KR20110070896A - 분산 조명 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 제어 및 전력 상호접속부의 연관된 수단을 따라 종래의 천장 타일과 같은 표준 빌딩 자재의 본체 내로 박형의 방향성-조명 광 분산 엔진이 내장되어 있는 것에 이용하기 위한 새로운 부류의 경량 타일-기반 조명 시스템을 도입한다. 새로운 부류의 복합 발광 천장 자재로서, 본 발명은 기존의 자재를 변화시키는 일없이 상업용 사무 빌딩 및 주거용 가옥에 대한 더욱 경량이면서 더욱 유연한 분산된 오버헤드 조명 시스템 대체물을 가능하게 한다. 집중조명, 작업조명, 투광조명 및 월 워싱 소자가 내장되는 빌딩 자재 혹은 타일의 단면 두께와 합치되는 단면 두께를 지니는 해당 하나 이상의 집중조명, 작업조명, 투광조명 및 월 워싱 소자는 자재의 본체의 단면 내에 수용되어 상호접속된다. 상기 분산된 시스템 내의 각 조명 소자에 상호접속된 내장형의 전력 제어 장치는 중앙의 스위칭 중심과 통신함으로써 해당 시스템 내의 각 발광소자를 제어한다.

Description

분산 조명 시스템{DISTRIBUTED ILLUMINATION SYSTEM}

관련 출원에 대한 참조

본 출원은 미국 가특허출원 제61/104,606호(출원일: 2008년 10월 10일)로부터의 우선권을 주장하며, 해당 기초 출원은 그의 전문이 참조로 본 명세서에 포함된다.

본 발명은 분산 조명 시스템, 보다 구체적으로는 천장부착형 조명 시스템(ceiling and lighting system)에 관한 것이다.

이 부분은 특히 특허청구범위에 상세히 기재되어 있는 본 발명의 배경 혹은 정황을 제공하기 위해 의도된 것이다. 여기에서의 설명은 추구될 수 있었던 개념을 포함할 수 있지만, 반드시 기존에 착상되어 추구된 것일 필요는 없다. 따라서, 본 명세서에 달리 표시되어 있는 경우를 제외하고, 이 부분에서 기재된 것은 본 출원의 상세한 설명 및 특허청구범위에 대한 종래 기술이 아니며 이 부분에서의 내포에 의해 종래 기술로 인정되는 것은 아니다.

산업 용도, 상업 용도 및 주거 용도에 대해서, 소비자는 더욱 복잡한 조명 시스템을 요구하는 한편, 유연성(flexibility)과 적응성도 요망한다. 그러나, 전세계에서 오버헤드 천장부착형 조명 시스템의 일반적인 외관, 느낌 및 물리적 구조는 지난 50년에 있어서 눈에 띄게 변화되지 않았다. 산업용 오버헤드 조명은, 높이 올라가는 사무 빌딩, 공장 혹은 산업용 사무 부지에서든지 간에, 이들을 둘러싸는 경량의 장식용(흡음용) 천장 패널로 제조된 개구 혹은 간극 내에(혹은 이들을 통해 매달려서) 장착된 번거로운 고전력 다운 조명 기구(high power down lighting fixtures)의 규칙적인 라인들로 전형화되어 있다. 각각 오늘날의 다운 조명 기구는 전형적으로 바닥(floor) 상에서 약 36제곱피트 아래쪽으로 조명되도록 설계되어 있고, 이것은 일반적인 표준(500 내지 1000 Lux 조도)으로 그렇게 하기 위하여 약 400 루멘을 필요로 한다. 고전압(ac) 전력은 고가의 전압 케이블 및 도관을 이용해서 동시에 이들 높은 광 출력 조명 기구의 대형 그룹에 인가된다. 상기 기구는 밑에서부터 물리적으로 광의 밝은 영역과 섬광으로서 보인다. 고정 비효율 및 그들의 상당량의 잘못 유도된 광으로 인한 에너지 낭비는 막대하다. 통상의 이용되는 종래의 전구 타입을 디밍(dimming)하는 것은 비효율적이고 일반적으로 적용되지 않으며 유리한 에너지 보존 수단을 가로막는다. 광을 필요로 하지 않는 마루 및 벽 영역이 여하튼 조명될 경우가 종종 있고, 또한 부분적인 조명만을 필요로 하는 영역이 완전히 조명될 경우도 있다.

