JP2008515158A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、照明装置（１）に係る。当該照明装置は、エンベロープ（２）、口金（３）、固体光源（４）、及び光学手段（５）を有する。該光学手段は、光アウトカップリング表面を備えられ、固体光源は、該光学手段に対して光結合される。光学手段としての螺旋状に巻かれた光ファイバ、及び従来の電球と同様に形成される透明なエンベロープの使用により、炭素電球等の従来の白熱電球に大変類似する照明装置が与えられる。固体光源としてのＬＥＤの長寿命及び高効率性は、当該照明装置を、従来の白熱電球に対する非常に魅力的な代替品とする。本発明に従った照明装置は、例えば当該照明装置において赤色、緑色、及び青色のＬＥＤを使用することによって、広い範囲の色が選択且つ調整され得る、という更なる利点を有する。強度及び色設定を制御及び駆動する電子技術は、照明装置において組み込まれ得る。

Description

本発明は、エンベロープ、口金、及び固体光源を有する、照明装置に係る。

冒頭に説明される照明装置は、ＵＳ６，５８６，８８２（特許文献１）より既知である。特許文献１は、照明システムを開示し、該照明システムは、第１の波長範囲において、望ましくは青色光である光を放射する発光ダイオード等の光電子素子を有する。更には、該照明システムは、光電子素子によって放射される光を吸収し、第２の波長範囲において光を再放射するよう、変換手段を備えられる。変換手段は、螺旋コイルである本体上に与えられ得る。かかる照明システムは、周知の電球と同様に形成されるエンベロープを有し、炭素電球と似ている。

特許文献１において開示される通り、該照明システムを有して炭素フィラメントに類似する高効率性を有することは可能ではあるが、かかる照明システムは、問題点を有する。該問題点とは、光電子素子によって放射される光が適切な波長を有する光へと変化される必要がある点、であり、該問題点は、複雑であり且つその効率性に害を及ぼす。更なる問題点は、エンベロープの内側上の複数層光学コーティングであり、該コーティングは、ＬＥＤから放射される光を変換手段に向かって反射するよう求められる。そのため、この照明システムは、複雑且つ効果なものとなる。
ＵＳ６，５８６，８８２

本発明は、上述された問題点を有さず、且つ固体光源によって放射される光が照明の目的に対して直接使用される照明装置を与える、ことを目的とする。本発明の更なる利点は、当該照明装置によって生成され得る幅広い種類の色である。

本発明によれば、かかる目的は、光アウトカップリング表面を備えられる光学手段を更に有することを特徴とし、固体光源が該光学手段に対して光結合される照明装置によって、実現される。

本発明は、固体光源を光学手段に対して光結合することによって、固体光源によって放射される光を光学手段に対して伝達することが可能である、という認識に基づく。かかる光学手段は、照明装置内に別個の素子を形成し、エンベロープと一体化されない。更には、光学手段は、光学手段からの光のアウトカップリングを可能にする表面を備えられなければならない。これは、光学手段の適切な表面粗さを選択することによって達成され得る。

このようにして、本発明に従った照明装置は、固体光源によって生成されるスペクトル分布を有して、固体光源から光を放射する。

望ましい一実施例では、固体光源は、少なくとも１つのＬＥＤを有する。ＬＥＤ（発光ダイオード）の使用は、現在の照明用途において広く行き渡っている。大きな入手可能性及び興味深い価格は、ＬＥＤをかかる種類の照明装置に対して望ましいものとする。１つのＬＥＤを使用することによって、照明装置の色は、ＬＥＤの選択によって決定される。例えば、琥珀色のＬＥＤを使用することによって、居間で使用される快適な光が作られ得る。

更なる一実施例では、固体光源は、作動中に異なる色を放射する３つのＬＥＤを有する。３つのＬＥＤの使用は、１９３１ ＣＩＥ色度図における広い色域から所望の色を選択する可能性を与える。即ち、該色度図には、全ての色が三角形によって囲まれており、頂点において３つのＬＥＤの色を有する。３つの異なる色のＬＥＤの間の強度の比率を変更することによって、かかる三角形内の全ての色が調整され得る。

