(57)【要約】  本発明は、光出射窓を含む光学室２を有し、前記室は、底部２１と、少なくとも一つの周囲壁２２、２３、２４、２５とにより規定され、室２の底部２１の表面４ａは、反射性である、光学装置１に関する。少なくとも一つの光源６は、室２の底部２１に配置され、光出射窓に向かって光を放射するように構成されている。室の光出射窓は、発光部材１０を有する。光学装置１は、光源６と光出射窓との間に配置された回析部材１２を更に有し、前記光源から前記光出射窓層に向かって放射される光が、前記回析部材を通過するように適合されている。
2015506071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光出射窓を含む光学室であって、前記光学室は、底部及び少なくとも一つの周囲壁により規定され、前記光学室の前記底部の表面は、反射性である前記光学室と、
前記光学室の前記底部に配置され、前記光出射窓に向かって光を放射する少なくとも一つの光源とを有する光学装置であって、
前記光学室の前記光出射窓は、発光部材を含み、
前記光学装置は、前記光源と前記光出射窓との間に配置された回析部材を更に有し、前記光源から前記光出射窓層に向かって放射される光は、前記回析部材を通過する、
当該光学装置。
【請求項２】
前記光学装置は、複数の光源を有する、請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
少なくとも２つの光源は、共通の回析部材を共有する、請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記光学室の前記周囲壁は、反射性である、請求項１に記載の光学装置。
【請求項５】
前記少なくとも一つの光源及び回析部材は、前記周囲壁の近くの前記光学室の前記底部の一部に配置される、請求項１に記載の光学装置。
【請求項６】
前記回析部材は、前記光源に取付けられる、請求項１に記載の光学装置。
【請求項７】
前記回析部材は、前記光源から距離ｄ１離れて装置される、請求項１に記載の光学装置。
【請求項８】
前記回析部材は、前記発光部材から距離ｄ２離れて配置される、請求項１に記載の光学装置。
【請求項９】
前記光源は、ＬＥＤ又はレーザーダイオードである、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記光学室は、液体又は固体で満たされる、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記発光部材は、複数の蛍光体層を有する、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記発光部材は、複数の蛍光体セグメントを有する、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記発光部材は、透明である、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記発光部材は、散乱性である、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の光学装置を有する照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置、特に、回析部材を含む光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学装置は、光学装置から出る途中に発光材料の層を通過するように配された光を放射する複数の光源を有する。光源からの光が発光層に到達すると、光の一部は、光源の方に反射されて戻る。コンパクトな設計、すなわち光源と発光層との間の距離が短い光学装置を提供するニーズがある。光源と発光層との間の距離が短いと、光源の方に反射されて戻る光は、光源に当たり、光源内の物質により吸収される。これは、失われた光による光学装置の効率の低下の原因となる。
【０００３】
この欠点を軽減する１つの態様は、例えば、光学装置が、光学構造を、光源からの光が通過する層である装置の上層に備えるＷＯ２０１０／１５１０５５に開示されるように、光源の方に反射して戻る光の量を減少させる発光層を構成することである。光学構造は、光源の方に反射されて戻る光を回避するように設けられる。光学構造は、層の裏面に提供され、この裏面は光源に面する。層の表面で反射されて層の内部に戻る光は、光が光学装置の内部に戻るのを回避するために、その後再び、光学構造によって裏面で反射される。しかしながら、このような上層に光学構造を備える層は、複雑で、製造コストが高く、更に、反射最適化と光学装置のサイズとの間のトレードオフをもたらす。
【０００４】
結果的に、光源により吸収される反射された光の欠点を軽減するコンパクトなサイズの光学装置のニーズがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
