(57)【要約】発光パネルは、少なくとも１つの発光面を有する導光媒体、およびエッジのまわりの４つ以下の場所で導光媒体のエッジの中に光を導入するように結合されて構成される複数の光源（ＬＥＤ）を含む。光学的機構（不連続）のパターンが、発光面からの発光を促進するための導光媒体の少なくとも１つの面上に設けられる。機構のパターンは、たとえば、ばらつきが約２５％未満またはそれに等しくなるように、発光面の実質的に表面全体にわたって発光強度のばらつきを低減するように構成される。機構のパターンは、部分的には導光媒体内の光の強度分布にしたがうように構成され、単位面積あたりの機構の間隔、サイズ、形状、および／または数は、各光源からの距離によることができる。
2011530144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光面、反対側の面、および面取りされたコーナー部を有する多角形の形状である導光媒体、
前記導光媒体の面取りされた各コーナー部に対向し、前記対向する面取りされたコーナー部の中に光を導入するように結合されて構成される、少なくとも１つの光源、および
前記発光面からの発光を促進するための前記導光媒体の少なくとも１つの面上の機構のパターンであって、前記機構のパターンが、前記発光面の実質的に表面全体にわたる発光強度のばらつきが約２５％未満またはそれに等しくなるように構成されるもの
を含む発光パネル。
【請求項２】
前記機構のパターンが、
少なくとも部分的には前記導光媒体内の光の強度分布にしたがって構成されること；
機構の間隔が各光源からの距離にしたがって低減すること；
機構のサイズが少なくとも部分的には各光源からの距離によること；
機構の形状が少なくとも部分的には各光源からの距離によること；および
単位面積あたりの機構の数が各光源からの距離にしたがって増大すること：
からなる群より選択される、
請求項１記載のパネル。
【請求項３】
前記機構が、
リッジ；  ｕ字型リッジ；  ｖ字型リッジ；  溝；  ｕ字型溝；  ｖ字型溝；  実質的に半球状の機構；  実質的に錐体の機構；  実質的に四面体の機構；  実質的に偏方多面体の機構；  線；  実質的に円形の機構；  実質的に楕円形の機構；  実質的に正方形の機構；  実質的に長方形の機構；  実質的に三角形の機構；  実質的に六角形の機構；  および実質的に多角形の形状である機構：
からなる群より選択される、
請求項１記載のパネル。
【請求項４】
前記各光源に対向する、少なくとも１つの実質的に半球状のくぼみであって、
前記導光媒体の前記面取りされたコーナー部に設けられる前記くぼみをさらに含み、
前記対向する光源が実質的に前記くぼみの中心に位置づけられる、
請求項１記載のパネル。
【請求項５】
前記機構が、
前記導光媒体の一体部品として形成すること；
前記導光媒体の面を処理すること；および
前記導光媒体の前記面に前記機構を施工すること：
からなる群より選択される方法によって形成される、
請求項４記載のパネル。
【請求項６】
前記方法が、
前記導光媒体を精密成形して機構のパターンを定義すること、
前記面を選択的に機械的摩削して前記機構を定義すること；
前記面を選択的に研削して前記機構を定義すること；
前記面を選択的にけがきして前記機構を定義すること；
前記面を選択的にエッチングして前記機構を定義すること；
前記面に研磨粒子を選択的に吹き付けること、および
前記面を選択的にレーザ切断して前記機構を定義すること：
からなる群より選択される、
請求項５記載のパネル。
【請求項７】
前記導光媒体の実質的に前記発光面全体にわたって蛍光体材料を提供すること
をさらに含み、
前記蛍光体材料が、
前記発光面から発せられる光の少なくとも一部分を吸収し、それを受けて、異なる波長の光を発するように動作可能であり、
前記パネルの前記光を発する生成物が、
少なくとも１つの光源によって生成された光および前記蛍光体の生成光を含む、
請求項１記載のパネル。
【請求項８】
前記蛍光体材料が、
前記導光媒体の前記発光面上に少なくとも１つの層として設けられること；
実質的に透明な基板の面上に少なくとも１つの層として設けられ、前記基板が前記導光媒体の前記発光面に対向する蛍光体の前記層を持つ前記導光媒体の上に位置づけられること；および
その体積にわたってずっと蛍光体の実質的に均一な分布を持つ透明材料の板に組み入れられ、蛍光体の板が、前記導光媒体の前記発光面の上に位置づけられること：
からなる群より選択される、
請求項７記載のパネル。
【請求項９】
前記導光媒体が、
実質的に正方形、実質的に長方形、実質的に三角形、および実質的に六角形の形状：
からなる群より選択される、
請求項１記載のパネル。
【請求項１０】
前記導光媒体が、
ポリマー、ポリカーボネート、アクリル、およびガラス：からなる群より選択される、
請求項１記載のパネル。
【請求項１１】
前記導光媒体の前記反対側の面の実質的に全体にわたる反射表面をさらに含む、
請求項１記載のパネル。
【請求項１２】
前記導光媒体の前記面取りされたコーナー部の間の前記導光媒体のエッジの中に光を導入するように結合されて構成される少なくとも１つの前記光源をさらに含む、
請求項１記載のパネル。
【請求項１３】
前記導光媒体の各面上にそれぞれの機構のパターンを含み、
動作中に、光が前記導光媒体の両方の面から発せられる、
請求項１記載のパネル。
【請求項１４】
発光面および反対側の面を有する導光媒体、
前記導光媒体のエッジの中に光を導入するように結合されて構成される、前記エッジのまわりの４つ以下の場所の複数の光源、および
前記発光面からの発光を促進するための前記導光媒体の少なくとも１つの面上の機構のパターンであって、
前記機構のパターンが、前記発光面の実質的に表面全体にわたる発光強度のばらつきが、約２５％未満またはそれに等しくなるように構成されるもの
を含む、発光パネル。
【請求項１５】
前記機構のパターンが、
少なくとも部分的には前記導光媒体内の光の強度分布にしたがうように構成されること；
機構の間隔が、各光源からの距離にしたがって低減すること；
機構のサイズが、少なくとも部分的には各光源からの距離によること；
機構の形状が、少なくとも部分的には各光源からの距離によること；および
単位面積あたりの機構の数が、各光源からの距離にしたがって増大すること：
からなる群より選択される、
請求項１４記載のパネル。
【請求項１６】
前記機構が、
リッジ；ｕ字型リッジ；ｖ字型リッジ；
溝；ｕ字型溝；ｖ字型溝；
実質的に半球状の機構；実質的に錐体の機構；実質的に四面体の機構；
実質的に偏方多面体の機構；線；実質的に円形の機構；実質的に楕円形の機構；実質的に正方形の機構；実質的に長方形の機構；実質的に三角形の機構；実質的に六角形の機構；および実質的に多角形の形状である機構：
からなる群より選択される、
請求項１４記載のパネル。
【請求項１７】
前記各光源に対向する、少なくとも１つの実質的に半球状のくぼみであって、
前記導光媒体の前記エッジに設けられる前記くぼみをさらに含み、
前記対向する光源が実質的に前記くぼみの中心に位置づけられる、
請求項１４記載のパネル。
【請求項１８】
前記導光媒体の実質的に前記発光面全体にわたって蛍光体材料を提供することをさらに含み、
前記蛍光体材料が、
前記発光面から発せられる前記光の少なくとも一部分を吸収し、それを受けて、異なる波長の光を発するように動作可能であり、
前記パネルの前記光を発する生成物が、
少なくとも１つの前記光源によって生成された光および前記蛍光体の生成光を含む、
請求項１４記載のパネル。
【請求項１９】
前記蛍光体材料が、
前記導光媒体の前記発光面上に少なくとも１つの層として設けられること；
実質的に透明な基板の面上に少なくとも１つの層として設けられ、前記基板が前記導光媒体の前記発光面に対向する蛍光体の前記層を持つ前記導光媒体の上に位置づけられること；および
その体積にわたってずっと蛍光体の実質的に均一な分布を持つ透明ポリマー材料の板に組み入れられ、前記蛍光体の板が、前記導光媒体の前記発光面の上に位置づけられること：
からなる群より選択される、
請求項１８記載のパネル。
【請求項２０】
前記導光媒体が、
実質的に円形；実質的に正方形；実質的に長方形；および実質的に三角形の形状：
からなる群より選択される、
請求項１４記載のパネル。
【請求項２１】
前記導光媒体が、
ポリマー、ポリカーボネート、アクリル、およびガラス：
からなる群より選択される、
請求項１４記載のパネル。
【請求項２２】
前記導光媒体の前記反対側の面の実質的に全体にわたる反射表面をさらに含む、
請求項１４記載のパネル。
【請求項２３】
