(57)【要約】  照明パネルは、光源と、光源に対向して基部上にある突起のセットの形式の、光源を覆って配置される光修正パネルとを含む。突起は、円柱／楕円柱／多角形柱、又は小さな錐体テーパ角度を有する錐体部分を含む。
2016530668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光出力が照射されるべき空間に入射する前に当該光出力を修正するために、前記光源を覆って配置される光修正パネルと、
を含む照明ユニットであって、
前記光修正パネルは、基部と、前記光源に対向して前記基部上にある突起のセットと、を含み、
前記突起は、円柱、楕円柱、若しくは少なくとも５辺の多角形柱、又は、平坦な円形、楕円形、若しくは少なくとも５辺の多角形の上面を有し、錐体部分に対し錐体テーパ角度が５度未満である円錐、楕円錐、若しくは少なくとも５辺の多角錐部分を含む、
照明ユニット。
【請求項２】
錐体部分に対し、錐体テーパ角度は２度未満である、請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項３】
錐体部分に対し、錐体テーパ角度は１度未満である、請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項４】
前記突起は各々、Ｈ＞Ｎ（Ｄ−Ｈ＊ｔａｎα）を充たす高さＨを有し、ここでαは錐体テーパ角度であり、柱状体に対してはα＝０であり、Ｄは先端の直径であり、Ｎは１／Ｎ＝ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ｓｉｎ３５／ｎ））によって与えられ、ここでｎは前記光修正パネルの材料の屈折率である、請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明ユニット。
【請求項５】
Ｎは２．３〜２．７の範囲内である、請求項４に記載の照明ユニット。
【請求項６】
前記光源はＬＥＤのアレイを含む、請求項１乃至５の何れか一項に記載の照明ユニット。
【請求項７】
前記ＬＥＤのアレイの上に提供されるビーム成形光学アレンジメントを更に含む、請求項６に記載の照明ユニット。
【請求項８】
前記ビーム成形光学アレンジメントは、コリメーション機能を実行する、請求項７に記載の照明ユニット。
【請求項９】
前記ビーム成形光学アレンジメントは、蝙蝠翼状の光分配機能を実行する、請求項７に記載の照明ユニット。
【請求項１０】
前記ビーム成形光学アレンジメントは、少なくとも第１及び第２の相違するタイプのレンズを含む、請求項７乃至９の何れか一項に記載の照明ユニット。
【請求項１１】
前記基部は、前記突起とは反対の側に光散乱表面を含む、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の照明ユニット。
【請求項１２】
前記突起の前記先端は散乱表面を備える、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の照明ユニット。
【請求項１３】
前記光源と前記光修正パネルとの間にディフューザを更に含む、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の照明ユニット。
【請求項１４】
前記光修正パネルは射出成形されている、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の照明ユニット。
【請求項１５】
天井照明器具を含む、請求項１乃至１４の何れか一項に記載の照明ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照射されるべき空間に入射する光の分配を制御するために、光源と照射されるべき空間との間に配置するためのパネルを含む、照明器具等の照明ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のマイクロレンズを有するプレートの形式の照明パネルは、照明器具内での（蛍光管又はＬＥＤ等の）光源を隠すための、また、好ましい配光をもたらすための使用で知られている。好ましい配光は、国のガイドラインに依存する。例えば、欧州ではマイクロレンズ光学系のプレートが広く用いられ、北米ではアクリルプレートが広く用いられている。これらは通常、（基材に高度に依存する）比較的費用のかかるバッチプロセスであって、プレート材に限られる、ホットエンボス加工によって作られる。したがって、単曲線を超えた３次元レンズ又は出射窓を得るのは難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
