KR101849120B1 - 조명 시스템 - Google Patents

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Abstract

조명 시스템(1)은 메인 광빔 방향(4)을 따라 제1 상관 색온도를 가진 지향성 비확산광의 광빔(3)을 제공하는 광원(2) -지향성 비확산광의 전파 방향은 광빔(3)을 가로질러 변경되고 내부 영역에서 메인 광빔 방향(4)과 본질적으로 평행하고, 내부 영역으로부터의 거리가 증가할수록 메인 광빔 방향(4)에 대한 경사가 커짐-; 및 일 측면에서 광원(2)으로부터 조명되는 하부 유닛(12) 및 반대 측면에 제공되는 스크린 구조체(14)를 구비하는 램프 새이드형 구조체(10) -하부 유닛(12)과 스크린 구조체(14)는 광통로(46)를 형성함- 를 구비하고, 하부 유닛(12)은 제1 상관 색온도보다 높은 제2 상관 색온도로 확산광을 발생시키는 확산광 발생기(20)를 구비하고, 하부 유닛은 광빔(3)의 지향성 비확산광을 적어도 부분적으로 투과시키고, 하부 유닛은 광빔(3)의 적어도 발산 광빔 부분(53)이 광통로(46)에 들어가도록 구성되고, 스크린 구조체(14)는 발산 광빔 부분(53)의 메인 광빔 방향(54)에 대해 발산 광빔 부분(53)의 적어도 일부에 의해 조명되도록 공간적으로 배향되며, 그에 의해 산란 광원으로서 작용하는 조명 스크린 섹션(394, 395)이 제공된다. 더욱이, 경사진 확산광 발생기(20) 및 다수의 조명 시스템들이 개시된다.

Description

조명 시스템{LIGHTING SYSTEM}
본 개시는 일반적으로 조명 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 자연 태양광 조명을 모방한 조명 시스템에 관한 것이다. 더욱이, 본 개시는 일반적으로 빌딩에서, 특정적으로 빌딩의 천정이나 벽에서 그러한 조명 시스템을 수행하는 것에 관한 것이다. 또한, 본 개시는 자연 태양광 조명을 모방한 천정 구성에 관한 것이다.
밀폐된 환경을 위한 인공 조명 시스템들은 흔히 사용자가 경험한 시각적 안락을 개선하는 것을 목적으로 한다. 특히, 자연 채광, 구체적으로 태양광 조명처럼 보이도록 하는 조명 시스템들이 알려져 있다. 야외 조명을 모방한 조명 시스템의 특성은 태양광과 지구대기 간의 상호작용에 의존하며 특정 새이드 특성(shade characteristic)을 생성한다.
동일 출원인에 의해 특허출원된 EP 2 304 478 A1 및 EP 2 304 480 A1은 가시 광선을 생성하는 광원 및 나노입자를 함유한 패널을 갖는 조명 시스템을 개시한다. 조명 시스템의 작동 동안에, 패널은 광원으로부터 광을 수신하고, 이른바 레일리 디퓨저(Rayleigh Diffuser)로 작용하며, 즉 맑은 하늘 조건에서 지구 대기와 유사하게 광선을 산란시킨다. 구체적인 개념으로서, 태양광에 대응하고 조명을 받은 물체의 존재에 의해 그림자를 생성하는 저CCT(Correlated Color Temperature:상관 색온도)를 갖는 지향성 광(directed light) 및 푸른 하늘의 광에 대응하고 파란색을 띤 그림자를 생성하는 산란광(diffused light)을 이용하는 것이다.
본 개시는 적어도 부분적으로 종래 시스템들의 하나 이상의 측면을 개선하거나 극복하기 위한 것이다.
제1 측면에 있어서, 본 개시는 조명 시스템에 관한 것으로, 조명 시스템은, 메인 광빔 방향을 따라 제1 상관 색온도를 가진 지향성 비확산광의 광빔을 제공하는 광원 -지향성 비확산광의 전파 방향은 광빔을 가로질러 변경될 수 있으며 내부 영역에서 메인 광빔 방향과 본질적으로 평행하고, 내부 영역으로부터의 거리가 증가할수록 메인 광빔 방향에 대한 경사가 커짐-; 및 일 측면에서 광원으로부터 조명되는 하부 유닛 및 반대 측면에 제공되는 스크린 구조체를 구비하는 램프 새이드형 구조체 -하부 유닛과 스크린 구조체는 광통로를 형성함-;를 구비한다. 더욱이, 하부 유닛은 제1 상관 색온도보다 높은 제2 상관 색온도로 확산광을 발생시키는 확산광 발생기를 구비하고, 하부 유닛은 광빔의 지향성 비확산광을 적어도 부분적으로 투과시키고, 하부 유닛은 광빔의 적어도 발산 광빔 부분이 광통로에 들어가도록 구성되고, 스크린 구조체는 발산 광빔 부분의 메인 광빔 방향에 대해 공간적으로 배향되어 발산 광빔 부분의 적어도 일부에 의해 조명되며, 그에 의해 산란 광원으로서 작용하는 조명 스크린 섹션을 제공한다.
다른 측면에 있어서, 앞서 설명된 타입의 다수의 조명 시스템이 개시되며, 조명 시스템 각각은 동작 동안에 적어도 하나의 대비선을 특징으로 하며, 조명 시스템들은 서로에 대해 대비선이 평행하거나 관찰자에 의해 적어도 평행한 것으로 인식되도록 배치된다.
다른 측면에 있어서, 조명 시스템은 메인 광빔 방향을 따라 제1 상관 색온도을 가진 지향성 비확산광의 광빔을 제공하는 광원 및 구멍을 가진 평면 전방 커버, 하부 유닛 및 스크린 구조체를 구비한 램프 새이드형 구조체를 구비하며, 하부 유닛은 일 측면에서 광원으로부터 조명될 수 있도록 위치된다. 하부 유닛과 스크린 구조체는 하부 유닛의 반대 측면으로부터 구멍으로 연장되는 광통로를 형성하고, 하부 유닛은 메인 광빔 방향을 따라 제1 상관 색온도을 가진 지향성 비확산광의 광빔을 제공하는 광원 및 구멍을 가진 평면 전방 커버, 하부 유닛 및 스크린 구조체를 구비한 램프 새이드형 구조체를 구비하고, 하부 유닛은 일 측면에서 광원으로부터 조명될 수 있도록 위치된다. 또한, 확산광 발생기는 평면 전방 커버에 대해 기울어져(경사져) 있다.
다른 측면에 있어서, 광 유닛은 다수의 조명 시스템 각각은 앞서 설명된 바와 같은 다수의 조명 시스템 및/또는 다수의 조명 시스템 각각은 메인 광빔 방향을 따라 제1 상관 색온도을 가진 지향성 비확산광의 광빔을 제공하는 광원; 및 구멍을 가진 평면 전방 커버, 하부 유닛 및 스크린 구조체를 구비한 램프 새이드형 구조체 -하부 유닛은 일 측면에서 광원으로부터 조명될 수 있도록 위치되며, 하부 유닛 및 스크린 구조체는 하부 유닛의 반대 측면으로부터 구멍으로 연장되는 광통로를 형성함- 를 구비하고, 하부 유닛은 제1 상관 색온도보다 높은 제2 상관 색온도의 확산광을 발생시키는 확산광 발생기를 구비하고, 하부 유닛은 광빔의 지향성 비확산광에 대해 적어도 부분적으로 투명하고, 하부 유닛은 적어도 예를 들어 광빔의 발산 광빔 부분이 광통로에 들어가도록 구성된다. 이들 조명 유닛에 있어서, 조명 시스템들은 실질적으로 동일하고, 조명 시스템들은 모든 조명 시스템에 대해 실질적으로 동일한 공간적 배향으로 조명 유닛내에 배치된다.
상기 측면들의 추가적 실시예가 종속 청구항들에 개시되며 참조로서 여기에 병합된다. 예를 들어, 일부 실시예에 있어서, 발산 광빔 부분이 광통로에 들어갈 경우 발산 광빔 부분의 메인 광빔 방향의 둘레에서 방위각 방향으로의 스크린 구조체의 펼쳐짐 및/또는 발산 광빔 방향에 대한 스크린 구조체의 공간적 배향은, 발산 광빔 부분이 광통로에 들어갈 때, 조명 스크린 섹션이 메인 광빔 방향의 둘레에서 방위각 방향으로 예를 들어 최대 220°, 200° 또는 190°, 또는 일부 실시예에서 수십도에 걸쳐 부분적으로 펼쳐지도록 선택된다.
일부 실시예에 있어서, 조명 시스템은 실내의 벽이나 천정에 통합되고, 라이트웰을 통해 실내를 조명한다.
본 개시의 다른 특징점들 및 측면들은 첨부된 도면 및 이하의 설명으로부터 보다 명확해 질 것이다.
도 1은 실내를 조명하는 예시적 조명 시스템의 개략적 단면도,
도 2는 광선을 가로질러 불균일 방향을 갖는 광선의 개략도,
도 3은 천정에서의 라이트웰(lightwell)의 개략적 사시도,
도 4는 도 3의 라이트웰의 기하학적 형태를 나타낸 개략도,
도 5는 도 3의 예시적 라이트웰의 단측(short side)에 따른 제1 방향에서의 개략적 단면도,
도 6은 도 3의 예시적 라이트웰의 장측(long side)에 따른 제1 방향에서의 개략적 단면도,
도 7은 예시적 라운드 라이트웰(round light well)의 추가된 예시적 개략 단면도,
도 8은 도 7의 라이트웰의 기하학적 형태를 나타낸 개략도,
도 9는 조명 시스템의 예시적으로 조명된 스크린을 나타낸 개략적 사시도,
도 10은 경사진 하부 유닛을 가진 조명 시스템의 추가 실시예의 개략적 단면도,
도 11은 기하학적 파라미터들을 나타낸 조명 시스템의 추가 실시예의 개략적 단면도, 및
도 12는 다수의 조명 시스템을 구비한 조명 유닛으로 조명된 실내를 나타낸 개략적 사시도이다.
다음은 본 개시의 예시적 실시예들의 상세한 설명이다. 여기에 설명되고 도면에 도시된 예시적 실시예들은 본 개시의 원리들을 교시하기 위해 의도된 것으로, 통상의 기술자가 많은 다른 환경들에서 그리고 많은 다른 응용들을 위해 본 개시를 수행하고 이용하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 예시적 실시예들은 특허의 보호 범위를 한정하는 설명으로 의도되거나 간주되어서는 아니 된다.
본 개시는 태양광 모방을 기초로 한 조명 시스템들의 실현을 부분적 기초로 하며, 레일리 디퓨저들은 레일리 디류저들의 산란광을 일측 상에, 그리고 레일리 디퓨저들을 통과하는 지향성 광(이하, 직사광이라 함)을 타측 상에 제공한다. 따라서, 천정에 설치된 경우, 조명은 레일리 디퓨저를 통해 천정에서, 그리고 지향광에 의해 그에 생성된 지점(spot)에 의해 바닥에 제공되어 일부만 연장된다. 레일리 디퓨저의 지향광 하류의 경로 내에서 산란 표면으로서 조명된 스크린(lit up screen)을 추가로 제공함으로써 하향식 조명이 증가될 수 있다는 것을 알 수 있으며, 그에 의해 상부(이하, 조명된 스크린이라 함)로부터 광 조명을 증가시키는 추가 디퓨저를 생성한다.
더욱이, 성공적 태양광 모방의 인상은, 추가로 제공되는 조명된 스크린이 특정 광 전파 방향의 인상을 강조하는 라이트 새도우 트랜지션(light shadow transition)에 제공되는 경우, 비록 지향광 그 자체가 일부 발산되더라도, 원칙적인 가시적 다이버전스(divergence)으로 지향 광원을 위해 개선될 수 있다는 것을 알 수 있다.
태양광 인상을 지원하는 라이트 새도우 트랜지션에 관하여, 새도우는 지향광에 대한 새도우이다. 추가로, 그에는 산란광에 대한 새도우 트랜지션이 있을 수 있다. 그러나, 이들 새도우는 태양광 입사 방향에 대해 제공되지 않으며, 그에 따라 기하학적 측면의 선들(lines)에 있어서 태양광 인상에 기여하지 않는다.
특정 광 전파 방향의 인상은 레일리 디퓨저를 떠나는 광빔의 전파 방향 주위의 제한된 방위방향의 각도 범위만을 조명함으로써 달성될 수 있다. 태양광, 즉 본질적으로 비발산 광의 경우, 경사 입사 각도에 대해 방위방향에서 절반의 각도 범위가 조명될 것이다. 인공 시스템에 있어서, 대략, 예를 들어 220°, 또는 200°, 또는 190°로 증가될 수 있는 방위방향의 각도 범위에 기초한 태양광 인상을 여전히 제공할 것이다.
제한된 범위 내에서 이상적 방위방향 각도 범위의 편차가 태양광 모방을 위해 제공하는데 용인될 수 있는 것에 주목한다.