少なくとも部分的にこの課題を克服し、発光効率性の高い、且つ、コンパクトなサイズの光学装置を提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によると、この目的は、光出射窓を含む光学室を有する光学装置であって、前記室は、底部及び少なくとも一つの周囲壁により規定され、前記室の底部の表面が反射性である、当該光学装置により達成される。少なくとも一つの光源は、前記室の前記底部に配置され、前記光出射窓に向かって光を放射するように適合している。前記室の前記光出射窓は、発光部材を含む。前記光学装置は、前記光源と前記光出射窓との間に配置された回析部材を更に有し、前記光源から前記光出射窓層に向かって放射される光は、前記回析部材を通過するように適合されている。
【０００７】
光源と光出射窓との間に回析部材を提供することにより、光源により放射された光は、光源の真上ではない発光部材の一部に向かって広げられる。これは、発光部材から反射されて室の中に戻る光は、光源に当たらないが、室の底部に当たることをもたらす。室の底面は、光を反射するように適合されているため、発光部材から反射された光は、室の底面から再び反射されて発光部材の方へ戻り、これは最終的に光学装置から放射される。光学装置の発光効率は、これにより大幅に増大される。更に、光源からの光を回析し、且つ、発光部材から反射された光の再反射を達成することにより、光出射窓を介した光学装置からのより均質な光出力が達成される。
【０００８】
一つの実施形態では、光学装置は、複数の光源を有する。複数の光源は、光学装置から所望の光出力を提供する。
【０００９】
更なる実施形態では、少なくとも２つの光源は、共通の回析部材を共有する。すなわち、単一の回析部材が、少なくとも２つの種々異なる光源により放射された光を受光するように配置される。
【００１０】
複数の光源は、互いに隣接するように配置される。これにより、これらは、共通の回析部材を共有する。これは、光学装置の製造プロセスを容易にする。光源は、室の底部の比較的小さなエリアに配置される。これにより、光源からの光は、回折部材により、室底部の残りの部分の上方の発光部材の一部の方に向けられる。
【００１１】
別の実施形態では、室の前記周囲壁は、反射性である。
【００１２】
光源からの光は、回析部材により、室の周囲壁に向かって回析される。周囲壁の表面及び室の底部の反射率のために、周囲壁に向かって回析された光は、発光部材の方に反射される。
【００１３】
一つの実施形態では、前記少なくとも一つの光源及び回析部材は、前記周囲壁の近くの室の底部の一部に配置される。
【００１４】
従って、光源からの光は、回析部材により、発光部材の中心部に向かって、及び、室の周囲壁に向かって回析される。周囲壁の表面及び室の底部の反射性のために、周囲壁に向かって回析された光は、発光部材の同じ中心部の方へ反射される。従って、発光部材を通して光学装置から放射された光は、発光部材の中心部に集結される。
【００１５】
更なる実施形態では、前記回析部材は、前記光源に取付けられる。
【００１６】
回析部材は、光源に取付けられる。従って、光源により放射された全ての光は、回析部材により回析される。回析部材は、光源の上部に、光射出窓まで距離をおいて配置される。
【００１７】
代替的な実施形態では、前記回析部材は、前記光源から距離ｄ１離れて配置される。
【００１８】
光源からの光が回析部材を通過するとき、光は、回析部材に垂直な方向に対してある角度で回折される。回析部材を光源から離して配置することにより、回析された光の角度は、制御される。これは、発光部材に到達する光の挙動、反射されて室の中に戻る光の量、及び発光部材の特定部分での光強度に影響を及ぼす。回析部材は、更に、光射出窓まで距離をおいて配置される。
【００１９】
更なる実施形態では、回析部材は、発光部材から距離（ｄ２）離れて配置される。
【００２０】
光源からの光を発光部材に向けて回析させるために、回析部材は、発光部材から距離ｄ２離れて配置される。距離ｄ２は、光学装置（特に、光源、回析部材、及び／又は発光部材）の特性及び光学装置からの所望の光出力に関して選択される。
【００２１】
一つの実施形態では、前記光源は、例えばＬＥＤ又はレーザーダイオードなどのソリッドステート光源でもよい。
【００２２】
ＬＥＤ又はレーザーダイオードは、集束された発光を提供し、これは、回析部材により回析される。
【００２３】
一つの実施形態では、前記室は、液体又は固体で満たされてもよい。
【００２４】
室は、空気又は実質的に透明な液体若しくは固体で満たされてもよい。これは、回析された光を方向付けるために、及び光が室の中で反射されたときにその挙動を制御するために、更に用いられる。室は、底面、周囲壁、及び光射出窓により形成されるシェルにより規定される。このシェル、すなわち室は、液体又は固体材料で満たされてもよい。このような液体又は固体は、ガラス、ゴム、クォーツ、シリコン等でもよい。
【００２５】
更なる実施形態では、前記発光部材は、複数の蛍光体層又は複数の蛍光体セグメントを有してもよい。
