(57)【要約】【課題】【解決手段】擬似ネオン発光のための照明装置（１０）は、ほぼロッド形状の導光体（１２）の側方受光面（１５）に近接して配置された複数の互いに離間した点光源（２４）を有する。前記導光体は、導光体（１２）の側方の光射出面（１３）を出る光強度パターンがほぼ均一な光強度パターンを有するように、受光面からは言った光を優先的に散乱させる材料で形成されている。
2004526185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の長さと、側方の受光面と、所定の周幅を有して湾曲した側方の光射出面とを有し、この光射出面から出る光強度パターンが前記所定の長さに沿って延びた長軸を有するように前記受光面に入った光を優先的に散乱させる材料で形成されたほぼロッド形状の導光体と、
前記光強度パターンが前記受光面のほぼ全周幅に渡って延びた短軸を有するのに充分な距離だけ離間して前記受光面の近くに配置され、かつ受光面に沿って延びた細長い光源とを具備する、擬似ネオン発光のための照明装置。
【請求項２】
前記細長い光源は、前記受光面にほぼ沿って延びたライン上に配設された複数の互いに離間した点光源であり、これら点光源は、各光源の光強度パターンがオーバラップして前記光射出面の長さに沿ってほぼ均一に見える集光強度パターンを形成するのに充分な距離だけ互いに離間されている請求項１の照明装置。
【請求項３】
前記複数の点光源は、複数の発光ダイオードである請求項２の照明装置。
【請求項４】
前記発光ダイオードは、前記ラインに沿った方向に延びた長軸を有する楕円形をしている請求項３の照明装置。
【請求項５】
中に前記光源が収容され、前記受光面に沿って延び、各々が内側光反射面と外側光吸収面とを備えた１対の側壁を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、前記光源を外部電源に接続するようにされた電気接続部材とを更に具備する請求項１の照明装置。
【請求項６】
前記ハウジングは、非線形形状に曲げられており、また、前記電気接続部材は、ハウジングの長手方向に沿って延び、このハウジングの非線形形状と一致するように曲げられるように充分に可撓性を有する、請求項５の照明装置。
【請求項７】
前記電気接続部材は、可撓性を有するリボンである請求項６の照明装置。
【請求項８】
前記ハウジング内の光源と電気接続部材との位置を維持させるように、ハウジングの内部スペースを満たす光透過材を具備する請求項５の照明装置。
【請求項９】
前記光透過材は、透明である請求項８の照明装置。
【請求項１０】
前記光透過材は、光散乱特性を有する請求項８の照明装置。
【請求項１１】
前記光源は、複数の発光ダイオードであり、また、前記光透過材は、これら発光ダイオードの屈折率と実質的に合う屈折率を有している請求項８の照明装置。
【請求項１２】
前記光透過材は、前記ハウジングの長手方向に沿って延びた底壁を形成しており、この底壁は、入射光を前記導光体へと反射する光反射底面を有している請求項８の照明装置。
【請求項１３】
前記光透過材は、熱伝導体である請求項８の照明装置。
【請求項１４】
前記光源と受光面との間に位置され、前記光源と実質的に当接している光透過スペーサ部材を具備する請求項２の照明装置。
【請求項１５】
前記導光体とハウジングとは、一体的であり、耐衝撃アクリルで形成されている請求項５の照明装置。
【請求項１６】
前記発光ダイオードは、各々の頂点が導光体の受光面と隣接しており、実質的に起立した位置でアラインメントされたハウジングを夫々有する請求項３の照明装置。
【請求項１７】
前記発光ダイオードは、前記導光体の長手方向に対して傾斜されたハウジングを有する請求項３の照明装置。
【請求項１８】
前記発光ダイオードは、前記受光面に対して逆にされた位置でアラインメントされているハウジングを夫々有する請求項３の照明装置。
【請求項１９】
（ａ）所定の長さと側面とを有し、かつ、この全長に渡って実質的に延びたハウジングを規定し、可撓性のある材料で形成された導光体と、
（ｂ）前記ハウジング内に位置され、このハウジングの長手方向に沿って延びた一連の互いに離間された複数の点光源と、
（ｃ）前記ハウジング内に位置され、前記点光源と電気的に接続された細長い回路ボードとを具備する照明装置。
【請求項２０】
前記点光源は、ＬＥＤである請求項１９の照明装置。
【請求項２１】
前記材料は、導光体に入った光を導光体の所定の長さに沿って優先的に散乱させる請求項２０の照明装置。
【請求項２２】
前記ハウジング内の前記ＬＥＤと回路ボードとの位置付けを維持するように、前記内部スペースを充填する光透過材を具備する請求項２１の照明装置。
【請求項２３】
実質的に湾曲された前面を有し、導光体の材料で形成され、所定の長さを有し、前記導光体の材料は、第２の側面から射出される光が光散乱特性を有し前記所定の長さに沿って曲げられた光分布パターンを有するように第１の側面に入った光を優先的に散乱させる、第１の光伝送部材と、
