(57)【要約】  ＬＥＤ型ランプは、：光がランプから放出される光放出平面を含む、開口部を持つエンクロージャ；エンクロージャの少なくとも一つの壁に沿って配置され、第一の波長範囲の光を生成するように動作可能であり、動作時、光放出平面に実質的に平行であるか、離れて向けられた平面内において、その放出軸が方向付けられるように構成されている、複数のＬＥＤ；およびエンクロージャの底部に配置され、動作時、光が光放出平面を経て反射するように構成されている、第一の光反射性表面を含む。光放出サインは、光透過性ディスプレイ表面が光放出平面の上にある、本発明のランプを含む。
2012531047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプであって、：
ａ）  光がランプから放出される光放出平面を含む、開口部を持つエンクロージャ；
ｂ）  エンクロージャの少なくとも一つの壁に沿って配置され、第一の波長範囲の光を生成するように動作可能であり、動作時、光放出平面に実質的に平行であるか、離れて向けられた平面内において、その放出軸が方向付けられるように構成されている、複数の光放出ダイオード；および
ｃ）  エンクロージャの底部に配置され、動作時、光が光放出平面を経て反射するように構成されている、第一の光反射性表面
を含む、ランプ。
【請求項２】
光放出ダイオードの放出軸が光放出平面に対し、０°〜３０°の範囲の角度で方向付けられている、請求項１記載のランプ。
【請求項３】
光放出平面にわたる照光放出強度の変動が１０％よりも少ないように、第一の光反射性表面が構成されている、請求項１記載のランプ。
【請求項４】
さらに、光放出ダイオードによって放出された光の少なくとも一部が光放出平面を経て、直接放出されることを防止するように構成されている、第二の光反射性表面を含む、請求項１記載のランプ。
【請求項５】
光放出平面に対し、３０°超の角度で放出された光が直接放出されることを防止するように、第二の光反射性表面が構成されている、請求項４記載のランプ。
【請求項６】
第一の光反射性表面が弓状であり、エンクロージャの壁間に延伸している、請求項１記載のランプ。
【請求項７】
第一の光反射性表面が：光放出ダイオードが配置されたエンクロージャの対向壁間に延伸している、凸状円筒表面、扁平半球表面および楕円表面からなる群から選択されている、請求項６記載のランプ。
【請求項８】
第一の光反射性表面が実質的に平面状であり、光放出平面に実質的に平行に方向付けられている、請求項１記載のランプ。
【請求項９】
第一の光反射性表面がさらに、光放出平面に対して角度を付けて方向付けられている、少なくとも一つの光反射性部位を含む、請求項８記載のランプ。
【請求項１０】
光放出ダイオードが配置された壁から外側に第二の光反射性表面が延伸している、請求項２記載のランプ。
【請求項１１】
光反射性表面が：少なくとも９０％、少なくとも９５％および少なくとも９８％からなる群から選択された反射率を有する、請求項１または４記載のランプ。
【請求項１２】
エンクロージャが四辺形の形式であり、光放出ダイオードがエンクロージャの対向壁上に配置され、光放出ダイオードが配置されたエンクロージャの壁間に延伸している、凸状円筒表面を第一の光反射性表面が含む、請求項１記載のランプ。
【請求項１３】
エンクロージャが四辺形の形式であり、光放出ダイオードがエンクロージャの対向壁上に配置され、光放出ダイオードが配置されたエンクロージャの壁間に延伸している、実質的に平面状である表面を第一の光反射性表面が含む、請求項１記載のランプ。
【請求項１４】
エンクロージャが円形の形式であり、光放出ダイオードが壁の周辺で離間し、エンクロージャの底部に配置された扁平半球表面を第一の光反射性表面が含む、請求項１記載のランプ。
【請求項１５】
さらに、第一の波長範囲の光の少なくとも一部を吸収し、第二の波長範囲の光を放出するように動作可能であり、光放出平面に提供されている、少なくとも一つの蛍光体材料を含む、請求項１記載のランプ。
【請求項１６】
さらに、光放出平面の上にある光透過性窓を含み、少なくとも一つの蛍光体材料が光透過性窓に組み入れられている、請求項１５記載のランプ。
【請求項１７】
光透過性窓の体積を通じ、少なくとも一つの蛍光体材料が実質的に均一に分布している、請求項１６記載のランプ。
【請求項１８】
さらに、光放出平面の上にある光透過性窓を含み、光透過性窓の表面の少なくとも部分上において、少なくとも一つの蛍光体材料が少なくとも一つの層を含む、請求項１５記載のランプ。
【請求項１９】
さらに、蛍光体材料がない区域のパターンを含む、請求項１５記載のランプ。
【請求項２０】
ランプによって放出された光が第一および第二の波長範囲の光の組み合わせを含む、請求項１記載のランプ。
【請求項２１】
ランプによって放出された光の色が白色に見える、請求項２０記載のランプ。
【請求項２２】
光透過性窓が：平面状および弓状の形式であることからなる群から選択されている、請求項１６または１８記載のランプ。
【請求項２３】
色が白色に見える光を放出するように光放出ダイオードが動作可能である、請求項１記載のランプ。
【請求項２４】
請求項１記載のランプを含み、光透過性ディスプレイ表面が光放出平面の上にある、光放出サイン。
【請求項２５】
さらに、ディスプレイ表面上に配置され、第一の波長範囲の光の少なくとも一部を吸収し、第二の波長範囲の光を放出するように動作可能である、少なくとも一つの蛍光体材料を含む、請求項２４記載のサイン。
【請求項２６】
少なくとも一つの蛍光体がディスプレイ情報を表すパターンとして構成されている、請求項２５記載のサイン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権主張
