(57)【要約】  一実施形態において、ピーク強度が、街路方向に沿って最も高く、街路を真横に横切る方向で低く、そして、街路の住宅側では遥かに低いという、非対称な光強度分布を有する頭上街路灯（照明器具）が形成される。円形の透明な光ガイドのエッジ周りに、光ガイドに光を注入する白色光ＬＥＤがある。光強度分布の非対称性を制御する助けとなるよう、発光面とは反対側の光ガイド表面に、街路に対して平行に、鋸歯状の溝が形成される。光を部分的に拡散させるためにガウシアンディフューザが使用される。溝と、ガウシアンディフューザと、光ガイド周りのＬＥＤセグメントによって放たれる光の相対量との、適切な選択により、所望の非対称光強度分布が達成され、光出射面を直接見たものが均一な光として見える。
2019507477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非対称な光強度分布を作り出す照明装置であって、
外周を有する平坦な円形の光ガイドと、
前記光ガイドに光を注入するように前記光ガイドの前記外周の少なくとも一部に近接してマウントされた複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
前記光ガイドの表面上のガウシアンディフューザであり、当該ディフューザは、入射光線の指向性を維持しながら該光線を拡散させるガウシアン放射を作り出す、ディフューザと、
前記円形の光ガイドの幅方向に沿って延在する複数の平行な直線状の溝であり、各溝が、前記光ガイドの光出射面の方に光を向ける傾斜面を有し、各溝が、前記光ガイドの発光面に対して実質的に垂直な表面を有する、複数の溝と
を有し、
前記溝は、前記光ガイドの前方放射及び後方放射に対して実質的に垂直であり、
前記光ガイドの前記外周に沿った第１の弧にマウントされた第１のＬＥＤが、前記溝の前記傾斜面によって前記発光面の方に向けられて、主として前記光ガイドの前記前方放射及び側方放射に寄与する第１の入射光線を生成し、
前記光ガイドの前記外周に沿った第２の弧にマウントされた第２のＬＥＤが、前記発光面に対して実質的に垂直な前記溝の前記表面によって当該第２のＬＥＤの方に反射され返して、やはり主として前記光ガイドの前記前方放射及び前記側方放射に寄与する第２の入射光線を生成し、
前記複数のＬＥＤ、前記ディフューザ、及び前記複数の平行な直線状の溝は、前記前方放射、前記後方放射、及び前記側方放射を有する非対称光強度分布を作り出すように構成され、前記側方放射は、前記前方放射のピーク強度の少なくとも２倍であるピーク強度を有し、前記後方放射のピーク強度は前記前方放射のピーク強度よりも低い、
装置。
【請求項２】
前記溝の前記傾斜面は、前記溝が前記第１のＬＥＤから遠ざかるにつれて、次第に前記光ガイド内に深くなる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記溝は、０．５ｍｍ−４ｍｍの間の幅を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記溝は、前記溝が前記第１のＬＥＤから遠ざかるにつれて小さくなる変化する間隔を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ガウシアンディフューザは、前記光ガイドの発光面上に形成された複数の半透明なドットを有し、該複数のドットは、入射光線の指向性を維持しながら該光線を拡散させるガウシアン放射を作り出す、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ガウシアンディフューザは、前記光ガイドの発光面とは反対側の前記光ガイドの背面上に形成された複数の半透明なドットを有し、該複数のドットは、入射光線の指向性を維持しながら該光線を拡散させるガウシアン放射を作り出す、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記ガウシアンディフューザは、前記光ガイドの半透明な表面を有し、前記ディフューザは、入射光線の指向性を維持しながら該光線を拡散させるガウシアン放射を作り出す、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記ガウシアンディフューザは、前記光ガイドの第１の表面上に形成された複数の半透明なドットを有し、該半透明なドットは光散乱粒子を包含している、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記複数のドットは、前記光ガイドの前記発光面の２／３よりも小さい、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記複数のＬＥＤは複数のセグメントに分割され、前記セグメントは、前記光ガイドの