KR20120102062A - 원격 급전형 도광체를 갖는 조명 장치 - Google Patents

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KR20120102062A
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오드리 에이 셔먼
케빈 알 샤퍼
마이클 에이 마이스
소에만트리 위다그도
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

광원에 광학적으로 결합된 도광체, 및 원격 송신기로부터 수신된 에너지를 변환함으로써 광원에 전력을 공급하는 트랜스듀서를 갖는 조명 장치가 개시된다. 원격 송신기로부터 수신된 에너지는 무선 주파수 파, 마이크로파, 적외선 방사선, 가시광, 자외광, 태양광, 음파 또는 열을 포함할 수 있다.

Description

원격 급전형 도광체를 갖는 조명 장치{ILLUMINATION DEVICE HAVING REMOTELY POWERED LIGHTGUIDE}
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 원격 작동식 광원(remotely activated light source)에 의해 방출되는 광의 분포를 용이하게 해주는 도광체(lightguide)를 갖는 조명 장치에 관한 것이다.
도광체는 광원으로부터 광을 광원보다 훨씬 더 큰 영역에 걸쳐 분포시키는 것을 용이하게 하는 데 사용된다. 도광체는 광투과성 재료를 포함하며, 슬래브(slab), 웨지(wedge) 및 유사-웨지(pseudo-wedge) 형태와 같은 다양한 형태를 가질 수 있다. 대부분의 도광체는 에지(edge) 표면에서 광을 받아들이고 이러한 광을 배면과 출력면 사이의 내부 전반사에 의해서 광이 들어온 에지 표면의 반대쪽 에지 표면을 향해 전파할 수 있도록 설계된다. 광은 출력면 상에서 다양한 유형의 패턴으로 위치되는 추출 특징부를 사용하여, 출력면으로부터 균일하게 방출된다.
본 명세서에 개시된 조명 장치는 광원에 광학적으로 결합된 도광체, 및 원격 송신기로부터 수신된 에너지를 변환함으로써 광원에 전력을 공급하는 트랜스듀서(transducer)를 포함한다. 원격 송신기로부터 수신된 에너지는 무선 주파수 파(radiofrequency wave), 마이크로파, 적외선 방사선, 가시광, 자외광, 태양광, 음파 또는 열을 포함할 수 있다.
광원이 없는 조명 장치를 포함하는 조명 용품이 또한 본 명세서에 개시되어 있고, 조명 장치 및 용품을 사용하여 조명을 제공하는 방법도 개시되어 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시 형태가 하기의 상세한 설명에 기술된다. 어떠한 경우에서도 상기 개요가 청구 요지에 대한 제한으로서 해석되어서는 안되며 청구 요지는 본 명세서에 기술된 바와 같은 특허청구범위에 의해서만 한정된다.
본 발명의 이점 및 특징은 하기에 제공되는 상세한 설명과 관련하여 하기 도면을 고려하여 더욱 충분히 이해될 수 있다. 도면은 다양한 용품의 개략도이며, 반드시 축적에 맞게 도시되지는 않는다.
도 1은 본 명세서에 개시된 예시적인 조명 장치의 개략도.
도 2a 및 도 2b, 도 3a 및 도 3b 그리고 도 4 내지 도 9는 원격 송신기로부터 전력을 수신하는 예시적인 조명 장치의 개략도.
도 10은 예시적인 조명 장치를 포함하는 예시적인 피조명(illuminated) 용품의 개략도.
도 11a 및 도 11b는 예시적인 조명 장치를 포함하는 손목시계의 개략도.
도 12는 예시적인 조명 장치를 포함하는 스마트 라벨 캔(smart-labeled can)의 개략도.
도 13a 내지 도 13c는 예시적인 조명 장치가 사용되는 "스마트 재고" 시스템의 개략도.
본 발명은 2009년 10월 30일자로 출원된 미국 가출원 제61/256,827호 및 2009년 11월 23일자로 출원된 미국 가출원 제61/263,495호(둘 모두, 셔먼(Sherman) 등), WO 2010/005655 A2(셔먼 등), PCT/US2010/039577(어피닝(Appeaning) 등), US 7,044,373 B1(가버(Garber) 등), US 6,407,669 B1(브라운(Brown) 등), US 7,456,744 B2(쿤스(Kuhns) 등), 및 US2003/0004946 A1(반덴아본드(VanDenAvond) 등)에 관한 것이며, 이들의 개시 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
위에서 인용된 셔먼 등의 참조 문헌에 기술된 바와 같이, 손목시계, 라벨 및 의료 장치와 같은 일상적인 용품을 이들 용품의 피조명 버전으로 변환하기 위해 광원 및 도광체가 사용될 수 있다. 그러나, 광원은 몇몇 외부 전원 - 많은 경우에, 그러한 용품 내에 용이하게 포함될 수 없거나, 포함되더라도 용품의 설계에 제한을 가함 - 에 의해 급전된다.
광원에 원격적으로 급전할 수 있는 능력은 라벨, 보안 및 의료 장치, 그리고 서류 정리함(organizer)/컨테이너와 같은 많은 조명 응용에 영향을 줄 수 있다. 달아 맨 천장(drop ceiling)에 대한 조명된 천장 패널은 천장 그리드(grid)로부터 RF(radio frequency) 급전될 수 있어, "유선" 그리드와의 완전한 접촉이 가능하지 않은 경우 또는 그리드의 타일이 오정렬된 경우, 물리적 접촉을 필요로 함이 없이 조명이 여전히 기능하게 될 것이다. RF 전원이 식별 부분 - 전형적으로 무선 주파수 식별(radio frequency identification, RFID) 기술이라고 함 - 을 포함하는 경우, RFID 기술이 사용되는 보통의 "추적(track and trace)"을 넘어서 피조명 용품으로부터 다양한 유형의 정보를 획득하는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 못쓰게 된 광원 또는 광원이 전원으로부터 너무 많은 전력을 소비할 때와 같은 정보를 제공하기 위해 RFID 기술이 사용될 수 있을 것이다. 부가적으로, RFID 기술은 제품을 광고하기 위해 사용될 수 있고, 도서관에서 사용되는 것과 같은 시스템에 대해서는, 구매 수수료의 징수를 확인하도록 설정될 수 있다. 이는 점포 소유자 및 소비자에게 동시에 동일한 부분에서 이점을 제공한다.
본 발명은 피조명 용품의 개별적인 부분에 위치되거나 조명될 용품에의 물리적 연결 없이 원격적으로 위치된 전원으로부터 발광 다이오드(light emitting diode, LED)와 같은 광원에 급전하는 방식을 기술한다. 본 발명은 용품의 상이한 부분들로 전력을 전송하는 물리적 전도성 경로를 제공함으로써 또는 유도 전력을 사용하여 무선으로 전력을 전송하는 수단을 제공함으로써 달성될 수 있다.
패러데이(Faraday)의 법칙은 폐경로 또는 폐루프에 의해 둘러싸여 있는 표면을 통과하는 시변 자기장(time-varying magnetic field)이 루프 둘레에 전압을 유도한다는 것을 나타낸다. 전원 안테나가 폐쇄형 안테나 코일(closed antenna coil)에 아주 근접해 있을 때, 코일에 전류의 흐름이 생성되도록 폐쇄형 안테나 코일에서 전압(기전력(electromotive force) 또는 EMF라고 함)을 유도하는 시변 자기장이 발생된다. 폐쇄형 안테나 코일에 연결되는 광원은, 폐쇄형 안테나 코일에 연결된 경우, 조명을 제공할 수 있다. 예시적인 실시예 1에 기술된 바와 같이, 장식 특징부로서의 피조명 손목시계줄이 요망되는 경우, 광원이 손목시계줄에 포함될 수 있고 광원용 전원이 손목시계 본체에 포함될 수 있다. 전원은 손목시계에 급전하는 데 사용되는 배터리를 포함할 수 있다.
