KR20100065324A - 조명 디바이스 - Google Patents

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KR20100065324A
KR20100065324A KR1020107005244A KR20107005244A KR20100065324A KR 20100065324 A KR20100065324 A KR 20100065324A KR 1020107005244 A KR1020107005244 A KR 1020107005244A KR 20107005244 A KR20107005244 A KR 20107005244A KR 20100065324 A KR20100065324 A KR 20100065324A
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라몬 피. 반 고르콤
크리스토프 지. 에이. 회렌
마르코 반 애즈
코넬리스 에이. 에이치. 에이. 무츠에어스
후이브 쿠이즈맨즈
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

조명 디바이스(100, 200, 300, 400)가 개시된다. 디바이스는 상이한 파장들의 광을 제공하는 복수의 광원들(111, 119, 120, 211, 219, 220), 및 수신 종단(103, 203, 407) 및 출력 종단(114, 214, 409)을 갖는 시준 수단(104, 204)을 포함하며, 여기에서 상기 광원들은 상기 수신 종단에 배열된다. 시준 수단은, 각 광원에 대해서, 서브-시준기가 그것의 광원으로부터의 광을 시준하도록 상기 복수의 광원들 각각에 대해 상기 서브-시준기들(106, 107, 108, 206, 207, 208)로서 배열되는 파장 선택 필터들(109, 110, 115, 116, 117, 118, 215, 217)의 세트를 포함하며, 상기 각 광원의 상기 파장 선택 필터는 상이한 파장의 인접한 광원들로부터의 광에 대해서는 반투명하고, 여기에서 상기 파장 선택 필터들은 고역 통과 또는 저역 통과 필터들이다.

Description

조명 디바이스{LIGHTING DEVICE}
본 발명은 조명 디바이스에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 복수의 광원들로부터의 광을 시준하도록 서브-시준기들로서 배열된 파장 선택 필터들의 세트를 갖는 조명 디바이스에 관한 것이다.
WO 2006/129220 A1은 시준 수단의 출력 영역을 향해 특정한 특성들의 광을 반사하는 필터들을 포함하는 시준 수단을 포함하는 발광 디바이스를 개시한다. 특히 큰 각도의 광 확산에서, WO 2006/129220 A1에서 개시된 것과 같은 발광 디바이스들에 변색의 효과들이 존재할 수 있다. 따라서 개선된 조명 디바이스를 제공하는 것이 바람직하다.
[발명의 개요]
상기의 관점에서, 본 발명의 목적은 상기에 논의된 문제점들을 해결하거나 또는 적어도 감소시키는 것이다. 구체적으로는, 목적은, 특히 조명 디바이스의 중간-파장 범위(mid-wavelength range)의 색상들에 대해, 변색을 감소시키는 것이다. 여기에서, 중간-파장 범위는 조명 디바이스에 의해 방출된 광의 전체 파장 범위 내의 파장 범위로서 해석되어야 하고, 여기에서 중간-파장은 중간-범위 파장 범위(mid-range wavelength range)의 파장들보다, 각각, 더 짧고 더 긴 파장들을 갖는 이웃하는 파장 범위들을 갖는다.
본 발명은 중간-파장 범위의 색상들이 대역 통과 또는 대역 저지 파장 선택 필터들의 불완벽함 때문에 변색들을 초래할 것이라는 이해에 기초한다. 본 발명은 또한 저역 통과 또는 고역 통과 필터들이 더욱 정확한 필터링 특성들을 제공하는 것이 가능하다는 이해에 기초한다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 상이한 파장들의 광을 제공하는 복수의 광원들, 및 수신 종단(receiving end) 및 출력 종단(output end)을 갖는 시준 수단을 포함하는 조명 디바이스가 제공되며, 여기에서 상기 광원들은 상기 수신 종단에 배열되고, 상기 시준 수단은, 각 광원에 대해서, 서브-시준기가 그것의 광원으로부터의 광을 시준하도록 상기 복수의 광원들 각각에 대한 서브-시준기들로서 배열되는 파장 선택 필터들의 세트를 포함하고, 상기 각 광원의 상기 파장 선택 필터는 상이한 파장의 인접한 광원들로부터의 광에 대해서는 반투명하고, 여기에서 상기 파장 선택 필터들은 고역 통과 또는 저역 통과 필터들이다. 여기에서, 고역 통과 필터는 필터에 대한 임계 파장보다 더 짧은 파장들, 즉, 더 높은 주파수들을 갖는 광을 투과시키고, 임계 파장보다 더 긴 파장들, 즉, 더 낮은 주파수들을 갖는 광을 반사하는 것으로 해석되어야 한다. 유사하게, 저역 통과 필터는 필터에 대한 임계 파장보다 더 긴 파장들, 즉, 더 낮은 주파수들을 갖는 광을 투과시키고, 임계 파장보다 더 짧은 파장들, 즉, 더 높은 주파수들을 갖는 광을 반사하는 것으로 해석되어야 한다. 이것은 필터들의 이상적인 관점이라는 것이 이해되어야 한다. 실제로 필터들은 보통은 임계치 주변에 제한된 경사도를 갖는 주파수 대 감쇄 특성(frequency to attenuation characteristics)을 갖는다.
