KR20100127284A - 축광 광원 - Google Patents

Abstract

축광 광원을 공지하였다. 어느 한 실시예에서, 해당 장치는 하나의 광전도매체(light conducting medium)로 구성된다. 본 광전도매체(light conducting medium)는 축광 물질 입자들과 이 끝을 따라 위치한 하나의 광원을 포함한다. 축광 물질은 광원에 의해 생성된 빛을 흡수하며, 입자들의 축광 특성에 의해 특징이 지워지는 파장의 빛을 발산한다. 축광 입자들을 방출하는 빛의 분포는 지정된 빛 형태를 발산하기 위한 매개체를 통틀어 다양하다. 또 다른 실시예에서, 광원은 여러 색으로 된 빛을 발산한다. 또 다른 실시예에서는, 광원이 편광을 발산한다.

Description

축광 광원{PHOTOLUMINESCENT LIGHT SOURCE}

본 출원은 인도 뭄바이에서 2008년 3월 19일에 "축광 광원"이라는 이름으로 출원된 임시 특허 출원 번호 555/MUM/2008로부터의 우선권을 청구한다.

본 발명은 조명 시스템에 대한 것이다. 특히, 본 발명은 축광 물질을 가진 광전도매체(light conducting medium)로 구성되는 조명 시스템에 대한 것이다.

조명은 보기용으로 사물을 비추는데 사용될 뿐만 아니라, 사진 촬영, 현미경 검사, 과학적 목적, 오락물 제작(극장, TV 및 영화를 포함하여), 이미지 투사 및 디스플레이의 후광으로서 사용된다.

조명 용도에 있어서, 현재 기술은 점 또는 단일 차원 광원의 형태로 많은 시스템들을 보유하고 있지만, 또한 많은 결점들을 가지고 있다. 빛의 강도는 실내 또는 환경의 나머지에 비교하여 광원에서 가장 높고, 그에 따라 이런 광원들은 눈에 해롭다. 이러한 광원들은 눈에 유쾌하지 않은 사물의 매우 날카로운 음영을 드리우고, 사진 촬영 및 오락물 제작과 같은 응용을 위해서 바람직하지 않을 수 있으며, 테이블 상판, TV 전면판 및 모니터 전면판과 같은 표면들에 반짝임을 야기할 수도 있다.

표면의 형태로 광원으로서 기능하는 종래의 시스템들이 있다. 가정용 조명을 위한 형광등들은 반짝임을 줄이기 위해 확산기 판들을 이용하여 덮을 수 있지만, 이러한 시스템들은 부피가 크다. 확산기들과 우산 반사기와 같은 확산 반사기들이 사진 촬영 및 영화 촬영을 위한 광원으로서 사용되지만, 이들은 균일 조명에 대하여 근사치일 뿐이다.

LCD 스크린과 같은 평판 스크린의 후광은 균일 또는 거의 균일에 가까운 빛을 제공한다. LCD 스크린을 후광하기 위한 종래의 해결책은 빛을 추출하기 위해 위에 도트나 프리즘과 같은 몇 가지 모양들을 가진 하나의 시트의 형태로 광 가이드를 갖는 것이다. 해당 광 가이드는 하나의 고굴절 지수 물질을 두 개의 저굴절 지수 물질들 사이에 끼워넣는 것에 의해 형성된다. 도트들의 모양 및 빈도는 해당 표면에 대하여 균일 조명이 달성될 수 있도록 관리되며, 이러한 방법들은 표면에 대하여 균일한 조명을 제공하지만, 해당 조명은 국소적으로 균일하지 않다. 가까이에서 보았을 때 외양은 어둠에 의해 둘러싸인 반짝이는 빛의 점들의 모양이며, 이런 비균일성은 눈에 유쾌하지 않고 평판 스크린용 후광으로 사용되는 경우 거슬리는 물결 문양을 야기할 것이다. 따라서, 빛의 국소적 균일성을 달성하기 위해 확산기판 또는 필름에 의해 덮여야 하는데, 비용과 부피를 커지게 한다.

국소적인 의미에서 표면에 대하여 균일한 조명을 제공하는 즉, 국소적으로 균일하게 조명되는 시스템들이 있으며, 시스템들이 하나의 광 가이드와 인도되는 빛의 일부를 추출하는 방법을 활용한다는 의미에서 위에서 설명된 시스템에 유사하다. 하지만 빛 추출이 도트들 또는 기하학적 모양으로 이루어지지 않고 입자들을 산포하고, 회절시키거나 확산시키는 미세한 빛을 이용하여 이루어진다. 이런 입자들은 광 가이드를 통틀어 균일하게 분포되며, 이는 불연속적으로 점등되는 광원이라기보다는 지속적으로 점등된 광원을 야기한다.

반면, 빛이 해당 시트의 일단부에서 타단부로 안내되는 동안, 해당 빛의 일부가 추출됨에 따라, 남아 있는 추출될 수 있는 빛들이 점점 더 적어짐에 따라, 조명이 점점 약해진다. 따라서, 이들 시스템들은 전체 표면에 대하여 조명의 균일성을 제공하지 않는다. 근사한 균일성을 제공하기 위하여, 광 가이드의 일단부에서 타단부로의 빛에 있어서의 총 감소가 너무 크지 않아야 한다. 이것은 광 가이드의 끝에서 빛이 낭비되게 하여 해당 시스템의 에너지 효율성은 떨어진다.

광학섬유의 형태로 된 광학 도파관이 다수의 응용용으로 사용된다. 현재 시스템들은 큰 대역폭, 빠른 통신을 위하여 효율적인 광 가이드로서 광섬유를 사용한다. 광섬유들은 또한 광섬유 센서들에서도 사용된다. 종래 기술 시스템들은 의료 응용기기를 포함하여 광학을 이미지화하는데 광학 도파관을 사용한다. 도프 처리된 광섬유가 레이저의 이득 매개체로서 또는 광학 증폭기로서 사용된다. 현행 광전자 공학 시스템들도 또한 어려운 전기 환경들에 놓여 있는 저전력 전자회로에 전력을 공급하기 위해 광학 섬유를 사용한다.

또한, 종래 기술 시스템들은 장식 조명을 위한 광 가이드로서 광섬유를 사용한다. 섬광 물질로 도프된 광섬유들은 방사 검출을 위해 사용된다. 축광 입자들로 도프된 섬유들은, 일반적으로 '형광 섬유'로 알려져 있는데 광섬유의 빛 인도 특성을 연기하기 위해 연구 키트에서 사용되는 것으로 밝혀진다. 축광 섬유(집광 형광 물질이 들어 있는)들도 또한 주-야 무기들의 조준을 위해 사용된다.

대부분의 광원들로부터 나오는 빛은 무작위로 편광된다. 하지만, 여러 응용들은 선형 또는 원형 편광이 제대로 기능할 것을 요구한다. 예를 들어, 액정 광밸브와 광학 프로세스와 같은 다수의 광밸브들은 선형 편광을 요한다. 편광을 편광으로 무작위로 전환하는 종래 기술 시스템들이 존재한다. 일부 종래 기술 시스템들은 광원 앞에 하나의 편광자를 사용한다. 비편광은 편광자를 통과하고 편광은 편광자로부터 나오며, 시스템들은 편광자들이 하나의 편광 성분의 투과는 허용하지만 다른 편광 성분들은 흡수하기 때문에 효율적이다. 따라서, 약 절반의 빛 에너지가 해당 편광자에서 낭비된다. 다른 종래 기술 시스템들은 빛을 편광하기 위해 편광 빔 분배기를 사용한다. 편광 빔 분배기는 요구되는 편광 성분이 통과할 수 있게 허용하지만 원하는 않는 편광 성분은 반사되며, 에너지는 어딘가에서 낭비된다. 따라서 이런 시스템들도 또한 비효율적이다.

당해 기술분야의 평판 스크린 색상 디스플레이는 보통 백색광의 형태로 조명을 사용한다. 백색광은 색상을 나타내기 위해 색상 필터를 사용하는 LCD와 같은 디스플레이 위에 떨어진다. 색상 필터들은 대량의 빛이 흡수되기 때문에 디스플레이의 효율성을 감소시킨다. 또 다른 단점은 색상 필터들 때문에 디스플레이의 투과도가 매우 낮다는 것이다.

당해 기술분야에서 알려진 또 다른 방법은 염색된 네마틱 상태의 액정판을 차례로 쌓는 것이다. 백광이 그것들을 통과한다. 각 층은 적용된 전압에 따라 적색, 청색, 및 녹색의 약간량을 각각 백색광으로부터 빼서 채색된 이미지를 표시한다. 하지만 이것 또한 빛의 손실이라는 단점을 가지고 있으며, 따라서 감소된 효율성을 갖는다. 이것은 또한 시차 오류가 있다.

