(57)【要約】  本発明は、ソリッドステート光源５４と、ソリッドステート光源から発される光に影響を与える少なくとも１つの光影響要素１０とを有する高い量子効率の照明装置に関する。光影響要素１０は、第１の電極層１１及び第２の電極層１３を有しており、第２の電極層１３は、巻き上げられた状態に留まるようにバイアスをかけられており、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に印加される電圧に応答して広げられた状態へと広げられ、前記第２の電極層は広げられた状態にあり、当該光路を横切って延在し、ソリッドステート光源５４から発された光に影響を与える。
2011518412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソリッドステート光源と、
第１の電極層及び第２の電極層を有する、前記ソリッドステート光源から発される光の光路内に配されている少なくとも１つの光影響要素と、
を有する高い量子効率の照明装置であって、
前記第２の電極層は、巻き上げられた状態に留まるようにバイアスをかけられており、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に印加されている電圧に応答して、広げられた状態へと広げられ、前記第２の電極層が広げられた状態にある場合、前記光路を横切って延在し、前記ソリッドステート光源から発される光に影響を与える、高い量子効率の照明装置。
【請求項２】
前記光影響要素の量子効率は、少なくとも４０％である、請求項１に記載の高い量子効率の照明装置。
【請求項３】
前記第２の電極層が誘電層を有する、請求項１又は２に記載の高い量子効率の照明装置。
【請求項４】
前記誘電層が、光を他の色に変換する蛍光体又は発光性材料を有する、請求項３に記載の高い量子効率の照明装置。
【請求項５】
前記誘電層は、光の方向を変更する表面リリーフを有している、又は光の方向を変更する内部構造を有している、請求項３に記載の高い量子効率の照明装置。
【請求項６】
前記第２の電極層がリフレクタとして振る舞う、請求項１乃至３の何れか一項に記載の高い量子効率の照明装置。
【請求項７】
前記第２の電極層は、前記ソリッドステート光源から発される光の光路と同じ部分にわたって延在するように配されている少なくとも２つの別個に巻き上げ可能な部分を有する、請求項１乃至６の何れか一項に記載の高い量子効率の照明装置。
【請求項８】
前記第２の電極層は、前記ソリッドステート光源から発される光の光路の異なる部分にわたって延在するように配されている少なくとも２つの別個に巻き上げ可能な部分を有する、請求項１乃至７の何れか一項に記載の高い量子効率の照明装置。
【請求項９】
積み重ねられた構造において配されている少なくとも２つの光影響要素を有する請求項１乃至８の何れか一項に記載の高い量子効率の照明装置。
【請求項１０】
前記光影響要素は、前記ソリッドステート光源と光学的に接触して配されている、請求項１乃至９の何れか一項に記載の高い量子効率の照明装置。
【請求項１１】
内部が拡散リフレクタであるチャンバと、
前記チャンバの出射開口に配されている拡散器と、
を更に有する請求項１乃至１０の何れか一項に記載の高い量子効率の照明装置であって、
前記光影響要素は、前記ソリッドステート光源と前記拡散器との間に、前記ソリッドステート光源から離間されて配されており、前記光影響要素は、前記ソリッドステート光源から発される前記光の一部に影響を与え、前記一部は、広げられた状態における前記第２の電極層の延長部によって覆われる前記光路の一部に対応しており、残りの光は、影響を受けないままであることを可能にしており、直接的に前記拡散器へと前記光影響要素を通過し、影響を受けていない前記光は、光影響要素は、前記チャンバ内の影響を受けた光と混合される、高い量子効率の照明装置。
【請求項１２】
前記ソリッドステート光源と前記光影響要素との間に配されている第１のコリメータを更に有する請求項１乃至９の何れか一項に記載の高い量子効率の照明装置であって、前記光影響要素は、前記第１のコリメータの出射開口を覆うように配され、前記光影響要素は、前記第２の電極が広げられた状態にある場合、前記ソリッドステート光源から発された光線の形状、方向及び視準を調整するように配されている、高い量子効率の照明装置。
【請求項１３】
広げられた状態にある前記第２の電極層を通過すると共に前記第２の電極層によって影響を与えられた光をコリメートする第２のコリメータを更に有する、請求項１２に記載の高い量子効率の照明装置。
【請求項１４】