종래의 조명 실시 및 종래의 조명 하드웨어를 이용하면 어떠한 원격의 유사한 시스템도 효율적으로 활용될 수 없다. 천장 패널 자재는 전형적으로 0.5 내지 0.75 인치 두께여서 그들의 구조가 상당히 부서지기 쉽다. 고전적인 조명 기구 및 조명설비(luminaire)는, 단순히 너무 두껍고 너무 무거워 제작이나 설치 시 이러한 자재에 매립, 즉, 내장(본 발명에서 "내장"(embed)이란 용어는 "매립"과 호환가능함)되기 어렵다. 종래의 천장 자재에 고전압 전력 라인을 내장하는 것은 정부 안전 규정에 의해 또한 고전적인 조명 기구가 설치되고 장착되는 방식에서의 부조화에 의해 단념되고 있었다.

반도체 발광다이오드(LED)에 의거한 저전압 조명 기구는 개량된 에너지 효율에 대한 그들의 잠재성, 그들의 저전압 DC 동작, Hg와 같은 유해 자재로부터의 그들의 자유도, 그들의 적외선 및 UV 방사선의 결여, 그들의 디밍의 용이성, 그들의 컬러 조정의 용이성 및 그들의 긴 서비스 수명 때문에 최근 주로 시장에서 관심을 끌고 있었다. 각종 이유로, 거의 모든 초기의 상업적 주안점은 나사식 전구 대체물로서, 혹은 더욱 계획적으로 모방함으로써 기존의 형광등 트로퍼(fluorescent troffer)를 대체하는 고정 형태에 있어서, 오목한 다운-조명이 인자들을 형성할 수 있는 경우, 기존의 전구를 직접 대체(및 모방)하는 LED 조명 취급 방법에 채용되고 있었다. 그러나, 그의 변환에 따라, 초기의 LED 기구 대체물은 그들의 전통적으로 번거롭던 전구 대응물보다 단지 다소 보다 경량이고 단지 다소 더 소형일 뿐이다.

반도체 LED는 더욱 동일한 이유이지만 더욱 본 발명과 연관하여 그들의 본질적인 소형화를 이용할 필요를 위하여 본 발명에서의 내장형 조명설비의 모든 실용적인 예를 위해서 채택되고 있다. 시간이 경과함에 따라, 소수개의 언급되는 유기 LED(OLED라 지칭됨), 박형의 평탄한 형광원, 평탄한 마이크로 플라즈마 방출원 및 전자 자극 발광(ESL라 지칭됨)에 의거해서 다른 적절한 조명설비 유형이 출현할 수 있다.

LED가 일반적으로 본 발명의 박형화의 필요성을 충족시키지만, 일 실시형태에서, 본 발명에 따른 LED 광원을 적용하는 것은 종래 기술의 LED로부터의 적응도를 요구하고 있다. 바람직한 조명설비 구성은, 상호접속된 저전압 DC 전력 도통 버스, 전자 전력 제어 부품(즉, 구성요소) 및 감광 부품과 합치되는, 널리 보급되어 있는 천장 타일 단면 내에서 실질적으로 적합도를 필요로 한다. 전력 도통 버스와 다양한 집적된 전자 부품 소자는 전형적으로 얇은 단면이지만, 수용가능하게 별개의 다운-점등 조명 패턴을 지니는 비교적 얇은 LED 조명설비를 배열하는 것이 이미 행해지고 있지 않다.

노출된 반도체 LED 이미터는 본 발명에 따른 천장 자재에 내장될 수 있었지만, 그렇게 하는 것은 소수의 이점을 제공한다. 모든 각도 방향에서 바람직하지 않게 발광이 퍼질 뿐만 아니라, LED 휘도는 단순히 너무 높아 우발적인 다이렉트 뷰에 인간이 노출될 위험도 없다.

