(57)【要約】  ＬＥＤ照明器具１００、２００、３００、４００、５００が提供される。ＬＥＤ照明器具１００、２００、３００、４００、５００は、ライトガイド１０４内へと光を放射するＬＥＤ光源１０２を含む。ライトガイド１０４は、ＬＥＤ光源１０２からの光を光出力要素１０６に導く。リフレクタ１０８が、部分的に囲まれた空間１１０を形成し、スロット１１２を含む。ライトガイド１０４は、スロット１１２を通り延在し、光出力要素１０６は、リフレクタ１０８の部分的に囲まれた空間１１０内に配置され、ＬＥＤ光源１０２は、リフレクタ１０８の部分的に囲まれた空間１１０の外側に配置される。リフレクタ１０８は、リフレクタ１０８を出る光が、ライトガイド１０４内の光の伝搬方向に対してゼロではない角度を有するように配置される。これは、コンパクトなＬＥＤ照明器具を提供する。
2017506797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライトガイド内へと光を放射するＬＥＤ光源と、
部分的に囲まれた空間を形成し、スロットを含むリフレクタと、
を含み、
前記ライトガイドは、前記ＬＥＤ光源からの光を光出力要素に導き、
前記ライトガイドは、前記スロットを通り延在し、前記光出力要素は、前記リフレクタの前記部分的に囲まれた空間内に配置され、前記ＬＥＤ光源は、前記リフレクタの前記部分的に囲まれた空間の外側に配置され、前記リフレクタは、前記リフレクタを出る光が、前記ライトガイド内の光の伝搬方向に対してゼロではない角度を有するように配置される、ＬＥＤ照明器具。
【請求項２】
前記リフレクタを出る光は、前記ライトガイド内の光の伝搬方向に対して９０度の角度を有する、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項３】
前記リフレクタは、パラボラリフレクタである、請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項４】
前記光出力要素は、前記パラボラリフレクタの焦点に配置される、請求項３に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項５】
前記リフレクタは、複数のパラボラ構造体を含み、前記複数のパラボラ構造体の焦点は一致する、請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項６】
前記光出力要素は、前記ライトガイドのエッジ部に配置される、請求項１乃至５の何れか一項に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項７】
前記ライトガイドのエッジ部から離れた場所において前記ライトガイド上に配置される光出力要素を含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項８】
前記光出力要素は、波長変換材料を含む、請求項１乃至７の何れか一項に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項９】
前記ライトガイドは、ディスク又は長方形プレートとして成形される、請求項１乃至８の何れか一項に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項１０】
前記リフレクタは、前記ライトガイドの表面に沿って延在する、請求項１乃至９の何れか一項に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項１１】
前記ライトガイドは、半透明材料を含む、請求項１乃至１０の何れか一項に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項１２】
前記リフレクタは、屈折要素を含む、請求項１乃至１１の何れか一項に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項１３】
前記ＬＥＤ光源は、前記ライトガイドの空洞内に配置される、請求項１乃至１２の何れか一項に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項１４】
