光照明装置

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【発明の名称】	光照明装置
【発明者】	【氏名】アレンジェー．ベルナルディーニ
【要約】	【課題】光源が中空光ガイドから遠く離れて配置されている照明システムを提供すること。【解決手段】光源は、中空光ガイドに沿って吊るす必要がない。代わりに、光源は光を光ファイバ内に放出し、次いでこの光は光誘導要素によって中空光ガイド内に集束させられる。本発明による構成は、頭上設置を軽量化でき、中空光ガイドをその全長にわたって低温に維持でき、頭上の電気災害がなくなり、頭上の電気配線によって引き起こされるＲＦＩおよびＥＭＩがなくなり、床の高さからより容易にメンテナンスを行うことができることが有利である。この照明システムによれば光源が衝撃振動に耐えることができる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】光源と、前記光源に隣接して配置された一端を有する少なくとも１つの光ファイバと、前記少なくとも１つの光ファイバの反対側の端部に隣接して配置された光誘導要素と、前記光誘導要素に結合され、前記光源が発生した光を放出する中空光ガイドとを含む照明システム。
【請求項２】前記光源が前記中空光ガイドから遠く離れて配置された請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】前記中空光ガイドが懸架装置から吊るされており、前記光源がその懸架装置によって吊るされていない請求項１に記載の照明システム。
【請求項４】光誘導要素が、前記光源によって放出された光を、前記中空光ガイドに入る平行ビームに集束させる請求項１に記載の照明システム。
【請求項５】前記光誘導要素がファイバコネクタへの延長ビームファイバである請求項１に記載の照明システム。
【請求項６】少なくとも１つの光ファイバが前記中空光ガイドよりも小さい直径を有する請求項１に記載の照明システム。
【請求項７】前記少なくとも１つの光ファイバが前記光源に直接接続された請求項１に記載の照明システム。
【請求項８】前記光源が硫黄ランプ、白熱灯、メタルハライドランプ、発光ダイオード、および蛍光灯の１つである請求項１に記載の照明システム。
【請求項９】少なくとも１つの光ファイバが１つの光ファイバである請求項１に記載の照明システム。
【請求項１０】前記少なくとも１つの光ファイバが複数の光ファイバの束である請求項１に記載の照明システム。
【請求項１１】前記光誘導要素がレンズである請求項１に記載の照明システム。
【請求項１２】中空光ガイドが円筒形プリズム状材料である請求項１に記載の照明システム。
【請求項１３】前記中空光ガイドが不透明な円筒形部材で囲まれたプリズム状材料の中空円筒から形成され、前記中空光ガイド内に反射部材が取り付けられた請求項１に記載の照明システム。
【請求項１４】光源と、前記光源に隣接して配置された一端を有し、ある直径を有する少なくとも１つの光ファイバと、前記少なくとも１つの光ファイバの反対側の端部に結合され、ある直径を有する中空光ガイドとを含み、前記少なくとも１つの光ファイバの直径と前記中空光ガイドの直径が実質上等しい照明システム。
【請求項１５】前記光源が前記中空光ガイドから離れて配置される請求項１４に記載の照明システム。
【請求項１６】前記中空光ガイドが懸架装置から吊るされており、前記光源が懸架装置から吊るされていない請求項１４に記載の照明システム。
【請求項１７】前記少なくとも１つの光ファイバが前記光源に直接接続される請求項１４に記載の照明システム。
【請求項１８】前記少なくとも１つの光ファイバが複数の光ファイバの束である請求項１４に記載の照明システム。
【請求項１９】中空光ガイドが円筒形プリズム状材料である請求項１４に記載の照明システム。
【請求項２０】前記中空光ガイドが不透明な円筒形部材で囲まれたプリズム状材料の中空円筒から形成され、前記中空光ガイド内に反射部材が取り付けられた請求項１４に記載の照明システム。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光照明装置および方法に関し、より詳細には、光源から遠く離れて配置された中空光ガイドを含む改善された器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】中空光ガイド（光チューブまたは光ディフューザとも呼ばれる）が知られている。中空光ガイドは中空部分を有する光ガイド照明器具を含む。一般に中空光ガイドはプリズム状材料または他の方法から作成される。中空光ガイドの一端または両端には光源が設置され、光源は中空光ガイド照明器具の中空部分に光を放出する。中空光ガイドと光源の間には遷移装置が配置されることもある。このような構成の欠点は、光源またはエンジンが照明器具の一端に物理的に設置されているために、照明器具および光源が通常頭上に設置されるので中空光ガイドのメンテナンスを行うためのキャットウォークまたは梯子が必要となることである。