(57)【要約】  入口端108から出口端110へと光を案内するよう構成された光導波路104と、前記光導波路に配置され、当該光導波路に入射した所与の波長の光を部分的に透過し、且つ部分的に反射するよう構成された部分的に透明なパーティション106とを有する照明デバイス100があり、前記部分的に透明なパーティション106が、少なくとも前記光導波路の一部に沿って延在し、当該光導波路の一部を第1の分離された領域104a及び第2の分離された領域104bへと分割し、第1の発光デバイス102が、光を少なくとも前記第1の領域104aへと入射するよう配置され、第2の発光デバイス103が、光を少なくとも前記第2の領域104bへと入射するよう配置されていることを特徴としている。長所は、照明デバイスの長さが制限される、例えばレトロ-フィットユニット用のアプリケーションにおいても、均一な照明が実現できることである。
2012506119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口端から出口端へと光を案内する光導波路と、
前記光導波路内に配置される部分的に透明なパーティションであって、当該パーティションに入射する所与の波長の光が部分的に透過し、且つ部分的に反射する部分的に透明なパーティションと、
を有する照明デバイスであって、前記部分的に透明なパーティションが少なくとも前記光導波路の一部分に沿って延在し、当該光導波路の一部分を第1の分離された領域及び第2の分離された領域に分割し、
-  第1の発光デバイスが、光を少なくとも前記第1の領域へと入射するように配置され、
-  第2の発光デバイスが、光を少なくとも前記第2の領域へと入射するように配置されることを特徴とする、照明デバイス。
【請求項２】
前記部分的に透明なパーティションが、前記入口端から延在することを特徴とする、請求項１に記載の照明デバイス。
【請求項３】
前記部分的に透明なパーティションが、前記光導波路全体に沿って延在することを特徴とする、請求項１又は２に記載の照明デバイス。
【請求項４】
前記部分的に透明なパーティションが、入射した光線の一部を透過させ、且つ入射した光線の一部を反射させる厚さをもつ金属コーティングを具備していることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項５】
前記部分的に透明なパーティションが、少なくとも1つの透過領域と、少なくとも1つの反射領域とを有し、前記少なくとも1つの透過領域の面積と、前記少なくとも1つの反射領域の面積との間の比率が、前記部分的に透明なパーティションに入射する光の所定の部分が透過するよう設定されていることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項６】
前記部分的に透明なパーティションが、前記光導波路の中心軸に沿って配置されていることを特徴とする、請求項１乃至５の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項７】
前記部分的に透明なパーティションに当たることなく前記光導波路を通過する光の部分を減じるために、前記入口端が、前記光導波路の光の角度分布を修正することを特徴とする、請求項１乃至６の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項８】
前記光導波路が、全反射を用いて光を案内することを特徴とする、請求項１乃至７の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項９】
前記光導波路が、一組の反射性の側壁により形成された中空の光導波路であることを特徴とする、請求項１乃至７の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１０】
前記第1の発光デバイスが第1の色の光を発し、前記第2の発光デバイスが当該第1の色とは異なる第2の色の光を発することを特徴とする、請求項１乃至９の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１１】
複数の部分的に透明なパーティションを有する、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１２】
前記光導波路の前記出口端に配置されるコリメータを更に有する、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１３】
