본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 회피하고 이런 목적을 위해 개선된 조명 장치를 제공하는 것이다.
이와 같은 본 발명의 목적은 청구항 제 1항의 특징부를 갖는 플랫형 조명 장치에 의하여 달성된다. 특히 유리한 개선 사항들이 종속항들로부터 알 수 있다.
본 발명의 기본적인 기술적 사상은 단일 플랫 조명 장치로 내부 조명을 위해 인공 조명과 일광을 통합하는 것에 있다. 간단히 말해서, 이 기본 사상은 플랫 램프를 창으로 사용하는 방식으로 플랫 램프를 알맞게 수정하여 실현될 수 있으며, 또는, 반대로 창이 램프로서 기능하도록 하는 방식으로 창을 알맞게 수정하여 실현될 수 있다.
본 발명에 따른 조명 장치는 엄밀히 말해서 일광의 사용에, 즉 "외부 창" 조명 장치의 형태의 구성에 제한되지 않으며, "외부 창" 조명 장치는 특히 중요한 변형으로서 주목될 것이다. 예컨대, 방 칸막이(room divider)의 "내부창" 조명 장치의 형태로 조명 장치를 백라이팅(backlight)하기 위한 다른 광원의 사용에 주의가 집중되고 있으며, 이의 결과로써 적절한 경우, 인접한 방의 광을 사용하는 것 또한 가능하다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 필수적인 사항은 조명 장치가 백라이팅 소스로부터의 광, 예컨대, 일광 및 주위광에 대해 투명한 영역 - 적절한 경우, 이 영역을 통해 일광 또는 특히 배경광이 통과할 수 있음 - 을 가지며, 또한 조명 장치 내부에 하나 이상의 통합된 인공 조명원으로 인해 비추어지는 영역들 두 가지를 모두 갖는 것이다.
이런 목적을 위하여, 본 발명에 따른 플랫 조명 장치는, 서로 마주보도록 위치하고 적어도 부분적으로 투명한 두 개의 확장된 시야 표면 및 적어도 하나의 통합된 광원, 예컨대 플랫형 형광 램프를 포함한다. 전체 또는 각각의 상기 전기 조명원은, 플랫 형광 램프가 두 개의 시야 표면들 중 적어도 하나의 내부에서 대응하는 발광 영역들을 형성하도록 구성될 수 있다. 시야 표면의 투명한 부분은 각 경우에 전체 또는 각각의 상기 발광 영역에 인접한다. "투명"이란 용어는, 맑고 투명한 투명성 및 광택이 없거나 흐린 반투명성 모두를 포함하는 것으로 이해된다. 필수적인 것은 백라이팅 광(일광, 주변 광 등)의 적어도 일부분이 투명 영역을 통과하도록 하는 것이다.
특히, 두 개의 시야 표면들 내에 적어도 하나 이상의 발광 영역을 구성하는 것 또한 장점이 될 수 있다. 이 경우에, 특히 조명 장치는 작동되는 동안 양면에서 광이 발산된다. 따라서, 예를 들어, 외부 창을 적용하는 경우에, 내부에 면한 시야 표면에서의 내부 조명 및 외부에 면한 시야 표면에서의 발광 광고, 정보 기호 또는 기타 발광형 정보 콘텐트를 구현하는 것이 가능하다.
한편으로는 창으로서의 기능과 다른 한편으로는 작동 중의 램프로서의 기능 사이에서 실용적 측면에서 적절한 조절을 위해, 각 시야 표면의 전체 발광 영역과, 전체 투명성 또는 반투명성 부분 사이의 비율을 조절하는 것이 타당하다. 그러나, 만약 본 발명에 따른 조명 장치의 전체 또는 각각의 상기 통합된 광원을 최소한 부분적으로 투명하게 설계하는 것이 성공한다면 이러한 조절은 필요가 없다. 다음에 작동 중에 발광 영역으로서 작동하는 광원의 지역들이 연결이 안된 상태에서는 두 개의 시야 표면들의 투명성 또는 반투명성 부분으로서 작동하는 것, 즉 만약 적절하다면, 플랫 조명 장치의 전체 시야 표면은 창으로써 작동하는 것이 중요하다. 이런 점은 아래에서 다시 다루어진다.
동작시 일광에 유사한 광 공간 분포를 발생시킬 수 있게 하기 위하여, 각 경우에 통합된 광원들 및, 그 결과인 발광 지역들의 수, 크기 설정 그리고 분배를 선택하는 것이 유리하다.
