KR20010086401A

KR20010086401A - 에지 발광형 공동 도파관 및 렌즈형 광구조를 이용한발광시스템

Info

Publication number: KR20010086401A
Application number: KR1020017003090A
Authority: KR
Inventors: 주우한; 비슨칼더블유.
Original assignee: 크리스 로저 에이치; 알라이드시그날 인코포레이티드
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2001-09-10
Also published as: ATE283447T1; DE69922224T2; KR100637907B1; CA2343281C; CN1325484A; EP1114278B1; CA2343281A1; JP2002525791A; CN1134606C; US6185357B1; EP1114278A1; AU5819299A; DE69922224D1; WO2000016006A1

Abstract

발광시스템(10)은 제1 광방향 배열(LDA:70) 및 제2 광방향 배열(80)을 포함한 공동 도파관(50)을 구비한다. 상기 각각의 광방향 배열(70,80)은 각 배열(70,80)에 따라 정의되는 복수의 거의 렌즈형인 프리즘(74,84)을 구비하고 서로 거의 수직으로 정렬된다. 광원(20)으로부터 발생된 광선은 광입력측(58)을 통해 상기 도파관(50)으로 들어가고 광출력측(56)을 통해 그 도파관(50)으로부터 소정의 플럭스와 각분포로 발산된다. 본 발명에 의하면, 상기 광출력 플럭스 및 각분포는 각각 독립적으로 상기 LDA(70,80)에 의해 제어함으로써, 다양한 광출력분포 및 세기의 요구에 적합하게 구성될 수 있는 발광시스템(10)을 제공한다.

Description

에지 발광형 공동 도파관 및 렌즈형 광구조를 이용한 발광시스템 {ILLUMINATION SYSTEM USING EDGE-ILLUMINATED HOLLOW WAVEGUIDE AND LENTICULAR OPTICAL STRUCTURES}

사무실 환경에서 채택되는 조명기구 또는 발광시스템은 일반적으로 시선을 아래로 향한 채로 수평인 평면 상에서 수행되는 통상의 서류작업과, 일반적으로 시선을 영상 화면단말기(visual display terminal: VDT)로 향한 채로 수행되는 통상의 VDT작업, 양자 모두에 적합해야 한다. 따라서, VDT작업에서는 VDT 상에 반사되는 휘광(glare)이나 베일링 반사를 최소화하도록 천장에 설치된 조명기구의 조도(luminance)를 제어하는 것이 중요하다. 으뜸가는 일반 규칙으로서, 천장 조도는 VDT스크린 조도의 10배를 초과해서는 안된다(American National Standard Practice For Office Lighting, ANSI/IESNA RP-1-1993, 34-41페이지 참조). 천장 조명기구는 VDT 상에서 발광시스템의 영상이 시야에 들어오는 이미지 휘광(imageglare), VDT 상에서 밝은 영역이 나타나는 영역 휘광(area glare) 및 VDT의 콘트라스트 및 밝기를 감소시키는 균일 휘광(uniform glare)을 야기할 수도 있다. 상기 각 휘광문제는 VDT작업을 수행하는 작업자능률에 불이익한 영향을 준다. 간접 조명기구에서는, 일반적으로 넓게 펼쳐진 광분포 및 균일 광출력 밝기를 통해 휘광문제는 해결될 것이다. 게다가, 조명기구의 광출력을 55°와 90°사이 범위의 시야각(viewing angle)으로 제어함으로써 바람직하지 못한 휘광의 영향은 더욱 감소될 것이다(예를 들어, 가로세로방향에서 그리고 그 가로세로방향과 45°각에서 볼 때에, 이 각의 시야범위에서의 평균조도는 850cd/㎡를 초과하지 않는 것이 바람직하다). 결과적으로, 제어가능하고 비교적 정확하거나 "분명한(clean)" 차단각(cut-off angle)을 제공할 수 있는 발광시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 상기 차단각은 그 각을 넘어설 경우에 발광시스템의 광출력이 본질적으로 희미하거나 시각적으로 분명하지 않게 되는 각을 말한다.

천정 조명기구의 휘광문제는 계속되는 조명기의 발전, 보다 밀집되고 효과적인 광원에 의해 더욱 악화된다. 일부 신개발된 광원은 직접 보게 되면 시력에 손상을 줄 수 있다. 게다가, 사람의 눈에 직접 들어오는 밝은 빛은 피로하게 하고 작업자의 생산성을 저하시키게 된다. 이런 이유로, 발광시스템은 제어가능하면서도 분명한 차단각을 갖는 발광시스템을 제공하는 것이 매우 바람직하다.

발광시스템은 광원으로부터 지정장소로 광출력의 방향을 재설정하기 위한 수단을 제공한다. 협소한 각출력 분포(angular output distribution)를 갖는 광원에 대해서는, Cobb외 다수의 미국특허 제4,984,114호(이하, 특허'144라함) 및 Miller외 다수의 미국특허 제5,190,370호(이하, 특허'370라함)에서 광원의 광선을 발광기구에서 발산되기 전에 이를 내부로 전반사시키는 복수의 프리즘을 포함한 공동 발광시스템을 개시하고 있다. 상기 광원은 그 발광시스템의 출력면과 작은 각도로 프리즘에 접촉된 콘(cone: 특허'144) 또는 집속형 빔(특허'370) 중 어느 하나를 방출한다. 사실상, 광원에 의해 방출되는 모든 빛은 프리즘에 들어와서 상기 발광시스템으로부터 발산된다. 광원을 제한된 각도로 출력시킴으로써 상기 광출력의 각분포를 제어하고 상기 프리즘은 단지 발광시스템으로부터 광선을 발산시키는 수단만을 제공한다. 결과적으로, 이들 참조문헌에 개시된 본 발명은 빛의 협소한 빔 등을 방출하는 광원에만 적합할 뿐이다.

넓은 또는 분산된 광선의 각분포를 갖는 광원에 대해서는, Parkyn, JR 외 다수의 미국특허 제5,676,453호(이하, 특허'453이라함)는 형광원에서 광목표지점로 광선방향을 재설정하는 집속형 내부 전반사 렌즈(collimating totally-internally-reflective lens)를 포함한 발광시스템을 개시하고 있다. 상기 렌즈가 방향을 재설정하는 동안에, 특정 방식에서는 발광시스템에서 광원의 광선이 발산될 때 그 방향을 설정하는 동안에, 이 참조문헌에서 개시된 렌즈에 의해 출력의 균일성이 제어되지 않는다. 결과적으로 광선은 "핫 스폿(hot spot)"으로 나타날 수 있다. 이 참조문헌은 광출력의 각분포에서 한 방향을 맞추거나 제어하는 방법을 개시하고 있으나, 분명한 차단각은 약 60°보다 이상으로 할 수 없다.

Whitehead의 미국특허 제4,452,449호(이하, 특허'449)에는 거의 수직으로 정열된 2개의 물결형 시트(corrugated)를 갖는 조명기구가 개시되어 있다. 참조문헌에 개시된 물결형 시트는 옥테쳐(octature)라 하는 특성으로 특징된다. 여기서, 물결형 시트의 동일한 측면 상에 있는 표면은 서로 평행하거나 수직이며, 그 물결형 시트의 반대측면에 있는 표면은 서로 45°로 되어 있다. 결과적으로, 상기 물결형 시트의 프리즘의 끼인각은 반드시 90°로 한정된다. 나아가, 이 참조문헌은 법선(normal)에서 0°와 30°사이의 시야각 범위에 걸쳐서 조명기구의 광출력을 집중시키는 바람직한 형태를 개시한다.

