(57)【要約】  照明装置１、１’は、光を生成する光源２と、光源２の光軸ＡＯと拡散要素３の長手軸Ｌとによって規定される拡散平面Ｓにおいて、当該生成された光を側方に拡散して、拡散平面Ｓに直交しかつ拡散要素３の長手軸Ｌに平行な放射面４１、５１における単位面積当たりに基本的に均一な光量を与える、当該拡散要素３と、拡散された光を収集する光方向転換要素４、５であって、長手方向の平面放射面４１、５１を含み、側方に拡散された光を収集し、収集した光を放射面４１、５１から基本的に均一に放射する、当該光方向転換要素４、５とを含む。
2015519690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を生成する光源と、
前記光源の光軸と拡散要素の長手軸とによって規定される拡散平面において、生成された光を側方に拡散して、前記拡散平面に直交しかつ前記拡散要素の前記長手軸に平行な放射面における単位面積当たりに基本的に均一な光量を与える、前記拡散要素と、
拡散された光を収集する光方向転換要素であって、長手方向の平面放射面を含み、側方に拡散された光を収集し、収集した光を前記平面放射面から基本的に均一に放射する、前記光方向転換要素と、
を含む、照明装置。
【請求項２】
前記光源は、発光ダイオード、好適には単一の発光ダイオードチップを含む、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記平面放射面の長さは、前記平面放射面の幅を、少なくとも３倍、より好適には少なくとも６倍、最も好適には少なくとも１０倍、上回る、請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明装置における使用のための照明要素であって、
光を生成する光源と、
前記光源の光軸と拡散要素の長手軸とによって規定される拡散平面において生成された光を側方に拡散して、前記拡散平面に直交し前記拡散要素の前記長手軸に平行な平面における単位面積当たりに基本的に均一な光量を与える、前記拡散要素と、
を含む、照明要素。
【請求項５】
前記拡散要素は、前記拡散要素の前記長手軸に沿って配置される２つの個別のローブを含み、前記拡散要素は、前記２つのローブ間に基本的に対称に前記光源を収容するように配置される、請求項４に記載の照明要素。
【請求項６】
前記光源を含むための容器を含み、前記容器は反射表面を含み、前記容器及び前記拡散要素は、前記光軸の片側の前記拡散平面の１つの半分における第１の側方拡散部分と、前記拡散平面のもう１つの半分における第２の側方拡散部分とを含む光出力分布を獲得し、前記光出力分布の側方拡散部分は、前記光軸からなす第１の角度と、前記光軸からなす第２の角度とによって境界付けられる、請求項４又は５に記載の照明要素。
【請求項７】
前記第１の角度は、前記光軸からなす少なくとも３５°、より好適には少なくとも４５°、最も好適には少なくとも５５°を含む、請求項６に記載の照明要素。
【請求項８】
前記第２の角度は、最大で２５°、好適には最大で２０°、最も好適には最大で１５°、前記第１の角度を上回る角度を含む、請求項６又は７に記載の照明要素。
【請求項９】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明装置における使用のための光方向転換要素であって、長手方向の平面放射面を含み、拡散平面における側方拡散光を収集し、側方拡散光は、前記平面放射面の単位面積当たりに基本的に均一な光量を与え、収集した光を前記長手方向の前記平面放射面全体に基本的に均一に放射するように前記照明装置の光源の周りに配置された拡散要素によって提供される、光方向変換要素。
【請求項１０】
前記光方向転換要素は収集した光を放射平面に屈折させ、前記放射平面は前記拡散平面の延長を含む、請求項９に記載の光方向転換要素。
【請求項１１】
側方拡散光を収集する複数の個別の側方屈折ゾーンを含み、個別の側方屈折ゾーンは、特定の入射角範囲を有する光部分を収集する収集面と、前記平面放射面を通るように前記光部分を屈折させる屈折体とを含む、請求項１０に記載の光方向転換要素。
【請求項１２】
均一の輝度を有するように収集した光を放射する、請求項９に記載の光方向転換要素。
【請求項１３】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明装置を含む自動車用照明ユニットであって、前記光方向転換要素の前記長手方向の前記平面放射面は、長矩形の放射面を含む、自動車用照明ユニット。
【請求項１４】
