(57)【要約】  本開示は、少なくとも１つの曲面部分を含む断面と遠隔光源とを有するダクト照明システムの光送達及び分配構成要素を記述する。送達及び分配システム（すなわち、光ダクト及び光ダクト抽出器）は、光ダクト（４１０）の長手方向軸（４０５）の周囲で実質的にコリメートされ、かつ又光ダクトの入口の上で好ましくは実質的に均一の光を送達することが可能な任意の光源（４８０）を用いて効果的に機能し得る。転向フィルム（４５０）は、光出力領域を出る光線を遮って方向変換させる平行畝状微細構造体を備えている。光ダクト（４１０）は中空であり、長手方向軸（４０５）に沿って大きさが変化し得る光透過領域（４３０）を含んでいる。
2016518685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明要素であって、
長手方向軸と、対向する第１端及び第２端と、光出力領域と、湾曲断面とを有する中空の光ダクトと、
前記光出力領域に隣接した光透過領域を含む、前記中空の光ダクトの内表面であって、前記光透過領域が、前記第１端に近接した第１位置から前記第２端に近接した第２位置までの長手方向軸に垂直の出力角に内在する、内表面と、
平行畝状微細構造体を含む、前記光出力領域に隣接して配設された転向表面であって、それぞれの平行畝状微細構造体が前記中空の光ダクトの内部に隣接した頂点を有する、転向表面と、を備えており、
前記中空の光ダクトを通って伝播する、前記光透過領域と交差する光線は、前記中空の光ダクトを出て、前記平行畝状微細構造体に垂直の転向平面内で前記転向表面によって方向変換される、照明要素。
【請求項２】
前記内表面が、金属、金属合金、誘電フィルムスタック、又はそれらの組み合わせから選択される光反射表面を備える、請求項１に記載の照明要素。
【請求項３】
第１の光を前記中空の光ダクト内に入射することができ、前記第１端に近接して位置づけられた第１光源を更に備える、請求項１に記載の照明要素。
【請求項４】
前記第２端が反射体を備え、かつ前記出力角が前記第１位置から前記第２位置にかけて増加する、請求項１に記載の照明要素。
【請求項５】
前記出力角が、前記第１位置での約０度から前記第２位置での約９０度までの範囲で増加する、請求項１に記載の照明要素。
【請求項６】
第２の光を前記中空の光ダクト内に入射することができ、前記第２端に近接して位置づけられた第２光源を更に備えており、前記出力角が、前記第１位置から中間位置にかけて増加し、かつ前記中間位置から前記第２位置にかけて減少する、請求項１に記載の照明要素。
【請求項７】
前記出力角が、前記第１位置での約０度から前記中間位置での約９０度までの範囲で増加し、次いで前記中間位置での約９０度から前記第２位置での約０度までの範囲で減少する、請求項６に記載の照明要素。
【請求項８】
前記第１端と前記第１位置との間、前記第２端と前記第２位置との間、又はそれら両方の間に、光移送領域を更に備える、請求項１に記載の照明要素。
【請求項９】
前記平行畝状微細構造体のそれぞれが前記長手方向軸に本質的に垂直に配向されている、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１０】
前記内表面が前記転向表面を備える、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１１】
前記転向表面が転向フィルムの主表面を含む、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１２】
前記転向フィルムの対向する主表面が前記中空の光ダクトの前記内表面に隣接している、請求項１１に記載の照明要素。
【請求項１３】
前記平行畝状微細構造体のそれぞれが前記中空の光ダクトの外表面に隣接している、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１４】
前記平行畝状微細構造体のそれぞれが前記中空の光ダクトの外表面に直接隣接している、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１５】
光線が、前記長手方向軸のコリメーション半角内の光ダクト伝播方向に伝播し、かつ前記光ダクトの伝播方向と異なる出口伝播方向に出る、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１６】
前記湾曲断面が、円、長円、楕円、弧、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１７】
少なくとも２つの前記平行畝状微細構造体の前記頂点が同等の頂点角度を有する、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１８】
前記中空の光ダクトが周囲環境から密封されている、請求項１に記載の照明要素。
【請求項１９】
筐体であって、
内部空間と、
前記内部空間に配設された照明要素であって、
長手方向軸と、対向する第１端及び第２端と、光出力領域と、湾曲断面とを有する中空の光ダクトと、
前記光出力領域に隣接した光透過領域を含む、前記中空の光ダクトの内表面であって、前記光透過領域が、前記第１端に近接した第１位置から前記第２端に近接した第２位置にかけて変化する前記長手方向軸に垂直の出力角に内在する、内表面と、
前記光出力領域に隣接して配設され、平行畝状微細構造体を含む転向表面であって、それぞれの平行畝状微細構造体が前記中空の光ダクトの前記内表面に隣接した頂点を有する、転向表面と、
前記内部空間の外部に、前記第１端に隣接して配設された第１光源であって、前記長手方向軸のコリメーション半角内で前記中空の光ダクト内に第１の光を入射することができる、第１光源と、を備えている、照明要素と、を備えており、
前記中空の光ダクトを通って伝播する、前記光透過領域と交差する光線は、前記中空の光ダクトを出て、前記平行畝状微細構造体に垂直の転向平面内で前記転向表面によって方向変換される、筐体。
【請求項２０】
前記内部空間が温度制御されている、請求項１９に記載の筐体。
【請求項２１】
第２の光を前記中空の光ダクト内に入射することができ、前記第２端に近接して前記内部空間の外部に位置づけられた、第２光源を更に備えており、前記出力角が前記第１位置から中間位置にかけて増加し、かつ前記中間位置から前記第２位置にかけて減少する、請求項１９に記載の筐体。
【請求項２２】
前記中空の光ダクトが周辺環境から密封されている、請求項１９に記載の筐体。
【請求項２３】
冷蔵筐体であって、
内部空間と、
可視光透過ビューイングポートと、
前記内部空間に配設された照明要素であって、
長手方向軸と、対向する第１端及び第２端と、光出力領域と、湾曲断面とを有する中空の光ダクトと、
前記光出力領域に隣接した光透過領域を含む、前記中空の光ダクトの内表面であって、前記光透過領域が、前記第１端に近接した第１位置から前記第２端に近接した第２位置にかけて変化する前記長手方向軸に垂直の出力角に内在する、内表面と、
平行畝状微細構造体を含む、前記光出力領域に隣接した転向表面であって、それぞれの平行畝状微細構造体が前記中空の光ダクトの前記内表面に隣接した頂点を有する、転向表面と、
前記内部空間の外部に、前記第１端に隣接して配設された第１光源であって、前記長手方向軸のコリメーション半角内で前記中空の光ダクト内に第１の光を入射することができる、第１光源と、を備えている照明要素と、を備えており、
前記中空の光ダクトを通って伝播する、前記光透過領域と交差する光線は、前記中空の光ダクトを出て、前記平行畝状微細構造体に垂直の転向平面内で前記転向表面によって方向変換される、冷蔵筐体。
【請求項２４】
前記可視光透過ビューイングポートが窓付きのドアを備えている、請求項２３に記載の冷蔵筐体。
【請求項２５】
前記中空の光ダクトが周囲環境から密封されている、請求項２３に記載の冷蔵筐体。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
可視光の移送は、反射鏡内張りダクト、又は内部全反射を利用するより小規模な固体ファイバを用いることができる。反射鏡内張りダクトは、大きな断面積及び大きな開口数（少ない集光でより大きな集束を可能にする）、より低い減衰及びより長い寿命の双方へと導くロバストかつ透明な伝播媒質（すなわち空気）、並びに移送される光束の単位当たりの重量がより低くなる可能性があるといった利点を含む。
【０００２】
