(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射面および出力エリアを有するキャビティと、
前記キャビティ内に配置され、点光源と、フレア反射面を有する光ダイバータとからなる、少なくとも一つの光源と、
前記出力エリア上に設けられ、少なくともディフューザを有する光調整要素と
を有し、
前記光ダイバータが、光線の第１の部分を前記反射面へ向かって放射し光線の第２の部分を該ダイバータの側面へ向かって放射するように位置決めされた点光源からの光を内部全反射するように構成された屈折率界面により形成された反射面を有する透明材料からなり、前記光ダイバータが、光線の前記第１および第２の両方の部分が前記反射面から反射されるように光線の第２の部分を前記反射面へ向かって屈折させる屈折界面を有している、
照明装置。
【請求項２】
前記フレア反射面が該反射面の頂点部と底部間を延び、前記ダイバータが前記頂点部と前記点光源を通る軸を有し、前記底部が、前記頂点部の上方にあって、かつ前記フレア反射面が前記頂点部から前記底部まで外向きに広がるように前記軸から半径方向外向きに延びている、請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記フレア反射面が湾曲している、請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記フレア反射面は先が尖っている、請求項２または３記載の照明装置。
【請求項５】
前記フレア反射面が、前記点光源からの光を前記軸から横方向外向きに内部全反射するように構成された屈折率界面により形成されている、請求項１から３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
前記点光源がＬＥＤからなる、請求項１から５のいずれかに記載の照明装置。
【請求項７】
前記点光源がミニチュア白熱フィラメントまたはアークランプからなる、請求項１から５のいずれかに記載の照明装置。
【請求項８】
前記光調整要素がプリズムシートを有する、請求項１から７のいずれかに記載の照明装置。
【請求項９】
前記光調整要素が第２のプリズムシートをさらに有し、各プリズムシートが、他のプリズムシートの繰返し構造に直交する方向の繰返し構造を有する、請求項８記載の照明装置。
【請求項１０】
前記プリズムシートと前記ディフューザが実質的に平行な関係にあり、前記ディフューザが前記プリズムシートよりも前記光源に近い、請求項８記載の照明装置。
【請求項１１】
前記キャビティが前記出力エリアの幅よりも実質的に大きくない幅を有する細長い筐体内にある、請求項１から１０のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１２】
前記光調整要素が前記細長い筐体の縦軸に対しておよそ４５°の角度をなす繰返し構造を有する、少なくとも一つのプリズムシートを有する、請求項１１記載の照明装置。
【請求項１３】
前記照明装置が、端部同士が結合された少なくとも二つの細長い前記筐体からなる、請求項１１または１２に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記点光源と前記光調整要素が８．９ｃｍ（３-1/2インチ）または未満の間隔で離されている、請求項１から１３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１５】
前記点光源と前記光調整要素が６．４ｃｍ（2-1/2インチ）または未満の間隔で離されている、請求項１記載の照明装置。
【請求項１６】
前記点光源と前記光調整要素が３．８ｃｍ（1-1/2インチ）または未満の間隔で離されている、請求項１から１３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１７】
前記キャビティ反射面が拡散反射性である、請求項１から１６のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１８】
前記拡散反射面が少なくとも９０％の反射率を有する、請求項１７記載の照明装置。
【請求項１９】
前記フレア反射面が部分反射かつ部分透過性である、請求項１から１８のいずれかに記載の照明装置。
【請求項２０】
前記少なくとも一つの点光源が、前記シートから８．９ｃｍ（3-1/2インチ）未満の間隔で置かれて、隣接ピクセルの輝度比が０．９５と１．０５の間となり、非隣接ピクセルの輝度比が０．５と２．０の間となり、その結果前記シートにおける照明が実質的に均一になるように前記反射面を照明する、請求項１から１９のいずれかに記載の照明装置。