그러나, 구조적 배치는 특정 방위방향 각도 범위를 선택하는 것을 허용할 수 있다. 예컨대, 직사각형 구멍/패널(aperture/panel) 및 평행육면체형 라이트웰(lightwell)(즉, 웰들은 패널에 대해 수직임)을 고려할 때, 경사진 태양빔은 4개의 벽 중 최대 2개 벽을 조명할 것이다(따라서, 방위각 방향으로 180°조명을 제공함). 대조적으로, 직사각형 일 평면에서 경사져 있으며, 그에 따라 일측으로부터(코너(corner)로부터가 아님) -다시 말해, 2개의 벽에 대해 경사진 메인 광빔 방향을 갖지만 평행육면체형 라이트웰의 다른 2개의 벽의 평면 내에서 전파함- 광을 비추는 발산 광빔(diverging light beam)은 2개의 벽 대신에 3개의 벽을 조명할 것이며, 그에 따라 덜 자연스러운 조명 인상을 나타낸다. 다른 2개의 벽의 밖으로 메인 광빔 방향을 발산에 의존하는 일부 각도에서 이동시키는 경우, 코너에서 나오는 발산 빔은 단 2개의 벽을 조명할 것이다. 앞서의 인식을 기초로, 측면으로부터 발산 광빔 입사를 조작하는 것은 측면에 있는 2개의 벽 중 적어도 하나를 경사지게 하는 것을 포함하고, 그에 따라 발산에 불구하고 최대 2개의 벽이 조명될 수 있다. 각각의 실시예가 여기에 개시된다. 구체적으로, 경사진 벽은 측면에 있는 2개의 벽 중 하나에 대응하며, 즉 메인 광빔 방향을 따라 펼쳐지거나 그에 본질적으로 평행하다. 이는 메인 광빔 방향을 마주보는 것 및 벽과 이웃한 것에 대한 측벽들의 조명을 제한할 수 있다. 추가로, 광빔이 메인 광빔 방향으로부터 떨어져 입사되는 측면에서의 벽 경사(이하, 후방 경사(tilting back)라 함)는 측벽들의 조명된 섹션들의 경계를 이루는 1개 또는 2개의 라이트 새도우 트랜지션을 초래한다.
다이버전스 때문에, 스크린 구조는 입사 각도에 맞추어질 수 있다. 예를 들어, 직사각형 레일리 디퓨저의 경우, 4면으로 된 스크린의 이웃한 2면은 후방으로 경사지게 될 수 있으며, 투과된 지향성 광이 이들 2개의 측면에 부딪치게 되지 않지만 4면으로 된 스크린의 나머지 2개의 측면에 예컨대 부분적으로 부딪치게 된다. 일부 실시예에 있어서, 상술된 바와 같이, 가장 간단한 경우 단 하나의 측면이 경사지게 될 필요가 있다.
태양광 모방을 추가 개선시키기 위해, 나머지 2개의 측면 중 하나 또는 모두가 약간 접혀질 수 있으며, 그에 의해 여전히 추가적인 산란 표면들을 제공하지만, 예를 들어 조명된 실내 내에서 적어도 일부 위치로부터 본질적으로 평행하게 보이는 새도우 선들(shadow lines)을 추가로 제공하고, 그에 따라 태양광 인상을 생성한다. 만일 조명 시스템이, 예컨대 실내의 벽이나 코너 가까이에 설치된다면, 실내의 메인 부분은 그러한 인상을 제공할 것이다. 일부 실시예에 있어서, 여기 개시된 조명 시스템은 실내에 설치되어 램프 조명된 섹션은 0m에서 2m까지, 예를 들어 1m까지의 범위 내인 방까지의 거리에 위치한다.
예를 들어, 램프 새이드형 구조체(ramp shade-like structure)가 적어도 부분적으로 조명되는 스크린 구조로 제안된다. 일부 실시예에 있어서, 램프 새이드형 구조체는 조명된 스크린 섹션 및 조명되지 않은 스크린 섹션 사이에 적어도 하나의 트랜지션(transition)을 제공한다.
추가적 측면은, 조명 시스템의 바닥, 벽 또는 일반적으로 (예컨대 평탄한) 전방 평면에 대해 레일리 디퓨저의 배향을 기울이는 것이, 레일리 디퓨저 상으로의 지향 광의 원하는 입사 각도를 유지시키면서 보다 소형으로 되는 것을 가능하게 한다는 인식을 기초로 한다. 따라서, 보다 적은 공간이 조명 시스템을 위해 필요하게 된다.
추가적 측면은, 다수의 조명 시스템을 설치함으로써, 조명 지향성의 추가적 인상이 발생될 수 있다. 구체적으로, 조명 시스템의 평행한 다수의 대비 선들(contrast lines)이 조명 시스템을 서로에 대해 고정된 기하학적 배향으로 배치함으로써 제공된다.
여기에 개시된 기술에 대해서는, 동일 출원인에 의해 “자연광을 모방한 인공 조명 시스템”이라는 명칭의 PCT/IB2013/060141 및 “인공 조명 장치”라는 명칭으로 2012년 11월 14일자 출원된 PCT/EP2012/072648가 추가 참조되며, 이들의 내용은 레일리 디퓨저를 이용한 조명 시스템의 예시 목적을 위해 그 전체로서 여기에 병합된다. 비록 여기에 개시된 레일리 디퓨저는 도면에서 평면 패널 형상인 것으로 예시적 도시되지만, 그에 의해 원도우 모습으로 모방한다. 그러나 만곡된 구조와 같은 비패널형 구성이 이용될 수 있다.
여기에서, 패널이라는 용어는 일반적으로 레일리 디퓨저에 대해 사용되며, 스크린이라는 용어는 레일리 디퓨저를 통과한 지향성 비확산광을 확산시키는 조명된 스크린에 대하여 사용된다.
일반적으로, 레일리 디퓨저는 수동 디퓨저 또는 측면 조명 디퓨저, 즉, 측면으로부터 예컨대 청색, 발광 다이오드(LEDs)에 의해 조명되는 패널로서 구성될 수 있다. 따라서, 레일리 디퓨저는, 일부 실시예에 있어서 확산된 광을 방출하는 이차 광원(secondary light source)일 수 있고, 그럼에도 불구하고 부분적으로 (메인) 광원의 광에 부분적으로 투명하다.
여기에 개시된 바와 같이, 레일리 디퓨저뿐만 아리라 스크린은 실질적으로 흡수하지 않으며, 광복사(luminous radiation)의 이차 발생원(secondary sources)으로 작동하는 것으로 이해될 수 있다.
도 1을 참조하면, 조명 시스템(1)이 실내(30)의 단면도에서 개략적으로 도시된다.
구체적으로, 조명 시스템(1)은 메인 광빔 방향(main light beam direction)(4)을 따라 전파되는 광빔(3)을 형성하기 위해 방출 입체 각도(emission solid angle)에서 광을 방출하도록 구성된 제1 광원(2)을 구비한다. 또한, 제1 광원(2)은 예컨대 400nm 및 700nm 사이의 파장을 갖는 광 스펙트럼의 가시 영역의 광을 방출한다. 또한, 제1 광원(2)은 바람직하게 100nm보다 크고, 더욱 바람직하게는 170nm보다 큰 스펙트럼 폭을 갖는 광(가시 전자기 방사(visible electromagnetic radiation))을 방출한다. 스펙트럼 폭은 제1 광원 파장 스펙트럼의 표준 편차로서 정의될 수 있다.
조명 시스템(1)은 또한 하부 유닛(bottom unit)(12) 및 스크린 구조체(screen structure)(14)를 구비한 램프 새이드형 구조체(10)를 포함한다. 제1 광원(2)과 램프 새이드형 구조체(10)는 암상자(Dark Box)(16) 내에 제공되며, 그에 의해 암상자(16) 내로부터 하부 유닛(12)에 들어가도록 하기 위해 광이 제1 광원(2)으로부터가 아닌 곳에서 유래되는 것을 방지한다. 하부 유닛(12)은 실내에서 바라보았을 때 램프 세이드형 구조체의 바닥에 있다는 점으로 고려하여 하부 유닛으로 불린다. 그러나, 램프 시스템은 천정 또는 벽에 제공될 수 있으며, 그에 따라 하부 유닛(12)은 실내의 바닥에 또는 램프 새이드형 구조체의 하단부에 수직으로 존재하지 않을 수 있다.
암상자(16)는 예컨대 커버, 측벽들 및 바닥을 갖는 차광 하우징 구조체를 구비한다. 차광 하우징 구조체의 바닥 부분은 하부 유닛(12) 및 스크린 구조체(14)에 의해 형성될 수 있다. 조명 시스템이 실내의 천정이나 측벽에 설치되는 경우, 암상자의 바닥은 각각 실내의 천정이나 천정의 일부를 이루게 된다.
하부 유닛(12)은 확산광 발생기(diffused light generator)(20)를 구비한다. 확산광 발생기(20)는, 예컨대 평행육면체형 패널(parallelepiped panel)과 같은 패널로서 형성된다. 특히, 패널은 서로 평행한 제1 표면 및 제2 표면(예컨대, 도 10 및 도면 부호 1012A과 1012B 참조)에 의해 경계가 정해진다. 바람직하게, 확산광 발생기(20)은 제1 및 제2 표면에 수직 방향을 따라 측정되는 얇은 두께를 가지며, 그 두께는 제1 및 제2 표면 면적의 5%보다 크지 않으며 예를 들어 1%보다 크지 않은 제곱값(square value)을 가진다.
보다 자세하게, 확산광 발생기(20)는 레일리 디퓨저로서 작동하고, 가시 범위에서 광을 실질적으로 흡수하지 않으며, 입사광(impinging light)의 장파장 성분들에 대해 단파장 성분들을 보다 효율적으로 확산시킨다. 즉, 패널은 가시 범위에서 광을 실질적으로 흡수하지 않으며, 약 650nm 파장 범위의 광(적색(red))보다 450nm 파장 범위의 광(청색(blue))을 적어도 1.2배, 예컨대 적어도 1.4배, 적어도 1.6배 더욱 효율적으로 확산시킨다. 확산 효율은 입사광 방사 에너지(impinging light radiant power)에 대한 확산광 방사 에너지(diffused light radiant power)에 대한 비율에 의해 주어진다. 레일리형 디퓨저(Rayleigh like diffuser)의 광학 성질 및 미세 특성은 앞서 언급된 특허출원 EP 2 304 478 A1에 상세히 설명되어 있다. 미세 특징에 관한 추가적 통찰은 이하에서 제공된다.
도 1의 실시예에 있어서, 제1 광원(2)은 확산광 발생기(20)의 중앙부(얇은 확산광 발생기의 일부 실시예에 있어서 일부 도면에서 부여된 도면 부호 X와 본질적으로 동일함)에 대해 수직으로 또는 수평으로 변위되며, 전체적으로 대략 60°미만의 각도로(메인 광빔 방향 참조) 확산광 발생기(20)의 상부 표면을 조명한다.
일부 실시예에 있어서, 제1 광원(2)은, 예컨대 확산광 발생기(20)가 실내 벽이나 천정의 평면에 대해 경사진 경우, 예컨대 확산광 발생기(20)의 중앙부 위에 수직으로 배치될 수 있다. 그러나, 통상의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 특히 여기에 개시된 일부 측면에 대하여, 벽이나 천정에 대해 90°각도 미만의 광빔(3)의 메인 광빔 방향(4)은 보다 복잡한 스크린 구조체를 필요로 할 것이다. 따라서, 단순성을 위해 여기에 개시된 실시예는 조명 시스템이 통합되는 벽이나 천정에 대해 메인 광빔 방향(4)의 경사 각도를 기초로 할 것이다.
스크린 구조체(14)를 통해, 조명 시스템(1)은 빌딩 내의 실내(30)와 같은 조명될 영역에 광학적으로 연결된다. 실내(30)는, 예컨대 측벽들, 바닥 및 천정(60)에 의해 경계가 정해진 평행 육면체와 같이 형성된다. 특히, 일반성을 상실하지 않으면서, 스크린 구조체(14)는 실내(30)에 광을 제공하며, 라이트웰(40)로서 구성된다.
그 조건에서, 하부 유닛(12)은 라이트웰(40)의 바닥에 위치되며, 스크린 구조체(14)은 라이트웰(40)의 측벽(42, 44)을 제공한다. 하부 유닛(12) 및 스크린 구조체(14)는 광통로(light passage)(46)를 형성한다. 임의의 경우에 있어서, 여기에 개시된 측면은 라이트웰(40)의 형상 및/또는 배치에 한정되지 않는다. 예로서, 추가적 실시예(예를 들어 도 7 내지 9 참조)에 따르면, 라이트웰(40)은 곡면 형상으로 형성되거나, 예컨대 평면, 곡면, 및/또는 경사진 하나 이상의 분리된 스크린만을 구비할 수 있다.
확산광 발생기(20)를 다시 참조하면, 광빔(3)이 확산광 발생기(20)의 전체 또는 적어도 대부분을 조명하기에 충분히 확산된다고 가정할 경우, 확산광 발생기(20)는 광빔(3)을 다음의 (i) 내지 (iv)의 4개 성분으로 분리한다.
