(57)【要約】  本開示は、アレイ照明のためのシステム、方法、および装置を提供する。一態様では、ライトエンジンのアレイが、支持構造体に結合される。各ライトエンジンは、所望の出力ビームを実現するように別々に制御されてもよい。別の態様では、支持構造体は、ＬＥＤ発光体のアレイを含む。支持構造体は、ＬＥＤ発光体のアレイを覆う複数のライトガイドを取外し自在に受けるように構成され、それによってライトエンジンのアレイを形成する。支持構造体は、ＬＥＤ発光体のアレイと熱的に連通する統合ヒートシンクを含むことができる。ＬＥＤ発光体からの光は、所望の出力ビームを作るためにライトガイドの表面にわたって分布される。ライトエンジンは、異なる色、方向、形状および／またはサイズの出力ビームを作るように構成されてもよい。
2015520915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持構造体であって、
ヒートシンクと、
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）発光体と、
前記複数のＬＥＤ発光体に電気的に接続された電気回路と、
複数のレセプタクルであって、その上に複数のライトガイドを取外し自在に受けるように構成された、複数のレセプタクルと、
を含む支持構造体を備える、照明システム。
【請求項２】
前記複数のＬＥＤ発光体は、少なくとも１つのＬＥＤ発光体をそれぞれ備える少なくとも８つのＬＥＤ発光体アセンブリを含む、請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
少なくとも第１のＬＥＤ発光体および第２のＬＥＤ発光体の光パワーを独立に制御可能な前記電気回路に接続された制御電子回路をさらに含む、請求項１に記載の照明システム。
【請求項４】
前記制御電子回路は、前記第１のＬＥＤ発光体によって出力される光パワーおよび前記第２のＬＥＤ発光体によって出力される光パワーを実質的に異ならせるように構成可能である、請求項３に記載の照明システム。
【請求項５】
前記レセプタクルは、前記複数のＬＥＤ発光体の各々に対応する１つのライトガイドを受けるように構成された、請求項１に記載の照明システム。
【請求項６】
前記レセプタクルは、その上にライトガイドを対応スナップフィット機能で受けるためのスナップフィット機構を含む、請求項１に記載の照明システム。
【請求項７】
少なくとも１つのライトガイドをさらに備え、前記複数のＬＥＤ発光体の少なくとも１つは、光を放射状に出射し、前記少なくとも１つのライトガイドは、前記複数のＬＥＤ発光体の少なくとも１つの放射状に出射された光を受けるように構成された形状を有する、請求項１に記載の照明システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのライトガイドに結合された光学膜をさらに備え、前記光学膜が、光学特性を有する、請求項７に記載の照明システム。
【請求項９】
前記複数のライトガイドは、第１のライトガイドおよび第２のライトガイドを含み、前記第１のライトガイドが、第１の光学膜と対にされ、前記第２のライトガイドが、第２の光学膜と対にされ、前記第１の光学膜は、第１の出力ビームを作るように構成され、前記第２の光学膜は、第２の出力ビームを作るように構成され、前記第１の出力ビームおよび前記第２の出力ビームは、少なくとも１つの光学特性が異なる、請求項８に記載の照明システム。
【請求項１０】
前記光学特性は、ビーム形状、遠視野パターン、色、ビーム方向、および／または幅のうちの１つを含む、請求項９に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記遠視野パターンは、正方形、長方形、円形、楕円形、またはそれらの組合せのうちの１つまたは複数を含む、請求項１０に記載の照明システム。
【請求項１２】
前記ライトガイドは、平板を含み、前記ライトガイドの第１部分は、前記平板の中央にあり、前記ライトガイドの第２部分は、前記平板の周辺にあり、前記ライトガイドは、前記第１部分から前記第２部分へと放射状に厚さが減少する、請求項７に記載の照明システム。
【請求項１３】
前記ライトガイドは、その第１部分からその第２部分へと５度以下の角度で勾配がつけられた、請求項１２に記載の照明システム。
【請求項１４】
支持構造体であって、
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）発光体と、
前記複数のＬＥＤ発光体から熱を抽出する手段と、
前記複数のＬＥＤ発光体に電気的に接続された電気的接続手段と、
複数のライトガイドをその上に取外し自在に受ける手段と、
を含む支持構造体を備える、照明システム。
【請求項１５】
前記熱を抽出する手段は、ヒートシンクを含む、または前記受ける手段は、レセプタクルを含む、請求項１４に記載の照明システム。
【請求項１６】
照明システムを製造する方法であって、
ヒートシンクを含む支持構造体を準備するステップと、
前記ヒートシンクと熱的に連通する前記支持構造体に複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）発光体を配置するステップと、
前記複数のＬＥＤ発光体に電気的に接続された電気回路を準備するステップと、
前記複数の発光ダイオード発光体に複数のレセプタクルを含めるステップであって、前記複数のレセプタクルが、その上に複数のライトガイドを取外し自在に受けるように構成された、ステップと、
を含む、方法。
【請求項１７】
前記複数のＬＥＤ発光体を配置するステップは、少なくとも１つのＬＥＤ発光体をそれぞれ備える少なくとも８つのＬＥＤ発光体アセンブリを配置するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記電気回路に電気的に接続された制御電子回路を準備するステップをさらに含み、前記複数のＬＥＤ発光体は、前記制御電子回路によって独立に制御可能である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記レセプタクルは、前記複数のＬＥＤ発光体の各々に対応する１つのライトガイドを受けるように構成された、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
照明システムを製造する方法であって、
ヒートシンクを含む支持構造体を準備するステップと、
複数のＬＥＤ発光体をその上に取外し自在に受けるように構成された複数のレセプタクルを準備するステップと、
複数のＬＥＤ発光体に電気的に接続されるように構成された電気回路を準備するステップと、
を含む、方法。
【請求項２１】
前記電気回路に電気的に接続された制御電子回路をさらに備え、前記制御電子回路は、前記複数のＬＥＤ発光体を独立に制御するように構成された、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、広域照明（large area lighting）または建築照明などのための照明システムおよび照明器具の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
商業的な電灯応用で使用される多くの従来の電灯設備は、大きくて重い。たとえば、ある商業的な電灯設備は、大部分の天井の骨組みにとって重すぎて、追加の機械的支持のために補強を使用する。同様に、多くの従来の電灯設備はまた、非常に厚くもあり、したがって実効天井高さを低減し、そのことは、天井高さが建造物での構造境界によって制限されるところで問題になる可能性がある。また、多くの従来の電灯設備は、その設備の開口部から不要なグレアを生じさせることも多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
最近、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）を利用する電灯設備が、導入されつつある。しかしながら、ＬＥＤは、従来の電球と比較して非常に明るく、光を拡散するための追加の構造体がないと、目に有害となる可能性がある。１つの解決策は、たとえば光がそれらの表面から反射するように光を上向きに壁および天井の表面に向けることによって、電灯設備のＬＥＤを見えなくすることである。この手法は、ＬＥＤの直視を防止するが、その設備はなお、体積が大きい。別の解決策は、ＬＥＤ光をより大きな出射開口部にわたって広げることを含む。しかしながら、この手法は一般に、設備の厚さおよび設備の角度外グレアを増加させる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示のシステム、方法およびデバイスはそれぞれ、いくつかの革新的態様を有し、そのうちの１つのみが、本明細書に開示された望ましい属性に単独で関与するものではない。
【０００５】
本開示で説明される主題の一革新的態様は、照明システムで実施されてもよい。照明システムは、支持構造体および支持構造体によって支持される複数のライトエンジン（light engines）を含むことができる。各ライトエンジンは、発光ダイオード（ＬＥＤ）および第１部分で発光ダイオードに光学的に結合されるライトガイドを含むことができる。各ライトエンジンは、ある範囲の出力ビーム角度分布をもたらすように構成されてもよい。各発光ダイオードの輝度は、第１部分と第２部分との間のライトガイドにわたって分布されてもよい。
