KR101757006B1 - 커넥터 - Google Patents

Abstract

광섬유와 같은 적어도 하나의 광학 요소를 포함하는 조명 시스템에 사용하도록 구성되는 커넥터가 개시된다. 커넥터는, 내부적으로는 적어도 하나의 광학 요소의 적어도 하나의 단부 부분을 보유하고 외부적으로는 광학 요소(들)의 단부 부분(들)의 형상을 실질적으로 따르도록 치수설정되는 하우징을 포함한다. 이는 광학 요소(들)의 단부들 사이의 접합부를 형성한다. 광원이 또한 하우징 내에 포함되며 적어도 하나의 광학 요소의 단부 부분들을 조명하도록 위치된다. 광원을 외부 전원 장치에 연결하도록 구성되는 전기 접속 수단이 제공된다. 전기 접속 수단은 하우징에 대해 이동가능하다. 전기 접속 수단은 유연성 기판에 의해 지지되어 있을 수 있거나, 광 안내 레일 내에서 활주가능한 접점에 의해 형성될 수 있다.

Description

커넥터{CONNECTOR}

본 발명은 조명 시스템에, 특히 광섬유와 같은 광학 요소를 포함하는 조명 시스템에 사용하도록 구성되는 커넥터에 관한 것이다.

광섬유 및 광학 필름과 같은 광학 요소는 다양한 기능적 및 장식적 조명 응용 둘 모두에 사용될 수 있다. 현저성(conspicuousness)을 증가시키기 위해 물체 또는 영역을 강조하도록 사용되는 조명은 그 특성이 기능적인 것으로 고려될 수 있고, 반면에 순수하게 미적인 이유를 위해 사용되는 조명은 그 특성이 장식적인 것으로 고려될 수 있다.

광섬유 및 광학 필름의 조명은 전형적으로 발광 다이오드(light emitting diode, LED)와 같은 적어도 하나의 광원에 의해 제공된다. 일반적으로, 광섬유는 코어(core) 및 클래딩(cladding) 층을 포함하며, 이때 내부 전반사가 코어와 클래딩 층 사이의 경계 또는 계면에서 일어난다. 광원으로부터 방출되는 광은 이러한 내부 전반사에 의해 섬유의 길이를 따라 투과되고, 따라서 광섬유의 노출된 단부로부터 보일 수 있다. 대안적으로, 내부 반사의 각도를 임계각 미만으로 변화시켜서 광이 광섬유에 대해 측방향으로 방출되도록 하기 위한, 또는 섬유의 길이를 따라 투과되는 광의 일부가 이미 가시적인 경우에 섬유로부터 방출되는 광량을 최대화시키거나 증대시키기 위한 수단이 제공되는 경우, 광은 광섬유의 길이를 따라 보일 수 있다. 그러한 섬유는, 예를 들어 코어 또는 클래딩 층 중 어느 하나에서의 섬유 내의 결함으로 인해, 또는 코어/클래딩 계면이 결함을 포함하고 있기 때문에, 섬유의 길이를 따라 광을 방출한다. 섬유의 길이를 따라 광을 보는 것은 요구되는 조명 효과에 따라 다수의 방식으로 달성될 수 있다.

예를 들어 유럽 특허 제0 594 089호는 추가적인 반사 표면을 생성하도록 그 길이의 적어도 일부분을 따라 내부 전반사를 나타내는 광섬유의 외부 표면 내로 절삭된 복수의 노치(notch)의 사용을 개시한다. 이들 반사 표면 각각에 충돌하는 광은 광섬유 외부로 반사되어, 광 방출 지점을 생성한다. 전형적으로, 반사 표면은 이 표면을 형성하는 노치가 만들어지는 섬유의 단면적보다 작은 단면적을 갖는다. 적합한 노치는 "V"-형상 및 언더컷(undercut) 노치와, 사분 원통형(quarter cylindrical) 형상을 갖는 노치를 포함한다. 노치는 섬유의 길이를 따라 중심으로 연장하는 축에 대해 수직하도록, 또는 그러한 축에 대해 각도를 이루어 기울어지도록 섬유의 표면 내로 절삭될 수 있다. 노치들의 단일 열이 제공될 수 있으며, 또는 국제 출원 공개 WO98/33008호에서 논의된 바와 같이, 노치들의 2개의 열이 중첩될 수 있어서, 인접한 노치들이 서로로부터 오프셋되는 패턴을 제공한다. 각각의 노치는 노치 자체의 크기 및 위치에 대응하는 조명을 생성한다.

대안적인 접근법은, 그 길이를 따라 투과되는 광의 일부가 이미 가시적인 섬유를 사용하는 것, 및 국제 출원 공개 WO99/22174호에 개시된 바와 같이, 섬유를 예컨대 확산성 반사 표면과 조합하는 것이다. 적합한 확산성 반사 표면은 그 가시적인 길이의 적어도 일부를 따라 광섬유의 원주의 일부분 둘레로 감쌀 수 있는, 미세공극형(microvoided) 및 미공성(mircoporous) 시트 재료와 같은 시트 재료를 포함한다. 확산성 반사 표면을 사용하는 것은 시트 재료와 접촉하는 광섬유의 길이를 따라 비교적 균일한 조명을 갖는, 차분한(soft) 조명 효과를 생성한다.

전통적으로 원형 단면을 갖는 광섬유를 사용하기보다는, 미국 특허 출원 제2005/0151119호에 기술된 바와 같이, 미세구조화된(microstructured) 표면을 갖는 광학 필름을 포함하는 광학 요소가 또한 확산성의 차분한 조명 효과를 생성하도록 사용될 수 있다. 대안적으로, 그 표면을 따라 다수의 홈 또는 노치를 갖는 광학 필름을 포함하는 요소가 노치형성된 광섬유의 조명 효과와 유사한 조명 효과를 제공하도록 사용될 수 있다.