前記導光媒体の各面上にそれぞれの機構のパターンを含み、
動作中に、光が前記導光媒体の両方の面から発せられる、
請求項１４記載のパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権主張
本出願は、２００８年７月３０日に提出された、Yi-Qun Liによる「LIGHT EMITTING PANEL」と題する米国特許出願第１２／１８２，８３５号の優先権を主張し、その出願は全体として本明細書に組み入れられる。
【０００２】
発明の背景
発明の分野
本発明は、少なくとも１つの発光面を有する導光媒体を含む発光パネルに関するものである。より具体的には、限定されないが、本発明の実施形態は、光源、典型的には発光ダイオード（ＬＥＤ）からの光を、導光媒体の１つ以上のエッジに導入し、そして発光面から発する、実質的に平坦な形状である発光パネルを対象にする。
【背景技術】
【０００３】
関連技術の説明
事務所および店舗でふつう見られる照明器具は、蛍光灯照明パネルである。一般的に、このような照明パネルは、１つ以上の蛍光管および前面拡散パネルを収容する筐体を含むライトボックスを含む。典型的には、拡散パネルは、均一な発光を促進するための規則的な表面パターンを持つ半透明プラスチック材料または透明プラスチック材料である。代替として、発せられた光を拡散するために、ルーバー付き前面カバーを用いることができる。このような照明パネルは、支持部材（Ｔバー）の格子がケーブルによって天井から吊るされ、および天井タイルが支持部材の格子によって支持される、吊り（落ち）天井における使用を目的とすることが多い。天井タイルは、正方形または長方形の形状であることができ、照明パネルモジュールは、天井タイルに代わる拡散パネルを持つこのような開口部内にはめ込まれるように構成される。
【０００４】
白色光生成ＬＥＤ、「白色ＬＥＤ」は、比較的最近の技術革新であり、エネルギー効率の良い照明システムを全く新しく生成することが出現する潜在性を与える。白色ＬＥＤは、その潜在的には数十万時間の長い動作寿命、および低消費電力に関するその高い効率性のため、白熱灯、蛍光灯、および小型蛍光灯光源に代わるであろうことが予測される。ＬＥＤに基づく白色光源を開発することは、電磁スペクトルの青色／紫外部分の色を発するＬＥＤが開発されるまで現実的ではなかった。例えば米国特許第５，９９８，９２５号で教示されるように、白色ＬＥＤは、フォトルミネッセント材料である１つ以上の蛍光体材料を含み、これはＬＥＤによって発せられた放射線の一部分を吸収し、異なる色（波長）の光を再発光する。典型的には、ＬＥＤチップまたはダイは青色光を生成し、蛍光体は青色光のある割合を吸収して、黄色光、あるいは、緑色および赤色光、緑色および黄色光、または黄色および赤色光の組み合わせを再発光する。蛍光体によって吸収されないＬＥＤによって生成された青色光の一部分は、蛍光体によって発せられた光と組み合わせられて、人間の目にはほぼ白色の色のように見える光を提供する。
【０００５】
これまで、従来の蛍光灯および白熱灯電球に代わって、高輝度白色ＬＥＤがますます用いられている。今日、白色ＬＥＤを利用するほとんどの照明器具設計は、白色ＬＥＤ（より多くは白色ＬＥＤの配列）が従来の光源部品に代わるシステムを含む。従来の光源と比べて小さいそのサイズのため、白色ＬＥＤは、従来のバックライト照明パネルとは対照的な、エッジライト式の小型照明パネルを構築することを現実的にする。このような白色ＬＥＤエッジライト照明器具の１つが、図１に部分切り取り斜視概略図として示されるNeo-Neon International Ltdの「I Panel」である。照明パネル１は、光反射後部層２、導光パネル３、光拡散層４、および保護透明前面層５を含む層状構造を含む。導光パネル３および保護前面層５はそれぞれクリアなプラスチック材料、たとえばポリカーボネートの板を含む一方で、反射後部層２は乳白色プラスチック材料の板を含み、拡散層４は半透明プラスチック材料の板を含む。導光パネルの厚みを貫通する一連の曲面くぼみ６が、結合する白色ＬＥＤ８からの光７を導光パネル３の中に導入するのを支援するように、その各エッジに沿って設けられる。白色ＬＥＤ８は、周囲の金属フレーム（図示せず）と熱的に連通する回路基板９上に搭載される。照明パネルの発光前面１２（図１において、発光前面１２は下側の面である）からのより均一な発光１１を促進するため、たくさんの比較的低電力（たとえば、１ワット）の白色ＬＥＤ８が、照明パネルの各エッジに沿って設けられる。例えば、６００ｍｍ四方のパネルは、導光パネルの外周のまわりに４０ｍｍ間隔で搭載される５６個の１ワットＬＥＤを有する。導光パネルのエッジからの発光を低減するために、反射材料１３、たとえば乳白色プラスチック材料がくぼみ６間のパネル３のエッジ上に設けられる。
【０００６】
発光前面１２からの均一な発光をさらに促すために、導光パネル３の反対側の後部面１４は、その表面全体にわたって円形エリア１５の六角形配列を有する。各円形エリア１５は、導光パネルの円形粗面を含み、典型的には、隣接するエリアの中心間が２ｍｍ間隔で直径１ｍｍである。円形エリアは、導光パネル３の導光特性の寸断を引き起こし、反射後部層２に面する各円形エリア１５の場所での優先発光をもたらす。円形エリアによって発せられた光は、反射後部層２によって反射され導光パネルを通って戻り、前面発光面１２を通って発せられる。動作中、白色ＬＥＤ８によって発せられた白色光７は、くぼみ６を介して導光パネル３の中に導入され、内部全反射によって導光パネル３の大部分にわたってずっと導かれる。光１１は、円形エリア１５の規則的なパターンが存在するために、発光面１２から実質的に均一に発せられる。
【０００７】
バックライトパネルと比べてエッジライト照明パネルの利点は、その小型な性質、特に、導光パネルの厚みと実質的に同じであることができる器具全体の厚みである。このような照明システムは良好に働く一方で、その発光は発光面全体にわたって正確には均一でない。例えば、ＬＥＤの位置に対応するエッジに沿って「ホットスポット」が、およびパネルの中央には暗い領域ができることがある。典型的には、このようなパネルのエッジおよび中心での発光強度は、１３から１８ルクスの範囲であることができ、これはエッジから中心まで３０％ものばらつきである。前述のように、発光強度の均一性の問題を軽減するために、これは照明パネルの費用を著しく増加させるが、多数の、狭い間隔でより低電力のＬＥＤを用いることができる。
【０００８】
照明の用途に加えて、発光パネル、特にエッジライトパネルは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、たとえばテレビおよびモニタにおけるバックライトとして用いられる。このような用途において、発光の均一性は、ディスプレイの正確な演色のために特に重要である。米国特許出願第２００８／００４９４４５号は、１つ以上のＬＥＤからの光を、ソリッドな長方形の導光部の面取りされたコーナー部に導入する、コーナー部導入バックライトを教示する。１つの実施形態において、高電力白色ＬＥＤが小さい反射空洞に搭載され、そしてそれは、導光部の面取りされたコーナー部に結合される。反射空洞は、面取りされたコーナー部の面に対して幅広い角度でより均一な光の分布を提供して、導光部の体積全体にわたってずっと、より良好に光を分布する。
【０００９】
同時係属中の米国特許出願第１１／８２７，８９０号（２００６年７月１３日提出）は、白色ＬＥＤの代わりに青色ＬＥＤを利用したエッジライト照明パネルについて記述している。１つ以上の青色光励起可能蛍光体材料の層が、パネルの発光面上に設けられる。パネルの発光面から発せられたある割合の青色光は、蛍光体材料によって吸収され、他の色の光は蛍光体によって発せられる。蛍光体の生成光と組み合わせられたＬＥＤからの青色光は、白色の色のように見える照射生成物を生み出す。ＬＥＤと離れた蛍光体を提供する利点は、光の生成、フォトルミネッセンスがパネルの発光表面エリア全体にわたって起こることである。これは、ＬＥＤ近傍ではまだ「ホットスポット」が起こることがあるが、より均一な色および／または相関色温度（ＣＣＴ）に導くことができる。ＬＥＤと離れて蛍光体を設置するさらなる利点は、蛍光体により少ない熱が伝達され、蛍光体の熱的劣化が低減されることである。
【００１０】
米国特許出願第２００８／０１１２１８３号は、導光部のエッジのまわりに設置された一連のＬＥＤを持つ円盤状導光部を含む照明機器を開示する。導光部は、円形または正方形であることができ、導光部の円周のエッジ／辺のまわりにそれぞれ等分に間隔をあけたＬＥＤを有する。導光部のそれより低い屈折率を持つ光学層は、導光部の前面の発光面上および後部面に設けられる。反射体が導光部の後部面上の光学層上に設けられて、機器の後部からの発光を低減する。導光部の発光面と接触する光学層は、規則的な線の格子を有して、発光面からの発光を促す。
