KR101798993B1 - 비대칭 빔 패턴을 생성하는 광 조도 시스템 - Google Patents

비대칭 빔 패턴을 생성하는 광 조도 시스템 Download PDF

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Abstract

예컨대 오버헤드 거리 조명을 위한 조명기구가 개시된다. 광 재지향 장치(1)는 중심 축(CA), 전방 볼륨(FV)과 후방 볼륨(BV)을 분리시키는, 상기 중심 축(CA)을 통과하는 전방-후방 평면(FB), 및 상기 중심 축(CA)을 통과하고 그리고 상기 전방-후방 평면(FB)에 수직인 좌측-우측 평면(LR)을 가질 수 있다. 상기 재지향 장치(1)는 상기 전방 볼륨(FV) 쪽으로 기울어지는 출력 광(9)을 생성하기 위한 렌즈(10)를 포함할 수 있다. 상기 렌즈(10)는 일반적으로 상기 좌측-우측 평면(LR)에 대하여 대칭이고 그리고 상기 전방-후방 평면(FB)에 대하여 비대칭인 상기 반구체(3)를 향하는 리세스된 내부 면(11)을 가질 수 있다. 상기 내부 면(11)은 오목한 중앙 영역(CR), 볼록한 주변 영역(PR), 및 상기 중앙 영역(CR)과 상기 주변 영역(PR) 사이의 변곡 구역(IZ)을 가질 수 있다. 상기 렌즈(10)는 일반적으로 상기 좌측-우측 평면(LR)에 대하여 대칭이고 그리고 상기 전방-후방 평면(FB)에 대하여 비대칭인 상기 반구체(3)로부터 떨어진 쪽을 향하는 외부 면(12)을 가질 수 있다. 상기 외부 면(12)은 상기 외부 면(12)을 따라 볼록하거나 또는 평평할 수 있고, 상기 전방 볼륨(FV)에서 상기 좌측-우측 평면(LR)을 따라 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 변위되는 위치(L)에서 최대 돌출부를 가질 수 있다.

Description

비대칭 빔 패턴을 생성하는 광 조도 시스템 {OPTICAL ILLUMINATION SYSTEM PRODUCING AN ASYMMETRIC BEAM PATTERN}
본 출원인은 2010년 6월 29일자로 출원된 발명의 명칭이 "Optics Having Free Form Inner and Outer Surfaces"인 미국가출원번호 제61/359,359호 하의 35.U.S.C 119(e)의 하에 이익을 청구한다.
본 개시물은 비대칭 빔 패턴을 생성하는 광 조명 시스템에 관한 것이다.
오버헤드(overhead) 거리 조명에 대해, 거리가 일반적으로 비대칭으로 조명되는 것이 바람직하고, 그에 따라 거리의 한쪽이 다른 쪽에 비해 상당히 더 밝지 않다. 그러한 조도를 생성하는 광원(light)이 거리의 한쪽에 상대적으로 더 가깝게 위치될 수 있는 것이 또한 바람직하고, 그에 따라 거리 위에서 광원을 달고 있는 장대(pole)가 거리를 거쳐 중간까지 연장될 필요가 없다. 오버헤드 거리 조명이 일 예로서 이용되지만, 비대칭으로 분산되는 조도가 바람직한 많은 다른 어플리케이션들이 존재함이 인지되어야 한다.
그 결과, 비대칭으로 분산되는 조도를 생성할 수 있는 광 시스템에 대한 필요가 존재한다.
게다가, 발광다이오드(LED)들이 일반 조도 어플리케이션들에서 보다 평범하게 되고 덜 고가이게 됨에 따라, 광원들로서 LED들을 오버헤드 거리 조명 및 다른 시스템들에 통합시키는 것이 바람직할 수 있다.
따라서, 비대칭으로 분산되는 조도를 생성할 수 있는 LED 광원을 이용하는 광 시스템에 대한 필요가 존재한다.
예시적인 실시예는, 중심 축(CA), 전방 볼륨(FV)과 후방 볼륨(BV)을 분리시키는, 상기 중심 축(CA)을 통과하는 전방-후방 평면(FB), 및 상기 중심 축(CA)을 통과하고 그리고 상기 전방-후방 평면(FB)에 수직인 좌측-우측 평면(LR)을 갖는 광 재지향 장치(1)이다. 상기 광 재지향 장치(1)는 상기 중심 축(CA)을 중심으로 센터링되는 발산 광(7)을 생성하기 위한 적어도 하나의 발광 다이오드(2)를 포함한다. 상기 광 재지향 장치(1)는 또한 상기 발산 광(7)을 수신하고 그리고 입사 광(8)을 생성하기 위한 반구체(3)를 포함한다. 상기 광 재지향 장치(1)는 또한 상기 입사 광(8)을 수신하고 그리고 상기 전방 볼륨(FV) 쪽으로 기울어지는 출력 광(9)을 생성하기 위한, 상기 반구체(3)에 인접하고 공기에 의해 상기 반구체(3)로부터 이격되는 렌즈(10)를 포함한다. 상기 렌즈(10)는 일반적으로 상기 좌측-우측 평면(LR)에 대하여 대칭이고 상기 전방-후방 평면(FB)에 대하여 비대칭인 상기 반구체(3)를 향하는 리세스된 내부 면(11)을 갖는다. 상기 내부 면(11)은 오목한 중앙 영역(CR), 볼록한 주변 영역(PR) 및 중앙 영역(CR)과 상기 주변 영역(PR) 사이의 변곡 구역(IZ)을 갖는다. 상기 렌즈(10)는 일반적으로 상기 좌측-우측 평면(LR)에 대하여 대칭이고 상기 전방-후방 평면(FB)에 대하여 비대칭인 상기 반구체(3)로부터 떨어진 쪽을 향하는 외부 면(12)을 갖는다. 상기 외부 면(12)은 상기 외부 면(12)을 따라 볼록하거나 또는 평평하고, 상기 전방 볼륨(FV)에서 상기 좌측-우측 평면(LR)을 따라 상기 중심 축(CA)으로부터 측방향으로 변위되는 위치에서 최대 돌출부를 갖는다.
일부 경우들에서, 상기 적어도 하나의 발광 다이오드(2)는 상기 반구체(3)의 중심에 또는 그 부근에 배치될 수 있고, 그리고 상기 반구체(3)의 평평한 표면(4)에 면할 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 반구체(3)의 곡선형 표면(5)은 상기 렌즈(10)의 상기 내부 면(11)에 면할 수 있다.
일부 경우들에서, 상기 내부 면(11)은 축-상(on-axis) 깊이(D)를 가질 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 좌측-우측 평면(LR)을 따라 절단된 단면에서, 상기 내부 면(11)의 상기 주변 영역(PR)이 상기 전방 볼륨(FV)에서 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)의 40% 내지 80% 만큼 그리고 상기 후방 볼륨(BV)에서 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)를 초과한 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 변위될 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 전방-후방 평면(FB)을 따라 절단된 단면에서, 상기 변곡 구역(IZ)은 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)의 40% 내지 80% 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 변위되고, 그리고 상기 주변 영역(PR)은 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)의 40% 내지 80% 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로(radially) 연장될 수 있다.
일부 경우들에서, 상기 전방-후방 평면(FB)은 상기 외부 면을 전방 부분(FP)과 후방 부분(BP)으로 분할할 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 외부 면(12)은 축-상 두께(T)를 가질 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 좌측-우측 평면(LR)을 따라 절단된 단면에서, 상기 전방 부분(FP)은 상기 축-상 두께(T)를 초과한 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 연장되고, 그리고 상기 후방 부분(BP)은 상기 축-상 두께(T) 미만만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 연장될 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 전방-후방 평면(FB)을 따라 절단된 단면에서, 상기 외부 면(12)은 어디에서나 볼록하거나 또는 평평하고, 상기 축-상 두께(T)를 초과한 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 연장될 수 있다.
