JP2014530474A - 分割ビーム照明器具及び照明システム - Google Patents

Abstract

本発明は、照明器具及び照明システムに関する。当該照明器具は、両タイプの光源のビームパターンの光軸に平行である鏡面反射性の外側壁を有する単一のチャンバ内に取り囲まれる、２つの異なるビームパターンの光ビームを放射する第１及び第２の光源を含む。両タイプの光源のビームパターンの光軸と実質的に一直線にされ、外側壁に入射する光の少なくとも一部分を鏡面反射する鏡面反射性の外側壁を有するチャンバを使用することによって、光ビームがチャンバの射出窓に入射する際に、第１及び第２の光源によって生成されるビームの対応する全ビームパターンを維持しつつ、照明器具のより均一な外観を可能にする。

Description

本発明の実施形態は、概して、照明システムの分野、より具体的には、所定の照明レベルに従ってオフィスといった空間の照明を提供する照明器具及び照明システムに関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）の有効性（ルーメン毎ワットで測定）及び光束（ルーメンで測定）が増加し続け、価格が低下し続けることに伴い、ＬＥＤ照明及びＬＥＤベースの照明器具は、現在まで主流である、広域照明を提供する一般的な電球又は管状ルミネッセンスベースのランプの実行可能な代替案になりつつあり、また、競争的なレベルにある。

ＬＥＤを使用することにより、エネルギー消費量を削減することができ、この点は、現在の環境配慮の傾向に合った要件である。小型ＬＥＤを使用した場合でも明るい光を提供可能であるという可能性を有する結果、一般的な電球を含む標準的な照明システムとは大幅に異なる多くの様々な照明システムが提案されている。上述に沿って、また、電球ではなくＬＥＤを使用することによって、ユーザは更に、例えばビーム方向の強度調節制御に関連して、照明システム照明機能のより自由自在な制御が与えられる。

このような照明システムの一例が、国際特許公開公報ＷＯ２０１１／０３９６９０に開示される。当該公報は、図１に示されるように、２つの発光部１０２及び１０４を含むモジュール照明器具１００について説明する。これらの２つの発光部は、個別に制御可能であり、相補的なビームパターンを提供する。発光部１０２は、狭いタスク領域を照明する比較的狭い光ビームを放射する。発光部１０４は、タスク領域を囲む背景領域の周囲照明を提供する比較的広いバットウィング型光ビームを放射する。このような分割ビーム照明器具は、従来のオフィス照明器具よりも高いエネルギー節約、低い価格、また、快適度が高い局所調光照明解決策を可能にする。

分割ビーム照明器具では、ビームパターンを保つことが重要である。照明器具１００は、複数の光源とそれに対応する狭ビームパターンの生成を可能にする光学部品１０６とを、複数の光源とそれに対応するバットウィング型パターンの生成を可能にする光学部品１０８とは別に、別個の照明チャンバ内に配置することによって、ビームパターンの維持を達成する。しかし、狭ビーム源と広ビーム源とのこのような分離は、様々な角度から見た場合に照明器具の様々な外観をもたらすため、照明器具の外観に関して制限を課す。

当技術分野には、狭ビーム及び広ビームのビームパターンを維持しつつ、照明器具の発光面のより均一な輝度を提供可能な分割ビーム照明器具が必要である。

本発明の一態様によれば、上述の課題は、単一のチャンバによって取り囲まれる１つ以上の第１の光源及び１つ以上の第２の光源を含む照明器具によって少なくとも部分的に対処される。各第１の光源は、第１のビームパターンを有する第１の光ビームを放射する一方で、各第２の光源は、第１のビームパターンとは異なる第２のビームパターンを有する第２の光ビームを放射する。第１の光源及び第２の光源を取り囲むチャンバは、１つ以上の外側壁と射出窓とを含む。チャンバの外側壁は、実質的に鏡面反射性で、また、各第１の光ビームの光軸及び各第２の光ビームの光軸と実質的に平行である。外側壁の少なくとも一部は、外側壁に入射する光の少なくとも一部分を射出窓に入射するように鏡面反射する。

本発明の実施形態は、部分的に、分割ビーム照明器具の光源（即ち、２つの異なるビームパターンで光ビームを放射する光源）を単一のチャンバ内に設置し、チャンバは例えば拡散カバーを支えるように使用されることが望ましいという認識に基づいている。これは、このような配置は、様々な視野角からの照明器具のより均一な外観を可能にするからである。本発明の実施形態は更に、分割ビーム照明器具の光源が単一のチャンバによって取り囲まれる場合、両タイプのビームパターンが実質的に維持されるようにチャンバについて対策を取るべきであるという認識に基づいている。例えば分割ビーム照明器具のこれらの光源を、同じビーム形状を有する又は特定のビーム形状を有さない光ビームを放射する複数の光源用に従来使われているチャンバ内に設置することは適当ではない。このような従来使われているチャンバの壁は、通常、拡散性材料で作られ、また、通常、チャンバの射出窓と鋭角（即ち、９０°より小さい）をなす。結果として、このような従来のチャンバ内ではビームパターンは維持されない。

本発明の実施形態による照明器具は、両タイプの光源のビームパターンの光軸に実質的に平行である実質的に鏡面反射性の外側壁を有する単一のチャンバ内に取り囲まれる、２つの異なるビームパターンの光ビームを放射する第１及び第２の光源を含む。両タイプの光源のビームパターンの光軸と実質的に一直線にされ、外側壁に入射する光の少なくとも一部分を鏡面反射する実質的に鏡面反射性の外側壁を有するチャンバを使用することによって、光ビームがチャンバの射出窓に入射する際に、第１及び第２の光源によって生成されるビームの対応する全ビームパターンを維持しつつ、照明器具のより均一な外観を可能にする。

本明細書において使用されるように、光源の「ビームパターン」との用語は、空間の全方向に１立体角当たりの光束を与える光源の強度分布を指す。

また、チャンバの実質的に鏡面反射性の壁（外側壁及び内側壁ともに）とのコンテキストにおける「実質的に」との用語は、壁は、必ずしも１００％鏡面反射性ある必要はないことを示すために使用される。本発明の様々な実施形態によれば、１０度未満のＦＷＨＭの鏡面反射ビームの制限されたビーム広がりをもたらす半鏡面反射性壁が使用されてもよい。更に、必ずしもすべての光が鏡面反射される又は半鏡面反射される必要はない。これは、入射する光ビームの一部は、（半）鏡面反射される一方で、光ビームの残りの部分は、（半）鏡面透過する、拡散透過する、又は、失われる（例えば吸収される）ことを意味する。完全な拡散散乱（例えば強いビーム広がりをもたらすランバート（Lambertian）散乱）は回避されるべきか、又は、少なくとも反射光の５％未満に制限されるべきである。

