(57)【要約】  照明システムは、ＬＥＤのアレイと、ＬＥＤから出力される光をコリメートするコリメータと、コリメータのアレイに取り付けられるライトガイドとを含む。ライトガイドは、長さ方向を有し、１つの光入力端がコリメータに取り付けられている細長い構造体を含み、長さ方向に垂直な横断面における全体形状は、非円弧を含む。ＬＥＤのアレイは、対応する非円弧に従って取り付けられる。光抽出特徴部が、ライトガイドの外側弓状表面から光を出力させるために設けられる。ライトガイドの外表面によって形成される非円弧は、不均一光出力分布が形成されることを可能にする。したがって、表面の形状を、指向性光出力を制御するために使用することができる。
2018515878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤのアレイと、
前記ＬＥＤのアレイに取り付けられ、前記ＬＥＤから出力される光をコリメートするコリメータ構成部と、
前記コリメータ構成部に取り付けられるライトガイドと、
を含み、
前記ライトガイドは、
長さ方向を有し、１つの光入力端が前記コリメータ構成部に取り付けられる細長い構造体と、
前記光入力端と平行に幅方向に延在し、前記ライトガイドの外側弓状表面から光を出力させる光抽出特徴部と、
を含み、
前記長さ方向に垂直な横断面における全体形状は、非円弧を含み、前記ＬＥＤのアレイは、対応する非円弧に従い、
角度βは、前記光抽出特徴部の法線ｎと前記長さ方向との間の角度であって、前記角度βは、前記光入力端と平行な方向において、少なくとも１回、徐々に又は突然に変化する、照明システム。
【請求項２】
前記光抽出特徴部は、前記ライトガイドの内側弓状表面に提供される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記光抽出特徴部は、傾斜ファセットを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記光入力端と平行な前記方向において、前記ライトガイドは、左右に配置される複数のセクションを含み、前記角度βは、各セクションにおいて同じであるが、少なくとも２つのセクションについて、前記角度βは相互に異なる、請求項１乃至３の何れか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記ライトガイドの各セクションは、前記長さ方向と平行及び前記外側弓状表面に垂直な方向と平行な平面において、対応する同じ断面形状を有する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記複数のセクションは、外側セクションと中央セクションとを含み、前記中央セクションから前記中央セクションの両側に等距離に配置される前記外側セクションは、鏡面状に配置され、前記外側セクションの対応する光抽出特徴部は、同じ角度βを有する、請求項４又は５に記載のシステム。
【請求項７】
前記コリメータ構成部は、レンズ部とリフレクタ部とを有する全反射コリメータを含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記全反射コリメータは、回転対称である、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記ライトガイドは、チャネルの底部に前記コリメータ構成部の細長いレンズ面を規定する前記チャネルを含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記コリメータ構成部は更に、テーパ側壁としてのリフレクタ部を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ライトガイドは、前記光入力端から離れるにつれて減少する厚さを有し、段階的な減少は、前記光抽出特徴部によって規定される、請求項１乃至１０の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ライトガイドは、前記光抽出特徴部を除き、一定の厚さを有し、前記光抽出特徴部は、隆起又は沈下した突出部を含む、請求項１乃至１０の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