일부 경우들에서, 상기 내부 면(11)은 상기 렌즈(10)의 내향(inner-facing) 표면(19) 및 상기 내부 면(11)에 의해 경계 지어지는 내부(I)를 가질 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 중심 축(CA)에서 또는 그 부근에서, 상기 내부 면(11)은 상기 내부 면(11)의 상기 내부(I) 내부에 곡률 중심을 가질 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 외부 면(12) 상의 적어도 하나의 지점에 대해, 상기 외부 면(12)은 상기 렌즈(10)의 외부 그리고 상기 렌즈(10)의 상기 내향 표면(19) 너머에 곡률 중심을 가질 수 있다.
다른 예시적인 실시예는 중심 축(CA), 전방 볼륨(FV)과 후방 볼륨(BV)을 분리시키는, 상기 중심 축(CA)을 통과하는 전방-후방 평면(FB), 및 상기 중심 축(CA)을 통과하고 그리고 상기 전방-후방 평면(FB)에 수직인 좌측-우측 평면(LR)을 갖는 광 재지향 장치(1)이다. 상기 광 재지향 장치(1)는 상기 중심 축(CA)을 중심으로 센터링되는 입사 광(8)을 수신하고 그리고 상기 전방 볼륨(FV) 쪽으로 기울어지는 출력 광(9)을 전송하기 위한 렌즈(10)를 포함한다. 상기 렌즈(10)는 상기 입사 광(8)를 향하는 내부 평면(IP)을 갖는다. 상기 렌즈(10)는 상기 내부 평면(IP)으로 리세스되는 내부 면(11)을 갖는다. 상기 내부 면(11)은 상기 내부 평면(IP) 및 상기 중심 축(CA)과 상기 내부 면(11)의 교차점 사이의 거리와 동일한 축-상 깊이(D)를 갖는다. 상기 내부 면(11)은 상기 중심 축(CA)을 둘러싸는 중앙 영역(CR)에서 오목하다. 상기 내부 면(11)은 상기 중앙 영역(CR)을 둘러싸는 변곡 구역(IZ)을 갖는다. 상기 내부 면(11)은 상기 변곡 구역(IZ)을 둘러싸는 주변 영역(PR)에서 볼록하다. 상기 좌측-우측 평면(LB)을 따라 절단된 단면에서, 상기 주변 영역(PR)은 상기 전방 볼륨(FV)에서 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)의 40% 내지 80% 만큼, 그리고 상기 후방 볼륨(BV)에서 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)를 초과한 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 변위된다. 상기 전방-후방 평면(FB)을 따라 절단된 단면에서, 상기 변곡 구역(IZ)은 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)의 40% 내지 80% 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 변위되고, 상기 주변 영역(PR)은 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)의 40% 내지 80% 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 연장된다. 상기 렌즈(10)는 상기 내부 면(11)에 대향하는 외부 면(12)을 갖는다. 상기 외부 면(12)은 상기 내부 평면(IP) 및 상기 중심 축(CA)과 상기 외부 면(12)의 교차점 사이의 거리와 동일한 축-상 두께(T)를 갖는다. 상기 외부 면(12)은 어디에서나 볼록한 상기 전방 볼륨(FV)에서 전방 부분(FP)을 갖는다. 상기 외부 면(12)은 어디에서나 오목하거나 또는 평평한 상기 후방 볼륨(BV)에서 후방 부분(BP)을 갖는다. 상기 외부 면(12)의 상기 전방 부분(FP)은 상기 외부 면이 상기 중심 축(CA)에 수직인 단지 하나의 위치(L)만을 가지고, 상기 위치(L)는 상기 전방-후방 평면(FB)을 따라 상기 중심 축(CA)으로부터 측방향으로 변위된다. 상기 좌측-우측 평면(LR)을 따라 절단된 단면에서, 상기 전방 부분(FP)은 상기 축-상 두께(T)를 초과한 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 연장되고, 그리고 상기 후방 부분(BP)은 상기 축-상 두께(T) 미만만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 연장된다. 상기 전방-후방 평면(FB)을 따라 절단된 단면에서, 상기 외부 면(12)은 어디에서나 볼록하거나 또는 평평하고, 상기 축-상 두께(T)를 초과한 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 연장된다.
일부 경우들에서, 상기 렌즈(10)는 일반적으로 상기 좌측-우측 평면(LR)을 중심으로 대칭이고 그리고 상기 전방-후방 평면(FB)을 중심으로 비대칭일 수 있다.
일부 경우들에서, 상기 내부 면(11)은 내부 평면(IP) 및 상기 내부 면(11)에 의해 경계 지어지는 내부(I)를 가질 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 중심 축(CA)에서 또는 그 부근에서, 상기 내부 면(11)은 상기 내부 면(11)의 상기 내부(I) 이내의 곡률 중심을 가질 수 있다.
일부 경우들에서, 상기 외부 면(12)의 상기 전방 부분(FP) 상의 적어도 하나의 지점에 대해서, 상기 외부 면(12)은 상기 렌즈(10)의 외부 그리고 상기 렌즈(10)의 내향 평면(19) 너머에 곡률 반경을 가질 수 있다.
일부 경우들에서, 상기 광 재지향 장치(1)는 발산 광(7)을 생성하는 적어도 하나의 발광 다이오드(2)를 또한 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 광 재지향 장치(1)는 상기 발산 광(7)을 수신하고 그리고 상기 입사 광(8)을 생성하는 반구체(3)를 또한 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 적어도 하나의 발광 다이오드(2)는 상기 반구체(3)의 중심에 또는 그 부근에 배치될 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 반구체(3)의 곡선형 표면(5)은 상기 렌즈(10)의 상기 내부 면(11)에 직접적으로 인접하고 그리고 공기에 의해 상기 렌즈(10)의 상기 내부 면(11)으로부터 이격될 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 발산 광(7) 및 상기 입사 광(8)은 모두 상기 중심 축(CA)을 중심으로 회전 대칭일 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 입사 광(8)은 상기 발산 광(7)에 비해 더 좁게 분산될 수 있다.
일부 경우들에서, 상기 렌즈(10)는, 상기 내부 및 외부 면들(11, 12), 상기 내부 및 외부 면들(11, 12)의 주변들로부터 측방향으로 연장되는 한 쌍의 일반적으로 평면형 플랜지들(IP, OP) 각각에 의해서, 그리고 상기 렌즈(10)의 측면 에지를 정의하는 상기 플랜지들을 연결하는 일반적으로 원통형 면(15)에 의해서 경계 지어질 수 있다.
다른 예시적인 실시예는 중심 축(CA), 전방 볼륨(FV)과 후방 볼륨(BV)을 분리시키는, 상기 중심 축(CA)을 통과하는 전방-후방 평면(FB), 및 상기 중심 축(CA)을 통과하고 그리고 상기 전방-후방 평면(FB)에 수직인 좌측-우측 평면(LR)을 갖는, 광을 재지향시키기 위한 방법이다. 상기 중심 축(CA)에 대해 회전 대칭인 발산 광(7)이 수신된다. 입사 광(8)을 형성하기 위해서 반구체(3)를 통해 상기 발산 광(7)이 좁혀진다. 공기를 통해 상기 반구체(3)로부터 상기 입사 광(8)이 전송된다. 상기 렌즈(10)의 내부 면(11)에서 상기 입사 광(8)이 수신된다. 상기 내부 면(11)은 일반적으로 상기 좌측-우측 평면(LR)을 중심으로 대칭이고 그리고 상기 전방-후방 평면(FB)을 중심으로 비대칭이다. 내부 광을 형성하기 위해서 상기 렌즈(10)의 상기 내부 면(11)을 통해 상기 수신된 입사 광(8)이 굴절된다. 상기 내부 광은 상기 전방 볼륨(FV) 쪽으로 기울어진다. 상기 렌즈(10)의 외부 면(12)으로 상기 내부 광이 전송된다. 상기 외부 면(12)은 일반적으로 상기 좌측-우측 평면(LR)에 대해 대칭이다. 상기 외부 면(12)은 상기 전방-후방 평면(FB)에 대해 비대칭이다. 상기 외부 면(12)은 상기 외부 면(12) 상에서 볼록하거나 또는 평평하다. 출력 광(9)을 형성하기 위해서 상기 렌즈(10)의 상기 외부 면(12)을 통해 상기 전송된 내부 광이 굴절된다. 상기 출력 광(9)은 상기 전방 볼륨(FV) 쪽으로 기울어진다. 상기 렌즈(10)로부터 상기 출력 광(9)이 전송된다.