同様に、チャンバの壁（外側壁及び内側壁ともに）が放射された光ビームのそれぞれの光軸と実質的に一直線にされる、又は、光軸に実質的に平行であるとのコンテキストにおける「実質的に」との用語は、壁は、必ずしも１００％一直線にされる必要はないことを示すために使用される。完全に一直線にされる状態から５乃至１０度の偏差も許容され、本発明の範囲内である。

本明細書に提示される説明では、「実質的に」との用語は、技術説明を曖昧としないために、必ずしもこれらの２つのコンテキストにおいて常に使用されるわけではないが、これらの用語は、本発明のすべての実施形態におけるこれらのコンテキストにおいて適用されることは理解されるものとする。

第１の光源は、それぞれ、比較的狭いビームパターンを有する光ビーム（いわゆる「タスクビーム」）を放射し、例えば２×２５乃至２×３５度の全幅半最大値（ＦＷＨＭ）である所定領域を照射する。このように、タスクビームは、典型的なオフィスレイアウトにおける単一の照明器具に関連付けられる領域を対象とする。タスクビームのビームパターンは、タスクビームが隣接照明器具下の領域を照射しないように、約２×５０度のカットオフ角内に制限されることが好適である。

第２の光源は、それぞれ、比較的広いビームパターンを有する光ビーム（いわゆる「周囲ビーム」）を放射し、タスクビームで照射された所定領域を囲む背景領域を照射する。周囲ビームのビームパターンは、好適には、中空形状で、例えば０度で低強度を有し、３０乃至４５度でピーク強度を有するビームパターンであってよく、本明細書で使用されるように、「中空形状光ビーム」との用語は、ビームの中心に比較的暗い領域を有する光ビームを指す。周囲ビームのビームパターンは、（タスクビームと滑らかな重なりを有するために）約２×２０度乃至２×６０度（約６５度は、間接的グレアを回避するためにヨーロッパのオフィス照明器具の通常のカットオフ角である）の領域を照射するように使用されることが好適である。世界の他の地域では、グレアに関する基準はしばしばあまり厳しくない。これらの地域については、ピーク強度及びビームカットオフは、より大きい角度にずらしてもよい。

一実施形態では、第１及び第２の光源から様々なビームパターンを得るために、各光源は、例えばＬＥＤといった１つ以上の発光要素といった光エミッタと、関連するビーム成形光学部品とを含む。ＬＥＤに使用できる可能な材料は、例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓといった無機半導体、又は、Ａｌｑ３に基づく小分子半導体若しくは例えばポリ（ｐ−フェニレンビニレン）及びポリフルオレンに基づく高分子半導体といった有機半導体を含む。関連のビーム成形光学部品は、適切にデザインされたレンズ、ＴＩＲ（全反射）コリメータ又は金属リフレクタを含む。ビーム成形光学部品は、特定の幅／パターンのビームを生成する。例えばタスクビームを生成する第１の光源については、ビーム成形光学部品は、オフィスデスクのサイズに対応する又は２方向における典型的な照明器具間隔によって画定される領域に対応するビームを生成するようにデザインされる（後者は、照明器具に対してデスクがどこにあるかが分からない実施態様において特に有利である）。周囲ビームを生成する第２の光源については、ビーム成形光学部品は、タスクビームの形状に対応する比較的低い強度を有する部分を有するビームを生成し、周りの背景領域を照射するようにデザインされる。このように、第１及び第２の光源は、例えば照明器具の滑らかな全ビームパターンが得られるように、相補的なビームパターンを提供する。

更に、タスク領域及びタスク領域を囲む背景領域における様々な照明レベルを可能とするために、第１の光源の放射は、１つ以上の第２の光源の放射とは独立して制御されることが好適である。上述の通り、第２の光源によって提供される中空形状のビームパターンは、少なくとも１つの発光要素と、中空ビーム形状を作り出すようにデザインされた関連のビーム成形光学部品とを使用して生成される。或いは、第２の光ビームは、第２の光源の第１及び第２の発光要素を使用して生成されてもよい。第２の光源の第１及び第２の発光要素は、第１の光源の発光要素とは別個に制御される。第２の光源の第１及び第２の発光要素は、それぞれ、ともに中空形状のビームパターンを作るように相補的なビームパターンを生成する。

一実施形態では、射出窓は、当該射出窓に入射する第１及び第２の光ビームの少なくとも一部分の制御されたビーム広がりを提供する。このために、射出窓は、１０乃至２０度の全幅半最大値を有するガウス散乱プロファイルを有するホログラフィック拡散器若しくは２乃至５のＦ値を有するレンズアレイ、又は、同様のビーム広がりを生成する任意の他の曲面又は多面を含む。従来の光混合チャンバにおいて通常使用される強い拡散器射出窓とは対照的に、制御されたビーム広がりを提供する射出窓を使用することは、チャンバ内で出射窓に入射する光ビームを幾分拡散させる一方で、同時に、わずかにしか広げず、したがって、ビーム形状を実質的に維持することによって、グレアに関するオフィスの規制を満たすことができる。

様々な実施形態において、チャンバの外側壁は、多面、曲面又は多面かつ曲面であってよく、また、最も近い光源から半ピッチの距離にある。チャンバは更に、１つ以上の内側壁を含み、これらの内側壁も鏡面反射性であり、各第１の光ビームの光軸及び各第２の光ビームの光軸と平行であり、当該内側壁に入射する光の少なくとも一部分を射出窓に入射するように反射する。

好適な実施形態では、チャンバは、チャンバの対称軸の周りの１つ以上の回転角度に対して回転対称であり、第１及び／又は第２の光源は、チャンバ内で全ビームパターンを更に維持するために、チャンバの対称軸に対し左右対称にチャンバ内に配置される。

