KR100209848B1 - 균일한 강도의 프로필 반사기를 갖는 조명 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명의 조명기구는 광원으로부터 선정된 광의 양을 디스카드 하도록 설계된 반사기를 갖는다. 디스카드된 광의 백분율은 선정된 출력 강도 분포를 공급하도록 반사기의 표면에 대해 변화된다.

Description

균일한 강도의 프로필 반사기를 갖는 조명기구

제1도는 본 발명에 따른 조명기구를 도시한 도면.

제2도는 본 발명에 따른 조명기구의 개략도.

제3도는 본 발명에 따라 조명기구에 사용하기 위한 반사기의 제1 부분의 측면도.

제4도는 본 발명에 따라 조명기구에 사용하기 위한 반사기의 제2 부분의 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 조명기구 12 : 하우징

14 : 광학 윈도우 16 : 반사기

20 : 광원

본 발명은 균일한 강도의 프로필 반사기를 갖는 조명기구에 관한 것이다.

통상 조명기구의 설계시 전체 개구를 횡단하여 균일 레벨의 조명을 제공하는 조명기구가 소망되어 왔다. 이러한 시도로 여러 기술이 이용되어 왔다. 예를 들면. 그러한 한 조명기구가 공통으로 양도된 미합중국 특허 제4,791,540호에 개시되어 있다. 상기 특허의 시스템은 광이 투사전에 다중 반사하도록 하기 위하여 개구에 특정 필름을 사용한다. 이 방법에서 광은 균일강도의 출력을 제공하는 광학적 중공 전체에 균일하게 분포된다. 다른 기술로서는 공통으로 양도되어 동시 계류중인 1988년 5월에 출원된 제192,212호에 개시되어 있다. 이 기술에 따르면 프레스널 타입의 반사기가 프레스널 구조물이 다중 활성면을 갖도록 제공된다. 어떤 면들은 소정 방향으로 조명기구의 광을 조준하는데 사용되며 다른 면들은 광원에 근접한 영역에서 초과광을 디스카드하기 위해 사용된다.

본 발명에 따르면 조명기구는 광이 하우징으로부터 나오도록 하는 광학 윈도우를 갖는 광학적 중공을 형성하는 하우징을 갖는다. 조명기구는 광학적 중공내에 광원을 추가로 갖는다. 반사기는 평활면과 구조적 표면을 갖는 투명 물질의 주 몸체를 갖는다. 구조적 표면은 그 위에 형성된 복수의 3각 프리즘을 갖는다. 3각 프리즘 각각은 투광면과 반사면을 가지며, 투광면은 평활면과 제1각을 형성하고 반사면은 평활면에 수직인 제2각을 형성하며, 각기 프리즘에 대한 제1 및 제2각은 조명기구가 광학 윈도우를 거쳐 선정된 광 강도의 분포를 제공하도록 선택된다.

제1도는 본 발명의 일실시예를 도시한다. 제1도에서 조명기구(10)는 광학적 중공을 형성하는 하우징(12)과, 광(light)이 통과하는 광학 윈도우(14)와, 구조적 표면을 갖는 반사기(16)를 포함한다. 이 구조물은 부호 18로서 개략 도시되어 있으며 통상적으로 원형 및 동심원으로 되어 있다. 조명기구(10)는 또한 광원(20)을 포함한다.

제2도는 다음의 기술에서 사용되는 소정의 기호를 형성하기 위한 본 발명의 조명기구를 개략적으로 도시한다. F는 반사기(16)의 초점 길이이며, 광원(20)과 반사기(16)간의 거리를 나타낸다. R은 반사기(16)의 중심으로부터 소정지점까지의 방사 거리이다. L은 광원(20)에서부터 소정지점까지의 거리이다. 반사기(16)상의 광선의 입사각은로서 나타낸다.

본 발명에 따른 조명기구는 개구를 거쳐서 균일한 광의 강도를 제공한다. 대부분 소정의 변화는 두드러지지 않기 때문에 식으로 표현된다. 통상적으로 명암의 3대 1의 강도 비율은 두드러진 것이 아니다. 따라서 조명기구의 설계자는 상기 개구에 대해 소정의 강도 프로필을 명확히 해야 한다. 그러한 프로필은 다음의 식으로 나타낼 수 있다.

상기 식에서 I는 개구의 중심으로부터의 방사거리의 함수로서 표현된 광학 윈도우상에 투사된 광의 강도이다. V는 명암 영역의 비율로서 표현된 강도의 허용 변화가 된다. R_max는 개구의 중심에서 외부 종단까지의 거리이다. R_min은 계산에 포함되는 중심 영역의 반경이다. 균일 영역이 개구의 중심까지 진행되면 R_min은 0으로 설정된다.

조명 기구에서 얻어지는 실제 강도 프로필은

I(R) =(cos()/L²)T(R)Φ() 로서 표현되는데, 여기서 T는 R의 함수로서 나타낸 렌즈, 또는 반사기의 투광 함수이며, Φ()는 입사각의 함수로서 광원의 가도를 나타낸다. 이상적 광원Φ()은 일정하지만 실제 광원은 그렇지 않을 수 있다. 상기 식에서는 비례상수이다.

이러한 식들은 다음과 같이 결합된다.

여기서 T_max는 R_max에서의 투광 함수 값이며 _max는 R_max에서의값이다. 투광함수가 정의되면 반사기는 그 투광함수의 제공하도록 설계된다. 이러한 것은 광선 추적 모델을 이용하여 반복될 수 있다.