단일 광원에 의해 조명될 수 있는 광학 요소의 길이가 비교적 짧기 때문에, 개별 요소들을 함께 연결시키고, 전체 조명 시스템의 외양이 하나의 연속적인 조명인 것으로 되도록 각각의 개별 요소를 위한 광원을 제공하는 방식을 찾아내는 것이 바람직하다. 이는 양쪽의 광 주입을 가능하게 하고 개별 광학 요소들을 함께 연결시키는 커넥터를 제공함으로써 이루어질 수 있다.

이러한 기능을 수행하는 하나의 커넥터는 미국 특허 제6,107,916호에 개시된 것이다. 원격 광원으로부터 광 방출 요소 내로 광을 주입하기 위해 광 편향기(light deflector) 요소가 제공된다. 광은, 광 방출 요소를 따라 광을 각각 지향시키는 2개의 각도를 이룬 표면을 갖는, 광 편향기 요소의 단부 내의 노치에 도달할 때까지 광 편향기 요소의 주 본체를 따라 주행한다. 그러나, 이러한 설계는 광원 및 개별 도파체(waveguide)들의 접합 둘 모두를 위한 소형 하우징을 제공하지 못한다.

대안적인 커넥터가 미국 특허 제6,510,267호에 개시되어 있다. 각각의 도파체 커넥터는, 예를 들어 나사 또는 볼트에 의해 함께 접합되는 상부 및 하부 부분을 갖는다. 이들 부분은 함께 나사결합된 때, 2개의 도파체 각각의 단부가 안착하고 그에 따라 도파체들을 함께 접합하는 채널을 형성한다. 도파체를 조명하기 위해, 도파체 커넥터에는 전구와 같은 광원이 내부로 삽입될 수 있는 절결(cut out) 영역이 제공될 수 있다. 그러나, 전구는 도파체 커넥터에 대해 본질적으로 분리되어 있으며, 따라서 역시 광원 및 도파체들의 접합 둘 모두를 위한 완전한 소형 하우징을 형성하지 못한다.

도파체와 같은 광학 요소들을 연결하기 위한 다소 부피가 큰(bulky) 커넥터를 사용하는 것 및 조명을 제공하는 것에 있어서의 어려움은 광학 요소들이 사용될 수 있는 조명 설계의 범위가 다소 제한된다는 점이다. 소형 커넥터 설계는 커넥터를 채용하는 조명 시스템이 응용에서 훨씬 더 유연성을 갖게 할 수 있다. 또한, 커넥터에 대한 전기 접속부의 위치는 전구 홀더의 위치 및 전구가 광섬유에 대해 직각으로 커넥터 내로 삽입가능하다는 요건에 의해 정해진다. 이는 광학 요소들을 접합하고 조명하는 데 있어서 설계자가 갖게 되는 유연성을 감소시킨다.

본 발명은, 내부적으로는 적어도 하나의 광학 요소의 적어도 하나의 단부 부분을 보유하고 외부적으로는 광학 요소(들)의 단부 부분(들)의 형상을 실질적으로 따라서, 단부 부분들 사이의 접합부를 형성하도록 치수설정되는 하우징; 하우징 내에 포함되며, 적어도 하나의 광학 요소의 단부 부분(들)을 조명하도록 위치되는 광원; 및 광원을 외부 전원 장치에 연결하도록 구성되며, 하우징에 대해 이동가능한 전기 접속 수단을 포함하는, 적어도 하나의 광학 요소를 포함하는 조명 시스템에 사용하도록 구성되는 커넥터를 제공함으로써 이들 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

그러한 커넥터는 광학 요소들의 단부들 사이의 낮은 프로파일(low-profile)의 접합부를 제공하고, 하우징 및 전기 접속 수단의 위치설정에 있어서의 유연성을 허용하여, 달성가능한 조명 설계의 더 큰 유연성을 제공한다. 광원은, 조명 설계의 전체적인 외양이 커넥터 또는 광원에 의해 중단되지 않고 조명될 때 연속적인 조명 라인이 관찰자에 의해 관찰되도록, 광학 요소들의 단부들 사이에 위치될 수 있다.

커넥터는 또한 광학 요소의 제2 단부 또는 제2 광학 요소의 제1 단부 중 어느 하나를 조명하도록, 전기 접속 수단에 연결가능한 제2 광원을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 하우징은 슬리브(sleeve)의 형태이며 광학 요소의 단부(들)를 에워싼다.

전기 접속 수단은 하우징 내로 삽입되는 유연성 기판 상에 제공될 수 있다.

기판은 일 단부에 기부 영역을 갖는 긴 유연성 지지체일 수 있으며, 전기 접속 수단은 긴 유연성 지지체의 기부 영역 상에 장착된다. 이러한 상황에서, 전기 접속 수단은 긴 유연성 지지체의 길이를 따라 신장하는 전기 도체의 단자 부분 및 금속 접점을 포함할 수 있다.

금속 접점 및 단자 부분은 광원이 긴 유연성 지지체의 에지에 평행하게 연결되도록 위치될 수 있다. 대안적으로, 금속 접점 및 단자 부분은 광원이 긴 유연성 지지체의 에지에 수직하게 연결되도록 위치될 수 있다. 이러한 경우라면, 전기 도체는 바람직하게는 긴 유연성 지지체의 기부 부분과 주 본체 사이에서 망상 경로(reticulated path)를 따른다.

