(57)【要約】  照明デバイスは、平行なＬＥＤストリップのセットを含む平面状のＬＥＤのアレイと、ＬＥＤのアレイの平面上に平行に延びる光学シートとを備える。光学シートは、平行な光学ストリップ及びパススルーストリップの交互配置パターンを含み、異なる出力ビーム特性を作り出すためにＬＥＤのアレイに対して移動可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行なＬＥＤストリップのセットを含む平面状のＬＥＤのアレイと、
前記ＬＥＤのアレイの平面上に平行に延びる光学シートであって、前記光学シートは、ビームリダイレクションを行うように構成される平行な光学ストリップ及びパススルーストリップの交互配置パターンを含み、前記パススルーストリップは、前記光学ストリップの平均幅の少なくとも０．１倍の平均幅を有する、光学シートと、
少なくとも２つのコンフィギュレーションの間で前記ＬＥＤのアレイに対して前記光学シートを移動させるための駆動構成と、
を含む、照明デバイスであって、
前記少なくとも２つのコンフィギュレーションの第１のコンフィギュレーションにおいて、前記ＬＥＤストリップの細長軸は、前記光学ストリップの細長軸と平行であり、
前記少なくとも２つのコンフィギュレーションの第２のコンフィギュレーションにおいて、前記ＬＥＤストリップの前記細長軸は、前記光学ストリップの前記細長軸から鋭角で角度オフセットされる、照明デバイス。
【請求項２】
当該照明デバイスは、前記平面状のＬＥＤのアレイ上にコリメートレンズのアレイを含み、各ＬＥＤは、コリメートレンズと関連付けられる、請求項１に記載の照明デバイス。
【請求項３】
前記第１のコンフィギュレーションにおいて、前記パススルーストリップは、前記ＬＥＤストリップ上に配置され、前記第２のコンフィギュレーションにおいて、前記光学ストリップは、前記ＬＥＤストリップと部分的に重なる、請求項１又は２に記載の照明デバイス。
【請求項４】
前記駆動構成は、少なくとも３つのコンフィギュレーションの間で前記ＬＥＤのアレイに対して前記光学シートを移動させるためのものであり、前記第３のコンフィギュレーションにおいて、前記光学ストリップは、前記ＬＥＤストリップ上に配置される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項５】
前記駆動構成は、相対的な回転及び／又は相対的な並進を実施するために前記ＬＥＤのアレイに対して前記光学シートを移動させるように制御可能である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項６】
前記平面状のＬＥＤのアレイは、少なくとも２０個のＬＥＤ、例えば、少なくとも５０個のＬＥＤを含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項７】
前記光学ストリップは、プリズム又はレンズを含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項８】
前記光学ストリップは、前記シートの平面において、円、楕円又は他の閉じた形状のパス部分を画定するプリズムリッジを含む、請求項７に記載の照明デバイス。
【請求項９】
前記ＬＥＤストリップは、第１の平均ピッチを有し、前記光学ストリップは、第２の平均ピッチを有し、前記第１の平均ピッチの前記第２の平均ピッチに対する比は、０．８〜１．２５の範囲にある、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１０】
前記パススルーストリップは、前記光学ストリップの幅の０．５〜２倍の範囲、好ましくは、０．７〜１倍の範囲にある幅を有する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１１】
前記光学シートは、同期して前記ＬＥＤのアレイに対して移動される、シート部分のセット、例えば、前記光学ストリップの前記細長軸の方向に沿って並んでいる２つのシート部分を含む、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１２】
前記光学シートは、前記光学シートの移動を制約するためのガイドスロットを含み、前記ガイドスロットは、回転及び／又は並進の所定の組み合わせを実施する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１３】
前記パススルーストリップは、前記光学ストリップの間の開口を含む、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１４】
照明デバイスからの光出力を制御する方法であって、前記照明デバイスは、平行なＬＥＤストリップのセットを含む平面状のＬＥＤのアレイと、前記ＬＥＤのアレイの平面上に平行に延びる光学シートであって、前記光学シートは、平行な光学ストリップ及びパススルーストリップの交互配置パターンを含み、前記パススルーストリップは、前記光学ストリップの平均幅の少なくとも０．１倍の平均幅を有する、光学シートとを含み、当該方法は、
少なくとも２つのコンフィギュレーションの間で前記ＬＥＤのアレイに対して前記光学シートを移動させるステップを含み、
前記少なくとも２つのコンフィギュレーションの第１のコンフィギュレーションにおいて、前記ＬＥＤストリップの細長軸は、前記光学ストリップの細長軸と平行であり、
