KR20080025725A - 나선형 섬유 필라멘트를 갖는 ｌｅｄ 조명 시스템 - Google Patents

나선형 섬유 필라멘트를 갖는 ｌｅｄ 조명 시스템 Download PDF

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조지 알. 헐스
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아이라이트 테크놀로지스, 인코포레이티드
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Abstract

조명 시스템은 나선형 광-투과성 섬유와 LED를 포함한다. 상기 나선형 광-투과성 섬유는 제 1 파장 변환 물질로 도핑되고, 나선 축을 형성한다. 상기 LED는 제 1 색채의 광을 발산하기 위한 광-발산 부분을 갖는다. 상기 LED가 상기 제 1 나선형 섬유와 동축으로 정렬되어, LED에 의해 발산되는 임의의 광의 일부분이 제 1 나선형 섬유에 의해 수신되어, 제 2 색채의 광으로 변환될 것이다. 나선형 섬유의 압축을 조정함으로써, 시스템에 의해 발산되는 광의 색채의 혼합을 조정할 것이다. 덧붙이자면, 섬유의 상대적으로 작은 단면적이, 섬유에서의 어떠한 염료의 이동도 감소시킨다.

Description

나선형 섬유 필라멘트를 갖는 ＬＥＤ 조명 시스템{LED LIGHTING SYSTEM WITH HELICAL FIBER FILAMENT}
본 출원은 U.S 가특허출원 제60/697,781호(2005년 7월 8일)로부터 우선권을 주장하며, 상기 가특허출원의 전체 내용은 본원에서 참조로서 인용될 수 있다.
본 발명은 나선형 섬유 “필라멘트”를 갖는 발광 다이오드(LED) 조명 시스템에 관한 것이다.
가벼운 중량의, 내파손성(breakage resistant)의, 고강도(high intensity)의 LED가 종래의 텅스턴 필라멘트 광원을 대체하는 것에 관심을 두는 사람들에게 해결책이 되어왔다. 그럼에도 불구하고, 이러한 LED가 갖는 문제점은 가시 색채 스펙트럼이 한계가 있는 LED 색채의 이용성으로 제한된다. 따라서 함께 양도된 US 특허 제7011421호와 함께 양도되고, 함께 출원된 US 특허 출원 제11/025,019호에서, 형광 및 인광 염료를 사용하여, 이에 따라서 조명 장치의 비용 및 복잡도에서의 상당한 증가 없이 LED 홀로 사용되어서는 획득될 수 없는 컬러로 발광이 가능해지는 조명 장치가 설명된다. 그러나 이러한 LED/염료 시스템에 의해 발산되는 광의 색채를 쉽게 조정할 수 있는 것이 더욱 바람직하다.
덧붙여, 형광 염료가 비-균일 조명 필드로 이동할 수 있다. 상기 비-균일 조 명 필드에 의해, 염료는 더 높은 강도에 노출되어 진동하고, “고온”이 되며, 그 후, 이로 인하여, 염료가 높은 강도 위치로부터 멀리 이동하게 된다. 염료 이동 때문에, LED/염료 시스템에 의해 방출된 최종 색채가 변화될 것이다. 따라서 LED/염료 시스템에서 염료 이동을 감소하거나, 제거하는 것이 바람직하다.
일반적으로 설명하자면, 본 발명은 제 1 나선형 광-투과성 섬유와 LED를 갖는 조명 시스템이다. 상기 제 1 나선형 광-투과성 섬유는 제 1 파장 변환 물질로 도핑되고, 나선형 축을 형성한다. 상기 LED는 제 1 색채의 광을 발산하기 위한 광-발산 부분을 갖는다. 상기 LED는 제 1 나선형 섬유의 축을 따라 정렬되어, 상기 LED에 의해 발산되는 임의의 광의 일부분이 제 1 나선형 섬유의 회선 사이의 개방 공간을 통과할 수 있고, 상기 LED에 의해 발산되는 임의의 광의 일부분이 상기 제 1 나선형 섬유에 의해 수신되어 제 2 색채의 광으로 변환될 것이다.
본 발명의 하나의 양태에 따라서, 제 1 나선형 섬유는 원통형 내부 공간을 형성하고, LED는 광-발산 부분이 상기 제 1 나선형 내부 공간의 내부에 존재하도록 위하는 측면-발광 LED이다. 상기 시스템은 측벽과, 폐쇄 단부와, 개방 단부와, 내부 영역을 갖는 컵-형태의 광-수집 및 혼합 소자를 더 포함한다. 상기 광-수집 및 혼합 소자는 상기 제 1 나선형 섬유내에서 동축으로 정렬되어, 상기 LED의 광-발산 부분 및 제 1 나선형 섬유가 상기 광-수집 및 혼합 소자의 내부 영역으로 수용된다. 상기 광-수집 및 혼합 소자가 제 1 색채의 광과 제 2 색채의 광 모두를 수집하고 혼합하여, 상기 혼합된 광을 개방 단부로 향햐게 한다. 상기 시스템은 상기 제 1 나선형 섬유의 회선 사이의 개방 공간의 크기를 조정하기 위한 제 1 나선형 섬유의 압축을 조정하는 수단을 포함하며, 이에 따라서, 상기 조명 시스템에 의해 발산되는 제 1 색채의 광과 제 2 색채의 광의 퍼센트율이 변경된다.
더 세부적으로, 상기 압축 수단은 제 1 분리 소자와 제 1 플런저 조립체를 포함한다. 상기 분리 소자는 광-투과성 튜브일 수 있다. 상기 플런저 조립체는 나사산 샤프트와, 나사산 샤프트-수용 너트를 포함할 수 있다. 상기 나사산 너트는 상기 광-투과성 튜브의 나머지 단부로 연결될 수 있다. 상기 제 1 나선형 섬유는 상기 광-투과성 튜브의 내부에 위치된다. 상기 나사산 샤프트는 상기 나사산 너트에 회전 방식으로 수용되며, 이때 상기 샤프트의 하나의 단부가 상기 제 1 나선형 섬유의 하나의 단부에 인접하게 위치하여, 상기 나사산 샤프트의 회전이 상기 제 1 나선형 섬유의 압축과, 상기 제 1 나선형 섬유의 회선 사이의 개방 공간을 조정할 것이다.