前記ＬＥＤ光源から放射される光に、当該光が前記ライトガイド内へと放射される前に、角度フィルタリングを提供する干渉フィルタを含む、請求項１乃至１３の何れか一項に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項１５】
前記ライトガイドは、長方形プレートとして成形され、光出力要素が、前記ライトガイドの２つの両エッジ部に配置され、リフレクタが、前記ライトガイドの２つの両面に沿って延在する、請求項１乃至１４の何れか一項に記載のＬＥＤ照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光出力が向上されるＬＥＤ照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ベースの発光ダイオード（ＬＥＤ）は、今日、入手可能である最も効率的な光源のうちの１つである。ＬＥＤは、従来の光源に比べて、より長い寿命、より高い光子束効果、より低い動作電圧、狭帯域発光及び組立てにおける適応性を提供する。
【０００３】
したがって、しばしば、実用的及び審美的な理由から、一般照明目的の照明器具及び公共空間、建物、オフィス、家等における機能的光源に、ＬＥＤを使用することが望ましい。
【０００４】
１つのＬＥＤ光源の光出力は、通常、多くの応用には十分ではなく、十分な光レベルを生成するためには、幾つかのＬＥＤ光源を組合さなければならない。しかし、ＬＥＤ照明器具内でＬＥＤ光源の数を増加することは、ＬＥＤ照明器具のサイズ又は光出力が容易に拡張可能ではないため、簡単ではない。したがって、より多くの又はより少ないＬＥＤが必要である場合は、ＬＥＤ照明器具のデザインを変更する必要がある。
【０００５】
ＬＥＤ光源が小さいことにより、高輝度光源は、機会だけでなく課題も提示する。一方で、ＬＥＤ光源の小さいサイズによって、ＬＥＤ照明器具がコンパクトデザインを有することを可能にするが、他方で、ＬＥＤ照明器具内で効率的な配光を得て、ＬＥＤ照明器具内で高輝度スポットが出現することを回避することが難しい。
【０００６】
ＬＥＤ照明器具は更に、例えば青色光又は紫外線を放射するＬＥＤを使用して白色光を生成するために、波長変換材料を含む。このようなＬＥＤ照明器具の効率は、しばしば、ＬＥＤ光源における光吸収によって制限され、したがって、波長変換材料によって受け取られる光の量が減少される。これは、ＬＥＤ照明器具の効率の低下をもたらす。
【０００７】
特開２００７−１７３１７７号公報は、ライトガイド内へと光を放射するＬＥＤを含む照明デバイスについて開示する。ここでは、ライトガイドの光出射面が、ライトガイドから出る光を平行にし、方向付けるリフレクタ内に設けられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記課題の少なくとも幾つかを解決し、光出力が向上され、コンパクトデザインを有するＬＥＤ照明器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、上記目的及び他の目的は、ＬＥＤ照明器具を提供することによって達成される。ＬＥＤ照明器具は、ライトガイド内へと光を放射するＬＥＤ光源と、部分的に囲まれた空間を形成し、スロットを含むリフレクタとを含み、ライトガイドは、ＬＥＤ光源からの光を光出力要素に導き、ライトガイドは、スロットを通り延在し、光出力要素は、リフレクタの部分的に囲まれた空間内に配置され、ＬＥＤ光源は、リフレクタの部分的に囲まれた空間の外側に配置され、リフレクタは、リフレクタを出る光が、ライトガイド内の光の伝搬方向に対してゼロではない角度を有するように配置される。
【００１０】
スロット付きのリフレクタが、光出力要素は部分的に囲むが、ＬＥＤ光源は囲まないことが有利である。これにより、リフレクタは、ＬＥＤ光源から放射される光のより大きい角度範囲をカバーする一方で、ＬＥＤ光源による光吸収及び／又はシャドーイングに関連する問題を軽減する。リフレクタは更に、光出力要素から出力した光を、効率的に方向転換して、平行にする。これにより、光出力が向上されるＬＥＤ照明器具が提供される。
【００１１】