前記少なくとも２つのコンフィギュレーションの第２のコンフィギュレーションにおいて、前記ＬＥＤストリップの前記細長軸は、前記光学ストリップの前記細長軸から鋭角で角度オフセットされる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビーム形状等の制御可能な光出力特性を有する、照明器具等の照明デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビームプロファイルは、照明器具の設計における重要なパラメータである。出力ビームの特性が意図されたアプリケーションに適合していることが不可欠である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
多くの産業、オフィス及び小売スペースは、時間の経過とともに異なる所要の照明機能を有する。そのため、新しい用途の状況に適合するように修正され得る適応可能なビームを持つ照明器具は魅力的である。産業及びオフィス用途のための照明器具の殆どは大きなＬＥＤのアレイから成り、ビームチューニング(beam tuning)は結果的に簡単には解決できない課題である。
【０００４】
よく使用される解決策は、所望の光束を提供するために必要なものに追加のＬＥＤを設置することである。例えば、（各アレイごとに異なる光学系を持つ）２つのＬＥＤアレイを独立して調光することにより、例えば狭いビームから広いビームへと徐々に変化する、動的なビームが生成されることができる。このアプローチはもちろん、ＬＥＤの重複(duplication)が必要とされるために高価である。ＬＥＤの過剰設置(over-installation)はまた、照明器具内のより多くのスペースを必要とする。
【０００５】
ＬＥＤの過剰設置を避けるための光学的な解決策は、ＬＥＤアレイの前に２つの光学プレートを使用することである。これらの２つの光学プレートは、互いに対して移動、例えば、回転することができる。これは、小売スペースで使用される（小さな）ＬＥＤスポットライトにとりわけ適している。
【０００６】
例が、例えば、ＷＯ２０１０／０４１１８２及びＵＳ８２６２２５２に示されている。これらのタイプのアプローチは、典型的には、ＬＥＤと光学プレートとの間の正確なアライメントを必要とし、例えば、光学プレートの光学的フィーチャとＬＥＤとの間の１対１の関連付けを有する。また、既知の解決策は、実施するのに複雑で高価になる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、特許請求の範囲によって規定される。
【０００８】
本発明の一態様による例によれば、
平行なＬＥＤストリップのセットを含む平面状のＬＥＤのアレイと、
ＬＥＤのアレイの平面上に平行に延びる光学シートであって、光学シートは、平行な光学(optical)ストリップ及びパススルー(pass through)ストリップの交互配置パターン(interleaved pattern)を含み、非アクティブ(inactive)ストリップは、光学ストリップの平均幅の少なくとも０．１倍の平均幅を有する、光学シートと、
少なくとも２つのコンフィギュレーション(configuration)の間でＬＥＤのアレイに対して光学シートを移動させるための駆動構成(drive arrangement)と、
を含む、照明デバイスであって、
少なくとも２つのコンフィギュレーションの第１のコンフィギュレーションにおいて、ＬＥＤストリップの細長軸(elongate axis)は、光学ストリップの細長軸と平行であり、
少なくとも２つのコンフィギュレーションの第２のコンフィギュレーションにおいて、ＬＥＤストリップの細長軸は、光学ストリップの細長軸から鋭角で角度オフセットされる(angularly offset by an acute angle)、照明デバイスが提供される。
【０００９】
光学シートは、（光学シートの平面的な非テクスチャ領域又はギャップであってもよい）非アクティブ材料(inactive material)の領域によって隔てられたアクティブ材料(active material)のストリップを含むデザインを有する。ＬＥＤビームの大規模なコレクション(large collection)は、単一の光学シートによって制御されることができる。シート上の光学構造体は、個々のＬＥＤと一対一の関係で相関付けられる必要はない。斯くして、好ましくは、光学シートの光学部分によって担持される光学パターンは、ＬＥＤアレイのピッチよりも大きなピッチで繰り返される。これは、全く繰り返されなくてもよく、代わりに、ＬＥＤアレイ全体にわたって繰り返さないグローバル光学パターン(non-repeating global optical pattern)であってもよい。光学パターンは、パススルー領域の導入によって不連続になった連続パターンであってもよい。斯くして、（典型的には正方形又は長方形の配列のＬＥＤの規則的なアレイである）ＬＥＤパターンと光学ストリップのパターンは相互に異なる。斯くして、ＬＥＤピッチによって横方向にシフトされる場合の光学ストリップのパターンの並進は、ＬＥＤ上の異なる局所的なパターンをもたらす。
【００１０】
用語「光学ストリップ(optical strip)」又は「光学的にアクティブなストリップ(optically active strip)」は、ストリップがビームリダイレクション機能を実行する光学的特徴を備えることを意味するために使用される。光学的特徴は、例えば、屈折を実施する形状の表面特徴である。とりわけ、「光学的にアクティブ(optically active)」という用語は、（場合によっては光学活性(optical activity)としても知られる）キラル材料の偏光回転と混同されるべきではない。用語「パススルーストリップ(pass through strip)」、「光学的にアクティブでないストリップ(optically inactive strip)」は、そのような光学的特徴がなく、単純なパススルー機能が実施されることを意味するために使用される。