대안적으로, 전기 접속 수단은 2개의 활주가능한 접점을 포함할 수 있다. 이들 활주가능한 접점은 바람직하게는 하우징과 맞물릴 수 있다. 바람직하게는, 하우징은 U-형상의 부분을 포함하며 광학 요소를 보유하도록 의도된 안내 레일(guide rail) 내에 끼워지도록 치수설정된다. 접점은 또한 광학 요소를 보유하도록 의도된 안내 레일 내에서 전력을 공급하는 전기 도체에 대해 이동가능할 수 있다.

바람직하게는, 하우징은 광 확산 재료로부터 형성된다. 바람직하게는, 광원은 발광 다이오드(LED)이다. 바람직하게는, 광학 요소는 광섬유이다.

본 발명은 또한, 2개의 단부 부분을 갖는 적어도 하나의 광학 요소와; 전술된 바와 같은 커넥터를 포함하며; 커넥터는 광학 요소(들)의 단부 부분들을 서로에 대해 접합하여, 도광체(light guide)가 조명될 때 관찰자에게 보이는 조명의 중단은 없게 되는 도광체를 제공한다.

본 발명이 이제 단지 예로서 그리고 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
<도 1>
도 1은 그 길이를 따라 광 방출 지점을 포함하는 공지의 광섬유의 개략적인 종단면도.
<도 2>
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터를 포함하는 링(ring) 도광체의 개략적인 사시도.
<도 3>
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터 내에 사용되는 제1 전기 접속 수단의 개략적인 평면도.
<도 4>
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터 내에 사용되는 제2 전기 접속 수단의 개략적인 평면도.
<도 5>
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 커넥터의 개략적인 사시도.
<도 6>
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 커넥터를 포함하는 도광체 시스템의 개략적인 분해도.

본 발명은 적어도 하나의 광학 요소의 단부들을 함께 접합하고 이/이들 광학 요소(들)를 위한 조명을 제공하는 커넥터의 제공에 관하여 종래 기술에 취해진 접근법과 상이한 접근법을 채택한다. 내부적으로는 광학 요소의 제1 단부를 보유하고 외부적으로는 광학 요소의 형상을 실질적으로 따르도록 치수설정되는 커넥터 하우징 내에 광원을 포함시킴으로써, 관찰자에게 조명되는 것으로 보일 때 광학 요소의 일부인 외양을 제공하는 소형 커넥터가 제조될 수 있다. 이는, 광원이 광학 요소(들)의 단부(들)를 조명하도록 적어도 하나의 광학 요소의 단부들을 함께 연결하는 하우징 내에 완전하게 위치되면, 커넥터의 크기는 본질적으로 광학 요소의 크기에 의해 결정되기 때문이다. 하우징에 대해 이동가능한 전기 접점을 제공함으로써, 접점은 조명 시스템의 설계와 무관하게 광원에 전력을 공급하기 위해 요구되는 임의의 위치로 이동될 수 있다. 결과적으로, 광원의 위치에 대한 그의 전원 장치에 기인하는 제한이 없으며, 설계의 보다 우수한 자유도가 달성된다.

광섬유는 일반적으로 코어 및 클래딩 층을 포함하며, 이 경우 광은 코어를 따라 투과되고, 클래딩 층은 코어 층에 대한 손상으로부터 보호를 제공하도록 제공된다. 전형적으로, 코어 및 클래딩 층 둘 모두는 유리로부터, 또는 둘 모두 플라스틱 재료로부터 형성된다. 유리 광섬유는 게르마늄-도핑된 실리카 유리 코어(Germania-doped silica glass core)를 포함하는 경향이 있으며, 비록 우수한 투과 특성을 제공하지만, 그러한 섬유는 특수한 취급 및 설치를 요구하여 그들의 전체 비용을 증가시킨다. 점점, 광섬유가 플라스틱 재료로부터 형성되는데, 그 이유는 유리 재료와 비교할 때 섬유의 기계적 유연성이 크게 증가되고, 비용이 상당하게 낮아지기 때문이다. 플라스틱 광섬유는 전형적으로 실리콘 수지 클래딩 층을 갖고서 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트) 또는 폴리스티렌 코어를 포함할 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 것은 폴리우레탄 재료, 예컨대 2-성분 또는 열가소성 폴리우레탄, 또는 실리콘 재료로 된 것일 수 있다. 전술된 코어 및 클래딩 섬유에 대한 대안으로서 클래딩 층이 없는 광섬유가 사용될 수 있다. 역시, 그러한 섬유는 전형적으로 폴리우레탄 재료로부터 형성된다.

도 1은 그 길이를 따라 광 방출 지점을 포함하는 공지의 광섬유의 개략적인 종단면도이다. 상기 논의된 바와 같이, 광섬유(1)는 플라스틱 재료를 포함하며, 광섬유(1)의 조명은 포물선 반사기(parabolic reflector)와 함께 배열되는 LED와 같은 광원(2)에 의해 제공되고, 이때 광은 렌즈에 의해 광섬유(1)로 포커싱된다. 광원(2)에 의해 방출되는 일정 부분의 광선(3A)은 광섬유(1)의 길이를 따라 전파되며, 이는 정보가 광섬유(1)로 전달되는 수단이다. 광원에 의해 방출되는 일정 부분의 광선(3B)은 후술되는 바와 같이 광섬유(1)를 빠져 나갈 것이다.