상기 조명 시스템은 또한 광-투과성 튜브의 외장 부분 주변에 위치하는 광-투과성 소자와, 상기 광-수집 및 혼합 소자의 내부 표면의 일부분의 주변에 위치하는 광-반사성 소자를 가질 수 있다. 광-투과성 소자 및 광-반사성 소자는, 상기 LED에 의해 발산된 광의 일부분을 제 3 색채로 변환하기 위한 제 2 파장 변환 물질을 포함할 것이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 조명 시스템이 상기 제 1 나선형 섬유와 동축으로 정렬되고, 상기 제 1 나선형 섬유의 주변에 위치되는 상기 제 1 나선형 섬유의 직경보다 큰 직경을 갖는 제 2 나선형 섬유를 더 포함한다. 제 2 나선형 섬유는 제 2 파장 변환 물질로 도핑된다. 상기 조명 시스템은, 상기 제 2 광-투과성 튜브 내로 미끄러지는 방식으로 수용되는 제 2 광-투과성 튜브와 관형 플런저를 포함하는 제 2 나선형 섬유의 압축을 조정하는 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 상기 조명 시스템은 광학 도파관과 광-산란 속성을 갖는 토로이드형 광-투과성 구성요소와, LED 및 제 1 나선형 섬유로부터의 광을 토로이드형 광-투과성 구성요소로 유도하기 위한 광-발사 하우징을 갖는다. 상기 광-발사 하우징은, 상기 토로이드형 광-투과성 구성요소에 의해 형성되는 구멍의 상단 부분을 덮는 디스크-형태의 상부 반사 구성요소를 가질 수 있다. 상기 상부 반사 구성요소는 상기 제 1 나선형 섬유의 압축을 조정하기 위해 유연할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 조명 시스템은 광-투과성 막대를 가질 수 있으며, 이때 상기 광-투과성 막대는 상기 광-투과성 막대의 일부분, 또는 전체가 제 1 나선형 섬유의 내부에 존재하도록 위치한다. 상기 LED는 상부-발광 LED이며, 광을 광-투과성 막대의 중앙쪽 단부(proximate end)로 발산하도록 위치한다. 반사기(reflector)가 상기 막대의 바깥쪽 단부(distal end)를 막는다. 상기 막대는 전구(bulb)- 형태일 수 있다.
본 발명의 추가적인 양태에 따라서, 상기 조명 시스템은 광-투과성 튜브를 가질 수 있으며, 상기 광-투과성 튜브는 상기 광-투과성 튜브의 일부분, 또는 전체가 상기 제 1 나선형 섬유의 내부에 존재하도록 위치한다. 반사기가 상기 광-투과성 튜브의 내부에서 형성되어, 광을 튜브의 측부로 향햐게 할 수 있다. 상기 조명 시스템은 제 1 나선형 섬유의 압축을 조정하는 수단, 가령 솔레노이드를 더 가질 수 있다. 덧붙이자면, 상기 시스템은 여러 다른 파장 변환 물질로 도핑된 다수의 섬유를 가질 수 있으며, 상기 섬유들은 광-투과성 튜브 둘레에서 평행하게, 또는 개별 섹션으로 감겨있다.
본 발명의 또 다른 양태는 박쥐날개형 방사 패턴(batwing radiation pattern)을 갖는 LED와, LED의 균일한 중앙 방사 구역에 대응하는 개방 상부를 갖는 돔-형태의 나선으로 형성되는 섬유를 이용한다. 꼭 맞도록 크기가 정해진 캡이 상기 돔-형태의 나선형 섬유의 개방 상부 위에 위치한다.
하나의 추가적인 실시예에서, 광-투과성 막대가 제 1 나선형 섬유를 케이싱한다. 상기 광-투과성 막대 및 제 1 나선형 섬유가 동축으로 정렬하고, 상기 상부-발산 LED가 상기 광-투과성 막대의 단부로 광을 발산시키도록 위치한다.
도 1은 본 발명에 따르는, 나선형 섬유 “필라멘트”를 갖는 LED 조명 시스템의 제 1 실시예의 투시도이다.
도 2는 LED 조명 시스템의 제 1 실시예의 측면도이며, 이때 광-수집 및 혼합 소자의 일부분은 단절되어 도시된다.
도 3은 본 발명에 따르는 LED 조명 시스템의 제 2 실시예의 투시도이다.
도 4는 본 발명에 따르는 LED 조명 시스템의 제 3 실시예의 측면도이며, 이때 광-수집 및 혼합 소자의 일부분은 단절되어 도시된다.
도 5는 본 발명에 따르는 LED 조명 시스템의 제 4 실시예의 투시도이다.
도 6은 본 발명에 따르는 LED 조명 시스템의 제 5 실시예의 투시도이다.
도 7A 및 도 7B는 도 6의 LED 조명 시스템의 측면 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따르는 LED 조명 시스템의 제 6 실시예의 분해도이다.
도 9는 도 8의 LED 조명 시스템의 조립도이다.
도 10A 및 도 10B는 본 발명에 따르는 LED 조명 시스템의 제 7 실시예의 측면도이다.
도 11A 및 도 11B는 본 발명에 따르는 LED 조명 시스템의 제 8 실시예의 측면도이다.
도 12A 및 12B는 본 발명에 따르는 LED 조명 시스템의 제 9 실시예의 측면도이다.
도 13은 본 발명에 따르는 LED 조명 시스템의 제 10 실시예의 측면도이다.
도 14는 바람직한 LED에 의해 생성된 방사 패턴의 그래프이다.
도 15는 본 발명에 따르는 LED 조명 시스템의 제 11 실시예의 측면 단면도이다.
도 16은 본 발명에 따르는 LED 조명 시스템의 제 12 실시예의 측면도이다.
도 17은 도 16의 LED 조명 시스템의 바람직한 실시예의 변형의 측면도이다.
본 발명은 나선형 섬유 “필라멘트”를 갖는 LED 조명 시스템에 관한 것이다.
A. 제 1 실시예 : 단일 나선형 섬유(Single Helical Fiber)
도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이, LED 조명 시스템의 제 1 실시예는 나선형 섬유(12)와, LED(14)와, 상기 나선형 섬유(12)의 압축을 조정하기 위한 수단(16)과, 광-수집 및 혼합 소자(18)를 갖는다.
제 1 실시예의 나선형 섬유(12)는 원통형 코일(cylindrical coil), 또는 소용돌이(spiral), 또는 나선(helix)의 형태로 형성된 광-투과성 섬유(light-transmitting fiber)이다. 상기 나선형 섬유(12)는 형광 염료, 또는 인광 염료, 또는 안료 등의 파장 변환 물질(wavelength converting material)로 도핑된다. 상기 나선형 섬유(12)의 나선 축은 LED 조명 시스템(10)의 중앙 축(20)을 형성한다. 상기 나선형 섬유(12)는 투명하거나 반투명한 광-투과성 물질, 가령 아크릴로 만들어질 수 있다.
제 1 실시예의 LED(14)는 측면 발광(side-emitting) LED이다. 상기 LED(14)는 나선형 섬유(12)의 나선 축 및 LED 조명 시스템의 중심 축(20)과 동축으로 정렬된다. 덧붙이자면, 상기 LED(14)는 나선형 섬유(12)에 의해 형성된 원통 내부 공간 내에 위치된다. 상기 LED(14)는 광-발산 부분(21)과, 베이스 부분(22)을 갖는다. 상기 LED 베이스 부분(22)은 LED(14)의 기계적 및 전기적 연결을 제공한다. LED(14)를 동작시키기 위한 부품이 나타내어지지는 않지만, 종래 기술에서 알려져 있으며, 예를 들어서, LED(14)로 전력을 공급하기 위한 전기적 와이어링과, 상기 LED(14)로부터의 열을 분산시키기 위한 임의의 필수 열 싱크(heat sink) 소자가 있다.