냉광은 보통 낮은 온도에서 발생하고 따라서 뜨거운 몸체로부터의 복사와 다르다는 점에서 백광과 상이한 빛의 방출이다. 그것은 예를 들어, 화학적 반응, 전기 에너지, 아원자 운동, 또는 액정에 대한 피로에 의해 야기될 수 있다. 축광은 화학적 합성물이 광자(전자기 방사)를 흡수하는 과정으로, 이렇게 하여 더 높은 전자 에너지 상태로 이르게 되어 광자를 다시 방사시키고 더 낮은 에너지 상태로 되돌아온다. 다른 말로, 축광은 광여기로부터 생기는 냉광이다. 축광 물질들은 형광, 인광 또는 섬광의 형태로 축광을 내는 물질들을 포함한다.

형광은 광자의 분자 흡수가 더 긴 파장을 갖는 또 다른 광자의 방출을 유발하는, 차가운 형체들에서의 광학적 현상으로서 대부분 발견되는 냉광이다. 인광은 인광물질에 의해 흡수된 에너지가 형광 물질에서보다 더 느리게 그리고 더 오랜 시간 동안 방출된다는 점에서 형광과 다른 축광의 한 가지 형태이다. 섬광은 어떤 물질이 높은 에너지 전자기 또는 실효 전하를 가진 입자 방사를 흡수하여 특징적인 더 긴 파장에서 광자를 형광시키고 이전에 흡수된 에너지를 배출하는 과정이다.

당해 기술분야의 평판 스크린 색상 디스플레이는 보통 백색광의 형태로 조명을 사용한다. 백색광은 색상을 나타내기 위해 색상 필터를 사용하는 LCD와 같은 디스플레이 위에 떨어진다. 색상 필터들은 대량의 빛이 흡수되기 때문에 디스플레이의 효율성을 감소시킨다. 또 다른 단점은 색상 필터들 때문에 디스플레이의 투과도가 매우 낮다는 것이다.

당해 기술분야에서 알려진 또 다른 방법은 염색된 네마틱 상태의 액정판을 차례로 쌓는 것이다. 백광이 그것들을 통과한다. 각 층은 적용된 전압에 따라 적색, 청색, 및 녹색의 약간량을 각각 백색광으로부터 빼서 채색된 이미지를 표시한다. 하지만 이것 또한 빛의 손실이라는 단점을 가지고 있으며, 따라서 감소된 효율성을 갖고 또한 시차 오류가 있다.

축광 광원이 공지된다. 어느 한 실시예에서, 해당 장치는 광전도매체(light conducting medium)로 구성된다. 이 광전도매체(light conducting medium)는 축광 물질로 된 입자들과 그것의 끝을 따라 위치한 하나의 광원을 포함한다. 축광 물질은 광원에 의해 생성된 빛을 흡수하여 입자들의 축광 특성에 의해 특징 지워지는 파장의 빛을 발산한다. 축광 입자들을 방출하는 빛의 분포는 지정된 빛 형태를 발산하기 위해 매개체를 통틀어 변화된다. 또 다른 실시예에서, 해당 광원은 여러 색상의 빛을 낸다. 또 다른 실시예에서, 해당 광원은 편광을 낸다.

요소들의 구현 및 조합에 대한 다양한 세부사항을 포함하여 위의 그리고 다른 선호되는 특징들은 부수하는 도면들을 참조하여 더욱 구체적으로 설명되며 청구항들에서 지적된다. 여기서 설명된 특정한 방법 및 시스템들은 설명 목적으로만 제시되며 제한 사항으로 제시되는 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 당해 기술분야에 정통한 사람들에 의해 이해될 것이지만, 여기서 설명된 원리와 특징들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않은 다양한 다수의 실시예들에서 이용될 수 있다.

전술한 본 발명의 특징적 구성에 따르면, 전술한 문제점을 해결할 수 있다.

본 명세서의 일부로서 포함된 첨부된 도면들은 현재 바람직한 실시예들을 설명하고, 전술한 일반적인 설명 및 하기하는 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 현재 발명의 원리들을 설명하고 가르치는 역할을 한다.

도 1a는 어느 한 실시예에 따른 축광 광원을 도시한 도면.
도 1b는 어느 한 실시예에 따른 측면에서 본 축광 광원을 도시한 도면.
도 1c는 어느 한 실시예에 따른 축광 광원을 도시한 도면.
도 2는 어느 한 실시예에 따른 코어의 예시적인 코어 요소를 도시한 도면.
도 3은 어느 한 실시예에 따른 다양한 농도의 축광 입자들을 가진 코어를 가진 축광 광원을 도시한 도면.
도 4는 어느 한 실시예에 따른 두 개의 주 광원을 갖는 축광 광원을 도시한 도면.
도 5는 어느 한 실시예에 따른 거울이 달린 코어를 갖는 축광 광원을 도시한 도면.
도 6은 어느 한 실시예에 따른 예시적인 코어 제조공정을 설명하는 흐름도를 도시한 도면.
도 7a는 어느 한 실시예에 따른 다양한 농도의 축광 입자들을 갖는 예시적인 염기액을 도시한 도면.
도 7b는 본 발명의 어느 한 실시예에 따른 예시적인 코어를 도시한 도면.
도 7c는 어느 한 실시예에 따른 칸막이들을 가지고 있는 예시적인 염기액을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 어느 한 실시예에 따른 코어 제조를 위한 장치의 블록도를 도시한 도면.
도 9는 어느 한 실시예에 따른 다양한 농도의 축광 입자들을 가진 코어를 제조하기 위한 예시적인 과정을 설명하는 흐름도를 도시한 도면.
도 10은 어느 한 실시예에 따른 다양한 농도의 축광 입자들을 갖는 코어 제조를 위한 예시적인 과정을 설명하는 흐름도를 도시한 도면.
도 11a는 어느 한 실시예에 따른 칸막이가 나누어진 주조물을 도시한 도면.
도 11b는 어느 한 실시예에 따른 액체가 채워진 칸이 나누어진 주조물을 도시한 도면.
도 11c는 어느 한 실시예에 따른 칸막이가 제거된 주조물을 도시한 도면.
도 11d는 어느 한 실시예에 따른 확산된 몸체를 가진 장치를 도시한 도면.
도 12는 어느 한 실시예에 따른 다양한 농도의 축광 입자들을 가진 코어 제조를 위한 예시적인 과정을 설명하는 흐름도를 도시한 도면.
도 13a는 어느 한 실시예에 따른 곡체를 가진 용기를 도시한 것이다.
도 13b는 어느 한 실시예에 따른 액체가 채워진 곡체를 가진 용기를 도시한 도면.
도 13c는 어느 한 실시예에 따른 응고되는 액체를 가진 용기를 도시한 도면.
도 14a는 어느 한 실시예에 따른 예시적인 파형판 제조 기기를 도시한 도면.
도 14b는 어느 한 실시예에 따른 예시적인 코어 제조 기기를 도시한 도면.
도 14c는 어느 한 실시예에 따른 예시적인 코어 제조 기기를 설명한 도면.
도 15a는 어느 한 실시예에 따른 하나의 단일 표면으로부터 빛을 발산하는 광원을 도시한 도면.
도 15b는 어느 한 실시예에 따른 하나의 단일 표면으로부터 빛을 발산하는 광원을 도시한 도면.
도 15c는 어느 한 실시예에 따른 부분적으로 거울이 달린 광원을 도시한 도면.
도 16은 본 발명의 어느 한 실시예에 따른 다수의 광전도매체(light conducting medium)들을 가진 예시적인 광원을 도시한 도면.
도 17은 어느 한 실시예에 따른 예시적인 후광 디스플레이의 블록도를 도시한 도면.
도 18a는 어느 한 실시예에 따른 조명기 기둥의 상단도를 도시한 도면.
도 18b는 어느 한 실시예에 따른 조명기 기둥의 측면 단면도를 도시한 도면.
도 18c는 어느 한 실시예에 따른 조명기 기둥의 전면도를 도시한 도면.
도 19a는 어느 한 실시예에 따른 편광된 광원의 단면을 도시한 도면.
도 19b는 어느 한 실시예에 따른 예시적인 광선들의 편광 상태를 표현하는 편광된 광원의 단면을 도시한 도면.

축광 광원이 공지된다. 어느 한 실시예에서, 해당 장치는 광전도매체(light conducting medium)로 구성된다. 이 광전도매체(light conducting medium)는 축광 물질로 된 입자들과 이들의 끝을 따라 위치한 하나의 광원을 포함한다. 축광 물질은 광원에 의해 생성된 빛을 흡수하여, 입자들의 축광 특성에 의해 특징이 지워지는 파장의 빛을 발산한다. 축광 입자들을 방출하는 빛의 분포는 지정된 빛 형태를 발산하기 위한 시트를 통틀어 변화된다. 또 다른 실시 예에서, 해당 광원은 여러 색상의 빛을 방출한다. 또 다른 실시예에서는, 광원이 편광을 방출한다.