用途によっては、例えば筐体に温度感受性である又は電気供給源及び発熱体から保護する必要のある引火性若しくは爆発性物質を含む環境が含まれていると、筐体内に光源を物理的に配置することが有利でなくなる場合がある。反射鏡内張りダクトは、遠隔生成された光を内部環境に移送することを可能にし得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示は、少なくとも１つの曲面部分を含む断面と遠隔光源とを有するダクト照明システムの光送達及び分配構成要素を記述する。この送達及び分配システム（すなわち、光ダクト及び光ダクト抽出器）は、光ダクトの長手方向軸の周囲で実質的にコリメートされた光で、且つ又光ダクトの入口の上で実質的に均一でもある光を送達することが可能な任意の光源とともに、効果的に機能し得る。一態様では、本開示は、長手方向軸と、対向する第１端及び第２端と、光出力領域と、湾曲断面とを有する中空の光ダクトを備える照明要素を提供する。中空の光ダクトの内表面は、光出力領域に隣接した光透過領域を含み、この光透過領域は、第１端に近接した第１位置から第２端に近接した第２位置まで長手方向軸に垂直の出力角に内在する。照明要素は、更に、光出力領域に隣接して配設された転向表面を含み、転向表面は平行畝状微細構造体を有し、それぞれの平行畝微細構造体は中空の光ダクトの内部に隣接した頂点を有し、光線は光透過領域と交差する中空の光ダクトを通って伝播し、中空の光ダクトを出て、平行畝状微細構造体に垂直の転向面内の転向表面によって方向変換される。
【０００４】
別の態様では、本開示は、内部空間と、内部空間に配設された照明要素と、内部空間の外部に配設された第１の光源とを備える筐体を提供する。照明要素は、長手方向軸と、対向する第１端及び第２端と、光出力領域と、湾曲断面とを有する中空の光ダクトを含む。中空の光ダクトの内表面は光出力領域に隣接した光透過領域と、光出力領域に隣接して配設された転向表面とを含む。転向表面は平行畝状微細構造体を含み、それぞれの平行畝状微細構造体は中空の光ダクトの内表面に隣接した頂点を有する。光透過領域は、第１端に近接した第１位置から第２端に近接した第２位置にかけて変化する長手方向軸に垂直の出力角に内在し、転向表面は平行畝状微細構造体を含み、それぞれの平行畝状微細構造体は中空の光ダクトの内表面に隣接した頂点を有する。第１光源は第１端に隣接しており、第１の光を長手方向軸のコリメーション半角内で中空の光ダクト内に入射することが可能であり、光線は光透過領域と交差する中空の光ダクトを通って伝播し、中空の光ダクトを出て、平行畝状微細構造体に垂直の転向面内の転向表面によって方向変換される。
【０００５】
また別の態様では、本開示は、内部空間と、可視光透過ビューイングポートと、内部空間に配設された照明要素と、内部空間の外部に配設された第１の光源とを含む保冷筐体を提供する。この照明要素は、長手方向軸と、対向する第１端及び第２端と、光出力領域と、湾曲断面とを有する中空の光ダクトと、光出力領域に隣接した光透過領域を含む中空の光ダクトの内表面であって、光透過領域は第１端に近接した第１位置から第２端に近接した第２位置にかけて変化する長手方向軸に垂直の出力角に内在する、内表面と、光出力領域に隣接して配設された転向表面であって、中空の光ダクトの内表面に隣接した頂点をそれぞれが有する平行畝状微細構造体を備える、転向表面と、を含む。第１光源は第１端に隣接しており、かつ第１の光を長手方向軸のコリメーション半角内で中空の光ダクト内に入射することが可能であり、光線は光透過領域と交差する中空の光ダクトを通って伝播し、中空の光ダクトを出て、かつ平行畝状微細構造体に垂直の転向面内の転向表面によって方向変換される。
【０００６】
上記の概要は、本開示の開示されるそれぞれの実施形態又は全ての実現形態を説明することを目的としたものではない。以下の図面及び詳細な説明により、実例となる実施形態をより具体的に例示する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本明細書を通して、添付の図面を参照し、同じ参照番号は同じ要素を示す。
【図１Ａ】照明要素の概略斜視図を示す。
【図１Ｂ】照明要素の概略斜視図を示す。
【図１Ｃ】照明要素の概略斜視図を示す。
【図２Ａ】照明要素の概略分解斜視図を示す。
【図２Ｂ】照明要素の概略斜視図を示す。
【図３Ａ】照明要素の実施形態の概略断面図を示す。
【図３Ｂ】照明要素の実施形態の概略断面図を示す。
【図３Ｃ】照明要素の実施形態の概略断面図を示す。
【図３Ｄ】照明要素の実施形態の概略断面図を示す。
【図４Ａ】遠隔照明光ダクトの概略断面長手方向図を示す。
【図４Ｂ】図４Ａの異なる断面による概略図を示す。
【図４Ｃ】図４Ａの異なる断面による概略図を示す。
【図４Ｄ】図４Ａの異なる断面による概略図を示す。
【図５】照明要素の実施形態の概略断面図を示す。
【図６】筐体の概略斜視図を示す。
【０００８】
図は必ずしも縮尺に従っていない。図中用いられる同様の数字は、同様の構成要素を示す。しかしながら、所与の図中の構成要素を指す数字の使用は、同一数字を付された別の図中の構成要素を限定するものではないことが理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
照明空間又は表面の内部若しくは近くに光源を置くことは、例えば、加熱空間、放射能、騒音、湿気／高湿度の空間、溶媒蒸気；太陽、風、ほこり、極端な温度、腐食、塩などの天候因子；害虫、昆虫、花粉、植生などの生物学的因子；刑務所、精神科病棟、公共空間及び交通機関（スタジアム、交通、学校、道路）での破壊行為など人的挙動における、光源及び／又は光源作業員に及ぶ有害な影響などといった数々の理由のために、望ましくない場合がある。場合によっては、照明空間への光源を保守点検／交換する作業要員の望ましくないアクセスを含むアクセス制御は、外科病棟、工業用クリーンルーム、食品準備、適正製造基準、及び優良試験所基準における清浄性；バイオ安全関連因子；安全のため及びセキュリティによって制限されるアクセス；規制上の制限区域；高制限区域；並びに、容易且つ迅速にアクセス可能な場所に光源を保管することによって節約される時間を含むコストを抑制したアクセスなどの理由のために、影響を受ける場合がある。場合によっては、例えば冷蔵／保冷空間、滅菌源、又はクリーンスペースにおける望ましくない発光に伴う熱、ファンからの騒音／空気の流れ／冷却液の漏れなどを含む、光源自体に伴う物理的因子が存在し得る。照明空間からの光源の分離は、物理的バリア、距離、又はそれら両方を設けることによって達成され得る。
【００１０】
本開示は、少なくとも１つの湾曲部分を含む断面と光源とを有するダクトを通す照明システムの光送達及び分配構成要素を記述する。この送達及び分配システム（すなわち、光ダクト及び光ダクト抽出器）は、光ダクトの長手方向軸の周囲で実質的にコリメートされた光で、且つ又光ダクトの入口の上で実質的に均一でもある光を送達することが可能な任意の光源とともに、効果的に機能し得る。
【００１１】
以下の記述において、本明細書の一部を構成し、例示の目的で示されている添付図面を参照する。他の実施形態が企図され、本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく作製され得ることを理解するべきである。以下の詳細な説明はしたがって、限定的な意味で解釈されるものではない。
【００１２】
特に断りがない限り、本明細書及び「特許請求の範囲」で使用される構成物の大きさ、量、及び物理的特性を表わす全ての数字は、いずれの場合においても「約」なる語によって修飾されているものとして理解されるべきである。それ故に、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲で示される数値パラメーターは、本明細書で開示される教示内容を用いて当業者により、目標対象とする所望の特性に応じて、変化し得る近似値である。
【００１３】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられているとき、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」などの単数形は、その内容によって別段の明確な指示がなされていない限りは、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。本明細書及び添付の「特許請求の範囲」で使用されるとき、用語「又は」は、その内容によって別段の明確な指示がなされていない限りは、一般に「及び／又は」を含む意味で用いられる。
【００１４】
これらに限定されるものではないが、「下側」、「上側」、「下」、「下方」、「上方」、及び「〜の上」などの空間的に関連した語は、本明細書において用いられる場合、ある要素の別の要素に対する空間的関係を述べるうえで説明を容易にする目的で用いられる。このような空間的に関連した語には、図に示され本明細書に述べられる特定の向き以外に、使用中又は作動中の装置の異なる向きが含まれる。例えば、図中で示される対象物が反転又は裏返されている場合、他の要素の下方又は下として前に説明された部分は、これらの他の要素の上となるであろう。
【００１５】
