(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主に第一面に配置される一組の光源および前記第一面に実質上平行である第二面に主に配置される一組の実質上同一の光学素子を有し、少なくとも一つの光源に対向する光学素子に対する当該光源の位置が、他の光源の内の一つの光源に対向する光学素子に対する当該他の光源の位置と異なっており、前記一組の光源と前記一組の光学素子が、各々、マトリックスを形成し、2つのマトリックスの行および／または列の数は異なるが、それらのマトリックスは実質上等しい寸法を有する照明装置。
【請求項２】
一つのマトリックスの行および／または列の数が、他のマトリックスの行および／または列の数より１多いことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光源が、コリメートされた光源であることを特徴とする請求項１〜２の何れかに記載の照明装置。
【請求項４】
前記光源が、発光ダイオード(LED)であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の照明装置。
【請求項５】
前記光学素子の、前記光源に対向する面が、長方形であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の照明装置。
【請求項６】
前記光学素子が、それらの周辺の少なくとも一部で相互に接していることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の照明装置。
【請求項７】
前記光学素子に、傾き角が異なるファセットが、片側または両側に、設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の照明装置。
【請求項８】
前記光学素子が、前記ファセットが実質上平行のプリズムにより形成されている、のこぎり歯構造を有することを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記プリズムが、前記光学素子の、前記プリズムが設けられている面に平行な方向から見て、曲面を有することを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
一組の光源が主に第一面に位置し、かつ実質上同一の一組の光学素子が、主に前記第一面に実質上平行である第二面に位置し、少なくとも一つの光源が、当該光源に対向する光学素子に対し、他の光源の内の一つに対向する光学素子に対する前記他の光源の位置とは異なる位置に、配置されており、前記一組の光源と前記一組の光学素子が、各々、マトリックスを形成し、2つのマトリックスの行および／または列の数は異なるが、それらのマトリックスは実質上等しい寸法を有する、対象物の照明方法。
【請求項１１】
前記光学素子に、傾き角が異なるファセットが、片側または両側に、設けられていて、当該傾き角が、前記対象物を照明する照明パターンから計算されていることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、一組の光源および一組の光学素子を有する照明装置に関する。この照明装置は、特に、光源が発光ダイオード（LED）から構成されている装置である。
【０００２】
【従来の技術】
このような照明装置は、例えば、街路照明としてまたはショーウインドーの対象物を照明するために使用することができる。LEDが、ますます効率的かつ強力になって来ているので、このような目的にLEDを使用する可能性は増大し続け、同時に、要求された光出力に対して必要となるLEDの数は減少し続けている。各LEDの光が、街路、または照明される対象物に向くように、各LEDをそれ自体の光学素子またはレンズの後に置くことは公知である。
【０００３】
このような照明装置の欠点は、関連するレンズを備える個別のＬＥＤの光分布は、前記ＬＥＤの、前記レンズへの入射光が、一様に分布しないという事実に起因して、多くの場合、一様に分布しないという点である。光ビーム全体は、これらの個々の、一様に分布していない光ビームの和であるので、最終的に得られる光ビームも、一様に分布しない結果となる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、上記の欠点を解決し、かつより一様に分布する光ビームを照明装置に提供することである。
【０００５】
これを達成するために、本発明の照明装置は、主に第一面に配置される一組の光源および前記第一面に実質上平行である第二面に主に配置される一組の実質上同一の光学素子を有し、少なくとも一つの光源に対向する光学素子に対する当該光源の位置が、他の光源の内の一つの光源に対向する光学素子に対する当該他の光源の前記位置と異なっている。LEDの光の向きを決める光学素子に対する個々のLEDの位置が常に異なっているので、一つの光学素子が異なる複数のLEDにより異なる複数の場所で照明される時に得られる効果と同一の効果が、得られる。この結果、光学素子に対しより一様に分布した光が入射するので、より一様に分布した出射光ビームが得られる。本発明の他の利点は、光源の数を、光学素子の数とは独立に選択することができるという点である。この結果、照明装置の光の強度を、所望の光パターンに影響を与えることなく、光源を加えるまたは除去することにより、またはそれらを切り換えることにより、より容易に構成することができる。
【０００６】
前記一組の光源と前記一組の光学素子が、各々、マトリックスを形成し、2つのマトリックスの行および／または列の数は異なるが、それらのマトリックスは実質上等しい寸法を有することが好ましい。一つのマトリックスの行および／または列の数が、他のマトリックスの行および／または列の数より1多い実施例は、実際上良い結果を与える。このようなマトリックス構成によって、容易に、製造することができる照明装置を得ることが可能となる。
【０００７】
前記光源は、コリメートされた光源であることが好ましい。光が一組の光学素子に入射する前に、反射および／または屈折によって、各LEDからの光を、平行ビームが得られるように向けることにより、出射光のより正確な光分布を、達成することができる。
【０００８】
光学素子は、長方形で、かつそれらの周辺の少なくとも一部で相互に接っしていることが好ましい。この構成により、一組のLEDにより放出される光ビーム全体が、一組の光学素子を確実に通過することになり、光が消失することがなくなる。
【０００９】