複数の前記第２の電極層が広げられた状態にある場合、漏斗形のリフレクタを形成するように配されている複数の先細りにされている前記光影響要素であって、前記漏斗形リフレクタは、前記ソリッドステート光源の発光側に狭い開口を備えて配されている、光影響要素を有する請求項６に記載の高い量子効率の照明装置。
【請求項１５】
前記光影響要素の複数の前記第２の電極層が巻き上げられた状態にある場合に、光を反射する外側リフレクタを更に有する、請求項１４に記載の高い量子効率の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソリッドステート光源と前記ソリッドステート光源から発される光に影響を与える少なくとも１つの光影響要素（light influencing element）とを有する高い量子効率の照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高い量子効率の照明装置とは、本明細書において、このようなより高い量子効率の照明装置によって発される光線の方向、形状、色又は視準を制御する性能を備える装置として規定され、望ましくは、一般的な照明から前記光源によって生成される光の輝度の７０％よりも低い減少を有する特別な照明用途にわたる多くの用途におけるものである。ソリッドステート光源（無機発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）及びレーザ）は、次世代の光源になると考えられているので、例えば、ソリッドステート光源から発される光を変換することによって、前記ソリッドステート光源から光のビームに影響を与えることが、大きな関心事である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光に影響を与える１つの仕方は、光を他の色に変換することであり、一般に、前記ソリッドステート光源装置内のソリッドステート光源の少なくとも幾つかの上に、前記ソリッドステート光源によって発される光を１つ以上の異なる色に変換する蛍光体を配することによって実施されている。従って、前記光は、或る態様において影響を与えられ、前記光にどのようにいつ影響を与えるかを能動的に制御する仕方は存在していない。
【０００４】
上述の必要性からみて、本発明の一般的な目的は、光影響要素によってソリッドステート光源の方向、形状、色又は視準を制御する高い量子効率の照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、これら及び他の目的は、ソリッドステート光源と、前記ソリッドステート光源から発される光の光路内に配される少なくとも１つの光影響要素とを有する高い量子効率の照明装置によって達成される。前記光影響要素は、更に、第１の電極層と第２の電極層とを有している。前記第２の電極層は、巻き上げられている状態に留まるようにバイアスをかけられており、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に印加される電圧に応答して広げられた状態へと広げられる。前記第２の電極層が自身の広げられた状態にある場合、前記第２の電極層は、当該光路にわたって延在し、前記ソリッドステート光源から発される光に影響を与える。
【０００６】
前記光影響要素の影響は、例えば、他の色への変換又はビーム成形であり得る。
【０００７】
ここで、照明装置の量子効率とは、前記光源の量子出力に対する当該装置から出る量子出力（光子の数）として規定される。即ち、これは、前記光影響要素の光の影響の効率の指示である。各光子のエネルギが、この影響によって減少されることができ、エネルギ効率を著しく低下させることになる（エネルギ損失）ことに留意するべきである。
【０００８】
従って、高い量子効率の照明装置によって意図されているのは、前記光源によって生成される光子の大部分が当該装置によって発される、装置である。このことは、周囲の対象の照明のために使用されることを意図されている如何なる照明装置に対しても重要である。一般に、このような装置は、間接照明を提供することができ、即ちユーザは、前記照明装置内を真っ直ぐには覗き込まないが、前記装置によって照明されている対象を見る。
【０００９】
好ましくは、前記光影響要素の量子効率は、少なくとも４０％、好ましくは６０％よりも大きく、最も好ましくは８０％である。この量子効率とは、本質的な量子効率（例えば、色変換光影響要素の蛍光体材料に関連している）及びシステム量子効率（例えば、一般に、反射及び等方性の光分布によって生じる）を含むことに留意されたい。