互いに離間した側壁が前記第１の側面と当接するように、導光体に近接され、前記第１の光伝送部材の所定の長さに沿って延びた空間を規定し、前記側壁は、光反射内表面と光吸収表面とを有する、ハウジングと、
前記空間内に収容され、前記所定の長さに沿って延び、均一な光分布パターンの伝送を果たす分布に沿って均一となるように、前記光分布パターン内の高強度の部分的な領域の目視を最小にするような第２の側面からの距離の所に位置された複数の互いに離間した点光源と、
前記空間内に位置され、前記点光源に接続された電源接続部材とを具備する照明装置。
【請求項２４】
前記側壁の内面は、光反射材で覆われており、また、外面は、光吸収材で覆われている請求項２３の照明装置。
【請求項２５】
前記側壁は、互いにほぼ平行である請求項２３の照明装置。
【請求項２６】
透明材のスペーサ部材を具備し、このスペーサ部材は、前記点光源と部材との間の空間の部分に位置されて充填している、請求項２５の照明装置。
【請求項２７】
前記点光源は、ＬＥＤである請求項２３の照明装置。
【請求項２８】
前記電気部材は、前記ＬＥＤを互いに独立して閃光させるようにプログラムされたプロセッサーに接続されている請求項２７の照明装置。
【請求項２９】
前記ＬＥＤは、時間設定されたシーケンスで閃光する請求項２８の照明装置。
【請求項３０】
前記ＬＥＤは、移動の誘導を与えるように、第１の連なりの長手方向に沿った連続したグループで閃光される請求項２８の照明装置。
【請求項３１】
前記空間内に配設され、前記ハウジングの長手方向に延びた第２の連なりの、複数のＬＥＤを有し、この第２の連なりは、独立して励起されるように、電気部材に接続されている、請求項２７の照明装置。
【請求項３２】
前記第１の連なりのＬＥＤは、前記ハウジングの長手方向に沿って、前記第２の連なりのＬＥＤと交互に配置されている請求項３０の照明装置。
【請求項３３】
前記第１の連なりのＬＥＤは、前記第２の連なりのＬＥＤとは、異なる色の光を射出する請求項３１の照明装置。
【請求項３４】
優先的な光散乱特性を有する導光性の材料から、１対の側面と所定の長さを有するロッドを、前記側面のうちの第１の側面から入る光が、前記所定の長さの方向にほぼ平行な長軸を有する楕円形の光強度パターンを形成させるように、形成する工程と、
前記第１の側面と接続された関係で、空間を規定するように、互いに離間した１対の側壁を有するハウジングを位置させる工程と、
前記ロッドとハウジングとを所望の形状に曲げる工程と、
前記側壁間の空間内に、可撓性のある電気接続部材に接続され、互いに離間した複数の点光源を配設する工程と、
光透過詰め材により前記空間を充填する工程とを具備する、擬似ネオン発行の可能な証明装置を形成する方法。
【請求項３５】
前記ロッドとハウジングとは、一体的なユニットとして形成されている請求項３４の方法。
【請求項３６】
前記側壁は、光反射性の内面を有する請求項３４の方法。
【請求項３７】
前記点光源は、ＬＥＤである請求項３４の方法。
【請求項３８】
前記ＬＥＤは、透明のハウジングを有し、また、前記詰め化合物は、この透明のハウジングの屈折率にほぼ相当した屈折率を有する請求項３７の方法。
【請求項３９】
前記ＬＥＤは、彩色されたハウジングを有する請求項３７の方法。
【請求項４０】
前記側壁は、光吸収性の外面を有する請求項３４の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、”Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｎｅｏｎ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｏｂｊｅｃｔｓ“の名称で２００１年１月３１日に出願された仮出願６０／２６５，５２２を基礎とする。
本発明は、導光体を使用する照明装置、特に、導光体を使用したネオン照明の擬似のためと、高強度で低電圧の光源のための、使用し信号や広告での使用に理想的に適した照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低圧のネオンガスが充填されたガラス管内での電子の電気誘導により発生されるネオン発光が、多年に渡って広告において、またトンネルの文字やビルディング構造をはっきりさせるための主方法であった。ネオン照明の特徴は、ガスを囲んでいる管が、見る角度には関係無く、これの全長に渡って均一に発光することである。このような特徴によりネオン照明は、ガラス管がスクリプト書体や込み入ったデザインを真似して屈曲やひねった形状に製造されるので、スクリプト書体やデザインを含む多くの広告の分野に適用可能である。ホットスポットが代表的には無いネオン発光の均一な輝きは、視覚上見苦しい欠点が無い広告を可能にしている。かくして、ネオン発光の効果を真似するように発展された照明装置は、長さ全体に渡ってと、その実質的な周りで軸方向に均一な光分布を有しなければならない。