ビーム形状を維持することに加えて、照明器具を見たときに魅力的である輝度パターンを作ることも望ましい。したがって、第１及び第２の光源は、当該光源が、均等に分散かつ交互となるようにチャンバ内に配置されることが好適である。例えば２つのビーム光が単一の面光源から放射されたかのように見えるように、３×８又は４×９のチェッカーボードパターンの複数のクラスタで配置される。

第１及び第２の光源の数はバランスが取れていることが好適である。これは、光源が、バランスがひどく外れて分散されると、駆動電流に大きな差がもたらされ、これにより発光要素が少ない列における光源のピーク輝度が比較的高くなるからである。例えば第１の光源の数と第２の光源の数との比は、３／７乃至７／３、好適には４／６乃至６／４、最も好適には１に等しい。

一実施形態では、照明器具は更に、存在検出用の１つ以上のセンサ及び／又は局所光測定用のセンサを含む。存在検出用のセンサは、２つのセンサを含み、第１のセンサは、第１の光ビームに実質的に重なる検出コーンを有し、第２のセンサは、広角センサである。

本発明の別の態様によれば、オフィス空間用の照明システムが提供される。当該照明システムは、本明細書において説明される複数の照明器具と、オフィス空間のタスク及び背景領域照明レベル設定を獲得し、複数の照明器具によって生成される全照明パターンがオフィス空間のタスク及び背景領域照明レベル設定に対応するように、各照明器具の第１及び第２の光源を制御する制御ユニットとを含む。

以下において、本発明の実施形態が詳細に説明される。しかし、当然ながら、当該実施形態は、本発明の保護範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

すべての図面において、図示される寸法は、例示に過ぎず、実際の寸法又は比率を反映するものではない。すべての図面は、概略的で、縮尺通りではない。特に、厚さは他の寸法と比べて誇張されている。さらに、ＬＥＤチップ、電線、基板、筐体等といった詳細は、明確にするために図面から省略されていることもある。

図１は、従来技術によるモジュール分割ビーム照明器具を示す。 図２は、本発明の様々な実施形態による分割ビーム照明器具を示す。 図３は、本発明の様々な実施形態による分割ビーム照明器具を示す。 図４は、本発明の様々な実施形態による分割ビーム照明器具を示す。 図５Ａは、本発明の一実施形態による分割ビーム照明器具内の第１及び第２の光源のチェッカーボード配置を示す。 図５Ｂは、本発明の一実施形態による分割ビーム照明器具内の第１及び第２の光源のチェッカーボード配置を示す。 図５Ｃは、本発明の実施形態によらない分割ビーム照明器具内の第１及び第２の光源のチェッカーボード配置を示す。 図６Ａは、本発明の実施形態によらない分割ビーム照明器具内の第１及び第２の光源のストライプ配置を示す。 図６Ｂは、本発明の一実施形態による分割ビーム照明器具内の第１及び第２の光源のストライプ配置を示す。 図６Ｃは、本発明の一実施形態による分割ビーム照明器具内の第１及び第２の光源のストライプ配置を示す。 図７Ａは、本発明の実施形態によらない分割ビーム照明器具内の第１及び第２の光源のスタガード配置を示す。 図７Ｂは、本発明の一実施形態による分割ビーム照明器具内の第１及び第２の光源のスタガード配置を示す。 図７Ｃは、本発明の一実施形態による分割ビーム照明器具内の第１及び第２の光源のスタガード配置を示す。 図８Ａは、本発明の一実施形態による分割ビーム照明器具内の第１及び第２の光源の同心配置を示す。 図８Ｂは、本発明の一実施形態による分割ビーム照明器具内の第１及び第２の光源の同心配置を示す。 図９Ａは、本発明の一実施形態による分割ビーム照明器具内の第１及び第２の光源の更なる同心配置を示す。 図９Ｂは、本発明の一実施形態による分割ビーム照明器具内の第１及び第２の光源の更なる同心配置を示す。 図１０は、本発明の一実施形態による中心に開放空間を有する第１及び第２の光源の配置を示す。 図１１は、本発明の一実施形態によるクラスタで形成される分割ビーム照明器具内の第１及び第２の光源の配置を示す。 図１２は、本発明の一実施形態による複数の照明器具を含む照明システムを示す。

以下の説明において、本発明のより完全な理解を提供するために、多くの特定の詳細が示される。しかし、当業者には、本発明は、これらの特定の詳細のうちの１つ以上がなくとも実施されることは明らかであろう。その他の場合では、本発明を曖昧としないように良く知られた特徴は説明されない。

図２は、本発明の一実施形態による分割ビーム照明器具２００を示す。図示されるように、照明器具２００は、第１の光源２０２と第２の光源２０８とを含み、光源２０２、２０８は、異なるビームパターンを有する光ビームを放射する。そのために、各光源２０２、２０８は、例えば１つ以上のＬＥＤといった１つ以上の発光要素と、光源２０２、２０８が異なる所定のビームパターンを有する光ビームを提供できるようにする関連のビーム成形光学部品とを含む。図２に示される例示的な実施形態では、光源２０２は、比較的狭いビームパターン２０３を有するタスクビームを提供するように示される一方で、光源２０８は、比較として、より広く、好適には、中空のビームパターン２０９を有する周囲ビームを提供するように示される。上述の通り、ビームパターン２０３は、例えば２×２５度のＦＷＨＭを有する狭いパターンである一方で、ビームパターン２０９は、中心に中空を有し、また、３０乃至４０度のピーク強度を有するパターンである。一実施形態では、光源２０２、２０８の対応ビーム成形光学部品は、例えば射出成形によって製造される適切にデザインされたレンズを、当該レンズのアレイを含むプレートの形状で含む。代替実施形態では、ビーム成形光学部品は、ＴＩＲコリメータ又は金属リフレクタを含む。

図２に更に示されるように、光源２０２、２０８は、基板２０１上に配置され、外側壁２０５と射出窓２０６とを含むチャンバ２０４によって取り囲まれる。照明器具２００は更に、第１及び第２の光源によって生成された熱を分散するために、ヒートシンク（図２に図示せず）を含む。