ＬＥＤ光源によって生成される光は更に、ＬＥＤ照明器具の配光ボリュームが実際上より大きくなるように、ライトガイド内の複数の反射によって、ライトガイド内に空間的に分布される。光出力要素は更に、ＬＥＤ光源よりも大きい表面及び／又はボリュームを有してもよい。結果として、より大きいボリュームは、ＬＥＤ照明器具における光伝播及び光放射に寄与し、これにより、斑点性に関連する問題が減少される。このために、ＬＥＤ照明器具は、ＬＥＤ光源の数が、光強度及び／又はスペクトル組成を調整するように容易に変更可能である拡張可能な構造を有する。
【００１２】
「ライトガイド」との用語は、本明細書では、伝搬方向におけるその伸長に沿って、光を伝送する又は導く構造体と理解されるべきである。光は、例えば複数の反射によって、ライトガイド内を伝搬する又は導かれる。光は、好適には、ライトガイドとその周囲の環境との界面における複数の反射によって、即ち、全反射によって、ライトガイド内を伝送される。
【００１３】
「光出力要素」は、その内部ボリュームからの光をその周囲環境へと出力する要素である。
【００１４】
「リフレクタ」との用語は、光を反射し、方向付ける物体と解釈されるべきである。リフレクタは、好適には、光が所望の方向に反射されるような形状を有する。
【００１５】
「部分的に囲まれた空間」とは、筐体に少なくとも１つの開口があるように、当該筐体によって完全には取り囲まれていない空間と解釈されるべきである。光は、例えば筐体の開口を通して外へと反射される。対照的に、囲まれた空間とは、すべての側部が囲まれている空間又はボリュームと解釈されるべきである。つまり、囲まれた空間は、すべてのその側部が、筐体によって取り囲まれている空間である。
【００１６】
リフレクタを出る光は、ライトガイド内の光の伝搬方向（ライトガイドが延在する方向）とは異なる方向を有するので、少なくとも１つの寸法においてコンパクトなＬＥＤ照明器具が得られる。例えばライトガイドは、天井面と平行に提供される。即ち、ライトガイドは、天井面と平行に延在し、したがって、ライトガイド内の光の伝搬方向は、天井面と平行であり、リフレクタは、リフレクタを出る光が、天井面に垂直であるように、したがって、ライトガイド内の光の伝搬方向に対して９０度の角度を有するように配置される。この例では、ＬＥＤ照明器具は、天井面に垂直な方向において比較的コンパクトであり、この方向におけるサイズは、リフレクタのサイズによって主に決定される。
【００１７】
リフレクタは、パラボラリフレクタであってよい。これは、リフレクタが、ＬＥＤ光源から放射される光のより大きい角度範囲をカバーし、したがって、ＬＥＤ照明器具から効率的な発光が得られるので、利点である。
【００１８】
光出力要素は、パラボラリフレクタの焦点に配置されてよい。幾何学的焦点から生じる光は、平行光線が形成されるように、パラボラリフレクタによって反射される。平行光線は、互いに平行であり、また、パラボラリフレクタの対称軸と平行である。結果として、ライトガイドから放射される光は、パラボラリフレクタによって、効率的に方向付けられる。
【００１９】
光出力要素は、ライトガイドのエッジ部に配置されてもよい。これは、光が、ライトガイドから効率的に出力されるので有利である。
【００２０】
ＬＥＤ照明器具は、ライトガイドのエッジ部から離れた場所において、ライトガイド上に配置される光出力要素を含んでもよい。これは、ＬＥＤ照明器具からの光出力を増加させる。
【００２１】
光出力要素は、波長変換材料を含んでもよい。
【００２２】
「波長変換材料」は、第１の波長範囲の光を、第２の波長範囲の光に変換可能である材料を意味する。これは、ＬＥＤ照明器具によって生成される光のスペクトル範囲を調節する手段を提供する。つまり、ＬＥＤによって生成される第１の波長範囲の光は、波長変換材料によって、第２の波長変換範囲の光に少なくとも部分的に変換される。
【００２３】
ライトガイドは、ディスク又は長方形プレートのように成形されてよい。ライトガイドの形状は、デザインの適応性を提供する。例えばライトガイドの形状を変更することによって、ライトガイド内の配光及び／又はライトガイドへの光の入力が調整される。
【００２４】
リフレクタは、ライトガイドの表面に沿って延在してよい。これは、ＬＥＤ照明器具からの発光を増加させる表面の範囲に沿った光の出力を提供する。
【００２５】
「ライトガイドの面」との表現は、ライトガイドのボリュームを境界付ける面と解釈されるべきである。
【００２６】