本明細書で使用される場合、例えば要素、構成要素若しくは層が、別の要素、構成要素若しくは層との「一致する界面」を形成する、又は「上にある」、「接続されている」、「結合されている」、又は「接触する」として説明されている場合、それは、例えば、特定の要素、構成要素若しくは層の直接上にあるか、これらと直接接続されるか、直接結合されるか、直接接触している可能性があり、あるいは介在する要素、構成要素又は層が、特定の要素、構成要素若しくは層の上にあるか、これらと接続されているか、結合しているか、又は接触している可能性がある。例えばある要素、部材又は層が、別の要素の「直接上にある」、別の要素に「直接接続される」、「直接結合する」、又は「直接接触する」ものとして表される場合、介在する要素、部材又は層は存在しない。
【００１６】
一態様において、本開示は光移送要素及び、長手方向軸と、長手方向軸に垂直の光ダクト断面と、空洞を画定する反射性内表面と、外表面とを有する光ダクトを備える照明要素を提供する。照明要素は、更に、光が空洞を出ることができるように光出力表面を画定する反射性内表面に配設された空所と、光出力表面に隣接して空洞の外部に配設された転向フィルムであって、光ダクトの光出力表面に隣接した頂点をそれぞれが有する平行プリズム微細構造体を有する、転向フィルムとを含む。
【００１７】
反射性内表面の空所は、様々な形及び大きさで構成することができ、例えば、ダクトの断面の最小寸法の少なくとも４分の１以下の特徴的な大きさをそれぞれが有する複数の空所、ダクトの断面の最小寸法の４分の１より大きいが照明要素の長手方向軸方向では照明要素より小さい寸法を有する１つ又は複数の空所、又はそれぞれを少なくとも１つ含む組み合わせなどが挙げられるがこれらに限定されない。
【００１８】
以下において、「光移送要素」と「照明要素」との違いは、光移送要素の光出力表面が占める面積は反射表面によって画定される空洞の総内表面積の２％以下であるのに対して、照明要素の光出力表面が占めるその面積は反射表面により画定される空洞の総内表面積の２％を超えることである。
【００１９】
照明要素は、更に、転向フィルムに隣接し且つ光出力表面に対向する複数の畝を有するステアリングフィルムを含み、それぞれの畝は長手方向軸に平行であり、転向フィルムからの入射光線を屈折させるように配設され、光出力表面を通って空洞を出る光線は光ダクトの断面に垂直の第１平面内で転向フィルムによって方向変換され、更に、光ダクトの断面に平行な第２平面内でステアリングフィルムによって方向変換される。転向フィルム、ステアリングフィルム、及び複数の空所の構成は、例えば、同時係属米国特許出願第６１／７２０，１２４号（表題「ＣＵＲＶＥＤ  ＬＩＧＨＴ  ＤＵＣＴ  ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ」、代理人整理番号第７０２２４ＵＳ００２号、２０１２年１０月３０日付出願）及び同第６１／７２０，１１８号（表題「ＲＥＣＴＡＮＧＵＬＡＲ  ＬＩＧＨＴ  ＤＵＣＴ  ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ」、代理人整理番号第７００５８ＵＳ００２号、２０１２年１０月３０日付出願）に更に記載されており、これらの開示の双方の全内容が本明細書に組み込まれる。
【００２０】
反射鏡内張り光ダクトには、例えば、金属又は金属合金、金属又は金属合金被膜フィルム、有機又は無機の誘電フィルムスタック、若しくはそれらの組み合わせを含む、任意の好適な反射体を使用してよい。場合によっては、反射鏡内張り光ダクトは、光の可視スペクトルにわたって９８％を超える鏡面反射率を有するＶｉｋｕｉｔｉ（商標）ＥＳＲフィルムのような鏡面フィルムを含む３Ｍ光学フィルムのような高分子多層干渉反射体の使用によって独自に可能となり得る。遠隔照明用途のための白熱灯、蛍光灯、金属ハロゲン化物、ナトリウム蒸気照明器具のかなりの部分をＬＥＤ照明が最終的に置換し得ることは広く認識されている。主な推進力の１つは、他の光源と比較したときのＬＥＤの投影発光効率である。ＬＥＤ照明の利用の課題のいくつかとしては、（１）照明器具が放出する最大輝度をＬＥＤが発する輝度よりはるかに低く下げること（例えば、ぎらぎらした光をなくすために）、（２）照明器具の全てのＬＥＤが、照明器具が発する輝度に均一に寄与するようにすること（すなわち、色の混合を促進し、デバイスビニング要件を低減すること）、（３）照明器具が発する輝度の角度分布を制御するために、ＬＥＤ光源の小さいエタンデュを維持すること（すなわち、方向制御の可能性を維持すること）、（４）ＬＥＤの性能の急速な進化を前に、照明器具の急速な陳腐化を避けること（すなわち、照明器具の交換をせずにＬＥＤを容易に更新できるようにすること）、（５）光学設計の専門家ではないユーザーが照明器具をカスタマイズすることを容易にすること（すなわち、モジュール式アーキテクチャを提供すること）、（６）ＬＥＤの持つべき性能を過度な重量、費用、又は複雑さなしに一貫して実現するために、ＬＥＤが発する熱流束を管理すること（すなわち、効果的、軽量、かつ低コストの熱管理を提供すること）が挙げられる。
【００２１】
コリメートＬＥＤ光源と連結すると、本明細書に記載のダクト配光システムは、（１）〜（５）の課題に次のようにして対処することができる（課題６はＬＥＤ照明要素の特定の設計に関わることである）。
（１）ＬＥＤが発する光束を、その発光区域にかけて実質的に均一な輝度の角度分布を有する照明器具から発する。照明器具の発光区域がそれらのデバイスの発光区域より典型的に何倍も大きいので、最大輝度は何分の一にも小さくなる。
（２）コリメート光源のＬＥＤデバイスを、小さい面積を占めるアレイの中に密集させることが可能であり、これらから視認者への全てのパスには相当な距離及び複数の跳ね返りが関与する。照明器具に対する任意の位置で照明器具の発光表面の任意の場所を見ている任意の視認者に対して、目に入射する光線は、システムを通ってＬＥＤデバイスまで後ろ向きに角度分解能の範囲内にトレースすることができる。これらのトレースは、光ダクト内の複数の跳ね返り、移動距離、及びアレイの小さい寸法のために、アレイの上にほぼ均一に分配されて届くであろう。このようにすると、視認者の目は個々のデバイスからの発光を識別できず、デバイスの平均のみを識別することができる。
（３）ＬＥＤの発光面積と比較した照明器具の発光区域の典型的な大きさの増加の程度は、ＬＥＤの発光の角度分布とは無関係に、照明器具が発する輝度の角度分布の調整に付随する能力を意味する。ＬＥＤからの発光は光源によってコリメートされ、このコリメーションを維持する反射鏡内張りダクトを通って発光区域に伝導される。次いで、照明器具の発光の角度分布は、適切な微細構造化表面の包含によって、発光表面内で調整される。あるいは、照明器具の遠視野における角度分布は、異なる方向に面する一連の周辺セグメントを通って発光される光束の調節によって調整される。これらの両方の角度制御手段は、光ダクト内のコリメーションの生成及び維持によってのみ可能である。
（４）これらのＬＥＤ光源は、それらが物理的非常に近接していることによって、その照明システムの大きい部分に支障を来たすこと又は交換することなしに取り外し及び交換することができる。
（５）このシステムのそれぞれの性能属性は、主に１つの構成要素による影響を受ける。例えば、光透過領域の形及び大きさ、又は、使用される場合は、光出力領域に広がる穿孔ＥＳＲの開口面積の局所パーセントが発光の空間分布を決定し、任意選択のデコリメーション−フィルム構造体（本明細書で「ステアリングフィルム」構造体とも呼ばれる）の形が主にダクト横断角度分布を決定する。したがって、限られた一連の個別構成要素（例えば、一連のパーセントの開口区域を有するスリット又は穿孔ＥＳＲ、及び標準半角の均一な照明のための一連のデコリメーションフィルム）を製造及び販売して、使用者が極めて多様な照明システムを組み立てるのを可能にすることは実行可能である。
【００２２】
照明システムの光ダクト部分の１つの構成要素は、ダクト照明システムの残りの部分へ光ダクトを通って届く光束を劣化させずに、光ダクトの所望の部分から効率的に光を抽出する能力である。光を効率的に抽出する能力なしには、どんな遠隔照明システムも短距離光ダクトのみに限られることになるので、内部照明のための高輝度の光の配分の魅力を大幅に削減する可能性がある。
【００２３】
光ダクトのような、一箇所から別の場所に光を透過するように設計されたデバイスについては、その光学表面は、それらに当たる入射光の吸収及び透過を最小限にする一方で、その光の実質的に全てを反射することが望ましい。デバイスの部分によっては、一般的に反射性の光学表面を用いて選択的な区域に光を送達し、次いで、既知の既定のやり方でそのデバイスから光を透過することを可能にすることが望ましい場合がある。そのようなデバイスでは、本明細書に記載したように、光学表面の一部分を部分反射性として提供して、光が既定のやり方でデバイスを出ることを可能にすることが望ましい場合がある。
【００２４】
多層光学フィルムが任意の光学デバイスで使用される場合、場合によっては、光学デバイスにおいて多層光学フィルム自体が自己支持するには十分に剛性でない場合があるために、それを支持体（それ自体が透明、不透明反射、又はそれらの任意の組み合わせであり得る）に積層する場合がある、又は別の何らかの方法で任意の好適なフレーム又は他の支持構造体を用いてそれを支持する場合があることが理解されよう。