당 기술분야에서는 여러 다른 광원의 광을 수용하고 분명한 차단각 및 우수한 광출력의 균일성을 지닌 소정의 각분포를 갖는 광출력을 제공하는 발광시스템이 요구된다.

본 발명은 발광시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 공동 도파관 및, 소정의 각분포(angular distribution)를 갖는 발광시스템의 광출력을 제공하는, 하나 또는 두개의 적층되어 정렬된 투명한 광방향 배열(light directing array: LDA)을 포함하는 에지 조명형 발광시스템에 관한 것이다.

도1a은 본 발명에 따라, 단일 광원, 공동 도파관 및 각 배열에 따라 정의되고 상호 거의 수직으로 정렬되어 구성된 광방향 특징부를 각각 갖는, 적층형으로 정렬된 2개의 광방향 배열을 구비한 발광시스템의 단면도이다.

도1b는 본 발명에 따라, 단일 광원, 거의 다각형인 공동 도파관 및 각 배열에 따라 정의되고 상호 거의 맞대어 배치되어 구성된 광방향 특징부를 각각 갖는, 적층형으로 정렬된 2개의 광방향 배열을 구비한 발광시스템의 단면도이다.

도1c는 본 발명에 따라, 그 발광시스템 출력면의 거의 뒤에 위치한 단일 광원, 거의 다각형인 공동 도파관, 각 배열에 따라 정의되고 상호 거의 수직으로 정렬되어 구성된 광방향 특징부를 각각 갖는, 적층형으로 정렬된 2개의 광방향 배열을 구비한 발광시스템의 단면도이다.

도1d는 단일 광원, 거의 다각형인 공동 도파관, 각 배열에 따라 정의되어 구성된 광방향 특징부를 각각 갖는, 적층형으로 정렬된 2개의 광방향 배열을 구비한 발광시스템의 단면도이다.

도2a는 단일 광원, 거의 직사각형인 공동 도파관, 각 배열에 따라 정의되고 상호 거의 수직으로 정렬되어 구성된 광방향 특징부를 각각 갖는, 적층형으로 정렬된 2개의 광방향 배열을 구비한 발광시스템의 단면도이다.

도2b는 본 발명에 따라 구성되어 주변에 배치된 여러 광원을 구비한 도2a의발광시스템의 정면도 또는 정규각의 도면이다.

도3은 단일 광원, 거의 원형인 공동 도파관, 각 배열에 따라 정의되고 상호 거의 수직으로 정렬되어 구성된 광방향 특징부를 각각 갖는, 적층형으로 정렬된 2개의 광방향 배열을 구비한 발광시스템의 단면도이다.

도4a는 유사 단일지점인 광원, 거의 환형인 공동 도파관, 각 배열에 따라 정의되고 상호 거의 수직으로 정렬되어 구성된 광방향 특징부를 각각 갖는, 적층형으로 정렬된 2개의 광방향 배열을 구비한 발광시스템의 단면도이다.

도4b는 거의 둥근 공동 도파관, 각 배열에 따라 정의되고 상호 거의 수직으로 정렬되어 구성된 광방향 특징부를 각각 갖는, 제1 방사형 광방향 배열 및 제2 동심형 광방향 배열을 구비한 발광시스템의 단면도이다.

도4c는 동심형 광방향 배열로 적층되어 정렬된 방사형 광방향 배열을 나타내는 도4b의 발광 시스템의 등축도이다.

도5a는 단일 광원, 거의 삼각형인 공동 도파관, 각 배열에 따라 정의되고 상호 거의 수직으로 정렬되어 구성된 광방향 특징부를 각각 갖는, 적층형으로 정렬된 2개의 광방향 배열을 구비한 발광시스템의 단면도이다.

도5b는 주변에 배치된 여러 광원을 구비한 도5a의 발광 시스템의 정면도이다.

도6a는 본 발명에 따라 구성된 제1 광방향 배열의 투시도이다.

도6b는 본 발명에 따라 구성된 제2 광방향 배열의 투시도이다.

도7은 광출력의 끼인각 및 각분포범위를 나타내는 광방향 배열의 측면도이다.

도8은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 구성된 발광시스템의 이론적 광분포 및 광도를 나타내는 그래프이다.

도9a 내지 9d는 본 발명에 따른 여러가지 렌즈형 프리즘 구성의 상세도이다.

도10은 본 발명에 따라 계산된 아크릴 및 폴리카보나이트 광방향 배열에 대한 끼인각의 한계를 나타내는 그래프이다.

도11은 본 발명에 따라 구성되어 미러백(mirrored back)을 구비한 발광시스템의 광출력을 나타내는 그래프이다.

도12는 본 발명에 따라 구성되어 확산형 반사백을 구비한 발광시스템의 광출력을 나타내는 그래프이다.

본 발명은 제1 및 제2 광방향 배열(LDA)를 포함하고 그 각각의 광방향 배열은 각각의 배열에 따라 정의된 복수의 거의 렌즈형인 프리즘을 구비하며 상호 거의 수직으로 정렬된, 공동 도파관(hollow waveguide)을 구비한 발광시스템을 제공한다. 광원의 광선은 광입력측을 통해 도파관으로 들어가서 광출력측을 통해 그 도파관에서 방출되어, 그 발광시스템으로부터 소정의 플럭스(flux, 즉, 광도)와 각분포로 발산된다. 상기 광출력 플럭스 및 각분포는 각각 독립적으로 본 발명에 따른 LDA에 의해 제어되어, 여러 광출력 분포 및 광도(intensity) 요구에 맞게 설정할 수 있는 발광시스템을 제공한다.

발광시스템은 광원의 광선이 들어가는 광입력측과 그 광선이 그 공동 도파관으로부터 발산되는 광출력측을 구비한 공동 도파관을 포함한다. 또한, 상기 발광시스템은 제1 광방향 특징부를 갖는 제1 광방향 배열 및 제2 광방향 특징부를 갖는 제2 광방향 배열을 포함하며, 그 제1 및 제2 광방향 특징부는 각각 제1 및 제2 광방향 배열에 따라 정의된다. 상기 제1 및 제2 광방향 특징부를 상기 제2 광방향 배열이 그 공동 도파관의 광출력측을 포함하면서 상호 거의 수직으로 정렬된다. 상기 공동 도파관은 거의 직사각형, 정사각형, 원형, 환형, 삼각형 등의 다면체일 수 있다. 단일 또는 복수의 광원은 본 발명의 공동 도파관과 광학적으로 결합될 수 있다.

