KR101376560B1 - 커버층을 구비한 조명 장치 - Google Patents

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미셸 체. 요트. 엠. 비쎈베르그
피터 하. 에프. 데렌베르그
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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

타겟 방향(z)으로 광속(luminous flux)을 제공하기 위한 조명 장치로서, 광 가이드(101); 광을 상기 광 가이드 내로 방출하기 위해 상기 광 가이드에 배열된 다수의 광원(103); 상기 광 가이드에 배열되고, 상기 광 가이드로부터 광을 외부로 지향시키는 아웃 커플링 수단(106); 및 광이 외부로 지향되는 쪽의 상기 광 가이드의 정면에 배열된 커버층(102)을 포함하고, 상기 커버층은 적어도 하나의 광학적으로 투명한 영역(104)을 구비하여, 상기 광 가이드로부터 외부로 지향되는 광이 상기 커버층을 통과하는 것이 허가되는 조명 장치가 개시된다. 커버층은 다수의 상이한 조명 기구 응용들에서 동일하거나 유사한 광 가이드, 광원 및 아웃 커플링 수단의 사용을 가능하게 하며, 각각의 응용은 예를 들어 외관, 및/또는 광속의 평행화 및/또는 지향성에 대한 상이한 요구들을 가질 수 있다.
조명 장치, 광원, LED, 커버층, 광 가이드, 아웃 커플링 수단

Description

커버층을 구비한 조명 장치{LUMINAIRE ARRANGEMENT WITH A COVER LAYER}
본 발명은 타겟 방향으로 광속(luminous flux)을 제공하기 위한 다수의 광원을 구비하는 조명 장치에 관한 것이다.
조명 기구의 최근의 경향은 필요한 커버리지 및/또는 휘도의 제공과 연계하여, 형광 튜브와 같은 전통적인 대형 광원들을 복수의 보다 작은 광원으로 대체하는 것이다. 미래에는 다른 대안들을 찾을 수 있겠지만, 발광 다이오드(LED) 분야의 이전의 그리고 계속되는 진보 및 개발로 인해, 현재는 LED가 그러한 소형 광원에 대한 이로운 선택이다.
그러나, 현존하는 LED 조명 기구들은 다수의 결함을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 일반적으로 LED 기반 조명 기구를 포함하는 조명 기구에 대한 요구는 조명 기구가 의도하지 않은 광의 확산 및/또는 차단 없이 양호하게 제어되고, 양호하게 정의되는 균일한 광속을 제공할 수 있어야 한다는 것이다. 특히, 조명 기구는 예를 들어 눈부심(glare)과 관련된, 응용에 고유한 요구들에 따를 수 있어야 한다. 많은 응용에서, 눈부심과 관련된 요구는, 조명 기구가 소정의 경사각으로부터 보여질 때에도, 광속이 균일하고 어떠한 명점(bright spot)도 나타내지 않아야 한다는 것이다. 그러나, LED 기반 조명 기구에서와 같이 복수의 소형 광원이 사용될 때, 이러한 요구를 만족시키는 것은 특히 어려울 수 있다.
또 하나의 문제는 방열 문제인데, 종종 개별 광원들의 온도는 바라는 것보다 높은 경향이 있다.
복수의 광원을 제어하고 전력을 공급하는 것도 광속에 악영향을 미치지 않고 달성하기는 어려울 수 있다.
또 하나의 문제는 조명 기구가 호소력 있는 외관(appealing appearance)을 제공할 수 있어야 한다는 것이다. 예를 들어, 조명 기구는 조명 기구가 사용되는 환경에 어울리거나 적응되는 구별되는 외관(discrete appearance)을 제공하는 것이 종종 바람직하다.
<발명의 요약>
본 발명의 목적은 종래 기술의 문제들을 극복하거나 적어도 완화하고, LED와 같은 복수의 광원을 포함하는 개량된 조명 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 첨부된 독립 청구항들에 의해 정의된다. 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에서, 그리고 아래의 설명 및 도면들에서 설명된다.
따라서, 제1 양태에 따르면, 아래의 설명으로부터 분명한 상기 및 다른 목적들은, 타겟 방향으로 광속을 제공하기 위한 조명 장치로서, 광 가이드, 광을 상기 광 가이드 내로 방출하기 위해 상기 광 가이드에 배열된 다수의 광원, 상기 광 가이드에 배열되고, 상기 광 가이드로부터 광을 외부로 지향시키는 아웃 커플링 수단, 및 광이 외부로 지향되는 쪽의 상기 광 가이드의 정면에 배열된 커버층을 포함하고, 상기 커버층은 적어도 하나의 광학적으로 투명한 영역(104)을 구비하여, 상 기 광 가이드로부터 외부로 지향되는 광이 상기 커버층을 통과하는 것이 허가되는 조명 장치에 의해 달성된다.
여기서, 타겟 방향으로의 광속은 다수의 개별 광선을 포함하며, 각각의 광선은 타겟 방향으로부터 최대 90도와 같은 소정의 각도까지 편향될 수 있다. 보다 작은 편향은 보다 평행화(collimation)된 광속으로 이어지며, 따라서 완전히 평행화된 광속은 적어도 이론적으로는 0도의 편향에 대응할 것이다.
광 가이드에 위치하는 광원들 및 아웃 커플링 수단은 통상적으로, 이들이 광 가이드의 주면들 사이에, 광 가이드의 면 내에 또는 심지어 광 가이드 내에 적어도 부분적으로 배열됨을 의미한다.
커버층은 타겟 방향에 적합한 조명 기구의 외관을 형성하는 동시에, 물리적 손상으로부터는 물론, 예를 들어 조명 기구가 배치되는 환경 내의 먼지 또는 입자들 및/또는 다른 물체들에 의해 발생하는 바람직하지 않은 광학 접촉으로부터 광 가이드를 보호할 수 있다. 그러한 바람직하지 않은 광학 접촉 위험은 광 가이딩 능력을 손상시키며, 바람직하지 않은 위치들 및 방향들에서의 광의 아웃 커플링으로 이어진다. 타겟 방향에 면하는 커버층의 표면은 예를 들어, 바람직하지 않은 광학 접촉의 위험 없이, 조명 기구가 배치되는 주변 환경에 어울리는 텍스처를 구비할 수 있다.
아웃 커플링 수단으로부터의 광을 통과시키는 것을 제외하고, 투명 영역들은 아웃 커플링 수단에 의해 광 가이드로부터 외부로 지향되는 광의 후속 평행화(post collimation)과 같은 후속 적응(post-adaptation)을 허가하는데, 즉 커버층은 광속 의 적응도 허가한다.
따라서, 커버층은 다수의 상이한 조명 기구 응용에서 동일하거나 유사한 광 가이드, 광원 및 아웃 커플링 수단의 사용을 허가하며, 각각의 응용은 예를 들어 외관, 및/또는 광속의 평행화 및/또는 지향성에 대해 상이한 요구들을 가질 수 있다. 이것은 상이한 응용들에 대해 광 가이드를 대신 적응시키는 보다 간단한 대안보다 바람직한데, 그러한 대안은 광 가이딩 및/또는 아웃 커플링 능력에 악영향을 미치지 않고 달성하기가 더 어려우며, 또한 더 고가인 경향이 있다.
