(57)【要約】  本開示は、少なくとも１つの光源３０２と、対称軸線３０６と、外囲器３０４とを備える、色調整可能な照明デバイスに関する。少なくとも１つの光源３０２は、平面内に延在するベース部３０１上に配設されており、外囲器３０４は、ベース部３０１よりも少なくとも上方に配設され、対称軸線３０６に沿って延在するキャビティ３０５を画定している。少なくとも１つの光源３０２は、対称軸線に対する半径方向に沿って、対称軸線３０６から距離Ｘで配置されている。平面は、対称軸線３０６と交差するように配置されている。距離Ｘは、半径方向に沿って見られる場合の、対称軸線３０６と外囲器３０４の縁部との、又は、ベース部３０１が延在する平面上への外囲器３０４の縁部の投影との間の総距離の、少なくとも５０％であってもよい。外囲器３０４の曲率は、ベース部３０１からの距離の増大と共に、単調増加している。
2019531581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面内に延在するベース部上に配設されている、少なくとも１つの光源と、
前記ベース部よりも少なくとも上方に配設され、対称軸線に沿って延在するキャビティを画定している、表面を有する外囲器と、
を備え、
前記平面が、前記対称軸線と交差するように配置されており、
前記少なくとも１つの光源が、前記対称軸線に対する半径方向に沿って、前記対称軸線から距離Ｘで前記キャビティ内に光を注入するように配置されており、
前記距離Ｘが、前記半径方向に沿って見られる場合の前記対称軸線と前記外囲器の縁部との又は前記ベース部が延在する前記平面上への前記外囲器の前記縁部の投影との間の総距離の少なくとも５０％であり、
前記外囲器の曲率が、前記ベース部からの距離の増大と共に単調増加しており、
前記外囲器の前記表面における接線が、前記対称軸線に垂直な平面内の前記表面上の円に沿って、前記少なくとも１つの光源の照度が一定又はほぼ一定となるように規定される、傾きを有する、
照明デバイス。
【請求項２】
前記距離Ｘが、前記半径方向に沿って見られる場合の、前記対称軸線と前記外囲器の前記縁部との、又は、前記ベース部が延在する前記平面上への前記外囲器の前記縁部の投影との間の前記総距離の、少なくとも８０％である、請求項１に記載の照明デバイス。
【請求項３】
前記ベース部に近い前記外囲器の一部分が、前記ベース部からの距離の増大と共に増大する、前記対称軸線に対する半径を有する、請求項１又は２のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項４】
前記外囲器の前記表面が、拡散特性を有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項５】
前記外囲器の前記表面が、光散乱テクスチャを含み、及び／又は、前記外囲器の材料が、散乱粒子を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項６】
前記外囲器が、前記対称軸線に対して回転対称である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項７】
前記少なくとも１つの光源が、少なくとも２つの光源を含み、各光源が、前記対称軸線に対して等距離で、前記ベース部上に配置されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項８】
前記少なくとも１つの光源が、異なる色スペクトルに従って光を生成するように構成されている、少なくとも２つの光源を含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項９】
前記少なくとも２つの光源が、同様の強度分布を有する、請求項７又は８のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１０】
前記外囲器の前記表面が、透過性表面を含む、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１１】
前記外囲器が、反射性表面部分を更に含む、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの光源が、発光ダイオードＬＥＤ、又はランバート光源である、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１３】
前記ベース部が、前記キャビティから光を出力するよう構成されている、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１４】