【００１１】
光学シートは、パススルー領域と、例えば光学構造体で覆われる又は光学構造体が埋設される光学領域との両方から構成される。光学パターンは、選択された相対的な移動に基づいて様々な様式で(in different ways)個々のＬＥＤに重なることができる。これにより、異なる光学的効果が生じる。
【００１２】
第１のコンフィギュレーションにおいて、パススルーストリップは、例えば、ＬＥＤストリップ上に配置され、第２のコンフィギュレーションにおいて、光学ストリップは、ＬＥＤストリップと部分的に重なる。
【００１３】
斯くして、ＬＥＤがカバーされない設定と、光学ストリップの光学構造体によってＬＥＤが部分的にカバーされる設定とがある。カバーされない設定は、例えば、ナロービーム設定である。これらのオプションは、完全な遠場強度プロファイル(complete far-field intensity profile)を作成するために使用される。光学シートの回転及び／又は並進の特定の組み合わせを行うことにより、多様な滑らかなビームが、ビーム幅及びグレアの完全な制御をもって生成されることができる。 
【００１４】
光学シートの移動は、電動駆動構成(motorized drive arrangement)を使用して行われてもよいが、代替的又は追加的に、手動で行われてもよい。駆動構成は、少なくとも３つのコンフィギュレーションの間でＬＥＤのアレイに対して光学シートを移動させるためのものであり、第３のコンフィギュレーションにおいて、光学ストリップは、ＬＥＤストリップ上に配置されてもよい。斯くして、完全にカバーされるオプションもある。これは、ワイドビーム設定であってもよい。
【００１５】
駆動構成は、相対的な回転及び／又は相対的な並進を実施するためにＬＥＤのアレイに対して光学シートを移動させるように制御可能であってもよい。並進は、回転されたシートが照明デバイスの外側プロファイル(outer profile)内に最適に収まるように回転と組み合わせて使用されてもよい。斯くして、並進と組み合わせた１つの軸についての回転は、異なる軸についての有効な回転を実施するために使用されてもよい。
【００１６】
照明デバイスは、平面状のＬＥＤのアレイ上にコリメートレンズのアレイを含み、各ＬＥＤは、コリメートレンズと関連付けられてもよい。これらのレンズは、ＬＥＤがパススルーストリップによってカバーされる場合、狭いビームプロファイルを作成する。光学ストリップは、ビームを広げるために機能する。コリメートレンズは、光学シートに導入される最初のビーム幅が、生の（例えばランバーシアン(Lambertian)）ＬＥＤよりも狭くなることを意味するが、必ずしも平行光線のビームを生じるわけではない。
【００１７】
本発明は、とりわけ、少なくとも２０個のＬＥＤ、例えば、少なくとも５０個のＬＥＤ、例えば、１００個のＬＥＤ等、多数のＬＥＤを使用するのに適している。
【００１８】
光学ストリップは、プリズム又はレンズを含んでもよい。一例では、光学ストリップは、シートの平面において、円、楕円又は他の閉じた形状のパス部分(closed shape path portion)を画定するプリズムリッジ(prism ridge)を含む。これらの部分は、上述したようにそれらが一緒にグローバルパターンを画定するように、及び、中断されるグローバルプリズム又はリッジパターンが、光学ストリップの組み合わせによって形成されるように、異なるストリップの間で整列してもよい。
【００１９】
ＬＥＤストリップは、第１の平均ピッチを有し、光学部分は、第２の平均ピッチを有し、第１の平均ピッチの第２の平均ピッチに対する比は、０．８〜１．２５の範囲にあってもよい。斯くして、光学ストリップの幅及びＬＥＤピッチは、同規模(same order of magnitude)の大きさを有する。比が１(unity)であるように選択される場合、これは、各光学ストリップがそれぞれのＬＥＤストリップに整列され得ることを意味する。
【００２０】
パススルーストリップは、光学ストリップの幅の０．５〜２倍の範囲、好ましくは、０．７〜１倍の範囲にある幅を有する。斯くして、光学ストリップの幅及びそれらの間のギャップは、同規模の大きさを有する。これは、例えば、光学ストリップ又はパススルーストリップのいずれかを、それぞれのＬＥＤストリップに整列させるオプションを与える。
【００２１】
光学シートは、例えば、同期してＬＥＤのアレイに対して移動される、シート部分のセット、例えば、光学ストリップの細長軸の方向に沿って並んでいる２つのシート部分を含む。複数の部分を提供することにより、外側ハウジング内での回転を可能にするために必要とされる照明デバイスの追加のサイズが低減される。
【００２２】
光学シート（又は光学シートの各部分）は、例えば、光学シートの移動を制約するための１つ以上のガイドスロットを含み、ガイドスロットは、回転及び並進の所定の組み合わせを実施する。パススルーストリップは、光学ストリップの間の開口を含んでもよい。
【００２３】
本発明はまた、照明デバイスで使用するための光学シートであって、平行なＬＥＤストリップのセットを含む平面状のＬＥＤのアレイ上に設けるための光学シートであり、光学シートは、