前記光導波路が六角形の断面をもっていることを特徴とする、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか一項に記載の照明デバイスと、前記第1の発光デバイス及び前記第2の発光デバイスを駆動する駆動電子回路とを有する照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、均一な光照射を可能にするための光導波路を有する照明デバイスに関する。特に、本発明は、光導波路が第1の発光デバイス及び第2の発光デバイスからの光を混合するために使用される照明デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、発光ダイオード（LED）などの小さな点光源が照明デバイスにおいて広く使われている。幾つかのアプリケーションでは、複数のLEDからの光が適切に混合されることが必要とされる。一例は、色が可変な照明用の照明デバイスであろう。斯様なデバイスは通常、複数の異なる色のLEDに基づいており、所望の照明効果を実現するために、個々のLEDからの光が混合ロッド内で混合される。異なるLEDに流れる電流を変化させることによって色が決定されることができる。
【０００３】
米国特許公報US 6,728,448は四角形の断面をもつ光混合ロッドを開示しており、当該ロッドは光を入口エリアから出口エリアへと案内する。混合ロッドは表面を均一に照らすことができる。当該光混合ロッドは、入口エリアから出口エリアへの予め定められた距離に延在する反射被覆されたパーティションを更に有し、均質な輝度分布を出口エリアにおいて生じる
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光の適切な混合は、混合ロッドが長さ対太さの大きな比率をもつことが通常必要であるという制限がある。したがって光の混合は、光導波路の太さを減じることによって増すことができる。しかしながらこれは光の入射効率を低下させ、これにより照明デバイスのトータルな効率を低下させる。代替案は、光導波路の長さを増すことである。しかしながら（例えば白熱電球をLEDベースの電球と交換するためのレトロ-フィットユニットにおいてなど、）多くのアプリケーションにおいて、許容される長さは限られている。このように、より均一な照明を可能にするコンパクト且つ効率的な照明デバイスの必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の観点から、本発明の目的は上で説明された課題を解決するか又は少なくとも減じることである。特に、目的は、コンパクトで効率的であり、より均一な照明を可能にする照明デバイスを提供することである。
【０００６】
本発明の第1の態様によれば、入口端から出口端へと光を案内するよう構成された光導波路と、当該光導波路内に配置された部分的に透明なパーティションであって、当該パーティションに入射した所与の波長の光が一部は透過し、一部が反射するよう構成されているパーティションとを有する照明デバイスが提供されており、部分的に透明なパーティションは、少なくとも光導波路の一部分に沿って延在し、当該光導波路の一部分を第1の分離された領域と第2の分離された領域とに分割し、第1の発光デバイスが光を少なくとも第1の領域へと入射するよう配置され、第2の発光デバイスが光を少なくとも第2の領域へと入射するよう配置されている。
【０００７】
本発明は、部分的に透明なパーティションを光導波路内に配置することによって、光が光導波路の全断面を通じて尚更混合する一方、光導波路を伝播する光の反射の平均量が増すことが出来るとの理解に基づいている。このように、光の強化された混合が、光導波路の長さ対太さの所与の比率以上に実現されることができる。又は言い換えれば、光の強化された混合が、光導波路の所与の長さに対して効率を維持したまま実現されることができる。
【０００８】
長所は、照明デバイスの長さが制限された、例えばレトロ-フィットユニット用のアプリケーションにおいても均一な照明が実現されることができる点である。必要とされる唯一の修正が部分的に透明なパーティションなので、この改善はコストがかからない態様で実現されることができる。更にまた、照明デバイスが平行ビームを作るために使うことができるよう、構成はエテンデュー（etendue）を維持している。
【０００９】
部分的に透明なパーティションが、当該パーティションに入射する所与の波長の光は一部が透過し、且つ一部は反射するよう構成されるので、部分的に透明なパーティションによって特定の色の光（例えば青色光）の透過及び反射の両方が成されることを理解すべきである。これは、光のうちの狭い範囲の色を選択的に通過させ、他の色を反射させるために使われる従来のカラーフィルタとは異なる。
【００１０】