브랜드 마킹(marking)을 갖는 피조명 라벨이 실시예 2에 기술된 바와 같이 제조될 수 있는데, 여기서 점탄성 도광체가 캔 상의 라벨의 구조체 내에 포함되어 있다. 캔이 고객들의 관심을 끌 수 있는 점포 선반에 진열되어 있을 때 LED와 같은 광원이 원격 위치로부터 급전될 수 있다.
LED와 같은 광원은 LED가 빛나는 것처럼 보이도록 RF 신호의 빠른 파동에 의해 RF 급전될 수 있고, 간헐적인 파동은 LED가 점멸하게 하는 데 사용될 수 있다. 색상을 위해 상이한 전압들을 이용하는 LED들을 사용하는 유색 광원들이 급전될 수 있고, 신호 세기의 증가 또는 감소에 의해 색상이 추가 또는 변경될 수 있다. 또한, 각각 상이한 색상을 갖는 2개 이상의 RF 회로들이 시스템에 이용되는 경우, 손목시계 또는 라벨이 광원들 중 하나 이상을 펄스 구동시켜 패턴, 색상 변화 등을 형성할 수 있는 것이 고려된다.
감압 접착제(pressure sensitive adhesive, PSA) 도광체와 같은 점탄성 도광체가 병(bottle)의 기재에 라벨을 접합, 예를 들어 녹색 프렐(Prell)™ 샴푸 병 상에 녹색 LED 라벨 또는 도온(Dawn)™ 식기세척제의 병 상에 청색 LED를 접합시키는 데 사용될 수 있을 것이다. 점탄성 도광체는 그러한 기재에 접합될 때 광 추출을 허용할 수 있고, 병에 자외선(UV) LED 또는 형광 화합물을 사용하여 라벨 및/또는 제품이 빛나도록 제조될 수 있다. 점탄성 도광체를 사용하여 라벨을 병에 부착시킴으로써 광이 병 내로 다시 추출될 것이다.
UV LED 또는 인광체 안료를 선택된 영역에 포함시킴으로써 라벨의 선택된 영역이 조명될 수 있는 반면에 다른 영역은 어두운 채로 남아 있다. 결과로서, 개선된 콘트라스트 및 색상 휘도를 갖는 라벨이 얻어질 수 있다.
본 발명은 또한 (IR LED에 의한 것과 같은) 항균 목적, 기본적인 피부 광학 및 약물 전달을 위한 것과 같은 의료 장치 및 치료에서 사용될 수 있다. 장치는 광원을 포함하는 어피닝 등의 출원에 기술된 광 활성 항균 장치, 및 광민감제(photosensitizer)와 점탄성 도광체를 포함하는 광 활성 항균 용품을 포함한다. 붕대 및 드레싱과 관련하여 원격 급전형 도광체의 사용은 장치가 적용될 수 있게 하는 용이성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 대량의 전선의 사용과 연관된 감염의 위험을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 예시적인 조명 장치의 개략도이다. 조명 장치(100)는 광원(110), 도광체(120) 및 트랜스듀서(130)를 포함한다. 광원(110)은 광원에 의해 방출되고 광선(111)으로 표현된 광이 도광체에 들어가도록 도광체(120)에 대해 위치된다. 도광체(120) 내에 단일 광선(121)으로 표현된 광은 내부 전반사에 의해 도광체 내에서 전송된다. 트랜스듀서(130)는 광원(110)에 급전하기 위한 전류(I)를 유도하는 전원을 포함한다.
도 2a는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 예시적인 조명 장치의 개략도이다. 조명 장치(200)는 광원(110)에 급전하기 위한 전류(I)를 유도하는 트랜스듀서(210)를 포함한다. 트랜스듀서(210)는 송신기(220)로부터 에너지(E)를 수신하는 수신기를 포함한다. 이 실시 형태에서, 수신기 및 송신기는 서로에 대해 로컬이며, 이는 이들이 물리적으로 연결되어 있음을 의미한다.
도 2b는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 예시적인 조명 장치의 개략도이다. 조명 장치(230)는 광원(110)에 급전하기 위한 전류(I)를 유도하는 트랜스듀서(240)를 포함한다. 트랜스듀서(240)는 원격 송신기(250)로부터 에너지(E)를 수신하는 수신기를 포함한다. 이 실시 형태에서, 수신기 및 송신기는 서로에 대해 원격이며, 이는 이들이 물리적으로 연결되어 있지 않음을 의미한다.
트랜스듀서는 일부 형태의 입력 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전력이 광원에 공급되게 하는 장치이다. 트랜스듀서는 회로와 조합하여 에너지 입력 장치 또는 수신기를 포함한다. 트랜스듀서는 전자기 에너지, 역학 에너지, 열 에너지, 또는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 트랜스듀서는 전형적으로 입력 에너지를 수신하는 수신기이지만, 에너지를 전기 신호로 변환하는 임의의 장치일 수 있다. 트랜스듀서는 유도에 의해 에너지를 수신하도록 구성될 수 있다. 트랜스듀서는 투명 도체, 투명 중합체, 금속, 전도성 금속, 전도성 중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 원격 송신기는 일반적으로 전원을 포함한다. 광원에 급전하는 트랜스듀서에 필요한 에너지를 원격 송신기가 제공할 수 있는 한, 임의의 유형의 전원이 사용될 수 있다. 원격 전원은, 예를 들어, 전자기 에너지, 운동 에너지 및/또는 화학 에너지를 발생시킬 수 있다. 전자기 에너지의 유형은 UV 및 가시광, 열, 무선파 및 마이크로파를 포함한다. 전자기 에너지를 발생시키는 데 사용될 수 있는 원격 전원은 에너지 전송부, 회로, 및 원격 전원을 포함한다.
트랜스듀서는 원격 송신기로부터 수신된 입력 에너지를 사용하여 광원에 급전하도록 구성된다. 일부 실시 형태에서, 입력 에너지는 전자기 방사선을 포함한다. 입력 에너지는 AM 및 FM 라디오파, 단파 라디오파, 및 텔레비전파를 포함하는, 전기 통신에 사용되는 전자기 방사선 - 본 명세서에서 무선 주파수(RF) 파라고 함 - 를 포함할 수 있다. RF파는 주파수가 105 m 초과 내지 109 ㎐ 미만일 수 있다. 적절한 트랜스듀서는 RF파를 수신하는 수신 안테나 및 이 파를 전기 신호로 변환하는 장치를 포함한다. 도 3a는 송신 안테나를 포함하는 원격 송신기와 관련하여 사용되는 예시적인 조명 장치의 개략도이다. 조명 장치(300)는 광원(110)에 급전하기 위한 전류(I)를 유도하는 트랜스듀서(310)를 포함한다. 트랜스듀서(310)는 송신 안테나(321)를 포함하는 원격 송신기(320)로부터 전자기파를 수신하는 수신 안테나(311)를 포함한다.