본 발명에 따른 발광시스템은 광원의 광선이 들어가는 광입력측과 그 광선이 그 공동 도파관으로부터 발산되는 광출력측을 구비한, 거의 직사각형인 공동 도파관을 포함할 수 있다. 또한, 상기 발광시스템에는 그 배열에 따라 정의된 제1 광방향 특징부를 갖는 제1 광방향 배열 및 그 배열에 따라 정의된 제2 광방향 특징부를 갖는 제2 광방향 배열을 포함될 수 있다. 상기 제1 및 제2 광방향 특징부는 상기 제2 광방향 배열이 그 공동 도파관의 광출력측을 포함하면서 상호 거의 수직으로 정렬된다.

본 발명은 제1 및 제2 광방향 배열(LDA)를 포함한 공동 도파관을 구비한 발광시스템을 제공하며, 그 각각의 광방향 배열은 각각의 배열에 따라 정의된 복수의 거의 렌즈형인 프리즘을 구비하고, 상호 거의 수직으로 정렬되어 있다. 광원의 광선은 광입력측을 통해 도파관으로 들어가서 광출력측을 통해 그 도파관에서 방출되어, 소정의 플럭스(flux, 즉, 광도)와 각분포로 그 발광시스템에서 발산된다. 상기 광출력 플럭스 및 각분포는 각각 독립적으로 본 발명에 따라 LDA에 의해 제어되어,여러 광출력 분포 및 광도요구에 맞게 설정할 수 있는 발광시스템을 제공한다.

여기에서 사용되는 바와 같이, 입사각(incident angle) 및 출구각(exit angle)이란 용어은 광선이 가해지는 표면의 법선과 그 광선이 이루는 각을 말한다.

도1a를 참조하면, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 발광시스템(10)이 도시되어 있다. 상기 발광시스템(10)은 그 공동 도파관(50)으로 광원의 광선이 들어가는 광입력측(58)과, 그 광입력측의 반대편에 위치한 거의 반사성 측(54)과, 백(back: 52)과, 그 백의 반대편에 위치하고 그 공동 도파관(50)에서 그 광원의 광선을 발산하는 광출력측(56)을 구비한, 거의 직사각형인 공동 도파관(50)을 포함한다. 상기 백(52), 광출력측(56)과 반사측(54)은 압출성형 또는 사출성형 등과 같이 유사한 제조공정으로 단일하게 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 구성요소들을 별개로 제조하고 고정시켜 본 발명의 공동 도파관(50)을 형성할 수 있다. 바람직하게는, 상기 광원(20)으로부터 발산하는 광선은 발광시스템(10)의 법선(즉 0°) 시야각과 거의 수직인 각도로 상기 공동 도파관(50)에 들어가도록 상기 광원(20)을 배치시킨다. 이 구성은 빛의 "핫 스폿"을 제거하고, 적어도 부분적으로 발광시스템의 광출력의 균일한 분포를 도모한다. 이와 달리, 도1c에 도시된 바와 같이, 상기 광원(20)은 그 광선이 법선 시야각과 거의 평행하게 진행되도록 내부에 배치할 수 있다. 이러한 구성은 빛의 "핫 스폿"을 제공하나, 그럼에도 불구하고, 아래에 설명되는 바와 같이 본 발명에 따라, 발광시스템(10)의 광출력의 각분포조절이 제어된다. 여기서 사용되는 "핫 스폿"이란 용어는 발광시스템의 광출력이 비추어질 때에 그 광출력이 특정지점에서 보다 밝게 보이는 것을 말한다.

상기 백(52), 반사측(54) 및 광출력측(56)은 광원(20)의 광선이 퍼지는 범위인 광채널(40)을 정의한다. 상기 백(52)은 거울과 같이 완전한 반사성을 가질 수 있다. 또는, 이와 달리, 상기 백(52)은 광방향 배열(LDA: 90)와 같이, 부분적인 반사성과 부분적인 굴절성(즉, 확산형 반사성)을 가질 수 있다. 바람직한 실시형태에서는, 상기 백(52)는 그에 따라 세로방향으로 정의되고 공동 도파관(50)의 광입력측(58)에 거의 평행한 방향이며 거의 렌즈형인 복수의 프리즘을 갖는 LDA(90)으로 이루어진다. 상기 LDA의 프리즘(94)은 바람직하게는 약 105°와 115°사이인, 가장 바람직하게는 약 110°인 끼인각(96)을 정의한다. 이는 공동 도파관(50)의 백(52) 로부터 발산되는 광선의 양을 제어한다. 약 110°인 끼인각을 위해서는, 상기 LDA(90)는 특정 입사각에서 프리즘(94)에 접촉하는 광선에 대해 내부 전반사성(totally-internally reflective: TIR)을 가지며, 상기 광원(20)에 의해 발산되는 광선의 약 30%가 (예를 들면, 상기 LDA(90)을 통해서) 상기 백(52)으로부터 발산된다. 상기 부분 반사성이며 부분 굴절성인 백(52)의 경우에는 광선의 소정량을 공동 도파관(52)의 상기 백(52)로부터 발산시킬 수 있다. 이는 발광시스템(50)의 백사이드(backside) 조명의 양을 제어할 수 있으며, 특정 발광시스템에 적용하기에 바람직하다. 상기 끼인각(96)을 변경함으로써, 백(52)으로부터 발산되는(결국, 광출력측(56)로부터 발산되는) 광선의 양(예, 퍼센트)을 제어할 수도 있다. 이와 같이, 본 발명의 발광시스템의 광출력 세기는 상기 공동 도파관(50)에 있는 백(52) 설계에 따라 제어될 수 있다.

제1 및 제2 광방향 배열(LDA: 70,80)은 상기 공동 도파관(50)의 외부로 나가는 빛의 통과를 제어한다. 바람직한 실시형태에서는, 상기 제2 LDA(80)는 공동도파관(50)의 광출력측(56)을 포함한다. 소정의 차단각 내에서 상기 LDA(70,80)로부터 발산되는 광선을 굴절시키고 소정의 차단각 내에서 상기 LDA(70,80)로부터 발산되는 광선을 되반사시킴으로써 상기 발광시스템(10)에서 광출력의 각분포를 제어하도록 상기 LDA(70,80)를 구성한다. 즉, 상기 공동 도파관(50)에서 발산되는 광선만이 상기 차단각에 의해 정의되는 소정의 출력 각분포 내에 있게 된다. 결과적으로, 본 발명의 발광시스템(10)에서는 광출력의 각분포를 제어할 수 있고 미리 정할 수 있다. 원하는 차단각 범위를 벗어난 각도로 LDA(70,80)로부터 발산되는 광선은 상기 부분반사백(즉, LDA (90))을 통과할 때까지 그 광선은 그 각이 다소 변경되어 상기 광채널(40) 내로 되반사되거나, 또는 그 광선이 제1 LDA(70)에 다시 접촉할 때까지 그 광채널(40) 내로 퍼진다. 공동 도파관 내에서 이루어지는 이러한 효율적인 빛의 순환은 발광시스템(10)의 광출력측(56)에 걸쳐 실질적으로 균일하게 분산되는 광출력을 갖는 발광시스템(10)을 제공한다.