【０００２】
本出願は、参照により内容が本明細書に組み入れられる、２０１０年６月１５日に提出され、「LED Based Lamp and Light Emitting Signage」と題する、Haitao Yangによる米国出願第１２／８１５，６４４号および２００９年６月１８日に提出され、「LED Based Lamp and Light Emitting Signage」と題する、Haitao Yangによる米国出願第６１／２１８，２６３号の優先権の恩典を主張する。
【０００３】
発明の背景
【０００４】
１．  発明の分野
【０００５】
本発明は、ＬＥＤ（光放出ダイオード）型ランプおよびＬＥＤ型光放出サイネージに関する。とりわけ、限定的ではないが、本発明は、光放出サインのための光放出パネルランプおよびバックライトまたは光ボックスに関係する。
【０００６】
２．  関連技術の説明
【０００７】
オフィスおよび商用施設で多く見られる照明器具は、蛍光照明パネルである。一般的に、そのような照明パネルは、一つ以上の蛍光管を収容するエンクロージャおよび一つの前部拡散パネルを含む。通常、拡散パネルは、均一な光放出を促進するための規則的な表面パターン化を持つ、半透明プラスチック材料または光透過性プラスチック材料である。あるいは、光反射性のルーバー付き前部カバーを使用し、放出光を拡散させることができる。そのような照明パネルは、多くの場合、支持部材の格子によって支持されたケーブルおよび天井タイルにより、支持部材（Ｔバー）の格子が天井から懸垂される、懸垂（吊り）天井での使用を意図されている。天井タイルは、形状が正方形または矩形であることができ、照明パネルモジュールは、そのような開口部内に嵌合され、拡散パネルが天井タイルを置き換えるように構成されている。
【０００８】
白色光放出ＬＥＤ（「白色ＬＥＤ」）は、当技術分野において公知であり、比較的最近の革新である。電磁スペクトルの青色／紫外（Ｕ．Ｖ．）部分で放出する高輝度ＬＥＤが開発されて以降、ＬＥＤ型白色光源の開発が実用的となった。例として、米国特許第５，９９８，９２５号で教示されているように、白色ＬＥＤは、ＬＥＤによって放出された放射の一部を吸収し、異なる色（波長）の放射を再放出する、一つ以上の蛍光体材料、換言すれば、フォトルミネッセント材料を包含する。通常、ＬＥＤチップが青色光を生成し、蛍光体材料が青色光の成分を吸収し、異なる色、通常、黄色の光あるいは緑色および赤色光、緑色および黄色光または黄色および赤色光の組み合わせを再放出する。ＬＥＤによって生成された青色光のうち、蛍光体材料によって吸収されない一部と、蛍光体材料によって放出された光とが組み合わされ、視覚には色がほぼ白色に見える光を提供する。
【０００９】
高輝度白色ＬＥＤは、その長い予想動作寿命（３０，０００〜５０，０００時間程度）および高い照光効率（ワット当たり７０ルーメンおよびより高い）のため、従来の蛍光、コンパクト蛍光および白熱電球を置き換えるために一層使用されつつある。今日、白色ＬＥＤを利用したほとんどの照明器具設計は、白色ＬＥＤ（より通常には、白色ＬＥＤのアレイ）で従来の光源要素を置き換えている、システムを含む。また、白色ＬＥＤは、従来の光源と比較して、そのコンパクトなサイズにより、新規かつコンパクトな照明器具を構築する潜在性を供する。
【００１０】
同時係属中の米国特許出願公開第２００７／０２４０３４６号（２００６年８月３日に提出）は、白色ＬＥＤの代わりに、青色／Ｕ．Ｖ．放出ＬＥＤを利用したバックライト式照明パネルを開示している。ＬＥＤを収容するバックライトを覆う、光透過性窓上または内において、一つ以上の蛍光体材料が提供されるか、組み入れられている。ＬＥＤから遠隔に蛍光体を提供することの効果として、パネルの表面領域全体にわたり、光生成、フォトルミネッセンスが起こる。これは、放出光のより均一な色および／または相関色温度（ＣＣＴ）につながることができる。ＬＥＤダイから遠隔に（すなわち、ＬＥＤダイから物理的に分離して）蛍光体を配置することのさらなる効果として、より少ない熱が蛍光体に伝達され、蛍光体の熱的劣化が低減する。加えて、蛍光体パネル（窓）を変更することにより、パネルによって生成される光の色および／またはＣＣＴを変更することができる。
【００１１】
平面状の光導波パネル（導波媒体）の端部に光が結合される、端部発光照明パネルランプも公知である。光は、媒体の体積を通じ、全内部反射によって誘導され、その後、光放出面から放出される。パネルの後部面（すなわち、光放出面に対向する面）からの光放出を低減するため、後部面は、多くの場合、光反射性層を包含する。また、光の均一な放出を促すため、光導波パネルの一つまたは両方の面は、表面パターン化、例えば、円形領域の六角形または正方形アレイを包含することができる。各円形領域は、表面粗化を含み、領域の箇所において、光導波パネルの光導波特性に対する阻害を引き起こし、結果として、領域での光の選択的放出をもたらす。
【００１２】
バックライト式パネルランプと比較した端部発光照明パネルランプの効果は、そのコンパクトな性質であり、特に、光導波パネルの厚さに相当することができ、深さが１５〜２０mm程度のランプを構築することを可能にする、ランプの全体的な深さ（厚さ）である。しかし、端部発光照明パネルの不都合として、光導波媒体内での光損失、媒体への光の結合における損失および媒体からの光の抽出における損失のため、バックライト式配置と比較して、より低い照光効率を有する。加えて、バックライト式照明パネルと同様に、光放出が正確には光放出面にわたって均一ではない。例として、ＬＥＤの位置に対応する端部に沿った「ホットスポット」およびパネルの中心におけるより暗い区域があることができる。