【００１０】
一例として、蛍光体ベースの色変換要素の場合、この変換過程の量子効率は、好ましくは少なくとも４０％であり、前記ソリッドステート光源によって生成された光子の少なくとも４０％が、色が変更された後に前記照明装置から出ることを意味する。これは、典型的には、前記光源によって生成される光の５％未満が表示器を出る低い効率を有する液晶表示器（ＬＣＤ）のような、カラー表示装置の量子効率と比較されることができる。
【００１１】
ロール形の電極は、これ自体は知られており、例えば、米国特許第５，５１９，５６５号に記載されている。しかしながら、このようなロール成形された電極は、例えば、表示器における、ブラインド、光吸収フィルタ及び光変調器として使用されている。表示器の用途において、これらは、シャッタとして働き、これにより、光は、吸収されるか又は観察者の視野から離れて反射されるかの何れかである。即ち、光は、 前記装置が起動された場合、損失される。カラー表示器において、色は、吸収フィルタによる白色光の吸収部分によって生成され、表示器は、活性化されている状態において光の損失を生じるので、これらは、照明用途の使用に適していない。
【００１２】
更に、白熱ランプ（例えば、光バルブ）のような従来の光源は、自身のフィラメントを摂氏２、３千度まで加熱し得る。米国特許第５，５１９，５６５号に開示されているようなロール形の電極は、温度が非常に高い光源から離された場合でさえも、前記光源の温度にさらされるのに耐えない。
【００１３】
本発明は、ソリッドステート光源が比較的低い熱生成を有するという認識に基づいている。例えば、無機ＬＥＤの表面は、用途に応じて、自身の発光側において摂氏５０―２００度に到達し得る。この場合のように、無機ＬＥＤは、前記光影響要素が耐えることができるものよりも多くの熱を生成しない。更に、無機ＬＥＤは、典型的には、無機ＬＥＤの発光側から熱を導く手段（例えば、放散フィンによって熱を放散するヒートシンク）を備えており、この結果、前記熱は、無機ＬＥＤ装置全体の周りには蓄積しない。ＯＬＥＤに関しては、表面温度は、更に低い。
【００１４】
前記第２の電極層は、誘電層を有しており、第２の電極層の弾性特性に寄与し得る。このような特性は、製造の間の誘電層の収縮によって生成されることができる。前記誘電層は、前記第２の電極層に対する支持として振る舞う基板であっても良く、例えば、アルミニウム箔又はＩＴＯであっても良い。
【００１５】
この誘電層は、更に、前記ソリッドステート光源から発される光に影響を与える蛍光体であっても良い。例えば、前記光影響要素は、１つ以上の様々な発光性蛍光体材料を使用することによって白色光を生成することができ、前記発光性蛍光体は、例えば、自身の広げられている状態において、前記ソリッドステート光源から発された青色光をより長い波長の光に変換するために前記第２の電極層内に含まれている。
【００１６】
更に、前記第２の電極層は、自身の広げられている状態においてリフレクタとして振る舞い、従って、前記ソリッドステート光源から発される光をコリメートする。従って、光の方向は、変更されることができ、前記第２の電極層が巻き上げられている場合の一方向と、第２の電極層が広げられている場合の他の方向とを有する。
【００１７】
前記第２の電極層は、前記ソリッドステート光源から発される光の経路と同じ部分にわたって延在するように配されている少なくとも２つの別個に巻き上げ可能な部分を有することができる。このようにして、幾つかの異なる効果が、光の経路のこの部分において生成されることができる。前記第２の電極層の一部は、同時に前記第１の電極と前記第２の電極の一部との間に電圧を印加することによって交互に制御されることができ、従って、前記ソリッドステート光源から発される光の光路の同じ部分を交互に覆う。
【００１８】
代替的には、又は組み合わせにおいて、前記第２の電極層は、前記ソリッドステート光源から発される光の光路の異なる部分にわたって延在するように配されている少なくとも２つの別個に巻き上げ可能な部分を有することができる。
【００１９】
このようにして、複数の巻き上げ可能な部分は、前記ソリッドステート光源から発される光の異なる部分に対して同じ数の異なる効果を生成することができる。前記第２の電極層の当該部分は、広げられるべき当該部分に電圧を印加することによって同時に又は交互に制御されることができる。例えば、前記第２の電極層の２つの部分は、広がると同時に、当該光路の異なる半分を覆うように制御されることができる。従って、前記光の一方の半分は、一方の道筋において影響を受け得るのに対し、他方の半分は、他の道筋において影響を受け得て、例えば異なる色に変換される。
