２を備えるが、ベースポストシステム９のうちの少なくとも１つのポスト９１は、二次コイル２６を有する少なくとも１つの光モジュール１４を備える。ベースポストシステム９のガイド機能は、例えば緑色、赤色または黄色の発光要素（２０）により、別の視覚情報を提供する照明システム１０によってサポートされる。かかる照明システム１０は、ポスト９１のまわりの領域、特に例えば映画館または劇場のような暗い部屋内のポスト９１のまわりのグラウンドフロア１を照明するのにも使用できる。
【００７８】
ベース部分１２と光モジュール１４との間の結合を可能にするために、ポストフットはグラウンドフロア１のかなりの面積をカバーする、光モジュール１２の二次コイル２６を有する広いグラウンドプレートを備える。ベルトポストシステム９の可変性を改善するために、グラウンドフロア１は、ベース部分１２のアレイを含むことができる。グラウンドフロア１内の隣接ベース部分１２に結合されるよう、ここでは少なくとも１つであるが、数個またはすべてのポスト９１が二次コイル２６を備える。
【００７９】
別の実施形態では、少なくとも２本のワイヤーを含む可撓性リボンから製造されたベルト９２を介して、ポスト９１が電気的に接続されており、２本のワイヤーはリボン内に編んでもよいし、またはリボン内に縫い付けてもよい。これとは異なり、導電性ペースとを使ってリボンにタックをプリントしてもよい。各リボンは、次のポストにリボンを接続するための接続手段をその端部に含む。ここで、ポスト９１は、電気エネルギーを共用できる。照明システム１０のベース部分１２を含む、グラウンドフロア１の領域外にポスト９１を配置することも可能である。
【００８０】
別の実施形態では、１つ以上のポスト９１に、更に再充電可能なバッテリーが設けられ、このバッテリーは、任意の結合されたベース部分１２によって充電できる。ここで、所定の時間の間、ベース部分１２を使用しないで、グラウンドフロア上で接続されていないポスト９１を使用できる。
【００８１】
ポスト９１に配置することに加え、またはポスト９１を配置する代わりに、リボンの上に照明要素２０を配置することもできる。これら照明要素２０は、例えば行列の移動方向を示す、走行灯として配置してもよいし、走行灯に接続してもよい。この走行灯の速度は、移動のための緊急の表示となり得る。
【００８２】
光要素２０は、ディスプレイとして、例えば矢印などのような表示方向サインとして、または待っている人に対する情報を提供するディスプレイとして配置できる。
【００８３】
光モジュール１４は、オペレータによるリモート制御により、光要素２０をオンオフに切り換えるようポスト内に組み込まれた別のスイッチを含むことができる。例として、ポスト９１は赤色光要素２０ａおよび緑色光要素２０ｂを含み、ここで緑色光として「進め」を表示し、赤色光として「停止」を示すように赤色要素２０ａおよび緑色要素２０ｂを別々に切り換えることができ、点滅光は危険を表示できる。
【００８４】
数日毎に１００個以上のポスト内のバッテリーを定期的に交換しなければならないので、光モジュールにより照明目的と共に、ベルトポストシステムの可変性を維持するための、バッテリーにより別の給電方法は可能ではない。
【００８５】
上記に鑑み、照明モジュール１３を配置する上での自由度を大きくできる、極めてフレキシブルで、かつ平坦な照明システム１０を提供できると理解すべきである。更に、光モジュール１３で使用される平坦なコイルは、特にモジュールの高さに関してこれらモジュールの寸法を小さくできるようにＯＬＥＤ要素の形状ファクターを維持できる。
【００８６】
ベース部分からそれぞれの光モジュールへの無線による電力伝送をすること、および光モジュールの形状が平坦となっていることにより、広範な応用分野で本発明の照明システムを使用することが可能となった。例えば本発明にかかわる照明システムは、デザインランプ、装飾ライトに使用できるだけでなく、ゲーム、パズル、キャンドル（ティーライト）の代替物としても使用できる。更に本発明の照明システムは、壁紙、カーテン、鏡またはフロアカバーにも使用できる。スズでドープされた酸化インジウム（ＩＴＯ）技術で一次コイルの導線ラインを使用する場合、ＩＴＯ回路ラインは透明であるので、本発明の照明システムはウィンドー上でも使用できる。
【符号の説明】
【００８７】
１２    ベース部分
１３、１４    光モジュール
１８    一次コイル
２６    二次コイル
２０    光要素
３０    ＤＣ電源
３２    ＤＣ−ＡＣコンバータ
３４、３６    コンバータユニット
４０    検出ユニット
５０    基板
５２、５８    軟磁性プレート
６４、７１    整流回路
６６    エネルギー蓄積要素
【図１】
2009545103.tif 000003
【図２】
2009545103.tif 000004
【図３】
2009545103.tif 000005
【図４】
2009545103.tif 000006