前記キャビティが、前記少なくとも１つの光源から放出された光を、混合するように構成されている、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全般的に、照明デバイスの分野に関し、特に、少なくとも１つの光源を備える照明デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
光源を色調整可能にすることに関心が高まっている。通常は、１つの照明製品内に、異なる色スペクトルを有するＬＥＤを組み合わせることが提案される。
【０００３】
一部の照明製品は、異なる位置で、また場合により異なる方向でも、異なるスペクトルを生成する。光学的アーキテクチャに応じて、このことは、空間内での光分布（遠視野分布）における可視の色差、放出領域での輝度分布（近視野分布とも呼ばれるもの）における可視の色差、及び色付きの影を、結果として生じさせる場合がある。
【０００４】
他の短所は、そのような照明製品内で使用される光学要素のサイズに関連する。現在の色混合光学要素は、良好な混合を達成するために極めて大きいか、又は、近視野の色混合品質と遠視野の色混合品質との妥協点として（コストを削減するため、又は十分に高い輝度を保つために）サイズが制約されているかのいずれかである。更には、小さい混合チャンバに関しては、かなりの効率損失が生じる恐れがある。
【０００５】
異なるスペクトル放出を有する光源に関する、これまでの既知のソリューションは、色混合光学要素のサイズを最小限に抑えるために、それらの光源を、極めて近接して一体に位置決めすることである。しかしながら、このこともまた、熱管理の理由から不都合である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それゆえ、改善された色混合品質を有する、色調整可能な、さほど複雑ではない、低コストの照明デバイスが必要とされている。
【０００７】
米国特許第８９５３９２６号は、光ガイド構造体に基づく発光デバイスを開示している。光源（ＬＥＤ）から放出された光は、光ガイド内に注入され、内部反射を介して、その光が周囲に放出される場所まで運ばれる。
【０００８】
米国特許出願公開第２０１５／０３６３３３号は、周囲に光を放出するための外囲器としても構成されている光ガイド内に、少なくとも一部の光が注入され、残りの部分が内部容積内に透過される、発光デバイスを開示している。
【０００９】
米国特許出願公開第２０１３／０３９０５８号は、光ガイド内に光が注入されて、その光ガイド内で内部反射によって配光され、次いで周囲に放出される、照明デバイスを示している。
【００１０】
上述の問題のうちの１つ以上に対処する、照明デバイスを実現することが有利であろう。特に、色調整可能性の観点から、改善された照明デバイスの性能又は動作を達成することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの問題のうちの１つ以上に、より良好に対処するために、独立請求項において定義される特徴を有する、照明デバイスが提供される。従属請求項において、好ましい実施形態が定義される。
【００１２】
それゆえ、本開示の一態様によれば、照明デバイスが提供される。照明デバイスは、平面内に延在するベース部上に配設されている、少なくとも１つの光源を備え、更に、ベース部よりも少なくとも上方に配設され、対称軸線に沿って延在するキャビティを画定している、外囲器を備える。平面は、対称軸線と交差するように配置されている。少なくとも１つの光源は、対称軸線に対する半径方向に沿って、対称軸線から距離Ｘで配置されており、この距離Ｘは、半径方向に沿って見られる場合の、対称軸線と外囲器の縁部との間の、又は、対称軸線と、ベース部が延在する平面上への外囲器の縁部の投影との間の総距離の、少なくとも５０％である。外囲器の曲率は、ベース部からの距離の増大と共に、単調増加している。
【００１３】
縁部が、ベース部と同じ平面内に存在しない場合には、この距離は、ベース部が延在する平面上への外囲器の縁部の投影として定義されてもよい点が理解されるであろう。縁部という用語は、この場合、外囲器がその端部を有する点であってもよい。
【００１４】
一部の実施形態では、外囲器は、ベース部上に（直接、すなわち、物理的に接触して）配設されてもよい。一部の他の実施形態では、外囲器は、例えば機械的な理由のために、対称軸線に沿ってベース部を越えて延在してもよい（しかしながら、このことは、更なる光学機能をもたらし得ない）点もまた理解されるであろう。それゆえ、この縁部は、外囲器とベース部との交差部として定義されてもよいが、また、上述のように、外囲器がベース部と接触又は交差しない場合には、その外囲器が終端する場所として定義されてもよい。
【００１５】