【００２０】
当該高い量子効率の照明装置は、積み重ねられた構造における少なくとも２つの光影響要素を有し得る。各光影響要素の第２の電極層は、同時に又は交互に制御されることができる。前記第２の電極層の幾つかは、前記第１の電極層と、広げられるべきである前記第２の電極層との間に電圧を印加することによって広げられる。例えば、複数の光影響要素は、前記ソリッドステート光源から発される光の同じ部分に対して組み合わせられた効果を生成するために、同時に広げられることができる。
【００２１】
前記光影響要素は、例えば、光接触層によって、前記ソリッドステート光源と光学的に接触するように配されることができる。
【００２２】
前記光影響要素は、前記ソリッドステート光源から発される光をコリメートするリフレクタ手段を更に有することができる。
【００２３】
前記装置を包囲するリフレクタ手段が設けられていない場合、前記光影響要素は、側部上部発光体として振る舞い得て、前記第２の電極層は、前記側部発光体であり、前記ソリッドステート光源からの光の大半をこの側部から外方に指向する。
【００２４】
本発明の他の実施例において、当該高い量子効率の照明装置は、前記ソリッドステート光源と前記光影響要素との間に配されている第１のコリメータを有する。このソリッドステート光源は、前記第１のコリメータの底部に配されることができ、前記光影響要素は、前記第１のコリメータの出射開口を覆うように配されることができる。前記光影響要素は、前記第２の電極が自身の広げられた状態にある場合、前記ソリッドステート光源から発される光線の形状、方向及び視準を調整する。
【００２５】
更に、当該高い量子効率の照明装置は、自身の広げられた状態にある前記第２の電極層を通過した光をコリメートするように配されている第２のコリメータを有することができる。前記光影響要素の前記第２の電極層が、自身の巻き上げられた状態にある場合、前記光は、前記第１のコリメータによって影響を与えられる。しかしながら、前記第２の電極層が自身の広げられている状態においてある場合、前記第２の電極層は、前記光に影響を与え、前記光を、当該ビームを成形するコリメータに指向する。即ち、前記光は、前記第２の電極層が広げられた状態にある場合、両方のコリメータによって影響を与えられ得る。
【００２６】
更に、当該高い量子効率の照明装置は、前記第２の電極層が前記広げられた状態にある場合に、内側の漏斗形リフレクタを形成するように配されている複数の先細りにされている光影響要素を有し得る。この漏斗形リフレクタは、前記ソリッドステート光源の発光側における当該漏斗の狭い開口を有して配されている。この態様において、前記光影響要素は、通常のリフレクタとして一緒に振る舞うが、前記第２の電極層が前記巻き上げられた状態に場合に不活性にされる性能を備えている。
【００２７】
更に、当該高い量子効率の照明装置は、前記光影響要素の複数の前記第２の電極層が巻き上げられた状態にある場合、光を反射する外側リフレクタを有し得る。前記光影響要素の前記第２の電極層が巻き上げられている場合、前記光は、この外側の静的なコリメータによって反射され、前記光影響要素の前記第２の電極層が広げられている場合、前記光は、これらが形成する内側コリメータによって反射される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１ａ】光影響要素の斜視図である。
【図１ｂ】光影響要素の斜視図である。
【図１ｃ】光影響要素の斜視図である。
【図２ａ】例示的な光影響要素の配置を示している。
【図２ｂ】例示的な光影響要素の配置を示している。
【図２ｃ】例示的な光影響要素の配置を示している。
【図３ａ】例示的な光影響要素の配置を示している。
【図３ｂ】例示的な光影響要素の配置を示している。
【図４ａ】例示的な積み重ねられた光影響要素の配置を示している。
【図４ｂ】例示的な積み重ねられた光影響要素の配置を示している。
【図４ｃ】例示的な積み重ねられた光影響要素の配置を示している。
【図５】前記光影響要素がＬＥＤチップ上に取り付けられている、高い量子効率の照明装置の断面図である。
【図６】前記光影響要素が、離れた蛍光体配置におけるように使用されている高い量子効率の照明装置の断面図である。
【図７ａ】コリメータ上に取り付けられている前記光影響要素が、ビーム成形のために配されている、高い量子効率の照明装置の断面図である。
【図７ｂ】コリメータ上に取り付けられている前記光影響要素が、ビーム成形のために配されている、高い量子効率の照明装置の断面図である。