【００２６】
蛍光体層は、光学装置から所望の光出力を提供するために用いられる。蛍光体層は、光を拡散させ、散乱させ、及び／又は着色する。複数の蛍光体層又はセグメントは、光学装置から更なる所望の光出力を提供するために用いられる。
【００２７】
一つの実施形態において、前記発光部材は、透明層である。
【００２８】
発光部材は、有機又は無機の蛍光体層でもよい。有機蛍光体のために、発光部材は、透明である。
【００２９】
代替的な実施形態では、前記発光部材は、散乱層である。
【００３０】
発光部材は、有機又は無機の蛍光体層でもよい。無機蛍光体の場合、発光部材は、通過する光を散乱させる。従って、無機蛍光体層は、層の中の光を散乱させることにより、光学装置からの光出力をデザインするために用いられる。発光部材における散乱機能は、回析部材と組み合わせて更に用いられる。回析部材は、光出力を発光部材の特定部分に焦束させる。発光部材における散乱機能は、光学装置から放射された光を広げる。有機蛍光体は、粒子などの光散乱要素と組み合わせて用いられてもよい。
【００３１】
本発明は、請求項に引用される特徴の全ての可能性な組合せに関することに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
発明の具体的な特徴及び利点を含む発明のさまざまな態様は、以下の詳細な説明及び添付の図面から容易に理解されるだろう。
【００３３】
【図１ａ】図１ａは、本発明の実施形態による光学装置の斜視図である。
【図１ｂ】図１ｂは、本発明の実施形態による光学装置の一つを例示する。
【図１ｃ】図１ｃは、本発明の実施形態による光学装置の一つを例示する。
【図２】図２は、本発明の実施形態による光学装置の一つを例示する。
【図３】図３は、本発明の実施形態による光学装置の一つを例示する。
【図４】図４は、本発明の実施形態による光学装置の一つを例示する。
【図５ａ】図５ａは、本発明の実施形態による光学装置の一つを例示する。
【図５ｂ】図５ｂは、本発明の実施形態による光学装置の一つを例示する。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明は、ここで、添付の図面を参照して、以下により詳しく説明され、この中には本発明の現時点での好ましい実施形態が示されている。しかしながら、この発明は、多くの種々異なる形式に具体化されてもよく、ここに示される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、完璧さ及び完全性のために提供され、当業者に発明の範囲を充分に伝えるものである。同じ参照文字は、全体にわたって同じ要素を指す。
【００３５】
図１ａ乃至図１ｃは、本発明の実施形態による光学装置１を例示する。光学装置１は、ベース１４上に配置される光学室２を含む。ベース１４は、基板である。室２は、内部空間２６を形成する。室２は、底部２１、周囲壁２２、２３、２４、２５、及び発光部材１０により規定される光出射窓により規定される。周囲壁は、複数の側面２２、２３、２４、２５により規定される。室２の内部には、室２の底部２１に、複数の光源６、８が配置される。光源は、発光ダイオード（ＬＥＤs）６（図１ｂ）及び／又はレーザーダイオード８（図１ｃ）でもよい。発光部材１０は、光源６の遠隔に配置される。室２は、図１ｂ及び図１ｃにおいて、３次元の室２を形成する側面２３、２５を示さずに、ラインＩ〜Ｉに沿って２次元の断面で図示されている。底部２１の内面４ａ、４ｂ、４ｃ及び室２の側面２２、２４は、高反射性である。加えて、側面２３及び２５は、高反射性の内面を有する。高反射性の面は、面上のアルミニウム被覆により達成される。
【００３６】
各光源６、８の上部には、回析部材１２が配置される。回析部材１２は、光源６、８により放射される光を回折し広げるために配置される。回析部材１２は、発光部材１０から距離ｄ２離れて配置される。
【００３７】
光Ａは、光源６、８から上記のように配置された回析部材１２を通して放射される。回析部材１２により、光源６、８からの光Ａは、発光部材１０に向かって真っすぐ上に広がらない。光Ａは、光源６、８に直接位置合わせされていないが、室底部２１の反射区域に位置合わせされている発光部材１０の部分に向かって広がる。光源が放射した光Ａの大部分Ｂは、発光部材１０を通り、光学装置１から放射される。しかしながら、発光部材１０に到達すると、一部Ｃは反射される。反射された光Ｃは、室２の内部２６の中に反射されて戻る。回析部材１２を用いて光Ａを広げることにより、反射された光Ｃは、室底部２１の底面４ａの方に反射される。その結果、光Ｄは、発光部材１０の方に底面４ａから再反射され、光源６、８により放射された光Ａの他の部分は、光学装置１から放射される。
【００３８】