일부 경우들에서, 상기 내부 면(11)은 오목한 중앙 영역(CR) 및 볼록한 주변 영역(PR)을 가질 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 외부 면(12)은 상기 전방 볼륨(FV)에서 상기 좌측-우측 평면(LR)을 따라 상기 중심 축(CA)으로부터 측방향으로 변위되는 위치에서 최대 돌출부를 가질 수 있다.
본 명세서에 개시되는 전술한 그리고 다른 목적들, 특징들 및 장점들이 첨부되는 도면들에서 도시되는 바와 같이 본 명세서에 개시되는 특정 실시예들의 이하의 설명으로부터 명백할 것이며, 유사한 참조 문자들은 상이한 도면들 전체에서 동일한 부분들을 지칭한다. 상기 도면들은 반드시 스케일링된 것은 아니며, 대신에 본 명세서에 개시된 원리들을 설명할 시에 강조되도록 위치된다.
도 1은 예시적인 오버헤드 조명기구(light fixture)의 투시도이다.
도 2는 도 1의 오버헤드 조명기구에 포함되는 광 재지향(redirection) 장치의 개략도이다.
도 3은 도 2의 광 재지향 장치의 Y-Z 평면의 단면도이다.
도 4는 도 3의 렌즈의 Y-Z 평면의 절단도이다.
도 5는 도 3의 렌즈의 투시도이다.
도 6은 좌측-우측 평면 L-R을 통해 보았을 때에, 도 5의 렌즈의 단면도이다.
도 7은 좌측-우측 평면 L-R에 평행인 평면을 통해 보았을 때에, 도 5의 렌즈의 단면도이다.
도 8은 좌측-우측 평면 L-R에 평행인 다른 평면을 통해 보았을 때에, 도 5의 렌즈의 단면도이다.
도 9는 좌측-우측 평면 L-R에 평행인 다른 평면을 통해 보았을 때에, 도 5의 렌즈의 단면도이다.
도 10은 X-Z 평면을 통한 단면도를 보았을 때에, 도 5의 렌즈의 내부 면의 표면 프로파일의 플롯이다.
도 11은 Y-Z 평면을 통한 단면도를 보았을 때에, 도 5의 렌즈의 내부 면의 표면 프로파일의 플롯이다.
도 12는 X-Z 평면을 통한 단면도를 보았을 때에, 도 5의 렌즈의 외부 면의 표면 프로파일의 플롯이다.
도 13은 Y-Z 평면을 통한 단면도를 보았을 때에, 도 5의 렌즈의 외부 면의 표면 프로파일의 플롯이다.
도 14는 본 발명에서 이용되는 기하학적 기호들을 라벨링하는, Y-Z 평면을 통해 보았을 때의 도 5의 렌즈의 단면도이다.
도 15는 다양한 곡률 중심들의 위치를 보여주는, Y-Z 평면을 통해 보았을 때의 도 5의 단면도이다.
도 16은 도로의 연석(curb)으로부터 멀어지는 다양한 위치들에서, X-Z 평면에 평행인 슬라이스들로 보았을 때에 거리 레벨로 시뮬레이팅된 조도의 플롯이다.
도 17은 거리를 따른 다양한 길이방향 위치들에서, Y-Z 평면에 평행인 슬라이스들로 보았을 때에 거리 레벨로 시뮬레이팅된 조도의 플롯이다.
본 문서에서, 방향 용어들 "위로(up)", "아래로(down)", "상부(top)", "하부(bottom)", "측방향(lateral)" "길이방향(longitudinal)" 등은 특정 엘리먼트들의 절대적 및 상대적 방위들을 기술하는데에 사용된다. 이러한 설명을 위해, 조명기구가 오버헤드로, 예컨대 램프 포스트의 상부에 설치되고, 상기 조명기구는 자신의 출력을 일반적으로 거리를 향해 아래 방향으로 향하게 한다. 그러한 설명이 전형적인 사용에 발생하는 방위들을 제공하는 한편 다른 방위들도 확실하게 가능함이 이해될 것이다. 예컨대, 상기 조명기구는 측면-설치되거나 또는 추가의 엘리먼트들에 통합되어 간접적인 조명을 제공한다. 상기 조명기구가 오버헤드가 아닌 방위를 갖거나 또는 자신의 오버헤드 방위에 설치되지 않을지라도, 본 명세서에 사용되는 바와 같은 위의 설명적 용어들이 상기 조명들에 적용된다.
도 1은 예시적인 오버헤드 거리 조명기구의 투시도이고, 상기 오버헤드 거리 조명기구는 광 재지향 장치(1)를 포함한다. 이 예에서, 상기 조명기구는 거리를 통해 연장되는 램프 포스트의 상부에서 지지되고, 거리 쪽으로 단지 부분적으로만 측방향으로 연장된다. 오버헤드 거리 램프에서 광 재지향 장치(1)를 사용하는 것은 단지 하나의 어플리케이션일 뿐이고, 상기 광 재지향 장치(1)는 다른 적절한 어플리케이션들을 위해 이용될 수 있음이 이해될 것이다.
도 1은 본 문서 전체에서 사용되는 좌표 시스템을 포함한다. 이러한 (x,y,z) 좌표 시스템에서, x는 거리의 연석에 평행하고(거리에 대해 길이방향으로서 지칭될 수 있음), y는 거리를 가로지르는 측방향이며, z는 아래방향 또는 거리의 포장도로를 향한 방향이다. 편의성 이외에 x,y 및 z에 대한 이러한 선택들에 대해 고유한 중요성은 존재하지 않는다.
도 2는 도 1의 오버헤드 조명기구에 포함되는 광 재지향 장치(1)의 개략도이다. 엘리먼트(2)는 발광 다이오드(LED), 또는 발광 다이오들(LED)들의 적절한 어레이이다. 상기 LED들(2)은 도 2에 도시되지는 않은 전기 제어 시스템으로부터 전기 전력을 공급받을 수 있다. 상기 LED들(2)은 발산 광(7)을 생성한다.
엘리먼트(3)는 반구체이고, 상기 발산 광(7)을 수신할 수 있고 입사 광(8)을 생성할 수 있다. 상기 발산 광(7)의 발산도들 및 상기 입사 광(8)이 도 2에 상이하게 도시됨이 주목된다. 일반적으로, 빔 발산도의 상대적인 양은 반구체의 길이방향 위치에 의존한다. 예컨대, 상기 LED들(2)이 상기 반구체의 중앙에 또는 그 부근에 위치하면, 상기 입사 광(8)은 상기 발산 광(7)보다 덜 발산할 수 있다. 상기 입사 광이 개략적으로 시준될 수 있거나(collimated) 또는 수렴할 수 있는 다른 길이방향 위치들이 존재한다.
상기 입사 광(8)은 입사로 지칭되는데, 왜냐하면 그것이 렌즈인 엘리먼트(10) 상에서의 입사이기 때문이다. 상기 발산 광(7)과 입사 광(8)이 일반적으로 대칭일 수 있고, 그리고 출력 광(9)이 일반적으로 비대칭이거나, 또는 한쪽으로 기울어질(skew) 수 있음이 주목된다. 그러한 비대칭은 오버헤드 거리 조명 어플리케이션에 대해 바람직할 수 있고, 상기 오버헤드 거리 조명 어플리케이션에서는 포장도로 상의 가장 밝은 지점이 램프 바로 아래로부터 측방향으로 이동된다(translate). 본 문서의 나머지의 대부분은 렌즈(10) 및 그의 다양한 표면들을 설명하는 것에 전용된다.