国際特許公開第２００５／０８３３１７号公報は、照明器具内での使用のためのマイクロレンズ光学系のプレートを説明する。プレートは、端が鋭く尖った先又は鋭いエッジになっているテーパされた突起を有する透明基板である。光の大部分は、平坦な側を介してプレートに入射し、テーパされた錐体の表面での屈折を介して出射する。プレートは、制限された強度（ＥＵ規制に準拠するために必要とされる強度分布）錐体の拡散源から光の一部を透過し、光源の方に戻った残余部分を、当該残余部分が反射され、プレートを通る２回目の機会を有することで再利用する。
【０００４】
オフィス照明器具をデザインする際には、考慮されなければならない多数の光学的な問題がある。
【０００５】
実際の好ましい光強度分布は、地域に依存する。欧州において、オフィス照明器具は、水平面タスク照明の一定のルクスレベルを規定し、法線に対して大きな角度における照明器具の輝度を制限する厳格なグレアの規則を有する、ＥＮ‐１２４６４‐１に準拠しなければならない。
【０００６】
北米では、グレア制限はそれほど厳格ではなく、大きな角度でのより多くの光を許容している。このことの利点は、より大きな輝度離間（より低いコストをもたらす）、及びより多くの鉛直面輝度（より良好な壁の照明）である。欠点は、より低い利用効率（タスク領域に対するより少ないライト）、及びより多くのグレアである。
【０００７】
特にＬＥＤ照明に対して、ＬＥＤ光源の輝度を低減させることが必要である。高輝度のＬＥＤは、不快グレアをもたらす恐れがある。高いピーク輝度は、通常、点状であるが効率のよい製品を意味する。高輝度は、オフィス労働者のちょうど視野内の角度下で特に問題となる。人の真上の照明器具は直接目に見えず、したがって、より遠くで照明器具が人の視野の範囲内にあるときよりも高い輝度を有してよい。通常、真っ直ぐ前方を見ている人の視野は、鉛直配向に対して約３５度で始まる。したがって、鉛直に対して０〜３５度の間の視野角では、照明器具からの直接のグレアはない。通常、天井内の高輝度光源による不快グレアは、（部屋の中にいる人が真っ直ぐ前を見ているか、又はスクリーン若しくは机を見下ろしていると仮定すると）鉛直平面に対する角度の増大と共に増大する。
【０００８】
したがって、鉛直に対して大きな角度では（すなわち、照明器具の出射窓及び天井の平面において大きなベクトル成分を有する光線に対しては）、高いピーク輝度が回避されるべきであるが、低い角度では（すなわち、天井から下方に向けられる光線に対しては）、より高い値が許容されてよい。高い均一性は、光学的効率の低減という犠牲を伴い、通常、より多くの光再利用を必要とするので、均一性が真に必要とされる、より高い視野角においてのみ、輝度を均一化することが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、請求項によって規定される。
【００１０】
本発明によると、
光源と、
光源からの光出力が照射されるべき空間に入射する前に当該光出力を修正するための、光源を覆って配置される光修正パネルと、
を含む照明ユニットであって、
光修正パネルは、基部と、光源に対向して基部上にある突起のセットと、を含み、
突起は、円柱、楕円柱、若しくは少なくとも５辺の多角形柱、又は、平坦な円形、楕円形、若しくは少なくとも５辺の多角形の上面を有し、錐体部分に対し錐体テーパ角度が５度未満である円錐、楕円錐、若しくは少なくとも５辺の多角錐部分を含む
照明ユニットが提供される。
【００１１】
突起の形状は好ましくは円形であるが、複数の辺を有する多角形又はわずかに楕円の形状を用いても同等の効果が得られる。したがって、突起が多角形の場合、実質的に均一な角度分布を提供するために、多角形は少なくとも５辺を有する。多角形は好ましくは正多角形であり、すなわちＮが辺の数である場合、Ｎ回の回転対称性を有する。
【００１２】