ライトガイドは、半透明材料を含んでもよい。ＬＥＤ照明器具によって放射される光は、これにより、ライトガイドを通過する。つまり、リフレクタ内でライトガイドによって引き起こされるシャドーイング又は遮断効果が減少される。これは、ＬＥＤ照明器具の光出力を増加させ、効率を向上させる。
【００２７】
「半透明」との用語は、光の通過を許可すると理解されるべきである。したがって、半透明は、「光の通過を許可する」と理解されるべきであり、半透明材料は、透明であるか、又は、光を通過させて、ライトガイドを越えた先の物体がはっきりと見えないように拡散させてもよい。透明は、「透けて見える」と理解されるべきである。
【００２８】
ライトガイドは、ガラス又はポリマー材料を含んでよい。これは、ライトガイドの費用効果的な製造を可能にする。ライトガイドは更に、このような材料を使用することによって、半透明であるように作られてもよい。
【００２９】
ライトガイドは、３ｍｍ以下、好適には、０．５ｍｍ未満の厚さを有してよい。これは、ライトガイドを製造するのに必要な材料量を減少させる一方で、ライトガイド内を光が導かれることを可能にする。
【００３０】
リフレクタは、屈折要素を含んでもよい。これは、ＬＥＤ照明器具からの光の効率的な方向転換を可能にする。
【００３１】
ＬＥＤ光源は、ライトガイドの空洞内に配置されてもよい。これは、ライトガイド内への光の効率的な入力を可能にする。
【００３２】
ＬＥＤ照明器具は、ＬＥＤ光源からライトガイド内へ放射される光をフィルタリングする干渉フィルタを含んでもよい。干渉フィルタは、ライトガイドに入る光のスペクトル及び／又は角度フィルタリングを提供する。したがって、ライトガイドに入る光のスペクトル範囲及び／又は角度分布がより良好に制御される。
【００３３】
なお、本発明は、請求項に記載される特徴の全ての可能な組み合わせに関する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
本発明の上記及び他の態様は、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して、以下により詳細に説明される。
【００３５】
図面に図示されるにあたり、層及び領域のサイズは、例示のために誇張され、したがって、本発明の実施形態の一般構造を説明するために提供される。同様の参照符号は、全体を通して同様の要素を指す。
【００３６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態によるＬＥＤ照明器具の断面図を示す。
【図２】図２は、図１のＬＥＤ照明器具の斜視図を示す。
【図３】図３は、ＬＥＤ照明器具の斜視図を示す。
【図４】図４は、ＬＥＤ照明器具の斜視図を示す。
【図５】図５は、本発明の一実施形態によるＬＥＤ照明器具の斜視図を示す。
【図６】図６は、リフレクタの寸法の関数として、図５のＬＥＤ照明器具の計算された光度を示す。
【図７】図７は、本発明の一実施形態によるＬＥＤ照明器具の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明は、本発明の現在好適である実施形態が示される添付図面を参照して、以下により詳細に説明される。しかし、本発明は、多くの異なる形式で具体化することができ、本明細書に記載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、完全を期すために提供され、当業者に、本発明の態様の範囲を十分に伝えるものである。
【００３８】
図１は、本発明の一実施形態によるＬＥＤ照明器具１００の断面図を示す。ＬＥＤ照明器具１００は、ＬＥＤ光源１０２と、長方形プレートの形状を有するライトガイド１０４と、２つの光出力要素１０６と、２つのリフレクタ１０８とを含む。
【００３９】
ＬＥＤ光源１０２は、ライトガイド１０４内へと光を放射するように配置される。光は、ライトガイド１０４内での全反射によって、ＬＥＤ光源１０２から、ライトガイド１０４の両側に配置される光出力要素１０６へと導かれる。これにより、ＬＥＤ光源１０２によって生成される光は、ＬＥＤ照明器具の発光面が実際上より大きいように、光出力要素１０６を使用して空間的に分布される。つまり、光出力要素１０６は、斑点性に関連する問題を軽減する照明源と見ることができる。
【００４０】
