KR20010113640A - Light pipe utilizing plastic sheets - Google Patents

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KR20010113640A
KR20010113640A KR1020017008471A KR20017008471A KR20010113640A KR 20010113640 A KR20010113640 A KR 20010113640A KR 1020017008471 A KR1020017008471 A KR 1020017008471A KR 20017008471 A KR20017008471 A KR 20017008471A KR 20010113640 A KR20010113640 A KR 20010113640A
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light
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light pipe
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컥패트릭더기어스
두비놉스키믹헤일에이
퀑빈센트에이취
소워스프랭클린이
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키플링 켄트
퓨전 라이팅, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 일단에서 빛을 받아들여 광파이프의 장방향을 따라 상기 빛을 분포시키도록 형성된 도관을 포함하는 광파이프에 관한 것으로, 상기 도관은 상기 빛의 일부는 주로 거울 반사에 의하여 광파이프의 아래로 통과시키며 상기 빛의 일부는 주로 확산 반사에 의하여 상기 광파이프 밖으로 방출시키도록 배열된 거울 및 확산 반사면들의 조합을 포함하고 있다. 상기 반사면들은 실질적으로 상기 광파이프의 세로축과 평행하다. 또한 다수의 도관이 상기 광파이프 특유의 광분포를 제어 할 수 있다. 상기 도관은 저렴한 합성수지 시트 물질로 제조될 수 있다.The present invention relates to a light pipe comprising a conduit formed to receive light at one end and distribute the light along the long direction of the light pipe, wherein the conduit is partially below the light pipe by mainly mirror reflection. And part of the light comprises a combination of mirror and diffuse reflecting surfaces arranged primarily to emit out of the light pipe by diffuse reflection. The reflecting surfaces are substantially parallel to the longitudinal axis of the light pipe. Multiple conduits can also control the light distribution specific to the light pipe. The conduits can be made of inexpensive synthetic resin sheet materials.

Description

합성수지 시트를 이용한 광파이프{LIGHT PIPE UTILIZING PLASTIC SHEETS}LIGHT PIPE UTILIZING PLASTIC SHEETS}

일반적으로 광파이프(light pipes)는 '총 내부 반사'(total internal reflection, TIR)를 제공하는 공기 경계면(air interface)을 구성하는 광학(optics) 물질로 제조된 파이프이다. 상기 공기 경계면은 광원(light source)으로부터의 빛을 넓은 영역으로 분포시킨다(distribute). 이와 같은 광파이프의 예로는 론 에이. 화이트헤드(Lorne A. Whitehead)의 미국특허 제4,260,220호 『8각 표면을 갖는 프리즘 도광관』(Prism Light Guide having Suface which are in Octature)이 있다. 미네소타 광업사(the Minnesota Mining and Manufacturing Company, 3M)는 광파이프를 구성하는데 유용한 '광학 광필름'(Optical Lighting Film, OLF)이라는 광학물질을 생산하고 있다. OLF의 일례가 미국특허 제4,906,070호에 설명되어 있다.In general, light pipes are pipes made of optics material that make up an air interface that provides 'total internal reflection' (TIR). The air interface distributes light from a light source over a wide area. An example of such a light pipe is Ron A. White Light (Lorne A. Whitehead), US Patent No. 4,260,220, Prism Light Guide having Suface which are in Octature. The Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M) produces optical materials called "Optical Lighting Films" (OLFs) that are useful for constructing light pipes. An example of an OLF is described in US Pat. No. 4,906,070.

통상적인 광파이프의 일문제는 타공된 은도금 합성수지(perforated silvered plastic) 또는 투명면 상의 복잡한 유전체 코팅(complex dielectric coatings)과 같은 마이크로-전사(轉寫) 프리즘(micro-replicated prisms)으로 구성된 광학 물질과 관련된다. 이러한 접근법은 상대적으로 복잡하고 비싸다.One problem with conventional light pipes is that optical materials consist of micro-replicated prisms, such as perforated silvered plastic or complex dielectric coatings on transparent surfaces. Related. This approach is relatively complex and expensive.

일반적인 광파이프의 또 다른 문제는 상기 물질들이 광원으로부터의 빛을 주변으로 비추도록 분포시키는 것과 관련하여 상대적으로 비효율적이라는 점이다. 예를 들어, TIR을 제공하는 광학 물질들은 물질 내에 빛을 포함하도록 설계되는데, 붙잡힌(trapped) 빛은 방출되기 전에 수많은 내부 반사를 겪게 되고, 이러한 각 내부반사 마다 소량의 광손실(light loss)을 일으키게 되어 결국, 누적된 손실효과는 심각해 진다.Another problem with common light pipes is that they are relatively inefficient with regard to distributing the light from the light source to the environment. For example, optical materials that provide TIR are designed to contain light in the material, where the trapped light undergoes numerous internal reflections before it is emitted, and each of these internal reflections produces a small amount of light loss. In the end, the cumulative loss effect becomes serious.

또한 광분포 균일성(light distribution uniformity)이 프리즘성(性) 필름(prismatic film)에서 문제가 될 수 있다. 광분포를 위하여 상기 물질들을 사용할 경우, 불균일성이 상기 물질들에 발생되어 빛이 누설된다. 이러한 광 누설(light leakage) 프로세스는 제어하기 어렵게 되어 넓은 영역에 걸쳐 분포된 빛의 광 출력(light output)은 상당한 변화를 겪는다.Light distribution uniformity can also be a problem in prismatic films. When the materials are used for light distribution, nonuniformity occurs in the materials and light leaks. This light leakage process becomes difficult to control so that the light output of light distributed over a wide area undergoes a significant change.

유럽특허공보 EP 0 889 285호에는 광분포를 위하여 프리즘성 필름 또는 TIR을 사용하지 않는 광분포 튜브를 설명하고 있다. 상기 물질들 대신에, 상기 공보에 설명된 광튜브는 튜브 내에 형성된 기하학적으로 복잡한 3차원 광 방향 재설정(redirecting) 구조체를 이용함으로써, 상기 구조체와 충돌하는 대부분의 빛은 광선(light beam)과 상기 구조체 사이의 교점에서 상기 파이프를 벗어나게 된다. 광원은 약 4°정도의 광선 퍼짐 반각(beam spread half angle)을 갖는 것이 가장 바람직하다.EP 0 889 285 describes a light distribution tube that does not use a prismatic film or TIR for light distribution. Instead of the materials, the light tube described in the publication uses a geometrically complex three-dimensional light redirecting structure formed within the tube, whereby most of the light that collides with the structure is directed to the light beam and the structure. At the intersection between them will be out of the pipe. Most preferably, the light source has a beam spread half angle of about 4 degrees.

이탈리아 푸빈(fubine)에 소재한 SPACE CANNON ILLUMINATION, INC에서 제조된 일명 'LITE HOSE'라는 제품은 1998년 가을에 유럽에서 처음 출시되었고, 미국에서는 1999년 봄에 출시되었다. 상기 'LITE HOSE'는 3°광선을 갖는 광원과 관련하여 이용되는 압출성형된 유백광(乳白光, opalescent) 방출 아크릴 튜브로 구성되어 있다. 상기 파이프의 크기는 100 내지 500mm이고 벽 두께는 3 내지 8mm이다. 좁은(narrow) 광선이 상기 파이프를 통한 장광(長光, long light) 방출을 제공하는데 사용된다. 상기 LITE HOSE의 주요 용도는 건물 외관의 극적인 효과를 위한 극장 조명이다.Manufactured by SPACE CANNON ILLUMINATION, INC in Fubine, Italy, the so-called 'LITE HOSE' was first launched in Europe in autumn 1998 and in the United States in spring 1999. The 'LITE HOSE' consists of an extruded opalescent emitting acrylic tube used in connection with a light source having 3 ° light. The pipes have a size of 100 to 500 mm and a wall thickness of 3 to 8 mm. Narrow light is used to provide long light emission through the pipe. The main use of the LITE HOSE is theater lighting for dramatic effects on building facades.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명의 일목적은 넓은 영역에 걸쳐 빛을 효율적으로 분포시키는 간단한 구조의 광파이프를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 광 분포에 있어 높은 균일성을 갖는 광파이프를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a light pipe having a simple structure that efficiently distributes light over a wide area. Another object of the present invention is to provide a light pipe having high uniformity in light distribution.

본 발명의 일특징에 따르면, 광파이프는 일단에서 빛을 받아들이고 그 장방향 부분을 따라 빛을 방출하도록 구성된 도관(conduit)을 포함한다. 상기 도관은 주로 거울 반사(specular reflecting)를 이용하여 광 파이프 아래로 빛의 일부를 통과시키고, 주로 확산 반사(diffuse reflection)를 이용하여 광 파이프 외부로 빛의 일부를 방출시키도록 배치된 거울 및 확산 반사 표면의 조합을 이용한다. 상기반사 표면들은 상기 광파이프의 세로축에 대하여 실질적으로 평행하다. 예를 들어, 상기 도관은 거울 반사를 위한 내부표면을 갖는 투명 합성수지 튜브와 이 튜브의 장방향을 따라 배열되어 튜브의 주변을 덮도록 되어 있어 확산 반사를 제공하는 불투명체를 포함할 수 있다. 상기 불투명 물질은 상기 튜브의 내면에 배열되어, 얕은(shallow) 광선 각도를 위한 거울 반사와 보다 높은(higher) 광선 각도를 위한 확산 반사의 조합을 제공한다. 선택적으로, 상기 불투명 물질은 상기 튜브의 외면에 배열되어, 튜브 물질과 함께 낮은 광선 각도를 위한 거울 반사 및 높은 광선 각도를 위한 확산 반사의 조합을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 도관은 압축성형 합성수지 또는 튜브로 형상화 될 수 있는 합성수지 시트 물질로 제조될 수 있다.According to one aspect of the invention, the light pipe comprises a conduit configured to receive light at one end and emit light along its longitudinal portion. The conduit is a mirror and diffuser arranged to pass a portion of the light down the light pipe primarily using specular reflecting and to emit a portion of light out of the light pipe primarily using diffuse reflection. A combination of reflective surfaces is used. The reflective surfaces are substantially parallel to the longitudinal axis of the light pipe. For example, the conduit may comprise a transparent plastic tube having an inner surface for mirror reflection and an opaque body arranged along the long direction of the tube to cover the periphery of the tube to provide diffuse reflection. The opaque material is arranged on the inner surface of the tube to provide a combination of specular reflection for shallow beam angle and diffuse reflection for higher beam angle. Optionally, the opaque material can be arranged on the outer surface of the tube to provide a combination of specular reflection for low light angles and diffuse reflection for high light angles with the tube material. For example, the conduit can be made of a synthetic resin sheet material that can be shaped into a compression molded resin or tube.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 광파이프는 일단에서 빛을 받아들여 광파이프의 장방향을 따라 빛을 분포시키도록 구성된 다수의 도관을 포함하고 있다. 상기 도관들은 일정 간격을 두고 서로 편심(offset)되어 있어 주로 거울 반사에 의하여 광파이프의 아래로 빛의 일부를 통과시키고, 주로 확산 반사에 의하여 광파이프 밖으로 빛의 일부를 방출하도록 배치된 거울 및 확산 반사면의 조합을 제공한다. 몇몇 예들에서, 상기 도관의 수는 광파이프의 길이를 따라 변한다. 다른 예들에서, 상기 도관들 중 적어도 하나의 길이는 나머지 도관들과 다르다. 앞서 설명한 바와 같이, 각 도관은 압출성형 합성수지 또는 튜브로 형상화되는 합성수지 시트 물질로 제조될 수 있다. 대부분의 실시예에서, 최외각 도관 외의 각 도관은 그 내외면 모두에 윤내기 마무리(gloss finish)된 투명한 합성수지를 포함하고 있다. 몇몇 예에서, 최외각 도관은 내면이 윤내기 마무리되고 외면이 확산마무리(diffuse finish)된 투명한 합성수지를 포함하고 있다. 상기 광파이프는 최외각 도관의 장방향으로 배열되어 상기 최외각 도관의 주변부를 덮는 불투명 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 불투명 물질은 최외각 도관에 배열되어 얕은 광선 각도를 위한 거울 반사와 높은 광선 각도를 위한 확산 반사의 조합을 제공할 수 있다. 선택적으로, 상기 불투명 물질은 상기 최외각 도관의 외면에 배열되어 상기 도관 물질과 함께 얕은 광선 각도를 위한 거울 반사와 높은 광선 각도를 위한 확산 반사의 조합을 제공할 수 있다.According to another feature of the invention, the light pipe comprises a plurality of conduits configured to receive light at one end and distribute the light along the long direction of the light pipe. The conduits are offset from one another at regular intervals to pass a portion of the light down the light pipe, mainly by mirror reflection, and are arranged to emit a portion of light out of the light pipe, mainly by diffuse reflection. Provide a combination of reflective surfaces. In some examples, the number of conduits varies along the length of the light pipe. In other examples, the length of at least one of the conduits is different from the remaining conduits. As discussed above, each conduit may be made of a synthetic resin sheet material shaped into an extruded synthetic resin or tube. In most embodiments, each conduit other than the outermost conduit comprises transparent synthetic resin that has a gloss finish on both its inner and outer surfaces. In some instances, the outermost conduit includes a transparent synthetic resin with a polished inner surface and a diffuse finish on the outer surface. The light pipe may further comprise an opaque material arranged in the longitudinal direction of the outermost conduit to cover the periphery of the outermost conduit. The opaque material may be arranged in the outermost conduit to provide a combination of specular reflection for shallow beam angles and diffuse reflection for high beam angles. Optionally, the opaque material can be arranged on the outer surface of the outermost conduit to provide a combination of specular reflection for shallow light angles and diffuse reflection for high light angles with the conduit material.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 광분포 시스템은 30°보다 적은 완전 광선 각도를 갖는 광선을 제공하는 광원과, 광원으로부터의 광선을 그 일단에서 받아 들여 광파이프의 장방향을 따라 분포시키도록 구성된 광파이프를 포함하며, 상기 광파이프는 주로 거울반사를 이용하여 상기 광파이프의 아래로 빛의 일부를 통과시키고 주로 확산 반사를 이용하여 상기 광파이프의 외부로 빛의 일부를 방출하도록 배열된 거울 및 확산 반사면의 조합을 포함한다. 바람직하게는, 상기 광원은 20°보다 작은 완전 광선 각도를 갖는 광선을 제공한다. 이러한 광원의 예로는 태양광이 있다. 상기 광분포 시스템은 광원으로부터 먼 광파이프의 일단을 덮는 말단덮개를 더 포함하며, 상기 말단덮개는 광파이프 아래에 설치되어 광파이프로 빛을 되돌리도록 형성된 반사 표면을 갖는다. 몇몇 예에서, 상기 광파이프는 실질적으로 동심원을 이루는 제1 및 제2 도관을 포함하며, 상기 분포 시스템은 상기 제1 도관을 지지하는 제1 지지(mounting) 장치와, 제2 도관을 지지하며, 제2 도관 내 제1 지지장치와 제1 도관을 수용/지지하는 제2 지지장치를 더 포함하고 있다. 바람직하기로는, 상기 제1 및 제2 지지장치는 제1 및 제2 도관을 접하지 않게 지지하는 것이 적절하다.According to another feature of the invention, a light distribution system is configured to receive a light source providing a light beam having a full light beam angle of less than 30 °, and to receive the light beam from the light source at one end and distribute it along the long direction of the light pipe. A light pipe comprising: a mirror arranged to pass a portion of light down the light pipe primarily using mirror reflections and to emit a portion of light out of the light pipe primarily using diffuse reflections; A combination of diffuse reflective surfaces. Preferably, the light source provides a light beam having a full light beam angle of less than 20 °. An example of such a light source is sunlight. The light distribution system further includes an end cover covering one end of the light pipe away from the light source, the end cover having a reflective surface formed under the light pipe and configured to return light to the light pipe. In some examples, the light pipe includes substantially concentric first and second conduits, the distribution system supporting a first mounting device for supporting the first conduit, a second conduit, And a second support device for receiving / supporting the first support device and the first conduit in the second conduit. Preferably, the first and second support devices are suitable for supporting the first and second conduits so that they do not come into contact.