前記外周に沿った前記セグメントの位置に応じて異なる光強度を出力する、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記ＬＥＤは、前記光ガイドの前記外周の外側に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記ＬＥＤは、前記光ガイドの前記外周付近の穴の中に配置される、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年２月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／２９８，３５５号、２０１６年４月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／３２８，４０２号、及び２０１６年６月７日に出願された欧州特許出願第１６１７３２９５．３号に対する優先権を主張する。米国仮特許出願第６２／２９８，３５５号、米国仮特許出願第６２／３２８，４０２号、及び欧州特許出願第１６１７３２９５．３号をここに援用する。
【０００２】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプを使用する一般照明に関し、特に、街路、通路、壁、又はその他の領域を照明するのに適した非対称光強度分布を生成する照明器具に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の街路灯が、より効率的で、より信頼性があるＬＥＤ照明器具によって置き換えられつつある。望まれる光強度分布は、街路に沿って最も高いピーク光強度を提供し、街路とは反対の方向には殆ど光強度を提供しないものである。街路に背を向ける照明器具の側は、ここでは“住宅側”として参照し、街路に面する照明器具の側は、ここでは“街路側”として参照する。住宅側方向の光強度は、街路に沿った歩道又は縁石を照らすだけで十分である。
【０００４】
ＬＥＤを使用する最新の街路灯は、高出力ＬＥＤを覆う非対称レンズを使用して光強度分布を制御している。あるいは、従来の二次光学系を用いて、光が住宅側方向に放たれるのを阻止しながら、光を下向き及び横向きに方向付けている。このような街路灯は、観察者が照明器具を直接見ると高い眩しさを有する。例えば、１つのタイプの街路灯は、８個の高出力白色光ＬＥＤの列を２つ平行にして使用し、各ＬＥＤの上に別々のレンズを有する。直接見ると１６個の非常に明るい点光源が見える。これは、ピクセル化された照明と呼ばれ、審美的に望ましくない。
【０００５】
必要とされるものは、直接見たときに照明器具が非ピクセル化パターンを有し、例えば頭上街路照明に最適化されるなどの制御可能な非対称光強度分布を有した、ＬＥＤを使用する効率的な照明器具である。
【発明の概要】
【０００６】
一実施形態において、ピーク強度が、街路方向に沿って最も高く、街路を真横に横切る方向で低く、そして、街路の住宅側では遥かに低いという、非対称な光強度分布を有する頭上街路灯（照明器具）が形成される。強度分布は、街路に対して垂直に鏡像とし得る。
【０００７】
照明器具は、例えば直径が約１５インチ（３８ｃｍ）で厚さが約０．５ｃｍなどの、円形の透明な光ガイドを有する。円形の金属フレームが光ガイドを支持する。光ガイドのエッジの周りに、指向性を維持するように光ガイドの研磨されたエッジに光を注入するフレキシブルストリップ上の複数の白色光ＬＥＤがある。
【０００８】
ストリップ上の複数のＬＥＤは、例えば１２個のセグメントなどの（照明器具のサイズに依存する）複数のセグメントに分割される。これらのセグメントは、所望の非対称光強度分布を作り出すことの支援となるよう、異なる量の光を放つように設計又は制御され得る。各セグメントによって放たれる光の量は、各セグメント内のＬＥＤの数を異ならせること、又は各セグメントへの電流を異ならせることによって制御され得る。他の一実施形態において、各セグメントからの発放射は相等しい。各セグメントは直列接続された複数のＬＥＤを含んでいてもよく、また、これらのセグメントが並列に接続されてもよい。
【０００９】
他の一実施形態において、所望の方位角方向（すなわち、水平な角度平面内）の光強度分布を達成するために、これら複数のＬＥＤは、異なるピッチ又は密度で配置され、また可能性として、必要とされる集中具合に応じて１つ又は複数のＬＥＤ列で配置される。
【００１０】
光ガイドに注入された光は、光が取り出されるまで内部で反射し、故に、光は、なおも幾らかの指向性を有しながら、光ガイドの中で幾分混ぜ合わされる。
【００１１】
また、光強度分布の非対称性を制御するため、発光面とは反対側の光ガイド表面に、平行な鋸歯状の溝が形成される。溝は、街路に対して平行である。
【００１２】