도6a에도 도시된 제1 LDA(70)의 예는 상기 도파관(50)의 광채널 내에 위치하며, 거의 세로방향인 복수의 렌즈형 프리즘(74), 제1 광방향 특징부(72) 및 제2 LDA(80)을 향해 있는 제1 광출력표면(75)을 포함한다. 본 예에서는, 상기 프리즘의 방향이 상기 공동도파관(50)의 광입력측과 평행하더라도, 그 프리즘(74)의 방향은 그 도파관(50)의 광출력측(56)과 실질적으로 수직이다(도6a에서 y축으로 표시됨). 제1 LDA(70)의 광방향 특징부(72)의 방향(예를 들면, 프리즘(74)의 방향)이 제2 LDA(80)의 광방향 특징부(82)에 대해 거의 수직인 한, 그 광방향 특징부(72)의 방향은 독립적인 임계각이 아니다. 광선은 광채널(40)을 향해 내부에서 마주해 있는 제1 LDA(70) 표면에 의해 정의되는 광입력표면(78)을 통해 제1 LDA(70)으로 들어간다. 상기 광입력표면(78)은 제1 LDA에 있는 내부로 마주한 표면을 실질적으로 전부 포함하고, 결과적으로, 광선이 제1 LDA(70)에 들어갈 수 있는 개구(aperture)는 제1 LDA(70)의 크기와 거의 동일하다. 사실상, 상기 광채널(40)내를 이동하는 모든 광선은 우선 광입력표면(78)을 통해 제1 LDA(70)로 들어가는 반면에, 단지 특정 광선만이 제1 LDA(70)으로부터 발산되어 제2 LDA(80)을 통과한다. 보다 자세하게는, 상기 제1 LDA(70)의 광방향 특징(72)은 단지 소정의 각분포을 갖는 광선만이 제1 LDA에서 제2 LDA로 통과하도록 그 제1 LDA로부터의 광선의 발산을 제어한다. 이와 같이, 제1 LDA(70)는 단지 특정 광성만이 제2 LDA(80)으로 통과하고 특정 다른 광선만이 광채널(40)으로 되반사되도록 구성된다. 상기 공동 도파관(50)이 반사백(52)를 포함하면, 상기 제1 LDA(70)에 의해 반사된 광선은 광입력표면(78)을 통과하고 다시 그 광방향 특징(72)에 접촉할 때까지 상기 광선은 그 벡터각이 다소 변경된 채로 광채널(40)내로 전파된다. 다른 한편, 공동 도파관(50)이 부분반사/부분굴절 백, 예를 들어 LDA(90)을 포함한다면, 제1 LDA(70)에 의해 반사된 일부 광선은 상기 LDA(90)을 통과하여 그 공동도파관(50)의 백(52)을 통해 방출된다.

제1 LDA를 통과하여 반사되는 광선의 제어는 부분적으로 LDA를 구성하는 재료에 의해 영향을 받으며, 부분적으로는 렌즈형 프리즘(74)의 기하학적 형태, 즉 끼인각(76)에 의해 영향을 받는다.(아래에서 보다 상세히 설명됨). 바람직한 재료는 아크릴이나, 본 발명에서는 이에 한정되지는 않으나 폴리카보나이트, 폴리스틸렌, 실리콘, 폴리에스테르 및 나일론을 포함한 다른 맑은 플라스틱 재료가 고려될 수 있다. 제1 LDA(70)의 각 렌즈형 프리즘(74)은 원하는 차단각이하인 방출각을 갖는 광선만이 그 제1 LDA(70)에서 발산되도록 제1 LDA(70)으로부터 광선의 발산을 제어하는 끼인각(76)을 정의한다. 바람직한 실시형태에서는, 상기 바람직한 차단각은 약 ±60°이다. 제1 LDA(70)에 있는 프리즘(74)의 끼인각(76)은 제1방향, 즉 도2b 및 6a에 표시된 x방향으로 제1 LDA(70)에서 발산되는 빛의 각분포를 제어함으로써 상기 발광장치(10)의 광출력의 각분포를 제어한다. 상기 끼인각(76)은 LDA의 굴절율(굴절율은 LDA를 제조하는 물질에 의해 결정됨), 상기 LDA로의 광입력의 각분포 및 발광시스템(10)의 광출력의 원하는 각분포에 의해 결정된다. 굴절율이 약 1.49인 아크릴 LDA이며, 완전반구인 광입력 각분포 및 약 ±60°사이의 원하는 출력 각분포일 경우에, 그 끼인각(76)은 115°에서 121°사이의 범위에 있다. 당업자라면 다른 끼인각을 이용하여 보다 큰 또는 작은 방출각을 갖는 광선이 제1 LDA(70)을 통과시키는 것은 자명할 것이다. 결과적으로, 본 발명은 개시된 원하는 차단각 ±55°범위로 한정되지 않으며, 대칭적인(예, ±55°) 또는 비대칭적인예 (예, +30°,-75°) 등으로 사실상 모든 범위의 차단각을 포함한다. 비대칭 출력분포를 위해서는, 상기 LDA의 렌즈형 프리즘 또한 비대칭으로 될 것이다. 아래에 상기 끼인각의 계산에 대한 상세한 살명을 제공한다.

제1 LDA(70)는 광채널(40) 내에서 자유롭거나, 채널 또는 홈(62: 도2a 참조)에 의해 또는 다른 공지된 고정 또는 부착수단에 의해 공동 도파관(50)에 확보될 수 있다.

제2 LDA(80)를 상기 공동 도파관(50)의 외부표면 상에 배치하며, 바람직하게는 그와 단일하게 형성하는 것이 바람직하다. 이와 달리, 제1 LDA(70)의 프리즘(74)과 제2 LDA(80)의 프리즘(84)이 서로 가깝게 마주보는 경우에는 도1b에 도시된 바와 같이, 제2 LDA는 상기 공동 도파관(50)의 내부표면 상에 형성될 수 있다. 제1 및 제2 LDA(70,80) 간이 직접 결합되거나 접촉되는 것이 요구되지 않더라도, 그러한 접촉은 본 발명의 성능 및 작동에 영향을 미치지 않는다. 제2 LDA(80)는 제2 광방향 특징(82)와 같이 거의 세로방향인 복수의 렌즈형 프리즘(84)과 그로부터 광선이 발산되는 제2 광출력표면을 포함한다. 제2 광방향 특징(82)은 제1 광방향 특징(72)에 대해 거의 수직으로 향하여 공동 도파관(50)으로부터 두방향으로 발산되는 광선을 제어할 수 있다.

제2 LDA(80)를 통과하고 그에 의해 반사되는 광선의 제어는 제1 LDA(70)에 대한 상기 설명과 같은 방식으로 영향을 미친다.

바람직하게는 상기 광원(20)은 이에 한정되지는 않으나 형광등과 같은 거의 관형 장치, 백열등의 배열, 발광다이오드, 레이저 및 임의의 구성으로 배열된 할로겐 광원가 바람직하나 이 예로 한정하고자 하는 것은 아니다. 반사기(30)는 광원(20)을 둘러싸고 광선을 그 광원(20)으로부터 공동 도파관(50)의 광채널(40)로 향하게 한다.