일반적으로, 표현 "일반적으로 대칭"은 전형적인 제조, 정렬, 및 동작 허용오차들 내에서 대칭인 것을 포함하도록 의도된다. 특정 평면에 대해 일반적으로 대칭인 엘리먼트는 평면의 양쪽에서 본질적으로 동일하게 보여야 하고; 본 문서의 목적들을 위해, 대칭으로부터의 작은 차이들은 그것이 로컬 영역에 있건 광범위한 영역에 있든지 간에 엘리먼트 또는 빔이 일반적으로 대칭인 것을 방해하지 않는다.
도 3은 도 2의 광 재지향 장치(1)의 Y-Z 평면에서의 단면도이다. 상기 광 재지향 장치(1)는 반구체(3)의 중앙에 또는 그 부근에 위치되는 적어도 하나의 LED(2)를 포함한다. 상기 반구체(3)는 상기 LED들(2)를 향하는 평평한 표면(4) 및 LED들로부터 떨어진 쪽을 향하는 곡선형 표면(5)을 갖는다. 일부 경우들에서, 상기 반구체(3)는 유리 또는 성형 플라스틱으로 만들어진다. 일부 경우들에서, 상기 반구체(3)는 한쪽 또는 양쪽에서 반-반사 코딩된다.
일부 경우들에서, 상기 LED들(2)은 상기 반구체(3)의 중앙 또는 그 부근에 배치될 수 있고 그리고 상기 반구체(3)의 평평한 표면(4)에 면할 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 반구체(3)의 곡선형 표면(5)은 렌즈(10)의 내부 면(11)에 면할 수 있다.
상기 렌즈(10)는 상기 LED들(2)과 반구체(3)를 향하는 내부 면(11), 및 상기 LED들(2)과 반구체로부터 떨어진 쪽을 향하는 외부 면(12)을 갖는다. 상기 내부 면(11)과 외부 면(12)은 이하의 도면들에서 보다 상세하게 도시된다. 상기 렌즈(10)의 측방향 경계 주변에 원통형 면(15)이 또한 존재하고, 이는 상기 렌즈(10)를 핸들링하거나 설치하는데에 적합할 수 있지만, 렌즈(10)의 광학 기능들에 있어 제한된 역할을 수행할 수 있다.
본 문서의 목적들을 위해, Z-축은 상기 광 재지향 장치(1)의 "중심" 축(CA)으로서 지칭될 수 있다.
도 4는 도 3의 렌즈(10)의 Y-Z 평면의 절단도이다. 도 4는 렌즈(10)의 내부 면(11)과 외부 면(12)을 설명함에 있어서 유용한 수 개의 기하학적 구조들을 도시한다.
X-Z 평면은 FB의 지정을 갖는, "전방-후방(front-back)" 평면으로서 지칭될 수 있다. 상기 전방-후방 평면(FB)은 상기 렌즈를 전방 볼륨과 후방 볼륨으로 분할하고, 상기 전방 볼륨은 0보다 더 큰 Y의 영역의 모든 것을 포함하고, 상기 후방 볼륨은 0보다 작은 Y의 영역의 모든 것을 포함한다. 일반적으로, 상기 렌즈(10)의 외부 면(12)의 특징들은 상기 내부 면(11)과 비교하여 상기 전방 볼륨 쪽으로 시프트된다. 상기 렌즈(10)로부터의 광 출력은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 전방 볼륨 쪽으로 기울어진다.
Y-Z 평면은 또한 LR의 지정을 갖는, "좌측-우측(left-right)" 평면으로 지칭될 수 있다. 유사하게, 상기 좌측-우측 평면은 상기 렌즈를 좌측 볼륨과 우측 볼륨으로 분할한다. 전형적으로, 상기 렌즈(10)는 좌측-우측 대칭이고, 그에 따라 상기 좌측-우측 평면(LR)은 상기 렌즈(10)를 한복판에서(down the middle) 대칭으로 분할한다.
상기 렌즈(10)는 좌측-우측 대칭일 수 있지만, 전방-후방 대칭이지 않을 수 있다. 도 5 내지 도 9는 상기 렌즈(10)의 내부 면(11)과 외부 면(12)의 특징들 및 형태들을 보다 명확하게 도시하기 위해서 상기 렌즈(10)의 투시도 및 4개의 단면도들을 도시한다. 도 6은 상기 좌측-우측 평면(LR)을 통해 보았을 때의 도 5의 렌즈의 단면도이고, 도 7 내지 도 9는 상기 좌측-우측 평면(LR)으로부터 멀어지는 거리들에서의 단면도들이다.
상기 내부 면(11)과 외부 면(12)의 형태들의 일부 양상들을 정량화하는 것이 유용할 수 있다. 도 10 내지 도 13은 상기 전방-후방(FB) 및 좌측-우측(LR) 평면들을 따라 보았을 때의, 상기 렌즈(10)의 내부 면(11)과 외부 면(12)의 단면도들을 도시한다. 도 14는 렌즈 표면들을 기술하기 위해 이용되는 많은 기하학적 구성들의 도식적인 설명을 제공하고; 독자는 무수한 용어들의 설명을 위해 도 14를 참조하도록 매우 장려된다.
도 10은 상기 전방-후방 평면(FB)을 통한 단면도로 보았을 때에, 또는 등가적으로, X-Z 평면으로 보았을 때에, 상기 렌즈(10)의 내부 면(11)의 표면 프로파일의 플롯이다. 상기 렌즈(10)는 상기 좌측-우측 평면(LR)을 중심으로 좌측-우측 대칭인 상기 반구체(3)를 향하는 리세스된 내부 면(11)을 갖는다. 도 10의 관점에서, 상기 플롯의 Z-축을 중심으로 대칭인 것으로서 그러한 좌측-우측 대칭이 명백하다.
상기 내부 면(11)은 오목한 중앙 영역(CR), 볼록한 주변 영역(PR) 및 상기 중앙 영역(CR)과 상기 주변 영역(PR) 사이의 변곡 구역(IZ)을 가질 수 있다. 도 10의 굵은 선들은 상기 변곡 구역들(IZ)에서 상기 내부 면(11)에 접하는 국부적 표면을 도시한다.
일부 경우들에서, 상기 내부 면(11)은 축-상(on-axis) 깊이(D)를 가질 수 있고, 이는 수직 축을 따라 단위 값으로 정규화된다. 일부 경우들에서, 상기 변곡 구역(IZ)은 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)의 40% 내지 80% 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 변위될 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 주변 영역(PR)은 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)의 40% 내지 80% 만큼 상기 중심 축으로부터 방사상으로 연장될 수 있다.
도 11은 상기 좌측-우측 평면(LR)을 통한 단면에서 보았을 때에, 또는 등가적으로, Y-Z 평면을 통한 단면에서 보았을 때에, 렌즈(10)의 내부 면(11)의 표면 프로파일의 플롯이다. 리세스된 내부 면(11)은 상기 전방-후방 평면(FB)을 중심으로 전방-후방 대칭이지 않을 수 있다. 도 11에서, 상기 렌즈의 전방 볼륨(FV)은 Z-축으로부터 우측(Y > 0)으로 연장되는 한편, 상기 렌즈의 후방 볼륨(BV)은 Z-축으로부터 좌측(Y < 0)으로 연장된다.
상기 전방 볼륨(FV)(Y > 0)에서, 상기 내부 면(11)의 상기 주변 영역(PR)은 상기 축-상 깊이(D)의 40% 내지 80% 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 변위될 수 있다. 상기 후방 볼륨(BV)(Y < 0)에서, 상기 내부 면(11)의 주변 영역(PR)은 상기 축-상 깊이(D)를 초과한 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 변위될 수 있다. 일부 경우들에서, Y-축과 거의 -1.0에서 교차하는 수직 점선에 의해 명시되는 바와 같이, 이러한 변위는 상기 축-상 깊이(D)와 동일하거나 약간 작을 수 있다.