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、発光パネルからの発光の均一性を改善すること、および製造費用を低減することを目的とする。
【００１２】
本発明の実施形態は、内部全反射によって媒体の体積にわたってずっと導波されるように、媒体の１つまたは複数のエッジの中に光を導入する導光媒体を含む発光パネルを対象にする。導光媒体は、少なくとも１つの発光面、ならびに、発光面からの発光を促進するための媒体の発光面および／または反対側の面上に設けられた光学的機構または不連続のパターンを有する。機構のパターンは、発光面の実質的に表面全体にわたって発光強度のばらつきを低減するように構成される。強度のばらつきは、いくつかの実施形態においてばらつきは約１０％以下であることができるが、典型的には、約２５％未満、またはそれに等しい。
【００１３】
本発明によれば、発光パネルは、発光面、反対側の面、および面取りされたコーナー部を有する多角形の形状である導光媒体、導光媒体の面取りされた各コーナー部に結合し、結合する面取りされたコーナー部の中に光を導入するように結合されて構成される、少なくとも１つの光源、および発光面からの発光を促進するための導光媒体の少なくとも１つの面上の機構のパターンであって、前記機構のパターンが、発光面の実質的に表面全体にわたる発光強度のばらつきが約２５％未満またはそれに等しくなるように構成されるものを含む。特に本発明の利点は、より少ない、比較的より高電力の光源、典型的にはＬＥＤまたはＬＥＤの配列を利用することができ、それによって費用を低減し、同時に導光媒体の適切な表面パターンを用いて実質的に均一な発光強度を実現することである。機構のパターンの注意深い構成によって、ホットスポットの強度を低減し、パネルの中心における暗い領域を低減することができる。
【００１４】
本発明の典型的な用途、たとえば、一般的な照明または液晶ディスプレイのバックライトにおいて、導光媒体は正方形または長方形の形状であり、このような用途については、１つが、導光媒体のそれぞれのコーナー部に結合する４つのＬＥＤ／ＬＥＤの配列のみが要求される。
【００１５】
機構のパターンは、少なくとも部分的には、計算または実証的に起因することができる導光媒体内の光の強度分布にしたがうように構成することができる。光の分布が非均一であり、各光源からの距離と共にばらつくので、機構の間隔は各光源からの距離にしたがうことができる。典型的には、間隔は、各光源からの距離が増大すると共に強度が低下するのにつれて、低減する。代替として、および／またはそれに加えて、機構のサイズおよび／または形状は、各光源からの距離によることができる。その上、パターンは、単位面積あたりの機構の数が各光源からの距離にしたがって増大するように構成することもできる。
【００１６】
導光媒体の中への光の導入を最大化するために、導光媒体のエッジにおける少なくとも１つの実質的に半球状（皿状）のくぼみが、くぼみが導光媒体の面取りされたコーナー部に設けられる各光源に対向し、対向する光源が実質的にくぼみの中心に位置づけられる。くぼみ、すなわちその曲率および／または直径は、たとえば、実質的に垂直入射においてくぼみの表面に突き当たる、対向する光源からの光の割合を最大化し、それによって導光媒体の中への光の導入を最大化するように構成される。
【００１７】
１つの配置において、機構は、導光媒体の一体部品として、例えば、導光媒体を精密成形することによって形成される。代替として、および／またはそれに加えて、導光媒体の面を処理して、導光媒体の面を例えば、選択的に機械的摩削、研削、ミリング、けがき、エッチング、研磨粒子を吹き付け、またはレーザ切断することによって、機構を定義することができる。さらなる配置においては、機構は、導光媒体の面に、例えば導光媒体のそれとは異なる屈折率を持つ材料を含む機構をスクリーン印刷することによって、施工することができる。好ましくは、このような機構は、導光媒体と同様またはそれより低い屈折率を有して、率整合度を提供する。
【００１８】
典型的には、機構が導光部の面に施工されるとき、それらは本質的に２次元形状であり、例えば、線（直線または曲線）、実質的に円形；実質的に楕円形、実質的に多角形、実質的に三角形、実質的に正方形、実質的に長方形、または実質的に六角形の形状の機構を含むことができる。代替として、機構は３次元形状であり、導光媒体の面の中に突出、またはそこから延びることができる。このような機構は、例えば、リッジ（たとえば、ｕまたはｖ字型）、溝（たとえば、ｕまたはｖ字型）、実質的に半球状の機構、実質的に錐体の機構、実質的に四面体の機構、または、実質的に偏方多面体の機構である機構を含む多くの形状を含むことができる。
【００１９】
本発明の発光パネルは、一般的な照明または液晶ディスプレイのためのバックライトとして特に適しており、このような用途において、発光面は実質的に平坦な形状である。その上、導光媒体は、典型的には、実質的に長方形または実質的に正方形の形状であり、定められた用途による。その他の用途においては、導光媒体は、実質的に三角形または実質的に六角形の形状であることができる。その上、その他の実装において、導光媒体の発光面は、曲面の表面を含むことができることが意図される。
【００２０】
有利なことに、導光媒体は、透明材料、たとえば、ポリマー、ポリカーボネート、アクリル、またはガラスを含むことができる。好ましくは、少なくとも１つの光源は、ＬＥＤまたはＬＥＤの配列を含む。
【００２１】
発光面からの発光を最大化するために、光源は、導光媒体の反対側の面の実質的に全体にわたる反射表面をさらに含む。
【００２２】
好ましい実装において、発光パネルは、導光媒体の実質的に発光面全体にわたって位置づけられる蛍光体材料をさらに含み、蛍光体材料が、発光面から発せられる光の少なくとも一部分を吸収し、それを受けて、異なる波長の光を発するように動作可能であり、パネルの光を発する生成物が、少なくとも１つの光源によって生成された光および蛍光体の生成光を含む。導光媒体の実質的に発光面全体にわたって蛍光体材料を提供することは、蛍光体がＬＥＤの部分として組み入れられた配置と比べて、生成される光の均一な色および／または相関色温度を確保する。１つの配置において、蛍光体材料は、導光媒体の発光面上に少なくとも１つの層として設けることができる。代替として、蛍光体は、透明な基板、例えば、例として、ポリマー材料の板の面上に層として設けることができ、そして、透明な基板は、導光媒体の発光面に対向する蛍光体層と共に位置づけられる。蛍光体を、導光媒体上に直接よりもむしろ、透明な基板上に提供する利点は、均一な厚みおよび均質な蛍光体層を平坦な表面（すなわち、導光媒体の発光面上に存在することができるような、表面機構のパターンがない表面）上に堆積させることがより容易であることである。透明な基板を用いるさらなる利点は、蛍光体材料の環境保護を提供することである。まださらなる配置においては、蛍光体材料は、透明材料、典型的にはポリマー材料と混合することができ、そして、蛍光体／ポリマー混合物は押し出されて、その体積にわたってずっと均一な蛍光体の分布を持つ均質な蛍光体／ポリマーの板を形成する。そして、蛍光体の板は、導光媒体の発光面の上に位置づけることができ、このような配置は、追加の保護層の必要性を取り除く。
【００２３】
均一な発光を確保するために、光源は、導光媒体の実質的に発光面全体にわたって設けられる光拡散材料をさらに含むことができる。好ましくは、拡散材料は、透明な基板内に組み入れられ、またはその上に設けられる。
【００２４】
発光の強度をさらに増大させるために、パネルは、導光媒体の面取りされたコーナー部の間の導光媒体のエッジの中に光を導入するように結合されて構成される１つ以上の光源をさらに含むことができる。
【００２５】
単一の発光面を有する発光パネルと同様に、光が導光媒体の両方の面から発せられる、発光パネルを提供することも意図される。このような照明パネルは、例えば、事務所におけるキュービクル間の分離パーティションとして用いることができる。このようなパネルにおいて、それぞれの機構のパターンは、導光媒体の各面上に設けられる。各面からの発光強度が実質的に同一であることが要求される用途において、機構のパターンは実質的に同一である。逆に、各面から異なる発光強度を有することが要求される用途においては、異なる機構のパターンを各面に用いることができる。