RFID 기술에서 사용되는 것과 같은 RF 태그가 수신기로서 사용될 수 있다. RF 태그는 특정 무선 주파수에 응답할 수 있어, 태그가 그 자신에 급전하고 SKU 식별자와 같은 정보를 전달하도록 무선파에 의해 응답할 수 있게 한다. 예를 들어, 제어 시스템은 안테나를 사용하여 RF파를 송출함으로써 RF 태그에 급전하고 조회하기 위해 에너지를 제공할 수 있다. RF 태그는 회로와 조합하여 사용되는 프로그래밍된 칩을 포함하는 지능형 장치일 수 있다.
원격 송신기는 전자기 방사선을 전송할 수 있다. 예에는 쓰리엠™ 컴퍼니(3M™ Co.)로부터 입수가능한 쓰리엠™ RFID 트래킹 패드(Tracking Pad), "스마트 선반" 기술에서 사용되는 선반 또는 기타 구성요소, 및 휴대전화 또는 기타 핸드헬드 전자 장치가 포함된다.
일부 실시 형태에서, 입력 에너지는 1000 내지 30,000 MHz 초과의 주파수를 갖는 마이크로파를 포함한다. 마이크로파는 마이크로파 주파수에서 발진을 생성하는 전자 장치에서 발생될 수 있다. 이 장치는 단일 주파수이거나 동조가능할 수 있고, 연속파이거나 펄스화될 수 있다. 마이크로파는 자이로트론(gyrotron), 클라이스트론(klystron), 마그네트론, 후진파 발진기(backward-wave oscillator), 고상 발생기, 예를 들어 터널 다이오드, 건(Gunn) 다이오드, 임팻(IMPATT) 다이오드, 트랜지스터 발진기, 메이저(maser), 및 버랙터(varactor) 다이오드를 사용하는 고조파 발생기(harmonic generator)를 사용하여 발생될 수 있다. 마이크로파를 위한 송신기는 휴대전화 타워를 포함한다. 마이크로파를 위한 수신기는 안테나를 포함한다. 마이크로파를 전기 신호로 변환하는 트랜스듀서는 반도체를 포함한다. 반도체의 일례는 미국 특허 제4,673,896호(브래디(Brady) 등)에 기술된 바와 같은 PIN 다이오드를 포함한다. 마이크로파를 변환하는 트랜스듀서는 또한 미국 특허 제3,710,283호(알퐁스(Alphonse))에 기술되어 있다.
일부 실시 형태에서, 입력 에너지는 주파수가 1010 초과 내지 약 5 × 1014 ㎐인, 근적외선 내지 원적외선 주파수의 적외선(IR) 방사선을 포함한다. IR 방사선을 전기 신호로 변환하는 트랜스듀서는 초전 결정과 같은 초전 효과를 나타내는 재료, 및 포토다이오드를 포함한 광 검출기를 포함한다. IR 방사선을 전송하는 원격 송신기는 IR 방사선을 방출하는 LED를 포함한다. 다른 IR 검출기는 규소 포토다이오드 및 규소 광전지를 포함한다. IR 리모컨이 또한 사용될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 입력 에너지는 파장이 약 200 ㎚ 내지 약 800 ㎚인 가시광 및/또는 UV 광을 포함한다. 가시광 및/또는 UV 광을 변환하는 트랜스듀서는 광전지, 광 검출기 - 포토다이오드를 포함함 - 를 포함한다. 가시광 및 UV 광을 전송하는 원격 송신기는 조명 장치의 광원에 대해 이하에 기술되는 것들 중 임의의 것을 포함한다.
입력 에너지는 태양으로부터 얻어질 수 있다. 도 3b는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 예시적인 조명 장치의 개략도이다. 조명 장치(330)는 광원(110)에 급전하기 위한 전류(I)를 유도하는 트랜스듀서(340)를 포함한다. 트랜스듀서(340)는 태양으로부터 에너지를 수신하여 변환하는 태양 전지 또는 광전지를 포함한다.
입력 에너지는 모션 트랜스듀서와 관련하여 사용되는 운동 에너지를 포함할 수 있다. 가해진 역학적 힘으로부터 기인한 운동 에너지와 같은 운동 에너지는 음파(약 1 내지 약 25,000 ㎑)의 형태일 수 있다. 예를 들어, 트랜스듀서는 음파를 수신하는 마이크를 포함할 수 있다. 음파를 전송하는 원격 송신기는 스피커를 포함한다. 압전 효과를 나타내는 재료, 예를 들어 압전 결정이 또한 모션 트랜스듀서로서 사용될 수 있다. 모션 트랜스듀서에 의해 수신되는 운동 에너지를 발생시키는 원격 송신기는 움직이고 있는 사람 및 동물, 그리고 풍차와 같은 바람 수집 장치(풍력)를 포함한다. 운동 에너지의 다른 공급원은 물로부터의 파의 작용(수력), 연소 터빈, 기계적 공급원으로부터의 진동, 고정형 또는 가동형 엔진, 철도, 도로로부터의 진동을 포함한다. 탄화수소, 석탄 및 기타 연료의 연소에 의한 것과 같은 화학 퍼텐셜 에너지를 변환함으로써 운동 에너지가 얻어질 수 있다.
입력 에너지는 열 트랜스듀서와 관련하여 사용되는 열을 포함할 수 있다. 초전 효과를 나타내는 재료, 예를 들어 초전 결정이 열 트랜스듀서로서 사용될 수 있다. 서모파일(thermopile)은 열 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있고, 국소 온도차 또는 온도 구배에 비례하는 출력 전압을 발생할 수 있는 전자적으로 결합된 열전쌍으로 구성된다.
입력 에너지는 화학 에너지를 포함할 수 있다. 화학 에너지를 발생하는 데 사용될 수 있는 원격 전원은 연료 전지 및 배터리를 포함한다.
원격 전원은 지역 전력 회사일 수 있다. 원격 전원은 AC 또는 DC 전력을 생성할 수 있다. AC 전원은 핵 에너지, 석탄, 발전기 등을 포함한다. DC 전원은 태양 전지, 배터리, USB 통신 등을 포함한다.
