(57)【要約】少なくとも１つのＬＥＤを含むＬＥＤベース照明デバイスを備えた照明装置であって、リフレクタとの併用で輪郭がはっきりとした大角度の強度プロフィールを有する出力ビームを生成することができる光透過性レンズ素子を含む装置を提供する。反射要素は、ＬＥＤベース照明デバイスに実装されている。光透過性レンズ素子は、第１及び第２の内面並びに第３及び第４の外面を含む。ＬＥＤから放射される光の一部は、第１の内面及び第３の外面を通過し、ＬＥＤベース照明デバイスの光軸の方向に屈折し、反射要素と相互作用することなく反射要素から出射される。ＬＥＤから放射される光の別の一部は、第２の内面及び第４の外面を通過し、光軸から離間する方向に屈折して、反射要素によって反射される。【選択図】図６
2014529174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置であって、
所定量の光を放射するように動作可能な少なくとも１つのＬＥＤを含みかつ光軸を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）ベース照明デバイスと、
入力ポート及び出力ポートを有し、前記ＬＥＤベース照明デバイスに実装され、かつ前記少なくとも１つのＬＥＤから放射される光の一部が前記入力ポートを通って前記ＬＥＤベース照明デバイスから出射されるように構成された反射要素と、
第１の表面、第２の表面、第３の表面及び第４の表面を有する光透過性レンズ素子とを含み、
前記少なくとも１つのＬＥＤから放射された光の第１の部分を、前記第１及び第２の表面を通過させて前記光軸の方向に屈折させ、前記反射要素と相互作用することなく前記反射要素の前記出力ポートから出射させ、
前記少なくとも１つのＬＥＤから放射された光の第２の部分を、前記第３及び第４の表面を通過させて前記光軸から離間する方向に屈折させ、前記反射要素によって反射させ、前記反射要素の前記出力ポートから出射させるように構成したことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
実装基板をさらに含み、
前記少なくとも１つのＬＥＤが前記実装基板に実装され、
前記第１の表面が、前記実装基板の実装面に対して平行な平面であることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記第２の表面が凸面であることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、
前記第３の表面が、第１のテーパ角度により特徴付けられる円筒テーパ面であることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、
前記第４の表面が、第２のテーパ角度により特徴付けられる円筒テーパ面であることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項２に記載の装置であって、
前記光透過性レンズ素子が、前記実装基板に対して垂直な軸線に関して軸対称をなすことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、
前記リフレクタが、前記光透過性レンズ素子から離間されており、かつ該レンズ素子を取り囲んでいることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、
前記光透過性レンズ素子が、透光性固形物質から作製されたものであることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、
前記光透過性レンズ素子が前記少なくとも１つのＬＥＤから離間されており、かつ両者の間の空間が空気で満たされていることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、
前記光透過性レンズ素子が前記少なくとも１つのＬＥＤから離間されており、かつ両者の間の空間が固形透光物質で満たされていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
拡張光源から光ビームを形成する装置であって、
光軸を有するＬＥＤベース照明デバイスに実装され、かつ反射面領域及び出力ポートを含むリフレクタと、
前記ＬＥＤベース照明デバイスから離間されておりかつ該デバイスを取り囲む内面領域及び、前記リフレクタから離間された外面領域を含む光透過性レンズ素子とを含み、
前記光透過性レンズ素子が、
前記ＬＥＤベース照明デバイスの上方に配置された第１の内面及び第２の内面と、
第１の外面及び第２の外面とを含み、
前記第１の外面が、前記第１の内面及び前記第１の外面を通過する光を前記光軸から離間する方向に反射させるように前記第１の内面及び前記リフレクタ間の光路に配置され、
前記第２の外面が、前記第２の内面及び前記第２の外面を通過する光を前記光軸の方向に屈折させるように前記第２の内面及び前記出力ポート間の光路に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置であって、
実装基板をさらに含み、
前記少なくとも１つのＬＥＤが前記実装基板に実装され、
前記第２の内面が、前記実装基板の実装面に対して平行な平面であることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の装置であって、
前記第２の外面が凸面であることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の装置であって、
前記第１の内面が、第１のテーパ角度により特徴付けられる円筒テーパ面であることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置であって、
前記第１の外面が、第２のテーパ角度により特徴付けられる円筒テーパ面であることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１２に記載の装置であって、
前記光透過性レンズ素子が、前記実装基板に対して垂直な軸線に関して軸対称をなすことを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１１に記載の装置であって、
前記リフレクタが、前記光透過性レンズ素子から離間されており、かつ該レンズ素子を取り囲んでいることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１１に記載の装置であって、
前記光透過性レンズ素子が、透光性固形物質から作製されたものであることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１１に記載の装置であって、
前記光透過性レンズ素子が前記少なくとも１つのＬＥＤから離間されており、かつ両者の間の空間が空気で満たされていることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１１に記載の装置であって、
前記光透過性レンズ素子が前記少なくとも１つのＬＥＤから離間されており、かつ両者の間の空間が固形透光物質で満たされていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、３５ ＵＳＣ １１９の下で米国仮特許出願第６１／５３３，１１７号（２０１１年９月９日出願）及び同第６１／５６６，９９４号（２０１１年１２月５日出願）に基づく優先権を主張する米国特許出願第１３／６０１，２７６号（２０１２年８月３１日出願）に基づく優先権を主張するものであり、これら全ての出願の開示内容の全体は参照により本明細書に援用されるものとする。
（技術分野）