基板２０１は、プリント回路基板（ＰＣＢ）を含み、当該プリント回路基板では、光源２０２、２０８はほぼ均等に分散配置され、当該ＰＣＢ上で、例えば２０乃至３０ｍｍ、即ち、約２５ｍｍのピッチ（Ｐ）で交互に配置される。一実施形態では、基板２０１は、光源２０２が一列に（電気的に）接続される一方で、光源２０８は、別の一列に（電気的に）接続されるように構成され、これらの２列は、個々にかつ別個に制御可能である。このように、光源２０２は、タスク及び背景領域において所望の照明レベルを達成するように、光源２０８とは独立して調光される。他の実施形態では、各光源２０２、２０８は、他の光源から独立して制御され、又は、光源２０２及び／若しくは２０８のサブグループが、各サブグループの個別制御のために異なる列に接続される。

チャンバ２０４は、チャンバの外側壁２０５が、最も近い光源から約半ピッチ（Ｐ／２）の距離に置かれ、これにより、照明器具２００が、照明器具の端も含み、均一に点灯しているように見えることを確実にするように、光源２０２、光源２０８を取り囲む。外側壁２０５が最も近い光源からかなり遠く離れている場合、光は、射出窓２０６よりも深い層から来るように見える。更に、比較的大型の射出窓が必要となるため、照明器具の価格が増加する。

しかし、図２に示されるように、外側壁２０５が光源に非常に近い場合、図らずも光源によって放射された光の光路内にあることがあり、したがって、ビーム形状を壊さないように追加の手段が取られるべきである。本発明の様々な実施形態によれば、この手段は、チャンバ２００の外側壁２０５を鏡面反射性にし、また、光源２０２、２０８によって生成された光ビームのビームパターンの光軸と実質的に平行（±５又は±１０度）にすることを含む。外側壁２０５が鏡面反射性であるとは、第１又は第２の光源によって放射され、特定の入射角で外側壁２０５に入射する各光ビームが、単一の出射角において当該外側壁２０５によって反射されることを意味する。このことは、図２に概略的に示され、（第２の光源２０８によって生成された中空ビームの一部である）ビーム部２１０は、チャンバ２０４の左側に示される外側壁２０５に入射し、ビーム部２１１と示されるように、外側壁２０５から鏡面反射される。

放射された光ビームの光軸と平行で、鏡面反射性の外側壁２０５を有するチャンバを使用することによって、光源２０２、２０８の２つの異なるビームパターンのそれぞれの全ビームパターンを維持できる。さらに、図２の構成は、輝度領域が、照明器具の中心に固定されたままとなることを可能にし、また、（外側壁が最も近い光源からより離れている実施形態と比べて）より小型の射出窓を使用することを可能にする。更に、最も近い光源に対して約半ピッチの縁端距離を適切に選択することによって、照明器具２００の端において、暗い又は明るい輝度が現れることが回避される（即ち、不均一な射出窓が回避される）。

様々な実施形態において、チャンバ２０４の外側壁２０５は、反射面への法線が照明器具の光軸に対し垂直（上述の通り、数度の偏差があってよい）である限り、平面、多面、曲面又は多面かつ曲面であってよい。多面又は曲面を使用することによって、ソースイメージの数を増やし、したがって、チャンバ２０４の光混合特性を向上させる。垂直方向に向けられた、即ち、光ビームの光軸に沿って向けられた外側壁２０５を有することによって、反射光は、ビーム方向に沿って向けられたままとなる。

チャンバ２０４は更に、１つ以上の内側壁（図２乃至図４には図示しないが、図１０に図示される）を含み、内側壁は、外側壁２０５と同様に、実質的に鏡面反射性で、光ビームの光軸と実質的に平行で、かつ、その上に入射する光の少なくとも一部を射出窓２０６に入射するように反射する。外側壁２０５と同様に、チャンバの内側壁は、反射面への法線が照明器具の光軸に対し垂直（外側壁２０５について上述の通り、数度の偏差があってよい）である限り、平面、多面、曲面又は多面かつ曲面であってよい。

射出窓２０６も更に、光がチャンバ２０４を出る際に、ビーム形状を壊さないようにデザインされる。一実施形態では、射出窓２０６は、放射された光の輝度が減少される一方でビーム形状は僅かにしか広がらないように、光の制御された散乱と、制御されたビーム広がりとを提供するように使用される。そのために、射出窓２０６は、ガウス散乱分布プロファイルを有する、１０乃至２０度のＦＷＨＭのホログラフィック拡散器又は２乃至５のＦ値を有するレンズアレイといった光拡散器であってよい。上述のビーム部２１０を引き続き参照するに、図２は更に、外側壁２０５によって鏡面反射され、射出窓２０６に入射するビーム（即ち、ビーム部２１１と示されるビーム）は、ビーム２１２と示されるように、チャンバ２０４を出ると、射出窓２０６によって僅かに広がることを示す。このような射出窓と光源及び上述の外側壁との組み合わせは、グレアに関するオフィスの規制を満たす一方で、同時に、様々なビーム形状を可能にするほど汎用性がある照明器具を得ることを可能にする。

一実施形態では、任意選択の、わずかに傾斜された白色リム又はバッフルが使用されてよく、図２に示されるように、バッフル２１５が、射出窓２０６から延在する。所望の光効果（例えば、バッフル２１５を介する間接照明であるか否か）に依存して、バッフル２１５の傾斜の程度が調節され、傾斜が最も軽いバッフルは、最も照明が当たらない。

また、任意選択の実施形態において、照明器具２００は更に、存在検出用の１つ以上のセンサ及び／又は局所光測定用のセンサ（これらのセンサは図２には図示されない）を含む。存在検出用のセンサは、２つのセンサを含み、第１のセンサは、タスクビームに実質的に重なる検出コーンを有する一方で、第２のセンサは、広角センサである。

図３は、本発明の別の実施形態による分割ビーム照明器具３００を示す。照明器具３００は、基板上３０１に配置され、それぞれ、ビームパターン３０３、３０９を有する光ビームを生成する第１及び第２の光源３０２、３０８を含む点で、上述の照明器具２００と同様である。図３に示される要素３０１、３０２、３０３、３０８及び３０９は、それぞれ、図２に関連して上述された要素２０１、２０２、２０３、２０８及び２０９と類似し、これらの説明は、図３にも適用されるため、簡潔とするために、これらの要素の説明は、ここでは繰り返さない。また、チャンバ２０４と同様に、光源３０２、３０８は、チャンバ３０４によって取り囲まれる。チャンバ３０４は、１つ以上の外側壁３０５と射出窓３０６とを含む。チャンバ３０４は、上述のチャンバ２０４と同様であるが、幾つかの相違点もある。

