(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端部から第２の端部までの長さを含む導波体と、
前記導波体の長さ全体に沿って延伸し、第１の厚さを含む中央部分と、
前記導波体の長さに沿って前記中央部分から離れるように延伸し、第１および第２の側方部分であって、前記第１の側方部分は第２の厚さを含み、前記第２の側方部分は第３の厚さを含み、前記第２の厚さは前記第１の厚さよりも小さく、前記第３の厚さは前記第１の厚さよりも小さい、第１および第２の対向側方部分と、
前記中央部分に配置された結合部であって、前記結合部は、前記導波体の長さに沿って延伸した細長い結合空隙を少なくとも部分的に規定した第１および第２の結合表面を含み、前記結合部はさらに第１および第２の対の対向制御表面を含み、前記第１および第２の結合表面は、前記第１および第２の対の対向制御表面上に光を導くように構成され、前記第１および第２の対の対向制御表面は、第１および第２の対の対向制御表面に対応する前記第１および第２の対向側方部分の少なくとも一方に光を導くように構成された、結合部とを含み、
前記第１の対の対向制御表面の第１の制御表面は、前記第２の対の対向制御表面の第２の制御表面に隣接し、
前記第１および第２の結合表面の１つまたは複数の部分は窪んでおり、
前記少なくとも一方の側方部分は、光が前記少なくとも一方の側方部分を介して伝搬しているときに、前記少なくとも一方の側方部分の対向する側から光を抽出するための抽出形体を含み、
前記第１の側方部分および前記第２の側方部分は、それぞれ下面および上面を含み、前記第１の側方部分の前記上面および前記下面と、前記第２の側方部分の前記上面および前記下面とは、それぞれ前記導波体の縦軸から傾斜している、導波体。
【請求項２】
前記第１および第２の対向側方部分の各々は、該第１および第２の対向側方部分の各々の対向する側から光を抽出するための前記抽出形体を含む、請求項１に記載の導波体。
【請求項３】
前記抽出形体の各々は、前記第１および第２の対向側方部分のうち関連する一方から外方に突出した、請求項２に記載の導波体。
【請求項４】
前記第１および第２の制御表面は前記結合空隙の向かい側に位置したＶ字状の表面を規定した、請求項２に記載の導波体。
【請求項５】
前記Ｖ字状の表面は、反射性材料で被覆された、請求項４に記載の導波体。
【請求項６】
前記導波体は、第１の表面と、該第１の表面との向かい側に第２の表面とを含み、前記第１の表面および第２の表面のうち少なくとも一方は、テクスチャ加工された、請求項１に記載の導波体。
【請求項７】
前記第１および第２の制御表面の各々は、光の一部を、前記第１および第２の対向側方部分のうち一方に入射する少なくとも１つの実質的に平行な光線グループの方向に、平行になるように構成された、請求項１に記載の導波体。
【請求項８】
前記第１および第２の対向側方部分は軸非対称であり、前記第１および第２の制御表面は、光を前記第１および第２の対向側方部分に導くように構成された、請求項１に記載の導波体。
【請求項９】
前記抽出形体は、光が前記第１および第２の対向側方部分を介して伝搬しているときに、前記第１および第２の対向側方部分の対向する側から光を抽出するために、前記第１および第２の制御表面から間隔をおいて配置された、請求項１に記載の導波体。
【請求項１０】
前記中央部分の前記第１の厚さは、前記中央部分の縦軸に沿って延伸した、請求項１に記載の導波体。
【請求項１１】
前記第１の側方部分は、第１の軸に対して非垂直な第１の側方部分の角度で配設された第１の下面をさらに含み、
前記第２の側方部分は、第１の軸に対して非垂直な第２の側方部分の角度で配設された第２の下面をさらに含み、
前記第１の軸は、前記中央部分の縦軸に垂直な平面中に位置し、
前記第１の軸は、さらに前記結合部を二等分する、請求項１に記載の導波体。
【請求項１２】
前記第１の側方部分は、第１の下面をさらに含み、
前記第２の側方部分は、第２の下面をさらに含み、
前記第１および第２の下面は、第１の軸に対して異なる側方部分の角度で配設され、
前記第１の軸は、前記中央部分の縦軸に垂直な平面中に位置し、
前記第１の軸はさらに前記結合部を二等分する、請求項１に記載の導波体。
【請求項１３】
前記第１および第２の制御表面の少なくとも一方は、実質的に平行な光線グループとして前記第１および第２の側方部分のうち一方に光を導くように構成された、請求項１２に記載の導波体。
【請求項１４】
前記第１および第２の制御表面の各々は、前記第１および第２の対向側方部分のうち一方に光を導くように構成され、
前記第１および第２の対向側方部分の各々は、光が前記第１および第２の対向側方部分を介して伝搬しているときに、前記第１および第２の対向側方部分の対向する側から光を抽出するための抽出形体を含む、請求項１に記載の導波体。
【請求項１５】
前記結合部の一部は窪んでおり、前記第１および第２の制御表面は前記結合空隙の向かい側に位置したＶ字状の表面を規定した、請求項１に記載の導波体。
【請求項１６】
前記第１および第２の制御表面の少なくとも一方は、実質的に平行な光線グループとして前記第１および第２の対向側方部分のうち一方に光を導くように構成された、請求項１に記載の導波体。
【請求項１７】
前記第１の側方部分は、第１の下面をさらに含み、
前記第２の側方部分は、第２の下面をさらに含み、
前記第１および第２の下面は、第１の軸に対して等しい側方部分の角度で配設され、
前記第１の軸は、前記中央部分の縦軸に垂直な平面中に位置し、
前記第１の軸はさらに前記結合部を二等分する、請求項１に記載の導波体。
【請求項１８】
前記第１の側方部分は、第１の下面をさらに含み、
前記第２の側方部分は、第２の下面をさらに含み、
前記第１の下面は、第１の軸に対して第１の側方部分の角度で配設され、
前記第２の下面は、第１の軸に対して第２の側方部分の角度で配設され、
前記第１の軸は、前記中央部分の縦軸に垂直な平面中に位置し、
前記第１の軸はさらに前記結合部を二等分し、前記第１および第２の側方部分の角度はともに約９０度よりも小さい、請求項１に記載の導波体。
【請求項１９】
前記第１の側方部分は、第１の下面をさらに含み、
前記第２の側方部分は、第２の下面をさらに含み、
前記第１の下面は、第１の軸に対して第１の側方部分の角度で配設され、
前記第２の下面は、第１の軸に対して第２の側方部分の角度で配設され、
前記第１の軸は、前記中央部分の縦軸に垂直な平面中に位置し、
前記第１の軸はさらに前記結合部を二等分し、前記第１および第２の側方部分の角度はともに約７０度よりも大きい、請求項１に記載の導波体。
【請求項２０】
前記第１の側方部分は、第１の下面をさらに含み、
前記第２の側方部分は、第２の下面をさらに含み、
前記第１の下面は、第１の軸に対して第１の側方部分の角度で配設され、
前記第２の下面は、第１の軸に対して第２の側方部分の角度で配設され、
前記第１の軸は、前記中央部分の縦軸に垂直な平面中に位置し、
前記第１の軸はさらに前記結合部を二等分し、前記第１および第２の側方部分の角度の少なくとも一方は、約４５度よりも大きい、約１３５度よりも小さい、および、約４５度から約１３５度の間のうちいずれか１つである、請求項１に記載の導波体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連特許出願の相互参照
本願は、２０１３年１月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／７５８，６６０号の題名「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ１９６１ＵＳ０号）の利益を主張し、２０１３年１２月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／９２２，０１７号の題名「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｂｏｄｉｅｓ  ａｎｄ  Ｌｕｍｉｎａｉｒｅｓ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｓａｍｅ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２１４３ＵＳ０号）の利益をさらに主張する。本願は、２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願第１３／８４２，５２１号の題名「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ１９４６ＵＳ１号）の一部継続出願をさらに含み、２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願第１３／８３９，９４９号の題名「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ａｎｄ  Ｌａｍｐ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｓａｍｅ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ１９６１ＵＳ１号）の一部継続出願をさらに含み、２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願第１３／８４１，０７４号の題名「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｂｏｄｙ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ１９６８ＵＳ１号）の一部継続出願をさらに含み、２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願第１３／８４０，５６３号の題名「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ａｎｄ  Ｌｕｍｉｎａｉｒｅ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ  Ｓａｍｅ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２０２５ＵＳ１号）の一部継続出願をさらに含み、２０１３年７月１０日に出願された米国特許出願第１３／９３８，８７７号の題名「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ａｎｄ  