(i) 투과 성분(지향성 비확산 성분)(transmitted (directed non-diffuse) component)은 확산광 발생기(20)를 통과하며, 상당한 편차를 겪지 않는 광선들에 의해 형성되며, 즉 0.1°보다 작은 편차를 겪게 되는 광선들에 의해 형성된다. 투과 성분의 광속(luminous flux)은 확산광 발생기(20)에 입사된 전체 광속의 상당한 부분이다.
(ii) 전방 확산 성분(forward diffuse component)은 확산광 발생기(20)에서 광통로(46)로 나가는 산란된 광에 의해 형성되며(광빔 방향 및 0.1°보다 작은 각도만큼 광빔 방향으로부터 차이가 있는 방향들을 제외함), 전방 확산 성분의 광속은, 확산광 발생기(20)상에 입사된 전체 광속으로부터 발생되는 청색 채양광 부분(blue skylight fraction)에 대응한다.
(iii) 후방 확산 성분(backward diffuse component)는 확산광 발생기(20)에서 암 상자(16)로 나가는 산란 광에 의해 형성되며, 후방 확산 성분의 광속은, 일반적으로 바람직하게 청 채양광 부분보다 작은 범위내에 있다.
(iv) 반사 성분(reflected component)은 반사된 광에 의해 형성되며, 반사 각도의 방향을 따라 암 상자(16)로 전파된다. 반사 성분은, 예컨대 확산광 발생기(20)상으로의 광빔의 입사 각도에 의존한다.
상술한 확산광 발생기(20)의 광학적 특성은 다음과 같다.
청 채양광 부분(blue skylight fraction)은 5% 내지 50% 범위내, 7% 내지 40% 범위내, 10% 내지 30% 범위, 또는 15% 내지 20% 범위내이다.
전방 확산 성분의 평균 CCT은 투과 성분의 평균 CCT보다 상당히 높으며, 예컨대 1.2, 1.3 또는 1.5 이상의 비율(factor)만큼 높다.
확산광 발생기(20)는 입사광을 상당히 흡수하지 않으며, 즉 4개 성분들의 합은 적어도 80% 또는 90%, 또는 심지어 95%, 또는 97% 이상과 동일하다.
확산광 발생기(20)는 대부분 전방으로 산란하며, 즉 후방으로 산란하는 것보다 1.1, 1.3, 1.5 또는 2배 이상 전방으로 산란한다.
확산광 발생기(20)는 저반사율을 가지며, 즉, 입사광의 9% 또는 6%의 작은 부분, 또는 심지어 3% 또는 2%보다 작은 부분이 반사된다.
일부 실시예에 있어서, 확산광 발생기(20)는 제1 재료(즉, 열가소성 수지(thermoplastic resins), 열경화성 수지(thermosetting resins), 광경화성 수지(photocurable resins), 아크릴 수지(acrylic resins), 에폭시 수지(epoxy resins), 폴리에스터 수지(polyester resins), 폴리스틸렌 수지(polystyrene resins), 폴리올레핀 수지(polyolefin resins), 폴리아미드 수지(polyamide resins), 폴리이미드 수지(polyimide resins), 폴리비닐 알콜 수지(polyvinyl alcohol resins), 부티랄 수지(butyral resins), 불소계 수지(fluorine-based resins), 비닐 아세테이트 수지(vinyl acetate resins)와 같은 우수한 광학적 투명도를 갖는 수지 또는 폴리카본네이트(polycarbonate), 액정 폴리머(liquid crystal polymers), 폴리페닐렌 에테르(polyphenylene ether), 폴리술폰(polysulfone), 폴리에테르 술폰(polyether sulfone), 폴리아릴레이트(polyarylate), 아모퍼스 폴리올레핀(amorphous polyolefin)과 같은 플라스틱, 또는 매트릭스, 또는 그의 공중합체)의 고체 매트릭스를 구비하며, 제2 재료(예컨대, ZnO, TiO2, ZrO2, SiO2, Al2O3과 같은 무기 산화물(inorganic oxide)) 나노입자(nanoparticles)가 분산되고, 이러한 제2 재료는 제1 재료의 굴절률과 다른 굴절률을 가진다. 일부 실시예에 있어서, 제1 및 제2 재료 모두는 기본적으로 가시 파장 범위에서 전자기파를 흡수하지 않는다.
더욱이, 확산광 발생기(20)의 임의의 점(point)이 주어진 경우, 그 점에서 확산광 발생기(20)의 물리적 특성이 그 점의 위치에 의존하지 않는다는 의미에서, 확산광 발생기(20)는 균일(uniform)할 수 있다. 또한, 확산광 발생기(20)는 모놀리식(monolithic)일 수 있으며, 즉 고체 매트릭스는 접착(gluing) 또는 기계적 연결(mechanical coupling)에 따른 임의의 불연속(discontinuity)을 특징으로 하지 않는다. 그러나, 확산광 발생기(20)의 그러한 특징은, 그에 의해 확산광 발생기(20)가 보다 용이하게 제조될 수 있도록 하지만, 반드시 요구되는 것은 아니다.
일부 실시예에 있어서, 나노입자는 구상으로 형성되거나 그와 다르게 형성될수 있다. 나노입자의 유효 직경(effective diameter)(D)(비구상 형상(non-spherical shape)의 경우에 있어서의 정의를 위한 것으로 이하 참조)은 [5nm-350nm], [10nm-250nm], [40nm-180nm], 또는 [60nm-150nm] 범위 내이며, 이때 유효 직경(D)는 제1 재료의 굴절률에 나노입자 직경을 곱함으로써 주어진다.
더욱이, 나노입자는, 다시 말해 제곱 미터 당 나노파티클의 수(N) 즉, 1 m2 면적을 가진 확산광 발생기(20)의 표면 부분에 의해 경계가 정해지는 용적 요소내의 나노입자의 수인 면밀도(areal density)가 아래의 식에서 조건 N≥Nmin을 충족시키도록 하는 방식으로 확산광 발생기(20) 내부에 분포된다.
Figure 112015023373558-pat00001
이때, ν는 1미터6제곱승이고, Nmin은 수/미터제곱승으로 표현되며, 유효 직경(D)은 미터로 표현되며, m은 제1 재료의 굴절률에 대한 제2 재료의 굴절률의 비율과 동일하다.
일부 실시예에 있어서, 나노입자는 동질적으로 분포되며, 적어도 면밀도가 관련되는 한, 즉 면밀도는 확산광 발생기(20)상에 실질적으로 균일지만 나노입자의 분포는 확산광 발생기(20)에 걸쳐서 변화될 수 있다. 면밀도는, 예컨대 평균 면밀도의 5% 미만까지 변화한다. 면밀도는 여기에서 0.25mm2보다 큰 면적으로 정의된 량으로서 의도된다.
일부 실시예에 있어서, 면밀도는 변화하고, 그에 따라 광원(2)에 의해 조명될 때, 확산광 발생기(20)에 걸친 조명 차이가 보상된다. 예를 들어, 점 (x,y)에서 면밀도 N(x,y)은, 방정식 N(x,y)=Nav×Iav/I(x,y)±5%을 통해 점 (x,y)에서의 광원(2)에 의해 생성되는 조도 I(x,y)와 관련될 수 있으며, 이때 Nav 및 Iav는 평균 조도 및 면밀도이며, 이들 최후 수량은 확산광 발생기(20)의 표면에 걸쳐 평균화된다. 이 경우, 확산광 발생기(20)의 조도는, 확산광 발생기(20)상에서 광원(2)의 조도 프로파일(illuminance profile)이 불균함에도 불구하고 균등하게 된다. 이 점에서, 조도는, 표준 ASTM(American Society for Testing and Materials) E284-09a에서 예로서 발표된 바와 같이, 주어진 방향으로부터 보여지는 표면의 투영 면적 단위당, 그리고 입체 각도 단위당 주어진 방향으로 표면으로부터 방출되는(또는 표면상으로 향하는) 빔의 광속(luminous flux)이다.
작은 D 및 작은 용적률(즉, 두꺼운 패널)과 같은 제한에 있어서, 면밀도
Figure 112015023373558-pat00002
는 대략 5%의 산란 효율을 생성할 것이다. 단위 면적당 나노입자의 수는 더욱 높아지기 때문에, 산란 효율은, (높은 용적률의 경우) 다중 산란 또는 간섭이 발생할 때까지 N에 비례하여 증가할 것이며, 색상 품질이 손상될 것이다. 따라서, 나노입자 개수의 선택은, EP 2 304 478 A1에 자세히 기재된 바와 같이, 산란 효율 및 원하는 색상 간의 절충을 찾음으로써 한쪽으로 기울게 된다. 또한, 나노입자의 크기가 더욱 커지게 되면, 후방 광속에 대한 전방 광속의 비율이 커지게 되며, 그러한 비율은 레일리 제한(Rayleigh limit)의 것과 같다. 더욱이, 그 비율이 커지게 되면, 전방 산란 콘(forward scattering cone)의 구멍이 더욱 작아지게 된다. 따라서, 그 비율의 선택은 큰 각도에서 광을 산란시키는 것 및 후방 산란 광의 플럭스(flux)를 최소화시키는 것 사이에 절충을 찾음으로써 한쪽으로 기울게 된다. 그러나, 알려진 방식 그 자체에 있어서, 반사방지층(antireflection layer)(미도시)이, 반사를 최소화시키려는 목적으로 확산광 발생기(20)상에 증착될 수 있으며, 그럼으로써, 조명 시스템(1)의 발광 효율(luminous efficiency)이 향상되며, (물리적 요소로서의) 확산광 발생기(20)가 실내(30)에 있는 관찰자의 눈에 잘 띄지 않도록 한다.
일부 실시예에 있어서, 나노입자는 구상 형상을 갖지 않을 수 있고, 이 경우, 유효 직경(D)은 균등한 구상 입자의 유효 직경, 즉 앞서 언급된 나노입자와 같은 용적을 갖는 구상 입자의 유효 직경으로 정의될 수 있다.
또한, 일부 실시예에 있어서, 나노입자는 다중분산(polydisperse)되며, 즉 그의 유효 직경은 분포 N(D)를 특징으로 한다. 그러한 분포는 표면 단위 및 대략 유효 직경 D의 유효 직경의 단위 간격 당 나노입자의 개수를 나타낸다(즉, 유효 직경 D1 및 D2 사이의 유효 직경을 갖는 표면 단위당 입자 개수는
Figure 112015023373558-pat00003
와 동일함). 이러한 유효 직경은 [5nm-350nm] 범위 내에 있으며, 즉, 그 분포는 이러한 범위 내에서 비-널(non-null)일 수 있다. 이 경우, 산란 효율이 대략적으로 즉, 작은 입자라는 제한에 있어서, 나노 입자의 6제곱으로, 다중분산 분포(polydisperse distribution)는 아래와 같이 정의된 대표 직경(representative diameter) D'eff과 함께 대략적으로 단순분산 분포(monodisperse distribution)와 같이 행동한다.
Figure 112015023373558-pat00004
이때,
Figure 112015023373558-pat00005
D'eff는 [5nm-350nm], 바람직하게 [10nm-250nm], 보다 바람직하게 [40 nm-180 nm], 보다 더 바람직하게 [60nm-150nm] 범위내에 있도록 선택될 수 있다.
더욱이, 확산광 발생기(20)는, 광원(2)이 실내(30)의 관찰자의 시야에 있을 경우 태양 유사 인상을 제공하는데 충분하지 않을 수 있는 광원(2)으로부터의 거리에 있을 수 있다. 그러나, 일부 실시예에 있어서, 아래에 설명되는 바와 같이, 스크린 구조체(14)는 실내(30)로부터 광원(2)상으로의 임의의 시야(any view)를 차단한다. 따라서, 관찰자와 광원(2)의 예정 위치 간의 거리는 5m 미만 또는 3m 미만일 수 있다. 예를 들어, 천정-타입 애플리케이션의 경우에, 확산광 발생기(20) 및 광원(2) 간의 거리는 초소형 디바이스의 경우에 2m 또는 0.2m 이하일 수 있으며, 또는 0.1m 또는 0.01m 이하일 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 조명 시스템(1)은, 예컨대 상술된 특허출원에서 설명된 바와 같이, 반사 시스템(미도시)을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 광선이 다시 확산광 발생기(20)에 부딪히도록 하는 방식으로 실내(30)에 발생되는 광선이 이어서 반사 시스템에 의해 반사되지 않도록 하는데 요구되는 반사 광선에 관한 기하학적 조건이 있을 수 있다. 대안적으로, 반사 시스템은, 확산광 발생기(20)로부터 방출되어 반사 시스템상에 입사하는 모든 돌아오는 광선(inbound light rays)이 그 돌아오는 광선이 방출되는 확산광 발생기(20)상의 위치에 관계없이 암상자(16)의 흡수 내부 표면(absorbing inner surface)상에 반사되도록 배치될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 이러한 기하학적 조건은 스크린 구조체(14)의 존재로 인하여 완화될 수 있다. 예를 들어, 실내(30)에서 발생된 광선이 하류 방향으로 스크린 구조체(14)를 통과할 수 없도록 하는 반사 광선에 대한 기하학적 조건이 있을 수 있다. 따라서, 흡수하는 암상자(16)의 내부 표면의 크기가 감소될 수 있다.
