(57)【要約】照明プロダクトを生成するための電灯システム（１０）は、励起源、励起放射（１７）を生成するように動作可能な青色／紫外ＬＥＤ（１１）及び沿革的に位置付けられた蛍光体、フォトルミネセント材料（１４）を含む。励起放射（１７）は、導波媒体８１２）によって励起源（１１）から蛍光体（１４）に案内され、導波媒体（１２）は、放射が励起源（１１）から蛍光体層（１４）まで進む距離が、少なくとも長さ１センチメートルであるように構成される。紫外／青色励起源（１１）は、蛍光体に励起放射（１７）を提供して蛍光体にフォトルミネセンスを生じさせ、また最終的な照明プロダクト（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）の成分（１８ａ）を提供する。導波部の構成は、電灯システム構成の多大な柔軟性、たとえば吊り型電灯器具、卓上電灯器具、フロアスタンド電灯器具、卓上ランプ、レール式可動照明、スポットライト、アクセントライト、電灯パネル、検査ランプ及び内視鏡を可能にする。
2010518587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）励起放射を生成するように動作可能な励起源と、
（ｂ）蛍光体と、
（ｃ）励起源から蛍光体に励起放射を案内するように構成された導波部とを含み、
導波部の構成が電灯システムの構成を決定する電灯システム。
【請求項２】
導波部の少なくとも一面の少なくとも一部上に設けられ、導波部の発光面に向かって励起放射を反射するように構成された反射面をさらに含む、請求項１記載の電灯システム。
【請求項３】
励起放射が励起源から蛍光体まで進む距離が、少なくとも長さ１センチメートルである、請求項２記載の電灯システム。
【請求項４】
励起源が発光ダイオードを含む、請求項１記載の電灯システム。
【請求項５】
励起放射が紫外／青色光を含む、請求項１記載の電灯システム。
【請求項６】
導波部が、吊り型電灯器具、卓上電灯器具、フロアスタンド電灯器具、卓上ランプ、レール式可動照明、スポットライト、アクセントライト、検査ライト、内視鏡ライト及び電灯パネルを含むグループから選択されたシステムの形状に構成される、請求項１記載の電灯システム。
【請求項７】
蛍光体が、導波部の発光面の少なくとも一部上に層の形状で被覆される、請求項１記載の電灯システム。
【請求項８】
導波部の発光面が、表面からの光の放出を向上させる表面トポロジをさらに含む、請求項１記載の電灯システム。
【請求項９】
蛍光体が、導波媒体の少なくとも一部分に粒子形状で埋め込まれる、請求項１記載の電灯システム。
【請求項１０】
電灯システムが、白色光照明プロダクトをもたらす、請求項１記載の電灯システム。
【請求項１１】
導波部が、ポリマー樹脂、アクリル樹脂、ブチラート及びガラスからなるグループから選択された媒体である、請求項１記載の電灯システム。
【請求項１２】
励起源から放出された光のピーク発光波長が、約３００ｎｍを超え、蛍光体によって放出されたフォトルミネセント光の少なくとも１つの成分のピーク発光波長が、約４３０ｎｍを超える、請求項１記載の電灯システム。
【請求項１３】
励起源から放出された光のピーク発光波長が、約３００〜約５００ｎｍの範囲内であり、蛍光体によって放出されたフォトルミネセント光の少なくとも１つの成分が、約５００ｎｍを超える、請求項１記載の電灯システム。
【請求項１４】
蛍光体が、少なくとも二つの蛍光体の組成物である、請求項１記載の電灯システム。
【請求項１５】
蛍光体組成物が、電磁スペクトルの青色、緑色、黄色、オレンジ、及び赤色領域の光を放出する蛍光体からなるグループから選択された少なくとも１つの蛍光体を含有する、請求項１３記載の電灯システム。
【請求項１６】
（ａ）励起源から励起放射を生成する工程と、
（ｂ）少なくともいくらかの励起放射が吸収されたときに発光するように構成された蛍光体に励起放射を導波する工程と、
（ｃ）導波された励起源からの励起放射と、蛍光体からのフォトルミネセント光とを、組み合わせられたプロダクト照明として放出する工程と、
を含む、プロダクト照明を生成する方法。
【請求項１７】
導波部の少なくとも一面の少なくとも一部上に設けられ、導波部の発光面に向かって励起放射を反射するように構成された反射面をさらに含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
励起放射が励起源から蛍光体まで進む距離が、少なくとも長さ１センチメートルである、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