이상에서 설명한 본 발명의 목적, 특징, 장점은 개별적 및 조합되어 달성될 수 있다. 본 발명은 청구범위에서 명확하게 언급하지 않는 한 이러한 상기 특징들(aspects) 둘 또는 셋이 필요한 것으로 해석되어서는 안 된다.The objects, features, and advantages of the present invention described above can be achieved individually and in combination. The invention should not be construed as requiring two or three of these aspects unless expressly stated in the claims.

본 발명은 광원으로부터 빛을 분포시키는 광파이프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 간단한 합성수지 시트 물질로 구성되는, 저렴하고 효율이 뛰어난 광파이프에 관한 것이다.The present invention relates to an optical pipe for distributing light from a light source, and more particularly to an inexpensive and efficient light pipe composed of a simple synthetic resin sheet material.

도 1은 거울 반사를 나타내는 투명한 물질의 개략적인 종단면도,1 is a schematic longitudinal cross-sectional view of a transparent material showing mirror reflection;

도 2는 거울 및 확산 반사 모두를 나타내는 불투명 물질의 개략적인 종단면도,2 is a schematic longitudinal cross-sectional view of an opaque material showing both mirror and diffuse reflection,

도 3은 거울 반사를 나타내는 대표 투명 물질에 대한 반사도(reflectivity) 대 입사각 그래프,3 is a graph of reflectivity versus angle of incidence for a representative transparent material exhibiting mirror reflection,

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광파이프의 개략적인 종단면도,4 is a schematic longitudinal sectional view of the light pipe according to the first embodiment of the present invention;

도 5는 확산 반사성 물질과 충돌하는 광선의 개략도,5 is a schematic diagram of light rays impinging upon a diffusely reflective material,

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 강파이프의 개략적인 종단면도,6 is a schematic longitudinal sectional view of a steel pipe according to a second embodiment of the present invention;

도 7은 도 6의 선7-7을 따라 절개한 광파이프의 개략적인 횡단면도,FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the light pipe cut along the line 7-7 of FIG. 6;

도 8 내지 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광파이프에 대한 다른 구조물들의 개략도,8 to 11 are schematic views of other structures for the light pipe according to the second embodiment of the present invention,

도 12는 본 발명에 따른 광파이프의 대안적인 구성에 대한 개략적인 횡단면도,12 is a schematic cross sectional view of an alternative configuration of a light pipe according to the present invention;

도 13은 도 12의 광파이프 내면과 충돌하는 광선의 개략도,FIG. 13 is a schematic diagram of light rays impinging on the inner surface of the light pipe of FIG. 12;

도 14는 양면 윤내기 마무리된 합성수지 시트를 이용한 본 발명에 따른 광파이프의 광출력 양상도,14 is a light output side view of the light pipe according to the present invention using a double-sided polished synthetic resin sheet,

도 15는 윤내기 마무리된 내면 및 윤지우기 마무리된 외면을 갖는 합성수지 시트를 이용한 본 발명에 따른 광파이프의 광출력 양상도,15 is a light output aspect diagram of the light pipe according to the present invention using a synthetic resin sheet having an inner surface of which has been polished and an outer surface of which has been polished;

도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광파이프의 개략적인 광출력 횡단면도,16 is a schematic light output cross-sectional view of a light pipe according to a third embodiment of the present invention;

도 17은 본 발명에 따른 반구형 광파이프의 개략적인 횡단면도,17 is a schematic cross-sectional view of a hemispherical light pipe according to the present invention,

도 18 내지 도 20은 본 발명에 따른 다른 형상의 광파이프에 대한 개략적인 횡단면도,18 to 20 is a schematic cross-sectional view of a light pipe of another shape according to the present invention,

도 21은 본 발명에 따른 광파이프 성형을 위한 예비 제조단계에서의 제1 합성수지 시트의 개략도,21 is a schematic view of a first synthetic resin sheet in a preliminary manufacturing step for forming a light pipe according to the present invention;

도 22는 본 발명에 따른 광파이프 성형을 위한 예비단계에서의 제2 합성수지 시트의 개략도,22 is a schematic view of a second synthetic resin sheet in a preliminary step for forming a light pipe according to the present invention;

도 23은 본 발명에 따른 광파이프의 바람직한 제1 구성에 대한 횡단면도,23 is a cross sectional view of a first preferred configuration of the light pipe according to the present invention;

도 24는 본 발명에 따른 광파이프의 바람직한 제2 구성에 대한 횡단면도,24 is a cross sectional view of a second preferred configuration of the light pipe according to the present invention;

도 25 및 도 26은 통상적인 TIR 광파이프와 본 발명에 따른 광파이프의 광출력 비교 그래프,25 and 26 are graphs comparing the light output of a conventional TIR light pipe and the light pipe according to the present invention;

도 27은 본 발명의 다른 특징에 따른 제1 광파이프 지지장치에 대한 사시도,27 is a perspective view of a first light pipe support device according to another feature of the present invention;

도 28은 본 발명에 따른 제2 광파이프 지지장치에 대한 사시도,28 is a perspective view of a second light pipe support device according to the present invention;

도 29는 본 발명의 다른 특징에 따른 광파이프 결합장치에 대한 개략도,29 is a schematic view of a light pipe coupling device according to another feature of the present invention;

도 30은 도 29의 선 30-30을 따라 절개한 광파이프 결합장치의 횡단면도,30 is a cross-sectional view of the light pipe coupling device cut along the line 30-30 of FIG. 29,

도 31은 본 발명에 따른 제1 광파이프 말단덮개에 대한 횡단면도,31 is a cross-sectional view of a first light pipe end cover according to the present invention;

도 32는 본 발명에 따른 제2 광파이프 말단덮개에 대한 횡단면도,32 is a cross-sectional view of a second light pipe end cover according to the present invention;

도 33은 본 발명에 따른 광파이프에 사용되기에 적합한 렌즈 시스템의 개략도,33 is a schematic diagram of a lens system suitable for use in a light pipe according to the present invention;

도 34는 도 33의 선 34-34를 따라 절개한 렌즈 시스템의 횡단면도이다.FIG. 34 is a cross sectional view of the lens system cut along the line 34-34 of FIG. 33.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 광파이프에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 도면의 동일한 참조부호는 동일한 기능을 갖는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, an optical pipe according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like members having the same function.

이하의 설명은 본 발명의 완벽한 이해를 위한 특정 구조물, 인터페이스, 기술 등에 대한 특정례를 설명하기 위한 것이며 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 그러나 당업자라면 본 명세서의 상세한 설명으로부터 다른 예를 실시할 수 있는 것은 자명하다. 다시 말하면, 공지의 구조, 장치, 방법에 대한 상세한 설명은 본 발명이 불필요한 설명으로 불명료해지지 않도록 생략되었다.The following description is intended to illustrate specific examples of particular structures, interfaces, techniques, etc. for a thorough understanding of the present invention and should not be construed as limiting. However, it will be apparent to one skilled in the art that other examples may be made from the detailed description herein. In other words, detailed descriptions of well-known structures, devices, and methods have been omitted so as not to obscure the present invention from unnecessary description.

TIR 파이프는 완전 광선 각도 54° 내지 56°에 달하는 광선을 효율적으로 내포할 수 있다. 그러나 상기 TIR 파이프를 벗어나는 빛은 상기 각도 범위를 넘어서 비산(scatter)될 수밖에 없다. 이러한 TIR 파이프에 비하여, 본 발명에 따른광파이프의 파이프 물질에는 어떠한 빛도 내포되지 않는다. 본 발명은 보다 좁은 광산 각도를 갖는 광원을 이용한다. 도 5 내지 도 12를 살펴보면, 얕고 거의 평행한 광선과 같은 반사 성분을 제외한 다른 모든 광선은 실질적으로 되튐(bounces)에 의하여 본 발명의 광파이프를 벗어날 가능성이 있다. 앞서 설명한 바와 같이, TIR 파이프는 입사광의 일부를 억제 테이퍼각(containment cone angle) 범위를 벗어나 비산(scatter)되도록 하기 위하여 OLF 물질 내의 추출장치 또는 불균일성을 이용한다. 그러나 본 발명에 비하여, 상기 빛의 유효(significant) 부분은 상기 테이퍼각 범위 내에 머물러 있어 상기 파이프로부터 배출되기 위하여 추출장치와 다중 반응을 겪게 된다. 그러므로 TIR 파이프는 전형적으로 단위 길이 당 파이프를 벗어나는 보다 많은 되튐(bounces)을 보여, 본 발명과 같거나 보다 큰 되튐 당 효율 손실을 겪는다. 결과적으로 본 발명은 광 방출 전에는 상대적으로 거의 되튐이 없고, 되튐 당 손실이 적으므로 보다 좁은 광선 각도 광원에 대하여 보다 효율적이다.TIR pipes can efficiently contain rays that reach a full ray angle of 54 ° to 56 °. However, light leaving the TIR pipe is bound to scatter beyond the angle range. Compared with such TIR pipes, no light is contained in the pipe material of the light pipe according to the invention. The present invention uses a light source with a narrower mine angle. 5-12, all other light rays, except for reflective components, such as shallow, nearly parallel light rays, are likely to escape the light pipe of the present invention by substantially bounces. As described above, the TIR pipe uses an extractor or non-uniformity in the OLF material to cause some of the incident light to scatter out of the containment cone angle range. However, in comparison to the present invention, the significant portion of the light remains within the taper angle range and undergoes multiple reactions with the extraction device to exit the pipe. Therefore, TIR pipes typically show more bounces off the pipe per unit length, resulting in an efficiency loss per bounce that is equal to or greater than the present invention. As a result, the present invention is relatively efficient before light emission and has less loss per bounce, which makes it more efficient for narrower beam angle light sources.

유럽특허공보 EP 0 889 285호에 설명된 광튜브와 비교하여, 본 발명은 훨씬 간략한 구성을 제공한다. 본 발명은 실질적으로 광파이프 세로축과 평행한 반사면을 이용한다. 다시 말하면 본 발명은 복잡한 내부 구조물을 이용하지 않는다. 상기 유럽특공보에 설명된 광튜브가 프리즘성(prismatic) 필름의 사용을 피하고 있음에도 불구하고, 상기 튜브는 명백히 기하학적으로 복잡한 3차원 광 방향 재설정(redirecting) 구조체를 필요로 한다. 상기 구조체는 튜브의 본체부를 따라 연장되어 광원으로부터 먼 튜브 횡단면 면적을 점진적으로 한계짓는 점감(漸減,tapered) 추출장치(extractor)이다. 결과적으로 상기 유럽특허공보의 광튜브는 본 발명 보다 훨씬 좁은 광선을 필요로 한다. 상기 공보 어디에도 본 발명의 작동원리 또는 간략한 구조를 제시하고 있지 않다.Compared to the light tubes described in EP 0 889 285, the present invention provides a much simpler configuration. The present invention utilizes a reflective surface that is substantially parallel to the longitudinal axis of the light pipe. In other words, the present invention does not use complex internal structures. Although the light tubes described in the EP have avoided the use of prismatic films, the tubes require a three-dimensional light redirecting structure that is clearly geometrically complex. The structure is a tapered extractor that extends along the body of the tube and gradually limits the tube cross-sectional area away from the light source. As a result, the optical tube of the European patent publication requires much narrower light rays than the present invention. Neither of the above publications suggests a principle or brief structure of the invention.