Ｌｕｍｉｎａｉｒｅ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ  Ｓａｍｅ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２０２５ＵＳ２号）の一部継続出願をさらに含み、２０１３年１２月９日に出願された米国特許出願第１４／１０１，０８６号の題名「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ  ａｎｄ  Ｌｕｍｉｎａｉｒｅｓ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ  Ｓａｍｅ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２１２６ＵＳ１号）の一部継続出願をさらに含み、２０１３年１２月９日に出願された米国特許出願第１４／１０１，１３２号の「Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｂｏｄｉｅｓ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｒｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  Ｆｅａｔｕｒｅｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  Ｓａｍｅ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２１３０ＵＳ１号）の一部継続出願をさらに含み、２０１３年１２月９日に出願された米国特許出願第１４／１０１，１４７号の題名「Ｌｕｍｉｎａｉｒｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｂｏｄｉｅｓ  ａｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２１３１ＵＳ１号）の一部継続出願をさらに含み、２０１３年１２月９日に出願された米国特許出願第１４／１０１，０９９号の題名「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  ａｎｄ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｓａｍｅ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２１２９ＵＳ１号）の一部継続出願をさらに含み、２０１３年１２月９日に出願された米国特許出願第１４／１０１，１２９号の題名「Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｌｏｗ  Ｐｒｏｆｉｌｅ  Ｍｏｄｕｌｅ  Ｗｉｔｈ  Ｌｉｇｈｔ  Ｇｕｉｄｅ  Ｆｏ��  Ｐｅｎｄａｎｔ，  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ，  Ｗａｌｌ  Ｍｏｕｎｔ  ａｎｄ  Ｓｔａｎｄ  Ａｌｏｎｅ  Ｌｕｍｉｎａｉｒｅｓ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２１４１ＵＳ１号）の一部継続出願をさらに含み、２０１３年１２月９日に出願された米国特許出願第１４／１０１，０５１号の題名「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ａｎｄ  Ｌａｍｐ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｓａｍｅ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２１５１ＵＳ１号）の一部継続出願をさらに含み、これらすべてを本願の譲受人が所有しており、その開示内容を本明細書に援用する。
【０００２】
本発明の主題は、照明器具に関し、より詳細には、一般照明用の光導波路を用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００３】
光導波路は、１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）等、１つまたは複数の光源により発せられた光を混ぜ合わせて指向させる。通常の光導波路は、１つまたは複数の結合要素、１つまたは複数の分布要素、および１つまたは複数の抽出要素という３つの主要な構成要素を含む。結合要素（複数可）は、光を分布要素（複数可）に指向させ、後続の構成要素と相互作用するように光を調整する。１つまたは複数の分布要素は、導波路中の光の伝搬状態を制御するものであるが、導波路の形状および材料に依存している。抽出要素（複数可）は、光が導波路から抜け出る場所および方向を制御することによって、光の除去状態を決定する。
【０００４】
結合要素（複数可）の設計において、第１に考慮すべきことは、光源から導波路への光伝送効率の最大化、導波路に注入される光の位置の制御、および結合光学素子中の光の角度分布の制御である。光は、導波路の縁部にある表面および／または内部により規定された空隙および結合空洞を介して導波路に結合される場合がある。このような表面は、空気の相対的に低い屈折率と導波路材料の相対的に高い屈折率との間に界面を備える。注入光の空間的および角度的拡がりの制御は、各光源に専用のレンズを適合させることによる。これらのレンズは、レンズと結合光学素子との間に空隙を設けて配設可能であるか、または導波路の分布要素（複数可）を規定しているものと同じ材料片から製造されていてもよい。
【０００５】
光は、導波路に結合された後、抽出位置へと案内および調整される必要がある。その最も簡単な例は、光ファイバケーブルであり、最小限の損失でケーブルの一端から他端に光を運ぶように設計されている。これを実現するため、光ファイバケーブルは、徐々にしか湾曲しておらず、導波路中の鋭角の屈曲は回避されている。全反射の周知の原理によれば、導波路を伝搬する光は、導波路の外表面からその内部へとはね返される。これは、入射光が表面に対して臨界角を超えないことを前提としている。
抽出要素が導波路から光を除去するため、光は最初に、当該要素を含む形体と接触する必要がある。導波路の表面を適当に成形することによって、抽出形体（複数可）を横切る光の伝搬を制御可能である。具体的には、抽出形体の間隔、形状、および他の特性（複数可）を選択することによって、導波路の外観、その結果としての分布、および効率に影響が及ぶ。
Ｈｕｌｓｅの米国特許第５，８１２，７１４号は、光の伝搬方向を第１の方向から第２の方向に変更するように構成された導波路屈曲要素を開示している。導波路屈曲要素は、光源から発せられた光を収集して、当該導波路屈曲要素の入力面へと光を指向させる収集要素を含む。屈曲要素に入射した光は、外表面に沿って内部反射され、出力面で当該要素から抜け出る。外表面は、屈曲要素に入射した光が出力面に到達するまでにその大部分が内部反射されるように配向した傾斜角度表面または湾曲表面を備える。
【０００６】
Ｐａｒｋｅｒらの米国特許第５，６１３，７５１号は、光入力表面、光遷移領域、および１つまたは複数の光源を有する透明発光パネルを備えた発光パネルアセンブリを開示している。光源は、光遷移領域に埋設または接合されて、空隙を一切排除することにより、光損失を低減して発光を最大化するようになっているのが好ましい。光遷移領域は、各光源の周囲および背後に反射表面および／または屈折表面を含むことにより、当該光遷移領域を通って発光パネルの光入力表面まで、光をより効率的に反射および／または屈折ならびに集中させるようになっていてもよい。パネル部材の片面または両面には、光抽出変形部のパターン、またはパネル表面の形状もしくは幾何学形状の任意の変化、ならびに／または光の一部を発するコーティングが設けられていてもよい。光線は、その一部の内部反射角が、パネルから放出されるか、またはパネルを通ってはね返され、他方の面から放出されるのに十分な大きさとなるように、変形部の可変パターンによって分裂されるようになっていてもよい。
Ｓｈｉｐｍａｎの米国特許第３，５３２，８７１号は、発光時に突起の研磨面上へと指向される光を発する２つの光源を有する組み合わせ伝搬光反射器を開示している。光は、円錐状の反射器上に反射される。また、光は、横方向に本体内部へと反射され、光を本体外へと指向させるプリズムに衝突する。
Ｓｉｍｏｎの米国特許第５，８９７，２０１号は、内部の半径方向コリメート光から分布される建築照明の様々な実施形態を開示している。疑似点光源が半径方向外方にコリメートされた光を発し、分布光学素子の出射手段がコリメート光を光学素子外へと指向させる。
【０００７】
イリノイ州ＮｉｌｅｓのＡ．Ｌ．Ｐ．  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，  Ｉｎｃ．は、厚端、狭端、および両者間の２つの主面を備えた楔状の導波路を製造している。両主面には、ピラミッド状の抽出形体が形成されている。この楔状導波路は、出口標識として使用され、標識の厚端が天井に隣接して位置決めされ、狭端が下方に延伸する。光は、厚端で導波路に入射し、ピラミッド状の抽出形体によって、導波路から下方に離れるように指向される。
近年、導波路要素の縁部へと指向された一連のＬＥＤ構成要素（「縁部照明」手法）を利用した薄型のＬＥＤベース照明器具（たとえば、Ｇｅｎｅｒａｌ  ＥｌｅｃｔｒｉｃのＥＴシリーズパネル反射板）が開発されている。ただし、このような照明器具は通常、ＬＥＤ構成要素等の略完全拡散発光源から発せられた光の導波面狭縁部への結合につきものの損失のために効率が低い。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
中央部分と、それぞれ第１および第２の方向に沿って中央部分から離れるように延伸した第１および第２の別個の側方部分とを含む導波体を有する照明器具を開示する。中央部分に隣接してＬＥＤが配設され、中央部分を介して導波体へと指向される光を発生させるように構成されている。ＬＥＤには、電源回路が電力を供給し、導波体は、側方部分から光を抽出する複数の光抽出形体を含む。