똑같은 스트립형 투명성 또는 반투명성 지역을 선택적으로 갖는 스트립형 광원은 이러한 관계에 있어서는 특히 적당하다는 것이 검증되었다. 그러나, 다양한 형태들이 또한 적당하다. 그러나, 이와 관련하여 경제적인 제조 가능성에 대한 고려 및 심미적 관점에 의하여 프리젠테이션에는 소정의 한계가 따르게 된다. 특히, 원형 또는 예를 들어 달걀 형태나 타원형과 같은 원형과 유사한 형태, 및 직사각형, 다이아몬드형, 육각형 또는 두개의 표면들 내에 분산되어 배열되고 투명한 지역들에 인접한 비슷한 형태를 갖는 광원들이 적당하다. 여기 상세한 설명의 실시예가 좋은 참조가 될 수 있다.
실시예들로서, 적당한 형태의 플랫형 폐쇄 전기 램프, 예를 들어 플랫 가스 방전 램프가 전체 또는 각각의 통합된 광원에 적당하다.
상기 언급된 구조에서, 전체 또는 각각의 전기 램프는 유전성 임피디드 전극들을 가진 플랫 가스 방전 램프로 설계된다. 특히, 이런 형태의 램프는, 예컨대, 크세논과 같은 이온화 가능 충전물로 충전되고 예를 들어 유리와 같은 적어도 거의 투명한 절연물로 통상적으로 구성되는 베이스 플레이트(base plate)와 프론트 플레이트(front plate)를 갖는 적어도 부분적으로 투명한 플랫 방전 용기를 가진다. 유전성 임피디드 전극 트랙들은 프론트 플레이트가 작동 동안 발광 영역으로써 작동하도록 베이스 플레이트 및/또는 프론트 플레이트 위에 배열된다.
본 발명에 따라, 개별 플랫 램프들은 창의 유리 플레이트 위에 또는 이중창의 두 개의 플레이트들 사이에 배열된다. 어떤 경우에는, 작동 중에 각 플랫 램프의 프론트 플레이트(한 면이 발광하는)와 또한 선택적으로 베이스 플레이트(양면이 발광하는)는 발광 영역에 대응한다. 이러한 플랫 램프의 구조에 대하여 더 상세한 설명을 위해서는 여기에 참조로 나타나는 공보 번호 WO 98/43277가 참조될 수 있다. 이중창에 있어서, 각 플랫 램프의 프론트 플레이트 또는 베이스 플레이트의 2차원 범위에서 인접하는 창의 유리 플레이트 또는 2개의 유리 플레이트의 영역은 장치내의 두개의 시야 표면들 내에서 투명한 영역으로써 기능한다. 이것은 백라이팅 광, 예컨대 일광으로부터의 광이 이러한 영역들을 통과하여 조명 장치의 전체적인 발광 효과에 기여하는 것을 보장한다.
특히, 이러한 접근의 장점은 원리적으로 사실상 임의의 치수를 갖는 창에 대하여 맞추어질 수 있는(scale) 모듈 설계이다. 게다가, 예를 들어 크세논과 같은, 값비싼 충전 가스들의 필요성이 개별 램프 모듈들의 비교적 소형의(compact) 방전 용기의 내부 부피로 제한된다.
추가적인 바람직한 변화는 변형된 이중창과 관련되는데, 상기 변형된 이중창에서 2개의 유리 플레이트들은 동시에 각각 단일 플랫 램프의 베이스 플레이트 및 프론트 플레이트로서 기능한다. 따라서 플랫 램프의 크기 설정은 변형된 이중창의 유리 플레이트들의 크기와 실질적으로 일치한다. 따라서 조명 장치의 전방과 후방 시야 표면은 각각 프론트 플레이트와 베이스 플레이트의 외부 벽에 의해 형성된다. 두 개의 유리 플레이트들은, 예를 들어 두 개의 플레이트 사이의 원주 프레임(circumferential frame)을 이용하여, 방전 용기에 가스가 새지 않는 형태로 연결된다. 개별 광원들은, 예를 들어 종래의 인쇄기술을 이용하여, 베이스 플레이트 및/또는 프론트 플레이트 위에 전극 트랙의 그룹들을 배열함으로써 제공된다. 전체 램프는 이런 방식으로, 말하자면, 각 경우에 광원들로써 작용하는 다수의 세그먼트들로 세분된다. 전체 또는 각각의 상기 발광 영역의 모양은 실제로 대응하는 전극 그룹의 모양과 일치한다. 대응 전극 그룹은 그 자체로 알려진 단순한 방식으로, 예를 들어 박막 및/또는 후막 기술로부터 공지되는 인쇄 프로세스를 이용하여, 어떤 원하는 플랫 모양을 갖게 될 수 있다. 램프 세그먼트들을 둘러싸는 소영역들은 종래의 창처럼, 즉 일광(또는 일반적으로 백라이팅 광)에 대하여 투명하게 기능한다. 이상적으로, 투명한 영역은 투과하는 백라이팅 광이 가능한 적게 약해지도록 하기 위해서 유리 또는 다른 유사한 투명한 절연물질로 구성된다. 그러나 본 발명은 일반적으로 덜 효과적인 투명성 재료, 예를 들어 반투명성 재료들 역시 포함되는 취지로 간주된다.