ＬＥＤは、前記ＬＥＤの非円弧に沿って均一に配置される、請求項１乃至１２の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記長さ方向に垂直な平面において非対称の角光出力強度分布を有する、請求項１乃至１３の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記非円弧は、楕円弧を含む、請求項１乃至１４の何れか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光出力を規定するためにライトガイドを使用する照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ライトガイド（別名導波管としても知られている）は、ライトガイド内で全反射を提供することによって光を捕捉する。これは、光がライトガイドに入る角度を制御し、適切な屈折率（通常は空気である周囲材料の屈折率よりも高くなければならない）を有する材料を選択することによって実現される。
【０００３】
ディスプレイの背面照明及び前面照明用のエッジリットライトガイドがよく知られている。エッジリットライトガイドは、安価でロバストである。
【０００４】
既知のエッジリットライトガイドは、ライトガイドの全面に光出力の最大均一性を提供する。
【０００５】
図１は、エッジリットライトガイド１０の概略図を示す。ライトガイドは、上面１０ａ、底面１０ｂ及び側部縁１０ｃを有する固体材料のスラブといった導波路材を含む。上部縁及び下部縁があるが、これらは図１では見えない。これは、図１が、横方向に取られた横断面だからである。ライトガイドは、平面図では、概して長方形である。
【０００６】
図１における左側から、光が光源１２から入力され、ライトガイドの底面に、幾つかの光出力（即ち、光抽出）構造体１４が配置される。光は、高さＨを有するライトガイド内を角度θｉｎ未満で伝搬する。この例における光出力構造体１４は、半頂角α、高さｈ及び幅ｗを有するハーフプリズムとして描かれている。
【０００７】
ライトガイドは、例えばガラス又はポリカーボネートで作られた誘電体スラブとして形成される。スラブ内では、境界における全反射によって、光が伝搬する間、光は閉じ込められ続ける。スラブの縁は、通常、光を入力するために使用され、小さい光出力構造体１４が、光をライトガイドから局所的に出力させる。光抽出は、光が散乱特性を有する表面に当たると、又は、臨界角よりも大きい角度で光が反射されることを可能にする平行性を壊す表面に光が当たると実現する。
【０００８】
ＬＣＤ背面照明に加えて、ライトガイドは、今では、オフィス照明器具だけでなく屋外照明にも使用されている。これらの新しい応用は、ディスプレイ応用に使用される水平スラブベースのライトガイドからの脱却も意味している。
【０００９】
例えば欧州特許第２１６１５９９号には、円筒形ライトガイドが提案されている。円筒形ライトガイドでは、光は、円筒の環状上面から放出される。米国特許出願公開第２０１３／０２０１７１７号には、テーパライトガイドを有するランプシェードが提案されている。ランプシェードは実質的に円筒形（楕円形、放物線状又は双曲線状でもよい）であり、光抽出特徴部が内面に付与されている。
【００１０】
非対称の配光（例えば北米照明工学協会（ＩＥＳＮＡ）の分類による横分布タイプＩＩＩ）を作ることは、ライトガイドを使用してでは困難である。円筒形ライトガイドを使用する構造体は、ライトガイドに垂直な平面上に回転対称のパターンを作る。システムの対称性によって、子午面（光学／対称軸を含む）に含まれる光線は、ライトガイドの２次元形状プロファイルによって制御される。他の非子午線光線も、回転対称パターンに寄与するが、デザインによって制御されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