LED를 이차적인 광학소자들(예를 들어, 렌즈, 반사체(reflector) 및 확산체 등)과 조합하는 다수의 종래의 배열은 또한 본 발명에 따른 천장 자재의 본체 내에 내장될 수 있었다. 이렇게 하는 것은 이하에 일부 상세히 설명되지만, 공지된 종래 기술의 배열은, LED의 대응하는 에너지 효율을 소실시키거나 각도를 벗어난 섬광을 형성하거나 이들 모두를 일으키거나 하는 일없이, LED의 이례적으로 높은 휘도 레벨(때로는 가장 밝은 시판의 전구 기구보다 200배 이상)의 다이렉트 뷰를 적절하게 가리지 못한다.

종래의 LED 조합을 채택하는 내장가능한 조명설비의 몇몇 새로운 예가 이하에 도입되고 있으며, 이는 관찰자가 볼 수 있는 LED 휘도를 성공적으로 엷어지게 하는 한편 더욱 뚜렷한 조명 패턴, 더 작은 에너지 효율의 손실 및 섬광 저감을 달성하고 있다.

본 발명을 위한 조명설비의 예시적인 실시형태는 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")로부터, 또한 미국 특허 제7072096호(발명의 명칭 "Uniform Illumination System") 및 제6871982호, 제7210806호, 제2007-0211449호(발명의 명칭 "High Density Illumination System")로부터 보다 낮은 정도로 취해지고 있다. 이들 조명설비예는 시야 휘도 저감 및 섬광 저감을 조명설비 빔 패턴(형상 및 각도 범위(angular extent))을 변화시키는 간단한 수단과 조합하고 있다. 이들은 LED를 효율적인 형태의 각도 변환 커플러와, 도광판을 광방향 변화막과, 그리고 빔폭조정막과 조합하는 새로운 기술을 적용하고 있다.

오버헤드 조명 시스템의 박형 자재 내에 계획적인 분포의 조명설비를 내장시키는 것은, 에너지 보존과, 더욱 정교한 조명 제어를 가능하게 하는 점과, 간단한 기반설비와 연관된 소유자의 비용 저감에 있어서 부가적인 이점을 지닌다.

에너지 보존 기회는, 본 발명에서 그의 능력에 의해 통상의 실용적인 것보다 단위면적당 보다 많은 수의 조명 기구로부터의 조명을 이용하여 개별적으로 제어하는 것을 가능하게 한다. 제어 하에 더 많은 조명원에 의해, 바닥 및 벽 영역이 필요에 따라 조명될 수 있다.

사용자에게 소정의 보다 작은 수준의 제어를 제공하는 조명 시스템이 이미 사용되고 있었다. 네트워킹 및 프로그램 제어가 내포된 형태를 구현하는 시판의 조명 시스템의 종래 기술의 예로는, 무대 및 극장의 점등 조명설비의 변환에 이용되는 것, 그리고 실내 및 실외 조명에 부가해서 보안 제어, 냉난방, 창문 차양, 급수 시스템 및 가정용 오락 시스템과 통합된 보다 넓은 가정용 관리 시스템의 키패드 제어에 이용되는 것들을 들 수 있다. 이들 특정 네트워크는 배선 및 기반 설비 복합성의 적은 감소와 함께 광범위한 위치에서 광범위한 지지 구조 상에 장착된 별도의 전원 기구를 상호접속하여 제어한다.

이들 네트워크-기반 속성을 별도로 하고, 본 발명에 의거한 오버헤드 조명 시스템의 내장된 속성은 점등 및 소등된 천장의 양쪽 모두에 대한 독특한 새로운 외관과 시각적 외형을 가능하게 한다. 이 독특한 외관은 내포된 조명 건축가와 빌딩 계약자의 예술적인 선택에 따라 기하학적으로 변화될 수 있지만, 전통적으로 되고 있던 보다 작은 정사각형, 직사각형 및 원형 조명 개구에 의해 일반적으로 기술되며, 이들은 각각 현재 실용화된 것보다 더욱 적은 이채로움, 보다 낮은 섬광 및 단위 천장 면적당 보다 미세한 분포로 된다. 조명 개구는 필요에 따라 일반적인 투광조명(flood lighting), 작업조명(task lighting), 집중조명(spot lighting) 혹은 월 워싱(wall washing)을 제공하든지의 여하에 관계없이 일체화된 천장 시스템의 전체에 걸쳐서 유사한 외관이다.