導波体は、それぞれ第１および第２の方向に沿って中央部分から離れるように延伸した第１および第２の別個の側方部分をさらに含む。光抽出形体は、側方部分の上または中に配設されていてもよい。
【０００９】
導波体用の結合光学素子を開示する。結合光学素子は、その入力領域に配設された第１の結合部分と、入力領域の遠隔にあり、第１の結合部分に入射する光を導波体へと反射させるように構成された第１の反射部と、入力領域で第１の結合部分と区別して配設され、入射する光を導波体へと直接屈折させるように構成された第２の結合部分とを含む。
また、少なくとも１つのＬＥＤ近接した第１の入力表面を有し、前記入力表面が少なくとも１つのＬＥＤからの光を受信するように構成された、導波体用の結合光学素子を開示する。第１の入力表面からは、第１の制御表面が変位しており、第１の制御表面に近接して抽出部が配置され、第１の入力表面がＬＥＤからの光を第１の制御表面側に案内し、第１の制御表面が光を抽出部へと反射させる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】開示の照明器具の一実施形態を示した等角図である。
【図２】図１の実施形態の組み合わせ端面正面図およびブロック図である。
【図２Ａ】図１および図２の照明器具の分解等角図である。
【図３】図２の矢視線３−３で参照される中央部分の拡大部分側面図である。
【図３Ａ】中央部分の拡大部分側面図である。
【図３Ｂ】２つの独立した光ビームを生成する照明器具の拡大部分側面図である。
【図４】図２の矢視線４−４で参照される抽出形体の拡大部分側面図である。
【図４Ａ】図１および図２の照明器具から発せられた所望の光分布を示したグラフである。
【図４Ｂ】本開示の一実施形態において用いられる抽出形体の部分図である。
【図４Ｃ】本開示の第２の実施形態において用いられる抽出形体の部分図である。
【図４Ｄ】導波路の表面から外方に延伸した抽出形体の具体的な一実施形態を示した導波路表面の部分等角図である。
【図４Ｅ】本開示の別の実施形態において用いられる抽出形体の部分図である。
【図４Ｆ】図４Ｅの抽出形体の拡大部分断面図である。
【図４Ｇ】本開示の別の実施形態において用いられる抽出形体の部分図である。
【図４Ｈ】図４Ｇの抽出形体の拡大平面図である。
【図４Ｉ】図４Ｇの抽出形体の拡大部分断面図である。
【図４Ｋ】図１および図２の照明器具から発せられた別の所望の光分布を示したグラフである。
【図５Ａ】照明器具の別の実施形態の斜視図である。
【図５Ｂ】端部キャップが除去された、図５Ａに示す照明器具の改良型の端面正面図である。
【図５Ｃ】図５Ｂの導波体の中央部分の拡大部分側面図である。
【図６】本明細書に記載の導波体のうちのいずれかの中央部分の拡大部分断面図であって、中央部分に近接して配置された光源および光源の反対側にある鏡面仕上げの上部反射器と示した、拡大部分断面図である。
【図６Ａ】導波体の第１および第２の側部間のＶ字状の収束部に配置された鏡面反射体を示した、中央部分の拡大部分端面図である。
【図７】第１の角度で配設されたファセットを有する導波体を伝搬する光線を示した図である。
【図８】図７のファセットよりも浅い第２の角度で配設されたファセットを有する導波路を伝搬する光線を示した図である。
【図９】開示の照明器具の別の実施形態における導波体を伝搬する光線を示した図である。
【図１０】開示の照明器具のさらに別の実施形態において用いられる導波路の側面図である。
【図１１】照明器具のさらに別の実施形態において使用可能な導波体の端面正面図である。
【図１２】図１１の導波体の等角図である。
【図１３Ａ】開示の照明器具のさらに別の実施形態において使用可能な別の導波体の端面正面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａの導波体の等角図である。
【図１４Ａ】照明器具のさらに別の実施形態において使用可能な導波体の端面正面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａの導波体の等角図である。
【図１５Ａ】照明器具の別の実施形態において使用可能な導波体の端面正面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａの導波体の等角図である。
【図１６Ａ】照明器具のさらに別の実施形態において使用可能なさらに別の導波体の等角図である。
【図１６Ｂ】照明器具の別の実施形態において使用可能なさらに別の導波体の等角図である。
【図１７Ａ】照明器具のさらに別の実施形態において使用可能なさらに別の導波体の等角図である。
【図１７Ｂ】照明器具の別の実施形態において使用可能なさらに別の導波体の等角図である。
【図１８Ａ】照明器具のさらに別の実施形態において使用可能なさらに別の導波体の等角図である。
【図１８Ｂ】照明器具の別の実施形態において使用可能なさらに別の導波体の等角図である。
【図１９Ａ】照明器具のさらに別の実施形態において使用可能なさらに別の導波体の等角図である。
【図１９Ｂ】照明器具の別の実施形態において使用可能なさらに別の導波体の等角図である。
【図２０】照明器具の一実施形態の端面図である。
【図２１】本願に開示の導波路の中央部分の一実施形態の側面図である。
【図２２Ａ】本願に開示の導波路と併用される抽出形体の一実施形態の部分等角図である。
【図２２Ｂ】本願に開示の導波路と併用される抽出形体の第２の実施形態の部分等角図である。
【図２２Ｃ】本願に開示の導波路と併用される抽出形体のさらに別の実施形態の部分等角図である。
【図２２Ｄ】本願に開示の導波路と併用される抽出形体の別の実施形態の拡大部分断面図である。
【図２３Ａ】照明器具の別の実施形態において使用可能なさらに別の導波体の等角図である。
【図２３Ｂ】図２３Ａに示す導波体の第２の等角図である。
【図２３Ｃ】図２３Ａに示す導波体の側面図である。
【図２４Ａ】開示の照明器具のさらに別の実施形態の下側正面図である。
【図２４Ｂ】図２４Ａに示す照明器具の断面図である。
【図２４Ｃ】図２４Ａに示す照明器具の等角図である。
【図２５Ａ】開示の照明器具のさらに別の実施形態の下側正面図である。
【図２５Ｂ】図２５Ａに示す照明器具の側面図である。
【図２５Ｃ】図２５Ａに示す照明器具の構成要素のうちの１つの側面図である。
【図２５Ｄ】図２５Ａに示す照明器具の構成要素のうちの１つを破線で、当該構成要素の断面を実線で示した等角図である。
【図２６】入力表面の反対にあるテクスチャ加工された表面を示した、本願に開示の導波体の中央部分の一実施形態の側面図である。
【図２７】本願に開示の照明器具および当該照明器具の一方面の反対側にある反射器の一実施形態の側面図である。
【図２７Ａ】図２７の照明器具から発せられた別の所望の光分布を示したグラフである。
【図２８】導波体の別の実施形態の側面図である。
【図２８Ａ】図２８の実施形態の分解等角図である。
【図２９】導波体の別の実施形態の側面図である。
【図３０】開示の照明器具のさらに別の実施形態において用いられる導波路の別の実施形態を示した図である。
【図３０Ａ】図３０の実施形態の中央部分の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の例は、本発明をさらに説明するものであるが、当然、その範囲を何ら制限するものと解釈されるべきではない。
【００１２】
一般的に、特定の光抽出分布は、導波体の曲率および／もしくは他の形状ならびに／または抽出形体の形状、サイズ、および／もしくは間隔によって決まる。これらの選択肢はすべて、導波路の一端から他端までの視覚的均一性に影響を及ぼす。たとえば、表面が滑らかな導波体は、その湾曲部分で光を発することができる。湾曲が鋭くなると、より多くの光が抽出される。また、湾曲に沿った光の抽出は、導波体の厚さによって決まる。光は、臨界角に到達することなく、薄い導波体のきつい湾曲を伝搬可能であるが、厚い導波体を伝搬する光は、臨界角よりも大きな角度で表面に衝突して出射する可能性が高い。
導波体をテーパ状にすると、光が導波体の長さに沿って内部反射する一方、入射角が大きくなる。最終的に、この光は、出射するのに十分鋭い角度で一方面に衝突する。その反対の例すなわち長さ方向に徐々に厚くなる導波体によれば、光は、導波体表面との相互作用がほとんどない状態で長さに沿ってコリメートされる。これらの反応を用いることによって、導波路内で光を抽出および制御することができる。専用の抽出形体と組み合わせてテーパ状にすると、形体アレイの全体で入射角度分布を変更可能になる。これにより、光の抽出量および抽出方向が制御される。このように、湾曲、テーパ状表面、および抽出形体の選択組み合わせによって、所望の照明および外観を実現可能である。
【００１３】
さらにまた、本明細書で検討する導波体は、所望の効果および／または外観を実現するため、アクリル樹脂材料、シリコーン、ポリカーボネート、ガラス材料、環状オレフィン共重合体、空気、または他の（１つもしくは複数の）適当な材料、あるいはそれらの組み合わせ等、任意適当な光学的透過性材料で構成されている。
一態様によれば、導波路は、少なくとも１つから無限数のビームまたは光線グループまで光を指向させ、各グループの光線は、互いにある角度範囲内で導波路を伝搬する。各範囲は、導波路材料のＴＩＲ限界内で狭くてもよいし、広くてもよい。
【００１４】
別の態様によれば、導波路は、全反射（「ＴＩＲ」）により導波路の内側で少なくとも１回、導波路の１つまたは複数の表面ではね返る複数のグループに光を構成する。各グループは、互いに狭い角度範囲または広い角度範囲内に配設された角度で伝搬する複数の光線を含む。
任意の実施形態において、この範囲は、光線グループの各光線が十分にコリメートしていると考え得るほどに狭くてもよいし、それに近い状態であってもよいし、光線グループの各光線がコリメートしていないと考え得るほどに広くてもよいし、それに近い状態であってもよい。このように光線の角度を制御することによって、光の制御を増強し、導波路のサイズおよび重量を低減し、照明器具のコストを低減することができる。
【００１５】