国際特許公開公報WO 2008/017968は、光を生成するための半導体光源と、光を反射器へと供給するための主要光学系とを有する照明デバイスを開示しており、当該デバイスは光を照射するためのため、及び所望の照射パターンを実現するために提供されている。前記主要光学系は、鏡面状の端面を備えた光導波路と、光を反射器に導くための出射構造とを有する。鏡面状の端面は、光導波路を光学的に折り曲げ、光が光導波路内部で均質化される長さを効果的に延長させる一方、反射器内のスペースをより経済的に利用させる。
【００１１】
国際特許公開公報WO 2008/017968にて開示されている照明デバイスが照明の均一性を強化するにもかかわらず、本発明による照明デバイスは、より一層コンパクトで、より複雑ではない解決案を可能にする。更にまた、本発明とは異なり、国際特許公開公報WO 2008/017968の光学的に折り曲げられた光導波路は、従来の光導波路を利用している照明デバイスと比較すると、反転した出射方向をもつ照明デバイスを結果として生じる。
【００１２】
部分的に透明なパーティションが光導波路全体に沿って延在してもよい。部分的に透明なパーティションが光導波路のより大きな部分にわたって延在するので、光導波路中を伝播する光の反射の平均量が増すことができる。これは、部分的に透明なパーティションが光導波路全体に沿って延在するので、光の混合が最大にされることができることを意味する。
【００１３】
部分的に透明なパーティションは、全断面にわたる光の混合と反射量の大きさとの間の良好なトレードオフを提供するよう、通常、構成されている。例えば単一の部分的に透明なパーティションが使われている実施例では、好ましくは透過した光の割合が反射した光の割合に基本的に等しくてもよい。しかしながら、光線が複数の部分的に透明なパーティションを通過することを通常必要とする態様で2つ以上の部分的に透明なパーティションが配置された実施例では、光線が光導波路の一方の側壁から別の側壁へと進行するので、透過する光の割合が反射する光の割合よりも大きいよう、各パーティションが好ましくは構成される。
【００１４】
実施例によれば、部分的に透明なパーティションは、入射光線の一部を透過し、入射光線の一部を反射するよう構成された厚さをもつ金属のコーティングを具備している。（吸収による損失がごくわずかであると仮定するならば、透過しないあらゆる残りの光が反射されることであろう。）光の一部が透過し、光の一部が反射するよう十分に薄い厚さをもった金属のコーティングは、例えば銀又はアルミニウムでもよい。部分的に透明なパーティションに入射した光線が2本に分割されるので、光線の数が増す。これは、照明の均一性を更に強化する。コーティングの厚さを適応させることによって、反射対透過の比率が設定されることができる。
【００１５】
代替の実施例によれば、部分的に透明なパーティションは、少なくとも1つの透過領域と少なくとも1つの反射領域とを有しており、少なくとも1つの透過領域の面積と少なくとも1つの反射領域の面積との間の比率は、部分的に透明なパーティションに入射する光の、予め定められた割合が透過するよう設定される。
【００１６】
透過領域は、ここでは基本的に全ての光が透過する領域として理解され、一方、反射領域は、ここでは基本的に全ての光が反射する領域として理解されたい。透過領域の総面積と反射領域の総面積との間の比率を適応させることによって、部分的に透明なパーティションに対する透過光と反射光との間の比率が調節されることができる。例えば、光の半分が透過され、半分が反射される部分的に透明なパーティションを実現するためには、透過領域の総面積が反射領域の総面積に対応しなければならない。これは、透過及び反射の比率を調整するための層厚さの正確な制御を必要としない長所がある。
【００１７】
部分的に透明なパーティションは、光導波路の（長手方向の）中心軸に沿って配置される。これは対称性を結果として生じ、当該対称性は特に良好な光の混合を生じ、これによって一層均一な光の出力を提供することがわかった。
【００１８】
部分的に透明なパーティションにぶつかることなく光導波路を通過する光の割合を減じるために、入口端（及び/又は出口端）が光導波路内の光の角度分布を修正するよう構成されてもよい。これは例えば、1つ以上の切子面又は一組のプリズム溝をもつプリズム構造により実現されることができる。光線が、光導波路の長さ方向と平行である（部分的に透明なパーティションに決して当たらない）のを回避することによって、光の混合が更に強化されることができる。
【００１９】
光導波路が、全反射（TIR）を用いて光を案内するよう構成されてもよい。これは、反射側壁での考え得る吸収損失を回避し、これ故効率を改善する。
【００２０】
光導波路は、一組の反射側壁により形成された中空の光導波路でもよい。これは通常、TIRにより案内された光に対する伝播角度よりも、より広い範囲の伝播角度を可能にし、光導波路の入口端及び出口端でのフレネル反射に起因する何らかの損失を回避する。
【００２１】