円筒形ライトガイドを用いて非対称の配光を作るために、ＬＥＤ配列を変えることが可能である。具体的には、ＬＥＤの密度を幾つかのゾーンでは密にし、及び／又は他のゾーンでは疎にすることが可能である。或いは、非対称性は、幾つかのＬＥＤを減光することによって実現することもできる。当然ながら、この後者のアプローチでは、幾つかのＬＥＤがオフ又は減光されるので、生成可能な光束が制限される。これは、多くの応用では好ましくないライトガイドの非常に不均一な外観をもたらすという不利点もある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、請求項によって規定される。
【００１３】
一例によれば、
ＬＥＤのアレイと、
ＬＥＤのアレイに取り付けられ、ＬＥＤから出力される光をコリメートするコリメータ構成部と、
コリメータ構成部に取り付けられるライトガイドと、
を含み、
ライトガイドは、
長さ方向を有し、１つの光入力端がコリメータ構成部に取り付けられる細長い構造体と、
光入力端と平行に幅方向に延在し、ライトガイドの外側弓状表面から光を出力させる光抽出特徴部と、
を含み、
長さ方向に垂直な横断面における全体形状は、非円弧を含み、ＬＥＤのアレイは、対応する非円弧に従い、
角度βは、光抽出特徴部の法線ｎと長さ方向に対する法線との間の角度であり、角度βは、光入力端と平行な方向において、少なくとも１回、徐々に又は突然に変化する、照明システムが提供される。
【００１４】
ライトガイドの外表面によって形成される非円弧によって、不均一な光出力分布が形成される。光出力は、例えば表面の局所部に垂直な方向に集中させられる。したがって、表面の形状を、指向性光出力を制御するために使用することができる。傾斜角βは、弓状表面の横断面に亘って突然に、徐々に又は任意のルールに従って変化してよく、傾斜角βの当該変化によって、光出力分布が更に調整される及び／又は地上の照度の均一性が向上される。
【００１５】
非円弧は、閉じた形を規定しても、又は、開いた形、即ち、楕円形といった閉じた湾曲形状の一部分を規定してもよい。
【００１６】
例えば４％未満の上方照明である低レベルの上方照明（光入力端が上部にある状態で、ライトガイドが垂直に取り付けられる場合）と、許容可能な量の背面光（即ち、ライトガイドの内表面を介して放出される光、例えば２５％未満）と、小さい形状内で十分な光とを維持しつつ、ＩＥＳＮＡ分類によるタイプＩＩ、ＩＩＩ又はＩＶを満たす非対称配光が生成される。光強度は、例えば１００ｍｍの直径内で約１０，０００ｌｍであってよい。
【００１７】
ライトガイドの形状をカスタマイズすることによって、光は適切な方向に方向転換され、所望の側光パターンが作成される。
【００１８】
ＬＥＤは、プリント回路基板といった担体上に提供されてよい。
【００１９】
光抽出特徴部は、好適には、ライトガイドの内側弓状表面に提供される。光抽出特徴部は、光が外表面から出るように当該光の方向を変える。このようにして、外表面は、所望の、例えば滑らかな外側外観を有することができる。
【００２０】
光抽出特徴部は、例えば弓状表面の横断面にわたって、１つの連続的な傾斜ファセット又は幾つかの別個の傾斜ファセットを含んでよい。これらは、ライトガイド内の全反射を妨げるように使用される。内表面における光抽出特徴部は、光抽出特徴部で反射した光の方向を変え、これにより、外表面に到達するときには全反射条件は失われるので、光はライトガイドから出る。ファセットは、この場合、好適には、光入力端の平面と平行な幅方向に延在する。各ファセットは、この場合、光入力端から固定（最短）距離にある。
【００２１】
照明システムの一実施形態では、ライトガイドは、光入力端と平行な方向において、左右に配置される複数のセクションを含み、βは、各セクションにおいて同じであるが、少なくとも２つのセクションについて、βは相互に異なる。ライトガイドの各部分間の移行部は、（例えば押出成形されたセクションを接合することによって）急であっても、（例えば組み合わせデザインをモールド成形することによって）緩やかであってもよい。移行部は、小さい又は大きい角度（大きい角度は、１つの横断面から次の横断面により緩やかな移行部を与える）にわたってよい。これは、デバイスのデザインパラメータの１つであり、地上の照度の均一性を更に向上させ、配光の幅を更に調整するために使用することができる。
【００２２】