제 1 실시예의 나선형 섬유(12)의 압축을 조정하기 위한 수단(16)은 분리 소 자(separating element, 24)와, 플런저 조립체(26)와, LED 베이스 부분(22)을 포함한다. 상기 나선형 섬유(12)는 플런저 조립체(26)와 LED 베이스 부분(22) 사이에 위치하며, 이때, 상기 분리 소자(24)가 LED 베이스 부분(22)으로부터 플런저 조립체(26)를 분리시킨다. 더 세부적으로, 제 1 실시예의 분리 소자(24)는 광-투과성 튜브(28)이며, 플런저 조립체(26)는 나사산 샤프트(threaded shaft, 30)와, 나사산 샤프트-수용 너트(32)를 포함한다. 상기 LED 베이스 부분(22)이 광-투과성 튜브(28)의 한 쪽 단부에서 연결되어, 상기 광-투과성 튜브(28)의 내부에 LED 발광 부분(21)을 위치시킨다. 상기 나사산 샤프트-수용 너트(32)는 광-투과성 튜브(28)의 나머지 쪽 단부에서 연결된다. 상기 나선형 섬유(12)는 광-투과성 튜브(28)의 내부에 위치하며, LED 발광 부분(21)의 주변에, 그리고 LED 베이스 부분(22)의 인접부에 위치한다. 상기 나사산 샤프트(30)는 나사산 샤프트-수용 너트(32)로 수용되어, 상기 샤프트(30)의 한 쪽 단부가 나선형 섬유(12)에 인접하게 위치될 수 있다. 덧붙이자면, 나선형 섬유의 압축을 조정하기 위한 수단(16)은 또한, 상기 나사산 샤프트(30)와 나선형 섬유(12) 사이에 위치하는 디스크 구성요소(disk member, 34)를 가질 수 있다.
당해업계 종사자라면, 또 다른 기계적 및 전기기계적 조정 수단, 가령 솔레노이드(solenoid) 등이 사용되어, 본원에서 설명되는 예시적 실시예의 나선형 섬유의 압축을 조정할 수 있음을 인지할 것이다.
광-수집 및 혼합 소자(18)는 컵(cup) 형태를 가지고, LED 조명 시스템(10)의 중심 축(20)과 동축으로, 그리고 상기 LED 발광 부분(21), 나선형 섬유(12) 및 광- 투과성 튜브(28)의 부분의 주변에서. 위치한다. 광-수집 및 혼합 소자(18)는 폐쇄된 단부(36)와 개방된 단부(38)를 갖는다. 도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이, 상기 나사산 샤프트-수용 너트(32)는 상기 폐쇄 단부(36)의 외부에 부착될 수 있고, 상기 폐쇄 단부(36)는 상기 나사산 샤프트(30)가 상기 폐쇄 단부(36)를 통해, 상기 광-수집 및 혼합 소자(18)의 내부로 돌출되도록 크기가 정해진 구멍(opening)을 가질 수 있다.
동작 중에, 상기 LED 발광 부분(21)은 제 1 파장, 또는 색채의 광을 발산한다. 발산된 광의 일부분은 나선형 섬유(12)의 회선 사이의 개방된 공간을 통과하고, 발산된 광의 일부분은 나선형 섬유(12)에 의해 수신되고, 제 2 파장, 또는 색채의 광으로 변환된다. 상기 광-수집 및 혼합 소자(18)는 제 1 색채의 광과 제 2 색채의 광을 모두 수집하고 혼합하며, 혼합된 광을 상기 개방 단부(38)로 향하게 한다. 상기 LED(14)는 파장을 갖는 광을 발산한다. 상기 LED(14)는 색채 스펙트럼 중 청색 구역의 파장을 갖는 광(상대적으로 높은 에너지를 가지면서 짧은 파장을 갖는)을 발산하고, 혼합된 광이 종래의 텅스턴 필라멘트 광원의 색채와 강도에 인접하도록, 상기 나선형 섬유(12)의 파장 변환 물질이 상기 발산된 광의 일부분을 제 2 색채로 변환하는 것이 바람직하다.
상기 플런저 조립체(plunger assembly, 26)가, 상기 나선형 섬유(12)를 압축, 또는 압축해제함으로써, 나선형 섬유(12)의 회선 사이의 개방 공간이 조정될 수 있으며, 이에 따라서, 혼합된 광에서의 제 1 색채의 광과 제 2 색채의 광의 퍼센트율이 변화되고, 혼합된 광의 지각되는 색채가 변화된다. 나사산 샤프트-수용 너트(32)에 대한 나사산 샤프트(30)의 회전에 의해, 나선형 섬유(12)의 압축, 또는 압축-해제가 도출될 것이다. 나사산 샤프트(30)에 의해서 나선형 섬유(12)가 잡히고 꼬이는 것이, 디스크 구성요소(34)에 의해 방지될 것이다.
또한 바람직하게도, 나선형 섬유(12)의 비교적 작은 단면 영역을 갖는 섬유가 섬유를 따르는 임의의 하나의 지점에서의 조명 필드(illumination field)의 임의의 불균일성을 낮추거나 제거하도록 기능하며, 이에 따라서, 상기 조명 필드의 불균일성의 결과로서 발생할 수 있는 염료 이동(dye migration)이 낮춰지거나 제거될 수 있다.
B. 제 2 실시예 : 광-투과성 튜브 주변에 위치하는 광-투과성 소자( Light - Transmitting Element Around Light - Transmitting Tube )
도 3은 앞서 설명된 시스템과 유사하지만, 소형의 광-투과성 소자(42), 가령 광-투과성 튜브(28)의 외부 부분 주변에 위치하는 여러 다른 파장 변환 물질로 도핑된 반투명성 테이프, 제 2 섬유, 광-투과성 환형 소자를 추가로 갖는 제 2 실시예(40)를 도시한다. 사용 함에 있어, 상기 광-투과성 소자(42)는 광-수집 및 혼합 소자(18)의 개방 단부(38)의 외부로 향하는 혼합된 광의 색채를 추가로 조정한다.
C. 제 3 실시예 : 광-수집 및 혼합 소자의 내부 표면 주변에 위치하는 광-반사성 소자( Light -Reflecting Element Around Interior Surface of Light - Collecting and Mixing Element )
마찬가지로, 도 4는 도 1 및 도 2와 함께 설명되는 시스템과 유사하지만, 광-수집 및 혼합 소자(18)의 내부 표면의 일부분 주변에 위치하는 여러 다른 파장 변환 물질을 포함하는 광-반사성 소자(52), 예를 들어, 반사성 테이프의 링(ring), 페인트 코팅부 등을 추가로 갖는 제 3 실시예(50)를 도시한다. 사용함에 있어서, 광-반사성 소자(52)가 광-수집 및 혼합 소자(18)의 개방 단부(38)의 외부로 향하는 혼합된 광의 색채를 더 조정한다.
D. 제 4 실시예 : 이중 필라멘트( Double Filament )
도 5는 LED 조명 시스템의 또 다른 실시예(60)를 도시한다. 나타난 바와 같이, 도 1 및 도 2에서 설명된 시스템과 유사하며, 바람직한 LED 조명 시스템은 제 1 나선형 섬유(12)와, LED(14)와, 상기 제 1 나선형 섬유(12)의 압축을 조정하기 위한 수단(16)과, 광-수집 및 혼합 소자(18)를 갖는다. 그러나 도 5의 예시적 실시예는 제 2 나선형 섬유(62)와, 상기 제 2 나선형 섬유(62)의 압축을 조정하기 위한 수단을 더 갖는다.