【０００６】
本明細書で開示される主題の別の革新的態様は、支持構造体を含む照明システムで実施されてもよい。支持構造体は、ヒートシンクと、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）発光体と、複数のＬＥＤ発光体に電気的に接続される電気回路と、を含むことができる。支持構造体は、複数のレセプタクルをさらに含むことができ、複数のレセプタクルはその上に、複数のライトガイドを取外し自在に受けるように構成されている。
【０００７】
本明細書で開示される主題の別の革新的態様は、照明システムを製造する方法で実施されてもよい。本方法は、支持構造体を準備するステップと、複数のライトエンジンを支持構造体に取り付けるステップと、を含むことができる。各ライトエンジンは、発光ダイオードおよび第１部分で発光ダイオードに光学的に結合されたライトガイドを含むことができる。各ライトガイドは、ライトガイドの第１部分から第２部分へと減少する、変化する厚さを有することができる。各発光ダイオードの輝度は、第１部分と第２部分との間のライトガイドにわたって分布されてもよい。
【０００８】
本明細書で開示される主題の別の革新的態様は、照明システムを製造する方法で実施されてもよい。本方法は、ヒートシンクを含む支持構造体を準備するステップを含むことができる。複数のＬＥＤ発光体は、ヒートシンクと熱的に連通する支持構造体に配置されてもよい。複数のＬＥＤ発光体に電気的に接続される電気回路が、準備されてもよい。複数のレセプタクルが、複数のＬＥＤ発光体に含まれてもよい。複数のレセプタクルはその上に、複数のライトガイドを取外し自在に受けるように構成されてもよい。
【０００９】
本明細書で述べられる主題の１つまたは複数の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の説明で述べられる。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および請求項から明らかになるであろう。次の図の相対寸法は、一定の縮尺で描かれていないこともあることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】１つまたは複数の中央に位置する発光ダイオード（ＬＥＤ）から光を受けるために使用可能な円形導光板の実施形態の横断面斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの円形導光板を含むライトエンジンの実施形態の横断面斜視図を例示する図である。
【図１Ｃ】図１Ａの円形導光板を含むライトエンジンの実施形態の横断面斜視図を例示する図である。
【図１Ｄ】光方向転換膜を有する円形導光板の別の実施形態の分解概略図を例示する図である。
【図１Ｅ】光方向転換膜およびレンチキュラ膜を有する円形導光板の別の実施形態の分解概略図を例示する図である。
【図１Ｆ】光学膜のスタックの一実施形態の拡大斜視図を例示する図である。
【図１Ｇ】光学膜のスタックの一実施形態の拡大斜視図を例示する図である。
【図１Ｈ】図１Ｆおよび図１Ｇで示される積層光学膜によって提供される遠視野パターンを例示する図である。
【図２】ライトエンジンの実施形態の別の斜視図を例示する図である。
【図３Ａ】支持構造体中に取り付けられたライトエンジンのアレイの実施形態の斜視図を例示する図である。
【図３Ｂ】出力ビーム例を有するライトエンジンのアレイの実施形態の斜視図を例示する図である。
【図３Ｃ】出力ビーム例を有するライトエンジンのアレイの実施形態の斜視図を例示する図である。
【図３Ｄ】図３Ａ〜図３Ｃで示された支持構造体の後方斜視図を例示する図である。
【図４Ａ】複数のＬＥＤ発光体を有する支持構造体の概略図を例示する図である。
【図４Ｂ】反射体に結合された複数の導光板の概略図を例示する図である。
【図４Ｃ】図４Ａの支持構造体に取り付けられた図４Ｂのライトガイドの概略図を例示する図である。
【図５Ａ】反射体に結合された複数のＬＥＤ発光体アセンブリを有する支持構造体の概略図を例示する図である。
【図５Ｂ】複数の導光板の概略図を例示する図である。
【図５Ｃ】図５Ａの支持構造体に取り付けられた図５Ｂのライトガイドの概略図を例示する図である。
【図６Ａ】支持構造体の概略図を例示する図である。
【図６Ｂ】反射体およびＬＥＤ発光体アセンブリに結合された複数の導光板の概略図を例示する図である。
【図６Ｃ】図６Ａの支持構造体に取り付けられた図６Ｂのライトガイドの概略図を例示する図である。
【図７Ａ】一実施形態に従って、照明システムを製造する方法のフローチャートを示す図である。
【図７Ｂ】別の実施形態に従って、照明システムを製造する方法のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
様々な図面での同様の参照番号および記号表示は、同様の要素を示す。
【００１２】
次の説明は、本開示の革新的態様を述べるために、ある実施形態を対象にする。しかしながら、当業者は、本明細書での教示が多数の異なる方法で適用されてもよいことを容易に認識するであろう。述べられる実施形態は、照明を提供するように構成されてもよい任意のデバイスまたはシステムで実施されてもよい。より詳しくは、述べられる実施形態は、商業的な住宅用照明などだが、限定されない多種多様な応用に使用される照明に含まれる、またはそれと関連付けられてもよいと熟考される。実施形態は、事務所、学校、製造施設、小売り店舗、料理店、クラブ、病院および診療所、会議場、ホテル、図書館、博物館、文化施設、庁舎、倉庫、軍事施設、研究施設、体育館、競技場での照明、展示、看板、広告板のための背面照明または他の種類の環境もしくは応用での照明を含んでもよいが、限定されない。様々な実施形態では、照明は、天井照明であってもよく、照明器具の空間的な広がりよりも大きい（たとえば、数倍または何倍も大きい）距離を下向きに投影してもよい。したがって、本教示は、図で描写される実施形態だけに限定されることを目的とせず、代わりに当業者には容易に明らかとなるような広い適用可能性を有する。
【００１３】
本明細書で述べられる様々な実施形態では、ライトエンジンのアレイは、支持構造体に取り付けられる。様々な実施形態では、ライトエンジンは、１つの光源、または光学素子と結合される１つもしくは複数のＬＥＤ、または光学素子と結合される１つもしくは複数のＬＥＤならびに電気部品および熱管理部品を含むことができる。各ライトエンジンは、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）およびＬＥＤに光学的に結合されるライトガイドを含むことができる。ライトガイドは、変化する厚さを有することができ、最も厚い部分がＬＥＤの最も近くにあり、ＬＥＤから離れてライトガイドの周囲に向かって徐々に減少する厚さを有する。ＬＥＤの輝度は、ライトガイドの表面領域にわたって分布される。いくつかの実施形態では、ライトエンジンのルーメン密度は、４インチ直径で約１０００ルーメン、または１平方ミリメートル当たり約０．１ルーメンとすることができる。いくつかの実施形態では、ルーメン密度は、１平方ミリメートル当たり０．０２５ルーメンから０．２５ルーメンに及ぶものとすることができる。個々のライトエンジンの出射開口部は、異なるものとすることができる。たとえば、出射開口部は、約２．５インチ直径から約１２インチ直径に及ぶものとすることができる。ライトエンジンのアレイの寸法は、同様に異なるものとすることができる。いくつかの実施形態では、アレイは、約８インチ×８インチと約７２インチ×７２インチとの間とすることができる。様々な他のサイズおよび向きが、可能である。たとえば、個々のライトエンジンは、円形である必要はなく、アレイは、正方形、または長方形でさえある必要はない。所望の照明に応じて、個々のライトエンジンおよびアレイの異なる構成が、用いられてもよい。
【００１４】
別の態様では、支持構造体は、ヒートシンクおよび複数のＬＥＤ発光体を含む。支持構造体中の複数のレセプタクルはその上に、複数のライトガイドを取外し自在に受けるように構成される。異なる光学特性を有する異なるライトガイドは、容易に支持構造体に着脱されてもよい。いくつかの実施形態では、各ライトエンジンは、ライトエンジンからのビームが様々な方向に向けられてもよいように、方向に関して制御可能である。いくつかの実施形態では、各ライトエンジンは、１つのライトエンジンがオフにされることもあり、一方、他のものは照らされたままであるように、別々に電気的に制御可能である。いくつかの実施形態では、ライトエンジンの電気的制御は、制御電子回路または減光スイッチを介して、異なるライトエンジンについて異なる輝度レベルを設定可能にすることができる。
【００１５】
