(57)【要約】  或る実施態様は、ＡＲ被膜付きの表面模様つきガラスを備える照明システム用カバー、および／又はその製造方法に関する。或る実施態様では、少なくとも１つの光源がガラス基板からなるカバーの近傍に設けられる。そのガラス基板は、少なくとも１つの光源により接近した表面に非反射（ＡＲ）被膜を備え、ＡＲ被膜表面と反対の表面に模様（例えば、実質的にプリズム状の表面模様）が形成される。ＡＲ被膜が形成されたガラス基板表面は、平坦面、又は非平坦面又は模様付きのつや消し面であってもよい。任意のＡＲ被膜がガラス基板の模様付き面に形成されてもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス製カバーの第１主表面に直接的に又は間接的に設けられた第１非反射（ＡＲ）被膜を備えるガラス製カバーを備え、ガラス製カバーの第２主表面は表面模様が形成され、第２主表面は第１主表面の反対側にあり、ガラス製カバーは、その第１主表面が照明システムに結合して用いられるどのような光源に対しても、第２主表面より近くにあるように配置される照明システム。
【請求項２】
ガラス製カバーの第２主表面は、断面を見たとき実質的にプリズム状であるように表面模様が形成されてなる請求項１記載の照明システム。
【請求項３】
ガラス製カバーの第１主表面が、実質的に平らである請求項１記載の照明システム。
【請求項４】
ガラス製カバーの第１主表面が、平らでないつや消し面である請求項１記載の照明システム。
【請求項５】
第２主表面に直接的又は間接的に設けられる第２ＡＲ被膜をさらに備える請求項１記載の照明システム。
【請求項６】
第１および第２ＡＲ被膜が同じである請求項５記載の照明システム。
【請求項７】
第１ＡＲ被膜が、５５０ｎｍにおいて約１.３０−１.３５の屈折率を有する請求項１記載の照明システム。
【請求項８】
第１ＡＲ被膜が、約１００−２００ｎｍの物理的厚さを有する請求項１記載の照明システム。
【請求項９】
照明システムが、照明システムに結合して用いられる光源から発せられる放射を少なくとも約２.５％だけ増大する請求項１記載の照明システム。
【請求項１０】
照明システムが、照明システムに結合して用いられる光源から発せられる放射を少なくとも約４.５％だけ増大させる請求項５記載の照明システム。
【請求項１１】
少なくとも１つの光源と、ガラス製カバーとを備え、前記ガラス製カバーはガラス製カバーの第１主表面に直接的に間接的に設けられた第１非反射（ＡＲ）被膜を備え、第１主表面は実質的に平らなつや消し面又は平らでないつや消し面のいずれかであり、ガラス製カバーの第２主表面は、断面を見るとき第２主表面が実質的にプリズム状であり、第２主表面は第１主表面の反対側にあり、ガラス製カバーは、その第１主表面が前記少なくとも１つの光源に対して第２主表面より近くにあるように配置され、ガラス製カバーの第１主表面に設けられた第１ＡＲ被膜とガラス製カバーの表面模様付き第２表面とが共働して、前記少なくとも１つの光源から発せられる放射を約２.５％だけ増大させる照明システム。
【請求項１２】
第２主表面に直接的に又は間接的に設けられる第２ＡＲ被膜をさらに備える請求項１１記載の照明システム。
【請求項１３】
第１および第２ＡＲ被膜が同じである請求項１２記載の照明システム。
【請求項１４】
ガラス製カバーの第１主表面に設けられた第１ＡＲ被膜と、ガラス製カバーの第２主表面に設けられた第２ＡＲ被膜と、ガラス製カバーの表面模様付き第２表面とが共働して、少なくとも１つの光源から発せられる放射を約４.５％だけ増大させる請求項１２記載の照明システム。
【請求項１５】
第１ＡＲ被膜は、５５０ｎｍにおいて約１.３０−１.３５の屈折率を有する請求項１１の照明システム。