ライトガイドは、長さ方向と平行及び外表面に垂直な方向と平行な平面において、同じ断面形状を有してよい。この平面は、ライトガイドの厚さ方向を通る。同じ断面形状を有することによって、ライトガイドは均一な外観を有する。これは、ライトガイドが押出成形コンポーネントとして形成されうる可能性も与える。ライトガイドは、フラットシートとして押出成形され、その後、所望の弓状形状に曲げられ、例えばこれは、シリコーンライトガイドに適している。このアプローチは、材料が温かい（ガラス転移点に近い）うちに曲げ加工を行うことによって、ＰＭＭＡライトガイドにも可能である。このアプローチは、モールド成形処理に比べて出資／製造費を削減するが、より労働集約的である。
【００２３】
ライトガイドは、単一のシートではなく、複数のセクションを含んでもよい。各セクションは、全長に広がり、左右に配置され、各セクションは、長さ方向と平行及び外表面に垂直な方向と平行な平面において、同じ断面形状を有する。
【００２４】
照明システムの一実施形態では、複数のセクションは、外側セクションと中央セクションとを含み、中央セクションから当該中央セクションの両側に等距離に配置される外側セクションは、鏡面状に配置され、外側セクションの対応する光抽出特徴部は、同じ角度βを有する。これは、例えば配光の所望の対称性を簡単に設定し及び向上させるために使用できる。
【００２５】
セクションは、所望の美的外観を維持するように、様々なセクション間に滑らかな移行部を有する単一のコンポーネントとしてモールド成形されてもよい。
【００２６】
一例では、コリメータ構成部は、レンズ部とリフレクタ部とを有する全反射コリメータを含む。これらのコリメータは、回転対称であってよい。
【００２７】
別の例では、ライトガイドは、チャネルを含む。チャネルは、チャネルの底部にコリメータ構成部のレンズ面を規定する。コリメータ構成部は更に、全反射面を形成するリフレクタ部を含んでよい。
【００２８】
コリメータ構成部を、細長い一次元チャネル構造体として形成することによって、ＬＥＤを、チャネルに沿って任意の所望の位置に配置することができる。これにより、ライトガイドは、様々なＬＥＤ配列との使用に適しているようになる。
【００２９】
ライトガイドは、光入力端から離れるにつれて減少する厚さを有し、厚さの段階的な減少は、光抽出特徴部によって規定される。この場合、光抽出特徴部は、厚い上部から薄い底部まで徐々に階段状になるファセットを含む。
【００３０】
ライトガイドは、代わりに、光抽出特徴部を除き、一定の厚さを有してもよく、光抽出特徴部は、隆起又は沈下した突出部を含む。
【００３１】
ＬＥＤは、それらの非円弧に沿って均一に配置されてよいが、光出力特性を変更するために、不均一に配置されてもよい。
【００３２】
照明システム全体は、好適には、長さ方向に垂直な平面において、非対称の角光出力強度分布を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本発明の実施形態を、ほんの一例として添付図面を参照して説明する。
【００３４】
【図１】図１は、エッジリットライトガイドを使用する既知のバックライトデザインを示す。
【図２】図２は、照明システムの第１の発光部を示す。
【図３】図３は、完全な照明システムの第１の例を示す。
【図４】図４は、コリメータデザインの第１の例を示す。
【図５】図５は、コリメータデザインの第２の例を示す。
【図６】図６は、照明システムの湾曲形状の第１の例と対応する光出力とを示す。
【図７】図７は、照明システムの湾曲形状の第２の例と対応する光出力とを示す。
【図８】図８は、図５のコリメータデザインを使用する例示的な照明システムの光抽出特徴部をより明瞭に示す。
【図９】図９は、図４のコリメータデザインを使用する例示的な照明システムの光出力特徴をより明瞭に示す。
【図１０】図１０は、光路を示すための単一の光抽出特徴部の第１の例を示す。
【図１１】図１１は、光路を示すための単一の光抽出特徴部の第２の例を示す。
【図１２】図１２は、光路を示すための単一の光抽出特徴部の第３の例を示す。
【図１３】図１３は、光路を示すための単一の光抽出特徴部の第４の例を示す。