（ａ）第１の波長の励起放射を生成するように動作可能な発光ダイオードと、
（ｂ）発光ダイオードからファイバ導波部の遠位端に励起放射を案内するように構成された柔軟なファイバ導波部と、
（ｃ）導波部の遠位端に設けられ、励起放射に応じて第２の波長の光を放出するように動作可能な蛍光体を組み込んでいるレンズと、
を含む、内視鏡電灯システム。
【請求項２０】
（ａ）第１の励起放射を生成するように動作可能な複数の発光ダイオードと、
（ｂ）発光面を有する、実質的に平らな導波部と、
（ｃ）実質的に発光面全体にわたって設けられた蛍光体と、
（ｄ）少なくとも発光面の反対側の導波部の表面に設けられた反射層とを含み、
発光ダイオードからの励起放射が、励起放射が実質的に導波部全体に伝搬してその後発光面から放出されるように、導波部の少なくとも一縁端に結合されるように構成され、励起放射の少なくとも一部が、第２の波長の光を放出する蛍光体を励起する電灯パネル。
【請求項２１】
電灯パネルが吊り天井の穴に適合するように構成される、請求項２０記載の電灯パネル。
【請求項２２】
導波部の縁の少なくとも一部を囲み、複数の発光ダイオードと熱連通しているヒートシンクをさらに含む、請求項２０記載の電灯パネル。
【請求項２３】
（ａ）第１の波長の励起放射を生成するように動作可能な少なくとも１つの発光ダイオード源と、
（ｂ）柔軟なシートとして構成され、それぞれがその外面の少なくとも一部上に蛍光体を有する複数の柔軟な光ファイバと、
（ｃ）励起放射が実質的に各ファイバの長さ全体に伝搬して、各ファイバの光面を通して放出されるように、少なくとも一端に励起源からの励起放射を結合するように構成された柔軟な導波部とを含み、
励起放射の少なくとも一部が、第２の波長の光を放出する蛍光体を励起する電灯システム。
【請求項２４】
ファイバが、柔軟なシートとして織られ、シートの経糸及び／又は緯糸を構成する、請求項２３の電灯システム。
【請求項２５】
複数のファイバが、柔軟な裏打ち材料上に取り付けられる、請求項２３記載の電灯システム。
【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、2007年2月12日に出願された米国仮特許出願第60/901,837号、発明の名称”Illumination Systems Comprising UV/Blue Excitation Radiation Waveguided to a Remotely Located Phosphor”の優先権を主張し、その明細書及び図面は参照により全体として本明細書に組み入れられる。
【０００２】
本発明の分野は、発光ダイオード(ＬＥＤ)電灯／照明システム／器具又は照明器具に向けられる。より具体的には、本実施態様は、蛍光体、フォトルミネセンス、波長変換を備え、所望の光色を生成するＬＥＤ電灯システムに向けられる。
【０００３】
背景技術
固体半導体デバイス、たとえば固体発光ダイオード(ＬＥＤ)の導入は、新世代のエネルギ効率のよい電灯システムを実現させることを可能にしている。今日、ＬＥＤを利用している電灯器具設計のほとんどが、ＬＥＤ(又はＬＥＤアレイ）が従来のシステムコンポーネント、たとえば白熱電球、水銀灯及び電球型蛍光灯に取って代わるシステムを含む。多くの場合、ＬＥＤは、蛍光体、フォトルミネセント物質をさらに含み、それらの光はシステム内のＬＥＤからの励起放射に反応して放出され、ＬＥＤからの光と結合して電灯システムの照明プロダクトをもたらす。そのような従来のシステムでは、さらなる要素、たとえば光反射バックプレーン、光拡散フロントプレーン及び色フィルタ顔料及び塗料を組み込むことは一般的である。
【０００４】
米国特許第6,350,041号は、ＬＥＤベースの固体ランプで、室内照明及び他の用途のための放射状分散光を放出するものを教示している。このランプは、セパレータを通して、光を所望のパターンに分散させる及び／又は光色を変化させる分散機に光を伝送する固体光源、たとえばＬＥＤ又はレーザを含む。一つの実施態様では、光源は青色発光ＬＥＤを含み、セパレータは光パイプ又は光ファイバ装置であり、分散機は光を放射状に分散させ、青色光の一部を黄色光に変換して白色光の照明プロダクトをもたらす。セパレータは、分散機からＬＥＤを十分に離して、室内照明に必要とされる場合にＬＥＤが上昇電流を運んでいるときにＬＥＤからの熱が分散機に伝達しないようにする。そのようなランプは、光を多くのパターンに分散させることができる固体光源を備えるが、室内照明用の白色光の放射分散に特に適用可能であり、既存の照明器具及び電灯器具で、ランプが代替の光源として用いられることを可能にする。
【０００５】