チャンバ３０４の外側壁３０５は、部分的に鏡面反射性で、かつ、部分的に透過性であり、これにより、第１又は第２の光源によって放射され、特定の入射角で外側壁３０５に入射する光ビームの一部は、単一の出射角で当該外側壁３０５によって反射される一方で、別の一部は、場合によっては僅かな、制御されたビーム広がりを持って、外側壁３０５を透過する。このことは、図３に概略的に示され、（第２の光源３０８によって生成された中空ビームの一部である）ビーム部３１０は、チャンバ３０４の左側に示される外側壁３０５に入射し、ビーム部３１１と示されるように、当該外側壁３０５から部分的に鏡面反射され、ビーム部３１３と示されるように、当該外側壁３０５を部分的に透過する。図２に示されるビーム部２１１と同様に、外側壁３０５から反射されたビーム部３１１は、ビーム部３１２と示されるように、射出窓３０６によって僅かに広がる。

上述のチャンバ２０４と同様に、放射された光ビームの光軸と平行で、部分的に鏡面反射性の外側壁３０５を有するチャンバを使用することによって、光源３０２、３０８の２つの異なるビームパターンのそれぞれの全ビームパターンを維持できる。図３の実施形態は、バッフル３１５上に強い間接照明成分を有する照明器具及び／又は嵌め込み深度の浅い照明器具に特に適している。

当業者であれば、照明器具２００について上述された他の説明（例えば、最も近い光源からの距離及び外側壁の様々な形状に関する説明、チャンバの内側壁、バッフル、ヒートシンク、又は、存在検出及び局所光測定用のセンサに関する説明）は、照明器具３００にも適用可能であることを容易に認識するであろう。したがって、簡潔とするために、これらの説明はここでは繰り返さない。

図４は、本発明の更に別の実施形態による分割ビーム照明器具４００を示す。照明器具３００と同様に、照明器具４００も、基板４０１上に配置され、それぞれ、ビームパターン４０３、４０９を有する光ビームを生成する第１及び第２の光源４０２、４０８を含む点で、照明器具２００と同様である。図４に示される要素４０１、４０２、４０３、４０８及び４０９は、それぞれ、図２に関連して上述された要素２０１、２０２、２０３、２０８及び２０９と類似し、これらの説明は、図４にも適用されるため、簡潔とするために、これらの要素の説明は、ここでは繰り返さない。また、チャンバ２０４、３０４と同様に、光源４０２、４０８は、チャンバ４０４によって取り囲まれる。チャンバ４０４は、１つ以上の外側壁４０５と射出窓４０６とを含む。

チャンバ４０４は、上述のチャンバ２０４、３０４と同様であるが、幾つかの相違点もある。実際に、チャンバ４０４は、外側壁４０５が、鏡面反射性セクション４０５ａと、部分鏡面透過性セクション４０５ｂとを含む点で、上述のチャンバ２０４とチャンバ３０４との組み合わせであると見なされる。チャンバ４０４のセクション４０５ａは、第１又は第２の光源によって放射され、特定の入射角でセクション４５０ａに入射する各光ビームは、単一の出射角でセクション４０５ａによって反射される点で、チャンバ２０４の外側壁２０５と同様である。この状況は、図４に概略的に示され、（第２の光源４０８のうちの１つによって生成された中空ビームの一部である）ビーム部４１０は、チャンバ４０４の左側に示される外側壁４０５のセクション４０５ａに入射し、ビーム部４１１と示されるように、当該セクション４０５ａから鏡面反射され、次に、ビーム部４１２と示されるように、射出窓４０６によって僅かに広がる。

チャンバ４０４のセクション４０５ｂは、第１又は第２の光源によって放射され、特定の入射角でセクション４０５ｂに入射する光ビームの一部分は、単一の出射角においてセクション４０５ｂによって反射される（即ち、鏡面反射される）一方で、別の部分は、セクション４０５ｂを透過する点で、チャンバ３０４の外側壁３０５と同様である。この状況は、図４に概略的に示され、（第２の光源４０８の別の１つによって生成された中空ビームの一部である）ビーム部４２０は、チャンバ４０４の右側に示される外側壁４０５のセクション４０５ｂに入射し、ビーム部４２１と示されるように、当該セクション４０５ｂから射出窓４０６へと部分的に鏡面反射され、また、ビーム部４２３と示されるように、当該セクション４０５ｂを部分的に鏡面透過する。

ビーム部２１１、３１１と同様に、ビーム部４１１、４２１は、射出窓４０６に入射し、それぞれ、ビーム部４１２、４２２と示されるように、当該射出窓によって僅かに広がる。

図４の実施形態は、上述の照明器具２００、３００について説明された実施形態の利点を含む。図４の実施形態の追加の利点は、図２の照明器具２００に比べて、照明器具４００の嵌め込み深度が小さいことである。

当業者であれば、照明器具２００、３００について上述された他の説明（例えば、最も近い光源からの距離及び外側壁の様々な形状に関する説明、チャンバの内側壁、バッフル、ヒートシンク、又は、存在検出及び局所光測定用のセンサに関する説明）は、照明器具４００にも適用可能であることを容易に認識するであろう。したがって、簡潔とするために、これらの説明はここでは繰り返さない。

以下の更なる説明は、図２に示される照明器具２００について提供されるが、同様の教示内容が、図３及び図４にそれぞれ示される照明器具３００、４００にも適用可能である。

図２に示される照明器具２００は、光源に近い外側壁２０５を含む。上述した通り、端の近くで生成されたビームの一部は、外側壁２０５によって反射される。これは、第１の光源によって生成された全ビーム又は第２の光源によって生成された全ビームを左右非対称にする。したがって、好適な実施形態（図２には図示せず）では、チャンバ２００は、チャンバの対称軸の周りの１つ以上の回転角に対し回転対称であり、第１及び／又は第２の光源２０２、２０８は、チャンバ内で全ビームパターンを更に維持するために、チャンバの対称軸に対し左右対称にチャンバ内に配置される。同様のタイプのビーム成形光学部品を、基板の反対側の端における対称位置に置くことによって、全ビームの対称性が復元される。好適には、第１及び第２の光源の光軸は、チャンバの対称軸に平行である。