【図１４】図１４は、完全な照明システムの第２の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明は、ＬＥＤのアレイと、ＬＥＤからの光出力をコリメートするコリメータと、コリメータのアレイにわたって取り付けられるライトガイドとを含む照明システムを提供する。ライトガイドは、長さ方向を有し、１つの光入力端がコリメータにわたって取り付けられている細長い構造体を含み、長さ方向に垂直な横断面における全体形状は、非円弧を含み、ＬＥＤのアレイは、対応する非円弧に従う。ライトガイドの外側弓状表面から光を出力させるために光抽出特徴部が設けられている。ライトガイドの外表面によって形成される非円弧によって、不均一光出力分布が形成される。したがって、表面の形状を、指向性光出力を制御するために使用することができる。
【００３６】
図２に示されるシステムの第１の部分は、プリント回路基板といった担体２０と、担体上に取り付けられるＬＥＤのアレイ２２とを含む。ＬＥＤは、非円弧に従う。なお、ＬＥＤは、個別のＬＥＤコンポーネントであってもよい。
【００３７】
図示されるように、一列のＬＥＤがあるが、略非円弧形状の周りに複数列のＬＥＤがあってもよい。
【００３８】
システムの１つの考えられる応用では、担体は水平方向に取り付けるためのＰＣＢを含み、ＬＥＤは下方向に面して配置される。これは、例えば街路灯といったように地上で取り付けられ、地面に向かって下方向及び横方向に光を投射する照明器具に望ましい構成である。
【００３９】
図３に示されるように、照明システム１において、ライトガイド３０は、ＬＥＤ  ＰＣＢ２０に取り付けられているので、幾つかの例では、垂直に下方向に突出する。
【００４０】
ライトガイドは、長さ方向３２を有し、１つの光入力端がＬＥＤ  ＰＣＢ２０に取り付けられている細長い構造体を含む。長さ方向に垂直（即ち、ＰＣＢ平面に平行）な横断面における全体形状は、非円弧を含む。ＰＣＢ上のＬＥＤの配置の形状は、ライトガイドの形状と一致し、ＬＥＤからの光は、光入力端３４においてライトガイドへと入力される。ＬＥＤの数は、必要とされる光束及び使用されるＬＥＤのタイプに依存する。ＬＥＤ間の間隔は、基本的に均一であるが、ＬＥＤ間の距離は異なっていてもよい。
【００４１】
ＬＥＤによって放出された光がライトガイドに入る前に、当該光のコリメーションがある。このために、例えば（主にランバート分布を有する）ＬＥＤからの光を集光し、当該ビームをライトガイドの光抽出特徴部の受光角と一致する別のビームに変換するコリメータ（以下に説明される）に基づく光入力要素が使用される。コリメータは、例えば全反射（ＴＩＲ）コリメータであり、中央レンズとＴＩＲ側面とを含む。
【００４２】
図４は、コリメータが、各ＬＥＤ又はＬＥＤの各クラスタについて個別のコリメータを含む例を示す。コリメータは、例えば回転対称、楕円形又は正方形であってよい。
【００４３】
図４は、ライトガイドの上面における一列のコリメータ４０を示す。上部図は、ライトガイドの一部を示し、下部図は、ライトガイドに取り付けられるＬＥＤ  ＰＣＢ２０を示す。各コリメータは、上部に光入射開口部４２を有し、その中に、対応するＬＥＤが突出する。ＬＥＤは、例えばＬＥＤの表面上のレンズ４４を含む。このレンズは開口部内へと突出する。コリメータは、ＬＥＤの光出力レンズの下流に更なるレンズ４６を規定し、また、全反射が生じるテーパ側壁４８も規定する。２つの屈折レンズは、全反射面との組み合わせで、コリメーション機能を行う。
【００４４】
図４は、ライトガイドが、ＰＣＢ２０とライトガイド３０との間に接続が形成されるように、接続ウェブ４９を有することを示す。
【００４５】
図４に示されるコリメータは、一体部分として、ライトガイド３０と共にモールド成形されてよい。これは、例えばＰＭＭＡでモールド成形されてよいが、ポリカーボネートといった他のプラスチックが使用されてもよい。図４のデザインは、個々のコリメータの回転デザインの結果として押出成形されることはできない。
【００４６】
ＬＥＤの密度に応じて、コリメータのビーム出力成形部（反射面４８）は重なりあってもよい。
【００４７】
図５は、押出成形処理の一部として、ライトガイドの上端に形成される並進移動して押出成形された（translationally extruded）構造体としてコリメータが形成される仕方を示す。このようにすると、すべてのＬＥＤ間で共有される共有の細長いコリメータ構造体が形成される。
【００４８】