도 1a는 어느 한 실시예에 따른 축광 광원(199)을 도시한 것이다. 축광 광원(199)은 빛에 투명한 물질로 이루어진 큰 면들에서 결합된 세 장의 시트로 이루어진 광전도매체(light conducting medium)(100)로 구성된다. 중앙 시트인, 코어(104)는 두 개의 측면 시트인, 피복 시트(102, 106)보다 더 높은 굴절지수이다. 피복 시트들은 코어(104)의 굴절 지수보다 더 낮은 굴절 지수를 갖는 고체, 액체, 기체(공기와 같은) 또는 진공으로 이루어질 수 있다. 광전도매체(light conducting medium)(100)의 일단부 근처에, 관형 또는 선형 주 광원(108)이 놓인다. 주 광원(108)은 백열 필라멘트, 축광 또는 기체 방전관, 또는 LED 뱅크, 또는 어떤 다른 광원일 수 있다. 어느 한 실시예에서, 주 광원(108)에서 나온 빛은 주 광원(108)에 의해 생성된 최대량의 빛이 바닥 끝에서 나와 코어(104)에 들어가도록 집중 반사기(110) 또는 기타 광학적 장치를 사용하여 광전도매체(light conducting medium)(100)로 된 코어(104)로 연결된다. 코어(104)는 축광 물질 입자들을 포함한다. 주 광원(108)에서 나온 빛은 코어(104)로 들어가 반복적인 내부 전반사를 거쳐 주 광원 끝에서 코어의 반대편 끝으로 이동한다. 따라서, 코어(104)는 광전도매체(light conducting medium)로 작용한다. 이 빛의 일부는 축광 입자들에 의해 흡수되어 특정 스펙트럼의 빛이 방출됨에 따라, 빛은 광전도매체(light conducting medium)(100)의 전체 표면에 걸쳐 방출된다. 방출된 빛은 광전도매체의 큰 면들 모두로부터 나온다. 어느 한 실시예에서, 축광 입자들의 농도는 광원의 표면에 걸쳐 균일 조명을 달성할 수 있도록 또는 원하는 형태로 조명을 달성할 수 있도록 코어(104) 내의 위치에 따라 다르다.

어느 한 실시예에서, 해당 입자들은 표면의 큰 면들 중 하나로 들어오는 빛의 작은 부분만을 흡수할 수 있도록 희박한 농도이다. 그러므로 어느 한 실시예에서, 광전도매체(light conducting medium)(100)는 본질적으로 투명하며 면들 중 하나에서 보면 선명하다.

본 발명의 다른 실시 예들은 원통형, 평행육면체, 직사각형 프리즘, 또는 직사각형 시트와 같은 다양한 모양들 중의 하나로 된 광전도매체(light conducting medium)로 구성된다. 빛은 광전도매체(light conducting medium)를 통해 전도된다. 광전도매체(light conducting medium)에는 축광 물질 입자들이 포함된다. 광전도매체(light conducting medium)는 주위를 둘러싼 더 낮은 굴절 지수의 피복을 구비하거나, 구비하지 않을 수 있다.

도 1b는 어느 한 실시예에 따른 측면에서 본 축광 광원(199)을 도시한 것이다. 축광 광원(199)은 코어(104)로 이루어진 광전도매체(light conducting medium)(100)와 피복 시트(102, 106)로 구성된다. 주 광원(108)에서 나온 빛은 축광 입자들에 의해 흡수되어 광전도매체(light conducting medium)(100)의 전체 표면을 걸쳐 방출되며, 광전도매체의 큰 면들을 빠져나간다. 어느 한 실시예에서, 광전도매체(light conducting medium)(100)는 본질적으로 투명하며 면들 중 하나에서 보면 선명하다.

어느 한 실시예에서, 축광 입자들은 작고 시트(104)를 통틀어 균질하게(반드시 균일하지는 않을지라도) 분포되어 있다.

도 1c는 어느 한 실시예에 따른 축광 광원(198)을 도시한 것이다. 축광 광원(198)은 모양에 있어서 선형인, 즉 한 차원으로 연장된 코어(150)를 구성한다. 코어(150)는 다양한 단면들을 가진 막대, 관, 통, 또는 프리즘 모양일 수 있다. 코어(150)는 내부 전반사에 의해 빛을 전도할 수 있도록 피복 또는 공기 또는 더 낮은 굴절 지수의 진공에 의해 둘러싸일 수 있다. 코어(150)의 일단부 근처에, 광원 (152)이 놓인다. 광원(152)에서 나온 빛은 코어(150)로 들어가, 코어에 의해 전도된다. 코어(150)에 들어 있는 축광 입자들이 이 빛을 흡수하여 특정 스펙트럼의 빛을 방출한다.

도 2는 어느 한 실시예에 따른 하나의 코어의 예시적인 코어 요소(299)를 도시한 것이다. 코어 요소(299)는 코어의 광원 끝으로부터 특정 거리에 있는 코어의 작은 조각이다. 코어 요소(299)는 높이가 매우 작다. 광(200)은 코어 요소(299)로 들어간다. 빛의 일부는 축광 입자들에 의해 흡수되거나 분산되며 남아 있는 광(204)은 다음 코어 요소로 이동한다. 흡수된 광의 에너지 일부는 특정 스펙트럼의 빛으로서 축광 입자들에 의해 방출된다. 이 재방출된 빛과 분산된 빛이 함께 조명광(202)으로서 광전도매체(light conducting medium)를 떠난다. 코어 요소(299)로 들어가는 방사속(200)과 관련하여 흡수된 또는 산포된 복사속의 부분은 코어 요소(299)의 소멸이다. (200)으로 들어가는 총 방사속은 흡수된 방사속, 산포된 방사속 및 다음 요소(204)로 계속 진행하는 방사속의 총합이다. 코어 요소(299)의 코어 요소(299)의 높이에 대한 소멸율이 흡광도이다. 코어 요소(299)의 높이가 감소함에 따라, 흡광도는 하나의 상수에 근접한다. 코어 요소(299)의 이 흡광도는 코어 요소(299) 안에 있는 축광 물질 입자들의 농도에 대하여 특정한 관계를 갖는다. 해당 관계는 정비례로서 특정한 정도로 어림잡아진다. 해당 관계는 실험에 의해 평가되기 쉽고, 따라서 축광 물질 입자들의 농도를 알면 요소(299)의 흡광도의 평가가 가능하고 그 역도 가능하다.

코어 요소(299)의 높이가 감소함에 따라, 발산광(202)의 방사 유량은 비례적으로 감소한다. 발산광(202)의 방사 유량의 코어 요소(299)의 높이에 대한 비율은 요소의 높이가 감소함에 따라 상수에 근접하는데 코어 요소(299)의 발산된 선형 방사조도이다. 코어 요소(299)에서의 발산된 선형 방사조도는 흡광도와 인입광의 방사 유량과 축광 물질의 효율을 곱한 것이다. 축광 물질의 효율은 흡수 또는 산포된 빛의 유량에 대한 재방출 또는 산포된 빛의 유량의 비율이다. 코어(104)를 통해 이동하는 방사속의 경사도에 축광 물질의 효율을 곱한 것이 발산된 선형 방사조도의 음수이다. 이들 두 가지 관계는 미분 방정식을 제공한다. 이 방정식은 다음과 같은 형태로 표현될 수 있다.

"n dP/dh = -nqP = -K"

여기서, h는 광원 끝에서부터의 코어 요소의 거리이고,

P는 해당 요소를 통해 인도되는 방사속이다,

n은 축광 물질의 효율이다, q는 해당 요소의 흡광도이며,

K는 해당 요소의 발산된 선형 방사조도이다.

이 방정식은 각 요소의 흡광도가 주어진 경우 발산된 선형 방사조도를 구하는데 사용된다. 이 방정식은 또한 발산된 선형 방사조도가 주어진 경우 각 요소의 흡광도를 구하는데도 사용된다. 특정 발산 선형 방사조도를 갖는 특정 광원을 설계하려면, 위의 미분 방정식을 풀어야만 각 코어 요소에서의 흡광도를 판단할 수 있다. 이것으로부터, 어떤 코어의 각 코어 요소에 있는 축광 물질 입자들의 농도가 판단된다.

축광 물질 입자들의 균일 농도가 코어에서 사용되는 경우, 발산된 선형 방사조도는 광원으로부터의 거리에 따라 지수적으로 감소한다. 균일 발산된 선형 방사조도는 광원 근처의 끝에서 반대편 끝까지의 방사속에 있어서의 감소가 최소화되도록 축광 입자들의 농도를 선택함으로써 어림잡을 수 있다. 출력 손실을 줄이고 발산된 빛의 균일성을 개선하기 위해, 반대편 끝이 빛을 코어로 다시 반사한다. 대안적인 실시예에서, 또 다른 주 광원이 빛을 반대편 끝에 공급한다.

도 3은 어느 한 실시예에 따른 다양한 농도의 축광 입자들을 갖는 코어를 가지고 있는 축광 광원(399)을 도시한 것이다. 축광 입자들의 농도는 코어(304)의 바닥(주 광원 끝)에서 코어(304)의 반대편 끝까지 희박에서 농밀로 변화된다. 주 광원(308)에서 나온 빛은 축광 입자들(302)에 의해 흡수되어 광전도매체(light conducting medium) 전체 표면을 통틀어 방출되어 큰 면들 모두를 통하여 빠져나가게 된다.