光学素子は、片側または両側に、ファセットの傾き角を異ならせて、設けることが好ましい。傾き角は、対象物を照明するべき照明パターンから、計算されることが好ましい。この構成により、ユーザの特定の要求を満たす非常に複雑かつ正確な光分布をもたらすことが可能となる。このような光学素子により、テキストを投影することさえ可能になる。
【００１０】
好適な一実施例においては、前記光学素子は、前記ファセットが実質上平行のプリズムにより形成されている、のこぎり歯構造を有する。プリズムは、光学素子の面内の一方向で見て、曲がった側面を有することが好ましい。このようなプリズムは、金属-除去ツールによってレンズまたはレンズマトリックスに容易に設けることができる。
【００１１】
本発明は、片側または両側に、傾斜角が異なるファセットが設けられるている光学素子にも関する。
【００１２】
本発明は、一組の光源が主に第一面に位置し、かつ実質上同一の一組の光学素子が、主に前記第一面に実質上平行である第二面に位置し、少なくとも一つの光源が、当該光源に対向する光学素子に対し、他の光源の内の一つに対向する光学素子に対する前記他の光源の位置とは異なる位置に、配置されている、対象物の照明方法にも関する。
【００１３】
本発明のこれらのそしてまた他の態様は、以下に記載する実施例を参照して明らかになるであろう。
【００１４】
【発明を実施するための形態】
図1は、公知の照明装置の平面図を線図的に示し、そして図2は、そのラインII-IIについての断面図である。この照明装置は、25個のLEDモジュール2を収容している箱形状のハウジング1を有する。これらのモジュールは、発光ダイオード(LED) 3、および反射および屈折によってLEDの光線を平行ビームにするコリメータレンズ4を、各々、含む。出射平行光ビームは、LEDモジュール2の対称軸5に実質上平行に延在する。これらのLEDモジュール2の各々は、それらの軸が相互に平行方向に延在する対称軸5を有する。
【００１５】
ハウジング1は、それらの対称軸がLEDモジュール2の対称軸5と一致する、25個の光学素子またはレンズ7が設けられているカバー6を有する。各レンズ7の出射面には、それに関連するLED 3により生成される出射光を偏向させるためにのこぎり歯形状の構造8が設けられている。個々のレンズ7は、偏向されたビームが平行方向に延在するように、配向させることができる。しかしながら、これに代えて、例えば、図1に示されるように、異なる、所望の照明パターンが得られるように、個々のレンズ7を配向させることも可能である。さらに、異なる偏向パワーを有するのこぎり歯形状の構造を、異なるLEDモジュール2に対して、使用することもできる。これに代えて、所望のカラーおよび／または強さパターンを得ることができるようにLED 3に異なる型を与えることも可能である。
【００１６】
図3は、本発明に用いることができる長方形の光学素子17を示す。当該光学素子17は、プリズム18の行が、ミリングによって片側に設けられている透明材料の平板を有する。これらのプリズム18は、光学素子の両側に設けることもできる。各ミリング位置で、光学素子の表面は、各プリズム18ごとに異なる角度αと、一定関数に従ってプリズム18の長さ方向に変化し、その結果、このプリズムが光学素子の面内の一方向に曲面を有することになる角度βとを有する。したがってLEDからの光が偏向される方向は、光線が光学素子に入射する位置に依存する。角度αおよび角度βの変化は、照明される対象物に生成するために必要な光パターンからコンピュータによって計算される。このパターンを、非常に複雑にし、このような光学素子によってテキストを投影することさえ可能であることが見いだされている。
【００１７】
このような光学素子またはこのような素子に対するマトリックスは、材料の長方形の一片をある角度αでミリングマシンに締付け、続いて第一プリズムをミリングすることより（ここで、ミリングカッタは、角度βの変化を決めるパスに従う）容易に製造することができる。
【００１８】
図4の場合、図1および2に示されるように、25個のLEDモジュール2は、ハウジング内に5 x 5のマトリックスで配置されている。しかしながら、カバーは、レンズに対応する5 x 5マトリックスではなく、図3に示される同一の、長方形の光学素子17の2 x 4のマトリックスにより形成されている。
【００１９】
光源マトリックスの行および列の数を、それぞれ、NsrおよびNscとし、および両方向におけるLEDの間の間隔を、それぞれ、WsrおよびWscとし、およびレンズ-マトリックスの行および列の数を、それぞれ、NlrおよびNlcとし、光学素子の寸法を、それぞれ、WlrおよびWlcとすると、
両方のマトリックスが同じ寸法を有するならば、次の式が成立する：
Nsr x Wsr = Nlr x Wlr
Nsc x Wsc = Nlc x Wlc
これは、光学素子の寸法とLEDモジュールの間の距離との間の関係を決定する。
【００２０】
この具体例の場合、
Nsr = 5、Nsc = 5、Nlr = 2およびnlc = 4
である。
【００２１】
このような構成の結果として、LEDモジュール2は、光学素子17に対して常に異なる位置にあり、そしてこの構成の効果は、全てのLEDモジュールが、図5に示されるように、一つの光学素子17の後にごくわずかな間隔で配置される場合に得られる効果に匹敵する。しかしながら、この構成は、LEDモジュール2の寸法により、物理的には不可能である。このようにして、光学素子17の非常に一様な照明、それゆえ、非常に一様に分布した光ビームが、達成される。
【００２２】
意図された結果は、LEDマトリックスおよびレンズマトリックスの行および列の数を異なるように、すなわち、Nsr ≠ NlrおよびNsc ≠ Nlcとなるように選択することにより達成することができる。最適結果は、理論的には、行および列の数をそれらが1しか相違しないように選択することにより得られる。しかしながら、製造技術上の理由から、1以外の数とすることが良いこともある。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知の照明装置の線図的な平面図である。
【図２】図1に示される照明装置のラインII-IIについての断面図である。
【図３】光学素子である。
【図４】照明装置の線図的な平面図である。
【図５】図4に示される照明装置の効果を線図的に示す。
【符号の説明】
1  ハウジング
2  LEDモジュール
3  LED
4  コリメータレンズ
5  対称軸
6  カバー
7  レンズ
17  光学素子
18  プリズム
【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５】
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