그러나, 개별 전극 그룹들은, 예를 들어 소광 동작(dimming operation), 플래시(flashing) 기능 또는 다른 가시 조명 효과를 위해 개별적으로 구동될 수 있다.
어떤 경우에는, 작동 동안 발광 영역으로써 제공되는 프론트 플레이트의 상기 전체 또는 각각의 영역에는 형광층이 제공된다. 프론트 플레이트의 휘도를 증가시키기 위해서, 형광 물질로 코팅되고, 영역을 투영함으로써 프론트 플레이트 위에 형성되는 전체 또는 각각의 베이스 플레이트의 영역은 광-반사층을 가질 수 있다.
이러한 변형의 장점은, 상대적으로 적은 수의 제조 단계로 형성될 수 있다는 용이함인데, 그 이유는 여기에 개별적으로 제조될 폐쇄형 램프 모듈이 아니라 단일 램프의 유사한 개별 시그먼트가 포함되기 때문이다. 이미 언급되었고 면적의 측면에서 효과적인 크기 조정이 가능한 인쇄 기술은, 예를 들어 이러한 목적에 잘 적합하다; 이 경우에 전체 창 플레이트의 모든 전극 그룹들이 단일 인쇄 프로세스로 제공된다. 그러나, 이중 창 방전 용기의 비교적 큰 부피때문에, 예를 들어 크세논과 같은 때때로 값비싼 충전 가스의 양이 역시 비교적 많다는 것이 단점이다. 유전성 임피디드 전극 그룹을 갖는 플랫 램프에 대한 더 자세한 설명은 이 명세서에서 언급한 공개 번호 EP 0 926 705 A1가 참조된다.
본 발명의 현 개발 상태에 따르면, 유전성 임피디드 방전에 기초하여 이러한 플랫형 램프는 대략 28 lm/W 의 광수율(light yield)과 대략 10 cd/W의 전력당 광 세기(효율)를 실현한다. 조명 장치에 의해 발광되는 광속(luminous flux) 및 발광 영역의 목표 휘도에 따라서, 전체 시야 표면에 관하여 요구되는 발광 영역의 미소부분을 측정하는 것이 가능하다.
다음의 표 1은 1 ㎡의 시야 표면(100 %에 대응)과 5000 cd/㎡의 휘도(즉 대체로 반사 방지(non glare)되며 따라서 내부 조명에 적합한)를 갖는 조명 장치에서, 광수율과 효율에 대한 상기 언급된 값들을 도시한다.
발광영역의 비율(%) |
발광 플럭스(lm) |
전력 소비량(W) |
99 |
13860 |
495 |
50 |
7000 |
250 |
10 |
1400 |
50 |
1 |
140 |
5 |
표 1
통상적으로 1380 lm의 100W 백열 램프의 광속을 비교하여 나타내면, 임의의 경우 적절한 내부 조명을 확실히 보장되기 위해서는 1%, 통상적으로는 수 퍼센트 이상의 발광 영역 비율이 실제로 필요하다. 반면에, 투명한 부분은 일반적으로 1%, 통상적으로는 수 퍼센트 이상인데, 이는 그렇지 않으면 통과하는 배경 조명(일광, 주위의 광, 인접하는 방의 조명 등)이 너무 낮기 때문이다. 이 경우, 원리적으로 전체 시야 표면이 투명 발광 영역으로 구성되는 것이 가능하다. 도입부에 언급된 조명 장치의 이중 기능이 충족된다.
다음의 표 2는 예를 들어 광고 목적과 같은 야외 응용에 적합한 대략 7000 cd/㎡의 목표 휘도에 관한 것이다.