균일 조명을 달성하기 위해, 흡광도 및 따라서 축광 입자들의 농도는 코어 (304)의 몸체에 따라 다르다. 흡광도은 다음에 따라 변한다.

q = K/(nA-hK)

여기서, A는 코어(304)로 들어가는 방사속이며,

K는 각 요소들에서의 발산된 선형 방사조도로서,

균일 조명을 위한 상수(h와 별개)이다.

코어(304)의 총 높이가 H인 경우, H 곱하기 K는 nA보다 작아야 한다. 즉 발산된 총 방사속은 광전도매체(light conducting medium) 속으로 들어가는 총 방사속 곱하기 축광 물질의 효율보다 작아야 하는데, 이 경우 위의 해결책이 타당하다. 최대 효율의 경우, H 곱하기 K는 nA와 같고 그리하여 흡광도 q는 h가 H에, 즉 코어(304)의 더 높은 요소들에 대하여, 근접함에 따라 무한대에 근접한다. 본 발명의 어느 한 실시예에서, 단지 소량의 출력만이 낭비되고 흡광도가 어디에서나 유한하도록 H 곱하기 K는 nA보다 약간 작게 유지된다.

도 4는 어느 한 실시예에 따른 두 개의 주 광원을 가지고 있는 축광 광원(499)을 도시한 것이다. 두 개의 주 광원(408, 409)을 사용함으로써 코어(404)에 들어 있는 축광 입자들의 농도에 있어서의 높은 편차가 필요하지 않다. 위에서 제공된 미분 방정식은 주 광원(408, 409) 각각으로 인한 발산된 선형 방사조도를 구하기 위해 독립적으로 사용된다. 이들 두 가지 발산된 선형 방사조도를 추가함으로써 특정 코어 요소에서의 발산된 총 선형 방사조도를 구할 수 있다.

광원(499)을 위한 균일 조명은 흡광도에 의해 달성된다.

q = 1 / sqrt((h - H/2)Λ2 + C / KΛ2)

여기서 sqrt 는 제곱근 함수이다,

Λ는 누승법을 나타내며,

C는 nA(nA-HK)와 같다.

도 5는 어느 한 실시예에 따른 거울이 달린 코어를 가진 축광 광원(599)을 도시한 것이다. 주 광원(508)에서 나온 빛은 코어(520)로 들어가 축광 입자(502)에 의해 흡수되어 광전도매체(light conducting medium)의 전 표면을 통틀어 발산되며, 양쪽 큰 면들을 통해 빠져 나가게 된다. 거울이 달린 코어(520)를 사용함으로써, 코어(520)에 들어 있는 축광 물질 입자들의 농도에 있어서 높은 편차가 필요하지 않다. 코어(520)의 상단 끝(510)은 거울이 달려 있어서 빛을 코어(520)로 다시 반사시키게 된다.

광원(599)을 위한 균일 조명은 흡광도에 의해 달성된다.

q = 1 / sqrt ((h - H)Λ2 + D / KΛ2)

여기서 D = 4nA(nA-HK)이다.

도 6은 어느 한 실시예에 따른 예시적인 코어 제조공정(600)을 도시하는 흐름도이다. 축광 입자들은 균질 또는 다양한 농도로 염기액에 주입된다(610). 염기액은 조절된 방식으로 투명 고체로 응고된다(620). 투명 고체는 결과적으로 코어의 몸체를 형성한다. 응고는 염기액을 냉각함으로써, 또는 중합이나 어떤 유사한 물리적 또는 화학적 방법에 의해 달성된다. 응고 과정은 조절된 온도 또는 중합 계획, 또는 기타 수단을 활용하여 염기액 내의 축광 물질 입자들의 물리적 확산율이 시간 함수로 조절된다(630). 축광 물질들도 과정 중에 물리적 및 화학적 변화를 거치는 것이 가능하다. 응결 도중에, 축광 입자들은 물리적 확산으로 인해, 그리고 대안적인 실시예들에서는 부력, 대류, 비균일 확산율 및 기타 힘들로 인하여 이동을 거친다(640). 염기액은 축광 물질의 지정된 위치-의존 농도를 가진 코어로 응고된다. 선택적으로, 더 많은 축광 물질 또는 염기액이 이 과정을 통틀어 주입될 수 있다(650).

도 7a는 어느 한 실시예에 따른 다양한 농도의 축광 입자들을 갖는 예시적인 염기액(710)을 도시한 것이다. 염기액(710)은 상이한 농도 수준의 축광 입자들(702)을 포함한다. 축광 입자들(702)은 염기액(710)의 상이한 위치에 추가되며, 염기액(710)은 생성된 코어와 동일한 크기 또는 더 큰 크기의 직사각형 트레이에 보관된다. 축광 입자들이 추가되는 위치들은 동일한 또는 다양한 크기의 것이다. 단지 세 개의 축광 입자들의 영역이 염기액(710)에서 제시되었지만, 수백 개 또는 심지어 수만 개의 그러한 영역들이 염기액(710)의 표면에 걸쳐 존재할 수 있다. 염기액 (710)은 그 후에 통제된 방식으로 응고되어 하나의 코어를 형성한다.

어느 한 실시예에서, 다양한 농도의 축광 입자들의 영역들이 노즐에 의해 염기액(710)으로 주입되는데, 각각의 노즐은 상이한 농도나 양의 축광 입자 용액을, 또는 상이한 시간량 동안 내뿜는다. 또 다른 실시 예에서, 축광 입자 영역들은 축광 물질을 함유하고 있는 트레이에 만들어진 변화시킬 수 있는 크기의 구멍을 통하여 축광 물질을 주입함으로써 만들어진다.

도 7b는 본 발명의 어느 한 실시예에 따른 예시적인 코어(720)를 도시한 것이다. 응고 과정 중, 축광 입자들의 영역은 서로 속으로 그리고 염기액으로 물리적 확산을 거쳐 축광 물질 입자들의 농도에 있어서 지속적인 변화를 형성한다. 해당 코어가 형성되는 해당 트레이가 요구되는 코어보다 큰 경우, 해당 코어 시트는 그렇게 하여 형성된 시트에서 절단된다. 축광 입자 영역을 설계하려면, 물리적 확산 과정이 선형의, 위치 불변 시스템, 즉 합성곱 연산으로 어림잡아진다. 축광 입자 영역들은 합성곱 후의 최종 농고가 요구되는 농도 형태를 가질 수 있는 농도로 제공되며, 이는 역합성곱에 의해 수행될 수 있다. 어느 한 실시예에 따르면, 역합성곱을 수행하기 위해 필요한 합성곱 연산에 대한 충격 응답은 경험적으로, 또는 온도 계획에 대한 지식을 활용하여, 또는 사용된 기타 통제된 응고 과정을 통해 파악된다. 끝에서의 비 위치-불변 때문에, 위치 불변 모델이 아닌 선형 모델이 또 다른 실시예에서 사용될 수 있다. 축광 입자들의 영역의 농도는 그 다음에 역행렬 또는 최소자승법을 포함하여 선형 시스템 솔루션 방법들을 사용하여 계산된다.

도 7c는 어느 한 실시예에 따른 칸막이들을 가지고 있는 예시적인 염기액(730)을 도시한 것이다. 염기액 자체가 다양한 농도의 축광 물질을 가진 부분의 형태로 설정 트레이에 인도되며, 이 부분들은 최초에는 도면에서 설명된 바와 같이 칸막이들을 이용하여 구분될 수 있다. 칸막이들은 모든 부분들이 준비가 되면 제거되며, 이 부분들은 염기액이 응고됨에 따라 서로 속으로 물리적 확산을 거쳐 축광 물질 농도의 입자들의 지속적인 변화를 낸다.

위의 과정들(또는 이하에서 지정된 과정들)은 최종 시트의 형태로 된 트레이에서 집행될 필요가 없다. 예를 들어, 전체 삼차원 블록은 어떤 시간에 처리될 수 있으며 시트들은 그것으로부터 절단될 수 있다. 대안적으로, 이 과정들은 하나의 컨베이어 벨트에서 지속적인 시트가 형성되는 가운데 하나씩 발생할 수 있는데, 여기에서 시트는 결과적으로 요구되는 크기의 시트로 절단된다. 온도(냉각)로 인한 응공의 경우에는, 컨베이어 벨트의 다양한 위치들이 정밀하게 조절된 온도를 가지게 된다.

또 다른 실시예에서, 염기액의 응고화 시트는 상이한 농도의 축광 물질이 들어 있는 기본 액체의 저장소의 두 면과 접촉된다. 축광 물질 입자들의 농도의 변화가 염기액을 통틀어 생긴다. 오랜 기간에 걸쳐, 물리적 확산 과정이 마무리되고 하나의 경사도가 형성된다. 더 짧은 기간은 예를 들어, 균일 점등 조건을 어림잡기 위해서, 특정 응용에 대하여 상이한 종류의 경사도를 낸다.