도 4는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 개략도이다. 조명 장치(400)는 광원(110), 도광체(120), 및 광원(110)에 급전하는 전류(I)를 유도하는 제1 트랜스듀서(410)를 포함한다. 제1 트랜스듀서(410)는 도 4에 도시된 바와 같이 원격 또는 로컬일 수 있는 제2 트랜스듀서(420)로부터 제1 에너지(E)를 수신한다. 제2 트랜스듀서(420)는 원격 송신기(430)로부터 제2 에너지를 수신한다. 원격 송신기(430)는 도 4에 도시된 바와 같이 원격일 수 있거나 로컬일 수 있다. 제1 트랜스듀서는 입력 에너지를 광원에 급전하는 데 사용되는 전기 에너지로 변환하는 전술된 트랜스듀서들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 제2 트랜스듀서는 임의의 특정의 유형의 트랜스듀서로 제한되지 않고, 오히려 제2 트랜스듀서는 원격 송신기로부터 수신되는 제2 에너지를 제1 트랜스듀서에 의해 수신되는 제1 에너지로 변환하는 임의의 유형의 트랜스듀서일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 개략도이다. 조명 장치(500)는 광원(110), 도광체(120), 및 광원(110)에 급전하는 전류(I)를 유도하는 제1 트랜스듀서(510)를 포함한다. 제1 트랜스듀서(510)는 도 5에 도시된 바와 같이 원격 또는 로컬일 수 있는 제2 트랜스듀서(520)로부터 제1 에너지(E)를 수신한다. 제2 트랜스듀서(520)는 도 5에 도시된 바와 같이 원격 또는 로컬일 수 있는 제3 트랜스듀서(530)로부터 제2 에너지를 수신한다. 제3 트랜스듀서(530)는 도 5에 도시된 바와 같이 원격 또는 로컬일 수 있는 제4 트랜스듀서(540)로부터 제3 에너지를 수신한다. 원격 송신기(550)는 도 5에 도시된 바와 같이 원격일 수 있거나 로컬일 수 있다. 제2, 제3 및 제4 트랜스듀서들 각각은, 도 4에 대해 전술된 바와 같이 이들이 정합되는 한, 임의의 유형의 트랜스듀서일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 개략도이다. 조명 장치(600)는 광원(601a, 602a, 603a) 및 각각 대응하는 도광체(601b, 602b, 603b)를 포함한다. 조명 장치(600)는 또한 원격 송신기(640)에 의해 전송된 에너지를 각각 수신할 수 있는 트랜스듀서(610, 620, 630)들을 포함한다. 이 실시 형태에서, 원격 송신기에 의해 전송된 에너지는 하나 초과의 트랜스듀서 - 각각의 트랜스듀서는 광원에 전력을 공급하도록 구성됨 - 에 의해 수신된다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태의 개략도이다. 조명 장치(700)는 도 7에 도시된 바와 같이 직렬로 연결된 광원(701, 702, 703)들을 포함한다. 안테나(710)를 갖는 트랜스듀서는 원격 송신기(720)에 의해 전송된 에너지를 수신한다. 이 실시 형태에서, 원격 송신기에 의해 전송된 에너지는 직렬로 연결된 하나 초과의 광원들에 전력을 공급하도록 구성된 트랜스듀서에 의해 수신된다.
도 8은 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 개략도이다. 조명 장치(800)는 광원(110), 도광체(120), 제1 수신 안테나(811a)를 포함하는 제1 트랜스듀서(810a), 및 제2 수신 안테나(811b)를 포함하는 제2 트랜스듀서(810b)를 포함한다. 원격 송신기(820)는 제1 및 제2 수신 안테나들에 의해 수신되는 RF파를 전송하는 송신 안테나(821)를 포함한다. 이 실시 형태에서, RF파는 원격 송신기로부터 전송되고, RF파는 광원에 전력을 공급하도록 각각 구성된 하나 초과의 트랜스듀서들에 의해 수신된다.
도 9는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 개략도이다. 조명 장치(900)는 광원(110), 도광체(120), 제1 수신 안테나(911a)를 포함하는 제1 트랜스듀서(910a), 및 제2 수신 안테나(911b)를 포함하는 제2 트랜스듀서(910b)를 포함한다. 원격 송신기(920)는 제1 및 제2 수신 안테나들에 의해 수신되는 상이한 주파수들의 RF파들을 전송하는 송신 안테나(921a, 921b)들을 포함한다. 이 실시 형태에서, 상이한 주파수들의 RF파들은 원격 송신기로부터 전송되고, 각각의 주파수의 RF파는 광원에 전력을 공급하도록 각각 구성된 상이한 트랜스듀서들에 의해 수신된다.
본 명세서에 개시된 조명 장치는 도광체 및 광원을 포함한다. 광은 광원에 의해 방출되어, 도광체에 입사되고, 굴절의 법칙 및 내부 전반사의 원리에 따라 전파, 반사 및/또는 굴절된다. 도광체 내의 광의 거동은 다양한 인자들, 예를 들어 도광체의 표면 구조, 도광체와 접촉하는 추가 기재(들)의 존재(또는 부재), 및/또는 도광체의 재료 조성 및 도광체와 접촉하는 임의의 추가 기재(들)에 따라 좌우될 수 있다. 또한, 도광체 내의 광의 거동은 도광체에 입사되는 광의 각도 분포에 따라 좌우될 수 있다.
본 명세서에 개시된 조명 장치와 관련된 광의 거동은 기하학적 광학의 원리를 사용하여 기술될 수 있다. 이들 원리는 잘 알려져 있으며, 본 명세서에 나타내지 않고; 더욱 상세한 설명은 상기의 인용된 셔먼 등의 참고문헌에서 찾을 수 있다. 일반적으로, 다양한 3차원 구조, 재료 조성, 층 구성, 광의 각도 분포 등이 본 명세서에 개시된 조명 장치 및 용품에 대한 광의 거동에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지를 이론적으로 결정하기 위하여 광선 추적 기법과 함께 굴절의 법칙과 내부 전반사의 원리를 적용할 수 있다.
도광체는 약 0.01 초과, 약 0.1 초과, 또는 약 0.5 초과의 굴절률을 가질 수 있다. 광을 관리하는 광학 용품(예를 들어, 추출기)이 도광체에 인접하여 배치될 때, 도광체와 광학 용품 사이의 굴절률 차이는 약 0.002 내지 약 0.5, 약 0.02 내지 약 0.5, 약 0.05 내지 약 0.5, 약 0.1 내지 약 0.5, 또는 약 0.4 내지 약 0.5일 수 있다.
도광체는 주어진 응용에 대해 필요한 대로 임의의 벌크 3차원 형상을 가질 수 있다. 도광체는 정사각형 또는 직사각형 층, 시트, 필름 등의 형태일 수 있다. 도광체는 이하에 기술되는 바와 같은 형상으로 절단되거나 나뉠 수 있다.
도광체의 두께는 원하는 대로 기능할 수만 있다면 특별히 제한되지 않는다. 도광체의 두께는 광원에 기초하여 또는 이와 관련하여 선택될 수 있다. 도광체의 예시적인 두께는 약 0.01 ㎜(0.4 밀) 내지 약 25.4 ㎜(1000 밀), 약 0.02 ㎜(1 밀) 내지 약 7.6 ㎜(300 밀), 약 0.02 ㎜(1 밀) 내지 약 1.5 ㎜(60 밀), 또는 약 0.012 ㎜(0.5 밀) 내지 약 0.76 ㎜(30 밀)의 범위이다.
도광체로부터 추출되는 광의 양과 방향은 적어도 특징부의 형상, 크기, 개수, 배열 등, 도광체 및 도광체가 접촉하고 있는 임의의 매질의 굴절률, 도광체의 형상 및 크기, 도광체로 진입하게 되는 광의 각도 분포에 의해 제어될 수 있다. 이들 변수는 도광체로 진입하는 광의 총량에 대해 약 10 내지 약 50%, 약 20 내지 약 50%, 약 30 내지 약 50%, 약 50 내지 약 70%, 약 50 내지 약 80%, 또는 약 10 내지 약 90%의 광이 도광체로부터 추출되도록 선택될 수있다.