一実施形態において、全ての溝が相等しく、それらの角度及び間隔が、発光面にわたる光分布及び輝度均一性を微調整するように設計され得る。溝の傾斜面が概して住宅側ＬＥＤに面し、溝の垂直面が概して街路側ＬＥＤに面し、故に、住宅側ＬＥＤ及び街路側ＬＥＤのどちらから来る光線も、溝表面での反射後に、概して街路の方に向けられる。光ガイドの光出射面にわたっていっそう均一に光を広げるように、溝間の間隔を光ガイドに沿って変化させることができる。
【００１３】
他の一実施形態において、住宅側に向けて反射され返す光の量を低減し、発光面にわたる輝度均一性を更に向上させるよう、鋸歯状の溝の角度及び深さが、街路側に向かって徐々に増加する。
【００１４】
光ガイドの発光側に、光取り出し効率を高めるとともに街路側ビームを広げることの助けとなり得る例えばエポキシベースのドットなどの複数の半透明なドットが印刷されてもよい。これらのドットは、直径が約１ｍｍであるとすることができ、また、（ランバーシアンとは異なり）ガウシアン光放射を有することができる。ガウシアンドットは、突き当たってくる光線を、例えば１２度の半値半幅の広がりを与えるなど、入射光線の方向に沿って幾分拡散させる。これらのドットは、光ガイドの表面上に均一にアレイ化されることができ、また、発光面の面積の約半分を占めることができる。それに代えて、これらのドットは、発光面全体にわたる輝度均一性を向上させるように、可変サイズ分布又は可変密度分布を有していてもよい。
【００１５】
ドットの代わりに、ガウシアン連続拡散層又は表面テクスチャ（例えば、多少の“曇りガラス”仕上げなど）も使用され得る。
【００１６】
これらの拡散要素はまた、光ガイドの背面に、溝と交互に配置されてもよい。拡散要素からの光は、光ガイドの中で更に混合されることになって、均一性を高める。
【００１７】
光ガイドの上方に、光ガイドを漏れ出た上向きの光を反射し返すようにリフレクタが位置付けられる。
【００１８】
光ガイドを保護するとともに、例えば眩しさを低減するために高角度の光線をフィルタリング除去するなど、何らかの追加の光分布制御を提供するために、光ガイドの出射面の下方に挿入された追加の透明光学プレートを使用することができる。住宅側の方に向けられる光を減少又は抑圧するために、光ガイド表面に更にテクスチャを追加することができる。
【００１９】
溝の適切な選択により、街路側照明と住宅側照明との相対量を制御することができる。各ＬＥＤセグメントによって放たれる光の量を制御することにより、非対称光強度分布を更に制御することができる。ガウシアンドット（又はその他の好適なディフューザ）を使用することにより、光ガイドを出て行く光は、指向性のままでありながら十分に拡散され、それ故に、光ガイドの発光面を直接見る観察者は、概して均一な心地良い光を見るようになる。
【００２０】
他の実施形態において、光ガイドは、長方形、角が丸められた長方形、平行六面体（角が丸められてもよい）、又は楕円形であってもよい。これらの光ガイドはまた、鋸歯状の溝の必要性を排除するくさび状のものとして形成されてもよい。ガウシアンドット又は他のディフューザが使用されてもよい。
【００２１】
別の長方形の照明器具において、照明器具は街路に対して角度が付けられ、ＬＥＤストリップは、光の大部分が街路に沿って方向付けられるように、２つの住宅側のエッジに沿ってのみ配置される。光ガイドの背面内に成形されたプリズムが、光強度分布の非対称性を更に制御する。ガウシアンドット又は他のディフューザが使用されてもよい。
【００２２】
ＬＥＤは、ＬＥＤ光が光ガイドの側面にエッジ注入されるのではなく、光ガイドの外周の近くに形成された穴の内側に位置付けられてもよい。
【００２３】
照明器具は、非対称な光強度分布が望まれるその他の目的で使用されてもよい。
【００２４】
他の実施形態も開示される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】、頭上街路灯として使用される本発明の一実施形態（照明器具）の斜視図である。
【図２】放たれる光度（カンデラ）が最大である鉛直角と交差する水平円錐内での、図１のランプの試験からの光強度分布であり、街路の沿う方向の最も高い強度と、街路を横切る方向の低めの光強度と、住宅側（街路側の反対側）に向けられる最も低い光強度とを示している。
【図３】放たれる光度（カンデラ）が最大である水平角と交差する鉛直平面内での、図１のランプの試験からの光強度分布であり、僅かに下向きの角度で街路に沿って方向付けられる最も高い光強度と、住宅側に向けられる遥かに低い光強度とを示している。
【図４】頂部カバーが取り外された照明器具の上面図であり、上を覆うリフレクタシートを備えた光ガイドをＬＥＤセグメントが取り囲むことを示している。
【図５】発光面に印刷されたガウシアンドット（直径約１ｍｍ）を示す光ガイドの底面図である。一実施形態において、これらのドットは光ガイドの底面の約半分を占める。