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む照明モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは、その光出力レベルまたは光束の限界に起因して、一般照明における使用は依然として制約がある。また、ＬＥＤを使用する照明デバイスには一般的に、色品質が低いという問題があり、色品質の低さとしては、色点の不安定さがある。色点の不安定さは、部品間でばらつきがあるだけでなく、経時的に変化する。また、色品質の低さとしては、出力がほとんどまたは全くないバンドを有するＬＥＤ光源により生成されたスペクトルに起因する演色性の低さがある。さらに、ＬＥＤを使用する照明デバイスでは、通常、空間的及び／または角度的な色むらが生じる。加えて、ＬＥＤを使用する照明デバイスは高価である。その理由は、とりわけ、光源の色点を維持するために色制御電子装置及び／またはセンサを必要とするため、あるいは、製造済みのＬＥＤから用途のための色及び／または光束要件を満たすものだけを選び出して使用するためである。
【０００３】
したがって、発光ダイオードを光源として用いる照明デバイスの改良が望まれている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
少なくとも１つのＬＥＤを含むＬＥＤベース照明デバイスを備えた照明装置は、リフレクタとの併用で輪郭がはっきりとした大角度の強度プロフィールを有する出力ビームを生成することができる光透過性レンズ素子を含む。反射要素は、ＬＥＤベース照明デバイスに実装されている。光透過性レンズ素子は、第１及び第２の内面並びに第３及び第４の外面を含む。ＬＥＤから放射される光の一部は、第１の内面及び第３の外面を通過し、ＬＥＤベース照明デバイスの光軸に向かって屈折し、反射要素と相互作用することなく反射要素から出射される。ＬＥＤから放射される光の別の一部は、第２の内面及び第４の外面を通過し、光軸から離間する方向に屈折して、反射要素によって反射される。
【０００５】
さらなる詳細及び実施形態及び技術が、以下の詳細な説明で説明される。この要約は、本発明を規定するものではない。本発明は、特許請求の範囲により規定される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】照明デバイス、リフレクタ及び固定部材を含む例示的な照明装置を示す図である。
【図２】照明デバイス、リフレクタ及び固定部材を含む例示的な照明装置を示す図である。
【図３】照明デバイス、リフレクタ及び固定部材を含む例示的な照装置を示す図である。
【図４】図１に示したＬＥＤベース照明モジュールの構成要素を示す分解図である。
【図５Ａ】図１に示したＬＥＤベース照明モジュールを示す斜視断面図である。
【図５Ｂ】図１に示したＬＥＤベース照明モジュールを示す斜視断面図である。
【図６】リフレクタとの併用で輪郭がはっきりとした大角度の強度プロフィールを有する出力ビームを生成することができる光透過性レンズ素子を備えた照明装置の断面図である。
【図７】図６に関連して説明した照明装置の断面図に可能な部分寸法を記した図である。
【図８】光透過性レンズ素子を含まない照明装置について角度に対する大角度の強度プロフィールをシミュレートしたグラフである。
【図９】図７に関連して説明した光透過性レンズ素子を備えた照明装置について角度に対する大角度の強度プロフィールをシミュレートしたグラフである。
【図１０】底部から外向きにテーパをなす円筒形表面を有する内面を含む光透過性レンズ素子を備えた照明装置の断面図である。
【図１１】リフレクタとの併用で輪郭がはっきりとした大角度の強度プロフィールを有する出力ビームを生成することができる光透過性レンズ素子を含む別の照明装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の背景の例及びいくつかの実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
図１、図２及び図３は、３つの例示的な照明装置１５０を示す。図１に示す照明装置は、矩形の構成要素を有する照明モジュール１００を含む。図２に示す照明装置は、円形の構成要素を有する照明モジュール１００を含む。図３に示す照明装置は、レトロフィットランプに組み込まれた照明モジュール１００を含む。これらの例は、説明目的のためのものである。略多角形または楕円形の照明モジュールの例も考えられ得る。照明装置１５０は、照明モジュール１００と、リフレクタ１２５と、固定部材（light fixture）１２０とを含む。図示のように、固定部材１２０は、ヒートシンク機能を有する。そのため、固定部材１２０は、ヒートシンク１２０と呼ばれることもある。また、固定部材１２０は、他の構造要素や装飾的要素（図示せず）を含み得る。リフレクタ１２５は、照明モジュール１００から放射された光を平行化または偏向させるために照明モジュール１００に取り付けられる。リフレクタ１２５は、伝熱性材料、例えばアルミニウムや銅などの材料から製作することができ、照明モジュール１００に熱的に接続され得る。熱は、照明モジュール１００及び伝熱性リフレクタ１２５を介した熱伝導によって流れる。熱はまた、リフレクタ１２５上での熱対流によって流れる。リフレクタ１２５は、高反射性材料から製作されたかまたは高反射性材料で被覆された複合放物面集光器であり得る。ディフューザやリフレクタ１２５などの光学要素は、例えばねじ、クランプ、ツイストロック機構または他の適切な手段によって、照明モジュール１００に着脱自在に結合され得る。図３に示すように、リフレクタ１２５は、任意選択で波長変換材料、拡散材料または他の任意の材料で被覆される側壁１２６及びウィンドウ１２７を含み得る。
【０００９】
図１、図２及び図３に示すように、照明モジュール１００は、ヒートシンク１２０に取り付けられる。ヒートシンク１２０は、伝熱性材料、例えばアルミニウムや銅などの材料から製作することができ、照明モジュール１００に熱的に接続され得る。熱は、照明モジュール１００及び伝熱性ヒートシンク１２０を介した熱伝導によって流れる。熱はまた、ヒートシンク１２０上での熱対流によって流れる。照明モジュール１００をヒートシンク１２０に固定するために、照明モジュール１００はヒートシンク１２０にねじによって結合される。照明モジュール１００の取り外し及び再取り付けを容易にするために、照明モジュール１００は、例えばクランプ機構、ツイストロック機構または他の適切な手段によって、ヒートシンク１２０に着脱自在に結合され得る。照明モジュール１００は、例えば直接的にあるいはサーマルグリース、サーマルテープ、サーマルパッドまたはサーマルエポキシを用いてヒートシンク１２０に熱的に接続される少なくとも１つの熱伝達面を有する。ＬＥＤを十分に冷却するためには、実装基板上のＬＥＤに供給される電気エネルギー１ワットあたり、少なくとも５０ｍｍ２、好ましくは１００ｍｍ２の面積を有する熱接触領域を用いるべきである。例えば、２０個のＬＥＤを使用する場合、１０００〜２０００ｍｍ２の面積を有するヒートシンク接触領域を用いるべきである。より大きいヒートシンク１２０を用いると、ＬＥＤ１０２をより高い出力で駆動させることが可能になり、また、様々なヒートシンク設計が可能になる。例えば、いくつかの設計では、ヒートシンクの配向に対する依存性が低い冷却能力を示すことができる。加えて、照明モジュールから熱を除去するために、ファンまたは強制的に冷却するための他の手段を用いることができる。底部ヒートシンクは、照明モジュール１００への電気的接続を可能にするための開口部を有し得る。
【００１０】