平行な光学ストリップ及びパススルーストリップの交互配置パターンを含み、非アクティブストリップは、光学ストリップの平均幅の少なくとも０．１倍の平均幅を有する、光学シートを提供する。
【００２４】
この光学シートは、上述した照明デバイスで使用するためのものである。
【００２５】
本発明はまた、照明デバイスからの光出力を制御する方法であって、照明デバイスは、平行なＬＥＤストリップのセットを含む平面状のＬＥＤのアレイと、ＬＥＤのアレイの平面上に平行に延びる光学シートであって、 光学シートは、平行な光学ストリップ及びパススルーストリップの交互配置パターンを含み、非アクティブストリップは、光学ストリップの平均幅の少なくとも０．１倍の平均幅を有する、光学シートとを含み、方法は、
少なくとも２つのコンフィギュレーションの間でＬＥＤのアレイに対して光学シートを移動させるステップを含み、
少なくとも２つのコンフィギュレーションの第１のコンフィギュレーションにおいて、ＬＥＤストリップの細長軸は、光学ストリップの細長軸と平行であり、 
少なくとも２つのコンフィギュレーションの第２のコンフィギュレーションにおいて、ＬＥＤストリップの細長軸は、光学ストリップの細長軸から鋭角で角度オフセットされる、方法を提供する。
【００２６】
この方法は、上述した照明デバイスの使用に関する。
【００２７】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に述べられる実施形態を参照して明らかになり、解明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
ここで、本発明の例が、添付の図面を参照して詳細に述べられる。
【図１】平面状のＬＥＤのアレイと、２つの部分を含む可動光学シートとを含む、照明器具の形態の照明デバイスを示す。
【図２】光学シートの第１の向きを示す。
【図３】駆動コグを拡大して示し、ＬＥＤのストリップを示す。
【図４】回転され、並進的にシフトされた後の光学シートの第２の向きを示す。
【図５】対応する駆動コグの配置を示す。
【図６】並進シフトのみされた後の光学シートの第３の向きを示す。
【図７】対応する駆動コグの配置を示す。
【図８】光学系の断面図及び光学シート部分の斜視図を示す。
【図９】プリズムセグメントの構成を示す。
【図１０】ＬＥＤ上にパススルーストリップがあるデフォルトコンフィギュレーションについての強度分布（上図）及び遠場ビーム形状（下図）を示す。
【図１１】光学シート部分が回転され、並進されたコンフィギュレーションについての強度分布（上図）及び遠場ビーム形状（下図）を示す。
【図１２】ＬＥＤ上に光学ストリップがある光学シート部分が並進のみされたコンフィギュレーションについての強度分布（上図）及び遠場ビーム形状（下図）を示す。
【図１３】光学シートが取り除かれた状態の一次ビームの強度分布を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明が、図を参照して述べられる。
【００３０】
詳細な説明及び特定の例示は、装置、システム及び方法の例示的な実施形態を示すものであるが、説明のみを目的としたものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではないことが理解されるべきである。本発明の装置、システム及び方法のこれら及び他の特徴、態様及び有利な点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び添付の図面からよりよく理解されることになるであろう。図面は単に概略的なものであり、縮尺通りに描かれていないことを理解されたい。同じ参照番号は、図面全体にわたって同じ又は類似の部分を示すために用いられることも理解されたい。
【００３１】
本発明は、平行なＬＥＤストリップのセットを含む平面状のＬＥＤのアレイと、ＬＥＤのアレイの平面上に平行に延びる光学シートとを備える照明デバイスを提供する。光学シートは、平行な光学ストリップ及びパススルーストリップの交互配置パターンを含み、異なる出力ビーム特性を作成するためにＬＥＤのアレイに対して移動可能である。
【００３２】
図１は、平行なＬＥＤストリップのセットを含む平面状のＬＥＤのアレイ１２を含む、照明器具の形態の照明デバイス１０を示す。
【００３３】
ＬＥＤは、正方形のアレイ（すなわち、行の間及び列の間のピッチが同じ）又は長方形のアレイ（すなわち、行の間のピッチが列の間のピッチとは異なる）に配置されてもよい。いずれの場合も、アレイは、行と列を有し、そのうちの一方が、「ストリップ」を定義すると考えられてもよい。
【００３４】
光学シート１４は、ＬＥＤのアレイ１２の平面上に平行に延びる。光学シート１４は、明確にするために、図１においてＬＥＤから上昇されて示されている。使用時には、低プロファイルの照明器具を提供するためにＬＥＤアレイの近くに取り付けられる。図示の例では、光学シート１４は、２つのシート部分１４ａ、１４ｂとして形成されている。しかしながら、単一のシート部分のみが存在してもよい。ＬＥＤアレイ及び調整可能な光学シート部分を水及び埃から保護するための透明な前板（ポリカーボネート等のプラスチック又はガラス）がある（図１には示されていない）。
【００３５】
図２は、第１の配向(positional orientation)を有する光学シート部１４ａ、１４ｂを示す。
【００３６】