【請求項２１】
前記点光源が光線の第３の部分を前記側面へ向かって放射し、前記ダイバータは光線の前記第３の部分を散乱させる散乱面をさらに有する、請求項１記載の照明装置。
【請求項２２】
前記点光源が前記ダイバータの底部に配置され、前記反射面が光線の前記第１および第２の部分を前記ダイバータの底部へ向かって反射する方向に向けられている、請求項２０記載の照明装置。
【請求項２３】
前記光調整要素がディフューザを有し、前記ダイバータが、（ａ）前記点光源から放射された前記光の一つの部分が前記ダイバータから前記キャビティの反射面へ向かって反射され、（ｂ）前記点光源から放射された光の他の部分が前記光調整要素へ向かって前記ダイバータの表面を透過するように前記点光源と前記光調整要素との間に配置され、前記ダイバータが、反射された光の少なくとも相当の部分が前記ダイバータを通過せずに前記光調整要素に達することを可能にする大きさを有し、前記ダイバータと前記キャビティの前記反射面は、前記透過した光の少なくとも相当の部分が反射されずに前記光調整要素に達することができるように配置されている、請求項１から２２のいずれかに記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は一般的に照明装置の分野に関し、特に、発光ダイオード等のイルミネーション用点光源を利用する低プロフィールとすることができる装置に関する。
【０００２】
（背景技術）
低プロフィール照明装置は装飾ストリップ照明またはディスプレイパネル照明等の多様な応用において有用である。ストリップ照明の一つの一般的な形態はネオン管を利用する。ネオン管には軽量でそれ自体を装飾照明に適合させるという利点がある。さらに、ネオン管からの光出力は比較的拡散性で均一に見える。しかしながら、ネオン管は脆く、高電圧を要し、さらに著しい無線周波数（ＲＦ）干渉を発生し、相当なコストをかけて遮蔽しなければならない場合が多い。蛍光照明も同様に拡散性ではあるが、一般的には短い長さに限定され典型的には魅力のない電気的接続部を含んでいる。
【０００３】
ディスプレイパネル照明はしばしば照明するパネルの後ろに光源を配置して行なわれる。光源がディスプレイパネルから十分離れている限り、光源を収納するディフューザボックスはかなり均一な出力を発生することができる。しかしながら、そのためにこのような装置はかさばってしまう。光源がパネルに近すぎる場合には、照明は均一とはならず、光源は“ホットスポット”として見える。したがって、均一な出力強度を与えるコンパクトな照明装置が必要とされている。
【０００４】
（発明の開示）
本発明の一つ形態によると、照明装置は、反射面および出力エリアを有するキャビティと、キャビティ内に配置された少なくとも一つの光源を有し、光源は点光源およびフレア反射面を有する光ダイバータを含んでいる。本装置は、さらに、出力エリア上の光調整要素を有し、それは少なくともディフューザ、例えば、透明なフィルムまたはプラスチックシートを備えている。好ましい実施例では、フレア表面は湾曲されておりさらに先が尖っていることがある。一実施例では、点光源はＬＥＤ（発光ダイオード）を含んでいる。好ましい実施例では、キャビティ反射面は拡散反射性である。光ダイバータは、光線の第１の部分を反射面へ向かって放射し光線の第２の部分を該ダイバータの側面へ向かって放射するように位置決めされた点光源からの光を内部全反射するように構成された屈折率界面により形成された反射面を有する透明材料からなり、光ダイバータが、光線の第１および第２の両方の部分が反射面から反射されるように光線の第２の部分を反射面へ向かって屈折させる屈折界面を有している。
【０００５】
少なくとも一つの光源は隣接ピクセルの輝度比が０．９５と１．０５の間となり非隣接ピクセルの輝度比が０．５と２．０の間となるように反射面を照明するシートから８．９ｃｍ（３-1/2インチ）以下の間隔がとられた点光源を含み、それによりシートにおいて照明は実質的に均一に見える。好ましい実施例では、光調整要素はプリズムシートの下に配置されたディフューザシートを含んでいる。一実施例では、光調整要素は第１のプリズムシートから９０°方位の第２のプリズムシートを含んでいる。好ましい実施例では、少なくとも一つの光源は点光源およびそこからの光を拡散反射面に対して反射する尖頭表面を有する内部全反射レンズを含んでいる。
【０００６】