【００１３】
同時係属中の米国特許出願第１２／１８３，８３５号（２００８年７月３０日に提出）は、パネルの光放出表面にわたり、放出光強度の変動を低減するように構成されている、光学的フィーチャ（不連続）のパターンが光導波媒体の少なくとも一つの面上に提供されている、ＬＥＤ型端部発光光放出パネルを開示している。光導波媒体内の光強度分布に応じ、フィーチャのパターンを構成することができる。光導波媒体への結合に伴う光損失を低減するため、光導波媒体の隅部が截頭され、光は、截頭された隅部に結合される。パネルが端部発光であることから、フィーチャのそのようなパターンにより、放出光強度の変動を低減することができるが、照光効率は、依然としてバックライト式配置よりも低いことができる。
【００１４】
同時係属中の米国特許出願第１１／８２７，８９０号（２００７年７月１３日に提出）は、白色ＬＥＤの代わりに青色放出ＬＥＤを利用し、一つ以上の青色光励起可能蛍光体材料の層が光導波パネルの光放出面上に提供されている、端部発光照明パネルを記載している。パネルの光放出面から放出された青色光の成分が蛍光体材料によって吸収され、蛍光体により、一つ以上の他の色の光が放出される。一般的な照明用途では、ＬＥＤからの青色光と、蛍光体で生成された光とが組み合わされ、色が白色に見える照射生成物を発生するように、ランプが構成される。パネルの光放出表面領域全体にわたり、光生成（フォトルミネッセンス）が起こることから、これは、光放出のより均一な色および／またはＣＣＴにつながることができる。しかし、そのような照明パネルは、依然として、光導波媒体に光を結合させ、パネルから光を抽出することに伴う固有の損失を有し、結果として、バックライト式配置と比較してより低い照光効率をもたらす。
【００１５】
一般的な照明用途に追加して、バックライト式照明機器構成は、光透過性ディスプレイ表面が光ボックスエンクロージャの開口部の上にある、光放出サイネージ、例えば、より小さい形態の看板で広範に使用される。多くの場合、ディスプレイ表面は、紙上にプリントされたイメージの形式であり、紙が光拡散体として機能し、プリントされたイメージが光透過性色フィルタとして機能する。複雑なイメージとは対照的に、サインが記号、文字または単純なデバイスを含む場合、有色のアクリル、ポリカーボネートまたは他のプラスチック材料を使用し、要求されるイメージを形成することが公知である。
【００１６】
２００７年６月３日に提出された同時係属中の特許出願第１１／７１４，７１１号（米国公開第２００７／０２４０３４６号）は、青色光バックライトを利用し、一つ以上の蛍光体材料がディスプレイ表面上に提供され、選択された色の所望の文字、記号またはデバイスを生成するように構成されている、光放出サインを開示している。ディスプレイ表面が色フィルタとして機能するサインと比較して、そのようなサインの効果は、放出光の強度および／または色飽和度がはるかに大きいことである。
【発明の概要】
【００１７】
本発明は、ＬＥＤ型ランプおよびＬＥＤ型サイン、とりわけ、限定的ではないが、よりコンパクトであり、とりわけ、より薄いプロファイル（深さ）を有し、より大きい照光効率を有し、かつ、より均一な強度の光放出を生成する、パネルタイプランプを提供するための取り組みにおいて生じた。本明細書では、バックライト式は、光が自由空間を伝搬する光学的配置を指す。これは、端部発光照明パネルにおける事例のように、光が光学的媒体内で導波される照明配置と対比される。
【００１８】
本発明によると、ランプは、：光がランプから放出される光放出平面を含む、開口部を持つエンクロージャ；エンクロージャの少なくとも一つの壁に沿って配置され、第一の波長範囲の光を生成するように動作可能であり、動作時、光放出平面に実質的に平行であるか、離れて向けられた平面内において、その放出軸が方向付けられるように構成されている、複数のＬＥＤ；およびエンクロージャの底部に配置され、動作時、光が光放出平面を経て反射するように構成されている、第一の光反射性表面を含む。ＬＥＤ放出軸は、光放出平面に平行であるか、離れて向けられた平面内で方向付けられていることから、これにより、バックライト式配置と比較して、ランプの厚さ（深さ）を低減することが許容される。また、光が自由空間で伝搬し、光学的媒体内で導波されないことから、これにより、従来の端部発光配置と比較して、照光効率が増加する。好ましくは、ＬＥＤの放出軸が光放出平面に対し、０°〜３０°の範囲の角度で方向付けられている。
【００１９】
有利には、ランプは、さらに、ＬＥＤによって放出された光の少なくとも一部が光放出平面を経て、直接（すなわち、反射なく）放出されることを防止するように構成されている、第二の光反射性表面を含む。有利には、光放出平面に対し、３０°超の角度で放出された光が直接放出されることを防止するように、第二の光反射性表面が構成されている。そのような配置は、ＬＥＤに対応したグレアまたはホットスポットの可能性を低減する。
【００２０】
好ましくは、光放出平面にわたる照光放出強度の変動が１０％よりも少なく、好ましくは、５％よりも少ないように、第一および第二の光反射性表面が構成されている。
【００２１】
一つの配置では、第一の光反射性表面が弓状（アーチ状）の形式であり、例えば、ＬＥＤが配置されたエンクロージャの壁間に延伸している、凸状円筒表面である。もう一つの配置では、第一の光反射性表面が実質的に平面状であり、光放出平面に実質的に平行に方向付けられている。好ましくは、第一の光反射性表面がさらに、光放出平面に対して角度を付けて方向付けられている、少なくとも一つの光反射性部位を含む。そのような部位は、好ましくは、ＬＥＤに隣接した光反射性表面の周囲に配置され、傾斜表面を含むことができる。