ディスプレイプレートの外周に配置された幾つかの入射面を有する前記ディスプレイプレートと、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明装置の前記平面放射面が前記ディスプレイプレートの１つの入射面に向けられるように配置される、複数の照明装置と、
を含む、ディスプレイイルミネーション装置。
【請求項１５】
従来の蛍光照明ユニットの寸法に対応するハウジングと、前記ハウジング内に配置される複数の、請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明装置とを含む、レトロフィット照明ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、照明要素、光方向転換要素及び幾つかの照明ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）技術の発展に伴い、従来の電球の代わりにＬＥＤを含む照明ソリューションがますます人気を博している。ＬＥＤは、エミッタ表面から光を放射する半導体ダイオードチップを含む。エミッタの表面積は非常に小さく、通常は、ほんの数平方ミリメートル、特には１平方ミリメートルのほんの数百分の１の範囲にある。このようなＬＥＤチップは、上部発光型デバイスであってよく、即ち、側部からだけでなく上部からも放射できる。ダイオードチップを保護するために、通常、ダイオードチップは保護カバー内に密封されている。保護カバーは更に、光抽出を向上させるように機能する。例えば、屋内電気機器のインジケータランプとして使用される透明プラスチック又はエポキシカバー内の低出力ＬＥＤチップは、一般に、「パッケージＬＥＤ」と呼ばれる。照明用途に使用されるような高出力ＬＥＤチップは、回路基板上に直接、又は、回路基板に接続可能な担体要素上に取付けられる。高出力ＬＥＤチップは、フィルタ又は他の光学要素としても機能する保護カバーで封入されるか又は当該保護カバーが設けられる。
【０００３】
ＬＥＤの不利点は、ＬＥＤチップの小面積から放射される光が、小さく明るい光の点として知覚されることである。光源をより大きく、点状じゃないように見えるようにするために、光は封入ドーム又は拡散カバーによって発散される。しかし、この方法では、光の一部が失われ、全体の輝度が減少する。更に、ブレーキランプといった用途の大きい光源を得るためには、例えば従来技術の装置では、必要な光束を提供するために、所望の「光源」の面積に対応する面積に幾つかのＬＥＤ光源が配置されなければならない。しかし、幾つかのＬＥＤがこのように配置されても、全体的な印象としては、暗い領域によって分離された幾つかの個別の明るい光の点のうちの１つである。単一の光源であるという印象をよりうまく実現するためには、このような照明装置は、所望の分布に光を集め、屈折しかつ再合成する拡散器又は専用レンズを必要とするが、このような光学要素には、常にある程度の損失が伴う。更に、光源のアレイのうちの１つの不具合が、全体の光装置に「穴」をもたらしてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＥＤチップは、ランバートの余弦則に従って光を放射するので、ＬＥＤによって放射される光は、基本的に、全方向に均等に発散される。この点は、丸みを帯びた又は円形の光源形状が望まれる場合には有利である。ここでは、「光源形状」との用語は、観察者によって知覚される光源の形状、例えば、ＬＥＤ光源を含む照明装置のカバーの形状を指す。しかし、ＬＥＤチップからの発光の特質によって、丸くない光源形状は、当該光源形状の任意の「隅」、即ち、末端に向かってあまり明るくない領域を示す。当然ながら、光源形状に亘るこのような不均等な光分布は望ましくなく、全体的に均等な輝度を必要とする特定の照明用途では許容できない。したがって、「丸く」ない光源形状を得るために、ＬＥＤチップ又はパッケージＬＥＤによって放射される光は、光分布を得るために、例えば集光器、反射器又はライトガイドの系によって操作されなければならない。しかし、この操作は、全体の光出力の損失や減少をもたらしてしまい、このような装置は好ましくなく非効率となる。更に、これらの装置は、複雑で、嵩張り、また高価である。
【０００５】
したがって、本発明は、上記の問題を解決する改良された照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、請求項１に記載の照明装置、請求項４に記載の照明要素、請求項９に記載の光方向転換要素、及び、請求項１３乃至１５に記載の照明ユニットによって達成される。
【０００７】