更なる実施例では、光学手段は、光ファイバを有し、螺旋状に巻かれ得る。光ファイバを使用することによって、多種の大変装飾的なランプが可能となる。ファイバの一端又は両端は、ＬＥＤに対して光結合されなければならない。３つのＬＥＤが使用される際、３つのＬＥＤに対して結合される光ファイバを１つのみ使用することは可能である。故に光ファイバは、３つのＬＥＤによって生成される混合色を受け、放射する。あるいは、各個別のＬＥＤに対して結合される別々の光ファイバを使用することは可能である。結果としてランプは、各々が異なる色の光を放射する３つの光ファイバを有する。光ファイバの一端又は両端を１つ又は複数のＬＥＤに対して結合することも、可能である。両端が結合される後者の場合、光ファイバにわたってより均質な配光が可能となる。

更なる一実施例は、蛍光体のコーティングを備えられる内側表面を有する、ことを特徴とする。

蛍光体を有して内側表面をコーティングすることによって、１つのＬＥＤのみが使用される際でも、更に広い範囲の有色ランプを作ることが可能である。

照明装置は、望ましくはねじ込み口金又は差込み口金を有する。

既存の電球の大半は、周知であるＥ１４，Ｅ２６又はＥ２７口金等のねじ込み口金、又は差込み口金を備えられる。本発明に従った照明装置に同一の種類の口金を与えることによって、既存の電球と互換性があるため、既存のランプは新しい照明装置と容易に取り替えられる。

更には、照明装置の口金は、固体光源を駆動する電源を備えられる電子駆動手段を有し得る。この電子駆動手段は、照明装置の本線電圧入力を、固体光源を駆動するよう適切である出力値へと移す。追加的には、電子駆動手段は、前出の照明装置の色及び／又は光出力を制御するよう配置される制御ユニットを備えられる。この特性は、光の強度の制御（調光特性）及び／又は照明装置の色の制御を可能にする。例えば、この制御は、遠隔制御ユーザインタフェースを用いて実行され得る。

本発明のこれらの及び他の態様は、図面及び以下に説明される実施例を参照する非制限的な例を用いて、明らかに説明される。

図１は、本発明に従った照明装置１の一例を示す。当該照明装置は、例えば周知の電球に使用されるガラス球である、エンベロープ２を有する。固体照明装置が真空エンベロープ２を必要としない、ことは留意されるべきである。エンベロープ２はまた、空気又は他の気体を有し得る。エンベロープ２は、既存の電球との互換性をなすよう、外側にねじ込み口金８又は差込み口金として形成される口金３に対して、接続される。

照明装置１の内部は、固体光源４、及び電子駆動手段７を有する。固体光源４は、１つ又はそれ以上のＬＥＤ等であり、電子駆動手段７は、本線電圧入力（２３０Ｖ ＡＣ又は１１０Ｖ ＡＣ）を固体光源４を駆動するよう適切である信号へと変換する。

照明装置１は更に、固体光源４に対して結合される光ファイバ５を有する。作動中、固体光源４は、光を放射し、この光を光ファイバ５へと伝達する。光ファイバ５は、光アウトカップリング表面を備えられ、該表面によって光は光ファイバ５から放射される。かかる光アウトカップリング表面は、光ファイバ５がその表面にわたって均質に光を放射するよう、設計され得る。あるいは、螺旋状に巻かれた光ファイバに関しては、螺旋部分５２からは比較的より多くの光を放射し、螺旋部分５２と固体光源４との間に接続を形成する部分５１からはより少ない光を放射するよう、設計され得る。これは、例えば光ファイバ５に沿った表面粗さの選択によって達成され得る。このようにして、ファイバに沿った放射は、炭素電球の放射に非常によく似る。