또한, 커버층은 광학적으로 투명한 영역을 제외하고는 광을 차단할 수 있다. 예를 들어 커버층 내에 불투명 및/또는 광 흡수 재료를 사용함으로써 달성되는 광 차단 커버층은 훨씬 더 양호한 환경 적응을 허가하는데, 이는 광이 투명 개구(aperture)들과 다른 위치들에서 그리고 투명 개구들을 통해 비의도적으로 외부에 결합되는 위험이 감소하기 때문이다. 커버층이 타겟 방향으로 광원을 커버할 때, 이러한 광원으로부터 타겟 방향으로의 직접 광이 차단되며, 따라서 눈부심 요구들이 더 쉽게 이행될 수 있다. 이것은 측면 발광 LED들이 광 가이드 내로 광을 방출하는 데 사용되는 경우에도 유용한데, 이는 그러한 LED들이 실제로 종종 다른 방향들로도 적은 양의 광을 방출하기 때문이다. 예를 들어, 측면 발광 SMD LED는 통상적으로, "그릇된(wrong)" 표면들을 통해 바람직하지 않은 방향들로 광의 약 10%를 방출한다. 광원들로부터의 직접 광은 투명 영역들을 통해 벗어날 수 있지만, 이것은, 예를 들어 눈부심 요구들에 의해 설정되는 소정 각도만큼 타겟 방향으로부터 편향되는 임의의 방향에서 조명 장치가 관찰될 때 투명 영역들을 통해 볼 수 있는 어떠한 광원의 발광 부분도 존재하지 않도록 광 가이드 및 광원들에 관하여 커버층을 배열함으로써 해결될 수 있다.
광학적으로 투명한 영역은 투명 재료를 포함할 수 있다. 이것은 광의 통과를 허가하는 동시에, 먼지 또는 다른 입자들이 유입되는 것을 더 어렵게 한다. 투명 재료로 채워진 커버층 내의 관통 구멍(through hole)을 포함하는 투명 영역은 균일한 표면을 갖는 커버층, 따라서 청결하게 유지하기 쉽고, 먼지 및 입자들이 커버층을 통해 유입되어 광 가이드를 손상시키는 것을 방지할 수 있는 조명 장치를 제공한다. 광원들(LED들) 및 아웃 커플링 수단은 비교적 작으므로, 광 가이드 및/또는 아웃 커플링 수단에 모이는 훨씬 작은 입자들 또는 적은 양의 입자들은 해롭거나 문제가 될 수 있으며, 그러한 입자들, 예를 들어 먼지가 쌓일 수 있는 경우에는 문제가 심각해진다.
투명 재료는 아웃 커플링 수단으로부터의 광의 재지향을 위한 반사면을 제공하는 슬릿들 및/또는 인덴테이션들(indentations)을 구비할 수 있다.
슬릿들 및 인덴테이션들은 효율적이고 간단한 제조를 허가하는데, 예를 들어 투명 재료를 레이저 절단하거나 엠보싱함으로써 에어 슬릿들 또는 에어 인덴테이션들이 형성될 수 있다. 투명 재료가 하나의 층으로서 제공될 때, 슬릿들 및/또는 인덴테이션들은 동일 제조 단계에서 다수의 투명 영역에 제공될 수 있다.
또한, 투명 재료는 아웃 커플링 수단으로부터의 광의 재지향을 위한 렌즈로서 형성될 수 있다.
여기서, 위에서 그리고 아래에서, "아웃 커플링 수단으로부터의 광의 재지 향"은 아웃 커플링 수단으로부터의 입사 광선들의 재지향을 지칭한다는 점에 유의해야 하는데, 이는 예를 들어 아웃 커플링 수단에 의해 제공되는 광속의 증가 또는 감소된 평행화 및/또는 재지향을 허가한다.
광학적으로 투명한 영역은 커버층 내에 관통 구멍과 같은 개구를 포함할 수 있다. 커버층은 하위 층들(sublayers)을 포함할 수 있으며, 그러한 경우에 개구는 반드시 모두는 아닌 일부 하위 층들을 포함할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 개구의 내면은 아웃 커플링 수단으로부터의 광의 재지향을 위해 반사적일 수 있다.
개구는 타겟 방향으로 더 큰 개공(opening)을 갖는 깔때기 형상일 수 있다. 깔때기 또는 테이퍼 형상의 개구는 아웃 커플링 수단에 의해 제공되는 광속의 평행도에 적응될 수 있는 경사를 갖는 내면을 가지며, 따라서 개구의 내면은 조명되지 않는다. 내면의 비조명 또는 보다 적은 조명은 내면을 덜 보이게 한다. 작은 내부 개공은 더 적은 가시성에도 기여하며, 더 적은 가시성은 구별되는 조명 기구를 제공한다. 광 흡수 재료 및/또는 커버층의 외면과 동일한 외관을 갖는 재료로 된 내면을 제공함으로써, 개구는 훨씬 덜 보이게 될 수 있다. 또한, 깔때기 형상은 커버층이 아웃 커플링 수단으로부터 입사되는 광을 불필요하게 차단하지 않게 한다.
아웃 커플링 수단에 의해 제공되는 광속의 평행화 또는 지향성에 영향을 미치는 것이 바람직하지 않을 경우, 그리고/또는 특별히 구별되는 조명 기구가 요구되는 경우, 내면은 통상적으로 비 반사적이다. 그러나, 깔때기의 반사성 내면은 아웃 커플링 수단으로부터의 입사 광선들을 재지향시키는 데 이용될 수 있으며, 이 는 예를 들어 아웃 커플링 수단에 의해 제공되는 광속의 증가 또는 감소된 평행화 및/또는 재지향을 허가한다. 이 경우, 깔때기의 경사는 당연히 그의 목적에 적절히 적응된다.
커버층은 광 가이드의 두께보다 큰 두께, 바람직하게는 약 1.4배 이상 더 큰 두께를 가질 수 있다. 이것은 광속에서 광원들로부터의 직접 광을 방지하는 하나의 방법이며, 이는 또한 눈부심 요구들의 이행을 더 쉽게 한다. 또한, 예를 들어, 선형 경사를 갖는 반사성 내면을 구비하는 깔때기 형상의 개구를 포함하는 투명 영역과 결합될 때, 더 두꺼운 커버층은 작은 컷오프 각도에서 후속 평행화를 제공한다. 1.4배 더 두꺼운 커버층은 예를 들어 60도에서 컷오프 각도에 도달하는 데에, 즉 타겟 방향으로부터 60도보다 많이 벗어나지 않는 광선들을 갖는 광속에 도달하는 데에 사용될 수 있다.
광원들은 커버층에 부착될 수 있다. 따라서, 커버층은 기판으로서 작용할 수 있으며, 예를 들어 인쇄 회로 보드(PCB)이거나 이를 포함할 수 있다. 커버층에 부착된 광원들은 예를 들어, 오작동하는 광원들을 교체하거나, 광을 상이한 칼라가 되거나, 더 밝거나, 기타 등등이 되도록 적응시키기 위해, 광원들의 간단한 교체를 가능하게 한다.
커버층은 전기 도체들을 포함하거나, 적어도 부분적으로 구성할 수 있다. 전기 도체들은 커버층이 포함하는 PCB의 일부일 수 있으나, 도체들은 PCB 도체 라인들로부터 분리되거나 그들에 부가될 수도 있는데, 예를 들어 커버층에 부착된 개별 와이어들이거나, 커버층의 하위 층에 배열된 도체들일 수 있다.