この柱状体形状（ゼロのテーパ角度を有する錐体に相当する）又は浅い錐体テーパは、突起がラジアル方向に沿ったビーム形状を維持する（すなわち、光軸に対する角度の関数としての平均強度のプロファイルが維持されるか、又は錐体のバージョンに対してはわずかに狭くなる）ことを意味する。突起はタンジェンシャル（正接）方向に沿ったビーム形状を均一化し、したがって、非回転対称の入力ビームは、パネルを通過した後、より対称になる。浅いテーパ又はテーパのないことは、（上面での）入力領域が大きな面積を占め得ることを意味する。これは、突起同士間の遮光の特徴が回避され得ることを意味する。
【００１３】
このアレンジメントは、光軸の近く（例えば０〜３５度の範囲内）で、より高いピーク輝度をもたらし、この場合背後にある光源はより見え易く、ちょうど視野内の角度（例えば３５〜９０度の範囲内）では、より低いピーク輝度（より均一な輝度）をもたらす。実際の角度は、突起の半径に対する高さの比に依存する。
【００１４】
本発明の構造体は、従来の光散乱プレートとは別様に機能する。従来の散乱プレートは、通常、光の方向を、ラジアル方向(ビームの光軸に対するラジアル角度を変化させる)と、タンジェンシャル方向（光軸に対して垂直な平面における極角を変化させる）との両方において散乱させる。
【００１５】
照明器具において、ラジアル強度分布は、空間内へと投射されるときのビーム形状を規定する。この分布は、部屋内に広がる光（照明器具の数を少なく保つための、また、壁上の良好な照明を提供するための、広い分布）と、（高いラジアル角度において低減された光を必要とする）競合するグレアへの制約とのバランスを取るようにデザインされる。高い光利用が望ましく、したがって光は例えば机に向けられる。タンジェンシャル強度分布は、通常均一である（すなわち、所与のラジアル角度に対し、部屋内の全方向に同一の強度が提供される）。結果として、ラジアル方向における光の散乱は、グレア等の他のビーム特性に大きな影響を及ぼす一方で、タンジェンシャル方向における散乱は、当該ビーム特性にあまり影響を及ぼさない。
【００１６】
本発明の光学構造体は、主にタンジェンシャル方向において散乱を提供する。結果として、回転対称のビームのビーム形状はあまり変化されない。これは、システムが、回転対称のビーム形状を著しく変更することなく、輝度を均一化できることを意味する。
【００１７】
この特性の利点は、散乱プレートが、様々なアプリケーション又は領域のために必要とされる様々なビーム形状に対して、同一に保たれ得ることである。したがって、光学デザインは、様々なビーム形状の配光を有する照明器具に対して、同一の外見及び雰囲気を有し得る。
【００１８】
この態様でビーム形状を保存することによって、複数のビームを提供する光源も用いられ得る。例えば、別個のタスクビームと周囲ビームとを提供する分割ビーム照明器具が知られている。光学システムは、複数の様々なビームが、ビーム形状を保存しながら同一のシステムを通過することを可能にする。
【００１９】
したがって、本発明は、非常に小さな傾斜角度を有する錐体、又は柱状体をも提供し、この結果、プレートが主にタンジェンシャル方向に散乱させる散乱プレートとしての役割を果たすことに基づく。これは、オフィス照明に対し、特別な利点である、
プレートは、タンジェンシャル方向のみにおいて散乱させることによって輝度を低減させ、したがって入射する回転対称の配光を保持すること、この態様で、パネルを通過する前に、回転対称となるようにラジアル方向に予め形成されたビームは、この対称性を維持できること、
アレンジメントは、オフィス労働者又は任意の他のエンドユーザの視野内の角度において良好な輝度低減を伴う高い散乱を有すること、
アレンジメントは、高い透過率を有し、したがって後方散乱及びリサイクルの必要性がほとんどなく、これは高い総合効率をもたらすこと、
アレンジメントは、例えば射出成形プロセスを用いて、容易に生産できること、
アレンジメントは、様々な配光を有する様々な光源が用いられるのを可能にすること、
アレンジメントは、求められている特定の配光と無関係に、同様の外見及び雰囲気を有すること、
アレンジメントは、メンテナンス／清掃が容易な、滑らかな（且つオプションで平坦でもある）外面を有すること、
を提供する。