도 1 및 램프 새이드형 구조체(10)를 참조하면, 광빔(3)은 메인 광빔 방향에 대해 본질적으로 변화되지 않으면서 확산광 발생기(20)에서 나갈 수 있다(확산광 발생기(20)의 두께로 인해 다소 변위될 가능성이 있음). 메인 광빔 방향(4)은 확산광 발생기(20) 상류의 광학 소자(optical elements)로 인해 공간내의 그의 지향(orientation)을 변화시킬 수 있다. 그러나 확산광 발생기(20) 및 광 스크린 구조체와 상호작용에 대하여는, 확산광 발생기(20)의 바로 상류측에서의 지향만이 고려될 필요가 있다는 것은 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 더욱이, 발산 광빔 부분(53)이 확산광 발생기(20)에서 나와서 광통로(46) 내로 전파되는 경우, 투과된 광빔(광빔(3)의 일부분이 확산광 발생기(20)의 제한된 크기에 의해 차단될 수 있기 때문에, 여기에서 투과된 광빔은 발산 광빔 부분(divergent light beam portion)(53)으로 언급됨)의 전파 방향은 그 메인 광빔 방향(54)에 의해 특정된다.
(도 1에 도시된 바와 같이 조명 시스템(1)이 천정에 설치된 경우) 상부로부터 실내(30)의 조명에 기여할 수 있는 추가적 산란광을 제공하기 위해, 측벽(44)이 발산 광빔 부분(53)안으로 접근하고, 그에 의해, 다음의 도면과 관련하여 후술되는 바와 같이, 측벽(44)의 안쪽 스크린면(inner screen face)에서 지향성 비확산광을 산란시킨다. 측벽(44)이 발산 광빔 부분(53)을 차단하는 크기는, 2차 확산 광원(second diffuse light source)으로 작용하는 (백색)산란광의 양을 정의한다. 일부 실시예에 있어서, 발산 광빔 부분(53)은, 지향성 비확산광이 실내(30)의 내부에 도달하지 않도록 하기 위해 라이트웰(40)의 측벽(들)에 의해 완전히 차단된다. 추가로, 확산광 발생기(20)의 산란 광은 측벽(44)상에 입사되어 다시 산란될 수도 있다.
도 1에서 이미 지적한 바와 같이, 측벽(42) 및 측벽(44)은 천정(60)에 대해 상당히 다른 각도로 펼쳐진다. 이러한 차이는, 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이 조명 시스템(1)이 발산 광빔에 기초한다는 것을 고려한 것이다.
이러한 차이는, 확산광 발생기(20)로부터의 하늘색 산란(sky-blue scattering)의 가시성 확장을 추가로 고려한 것이다. 측벽(44)은 (광빔(3)에 의해 직접 조명되도록) 메인 광빔 방향(4)을 향해 방향이 굽혀지며, 측벽(42)은 원하는 만큼 메인 광빔 방향(4)으로부터 떨어지도록 경사져 있을 수 있다. 특히, 더 큰 경사는 관찰자가 메인 광빔 방향(4)에 대한 더 큰 각도로부터 하늘 모방 확산광 발생기(20)을 볼 수 있도록 할 것이다. 이것은, 라이트웰이 바닥으로부터 주어진 높이에 위치된 경우, 확산광 발생기를 볼 수 있는 라이트웰로부터의 거리의 거리를 증가시킨다.
도 2에서, 발산 광빔(203)의 전파 방향은 메인 광빔 방향(204)에 의해 특정된다. 그러나 발산 광빔(203)을 가로지르는 국소 전파 방향, 즉 지향성 비확산광의 전파 방향은 발산 광빔(203)의 단면내 위치에 따라 변경된다. 특히, 중앙 전파 방향(central propagation direction)(210)은 발산 광빔(203)의 내부 영역에서 메인 광빔 방향(204)과 본질적으로 평행하다. 그러나 전파 방향(212)은, 내부 영역으로부터의 거리가 증가함에 따라 메인 광빔 방향(204)에 대해 더욱더 기울어지게 된다. 예시적으로, 도 2에는 가장 바깥쪽의 광빔에 대해 5°각도가 도시된다. 일부 경우에 있어서, 발산은 다른 빔 단면에 대해 다를 수 있다. 예를 들어, 직교 빔 단면에서의 발산은 각각 10° 및 30°이거나, 5°내지 20°의 범위(예컨대, 10°) 또는 20°내지 40°의 범위(예컨대, 30°) 내일 수 있다. 따라서, 그러한 발산 광빔(203)이 축 방향으로 중공 실린더(hollow cylinder)에 들어갈 경우 실린더 내벽의 전체 방위각 범위를 조명한다. 대조적으로, 이상적 비확산 광빔은 임의의 내벽을 조명하지 않고 실린더를 통과할 것이다.
유사하게, 이상적 비확산 광빔이 전파 방향의 둘레에서 방위각 방향으로 최대 180°범위의 각도를 갖고 중공 실린더에 들어갈 경우, 반대되는 절반(opposing half)만을 조명한다. 대조적으로, 발산 광빔(203)은 그의 메인 광빔 방향(204)의 둘레에서 방위각 방향으로 180°를 초과하여 조명할 것이다. 태양광 방사 모방과 관련하여, 관찰자는 그러한 상황을 역설(paradox)적으로 인식하게 되며, 광원이 무한대에 있다는 원하는 인상을 받을 수 없을 것이다.
이러한 역설적 인상을 피하기 위해, 램프 새이드형 구조체(10)는, 메인 광빔 방향(54) 주위의 선택된 방위각 범위 내에서만, 발산 광빔 부분(53)을 향해 지향되는 스크린 구조체(14)를 구비할 것이다. 선택된 방위각 범위의 외측에서는, 그 스크린 구조체는 존재하지 않거나, 또는, 예컨대 메인 광빔 방향(54)에 대해 본질적으로 직교하게 또는 후방으로 펼쳐짐으로써 발산 광빔 부분(53)으로부터 떨어져 향하도록 할 것이고, 그에 의해 그 방위각 섹션에서 발산 광빔 부분(53)과 마주치는 것을 피할 수 있다.
다시 말해, 일부 실시예에 있어서, 스크린 구조체(14)는 하류 방향으로 발산 광빔 부분보다 더 발산하는 펀넬형 구조체(funnel-like structure)로서 구성된다. 그에 의해, 반대되는 측면들(opposite sides)이 각각 그늘지고 조명되도록 스크린 구조체의 조명을 제한하는 것이 가능하게 되며, 그에 따라 태양광 조명을 모방할 수 있으며, 빔 발산을 보상할 수 있다.
램프 세이드형 구조체의 실시예로서 라이트웰(340)의 예시적 구조가 도 3과 관련하여 이하 개시된다.
라이트웰(340)은 천정(360)에 통합되며, 천정(360)에 대해 작은 각도로 펼쳐지는 2개의 측벽(342, 343) 및 천정(360)에 대해 대략 90°범위의 각도로 펼쳐지는 2개의 측벽(344, 345)을 구비한다. 예를 들어, 측벽(344, 345)은, 도 5 및 6에 각각 도시된 바와 같이, 5°내지 15°(예컨대, 10°) 또는 20°내지 40°(예컨대, 30°)의 각각의 방향(respective direction)으로, 보다 큰 빔 발산(beam divergence)을 위해 60°내지 130°이상의 범위의 각도로 펼쳐진다.
구멍(aperture)(380)이 측벽(342, 343, 344, 345) 및 천정(360)에 의해 형성되는 4개의 코너에 의해 형성된다. 구멍(380)은 측면 길이를 갖는 직사각형일 수 있으며, 그 폭 및 길이는 각각 1.4m 내지 1.6m 범위(예컨대, 1.5m) 및 2m 내지 2.5m 범위(예컨대, 2.2m_이다. 측벽(342, 343, 344, 345)은 확산광 발생기(312)에 의해 제공되는 조명된 하부면(bottom face)(313)과 함께 비대칭 퍼넬 연결 구멍(380)을 형성한다. 하부면(313)은, 아래에서 바라볼 때 측벽(342, 343, 344, 345) 및 확산광 발생기(312)에 의해 형성되는 4개의 코너(382)에 의해 경계가 정해진다. 하부면(313) 또한 그 폭 및 길이가 각각 0.8m 내지 1.1m의 범위(예컨대, 0.9m) 및 1.5m 내지 2m의 범위(예컨대, 1.8m)인 측면 길이를 갖는 직사각형일 수 있다. 천정(360) 및 그의 일부는 천정 통합형 조명 시스템에서 전방 커버의 예시일 수 있다.
도 3의 사시도에서, 관찰자는 측벽(344, 345)에 의해 형성되는 코너(370)를 향하는 방향에서 천정(360)에 대해 대략 40°각도 미만으로부터 라이트웰(340)을 바라볼 수 있다. 광빔은, 유사한 (수평) 방향 성분으로 위로부터, 확산광 발생기(312)상으로 향하며, 메인 광빔 방향은 도 3 내지 6에서 화살표(304)로 도시된다.
도 3 내지 6의 실시예에 있어서, 구멍(380) 및 조명된 하부면(313)을 형성하는 각각 이웃한 코너들은 직교 에지들(orthogonal edges)을 형성하여 직사각형이 된다. 측벽들(342, 343, 344, 345)의 측면들은 각 코너들 간에 평면으로 펼쳐진다.
그러나, 구멍(380) 및 조명된 하부면(313)은 임의의 다른 기학학적 형상으로 형성될 수 있으며, 이로 인해 이들 간에 펼쳐지는 평면 또는 비평면 측면으로 될 수 있다.
음영에 의해 도 3에 도시된 바와 같이, 측벽들(342, 343)의 측면들은 조명되지 않으며, 그에 따라 도 4를 참조하면, 비조명 스크린 섹션들(392, 393)을 각각 형성한다. 대조적으로, 측벽들(344, 345)은 적어도 부분적으로 조명되며, 그에 따라 비조명 스크린 섹션들(396, 397)뿐만 아니라 조명 스크린 섹션들(394, 395)을 형성한다.
도 3 내지 6에 도시된 바와 같이, 광빔의 중심은 조명된 하부면(313)의 중심(X)으로 입사한다. 적어도 발산 광빔 부분(353)은 확산광 발생기(312)를 통과하고, 메인 광빔 방향(354)을 따라 조명된 하부면(313)에서 나온다. 메인 광빔 방향(354)에 대하여, 조명 스크린 섹션들(394, 395)은 밝게 조명된 이차 산란 광원(secondary scattered light source)을 제공하게 된다. 이차 산란 광원은 처음에 (조명된 하부면(313)의 바로 다음에) 180°의 방위방향의 범위에 걸쳐서 펼쳐지며, 이후 발산 또는 스크린 섹션들의 경사 각도에 의해(예컨대, 비조명 스크린 섹션들(396, 397)의 존재에 의해), 방위방향의 펼쳐짐이 감소하거나 증가된다. 측벽들(344, 345)상으로 펼쳐지는 것을 제한하기 위해 측벽들(342, 343)은 메인 광빔 방향(354)에 대해 후방으로 경사질 수 있다.
조명 스크린 섹션(394, 395) 및 비조명 스크린 섹션(396, 397) 사이의 전이부(transition)에서, 새도우 경계들(shadow borders)(여기에서, 대비 선들 또는 광/새도우 전이선들로 호칭됨)이 도 3 및 4에 도면 부호 400 및 402로 표시된다. 일반적으로, 측벽들의 경사 구성들로 인해 측면이 직접적으로 조명되는 영역으로부터 조명되지 않는 영역으로 펼쳐지며, 그에 의해 대비선(contrast line)을 생성한다. 다른 측면들은 직접 조명에 의해 조명되지 않을 수 있다.
조도에 있어서의 차이에 더하여, 직접 조명되는 섹션들은 확산광에 의해서만 조명되는 벽들의 섹션들과는 컬러(color)에 있어서 다르다는 것을 인지할 수 있다. 예컨대, 직접 조명되는 섹션들은 따뜻한 것으로 인지될 수 있으며(완전한 태양 유사 스펙트럼을 갖는 조명), 확산광에 의해서만 조명되는 벽들의 섹션들은 차가운 것으로 인지될 수 있다(확산광 발생기(312)의 청색광만으로 된 조명).
투과된 발산 광빔 부분(353)의 발산(divergence)의 크기 및 측벽들(344, 345)의 경사 각도에 의해, 새도우 경계들(shadow borders)의 방향은, 실내 내의 선택된 위치에서 바라볼 때 도 3에 개략적으로 표시된 바와 같이 평행하게 보이도록 지향될 수 있다. 그에 의해 발산 광빔에 대해, 스크린 구조체, 특히 측벽들의 조절된 배향은 태양광 인상 및 각각 기대되는 새도우 경계들의 지향성과 조명된 면들의 펼쳐짐을 강화할 수 있다.
마지막으로, 도 3 내지 6에서 조명 시스템(1)에 의한 조명을 위해 제공되는 다양한 구성들인, 예컨대 입사 광빔보다 더 높은 CCT를 가진 확산광 발생기(312)의 산란 광(500); 발산 광빔 부분(353)에 의해 발생되며, 라이트웰(340)의 측벽들(344, 345)의 조명된 스크린 섹션들(394, 395)로부터 유래되는 산란광(510); 및 발산 광빔 부분(353)내 지향성 비확산광(directed non-diffused light)이 표시된다.