【図８ａ】第２のコリメータが、通過されたと共に前記光影響要素によって変換された光をコリメートするように配されている、高い量子効率の照明装置の断面図である。
【図８ｂ】第２のコリメータが、通過されたと共に前記光影響要素によって変換された光をコリメートするように配されている、高い量子効率の照明装置の断面図である。
【図９】前記光影響要素が光線の方向を変更するように配されている、高い量子効率の照明装置の断面図である。
【図１０】複数の光影響要素が内側のコリメータを形成するように配されている高い量子効率の照明装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下において、本発明の実施例が、添付の、例示的な図面を参照して詳細に記載される。
【００３０】
本発明は、図１の光影響要素１０を参照して記載される。光影響要素１０は、第１の電極層１１（ここでは、基板１５上に配されている）と、誘電層１２と、巻き上げ可能な電極の形態における第２の電極層１３とを有する。図１において、前記第２の電極層は、誘電材料１４を有する。
【００３１】
図１ａにおいて、第２の電極層１３は、巻き上げられた状態にあり、２つの電極層１１、１３間に電圧は印加されておらず、図１ｂにおいて、第２の電極層１３は、広げられた状態にあり、充分な電圧が、電極層１１、１３間に印加されている。
【００３２】
本発明における第２の電極層１３は、自身が広げられている状態にある場合、ＬＥＤ（図１には示されていない）によって発される光に、例えば、前記光を他の色に変換する、前記光を反射する又は前記光のビームを成形することによって、影響を与える。広げられている第２の電極層１３は、自身が覆う前記ＬＥＤからの光路にわたって延在し、前記光路の一部に対する効果を生じる。前記光路は、ＬＥＤから発される光の光路全体であっても良く、又は前記光路の一部のみであっても良い。
【００３３】
３つ（又は、４つ）の力が、巻き上げ可能な第２の電極層１３の振る舞いを決定すると仮定されることができ、前記力とは、弾性力、静電気力、「ファンデルワールス」力及び軽微に延在されている重力（a minor extend the gravitational force）である。この弾性力は、例えば製造の間の収縮の結果であり得る。第１の電極１１と第２の電極１３との間に電圧を印加することによって、第２の電極層１３を広げると共に第２の電極層１３を広げられた状態に保持するように指向される静電気力が、得られる。前記弾性力は、電場が存在しない場合でさえも、第２の電極層１３に作用し、第２の電極層１３の巻き上げに指向される。前記静電気力は、電圧を印加することによる第１の電極層１１と第２の電極層１３との間の引力である。前記「ファンデルワールス」力は、誘電材料１４と誘電性材料１２との間の力である。この力は、２つの媒体間の距離、前記媒体の粗さ及び材料の特性に依存し、距離が短いほど、「ファンデルワールス力」は大きい。前記重力は、第２の電極層１３に対して作用し、第２の電極層１３の向きにも依存する。第２の電極層１３は、非常に薄く、従って、非常に軽い質量を有し、従って、重力は、たいてい無視して良い。
【００３４】
第２の電極層１３を広げ、第２の電極層１３が広げられた状態に留まるために、第２の電極層１３の巻き上げに指向されている第２の電極層１３に常に作用する弾性力が、克服されなければならない。この目的のために、第１の電極層１１と第２の電極層１３との間に妥当な電圧を印加することによって得られる十分な静電気力が、生成されなければならない。電極層１３を巻き上げられた状態に戻すために、前記電圧は、オフに切り替えられ、この結果、静電気力は、第２の電極層１３に対して作用しない。この弾性力は、前記第２の電極層を、この力が「ファンデルワールス」力よりも大きいという条件の下で、巻き上がらせる。
【００３５】
この電極層は、伝送損失を減少させるために、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）電極のように、透明であっても良い。この第２の電極は、前記第２の電極が比較的厚く、従って、広げられるために高い電圧を必要とする場合、前記第２の電極層の一部を取り除くために線形の窪みを更に有していても良い。
【００３６】