図５は、底部に細長いレンズ５２を有するチャネル５０を示す。チャネルは、全反射面として機能する傾斜側壁を有する。図５のデザインにおける特徴は、図４のデザインにおける特徴と同様に機能し、出力レンズを有するＬＥＤは、チャネル５０と位置合わせされ、チャネル５０内へと向いている。このデザインは押出成形可能であるが、単一のコンポーネントとしてモールド成形されてもよい。
【００４９】
図５のように、（押出成形又はモールド成形に関わらず）並進コリメータを使用することによって、ＬＥＤの数と、弧形状に沿ったそれらの配置とにおける柔軟性が可能となる。図４のように、個別のコリメータの使用は、ＬＥＤのアレイ及びライトガイドを、一致するデザインに作られなければならないが、よりコリメートされた光が可能にされ、したがって、強度分布、バックライトの減少及びグレアの量についてより大きな制御が可能にされることを意味する。
【００５０】
（両方の場合における）コリメータの出射面は、例えば平らであり、ライトガイドの光入力端３４と同一平面上である。
【００５１】
ライトガイド３０は、全反射によって光を捕捉するが、ライトガイドの外側弓状面から光を出力させる光抽出特徴部を有する。これらの光抽出特徴部は、一例では、図１の既知のライトガイドと同様に機能する反射ファセットを含む。
【００５２】
光抽出特徴部は、裏面（即ち、弧の内側）におけるファセットから、反射を使用して最大可能量の光を抽出する。一方で、弧の外側は滑らかな外観を有する。
【００５３】
幾つかの例では、ライトガイドは、並進移動して押出成形される押出成形２Ｄプロファイルの形であってよい。この２Ｄプロファイルは、長さ方向３２と平行であり、外表面に垂直の方向と平行な平面における断面形状である。つまり、ライトガイド壁の厚さの形状である。この形状は、押出成形バージョンの曲線部全体で一定である。ライトガイド壁は、上又は下から見たときに、図２に示されるようにＬＥＤが取り付けられている曲線部に一致する曲線部を形成する。
【００５４】
ライトガイド壁は、通常、任意の曲線部に従ってよい（平面湾曲でなくてもよく、例えば平面に垂直な方向に調節されてもよい）。一例では、曲線部は楕円形である。
【００５５】
ライトガイドの形状によって、光は適切な方向に方向転換され、所望の側光パターンが作成される。
【００５６】
図６及び図７は、光抽出特徴部及びコリメータの同じデザインについて、形状が変更されると、強度パターンが変わることを示す。
【００５７】
図６（ａ）は、第１の湾曲デザインを示し、図６（ｂ）は、対応する角光出力強度分布を示す。プロット６０は、その軸が光軸（即ちｚ軸）と同じである錐体についての強度分布を示す。プロット６２は、光軸を含む平面における強度分布を示し、したがって、１つの放射角度の外方強度関数を示す。これらは、図６（ｃ）に概略的に示される。
【００５８】
図７（ａ）は、屈曲部においてよりきつい曲率半径を有する第２の湾曲デザインを示し、図７（ｂ）は、図６と同じプロット７０、７２を使用して対応する角光出力強度分布を示す。
【００５９】
図６及び図７は、同じ断面形状、同じ抽出特徴部プロファイル及び同じコリメータを有するデザインに関連する。全体的な湾曲形状が、光出力特性を規定するために使用されることが見て取れる。
【００６０】
図８は、楕円曲線に従うように形成された並進移動して押出成形されたライトガイドを示す。並進移動して押出成形されたコリメータが使用される。
【００６１】
ライトガイドシートの厚さの断面形状は、階段状プロファイル８０を有し、厚さが光入力端３４から離れるにつれて減少し、段階的な減少は、光抽出特徴部によって規定される。
【００６２】
図９は、楕円曲線に従うように形成された並進移動して押出成形されたライトガイドを示す。回転対称コリメータが使用され、これらは、ライトガイドの上部に付与されるキャップ９０の一部を形成する。
【００６３】
上記されたように、２Ｄ断面プロファイルは、最大量の光を抽出するようにデザインされる。
【００６４】
図１０は、横断面においてライトガイドの厚さの傾斜段部減少を規定するファセット１０５の形の光抽出特徴部１００を示す。ライトガイドは一連のこれらの段部を有し、各段部は異なる高さ、即ち、上部光入力端３４から異なる距離にある。
【００６５】