ダイバータの反射面によりその上に入射する光の一つの部分は反射面を通過することができ、しかも入射光のもう一つの部分はキャビティの反射材料上で反射される。反射材料はキャビティ内の光を反射し、それにより出力エリアおよび光調整要素が照明される。好ましい実施例では、ダイバータの反射面はその上に入射する光を散乱させる散乱中心からなっている。
【０００９】
光調整要素はディフューザを含み、ダイバータは（ａ）点光源から放射される光の一つの部分がダイバータからキャビティの反射面へ向かって反射され、（ｂ）点光源から放射される光のもう一つの部分が光調整要素へ向かってダイバータの表面を透過するように点光源と光調整要素との間に配置され、ダイバータは反射光の少なくとも相当の部分がダイバータを通過せずに光調整要素に達することができるサイズとされ、ダイバータおよびキャビティの反射面は透過光の少なくとも相当の部分が反射を行わずに光調整要素に達することができるように配列される。
【００１０】
（発明を実施するための最良の形態）
図１に例示された照明装置１００の一つの好ましい実施例は、各々が図８に示す発光ダイオード（ＬＥＤ）１７４のような点光源を含む、複数の光源および光ダイバータ１１０を含んでいる。ＬＥＤ１７４からの光は光ダイバータ１１０により受光され、それは光の向きを横方向下向きに変える。複数のＬＥＤは印刷回路板１３０により互いに電気的に結合される（ワイヤハーネスが代替構成である）。点光源１７４および光ダイバータ１１０は一般的に半円筒型の拡散反射材料のシート１５０により形成される細長いキャビティ内に搭載される。シート１５０は押出し成形品とすることができる筐体１４０内に搭載され、その長さにわたって延びている。筐体１４０は一般的に細長で光出力エリアの幅よりも実質的に大きくない幅を有する。印刷回路板１３０はシート１５０と筐体１４０の底部との間に配置される。ワイヤ（図示せず）がシート１５０を通過して点光源を回路板に電気的に接続する。装置１００を建物に取付けるために取付けチャネル１４４を筐体１４０の底部上に含むことができる。取付けチャネル１４４は、例えば、筐体１４０に接着されるアクリル樹脂で作ることができ、または押出し工程の一部として筐体１４０と一体的に形成することができる。ダイバータ１１０を出る光は、装置のいずれかの端部において筐体１１０に接続される拡散反射エンドキャップ１６０だけでなく、光ダイバータ１１０と回路板１３０との間に配置された拡散反射シート１５０により反射される。複数の光ダイバータ１１０がキャビティの縦軸に沿って線形に配置される場合には、隣接する光ダイバータ１１０間の最大間隔は、好ましくは、装置１００の幅のおよそ二倍である。さらに、光ダイバータ１１０は好ましくは少なくとも１．３ｃｍ（０．５インチ）分離される。
【００１１】
拡散反射シート１５０および拡散反射エンドキャップ１６０の表面は、好ましくは、マットホワイト（つや消し白）であり拡散反射率は９０％を越え、好ましくは、９６％以上である。そのために、シート１５０およびキャップ１６０はDRPTM Backlight Reflector (W.L Gore & Associates), 白ペンキ、または Labsphere Corporationの Spectraflect ペイント等のより魅惑的な材料でコーティングすることができる。Spectraflect ペイントの反射率は９８％でありそれは、およそ９２％である、ハウスペイントの反射率よりも著しく高い。DRPTM Backlight Reflectorはおよそ９７％から９９．５％の反射率を有する。あるいは、拡散反射シート１５０および拡散反射キャップ１６０は、二酸化チタン、ピグメント化 LexanTM ポリカーボネート、または SpectralonTM プラスチック等の拡散反射（または正反射）材料から構成してシート１５０およびキャップ１６０に個別にコーティングする必要性を回避することができる。SpectralonTM プラスチックの反射率はおよそ９９％である。反射面１５０，１６０は拡散反射性であることが好ましいが、別の実施例では、これらの表面は好ましくは３ＭからVisible Mirror Film （正反射または拡散）の名称で市販されている製品のように小表面が刻まれる正反射面を含んでいる。さらに、好ましい実施例のキャビティはガス充填（空気）されるが、キャビティは液体または固体で形成することもできる。
【００１２】