파장 선택 필터들의 특성들은 서브-시준기들로서 그들의 배열과 조합함으로써 더 적은 변색을 제공한다.
더 긴 파장을 갖는 또 다른 광원에 인접한 광원에 대한 상기 서브-시준기들 중 임의의 서브-시준기의 파장 선택 필터는 저역 통과 필터일 수 있고, 더 짧은 파장을 갖는 또 다른 광원에 인접한 광원에 대한 상기 서브-시준기들 중 임의의 서브-시준기의 파장 선택 필터는 고역 통과 필터일 수 있다.
이 배열에 의해, 광원들 및 그들의 서브-시준기들은 간섭없이 함께 적층될 수 있고, 이에 따라 더 작은 유닛, 및 더 나은 색 혼합을 제공한다.
광의 파장들은 본질적으로 가시광에 대한 파장의 범위에 있을 수 있다. 그러나, 본 발명은 또한 적외선, 자외선, 또는 x-선 방사(x-ray radiation)와 같은, 그외의 방사에 대해 적용가능할 수 있다.
광원들은 고체 상태 광원들을 포함할 수 있다. 고체 상태 광원들은 발광 다이오드들을 포함할 수 있다.
광원들은 본질적으로, 각각, 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 세 개의 광원들을 포함할 수 있다.
광원들은 파장 순서로 배열될 수 있다. 이것은 대역 통과 또는 대역 저지 필터들의 이용을 회피할 수 있게 할 것이다.
조명 디바이스는, 상기 광원들로부터의 임의의 광이 상기 출력 종단에 도달하기 전에 두 개의 필터들을 통해 투과되도록 배열되는 보상 필터들을 포함하는 파장 선택 필터들의 제2 세트를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 편평한 입사각들에 기인하는 반사들에 관하여 서브-시준기들에서 더 나은 대칭성이 달성된다.
보상 필터들 각각은, 각각 그들이 존재하는 서브-시준기 또는 서브-시준기들에 연관되는 파장들을 본질적으로 통과시키는 특성들을 가질 수 있다.
시준 수단은 둘러싸는 반사기(surrounding reflector)를 더 포함할 수 있다.
필터들은 3 내지 30도, 바람직하게는 5 내지 15도, 바람직하게는 9 내지 11도, 바람직하게는 약 10도의 일반적인 광 출력 방향에 대한 각도를 가질 수 있다.
상기 필터들 또는 필터들의 일부분들 중 상기 수신 종단에 가장 근접한 부분에 배열된 상기 필터들 또는 필터들의 일부분들은 15 내지 30도, 바람직하게는 20 내지 25도, 바람직하게는 21 내지 22도의 일반적인 광 출력 방향에 대한 각도를 가질 수 있고, 상기 필터들 또는 필터들의 일부분들 중 상기 출력 종단에 가장 근접한 부분에 배열된 상기 필터들 또는 필터들의 일부분들은 3 내지 15도, 바람직하게는 4 내지 10도, 바람직하게는 5 내지 6도의 일반적인 광 출력 방향에 대한 각도를 가질 수 있다.
조명 디바이스는 상기 출력 종단에 확산기(diffusor)를 더 포함할 수 있다. 확산기는 홀로그래픽 확산기(holographic diffusor)일 수 있다. 이것은 또한 강도 및/또는 색상 비균일성(non-uniformity)들을 최소화할 것이다.
파장 선택 필터들 중 임의의 파장 선택 필터는 다이크로익 필터(dichroic filter)일 수 있다.