광 방출 지점은 광섬유(1)의 길이를 따라 규칙적인 간격으로 제공된다. 그러한 광 방출 지점은 광섬유(1)의 전체 길이를 따라, 또는 단지 광섬유(1)의 길이의 일부분을 따라 제공될 수 있다. 각각의 방출 지점은 광섬유의 중심을 따라 연장하는 축과 평행한 단일 열로 정렬되는, 광섬유(1)의 표면 내로 절삭된 "V"-형상의 노치(4)에 의해 생성된다. 각각의 노치(4)는 광학적으로 매끄러운 표면(5)을 갖고, 그 각각에는 광섬유(1) 외부로의 일정 부분의 광선(3B)의 반사를 보조하기 위해 반사성 코팅(6)이 제공된다. 각각의 노치(4)는 특정 깊이(7)로 절삭되며, 이는 광섬유(1)의 중심 영역에 영향을 미친다. 이는 내부 전반사를 위한 임계각이 아닌 광섬유(1) 내의 반사 표면을 생성하며, 따라서 광선(3B)이 노치(4)의 반대편의 표면으로부터 광섬유(1) 외부로 반사되게 하여, 광 방출 지점을 생성한다. 광섬유(1) 외부로 반사되는 일정 부분의 광선(3B)은 "V"-형상의 노치(4)의 각각의 경사 표면이 놓이는, 수직선에 대한 각도(8)에 의해 결정된다. 반사성 코팅(6)은 필요할 경우 생략될 수도 있다.

결과적으로, 노치 깊이 및 각도의 선택, 제공되는 노치들(4)의 밀도 및 광섬유(1)의 길이를 따른 그들의 위치가 광섬유(1)의 길이를 따라 방출되는 광량을 결정한다. 이는 참조되어야 할 유럽 특허 제0 594 089 B1호에서, 노치 설계의 효과를 포함하여, 더욱 상세히 논의되어 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터를 포함하는 링 도광체의 개략적인 사시도이다. 링 도광체(11)는 원형 링 형상으로 돌아서 구부려진 단일 광섬유(12)를 포함하며, 이때 광섬유(12)의 제1 단부(13) 및 제2 단부(14)는 커넥터(15) 내에 보유된다. 커넥터(15)는 내부에 포함된 2개의 광원(17a, 17b)을 갖는 하우징(16)을 포함하며, 하우징은 광섬유(12)의 제1 단부(13) 및 제2 단부(14)를 둘러싸도록 치수설정된다. 광원(17a, 17b)은 광섬유(12)의 제1 단부(13) 및 제2 단부(14)를 조명하도록 하우징(16) 내에 위치된다. 하우징(16)은 광섬유(12)의 제1 단부(13) 및 제2 단부(14)가 에워싸이도록 내부로 삽입되는 슬리브(18)의 형태이다. 슬리브(18)는 내부적으로는 적어도 하나의 광학 요소의 단부 부분들을 보유하고 외부적으로는 광섬유(12)의 단부 부분들의 형상을 실질적으로 따르는 치수로 설정된다. 광원(17a, 17b)은 하우징(16)에 대해 이동가능한 전기 접속 수단(19) 상에 지지되어 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터 내에 사용되는 제1 전기 접속 수단의 개략적인 평면도이다. 전기 접속 수단(19)은 일 단부에 대체로 직사각형의 기부 영역(21)의 갖는 긴 유연성 지지체(20)를 포함한다. 기부 영역(21)은 전기 커넥터(15)의 하우징(16) 내로 삽입되도록 구성된다. 긴 유연성 지지체(20)는, 긴 유연성 지지체(20)의 길이를 따라 신장되고 단자 부분(23a, 23b)의 형태로 기부 영역(21)에서 종결되는 2개의 전기 도체(22a, 22b)를 지지한다. 제2 전기 접속 수단이 금속 접점(24)의 형태로 제공되며, 이는 전기 도체(22a, 22b)의 단자 부분(23a, 23b)으로부터 전기적으로 절연되어 있다.

광원(17a, 17b)은 발광 다이오드(LED)이며, 긴 유연성 지지체(20)를 따라 신장하는 전기 도체(22a, 22b)의 단자 부분(23a, 23b) 및 금속 접점(24)과 직렬로 연결된다. 제1 광원(17a)은 2개의 전기 도체 중 제1 도체(22a)의 단자 부분(23a)에 연결되고, 제2 광원(17b)은 2개의 전기 도체 중 제2 도체(22b)의 단자 부분(23b)에 연결된다. 두 광원(17a, 17b)이 금속 접점(24)에 연결됨으로써, 이는 직렬 전기 접속을 형성한다. 전기 도체(22a, 22b)의 단자(23a, 23b) 및 금속 접점(24)은 광원(17a, 17b)이 긴 유연성 지지체(20)의 에지와 평행하게 정렬되어 연결되도록 위치된다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터 내에 사용되는 제2 전기 접속 수단의 개략적인 평면도이다. 이러한 제2 전기 접속 수단(25)은 전술된 제1 전기 접속 수단(19)과 동일한 방식으로 구성되지만, 한 가지 주요한 차이를 갖는다. 전기 도체(22a, 22b)의 단자(23a, 23b) 및 금속 접점(24)은 광원(17a, 17b)이 긴 유연성 지지체(20)의 에지에 수직하게 정렬되어 연결되도록 위치된다. 이를 달성하기 위해, 긴 유연성 지지체(20)에 의해 지지되어 있는 전기 도체(22a, 22b)는 긴 유연성 지지체(20)의 기부 영역(21)과 긴 유연성 지지체(20)의 주 본체 사이에서 망상 경로를 취한다. 이는, 전기 도체(22a, 22b)의 단자(23a, 23b)가 긴 유연성 지지체(20)의 에지와 평행하게 놓이는 기부 영역(21)의 하나의 에지를 따라 위치된다는 것을 의미하며, 이때 금속 접점(24)은 기부 영역(21)의 반대편 에지에 인접하게 위치된다. 이러한 배열은 제1 전기 접속부(19)의 공간보다 작은 공간을 필요로 하며, 따라서 기부 영역(21)은 더 작아질 수 있어서, 하우징 내에서의 전기 접속부 및 그에 따른 광원(17a, 17b)의 위치설정에 있어서의 더 큰 유연성으로 이어진다.