本開示で述べられる主題の特定の実施形態は、次の可能性のある利点の１つまたは複数を実現するために実施されてもよい。個々に制御可能なライトエンジンのアレイを提供することによって、様々な照明パターンが、単一システムを使用して達成されてもよい。個々のライトエンジンの個別制御は、照明場効率を改善するために用いられてもよい。たとえば、個々のライトエンジンの個別制御は、より多くの光が所望の領域に向かうのを可能にすることができ、それによって、出射光の、より効率的な使用をもたらす。いくつかの実施形態では、使用者は、異なる応用のために異なるライトエンジンを容易に切り替えて、所望の照明計画を達成するように出射光の特性を調整することができる。電灯設備からの光の分布および方向に対する優れた制御が、使用可能であるので、天井照明のための照明効率は、それによって改善できる。加えて、美的利点は、複数の薄いライトエンジンを、広域（large area）にわたって、しかも様々な形状およびパターンを含む異なる構成で配列できることによって、提供される。
【００１６】
図１Ａは、円形ライトガイド１００の実施形態の横断面斜視図である。円形導光板１０１は、その後方表面にわたって、切子面のある光方向転換膜１０３を配置している。導光板１０１の厚さは、中心から周囲に向かって減少して、テーパ状プロファイルを生じさせてもよい。導光板１０１はまた、中央円筒面１０５を含み、中央円筒面１０５を通して光を導光板１０１に入射することができる。中央境界１０５に入る光は、内部全反射（total internal reflection）により、導光板１０１の本体を通して放射状に伝搬する。導光板１０１がテーパ状である実施形態では、導光板１０１中を導かれる光は、後方表面１０６および／または導光板１０１に対して斜めの角度で、テーパ状導光板１０１により出されるまで、内部全反射によって伝搬することになる。斜めに放出された光は、光方向転換膜１０３と随意に相互作用することができる。いくつかの実施形態では、テーパ状導光板１０１によって放出された光は、テーパ状の導光板１０１のテーパ角に関連する角度幅を有する狭いビームとすることができる。いくつかの実施形態では、光方向転換膜１０３は、出力ビーム（output beam）の中心が後方表面１０６、前方表面１０７、および／または導光板１０１に実質的に垂直であるように、光の方向を変えることができる。別法として、光方向転換膜１０３は、出力ビームの中心が前方表面１０７に対して任意の角度となるように、光の方向を変えるように構成されてもよい。図１Ａ〜図１Ｃで例示されるいくつかの実施形態では、光方向転換膜１０３は、光が方向を変えられ、導光板１０１を通して出射され、前方表面１０７から出射されるように導光板１０１から出射される光を反射するために、金属化表面を有する。
【００１７】
図１Ｂおよび図１Ｃは、図１Ａの円形導光板１０１と組み合わされるＬＥＤ発光体の実施形態の横断面斜視図を例示する。図１Ｃは、図１Ｂの横断面の拡大図１０８を示す。例示されるように、ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９および放射対称性反射体１１３は、図１Ａで示される導光板１０１と組み合わされる。この構造は、一緒に、ライトエンジン１１２を構成する。発光体アセンブリ１０９は、１つまたは複数の発光ダイオードなどの発光体を含んでもよい。ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９から出射された光は、放射対称性反射体１１３の曲面１１１に反射する。いくつかの実施形態（例示されず）では、エテンデュ保存反射体（etendue-preserving reflector）が、ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９からの光を導光板１０１に結合するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、放射対称性反射体１１３は、光を横方向に導光板１０１中に出射するように方向づけられた複数のＬＥＤと置き換えられてもよい。導光板１０１に入る光は、後方表面１０６に対して斜めの角度で、テーパ状導光板１０１から出されるまで、後方表面１０６と前方表面１０７との間の内部全反射によってその中を伝搬する。たとえば、図１Ｃで示される光線１１５は、導光板１０１の円筒面１０５に向かう光線１１７のように、反射体１１３から方向を変えられる。入射すると、光線例（example ray）１１７は、伝搬光線１１８として示され、それは、光線１１９のように導光板１０１の前方表面１０７に反射され、後方表面１０６の方へ戻るように方向を変えられる。臨界角未満で後方表面１０６に当たる光は、後方表面１０６を通り抜けて光方向転換膜１０３に向かい、光線１２１で示されるように導光板１０１から追い出される。図１Ｃにおいて、導光板１０１と光方向転換膜１０３との間の薄い被覆層で例示されるように、相対的に低い屈折率の層が、光が導光板１０１から出ることを可能にするために導光板１０１と光方向転換膜１０３との間に置かれてもよい。残りの光は、光線１２３および光線１２５のように、内部全反射によって導光板１０１内を伝搬し続ける。図１Ａ〜図１Ｃで例示されるように、光方向転換膜１０３は、導光板１０１の後方表面１０６を覆って配置される。しかしながら、他の実施形態では、光方向転換膜１０３は、導光板１０１の前方表面１０７を覆って配置されてもよい。
【００１８】
図１Ｄは、光方向転換膜を有する円形導光板の別の一実施形態の横断面の分解概略図を例示する。例示されるように、光方向転換膜１０３は、導光板１０１の前方表面１０７を覆って配置される。この構成では、光は、右側から導光板１０１に入り、上で述べられたように導光板１０１を通って伝搬する。いくつかの実施形態では、後方表面１０６は、光が後方表面１０６を通して出射するのを妨げるために、金属化されてもよい。光は、前方表面１０７に対して斜めの角度で、前方表面１０７から出射されるまで、導光板１０１内を伝搬する。より狭いビームが望ましいいくつかの実施形態では、前方表面１０７から出射される光ビームは、たとえばθＦＷＨＭ＝６０度以下、４５度以下、３０度以下、１５度以下、１０度以下、または５度以下のビーム幅を有する。より広いビームが望ましい他の実施形態では、前方表面１０７から出射される光ビームは、たとえばθＦＷＨＭ＝１２０度以下または９０度以下のビーム幅を有する。前方表面１０７から出射される光は、光方向転換膜１０３と相互作用することができる。例示されるように、光方向転換膜１０３は、光が、導光板１０１および導光板１０１の前方表面１０７に実質的に垂直に、光方向転換膜１０３から出るように、光の方向を変える。光方向転換膜１０３は、例示される実施形態では、光のビーム角度幅に実質的に影響を及ぼすことはなく、たとえば、光方向転換膜１０３は、ビームの半値全幅θＦＷＨＭに影響を及ぼさない。むしろ、光方向転換膜１０３は、円形導光板１０１からの入射光の方向を変える。光方向転換膜１０３のプリズム状構成（prism-like features）は、対称的である必要はなく、例示目的のためだけに、対称的なものとして図示される。光の方向を前方表面１０７に垂直であるように変えるように例示されるけれども、他の実施形態では、光方向転換膜１０３は、前方表面１０７に対して任意の角度で光の方向を変えるように構成されてもよい。その上、光方向転換膜１０３は、均一である必要はない。たとえば、１つの部分は、第１角度で光の方向を変え、第２部分は、第２角度で光の方向を変えてもよい。
【００１９】
図１Ｅは、光方向転換膜およびレンチキュラ膜を有する円形導光板の別の実施形態の横断面の分解概略図を例示する。図１Ｄの実施形態と同様に、光方向転換膜１０３は、導光板１０１の前方表面１０７を覆って配置される。前方表面１０７から出射された光は、光方向転換膜１０３と相互作用する。例示される実施形態では、レンチキュラ膜１０４は、光方向転換膜１０３の前方表面を覆って配置される。レンチキュラ膜１０４は、１つの子午線に沿って光を広げる働きをする。例示されるように、光方向転換膜１０３およびレンチキュラ膜１０４を含む、図示される光学膜スタックは、光が、導光板１０１および導光板１０１の前方表面１０７に実質的に垂直に、光方向転換膜１０３から実質的に増加した幅で出るように光の方向を変える。上で述べられたように、前方表面１０７に垂直となるように光の方向を変えるように例示されるけれども、他の実施形態では、光方向転換膜１０３は、前方表面１０７に対して任意の角度で光の方向を変えるように構成されてもよい。その上、光方向転換膜１０３およびレンチキュラ膜１０４は、均一である必要はない。様々な実施形態では、１つまたは複数の膜（たとえば、光方向転換膜、レンチキュラ膜、その他）は、所望の出力ビームを生じさせるように、互いに積み重ねられてもよい。
【００２０】