일반적으로, 청구항들에서 이용된 모든 용어들은, 본원에서 명백하게 다르게 정의되지 않는 한, 본 기술 분야에서의 그들의 통상적인 의미에 따라 해석되어야 한다. "한/그(a/an/the) [엘리먼트, 디바이스, 성분, 수단, 단계, 등]"에 대한 모든 참조들은, 명백하게 다르게 진술되지 않는 한, 상기 엘리먼트, 디바이스, 성분, 수단, 단계, 등의 적어도 하나의 예를 참조하는 것으로서 개방적으로 해석되어야 한다. 본원에 개시된 임의의 방법의 단계들은, 명백하게 진술되지 않는 한, 개시된 정확한 순서로 수행되지 않아도 된다.
본 발명의 그외의 목적들, 특징들 및 장점들은 이하의 상세한 설명으로부터, 첨부된 종속 청구항들로부터 뿐만 아니라 도면들로부터도 나타날 것이다.
본 발명의 상기, 뿐만 아니라 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은, 동일한 참조 번호들이 유사한 엘리먼트들을 위해 이용될, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 선호되는 실시예들의 이하의 예시적이고 제한하지 않는 상세한 설명을 통해 더욱 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조명 디바이스를 간략히 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조명 디바이스를 간략히 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조명 디바이스를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 조명 디바이스를 나타내는 도면.
도 5는 조명 디바이스의 필터들을 향한 평탄한 입사각에 기인한 가능한 반사들을 나타내는 도면.
도 1은 조명 디바이스(100)가 요망되는 색 특성들을 갖는 광, 예를 들면, 선호되는 색 온도를 갖는 백색 광 또는 유색 광을 제공할 수 있도록 상이한 파장 범위들을 각각 갖는 복수의 광원들(102)을 포함하는 조명 디바이스(100)를 간략히 나타낸다. 광의 선호되는 색 온도 또는 색상을 달성하기 위한 광원들(102)의 선택 및 제어는 본 기술 분야 내에 공지되어 있으며, 그것은 본 발명의 일부분이 아니다. 그러나, 더 나은 이해를 위해, 광원들(102)이 유리하게는, 예를 들면, 각각, 적색, 녹색 및 청색 광을 제공하는 LED들(light emitting diodes)을 포함할 수 있다는 것에 유의해야 한다. 광원들(102)은 조명 디바이스(100)의 시준 수단(104)의 수신 종단(103)에 배열된다.
따라서, 조명 디바이스(100)는 광원들(102) 각각에 대해서 서브-시준기(106, 107, 108)를 포함하는 시준 수단(104)을 포함한다. 본 발명의 이해를 위해, 서브-시준기(106)가 보여진다. 서브-시준기(106)는 대응하는 광원(111)으로부터 방출된 광에 대해 반사하는 시준 엘리먼트들(109, 110)을 포함한다. 시준 엘리먼트들(109, 110)은 파장 선택 필터들, 예를 들면, 다이크로익 필터들일 수 있다. 따라서, 이들 필터들, 즉, 시준 엘리먼트들(109, 110)은 그외의 색상들의 광에 대해 반투명일 수 있어서, 이에 따라 도 1에 예시된 콤팩트한 구조를 가능하게 한다. 여기에서, 시준 엘리먼트(109)는 적색 광을 반사할 필요가 있으나, 또한 그외의 색상들의 광을 반사할 수 있고, 예를 들면, 금속 또는 코팅된 금속과 같은 광대역 반사기일 수 있다. 한편 시준 엘리먼트(110)는 녹색 및 청색 광에 대해서 반투명이어야 할 필요가 있다. 예를 들면 광원(111)이 적색 광을 방출한다면, 시준 엘리먼트들은 적색 광을 반사하도록 배열되나, 녹색 및 청색 광에 대해서는 대략 반투명이다. 그러한 필터는 각 면에 16층(16-layer) SiO2 및 Ta2O5 필터를 갖는 유리 플레이트(glass plate)에 의해 달성될 수 있다. 이것은 약 600 ㎚ 남짓한 파장을 갖는 광, 즉, 적색 광을 반사할 것이지만, 그것보다 더 짧은 파장을 갖는 가시 광, 즉, 녹색 및 청색 광을 투과시킬 것이다. 광원(111)으로부터의 광의 두 개의 예시적인 광선들(112, 113)을 주목해서 보면, 도 1의 왼쪽 광선(112)은 대응하는 시준 엘리먼트(109)에 의해 반사되고, 시준 수단(104)의 출력 종단(114)에서 나갈 것이며, 도 1의 오른쪽 광선(113)은 이웃하는 시준 엘리먼트(115)를 통해 투과되고, 대응하는 시준 엘리먼트(110)에 의해 반사되고, 다음의 이웃하는 시준 엘리먼트(117)를 통해 투과되고, 시준 수단(104)의 출력 종단(114)에서 나갈 것이다. 이웃하는 시준 엘리먼트들(115, 117)의 특성들에 의해, 적색 광은 그들을 통과할 수 있다. 예를 들면, 시준 엘리먼트(115)는 녹색 광에 대해서는 반사하나 적색에 대해서는 투과시킬 수 있다. 따라서, 청색 광에 대한 특성들은 여기서는 중요하지 않다. 이하에 설명될 바와 같이, 시준 엘리먼트(115)는 전통적으로, 예를 들면, 각 면에 14층 SiO2 및 Ta2O5 필터를 갖는 유리 플레이트인, 대역 저지형 필터였고 이에 따라 또한 청색 광을 투과시키지만, 본 발명에 따르면, 시준 엘리먼트(115)는 적색 광을 투과시키지만 녹색 광을 반사하는 저역 통과 필터이다. 그것은 청색 광을 반사할 수 있으나, 이것은 필수적인 특성은 아니다.