一実施形態では、ベース部に近い外囲器の一部分は、ベース部からの距離の増大と共に増大する、対称軸線に対する半径を有してもよい。
【００１６】
上記で定義された態様による照明デバイスの場合、アーチファクトが大幅に低減される可能性があり、透過モード及び反射モードの双方における色混合が改善され得る。この態様による照明デバイスでは、キャビティを画定する外囲器の表面の形状は、少なくとも１つの光源が、対称軸線に対して軸外に（中心から外れて）配置されている場合であっても、その少なくとも１つの光源が、外囲器表面上に対称の照度パターンを生成するという条件で決定される。この場合、少なくとも１つの光源と外囲器の表面又は縁部との間の距離における差異は、外囲器表面と、少なくとも１つの光源から入射する光とが成す、異なる角度によって補償される。
【００１７】
この態様による照明デバイスでは、光源は、軸外に配置され、すなわち、その照明デバイスの対称軸線（又は、光軸）に沿って位置合わせされておらず、外囲器は、ベース部の近くに（又は、ベース部の近位に、若しくはベース部の最も近くに）位置する第１の部分が、ベース部からの距離の増大と共に増大する、対称軸線に対する半径を有するような、形状を有する。ベース部に対して第１の部分よりも上方に位置する第２の部分では、外囲器の半径は、ベース部からの距離の増大と共に減少している。
【００１８】
一実施形態では、距離Ｘは、半径方向に沿って見られる場合の、対称軸線と外囲器の縁部との間の、又は、対称軸線と、ベース部が延在する平面上への外囲器の縁部の投影との間の総距離の、少なくとも８０％であってもよい。
【００１９】
一実施形態では、距離Ｘは、対称軸線と外囲器の表面との間の距離であってもよい。
【００２０】
一実施形態によれば、外囲器の表面は、拡散特性を有してもよい。
【００２１】
一実施形態によれば、外囲器の表面は、光散乱テクスチャを含んでもよく、及び／又は、外囲器の材料が、散乱粒子を含んでもよい。
【００２２】
一実施形態によれば、外囲器は、対称軸線に対して回転対称であってもよい。
【００２３】
一実施形態によれば、外囲器の表面における接線は、対称軸線に垂直な平面内の表面上の円に沿って、少なくとも１つの光源の照度が一定又はほぼ一定となるように規定される、傾きであってもよい。
【００２４】
一部の実施形態によれば、少なくとも１つの光源は、少なくとも２つの光源を含んでもよく、各光源は、対称軸線に対して等距離で、ベース部上に配置されている。
【００２５】
別の実施形態によれば、少なくとも１つの光源は、異なる色スペクトルに従って光を生成するように構成されている、少なくとも２つの光源を含んでもよい。
【００２６】
一実施形態によれば、少なくとも２つの光源は、同様の強度分布を有してもよい。一部の実施形態では、強度分布は、同等であってもよい。
【００２７】
別の実施形態によれば、外囲器の表面は、透過性表面を含んでもよい。
【００２８】
別の実施形態によれば、外囲器は、反射性表面部分を更に含んでもよい。
【００２９】
より一般的には、外囲器表面は、完全に透過性又は完全に反射性のいずれかであってもよいが、外囲器表面はまた、部分的に透過性及び部分的に反射性であってもよい。
【００３０】
一部の実施形態によれば、少なくとも１つの光源は、発光ダイオード（light-emitting diode；ＬＥＤ）であってもよい。例えば、照明デバイスは、赤色光を放出する１つのＬＥＤと、シアン光を放出する別のＬＥＤとを含んでもよい。
【００３１】
特定の実施形態によれば、少なくとも１つの光源は、ランバート光源であってもよい。しかしながら、一部の他の実施形態では、少なくとも１つの光源は、それらの光源が本質的に同じ強度分布を生成する限り、非ランバート光源であってもよい。
【００３２】
一部の実施形態によれば、少なくとも１つの光源が配置されているベース部は、キャビティから光を出力するように構成されてもよい。
【００３３】
一部の実施形態によれば、キャビティは、少なくとも１つの光源から放出された光を、混合するように構成されてもよい。
【００３４】
本発明の更なる目的、特徴、及び利点は、以下の「発明を実施するための形態」、図面、及び添付の請求項から明らかとなるであろう。当業者は、以下で説明される実施形態以外の実施形態を作り出すために、本発明の種々の特徴が組み合わせられ得ることを理解するであろう。
【００３５】
これらの態様及び他の態様が、次に、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して、より詳細に説明される。色強度プロット又は色照度プロットを示す図では、それらの色の差異は、グレースケール画像における明度のバリエーションとして可視化されており、シアンは、赤色よりも明るいグレースケールに変換されている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１ａ】２つの着色光源の側面図を示す。
