KR0127478B1 - 정상 출력을 제공하는 전등 기구 - Google Patents

Abstract

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Description

정상 출력을 제공하는 전등 기구

제1도는 본 발명의 일실시예의 입면도.

제2도는 본 발명에 사용되는 광정상화 필름의 개략도.

제3도는 본 발명의 다른 실시예의 입면도.

제4도는 본 발명에 사용되는 광정상화 필름의 광입력 특성을 나타내는 개략도.

제5도는 본 발명에 사용되는 필름의 광출력 특성을 나타내는 개략도.

제6도는 제3도의 실시예의 동작을 도시하기 위해 제4도 및 제5도의 입,출력 특성들을 조합한 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 전등 기구12 : 광학 공동

14 : 케이스16 : 광학 윈도우

18,20,22 : 광원24 : 투명 필름

30,32 : 프리즘 38 : 반사재

46,52 : 광선

본 발명은 전등 기구에 관한 것으로, 특히 무정향성(undirected) 출력 특성을 가지는 긴 성형 광원으로부터의 정상 광출력을 제공하는 전등 기구에 관한 것이다.

좁은 범위의 방향으로만 광을 방출하는 전등 기구는 정상 출력을 제공하는 것으로 알려져 있다. 그런 광원들이 바람직한 경우가 종종 있다. 통상적으로 사용하고 있는 대부분의 광원들은 무정향성 출력을 생성하기 때문에, 그런 광원에서 방출되는 광을 정상화시키기 위해 소정의 기술이 사용되어야만 한다. 광원의 출력을 정상화시키는 통상적인 일 방법은 포물면 반사기를 사용하는 것이다. 그런 반사기는 점광원으로부터 조준된 광 빔을 생성할 것이다.

광원이 통상적인 형광등과 같은 긴 선형 광원인 경우, 상술한 문제는 보다 난해해진다. 형광등으로부터 방출되는 광은 형광등의 주축에 대해 수직으로 연장되는 단면을 따라 포물면 반사기에 의해 부분적으로 조준될 수 있다. 이러한 기술은 형광등에 대해 수직으로 방출되는 광의 방향을 정상화시키지만 그외의 방향으로 방출되는 광은 정상화시키지 못한다.

긴 선형 광원에 통상적으로 사용되는 다른 기술로는 광원의 전방에 루버(louver)를 배치하는 것이다. 이러한 루버는 정상화된 방향으로 이동하는 광만을 통과시킨다.

상기 두 기술들은 공통적인 단점들을 갖고 있다. 첫번째 단점은 상기 기술들을 이용한 전등 기구는 부피가 크다는 것이다. 포물면 반사기의 경우는 그 특성 때문에 구경의 크기에 비해 깊이가 커져야 된다. 이것은 포물면 반사기가 넓은 각도의 광을 정상화시키는 경우 특히 정확하다. 이와 유사하게 루버가 명백한 정상화 효과를 갖게 하는 경우에도, 루버의 깊이는 상당히 커져야 된다.

형광등이 면광원으로 사용되는 전등 기구용 광원으로서 사용하는 경우의 특히 이들 두 기술의 두번째 단점은 과열점(hot point)으로 공지되어 있는 보다 밝은 부분을 형성한다는 것이다. 일반적으로, 과열점은 광원에 가장 근접한 전등 기구의 부분에서 발생한다. 이러한 과열점의 발생을 방지하기 위해서, 또 다른 기술이 사용되어야 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 본 발명의 전등 기구에 있어서는 무정향성 출력 특성을 가지는 긴 성형광원이 광학 윈도우를 가지는 광학 공동내에 배치된다. 광학 윈도우에는 평탄한 표면과 구조 표면을 가지는 투명한 필름이 존재하며, 상기 평탄한 표면은 광학 공동의 내부와 면한다.

구조 표면은 복수의 삼각형 프리즘을 갖는다. 이 프리즘들은 평탄한 표면에 대해 수직인 필름으로 입사하는 광을 내부로 완전히 반사시켜, 그 광을 광학 공동내에 잔류하게 한다. 그러나, 평탄한 표면과 구조 표면상의 프리즘들의 조합된 효과는 평탄한 표면에 대해 수직이 아닌 각도로 필름으로 입사되는 광의 대부분을 정상화시키며, 그 결과 상기 광은 입사각보다 수직에 더 가까운 각도로 필름으로부터 방사된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 전등 기구(10)를 도시한다. 전등 기구(10)는 케이스(14)에 의해 형성된 광학 공동(12)을 갖는다. 광학 공동(12)은 광학 윈도우(16)를 갖는다. 광학 공동(12) 내에는 긴 선형 광원(18,20,22)이 존재한다. 긴 선형 광원(18,20,22)들은 예컨대, 통상적인 형광등일 수 있다. 광학 공동(12)에 포함되는 등의 갯수는 본 발명에서 중요한 것은 아니다. 사용되는 등의 갯수는 소정량의 광출력을 제공하도록 선택될 것이다.