【図５】
2009545103.tif 000007
【図６】
2009545103.tif 000008
【図７】
2009545103.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月26日(2009.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
問題は、ＬＥＤまたはＯＬＥＤを有するデバイスに給電しなければならないこと、またはそれらのバッテリーを再充電しなければならないことである。多くの用途では、電気接点による従来の解決方法は、汚染または湿気を受ける。更に、オープンな電気接点は回路が短絡する危険性または電気ショックを受ける危険性を生じさせる。従って、無線誘導充電方法が好ましい。ＯＬＥＤの場合、デザイナーおよび建築家にとって形状ファクター（薄くかつ平坦であること）は重要であるが、標準的なドライバーはかさ張ったものとなっている。
国際特許出願第WO01/16995A号、米国特許第5,264,997A号、フランス特許第FR2695285A3号およびドイツ特許出願第DE2415086A1号は、少なくとも１つの一次コイルを有するベース部分と、前記一次コイルと誘導的に相互作用する二次コイルを有する少なくとも１つの光モジュールを有する照明システムについて記載している。一次コイルの巻線は、基板に平行な平面内で延びると共に、平坦な結合領域を形成している。光モジュールがその平坦な表面を平坦な結合領域に配置できるよう、第２コイルの巻線は１つの平面内にも位置する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記に鑑み、本発明の目的は、省エネ照明システム、好ましくはＬＥＤまたはＯＬＥＤを有する照明システムを提供することにある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の上記およびそれ以外の目的は、独立請求項の特徴事項によって解決される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項の特徴事項によって記載されており、本発明の照明システムは、前記ベース部分が、前記一次コイルを支持する基板を備え、前記一次コイルの巻線は、１つの平面にあり、平坦な結合領域を形成し、前記二次コイルの巻線が、１つの平面内にあり、前記光モジュールが、少なくとも１つの光要素と、平坦な底部表面とを備え、よってこの光モジュールが、その平坦な表面が前記平坦な結合領域に載ることができるようになっている上記照明システムに基づく。前記表面モジュールは、コンバータユニット、好ましくは前記二次コイルに結合された整流回路を備えることが好ましく。前記光要素をＬＥＤまたはＯＬＥＤ、もしくはＬＥＤまたはＯＬＥＤのアレイとすることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの一次コイルを有するベース部分と、
前記一次コイルと誘導的に相互作用するようになっている二次コイルを有する少なくとも１つの光モジュールとを備え、
前記ベース部分は、前記一次コイルを支持する基板を備え、前記一次コイルの巻線は、１つの平面にあり、平坦な結合領域を形成し、
前記二次コイルの巻線は、１つの平面内にあり、
前記光モジュールは、少なくとも１つの光要素と、平坦な底部表面とを備え、よってこの光モジュールは、その平坦な表面が前記平坦な結合領域に載ることができるようになっている照明システムにおいて、
前記ベース部分は、前記結合領域に置かれた光モジュールを検出するための検出ユニットと、前記光モジュールの検出に応答し、前記結合領域に割り当てられた前記一次コイルに給電するようになっているスイッチとを備えることを特徴とする、照明システム。
【請求項２】
前記表面モジュールは、コンバータユニット、好ましくは前記二次コイルおよび前記光要素に結合された整流回路を備えることを特徴とする、請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記ベース部分は、複数の結合領域を構成する複数の一次コイルを備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の照明システム。
【請求項４】
前記ベース部分および／または前記光モジュールは、軟磁性プレートを備えることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項５】
前記ベース部分は、好ましくは１００ｋＨｚより高い基本周波数を有するＡＣ電源を備えることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項６】
前記ＡＣ電源は、ＤＣ電源およびＡＣ電圧を発生するためのＤＣ−ＡＣコンバータを備えることを特徴とする、請求項５に記載の照明システム。
【請求項７】