そのような電灯システム設計は、一部の顧客に許容可能である実証された特性、たとえば輝度、色温度及び色知覚等の特徴を有する場合がある一方で、設計要素をシステム内でどのように配置するかについて柔軟性が欠如している。通常、蛍光体層は、たとえばＬＥＤダイ／チップの発光面の近傍に又はきわめて近接して配置され、それらから励起エネルギを得る。多くの場合、蛍光体層は、ＬＥＤダイ上に直接被覆されて、所望の輝度及び照明色が生成されることを達成しなければならない。
【０００６】
したがって、これまでのように、全体的に固体部品ベースであるが、システム内の部品の配置に多大な柔軟性を提供することによって向上した、改善された照明／電灯システムに対する要望が存在する。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の実施態様は、たとえばＬＥＤ又はレーザダイオードであってもよい励起放射源と、遠隔に位置付けられた蛍光体とを含む電灯システムに向けられる。励起源からの光は、導波媒体を介して蛍光体に搬送され、蛍光体及び／又は蛍光体層に励起放射を提供し、フォトルミネセンスを生じさせる。蛍光体からの光は、最終的な照明プロダクトを構成してもよいか、又は放射源からの任意の可視光（たとえば、青色ＬＥＤを放射源とする場合に起こる場合がある）と組み合わせられてもよい。最終的な照明プロダクトは、白色光又は任意の色の光であってよい。導波部が存在して、蛍光体に励起放射（及び場合によって最終的な照明プロダクトの青色光成分）を搬送することにより、電灯システムの設計に多大な柔軟性が可能になる。導波部が存在することによって可能となる電灯システム構成は、たとえば吊り型電灯器具／照明器具、卓上電灯器具、テーブルランプ、ウォールスコンス、フロアスタンドランプ、レール式可動照明、アクセントライト、検査ライト、内視鏡ライト及び／又はパネルライトを含む。通常、放射が励起源から蛍光体まで進む距離は、少なくとも長さ１センチメートルであるが、概して１０ｃｍ又はそれ以上であってもよい。いくつかの実施形態では、青色／紫外ＬＥＤによって放出された光のピーク発光波長は約３００ｎｍを超え、蛍光体によって放出されたフォトルミネセント光の少なくとも１つの成分のピーク発光波長は、約４３０ｎｍを越える。
【０００８】
本発明によれば、電灯システムは、（ａ）励起放射を生成するように動作可能な励起源と、（ｂ）蛍光体と、（ｃ）励起源から蛍光体に励起放射を案内するように構成された導波部とを含み、導波部の構成が電灯システムの構成を決定する。導波部を用いることによって新しい電灯システム構成及び／又は形状を製作することが可能になるのは、嵩張った部品、たとえばヒートシンク、駆動回路、及び／又は電力変換器を、発光面から遠隔に位置付けることができるためである。光出力を最大にするために、導波部の少なくとも一面の少なくとも一部に反射面を設けることができ、反射面は、導波部の発光面に向かって励起放射を反射するように構成される。一つの構成では、放射が励起源から蛍光体層まで進む距離は、少なくとも長さ１センチメートルであるが、通常は長さ１０、５０又は１００ｃｍ進んでもよい。
【０００９】
一つの構成では、励起源は、紫外／青色光、励起放射を放出するように有利に動作可能である発光ダイオードを含む。
【００１０】
導波部は、吊り型電灯器具、卓上電灯器具、フロアスタンド電灯器具、卓上ランプ、レール式可動照明、スポットライト、アクセントライト、又は吊り下げ型天井に組み込まれるための電灯パネルのような電灯システムの形状であるように構成することができる。
【００１１】
一つの構成では、蛍光体は、導波部の発光面の少なくとも一部上、たとえば細長い導波部の端面に層形状で被覆される。代替的には、蛍光体は、導波媒体の少なくとも一部分に粒子形状で埋め込まれる。さらに、導波部の発光面は、表面からの光の放出を向上させる粗面又は規則的なパターンのような表面トポロジをさらに含むことができる。
【００１２】
本発明は、白色光照明プロダクトをもたらす電灯システムに特に用途を見出す。導波媒体は、ガラス、アクリル樹脂又はポリマー樹脂のようなプラスチック材料を含むことができる。
【００１３】
一つの構成では、励起源から放出された光のピーク発光波長が、約３００ｎｍを超え、蛍光体によって放出されたフォトルミネセント光の少なくとも１つの成分のピーク発光波長が、約４３０ｎｍを超える。好ましくは、励起源から放出された光のピーク発光波長が、約３００〜約５００ｎｍの範囲内であり、蛍光体によって放出されたフォトルミネセント光の少なくとも１つの成分が、約５００ｎｍを超える。
【００１４】