광학 윈도우(16)내에는 투명 필름(24)이 배치된다. 투명 필름(24)은 예컨대, 아크릴 또는 폴리카보네이트와 같은 중합체로 이루어질 수 있으며, 광학 공동(12)의 내부를 향하는 평탄한 표면(26)과 광학 공동(12)의 외부를 향하는 구조 표면(28)을 갖는다. 구조 표면(28)은 표면상에 일련의 릿지(ridge)와 그루브(groove)를 형성하는 프리즘(30,32)과 같은 복수의 삼각형 프리즘을 갖는다. 이러한 프리즘들의 각각은 긴 선형 광원(18,20,22)의 주축에 대해 평행하게 연장되는 주측을 갖는다.

본 발명은 삼각형 프리즘의 주축들이 긴 선형광원의 주축에 대해 수직으로 연장되는 경우에도 실시할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 다른 형태의 삼각형이 사용될 수도 있지만, 상기 프리즘들은 정삼각형을 이루고 있다.

또한, 광학 윈도우(16)내 및 필름(24)의 외부에 투명하거나 또는 광을 확산 투광할 수 있는 필름(34)이 존재한다. 필름(24)은 아크릴 물질로 이루어질 수 있다. 필름(34)이 확산 투광성을 갖는 경우, 광학 윈도우(16)를 통해 광학 공동(12)으로부터 방사되는 광에 보다 균일한 외관을 제공하는데 도움을 줄 것이다. 필름(34)은 또한 투명 필름(24)의 구조 표면상의 프리즘을 물리적으로 보호하는 작용을 한다. 필름(34)은 외부표면(36)을 갖는다.

반사 물질(38)의 층이 케이스(14)의 내부상에 위치된다. 물질(38)은 거울과 같이 큰 반사 특성을 가지는 반사 물질이거나, 확산 반사 물질일 수도 있다. 폴리올레핀 섬유를 직조하지 않고 접착된 필름이 그런 확산 반사기로써 효율적인 것으로 입증된 바 있다. 반사기(38)는 또한 필름(24)과 동일한 형태의 필름일 수도 있다. 필름(24)과 같이 구조 표면을 갖는 필름이 반사기로 사용되는 경우, 삼각형 프리즘들은 긴 선형 광원(18,20,22)의 연장 방향에 대해 수직으로 연장해야 하고, 상기 필름의 평탄한 표면은 광학 공동(12)의 내부를 향해야 한다. 본 발명의 일실시예에서, 반사기(28)는 확산 반사 물질을 중첩한 필름(24)과 유사한 필름으로 케이스(14)에 인접한 확산 반사 물질층을 갖는 이층 반사기이다. 제1도에 도시된 본 발명의 실시예에서, 레그(leg)(40)가 또한 도시되어 있다. 레그(40)는 힌지(hinge)(42)에 의해 케이스(14)에 부착되어 있다. 레그(40)는 전등 기구(10)가 사용중일 때, 제1도에 도시된 상태로 배치될 수 있으며, 적재 또는 운반을 위해 전등 기구(10)를 보다 컴팩트하게 접을 수도 있다.

전등 기구(10)가 사용되는 경우, 레그(40)는 도면에 도시된 바와 같이 위치되고, 긴 선형 광원(18,20,22)들은 여자된다. 광원(18,20,22)으로부터 방출되는 광의 일부는 필름(24)에 직접 도달하는 반면에, 나머지 광은 반사기(28)에서 반사된 후에 필름(24)에 도달한다. 평탄한 표면에 대해 수직에 가까운 방향이 아닌 방향으로 필름(24)으로 입사되는 광의 대부분은 굴절되며, 광은 필름(24)으로부터 필름(24)의 표면(26)에 대해 보다 수직에 가까운 방향으로 방사된다.

슬라이드(slide) 사용시, 필름(34)의 표면(36)상에는 오버헤드(overhead) 슬라이드와 같은 슬라이드가 배치된다. 필름(24,34)을 통해 광학 공동(12)으로부터 방사되는 광이 상기 슬라이드를 조명하여, 별도의 투사체를 사용할 필요없이 볼 수 있게 해준다.