図４は、例として図１に示したＬＥＤベース照明モジュール１００の構成要素を示す分解図である。本明細書で定義するように、ＬＥＤベース照明モジュールは、１つのＬＥＤではなく、ＬＥＤ光源またはＬＥＤ照明器具、あるいはそれらの構成部品であることを理解されたい。例えば、ＬＥＤベース照明モジュールは、図３に示すようなＬＥＤベースの交換用ランプであり得る。ＬＥＤベース照明モジュール１００は、１若しくは複数のＬＥＤダイまたはパッケージ化されたＬＥＤと、それらが実装される実装基板とを含む。一実施形態では、ＬＥＤ１０２は、フィリップス・ルミレッズ・ライティング社（Philips Lumileds Lighting）製のルクシオン・レベル（Luxeon Rebel）などのパッケージ化されたＬＥＤである。別の種類のパッケージ化されたＬＥＤ、例えば、ＯＳＲＡＭ社（Ostar package）、ルミナス・デバイセズ社（Luminus Devices；米国）、クリー社（Cree；米国）、日亜化学工業（日本）、またはトリドニック社（Tridonic；オーストリア）の製品を用いることもできる。本明細書で定義するように、パッケージ化されたＬＥＤは、ワイヤボンド接続部やスタッドバンプなどの電気接続部を含み、所望に応じて光学素子並びに熱的、機械的及び電気的インターフェースを含むこともできる、１若しくは複数のＬＥＤダイのアセンブリである。ＬＥＤチップは一般的に、約１ｍｍ×１ｍｍ×０．５ｍｍのサイズを有するが、この寸法は変更可能である。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２は、複数のＬＥＤチップを含み得る。複数のＬＥＤチップは、同系色または互いに異なる色（例えば、赤色、緑色、青色）の光を放射することができる。実装基板１０４が取付台１０１に取り付けられ、実装基板保持リング１０３によって所定の位置に固定される。ＬＥＤ１０２を実装した実装基板１０４と実装基板保持リング１０３とを合体させることにより、光源サブアセンブリ１１５が構成される。光源サブアセンブリ１１５は、ＬＥＤ１０２を使用して、電気エネルギーを光に変換することができる。光源サブアセンブリ１１５から放射された光は、色混合または色変換を行うための光変換サブアセンブリ１１６へ導かれる。光変換サブアセンブリ１１６は、キャビティ本体部１０５と出力ポートとを含む。出力ポートは、これに限定しないが、出力ウィンドウ１０８として図示されている。光変換サブアセンブリ１１６は、任意選択で挿入体として作成される、底部リフレクタ１０６及び側壁１０７を含む。出力ウィンドウ１０８は、出力ポートとして用いる場合は、キャビティ本体部１０５の頂部に結合される。いくつかの実施形態では、出力ウィンドウ１０８は、キャビティ本体部１０５に、接着剤によって結合され得る。出力ウィンドウ１０８からキャビティ本体部１０５への熱放散を促進するために、伝熱性接着剤を用いることが望ましい。前記接着剤は、出力ウィンドウ１０８とキャビティ本体部１０５との界面での温度に確実に耐えることができるものを用いるべきである。さらに、前記接着剤は、出力ウィンドウ１０８から放射される光を吸収するのではなく、入射光を可能な限り反射または透過することが好ましい。一例では、ダウ・コーニング社（Dow Corning；米国）製のいくつかの接着剤（例えば、ダウ・コーニング型番���Ｅ４４２０、ＳＥ４４２２、ＳＥ４４８６、１−４１７３、またはＳＥ９２１０）のうちの１つの熱耐性、伝熱性及び光学特性が、好適な性能を提供するであろう。なお、他の伝熱性接着剤も考えられ得る。
【００１１】
ＬＥＤ１０２から入射した光及び任意の波長変換光を、該光が出力ポート、例えば出力ウィンドウ１０８（光源サブアセンブリ１１５の上方に設置された場合）から出射されるまでキャビティ１６０内で反射するように、キャビティ本体部１０５の内部側壁または側壁挿入体１０７（任意選択でキャビティ本体部１０５内に配置された場合）は反射性を有する。底部リフレクタ挿入体１０６は、任意選択で、実装基板１０４の上方に配置され得る。底部リフレクタ挿入体１０６は、各ＬＥＤ１０２の光放射部分を遮らないように、複数の孔を有する。キャビティ本体部１０５を光源サブアセンブリ１１５の上方に設置したときに、ＬＥＤ１０２から入射した光を側壁挿入体１０７の内面によって出力ウィンドウ１０８へ導くように、側壁挿入体１０７は任意選択でキャビティ本体部１０５の内部に配置され得る。図示のように、キャビティ本体部１０５の内部側壁は、照明モジュール１００の上方から見ると矩形であるが、他の形状も考えられる（例えば、クローバ状や多角形など）。加えて、キャビティ本体部１０５の内部側壁は、図示のように出力ウィンドウ１０８に対して垂直に配向させるのではなく、実装基板１０４から出力ウィンドウ１０８へ外向きにテーパまたは湾曲させてもよい。
【００１２】
底部リフレクタ挿入体１０６及び側壁挿入体１０７は、キャビティ１６０内で下向きに反射された光を概ね出力ポート（例えば、出力ウィンドウ１０８）に向けて反射して戻すように、高反射性を有し得る。加えて、挿入体１０６及び１０７は、追加的なヒートスプレッダとしての機能を果たすように、高い伝熱性を有し得る。例えば、挿入体１０６及び１０７は、高い反射性及び耐久性を有するように加工されたアルミニウムベース材料などの高伝熱性材料から製造することができる。例えば、ドイツのアラノッド社（Alanod）製のＭｉｒｏ（登録商標）と呼ばれる材料を使用することができる。高反射性は、アルミニウムを研磨するか、または挿入体１０６及び１０７の内面を１若しくは複数の反射コーティングで被覆することによって実現することができる。あるいは、挿入体１０６及び１０７は、３Ｍ社（米国）製のＶｉｋｕｉｔｉ（登録商標）ＥＳＲ、東レ（日本）製のＬｕｍｉｒｒｏｒ（商標）Ｅ６０Ｌ、または古河電気工業（日本）製のものなどの微結晶性ポリエチレンテレフタレート（ＭＣＰＥＴ）などの高反射性を有する薄い材料から製作してもよい。別の例では、挿入体１０６及び１０７は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料から製作することができる。いくつかの実施形態では、挿入体１０６及び１０７は、Ｗ．Ｌ．ゴレ社（W.L. Gore；米国）またはベルクホフ社（Berghof；ドイツ）から販売されている厚さ１〜２ｍｍのＰＴＦＥ材料から製作することができる。さらに別の実施形態では、挿入体１０６及び１０７は、例えば金属層または非金属層（ＥＳＲ、Ｅ６０Ｌ、またはＭＣＰＥＴ）などの薄い反射層が裏当て（裏側に配置）されたＰＴＦＥ材料から製作してもよい。また、側壁挿入体１０７、底部リフレクタ挿入体１０６、出力ウィンドウ１０８、キャビティ本体部１０５、及び実装基板１０４に、高拡散反射コーティングを適用することもできる。そのようなコーティングには、二酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子、酸化亜鉛（ＺｎＯ）粒子、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）粒子、またはこれらの材料の組み合わせが含まれ得る。
【００１３】
図５Ａ及び図５Ｂは、図１に示したＬＥＤベース照明モジュール１００の斜視断面図である。この実施形態では、側壁挿入体１０７と、出力ウィンドウ１０８と、実装基板１０４上に配置された底部リフレクタ挿入体１０６とにより、ＬＥＤベース照明モジュール１００内に光混合キャビティ１６０（図５Ａに示す）が画定される。ＬＥＤ１０２から入射した光の一部は、出力ウィンドウ１０８から出射されるまで、光混合キャビティ１６０で反射される。出力ウィンドウ１０８から出る前の光をキャビティ１６０内で反射することにより、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射された光が混合され、光の分布がより均一になるという効果が得られる。加えて、出力ウィンドウ１０８から出る前の光が光混合キャビティ１６０内で反射されることにより、所定量の光が、キャビティ１６０内に含まれる光変換材料と相互作用することにより色変換される。
【００１４】
図１〜図３に示すように、ＬＥＤ１０２で生成された光は、概ね色変換キャビティ１６０内へ放射される。本明細書では、特定のＬＥＤ１０２から放射された光をＬＥＤベース照明モジュール１００の特定の内面へ優先的に導くための様々な実施形態を紹介する。本発明のＬＥＤベース照明モジュール１００は、優先的に照射される色変換面を含む。一態様では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、所定形状に形成された底部リフレクタ型反射体（shaped base reflector）を含み、前記反射体は、或るＬＥＤ１０２から放射された光を、第１の波長変換材料を含む色変換キャビティ１６０の或る内面へ優先的に導く反射面と、別のＬＥＤ１０２から放射された光を、第２の波長変換材料を含む色変換キャビティ１６０の別の内面へ優先的に導く反射面とを有する。このことにより、ＬＥＤ１０２から放射される光を色変換キャビティ１６０のこれらの内面に区別なく大量に当てる場合よりも効率的に、効果的な色変換を実現することができる。
【００１５】