図１中、光ファイバ５の両端１０は、固体光源４に対して接続される。固体光源４によって放射される光は、両側上で光ファイバ５に入り、光ファイバ５にわたってより均質な配光をもたらす。あるいは、光ファイバ５の端部１０のうち一端のみは、固体光源４に対して光結合され得、他端１０は、固体光源４と光学的に接触しない。

更なる選択は、光ファイバ５の両端１０を固体光源４の異なるＬＥＤに対して光結合し、照明装置１のより高い光出力を可能にする、ことである。

図１中の実施例では、光源が直視されることを防ぐシールド９は、固体光源４を取り囲む。

エンベロープ２が透明なガラスを有して作られる場合、この照明装置１は、高い装飾的価値を有する。琥珀色のＬＥＤ及び螺旋状に巻かれた光ファイバを使用することによって、この照明装置１は、快適な雰囲気を作り出すようしばしば使用される周知の炭素電球に非常によく似る。炭素電球は、高価且つ脆弱であり、発光効率が大変低い、という欠点を有する。本発明に従った照明装置１は、かかる欠点を克服する。当該照明装置は、快適な雰囲気を作り出すよう使用され、同時に高い光出力を与え、非常に長い寿命も有する。比較として、琥珀色のＬＥＤは、２０−４０ｌｍ／Ｗの典型的な発光効率及び７５，０００時間を超える寿命を有するのに対し、炭素電球は、２−３ｌｍ／Ｗの発光効率及び１０００時間より短い寿命を有する。これによって、かかる種類の照明装置は、低いサービスコスト及び低いエネルギ消費を有することが非常に重要である専門的な装飾的用途に対して、特に適切とされる。

照明装置１において組み込まれ得る更なる特徴は、エンベロープ２の内側上に与えられる蛍光体を有するコーティング６である。コーティング６は、固体光源４から放射される光の色を変更することができる。更には、（エンベロープ２がバルブ型である際の）照明装置１の外見は、拡散性の白熱電球（ｄｉｆｆｕｓｅ ｉｎｃａｎｄｅｓｃｅｎｔ ｌａｍｐ）に類似する。かかる照明装置は、白熱電球を取り替えるよう大変適切である。

図２及び図３は、３つのＬＥＤ４１，４２，４３を有する固体光源を有する実施例を示す。かかる３つのＬＥＤ４１，４２，４３は、例えば赤色、緑色、及び青色である３つの異なる色を望ましくは有する。続いて、頂点において３つのＬＥＤの色を有する１９３１ＣＩＥ色度図の色三角形に従う全ての色に対して、照明装置１を調整することが可能である。これは特に、多種の白色の設定の選択を可能にする。

図２中、３つのＬＥＤ４１，４２，４３によって放射される光は、例えば光ファイバである光学手段５に入る前に混合される。３つの色は、上部上に置かれ且つＬＥＤ４１，４２，４３と光学的に接触する光散乱素子１１によって、混合され得る。光ファイバの端部１０は、均質に混合された光をピックアップするよう光散乱素子１１と光学的に接触する。

図３中、光ファイバは、固体光源４の各ＬＥＤ４１，４２，４３に対して適用される。光ファイバは、各ＬＥＤ４１，４２，４３に対して、１つのみのＬＥＤの場合と同様に結合され得る。照明装置１は、各々が異なる色の光を放射する３つの光ファイバを有するため、更により高い装飾的価値を有する。

一般的に使用される白熱電球に対する代替品として本発明に従った照明装置１が使用され得ることは、有利である。それ故に、照明装置１の口金３がねじ込み口金又は差込み口金である、ことは望ましい。特には、Ｅ１４，Ｅ２６又はＥ２７型のねじ込み口金は、電球に対して頻繁に使用される。