前記ベース部分の前記一次コイルおよび／または前記光モジュールの前記二次コイルは、ｅｍＰＩＣ（埋め込み受動型集積回路）技術で構成されていることを特徴とする、請求項１乃至６の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項８】
前記ベース部分および前記光モジュールのうちの任意の受動型コンポーネントまたはすべての受動型コンポーネントは、ｅｍＰＩＣ技術で構成されていることを特徴とする、請求項１乃至７の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項９】
前記ベース部分は、結合領域内に少なくとも１つの前記光モジュールを位置決めするための位置決め要素、好ましくは機械式位置決め要素を備えることを特徴とする、請求項１乃至８の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項１０】
前記光モジュールは、エネルギー蓄積要素、好ましくは再充電可能なバッテリーまたはスーパーコンデンサを備えることを特徴とする、請求項１乃至９の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記光モジュールの前記コンバータユニットは、前記少なくとも１つの光要素に制御された電流および／または電圧を提供すると共に、デュアルステージの回路としてＡＣ−ＤＣコンバータおよびＤＣ−ＤＣコンバータ回路、または単一ステージのＡＣ−ＤＣコンバータ回路を備えることを特徴とする、請求項２に記載の照明システム。
【請求項１２】
前記ベース部分の前記ＤＣ−ＡＣコンバータ、前記一次コイル、前記二次コイルおよび前記光モジュールのコンバータユニットは、共振コンバータとして構成されており、前記ベース部分および／または前記光モジュールは、共振コンデンサを備えることを特徴とする、請求項６に記載の照明システム。
【請求項１３】
前記基板は半導体基板、ガラス基板、織物基板、プラスチック基板、壁紙、鏡、カーテンまたはフロアカバーのうちの１つであることを特徴とする、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項１４】
前記一次コイルおよび／または前記二次コイルは、これらコイルの巻線が透明となるように、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）から製造されていることを特徴とする、請求項１乃至１３の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項１５】
前記ベース部分および前記光モジュールの各々は、前記一次コイルおよび二次コイルを介し、制御信号を無線で送受信する制御ユニットを備えることを特徴とする、請求項１乃至１４の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項１６】
前記ベース部分および／または前記光モジュールの前記巻線は、少なくとも２つの巻線部分を備え、各巻線部分は、多層回路基板の１つの層に載った巻回部を有することを特徴とする、請求項１乃至１５の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項１７】
前記光要素は、少なくとも１つのＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）を備えることを特徴とする、請求項１乃至１６の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項１８】
前記光モジュールは、ポスト内に配置されていることを特徴とする、請求項１乃至１７の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項１９】
前記ポストは、ベース部分（１２）の装置を含むグラウンドフロアに置くべきポストベルトを介して接続される数個のポストの装置の一部であることを特徴とする、請求項１８に記載の照明システム。
【請求項２０】
前記ポストは、前記ポストベルトを介して電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１９に記載の照明システム。
【請求項２１】
前記光モジュールは、前記ベース部分によって充電すべき再充電可能なバッテリーを更に備えることを特徴とする、請求項１８乃至２０の何れか１項に記載の照明システム。
【請求項２２】
前記光モジュールは、好ましくはリモコンにより前記光要素をオンオフに切り換えるための少なくとも１つのスイッチを更に備える、請求項１乃至２１の何れか１項に記載の照明システム。
【国際調査報告】
2009545103.tif 000010
2009545103.tif 000011
2009545103.tif 000012
2009545103.tif 000013