複数のＬＥＤ１０２は、直接的放射または蛍光体変換（例えば、ＬＥＤパッケージの一部として、ＬＥＤに蛍光体層が適用された場合）によって、互いに異なる色または同系色の光を放射することができる。照明モジュール１００は、例えば赤色、緑色、青色、アンバー（琥珀色）、シアン（青緑色）などの有色ＬＥＤ１０２の任意の組み合わせを用いることができる。あるいは、複数のＬＥＤ１０２の全てが、同一色の光を生成するようにしてもよい。また、ＬＥＤ１０２のいくつかまたは全てが白色光を生成するようにしてもよい。加えて、ＬＥＤ１０２が偏光または非偏光を放射するようにしてもよく、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、偏光ＬＥＤまたは非偏光ＬＥＤの任意の組み合わせを用いることができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２は、ＬＥＤ発光効率が高い青色光またはＵＶ光を放射する。また、ＬＥＤ１０２を、光混合キャビティ１６０内に配置した波長変換材料と併用することにより、照明モジュール１００から放射される光が所望の色を有するようにすることができる。これらの波長変換材料の光子変換特性と、キャビティ１６０内での光混合との協働により、色変換された光を出力することができる。また、波長変換材料の化学的性質及び／または物理的性質（例えば、厚さや濃度）、あるいはキャビティ１６０の内面に形成されるコーティングの幾何学的性質を調節または変更することにより、出力ウィンドウ１０８から出力される光の特定の色特性、例えば色点、色温度及び演色評価指数（ＣＲＩ）を設定することができる。
【００１６】
本明細書の目的のために、波長変換材料は、色変換機能（例えば、或るピーク波長を有する光を所定量吸収し、それに応じて、別のピーク波長を有する光を所定量放射する機能）を果たす任意の単一の化合物または互いに異なる複数の化合物の混合物である。
【００１７】
キャビティ１６０の一部、例えば、底部リフレクタ挿入体１０６、側壁挿入体１０７、キャビティ本体部１０５、出力ウィンドウ１０８、及びキャビティ内に配置される他の構成要素（図示せず）は、波長変換材料で被覆されるか、または波長変換材料を含み得る。図５Ｂは、波長変換材料で被覆された側壁挿入体１０７の一部を示す。さらに、キャビティ１６０の別の構成要素を、同一のまたは別の波長変換材料で被覆してもよい。
【００１８】
例として、蛍光体は、下記の化学式で表される物質群から選択され得る。Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅまたは単にＹＡＧとも呼ばれる）、（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｃａ３（Ｓｃ，Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｏ４：Ｃｅ、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉ（ＯＮ）３：Ｅｕ、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｃａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ、ＣａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＢａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、Ｃａ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、Ｂａ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、Ｃｓ２ＣａＰ２Ｏ７、Ｃｓ２ＳｒＰ２Ｏ７、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｓｒ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅ、Ｙ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｔｂ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｅ、及びＬｕ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｅ。
【００１９】
一例では、照明デバイスの色点の調節は、同様に１若しくは複数の波長変換材料で被覆されたかまたは該材料を含浸させた側壁挿入体１０７及び／または出力ウィンドウ１０８を交換することにより実現することができる。一実施形態では、ユウロピウム活性化アルカリ土類窒化ケイ素（例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）などの赤色発光蛍光体によって、側壁挿入体１０７及び、キャビティ１６０の底部に配置された底部リフレクタ挿入体１０６の一部を被覆し、ＹＡＧ蛍光体によって出力ウィンドウ１０８の一部を被覆する。別の実施形態では、アルカリ土類オキシ窒化ケイ素などの赤色発光蛍光体によって、側壁挿入体１０７及び、キャビティ１６０の底部に配置された底部リフレクタ挿入体１０６の一部を被覆し、赤色発光アルカリ土類オキシ窒化ケイ素と黄色発光ＹＡＧ蛍光体との混合物によって、出力ウィンドウ１０８の一部を被覆する。
【００２０】
いくつかの実施形態では、前記蛍光体は、適切な溶媒媒体中で、結合剤、並びに任意選択で界面活性剤及び可塑剤と混合される。前記混合により生成された混合物は、スプレー塗布、スクリーン印刷、ブレードコーティング、または他の任意の手段によって堆積させられる。前記キャビティを画定する側壁の形状及び高さを選択するか、または前記キャビティ内における前記蛍光体で被覆される部分を選択するか、または光混合キャビティ１６０の表面に形成する蛍光体層の厚さ及び濃度を最適化することにより、照明モジュール１００から放射される光の色点を所望通りに調節することができる。
【００２１】
一例では、１種類の波長変換材料が、図５Ｂに示す側壁挿入体１０７などの側壁にパターン形成され得る。例えば、赤色発光蛍光体を側壁挿入体１０７における互いに異なる領域に所定のパターンで適用し、黄色発光蛍光体で出力ウィンドウ１０８を被覆してもよい。前記蛍光体の被覆領域及び／または濃度を変更することにより、様々な色温度を生成することができる。ＬＥＤ１０２により生成された光が異なる場合、所望の色温度を生成するためには、赤色発光蛍光体の被覆領域及び／または赤色発光蛍光体及び黄色発光蛍光体の濃度を変更する必要があることを理解されたい。ＬＥＤ１０２、側壁挿入体１０７に適用される赤色発光蛍光体、及び出力ウィンドウ１０８に適用される黄色発光蛍光体の各色性能を事前に（前記各部品を互いに組み合わせる前に）測定しておき、前記各部品を互いに組み合わせたときに所望の色温度が得られるように、前記各色性能に基づいて前記各部品を選択するようにしてもよい。
【００２２】
多くの用途では、３１００Ｋ（ケルビン）未満の相関色温度（ＣＣＴ）を有する白色光出力を生成することが望ましい。例えば、多くの用途では、２７００Ｋ未満のＣＣＴを有する白色光が望ましい。ＬＥＤから青色またはＵＶスペクトルで放射された光を、３１００Ｋ未満のＣＣＴを有する白色出力に変換するためには、一般的に、或る量の赤色発光が必要とされる。要求されるＣＣＴを実現するために、黄色発光蛍光体を、赤色発光蛍光体、例えばＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉ（ＯＮ）３：Ｅｕ、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｃａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、ＣａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＢａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、Ｓｒ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｌｉ２ＮｂＦ７：Ｍｎ４＋、Ｌｉ３ＳｃＦ６：Ｍｎ４＋、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋及びＭｇＯ．