본 발명은 다음의 광분산 원리를 응용한 것이다. 첫 번째, 얕은 입사각을 위한 윤내기 마무리된 합성수지는 좋은 거울 반사면을 제공한다. 특히, 윤이 나는 합성수지는 얕은 각도에서 높은 프레넬(Fresnel) 반사 효율로 인하여 반짝이는 반사성을 보인다. 두 번째, 얕은(shallow) 입사각을 위한 많은 통상적인 불투명 물질은 거울 및 확산 반사의 조합을 보인다. 본 발명에 따르면, 이러한 원리들의 연합(combine)으로 가격이 낮고, 효율적이며, 적절한 광원으로부터 균일한 광분산을 보이는 조명제품을 제공할 수 있다.The present invention applies the following light scattering principle. First, the polished synthetic resin for shallow incidence provides a good mirror reflecting surface. In particular, glazed synthetic resins show shiny reflections due to their high Fresnel reflection efficiency at shallow angles. Second, many conventional opaque materials for shallow incidence angles show a combination of mirror and diffuse reflection. According to the present invention, a combination of these principles can provide a lighting product which is low in cost, efficient and exhibits uniform light dispersion from a suitable light source.

도 1은 거울 반사를 보이는 투명한 물질의 개략적인 종단면도로서, 광선 B1은 입사각 θ1로 상기 물질(1)과 충돌한다. 광선 BS의 일부는 거울반사되고 광선 BT의 일부는 투과된다.(도 1에서 굴절(refraction)은 무시하였다) BS와 BT의 상대량은 상기 물질(1)과 입사각 θ1의 특성에 의존한다. 도 1에 도시된 효과는 폴리카보네이트, 아크릴, PET, PETG와 같은 통상적으로 가장 저렴한 합성수지 시트 물질에서 관찰된다.1 is a schematic longitudinal cross-sectional view of a transparent material exhibiting specular reflection, in which ray B1 impinges on the material 1 at an incident angle θ 1 . Part of the light beam B S is specularly reflected and part of the light beam B T is transmitted (refraction is ignored in FIG. 1). The relative amounts of B S and B T are characteristic of the material 1 and the incident angle θ 1 Depends on The effect shown in Figure 1 is typically observed in the most inexpensive synthetic resin sheet materials such as polycarbonate, acrylic, PET, PETG.

도 2는 거울 및 확산 반사 모두를 보이는 불투명 물질의 개략적인 종단면도로서, 광선 B2는 입사각 θ2로 상기 물질(2)과 충돌한다. 광선 BS의 일부는 거울반사되고 광선 BD의 일부는 확산 반사된다. BS와 BD의 상대량은 상기 물질(2)과 입사각 θ2에 의존한다. 도 2에 도시된 효과는 백색 비닐 테이프, 플로링(flooring) 테이프, PVC 및 다른 아플리케(appliques)와 같은 저렴하며 통상적으로 이용할 수 있는 다양한 물질에서 관찰된다.FIG. 2 is a schematic longitudinal cross-sectional view of an opaque material showing both mirror and diffuse reflection, with light beam B 2 colliding with the material 2 at an incident angle θ 2 . Part of the beam B S is mirror reflected and part of the beam B D is diffusely reflected. The relative amount of B S and B D depends on the material 2 and the incident angle θ 2 . The effect shown in FIG. 2 is observed in various inexpensive and commonly available materials such as white vinyl tape, flooring tape, PVC and other appliques.

도 3은 거울 반사를 보이는 대표적인 투명 물질에 대한 반사도 대 입사각 그래프로서, 입사광이 물질표면과 거의 평행한 곳에서의 얕은 입사각에 대하여, 프레넬(Fresnel) 반사는 매우 효율적일 수 있다. 도 3은 약 1.58의 반사 지수(index)를 갖는 유전체 표면에 대하여 반사도 대 입사각을 나타낸 것이다.3 is a graph of reflectivity versus angle of incidence for a representative transparent material exhibiting specular reflection, where Fresnel reflections can be very efficient for shallow incidence angles where incident light is substantially parallel to the material surface. 3 shows reflectivity versus incidence angle for a dielectric surface having a reflection index of about 1.58.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광파이프의 개략적인 종단면도로서, 광파이프(4)는 상대적으로 낮은 반사지수를 갖는 투명한 합성수지 도관(6, conduit)을 포함하고 있다. 상기 광파이프를 통하여 빛을 효율적으로 그리고 균일하게 분포시키기 위하여, 빛의 일부는 상기 파이프의 아래로 통과되어야 하고, 일부는 상기 광파이프를 벗어나야만 한다. 본 발명에 따르면, 거울 반사 성분과 확산 반사 성분 모두를 갖는 물질은 상기 파이프의 장방향을 따라 배치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 반사 물질(8)은 상기 도관(6)의 내면에 배치되어 있다. 상기 물질(8)은 거울 반사 성분과 확산 반사 성분 모두를 제공한다. 광선은 상대적으로 약 30°보다 작은 완전 광선 각도를 갖는다. 예를 들어, 약 1.5의 반사지수를 갖는 합성수지에 대해서는 상대적으로 15°내지 20°보다 작은 좁은 완전 광선 각도를 갖는 광선이 바람직하다. 보다 낮은 광선 각도의 빛은 주어진 광파이프의 길이와 형상 비율에 대하여 보다 낮은 되튐을 초래하므로 광분포 효율을 개선시킨다.Fig. 4 is a schematic longitudinal sectional view of the light pipe according to the first embodiment of the present invention, in which the light pipe 4 comprises a transparent synthetic conduit 6 having a relatively low reflection index. In order to distribute the light efficiently and uniformly through the light pipe, some of the light must pass under the pipe and some must exit the light pipe. According to the invention, a material having both a specular reflective component and a diffuse reflective component is arranged along the long direction of the pipe. As shown in FIG. 4, reflective material 8 is disposed on the inner surface of the conduit 6. The material 8 provides both a specular reflective component and a diffuse reflective component. The light beam has a full light beam angle of relatively less than about 30 °. For example, for synthetic resins having a reflection index of about 1.5, light rays having a narrow perfect light beam angle of less than 15 ° to 20 ° are preferred. Lower light beam angles result in lower bounces for a given light pipe length and shape ratio, thus improving light distribution efficiency.

반사성(reflective) 말단덮개 또는 거울(mirror)은 광원(10) 반대편 광파이프(4) 말단에 위치할 수 있다. 바람직하게는 상기 거울은 광분포 및/또는 효율을 개선시키는 각도(약 ±10°)로 기울어져 있다. 대안적으로, 상기 거울은 빛의 방향을 광파이프로 재설정하기 위한 만곡면을 가질 수 있다. 상기 광파이프(4)는 또한 광원(10)과 가장 근접한 말단에서 투명한 합성수지 평판(plate) 또는 렌즈로 밀봉될 수 있다. 상기 평판 또는 렌즈는 반(反, anti)-반사성 코팅을 포함할 수 있다.A reflective end cover or mirror may be located at the end of the light pipe 4 opposite the light source 10. Preferably the mirror is tilted at an angle (about ± 10 °) to improve light distribution and / or efficiency. Alternatively, the mirror may have a curved surface to redirect the light to the light pipe. The light pipe 4 may also be sealed with a transparent plastic plate or lens at the end closest to the light source 10. The plate or lens may comprise an anti-reflective coating.

도 5는 상기 반사 물질(8)과 충돌하는 광선의 개략도로서, 광선(12)는 상대적으로 얕은 입사각 상태에 있으며 상기 광파이프의 아래로 통과되는 거울 성분(14)을 생성시킨다. 반사가 첫 번째 면에서 발생되므로, 상기 광선은 각 ks사에 따라 상기 물질을 통과할 수 없으므로 되튐(bounce) 당 손실이 보다 낮게 된다. 상기 물질(8)과 충돌하는 광선(12)은 또한 광파이프(4)를 벗어나는 상대적으로 보다 높은 입사각에서 확산 성분(16)을 생성시킨다. 상기 빛이 광파이프(4) 내부에서 소량의 되튐만을 발생시키고, 낮은 시트 내(in-sheet) 손실을 갖는 상대적으로 얇은 합성수지 시트가 사용되므로 인하여, 상기 파이프 물질 내의 손실은 낮고 광분포는 매우 효율화된다.5 is a schematic view of a light beam impinging the reflective material 8, which produces a mirror component 14 which is in a relatively shallow angle of incidence and which passes underneath the light pipe. Since reflection occurs on the first side, the ray cannot pass through the material at each ks yarn, resulting in lower losses per bounce. Light rays 12 impinging on the material 8 also produce a diffusion component 16 at a relatively higher angle of incidence that leaves the light pipe 4. Since the light generates only a small amount of bounce inside the light pipe 4 and a relatively thin plastic sheet with low in-sheet loss is used, the loss in the pipe material is low and the light distribution is very efficient. do.

다행스럽게도, 적절한 광파이프 물질은 저렴하며 손쉽게 구할 수 있다. 예를 들어, 많은 종류의 접착 테이프는 그 비접착성 면에 거울 반사 성분과 확산 반사 성분 모두를 갖고 있다. 각 성분의 상대 등급(magnitude)은 입사각 함수에 따라 변화된다. 다시 말하면, 테이프를 직상방(즉, 높은 입사각)에서 바라볼 때 테이프는 무광택(dull) 마무리(finish)된 것처럼 보이고, 상기 테이프를 측면(즉, 얕은 입사각)에서 바라볼 때 테이프는 윤내기(glossy) 마무리된 것처럼 보인다. 대표적인 테이프로는 미네소타 광업사(Minnesota Manufacturing and Mining Company)의 3M#471과 맥매스터-카(MacMaster-Carr)社의 #6029T118이 있는데, 이들은 모두 백색 비닐 테이프이다. 이러한 특정 테이프들은 예시적이고 비제한적인 것이다. 일반적으로 임의의 순백색 또는 이와 유사한 특징을 갖는 반사성 물질이 사용하기에 좋다.Fortunately, suitable light pipe materials are inexpensive and readily available. For example, many kinds of adhesive tapes have both a specular reflective component and a diffuse reflective component on its non-adhesive side. The relative magnitude of each component varies with the angle of incidence function. In other words, the tape appears to be dull finished when looking at the tape from above (ie, high angle of incidence), and the tape is glossy when viewed from the side (ie, shallow angle of incidence). It seems to be finished. Typical tapes include 3M # 471 from Minnesota Manufacturing and Mining Company and # 6029T118 from MacMaster-Carr, both of which are white vinyl tapes. These particular tapes are exemplary and non-limiting. In general, reflective materials having any pure white or similar characteristics are preferred for use.

또한 다행스럽게도, 적절한 도관 물질들도 저렴하며 쉽게 구할 수 있다. 예를 들어, 도관(6)은 0.5mm(0.020 인치)의 두께를 갖는 투명한 폴리카보네이트로 구성할 수 있다. 다른 등급(grades)의 합성수지는 광파이프의 사용환경(예를 들어, UV 저항성 물질은 야외에서 사용되기에 적합하다)에 맞추어 선택된다. 다른 적합한 물질들로는 PET, PETG, 아크릴 등이 있다. 이와 같은 합성수지들은 다양한 길이와 폭으로 주문할 수 있다. 상기 도관(6)은 예를 들어 상기 파이프의 사용처에 알맞은 폭을 갖는 합성수지를 원하는 길이로 설계하여(laying out) 제조할 수 있다. 상기 물질(8)은 상기 합성수지의 원하는 표면에 적용된다. 다음으로 상기 합성수지는 원통을 형성하도록 압연시킨(roll) 후, 그 양 말단을 접합부위에서 테이프로 감거나, 접착하거나 겹쳐지게 할 수 있다. 상기 접합부위는 테이프로 감는 것과는 다른 접합 또는 초음파 용접과 같은 방법으로 봉합될 수 있다. 선택적으로는 상기 접합부위는 광파이프 구조물을 지탱하는 다른 수단이 제공된다면 전혀 봉합될 필요가 없다. 상기 도관을 형성하는 다른 방법은 당업자에게 명백하다.Fortunately, suitable conduit materials are also inexpensive and readily available. For example, the conduit 6 may consist of transparent polycarbonate having a thickness of 0.5 mm (0.020 inch). Different grades of synthetic resins are selected to suit the environment in which the light pipes are used (eg UV resistant materials are suitable for outdoor use). Other suitable materials include PET, PETG, acrylics and the like. Such resins can be ordered in various lengths and widths. The conduit 6 can be produced, for example, by laying out a synthetic resin having a width suitable for the use of the pipe. The material 8 is applied to the desired surface of the synthetic resin. Next, the synthetic resin may be rolled to form a cylinder, and then both ends thereof may be taped, bonded or overlapped at the joint. The joint can be sealed by a method other than winding with tape or by ultrasonic welding. Optionally, the junction does not need to be sealed at all if other means are provided to support the light pipe structure. Other methods of forming such conduits are apparent to those skilled in the art.

