IPC分类号：
F21S2/00 | C09K11/00 | C09K11/08 | F21V9/08 | F21V9/16 | G02F1/13357 | H01L33/00 | F21V9/40 | F21Y101/00 | H05B44/00
国民经济行业分类号：
C4350 | C3545 | C3871 | C3976
发明人：
趙治宇 | ▲黄▼久菖 | 管傑雄 | 蘇文生
摘要：
【課題】本発明は、照明用の色温度調整装置、それを備える照明設備及び色温度調整方法を提供する。
【解決手段】本発明は、それに作用する光の色温度を調整するための照明用の色温度調整装置であって、光弁構造を通過した出射光束と前記光弁構造に入った入射光束との比例を調整するための光弁構造と、入射光波長を異なる波長出射光に変換可能な少なくても1種の波長域変換素子を含む調色構造と、を備え、前記光弁構造と前記調色構造は、光の前向き経路で互いに重ならず、光源から射出され光弁構造を通過した出射光と調色構造を通過して少なくても一部が異なる波長域に変換された出射光を混成させて、色温度が元の光源と異なった混成光を形成する照明用の色温度調整装置を提供する。
【選択図】図3
技术问题语段：
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
上記から分かるように、市販の白色光LEDは、大部分が青光LEDと黄色蛍光体で混成して調色するが、製品ごとに出荷色温度を正確的に制御できない欠点を持っている。その原因としては、青光と黄色光の光束の配分において、極大な不安定度が存在するからである。なお、各バッチの白色光源の所定色温度は、蛍光体を一定の比例で調節することで仕上げ、パッケージングされると、この比例を自分で変えることができなくなる。この方法によれば、白色光源の色温度を随意に調節して変化させることができないため、この照明設備の応用価値が大幅に低下する。なお、室内照明としては、適切な光度、快適な光照射野、空間·時間色均一性を有すべきであるが、従来のLEDランプは、一般的に、空間における色かぶりの問題がある。空間における色かぶりとは、LEDランプの中間が青寄りで周囲が黄寄りの「黄色の暈」が発生し、延いては、ある角度で極めて高い色温度の光ビームを形成し、人体に悪影響に与えるものである。
【0016】
また、現在、赤、青、緑の3色によるLED光源を用いて、回路を利用して3つのLED光源の間の相対強度を制御することで、白色のLED光を取得することもある。しかしながら、3色の光源の減衰率が異なる(赤色光が速い)ため、このような光源は、所定の時間で使用した後、明らかな色ずれ(colour shift)現像が発生することがよくある。LEDを含めて、現行の様々な光源は、照明設備、又は波長域の調節·変化においても、その色温度と演色性の変化及び調整に、やはり極大な問題が存在し、又は完全に操縦できないことがある。光源の質量、その製品の応用(例えば、照明)価値、実用性を向上させるために、例えば、現行の照明に用いられる光源設備に、やはり極大な困難が存在し、克服される必要がある。従って、光源に対して、その最終の出射光スペクトルの分布又は波長域を如何に正確的に調節して変化させることは、照明の応用において、極めて価値があるだけではなく、光源質量が高く要求されるその他の如何なる光応用領域に応用することもできる。
权利要求：
【請求項1】
照明用の色温度調整装置に作用する光の色温度を調整するための照明用の色温度調整装置であって、
光弁構造に作用する前記光の第1入射光及び第1出射光の光束の比を調整するために、全明から全暗までの範囲で前記光の第1出射光を調整するための光弁構造と、
調色構造に作用する前記光に対して、第1波長域を有する第2入射光から、第2波長域を有する第2出射光に変換するための少なくても1つの波長域変換素子を含む調色構造と、
を備え、
前記光弁構造と前記調色構造は、前記光の前向き経路で互いに重ならず、前記第1出射光と前記第2出射光を混成させて、色温度が前記光と異なった混成光を形成する照明用の色温度調整装置。
【請求項2】
前記第2波長域は、前記第1波長域を含む請求項1に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項3】
前記混成光は、更に、前記装置に作用していない一部の前記光と混成する請求項1に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項4】
前記光弁構造と前記調色構造は、共に前記光の前向き経路に垂直する平面に位置する請求項1に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項5】
前記光弁構造と前記調色構造は、共に前記光の前向き経路に垂直する平面に隣接するように位置する請求項1に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項6】