ＭｇＦ２．ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋と混合させる取り組みがなされている。しかし、前記混合物中の赤色発光成分に対する出力光のＣＣＴ感度に起因して、一般的に、出力光の色一致性は低い。色分布の悪さは、特に照明用途では、複数の蛍光体を混合させた場合はより顕著である。出力ウィンドウ１０８を、赤色発光蛍光体を含まない蛍光体または蛍光体混合物で被覆することにより、色一致性に関する問題を回避することができる。３１００Ｋ未満のＣＣＴを有する白色出力を生成する場合、赤色発光蛍光体または蛍光体混合物を、ＬＥＤベース照明モジュール１００の側壁あるいは底部リフレクタに堆積させる。特定の赤色発光蛍光体または蛍光体混合物（例えば、６００〜７００ｎｍのピーク波長発光を有するもの）並びに、前記蛍光体または蛍光体混合物の濃度は、３１００Ｋ未満のＣＣＴを有する白色出力を生成するために選択される。このようにして、ＬＥＤベース照明モジュールは、出力ウィンドウが赤色発光蛍光体成分を含まないようにすることにより、３１００Ｋ未満のＣＣＴを有する白色光を生成することができる。
【００２３】
ＬＥＤベース照明モジュールの場合、ＬＥＤから放射された光（例えば、ＬＥＤ１０２から放射された青色光）の一部を、少なくとも１つの光混合キャビティ１６０内で、光子の損失を最小限に抑えるとともに、より長い波長を有する光に変換することが望ましい。隣接する蛍光体粒子による再吸収、全内部反射（ＴＩＲ）及びフレネル効果に関連する損失を最小限に抑えるとともに、入射光の大部分を効率的に色変換するためには、高密度に充填された蛍光体薄層が好適である。
【００２４】
図６は、一実施形態における照明装置１５０の断面図を示す。図示のように、照明装置１５０は、ＬＥＤベース照明モジュール１００と、光透過性レンズ素子１７０と、リフレクタ１２５とを含む。光透過性レンズ素子１７０は、内面１７１及び１７３を含む。加えて、光透過性レンズ素子は、外面１７２及び１７４を含む。図示のように、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、円形形状（例えば図２に示した形状）を有するが、他の形状（例えば図１に示した形状）も考えられ得る。
【００２５】
ＬＥＤベース照明モジュール１００のＬＥＤ１０２は、色変換キャビティ１６０内に直接的に光を放射する。色変換キャビティ１６０内で光の混合及び色変換が行われ、結果として生じた光は、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される。この光は、拡大面（すなわち、出力ウィンドウ１０８の表面）全体に放射される。図６に示したように、放射光は、光透過性レンズ素子１７０を通過して屈折することにより、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射された光は分割されて２つの別個の領域へ導かれる。ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射された光の一部は、光透過性レンズ素子１７０によってコリメートされ、リフレクタ１２５と相互作用することなく照明装置１５０から出射される。第１の部分と異なる放射光の別の部分が、光透過性レンズ素子１７０によってリフレクタ１２５に向けて導かれる。この光はその後、リフレクタ１２５によって方向を変えられ、照明装置１５０から出射される。
【００２６】
内面１７１及び１７３は、ＬＥＤベース照明モジュール１００に光学的に結合されている。いくつかの実施形態では、内面１７１及び１７３は、ＬＥＤベース照明モジュール１００の開口部（例えば、出力ウィンドウ１０８）から物理的に離間されている。図６に示した実施形態などのいくつかの別の実施形態では、内面１７１はＬＥＤベース照明モジュール１００の開口部から物理的に離間され、内面１７３はＬＥＤベース照明モジュール１００の開口部から内面１７１に向かって延在している。
【００２７】
図示のように、内面１７１及び１７３は、ＬＥＤベース照明モジュール１００の開口部から所定空間を隔てて離間されている。いくつかの実施形態では、この空間は空気で満たされている。他の実施形態では、前記空間を、光透過性レンズ素子１７０の材料の屈折率に厳密に一致しない屈折率を有する液体または固体で満たすこともできる。
【００２８】
外面１７２及び１７４は、ＬＥＤベース照明モジュール１００から光透過性レンズ素子１７０の本体を隔てて物理的に離間されている。加えて、外面１７２及び１７４は、リフレクタ１２５から所定空間を隔てて物理的に離間されている。いくつかの実施形態では、この空間は空気（その屈折率は１にほぼ等しい）で満たされている。他の実施形態では、前記空間を、光透過性レンズ素子１７０の材料の屈折率に厳密に一致しない屈折率を有する液体または固体で満たすこともできる。
【００２９】
内面１７１及び外面１７２は、内面１７１から入射した光が光透過性レンズ素子１７０を通過する際にコリメートされるように形成される。得られたコリメート光は、ほぼ平行になった輪郭がはっきりとした出力ビーム（sharply defined output beam）として照明装置１５０から出射される。図６に示した実施形態では、内面１７１は、実装基板１０４に平行な平面である。図６に示したように、外面１７２は球面形状である。
【００３０】
ＬＥＤベース照明モジュール１００は、拡大面（例えば、出力ウィンドウ１０８）全体に光を放射する。説明のために、本明細書では、出力ウィンドウ１０８上の点１８０から放射される光を強調し、言及している。しかし、当然のことながら、点１８０は、ＬＥＤベース照明モジュール１００の発光面上の任意の場所に配置することができる。
【００３１】
点１８０から放射された光の一部は、実装基板１０４に垂直でかつ点１８０を通る軸線１８１から測定される角度Ａの範囲内に入る。角度Ａの範囲内の光は、内面１７１から入射し、光透過性レンズ素子１７０を通過し、外面１７２から出射される。この光は、光透過性レンズ素子１７０内で屈折させられることにより、照射目標へ導かれる。図示の実施形態では外面１７２は球面形状であるが、他の形状も考えられ得る。例えば、外面１７２は、円錐状表面、ベジエ曲面、非球面、フレネル面、全内部反射（ＴＩＲ）面または自由曲面であり得る。いくつかの例では、外面１７２は、回折光学素子またはフォトニック結晶面を含み得る。いくつかの例では、外面１７２は、光抽出を促進しかつ遠視野ビームプロフィールを滑らかにするように、マイクロレンズアレイを含み得る。いくつかの例では、外面１７２は、光散乱を促進しかつ得られた遠視野ビームプロフィールを滑らかにするように、光を拡散するものであり得る。いくつかの別の例では、外面１７２は、リフレクタ１２５と相互作用せずに照明装置１５０から出射される光の量を減少させるように、吸収材料を含み得る。光透過性レンズ素子１７０によってコリメートされ、リフレクタ１２５と相互作用せずに照明装置１５０から出射される光の量に対する、リフレクタ１２５へ導かれる光の比率を増加させることによって、より幅の狭い出力ビームプロフィールが生成させる。さらに、図示の実施形態では内面１７１は平面であるが、他の形状も考えられ得る。例えば、内面１７１は、非球面、円錐状表面、ベジエ曲面、非球面、フレネル面、全内部反射（ＴＩＲ）面または自由曲面であり得る。いくつかの例では、内面１７１は、回折光学素子またはフォトニック結晶面を含み得る。
【００３２】