이들 평범한 조명 개구는 종래의 조명 기구 개구부가 작업 부위에 적절한 건식 벽(drywall)의 도려낸 부분에 시멘트를 굳힌 경우 이들 건식 벽 설비물과 비슷하다. 이 실시를 가능하게 하는 조명 기구는 머드 인(mudded in)이라 지칭된다. 부위 마무리 작업에 대한 중요성은 조명기구에 천장 자재를 합치시키는 것을 요구한다.

본 발명은 박형의 타일-형상 및 방향성 조명 점등 엔진, 이 조명에 전력을 입출력시키는 수단 및 이 조명을 제어하는 수단이 내장된 통상의 박형의 타일-형상 빌딩 자재를 도입한다. 본 발명의 대부분의 예는 오버헤드 조명을 목적을 하지만, 그 사용은 천장 및 벽에 통상 이용되는 박형-프로파일 빌딩 자제의 보다 넓은 범위로 확대된다. 이러한 다기능성 조명 자재는, 특별히 이들이 교체되는 시판의 오버헤드 조명 시스템을 위한 신세대의 에너지 보존 사양을 도입하고, 조명 설계자에게 유효한 오버헤드 조명 설계 사양의 범위를 확장시키며, 또한 더욱 유효한 오버헤드 조명 제조 및 설치수단을 제공하는 것처럼 보일 것이다. 다른 통상의 빌딩 자제 내에 조명과 조명의 제어를 내장시킴으로써, 오버헤드 조명에서의 물리적인 기반시설은 대응하는 시판의 조명 분산 절차와 같이 상당히 간단화되어 있다. 게다가, 대형의 강력한 조명 기구의 그룹만을 활용하기보다는 오히려, 본 발명에 의해 설명된 분산 접근법은 표준 실무에 의해서는 가능하지 않은 오버헤드 조명의 미적 품질의 일부의 실질적인 개선을 가능하게 한다.

빌딩 자재, 특히 천장 자재는 상업적인 조명 시스템 제품의 새로운 부류를 나타내는 분산된 조명, 라이트 및 이동 검출기, 전력 분산 및 전력 제어기를 내장하여 제조되지만, 시판의 천장을 설치하고 전력 도관을 제공하며 전통적인 조명 기구를 설치하고, 동시에 설치된 조명기구의 뱅크를 제어하는 전통적인 라이트 스위치를 설치할 경우, 오늘날 취해지고 있는 번거로운 단계들을 잠재적으로 간소화하고 있다.

본 발명은 이 비효율적이고 정적인 조명 조망의 실질적인 변화를 가져오는 실제적인 수단을 제공한다. 본 발명은 새로운 오버헤드 천장 시스템을 기술하며, 이때 박형의 직접적이고도 심미적인 즐거움을 주는 다운-라이트의 분산은 전력 전달 전기 전도체, 전기 접속기, 전력 제어 회로 소자 및 감광 전자 소자와 조합되어 있고, 일괄적으로 통상의 경량의 장식(및 흡음) 천장 자재 자체 속에 내장되어, 수많은 비효율 공급원(에너지, 인간 및 재료)을 제거한 일체형 조명 시스템을 작성하는 것이 가능해지고 있다.

천장 자재 제조 시 조명 기구, 전력 전달 수단, 감광 수단 및 변환·제어수단을 내장시키는 것은, 천장 시스템 조명의 설치를 간단화하여, 그 조명의 기반 설비 비용을 저감시키며, 자연 재해 시 천장 및 그들의 고착물들이 떨어져 내리는 물리적 위험을 제거하고, 또한 달성될 수 있는 조명 품질의 범위를 크게 확장시킨다.