前記光弁構造は、微小電気機械ユニット、ダイクロガラス、電子ペーパー、インク電気湿潤素子、液晶層構造の部材、及びこれらの部材組み合わせからなる群から選ばれる平面光弁構造で、又は複数の前記部材からなる立体光弁構造である請求項1に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項7】
前記波長域変換素子は、波長域変換材料又は波長域変換構造セルである請求項1に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項8】
前記液晶層構造は、
第1側及び第2側を有する第1透明基板と、
第1側及び第2側を有する第2透明基板と、
前記第1透明基板の第2側と前記第2透明基板の第1側との間に介し、グレースケールを調整可能な少なくても1つの液晶セルを含む液晶層と、
前記液晶層における前記少なくても1つのグレースケールを調整可能な液晶セルに対して、電圧を印加するためのバイアスセルと、
を含む請求項6に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項9】
前記第1透明基板の第1側の一部、又は前記第2透明基板の第2側の一部の少なくても1つは、偏光板を含む請求項8に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項10】
前記波長域変換材料は、第1波長域変換材料、又は第1波長域変換材料と第2波長域変換材料である請求項7に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項11】
前記第1波長域変換材料又は第2波長域変換材料は、蛍光体、染料、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれるものである請求項10に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項12】
前記波長域変換構造セルは、コレステリック液晶、ブルー相液晶、ホログラフィック高分子分散型液晶(Holographic PDLC)材料、カラーインク電気湿潤素子、又は微小電気機械ユニットからなる素子である請求項7に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項13】
前記混成光の色温度は、CIE1931色度図における黒体放射軌跡にある請求項1に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項14】
前記蛍光体は、酸化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、窒化物蛍光体、亜鉛化合物含有蛍光体、半導体蛍光体、有機蛍光体、フォトルミネッセンス染料、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれるものである請求項11に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項15】
前記染料は、吸収型染料、フォトルミネッセンス型染料、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれるものである請求項11に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項16】
前記混成光は、更に、少なくても1つのその他の光と混成する請求項1に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項17】
制御回路、ラッチ式ノプ、環状ノプ、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれる制御素子を更に備える請求項1に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項18】
光を発する第1光源と、
請求項1に記載の照明用の色温度調整装置と、
を備える照明設備。
【請求項19】
拡散フィルム、拡散板、拡散レンズ、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれる光拡散部材を更に備える請求項18に記載の照明設備。
【請求項20】
前記第1光源は、発光ダイオード(LED)、白熱灯、ハロゲンランプ、陽光、冷陰極蛍光ランプ(CCFL)、蛍光灯、及びこれらの組み合わせからなる少なくても1つの群から選ばれるものである請求項18に記載の照明設備。
【請求項21】
前記LED光源は、白色光LED又は青光LEDである請求項20に記載の照明設備。
【請求項22】
前記色温度調整装置による前記混成光と直接に混成するための他の光を発する第2光源を更に備える請求項18に記載の照明設備。