도 12는 상기 전방-후방 평면(FB)을 통한 단면에서 보았을 때에, 또는 등가적으로, X-Z 평면에서 보았을 때에 상기 렌즈(10)의 상기 외부 면(12)의 표면 프로파일의 플롯이다.
상기 렌즈(10)의 외부 면(12)은 상기 좌측-우측 평면(LR)을 중심으로 좌측-우측 대칭일 수 있다. 도 12의 관점에서, 플롯의 Z-축을 중심으로 대칭인 것으로서 그러한 좌측-우측 대칭이 명백하다. 일부 경우들에서, 상기 외부 면(12)은 축-상 두께(T)를 가질 수 있고, 이는 수직 축을 따라 단위 값으로 정규화된다.
도 12에 도시되는 바와 같이, 상기 전방-후방 평면(FB)을 따라 절단된 단면에서, 상기 외부 면(12)은 어디에서나 볼록하거나 또는 평평할 수 있고 상기 축-상 두께(T)를 초과한 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 연장될 수 있다.
도 13은 상기 좌측-우측 평면(LR)을 통한 단면에서 보았을 때에, 또는 등가적으로 Y-Z 평면에서 보았을 때에 상기 렌즈(10)의 외부 면(12)의 표면 프로파일의 플롯이다.
상기 렌즈(10)의 외부 면(12)은 상기 전방-후방 평면(FB)을 중심으로 비대칭일 수 있다. 도 13에서, 도 11과 마찬가지로, 상기 렌즈의 전방 볼륨(FV)은 Z-축에서 우측(Y > 0)으로 연장되는 한편, 상기 렌즈의 후방 볼륨(BV)은 Z-축에서 좌측(Y < 0)으로 연장된다.
상기 외부 면(12)은 상기 외부 면(12)을 따라 볼록하거나 또는 평평할 수 있고, 상기 전방 볼륨(FV)에서 상기 좌측-우측 평면(LR)을 따라 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 변위되는 위치(L)에서 최대 돌출부를 가질 수 있다. 도 13의 굵은 선들은 최대 돌출부에 접하는 국부적 표면을 표시한다.
일부 경우들에서, 상기 외부 면(12)은 어디에서나 볼록한 상기 전방 볼륨(FV)(Y > 0)에서 전방 부분(FP)을 가질 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 외부 면(12)은 어디에서나 볼록하거나 또는 평평한 상기 후방 볼륨(BV)(Y < 0)에서 후방 부분(BP)을 가질 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 외부 면(12)의 상기 전방 부분(FP)은 상기 외부 면이 상기 중심 축(CA)에 수직인 단지 하나의 위치(L)만을 포함할 수 있고, 상기 위치(L)는 상기 전방-후방 평면(FB)을 따라 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 변위된다.
도 13에 도시되는 바와 같이, 상기 좌측-우측 평면(LR)을 따라 절단된 상기 외부 면(12)의 단면에서, 상기 전방 부분(FP)은 상기 축-상 두께(T)를 초과한 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 연장될 수 있고 상기 후방 부분(BP)은 상기 축-상 두께(T) 미만만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 연장될 수 있다.
따라서 이제까지의 많은 기하학적 제한들은 주로 상기 렌즈(10)의 내부 면(11) 및 외부 면(12)의 표면 프로파일들 및 형태들에 대한 것이다. 측면 경계들을 정의하는 일반적으로 측 평면들에 상기 내부 면(11)과 외부 면(12)을 관련시키는 추가적인 기하학적 제한들이 또한 존재할 수 있다.
도 14는 내부 평면(IP) 및 외부 평면(OP)을 도시하고, 이는 상기 내부 면(11)과 외부 면(12) 각각의 측면 에지들로부터 상기 렌즈의 측면, 일반적으로 원통형 면(15)으로 연장된다. 상기 렌즈의 측면 에지와 마찬가지로, 상기 내부 평면(IP)과 외부 평면(OP)은 주로 렌즈를 정렬하고, 설치하며, 그리고/또는 고정시키는 역할을 하며 광학 역할을 하지는 않는다.
상기 내부 평면(IP)은 상기한 수 개의 수량들을 보다 정밀하게 정의하는데에 유용할 수 있다. 상기 내부 평면(IP)은 상기 입사 광(8)에 면할 수 있다. 상기 렌즈(10)는 상기 내부 평면(IP)으로 리세스되는 내부 면(11)을 가질 수 있다. 상기 내부 면(11)은 상기 내부 평면(IP) 및 상기 중심 축(CA)과 상기 내부 면(11)의 교차점 사이의 거리와 동일한 축-상 깊이(D)를 가질 수 있다. 상기 외부 면(12)은 상기 내부 평면(IP) 및 상기 중심 축(CA)과 상기 외부 면(12)의 교차점 사이의 거리와 동일한 축-상 두께(T)를 가질 수 있다.
상기 내부 및 외부 면들은 또한 일반적으로 평행한 평면형 플랜지들로서 지칭될 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 렌즈(10)는, 상기 내부 및 외부 면들(11, 12), 상기 내부 및 외부 면들(11, 12)의 주변들로부터 방사상으로 연장되는 한 쌍의 일반적으로 평면형 플랜지들(IP, OP) 각각에 의해서, 그리고 상기 렌즈(10)의 측면 에지를 정의하는 상기 플랜지들을 연결하는 일반적으로 원통형 면(15)에 의해서 경계 지어질 수 있다.
상기 렌즈(10)의 상기 내부 면(11)과 외부 면(12)의 형태들에서 다양한 곡률들이 존재한다. 도 15는 다양한 중심 곡률들의 위치들을 보여주는, 상기 좌측-우측 평면(LR)을 통해 절단된, 렌즈(10)의 단면도이다.
일부 경우들에서, 상기 내부 면(11)은 상기 렌즈(10)의 내향 평면(19) 및 내부 면(110)에 의해 경계 지어지는 내부(I)를 가질 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 중심 축(CA)에서 또는 그 부근에서, 상기 내부 면(11)은 상기 내부 면(11)의 상기 내부(I) 이내에 중심 곡률을 가질 수 있다. 일부 경우들에서, 상기 외부 면(12) 상의 적어도 하나의 지점에 대해, 상기 외부 면(12)은 상기 렌즈(10) 외부의 그리고 상기 렌즈(10)의 상기 내향 평면(19) 너머에 중심 곡률을 가질 수 있다.
따라서 지금까지의 논의는 상기 렌즈(10)의 실제 형태와 조명기구에서 다양한 엘리먼트들의 레이아웃에 초점을 두었다. 본 시스템의 시뮬레이션 단계를 간략하게 논의하는 것이 유익하며, 상기 시스템은 상기 형태 및 레이아웃을 생성할 수 있고, 또한 상기 조명기구의 시뮬레이팅된 성능을 생성할 수 있다.
광 시스템의 시뮬레이션은 임의의 부분들을 구성하거나 또는 테스트하기 이전에 수행될 수 있다. 시뮬레이션은 일반적으로 LED들(2)과 같은 소스로부터 포장도로와 같은 타겟 또는 이미지 평면으로 향하는 광선들을 추적하는 컴퓨터 프로그램을 이용하여 전형적으로 수행된다. 광선에 따라 변화하는 유래 위치 및 방향을 이용해, 광선들은 일반적으로 통계적인 방식으로 추적된다. 광선이 소스를 떠나면, 그것은 표면들을 통해 굴절되고 상기 타겟 평면에 도달할 때까지 표면들 사이에서 전파된다. 굴절 및 다른 물리적 현상들이 광선추적 프로그램에 의해 또한 처리될 수 있다. 광선이 상기 타겟 평면에 도달할 때에, 상기 타겟 평면 상의 위치가 표시될 수 있고, 유래 위치 및 방향과 다시 연관될 수 있다. 도달 위치들이 통계적으로 계산되어 거리 평면에서 예측 조도에 대한 추정치를 생성할 수 있다. 상기 추정치와 연관되는 오차들은 전형적으로 추적된 광선들의 수가 증가함에 따라 감소한다.