図１Ｆおよび図１Ｇは、光学膜のスタックの一実施形態の拡大斜視図を例示する。例示されるように、４つの別個の膜Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２が、図示される。図１Ｇで示されるように、膜Ａ１および膜Ａ２が、互いに積み重ねられる。同様に、膜Ｂ１および膜Ｂ２が、互いに積み重ねられる。膜Ａ１と膜Ａ２の両方が、レンチキュラ状膜であり、膜Ａ１は、光がｘ−ｚ平面に沿って広がるような子午面で機能するように構成され、膜Ａ２は、光がｙ−ｚ平面に沿って広がるような子午面で機能するように構成される。Ａ膜１および膜Ａ２は両方とも、たとえば半円柱状レンズ（半円形横断面を有する細長いレンズ）または放物線状の横断面もしくは他の非球面の横断面を有する細長いレンズを含んでもよい。しかしながら、例示されるように、膜Ａ１でのレンチキュールの屈折力は、膜Ｂ１でのレンチキュールの屈折力と異なる。加えて、膜Ａ１でのレンチキュールの屈折力は、膜Ａ２でのレンチキュールの屈折力とは異なり、同様に、膜Ｂ１でのレンチキュールの屈折力は、膜Ｂ２でのレンチキュールの屈折力とは異なる。例示されるように、膜Ａ１および膜Ｂ２でのレンチキュールは、半円柱状であり、一方、膜Ａ２および膜Ｂ１でのレンチキュールは、横断面が放物線状である。様々な実施形態では、レンチキュールの曲率が、増加するにつれて、拡散効果は、増加する。それに応じて、レンチキュラ状の膜Ｂ１は、光をｘ−ｚ平面でレンチキュラ状の膜Ａ１よりもさらに広げる。膜Ａ２と膜Ｂ２の両方もまた、レンチキュラ状の膜である。しかしながら、例示されるように、それらは、レンチキュラ状の膜Ａ１および膜Ｂ１のそれに垂直なｙ−ｚ平面で光を広げるように方向づけられる。レンチキュールの曲率は、膜Ａ２が光をｙ−ｚ平面でＢ２でのレンチキュールよりもさらに広げる働きをするように、膜Ａ２と膜Ｂ２との間で異なる。
【００２１】
図１Ｈは、図１Ｆおよび図１Ｇで示される積層光学膜によって提供される遠視野パターンを例示する。結果は、十字状パターンであり、その寸法は、異なるレンチキュラ状の膜Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の光拡散機能によって決定される。一緒にすると、レンチキュラ状の膜Ａ１、Ａ２は、十字の縦棒を形成する。膜Ａ１でのレンチキュールは、光を横方向に広げ、したがって十字の縦棒の幅を決定する。膜Ａ２でのレンチキュールは、それに直角に光を広げ、その結果、膜Ａ２は、十字の縦棒の高さを決定する。同様の効果は、レンチキュラ状の膜Ｂ１、Ｂ２の積層によって達成され、それらは一緒に、十字の横棒を生じさせる。膜Ｂ１の横方向拡散レンチキュールは、十字の横棒の幅を決定し、一方、膜Ｂ２の垂直拡散レンチキュールは、十字の横棒の高さを決定する。それに応じて、相対寸法の各々は、レンチキュラ状の膜Ａ１、膜Ａ２、膜Ｂ１、または膜Ｂ２の曲率、形状、および／または向きを変えることによって、他のものと独立して制御されてもよい。
【００２２】
図１Ａ〜図１Ｅで示されるように、導光板１０１は、その厚さが中央部分から周辺部分へと半径方向に減少するようにテーパ状である。導光板１０１のテーパはさらに、光が光方向転換膜１０３の方へ方向を変えられて、導光板１０１の表面１０６または表面１０７から出射されるのに役立つ。いくつかの実施形態では、表面１０６または表面１０７の片方は、光が表面１０７または表面１０６の他方を通して導光板から出るだけであるように反射性がある。たとえば、表面１０６が、反射性であってもよい。いくつかの実施形態では、導光板１０１は、その中央部分からその周辺部分へと約５度以下、４度、または３度以下の角度で、勾配がつけられてもよい。いくつかの実施形態では、導光板１０１は、１度から１０度の間の角度で、勾配がつけられてもよい。いくつかの実施形態では、その角度は、２度から７度に及ぶものとするができる。いくつかの実施形態では、光方向転換膜は、光分布の角度幅に影響を及ぼすことができる。光方向転換膜の構成は、導光板１０１から出射される光の方向および分布を制御するのに役立つものとすることができる。
【００２３】
いくつかの実施形態では、ＬＥＤ発光体１０９から出射された光は、導光板１０１の表面にわたって均等に分布されてもよい。いくつかの実施形態では、導光板１０１から出る光は、実質的にコリメートされる。加えて、ＬＥＤ源の「輝度」は、光が、より大きな面積にわたって分布されるので、減らされる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、反射体１１３は、分割反射体、レンズ、レンズの群、ライトパイプセクション、１つまたは複数のホログラム、その他を含む、他の機能的に同様の結合光学素子に置き換えられてもよい。図示されるように、ＬＥＤ発光体は、端子１２７に印加されるＤＣ動作電圧に応答して、光を出射する。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９は、隆起した蛍光体、隆起した透明カプセル材、その他などの異なる形で光出射面を有してもよい。
【００２５】
図２は、個々のライトエンジンの実施形態の別の斜視図を例示する。図１Ｂおよび図１Ｃで例示される実施形態と同様に、ライトエンジン１１２は、反射体１１３および光方向転換膜１０３を含む。上で述べられたように、導光板１０１を通って伝搬する光は、導光板１０１の表面１０７から出射される。例示される実施形態では、ライトエンジン１１２はさらに、ヒートシンク１２８を含む。図示されるように、ヒートシンクは、導光板１０１から離れる方向に延在して、熱を放散するフィンなどの複数の金属要素を含む。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のヒートシンクが、ライトエンジン１１２と熱的に連通する支持構造体に付着されてもよく、その場合、支持構造体は、ライトエンジン１１２のアレイを形成するために、２つ以上のライトエンジン１１２を受けるように構成される。当業者には理解されるように、熱抽出要素のための様々な他の構成が、可能であり、例示される実施形態は、ほんの一例にすぎない。ヒートシンク１２８は、ＬＥＤ発光体によって発生する過剰な熱に起因して、ライトエンジン１１２が誤動作するか、またはさもなければ損傷を受けることになるという危険性を低減する。ライトエンジン１１２はまた、電気的接続ピン１３１、１３３、およびＬＥＤ発光体（図示されず）の内部端子１２７との往復の電気的相互接続を提供するための電線用導管１３５を含む。このライトエンジンは、１つまたは複数のＬＥＤと関連付けられてもよい。たとえば、ＬＥＤアセンブリは、ＬＥＤのアレイまたは複数のＬＥＤを含むことが可能である。このＬＥＤのアレイまたは複数のＬＥＤは、光を出射する。この光は、反射体１１３によって反射され、導光板１０１中を導かれ、ライトエンジン１１２の前面１０７から出る。
【００２６】
図３Ａは、支持構造体中に取り付けられたライトエンジンのアレイの実施形態の斜視図を例示する。例示されるように、広域光学構造体（large-area optical structure）は、支持構造体１３９に取り付けられたライトエンジン１１２のアレイ１３７によって形成されてもよい。いくつかの実施形態では、支持構造体１３９は、統合されたヒートシンクまたは他の熱抽出要素を含むことができる。個々のライトエンジン１１２のサイズおよび数に応じて、様々なサイズのアレイ１３７が、実現されてもよい。たとえば、ある実施形態では、アレイ１３７は、約２０インチの対角線長さを有することができる。他の実施形態では、アレイ１３７の対角線長さは、約１６インチとすることができる。いくつかの実施形態では、アレイ１３７の寸法は、８平方インチから約７２平方インチに及ぶものとすることができる。アレイ１３７内のライトエンジン１１２の密度、ならびにライトエンジン１１２の特定の構成に応じて、アレイ１３７は、１平方ミリメートル当たり約０．０２５ルーメンと約０．２５ルーメンとの間のルーメン密度を実現するように構成されてもよい。
【００２７】
図３Ｂおよび図３Ｃは、出力ビーム例を有するライトエンジンのアレイの実施形態の斜視図を例示する。明確にするために、４つの例となるライトエンジン、すなわち第１のライトエンジン１１２ａ、第２のライトエンジン１１２ｂ、第３のライトエンジン１１２ｃ、および第４のライトエンジン１１２ｄからの出力ビームが、図示されるだけである。使用時には、個々のライトエンジン１１２のすべてまたは少数が、特定の応用に応じて照らされてもよい。図３Ｂで示されるように、４つの出力ビーム１４１ａ〜１４１ｄは、基本的に同じサイズである。そのような構成では、アレイ１３７は、所与の領域にわたって均一な照明を提供することができる。いくつかの実施形態では、４つの出力ビーム１４１ａ〜１４１ｄはすべて、床または壁の同じ概略位置を照らし、その結果、図３Ｂで例示される円形は、完全にまたは部分的に重なり合う。他の実施形態では、出力ビーム１４１ａ〜１４１ｄの少なくとも１つは、ビーム幅（半値全幅）またはビーム方向（最大強度でのビーム方向）の１つが別の出力ビームと異なるものとすることができる。たとえば、各ライトエンジンは、別個の光方向転換膜１０３（図示されず）を設けられてもよく、その結果、光は、異なるライトエンジンから異なる位置に同時に向けられる。光の方向の制御は、効率を改善し、関心のある領域の外側での不要なグレアを低減するために使用されてもよい。各ライトエンジンでの発光体に供給される電力はまた、別々に、電子的に制御されてもよい。たとえば、１つの領域に向けられる１つのライトエンジンは、スイッチを入れられてもよく、一方、別の領域に向けられる別のライトエンジンは、スイッチを切られる。１つのライトエンジンは、別のライトエンジンに対して暗くされてもよい。異なるライトエンジンからの異なる光強度は、出射照明が応用、条件、または好みに合わせるようにカスタマイズされることを可能にする。たとえば、ビームを机の方に向ける電灯は、光を他の背景位置に向ける電灯よりも高い強度に設定されてもよい。加えて、いくつかの実施形態では、ライトエンジンそれ自体が、ライトエンジンを互いに対して方向を変えかつ／または動かすための物理的ヒンジまたは他の機構に起因して異なる方向を向くこともある。ライトエンジンのそのような物理的制御は、所望の出力ビームを達成するために光学膜と組み合わされてもよい。