특정의 조명 적용방법에서는, 발광시스템(10)을 약 0°의 시야각으로 볼 때, 예를 들면, 발광시스템(10)을 정면으로 보거나 광출력표면(85)과 수직으로 볼 때에 최대광출력을 제공하는 것이 바람직하다(아래에서 보다 자세히 설명함). 여기서는이러한 시야각을 법선 시야각이라 한다. 상기 백(52)을 채택함으로써 시야각 O°에 대한 광출력의 세기를 제어할 수 있다. 예를 들면, 미러백(mirrored back:85)은 도11에 도시된 바와 같이, 차단각에 영향을 주지 않고 법선 시야각에서 발광시스템(10)을 볼 때에 광출력의 세기를 감소시킬 것이다. 한편, 확산용 반사백(52)은 도12에 도시된 바와 같이 법선 시야각에서 광출력의 세기를 증가시킬 것이다. 또한, 원하는 각도의 시야범위에 걸쳐 비교적 균일한 광분포를 얻도록, 즉 핫 스폿을 제거하도록 각분포를 제어하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 공동 도파관의 광출력은 원하는 각도의 시야범위를 벗어난 각도에서 상기 시스템(10)을 볼 때에 사실상 존재하지 않게 보일 것이다. 이와 같이, 공동 도파관(50)의 광출력의 각분포는 각도의 시야한계를 정의한다. 이 시야한계를 넘어서면, 실제로 발광시스템(10)에서 발산되는 빛을 시각으로 감지할 수 없다. 여기서는, 이를 넘어설 경우 시각으로 빛을 감지할 수 없는 시야각을 차단각이라 한다. 한정하지 않는 예로서, 아래 상세한 설명은 약 ±60°인 차단각을 갖는 발광시스템(10)에 대해 설명한다. 이 차단각의 범위는 예시적인 것이지 본 발명을 한정하려는 예는 아니며, 보다 크거나 작은 각도의 시야범위가 본 발명에서 고려될 수 있다는 사실은 당업자에게는 자명할 것이다.

본 발명은 공동도파관(50)로부터 두방향으로 광선 발생을 제어한다. 보다 상세하게는, 도2b를 참조하면, 법선 시야각으로 발광시스템(10)이 도시되어 있다. 제1 LDA(70)는 x방향으로 광출력의 각분포를 제어하고, 제2 LDA(80)은 y방향으로 광출력의 각분포를 제어한다. 결과적으로, 본 발명에 따른 발광시스템(10)의 광출력은 원하는 각도의 시야범위 내에서 볼때에 실질적으로 균일하고 빛의 핫스폿를 효과적으로 제거한다. 상기 제1 및 제2 LDA(70,80) 모두 또는 그중 하나의 끼인각을 변경함으로써 상기 발광시스템(10)에서 광출력의 각범위를 제어할 수 있다.

바람직한 실시형태에서는, 상기 광출력분포는 소정의 출력 각범위 내에서 균일하다. 시야각이 0°에서부터 어느 한방향(즉, 양 또는 음방향)으로 이동할 때에, 발광시스템(10)의 광출력 세기는 감소되어, 발광시스템(10)에서 발산되는 빛의 미량도 보이지 않는 차단각에 이르게 된다. 이를 도8에 그래프로 도시하였다. 여기서, 차단각은 약 ±60°이다. LDA(70,80) 모두 또는 하나의 끼인각을 변경함으로써 상기 차단각을 변경할 수도 있다.

대체적인 실시형태에서는, 본 발명에 따른 발광시스템(10)은 도1d에 도시된 바와 같이 단일 LDA(80)를 포함할 수 있다. 상기 발광시스템(10)의 광출력의 각분포는 도1a의 실시형태에 대한 상기 설명과 같이 본 발명에 따라서 제어될 수 있다. 다른 모든 점에서도, 도1d에 도시된 발광시스템의 작동은 도1a에 도시된 시스템(10)의 작동과 거의 동일하며, 상기 상세하게 개시되었다.

도2a를 참조하면, 본 발명에 따른 발광시스템의 제2 실시형태가 도시되어 있다. 거의 직사각형이거나 정사각형인 공동 도파관(50)은 광원 근처에 위치한 광수용표면(light accepting surface: 60)을 정의하는 고체 광입력측(58a)을 포함한다. 여기서 사용된 바와 같이, 근처라는 용어는 접촉되거나 거의 접촉된 의미를 포함하며, 바람직하게는 1인치 이하정도이다. 상기 고체 광입력측(58a)은 광원(20)과 광채널(40)을 물리적으로는 불리하고 광학적으로는 연결한다. 반사기(30)은 광원을둘러싸고 상기 도파관(50)의 고체 광 입력측(58)을 행하도록 광선의 방향을 재설정한다. 상기 공동 도파관(50)은 거의 렌즈형인 프리즘(74,78)을 각각 갖는 제1 LDA(70) 및 제2 LDA(80)로 이루어진 광출력측(56)을 포함한다. 그 렌즈형 프리즘(74,78)은 각각의 LDA(70,80)에 의해 정의되고, 서로에 대해 거의 수직으로 정렬된 각각의 광방향 특징부(72,82)를 정의한다. 상기 제1 LDA(70)는 광채널(40) 내에서 자유롭거나, 채널 또는 홈(62: 도2a 참조)에 의해 공동 도파관(50)에 확보될 수 있다. 상기 제2 LDA(80)은 공동 도파관(50)과 일체형으로 형성하는 것이 바람직하다. 이는 압출 또는 사출성형 등 유사한 형성 및 성형공정에 의해 제조될 수 있다. 상기 공동 도파관(50)은 반사성있는 백(52)를 포함하거나, 이와 달리, 상기 백(52)이 LDA(90)를 포함하는 경우에 부분적으로 반사성이고 부분적으론 굴절성을 가질 수도 있다(예, 확산형). 다른 경우에는, 상기 백은 고체 입력측(58a)을 정의하는 홈 또는 채널(64)에 둔다.

작동에 있어서, 광원(20)의 광선은 광수용표면(60)을 접촉하여 고체 광입력측(58a)을 통해 광채널(40)로 이동한다. 다른 광선이 제1 LDA(70)의 광입력표면(78)에 접촉하여 제1 LDA(70)로 통과하는 반면에, 일부 광선은 광채널(40)을 걸쳐 이동하여 상기 고체 광입력측(58a)의 반대에 위치한 측(54)에 접촉하고 광채널(40)으로 되반사된다. 일부 광선은 후부(52)에 접촉하여 광채널(40)으로 되반사될 것이다. 이 광선은 그 각분포에 따라서 채널(40)으로 되반사되거나 또는 제1 LDA로부터 발산될 것이다. 제1 LDA(70)에서 발산되는 광선은 제2 LDA의 광입력 표면(88)에 접촉하여 그 제2 LDA로 통과한다. 단지 각분포 ±60°인 광선만이 제2 LDA(80)에서 상기 광출력표면(85)를 통해 발산될 것이다.

또한, 도2a의 실시형태는 도2b에 도시된 바와 같이 3개 이상의 추가적인 광원을 포함할 수 있다. 본 실시형태의 발광시스템(10)은 도2a에 도시되어 상기에서 상세히 설명된 실시형태와 실질적으로 기능상 동일하다. 물론, 추가된 광원(200)은 추가적인 광선을 제공하고 광출력의 세기는 도2a의 실시형태보다 클 것이다. 상기 공동 도파관(50) 내에서 그리고 LDA (70,80,90, 제공된 경우에) 광선의 반사 및 굴절에 관해서는, 도2a의 실시형태에 대해 상기 제공된 설명은 도2b의 실시형태에 동일하게 적용된다.