図２に見られるように、回析部材１２は、各光源６と対応する回析部材１２との間に距離ｄ１離して配置される。これにより、光源６から放射された光Ａ１は、回析部材１２に到達して発光部材１０に向かって広がる前に、距離ｄ１を進む。光源６と回析部材１２との間の距離ｄ１により、光は、距離ｄ１に依存する特定の角度の範囲で回析され、光学装置１の特定部分から放射される光の高輝度を提供することができる。
【００３９】
図３に例示されるように、２つ以上の光源６は、共通の回析部材１３を共有してもよい。光源６は、室底部２１の中心部１６に接近して配置される。回析部材１３は、光Ａを発光部材１０の周辺部分に向かって広げる。反射された光Ｃは、室底部２１のサイド部分１８、２０の方へ反射される。光学装置１から放射された光Ｂ、Ｄの特性は、回析部材１３、光源６の位置、及び反射された光Ｃが室底部２１のどの部分から再反射されるかによって設定される。
【００４０】
代替的に、図４に見られるように、光源６は、室底部２１のサイド部分１８、２０に配置されることができる。各光源６には、回析部材１２が設けられている。サイド部分１８、２０は、室２の側面２２、２４に隣接して位置する。回析部材１２を備える光源６が、室２の側面２２、２４の近くに配置されるとき、光源６から放射された光Ａは、側面２２の方に向けられる。側面２２の内面４ｂの反射により、光Ａ２は、発光部材１０の方へ反射される。発光部材１０に到達する光の一部Ｂは、光学装置１から放射され、一部Ｃは、反射されて室２の内部２６の中に戻る。反射された光Ｃは、更に、底面４ａから発光部材１０の方へ再反射され、光学装置１から放射される光Ｄとなる。室２における光反射特性は、反射性の内面４ｃを備える側面２４に隣接して、又は、図示されていない室２の他の側面に隣接して配置される光源６に対して同様である。更に、光は、側面２３及び２５から、同様の態様で反射される。
【００４１】
図５ａ及び図５ｂは、光学装置１が複数の副層１０ａ乃至ｃ又は複数のセグメント１０ｄ乃至ｆに分けられた発光部材１０を有する２つの実施形態を例示する。光源６は、上部に回析部材１２を配置して、室２の底部２１上に設けられる。光源６からの光は、発光部材１０に向かって回析される。発光部材１０の副層１０ａ乃至ｃは、特定の光学特性を提供するように設計される。これは、室２の中に戻る光の反射を最小化し、更に、室２の底部２１から再反射される光が発光部材１０を通過し、光学装置１から放射されるのを容易にする発光部材１０の反射特性を達成するために用いられる。
【００４２】
図５ｂに示される実施形態におけるセグメント１０ｄ乃至ｆは、発光部材１０の異なる部分において異なる発光部材１０の光学特性を提供する。回析部材１２の設計と組み合わせて、セグメント１０ｄ乃至ｆは、光学装置１から放射される所望の光出力を提供するように設計される。セグメント１０ｄ乃至ｆは、光学装置１から放射される均質の光出力を達成するために、光学装置１の異なる部分で発光部材１０に到達する光の異なる挙動を補償するために更に用いられる。
【００４３】
発光部材１０は、光源６により放射された波長領域の光を異なる波長領域、通常はより長い波長の光に変換することが可能な発光材料を含む。例えば、発光材料は、青い光を例えば黄色などの別の光に変換することが可能であってもよい。このような発光材料は、蛍光体でもよい。一つの実施形態では、発光材料は、例えば無機発光体又は有機発光体などを単独あるいは組み合わせた複数の発光材料であってもよい。発光材料は、量子ドット又は量子ロッドを更に含んでもよい。このような量子ドット又はロッドは、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、又はＩｎＰに基づいてもよい。発光材料は、光学装置から放射される光に色をつけるために着色されていてもよい。有機発光体の例は、ペリレン誘導体を主成分とした発光材料であり、例えばＢＡＳＦによりＬｕｍｏｇｅｎ（登録商標）という名称の下で販売されており、これは、Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）Ｒｅｄ  ｆ３０５、Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）Ｏｒａｎｇｅ  ｆ２４０、Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）Ｙｅｌｌｏｗ  ｆ０８３、Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）Ｙｅｌｌｏｗ  ｆ１７０などを含んでもよい。無機発光体の例は、ＣｅドープＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）又はＬｕＡＧ（Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）を含んでもよい。ＣｅドープＹＡＧは、黄色がかった光を放射し、ＣｅドープＬｕＡＧは、黄緑色がかった光を放射する。赤い光を放射する無機発光体の他の例は、ＥＣＡＳ（ＥＣＡＳ、Ｃａ１―ｘＡｌＳｉＮ３：Ｅｕｘ、０＜ｘ＜１、特にｘ＜０．２）又はＢＳＳＮ（ＢＳＳＮＥ、Ｂａ２―ｘ―ｚＭｘＳｉ５―ｙＡｌｙＮ８―ｙＯｙ：Ｅｕｚ、Ｍ＝Ｓｒ、Ｃａ；０＜ｘ＜１、特にｘ＜０．２；０＜ｙ＜４；０．０００５＜ｚ＜０．０５）を含んでもよい。