발산 광빔 부분(353)내의 지향성 비확산광 및 확산광 발생기(312)의 산란광(500)의 량은 조명된 스크린 섹션들(394, 395)의 공간적 배향(spatial orientation)뿐만 아니라 라이트웰(340)의 깊이 및 이들의 표면 특성들에 의해 제어될 수 있다. 적어도 조명된 스크린 섹션(394, 395)은 예컨대 70% 또는 80% 또는 심지어 90% 초과의 높은 반사율의 확산 반사율을 갖는 재료 또는 코팅 재료로 이루어질 수 있다. 따라서, 조명된 스크린 섹션들(394, 395)은 후방으로 입사광을 확산시킬 것이며, 본질적으로 비흡수식이다.
일부 실시예에 있어서, 측벽(들)은 비등방성 확산 반사율(non-isotropic diffuse reflectance)을 특징으로 하는 표면으로 코팅될 수 있으며, 특히 이상적 랑베르 디퓨저(Lambertian diffuser)의 반사율과 다른 확산 반사율(diffuse reflectance), 즉 거울 반사(specular reflection)의 방향을 중심으로 최대 확산 반사율(peaked diffuse reflection)을 가진다. 표면의 일부 실시예는 120°이하, 예컨대 90°, 가장 바람직하게 60°의 FWHM 각도(full width maximum angle)의 최대치(peak)를 나타낸다. 이러한 상황에서, 스크린 구조체(14)에 의해 산란된 광의 적절한 부분이 확산광 발생기(20)를 통해 후방으로 되돌아오고 암상자(16)의 벽들에 의해 흡수된다. 따라서 특정 표면의 특성들은 광원(2)에 의해 발생된 광속을 증가(또는 감소)시킬 수 있다. 더욱이, 측벽 확산 반사율(side wall diffuse reflectance)이 거울 반사 방향(specular reflection direction)의 주위에서 최대로 되는 것에 의해, 스크린 구조체(14)에 의해 산란된 거의 모든 직사광 성분(direct light component)은 하류 방향의 광통로(46)에서 나가서 실내(30) 안으로 향한다.
일부 실시예에 있어서, 스크린을 통과하는 지향성 비확산광(directed non-diffuse light)이 실내(30)에 존재하도록 하는 경우, 그러한 불투명 스크린(opaque screen)은 지향성 비확산광을 부분적으로 전송할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 조명된 스크린 섹션들(394, 395)은 백색 컬러의 거친 표면(rough surface)을 가질 수 있다. 부분 투과 조명 스크린 섹션(partially transmitting illuminated screen section)은, 예컨대 도 9에 도시된 실시예의 일부일 수 있다.
도 7은, 도 5에 도시된 단면과 원칙적으로 유사한 단면을 도시한다. 예를 들어, 광빔(703)은, 레일리 패널을 구비한 확산광 발생기(712) 위로 대략 25°각도로 입사된다. 그러나, 도 8에 도시되는 바와 같이, 확산광 발생기(712)는 라이트웰(740)의 원형 하부면(713)을 형성한다. 라이트웰(740)의 깊이는, 확산광 발생기(712)를 통과하는 전체 발산 광빔 부분(753)이 만곡된 측벽 섹션(744)상에서 산란되도록, 그리고 원형 하부면(713)의 이웃한 섹션을 제외하고 조명되지 않는 스크린 섹션들(793)에 의해 완전히 둘러싸여진 조명된 스크린 섹션들(794)을 형성하도록 선택된다. 조명되는 스크린 섹션(794)은 밝게 조명된 이차 산란 광원이다. 이차 산란 광원은 처음에 (조명되는 하부면(713)의 바로 다음에) 180°의 방위방향의 범위에 걸쳐서 펼쳐지며, 이후 발산에 의해, 방위각도적 펼쳐짐을 증가시킨다. 측벽(744)상으로의 펼쳐짐을 제한하기 위해 측벽(744)은 메인 광빔 방향(754)에 대해 예컨대 벽 섹션(wall section)(742)에 의해 도 7에 도시된 바와 같이 100°의 각도까지 후방으로 점점 더 경사질 수 있다.
그에 의해, 발산 광빔(754)에 대하여, 스크린 구조체, 특정적으로 측벽(744) 의 제어된 방향은 태양광의 인상 및 광/새도우 트랜지션(전이)(shadow/light transition)(800), 특정적으로 수직 섹션(802, 804)의 예상되는 지향성과 조명된 면들의 펼쳐짐을 강화할 수 있다.
도 8은 경사 각도의 효과 및 자연 광 모방에 관한 그의 효과를 추가로 도시한다. 도 8에 있어서, 섹션들(802, 804)(점선)은 하류 방향으로 좌측면을 향하고 있으며, 그에 따라 방위방향의 조명범위를 180°로부터 증가시키며, 조명된 반원 입사를 특징으로 한다. 조명 광 벽은 오른쪽에 있기 때문에 태양은 왼쪽에서 나오는 것으로 기대되므로, 이러한 구성이 완전히 자연스러운 것은 아니다. 이로 인해, 광/새도우 트랜지션(전이)(800)의 섹션(802, 804)은, 선들(803, 805)에 의해 표시된 바와 같이 하류 방향으로 오른쪽을 향하게 될 것이다(그에 따라, 태양 광선의 예상 방향으로 향하게 됨). 수직에 대해 경사 각도의 증가는, 라이트웰이 천정에 설치된 경우를 가정하면 섹션들(802, 804)의 위치로부터 섹션들(803, 805)의 위치로 이동하게 섹션들을 이동시킬 것이다.
다시 말하면, 다시 라이트웰이 천정에 설치된 것으로 가정하면, 수직 광/새도우 트랜지션(전이)(800) 부근의 영역의 측벽들이 직접적 광빔 발산보다 큰 발산에 의해 특징지어진다면, 그 섹션들은 선들(803, 805)에 의해 표시된 바와 같이 오른쪽을 향할 것이며, 그에 따라 자연적으로 기대되는 것과 일치하게 된다. 이 경우, 조명된 스크린의 방위적 각도는 바닥을 향해 증가하지 않고 감소할 것이다.
도 3 내지 6에 도시된 실시예와 대조적으로, 도 7 및 8에 도시된 조명 시스템은 실내 내부에 지향성 비확산광을 제공하지 않으며, 그에 따라 확산광 발생기(712)의 산란광(500) 및 측벽(744)의 조명된 스크린 섹션들(794)로부터 유래되는 발산 광빔 부분(753)에 의해 발생된 산란광(510)의 성분들만을 구비한다.
도 9를 참조하면, 추가적 조명 시스템(900)이 도시되는데, 이러한 조명 시스템은, 특히 큰 천정 높이을 갖는 홀들(halls)에 적용 가능할 수 있고, 확산광 발생기(912)에서 나가는 발산 광빔 부분(953)은 실내에 걸쳐 확산될 것이며, 예컨대 조명 시스템(900)과 본질적으로 동일한 이웃한 조명 시스템들의 발산 광빔과 중첩될 것이다.
예시적 실례가 도 12와 관련하여 설명될 것이다.
일반적으로, 단일 또는 다수의 광원-스크린 쌍들(source-screen pairs)(라이트웰 구성)에 의해 "평행한" 광/새도우 선들을 생성하는 것은 서로 다른 빔들이 실내 내에서 중첩될 수 있다는 사실과 관련된 이슈(issue)와 그 자체가 관련되는 것은 아니다.
제1 이슈(first issue)는, 각 광원으로부터 1개(또는 2개)의 선(들)을 취하고 그 모든 선들 사이에 평행 진행하도록 함으로써, 먼 곳에 있는 광원의 인상을 생성하는 것이다.
제2 이슈는, 관찰자 주어진 위치에서 다수의 광원들을 보는 것을 방지하기 위하여 직사광(direct light)을 완전히 차단하는 것을 추가로 요구할 수 있다.
다시 도 9를 참조하면, 투시적 인상(perspective impression)을 제공하기 위해, 램프 새이드형 구조체는, 예컨대 마운트들(mounts)(914)을 통해 천정에 부착된 단일의 스크린 구조체(914)로 된다. 발산 광빔 부분(953)의 일부 광만이 스크린 구조체(914)상에 입사하며, 그에 의해 조명된 스크린 섹션(994) 및 조명되지 않는 스크린 섹션(996)이 생성된다.
스크린 구조체(914)의 한정된 크기 때문에, 단일의 대조 선(contrast line)(902)만이 스크린 구조체(914)상에 형성된다. 따라서, 다수의 조명 시스템들(900)의 배치에 있어서, 일 세트(set)의 평행한 대조 선들(902)을 기초로 한 투시적 효과가 생성될 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 적어도 조명된 스크린 섹션(994)은 확산 반사율을 갖는 재료로 구성되며, 완전히 불투명하거나 일부 퍼센트(some percentage)의 지향성 비확산광을 전송할 수 있다.
앞서의 논의는 발산 직사 광빔을 기초로 한 탱양광 모방을 수행하는 실시예에 초점이 맞추어진 것인 반면, 다음의 실시예는 비확산 직사 광빔을 기초로 한 태양광 모방에 원칙적으로 적용 가능할 수 있을 것이다. 통상의 기술자라면, 임의의 관련된 효과가 태양광 인상을 제공하는데 반드시 필요로 하지 않더라도, 발산 광빔에 대해 개시되었던 이들의 구조적 특징들이, 비확산 광빔에도 적용 가능할 것이라는 것을 이해할 수 있을 것이다.
통상의 기술자에게 자명한 바와 같이, 다음의 실시예는 조명 시스템이 천정에 설치된 것으로 가정하면, 감소된 “높이”를 갖는 조명 시스템을 설치하도록 할 수 있는 더욱 소형 세트-업들(set-ups)을 제공하는 것에 관한 것이다. 따라서, 조명 시스템은, 예컨대, 시야가 새도우 선(들)의 존재를 찾을 수 있도록 되어 있는 한, 0.5mm 내지 1mm 또는 0.1m 내지 0.01m 또는 그 미만 범위의 높이로 설치될 수 있다.
특정적으로, 확산광 발생기를 기울임으로써 입사 광빔(incident light beam)이 천정 평면에 대한 각도를 갖도록 제공되며, 그 각도는 “수평의” 확산광 발생기에 대한 것보다 작으며, 예컨대 확산광 발생기상으로의 입사 각도와 확산광 발생기의 반사되는 부분(reflected portion)에 관한 확산광 발생기의 광학적 조건들을 여전히 유지한다. 동시에, 조명된 스크린은 천정에 대해 추가로 기울어질 수 있으며, 그에 의해 확산광 발생기의 가시 각도를 이용할 수 있게 된다. 이것은 직사광에 의해 조명된 영역을 추가로 증가시킬 수 있다. 동시에, 다시 조명 시스템이 천정에 설치된 것으로 가정하면, 천정/수평 평면상에 조명된 영역의 투영, 보다 특정적으로 투영된 영역(projected area)이 증가될 수 있다. 분명히, 하향식 조명이 영향을 받게 되고, 예를 들어 증가된다.
도 10 및 11에는 경사진 확산광 발생기를 이용한 조명 시스템의 예시적 실시예가 도시된다. 도 10에는 램프 새이드형 구조체에 대한 다양한 구조적 구성들이 도시되는 반면, 도 11에는 램프 새이드형 구조체의 관련 실시예를 기초로 한 이들 구성들을 특징으로 하는 기하학적 파라미터들이 도시된다. 측벽에 대한 기하학적 고려사항들은 “비경사(non-tilted)” 레일리 디퓨저에도 적용된다.
특정적으로, 도 10은 확산광 발생기(1020)의 중앙부(X)를 통해 펼쳐지는 평면에 따른 조명 시스템의 단면이 도시된다. 그 단면은 확산광 발생기(1020)(예시적으로 평면이라고 가정함)에 수직으로 펼쳐지며, 광원(1002)을 통해 펼쳐진다.
공간적 배치/배향에 관한 다음의 설명/표시를 위해, 조명 시스템(1000)은 실내의 천정에 통합되는 것으로 가정한다. 특정적으로, 조명 시스템(1000)은 광원(1002)와, 하부 유닛(1012)과 스크린 구조체(1014)를 가진 라이트웰(1040)과, 평면 전방 커버(1011)를 구비한다.
평면 전방 커버(1011)는 천정에 통합 및/또는 천정의 일부를 형성하며, 실내의 사람은 평면 전방 커버(1011)의 하부측을 볼 수 있을 것이다. 평면 전방 커버(1011)은 수평 평면으로 펼쳐진다. 일부 실시예에 있어서, 조명 시스템은 실내의 벽에 설치될 수 있다. 따라서, 공간적 배치는 90°만큼 회전될 것이다. 암상자는 평면 전방 커버(1011) 및/또는 스크린 요소들을 이용하여 및/또는 별도 요소들(미도시)을 기초로 하여 마련될 수 있다.
광원(1002)은, 메인 광빔 방향(1004)을 따라 하부 유닛(1012)상으로 향하는 예컨대 발산 광빔(diverging light beam)(1003)을 방출하도록 구성된다. 다음의 개념은 본질적으로 비확산 광빔에도 적용될 수 있다.