本発明によれば、照明装置は、光を生成する光源と、光源の光軸と拡散要素の長手軸とによって規定される拡散平面において、当該生成された光の少なくとも一部を側方に拡散して、拡散平面に直交しかつ拡散要素の長手軸に平行な収集面における単位面積当たりに基本的に均一な光量を与える、当該拡散要素と、収集面内に配置される光方向転換要素であって、長手方向の平面放射面を含み、側方に拡散された光を収集し、収集した光を放射面から基本的に均一に放射する（これは、放射面から光が放射される方法が、基本的に、放射面上の任意の点について同じであることを意味すると理解される）光方向転換要素とを含む。
【０００８】
本発明に係る照明装置の利点は、光を著しく失うことなく、均一の長手方向の光源を提供する点である。点状の光源であってもよい光源によって放射される光は、最初に、基本的に拡散平面においてのみ拡散され、光源全体の外観に寄与しない領域において「無駄に」なる光がないようにされる。更に、照明装置は、収集平面における単位面積当たりに基本的に均一の光量を与えるように光が拡散されるように実現される。これは、中心領域又は外側領域に関わらず、収集平面に任意の領域において、単位面積当たりの光が同じであることを意味する。拡散された光は、次に、観察者に向けて光を外側に向けるように作用する光方向転換要素によって、収集平面において「捕捉」され、有利に均等又は均一の外観、即ち、長手方向の平面放射面全体に有利に均一な光分布を有する長手方向の光源の外観を与える。「拡散平面」との表現は、放射された光の大部分が、拡散要素の光学特性によって制限される平面と理解されるべきである。拡散要素は、特定の幅を有するので、拡散平面は、空間的な「スライス」と見なされ、そのスライスを通り、拡散光が進行する。ここでは、光源の光軸が、光源からの光の放射の主方向と理解されるべきである。
【０００９】
本発明に係る照明装置は、その放射表面に亘って均一な光の分布をもたらす。観察者は、均一に放射する表面しか見ないので、当該放射面は、以下において「見掛け上の光源」とも呼ばれる。これは、観察者が、明るい中心領域と暗い外側領域とを見る従来の照明装置とは対照的である。
【００１０】
本発明によれば、照明要素、特に上記照明装置における使用のための照明要素は、光を生成する光源と、光源の光軸と拡散要素の長手軸とによって規定される拡散平面において、当該生成された光の少なくとも一部を側方に拡散して、拡散平面に直交し拡散要素の長手軸に平行な収集平面における単位面積当たりに基本的に均一な光量を与える、当該拡散要素と、を含む。
【００１１】
本発明に係る照明要素の利点は、拡散要素が光源の非常に近くに配置されるので、非常にコンパクトに実現される点である。この効果は、照明要素自体によって完全に実現されるので、光を収集面の外側領域に向けるために追加の反射又は収集要素を必要としない。更に、収集平面に亘って拡散される光は、単位面積当たりに有利に均一な光量を示し、この点は、当該照明要素を、均等又は均一な光分布を有する非円形光源形状を必要とする用途における使用に特に適したものにする。
【００１２】
本発明によれば、上記照明装置における使用のための光方向転換要素は、長手方向の平面放射面を含み、照明装置の拡散要素から発生する側方拡散光を収集し、収集した光を長手方向の平面放射面全体に基本的に均一に放射する。
【００１３】
本発明に係る光方向転換要素の利点は、上記したタイプの照明装置の収集平面内に置かれて、拡散光を最適に収集し、収集した光を、観察者に向けて外側に向け、それにより、有利に均等又は均一の外観を有する長手方向光源の外観が与えられる点である。
【００１４】
本発明によれば、照明ユニットは、自動車用照明ユニット、ディスプレイ照明ユニット、レトロフィット照明ユニット等を含んでよく、各タイプの照明ユニットは、当該照明ユニットの任意の関連の要件に従って実現される及び／又は当該要件に従う寸法にされた１つ以上の本発明に係る照明装置を含む。このような照明ユニットの例は、以下の説明において挙げられる。
【００１５】
従属項及び以下の説明は、本発明の特に有利な実施形態及び特徴を開示する。実施形態の特徴は、適宜組み合わせられてもよい。１つのクレームカテゴリのコンテキストにおいて説明される特徴は、別のクレームカテゴリにおいても同等に適用される。
【００１６】