【００２６】
導光媒体が多角形の形状である必要がない本発明のさらなる局面によれば、発光パネルは、発光面および反対側の面を有する導光媒体、エッジのまわりの４つ以下の場所で、導光媒体のエッジの中に光を導入するように結合されて構成される複数の光源、および発光面からの発光を促進するための導光媒体の少なくとも１つの面上の機構のパターンであって、前記機構のパターンが、発光面の実質的に表面全体にわたる発光強度のばらつきが、約２５％未満またはそれに等しくなるように構成されるものを含む。光源（ＬＥＤ）が設けられる場所の数を限定することによって、費用を低減することができる。１つの配置において、導光媒体は実質的に円形の形状であり、光源は、好ましくは円周のエッジのまわりの直交する位置に位置づけられる。
【００２７】
本発明の第１の局面による発光パネルのように、機構のパターンは、少なくとも部分的には導光媒体内の光の強度分布にしたがうように構成されることができ、典型的には、機構の間隔、形状、および／または単位あたりの数は、各光源からの距離にしたがう。機構は、導光媒体の面の中に突出、またはそこから延びること、およびリッジ；ｕ字型リッジ；ｖ字型リッジ；溝；ｕ字型溝；ｖ字型溝；実質的に半球状の機構；実質的に錐体の機構；実質的に四面体の機構；実質的に偏方多面体の機構；線；実質的に円形の機構；実質的に楕円形の機構；実質的に正方形の機構；実質的に長方形の機構；実質的に三角形の機構；実質的に六角形の機構；および実質的に多角形の形状：を含むことができる。
【００２８】
光源から導光媒体の中への光の導入を最大化するために、パネルは、各光源に対向する、少なくとも１つの実質的に半球状のくぼみであって、導光媒体のエッジに設けられる前記くぼみをさらに含むことができ、対向する光源が実質的にくぼみの中心に位置づけられる。
【００２９】
機構は、例えば、導光媒体を精密成形することによって、導光媒体の一体部品として形成することができる。代替として、および／またはそれに加えて、機構のパターンは、例えば、面を選択的に機械的摩削すること、面を選択的に研削すること、面を選択的にけがきすること、面を選択的にエッチングすること、面に研磨粒子を選択的に吹き付けること、または面を選択的にレーザ切断して、機構を定義することを含む、導光媒体の面を処理することによって定義することができる。またさらなる実施例において、機構は、導光媒体の面に施工することができる。
【００３０】
発せられる光の要求される色および／または色温度を生成するために、パネルは、好ましくは、導光媒体の実質的に発光面全体にわたって蛍光体材料をさらに含み、蛍光体材料が、発光面から発せられる光の少なくとも一部分を吸収し、それを受けて、異なる波長の光を発するように動作可能であり、パネルの光を発する生成物が、少なくとも１つの光源によって生成された光および蛍光体の生成光を含む。蛍光体材料は、導光媒体の発光面上に少なくとも１つの層として設けることができる。代替として、蛍光体材料は、透明な基板の一部分として設けることができ、そしてそれは、導光媒体の発光面の上を覆って位置づけられる。１つの実装において、蛍光体材料は、透明な基板の面上に少なくとも１つの層として設けられ、基板が導光媒体の発光面に対向する蛍光体の層を持つ導光媒体の上に位置づけられる。代替として、蛍光体材料は、その体積にわたってずっと蛍光体が実質的に均一に分布するように、透明な基板材料、典型的にはポリマー材料に組み入れられる。
【００３１】
導光媒体は、好ましくは、実質的に円形、実質的に長方形、実質的に三角形、または実質的に正方形の形状である。導光媒体が多角形の形状であるとき、光源は、好ましくはコーナー部に位置づけられ、コーナー部は、好ましくは媒体の中に光を導入するのを支援するように面取りされる。
【００３２】
導光媒体は、光源によって発せられる光および蛍光体の生成光に対して実質的に透明な任意の材料を含むことができ、好ましくはポリカーボネート、アクリル、またはガラスを含む。
【００３３】
発光面からの発光を最大化するために、パネルは導光媒体の反対側の面の実質的に全体にわたって反射表面をさらに含むことができる。
【００３４】
本発明をより良く理解するために、ここで、単なる例示としての本発明の実施形態を、添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】前述のような公知の発光パネルの斜視部分切り取り概略図である。
【図２（ａ）】本発明による発光パネルの概略断面図である。
【図２（ｂ）】本発明による発光パネルの概略断面図である。
【図２（ｃ）】本発明による発光パネルの概略断面図である。
【図３（ａ）】導光部の平坦なエッジの中への光の導入を示す、導光部の概略断面図である。
【図３（ｂ）】導光部のエッジにおいて半球状のくぼみを用いて、導光部の中への光の導入を示す、導光部の概略断面図である。
【図３（ｃ）】導光部の中に光を導入するための、導光部の面取りされたコーナー部および半球状のくぼみを示す概略斜視図である。
【図４】本発明による発光パネルにおいて用いられる機構の例を示す。
【図５】本発明による発光パネルの平面図における概略図である。
【図６】本発明のさらなる実施形態による発光パネルの平面図における概略図である。
【図７】本発明のさらなる実施形態による発光パネルの平面図における概略図である。
【図８】本発明のまださらなる実施形態による発光パネルの平面図における概略図である。
【図９】本発明のまださらなる実施形態による発光パネルの平面図における概略図である。
【図１０】本発明のまださらなる実施形態による発光パネルの平面図における概略図である。
【図１１】本発明のまださらなる実施形態による発光パネルの平面図における概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の実施形態は、光を、媒体の体積にわたってずっと、内部全反射によって導波されるように、媒体の１つ以上のエッジの中に導入する、導光媒体を含む発光パネルを対象にする。導光媒体は、少なくとも１つの発光面、ならびに、発光面からの発光を促進するための媒体の発光面および／または反対側の面上に光学的機構または光学的不連続のパターンを有する。機構のパターンは、発光面の実質的に表面全体にわたる発光強度におけるばらつきを、たとえば低減、好ましくは最小限にするように構成され、すなわち、機構のパターンが発光面からの実質的に均一な発光強度を促進する。本発明の実施形態において、強度のばらつきは、典型的には約２５％未満、またはこれに等しく、好ましくは１０％未満、またはこれに等しい。
【００３７】
図２（ａ）は、本発明による発光パネル（照明パネル）２２０ａの断面概略図である。照明パネル２２０ａは、支持部材（Ｔバー）の格子がケーブルによって天井から吊るされ、天井タイルが支持部材の格子によって支持される、事務所および店舗においてふつう用いられる種類の吊り（落ち）天井における使用を目的とする。天井タイルは、典型的には、正方形（６０ｃｍ×６０ｃｍ）または長方形（１２０ｃｍ×６０ｃｍ）の形状であり、本発明の照明パネルはこのようなサイズの開口部内にはめ込まれるように構成される。
【００３８】
本発明の１つの実施形態において、照明パネルは、透明材料の正方形または長方形の板２２１、以下導光部と称するものを含む。青色（４００ｎｍから４８０ｎｍ）発光ＬＥＤ２２２が、平坦な導光部２２１の各コーナー部に搭載される。導光部２２１は、ＬＥＤ２２２によって発せられる光に対して透明な任意の材料から構築することができ、典型的にはプラスチック材料、たとえばポリカーボネート、アクリル、またはガラス、の板を含む。青色ＬＥＤ２２２は、典型的には、共にパッケージングしたＩｎＧａＮ／ＧａＮ（窒化インジウムガリウム／窒化ガリウム）系ＬＥＤチップの配列を含み、導光部のエッジに沿うように構成することができるヒートシンク２２４と熱的に連通して搭載される。加えて、図２（ａ）に示すように、ヒートシンクは、パネルの非発光（後部）表面にわたって延びることができ、好ましくは熱の放散に役立つ複数の放熱フィン２２４ａを含む。導光部２２１は、周縁エッジのまわりのヒートシンク２２４を含む照明パネル２２０全体のサイズが標準的な吊り天井のタイル孔の中にはめ込まれるように、画定される。
【００３９】
導光部２２１の非発光面（図示の下側の面）、すなわち動作中の支持天井に面するように向けられた面上に反射材料２２３の層が設けられ、照明パネル２２０ａの後部からの発光を防止する。反射材料２２３は、クロムなどの金属被覆、あるいは、プラスチック材料または紙などの光沢のある白色材料を含むことができる。導光部２２１のエッジから発せられる光を最小限にするために、導光部のエッジは、好ましくは反射表面（図２（ａ）では図示せず）を含む。