光はシート部材すなわちフィルムスタック１７０を通って装置１００を出てゆき、それは拡散反射シート１５０に対向している。図２に示すように、シート部材１７０は装置１００の出力面として作用し、かつ光調整要素２１０を含み、それは透明外部保護カバー２００でカバーすることができる。光調整要素２１０は（シート部材１７０を通って外向きに伝播する光の方向に）実質的に互いに平行な一つ以上の材料のシート、すなわち、ディフューザ１８０、第１のオプショナルプリズムシート１９０、および第２のオプショナルプリズムシート１９４を含んでいる。ディフューザ１８０はその上に入射する光の方向をランダム化するように作用し、好ましくは、後方散乱が比較的少ない。例として、ディフューザ１８０はプラスチックの透光シート、または粗面を有するプラスチック等の光を拡散する任意の構造とすることができる。各プリズムシート１９０、１９４は光の立体角を低減する輝度強化フィルム（ＢＥＦ）とすることができ、５０°から８０°の範囲内のスペクトル半値幅（ＦＷＨＭ）の角発光（angular emission）を有する。好ましい実施例で使用するのに適した輝度強化フィルムは３Ｍ社から市販されている。内部に線形角錐を有する薄膜ＢＥＦがグレックマンの米国特許第5,684,354号に記載されており、本開示の一部としてここに組み入れられている。好ましくは、シート１９０および１９４の繰返し構造が一般的には互いに９０°で交差され、各々が細長筐体１４０の縦軸に対して４５°の方位とされている。
【００１３】
光調整要素２１０のディフューザ１８０およびプリズムシート１９０，１９４は装置１００の出力面にわたって光を均一に放散する。また、プリズムシートは光エネルギを視野内に集中させるように働き、それにより光はその視野内の観察者の方向へより強烈に向けられる。ディフューザ１８０は（図２に示すように）プリズムシート１９０，１９４の下に配置するのが好ましいが、ディフューザおよびプリズムシートの位置は交換できる。光調整要素２１０および点光源１７４は好ましくは８．９ｃｍ（３．５インチ）、より好ましくは６．４ｃｍ（２．５インチ）、さらに好ましくは３．８ｃｍ（１．５インチ）以上離されることはない。外部保護カバー２００は装置１００を環境から保護し、カラーフィルタとして作用するかあるいはロゴ、デザインまたはアルファニューメリック文字（文字数学式の）等の特定パターンの明暗領域を含むことができる。
【００１４】
図２に示すように、ＬＥＤ等の点光源１７４は光ダイバータ１１０のすぐ下に配置される。点光源１７４からの電気的リード（図示せず）は印刷回路板１３０に接続され、シート１５０にはそれがＬＥＤと印刷回路板との間に位置決めされるようにＬＥＤ１７４のリードを受け入れるための孔があけられている。筐体１４０は拡散反射シート１５０を正しい位置に保持するためのリップすなわちフランジ２２０を含んでいる。シート１５０（およびＬＥＤ１７４およびシート１５０が取り付けられる印刷回路板１３０）はリップ２２０の下にスライドできるように可撓性であり、シート１５０は典型的には断面が放物線状である形状を自然にとることができる。シート１５０が放物線状の断面をとると、シートから反射される光は効率的に光調整器２１０へ向けられる。
【００１５】
別の好ましい実施例を図３および４に示す。この実施例では、装置２３０は筐体および外部保護カバーの両方として機能する円筒状筐体２４０を含んでいる。シート部材１７０は装置２３０の長さに沿って走る一対のリップすなわちフランジ２２４に固定される。（フランジ２２４は、反射シート１５０を正しい位置に保持するために、図２のリップ２２０と同じように機能することもできる。）その他については、装置２３０は図１，２の装置１００と実質的に同じであり、同じ部品は同じ参照番号で示されている。筐体２４０は彩色するかあるいは所望の視覚効果を作り出すための暗部を含むことができる。あるいは、調整要素１７０と筐体２４０との間に配置された個別の要素または層（図示せず）を使用して所望の光学的効果を達成することができる。このような要素は図１および２に示す実施例と共に使用することもできる。
【００１６】
図１，２および図３，４に示す実施例の一つの特徴は光調整要素２１０を出る光の強度が空間的に非常に均一であり、したがって、観察者には全体要素２１０にわたって一定輝度を有するように見えることである。この均一性は光調整要素２１０の出力側の１ｍｍ2“ピクセル”の仮想格子に関して定量化することができる。ここで使用される“ピクセル”という用語は１ｍｍ離された平行線の二つの直交セットにより形成される要素２１０の出力側の仮想格子により規定される任意の平方ミリメートルセルを意味する。したがって、ここで使用されるピクセルは個別要素を表わすのではなく、要素２１０の外面の平方ミリメートルに対応する。隣接するピクセルの輝度比は、好ましくは０．９５と１．０５の間、より好ましくは０．９８と１．０２の間、さらに好ましくは０．９９と１．０１の間である。非隣接ピクセルの輝度比は、好ましくは０．５と２．０の間、より好ましくは０．５７と１．７５の間、さらに好ましくは０．６７と１．５の間、最も好ましくは０．７７と１．３の間である。所与の比率はそれが分子または分母のより強いピクセルの強度により決定されるかに応じて１．０よりも大きくなったり小さくなったりする。