内面１７３及び外面１７４は、内面１７３から入射した光が光透過性レンズ素子１７０を通過する際に主にリフレクタ１２５に向けて導かれるように形成される。前記光は、リフレクタ１２５で反射され、照明装置１５０から出射される。図６に示した実施形態では、リフレクタ１２５の内面から入射した光がほぼコリメートされるように、リフレクタ１２５は放物面形状を有する。いくつかの別の実施形態では、照射目標を均一に照射することが望ましい。これらの実施形態では、バットウイング形放射パターンがより望ましく、それに応じてリフレクタ１２５が形成される。図６に示した実施形態では、内面１７３は円筒形表面である。光透過性レンズ素子１７０が成形工程によって製造される場合には、光透過性レンズ素子１７０の離型を容易にするために、テーパをつけることができる。外面１７４も同様に円筒形であるが、内面１７３よりも大きなテーパを有する。このようにして、内面１７３から入射した光は、光透過性レンズ素子１７０を通過する際に屈折させられることにより、リフレクタ１２５に向けて導かれる。図１０に示す別の実施形態では、内面１７３は、光透過性レンズ素子１７０の底部から外向きにテーパをなす円筒形表面である。外面１７４も同様に円筒形であり、内面１７３よりも小さなテーパを有し得る。図１０に示した幾何学的形状に起因して、光透過性レンズ素子１７０を１つの部品として成形することはできない。それゆえ、図６に示した構造と類似の構造を採用することは、製造の観点から有利であろう。
【００３３】
図６に示したように、出力ウィンドウ１０８上の点１８０から光が放射される。点１８０から放射された光の一部は、実装基板１０４に平行でかつ点１８０を通る軸線１８２から測定される角度Ｂの範囲内に入る。角度Ｂの範囲内の光は、内面１７３から入射し、光透過性レンズ素子１７０を通過し、外面１７４から出射される。この光は、光透過性レンズ素子１７０内で屈折させられることにより、リフレクタ１２５へ導かれる。図示の実施形態では外面１７４はテーパをなす円筒として形成されているが、他の形状も考えられ得る。例えば、外面１７４は、非球面、円錐状表面、ベジエ曲面、非球面、フレネル面、全内部反射（ＴＩＲ）面または自由曲面であり得る。いくつかの例では、外面１７４は、回折光学素子またはフォトニック結晶面を含み得る。さらに、図示の実施形態では内面１７３は円筒形であるが、他の形状も考えられ得る。例えば、内面１７３は、非球面、円錐状表面、ベジエ曲面、非球面、フレネル面、全内部反射（ＴＩＲ）面または自由曲面であり得る。いくつかの例では、内面１７３は、回折光学素子またはフォトニック結晶面を含み得る。
【００３４】
図示のように、リフレクタ１２５の内面は放物面形状であるが、他の形状も考えられ得る。例えば、リフレクタ１２５の内面は、楕円面、非球面、円錐状表面、ベジエ曲面または自由曲面であり得る。いくつかの例では、リフレクタ１２５は、ファセットリフレクタであるか、ディンプルのある部分を含むかまたは微細構造を反射面に含むことができる。リフレクタ１２５は、光散乱を促進しかつ遠視野ビームプロフィールを滑らかにするように、光拡散表面を含み得る。いくつかの例では、成形によってリフレクタ１２５を拡散性のものにすることができる。いくつかの別の例では、放電加工（ＥＤＭ）処理ステップによってリフレクタ１２５を拡散性のものにすることができる。
【００３５】
図６に示したように、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射された光は、光透過性レンズ素子１７０に入射する。放射光の或る部分（例えば、点１８０から放射された光のうち角度Ａの範囲内に入る部分）は、内面１７１から入射し、光透過性レンズ素子１７０の本体を通過して、外面１７２から出射される。内面１７１及び外面１７２の形状は、内面１７１及び外面１７２を通過する光が概ね軸線１８１の方向に（例えば、軸線１８１に平行に）屈折するように選択される。加えて、放射光の別の部分（例えば、点１８０から放射された光のうち角度Ｂの範囲内に入る部分）は、内面１７３から入射し、光透過性レンズ素子１７０の本体を通過して、外面１７４から出射される。内面１７３及び外面１７４の形状は、内面１７３及び外面１７４を通過する光が軸線１８１から離間する方向（例えば、軸線１８１に垂直な方向）にリフレクタ１２５に向かって屈折するように選択される。
【００３６】
図６に示した実施形態では、角度Ａ及びＢの和は約９０°である。換言すれば、光透過性レンズ素子１７０は、製造の限度内でＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光ができる限り多く内面１７１または内面１７３のいずれかに入射するように設計される。このようにして、角度Ｃにより特徴付けられる空間において、光透過性レンズ素子１７０から出射される光はごく僅かである。この空間では、光透過性レンズ素子１７０から出射される光は、軸線１８１に向かってコリメートされることもなく、リフレクタ１２５に入射することもない。従って、この光は、遠視野におけるビーム強度の分布を広げ、出力ビームに「ショルダー」として現れる。角度Ｃにより特徴付けられる空間において放射される光をできる限り少なくすることによって、この「ショルダー」をなくすことが望ましい。
【００３７】
加えて、輪郭がはっきりとした強度プロフィールを有する出力ビームは、過度に高いリフレクタ１２５なしで生成されることが望ましい。しかし、リフレクタ１２５の高さを低減すると、角度Ｃが大きくなる。光透過性レンズ素子１７０は、比較的高さの低いリフレクタ１２５を備えた照明装置１５０が輪郭がはっきりとした大角度の強度プロフィールを有する出力ビームを生成することができるように設計される。このことは、角度Ｃの範囲内で放射される光の量を最小限に抑えることによって達成される。
【００３８】
図７は、図６に関連して説明したような、リフレクタ１２５との併用で輪郭がはっきりとした大角度の強度プロフィールを有する出力ビームを生成することができる光透過性レンズ素子１７０を備えた照明装置１５０の或る実施形態を示す。図示のように、外面１７２は、上部が球面形状であり、外面１７４と交差する部分に向かって線形に延在する。外面１７４は底部から９ｍｍ上方までテーパをなしており、底部では直径が１３ｍｍであり、底部の９ｍｍ上方で測定される直径は９ｍｍである。内面１７３は底部から８ｍｍ上方までテーパをなしており、底部では直径が４８ｍｍであり、底部の８ｍｍ上方で測定される直径は６．７２ｍｍである。内面１７１は、ＬＥＤベース照明モジュール１００の開口部に平行でかつ光透過性レンズ素子１７０の底部の８ｍｍ上方に位置する円形形状の平面である。リフレクタ１２５は、高さが約２５ｍｍであり、リフレクタの出射面における直径が約４７ｍｍである。この実施形態では、リフレクタ１２５の寸法は、ＭＲ１６型の要件を満たすように選択される。しかし、他の実施形態では、他の寸法が選択されることもある。
【００３９】
光透過性レンズ素子１７０は、光透過性材料（例えば、光学グレードＰＭＭＡ、ゼオネックス（登録商標）など）から作製することができる。光透過性レンズ素子１７０は、適切な工程（例えば、成形、押出成形、鋳造、機械加工など）によって形成することができる。光透過性レンズ素子１７０は、１つの材料から作製することができ、あるいは適切な工程（例えば、溶接、接着など）により結合された２つ以上の材料から作製することができる。
【００４０】
図８は、図７に関連して説明した光透過性レンズ素子１７０を含まない照明装置１５０について角度に対する大角度の強度プロフィールをシミュレートしたグラフである。ピーク強度はビームの中心（例えば軸線１８１）から５°以内のビーム角度で実現され、強度（光の強さ）はビームの中心から１０°のところで急激に低下することに留意されたい。しかし、１０°〜３０°においてもかなりの強度が残留している。具体的には、ビームの中心から２０°〜３０°においてピークビーム強度の約３％が残留している。これは、多くの一般照明用途において望ましくない顕著な「ショルダー」として出力ビームにおいて現れる。
【００４１】
図９は、図７に関連して説明した光透過性レンズ素子１７０を備えた照明装置１５０について角度に対する大角度の強度プロフィールをシミュレートしたグラフである。この場合もやはり、ピーク強度はビームの中心（例えば軸線１８１）から５°以内で実現され、強度はビームの中心から１０°のところで急激に低下する。しかし、強度はビーム角度１０°から２０°までは光がほとんど残らなくなるまで低下し続ける。具体的には、ビームの中心から２０°〜３０°においてピークビーム強度の１％未満が残留している。この出力ビーム強度の低下は、出力ビームにおける顕著な「ショルダー」を効果的に消失させる。これにより、多くの一般照明用途において望ましい輪郭がはっきりとした出力ビームが得られる。
【００４２】