본 발명에서 필름(24)의 기능은 제2도를 참조하면 알 수 있다. 제2도는 삼각형 프리즘(30,32)을 구비하는 필름(24)의 일부를 도시하고 있다. 광선(46)이 평탄한 표면(25)을 통해 필름(24)으로 입사한다. 광선(46)은 프리즘(32)의 일 면(48)에 충돌하여 완전히 내부로 반사된다. 그 후에, 반사된 광선은 프리즘(32)의 일면(50)에 충돌하게 되고, 다시 완전히 내부로 반사되어 표면(26)을 통해 방사된다. 그러므로, 평탄한 표면(26)에 대해 수직으로 또는 거의 수직으로 필름(24)으로 입사되는 광은 다시 제1도의 광학 공동(12)내로 반사된다. 그러나, 표면(26)에 대해 수직이 아닌 각도로 평탄한 표면(26)으로 입사되는 광은 다른 방식으로 처리된다. 즉, 광선(52)은 표면(26)에 대해 수직이 아닌 각도로 평탄한 표면(26)으로 입사도는 광은 다른 방식으로 처리된다. 즉, 광선(52)은 표면(26)에 대해 수직이 아닌 각도로 표면(26)을 통해 필름(24)으로 입사된다. 광선(52)이 필름(24)으로 입사될 때, 광선(52)은 표면(26)에서 굴절된다. 광선(52)은 필름(24)의 프리즘(30)의 일 면(54)을 통해 방사될 때 다시 굴절된다. 따라서, 광선(52)은 입사되는 각도보다 표면(26)에 대해 수직에 가까운 각도로 필름(24)으로부터 방사된다.

필름(24)의 효과가 본 발명의 전등 기구에 여러 장점을 제공한다. 첫번째 장점은 평탄한 표면에 대해 수직에 가깝지 않은 각도로 필름으로 입사되는 광의 굴절이 광을 보다 크게 정향된 비임의 상태로 방사되게 한다는 것이다. 두번째 장점은 평탄한 표면에 대해 수직인 또는 수직에 가까운 방향으로 필름(24)으로 입사되는 광이 다시 광학 공동내로 반사된다는 점이다. 즉, 상기와 같이 반사된 광의 부분이 광원에 가장 가까운 필름 부분에서 더 커지기 때문에, 이 효과가 광학 윈도우의 균일한 조명을 제공하는데 도움을 주며, 다른 전등 기구에 존재하는 과열점들을 제거한다. 세번째 장점은 임의의 형태의 광원에서 발생한다. 필름(24)에 의해 반사되는 광의 일부는 그 광을 방출한 광원으로 다시 반사될 것이다. 광이 필라멘트 광원과 같은 임의의 형태의 광원으로 다시 정향될 때, 광원의 전기적인 효율이 개선된다. 그러므로, 본 발명은 종래 기술에 비해 여러 장점들을 제공한다.

제3도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 제3도의 실시예는 또한 오버헤드 슬라이드와 같은 시청 슬라이드로 사용하도록 의도된다. 제3도의 전등 기구(60)는 광학 공동(제1광학 공동)(64)을 형성하는 케이스(62)를 갖는다. 상기 광학 공동(64)내에는 긴 선형 광원(제1광원)(66)이 설치되어 있다. 긴 선형 광원(66)은 예컨대, 통상적인 형광등일 수 있다. 광학 공동(64)은 내부에 투명 필름(제1투명 필름)(68)을 구비한 광학 윈도우를 갖는다. 투명 필름(68)은 평탄한 측면(제1주표면)(70)와 구조 측면(제2주표면)(72)을 구비하고 있다. 필름(68)의 구조 측면(72)의 구조는 제1도에 도시된 필름(24)의 구조 표면(28)의 구조와 동일하다. 그러나, 제3도에 도시된 바와 같이 필름(68)의 구조 측면(72)의 삼각형 프리즘의 주축은 긴 선형광원(66)의 주축에 대해 수직으로 연장되어 있다. 필름(68)의 프리즘은 긴 선형 광원(66)에 대해 평행하게 배치될 수도 있지만, 실험 결과 필름이 제3도에 도시된 방식으로 배치될 때보다 우수한 결과를 나타내었다. 그러나, 본 발명에 있어 가장 중요한 요건은 필름(68)의 구조 측면(72)가 광학 공동(64)의 외부로 향하고, 반면 필름(68)의 평탄한 측면(70)가 광학 공동(64)의 내부로 향해야 한다는 것이다.