【００１７】
図５Ａおよび５Ｂに例示されているように、搭載チャネル１４４は図６Ａおよび６Ｂに例示されているような搭載ブラケット２５０と噛み合うように構成される。搭載ブラケット２５０は、ボルト等により、建物２７０その他の構造に固定することができるプレート２６０に取り付けられる。搭載ブラケット２５０はコンプライアントプラスチック（または、他の適切な屋外定格材料）で作ることができラッチ部材２９０を含んでいる。搭載ブラケット２５０を搭載チャネル１４４に固定するために、ラッチ部材２９０の断面はそれを搭載チャネル１４４内へプレスすることにより縮小され、ラッチ部材の両側はスロット３００周りに圧搾されてラッチ部材２９０は搭載チャネル１４４により受け止められるようにされる。ラッチ部材２９０は搭載チャネル１４４内に入れられると、はね返ってその非圧縮状態を取り戻して（図６Ａ）照明装置１００（２３０）を正しい位置に保持する。
【００１８】
照明装置１００（２３０）は０．６１，１．２２，または２．４４ｍ（２，４または８フィート）等のさまざまな長さのセグメントとして組み立てることができる。図７Ａおよび７Ｂに示すように、二つ以上のセグメントをカラー３１０により一緒に結合することができる。カラー３１０内には二つの照明装置２３０の各々からの雄コネクタ３３０を受け止める二重雌コネクタ３２０がある。雄コネクタ３３０は印刷回路板１３０に電気的に接続され、雌コネクタ３２０は電線３４０を介して電源に電気的に接続される。雌コネクタ３２０は、例えば、カラー内を延びるリングまたはスポーク（図示せず）によりカラー３１０内の正しい位置に保持することができる。図７Ｃは一つの装置２３０の一端に配置された単一雌コネクタ３６０を介して電力が供給される別の構成を示す。この場合、隣接装置２３０は電線３４０が取り付けられない二重雌コネクタ（図示せず）により接続することができる。
【００１９】
光ダイバータ１１０の好ましい実施例が図８から１１に例示されている。図８は滑らかに湾曲され光ダイバータ１１０ａ内ヘ延びる頂点４２１を形成する渦形を規定する表面４１０を有する内部全反射（ＴＩＲ）領域４００を含む光ダイバータ１１０ａの断面を示す。光ダイバータ１１０ａは空気により囲まれ、屈折率界面が形成されるようにされ、それにより内部全反射が許される。この実施例の表面４１０は、そこを光が実質的に透過しないように、その上に入射する光を実質的に完全に反射する。ＴＩＲ領域４００は尖頭部４２０を形成する等角螺旋形状を有することができる。図８の表面４１０は軸および円対称で点光源１７４と一直線とされそこを通過する垂直軸４２４周りに３６０°延びるものとして示されている。しかしながら、図８に示すように、尖頭部が点周りに対称的な方位とされているのではなく線周りに対称的であるＴＩＲダイバータ（図示せず）を使用することができる。このようなＴＩＲダイバータは径方向対称ではなく平面対称とすることができる。
【００２０】
図８の実施例では、ＬＥＤ等の点光源１７４はＴＩＲ表面の頂点４２１の頂点４２１下（すなわち、尖頭４２０上の点のすぐ下）にそれに近接して搭載され、反射面はＬＥＤおよび頂点周りに３６０°延びている。ＬＥＤ１７４はＬＥＤパッケージ４３０内に収納され、それは光ダイバータ１１０ａ内のリセス４４０内に存在する。ここに開示された光ダイバータ１１０内への良好な結合およびＬＥＤパッケージ４３０とリセス４４０の境界間の界面における反射を低減するために、接着剤やゲル等の透明な光結合剤（図示せず）を使用してＬＥＤ１７４と光ダイバータ間の任意の光学的に干渉する空隙を排除することができる。透明な光結合剤はエポキシ、シリコン、または任意既知の有機または無機光結合材料とすることができる。好ましくは、結合剤の屈折率はＬＥＤパッケージと光ダイバータ１１０の屈折率の間である。
【００２１】