커버층은 열 전도층을 포함하거나, 적어도 부분적으로 구성할 수 있다. 열 전도층, 예를 들어 금속층은 LED들과 같은 광원들, 또는 열의 확산 및 국지적 온도의 감소가 요구되는 광 가이드 내의 다른 열 생성 컴포넌트들과 접촉하는 것이 바람직하다. 열 전도층은 전기를 전도하는 데에도 사용될 수 있다.
광원들은 발광 다이오드(LED)인 것이 바람직하다.
광 가이드 층은 광 가이드 플레이트일 수 있다.
광 가이드의 면에 배열된 구멍들 내에 수용된 복수의 LED가 존재할 수 있는데, 적어도 하나의 구멍은 구멍 내의 임의의 LED로부터의 광을 광 가이드 내로 결합하기 위한 제1 측부면(side facet) 및 광을 광 가이드로부터 아웃 커플링하기 위한 제2 대향 측부면을 구비하며, 구멍들은 모든 제1 측부면이 하나의 방향에 면하도록 배열된다.
바람직하게는, 제2 아웃 커플링 면들은 반사성이며, 광 가이드의 면에 대해 경사진다. 경사진 반사성 요소는 예를 들어 베어 면(bare facet)일 수 있으며, 이 면에는 광 가이드의 면에 대해 약 45도로 각자 배열된 에어 슬릿 및 반사기가 이어지는데, 이 경우에는 광이 광 가이드 플레이트의 법선을 따르는 방향으로 광 가이드로부터 아웃 커플링된다.
또한, 바람직하게는 제1 및 제2 대향 면들 사이의 구멍들의 측벽들은 예를 들어 내부 전반사(TIR)를 통해 임의의 입사광을 반사하도록 적응된다.
따라서, 주어진 LED로부터의 광은 다른 구멍을 통과할 수 없는데, 이는 제1 인-커플링 면들이 음영 측에 있고, 제2 아웃 커플링 면들이 반사성이며, 나머지 측 면들이 TIR에 의해 모든 광을 반사하기 때문이다. 따라서, 조명 장치의 다른 광원들에서의 흡수 또는 산란으로 인한 광 손실은 없으며, 이는 양호한 광 효율을 보증한다. 더욱이, 광 가이드(따라서, 조명 장치)의 두께는 매우 작은, 바람직하게는 약 3 mm 이하의 두께일 수 있으며, 주로 LED들 자체의 두께에 의해 제한된다. 또한, LED들 및 제2 아웃 커플링 면들만이 불투명이어야 하므로, 조명 장치의 상당한 영역이 투명할 수 있는데, 이는 조명 장치가 턴오프될 때 주변 환경과 보다 쉽게 조화될 수 있게 한다. 투명성은 경사진 반사성 아웃 커플링 면들 아래에 부분적으로 LED들을 배치함으로써 더 향상될 수 있다.
바람직하게는, 구멍들은 갈지자 분포(staggered distribution)에 따라 광 가이드의 면에 배열된다. 더 바람직하게는, 구멍들은 구멍들의 열로부터 인-커플링된 광이 다음 구멍들의 열의 제2 아웃 커플링 면들에 충돌하지 않도록 배열된다. 이것은 조명 장치의 광 혼합성의 향상을 제공한다. 광 가이드에서의 광 혼합은 LED들 사이의 광속 및 칼라 차이들에 대해, 그리고 또한 단위 m2당 소수의 LED의 고장에 대해 조명 장치를 강하게 한다.
이하, 본 발명의 이들 및 다른 양태들은 본 발명의 현재 바람직한 실시예를 나타내는 첨부 도면들을 참조하여 더 상세히 설명된다.
도 1a는 제1 실시예에 따른 커버층을 구비한 조명 장치의 개략 사시도.
도 1b는 도 1a의 조명 장치의 개략 평면도.
도 1c는 도 1a의 조명 장치의 개략 측면도.
도 1d는 도 1a의 조명 장치의 커버층 내의 투명 영역의 개략 평면도.
도 2a는 제2 실시예에 따른 커버층을 구비한 조명 장치의 개략 측면도.
도 2b는 도 2a의 조명 장치의 커버층 내의 투명 영역의 개략 평면도.
도 2c는 도 2a의 조명 장치의 개략 평면도.
도 3은 커버층 내의 투명 영역들을 통한 광원들로부터의 직접 광을 방지하기 위한 광원들의 배치를 설명하기 위한 커버층을 구비한 조명 장치의 개략 측면도.
도 4는 커버층 내의 투명 영역들이 광 가이드로부터 입사하는 광의 평행도에 적응되는 제3 실시예에 따른 커버층을 구비한 조명 기구의 개략 측면도.
도 5는 커버층 내의 투명 영역들이 반사면들을 포함하는 제4 실시예에 따른 커버층을 구비한 조명 장치의 개략 측면도.
도 6은 커버층이 광 가이드에 열 전도 하위 층을 포함하는 제5 실시예에 따른 커버층을 구비하는 조명 장치의 개략 측면도.
도 7a는 광원이 커버층에 부착되는 제6 실시예에 따른 커버층을 구비하는 조명 장치의 개략 측면도.
도 7b는 도 7a의 커버층의 개략 저면도.
도 8은 커버층이 투명하고 반사 슬릿들을 구비하는 제7 실시예에 따른 커버층을 구비하는 조명 장치의 개략 단면도.
도 9는 커버층이 인덴테이션들을 구비한 투명 하위 층 및 개구를 구비한 광 차단 하위 층을 포함하는 제8 실시예에 따른 커버층을 구비한 조명 장치의 개략 측 면도.
도 1a는 제1 실시예에 따른 커버층을 구비한 조명 장치의 개략 사시도이다. 커버층(102)은 광 가이드(101)의 정면에 배열되고, 광 가이드(101)에 부착된다. 도 1b는 커버층(102)의 표면(102a)을 보여주는, 도 1a의 조명 장치의 개략 평면도이다. 하부의 아웃 커플링 수단(106) 및 광원들(103)이 점선으로 도시되어 있다.
광 가이드 내에는 광을 방출하기 위한 다수의 광원(103)이 배열되어 있다. 광은 광 가이드 내에서 확산되고 혼합된 후, 광 가이드에 배열된 아웃 커플링 수단(106)에 의해 타겟 방향(z)으로 광 가이드로부터 외부로 지향된다. 통상적으로, 광 가이드의 재료는 PMMA 또는 PC이다. 커버층(102)은 광을 차단하지만, 방출 광에 투명한 영역들(104)을 구비하며, 이 영역들(104)은 광 가이드로부터 아웃 커플링 수단을 통해 외부로 지향되는 광이 이 영역들을 통과하도록 배열된다. 커버층은 타겟 방향(z)에 면하는 주면(102a) 및 광 가이드에 면하는 대향 주면을 갖는다. 광을 차단하기 위해, 커버층은 광원들에 의해 방출되는 광을 흡수하는 재료를 포함하거나 그러한 재료로 구성될 수 있다. 통상적으로, 커버층은 플라스틱이지만, 목재, 금속 등과 같은 거의 모든 타입의 재료일 수 있다.