【請求項１６】
第１ＡＲ被膜は、約１００−２００ｎｍの物理的厚さを有する請求項１１記載の照明システム。
【請求項１７】
ガラス製カバーを設け、
ガラス製カバーの第１主表面に直接的又は間接的に第１非反射（ＡＲ）被膜を形成し、第１主表面は実質的に平らなつや消し面又は平らでないつや消し面のいずれかであり、
断面を見るとき第２主表面が実質的にプリズム状になるようにガラス製カバーの第２主表面の表面に模様をつけ、第２主表面は第１主表面の反対側にあり、
照明システムに結合して用いられるいずれの光源に対しても第１主表面が第２主表面より近くにあるようにガラス製カバーを配置する工程を備え、
ガラス製カバーの第１主表面に設けられた第１ＡＲ被膜と、ガラス製カバーの表面模様付き第２主表面とが共働して、少なくとも１つの光源から発せられる放射を少なくとも約２.５％だけ増大させる照明システムの製造方法。
【請求項１８】
第２ＡＲ被膜を第２主表面に直接的に又は間接的に形成する工程をさらに備える請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
ガラス製カバー第１主表面に設けられた第１ＡＲ被膜と、ガラス製カバーの第２主表面に設けられた第２ＡＲ被膜と、ガラス製カバーの表面模様付き第２主表面とが共働して、少なくとも１つの光源から発せられる放射を少なくとも約４.５％だけ増大させる請求項１８の方法。
【請求項２０】
第１ＡＲ被膜は、５５０ｎｍにおいて約１.３０−１.３５の屈折率を有し、約１００−２００ｎｍの物理的厚さを有する請求項１７の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の或る実施態様は、照明システムのカバーおよび／又はその製造方法に関する。さらに詳しくは、或る実施態様は、ＡＲ被覆された表面模様付きのガラスからなる照明システムのカバーとその製造方法に関する。或る実施態様において、少なくとも１つの光源がガラス基板を備えるカバーの近傍に設けられる。そのガラス基板は少なくとも１つの光源に近い表面に非反射（ＡＲ）被膜を備え、そのガラス基板はＡＲ被覆表面と反対の表面に（例えば、実質的にプリズム状の模様のような）模様が付けられる。ＡＲ被膜が形成されたガラス基板の表面は平らな又は平らでないつや消し面であってもよい。都合のよいことには、或る実施態様の照明システムは、百分率透過率，透過強度および／又は視野角に沿った強度分布を増大することができる一方、特定面積内で所望の輝度を達成するのに必要な光源数を低減させること、および／又は電気的な必要品の低減とランプの長寿命化とによる作動コストの低下が可能となる。
【０００２】
この発明の背景および実施態様の要旨
照明システムは知られている。従来の照明システムは、ガラス基板を備えるカバーの後ろに設けられた少なくとも１つの光源を備え、そのカバーは少なくとも１つの光源を観察者から少なくとも部分的に遮へいする。従って、通常、少なくとも１つの光源からの光のほとんどはガラス基板を透過する。
【０００３】
そのような従来の照明システムは、数年間にわたって首尾よく使用されてきたが、なお、さらなる改良が可能である。例えば、少なくとも１つの光源からの光がガラス基板に衝突するとき、入射光のいくらかは反射し、ガラス基板を透過しない。その反射によって透過率および透過強度が低下する。同様に、異なる視野角に沿った強度分布が変化する。従って、カバーを全く用いない時に比べてカバーを用いたとき時には、特定面積に対して所望の輝度を達成するために、より多くの光源が必要となる場合が多々ある。光源の数が増大することは、例えば、追加の電気的な必要品やランプ寿命の低下によって、作動コストがより高くなることにつながる。