발광영역의 비율(%) |
광속(lm) |
전력 소비량(W) |
50 |
9800 |
350 |
10 |
1960 |
70 |
표 2
도 1은 총 7개의 스트립형 발광 영역(2)과 마운팅 프레임(3)을 지닌 본 발명에 따른 반투명 조명 장치(1)의 형태로 창 대용품의 개략적인 예시를 도시한다. 수평방향의 발광 스트립(2)의 상호 간격은 위쪽으로 즉, 마운팅 위치에서 방 천장방향으로 갈수록 더 작아진다. 이는 통상적으로 창의 하부 절반인, 창으로부터의 시야의 주 방향에서, 예를 들면, 시야 표면의 투명 부분의 비율이 비교적 크며, 그래서 시야는 크게 방해받지 않는 이점이 있다. 또한, 발광 스트립(2)은 그 사이에 각각 위치한 투명한 영역(4)과 비교할 때 비교적 좁다. 반면에, 천장방향으로 상부에서 더 높은 밀도의 스트립은 상부 및/또는 "창"의 위쪽에 있는 보충 반사경 엘리먼트에 의해 변화될 수 있는 일광의 통상적인 입사와 유사하게 방안의 광 세기 분포를 가능하게 한다. 또한, 적응성 있는 방식으로 실제적인 요구에 발광 세기를 적응시킬수 있도록 개별적으로 전기적 스위치될 수 있는 발광 스트립(2)을 제공할 수 있다. 도시되지 않은 변형예에서, 반투명 조명 장치(1)의 내부 및 외부 시야 표면은 발광 영역(2)을 가진다. 즉, 이 경우에 조명 장치(1)는 내부 방향뿐만 아니라 창의 양쪽면상에서 발광한다.
도 2는 창의 다른 대용품의 개략적인 도면이다. 여기서, 동일한 특징부는 동일한 참조번호가 사용된다. 발광 영역(2')은 타원형이며, 열(column) 방향으로 전기적 스위치될 수 있다. 각 발광 영역(2')의 직경은 "창"(1')의 크기와 비교해 작으며, 그래서 외부 시야의 방해가 비교적 작다. 또한, 원형 발광 영역(2')은 창 대용품의 내부 시야 표면상에 균일하게 분배되어, 도 1에서와 같이 방해될 수 있는 "스트립 효과"를 피하게 된다. 발광 영역(2')의 반대편에 위치한 영역에서, 반사층은 외부 시야 표면(도시 안됨)상에 적층된다. 이 경우, 창 대용품은 내부에서만 발광하고 외부로는 빛나지 않는다. 이것은 내부 조명에 대한 효율을 개선시키는 장점을 갖는다.
도 3a 와 3b는 각각, 정사각형 발광 영역(2")을 지닌 다른 실시예 1"의 평면도 및 라인 AA를 따른 단면도이다. 이 경우에 포함된 것은 예를 들어 이미 공개된 WO 98/43277 에 나타난 형태로 유전성 임피디드 전극을 지닌 개별 플랫형 램프이다. 크세논으로 채워진 플랫형 램프(2")는 이중창의 두 개의 유리 플레이트(5, 6) 사이에 배열된다. 이중창의 내부(7)도 역시 가스나 혼합가스로, 예를 들면 건조공기나 또는 진공상태로 채워질 수 있다. 행(row)의 플랫형 램프(2")는 공급 리드(8)에 의해 상호 연결될 수 있고 행으로 구동될 수 있다. 작동 중에, 플랫형 램프(2")는 두 개의 유리 플레이트(5, 6)중 외부 표면(5a, 6a)에 의해 형성된 시야 표면 내에서 발광 영역으로써 작동을 한다. 개별 밀폐된 플랫형 램프들의 사용으로 인하여, 상대적으로 비싼 크세논으로 채우는 것은 이들 램프 내부로 제한되며 실제 이중 유리창의 실제로 큰 내부에 제한되는 것은 아니다.