【００２８】
加えて、補助的光学膜が、様々な形状およびパターンを生じさせるためにライトエンジンと併せて使用されてもよい。光学膜は、ライトエンジンに取外し自在にまたは永久に固定されるように設計されてもよい。いくつかの実施形態では、ライトエンジンから発する光ビームは、異なる遠視野形状、たとえば正方形または長方形、楕円形、その他を有するビームに変換されてもよい。光学膜は、ビームに異なる縦横比を有するようにさせてもよい。光学膜の一実施形態は、たとえば楕円形または長方形の遠視野形状を生じさせるために、たとえばｙ方向でよりもｘ方向で光のより広い発散または分布を提供してもよい。光学膜はまた、ビームの傾斜、種々の量の発散、向上したコリメーション、および／またはスポット照明を提供することもできる。一実施形態は、１つの領域に向けられる狭いビームおよび別の領域に向けられる広いビームを提供する。光学膜の別の実施形態は、様々な図形または画像を形成する遠視野でのパターンを生じさせてもよい。光学膜のいくつかの実施形態は、異なる波長で機能することができ、したがって異なる色のついた光ビームに異なる特性を有するようにさせることができる。たとえば、光学膜は、二色性フィルタまたは他の種類のフィルタを含んでもよい。いくつかの実施形態では、光学膜は、色フィルタを形成するために染料などの色吸収体を含んでもよい。異なる色の異なるフィルタは、異なる効果をもたらすために異なるライトエンジンに使用されてもよい。たとえば、赤色ビームが、１つの方向に向け直されてもよく、青色ビームが、別の方向に向け直されてもよい。赤色ビームおよび青色ビームの形状はまた、光学膜を使用して異なるように変更されてもよい。したがって、色のついた画像および図形が、遠視野で形成されてもよい。
【００２９】
多くの変形形態が、１つの照明システムを用いた様々な照明応用を提供するために可能である。たとえば、広い発散角でビームを出射するエンジンは、スイッチを切られてもよく、一方、かなりコリメートされたビームを有するビームまたはより狭い角度を有するビームを出射するエンジンは、スイッチを入れられるもしくは入れたままにされる（または逆もまた同様）。同様に、両方のライトエンジンは、スイッチを入れたままにされてもよいが、しかし片方は、もう一方より明るい出力ビームを作るように電気的に駆動されてもよい。
【００３０】
図３Ｃで例示されるように、出力ビーム１４１ａ〜１４１ｄは、互いに広範囲に異なるものとすることができる。ビーム方向は、各ビームを通る中心線の方向によって示される。たとえば、出力ビーム１４１ａを通る中心線１４２ａは、出力ビーム１４１ａのビーム方向に対応する。図示されるように、出力ビーム１４１ａおよび出力ビーム１４１ｄは、向きが異なり、一方、ビームの発散角は、同じである。しかしながら、出力ビーム１４１ｄは、法線から離れる中心線１４２ａおよび１４２ｄの発散によって示されるように、アレイへの法線から出力ビーム１４１ａよりも遠くに離れる方向に向けられる。出力ビーム１４１ｃは、実質的により狭い幅を有し、スポットライト効果をもたらす。このビーム１４１ｃは、わずかに収束している。第２のライトエンジン１１２ｂは、オフの位置で例示され、したがって出力ビームを作成しない。理解されるように、これらの例となる出力ビームは、ライトエンジン１１２のアレイ１３７で達成されてもよいいくつかの可能な変形形態を例示するのに役立つ。多数の他の変形形態が、同様に達成されてもよい。これらの種々の光学的効果は、ライトエンジン１１２の表面の前方に適用される別個の光学膜の使用を通じて達成されるか、または別法としてライトエンジン１１２がそれ自体、所望の効果をもたらすように構成されてもよい。たとえば、ビーム方向は、光方向転換膜、たとえば光方向転換膜１０３を使用することで影響されてもよい。同様に、ビームの角度発散およびビームの遠視野形状は、レンチキュラレンズもしくはシートまたはレンチキュラレンズもしくはシートのスタックを使用することで影響されてもよい。たとえば、ビームを２つの子午線で（ｘ軸およびｙ軸に沿って）成形するために、２つのレンチキュラレンズまたはシートのスタックが、使用されてもよく、その場合１つのレンチキュラレンズは、１つの子午線での光に作用し、第２のレンチキュラレンズは、別の子午線での光に作用する。また、第１のライトエンジン１１２ａ、第３のライトエンジン１１２ｃ、および第４のライトエンジン１１２ｄの各々は、異なる種類のビームを作るように図示されるけれども、ある実施形態では、第１の組のライトエンジンは、同様のビームを作るように構成され、第２の組のライトエンジンは、同様の光ビームを作るように構成されるが、しかしながら各組によって作成される光ビームは、異なるように構成されもする。たとえば、第２のライトエンジン１１２ｂおよび第３のライトエンジン１１２ｃは、コリメートされかつアレイに垂直に向けられる赤色ビーム１４１ｂ、１４１ｃを作るように構成されてもよく、一方、第１のライトエンジン１１２ａおよび第４のライトエンジン１１２ｄは、発散性がありかつアレイに関して非垂直角度に向けられる光ビーム１４１ａ、１４１ｄを作るように構成されてもよい。
【００３１】
図３Ｄは、図３Ａ〜図３Ｃで示される支持構造体の後方斜視図を例示する。ヒートシンク１２９は、支持構造体１３９の後面を覆って配置される。図示されるように、ヒートシンクは、支持構造体１３９から離れる方向に延在して、熱を放散するフィンなどの複数の金属要素を含む。当業者には理解されるように、熱抽出要素のための様々な他の構成が、可能であり、例示される実施形態は、ほんの一例にすぎない。ヒートシンク１２９は、ＬＥＤ発光体アセンブリによって発生する過剰な熱に起因して、個々のライトエンジン１１２または全アレイ１３７が誤動作するか、またはさもなければ損傷を受けることになるという危険性を低減する。ヒートシンク１２９は、アルミニウムなどの金属または他の実質的に熱伝導性の材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、ヒートシンク１２９は、ヒートシンクの機能が支持構造体に統合された個々のヒートシンクなしに、ライトエンジン１１２の取り付けを可能にする。たとえば、いくつかの実施形態では、支持構造体に係合するライトエンジンは、図２で例示されるような個々のヒートシンク１２８を含まない。このような実施形態では、ライトエンジンでのＬＥＤの熱管理は、代わりに、図３Ｄで例示されるように、支持構造体に統合されたヒートシンク１２９によって行われてもよい。他の実施形態では、図２で示されるような個々のヒートシンク１２８は、いったんライトエンジンが支持構造体に係合されると、図３Ｄで例示される支持構造体のヒートシンク１２９と熱的に連通することができる。
【００３２】
図４Ａ〜図６Ｃを含むが限定されない本明細書における図は、概略的に例示され、要素は、正しい比率で描かれないこともある。たとえば、ＬＥＤは、説明を容易にするために大きく拡大されて示される。いくつかの実施形態では、個々のＬＥＤは、導光板に対して非常に小さくすることができる。図４Ａは、少なくとも１つのＬＥＤ発光体をそれぞれ含む複数のＬＥＤ発光体アセンブリ１０９を有する支持構造体１３９の概略図を例示する。支持構造体１３９は、後面を覆って配置されるヒートシンク１２９を含むことができる。図示されるように、ヒートシンク１２９は、支持構造体１３９から離れる方向に延在する複数の金属フィンを含む。前に述べられたように、ヒートシンク１２９のための様々な他の構成が、可能である。複数のＬＥＤ発光体アセンブリ１０９は、支持構造体１３９に結合される。ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９は、アレイまたは他の所望の構成で配置されてもよい。ＬＥＤ発光体から出射される光は、すべての方向に広がる。各ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９を取り囲むのは、接続部材１４３の組である。例示されるように、単一の接続部材１４３は、隣接するＬＥＤ発光体アセンブリ１０９を分離する。しかしながら、他の実施形態では、各接続部材１４３は、単一のＬＥＤ発光体アセンブリ１０９に隣接するだけである。加えて、いくつかの実施形態では、単一の接続部材１４３だけが、特定のＬＥＤ発光体アセンブリ１０９と関連付けられる。他の実施形態では、３つ以上の接続部材１４３が、特定のＬＥＤ発光体アセンブリ１０９と関連付けられてもよい。
【００３３】