【請求項23】
第1光を発する第1光源を提供するステップと、
光弁構造に作用する前記第1光における第1入射光及び第1出射光の光束の比を調整するために、全明から全暗までの範囲で前記光の第1出射光を調整するための光弁構造を提供するステップと、
調色構造に作用する前記第1光に対して、第1波長域を有する第2入射光から、第2波長域を有する第2出射光に変換するための少なくても1つの波長域変換素子を含む調色構造を提供するステップと、
前記第1出射光と前記第2出射光を混成させて、色温度が前記第1光と異なった混成光を形成するステップと、
を備える色温度調整方法。
【請求項24】
前記混成光は、更に、前記光弁構造又は前記調色構造に作用していない一部の前記第1光と混成する請求項23に記載の色温度調整方法。
【請求項25】
前記光弁構造は、微小電気機械ユニット、ダイクロガラス、電子ペーパー、インク電気湿潤素子、液晶層構造の部材、及びこれら部材の組み合わせからなる群から選ばれるものである請求項23に記載の色温度調整方法。
【請求項26】
前記第1光を発する前記第1光源は、発光ダイオード(LED)、白熱灯、ハロゲンランプ、陽光、冷陰極蛍光ランプ(CCFL)、蛍光灯、及びこれらの組み合わせからなる少なくても1つの群から選ばれるものである請求項23に記載の色温度調整方法。
【請求項27】
前記LED光源は、白色光LED光源又は青光LED光源である請求項26に記載の色温度調整方法。
【請求項28】
前記混成光と混成するための第2光を発する第2光源を提供するステップを更に備える請求項23に記載の色温度調整方法。
【請求項29】
前記波長域変換素子は、波長域変換材料又は波長域変換構造セルである請求項23に記載の色温度調整方法。
【請求項30】
前記波長域変換材料は、蛍光体(phosphor)、染料、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれるものである請求項29に記載の色温度調整方法。
技术领域：
【0001】
本発明は、照明用の色温度調整装置、この照明用の色温度調整装置を使用した照明設備、並びに色温度調整方法に関する。
背景技术：
【0002】
エジソンが白熱電球を発明してから、照明の時間と空間が延びていることにつれて、人間のライフスタイルは、著しく変化し、更に、丈夫、美観、效率により優れた照明製品の開発を持続的に推進していく。
【0003】
しかしながら、人間の進化過程で陽光に適応してきたので、人工の光源照明の環境の中にいても、人間の視覚器官は、依然として自然光に近づく照射環境を好む。可視光線に対して感応する人眼の構造は、波長域及び所在環境の明暗によって変化する。可視光線が人眼に作用して光を感応させることは、光の組成及び強弱に関わるだけでなく、人の視覚器官の生理特性及び人間の心理的要因にも関わっている。そのため、「光計測学」を介して、人の視覚器官の生理特性と特定の合意された標準によって、光放射による視覚効果を評価しなければならない。
【0004】
光度測定が人の視覚器官の生理特性に依存しなければならないため、国際照明委員会(Commission Internationale de l’Eclariage;CIE)は、人眼が光に対する感応·知覚能力の評価基準を統一的に制定した。人眼の視覚関数(eye sensitivity function)V(λ))を提案し、放射線測定と光測定に合わせて変換し、色度図によって人眼が色彩に対する感知を標準化にする。1924年、CIEは、2度の小視野等のスペクトル試験において、明所視の条件における点状の光源の視覚関数を、CIE1931視覚関数として提案し、それによって図1に示すようなCIE1931色空間の色度図を導き出し得る。波長域によって人眼の視感効果が異なるため、人眼が青色スペクトル領域とインディゴ色のスペクトル領域における感度に対して、CIEは1978年において、CIE1978視覚関数を提出した。この補正された関数は、波長が460ナノメートル(nm)よりも低いスペクトル領域において、高い応答値を持つ。しかしながら、明所視のCIE1978の視覚関数が最も精確な感度描写と見なされることができるにも関わらず、測定標準を置き換えれば不便であることを考慮すると、現在、世界各国は、大部分が依然としてCIE1931色空間の色度図を参照標準とする。
【0005】