광학 공동(64) 내에 반사기(74)가 추가로 도시되어 있다. 반사기(74)는 제1도의 광학 공동의 내부상의 반사기로서 사용하는 것으로 설명한 재료중 어느 하나일 수 있다.

제3도의 전등 기구는 또한 제2광학 공동(78)을 형성하는 케이스(76)를 추가로 갖는다. 광학 공동(78)은 광학 공동(64)의 광학 윈도우에 인접한 입력 광학 윈도우를 갖는다. 그러므로, 광학 공동(64)으로부터 필름(68)을 통해 방사되는 광은 입력 광학 윈도우를 통해 광학 공동(78)으로 입사될 것이다.

광학 공동(78)은 또한 내부에 필름(제2투명 필름)(80)을 구비한 출력 광학 윈도우를 갖는다. 상기 필름(80)은 광학 공동(78)의 내부로 향해 있는 평탄한 표면(82)과, 광학 공동(78)의 외부로 향해 있는 구조 표면(84)을 갖는다. 필름(80)의 구조 표면(84)은 또한 제1도에 도시된 필름(24)의 구조 표면(28) 또는 필름(68)의 구조 표면(72)과 동일하다. 필름(80)의 구조 표면(84)의 삼각형 프리즘의 주축은 긴 선형 광원(66)의 주축에 대해 수직으로 연장되어 있다. 최종적으로, 광확산 필름(86)이 광학 공동(78)의 출력 광학 윈도우와 필름(80)의 구조 표면(84)의 위에 위치된다.

광학 공동(78)은 일반적으로 케이스(76)의 내부를 라이닝하는 반사기를 가지고 있다. 광학 공동(78)의 내부상의 반사기는 제1도의 광학 공동(12)의 내부상에서 사용하는 것으로서 설명한 반사 물질중 어느 하나일 수 있다. 그러나, 확산 반사 물질을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 케이스(88)는 내부에 제2긴 선형 광원을 구비한 제3광학 공동을 형성한다. 이 제3광학 공동은 광학 공동(64)의 경우와 완전히 유사한 방식으로 광학 공동(78)과 협력한다. 또한, 본 실시예에서 제공되는 레그(90)는 시청을 위한 바람직한 방향으로 전동 기구(60)를 지지하도록 제1도의 레그(40)와 유사한 방식으로 기능을 한다.

본 발명에 따른 전등 기구의 동작은 제4도 내지 제6도를 참조함으로써 명확히 이해할 수 있다. 먼저 제4도를 참조하면, 필름(100)은 평탄한 표면(102)과 구조 표면(104)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 평탄한 표면(102)상의 일지점(106)이 선택되어 있다. 그 지점(106)을 통해 필름(100)으로 입사되는 모든 광은 중심에 지점(106)을 갖는 이론상의 반구(108)를 통과해야만 한다. 반구(108)는 세 개의 부분(110,112,114)으로 분리되어 있다. 지점(106)에서 필름(100)으로 입사되는 광은 반구(108)의 영역(110)을 통과한 후 구조 표면(104)에서 완전히 내부로 반사할 것이고, 평탄한 표면(102)을 통해 재방사될 것이다. 그러나, 지점(106)에서 필름(100)으로 입사되는 광이 반구(108)의 영역(112 또는 114)을 통과한 후에는 구조 표면(104)을 통해 필름(100)으로부터 방사될 것이다. 실제로, 영역(110,112,114)의 상대 크기는 필름(100)을 제조하는 물질의 반사 계수에 따라 변화할 것이다. 전체 형상은 사용되는 재료와 무관하게 도시된 바와 같이 될 것이다.

제5도는 제4도의 영역(112,114)을 통해 필름으로 입사되는 광에 의한 광출력 분포를 도시한다. 제5도의 반구(116)의 중심으로부터 방사되는 광은 그 반구를 통과해야만 한다. 그러한 광의 대부분은 영역(118)을 통과할 것이다. 방사되는 광의 일부분은 영역(120,122)을 통과할 것이다. 영역(120,122)을 통과하는 광은 필름(100)의 구조 표면(104)로부터 단지 완전히 내부로 반사하는 광의 일부분일 것이다. 반구(116)의 영역(124)을 통해 방사되는 광은 없을 것이다.