조명 제어의 더욱 정교한 형태는 본 발명에서 그의 능력에 의해 상이한 유형의 내장형 다운 라이트를 편입시켜, 전통적인 오목형 천장 고착물을 이용해서 실시한 것보다 임의의 주어진 바닥 혹은 벽 영역을 조명하는 것을 가능하게 하고 있다. 그들의 제조 시 천장 자재 내로 필요 이상의 기능성이 실질적으로 내장되기 때문에, 설치 부위에 출하하기 전에, 암묵적인 복잡성의 설치 비용과 시간은 무시될 수 있다. 에너지 보존 및 조명 제어에서의 동일한 이점은, 전통적으로 커다란 형광 투명 조명의 트로퍼와 오목한 다운-조명 캔에 의해, 이들이 통상보다 보다 미세한 그리드에 설치되었더라도, 달성하는 것이 거의 실현 불가능하다. 이들 고전적인 전구 공급원의 디밍 비효율성과 바람직하지 못한 시각적 인공산물은 에너지 절약을 무효화하고 조명의 품질을 감소시키며, 필요 이상의 조명 기구를 설치하는 것은 물리적 지지와 전기적 상호접속을 위해 요구되는 기반설비 비용을 증가시킨다.

본 발명 내의 에너지 보존과 제어 이점들은 네트워킹 목적이 적용되는 용이성을 저지시킨다. 제조 시 공동으로 내장된 조명설비의 분산과 함께 상호접속부, 전력 분배 및 제어 소자를 내장시키는 것은, 지능형 통신과 제어 네트워크의 비용 효율적인 구현을 가능하게 하며, 또한 라이트 레벨 미터(light level meter), 라이트 컬러 미터, 전력계 및 움직임 센서 등과 같은 센서를 비롯하여 피드백 센서도 내장되는 경우 더욱 기능성을 달성할 수 있다.

주 네트워크 제어기(master network controller)는 상기 내장된 네트워크에 대한 유리한 에너지 효율 전략을 편성한다. 마루 및 벽 상의 조명 레벨은 지역적 요구에 따라 실시간에 조정될 수 있다. 내장된 라이트 센서는 국소적으로 분위기 조명 조건을 모니터링여 적절한 전력 제어기에 지역적 조건을 통신하도록 효율적으로 활용될 수 있고, 조명 레벨의 지능적인 변화를 제공가능하게 한다. 이러한 지능에 따라, 본 발명에 따라 개발된 조명 시스템은, 어떤 지역에서는 조도를 상승시키고 다른 곳에서는 저감시키면서 비례적으로 응답할 수 있다.

본 발명의 상기 주 제어기는 천장 시스템 통신가능 구역 전체에 걸쳐 인간 피드백을 검출하는 수단으로서 내장된 센서와 통신할 수 있다. 이 수단에 의해, 밑에 있는 작업 공간 내에 있는 사무소 작업자는 (움직임, ER, RF에 의해 혹은 컴퓨터-기반 인터페이스를 통해) 위에 있는 내장된 센서에 신호를 보내 조명 작업을 네트워크에 의해 취해지도록 할 수 있다.

원거리 위치된 주 제어기는 천장 시스템 내의 각각 내장된 조명설비에 의해 수신되고 해석될 뿐만 아니라, 주어진 타일 내에 내장된 조명설비 내에 수용된 개별적인 광 분산 엔진에 의해 또한 각 광 분산 엔진 내에 수용된 개별적인 발광원에 의해 해석될 보다 낮은 레벨의 명령어 집합(instruction set)을 이용해서, 공중 디지털 방송을 통해 무선으로 혹은 AC 메인으로부터의 저전압 배선 상에 트랜스-부호화된 신호로서, 혹은 내장된 조명설비 자체에 전기적 작동 전력을 제공하는데 이용되는 저전압 배선 상에 직접 중첩된 신호로서 디지털 방송을 제공할 수 있다. 이렇게 함으로써, 더욱 미세한 정도의 독자적인 조명 제어가 본 발명에 의해 제공되며, 이것은 조명 기구를 온·오프시키거나 혹은 커다란 그룹의 조명 기구를 공통 레벨로 디밍하는 간단한 실행보다 그들의 의도가 훨씬 더 정교한 전력제어 기반설비에의 전달을 가능하게 한다.