白色光は、照明の応用において、最も広く使用される光源であり、光のメタメリズム特性のため、組み合わせて白色光を形成可能な可視スペクトルを、色度図から大量に見つけられる。あらゆる白色光の特徴の最大の差異が「色温度」にあるため、色度座標に対する色温度は、白色光源の特性を描写する重要なパラメーターとなる。「色温度」とは、光源スペクトル分布がある黒体(如何なる温度においても、その表面に落ちた全ての波長の放射を完全に吸収する物体を指す)から放射されたスペクトルと同じである場合、この「黒体の表面の絶対温度」というパラメーターを使用して、このような光源スペクトル分布を代表することができる。簡単に言えば、色温度とは、黒体放射による光色の変化によって、定義された色の表示方式であり、単位が絶対温度K(Kelvin)である。黒体を加熱する場合、異なる温度では、その表面が異なる色の光を発し、例えば、1000Kに加熱されると、赤色を呈し、3000K以下で洗朱となり、3000K〜6500Kで白色を呈し、6500Kを超えると、光色は青色に偏る。「色温度」は、所定のスペクトルを容易に描写することができるため、照明関連産業において、常に設計基準として使用される。
【0006】
また、温度の変化につれて、黒体から放出される光の色温度は、色度図でその軌跡を描くことができ、CIE1931色空間の色度図におけるこの黒体放射スペクトルの軌跡は、「プランク軌跡(Plankian Locus)」や「黒体放射軌跡(Black Body Locus;BBL)」と呼ばれる。自然界において、白色光スペクトルは、極めてプランクスペクトルに似ている。図1に示した軌跡aa’は、CIE1931色空間の色度図におけるプランク黒体放射スペクトルの「黒体放射軌跡」及びその色温度に対応する色を表す。
【0007】
また、色温度の制御方面において、白色光照明器具を例としては、色温度によって応用領域も異なり、例えば、色温度が3300K以下である場合、「暖色光」と呼ばれ、白熱灯に似ていて且つ赤光成分が多く、温かみ、健康、快適を感じさせることができる。そのため、暖色光は、家庭、住宅、寮、ホテル等の場所、又は温度が低い場所に適用される。また、色温度が絶対温度3300K〜5300Kである場合、「寒色白色光」と呼ばれ、光線が柔らかいので、愉快、快適、落ち着くように感じさせることができる。この寒色白色光は、商店、病院、事務室、料理店、レストラン、待合室等の場所に適用される。色温度が
发明内容：
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
上記から分かるように、市販の白色光LEDは、大部分が青光LEDと黄色蛍光体で混成して調色するが、製品ごとに出荷色温度を正確的に制御できない欠点を持っている。その原因としては、青光と黄色光の光束の配分において、極大な不安定度が存在するからである。なお、各バッチの白色光源の所定色温度は、蛍光体を一定の比例で調節することで仕上げ、パッケージングされると、この比例を自分で変えることができなくなる。この方法によれば、白色光源の色温度を随意に調節して変化させることができないため、この照明設備の応用価値が大幅に低下する。なお、室内照明としては、適切な光度、快適な光照射野、空間·時間色均一性を有すべきであるが、従来のLEDランプは、一般的に、空間における色かぶりの問題がある。空間における色かぶりとは、LEDランプの中間が青寄りで周囲が黄寄りの「黄色の暈」が発生し、延いては、ある角度で極めて高い色温度の光ビームを形成し、人体に悪影響に与えるものである。
【0016】
また、現在、赤、青、緑の3色によるLED光源を用いて、回路を利用して3つのLED光源の間の相対強度を制御することで、白色のLED光を取得することもある。しかしながら、3色の光源の減衰率が異なる(赤色光が速い)ため、このような光源は、所定の時間で使用した後、明らかな色ずれ(colour shift)現像が発生することがよくある。LEDを含めて、現行の様々な光源は、照明設備、又は波長域の調節·変化においても、その色温度と演色性の変化及び調整に、やはり極大な問題が存在し、又は完全に操縦できないことがある。光源の質量、その製品の応用(例えば、照明)価値、実用性を向上させるために、例えば、現行の照明に用いられる光源設備に、やはり極大な困難が存在し、克服される必要がある。従って、光源に対して、その最終の出射光スペクトルの分布又は波長域を如何に正確的に調節して変化させることは、照明の応用において、極めて価値があるだけではなく、光源質量が高く要求されるその他の如何なる光応用領域に応用することもできる。
【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明の一実施例は、それに作用する光の色温度を調整するための照明用の色温度調整装置であって、光弁構造に作用する前記光の第1入射光及び第1出射光の光束の比例を調整するための光弁構造と、調色構造に作用する前記光に対して、第1波長域を有する第2入射光から、第2波長域を有する第2出射光に変換するための少なくても1つの波長域変換素子を含む調色構造と、を備え、前記光弁構造と前記調色構造は、前記光の前向き経路で互いに重ならず、前記第1出射光と前記第2出射光を混成させて、色温度が前記光と異なった混成光を形成する照明用の色温度調整装置を提供する。
【0018】
本発明の別の実施例によると、前記光弁構造と前記調色構造は、共に前記光の前向き経路に垂直する平面に位置する。