本発明に係る照明装置は、任意の適切な光源と併せて使用される。コンパクトで、放射表面から基本的に外側に放射する光源が、照明装置において有利に使用される。これは、当該光源から放射される光はすべて、放射表面の上方に放射されるからである。したがって、本発明の特に好適な実施形態では、光源は、発光ダイオード、好適には単一の発光ダイオードチップを含む。チップの選択は、照明装置の平面放射面における所望の輝度に依存する。例えば、数平方センチメートルの面積に及ぶ比較的大きい光源形状を有する自動車用のストップランプ用途では、１ｍｍ２及び３ワットを有するＬＥＤチップが好適である。その一方で、屋内電気機器の小型インジケータランプでは、０．０４ｍｍ２及び０．１ワットのＬＥＤチップで十分である。
【００１７】
長手方向の平面放射面の寸法は、拡散要素とその拡散平面との寸法を補完するように選択されることが好適である。したがって、本発明の特に好適な実施形態では、放射面の長さは、放射面の幅を、少なくとも３倍、より好適には少なくとも６倍、最も好適には少なくとも１０倍、上回る。即ち、放射面のアスペクト比は、少なくとも１：３、より好適には少なくとも１：６、最も好適には少なくとも１：１０である。したがって、平面放射面は、有利に長くかつ細い光源形状を提供し、これにより、照明装置を、長くて細くまた均一な光源形状を必要とする照明用途に特に適したものにする。
【００１８】
好適には、拡散要素は、エポキシ樹脂、プラスチック、ガラス等といった透明材料を使用して一体に形成される。好適には、そのような材料は高可視透過率を有する。拡散平面において所望の光分布を得るために、拡散要素の形状はそれに応じて選択される。本発明の特に好適な実施形態では、拡散要素は、拡散要素の長手軸に沿って配置された２つの個別のローブを含み、また、当該拡散要素は、当該２つのローブ間に基本的に対称に光源を収容するように配置される。即ち、光源は、好適には、拡散要素を二等分する平面に関して基本的に対称である。この配置は、２ローブ付きピーナッツの外観を有する。対称デザインでは、各ローブは、同量の光を、光源から離れるように外側に長手方向に偏向させる。正反対に向かい合うローブの厚さ、長さ及び高さは、所望の放射角パターンに応じて、即ち、光源から離れるように長手方向に「どれくらい遠く」まで光が偏向されるかに応じて、選択される。好適には、「ピーナッツ」、即ち、拡散要素は、パッケージ照明要素としてＬＥＤチップを封入するときに同時に実現される。このために、「ピーナッツ」は、その上にＬＥＤチップが取り付けられる担体要素上にぴったりと合うように一体に製造される。
【００１９】
拡散要素自体が、上部発光型ＬＥＤチップといった光源の有利な拡散効果を提供する。側方に放射するＬＥＤチップも利用可能である。したがって、本発明の特に好適な実施形態では、照明要素は、光源を含むための容器を含み、当該容器は反射外表面を含み、容器及び拡散要素は、光軸の片側の拡散平面の１つの半分における第１の側方拡散部分と、拡散平面のもう１つの半分における第２の側方拡散部分とを含む光出力分布を獲得し、放射角パターンの側方拡散部分は、光軸からなす第１の角度と、光軸からなす第２の角度とによって境界付けられる。容器、即ち、「カップ」は、ＬＥＤチップの側部から放射された任意の光を外側に導き、所望の放射角パターンが得られるように具体的に成形され、仕上げられている。好適には、容器、即ち、カップは、ローブの配置に従って配置される１つ以上の傾斜面を有する凹部として成形される。例えば基本的に矩形の外周を有する容器は、正方形又は矩形のＬＥＤチップの各辺に傾斜面を有する。このような容器は、拡散要素のローブの下で、ある距離、延在する浅い傾斜を有する長い又は「主」傾斜面を含む。この容器は更に、ＬＥＤチップの２つの残りの辺のそれぞれに、好適には、急な傾斜を有する「副」傾斜面も含む。或いは、基本的に矩形の外周を有する容器は、上記したような２つの長い「主」傾斜面を含む一方で、残りの２つの辺は、基本的に垂直である。長く傾斜の浅い容器表面及び短く傾斜の急な側面のこのような組み合わせは、「ピーナッツ」の光屈折機能と併せて、広いが同時に細い所望の拡散平面、即ち、拡散「スライス」を実現する。主傾斜面の角度は、好適には、所望の拡散効果に応じて選択される。明らかに、より平らな角度が、拡散平面における光のより側方への拡散と、対応して「長い」アスペクト比とをもたらす一方で、より急な角度は、拡散平面における光のよりコンパクトな拡散と、対応して「短い」アスペクト比とをもたらす。
【００２０】