別の欠点は、光源によって発生した熱が照明器具内に放散することである。別の欠点は、重量のある光源を照明器具と一緒に吊るす必要があることである。さらに別の欠点は、頭上に電気配線を吊るされた光源まで延ばす必要があることである。さらに別の欠点は、光源が天井から吊るされたときに衝撃を受け振動しやすいことである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の一目的は、中空光ガイドから遠く離れて配置された光源を有する照明システムを提供することである。本発明の他の目的は、頭上に設置するためにより軽量の照明システムを提供することである。本発明の他の目的は、全長にわたって低温の中空光ガイドを提供することである。本発明の別の目的は、電気配線を頭上に延ばす必要がなく、それによって頭上の電気配線により引き起こされる無線周波干渉（ＲＦＩ）および電磁干渉（ＥＭＩ）がなくなる光システムを提供することである。
【０００４】本発明の他の目的は、電球を交換するときに感電する危険性を最小限に抑えることである。本発明の他の目的は、メンテナンスがより容易な照明システムを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の上記その他の目的は、光源が中空光ガイドから遠く離れて配置されている照明システムを提供することによって達成される。代わりに、光源は光ファイバ内に光を放出し、次いでこの光はレンズまたは光変換器など他の光誘導要素によって中空光ガイド内に集束させられる。本発明の構成によれば、頭上設置を軽量化でき、中空光ガイドをその全長にわたって低温に維持でき、頭上の電気災害がなくなり、頭上の電気配線によって引き起こされるＲＦＩおよびＥＭＩがなくなり、床の高さからより容易にメンテナンスを行うことができることが有利である。
【０００６】また上記の目的は、光源を含む照明システムによっても達成される。一端を有する少なくとも１つの光ファイバが光源に隣接して配置される。その少なくとも１つの光ファイバの反対側の端部に隣接して光誘導要素が配置される。光源によって発生した光を放出するために、中空光ガイドが光誘導要素に結合される。
【０００７】また上記の目的は、光源を含む光システムによっても達成される。一端を有する少なくとも１つの光ファイバが光源に隣接して配置され、この少なくとも１つの光ファイバはある断面を有する。この少なくとも１つの光ファイバの反対側の端部には中空光ガイドが結合され、この中空光ガイドは光ファイバと実質上同じ断面を有している。
【０００８】本発明のさらに別の目的および利点は、本発明を実施するに当たっての最良の態様を単に例として示す本発明の好ましい実施形態を示し説明する以下の詳細な説明から、当業者には容易に明らかになるであろう。できるように、本発明は他の異なる実施形態が可能であり、本発明のいくつかの詳細は、すべて本発明から逸脱せずに様々な点で変更が可能である。したがって、その図面および説明は事実上例示的なものであり、限定的なものではない。
【０００９】本発明は、添付の図面に例として示されているが、それに限定されるものではない。この図面全体を通して、同じ参照番号により示される要素は同様の要素を示す。
【００１０】
【発明の実施の形態】まず図１を参照すると、本発明の原理により構成した、全体的に１０で示される光システムが示されている。便宜上、本発明については図１～図４に示す向きに関して説明し、したがって本明細書で使用する「上」、「下」、「左」、「右」などの用語は相対的な意味で解釈すべきである。
【００１１】図１に示すように、延長中空光ガイドアセンブリ１２と、レンズや光遷移装置などの光検出要素１４と、光ファイバ１６と、光源またはエンジン１８とを含む照明システム１０がある。光源１８から放出される光の色は、赤色光や緑色光などの所望の色を放出するように互換性フィルタを使用して制御することができる。図１に示される延長中空光ガイドアセンブリ１２は頭上に取り付けられ、例えば天井などから吊るされる。光誘導要素１４は中空光ガイドアセンブリ１２に直接取り付けられ、やはり頭上に吊るされる。光源１８は中空光ガイド１２から離れて配置され、頭上からは吊るされない。光ファイバ１６は光源１８を光誘導要素１４に結合する。本発明の構成によれば、光源を中空光ガイド１２から離して配置することができ、したがってＥＭＩおよびＲＦＩを発生させる頭上の電気配線がなくなり、またメンテナンスが簡単になることが有利である。
【００１２】延長中空光ガイドアセンブリ１２は第１の端部３６および第２の端部３８を有する。図２に示すように、プリズム状円筒４０は、このプリズム状円筒４０を同心状に囲んでいる半透明または透明な円筒４２とともに形成される。半円筒形の断面を有する内部リフレクタまたは拡散媒体４４はプリズム状円筒４０内に位置し、それとともに延びることができる。図１に戻ると、中空光ガイド１２内に光を反射させるために、リフレクタ４８を第２の端部３８に配置することができる。リフレクタ４８は平坦でも凹面でもよく、また鏡でよい。リフレクタ４８は、プリズム状円筒４０内に光を反射させるために光源１８から最も遠いプリズム状円筒４０の端部に配置される。