光学シート部分は各々、平行な光学ストリップ２０及びパススルーストリップ２２の交互配置パターンを含み、非アクティブストリップ２２は、光学ストリップの平均幅（ｗ）の少なくとも０．１倍の平均幅（ｓ）を有する。より好ましくは、光学ストリップ及びパススルーストリップは、同様の幅を有し、すなわち、ｓは、ｗの０．５〜２倍であり、例えば、ｓは、ｗの０．５〜１．３倍である。
【００３７】
ストリップは、図示のように均一なパターンを画定する、すなわち、すべての光学ストリップ２０は、同じ幅を有し、ギャップ（すなわち、パススルーストリップ２２）は、同じ幅を有してもよい。しかしながら、これは必須ではない。
【００３８】
ストリップの細長方向(elongate direction)は、一般的にＬＥＤストリップの細長方向に対応する（「一般的に」は、鋭角による回転が可能であるためである）。
【００３９】
ＬＥＤのアレイ１２に対して光学シート部分を移動させるための駆動構成２４（図１）が設けられている。これは、モータ２６及びギア装置２８として示されている。光学シートの移動は、代替的又は追加的に、例えば、モータをワインディングキー(winding key)で置換することによって、又は、例えば、ギア装置を使用せずに手で光学シートをシフトさせることによって、手動で行われてもよい。複数のシート部は、一体となって(in unison)駆動される。
【００４０】
図２の光学シート部分の例は、細長軸方向に垂直な方向に延びる少なくとも１つの直線状のスロット３２を有する。スロット３２をガイドとして使用することにより、回転と並進の所望の組み合わせが実施されることができる。シート部分は、回転を実施するために直線状のスロット３２に平行に移動されてもよく、スロット内に延びる回転ピンについて回転されてもよい。回転ピンは、図２において４０ａ及び４０ｂとして示され、ピンを受ける中央スロット３２が示されている。
【００４１】
移動は、少なくとも、並進と組み合わせられ得る相対的な回転を実施する可能性を含む。むろん、幾何学的には、回転と並進は、異なる軸についての回転を実施する。斯くして、回転は、適切な軸についての回転としてのみ実施されてもよく、又は、当該軸位置に回転ピンを有することが望ましくない場合、回転は、異なる軸についてであって、並進を伴うものであってもよい。目的とするところは、シート部分をそれらの異なる可能な向きに収容する最もコンパクトなハウジングが可能であるように回転調整(rotational adjustment)を提供することである。
【００４２】
斯くして、少なくとも２つのコンフィギュレーション、すなわち、ＬＥＤストリップの細長軸が、光学ストリップ２０の細長軸と平行である、第１のコンフィギュレーション、及び、ＬＥＤストリップの細長軸が、光学ストリップの細長軸から鋭角で角度オフセットされる、第２のコンフィギュレーションがある。
【００４３】
移動はまた、好ましくは、相対的な並進のみを実施する可能性を含む。この並進は、光学ストリップ及びパススルーストリップの細長軸に垂直な方向である。斯くして、光学ストリップ２０又はパススルーストリップ２２のいずれかをＬＥＤストリップ上に整列させるために使用されてもよい。
【００４４】
ＬＥＤアレイ１２は、プリント回路基板上に取り付けられる。各ＬＥＤはまた、ナロービームを生成するためのコリメートレンズを備える。好ましくは、２０個以上のＬＥＤ、より好ましくは５０個以上のＬＥＤ等、ＬＥＤの大規模なコレクションがある。プリント回路基板は、ヒートシンク又は金属ハウジング３０に取り付けられる。
【００４５】
光学ストリップ２０は、プリズム、（例えば、レンチキュラアレイを形成する）レンズレット、ケーラー(Kohler)レンズ又は他の光学構造体に基づくことができる光学パターンを含む。個々の光学構造体のサイズは、例えば、ミリメートルスケール（例えば０．５〜２ｍｍ）又はミクロンスケール（１０〜１００μｍ）である。光学シート部分は各々、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）又はポリカーボネート（ＰＣ）等の透明ポリマー、又はガラスであってもよい。
【００４６】
固定された回転ピン４０ａ、４０ｂについての回転、又は固定された回転ピン４０ａ、４０ｂに沿った並進は、駆動スロット(drive slot)４４ａ、４４ｂに沿って駆動する光学シート部分の端部における駆動コグ(drive cog)４２ａ、４２ｂによって駆動される。駆動スロットに沿って駆動コグを駆動することにより、シート部分の回転及び／又は並進が同調される(entrain)。
【００４７】
図３は、駆動コグ４２ａを拡大して示し、またＬＥＤ５２のストリップ５０をより明確に示している。駆動コグ４２ａは、駆動スロット４４ａの右端にあり、これは、ＬＥＤストリップ５０が（ハッチングされて示されている）光学ストリップ２０と平行であり、したがって、非アクティブストリップ２２とも平行である向きに対応している。パススルーストリップ２２（すなわち、ギャップ）は、ＬＥＤ５２上にある。
【００４８】
図４は、上述したようにシート部分１４ａ、１４ｂが回転され、また任意選択的に並進的にシフトされている第２の向きを示している。
【００４９】
図５は、駆動コグ４２ａが駆動スロット４４ａの左端にあることを示し、これは、ＬＥＤストリップが（ハッチングで示されている）光学ストリップ２０に対して回転的にオフセットされている向きに対応している。角度オフセットは、ギャップがいくつかのＬＥＤ上にあり、光学ストリップが他のＬＥＤ上にあり、異なるビーム処理効果を生み出すことを意味する。所要の出力ビームの範囲は、実施される回転及び／又は並進に基づいて得られてもよい。