본 발명의 다른 실시형태는 도3에 도시되어 있다. 도3의 발광시스템(10)은 거의 환형인 광원(20)에 의해 둘러싼 원형인 공동 도파관(50)을 포함한다. 본 실시형태의 발광시스템(10)은 상기 설명된 실시형태와 실질적으로 기능상 동일한다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 도4a에 도시되어 있다. 여기서는 거의 환형인 공동 도파관(50)이 거의 점같은 광원(20)을 둘러싼다. 본 실시형태의 광원(20)은 단일광 또는 광배열을 포함할 수 있다. 그밖에 본 실시형태의 발광시스템(10)은 상기 실시형태와 실질적으로 기능상 동일하다.

본 발명에서 요구되는 제1 및 제2 LDA(70,80) 사이의 거의 수직인 관계는 도4b 및 도4c에 명확하게 도시되어 있다. 여기서, 상기 발광시스템(10)은 동심으로 배열된 환형 프리즘(84)을 갖는 제2 LDA(80)와 적층되어 배열된 방사형 방향 프리즘(74)을 갖는 제1 LDA(70)을 구비한 원형 도파관(50)을 포함한다. 적층된 LDA(70,80)의 광방향 특징(72,82)사이의 거의 수직관계가 그 원형 도파관(50)에 대한 모든 위치에서 유지되는 한, 각 LDA의 지정된 광방향 특징(72,82)의 특징 또는 각 LDA의 구조를 다양하게 할 수 있다. 예를 들면, LDA의 지정된 광방향 특징(72,82)은 시계방향과 동심방향으로 거의 나선형 프리즘 배열로 구성될 수 있다.

다음으로, 도5a를 참조하면, 본 발명의 발광시스템(10)은 광원(20)을 갖춘 삼각형 공동 도파관(50)을 포함한다. 또한, 제2 및 제3 광원(200,210)은 도5b에 도시된 바와 같이 제공할 수 있다. 본 실시형태의 발광기구(10)는 상기 실시형태와 실질적으로 기능상 동일하다.

상기 각각의 실시형태 에서, 제2 LDA(80)는 상기 공동 도파관(50)과 일체형으로 형성되거나, 그와 달리, 분리하여 형성하고 공지된 임의의 고정 및 부착기법으로 상기 공동 도파관(50)에 고정될 수도 있다. 상기 각각의 실시형태에서, 제1 및 제2 광방향 특징(72,82)이 거의 수직인 한, 상기 렌즈형 프리즘(84) 및 제2 광방향 특징(82)는 도1b와 같이 광채널(40)내에 배치하거나, 상기 도파관(50)의 외측(도1a 참조)에 배치할 수 있다. 제2 광방향 특징(82)을 광채널(40)내에 배치할 때에, 상기 렌즈형 프리즘(84)은 내부전반사성이며, 그 표면(85)을 통해 제2 LDA(80)으로 통과하는 광선 모두가 공동 도파관(50)에서 발산된다.

여기서 사용된 바와 같이, 거의 수직이란 용어는 80°와 100°사이의 각관계로, 보다 바람직하게는 85°와 95°사이의 각관계, 가장 바람직하게는 90°로 정의되는 제1 및 제2 광방향 특징(72,82)사이의 관계를 말한다.

여기서 상기 LDA(70,80,90)는 복수의 거의 렌즈형인 프리즘을 포함하는 것으로 개시하고 있으나, 본 발명에 의해 상기 프리즘은 다양한 기하학적 형태 및 구조로 고려된다. 보다 상세하게는, 도9a에 도시된 바와 같이, 상기 프리즘은 실질적으로 직선인 측벽(42) 및 명확한 피크(44)를 포함할 수 있다. 이와 달리, 프리즘은 곡선인 측벽(42) 및 실질적으로 평탄하거나 평면인 피크(도 9a참조)를 포함할 수 있다. 상기 프리즘은 도9c와 같이 곡선인 측벽(42) 및 명확한 피크(42)를 포함할 수도 있다. 또 다른 형태로는, 상기 프리즘은 도9d와 같이 다면일 수 있다. 당업자에게 프리즘에 대한 다른 기하학적 형태 및 구조를 본 발명에서 고려할 수 있다는 사실은 자명할 것이다.

광방향 배열(70,80,90)은 임의의 투명물질로 구성할 수 있다. 바람직한 물질은 약 1.3 이상의 굴절율을 가지며, 유리, 폴리메틸메타아크릴, 폴리카보나이트, 폴리에스테르, 폴리스티렌 등의 아클레이트 모노머의 광중합반응에 의해 형성된 폴리머를 포함한다. 바람직한 물질의 굴절율은 약 1.40과 1.70 사이 범위이다. 그 굴절율보다 크거나 작은 물질도 본 발명에서 고려될 수 있다는 사실은 당업자에게는 자명할 것이다.

이하, 실질적으로 직선인 변을 갖는 프리즘 및 거의 동심형인 차단각에 대한 끼인각 계산식에 대해 상세히 설명할 것이다.상기 끼인각은 LDA를 제조하는 물질의 굴절율과 입력광의 각분포에 의존한다. 아래와 같이, 상기 계산식의 변수 및 상수를 정의한다.

w= 프리즘의 끼인각

C= 원하는 차단각

n= 프리즘 물질의 굴절율

도7을 참조하면, 아래 방정식은 차단각C가 ±90°인 공동 도파관에서 발생되는 광출력의 임의의 각분포에 대한 끼인각을 계산하는데 필요한 조건을 정의한다.

(1)

(2)

(3)

식3의 도해는 도10에 도시되어 있다.

일예로, 각출력분포가 약 ±60°이고, 굴절율n이 1.49(아크릴 LDA)의 경우에, 식1은으로 된다. 다음으로, 평가식2는이 된다. 끝으로, 도10에서 검정삼각모양에 의해 그래프로 도시된 바와 같이, w의 상한선은 약 121.5°이다. 따라서, 상기 끼인 각은 약 116°와 120°사이의 범위에 있다.

굴절율 n이 1.59인 폴리카보나이트 LDA며, 상기와 동일한 각출력분포를 갖는 경우에는, 식2는가 된다. 다시, 도10의 그래프를 참조하면, w(흰삼각형으로 도시됨)의 상한선은 약 118.1°이다. 따라서,상기 끼인각은 약 112°와 118°사이의 범위에 잇다.

곡선인 또는 그밖의 구조인 측벽을 갖는 프리즘에 대해서도, 최소 및 최대 끼인각 모두는 식(1)(2) 및 (3)으로 정의되는 조건을 만족해야 한다.

이와 같이 본 발명을 상세히 설명하였으나, 그 상세한 설명에 따라 엄격하게고수할 필요없으며, 당업자라면 첨부된 청구범위로 정의되는 본 발명의 범위 및 사상 내에서 다양한 변경 및 개조를 제안할 수 있다는 사실을 인식할 것이다.