図４Ｂは、反射体に結合された複数のライトガイドの概略図を例示する。各ライトガイド１００は、上で論じられたように、導光板１０１を含む。導光板１０１は、いくつかの異なる形を取ることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、導光板１０１は、図１Ａ〜図１Ｄで例示されるように、テーパ状である。いくつかの実施形態では、別個の光抽出膜が、導光板１０１の表面を覆って配置されてもよい。加えて、１つまたは複数のビーム成形膜が、導光板１０１と結合されてもよい。例示されるように、反射体１１３は、各導光板１０１に結合される。反射体１１３は、導光板１０１内に統合されてもよく、または図１Ｂおよび図１Ｃにおいて上述したように、導光板１０１は、反射体１１３がその中に位置決めされる開口部を含んでもよい。導光板１０１はそれぞれ、接続部材１４３を介して支持構造体１３９に取外し自在に結合されるように構成される。導光板１０１を支持構造体１３９に取外し自在に結合するための様々な機構が、用いられてもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、導光板１０１はそれぞれ、確実な接続のために接続部材１４３と係合するスナップフィット機構を含むことができる。スナップ式接続は、容易に逆転されてもよく、支持構造体１３９からの導光板１０１の取外しを可能にする。いくつかの実施形態では、接続部材１４３は、導光板１０１を支持構造体１３９に対して適所に保持する留め金、ストラップ、または同様のものを含むことができる。他の実施形態では、導光板１０１は、支持構造体１３９にねじ込まれてもよい。様々な他の係合機構が、可能である。それに応じて、接続部材は、図４Ａに示されたものとは異なるように構成され、設置されてもよい。
【００３４】
図４Ｃは、図４Ａの支持構造体に取り付けられた図４Ｂのライトガイドの概略図を例示する。組み合わされた構造は、ライトエンジン１１２のアレイ１３７を形成する。例示されるように、ＬＥＤ発光体から出射される光は、導光板１０１内を伝播するように、反射体１１３から方向を変えられる。光は、導光板１０１中を導かれ、最終的に導光板１０１から出される。出された光は、３つの例示される導光板１０１にわたって均一な方向性を有するように例示される。しかしながら、上で論じられたように、各ライトエンジン１１２は、異なる出力ビームを作るように調整されてもよい。たとえば、膜は、出力ビームのビーム方向、ビーム幅、色、偏光、または他の特性を変更するために、ライトエンジン１１２間で異なってもよい。加えて、いくつかの実施形態では、別個の光学膜が、膜の前方または後方に配置されてもよい。別個の光学膜は同様に、出力ビームの特性を所望通りに変更するように構成されてもよい。
【００３５】
図５Ａは、反射体に結合された複数のＬＥＤ発光体を有する支持構造体の概略図を例示する。支持構造体１３９は、その中に統合ヒートシンクを含むことができる。複数のＬＥＤ発光体アセンブリ１０９は、支持構造体１３９に結合される。図４Ａと同様に、各ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９を取り囲むのは、対の接続部材１４３である。しかしながら、図４Ａで例示される実施形態では、ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９からの光は、ランバート反射（Lambertian）方式で向けられる。その代わりに、図５Ａの実施形態では、反射体１１３が、出射される光に方向性を与えるために、各ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９を覆って配置される。各ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９から出射される光は、反射体１１３から放射状に伝搬するように、反射体１１３によって方向を変えられる。
【００３６】
図５Ｂは、複数のライトガイドの概略図を例示する。図４Ｂに関して述べられた実施形態とは異なり、導光板１０１がまた、反射体を含むこともない。むしろ、反射体１１３は、ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９に結合され、導光板１０１が支持構造体１３９から取り外されるときであっても、その位置を維持する。各導光板１０１は、反射体１１３がその中に位置決めされる開口領域を含むことができる。導光板１０１はそれぞれ、接続部材１４３を介して支持構造体１３９に取外し自在に結合されるように構成される。上で述べられたように、導光板１０１を支持構造体１３９に取外し自在に結合するための様々な機構が、用いられてもよい。
【００３７】
図５Ｃは、図５Ａの支持構造体に取り付けられた図５Ｂの導光板の概略図を例示する。組み合わされた構造は、アレイ１３７を形成し、図４Ｃに関して述べられたように機能する。ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９から出射された光は、導光板１０１内を伝搬するように、反射体１１３から方向を変えられる。いくつかの実施形態では、反射体１１３の周りの領域は、導光板１０１の中央での円筒穴１１４に適合するように、誘電体プラグで満たされてもよい。反射体１１３と導光板１０１との間の光結合は、２つの間での光学接着剤の使用によって改善されてもよい。誘電体プラグが省略されるいくつかの実施形態では、光は、ＬＥＤ１０９から空気中に出て、空気中で反射体１１３の表面に反射し、次いで穴１１４によってその中心に画定される円筒状入射表面を通って導光板１０１に入る。導光板１０１が平行対向側面を有する実施形態では、光は、導光板１０１上の切子面のある構成によって、または別個の光抽出膜によって、出されるまで、導光板１０１内を伝搬する。他の実施形態では、導光板１０１は、図１Ａ〜図１Ｃおよび図２に関して上で述べられたように、テーパ状であってもよい。出された光は、３つの例示される導光板１０１にわたって均一な方向性を有するように例示される。しかしながら、上で論じられたように、各ライトエンジン１１２は、異なる出力ビームを作るように調整されてもよい。たとえば、光方向転換膜および／または光学膜は、他で論じられたように、出力ビームのビーム方向、ビーム幅、色、偏光、または他の特性を変更するためにライトエンジン１１２間で異なってもよい。
【００３８】
図６Ａは、支持構造体の概略図を例示する。支持構造体１３９は、ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９と熱的に接するように構成される複数の熱的結合面１３０を含んで例示される。上で述べられたように、支持構造体１３９は、統合されたヒートシンクをその中に含むことができるが、統合されたヒートシンクは、例示される実施形態の他の態様を強調するために例示されない。いくつかの実施形態では、統合されたヒートシンクはなくてもよいことがまた理解される。例示される熱的結合面１３０は、ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９と支持構造体１３９内の統合されたヒートシンクとの間の熱的連通を提供することができる。熱的結合面１３０の各々は、ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９との往復の電気的相互接続を提供するための２つの電気的接続ピン１３１、１３３を有するように例示される。他の実施形態では、電気的接続ピン１３１、１３３は、ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９と統合されてもよく、支持構造体１３９での受け取り用スロットに取外し自在に挿入されるように構成されてもよい。他の実施形態では、電気的接続のための他の構成が、用いられてもよい。図４Ａおよび図５Ａでの実施形態とは異なり、ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９は、支持構造体１３９と統合されず、むしろ導光板１０１と統合される。単一統合ユニットとしてのＬＥＤ、反射体、およびライトガイドは、たとえばレセプタクルまたは接続部材１４３ならびにピン１３１およびピン１３３を介して、支持構造体に取外し自在に取り付けられてもよい。
【００３９】
図６Ｂは、反射体およびＬＥＤ発光体アセンブリに結合された複数の導光板の概略図を例示する。図４Ｂおよび図５Ｂに関して述べられた実施形態とは異なり、導光板１０１は、反射体１１３に加えて、ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９をそれに付着されて含む。各導光板１０１は、反射体１１３がその中に位置決めされる開口領域を含むことができ、ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９は、上で論じられたように反射体１１３と位置合わせされる。導光板１０１はそれぞれ、接続部材１４３を介して支持構造体１３９に取外し自在に結合されるように構成される。上で述べられたように、導光板１０１を支持構造体１３９に取外し自在に結合するための様々な構成が、用いられてもよい。導光板１０１の機械的接続と一緒に、ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９は、ヒートシンク１２９を通る電気的接続ピン１３１、１３３を通して支持構造体によって支持される導電性経路に電気的に接続される。他の実施形態では、電気的接続のための他の構成が、使用されてもよい。