【００２５】
ダクト横断方向の発光の制御は、光ダクトの横断面が光ダクトの中心線から標的の被照明表面上の点までの連続又は個別の複数の外向きの表面法線を含む湾曲光ダクトに関して利用可能である。場合によっては、転向フィルムを巻いて円筒を形成し、プリズムの頂点を内向きにし、それらの軸を周方向にして、滑らかな壁の透明チューブの中に挿入してもよい。次いで、既定の光透過領域を有するＥＳＲを巻いて円筒を形成し、転向フィルムの内側に挿入することができる。この光抽出ダクトを通る発光は、平行プリズムの微細構造体の夾角が約６９度のときに、その表面に対してほぼ垂直に中心を合わせる。光ダクトの表面の異なる周方向の場所は、標的表面の異なる局所区域を照らすことができる。スリット又は穿孔ＥＳＲの開口面積の割合（％）を異なる場所で調整して発光輝度の局所的な強度を変更することは、標的表面上に所望の照度パターンを生成するための手段をもたらす。
【００２６】
図１Ａ〜１Ｃは、本開示の一態様による第１、第２、及び第３の照明要素１００ａ、１００ｂ、及び１００ｃの概略斜視図を示す。図１Ａ〜１Ｃにおいて、第１、第２、及び第３の照明要素１００ａ、１００ｂ、及び１００ｃはそれぞれ、長手方向軸１０５、第１端１１５、対向する第２端１１７、及び内部反射表面１１２を有する光ダクト１１０を含む。第１、第２、及び第３の照明要素１００ａ、１００ｂ、及び１００ｃはそれぞれ、光出力領域１４０に、対応する第１、第２、及び第３の光透過領域１３０ａ、１３０ｂ、及び１３０ｃを更に含む。任意選択の光移送領域１４２、１４４は光出力領域と、それぞれ対応する第１端１１５及び第２端１１７との間に延在する。任意選択の光移送領域１４２、１４４はそれぞれ光ダクト１１０の部位を構成し、光ダクトにおいては、反射性内面１１２が、光透過領域を伴わないで光ダクト１１０を完全に周回して延び、第１端１１５又は第２端１１７のいずれかから入る光（図示せず）の移送及び混合をもたらす。
【００２７】
特定の一実施形態において、図１Ａは、光ダクト１１０の第１端１１５に近接した第１位置１３２から光ダクト１１０の第２端１１７に近接した第２位置１３４までにかけて大きさが増加する第１の光透過領域１３０ａを有する第１の照明要素１００ａを示す。場合によっては、第１の光透過領域１３０ａは、第１端１１５から入力される、第２端１１７から反射し得る第１の照明要素１００ａからの光を抽出する（及びより均一に配光する）ために有用であり得る。
【００２８】
特定の一実施形態において、図１Ｂは、光ダクト１１０の第１端１１５に近接した第１位置１３３から中間点位置１３５にかけて大きさが増し、次いで中間点位置１３５から光ダクト１１０の第２端１１７に近接した第２位置１３７にかけて大きさが減少する、第２の光透過領域１３０ｂを示す。場合によっては、第２の光透過領域１３０ｂは、第１端１１５及び第２端１１７の両方から入力される第２の照明要素１００ｂからの光を抽出する（及びより均一に配光する）ために有用であり得る。
【００２９】
特定の一実施形態において、図１Ｃは、光ダクト１１０の第１端１１５に近接した第１位置１３８から光ダクト１１０の第２端１１７に近接した第２位置１３９まで延びる第３の光透過領域１３０ｃを示す。第３の光透過領域１３０ｃは、第１位置１３８から第２位置１３９にかけて大きさが均一であってもよく、あるいは、光ダクト１１０からの任意の望ましい光分布を抽出するために、長手方向軸１０５に平行の長さ方向に沿って所望によりこの大きさが変化してもよい。場合によっては、第３の光透過領域１３０ｃは、第１端１１５及び第２端１１７の両方からか、又は第１端１１５及び第２端１１７の一方のみから入力される、第３の照明要素１００ｃからの光を抽出する（及びより均一に配光する）ために有用であり得る。
【００３０】
図２Ａは、本開示の一態様による、照明要素２００の分解概略斜視図を示している。照明要素２００は、長手方向軸２０５及び内部反射表面２１２を有する光ダクト２１０を含む。長手方向軸２０５の入力コリメーション半角θ０内に配置された中心光線２２２及び境界光線２２４を有する部分的にコリメートされた光ビーム２２０は、光ダクト２１０に沿って第１端２１５から効率的に移送され得る。部分的にコリメートされた光ビーム２２０の一部は、光が抽出される光透過領域２３０を有する内部反射表面２１２に配設された光出力領域２４０を通って光ダクト２１０から出ることができる。光透過領域２３０は、内部反射表面２１２から除去されたスライス部又は内部反射表面２１２内の複数の空所部（図示せず）を有することを含む、他の箇所にも記述されている透過領域（例えば１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ）のいずれでもよい。複数の平行畝状微細構造体２５２を有する転向フィルム２５０は、平行畝状微細構造体２５２のそれぞれに対応する頂点２５４が光ダクト２１０の外表面２１４に近接して位置づけられるように、光出力領域２４０に隣接して位置づけることができる。転向フィルム２５０は、光透過領域２３０を通って光ダクト２１０を出る光線を遮ることができる。特定の一実施形態において、転向フィルム２５０は、平行畝状微細構造体２５２のそれぞれが長手方向軸２０５に本質的に垂直に配向されるように整列させることができるが、場合によっては、平行畝状微細構造体２５２は、代わりに、例えば約８５度〜約９０度、又は約８０度〜約９０度、又は約７５度〜約９０度、又は更には７５度未満など、長手方向軸２０５から約９０度以外の角度で位置づけられてもよい。
【００３１】
特定の一実施形態において、光透過領域２３０は、内部反射表面２１２の厚さを完全に貫通する穴か、又はその一部分のみを通る穴のような物理的な開口部である場合がある。特定の一実施形態において、光透過領域２３０は、代わりに、実質的に光を反射しない内部反射表面２１２に形成された窓のような、中実の透明の又は透過性の領域である場合がある。いずれにせよ、光透過領域２３０は、光が表面で反射されずに通過できる内部反射表面２１２の領域を定める。光透過領域２３０におけるこれらの空所は、弧、円、楕円、長円等などの湾曲形、三角形、矩形、五角形などの多角形、Ｘ形、ジグザグ、縞、スラッシュ、星などを含む不規則形、及びこれらの組み合わせを含み得る規則形又は不規則形のいずれかの任意の好適な形を有することができる。
【００３２】
光出力領域２４０は、約１％〜約５０％の任意の所望の開口面積（すなわち非反射性）の割合（％）を有するように作ることができる。特定の一実施形態において、開口面積の割合（％）は約１％〜約３０％、又は約１％〜約２５％の範囲である。穿孔ＥＳＲ反射体の空所を光透過領域１３０に使用する場合のそれらの個々の空所の大きさの範囲を変化させてもよい。特定の一実施形態では、空所の主寸法は約０．５ｍｍ〜約５ｍｍ、又は約０．５ｍｍ〜約３ｍｍ、又は約１ｍｍ〜約２ｍｍの範囲であってよい。
【００３３】
場合によっては、空所は光透過領域２３０にわたって均一に分布されてよく、均一の大きさを有してよい。しかし、場合によっては、空所は光透過領域２３０にわたって異なる大きさ及び分布を有してよく、他の箇所にも記述されているように、出力領域にわたって空所（すなわち開口）の可変面積分布が得られる場合がある。所望により、光透過領域２３０は、例えば同時係属米国特許公開第ＵＳ２０１２−００５７３５０号（表題「ＳＷＩＴＣＨＡＢＬＥ  ＬＩＧＨＴ−ＤＵＣＴ  ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ」）に記載されているように空所開口面積を完全に閉じた状態から完全に開いた状態まで徐々に変化させることによって光ダクトからの光の出力を調節するために用いることが可能な切り替え式要素（図示せず）を備えることができる。
【００３４】
空所は、例えば打抜き、レーザー切断、成形、形成等、任意の好適な手法によって形成することができる物理的な開口部であってよい。空所は、あるいは、多くの異なる材料又は構成で提供可能な透明の窓であってもよい。それらの区域は多層光学フィルム又は任意の他の透過性又は部分透過性の材料であってよい。それらの区域を光が透過できるようにする１つの方法は、部分的に反射性で部分的に透過性の区域を光学表面に設けることである。多様な手法によって多層光学フィルムの区域に部分的反射性を付与することができる。
【００３５】
一態様では、区域は、例えば米国特許第７，１４７，９０３号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら、表題「Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」）に記載されているもののような、１つの偏光面を有する光の透過を可能にする一方でその透過された光に直交の偏光面を有する光を反射するように一軸方向に延伸された多層光学フィルムを備えることができる。別の態様では、区域は、反射フィルムを光透過フィルムに変換するように選択された領域が歪められた多層光学フィルムを備えることができる。そのような歪みは、例えば、ＰＣＴ公開特許第ＷＯ２０１００７５３５７号（Ｍｅｒｒｉｌｌら）、表題「Ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍｓ  ｕｓｉｎｇ  Ｓｐａｔｉａｌｌｙ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ」に記載されているように、フィルムの層状構造を減らすようにフィルムの部分を加熱することによって与えることができる。
