(57)【要約】  本発明は、発光面４から主要発光方向６に光３を出射する発光ユニット２と、発光ユニットの外部に光を出力するための外部出力ユニット７とを含む照明装置に関する。外部出力ユニットは、発光面と光学的に結合される第１中央領域９、及び第１中央領域を包囲する第１周辺領域１０を有する第１表面８、並びに第１表面に対向する第２表面１１を有する。周辺領域は構造化されてもよく、ａ）発光面の面積と、ｂ）第１表面又は第２表面の面積との比は０．５より小さい。この構成は、発光面によって光が再吸収される可能性を著しく減少させ、これにより発光装置の外部への光取り出し効率を向上させる。
2014528637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−発光面から主要発光方向に光を出射する発光ユニットと、
−光を前記発光ユニットの外部に出力する外部出力ユニットとを含む照明装置であって、前記外部出力ユニットは、
−前記発光ユニットの前記発光面に光学的に結合された第１中央領域、及び前記第１中央領域を包囲する第１周辺領域を有する第１表面と、
−前記主要発光方向において前記第１表面と対向する第２表面であって、前記第２表面は、前記第１中央領域に対向する第２中央領域、及び前記第１周辺領域に対向し、前記第２中央領域を包囲する第２周辺領域を有する第２表面とを有し、前記第１周辺領域、前記第２周辺領域、及び前記第１周辺領域と前記第２周辺領域との間の中間領域のうちの少なくとも１つが構造化され、ａ）前記発光ユニットの前記発光面の面積の、ｂ）前記外部出力ユニットの前記第１表面又は前記第２表面の面積に対する比は０．５より小さい、照明装置。
【請求項２】
前記発光ユニットは有機発光ダイオードである、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記主要発光方向の前記外部出力ユニットの寸法は、前記発光面の周縁の２つの対向する部分を結び、且つ前記発光面の中心を横断する最も短い直線の長さの１／５より大きい、請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記主要発光方向の前記外部出力ユニットの寸法は、前記発光面の周縁の２つの対向する部分を結び、且つ前記発光面の中心を横断する最も短い直線の長さの半分より小さい、請求項１に記載の照明装置。
【請求項５】
前記第２中央領域は前記第１中央領域より大きい、請求項１に記載の照明装置。
【請求項６】
前記外部出力ユニットの寸法は、全内部反射によって規定される外部出力角度範囲を規定し、前記主要発光方向に対する出射角度を包囲する、外部出力角度範囲外の出射光線は、前記内側第２表面が平面状な場合、前記内側第２表面上で全反射され、前記第２中央領域は、平面状で、且つ前記外部出力角度範囲内の全ての光線が前記第２中央領域にぶつかるよう設計される、請求項１に記載の照明装置。
【請求項７】
前記第１周辺領域及び前記第２周辺領域の一方は平面状であり、前記第１周辺領域及び前記第２周辺領域の他方は構造化されている、請求項１に記載の照明装置。
【請求項８】
前記第１周辺領域及び前記第２周辺領域が構造化されている、請求項１に記載の照明装置。
【請求項９】
前記第１及び第２周辺領域は、異なる構造化がなされている、請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記構造化は、屈折構造及び拡散構造のうちの少なくとも１つによって提供される、請求項１に記載の照明装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の照明装置であって、
−前記照明装置は、前記主要発光方向に光を出射する複数の発光面を有する複数の発光ユニットを含み、
−前記第１表面は、前記複数の発光面に光学的に結合された複数の第１中央領域、及び前記複数の第１中央領域を包囲する複数の第１周辺領域を含み、
−前記第２表面は、それぞれが各々の第１中央領域に対向する複数の第２中央領域、及びそれぞれが各々の第１周辺領域に対向し、対応する第２中央領域を包囲する複数の第２周辺領域を含み、
前記第１周辺領域、前記第２周辺領域、及び前記第１周辺領域と前記第２周辺領域との間の中間領域のうちの少なくとも１つが構造化され、ａ）前記複数の発光ユニットの複数の発光面の面積の和の、ｂ）前記外部出力ユニットの前記第１表面又は前記第２表面の面積に対する比は０．５より小さい、照明装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の照明装置であって、前記照明装置は、前記外部出力ユニットから出た光を前記外部出力ユニット内に戻すよう反射するための反射要素を、前記外部出力ユニットの全表面の一部に有し、前記全表面は、前記第１及び第２表面、並びに前記第１表面と前記第２表面とをつなぐ側面によって形成される、照明装置。
【請求項１３】