도 1c는 도 1a의 조명 장치의 개략 측면도이며, 광 가이드(101) 및 커버층(102)의 단면을 보여주고 있다. 예시적인 광선 자취가 점선 화살표로 표시되어 있다. 도 1d는 도 1a의 조명 장치의 커버층(102) 내의 투명 영역(104)의 타겟 방향(z)으로부터의 개략 평면도이다. 커버층(102)은 광 가이드(101)와 광학 접촉하지 않는데, 이는 그러한 접촉이 광 가이드 및 조명 기구의 기능 및 효율을 해칠 수 있기 때문이다. 광학 접촉은 커버층과 광 가이드 사이의 최소의 에어 갭에 의해서도 방지될 수 있다. 통상적으로, 바람직하게는 장치의 주변에서 예를 들어 나사들 또는 클램프들에 의해 커버층을 광 가이드에 부착하거나, 광 가이드 내에 광이 존재하지 않는 소정의 지점들에서 광학 접촉을 갖거나 갖지 않도록 커버층을 광 가이드에 부착하는 것은 커버층과 광 가이드 사이의 해로운 광학 접촉을 방지하는 데 충분하다.
도 1b에서, 광원들은 아웃 커플링 수단들(106) 사이에 대칭으로 배치된다. 여기서, 커버층의 투명 영역들(104)은 원형이며, 아웃 커플링 수단의 정면에 중심을 갖는다. 커버층은 면적 A를 가지며, 여기서는 길이 b 및 d의 변들을 갖는 직사각형이다. 하부의 광 가이드는 커버층에 의해 실질적으로 커버된다.
도 1c에서, 투명 영역들(104)은 커버층(102) 내에 관통 홀들을 형성하는 개구들을 포함한다는 것을 알 수 있다. 개구들은 타겟 방향으로 더 큰 개공을 갖는 깔때기 형상이며, 내면(108)을 갖는다. 광원(103)은 광 가이드의 관통 홀들 내에 배치됨을 알 수 있다. 광원은 측면 발광하는, 즉 광 가이드의 면에 수직인 타겟 방향(z)으로가 아니라 광 가이드의 면 내에서 주로 광을 방출하는, 예를 들어 100 mW 이하의 저전력 LED인 것이 바람직하다. LED들은 예를 들어 커버층(102)이 부착되는 대향면 상에서 광 가이드(101)에 부착되는 PCB(도시되지 않음)에 부착되고, 전기적으로 접속될 수 있다. 물론, PCB 또한 광학 접촉 없이 광 가이드에 부착되어야 한다.
여기서, 아웃 커플링 수단(106)은 광 가이드 내의 깔때기 형상의 원뿔 리세스(recess) 형태의 테이퍼 구조를 가지며, 커버층 내의 투명 영역들(104)은 광 가이드 내의 아웃 커플링 수단에 대향 배치된다. 아웃 커플링 수단들은 광 가이드 내에서 이동하는 광에 대한 반사면들을 제공한다. 광 가이드의 주면들에 평행하게 이동하는 광을 반사하고, 그러한 광을 타겟 방향(z)으로, 즉 커버층 및 투명 영역들을 향해 주면들 중 하나로부터 외부로 지향시키기 위해, 면들은 여기서 타겟 방향에 대해 45도로 배열된다.
일반적으로, 조명 장치의 주면의 면적 및 그의 변 길이들은 통상적으로 두께에 비해 예를 들어 10배 이상 큰데, 즉 광 가이드 및 커버층은 통상적으로 얇은 구조이다. 예를 들어, 두께는 1-100 mm, 변 길이는 0.1-5 m, 그리고 면적은 10 cm2 내지 10 m2일 수 있다. 일부 응용 분야에서, 조명 장치의 주면의 면적은 수백 cm2 내지 수 m2이며, 두께는 단지 수 밀리미터이다. 예를 들어, LED들이 광원으로 사용될 때, 광 가이드의 두께는 1.0-1.5 mm이며, 광 가이드의 주면의 cm2마다 최대 하나의 광원이 존재할 수 있다. 광원들은 통상적으로 광 가이드의 두께보다 큰 거리만큼 아웃 커플링 수단으로부터 이격된다. 예를 들어, 광 가이드가 수 밀리미터의 두께인 경우, 통상적으로 광원들은 아웃 커플링 수단으로부터 수 센티미터 이상 이격된다. 이웃하는 아웃 커플링 수단들은 통상적으로 이 거리 이상으로 이격되며, 따라서 이웃하는 광원들도 그러하다. 광 가이드 내의 아웃 커플링 수단들의 밀도는 광원들의 밀도 이상인 것이 바람직하다.
도 2a는 제2 실시예에 따른 커버층(202)을 구비한 조명 장치의 개략 측면도이며, 광 가이드(201) 및 커버층(202)의 단면을 보여주고 있다. 예시적인 광선 자취는 점선 화살표로 표시되어 있다.
도 2b는 도 2a의 조명 장치의 커버층(202) 내의 투명 영역(204)의 개략 평면도이며, 도 2c는 도 2a의 조명 장치의 평면도이다. 여기서, 투명 영역(204)은 타겟 방향(z)으로부터 보여지며, 직사각 단면을 갖는다. 이 실시예에서는 경사 미러인 하부의 아웃 커플링 수단(206)은 점선들로 표시되어 있다.
또한, 이 실시예에서, 커버층의 투명 영역(204)은 깔때기 형상의 개구를 포함한다. 개구는 2개의 대향 내면(208a, 208b)을 가지며, 아웃 커플링 수단에 의해 재지향되는 광이 개구를 통과할 수 있도록 배치된다. 광원들(203)로부터 방출된 광 가이드 내의 광은 아웃 커플링 수단(206)의 미러면 표면(206a)에서 반사되어, 커버층 및 개구(204)를 향해 지향된다. 도시된 예에서, 광원들 각각은 하나의 아웃 커플링 수단에 더 가깝게 배치된다. 그러나, 각각의 광원에 가장 가까운 아웃 커플링 수단은 그 광원을 차단하여, 광이 가장 가까운 아웃 커플링 수단을 통해 개구를 향해 지향되지 못하게 한다. 광원들은 대신에, 가장 가까운 아웃 커플링 수단으로부터 떨어지는 방향으로, 더 먼 아웃 커플링 수단을 향해 광을 주로 방출하도록 배열되는데, 이 더 먼 아웃 커플링 수단은 개구들(204)을 통해 광을 타겟 방향(z)으로 지향시킨다. 먼 아웃 커플링 수단에 의해 외부로 지향되기 전에, 광은 다른 광원들로부터의 광과 혼합될 수 있다.
조명 장치의 사시도, 즉 도 1의 제1 실시예에 대해 도시된 도면들에 대응하는 사시도는 제2 실시예에 대해서는 제외되었다. 그러나, 도시된 예들 및 이러한 예들 사이의 공통적인 특징들에 비추어, 도 1a에 대응하는 사시도가 제2 실시예에 대해 어떻게 보일 것인지는 쉽게 이해될 것이다.