【図６Ａ】フレキシブルプリント回路ストリップ又はリジッドプリント回路板の上の直列接続されたＬＥＤの一セグメントの正面図であり、このセグメントは５個のＬＥＤを含んでいる。
【図６Ｂ】フレキシブルプリント回路ストリップ又はリジッドプリント回路板の上の直列接続されたＬＥＤの別の一セグメントの正面図であり、このセグメントは、低減された光出力のために２個のＬＥＤのみを含んでいる。
【図７】ドットを含む表面とは反対側の光ガイドの背面に形成された、平行な鋸歯状の溝のアレイを例示している。
【図８】図７の照明器具の一部の断面図であり、光ガイドのエッジに光を放つＬＥＤと、発光面上のガウシアンドット（指向性であるが拡散性）と、光ガイドの上のリフレクタとを示している。
【図９】複数の溝が相等しく、そして、それらの間隔が変化されるとした、図８の照明器具を示している。
【図１０】複数の溝が相等しく、そして、溝同士の間に拡散ドットが印刷されるとした、図８の照明器具を示している。
【図１１】長方形の照明器具の一部の断面図であり、図８−１０の溝の代わりに、くさび形状が使用されてもよく、また、ガウシアンドットも使用されている。
【図１２】図１１の照明器具の上面図であり、くさび形の光ガイドの反対側のエッジに沿ってＬＥＤがどのように配置されさえすればよいかを示している。
【図１３】光ガイドが街路に対して角度を付けて位置付けられた、平坦な長方形の照明器具の上面図であり、非対称光強度分布（住宅側の方で低い強度）を制御するために、異なる深さのプリズムのアレイが背面に形成（例えば、成形）されるとともに、主として街路の方向に光を入射するようにＬＥＤのストリップが光ガイドの住宅側のみに位置付けられている。
【図１４】図１３の光ガイドの背面に成形された単一のプリズムを示しており、２つのＬＥＤセグメントからの光線が、どのように、住宅側から遠ざかって街路の方に内部反射されるかを示している。他の形状のリフレクタが使用されてもよい。
【図１５】例えば図１に示したものなどの円形の照明器具内の複数のＬＥＤセグメントが、所望の非対称光強度分布を達成するために、どのように、セグメントへの電流を制御することによって異なる光パワーを出力することができるかを示している。
【図１６】例えば１５インチ照明器具用の１６８個の穴などの、リング状の複数のＬＥＤを受け入れるための複数の穴を外周付近に有する円形光ガイドの底面図である。
【図１７】図１６の光ガイドの断面図であり、穴の中のＬＥＤ及びＬＥＤの上のリフレクタリングを更に示している。光ガイドは、先述のガウシアンドット及び溝又はプリズムを含む。
【００２６】
同一又は同様である要素には同じ参照符号を付す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は、幅広い多様な用途に使用され得るが、街路灯としての使用に最適化された例を示す。図１は、街路１４の上で支持構造１２によって支持された照明器具１０を例示している。照明器具１０の非対称な光強度分布を、街路側及び住宅側に関して説明する。所望の光強度分布は、街路の特定の長さに沿った高い光強度、街路を横切って延びる低い光強度、及び反対方向に住宅側に向けて放射される遥かに低い光強度である。街路の長さに沿った光は、隣接する街路灯からの光と溶け込んで、街路全体のかなり均一な照明を提供する。
【００２８】
以下に説明する例は、観察者によって直接見られるときに高輝度のピクセル化された光パターンを提示しない。むしろ、照明器具の発光部分の底面全体にわたって光が広げられ、ピクセル化された光パターンよりも遥かに心地良い実質的に均一な拡散された光が生み出される。
【００２９】
図２は、放たれる光度（カンデラ）が最大である鉛直角と交差する水平円錐内で、図１のランプの試験から得られた、望ましい光強度分布１６（カンデラで測定される）の一例を示しており、照明器具１０は軸同士の交差位置にある。数多くの他の同様の分布が達成可能であり、最適な分布は、照明されるべき街路の具体的な特徴に依存し得る。例えば、もっと狭い街路では、街路に垂直に向けられる街路側強度分布が凹状であってもよい。図示した例では、街路に沿って（概して平行に）向けられるピーク光強度は、街路に対して直角に向けられるピーク光強度よりも約２−３倍高く、住宅側に向けられるピーク光強度は、街路に対して直角に向けられる光強度の３分の１よりも低い。このような住宅側の光は、街路沿いの歩道を照らす、又は照明器具が街路の十分中に吊られている場合には縁石領域を照らすのに使用され得る。
【００３０】
図３は、放たれる光度（カンデラ）が最大である水平角と交差する鉛直平面内で、図１のランプの試験から得られた、望ましい光強度分布１８（カンデラで測定される）の一例を示しており、照明器具１０は軸同士の交差位置にある。図示した例では、最も高いピーク光強度が、僅かに下向きの角度で街路に沿って方向付けられるとともに、遥かに低いピーク光強度が、住宅側に向けられている。街路側ピーク光強度は、住宅側に向けられたピーク強度の３倍を十分に上回る。