照明プロダクトの所望の色又は色温度を達成するために、蛍光体は、電磁スペクトルの青色、緑色、黄色、オレンジ、及び赤色領域の光を放出する少なくとも二つの蛍光体の組成物である。
【００１５】
本発明のさらなる態様によれば、プロダクト照明を生成する方法は、（ａ）励起源から励起放射を生成する工程と、（ｂ）少なくともいくらかの励起放射が吸収されたときに発光するように構成された蛍光体に励起放射を導波する工程と、（ｃ）導波された励起源からの励起放射と、蛍光体からのフォトルミネセント光とを、組み合わせられたプロダクト照明として放出する工程とを含む。
【００１６】
一つの構成では、内視鏡電灯システムは、（ａ）第１の波長の励起放射を生成するように動作可能な発光ダイオードと、（ｂ）発光ダイオードからファイバ導波部の遠位端に励起放射を案内するように構成された柔軟なファイバ導波部と、（ｃ）導波部の遠位端に設けられ、励起放射に応じて第２の波長の光を放出するように動作可能な蛍光体を組み込んでいるレンズとを含む。
【００１７】
本発明のさらなる態様によれば、電灯パネルは、（ａ）第１の励起放射を生成するように動作可能な複数の発光ダイオードと、（ｂ）発光面を有する、実質的に平らな導波部と、（ｃ）実質的に発光面全体にわたって設けられた蛍光体と、（ｄ）少なくとも発光面の反対側の導波部の表面に設けられた反射層とを含み、電灯パネルは、発光ダイオードからの励起放射が、実質的に導波部全体に伝搬してその後発光面から放出されるように、導波部の少なくとも一縁端に結合されるように構成され、励起放射の少なくとも一部が、第２の波長の光を放出する蛍光体を励起する。好ましくは、電灯パネルは吊り天井の穴に適合するように構成される。電灯パネルは、導波部の少なくとも縁の一部を囲み、複数の発光ダイオードと熱連通しているヒートシンクをさらに含むことができる。
【００１８】
またさらなる実施形態では、電灯システムは、（ａ）第１の波長の励起放射を生成するように動作可能な少なくとも１つの発光ダイオード源と、（ｂ）柔軟なシートとして構成され、それぞれがその外面の少なくとも一部上に蛍光体を有する複数の柔軟な光ファイバと、（ｃ）励起放射が実質的に各ファイバの長さ全体に伝搬して、各ファイバの光面を通して放出されるように、各ファイバの少なくとも一端に励起源からの励起放射を結合するように構成された柔軟な導波部とを含み、励起放射の少なくとも一部が、第２の波長の光を放出する蛍光体を励起する。一つの構成では、ファイバは柔軟なシートとして織られ、シートの経糸及び／又は緯糸を構成する。代替的に、複数のファイバは、柔軟な裏打ち材料上に取り付けられることができる。
【００１９】
本発明がよりよく理解されるために、添付図面を参照して、本発明の実施態様が、例示のみを目的としてここに記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一つの実施形態の図であり、電灯システムが吊り下げ型電灯器具を含む。
【図２】本電灯システムの別の実施形態の図であり、本システムが卓上電灯器具又は卓上灯を含む。
【図３】本発明の別の実施形態の図であり、本システムがスポット電灯器具を含む。
【図４】電灯パネルの部分分解略図である。
【図５】本発明の検査ライトの略図である。
【図６】柔軟なシートを含む、本発明の電灯システムの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本実施形態では、電灯システムは三つの構成要素、１）励起源、通常は青色又は紫外発光ダイオード、２）遠隔に位置付けられた蛍光体、フォトルミネッセント、層として被覆されるか又はシステム部品内に組み込まれてもよい物質、及び３）励起源から蛍光体に励起放射を搬送するための導波媒体を含む。これらの実施形態では、青色（たとえば４６０ｎｍ）発光ＬＥＤは、二つの目的に役立つ。一つは、遠隔に位置付けられた蛍光体のルミネッセンスを生じさせるために必要な励起放射源として機能することと、二つめは、最終的な照明プロダクトを形成する光をもたらすことである。導波媒体は、固体あるいは液体のどちらの形状にすることもできるが、ほとんどの場合固体であり、励起放射を最も効率的に案内又は搬送する。同時に、導波部（又はその一部）は、蛍光体によって吸収されない青色／紫外光をＬＥＤチップから運ぶことができ、この光は代わりに、ＬＥＤから発生する光と蛍光体から発生する光とを組み合わせることによって形成される照明プロダクトをもたらす。
【００２２】
導波部の形状は、電灯システムの構成を決定することができる