도 16은 거리의 연석으로부터 떨어진 다양한 거리들에서, X-Z 평면에 평행한 슬라이스들에서 절단된, 거리 레벨의 시뮬레이팅된 조도의 플롯이다. 최상단 곡선은 도 1의 거리의 "중심"에 대응하고, 피크 값이 감소하는 다른 곡선들은 "중심"으로부터 거리가 증가하는 것에 대략 대응한다. 여기서, 대칭이 보여지고, 그에 따라 거리를 따라 운전할 때에, 상기 피크로의 광의 "램프 업(ramp-up)"이 피크로부터 다른 쪽의 "램프 다운(ramp down)"과 필수적으로 동일하다.
도 17은 거리를 따라 다양한 길이방향 위치들에서, Y-Z 평면에 평행인 슬라이스들로 취해진, 거리 레벨의 시뮬레이팅된 조도의 플롯이다. 최상단 곡선은 램프 포스트에서 시작하여 거리를 가로질러 이동함으로써 관측되는 조도에 대응하고, 다른 곡선들은 상기 램프 포스트로부터 거리의 위로 가거나 또는 거리의 아래로 가는 시작 점들에 대응한다. 다른 것들보다도 피크들 중 일부가 측방향으로 시프트된다는 점에서 약간 비대칭임이 주목된다.
일반적으로, 도 16 및 도 17의 성능 곡선들은 단지 예시적인 것이고 조명기구의 설계 단계에서 전형적인 광선추적 프로그램에 의해서 생성되는 결과들을 나타내도록 의도된다.
달리 언급되지 않는 한, 단어들 "실질적" 및 "실질적으로"의 사용은 당업자에 의해 이해될 바와 같은 명확한 관련, 조건, 배열, 방위, 및/또는 다른 특성, 및 이들의 변형들을 포함하도록 의도될 수 있으며, 그러한 변형들은 개시되는 방법들 및 시스템들에 실질적으로 영향을 미치지 않을 정도이다.
본 개시물의 전체를 통해, 명사를 수식하기 위한 관사 "a" 또는 "an"의 이용은 달리 특별히 언급되지 않는 한 편의를 위해 사용되고 그리고 수식된 명사의 하나, 또는 둘 이상을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
본 명세서에 규정되지 않는 한, 다른 것들과 통신하고, 관련되고, 그리고/또는 기초하기 위해 도면들을 통해 기술되고 그리고/또는 도시되는 엘리먼트들, 컴포넌트들, 모듈들, 및/또는 이들의 부분들이 직접적 및/또는 간접적 방식으로 그렇게 통신, 연관 및 기초하도록 이해될 수 있다. 방법들 및 시스템들이 특정 예시적인 실시예에 관하여 기술되었지만, 그들은 그렇게 제한되지 않는다. 명확하게 많은 수정들 및 변형들이 상기한 교시들의 견지에서 명백하게 될 수 있다. 본 명세서에서 기술되고 설명되는 상술들, 물질들 및 부분들의 배열에 있어 많은 추가의 변화들이 당업자에 의해 만들어질 수 있다.
편의를 위해, 본 문서에서의 연관된 엘리먼트 번호들과 함께 부분 리스트가 후술한다.
1 광 재지향 장치
2 적어도 하나의 발광 다이오드
3 반구체
4 상기 반구체의 평평한 표면
5 상기 반구체의 곡선형 표면
7 발산 광
8 입사 광
9 출력 광
10 렌즈
11 상기 렌즈의 내부 면(IF)
12 상기 렌즈의 외부 면(OF)
15 상기 렌즈의 원통형 면
19 상기 렌즈의 내향 표면
x, y, z 좌표 시스템
BP 상기 렌즈의 외부 면의 후방 부분
BV 후방 볼륨
CA 중심 축
CL 상기 렌즈의 외부 면의 중앙 위치
CR 상기 렌즈의 내부 면의 중앙 영역
D 상기 렌즈의 내부 면의 축-상 깊이
FB 상기 렌즈의 외부 면의 전방 부분
FV 전방 볼륨
I 상기 렌즈의 내부 면의 내부
IP 상기 렌즈의 내부 면
L 상기 렌즈의 외부 면의 최대 돌출부의 위치
LR 좌측-우측 평면
OP 상기 렌즈의 외부 평면
PR 상기 렌즈의 내부 면의 주변 영역
SN 상기 렌즈의 외부 면의 중앙 위치에서의 표면 법선

Claims (15)

  1. 중심 축(CA), 전방 볼륨(FV)과 후방 볼륨(BV)을 분리시키는, 상기 중심 축(CA)을 통과하는 전방-후방 평면(FB), 및 상기 중심 축(CA)을 통과하고 그리고 상기 전방-후방 평면(FB)에 수직인 좌측-우측 평면(LR)을 갖는 광 재지향 장치(1)로서,
    상기 중심 축(CA)을 중심으로 센터링되는 발산 광(7)을 생성하기 위한 적어도 하나의 발광 다이오드(2);
    상기 발산 광(7)을 수신하고 그리고 입사 광(8)을 생성하기 위한 반구체(3); 및
    상기 입사 광(8)을 수신하고 그리고 상기 전방 볼륨(FV) 쪽으로 기울어지는 출력 광(9)을 생성하기 위한, 상기 반구체(3)에 인접하고 공기에 의해 상기 반구체(3)로부터 이격되는 렌즈(10)
    를 포함하고,
    상기 렌즈(10)는 상기 반구체(3)를 향하여 우묵하게 들어간 내부 면(11)을 가지고, 상기 내부 면(11)은, 상기 좌측-우측 평면(LR)에 대하여 대칭이고 상기 전방-후방 평면(FB)에 대하여 비대칭이고, 오목한 중앙 영역(CR), 볼록한 주변 영역(PR) 및 중앙 영역(CR)과 상기 주변 영역(PR) 사이의 변곡 구역(IZ)을 가지며,
    상기 렌즈(10)는 상기 반구체(3)로부터 떨어진 쪽을 향하는 외부 면(12)을 가지고, 상기 외부 면(12)은, 상기 좌측-우측 평면(LR)에 대하여 대칭이고 상기 전방-후방 평면(FB)에 대하여 비대칭이고, 상기 외부 면(12)을 따라 볼록하거나 또는 평평하고, 상기 전방 볼륨(FV)에서 상기 좌측-우측 평면(LR)을 따라 상기 중심 축(CA)으로부터 측방향으로 변위되는 위치에서 최대 돌출부(protrusion)를 갖고,
    상기 전방-후방 평면(FB)은 상기 외부 면을 전방 부분(FP)과 후방 부분(BP)으로 분할하고,
    상기 외부 면(12)은 축-상 두께(T)를 가지며;
    상기 좌측-우측 평면(LR)을 따라 절단된 단면에서, 상기 전방 부분(FP)은 상기 축-상 두께(T)를 초과한 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 연장되고, 그리고 상기 후방 부분(BP)은 상기 축-상 두께(T) 미만만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 연장되며, 그리고
    상기 전방-후방 평면(FB)을 따라 절단된 단면에서, 상기 외부 면(12)은 어디에서나 볼록하거나 또는 평평하고, 상기 축-상 두께(T)를 초과한 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 연장되는,
    광 재지향 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발광 다이오드(2)는 상기 반구체(3)의 중심에 또는 그 부근에 배치되고, 그리고 상기 반구체(3)의 평평한 표면(4)을 향하고; 그리고
    상기 반구체(3)의 곡선형 표면(5)은 상기 렌즈(10)의 상기 내부 면(11)을 향하는,
    광 재지향 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내부 면(11)은 축-상(on-axis) 깊이(D)를 갖고;
    상기 좌측-우측 평면(LR)을 따라 절단된 단면에서, 상기 내부 면(11)의 상기 주변 영역(PR)이 상기 전방 볼륨(FV)에서 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)의 40% 내지 80% 만큼 그리고 상기 후방 볼륨(BV)에서 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)를 초과한 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 변위되고; 그리고
    상기 전방-후방 평면(FB)을 따라 절단된 단면에서, 상기 변곡 구역(IZ)은 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)의 40% 내지 80% 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 변위되고, 그리고 상기 주변 영역(PR)은 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)의 40% 내지 80% 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로(radially) 연장되는,
    광 재지향 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 내부 면(11)은 상기 렌즈(10)의 내향(inner-facing) 평면(19) 및 상기 내부 면(11)에 의해 경계 지어지는 내부(I)를 갖고;
    상기 중심 축(CA)에서 또는 그 부근에서, 상기 내부 면(11)은 상기 내부 면(11)의 상기 내부(I) 내에 곡률 중심을 가지며;
    상기 외부 면(12) 상의 적어도 하나의 지점에 대해, 상기 외부 면(12)은 상기 렌즈(10)의 외부 그리고 상기 렌즈(10)의 상기 내향 평면(19) 너머에 곡률 중심을 갖는,
    광 재지향 장치.