【００３１】
光強度は、街路に対して垂直な中心線に対して実質的に鏡像である。
【００３２】
以下に説明される構造を用いて、数多くの他の非対称光強度分布を達成することができる。
【００３３】
図４は、頂部カバーが取り外された図１の照明器具１０の一部の上面図である。底部開口を有する円形の金属フレーム２０が、その内周の周りに、白色光ＬＥＤの線形アレイを含んだフレキシブル回路テープを搭載している。白色光ＬＥＤは、白色光を作り出すためにＹＡＧ蛍光体（黄色光を生成する）を備えた高出力ＧａＮ系青色発光ＬＥＤとし得る。所望の色温度又は演色指数（ＣＲＩ）を得るために、他の蛍光体が追加されてもよい。
【００３４】
一実施形態において、フレーム２０は、直径が約１５インチであり、約１６８個のＬＥＤが存在する。これらのＬＥＤは、例えば１２個のセグメントなどの複数のセグメント２２に分割され、単一のセグメント２２内のＬＥＤが直列に接続され、そして、セグメント２２同士が並列に接続される。ＬＥＤが３．５ボルトの順方向電圧を有する場合、照明器具１０の動作電圧は約４２ボルトである。
【００３５】
図５の円形の光ガイド２４が、印刷されたドット２６を下向きに街路に面するようにして、フレーム２０内に座する。光ガイド２４は、例えば約４−５ｍｍ厚のＰＭＭＡなどの透明ポリマーとし得る。印刷ドット２６については、図８に関連して、より十分に後述する。
【００３６】
全ての光を下向きに反射するよう、光ガイド２４及びＬＥＤの上にリフレクタシート２８（図４）が位置付けられる（リフレクタシート２８は、ＬＥＤを不明瞭にしないように小さめに図示されている）。一実施形態において、リフレクタシート２８は、光強度分布の非対称性をいっそう良好に制御するために光線の指向性を実質的に保持するよう、鏡面反射性の又は僅かに拡散するミラーシートである。他の一実施形態において、リフレクタシート２８は、白色表面を有して光の拡散を大いに高めてもよい。リフレクタシート２８は、光ガイド２４から離間されてもよいし、直に光ガイド表面上にあってもよい。
【００３７】
金属カバー（図示せず）が照明器具１０の上に取り付けられる。
【００３８】
一実施形態において、光強度分布の非対称性の更なる制御を提供するために、複数のＬＥＤセグメント２２は異なる量の光を放つように設計される。図６Ａは、例えば図４に示した位置などの照明器具１０の後部（住宅側）に沿って配置されるために、高い輝度を放つように設計されたＬＥＤセグメント３０を例示しており、この高い輝度が、住宅側から遠ざかって街路沿いに方向付けられるようにされる。５つのＬＥＤ３２が、フレキシブル回路３６上で導電体３４によって直列に接続されて示されている。実際の一実施形態では、セグメント２２内におおよそ１４個のＬＥＤが存在し得る。ＬＥＤ３２は概してランバーシアン放射を有する。
【００３９】
図６Ｂは、やはり照明器具１０内で使用され得る別のＬＥＤセグメント３８を例示しており、これは、低減された輝度を出力するものである。この例では、２つのみのＬＥＤ３２がセグメント３８内にある。セグメント３８は、住宅側の方向に低い輝度を提供するように、図４に示す位置に置かれ得る。
【００４０】
光ガイド２４の周囲の他の位置のＬＥＤセグメント２２が、異なる光出力を有するように設計されることで、光強度分布を更にカスタマイズし得る。これに代えて、セグメント２２からの光出力をカスタマイズするために、相等しいＬＥＤセグメント２２に相異なる電流を印加してもよい。
【００４１】
一実施形態において、光ガイドの周りの各セグメント２２は相等しいものであり、且つ同じ電流を受け、そして、ランプの光強度分布は、例えば後述するものなど、他の技術を用いてカスタマイズされる。
【００４２】
図７は、図５の光ガイド２４を例示しており、ドット２６を有する表面とは反対側の光ガイド２４の表面に成形又は機械加工された平行な溝４０を示している。溝４０は鋸歯状である。各溝４０の幅は、０．５ｍｍから４ｍｍの間とし得る。溝４０は、突き当たってくる光を下向きに街路側の方に向け直し、光ガイド２４のエッジから内部に反射され返す光の量を減少させる。
【００４３】
図８は、溝４０及び印刷ドット２６の一実施形態を示す照明器具１０の断面図である。フレキシブル回路３６上にマウントされたＬＥＤ３２が、光ガイド２４内に白色光を放つように示されている。光は一般に、角度付けられた溝４０によって下向きに反射されるか又は半透明のドット２６に突き当たるかするまで、光ガイド２４の滑らかな内表面でＴＩＲによって反射される。ドット２６は、エポキシ系とすることができ、また、例えば突き当たってくる光線４２の方向を中心にして１２度のＨＷＨＭで光を広げることによってなどで、光を僅かに拡散するのみである拡散粒子（例えば、ＴｉＯ２、高屈折率マイクロビーズなど）を含み得る。これは、突き当たる光の幾らかの指向性を保持するが、観察者には照明器具が均一な白色に見えるように十分に光を拡散させる。ドット２６からの拡散光の一部はまた、光ガイド２４内に反射され返して、最終的に逃れ出る。