第1の発光デバイスは第1の色の光を発し、第2の発光デバイスは前記第1の色とは異なる第2の色の光を発する。これは、異なる発光デバイスを流れる電流を単に変化させることによって色が設定されることができる可変色の照明を可能にする。
【００２２】
更に光の混合を強化するために、複数の部分的に透明なパーティションが光導波路内に配置されてもよい。
【００２３】
照明デバイスが平行ビームを提供するよう、照明デバイスは光導波路の出口端に配置されたコリメータを更に有することができる。
【００２４】
光導波路が六角形の断面をもっていてもよい。これは、特に良好な光の混合を可能にすることがわかった。
【００２５】
照明デバイスが照明器具、即ち対象物又は周囲を照らすことを意図したデバイスに使われてもよい。
【００２６】
本発明の他の目的、特徴、及び長所が、以下の詳細な開示から、添付の従属請求項から、及び図面から明らかになることであろう。
【００２７】
本発明の上記の目的、追加された目的、特徴、及び長所が、添付の図面の引用と共に、本発明の好ましい実施例の以下の例示的且つ限定されることのない詳細な説明によって、よりよく理解されることであろう。同一の引用番号が、類似のエレメントに対して使われている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１ａ】本発明の好ましい実施例による照明デバイスの斜視図を概観的に例示する。
【図１ｂ】本発明の好ましい実施例による照明デバイスの断面図を概観的に例示する。
【図２ａ】2個のLEDがコリメータ内に配置された照明デバイスを概観的に例示する。
【図２ｂ】混合ロッドがLEDとコリメータとの間に配置された照明デバイスを概観的に例示する。
【図２ｃ】光導波路を経由した光が、多数の仮想光源から生じたものとして認知されることを示す。
【図３ａ】一方のLEDからの光が、光導波路と部分的に透明なパーティションとを伝播する様子を示す。
【図３ｂ】光が部分的に透明なパーティションで反射されるので、LEDの虚像が生じる様子を示す。
【図４ａ】部分的に透明なパーティションの代替の実施例を概観的に例示する。
【図４ｂ】2つの半分になった光導波路を屈折率整合接着材で一緒に接着して部分的に透明なパーティションを作る様子を例示する。
【図５ａ】光線をパーティションの方へと曲げる切子面をもつ光導波路の概観図を示す。
【図５ｂ】光線を側面の方へと曲げる切子面をもつ光導波路の概観図を示す。
【図５ｃ】2つ以上の切子面を入口端に有する光導波路の概観図を示す。
【図６】テーパ状の切子面を具備する出口端をもつ光導波路を概観的に例示する。
【図７ａ】立方体の形状をした光導波路とコリメータとを例示する。
【図７ｂ】単一の基板上に2個のLEDが取り付けられた、立方体の形状をした光導波路を例示する。
【図８】複数の立方体形状の光導波路を備えた実施例を概観的に例示する。
【図９ａ】複数の部分的に透明なパーティションを光導波路に具備する実施例を示す。
【図９ｂ】複数の部分的に透明なパーティションを光導波路に具備する別の実施例を示す。
【図９ｃ】複数の部分的に透明なパーティションを光導波路に具備する更に別の実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図1a及び図1bは、本発明の好ましい実施例による照明デバイス100を概観的に例示している。当該照明デバイス100は、光源101と、光導波路104の形態の混合ロッドと、光導波路を第1の分割領域104a及び第2の分割領域104bに分割している部分的に透明なパーティション106とを有する。更にまた、当該照明デバイスはコリメータ112を有する。
【００３０】
光導波路104は、ここでは入口端108から出口端110へと延在する中実のロッドである。描かれている光導波路104の断面は矩形であり、光導波路の全体にわたって一定のサイズをもっている。しかしながら（例えば円形又は六角形の）他の断面形状が使われてもよく、断面のサイズが光導波路に沿って変化してもよい（例えば光導波路が、何れかの方向にテーパ状であってもよい）。更に、中実の光導波路104は、光源101により発された光を透過する材料から作られ、全反射が可能な屈折率をもつ。適切な材料の例はPMMA（ポリメタクリル酸メチル）又はガラスであり、一方、光導波路を囲んでいる媒体は通常空気である。
【００３１】
光源101は、光導波路104の入口端108で光を入射するよう配置される。光源101は、ここでは赤色LED（発光ダイオード）102及び青色LED 103である、一組の小さな点光源を通常有する。2個のLED及び当該LEDの色は例示目的のためにのみ選択されていること、及び本発明は、より多数の数のLEDに、並びに他の色のLEDに等しく適用できることを理解されたい。本発明が、同じ色をもつLEDからの光を混合するために使われてもよい。更にまた、例えばレーザ又はOLED（有機発光ダイオード）などの他のタイプの小さな点光源が使われてもよい。