ＬＥＤ照明器具１００は、ＬＥＤ照明器具１００が、例えばＬＥＤ照明器具１００の形状及び光出力要素の数の更なる変更の必要なく、複数のＬＥＤ光源（図示せず）を含むことができるように拡張可能な構造を有する。
【００４１】
ＬＥＤ光源は、ＬＥＤ光源によって放射される光が効率的にライトガイド１０４内に結合される限り、ライトガイド１０４のどの場所に配置されてもよい。複数のＬＥＤ光源を提供することによって、ＬＥＤ照明器具１００の光強度及び／又はスペクトル組成を効率的に調整することが可能である。
【００４２】
ＬＥＤ光源１０２は、ＧａＮのＩｎとの組み合わせ（ＩｎＧａＮ）又はＡｌとの組み合わせ（ＡｌＧａＮ）を含む。これらの材料組み合わせは、発光構造体１０２によって放射される光子の発光エネルギーの調整を可能にするため、使用することが有利である。つまり、半導体合金のバンドギャップは、Ｉｎ及び／又はＡｌのＧａＮに対する比率に依存する。様々なバンドギャップ、即ち、バンドキャップエネルギーが、様々な発光エネルギー（様々な色）を有する光の放射に対応する。したがって、半導体合金の組成を変更することによって、赤色から青色まで変動する色を有するＬＥＤが得られる。
【００４３】
電磁スペクトルの紫外、可視又は赤外領域において動作する高輝度発光構造体を提供するために、他のＩＩＩ−Ｖ族半導体材料を用いてもよい。これらの材料の例としては、ガリウム、アルミニウム、インジウム、窒素、リン及びヒ素の二元、三元及び四元合金が挙げられる。ＩＩ−ＶＩ族半導体を用いてもよい。
【００４４】
図１に開示されるように、光出力要素１０６は、光出力要素１０６とライトガイド１０４との界面における反射が減少されるように、ライトガイド１０４と単一のユニットを形成することが好適である。単一のユニットは更に、ＬＥＤ照明器具１００の取り扱いも簡単にする。
【００４５】
ライトガイド１０４は、半透明のポリマー材料であるポリメタクリレート（ＰＭＭＡ）で作られてよい。これによりライトガイドは費用効果的に製造される。
【００４６】
他の実施形態によれば、ライトガイドは、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリウレタン（ＰＵ）といったポリマー、ガラス材料又はシリコーンを含んでもよい。
【００４７】
リフレクタ１０８は、部分的に囲まれた空間１１０を形成する。リフレクタ１０８は更に、スロット１１２を含む。ライトガイド１０４は、そのスロット１１２を通り、光出力要素１０６が当該部分的に囲まれた空間１１０内に配置されるように延在する。この構成によって、リフレクタ１０８は、ＬＥＤ光源１０２から放射された光のより大きい角度範囲をカバーする。つまり、この構成によって、光出力要素１０６を出る光が、リフレクタ１０８によって効率的に反射される。スロット１１２は、リフレクタ１０８の１つの側部に設けられ、これにより、ライトガイド１０４は、リフレクタ１０８の当該側部を介して、リフレクタ１０８内へと延在、即ち、入り込む。したがって、リフレクタ１０８は、ライトガイド１０４がリフレクタ１０８内にスロット１１２を介して水平方向に入るように配置される。光は、ライトガイド１０４内を、ライトガイドの光出力要素１０６が設けられている両側に向かって伝搬又は伝送され、出力要素を出た後、光は、ライトガイド１０４内の光の伝搬方向とは異なる方向に、リフレクタ１０８によって方向転換される。したがって、ライトガイド１０４内の光の伝搬方向は、ライトガイド１０４の伸長に沿っている。
【００４８】
ＬＥＤ光源１０２による光吸収及び／又はシャドーイングに関連付けられる問題は、ＬＥＤ光源１０２を、リフレクタ１０８の部分的に囲まれた空間１１０の外側に配置することによって更に軽減される。
【００４９】
ＬＥＤ照明器具１００は、干渉フィルタ１１４を含む。干渉フィルタ１１４は、本実施形態では、ＬＥＤ光源１０２によって放射される光の角度フィルタリングを提供する干渉フィルタである。フィルタは、小さい入射角でライトガイドに入射する光は反射するが、ライトガイドの臨界角よりも大きい入射角では光を通す。この構成によって、大きい入射角を有する光は、ライトガイド１０４内へとより効率的に送られ、当該光は、ライトガイド１０４内を全反射によって導かれる。
【００５０】