【００２２】
一つの具現化では、エンクロージャが四辺形の形式であり、通常、正方形または矩形であり、ＬＥＤがエンクロージャの対向壁上に配置されている。一つのそのような配置では、ＬＥＤが配置されたエンクロージャの壁間に延伸している、凸状円筒表面を第一の光反射性表面が含む。代替配置では、ＬＥＤが配置されたエンクロージャの壁間に延伸している、実質的に平面状である表面を第一の光反射性表面が含む。
【００２３】
もう一つの具現化では、エンクロージャが円形または楕円形の形式であり、ＬＥＤが壁の周辺で離間している。そのような配置では、エンクロージャの底部に配置された偏平半球または偏平半楕円表面を第一の光反射性表面が含む。
【００２４】
好ましくは、ＬＥＤが配置された壁から外側に第二の光反射性表面が延伸し、光放出平面に近接している。第二の光反射性表面は、平面状、弓状または多面状の形式であることができる。
【００２５】
ランプの照光効率を最大化するため、光反射性表面は、少なくとも９０％、好ましくは、少なくとも９５％、より好ましくは、少なくとも９８％の反射率を有する。通常、光反射性表面は、アルミニウム、クロムまたは銀の金属または金属被覆を含む。
【００２６】
好ましい実施態様では、ランプは、さらに、第一の波長範囲の光の少なくとも一部を吸収し、第二の波長範囲の光を放出するように動作可能であり、光放出平面に提供されている、少なくとも一つの蛍光体（フォトルミネッセント）材料を含む。蛍光体材料は、光放出平面の上にある光透過性窓に組み入れることができ、少なくとも一つの蛍光体材料が光透過性窓に組み入れられている。放出光の均一な色を確保するため、光透過性窓の体積を通じ、蛍光体材料が実質的に均一に分布している。あるいは、光透過性窓の表面の少なくとも部分上において、少なくとも一つの蛍光体材料が少なくとも一つの層を含む。好ましくは、蛍光体材料層は、後方散乱光がランプから放出されることを許容する、蛍光体材料がない区域のパターンを含む。パネルランプでは、光透過性窓は、弓状の形式であることが想定されるものの、平面状の形式であることができる。光透過性窓は、好ましくは、ポリマー材料、例えば、アクリル、ポリカーボネート、シリコーン材料またはエポキシを含むものの、低温ガラスを含むことができる。
【００２７】
照明用途では、ランプによって生成された光は、色が白色に見え、第一および第二の波長範囲の光の組み合わせを含む。あるいは、ＬＥＤは、色が白色に見える光を放出するように動作可能である、白色ＬＥＤであることができる。
【００２８】
本発明のさらなる態様によると、光放出サインは、本発明に従ったランプと、光放出平面の上にある（一般的には、配置されている）光透過性ディスプレイ表面とを含む。好ましい配置では、サインは、ディスプレイ表面上に配置された少なくとも一つの蛍光体を含む。蛍光体は、好ましくは、数字、文字、デバイス、記章、紋章、記号などのようなディスプレイ情報を表すように構成されている。
【００２９】
本発明がより良く理解されるよう、添付図面を参照しながら、例としてのみ、本発明の実施態様に従ったＬＥＤ型ランプおよび光放出サインを以下に記載する：
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第一の実施態様に従ったＬＥＤ型ランプの一部切り欠き斜視模式図である；
【図２】線Ａ−Ａを経た図１のランプの断面模式図である；
【図３】本発明の第二の実施態様に従ったランプの斜視模式図である；
【図４】線Ａ−Ａを経た図３のランプの断面模式図である；
【図５】本発明の第三の実施態様に従ったランプの断面模式図である；
【図６】本発明の第四の実施態様に従ったランプの断面模式図である；
【図７】本発明の第五の実施態様に従ったランプの断面模式図である；
【図８】本発明の第六の実施態様に従ったランプの断面模式図である；および
【図９】本発明の実施態様に従った光放出サインの一部切り欠き斜視模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の実施態様は、光がランプから放出される光放出平面に一般的に平行であるか、離れて向けられた平面内において、その放出軸が方向付けられるようにＬＥＤが構成されている、ＬＥＤ型ランプに向けられている。ランプは、さらに、光放出平面を経た光を反射し、および／または光放出平面を経た光の直接的な放出を防止するように構成されている、一つ以上の光反射性表面を含む。本明細書では、同じ符番を使用して同じ部品を表示する。
【００３２】
以下では、図１がランプ１０の模式的な一部切り欠き斜視図であり、図２が線Ａ−Ａを経た模式的な断面図である、図１および２を参照しながら、本発明の第一の実施態様に従ったＬＥＤ型ランプ１０を記載する。ランプ１０は、相関色温度（ＣＣＴ）が?３０００°Ｋであり、放出照光強度が４００ルーメン（ｌｍ）程度であり、放出角度が１２０°程度である、白色光を生成するように構成されている。
【００３３】
ランプ１０は、図示した例では、長さ２５cmの辺および５cm程度の深さを持つ浅い正方形トレイの形式である、エンクロージャ（ハウジング）１２を含む。ランプ１０は、天井、壁または他の一般的に平面状である表面上に表面実装されることを意図されている。ケーブルにより、支持部材（Ｔバー）の格子が天井から懸垂され、天井タイルが支持部材の格子によって支持される、オフィスおよび商用施設で多く使用されるタイプの懸垂（吊り）天井に対し、ランプ１０を組み入れることも想定されている。通常、天井タイルは、正方形（６０cm×６０cm）または矩形（１２０cm×６０cm）の形状のいずれかであり、エンクロージャ１２は、そのようなサイズの開口部内に嵌合されるように簡単に構成することができる。エンクロージャ１２は、シート材料、例えば、アルミニウムから製造するか、例として、プラスチック材料からダイカスト鋳造または成形することができる。