好適には、上記した容器があってもなくてもよい拡散要素は、光軸からなす第１の角度と光軸からなす第２の角度との間の側方拡散部分に、より多くの光が拡散されるように実現される。好適には、側方拡散部分は、光軸からなす少なくとも３５°、より好適には少なくとも４５°、最も好適には少なくとも５５°を含む第１の角度と、最大で２５°、好適には最大で２０°、最も好適には最大で１５°、第１の角度を上回る角度を含む第２の角度との適切な組み合わせによって得られる。第１及び第２の角度は、所望のスパンを有する側方拡散部分が得られるように選択される。つまり、有利に「側方の」又は「ウィング状」の光分布が拡散平面において実現されるように、４５°±１０°の第１の角度及び６７．５°±１２．５°の第２の角度の適切な組み合わせによって与えられる拡散平面における角度領域においてより多くの光が放射される。
【００２１】
このような角度領域は、例えば、３５°の第１の角度及び５５°の第２の角度、５０°の第１の角度及び７５°の第２の角度、５５°の第１の角度及び８５°の第２の角度等によって、境界付けられる。第１及び第２の角度の選択は、光方向転換要素の長手方向の平面放射面の所望のアスペクト比に依存する。例えば、約１：３のアスペクト比は、３５°の第１の角度及び５５°の第２の角度によって規定される角度領域によって得られる一方で、約１：１２のアスペクト比は、５５°の第１の角度及び８５°の第２の角度によって規定される角度領域によって得られる。
【００２２】
光源によって放射された光の残りは、拡散平面において、「ピーナッツ」の両側で第１及び第２の角度によって境界付けられる側方拡散部分を越えて拡散される。例えば、比較的少量の光が、側方拡散部分の間の光軸の両側で第１の角度によって規定される中心角度領域において拡散される。別の少量の光が、「ピーナッツ」の各側の側方拡散部分の「下」の角度領域において拡散される。
【００２３】
光は「ピーナッツ」の両側で拡散されるので、この光分布又は放射角パターンは、図面の説明においても示されるように、「蝙蝠の翼（batwing）」の外観を有する。拡散平面におけるこれらの角度間の「蝙蝠の翼」分布は、収集平面における単位面積当たりで基本的に均一な光量を確実にする。本発明の別の好適な実施形態では、照明要素は、光方向転換要素における損失が補償されるように拡散平面において光を拡散する。例えば、拡散平面の外側範囲における光は、例えば光軸の近くで放射される光よりも大きい度合で光方向転換要素によって曲げられる又は操作される必要がある。光軸の近くで放射される光は、光方向転換要素を通過する際に経験する曲げ又は操作は少ない。光方向転換要素の外側端における光透過の間に生じる二次的損失は、好適には、拡散平面の関連の外側範囲に、より多くの光を向けるように照明要素を実現することによって、事前に補償される。例えばその光軸の各側で６５°と７５°との間の角度領域にその光の大部分を放射することを目的とする照明要素では、「ピーナッツ」、及び／又は、照明要素の反射性カップは、７３．５°及び７５°によって境界付けられた領域に、追加の光を向けるように成形される。このようにすると、有利に一様な光分布が、光方向転換要素の長手方向の平面放射面全体に実現される。
【００２４】
拡散平面における光は、拡散光が所望の寸法の矩形又は長手方向の「光源」の外観を提供できるレベルにおいて当該拡散光が収集されるように、照明要素に比較的近い光方向転換要素によって収集される。このために、光方向転換要素は、所望の効果に依存して、拡散要素から少し離れて、又は、拡散要素から大きく離れて、当該拡散要素の上方に直接的に位置付けられる。
【００２５】
光方向転換要素は、光方向の所望の光学的効果に従って製造される。本発明に係る照明装置の１つの例示的な好適な実施形態では、光方向転換要素は、均一の輝度を有する収集光を放射する。このために、光方向転換要素は、好適には、拡散平面における光分布に応じた寸法にされ、また、好適には、蛍光体層といった拡散層を含む。例えば光方向転換要素は、蛍光体層を含む比較的長い矩形ストリップを含む。蛍光体層は、適宜、矩形ストリップの外表面に塗布された蛍光体コーティングであっても、又は、矩形ストリップ内に挟まれるように配置されてもよい。このような光方向転換要素は、例えばランバートの余弦則に従って、等方的に、即ち、全方向に均一に光が放射される矩形光源の外観が望まれる照明用途に有用である。このような照明用途の一例として、その外周に配置された幾つかの入射面を有するディスプレイプレートと、幾つかの本発明に係る照明装置とを含むディスプレイイルミネーション装置が挙げられる。上記蛍光体がコーティングされた光方向転換要素は、当該光方向転換要素の外表面がディスプレイプレートの入射面に向けられるように配置されている。別の用途例は、従来の蛍光照明ユニットの寸法に対応するハウジングと、ハウジング内に列状に配置される幾つかの照明装置とを含むレトロフィット照明ユニットである。各照明装置は、上記蛍光体がコーティングされた光方向転換要素を有する。ハウジングの外側から見ると、レトロフィット照明ユニットは、従来の蛍光灯に似た均一の光源の外観を与えるが、当該レトロフィット照明ユニットは、ルーメン当たりの電力消費量が少ないので、より経済的である。このような照明用途のもう１つの利点は、既存の照明取付け具をそのまま残し、従来の蛍光管を、本発明に係る照明装置及び主電源供給を当該照明装置のＬＥＤチップに使用するのに適したレベルに変換するのに必要な任意の駆動装置を含むガラス管で、単に交換することによって再利用できる点である。