본 발명의 네트워킹은 통상의 천장 자재의 두께에 내장된 평범한 조명설비의 그리드-작업을 제어하고 직접 통전하는 고유의 측면에 적용된다. 이용된 네트워크 제어 알고리즘 및 프로토콜은 특히 응용의 내재된 속성에 있어서 상당히 상이하며, 용장성 제어 기반설비의 도입을 필요로 하지 않는다.

따라서, 본 발명의 목적은 상업 및 주거 천장의 구축에 있어서 이용되는 종래의 빌딩 자재의 본체 내에서 각종 패턴 및 배열로 일체화되고 상호접속된 오버헤드 LED 조명의 분산 수단을 제공하는 데 있다.

본 발명은 설치 비용과 재료의 양쪽 모두를 보존하는 보다 간단하고 더욱 효율적인 작업 흐름을 가능하게 한다. 본 발명에 따르면, 석고 타일과 같은 수동적인 천장 자재는 정밀한 도려냄으로 전용의 전기 배선, 전용의 다운 조명 소자 및 그들의 연관된 전자 부품의 내장을 용이하게 하면서 제작된다. 새로운 형태의 천장 타일 자재는, 일단 적절한 구멍, 만입부 및 표면 마무리가 구비되면, 위에서 언급된 바와 같은 필요한 접속기(369)이 내장되게 된다. 다르게는 일체형 조립체는 통상의 천장 자재(및 기타 유사한 박형의 빌딩 자재)를 완전한 조명 시스템 제품으로 변형시킨다. 이들 제품은 천장 표면으로서 뿐만 아니라 가동 분산 조명 시스템에서 능동 부품으로서 설치될 준비가 된 작업 부위로 전달된다.

본 발명의 다른 형태에 있어서, 작업 부위 상의 전기 기술자는 하나의 미리 설치된 조명설비를 다른 성능 특징을 지닌 것으로 교체할 수 있거나, 또는 영구적으로 내장된 기타 모든 필요한 소자로 미리 제작된 천장 타일에 대해서 그들 자체로 선택된 조명설비에서의 스냅(snap)을 추가할 수 있다.

본 발명의 대부분의 형태에 있어서, 내포된 내장가능한 광 분산 엔진에 의해 생성된 출력 빔은 조명의 개구에 편리하게 부착된 광학 필름 팩을 변환시킴으로써 간단히 설치 후 조명의 정도 혹은 패턴 등과 같은 각도 품질이 용이하게 조정될 수 있고 또한 특히 빔의 조명 범위를 확장시키기 위하여 제공될 수 있다. 이와 같이 해서, 와이드 빔이 좁은 사각형을 원형으로, 경성의 가장자리를 연성의 가장자리로, 등등 변환될 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 각종 패턴의 소형 및 광범위하게 이간된 통공(through hole)으로 변형된, 천장 타일 및 자역석 벽 패널 등과 같은 종래의 천장 자재를 제공하는 데 있으며, 이때, 상기 각 통공은 하나 이상의 소형 광 분산 엔진에 적합화되고, 각 엔진은 LED, 및 천장면으로부터 떨어져서 대상물 쪽으로 바닥이나 벽 아래로 향하는 특정 각도 범위 및 원형 혹은 직사각형 단면의 유용한 빔으로 방출된 광을 수집하여 재분산시키도록 설계된 이차적인 광학 소자로 구성되어 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 각 변형된 천장 자재의 상부면 내 혹은 상에, 내부에 수용된 각 LED 라이트 엔진을 상호접속하는 박형의 전기회로수단 및 원격 공급원으로부터 전기 전압과 전류를 라우팅하는 하나 이상의 전도체를 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적은 또한, 원격 공급되는 전압 및 전류원이 광 분산 엔진을 각각 소형화하도록 결정된 바와 같이 적용됨으로써 전체 오프, 전체 온 혹은 이들 사이의 광 강도 레벨이든지 간에 방출되는 광의 레벨을 설정할 수 있도록, 각 변형된 천장 자재 내에 수용된 전기 회로의 일부로서 하나 이상의 전기 전력 분할, 변조 및 변환 수단을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 루멘 내의 광 레벨, 가능한 방출 색의 범위가 포함되는 경우의 발광 색, 그리고 상이한 빔 각도를 지니는 광 분산 엔진이 포함되는 경우에 방출되는 빔 각도를 비롯하여, 제공되는 바람직한 상태의 조명을 나타내는 부호화된 신호에 의해 그렇게 함으로써, 각 변형된 천장 자재(타일 혹은 패널) 내에 수용된 각 소형 광 분산 엔진 혹은 소형 광 분산 엔진의 그룹에 대해서 고유의 전력-변환 명령을 방송하는 하나 이상의 원격 위치된 중앙 처리장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 하나 이상의 소형의 광 분산 엔진을 수용하는 각 변형된 천장 자재 상에 원격 위치된 중앙처리장치 및 전기 전력 변환수단을 접속하는 물리적으로 유선 혹은 무선 통신 네트워크를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 각각 변형된 천정 타일의 표면 내에 내장된 전기 접속기, 그들의 단부에 전기 접속기를 지닌 충분한 길이의 유연성 회로 리본 혹은 케이블, 또는 인접한 변형된 천장 타일 상의 대응하는 유닛 간의 디지털 부호화된 광신호 혹은 라디오파 신호를 전송하고 수신하는 무선 송신기 및 수신기를 이용하는 주어진 천장 시스템에서 각각 변형된 천장 타일 사이에 브리지되는 물리적 유선 혹은 무선 상호접속 수단을 제공하는 데 있다.