또 다른 실시예에서, 염기액과 축광 물질 입자들의 균질한 혼합이 이루어진다. 염기액이 응고함에 따라, 해당 시트는 하나의 각으로 유지된다. 해당 축광 입자들이 염기액보다 무거운지 또는 가벼운지에 따라, 해당 축광 입자들은 중력과 부력에 의거하여 위로 또는 아래로 이동하여 축광 물질 입자 농도의 변화를 형성한다. 어느 한 실시예에서, 해당 시트의 각은 통제된 방법으로 이루어지는 과정 중 변화된다.

도 8은 본 발명의 어느 한 실시예에 따른 코어 제조를 위한 장치(800)의 블록도를 도시한 것이다. 장치(800)는 광원(810)을 가진 염기액(804)로 구성되며, 광원(810)은 빛 에너지를 일단부로부터 내부에 소량의 축광 물집 입자들을 가지고 있는 염기액(804) 위로 투사한다. 광원(810)에서 나온 빛은 축광 물질 입자들에 의해 흡수되어 최소한 부분적으로 열로 변환된 파장으로 된 것이다. 특정 위치에서 축광 물질의 입자들은 해당 위치에서의 흡광도에 해당 지점에 도달하는 복사력을 곱한 것에 비례하는 복사열을 받는다. 받은 열이 일정할 경우 축광 물질의 입자들이 고르게 가열된다. 이 평정 상태가 균일 조명을 위해 사용된 동일한 축광 물질 농도 변화이다. 이 평정 상태가 달성되지 않으면, 축광 물질 입자들과 주위를 둘러싸고 있는 염기액에 대한 우선적인 가열이 이루어진다. 이것은 물리적 확산에 있어서의 편차를 초래하는데, 이는 축광 물질의 입자들이 평정이 달성될 때까지 이동하는 것을 초래한다. 광원(810)의 출력은 염기액(804)이 응고할 때까지 감소할 수 있다. 복사된 열에 있어서의 균등성을 위해서, 광원(810)은 고르고 조명된 표면이다.

또 다른 실시예에서, 염기액(804) 내의 다양한 위치들의 온도는 온도 조절 장치를 이용하여 조절된다. 자동제어 시스템(제시되지 않음)이 축광 물질 입자들의 현재 농도를 감지하여 온도를 조절하여 요구되는 농도를 달성한다. 현재 농도는 형성되는 코어를 통해 빛을 통과시킴으로써 그리고 발산된 선형 방사조도를 감지함으로써 감지될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 농도 형태의 선형적 본질이 저장소 사이의 변화를 설정함으로써 달성된다. 농도 형태의 비선형 본질을 위한 수정은 축광 물질 농도를 변화시킬 영역을 추가함으로써 달성된다. 이들 축광 입자 영역들은 광원(810)이 매우 소규모 수정을 위해 미세한 온도 변화를 생성하는 동일한 시간에 물리적 확산을 거친다.

도 9는 어느 한 실시예에 따른 다양한 축광 입자 농도를 가진 코어를 제조하는 예시적인 과정(900)을 도시하는 흐름도이다. 각 형체가 상이한 축광 입자 농도를 갖는 다수의 형체들이 제공된다(910). 이들 농도들 중의 하나는 농도 0, 즉 입자들이 하나도 없는 것이 될 수 있다. 형체들의 두께는 일정하지 않고, 형체의 상이한 부분들에서 상이한 두께로 정해진다. 이러한 형체들은 접착, 교착 또는 융해에 의해 함께 병합된다(920). 형체들의 병합은 요구되는 크기의 코어를 형성하게 되고, 코어의 모든 부분에서 입자들의 국소적 농도가 원하는 대로 확보된다.

어느 한 실시예에서, 형체들의 융해는 액체 상태에 있는 동안 해당 형체들을 병합함으로써 달성된다. 병합된 형체는 다양한 축광 입자 농도를 가진 최종 코어로 응고된다. 액체 상태는 처리를 위해 특정 온도를 유지하는 것이 의해 발생할 수 있는데, 이 경우 응고는 냉각에 의해 수행된다. 액체 상태는 단위체나 부분적으로 중합된 상태일 수 있는데, 여기에서 응고는 중합에 의해 수행된다. 형체의 액체 상태는 다양한 용융 열가소성 플라스틱들의 상태, 또는 진전되었지만 불완전한 중합의 상태와 같은 하나의 점성 액체 상태일 수 있다. 병합 형체들은 상이한 점도 상태에 있을 수 있으며, 이 점도는 상이한 온도 또는 상이한 중합 상태에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 병합 형체들 중의 하나는 액체일 수 있으며, 다른 형체들은 점성 액체나 불완전하게 응고된 물체일 수 있다.

하나의 대안적인 실시예에서, 병합 과정은 축광 입자들이 하나의 형체로부터 다른 형체들(930)로 물리적으로 확산되는 것을 포함한다. 이 확산 과정은 병합되는 형체들의 입자 농도에 있어서의 원래 차이를 감소시킨다. 확산의 양은 축광 입자들에 대하여 요구되는 농도 분포가 최종 코어에서 달성되도록 조절된다. 확산의 양은 확산율과 확산 시간을 조절함으로써 조절될 수 있다. 확산율은 온도와 점도를 조절함으로써 조절된다.

도 10은 어느 한 실시예에 따른 다양한 농도의 축광 입자들을 가진 코어의 제조를 위한 하나의 예시적인 과정(1000)의 흐름도이다. 하나의 주조물이 곡판(1010)에 의하여 두 개의 공간으로 분할된다. 특정 농도의 축광 입자들을 함유하고 있는 액체가 주조물 내부의 하나의 공간에 부어진다(1020). 해당 주조물의 두 번째 공간에는, 상이한 농도의 축광 입자들을 가진 액체가 부어진다. 굽은 표면은 지정된 시간 또는 해당 액체들이 지정된 점성 상태에 도달할 때 제거된다(1030). 또 다른 실시예에서, 해당 액체는 용제로 기능하여 곡판을 용해시킨다. 해당 액체는 병합되고, 혼합되고, 결국 응고되어 다양한 농도의 축광 입자들로 된 고체가 된다(1040). 응고는 액체를 냉각하거나, 중합하거나, 또는 어떤 유사한 물리적 또는 화학적 과정에 의해 달성된다. 응고 과정은 조절된 온도 또는 중합 계획, 또는 기타 과정을 이용하며 입자들의 액체 내에서의 물리적 확산률은 시간 함수로 조절된다. 해당 입자들 역시 해당 과정 중에 물리적 및 화학적 변화를 거치는 것도 가능하다. 응고 중에, 해당 입자들은 물리적 확산으로 인해, 대안적인 실시예들에서는 부력, 대류, 비균일 확산율 및 기타 힘으로 인해 이동을 거친다.

도 11a는 어느 한 실시예에 따라 칸막이가 되어 있는 주조물(1198)을 도시한 것이다. 곡판(1102)은 해당 주조물을 두 개의 공간(1104, 1106)으로 분할한다. 곡판의 모양은 제조 공정의 막바지에 요구되는 입자 농도 분포를 얻을 수 있도록 설계된다.

도 11b는 어느 한 실시예에 따른, 액체로 가득 찬 칸막이가 되어 있는 주조물을 도시한 것이다. 곡판(1102)은 해당 주조물(1100)을 2개의 공간(1104, 1106)으로 분할한다. 공간(1104)은 특정 입자 농도를 갖는 액체(1108)가 채워져 있다. 공간(1106)은 상이한 농도의 입자를 가진 액체(1110)로 채워져 있다. 이러한 농도들 중 하나는 농도 0, 즉 입자들이 하나도 없을 수 있다. 어느 한 실시예에 따르면, 곡판(1102)은 (1108 또는 1110)과 같은 액체의 응고에 의해 제조된다. 이는 곡판(1102)이 액체 물질로 용해될 수 있게 한다.

도 11c는 어느 한 실시예에 따른 칸막이가 제거된 주조물(1194)을 도시한 것이다. 액체 (1108)과 (1110)는 응고를 시작하여 더욱 점성이 된다. 주조물(1100)을 두 개의 공간으로 분리시키는 곡판은 지정된 시간 또는 해당 액체들이 지정된 점성 상태에 도달할 때 제거된다. 어느 한 실시예에서, 곡판(1102)은 기계적으로 제거된다. 또 다른 실시 예에서, 해당 액체들은 용제로서 기능하며 곡판(1102)을 용해시켜 제거한다. 곡판(1102)의 용해는 액체를 가열함으로써 달성될 수 있다.