図１〜図３は、中央部分１８と、それぞれ第１および第２の方向に沿って中央部分１８から離れるように延伸し、それぞれ第１および第２の外側端部２０Ａ、２２Ａ（図２）で終端している第１および第２の別個の側方部分２０、２２とを含む導波体１２を有する導波路を備えた照明器具１０を示している。図示の実施形態における側方部分２０、２２は、互いに鏡像であるのが好ましい。中央部分１８は、結合部２４と、図２に示すように結合部２４に隣接して配設された１つまたは複数のＬＥＤ素子２６の形態の光源２５とを含み、光源２５は、結合部２４を介して導波体１２へと指向される光を発生させるように構成されている。光源２５には、電源回路Ｃ（図２）が電力を供給し、導波体は１２、たとえば図７および図８に示すように、側方部分２０、２２から光を抽出する複数の光抽出形体１４を含む（図４、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ、図４Ｅ、および図４Ｇは、このような形体１４の様々な実施形態を示す）。
【００１６】
より具体的には図２Ａに見られるように、照明器具１０は、基本表面２８を有する基板２７の形態の基本要素を含む。基本表面２８は、所望により、白色材料または鏡面反射特性を示す材料が考えられる反射性材料で被覆または被膜されていてもよい。ＬＥＤ素子２６は、基本表面２８上に搭載されている。基板２７は、ＬＥＤ素子が好ましくは縦軸Ｌ（図２Ａ）に沿って等間隔で、結合部２４の空洞２９（図３）へとさらに延伸するように、任意適当な様態で導波体１２に固定されている。各ＬＥＤ素子２６は、単一の白色ＬＥＤであってもよいし、複数の白色ＬＥＤであってもよいし、蛍光体被膜ＬＥＤを単独または緑色ＬＥＤ等のカラーＬＥＤとの組み合わせで含む単一の基板またはパッケージ上に別個または一体的に搭載された複数のＬＥＤを備えていてもよい。柔らかい白色照明を発生させる場合、各ＬＥＤ素子２６は通常、１つまたは複数の青色シフト黄色ＬＥＤおよび１つまたは複数の赤色ＬＥＤを含む。当技術分野において知られている通り、他のＬＥＤ組み合わせによって、異なる色温度および発色を行わせることも可能である。一実施形態において、光源は、いずれも本願の譲受人であるＣｒｅｅ，Ｉｎｃ．が開発した、たとえばＴｒｕｅＷｈｉｔｅ（登録商標）ＬＥＤ技術を組み込んだＭＴ−Ｇ  ＬＥＤモジュールまたは２０１２年１０月１０日に出願されたＬｏｗｅｓらによる米国特許出願第１３／６４９，０６７号の題名「ＬＥＤ  Ｐａｃｋａｇｅ  ｗｉｔｈ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｏｕｒｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｃａｐｓｕｌａｎｔ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｐｌａｎａｒ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ１９１２ＵＳ１−７号）の開示等、任意のＬＥＤを備えており、その開示内容を本明細書に援用する。本明細書に開示の実施形態のうちのいずれかにおいて、ＬＥＤ（複数可）は、必要または所望により、特定の発光分布を有する。たとえば、導波体の内側では、米国特許第８，５４１，７９５号に開示の側方発光ＬＥＤを利用してもよく、その開示内容を本明細書に援用する。より一般的には、任意の完全拡散、対称、広角、側方優先、または非対称ビームパターンＬＥＤ（複数可）を光源として使用するようにしてもよい。さらにまた、２０１３年１２月９日に出願されたＫｅｌｌｅｒらによる同時係属の米国特許出願第１４／１０１，１４７号の題名「Ｌｕｍｉｎａｉｒｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｂｏｄｉｅｓ  ａｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２１３１ＵＳ１号））に開示のＬＥＤ構成および光学素子のいずれかを使用してもよく、これを本明細書に援用する。
【００１７】
電源回路Ｃは、基板２７上に配設されていてもよいし、遠隔配置されていてもよいし、電源回路Ｃの一部が基板上に配設され、電源回路Ｃの残りの部分が遠隔配置されていてもよい。いずれにしろ、電源回路Ｃは、所望の様態で光源２５をＡＣまたはＤＣ電力で動作させることによって、所望の明度および発色の光を発生させるように設計されている。また、必要または所望により、熱交換器（図示せず）を配置することで、熱を放散させてＬＥＤと電源回路Ｃとの間の熱クロストークを取り除く。光源２５は、ダウンライト、壁洗浄効果を生じるライト、作業用ライト、反射板等で発生可能な光を含め、一般照明目的に適した光を発するのが好ましい。
【００１８】
図１〜図３の実施形態において、第１および第２の側方部分２０、２２はそれぞれ、上面および下面３０、３２を有し、結合部２４に近接した第１の端部２０Ｂ、２２Ｂおよび結合部２４の遠位にある第２の端部２０Ａ、２２Ａを含む。第１の端部２０Ｂ、２２Ｂは第１の厚さＴ1を有し、第２の端部２０Ａ、２２Ａは第２の厚さＴ2を有し、第１の厚さＴ1が第２の厚さＴ2よりも大きいことから、側方部分２０、２２はテーパ状である。具体的な一実施形態において、たとえば、第１の厚さＴ1は約６ｍｍ以下であり、第２の厚さは約２ｍｍ以上である。また、一実施形態において、第１および第２の側方部分２０、２２それぞれの中心部は、たとえば約２ｍｍ以上という点で第２の端部２０Ａ、２２Ａと等しい厚さを有する。なお、最小厚さが構造強度の条件のみによって制限される一方、最大厚さは現在のところ、製造条件のみによって制限される。一実施形態において、導波体の最大／最小厚さ比は、１０：１以下である。この実施形態のより具体的な一変形において、当該比はおよそ３：１である。具体的な一実施形態においては、図２７に示すように、導波路１２の上面３０の上方に反射器５３が配置されていてもよい。反射器５３は、所望により、表面３０上に配設された鏡面または反射コーティングで置き換え可能である（図２７の実施形態においては、それ以前の図示の実施形態とは対照的に、表面３０の上方に表面３２が配設されている）。図２７Ａは、図２７の実施形態の例示的な光分布を示しており、同心円が明度の大きさ（カンデラ：ルーメン／ステラジアン）示し、中心から半径方向に延伸した線が出射光の角度を示しており、０°が真下、９０°が右方、１８０°が真上を指す。また、他の所望の光分布を実現するようにしてもよい。
さらに別の実施形態においては、図５Ｂに示すように、第１の厚さＴ1が第２の厚さＴ2と等しい平坦な導波体１２が用いられる。
【００１９】
また、図１〜図３の図示の実施形態において、結合部２４は、ＬＥＤ素子２６から離れて第２の端部２０Ａ、２２Ａの一方または両方へと上方に湾曲している。第１および第２の部分２０、２２の上面３０は、テクスチャ加工されていてもよい。各テクスチャ加工表面３０は、複数の光抽出形体１４を備えていてもよく、その１つを図４に示す。より具体的な一実施形態において、複数の光抽出形体１４はそれぞれ、第１の表面３８から第２の表面４２まで延伸した中間表面４０を備える。中間表面４０のすべてまたは一部は、図４、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ、図４Ｅ、および図４Ｇに示すように、平面状であってもよいし、湾曲していてもよい。一実施形態において、中間表面４０の湾曲の角度は、１０°〜８０°の範囲であってもよい。この実施形態のより具体的な一変形において、湾曲の角度は、およそ３０°〜６０°である。この実施形態のさらに別の変形において、中間表面４０の湾曲の角度は、およそ４２．５°〜５０°である。中間表面４０は、一定の曲率半径を有していてもよいが、必ずしもその必要はない。さらに、結合部２４の縁部４７は、平面湾曲状、傾斜状、テーパ状等の任意の形状が可能であるが、これらに限定されない。
【００２０】
また、図４に示すように、各第１の表面３８は、関連の隣接する第２の表面４２から特定の距離Ｄ１だけ変位しており、この距離Ｄ1は、一定であるか、または各表面３０の長さおよび幅に沿って変化するのが好ましい。曲率半径の中心の配置、曲率半径の大きさ、および各中間表面４０のアーチ状範囲は、導波体１２からの光の分布に影響を及ぼす。別の実施形態においては、図７および図８に見られるように、中間表面４０が平面状であり、そのすべてが互いに平行である。ただし、表面４０のすべてが平面状または平行である必要はない。一実施形態において、第１の表面３８と隣接する第２の表面４２との間の垂直距離（すなわち、表面３８からその下方の平面４２の仮想投影まで垂直に延伸した線の長さ）は、１００μｍ未満であるのが好ましく、約２０〜約１００μｍであるのがより好ましい。別の実施形態において、中間表面４０は互いに平行であり、関連する第１および第２の表面３８、４０に対して非ゼロの角度で配設されている。各中間表面４０と、関連する隣接表面３８または４２が表面４０と会合する場所での表面３８または４２に接する線との間の角度は、（たとえば、図７に見られるように）相対的に急峻であってもよいし、（たとえば、図８に見られるように）相対的に浅くてもよい。したがって、たとえば、各中間表面４０と、関連する隣接表面３８が表面４０と会合する場所での表面３８に接する線との間の角度は、約５°〜９０°の範囲であってもよいし、より具体的には、約４０°〜約６０°であってもよいし、約５０°であるのが最も好ましい。この角度（または、中間表面４０と、関連する隣接表面４２が表面４０と会合する場所での表面４２に接する線との間の角度等、その他任意の関連角度）および各中間表面４０のサイズは、導波体１２からの光の出力分布に影響を及ぼす。
【００２１】
なお、抽出形体は、非対称発光分布が得られるように、導波体１２の表面上（複数可）で異なるサイズ、形状、および／または間隔であってもよい。たとえば、抽出形体は、図２２Ａ〜図２２Ｄに示すように、テーパ状の縁部となる切り欠きと段差とを組み合わせた抽出部を含んでいてもよい。図２２Ｄに示す抽出形体は、以下の表に記載の寸法を有していてもよい。ただし、このような寸法は、ほんの一例に過ぎず、限定的なものではない。
【００２２】
【表１】
0006517154.tif 000002
【００２３】
また、２０１３年１２月９日に出願されたＫｅｌｌｅｒらによる同時係属の米国特許出願第１４／１０１，０８６号の題名「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ  ａｎｄ  Ｌｕｍｉｎａｉｒｅｓ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ  Ｓａｍｅ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２１２６ＵＳ１号）に見られるように、抽出形体は、小さな窪みまたは突起を備えていてもよく、相対的に多数のこのような抽出形体が結合部２４の左側に配設され、相対的に少数のこのような抽出形体が結合部２４の右側に配設されていてもよい。このような実施形態において明らかなように、導波体１２の左側から抽出される光が多く、導波体１２の右側から抽出される光が相対的に少ない。