【００４０】
図６Ｃは、図６Ａの支持構造体に取り付けられた図６Ｂのライトガイドの概略図を例示する。組み合わされた構造は、アレイ１３７を形成し、図４Ｃおよび図５Ｃに関して述べられたように機能する。ＬＥＤ発光体アセンブリ１０９から出射された光は、導光板１０１内を伝搬するように反射体１１３から方向を変えられる。導光板１０１が平行対向側面を有する実施形態では、光は、光抽出構成（light-extracting features）または膜によって出されるまで、導光板１０１内を伝搬する。他の実施形態では、導光板１０１は、図１Ａ〜図１Ｃおよび図２に関して上で述べられたように、テーパ状であってもよい。出された光は、３つの例示される導光板１０１にわたって均一な方向性を有するように例示される。しかしながら、上で論じられたように、各ライトエンジン１１２は、異なる出力ビームを作るように調整されてもよい。たとえば、光方向転換膜および／または光学膜は、他で論じられたように、出力ビームのビーム方向、ビーム幅、色、偏光、または他の特性を変更するために、ライトエンジン１１２間で異なってもよい。
【００４１】
図７Ａは、一実施形態による、照明システムを製造する方法のフローチャートを示す。プロセス７００は、ヒートシンクを含む支持構造体を準備するブロック７０１から始まる。ブロック７０３では、複数のＬＥＤ発光体が、ヒートシンクと熱的に連通する支持構造体に配置される。前に述べられたように、ＬＥＤ発光体とヒートシンクとの間の熱的連通は、動作中の過熱に起因するライトガイドまたはＬＥＤ発光体への損傷のリスクを低減することができる。ブロック７０５では、複数のＬＥＤ発光体に電気的に接続される電気回路が、準備される。電気回路は、ＬＥＤ発光体に対して電力と制御との両方を提供することができる。ブロック７０７では、複数のレセプタクルが、複数のＬＥＤ発光体に含まれる。複数のレセプタクルはそれぞれ、その上にライトガイドを取外し自在に受けるように構成されてもよい。ライトガイドはそれによって、支持構造体に容易に着脱され、適用されるライトガイドならびにＬＥＤ発光体の電子制御に応じて、単一の支持構造体が広範囲の照明効果をもたらすことを可能にする。
【００４２】
図７Ｂは、別の実施形態による、照明システムを製造する方法のフローチャートを示す。プロセス７１０は、ヒートシンクを含む支持構造体を準備するブロック７１１から始まる。ブロック７１３では、複数のレセプタクルが、準備される。レセプタクルは、その上に複数のライトガイドを取外し自在に受けるように構成される。ブロック７１５では、複数のＬＥＤ発光体に電気的に接続されるように構成される電気回路と一緒に、複数の電気的受け口および／または電気的接続部が、準備される。前に述べられたように、いくつかの実施形態では、ヒートシンクは、レセプタクルに取外し自在に結合されたＬＥＤ発光体とヒートシンクとの間の熱伝導を提供することができ、それによって動作中の過熱に起因するライトガイドまたはＬＥＤ発光体への損傷のリスクを低減する。電気回路は、いったん電気的受け口および／または電気的接続部と結合されると、ＬＥＤ発光体に対して電力と制御との両方を提供することができる。いくつかの実施形態では、複数のレセプタクルは、ライトガイドのために準備されない。そのような実施形態では、電気的受け口および／または電気的接続部によってもたらされる機械的係合が、ＬＥＤ発光体とライトガイドとの両方を含むライトエンジンのために十分な支持をもたらし、その結果、レセプタクルのさらなる機械的支持は、随意的であってもよい。
【００４３】
したがって、光が大きな開口部にわたって均等に分配されるような大きな開口部を有する電灯設備を構成するライトエンジンのアレイが、提供されてもよい。いくつかの実施形態では、各ライトエンジンは、ライトエンジンからのビームが様々な方向へ向けられてもよいように、方向的に制御可能である。いくつかの実施形態では、異なるライトガイドが、支持構造体に取外し自在に結合されてもよく、ライトガイドの互換性を可能にする。いくつかの実施形態では、補助的光学膜が、異なる遠視野形状および分布を有する照明を提供するために電灯を変更することができるライトエンジンと併せて使用される。これらの構成の組合せは、ライトガイドのない単独のＬＥＤと比較して、低減したグレアを有する、視覚にとって薄く、軽く、効率的で、安全なものとすることができ、かつ光の分布におけるカスタム制御を可能にする、高い天井適用のための改善された照明システムを提供する。
【００４４】
本開示で述べられる実施形態に対する様々な変更形態は、当業者には容易に明らかなこともあり、本明細書で規定される一般的原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態に適用されてもよい。したがって、請求項は、本明細書で示される実施形態に限定されることを目的とせず、本開示、本明細書で開示される原理および新規の特徴と一致する最も広い範囲を与えられるべきである。「例となる」という単語は、「例、事例、または実例として役立つこと」を意味するために本明細書でもっぱら使用される。「例となる」として本明細書で述べられたいかなる実施形態も、必ずしも他の実施形態を越えて好ましいまたは有利であるものと解釈されるべきでない。加えて、当業者は、容易に認識するように、「上部」および「下部」という用語は、図について説明を容易にするために時々使用され、適切に方向づけられた頁での図の向きに対応する相対位置を示し、実施されるシステムの適切な向きを反映しないこともある。
【００４５】
別個の実施形態との関連において本明細書で述べられた、ある特徴はまた、単一の実施形態での組合せで実施されてもよい。反対に、単一の実施形態との関連で述べられた様々な特徴はまた、多数の実施形態で別々にまたは任意の適切な副組合せで実施されてもよい。その上、特徴は、ある組合せで作用するように上述され、そのようなものとして最初に特許請求されることもあるけれども、特許請求される組合せからの１つまたは複数の特徴は、場合によっては、組合せから削除されてもよく、特許請求される組合せは、副組合せまたは副組合せの変形を対象にしてもよい。
【００４６】
同様に、オペレーションは、特定の順序で図面に描写されるが、これは、望ましい結果を実現するために、そのようなオペレーションが図示される特定の順序で、もしくは連続する順序で、行われること、またはすべての例示されるオペレーションが行われることを必要とするものと理解されるべきでない。さらに、図面は、１つまたは複数のプロセス例をフローチャートの形で概略的に描写してもよい。しかしながら、描写されない他のオペレーションが、概略的に例示されるプロセス例に組み込まれてもよい。たとえば、１つまたは複数の追加のオペレーションが、例示されるオペレーションのいずれかの前段、後段、同時に、またはその間に行われてもよい。ある状況では、並行オペレーションおよび並列処理が、有利なこともある。その上、上述の実施形態での様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施形態でそのような分離を必要とするものと理解されるべきでなく、述べられるプログラム構成要素およびシステムは一般に、単一のソフトウェア製品に一緒に統合されるまたは多数のソフトウェア製品にパッケージ化されてもよいと理解されるべきである。加えて、他の実施形態は、次の請求項の範囲内である。場合によっては、請求項で列挙されるオぺーレーションは、異なる順序で行われてもよく、望ましい結果を、さらに実現することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１００  ライトガイド
１０１  導光板
１０３  光方向転換膜
１０４  レンチキュラ膜
１０５  中央円筒表面
１０６  後方表面
１０７  前方表面
１０９  ＬＥＤ発光体アセンブリ
１１１  曲面
１１２  ライトエンジン
１１２ａ  第１のライトエンジン
１１２ｂ  第２のライトエンジン
１１２ｃ  第３のライトエンジン
１１２ｄ  第４のライトエンジン
１１３  反射体
１１４  円筒穴
１１５  光線
１１７  光線
１１８  光線
１１９  光線
１２１  光線
１２３  光線
１２５  光線
１２７  端子
１２８  ヒートシンク
１２９  ヒートシンク
１３０  熱的結合面
１３１  電気的接続ピン
１３３  電気的接続ピン
１３５  電線用導管
１３７  アレイ
１３９  支持構造体
１４１ａ  出力ビーム
１４１ｂ  出力ビーム
１４１ｃ  出力ビーム
１４１ｄ  出力ビーム
１４２ａ  中心線
１４２ｄ  中心線
１４３  接続部材
Ａ１  膜
Ａ２  膜
Ｂ１  膜
Ｂ２  膜
【図１Ａ】
2015520915.tif 000003
【図１Ｂ】
2015520915.tif 000004
【図１Ｃ】