【０００４】
従って、これらおよび／又は他の欠点の１つ以上を克服する、照明システムおよび／又はその製造方法を改良するための技術の必要性があることが、理解されるであろう。
【０００５】
この発明の或る実施態様では、照明システムが提供される。ガラス製カバーが提供される。そのガラス製カバーは、ガラス製カバーの第１主表面に直接的に又は間接的に設けられた第１非反射（ＡＲ）被膜を備える。ガラス製カバーの第２主表面は模様付きであり、第２主表面は第１主表面の反対側にある。ガラス製カバーは、その第１主表面が照明システムに関連して用いられる光源に対して第２主表面によりも近くなるように配置される。
【０００６】
或る実施態様において、照明システムが提供される。少なくとも１つの光源が提供される。ガラス製カバーは、ガラス製カバーの第１主表面に直接的に、又は間接的に設けられる第１非反射（ＡＲ）被膜を備える。第１主表面は、実質的に平らなつや消し面か、平らでないつや消し面のいずれかである。ガラス製カバーの第２主表面は、断面を見たとき実質的にプリズム状であるように模様が付けられ、第２主表面は第１主表面の反対側にある。ガラス製カバーは、その第１主表面が第２主表面よりも少なくとも１つの光源に近くなるように配置される。ガラス製カバーの第１主表面に設けられた第１ＡＲ被膜とガラス製カバーの模様付き第２表面とが相俟って、少なくとも１つの光源からの透過する放射（radiation）を少なくとも約２.５％だけ増加させる。
【０００７】
或る実施態様において、照明システムの製造方法が提供される。ガラス製カバーが提供される。第１非反射（ＡＲ）被膜がガラス製カバーの第１主表面に直接的又は間接的に形成される。第１主表面は実質的に平らなつや消し面か、又は平らでないつや消し面である。ガラス製カバーの第２主表面は、断面を見たときに実質的にプリズム状であるように模様が付けられる。第２主表面は第１主表面の反対側にある。ガラス製カバーは、その第１主表面が照射システムに関連して用いられる光源に対して第２主表面よりも近くなるように配置される。ガラス製カバーの第１主表面に設けられた第１ＡＲ被膜と、ガラス製カバーの模様付き第２表面とが相俟って、少なくとも１つの光源から透過する放射を少なくとも約２.５％だけ増大させる。
【０００８】
ここに述べる特徴，外観，利点および実施態様は、さらに他の実施態様を実現するために組合せることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
これらのおよび他の特徴と利点は、図面に関連して図示された典型的な実施態様についての以下の詳細な説明を参照することにより、より良く、より完全に理解できる。
【００１０】
【図１】実施態様による照明システムのカバーである。
【００１１】
【図２】実施態様による被膜付きおよび被膜なしの表面模様付きガラス基板の実測百分率透過率、および正規化された白色ＬＥＤ光を示すグラフである。
【００１２】
【図３】実施態様による被膜付きおよび被膜なしの表面模様付きガラス基板の実測百分率透過率、および３００度（degree）Ｃおよび３０００度Ｃ源（sources）からの実測黒体放射を示すグラフである。
【００１３】
【図４】実施態様による、ＡＲ被膜がある場合とない場合の、平らで表面模様のないガラス基板を有するＬＥＤ照明システムからの異なる視野角における、シミュレートされた伝達パワーを示すグラフである。
【００１４】
発明の実施態様の詳細な説明
ここで、添付図を特に参照すると、複数の図面を通して、対応する参照番号が対応する部品／層を示している。
【００１５】