【図１ｂ】図１ａに示される２つの着色光源によって供給された、遠視野分布の色強度プロットのグレースケール表現を示す。
【図１ｃ】図１ａに示される２つの着色光源によって供給された、近視野分布の色照度プロットのグレースケール表現を示す。この近視野分布は、光源の間隔の約４倍の、任意に選択された直径を有する円筒上で決定されている。
【図２ａ】円錐形キャビティ及び２つの着色光源を備える、照明デバイスの側面図を示す。
【図２ｂ】図２ａに示される照明デバイスによって供給された、遠視野分布の色強度プロットのグレースケール表現を示す。
【図２ｃ】図２ａに示される照明デバイスによって供給された、近視野分布の色照度プロットのグレースケール表現を示す。
【図３ａ】一実施形態による、キャビティを含む照明デバイスの側面図を示す。
【図３ｂ】一実施形態による、２つの光源を有するキャビティを含む照明デバイスの側面図を示す。
【図３ｃ】図３ｂに示される照明デバイスによって供給された、遠視野分布の色強度プロットのグレースケール表現を示す。
【図３ｄ】図３ｂに示される照明デバイスによって供給された、近視野分布の色照度プロットのグレースケール表現を示す。
【図４ａ】別の実施形態による、部分的反射性キャビティを含む照明デバイスの断面図を示す。
【図４ｂ】図４ａに示される照明デバイスによって供給された、遠視野分布の色強度プロットのグレースケール表現を示す。
【図４ｃ】図４ａに示される照明デバイスによって供給された、近視野分布の色照度プロットのグレースケール表現を示す。
【図５ａ】光源が照明デバイスの外囲器の縁部に位置決めされている、照明デバイスの断面図を示す。
【図５ｂ】図５ａに示される照明デバイスによって供給された、遠視野分布の色強度プロットのグレースケール表現を示す。
【図５ｃ】図５ａに示される照明デバイスによって供給された、近視野分布の色照度プロットのグレースケール表現を示す。
【図６ａ】一実施形態による、完全に反射性の広いキャビティを有する照明デバイスの断面図を示す。
【図６ｂ】図６ａに示される照明デバイスによって供給された、遠視野分布の色強度プロットのグレースケール表現を示す。
【図７】一実施形態による、鏡面反射性のキャビティ部分を含む照明デバイスの断面図を示す。
【００３７】
全ての図は、概略的であり、必ずしも正確な縮尺ではなく、全般的に、実施形態を明確化するために必要な部分のみを示しており、他の部分は、省略されるか又は示唆されるのみの場合がある。同様の参照番号は、本説明の全体を通して、同様の要素を指す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
次に、添付図面を参照して、本発明の態様及び実施形態が、より完全に以降で説明される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載の実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、完全性及び網羅性のために提供され、当業者に本発明の態様の範囲を完全に伝えるものである。
【００３９】
図１ａは、異なる色スペクトルの光を放出する２つの光源を有する、基本的な照明デバイス１００を示す。この照明デバイスは、ベース部１０１を備える。本実施例では、１つのランバート放出赤色光源１０２及び１つのランバート放出シアン光源１０３が、ベース部１０１上の、直径方向で反対の位置に配置されている。あるいは、他の実施形態では、これらの光源は、対称軸線を中心とする円上の、任意の位置に配置されてもよい。ベース部１０１は、例えば、対称軸線１０４を有する吸収性基板であってもよい。対称軸線１０４は、通常、照明デバイス１００の光軸である。
【００４０】
２つのランバート光源が、異なる色の光を同じ方向で放出する場合、これらの色は、自動的に、遠視野距離で完全に混合され得る。この遠視野距離は、場合により、それら２つの光源の間隔の、約５〜１０倍よりも大きく、少なくとも５倍であってもよい。この完全に混合された遠視野分布が、図１ｂに見られ得る。しかしながら、これらの色は、図１ｃに見られ得るように、光源の間隔と同程度の距離の近視野においては、良好には混合されない。近視野距離は、この実施形態では、光源の間隔の約２倍であってもよいが、また、例えば光源の間隔の２倍未満、０．５倍のみでも、すなわち、それらの光源の一方のすぐ隣りの、より短い距離に相当してもよい。
【００４１】