【００３２】
典型的なLEDの組合せの例は「暖かい白」及び「冷たい白」（2個のLED）、又は赤、緑、青（3個のLED）、又は赤、緑、青、白（4個のLED）である。しかしながら、光源の必要電力レベル及びLEDのパッケージ当たりの電力に応じて、より多くのLEDが使われてもよく、又は例えば、LEDのうちの1個（例えば赤色LED）が緑色LED及び青色LEDよりも効率的ではない場合、2個の赤色LEDと1個の青色LEDと1個の緑色LEDとでもよい。
【００３３】
更にまた、照明デバイス100が平行ビームを生成するよう、光導波路104の出口端110にコリメータ112が配置されている。効率的な照明を提供するために、光導波路104の出口端110は好ましくはコリメータ112の焦点の場所にある。
【００３４】
光導波路104内に配置された部分的に透明なパーティション106は、光導波路104の中心軸114に沿って配置されており、入口端108から出口端110へと延在する。ここでは、部分的に透明なパーティション106は光導波路104全体にわたって延在しているが、アプリケーション及び所望の照明効果に応じて変更してもよい。このように、光導波路の一部分（例えば半分又は2/3）に延在する部分的に透明なパーティションをもつことが可能であり、又は光導波路よりも長く、コリメータへと延在する部分的に透明なパーティションをもつことが可能である。
【００３５】
ここでは、部分的に透明なパーティション106は、例えば銀又はアルミニウムなどの金属のコーティングである。部分的に透明なパーティション106は、例えば中心軸114に沿って切断することよって光導波路104を2つの部分に分割することにより実現されることができ、2つの部分のうち一方に（即ち切断で生じた表面に）金属でコーティングし、他方を屈折率整合型の接着剤（即ち、光導波路の屈折率に合致する屈折率をもつ接着剤）で金属コーティングの方へと接着することによって、光導波路104を再組立てする。光線が部分的に透明なパーティション106に当たるので、光の一部は透過し、光の一部は反射するよう、部分的に透明なパーティション106を構成する金属のコーティングは十分に薄い必要がある。金属のコーティングの厚さを調整することによって、反射光と透過光との間の比率が調整されることができる。例えば、法線に対して60度の角度で入射する光線に対して、ガラス片の間に挟まれている5nmのアルミニウム層は、凡そ等しい量の光を反射し、透過する。
【００３６】
光導波路は中空の光導波路でもよい（例えば鏡などの反射性の壁によって境界が設けられた気泡でもよい）。この場合、金属層は（例えばガラスでできている）透明基板によって通常支えられる。対称性を維持するために、透明基板は好ましくは両側にコーティングされる。
【００３７】
部分的に透明なパーティションの効果が、図3に関連して更に以下で説明されよう。しかしながら本発明のより良い理解を提供するために、従来の混合ロッドの効果が図2a乃至図2cを参照して最初に手短に例示されよう。
【００３８】
図2aは、赤色LED 102及び青色LED 103がコリメータ112内に配置された照明デバイスを概観的に例示している。光線202a及び光線202b並びに光線203a及び光線203bによって例示しているように、2つの色の角度分布は斯様な照明デバイスでは同じではなく、結果として生じる照明は均一な色をもつことはないであろう。
【００３９】
色の均一性を改善するために、光導波路104の形態をした混合ロッドがLED 102、同103とコリメータ112との間に図2bに概観的に例示されるように配置される。LED 102、同103から放射した光が全反射（TIR）によって光導波路104を案内されるので、LEDの「虚像」が各々の反射によって作られる。このことは、光線を光導波路104に沿った光路上で入口端から出口端へと追うことにより理解されることができる。図2bを参照すると、赤色LED 102から放射した光線202は点Aで光導波路の表面で最初に反射し、仮想LED 102aを生じさせる。光線202は次に点Bで反射し、仮想LED 102bを結果として生じ、点Cで仮想LED 102cを結果として生じ、点Dで仮想LED 102dを結果として生じる。このように多数の反射の後は、赤色LED 102からの光は多数の光源から生じているように見える。当然、同じ原理が青色LED 103から放射した光にあてはまる。
【００４０】
このように、典型的なアプリケーションでは、光導波路104から出射した光は、図2cに例示したように多数の光源から生じたものとして認知され、赤色光は赤色LED 102と一連の赤色の仮想LED 102a乃至102jとから生じたと認知され、青色光は青色LED 103と一連の青色の仮想LED 103a乃至103gとから生じたと認知される。光導波路104から出射した光が多数の光源から生じたと認知されるので、色の均一性が改善される。