ＬＥＤ光源１０２から小さい角度で放射される光は、ＬＥＤ光源１０２内へと反射され、多重散乱によって、光の少なくとも一部が干渉フィルタ１１４を通るように、光の方向が転換される。つまり、干渉フィルタ１１４は、臨界角よりも小さい入射角でライトガイド１０４に入る光の量を減少する。即ち、ライトガイド１０４を貫通するＬＥＤ光源１０２から放射される光の量が減少される。したがって、光は、より効果的に光出力要素１０６にまで導かれ、より効率的なＬＥＤ照明器具１００が提供される。
【００５１】
「全反射」との用語は、光線が、第１の媒体と第２の媒体との境界に、境界面の垂線に対して臨界角よりも大きい角度で到達する場合に生じる光学的効果と解釈されるべきである。全反射が生じるためには、第１の媒体、即ち、ライトガイドの屈折率が、第２の材料、即ち、ライトガイドを囲む空気の屈折率よりも大きい必要がある。この条件が満たされると、光線は、境界を越えて伝播する光がなく、また、すべての光が境界において実質的に反射されるように、境界において全反射される。
【００５２】
図２は、図１に示されるＬＥＤ照明器具と同じＬＥＤ照明器具１００の斜視図を示す。ライトガイド１０４は、長方形プレートとして成形され、光出力要素１０６は、ライトガイド１０４の２つの、ここでは、両エッジ部に配置される。別の実施形態（図示せず）では、ライトガイド１０４は、ロッドである。長方形の形状は、例えば押し出し成形によるライトガイド１０４の簡単な製造を可能にする。この構成は更に、ＬＥＤ光源１０２から光が、ライトガイド１０４全体に効率的に分布させられ、その後、両側に配置されている光出力要素１０６によって、ライトガイド１０４から出力されるので有利である。したがって、長方形プレート状ライトガイド１０４内の光の伝搬方向は、ライトガイド１０４の伸長に沿うか、又は、長方形プレートの平面に沿う。リフレクタ１０８は更に、ライトガイド１０４の２つの面１１６に沿って延在する。これは、面１１６の範囲に沿った光出力を提供し、これは、ＬＥＤ照明器具１００からの発光を増加させる。更に、リフレクタ１０８は、光の方向を、ライトガイド１０４を出る光の主方向とは異なる方向に転換させる。この例では、リフレクタ１０８を出る光は、ライトガイド１０４内の光伝播方向に対して約９０度の角度を有する。この実施形態では、リフレクタ１０８は、パラボラ状断面を有する。長方形プレート状ライトガイド１０４は、この例では、パラボラリフレクタ１０８の対称軸に対して９０度の角度を有する。したがって、パラボラリフレクタ１０８を出る光は、長方形プレート状ライトガイド１０４内の光の伝搬方向に対して９０度の角度を有する。この例では、光の伝搬方向は、長方形プレート状ライトガイド１０４の両エッジ部における光出力要素１０６の方向にある。つまり、リフレクタ１０８は、ライトガイド１０４を出る光の方向を、当該光が、ライトガイド１０４内の光の伝搬方向に対して９０度の角度を有するように転換する。ＬＥＤ照明器具が、天井に取り付けられる又は天井から懸架され、ライトガイドの長方形プレートは、天井面と平行に配置される場合、下方向に照らすコンパクトなＬＥＤ照明器具が得られる。これは、ライトガイドが、天井面に垂直な方向に比較的小さい寸法を有し、したがって、パラボラリフレクタが、天井面に垂直な方向におけるＬＥＤ照明器具のサイズを主に決定することによる。
【００５３】
ＬＥＤ光源１０２は、ライトガイド１０４の下方に配置されるものとして示されている。しかし、別の実施形態では、ＬＥＤ光源は、ライトガイド１０４の上方又は側面に配置されてもよい。
【００５４】
ライトガイドは、３ｍｍ以下、好適には、０．５ｍｍ未満の厚さを有する。これは、ライトガイド１０４を製造するのに必要な材料量を減少させる。更に、これは、ライトガイド１０４の成形を容易にするライトガイド１０４の適応性を提供する。
【００５５】
図３は、アーチ橋状のライトガイド１０４を有するＬＥＤ照明器具２００を示す。アーチ橋は、半透明ＰＭＭＡで作られ、２００ｍｍの直径を有する。アーチの半径は、ライトガイド１０４内の全反射を可能とするように、ライトガイド１０４の厚さよりも約１０倍大きくされる。ＬＥＤ光源（図示せず）は、アーチのどこに配置されてもよく、例えばアーチの頂点に配置されてよい。リフレクタ１０８は、ライトガイド１０４がリフレクタ１０８内にスロット１１２を介して垂直方向に入るように配置される。
【００５６】