【００４０】
導光部２２１の発光面は、機構の場所での優先発光を確保する光学的機構（不連続）２２５ａのパターンがつけられる。さらに後述するように、機構２２５ａは、たとえば、発光面の実質的に表面全体にわたる発光強度のばらつきを低減、好ましくは最小限にするようなパターンで構成され、すなわち機構のパターンは、パネルの発光面からの実質的に均一な発光強度を促進する。蛍光体（フォトルミネッセント）材料２２６が、導光部の発光面全体の上を覆って設けられ、透明な前面保護層２２７が、蛍光体２２６の環境保護を提供するために蛍光体上に設けられる。
【００４１】
ＬＥＤ２２２によって発せられた光２２８の導光部２２１の中への導入を可能にするために、導光部の各コーナー部が面取りされ２３３、光は、一般的に半球状（皿状）のくぼみ２３２という手段によって面取りされたコーナー部の面の中に導入される。本明細書にわたってずっと、定められた実施形態に対応する図番が先行する同様の参照番号は、同様の部品を示すために用いられる。例えば、図２の導光部２２１は、それぞれ図３から１１において３２１、４２１、５２１、６２１、７２１、８２１、９１２、１０２１、１１２１で示され、図２の機構２２５は、それぞれ図４から１１において４２５、５２５、６２５、７２５、８２５、９２５、１０２５、１１２５で示される。
【００４２】
図３（ａ）および３（ｂ）は、半球状のくぼみ３３２が、どのようにして光３２８の導光部３２１の中への導入を強化するのかを示す。図３（ａ）を参照すると、導光部３２１の概略断面図および光の導光部の平坦なエッジの中への導入が示されている。導光部３２１のエッジに直角に突き当たる光は、導光部の中に導入される。ＬＥＤ３２２は放射状に分布する光を発するので、光はまた垂線に対してある範囲の角度で導光部のエッジに突き当たる。臨界角に等しい、またはそれより大きい角度でエッジに突き当たる光のために、この光３３４は、導光部３２１のエッジによって反射され、失われる。図３（ｂ）は、光の導光部の中への導入を最大化するための導光部のエッジにおいて半球状のくぼみ３３２を含む導光部３２１の概略断面図である。このような配置において、ＬＥＤ３２２は、発光の全角度について光がくぼみの曲面表面に実質的に直角に突き当たり、導光部の中に導入されるように、半球状のくぼみの中心に位置づけられる。くぼみの曲率およびサイズ（直径）は、光の導光部の中への導入を最大化するように、ＬＥＤの発光形状にしたがって選択される。その上、ＬＥＤの配列を用いるとき、配列の各ＬＥＤに対応するくぼみを持つ、整合するくぼみの配列を用いることが好ましいことが認識されるだろう。図３（ｃ）は、面取りされたコーナー部３３３および単一の半球状のくぼみ３３２を示す概略斜視図である。
【００４３】
動作中の図２（ａ）に戻って参照すると、ＬＥＤ２２２によって発せられた光（励起放射線）２２８は、第１の波長範囲λ１（この例では青色）であって、導光部２２１の面取りされた各コーナー部の中に導入され、内部全反射によって導光部２２１の体積全体内に導かれる。光学的機構２２５ａの１つに突き当たる光２２８は、機構の場所で、導光部の発光面を通って発せられ、第２のより長い波長範囲λ２の光２２９を再発光する蛍光体材料２２６の励起を引き起こす。最終照射生成物を含む照明パネルの発光面から出力される光２３０は、励起放射線（λ１）２２８および蛍光体によって生成された光２２９（λ２）の組み合わせである。一般的な照明の用途では、照射生成物は典型的には白色光であり、蛍光体２２６は、青色光によって励起可能な緑色（５２５から５３５ｎｍ）およびオレンジ色（５９０から６１０ｎｍ）の発光性蛍光体の混合物を含むことができる。ケルビン度で測定される、パネルによって生み出された光の相関色温度（ＣＣＴ）は、単位面積あたりの量（密度）、または蛍光体の厚み、および／または蛍光体材料の組成によって選択することができる。その他の配置において、パネルは、蛍光体材料、励起放射線の厚みおよび／または色（波長）の適切な選択によって着色光を生み出すように構成することができる。
【００４４】
本発明の発光パネルの利点は、その小型な性質、特に、導光部の厚み、典型的には１０から２０ｍｍの厚みと実質的に同じであることができる器具全体の厚みである。照明パネルは吊り天井における使用のためであると説明したが、床面あるいはカウンタの上面などの任意の水平な表面、あるいは階段の踏み板または蹴上げ板などその他の表面の一部分として、天井と面一の壁面上でも用いることができる。その上、パネルは、建物または家具の一部の構造上または装飾用の部品の一部分として用いることができる。階段の踏み板または蹴上げ板の場合、導光部は、好ましくは介在する積層の１つの中に組み入れられた蛍光体を持つ合わせガラス構造である。
【００４５】
本発明の光源は、無機蛍光体、例えば、例として、Ｓｉがシリコンであり、Ｏが酸素であり、Ａがストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、またはカルシウム（Ｃａ）を含み、ならびにＤが塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、窒素（Ｎ）、または硫黄（Ｓ）を含む一般組成Ａ３Ｓｉ(Ｏ,Ｄ)５またはＡ２Ｓｉ（Ｏ，Ｄ）４のケイ酸塩系蛍光体と共に使用するのに特に適している。ケイ酸塩系蛍光体の例は、本発明者らの同時係属中の米国特許出願第２００６／０１４５１２３号、第２００６／０２６１３０９号、第２００７／００２９５２６号、および米国特許第７，３１１，８５８（同様にIntematix Corporationに譲受される）において開示され、それぞれの内容は参照により本明細書に組み入れられる。
【００４６】
米国特許出願第２００６／０１４５１２３号において教示されるように、ユーロピウム（Ｅｕ２＋）活性ケイ酸塩系緑色蛍光体は、Ａ１が２＋のカチオン、１＋および３＋のカチオン、例えば、例として、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、亜鉛（Ｚｎ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、ビスマス（Ｂｉ）、イットリウム（Ｙ）、またはセリウム（Ｃｅ）の組み合わせのうちの少なくとも１つであり；Ａ２が、３＋、４＋、または５＋のカチオン、例えば、例として、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、炭素（Ｃ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、Ｎ、またはリン（Ｐ）であり；ならびにＡ３が、１−、２−、または３−のアニオン、例えば、例として、Ｆ、Ｃｌ、臭素（Ｂｒ）、Ｎ、またはＳである：一般式（Ｓｒ，Ａ１）ｘ（Ｓｉ，Ａ２）（Ｏ，Ａ３）２＋ｘ：Ｅｕ２＋を有する。式は、Ａ１のカチオンがＳｒに代わり；Ａ２のカチオンがＳｉに代わり、Ａ３のアニオンが酸素に代わることを示すように記述されている。ｘの値は、１.５から２.５の間の整数または非整数である。
【００４７】
米国特許第７，３１１，８５８号は、Ａが、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ、またはカドミウム（Ｃｄ）を含む二価の金属のうち少なくとも１つであり；Ｄが、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ヨウ素（Ｉ）、Ｐ、Ｓ、およびＮを含むドーパントである、式Ａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋Ｄを有するケイ酸塩系黄色−緑色蛍光体を開示する。ドーパントＤは、約０.０１から２０モルパーセントまでの範囲の量で蛍光体内に存在することができ、少なくともいくらかのドーパントは、酸素アニオンを置換して、蛍光体の結晶格子の中に組み入れられるようになる。蛍光体は、ＭがＣａ、Ｍｇ、Ｚｎ、またはＣｄを含み、ならびに、０≦ｘ≦１および０≦ｙ≦１である、（Ｓｒ１−ｘ−ｙＢａｘＭｙ）ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋Ｄを含むことができる。
【００４８】