同様に重要なことは、このような発光装置は、ネオン発光に少なくとも対応した輝度を有さなければならないことである。さらに、ネオン発光装置は、良く確立された産業物であるために、比較される発光装置は、ネオン発光マーケットに侵入するためには、軽量で優れた“取扱い適正“特性を有していなければならない。ネオン発光装置は、性質上壊れ易いと認識されている。主としてその支持内部構造のために壊れ易くかつ重いので、ネオン発光装置は、パッキング並びに搬送が高価である。また、ネオン発光構造の最初の取扱い、設置、並びに／もしくは交換が極めて厄介である。そのサイズ、重量、並びに取扱い適正を最小としながら、ネオン発光の前述した種々のポジティブな特徴を与える如何なる発光装置も、発光の技術での重要な前進を果たすのには、欠点がある。
【０００３】
Ｂｏｒｅｎに１９９０年１月９日に特許され、Ｇｕｌｆ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｃｏｍｐａｎｙに譲渡された米国特許Ｎｏ．４，８９１，８９６は、ネオン照明を真似するように試みた一例である。この試みのように、ほとんどの従来のネオン擬似装置は、製造が困難な構成であり、重量と取扱いとの面での利益がほとんどない。このＢｏｒｅｎ特許は、平面上に僅かに浮き出た文字を有するプラスチックパネルを与えることを一例としている。文字を有する材料は、透明で、透明材料のコーテングがなされている。そして、周りの材料は、不透明である。パネルがバックから照明されると、文字は、ネオンのような強度で発光する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
高強度発光ダイオード（ＬＥＤ）により例示されるような軽量で耐破損性の点光源の最も最近の導入は、擬似ネオン発光でき、所定の方向に有効に刺激する照明装置にとって興味があるように大いに見込みがある。しかし、所定の均一と輝度とのネオン発光の二重の要求は、ネオン発光に対するこのような試みが所定の均一性と輝度とを促進させるために光分布間での見返りにより、ハードルに対して困難な障害であることが証明されている。例えば、Ｂｉａｎｃｈｉに１９９０年１２月１１日に特許された米国特許Ｎｏ．４，９７６，０５７は、管に対して共通に延びた光透過領域を有する材料のシートに並んで装着された透明もしくは半透明の中空プラスチック管を有する装置を開示している。このシートは、管の外観をトレースするＬＥＤのような光源によりバックから照明される。この管は、文字を含む如何なる形状にも形成され得る。管は、このような構成によりバックから照明されているけれども、このような構成での光遷移効率は、ネオン照明と一致させるには充分ではない強度を有する“発光（ｇｌｏｗｉｎｇ）”管となる傾向がある。ＬＥＤのような点光源の使用は、ネオン発光に匹敵するか超える強度の光を与えることができるが、アレイに配設されたときに、必要な均一性を得ることができず、また、照明される面に高強度の領域と低強度の領域とを交互に与えるので好ましくはない。光を均一にする試みは、受け入れられないような低強度レベルでの発光となる。
【０００５】
かくして、本発明の主目的は、エネルギー効率が良く、実質的に超えることのできないネオン発光装置の代替品を提供することである。
【０００６】
本発明のさらなる重要な目的は、均一性と輝度とを含むネオン発光の適用高価の全てを与えるけれども、動作させるのに経済的で、搬送に安全な発光装置を提供することである。
【０００７】
本発明の更なる目的は、環境に優しく、ネオンガスを必要とせず、ネオンと同等の極めて少ない電気消費で運転するネオン発光装置の代替品を提供することである。
【０００８】
更なる重要な目的は、複雑な高電圧電気設備を必要としないで設置することが容易なネオン代替品を提供することである。
【０００９】
また、更なる目的は、使用者による事故的接触に対する保護ガードの必要が無く、冷凍ケースのような耐環境中に配置され得る発光装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一方の側面から入射した光を優先的に散乱する導光特性を有する材料の成形ロッドを利用し、ロッドの他方の側面（光射出面）により射出される結果の光強度パターンが、ロッドの長手方向に沿って細長くなるように、される。光源が、光射出面に近接して配置され、かつこれに沿って延びており、ロッドの長手方向に沿う長軸並びに光射出面の全周幅を実質的にカバーする幅を有する短軸を有する細長い光強度パターンを形成するのに充分な距離だけ前記光射出面から離間されている。好ましい構成において、前記光源は、所定の距離だけ互いに離間した複数の点光源の連なりである。この所定の距離は、通常の上並びに側方から見たときに、面の周り並びに光射出面に沿って細長くオーバラップした光強度パターンを形成するために集光強度パターンが実質的に全光射出面上方で均一となるように、各点光源によりロッドへと射出された光のマッピングを可能にするような距離である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