前記反射要素と、前記全表面の少なくとも一部との間には隙間が存在する、請求項１２に記載の照明装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の照明装置のグループを含む、照明システム。
【請求項１５】
照明装置を製造するための製造方法であって、当該製造方法は、
−発光面から主要発光方向に光を発する発光ユニットを提供するステップと、
−光を前記発光ユニットの外部に出力するための外部出力ユニットを提供するステップとを含み、前記外部出力ユニットは、
−第１中央領域、及び前記第１中央領域を包囲する第１周辺領域を有する第１表面と、
−前記第１表面に対向する第２表面であって、前記第２表面は、前記第１中央領域に対向する第２中央領域、及び、前記第１周辺領域に対向し、前記第２中央領域を包囲する第２周辺領域を有する第２表面とを有し、前記第１周辺領域、前記第２周辺領域、及び前記第１周辺領域と前記第２周辺領域との間の中間領域のうちの少なくとも１つは構造化され、ａ）前記発光ユニットの前記発光面の面積の、ｂ）前記外部出力ユニット前記第１表面又は前記第２表面の面積に対する比は０．５より小さく、
−前記発光ユニットの前記発光面と前記第１表面の前記第１中央領域とを光学的に結合するステップをさらに含む、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、照明装置のグループを含む照明システム、及び照明装置を製造するための製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＳ２００９／０２７８４４８Ａ１は、端面、２つの主要面、及び所与の厚さを有する透明且つ平坦な基板を含む発光パネルを開示する。当該発光パネルは、さらに、主要面の一方に関連付けられた光源によって規定される少なくとも１つの直接光領域、及び基板の厚み内の全反射によって導かれる放射（照射）を生成する可視光及び／又は紫外線源を有する。当該発光パネルは、導かれた放射を取り出すための少なくとも１つの取り出しゾーンを含み、取り出しゾーンは主要面の一方と関連付けられ、直接光領域とは別の発光領域を形成する。取り出しゾーンを伴う主要面において、直接光領域は、他方の発光領域の輝度より低い輝度を有する。可視光及び／又は紫外線源によって生成される放射のかなり大きな部分は発光パネルから取り出されず、周囲を照らさないため、取り出し効率は低減される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、発光装置から光を取り出す効率が高い照明装置を提供することである。本発明の他の課題は、かかる照明装置を複数含む照明システム、及びかかる照明装置を製造するための製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の側面では照明装置が提示され、当該照明装置は、
−発光面から主要発光方向に光を出射する発光ユニットと、
−光を発光ユニットの外部に出力する外部出力ユニットとを含み、前記外部出力ユニットは、
−前記発光ユニットの前記発光面に光学的に結合された第１中央領域、及び前記第１中央領域を包囲する第１周辺領域を有する第１表面と、
−前記主要発光方向において前記第１表面と対向する第２表面であって、前記第２表面は、前記第１中央領域に対向する第２中央領域、及び前記第１周辺領域に対向し、前記第２中央領域を包囲する第２周辺領域を有する第２表面とを有し、前記第１周辺領域、前記第２周辺領域、及び前記第１周辺領域と前記第２周辺領域との間の中間領域のうちの少なくとも１つが構造化され、ａ）前記発光ユニットの前記発光面の面積の、ｂ）前記外部出力ユニットの前記第１表面又は前記第２表面の面積に対する比は０．５より小さい。
【０００５】
第１周辺領域、第２周辺領域、及び第１周辺領域と第２周辺領域との間の中間領域のうちの少なくとも１つが構造化されており、ａ）発光ユニットの発光面（第１表面の第１中央領域と光学的に結合）の面積と、ｂ）外部出力ユニットの第１表面又は第２表面の面積との比が０．５より小さい場合、発光ユニットの発光面によって出射される光が発光面によって再吸収される可能性を著しく減少させることができ、これにより、照明装置の外部への光取り出し効率を向上させられることがわかった。
【０００６】
第１及び第２表面は互いに実質的に平行であり、主要発光方向に実質的に垂直である。例えば、外部出力ユニットは導光板でもよく、第１及び第２表面は、導光板の対向する２つの面によって形成されてもよい。
【０００７】
好ましくは、主要発光方向は発光面に対して垂直である。主要発光方向は、発光ユニットによって出射される光が発光ユニットを離れる方向の平均でもよい。
【０００８】
好ましくは、第１及び第２中央領域の少なくとも一方は円状又は矩形である。ただし、第１及び／又は第２中央領域は他の形状を有してもよい。包囲する第１及び第２周辺領域は、それぞれ第１及び第２中央領域に応じて成形されてもよいし、他の形状を有してもよい。
【０００９】