제 1 나선형 섬유(12) 및 제 2 나선형 섬유(62)는 모두, 원통형 코일, 또는 소용돌이, 또는 나선의 형태로 형성된 광-투과성 섬유이다. 그러나 제 2 나선형 섬유(62)는 제 1 나선형 섬유(12)의 직경보다 더 큰 직경을 갖는다. 상기 제 2 나선형 섬유(62)는 상기 제 1 나선형 섬유(12)의 주변에서, 상기 섬유(12)와 동축으로 정렬된다. 상기 제 1 나선형 섬유(12)는 제 1 파장 변환 물질로 도핑되고, 제 2 나선형 섬유(62)는 제 2 파장 변환 물질로 도핑된다.
또한 상기 LED(14)는 광-발산 부분(21)과 베이스 부분(22)을 갖는 측면-발광 LED이다. 상기 광-발산 부분(21)이 제 1 나선형 섬유(12)에 의해 형성된 원통형 내부 공간 내에 위치하도록 상기 LED(14)는 위치한다. 제 2 나선형 섬유(62)가 제 1 나선형 섬유(12) 주변에 위치하기 때문에, 상기 LED(14)가 또한 상기 제 2 나선형 섬유(62)에 의해 형성된 원통형 내부 공간 내에 위치하게 된다. 상기 LED(14)로 전력을 공급하기 위한 전기 리드(electrical lead, 68)와, LED(14)로부터의 열을 분산시키기 위한 열 싱크(heat sink)로서 기능하는 배킹 플레이트(backing plate, 70)가 나타난다.
제 1 나선형 섬유(12)의 압축을 조정하는 수단(16)은 제 1 광-투과성 튜브(28)와, 원통형 플런저(72)를 포함한다. 제 2 광-튜과성 튜브(28)의 내부 직경은 제 1 나선형 섬유(12)의 직경보다 크고, 제 1 광-투과성 튜브(28)의 외부 직경은 제 2 나선형 섬유(62)의 직경보다 더 작다. 상기 제 1 광-투과성 튜브(28)는 제 1 나선형 섬유(12)와 제 2 나선형 섬유(62) 사이에 위치한다. 원통형 플런저(72)의 직경은 제 1 광-투과성 튜브(28)의 내부 직경보다 약간 더 작다. 제 1 나성형 섬유(12)의 하나의 단부에 인접한 상기 원통형 플런저(72)의 하나의 단부를 이용하여, 상기 원통형 플런저(72)는 제 1 광-투과성 튜브(28)의 내부로 미끄러지는 방식으로 수용된다. 상기 제 1 나선형 섬유(12)는 LED 광-발산 부분(21) 주변의 제 1 광-투과성 튜브(28)의 내부에, 그리고 LED 베이스 부분(22)과 원통형 플런저(72) 사이에 위치한다.
제 2 나선형 섬유(62)의 압축을 조정하기 위한 수단(66)은 제 2 광-투과성 튜브(74)와, 관형 플런저(tubular plunger, 76)를 포함한다. 제 2 광-투과성 튜브(74)의 내부 직경은 제 2 나선형 섬유(62)의 직경보다 약간 더 크다. 제 2 광-투과성 튜브(74)는 제 2 나선형 섬유(62)의 주변에 위치한다. 관형 플런저(76)의 직경은 제 2 나선형 섬유(62)의 직경과 충분히 동일하다. 제 2 나선형 섬유(62)의 하나의 단부의 인접부에 위치하는 관형 플런저(76)의 하나의 단부를 이용하여, 관형 플런저(76)가 제 2 광-투과성 튜브(74)와 제 1 광-투과성 튜브(28) 사이로 미끄러지는 방식으로 수용된다. 상기 제 2 나선형 섬유(62)는 LED 광-발산 부분(21)의 주변에서, 제 1 광-투과성 튜브(28)와 제 2 광-투과성 튜브(74) 사이에, 그리고 LED 베이스 부분(22)과 관형 플런저(76) 사이에 위치한다.
상기 광-수집 및 혼합 소자(18)는 컵(cup) 형태를 가지고, 자신의 컵-형태 공동(cavity)부에 LED 광 발산 부분(21), 제 1 나선형 섬유(12) 및 제 2 나선형 섬유(62)를 수용한다. 상기 광-수집 및 혼합 소자(18)는 LED 광-발산 부분(21)과, 제 1 나선형 섬유(12)와, 제 2 나선형 섬유(62)로부터의 광을 수집하고 혼합하기 위한 것이다. 상기 광-수집 및 혼합 소자(18)는 폐쇄된 단부(36)와 개방된 단부(38)를 갖는다. 상기 폐쇄된 단부는 반사성 내부 표면을 갖는 반사성 플레이트(reflecting plate, 80)로부터 형성될 수 있다. 상기 폐쇄된 단부(36)는, 제 2 광-투과성 튜브(74)가 상기 폐쇄 단부(36)를 통과하여, 광-수집 및 혼합 소자(18)의 내부로 돌출될 수 있도록, 그리고 제 2 광-투과성 튜브(74)를 고정된 포지션으로 유지하도록 크기가 정해진 구멍을 더 가질 수 있다.
또한 상기 관형 플런저(76)는, 제 1 광-투과성 튜브(28)가 고정된 포지션으 로 유지하도록, 지지 구조물(도면상 나타나지 않음)이 제 2 광-투과성 튜브(74)와 제 1 광-투과성 튜브(28) 사이로 뻗을 수 있도록 하는 횡방향 슬롯(78)을 갖는다.
동작 중에, LED 광-발산 부분(21)이 제 1 파장, 또는 색채의 광을 발산한다. 발산된 광의 일부분은 제 1 나선형 섬유(12)와 제 2 나선형 섬유(62)의 회선 사이의 개방 공간을 통과한다. 발산된 광의 일부분은 제 1 나선형 섬유(12)에 의해 수신되고, 제 2 파장, 또는 색채의 광으로 변환된다. 제 2 나선형 섬유(62)에 의해 발산된 광의 일부분이 수신되고, 제 3 파장, 또는 색채의 광으로 변환된다. 덧붙이자면, 제 2 나선형 섬유(62)에 의해 제 2 파장의 광의 일부분이 또한 수신되고, 제 3 파장의 광으로 변환될 수 있다. 광-수집 및 혼합 소자(18)가 제 1 색채의 광과, 제 2 색채의 광과, 제 3 색채의 광을 수집 및 혼합하고, 상기 혼합된 광을 광-수집 및 혼합 소자(18)의 개방 단부(38)로 향하게 한다.
바람직하게는, 원통형 플런저(72) 및 관형 플런저(76)가 제 1 나선형 섬유(12)와 제 2 나선형 섬유(62)를 압축하거나, 압축해제함으로써, 제 1 나선형 섬유(12)와 제 2 나선형 섬유(62)의 회선 사이의 개방 공간이 각각 조정되고, 이에 따라서, 상기 혼합된 광에서 존재하는, 제 1 색채의 광과, 제 2 색채의 광과, 제 3 색채의 광의 퍼센트율이 변경되고, 상기 혼합된 광의 지각되는 색채가 변경될 수 있다.