적절한 광원에는 원하는 광선 각도를 발생시킬 수 있는 임의의 고휘도(高輝度) 광원이 포함된다. 예를 들어, 스포트라이트(spotlight)는 전형적으로 작은 광선 각도를 생성시킨다. 다른 적절한 광원으로는 PCT 공개 WO 99/36940호, 『고주파 유도 램프 및 전력 오실레이터』(High Frequency Conductive Lamp and Power Oscillator)에 설명된 램프가 있는데, 이 램프는 필요한 광선 각도를 생성시키는 적절한 광학(optics)을 갖는다. 또 다른 적절한 광원으로는 미국특허 제5,404,076호, 『황 함유 램프』(Lamp Including Sulfur)가 있는데, 이 램프는 마이크로파 구동 황 또는 셀레늄 램프이다. 바람직하게는, 이러한 램프가 미국특허 제5,903,091호의 도 14에 도시된 바와 같이 필요한 광선 각도를 발생시키는 적절한 광학을 갖는 반사성(reflective) 마이크로파 공동(cavity)으로 구성되는 것이 좋다. 바람직한 마이크로파 구경(口徑, aperture) 램프는 미국특허출원 제60/133,885호, 『고휘도 마이크로파 램프』(High Brightness Microwave Lamp)에 설명되어 있다.Suitable light sources include any high brightness light source capable of generating the desired light angle. For example, spotlights typically produce small beam angles. Other suitable light sources include lamps described in PCT Publication No. WO 99/36940, High Frequency Conductive Lamp and Power Oscillator, which provide suitable optics for generating the required beam angle. Has Another suitable light source is US Pat. No. 5,404,076, Lamp Including Sulfur, which is a microwave driven sulfur or selenium lamp. Preferably, such a lamp is composed of a reflective microwave cavity with suitable optics to generate the required beam angle as shown in FIG. 14 of US Pat. No. 5,903,091. Preferred microwave aperture lamps are described in US patent application Ser. No. 60 / 133,885, "High Brightness Microwave Lamps."

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광파이프의 개략적인 종단면도로서, 다수의 합성수지 물질층이 광파이프를 통과하는 빛을 분산시키는데 이용된다. 광원(20)은 상대적으로 좁은 광선 각도를 갖는 광선을 광파이프(24)의 일단으로 공급한다. 상기 광파이프(24)는 내측 파이프(26) 및 외측 파이프를 포함하고 있다. 반사 물질(30)은 상기 외측 파이프(28)의 내면에 배치되어 있다. 이 반사성 물질(30)은 거울 및 확산 반사 성분 모두를 갖는다. 바람직하게는 상기 반사 물질(30)은 광파이프(24) 길이 전체로 확장되어 있는 것이 좋다.6 is a schematic longitudinal sectional view of a light pipe according to a second embodiment of the present invention, in which a plurality of resin material layers are used to disperse light passing through the light pipe. The light source 20 supplies light rays having a relatively narrow light beam angle to one end of the light pipe 24. The light pipe 24 includes an inner pipe 26 and an outer pipe. Reflective material 30 is disposed on the inner surface of the outer pipe 28. This reflective material 30 has both a mirror and a diffuse reflective component. Preferably, the reflective material 30 extends the entire length of the light pipe 24.

상기 내측 파이프(26)와 외측 파이프(28) 사이에는 공극(空隙, air gap)(32)이 위치한다. 이 공극은 상기 양 파이프 사이의 이중 반사로 인한 상기 광파이프 내 빛의 감금(confinement) 현상을 개선하고 상기 내외측 파이프(26)(28)가 접할 경우에 발생될 수 있는 빛의 손실을 방지하기 위한 공기-파이프 경계면(interface)을 제공한다. 바람직하게는 상기 공극(32)은 크기(size)가 중요하지 않지만, 1 내지 2mm의 폭을 갖는 것이 좋다. 적절한 스페이서(spacer) 부재(미도시 됨)는 상기 광파이프의 장축을 따라 상기 공극을 유지하는데 사용된다. 예를 들어, 상기 공극은 상기 양 파이프 사이에 위치한 다수의 투명 합성수지 링에 의하여 상기 광파이프(24) 전체 길이에 걸쳐 형성될 수 있다. 선택적으로는, 상기 내측 파이프(26)를 나이론 줄과 같은 것으로 감아서 상기 공극을 형성시킬 수도 있다. 다른 방법으로는, 상기 합성수지 시트에 적절한 공극을 제공하도록 늑재(肋材, ribs) 또는 돌조(embossments)를 형성시킬 수 있다.An air gap 32 is located between the inner pipe 26 and the outer pipe 28. This void improves the confinement of light in the light pipe due to double reflection between the two pipes and prevents the loss of light that can occur when the inner and outer pipes 26 and 28 are in contact. Provide an air-pipe interface for the Preferably, the pore 32 is not critical in size, but preferably has a width of 1 to 2 mm. Suitable spacer members (not shown) are used to maintain the voids along the long axis of the light pipe. For example, the voids may be formed over the entire length of the light pipe 24 by a plurality of transparent synthetic resin rings located between both pipes. Optionally, the inner pipe 26 may be wound with a nylon string to form the void. Alternatively, ribs or embossments can be formed to provide suitable voids in the synthetic sheet.

도 7은 도 6의 선 7-7을 따라 절개한 광파이프의 횡단면도로서, 상기 내외측 파이프(26)(28)는 동심원을 이루고 있다. 상기 반사 물질(30)은 상기 외측 파이프(28)의 내면에 배치되어 일부 내주면을 덮고 있다. 상기 반사 물질로 덮인 일부 내주면은 원하는 광출력을 제공하기 위하여 다양해 질 수 있다. 상기 반사 물질(30)과 충돌하는 빛의 일부는 프레넬(Fresnel) 반사 효과에 의하여 잘 잡혀 있지 않는(not well contained) 광선으로 분산된다(scattered). 이러한 광선은 주로 테이프의 표면에 직교하는 방향으로 상기 반사 물질(30)로부터 분산된다. 예를 들어 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 광파이프(24) 횡단면의 상부 반원에 위치한 반사 물질로 인하여, 반사 물질(30)로부터 분산된 빛은 주로 상기 광파이프(24)의 하부 반원 쪽으로 향한다.FIG. 7 is a cross-sectional view of the light pipe cut along the line 7-7 of FIG. 6, wherein the inner and outer pipes 26 and 28 form concentric circles. The reflective material 30 is disposed on the inner surface of the outer pipe 28 and covers a portion of the inner circumferential surface. Some inner circumferential surfaces covered with the reflective material can be varied to provide the desired light output. Some of the light impinging on the reflective material 30 is scattered into not well contained light rays by the Fresnel reflection effect. These light rays are mainly dispersed from the reflective material 30 in a direction orthogonal to the surface of the tape. For example, as shown in FIG. 7, due to the reflective material located in the upper semicircle of the cross section of the light pipe 24, the light scattered from the reflecting material 30 is mainly directed towards the lower semicircle of the light pipe 24. .

일반적으로, 본 발명에 따른 광파이프의 투과능(transmission capability)은 상기 광파이프의 외부 직경에 비례한다. 파이프 직경이 클수록 빛의 내부 되튐(bounces)은 적어지고 광누출(light leakage) 속도는 이 되튐 수(number)에 의존한다. 투명 합성수지 경계의 다중층(multiple layers), 즉 2 이상의 동심원 합성수지 파이프로 인하여, 본 발명에 따른 상기 광파이프는 약 파이프 직경의 50배 이상인 거리로 빛을 분산시킨다. 예를 들어, 38cm(15인치) 직경을 갖는 파이프는 높은 균일성(대부분의 파이프에 대하여 약 25% 이상)을 유지하면서도 19m(60 피트) 이상으로 빛을 분산시킨다. 전형적으로는 층의 수가 보다 많을수록 이 층은 광원 및/또는 거울(mirror)로 된 말단 덮개에 보다 가까워진다.(도 11 참조) 본 발명에 따르면, 상기 광파이프에서의 빛의 균일성과 분산은 상기 층의 수, 각 층의 길이, 각 층 측면 마무리(즉, 확산 또는 윤내기)를 조절함으로써 제어된다.In general, the transmission capability of the light pipe according to the invention is proportional to the outer diameter of the light pipe. The larger the pipe diameter, the smaller the internal bounces of light and the rate of light leakage depend on this number. Due to the multiple layers of transparent resin boundaries, ie two or more concentric synthetic pipes, the light pipe according to the invention disperses the light at a distance of at least 50 times the diameter of the pipe. For example, a pipe with a diameter of 38 cm (15 inches) diffuses light above 19 meters (60 feet) while maintaining high uniformity (about 25% or more for most pipes). Typically, the greater the number of layers, the closer the layer is to a light source and / or mirrored end cover (see FIG. 11). According to the invention, the uniformity and dispersion of light in the light pipe is It is controlled by adjusting the number of layers, the length of each layer, and each layer side finish (ie diffusion or calendering).

도 8 내지 도 11은 본 발명이 제2 실시예에 따른 광파이프의 대안적인 구조에 대한 개략도로서, 층 수는 파이프의 길이에 따라 다양하다. 상기 파이프 아래의 거리를 함수로 하여 동심원 합성수지 파이프의 수를 변화시킴으로써, 본 발명에 따른 광파이프는 이 파이프를 벗어나는 빛의 속도를 제어할 수 있다. 도 11에서, 확산성(diffusing) 물질(34) 부분은 상기 광파이프 양 말단의 명점(明點, bright spot) 현상(appearance)을 감소시키도록 상기 광원 및 거울(mirror)로 된 말단 덮개에 가까이 위치한다.8 to 11 are schematic views of an alternative structure of the light pipe according to the second embodiment of the present invention, in which the number of layers varies depending on the length of the pipe. By varying the number of concentric synthetic pipes as a function of the distance under the pipe, the light pipe according to the invention can control the speed of light exiting the pipe. In FIG. 11, a portion of the diffusing material 34 is close to the light source and mirrored end cover to reduce the bright spot appearance at both ends of the light pipe. Located.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 원하는 반사 특성은 다양한 물질은 합성수지 시트 표면에 적용함으로써 이루어져서, 얻어진 구조는 반대면에서 상기 합성수지 시트를 볼 때 거울 및 확산 반사 성분 모두를 갖는다. 도 12는 본 발명에 따른 광파이프의 대안적인 구조의 개략적인 횡단면도로서, 광파이프(44)는 다수의 동심원 도관(46)(48)을 포함하고 있다. 도 12에서, 반사 물질(50)은 최외각 도관(48)의 외면에 배열되어 있다. 예를 들어, 상기 반사 물질(50)에는 백색 테이프가 포함될 수 있다. 도 13은 도 12의 상기 도관(48) 내면과 충돌하는 광선(52)의 개략도로서, 상기 최외각 도관(48) 내면은 얕은 입사각을 위한 거울 반사 성분(54)을 제공하고, 그 외면상의 상기 물질(50)은 상기 광선(52)의 투과 부분으로 인한 확산 반사 성분(56)을 제공한다. 따라서, 본 발명의 특징에 따라 상기 물질(50)은 거울 성분만을 제공할 필요가 없다. 대표적인 다른 반사 물질(50)로는 예를 들어, TyvekR을 상기 최외각 도관(48)에 붙이거나 이 도관(48) 외면에 고정하기에 적절한 다른 확산성 반사 물질이 있다.According to another feature of the invention, the desired reflective properties are achieved by applying various materials to the surface of the resin sheet, such that the resulting structure has both a mirror and a diffuse reflection component when viewing the resin sheet from the opposite side. 12 is a schematic cross-sectional view of an alternative structure of a light pipe in accordance with the present invention, wherein the light pipe 44 includes a plurality of concentric conduits 46 and 48. In FIG. 12, reflective material 50 is arranged on the outer surface of the outermost conduit 48. For example, the reflective material 50 may include a white tape. FIG. 13 is a schematic view of light rays 52 impinging on the inner surface of the conduit 48 of FIG. 12, wherein the outermost conduit 48 inner surface provides a mirror reflective component 54 for a shallow angle of incidence, Material 50 provides diffuse reflective component 56 due to the transmissive portion of light ray 52. Thus, in accordance with aspects of the present invention, the material 50 need not provide only the specular component. Another representative reflective material 50 is, for example, another diffusely reflective material suitable for attaching or securing Tyvek R to the outermost conduit 48.

도 14는 합성수지 시트 양면에 윤내기 마무리된 본 발명에 따른 광파이프에 대한 광출력 양상(pattern)도로서, 파이프(60)는 합성수지 도관(61)을 포함하는데, 이 도관(61)의 내면(63) 상에는 반사 물질(62)이 배열되어 있다. 상기 반사 물질(62)은 상기 도관(61)의 내면(63) 중 약 180°를 덮고 있어, 반사 물질(62) 반대면인 상기 파이프(60)의 약 180°를 광출력 창(window)으로 제한하고 있다. 상기 도관(61)의 내외측면(63)(64)은 모두 윤내기 마무리되어 있으므로, 상기 반사물질(62)에 의하여 분산되는 빛은 점선(65)으로 어림잡은 양상으로 상기 파이프(60)를 벗어난다.FIG. 14 is a light output pattern diagram for a light pipe according to the present invention that has been polished to both sides of a synthetic resin sheet, wherein the pipe 60 includes a synthetic conduit 61, the inner surface 63 of which is conduit 61. Is arranged on the reflective material 62. The reflective material 62 covers about 180 ° of the inner surface 63 of the conduit 61, so that about 180 ° of the pipe 60 opposite the reflective material 62 is directed to the light output window. It is limited. Since the inner and outer surfaces 63 and 64 of the conduit 61 are both polished and finished, the light scattered by the reflective material 62 exits the pipe 60 in an approximated manner with a dotted line 65.