하우징(16)에 대해 이동가능한 전기 접속 수단(19, 25)을 전기 커넥터(15)의 하우징(16)에 제공함으로써, 전기 커넥터(15) 및 그에 따른 광원(17a, 17b)은 원하는 그리고 하우징(16)에 대해 편리한 곳 어디에라도 배치될 수 있다. 이는 폐쇄된 루프(loop)의 외양을 생성하여, 링 도광체(11)는 연속적인 조명 링으로 보이고, 도광체가 조명될 때 관찰자에게 보이는 광섬유(12)의 단부 부분들 사이의 접합 영역에서의 조명의 중단은 없게 된다. 예를 들어, 프레임 내에서 스피커(loudspeaker)를 조명하기 위해 링 도광체(11)를 사용하는 것이 바람직한 경우, 전기 커넥터(15)는 프레임 내에 광학 요소를 위한 공간이 얼마나 많이 제공되는지와 무관하게 조명을 달성하도록 하우징 내의 어느 곳에라도 위치될 수 있다. 긴 유연성 지지체(20)와 그에 따른 전기 접속부 및 광원(17a, 17b)을 하우징 내에서 조작하는 것은, 광섬유의 단부들을 정위치로 보유하도록 설계된 하우징 상의 정해진 위치를 갖는 광원을 위한 외부 와이어와 일 세트의 접속부 사이의 전기 접속을 생성하는 것과 비교하여 쉽다.

긴 유연성 지지체(20)는 플라스틱 재료, 바람직하게는 열가소성 플라스틱 재료로부터 형성될 수 있고, 전기 도체(22a, 22b)는 플라스틱 재료의 표면 상에, 예를 들어 전기 전도성 잉크를 사용하여 인쇄된 라인으로부터 형성됨으로써 지지되어 있을 수 있거나, 플라스틱 재료의 표면 내에, 예를 들어 와이어, 예컨대 구리 또는 전기 전도성 금속 스트립을 매립함으로써 매립될 수 있다. 금속 접점(24)은 동일한 방식으로, 예를 들어 전기 전도성 재료를 플라스틱 재료 내에 인쇄하거나 매립함으로써 형성될 수 있다.

다양한 LED가 사용될 수 있으며, 또는 실제로는 대신에 광학 요소를 조명하기에 적합한 다른 광원이 사용될 수 있다. 10 내지 20 mA 범위의 전류에서 동작하는 LED가 적합한데, 예를 들어 3.4 V 및 20 mA에서 동작하는 백색 LED가 차분한 백색 주변 광을 제공하고, 황색 LED가 더 낮은 전압, 예를 들어 2.0 V에서 동작할 것이다. 대신에, 다른 색상의 LED 또는 심지어 다색 LED가 사용될 수 있다. 100 mA 초과의 동작 전류를 갖는 LED가 사용되는 경우, 과열로부터 조명 시스템을 보호하기 위해 추가적인 히트 소크(heat soak) 측정이 취해져야 한다.

상기 예가 광섬유와 관련하여 주어지지만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터는 광학 필름과 같은 다른 광학 요소와 함께 사용될 수 있다. 커넥터는 또한, 예를 들어 링 도광체에서보다는 선형 도광체에서 상이한 광학 요소들의 단부들을 함께 접합하도록 사용될 수 있다. 상기 예가 링 도광체와 관련되지만, 이는 다른 도광체 형상과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 연속적인 도광체는 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형 또는 다른 기하학적 형상의 형태일 수 있으며, 이들 모두는 이들이 폐쇄된다는 점, 즉 형상을 형성하는 광섬유의 양 단부가 하우징 내에서 에워싸여 있어, 연속적인 폐쇄된 주연부를 생성한다는 점에서 같다.

광섬유(12)는 다수의 다른 수단에 의해 슬리브(18) 내에 보유될 수 있는데, 예를 들어 슬리브(18)가 형성되는 재료는 탄성 특성을 가질 수 있고, 광섬유(12)에 걸쳐 신장된다면 파지 및/또는 압축에 의해 단부(13, 14)를 정위치로 보유할 수 있으며, 슬리브(18)는 기계적 수단, 예컨대 슬리브(18)의 외측 둘레에 배치되는 링 또는 클립, 또는 광섬유(12) 상에 배치된 홈과 슬리브(18) 상에 위치된 대응하는 돌출부를 통해 또는 그 반대 경우로의 상호고정에 의해 광섬유(12)의 단부들을 정위치로 클램핑할 수 있거나, 접착제가 사용될 수 있다. 대안적으로, 사전-형성된 슬리브(18)를 사용하기보다는, 광섬유의 단부(13, 14)가 주형 내에 배치될 수 있고 슬리브(18)가 이들 둘레에 주조될 수 있다.