【００４４】
例示される実施形態では、室２の内部空間２６は、空気の代わりに、液体又は固体材料で満たされてもよい。これは、室２の内部の光Ａ、Ｃ、Ｄの回折及び反射を改善する室２の光学特性を提供する。このような液体材料は、例えば油等でもよい。このような固体材料は、例えばガラス、ゴム、クォーツ、シリコン等でもよい。
【００４５】
当業者は、本発明は、決して上記に説明された好ましい実施形態に限定されないことを理解している。それどころか、多くの変更及びバリエーションが、添付の請求項の範囲内で可能である。例えば、発光部材の材料は、材料の追加例から更に選択され、室の構造設計は、例えば更に多くの光源及び回析部材を有することにより変化する。
【００４６】
加えて、開示された実施形態に対するバリエーションは、図面、開示、及び添付の請求項の検討から、特許が請求された発明を実施する際に当業者により理解され、遂行されることができる。請求項において、「を有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」なる単語は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項において引用される幾つかの項目の機能を満たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項において引用されるという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に用いられることができないことを示していない。
【図１ａ】
2015506071.tif 000003
【図１ｂ】
2015506071.tif 000004
【図１ｃ】
2015506071.tif 000005
【図２】
2015506071.tif 000006
【図３】
2015506071.tif 000007
【図４】
2015506071.tif 000008
【図５ａ】
2015506071.tif 000009
【図５ｂ】
2015506071.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月28日(2014.3.28)
【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】
光出射窓を含む光学室であって、前記光学室は、底部及び少なくとも一つの周囲壁により規定され、前記光学室の前記底部の表面は、反射性である前記光学室と、
前記光学室の前記底部に配置され、前記光出射窓に向かって光を放射する少なくとも一つの光源とを有する光学装置であって、
前記光学室の前記光出射窓は、発光部材を含み、
前記光学装置は、前記光源と前記光出射窓との間に配置された回析部材を更に有し、前記光源から前記光出射窓層に向かって放射される光は、前記回析部材を通過する、
光学装置において、
前記発光部材は、複数の蛍光体層又は複数の蛍光体セグメントを有することを特徴とする、光学装置。
【請求項２】
前記光学装置は、複数の光源を有する、請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
少なくとも２つの光源は、共通の回析部材を共有する、請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記光学室の前記周囲壁は、反射性である、請求項１に記載の光学装置。
【請求項５】
前記少なくとも一つの光源及び回析部材は、前記周囲壁の近くの前記光学室の前記底部の一部に配置される、請求項１に記載の光学装置。
【請求項６】
前記回析部材は、前記光源に取付けられる、請求項１に記載の光学装置。
【請求項７】
前記回析部材は、前記光源から距離ｄ１離れて装置される、請求項１に記載の光学装置。
【請求項８】
前記回析部材は、前記発光部材から距離ｄ２離れて配置される、請求項１に記載の光学装置。
【請求項９】
前記光源は、ＬＥＤ又はレーザーダイオードである、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記光学室は、液体又は固体で満たされる、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記発光部材は、透明である、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記発光部材は、散乱性である、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光学装置を有する照明器具。
【国際調査報告】
2015506071.tif 000011
2015506071.tif 000012
2015506071.tif 000013