【００４４】
溝４０は、街路に平行である長さを有し、溝４０の傾斜面が、住宅側ＬＥＤ（左側）からの入射光の大部分を受けるように下向きに角度付けられる。なお、照明器具の住宅側から来る光線が溝４０によって下向きに反射されることになる機会を徐々に増やすために、溝４０がどのように、増加していく角度で光ガイド２４の中にますます深くなっていくかに留意されたい。これは、光ガイド２４の右側エッジで住宅側に反射され返すことになる光の量を大いに減少させて、住宅側に向けて放射される光の量を減少させる。さらに、溝４０の深さ／角度を変えることは、住宅側ＬＥＤからの光を、光ガイド２４の光出射面の方にいっそう均一に向けさせる。何故なら、光ガイド２４内の住宅側ＬＥＤからの光の量が、変わりゆく深さ／角度の溝４０によってますます妨害されながら光ガイド２４の長さに沿って徐々に放出されていくことによって、徐々に減少されるからである。従って、図２及び３に示した非対称な光強度分布をなおも維持しながら、光ガイド２４の光出射面に光の良好な均一性が存在する。
【００４５】
逆に、角度付けられた溝４０の概して垂直な表面は、街路側ＬＥＤ光のうち多くを街路側に戻るように反射させて、街路側からの発放射を増加させる。街路側ＬＥＤは、光ガイド２４の正面１８０度の周りに配置されるので、街路側ＬＥＤからの光は、住宅側から遠ざかるように反射され、街路に向かって放射される。他の一実施形態において、溝４０は全て同じ角度を有してますます深くなり、溝４０の幅が、街路側に向かって漸進的に増加する。
【００４６】
光ガイド２４の頂面から漏れ出る光は、リフレクタシート２８によって光ガイド２４の中に反射され返す。先述したように、リフレクタシート２８は、鏡面反射（最も高い指向性のため）、拡散鏡面反射性、又は白色（最も低い指向性のため）とし得る。
【００４７】
一実施形態において、ドット２６が光ガイド２４の底面の約半分を覆うので、光ガイド２４に入った光のうち約５０％が、ドット２６によって拡散されることなく出て行き、残りの５０％がドット２６によって拡散される。ドット２６は、例えば、丸みを帯びた長方形、丸みを帯びた三角形、平坦な頂部の円、平坦な側面のプリズム、又は拡散されたガウシアン放射を生み出すその他の好適形状など、半球以外のものであってもよい。
【００４８】
溝４０の深さとそれらの角度とを制御することにより、図２及び３の光強度分布を得ることができる。様々なＬＥＤセグメント２２（図４）の相対的な光出力パワーを制御することにより、分布の更なる制御を得ることができる。
【００４９】
図９は、光ガイド４４内の複数の溝４３が相等しく、そして、それらの間隔が変化されるとした、図８の照明器具を示している。溝４３は、溝４３が街路側に近付くにつれて互いに近くなって、より多くの光を下向きに反射する。住宅側ＬＥＤからの光が光ガイド４４に沿って徐々に減少されるので、溝４３の高められた密度は、光ガイド４４の光出射面に沿った光を、直接見たときにいっそう均一にさせる。
【００５０】
他の一実施形態において、溝４３が等間隔でありながら、図２及び３の非対称光強度分布がなおも達成される。何故なら、住宅側ＬＥＤからの光は概して、溝４３の傾斜面により下向きにされるのに対し、街路側ＬＥＤからの光は概して、街路側ＬＥＤに面する溝４３の垂直な表面によって戻るように（そして、最終的には下向きに）反射されるからである。
【００５１】
図１０は、光ガイド４６内の複数の溝４５が相等しく、そして、溝４５同士の間に拡散ガウシアンドット２６が印刷されるとした、図８の照明器具を示している。ドット２６は、入射光線を拡散的／指向的に上下に向け直す。上向きに向け直された光は、リフレクタシート２８によって下に反射され返す。光ガイド４６の光出射面は、例えば、ラミネートされたシートであるか、又は光ガイド４６を機械加工若しくは成形することによって形成されたものであるかなどの、拡散層４７を有していてもよい。拡散する量は、図２及び３の非対称光強度分布を達成するために制限されるべきである。
【００５２】
例えば、表面を粗面化すること、又は表面にプリズムを成形することなど、他の拡散要素が溝付き表面に形成されてもよい。
【００５３】