【００５０】
図６は、シート部分１４ａ、１４ｂが、それらの長手方向に垂直に、並進的にのみシフトされている第３の向きを示している。図７は、駆動コグ４２ａが駆動スロット４４ａのより中間領域にあることを示し、これは、光学ストリップ２０が、ＬＥＤストリップと平行であり、またＬＥＤ上に位置付けられるように並進されている向きに対応している。
【００５１】
任意の適切な駆動構成及びコグ構成が、所望のシートの向き及び位置の間で選択された回転及び／又は並進を可能にするために使用されてもよい。図示の例では、駆動コグの左右の位置でのシートの並進は、ピンについての回転を引き起こし、駆動コグの上下の位置でのシートの並進は、ピンに対する相対的な並進を引き起こす。手動調整は１つのオプションであり、駆動調整を実施するために小型のモータを使用することも可能である。
【００５２】
図８は、光学系の断面図及び光学シート部分の斜視図を示す。一次ビームは、コリメートレンズ５４がその上に置かれる、ランバーシアンＬＥＤ５２によって形成されるナロービームである。例えば、コリメーション後、半値全幅(full width at half maximum)は、５°〜９０°であり、より好ましくは、１０°〜４０°である。光学シート１４上の保護シート５６も示されている。光学シートの回転及び／又は並進によって、照明器具によって生成されるビームは徐々に広げられることができる。
【００５３】
斜視図に示されるように、光学シートは、パススルーストリップによって中断される、円、楕円、又は他の閉じた形状のプリズムセグメントを含む。図８は、光学ストリップの幅ｗ及びパススルーストリップの幅ｓを示している。好ましい例では、これらは一緒に、ＬＥＤストリップのピッチＰＬＥＤｒｏｗ、すなわち、
ＰＬＥＤｒｏｗ ＝ ｗ ＋ ｓ
に対応している。
【００５４】
斯くして、相対的な並進位置に基づいて、光学ストリップ又はギャップのいずれかがＬＥＤの上にある(overlie)ことが可能である。
【００５５】
プリズムセグメントは、図９に示されるような構成を有する。プリズムの頂部は、光源に向けられている。デフォルト状態では、ＬＥＤは、ギャップの後ろに位置し、一次、ナロービームのみが生成される。また、このデフォルト状態は、最も効率の良いコンフィギュレーションである。
【００５６】
この例では、プリズムは、２つの円形部分を含む閉じた形状を画定している。上側の部分は、第１の中心についての一定の半径ｒによって画定され、下側の部分は、第２の中心についての同じ一定の半径ｒによって画定される。中心は、距離ｘ離れている。これは、目の形状、すなわち、高さよりも幅が大きい形状（幅２ｒ、高さ２ｒ−ｘ）を与える。
【００５７】
斯くして、光学シート部分によって形成される１つのグローバル光学パターンがある。アクティブストリップ及び非アクティブストリップの幅及びピッチは、ＬＥＤストリップのピッチを考慮に入れているが、実際のパターンは、ＬＥＤのピッチとは独立している。斯くして、シートとＬＥＤアレイとの間の正確な位置合わせは、少なくとも直交する方向のいずれかにおいては必要とされない。
【００５８】
ｗ及びｓの典型的な値は、２０ｍｍ及び１２ｍｍである。コリメートレンズの上部と調整可能な光学シートとの間の距離（図８のｄ）は、できるだけ小さくする。ｄの典型的な値は、１ｍｍである。プリズムは、外縁から中心へと変化する半径ｒの関数としての高さｈ、すなわち、
2021516861.tif 000003
を有する。
【００５９】
式１において、α（ｍａｘ）は、ｒ＝Ｒにおける（すなわち、プリズムは最も端にある）最大プリズム角であり、α（ｍｉｎ）は、ｒ＝０における最小プリズム角である。プリズム角は、パラメータｍで表されるようにα（ｍａｘ）からα（ｍｉｎ）へと減少する。ｍ＝１の場合、プリズム角は、α（ｍａｘ）からα（ｍｉｎ）へと線形に(in a linear way)減少する。「最もシャープな」プリズム（高ｈ（ｒ）値）は、光学シートの端（又は外側）（ｒ＝Ｒ）に位置する。最も高さの低いプリズムは、中心（ｒ＝０）に位置する。
【００６０】
斯くして、値Ｘは、プリズムによって形成される閉じた形状の円形からの偏差、すなわち、目の形状の長さと幅との差を表している。
【００６１】
ビームのうちの１つは、（図４に示されるように）光学シート部分がシフトされ且つ回転される場合に形成される。このコンフィギュレーションでは、ＬＥＤ列及び光学ストリップの部分的な重なりがある。部分的にカバーされたＬＥＤは、歪んだ(distorted)／非対称ビームを生成するであろう。しかしながら、これらすべての歪んだビームは、遠場において滑らかな回転対称ビームを形成するために合算(add up)される。
【００６２】
図１０は、ＬＥＤ上にギャップがあるデフォルトコンフィギュレーションについての強度分布（上図）及び遠場ビーム形状(far field beam shape)（下図）を示す。上図は、２つのプロット、すなわち、０°−１８０°平面についてのプロット及び９０°−２７０°平面についてのプロットを示している。これは、ナロービーム形状を示している。
【００６３】
図１１は、光学シート部分が回転され、並進されたコンフィギュレーションについての強度分布（上図）及び遠場ビーム形状（下図）を示す。この上図も、２つのプロット、すなわち、０°−１８０°平面についてのプロット及び９０°−２７０°平面についてのプロットを示している。これは、（ナロービーム形状と比べて）中程度のビーム幅(medium beam width)を示している。