表面４１０は湾曲することができ、あるいは曲面に近い複数の平坦な表面を含んで焦点を有する内部全反射（ＴＩＲ）レンズを形成することができる。点光源１７０がこの焦点に位置決めされる場合には（図示せず）、点光源１７０から発生された光は表面４１０から内部全反射される。表面４１０が湾曲される場合には、双曲面、放物面、錐面、カスプ（尖端）または他の回転面等のいくつかの形状の中の任意の一つを利用することができる。これらの形状の数学的モデル化はアリゾナ州タクソンのBrealt Research社のＡＳＡＰ等の光解析ソフトウェアパッケージにより実施することができる。表面４１０はその焦点にあるＬＥＤ１７４から放射される実質的に全ての光線が少なくとも臨界角に等しい角度で表面４１０上に入射するような輪郭とされる。それは表面４１０のさまざまな局部において焦点にあるＬＥＤ１７４からの光線の可能な入射角の範囲を計算して遂行される。次に、局部は全ての光線が臨界角以内となるような方向とされる。局部は表面４１０が、例えば、平坦面の集まりからなるように大きなサイズとすることができる。局部のサイズが減少すると表面４１０は、例えば、図８に示すような等角螺旋形を有する滑らかな曲面に形成される。
【００２２】
円および軸対称尖頭面は多くの応用に対して好ましいものではあるが、表面４１０は対称的である必要はない。一般的に、表面４１０はそこで反射する光が光ダイバータ１１０ａから離れる方向へ向けられるように広げられる。この意味で、本実施例の光ダイバータ１１０ａは光の横方向ダイバータとして作用する。このフレア表面４１０はその頂点部（図８の尖頭４２０に対応する）と頂点上の底部４５０間を延びるように見えることがある。底部４５０は頂点４２１および点光源１７４を通る垂直軸４２４から外向き（半径方向）に広がる。したがって、フレア反射面４１０は頂点４２１から底部４５０へ外向きに広がる。図８の実施例（および後述する図９，１０，１１，１３の実施例）における溝４８０は点光源１７４からダイバータ１１０ａの側面１２０へ直接伝播するはずの実質的に全ての光線が溝の少なくとも一つの壁により遮られるような深さを有する。したがって、溝４８０は光線が側面１２０を通って光調整要素２１０上へ直接伝播するのを防止し、このような光線により出力輝度に非均一性が生じるのを防止する。
【００２３】
図９から図１１は光ダイバータ１１０ａ内のさまざまな光線の光路を示し、図９は光線がとるさまざまな光路の概観である。光ダイバータ１１０ａは環状溝４８０を有するものとして例示されており、その一面（表面４９０）はつや消しされている。溝４８０はそこに入射するＬＥＤ１７４からの光を反射する。光線はＬＥＤパッケージ４３０内の表面４１０の焦点にあるＬＥＤ１７４から発せられる。ある光線は溝４８０の内面を介して屈折されて溝の頂面へ伝播し、そこで再度屈折されてＴＩＲ反射面４１０へ伝播する。他の光線４７０は溝４８０の内面により境界を定められる領域内を通過し、溝をバイパスしてＴＩＲ反射面へ直接伝播する。表面４１０においてＴＩＲを行う光線４６０，４７０は共に下向きに反射され、最後に側面１２０を通ってダイバータから出てゆく。図１に関して前記したように、ダイバータ１１０ａを出る光は装置１００（２３０）のいずれかの端部のシート１５０およびエンドキャップ１６０により拡散反射され、最後に拡散反射シート１５０に対向するシート部材１７０を通ってダイバータから出てゆく。
【００２４】
ダイバータ１１０ａを通る光線４６０，４７０の進行が、それぞれ、図１０および図１１により詳細に示されている。図１０は溝４８０により屈折される光線４６０を示す。ある光線４６０ａがＴＩＲを行った後でダイバータ１１０ａの側面１２０を直接通って出てゆく間に、他の光線４６０ｂはつや消し面４９０へ向かって内部反射され、そこで多くの方向へ散乱された後で装置１００（２３０）から出てゆく。図１０には溝４８０の内面を通過してつや消し外部側面４９０へ伝播する光線４６５も示されており、光線４６５は多くの方向へ散乱される。この散乱により光線は出力エリアを介して見えるようになるのを防止される。図１１は表面４１０においてＴＩＲを行い表面１２０において屈折される光線４７０を示し、それから光線４７０はダイバータ１１０ａを出る。表面４１０はシート１５０の均一照明を行うようにされた形状を有することができる。
【００２５】
もう一つのＴＩＲ実施例が図１２に例示されており、そこでは光ダイバータ１１０ｂは尖頭部４９２により形成されるフレア反射面および、尖頭部４９２の下の、楕円ドラムレンズすなわちトーラス部４９４により形成される屈折部を含んでいる。尖頭部４９２および屈折部４９４は共に、尖頭部４９２の頂点だけでなく、点光源１７４を通る軸４９６周りの回転面である。尖頭部４９２内の表面４１０ｂに達する光線４９８は内部全反射を行い軸４９６に名目上垂直に伝播してダイバータ１１０ｂを出る。トロイダル部４９４の表面５０２を出る光線５００はやはり軸４９６に名目上垂直に伝播するように屈折される。さらに、表面５０２は表面４１０ｂにおいて最初にＴＩＲを行うことなく側面１２０Ｎを伝播する点光源１７４からの光線が実質的にないように設計される。その結果ダイバータ１１０ｂの外側の光の分布は図１２の実施例が等方性半球形光源と共に作用して点光源１７４の相対的サイズに応じた縦ビーム幅を有する赤道分布を生じるようなものとなる。ダイバータ１１０ｂはここに開示された照明装置で使用するのに適しているが、筐体１４０（２４０）の外側で使用して遠距離場に３６０°の縦方向に狭い出力を生じることができる。典型的な応用は高い構造用の航空機警告ビーコンおよびブイ上の海上ビーコンである。