유사한 방식으로, 광원(119)으로부터의 광, 예를 들면 녹색 광은 이웃하는 시준 엘리먼트들(110, 117)을 바로 통과하면서 시준 엘리먼트들(115 및 116)에 의해 시준되고, 광원(120)으로부터의 광, 예를 들면 청색 광은 이웃하는 시준 엘리먼트들(110, 116)을 바로 통과하면서 시준 엘리먼트들(117 및 118)에 의해 시준된다. 여기에서 우리는 시준 엘리먼트(116)가 녹색 광을 반사하고 청색 광을 투과시킬 필요가 있으나, 한편으로 적색 광에 대한 특성들이 임의인(arbitrary) 것을 알 수 있다. 유사하게, 우리는 시준 엘리먼트(117)가 청색 광을 반사하나 적색 및 녹색 광을 투과시킬 필요가 있으며, 시준 엘리먼트(118)가 청색 광을 반사할 필요가 있으나, 한편으로 녹색 및 적색 광에 대한 특성들이 임의이고, 이에 따라, 시준 엘리먼트(118)가 금속 또는 코팅된 금속과 같은 광대역 반사기일 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 요망되는 특성들을 갖는 모여진 광들이 시준 수단(104)의 출력 종단(114)에서 방출된다. 시준 엘리먼트들은 이에 따라, 예를 들면, 각 면에 12층 SiO2 및 Ta2O5 필터를 갖는 유리 플레이트에 의해, 청색 광에 대해서는 반사하고 적색 및 녹색 광에 대해서는 투과시킬 수 있다.
상기에 나타난 바와 같이, 중간 서브-시준기(107)는 대역 저지형 필터들을 포함하지 않아도 된다. 이것은, 이웃하는 서브-시준기들에 있고, 이에 따라 시준 엘리먼트들을 통과해야 하는 파장들을 고려하여 달성될 수 있다. 따라서, 시준 엘리먼트(115)는 녹색 및 청색 광을 반사하면서 적색 광만을 통과시키는 저역 통과 필터일 수 있고, 시준 엘리먼트(116)는 적색 및 녹색 광을 반사하면서 청색 광만을 통과시키는 고역 통과 필터일 수 있다. 이것의 이점은 저지 대역의 양쪽에서 양호한 통과 대역 특징들을 갖는 대역 저지형 필터보다 적당한 저역 또는 고역 통과 필터를 제공하는 것이 더욱 용이하다는 것이다. 따라서, 저역 및 고역 통과 필터들만을 이용하는 것은, 예를 들면, 광 패턴의 경계들에서 더 적은 변색을 나타내어, 조명 디바이스(100)의 성능을 개선할 것이다.