【００３６】
その選択的な複屈折性の低減は、内部層の少なくとも一部を、以前から存在する光学的複屈折性を低減又は排除する弛緩を材料中に生じさせるのに十分に高く、しかしながらフィルム内での層構造の物理的一体性を維持するのに十分に低い温度へと、選択的に加熱するために、適切な量のエネルギーを第２のゾーンに程好く送達することによって実施され得る。複屈折性の低減は部分的であってもよく、又は全体的なものであってもよく、その場合、第１のゾーンにおいて複屈折性である内部層は、第２のゾーンにおいて光学的に等方性にされる。代表的な実施形態において、選択的な加熱は、少なくとも部分的には光又は他の放射エネルギーのフィルムの第２ゾーンへの選択的供給によって達成される。
【００３７】
特定の一実施形態において、転向フィルム２５０は、例えば、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）Ｉｍａｇｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｎｇ  Ｆｉｌｍのような微細構造化フィルムであり得る。転向フィルム２５０は、他の箇所にも記述されているように、１つの形状の平行畝状微細構造を複数含んでもよく、あるいは、異なる方向に光を方向付けるために用いられる様々な夾角を有するような１つ以上の異なる形状の平行畝状微細構造を含んでもよい。
【００３８】
特定の一実施形態において、それぞれの頂点２５４は外表面２１４に隣接している場合があるが、場合によっては、それぞれの頂点２５４はむしろ分離距離（図示せず）によって外表面２１４から分離される場合がある。転向フィルム２５０は、光出力領域２４０を出る光線を遮って方向変換させるように位置づけられる。それぞれの平行畝状微細構造体２５２に対応する頂点２５４は、微細構造体への光の入射を方向変換するために、約３０度〜約１２０度、又は約４５度〜約９０度、又は約５５度〜約７５度の範囲で変化することができる平行畝状微細構造体２５２の平面間夾角を有する。特定の一実施形態において、夾角の範囲は約５５度〜約７５度であり、光出力領域２４０を通って出る部分的にコリメートされた光ビーム２２０は長手方向軸２０５から離れるように転向フィルム２５０によって方向変換される。
【００３９】
図２Ｂは、本開示の一態様による、図２Ａの照明要素２００の概略斜視図を示している。図２Ｂに示す概略斜視図を用いて、照明要素２００の態様を更に説明することができる。図２Ｂに示される要素２１０〜２５０のそれぞれは、前述されている図２Ａに示される同様に番号付けされた要素２１０〜２５０に対応する。例えば、図２Ｂに示される光ダクト２１０は図２Ａに示される光ダクト２１０に対応する、などである。図２Ｂで、外面２１４を含む光ダクト２１０の断面２１８は長手方向軸２０５に垂直であり、長手方向軸２０５及び転向フィルム２５０を貫通する第１平面２６０は断面２１８に垂直である。同様に、第２平面２６５は断面２１８に平行であり、第１平面２６０及び転向フィルム２５０の両方に対して垂直である。本明細書での記載においては、断面２１８は曲面である光出力領域２４０を一般に含むが、場合によっては、他の箇所にも記載しているように、光出力領域２４０は平面の光ダクトの円形断面、楕円形断面、又は弧形領域の部分を含む。典型的な断面形のいくつかの例としては、円、楕円、多角形、閉じた不規則な曲線、三角形、正方形、矩形、又は他の多角形が挙げられる。
【００４０】
いくつかの実施形態では、照明要素２００は、転向フィルム２５０がステアリング要素と光ダクト２１０の外面２１４との間に位置づけられるように転向フィルム２５０に隣接して配設される複数のステアリング要素（図示せず）を更に含む場合がある。ステアリング要素は、米国仮特許出願第６１／７２０，１１８号（表題「ＲＥＣＴＡＮＧＵＬＡＲ  ＤＵＣＴ  ＬＩＧＨＴ  ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ」、代理人整理番号第７００５８ＵＳ００２号、２０１２年１０月３０日付出願）に記載されているように、転向フィルム２５０から出てくる光を遮って径方向（すなわち、第２平面２６５内の方向）への更なる角度の光の広がりをもたらすように配設される。
【００４１】
図３Ａ〜３Ｄは、本開示の一態様による第１〜第４の照明要素３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄの断面の概略的実施形態を示す。第１〜第４の照明要素３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄのそれぞれは、他の箇所にも記載したように、それぞれ対応する、長手方向軸３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ、３０５ｄ、光透過領域３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ、３３０ｄ、及び出力角φａ、φｂ、φｃ、φｄを含む。出力角φａ、φｂ、φｃ、φｄのそれぞれは対応する長手方向軸３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ、３０５ｄに垂直に測定され、光透過領域３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ、３３０ｄを通って光ダクト３１０を出る光の径方向の角度の広がりを表す。
【００４２】
図３Ａにおいて、光ダクト３１０は、平行畝状微細構造体３５２ａが内方に面するように転向フィルム３５０ａを円筒形に巻き、その円筒内に、ＥＳＲフィルムなどのロール状の内面反射フィルム３１２ａを位置づけることによって形成される。
【００４３】
図３Ｂにおいて、光ダクト３１０は、平行畝状微細構造体３５２ｂが内方に面するように例えばアクリル、ポリカーボネート又はガラスチューブのような透明チューブ３１４ｂの周囲に転向フィルム３５０ｂを円筒形に巻き、その円筒内にＥＳＲフィルムなどのロール状の内面反射フィルム３１２ｂを位置づけることによって形成される。
【００４４】
図３Ｃにおいて、光ダクト３１０は、平行畝状微細構造体３５２ｃが内方に面するように光透過領域３３０ｃにおいて透明チューブ３１４ｃの周囲に転向フィルム３５０ｃを巻き、その円筒内にＥＳＲフィルムなどのロール状の内面反射フィルム３１２ｃを位置づけることによって形成される。透明チューブ３１４ｃは、アクリル、ポリカーボネート、又はガラスチューブのような任意の好適な透明の材料でよい。
【００４５】
図３Ｄにおいて、光ダクト３１０は、平行畝状微細構造体３５２ｄが内方に面するように転向フィルム３５０ｄを円筒形に巻き、そのロール状のチューブを透明チューブ３１４ｄ内に配置し、ＥＳＲフィルムなどのロール状の内面反射フィルム３１２ｄを転向フィルム３５０ｄ内に位置づけることによって形成される。透明チューブ３１４ｄは、アクリル、ポリカーボネート、又はガラスチューブのような任意の好適な透明の材料でよい。場合によっては、他の箇所にも記載したように、光ダクト３１０にシールされた端部を固着することによって密閉された照明要素３００ｄに適応させることが最も容易な構成であり得るという理由から、図３Ｄに示す構成が好ましいことがある。
【００４６】
図４Ａは、本開示の一態様による遠隔照明光ダクト４０１の長手方向概略断面図を示す。遠隔照明光ダクト４０１は、光注入器４０２及び照明要素４００を含む。光注入器４０２は熱抽出素子４８２に取り付けられた光源４８０及び光コリメーション光学素子４８４を含む。照明要素４００は、他の箇所にも記載したように、長手方向軸４０５を有する光ダクトと、内部反射表面４１２と、第１端４１５と、対向する第２端４１７と、光透過領域４３０とを含む。対向する第２端４１７は、他の箇所にも記載したように、光線を反射するために任意選択の反射体４１８を含んでもよく、あるいは、光ダクト４１０に光を入射するために第２の光注入器（図示せず）を使用できるように透明であってもよい。
【００４７】
照明要素４００は、長手方向軸４０５に向かって内方に面している複数の平行畝状微細構造体４５２を有する、光透過領域４３０に隣接して配置された転向フィルム４５０を更に含む。光源４８０は、典型的には、光コリメーション光学素子４８４を通って光ダクト４１０の第１端４１５内に、中心光線４２２、境界光線４２４、及びコリメーション角θ０を有する部分的にコリメートされた光線４２０として、光４８１を注入するＬＥＤであってよい。光透過領域４３０を交差する光線は転向フィルム４５０によって転向され、中心光線４７２、境界光線４７４、及びコリメーション角θ１を有する出力光線４７０として、照明要素４００を出る。光透過領域４３０は、他の箇所にも記載したように、長手方向軸４０５に沿って大きさが変化してもよく、照明要素４００の断面は図４Ｂ〜４Ｄに示されている。