상기 최외각 합성수지 도관을 최외각 표면을 윤지우기(matte) 또는 벨벳(velvet) 마무리와 같은 무광택(non-glossy) 마무리를 함으로써, 상기 파이프를 벗어나는 빛은 상기 합성수지 시트의 무광택 마무리된 면에 의하여 보다 더 확산성 분산을 하게 된다. 도 15는 합성수지 시트 내면이 윤내기 마무리되어 있고 그 외면이 확산 마무리되어 있는 시트를 이용하는 본 발명에 따른 광파이프에 대한 광출력 양상도로서, 광파이프(66)는 합성수지 도관(67)을 포함하는데, 이 도관의 내면(69) 상에는 반사물질(68)이 배열되어 있다. 상기 반사 물질(68)은 상기 도관(67) 내면(69)의 약 180°를 덮고 있다. 상기 내면(68)은 윤내기 마무리되어 있어 상기 파이프(66) 아래로 얕은 각도의 빛이 통과되도록 하는 거울 반사를 제공한다. 상기 도관(66) 외면(70)은 무광택 마무리되어 있어 상기 파이프(66)를 벗어나는 빛이 보다 더 확산된다. 따라서 반사 물질(68)에 의하여 분산되는 빛은 점선 71로 어림잡힌 양상으로 상기 파이프(66)를 벗어난다.The non-glossy finish, such as matte or velvet finish, of the outermost synthetic conduit to the outermost synthetic conduit, so that light exiting the pipe is more affected by the matte finished surface of the synthetic sheet. More diffuse dispersion. FIG. 15 is a light output side view of the light pipe according to the present invention using a sheet in which the inner surface of the resin sheet is polished and the outer surface is diffused, wherein the light pipe 66 includes a synthetic conduit 67. On the inner surface 69 of this conduit a reflective material 68 is arranged. The reflective material 68 covers about 180 ° of the inner surface 69 of the conduit 67. The inner surface 68 is polished to provide mirror reflections that allow shallow angles of light to pass under the pipe 66. The outer surface 70 of the conduit 66 has a matte finish so that light exiting the pipe 66 is more diffused. The light scattered by the reflective material 68 thus exits the pipe 66 in an approximated manner with a dotted line 71.

다중 동심원 도관들이 광파이프 아래로 방출되도록 사용되는 경우, 일반적으로는 최외각 도관의 외면만이 윤지우기(matte), 벨벳 또는 확산성 분산 마무리되는 것이 바람직하다. 이러한 일반 규칙의 예외는 광파이프에서 광원과 거울(mirror)로 된 말단덮개에 가장 가까운 부분에 적용되어, 프레넬 반사 효과에 의하여 효율적으로 방출되는 각도를 벗어난 광선들은 보다 더 확산성 분산을 하게 되고, 이러한 광선에 대한 직접적인 번쩍임(glare)은 감소된다. 그렇지 않은 광선들은 집중된(concentrated) 공극 및 각도의 원뿔 내에서 상기 광파이프를 벗어난다. 상기 일반 규칙에도 불구하고, 본 발명은 특정 경우에 유리하도록 어떠한 다수 층에 대하여 광택(glossy) 및/또는 확산 표면을 사용할 것인가를 예정할 수 있게 한다.When multiple concentric conduits are used to emit below the light pipe, it is generally desirable for only the outer surface of the outermost conduit to be matte, velvet or diffuse disperse finish. An exception to this general rule applies to the part of the light pipe that is closest to the light source and to the mirror's end cover, whereby the light rays that deviate efficiently from the angles emitted by the Fresnel reflection effect have more diffuse dispersion. The direct glare of these rays is reduced. Otherwise the light rays exit the light pipe within the concentrated void and the cone of angle. Notwithstanding the above general rules, the present invention makes it possible to schedule which multiple layers to use glossy and / or diffused surfaces to be advantageous in certain cases.

도 16은 본 발명에 따른 광파이프의 제3 실시예로부터의 광출력에 대한 개략도로서, 광파이프(72)는 도 12와 관련하여 설명한 광파이프와 유사한 것으로, 그 외면에 반사 물질(50)이 배열된 외측 도관(48)을 포함하고 있다. 상기 광파이프(72)는 상기 최외각 도관(48) 주위 약 270°에 위치한 추가적인 은 또는 알루미늄 도금 반사기(73)와, 이 반사기(73)를 한정짓는 출력 창(window) 상면의 확산 테이프(74)를 더 포함하고 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 점선(75)에 의하여 어림잡힌 상대적인 방향성(directional) 출력이 도시되어 있다.FIG. 16 is a schematic diagram of the light output from the third embodiment of the light pipe according to the present invention, in which the light pipe 72 is similar to the light pipe described with reference to FIG. It includes an arranged outer conduit 48. The light pipe 72 includes an additional silver or aluminum plated reflector 73 located about 270 ° around the outermost conduit 48 and a diffusion tape 74 on the top of the output window defining the reflector 73. More). As shown in FIG. 16, the relative directional output estimated by the dashed line 75 is shown.

도 17은 확산 물질로 된 평평한 기부(bottom)(76)와 은/알루미늄 도금 상부 반사기(77)를 갖는 반구형 광파이프를 도시한 것이다. 도 18 내지 도 20은 본 발명에 따른 다른 광파이프 구성에 대한 각각의 횡단면도이다.FIG. 17 shows a hemispherical light pipe with a flat bottom 76 of diffusion material and a silver / aluminum plated top reflector 77. 18-20 are respective cross-sectional views of different light pipe configurations according to the present invention.

도 21은 본 발명에 따른 광파이프를 성형하는 예비 제조단계의 제1 합성수지 시트에 대한 개략도이다. 도 22는 본 발명에 따른 광파이프 성형 예비 제조단계의 제2 합성수지 시트에 대한 개략도이다. 도 23은 본 발명에 따른 광파이프의 바람직한 제1 구성에 대한 횡단면도이다.21 is a schematic diagram of a first synthetic resin sheet in a preliminary manufacturing step of forming a light pipe according to the present invention. 22 is a schematic diagram of a second synthetic resin sheet of a pre-fabricated light pipe forming step according to the present invention. Fig. 23 is a cross-sectional view of a first preferred configuration of the light pipe according to the present invention.

도 21 내지 도 23을 살펴보면, 대표적인 본 발명의 바람직한 제1 구성은 다음과 같다. 2.4m(8 피트) 길이의 광파이프(80) 마디(section)는 약 15cm(6 인치)의 외경을 갖는 예비 성형된(pre-formed) 투명 합성수지 강성(剛性, rigid)외피(jacket)(82)를 포함하고 있다. 윤내기 마무리된 일면과 윤지우기 마무리된 타면을 가지며, 폭 약 47cm(18.4 인치) ×길이 2.4m(8 피트) ×두께 0.5mm(0.02 인치)의 치수를 갖는 폴리카보네이트 시트(84)는 이 시트의 윤내기 마무리된 면 위로 약 18cm(7 인치) 폭을 갖는 반사성 물질 스트립(strip)(86)이 배열되도록 상기 시트의 장방향으로 백색 비닐 테이프로 된 여러 스트립을 겹쳐 제조한다. 이러한 방식을 사용한 결과물은 상기 시트(84) 중앙에 약 11cm(4.8 인치)의 투명한 스트립(88)을 갖게 된다. 다음으로 상기 시트(84)는 방출되어(released) 상기 외측 외피(82)에 대하여 펼쳐진다(unroll). 상기 두 스트립(86)은 약 270°의 반사 표면과 상기 투명 스트립(88)에 의하여 한정되는 90°의 광투관 창을 제공하도록 서로 접하거나 약간 겹쳐진다.21 to 23, the first preferred configuration of the present invention is as follows. The 8-foot (2.4 m) long light pipe 80 section is a pre-formed transparent synthetic resin jacket (82) with an outer diameter of about 15 cm (6 inches). ) Is included. The polycarbonate sheet 84, having a polished one side and a polished other side, having dimensions of about 47 cm (18.4 inches) wide by 2.4 m (8 feet) long by 0.5 mm (0.02 in) thick, Several strips of white vinyl tape are fabricated in the longitudinal direction of the sheet such that a strip of reflective material 86 approximately 7 cm (7 inches) wide is arranged over the calendered side. The result using this approach would have a transparent strip 88 of about 11 cm (4.8 inches) in the center of the sheet 84. The sheet 84 is then released and unrolled relative to the outer sheath 82. The two strips 86 abut or slightly overlap each other to provide a reflective surface of about 270 ° and a light transmission window of 90 ° defined by the transparent strip 88.

윤내기 마무리된 양면을 갖는, 폭 약 46cm(18.1 인치) ×길이 2.4m(8 피트) ×두께 0.5mm(0.02 인치)의 치수를 갖는 다른 폴리카보네이트 시트(94)는 매 45cm(18 인치) 정도의 간격을 두고 상기 시트(94)의 폭을 가로지르는 네오프렌(neoprene)(96) 스트립을 배열하여 제조한다. 상기 네오프렌(96)은 약 1.5mm(1/16 인치)의 두께를 갖으며 반투명(translucent) RTV 108 실리콘을 이용하여 상기 시트에 접합된다. 건조 후에, 상기 시트(94)는 직경 15cm(6 인치) 이하의 직경을 갖도록 외측면 상의 상기 네오프렌(96)을 말아준다(roll). 다음으로 상기 시트(94)는 상기 파이프 마디(80)에 삽입된 후, 방출되어 처음에 삽입된 상기 시트(84)에 대하여 펼쳐진다(unroll). 상기 네오프렌(96)은 상기 두 층의 합성수지 시트(84)(94) 사이에 공극(air gap)을 제공한다.Another polycarbonate sheet 94 having dimensions of about 46 cm (18.1 inches) wide by 2.4 meters (8 feet) long by 0.5 mm (0.02 inches) thick with glazed finish on both sides is approximately 45 cm (18 inches) long. It is made by arranging strips of neoprene 96 across the width of the sheet 94 at intervals. The neoprene 96 has a thickness of about 1.5 mm (1/16 inch) and is bonded to the sheet using translucent RTV 108 silicon. After drying, the sheet 94 rolls the neoprene 96 on the outer side to have a diameter of less than 6 inches (15 cm) in diameter. The sheet 94 is then inserted into the pipe segment 80 and then released and unrolled relative to the sheet 84 inserted first. The neoprene 96 provides an air gap between the two layers of synthetic resin sheets 84 and 94.

제1 구성에 대한 성능 데이타Performance data for the first configuration

이상과 같은 파이프 마디(80) 세 개를 함께 조합/연결하여 24피트 길이의 긴 광파이프를 만든다. 상기 강선 외피(82)는 접합부위에서 접착하거나 테이프로 감아서 밀봉된다. 상기 내부층(84)(94)의 짧은 길이는 상기 강성 외피(82)의 양단을 넘어서 연장되어 있고, 다음 파이프 마디의 내부층과 끼워진다(interleaved). 상기 광파이프를 천장에 매단 후, 텍사스 오스틴(Austin, Texas)에 소재한 하이 엔드 시스템스社(High End Systems)로부터 구입할 수 있는 CyberlightR라는 스포트라이트로 조사된다(illuminated). 상기 스포트라이트는 약 15° 내지 28°의 완전 광선 각도(full beam angle) 사이에서 조절될 수 있는 시준(視準)된(collimated) 광선인 약 7000 내지 8500 루멘스의 빛을 제공한다. 반사성 말단 덮개는 상기 스포트라이트의 반대편인 광파이프 일단에 장착된다. 상기 말단 덮개의 반사성 부분은 가상의 수직면에 대하여 약 10°기울어져 있다.The three pipe nodes 80 as described above are combined / connected together to form a long light pipe having a length of 24 feet. The wire sheath 82 is sealed by adhesive or tape wound at the junction. The short lengths of the inner layers 84 and 94 extend beyond both ends of the rigid shell 82 and interleaved with the inner layers of the next pipe segment. After the light pipes are suspended from the ceiling, they are irradiated with a spotlight called Cyberlight R , which is available from High End Systems, Austin, Texas. The spotlight provides about 7000 to 8500 lumens of light, which is a collimated beam that can be adjusted between a full beam angle of about 15 ° to 28 °. The reflective end cover is mounted on one end of the light pipe opposite the spotlight. The reflective portion of the end cover is tilted about 10 ° with respect to the imaginary vertical plane.