라이트웰(1040)은 일점쇄선(1013)으로 표시된 수직 방향 주위의 광통로(1046)를 형성하며, 그 광통로를 통해 광원(1002)으로부터의 광이 실내에 진입한다.
하부 유닛(1012)은 직사광빔(1003)에 의해 조명되는 제1 표면(1012A)을 가진다. 하부 유닛(1012B)은 광통로(1046)와 대면하는 제2 표면(1012B)을 추가 특징으로 한다. 제1 및 제2 표면(1012A, 1012B)은 하부 유닛(1012)의 대향 측면들상에 위치된다. 하부 유닛(1012)은 확산광 발생기(1020)를 추가 구비한다.
조명 시스템(1000)의 아래로부터 천정을 바라볼 경우, 라이트웰(1040) 내로 하부 유닛(1012), 특정적으로 제2 표면(1012B)이 보여질 수 있을 것이다. 광원(1002)의 작동 동안에, 하부 유닛(1012), 특정적으로 확산광 발생기(1020)는 예컨대 확산된 하늘색 유사 청색광을 방출한다.
도 10에는 하부 유닛(1012)는 수평 평면에 대해 경사져 있으며, 확산광 발생기(1020) 또한 수평 평면에 대해 경사져 있는 것이 도시된다. 이러한 구성에 있어서, 확산광 발생기(1011)상으로의 입사 각도가 유지되는 동안, 광원(1002)은 천정(1011)에 보다 가까게 위치될 수 있다.
도 10에는 라이트웰(1040)이 램프 새이드형 구조체(1010)로서 구성된 것 및 라이트웰(1040)의 측벽들이 스크린 구조체(1014)의 조명된 스크린 섹션과 조명되지 않은 스크린 섹션을 형성하는 것이 도시된다. 스크린 구조체(1014)에 대해, 라이트웰(1040)의 측벽들의 다양한 각도 구성들(angular configurations)이 도시되며, 이는 비경사 발생기(non-tilted generators)(1020)에 일반적으로 적용된다.
연속 선들(continuous lines)에 의해 표시된 제1 실시예에 있어서, 라이트웰(1040)은 하부 유닛(1012)을 통과하는 직사광에 의해 조명되지 않는 제1 측벽(1042A)을 구비한다. 라이트웰(1040)은 적어도 부분적으로 조명되는 측벽(1044A)을 구비한다. 도 10에 개략적으로 표시되는 바와 같이, 측벽(1042A) 및 측벽(1044A)은 수직 방향에 본질적으로 평행하게 펼쳐진다. 측벽(1044A)은 직사광을 기초로 한 산란광에 의해 실내를 조명한다.
도 10에는 점선들로 표시된 추가 기하학적 구성들이 도시된다. 예를 들어, 라이트웰(1040)의 비조명측(non-illuminated side)에 대해, 그 비조명측은 수평으로부터 떨어져 경사져 있을 수 있다. 예를 들어, 측벽(1042B)은 수직에 대해 대략 30°각도로 경사져 있을 수 있고, 측벽(1042C)은 수직에 대해 60°각도로 경사져 있을 수 있으며, 측벽(1042D)은 하부 유닛의 평면 내에서 본질적으로 펼쳐진다.
라이트웰(1040)의 조명측(illuminated side)에 대하여, 그 조명측은 반대되는 방향으로 수평으로부터 떨어져 경사져 있을 수 있고, 그에 따라 하부 유닛(1012)을 통과하는 광빔으로부터 떨어져 경사져 있을 수 있다. 예를 들어, 측벽(1044B)은 메인 광빔 방향(1004)에 대해 대략 45°로 기울어져 있을 수 있고, 측벽(1044C)은 메인 광빔 방향(1004)에 대해 대략 15°의 각도로 경사져 있을 수 있다.
이들 측벽의 다양한 배향은, 라이트웰(1040)을 형성하기 위해 조합될 수 있으며, 경사 범위는 입사 각도, 실내 크기, 천정 높이 등에 따라 조절될 수 있다.
기울어진 측벽들은, 예컨대 (청색) 하늘 모방을 볼 수 있는 위치들의 각도 범위에서 확산광 발생기(1020)의 가시성을 증가시킨다. 추가로, 경사진 측면들은 조명된 표면의 보다 큰 영역을 제공하며, 천정 설치를 가정하면 하향식의 보다 밝은 조명이 제공된다.
도 11에는 기하학적 파라미터들이 조명 시스템(1100)의 추가적 실시예에 대해 도시되며, 그 조명 시스템에서는 평면 전방 커버(1111)(예를 들어, 실내의 천정)가 라이트웰(1140)의 하부 유닛(1112)와 일측에서 경계를 이룬다. 따라서, 도 11에 있어서의 단면에는 라이트웰(1140)의 별도의 조명되지 않는 측벽이 도시되어 있지 않으며, 조명된 측벽(1144)이 개략적으로 도시된다. 입사 광빔(1103)은 2개의 경계선 및 메인 광빔 방향(1104)에 의해 개략적으로 도시된다.
도 11에는 평면 전방 커버(1111)의 법선 방향(nc)이 상방향으로 평면 전방 커버(1111)로부터 펼쳐지도록 도시된다(조명 시스템은 천정에 설치되는 것으로 가정함). 메인 광빔 방향(1104)은 천정(1111)의 법선(nc)에 대하여 입사각 'αi'로 펼쳐진다.
또한, 법선(np)이, 예컨대 패널 형상의 확산광 발생기(1120)에 도시되며, 법선(np)은 천정의 법선(nc)에 대하여 (패널) 경사 각도 'αt'로 경사져 있다.
조명되는 측벽(1144)의 조명되는 스크린 섹션은 메인 광빔 방향(1104)(화살표(1104'가 설명 목적으로 도시됨)에 대하여 스크린 각도 'αs'로 펼쳐진다.
확산광 발생기(20)에 직교하고 광원을 통해 펼쳐지는 평면에 따른 단면에서 다양한 각도들에 대한 예시적 값들은 다음과 같다.
확산광 발생기(1120)상에 입사 전, 메인 광빔 방향(1104)은 평면 전방 커버(1111)의 법선 방향(nc)에 대해 입사 각도(αi)만큼 기울어져 있다. 입사 각도는 10° 내지 80°의 각도 범위, 예컨대 40°, 50° 또는 60°로 정해질 수 있고/있거나
확산광 발생기(1120)에 의해 형성된 평면의 법선 방향(np)은 평면 전방 커버(1111)의 법선 방향(nc)에 대해 입사 각도(αi)보다 작게 설정된 경사 각도(αt)만큼 기울어져 있으며, 예를 들어, 경사 각도(αt)는 5° 내지 80°의 각도 범위, 예를 들어 15° 내지 75°의 각도 범위 예컨대 40°, 50° 또는 60°로 설정될 수 있고/있거나,
스크린 구조체는 조명된 표면을 구비하며, 그 표면은 메인 광빔 방향(1104)에 대해 0° 내지 90°의 각도 범위, 예컨대 입사 각도(αi)로 설정된 제1 스크린 각도(αs1)로 기울어져 있고/있거나
스크린 구조체는 암표면(dark surface)을 구비하며, 그 암표면은 메인 광빔 방향(1104)에 대해 입사 각도(αi) 이상의 크기인 제2 스크린 각도(αs2)로 기울어져 있고/있거나,
암표면의 법선 방향은, 평면 전방 커버(1111)의 법선 방향(nc)에 대해 경사 각도(αt) 내지 90° 범위내에서 기울어져 있다.
도 10 및 11에 추가 도시된 바와 같이, 광원은 평면 전방 커버에 평행한 방향으로 하부 유닛에 대해 변위될 수 있다. 추가로, 광원은 하부 유닛으로부터 평면 전방 커버까지의 거리보다 크거나 그 거리에 대응하는 평면 전방 커버의 거리를 가질 수 있다. 앞서 지적한 바와 같이, 경사진 확산광 발생기는 수평의 확산광 발생기에 대한 것보다 (천정에 대한) 큰 입사 각도(αi)를 허용한다. 따라서, 광원은 확산광 발생기에 대해 (천정의 평면에서) 측면에 위치될 수 있다.
도 12에는 특정 조명 효과를 조합하여 달성하기 위해 다수의 라이트웰이 실행되는 것이 도시된다. 예를 들어, 그 다수가, (i) 예를 들어 일체화된 금속 천정으로 구성된 일체화된 천정 또는 (ii) 예를 들어 조명 타일(lighting tile)로 구성된 복합 조명 모듈과 같은 조명 디바이스와 천정 패널 특정 제품의 형태로 배치될 수 있으며, 조명 디바이스 및 천정 패널을 구비한다. 기차역(train station) 또는 지하철역(metro station)과 같은 큰 빌딩내의 홀(halls)과 같은 큰 실내의 조명으로 응용될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 다수, 예시적으로 4개의 조명 시스템이 천정(1360) 내에 설치되며, 그에 따라 천정 유닛을 조합하여 형성한다. 조명 시스템은 본질적으로 동일한 구성이며, 천정(1360) 내에 동일한 공간적 배향으로 설치되고, 그에 따라 각각의 라이트웰 또한 천정(1360) 내에서 본질적으로 동일한 공간적 배향으로 설치된다. 각각의 라이트웰은, 예컨대 직사각형 형상으로 평면 확산광 발생기의 하부 유닛(1313)을 구비한다. 라이트웰들은, 조명된 스크린 섹션들(1394, 1395)을 포함하는 조명된 측벽들과, 조명 스크린 섹션들(1395)과 이웃한 비조명 스크린 섹션들(1397)과, 비조명 스크린 섹션들(1393, 1394)을 포함하는 조명되지 않는 측벽들을 구비한다. 문맥상 '조명된' 이라는 용어는 광원의 비확산광에 의한 직접적 조명을 말한다. 조명되지 않은 스크린 섹션들(1393, 1397)은 확산광 발생기로부터 방출된 확산광에 의해 조명될 수 있다.
도 12에 도시된 라이트웰에는 대비선들(1400, 1402)이 도시된다. 도 12에 도시된 사시도에는 5개의 대비선들(1400, 1402)이 본질적으로 평행한 방향으로 연장된다. 이러한 평행 모습은 태양광(sunlight)이 하부면들(1313)을 통과하는 것과 같은 인상을 제공한다.
천정(1360), 벽들(1500) 및 바닥(1510)에 의해 경계가 정해진 실내의 조명은 하향 방향으로 확산광 발생기들의 확산광과 조명된 측벽들, 특정적으로 조명된 스크린 섹션들(1394, 1395)로부터 유래되는 산란된 직사광에 의해 달성된다. 추가로, 실내의 조명은, 바닥(1510) 또는 바닥(1510) 위의 임의 물체에 도달하는 직사광에 의해 달성된다. 도 12에는 조명된 구역들(1600)은 본질적으로 동일한 형상을 갖고, 일정 거리만큼 변위되며, 그 거리는 빔들의 다이버전스뿐만 아니라 천정(1360)내에 설치되는 조명 시스템들의 거리에 본질적으로 대응한다. 조명된 구역들(1600)이 중첩되지 않기 때문에, 실내에 있는 관찰자는, 라이트웰들을 통과하는 대응 발산 광빔 부분들 중 하나에 위치되어 천정을 바라볼 경우, 한번에 단 하나의 직사 광원(direct light source)만을 볼 수 있을 것이다.
일부 실시예에 있어서, 광빔의 다이버전스은 충분히 클 수 있으며, 그에 따라 조명되는 구역(1600)이 커지며, 하나 이상의 이웃한 구역들(1600)과 중첩될 수 있다. 따라서, 실내의 바닥은 거의 연속적으로 조명될 수 있다. 그러나 이러한 상황에서, 관찰자가 천정을 바라볼 경우, 다수의 직접 광원들을 볼 수 있으며, 빔들이 눈의 높이에서 중첩되는 경우에 이러한 상황이 발생한다.
일부 실시예에 있어서, 확산광 발생기를 통과한 광빔이 완전히 차단된 경우, 직사광 구역(direct light field)(1600)이 바닥(1510)에 존재하지 않는다.
대비선들(1402), 광필드(1600)의 기하학적 선들의 존재뿐만 아니라 예컨대 라이트웰의 조명된 2개 측벽의 존재가 실내의 태양광 조명의 인상을 제공한다.
조명 시스템은, 예컨대 실내의 발산 광빔 부분들 간의 일부 중첩이 달성되거나 전혀 중첩되지 않도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 다수의 조명 시스템들 중 각각의 조명 시스템은 조명 시스템들 각각의 직접적 비확산광이 적어도 부분적으로 스크린 구조체를 통과하여 발산 광빔 부분을 발생시키도록 구성되며, 조명 시스템들은, 서로에 대해 일정 거리에 있도록 배치될 수 있고/있거나 이웃하는 조명 시스템 각각의 발산 광빔 부분들이 적어도 1.5m, 예를 들어 적어도 2.5m, 또는 적어도 4m의 전파 길이를 지나서 중첩되도록 하는 발산이 제공될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 이웃하는 조명 시스템들은, 서로에 대해 일정 거리에 있도록 배치될 수 있고/있거나 이웃하는 조명 시스템들의 발산 광빔 부분들이 3m보다 작은, 예를 들어 2m보다 작은, 또는 1m보다 작은, 조명 유닛으로부터 이격된 전파 길이 다음에 중첩되도록 하는 다이버전스가 제공될 수 있다.