照明装置１が標準的な白熱電球と完全に互換であるよう、照明装置１が電子駆動手段７を有することが求められる。電子駆動手段７は、（通常２３０Ｖ ＡＣ又は１１０Ｖ ＡＣである）本線電圧供給を、通常は約２Ｖ ＤＣである固体光源４を駆動するよう適切である出力信号へと変換する電源を備えられる。追加的に、電子駆動手段７は、照明装置１の色及び強度（又は光出力）の設定を制御するよう、電子回路を有し得る。色及び強度は、遠隔制御ユニット、口金３上のボタン、又は他の種類のユーザインタフェースによって制御され得る。これを達成するよう、駆動手段７は、電源、並びに強度及び色設定に対する制御ユニットを有し得る。かかる電子駆動手段は、口金３において与えられ得る。

本発明は、透明のエンベロープ、又は内側を蛍光体でコーティングされたエンベロープを有する従来の電球上に形成され、また標準的な口金を備えられる照明器具に制限されない。本発明はまた、例えば管の両端においてコネクタを有する管状の電灯に対して適用可能であるが、互換性のない照明装置も考えられ得る。

要約すると、本発明は、照明装置１に係る。当該照明装置は、エンベロープ２、口金３、固体光源４、及び光学手段５を有する。該光学手段は、光アウトカップリング表面を備えられ、固体光源は、光学手段５に対して光結合される。光学手段５としての螺旋状に巻かれた光ファイバ、及び従来の電球と同様に形成される透明なエンベロープ２の使用により、炭素電球等の従来の白熱電球に大変類似する照明装置が与えられる。固体光源４としてのＬＥＤの長寿命及び高効率性は、当該照明装置１を、従来の白熱電球に代わる非常に魅力的なものとする。本発明に従った照明装置１は、例えば当該照明装置において赤色、緑色、及び青色のＬＥＤを使用することによって、広い範囲の色が選択且つ調整され得る、という更なる利点を有する。強度及び色設定を制御及び駆動する電子技術は、照明装置１において組み込まれ得る。

本発明に従った照明装置を概略的に図示する。 ３つのＬＥＤ及び１つの共通の光ファイバを有する、本発明に従った一実施例を図示する。 各々が別個の光ファイバを有する３つのＬＥＤを有する、本発明に従った一実施例を図示する。

Claims (12)

1. 照明装置であって、
   エンベロープと、口金と、固体光源と、を有し、
   前記照明装置は、光アウトカップリング表面を備えられる光学手段を更に有し、前記固体光源は、前記光学手段に対して光結合される、ことを特徴とする、
   照明装置。
2. 前記固体光源は、少なくとも１つのＬＥＤを有する、ことを特徴とする、
   請求項１記載の照明装置。
3. 前記固体光源は、作動中、異なる色の光を放射する３つのＬＥＤを有する、ことを特徴とする、
   請求項２記載の照明装置。
4. 前記光学手段は、光ファイバを有する、ことを特徴とする、
   請求項１乃至３記載の照明装置。
5. 前記光学手段は、前記３つのＬＥＤの各々に対して光ファイバを有する、ことを特徴とする、
   請求項３記載の照明装置。
6. 前記光ファイバは、螺旋状に巻かれる、ことを特徴とする、
   請求項４又は５記載の照明装置。
7. 前記光ファイバは、２つの端部を備えられ、前記２つの端部のいずれも前記固体光源に対して結合される、ことを特徴とする、
   請求項４乃至６記載の照明装置。
8. 前記固体光源は、各光ファイバに対して２つのＬＥＤを有し、前記ＬＥＤは前記光ファイバの前記端部に対して結合される、ことを特徴とする、
   請求項７記載の照明装置。
9. 前記エンベロープは、蛍光体を有するコーティングを備えられる内側表面を有する、
   請求項１乃至３記載の照明装置。
10. 前記口金は、ねじ込み口金又は差込み口金である、ことを特徴とする、
    請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の照明装置。
11. 前記固体光源を駆動するよう電源を備えられる電子駆動手段を有する、ことを特徴とする、
    請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の照明装置。
12. 前記電子駆動手段は、前記照明装置の光の出力及び／又は色を制御するよう配置される制御ユニットを更に備えられる、ことを特徴とする、
    請求項１１記載の照明装置。

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