필터 특성들에 무관하게, 필터들을 향한 광의 정말로 평탄한 입사에서, 적어도 무시할 수 없는 양의 광이 반사된다. 이러한 비고의적으로 반사되는 광은 제공되는 광 패턴을 열화시키고 변색을 야기할 수 있다. 본 발명자들은 특히 변색이 시준기의 비대칭에 기인한다는 것을 깨달았다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 보상 필터들이 이러한 비대칭, 및 이에 따른 변색을 감소시키기 위해 제공될 수 있다. 도 2는 그러한 보상 필터들을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 조명 디바이스(200)를 간략히 나타낸다. 원칙적으로, 이 실시예의 조명 디바이스(200)는 도 1에 관해 개시된 실시예에서 설명된 특징들을 포함하며, 이 실시예의 특별한 기술적인 특징들에 대한 참조가 요청될 때에만 엘리먼트들이 공통적으로 논의될 것이다. 도 2에 예시된 것과 같은 조명 디바이스에서의 광선들의 예시적인 반사를 나타내는, 도 5에 대해서 병행하여 참조가 행해질 것이다. 도 5에 예시된 원리들이 보상 필터들을 갖는 실시예들 중 임의의 것에 동등하게 적용할 수 있다는 것에 유의해야 한다.
조명 디바이스(200)의 광원(211)으로부터 방출된 예시적인 광을 고려하면, 이것은 이웃하는 시준 엘리먼트(215)를 통해 투과되기로 되어 있으나, 이 이웃하는 시준 엘리먼트(215)를 향한 평탄한 입사에 기인하여, 예를 들면 도 5의 광선(500)에 의해 예시되는 바와 같이, 이 이웃하는 시준 엘리먼트(215)에 의해 적어도 무시할 수 없는 광의 일부분이 반사된다. 광원(211)이 적색 광의 파장 범위를 갖는 광을 제공한다고 하면, 조명 디바이스에 의해 제공되는 광 패턴은 보상되지 않는 한 "왼쪽으로" 지나치게 많은 적색을 제공할 것이다. 따라서, 조명 디바이스(200)의 시준 수단(204)의 수신 종단(203)에 가장 근접한 이웃하는 시준 엘리먼트(215)의 일부분에 대해 보상하기 위해, 보상 필터(222)가 광원(211)과 연관된 서브-시준기(206)에서 대칭성을 제공하도록 배열된다. 보상 필터(222)의 특성들은 바람직하게는, 예를 들면, 동일한 필터 특성들을 가짐으로써, 시준 엘리먼트(215)의 특성들과 일치된다. 따라서, 도 5의 광선(502)에 의해 예시되는 바와 같이, "오른쪽으로의" 대응하는 반사가 제공된다. 도 5는 또한 바람직하지 못한 반사가 발생할 수 있는 그외의 예시적인 광선들, 및 보상 필터들에서의 대응하는 보상 반사들을 나타낸다. 유사하게, 다음의 이웃하는 시준 엘리먼트(217)에서의 반사들의 보상을 위해, 그리고 그 후 서브-시준기(206)와 공간을 공유하는 시준 수단(204)의 출력 종단(214)에 가장 근접한 다음의 이웃하는 시준 엘리먼트(217)의 일부분에서의 반사들을 위해, 출력 종단(214)에 가장 근접한 다음의 이웃하는 시준 엘리먼트(217)의 이러한 일부분에 보상 필터(224)가 대칭적으로 제공된다.
유사한 방식으로, 보상 필터들(226, 228)이 광원(220)과 연관된 서브-시준기(208)에서 제공된다.
광원(211)이 적색 광을 제공하는 예의 연속으로, 광원(220)이 청색 광을 제공한다고 가정하자. 그러면 우리는 적색 및 청색 색상들의 더욱 퍼진(spread) 광을 달성할 것이나, 이 광은 균일하게 퍼져 있다. 한편, 변색들 없이 백색 광을 제공하기 위한 광 패턴의 일부 부분들에서는, 광원(219)의 색상, 예를 들면 녹색이 아마 없을 것이다. 이것을 보상하기 위해, 보상 필터들(230, 232)이 적색 및 청색 광과 동일한 방식으로 녹색 광 퍼짐을 만들기 위해 제공된다. 이들 필터들(230, 232)은 바람직하게는 그들이 "녹색" 서브-시준기(207)에 있기 때문에 녹색 광을 투과시킨다. 청색 광 범위의 필터(230)에 대한 특성들은 임의이다. 그러나, 보상 필터(230)가 또한 "적색" 서브-시준기(206)에 있고, 이에 따라 적색 광을 투과시킬 필요가 있으며, 여기에 주어진 예에서는, 보상 필터(230)는 바람직하게는 적색 및 녹색 광을 투과시키지만, 청색 광을 반사하는 저역 통과 필터이다. 대응하는 방식으로, 보상 필터(232)는 또한 "청색" 서브-시준기(208)에 있고 이에 따라 청색 광을 투과시킬 필요가 있으며, 여기에 주어진 예에서는, 보상 필터(232)는 바람직하게는 청색 및 녹색 광을 투과시키는 필터, 예를 들면, 코팅되지 않은 유리 플레이트이거나 또는 청색 및 녹색 광을 투과시키지만 적색 광을 반사하는 고역 통과 필터이다. 따라서, 서브-시준기(207) 내의 전체 대칭성은 이들 보상 필터들(230, 232)에 대해 있지 않으나, 실제로는, 반사들이 거의 광원(219)으로부터의 광의 평탄한 입사에 의존하고, 필터 특성들에 의존하지 않기 때문에, 이것은 문제가 되지 않는다. 그러나, 보상 필터(232)는, 청색 광에 대한 특성들이 임의이면서, 녹색 및 적색 광을 투과시킬 필요가 있다.