E. 제 5 실시예 : 네온, 또는 이와 유사한 조명을 흉내내는 토로이드 ( toroid ) 형태의 조명 장치
도 6은 나선형 섬유 필라멘트를 갖는 LED 조명 시스템의 제 5 실시예(90)의 투시도이다. 상기 제 5 실시예(90)는 네온이나 이와 유사한 조명을 흉내내는 토로이드(toroid) 형태의 조명 장치이며, 이는 함께 출원되고, 함께 양도된 출원 번호 11/421,502호에서 서술되어 있고, 상기 출원은 본원에서 참조로서 인용된다.
제 5 실시예(90)는 광-투과성 매질로 토로이드 형태로 형성된 광-투과성 구성요소(92)를 갖는다. 상기 광-투과성 구성요소(92)는 광-발산 표면(94)을 갖는다. 사용함에 있어서, 광-투과성 구성요소(92)는 광-발산 표면(94)을 따라서, 충분히 균일한 강도(intensity)와, 밝기(brightness)를 갖는 광을 발산하여, 네온이나 이와 유사한 조명을 토로이드 형태로 흉내낼 수 있다.
도 7A는 도 6의 제 5 실시예(90)의 측면 단면도이다. 나타나는 바와 같이, 실시예(90)는 토로이드형 광-투과성 구성요소(92)와, 나선형 섬유(12)와, LED(14)와, 나선형 섬유(12)의 압축을 조정하는 수단(16)과, 광-발사 하우징(light-directing housing, 96)을 갖는다.
광-투과성 구성요소(92)는 광학 도파관과 광 산란 특성을 모두 갖는 “빛이 새는(leaky)” 도파관이다. 따라서 광-투과성 구성요소(92)는 광-발산 표면(94)을 따라, 네온이나 이와 유사한 조명의 특성인 균일성과 밝기를 갖는 광을 발산한다.
LED(16)는 토로이드형 광-투과형 구성요소(92)의 중심 축을 따라 배치된다.
나선형 섬유(12)가 광-투과성 구성요소(92) 및 LED(16)와 동축으로 위치된다.
도시된 실시예에서의 광-발사 하우징(96)은 LED(14)로부터의 광을 광-투과성 구성요소(92)로 향하게 하기 위한 상부 반사 구성요소(98) 및 하부 반사 구성요소(100)를 갖는다. 상부 반사 구성요소(98)는 디스크-형태를 가지며, 토로이드형 광-투과성 구성요소(92)에 의해 형성된 구멍을 덮는다. 하부 반사 구성요소(100)는 링-형태를 가지며, 토로이드형 광-투과성 구성요소(92)에 의해 형성된 구멍의 바닥 일부분을 덮는다. 상기 LED(14)는 상기 링-형태의 바닥 반사 구성요소(100)에 의해 형성된 구멍으로 수용된다. 따라서 광-투과성 구성요소(92)만을 통과해서만 광이 발산되도록, 광-발사 하우징(96)이 광을 LED(14)로부터 광-투과성 구성요소(92)로 유도한다.
도 7B에서 도시된 바와 같이, 상부 반사 구성요소(98)는 유연하여, 나선형 섬유(12)의 압축을 조정하는 수단(16)으로서 기능할 수 있다. 나선형 섬유(12)의 압축을 조정함으로써, 광-투과성 구성요소(92)까지 도달하는, LED(14)로부터의 광과 나선형 섬유(12)로부터의 광의 혼합광이 조정되고, 이에 따라서, 광-투과성 구성요소(92)를 통과하여 발산되는 지각되는 광의 색채가 변화된다.
F. 제 6 실시예 : 광-투과성 막대( Light - Transmitting Rod )
도 8은 LED 조명 시스템의 제 6 실시예(110)를 도시하며, 상기 실시예(110)는, 나선형 섬유(12)와, LED(14)와, 광-투과성 막대(112)와, 반사기(114)와, 충분히 투명한 외장 덮개(116)와, 반사 링/LED 홀더/열 싱크(118)를 갖는다. 광을 막대(112)의 중심쪽의 단부(proximal end)로 발산하기 위해, 상기 LED(14)는 반사 링/LED 홀더/열 싱크(118)에서 위치한다. 상기 나선형 섬유(12)는 상기 막대(112)의 주변에 위치하여, 상기 막대(112)의 일부분, 또는 전체를 감싼다. 상기 반사기(114)가 상기 막대(112)의 바깥쪽 단부(distal end)(LED(14)의 반대쪽)를 막는다. 충분히 투명한 외장 덮개(116)가 막대(112) 및 나선형 섬유(12)를 케이싱한다.
도 9는 LED 조명 시스템의 제 6 실시예(110)를 도시한다. 덧붙이자면, 광원은 LED(14)와 광-투과성 막대(112) 사이에서 포팅 화합물(potting compound)(도면상 도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 덧붙이자면, 상기 LED 조명 시스템은 LED(14)와 반사성 링/LED 홀더/열 싱크(118) 사이에서 전도성 그리스(grease)(도면상 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 덧붙이자면, 막대(112)의 중심 쪽 단부(120)는 매끄럽거나, 거칠게 처리되거나(램버시안-lambertian), 또는 굴곡질 수 있다. 상기 덮개(116)는 막대(112)를 나선형 섬유(12)와 광학적으로 결합시키기 위한 굴절률 정합 유체(index matching fluid)(도면상 나타나지 않음)를 포함한다. 대안적으로, 막대(12)가 DR 아크릴 등의 산란 물질(scattering material)로 만들어진 경우, 상기 막대(112)를 나선형 섬유(12)로 연결하기 위한 덮개(116) 및 굴절률 정합 유체는 요구되지 않는다.
동작함에 있어서, 막대(112)의 축을 따라 광이 향해지며, 이때 막대가 도파관 기능을 한다. 굴절률 정합 유체가 나선형 섬유(12)와 막대(112) 사이의 경계부를 단절시키고, 이에 따라서, 나선형 섬유(12)가 막대(112)로부터 발산된 광의 일부분을 수신할 수 있다. 나선형 섬유(12)의 파장 변환 물질에 의해, 나선형 섬유(12)를 통과하는 광이 상기 LED(14)의 색채와는 다른 색채를 가질 수 있다. 또한 상기 반사기(114)가 광을 나선형 섬유(12)로 향하게 한다. 덧붙이자면, 또 다른 반 사기, 또는 거울(도면상 도시되지 않음)이 상기 막대(112)의 중심 쪽 단부(12)에 위치되어, 광을 나선형 섬유(12)로 향하게 할 수 있다. 따라서 상기 나선형 섬유(12)는 “필라멘트” 기능을 수행한다.