상기 광파이프로부터 약 30 인치 떨어져서 측정한 약 15°의 완전 광선 각도를 갖는 광원에 대한 대표적인 표준화 성능 데이터는 다음 표 1과 같다:Representative standardized performance data for a light source with a full light angle of about 15 ° measured about 30 inches away from the light pipe is shown in Table 1 below:

거 리(파이프 직경)Distance (pipe diameter) 광 출력(Light Output)표준화된 럭스(Lux)Light Output Standardized Lux 0.830.83 0.420.42 3.833.83 0.810.81 6.836.83 0.920.92 1010 0.940.94 12.8312.83 1One 15.8315.83 0.980.98 19.6719.67 0.940.94 22.6722.67 0.920.92 25.6725.67 0.920.92 28.6728.67 0.920.92 31.6731.67 0.940.94 35.535.5 0.940.94 38.538.5 0.930.93 41.541.5 0.980.98 44.544.5 0.990.99 47.547.5 0.780.78

도 25 및 도 26은 통상적인 TIR 광파이프와 이상에서 설명한 구성의 광파이프에 대한 광출력을 비교한 그래프이다. 상기 통상적인 TIR 광파이프는 광분포를 위하여 OLF를 이용하는 25cm(10 인치) 직경의 파이프이다. 이 통상적인 TIR 광파이프는 메릴렌드 록크빌(Rockville, Maryland)에 소재한 퓨젼 라이팅社(Fusion Lighting, Inc.)로부터 구입할 수 있는 Light DriveTM1000을 광원으로 하여 조사(illuminated)하였다. 상기 광원은 빛을 상기 광파이프로 향하게 하는 반사기를 갖고 있으므로, 상기 통상적인 TIR 시스템은 광분포(light distribution)와 균일성 면에서 좋은 실험체로 간주된다는 것을 유의하여야 한다. 그러나 도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광파이프는 파이프 길이에 비례하여 보다 훨씬 균일하게 빛을 분포시킨다. 또한 광선 각도가 상대적으로 좁으므로, 광출력은 광원과 바로 인접한 광파이프 부분에서는 덜 강하다. 도 25에서 알 수 있듯이, 통상적인 TIR 시스템에서는 광출력 중 많은 양이 광원 부근에 집중되는 경향을 가지므로, 상기 광파이프의 광원 부근 말단에서 원하지 않는 번쩍임이 발생될 수 있다.25 and 26 are graphs comparing the light output of a conventional TIR light pipe and the light pipe of the configuration described above. The conventional TIR light pipe is a 25 cm (10 inch) diameter pipe using OLF for light distribution. This conventional TIR light pipe was illuminated with a Light Drive 1000, available from Fusion Lighting, Inc., Rockville, Maryland. It should be noted that the light source has a reflector that directs light towards the light pipe, so that the conventional TIR system is considered a good specimen in terms of light distribution and uniformity. However, as shown in Figs. 25 and 26, the light pipe of the present invention distributes the light much more evenly in proportion to the pipe length. In addition, since the light beam angle is relatively narrow, the light output is less strong in the portion of the light pipe immediately adjacent to the light source. As can be seen in FIG. 25, in a typical TIR system, a large amount of light output tends to be concentrated in the vicinity of the light source, so that unwanted flashing may occur at the end near the light source of the light pipe.

도 24는 본 발명에 따른 광파이프에 대한 바람직한 제2 구성에 대한 횡단면도로서, 도 21, 22 및 도 24를 참조하여 제2 구성을 설명하면 다음과 같다. 6 피트인 광파이프(100) 마디는 약 15cm(6 인치)의 외경을 갖는 말린(rolled) 외측 슬리브(sleeve)(102)를 포함하고 있다. 윤내기 마무리된 일면과 윤지우기 마무리된 타면을 갖는, 폭 약 47cm(18.4 인치) ×길이 1.8m(6 피트) ×두께 0.5mm(0.02 인치)의 치수를 갖는 폴리카보네이트 시트(84)는 이 시트의 윤내기 마무리된 면 위로 약 18cm(7 인치) 폭을 갖는 반사성 물질 스트립(Strip)(86)이 배열되도록 상기 시트의 장방향으로 높은 반사성을 갖는 마일라(Mylar)로 된 스트립으로 제조한다. 예를 들어, 투명한 양면 테이프를 여러 스트립 겹침으로서 상기 시트(84)에 마일라를 고정할 수 있다. 이러한 방식의 결과물은 상기 시트(84)의 중앙에 약 11cm(4.8 인치)이 투명한 스트립(88)을 갖는 것이다. 상기 시트(84) 일면은 외측 스트립(86)이 압출성형된 지지장치(mounting device)(107)의 절개홈(channel) (105a)에 삽입되는 방식으로 끼워진다. 다음으로 상기 시트(84)는 테이프로 감거나 다른 적절한 방식으로 상기 지지 장치의 일면에 고정된다. 다음으로 상기 시트(84)는 그 외측에서 스트립(86)을 감고(roll), 상기 시트(84)의 자유단(free edge)은 개방된 절개홈(105b)에 삽입된다. 다음으로 상기 시트(84)를 테이프로 감거나 다른 적절한 방법으로 상기 지지 장치(107)의 타면에 고정시킴으로써, 외측 슬리브(102)를 형성한다. 상기 두 스트립(86)은 약 270°의 반사면과 상기 투명한 스트립(88)에 의하여 한정된 90°의 광투과 창을 제공한다. 상기 지지장치에 대하여 사용된 물질에 의존하여 반사성 물질(104) 스트립은 원하는 광반사 특성(즉, 확산 및/또는 거울 반사의 조합)을 제공하도록 상기 지지장치(107)의 내면에 배열될 수 있다.24 is a cross-sectional view of a second preferred configuration for the light pipe according to the present invention. The second configuration will now be described with reference to FIGS. 21, 22 and 24. The 6-foot light pipe 100 node includes a rolled outer sleeve 102 having an outer diameter of about 15 cm (6 inches). A polycarbonate sheet 84 having dimensions of about 47 cm (18.4 inches) wide by 1.8 m (6 feet) long by 0.5 mm (0.02 inch) thick, with one side polished and one side polished, It is made of Mylar strips with high reflectivity in the longitudinal direction of the sheet such that a strip of reflective material 86 approximately 7 cm (7 inches) wide is arranged over the calendered side. For example, the mylar can be secured to the sheet 84 by overlapping multiple strips of transparent double sided tape. The result of this approach is to have a strip 88 about 11 cm (4.8 inches) transparent in the center of the sheet 84. One side of the sheet 84 is fitted in such a manner that the outer strip 86 is inserted into a channel 105a of the extruded mounting device 107. The sheet 84 is then wound with tape or otherwise secured to one side of the support device. The sheet 84 then rolls the strip 86 on its outside, and the free edge of the sheet 84 is inserted into the open incision 105b. The outer sleeve 102 is then formed by winding the sheet 84 with the tape or by fixing it to the other side of the support device 107 in another suitable manner. The two strips 86 provide a reflective surface of about 270 ° and a light transmission window of 90 ° defined by the transparent strip 88. Depending on the material used for the support, a strip of reflective material 104 may be arranged on the inner surface of the support 107 to provide the desired light reflecting properties (ie, a combination of diffuse and / or specular reflection). .

윤내기 마무리된 일면과 윤지우기 마무리된 타면을 갖는, 폭 약 46cm(18.1 인치) ×길이 1.8m(6 피트) ×두께 0.5mm(0.02 인치)의 치수를 갖는 다른 폴리카보네이트 시트(94)는 상기 윤지우기 마무리된 타면에서 상기 시트(94)의 폭을 가로지르는 3M社의 투명 폼(foam) 테이프(96) 세 스트립을 배열하여 제조한다. 상기 하나의 스트립은 대략 중앙에 위치하고, 다른 두 스트립은 양단으로부터 약 15cm(6 인치)의 거리를 두고 배열된다. 상기 테이프(96)는 약 1.5mm(1/16 인치)의 두께를 갖는다. 예를 들어, 상기 말린(rolled) 시트(94)의 일면 또는 양면은 마스킹(masking) 테이프를 이용하여 고정된다. 다음으로 상기 시트(94)는 상기 파이프 마디(100)에 삽입된 후, 방출되어(즉, 상기 마스킹 테이프를 제거하여) 상기 외측 슬리브(102)에 대하여 풀려진다(unroll). 상기 테이프(96)는 사이 합성수지 시트(84)(94)의 두 층 사이에 공극(air gap)을 제공하는 역할을 한다.Another polycarbonate sheet 94 having dimensions of about 46 cm (18.1 inches) wide by 1.8 m (6 feet) long by 0.5 mm (0.02 inch) thick, with one side polished and one side polished It is manufactured by arranging three strips of 3M transparent foam tape 96 across the width of the sheet 94 on the other side of the erase finish. The one strip is approximately centered and the other two strips are arranged at a distance of about 15 cm (6 inches) from both ends. The tape 96 has a thickness of about 1.5 mm (1/16 inch). For example, one or both sides of the rolled sheet 94 are secured using masking tape. The sheet 94 is then inserted into the pipe section 100 and then released (ie, removing the masking tape) and unrolled against the outer sleeve 102. The tape 96 serves to provide an air gap between the two layers of synthetic resin sheets 84 and 94 therebetween.

상기와 같은 파이프 마디(100) 5개를 조합/연결하여 30 피트 길이의 광파이프를 형성한다. 약 120cm(4 피트)와 90cm(3 피트)의 길이를 갖는 추가적인 두 확산 물질층은 명점(bright spot) 현상을 감소시키도록 광원 부근의 제1 마디에 위치한다. 상기 외측 슬리브(102)들은 맞닿게 된 후 테이프로 감거나 또는 접합부위에서 다른 결합 수단으로 봉합된다. 상기 내부 층(84)(94)의 짧은 길이는 상기 외측 슬리브(102) 양단을 넘어서 연장되어 있고, 다음 파이프 마디의 내부층과끼워진다(interleaved). 상기 광파이프를 천장에 매단 후, 포물선(parabolic) 반사기에 위치한 높은 휘도를 갖는 할로겐화 금속(metal halide) 램프에 의하여 조사된다(illuminated). 적절한 램프로는 매사추세츠 덴버(Denvers, MA)에 소재한 Osram/Sylvania社로부터 구입할 수 있는 모델 번호 VIP R 400/32가 있다. 이 램프는 약 12°의 완전 광선 각도(full beam angle)를 갖는 초점을 맞춘(focused) 광선인 약 20,000 루멘스의 빛을 제공한다. 반사성 말단 덮개는 상기 스포트라이트의 반대편인 광파이프 일단에 장착된다. 오목한(concave) 반사기는 광원으로부터 먼 광파이프 일단에서 발생되는 명점 현상을 감소시키도록 말단덮개에 위치한다.The five pipe nodes 100 are combined / connected to form a light pipe 30 feet long. Two additional layers of diffusion material, about 120 cm (4 feet) and 90 cm (3 feet) in length, are located at the first node near the light source to reduce the bright spot phenomenon. The outer sleeves 102 are brought into abutment and then wound with tape or sealed with other coupling means at the joint. The short lengths of the inner layers 84 and 94 extend beyond both ends of the outer sleeve 102 and interleaved with the inner layers of the next pipe segment. After the light pipe is suspended from the ceiling, it is illuminated by a high brightness metal halide lamp located in a parabolic reflector. Suitable lamps include model number VIP R 400/32, available from Osram / Sylvania, Denver, Massachusetts. The lamp provides about 20,000 lumens of light, which is a focused beam with a full beam angle of about 12 °. The reflective end cover is mounted on one end of the light pipe opposite the spotlight. A concave reflector is located in the end cover to reduce bright spots occurring at one end of the light pipe away from the light source.

지지 및 결합 메커니즘Support and Coupling Mechanism

당업자는 몇 단계의 통상적인 지지 및 결합 메커니즘이 천장 근처 또는 조사(illuminated)될 장소의 원하는 위치에 본 발명에 따른 광파이프를 매달거나 지지하는데 사용되는지 잘 인지하고 있다. 이와 같이, 많은 통상적인 결합 장치가 광파이프의 각 마디를 결합시키는데 사용될 수 있다.Those skilled in the art are well aware of what steps of conventional support and coupling mechanisms are used to suspend or support the light pipes according to the invention at the desired location near the ceiling or at the place to be illuminated. As such, many conventional coupling devices may be used to join each node of the light pipe.

도 27 및 28은 스페이서(spacer) 부재를 사용할 필요없이 도관 세 층까지 상호작용하도록 하는 본 발명이 일특징에 따른 지지 장치에 대한 사시도로서, 도 27에서 제1 지지장치(120)는 일반적으로 원하는 하나의 광파이프 마디 길이에 해당하는 길이를 갖는 압출성형 합성수지로 제조한다. 상기 지지장치(120)는 양 횡단으로 대칭되게 돌출된 핀(124a)(124b)에 실질적으로 수직인 지주부(122)를 포함하고 있다. 상기 핀(124a)(124b)은 사용되는 도관의 외주면과 밀착되도록 만곡될 수 있다.27 and 28 are perspective views of a support device in accordance with one aspect of the present invention that allow interaction of up to three layers of conduits without the need for the use of spacer members, in which the first support device 120 is generally desired. It is made of an extruded synthetic resin having a length corresponding to the length of one light pipe node. The support device 120 includes a support 122 that is substantially perpendicular to the pins 124a and 124b protruding symmetrically in both traverses. The pins 124a and 124b may be curved to closely contact the outer circumferential surface of the conduit used.

도 28을 살펴보면, 제2 지지장치(130) 역시 일반적으로 원하는 하나의 광파이프 마디 길이에 해당하는 길이를 갖는 압출성형 합성수지로 제조한다. 상기 지지장치(130)의 몸체부(132)에는 제1 지지장치(120)의 지주부(122)를 수용하는 절개홈(134)이 형성되어 있다. 또한 상기 몸체부(132)에는 다수의 지지공(135a,135b) (135c,135d)이 형성되어 있는데, 예를 들어 상기 지지공 일부(135a,135b)는 지지장치(130)를 직접 천장에 볼트로 고정하는데 사용되고, 다른 일부(135c,135d)는 핀을 사용하여 U자형 트랙(track)에 고정하는데 사용된다. 상기 지지공(135a,135b)은 상기 볼트 헤드를 위한 유극(遊隙, clearance)을 제공하여 상기 지주부(122)가 방해되지 않도록 접시형 구멍(countersink)일 수 있다. 이와 마찬가지로, 다른 지지공(135c,135d)은 핀과 지주부(122) 사이에 방해가 발생되지 않도록 형성되어야 한다. 상기 지지장치(130)는 사용되는 도관의 외주면과 밀착되도록 횡으로 대칭되게 돌출된 다수의 핀(136a,136b)(138a,138b)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 28, the second support device 130 is also made of an extruded synthetic resin having a length corresponding to a desired length of one light pipe node. The body portion 132 of the support device 130 is formed with a cutting groove 134 for receiving the support portion 122 of the first support device 120. In addition, the body portion 132 is formed with a plurality of support holes (135a, 135b) (135c, 135d), for example, the portion of the support holes (135a, 135b) bolts the support device 130 directly to the ceiling The other portions 135c and 135d are used to secure the U-shaped track using pins. The support holes 135a and 135b may be countersinks to provide clearance for the bolt head so that the support 122 is not obstructed. Similarly, the other support holes 135c and 135d should be formed so that no interference occurs between the pin and the support 122. The support device 130 is formed with a plurality of pins (136a, 136b) (138a, 138b) protruding laterally symmetrically in close contact with the outer peripheral surface of the conduit used.