【００２０】
錐体テーパ角度は、２度未満、又は１度未満である。
【００２１】
一実施例では、突起は各々、Ｈ＞Ｎ（Ｄ−Ｈ＊ｔａｎα）を充たす高さＨを有し、ここでαは錐体テーパ角度であり、Ｄは先端の直径であり、Ｎは１／Ｎ＝ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ｓｉｎ３５／ｎ））によって与えられ、ここでｎはパネルの材料の屈折率である。
【００２２】
この式は、（鉛直に対して高い角度での）高散乱から（鉛直に対して低い角度での）低散乱までの移行を決定する。低散乱の領域は、視野（上記の式では３５度以上とみなされる）の外側である。
【００２３】
光源は、好ましくはＬＥＤのアレイを含む。
【００２４】
一実施例では、ＬＥＤアレイの上にビーム成形要素が提供され、例えば各ＬＥＤの上のレンズの形式の１つのビーム成形要素を有する。ビーム成形機能は、光源とパネルとの間にあり、地域の要求を充たすように調整され得る。
【００２５】
ビーム成形要素は、ビーム成形機能を実行し、ＥＵのオフィス規制に準拠した良好なカットオフを有するビームを生成する。同一のパネルが、特に北米市場のために有用な非常に広いビームを生成するための蝙蝠翼タイプのビーム成形レンズと共に用いられてもよい。
【００２６】
ビーム成形要素は、
ＬＥＤ毎の、又は複数のＬＥＤのクラスタ毎のレンズ、
ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤのクラスタ）毎の、ＴＩＲコリメータ又は金属リフレクタ若しくは白色リフレクタ等のコリメータ、
複数のＬＥＤのクラスタを覆うマイクロレンズプレート、又は
複数のＬＥＤのアレイを覆うビーム成形の表面構造体（マイクロレンズ、マイクロプリズム）を有する光学フォイル、
である。
【００２７】
ビーム成形のアレイは、少なくとも第１及び第２の相違するタイプの構造体を含む。例えば、様々なタイプの照明のために様々な特性を有する様々なマイクロレンズが用いられる。
【００２８】
基部は、突起とは反対の側に光散乱表面を含む。散乱は制限され、このとき光軸にちょうど沿ったところからでさえ、光源の直視が防止されることを可能にする。同じ目的のために、光源とパネルとの間に（制限された散乱を有する）制御されたディフューザが用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本発明の実施例は、添付の図面を参照して、詳細に説明される。
【００３０】
【図１】本発明の照明ユニット内での使用のための、一実施例の光修正パネルの形状の側面図を示す。
【図２ａ】錐体の突起に対し、錐体の角度を変更することの効果の側面図を示す。
【図２ｂ】錐体の突起に対し、錐体の角度を変更することの効果の側面図を示す。
【図２ｃ】錐体の突起に対し、錐体の角度を変更することの効果の側面図を示す。
【図３ａ】複数の突起の可能なアレンジメントの上面図を示す。
【図３ｂ】複数の突起の可能なアレンジメントの上面図を示す。
【図３ｃ】複数の突起の可能なアレンジメントの上面図を示す。
【図３ｄ】複数の突起の可能なアレンジメントの上面図を示す。
【図４】本発明の光修正パネルの更なる実施例を示す。
【図５ａ】本発明の光修正パネルの一実施例を寸法と共に示す。
【図５ｂ】本発明の光修正パネルの一実施例を寸法と共に示す。
【図５ｃ】本発明の光修正パネルの一実施例を寸法と共に示す。
【図６】光源のアレイに対して配置される図５のパネルの態様を示す。
【図７】図５及び図６のアレンジメントからもたらされる光強度分布を示す。
【図８】図５及び図６のアレンジメントからもたらされる配光に対する極座標プロットを示す。
【図９】照明ユニットに対する様々な角度で知覚される輝度を示す。
【図１０】照明ユニットに対する様々な角度で知覚される輝度を示す。
【図１１】照明ユニットに対する様々な角度で知覚される輝度を示す。
【図１２】本発明の照明ユニット全体の第１の実施例を示す。
【図１３】事前成形レンズを含む、本発明の照明ユニット全体の第２の実施例を示す。
【図１４ａ】事前成形レンズの使用によってタスクライトを生成するシステムに対する、光学パネルの通過の前の光強度分布及び極座標プロットを示す。