발산된 광의 색채(또는 색조-hue)는, (a) LED(14)에 의해 발산된 광의 파장, 또는 색채와, (b) 상기 나선형 섬유(12)의 권선(winding)의 밀도와, (c) 상기 나선형 섬유(12)의 단면의 형태와, (d) 나선형 섬유(12)의 두께와, (e) 나선형 섬유(12)에서의 염료의 색채 및 밀도와, (f) 상기 막대(112), 또는 덮개(116)의 임의의 염료의 색채 및 밀도에 따라서, 제어된다. 대부분의 변수가 미리 확립되어야 하지만, 나선형 섬유(12)의 권선의 밀도는 쉽게 변경될 수 있다.
G. 제 7 실시예 : 솔레노이드 조정을 이용하는 광-투과성 튜브( Light - Transmitting Tube With Solenoid Adjustment )
도 10A 및 10B에서 도시된 바와 같이, 제 7 실시예(130)에서, 나선형 섬유(12)를 압축하기 위해, 솔레노이드(solenoid, 132)가 사용될 수 있다. 제 7 실시예(130)는 막대(112)의 측부로 광을 향하게 하기 위해, 중앙에서 형성된 반사기(134)를 갖는 광-투과성 튜브(131)를 갖는다. 솔레노이드(132) 외의 압축 수단이 사용될 수 있다. 덧붙이자면, 본 발명의 사상의 범위 내에서, 또 다른 반사기 장치가 사용될 수 있다. 예를 들어, 요망 효과를 얻기 위해, 형성된 반사기(134)가 막대(112)의 길이를 따라서 이동될 수 있다.
이러한 방식으로 나선형 섬유(12)의 권선의 밀도를 변경시킴으로써, 발산된 광의 색채가 바라는 바대로 변경될 수 있다. 명백하게도, 빠져나가도록 허용된 변하지 않은 광의 양은, 도 10B의 경우에서보다 도 10A의 경우에서 훨씬 더 크다. 도 10B에서, 색조는 LED(14)로부터 발산된 광의 변하지 않는 색채와는 차이가 벌어지고, 나선형 섬유(12)의 파장 변환 물질에 의해 발산된 광의 색조에 가까워진다.
인광 염료(phosphorescent dye)가 사용되는 경우, LED(14)가 꺼진 후, 나선형 섬유(12)는 광을 고르게 발산하는 것을 계속할 것이다. LED 광원이 반사기, 또는 수집기 시스템의 초점에 위치하는 경우, 이러한 “잔광(after glow)”이 투사될 수 있다.
튜브(131)에 염료를 추가함으로써, 추가적인 이점이 얻어질 수 있다.
H. 제 8 실시예 : 다수의 평행하게 감긴 나선형 섬유를 갖는 광-투과성 튜브( Light - Transmitting Tube With Multiple Parallel Wound Helical Fibers )
도 11A 및 11B는 다수의 나선형 코일(12, 62, 142)을 갖는 제 8 실시예(140)를 도시하며, 이때, 상기 다수의 나선형 코일 각각은 서로 다른 파장 변환 물질로 도핑된다. 다수의 나선형 코일(12, 62, 142)은 평행하게 감겨있다.
I. 제 9 실시예 : 개별 섹션에서 감겨 있는 다수의 나선형 섬유를 갖는 광-투과성 튜브( Light -Transmitting Tube With Multiple Helical Fibers Wound in Separate Section )
도 12A 및 12B는 다수의 나선형 코일(12, 62, 142)을 갖는 제 9 실시예(150) 를 도시하며, 이때 나선형 코일 각각은 서로 다른 파장 변환 물질로 도핑된다. 다수의 나선형 코일(12, 62, 142)이 개별적인 섹션에서 감겨 있다.
J. 제 10 실시예 : 전구-형태의 막대( Bulb - Shaped Rod )
도 13은 LED 조명 시스템의 제 10 실시예(160)를 도시한다. 상기 제 10 실시예(160)는 중심쪽 단부(proximal end, 164) 및 바깥쪽 단부(distal end, 166)와, 상기 바깥쪽 단부(166)에 위치하는 반사기(168)를 갖는 전구-형태의 막대(162)를 갖는다. 전구-형태의 막대(162)의 중앙쪽 단부(164)로 광을 발산하기 위해, LED(도면상 나타나지 않음)가 위치할 수 있다. 한 가지 변형예에서, 전구(36)는 염료로 도핑된다. 나선형 섬유(12)가 전구-형태의 막대(162) 주변에 위치한다. 상기 나선형 섬유(12)는 파장 변환 물질로 도핑된다.
K. 제 11 실시예 : 돔-형태의 소용돌이 섬유( Dome - Shaped Spiral Fiber )
염료 이동(dye migration)을 방지하기 위한 기하학적 형태와 물질을 선택함으로써, 염료 이동이 감소된, 또는 제거된 LED 조명 시스템이 제공될 것이다. 염료 이동 방지 형태의 한 가지 양태로는 방사 강도 패턴을 가로지르는 충분히 균일한 부분을 갖는 LED를 선택하는 것이다. 예를 들어, 도 14는 Lumileds Lighting, U.S. LLC의 LED 모델/품번 LXHL-MBIC에 의해 생성된 이른바 박쥐 날개 패턴(batwing pattern)인 방사 패턴(170)을 나타낸다. 나타난 바와 같이, 상기 방사 패턴(170)은 중앙 구역(central region), 약 -20 내지 +20도에서 꽤 균일하다. 그러나 중앙 구 역이 외부에서, 염료 이동을 초래할 수 있는 방사 강도 기울기가 존재한다.
도 15는 LED(14)와, 돔-형태의 나선형 섬유(182)와, 종단 캡(end cap, 184)을 갖는 LED 조명 시스템의 제 11 실시예를 도시한다. 더욱 세부적으로, 이 실시예에서, 상기 LED(14)의 방사 축(radiation axis) 둘레의 약 20도를 뻗어 있는 중앙 구역에서 충분히 균일한 방사 강도 패턴을 갖도록 LED(14)가 선택되며, 그 예로는 앞서 언급된 Lumiled LED가 있다. 상기 종단 캡(184)은 LED(14)로부터 이격되어 있고, 자신의 모서리가 박쥐날개 분포에서 나타내어지는 평면 구역에 대응되는 상기 LED(14)의 균일한 방사 강도 패턴을 가로지르도록 위치된다. 상기 종단 캡(184)은 염료가 도핑된 투명하거나 반투명 물질일 수 있다. 상기 종단 캡(184)을 가로지르는 방사 강도 패턴이 충분하게 균일하기 때문에, 임의의 염료의 이동이 최소화될 수 있다. 상기 종단 캡(184)은 또한 반사성 물질일 수 있다. 돔-형태의 나선형 섬유(182)가 LED(14)와 종단 캡(184) 사이에 위치하는 LED(14) 방사 축의 중앙에 위치한다. 상기 섬유의 직경은, 나선형 섬유(182)의 임의의 지점에서 10% 이하의 상대 강도가 존재하도록 선택되어진다.
L. 제 12 실시예 : 광-투과성 막대에 내장된 나선형 섬유( Helical Fiber Encased in Light -Transmitting Rod )
도 16 및 도 17은 본 발명의 제 12 실시예를 보여주며, 상기 실시예는 LED(14)와, 나선형 섬유(12)와, 광-투과성 막대(112)를 갖는다. 상기 나선형 섬유(12)는 광-투과성 막대(112)에 내장된다. LED(14)에 의해 발산되는 광이 광-투과 성 막대(112)에 의해 한정되고, 축에 수직으로 대칭 분포될 것이다. 상기 광-투과성 막대(112)는 투명하고, 흩어져 있다. 도 17에 관련하여, 광을 반사시키기 위해, 상기 광-투과성 막대의 바깥쪽 단부는 페인팅되거나 테이핑된다.