照明デバイス１００は、その照明デバイスのキャビティを形成するために、光源１０２及び光源１０３の上に配置されている、外囲器（図１ａには示さず）を含んでもよい。このキャビティの機能は、光源１０２及び光源１０３を直視されないように隠すこと、より無指向性の放出へと放出パターンを変化させること、又は、近視野の色を混合して色付きの影を低減することであってもよい。
【００４２】
図２ａは、外囲器２０４によって画定されているキャビティ２０５を有する、照明デバイス２００の一実施例を示し、この外囲器２０４は、円錐形拡散器の形態を有し、対称軸線２０１に沿って延在している。このキャビティ２０５のサイズは、光源２０２と光源２０３との間の離隔距離の、２、３倍に制限されてもよい。この場合、外囲器２０４に関しては任意の形状が使用されており、図２ｂの色強度プロット内の破線の楕円によって示されるように、左右の色の遠視野非対称性が、この拡散器によって導入され得る。図２ｃに示される近視野の色混合は、改善されてはいるが、依然として許容され得ない。
【００４３】
図３ａを参照して、本開示の一実施形態が説明される。図３ａは、外囲器３０４を有する、光学キャビティ３０５を含む照明デバイス３００を示す。図３ａに示される実施形態では、照明デバイス３００は、１つの光源３０２のみを含む。この光源は、平面内に延在するベース部３０１上に配設されている。外囲器３０４は、ベース部３０１上に配設され、対称軸線３０６に沿って延在するキャビティを画定しており、この対称軸線３０６は、照明デバイス３００の光軸であってもよい。平面３０１は、対称軸線３０６と交差する。特に、一実施形態では、この平面は、対称軸線に垂直であってもよい。光源３０２は、対称軸線３０６に対する半径方向に沿って、対称軸線３０６から距離Ｘで配置されてもよい。距離Ｘは、半径方向に沿って見られる場合の、対称軸線３０６と外囲器３０４の縁部３０８との間の総距離の、少なくとも５０％であってもよい。あるいは、この距離Ｘは、半径方向に沿って見られる場合の、対称軸線３０６と、ベース部が延在する平面上への外囲器の縁部３０８の投影との間の総距離の、少なくとも５０％であってもよい。このことは、例えば、外囲器３０４がベース部３０１よりも上方の高さで開始する場合、すなわち、外囲器が、ベース部が延在する平面に接触していない（又は、交差しない）場合の、部分的外囲器を含む照明デバイスに関して当てはまり得る。
【００４４】
距離Ｘは、多くの場合、半径方向に沿って見られる場合の、対称軸線３０６と、色混合を最適化するための外囲器３０４の縁部３０８との間の、又は、対称軸線３０６と、ベース部が延在する平面上への外囲器３０４の縁部３０８の投影との間の総距離の、少なくとも８０％であってもよい。
【００４５】
外囲器３０４は、対称軸線３０６に沿って延在する。ベース部３０１の最も近くに位置している、外囲器３０４の第１の部分３０４ａは、ベース部３０１からの距離の増大と共に増大する、対称軸線３０６に対する半径を有してもよい。換言すれば、外囲器３０４の半径は、外囲器３０４の第１の部分３０４ａで、ベース部３０１から、外囲器３０４の頂部（又は、頂点３０７）の方向で増大する。次いで、第２の部分３０４ｂで、すなわち、ベース部３０１から特定の距離で、外囲器の半径が減少していてもよい。これら２つの部分では、外囲器の曲率は、その曲率が外囲器３０４の頂点で最も高くなるまで、ベース部３０１からの距離の増大と共に、単調増加していてもよい。
【００４６】
外囲器３０４の表面は、拡散特性を有してもよい。例えば、外囲器３０４の表面は、光散乱テクスチャを含んでもよく、及び／又は、外囲器の材料が、散乱粒子を含んでもよい。この材料は、例えば、外囲器の大部分を構成してもよい。
【００４７】
外囲器３０４は、対称軸線に対して回転対称であってもよい。このことは、対称軸線を中心として、外囲器の形状が対称であることを意味する。しかしながら、外囲器はまた、図３ａに示されるような断面を有する、押出プロファイルのような線形であってもよい。その場合、対称軸線から同じ距離の２つの線上に、光源が配置されてもよい。外囲器の表面における接線は、外囲器表面上の円３０９に沿って、光源３０２の照度が一定となるように規定される、傾きを有してもよく、この円３０９は、（図３ａの半径方向ｒとの直角によって示されるような）対称軸線３０６に垂直な平面内にある。この実施形態では、外囲器表面は、透過性表面であってもよい。
【００４８】
異なる場所に関する、光源３０２と外囲器３０４の表面との間の距離における差異は、外囲器表面の接線と対称軸線３０６との間の角度である、角度αによって補償されてもよい。換言すれば、外囲器３０４の曲率は、外囲器３０４における異なる場所での、光源３０２からの照度の差異を補償するように設計されている。
【００４９】
例示的一実施形態では、外囲器３０４の形状は、楕円体に類似してもよいが、他の異なる形状を有してもよい。