【００４８】
特定の一実施形態において、部分的にコリメートされた光ビーム４２０は、中心光線４２２からの入力光発散角θ０（すなわち、コリメーション半角θ０）内の伝播方向を有する光円錐を含む。部分的にコリメートされた光ビーム４２０の発散角θ０は、中心光線４２２を中心にした円錐内で対称に分布されてもよく、あるいは、非対称に分布されてもよい。場合によっては、部分的にコリメートされた光ビーム４２０の発散角度θ０は約０度〜約３０度、又は０度〜２５度、又は約０度〜約２０度、又は約０度〜約１５度の範囲であり得る。特定の一実施形態では、部分的にコリメートされた光ビーム４２０の発散角θ０は約２３度であり得る。
【００４９】
部分的にコリメートされた光線は、光ダクト４１０の長手方向軸４０５の方向に沿って光ダクト４１０の内部に注入される。場合によっては、光透過領域４３０内の光ダクト４１０を穿孔の開いている反射性の内張りの光ダクト（例えば、穿孔の開いている３Ｍ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）フィルム）で内張りする。穿孔間のＥＳＲに当たった光線は鏡面反射して、入射光と同じ円錐方向内で光ダクトに返される。一般には、ＥＳＲの反射性内張りはほとんどの可視波長で少なくとも９８％の反射率であり、反射光の２％以下が、その正反射方向から０．５度を超えて方向付けられる。穿孔内に当たった光線は方向を変えずにＥＳＲを通過する。（ＥＳＲの平面内の穿孔の寸法はその厚さと比較して大きいと仮定されるので、穿孔の内側の縁部に当たる光線はほとんどないことに注意されたい）。光線が穿孔に当たって光ダクトを出る確率は、穿孔ＥＳＲの局所的な開口面積の割合（％）に比例する。したがって、光が光ダクトから抽出される比率は、この開口面積の割合（％）を調整することによって制御することができる。
【００５０】
円周方向における半角は、光ダクト内のコリメーションの半角に匹敵する。長手方向における半角は光ダクト内の半角のおよそ半分であり、すなわち、穿孔を通って逃れる可能性があるのは、ＥＳＲのすぐ内側の方向の半分だけである。したがって、光ダクト内の半角が減るにつれて、所望の方向に光を方向付けるための精度は増す。
【００５１】
穿孔を通過した光線は、次に、プリズム転向フィルムに当たる。それらの光線は転向フィルムの平面にほぼ平行かつプリズムの軸に垂直の方向で転向フィルムのプリズムに当たり、この規範からのそれらの入射の発散は光ダクト内のコリメーションによって決定される。これらの光線の大部分は、最初に遭遇したプリズム面によって屈折されてから反対側の面によって全内部反射（ＴＩＲ）されることによってフィルムに入り、最終的にフィルムの底部によって屈折される。光ダクトの軸に垂直の伝播方向における正味変化はない。光ダクトの軸に沿った方向の正味変化は、転向フィルムのプリズム材料の屈折率及びプリズムの夾角を用いて容易に算出することができる。一般には、これらは、フィルムに下向きの法線を中心とする透過の角度分布をもたらすように選択される。ほとんどの光線が透過されるので、光ダクトに返される光はほとんどなく、光ダクト内のコリメーションの維持が容易になる。
【００５２】
次に、所望により、米国仮特許出願第６１／７２０，１１８号（表題「ＲＥＣＴＡＮＧＵＬＡＲ  ＤＵＣＴ  ＬＩＧＨＴ  ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ」、代理人整理番号第７００５８ＵＳ００２号、２０１２年１０月３０日出願）に記載されているように、転向フィルムを通過する光線を任意選択のデコリメーションフィルム又はプレート（ステアリングフィルムとも呼ばれる）に当てることができる。ステアリングフィルムに当たる光線はフィルムの平面にほぼ垂直にフィルムの構造化表面に当たる。これらの大部分は構造化表面を通過し、その構造体の局所的な傾斜によって決定される方向に屈折し、底面を通過する。これらの光線に関しては、光ダクトの軸に沿った伝播方向における正味変化はない。軸に垂直方向における正味変化は、構造体の表面の屈折率及び傾斜の分布によって決定される。ステアリングフィルム構造体は円筒状又は非球面の畝状レンズのように滑らかな曲面であってもよく、あるいは、滑らかな湾曲したレンズ構造を近似するような区分的平面であってもよい。一般には、ステアリングフィルム構造体は、放射面のダクトの断面の寸法と比べて大きい光ダクトからの距離で生じる、標的表面上の特定の照度分布をもたらすように選択される。ここでもまた、ほとんどの光線が透過されるので、光ダクトに返される光はほとんどなく、光ダクト内のコリメーションは維持される。
【００５３】
多くの場合、転向フィルム及びステアリングフィルム（存在する場合）は透明の支持プレート又は光ダクトを囲むチューブを（光ダクトの構成に応じて）使用することができる。特定の一実施形態において、透明の支持体は最も外側のフィルム構成要素に積層することができ、かつ、最も外側の表面上に反射防止コーティングを含むことができる。積層及びＡＲコートはどちらも、最も外側の構成要素による透過を増し、反射を減らして、照明システムの総合効率を高め、光ダクト内のコリメーションを良好に維持する。
【００５４】
図４Ｂ〜４Ｄは、本開示の一態様による図４Ａの異なる断面による概略図を示し、図中、長手方向軸４０５に垂直方向に内在する出力角φは、位置４Ｂにおけるφｘから位置４Ｃのφｙ、更に位置４Ｄのφｚへと増加している。
【００５５】
それぞれの平行畝状微細構造体４５２に対応する頂点２５４は、微細構造体上に入射した光を方向変換するために約３０度〜約１２０度、又は約４５度〜約９０度、又は約５５度〜約７５度の範囲で変化し得る平行畝状微細構造体４５２の平面間夾角を有する。特定の一実施形態において、夾角の範囲は約５５度〜約７５度であり、光透過領域４３０ｘ、４３０ｙ、４３０ｚを通って出る部分的にコリメートされた光ビームは長手方向軸４０５から離れるように転向フィルム４５０によって方向変換される。部分的にコリメートされた光ビームの方向変換された部分は、中心光線４７２ｘ、４７２ｙ、４７２ｚ及び出力コリメーション半角θｘ，θｙ，θｚを有する部分的にコリメートされた出力光ビーム４７０ｘ、４７０ｙ、４７０ｚとして出て、長手方向軸４０５から長手方向の角度で（すなわち、長手方向軸及び中心光線４７２ｘ、４７２ｙ、４７２ｚを含む平面において長手方向軸から垂直に測定される角度に沿って）方向付けられる。場合によっては、入力コリメーション半角θ０及び出力コリメーション半角θｘ，θｙ，θｚは同じであり得、光のコリメーションは維持される。長手方向軸からの長手方向の角度は、微細構造体の夾角に依存して、約４５度〜約１３５度、又は６０度〜１２０度、又は約７５度〜約１０５度の範囲、又は約９０度であり得る。
【００５６】
抽出される輝度の角度分布、光ダクト内のコリメーションの半角へのその依存、転向フィルムのインデックス及び夾角、並びに任意選択によるデコリメーションフィルムのインデックス、及び傾斜分布についての近似分析モデルの基礎となる式は、容易に導出することができる。主経路以外の光線の経路、曲面光抽出器内の樹脂、基板、及び支持プレート間のインデックスの微妙な差、これらの構成要素内の吸収の可能性、並びに支持プレート上のＡＲコートのような追加的な特徴の存在の影響は、測光光線追跡シミュレーションにより評価することができる。問題なく実行されたシミュレーションの予測は、構成要素の入力記述及びそれらの組み立てが正確であるならば、本質的に正確であり得る。
【００５７】
一般に、空所に当たる光線の円錐内の光線の半分だけが通常は光ダクトを出るので、本明細書に開示した任意の照明要素を介した発光のダクト沿い方向における半角は、光ダクト内のコリメーションの半角の概ね半分である。場合によっては、ダクト横断方向において発された角度分布を変更せずにダクト沿い方向における半角を増すことが望ましいことがある。ダクト沿い方向の半角を増すことは、発光表面のそのセグメントを細長くし、このことは、標的表面の任意の点での輝度に実質的に寄与する。その結果、表面の近くの物体により作られる影の発生を減らすことができ、かつ表面上の最大輝度入射を減らして、グレア（ぎらぎら）の可能性を削減することができる。一般には、光ダクト内の半角を単純に増すことによって光ダクトに沿った半角を増すことは、ダクト横断方向の分布を変更し、ダクト横断方向の制御の精度を最終的に低下することになるので、許容されない。
【００５８】