円形の照明器具は、長方形の照明器具に対して幾つかの利点を有するが、長方形の照明器具を使用しても良好な非対称光強度分布をなおも達成することができる。図１１は、リフレクタシート５２で覆われた角度のついた頂面（くさび形）を有する長方形の光ガイド５０の断面図である。図１２は、図１１の照明器具の上面図である。角度付けられた表面は、住宅側ＬＥＤ（左側）によって放たれた光の大部分を、住宅側から遠ざかるように光ガイド５０を出て行かせる。光は、光ガイド５０を直接出て行くか、又はドット２６によって僅かに拡散されるかし得る。街路側ＬＥＤによって放たれた光の多くは、光ガイド５０の反対側の平坦な壁で反射され、角度付けられた頂面及びドット２６によって向け直されて出て行く。
【００５４】
図１３は、正面の側面が街路に対して４５度の角度となるように、街路に対して角度付けられる平坦な（くさび形ではない）光ガイド５６の上面図である。ＬＥＤ５８及び６０のストリップは、住宅側の光ガイド５６の隣接し合う側面に沿って位置付けられる。ＬＥＤからの光は街路の方向に向けられる。光を街路の中へと下向き及び横向きに向け直すために、図１４に示すプリズム６２のアレイが光ガイド５６の背面に成形され、光線６３を街路の方に向け直す。ＬＥＤ５８／６０のストリップのこの位置が主に、街路に向かい住宅側から遠ざかる指向性を制御する。一部の光が、光ガイド５６の反対側のエッジで反射され返して、小さい住宅側放射を作り出す。図２及び３の非対称光強度分布又は他の所望の分布を作り出すよう、プリズム壁の角度を制御することができる。光ガイド５６の発光面にガウシアンドットが印刷されてもよい。
【００５５】
図１５は、図４の一般照明器具を示しているが、ＬＥＤセグメント６４は、それらの輝度を、電流制御回路６６を用いてセグメント６４に異なる電流を選択することによって制御される。回路６６は、受動回路（例えば、抵抗又は金属インターコネクトパターン）であってもよいし、又は照明器具の所望の光強度分布を達成するように電子的に制御されることができるデバイスであってもよい。
【００５６】
空隙によって離隔されて又はより直接的に光結合されての何れかで光ガイドのエッジの周囲にＬＥＤをマウントする代わりに、例えば図１６及び１７に示すように、光ガイドの外周付近に形成された穴の中にフレキシブル回路上のＬＥＤが位置付けられてもよい。一実施形態において、ＬＥＤ７４（図１７）は、図４に示したものと同様に複数のセグメントに配置されてもよい。ＬＥＤ７４を支持するフレキシブル回路７６は、リング状に形成される。反射リング７８が、穴７０の上を覆って位置付けられ、また、光ガイド７２を覆うこともできる。光ガイド７２は、図２及び３の非対称光強度分布を作り出すために、先述の溝（図８−１０）及びガウシアンドット２６を含み得る。
【００５７】
図１７の穴７０内のＬＥＤ７４は、蛍光体層を覆ってＬＥＤダイの頂面上に直接的に反射層が形成される側面発光型であってもよい。
【００５８】
楕円形の照明器具も想定される。
【００５９】
１つの弧の周りで他の弧の周りよりも遥かに多くの光が放射される分布を持つ光を生成するよう、ここに記載された技術を用いて数多くの他の照明器具設計が企図される。例えば、照明器具が狭い歩道を照明するために使用され、地面からたった約１フィートに置かれる場合、それらは相対的に小さくてもよく（例えば直径で４インチ）、それらは、非常に幅広で細い側方放射と、狭い歩道に合わせた遥かに短い前方放射とを持ち、基本的に住宅側放射を持たない光強度分布を有し得る。同様の照明器具が、より均一に壁にアクセントを置くように部屋を照明するために使用されてもよく、光が壁に沿ってより均等に広げられる。
【００６０】
本発明の特定の実施形態を図示して説明してきたが、当業者に自明であるように、より広い態様での本発明から逸脱することなく変形及び変更が為され得るのであり、故に、添付の請求項は、それらの範囲内に、本発明の真の精神及び範囲に入る全ての変形及び変更を包含すべきものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年10月23日(2018.10.23)
【手続補正１】
【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】
非対称な光強度分布を作り出す照明装置であって、
外周を有する円形の光ガイドと、
前記円形の光ガイドに光を注入するように前記光ガイドの前記外周の少なくとも一部に近接してマウントされた複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、当該複数のＬＥＤは、少なくとも２つのグループのＬＥＤにグループ分けされ、前記少なくとも２つのグループのＬＥＤのうち第１のグループは、前記円形の光ガイドの直径の一方側に配置され、前記少なくとも２つのグループのＬＥＤのうち第２のグループは、前記円形の光ガイドの前記直径の反対側に配置され、前記第１及び第２のグループのＬＥＤは、前記第１のグループのＬＥＤが前記第２のグループのＬＥＤよりも明るい光を放つように構成される、複数のＬＥＤと、