【００２４】
別の実施形態においては、下面３２がテクスチャ加工されている。このテクスチャ加工は、拡散効果を生じる粗面および／または複数の抽出形体１４によってもたらされるようになっていてもよい。これらの抽出形体１４は、上述の抽出形体と同一または類似であってもよい。
【００２５】
図２および図２Ａを再び参照して、図示の実施形態においては、導波体１２が縦軸Ｌに平行な長さＬ1を有し、長さＬ1に直角な幅Ｗをさらに有する。幅Ｗは、約３インチと小さくすることもできるし、製造上、幅広にすることもできる。一実施形態において、幅Ｗは約１２インチであり、別の実施形態において、幅Ｗは約２４インチである。長さＬ1は、約２インチと小さくすることもできるし、製造上、長くすることもできる。一実施形態において、長さＬ1は、少なくとも約１２インチであるのが好ましく、少なくとも約４８インチであるのがより好ましい。図２に示す実施形態において、本明細書に開示の導波路は、以下の表に記載の寸法を有していてもよい。なお、以下の表の寸法は、ほんの一例に過ぎず、限定的なものではない。
【００２６】
【表２】
0006517154.tif 000003
【００２７】
図３に示すように、結合部２４は、空洞２９を規定する凹状の第１の表面４４と、凹状の第１の表面４４の反対側に配設された湾曲Ｖ字状の第２の表面４６とを有する。図２６に示すように、凹状の表面４４は、光の色がより十分に混ざり合うように、テクスチャ加工されていてもよい。一実施形態において、Ｖ字状の第２の表面４６は、滑らかで被膜されていない。図６に見られる別の実施形態においては、鏡面材料４８の任意選択層がＶ字状の第２の表面４６上に配設されている。図６Ａに見られるこの実施形態のさらに別の変形においては、第１および第２の側部２０、２２間において、任意選択の鏡面反射体４９がＶ字状の収束部に配置されている。材料４８または鏡面反射体４９は、本明細書に記載の実施形態のうちのいずれかにおいて使用してもよい。
【００２８】
それぞれがある光線角度分布範囲を有する１つもしくは複数の光線グループまたはビームへと光源２６の光線を再指向させるには通常、光源よりも実質的に大きな光学素子が必要であるが、このような再指向は、図３Ａに示すように、厚い導波路１２を用いることによっても実現可能である。ただし、コスト上の理由からは、相対的に薄い導波路を用いることによって、このような光の再指向を確保するのが好ましい場合がある。たとえば、図３Ｂに見られるように、光源２６によって発せられた光は、２つの独立した光線セットへと再指向可能である。各光線セットは、非常に狭い分布範囲を有するか、または導波路１２からの所望の光分布を実現するため、実質的または十分にコリメートされていてもよい。具体的に、図６を参照して、ＬＥＤ素子２６（複数可）により発せられた１次的に完全拡散の光分布は、凹状の表面４４を規定する壁に入射し、上面４４ａに入射した光が結合部２４を伝搬して湾曲Ｖ字状の第２の表面４６に衝突する。第２の表面４６を構成する表面４６ａ、４６ｂは、ＴＩＲ（および／または鏡面反射（鏡面反射体４９上の材料４８が存在する場合））により、図７〜図９に見られるように光線が導波体１２の材料の臨界角を超えて出射するまで上面および下面３０、３２間の全反射によりはね返る光線グループ５１ａ、５１ｂの第１のセットとして光を側部２０、２２に再指向させる。凹状の表面４４の下面４４ｂに入射した光は、湾曲Ｖ字状の第２の表面４６に衝突することなく、結合部２４を伝搬して部分２０、２２に直接到達する。図３Ｂの実施形態において、下面４４ｂは、当該表面４４ｂを通過した光が光線グループ５２ａ、５２ｂの第２のセットとして再指向されるように湾曲している。この光についても、図７〜図９に見られるように光線が導波体１２の材料の臨界角を超えて出射するまで上面および下面３０、３２間ではね返る。図３Ｂの図示の実施形態において、光線グループ５１ａ、５１ｂ、５２ａ、および５２ｂは、狭い光線角度分布を有する（すなわち、この光線グループは、実質的または十分にコリメートされている）。いくつかの実施形態において、表面４６ａ、４６ｂは、形状が放物線状であり、光源２６を中心としていてもよい。抽出形体１４は、上面および下面３０、３２から指向されるように制御された様態で光を導波路１２から出射させる。光線は、少なくとも実質的にコリメートされているため、導波体１２を伝搬する際の拡がりが最小限に抑えられる。これにより、コリメートされた様態での抽出または広い分布への拡がりが可能である高度に制御されたビームが得られる。
【００２９】
具体的に、図６〜図８に示すように、コリメートされた光線は、抽出形体１４に衝突して導波路１２へと再指向されるか、または、光の角度が臨界角を超えている場合には、照明を施す空間または室内へと出射するまで、全反射により、導波体１２を通って繰り返しはね返る。抽出形体１４に衝突して導波体１２へとはね返された光は、対向する導波体表面に対する光の入射角に応じて、対向表面に衝突して導波体１２から出射するようになっていてもよいし、対向表面でさらに反射して導波体１２内を伝搬し続けるようになっていてもよい。光は最終的に、好ましくは外側端部２０Ａ、２２Ａに到達する前に、導波体１２から離れる。この出射は、互いに平行な段差表面を有する抽出形体１４によって促進される。この構成によって、側方部分２０、２２はテーパ状の外観となる。抽出された光は、図４Ａまたは図４Ｋに示す光分布を有していてもよく、同心円が明度の大きさ（カンデラ：ルーメン／ステラジアン）示し、中心から半径方向に延伸した線が出射光の角度を示しており、０°が真下、９０°が右方、１８０°が真上を指す。ただし、任意の所望の光分布を実現するようにしてもよい。
【００３０】
一実施形態において、抽出形体１４は、図４Ｄに示すように、外方に延伸した突起を構成している。このような抽出形体１４を用いると、突起が導波体１２のどの表面から延伸しているかに応じて、光の分布が上方または下方に制限される。たとえば、図４Ｄに示すように、導波体１２の上面に配置されたドーム状等の外方に延伸した突起で構成された抽出形体１４であれば、光は上方にのみ放出される。外方に突出した抽出形体が導波体１２の下面に形成されている場合は、その逆が起こる。これらの抽出形体１４は、上述の結合形体と組み合わせた場合に、特に有用である。
一実施形態において、ＬＥＤ２６から発生された光は、約４：１以下の照度最大／最小比で天井から反射される。この光は、約１：１〜約３：１の照度最大／最小比で天井から反射されるのがより好ましい。この光は、約２：１以下の照度最大／最小比で反射されるのが最も好ましい。
【００３１】
開示の照明器具に関して得られる照度は、一実施形態において、当該照明器具の使用が約１．３の間隔基準となり得るようにしている。言い換えると、一連の照明器具１０はそれぞれ、照明を施す表面の上方７フィートの高さで１０フィート離して搭載しながらも、許容レベルの照度が得られる。上方照明の間隔の範囲は、１６以下の間隔基準であってもよい。言い換えると、天井から１フィートの距離で１６フィート離して搭載した照明器具は、なお許容レベルの照度および均一性が得られることになる。本実施形態の上方間隔基準は、１０以下である。下方照明の間隔の範囲は、２以下の間隔基準であってもよい。照明器具は、作業面から８フィートで１６フィート離して搭載され、許容レベルの照度および均一性をもたらすものであってもよい。一実施形態において、照明器具の間隔基準は、１．３以下であってもよい。
【００３２】
図５Ａ〜図５Ｃ、図１０、および図２９は、天井６２から吊るされた完全な照明６０に組み付けられた別の実施形態を示している。導波体６４は、ハウジング６８に固定された端部キャップ６６Ａ、６６Ｂ間に配設されている。ハウジング６８は、ドライバ回路を囲っているが、このドライバ回路は別の位置に配設されていてもよい。また、ハウジング６８は、アルミニウム等の熱伝導材料で構成されていてもよく、ドライバ回路の構成要素から熱を放散させる放熱構造７０を備えていてもよい。ハウジング６８は、従来通り、ブラケット７２およびワイヤロープ７４によって、適当な天井搭載構造から吊るされていてもよい。照明器具６０は、電気接続コード７６を介して電力を受けるようになっていてもよい。
【００３３】
導波体６４は、任意の方向（たとえば、水平、垂直、または斜め）に配向していてもよい。図５Ｂおよび図５Ｃに見られるように、導波体６４は、導波体１２に対して逆になっている（すなわち、反転している）。したがって、Ｖ字状の表面４６と類似または同一のＶ字状の湾曲表面８６の上方には、結合部２４と類似または同一の結合部８４の空洞２９と類似または同一の空洞８２が配設されている。上記実施形態と同様に、Ｖ字状の表面は、滑らかで被膜されていなくてもよいし、鏡面材料で被膜されていてもよい。あるいは、上記実施形態と同様に、Ｖ字状の表面８６に隣接および接触して鏡面反射体が配設されていてもよい。基板９２上に搭載されたＬＥＤ素子（複数可）（図５Ｃ）９０は、空洞８２内へと延伸するように、導波体６４に対して固定されていてもよい。その他、側方部分２０、２２に対応する側方部分９０、９２が互いに実質的に１８０°で配設され、本明細書に開示の抽出形体１４のうちのいずれかと類似または同一の抽出形体（図示せず）が結合部８４に隣接した表面９６に配設され、表面９６の反対側にある表面９８の横方向の範囲が表面９６よりも大きいという点で、導波体６４は導波体１２と異なる。表面９６は、滑らかであるのが好ましいが、表面３２に関して記載した通り、テクスチャ加工されていてもよい。
【００３４】
図面の様々な実施形態に示すように、導波体１２または６４の下面３２は、縦軸Ｌに垂直な平面中で結合部２４を二等分する軸Ｂ（図３）に対して、任意の角度Ａで配設されていてもよい。この角度Ａは、約４５°〜約１３５°であるのがより好ましい（たとえば、図１１〜図１４Ｂ参照）。別の実施形態において、下面３２は、軸Ｂに対して、約７０°〜約９０°の角度Ａで配設されている。図１〜図４に示す実施形態において、下面３２は、軸Ｂに対して、約８５°の角度Ａで配設されている。
【００３５】