導波部の形状及び／又は構成は、本電灯システムが想定する構成及び外観を、少なくとも部分的に決定することができる。いくつかの実施形態では、青色又は紫外発光ＬＥＤチップは、導波媒体の内側に埋め込まれるか、又は導波部の近傍に位置させて、ＬＥＤ励起放射／光が導波部内に十分に結合することを確実にすることができる。そしてＬＥＤ光は、蛍光体層で被覆された（外または内）表面を有する光出力構造に案内されることができる。この構造体内部の蛍光体は、所望の発光ピーク波長を有する光を生成し、出力構造体の表面は、粗面のような表面トポロジによって、光励起向けに最適化される。本導波部は、電灯システムが事実上任意の形状で構成されることを可能にし、高効率の蛍光体変換、及びプロダクト照明を所望の方向に向ける能力を考慮している。本電灯システムは、ＬＥＤチップの近傍にヒートシンクをより都合よく含むことをさらに可能にするが、これはプロダクト照明の出力が、離れた位置に位置付けられるためである。蛍光体で被覆された出力面によって伝えられる光の色は、蛍光体の厚さ及び発光特性によって部分的に制御される。
【００２３】
好適な実施の形態
図１は、本発明の一つの実施形態の図であり、電灯システムは吊り型電灯器具１０を含む。この例では、青色（４５０〜４６０ｎｍの範囲内の波長）又は紫外発光（４００〜４２０ｎｍの軟紫外線）ＬＥＤ１１は、光導波媒体１２の第一の端に取り付けられ、これは「導波部」と呼ばれることがある。導波部１２は、励起放射、青色／紫外光に対して実質的に透明である任意の材料から製作することができ、通常はプラスチック材料、たとえばアクリル樹脂、ブチラート又はガラスを含むことができる。導波部１２の反対端（遠位端）は、導波部の光出力面１３であり、本実施形態の図では、蛍光体、フォトルミネセント材料１４の層で被覆されている。以下表１には、蛍光体材料の例がＣＩＥ色度座標ＣＩＥ（ｘ）及びＣＩＥ（ｙ）とともに示される。蛍光体は、接着材料、たとえばシリコーンゲルを用いて、層として適用されることができる。導波部の第一の端は、光をはね返して、導波部の出力面端１３に向かわせるための反射面１５を有する場合がある。青色／紫外ＬＥＤ１１は、ヒートシンク１６上に取り付けられ、ＬＥＤによってもたらされるあらゆる過剰熱を吸収することができる。加えて、ヒートシンク１６は、設置している間の器具を支持して電源を収容するように構成し、器具が主電源から直接駆動されることを可能にすることができる。
【００２４】
動作中、ＬＥＤ１１によって放出される光（励起放射）１７は、第一の波長域λ１のものであり、導波部１２によって発光面１３に案内され、ここで第二の長波長域λ2の光を再度発する蛍光体材料１４の励起を生じさせる。最終的な照明プロダクトを含む導波部の第二の端から出力された光１８は、放出された励起放射（λ１）１８ａと、蛍光体によって放出された光１８ｂ（λ2）との組み合わせである。照明プロダクト１８は等方的、すなわちすべての方向に放出されることができるか、又は発光面の構成に依存して、すべて集束するか又は一部分のみ集束してもよい。青色／紫外光、励起放射１７が導波部１２に沿ってＬＥＤ１１から出力面１３上の蛍光体層１４に進む経路長は、通常少なくとも１センチメートル（ｃｍ）であり、他の実施形態では約１０ｃｍ、５０ｃｍ、又は１００ｃｍを越えてもよい。電灯器具１０は、器具に電力を供給するために付加的に用いられるケーブル１９によって吊り下げられる。図１は概略図であり、励起放射／光１７は直線的に進んでいるとして図示されるが、実際には、光は、導波部内部の全内面反射によって、多重内部反射プロセスを通じて案内されることが理解されよう。
【００２５】
図１の実施形態では、電灯器具の外観を美的に向上させるために、青色励起光１８ｃは、導波部１２の壁から出ることが可能である。他の実施形態では、導波部１２の外面は、不透明な又は反射性の材料で部分的又は完全に被覆されて、励起放射の放出を防止することができるか、一つ又はそれ以上の着色フィルタで少なくとも一部を被覆して、発光１８ｃに所望の色を与えることができるか、又は外面の少なくとも一部に備えられた一つ又はそれ以上の蛍光体材料を有して、異なる色の光１８ｃ又はプロダクト照明１８と同じ色の光を生成することができる。
【００２６】
図２は、本発明の電灯システムの別の実施形態の図であり、本システムは卓上電灯器具２０、机又は卓上ランプを含む。ここで、導波媒体は二つの部分を含み、固体の円柱ロッド２１を含む第一の部分は、実質的に立体角円錐の形状をなす第二の部分２２の基部に光学的に結合される。円錐の基部は、導波部の発光面２３を形成する。本実施形態では、円錐２２の基部は、蛍光体層２４で被覆される。青色／紫外ＬＥＤ２５は、円錐２２の基部に垂直に位置する軸ロッド２１の遠位端に取り付けられて、その中心で基部と交差する。前出の構成のように、ＬＥＤ２５は、それ自体が基部２７と熱的に連通しているヒートシンク２６上に取り付けられてもよい。