【００２６】
他の照明用途は、光方向転換要素の放射面から基本的に１つの方向においてのみ光が向けられることを必要とする場合がある。したがって、本発明の特に好適な実施形態では、光方向転換要素は、放射平面において側方拡散光を収集し及び屈折する複数の個別の側方屈折ゾーンを含む。当該放射平面は、拡散平面の延長を含む。各側方屈折ゾーンは、側方拡散光の一部を収集し、屈折する。光方向転換要素は更に、全反射を介して、放射平面に光の一部を向ける。好適には、光方向転換要素は、フレネルレンズである。フレネルレンズでは、各個別の側方屈折ゾーンは、特定の入射角範囲を有する光の一部を収集する収集面と、放射面を通り、また、光軸に基本的に平行に当該光の一部を屈折させる屈折体とを含む。好適には、個別の側方屈折ゾーンの収集面及び／又は屈折体は、個別の側方屈折ゾーンに向けられた側方拡散光の一部に応じた寸法にされる。したがって、光方向転換要素は、小さい及び大きい個別の側方屈折ゾーンの配置を含んでもよく、側方屈折ゾーンのサイズは、光方向転換要素におけるその位置に依存する。個別の側方屈折ゾーンの数は、拡散要素のサイズ、及び／又は、所望の長手方向の見掛け上の光源のサイズに応じて選択される。更に、個別の側方屈折ゾーンの数は、出力光の均質性の所望の度合い又はレベルに基づいて決定される。
【００２７】
好適には、光方向転換要素は、照明装置の光軸に関して配置される中心屈折ゾーンを含む。当該光軸は、光源の光軸と一致し、中心屈折ゾーンは、拡散要素の中心領域、即ち、「ピーナッツ」の２つのローブ間の領域から発生する中心光束を収集し、屈折させる。
【００２８】
光方向転換要素のこのような実現は、通常、光が光源の真正面からしか見られない、即ち、観察者が照明装置の放射面を基本的に直接的に見る照明用途に適している。例えば光方向転換要素がフレネルレンズとして実現されている本発明に係る照明装置は、ストップ／テール組み合わせランプ、即ち、センターハイマウントストップランプ（ＣＨＭＳＬ）といった自動車用照明ユニットにおいて活用される。このような本発明に係る自動車用照明ユニットは、長手方向の平面放射面が上記したようなフレネル光方向転換要素の矩形出力表面を含む照明装置を含む。このようにすると、所望の寸法を有する均一な見掛け上の光源を有する効果的で信頼できる照明装置が、単一のＬＥＤチップで実現される。このような効果は、列状にされた幾つかのＬＥＤを必要とする従来の照明装置が「長い」光源を実現しようと試みた場合、実現することができない。従来の装置では、これらの個々の又は個別の光源がはっきりと識別されるからである。当然ながら、本発明に係る照明装置は、例えば任意のタイプの車両内のコックピットにおけるインテリアパネルインジケータランプ、屋内電気機器、ディスプレイパネル照明等といった長く均一に点灯する見掛け上の光源を必要とする任意の用途に使用できる。
【００２９】
本発明の他の目的及び特徴は、添付図面と共に検討される以下の詳細な説明から明らかとなろう。しかし、当然ながら、図面は、説明のためだけであって、本発明の限定の定義としてデザインされたものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る照明要素を示す。
【図２】図２は、図１の照明要素の放射特性を有する極座標格子を示す。
【図３】図３は、図１の照明要素の一実施形態によって出力される光のレンダリングを示す。
【図４】図４は、図１の照明要素によって生成された光分布の概略表現を示す。
【図５】図５は、図１の照明要素の斜視図を示す。
【図６】図６は、本発明の第１の実施形態に係る照明装置を示す。
【図７】図７は、図５の照明装置１の概略側面図を示す。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態に係る照明装置を示す。
【図９】図９は、従来技術の自動車用照明ユニットを示す。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態に係る自動車用照明ユニットを示す。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態に係るディスプレイイルミネーション装置を示す。