【００２６】
図８から図１１に例示された実施例は光線４６０，４７０に関して内部全反射する表面４１０を含み、図１２の実施例も内部全反射する表面４１０ｂ含むが、別の実施例は内部全反射ではなく部分反射しかしない表面５１０を含んでいる。図１３に示すように、この実施例は尖頭部４２０ｃおよび底部４５０ｃを含むフレア表面を含んでいる。光ダイバータ１１０ｃの側面１２０を通って伝播するために反射されるはずの光放射５２０は、反射シート１５０または一つの尖頭１６０で反射せずに、直接シート部材１７０を通って伝播するために表面５１０を通過する（すなわち、拡散反射される）。それによりシート部材１７０の照明の均一性を向上してシート１５０および尖頭１６０の反射に関連する光学的損失を解消することができる。しかしながら、図１３において光線４６０，４７０の相当な部分が好ましくは表面５１０においてまだ内部全反射される。光ダイバータ１１０ｃはキャビティシート１５０で反射した光の少なくとも相当な部分がダイバータ１１０ｃを通過せずに光調整要素２１０に達することができるようなサイズとすることができ、反射面１５０，１６０は表面５１０を透過した光の少なくとも相当な部分が反射せずに光調整要素に達することができるようにされる。この特徴はダイバータ１１０ｃのすぐ下のシート１５０の低減された照明を補償するように作用する。
【００２７】
部分反射部分透過する表面５１０は、一般的に、光線４６０（４７０）と表面１９０との間の入射角を適切に選択することにより形成することができる。例えば、表面５１０はある光が表面１９０“を通って漏れ”他の光は表面１９０で反射されることを保証する角度で形成することができる。さらに、尖頭部の頂点は丸めてＬＥＤ１７４のすぐ上の表面５１０を通るＬＥＤからの光の漏れを制御するようにすることができる。それによりＬＥＤ１７４上のダークスポットが解消される。さらに、図１３に示すように、最初に内部全反射する表面４１０は軽くサンドブラストまたはエッチングを行ってその上に分布された散乱中心５３０を形成し、散乱中心に入射する光のいくらかは表面４１０を通過するようにすることができる。散乱中心５３０は表面４１０上に非均一に分布することができる。また、表面４１０は強くエッチングまたはサンドブラストを行って表面の頂点における中心５４４周りの一連の同心リング５４０（図１４のダイバータ１１０ｄ参照）等のパターンを形成するようにすることができ、それによりいくらかの光は同様に表面を通過して漏れる。
【００２８】
図８から図１４に示す光ダイバータは、透明ポリマー材料等の、ＬＥＤ１７４により発生される光に対して透明な材料により構成することができ、加工または射出成形等の、さまざまな既知の方法により製作することができる。光ダイバータ１１０の好ましい材料はアクリル、ポリカーボネート、およびシリコンである。およそ１．５の屈折率を有するアクリルは引っかき抵抗性でありポリカーボネートに比べてコストが低い。一方、およそ１．５９の屈折率を有するポリカーボネートはアクリルよりも高い温度能力を有する。ポリカーボネートはアクリルよりも改善された機械的能力も有する。シリコンはおよそ１．４３の屈折率を有する。空気の屈折率はおよそ１．０である。
【００２９】
好ましい実施例の反射板は広げられているが、他の実施例（図示せず）は部分反射部分透過する非フレア反射板を利用している。また、内部全反射または部分反射に依存する光ダイバータ１１０を使用する替わりに、部分反射鏡または全反射鏡（図示せず）により反射を行うことができ、反射鏡は好ましくは光を横方向に反射するような輪郭とされる。このような反射鏡は、光がある角度範囲にわたって反射され装置１００（２３０）内で散乱されてシート部材１７０の均一な照明を提供するように、曲面を含むことができる。この機能はその屈折率に非均一な変化を有する透明光要素、例えば、グレーデッドインデックス光要素により実施することもできる。
【００３０】