図１５Ａおよび図１５Ｂは、側方部分２０、２２が異なる角度で配設された一実施形態を示しており、このため、この実施形態は非対称である。より具体的に、側方部分２０、２２それぞれの下面３２−１および３２−２は、軸Ｂに平行な線に対して、それぞれ角度ＣおよびＤを成している。この好適な実施形態において、角度ＣおよびＤはそれぞれ、約８５°および約１３５°であるが、これらの角度は任意の大きさを有していてもよい。図１５Ａおよび図１５Ｂの実施形態は、壁が天井と会合する領域に隣接して用いられる天井吊り下げ式の照明器具で使用すると、特に有用である。この場合、部分２０は、表面３０が壁と天井の交差部および室内を照らすように、当該交差部側へ指向されるようになっていてもよく、当該交差部から離れるように指向されて、天井の内側部分および室内の作業空間を照らすようになっていてもよい。
【００３６】
次に図１６Ａおよび図１６Ｂを参照して、導波体は、湾曲縦軸Ｌを規定するように一部または全部が湾曲していてもよい。たとえば、図１６Ａは、周囲で一部が湾曲した導波体１２Ａを示しているが、その他の部分は、本明細書に開示の実施形態のうちのいずれかの導波体１２と同一である。図１６Ａの実施形態は、１８０°湾曲したものとして図示しているが、所望により、その他任意のアーチ状範囲で湾曲していてもよい。図１６Ｂは、円形の縦軸Ｌ（図示せず）を規定して円筒を構成するように、導波体２１Ｂが周囲で全体的に湾曲して接合された（すなわち、導波体が３６０°湾曲した）一実施形態を示している（なお、図１６Ａは、図１６Ｂの導波体の断面も示している）。所望により、湾曲縦軸Ｌを含む平面中の部分円または全円以外を導波体１２Ａ、１２Ｂのいずれかが規定していてもよい。したがって、たとえば、楕円形または他の形状が規定されていてもよい。その他、導波体２１Ｂは、本明細書に開示の実施形態のうちのいずれかと同一であってもよく、照明器具に用いられていてもよい。このような場合、ＬＥＤ素子２６は、湾曲基板２７上に配設され、表面４４により規定された空洞２９内へとＬＥＤ素子２６が延伸するように任意適当な様態で、基板２７が導波体１２Ａ、１２Ｂに固定されていてもよい。
【００３７】
図１７Ａ〜図２０および図２３Ａ〜図２５Ｄは、結合部２４およびＶ字状の表面４６を利用した導波路のさらに別の実施形態を示している（図１６および図１６Ｂの場合と同様に、図１７Ａおよび図１８Ａは、別の実施形態を図示するのみならず、それぞれ図１７Ｂおよび図１８Ｂの実施形態も示している）。これら図面の実施形態は、（図１７Ａおよび図１７Ｂに見られる）結合部分の中心を通過する平面Ｐに関して対称であり、１つまたは高々数個のＬＥＤ素子を収容可能な限られたサイズの結合部分２４を有する。図１７Ａおよび図１７Ｂがそれぞれ半円形および全円形の導波体１２Ｃ、１２Ｄを示す一方、図１８Ａおよび図１８Ｂはそれぞれ、半分および完全な正方形の導波体１２Ｅ、１２Ｆを示している。図示の実施形態において、導波体１２Ｃ〜１２Ｆは、図１〜図４の実施形態と類似または同一の断面形状を有するが、所望により、これら実施形態のいずれかが異なる断面形状を有していてもよい。また、４分の１円もしくは４分の１正方形の形状、または円形もしくは正方形以外の形状等、他の類似形状も可能である。
これら別の実施形態は、図１〜図３に関連して記載した様態で光を分布させ、異なる導波体形状を収容するのに必要または望ましいと考えられる適当な改良を行うことにより、たとえば本明細書に開示するような任意の照明器具に使用するようにしてもよい。たとえば、本明細書に開示の導波体のうちのいずれかを照明器具６０に使用してもよい。
また、開示の図１、図２、および図２Ａは、中央部分１８と、それぞれ第１および第２の方向に沿って中央部分１８から離れるように延伸した第１および第２の別個の側方部分２０、２２とを有する導波体１２である。中央部分１８は、当該中央部分１８に配置された結合部２４を含む。
【００３８】
一実施形態において、導波体１２は、導波体１２に近接したＬＥＤ光源により発生された放出光をその側方部分２０、２２から抽出する複数の光抽出形体１４を含む。別の実施形態において、第１および第２の側方部分２０、２２はそれぞれ、上面および下面３０、３２ならびに結合部２４に近接した第１の端部３４および結合部２４の遠位にある第２の端部２０Ａ、２２Ａを有する。第１の端部３４は第１の厚さＴ1を有し、第２の端部は第２の厚さＴ2を有し、第１の厚さＴ1が第２の厚さＴ1よりも大きい。具体的な一実施形態において、たとえば、第１の厚さＴ1は約６ｍｍ以下であり、第２の厚さＴ2は約２ｍｍ以上である。
【００３９】
さらに別の実施形態において、導波体１２の結合部２４は、第２の端部２０Ａ側へ上方に湾曲している。
【００４０】
一実施形態において、導波体１２の上面３０は、テクスチャ加工されている。より具体的な一実施形態において、複数の光抽出形体１４はそれぞれ、第１の表面３８によって規定されており、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｅ、および図４Ｇに示すように、第１の表面３８から第２の表面４２まで中間表面４０が延伸している。中間表面４０のすべてまたは一部は、平面状であってもよいし、それぞれが一定半径の曲面を有して湾曲していてもよい。後者の場合、表面４０は、図４Ｃに見られるように、断面が凸状であるのが好ましいが、必ずしもその必要はない。いくつかの実施形態において、表面４０は、図４Ｅに示すように、平面部分および湾曲部分を含んでいてもよい。他の実施形態において、中間表面４０のすべてまたは一部は、図４Ｇに示すように、上述の平面状または一定の曲率半径との組み合わせにより波形であってもよい。また、中間表面４０のすべてまたは一部がテクスチャ加工されている一方、表面３０、４２の両方または一方が滑らかであってもよい。このようなテクスチャ加工は、多結晶ダイヤモンドによる表面の切削またはその他任意適当な手段により実現されていてもよい。表面４０および／または抽出形体１４は、導波路１２の上面および下面３０、３２の一方または両方に成形、エンボス加工、あるいは形成されていてもよい。その代替または追加として、抽出形体を含むフィルム（図示せず）が上面および下面３０、３２の一方または両方に付着、積層、あるいは固定され、光抽出をもたらすようになっていてもよい。
【００４１】
図４Ｅ、図４Ｆ、図４Ｇ、および図４Ｈに示す実施形態において、本明細書に開示の表面４０は、以下の表に記載の寸法を有していてもよい。なお、以下の表の寸法は、ほんの一例に過ぎず、限定的なものではない。
【表３】
0006517154.tif 000004
【００４２】
別の実施形態においては、図７および図８に見られるように、中間表面４０が平面状であり、そのすべてが互いに平行である。ただし、表面４０のすべてが平面状または平行である必要はない。別の実施形態において、中間表面４０は互いに平行であり、関連する第１および第２の表面３８、４０に対して非ゼロの角度で配設されている。各中間表面４０と、関連する隣接表面３８または４２が表面４０と会合する場所での表面３８または４２に接する線との間の角度は、（たとえば、図７に見られるように）相対的に急峻であってもよいし、（たとえば、図８に見られるように）相対的に浅くてもよい。この角度（または、中間表面４０と、関連する隣接表面４２が表面４０と会合する場所での表面４２に接する線との間の角度等、その他任意の関連角度）および各中間表面４０のサイズは、導波体１２からの光の出力分布に影響を及ぼす。
【００４３】
この実施形態のより具体的な一変形において、第１の表面３８は、第２の表面４２から特定の距離だけ変位しており、複数の光抽出形体それぞれの第１および第２の表面間の距離はすべて等しい。この実施形態のさらに具体的な一変形において、複数の光抽出形体１４それぞれの各段差の中間表面４０は、同じ角度で傾斜している。
【００４４】
一実施形態において、導波体１２の第１および第２の側方部分２０、２２の下面３２は、テクスチャ加工されている。この実施形態の具体的な一変形において、下面３２は、上述の通り、複数の抽出形体１４を含む。
図３に示すように、結合部２４は、空洞２９を規定する凹状の第１の表面４４と、凹状の第１の表面４４の反対側に配設された湾曲Ｖ字状の第２の表面４６とを有する。凹状の表面４４は、光の色がより十分に混ざり合うように、テクスチャ加工されていてもよい。一実施形態において、Ｖ字状の第２の表面４６は、滑らかで被膜されていない。さらに別の実施形態において、Ｖ字状の第２の表面４６は、テクスチャ加工された表面であってもよく、より具体的な一実施形態においては、図６に示すように、鏡面材料４８の任意選択層がＶ字状の第２の表面４６上に配設されていてもよい。
【００４５】
凹状の第１の表面４４は、図２１の符号１０２および１０８として示すように、湾曲部および線形部の両者を含んでいてもよい。また、Ｖ字状の第２の表面４６の反対側にある中央部分１８の表面は、たとえば図１３Ａ〜図１５Ｂ、図２１、および図２２に示すように、緩やかな放物線状に湾曲することによって、反射光線のコリメーションに役立つようになっていてもよい。曲率が大きくなると、光線がより大きくコリメートされるためである。図２１を参照して、第１の表面４４は、湾曲部および線形部１０２ｂ、１０８ｂそれぞれの反対側に湾曲部および線形部１０２ａ、１０８ａを含む。このような表面１０２ａ、１０８ａおよび１０２ｂ、１０８ｂは、互いに鏡像であってもよいし、異なる形状を有していてもよい。
図３０および図３０Ａに示す実施形態において、本明細書に開示の導波路１２は、以下の表に記載の寸法を有していてもよい。なお、以下の表の寸法は、ほんの一例に過ぎず、限定的なものではない。
【００４６】
【表４】
0006517154.tif 000005
【００４７】
さらに別の実施形態において、導波体１２は、透明アクリル樹脂で構成されていてもよい。
【００４８】
また、導波体１２用の結合光学素子１００を開示する。図２１に示すように、結合光学素子１００は、その入力領域１０４に配設された第１の結合部分１０２と、入力領域１０４の遠隔にあり、第１の結合部分１０２に入射する光を導波体１２へと反射させるように構成された第１の反射部１０６と、入力領域１０４で第１の結合部分１０２と区別して配設され、入射する光を導波体１２へと直接屈折させるように構成された第２の結合部分１０８とを含む。
【００４９】