ビーム形状を維持することに加えて、照明器具を見たときに魅力的である輝度パターンを作ることも望ましい。照明器具２００は、異なる角強度分布を有する２つのグループの光源（即ち、光源２０２は、光源２０８とは異なる角強度分布を有する）を含むため、光源２０２、２０８の輝度は、照明器具２００が見られる角度に依存する。この結果、大きい距離（即ち、視野角が高い）からの輝度パターンは、周囲ビーム光源（即ち、光源２０８）の位置によって決定される一方で、タスクビーム光源（即ち、光源２０２）からの光は、近い距離（即ち、光源２０２を直接見上げる）からしか見えない。したがって、第１及び第２の光源２０２、２０８は、均等に分散かつ交互配置されることによって良好に混合されるようにチャンバ２００内に配置されることが好適である。例えば、光源２０２、２０８は、複数の３×８又は４×９のチェッカーボードパターンに配置され、これにより、２つのビームの光は、単一の面光源から放射されたかのように見える。一般に、光源の交互パターンは、単一光源の視覚効果を作り出すために好適である。これは、光源２０２が、光源２０８のグループとは別に１つにまとめられる場合、照明器具２００は、１つの筐体内の別個の光エンジンの組み合わせであるように見え、望ましくないからである。

また、両サブビームにおける光束は、同様の大きさであることが好適である。これを達成するために、光源２０２の数と光源２０８の数とは、例えば５０−５０％といったようにバランスが取れるようにされることが好適である。６０−４０％、更には７０−３０％の比率が使用されてもよいが、５０−５０％分布からの偏差が多くなると、駆動電流に大きな差がもたらされ（光源が少ない列において同じルーメン出力を得るためにはより多くの電流が必要となる）、したがって、光源が少ない列における光源のピーク輝度は比較的高くなる。

図５Ａ乃至図１１は、チャンバ２０４内に位置付けられる光源２０２、２０８の幾つかの例示的な幾何学的組み合わせを示す。チャンバ２０４、３０４及び４０４の断面図を示す図２乃至４とは異なり、図５Ａ乃至図１１は、チャンバ２０４、３０４及び４０４の何れか１つといったチャンバの平面図を示す（即ち、これらの図面は、光源を基板上にどのように位置付けるべきかを示す）。図５Ａ乃至図１１では、各円は、第１のビームパターンを有する光ビームを生成する第１の光源（例えば、光源２０２）の位置を示す一方で、各十字は、第２のビームパターンを有する光ビームを生成する第２の光源（例えば、光源２０８）の位置を示すことを意図している。

図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の２つの実施形態による分割ビーム照明器具内の第１及び第２の光源の２つのチェッカーボード配置を示す。図５Ａに示される配置は、偶数の行と偶数の列とを含み、チャンバの外側壁に対し左右対称であり、バランスが取れている（即ち、第１及び第２の光源が同数である）。図５Ｂに示されるように、行及び列の数が共に奇数である場合も、配列は左右対称である。しかし、この配列は、第１及び第２の光源の数のバランスが取られていないという点で、図５Ａに示される配列よりもあまり好適ではない。

図５Ｃに示されるような偶数−奇数の組み合わせは、左右対称ではなく、ビームの非対称をもたらす。したがって、図５Ｃに示される第１及び第２の光源のチェッカーボード配置は、本発明の実施形態によるものではない。

図６Ａ乃至図６Ｃは、光源が交互のストライプ又は線の配列に置かれた例を示す。ビームが左右対称であるためには、ストライプの数が奇数であることが必要である。したがって、図６Ａの配置は、ストライプの数が偶数であることによってビームの非対称がもたらされるため、本発明の実施形態によるものではない。対照的に、図６Ｂ及び図６Ｃは、これらの配置は共に、奇数の線を含むため、本発明の実施形態によるものである。図６Ｂに示されるように、チャンバの短辺に沿って奇数の線があり、当該ストライプが長辺に沿って向けられることによって、左右対称ではあるがバランスが取れていない配置（即ち、第１の光源の数は、第２の光源の数に等しくない）がもたらされる。第１の光源の数と第２の光源の数とのバランスを、５０−５０％の近くとするために、ストライプは、図６Ｃに示されるように、矩形のチャンバの短辺に沿って向けられることが好適である（即ち、チャンバの長辺に沿って奇数の線がある）。

図７Ａ乃至図７Ｃは、分割ビーム照明器具内の第１及び第２の光源の様々なスタガード矩形グリッド配置を示す。図７Ａ乃至図７Ｃから見て取れるように、スタガードグリッド配置とは、第１の光源が第１の矩形グリッドに配置され、第２の光源が、第１のグリッドからオフセットしている第２の矩形グリッドに配置される配置を指す。スタガード矩形グリッド配置では、行の総数（即ち、第１及び第２の光源の両方の）と、列の総数とは、ビーム対称を確保するために、ともに奇数であるべきである。図７Ａは、４行及び７列を示す。行の数は偶数であるため、結果としてもたらされるビームは左右非対称となる。したがって、図７Ａの配置は、本発明の実施形態によるものではない。対照的に、図７Ｂ及び図７Ｃは共に、奇数の行と奇数の列とを有する例示的な配置を示す。スタガードグリッド配置が、１つのタイプの光源のｎ×ｍの矩形グリッド分布を含む場合、もう一方のタイプの光源は、（ｎ±１）×（ｍ±１）のグリッドに分布されるべきである。５０−５０％のバランスは、図７Ｃに示されるように、第１の矩形グリッドにつきｍ＝ｎ＋１であり、第２のグリッドが（ｎ＋１）×（ｍ−１）である場合に達成される。

本発明の２つの実施形態による分割ビーム照明器具内の第１及び第２の光源の２つの同心配置を示す図８Ａ及び図８Ｂに示されるように、交互かつ左右対称配列の次のクラスは同心分布からなる。なお、図示されるように同心配列における特定のタイプの光源の傾斜も左右対称であり、例えば、４つの同心タイルからなる正方形又は一行に４つの同心タイルを含む矩形が挙げられる。同心配列では、より狭いタスクビームを生成する光源を、チャンバの外側壁の最も近くに置くことが有利であり、特に、外側壁が離れている（光源により近く置くことができる）、又は、透過性である（広ビームに対しより多くの距離を残し、これは、グレアの最も重要な寄与である）実施形態において、有利である。