【図１４ｂ】事前成形レンズの使用によってタスクライトを生成するシステムに対する、光学パネルの通過の後の光強度分布及び極座標プロットを示す。
【図１４ｃ】事前成形レンズの使用によって周囲ライトを生成するシステムに対する、光学パネルの通過の前の光強度分布及び極座標プロットを示す。
【図１４ｄ】事前成形レンズの使用によって周囲ライトを生成するシステムに対する、光学パネルの通過の後の光強度分布及び極座標プロットを示す。
【図１５】突起のための多角形状（六角形状）、楕円形状、及び円形状を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明は、光源と、光源に対向して基部上にある突起のセットの形式の、光源を覆って配置される光修正パネルとを含む、照明パネルを提供する。突起は、円柱／楕円柱／多角形柱、又は小さな錐体テーパ角度を有する錐体部分を含む。
【００３２】
図１は、本発明の一実施例の光修正パネルの形状の側面図を示す。パネルは、基部１０と、光源（図１には示されていない）に対向して基部上にある突起１２のセットとを含む。この実施例では、突起は、平坦な円形の上面を有する円柱を含む。これら突起は、代わりにテーパされた錐体を含んでもよいが、小さな、特に５度未満である錐体テーパ角度α（図５に示される）を有する（一方、図１ではα＝０である）。突起の高さはＨとして示され、円形の下面及び上面の直径はＤとして示される。テーパされた錐体部分に対し、パラメータＤは、錐体の先端での小さい方の直径とみなされる。
【００３３】
このデザインは、ビーム形状の維持を伴う最適な散乱機能を提供する。５度未満、好ましくは２度未満、又は１度未満でさえある小さなテーパ角度は、射出成形目的のために必要とされ得るが、テーパは、散乱機能のためには必要とされない。
【００３４】
パネルは、ポリメチルメタクリレート（「ＰＭＭＡ」）、又はポリカーボネート等のプラスチック材から形成される。
【００３５】
通常の視野の範囲内の（プレートの法線に対して３５度を超える）視野角における最適な輝度の低減のために、突起は、突起のベース直径Ｄの倍数Ｎ倍よりも大きな高さＨを有しなければならない。この倍数Ｎは、パネルの屈折率及びパネルが媒体中に設置される当該媒体に依存する。（ＰＭＭＡに対する）空気中での屈折率１．４９に対し、値Ｎは２．４である。
【００３６】
したがって、Ｈ＞ＮＤである。テーパ角度ゼロの所与の実施例に対するＨ＞２．４Ｄでは、３５度を超える角度での光線は、上部ファセットにおいて突起に入射して、湾曲した突起側壁と少なくとも１回は相互作用することなしに平坦な基板において出射することはできない。
【００３７】
傾斜角度αを有する傾斜した側壁に対し、突起のアスペクト比は、Ｈ＞Ｎ（Ｄ−Ｈ＊ｔａｎα）によって与えられる。
【００３８】
値Ｎは、３５度の閾値を達成するように設定される。これは、１／Ｎ＝ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ｓｉｎ３５／ｎ））によって与えられ、ここでｎはパネル材の屈折率である。
【００３９】
これは、ｎ＝１．４９に対しＮ＝２．４０を与え、ｎ＝１．５８を有するポリカーボネートに対しＮ＝２．５７を与える。典型的な材料に対し、Ｎは２．３〜２．７の範囲内である。
【００４０】
図２を用いて、単なる角度散乱プレートとコリメートプレートとの間の光学的機能の違いを示す。パネルの前と後とでの光強度分布が、パネルの上と下とに示されている。各場合において、パネルに入射する強度分布は、ランバーシアン分布として示される。浅い入射角度の光「ａ」は、全方向に散乱し（ａ´として示される）、テーパ角度に依存して鉛直軸に向かってわずかに屈折される。急な入射角度の光「ｂ」は、ほとんど散乱されない。
【００４１】
図２の実施例は、全て本発明の範囲内である。しかしながら、図において、錐体テーパ角度は誇張されている。
【００４２】
図２（ａ）は、柱状体の突起の効果を示す。突起は、光線「ａ」を大きな角度で散乱させるが、パネルに対して垂直な光線「ｂ」は散乱させない。ビーム形状は維持され、したがってランバーシアンビームはランバーシアンのままである。
【００４３】
突起が図２（ｂ）に示されるようにわずかに錐体であるとき、出射ビームはわずかにコリメートされ、これは例えば、オフィス照明に関する北米の規制に準拠するのに十分である。