【００１３】本発明では、多数の種々の従来技術の中空光ガイドを使用することができる。例えば、米国特許第４，６１５，５７９号、第４，７５０，７９８号、および第４，７９７，７０８号に記載されている、米国特許第５，３３９，３８２号の図１および図２に示されるものを使用することができる。本発明では、プリズム状材料以外の材料を使用することができる。
【００１４】円筒４２は一般に硬質であるべきだが、円筒４２は多少軟質であってもよい。この材料は透明であることが重要であり、例えばポリマー材料やガラスのように均質かつ等方性であることが好ましい。この目的に有用なポリマー材料が市販されており、例えばアクリル樹脂やポリカーボネートがある。選択された具体的な材料は、説明した機能が得られる限り本発明にとって重要ではない。アクリル樹脂およびポリカーボネートは、屈折率が高く、物理的性質、すなわちとりわけ耐候性、耐紫外線性、寸法安定性、温度許容度などの特性のために、特に重要である。
【００１５】プリズム状円筒４０は、透明なポリマー材料から形成された管状光導管である。プリズム状材料またはポリマー材料は、アクリルポリマーやポリカーボネートポリマーなどの、薄く、軟質で、曇りのない透明材料であり、外側が滑らかな表面で内側にプリズム性の溝があり、中空光ガイドに沿って長手方向に延びる内管小型光プリズムの内面を形成する。許容可能な角度範囲内で光がプリズム状円筒４０の内面に衝突するとき、その光は壁を通過する。図２に示すように、光線は、点Ａで内径表面に反射するが、その角度は、その光が全体的に内部に反射して内部リフレクタ４４に戻る角度である。反射光は、内部リフレクタ４４で反射し、プリズム状材料４０の部分を通過し、さらに不透明な円筒４２を通過する。拡散媒体４４は、そこに衝突する光の拡散または散乱を可能にするために鈍い白色ストリップまたは被覆物でよく、図１および図２に示すように、プリズム状材料４０の長さに沿って延ばすことができる。拡散媒体４４は、プリズム状円筒４０の光透過性部分の実質上反対にある。中空光ガイド１２は、間隙が形成されている光透過性材料の形でよく、あるいは、その材料に光が特定の角度で衝突する場合に、その光が通り抜けることができるタイプの光透過性材料でよい。
【００１６】プリズム状円筒４０は、当業者によく知られている数多くの様々な方法、例えば米国特許第４，８０５，９８４号に開示され例示されている方法で製造することができ、その開示の全体を参照により本出願の一部とする。具体的な製造方法は本発明では重要ではなく、製造コストおよび入手可能性に基づく選択の問題である。しかし、薄い軟質のフィルム、例えば３－Ｍから入手可能な直角透過性フィルムＴＲＡＦＩＩを利用することができ、その中を、臨界角より大きい角度で光が通過可能である。その他のフィルムが米国特許第４，８０５，９８４号、第５，３３９，３８２号、および第５，３６３，４７０号に開示されており、その開示の全体を参照により本出願の一部とする。このようなフィルムは、巻いて管状の形にし、溶接によってシーム締結を行うことができ、あるいは特定の適用例のために、その縁を単に重ねるか接合することも可能である。加えて、軟質または硬質の単一部材を得るために、円筒４０を押出し成形し、または金型成形が可能であることを理解すべきである。
【００１７】光誘導要素１４は小径端部６０および大径端部６２を有する。大径６２は、中空光ガイド１２の第１の端部３６に結合され、中空光ガイド１２に適合する外周を有している。中空光ガイドは、円筒形として図２に示されているが、正方形、方形、楕円形などのその他の形状を用いることができ、それに応じて光誘導要素が成形される。典型的な光誘導要素が米国特許第４，８９８，４５０号に開示されており、その開示の全体を参照により本出願の一部とする。その他の遷移の形を利用することができる。
【００１８】光は光誘導要素１４によって集束した後、初めにプリズム状材料と平行に誘導され、その光が光源から最も遠い中空光ガイド１２の端部に達すると反射する。この光線はリフレクタまたは鏡４８で反射して光ガイド１２に戻る。フィルムは、この光を反射させ、吸収を最小限にするために形成される。