図８Ａ及び図８Ｂの配置は左右対称であるが、バランスが取れていない。同心配置のバランスを改善する１つの方法は、光源の様々な「輪」について様々なピッチ（図示せず）を選択することである。配列のバランスを取る別の方法は、図８Ａ及び図８Ｂの交互構造を中断して、図９Ａ及び図９Ｂに示されるように、同心輪を二重にすることである。

図９Ｂは、３２個の第１の光源及び３２個の第２の光源の同心配置を示す。この構造は、左右対称であり且つバランスが取れている。

図９Ａは、２４個の第１の光源及び２４個の第２の光源の同心配置を示す。なお、図９Ａの配置の中心位置は、光学要素のバランスを復元するために、何も置かれていない。このような配列は特に興味深い。これは、中心の空間を、ドライバ要素、センサ又は他の電子部品を位置付けるために使用できるからである。特に、センサは、可視要素であるため、それを照明器具の中心に置くことによって、照明器具の外観を向上させ、また、推奨される設置の向きはないため、照明器具の設置を簡単にする。

図５Ａ及び図５Ｂに示されるようなチェッカーボード配置は、中心に空間があるように構成されてもよい。図１０に一例が与えられる。一実施形態では、中心の開放空間は、チャンバの内側壁１００５によってその範囲が定められる。上述の通り、内側壁１００５は、鏡面反射性で、光ビームの光軸に対し（数度の偏差で）実質的に平行であり、その上に入射した光の少なくとも一部を、チャンバの射出窓に入射するように反射する。

費用の観点から、光源のビーム成形光学部品を、単一の光学コンポーネントとして製造できる大きいクラスタ（例えばレンズのクラスタ）に組み合わせることが有利である。最適なクラスタサイズは、特に、製造方法に依存し、また、形状及び位置決め公差によって制限される。図１０では、このようなクラスタは、破線の矩形によって示され、ここでは、３×８のクラスタである。このクラスタ配置は、図１１に示されるような矩形配列といった他の配置を形成するためにも使用できるので、特に有利である。細長い矩形照明器具（例えば従来の３０×１２０ｃｍの照明器具）は、一行に４つのクラスタを含む光エンジン（図示せず）を使用する。

上述の３×８のクラスタに加えて、任意の奇数−偶数チェッカーボードクラスタを使用して、図１０の配列及び図１１に示されるような正方形又は矩形配列の両方を形成してもよい。更に、図９Ａ及び図９Ｂの同心配列も、（例えば費用の理由から）４つの同一クラスタに分割されてもよい。しかし、その場合、これらのクラスタは、他の配列で使用するにはあまり柔軟性がなくなる。

一実施形態では、ＬＥＤ用の基板として使用されるＰＣＢ基板も、基板及び光学アレイがモジュールを形成するように、同様に分割されてもよい（例えば４つの３×８個のＬＥＤを載せた基板）。しかし、これは必ずしも常に当てはまるわけではない。通常、１１又は１２個のＬＥＤを直列に含む列が好適である。これは、列におけるＬＥＤのこの数は、安全電圧未満に留まるのに十分に小さく、総電流を妥当なレベルに維持するのに十分に大きいからである。この理由から、３×８及び４×９のチェッカーボードクラスタ、（４つのクラスタの輪又は矩形配列）だけでなく、７×７の同心構成（図９Ａ）においても特に有用である。

図５Ａ乃至図１１は、どの配置が本発明の実施形態によるもので、どの配置が本発明の実施形態によらないものであるかを説明するために配置の幾つかの例を提供するが、当業者であれば、これらの例示及び付随する説明を使用して、本発明の実施形態によるものとなるチャンバ内の第１及び第２の光源の更なる配列配置を想到できるであろう。したがって、このような更なる配置も、本発明の範囲内である。

図１２は、本発明の一実施形態による複数の照明器具１２０４を含むオフィス空間１２０２内の照明システム１２００を示す。複数の照明器具１２０４は、上述した照明器具２００、３００及び／又は４００を含み、第１及び第２の光源は、図５Ａ乃至図１１に示される適切な方法のうちの何れかでチャンバ内に配置される。各照明器具１２０４の第１及び第２の光源は、オフィス空間１２０２内の各特定の位置（例えば、通常領域１２１８、壁領域１２２０又はオフィスデスク領域１２２２）において必要とされるビームパターンを有する光ビームを放射する。

照明システム１２００は更に、オフィス空間１２０２、例えば通常領域１２１８、壁領域１２２０及びデスク領域１２２２のための照明レベル設定を獲得し、複数の照明器具１２０４のそれぞれの第１及び第２の光源を、複数の照明器具１２０４によって生成された全照明パターンがオフィス空間１２０２の照明レベル設定に対応するように制御する制御ユニット１２２４を含む。オフィス空間１２０２の照明レベル設定は、固定の所定照明パターンに従って調節されても、照明器具１２０４のうちの１つ以上に含まれた例えば占有状態センサに依存してもよい。オフィス空間１２０２の照明レベル設定は、様々な領域１２１８、１２２０、１２２２の照明レベルを含むだけでなく、例えば１つの又は複数の領域１２１８、１２２０、１２２２内の具体的に選択された色温度にも関連する。したがって、動的調節が可能であり、また、オフィス空間１２０２のエネルギー消費量を改善することができる。更なるセンサが、一体に又は別個に、設けられてよく、また、場合によっては、照明器具１２０４のうちの１つ以上に接続可能である。このようなセンサは、例えば日光検出を含み、制御ユニット１２２４は、局所的及びオフィス空間１２０２の全体において照明レベルを動的に調節する際にその情報も考慮に入れる。

制御ユニット１２２４は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブルデジタルシグナルプロセッサ又は別のプログラマブルデバイスを含む。制御ユニット１２２４は更に、又は代わりに、特殊用途向け集積回路、プログラマブルゲートアレイ若しくはプログラマブルアレイロジック、プログラマブルロジックデバイス又はデジタルシグナルプロセッサを含む。制御ユニット１２２４が、上述したマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ又はプログラマブルデジタルシグナルプロセッサといったプログラマブルデバイスを含む場合、プロセッサは更に、プログラマブルデバイスの動作を制御するコンピュータ実行可能コードを含む。更に、制御ユニット１２２４には、例えば遠隔制御を使用して照明レベル設定の遠隔制御を可能にする通信回路が具備されてもよい。