【００３１】
図面中、同様の参照符号は、全体を通して同様の対象物を示す。図面中の対象物は、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではない。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態に係る照明要素１０の概略断面図を示す。照明要素１０のこの例示的な実施形態は、ＳｎａｐＬＥＤ構成のタイプにおけるようにコンタクト２３、２４間に配置されたＬＥＤチップ２を含む。封入拡散要素３は、２つの個別のローブ３０と、カバー部３１とを含み、ＬＥＤチップ２を封じ込めるように担体又はヒートシンク２０上に配置される。ＬＥＤチップ２は、拡散要素３に対して中心に置かれ、したがって、これらは共に、共通の光軸Ａｏを共有する。コンタクト２３、２４の内側端は、その中にＬＥＤチップが位置付けられる容器２１、即ち、「カップ」２１を形成するように成形される。容器２１の上表面は、例えば研摩によって、又は、反射性コーティングを塗布することによって反射性である。容器２１及び拡散要素３のローブ３０は、生成された光を、図の右側において例示的な境界光線Ｒ１、Ｒ２によって示されるように、主に外側に向けるように作動し、拡散要素３の当該側における側方拡散部分を規定する。上側の光線Ｒ１は、光軸Ａｏから第１の角度αをなし、第２の光線Ｒ２は、光軸Ａｏから第２の角度βをなす。
【００３３】
図２は、図１の照明要素１０の放射特性６を有する極座標格子を示す。図面が明らかに示すように、放射特性６は、中心から離れるように、即ち、光源から離れるように向けられた２つの個別の側部、即ち、「ウィング」がある。光の大部分は、これらの側部へと外側に向けられる。基本的にすべての光がこれらのゾーンへと向けられるように光は拡散平面に向けられているので、放射特性６は、事実上、「蝙蝠の翼」の外観を有する。側方ゾーンは、光軸Ａｏからなされる第１の角度α及び第２の角度βによって境界付けられ、第１の角度αは、約４０°を含み、第２の角度βは、約５５°を含む。
【００３４】
図３は、照明要素１０について半径方向に測定された度数［°］に対するカンデラ［ｃｄ］で与えられ、０°における光軸Ａｏ上の点から開始し、光軸Ａｏから９０°における点で終了する、図１の照明要素１０の一実施形態によって出力される光の別のレンダリングを示す。図面は明らかに、光軸Ａｏの両側に光強度のピークＰを示す。この光分布では、拡散要素及び／又は容器は、それぞれ、約６０°と７５°である第１の角度αと第２の角度βとの間で、光軸の両側にピークＰが得られるように実現されている。この光分布は、約１：６のアスペクト比を有する矩形外面を有する光方向転換要素に適している。
【００３５】
図４は、図１の照明要素１０によって生成された光分布７の概略表現を示す。拡散平面Ｓは、点線間の「スライス」Ｓによって示される。図の平面は、蛍光体がコーティングされたストリップといった光方向転換要素の集光面又は上記のフレネルレンズの放射表面に対応すると理解される。光方向転換要素の放射面５、４１は、点線によって示される。図面が明らかに示すように、光分布は、より明るく、基本的に矩形の中心部分７０と、輝度が減少する連続的な外側部分とを含む。光方向転換要素は、拡散平面Ｓ内に光を最適に収集し、所望の矩形に見える光源を与えるように、放射表面から収集した光を放射するように、集光面内に位置付けられる。
【００３６】
図５は、図１の照明要素１０の斜視図を示す。ここでは、ピーナッツ型の拡散要素３のローブ３０が明確に見て取れる。ローブ３０は、照明要素１０の光軸について左右対称に配置される。当該光軸は、拡散要素３内に封じ込められたＬＥＤチップ２の光軸と一致し、点線によって示される。更に、ローブ３０は、照明要素１０の長手軸Ｌに関しても対称に配置される。当該長手軸は、照明要素１０の上方に配置される光方向転換要素の長手軸と一致してもよい。
【００３７】
図６は、本発明の第１の実施形態に係る照明装置１を示す。ここでは、照明要素１０は、複数の側方屈折プリズム要素４０、４０’、４０’’と、中央の屈折部と、基本的に矩形の放射面４１とを有する本体を含むフレネルレンズ要素４の下に配置される。フレネルレンズ要素４は、例えば押出成形又はミリング加工によって、一体に形成されることが好適である。照明要素１０によって放射される光は、ここでは、破線によって示される「蝙蝠の翼」特性が主に得られるように、二重ローブ付き拡散要素によって、外側に拡散される。側方屈折プリズム要素４０、４０’、４０’’は、「蝙蝠の翼」の様々なセクタの光を収集し、集めた光を、フレネルレンズ４の放射面４１から基本的に垂直で外側に屈折するように成形される。したがって、放射面４１を見る観察者にとって、これは、長さｌｅと幅ｗｅ、即ち、ｗｅ：ｌｅのアスペクト比を有する均一な矩形光源に見える。このような照明装置１は、例えばブレーキランプといった自動車用照明用途において活用できる。当該照明装置は更に、例えばディスプレイスクリーンの側部に向けるための長手方向のかつ均一な光源を提供するためにディスプレイ用途に使用される。