照明装置は好ましくは照明器具であり、発光ユニットは、好ましくは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）である。当該外部出力ユニットは、ＯＬＥＤから光を取り出すために使用された場合、特に有効であることがわかった。
【００１０】
一実施形態において、ＯＬＥＤは、光がＯＬＥＤから出る際に通過する発光面を底面に有する底面発光ＯＬＥＤである。他の実施形態において、ＯＬＥＤは、光がＯＬＥＤから出る際に通過する発光面を上面に有する上面発光ＯＬＥＤである。
【００１１】
外部出力ユニットは、好ましくはガラス又はＰＭＭＡ等の透明な材料を含む。外部出力ユニットは、例えば透明な材料からなる導光板であり、ＯＬＥＤは、例えば透明な接着剤を用いて第１表面の第１中央領域に光学的に結合されてもよい。好ましくは、ＯＬＥＤは、複数の有機発光層、アノード、及びカソードが配置される基板を含み、基板を別個の要素でもよい、すなわち、基板及び外部出力ユニット互いに光学的に結合される２つの要素でもよいし、基板及び外部出力ユニットは単一の統合要素を形成してもよい。導光板の第１表面の第１中央領域をＯＬＥＤの基板に光学的に結合するために透明な接着剤が使用される場合、透明な接着剤は、好ましくは導光板及びＯＬＥＤ基板の屈折率と合致する。
【００１２】
外部出力ユニットは、例えば約１．５〜２．０ｃｍの厚さを有する導光板でもよい。さらに、外部出力ユニット（導光板）は、直径約１６ｃｍの円状の形状を有してもよく、発光面も同様に円状でもよく、直径は例えば約６ｃｍでもよい。あるいは、導光板は辺長が訳２０ｃｍの正方形でもよく、発光面も同様に正方形で、辺長は例えば約５ｃｍでもよい。
【００１３】
外部出力ユニットの主要発光方向の寸法は、発光面の周縁の対向する２つの部分を結び、発光面の中心を横断する最も短い直線の長さの１／５より大きいことが好ましい。すなわち、発光面の周縁の１つの対向する部分を結び、発光面の中央を横断する仮想の直線は複数存在し得るが、外部出力ユニットの主要発光方向の寸法は、これらの直線のうちの最も短い直線の長さの１／５より大きい。特に、発光面は円状でもよく、外部出力ユニットの主要発光方向の寸法は発光面の直径の１／５より大きくてもよい。さらに、外部出力ユニットは導光板でもよく、主要発光方向の寸法は導光板の厚さであり得る。
【００１４】
外部出力ユニットの主要発光方向の寸法が発光面の直径の１／５より大きい場合、発光面によって出射された光の再吸収の可能性を著しく減少させることができ、よって、外部出力ユニットが比較的平坦であるにも関わらず、光取り出し効率を著しく向上させられることがわかった。したがって、向上された光取り出し効率を有する比較的平坦な照明装置を提供することができる。
【００１５】
また、外部出力ユニットの主要発光方向の寸法は、発光面の周縁の対向する２つの部分を結び、発光面の中心を横断する最も短い直線の長さの半分より小さいことが好ましい。すなわち、発光面の周辺の対向する２つの部分を結び、発光面の中心を横断する仮想上の直線が複数存在し得るが、外部出力ユニットの主要発光方向の寸法は、これらの直線のうちの最も短い直線の長さの半分より小さい。特に、発光面は円状でもよく、外部出力ユニットの主要発光方向の寸法（好ましくは、外部出力ユニットを形成し得る導光板の厚さ）は、発光面の直径の半分より小さくてもよい。大きい外部出力ユニット、具体的には厚い導光板は、発光面における光再吸収の著しい減少にはつながらず、よって、光取り出し効率を著しく向上させることなく、照明装置の嵩のみが大きくなる。したがって、向上された光取り出し効率を備える、比較的平坦な外部出力ユニットを提供できる。
【００１６】
また、第２中央領域が第１中央領域より大きいことが好ましい。特に、外部出力ユニットの寸法は、全内部反射によって規定される外部出力角度範囲を規定し、主要発光方向に対する出射角度を包囲する、外部出力角度範囲外の出射光線は、内側第２表面が平面状な場合、内側第２表面上で全反射され、第２中央領域は、平面状で、且つ外部出力角度範囲内の全ての光線が第２中央領域にぶつかるよう設計される。
【００１７】
したがって、「脱出円錐」を規定する外部出力角度範囲内の光線は全反射されず、第２中央領域を通って外部出力ユニットから出ることができる一方、外部出力角度範囲外の光線は第１周辺領域、第２周辺領域、及び第１周辺領域と第２周辺領域との間の中間領域に伝播し、特に、これらの領域内の構造によって拡散されることによって、第１及び第２周辺領域の少なくとも一方を通過して外部出力ユニットから出てもよい。
【００１８】
一実施形態において、第１周辺領域は第２周辺領域より大きい。他の実施形態において、第１周辺領域及び第２周辺領域の一方は平面状であり、第１周辺領域及び第２周辺領域のうちの他方は、特に光を拡散させるために、構造化される。他の実施形態において、第１周辺領域及び第２周辺領域は構造化されており、特に、異なる構造化がなされている。第１及び第２周辺領域の少なくとも一方を構造化することにより、第２中央領域おいて内部全反射された光が外部出力から主に出る脱出領域を規定することができる。したがって、外部出力ユニットの構造化には複数の異なる可能性が存在し、所望の照明の生成において大きな多様性を与える。