【００２７】
動作中、ＬＥＤ２５からの青色／紫外光２８は、ロッド形状の導波部２１の遠位端から導波部２１を通って上に向かい、立体角円錐部２２に進む。一度、円錐２２内部では、青色／紫外光はさまざまな所望のパターンで通してもよいし、又は円錐の湾曲面に、拡散するように反射させてもよい。青色／紫外ＬＥＤ２５からの可視青色光２９ａ、及びコーティング内の蛍光体２９ｂからのフォトルミネセント光が円錐の基部から放出され、組み合わせて照明プロダクト２９を構成する。導波部を通って青色／紫外光が進む、ＬＥＤから外面上の蛍光体層までの経路長は、導波部の円錐部の表面上で起こる反射の数に依存して変動する。導波部の経路長は、ここでも少なくとも１センチメートル（ｃｍ）であるが、他の実施形態では約１０ｃｍ、５０ｃｍ又は１００ｃｍを越えてもよい。
【００２８】
吊り下げ型電灯器具と同様に、いくらかの青色励起放射２９ｃは、円錐形状の導波部及び／又はロッド形状の導波部の湾曲面を通って放出されることができる。当業者には明らかであるように、他の実施形態では、一つ又は両方の導波部２１、２２の外面は、不透明な材料で部分的又は完全に被覆されて、励起放射の放出を防止することができるか、一つ又はそれ以上の着色フィルタで少なくとも一部を被覆して、発光１８ｃに所望の色を与えることができるか、又は外面の少なくとも一部に備えられた一つ又はそれ以上の蛍光体材料を有して、異なる色の光１８ｃ又はプロダクト照明１８と同じ色の光を生成することができる。別の実施形態では、パターン付けされた着色フィルタ又は着色蛍光体パターンを、一つ又はそれ以上の導波部の外面上に設けることができる。またさらなる実施形態では、固体の円錐は、内部反射面と、円錐の開放基部に封入されている透明／半透明の窓上に設けられた蛍光体とを有する中空の円錐シェルに置き換えることができる。
【００２９】
図３は本発明の別の実施形態の図であり、本システムは、スポットライティング及び／又はアクセントライティング３０として記載される場合があるものを含む。ここでまた、青色／紫外ＬＥＤ３１は、ヒートシンク３２上に取り付けられ、そのいくつかの面は、反射性材料で被覆されていて、導波部に光を最大限に結合させる。導波部３３は、所望の分布パターンで複数の光出力面３５に励起光３４を搬送する。電灯システムの動作は、他の実施形態の動作に類似し、照明プロダクト３６はＬＥＤ３６ａ及び蛍光体３６ｂからの組み合わせられた光を含む。出力された光を所望の方向に向かわせることを可能にするために、導波部３５のさまざまなパーツがともに枢動可能に又は柔軟に結合されることができる。
【００３０】
図４は、本発明の電灯パネル４０の部分分解略図である。この例の電灯パネルは、一般的にオフィス及び商業施設で用いられている、支持部材（Ｔ字バー）の格子が鋼線によって天井から吊り下げられ、天井タイルが支持部材の格子によって支持されるタイプの吊り（ドロップ）天井で用いられることが意図されている。天井タイルは、正方形（６０ｃｍ×６０ｃｍ）又は長方形（４フィート×２フィート）の形状にすることができ、蛍光灯取付具は、そのようなサイズの開口に適合するように構成される。
【００３１】
本発明では、電灯パネルは正方形／長方形の導波材料４１のシートを含み、電灯器具が、パネルの周辺端を囲むヒートシンクを含めて、標準的な吊り天井のタイル穴内に適合するように寸法決めされる。一連の青色又は紫外発光ＬＥＤ４２は、平らな導波部１４の縁端内部の対応する穴４３内に取り付けられる。図示された例では、ＬＥＤ４２は、二つの直交する縁端に沿って設けられるが、他の実施形態では、導波部の１つ、二つ、三つ又はすべての縁端に沿って設けられることができる。導波部４１は、励起放射に対して実質的に透明である任意の材料から構築されることができ、通常はシートプラスチック材料、たとえばアクリル樹脂からなることができる。
【００３２】
図示されるように、平らな導波部４１の下面には、蛍光体、フォトルミネセント材料４４の層が設けられている。平らな導波部４１の上面には、支持天井に向かって方向付けられた面があり、高反射性材料層４５が備えられて、大部分の光がパネルの下面から放出されることを確実にする。青色／紫外ＬＥＤ４２は、電灯パネルの縁端沿いに構成されたヒートシンク４６（そのうち１つのみが図４に図示される）上に取り付けられる。光出力を最大にするために、平らな導波部４１の縁端は、反射面をさらに含むことができる。
【００３３】