【００３８】
図７は、図６の照明装置１の概略側面図を示す。図７は、フレネル屈折要素４の効果を示す。拡散要素３から発生する（点線によって示す）拡散平面Ｓにおける光は、基本的に拡散平面Ｓの延長である放射平面Ｅにおける放射面４１から（垂直矢印によって示されるように）基本的に垂直に放射されるように、収集され、屈折される。当然ながら、収集され、屈折された光の一部は、散光又は迷光として放射されるが、大部分の光は、放射平面Ｅ内に放射される。
【００３９】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る照明装置１’を示す。ここでは、照明要素１０は、蛍光体層でコーティングされるか、そうでなければ、蛍光体層を含むように処理された半透明ストリップ５（斑点パターンで示される）の下に配置される。蛍光体層は、封入されたＬＥＤがその電極の両端間の電圧によって駆動されると、照明要素１０によって発散された光の蝙蝠の翼分布によって照明される。蛍光体は、入射光を集め、ランバートの余弦則に従って、基本的に均一に光を再放射又は散乱するので、即ち、蛍光体層は、等方性放射体として作動するので、この照明装置１’の効果は、それ自体が光源５として作動するかのように見える、均等に「放射する」表面５を提供することである。半透明ストリップ５上の点から蛍光体によって集められて放射される光は、ここでは、全方向に基本的に均一に放射される光線のグループによって示される。このような照明装置１’は、例えば蛍光灯のレトロフィット代替品を提供するように活用される。１つ以上のこのような照明装置１’を、蛍光灯のガラス管の中に長い列で、隣り合わせに配置することができ、したがって、動作時、照明装置１’は、均等に照明された「蛍光灯」の外観を提供する。
【００４０】
図９は、導波管又はライトガイド８０の下に配置された従来のパッケージＬＥＤ８といった多数の光源を含む従来技術の自動車用照明ユニットを示す。照明ユニットの放射表面において、あまり明るくない照明ゾーン（これらは、図面では白色のままであるが、実際には明るい領域８１よりも暗い）によって分離される個別の明るい領域８１（斑点で示す）が見て取れる。これは、従来の照明ユニットは、光がライトガイドに入る前に、ライトガイドの寸法に合うように光を最初に拡散する手段がないことによる。
【００４１】
図１０は、本発明の一実施形態に係る自動車用照明ユニットを示す。ここでは、照明ユニットは、幾つかの本発明に係る照明装置１を含み、それぞれ、照明要素１０及び光方向転換要素４を有する。光方向転換要素４は、単一の放射面４１を有する単一の存在として実現される。放射面４１を通過する光は、有利に均一であり、既に、ライトガイド９へと垂直に上方向に向けられている。観察者は、放射面４１において生成される見掛け上の光源の像９０を見ることになる。この像９０の外観は、上記図９に示された装置とは対照的に、任意の著しく明るいゾーン又は中間の暗いゾーンを有することなく、一様である。
【００４２】
図１１は、透明ディスプレイ１００と、ディスプレイ１００の１つ以上の側面１０１に沿って配置される幾つかの照明装置１とを含む本発明の一実施形態に係るディスプレイイルミネーション装置を示す。ディスプレイ１００内へと向けられた光は、ディスプレイ表面を均等に照明する。
【００４３】
本発明は、好適な実施形態及びその変更形態という形で開示されたが、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明には多数の追加の修正形態及び変更形態が可能であることは理解されよう。
【００４４】
明瞭とするために、本明細書全体における「ａ」又は「ａｎ」の使用は、複数を排除するものではなく、また、「含む」は、他のステップ又は要素を排除するものではないことは理解されるものとする。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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