【００４４】
突起が図２（ｃ）に示されるように更なる錐体角度を有するとき、出射ビームは更にコリメートされ、したがってこれは、オフィス照明に関するＥＵの規制に準拠し得る。
【００４５】
図２（ａ）の柱状体構造は最も光効率がよいが、オフィスの要件を充たすために、より効率性の低い構造が必要とされる。
【００４６】
突起は、多くの態様で分布され得る。突起で覆われる全体面積は比較的大きくなければならない。
【００４７】
図３（ａ）は、突起の真四角の直交グリッドアレイを示す。図３（ｂ）は、突起の正六角形のグリッドアレイを示す。図３（ｃ）は正方形の直交グリッドアレイであるが、４５度で回転されている。図３（ｄ）は相違するサイズの突起を有する交互配置された２つのグリッドを示す。
【００４８】
小さな傾斜角度を有することによって、光入力領域（突起の平坦な先端）は、大きく保たれる。これは、光を捕捉する傾斜したファセットの面積を制限し、そうでない場合に多すぎる光が湾曲した側面を介してプレートに入射するのを防止するために必要とされる、遮蔽マスクが回避され得ることを意味する。
【００４９】
本発明のアレンジメントは、所望のビーム成形を提供するための追加的な手段と共に用いられる。
【００５０】
一実施例では、ビーム成形は、ＬＥＤの上に直接設置された射出成形レンズのアレイを用いて提供される。パネルによって回転対称のビームが維持されるので、同一のパネルデザインとの組合せで任意の回転対称のビームが生成されてよい。
【００５１】
パネルデザインの欠点は、頭上のグレアである。
【００５２】
鉛直軸から限られた角度下での光はほとんど散乱されず、これは真下から見て高いピーク輝度をもたらす。
【００５３】
照明器具の真下からＬＥＤ光源を見上げるときの頭上のグレアを低減させるために、２つの可能な解決策が図４に示される。
【００５４】
図４（ａ）は基本的な構造を示す。
【００５５】
図４（ｂ）は、型に付与されたテクスチャ４０を示す。光路ｂ´で表されるような（例えば１５度未満のＦＷＨＭといった）制限されたビーム分散を提供するために、既知の標準的なテクスチャが用いられる。
【００５６】
図４（ｃ）は、光源に対向する上面にディフューザ４２を加える代替が示される。
【００５７】
頭上のグレアに対処するためのこれらの改良は、効率性に対するマイナスのトレードオフを有し、また、事前成形された回転対称の照明分配がもはや完全には保存されないことを意味する。上面でのディフューザの使用は、望ましい場合にだけディフューザが用いられるようなモジュラアプローチを可能にする。
【００５８】
図５は、第１の実施例の本発明の光修正パネルを寸法と共に示す。
【００５９】
この実施例は、裸のＬＥＤの形式の光源と共に用いるためである。パネルは、ＥＵのオフィスに準拠する程度までビームをコリメートする切頭錐体を有するプレートを含む。
【００６０】
図５（ａ）に１つの突起の寸法が示され、２．９４度（ｔａｎ−１（０．３６／７．０））の錐体角度を与える。図５では、この角度は誇張して示されている。
【００６１】
１．４９の屈折率に対し、この形状に対するＮ（Ｄ−Ｈｔａｎα）は、２．４（２．８８−７．０ｔａｎ２．９４）＝６．０４８に等しい。
【００６２】
したがって、この実施例は、Ｈ＞Ｎ（Ｄ−Ｈｔａｎα）を充たす。
【００６３】
図５（ｂ）は、突起がアレイに配置されていることを示し、図５（ｃ）は、突起の六角形状の分布を示す。
【００６４】
光学システム全体の効率は９０％を超え、９５％ほどである。
【００６５】
３．４４度の適度なこのテーパ角度は、グレアに関するＥＵ規制に準拠して、６５度よりも大きな角度に対する合理的なビームのカットオフを有する強度分布をもたらす。
【００６６】
図６は、ＬＥＤアレイ６２を覆うパネル６０の可能なアレンジメントを示し、例示的な４０ｍｍの離間、及び（例えば四角形といった）４００ｍｍの照明器具全体の寸法を示す。ＬＥＤのピッチは６０ｍｍであり、突起のピッチは３．６ｍｍである（したがって図６がこの点で縮尺通りではないことは明らかである）。
【００６７】
図７は、法線に対する角度に対する強度分布を示し、図８は、極座標プロットを示す。
【００６８】
図７及び図８の結果を提供するためのシミュレーションは、９４％を超える非常に高い光学的効率を見出している。