도 12에는 도 1 내지 6과 관련되어 개시된 제1 형태의 라이트웰과 본질적으로 유사하게 구성된 라이트웰이 도시되지만, 도 7 내지 11과 관련되어 개시된 것과 같은 대안적 실시예들 또한 실행될 수 있다. 더욱이, 도 12의 천정이 다수의 조명 시스템들을 구비하는 조명 유닛에 고려될 수 있다. 그러나 천정은 다수의 조명 타일들 또는 천정을 형성하도록 일체로 세팅된 조명 시스템 부품들로 제조될 수도 있다.
산업상 응용
앞서 소개된 바와 같이, 일 측면으로, 하늘 또는 태양으로부터의 자연적 조명의 인식(perception)은 조명 디바이스에 의해 방출되는 광에 의존하며, 그 조명 디바이스는 태양으로부터의 광을 모방하는, 저CCT로 높게 시준된(highly collimated) 직사광 성분과, 하늘의 조명 효과를 모방하는 고CCT 확산광 성분을 특징으로 하며, 그에 따라 직사광 성분은 조명 디바이스에 의해 조명된 물체들의 예리한 평행 새도우(sharp parallel shadow)를 드리우게 하며, 확산광 성분은 그 새도우에 푸르스름한 컬러(bluish color)를 부여한다. 다른 측면으로, 하늘 및 태양으로부터의 자연적 조명의 인식은, 조명 디바이스 자체를 직접 바라볼 경우 하늘 및 태양의 무한 깊이의 인식에 의존한다.
물체들의 거리 및 3차원적 장면을 구성하는 뷰들(views)의 깊이를 평가하는 관찰자 능력(capability)는 포커싱(focusing), 양안부등(binocular disparity), 컨버전스(convergence), 운동시차(motion parallax), 조도, 크기, 컨트라스트(contrast), 공기원근(aerial perspective) 등과 연결된 다수의 다수의 생리적 및 심리적 매커니즘에 기초한다. 일부 매커니즘은 장면의 특성뿐만 아니라 관찰 조건(즉, 관찰자가 이동하는지 아니면 정지하는지 여부, 한 눈 또는 두 눈으로 보고 있는지 여부 등)에 따라 다른 것들과 대비되는 중요성을 가질 수 있으며, 예를 들어 후자는 알려진 크기, 거리 도는 조도를 가진 물체들이 존재하는지 여부에 의존하며, 장면의 관찰된 요소가 얼마나 떨어져 있는지를 평가하는 참조로서 기능한다. 특히, 이들 매커니즘은 실제 이미지와 가상 이미지의 모두를 보유한다. 보다 특정적으로, 시각적 불편(visual discomfort) 또는 눈피로(eye strain)는 하나의 단일 시각인식단서(visual perception cue) 때문에 관찰자에 의해 다른 깊이로 동시에 인식되는 2 이상의 다른 화상 평면들 사이에 충돌이 존재하는 경우를 발생시킨다.
관찰자에 의해 태양 모방이 보여지지 않는 위치 및/또는 실시예에 있어서, 발명자들은, 깊이의 시각적 인식이 주로 전파광의 종류의 인디케이션(indications)에 관해 주로 결정된다는 것을 알게 되었다. 따라서, 적응(accommodation), 양안부등, 운동시차, 공기원근과 같은 단서가 무한히 수렴하는 평행 대비 선들(parallel contrast lines)을 발생시키는 태양광 인식 효과보다 덜 중요할 수 있다.
여기에 개시된 조명 시스템들의 일부 실시예에 있어서, 다수의 이들 조명 시스템들은 반복되는 광 새도우 트랜지션(전이), 즉 도 3, 8 및 9에 각각 도시된 대비선들(400, 402, 802, 804, 902)을 제공할 수 있다.
동일하거나 유사한 조명 시스템들을 일정 패턴 및 배향으로 설치하여 이들 대비선들이 평행하도록 하는 것은, 실내가 하늘과 태양으로부터 자연적으로 조명되고 있다는 관찰자의 인식을 제공할 것이다. 또한, 다수의 조명 시스템들이 하나의 큰 상자(box)에 통합되며, 각 조명 시스템은 그 자체의 상자 섹션들을 가지며, 각 상자 섹션들은 그 자체의 라이트웰를 통해 실내와 광학적으로 연결되나, 이웃하는 조명 시스템들과는 광학적으로 연결되어 있지 않다.
모방 태양광의 투시 인상을 조합하여 생성하도록 배치되는 다수의 조명 시스템에는, 각 조명 시스템(1, 900)이 조명 시스템(1, 900) 각각의 비확산 직사광이 스크린 구조체(14, 914)에 의해 완전히 차단되도록 구성될 수 있으며, 그에 의해 관찰자는 다수의 태양 모방을 한번에 볼 수 없을 것이다.
모방 태양광의 투시 인상을 조합하여 생성하도록 배치되는 일부 실시예에 있어서, 조명 시스템(1, 900) 각각의 비확산 직사광이 스크린 구조체(14, 914)에 의해 완전히 차단될 수 있지만, 적어도 선택된 범위의 위치에서, 단일의 태양 모방이 관찰자에 보여질 수 있도록, 스크린 구조체의 위치 및 치수 결정이 이루어질 수 있다.
모방 태양광의 투시 인상을 조합하여 생성하는 다수의 조명 시스템의 일부 실시예에 있어서, 조명 시스템은, 발산 광빔 부분들(53, 953)이 실내에서 중첩되지 않으며, 그에 의해 2개의 모방 태양이 보여질 수 있는 위치가 없도록 구성된다.
일부 실시예에 있어서, 조명 시스템의 상자(16)는, 예컨대 입사 광 복사(incident luminous radiation)를 흡수할 수 있는 재료로 이루어진 내부층으로 내부적으로 코팅되어 있다. 그 재료는, 예를 들어 가시 범위에서 70%보다 높은, 90%보다 높은, 95%보다 높은, 또는 97%보다 높은 흡수 효율 및 검은 컬러를 갖는 재료이다. 내부 층은, 예컨대 제1 광원(2)으로부터, 확산광 발생기(20)에 반사 및/또는 산란 처리로부터, 또는 램프 새이드형 구조체(10)를 통한 실내(3)로부터, 또는 스크린 구조체(14)로부터 직접 나오는 입사 방사선을 흡수하고, 그에 따라 관찰자의 시야에서 확산광 발생기(20) 뒤의 암배경(dark background)이 보장된다. 그에 의해 확산광 발생기(20)가 레일리 산란 패널인 경우, 확산광 발생기(20)가 원하는 컬러 특성들, 즉 하늘색과 가상적으로 동일한 컬러를 갖도록 하는 것이 보장된다. 더욱이, 그에 의해 관찰자가 자연적인 것이 아니라고 인식하는, 확산광 발생기(20)의 컬러 및 조도의 공간적 변화가 발생하는 것이 방지될 수 있다.
바람직하게, 상자(16)는 확산광 발생기(20)의 표면을 제외하고 전체적으로 내부 층에 의해 내부적으로 코팅된다. 다시 말해, 상자(16)는 일종의 암챔버(dark chamber)를 형성한다. 이때, 용어 “암(dark)”은 작은 조도에 조건 및/또는 광흡수 능력을 말하며, 그에 의해 상자는, 램프 새이드형 구조체(10)를 통해 원칙적으로 암상자(16)에 들어가거나 나올 수 있는 광에 불구하고 확산광 발생기(20)를 통해 상자 내부가 거의 보이지 않도록 된다.
그러나, 일부 실시예에 있어서(주된 제한은 디바이스 에너지 효율을 증가시키고, 그에 의해 예컨대 루멘/와트 특성을 최대화하는 것인 경우), 암상자(16)의 일부만이 광 흡수 재료에 의해 코팅되는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 코팅되는 부분은, 확산광 발생기(20)와 광통로(46)를 가로지는 직선들이 도달될 수 있는 암상자(16)의 내부 표면 상의 점들(points)에 대응하는 부분에 제한될 수 있다. 이 경우, 광통로(46) 및 반투명 확산광 발생기(20)를 통해 암상자(16)의 내부 표면을 바라보는 관찰자는, 그럼에도 불구하고 패널 뒤의 암배경만을 볼 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 광학적 확산광 발생기(20) 상류에 광학적 요소들이 입사 광빔의 빔경로를 폴딩(folding)하는데 이용될 수 있다. 그러나, 도시 목적으로, 각 도시 및 설명은 비폴딩식(non-folded) 광학적 구성들을 이용한다.
여기에 언급된 바와 같이, 하부 유닛은 확산광 발생기 및 예컨대, 일측에서 확산광 발생기를 조명하기 위한 일부 조명 디바이스들 추가적 요소들을 구비한다. 그러한 추가적 요소들이 존재하지 않는다고 가정하면, 확산광 발생기가 하부 유닛인 것으로 생각될 것이다.
또한, 제시된 개념이 실내용 공간에서만 사용되는 것으로 제한되는 것은 아니다. 일부 실시예에 있어서, 조명 시스템(1)은 밤 동안 실외용 일광 유사 조명(day-like illumination)을 위한 시스템으로 사용될 수 있다. 그러면, 조명 시스템(1)은 실외 환경, 즉 실내와 동등한 환경에 연결될 수 있으며, 그의 벽들은 검은색이거나 무한히 큰 거리에 배치될 것이다.
측면 A1. 조명 시스템(1000)은, 메인 광빔 방향(1004)을 따라 제1 상관 색온도(first correlated color temperature)를 가진 지향성 비확산광의 광빔(1003)을 제공하는 광원(1002); 및 구멍(1080)을 갖는 평면 전방 커버(1011)와 스크린 구조체(1014)를 구비한 램프 새이드형 구조체(1010);를 구비한다. 하부 구조체는 일측면(1012A)에서 광원(1002)로부터 조명되도록 위치되며, 하부 구조체(1012)와 스크린 구조체(1014)는 반대측면(1012B)으로부터 구멍(1080)으로 펼쳐지는 광통로(1046)를 형성한다.
하부 구조(1012)는 제1 상관 색온도보다 높은 제2 상관 색온도의 확산광을 발생시키는 확산광 발생기(1020)를 구비하며, 하부 구조는 광빔(1003)의 지향성 비확산광에 대해 적어도 부분적으로 투명하며, 하부 구조는 적어도 광빔(1003)의 광빔 부분이 광통로(1046)에 들어가도록 구성된다. 확산광 발생기(1020)는 평면 전방 커버(1011)에 대해 기울어져 있다.
측면 A2. 측면 A1의 조명 시스템(1000)에 있어서, 확산광 발생기(20)의 법선 및 평면 전방 커버(1111)의 법선 간의 경사 각도(αt)는, 5° 내지 80°의 범위내, 예를 들어 10° 내지 60° 범위내 예컨대 30°, 40° 또는 50°이다.
측면 A3. 측면 A1 또는 A2의 조명 시스템(1000)에 있어서, 광원(1020)를 통해 그리고 확산광 발생기(1020)에 직교 펼쳐지는 평면에 따른 단면에서,
확산광 발생기(20)상으로의 입사 전에, 메인 광빔 방향(1104)은, 평면 전방 커버(1111)의 법선 방행에 대해 10° 내지 80°의 범위에서, 예를 들어 40°, 50° 또는 60°로 설정된 입사 각도(αi)만큼 경사져 있고/있거나,
확산광 발생기(20)에 의해 형성된 평면의 법선 방향은, 평면 전방 커버(1111)의 법선 방향에 대해, 예를 들어 15° 내지 75°의 각도 범위내 예컨대 40°, 50° 또는 60°로 설정된 입사 각도보다 작은 경사 각도(αt)만큼 경사져 있다.
측면 A4. 측면 A3의 조명 시스템(1000)에 있어서, 스크린 구조체는, 단면에 있어서 조명된 면을 구비하고, 그 면은 메인 광빔 방향(1004)에 대해 0° 내지 90°의 각도 범위로 설정된 제1 스크린 각도(αs), 예를 들어 입사 각도(αi)로 경사져 있다.
측면 A5. 측면 A3 또는 A4의 조명 시스템(1000)에 있어서, 스크린 구조체(1014)는, 그 단면에서 메인 광빔 방향(1104)에 대해 입사 각도(αi)이상의 크기인 제2 스크린 각도로 경사져 있는 직접 조명되지 않는 표면을 구비하고/하거나
직접 조명되지 않는 표면이 법선 방향은, 그 단면에서 평면 전방 커버(1011)의 법선 방향에 대해 경사 각도(αt) 내지 90°의 범위내에서 경사져 있다.
측면 A6. 측면 A1 내지 A5 중 임의의 한 측면의 조명 시스템(1000)에 있어서, 광원(1002)을 통해, 그리고 확산광 발생기(1120)에 직교 펼쳐지는 평면에 따른 단면에서, 확산광 발생기(1120)는 평면 전방 커버(1111)와 경계를 이룬다.