【００５０】
図３ｂを参照して、別の実施形態による照明デバイス３１０が説明される。図３ｂは、図３ａを参照して説明された照明デバイス３００と同等の照明デバイス３１０を示すが、ただし、照明デバイス３１０は、２つの光源３０２及び光源３０３を含む。照明デバイス３００の場合と同様に、照明デバイス３１０は、対称軸線３０６と、キャビティ３０５を画定するためにベース部３０１上に配設されている外囲器３０４とを備える。各光源３０２、３０３は、対称軸線３０６に対して等距離で、ベース部上に配置されている。
【００５１】
光源からの距離ｒにおける、すなわち、外囲器３０４の表面上の対象とする点における、２つの角度θ及びφによって規定される方向での光源の照度Ｅは、Ｅ＝Ｉ（θ）＊ｃｏｓ（φ）／ｒ２（方程式１）として表されてもよく、式中、θは、上記の方向と対称軸線３０６との間の角度であり、φは、上記の方向と外囲器表面の法線との間の角度である。
【００５２】
対称軸線３０６から距離Ｘのランバート光源３０２に関しては、対称軸線３０６に沿った光源３０２からの距離Ｈ、及び、対称軸線３０６に対する半径方向に沿った、対称軸線３０６からの距離Ｒで、外囲器表面上に位置している点での照度Ｅは、その場合、以下の方程式によって与えられる；
【００５３】
【数１】
2019531581.tif 000003
照度は、２つの光源に関して同じであるという制約Ｅ（ｘ）＝Ｅ（−ｘ）があり、外囲器３０４の曲率は、その場合、以下の方程式によって決定されてもよい：
【００５４】
【数２】
2019531581.tif 000004
外囲器３０４の表面は、以下の積分によって決定される形状を有してもよい：
【００５５】
【数３】
2019531581.tif 000005
【００５６】
それゆえ、外囲器表面の異なる場所に関する、光源の一方と外囲器表面との間の距離の差異（及び、その結果として、光源の一方による、外囲器表面の異なる場所での照度の差異）は、その外囲器表面が入射光と成す角度αによって補償されてもよい。
【００５７】
一般に、ベース部３０１の最も近くに位置している、外囲器３０４の部分は、ベース部３０１からの距離の増大と共に増大する半径（対称軸線３０６から外囲器３０４までの距離）を有してもよい。このことが、外囲器３０４の第１の部分３０４ａを画定する。したがって、より高い照度が存在する、光源に対してより短い距離に位置している外囲器表面の部分は、光源に対してより傾斜されることにより、投影面積がより小さくなり、より低い照度を得る。その結果、本開示による混合キャビティ３０５の側面３１５は、最も近い光源３０２、３０３の方向に収束するため、極めて小さい距離は、放出方向に殆ど平行な表面によって補償される必要がある。
【００５８】
それゆえ、光源の近くでは、外囲器は、放出方向に平行であり、外囲器の断面における曲率半径は、無限大（殆ど平坦）に近づき、又は換言すれば、その曲率は、このベース部に垂直な断面平面において、ゼロになる。更には、回転対称のシステムでは、外囲器は、（ベース部に平行な断面において）反対方向の有限の曲率半径を有してもよい。
【００５９】
第２の部分３０４ｂでは、外囲器３０４の曲率は、曲率が最も高い外囲器３０４の頂点３０７まで、ベース部３０１からの距離の増大と共に単調増加する。外囲器３０４の形状は、それゆえ、ベース部３０１における開始点、ベース部３０１と第２の部分３０４ｂとの間の（半径の増大を伴う）第１の部分３０４ａ、第１の部分３０４ａと曲率が最も高い頂点３０７との間の（半径の減少を伴う）第２の部分３０４ｂによって、対称軸線３０６に沿って画定される。双方の部分に関して、曲率は単調増加する。
【００６０】
光源は、照明デバイス内の全ての光源が、本質的に同じ強度分布を有する限り、ランバート光源であっても、又は非ランバート光源であってもよい点が理解されるであろう。しかしながら、一実施例では、双方の光源がランバート光源であってもよい。
【００６１】
図３ｃは、図３ｂに示されるような拡散器キャビティを有する照明デバイス３１０によって供給された、遠視野分布のプロットを示す。このプロットに見られ得るように、強度分布に関して、遠視野内には色の非対称性が導入されていない。対称軸線３０６を中心とする回転角の関数として、照度は一定である。
【００６２】
図３ｄは、図３ｂに示されるような拡散器キャビティを有する照明デバイス３１０によって供給された、近視野分布のプロットを示す。このプロットに見られ得るように、照度を示す近視野の色は、ベース部３０１付近のいくつかの軽微なアーチファクトを除いて、殆ど完全に混合されている。
【００６３】