点光源１７４は、例えば、赤、緑、および青の三色出力を与えるＬＥＤクラスタを含むことができ、各成分波長の相対強度を適切に選択することにより実質的に任意の色を発生できるようにすることができる。さらに、色の徐々の時間変化および高速時間変化の両方が可能であり、ＬＥＤ１７４の各出力が調整されて連続的に変化する場合に進行波パターンを発生することができる。点光源１７４は主としてＬＥＤに関して説明されてきたが、ミニチュア白熱フィラメントまたはアークランプ（図示せず）等の他の点光源を使用することができる。しかしながら、ＬＥＤは比較的低電圧（例えば、ＤＣ２４Ｖ以下）で作動できるため好ましい。また、ＬＥＤはＲＦ干渉を発生しない。ＬＥＤを点光源１７４として使用することのもう一つの代替策として、光ファイバ線路（図示せず）を使用して一連の光ダイバータ１１０へ光を分布することができ、光は光ファイバ線路に沿ったさまざまな点（点光源１７４に対応する）において取り出してダイバータへ向けることができる。この場合、レーザダイオードその他の光発生器を使用して光を光ファイバ線路内へ結合させることができ、ファイバは光の点光源を形成する。
【００３１】
図１から図４に例示した円筒形または半円筒形装置は電飾、ライトボックス、バックライト等のいくつかの異なる応用、および通路に沿った案内用に使用することができる。さらに、光ダイバータ１１０およびシート部材１７０と一緒に利用された筐体は広い面積の平面、細長い線形、および細長い湾曲を含むさまざまなサイズおよび形状に構成することができる。図１５は“Ｇ”の文字が形成される一実施例を示す。当業者ならば可能な他の実施例が自明であろう。例えば、光ダイバータ１１０を直線または曲線に沿って位置決めする替わりに、例えば、格子（図示せず）内に搭載して広い面積のディスプレイをカバーすることができ、その表面上に数字、文字、ロゴ、または他のインデクスをプリントすることができる。
【００３２】
本発明の範囲は図面やその前記した説明により限定されるものではなく、当業者ならば前記した実施例を変更および修正できるものと思われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一つの点光源およびその中の光ダイバータを示すために筐体を一部切離した低プロフィール照明装置の第１の実施例を示す図である。
【図２】  図１に示す実施例の分解図である。
【図３】  低プロフィール照明装置のもう一つの実施例を示す図である。
【図４】  図３に示す実施例の分解図である。
【図５Ａ】  図１，２または図３，４の実施例を図６Ａ，６Ｂの搭載ブラケットに搭載するためのスロットを有する搭載チャネルの端面図である。
【図５Ｂ】  図１，２または図３，４の実施例を図６Ａ，６Ｂの搭載ブラケットに搭載するためのスロットを有する搭載チャネルの平面図である。
【図６Ａ】  建物等の機械的構造に固定され、図５Ａ，５Ｂの搭載チャネルを受け止めて低プロフィール照明装置を建物上に搭載する搭載ブラケットの立面図である。
【図６Ａ】  建物等の機械的構造に固定され、図５Ａ，５Ｂの搭載チャネルを受け止めて低プロフィール照明装置を建物上に搭載する搭載ブラケットの平面図である。
【図７Ａ】  二つの照明装置を機械的かつ電気的に結合するカラーを示す図である。
【図７Ｂ】  二つの照明装置を機械的かつ電気的に結合するカラーを示す図である。
【図７Ｃ】  照明装置の端部に電力を接続する電気的構成を示す図である。
【図８】  発光ダイオードまたは他の点光源からの光を横方向へ逸らせるための内部全反射を利用する光ダイバータを示す図である。
【図９】  図８の光ダイバータを通る光線の進行を示す図である。
【図１０】  図８の光ダイバータを通る光線の進行を示す図である。
【図１１】  図８の光ダイバータを通る光線の進行を示す図である。
【図１２】  高度にコリメート（平行化）された“赤道”出力ビームを発生する光ダイバータを示す図である。
【図１３】  ある光がその頂面を拡散透過するために頂面上に散乱中心を有する光ダイバータを通る光線の進行を示す図である。
【図１４】  ある光がその頂面を拡散透過するために頂面上に一連の同心リングの形の粗面パターンを有する光ダイバータを示す図である。
【図１５】  アルファニューメリック文字の形の照明装置の実施例を示す図である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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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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