例えば、ダクト沿いの分布は、インデックス１．６、６９度の転向プリズムに対する法線を概ね中心とする。それは、６９度未満の夾角では、小さい後方構成要素（光ダクト内の伝播に対して）を有する方向を中心とし、６９度を超える夾角では、前方構成要素を有する方向を中心とする。したがって、６９度未満及び６９度以上を含む複数の夾角を有するプリズムで構成された転向フィルムは、６９度のプリズムだけで構成されたフィルムよりも大きいダクト沿い半角を有するがほぼ法線を中心としたダクト沿いの分布を生成することができる。
【００５９】
図５は、本開示の一態様による曲面光出力領域５８０を有する照明要素５００の実施形体の概略断面を示す。図５において、照明要素５００は、長手方向軸５１５、内部反射表面５１２、及び曲面光出力領域５８０を有する矩形の光ダクト５１０を含む。曲面光出力領域５８０は、他の箇所にも記載したように、光透過領域５３０を含む。転向フィルム５５０は光透過領域５３０に隣接して配設される。出力角φは長手方向軸５１５から垂直方向に内在し、矩形の光ダクト５１０を出る光の角度の広がりを表す。光透過領域５３０を遮る長手方向軸５１５の方向に沿って伝播する部分的にコリメートされた光は、中心光線５７２、境界光線５７４、及びコリメーション角θ１を有する部分的にコリメートされた光５７０として矩形の光ダクト５１０を出る。中心光線５７２は、概して、転向フィルム５５０に垂直の方向に出る。矩形光ダクト５１０は平面部分を含む様々な断面形の代表であり、三角形、矩形、正方形、五角形等の断面を含む平面部分を有する他の想定される光ダクト断面もまた代表するものと意図されていることが理解されよう。
【００６０】
図６は、本開示の一態様による筐体６０１の斜視概略図を示す。筐体６０１は、遠隔照明源を有することによる利益を受け得る、他の箇所にも記載されている、任意の筐体であってよい。特定の一実施形態において、筐体６０１は、温度制御された内部空間６９２、ドア６９４、及び内部空間６９２の温度を制御するための冷蔵装置６９６を有する、飲料冷却機６９０のような冷蔵筐体６０１であり得る。冷蔵筐体６０１は、内容物を見ることができるように例えばドア６９４の可視光透過ポートのような１つ以上の透明ビューイングパネルを含み得る。ドア６９４内に装着されて示されている第１及び第２の遠隔照明光ダクト６００ａ、６００ｂのような１つ以上の遠隔照明光ダクトを配置して、内部空間６９２を照らすことができる。任意の所望の数の遠隔照明光ダクトを用いて内部空間６９２を照らすことができ、遠隔照明光ダクトは筐体６０１内の任意の所望の場所に、例えば平行、垂直、斜めなど任意の所望の配向で配置することができる。第１及び第２の遠隔照明光ダクト６００ａ、６００ｂは、それぞれの光源が内部空間６９２に対して外部に位置づけられるようにそれぞれ装着された第１対の光源６０２ａ、６０２ｂ及び第２対の光源６０２ｃ、６０２ｄを含む。このようにすると、第１及び第２の部分的にコリメートされた出力光６７０ａ、６７０ｂは、他の箇所にも記載されているように、内部空間６９２を照らすことができる。
【実施例】
【００６１】
実施例１：飲料冷却機照明装置
小売業界で使用される、透明の正面ドアを有する飲料冷却機の商品名である、「陳列棚」の棚の上の商品を照らすように、遠隔ダクト照明システムを構成した。現在利用可能な陳列棚は、冷却チャンバ内に配設された約数百個のＬＥＤのアレイを使用している。そのＬＥＤアレイが約３４ワットの電力を消費することが測定により決定され、そのほとんどが冷却機内の熱として散逸された。追加のエネルギー消費には、ＬＥＤによって生成される冷却チャンバ内の熱を取り除く必要が伴う。この「エネルギー税」は、一般に、性能係数（ＣＯＰ）を用いて定量化され、現在入手可能な冷却機の場合、性能係数は典型的には２〜６である（すなわち、冷蔵庫を稼動するために使われる１ワットの電力が、冷蔵庫チャンバ内から２〜６ワットの熱エネルギーを取り除く）。その結果、「遠隔に」すなわち冷却チャンバの外部に光源を配置することに伴って期待される節約は、その光源によって生成される熱負荷の約１５〜約５０％の間で変化するであろうと考えられる。
【００６２】
比較実施例
従来の冷却機のエネルギー使用量を決定した。従来の冷却機のドアの内側の周囲にＬＥＤストリップの４つのストリングを配設した。それらのストリップは、基板対基板コネクタか又は基板対配線コネクタのいずれかで接続されたＬＥＤ回線を有するモジュール式の回路基板であった。それぞれのＬＥＤ回路は直列ストリングで接続された６つのＬＥＤと２つの抵抗とで構成されている。直列ストリングを並列接続して基板ごとに複数のストリングを設けた。合計２９４個のＬＥＤと９８個の抵抗とを備える４９の回路があった。これらの４９の回路を、２４Ｖの駆動電圧を生成する電圧源に並列接続した。
【００６３】
６つの直列接続されたＬＥＤの電圧降下は１８．６Ｖと測定され、残りの５．４Ｖは２つの抵抗によって降下した。それぞれの回路を介して３０ｍＡの測定電流を用いると、抵抗によって生成されるジュール熱は約０．１６２Ｗと推定された。ＬＥＤによって消費される総エネルギーは０．５５８Ｗであり、ＬＥＤの光効率を約３３％と仮定すると、６個のＬＥＤによって生成される推定ジュール熱は０．３７２Ｗであった。したがって、それぞれのＬＥＤ回路によって生成される推定総ジュール熱は０．１６２＋０．３７２＝０．５３４Ｗであり、したがって、４９の回路によって生成される総ジュール熱は２６．２Ｗであった。それらのＬＥＤストリップによって駆動するために消費された測定総電力は３３．８Ｗであった。
【００６４】
この冷却機に関して与えられたＣＯＰは約１であるので、このシステム（ヒートポンプ及びその他残り）は、冷却チャンバ内から１Ｗの熱を周囲に取り出すために１Ｗのエネルギーを消費する。したがって、このシステムは冷却チャンバ内から熱を取り除くために追加の２６．２Ｗを消費した。照明回路を駆動するために使用された３５Ｗと、照明が生成した熱を冷却機内から取り除くために消費された２６．４Ｗとを合計することにより、エネルギー予算のベースラインは約６０Ｗと算出された。
【００６５】
遠隔照明のエネルギー消費
電力定格１０ワットのＣｒｅｅ  ＸＭ−Ｌ  ＬＥＤ（Ｃｒｅｅ，Ｉｎｃ．（ノースカロライナ州Ｍｏｒｒｉｓｖｉｌｌｅ）より入手可能）をヒートシンクに配置することによって光エンジンを組み立てた。合計４つのそのような光源を、それぞれが約３ワットで駆動される光源として準備した。Ｒｏｓｅシリーズコリメータ（ＬＥＤｉＬ（ＳＡＬＯ，ＦＩ）が製造する部品番号ＦＡ１１９１０＿ＣＸＭ−Ｄ）を、その仕様にしたがって、ＬＥＤ上に直接に組み立てた。
【００６６】
切断した高反射性多層フィルム（Ｖｉｋｕｉｔｉ（商標）ＥＳＲ（ミネソタ州Ｓｔ．Ｐａｕｌの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能）を、それぞれが長さ約６０ｃｍ、外径１インチ（２．５４ｃｍ）、内径７／８インチ（２．２３ｃｍ）のキャストアクリルチューブ内に挿入することによって、２つの光ダクトを作製した。光転向フィルムを（例えば図３Ｄに示すように）反射フィルムとチューブの間に配設した。光転向フィルムの構造化表面は頂点夾角６９度の三角プリズムのアレイで構成し、それらのプリズムは頂点を内側に向けて、ダクトの断面に接線方向に配設した。コリメータを有する２つの光エンジンをそれぞれのダクトの端部に取り付け、合計４つの光エンジンを用いて冷却機を照らした。
【００６７】
アクリルチューブの内部に挿入したときに図１Ｂに示したような切頭菱形の光出力表面が得られるように、ＥＳＲフィルムを切断した。中間点の最大光出力角（すなわち位置１３５に対応する）は約９０度であり、それぞれの部の近くの最小光出力角（すなわち位置１３３及び１３７に対応する）は約４５度であった。光移送領域（すなわち素子１４２及び１４４）は対応するそれぞれの端から約０ｃｍの距離に広がっている。
【００６８】
中間点の開口は、９０度以下の出力角を画定するようにダクト内の総円周の４分の１以下になるように設計した。この条件は、適用外形によって画定され、ダクトからの光は、冷却機の壁及びドアのガラスに隣接して、冷却機空間のドアの縁部に位置づけられる。この照明システムの目的は小売業者の棚の上に置かれた商品を照らすことであるので、チューブからの光の出力は冷却機の内側の壁には当たらず、また、ガラスを通って視認者の方に向くように連結されていない。
【００６９】
この記載のシステムは、それぞれ約３Ｗ、合計１２Ｗで駆動されるわずか４つのＬＥＤを用いて、比較例と同様の均一性及び輝度を提供した。これらのＬＥＤは冷却容積の外部に置かれたので、回路によって生成された熱を冷却機内から取り除くために使用されるエネルギーはなかった。したがって、この冷却機の照明のための総エネルギー予算は１２Ｗであった。
【００７０】
特に光チューブ照明を用いた既存の飲料冷却機を改造するときなど場合によっては、冷却機のドアに機械的な改良をすることは技師にとって非実用的であり得る。そのような場合は、これらのＬＥＤを冷却空間内に代わりに配置して、４つのＬＥＤの熱負荷を総エネルギー予算に加えることができる。一般には、駆動回路によってＸＭ−Ｌ  ＬＥＤ（上で使用した）に送達されるエネルギーの約７５％が熱に変換される。したがって、４つのＬＥＤが合計１２Ｗで駆動されたとき、約９Ｗの熱が冷却機内で生成される。冷却機のＣＯＰが約１と仮定すると、この熱を冷却機内から除去するために約９Ｗが消費される。そのような場合、総エネルギー節約は４８Ｗから約３９Ｗに低下する。