【００１９】
構造化は、屈折構造及び拡散構造のうちの少なくとも一方によって提供されてもよい。構造の大きさは、例えば１ｍｍ以下でもよい。特に、構造は１０〜１００μｍの範囲内でもよい。構造は、ミクロ構造、例えばマイクロレンズでもよい。また、構造は、例えば球状又はプリズム状の構造でもよい。構造は、外部出力ユニット内に形成されたぎざぎざでもよい。
【００２０】
一実施形態において、照明装置は、主要発光方向に光を出射する複数の発光面を有する複数の発光ユニットを含み、第１表面は、複数の発光面に光学的に結合された複数の第１中央領域、及び複数の第１中央領域を包囲する複数の第１周辺領域を含み、第２表面は、それぞれが各々の第１中央領域に対向する複数の第２中央領域、及びそれぞれが各々の第１周辺領域に対向し、対応する第２中央領域を包囲する複数の第２周辺領域を含み、第１周辺領域、第２周辺領域、及び第１周辺領域と第２周辺領域との間の中間領域のうちの少なくとも１つが構造化され、ａ）複数の発光ユニットの複数の発光面の面積の和の、ｂ）外部出力ユニットの第１表面又は第２表面の面積に対する比は０．５より小さい。発光ユニットのうちの少なくとも２つが異なる色の光を発するよう適合されてもよい。これは、所望の照明の生成における多様性を向上させる。
【００２１】
好ましくは、照明装置は、外部出力ユニットから出た光を外部出力ユニット内に戻すよう反射するための反射要素を、外部出力ユニットの全表面の一部に有し、全表面は、第１及び第２表面、並びに第１表面と第２表面とをつなぐ側面によって形成される。例えば、反射要素は、光が実質的に主要発光方向に第２表面を通って出るよう、第１表面及び側面上に設けられてもよい。反射要素は、望ましくない方向にこえる照射の損失を防ぎ、これにより、光取り出し効率をさらに向上させる。また、外部出力ユニットの全表面上の反射表面の分布に応じて、所望の照明効果を作成することができる。
【００２２】
また、反射要素と、全表面の少なくとも一部との間に隙間が存在することが好ましい。反射要素と全表面との間の隙間は、光線が外部出力の内側表面に対応する角度でぶつかる場合、光が外部出力ユニット内で全反射されることを可能にする。全反射の効率性は一般的には反射要素における反射より大きいため、光の損失を低減することができ、これにより、照明装置の光取り出し効率をさらに向上させることができる。
【００２３】
反射要素は、好ましくは８０％より大きい反射率、より好ましくは９０％より大きい反射率、さらに好ましくは９５％より大きい反射率を有する。一実施形態において、反射要素の反射率、特に拡散反射率は、約９８％である。反射要素は、例えばＡｌａｎｏｄ  Ｍｉｒｏ  Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）から形成されてもよい。
【００２４】
本発明の他の側面において、請求項１に記載の照明装置のグループを含む照明システムが提示される。例えば、複数の矩形の照明器具を、照明器具の二次元アレイを形成するように配置してもよい。
【００２５】
本発明の他の側面においては、照明装置を製造するための製造方法が提示され、当該製造方法は、
−発光面から主要発光方向に光を発する発光ユニットを提供するステップと、
−光を前記発光ユニットの外部に出力するための外部出力ユニットを提供するステップとを含み、前記外部出力ユニットは、
−第１中央領域、及び前記第１中央領域を包囲する第１周辺領域を有する第１表面と、
−前記第１表面に対向する第２表面であって、前記第２表面は、前記第１中央領域に対向する第２中央領域、及び、前記第１周辺領域に対向し、前記第２中央領域を包囲する第２周辺領域を有する第２表面とを有し、前記第１周辺領域、前記第２周辺領域、及び前記第１周辺領域と前記第２周辺領域との間の中間領域のうちの少なくとも１つは構造化され、ａ）前記発光ユニットの前記発光面の面積の、ｂ）前記外部出力ユニット前記第１表面又は前記第２表面の面積に対する比は０．５より小さく、前記製造方法はさらに、
−前記発光ユニットの前記発光面と前記第１表面の前記第１中央領域とを光学的に結合するステップを含む。
【００２６】
請求項１に記載の照明装置、請求項１４に記載の照明システム、及び請求項１５に記載の製造方法は、従属請求項に記載の好ましい実施形態と同様及び／又は同一な実施形態を有することを理解されたい。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項と、対応する独立請求項との任意の組み合わせでもよいことを理解されたい。
【００２８】
本発明のこれら及び他の側面は、以下に記載の実施形態を参照して説明されることによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、照明装置の実施形態の断面図を概略的且つ例示的に示す。