일부 실시 형태에서, 도광체는 하나 이상의 점탄성 재료를 포함하는 점탄성 도광체이다. 일반적으로, 점탄성 재료는 변형을 겪을 때 탄성 및 점성 거동 둘 모두를 나타낸다. 탄성 특징은 일시적인 하중이 제거된 후에 재료가 이의 원래의 형상으로 되돌아오는 재료의 능력을 말한다. 재료에 대한 탄성의 한 척도는 인장 영구 변형(tensile set) 값으로 지칭되며, 이것은 재료가 연신되고 이어서 이 재료가 연신되는 조건과 동일한 조건 하에서 복원(수축(destretch))되게 한 후에 남아있는 신율(elongation)의 함수이다. 재료의 인장 영구 변형 값이 0%인 경우, 이완시 재료는 그의 원래의 길이로 되돌아간 반면, 인장 영구 변형 값이 100%인 경우, 이완시 재료는 그의 원래 길이의 2배이다. 인장 영구 변형 값은 ASTM D412를 사용하여 측정될 수 있다. 유용한 점탄성 재료는 인장 영구 변형 값이 약 10% 초과, 약 30% 초과, 또는 약 50% 초과; 또는 약 5 내지 약 70%, 약 10 내지 약 70%, 약 30 내지 70%, 또는 약 10 내지 약 60%일 수 있다.
뉴턴 액체인 점성 재료는 응력이 전단 구배(shear gradient)에 의해 선형으로 증가함을 명시하는 뉴턴의 법칙에 따르는 점성 특징을 갖는다. 전단 구배가 제거됨에 따라, 액체는 그의 형상을 회복하지 않는다. 유용한 점탄성 재료의 점성 특성은 재료가 분해되지 않도록 하는 합리적인 온도 하에서의 재료의 유동성(flowability)을 포함한다.
점탄성 도광체는 도광체로부터 광을 추출하도록 설계된 재료(예컨대, 광학 용품)의 적어도 일부분과의 충분한 접촉 또는 습윤화를 촉진시켜, 점탄성 도광체와 광학 용품이 광학적으로 결합되게 하는 특성을 가질 수 있다. 그 다음, 광은 점탄성 도광체로부터 추출될 수 있다. 점탄성 도광체는 일반적으로 연성, 순응성 및 가요성이다. 따라서, 점탄성 도광체는 충분한 접촉을 얻을 수 있도록 하는 탄성 모듈러스(또는 저장 모듈러스 G'), 및 층이 바람직하지 않게 유동하지 않도록 하는 점성 모듈러스(또는 손실 모듈러스 G"), 및 층의 상대적인 감쇠 정도에 대한 감쇠 계수(G"/G', tan D)를 가질 수 있다. 유용한 점탄성 재료는 10 rad/sec 및 약 20 내지 약 22℃의 온도에서 측정된 저장 탄성률 G'가 약 300,000 Pa 미만일 수 있다. 재료의 점탄성 특성은, 예를 들어, ASTM D4065, D4440 및 D5279에 따라 동역학 분석(Dynamic Mechanical Analysis)을 사용하여 측정될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 점탄성 도광체는 달퀴스트(Dahlquist) 기준 라인에 기재된 바와 같은 PSA 층을 포함한다(문헌[Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, Second Ed., D. Satas, ed., Van Nostrand Reinhold, New York, 1989]에 기재됨).
점탄성 도광체는 특정 박리력을 갖거나, 적어도 특정 범위 내에서 박리력을 가질 수 있다. 예를 들어, 점탄성 도광체는 약 19.6 내지 약 1181.1 g/㎝(50 내지 약 3000 g/in), 약 118.1 내지 약 1181.1 g/㎝(300 내지 약 3000 g/in), 또는 약 196.8 내지 약 1181.1 g/㎝(500 내지 약 3000 g/in)의 90° 박리력을 가질 수 있다. 박리력은 아이매스(IMASS)로부터의 박리 시험기를 사용하여 측정될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 점탄성 도광체는 가시광 스펙트럼(약 400 내지 약 700 ㎚)의 적어도 일부분에 걸쳐, 약 80 내지 약 100%, 약 90 내지 약 100%, 약 95 내지 약 100%, 또는 약 98 내지 약 100%의 높은 광 투과율을 가지는 광학적으로 투명한 도광체를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 점탄성 도광체는 탁도(haze) 값이 약 5% 미만, 약 3% 미만, 또는 약 1% 미만이다. 일부 실시 형태에서, 점탄성 도광체는 탁도 값이 약 0.01 내지 약 5% 미만, 약 0.01 내지 약 3% 미만, 또는 약 0.01 내지 약 1% 미만이다. 투과에서 탁도 값은 ASTM D1003에 따라 탁도 측정기를 사용하여 결정될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 점탄성 도광체는 높은 광 투과율과 낮은 탁도 값을 갖는 광학적으로 투명한 도광체를 포함한다. 높은 광 투과율은 가시광 스펙트럼(약 400 내지 약 700 ㎚)의 적어도 일부분에 걸쳐, 약 90 내지 약 100%, 약 95 내지 약 100%, 또는 약 99 내지 약 100%일 수 있으며, 탁도 값은 약 0.01 내지 약 5% 미만, 약 0.01 내지 약 3% 미만, 또는 약 0.01 내지 약 1% 미만일 수 있다. 또한, 점탄성 도광체는 광 투과율이 약 50 내지 약 100%일 수 있다.
일부 실시 형태에서, 점탄성 도광체는 흐릿하며, 광, 특히 가시광을 발산시킨다. 흐릿한 점탄성 도광체는 탁도 값이 약 5% 초과, 약 20% 초과, 또는 약 50% 초과일 수 있다. 흐릿한 점탄성 도광체는 탁도 값이 약 5 내지 약 90%, 약 5 내지 약 50%, 또는 약 20 내지 약 50%일 수 있다.
일부 실시 형태에서, 점탄성 도광체는 이것이 광을 반사하고 투과시킨다는 점에서 반투명일 수 있다.
점탄성 도광체는 굴절률이 약 1.3 내지 약 2.6, 1.4 내지 약 1.7, 또는 약 1.5 내지 약 1.7 범위일 수 있다. 점탄성 도광체에 대해 선택된 특정의 굴절률 또는 굴절류의 범위는 조명 장치의 전체적인 설계, 및 장치가 사용될 수 있는 특정 응용에 의존할 수 있다.
점탄성 도광체는 일반적으로 적어도 하나의 중합체를 포함한다. 점탄성 도광체는 적어도 하나의 PSA를 포함할 수 있다. PSA는 함께 피착물(adherend)을 접착시키는 데 유용하며, 다음과 같은 특성을 나타낸다: (1) 강력하면서 영구적인 점착성, (2) 지압 이하의 접착력, (3) 피착물 상에 유지되기에 충분한 능력 및 (4) 피착물로부터 깨끗하게 제거되기에 충분한 응집 강도. 감압 접착제로서 충분히 기능하는 것으로 밝혀진 재료는 점착성, 박리 접착력 및 전단 유지력의 원하는 균형을 가져오는 필요한 점탄성 특성을 나타내도록 설계되어 제형화된 중합체이다. 적절한 특성 균형을 얻는다는 것은 간단한 공정이 아니다. PSA의 정량적인 설명은 위에서 인용된 달퀴스트 참고문헌에서 찾을 수 있다.
유용한 PSA는 상기 인용된 셔먼 등의 참고문헌에 상세히 기재되어 있다. 유용한 PSA는 적어도 하나의 모노에틸렌계 불포화 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함하는 단량체 A - 단량체의 단일중합체는 약 0℃ 이하의 Tg를 가짐 - , 및 적어도 하나의 모노에틸렌계 불포화 자유 라디칼 공중합성 강화 단량체를 포함하는 단량체 B - 단량체의 단일중합체는 단량체 A의 Tg보다 높은 Tg, 예를 들어 적어도 약 10℃를 가짐 - 로부터 유도된 폴리(메트)아크릴레이트 PSA를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, (메트)아크릴은 아크릴 및 메타크릴 화학종 둘 모두를 말하며, (메트)아크릴레이트에 대해서도 마찬가지이다.