動作中、ＬＥＤ４２によって放射される光（励起放射）４７は、第一の波長域λ１のものであり、導波部４１内に結合されて導波部４１の表面全体にわたって案内される。下面を通して放出された光は、第二の長波長域λ2の光を再度発する蛍光体材料４４の励起を生じさせる。最終的な照明プロダクトを含む導波部の下面から出力された光４８は、放出された励起放射（λ１）４８ａと、蛍光体によって放出された光４８ｂ（λ2）との組み合わせである。通常、照明プロダクトは白色光であり、蛍光体層は、緑（５２５〜５３５ｎｍ）及びオレンジ（５９０〜６１０ｎｍ）を放出する蛍光体の混合物を含むことができ、これは青色光によって活性化する。パネルによってもたらされる光の相関色温度（ＣＣＴ）は、ケルビン絶対温度で測定され、蛍光体材料の量、厚さ及び組成によって選択することができる。他の構成では、パネルは、蛍光体材料、厚さ及び励起源の適切な選択によって着色光をもたらすように構成することができる。
【００３４】
光の励起を向上させるために、導波パネルの表面は、有利にはいくらかの表面トポロジ、たとえば粗面又は表面の規則的なパターニングを含む。代替の実施形態では、蛍光体は、浮遊粒子の形式で導波媒体内部に組み込まれることができる。本発明の電灯システムの利点は、器具のコンパクトな性状、特に全体の厚さであり、平らな導波部の厚さと同じにすることができる。電灯パネルは吊り天井で用いられるためのものとして記載されているが、壁で、天井と同一平面上で、床又は任意の水平面、たとえばカウンターの天板、又は階段もしくは蹴上げ等の他の平面の一部として用いることもできる。さらに、パネルは、建物の構造用部品又は家具の一部として用いることができる。階段又は蹴上げの場合、導波部は、好ましくは、介在する積層の一つの内部に組み込まれている蛍光体を有する合わせガラス構造を含む。平板パネルライティングに加えて、導波部は湾曲面又は所望のほかの形に製造できることが理解されよう。
【００３５】
図５は、本発明の別の実施形態の概略部分分解図であり、本システムは検査ライト５０を含み、アクセスが限られていて、容易に所望の方向に照明を提供するように光を構成することができる用途に用いられる。ここで、光学導波部は、弾性の外装を含み、ファイバを所望の構成に維持することができる柔軟な光ファイバ５１を含む。青色／紫外ＬＥＤ５２は、ファイバ５１に付けて、ＬＥＤからの光をファイバに結合させるように構成されるヒートシンク３５上に取り付けられる。ファイバ５１の遠位端では、蛍光体材料を組み込むレンズ５４が設けられる。検査ライトの動作は、他の実施形態の動作に類似し、照明プロダクト５５はＬＥＤ５５ａ及び蛍光体５５ｂからの組み合わせられた光を含む。検査ライトは、アクセスが制限されているかあるいは低下しているような用途に特に適し、たとえば鍵穴手術で用いられるような内視鏡又はカテーテル（内腔）における光源として、又は歯科用ドリル又は他のツールに組み込むことができる歯科検査用ランプとして、特に用途が見出される。医療用途では、レンズは着脱可能にでき、かつ動作ごとに置き換えることができる。他の実施形態では、検査ライトは、重みを付けた基部に取り付けられ、アングルポイズ卓上ランプに類似して、所望の方向にランプを向かわせることもできる。さらに、基部は、ヒートシンクの働きをしてＬＥＤの熱管理を提供することができ、駆動回路及び／又はＡＣ／ＤＣ変換回路を組み込むことができる。
【００３６】
図６を参照すると、本発明のさらなる電灯システム６０が示され、これは柔軟な発光シートを含む。本実施形態では、導波部は複数の柔軟な光ファイバ又はフィラメント６１を含み、これらは柔軟なシート裏打ち材料６２に付けられる。シート材料６２は任意の柔軟な材料、たとえば織布、紙又は薄いプラスチック材料等を含むことができ、透明、半透明又は不透明にすることができる。各ファイバ６１は、アクリル樹脂からなることができ、それらの外面上に被覆された蛍光体（図６では点描パターンで表される）を有し、図示された例では、ファイバ６１は平行に配されているが、当業者においては他のパターン、たとえば波型パターン、ジグザグ形等が容易に理解されよう。製造を簡易にするため、ファイバは、円形の断面を有し、材料のロッドを引き抜くことによって製造することができる。代替の構成では、これらは異なる断面、たとえば長円又は正方形等を有することができる。ファイバ６１は、それぞれの少なくとも一端が材料の単一縁端からアクセス可能であるように構成され、図示されるように、ファイバ端は上縁及び底縁からアクセス可能である。
【００３７】