図７及び図９に示したように、リフレクタ１２５の高さとＬＥＤベース照明モジュール１００の開口部の直径との比が５：１未満であり、なおかつ中心軸線から２０°以上の角度で大角度強度がピーク強度の１％未満である。加えて、リフレクタの出射面における直径とＬＥＤベース照明モジュールの開口部の直径との比が８：１未満であり、なおかつ中心軸線から２０°以上の角度で大角度強度がピーク強度の１％未満である。光透過性レンズ素子１７０の表面に反射防止コーティングを加えることによって、反射による損失を最小限に抑えることができ、中心軸線から２０°以上の角度でピーク強度の０．５％未満の大角度強度を実現することが可能であろう。具体的には、内面１７３及び外面１７４は、出力ビーム強度プロフィールの不連続性を最小限に抑えるように、反射防止コーティングを含み得る。
【００４３】
図１１は、図６に関連して説明したような、リフレクタ１２５との併用で輪郭がはっきりとした大角度の強度プロフィールを有する出力ビームを生成することができる光透過性レンズ素子１７０を含む照明装置１５０の或る実施形態を示す。
【００４４】
一態様では、内面１７１及び１７３の一部であって両者のちょうど交差する部分（部分１９１として示されている）が、入射光の散乱を引き起こすように処理される。通常、内面１７１及び１７３は、散乱を最低限にして光の透過を最大にするように設計される。しかし、両者の交差部分では、幾何学的不完全性は、照明装置１５０の出力ビームに現れる光出力の不連続性（例えば、出力ビームに現れる「ゴースト」像）をもたらし得る。これらの不完全性を最小限に抑えるために、内面１７１及び１７３の交差部分周辺の限られた領域の全体にわたって入射光の散乱を発生させることが望ましい。いくつかの実施形態では、所望の散乱を実現するために表面部分１９１を粗くしてある。いくつかの別の実施形態では、表面部分１９１は、散乱を引き起こす材料（例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子、酸化亜鉛（ＺｎＯ）粒子、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）粒子、またはこれらの材料の組み合わせ）でコーティングされている。いくつかの別の実施形態では、内面１７１及び１７３の交差部分周辺の限られた領域の全体にわたって入射光を吸収することが望ましい。いくつかの実施形態では、表面部分１９１は、入射光を吸収する材料（例えば黒色色素）でコーティングされている。部分１９１のサイズは様々であり得るが、内面１７１及び１７３の寸法に対して小さい大きさにとどめるべきである。例えば、部分１９１は、内面１７１及び１７３をつなげる内半径を含み得る。
【００４５】
別の態様では、外面１７２及び１７４のいずれかの面の一部であって両者のちょうど交差する部分（部分１９０として示されている）が、入射光の散乱を引き起こすように処理される。
通常、外面１７２及び１７４は、散乱を最低限にして光の透過を最大にするように設計される。しかし、照明装置１５０の出力ビームの明らかな不連続性を最小限に抑えるために、外面１７２及び１７４の交差部分周辺の限られた領域の全体にわたって入射光の散乱を発生させることが望ましい。いくつかの実施形態では、所望の散乱を実現するために表面部分１９０を粗くしてある。いくつかの別の実施形態では、表面部分１９１は、散乱を引き起こす材料（例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子、酸化亜鉛（ＺｎＯ）粒子、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）粒子、またはこれらの材料の組み合わせ）でコーティングされている。部分１９０のサイズは様々であり得る。例えば、図示のように、部分１９０は、外面１７４を含まないが、外面１７４との交差部分から外面１７２に沿って延在する。図７に示した実施形態では、部分１９０は、外面１７４との交差部分から外面１７２に沿って約１ｍｍ延在し得る。いくつかの別の実施形態では、部分１９０は、外面１７２の完全線形部分に沿って延在し得る。いくつかの別の実施形態では、部分１９０は、外面１７２の全てを含み得る。いくつかの別の実施形態では、部分１９０は、外面１７４の一部を含み得る。
【００４６】
別の態様では、大角度で照明装置１５０から出射される所定量の光を吸収するために、リフレクタ１２５の遠位端に吸収材料が設けられる。前記光を吸収することによって、大角度での照明装置１５０の光出力をさらに減少させることができる。いくつかの例では、吸収材料は、リフレクタ１２５の一部に適用されるコーティングであり得る。いくつかの別の例では、吸収材料を含むリフレクタ１２５に、別体をなす部品を取り付けることができる。吸収材料は、入射光のかなりの部分を吸収するのに適している任意の材料（例えば、黒色塗料、濃い色のプラスチックなど）であってよい。吸収材料は、リフレクタ１２５に対して様々なサイズの領域の全体に設けることができる。例えば、図７に一致するサイズのリフレクタは、リフレクタ１２５の端部から約１２ｍｍ延在する吸収材料でコーティングされた追加領域を含み得る。
【００４７】
以上、説明目的のためにいくつかの特定の実施形態を説明したが、本明細書の教示内容は一般的な適用性を有しており、上述した特定の実施形態に限定されるものではない。例えば、色変換キャビティ１６０の任意の構成要素に、蛍光体をパターン形成してもよい。パターン及び蛍光体組成は、両方とも様々であり得る。一実施形態では、本発明の照明モジュールは、光混合キャビティ１６０の互いに異なる領域に配置された互いに異なる種類の蛍光体を含み得る。例えば、赤色蛍光体を側壁挿入体１０７及び底部リフレクタ挿入体１０６の一方または両方に配し、黄色蛍光体及び緑色蛍光体を出力ウィンドウ１０８の上面または下面に配するかまたは出力ウィンドウ１０８内に埋め込んでもよい。一実施形態では、側壁挿入体１０７の互いに異なる領域に、互いに異なる種類の蛍光体（例えば、赤色蛍光体及び緑色蛍光体）を配してもよい。例えば、或る種類の蛍光体を側壁挿入体１０７の第１の領域に縞、スポットまたは他の模様でパターン形成し、別の種類の蛍光体を側壁挿入体１０７の第２の領域に配してもよい。所望であれば、追加の蛍光体を用い、それをキャビティ１６０の別の領域に配してもよい。加えて、所望であれば、１種類の波長変換材料だけを用い、それをキャビティ１６０（例えば、側壁）にパターン形成してもよい。別の例では、実装基板保持リング１０３を使用せずに、キャビティ本体部１０５を使用して、実装基板１０４を取付台１０１に直接的に固定するようにしてもよい。別の例では、取付台１０１及びヒートシンク１２０は、１つの部品であってもよい。別の例では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、図１〜図３に、照明装置１５０の一部として示されている。図３に示すように、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、交換用ランプまたはレトロフィットランプの一部であり得る。しかし、別の実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００を交換用ランプまたはレトロフィットランプとして形成し、交換用ランプまたはレトロフィットランプと見なすこともできる。したがって、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱しない限り、様々な変更、修正、及び上記の実施形態に記載された様々な要素の組み合わせを実施することができる。
【図１】
2014529174.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成25年2月15日(2013.2.15)
【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】
照明装置であって、
所定量の光を放射するように動作可能な少なくとも１つのＬＥＤを含みかつ光軸を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）ベース照明デバイスと、