도 4는 도 1의 실시예의 전극의 형태를 상세히 도시한다. 이 경우에, 이중창의 제 1 유리 플레이트, 베이스 플레이트 위에 스크린 인쇄 방법을 사용하여 인쇄된 세 개의 평행 전극 트랙들은 각 경우에 스트립형의 전극 그룹(9)들을 형성하도록 결합된다. 이것들은 유전체로서(도시 안됨) 유리 배리어로 코팅된다. 공개번호 EP 0 733 266 B1에 따른 바람직한 단극 또는 쌍극 펄스 작동에서, 다수의 개별 부분의 방전(도시 안됨)은 이웃하는 서로 다른 극성의 전극 트랙들 사이에서 형성된다. 전극 그룹(9)에 대응하는 제 2 유리 플레이트의 스트립형 소영역은, 앞 평면은 형광 물질로 코팅된다. 다음에 이 스트립형 소영역들은 램프의 작동중에 도 1에 도시된 스트립형 발광 영역(2)으로써 작용한다. 발광 영역들(2) 사이에서 프론트 플레이트는 코팅되지 않는다. 이것은 전극 그룹들(9)사이의 대응 영역(10)들에 대하여 같은 방법으로 홀딩(hold)된다. 결과로 배경 조명은, 예를 들어 일광은 전극 그룹들(9)과 발광 영역들(2) 사이에서 크게 방해받지 않으며 투과할 수 있다. 이 점에 있어서, 본 발명에 따른 반투명 플랫 조명 장치는 종래의 창처럼 작용한다. 두 유리 플레이트 사이의 공간은 대략 3 내지 5 mm이고, 방전 부피의 외부 모서리를 형성하는 유리 프레임을 통해 밀봉으로서의 유리 솔더(solder)를 이용하여 연결된다(도시 안됨). 따라서 밀봉된 방전 부피는 대략 100 밀리바아(10킬로파스칼)로 방전 충전물로서의 크세론 충전물을 포함한다. 전극 그룹을 지닌 플랫형 램프들에 관한 더 상세한 설명을 위해서 이미 공지된 EP 0 926 705 A1 가 참조 문헌이 된다.
도 5는 개략도에서 모자이크형 창 대용품(1''')의 실시예를 도시한다. 이것은 세 개의 직사각형 플랫 램프(2''')들과 세 개의 유사한 형태의 창 유리(11)로 구성된다. 대략 7 내지 10 mm의 플랫형 램프(2''')의 두께는 창 유리(11)의 두께와 대략 대응한다. 모두 여섯 개의 부분(2''', 11)은 리드 스트립(12)들을 이용하여 인접 모서리에서 서로 연결되고 마운팅 프레임(13)을 이용하여 창 대용품(1''')을 형성하도록 짜 맞춰진다. 작동 중에, 플랫형 램프(2''')는 발광 지역을 형성하고, 반면에 창유리(11)들은 창 대용품(1''')의 투명 부분을 형성한다. 플랫형 램프(2''')들과 창 유리(11)들의 전체의 앞면과 뒷면은 두 개의 시야 표면들을 형성한다. 또한, 장식적인 이유로, 창 유리(11)들 및/또는 플랫형 램프(2''')들은 예를 들어 다양한 색상을 칠할 수 있다. 게다가, 개별 부분들은, 예를 들어 다이아몬드형, 육각형 또는 기타의 모양등, 직사각형과 다른 모양으로 형성될 수 있다. 이런 점에서 가장 중요한 것은 개별 부분들이 창 대용품(1''')을 형성하도록 함께 결합할 수 있다는 것이다.
도 6a, 6b는 도 3a, 3b에 도시된 것과 다른 실시예를 도시한다. 동일한 특징부들은 같은 참조번호로 다시 나타낸다. 여기서, 크세논으로 충전된 각 방전 램프(2''')의 방전 용기는 직사각형 둘레를 지닌 프레임(14)이 두 개의 창 플레이트(5, 6)들 사이에 설치되는 것에 의해 형성된다. 다음에, 형광 물질과 전극들은 프레임으로 둘러싸인 영역 내부의 창 평면(5, 6)들의 내부 벽들에 직접 제공된다(도시 안됨). 이런 방식으로 도 3a, 3b에 따른 플랫형 램프의 방전 용기의 보조 베이스 플레이트와 프론트 플레이트를 불필요하게 하는 것이 가능하다. 이외의 경우에는 설계의 세부사항들은 도 3a, 3b와 유사하다. 이미 공지된 하나 이상의 공보 번호 WO 98/43277가 참조 될 수 있다.
개량에 있어서, 사용되는 재료는, 플랫 조명 장치의 실질적인 모든 시야 표면은 창으로써 기능하도록 적어도 반투명성이다. 예를 들어 인듐 아연 산화물(ITO)로 만들어지는, 투명성 전기 전도층을 전극 트랙들로 사용하는 것이 생각될 수 있다. 게다가, 형광층은 매우 얇게 형성되어 조명 세그먼트의 영역들의 투명성이 활발하지 못하게 할 수도 있다.