一実施形態において、結合光学素子１００は、結合部２４の中心から外方に湾曲した第１の表面１１０と、結合部２４の中心から外方に湾曲した第２の表面１１２とを有し、第２の表面１１２が第１の表面１１０の反対側にある。一実施形態において、第１および第２の表面１１０、１１２の両方または一方は、形状が放物線状であり、光源２６を中心としていてもよい。別の実施形態において、第１および第２の表面１１０、１１２の一方または両方は、導波路１２を通って指向される光線の角度またはコリメートされた光線グループの拡がりを制御するように具体的に設計された点において、「自由形成」であってもよい。他の実施形態において、第１および第２の表面１１０、１１２の一方または両方は、放物線形状および自由形成形状の組み合わせであってもよい。また、図２１を参照して、結合光学素子１００は、第１および第２の表面１１０ａ、１１２ａそれぞれの反対側に第３および第４の表面１１０ｂ、１１２ｂを含む。第１および第３の表面１１０ａ、１１０ｂは、互いに鏡像であってもよいし、異なる形状を有していてもよい。同様に、第２および第４の表面１１２ａ、１１２ｂは、互いに鏡像であってもよいし、異なる形状を有していてもよい。また、結合光学素子１００は、結合部２４の中心の遠位に端部１１４を有し、この端部１１４に導波路１２が取り付けられている。この実施形態のより具体的な一変形において、第１および第２の表面１１０、１１２の端部１１４は、第１の表面１１０および第２の表面１１２と略垂直な線を規定している。第１および第２の表面１１０、１１２はそれぞれ、テクスチャ加工された表面であってもよい。
【００５０】
動作時、ＬＥＤ素子２６（複数可）から発せられた１次的に完全拡散の光分布は、第１の結合部分１０２を伝搬した後、第１の反射部１０６に衝突する。第１の結合部分１０２の表面は、ＴＩＲにより、光線が導波体１２の材料の臨界角を超えて出射するまで導波路１２の上面および下面間の全反射によりはね返る実質的にコリメートされた光線または平行光線のセットとして光を第２の表面１１２側または導波路１２へと再指向させる。
【００５１】
図２８および図２８Ａは、基板２０６の表面２０４上に配設された導波体２０２および本明細書に開示の種類を含む任意適当な種類の一連のＬＥＤ２６を備えた導波路２００を示している。表面２０４は、鏡面または白色反射表面で被膜されていてもよい。導波体２０２は、上述の結合部２４と類似または同一の結合部２０８を含む。上記実施形態の側方部分は、上記開示の通り段差状（または他の形状の）抽出形体を含み得る単一の光抽出形体２０４で置き換えられている。他の実施形態と同様に、光線はグループに構成され、導波体材料のＴＩＲ限界内で、各グループの光線が互いに所望の範囲内の角度で伝搬することにより、導波体内で光線が少なくとも１回全反射するようになっていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のまとめとして、単色または多色のＬＥＤ素子を照明器具に用いる場合は、照明器具によって発せられる明度および／または発色が均一となるように、ＬＥＤによって発せられた光出力を完全に混ぜ合わせるのが望ましいことが分かった。また、ＬＥＤ素子を導波路と併用する場合は、光結合および光案内中の上記混合または分布機能を実現する機会が存在することが分かった。具体的には、屈折により光線を曲げることによって、混合が改善され得る。このような場合は、屈折率が異なる材料間に導波路の界面を設けることによって、この屈折曲げが実現可能である。これらの界面は、導波路抽出形体との中間の部分あるいは（屈曲等によって）導波路から光が抽出される領域において、ＬＥＤ素子により発せられた光が導波路および／または光再指向形体に入射する結合形体を規定していてもよい。さらに、広範な屈折角へと光を指向させることによって、光の混合が促進されることが分かった。屈折光線の角度Ａrが入射光線と入射光線が衝突する界面との間の角度Ａiの関数である（Ａiがゼロに近づく場合すなわち界面に対して入射光線が平行状態に近づく場合に屈折角Ａrが大きくなる）ことから、入射光線に対する広範な角度を含むように界面を構成することによって、広範な屈折光線の角度が得られる。このことは、入射光線に対して平行に近い界面のほか、入射光線に対して他の角度で配設された他の表面の大きな範囲を上記界面が含むことも可能であることを意味する。導波路ならびに結合形体および再指向形体の全体形状として、湾曲状（凸状、凹状、ならびに凸状および凹状の表面の組み合わせを含む）、平面状、非平面状、テーパ状、セグメント状、連続または不連続平面、矩形または不規則形状表面、対称または非対称表面等が使用可能であり、一般的には、光路中に設ける界面の数および／または界面形状の複雑さを大きくすることによって、光の混合（光抽出に対する必要な制御と整合）がさらに改善可能である。また、結合形体および光再指向形体の間隔は、混合度に影響を及ぼす。いくつかの実施形態においては、所望の光混合度を実現するのに、単一の光結合形体および／または単一の光再指向形体で十分な場合がある。他の実施形態においては、複数の結合形体および／または複数の光再指向形体を用いることにより、所望の混合度を実現するようにしてもよい。いずれの場合も、複数の結合形体または複数の再指向形体の形状は、単純でもよいし複雑でもよく、同じ形状でもよいし異なる形状でもよく、等間隔でもよいし不等間隔でもよく、ランダムに分布していてもよいし１つまたは複数のアレイ（たとえば、アレイ自体が等間隔でもよいし不等間隔でもよく、同じサイズおよび／または形状でもよいし異なるサイズおよび／または形状でもよい）で分布していてもよい。さらには、導波路において界面が対称なパターンで配設されていてもよいし非対称なパターンで配設されていてもよく、導波路自体が対称でもよいし非対称でもよく、導波路がそれ自体に関して対称、非対称、中心、または非中心の光分布を発してもよく、光分布が軸内（すなわち、導波路の面に垂直）または軸外（すなわち、導波路の面に対して垂直以外）、単一ビームまたは分割ビーム等であってもよい。
【００５３】
さらにまた、１つもしくは複数の結合形体または再指向形体、あるいはその両者は、導波路の内側の任意の場所、導波路の縁部表面もしくは主面等の任意の外側表面、および／または導波路の２つ以上の表面もしくは部分にわたって延伸した位置に配設されていてもよい。結合または光再指向形体が導波路の内側に配設されている場合、この形体は、導波路の全体に延伸した空洞の中に配設されていてもよいし、そのような空洞によって規定されていてもよいし、導波路の全体に延伸していない空洞の中に配設されていてもよいし、そのような空洞によって規定されていてもよい（たとえば、止まり穴の中または導波路の材料によって完全に囲まれた空洞の中）。また、本明細書に開示の実施形態のうちのいずれかの導波路は、平面状、非平面状、不規則形状、湾曲状、他の形状、浮遊状等であってもよい。
【００５４】
形状、サイズ、位置、光源に対する配向、材料等、特定の結合形体および光再指向形体のパラメータを本明細書の実施形態として開示しているが、本発明は、開示の実施形態に限定されない。このようなパラメータの様々な組み合わせおよびすべての変形についても、本明細書において具体的に考えられるためである。したがって、本明細書に記載の結合空洞、プラグ部材、ＬＥＤ素子、マスキング要素（複数可）、再指向形体、抽出形体等のうちのいずれか１つを単独、１つまたは複数の別の要素との組み合わせ、または様々な組み合わせ（複数可）で照明器具に使用することによって、光混合および／または所望の光出力分布を得るようにしてもよい。より具体的に、米国特許出願第１３／８４２，５２１号（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ１９４６ＵＳ１号）、米国特許出願第１３／８３９，９４９号（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ１９６１ＵＳ１号）、２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願第１３／８４１，０７４号の題名「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｂｏｄｙ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ１９６８ＵＳ１号）、米国特許出願第１３／８４０，５６３号（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２０２５ＵＳ１号）、２０１３年１２月９日に出願されたＫｅｌｌｅｒらによる米国特許出願第１４／１０１，０８６号の題名「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ  ａｎｄ  Ｌｕｍｉｎａｉｒｅｓ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ  Ｓａｍｅ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２１２６ＵＳ１号）、２０１３年１２月９日に出願されたＹｕａｎらによる米国特許出願第１４／１０１，０９９号の題名「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  ａｎｄ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｓａｍｅ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２１２９ＵＳ１号）、２０１３年１２月９日に出願されたＴａｒｓａによる米国特許出願第１４／１０１，１３２号の題名「Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｂｏｄｉｅｓ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｒｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  Ｆｅａｔｕｒｅｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  Ｓａｍｅ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２１３０ＵＳ１号）、２０１３年１２月９日に出願されたＫｅｌｌｅｒらによる米国特許出願第１４／１０１，１４７号の題名「Ｌｕｍｉｎａｉｒｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｂｏｄｉｅｓ  ａｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２１３１ＵＳ１号）、２０１３年１２月９日に出願されたＴａｒｓａらによる米国特許出願第１４／１０１，１２９号の題名「Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｌｏｗ  Ｐｒｏｆｉｌｅ  Ｍｏｄｕｌｅ  ｗｉｔｈ  Ｌｉｇｈｔ  Ｇｕｉｄｅ  ｆｏｒ  Ｐｅｎｄａｎｔ，  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ，  Ｗａｌｌ  Ｍｏｕｎｔ，  ａｎｄ  Ｓｔａｎｄ  Ａｌｏｎｅ  Ｌｕｍｉｎａｉｒｅｓ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２１４１ＵＳ１号）、および２０１３年１２月９日に出願されたＹｕａｎらによる米国特許出願第１４／１０１，０５１号の題名「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ａｎｄ  Ｌａｍｐ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｓａｍｅ」（Ｃｒｅｅ整理番号第Ｐ２１５１ＵＳ１号）に記載および／または請求の特徴のうちのいずれかを本明細書に開示の装置に使用するようにしてもよく、これらを本明細書に援用するとともに、本願の譲��人が所有する。したがって、たとえば、本明細書に開示の導波路または照明器具のうちのいずれかは、必要または所望により、上記出願に開示の１つもしくは複数の結合形体もしくは光学素子、改良されたＬＥＤ構成、１つもしくは複数の光再指向形体、１つもしくは複数の抽出形体、ならびに／または特定の導波路もしくは照明器具全体の形状および／もしくは構成を含んでいてもよい。また、本明細書に開示した以外の照明器具および導波路の形状因子も考えられる。
【００５５】
本明細書に開示の結合形体は導波路に対して光を効率的に結合し、再指向形体は導波路内の光を均一に混ぜ合わせるため、導波路から均一に抽出されるように光が調整される。本明細書に開示の照明器具のうちの少なくとも一部は、交換または改造ランプ（たとえば、ＬＥＤ  ＰＡＲ電球）、屋外製品（たとえば、街灯、ハイベイライト、キャノピーライト）、および屋内製品（たとえば、ダウンライト、反射板、レイインまたはドロップイン用途、壁または天井への表面実装用途等）といった、好ましくは少なくとも約８００ｌｍ以上の照明器具総出力、より好ましくは少なくとも約３，０００ｌｍの照明器具総出力、最も好ましくは約１０，０００ｌｍの総出力が必要な設備での使用に対して特に適応されている。さらに、本明細書に開示の照明器具は、約２，５００°Ｋ〜約６，２００°Ｋの色温度を有するのが好ましく、約２，５００°Ｋ〜約５，０００°Ｋの色温度を有するのがより好ましく、約２，７００°Ｋの色温度を有するのが最も好ましい。また、本明細書に開示の照明器具のうちの少なくとも一部は、少なくとも約１００ｌｍ／Ｗの有効性を示すのが好ましく、少なくとも約１２０ｌｍ／Ｗの有効性を示すのがより好ましく、さらに、少なくとも約９２％の結合効率を示すのが好ましい。さらに、本明細書に開示の照明器具のうちの少なくとも一部は、少なくとも約８５％の全体効率（すなわち、導波路から抽出された光を導波路に注入された光で除した値）を示すのが好ましい。また、本明細書に開示の照明器具のうちの少なくとも一部によって、少なくとも約８０の演色指数（ＣＲＩ）が得られるのが好ましく、少なくとも約８８のＣＲＩがより好ましい。色域指数（ＧＡＩ）は、少なくとも約６５を実現可能である。上下両方の光分布または上下一方のみの分布等を含めて、チョウ型光分布等の任意の所望かつ特定の出力光分布を実現することも可能である。
【００５６】
広い（たとえば、完全拡散の）角度分布で発光する相対的に小さな光源を使用する場合（ＬＥＤベース光源に一般的）、エタンデュを保存するには、当該技術分野において一般的に了解されている通り、放出面積が大きな光学系によって狭い（コリメートされた）角度の光分布を実現する必要がある。したがって、放物線状反射器の場合は一般的に、大型の光学素子によって、高度にコリメートさせる必要がある。より小型の設計で大きな放出面積を実現するため、従来技術では、屈折光学面を利用して光の指向およびコリメーションを行うフレネルレンズの使用に依拠していた。ただし、フレネルレンズは一般的に、本質的に平面状であるため、光源により発せられた高角光の再指向にはあまり適しておらず、光学効率の損失を招来する。これに対して、本発明においては、再指向およびコリメーションに１次ＴＩＲを用いて、光を光学素子に結合させる。この結合によって、高角光を含む光源からの全角度放出範囲の再指向およびコリメーションが可能となるため、より小型の形状因子でより高い光学効率が得られる。
【００５７】
本明細書に開示の実施形態は、以下のように、従来技術と比べて改善された運用基準に適合可能である。
【表５】
0006517154.tif 000006
【００５８】
本実施形態の少なくとも一部においては、導波路内の光の分布および方向がよく知られているため、光がより高度に制御および抽出される。標準的な光導波路において、光は、導波路を通って前後にはね返る。本実施形態においては、導波路を１回通過する間に可能な限り多くの光が抽出され、損失が最小限に抑えられる。
いくつかの実施形態においては、光線の少なくとも一部がコリメートされるように光線を制御したい場合がある一方、同じ実施形態または他の実施形態においては、他の光線またはすべての光線を制御することによって、光がコリメートされないようにその角度分散を大きくしたい場合もある。また、いくつかの実施形態においては狭い範囲にコリメートしたい場合がある一方、他の事例では、その逆を行いたい場合がある。
【００５９】
本明細書に引用の公開、特許出願、および特許を含むすべての参考文献は、それぞれが個別かつ明確に援用されるように示唆され、そのすべてが本明細書に記載されているかのように、本明細書において同じ程度に援用される。
【００６０】
本発明を説明する中での（特に、以下の特許請求の範囲の文脈においての）用語「１つ（ａ、ａｎ）」および「前記（ｔｈｅ）」ならびに類似の表現の使用は、本明細書における特段の指示または文脈による明確な否定のない限り、単数および複数の両者を網羅するものと解釈されるべきである。本明細書における値の範囲の記述は単に、本明細書において特段の指示のない限り、その範囲に含まれるそれぞれ別個の値を個別に表す簡単な方法としての役割を果たすことを意図しており、それぞれ別個の値は、本明細書において個別に引用されているかのように、本明細書に組み込まれている。本明細書に記載のすべての方法は、本明細書における特段の指示または文脈による明確な否定のない限り、任意適当な順序で実行可能である。本明細書におけるありとあらゆる例すなわち例示表記（たとえば、「〜等（ｓｕｃｈ  ａｓ）」）の使用は単に、本開示の理解を容易化することを意図しており、特段の主張のない限り、本開示の範囲に制約を課すものではない。本明細書中の如何なる表記も、任意の非請求要素が本開示の実施に必須であることを示しているものとして解釈されるべきではない。
【００６１】
本明細書においては、本発明者らが把握している本開示を実施するための最良の形態を含めて、本開示の好適な実施形態を説明している。図示の実施形態はほんの一例に過ぎず、本開示の範囲を制限するものとして捉えられるべきではないことが了解されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
0006517154.tif 000020
【図４Ｈ】
0006517154.tif 000021
【図４Ｉ】
0006517154.tif 000022
【図４Ｊ】
0006517154.tif 000023
【図５Ａ】
0006517154.tif 000024
【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
0006517154.tif 000027
【図６Ａ】
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【図７】
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【図８】
0006517154.tif 000030
【図９】
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【図１０】
0006517154.tif 000032
【図１１】
0006517154.tif 000033
【図１２】
0006517154.tif 000034
【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
0006517154.tif 000041
【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
0006517154.tif 000043
【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
0006517154.tif 000045
【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
0006517154.tif 000047
【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２５Ｄ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２７Ａ】
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【図２８】
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【図２８Ａ】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３０Ａ】
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