所望の結果、即ち、ネオン照明の有効なシュミレータである照明装置を提供するためには、完成された照明装置が、最大の達成可能な輝度で全表面に渡って本質的に均一な光強度分布パターンを有するように、適当な材料が構成部品に対して選定され、これら部品が適切かつ幾何学的に配置されることが重要である。これを果たすためには、導光体としてと光散乱部材としてとの両方の機能を有するが、自身の表面に対して側方に光を射出させる（“漏れる導光体（ｌｅａｋｙ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）”部品と共に、高強度ではあるがディメンション上小さい光源を使用することが必要である。表面からの射出光量を最大にしながら、側面全体に渡っての均一な発光を導光体が果たすことができるような仕様で、漏れ導光体に光源を隣接して配置することにより、出願人は、ネオン管の均一な発光に匹敵するかこれよりも優れた照明装置を得ることができる。要求される必要な光強度出力を有する多くの光源がある。しかし、これらの多くは、実施するのにはディメンション上大きすぎるか、破損し易いか、消費エネルギーが大きい。さらに、最良の光源は、延長された長さ全体に渡って均一な光出力を有する小径の光源になりがちであることが判っている。しかし、このような光源は、必要な強度を与える技術状態にまではまだ発展されていない。かくして、出願人は、ここで意図された目的のための最良に利用可能な光源は、互いに離間された複数の高強度ＬＥＤのような、連続して配設された一連もしくは複数の連なりの本質的には点光源であることを、決定した。
【００１２】
本発明の最終目的の照明装置は、適当な強度で全長に渡って均一な発光を果たす照明されるネオン管を真似することである。かくして、出願人は、漏れ導光体（ネオン管を真似するために使用される）を、本発明の他の構成部品と組合わせて、夫々のＬＥＤもしくは他の光源をもとにし認識可能な個々の光強度分布の光パターンを視覚的に無くすように充分な拡散性を有する材料の成形ロッドにより構成することを、決定した。上述したように、成形された導光体は、これの長手方向に沿って光を好ましく散乱するけれども、最終的にはこれの側面から光が射出することを可能にしている。このような導光体は、強度が中心が最強でパターンの長軸と短軸とに沿って中心から離れるのに従って連続して減少する、各ＬＥＤに対する可視の細長いもしくは楕円形の光パターンを与える。ＬＥＤを互いに所定距離離間するように配設し、かつ各ＬＥＤを漏れ導光体の露出され、側方の離れた側から適当な距離の所に配設することにより、漏れ導光体の前記離れた側の面での光強度分布パターンが、パタンーン相互の相違が一様になるような程度でオーバラップされるようになる。これは、側面での集光パターンが、導光体の長さに沿って均一な強度を有するように観察者には見える。例えば、光源の形状を含む、本発明の照明装置の他の要件は、所望の輝度と均一性とを得るための補助となり得る。
【００１３】
構成的には、本発明の好ましい実施の形態は、図１ないし６に描かれ、参照符号１０で全体が示されている。この装置１０は、２つの主本体構成要素として考えられ得る。第１の構成要素は、光射出面として機能する露出かつ湾曲された側面１３と、受光面として機能する隠れた側面１５（図３に最も良く見える）とを有する導光体１２である。この導光体は、前述した漏れ導光体であり、前記面１３は、ネオン管に対する対抗部として機能する。即ち、前記面１５に近接された光源から導光体に側方から入射する光は、前記面１３の外に広く細長い光強度分布パターンで射出するように、優先的に散乱される。内部から照明されていないときには，導光体１２は、視覚的にはミルク色の外観を有する。これは、導光体に入射し、最後にこれの側面から射出する周囲光が均一に拡散するからである。出願人は、アクリル材は、光を散乱するように、かつ本発明の導光体構成要素を形成するのに使用する好ましい材料が高衝撃抵抗を有するように適当に処理することを見出した。成形ロッドに形成されると、ロッドは、所望の漏れ導光体特性を有するようになる。さらに、このような材料は、照明の用途に応じた所望の形状を有するロッドに容易にモールド成形もしくは押し出し成形され、非常に軽く、そして、粗い搬送や取り扱いに耐える。所望の特性を有するアクリル材は、一般に入手可能であるけれども、例えば、さらにつや消しされた特性を有するオーダナンバーがＤＲ６６０８０のもとでＡｔｏＨａａｓ，Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａから得ることができる。ロッドに成形されると、このようなアクリル材は、所望の漏れ導光体特性を有するように見られる。所望の優先的な光散乱特性を有するビードが吹き付けられた（ｂｅａｄｅｄ  ｂｌａｓｔｅｄ）アクリルもしくはポリカーボネット、または色づけされたアクリルもしくはポリカーボネットのような他の材料が、他の適用に対して使用され得る。