前記光ガイドの光出射面上のディフューザであり、当該ディフューザは、入射光線の指向性を維持しながら該光線を拡散させるガウシアン放射を作り出す、ディフューザと、
前記光出射面とは反対側の前記円形の光ガイドの第２表面を形成する複数の直線状の溝であり、当該複数の直線状の溝は、互いに平行であり、且つ前記円形の光ガイドの前記直径に沿って互いに離間され、当該複数の直線状の溝の各々が、前記光ガイドの前記光出射面の方に光を向ける傾斜面を有し、当該複数の直線状の溝の各々が、前記光ガイドの前記光出射面に対して実質的に垂直な表面を有する、複数の直線状の溝と
を有し、
前記第１のグループのＬＥＤが、前記溝の前記傾斜面によって前記光出射面の方に向けられて、主として前記光ガイドの前方放射及び側方放射に寄与する第１の入射光線を生成し、
前記第２のグループのＬＥＤが、前記光出射面に対して実質的に垂直な前記溝の前記表面によって当該第２のグループのＬＥＤの方に反射され返して、やはり主として前記光ガイドの前記前方放射及び前記側方放射に寄与する第２の入射光線を生成し、
前記複数のＬＥＤ、前記ディフューザ、及び前記複数の直線状の溝は、前記前方放射、後方放射、及び前記側方放射を有する非対称光強度分布を作り出すように構成され、前記側方放射は、前記前方放射のピーク強度の少なくとも２倍であるピーク強度を有し、前記後方放射のピーク強度は前記前方放射のピーク強度よりも低い、
装置。
【請求項２】
前記直線状の溝の前記傾斜面は、前記直線状の溝が前記直径の前記一方側から遠ざかるにつれて、次第に前記光ガイド内に深くなる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記溝は、０．５ｍｍ−４ｍｍの間の幅を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記直線状の溝は、前記直線状の溝が前記直径の前記一方側から遠ざかるにつれて小さくなる変化する間隔を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ディフューザは、前記光ガイドの前記光出射面上に形成された複数の半透明なドットを有し、該複数の半透明なドットは、入射光線の前記指向性を維持しながら該光線を拡散させるガウシアン放射を作り出す、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ディフューザは、前記光ガイドの半透明な表面を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記半透明なドットは光散乱粒子を包含している、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記複数の半透明なドットは、前記光ガイドの前記光出射面の２／３未満を覆っている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記複数のＬＥＤは、前記光ガイドの前記外周の外側に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記複数のＬＥＤは、前記光ガイドの前記外周付近の穴の中に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも２つのグループのＬＥＤのそれぞれのグループ各々のＬＥＤが直列に接続され、前記少なくとも２つのグループの各々が互いに並列に接続される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１のグループのＬＥＤは、前記第２のグループのＬＥＤよりも多くのＬＥＤを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１のグループのＬＥＤの複数のグループが、前記直径の前記一方側を向いた前記円形の光ガイドの外縁に近接して配置され、前記第２のグループのＬＥＤの複数のグループが、前記直径の前記反対側を向いた前記円形の光ガイドの外縁に近接して配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
当該装置は更に、前記直径の前記一方側と前記反対側との間の前記円形の光ガイドの外縁に近接して配置された少なくとも１つの第３のグループのＬＥＤを有し、該第３のグループのＬＥＤは、前記第１のグループ及び前記第２のグループのＬＥＤとは異なる輝度を持つ光を放つように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
各グループのＬＥＤは、構造において同じであるが、異なる輝度レベルをもたらすように異なる電流を受け取る、請求項１に記載の装置。
【国際調査報告】
2019507477.tif 000021