또한, 조명 장치는 이제 도 2a-2c와 관련하여 설명된다. 10으로 표시된 조명 장치는 투명 광 가이드 플레이트(201)를 포함한다. 광 가이드(201)의 일면은 LED(203)를 각자 수용하는 복수의 구멍(14)을 구비한다. 구멍(14)은 광 가이드(210)의 전체 두께를 통하는 구멍 또는 광 가이드(201)의 일면에 위치하는 구멍일 수 있다. LED들(203)은 측면 발광(side emmiting) LED 또는 약 90도 경사진 상부 발광(top emmiting) LED일 수 있다. 또한, LED들(203)은 조명 장치(10)의 전체 전력 소비를 줄이기 위해 60 mW 정도의 저전력 LED인 것이 바람직하다. 또한, 그러한 LED는 매우 많은 열을 생성하지 않으며, 히트 싱크와 같은 열 관리 수단에 대한 필요를 줄일 수 있다. 또한, 그러한 LED는 통상적으로 보다 작으며, 보다 얇은 조명 장치(10)를 제공한다.
일반적인 구현에서, 광 가이드(201)의 두께는 약 1.2 mm이고, 구멍들(14)의 기초 면적은 약 2.8-3.5 x 5.5 mm이며, LED들(203)은 약 0.8 mm의 높이 및 2.8 mm의 폭을 갖는다. 광 가이드(201)의 단위 cm2당 대략 하나의 LED(203)가 제공된다. LED 효율의 개선 및/또는 더 높은 전력의 LED들의 사용은 조명 장치의 광 출력을 동일하게 유지하면서 보다 큰 LED 간격을 허가할 것이라는 점에 유의해야 한다.
각각의 구멍(14)은 구멍(14) 내의 LED(203)로부터의 광을 광 가이드(201) 내로 결합하기 위한 제1 인-커플링 측부면(18)을 구비한다. 각각의 구멍(14)의 반대편에는, 광 가이드(201)부터의 광을 아웃 커플링하기 위한 제2 아웃 커플링 측부면(206)이 제공된다. 바람직하게는, 아웃 커플링 면(206)은 광 가이드 플레이트(201)의 면에 대해 약 45도로 배열된 에어 슬릿 및 미러가 뒤따르는 베어 면이며, 이 경우에 광은 광 가이드(201)의 법선을 따르는 방향으로, 즉 여기서는 z 방향으로 광 가이드(210)로부터 아웃 커플링된다. 입사 광의 대부분이 손실 없이 민둥 면에서 내부 전반사(TIR)를 통해 반사될 것이다. 나머지 광은 TIR 면 뒤의 미러에 의해 반사되어 광이 다음 구멍에 들어가는 것이 방지된다. 아웃 커플링 면들(206)은 응용에 따라 광을 광 가이드(210)의 어느 한 면 또는 양면으로 아웃 커플링할 수 있다. 인-커플링 면(18)과 대향 아웃 커플링 면(206) 사이의 각각의 구멍(14)의 나머지 측벽들(22a, 22b)은 예를 들어 TIR을 통해 임의의 입사 광을 반사하도록 적응된다. TIR은 측벽들(22)을 광의 평균 방향에 평행하게 적절히 배향함으로써 달성될 수 있다. 구멍들(14)은 또한 모든 인 커플링 측부면들(18)이 하나의 방향(도 1a에서 양의 z 방향 또는 "상향")에 면하도록 배열된다. 결과적으로, 모든 대향 아웃 커플링 면들(206)은 반대 방향(도 1a에서 음의 z 방향 또는 "하향")에 면한다.
조명 장치(10)의 동작 동안, 하나의 LED(203)에 의해 방출되는 광은 하나의 LED(203)가 수용되는 구멍(14)의 인 커플링 측부면(18)을 통해 광 가이드(201) 내로 결합된다. 이어서, 광은 직접(예시적인 광선 자취들(24a)로 표시됨) 또는 적어도 하나의 다른 구멍(14)의 측벽(22)에 의해 반사된 후에(예시적인 광선 자취(24b)로 표시됨) 소정의 다른 구멍(14)의 아웃 커플링 측부면(206)을 통해 광 가이드(201)의 외부로 결합된다.
따라서, 주어진 LED(203)로부터의 광은 다른 구멍(14)을 통과하지 않는데, 이는 인 커플링 측부면들(18)이 음영 측에 있고, 아웃 커플링 측부면들(206)이 반사성이며, 나머지 측벽들(22)이 TIR에 의해 모든 광을 반사하기 때문이다. 따라서, 조명 장치(10)의 다른 광원들에서의 흡수 또는 산란으로 인한 광의 손실을 없으며, 이는 양호한 광 효율을 보장한다. 더욱이, 광 가이드(201)(따라서, 조명 장치(10))의 두께는 매우 작으며, 주로 LED들(203) 자체의 두께에 의해 제한될 수 있다.
조명 장치(10)의 광 혼합도는 많은 것들 중에서 특히 구멍들(14) 간의 거리, 즉 구멍 밀도에 의해 제어된다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 주어진 위치에서 광 가이드(201)로 입사하는 광은 다양한 아웃 커플링 측부면(206)에서 광 가이드(201)로부터 출사될 수 있다. 높은 구멍 밀도(즉, 구멍들(14) 사이의 짧은 거리)가 존재하는 경우, 주어진 LED(203)로부터의 광의 대부분은 주어진 LED(203)의 인 커플링 측부면(18)에 대향하는 (다른 구멍(14)의) 아웃 커플링 측부면(206)을 통해 아웃 커플링될 것이다. 반면에, 구멍 밀도가 낮은 경우(즉, 구멍들(14) 사이의 거리가 긴 경우), 주어진 LED(203)로부터의 광은 많은 아웃 커플링 측부면(206)으로 확산되며, 많은 LED(203)로부터의 광은 광 가이드(201)를 벗어나기 전에 혼합될 것이다.
또한, 광 혼합 특성은 도 1a에 도시된 바와 같이 갈지자 분포에 따라 구멍들(14)을 배열함으로써 향상될 수 있다. 광 출사는 제한된 각도의 출발 범위를 가질 수 있으며, 이에 따라 광은 그 범위 밖에 있는 경우 가장 인접하는 아웃 커플링 측부면들(206)의 열에 충돌하지 않을 것이다. 대신에, 광은 아웃 커플링되기 전에 광 가이드(201) 내에서 더 이동하도록 강제되어, 광 가이드(201)의 면에서 더 많은 혼합이 이루어진다. 예를 들어, 출발 범위의 각도가 중심에서 약 80도인 경우, (도 1a의 갈지자 분포에서와 같이) 45도에 있는 임의의 아웃 커플링 측부면(206)은 "보이지 않을" 것이다. 출발 범위의 각도는 예를 들어 광 가이드(201)의 재료의 굴절률에 의해, LED의 방사 패턴에 의해, 그리고/또는 (존재할 경우) 구멍 내의 콜리메이터에 의해 결정된다.
모든 구멍이 LED를 포함할 필요는 없으며, 일부 구멍들은 예를 들어 광의 아웃 커플링을 위해서만 사용될 수 있다는 점에 유의한다. 또한, LED 조명 장치는 적합하고, 이롭게도 컷 투 메저(cut to measure) 조명 장치이며, 따라서 원하는 형상 및 크기를 갖는 조명 장치가 보다 큰 조명 장치로부터 절단될 수 있다. 이러한 컷 투 메저 장치에서, LED들은 병렬로 접속되는 것이 바람직하다.