【００６９】
図９乃至図１１に、パネルの出射窓の輝度分布が示される。図９は、光軸に対して０度で、すなわち照明器具の真下で見た輝度分布を示す。
【００７０】
図１０は、光軸に対して３５度で見た輝度分布を示し、図１１は、光軸に対して６５度で見た輝度分布を示す。
【００７１】
垂直の観察方向では、ほとんど輝度の低減がない。出射面においてわずかなガーシアン散乱があるだけである。大きなオフィス内で照明器具が見られる通常の観察角度である６５度では、輝度分布は均一に近い。
【００７２】
図１２は、光学システムに基づく照明器具を示す。図は、照明器具全体の４分の１を切り取ったものを示す。
【００７３】
底面には、ランバーシアン分布で光を放射するＬＥＤ１２２のアレイを有するＰＣＢ１２０がある。光出射窓は、柱状体又は切頭錐体を有するパネル１２４である。費用効率のよい解決策のために、パネルは典型的なオフィス照明器具の全領域（通常６０×６０ｃｍ、３０×１２０ｃｍ、又は６０×１２０ｃｍである）を覆うわけではなく、全面積の２５〜５０％のみである小さな領域を覆う。残りの領域は、中央領域からの光の一部を反射し、明るい出射窓から天井までのスムーズな移行を形成するバッフル１２６から成る。
【００７４】
パネルによって規定される出射窓は、平坦な平面であるが、代わりに散乱による輝度の低減を強化するために持ち上げられてもよい。この目的のために、パネルは、パネルと共に単一の射出成形ユニットとして形成される、垂直の透明な側壁１２８を有する。
【００７５】
ビーム形状を変えることなく最大の散乱を保証するために、これら側壁上の突起は、上面上の突起と同一の配向、すなわち、鉛直に配向された柱状体又はその他の線状構造形状を有しなければならない。
【００７６】
図１３は、同様のシステムを示すが、ＰＣＢ上に設置されたレンズアレイプレート１３０の形式の追加のビーム成形光学系を有する。
【００７７】
レンズアレイは、グレア低減を改善するようにビームのカットオフを改善するか、又は通常の照明以外のアプリケーション用により狭いビームを作り出すかのいずれかのために、更にビームをコリメートするために用いられる。
【００７８】
代替的に、レンズアレイは、ビームを広げるための蝙蝠翼タイプであってもよい。
【００７９】
図１３に示される特定の一実施例では、レンズアレイ１３０は、タスク照明のための狭いビームと、周囲照明のための広いビームとの、２つの異なるビームを生成する。図１３に示されるように、この目的のために２つの相違するデザインのマイクロレンズ１３２とマイクロレンズ１３４とがある。
【００８０】
斯様なシステムの光学デザインにおける課題は、（強い散乱が必要とされる）輝度の低減と、（弱い散乱が必要とされる）ビーム維持との間のバランスである。
【００８１】
これは、２つの特性を切り離すことによって達成される。この態様で、ビームを広げることなく強い散乱が得られる。更に、照明器具全体の高さがより低くされ得る。
【００８２】
事前成形ビームに対する切頭錐体の効果は、図１４の強度プロットに示される。
【００８３】
図１４（ａ）乃至図１４（ｄ）の各グラフは、２つの曲線を含み、１つは極角０度での断面に対するもので、１つは極角９０度での断面に対するものである。左手のプロットはデカルト座標での強度分布であり、右手のプロットでは同一の強度分布が極座標で示される。
【００８４】
図１４（ａ）及び図１４（ｃ）は、２つの相補的なビーム（図１４（ａ）ではタスクライトを表す比較的狭いビーム、及び図１４（ｃ）では周囲ライトを表すより広い「中空」ビーム）を示す。これらは共に典型的なオフィス照明ビームを形成する。
【００８５】
分割ビーム照明器具を形成するための２つの相補的なビームパターンの使用は、例えば、国際特許公開第２０１１／０３６９６９０号公報、及び国際特許公開第２０１３／０５７６４４号公報に説明されている。
【００８６】
図１４（ｂ）及び図１４（ｄ）は、本発明の一実施例による光学プレートを通った後の同一のビームを示す。ビーム形状は、極角分布に対して大部分は維持される（極角方向においてほとんど散乱しない）が、ビームは光軸を中心に、より回転対称にされる（タンジェンシャル方向での良好な散乱）。
【００８７】