米国特許出願第２００６／０２６１３０９号は、Ｍ１およびＭ２がそれぞれＳｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｃａ、またはＺｎを含む、（Ｍ１）２ＳｉＯ４のそれと実質的に同じ結晶構造を持つ第１の相；および（Ｍ２）３ＳｉＯ５のそれと実質的に同じ結晶構造を持つ第２の相を有する二相ケイ酸塩系蛍光体を教示する。少なくとも１つの相が二価のユーロピウム（Ｅｕ２＋）で活性化され、少なくとも１つの相が、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｓ、またはＮを含むドーパントＤを含有する。少なくともいくつかのドーパント原子は、ホストケイ酸塩結晶の酸素原子格子の場所に位置することが考えられる。
【００４９】
米国特許出願第２００７／００２９５２６号は、Ｍが、Ｂａ、Ｍｇ、Ｃａ、またはＺｎを含む二価の金属のうち少なくとも１つであり；０＜ｘ＜０．５；２．６＜ｙ＜３．３；および０．００１＜ｚ＜０．５である、式（Ｓｒ１−ｘＭｘ）ｙＥｕｚＳｉＯ５を有するケイ酸塩系オレンジ色蛍光体を開示する。蛍光体は、約５６５ｎｍより大きいピーク発光波長を有する可視光を発するように構成される。
【００５０】
蛍光体は、アルミン酸塩系材料、たとえば本発明者らの同時係属中の米国特許出願第２００６／０１５８０９０号および米国特許第７，３９０，４３７号（同様にIntematix Corporationに譲受される）において教示されるもの、あるいは、同時係属中の米国特許出願第２００８／０１１１４７２号において教示されるようなアルミニウム−ケイ酸塩蛍光体も含むことができ、それぞれの内容は参照により本明細書に組み入れられる。
【００５１】
米国特許出願第２００６／０１５８０９０号は、Ｍが、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ｓｍ、またはツリウム（Ｔｍ）を含む二価の金属のうちの少なくとも１つであり、０．１＜ｘ＜０．９および０．５≦ｙ≦１２である、式Ｍ１−ｘＥｕｘＡｌｙＯ［１＋３ｙ／２］のアルミン酸塩系緑色蛍光体を教示する。
【００５２】
米国特許第７，３９０，４３７号は、Ｍが、ＢａまたはＳｒの二価の金属のうちの少なくとも１つである、式（Ｍ１−ｘＥｕｘ）２−ｚＭｇｚＡｌｙＯ［２＋３ｙ／２］を有するアルミン酸塩系青色蛍光体を開示する。１つの組成において、蛍光体は、約２８０ｎｍから４２０ｎｍまでの範囲の波長において放射線を吸収し、約４２０ｎｍから５６０ｎｍまでの範囲の波長を有する可視光を発し、０．０５＜ｘ＜０．５または０．２＜ｘ＜０．５であり；３≦ｙ≦１２および０.８≦ｚ≦１.２であるように構成される。蛍光体は、さらに、ハロゲンドーパントＨ、たとえばＣｌ、Ｂｒ、またはＩでドープされ、一般組成（Ｍ１−ｘＥｕｘ）２−ｚＭｇｚＡｌｙＯ［２＋３ｙ／２］：Ｈであることができる。
【００５３】
米国特許出願第２００８／０１１１４７２号は、Ｍが、０≦ｘ≦０.４の範囲の量の、Ｂａ、Ｍｇ、またはＣａから選択される二価の金属の少なくとも１つであり；Ｔが、０≦ｙ≦０．４の範囲の量である、Ｙ、ランタン（Ｌａ）、Ｃｅ、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、Ｔｍ、イッテルビウム（Ｙｔ）、ルテチウム（Ｌｕ）、トリウム（Ｔｈ）、プロトアクチニウム（Ｐａ）、またはウラン（Ｕ）から選択される三価の金属であり、ｚおよびｍが、０≦ｚ≦０．２および０．００１≦ｍ≦０．５の範囲である、一般式（Ｓｒ１−ｘ−ｙＭｘＴｙ）３−ｍＥｕｍ（Ｓｉ１−ｚＡｌｚ）Ｏ５の二価および三価の混合カチオンを持つアルミニウム−ケイ酸塩オレンジ色−赤色蛍光体を教示する。蛍光体は、ハロゲンがケイ酸塩結晶内の酸素格子の場所に存在するように構成される。
【００５４】
蛍光体は、本明細書に記述される例に限定されず、有機または無機蛍光体の両方を含む任意の蛍光体材料、例えば、例として、窒化および／または硫化蛍光体材料、酸窒化および酸硫化蛍光体、あるいはガーネット材料（ＹＡＧ）を含むことができることが認識される。
【００５５】
図２（ａ）に示すように、典型的には粉体である蛍光体材料は、予め選択された割合で、透明バインダ材料、たとえばエポキシ、シリコーン、またはその他のポリマー材料と混合することができ、混合物は、導光部２２１の発光面に面する前面保護層２２７の面に施工される。好適なシリコーン材料の例は、GEのシリコーンＲＴＶ６１５である。蛍光体のシリコーンに対する積載量は、典型的には、対象色または照明パネル２２０ａの照射生成物のＣＣＴによって、厳密な積載で１００あたり３５から６５部の範囲である。その他の配置では、蛍光体材料は、導光部２２１の発光面上に直接堆積することができる。蛍光体材料は、任意の技術、例えば、例として、スピンコーティング、ドクターブレードを用いたテープキャスティング、インクジェット印刷、噴霧等を用いて堆積することができる。例えば、その内容が参照により本明細書に組み入れられる本発明者らの同時係属中の米国特許出願第２００７／０２４０３４６号に記述されるハーフトーンシステムを用いて、例えば、種々のサイズの等分に間隔をあけた非重複エリア（ドット）の配列を含むパターンとして蛍光体材料を堆積させることも意図する。２つの異なる蛍光体材料を用いるとき、ドットは、蛍光体材料の間で交互になり、ドットの相対的なサイズおよび／または間隔が、２つの蛍光体の相対的な量を制御するために用いられる。蛍光体材料のパターンは、蛍光体材料のスクリーン印刷によって便利に生み出すことができる。
【００５６】
さらなる配置において、蛍光体は、透明材料、典型的にはポリマー、たとえばポリカーボネート、シリコーン、またはエポキシ材料の板に組み入れることができる。このような蛍光体の板は、蛍光体／ポリマーの混合物の押し出しによって便利に作製され、その体積にわたってずっと均一に蛍光体が分布する、均質な蛍光体／ポリマーの板を形成する。そして、蛍光体の板は、導光部の発光面の上を覆って位置づけることができる。このような配置では、別個の前面保護層２２７の必要がない。
【００５７】
本発明のさらなる実施形態において、および図２（ｂ）に示すように、光学的機構２２５ｂは、導光部２２１の非発光面上に設けることができる。このような配置では、機構２２５ｂによって発せられる光は、反射層２２３によって反射され導光部２２１を通って戻り、発光面を貫通して発せられる。
【００５８】
単一の発光面を有する発光パネルと同様に、例えば、図２（ｃ）に示すように、光が導光部の両方の面から発せられる発光パネルを提供することも意図する。このような照明パネル２２０ｃは、例えば、事務所におけるキュービクル間の分離パーティションとして用いることができる。このような実施形態において、それぞれの機構のパターン２２５ｃ、２２５ｄは、導光部２２１の各面上に設けられる。それぞれの面からの発光２３０ｃ、２３０ｄが実質的に同一であることが要求される用途において、機構のパターン２２５ｃ、２２５ｄは実質的に同一である。逆に、各面から異なる発光を有することが要求される用途においては、異なる機構のパターンを各面に用いることができる。所望の発光２３０ｃ、２３０ｄの色を実現するために、それぞれの蛍光体材料２２６ｃ、２２６ｄが、導光部２２１の各発光面の上に設けられる。蛍光体２２６ｃ、２２６ｄの環境保護を提供するために、透明な前面保護層２２７ｃ、２２７ｄが各蛍光体の上に設けられる。代替として、蛍光体材料は、透明材料、たとえばポリマー、に組み入れることができ、そして、作製された蛍光体材料の板は、導光部の面の上を覆って位置づけられる。一般的に、蛍光体材料２２６ｃ、２２６ｄは、同じ色の光が各面から発せられるように、同じである。しかしながら、パネルが各面から、異なる色および／または色温度の光を発するように、各面上に異なる蛍光体材料を使用すること、あるいは、１つの面上の蛍光体を省略することも意図する。このような配置は、天井へのアップライトは１つの色でダウンライトは異なる色である、吊り下げ照明パネルとして用いることができる。
【００５９】
図４を参照すると、発光面の表面全体にわたる発光強度のばらつきを低減するため、すなわち機構のパターンが導光部４２１の発光面からのより均一な発光を促進するために用いられる、光学的機構（光学的不連続）４２５ａ〜４２５ｏの例が示される。典型的には、機構のパターンの使用は、実現されるべき約２５％以下の強度のばらつきを確保するが、いくつかの実装においては、注意深い最適化によって、約１０％以下のばらつきが可能であることを意図する。図４は、図２（ａ）から２（ｃ）における機構２２５ａ〜２２５ｄのより詳細な描写を示す。発光強度のばらつきを低減するために必要な機構の構成（レイアウトまたはパターン）は、後述する。機構４２５は、大きく２つの群に分類することができる：（ｉ）３次元形状であり、導光部の面（発光面および／または反対側の面）から突出またはその中に延びるもの、および（ｉｉ）本質的に２次元形状であるもの。