複数の青色ＬＥＤ６４からの励起エネルギ６３（波長λ１）は、柔軟な光ガイド６５によってファイバ６１に結合される。柔軟な光ガイド６５は、アクリル樹脂から作ることができ、材料／ファイバ６２／６１の縁端上に成型するか、又は材料／ファイバを受けるためのスロットを含むことができる。ＬＥＤ６４は対応するくぼみ６６内に取り付けることができ、くぼみは図示されるように、柔軟な光ガイト６４の上面にあるか、または光ガイド６５の一部として成型される。ＬＥＤは好ましくは、ＬＥＤのヒートシンキングの必要性が取り除かれるように低電力である。柔軟な導波部６５は、上面及び側面に反射層をさらに含み、ファイバに結合される下面から出力される光を最大限にする。店頭システム６０からの光出力６６、照明プロダクトは、励起放射（λ１）及び蛍光体によって放出された光（λ2）との組み合わせである。
【００３８】
電灯システム６０の動作は、他の実施形態に類似している。ＬＥＤ６４によって生成される励起放射、光、６３は、導波部６５の長さにそって分散されてファイバ６１に結合され、ここでファイバの長さに沿って伝播しながら蛍光体を励起する。図６の実施形態の電灯システムは、装飾用又はアクセント用ライティングとして特に用途を見出し、たとえばドレープカーテン、壁掛け又は天井カバーとして用いることができる。好ましくは、発光シート材料／ファイバは、長さ及び幅で切断することができる標準的な幅の長尺な長さで製造され、柔軟な光ガイド６５は互いに協働するプラグおよびソケットコネクタを含み、異なる長さの光ガイドがモジュール様式でもたらされることを可能にする。
【００３９】
さらなる実施形態では、光ファイバ６１は布の一部として織られることができ、この場合ファイバは、織物材料の経糸及び／又は緯糸を構成する。これに代えて、布はファイバのみから織ることができるが、その場合、光が材料の少なくとも二つの縁端に結合されることが必要とされる。さらに、異なる色の光を放出する蛍光体に被覆されたファイバを用いて、所望の色パターンを与えることができる。これに代えて、ファイバを互いに所望のパターンで撚り合わせて、ともに熱接合させることによって、シート材料を製造することができる。
【００４０】
本発明は、記載された特定の実施形態に限定されず、本発明の範囲内である変形をなすことができることが明白であろう。たとえば、当業者においては、導波部の適切な構成、たとえばボラードランプ、ウォールスコンス、シャンデリア等による他の電灯システム／器具／照明器具が容易に理解されよう。光出力輝度の均一性を改善するために、電灯システムは、光拡散材料をさらに含むことができる。一つの構成では、これは導波部の発光面の内部又はその上に含まれることができる。
【００４１】
また、モジュール式電灯システムが構想され、一対の協働する導波部材、たとえばスプリッタ／ディバイダ、真っ直ぐな、湾曲した、及び柔軟な導波セクション等を含み、そしてこれらを用いて、必要に応じて異なる電灯システムを構築することができる。
【００４２】
有利には、電灯システムは、約３００ｎｍを超える波長を有し、好ましくは４５０ｎｍ（青色）を超える波長を有するピーク発光波長を有するＬＥＤチップを含むため、励起放射は照明プロダクトの一部として用いられることができる。
【００４３】
いくつかの実施形態では、蛍光体は、塗料または樹脂を構成するホストマトリクス中に混合されてもよく、蛍光体は、プロダクト照明に所望の値の色度、演色、温度及び輝度を与えるように設計された濃度でホストマトリクスに含浸される。導波部の表面の少なくとも一部分は、蛍光体を含有するホストマトリクスで被覆されてもよい。他の実施形態では、蛍光体は、ポリマー又はガラスベースのホストマトリクス中に、蛍光体を含有するポリマー又はガラスベースのホストマトリクスによって導波媒体の少なくとも一部分が提供される濃度で混和されてもよい。
【００４４】
照明プロダクトは、実質的に白色光にすることができ、この場合ＬＥＤチップは、約３００ｎｍを超えるピーク発光波長及び黄色又はオレンジ／緑の蛍光体を有する。電灯システムの出力面内部又はその上の蛍光体の組成、量、濃度及び分布は、慎重に制御されて、プロダクト白色光の所望の演色を達成することができる。これらのパラメータの適正な変形は、設計者が希望するだけの青寄り又は黄色寄り特性を有する実質的に異なる白色光をもたらす。
【００４５】
【表１】
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【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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【国際調査報告】
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