【図２】図２は、図１に示す照明装置の実施形態の底面図を概略的且つ例示的に示す。
【図３】図３は、照明装置の他の実施形態の底面図を概略的且つ例示的に示す。
【図４】図４は、照明装置のグループを含む照明システムの実施形態を概略的且つ例示的に示す。
【図５】図５は、照明装置のグループを含む照明システムの実施形態を概略的且つ例示的に示す。
【図６】図６は、照明装置の他の実施形態の底面図を概略的且つ例示的に示す。
【図７】図７は、図６に示す照明装置の実施形態の線Ａ−Ａに沿う断面図を概略的且つ例示的に示す。
【図８】図８は、照明装置を製造するための製造方法の実施形態を例示的に示すフローチャートを示す。
【図９】図９は、照明装置の他の実施形態を概略的且つ例示的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、発光ユニット２、及び外部出力ユニット７を有する照明装置１の実施形態を概略的且つ例示的に示す。発光ユニット２は、発光面４から主要発光方向６に光３を出射するよう適合される。外部出力ユニット７は、発光ユニット２の光３を外部出力するよう適合され、２つの対向する表面、第１表面８及び第２表面１１を含む。
【００３１】
表面８は、発光ユニット２の発光面４に光学的に結合された第１中央領域９、及び第１中菱領域の線を包囲する第１周辺領域を有する。第２表面１１は、第１中央領域９に対向する第２中央領域１２、及び第１周辺領域１０に対向し、第２中央領域１２を包囲する第２周辺領域１３を有する。第２周辺領域１３は、構造化されている。ａ）発光ユニット２の発光面４の面積の、ｂ）外部出力ユニット７の第１表面８又は第２表面１１の面積に対する比は、０．５より小さい。
【００３２】
第１及び第２表面８，１１は互いに対して平行であり、主要発光方向６に対して垂直である。外部出力ユニット７は、ガラス、ＰＭＭＡ、又は他の透明材料からなる導光板であり、第１及び第２表面８，１１は、導光板の２つの対向する主要面によって形成される。
【００３３】
主要発光方向６は、発光面４に対して垂直であり、発光ユニット２によって出射される光３が発光ユニット２を離れる方向の平均として定義できる。
【００３４】
図１は、照明装置１の概略的及び例示的な断面図を示す。図２は、図１に示す照明装置１の概略的且つ例示的な底面図を示す。この実施形態において、第１及び第２中央領域９，１２は円状であり、対応する第１及び第２周辺領域１０，１３は環状の形状を有する。他の実施形態において、第１及び／又は第２中央領域は他の形状を有してもよい。また、包囲する第１及び第２外周領域は、第１及び第２中央領域に応じて成形されてもよいし、他の形状を有してもよい。
【００３５】
図３は、照明装置の他の実施形態の概略的且つ例示的な底面図を示す。図３に示す照明装置１０１は図１及び図２に示す照明装置１と同様であるが、第１及び第２表面、第１及び第２中央領域、並びに第１及び第２周辺領域の形状が異なる。具体的には、図３に示す照明装置１０１は、第２周辺領域１１３及び第２中央領域１１２を有する第２表面１１１を含む。図１の方向で考えると、図３は照明装置１０１の底部を示す。したがって、図３では外部出力ユニット１０７の底面を見ることができる。
【００３６】
図１、図２、及び図３に示す照明装置１及び１０１は、好ましくは照明器具である。
【００３７】
図１に戻り、発光ユニットはＯＬＥＤであり、特に、光がＯＬＥＤ２から出射される発光面４が、図１に示す方向においてＯＬＥＤの底面に位置する底面発光ＯＬＥＤである。他の実施形態において、ＯＬＥＤは、光がＯＬＥＤから出射される発光面がＯＬＥＤの上面にある上面発光ＯＬＥＤでもよい。この場合、外部出力ユニットはＯＬＥＤの上面に配置されるであろう。
【００３８】
好ましくは、ＯＬＥＤ２は、複数の有機発光層、アノード、及びカソードが配置された基板を有する周知のＯＬＥＤである。この実施形態において、ＯＬＥＤ２の基板を第１中央領域９に光学的に取り付けることによって、ＯＬＥＤ２は第１中央領域９に光学的に結合されている。他の実施形態において、基板及び外部出力ユニットは、ガラス、ＰＭＭＡ、又は他の透明材料からなる単一の統合要素として形成されてもよい。
【００３９】
この実施形態において、外部出力ユニット７上でのＯＬＥＤ２の移動を防ぐために、外部出力ユニット７の上面には環状突起１６が存在する。他の実施形態において、突起１６は存在しなくてもよいし、他の形状、具体的には発光ユニットの形状に対応する形状を有してもよい。外部出力ユニットの上側外表面に発光ユニットを保持する突起が存在しない場合、発光ユニットは、発光ユニットの発光面が第１表面の第１中央領域に光学的に結合されるよう、発光ユニットを平面状の第１表面に接着させる透明な接着剤を用いて定位置に保持される。
【００４０】