それでもなお、外囲器の形状が光源の位置に基づいてのみ計算されているため、光源の有限サイズ効果によって引き起こされている、いくつかのアーチファクトが光源の近くに存在し得る。これらの光源の有限サイズ効果は、これらのアーチファクトが、配置の精度、形状精度、又は光源の放出パターンの詳細に限界があることに起因して、いずれにせよ生じる可能性があるため、補正することが困難な場合がある。
【００６４】
図４ａを参照して、別の実施形態による照明デバイス４００が説明される。
【００６５】
図４ａは、光源４０２、４０３と、対称軸線４０６と、縁部４０８と、第１の部分４０４ａ及び第２の部分４０４ｂを有する、照明デバイス３１０の場合と同様のキャビティ４０５を画定するための、ベース部４０１上に配設されている外囲器４０４とを備える、図３ｂを参照して説明された照明デバイス３１０と同等の照明デバイス４００を示すが、ただし、ベース部４０１に最も近い、透過性の外囲器表面４１２の第１の部分４０４ａの少なくとも一部分４１１は、反射性の外囲器表面を有してもよい。例えば、ベース部４０１に最も近い外囲器表面構造体は、白色反射性カップ４１１であってもよいが、その一方で、上側部分は、依然として透過性の外囲器表面４１２であってもよい。
【００６６】
図４ｂを参照すると、図４ａを参照して説明された照明デバイス４００によって供給された、遠視野分布のプロットが示されている。
【００６７】
図４ｃを参照すると、図４ａを参照して説明された照明デバイス４００によって供給された、近視野分布のプロットが示されている。
【００６８】
これらのプロットに見られ得るように、近視野分布の照度プロットが改善されている。それゆえ、光源４０２、４０３の近くのアーチファクトが低減されている。例えば、約２×２ｍｍの有限の光源サイズに関するアーチファクトが低減され得る。しかしながら、遠視野分布は、さほど大幅には改善され得ない。
【００６９】
図５ａを参照して、更なる実施形態による照明デバイス５００が説明される。
【００７０】
図５ａは、光源５０２、５０３と、対称軸線５０６と、縁部５０８と、照明デバイス４００の場合と同様のキャビティ５０５を画定するための、ベース部５０１上に配設されている外囲器５０４とを備える、図４ａを参照して説明された照明デバイス３１０と同等の照明デバイス５００を示すが、ただし、キャビティ縁部間の間隔は、図４ａを参照して説明された照明デバイス４００における間隔よりも広い。キャビティ縁部５０８は、この実施形態では、外囲器５０４（又は、キャビティ）とベース部５０１との交差部を画定してもよい。この実施形態では、光源５０２、５０３の少なくとも一方は、キャビティ５０５の縁部５０８に配置されている。照明デバイス５００の外囲器５０４の表面は、その外囲器表面の、ベース部５０１に最も近い部分５１１で、反射性であってもよい。上側部分（すなわち、対称軸線５０６に沿って増大する半径を有する、第１の部分５０４ａの一部分、及び、対称軸線５０６に沿って減少する半径を有する、第２の部分５０４ｂ。双方の部分に関して、曲率は、ベース部５０１からの距離の増大と共に単調増加し、外囲器の頂点で曲率が最も高くなる）は、照明デバイス４００でも示されたように、透過性の外囲器表面５１２であってもよい。キャビティ５０５は、光源５０２、５０３が、照明デバイス５００の内側キャビティ縁部５０８上に位置決めされることに基づいて、設計されてもよい。
【００７１】
２つの光源５０２と光源５０３との間隔は、キャビティ５０５（又は、外囲器５０４）の入口／開口部を画定してもよく、それにより、これら光源間の間隔は、より大きいキャビティの直径（又は、サイズ）を画定する。例えば、光源間の間隔は、約２０ｍｍであってもよい。
【００７２】
図５ｂを参照すると、図５ａを参照して説明された照明デバイス５００によって供給された、遠視野分布のプロットが示されている。
【００７３】
図５ｃを参照すると、図５ａを参照して説明された照明デバイス５００によって供給された、近視野分布のプロットが示されている。
【００７４】
それゆえ、キャビティ縁部５０８に配置された光源５０２、５０３を有することによって、近視野の色のアーチファクトが更に低減されている。
【００７５】
本開示は、全ての光源が、例えば対称軸線を中心とする輪におけるように、対称軸線に対して同じ距離を有する限り、対称軸線に対して任意の距離でベース部上に配設されている、１つ、２つ、又は更に多くの光源に適用されてもよい。更には、本開示は、同じく対称軸線に対して同じ距離で位置決めされている限り、対称軸線を中心とする任意の位置における、３つ以上の異なるスペクトルを有する光源に適用されてもよい。
【００７６】
図６ａを参照して、別の実施形態による照明デバイス６００が説明される。
【００７７】