【００１４】
本発明の第２の構成要素は、導光体１２の前記面１５に近接して配置されたハウジング１４である。このハウジング１４は、面１５に当接すると共にこれから下方に延出した１対の側壁２０，２２を有する。これら側壁は、導光体１２のほぼ全長に渡って延び、開口端を有するチャンネル１８を規定している。前記ハウジング１４は、光源と電子部品とを収容し、前記面１５へ直接入射されない光を集めて、導光体へと再度導くように、一般的に機能する。即ち、このハウジングは、ハウジングの内面に入射する光を導光体１２へと反射により導くことにより、集光効率を高めるように機能すると共に、光の散乱を助けるように機能する。見る者の観点から、ハウジング１４の視覚の外観は、導光体１２の発光面１３については目立たないことが望ましい。かくして、ハウジングの外側の面は、光を吸収して、見る者に暗く見えることが好ましい。再び、ハウジングは、また、衝撃に抵抗のあるアクリル材で形成されており、外壁２０，２２は、暗く彩色され、かくして光を吸収するアクリルで形成された外側領域と、白く彩色され、かくして光を反射するアクリルで形成された内側領域とを有することが、好ましい。これら２つの領域は、外側領域２０ａが暗いアクリルで、内側領域２０ｂが白いアクリルである壁２０の拡大された一部を示す図３（Ｂ）に最っとも良く見られる。このようなアクリル材は、導光体のために使用されているのと同じものが好ましい。導光体１２とハウジング１４とは、別々に形成されてから、適当に接続されるけれども、これら部品は、既にチャンネル１８が形成された状態で縦断面で１つのユニットとしてモールド成形もしくは押し出し成形されることが望ましい。
【００１５】
異なる壁構造が、図３（Ｃ）に示されている。この図では、壁２０‘は、３つの構成要素、即ち、外側の暗い領域２０ｃと、中間の光反射体２０ｄと、導光体のような散乱機能を有するアクリルにより形成され得る透明壁２０ｅとを有している。外側と中間の領域２０ｃ並びに領域２０ｄは、夫々透明のアクリル材もしくは散乱機能を有するアクリルで形成され得る壁２０’に暗い並びに白いコーテングがなされて形成され得る。光反射コーテングは、望むのであれば、ＬＥＤの色と一致した色で良い。
【００１６】
上述した説明は、ハウジングの好ましい構成に対してなされたけれども、幾つかの応用において、反射並びに吸収特性は、光反射並びに吸収プリントもしくはテープにより得られ得る。さらに、ハウジングの可視性にほとんど関心がない場合には、側壁の外面に光反射並びに吸収特性を与える必要は無い。
【００１７】
本発明の最も有効な特徴の１つは、照明装置１０がデザインもしくは文字を形成するように曲げられ得る場合である。前記チャンネル１８は、装置１０を所望の形状に容易に変形並びに曲げられ得るようにする。装置１０が成形されると、ＬＥＤ２４と電気接続ボード２６とが、チャンネル１８の中に挿入され、この後にチャンネル１８は、充填化合物で充填される。この後に、この充填材、即ち、詰め化合物は、硬化され、かくして、ＬＥＤと回路ボード２６との位置付けを維持させる。チャンネル１８内に位置され得るＬＥＤ２４とボード２６と種々の形態がある。この形態の例が、図５（Ｂ），図５（Ｃ）に示されている。好ましい形態は、構成の簡単な特性のために、図５（Ａ）に示されている。しかし、この構成において、曲げを容易にするために、ボード２６がチャンネルの長手方向に延びるようにチャンネル１８内で回路ボード２６の向きが観察できるようにすることが重要である。ＬＥＤ２４が装着された回路ボード２６の可撓性は、ＬＥＤ２４の頂点が導光体１２の下面と本質的に当接した状態での、チャンネル１８の中へのポストのデザインの詰め体を可能にしている（図３（Ａ）に示されている）。また、チャンネル１８を充填するのに使用される詰め化合物３０は、所望の透過特性を有し、かつＬＥＤとボードとの両者の位置付けを維持するのに有効であることが必要である。更に、この詰め化合物は、ＬＥＤとボードとの間のエアーギャップを無くすように機能する。また、この詰め化合物は、ＬＥＤ２４のハウジング２４ａの屈折率と本質的に同じ屈折率を有して、これら両者間の境界面でのフレネルロスを最小にするように、耐衝撃性の材料へと硬化されることが好ましい。更に、この詰め化合物は、チャンネル１８の中を詰めることにより、構造を強化し、また、側面１３にホットスポットが形成されるのを減じる助けをなす。このような詰め化合物は、例えば、Ｄｕｒａｂｏｎｄ  Ｅ００ＣＬの商標名でコネチカッシュ州のロッキーヒルにあるＬｏｃｔｉｔｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから得られるような、商業的に入手可能な種々の透明物から選定され得る。また、図３（Ａ）に示されるように、装置１０の底面は、光反射面３２で覆われ得る。この光反射面は、白い詰め化合物もしくはペイントでよく、オプション的には光吸収材３４で覆われている。また、選定されたＬＥＤ２４が、所定の色を有している場合には、前記反射面は、この色と適合するか、ほとんど同じ色を有するように選定され得る。周囲光の影響を考慮すると、所定の染料が、装置１０が見る上で容易に識別され得る色付けを呈するように、アクリル材に添加され得る。