도 3은 커버층(302)이 커버층(302) 내의 투명 영역들(304)을 통과하는 광원들로부터의 직접 광을 어떻게 방지할 수 있는지를 설명하기 위한 커버층을 구비한 조명 장치의 개략 측면도이다. 광 가이드(301), 광원들(303), 아웃 커플링 수단(306) 및 커버층(302)은 도 1과 관련하여 설명된 것과 유사하다. 커버층이 광을 차단하고, 측면 발광 타입의 LED와 같은 측면 발광원들이 사용될 때, 예를 들어 불완전한 측면 발광 LED의 상부면을 통해 타겟 방향으로 여전히 직접 방출되는 광은 커버층이 도시된 예에서와 같이 타겟 방향으로 광원들을 커버할 때 방지된다. 그러나, 광원들(303)이 투명 영역들(304)을 향해 또한 지향되고 그들을 통해 출사되는 광을 방출할 위험성이 여전히 존재한다. 이것은 광 가이드의 타겟 방향(z)과 평면(xy) 사이의 방향들의 광원에 의해 광이 방출될 때 발생할 수 있다. 이러한 광이 60도와 같이 눈부심 요구들에 의해 설정되는 소정의 각도보다 작은 각도로 타겟 방향(z)으로부터 벗어날 때, 그러한 요구들은 이행되기 어려울 수 있다. 그러나, 이러한 종류의 경사진 직접 광은, 조명 기구가 눈부심 요구들에 의해 설정되는 각도 한계 내에 있는 각도들로 커버층의 타겟 방향측으로부터 관찰될 때, 광원들(303)의 어떠한 발광 부분(305)도 투명 영역들(304), 여기서는 개구들을 통해 보이지 않도록 커버층 및 투명 영역들을 배열함으로써 방지될 수 있다.
도 3a에서, 점선(351)은 편향 각도 α에서의, 여기서는 가능한 최대 각도에서의 개구(304)를 통한 시선을 표시한다. 최대 가능 α 각도는 시선이 광 가이드에 면하는 개구의 개공, 여기서는 포인트 Pi에 접하는 동시에 가능한 한 포인트 Pi로부터 먼, 타겟 방향의 개구의 개공, 여기서는 포인트 Po에 접할 때 발생한다.
모든 개구를 통해 대응하는 선들이 그려질 때, 커버층의 광 가이드 측에 이러한 선들 사이에 가상 영역(350)이 형성된다. 이 영역은 타겟 방향측에서 개구들을 통해 커버층의 대향측에 이르는 직접 경로가 존재하지 않는 위치들을 나타낸다.
영역(350)은 3차원(3D) 사례에서는 부피에 대응하며, 영역(350)은 단지 일반 원리를 설명하는 데 사용된다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
광원들의 광 방출 부분들이 영역(350) 내측에 배치되도록 커버층(302)과 개구(304)를 배열함으로써, 광속 내의 광원들로부터의 직접 광이 방지된다. 영역(350)(또는 3D의 사례에서의 대응 부피)은 커버층의 두께가 증가할 때 그리고/또는 개구들(투명 영역들)의 개공들이 감소할 때 그리고/또는 이웃 개구들(투명 영역들) 간의 거리가 증가할 때 증가하는데, 즉 광원의 발광부가 배치될 위치들이 더 많아진다.
점선이 포인트 Pi에만 접하도록 유지하면서, 타겟 방향에 대한 각도 α를 일정하게 유지함으로써, 영역(350)에 대응하는 대안 영역이 형성될 수 있다는 것을 더 이해해야 한다. 이 경우에 각도 α가 눈부심 요구들에 의해 설정되는 각도인 경우, 이러한 요구들은 광원들의 발광부들이 이 대안 영역 내에 위치하도록 커버층을 배열함으로써 만족될 수 있지만, 이 경우에는 직접 광이 발생할 수 있는 α보다 큰 각도들이 존재할 수 있다.
도 4는 커버층(402) 내의 투명 영역(404)이 광 가이드(401)로부터의 광의 평행도(대안으로 비 평행도)에 적응되는 제3 실시예에 따른 커버층을 구비한 조명 장치의 개략 측면도이다. 이 예에서, 아웃 커플링 수단(406)에 의해 제공되어 타겟 방향(z)으로 지향되는 광속 내의 광은 타겟 방향으로부터 각도 θ보다 많이 편향되지 않거나, 광속 내의 광의 적어도 주요 부분은 이 각도보다 적게 편향된다. 따라서, 각도 θ는 광속의 평행도를 나타내는 평행 각도로서 보여질 수 있다. 편평한 광 가이드 내의 광이 평형화되지 않을 때, 광 가이딩 조건들(내부 전반사, TIR)은 광 가이드 내의 임의의 빔 각도가 광 가이드의 평면(xy)에 대해 45도 이내에 있도록 지정한다. 이것이 사실이고, 아웃 커플링 수단이 평면에 대해 약 45도 경사진 미러형 표면과 같은 반사면을 포함하는 경우, θ도 약 45도라는 점에 주목할 수 있다. 그러나, 경사각은 굴절률에 의존하며, 예를 들어 n=1.5인 광 가이드 재료에서 반사면을 제공하는 원뿔은 통상적으로 +/- 42도이다.
여기서, 투명 영역(404)은 타겟 방향(z)에 대해 경사각 β를 갖는 선형 경사를 구비하는 깔때기 형상의 개구를 포함한다. 개구는 내면(408)을 갖는다. 개구는 타겟 방향으로 더 넓은 개공(wo) 및 광 가이드에 면하는 더 작은 개공(wi)을 갖는다. 여기서, 경사각 β는 적어도 평행 각도 θ이다. 이러한 방식으로, 내면(408) 내에 광이 존재하지 않거나, 적어도 광량이 감소된다. 내측 폭(wi)은 아웃 커플링 수단(406)에 의해 타겟 방향으로 지향되는 광의 모두 또는 적어도 주요 부분이 개구(404)에 의해 수신되도록 선택된다. 이를 달성하기 위해, 내측 개공은 더 넓어야 하는데, 즉 wi가 클수록, 아웃 커플링 수단에 의해 반사되는 광은 개구의 내측 개공에 도달하기 전에 더 멀리 이동해야 한다는 것을 쉽게 이해한다. 따라서, 개구들을 더 작게, 따라서 덜 보이게 유지하기 위해, 커버층은 광학 접촉 없이 광 가이드 및 아웃 커플링 수단에 가능한 한 가까이 배열되어야 한다. 본 실시예에서, 개구의 내측 폭(wi)은 아웃 커플링 수단의 폭(wm)보다 크다.
다른 실시예에서, 내측 개공은 덜 넓으며, 따라서 아웃 커플링 수단으로부터의 광의 일부는 커버층의 내면(402b) 상에 입사되어, 조명 장치에 의해 생성되는 광속으로부터 배제된다. 이것은 효율을 감소시키지만, 소정 응용에서는, 예를 들어 덜 가시적인 조명 기구를 형성하기 위해 작은 개구들이 요구될 때 또는 다른 수단에 의해 더 적은 조명이 달성될 수 없을 때에는 여전히 바람직할 수 있다.
개구들(404)을 훨씬 덜 보이게 하기 위해, 개구들의 내면(408)은 커버층의 외면(402a)과 유사한 외관을 제공할 수 있다. 예를 들어, 커버층의 외면이 호소력 있는 또는 구별되는 외관을 형성하기 위해 텍스처를 구비할 때, 개구의 내면들은 유사한 텍스처를 구비할 수 있다.