図６ａは、図５ａを参照して説明された照明デバイス５００と同等の照明デバイス６００を示すが、ただし、この実施形態では、外囲器表面全体が反射性である。照明デバイス５００の場合と同様に、照明デバイス６００は、２つの光源６０２、６０３と、対称軸線６０６と、広いキャビティ６０５を画定するための、ベース部６０１上に配設されている外囲器６０４と、キャビティ縁部６０８とを備える。反射性の外囲器表面の場合、光は、ベース部６０１で混合キャビティ６０５内に注入されると共に、ベース部６０１から、すなわち、キャビティ６０５の同じ入口／出口を通って出力される。ベース部６０１は、例えば、光を透過することが可能な、透明材料で作製されてもよい。
【００７８】
図６ｂを参照すると、図６ａを参照して説明された照明デバイス６００によって供給された、遠視野分布のプロットが示されている。このプロットでは、遠視野カットオフ角度の近くに、色のアーチファクトが存在している。ベース部６０１からの出力は、ベース平面における角度強度分布にカットオフを作り出す。このカットオフの近くの、すなわち、水平面に近い光方向に関しては、光は、ベース平面の近くの、反射性の外囲器部分から発生する。この部分は、光源に最も近いため、有限の光源サイズによって引き起こされる色誤差は、ベース平面の近くで最も顕著である。これらの誤差は、図６ｂの色プロットで色付きの水平線として示される、色のアーチファクトにおけるものである。
【００７９】
これらのアーチファクトは、ベース部６０１に近い反射性の外囲器表面を、純粋な拡散白色反射性ではなく、鏡面反射性にすることによって低減され得る。
【００８０】
この目的で、別の実施形態による照明デバイス７００が、図７を参照して説明される。
【００８１】
図７は、鏡面反射器を備える照明デバイス７００を示す。照明デバイス７００は、図６ａを参照して説明された照明デバイス６００と同等であるが、ただし、ベース部に近い外囲器表面は、白色反射性表面ではなく、鏡面反射性表面である。照明デバイス６００の場合と同様に、照明デバイス７００は、２つの光源７０２、７０３と、対称軸線７０６と、キャビティ７０５を画定するための、ベース部７０１上に配設されている外囲器７０４と、キャビティ縁部７０８とを備える。ベース部７０１に対してキャビティ７０５の上側部分７１４は、拡散白色反射性とされており、その一方で、ベース部７０１に近い下側部分７１３（図７に示されるような下側部分）は、鏡面反射性である。図７に示される実施例では、ベース部７０１からの距離の増大と共に増大する半径を有し、ベース部７０１の最も近くに位置している、第１の部分７０４ａの一部分は、鏡面反射性であり、その一方で、この外囲器の残部（すなわち、第１の部分７０４ａの残部、及び第２の部分７０４ｂ）は、拡散白色反射性である。鏡面反射性とは、本明細書では、単一の方向からの光が、表面に対して同じ角度で、その表面から他の方向に反射されるような、滑らかな表面からの鏡のような光の反射であってもよい（又は、そのような反射を意味してもよい）。拡散白色反射とは、本明細書では、入射光が、表面に対して種々の角度で反射されるような、粗面上での光の反射であってもよい（又は、そのような反射を意味してもよい）。
【００８２】
更なる実施形態では、キャビティは、部分的に透過性及び部分的に鏡面反射性であってもよい。キャビティは、バルク散乱粒子を含む外囲器表面を有してもよい。これらの粒子は、鏡面反射成分を有してもよい（バルク散乱粒子によって、その成分の一部は表面で鏡面反射されてもよく、一部は拡散反射されてもよい）。それゆえ、このキャビティの外囲器は、部分的に拡散透過性、部分的に拡散性、及び部分的に鏡面反射性であってもよい。
【００８３】
本発明の特定の実施形態が、ここで説明されてきた。しかしながら、当業者には明らかであるように、いくつかの代替形態が可能である。
【００８４】
当業者は、本発明が、上述の好ましい実施形態に決して限定されるものではないことを、理解するものである。むしろ、多くの修正形態及び変形形態が、添付の請求項の範囲内で可能である。したがって、図面、本開示、及び添付の請求項の検討によって、開示される実施形態に対する変形形態が、当業者によって理解されることができ、特許請求される発明を実施する際に遂行されることができる。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、有利に使用され得ないことを示すものではない。請求項中の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るべきではない。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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