일부 실시 형태에서, 점탄성 도광체는 천연 고무계 및 합성 고무계 PSA, 열가소성 탄성중합체, 점착성 부여된 열가소성 에폭시 유도체, 폴리우레탄 유도체, 폴리우레탄 아크릴레이트 유도체, 실리콘 PSA, 예를 들어 폴리다이오르가노실록산, 폴리다이오가노실록산 폴리옥사미드 및 실리콘 요소 블록 공중합체를 포함한다.
일부 실시 형태에서, 점탄성 도광체는 투명 아크릴 PSA, 예를 들어 쓰리엠 컴퍼니로부터의 VHB™ 아크릴 테이프 4910F 및 쓰리엠™ 광학적으로 투명한 라미네이팅 접착제(8140 및 8180 시리즈)와 같은 전사 테이프(transfer tape)로서 입수가능한 것들을 포함한다.
일부 실시 형태에서, 점탄성 도광체는 루이스(Lewis) 산-염기쌍을 형성하기 위해 접착제 매트릭스에 분산된 블록 공중합체를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 점탄성 도광체는 0도 각도에서 또는 거의 0도 각도에서 연신될 때 기재로부터 제거될 수 있는 연신 해제가능한 PSA를 포함한다.
점탄성 도광체는 선택적으로 하나 이상의 첨가제, 예를 들어 충전제, 입자, 섬유, 기포, 가소제, 사슬 전달제, 개시제, 산화방지제, 안정제, 난연제, 점도 조절제, 발포제, 정전기 방지제, 착색제, 예를 들어 염료 및 안료, 형광 염료 및 안료, 인광 염료 및 안료, 섬유 강화제, 및 직포 및 부직포를 포함할 수 있다.
광원은 광원으로부터의 광의 적어도 일부가 도광체에 입사될 수 있도록 도광체에 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 광원에 의해 방출된 광의 1% 초과, 10% 초과, 20% 초과, 30% 초과, 40% 초과, 50% 초과, 90% 초과, 또는 약 100%가 도광체에 입사되도록 광원이 도광체에 광학적으로 결합될 수 있다. 다른 예의 경우, 광원에 의해 방출된 광의 약 1 내지 약 10%, 약 1 내지 약 20%, 약 1 내지 약 30%, 약 1 내지 약 40%, 약 1 내지 약 50%, 약 1 내지 약 100%, 약 1 내지 약 100%, 약 50 내지 약 100%, 또는 약 1 내지 약 100%가 도광체에 입사되도록 광원이 도광체에 광학적으로 결합될 수 있다. 광원은 랜덤한 각도 분포 또는 특정 각도 분포를 갖는 광을 방출할 수 있다.
광원은 임의의 적합한 광원을 포함할 수 있다. 예시적인 광원에는 선광원, 예를 들어 냉음극 형광 램프 및 점광원, 예를 들어 발광 다이오드(LED)가 포함된다. 예시적인 광원은 또한 유기방출소자(OLED), 백열 전구, 형광 전구, 할로겐 램프, UV 전구, 적외선원, 근적외선원, 레이저 또는 화학적 광원을 포함한다. 일반적으로, 광원에 의해 방출된 광은 가시성 또는 비가시성일 수 있다. 하나 이상의 광원이 사용될 수 있다. 예를 들어, 1 내지 약 10,000개의 광원이 사용될 수 있다. 광원은 도광체의 에지에 또는 그 근처에 위치되는 1열의 LED들을 포함할 수 있다. 광원은 LED로부터 방출된 광이 원하는 영역 전체에 걸쳐 연속적으로 또는 균일하게 도광체를 조명하도록 회로 상에 배열된 LED를 포함할 수 있다. 광원은 색상들이 도광체 내에서 혼합될 수 있도록 상이한 색상들의 광을 방출하는 LED들을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 그래픽은 그의 사용 중에 상이한 시간에 상이하게 나타나도록 설계될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 예시적인 조명 장치의 개략도이다. 조명 장치(1000)는 광원(110), 도광체(120), 도광체에 광학적으로 결합된 추출기(1010), 및 트랜스듀서(1020)를 포함한다. 광원(110)은 광원에 의해 방출되고 광선(111)으로 표현된 광이 도광체에 들어가도록 도광체(120)에 대해 위치된다. 도광체(120) 내에 단일 광선(121)으로 표현된 광은 내부 전반사에 의해 도광체 내에서 전송된다. 도광체(120) 내에 단일 광선(122)으로 표현된 광은 내부 전반사에 의해 도광체 내에서 전송되고 추출기(1010) 내로 추출된다. 트랜스듀서(1020)는 광원(110)에 급전하기 위한 전류(I)를 유도하는 전원을 포함한다.
추출기는 도광체에 광학적으로 결합될 수 있는 임의의 유형의 용품을 포함할 수 있다. 추출기는 전형적으로 조명 장치의 의도된 용도에 따라 선택된다. 조명 장치는 WO 2010/005655 A2호(셔먼 등)에 기술된 바와 같은 많은 상이한 유형의 응용에서 사용될 수 있고, 간략한 설명이 본 명세서에 포함되어 있다. 조명 장치는 그래픽 아트 응용을 위한 것과 같은 사이니지(signage)를 위해 사용될 수 있고, 창문, 벽, 벽지, 벽 장식품, 사진, 포스터, 광고 게시판, 기둥, 문, 바닥 매트, 차량, 또는 사이니지가 사용되는 임의의 곳의 상부 또는 그 내부에서 사용될 수 있다.
조명 장치는 광이 필요한 어디에서든지 안전 목적을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는 사다리의 하나 이상의 단, 계단의 단, 비행기 및 극장 등에서와 같은 복도, 보도, 출구, 난간, 작업 구역 식별 표지 및 마킹을 조명하도록 사용될 수 있다.
조명 장치는 다양한 물품, 예를 들어, 독서등; 파티 및 휴일을 위한 장식, 예를 들어, 모자, 오너먼트(ornament), 스트링 조명(string lighting), 풍선, 선물 가방, 그리팅 카드(greeting card), 포장지; 책상 및 컴퓨터 액세서리, 예를 들어, 책상 매트, 마우스패드, 노트패드 홀더, 필기구; 스포츠용 물품, 예를 들어, 낚시 루어(lure); 공예 물품, 예를 들어, 뜨개바늘; 개인용 물품, 예를 들어, 칫솔; 가정용 및 사무용 물품, 예를 들어, 시계판, 조명 스위치용 벽 플레이트, 훅(hook), 공구에 사용될 수 있다.
조명 장치는 자전거 타는 사람의 겉옷, 광부를 위한 의복 또는 헤드기어 상에서와 같은 장식 및/또는 안전 목적을 위해 의복 및 의복 액세서리 상에 사용될 수 있다. 조명 장치는 실시예 1 및 대응하는 도 11a 및 도 11b에서 후술되는 바와 같은 손목 밴드 및 손목시계 본체에 사용될 수 있다.