  6. 중심 축(CA), 전방 볼륨(FV)과 후방 볼륨(BV)을 분리시키는, 상기 중심 축(CA)을 통과하는 전방-후방 평면(FB), 및 상기 중심 축(CA)을 통과하고 그리고 상기 전방-후방 평면(FB)에 수직인 좌측-우측 평면(LR)을 갖는 광 재지향 장치(1)로서,
    상기 중심 축(CA)을 중심으로 센터링되는 입사 광(8)을 수신하고 그리고 상기 전방 볼륨(FV) 쪽으로 기울어지는 출력 광(9)을 전송하기 위한 렌즈(10)
    를 포함하고,
    상기 렌즈(10)는 상기 입사 광(8)을 향하는 내부 평면(IP)을 가지고,
    상기 렌즈(10)는 상기 내부 평면(IP)으로부터 우묵하게 들어간 내부 면(11)을 가지며,
    상기 내부 면(11)은 상기 내부 평면(IP) 및 상기 중심 축(CA)과 상기 내부 면(11)의 교차점 사이의 거리와 동일한 축-상 깊이(D)를 가지고,
    상기 내부 면(11)은 상기 중심 축(CA)을 둘러싸는 중앙 영역(CR)에서 오목하며,
    상기 내부 면(11)은 상기 중앙 영역(CR)을 둘러싸는 변곡 구역(IZ)을 가지고,
    상기 내부 면(11)은 상기 변곡 구역(IZ)을 둘러싸는 주변 영역(PR)에서 볼록하며,
    상기 좌측-우측 평면(LR)을 따라 절단된 단면에서, 상기 주변 영역(PR)은 상기 전방 볼륨(FV)에서 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)의 40% 내지 80% 만큼, 그리고 상기 후방 볼륨(BV)에서 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)를 초과한 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 변위되고,
    상기 전방-후방 평면(FB)을 따라 절단된 단면에서, 상기 변곡 구역(IZ)은 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)의 40% 내지 80% 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 변위되고, 상기 주변 영역(PR)은 상기 내부 면(11)의 상기 축-상 깊이(D)의 40% 내지 80% 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 연장되며,
    상기 렌즈(10)는 상기 내부 면(11)에 대향하는 외부 면(12)을 가지고,
    상기 외부 면(12)은 상기 내부 평면(IP) 및 상기 중심 축(CA)과 상기 외부 면(12)의 교차점 사이의 거리와 동일한 축-상 두께(T)를 가지며;
    상기 외부 면(12)은 어디에서나 볼록한 상기 전방 볼륨(FV)에서 전방 부분(FP)을 가지고;
    상기 외부 면(12)은 어디에서나 볼록하거나 또는 평평한 상기 후방 볼륨(BV)에서 후방 부분(BP)을 가지며;
    상기 외부 면(12)의 상기 전방 부분(FP)은 상기 외부 면이 상기 중심 축(CA)에 수직인 단지 하나의 위치(L)만을 포함하고, 상기 위치(L)는 상기 전방-후방 평면(FB)을 따라 상기 중심 축(CA)으로부터 측방향으로 변위되며,
    상기 좌측-우측 평면(LR)을 따라 절단된 단면에서, 상기 전방 부분(FP)은 상기 축-상 두께(T)를 초과한 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 연장되고, 그리고 상기 후방 부분(BP)은 상기 축-상 두께(T) 미만만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 연장되며, 그리고
    상기 전방-후방 평면(FB)을 따라 절단된 단면에서, 상기 외부 면(12)은 어디에서나 볼록하거나 또는 평평하고, 상기 축-상 두께(T)를 초과한 만큼 상기 중심 축(CA)으로부터 방사상으로 연장되는,
    광 재지향 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 렌즈(10)는 상기 좌측-우측 평면(LR)을 중심으로 대칭이고 그리고 상기 전방-후방 평면(FB)을 중심으로 비대칭인,
    광 재지향 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 내부 면(11)은 상기 내부 평면(IP) 및 상기 내부 면(11)에 의해 경계 지어지는 내부(I)를 가지고; 그리고
    상기 중심 축(CA)에서 또는 그 부근에서, 상기 내부 면(11)은 상기 내부 면(11)의 상기 내부(I) 내에 곡률 중심을 갖는 ,
    광 재지향 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 외부 면(12)의 상기 전방 부분(FP) 상의 적어도 하나의 지점에 대해서, 상기 외부 면(12)은 상기 렌즈(10)의 외부에 그리고 상기 렌즈(10)의 내향 평면(19) 너머에 곡률 중심을 갖는,
    광 재지향 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    발산 광(7)을 생성하는 적어도 하나의 발광 다이오드(2); 및
    상기 발산 광(7)을 수신하고 그리고 상기 입사 광(8)을 생성하는 반구체(3)
    를 더 포함하는,
    광 재지향 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발광 다이오드(2)는 상기 반구체(3)의 중심에 또는 그 부근에 배치되고; 그리고
    상기 반구체(3)의 곡선형 표면(5)은 상기 렌즈(10)의 상기 내부 면(11)에 직접적으로 인접하고 그리고 공기에 의해 상기 렌즈(10)의 상기 내부 면(11)으로부터 이격되는,
    광 재지향 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 발산 광(7) 및 상기 입사 광(8)은 모두 상기 중심 축(CA)을 중심으로 회전 대칭이고; 그리고
    상기 입사 광(8)은 상기 발산 광(7)에 비해 더 좁게 분산되는,
    광 재지향 장치.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 렌즈(10)는, 상기 내부 및 외부 면들(11, 12), 상기 내부 및 외부 면들(11, 12)의 주변들로부터 각각 측방향으로 연장되는 한 쌍의 평행한 평면형 플랜지들(IP, OP)에 의해서, 그리고 상기 렌즈(10)의 측면 에지를 정의하는 상기 플랜지들을 연결하는 원통형인 면(15)에 의해서 경계 지어지는,
    광 재지향 장치.