【００４１】
以下では図3a及び図3bを参照して、（本発明により示唆される）部分的に透明なパーティションがどのように光の混合を更に改善するかについて説明されることであろう。
【００４２】
図3aにおいて、赤色LED 102から放射した光線302は、点Aで光導波路の表面で反射する。当該光線302は、次に点Bで部分的に透明なパーティション106に当たり、
光線の一部302'が透過し、光線の一部302"が反射する。このように、例示された例では光線の一部302"は（点A、点B、及び点Cで）3回反射されるであろうし、代わりに、部分的に透明なパーティションがない場合は2回である。同時に光は、光線の一部302'により例示されたように、光導波路104の全ての断面を通して混合される。更に光線が点Bで2本に分割されるので、光線の数が増し、均一性を更に改善する。
【００４３】
部分的に透明なパーティション106の別の効果が図3bに例示されている。同図では光が部分的に透明なパーティション106で反射されるので、赤色LED 102の虚像102aが生じる。部分的に透明なパーティション106が光導波路104の中心軸に沿って配置されているので、この仮想の赤色LED 102aは、同パーティション106の向こう側の光導波路104内に対称的に位置している。このように、（図1に関して説明された配置のような）部分的に透明なパーティションの異なる側に配置された赤色LED及び青色LEDを有する配置では、赤色LEDの虚像が部分的に透明なパーティションによって作られて青色LEDの直上に位置している。これは青色LEDについても同様である。これは、色の混合を更に強化する。
【００４４】
図4aは、部分的に透明なパーティションの代替の実施例を概観的に例示している。同図では、反射/透過の比率を金属のコーティングの層の厚さで調整する代わりに、パーティションは内部に（光を透過させる）穴404を備えた（光を反射させる）厚い金属層402を有する。したがって、光線が部分的に透明なパーティションに当たると、同光線は反射するか（反射部分に当たる場合）又は透過する（透過部分に当たる場合）。穴404と金属コーティング402との間の面積比率が、透過対反射の比率を決定する。したがって、穴の総面積が金属コーティングによってカバーされる領域と同じ面積をもつ場合、透過と反射との間で50対50の比率が得られることが可能である。好ましくはこれらの穴は、光導波路の幅よりも実質的に、例えば1桁小さい。下限は製造上の可能性による。典型的な直径は、数十μmから数mmの範囲にある。更にまた、反射領域及び透過領域の形状が異なっていてもよい。
【００４５】
金属コーティングは幾らかの吸収性を通常伴うので、反射領域ごとに誘電層又は通常誘電層のスタックを使用することが好ましい。透過対反射の比率への角度及び波長の依存性が最小化されるよう、これらの層の屈折率及び厚さが好ましくは選択される。
【００４６】
中実の光導波路用の部分的に透明なパーティションは、図4bに例示したように、（例えばPMMAで作られた）光導波路104を分割し、空気で満たされた穴を内部に残し、2つの半分になった光導波路を屈折率整合接着材で一緒に接着することにより実現されてもよい。屈折率整合接着材が使われた領域では、良好な透過と基本的に無反射とが得られ、一方、2つの半分になった光導波路が空気で隔てられた領域では、全反射と基本的に無透過とが得られる。光線が空気領域の側面に当たると光が光導波路から抽出されることがあるので、光線が空気領域の側面に当たるのを防止するために、接着層は通常できるだけ薄く作られる。空気穴406と、屈折率整合接着材を具備した領域408との面積比率が、透過対反射の比率を決定する。
【００４７】
図5aは、切子面502a及び切子面502bを具備する入口端108をもつ光導波路104の概観的な例示である。図示するように、切子面502a及び切子面502bは光線506を部分的に透明なパーティションの方へと曲げる。この構成が光導波路内部で光の角度分布を広げるので、光導波路の長さ方向に沿って又は殆ど長さ方向に（例えば側面504及び部分的に透明なパーティション106と平行に）伝播する光線の割合が減じられることができ、これによって光の混合を強化する。
【００４８】
図5bは代替の実施例を示しており、切子面502a及び切子面502bは、光線を側面504の方へと外側へ曲げる。しかし側面504での反射を経由してこれもまた光線506が部分的に透明なパーティション106に当たる結果となる。
【００４９】
図5cに概観的に例示されるように、入口端は2つ以上の切子面を有してもよい。