커넥터의 가시성은 하우징을 형성하는 데 적합한 재료를 사용함으로써 최소화될 수 있다. 바람직하게는, 하우징을 형성하도록 사용되는 재료는 플라스틱 재료이며, 광섬유의 삽입 또는 보유를 보다 쉽게 하기 위해 일정 정도의 유연성을 가질 수 있다. 이는 광섬유의 단부들을 에워싸도록 약간 신장되는 능력을 나타냄으로써 이루어질 수 있다. 재료는 광원이 하우징 내에 위치되는 곳에서 열점(hot spot)의 출현을 최소화하기 위해, 색상이 어둡거나, 프레임의 배경 색상과 일치하거나, 광을 확산시키는 재료일 수 있다. 재료는 ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌)과 같은 열가소성 재료일 수 있으며, 이는 거친 표면을 갖고서 투명하거나, 불투명하거나(예컨대, 유백색 색상), 외부 주변 광을 반사하도록 폴리싱될 수 있다. 광섬유(들)의 단부들 사이의 거리를 최소화하고 전기 접속부를 내장하기 위해 그러한 광 확산 재료를 사용함으로써, 연속적인 조명 라인의 외양이 달성된다. 이는 중단 없는 연속적인 조명 링이 만족스러운 시각적 외양을 갖기 때문에, 링 도광체에 대해 특히 바람직하다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 커넥터의 개략적인 사시도이다. 커넥터(30)는 내부에 포함된 광원(32)을 갖는 하우징(31)을 포함하며, 하우징은 (도시 안된) 광섬유의 단부를 둘러싸도록 치수설정된다. 광원(32)은 광섬유의 단부를 조명하도록 하우징(31) 내에 위치된다. 하우징(31)은 광섬유의 단부가 에워싸이도록 내부로 삽입되는 슬리브(33)의 형태이다. 슬리브(33)는 내부적으로는 적어도 하나의 광섬유의 단부 부분들을 보유하고 외부적으로는 광섬유(들)의 단부 부분들의 형상을 실질적으로 따라서, 단부 부분들 사이의 접합부를 형성하도록 치수설정된다. 특히, 슬리브(33)는 (도시 안된) 광 안내 레일에 의해 수용되도록 형상화되며, 따라서 정사각형 채널 형상의 광 안내 레일 내로 끼워지도록 그 기부 부분(34) 상에 정사각형 단면 형상이, 그리고 그 상부 부분(35) 상에 둥근 형상이 제공된다. 하우징(31)이 광 안내 레일과 동일한 평면으로 안착되어 레일이 가시적이지 않게 되는 것을 보장하기 위해, 원형 섹션은 정사각형 단면의 측면들 중 하나의 길이보다 큰 직경을 갖는다. 이는 상부 부분(35)이 기부 부분(34)을 넘어서 돌출하여, 단면으로 볼 때 버섯 형상을 생성한다는 것을 의미한다. 전형적으로, 7 ㎜의 직경을 갖는 광섬유의 경우, 버섯 형상의 스템(stem)은 폭이 5 ㎜이며, 이때 버섯 형상의 돔(dome)은 스템의 바닥으로부터 4.5 ㎜에서 시작한다. 상부 부분(35)은 광 안내 레일의 상부 아래에 안착되며, 보유 수단으로서 광 안내 레일 내에 제공되는 리지(ridge)와 접촉한다. 이들은 이하의 도 6에서 더욱 상세히 도시되어 있다. 내부적으로 하우징(31)은 적어도 하나의 광학 요소의 단부 부분들을 보유하고, 외부적으로는 광학 요소(들)의 단부 부분들의 형상을 실질적으로 따라서, 단부 부분들 사이의 접합부를 형성하며, 이로써 커넥터 및 광섬유를 포함하는 도광체가 조명될 때 관찰자에게 보이는 접합 영역에서의 조명의 중단은 없게 된다.

전기 접속 수단(36)은 제1 활주가능한 접점(37a) 및 제2 활주가능한 접점(37b)에 의해 형성되며(이들 중 단지 하나만을 도 5a에서 볼 수 있음), 이들 각각은 후술되는 바와 같이 하우징(31)의 측면을 따라 활주가능하게 됨으로써 하우징(31)에 대해 이동가능하다. 각각의 활주가능한 접점(37a, 37b)은 U-형상으로 구부려진 시트 금속 재료로부터 형성된다. U-형상의 하나의 상향 레그(leg)는 2개의 절결 영역을 갖고, 여기서 3면 절삭(three-sided cut)이 활주가능한 접점(37a, 37b) 내로 행해져서 스프링 접점(38a, 38b)을 생성한다. 활주가능한 접점(37a, 37b)이 광원(32)과의 전기 접속을 형성하기 위해, 하우징(31)의 일부는 그의 기부 부분(34)에서 개방된 상태로 남겨져서, 이는 도광체에 대한 덮개로서 작용하고, 효과적으로 U-형상이 된다. 따라서, U-형상의 활주가능한 접점(37a, 37b)은 하우징(31)의 U-형상의 부분의 하향 레그 위로 끼워지고, 광원(32)과의 원하는 전기 접촉을 제공하도록 이러한 부분을 따른 임의의 지점에 위치될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 커넥터를 포함하는 도광체 시스템의 개략적인 분해도이다. 전술된 커넥터(30)에 더하여, 기부(40)와 2개의 직립 에지(41, 42) 및 레일의 직립 에지(41, 42)의 내부 표면을 따라 연장하는 2개의 리지(43, 44)를 갖는 정사각형 형상의 채널 단면을 가진, 광섬유를 보유하도록 의도되는 광 안내 레일(39)이 도시되어 있다. 이들 리지(43, 44)는 하우징(31)의 상부 부분(35)을 가압 끼워맞춤으로 수용하도록 설계된다. 2개의 스트립형(strip-like) 전기 도체(45a, 45b)가 활주가능한 접점(37a, 37b)에 의해 접촉되도록 레일의 직립 부분의 내부 표면 상에 배치되어, (도체(45a, 45b)에 연결되는) 외부 전원 장치와 광원(32) 사이의 전기 접속을 형성한다. 활주가능한 접점(45a, 54b)은 하우징(31)에 대해 이동가능할 뿐만 아니라, 이들은 광 안내 레일(39) 내에 전력을 공급하는 도체(45a, 45b)에 대해 이동가능하다. 이는 커넥터(30)의 위치를 완전하게 유연성 있게 하는데, 이는 그 위치가 전기 공급이 안내 레일(39) 내로 유입되는 지점으로 제한되지 않기 때문이다. 광 안내 레일(39) 내에 끼워지도록 치수설정된 광섬유(46)가 또한 도시되어 있다. 이러한 광섬유(46)는 커넥터 하우징(31)과 동일한 특징의 단면, 즉 정사각형 형상의 채널 기부 부분 및 둥근 상부 부분을 갖는다. 하우징(31)에서와 같이, 광섬유(46)는 상부 부분과 광 안내 레일(39)의 내측을 따라 연장하는 리지(43, 44) 사이의 가압 끼워맞춤을 생성하도록 치수설정된다.