응용에서 제1 지지장치(120)는 한 층의 도관을 위하여 사용된다. 상기 도관은 상기 지지장치(120)와 동일한 길이를 같고, 상기 핀(124a,124b)을 고려한 상기 도관의 전체 필요 환경을 제공하도록 선택된 폭을 갖는 합성수지 시트로 제조된다. 상기 시트의 일종단(long edge)은 상기 지지장치(120)의 핀(124a,124b) 중 하나에 고정된다. 예를 들어, 상기 시트의 종단은 테이프 접착, 접착제, 초음파 용접(ultrasonic welding) 또는 다른 통상적인 수단에 의하여 고정될 수 있다. 다음으로 상기 시트는 말려진(rolled) 후, 상기 타종단이 다른 핀에 고정된다.In the application, the first support device 120 is used for a layer of conduit. The conduit is made of synthetic resin sheet having the same length as the support device 120 and having a width selected to provide the entire required environment of the conduit, taking into account the pins 124a and 124b. One long edge of the sheet is fixed to one of the pins 124a and 124b of the support device 120. For example, the end of the sheet can be fixed by tape adhesion, adhesives, ultrasonic welding or other conventional means. The sheet is then rolled and then the other end is secured to the other pin.

이와 마찬가지로, 상기 지지장치(130)는 한 층 또는 두 층의 도관을 위하여 사용될 수 있다. 이 경우, 제1 도관 층은 상기 절개홈(134)을 덮지 않도록 주의하면서 상기 핀(136a,136b)에 고정된다. 예를 들어, 상기 시트는 상기 핀(136a,136b)의 내면(136c)에 접합될 수 있다. 대안적으로 상기 시트는 상기 두 세트(sets)의 핀들 사이에 형성된 절개홈(channel)(136d)에 고정될 수도 있다. 다음으로, 제2 도관 층이 상기 핀(138a,138b)의 외면에 고정된다.Likewise, the support device 130 may be used for one or two layers of conduits. In this case, the first conduit layer is secured to the pins 136a, 136b while being careful not to cover the incision groove 134. For example, the sheet may be bonded to the inner surface 136c of the pins 136a and 136b. Alternatively, the sheet may be secured in a channel 136d formed between the two sets of pins. Next, a second conduit layer is secured to the outer surface of the fins 138a and 138b.

다행스럽게도 상기 제1 및 제2 지지장치(120)(130)에 각각 형성된 핀들은 세 층의 도관까지 수용할 수 있어, 상기 도관 층들 사이의 추가적인 스페이서 부재의 필요성을 제거 또는 감소시킬 수 있다. 더 많은 도관 층을 고정시키려고 할 경우, 상기 층들은 스페이서 부재들이 필요하고 상기 제1 지지장치(120)에 의하여 지지되는 도관에 대하여 풀려진다(unrolled).Fortunately, the pins formed in the first and second support devices 120 and 130, respectively, can accommodate up to three layers of conduits, thereby eliminating or reducing the need for additional spacer members between the conduit layers. When attempting to secure more conduit layers, the layers are unrolled relative to the conduits that are needed by the spacer members and are supported by the first support device 120.

도 29는 본 발명에 따른 결합장치의 개략도이고, 도 30은 도 29의 선 30-30을 따라 절개한 횡단면도로서, 상기 결합장치(140)는 일반적으로 광파이프의 세로축과 평행하도록 그 원주면을 따라 대칭되게 형성된 한 쌍의 절개홈(142a,142b)을 갖는 합성수지 링 구조이다. 응용에서, 광파이프 마디의 최외측 층은 상기 절개홈(142a,142b) 중 하나에 삽입되어 테이프, 접착제, 초음파 용접 또는 다른 통상적인 수단에 의하여 고정된다. 다행스럽게도, 상기 결합장치(140)는 광파이프의 원형상이 유지되도록 한다. 광파이프 마디들을 결합하기 위하여, 다음 광파이프 마디의 결합단(mating end)은 개방된 절개홈에 삽입/고정된다. 지지장치들과 함께 사용될 경우, 최외각 도관 마디는 상기 지지장치의 양단 보다 약간 돌출되어 있는구조가 된다. 대안적으로 상기 결합장치(140)상기 지지장치가 차지하는 원주 부분이 제거된 반원형 링일 수 있다.FIG. 29 is a schematic diagram of a coupling device according to the present invention, and FIG. 30 is a cross-sectional view taken along line 30-30 of FIG. 29, wherein the coupling device 140 generally has its circumferential surface parallel to the longitudinal axis of the light pipe. It is a synthetic resin ring structure having a pair of incision grooves (142a, 142b) formed symmetrically along. In an application, the outermost layer of the light pipe section is inserted into one of the incision grooves 142a, 142b and secured by tape, adhesive, ultrasonic welding or other conventional means. Fortunately, the coupling device 140 maintains the circular shape of the light pipe. In order to join the light pipe nodes, the mating end of the next light pipe node is inserted / fixed into the open incision groove. When used with support devices, the outermost conduit node has a structure that projects slightly beyond both ends of the support device. Alternatively, the coupling device 140 may be a semi-circular ring in which the circumferential portion occupied by the support device is removed.

도 31은 본 발명에 따른 말단덮개의 횡단면도로서, 상기 말단덮개(160)는 광파이프의 세로축과 평행하도록 그 원주면에 절개홈(162)이 형성되어 있다. 상기 절개홈(162)은 광파이프 중 하나(예를 들어, 최외각 층)를 수용할 수 있도록 형성되어 있다. 상기 말단 덮개의 내면(164)은 높은 반사성을 가져서 덮개와 충돌하는 빛이 광파이프 하래로 향하도록 하는 구조인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 표면(164)은 기울어져 있거나 광 분포 및/또는 광파이프 효율을 개선하는 형상인 것이 좋다. 예를 들어, 상기 말단덮개는 빛이 상기 광파이프 아래로 반사되어 이 반사된 빛이 광파이프 외부로 분산되도록 확산성 물질을 향하여 약 10°기울어져 있는 거울(mirror)을 포함할 수 있다. 상기 거울은 상기 말단덮개(160)와 일체형 또는 분리형일 수 있다.Figure 31 is a cross-sectional view of the end cover according to the present invention, the end cover 160 is formed with a cutting groove 162 on the circumferential surface thereof to be parallel to the longitudinal axis of the light pipe. The cutting groove 162 is formed to accommodate one of the light pipes (eg, the outermost layer). The inner surface 164 of the end cover is preferably a structure that has a high reflectivity so that light colliding with the cover is directed toward the light pipe. Preferably, the surface 164 is inclined or shaped to improve light distribution and / or light pipe efficiency. For example, the end cover may include a mirror tilted about 10 ° toward the diffusing material such that light is reflected below the light pipe and the reflected light is dispersed out of the light pipe. The mirror may be integral with or separate from the end cover 160.

도 32는 본 발명의 다른 특징(aspect)에 따른 제2 말단덮개(170)의 횡단면도로서, 상기 말단덮개(170)는 만곡면(174)을 갖는 거울(172)을 포함하고 있다. 바람직하게는, 상기 만곡면이 광분포 및/또는 광파이프 효율을 개선하는 구조인 것이 좋다. 예를 들어, 상기 광파이프의 특정 부분이 불충분하게 조사될(illuminated) 경우, 상기 만곡면(174)은 말단판(end plate)과 충돌하는 빛이 추가적인 광출력이 필요한 영역 부근의 확산 물질에 집중되는 구조일 수 있다. 상기 거울(172)은 상기 말단덮개(170)와 일체형 또는 분리형일 수 있다.32 is a cross sectional view of a second end cover 170 in accordance with another aspect of the present invention, wherein the end cover 170 includes a mirror 172 having a curved surface 174. Preferably, the curved surface is a structure that improves the light distribution and / or light pipe efficiency. For example, if a particular portion of the light pipe is insufficiently illuminated, the curved surface 174 concentrates the diffusing material near the area where light colliding with the end plate requires additional light output. It may be a structure. The mirror 172 may be integral with or separate from the end cover 170.

작은 크기의 광파이프Small size light pipe

본 발명에 따른 광파이프의 다른 장점은 매우 작은 직경을 갖는 파이프 역시 본 발명의 원리를 이용하여 제조될 수 있다는 것이다. 프리즘성(prismatic) 필름은 매우 작은 직경으로 경화될 수 없다. 본 발명의 장점 중 하나는 사용되는 물질이 매우 작은 직경으로 압출성형되거나 경화될수 있다는 것이다.Another advantage of the light pipes according to the invention is that pipes with very small diameters can also be produced using the principles of the invention. Prismatic films cannot be cured to very small diameters. One of the advantages of the present invention is that the materials used can be extruded or cured to very small diameters.

전형적인 형광 전구 크기와 대략 같은 광파이프는 다음과 같이 구성된다. 두 원통형 튜브를 합성수지를 압출성형하여 약 1.2m(4 피트)의 길이로 절단한다. 한 튜브는 다른 튜브의 내경 보다 약간 작은 외경을 갖는다. 예를 들어, 상기 외측 튜브에는 외경 38mm(1.5 인치), 두께 약 2 내지 3mm(1/8 인치)로 압출성형된 LexanTM이 있다. 대안적인 압출성형 튜브로는 적절한 두께의 합성수지 시트를 말아서(roll) 광도관을 형성케 한다.Light pipes approximately the size of a typical fluorescent bulb are constructed as follows. The two cylindrical tubes are extruded and cut to about 1.2 m (4 feet) in length. One tube has an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the other tube. For example, the outer tube includes Lexan extruded to an outer diameter of 38 mm (1.5 inches) and a thickness of about 2-3 mm (1/8 inch). Alternative extruded tubes allow rolls of suitable thickness of resin to form light conduits.

보다 작은 직경을 갖는 튜브를 보다 큰 직경을 갖는 튜브에 삽입시키고, 상기 튜브들 사이는 적절한 스페이서 부재를 통하여 공극(air gap)을 두어 분리시킨다. 예를 들어, 일정 두께(예: 0.5 내지 1.0mm)의 폼(foam) 테이프를 상기 내측 도관의 둘 내지 세 지점에 감아주는 방법이 있다. 대안적으로는 각 튜브를 동축 상에 수용하는 절개홈들을 갖는 말단덮개를 통하여 스페이서 없이 무접촉 구조로 할 수 있다.A tube with a smaller diameter is inserted into a tube with a larger diameter and the air gap is separated between the tubes through a suitable spacer member. For example, there is a method of winding a foam tape of a certain thickness (for example, 0.5 to 1.0 mm) at two to three points of the inner conduit. Alternatively, the contactless structure can be made without a spacer through an end cover having cutouts for receiving each tube coaxially.

상기 외측 튜브는 광택(glossy) 내면과 확산 마무리(예: 윤지우기 또는 벨벳) 외면을 갖는다. 상기 내측 튜브는 광택 내외면을 갖는다. 높은 반사성을 갖는 마일라(MylarTM)는 상기 외측 튜브의 반쪽(180°) 외주면 상에 배열되어 투명한 양면 테이프 또는 다른 적절한 수단으로 고정된다.The outer tube has a glossy inner surface and a diffusion finish (eg, matt or velvet) outer surface. The inner tube has a glossy inner and outer surface. A highly reflective Mylar is arranged on the outer circumferential surface of the half (180 °) of the outer tube and secured with transparent double sided tape or other suitable means.