【００１８】
本発明により好ましく使用されている点光源の強度は、代表的には、必要とされる輝度を与えるのに十分なようになっている。しかし、本発明の真の特徴は、光パターンが光射出面に沿って優先的に広がって細長いもしくは楕円形の光強度パターンを形成するような、点光源の個々の光パターンの注意深い広がり、即ち分布であることを、繰り返し、述べておく。同様に重要なことは、楕円形の光強度パターンの短軸が、湾曲された光射出面の全周幅と実質的に同じになるように、延びていることである。また、導光体に沿った光強度パターンの各々の優先的な広がりは、個々の光パターンのオーバラップを可能にしている。これは、代わって、本発明が、全光射出面に沿いかつ渡って観察される均一な集光パターンを与えることを可能にしている。
【００１９】
導光体１２の面１３から射出される光強度パターンの輝度と均一性との両方に影響を与える種々のパラメータがある。中でも重要なのは、導光体材料の散乱特性と、図２に示されるようなＬＥＤ２４間の間隔ｌと、ＬＥＤの光射出部分が存在する内部光学系並びにＬＥＤハウジングのレンズ効果と、ハウジングの形状並びに構造と、ＬＥＤハウジング２４ａの先端から側面１３上の頂点１２ａまでの距離“ｄ”（図３（Ａ）に示されている）とである。  導光体の面上での光強度分布パターンの均一性を高めることは、ＬＥＤ２４のラインが、導光体の頂点１２ａからの所定の距離“ｄ”に位置されなければならないことである。ＬＥＤ２４を面に近づけ過ぎると、“ホットスポット”が、即ち、導光体の面１２ａに部分的に現れるより高い光強度の領域を生じさせて、均一な発光の品質を低下させる。また、面１２ａから遠くに位置させ過ぎると、導光体１２から現れる全体の光強度を明らかかつ好ましくなく減少させ、また、細長いもしくは楕円形のパターンの短軸が光射出面の周幅全体に渡って延びることを妨げる。例のみとして、湾曲された面が、約３／１６の曲率半径を有している場合には、装置１０（図３（Ａ）に示されている）は、約３１ｍｍの高さ“ｈ”と、約９．５ｍｍの幅“ｗ”とを有し、また、ＬＥＤは、約２８０ｍｃｄの燭光を有し、互いに約１２ｍｍ離間されてており、そして、距離“ｄ”は、約１７．７５ないし１７．８０ｍｍである。しかし、上記は、ネオン管にディメンション上似せた好ましい導光体を説明したものてあり、他の並びに異なる形状の導光体が、所望の均一な発光をやはり与えるように使用され得ることは、理解できるであろう。
【００２０】
本発明の動作の原理をより良く理解するために、代表的なダイオードの光強度並びに広がりと比較した本発明に従って構成された照明装置の光パターンの光強度並びに広がりの変化の例として図７（Ａ）ないし図８（Ｂ）を参照して説明される。単一のＬＥＤ、即ち、１つの点光源は、図７（Ａ）に示されるように、狭い光強度パターンを与える。このようなグラフは、図７（Ｂ）に示され、中心線５１からの種々の角度での光強度を順次測定するホトセル形式の装置５０を使用することにより、形成され得る。この光パターン５４は、パターン５６が中心線５１に沿って強度において同時に減じる比較的広い図７（Ｃ）に示す光パターンと対比されるべきである。図７（Ｃ）は、本発明に従って構成された導光体１２の側面１３から射出された広いパターンを示す。上述されたように、距離“ｄ”とＬＥＤ相互間の距離“ｌ”とは、個々のＬＥＤの楕円形の強度パターンが、図８（Ｅ）の概略的な表示で示されたようにオーバラップするように設定されることは重要でである。図８（Ａ）に示された投影は、導光体１２の側面１３での広くかつオーバラップした楕円形の光強度パターン３１を与える複数のＬＥＤ２４を概略的に示す。図８（Ａ）は、側面１３での光パターン領域２４のメルカルトのような投影を使用した上面図である。光強度パターンの短軸は、破線３３で示されている。上述されたように、導光体の所望のディメンションと点光源の間隔とにとって、距離“ｄ”が、光強度分布パターンの短軸が湾曲された光射出側面１３の全周幅に実質的に延びるような距離に適当に設定されることが重要である。この説明の目的のために、光強度分布パターンは、見る者に視覚的に見分けられ得る領域の中心領域から外れて延びた光パターンの見ることができる領域として規定され得る。
【００２１】
光強度パターンの優先的な拡散と散乱とにおける更なる助けのために、出願人は、図６に示されるような楕円形のＬＥＤの使用が有益であることを更に決定した。最良の効果は、上から見られる楕円形の光パターンの長軸が楕円形のＬＥＤが導光体１２の長軸に沿って指向されるように、楕円形のＬＥＤが位置されたときに、得られる。楕円形のＬＥＤの特徴的な光パターンは、長軸と短軸とに沿って正規化された光強度をグラフ的に表した図９に示されている。見ることができるように、楕円形のＬＥＤは、曲線３６により示された長軸に沿うように光を指向する傾向がある。