2015520915.tif 000005
【図１Ｄ】
2015520915.tif 000006
【図１Ｅ】
2015520915.tif 000007
【図１Ｆ】
2015520915.tif 000008
【図１Ｇ】
2015520915.tif 000009
【図１Ｈ】
2015520915.tif 000010
【図２】
2015520915.tif 000011
【図３Ａ】
2015520915.tif 000012
【図３Ｂ】
2015520915.tif 000013
【図３Ｃ】
2015520915.tif 000014
【図３Ｄ】
2015520915.tif 000015
【図４Ａ】
2015520915.tif 000016
【図４Ｂ】
2015520915.tif 000017
【図４Ｃ】
2015520915.tif 000018
【図５Ａ】
2015520915.tif 000019
【図５Ｂ】
2015520915.tif 000020
【図５Ｃ】
2015520915.tif 000021
【図６Ａ】
2015520915.tif 000022
【図６Ｂ】
2015520915.tif 000023
【図６Ｃ】
2015520915.tif 000024
【図７Ａ】
2015520915.tif 000025
【図７Ｂ】
2015520915.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月25日(2014.2.25)
【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】
支持構造体であって、
ヒートシンクと、
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）発光体と、
前記複数のＬＥＤ発光体に電気的に接続された電気回路と、
複数のレセプタクルであって、その上に複数のライトガイドを取外し自在に受けるように構成された、複数のレセプタクルと、
を含む支持構造体と、
前記ＬＥＤ発光体の少なくとも１つの前方に配置された反射体であって、前記ＬＥＤ発光体からの入射光を放射状に外向きに方向を変えるように構成された、反射体と、
前記レセプタクルの１つに取外し自在に結合された少なくとも１つのライトガイドであって、前記放射状に外向きに向けられた光を前記反射体から受けるように構成された、ライトガイドと、
を備える、照明システム。
【請求項２】
前記複数のＬＥＤ発光体は、少なくとも１つのＬＥＤ発光体をそれぞれ備える少なくとも８つのＬＥＤ発光体アセンブリを含む、請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
少なくとも第１のＬＥＤ発光体および第２のＬＥＤ発光体の光パワーを独立に制御可能な前記電気回路に接続された制御電子回路をさらに含む、請求項１に記載の照明システム。
【請求項４】
前記制御電子回路は、前記第１のＬＥＤ発光体によって出力される光パワーおよび第２のＬＥＤ発光体によって出力される光パワーを実質的に異ならせるように構成可能である、請求項３に記載の照明システム。
【請求項５】
前記レセプタクルは、前記複数のＬＥＤ発光体の各々に対応する１つのライトガイドを受けるように構成された、請求項１に記載の照明システム。
【請求項６】
前記レセプタクルは、その上にライトガイドを、対応スナップフィット機能で受けるためのスナップフィット機構を含む、請求項１に記載の照明システム。
【請求項７】
前記反射体は、放射対称性がある、請求項１に記載の照明システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのライトガイドに結合された光学膜をさらに備え、前記光学膜が、光学特性を有する、請求項１に記載の照明システム。
【請求項９】
前記複数のライトガイドは、第１のライトガイドおよび第２のライトガイドを含み、前記第１のライトガイドが、第１の光学膜と対にされ、前記第２のライトガイドが、第２の光学膜と対にされ、前記第１の光学膜は、第１の出力ビームを作るように構成され、前記第２の光学膜は、第２の出力ビームを作るように構成され、前記第１の出力ビームおよび前記第２の出力ビームは、少なくとも１つの光学特性が異なる、請求項８に記載の照明システム。
【請求項１０】
前記光学特性は、ビーム形状、遠視野パターン、色、ビーム方向、および／または幅のうちの１つを含む、請求項９に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記遠視野パターンは、正方形、長方形、円形、楕円形、またはそれらの組合せのうちの１つまたは複数を含む、請求項１０に記載の照明システム。
【請求項１２】
前記ライトガイドは、平板を含み、前記ライトガイドの第１部分は、前記平板の中央にあり、前記ライトガイドの第２部分は、前記平板の周辺にあり、前記ライトガイドは、前記第１部分から前記第２部分へと放射状に厚さが減少する、請求項１に記載の照明システム。
【請求項１３】
前記ライトガイドは、その第１部分からその第２部分へと５度以下の角度で勾配がつけられた、請求項１２に記載の照明システム。
【請求項１４】
支持構造体であって、
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）発光体と、
前記複数のＬＥＤ発光体から熱を抽出する手段と、
前記複数のＬＥＤ発光体に電気的に接続された電気的接続手段と、
複数のライトガイドをその上に取外し自在に受ける手段と、
を含む、支持構造体と、
方向を変えられた光が放射状に外向きに向けられるように、前記ＬＥＤ発光体の少なくとも１つからの入射光を反射する手段と、
前記取外し自在に受ける手段に取外し自在に結合された少なくとも１つのライトガイドであって、前記入射光を反射する手段から前記放射状に外向きに向けられた光を受けるように構成された、ライトガイドと、
を備える照明システム。
【請求項１５】
前記熱を抽出する手段は、ヒートシンクを含む、または前記受ける手段は、レセプタクルを含む、または前記入射光を反射する手段は、反射体を含む、請求項１４に記載の照明システム。
【請求項１６】
照明システムを製造する方法であって、
ヒートシンクを含む支持構造体を準備するステップと、
前記ヒートシンクと熱的に連通する前記支持構造体に複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）発光体を配置するステップと、
前記複数のＬＥＤ発光体に電気的に接続された電気回路を準備するステップと、
前記複数の発光ダイオード発光体に複数のレセプタクルを含めるステップであって、前記複数のレセプタクルが、その上に複数のライトガイドを取外し自在に受けるように構成された、ステップと、
前記ＬＥＤ発光体の少なくとも１つの前方に反射体を配置するステップであって、前記反射体が、前記ＬＥＤ発光体からの入射光を放射状に外向きに方向を変えるように構成された、ステップと、
少なくとも１つのライトガイドを前記レセプタクルの１つに取外し自在に結合するステップであって、前記ライトガイドが、前記放射状に外向きに向けられた光を前記反射体から受けるように構成された、ステップと、
を含む、方法。
【請求項１７】
前記複数のＬＥＤ発光体を配置するステップは、少なくとも１つのＬＥＤ発光体をそれぞれ備える少なくとも８つのＬＥＤ発光体アセンブリを配置するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記電気回路に電気的に接続された制御電子回路を準備するステップをさらに含み、前記複数のＬＥＤ発光体は、前記制御電子回路によって独立に制御可能である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記レセプタクルは、前記複数のＬＥＤ発光体の各々に対応する１つのライトガイドを受けるように構成された、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
照明システムを製造する方法であって、
ヒートシンクを含む支持構造体を準備するステップと、
複数のＬＥＤ発光体をその上に取外し自在に受けるように構成された複数のレセプタクルを準備するステップと、
複数のＬＥＤ発光体に電気的に接続されるように構成された電気回路を準備するステップと、
前記ＬＥＤ発光体の少なくとも１つの前方に配置されるように構成された反射体を準備するステップであって、前記反射体が、前記ＬＥＤ発光体からの入射光を放射状に外向きに方向を変えるように構成された、ステップと、
前記レセプタクルの１つおよび前記反射体に取外し自在に結合されるように構成された少なくとも１つのライトガイドを準備するステップであって、前記ライトガイドが、前記放射状に外向きに向けられた光を前記反射体から受けるように構成された、ステップと、
を含む、方法。
【請求項２１】
前記電気回路に電気的に接続された制御電子回路をさらに備え、前記制御電子回路は、前記複数のＬＥＤ発光体を独立に制御するように構成された、請求項２０に記載の方法。
【国際調査報告】
2015520915.tif 000027
2015520915.tif 000028