図２ａ―ｃは、光影響要素の様々な配置を示しており、前記第２の電極層は、幾つかの部分を有しており、ここでは、平面の巻き上げ可能な電極２１、２２、２３、２４に異なって構築化されている４つのものの形態である。ここで、これらの電極は、これらの巻き上げられた状態の前記光影響要素のエッジに沿って正方形を形成するように配されており、４つの前記電極は、各々前記光影響要素の４つのエッジのうちの１つに配されている。各巻き上げ可能な電極は、前記光影響要素のエッジから広がり、この実施例の４つの部分の各々は、広げられた場合、正方形の光影響要素と同じ大きさの正方形を形成するので、各電極は、前記光影響要素を完全に覆う。更に、異なる電極は、前記第１の電極層と所望の電極との間に充分な電圧を印加することによって、異なる時間に広げられる。図２ａにおいて、電圧は、印加されておらず、従って電極は、広げられていない。図２ｂにおいて、電極２１は、一方向において光に影響を与えるために広げられており、図２ｃにおいて、電極２４は、他の方向において光に影響を与えるために広げられている。
【００３７】
図３ａ―ｂは、２つの他の配置を示している。図３ａには、前記第２の電極層が、幾つかの部分（ここでは、３つの平面方向の巻き上げ可能な電極の形態）を有する例が示されているのに対し、９つの平面方向の巻き上げ可能な電極が、図３ｂの例において設けられている。図３ａにおいて、電極３１は広げられ、電極３２及び電極３３は巻き上げられている。図３ｂにおいて、９つの電極のうちの３つの電極３５−３７が広げられており、残りの電極は、巻き上げられた状態に留まっている。これらの実施例において、各電極は、前記電極が広げられた場合、前記光影響要素の領域の正方形の部分を覆い、前記電極は、同時に広げられた場合、他の電極に重ならない。従って、図３ａにおける全ての３つの巻き上げ可能な電極又は図３ｂにおける全ての９つの巻き上げ可能な電極が、同時に広げられる場合、これらは、共通して、前記光影響要素全体を覆う。電圧がこれらを広げると共にこれらを前記広げられた状態に保つために前記第２の電極層と前記第１の電極層との間に印加される。
【００３８】
図４ａ―ｃにおいて、図１におけるものに相当する部分は、同じ符号によって示されている。図４ａ―ｃにおいて、図１の３つの光影響要素１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、積み重ねられた構造において配されている。ここで、前記光影響要素は、等しい大きさであり、互いの上部に積み重ねられており、この結果、２つ以上の第２の電極層１３ａ―ｃが広げられた状態においてある場合、第１の電極層１１と、積み重ねられている第２の電極層１３ａ―ｃとの間に電圧を印加することによって、これらは、組み合わされた影響をＬＥＤから発せられた光に与える（図４においては図示略）。図４ａにおいて、全ての３つの光影響要素１３ａ―ｃは、巻き上げられた状態にある。図４ｂにおいて、３つの光影響要素１３ａのうちの１つは、前記ＬＥＤからの光に影響を与える広げられた状態にある。しかしながら、図４ｃにおいて、２つの光影響要素１３ｂ―ｃは、広げられた状態にあり、前記光に対する組み合わされた影響を形成する。
【００３９】
図２―４に示されている変化は、例を表しているのみであり、多くの他の変形は、当業者にとって明らかであることに留意されたい。
【００４０】
図５は、照明装置５０を示している。図５において、図１におけるものに相当する部分は、同じ符号によって示されている。この光影響要素１０は、ＬＥＤチップ５４上に取り付けられている。光学的接触層５５が、ＬＥＤチップ５４と第１の電極層１１との間に設けられている。更に、前記光をコリメートするために、前記照明装置を包囲するリフレクタ５６が設けられている。光影響要素１０は、発光性の蛍光体材料を含むことによって、色及び色温度変換器として振る舞うことができる。例えば、光影響要素１０は、例えば、自身の広げられた状態において、前記ＬＥＤから発された青色光を、より長い波長の光に変換するための第２の電極層１３内に含まれている１つ以上の様々な発光性の蛍光体材料を使用することにより、白色光を生成することができる。
【００４１】
リフレクタ５６が設けられていない場合、当該装置は、側部上部発光体として振る舞うことができ、第２の電極層１３は側部発光体であり、前記光の大部分を前記ＬＥＤから横向きに指向する。
【００４２】
図６は、照明装置６０を示している。図６において、図１におけるものに相当する部分は、同じ符号によって示されている。図６における照明装置６０は、内部６５ａが拡散リフレクタであるチャンバ６５内に配されている。このチャンバ６５は、拡散器６３は取り付けられている出射開口を有しており、ＬＥＤ６１は、チャンバ６５の底部に取り付けられている。図１に示されているような、光影響要素１０は、チャンバ６５の中央において、ＬＥＤ６１と拡散器６３との間に、離間されて配されている。このＬＥＤ６１は、光ビームＡ及びＢを発し、光影響要素１０の第２の電極層１３が広げられている場合、ＬＥＤ６１から発される光ビームＢは、他の色に変換されるように光影響要素１０を通過する。光ビームＡは、前記光影響要素を通過せず、その代わりに、拡散的に反射され、変換された前記光と混合される。即ち、 影響を受けていない光Ａと影響を受けた光ビームＢとが、チャンバ６５によって形成されている混合チャンバ内で混合される。