조명 장치는 광이 필요하거나 요망되는 어디에서든지, 예컨대, 선반의 상부 표면 또는 저부 표면 상에서, 또는 광 투과부를 갖는 선반 내에서 사용될 수 있다. 조명 장치는 플래시라이트로서 사용될 수 있는데, 예컨대, 배터리 커버 플레이트의 외측 또는 내측 상에 또는 전자 핸드헬드 장치의 다른 부분 상에 배치될 수 있다.
조명 장치가 자동차, 선박, 버스, 트럭, 열차, 트레일러, 항공기, 및 항공우주 비행체와 같은 운송 수단에서 사용될 수 있다. 조명 장치는, 예컨대, 운송 수단의 외부 및/또는 내부 상의 도어 손잡이를 조명하기 위해 또는 트렁크 칸, 범퍼, 스포일러, 바닥판, 창문, 계기판을 조명하기 위해 운송 수단의 거의 임의의 표면 - 외부, 내부 또는 사이의 임의의 표면을 포함함 - 상에, 후미등, 실 플레이트 라이트(sill plate light), 퍼들 라이트(puddle light), 비상등, 중앙 상부 장착형 정지등, 측면등 및 마커 상에 또는 그 자체로서, 엔진 칸에, 도어의 외부 패널과 내부 패널 사이에, 컵홀더 및 시트(seat)에, 그리고 기타 등등에 사용될 수 있다.
조명 장치는 교통 안전을 위해, 예를 들어 교통 표지, 거리 표지, 고속도로 분리대 및 장벽, 요금소, 노면 표시, 및 작업 구역 식별 표지 및 마킹을 위해, 장식을 위해 번호판 상에, 또는 차량 등록 등과 같은 정보를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 조명 장치는 또한 번호판이 측면, 상부 등으로부터 비춰지도록 번호판 근처에 광을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
조명 장치는 때때로 백라이트(backlight) 조립체라고 지칭되는 중공 광 재순환 공동(hollow light recycling cavity)을 포함하는 광학 장치와 함께 사용될 수 있다. 백라이트 조립체는 사이니지 또는 일반적인 조명을 위해 사용될 수 있다. 예시적인 백라이트 조립체가, 모두 본 명세서에 참고로 포함된, WO 2006/125174호(호프만(Hoffman) 등) 및 미국 특허출원 공개 제2008/0074901호(데이비드(David) 등)에 개시되어 있다. 본 명세서에 개시된 조명 장치는 이러한 참조문헌에 기술된 광원을 대체하는 데 사용될 수 있다.
조명 장치는 휴대전화, 개인 디지털 장치, MP3 플레이어, 디지털 액자, 모니터, 랩탑 컴퓨터, 프로젝터, 예를 들어 미니프로젝터, 위성 위치확인 표시기(global positioning display), 텔레비전 등과 같은 디스플레이 장치 상에 또는 그 내에 사용될 수 있다. 조명 용품은 LCD 및 플라즈마 디스플레이 패널을 갖는 것들과 같은 디스플레이 장치의 디스플레이 패널을 후방조명하기 위해 사용되는 통상적인 도광체 대신에 사용될 수 있다. 예시적인 디스플레이 장치가 미국 특허출원 공개 제2008/232135 A1호(킨더(Kinder) 등) 및 미국 특허 제6,111,696호(알렌(Allen) 등)에 기술되어 있다. 조명 장치는 또한 그러한 디스플레이 장치를 포함하는 다양한 전자 장치에서 버튼 및 키패드를 조명하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 조명 장치는 운전 면허증, 여권, 위조 방지 시일(seal) 등을 제조하는 데 그리고 피조명 번호판의 구성에 사용되는 보안 필름 또는 라미네이트에 포함될 수 있다. 본 명세서에 개시된 조명 장치는 디스플레이, 버튼, 키패드 등에서 3차원(3D) 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 조명 장치는 점탄성 도광체로부터 방출되는 광을 수신하도록 센서가 배치된 감지/검출 장치에 사용될 수 있다. 광원이 센서/검출기로 대체된 감지/검출 장치가 또한 개시된다. 센서/검출기는 광검출기, 규소 광다이오드, IR 검출기, 태양 전지, 또는 광전자 장치, 또는 이들의 일부 조합일 수 있다.
본 명세서에 개시된 조명 장치는 치료 장치에 포함될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 광학 용품 및 장치는 조직에 광 요법을 제공하기 위한 컨포멀 패치(conformal patch)에 사용될 수 있다. 예시적인 컨포멀 패치는 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제6,096,066호(첸(Chen) 등)에 기재되어 있다. 부가의 치료 장치가, 모두 본 명세서에 참고로 포함된, 미국 특허출원 공개 제2005/0070976 A1호(사무엘(Samuel) 등); 문헌[Electronics World (2007년 10월)]; 및 문헌[LEDs Magazine (2006년 11월)]에 기술되어 있다.
용어 "~에 접촉" 및 "~ 상에 배치되는"은 일반적으로 2개의 물품이 서로 인접하여 전체 물품이 원하는 대로 기능할 수 있음을 기술하는 데 사용된다. 이것은 물품이 원하는 대로 기능할 수 있는 한, 인접한 물품들 사이에 추가적인 재료가 존재할 수 있음을 의미할 수 있다.
실시예
실시예 1 - 피조명 손목시계줄
도 11a는 본체(1110) 및 피조명 손목시계줄(1120)을 포함하는 손목시계(1100)의 개략도를 도시한다. 전원으로서의 배터리(1130)가 본체의 오목부(1111) 내에 배치되고, LED(1135)가 손목시계줄 내에 내장된다. 배터리(1130)는 간단함을 위해 만곡된 점선(1137a 내지 1137b)으로서 도시된 전선으로 LED(1135)에 연결된다. 전선은 손목시계줄을 본체에 조립될 때 제위치에 유지시키는 전도성 로킹 핀(locking pin, 1140)에 연결된다. 로킹 핀은 2개의 전도성 단부와 비전도성 중간부를 갖는 3개의 세그먼트들로 구성될 수 있다. 로킹 핀은 또한 각각의 측부로부터 삽입된 2개의 개별 핀들을 포함할 수 있어, 핀들이 공기 또는 비전도성 재료에 의해 분리되어 있는 중간에서 접촉하지 않게 한다. LED가 화살표(1136)로 나타낸 바와 같이 손목시계줄(1120)을 조명하도록 핀(들)은 배터리(1130)로부터 LED(1135)로의 전기 접속을 제공한다.
도 11b는 배터리(1100)가 유도에 의해 LED(1135)에 전력을 공급하는 손목시계(1150)의 실시 형태를 도시한다. 점선(1160a)으로서 개괄적으로 도시된 전선은 배터리(1100)를 유도 코일(1161a)에 연결시키고, 점선(1160b)으로서 개괄적으로 도시된 전선은 LED(1135)를 유도 코일(1161b)에 연결시킨다. 대안적으로, LED가 RF 신호에 의해 원격적으로 급전되도록, 유도 코일(1161a, 1161b)이 RF 송신 및 수신 안테나들로 각각 대체될 수 있다. 손목시계 본체와 손목시계줄의 근접성은 확실하며, "보내기(Send)"가 손목시계 본체에 있을 것인 반면, 픽업/수신기는, 필요한 광원에 급전할 수 있는 경우, 손목시계줄에 위치될 수 있다.