제3도는 반사기(16)로서 사용될 수 있는 통상의 반사기 부분을 도시한다. 참조부분 17로서 나타낸 반사기(16)의 주 몸체는 폴리카보네이트 또는 아크릴 물질등의 투명물질로 되어 있다. 반사기(16)는 구조적 표면(22) 및 평활면(24)를 갖는다. 구조적 표면(22)은 구조물(26,28,30)을 갖는다. 평활면(24)에서 반사층(32)이 제공된다. 양호한 실시예에서 반사층(32)은 확산반사가 될수 있는 거울 반사기이다. 반사층(32)은, 예를 들어 알루미늄과 같은 증착 금속층으로 형성될 수 있다. 상기 표면(24)에 사용된 평활이라는 용어는 상대적 용어이며 이 표면을 그 위의 증착금속이 확산 반사기를 제공하도록 매트 피니시를 가질 수 있다.

구조적 표면상의 구조물(26)은 삼각 프리즘을 형성하는 작은 면(34,36)을 갖는다. 광원(20)으로부터의 광선(38)은 작은 면(34)을 통해 주 몸체(17)로 입사하여 반사된다. 이때 광선(38)은 구조물(26)을 가로질러 작은면(36)을 횡단한다. 그 다음에 반사층(32)에 의해 반사되고 작은면(34)을 통해 반사기(16)로부터 나온다. 따라서 작은면(34)을 투광면이라 하고 작은면(36)을 반사면이라고 할 수 있다.

구조적 표면상의 구조물 각 형상은 구조물(26)상에 각도및로 형성된 두각에 의해 형성된다. 각는 투광면(34)과 평활면(24) 사이의 각도이고 각는 반사면(36)과 평활면(24)의 수직선간의 각도이다. 각는 반사기(16)상의 특정위치에 소정의 투광함수를 제공하도록 선택되고 각는 광이 소정의 방향으로 광학 윈도우(14)를 통해 투사하도록 선택된다. 광학 윈도우(14)를 거쳐 균일강도의 프로필이 요구되고 광원(20)의 각을 이룬 분산이 일정하고 모든 구조물이 동일 높이로 되어 있다고 가정하면 각및 각는 모두 R이 증가할 때 증가해야 한다. 각의 큰 값은 투광면을 지나 구조물로 입사하는 광이 많아져서 반사면에 부딪히게 되므로 증가된 투광함수를 제공한다. 프리즘의 반사면에 부딪히지 않은 광은 출력 빔으로부터 효과적으로 디스카드된다.

비교적 광원(20)에 근접하여 위치하도록 설계된 제3도에 도시된 구조물에 비해, 제4도의 구조물(40)은 큰 값의 R에서 사용된다. 구조물(40)의' 및'의 크기는 제3도의 구조물(26)의및의 크기보다 크다.

[실시예]

반사기는 3.17㎝의 초점길이, 2.5㎝의 R_min, 17.8㎝의 R_max, 3의 풀-오프 인수(V) 및 일정한 광원의 각 분포를 갖는다.의 값과 소정치의 T(R)은 여러 값의 R에 대해 계산된다. 계산된 값들이 다음의 표에 도시되어 있다.

상기값들과 1.586의 굴절율이 주어지면, 각및의 값들이 계산될 수 있다. 이러한 값들이 다음의 표에 도시되어 있다.

Claims (9)

1. 광이 중공으로부터 방사하도록 광학 윈도우를 갖는 광학적 중공을 형성하는 하우징과; 상기 광학적 중공내의 광원과; 상기 광학 윈도우를 통해서 상기 광학적 중공으로부터의 광을 조준하는 반사기를 구비하는데, 상기 반사기는 투명 물질의 주몸체를 가지며, 상기 주몸체는 반사층이 인접한 평활면과 구조적 표면을 가지며, 상기 구조적 표면은 그 위에 형성된 복수의 3각 프리즘을 가지며, 상기 프리즘 각각은 상기 광원으로부터의 광이 투광면을 통해 상기 주몸체로 입사되고 반사면에 의해 내부로 반사되며 투광면을 통하여 출사되도록 위치되는 투광면 및 반사면을 가지며, 상기 투광면 각각은 상기 평활면과 제1각을 형성하고 상기 반사면은 상기 평활면의 법선과 제2각을 형성하며, 상기 각각의 프리즘에 대한 상기 제1 및 제2각은 상기 광학 윈도우상에 소정의 광 강도 분포를 제공하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 조명기구.
2. 제1항에 있어서, 상기 3각 프리즘은 원형 및 동심원인 것을 특징으로 하는 조명기구.
3. 제2항에 있어서, 상기 반사층은 거울 반사기인 것을 특징으로 하는 조명기구.
4. 제3항에 있어서, 상기 반사층은 상기 평활층에 금속 증착에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 조명기구.
5. 제2항에 있어서, 상기 반사층은 확산 반사기인 것을 특징으로 하는 조명기구.
6. 제5항에 있어서, 상기 반사층은 상기 평활층에 금속 증착에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 조명기구.
7. 제1항에 있어서, 상기 강도 분포는 가장 큰 강도의 영역과 가장 작은 강도의 영역을 가지며, 상기 가장 큰 강도의 영역은 상기 가장 작은 강도의 영역에서보다 3배 이상이 되지 않는 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 조명기구.
8. 제1항에 있어서, 상기 반사층은 거울 반사기인 것을 특징으로 하는 조명기구.
9. 제8항에 있어서, 상기 반사층은 상기 평활층에 금속 증착에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 조명기구.