상기의 예들은, 보상 필터들의 원리들의 용이한 이해를 위해, 광원들(211, 219, 220)이, 각각, 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 것으로 주어졌다. 그러나, 본 기술 분야에 숙련된 자에 의해 용이하게 이해될 수 있는 바와 같이, 광원들로부터 방출된 색상의 그외의 할당들도 가능하다. 유사하게, 상기의 예들은 상이한 색상들을 갖는 세 개의 광원들 및 그들과 연관된 서브-시준기들이 이용되는 것으로 주어진다. 그러나, 본 기술 분야에 숙련된 자에 의해 또한 용이하게 이해될 수 있는 바와 같이, 연관된 서브-시준기들을 갖는 추가 색상들, 즉, 파장 범위들을 갖는 더 많은 광원들이 이용될 수 있다. 두 개 이상의 광원, 예를 들면, LED가 각 서브-시준기에 연관될 수 있다. 예를 들면, 적색 및 호박색 광원이 하나의 서브-시준기 내에 제공될 수 있다. 본 발명은, 조명 응용에 따라, 저-전력 광원들 및 고-전력 광원들 양쪽 모두에 적용가능하다. 보상 필터들을 이용하는 원리는 또한 파장 선택 필터들 이외의 다른 필터 예를 들면, 편광 필터들에도 적용가능하다. 상이한 요구들에 따른 조명 디바이스를 제공하기 위해, 개시된 보상 필터들 중 일부가 요구되거나 또는 어느 것도 요구되지 않는다. 개시된 옵션의 보상 필터들 중 하나 이상의 옵션의 보상 필터가 필터들을 향한 평탄한 입사 각들에 기인하여 퍼지는 광에 대한 보상을 갖는 조명 디바이스를 달성하기 위해 추가될 수 있다. 예를 들면, 한 옵션은 도 2에 도시된 보상 필터들(222 및 226)만을 갖거나, 도 2에 도시된 보상 필터들(224 및 228)만을 갖거나, 또는 도 2에 도시된 보상 필터들(222, 224, 226 및 228)을 갖는 것이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 시준 수단 및 광원들을 포함하는 의사 섹션(pseudo section)의 조명 디바이스(300)를 나타낸다. 도 3a에서 시준 수단은 도 2에 도시된 것과 유사한 구조를 갖는다. 그러나, 도 1에 도시된 것과 같은 구조도 대안 실시예로서 동등하게 가능하다. 후술될 바와 같이, 더 많은 또는 더 적은 보상 필터들을 포함하는 추가 실시예들이 동등하게 가능하다. 조명 디바이스(300)는 금속성의 반사기일 수 있는 둘러싸는 반사기(302)를 더 포함한다. 반사기는 바깥 시준 엘리먼트들(304, 306)에 의해 반사되지 않은 임의의 광을 반사하도록, 및/또는 시준 수단을 운반하도록 기능할 수 있다. 옵션으로서, 바깥 시준 엘리먼트들(304, 306)은 전혀 필터들이 아니며, 여기에서 반사들은 둘러싸는 반사기(302) 상에서 직접적으로 행해지고, 이러한 원리는 도 4a에 더욱 구체적으로 예시된다. 선 A-A를 따른 섹션의 조명 디바이스(300)인 도 3b에 도시된 바와 같이, 반사기(302)는 또한 시준 수단의 시준 엘리먼트들에 직각을 이루는 시준에 대해 기능한다. 옵션으로, 확산기(308)가 시준 수단의 출력 종단에 제공될 수 있다. 확산기(308)는 홀로그래픽 확산기일 수 있다. 홀로그래픽 확산기는 홀로그래픽 기법들을 이용하여 만들어지지만, 간섭에 의존하지 않아서, 이에 따라 매우 작은 색수차(chromatic aberration)들을 갖는다.