【００６０】
第１の群の機構の場合、一般的に、導光部４２１のそれと同じ材料で作られ、前述のように導光部の発光および／または反対側の面上に設けることができる。図４に示すように、このような機構の例は、半円形リッジ４２５ａ、ｕ字型溝４２５ｂ、ｖ字型リッジ４２５ｃ、ｖ字型溝４２５ｄ、錐体くぼみ４２５ｅ、半球状または皿状くぼみ４２５ｆ、四面体くぼみ４２５ｇ、多面（偏方多面体）くぼみ４２５ｈ、錐体突起４２５ｉ、半球状突起４２５ｊ、四面体突起４２５ｋ、または多面（偏方多面体）突起４２５ｌを含む。リッジおよび溝４２５ａから４２５ｄは、図示のように本質的に直線を含むこと、または曲線を含むことができる。導光部から突出する機構、および、複数の面を持つくぼみを含むものは、例えば、導光部４２１の精密成形によって導光部の一体部品として形成するのがもっとも簡便である。機構はまた、機械的手段、たとえば選択的研削、ミリング、穿孔、摩削、けがきによって、または、導光部の面のレーザ切断によっても形成することができる。
【００６１】
第２の群の機構の場合、導光部の面に異なる材料を施工すること、または導光部の面を処理して機構を定義することを含むことができる。前者の場合、導光部に施工された材料は、好ましくは透明または半透明であり、導光部の屈折率と実質的に同じまたは同様である屈折率を有して、機構における率の整合および優先発光を提供する。１つの実施形態では、材料はインクを含み、所望の機構のパターンが、例えば、スクリーンまたはインクジェット印刷によって導光部の面上に堆積することができる。その他の堆積技術が当業者に明らかであろう。代替として、機構は、例えば、導光部面の選択的化学エッチングによって；例えば、研削、ミリング、穿孔、摩削、研磨粒子の吹き付け、またはけがきを用いた導光部面の選択的機械的摩削；あるいは導光部面のレーザ切断によって、導光部の面を処理することによって定義することができる。図４において、図示された機構は、線（直線または曲線）４２５ｍを含むこと、または実質的に円形４２５ｎ、楕円形４２５ｏ、正方形４２５ｐ、三角形４２５ｑ、または六角形４２５ｒの形状であることができる。
【００６２】
前述の機構は例示のみであること、および機構は、機構が、機構の場所での導光部の導波特性に悪影響（寸断または混乱）を及ぼす形状を有するならば、事実上いかなる形状であることもできることが認識される。したがって、その他の機構の形状は、当業者には容易に明白であり、不規則な形状を含むことができる。しかしながら、容易に作製するために単純な幾何学的形状、たとえば円または線、が好ましい。
【００６３】
本発明によれば、機構４２５は、発光面の実質的に表面全体にわたる発光強度のばらつきを低減、好ましくは最小限にするなどのパターンで構成される。１つの配置では、機構のパターンは、少なくとも部分的には、計算または実証的に起因することができる導光部内の光の強度分布にしたがって構成される。光の強度分布は、光源の位置、数、強度、および発光角度による。導光部内の光の強度分布が非均一なので、実質的に均一な発光強度を実現するために必要な機構の位置、間隔、サイズ、形状、および／または密度は、導光部にわたってばらつくことができる。例えば、機構の間隔（機構の間隔が狭いほど、そのエリアでより多くの光が抽出される）は、各光源（典型的には、導光部のコーナー部）からの距離により、典型的には、各光源からの距離の増大と共に強度が低下するのにつれて、低減する。代替として、および／またはそれに加えて、機構のサイズおよび／または形状は、各光源からの距離によることができる。その上、パターンは、単位面積あたりの機構の数が各光源からの距離にしたがって増加するように構成することもできる。
【００６４】
ここで、本発明による照明パネルの例を、添付図面の図５から１１を参照して説明する。容易に理解するために、機構のパターンを分かりにくくするので、これらの図は蛍光体層を示さない。図５は、導光部５２１が正方形の形状であり（３００ｍｍ×３００ｍｍ）、導光部５２１の面取りされた各コーナー部５３３に１つ以上の高電力青色発光ＬＥＤ５２２が設けられる、発光パネル５２０の平面図における概略図である。ＬＥＤ５２２は、電気光学的特性については、好ましくは実質的に同一であり、それぞれが実質的に同じ発光強度および形状（発光角度）を有する。実際には、各ＬＥＤ５２２は、共にパッケージングしたＬＥＤチップの配列を含んで、照明パネルの発光強度を増大させる。導光部５２１の面取りされた各コーナー部５３３は、各ＬＥＤに対応する半球状のくぼみ５３２を含んで、その対向するＬＥＤから導光部の中への光５２８の導入を最大化する。図５は、各コーナー部における単一のくぼみ５３２を示すが、ＬＥＤ配列が用いられる実装においては、対応するくぼみの配列を、導光部の中への光の導入を最適化するのに用いることができる。図５の実施形態において、機構５２５は、ｕまたはｖ字型直線溝（たとえば、図４の４２５ｂ、４２５ｄ）あるいはリッジ（たとえば、図４の４２５ａ、４２５ｃ）のパターンを含む。典型的には、溝／リッジは０.５から１ｍｍの間の幅であり、導光部５２１の精密成形によって形成することができる。代替として、溝の場合、例えば、ミリングまたはけがきによって、導光部の面の１つまたは両方において定義することができる。
【００６５】
機構５２５のパターンは、導光部５２１面の中心を中心にした一連の同心正方形を定義するように構成される。一連の正方形は、その辺が導光部のエッジに対して４５°の角度、すなわち正方形の辺が導光部の対角線に直交するように配向される。同心正方形間の間隔は、図示のように、導光部５２１の中心に向かって減少することができ、各ＬＥＤ５２２からの距離が増大すると共に機構５２５の密度の増大をもたらす。図示の実施形態において、機構間の間隔は、光の強度が最低である導光部の中心において機構の密度が最高になると共に、一定の距離、例えば０.１から１０ｍｍで減少する。正方形の導光部については、任意の１つのＬＥＤから最も遠い点が、３００ｍｍ四方のパネルの各コーナー部から２１２ｍｍであるパネルの中心点であり、そのため、機構間の間隔は、この最大距離の０.０５から４.７３％の範囲の一定の距離で低減する。典型的な実装においては、機構が導光部の面の全エリアの１０から５０％の間を占めることを意図する。しかしながら、容易に理解するために、図５でははるかに少ない機構が描写されている。このような機構５２５のパターンは、パネルの発光面にわたって発光強度のばらつきを低減、および発光面の表面全体からの実質的に均一な発光強度を促進するために見られる。機構のパターンの適切な選択および構成によって、約２５％以下の発光強度のばらつきが実現でき、最適化されたパターンについては１０％未満のばらつきが意図される。その他の実施形態においては、機構は等間隔で、および／または機構のサイズは各ＬＥＤからの距離と共に変化することができる。
【００６６】
図６は、本発明のさらなる実施形態による発光パネルの平面図における概略図である。この実施形態では、導光部６２１は、再び正方形の形状であり、機構６２５は、曲がった溝またはリッジを含む。機構のパターンは、各連がそれに結合するＬＥＤ６２２の位置に（すなわち、導光部のそれぞれのコーナー部に）設置される共通の中心を有する、四連の同心円形弧を含む。各連の円形弧間の距離は、結合するＬＥＤからの距離が増大すると共に半径方向に減少することが指摘される。図５の実施形態では、機構間の間隔は一定の距離で減少することができ、機構の密度が各コーナー部から導光部の面の中心に向かって対称的に増大する機構のパターンをもたらす。このような機構６２５のパターンは、パネルの発光面にわたる発光強度のばらつきを低減、および発光面の表面全体から実質的に均一な発光強度を促進するために見られる。
【００６７】
図７は、本発明のさらなる実施形態による発光パネル７２０の平面図における概略図である。この実施形態において、導光部７２１は正方形の形状（６００ｍｍ×６００ｍｍ）であり、機構７２５は、実質的に半球状のくぼみ（たとえば、図４の４２５ｆ）または半球状の突起（たとえば、図４の４２５ｊ）を含む。典型的には、半球状の機構は、直径が０.５から１ｍｍである。機構７２５は、一連の正方形の辺が導光部のエッジに平行である、一連の同心正方形の辺上にある。図７から分かることができるように、連続する正方形間の間隔は、導光部面の中心に向かう方向に減少する。さらにまた、正方形の辺に沿う機構７２５間の間隔もまた、多項式関数による間隔を持つ各辺の中間点に向かって減少する。機構間の間隔は、一般形式の四次多項式を用いて計算された：
間隔ｄ＝Ａ＋Ｂｉ＋Ｃｉ２＋Ｄｉ３＋Ｅｉ４