外部出力ユニット７の厚さ、すなわち主要発光方向６の寸法は、発光面４の周縁の２つの対向する部分を結び、発光面４の中心を横断する最も短い直線の長さの１／５より大きい。この実施形態において、発光面４は円形であり、円形発光面４の周縁の２つの対向する部分を結び、円形発光面４の中心を横断する最も短い直線の長さは、発光面４の直径である。したがって、この実施形態において、導光板である外部出力ユニットの厚さは、少なくとも発光ユニット２が配置されている位置において、発光面４の直径の１／５より大きく、さらに好ましくは直径の１／４より大きい。外部出力ユニット７の厚さは、例えば約１．５〜２．０ｃｍの範囲内である。また、外部出力ユニット７の厚さは、好ましくは発光面４の直径の半分より小さい。
【００４１】
第２中央領域１２は、第１中央領域９より大きい。特に、外部出力ユニット７の寸法は、全内部反射によって規定される外部出力角度範囲を定め、主要発光方向６に対する出射角を包囲する、外部出力角度範囲外の出射光線は、内側第２表面１１が平面状な場合、内側第２表面１１上で全反射され、第２中央領域１２は、平面状で且つ外部出力角度範囲内の全ての光線が第２中央領域１２にぶつかるよう設計される。言い換えれば、外部出力角度範囲は外部出力円錐又は脱出円錐１７を規定し、第２中央領域１２は外部出力円錐１７内の全ての光線が平面第２中央領域１２にぶつかるよう設計され、一方、外部出力円錐１７の外側の光線は第１及び第２周辺領域１０，１３に進み、構造化第２周辺領域１３において拡散された後、外部出力ユニットから出る。この実施形態において、第１及び第２表面は同じ大きさを有し、第１中央領域は第２中央領域より小さいため、第１周辺領域は第２周辺領域より大きい。
【００４２】
第２周辺領域１３における構造化は、屈折及び／又は拡散構造によって与えられる。構造は、例えば１ｍｍ以下でもよい。特に、構造は１０〜１００μｍの範囲内でもよい。構造はミクロ構造でもよく、特にマイクロレンズでもよい。また、構造は、例えば球状又はプリズム状の構造でもよい。構造は外部出力内に形成されたギザギザでもよい。構造は、サンドブラストによって生成された規則的な構造又は不規則な構造でもよい。
【００４３】
照明装置１は、さらに、外部出力ユニット７から出た光を、外部出力ユニット７内に反射して戻すための反射要素１４を、外部出力ユニット７の全表面の一部に有する。全表面は、第１及び第２表面、並びに第１及び第２表面を結ぶ側面１８によって形成される。この実施形態において、反射要素１４は、外部出力ユニット７の側面１８及び第１表面８を覆う。反射要素１４は、反射要素１４と外部出力ユニット７の外表面との間に隙間１５が存在するよう、接着剤又はネジ等の取り付け手段１９を用いることによって外部出力ユニット７に取り付けられる。図３に示す照明装置１０１も、参照番号１１４によって示される反射要素を有する。
【００４４】
反射要素は、好ましくは８０％より大きい、より好ましくは９０％より大きい、さらに好ましくは９５％より大きい反射率を有する。この実施形態において、反射要素の反射率は約９８％であり、Ａｌａｎｏｄ  Ｍｉｒｏ  Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）からなる。
【００４５】
図４は、図３に示す発光装置１０１のグループを含む照明システムの実施形態を概略的且つ例示的に示す。具体的には、照明システム６０は、照明装置１０１の２次元アレイを有する。図５に示す照明システム６１も同様に照明装置１０１のグループを含むが、構成が異なる。
【００４６】
図６及び図７は、照明装置の他の実施形態を概略的且つ例示的に示す。図６は照明装置２０１の外部出力ユニット２０７の底面図を概略的に示し、図７は図６の線Ａ−Ａに沿う断面図を示す。
【００４７】
照明装置２０１は、光を主要発光方向に出射する複数の発光面を有する複数の発光ユニットを含む。外部出力ユニット２０７は、複数の発光面に光学的に結合された複数の第１中央領域を有する第１表面、及び複数の第１中央領域を包囲する複数の第１周辺領域を含む。この実施形態において、照明装置２０１は、３つの発光面を有する３つの発光ユニットを含み、３つの第１中央領域は、３つの発光面を光学的に結合するための第１表面上に存在する。図７は、これらの発光ユニットのうちの参照番号２０２及び２２４によって示される２つの発光ユニット、２つの対応する発光面２０４，２５２、及び２つの対応する第１中央領域２０９，２５０を示す。図７において、第１周辺領域は参照番号２１０，２５１によって示される。
【００４８】
照明装置２０１は、それぞれが各々の第１中央領域に対向する複数の第２中央領域２１２，２２０，２２１、並びにそれぞれが各々の第１周辺領域に対向し、対応する第２中央領域２１２，２２０，２２１を包囲する複数の第２周辺領域２１３，２２２，２２３をさらに有する。第２周辺領域２１３，２２２，２２３は、例えばサンドブラスト又は他の構造化技術によって構造化される。第２周辺領域２１３，２２２，２２３は互いに結合し、平面状の第２中央領域２１２，２２０，２２１を囲う単一の構造化領域を形成する。対応するように、第１周辺領域もまた互いに結合し、第１表面２０８上に単一の周辺領域を形成する。ａ）発光ユニットの発光面の面積の和と、ｂ）外部出力ユニット２０７の第１表面の面積、したがって第２表面２１１の面積との比は、０．５より小さい。照明装置２０１の複数の発光ユニットは、同じ色又は異なる色の光を発するよう適合されてもよい。