곡판(1102)의 제거 후에, 결과로 남는 형체(1112)는 그 안에 다양한 농도의 축광 입자들을 가지고 있다. 예를 들어, 영역(1122)에 있는 축광 입자들의 평균 농도는 영역(1124)에 있는 축광 입자들의 평균 농도와 다르다. 이것은 두 몸체(1108)와 (1110)의 비율이 이들 두 영역에서 상이하기 때문에 그렇다. 어느 한 실시예에서, 몸체(1112)는 이 형태로 응고되어 다양한 농도의 축광 입자들을 갖는 하나의 코어를 형성한다. 또 다른 실시 예에서, 몸체 (1108)와 (1110)의 확산이 수행된다.

도 11d는 어느 한 실시예에 따른 확산된 형체들을 가진 장치(1192)를 도시한 것이다. 칸막이가 되어 있는 주조물 내의 액체들은 응고되어 요구되는 입자 농도 분포를 갖는 코어(1114)를 이룬다. 어느 한 실시예에서, 응고는 중합이나 해당 액체를 냉각시킴으로써 이루어진다. 어느 한 실시예에서, 해당 액체는 중합이 되는 하나의 플라스틱 단위체이다.

어느 한 실시예에서, 응고 과정 중 입자들은 코어(1114)로 응고되기 전에 액체 몸체로 물리적 확산을 거친다. 그러한 확산은 입자 농도들의 국소적 균질화를 초래한다. 예를 들어, 국소 영역(1122)에 있는 입자들은 곡판이 제거된 순간에 동일한 영역(1122)에 있는 입자들보다 코어(1114)에서 더욱 균질한 분포를 가진다. 확산의 양은 코어(1114)의 두께를 따라 이 국소적 균질화를 달성하기 위한 방법으로 조절되지만, 전체 코어(1114)에서의 입자 분포를 균질화 하는 것은 없다. 확산의 양은 확산율과 시간을 조절함으로써 조절된다.

입자들이 물리적 확산을 거치는 경우, 초기에 주조물(1100)을 칸막이로 나누는 곡판은 다음과 같이 설계된다. 물리적 확산 과정은 하나의 선형, 위치 불변 시스템, 즉 합성곱 연산으로 어림잡아진다. 초기 농도 형태는 물리적 확산 과정 후에, 최종 농도 형태가 요구되는 농도 형태가 되도록 조정된다. 이것은 역합성곱에 의해 이루어질 수 있다. 이 초기 농도 형태는 이후 곡판을 사용하여 달성된다. 주조물(1100)의 어느 지점에서의 초기 농도는 해당 주조물 경계선(1120, 1118)에서부터 해당 지점에서의 곡판의 거리에 의해 가중치가 주어지는 두 칸막이에 있는 액체들에서의 가중 평균 농도이다. 어느 한 실시예에 따르면, 역합성곱을 수행하기 위해 필요한 합성곱 연산에 대한 충격 응답은 경험적으로 또는 온도 계획에 대한 지식, 또는 사용된 기타 통제된 응고 과정을 활용하여 파악된다. 끝에서의 비 위치-불변성 때문에, 선형이면서 위치 불변 모델이 아닌 상태로 또 다른 실시예에서 사용될 수 있다. 초기 입자 농도 형태는 이제 역행렬 또는 최소자승법을 포함한 선형 시스템 해결 방법을 활용하여 계산된다.

도 12는 어느 한 실시예에 따라 다양한 농도의 축광 입자들을 가진 하나의 코어를 제조하는 예시적인 과정(1200)을 도시하는 흐름도이다. 특정한 농도의 입자들을 가진 곡체가 용기(1210) 속에 삽입된다. 곡체는 주조, 사출 성형, 주형 중합, 기계 제조 등과 같은 과정들에 의해 제조될 수 있다. 주조, 사출 성형 및 주형 중합과 같은 과정들은 형성된 곡체가 용기 내에 이미 존재하도록 용기 자체 내에서 수행될 수 있다. 특정한 입자 농도를 갖는 액체가 용기와 곡체 사이의 공간에 부어진다(1220). 액체는 해당 곡체와 병합되고 혼합되어 결과적으로 응고된다(1230). 어느 한 실시예에서, 해당 곡체는 액체의 완전한 응고 전에 액체 속으로 확산된다. 확산은 곡체가 해당 액체에 부분적으로 또는 완전히 용해됨으로써 야기될 수 있다. 이 용해는 열에 의해서 또는 고체가 액체로 물리적으로 용해됨으로써 초래될 수 있다. 액체는 결과적으로 응고되어 다양한 입자들의 농도를 가진 고체 코어가 된다. 응고는 액체를 냉각하거나, 중합에 의해, 또는 기타 물리적 또는 화학적 방법에 의해 달성된다. 응고 과정은 조절된 온도 또는 중합 계획, 또는 기타 과정을 통해 조절되어 고체의 액체 내 물리적 확산율이 시간 함수로 조절된다. 입자들이 해당 과정 중에 물리적 및 화학적 변화를 거치는 것이 가능하다. 응고 중에, 입자들은 물리적 확산으로 인하여, 그리고 대안적인 실시예들에서는, 부력, 대류, 비균일 확산율, 및 기타 힘으로 인하여 이동을 거친다.

도 13a는 어느 한 실시예에 따른 곡체(1398)를 가진 용기를 도시한 것이다. 특정한 농도의 축광 입자들을 가지고 있는 곡체(1302)가 용기(1300)에 삽입된다. 곡체 (1302)의 모양은 제조 공정의 막바지에 요구되는 입자 농도 분포를 위해 설계된다. 용기(1300)와 함께 곡체(1302)는 이제 제조공정에서 하나의 주조물로서 작용한다.

도 13b는 어느 한 실시예에 따른 액체가 가득 찬 곡체(1396)를 갖는 하나의 용기를 도시한 것이다. 특정 입자 농도를 가진 액체(1304)가 용기(1300)와 곡체(1302)에 의해 형성된 주조물에 부어진다. 액체(1304) 내의 입자들의 농도는 곡체(1302) 내의 입자들의 농도와 다르다.

도 13c는 어느 한 실시예에 따른 응고되는 액체(1394)를 가진 용기를 도시한 것이다. 해당 액체는 응고하여 용기(1300)에 들어 있는 곡체와 병합되어 요구되는 입자 농도 분포를 가진 코어(1306)를 이룬다. 어느 한 실시예에서, 응고는 중합 또는 액체의 냉각에 의해 이루어진다. 어느 한 실시예에서, 해당 액체는 중합되는 하나의 플라스틱 단위체이다.

어느 한 실시예에서, 곡체는 액체의 완전한 응고 전에 액체 속으로 확산한다. 확산은 해당 곡체가 부분적으로 또는 완전히 액체에 용해됨으로써 초래될 수 있다. 해당 액체는 이 용해를 야기하기 위해 가열될 수 있다.

도 14a는 어느 한 실시예에 따른 예시적인 파형판 제조 기기(1498)를 도시한 것이다. 용융 시트(1400)는 특정한 농도의 축광 입자들을 가진다. 시트(1400)는 움직이는 한 쌍의 피더 롤러(1402)를 통과한다. 이들 롤러(1402)는 핀치 롤러(1404)와 가이드 롤러(1406)를 통해 시트(1400)를 공급한다. 핀치 롤러(1404)는 지정된 시간 함수에 따라 위 아래로 움직인다. 핀치 롤러의 이 움직임은 파형판(1408)을 생성한다. 롤러들의 이동은 요구되는 골의 형태에 따라 정의된다.

파형판을 제조하기 위한 기기(1498)는 주조물을 형성하기 위해 용기 속으로 삽입되는 곡체를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 해당 곡체는 파형판을 절단하여 생산된다. 대안적으로, 파형판(1408)은 아래에서 설명된 대로 지속적인 과정에서 다른 파형판과 병합된다. 시트(1408)의 골 주름 형태는 제조 공정의 막바지에 요구되는 분포의 입자 농도를 얻을 수 있도록 설계된다.

도 14b는 어느 한 실시예에 따른 예시적인 코어 제조 기기(1496)를 도시한 것이다. 특정 입자 농도의 파형판(1420)은 상이한 입자 농도를 가진 일치하는 파형판(1422)과 병합되어 다양한 입자 농도를 갖는 코어 시트(1424)를 이룬다. 시트(1420) 및 시트(1422)의 골 주름은 병합되어 요구되는 모양의 코어 시트(1424)를 형성하기 위해 일치된다. 어느 한 실시예에서, 두 개의 판은 병합 과정 중에 용융 상태에 있으며, 열로 인해 함께 녹는다. 그러한 융해는 각 시트에서 다른 시트로의 해당 입자들의 확산을 포함할 수 있다. 확산은 용제를 사용한 용해에 의해 달성될 수도 있다. 대안적인 실시예에서 해당 파형판들은 접착 물질에 의해 접합된다.

코어 시트(1424)는 지속적으로 변화되는 입자 농도를 가지고 있다. 코어 시트(1424)는 더 작은 조각으로 절단되어 지속적으로 변하는 축광 입자 농도를 가진 코어를 형성할 수 있다.