도 11a 및 도 11b에 도시된 실시 형태에서, 배터리 및 LED는 본체와 손목시계줄의 임의의 조합에 위치될 수 있다. 예를 들어, 배터리는 하나 또는 둘 모두의 손목시계줄에 위치될 수 있고/있거나 LED는 손목시계 전면을 비추기 위해 본체에 위치될 수 있다.
손목시계 본체는 착용자가 원하는 대로 다양한 손목시계줄들과 함께 사용될 수 있다.
실시예 2 - 피조명 라벨
쓰리엠™ 배징(badging) 장치에 동조된 코일 안테나를 3개의 LED에 직렬로 유선 연결하였다. 안테나를 배지 판독기(badge reader)에 가깝게(2.54 ㎝(1 인치) 이하) 위치시킬 때, LED는 켜질 것이고 밝게 빛나는 것으로 관찰될 수 있다.
3개의 LED를 점탄성 도광체(VEL)의 층의 에지와 광학적으로도 물리적으로도 접촉하는 상태로 배치함으로써 장치를 조립하였다. LED들을 직렬로 유선 연결하고 쓰리엠™ 배징 장치에 동조된 코일 안테나에 연결하였다. 그래픽을 VEL의 일 표면에 부착시켰고, VEL의 반대 표면을 플라스틱 병에 부착시켰다. VEL은 그래픽을 병에 고정시켰고, LED들을 또한 VEL에서 유지시켰다. 이 "VEL 라벨"을 갖는 이 병을 배징 장치에 가깝게(2.54 ㎝(1 인치) 이내) 가져갈 때, LED는 켜졌고 병 상의 그래픽을 조명하는 광을 보았다.
실시예 3 - 피조명 라벨
도 12는 캔(1220)에 부착된 라벨(1210)을 포함하는 스마트 라벨 캔(1200)을 도시한다. 직렬로 유선 연결되고 RF 수신 안테나(1240)와 통신하고 있는 3개의 LED(1230)가 라벨 내에(또는 라벨의 후방에) 내장된다.
도 13a 내지 도 13c는 스마트 라벨 캔(1300)들이 선반의 상부 표면(1312)을 가로질러 전력 송신기(도시되지 않음)를 갖는 스마트 선반(1310) 상에 진열될 때 광을 방출하는 "스마트 재고" 시스템의 개략도를 도시한다. 캔은 재고 창고로부터 이들이 진열되는 점포 및 선반까지 RFID에 의해 추적된다. 스마트 라벨 캔(1302)을 스마트 선반(1310) 상에 배치하여 스마트 라벨 캔(1320)들을 형성할 때까지 스마트 라벨 캔(1302)은 광을 방출하지 않는다. 스마트 라벨 캔(1342)들을 남겨 두면서 스마트 라벨 캔(1342)을 스마트 선반(1310)으로부터 꺼낸 후에 스마트 라벨 캔(1342)은 광을 방출하지 않는다.
대부분의 라벨 부착된 제품이 소비 및 구매를 위해 선반 상에 진열될 때, 라벨 부착된 캔과 전력 송신기의 근접성은 확실하다. "보내기(Send)"는 수신측 LED 피조명 라벨을 갖는 제품이 진열될 선반(아마도 급전되는 개별 매트 또는 시트)에 또는 그 상에 위치될 것인 반면, 픽업/수신기는 선반 상에 있는 전력 매트 상에 배치될 때에만 제품 상의 라벨을 조명하기 위해 필요한 광원에 급전할 수 있는 라벨에 위치될 수 있다. 이는 제품이 진열되어 있을 때에만 라벨 내의 LED가 발광될 것이고 배송, 창고 내에서의 보관, 또는 공급망 사이클에서의 기타 보이지 않거나 필요하지 않은 곳에 있는 동안에는 발광되지 않을 것임을 의미한다. 예시가 이하의 도면에 도시되어 있다. 원격 전원은 선반, 보석 및 기타 물품의 진열 케이스, 코트 랙(coat rack), 냉장고, 캔용 냉각기에 위치될 수 있다.
실시예 4 - 붕대 및 상처 드레싱
붕대 또는 상처 드레싱에 도광체, 광원 및 RFID 유도 급전형 안테나를 갖는 트랜스듀서가 구비될 수 있다. 광원에 의해 방출된 광은 항균 치료를 위해 사용될 수 있다.

Claims (25)

  1. 광원,
    광원에 광학적으로 결합된 도광체(lightguide), 및
    원격 송신기로부터 수신된 에너지를 변환함으로써 광원에 급전하도록 구성된 트랜스듀서(transducer)를 포함하는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서, 에너지는 무선 주파수 파(radiofrequency wave)를 포함하는 조명 장치.
  3. 제1항에 있어서, 에너지는 마이크로파를 포함하는 조명 장치.
  4. 제1항에 있어서, 에너지는 적외 방사선을 포함하는 조명 장치.
  5. 제1항에 있어서, 에너지는 가시광을 포함하는 조명 장치.
  6. 제1항에 있어서, 에너지는 자외광을 포함하는 조명 장치.
  7. 제1항에 있어서, 에너지는 태양광을 포함하는 조명 장치.
  8. 제1항에 있어서, 에너지는 음파를 포함하는 조명 장치.
  9. 제1항에 있어서, 에너지는 열을 포함하는 조명 장치.
  10. 제1항에 있어서, 트랜스듀서는 압전 물질을 포함하는 조명 장치.
  11. 제1항에 있어서, 트랜스듀서는 초전(pyroelectric) 물질을 포함하는 조명 장치.
  12. 제1항에 있어서, 트랜스듀서는 무선 주파수 파를 수신하는 수신 안테나를 포함하고, 원격 송신기는 무선 주파수 파를 전송하는 송신 안테나를 포함하는 조명 장치.
  13. 제1항에 있어서, 트랜스듀서는 태양 전지를 포함하는 조명 장치.
  14. 제1항에 있어서, 트랜스듀서는 제1 트랜스듀서이고, 원격 송신기는 제2 트랜스듀서인 조명 장치.
  15. 제1항에 있어서, 트랜스듀서는 유도에 의해 에너지를 수신하는 조명 장치.
  16. 제1항에 있어서, 트랜스듀서는 투명 도체, 투명 중합체, 금속, 전도성 금속, 전도성 중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 조명 장치.
  17. 제1항에 있어서, 도광체는 점탄성인 조명 장치.
  18. 제1항에 있어서, 도광체는 감압 접착제인 조명 장치.
  19. 제1항에 있어서, 도광체에 광학적으로 결합된 추출기를 추가로 포함하는 조명 장치.
  20. 제19항에 있어서, 추출기는 무선 주파수 식별 태그를 포함하는 조명 장치.
  21. 제19항에 있어서, 추출기는 손목시계 또는 시계를 포함하는 조명 장치.
  22. 제19항에 있어서, 추출기가 표지(sign) 또는 마킹(marking)을 포함하는 조명 장치.
  23. 제19항에 있어서, 추출기가 지시등(indicator light)을 포함하는 조명 장치.
  24. 제19항에 있어서, 추출기는 붕대(bandage) 또는 드레싱(dressing)을 포함하는 조명 장치.
  25. 조명의 제공 방법으로서,
    제1항의 조명 장치를 제공하는 단계, 및
    광원에 전력이 공급되도록 에너지를 원격 송신기로부터 트랜스듀서로 전송하는 단계를 포함하는 방법.
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