【００５０】
切子面が角度分布を広げるので、2つの望ましくない効果が発生する場合がある。第1に、光が光導波路から漏れることがある。これは、光導波路の側壁に鏡などの反射面を提供することにより克服されることができる。第2に、幾らかの光は全反射に起因して出射面から出ることがない。図5a及び図5bに例示したように、光導波路の出口端にある切子面508a及び切子面508bが、これを改善する。
【００５１】
例えば溝を備えたプリズム構造を用いてなど、角度分布を増すための代替の態様があることが当業者により認識されている。角度分布は、例えば粒子による散乱又は表面粗さによっても変えられることができ、ホログラフィック拡散体によって、又は格子の回折によっても変えることができる。図6は別の実施例を概観的に例示しており、光導波路104は、光導波路の出口端で切子面602a及び切子面602bを具備している。テーパ状の出口端に起因して、長さ方向に沿った光線604が、部分的に透明なパーティション106の方へとリダイレクトされる。
【００５２】
図7は、照明デバイスが対角線に沿って配置された部分的に透明なパーティション106を備えた立方体の形状の光導波路104をもつ実施例を概観的に例示している。立方体形状の光導波路が当該光導波路の稜線上に配置され、立方体の第1の面702及び第2の面704により形成された入口端で光を入射するために、赤色LED 102及び青色LED 103が提供されている。ここでは、赤色LED 102 は第1の面702から光を入射し、青色LED 103は第2の面704から光を入射する。光は、立方体の第3の面706及び第4の面708により形成される光導波路の出口端で出射される。このように、光導波路は入口切子面702、同704及び出口切子面706、同708で全てが構成されている。本実施例では基本的に、全ての光線が部分的に透明なパーティション106に当たり、（フレネル反射により反射された光線は別にして）LEDに対向する2つの切子面706、同708のうちの1つから出る。ここでは立方体形状の光導波路104がコリメータ112と組み合わされて使われている。LED 102、同103から光導波路へと発している光を案内するための追加の鏡710を提供することによって、LED 102、同103は、図7bにて例示したように、単一の平坦な基板上に取り付けられることもできる。
【００５３】
代替の実施例によれば、立方体形状の光導波路は、各面にある3個のLEDと組み合わせて（即ち、光が3つの面で入射されることができる）角点に配置されることができる。
【００５４】
3個以上のLEDに対する別の考え得る拡張案は、複数の立方体形状の光導波路を使用することであり、1つの立方体形状の光導波路の出口は、別の立方体形状の光導波路の入口に位置できる。この実施例が図8に例示されている。同図では、2つの照明デバイス100a、同100bのコリメータ112a、同112bの出力が、立方体形状の光導波路104cに対する入力として使われている。
【００５５】
本発明の代替の実施例によれば、複数の部分的に透明なパーティションが光導波路に利用されてもよい。これらの3つの例が図9a乃至図9cに例示されており、図の各々が第1の部分的に透明なパーティション902及び第2の部分的に透明なパーティション904をもつ光導波路104の断面を示している。図9cにおいて例示された実施例では、光線は、側壁105から側壁107への途中で2つの部分的に透明なパーティション802、同804を通過することを必要とする点に留意されたい。したがって、透過する光の割合が反射する光の割合よりも大きい場合が好ましい。例えば、部分的に透明なパーティション上に入射した光のほぼ2/3が透過してもよい。
【００５６】
更に、図9bの実施例において、4個の発光デバイス801a乃至801dを4箇所の隅にクォードラントに配置することによって、各々の発光デバイス801a乃至801dは、部分的に透明なパーティション802、同804の両側が照らされるよう、部分的に透明なパーティションの下方に精確に配置されるであろうことに留意されたい。
【００５７】
本発明が、2、3の実施例を引用して大部分が上で説明された。しかしながら、当業者によって直ちに理解されるように、添付の請求項により規定されているような上で開示されたものよりも別の実施例が、本発明の範囲内で等しく考え得る。例えば、パーティションが中心軸に沿って必ずしも配置されるというわけではない。更に、両側が照らされるように、発光デバイスが部分的に透明なパーティションの下部に配置されてもよい。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【国際調査報告】
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