【００６４】
図１２は、ＬＥＤ上に光学ストリップがある光学シート部分が並進のみされたコンフィギュレーションについてのの強度分布（上図）及び遠場ビーム形状（下図）を示す。この上図も、２つのプロット、すなわち、０−１８０°平面についてのプロット及び９０−２７０°平面についてのプロットを示している。これは、（他の２つのコンフィギュレーションと比べて）広いビーム幅を示している。
【００６５】
光学シートが取り除かれた状態の一次ビームが、図１３に示されている。
【００６６】
この例のために、これらビームを得るためのプリズム構造体は、以下のパラメータによって特徴付けられる。
Ｒ ＝ ２３０ｍｍ
プリズムピッチ ＝ ２ｍｍ
α（ｍａｘ） ＝ ５４°
α（ｍｉｎ） ＝ ３７°
ｍ ＝ １
ｘ ＝ ２０ｍｍ
ｓ ＝ １２ｍｍ
ＰＬＥＤｒｏｗ ＝ ３２．２ｍｍ
ｄ ＝ １ｍｍ
ｎ ＝ １．５８５（コリメートレンズ及び光学シートの屈折率）
【００６７】
各光学シート部分の上半分と下半分は、同じプリズムの閉じた形状及び最大半径Ｒによって特徴付けられ、、互いに鏡像である。非円形の閉じた形状は、（特に図６の完全にカバーされるコンフィギュレーションにおいて）特定のＬＥＤ配列に対して完全に回転対称なビームを作るのに役立つ。
【００６８】
プリズムの選択はまた、システムの光学効率にも影響を与える。とりわけ、約５０度よりも小さいプリズム角度α（図９参照）では、透過率は非常に高い（＞９０％）。これは、上述した光学シート（α（ｍａｘ）＝５４°）が高透過性であり、最終的な照明器具において非常に限定された効率損失（損失＜５％）を生じることを意味する。
【００６９】
デフォルト状態は、ＬＥＤが光学ストリップによってカバーされない、ナロービーム設定である。光学シート部分の１６．１ｍｍのシフト及び６°の回転により、複合効果(combined effect)が得られる。デフォルト状態から光学シート部分を１６．１ｍｍずらすだけで、ワイドビームが得られる。
【００７０】
角度回転は、鋭角によるものである。最大の角度回転は、例えば、２°〜１５°、例えば３°〜１０°であってもよく、６°の回転は一例に過ぎない。
【００７１】
両極端のコンフィギュレーションの間で無数の設定が可能である。最良の一次ビーム形状及び光学シート上の構造体を組み合わせることにより、多様な滑らかなビームが、ビーム幅及びグレアの完全な制御をもって生成されることができる。
【００７２】
設計の自由度が大きいことが、上記の説明から明らかである。主なパラメータは、
−  ＬＥＤの量及び配列
−  一次ビームの強度プロファイル
−  光学シートにおいて使用される光学構造体のタイプ。多くの設計ではプリズムが好ましいが、他の光学構造体（例えばレンズレット）も可能である。光学構造体は、光学シートの２つの面のうちの一方に若しくは両方の面に存在してもよく、又はシート内に埋設されてもよい。ケーラーオプティクスの場合、レンズが、コンポーネントの両方の面にある
−  光学シート部分の形状（スリットの幅（ｓ）、光学（マイクロ）構造体を備える部分の幅（ｗ）、一次コリメートレンズ及び調整可能な光学シートの間の距離（ｄ）等）
−  使用される材料。光学シート部分は、透明材料（ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ガラス）であってもよいが、散乱又は発光粒子が、バルク材料に組み込まれてもよい。また、光学微細構造体を含む箔が、透明フレームに積層されてもよい。また、光学シート部分は、マルチレイヤ光学構造体又は（直線）偏光子を含んでもよい。また、染料又は発光染料が、調整可能な光学シート部分のバルク材料に組み込まれてもよい
−  光学シート部分の移動。上記の例では、光学シート部分の比較的単純な移動（並進＋回転又は並進のみ）が使用されている。光学シート部分のより複雑な移動経路が、適切なスロットを適用することにより設計されることができる。光学シート部分の移動は、インストーラ／ユーザによって（適切な設定表示のある単一のノブを介して）手動で実施されることができ、又は、例えばＷｉｆｉを介してスマートフォンに接続された無線で遠隔制御される照明器具内の小型モータによって行われることもできる。
【００７３】
本発明は、任意のＬＥＤ照明システムのために興味深いものである。典型的な例は、産業用照明アプリケーションのためのハイベイ(high bay)照明器具である。しかしながら、多数の潜在的なアプリケーションが、オフィス照明、小売／商業スペースのための照明、及び屋外照明において見出されることができる。
【００７４】
照明器具は、典型的には、０．０５ｍ２以上、例えば０．１ｍ２以上の光出力面の（すなわち、光学シートの）面積を有する。例えば、照明器具は、約３００ｍｍｘ６００ｍｍの寸法を有する、長方形であってもよい。例えば０．２ｍ２以上、またさらには０．３ｍ２以上の面積を有する、より大きな照明器具も可能である。
【００７５】
図面、本開示、及び添付の請求項の検討によって、開示される実施形態に対する他の変形形態が、当業者により理解されることができ、また、特許請求される発明を実施する際に実行されることができる。請求項では、単語「含む（comprising）」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、複数を排除するものではない。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、有利に使用され得ないことを示すものではない。請求項中のいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年12月23日(2020.12.23)