상기 작은 크기의 광도관은 예를 들어 PCT 공개번호 WO 99/36940호 제4.4.2절(section)에 설명된, 아주 좁은(tight) 광선 각도를 제공하기에 적합한 광학(optics) 부재를 갖는 램프로 조사된다(illuminated). 예를 들어, 도 33 및 도 34에는 각각 본 발명의 작은 크기를 갖는 광파이프에 사용되기에 적합한 렌즈 시스템이 개략도 및 도 33의 선 34-34를 따라 절개한 렌즈 시스템의 횡단면를 도시한 것으로서, 렌즈 시스템(200)은 고정링(206)을 통하여 제1 렌즈(204)를, 고정링(212)에 의하여 제2, 제3 렌즈(208)(210)를 수용하는 렌즈 받침(202)을 포함하고 있다. 대표적인 제1 렌즈(204)로는 미국 뉴저지 배링턴(Barrington, New Jersey, USA)에 소재한 Edmund Indurstrial Optics社에서 구입할 수 있는, 부품번호 J45-303호의 12mm 코팅 평철(平凸, plano-convex) 렌즈가 있다. 대표적인 제2 및 제3 렌즈(208)(210)로는 각각 상기 동일 회사에서 구입할 수 있는, 부품번호 J45-150 및 J32-895인 45mm 코팅 평철 렌즈가 있다. 상기 렌즈 시스템은 상기 램프 구경(口徑, aperture)으로부터 방출된 약 140°의 완전 광선 각도를 갖는 빛을 약 22°의 완전 광선 각도를 갖는 빛이 되게 상기 작은 크기의 광파이프로 집광(集光, collect and focus)시킨다. 상기 쌍을 이루는 제2 및 제3 렌즈는 선택적으로는 단일 이중 볼록(convex) 렌즈일 수 있다. 당업자라면 다양한 광학 부재의 배열을 통하여 원하는 좁은(tight) 광선 각도를 얻을 수 있을 것이다.The small sized light conduit is a lamp having an optic member suitable for providing a very narrow beam angle, as described, for example, in section 4.4.2 of PCT Publication No. WO 99/36940. Illuminated with. For example, FIGS. 33 and 34 show a schematic diagram and a cross-sectional view of a lens system in which lens systems suitable for use in the small sized light pipes of the present invention are cut along lines 34-34 of FIG. 33, respectively. The system 200 includes a lens support 202 for receiving the first lens 204 through the fixing ring 206 and the second and third lenses 208 and 210 by the fixing ring 212. have. A representative first lens 204 is a 12 mm coated plano-convex lens of part number J45-303, available from Edmund Indurstrial Optics, Barrington, NJ, USA. have. Representative second and third lenses 208 and 210 include 45 mm coated flat iron lenses, part numbers J45-150 and J32-895, both available from the same company, respectively. The lens system focuses the light having a full beam angle of about 140 ° emitted from the lamp aperture into the light pipe of the small size so that the light has a full beam angle of about 22 °. collect and focus). The paired second and third lenses may optionally be a single double convex lens. Those skilled in the art will be able to obtain the desired narrow beam angle through the arrangement of the various optical members.

혼성 조명(Hybrid lighting)Hybrid lighting

본 발명이 다른 특징(aspect)에 따르면, 본 발명에 따른 임의의 광파이프를 위한 광원은 태양일 수 있다. 지구로부터 볼 때, 태양은 7°의 광선 각도를 갖는 광원이다. 따라서, 본 발명의 광파이프는 태양광, 인공광, 또는 이 둘을 조합한 혼성 조명 시스템을 이용할 수 있다.According to another aspect of the invention, the light source for any light pipe according to the invention may be the sun. From the earth, the sun is a light source with a beam angle of 7 °. Therefore, the light pipe of the present invention may use a hybrid lighting system of sunlight, artificial light, or a combination of both.

그러므로 간단하고, 저렴하며, 효율적인 광파이프는 간단한 기술을 이용하여 쉽게 이용할 수 있는 테이프와 합성수지로 제작할 수 있는 것으로 설명하였다. 본 발명에 따른 광파이프는 통상적인 TIR 광파이프 또는 다른 광튜브로는 구성할 수 없는 광범위한 시장에서, 다양한 사이즈로 응용할 수 있다.Therefore, a simple, inexpensive, and efficient light pipe is described as being able to be made of easily available tape and resin using a simple technique. The light pipe according to the present invention can be applied in various sizes in a wide range of markets that cannot be constructed with conventional TIR light pipes or other light tubes.

이상에서 설명한 본 발명의 구성은 단지 예시적인 것이며, 당업자가 수많은 변형을 가할 수 있다는 것을 주지하여야 한다. 예를 들어, 이상의 실시예들은 주로 광파이프의 횡단면이 주록 만곡된 것을 이용하였으나, 이는 단지 있음직한 횡단면의 예이며 다른 횡단면 형상이 다른 응용에서는 이로울 수 있다. 예를 들어, 사각형 형상은 표준 2 ×2 또는 2 ×4 형광 조명 고정물을 수용하도록 디자인 된 금속 격자세공(metal grid latticework)을 이용하여 통상적인 함몰(drop) 천장으로 개조(retrofit)하는 응용에 적합하다. 또한 바닥면 형상은 그 마무리에 따라 광선 발산(divergence)을 제어하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 범위와 사상은 첨부된 청구범위에서 설명된다.It should be noted that the configuration of the present invention described above is merely exemplary, and that many modifications can be made by those skilled in the art. For example, the above embodiments mainly used a curved cross section of the light pipe, but this is merely an example of a possible cross section and other cross sectional shapes may be beneficial in other applications. For example, the rectangular shape is suitable for retrofitting to conventional drop ceilings using metal grid latticework designed to accommodate standard 2 × 2 or 2 × 4 fluorescent lighting fixtures. Do. The bottom shape can also be used to control ray divergence depending on its finish. The scope and spirit of the invention are set forth in the appended claims.

Claims (21)

일단에서 빛을 받아 들여 장방향을 따라 분포시키도록 형성된 도관과,A conduit formed to receive light from one end and distribute it along the longitudinal direction, 상기 도관에 포함되며, 상기 빛의 일부는 주로 거울 반사에 의하여 광파이프의 아래로 통과시키며 상기 빛의 일부는 주로 확산 반사에 의하여 상기 광파이프 밖으로 방출시키도록 배열된, 상기 광파이프의 세로축과 실질적으로 평행한 거울 및 확산 반사면들의 조합을 포함하는 광파이프.Included in the conduit, a portion of the light passes substantially under the light pipe by mirror reflection and a portion of the light is arranged to emit out of the light pipe primarily by diffuse reflection, substantially with the longitudinal axis of the light pipe. A light pipe comprising a combination of parallel mirrors and diffuse reflection surfaces. 제 1 항에 있어서, 상기 도관은The method of claim 1 wherein the conduit is 거울 반사를 제공하는 내면을 갖는 투명 합성수지 튜브와, 상기 튜브의 장방향을 따라 배열되어 튜브 주변부를 덮어서 확산 반사를 제공하는 불투명 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광파이프.And a transparent plastic tube having an inner surface providing mirror reflection, and an opaque material arranged along the longitudinal direction of the tube to cover the tube periphery to provide diffuse reflection. 제 2 항에 있어서, 상기 불투명 물질은The method of claim 2, wherein the opaque material 상기 튜브의 내측면에 배열되어, 얕은 광선 각도를 위한 거울 반사 및 보다 높은 광선 각도를 위한 확산 반사의 조합을 제공하는 것을 특징으로 하는 광파이프.Arranged on the inner side of the tube to provide a combination of specular reflection for shallow beam angles and diffuse reflection for higher beam angles. 제 2 항에 있어서, 상기 불투명 물질은The method of claim 2, wherein the opaque material 상기 튜브의 외측면에 배열되어, 상기 튜브 물질과 함께 얕은 광선 각도를 위한 거울 반사 및 보다 높은 광선 각도를 위한 확산 반사의 조합을 제공하는 것을 특징으로 하는 광파이프.Arranged on the outer side of the tube to provide a combination of specular reflection for shallow beam angles and diffuse reflection for higher beam angles with the tube material. 제 1 항에 있어서, 상기 도관은The method of claim 1 wherein the conduit is 하나의 압출성형된 합성수지 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 광파이프.An optical pipe comprising one extruded synthetic tube. 제 1 항에 있어서, 상기 도관은The method of claim 1 wherein the conduit is 튜브 형성을 위한 형상의 합성수지 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광파이프.An optical pipe comprising a synthetic resin sheet having a shape for forming a tube. 일단에서 빛을 받아 들여 장방향을 따라 분포시키도록 형성되어 있고, 서로 일정 간격에 의하여 편심된 다수의 도관들과,A plurality of conduits formed to receive light at one end and to be distributed along the longitudinal direction, and eccentrically spaced from each other, 상기 도관들에 각각 포함되며, 상기 빛의 일부는 주로 거울 반사에 의하여 광파이프의 아래로 통과시키며 상기 빛의 일부는 주로 확산 반사에 의하여 상기 광파이프 밖으로 방출시키도록 배열된 거울 및 확산 반사면들의 조합을 포함하는 광파이프.Respectively included in the conduits, wherein a portion of the light passes down the light pipe mainly by mirror reflection and a portion of the light is arranged to emit out of the light pipe mainly by diffuse reflection. Light pipe comprising a combination. 제 7 항에 있어서, 상기 도관들의 갯수는8. The method of claim 7, wherein the number of conduits is 상기 광파이프의 길이에 따라 변화되는 것을 특징으로 하는 광파이프.Light pipe, characterized in that the change in accordance with the length of the light pipe. 제 7 항에 있어서, 상기 도관들 중 적어도 하나의 길이는8. The method of claim 7, wherein the length of at least one of the conduits is 나머지 도관들의 길이와 다른 것을 특징으로 하는 광파이프.Light pipe, characterized in that it differs from the length of the remaining conduits. 제 7 항에 있어서, 상기 도관들 각각은8. The method of claim 7, wherein each of the conduits is 압출성형된 합성수지 튜브 또는 튜브를 형성하기 위한 형상의 합성수지 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광파이프.An optical pipe comprising a synthetic resin tube or a synthetic resin sheet shaped to form a tube. 제 7 항에 있어서, 최외각 도관을 제외한 상기 도관들 각각은8. The conduit of claim 7, wherein each of the conduits except the outermost conduit is 내외면 모두에 윤내기 마무리된 투명한 합성수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 광파이프.Light pipe, characterized in that it comprises a transparent synthetic resin finish polished on both the inner and outer surfaces. 제 11 항에 있어서, 상기 최외각 도관은The method of claim 11, wherein the outermost conduit is 윤내기 마무리된 내면과 확산 마무리된 외면을 갖는 투명한 합성수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 광파이프.An optical pipe comprising a transparent synthetic resin having a polished inner surface and a diffused outer surface. 제 12 항에 있어서, 상기 광파이프는The method of claim 12, wherein the light pipe 상기 최외각 도관의 장방향을 따라 배열되어 이 최외각 도관의 주변부를 덮는 불투명 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광파이프.And an opaque material arranged along the longitudinal direction of said outermost conduit covering said periphery of said outermost conduit. 제 13 항에 있어서, 상기 불투명 물질은The method of claim 13, wherein the opaque material 상기 최외각 도관의 내측면에 배열되어 얕은 광선 각도를 위한 거울 반사 및 보다 높은 광선 각도를 위한 확산 반사의 조합을 제공하는 것을 특징으로 하는 광파이프.An optical pipe arranged on the inner side of the outermost conduit to provide a combination of specular reflection for shallow beam angles and diffuse reflection for higher beam angles. 제 13 항에 있어서, 상기 불투명 물질은The method of claim 13, wherein the opaque material 상기 최외각 도관의 외면에 배열되어 상기 튜브 물질과 함께 얕은 광선 각도를 위한 거울 반사 및 보다 높은 광선 각도를 위한 확산 반사의 조합을 제공하는 것을 특징으로 하는 광파이프.An optical pipe arranged on an outer surface of the outermost conduit to provide a combination of specular reflection for shallow beam angles and diffuse reflection for higher beam angles with the tube material. 30°보다 작은 완전 광선 각도를 갖는 광선을 제공하는 광원; 및A light source providing a light beam having a full beam angle of less than 30 °; And 상기 광원으로부터의 광선을 일단에 수용하여 광파이프의 장방향을 따라 분포시키도록 형성되어 있으며, 상기 빛의 일부는 주로 거울 반사에 의하여 상기 광파이프의 아래로 통과시키며 상기 빛의 일부는 주로 확산 반사에 의하여 상기 광파이프 밖으로 방출시키도록 배열된 거울 및 확산 반사면들의 조합을 포함하는 광파이프를 포함하는 광분포 시스템.It is formed to receive the light beam from the light source at one end and distribute it along the long direction of the light pipe, a part of the light passes mainly below the light pipe by mirror reflection, and a part of the light mainly diffuse reflection And a light pipe comprising a combination of mirror and diffuse reflecting surfaces arranged to emit out of the light pipe. 제 16 항에 있어서, 상기 광원은The method of claim 16, wherein the light source 20°보다 작은 완전 광선 각도를 갖는 광선을 제공하는 것을 특징으로 하는광분포 시스템.A light distribution system, characterized in that it provides a light beam having a full beam angle of less than 20 °. 제 16 항에 있어서, 상기 광원은The method of claim 16, wherein the light source 태양광을 포함하는 것을 특징으로 하는 광분포 시스템.Light distribution system, characterized in that it comprises sunlight. 제 16 항에 있어서, 상기 광분포 시스템은17. The system of claim 16, wherein the light distribution system is 상기 광원으로부터 먼 상기 광파이프의 일단을 덮으며, 빛이 상기 광파이프로 다시 향하도록 위치되고 형성된 반사면을 갖는 말단덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광분포 시스템.And an end cover covering one end of the light pipe away from the light source, the end cover having a reflective surface positioned and formed to direct light back to the light pipe. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 광파이프는 실질적으로 동심원을 이루는 제1 및 제2 도관을 포함하며,The light pipe includes substantially concentric first and second conduits, 상기 광분포 시스템은The light distribution system 상기 제1 도관을 지지하는 제1 지지장치와;A first support device for supporting said first conduit; 상기 제2 도관을 지지하며, 상기 제1 지지장치 및 상기 제2 도관 내 제1 도관을 수용/지지하는 제2 지지장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광분포 시스템.And a second support device for supporting said second conduit and for receiving / supporting said first support device and said first conduit in said second conduit. 제 20 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 지지장치는21. The apparatus of claim 20, wherein the first and second support devices 무접촉 관계에 있는 상기 제1 및 제2 도관을 지지하는 것을 특징으로 하는광분포 시스템.And support the first and second conduits in a contactless relationship.
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