본 발명은 제1 및 제2 광방향 배열(LDA)를 포함하고 그 각각의 광방향 배열은 각각의 배열에 따라 정의된 복수의 거의 렌즈형인 프리즘을 구비하며 상호 거의 수직으로 정렬된, 공동 도파관을 구비한 발광시스템을 제공한다. 광원의 광선은 광입력측을 통해 상기 도파관으로 들어가서 광출력측을 통해 그 도파관에서 방출되어, 그 발광시스템으로부터 소정의 플럭스(flux, 즉, 광도)와 각분포(angular distribution)로 발산된다. 상기 광출력 플럭스 및 각분포는 각각 독립적으로 본 발명에 따른 LDA에 의해 제어되어, 여러 광출력 분포 및 광도에 대한 요구에 맞게 설정할 수 있는 발광시스템을 제공한다.

Claims

광원으로부터 발생된 광선을 분산시키기 위한 발광시스템에 있어서,

상기 광원으로부터 발생된 광선이 상기 공동 도파관으로 들어가는 광입력측과 상기 공동 도파관에서 광선이 발산되는 광출력측을 구비한 공동 도파관과,

그 배열에 따라 정의된 제1 광방향 특징부를 갖는 제1 광방향 배열과,

그 배열에 따라 정의된 제2 광방향 특징부를 갖고, 상기 제1 광방향 특징부 및 상기 제2 광방향 특징부는 상호 거의 수직으로 정렬되며, 광선이 상기 공동 도파관에서 발산되는 상기 광출력측을 포함하는 제2 광방향 배열을 포함하고,

상기 제1 광방향 특징부 및 제2 광방향 특징부는 상기 발광시스템의 광출력에 대한 차단각을 정의함으로써 상기 발광시스템의 광출력의 각분포를 제어하는

발광시스템.
제1항에 있어서,

상기 제1 광방향 특징부는 상기 제1 광방향 배열에 따라 정의된 복수의 렌즈형 프리즘을 포함하고,

상기 제2 광방향 특징부는 상기 제2 광방향 배열에 따라 정의된 복수의 렌즈형 프리즘을 포함하며,

상기 제1 및 제2 광방향 특징부의 프리즘 각각은 상기 발광시스템의 광출력의 분포에 대한 차단각을 89° 이하로 제한하도록 정의된 끼인각을 갖는 발광시스템.
제2항에 있어서,

상기 제1 및 제2 광방향 특징부의 렌즈형 프리즘 각각은 단면으로 볼 때 거의 직선인 측면을 갖는 발광시스템.
제2항에 있어서,

상기 제1 및 제2 광방향 특징부의 렌즈형 프리즘 각각은 단면으로 볼 때 거의 곡선인 측면을 갖는 발광시스템.
제2항에 있어서,

상기 제1 및 제2 광방향 특징부의 렌즈형 프리즘 각각은 단면으로 볼 때 다면인 측면을 갖는 발광시스템.
제2항에 있어서,

상기 제1 및 제2 광방향 특징부의 렌즈형 프리즘 각각은 단면으로 볼 때 거의 대칭이며,

여기서, w 는 상기 렌즈형 프리즘 각각의 각이고, C는 상기 발광시스템의 광출력에 대한 원하는 차단각이며, n은 상기 프리즘 재료의 굴절율인 상기 식으로 계산되는 끼인각을 정의하는 발광시스템.
제1항에 있어서, 상기 차단각은 약 +60°과 -60° 사이의 범위인 발광시스템
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 광방향 배열은 아크릴로 제조되고,

상기 제1 광방향 특징부는 상기 제1 광방향 배열로 정의되는 복수의 세로방향인 렌즈형 프리즘을 포함하고, 상기 제2 광방향 특징부는 상기 제2 광방향 배열로 정의되는 복수의 세로방향인 렌즈형 프리즘을 포함하며,

상기 제1 및 제2 광방향 특징부의 각 프리즘은 약 115°와 121°사이인 끼인각을 갖는 발광 시스템.
제9항에 있어서, 상기 끼인각은 약 116°인 발광시스템.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 광방향 배열은 폴리카보나이트 또는 폴리스틸렌으로 제조되고,

상기 제1 광방향 특징부는 상기 제1 광방향 배열로 정의되는 복수의 세로방향인 렌즈형 프리즘을 포함하고, 상기 제2 광방향 특징부는 상기 제2 광방향 배열로 정의되는 복수의 세로방향인 렌즈형 프리즘을 포함하며,

상기 제1 및 제2 광방향 특징부의 각 프리즘은 약 111°와 119°사이인 끼인각을 갖는 발광 시스템.
제10항에 있어서, 상기 끼인각은 약 113°인 발광시스템.
제1항에 있어서,

상기 광원은 상기 공동 도파관의 광입력측과 거의 평행한 세로축을 정의하고, 상기 제2 광방향 배열의 광방향 특징부는 광원 세로축과 거의 수직인 발광시스템.
제1항에 있어서,

상기 광원은 상기 공동 도파관의 광입력측과 거의 평행한 세로축을 정의하고, 상기 제2 광방향 배열의 광방향 특징부는 광원 세로축과 거의 평행인 발광시스템.
제1항에 있어서,

광선은 상기 광입력측을 통해 상기 공동 도파관으로 들어오는 각과 거의 수직인 각으로 상기 광출력측을 통해 그 공동 도파관으로부터 발산되는 발광시스템.
제14항에 있어서, 상기 광입력측은 투명물질인 고체부를 더 포함하는 발광시스템.
제1항에 있어서,

광선은 상기 광입력측을 통해 상기 공동 도파관으로 들어오는 각과 거의 평행한 각으로 상기 광출력측을 통해 그 공동 도파관으로부터 발산되는 발광시스템.
제1항에 있어서, 상기 공동 도파관은 그 공동 도파관 내부로부터 광선이 통과하지 않는 반사백(reflective back)을 더 포함하는 발광시스템.
제1항에 있어서, 상기 공동 도파관은 그 공동 도파관 내부로부터 소정의 양의 광선을 통과시키는 확산형 반사백(diffusing reflective back)을 더 포함하는 발광시스템.
제9항에 있어서, 상기 확산형 반사백은 그에 따라 정의되는 광방향특징부를 갖는 제3 광방향 배열을 더 포함하는 발광시스템.
제19항에 있어서,

상기 광방향 특징부는 상기 제3 광방향 배열로 정의되는 복수의 세로방향인 렌즈형 프리즘을 포함하고, 상기 프리즘 각각은 약 90°와 120°사이의 끼인각을 갖는 발광시스템.
제1항에 있어서, 상기 제2 광방향 배열의 광방향 특징부는 상기 공동 도파관 내부에 배치되는 발광시스템.
제1항에 있어서, 상기 제2 광방향 배열의 광방향 특징부는 상기 공동 도파관의 외측에 배치되는 발광시스템.
제1항에 있어서, 상기 공동 도파관은 거의 직사각형인 발광시스템.
제1항에 있어서, 상기 공동 도파관은 거의 원형인 발광시스템.
제2항에 있어서,