【００２２】
本発明の照明装置１０の軽量と耐久性とは、種々の装着技術によって、ほとんどの表面に容易に装着することを可能にしている。例えば、図１３に示されているように、長さが延長された装置１０は、ブラケットフック４０と締付け部品４２とを使用して、壁ボード４４に所定のロッド形状で装着され得る。さらに、長さが連続している装置は、例えば、図１４に示されるように、容易に並べられ得る。この図では、導光体１２，１２‘の材料に反射指標をマッチングさせるダウエルピン４６が、夫々の開口に相補的に挿入されている。種々の長さのものをこれらの端部で接着することを含む他の装着技術が、使用され得る。ある場合には、所定の長さの装置が支持されている場合には、これらの端部が単に並んで接触する位置に、配置され得る。かくして、容易に理解できるように、所定の長さの照明装置１０は、容易に設置並びに支持され得る。
【００２３】
図１０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、ＬＥＤ２４が、導光体の頂点から適当に離間されている、異なる構成の概略的な形状を夫々示す。図１０（Ａ）は、導光体１２とＬＥＤ２４との間の光散乱スペーサ部材４８を示す。このようなスペーサは、導光体１２と同じ材料、例えば、高耐衝撃性のアクリル材、で形成され得る。図１０（Ｂ）は、ＬＥＤがチャンネルの内面と当接してＬＥＤのハウジングと導光体１２との間にスペース５０を規定するように、チャンネル１８のディメンションが設定された構造を示す。図１０（Ｃ）は、ＬＥＤ２４と導光体１２との間のスペースを充填する透明の詰め化合物５２の使用を示す。この化合物は、チャンネル１８の中にＬＥＤ２４と回路ボード２６とが配置された後に、この中に容易に導入され得る。
【００２４】
図１１（Ａ）並びに１１（Ｂ）は、導光体並びに／もしくはハウジングを有する照明装置の形状が、照明装置が適用され得る応用分野に応じて決定されるように変形され得ることを示す。図１１（Ａ）は、導光体１２の鋭角で広がる側壁２３，２５に境をなして続く互いに平行な側壁２０，２２を示し、一方、図１１（Ｂ）は、壁２０，２２は、徐々に広がって、導光体１２の広がる側壁２３，２５に続くような構造として示されている。図１２は、ＬＥＤの２つの連なりが、上述した単一の装置で使用されている照明装置１０の更なる変形例を示す。反射層や吸収層を含む他の種々の部材は、明確性を維持するために示されていない。
【００２５】
ＬＥＤ２４は、光パターンに沿う最も有効な光強度を与えるためには、図３（Ａ）で示されたように起立位置に向けられているけれども、他の位置付けした構成が使用され得る。この一例が、図１５に示されている。この例では、ＬＥＤの配置は、ＬＥＤの中心軸５０‘が、長軸５２に対する中心のＬＥＤ軸の直交方向５０に、所定の角度Ｘをなすように、傾斜している。図１６は、頂点が導光体の長軸に対して下方に位置された（垂直もしくは傾斜して位置された）状態に配置されたＬＥＤを示す。種々の反射面は、集まる光をＬＥＤ２４から導光体に、上述したのと同様に散乱のために導く。
【００２６】
図１７は、ＬＥＤ１２０、即ち、点光源のハウジング１１０が、明確性を維持するために図示されていない反射層や吸収層を有する導光体１００の中に直接組み込まれている他の構造を示す。
【００２７】
光源が、一連のＬＥＤに代わって、例えば、漏れ導光体に隣接するようにして十分な光強度を有するエレクトロスミネッセンス材でできたシートから細長いもしくはロープ状の形状で製造され得る技術が発展してきている。図１８は、このような構造の照明装置１４０を示す。この装置では、細長い光源１７０が、ハウジング１６０内で導光体１５０の長軸と平行に延びている。
【００２８】
薄く可撓性のある回路ボード２６が、例えば、ミネソタ州のサイン・パウルにあるＦｌｅｘｉｂｌｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓのような種々の供給源から得ることができる。ボード２６の電気接続と回路構成との特性は、望まれる照明シーケンスに依存している。このような回路構成は、本発明の一部ではないけれども、考えられ得るシーケンスの変更は、本発明の構造の性質によりなされることは判るであろう。即ち、照明装置の軽量と、パッキング、取扱い、搬送、並びに設置のときの耐破損性と、最小の発熱性との形態は、照明と色付けのシーケンスにとって本質的にエンドレスな可能性を果たす。回路ボードには、タイムシーケンスに従って点滅を果たして移動の効果を与える種々の電子部品が、例えば、設けられ得る。種々の光源色が使用され得、また、ほとんど如何なる組合せで点滅され得る。