段部は、等間隔にされるか、又は、２Ｄプロファイルの下方へ、段部間の間隙が変化してもよい。図８及び図９は更に、最上部が光抽出特徴部を全く有さないか又はほとんど有さないデザインを示す。間隙サイズを選択することによって、ライトガイドの全長がデザインされる。
【００６６】
一定の横断面の結果、ファセットは、その対応する高さ（垂直高さ方向である長さ方向３２）において、弧形状の周り全体に延在する。図１０は、長さ方向３２を有し、湾曲の接線は、ページに入る又はページから出る垂直平面である上記横断面を示す。これは、長さ方向３２が垂直である場合、垂直接平面と見なされる。
【００６７】
段階状面が、ライトガイドの裏面である内面（即ち、弧形状の曲線部の内側）を規定し、平滑面が、光出力領域として機能する外側可視面を規定する。前面を通る光抽出は、それに当たる光が、その法線に対して±αＣの範囲内にとどめられる場合にのみ可能である。ここで、αＣは、材料内の臨界角である。
【００６８】
図１０は、光がライトガイドに上部光入力端から入り、コリメーションによって、下方向（長さ方向３２と平行）の各側の横断面の平面に最大角度広がりαがもたらされる関連の様々な角度を示す。この角度範囲を最大限に使用するために、端光線ｒ１が、点Ｒにおいて、臨界角αＣで前面に当たるべきである。この光線は、点Ｐにおけるファセット１００上の反射前に、材料内の垂直線に対し角度αで進行していた。
【００６９】
端光線ｒ２も、点Ｐにおける反射前に、垂直線に対して角度αを成す。αの最大値は、ｎ（ファセット１００の法線）へと臨界角において点Ｐを当たるような値である。
【００７０】
したがって、２つの条件がある。
即ち、光線ｒ１は、臨界角で点Ｒに当たらなければならない（前面を介する最大抽出）。
光線ｒ２は、臨界角で点Ｐに当たらなければならない（ライトガイド内の光の最大開口角α）。
【００７１】
デザイン処理の一部として決定される２つの角度がある。
反射ファセット１００に対する法線ｎの角度β。
材料内の放射線の角度範囲の角度α。
【００７２】
デザイン全体の目的は、（図６ｂに示されるように）非対称の光出力パターンを作ることである。
【００７３】
２Ｄプロファイルは、図１０に示される解析から得られるデザインルールに応じてデザインされる。この２Ｄプロファイルは、非円形経路に沿って並進移動して押出成形され、当該非円形経路の法線ベクトルは、典型的な非対称分布を形成する所望の方向を指し示す。
【００７４】
光抽出特徴部は、すべてが同じである必要はない。主なデザイン特徴は、光抽出特徴部の法線を形成する角度β（図１０）である。すべての構造体が同じ角度βで傾斜される必要はない。この角度は、地上での照度の均一性を向上させるために、弓状表面の横断面に亘って突然に、徐々に又は任意のルールに従って変化してもよい。
【００７５】
図１０は、光入力端から離れるにつれて厚さが減少する横断面を示す。これは、ライトガイドがそのより強い、より厚い端において取り付けられるという利点を有する。しかし、他のデザインも可能である。
【００７６】
図１１は、光抽出特徴部１００が＋α乃至−γの角度を有する光線を収集するように、光抽出特徴部の受光角に変化があるデザインを示す。
【００７７】
＋α乃至０の角度を有する光線は、表面１０５に当たる。０乃至−γの光線は、垂直裏面上のＴＩＲによって反射され、その後、表面１０５に当たる光線である。０乃至−γの光線は、図１１に示されるように、ライトガイドの外側から来る仮想源を有する。
【００７８】
図１１のデザインでは、ライトガイドの厚さは、ここでも、上部から減少する。反射ファセットは、厚さの増加（傾斜１１０）を表し、その後に、図１０の例にあるように内側にテーパする反射面１０５が続く。
【００７９】
図１２は、ライトガイドの厚さが、上部光入力端から離れるにつれて増加し、図１１に示される特徴と似たような二段光抽出特徴部を使用する例を示す。
【００８０】
図１３は、ライトガイドの厚さが一定であり、ここでも、図１１に示される特徴と同様の二段光抽出特徴部を使用する例を示す。
【００８１】
したがって、デザインは、用途が広い。
【００８２】
光抽出特徴部は、すべてが同じサイズである必要はない。光抽出特徴部のサイズは、光入力端からの距離に応じて変化してよい。間隔も、任意選択的にライトガイドの長さにわたって変化してよい。光抽出特徴部は、例えば寸法の等比数列でデザインされてもよい。