【００３４】
図１では、内装の詳細がより簡単に見てとられることを許容するため、エンクロージャ１２の右手端壁を取り除いている。図２に例示するように、エンクロージャの底部１４が天井に実装され、光が光放出平面１６を形作るエンクロージャ１２の開口部を経て、下側方向に放出される、天井に実装可能な器具として、ランプ１０を構成することができる。特に示されない限り、要素の相対的な位置付けは、図２に図示した方位を参照しながら記載され、エンクロージャの底部１４がページの上部にあり、光放出平面（エンクロージャ開口部）１６が下部にある。
【００３５】
ランプ１０は、さらに、エンクロージャ１２の対向側壁２０に沿って位置付けられている、複数（この例では十個）の１Ｗ（?４０lm放出照光強度）白色光放出ＧａＮ（ガリウム窒化物）型ＬＥＤ１８を含む。通常、ＬＥＤ１８は、その後、エンクロージャ壁２０の内面表面に実装される基板（図示せず）、例えば、金属コアプリント回路板（ＭＣＰＣＢ）上に実装されている。基板は、好ましくは、ＬＥＤによって生成された熱の放散を支援するため、エンクロージャと熱的連通して実装されている。ＬＥＤ１８は、それぞれの側壁２０の長さに沿ってＬＥＤ１８が等しく離間している、線形アレイとして構成されている。例示的な実施態様では、ＬＥＤ１８は、壁２０の中間点に配置され、その放出軸２２がエンクロージャの底部１４と一般的に平行であるように方向付けられている；換言すれば、各ＬＥＤの放出軸２２は、光放出平面１６に実質的に平行である。本発明のランプでは、光学的媒体内での導波とは対照的に、光が自由空間を伝搬するものの、方位に関し、ＬＥＤ１８は、端部発光照明パネルに類似した方式で構成されていると考えることができる。
【００３６】
凸状円筒光反射性表面（凸状円筒鏡）２４の形式における第一の光反射性表面は、エンクロージャ底部１４上に提供されている。光反射性表面２４は、実質的に、ハウジング床部１４の表面領域をカバーしている。図２では、光反射性表面２４は、太い実線によって示され、ＬＥＤ１８が配置されたエンクロージャの側壁２０間に延伸している、弓状表面を含む。光の均一な放出を確保するため、光反射性表面２４は、対称的な形式であり、底部１４に対して測定された最高部位が側壁２０間の中間点に配置されている。図示した例では、中間点における光反射性表面２４の高さは、ＬＥＤ１８の放出軸２２上または直下方にある。
【００３７】
ランプ１０は、さらに、エンクロージャの各側壁２０の長さに沿って延在している、各光反射性表面（鏡）２６、２８、３０、３２を含む。光反射性表面２６、２８、３０、３２は、平面状の形式であり、第一の対２６、２８が軸２２の上方に配置され（図２）、壁２０と底部１４との間に延伸し、第二の対３０、３２が壁２０と光放出平面１６との間で軸２２の下方に配置されている、二つの対としてグループ化されている。例示するように、鏡面表面２６、２８は、連続し、側壁２０に対して約２０°および５０°の角度でそれぞれに方向付けられている。光反射性表面３０は、側壁２０に対して約５０°の角度で方向付けられている一方、光反射性表面３０は、側壁２０に一般的に平行である。
【００３８】
ランプからの光の放出を最大化するため、エンクロージャのすべての内面表面、とりわけ、端壁は、鏡面（光反射性）３４である。各光反射性表面２４、２６、２８、３０、３２、３４は、例として、アルミニウム、クロムまたは銀の金属被覆層または白色ペイント表面を含むことができる。光反射性表面の反射率は、可能な限り高く、好ましくは、９０％よりも大きく、通常、９５％よりも大きく、より好ましくは、９８％よりも大きい。
【００３９】
光が移動し、光放出平面１６に到達する経路により、光がランプから放出される角度が決定する。図１および２では、線３６、３８、４０、４２、４４は、光が光放出平面に到達することができる主な光経路を示す：
【００４０】
３６は、いずれの光反射性表面による反射もなく、ＬＥＤから直接放出される光の経路を示す；
【００４１】
３８は、第一の（凸状円筒）光反射性表面２４のみにより、反射する光の経路を示す；
【００４２】
４０は、ＬＥＤに対する対向側壁上の光反射性表面３２により、反射する光の経路を示す；
【００４３】
４２は、まず、第一の光反射性表面２４により、その後、ＬＥＤに対する対向壁上の光反射性表面３２により、反射する光の経路を示す；および
【００４４】
４４は、まず、ＬＥＤに隣接した光反射性表面３０により、その後、光反射性表面２８により、反射する光の経路を示す。
【００４５】
理解を容易にするため、図１では、右手ＬＥＤによって放出された光の光経路のみを示している。また、側壁２０および底部１４に直交する平面内にある光経路のみを示しているものの、ＬＥＤ１８の放出パターンのため、端壁光反射性表面３４に衝突する、他の経路が存在することが認識される。図１および２、とりわけ、光経路４４から見てとれるように、光反射性表面３０および３２は、ともに、放出平面に対して３０°よりも大きい角度において、軸２２の下方（すなわち、図２の光放出平面１６に向かう方向）で放出された光の大部分について、直接的な放出を防止する。光放出平面１６を経た光の実質的に均一な放出を集合的に促進するように、光反射性表面２４、２６、２８、３０、３２、３４が構成されている。初期試験では、光反射表面の慎重な機器構成により、光放出平面にまたがる照光強度の変動は、通常、±８％よりも少なく、全光の９０％程度がランプから放出されることが示されている。
【００４６】