或る実施態様において、照明システムのカバーは、ＡＲ被膜で被覆された表面模様付きガラス基板からなる。特に、少なくとも１つの光源がガラス基板を備えるカバーの近くに設けられる。ガラス基板は少なくとも１つの光源のより近くにある表面に非反射（ＡＲ）被膜を備え、ガラス基板はＡＲ被膜が形成された表面の向かい合わせの表面に表面模様が形成される（例えば、表面において実質的にプリズム状のもの）。ＡＲ被膜が形成されるガラス基板の表面は、平らかな、又は平らかでないつや消し面である。任意のＡＲ被膜をガラス基板の表面模様が形成された表面に形成することもできる。或る実施態様の照明システムは、都合のよいことに、百分率透過率，透過強度，および／又は視野角に沿った強度分布を増大することができる一方、区画された面積に所望の輝度を必要とする光源の数を減らし、電気的な必要品を減らすことによって作動コストを減じ、ランプの寿命を延ばす。
【００１６】
図１は、一実施態様による照明システムのカバーである。従来の照明システムと同様に、図１に示す実施態様は、少なくとも１つの光源１０２と観察者との間に設けられたガラス基板１００を備える。しかし、従来の照明システムとは異なり、基板１００は第１表面Ｓ１にのみ、又は第１表面Ｓ１と表面模様付きの第２表面Ｓ２との両方に設けられた非反射（ＡＲ）被膜１０４を備える。第１表面Ｓ１は少なくとも光源１０２により近く、第２表面Ｓ２は観察者により近い。図１に示す第１表面Ｓ１は平らでないつや消し面であるけれども、或る実施態様においては、第１表面Ｓ１は実質的に平らなつや消し面か、又は模様付き面である。
【００１７】
基板１００の第１表面Ｓ１に設けられるＡＲ被膜１０４は、低屈折率のＡＲ被膜である。例えば、或る実施態様では、ＡＲ被膜１０４は、５５０ｎｍの波長又は約５５０ｎｍの波長において、約１.２０−１.４５、より好ましくは１.２５−１.４０、さらに好ましくは１.３０−１.３５の屈折率を有する。或る実施態様においては、ＡＲ被膜１０４は、約１００−２００ｎｍの物理的な厚さを有する。或る実施態様においては、ＡＲ被膜１０４は、単層非反射（ＳＬＡＲ）被膜又は多層非反射（ＭＬＡＲ）被膜である。或る実施態様においては、ＡＲ被膜１０４は、シリコン酸化物（例えば、ＳｉＯ2又は他の適当な化学量論）又は他の適当な金属酸化物、又は所望の非反射特性を有する非金属酸化物材料からなる。そのようなＡＲ被膜は基板上に、例えば、ゾル−ゲル的浸漬コーティング，吹付け又は火炎熱分解，化学蒸着（ＣＶＤ），燃焼化学蒸着（ＣＣＶＤ），スパッタリング，及び／又はその他の方法によって形成される。例えば、ＡＲ被膜の１つのタイプは、米国特許出願第１１／０８３,０７４に記載され、その出願の全ての内容は引用によってここに組込まれる。ＡＲ被膜の他の例は、或る実施態様に関連して使用され、シリコン酸化物を溶液から（例えば、湿潤，スプレイ法により）ガラス基板の所望の表面に塗布し、被覆されたガラス基板を焼付けて多孔質シリカからなる被膜を形成することによって形成される。多孔質シリカのＡＲ被膜は、約１.３１−１.３３の屈折率を有することが見出された。或る実施態様に関連して、多のＡＲ被膜は、例えば、米国特許出願第１１／５１４,３２０号および第１１／５１６,６７１号に記載されたものを含む太陽電池の用途に用いられるものと同等又は類似のものであり、これらの出願の全内容は引用によってここに組込まれる。
【００１８】
上述のように、第２表面Ｓ２は、表面模様付き表面である。或る実施態様においては、第２表面Ｓ２は、プリズム状表面である。例えば、第２表面Ｓ２は、断面を見たとき実質的に三角形の下向きの突出を有するか、又は鋸歯状の形状を有するように見えるように模様が形成されている。或る実施態様においては、基板１００の第２表面Ｓ２は、プレス加工（例えばローラープレス）化学エッチング，レーザエッチング又は他の模様付け技術によって模様付けされる。