도 14c는 어느 한 실시예에 따른 예시적인 코어 제조 기기(1494)를 도시한 것이다. 특정한 입자 농도의 파형판(1436)은 상이한 입자 농도를 갖는 액체(1434)에 병합되어 다양한 입자 농도를 가진 코어 시트(1438)를 형성한다. 어느 한 실시예에서, 해당 시트(1436) 및 액체(1434)는 열로 인해 함께 녹는다. 그러한 융해는 입자들이 각 시트에서 다른 시트로의 확산하는 것을 포함할 수 있다. 롤러(1430)는 기복을 제거하고, 시트(1438)의 표면을 평평하게 한다. 롤러(1432)는 시트(1436)에 대해 가이드로서 작용한다. 코어 시트(1438)는 지속적으로 변하는 입자 농도를 가지고 있다. 이 시트는 축광 입자들의 농도가 지속적으로 변하는 코어를 형성하기 위해 더 작은 조각으로 절단될 수 있다.

도 15a는 어느 한 실시예에 따른 하나의 단일 표면으로부터 빛을 발산하는 광원 (1500)을 도시한 것이다. 거울(1502)은 광전도매체(light conducting medium)(1510)에 인접하여 놓인다. 주 광원(1508)에서 나온 빛은 축광 입자들에 의해 흡수되어 광전도매체(light conducting medium)(1510)의 전체 표면에 걸쳐 방출되고, 거울이 달리지 않은 표면을 빠져나가게 된다. 거울(1502)은 거울 또는 확산경일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 축광 물질 입자들을 함유하고 있는 하나의 시트 또는 필름이 광전도매체(light conducting medium)(1510)의 표면들 중 최소 하나에 배치된다. 거울(1502)은 일부 빛들이 통과할 수 있게 하고 다른 면에 있는 사물들이 보여질 수 있도록 부분적으로 은도금된 거울일 수 있다. 이 장치는 단방향 유리로 사용될 수 있다. 해당 시스템은 조명이 카메라와 같은 방향으로부터 오는 사진 촬영 목적으로 사용될 수도 있다.

도 15b는 어느 한 실시예에 따른 하나의 단일 표면으로부터 빛을 발산하는 광원(1520)을 도시한 것이다. 어느 한 실시예에서, 단 하나의 피복 시트(1506)만이 사용되며 거울이 코어(1504) 위에 직접 배치된다. 거울은 코어(1504) 내부에서 빛을 인도하는데 도움을 주며 하나의 단일 출력 표면에 빛을 안내하는 데도 도움을 준다.

도 15c는 어느 한 실시예에 따른 부분적으로 거울이 달린 광원(1540)을 도시한 것이다. 거울(1512)이 광전도매체(light conducting medium)(1550)와 이웃하여 배치된다. 거울(1512)은 내부에 틈 또는 거울이 없는 부분이 있다. 주 광원(1508)에서 나온 빛은 축광 입자들에 의해 흡수되어 광전도매체(light conducting medium)(1550) 전체 표면에 걸쳐 방출된다. 축광 물질 입자들의 더 큰 농도는 이 부분에서의 조명 출력에서의 손실을 보상하기 위해 거울이 달리지 않은 부분의 앞에 있는 영역(1507)에서 사용된다. 다양한 가시각으로부터의 조명의 균일성을 달성하기 위해, 거울의 반사력에 있어서의 지속적인 변화 및 축광 물질 농도에 있어서의 지속적인 변화가 활용된다. 카메라나 뷰어가 광원(1540)을 통해 이미지를 포착할 수 있기 위해 거울이 달리지 않은 부분 뒤에 설치될 수 있다.

도 16은 본 발명의 어느 한 실시예에 따라 다수의 광전도매체(light conducting medium)를 가진 예시적인 광원(1600)을 도시한 것이다. 두 개 이상의 광전도매체(light conducting medium)(1601)들이 서로 연이어 위치한다. 각 광전도매체(light conducting medium)는 투명하며 조명으로 인해 모든 광전도매체(light conducting medium)를 가시 표면(1602)에서 볼 수 있다. 또한 각 광전도매체(light conducting medium)는 상이한 특성과 상이한 농도 형태를 갖는 축광 물질 입자들을 함유한다. 다양한 조명 효과들이 달성될 수 있다. 광원(1600)의 가시 표면(1602)은 상이한 등급의 상이한 파장들의 조합들로 구성되는 빛을 내는 광원이다. 후면경(1604)은 광전도매체(light conducting medium)(1601)에 의해 방출된 빛을 반사한다. 변화 가능한 광도의 빛도 또한 주 광원(1608)의 출력을 변경함으로써 확보될 수 있다. 주 광원(1608)의 출력은 제어되어 개별적으로 다양한 밀도와 스펙트럼의 빛을 낸다. 어느 한 실시예에서, 하나의 단일 주 광원이 모든 광전도매체(light conducting medium)(1601)용으로 사용된다. 렌즈 시스템 또는 기타 광학적 장치는 집속 빔을 생산하는데 사용될 수 있는데, 집속 빔은 다양한 색상의 조명 기구를 만들며, 이는 매우 에너지 효율적이고 색상에 대한 지속적인 변화를 낼 수 있고 또한 색상의 지속적인 변화를 낼 수 있다.

도 17은 어느 한 실시예에 따른 예시적인 후광 디스플레이(1799)의 블록도를 도시한 것이다. 이미지는 평판 스크린(1708)에 표시된다. 어느 한 실시예에서, 평판 스크린(1708)은 LCD 스크린이다. 선형 광원(1706)은 하나의 다색 조명기(1704)로 연결된다. 어느 한 실시예에서(1706)는 포물선 모양의 반사기와 같은 하나의 반사기로 구성된다. 선형 광원(1706)은 특정 스펙트럼의 빛을 낸다. 어느 한 실시예에서, 그것은 자외선이다. 다색 조명기(1704)는 축광 입자들을 가진 다수의 광전도매체(light conducting medium)로 구성되며, 이후 조명기 기둥으로 참조된다. 각 조명기 기둥은 픽셀로 이루어진 하나의 기둥을 조명한다. 상이한 조명기 기둥들은 상이한 축광 물질 입자들을 포함하기 때문에 상이한 색상의 빛을 발산한다. 그러므로 상이한 픽셀 기둥을 조명하는 빛은 상이한 색상이다.

도 18a는 어느 한 실시예에 따른 조명기 기둥(1899)의 상단도이다. 코어(1804), 피복 시트(1806) 및 거울들(1802, 1814 및 1816)은 함께 조명기 기둥(1899)을 형성한다. 코어(1804)는 모든 면이 피복으로 둘러쌓일 수 있다. 빛은 반사 또는 내부 전반사에 의해 광전도매체(light conducting medium)(1820) 내부에서 인도된다. 코어(1804)는 내부에 축광 물질 입자의 희박한 분포를 가지고 있다. 후면경(1802)은 빛을 후면 표면으로부터 반사한다. 측면경(1814, 1816)은 빛을 측면 표면으로부터 반사한다. 측면경(1814)은 빛이 인접 조명기 기둥으로 새는 것을 방지한다. 거울(1802, 1814 및 1816)은 금속 표면, 분포 그래그 반사기, 하이브리드 반사기, 내부 전반사기 또는 무지향성 반사기를 포함하여 빛을 반사하는 잘 알려진 방법들 중의 하나일 수 있다.

도 18b는 어느 한 실시예에 따른 조명기 기둥(1899)의 측면 단면도이다. 코어 (1804), 피복 시트(1806), 거울(1802) 및 측면경들이 함께 조명기 기둥(1899)을 형성한다. 광선(1818)은 반사 또는 내부 전반사에 의해 광전도매체(light conducting medium)(1820) 내부에서 인도된다.

도 18c는 어느 한 실시예에 따른 하나의 조명기 기둥(1899)의 전면도이다. 측면경(1814, 1816)은 빛을 측면 표면으로부터 반사한다.

도 19a는 어느 한 실시예에 따른 편광 광원(1999)의 단면을 도시한 것이다. 해당 편광 광원은 거울(1901), 거울(1901)의 앞에 위치한 사분파 위상지연자(1902), 사분파 위상지연자(1902)의 앞에 위치한 축광 물질 입자들로 구성된 투명 광원(1903)과 투명 광원(1903)의 앞에 위치한 반사 원형 편광자(1904)로 이루어진다. 반사 원형 편광자(1904)는 하나의 원형 편광만 통과할 수 있도록 허용하고 다른 원형 편광은 다시 반사한다. 장치(1999)는 원형 편광을 내는 에너지 효율적인 광원이다.

투명 광원(1903)은 희박한 농도의 축광 입자들을 가진 광전도매체(light conducting medium)일 수 있다.