本発明に従ったランプの具体的な効果は、複数の光源がエンクロージャの底部にわたって分布している、従来のバックライト式ランプと比較して、ランプの全体的な厚さ（高さ）「ｈ」が低減することである。本発明のランプのさらなる恩典として、光放出平面１６にわたり、実質的に均一な光放出強度を発生することができる。
【００４７】
以下では、図３がランプの模式的な一部切り欠き斜視図であり、図４が線Ａ−Ａを経た模式的な断面図である、図３および４を参照しながら、本発明の第二の実施態様に従ったＬＥＤ型ランプ１０を記載する。この実施態様では、ランプ１０は、円形の形式であり、天井、壁または他の一般的に平面状である表面上に実装されることを意図されている。ランプ１０は、ＣＣＴが?３０００°Ｋであり、放出照光強度が４００ルーメン（ｌｍ）であり、放出角度が１２０°程度である、白色光を生成するように構成されている。
【００４８】
この第二の実施態様では、エンクロージャ１２は、エンクロージャ開口部（光放出平面）１６の上にある光透過性（透明）窓（カバー）４６を持つ、浅い円形トレイを含む。第一の光反射性表面２４は、円形かつ一般的に平面状の形式であり、円周の環状傾斜（面取り）光反射性部位４８を持つ。第一の光反射性表面２４は、第一の実施態様における同等の表面よりもはるかに浅い。光反射性表面５０は、底部とＬＥＤ１８との間の円周側壁２０上に提供されている。第一の実施態様に類似した様式において、光反射性表面３０、３２は、光放出平面１６に対し、３０°よりも大きい角度でＬＥＤによって放出された光について、光がランプから直接（すなわち、反射なく）放出されることを防止するように構成されている。
【００４９】
図３および４では、線３６、３８、４０、４２、５２、５４、５６は、光が光放出平面１６に到達することができる経路の例を示す：
【００５０】
３６は、いずれの光反射性表面による反射もなく、ＬＥＤから直接放出される光の経路を示す；
【００５１】
３８は、第一の光反射性表面２４のみにより、反射する光の経路を示す；
【００５２】
４０は、ＬＥＤに対する対向壁上に配置された光反射性表面３２により、反射する光の経路を示す；
【００５３】
４２は、まず、第一の光反射性表面２４により、その後、ＬＥＤに対する対向壁上の光反射性表面３２により、反射する光の経路を示す；
【００５４】
５２は、環状光反射性表面４８のみにより、反射する光の経路を示す；
【００５５】
５４は、まず、ＬＥＤに隣接した光反射性表面３０により、その後、環状光反射性表面４８により、反射する光の経路を示す；および
【００５６】
５６は、まず、第一の光反射性表面２４により、その後、ＬＥＤに対向する光反射性表面５０の部位により、反射する光の経路を示す。
【００５７】
以下では、ランプの模式的な断面図を図示する図５を参照しながら、本発明の第三の実施態様に従ったＬＥＤ型ランプ１０を記載する。この実施態様では、エンクロージャは、正方形トレイを含み、ＬＥＤ１８は、その放出軸２２が光放出平面１６から離れて向けられ、第一の光反射性表面２４に向かうように方向付けられている。図５に図示するように、ＬＥＤ１８は、放出平面１６から１０°程度の角度で離れて方向付けられているものの、角度は、通常、０〜３０°の範囲であることができる。
【００５８】
図５に図示する実施態様では、第一の光反射性表面２４は、弓状の形式であり、壁２０間の方向に延伸している。実質的に平面状であるか、わずかに凸状であることができる光反射性表面５０は、底部１４とＬＥＤとの間に延伸し、底部に対して３０〜６０°の角度で方向付けられている。ＬＥＤ１８の放出軸２２は、光放出平面１６から離れて向けられていることから、光反射性表面３０、３２は、もはや要求されない。
【００５９】
図５では、線３６、３８、５８、６０は、光が光放出平面１６に到達する主要な経路を示す；
【００６０】
３６は、いずれの光反射性表面による反射もなく、ＬＥＤから直接放出される光の経路を示す；
【００６１】
３８は、第一の光反射性表面２４のみにより、反射する光の経路を示す；
【００６２】
５８は、ＬＥＤに対する対向壁上に配置された光反射性表面５０により、反射する光の経路を示す；および
【００６３】
６０は、ＬＥＤに隣接した光反射性表面５０により、その後、第一の光反射性表面２４により、反射する光の経路を示す。
【００６４】
これまでに記載した各実施態様では、ＬＥＤ１８は、白色光放出デバイス、「白色ＬＥＤ」であり、一つ以上の蛍光体材料が組み入れられている。さらなる実施態様では、蛍光体を励起するために使用されるＬＥＤから物理的に遠隔であるように、光放出平面１６の上にある、および／または配置されている、一つ以上の蛍光体材料を提供することが想定される。
【００６５】
以下では、そのようなランプ１０の模式的な断面図を図示する図６を参照しながら、本発明の第四の実施態様に従ったＬＥＤ型ランプ１０を記載する。この実施態様では、ＬＥＤ１８は、青色（４５０〜４８０nm）光放出１．１Ｗ  ＧａＮ型ＬＥＤを含み、光透過性窓（カバー）４６は、放出光の要求される色および／またはＣＣＴ（通常、白色）を生成するため、一つ以上の蛍光体（フォトルミネッセント）材料６２の一つ以上の層を包含する。公知のように、一つ以上の蛍光体材料は、ＬＥＤによって放出された青色光の成分を吸収し、黄色、緑色および／または赤色光を放出する。蛍光体材料によって吸収されなかった青色光と、蛍光体材料によって放出された光とが組み合わされ、色が白色に見える放出生成物を与える。通常、粉末形式である蛍光体材料６２は、バインダ材料、例えば、ＮＡＺＤＡＲの無色スクリーンインク９７００および窓の表面上にプリントされた混合物スクリーンと混合され、均一な厚さ「ｔ」の層を形成する。他の堆積方法、例えば、スプレー、インクジェットプリントによるか、粉末化した蛍光体を光透過性バインダ材料、例えば、エポキシまたはシリコーンと混合し、蛍光体／ポリマー混合物をドクターブレーディング、スピンコーティングなどによって塗布することにより、蛍光体を塗布できることが認識される。蛍光体材料６２を保護するため、好ましくは、蛍光体層６２をエンクロージャの内側に配置して、窓４６を実装する。通常、堆積された材料において、光透過性バインダに対する蛍光体材料の重量配合は、１０％〜３０％であるものの、所望の放出生成物に依存して、１％〜９９％の範囲であることができる。単位領域当たりで十分な密度、例として、０．０２〜０．０４g/cm2の蛍光体材料を堆積するため、多数のプリントパスを作成することが必要であることができ、パス数は、プリントスクリーンのメッシュサイズに依存する。