2개의 전기 도체(45a, 45b)에 더하여, 광 안내 레일(39)의 기부(40)를 따라 연장하는 제3의 스트립형 도체(47)가 있을 수 있다. 이는 광원(32)에 대한 추가적인 제어와 열 관리를 제공한다. 대신에, 인쇄 회로 기판 장치와 같은 다양한 다른 열 제어 장치가 사용될 수 있다. 2개의 광섬유가 커넥터(30)에 의해 접합되는 경우, 역시 활주가능한 접점(37a, 37b)에 연결되는 제2 광원이 또한 하우징 내에 포함될 수 있다. 2개의 광섬유가 접합될 때, 예를 들어 광 안내 레일이 코너에서 회전하도록 설계되는 경우, 이들은 서로에 대해 180°가 아닌 각도로 위치되는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 상황에서, 하우징은 "L"-형상일 수 있으며, 이때 광원은 "L" 형상의 각각의 아암 내에 위치된다. 또한, 3개의 광섬유가 접합되는 경우, 3-아암형 하우징이 사용될 수 있으며, 이때 광원은 각각의 아암 내에 있거나, 필요에 따라 단일 광원이 접합부에 있다. 이러한 시스템은 함께 접합되는 최대 6개의 섬유, 및 최대 6개의 광원을 수용하도록 사용될 수 있다. 바람직하게는, 각각의 광원은 활주가능한 접점(37a, 37b)에 납땜되지만, 바람직한 경우 전기 전도성 접착제와 같은 다른 수단이 사용될 수 있다. 광섬유들 사이의 각도가 가변적인 조명 설계를 수용하기 위해, 광섬유들의 유연성 있는 위치설정을 가능하게 하도록 힌지가 하우징의 중심에 포함될 수 있다.

조작자가 광 안내 레일 자체를 볼 수 없을 때에도 커넥터의 하우징이 광 안내 레일 내에 쉽게 위치될 수 있도록 위치설정 특징부를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 위치설정 장치는 광 안내 레일 내의 대응하는 구멍 또는 공동 내로 삽입가능한 하우징의 기부 상에 위치되는 돌출부일 수 있다. 하우징은 돌출부가 제공된 구멍/공동과 완전히 정합하는 끼워맞춤을 형성하지 않는 한, 광 안내 레일 내에 적절하게 설치되지 않을 것이다. 그러한 돌출부는 원통형, 반구형 또는 입방형일 수 있으며, 대응하는 형상의 구멍/공동 내로 끼워질 수 있다.

다양한 LED가 사용될 수 있으며, 또는 실제로는 대신에 광학 요소를 조명하기에 적합한 다른 광원이 사용될 수 있다. 10 내지 20 mA 범위의 전류에서 동작하는 LED가 적합한데, 예를 들어 3.4 V 및 20 mA에서 동작하는 백색 LED가 차분한 백색 주변 광을 제공하고, 황색 LED가 더 낮은 전압, 예를 들어 2.0 V에서 동작할 것이다. 대신에, 다른 색상의 LED 또는 심지어 다색 LED가 사용될 수 있다. 100 mA 초과의 동작 전류를 갖는 LED가 사용되는 경우, 과열로부터 조명 시스템을 보호하기 위해 추가적인 히트 소크 측정이 취해져야 한다.

상기 예가 광섬유와 관련하여 주어지지만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터는 광학 필름과 같은 다른 광학 요소와 함께 사용될 수 있다. 전형적으로, 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 광섬유는 응용 및 주변 상황에 따라 최대 1500 ㎜의 길이를 갖는다.

커넥터의 가시성은 하우징을 형성하는 데 적합한 재료를 사용함으로써 최소화될 수 있다. 바람직하게는, 하우징을 형성하도록 사용되는 재료는 플라스틱 재료이며, 광섬유의 삽입 또는 보유를 보다 쉽게 하기 위해 일정 정도의 유연성을 가질 수 있다. 이는 광섬유의 단부들을 에워싸도록 약간 신장되는 능력을 나타냄으로써 이루어질 수 있다. 재료는 광원이 하우징 내에 위치되는 곳에서 열점의 출현을 최소화하기 위해, 색상이 어둡거나, 프레임의 배경 색상과 일치하거나, 광을 확산시키는 재료일 수 있다. 광섬유(들)의 단부들 사이의 거리를 최소화하고 전기 접속부를 내장하기 위해 그러한 광 확산 재료를 사용함으로써, 연속적인 조명 라인의 외양이 달성된다. 하우징 및 광 안내 레일 둘 모두는 특정 응용의 기계적 요건을 충족시키는 임의의 강성 플라스틱 재료로부터 제조될 수 있다. 플라스틱 재료는 단일 성분, 블렌드일 수 있거나, 충전제를 포함할 수 있다. 적합한 재료는 PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트), PP(폴리프로필렌), POM(폴리옥시메틸렌), ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌), PA(폴리아크릴레이트), 및 PPE/PS(폴리페닐렌 에테르/폴리스티렌)을 포함한다.