【0019】
本発明の一実施例は、光源と、上記の照明用の色温度調整装置と、を備える照明設備を提供する。
【0020】
本発明の一実施例は、第1光源を提供するステップと、光弁構造に作用する前記第1光源における第1入射光及び第1出射光の光束の比例を調整するための光弁構造を提供するステップと、調色構造に作用する前記第1光源に対して、第1波長域を有する第2入射光から、第2波長域を有する第2出射光に変換するための少なくても1つの波長域変換素子を含む調色構造を提供するステップと、前記第1出射光と前記第2出射光を混成させて、色温度が前記第1光源と異なった混成光を形成するステップと、を備える色温度調整方法を提供する。
具体实施方式：
【0023】
以下、本発明の複数の例示実施例について、添付図面に合わせて詳細に説明する。しかしながら、当業者であれば、本発明の領域から逸脱しない限り、修正や変動を加えることができる。しかしながら、本発明の例示実施例を提供して、当業者に本発明の開示した内容をより明らかに理解させる。注意すべきなのは、本発明は、様々な形式で具体的に実施することができるので、例示実施例は、本発明を限定するものとして解釈すべきではない。正確に言えば、これらの実施例を提供して、この開示を完全で完備なものにし、当業者に対して本発明の範囲を完全に表現した。図面において、明確に表示するために、目的形状とサイズを誇張することがあり、同一の符号は、図面にわたって、同一又は同じようなユニットを表すことに用いる。
【0024】
本発明の例示実施例によると、本発明は、色温度調整装置及び方法、並びに前記色温度調整装置を使用する設備を開示する。簡単に言えば、透光率(入射/出射光の比例)を連続して調整可能なを液晶セル(LC cell)、又はダイクロガラスを「光弁」として、また、パターン化可能な蛍光体層、又は波長域変換素子を「調色構造」として、合わせて利用して、色温度を正確的に調節して変化させ、本発明の装置及び設備に、光源色温度を「連続」可能で「正確」的に調節して変化させることのできる機能を持たせる。また、本発明の実施例によると、単一の光源を使用する場合、その最終の出射光スペクトルの分布又は波長域を正確的に調節して変化させ、本来多くの光源で取得可能な光源效果を達成する。
【0025】
色温度を「正確」的に制御することとは、本発明の照明用の色温度調整装置によって、照明に用いられる出射光に混成した色温度を、上下の誤差が50Kの色温度の範囲内(±50K)に制御し、BBLに沿って調整して(BlacK Body Locus領域)、ANSI C78.377Aの標準に適うようにする。
【0026】
本発明の波長域制御方法によると、1種以上の蛍光体材料を利用して付加し、光弁手段に合わせて個別の光束を調整することで、所望の色温度の光を混成し得る以外、光波長域の削減手段(例えば、特定の波長域を吸収する材料を加える)を利用して、特定の波長域を吸収してその光束を低下させることで、混成光の色温度や波長域を調整する。また、本発明の一実施例によると、前記調色構造は、干渉の手段によって、入射光波長域を変えることで、調色の目的を達成するものである。
【0027】
本発明の一実施例の装置、設備及び方法によると、図3に示すような照明用の色温度調整装置300は、色温度を制御しようとする光(第1光源301からの光)と、光弁構造303と、調色構造302と、を備え、前記光弁構造303と前記調色構造302は、前記光の前向き経路で互いに重ならない。
【0028】
図3に示すように、前記第1光源301からの前記光の一部、つまり、前記光弁構造303に作用する前記光の第1入射光305は、前記光弁構造303を通過した後、第1出射光306として前記光弁構造303から射出される。前記光弁構造303は、前記光弁構造に作用する前記光の前記第1入射光305及び前記第1出射光306の光束の比例を調整することに用いる。
【0029】
図3に示すように、第1光源301からの前記光の別の部分、つまり、前記光弁構造302に作用する前記光の第2入射光307は、前記調色構造302を通過した後、第2出射光308として前記調色構造302から射出される。前記調色構造302は、前記調色構造に作用する前記光に対して、第1波長域を有する前記第2入射光307から、第2波長域を有する前記第2出射光308に変換することに用いる。
【0030】
最後、前記第1出射光306と前記第2出射光308との両者は、混成されて、色温度が前記光と異なった混成光を形成する。
【0031】
本発明の別の実施例の装置、設備及び方法によると、前記第2波長域は、第1波長域を含み、即ち、前記第2出射光308は、依然として一部の変換されていない第1光源301の波長域を含む。つまり、前記調色構造302に入った第1光源301の光は、前記第2入射光307になり、その一部が前記調色構造における前記波長域変換素子によって波長域を変換されたが、元の第2入射光307(即ち、第1光源301)の波長域を維持する部分が依然として存在するため、前記調色構造から射出する前記第2出射光308に、前記第2入射光307の第1波長域よりも広範囲で第1波長域を含む第2波長域を持たせる。