측면 A7. 측면 A1 내지 A6 중 임의의 한 측면의 조명 시스템(1000)에 있어서, 광원(1002)는, 하부 유닛(1012)에 대해 평면 전방 커버(1011)에 평행한 방향으로 변위되고/되거나, 하부 유닛(1012)로부터 평면 전방 커버(1011)까지의 거리 이상의 평면 전방 커버(1011)까지의 거리를 가진다.
측면 A8. 측면 A1 내지 A7 중 임의의 한 측면의 조명 시스템(1000)에 있어서, 조명 시스템(1000)은 앞서의 측면들 준 임의의 한 측면에 따라 구성된다.
측면 A9. 측면 A1 내지 A8 중 임의의 한 측면의 조명 시스템(1000)에 있어서, 지향성 비확산광의 전파 방향은 본질적으로 광빔(1003)을 가로질러 본질적으로 일정하다.
더욱이, 여기 개시된 조명 시스템의 일부 실시예에 있어서, 확산광 발생기(20)는, 산란광(500)을 제공하기 위해 확산광 발생기(20)내에서 산란되는 제2 광원으로부터의 광을 수신한다.
비록 본 발명의 바람직한 실시예들이 여기에 설명되었으나, 개선 및 수정이 아래의 특허청구의 범위를 벗어나지 않고 병합될 것이다.
1: 조명 시스템
2: 제1 광원
3: 광빔
4: 메인 광빔
12: 하부 유닛
16: 암상자
30: 실내
40: 라이트웰
42, 44: 측벽
46: 광통로
53: 발산 광빔 부분
54: 메인 광빔 방향
60: 천정

Claims (26)

  1. 태양광 조명을 포함한 자연 채광을 모방하는 조명 시스템(1)에 있어서,
    메인 광빔 방향(main light beam direction)(4)을 따라 제1 상관 색온도(correlated color temperature)를 가진 지향성 비확산광(directed non-diffused light)의 광빔(light beam)(3)을 제공하는 광원(2) -상기 지향성 비확산광의 전파 방향(propagation direction)은 광빔(3)을 가로질러 변경되고 내부 영역에서 상기 메인 광빔 방향(4)과 평행하고, 상기 내부 영역으로부터의 거리가 증가할수록 상기 메인 광빔 방향(4)에 대한 경사가 커짐-; 및
    일 측면에서 상기 광원(2)으로부터 조명되는 하부 유닛(12) 및 반대 측면에 제공되는 스크린 구조체(14)를 구비하는 램프 새이드형 구조체(lamp shade-like structure)(10) -상기 하부 유닛(12)과 상기 스크린 구조체(14)는 광통로(light passage)(46)를 형성함- 를 구비하고,
    상기 하부 유닛(12)은 제1 상관 색온도보다 높은 제2 상관 색온도로 확산광을 발생시키는 확산광 발생기(diffused light generator)(20)를 구비하고, 상기 하부 유닛(bottom unit)은 상기 광빔(3)의 상기 지향성 비확산광을 적어도 부분적으로 투과시키고, 상기 하부 유닛은 상기 광빔(3)의 적어도 발산 광빔 부분(divergent light beam portion)(53)이 상기 광통로(46)에 들어가도록 구성되고, 상기 발산 광빔 부분(53)이 상기 확산광 발생기(20)에서 나와서 상기 광통로(46) 내로 전파되는 경우, 상기 발산 광빔 부분(53)의 전파 방향은 그 메인 광빔 방향(54)에 의해 특정되고,
    상기 스크린 구조체(14)는 광 산란 표면을 가진 측벽(44)을 포함하며, 상기 측벽(44)은 상기 발산 광빔 부분(53)의 메인 광빔 방향(54)을 향하도록 공간적으로 배향되며, 이에 따라 상기 광원(2)의 작동 동안 상기 광의 산란 표면은 상기 발산 광빔 부분(53)의 적어도 일부에 의해 조명되고, 이에 의해 산란 광원(scattered light source)으로서 작용하는 조명 스크린 섹션(illuminated screen section)(394, 395)이 제공되고,
    상기 광원(2)의 작동 동안 상기 스크린 구조체(14)는 상기 발산 광빔 부분(53)에 의해 직접 조명되지 않는 비조명 스크린 섹션(non-illuminated screen section)(392, 393, 396, 397)을 더 포함하고,
    이에 따라, 상기 조명 시스템(1)의 작동 동안, 상기 비조명 스크린 섹션(392, 393, 396, 397)과 상기 조명 스크린 섹션(394, 395) 사이에 광/새도우 전이선(shadow/light transition line)(400, 402)이 형성되는
    조명 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크린 구조체(14)는 상기 스크린 구조체(14)의 광통로 내의 하류 방향에서 상기 발산 광빔 부분(53) 이상으로 발산하는 퍼넬형 구조체(funnel-like structure)로서 구성되는
    조명 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발산 광빔 부분이 광통로(46)에 들어갈 경우 상기 발산 광빔 부분(53)의 메인 광빔 방향(54)의 둘레에서 방위각 방향(azimuthal direction)으로의 상기 스크린 구조체(14)의 펼쳐짐 및 상기 발산 광빔 방향(53)에 대한 상기 스크린 구조체(14)의 공간적 배향은,
    상기 발산 광빔 부분(53)이 상기 광통로(46)에 들어갈 때, 상기 조명 스크린 섹션(394, 395)이 상기 메인 광빔 방향(54)의 둘레에서 방위각 방향으로 부분적으로 펼쳐지도록 선택되는
    조명 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발산 광빔 부분(divergent light beam portion)(53)이 상기 광통로(46)에 들어갈 때, 상기 비조명 스크린 섹션(392, 393, 396, 397)은 상기 발산 광빔 부분(53)의 메인 광빔 방향(54)의 둘레에서 방위방향(azimuthal direction)으로 상기 조명 스크린 섹션(394, 395)의 한쪽의 방위방향 측에 배치되는
    조명 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    산란광(scattered light)(500, 510)만이 램프 새이드형 구조체(710)의 광통로(746)에서 나가도록 발산 광빔 부분(753)은 스크린 구조체(714)에 의해 완전히 차단되고,
    조명 스크린 섹션(794)은 비조명 스크린 섹션(793)에 의해 둘러싸여 있거나 확산광 발생기(712) 및 비조명 스크린 섹션(793)과 경계를 이루고 있는
    조명 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    스크린 구조체(314, 714)의 측벽(344, 345, 744)의 광의 산란 표면(light scattering surface)은 적어도 조명 스크린 섹션(394, 395, 794)내에 발산 광빔 부분의 지향성 비확산광에 대해 저흡수 특성을 가지는
    조명 시스템.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    스크린 구조체(314, 714)는, 거울 반사(specular reflection)의 방향 주위에서 최대로 되는 비등방성 확산 반사(non-isotropic diffuse reflection)를 특징으로 하는 광의 산란 표면을 적어도 조명 스크린 섹션(394, 395, 794)내에 선택적으로 구비하고, 산란광 분포(scattered light distribution)가 120°이하의 FWHM 각도(full width half maximum angle)의 최대치를 가지는
    조명 시스템.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 램프 새이드형 구조체(10)는 빌딩(building)의 천정(60)이나 벽에 통합되며, 라이트웰(lightwell)(40)을 형성하는
    조명 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    스크린 구조체(314, 714)는 상기 발산 광빔 부분(53)의 상기 메인 광빔 방향(54)에 대해 또는 구멍(380)에 대해 비대칭인
    조명 시스템.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발산 광빔 부분(53)의 상기 메인 광빔 방향(54)에 대해 상기 비조명 스크린 섹션(392, 393, 396, 397)을 형성하는 측벽(42)의 각도는 상기 발산 광빔 부분(53)의 상기 메인 광빔 방향(54)에 대해 상기 조명 스크린 섹션(394, 395)을 형성하는 측벽(44)의 각도보다 큰
    조명 시스템.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광통로(46)는 직사각형 형상을 포함하는 미리 설정된 기하학적 형상으로 상기 하부 유닛에 의해 구획되고,
    상기 스크린 구조체(14)는 상기 발산 광빔 부분(53)을 향해 마주하는 적어도 하나의 면(394, 395)을 구비하는
    조명 시스템.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스크린 구조체(14)는 상기 발산 광빔 부분(54)의 반대쪽으로 향하는 적어도 하나의 면(392, 393)을 구비하는
    조명 시스템.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 확산광 발생기(20)는 제1 재료의 매트릭스(matrix)를 구비하고, 상기 매트릭스에는 제2 재료의 제1 입자들(particles)은 분산되며, 상기 제1 재료 및 제2 재료는 각각 제1 반사율(first refractive index) 및 제2 반사율(second refractive index)을 가지며, 상기 제1 입자들은 상기 제1 입자들의 직경과 상기 제1 반사율의 곱이 5nm 내지 350nm의 범위내에 있도록 하는 직경을 가지는
    조명 시스템.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광원(2)은 5° 내지 50°의 범위에서 다이버전스(divergence)를 가진 광원이며, 상기 광원은 직사각형 확산광 발생기(20)를 조명하는 2개의 직교 방향으로 2개의 다른 다이버전스를 가지며, 일 방향으로 5° 내지 15°의 다이버전스 및 상기 일방향에 대해 직교하는 방향으로 20° 내지 40°의 다이버전스를 가진
    조명 시스템.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 확산광 발생기(20) 상류의 지향성 비확산광의 상기 광빔(3)을 위한 가장 큰 광학 요소(optical element)로서 콜리메이션 광학계(collimation optics)를 구비하고, 상기 광원은 상기 메인 광빔 방향에 직교하는 평면 상으로 투영될 경우, 상기 콜리메이션 광학계는 상기 확산광 발생기(20)의 펼쳐짐보다 작은 영역에 걸쳐 상기 메인 광빔 방향에 직교하는 평면으로 펼쳐지는
    조명 시스템.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 광원(2)과 상기 확산광 발생기(20)에 걸쳐서의 입자 분포의 밀도는, 상기 조명 시스템(1)의 작동 동안 상기 광원(2)에 의해 상기 확산광 발생기(20) 상에 제공되는 조도(illuminance) 및 밀도(density) 간의 곱이 상기 확산광 발생기(20)에서 일정하게 되도록 선택되는
    조명 시스템.
  17. 조명 유닛(lighting unit)에 있어서,
    제1항 또는 제2항에 따라 각각 구성되는 다수의 조명 시스템을 포함하고,
    상기 조명 시스템들은 동일하고, 상기 조명 시스템들은 모든 조명 시스템에 대해 동일한 공간적 배향(spatial orientation)으로 상기 조명 유닛 내에 배치되는
    조명 유닛.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 조명 시스템 각각은 작동 동안 적어도 하나의 대비선(contrast line)(400, 402, 802, 804, 902, 1400, 1402)을 특징으로 하며, 상기 조명 시스템들은 서로에 대해 상기 대비선(400, 402, 802, 804, 902, 1400, 1402)이 평행하거나 관찰자에 의해 적어도 평행한 것으로 인식되도록 배치되는
    조명 유닛.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 조명 시스템 각각은 상기 조명 시스템 각각의 비확산 직사 광빔(direct non-diffused light beams)이 상기 조명 유닛으로 조명되는 실내(30)내에서 중첩되지 않도록 구성되는
    조명 유닛.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 조명 시스템 각각의 비확산 직사광은 상기 스크린 구조체에 의해 완전히 차단되도록 구성되는
    조명 유닛.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 조명 시스템 각각의 비확산 직사광이 상기 스크린 구조체에 의해 완전히 차단되지 않는 경우에도, 상기 조명 유닛으로 조명되는 실내(30)내의 관찰자가 단일의 광원만을 볼 수 있게, 상기 스크린 구조체의 위치 및 치수가 결정될 수 있도록 상기 조명 시스템이 구성되는
    조명 유닛.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 조명 시스템들은 빌딩의 천정(60)이나 벽에 통합되며, 라이트웰(40)을 각각 형성하는
    조명 유닛.
  23. 삭제
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 다수의 조명 시스템의 각 조명 시스템은 상기 조명 시스템 각각의 비확산 직사광이 상기 스크린 구조체를 부분적으로 통과하도록 구성되고, 그에 의해 발산 광빔 부분을 발생시키고;
    상기 조명 시스템들은 서로에 대해 이격되어 배치되며, 적어도 1.5m의 전파 길이(propagation length)를 지나서 중첩되는 이웃한 조명 시스템들 각각의 발산 광빔 부분들을 제공하도록 구성되는
    조명 유닛.
  25. 제 17 항에 있어서,
    상기 다수의 조명 시스템의 각 조명 시스템은 상기 조명 시스템 각각의 비확산 직사광이 상기 스크린 구조체를 부분적으로 통과하고, 그에 의해 발산 광빔 부분을 발생시키고;
    이웃한 조명 시스템들은 서로에 대해 이격되어 배치되며, 상기 조명 유닛으로부터 3m 미만 이격된 거리인 전파 길이 이후에 중첩되는 이웃한 조명 시스템들의 발산 광빔 부분들을 제공하도록 구성되는
    조명 유닛.
  26. 제 17 항에 있어서,
    2개의 이웃한 조명 시스템의 상기 스크린 구조체는 서로 인접하는
    조명 유닛.
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