상기 제1 및 제2 광방향 배열 중 하나로 정의되는 상기 렌즈형 프리즘은 서로 방사상으로 향하고, 상기 제1 및 제2 광방향 배열 중 다른 하나로 정의되는 상기 렌즈형 프리즘은 서로 동심으로 향하는 발광시스템.
제1항에 있어서, 상기 공동 도파관은 거의 삼각형인 발광시스템.
세로축으로 된 광원으로부터 광을 분산시키는 발광시스템에 있어서,

상기 광원으로부터 발생된 광선이 상기 공동 도파관으로 들어가는 광입력측과 상기 공동 도파관에서 광선이 발산되는 광출력측을 구비한, 거의 직사각형인 공동 도파관과,

그 배열에 따라 정의된 제1 광방향 특징부를 갖는 제1 광방향 배열과,

그 배열에 따라 정의된 제2 광방향 특징부를 갖고, 상기 제1 광방향 특징부 및 상기 제2 광방향 특징부는 상호 거의 수직으로 정렬되며, 광선이 상기 공동 도파관에서 발산되는 상기 광출력측을 포함하는 제2 광방향 배열을 포함하고,

상기 제1 광방향 특징부 및 제2 광방향 특징부는 상기 발광시스템의 광출력에 대한 차단각을 정의함으로써 상기 발광시스템의 광출력의 각분포을 제어하는

발광시스템.
제27항에 있어서,

상기 제1 광방향 특징부는 상기 제1 광방향 배열에 따라 정의된 복수의 세로방향인 렌즈형 프리즘을 포함하고,

상기 제2 광방향 특징부는 상기 제2 광방향 배열에 따라 정의된 복수의 세로방향인 렌즈형 프리즘을 포함하며,

상기 제1 및 제2 광방향 특징부의 프리즘 각각은 상기 발광시스템의 광출력의 분포에 대한 차단각을 89°이하로 제한하도록 정의된 끼인각을 갖는 발광시스템.
제28항에 있어서,

상기 제1 및 제2 광방향 특징부의 렌즈형 프리즘 각각은 단면으로 볼 때 거의 직선인 측면을 갖는 발광시스템.
제28항에 있어서,

상기 제1 및 제2 광방향 특징부의 렌즈형 프리즘 각각은 단면으로 볼 때 거의 곡선인 측면을 갖는 발광시스템.
제28항에 있어서,

상기 제1 및 제2 광방향 특징부의 렌즈형 프리즘 각각은 단면으로 볼 때 다면인 측면을 갖는 발광시스템.
제28항에 있어서,

상기 제1 및 제2 광방향 특징부의 렌즈형 프리즘 각각은 단면으로 볼 때 거의 대칭이며,

여기서, w 는 상기 렌즈형 프리즘 각각의 각이고, C는 상기 발광시스템의 광출력에 대한 원하는 차단각이며, n은 상기 프리즘 재료의 굴절율인 상기 식으로 계산되는 끼인각을 정의하는 발광시스템.
제1항에 있어서, 상기 차단각은 약 +60°과 -60° 사이의 범위인 발광시스템
제27항에 있어서,

상기 제1 및 제2 광방향 배열은 아크릴로 제조되고,

상기 제1 광방향 특징부는 상기 제1 광방향 배열로 정의되는 복수의 세로방향인 렌즈형 프리즘을 포함하고, 상기 제2 광방향 특징부는 상기 제2 광방향 배열로 정의되는 복수의 세로방향인 렌즈형 프리즘을 포함하며,

상기 제1 및 제2 광방향 특징부의 각 프리즘은 약 115°와 121°사이인 끼인각을 갖는 발광 시스템.
제9항에 있어서, 상기 끼인각은 약 116°인 발광시스템.
제27항에 있어서,

상기 광원은 상기 공동 도파관의 광입력측과 거의 평행한 세로축을 정의하고, 상기 제2 광방향 배열의 광방향 특징부는 광원 세로축과 거의 수직인 발광시스템.
제27항에 있어서,

상기 광원은 상기 공동 도파관의 광입력측과 거의 평행한 세로축을 정의하고, 상기 제2 광방향 배열의 광방향 특징부는 광원 세로축과 거의 평행인 발광시스템.
제27항에 있어서,

광선은 상기 광입력측을 통해 상기 공동 도파관으로 들어오는 각과 거의 수직인 각으로 상기 광출력측을 통해 그 공동 도파관으로부터 발산되는 발광시스템.
제38항에 있어서, 상기 광입력측은 투명물질인 고체부를 더 포함하는 발광시스템.
제27항에 있어서, 상기 공동 도파관은 그 공동 도파관 내부로부터 광선이 통과하지 않는 반사백을 더 포함하는 발광시스템.
제27항에 있어서, 상기 공동도파관은 그 공동 도파관 내부로부터 소정의 양의 광선을 통과시키는 확산형 반사백을 더 포함하는 발광시스템.
제41항에 있어서, 상기 확산형 반사백은 그 배열에 따라 정의되는 광방향특징부를 갖는 제3 광방향 배열을 더 포함하는 발광시스템.
제42항에 있어서,

상기 광방향 특징부는 상기 제3 광방향 배열로 정의되는 복수의 세로방향인 렌즈형 프리즘을 포함하고, 상기 프리즘 각각은 약 90°와 120°사이의 끼인각을 갖는 발광시스템.
제27항에 있어서, 상기 제2 광방향 배열의 광방향 특징부는 상기 공동 도파관 내부에 배치되는 발광시스템.
제27항에 있어서, 상기 제2 광방향 배열의 광방향 특징부는 상기 공동 도파관의 외측에 배치되는 발광시스템.
제27항에 있어서,

상기 제1 및 제2 광방향 배열은 폴리카보나이트 또는 폴리스틸렌으로 제조되고,

상기 제1 광방향 특징부는 상기 제1 광방향 배열로 정의되는 복수의 세로방향인 렌즈형 프리즘을 포함하고, 상기 제2 광방향 특징부는 상기 제2 광방향 배열로 정의되는 복수의 세로방향인 렌즈형 프리즘을 포함하며,

상기 제1 및 제2 광방향 특징부의 각 프리즘은 약 111°와 119°사이인 끼인각을 갖는 발광 시스템.
제46항에 있어서, 상기 끼인각은 약 113°인 발광시스템.
광원으로부터 발생된 광선을 분산시키기 위한 발광시스템에 있어서,

상기 광원으로부터 발생된 광선이 상기 공동 도파관으로 들어가는 광입력측과 상기 공동 도파관에서 광선이 발산되는 광출력측을 구비한 공동 도파관과,

그 배열에 따라 정의된 광방향 특징부를 가지며, 상기 발광시스템의 광출력에 대한 차단각을 정의함으로써 상기 발광시스템의 광출력의 각분포을 제어하기 위한 광방향 배열을 포함하는

발광시스템.
제48항에 있어서,

상기 광방향 특징부는 상기 광방향 배열에 따라 정의된 복수의 세로방향인 렌즈형 프리즘을 포함하고,

상기 광방향 특징부의 프리즘 각각은 상기 발광시스템의 광출력의 분포에 대한 차단각을 89° 이하로 제한하도록 정의된 끼인각을 갖는 발광시스템.
제48항에 있어서, 상기 끼인각은 약 110°와 121°사이의 범위인 발광시스템.
제48항에 있어서, 상기 차단각은 약 -60°와 +60°사이의 범위인 발광시스템.