【００７１】
以下は、本開示の実施形態のリストである。
【００７２】
項目１は、照明要素であって、長手方向軸と、対向する第１端及び第２端と、光出力領域と、湾曲断面とを有する中空の光ダクトと、光出力領域に隣接した光透過領域を含む中空の光ダクトの内表面であって、光透過領域は第１端に近接した第１位置から第２端に近接した第２位置までの長手方向軸に垂直の出力角に内在する、内表面と、平行畝状微細構造体を含む、光出力領域に隣接して配設された転向表面であって、それぞれの平行畝状微細構造体が中空の光ダクトの内部に隣接した頂点を有する、転向表面と、を備えており、この中空の光ダクトを通って伝播し光透過領域と交差する光線は、中空の光ダクトを出て、平行畝状微細構造体に垂直の転向平面内で転向表面によって方向変換される、照明要素。
【００７３】
項目２は、内表面が、金属、金属合金、誘電フィルムスタック、又はそれらの組み合わせから選択される光反射表面を備える、項目１に記載の照明要素。
【００７４】
項目３は、第１の光を中空の光ダクト内に入射することができ、第１端に近接して位置づけられた第１光源を更に備える、項目１又は項目２のいずれか一項に記載の照明要素。
【００７５】
項目４は、第２端が反射体を備え、かつ出力角が第１位置から第２位置まで増加する、項目１〜項目３のいずれか一項に記載の照明要素。
【００７６】
項目５は、出力角が第１位置での約０度から第２位置での約９０度までの範囲で増加する、項目１〜項目４のいずれか一項に記載の照明要素。
【００７７】
項目６は、第２の光を中空の光ダクト内に入射することができる第２端に近接して位置づけられた第２光源を更に備えており、出力角が、第１位置から中間位置にかけて増加し、かつ中間位置から第２位置にかけて減少する、項目１〜項目５のいずれか一項に記載の照明要素。
【００７８】
項目７は、出力角が、第１位置での約０度から中間位置での約９０度までの範囲で増加し、次いで中間位置での約９０度から第２位置での約０度までの範囲で減少する、項目６に記載の照明要素。
【００７９】
項目８は、第１端と第１位置との間、第２端と第２位置との間、又はそれら両方の間に、光移送領域を更に備える、項目１〜項目７のいずれか一項に記載の照明要素。
【００８０】
項目９は、平行畝状微細構造体のそれぞれが長手方向軸に本質的に垂直に配向されている、項目１〜項目８のいずれか一項に記載の照明要素。
【００８１】
項目１０は、内表面が転向表面を備える、項目１〜項目９のいずれか一項に記載の照明要素。
【００８２】
項目１１は、転向表面が転向フィルムの主表面を含む、項目１〜項目１０のいずれか一項に記載の照明要素。
【００８３】
項目１２は、転向フィルムの対向する主表面が中空の光ダクトの内表面に隣接している、項目１１に記載の照明要素。
【００８４】
項目１３は、平行畝状微細構造体のそれぞれが中空の光ダクトの外表面に隣接している、項目１〜項目１１のいずれか一項に記載の照明要素。
【００８５】
項目１４は、平行畝状微細構造体のそれぞれが中空の光ダクトの外表面に直接隣接している、項目１〜項目１１のいずれか一項に記載の照明要素。
【００８６】
項目１５は、光線が、長手方向軸のコリメーション半角内の光ダクト伝播方向に伝播し、かつ光ダクトの伝播方向と異なる出口伝播方向に出る、項目１〜項目１４のいずれか一項に記載の照明要素。
【００８７】
項目１６は、湾曲断面が、円、長円、楕円、弧、又はこれらの組み合わせを含む、項目１〜項目１５のいずれか一項に記載の照明要素。
【００８８】
項目１７は、少なくとも２つの平行畝状微細構造体の頂点が同等の頂点角度を有する、項目１〜項目１６のいずれか一項に記載の照明要素。
【００８９】
項目１８は、中空の光ダクトが周辺環境から密封されている、項目１〜項目１７のいずれか一項に記載の照明要素。
【００９０】
項目１９は、筐体であって、内部空間と、内部空間に配設された照明要素であって、長手方向軸と、対向する第１端及び第２端と、光出力領域と、湾曲断面とを有する中空の光ダクトと、光出力領域に隣接した光透過領域を含む、中空の光ダクトの内表面であって、光透過領域が、第１端に近接した第１位置から第２端に近接した第２位置にかけて変化する、長手方向軸に垂直の出力角に内在する、内表面と、光出力領域に隣接して配設され、平行畝状微細構造体を含む転向表面であって、それぞれの平行畝状微細構造体が中空の光ダクトの内表面に隣接した頂点を有する、転向表面と、内部空間の外部に、第１端に隣接して配設された第１光源であって、長手方向軸のコリメーション半角内で中空の光ダクト内に第１の光を入射することができる、第１光源と、を備えている、照明要素と、を備えており、中空の光ダクトを通って伝播する、光透過領域と交差する光線は、中空の光ダクトを出て、平行畝状微細構造体に垂直の転向平面内で転向表面によって方向変換される、筐体。
【００９１】
項目２０は、内部空間が温度制御されている、項目１９に記載の筐体。
【００９２】
項目２１は、第２の光を中空の光ダクト内に入射することができ、第２端に近接して内部空間の外部に位置づけられた、第２光源を更に備えており、出力角が第１位置から中間位置にかけて増加し、かつ中間位置から第２位置にかけて減少する、項目１９又は項目２０のいずれか一項に記載の筐体。
【００９３】
項目２２は、中空の光ダクトが周辺環境から密封されている、項目１９〜項目２１のいずれか一項に記載の筐体。
【００９４】
項目２３は、冷蔵筐体であって、内部空間と、可視光透過ビューイングポートと、内部空間に配設された照明要素であって、長手方向軸と、対向する第１端及び第２端と、光出力領域と、湾曲断面とを有する中空の光ダクトと、光出力領域に隣接した光透過領域を含む中空の光ダクトの内表面であって、光透過領域が、第１端に近接した第１位置から第２端に近接した第２位置にかけて変化する長手方向軸に垂直の出力角に内在する、内表面と、平行畝状微細構造体を含む、光出力領域に隣接した転向表面であって、それぞれの平行畝状微細構造体が中空の光ダクトの内表面に隣接した頂点を有する、転向表面と、内部空間の外部に、第１端に隣接して配設された第１光源であって、長手方向軸のコリメーション半角内で中空の光ダクト内に第１の光を入射することができる、第１光源と、を備えている照明要素と、を備えており、中空の光ダクトを通って伝播する、光透過領域と交差する光線は、中空の光ダクトを出て、平行畝状微細構造体に垂直の転向平面内で転向表面によって方向変換される、冷蔵筐体。
【００９５】
項目２４は、可視光透過ビューイングポートが窓付きのドアを備えている、項目２３に記載の冷蔵筐体。
【００９６】
項目２５は、中空の光ダクトが周辺環境から密封されている、項目２３又は項目２４のいずれか一項に記載の冷蔵筐体。
【００９７】
別段の指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲において用いる、機構の寸法、数量、及び物理特性を表す全ての数値は、「約」という語で修飾されるものとして理解されるべきである。それ故に、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲で示される数値パラメーターは、本明細書で開示される教示内容を用いて当業者により、目標対象とする所望の特性に応じて、変化し得る近似値である。
【００９８】
本明細書に引用される全ての参考文献及び刊行物は、それらが本開示と直接矛盾し得る場合を除き、それらの全容を参照によって本開示に明確に援用するものである。以上、本明細書において具体的な実施形態を図示、説明したが、様々な代替的かつ／又は等価的な実現形態を、図示及び説明された具体的な実施形態に本開示の範囲を逸脱することなく置き換えることができる点は、当業者であれば認識されるところであろう。本出願は、本明細書において検討される具体的な実施形態のいかなる適合例又は変形例をも網羅しようとするものである。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその等価物によってのみ限定されるものとする。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
2016518685.tif 000012
【図４Ｂ】
2016518685.tif 000013
【図４Ｃ】
2016518685.tif 000014
【図４Ｄ】
2016518685.tif 000015
【図５】
2016518685.tif 000016
【図６】
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【国際調査報告】
2016518685.tif 000018
2016518685.tif 000019
2016518685.tif 000020