본 발명의 추가의 목적은 변형된 천장 자재로 구성된 오버헤드 천장 시스템을 제공하는 데 있으며, 여기서, 각 천장 패널은 바닥 아래쪽에서 물리적 대상으로 균일한 조명 시계를 일괄적으로 제공하는 하나 이상의 넓게 이간된 소형 광 분산 엔진을 수용하면서, 발광 영역 자체는 각 변형된 천장 자재의 표면 영역의 작은 부분을 유지하지만, 그 밖에는 밑에서부터 볼 때 비교적 눈에 띄지 않는 것처럼 인지되는 정상의 천장 표면 외관 속으로 배합되는 것으로 보인다.

본 발명의 다른 목적은, 하나의 패널 혹은 패널의 그룹으로부터의 광이 활성화되어 그의 조명 패너을 태스크 혹은 작업 조명에서처럼 고정된 영역 이하로 제한할 수 있도록, 종래의 오버헤드 천장 시스템과 호환가능한 라이트 제조용 천장 패널(혹은 타일)을 제공하는 데 있다.

추가적으로 본 발명의 목적은, 하나의 패널 혹은 패널의 그룹으로부터의 광이 활성화되어 사선 하향 각도 상의 그의 조명 패턴을 월 워시 조명에서처럼 바닥에서 천장까지 일반적으로 균일한 조명으로 벽 표면의 넓은 부분으로 제공할 수 있도록, 이러한 빌딩 자재용의 종래의 오버헤드 천장 시스템과 호환가능한 라이트 제조용 천장 패널(혹은 타일)을 제공하는 데 있다.

본 발명의 추가적인 다른 목적은, 하나의 타일 혹은 타일의 그룹으로부터의 하향 광이 약하거나 상당히 저감된 겉보기 휘도나 섬광을 지니거나, 샤프하게 도려낸 각도 거동을 지니는 조명빔으로서 의도된 조명의 영역 아래 및 밖으로부터 일반적으로 관찰될 수 있도록, 종래의 오버헤드 현가 시스템(overhead suspension system)과 호환가능한 라이트 제조용 천장 패널을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 하나의 패널 혹은 패널의 그룹 내의 이미터로부터의 광이 선택적으로 활성화되어 소망의 비율로 동시에 바닥이나 구역 조명 및 태스크 혹은 작업 조명을 제공하는 것처럼 일반적인 영역 아래로 얻어지는 복합적인 조명 패턴을 맞출 수 있도록, 종래의 오버헤드 천장 시스템과 호환가능한 라이트 제조용 천장 패널을 제공하는 데 있다.

본 발명의 이들 및 기타 이점과 특성들은, 그의 조작 방법 및 조직과 함께, 첨부 도면과 관련하여 취해질 경우 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이며, 첨부 도면에서 동일한 요소는 이하에 기재된 몇몇 도면을 통해서 동일한 참조부호를 지닌다.