異なる色のＬＥＤが組合わされる場合には、縞付け効果（ｓｔｒｉｐｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔ）を得ることができる。図１９は、本発明で使用され得る回路を概略的に示す。複数のＬＥＤ２３０が、離れた電源２３２と、プログラミング可能なコントローラ２３６に接続されたＮＰＮトランジスタ２３４とに直列に接続されて示されている。これらＬＥＤ２３０は、同じ色、もしくは所望されるグループの色で良い。電源２３２とＮＰＮトランジスタ２４２とコントローラ２３６とに同様に接続されたＬＥＤ２４０の第２のセット（そしてＬＥＤの更なるセット）が、所望に応じて前記ＬＥＤ２３０と別のグループをなすか、代えられ得る。前者のグループの使用において、前記コントローラ２３６は、トランジスタを点滅するように、かくして、ＬＥＤの第１のグループ、そして、続くグループをシュミレートされた動作でパルスもしくはフラッシュ（閃光）させ得るように、プログラミングが可能である。同一の装置に設けられたグループの各々が、連続した用語、例えば“ｄｒｉｎｋ  ｃｏｌａ”を形成している場合には、これら用語は、順次フラッシュされる。また、種々のグループのＬＥＤは、位置が変えられると、グループは、複合色の縞パターンを形成することができる。
【００２９】
上述したことから、本発明の照明装置が、搬送や取扱いのときに従来のネオン発光装置に対して通常期待されている強固で破損に耐えるであることは、評価され得る。照明源、好ましくは、ＬＥＤのようなソリッドステイト発光装置は、電気エネルギーの消耗がすくなく、また、接触に対して冷たさが維持される。このことは、本発明の発光装置が、ネオン発光により発生される熱を使用時に好ましくない場所での使用されることを可能にしている。さらに、照明装置の軽量化は、比較的重いネオン発光装置と高電圧基礎構造体を含む必要なアクセサリーとを支持することが不可能な支持構造体に対して装着することを可能にしている。最後に、この発光装置は、使用に対して汎用性があり、かなりの出費がなくてネオン発光を得ることが非常に難しい多くの異なる発光技術を可能にしている。本発明の他の効果と用途とは、ここでの説明を読み取ることにより、この分野の者にとって容易に判るであろうし、また、請求項の範囲によりカバーされるように意図されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の照明装置の側方から見た斜視図である。
【図２】内部を示すために一部を破断した、図１と同様の斜視図である。
【図３】（Ａ）は、図１に示されたような照明装置の拡大断面図であり、
（Ｂ）は、図３（Ａ）に示された照明装置の拡大された壁部分を示し、そして、
（Ｃ）は、構造が変形された図３（Ｂ）と同様の拡大された壁部分を示す。
【図４】本発明で使用されるボードに接続された複数のダイオードの正面図である。
【図５】（Ａ）は、装置内にある発光ダイオードと電気ボードとの構成を示す側面図、そして、（Ｂ）並びに（Ｃ）は、本発明において、位置されるようなダイオードと電気ボードとの側面図である。
【図６】本発明で使用されるボードに接続された複数のダイオードの上面図である。
【図７】（Ａ）並びに（Ｂ）は、単一の点光源の光分布特性を示すグラフ、並びに、この測定のために使用された装置の概略を示す図であり、また、（Ｃ）並びに（Ｄ）は、本発明に従って構成された装置内に設けられた単一の点光源の光分布特性を示すグラフ、並びに、この測定のために使用された装置の概略を示す図である。
【図８】（Ａ）並びに（Ｂ）は、オーバラップした個々の光分布パターンで、導光体の側面が照明されているメルカトルのような投影と側方とを夫々示す。
【図９】細長い光強度パターンを形成する助けとなる楕円系のＬＥＤを使用した光分布の正規化されたパターンを示す。
【図１０】（Ａ），（Ｂ）並びに（Ｃ）は、本発明に係わる照明装置のハウジング内の夫々異なるＬＥＤの内部位置を示す。
【図１１】（Ａ）並びに（Ｂ）は、本発明に従った異なるハウジングの構造の例を示す。
【図１２】複数のラインのＬＥＤを有する本発明の照明装置を示す。
【図１３】本発明に従って形成された照明装置を支持するための１つの技術を示す。
【図１４】本発明に従って形成された個々の発光装置を接続するための技術を示す。
【図１５】ダイオードがハウジング内で傾けられた好ましい実施の形態の変形例を示す。
【図１６】ダイオードがハウジング内で反転された他の変形例を示す。
【図１７】ＬＥＤが導光体の本体の中に規定されたチャンネル内に配置されている実施の形態を示す。
【図１８】光源が、導光体の軸と平行な関係で延び、自身が細長い光源である他の実施の形態を示す。
【図１９】本発明の照明装置と共に使用され得る発光シーケンスを与えるための、ＬＥＤを含んだ電気回路の概略を示す。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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