【００１９】
上述のように、従来の照明システムにおいて、少なくとも１つの光源からの光が基板に衝突するとき、大部分の入射光は反射され、ガラス基板を透過しないので、多くの欠点を生じる。例えば、光Ｌ0が少なくとも１つの光源１０２から発せられる。光Ｌ0の一部はＡＲ被膜１０４に反射される。しかし、基板１００の第１表面Ｓ１上のＡＲ被膜１０４は、反射光Ｒ１を減じて透過光を増やすのに役立つ。ＡＲ被膜１０４を通過する光のいくらかは、直線Ｌ1に沿って屈折する。その後、この光は、ガラス基板の第１表面Ｓ１に接触すると、直線Ｌ2に沿って少し屈折する。
【００２０】
基板１００のプリズム状に模様付けされた第２表面はまた、特に広い視野角（例えば４５度以上の視野角）において、ガラス基板１００の第２表面Ｓ２の光の反射を減じて透過光Ｔ1およびＴ2を増やすのに役立つ。例えば、透過光Ｔ1とＴ2は異なる視野角に沿った透過光の均一性と全強度に関して、増大する。図１に示す例においては、直線Ｌ2に沿った光の大部分はＴ1として透過し、いくらかは直線Ｌ3に沿って反射される。直線Ｌ3に沿った光が基板１００のプリズム状に模様付けされた第２表面Ｓ２の他の部分に接触すると、その光の大部分はＴ2として透過し、そのいくらかのみが直線Ｌ4に沿って少なくとも１つの光源１０２の方へ反射される。直線Ｌ4に沿って少なくとも１つの光源１０２の方へ反射された光は、基板１００の第１表面Ｓ１に接触したとき、最終的に直線Ｌ5に沿って屈折され、ＡＲ被膜１０４を通過するときに直線Ｒ2に沿って再び屈折される。
【００２１】
或る実施態様においては、ＡＲ被膜１０４と同じ又は異なるＡＲ被膜が基板１００の第２表面に設けられる。これによって、Ｒ2を減じＴ1とＴ2を増やすことがさらに助長される。
【００２２】
或る実施態様においては、照明システムを製造する方法が提供される。第１非反射（ＡＲ）被膜がガラス製カバーの第１主表面上に直接的又は間接的に形成される。ここで、第１主表面は実質的に平らなつや消し面又は平らでないつや消し面である。ガラス製カバーの第２主表面は、断面を見たとき、実質的にプリズム状であるように模様付けされる。ここで、第２主表面は第１主表面に向かい合っている。ガラス製カバーは、その第１主表面が照明システムに結合して用いられる光源に第２主表面よりも近くにあるように配置される。ガラス製カバーの第１主表面に設けられる第１ＡＲ被膜とガラス製カバーの模様付けされた第２表面とが共働して少なくとも１つの光源から透過される放射を少なくとも約２.５％だけ増大させる。ガラス製カバーの両方の主表面が被覆されると、少なくとも１つの光源から透過される光は少なくとも４.５％だけ増大する。
【００２３】
図２は、或る実施態様による、被膜ありと被膜なしの模様付けガラス基板の実測百分率透過率および正規化された白色ＬＥＤ光を示すグラフである。とくに、図２はＡＲ被膜のあるときとないときの、３ｍｍの厚さの表面模様付き低鉄（low iron）ソーダ石灰ガラス基板の実測透過率を示している。従来の照明システムで一般的に用いられる白色ＬＥＤの発光が参考のために示されている。図２から分かるように、或る実施態様のＡＲ被膜は、被膜が第１表面のみに設けられた時には少なくとも約２.５％（つまり２.５ポイント）、両表面に設けられた時には少なくとも約４.５％（つまり、４.５ポイント）又はそれ以上、白色光ＬＥＤから透過する放射を増大させることができる。同様の改善は、蛍光および／又は白熱ランプを用いた照明システムに関しても見られる。
【００２４】