【００４９】
照明装置２０１は、外部出力ユニット２０７の側面２１８及び第１表面２０８を覆う反射要素２１４をさらに有する。外部出力ユニット２０７と反射要素２１４との間には、光が内側第１表面２０８又は内側側面２１８に該当する全反射角度でぶつかる場合に全内部反射を可能にする隙間２１５が存在する。
【００５０】
図８は、照明装置を製造するための製造方法の実施形態を例示的に示すフローチャートを示す。
【００５１】
ステップ３０１において、発光面４から主要発光方向６に光を出射するための発光ユニット２が提供される。具体的には、有機発光層、アノード、及びカソードが配置された基板、例えばガラス基板を有するＯＬＥＤが提供される。
【００５２】
ステップ３０２において、光を発光ユニットの外部に出力するための、特に、ＯＬＥＤの基板の外部に光を出力するための外部出力ユニットが提供される。外部出力ユニットは、第１中央領域、及び第１中央領域を囲う第１周辺領域を有する第１表面、並びに第１表面に対向する第２表面を有する。第２表面は、第１中央領域に対向する第２中央領域、及び、第１周辺領域に対向し、第２中央領域を囲う第２周辺領域を有する。第１周辺領域、第２周辺領域、及び第１周辺領域と第２周辺領域との間の中間領域のうちの少なくとも１つが構造化される。外部出力ユニットは、ａ）発光ユニットの発光面の面積と、ｂ）外部出力ユニットの第１表面又は第２表面の面積との比が０．５より小さくなるよう設けられる。例えば、ガラス又はＰＭＭＡからなる透明なプレートが、当該透明プレートが第１及び第２表面を形成する２つの対向する主要表面を有し、２つの対向する主要表面が、ａ）発光ユニットの発光面の面積と、ｂ）透明プレートの主要表面のうちの一方の面積との比が０．５より小さくなるよう、設計されてもよい。構造は、例えばサンドブラスト、又は透明プレート内に構造を形成するための他の技術によって設けることができる。
【００５３】
ステップ３０３において、発光ユニットの発光面と第１表面の第１中央領域とが光学的に結合される。例えば、両者が光学的に結合されるよう発光ユニットを第１表面の第１中央領域に接着するために接着剤を使用してもよい。
【００５４】
ＯＬＥＤは、概して、少なくとも一方が透明である２つの電極間に組み込まれた複数の薄い有機エレクトロルミネッセンス層からなる。好ましくは、ＯＬＥＤは、透明基板上にＯＬＥＤスタックが載置され、光が基板を通って空気中に出射される底面発光ＯＬＥＤである。空気中に取り出される光の量は、基板／空気境界における全内部反射によって限定される、すなわち、ガラス基板の場合典型的には４２°の半開口を有する脱出円錐内の光線のみを空気中に通過させる一方、脱出円錐外の光線は、基板／空気境界における全内部反射によって基板内部で捕捉され失われる。このため、一般的には基板内の光の約５０％のみが空気中に取り出される。上記外部出力ユニットは、基板の光取り出しを向上させ、比較的小さな厚さを有し、また、外部出力ユニットの第２表面の第２中央及び周辺領域によって形成される発光領域が比較的広い。
【００５５】
外部出力ユニットは、例えば図１に示すように、導光板の形態を有する平坦なマクロ光取り出し器として見なすことができる。基本的な概念は、任意の形状、例えば円形又は矩形のＯＬＥＤを導光板の中央部に光学的に取り付け、ＯＬＥＤに対向する部分に延在する導光板の表面を構造化しないことによって、ＯＬＥＤから発せられる脱出円錐内の光が妨害されることなく導光板を横断できるようにする。脱出円錐外の光線は、導光板の外側の部分、すなわち周辺領域に伝播する。全内部反射を克服するために、導光板の外側部分の表面、例えば底面及び／又は上面は、光を取り出すために微小屈折又は拡散構造を付与されてもよい。光が所望の部分、例えば導光板の底面からのみ脱出することを保証するために、導光板は反射率が約９８％のＡｌａｎｏｄ  Ｍｉｒｏ  Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）等の反射率が高い材料によって包囲されてもよい。反射板、すなわち、反射要素は、要望に応じて上面及び側壁を覆ってもよいし、上面のみを覆ってもよい。かかる外部出力ユニットを使用することによって、ＯＬＥＤ基板内の光の９０％以上を空気中に取り出すことでき、取り出し光は、導光板の第２表面上に広がる。導光板の第２表面は所望の大きさを有することができ、ａ）発光ユニットの発光面の面積と、ｂ）導光板の第２表面の面積との比は好ましくは０．５より小さい。また、導光板は比較的薄くてもよい。例えば、ＯＬＥＤの直径の約１／４でもよい。この比較的薄い導光板は、高い取り出し効率を維持しながら実現することができる。なぜなら、脱出円錐の外側の光線は導光板の垂線に対して大きな角度をなすので、光線の小部分のみがＯＬＥＤに再び衝突して吸収される。外部出力ユニットは、例えば直径約１７０ｍｍ及び厚さ約２０ｍｍの円でもよく、発光面も同様に円形で、例えば直径約６０ｍｍでもよい。あるいは、外部出力ユニットは大きさ約２００ｘ２００ｍｍ、厚さ約２０ｍｍの正方形でもよく、この場合、発光面も同様に正方形で、辺長は例えば５０ｍｍでもよい。