도 19b는 어느 한 실시예에 따른 예시적인 광선들의 편광 상태를 나타내는 편광 광원(1999)의 단면을 도시한 것이다. 빛은 투명 광원(1903)의 양면으로부터 추출된다. 빛(1912)은 투명 광원(1903)의 전면으로부터 추출된다. 비편광인 추출된 빛(1912)은 반사 편광자(1904)에 입사된다. 특정한 지향성을 갖는 빛(1912)의 원형 편광 성분(1913)은 반사 편광자(1904)에서 나온다. 반대편의 빛(1912)의 원형 편광 성분(1914)은 편광자(1904)에 의해 다시 반사된다. 원형 편광 성분(1914)은 투명 광원(1903)을 통과한다. 광원(1903)은 투명하기 때문에, 빛(1914)의 편광 상태가 유지된다. 더 나아가, 빛(1914)은 사분파 위상지연자(1902)에 입사된다. 원형 편광 (1914)은 사분파 위상지연자(1902)를 통과하여 선형적으로 편광된다. 선형 편광 (1915)은 거울 표면(1901)로부터 반사된다. 빛(1915)의 거울 반사는 이 편광 상태를 유지한다. 반사된 선형 편광(1916)은 사분파(1902)를 통과하여 빛(1914)의 방향과 반대편으로 원형 편광된다. 원형 편광(1917)은 투명 광원(1903)을 통과하여 반사 편광자(1904)에 입사된다. 광원(1903)은 투명하기 때문에, 빛(1917)의 편광 상태는 유지된다. 빛(1917)은 반사 평광자(1904)에 의해 전달된 방향으로 원형 편광된다. 빛(1917)은 반사 편광자(1904)를 통과한다. 투명 광원(1903)의 전면에서 추출된 빛(1912)은 원형 편광되어 반사 편광자(1904)로부터 발산한다. 빛(1905)은 투명 광원(1903)의 후면으로부터 추출된 예시적인 빛을 나타낸다. 비편광인 추출된 빛(1905)은 사분파 위상지연자(1902)를 통과하여 비편광된 상태로 남는다. 더 나아가, 빛(1905)은 거울(1901)로부터 반사한다. 비편광인 반사된 빛(1906)은 투명 광원(1903)을 통과한다. 더 나아가 빛(1906)은 반사 편광자(1904)에 입사된다. 특정 방향성의 빛(1906)의 원형 편광 성분(1907)은 반사 편광자(1904)로부터 나온다. 반대편의 지향성을 갖는 빛(1906)의 원형 편광 성분(1908)은 편광자(1904)에 의해 다시 반사된다. 원형 편광 성분(1908)은 투명 광원(1903)을 통과한다. 광원(1903)은 투명하기 때문에, 빛(1908)의 편광 상태가 유지된다. 더 나아가, 원형 편광 성분 (1908)은 사분파 위상지연자(1902)를 통과하여 선형 편광된다. 선형 편광(1909)은 거울 표면(1901)로부터 반사된다. 빛(1909)의 거울 반사는 자체 편광 상태를 유지한다. 반사된 선형 편광 1910은 사분파 위상지연자(1902)를 통과하여 원형 편광 성분(1908)의 방향과 반대편에 있는 원형 편광(1911)이 된다. 원형 편광(1911)은 투명 광원(1903)을 통과하여 반사 편광자(1904)에 입사된다. 광원(1903)은 투명하기 때문에, 빛(1911)의 편광 상태가 유지된다. 빛(1911)은 반사 편광자(1904)에 의해 전달된 방향으로 원형 편광된다. 빛(1911)은 반사 편광자(1904)를 통과한다. 투명 광원의 후면으로부터 추출된 빛(1905)은 원형 편광되어 반사 편광자(1904)로부터 발산한다. 투명 광원의 양면으로부터 추출된 빛은 원형 편광된 상태로 장치로부터 나온다.

어느 한 실시예에서, 하나의 반사 선형 편광자가 반사 원형 편광자(1904)의 자리에 사용된다. 반사 선형 편광자는 하나의 선형 편광 광성분은 통과시키고 다른 선형 편광 광성분은 반사시키는 편광자이다.

어느 한 실시예에서, 사분파 위상지연자(1902)가 투명 광원(1903)과 반사 편광자(1904), 또는 반사 선형 편광자 사이에 위치한다.

<용도>

본 장치의 한 가지 용도는 가정, 사무실, 공장의 조명원, 사진 촬영 등을 위한 조명원 및 실험실 조명원이다.

본 장치 및 방법의 또 다른 사용은 LCD 화면과 같은 평판 디스플레이용 후광이다. 이 화면은 랩탑과 데스크탑 모니터들에서 일반적으로 사용되며, 해당 디스플레이의 후광은 균일하게 조명된 표면이다.

일부 응용의 경우, 빛의 비균일 발산이 선호될 수 있다. 두 개의 방출 스펙트럼과 상이한 방출 형태를 가진 두 개의 축광 광원을 갖는 시스템을 이용하여, 색상(색조, 채도, 휘도 또는 일반적으로 스펙트럼)의 변화를 가진 빛이 달성될 수 있다. 본 시스템은 색상 필터를 사용하는 시스템보다 더 에너지 효율적이다.

본 장치는 건축 및 공공 조명(가정, 사무실 및 공공장소 포함), 의료 사진촬영을 포함한 사진 촬영, 그리고 영화 촬영 및 극장용으로 사용될 수 있다. 균일 광원은 교정 및 시험실 용도의 표준 광원으로서도 유용하다.

본 장치의 투명성은 사진사가 광원 뒤에서 사물을 촬영할 수 있게 함으로써 그림자 없는 사진을 찍을 수 있게 해주는데, 의료(특히 치과 교정) 사진에 있어서 특별한 중요성을 갖는다. 카메라가 본 장치로 구성된 후광을 갖는 점등된 평판 스크린 디스플레이 뒤에서 이미지를 포착할 수 있다.

현재 장치 및 방법은 미학적 및 예술적 목적을 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 광전도매체(light conducting medium)의 두 반대편 끝에 있는 상이한 색상들로 된 주 광원은 색조에 있어서 지속적인 변화를 갖는 광원을 제공한다. 그러한 기기의 구체적인 적용은 하늘의 색조 변화를 모의하기 위해 극장 및 영화 제작에서의 원형 파노라마나 하늘 배경막으로서 만들어질 수 있다.

휘도 및 색조에 있어서의 다양한 기타 변화가 달성될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 본 장치 및 방법은 일광은 동일한 방향으로부터의 인조 광원으로 대체한다. 일광 창 및 인조 광원용으로 별도의 공간이 필요하지 않기 때문에 자동 압축도 또한 제공된다. 또 다른 실시예는 투명 표면이 자신을 통해서 보는 것을 불명료하게 하는 광원이 되므로 요구되는 경우 개인정보보호를 제공할 수 있다. 유사하게, 반거울 또는 단방향유리는 하나의 방향으로 사물들을 보는 것을 어렵게 하고 반대 방향으로 그것들을 보는 것을 쉽게 하는 반거울의 일단부에 있는 투명 광원에 의해 증대될 수 있다. 축광 광원을 제공하기 위한 장치 및 방법이 공개된다. 여기에서 설명된 실시예들은 설명의 목적을 위한 것으로 당해 특허의 주제 사안을 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다는 것이 이해된다. 본 발명의 범위 또는 정신을 벗어나지 않은 다양한 수정사항, 사용, 대체, 재조합, 개선 사항, 생산 방법들이 당해 기술분야에 정통한 사람에게는 자명할 것이다.

축광 광원을 제공하는 장치와 방법이 공지되었다. 여기에서 설명된 실시예들은 설명의 목적이지 본 특허의 주제 사안을 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 것이 이해된다. 본 발명의 범위나 정신을 벗어나지 않는 다양한 수정사항, 용도, 대체, 재조합, 개선사항, 생산 방법들이 당해 기술분야에 정통한 사람에게 자명할 것이다.

Claims (9)

1. 장치에 있어서,
   코어; 및
   상기 코어의 일단부 근처에 위치한 하나의 광원; 을 포함하고,
   여기서 상기 코어는 광원을 통해 빛을 전도하고, 축광 물질로 이루어진 입자를 구비하는 것을 특징으로 하는
   장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 코어가 하나의 시트인 것을 특징으로 하는
   장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 코어가 선형인 것을 특징으로 하는
   장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 축광 물질의 입자들이 상기 코어 내에 균일 농도로 존재하는 것을 특징으로 하는
   장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 축광 물질의 입자들이 상기 코어에 따라 변하는 것을 특징으로 하는
   장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 코어는 지정된 빛 발산 형태로 빛을 내는 것을 특징으로 하는
   장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 장치는 주로 투명하며 외부에서 볼 때 선명한 것을 특징으로 하는
   장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 장치는 반사 편광자, 파 위상지연자(wave retarder) 및 반사기를 더 포함하는
   장치.
   
9. 장치에 있어서,
   상기 장치는
   축광 입자들로 이루어진 다수의 광전도매체(light conducting medium);
   상이한 스펙트럼을 내는 축광 물질을 갖는 적어도 두 개의 광전도매체(light conducting medium); 및
   광전도매체(light conducting medium)들의 일단부의 근처에 위치한 광원; 을 포함하는
   장치.

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