다른 실시예에서는, 광 흡수 층을 구비한 개구의 내면 상에 광이 입사하며, 따라서 입사광은 반사되지 않는다. 이러한 방식으로, 개구들의 낮은 가시성이 달성될 수 있지만, 경사각 β는 평행각 θ보다 작으며, 일부 광이 개구들을 통과할 때 손실된다.
도 5는 커버층(502) 내의 투명 영역(504)이 깔때기 형상의 개구 형태를 갖는 제4 실시예에 따른 커버층을 구비한 조명 장치의 개략 측면도이다. 깔때기 형상의 개구는 반사 내면들(508)을 갖는다. 여기서, 반사 내면들은 커버층 내의 깔때기 형상의 개구의 내면들에 미러형 재료와 같은 매우 반사적인 재료를 제공함으로써 형성되었다. 반사 내면들(508)은 아웃 커플링 수단(506)에 의해 제공되는 광속의 후속 평행화를 위해 배열된다. 도 4의 실시예와 마찬가지로, 개구의 내측 개공은 아웃 커플링 수단에 의해 타겟 방향으로 지향되는 광의 모두 또는 적어도 주요 부분이 개구에 의해 수신되도록 형성된다. 내면들이 미러형 재료를 구비하는 것을 제외하고는, 도 5의 조명 장치는 도 2a-2c의 장치와 유사하다는 점에 주목할 수 있다.
광은 45도로 배열되고 광 가이드의 주면들 사이에 연장하는 아웃 커플링 수단(506), 여기서는 미러에 의해 광 가이드(501)로부터 커버층 개구(504)를 향해 외부로 지향된다. 광 가이드는 두께 hg를 가지며, 커버 플레이트의 두께는 hc이다. 깔때기 형상의 개구는 입구 폭 wi 및 출구 폭 wo를 갖는다. 예시적인 광선 자취가 도 5에 점선 화살표로 표시되어 있다.
직접 광선, 즉 반사 없이 직접 개구를 통과할 수 있고 타겟 방향(z)에 대해 최대 각도를 갖는 광선은 atan((w0+wi)/(2hc))도의 각도를 갖는다. 간접 광선, 즉 반사하면서 개구를 통과할 수 있는 광선은 90-2atan((w0-wi)/(2hc))도의 최대 각도를 갖는다. 효율적인 콜리메이터 설계를 위해, 이러한 소위 컷오프 각도들은 통상적으로 거의 동일해야 하며, 그 결과는 다음과 같다.
Figure 112009029252441-pct00001
광 가이드 내의 광이 평행화되지 않을 때, 광 가이딩 조건들(TIR)은 광 가이드 내의 빔 각도가 가이드의 평면(xy)에 대해 약 45도 내에 있도록 지정한다. 여기서, 이것은 대략적으로 깔때기 입구 wi가 모든 아웃 커플링된 광을 포획하기 위해 적어도 2hg이어야 한다는 것을 의미한다.
wi=2hg를 수학식 1과 결합하고, 컷오프 각도 방정식 중 하나를 이용함으로써, 다음과 같은 결과가 얻어진다.
Figure 112009029252441-pct00002
이 식은, 예를 들어 광 가이드 및 커버층이 동일 두께를 가질 때, 즉 hc=hg일 때, 후속 평행화만을 통해, 즉 반사 내면들을 갖는 개구에 의해 66도의 컷오프 각도가 얻어질 수 있다는 것을 보여준다. (사무실 조명 응용을 위한 일반적인 눈부심 요건인) 60도의 컷오프 각도를 얻기 위해, 커버층은 광 가이드 두께의 약 1.4배의 두께를 가져야 한다.
따라서, 이러한 종류의 후속 콜리메이터는, 커버층이 광 가이드의 두께의 1.4배 이상으로 충분히 두꺼울 때, 적어도 일 방향으로 충분한 평행도를 제공할 수 있다.
다른 실시예들에서는, 커버층이 후속 평행화를 위해 사용되지 않을 때, 커버층은 광 가이드보다 얇을 수 있다는 점에 유의한다.
다른 실시예에서, 개구는 투명 재료로 채워지며, 또 다른 실시예에서, 개구는 반사 내면을 갖지 않는 대신에, 렌즈로서 형성되는 개구 내의 투명 재료에 의해 후속 평행화가 달성된다.
도 6은 커버층(602)이 광 가이드(601)에 면하는 열 전도 하위 층(612b)을 포함하는 제5 실시예에 따른 커버층을 구비한 조명 장치의 개략 측면도이다. 커버층은 또한 타겟 방향에 면하는 상부 하위 층(612a)을 포함한다. 열 전도 층(612b)은 광 가이드 내의 관통 구멍들 내에 배치되는 광원들(603)과 접촉한다. 여기서, 투명 영역(604)은 양 하위 층들(612a, 612b)을 통해 연장하는 깔때기 형상의 개구이며, 개구는 광학적으로 투명한 재료(610)로 채워진다.
대안 실시예에서, 커버층은 단일층 열 전도 재료로 구성된다.
도 7a는 LED 광원(703)이 커버층(702)에 부착되는 제6 실시예에 따른 커버층을 구비한 조명 장치의 개략 측면도이다. 따라서, 커버층은 광원에 대한 기판으로서 사용된다. 커버층이 광 가이드(701)에 부착될 때, 광원은 광 가이드 내의 리세스 내에 배치된다. 이전 실시예들과 마찬가지로, 광원(703)은 광을 광 가이드(701) 내로 방출하며, 이어서 광은 아웃 커플링 수단(706)에 의해 커버층 내의 개구들(704)을 통해 타겟 방향(z)으로 지향된다. 개구들은 타겟 방향으로 아웃 커플링 수단의 정면에 배치된다.
도 7b는 도 7a의 커버층의 개략 저면도이다. 커버층은 커버층에 부착된 광원들(703)의 급전 및/또는 제어를 위한 도체 라인들을 구비한다. 도체들은 커버층의 내면 상에 인쇄되며, 따라서 커버층은 적어도 부분적으로는 인쇄 회로 보드(PCB)로 구성되는 것으로 간주될 수 있다.
다른 실시예에서, 도체들은 커버층에 부착된 와이어들이며, 또 다른 실시예에서, 광원은 광 가이드를 경유하는 전기 접속들을 구비하고, 광원들은 광 가이드 의 리세스들에 배치될 때 전기적으로 접속된다.
도 8은 제7 실시예에 따른 커버층을 구비한 조명 장치의 개략 측면도이다. 광 가이드(901), 광원(903) 및 아웃 커플링 수단(906)은 이전 실시예들에서와 유사하다. 그러나, 여기서는, 커버층(902)이 광학적으로 투명한 재료이며, 광학적으로 투명한 영역들(904)은 커버층 내에 에어 슬릿들(914)을 포함한다. 여기서, 커버층은 광 가이드와 동일한 재료이지만, 다른 실시예들에서는 다른 재료일 수도 있다. 슬릿(914)이 투명 커버층 재료로 형성되는 경우, 반사면(908)이 형성된다. 여기서, 슬릿들은 결과적인 반사면들이 도 5와 관련하여 설명된 것과 유사한 방식으로 아웃 커플링 수단(906)에 의해 커버층(902)을 향해 지향되는 광을 후속 평행화하도록 형성된다. 투명 영역(904)은 슬릿들(914) 사이에 형성된 커버층의 일부(910)를 포함한다. 아웃 커플링 수단으로부터의 광은 커버층의 그 일부를 통과한다.