【００５６】
かかる照明装置及び照明システムは、汎用及び／又は装飾照明内に適用することができ、個々の照明装置、すなわち個々の照明器具は、図１乃至図３に例示的に示すように用いられてもよいし、図４及び図５に例示的に示すように照明器具が並置されてもよい。発光ユニットがＯＬＥＤである場合、基板内の出射角に対する色の依存性により、ＯＬＥＤに応じて、興味深い色彩効果を実現することができる。大きな導光板は複数のＯＬＥＤを保持してもよく、興味深い視覚及び色彩効果を与えるために、これらは異なる色を出射してもよく、ＯＬＥＤによって覆われる領域間には光取り出し構造が存在する。
【００５７】
照明装置、すなわち照明器具は、任意の多角形、例えば正方形、矩形、八角形、円等の形状を有してもよい。図９は、八角形の照明装置４０１を概略的且つ例示的に示す。照明装置４０１の構造は、図１に関連して上記した照明装置と同様であるが、第２中央領域４１２及び第２周辺領域４１３を有する第２表面４１１は八角形である。また、照明装置４０１は、反射要素４１４を有する。
【００５８】
上記実施形態において、発光ユニットはＯＬＥＤであるが、他の実施形態では発光ユニットは他の光源、例えば発光面を有する他の平面状光源でもよい。
【００５９】
上記実施形態において、反射要素は外部出力ユニットの第１表面及び任意で側面を覆うが、所望の照明を提供するために、反射要素は外部出力ユニットの外表面の他の部分も覆ってもよい。例えば、一実施形態において、第２周辺領域及び側面を反射要素によって覆う一方、第１周辺領域を反射要素によって覆わず、外部出力ユニットの第１表面及び第２表面から光が外部出力ユニットから出るようにしてもよい。
【００６０】
上記実施形態では第２周辺領域が構造化されているが、他の実施形態において、さらに又は代わりに、第１周辺領域、及び第１周辺領域と第２周辺領域との間の中間領域の少なくとも一方が構造化されてもよい。例えば、第１周辺領域と第２周辺領域との間の領域（立体）に異なる屈折率を有する拡散要素又は構造が存在してもよい。また、第１及び第２周辺領域をともに構造化してもよく、第１周辺領域上の構造が第２周辺領域上の構造と異なってもよい。
【００６１】
周辺領域が構造化されない場合、周辺領域及び対応する中央領域は好ましくはともに平面であり、合わせて平面表面を形成する。例えば、第１周辺領域が構造化されていない場合、第１表面は、第１中央領域及び第１周辺領域を含む平面表面でもよい。第１周辺領域は、第２周辺領域（この例では好ましくは構造化されている）に対向することによって規定され、第１中央領域は、第２中央領域（この例では好ましくは構造化されていない）に対向することによって規定される。
【００６２】
図８に示すフローチャートを参照して説明された製造方法は所定のステップを含むが、一連のステップは異なってもよい。例えば、外部出力ユニットを提供するステップは、発光ユニットを提供するステップの前又は当該ステップと同時に実行されてもよい。
【００６３】
当業者は、本発明の実施にあたり、図面、明細書、及び特許請求の範囲を参照することによって、開示の実施形態の他の変形例を理解及び実施することができるであろう。
【００６４】
特許請求の範囲において、用語「含む（又は有する若しくは備える）」は他の要素又はステップを除外せず、また要素は複数を除外しない。
【００６５】
請求項において記載された複数のアイテムの機能を単一のユニット又はデバイスによって実行してもよい。いくつかの手段が互いに異なる従属請求項に記載されているからと言って、これらの手段の組み合わせを好適に用いることができないとは限らない。
【００６６】
特許請求の範囲における参照符号は、特許請求の範囲を限定すると解釈されるべきではない。
【００６７】
本発明は、発光面から主要発光方向に光を発するための発光ユニットと、光を発光ユニットの外部に出力するための外部出力ユニットとを含む照明装置に関する。外部出力ユニットは、発光面に光学的に結合された第１中央領域、及び第１中央領域を囲う第１周辺領域を有する第１表面と、第１表面に対向する第２表面とを有する。周辺領域は構造化されてもよく、ａ）発光面の面積と、ｂ）第１表面又は第２表面との比は０．５より小さい。この構成は、発光面による光の再吸収の可能性を著しく減少させ、これにより照明装置の外部への光取り出し効率を向上させる。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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