  14. 중심 축(CA), 전방 볼륨(FV)과 후방 볼륨(BV)을 분리시키는, 상기 중심 축(CA)을 통과하는 전방-후방 평면(FB), 및 상기 중심 축(CA)을 통과하고 그리고 상기 전방-후방 평면(FB)에 수직인 좌측-우측 평면(LR)을 갖는, 광을 재지향시키기 위한 방법으로서,
    상기 중심 축(CA)에 대해 회전 대칭인 발산 광(7)을 수신하는 단계;
    입사 광(8)을 형성하기 위해서 반구체(3)를 통해 상기 발산 광(7)을 좁히는 단계;
    공기를 통해 상기 반구체(3)로부터 상기 입사 광(8)을 전송하는 단계;
    렌즈(10)의 내부 면(11)에서 상기 입사 광(8)을 수신하는 단계 ― 상기 내부 면(11)은 상기 좌측-우측 평면(LR)에 대해 대칭이고 그리고 상기 전방-후방 평면(FB)에 대해 비대칭임 ―;
    내부 광을 형성하기 위해서 상기 렌즈(10)의 상기 내부 면(11)을 통해 상기 수신된 입사 광(8)을 굴절시키는 단계 ― 상기 내부 광은 상기 전방 볼륨(FV) 쪽으로 기울어짐 ―;
    상기 렌즈(10)의 외부 면(12)으로 상기 내부 광을 전송하는 단계 ― 상기 외부 면(12)은 상기 좌측-우측 평면(LR)에 대해 대칭이고, 상기 전방-후방 평면(FB)에 대해 비대칭이며 상기 외부 면(12) 상에서 볼록하거나 또는 평평함 ―;
    출력 광(9)을 형성하기 위해서 상기 렌즈(10)의 상기 외부 면(12)을 통해 상기 전송된 내부 광을 굴절시키는 단계 ― 상기 출력 광(9)은 상기 전방 볼륨(FV) 쪽으로 기울어짐 ―; 및
    상기 렌즈(10)로부터 상기 출력 광(9)을 전송하는 단계
    를 포함하는,
    광을 재지향시키기 위한 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 내부 면(11)은 오목한 중앙 영역(CR) 및 볼록한 주변 영역(PR)을 가지고; 그리고
    상기 외부 면(12)은 상기 전방 볼륨(FV)에서 상기 좌측-우측 평면(LR)을 따라 상기 중심 축(CA)으로부터 측방향으로 변위되는 위치(L)에서 최대 돌출부를 갖는,
    광을 재지향시키기 위한 방법.


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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI506229B (zh) * 2012-09-12 2015-11-01 Coretronic Corp 發光裝置及其透鏡
CN103836534B (zh) * 2012-11-27 2018-04-24 欧司朗有限公司 透镜和具有该透镜的照明装置
US20140159084A1 (en) * 2012-12-12 2014-06-12 Cree, Inc. Led dome with improved color spatial uniformity
US8938877B2 (en) 2013-01-17 2015-01-27 Osram Sylvania Inc. Method of retrofitting a runway sign with a single LED lamp
US9103523B2 (en) 2013-01-17 2015-08-11 Osram Sylvania Inc. Runway sign having a replaceable single LED lamp
US9512984B2 (en) 2013-01-17 2016-12-06 Osram Sylvania Inc. Replaceable single LED lamp for runway sign
US9565782B2 (en) 2013-02-15 2017-02-07 Ecosense Lighting Inc. Field replaceable power supply cartridge
JP5841964B2 (ja) * 2013-05-22 2016-01-13 北明電気工業株式会社 道路用照明装置
JP5841965B2 (ja) * 2013-05-22 2016-01-13 北明電気工業株式会社 一方通行のトンネル内道路用非対称照明装置
JP6647785B2 (ja) * 2014-01-07 2020-02-14 エルジー イノテック カンパニー リミテッド レンズ及びこれを含む照明装置
KR102173115B1 (ko) * 2014-01-07 2020-11-03 엘지이노텍 주식회사 렌즈 및 이를 포함하는 조명 장치
KR102182019B1 (ko) * 2014-01-24 2020-11-23 엘지이노텍 주식회사 조명 장치
CN103822117B (zh) * 2014-01-20 2016-05-25 深圳创新设计研究院有限公司 Led光学系统及灯具
EP3123077A1 (en) * 2014-03-27 2017-02-01 Philips Lighting Holding B.V. Methods and apparatus for an asymmetric optical lens
US10477636B1 (en) 2014-10-28 2019-11-12 Ecosense Lighting Inc. Lighting systems having multiple light sources
US9869450B2 (en) 2015-02-09 2018-01-16 Ecosense Lighting Inc. Lighting systems having a truncated parabolic- or hyperbolic-conical light reflector, or a total internal reflection lens; and having another light reflector
US11306897B2 (en) 2015-02-09 2022-04-19 Ecosense Lighting Inc. Lighting systems generating partially-collimated light emissions
US9651216B2 (en) 2015-03-03 2017-05-16 Ecosense Lighting Inc. Lighting systems including asymmetric lens modules for selectable light distribution
US9651227B2 (en) 2015-03-03 2017-05-16 Ecosense Lighting Inc. Low-profile lighting system having pivotable lighting enclosure
US9568665B2 (en) 2015-03-03 2017-02-14 Ecosense Lighting Inc. Lighting systems including lens modules for selectable light distribution
US9746159B1 (en) 2015-03-03 2017-08-29 Ecosense Lighting Inc. Lighting system having a sealing system
USD785218S1 (en) 2015-07-06 2017-04-25 Ecosense Lighting Inc. LED luminaire having a mounting system
USD782093S1 (en) 2015-07-20 2017-03-21 Ecosense Lighting Inc. LED luminaire having a mounting system
USD782094S1 (en) 2015-07-20 2017-03-21 Ecosense Lighting Inc. LED luminaire having a mounting system
US9651232B1 (en) 2015-08-03 2017-05-16 Ecosense Lighting Inc. Lighting system having a mounting device
KR20180020460A (ko) * 2016-08-18 2018-02-28 서울반도체 주식회사 발광 모듈 및 렌즈
US10677419B1 (en) * 2019-05-01 2020-06-09 Lumileds Holding B.V. Selectively frosted optical element for beam shaping

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3370612B2 (ja) * 1998-09-14 2003-01-27 富士通株式会社 光強度変換素子、コリメートレンズ、対物レンズ及び光学装置
JP4299317B2 (ja) * 2006-01-12 2009-07-22 三星コーニング精密琉璃株式会社 バックライトユニット及びバックライトユニットの光源

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6837605B2 (en) 2001-11-28 2005-01-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Led illumination system
US7686469B2 (en) 2006-09-30 2010-03-30 Ruud Lighting, Inc. LED lighting fixture
KR101286705B1 (ko) * 2006-10-31 2013-07-16 삼성디스플레이 주식회사 백라이트 광원 및 광원용 렌즈 그리고 이를 포함하는백라이트 어셈블리
US7618163B2 (en) * 2007-04-02 2009-11-17 Ruud Lighting, Inc. Light-directing LED apparatus
US8348475B2 (en) 2008-05-23 2013-01-08 Ruud Lighting, Inc. Lens with controlled backlight management
US7891835B2 (en) * 2008-07-15 2011-02-22 Ruud Lighting, Inc. Light-directing apparatus with protected reflector-shield and lighting fixture utilizing same
US7841750B2 (en) * 2008-08-01 2010-11-30 Ruud Lighting, Inc. Light-directing lensing member with improved angled light distribution
CN102054925B (zh) * 2009-10-29 2013-12-11 富准精密工业(深圳)有限公司 发光二极管模组
CN101696784A (zh) * 2009-11-12 2010-04-21 东莞勤上光电股份有限公司 非对称二次光学透镜
US20110235338A1 (en) * 2010-03-29 2011-09-29 Everlight Electronics Co., Ltd. Light emitting device and lens thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3370612B2 (ja) * 1998-09-14 2003-01-27 富士通株式会社 光強度変換素子、コリメートレンズ、対物レンズ及び光学装置
JP4299317B2 (ja) * 2006-01-12 2009-07-22 三星コーニング精密琉璃株式会社 バックライトユニット及びバックライトユニットの光源

Also Published As

Publication number Publication date
EP2402646B1 (en) 2014-05-07
CN102384416B (zh) 2015-06-24
KR20120001686A (ko) 2012-01-04
US20110317413A1 (en) 2011-12-29
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US8602591B2 (en) 2013-12-10
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