（図１４（ａ）及び図１４（ｃ）にあるように）２つの相違する角度に対する２つのプロットが非常に相違する場合、これは非対称の配光を示す。本発明のシステムは、当初のこの望ましくない特性をならすための十分な角度散乱を提供する。
【００８８】
したがって、これらの画像は、２つの重要な効果を示す。
（ｉ）ビームの回転対称性は、角度散乱によって改善される。入力ビームの最初の非対称性は、非対称の低コストのＬＥＤの望ましくない副次的影響である。
（ｉｉ）錐体の上面を通ってではなく傾斜したファセットを有する中間領域を通過した光によって拡散光の背景が作り出される。また、限られた量の光が９０度までの高角度下で分配される。これは、より幅のある基部の湾曲に基づいて見られる。
【００８９】
第１の効果は利点である。第２の効果は望ましくない。この効果は、傾斜角度を低減させることによって低減される。上述のシミュレーションで用いられた実施例の３．４度ではなく、１度又は０．５度ほどの傾斜角度が用いられてよい。
【００９０】
本発明は、屋内の業務用の照明、特にオフィスのアプリケーションのために特に関心が持たれる。通常、照射されるべき空間の上に照明器具のアレイが提供される。本発明はＬＥＤ照明を参照して説明されたが、パネルは、他のタイプの光源を有する照明器具に適用されてもよい。頭上のオフィス照明器具としての使用のために代表的な４０ｃｍ×４０ｃｍのパネル寸法は、もちろん一例にすぎない。装飾照明等の他の使用のためには他の寸法が適切であろう。
【００９１】
本発明の実施形態によるデザインは、既存のマイクロレンズシステムの約７０％の効率に対して、９０％前後の効率をもたらし得る。
【００９２】
上記の実施例では、光修正パネルは突起を有する平坦なプレートである。しかしながら、プレート全体は代わりに湾曲されてもよい。例えば、光源はコリメーションのない点光源であり、このとき基板は、光源に対向する突起を有し、大きな半径を有する半球体である。この場合、滑らかな半球体表面は光線に対して垂直であり、これは望ましくないフレネル反射を低減させる。したがって、パネルとの用語は、実際には平坦な平面のパネルが好ましい一実現形態であるが、平坦な平面のパネルを必要とするものと理解されるべきではない。
【００９３】
上述のとおり、突起は、円形、楕円形又は５辺以上の多角形である。図１５は、突起のための多角形状（六角形状）、楕円形状、及び円形状を概略的に示す。多角形状に関しては、辺の数が増えるにつれ、形状は円形に近づく。
【００９４】
当業者によって、特許請求された発明を実施するにあたり、図面、明細書、及び添付の請求項の研究から、開示された実施形態の他のバリエーションが理解され達成されることができる。請求項で、「含む」の文言は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数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ているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に使用できないことを意味するわけではない。請求項のいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
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【図３（ｄ）】
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【図４】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図５（ｃ）】
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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１５】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【図１４ｄ】
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【国際調査報告】
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