【００６６】
蛍光体材料は、無機または有機蛍光体、例えば、例として、Ｓｉがシリコンであり、Ｏが酸素であり、Ａがストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、マグネシウム（Ｍｇ）またはカルシウム（Ｃａ）を含み、Ｄが塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、窒素（Ｎ）または硫黄（Ｓ）を含む、一般的な組成Ａ３Ｓｉ（Ｏ，Ｄ）５またはＡ２Ｓｉ（Ｏ，Ｄ）４のシリケート系蛍光体を含むことができる。シリケート系蛍光体の例は、各明細書および図面が参照により本明細書に組み入れられる、本発明者らの同時係属中の米国特許出願第２００６／０１４５１２３（ユーロピウム活性シリケート系緑色蛍光体）、米国特許出願第２００６／０２６１３０９（二相シリケート系黄色蛍光体）、米国特許出願第２００７／００２９５２６（シリケート系橙色蛍光体）および米国特許第７，３１１，８５８号（シリケート系黄色−緑色蛍光体）で開示されている。蛍光体は、各明細書および図面が参照により本明細書に組み入れられる、本発明者らの同時係属中の米国特許出願第２００６／０１５８０９０号（アルミネート系緑色蛍光体）および米国特許第７，３９０，４３７号（アルミネート系青色蛍光体）で教示されているようなアルミネート系材料、同時係属中の米国出願第２００８／０１１１４７２号（アルミニウムシリケート橙色−赤色蛍光体）で教示されているようなアルミニウムシリケート蛍光体または本発明者らの同時係属中の仮特許出願第６１／０５４，３９９号で教示されているような窒化物系赤色蛍光体材料も含むことができる。蛍光体材料は、本明細書において記載された例に制限されず、窒化物および／または硫化物蛍光体材料、酸窒化物および酸硫化物蛍光体またはガーネット材料（ＹＡＧ）を包含する、任意の蛍光体材料を含むことができることが認識される。
【００６７】
ＬＥＤから遠隔に蛍光体を提供することの効果として、光生成、フォトルミネッセンス６４が窓４６（光放出平面１６）の表面全体にわたって起こり、この結果、放出光のより均一な色および／またはＣＣＴをもたらすことができる。蛍光体フォトルミネッセンスの等方性の性質のため、蛍光体によって生成された光６４の約半分は、後方の方向に放出され、ランプエンクロージャの体積６６内に入る。そのような光は、光反射性表面２４、３０、３２、４８および５０によって反射し、最終的に、光放出平面１６を経て放出される。さらに、光が蛍光体材料６２によって散乱することが認識される。
【００６８】
ＬＥＤから遠隔に蛍光体を配置することのさらなる効果として、より少ない熱が蛍光体材料に伝達され、蛍光体材料の熱的劣化が低減する。加えて、蛍光体／ポリマー窓４６を変更することにより、ランプの色および／またはＣＣＴを変更することができる。
【００６９】
図６では、線３６、３８、４０、４２、５８は、光が光放出平面１６に到達することができる経路を示す：
【００７０】
３６は、いずれの光反射性表面による反射もなく、ＬＥＤから直接放出される光の経路を示す；
【００７１】
３８は、第一の光反射性表面２４のみにより、反射する光の経路を示す；
【００７２】
４０は、ＬＥＤに対する対向壁上に配置された光反射性表面３２により、反射する光の経路を示す；
【００７３】
４２は、まず、第一の光反射性表面２４により、その後、ＬＥＤに対する対向壁上の光反射性表面３２により、反射する光の経路を示す；および
【００７４】
５８は、ＬＥＤに対する対向壁上に配置された光反射性表面５０により、反射する光の経路を示す。
【００７５】
図７に図示するように、蛍光体材料６２を窓４６内に組み入れることができる。そのような配置では、粉末化された蛍光体材料をポリマー材料（例として、ポリカーボネート、アクリル、シリコーン、エポキシ材料、低温ガラスなど）と混合することができ、その後、蛍光体／ポリマー混合物を押し出し成形し、その体積を通じ、蛍光体の均一（均質）な分布を有する、均一な厚さ「Ｔ」の均質な蛍光体／ポリマーシートを形成する。ポリマーに対する蛍光体の重量比配合は、通常、１００当たり３５〜８５部分の範囲であり、正確な配合は、ランプの放出生成物の要求ＣＣＴに依存する。ポリマーに対する蛍光体の重量配合の事例のように、蛍光体が配合された窓４６の厚さ「Ｔ」により、ランプによって生成される光のＣＣＴが決定する。
【００７６】
図７の実施態様では、エンクロージャ１２の底部１４上の第一の光反射性表面２４は、ＬＥＤの放出軸に直交する方向（すなわち、紙の平面内に入り、外側に出る方向）に延在している、一連の平行な円筒隆起部を含む。光反射性隆起部は、光が光透過性窓４６に当たる角度を不規則化する。臨界角度よりも大きい角度で窓４６の表面に当たった光は、窓４６により、後方に反射し、エンクロージャ１２の体積６８に入ることが認識される。そのような光は、その後、光反射性表面によって反射し、最終的に、窓を経て外側に出る。隆起部付き形式の光反射性表面２４は、実質的に平面状である表面と比較して、臨界角度の下方における角度で窓に当たる光の成分を増加させ、それゆえ、光放出を増加させる。