도 9는 커버층(1002)이 인덴테이션들(1014)을 구비한 투명 하위 층(1012b)을 포함하는 제8 실시예에 따른 커버층을 구비한 조명 장치의 개략 측면도이다. 광 가이드(1001), 광원(1003) 및 아웃 커플링 수단(1006)은 제7 실시예에서와 유사하지만, 여기서는 커버층 내의 투명 영역(1004)이 슬릿들 대신에 투명 하위 층(1012b) 내에 에어 인덴테이션들(1014)을 포함한다. 인덴테이션들(1014)은 예를 들어 엠보싱에 의해 형성될 수 있다. 인덴테이션(1014)이 투명 커버층 재료 내에 형성될 경우, 반사면들(1008)이 형성된다. 인덴테이션들(1014)은 이전 실시예의 슬릿들과 유사하게, 결과적인 반사면(1008)이 아웃 커플링 수단(1006)에 의해 커버층(1002)을 향해 지향되는 광을 후속 평행화하도록 형성된다. 여기서는, 단지 하 나의 투명 커버층 대신에, 커버층(1002)은 투명 영역들(1004)을 제외하고 투명 하위 층(1012b)을 커버하는 추가적인 외측 불투명 하위 층(1012a)을 또한 포함한다. 불투명 커버층(1012a)은 투명 영역들(1004)에 개구들을 갖는다.
조명 장치의 사시도 및 평면도, 즉 제1 실시예에 도시된 도면들에 대응하는 사시도 및 평면도는 제3 내지 제8 실시예에서 배제되었다는 점에 주목할 수 있다. 그러나, 도 1a-1b와 유사한 사시도 및 평면도는 제3 내지 제8 실시예에도 적용 가능하다. 대안으로, 커버층 내의 투명 영역 및/또는 광 가이드의 아웃 커플링 수단은 도 2b와 유사한 직사각 형상을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 조명 장치의 응용들은 사무실 조명 또는 분위기 또는 장식 조명과 같은 실내 조명, 빌딩, 간판 등과 같은 실외 조명 등을 포함한다.
본 발명은 도면들 및 상기 설명에서 상세히 도시되고 설명되었지만, 그러한 도시 및 설명은 제한적인 것이 아니라, 설명적이거나 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 본 발명은 개시된 실시예들로 한정되지 않는다.
예를 들어, 커버층 내의 개구의 렌즈 또는 반사 내면이 후속 평행화와 다른 타입의 후속 적응, 예를 들어 타겟 방향을 변경하기 위한 광속의 재지향을 위해, 또는 광의 확산을 위해 배열되고, 광속이 덜 평행화되게 하며, 커버층 내의 후속 평행화가 광 가이드에서 그리고/또는 광원들에서 직접 제공되는 평행화와 결합되고, 평행화가 단지 광 가이드에서 그리고/또는 광원들에서만 직접 발생하고, 개구들이 평행한 내면들을 갖거나, 깔때기형 개구가 선형 내면 경사를 갖지 않는 대신에 곡률을 가진 내면들을 갖고, 커버층이 강체, 반강체(semi-rigid) 또는 유연하 고, 커버층을 포함하는 조명 장치가 여기에 도시된 것과 다른 형상을 갖고, 예를 들어 조명 장치가 박판인 대신에 전체적으로 또는 부분적으로 굽어지고, 예를 들어 오목하거나 볼록하고, 그리고/또는 가변 두께를 가지며, 광 가이드가 둘 이상의 표면을 통해 광을 방출하고, 둘 이상의 타겟 방향이 존재하며, 광 가이드의 두 면 이상에 커버층이 존재하고, 아웃 커플링 수단 및/또는 광원이 광 가이드의 다른 위치들에 배치되고, 아웃 커플링 수단이 다른 형상 및/또는 크기를 갖고, 둘 이상의 면을 제공하고, 상이한 각도의 면을 제공하고, 아웃 커플이 수단이 광 가이드로부터의 광을 상이한 방향으로 외부로 반사하고, 아웃 커플링 수단이 광 가이드의 둘 이상의 주면을 통해 광을 외부로 지향시키고, 아웃 커플링 수단이 광 가이드 내에 리세들을 포함하거나 포함하지 않고 광 가이드 자체의 일부가 아닌 반사 부분 및/또는 재료를 포함하는 등등의 실시예에서 본 발명을 동작시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 조명 장치는 적절하고 이롭게도 컷 투 메저 조명 장치이며, 따라서 원하는 형상 및 크기를 갖는 조명 장치가 보다 큰 조명 장치로부터 절단될 수 있다. 그러한 컷 투 메저 장치에서, 광원들은 병렬로 접속되는 것이 바람직하다.
개시된 실시예들에 대한 다른 변형들은 청구 발명을 실시할 때 이 분야의 기술자들에 의해 도면들, 명세서 및 첨부된 청구범위의 연구로부터 이해되고 달성될 수 있다. 청구범위에서, "포함하는"이라는 단어는 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않으며, 단수("a" 또는 "an") 표현은 복수를 배제하지 않는다. 소정의 수단들이 상이한 종속항들에 기재된다는 단순한 사실은 그러한 수단들의 조합이 이롭게 사용될 수 없음을 지시하지 않는다. 청구항들 내의 임의 참조 부호들은 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

Claims (14)

  1. 타겟 방향(z)으로 광속(luminous flux)을 제공하기 위한 조명 장치로서,
    광 가이드(101);
    광을 상기 광 가이드 내로 방출하기 위해 상기 광 가이드에 배열된 다수의 광원;
    상기 광 가이드에 배열되고, 상기 광 가이드로부터 광을 외부로 지향시키도록 되어있는 아웃 커플링 수단; 및
    광이 외부로 지향되는 쪽의 상기 광 가이드의 정면에 배열된 커버층
    을 포함하고,
    상기 커버층은 적어도 하나의 광학적으로 투명한 영역(104)을 구비하여, 상기 광 가이드로부터 외부로 지향되는 광이 상기 커버층을 통과하는 것이 허가되고,
    상기 적어도 하나의 광학적으로 투명한 영역(104)은 개구(aperture)를 포함하며, 상기 개구는 상기 타겟 방향으로 더 큰 개공(opening)(wo)을 갖는 깔대기(funnel) 형상인 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 커버층은 적어도 하나의 광학적으로 투명한 영역(104)을 제외하고는 광을 차단하는 조명 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학적으로 투명한 영역은 투명 재료(510)를 포함하는 조명 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 투명 재료(510)는 상기 아웃 커플링 수단으로부터의 광의 재지향을 위한 렌즈로서 형성되는 조명 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 개구의 내면(108)이 상기 아웃 커플링 수단으로부터의 광의 재지향을 위해 반사하는 조명 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 커버층은 상기 광 가이드의 두께(hg)보다 큰 두께(hc)를 갖는 조명 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광원들은 상기 커버층에 부착되는 조명 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 커버층은 전기 도체들(820)을 포함하거나 적어도 부분적으로 구성하는 조명 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 커버층은 열 전도층(612b)을 포함하거나 적어도 부분적으로 구성하는 조명 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광원들은 발광 다이오드(LED)인 조명 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 커버층은 상기 광 가이드의 두께보다 1.4배 이상의 두께를 갖는 조명 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
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