入力ポート及び出力ポートを有し、前記ＬＥＤベース照明デバイスに実装され、かつ前記少なくとも１つのＬＥＤから放射される光の一部が前記入力ポートを通って前記ＬＥＤベース照明デバイスから出射されるように構成された反射要素と、
第１の表面、第２の表面、第３の表面及び第４の表面を有する光透過性レンズ素子とを含み、
前記少なくとも１つのＬＥＤから放射された光の第１の部分を、前記第１及び第２の表面を通過させて前記光軸の方向に屈折させ、前記反射要素と相互作用することなく前記反射要素の前記出力ポートから出射させ、
前記少なくとも１つのＬＥＤから放射された光の第２の部分を、前記第３及び第４の表面を通過させて前記光軸から離間する方向に屈折させ、前記反射要素によって反射させ、前記反射要素の前記出力ポートから出射させるように構成されており、
当該装置が、前記第１の表面及び前記第３の表面の交差部分に存在するが前記第２の表面の残りの部分及び前記第４の表面の残りの部分には存在しない光散乱部をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
実装基板をさらに含み、
前記少なくとも１つのＬＥＤが前記実装基板に実装され、
前記第１の表面が、前記実装基板の実装面に対して平行な平面であることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記第２の表面が凸面であることを特徴とする装置。
【請求項４】
照明装置であって、
所定量の光を放射するように動作可能な少なくとも１つのＬＥＤを含みかつ光軸を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）ベース照明デバイスと、
入力ポート及び出力ポートを有し、前記ＬＥＤベース照明デバイスに実装され、かつ前記少なくとも１つのＬＥＤから放射される光の一部が前記入力ポートを通って前記ＬＥＤベース照明デバイスから出射されるように構成された反射素子と、
第１の表面、第２の表面、第３の表面及び第４の表面を有する光透過性レンズ素子とを含み、
前記少なくとも１つのＬＥＤから放射された光の第１の部分を、前記第１及び第２の表面を通過させて前記光軸の方向に屈折させ、前記反射要素と相互作用することなく前記反射要素の前記出力ポートから出射させ、
前記少なくとも１つのＬＥＤから放射された光の第２の部分を、前記第３及び第４の表面を通過させて前記光軸から離間する方向に屈折させ、前記反射要素によって反射させ、前記反射要素の前記出力ポートから出射させるように構成されており、
前記第３の表面が、前記光透過性レンズ素子の外面であり、かつ第１の一定のテーパ角度により特徴付けられる円筒テーパ面であることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、
前記第４の表面が、第２のテーパ角度により特徴付けられる円筒テーパ面であることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項２に記載の装置であって、
前記光透過性レンズ素子が、前記実装基板に対して垂直な軸線に関して軸対称をなすことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、
前記リフレクタが、前記光透過性レンズ素子から離間されており、かつ該レンズ素子を取り囲んでいることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、
前記光透過性レンズ素子が、透光性固形物質から作製されたものであることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、
前記光透過性レンズ素子が前記少なくとも１つのＬＥＤから離間されており、かつ両者の間の空間が空気で満たされていることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、
前記光透過性レンズ素子が前記少なくとも１つのＬＥＤから離間されており、かつ両者の間の空間が固形透光物質で満たされていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
拡張光源から光ビームを形成する装置であって、
光軸を有するＬＥＤベース照明デバイスに実装され、かつ反射面領域及び出力ポートを含むリフレクタと、
前記ＬＥＤベース照明デバイスから離間されておりかつ該デバイスを取り囲む内面領域及び、前記リフレクタから離間された外面領域を含む光透過性レンズ素子とを含み、
前記光透過性レンズ素子が、
前記ＬＥＤベース照明デバイスの上方に配置された第１の内面及び第２の内面と、
第１の外面及び第２の外面とを含み、
前記第１の外面が、前記第１の内面及び前記第１の外面を通過する光を前記光軸から離間する方向に反射させるように前記第１の内面及び前記リフレクタ間の光路に配置され、
前記第２の外面が、前記第２の内面及び前記第２の外面を通過する光を前記光軸の方向に屈折させるように前記第２の内面及び前記出力ポート間の光路に配置されており、
当該装置が、前記第１の内面及び前記第２の内面の交差部分に存在するが前記第１の内面の残りの部分及び前記第２の内面の残りの部分には存在しない光散乱部をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置であって、
実装基板をさらに含み、
前記少なくとも１つのＬＥＤが前記実装基板に実装され、
前記第２の内面が、前記実装基板の実装面に対して平行な平面であることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の装置であって、
前記第２の外面が凸面であることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の装置であって、
前記第１の内面が、第１のテーパ角度により特徴付けられる円筒テーパ面であることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置であって、
前記第１の外面が、第２のテーパ角度により特徴付けられる円筒テーパ面であることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１２に記載の装置であって、
前記光透過性レンズ素子が、前記実装基板に対して垂直な軸線に関して軸対称をなすことを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１１に記載の装置であって、
前記リフレクタが、前記光透過性レンズ素子から離間されており、かつ該レンズ素子を取り囲んでいることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１１に記載の装置であって、
前記光透過性レンズ素子が、透光性固形物質から作製されたものであることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１１に記載の装置であって、
前記光透過性レンズ素子が前記少なくとも１つのＬＥＤから離間されており、かつ両者の間の空間が空気で満たされていることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１１に記載の装置であって、
前記光透過性レンズ素子が前記少なくとも１つのＬＥＤから離間されており、かつ両者の間の空間が固形透光物質で満たされていることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１に記載の装置であって、
前記光散乱部が、散乱を引き起こすコーティング、または前記第１の表面及び前記第３の表面の前記交差部分を粗面化処理した部分であることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１１に記載の装置であって、
前記光散乱部が、散乱を引き起こすコーティング、または前記第１の表面及び前記第３の表面の前記交差部分を粗面化処理した部分であることを特徴とする装置。
【国際調査報告】
2014529174.tif 000015
2014529174.tif 000016
2014529174.tif 000017