LED들이 상기에 예들로서 이용되었지만, 레이저들, 형광 램프들 등과 같은, 그외의 광원들을 이용하는 것도 가능하다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 시준 수단 및 광원들을 포함하는 의사 섹션의 조명 디바이스(400)를 나타낸다. 시준 수단은 도 2 및 5를 참고로 하여 설명된 바와 같은 유사한 기능을 갖는 시준 엘리먼트들(402) 및 시준 필터들(404)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 더 많은 또는 더 적은 보상 필터들을 포함하는 추가 실시예들이 동등하게 가능하다. 도 4a에 예시된 특별한 특징들은 조명 디바이스(400)의 시준 수단의 수신 종단(407)에 가장 근접한 시준 엘리먼트들의 일부분(406)에서의 시준 엘리먼트들(402)이 일반적인 광 출력 방향에 대한 제1 각도로 기울어지는 한편, 조명 디바이스(400)의 시준 수단의 출력 종단(409)에 가장 근접한 시준 엘리먼트들의 일부분(408)에서의 시준 엘리먼트들(402)이 일반적인 광 출력 방향에 대한 제2 각도로 기울어진다는 것이다. 각도들은 바람직하게는 필터 각 의존성들(filter angular dependencies)을 고려하여 최적화된다. 도 3a에 예시된 시준 수단의 모든 시준 엘리먼트들 및 옵션 보상 필터들에 대한 일반적인 광 출력 방향에의 각도들이 바람직하게는 3 내지 30도, 바람직하게는 5 내지 15도, 바람직하게는 8 내지 9도이고, 한편으로 도 4a에 예시된 시준 수단의 제1 및 제2 각도들은, 각각, 15 내지 30도, 바람직하게는 20 내지 25도, 바람직하게는 21 내지 22도이고, 3 내지 15도, 바람직하게는 4 내지 10도, 바람직하게는 5 내지 6도이다. 물론 보상 필터들의 대응하는 각도들은 그 필터들이 보상하기 위해 배열되는 시준 엘리먼트들과 동일하다.
도 4b는, 둘러싸는 반사기(412)가 또한 시준 수단의 시준 엘리먼트들에 직각을 이루는 시준에 대해 기능하는, 선 B-B를 따른 섹션의 조명 디바이스(400)를 나타낸다.
옵션으로, 확산기(410)가 시준 수단의 출력 종단에 제공될 수 있다. 확산기(410)는 홀로그래픽 확산기일 수 있다. 홀로그래픽 확산기는 홀로그래픽 기법들을 이용하여 만들어지지만, 간섭에 의존하지 않아서, 이에 따라 매우 작은 색수차들을 갖는다.
예들은 상이한 색상들을 갖는 세 개의 광원들 및 그들과 연관된 서브-시준기들이 이용되는 도 4를 참고로 하여 상기에 주어진다. 그러나, 본 기술 분야에 숙련된 자에 의해 또한 용이하게 이해될 수 있는 바와 같이, 연관된 서브-시준기들을 갖는 추가 색상들, 즉, 파장 범위들을 갖는 더 많은 광원들이 이용될 수 있다. 두 개 이상의 광원들, 예를 들면, LED들이 각 서브-시준기에 연관될 수 있다. 예를 들면, 적색 및 호박색 광원이 하나의 서브-시준기 내에 제공될 수 있다. 본 발명은, 조명 응용에 따라, 저-전력 광원들 및 고-전력 광원들 양쪽 모두에 적용가능하다. 보상 필터들을 이용하는 원리는 또한 파장 선택 필터들 이외의 다른 필터들 예를 들면, 편광 필터들에도 적용가능하다. 상이한 요구들에 따른 조명 디바이스를 제공하기 위해, 개시된 보상 필터들 중 전부가 요구되지는 않는다. 개시된 보상 필터들 중 하나 이상의 보상 필터가 도 2를 참고로 하여 설명된 것과 유사한 요망되는 조명 디바이스를 달성하기 위해 추가될 수 있다.
도 3 또는 4 중 임의의 것을 참고로 하여 설명된 실시예들 중 임의의 실시예에서의 보상 필터들이 옵션이고, 도 2를 참고로 하여 설명된 바와 같이, 옵션의 보상 필터들 중 일부를 포함하거나 또는 어느 것도 포함하지 않는 셋업들(setups)의 임의의 조합들이 도 3 또는 4 중 임의의 것을 참고로 하여 설명된 실시예들 중 임의의 것에서 실행할 수 있다는 것에 유의해야 한다.