Claims (28)

  1. 조명 시스템에 있어서, 상기 조명 시스템은
    - 나선 형태로 형성된 제 1 나선형 광-투과성 섬유로서, 제 1 파장 변환 물질로 도핑되며, 나선 축(helical fiber)을 형성하는 상기 제 1 나선형 광-투과성 섬유, 그리고
    - 제 1 색채의 광을 발산하기 위한 발광 부분을 갖는 발광 다이오드(LED)로서, 상기 LED에 의해 발산되는 임의의 광의 일부분이 상기 제 1 나선형 섬유의 회선 사이의 개방 공간을 통과하고, 상기 LED에 의해 발산되는 임의의 광의 일부분이 상기 제 1 나선형 섬유에 의해 수신되어, 제 2 색채의 광으로 변환되도록, 상기 제 1 나선형 섬유의 축방향으로 정렬되는 상기 발광 다이오드(LED)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 나선형 섬유는 원통형 내부 공간을 형성하고, 이때 상기 LED는 광-발산 부분(light-emitting portion)을 갖는 측면 발광(side-emitting) LED이고, 상기 LED 광-발산 부분은 상기 제 1 나선형 섬유 원통형 내부 공간 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    측벽과, 폐쇄 단부와, 개방 단부와, 내부 영역을 가지며, 상기 LED 광-발산 부분 및 상기 제 1 나선형 섬유가 상기 광-수집 및 혼합 소자의 내부 영역 내로 수용되도록, 상기 제 1 나선형 섬유의 축방향으로 정렬되는 컵(cup)-형태의 광-수집 및 혼합 소자(light-collecting and mixing element)
    를 더 포함하며, 이로 인하여, 상기 광-수집 및 혼합 소자는 제 1 색채의 광과 제 2 색채의 광 모두를 수집하고 혼합하여, 혼합된 광을 상기 개방 단부로 향하게 하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 나선형 섬유의 회선 사이의 개방 공간의 크기를 조정하기 위해, 상기 제 1 나선형 섬유의 압축을 조정하는 수단
    을 더 포함하며, 상기 수단으로 인하여, 상기 조명 시스템에 의해 발산되는 제 1 색채의 광과 제 2 색채의 광의 퍼센트율이 변경되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 측면-발광 LED는
    상기 측변-발광 LED의 기계적 및 전기적 연결을 제공하기 위한 베이스(base) 부분을 더 가지며, 상기 제 1 나선형 섬유의 압축을 조정하기 위한 수단은 제 1 분리 소자(separating element) 및 제 1 플런저 조립체(plunger assembly)를 포함하고, 상기 제 1 분리 소자는 상기 제 1 플런저 조립체를 상기 LED 베이스 n분으로부터 분리시키고, 상기 제 1 나선형 섬유는 상기 제 1 플런저 조립체와 상기 LED 베 이스 부분 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 분리 소자는 광-투과성 튜브이며, 상기 플런저 조립체는 나사산 샤프트(threaded shaft)와 나사산 샤프트-수용 너트(threaded shaft-receiving nut)를 포함하고, 상기 LED 베이스 부분은 상기 광-투과성 튜브의 하나의 단부에 연결되며, 상기 나사산 샤프트-수용 너트는 상기 광-투과성 튜브의 나머지 단부에 연결되고, 상기 제 1 나선형 섬유는 상기 광-투과성 튜브의 내부에 위치하고, 상기 나사산 샤프트는 상기 나사산 샤프트-수용 너트에 회전하는 방식으로 수용되고, 상기 나사산 샤프트의 회전에 의해, 상기 제 1 나선형 섬유의 압축과, 상기 제 1 나선형 섬유의 회선 사이의 개방 공간이 조정되도록, 상기 샤프트의 하나의 단부가 상기 제 1 나선형 섬유의 하나의 단부에 인접하게 위치하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    광-투과성 튜브의 외장 부분의 주변에 위치하는 광-투과성 소자
    를 더 가지며, 이때, 상기 광-투과성 소자는 제 2 파장 변환 물질로 도핑되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 광-수집 및 혼합 소자의 내부 표면의 일부분의 주변에 위치하는 광-반 사성 소자
    를 더 가지며, 이때, 상기 광-반사성 소자는 제 2 파장 변환 물질을 내포하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 나선형 섬유의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 제 2 나선형 섬유
    를 더 가지며, 이때, 상기 제 2 나선형 섬유는 상기 제 1 나선형 섬유의 주변에서, 상기 제 1 나선형 섬유의 축방향으로 위치하고, 상기 제 2 나선형 섬유는 제 2 파장 변환 물질로 도핑되어, 상기 LED에 의해 발산되는 임의의 광의 일부분이 상기 제 2 나선형 섬유의 회선 사이의 개방 공간을 통과하고, 상기 측면-발광 LED에 의해 발산되는 임의의 광의 일부분이 상기 제 2 나선형 섬유에 의해 수신되어 제 3 색채의 광으로 변환되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 나선형 섬유는 원통형 내부 공간을 더 형성하고, 이때 상기 LED는 광-발산 부분을 갖는 측면-발광 LED이며, 상기 LED 광-발산 부분은 상기 제 1 나선형 섬유의 원통형 내부 공간 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    측벽과, 폐쇄 단부와, 개방 단부와, 내부 영역을 가지며, 상기 LED 광-발산 부분과, 상기 제 1 나선형 섬유와, 상기 제 2 나선형 섬유가 상기 광-수집 및 혼합 소자의 내부 영역으로 수용되도록, 상기 제 1 나선형 섬유의 축방향으로 정렬되는 컵(cup)-형태의 조명-수집 및 혼합 소자(light-collecting and mixing element)
    를 더 가지며, 이로 인하여, 상기 광-수집 및 혼합 소자가 제 1 색채의 광과, 제 2 색채의 광과, 제 3 색채의 광을 모두 수집하고 혼합하여, 상기 개방 단부로 혼합된 광이 향하게 되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 나선형 섬유의 압축을 조정하는 수단, 그리고
    상기 제 2 나선형 섬유의 압축을 조정하는 수단
    을 더 포함하며, 이로 인하여, 상기 제 1 나선형 섬유의 회선 사이의 개방 공간의 크기와, 상기 제 2 나선형 섬유의 회선 사이의 개방 공간의 크기가 조정되고, 이에 따라서, 제 1 색채의 광과 제 2 색채의 광의 퍼센트율이 변경되고, 상기 시스템에 의해 발산되는 제 3 색채의 광이 변경되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 측면-발광 LED는 상기 측면-발광 LED의 기계적 및 전기적 연결을 제공하기 위한 베이스(base) 부분을 더 가지며,
    상기 제 1 나선형 섬유의 압축을 조정하기 위한 수단은 제 1 광-투과성 튜브 와, 상기 제 1 광-투과성 튜브 내로 미끄러지는 방식으로 수용되는 원통형 플런저를 포함하며, 이때 상기 제 1 광-투과성 튜브는 상기 제 1 나선형 섬유와 상기 제 2 나선형 섬유 사이에 위치하고, 상기 제 1 나선형 섬유는 상기 LED 베이스 부분과 상기 원통형 플런저 사이에 위치하며,