【0032】
本発明の一実施例によると、前記第1出射光306と前記第2出射光308との混成光は、更に、前記第1光源301が光弁構造303と調色構造302を通過せずに射出した元の光304と混成する。
【0033】
本発明の別の実施例の装置、設備及び方法によると、図4に示すような照明用の色温度調整装置400は、第2光源411からのその他の光410を更に備え、前記その他の光410は、上述の前記第1出射光406、前記第2出射光408、光弁構造と調色構造を通過せずに前記第1光源401から射出した元の光404の4つに混成して、色温度が前記光と異なる混成光を形成する。
【0034】
本発明の別の実施例によると、光源としては、異色の組み合わせ、又は白色光と単色や異色の色光との組み合わせを使用する。
【0035】
本発明の別の実施例によると、図5に示すように、前記調色構造502は、光の前向き経路で重ならずに前記光弁構造503と同一の平面に位置し、且つ前記光弁構造503に隣接するようにその両側に位置することで、前記光源501からの前記光を、前記光弁構造503及び前記調色構造502によって、第1出射光及び前記第2出射光に別々に変換して、色温度が前記光と異なった混成光に混成する。
【0036】
本発明の別の実施例によると、図6に示すように、光源601と、調色構造602(領域A)と、調色構造604(領域C)と、光弁構造603(領域B)と、を備え、前記2つの調色構造と前記光弁構造の3つは、光の前向き経路において、重ならずに同一の平面に位置し、領域Aと領域Cは、領域Bを両者の間に挟む。注意すべきなのは、領域Aと領域Cは、異なる波長域変換素子を含む調色構造であるので、元の光源601から各前記調色構造602、前記調色構造604に入射した前記光を、それぞれ異なった波長域に変換して、前記光弁構造603を通過した前記光とともに、色温度が前記光と異なった所望の混成光に混成する。前記調色構造604(領域C)は、光束面積が前記調色構造602(領域A)のより小さく、それは主に、前記調色構造602(領域A)が主要な調色効果を発揮して、前記調色構造604(領域C)が更に前記混成光色温度に提供する微調整効果を発揮するためである。従って、本実施例によれば、より柔軟的で微細な光混成操作を行うことができる。
【0037】
また、本発明の別の実施例によると、図7に示すように、第2光源705を更に備えるので、元々A、BとC領域からの3種の異なった波長域の光以外、如何なる物件の構造も通過せずに前記第2光源705から直接に射出した別種の光線も一斉に混成に加える。
【0038】
また、本発明の別の実施例によると、図8に示すように、光源801と、調色構造802と、光弁構造803と、を備え、前記2つの調色構造802は、光の前向き経路で重ならずに前記光弁構造803と同一の平面に位置し、且つ前記光弁構造803に隣接せずにその両側に位置することで、前記光源801からの前記光を、前記光弁構造803及び前記調色構造802によって、第1出射光、前記第2出射光、上述2つの構造の間を通過し前記光源801に射出した前記光に別々に変換して、3つの出射光を色温度が前記光と異なった混成光に混成する。
【0039】
更に、本発明の別の実施例によると、図9に示すように、光源901と、調色構造902と、2つの光弁構造903と、2つの隔板904と、を備え、前記2つの光弁構造903は、光の前向き経路で調色構造902と重ならず、同一の平面にも位置しないで、且つ前記調色構造902の両側に位置する。前記隔板904によって、前記光源901からの前記光が前記調色構造902を通過してから、また光弁構造903を通過することはなく、前記光弁構造903及び前記調色構造902によって、第1出射光及び前記第2出射光に別々に変換され、色温度が前記光と異なった混成光を混成する。
【0040】
本発明の実施例によると、図3〜図9に示した光弁構造と調色構造が光源に対する位置は、要求に応じて調整することができる。例えば、光弁構造が調色構造の間に位置し、又は調色構造が光弁構造の間に位置するものも同様に、上記各実施例に適用でき、上記各実施例の図面において、光弁構造の位置と調色構造の位置を交換すればよい。
【0041】
本発明の一実施例によると、前記光弁構造は、電気で物質の変化を誘発し、更に、その光透過性、屈折率等の光学特性に影響して変化させるものである。ここで、電気で物質の変化を誘発することとは、(1)酸化還元、(2)電気誘発相変化、(3)電気誘発の物質の構造や密度の変化、(4)電気誘発の物質(材料)の親水性·疎水性の変化、を含むが、それらに限定されるものではない。上記電気誘発の物質変化によって、所定のある一段のスペクトル(例えば、ある色)の透過、屈折、反射の量にしか影響しないように操縦することができる。即ち、入射光光源全体の光弁ではなく、入射光中のある特定のバンドの光弁として、所定波長に対して、拡大や吸収に選択的に行うことができる。