【００４３】
図７は、照明装置７０を示している。図７において、図１におけるものに相当する部分は、同じ符号によって示されている。図７ａ―ｂにおけるビーム成形照明装置７０は、ＬＥＤ７３、光影響要素１０及びコリメータ７２を有しており、コリメータ７２は、全内部反射に基づいている。ＬＥＤ７３は、コリメータ７２の底部に配されており、光影響要素１０は、ＬＥＤ７３に対向して、コリメータ７２の出射開口に配されている。ＬＥＤ７３は、光ビームＡ及びＢを発する。光影響要素１０の第２の電極層１３が巻き上げられた状態にある場合、光ビームＡは、図７ａに示されているように、影響を与えられない。その代わり、光ビームＡは、コリメータ７２のみによって反射される。しかしながら、光影響要素１０の第２の電極層１３が広げられた状態にある場合、光ビームＢは、図７Ｂに示されているように、光の形状方向及び光の視準を調整する第２の電極層１３によって影響を与えられる。この調整は、前記第２の電極層に、例えば、屈折率の変化を提供するホログラフィック位相構造又は表面レリーフを設けることによって達成されることができる。このコリメータは、全内部反射要素又は金属若しくは誘電性のリフレクタに基づく要素であっても良い。
【００４４】
図８に示されているように、照明装置７０は、二段階リフレクタ配置を形成するように、第２のコリメータ７４を備えることができる。光影響要素１０の第２の電極層１３が巻き上げられている場合、光ビームＡは、図８ａに示されているように、第２のコリメータ７４によって影響を与えられない。光ビームＡは、この代わりに、ちょうど第１のコリメータ７２によって反射される。
【００４５】
光影響要素１０の第２の電極層１３が広げられている場合、光ビームＢは、第２の電極層１３によって成形され、第２のコリメータ７４に向かって指向され、第２のコリメータ７４は、図８ｂに示されているように、光のビームＢを成形する。
【００４６】
図９は、照明装置９０を示している。図９において、図７におけるものに相当する部分は、同じ符号によって示されている。ここで、光影響要素９１は、巻き上げ可能な第２の電極層９３が広がるための斜面を形成するように三角形である基板９５ａを有しており、前記基板は、コリメータ７２の出射開口の上方又はこれに隣接して設けられている。第２の電極層９３は、リフレクタであり、前記巻き上げられた状態における傾斜されている前記基板上の最上部に配されている。ＬＥＤ７３は、光ビームＡ及びＢを発する。巻き上げ可能な電極９３が巻き上げられている場合、前記光は、基板９５ａを通過する。前記電極が前記斜面に沿って広げられている場合、前記光ビームは、横向きに反射される。
【００４７】
更に、基板９５ａより上方に第２の光学要素９５ｂを付加することが望ましい。第２の光学要素９５ｂは、自身の巻き上げられている状態における第２の電極層のための間隔９４に出ると共に間隔９４内に広がるように、基板９５ａから離間されて配されるべきである。光学要素９５ｂは、第２の電極層９３が巻き上げられている状態にある場合、基板９５ａを通る異なる光路長を補償するために付加されている。従って、この実施例における光学要素９５ｂは、基板９５ａと同じ三角形を有しており、基板９５ａに対して反映されている態様において配されている。
【００４８】
図９ａにおいて、巻き上げ可能な第２の電極層９３は、巻き上げられている状態にあり、基板９５ａと光学要素９５ｂと間の間隔９４において、傾斜されている基板９５ａの最上部に配されている。光影響要素９１の他の層は透明であるので、これらは、ＬＥＤ７３によって発される光ビームＡに影響を与えない。従って、ＬＥＤ７３から発される光は、コリメータ７２によって影響を与えられるのみである。
【００４９】
しかしながら、図９ｂにおいて、光影響要素９１の第２の電極層９３は、自身の基板９５ａ上に広げられ、角度反射表面を形成する。これにより、コリメータ７２の出口から発される光は光影響要素９１によって反射され、ビームＢの方向を変更する。図１０ａ―ｂは、前記第２の電極がリフレクタであり、光影響要素１０１の全ての層が楔形であることを除いて、図１に記載されている光影響要素と類似している複数の光影響要素１０１を有している照明装置１００を示している。楔形の光影響要素１０１ａ―ｈは、共に、ＬＥＤ７３上に配されていると共に外側のリフレクタ１０３内部にある漏斗を形成している。