본 발명은 주로 소수의 실시예들을 참고로 하여 상기에 설명되었다. 그러나, 본 기술 분야에 숙련된 자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 상기에 개시된 것들과는 다른 실시예들이, 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 바와 같이, 본 발명의 범주 내에서 동등하게 가능하다.

Claims (15)

  1. 조명 디바이스(100, 200, 300, 400)로서,
    상이한 파장들의 광을 제공하는 복수의 광원들(102, 111, 119, 120, 211, 219, 220); 및
    수신 종단(receiving end)(103, 203, 407) 및 출력 종단(output end)(114, 214, 409)을 갖는 시준 수단(collimating means)(104, 204) ― 상기 광원들은 상기 수신 종단에 배열됨 ―
    을 포함하고, 상기 시준 수단은,
    각 광원에 대해서, 서브-시준기(sub-collimator)가 그것의 광원으로부터의 광을 시준하도록 상기 복수의 광원들 각각에 대해 상기 서브-시준기들(106, 107, 108, 206, 207, 208)로서 배열되는 파장 선택 필터들(109, 110, 115, 116, 117, 118, 215, 217)의 세트
    를 포함하고, 상기 각 광원의 상기 파장 선택 필터는 상이한 파장의 인접한 광원들로부터의 광에 대해서는 반투명(translucent)하고, 상기 파장 선택 필터들은 고역 통과 또는 저역 통과 필터들인 조명 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 더 긴 파장을 갖는 또 다른 광원에 인접한 광원에 대한 상기 서브-시준기들 중 임의의 서브-시준기의 파장 선택 필터는 저역 통과 필터이고, 더 짧은 파장을 갖는 또 다른 광원에 인접한 광원에 대한 상기 서브-시준기들 중 임의의 서브-시준기의 파장 선택 필터는 고역 통과 필터인 조명 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광의 파장들은 본질적으로 가시 광에 대한 파장 범위에 있는 조명 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원들은 고체 상태 광원들(solid state light sources)을 포함하는 조명 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 고체 상태 광원들은 발광 다이오드들을 포함하는 조명 디바이스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원들은 본질적으로, 각각, 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 세 개의 광원들을 포함하는 조명 디바이스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원들은 파장 순서로 배열되는 조명 디바이스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원들로부터의 임의의 광이 상기 출력 종단에 도달하기 전에 두 개의 필터들을 통해 투과되도록 배열되는 보상 필터들(compensation filters)(222, 224, 226, 228, 230, 232)을 포함하는 파장 선택 필터들의 제2 세트를 더 포함하는 조명 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 보상 필터들 각각은, 각각 그들이 존재하는 서브-시준기 또는 서브-시준기들에 연관된 파장들을 본질적으로 통과시키는 조명 디바이스.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시준 수단은 둘러싸는 반사기(surrounding reflector)(302, 412)를 더 포함하는 조명 디바이스.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터들(109, 110, 115, 116, 117, 118, 215, 217, 222, 224, 226, 228, 230, 232)은 3 내지 30도, 바람직하게는 5 내지 15도, 바람직하게는 9 내지 11도, 바람직하게는 약 10도의 일반적인 광 출력 방향에 대한 각도를 갖는 조명 디바이스.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터들 또는 필터들의 일부분들 중 상기 수신 종단에 가장 근접한 부분에 배열된 상기 필터들 또는 필터들의 일부분들은 15 내지 30도, 바람직하게는 20 내지 25도, 바람직하게는 21 내지 22도의 일반적인 광 출력 방향에 대한 각도를 가지며, 상기 필터들 또는 필터들의 일부분들 중 상기 출력 종단에 가장 근접한 부분에 배열된 상기 필터들 또는 필터들의 일부분들은 3 내지 15도, 바람직하게는 4 내지 10도, 바람직하게는 5 내지 6도의 일반적인 광 출력 방향에 대한 각도를 갖는 조명 디바이스.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력 종단에 확산기(diffusor)(308, 410)를 더 포함하는 조명 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 확산기는 홀로그래픽(holographic) 확산기인 조명 디바이스.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파장 선택 필터들 중 임의의 파장 선택 필터는 다이크로익 필터(dichroic filter)인 조명 디바이스.
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