【0042】
本発明の一実施例によると、前記光弁構造は、機械、電子、延いては化学の方式に限らず、その素子を通過した入射/出射光の比例を制御できるもの、例えば、液晶層構造、微小電気機械(Micro Electro Mechanical Systems;MEMS)ユニット、電子ペーパー、圧電装置/材料、インク電気湿潤素子、ダイクロガラス及びこれらの組み合わせ等であれば、何れも本発明の実施例に好適に用いられる。これらの光弁構造の組み合わせ方式としては、立体構造であってよい。
【0043】
本発明の一実施例によると、前記光弁構造によって特定の領域を通過して入射光と出射光の透過比例が制御された出射光と、前記調色構造に入射して波長域変換素子で波長域が変換される出射光と、全ての出射光(元の光源の光も含む)を混成させて、混成しようとする出射光の色温度を調整し得る。前記波長域変換素子は、波長域変換材料又は波長域変換構造セルである。
【0044】
本発明の一実施例によると、調色構造の前記波長域変換材料として、特定のホトルミネセンス材料(Photoluminescence;PL)を使用して、波長域を変換させることができる。
【0045】
また、「ホトルミネセンス材料(PL)」とは、材料が電磁波(例えば、青光、紫外光、レーザー光、X光又は電子ビーム)に照射されて、エネルギーが十分である光を吸収すると、電子が十分のエネルギーを取って励起状態に遷移することができ、電子が基底状態に戻る時に放出したエネルギーの形式が光であれば、「ホトルミネセンス効果」と呼ばれる。
【0046】
上記PL特性を持つ材料において、蛍光体(Phosphors)以外、代替可能な他の材料もあり、基本的に、入射光を特定の波長等に変換可能な材料であれば、何れも運用でき、例えば:(a)フォトルミネッセンス効果を持つ蛍光染料(例えば、DCM、CV670等(種類については、「Exciton」ウェブページのwww.exciton.com/wavelength_chart.html参照)、(b)障壁型の材料:顔料(pigment)と染料(dye)が挙げられる。普通の染料は、ある特定のバンドの光を完全に吸収する特性を持つため、光源における不要のバンドを濾過して、特定のバンドの光のみを残させて、来源としての光と混成することができる。蛍光体の代わりに、障壁型の材料を利用すれば、光源の使用效率が低下する場合があるが、本発明の蛍光体の代わりの材料として用いることができる。
【0047】
本発明の一実施例によると、前記蛍光体は、酸化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、窒化物蛍光体、亜鉛化合物含有蛍光体、半導体蛍光体、有機蛍光体、フォトルミネッセンス染料、又はこれらの組み合わせである。
【0048】
本発明の一実施例によると、前記染料は、吸収型染料、フォトルミネッセンス型染料、又はこれらの組み合わせである。
【0049】
また、波長域変換材料(例えば、蛍光体材料等)の添加物としては、フォトルミネッセンス特性を持つ「量子ドット(quantum dot)」(例えば、GaAs、CdSe、CdS等)、又は量子ドットをその他の蛍光体、染料、顔料の中に入れった組み合わせであってよい。材料の尺度が100ナノメートル以下のグレード程度になる場合、前記材料のサイズが、自体の電子フェルミ波長よりも小さければ、「量子ドット」と呼ばれる。量子ドットは、その電子が閉じ込め作用(「量子閉じ込め効果」(quantum confinement effect)と呼ばれる)を受けるため、エネルギー準位が原子のような非連続状態になるので、量子ドットは、同時に人工原子と呼ばれ、尺度によって異なるエネルギー準位が発生できるため、量子ドットの尺度の大小を変えることで、「電子遷移」によって励起された後で放射した可視光線の波長、即ち、光の色を変えることができる。しかしながら、量子ドットは、フォトルミネッセンス効果が、材料特性ではなく、サイズ依存特性であるので、室内照明に用いる場合、色温度調整応用において、波長域変換材料としての効能が僅かしかない、且つコストも高いので、波長域変換材料にドープして、色温度調整を補佐するものとして使用することだけである。
【0050】
本発明の代わりの別の実施例によると、調色構造における前記波長域変換素子は、波長域変換構造素子からなる。例えば、波長域変換構造素子は、元の光を2つの薄板に入射して、波長域変換材料を利用せず、干渉の手段を使用し且つ2つの薄板状の材料の間隙を調整することで、入射光の波長域の変換を達成する。
【0051】
本発明の一実施例によると、前記波長域変換構造セルは、コレステリック液晶、ブルー相液晶、ホログラフィック高分子分散型液晶(Holographic PDLC)材料、カラ