式中、ｉは導光部の面の中心からの半径方向の距離、およびＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥは定数である。定数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥの値は、好ましくは、光線追跡法、たとえばアメリカ合衆国、カリフォルニア州パサデナに本社を置くOptical Research Associatesによる「LightTools」、を活用して最適化されて、定数の値の範囲について、発光パネルの発光分布をシミュレーションし、発光強度が最低のばらつきになる定数（すなわち、もっとも均一な発光強度）を選択する。図７に示す実施形態において、機構間の間隔は、導光部のエッジで２３ｍｍから、導光部の中心で１ｍｍまでばらつき、これは、各ＬＥＤからの最大距離が０.３３から７.６７％の範囲であることを表す。図７はまた、機構７２５のパターンの中心領域の拡大された一部分も示す。図７から分かることができるように、機構７２５間の間隔は、ＬＥＤ７２２からの距離が増大すると共に減少し、パターンは、少なくとも部分的には導光部内の光の強度分布を考慮に入れる。その上、機構の単位面積あたりのより高い密度は、光の強度がより低く、その結果として機構の最低密度がＬＥＤに最も近い領域である導光部の領域に設けられるべきであることが認識される。当業者には、機構の間隔および／または位置は、その他の数学的関数、たとえばほんの数例を挙げると、より低または高次の多項式関数、線形または指数関数を用いて計算することができることは、明白である。
【００６８】
その上、機構の構成を決定する際に、前述の機構（すなわち、光源により近いもの）が、導光部から光を抽出していて、その結果として、導光部内の光の分布に悪影響を及ぼしていることもまた考慮に入れることができることが指摘される。
【００６９】
図８は、本発明のまださらなる実施形態による発光パネル８２０の平面図における概略図である。この実施形態においては、導光部８２１は正方形の形状（６００ｍｍ×６００ｍｍ）であり、機構８２５は実質的に円形のニ次元の表面機構（たとえば、図４の４２５ｎ）を含む。少なくとも部分的には導光部内の強度分布により、およびＬＥＤ光源からの距離と共にばらつく機構の間隔および／または位置と同様に、機構８２５のサイズもまたばらつくことができる。図８では、円形の機構８２５が、規則的な正方形の配列上に設置され、機構の半径は導光部の中心に向かう方向に増大する。さらにまた、円形の機構８２５の半径は、配列の各行／列の中間点に向かって、導光部のエッジに平行な方向に増大する。円形の機構の半径は、一般形式の多項式関数を用いて計算された：
機構の半径＝Ａ−Ｂｘ２−Ｃｙ２
式中、ｘおよびｙは導光部面の中心からの水平および垂直距離であり、Ａ、Ｂ、およびＣは定数である。円形の機構の正方形の配列を含むパターンについて、単位面積あたりの機構の密度、すなわち比質量偏差は、ＬＥＤの近くでの１％未満からパネルの中心に近い約８０％までの範囲であることができることが意図される。機構が２次元の六角形の配列上に位置づけられる円形の機構のパターンについては、比質量偏差が１％からおよそ９１％の範囲でばらつくことができる。
【００７０】
図９は、本発明のまだ依然としてさらなる実施形態による発光パネル９２０の平面図における概略図である。この実施形態においては、導光部９２１は正方形の形状であり、機構９２５は実質的に半球状のくぼみ（たとえば、図３の３２５ｆ）または半球状の突起（たとえば、図３の３２５ｊ）を含む。典型的には、半球状の機構は、直径が０.５から１ｍｍである。機構９２５は、各連が、その結合するＬＥＤ９２４の位置に設置されたその中心を有する、四連の同心円形弧上にある。定められた一連の円形弧間の距離は、半径方向への結合するＬＥＤからの距離が増大すると共に減少すること、および円周方向への機構間の間隔もまた、ＬＥＤからの距離と共に減少することが指摘される。このような機構９２５のパターンは、パネルの発光面にわたる発光強度のばらつきを低減するため、および発光面の表面全体から一般的に均一な発光強度を促進するために見られる。本発明のその他の実施形態のように、機構のパターンの適切な選択および構成によって、約２５％以下の発光強度のばらつきが実現でき、最適化されたパターンについては、約１０％以下のばらつきが意図される。
【００７１】
図１０は、本発明のまださらなる実施形態による発光パネル１０２０の平面図における概略図である。この実施形態において、導光部１０２１は正三角形の形状であり、１つ以上のＬＥＤ１０２２が面取りされた各コーナー部（頂点）１０３３に設けられる。図示のように、機構１０２５は、三角形の機構の頂点が導光部１０２１のエッジの中間点に対応する、一連の同心正三角形を定義する、直線溝／リッジを含む。連続する三角形間の距離は、結合するＬＥＤからの距離が増大すると共に減少する。
【００７２】
図１１は、本発明のまださらなる実施形態による発光パネル１０２０の平面図における概略図である。この実施形態において、導光部１１２１は円形の形状（円盤状）であり、ＬＥＤ１１２２が導光部の円周のまわりの、４つの場所のそれぞれに設けられる。図示のように、ＬＥＤ１１２２は、好ましくは円周のエッジのまわりの直交する場所に位置づけられる。この実施形態において、機構のパターンは、各連がその結合するＬＥＤ１１２２の位置に設置された共通の中心を有する、四連の同心円形弧リッジ／溝１１２５を含む。各連の円形弧間の距離は、結合するＬＥＤからの距離が増大すると共に、半径方向に減少する。ＬＥＤから導光部１１２１の中への光の導入を最適化するため、１つ以上の半球状のくぼみ１１３２を導光部のエッジに設けること、およびＬＥＤを結合するくぼみの中心に位置づけることができる。ＬＥＤが設けられる場所（位置）の数を限定することによって、パネルの費用を著しく低減することができる。
【００７３】
本発明は前述の具体的な実施形態に制限されず、本発明の範囲内で変形を行うことができることが認識される。例えば、機構のパターンは、発光面の表面にわたって発光強度のばらつきを低減するならば、任意のパターン、例えば、例として、ほんの数例を挙げると、らせん形（渦巻状）のパターン、同心円、および楕円形を含むことができる。
【００７４】
蛍光体材料は、追加および／または代替として、発光面のそれに対して導光部の反対側の面上に設けることができる。このような配置においては、導光部を通って戻る蛍光体の生成光を発光面に向かって、およびその外へと反射するように、反射層が蛍光体の表面上に設けられるべきである。
【００７５】
機構は、導光部の面に施工される蛍光体材料のパターンをさらに含むことができる。例えば、図８の発光パネル８２０における円形の機構８２５のパターンは、蛍光体材料のパターンを含むことができる。作製を容易にするために、蛍光体材料のパターンは、導光部の面上にスクリーン印刷することができる。
【００７６】
また、機構のパターンのそれに対応するパターンで蛍光体材料を提供することも意図される。機構が導光部の発光面の中に延びる１つの実装において、蛍光体材料は、機構によって定義された凹部内に収容される。このような配置の利点は、導光部からの発光が、蛍光体材料のそれと同じ場所で起こることであり、それによって要求される蛍光体材料の量が低減される。蛍光体材料は、導光部の表面全体にわたって施工することができ、ブレード（スキージ）を用いて余分な材料を除去して機構内に蛍光体を残す。
【００７７】
その他の配置において、白色光源（典型的には白色ＬＥＤ）は、蛍光体材料が必要ない場合に用いることができる。このような配置において、追加の光拡散層が、発光強度の任意のばらつきをさらに低減するために有益であることができる。
【００７８】
導光媒体が実質的に平坦な形状である発光パネルに加えて、その他の実施形態では、導光部を曲面表面の中に作製することが意図される。
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図２（ｃ）】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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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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【国際調査報告】
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