本発明は、その特定の例示的な実施形態を参照して説明されたが、多くの様々な変更形態、改良形態等が、当業者には明らかであろう。開示された実施形態に対する変更は、図面、開示内容及び添付の請求項の検討から、クレームされる発明を実施する際に、当業者によって理解かつ実現されよう。例えば、図１２に示される制御ユニットは、中央ユニットであるが、照明器具は、照明器具の一部である感知／制御ユニットによって局所的に制御されてもよい。幾つかの照明器具の中央制御と、その他の照明器具の局所制御との組み合わせも可能であり、本発明の範囲内である。更に、請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との不定冠詞も、複数形を排除するものではない。

Claims (15)

1. それぞれ第１のビームパターンの第１の光ビームを放射する１つ以上の第１の光源と、
   それぞれ第２のビームパターンの第２の光ビームを放射する１つ以上の第２の光源と、
   前記１つ以上の第１の光源及び前記１つ以上の第２の光源を取り囲むチャンバと、
   を含み、
   前記第２のビームパターンは、前記第１のビームパターンとは異なり、
   各第１の光ビームの光軸は、各第２の光ビームの光軸と平行であり、
   前記チャンバは、１つ以上の外側壁と射出窓とを含み、前記１つ以上の外側壁は、実質的に鏡面反射性であり、前記１つ以上の外側壁に入射する光の少なくとも一部分を前記射出窓に入射するように反射し、前記各第１の光ビームの前記光軸及び前記各第２の光ビームの前記光軸と実質的に平行である、照明器具。
2. 前記射出窓は、前記射出窓に入射する前記第１及び第２の光ビームの少なくとも一部の制御されたビーム広がりを提供する、請求項１に記載の照明器具。
3. 前記射出窓は、１０乃至２０度の全幅半最大値を有するガウス散乱プロファイルを有するホログラフィック拡散器又は２乃至５のＦ値を有するレンズアレイを含む、請求項２に記載の照明器具。
4. 前記１つ以上の外側壁は、多面又は／及び曲面である、請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明器具。
5. 前記チャンバは更に、１つ以上の内側壁を含み、前記１つ以上の内側壁は、実質的に鏡面反射性であり、前記１つ以上の内側壁に入射した光の少なくとも一部分を前記射出窓に入射するように反射し、前記各第１の光ビームの前記光軸及び前記各第２の光ビームの前記光軸と実質的に平行である、請求項１乃至４の何れか一項に記載の照明器具。
6. 前記チャンバは、前記チャンバの対称軸の周りの１つ以上の回転角度に対して回転対称であり、前記１つ以上の第１の光源及び／又は前記１つ以上の第２の光源は、前記チャンバの前記対称軸に対し左右対称に前記チャンバ内に配置される、請求項１乃至５の何れか一項に記載の照明器具。
7. 前記１つ以上の第１の光源及び前記１つ以上の第２の光源は、前記１つ以上の第１の光源及び前記１つ以上の第２の光源が、均等に分散かつ交互となるように前記チャンバ内に配置される、請求項１乃至６の何れか一項に記載の照明器具。
8. 前記１つ以上の第１の光源及び前記１つ以上の第２の光源は、少なくとも、第１のクラスタ及び第２のクラスタで、前記チャンバ内に配置され、前記第１のクラスタ及び前記第２のクラスタは、それぞれ、３×８のチェッカーボードパターン、又は、４×９のチェッカーボードパターンに配置された前記１つ以上の第１の光源及び前記１つ以上の第２の光源を有する、請求項７に記載の照明器具。
9. 前記１つ以上の第１の光源の数と、前記１つ以上の第２の光源の数との比は、３／７乃至７／３、好適には４／６乃至６／４、最も好適には１に等しい、請求項１乃至８の何れか一項に記載の照明器具。
10. 前記１つ以上の外側壁は、それぞれ、前記１つ以上の第１の光源又は前記１つ以上の第２の光源のうちの最も近い光源から半ピッチの距離にある、請求項１乃至９の何れか一項に記載の照明器具。
11. 前記１つ以上の第１の光源は、それぞれ、第１の光エミッタと関連のタスクビーム光学部品とを含み、
    前記１つ以上の第２の光源は、それぞれ、第２の光エミッタと関連の周囲ビーム光学部品とを含む、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の照明器具。
12. 存在検出用の１つ以上のセンサと、
    局所光測定用のセンサとの少なくとも一方を更に含む、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の照明器具。
13. 前記存在検出用の１つ以上のセンサは、第１のセンサと第２のセンサとを含み、前記第１のセンサは、前記第１の光ビームに実質的に重なる検出コーンを有し、前記第２のセンサは、広角センサである、請求項１２に記載の照明器具。
14. オフィス空間用の照明システムであって、
    それぞれ第１のビームパターンの第１の光ビームを放射する１つ以上の第１の光源と、
    それぞれ第２のビームパターンの第２の光ビームを放射する１つ以上の第２の光源と、
    前記１つ以上の第１の光源及び前記１つ以上の第２の光源を取り囲むチャンバと、
    を、それぞれ、含み、前記第２のビームパターンは、前記第１のビームパターンとは異なり、各第１の光ビームの光軸は、各第２の光ビームの光軸と平行であり、前記チャンバは、１つ以上の外側壁と射出窓とを含み、前記１つ以上の外側壁は、実質的に鏡面反射性であり、前記１つ以上の外側壁に入射する光の少なくとも一部分を前記射出窓に入射するように反射し、前記各第１の光ビームの前記光軸及び前記各第２の光ビームの前記光軸と実質的に平行である、複数の照明器具と、
    前記オフィス空間のタスク及び背景領域照明レベル設定を獲得し、前記複数の照明器具によって生成される全照明パターンが前記オフィス空間の前記タスク及び背景領域照明レベル設定に対応するように、前記複数の照明器具のそれぞれの前記１つ以上の第１の光源及び前記１つ以上の第２の光源を制御する制御ユニットと、
    を含む、照明システム。
15. 前記複数の照明器具の少なくとも１つは、請求項２乃至１３の何れか一項に記載の照明器具である、請求項１４に記載の照明システム。