    상기 제 2 나선형 섬유의 압축을 조정하는 수단은 제 2 광-투과성 튜브와, 상기 제 2 광-투과성 튜브 내로 미끄러지는 방식으로 수용되는 관형 플런저를 포함하며, 상기 제 2 광-투과성 튜브는 상기 제 2 나선형 섬유의 주변에 위치하고, 상기 제 2 나선형 섬유는 상기 LED 베이스 부분과 상기 관형 플런저 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 관형 플런저는, 지지 구조물이 상기 제 2 광-투과성 튜브와 상기 제 1 광-투과성 튜브 사이에서 뻗어 있도록 하는 횡방향 슬롯을 가져서, 상기 제 1 광-투과성 튜브가 고정된 포지션으로 유지되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    광학 도파관(optical waveguide)과 광-산란 특성(light-scattering characteristics)을 가지며, 상기 제 1 나선형 섬유와 동축으로 위치하는 토로이드(toroid)형 광-투과성 구성요소, 그리고
    상기 토로이드형 광-투과성 구성요소가 토로이드(toroid)의 형태로 네온 조 명을 흉내내기에 충분히 균일한 강도와 밝기를 갖는 광을 발산하도록, 상기 LED 및 상기 제 1 나선형 섬유로부터의 광을 상기 광-투과성 구성요소로 유도하기 위한 광-발사 하우징(light-directing housing)
    을 더 갖는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 광-발사 하우징(light-directing housing)은
    토로이드형 광-투과성 구성요소에 의해 형성되는 구멍(opening)의 상단 부분을 덮는 디스크(disk)-형태의 상부 반사 구성요소, 그리고
    상기 토로이드형 광-투과성 구성요소에 의해 형성되는 상기 오프닝의 하단 부분을 덮는 링(ring)-형태의 하부 반사 구성요소
    를 가지며, 이때, 상기 LED는 상기 링-형태의 하부 반사 구성요소에 의해 형성되는 구멍으로 수용되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 상부 반사 구성요소는 상기 제 1 나선형 섬유의 압축을 조정하기 위해 유연한 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  18. 제 1 항에 있어서,
    광-투과성 막대로서, 상기 광-투과성 막대의 일부분, 또는 전체가 상기 제 1 나선형 섬유의 내부에 존재하도록, 위치하고, 중앙쪽 단부(proximate end)와 바깥쪽 단부(distal end)를 갖는 상기 광-투과성 막대, 그리고
    상기 광-투과성 막대의 바깥쪽 단부를 막는(cap) 반사기
    를 더 포함하며, 이때, 상기 LED는 상기 광-투과성 막대의 중앙쪽 단부로 광을 발산하도록 위치하는 상부-발광(top-emitting) LED인 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 광-투과성 막대는 상기 제 1 나선형 섬유를 상기 광-투과성 막대로 광학적으로 결합시키기 위한 광-산란 물질(light-scattering material)로 만들어지는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 광-투과성 막대와 상기 제 1 나선형 섬유를 케이싱(encasing)하는 투명한 외장 덮개(outer sheath), 그리고
    상기 제 1 나선형 섬유를 상기 광-투과성 막대로 광학적으로 결합시키기 위해, 상기 외장 덮개와 상기 광-투과성 막대 사이의 공동(void)을 충진하는 굴절률 정합 유체(index matching fluid)
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 광-투과성 막대는 전구(bulb)-형태인 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 광-투과성 튜브의 일부분, 또는 전체가 상기 제 1 나선형 섬유의 내부에 존재하도록 위치되는 광-투과성 튜브(light-transmitting tube),
    상기 튜브의 측부로 광을 향하게 하기 위해, 상기 튜브의 내부에서 형성되는 반사기(reflector), 그리고
    상기 제 1 나선형 섬유의 회선 사이의 개방 공간의 크기를 조정하기 위해, 상기 제 1 나선형 섬유의 압축을 조정하기 위한 수단으로서, 이로 인하여, 상기 조명 시스템에 의해 발산되는 제 1 색채의 광과 제 2 색채의 광의 퍼센트율이 변경되는 상기 수단
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 제 1 나선형 섬유의 압축을 조정하기 위한 상기 수단은 솔레노이드(solenoid)임을 특징으로 하는 조명 시스템.
  24. 제 22 항에 있어서,
    제 2 파장 변환 물질로 도핑된 제 2 나선형 광-투과성 섬유, 그리고
    제 3 파장 변환 물질로 도핑된 제 3 나선형 광-투과성 섬유
    를 더 포함하며, 이때 상기 제 1 나선형 섬유와, 제 2 나선형 섬유와, 제 3 나선형 섬유는 상기 광-투과성 튜브 둘레에 평행하게 감겨 있는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  25. 제 22 항에 있어서,
    제 2 파장 변환 물질로 도핑된 제 2 나선형 광-투과성 섬유, 그리고
    제 3 파장 변환 물질로 도핑된 제 3 나선형 광-투과성 섬유
    를 더 포함하며, 이때, 제 1 나선형 섬유와, 제 2 나선형 섬유와, 제 3 나선형 섬유는 상기 광-투과성 튜브 둘레에서 개별 섹션으로 감겨 있는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  26. 제 1 항에 있어서, 상기 LED는 상기 LED의 방사 축 부근에서 균일한 중앙 구역(central region)을 갖는 박쥐날개형 방사 패턴(batwing radiation pattern)을 가지며, 이때, 상기 제 1 나선형 섬유는 상기 LED 방사 패턴의 균일한 중앙 구역에 대응하는 개방 상부를 갖는 돔(dome)-형태의 나선의 형태로 형성되며, 상기 조명 시스템은
    상기 제 1 나선형 섬유의 개방 상부에 대응하는 원형 에지(circular edge)를 갖도록 크기가 정해지고, 상기 에지가 상기 LED의 상기 균일한 방사 강도 패턴을 가로지르도록 위치하는 종단 캡(end cap)
    을 더 포함하며, 상기 제 1 나선형 섬유의 직경은, 상기 제 1 나선형 섬유의 임의의 지점에서의 상대 강도가 10% 미만이도록 선택되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  27. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 나선형 섬유를 케이싱하는 광-투과성 막대를 더 포함하며, 상기 광-투과성 막대 및 상기 제 1 나선형 섬유는 동축으로 정렬되고, 상기 광-투과성 막대는 중앙쪽 단부(proximate end)를 갖고, 상기 LED는 상기 광-투과성 막대의 중앙쪽 단부로 광을 발산하도록 위치하는 상부-발광(top-emitting) LED인 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 광-투과성 막대는 광을 상기 광-투과성 막대로 다시 반사시키기 위한 광-반사성 코팅(light-reflecting coating)을 갖는 바깥쪽 단부(distal end)를 더 갖는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
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