図３は、一つの実施態様による被膜ありおよび被膜なしの表面模様付きの実測百分率透過率と、３００度（degree）Ｃおよび３０００度Ｃ源（sources）からの実測黒体放射を示すグラフである。つまり、図３は、ＡＲ被膜ありおよびなしの表面模様付き低鉄ソーダ石灰ガラス基板からの実測透過光スペクトラムを示す。黒体放射はシミュレートされた。「黒体放射」とは、すべての入射光を吸収する物体又はシステムと、この放射物体又はシステムのみの特徴である、従って入射光の入射のタイプに依存しない再放射エネルギーとを意味する。３００度Ｃと３０００度Ｃ源の両方からのシミュレートされた黒体放射は、或る実施態様の「広帯域」ＡＲ被膜がガラスを介してより多くの熱を放射することによりランプハウジング温度を低減させることを示す。換言すれば、ＡＲ被膜は可視および／又は非可視光の反射を低減し、例えば、可視光の透過率が増大し、照明システムに用いるために設けられる少なくとも１つの光源により生成される熱の多くは、少なくとも１つの光源からガラス製カバーを透過する。
【００２５】
図４は、或る実施態様による、ＡＲ被膜のありとなしの、平らで表面模様のないガラス基板を有するＬＥＤ照明システムからの異なる視野角におけるシミュレートされた伝達パワーを示すグラフである。つまり、図４はＡＲ被膜のありとなしの、平らな表面模様のないソーダ石灰ガラス基板を有するＬＥＤ照明システム用の異なる視野角におけるシミュレートされた伝達パワーを示す。図４から分かるように、低屈折率被膜付きソーダ石灰ガラス基板は、視野角に沿って広い均一な強度分布を有する。その均一性は、表面模様付きソーダ石灰ガラスが使用されるとき、さらに改善される。例えば、増大するパワー百分率は（被膜なしガラスに対して）、単一の被膜付き表面を有する実施態様に対して、０〜９０度の実質的に全ての視野角において少なくとも約３％であり、両表面がＡＲ被膜で被覆された実施態様に対して０〜９０度の実質的に全ての視野角において少なくとも約５％である。相対的なパワーは視野角の増大につれて増大することが認識されるであろう。
【００２６】
図面において種々の層のために示された材料は、この発明の或る実施態様において好ましい材料であり、それらははっきりと主張しない限り限定する意図はない。他の材料が、この発明の他の実施態様において図に示された材料と置換して使用されることもある。さらに、この発明の他の実施態様では、或る層が除去され、他の層が追加される。同様に、図示された厚さも、はっきりと主張しない限り、限定する意図はない。
【００２７】
上述のように、或る実施態様が、１つ以上のＬＥＤ光に関連して用いられる。これに関して、ここに記載した或る実施態様は、例えば（スタジアムや円形舞台などを含む）スポーツ開催地や他の大きな公共の場所（例えばビルの外やニューヨークのタイムズスクエアのような大きな公共広場など）において一般的に見られるタイプの大きな屋内および／又は屋外表示装置に関連して用いることができる。勿論、上述のように、ここに記載した実施態様は、いかなるタイプの光源（例えば、白熱、蛍光および／又は他の光源を含む）に関連しても使用することができ、広く多様な異なる用途に適用できる。
【００２８】
この発明は、最も実用的で好ましい実施態様であると現在考えられるものに関して説明されたが、この発明は開示された実施態様に限定されず、逆に、添付した特許請求の範囲の精神と範囲内に含まれる種々の変形や均等な配置をカバーすることが意図される。
【図１】
2012503296.tif 000003
【図２】
2012503296.tif 000004
【図３】
2012503296.tif 000005
【図４】
2012503296.tif 000006
【国際調査報告】
2012503296.tif 000007
2012503296.tif 000008
2012503296.tif 000009