【００５０】
図１０ａに示されているような、巻き上げられている状態において、光影響要素１０１ａ―ｈの複数の前記第２の電極は、外側のリフレクタ１０３の出射開口の内側の円を形成し、前記円の円周は、外側のリフレクタ１０３の出射開口の円周よりも小さい。光影響要素１０１ａ―ｈの第２の電極層が巻き上げられている場合、残りの層は、透明であり、外側のリフレクタ１０３内部において、透明な漏斗をＬＥＤ７３上に形成する。光影響要素１０１ａ―ｈの残りの層が透明であるというこの事実は、結果として、光ビームＡが、前記残りの層によって影響を与えられないことをもたらす。光影響要素１０１ａ―ｈの複数の反射性の第２の電極の各々が巻き上げられた状態にあるので、ＬＥＤ１０２から発される光Ａのビームは、この代わりに、外側のリフレクタ１０３によって反射される。
【００５１】
しかしながら、図１０ｂにおいて、光影響要素１０１ａ―ｈの第２の電極層は、光影響要素１０１ａ―ｈの楔形の基板を覆うように広げられる。広げる及び透明な楔形の表面を覆うために、光影響要素１０１の各第２の電極も、楔形にされている。従って、広げられている状態において、各光影響要素１０１は、ＬＥＤ１０２に向かって先細りにされている楔を形成している。結果として、光影響要素１０１ａ―ｈは、共に、内部の漏斗形のリフレクタを形成し、前記漏斗形リフレクタは、外側のリフレクタ１０３内部に配されている。この能動的に形成されている内側リフレクタは、光Ｂのビームをコリメートする。即ち、図１０ａの外側リフレクタ１０３は、光影響要素１０１ａ―ｈが巻き上げられている場合に光に作用するのに対し、図１０ｂの内側リフレクタは、光影響要素１０１ａ―ｈが広げられている場合に形成され、前記光に作用する前記リフレクタになる。
【００５２】
上述の実施例において、光の方向、形状又は視準は、光吸収要素が使用されていない場合に影響を与えられることができる。従って、唯一の損失は、反射によるものであり得て、前記光源によって生成される光子の高い割合（８０％よりも多い）が当該装置を出て、このことは、極めて高い量子効率を意味している。前記光の方向、形状又は視準の場合、光影響要素は、金属的なリフレクタを有しており、より高い損失が生じるかもしれない。
【００５３】
上述の実施例において、色及び色温度変化が誘導された場合、幾らかの追加的なエネルギ損失が、吸収及び再放出のために存在し得る。例えば、ＬＥＤによって発される青色光は、前記青色光が、蛍光体層によって完全に吸収されると共に、赤又は緑色において再放出される場合、赤又は緑色に変換されることができる。白色光に関しては、青色光は、部分的に吸収され、黄色光に変換される。青色及び黄色光の混合は、白色光の特性を有する。例えば、高い量子効率（例えば、１００％の量子効率：このことは、青色の光子の１００％が、赤色の光子に変換されることを意味する）による青色光から赤色光への変換過程において、赤色光のエネルギが青色光よりも低いので、出力の損失が依然として存在する。４５０ｎｍの波長を有する青い光が６２０ｎｍの波長を有する赤色光に変換される場合、２７．４％のエネルギ損失が存在する。前記色変換要素の蛍光体材料の本質的な量子効率が８０％である場合、この損失は１００―（１００―２７．４）＊０．８＝４２％まで増大する。当該システム損失（例えば、反射）を付加すると、当該システムの量子効率は、例えば、４０％―６０％まで更に低下される。赤色光に対する青色光の変換における全体の輝度損失は、この場合、５０％よりも大きいものであり得る。このことは、依然として、例えば、白色光が発されると共に、様々な色を生成するように部分的に吸収される表示器装置内で生じる損失よりも非常に小さい。例えば、赤色光が白色光から生成される必要がある場合、緑色光の１００％及び青色光の１００％が、完全に吸収され、従って損失される。
【００５４】
当業者であれば、本発明は、好ましい実施例に限定されるものではないと理解する。
例えば、照明装置は、光線に影響を与える幾つかの組み合わせ（例えば、前記光の色及び形状を同時に変換することの組み合わせ）を含んでいても良く、又は前記第２の電極層の一部は、ＬＥＤから発される光の光路全体にわたって非正方形の形状を形成しても良い。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【国際調査報告】
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