図４は、ドーム状のライトガイド１０４を有するＬＥＤ照明器具３００の斜視図を示す。リフレクタ１０８は、ドームの周縁３０２全体に沿って延在し、ＬＥＤ照明器具３００からの光出力を増加させる。
【００５７】
図５は、本発明の一実施形態によるＬＥＤ照明器具４００の斜視図を示す。ＬＥＤ照明器具４００は、ディスクのように成形されたライトガイド１０４を有する。リフレクタ１０８は、ディスクの周縁全体に沿って延在する。リフレクタは、別の実施形態では、周縁に沿って部分的に延在してもよい。この場合はパラボラ状であるリフレクタ１０８を出る光は、ディスク状ライトガイド１０４内の光の伝搬方向に対して９０度の角度を有する。この場合、この伝播方向は、ディスクの外縁に向かって方向付けられる。つまり、リフレクタ１０８は、ライトガイド１０４を出る光の方向を、当該光がライトガイド１０４内の光の伝搬方向に対して９０度の角度を有するように転換する。このＬＥＤ照明器具は、天井に取り付けられるか又は天井から懸架され、ライトガイドのディスクが、天井面と平行に配置される場合、下方向に照らすコンパクトなＬＥＤ照明器具が得られる。これは、ライトガイドが、天井面に垂直な方向に比較的小さい寸法を有し、したがって、パラボラリフレクタが、天井面に垂直な方向におけるＬＥＤ照明器具のサイズを主に決定することによる。
【００５８】
本発明によるＬＥＤ照明器具の全ての様々な実施形態について、リフレクタ１０８の寸法は、ＬＥＤ照明器具によって放射される光の特定のビーム形状及び方向性の度合いを達成するように選択されてよい。パラボラリフレクタは、ＬＥＤ照明器具から効率的な発光が得られるようにＬＥＤ光源から放射される光の大きい角度範囲をカバーするので、リフレクタがパラボラリフレクタであることが有利である。
【００５９】
光出力要素１０６は、パラボラリフレクタ１０８の焦点に配置される。幾何学的焦点から生じる光は、平行光線が形成されるように、パラボラリフレクタ１０８によって反射される。平行光線は、互いに平行であり、また、パラボラリフレクタ１０８の対称軸と平行である。結果として、光出力要素１０６から放射される光は、パラボラリフレクタ１０８によって、例えばライトガイド１０４内又はライトガイド１０４を出る光の主方向とは別の主方向に効率的に方向付けられる（方向転換される）。
【００６０】
図６は、３００ｍｍの直径を有するディスク状ライトガイド１０４を有する照明器具の計算された光度を示す。ライトガイド１０４は、３ｍｍの厚さを有し、出力要素１０６は、パラボラリフレクタ１０８の焦点（ｆ＝５ｍｍ）に配置される。パラボラリフレクタ１０８の高さは、計算において、それぞれ、１５、３０及び９０ｍｍであり、これらの高さは、それぞれ短い、元の（オリジナルの）又は長いと呼ばれる。図６のグラフから、これらの寸法に対し、約２×１０度の半値全幅で、ＬＥＤ照明器具４００より下方１ｍの距離において、ソフトエッジのスポット照明プロファイルが得られることが推定できる。
【００６１】
なお、他の実施形態では、ライトガイドは、リフレクタ内に水平方向若しくは垂直方向に、又は、任意の他の角度で入ってよい。これは、ＬＥＤ照明器具の追加のデザインの適応性を提供する。
【００６２】
リフレクタは、複数のパラボラ構造体を含んでもよく、これらの焦点は一致する。これにより、光出力要素から生じる光は、複数の方向に放射される。各方向における光は、互いに平行であり、また、対応するパラボラリフレクタの対称軸に平行である。このような構成によって、懸架型ＬＥＤ照明器具といった照明器具は、例えば天井照明だけでなく下方向照明も提供できる。
【００６３】
別の実施形態では、リフレクタは、パラボラ形状とは異なる形状を有してもよい。リフレクタは例えば半球形状であってもよい。
【００６４】
図７は、ＬＥＤ光源１０２が、ライトガイド１０４内の空洞５０２内に配置されるＬＥＤ照明器具５００の断面図を示す。これは、光のライトガイド１０４への効率的な入力を可能にする。別の実施形態では、ＬＥＤ光源は、ライトガイドと一体にされる。この場合、ライトガイドは、例えばＬＥＤ光源の成長基板を含む。
【００６５】
ＬＥＤ照明器具５００は、ライトガイド１０４の両エッジ部５０４と、ライトガイド１０４のエッジ部５０４とは離れている場所５０６とに光出力要素１０６を含む。リフレクタ１０８は、出力された光の方向転換をし、集束させるように、各光出力要素１０６の付近に配置される。これは、ＬＥＤ照明器具５００から出力される光を増加させる。