【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】
平行なＬＥＤストリップのセットを含む平面状のＬＥＤのアレイと、
前記ＬＥＤのアレイの平面上に平行に延びる光学シートであって、前記光学シートは、ビームリダイレクションを行うように構成される平行な光学ストリップ及びパススルーストリップの交互配置パターンを含み、前記パススルーストリップは、前記光学ストリップの平均幅の少なくとも０．１倍の平均幅を有する、光学シートと、
少なくとも２つのコンフィギュレーションの間で前記ＬＥＤのアレイに対して前記光学シートを移動させるための駆動構成と、
を含む、照明デバイスであって、
前記少なくとも２つのコンフィギュレーションの第１のコンフィギュレーションにおいて、前記ＬＥＤストリップの細長軸は、前記光学ストリップの細長軸と平行であり、
前記少なくとも２つのコンフィギュレーションの第２のコンフィギュレーションにおいて、前記ＬＥＤストリップの前記細長軸は、前記光学ストリップの前記細長軸から鋭角で角度オフセットされる、照明デバイス。
【請求項２】
当該照明デバイスは、前記平面状のＬＥＤのアレイ上にコリメートレンズのアレイを含み、各ＬＥＤは、コリメートレンズと関連付けられる、請求項１に記載の照明デバイス。
【請求項３】
前記第１のコンフィギュレーションにおいて、前記パススルーストリップは、前記ＬＥＤストリップ上に配置され、前記第２のコンフィギュレーションにおいて、前記光学ストリップは、前記ＬＥＤストリップと部分的に重なる、請求項１又は２に記載の照明デバイス。
【請求項４】
前記駆動構成は、少なくとも３つのコンフィギュレーションの間で前記ＬＥＤのアレイに対して前記光学シートを移動させるためのものであり、前記第３のコンフィギュレーションにおいて、前記光学ストリップは、前記ＬＥＤストリップ上に配置される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項５】
前記駆動構成は、相対的な回転及び／又は相対的な並進を実施するために前記ＬＥＤのアレイに対して前記光学シートを移動させるように制御可能である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項６】
前記平面状のＬＥＤのアレイは、少なくとも２０個のＬＥＤを含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項７】
前記光学ストリップは、プリズム又はレンズを含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項８】
前記光学ストリップは、前記シートの平面において、円、楕円又は他の閉じた形状のパス部分を画定するプリズムリッジを含む、請求項７に記載の照明デバイス。
【請求項９】
前記ＬＥＤストリップは、第１の平均ピッチを有し、前記光学ストリップは、第２の平均ピッチを有し、前記第１の平均ピッチの前記第２の平均ピッチに対する比は、０．８〜１．２５の範囲にある、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１０】
前記パススルーストリップは、前記光学ストリップの幅の０．５〜２倍の範囲、好ましくは、０．７〜１倍の範囲にある幅を有する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１１】
前記光学シートは、同期して前記ＬＥＤのアレイに対して移動される、シート部分のセットを含む、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１２】
前記光学シートは、前記光学シートの移動を制約するためのガイドスロットを含み、前記ガイドスロットは、回転及び／又は並進の所定の組み合わせを実施する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１３】
前記パススルーストリップは、前記光学ストリップの間の開口を含む、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１４】
照明デバイスからの光出力を制御する方法であって、前記照明デバイスは、平行なＬＥＤストリップのセットを含む平面状のＬＥＤのアレイと、前記ＬＥＤのアレイの平面上に平行に延びる光学シートであって、前記光学シートは、ビームリダイレクションを行うように構成される平行な光学ストリップ及びパススルーストリップの交互配置パターンを含み、前記パススルーストリップは、前記光学ストリップの平均幅の少なくとも０．１倍の平均幅を有する、光学シートとを含み、当該方法は、
少なくとも２つのコンフィギュレーションの間で前記ＬＥＤのアレイに対して前記光学シートを移動させるステップを含み、
前記少なくとも２つのコンフィギュレーションの第１のコンフィギュレーションにおいて、前記ＬＥＤストリップの細長軸は、前記光学ストリップの細長軸と平行であり、
前記少なくとも２つのコンフィギュレーションの第２のコンフィギュレーションにおいて、前記ＬＥＤストリップの前記細長軸は、前記光学ストリップの前記細長軸から鋭角で角度オフセットされる、方法。
【国際調査報告】
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