제6도는 제4도 및 제5도에 도시된 입,출력 특성이 제3도에 도시된 본 발명의 실시예에 어떠한 방식으로 관련되는지를 도시한다. 제6도는 제3도의 필름(68,80)에 대응하는 필름(68,80)을 도시한다. 필름(68)을 통해 제1광학 공동으로부터 방사되는 광은 영역(118,120,122)을 통해 방사되는데, 광의 대부분은 주로 영역(118)을 통해 방사될 것이다. 그러나, 영역(118)에서 방사되는 광의 대부분은 알 수 있는 바와 같이 영역(110) 내에 포함될 것인데, 이것은 광이 필름(80)에 의해 투사되지 않는다는 것을 의미하는 것이다. 그 대신, 광은 필름(80)에 의해 제3도의 제2광학 공동(78)으로 완전히 내부로 재반사될 것이다. 필름(68,80)의 반사 계수를 적절히 선택함으로써, 영역(118)은 영역(110) 내에 완전히 포함될 수 있다. 그 결과, 상기 광은 광학 공동(78)의 케이스(76)의 내벽에 의해 적어도 한번 반사된다. 이것이 광학 공동(78)내에 균일한 광분포를 생성하는 것을 돕는다. 케이스(76)의 벽을 라이닝하는 반사 물질의 적절한 선택이 상기 분포의 균일성을 더욱 개선시키도록 돕는다.

접착된 직조하지 않는 폴레올레핀 섬유들과 같은 확산 반사기가 상기 분포를 생성하는데 매우 효율적으로 작용한다. 광학 공동(78)의 일부의 분광 반사기와 다른 부분의 확산 반사기의 조합이 사용될 수도 있다.

지금까지 본 발명을 오버헤드 슬라이드와 같은 슬라이드를 조명하는데 사용할 수 있는 전등 기구에 관련해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 용도의 전등 기구에 국한되지 않음은 물론이다. 본 발명은 전등 기구가 정향성 출력을 제공해야 하는 상황에서 유리하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 전등 기구는 전등기구로부터 방출되는 광을 책상 또는 기타 작업 공간으로 우선적으로 정향되게 하는 오버헤드 전등 기구에 유리하게 사용할 수 있다.

Claims (4)

1. 광학 윈도우를 구비한 제1광학 공동(64)을 형성하는 케이스(62)와, 상기 제1광학 공동(64)에 설치된 제1광원(66)과, 제1입력 광학 윈도우와 출력 광학 윈도우를 가지는 제2광학 공동(78)을 형성하는 케이스(76)를 구비하고, 상기 제2광학 공동(78) 입력 광학 윈도우는 상기 제1광학 공동(64)의 광학 윈도우를 통해 제1광학 공동(64)으로부터 방사되는 광을 수용하며, 정상 광출력을 제공하는 전동 기구에 있어서, 상기 제1광학 공동(64) 광학 윈도우내에 제1(70) 및 제2주표면(72)을 구비하는데, 상기 제1주표면(70)은 표면상에 복수의 삼각형 프리즘을 가지고 상기 프리즘들은 서로 평행한 주축을 각각 갖는 제1투명 필름과; 상기 출력 광학 윈도우에 제1(82) 및 제2주표면(84)을 구비하는데, 상기 제1주표면(82)은 평탄한 표면으로서 상기 제2광학 공동(78)으로 향하고, 제2주표면(84)은 표면상에 복수의 삼각형 프리즘을 가지며, 상기 프리즘들은 서로 평행하고 상기 제1투명 필름(68)의 프리즘들의 주축들에 대해 수직인 주축을 각각 갖는 제2투명 필름(80)을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동 기구.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2투명 필름의 제2주표면에 인접한 제2광학 공동 출력창에 광확산 필름을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 전등 기구.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2광학 공동은 제3광학 공동의 광학 윈도우를 통해 제3광학 공동으로부터 방사되는 광을 수용하는 제2입력 광학 윈도우를 구비하고, 상기 전동기구는; 광학 윈도을 갖는 제3광학 공동을 형성하는 케이스와; 상기 제3광학 공동내에 배치된 제2광원과; 제3광학 공동의 광학 윈도우에 제1 및 제2주표면을 구비하는데, 상기 제1주표면은 표면상에 주축을 가지고 복수의 삼각형 프리즘을 구비하고, 상기 주축들은 상기 제2투명 필름의 프리즘 주축에 대해 수직을 이루는 제3투명 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 전등 기구.
4. 제3항에 있어서, 상기 두 광원 모두가 긴 선형 광원인 것을 특징으로 하는 전등 기구.

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