【００７７】
図７では、線３８、４０、４２、６８、７０、７２、７４は、光が光放出平面１６に到達することができる経路を示す：
【００７８】
３８は、第一の光反射性表面２４のみにより、反射する光の経路を示す；
【００７９】
４０は、ＬＥＤに対する対向壁上に配置された光反射性表面３２により、反射する光の経路を示す；
【００８０】
４２は、まず、光反射性表面２４により、その後、ＬＥＤに対する対向壁上の光反射性表面３２により、反射する光の経路を示す；
【００８１】
５８は、ＬＥＤに対する対向壁上に配置された光反射性表面５０により、反射する光の経路を示す；
【００８２】
６８は、まず、光透過性窓４６の内面表面により、その後、第一の光反射性表面２４により、反射する光の経路を示す；
【００８３】
７０は、まず、光透過性窓４６の内面表面により、その後、ＬＥＤに対する対向壁上の光反射性表面２４により、反射する光の経路を示す；および
【００８４】
７２は、まず、光透過性窓４６の内面表面により、その後、ＬＥＤに対する対向壁上の光反射性表面５０により、反射する光の経路を示す。
【００８５】
以下では、そのようなランプの模式的な断面図を図示する図８を参照しながら、本発明の第六の実施態様に従ったＬＥＤ型ランプ１０を記載する。図８に図示するように、かつ、明細書および図面が参照により本明細書に組み入れられる、同時係属中の米国特許出願第１１／９７５，１３０号（２００７年１０月１７日に提出）で開示されているように、ＬＥＤによって生成された光および蛍光体によって生成された光に対して透過的である、窓（すなわち、蛍光体材料がない領域）のパターンを包含するように、蛍光体材料をパターン化することができる。そのような配置は、ランプからの全体的な光放出を増加させることができる。図８では、蛍光体材料は、二つの異なる蛍光体材料６２ａ、６２ｂ（例を挙げれば、緑色および橙色光放出蛍光体）のチェック模様パターンとして提供されている。他の配置では、蛍光体材料は、正方形格子の形式における窓７６により、相互に分離されている、正方形に形状化された蛍光体区域の正方形アレイとして提供することができる。もう一つの配置では、光透過性窓４６の表面全体をカバーし、円形または他の形状化された窓７６の規則的なアレイ（例を挙げれば、正方形または六角形アレイ）を包含する層として、蛍光体材料を提供することが想定される。他の蛍光体パターンは、当業者には明白である。
【００８６】
図８では、線３８、４０、５２は、光が光放出平面１６に到達することができる経路を示す：
【００８７】
３８は、第一の光反射性表面２４のみにより、反射する光の経路を示す；および
【００８８】
４０は、ＬＥＤに対する対向壁上に配置された光反射性表面３２により、反射する光の経路を示す；および
【００８９】
５２は、光反射性表面４８のみにより、反射する光の経路を示す。
【００９０】
本発明は、壁または天井に実装可能なパネルランプに関連して生じた一方、本発明のランプは、他の用途、とりわけ、光放出サインにおけるバックライト（光ボックス）として好適である。本発明に従った光放出サイン７６の例は、図９に図示されており、光放出平面１６に位置付けられ、数字、文字、デバイス、記章、紋章、記号または他のディスプレイ情報８０を包含する、光透過性ディスプレイ表面８０を含む。例示するように、バックライト１０は、図１および２のランプを含むことができる。
【００９１】
他の実施態様では、ランプが青色光放出ダイオード１８を含み、ディスプレイ表面８０がさらに、パターンとして提供され、要求される光放出紋章または記号を生成する、一つ以上の蛍光体材料を含むことが想定される。あるいは、バックライト１０は、白色光を生成することができ、ディスプレイイメージは、光透過性色記号のパターンを含む。そのようなサインの例は、光放出出口サイン、歩行者交差点の「進入」および「停止」サイン、交通サイン、広告サイネージ（看板）などを包含する。バックライト式光放出サインの例は、明細書および図面が参照により本明細書に組み入れられる、２００７年６月３日に提出された、本発明者らの同時係属中の特許出願第１１／７１４，７１１号（米国公開第２００７／０２４０３４６号）で開示されている。
【００９２】
本発明のランプおよび光放出サインは、記載した特定の実施態様に限定されず、本発明の範囲内にある変形を作成することができる。例として、本発明に従ったランプは、他のＬＥＤ、例えば、青色またはＵ．Ｖ．光を放出する、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、インジウムガリウム窒化物（ＩｎＧａＮ）、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）またはアルミニウムガリウム窒化物（ＡｌＧａＮ）系ＬＥＤチップを含むことができる。
【００９３】
また、ハウジングの底部に配置された光反射性表面は、他の形式を有し、例えば、偏平半球表面または楕円表面であることができる。
【図１】
2012531047.tif 000003
【図２】
2012531047.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012531047.tif 000008
【図７】
2012531047.tif 000009
【図８】
2012531047.tif 000010
【図９】
2012531047.tif 000011
【国際調査報告】
2012531047.tif 000012