【００１９】光ファイバ１６は硬質または軟質でよい。本発明で、光ファイバ１６は、中空光ガイド１２を光源１８から遠く離して配置することができるように、軟質であることが好ましい。好ましい実施形態では、光ファイバ１６は円形の断面を有するが、その他の断面を使用することができる。光は光ファイバの中を伝播する。この光は、中空光ガイド１２からその下方周表面の外に、図１に示す矢印の方向に放射される。したがって光は、中空光ガイド１２から外に、約１８０度の弓形に放射される。その他の適用例の場合、その他の放射パターンを最大３６０度まで選択することができる。この光ファイバは、断面を円形として示しているが、光誘導要素または中空光ガイドに適合する適切な断面にすることができる。加えて、光ファイバの外径を覆うようにクラッド層が形成され、その結果、光ファイバ１６内を伝播する光はその中を全体的に内部に反射し、ファイバの周表面からの放射を最小限にして入力端から出力端に伝播する。光ファイバ１６は、クラッド層およびシースまたは遮蔽層で囲まれた、中実光ガイドを有している。光ファイバ１６は、光ファイバの束または中空光ガイドにすることもできる。コアは、光を伝送する光ガイドの一部である。クラッド層は一般にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥまたはＴｅｆｌｏｎ^(R)）などを含み、外部シースはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの材料から作成される。光ファイバ１６は、光源１８に直接接触している第１の端部７０を有し、光ファイバ１６の第２の端部７２は、光誘導要素１４の小径端部６０に適合し、かつ直接接触している。
【００２０】本発明では重要ではないが、光がある所定の角度より小さい角度でプリズム状材料に衝突する場合、その光はプリズム状材料によって全体的に内部に反射する。光がある所定の角度より大きい角度でプリズム材料に反射する場合、光は部分的に内部に反射し、あるいはプリズム状材料の内部を通過して中空光ガイド１２から放出される。
【００２１】プリズム状材料に沿って伝播した光線は、時々リフレクタ４８に衝突し、そのような光線の伝播の方向にランダムな変化を引き起こす。通常は、全内反射によって中空光ガイドが閉じ込めることができない方向であり、したがってそのような光線が光ガイドアセンブリ１２から漏れる。例えば、点Ａで発する光線はリフレクタ４８で反射して、光線の別の反射を生じる角度で中空光ガイド１２に衝突するが、その結果、中空光ガイド１２の内部に拡散材料４４が存在する場合は、その光線が拡散材料４４に衝突して点Ｂに反射する。
【００２２】光源１８は電力源に接続している。光源１８は、アーク灯、白熱電球、レンズ電球、ＬＥＤ、蛍光燈などの放射源を含むことができ、また放射源から放出した光を集め、かつその光を光ファイバ１６内に集束させるコレクタを含むこともできる。この光は光ファイバ１６内を通って光誘導要素１４に伝播する。
【００２３】本発明の第２の実施形態を図３に示す。図３の実施形態と図１および図２の実施形態との間の唯一の相違は光誘導要素１４がないことであり、代わりに、光ファイバ１６の第２の端部６２は、中空光ガイド１２の第１の端部３６と同様の形状および周辺を有するように適合されている。表示されたままの参照番号については、これらの参照番号が第１の実施形態と同じであるために論じる必要はない。
【００２４】本発明の第３の実施形態を図４に示す。第３の実施形態は第１および第２の実施形態の特徴を合わせたものである。具体的には、従来のスプリッタ８０が光源１８から放出された光を２本の光ファイバ１６、１６’に分配する。光ファイバ１６は、上記の図３に関して説明した照明アセンブリである、照明アセンブリ１００の一部である。光ファイバ１６’は、上記図１～２に関して説明した光アセンブリである、照明アセンブリ１１０の一部である。２つの照明アセンブリ１００、１１０を示し説明するが、照明アセンブリの任意の番号をこの実施形態に使用できることを理解すべきである。加えて、中空光ガイド１２をさらに増やすため、光源１８で発生した光をさらに分配するようにその他のスプリッタを使用することができる。
【００２５】照明アセンブリは軽量であることが有利であり、中空光ガイドの全長にわたり低温であり、頭上の電気災害がなくなり、頭上に露出した電気配線によって引き起こされるＲＦＩまたはＥＭＩがなくなり、少ないブラケットでの設置がより容易であり、床の高さからメンテナンスを行うことがより容易であり、低コストのただ１つの光源を使用して、中空光ガイドを１回または数回利用できることについて説明してきたことを理解すべきである。
【００２６】本発明により上記の目的のすべてが達成されることは普通の当業者なら容易にわかるであろう。上記の明細書を読めば、普通の当業者なら、本明細書に広く開示されているように、様々な変更を加え、均等物と置き換え、本発明の様々なその他の態様を実施することができる。したがって本明細書に与えられる保護は、首記の請求の範囲に含まれる定義およびその均等物によってのみ限定されるものとする。

【出願人】	【識別番号】５９９０５６９３２【氏名又は名称】リトンシステムズ，インコーポレーテッド
【出願日】	平成１１年９月１６日（１９９９．９．１６）
【代理人】	【識別番号】１０００６４４４７【弁理士】【氏名又は名称】岡部正夫（外１３名）
【公開番号】	特開２０００－１００２０５（Ｐ２０００－１００２０５Ａ）
【公開日】	平成１２年４月７日（２０００．４．７）
【出願番号】	特願平１１－２６１６１８