전술된 제1 및 제2 실시예의 커넥터를 통합하는 유연성 있는 조명 설계의 용도는 다양하고 광범위하다. 광학 요소의 단부 부분들이 조명의 중단 없이 함께 접합될 필요가 있는 임의의 용도는 본 발명으로부터 이득을 얻을 수 있다. 예를 들어, 그러한 설계는 (스피커 둘레와 같은) 자동차 및 항공 분야(비행기의 비상 탈출 조명)에, 그리고 건물(상점, 사무실 및 가정내 장소의 조명)에 사용될 수 있다. 이러한 열거는 전부를 망라한 것이 아니고, 본 발명에 따른 커넥터를 통합하는 장식적 및 기능적 조명 설계 둘 모두의 용도의 범위를 예시하고자 하는 것이다.

Claims (17)

1. 도광체 조명 시스템으로서,
   대향하는 단부들을 구비한 광학 도광체;
   하우징, 하우징 내에 포함된 적어도 하나의 광원, 및 광원을 전원 장치에 접속시키기 위한 전기 접점을 포함하는 커넥터 - 커넥터는 광을 광학 도광체의 한 단부에 공급하도록 광학 도광체의 한 단부에 접합되어 광학 도광체 단부가 조명될 때 관찰자에게 보이는 커넥터와 광학 도광체 단부 간의 접합부에서 조명의 중단이 없음 -;
   길이를 갖는 채널을 형성하는 두 측면 및 기부를 포함하는 광 안내 레일 - 광학 도광체 및 커넥터는 채널에 보유되고 채널을 따라 이동가능함 -; 및
   채널에 배치되고 전원 장치에 전기적으로 접속가능한 두 개의 스트립형 전기 도체 - 두 개의 스트립형 전기 도체 중 하나는 광 안내 레일의 각 측면에 있고 전기 접점 중 적어도 하나와 접촉하여 커넥터는 광 안내 레일을 따라 이동가능하고 각 전기 접점은 하나의 스트립형 전기 도체와 접촉 상태를 유지함 -
   를 포함하는 도광체 조명 시스템.
2. 도광체 조명 시스템으로서,
   하나의 광학 도광체 또는 두 개의 광학 도광체 - 광학 도광체 각각은 대향하는 단부들을 구비함 -;
   하우징, 하우징 내에 포함된 적어도 하나의 광원, 및 광원을 전원 장치에 접속시키기 위한 전기 접점을 포함하는 커넥터 - 커넥터는 두 개의 광학 도광체 단부를 함께 접합하도록 광을 (a) 하나의 광학 도광체의 각 대향 단부 또는 (b) 두 개의 도광체 각각의 한 단부에 공급하여 두 개의 광학 도광체 단부가 조명될 때 관찰자에게 보이는 커넥터와 두 개의 광학 도광체 단부 간의 접합부에서 조명의 중단이 없음 -;
   길이를 갖는 채널을 형성하는 두 측면 및 기부를 포함하는 광 안내 레일 - 각 광학 도광체 및 커넥터는 채널에 보유되고 채널을 따라 이동가능함 -; 및
   채널에 배치되고 전원 장치에 전기적으로 접속가능한 두 개의 스트립형 전기 도체 - 두 개의 스트립형 전기 도체 중 하나는 광 안내 레일의 각 측면에 있고 전기 접점 중 적어도 하나와 접촉하여 커넥터는 광 안내 레일을 따라 이동가능하고 각 전기 접점은 하나의 스트립형 전기 도체와 접촉 상태를 유지함 -
   를 포함하는 도광체 조명 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 커넥터 및 각 광학 도광체는 버섯 형상 단면을 갖는 도광체 조명 시스템.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 광 안내 레일의 채널은 정사각형 형상 채널이고, 각 광학 도광체는 정사각형 단면 형상을 갖는 기부 부분 및 둥근 단면 형상을 갖는 상부 부분을 구비하고, 하우징은 정사각형 단면 형상을 갖는 기부 부분 및 둥근 단면 형상을 갖는 상부 부분을 구비하여, 하우징 및 각 광학 도광체의 상부 부분은 광 안내 레일을 보이지 않게 하도록 기부 부분을 넘어서 돌출하는 도광체 조명 시스템.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 광 안내 레일은 광 안내 레일의 채널 내에 그리고 각 측면을 따라 형성된 리지(ridge)를 더 포함하고, 리지는 광 안내 레일 내에 커넥터 및 각 광학 도광체를 보유하는 도광체 조명 시스템.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광원은 적어도 두 개의 광원이고, 하나의 광원은 하나의 광학 도광체 단부를 조명하고, 다른 하나의 광원은 또 다른 광학 도광체 단부를 조명하는 도광체 조명 시스템.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 접점 각각은 하우징에 대해 이동가능한 도광체 조명 시스템.
8. 제7항에 있어서, 전기 접점은 활주가능한 도광체 조명 시스템.
9. 제8항에 있어서, 전기 접점은 하우징의 일부분을 수용하도록 구성되는 도광체 조명 시스템.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하우징은 광 확산 재료로부터 형성되는 도광체 조명 시스템.
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