【００８３】
コリメータデザインも特定のデザインに調整されてよく、したがって、ライトガイドに入るビームは、光抽出特徴部の所望の光入力に合うように調整することができる。
【００８４】
幾つかのデザインでは、一定の断面形状があり、これにより、押出成形を使用する製造が可能にされる。
【００８５】
図１４は、３つのセクション１４０ａ、１４０ｂ及び１４０ｃがある変形態様を示す。各セクションは、全長に広がり、左右で接合されている。各セクションは、それ自身の断面形状を有する。各セクションにおいて、抽出特徴部の角度βは異なっていてよいが、少なくともβは、２つのセクションについて異なっている。ライトガイドの各部分間の移行部は、（例えば押出成形されたセクションを接合することによって）急であっても、（例えば組み合わせデザインをモールド成形することによって）緩やかであってもよい。移行部は、小さい又は大きい角度（大きい角度は、１つの横断面から次の横断面により緩やかな移行部を与える）にわたってよい。これは、デバイスのデザインパラメータの１つである。
【００８６】
多くの所望の非対称分布は、左右対称性を有することによって、ライトガイドのセクションもこの配置では対称であってよい。例えば図１４では、セクション１４０ａ及び１４０ｃは同じであってよく、中心にあるセクション１４０ｂが異なる。これは、地上の照度の均一性を向上させ、配光の幅を更に調整するために使用することができる。
【００８７】
セクション間に移行部を設けるのではなく、光抽出特徴部の変化が、弧形状全体に沿って滑らかな移行部を含み、したがって、ライトガイドの様々なセグメント又は部分間で区別することができないこともある。目的は、ここでも、地上の照度の均一性を向上させ、配光の幅を更に調整することである。
【００８８】
ＬＥＤは、均一に離間されていてよいが、ＬＥＤピッチに変化があってもよい。これは、より多くのＬＥＤを、大部分の光が必要とされる部分に設置できるという利点と、より重要な場所において入力コリメータの重なりが少なく、後方に向けられる光の生成の減少に役立つという利点とを有する。
【００８９】
本発明は、例えば外観が重要である応用における屋外照明器具にとって特に興味深い。照明器具は、例えば街灯柱の上部用であるか又は都市地域のペンダント照明器具であってよい。照明器具はボラード照明に使用されてもよい。
【００９０】
本発明は更に、屋内又は屋外領域に使用することができ、また、例えば廊下に機能照明を与える例えば壁灯といった屋内照明器具に使用されてもよい。
【００９１】
開示された実施形態の他の変形態様は、図面、開示内容及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解され、実施される。請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との不定冠詞も、複数形を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されることだけで、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【図１】
2018515878.tif 000003
【図２】
2018515878.tif 000004
【図３】
2018515878.tif 000005
【図４】
2018515878.tif 000006
【図５】
2018515878.tif 000007
【図６−７】
2018515878.tif 000008
【図８】
2018515878.tif 000009
【図９】
2018515878.tif 000010
【図１０】
2018515878.tif 000011
【図１１】
2018515878.tif 000012
【図１２】
2018515878.tif 000013
【図１３】
2018515878.tif 000014
【図１４】
2018515878.tif 000015
【国際調査報告】
2018515878.tif 000016
2018515878.tif 000017
2018515878.tif 000018