【００６６】
リフレクタ１０８は更に、屈折要素５０８を含む。屈折要素は、ここでは、ＬＥＤ照明器具によって大面積が照らされるように、ＬＥＤ照明器具のリフレクタから放射された光を効率的に分布させる発散レンズである。
【００６７】
別の実施形態では、ＬＥＤ照明器具は、集束レンズ又はプリズムといった屈折要素を含んでもよい。
【００６８】
別の実施形態では、ＬＥＤ照明器具は、ライトガイドの表面内又は表面に配置される複数の光出力要素を含んでもよい。
【００６９】
当業者であれば、本発明は、上記された好適な実施形態に限定されないことは認識するであろう。それどころか、多くの修正態様及び変形態様が添付の請求項の範囲内で可能である。
【００７０】
例えばＬＥＤ照明器具のＬＥＤ光源は、ＬＥＤ光源の熱管理を向上させるために、リフレクタと熱接触していてよい。
【００７１】
ライトガイドは、三角形、四角形、七角形、六角形を有してもよく、また更に、楕円形又は不規則に曲げられた構造体を含んでもよい。
【００７２】
光出力要素１０６は、波長変換材料を含んでいてもよい。波長変換材料によって放射される光は、ライトガイド内へと放射され、そこで、当該光は、光出力要素１０６によって出力される前に、複数の反射を経る。これは、ＬＥＤ照明器具から出力される光の量を増加させる。
【００７３】
波長変換材料は、ライトガイド１０４からの光の出力を向上させるため、ライトガイド１０４の表面に取り付けられてよい。波長変換材料のライトガイド１０４への取付けは、例えば被覆、印刷又は接着によって行われてよい。
【００７４】
或いは、波長変換材料は、ライトガイド内に組み込まれてもよい。
【００７５】
波長変換材料は、蛍光体材料を含んでいてもよい。蛍光体材料は、本発明のコンテキストでは、光学的励起の後に、発光、蛍光発光又はりん光過程によって発光する材料又は物質と定義される。
【００７６】
蛍光体材料は、例えば青色光を生成するＬＥＤ光源によって生成される光のスペクトル範囲を調節する手段を提供する。つまり、青色光は、より長い波高を有する波長範囲に変換されることが可能であり、したがって、ＬＥＤ照明器具によって放射される光は、様々なスペクトル範囲を有する光を含む。ＬＥＤ照明器具によって生成される光は、白色として知覚される。
【００７７】
例えば本発明によるＬＥＤ照明器具は、ＩｎＧａＮ−ＧａＮ  ＬＥＤ光源１０２から放射される青色光を、黄色光を放射する蛍光体であるＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＹＡＧ；Ｃｅを含む蛍光体材料と組み合わせることによって、白色光照明を提供する。ＬＥＤ光源１０２からの放射は、４４０〜４７０ｎｍの波長範囲において最大である強度を有する。ＬＥＤ光源１０２からの光は、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体によって少なくとも部分的に吸収され、蛍光体材料の特徴的に広い黄色放射に下方変換される。
【００７８】
別の実施形態では、ＬＥＤ照明器具によって放射される光は、白色とは異なる色を有してもよい。
【００７９】
更に、開示された実施形態の変形態様は、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排除するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との不定冠詞も、複数形を排除するものではない。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。
【図１】
2017506797.tif 000003
【図２】
2017506797.tif 000004
【図３】
2017506797.tif 000005
【図４】
2017506797.tif 000006
【図５】
2017506797.tif 000007
【図７】
2017506797.tif 000008
【図６】
2017506797.tif 000009
【国際調査報告】
2017506797.tif 000010
2017506797.tif 000011
2017506797.tif 000012