도 1a는 박형의 천장(또는 벽) 타일 자재의 본체 내에 별개의 조명, 전자 및 상호 접속 소자를 내장함으로써 형성된 오버헤드 조명 시스템에 의해 생성된 축적된 각도 조명을 나타내는 일반화된 측면도;
도 1b는 (빌딩의 장식용 천장 혹은 벽 표면 자재 바로 위쪽의 공간에서 보았을 때의) 시스템의 전기 유용 측을 나타낸 시스템(1)의 일반화된 평면도;
도 1c는 플러스(양) 측 및 중성 접지(혹은 공통)를 지니는 외부 DC 전력의 공급원과의, 그 DC 전력 채널을 통한 주 제어원으로의 그의 상호접속을 나타낸 본 발명에 따른 광학 조명 시스템용의 개략적인 전기 회로의 일반화된 블록 선도 형태를 나타낸 도면;
도 1d는 박형의 타일 혹은 패널 자재의 본체 내에 내장된 다수의 광 분산 엔진을 포함하는, 바닥 아래쪽으로부터 보았을 때의, 본 발명의 분산 오버헤드 조명 시스템에 따라 구축된 광학 조명 시스템의 일반화된 형태의 개략 사시도;
도 1e는 도 1a 내지 도 1d의 타일-기반 조명 시스템 내의 광빔의 각도 관계를 도시하는 데 이용되는 시스템의 좌표계의 사시도;
도 1f는 바닥 아래쪽에서부터 보았을 때의 단일의 광 분산 엔진 혹은 광 분산 엔진의 그룹을 수용하는 천장 타일의 도 1a의 것과 유사한 사시도;
도 2a는 너무 커서 박형의 타일 자재의 본체 내에 내장되지 않는 별개의 다운 조명 기구의 하나의 전형적인 종래 기술예를 도시한 도면;
도 2b는 너무 커서 박형의 타일 자재의 본체 내에 내장되지 않는 별개의 다운 조명 기구의 다른 전형적인 종래 기술예를 도시한 도면;
도 2c는 도 1d의 사시도에 도시된 바와 같은 본 발명의 판 형상 천장 타일 조명 시스템, 도 2b의 대형의 형광 트로퍼 및 도 2a의 보다 대형의 오목한 다운 조명 기구의 일반적으로 동등한 24"×24" 실시형태 간의 나란한 단면 높이 비교를 도시한 도면;
도 2d 및 도 2e는 많은 그룹의 경량 천장 타일을 지지하거나 현가시키기 위하여 보편적으로 이용되는 표준형의 금속 그리드 천장 타일 현가 격자(180)의 바닥 아래쪽에서 본 두 상이한 사시도;
도 3a는 (등가의 타일 벽 면 뒤쪽 혹은) 위쪽의 활용(또는 고압 밀폐(plenum)) 공간으로부터 보았을 때의 본 발명의 타일 조명 시스템의 단일 타일 실시형태의 사시도;
도 3b는 멀티-타일 조명 시스템을 현가시켜 전기적으로 통전시키는 적절한 수단의 일례를 제공하는, 도 3a의 타일 조명 시스템의 4×4 멀티-타일 실시형태의 사시도;
도 3c는 도 3b에 도시된 점선 영역의 확대 사시도;
도 3d는 타일 조명 시스템용의 하나의 가능한 T-바형 지지부재(T-bar type support member) 및 전력 상호접속부의 하나의 가능한 일반화된 형태의 단면 측면도;
도 3e는 도 3d에 도시된 것과 거의 마찬가지 방식이지만 적어도 부분적으로 전기 전도성으로 되도록 변형된 다른 가능한 T-바형 지지부재의 단면 측면도;
도 3f는 T-바 소자의 두 도전성 측면이 서로 전기적으로 절연되고, 그중 한쪽이 V_dc 출력 라인에 접속되고 다른 쪽이 시스템 접지에 접속된, 도 3e의 T-바형 지지부재에 대한 간단한 변형예를 도시한 도면;
도 3g는 도 3f에 도시된 T-바형 현가 수단에 대한 대안적인 실시형태의 개략도;
도 3h는 본 발명의 두 인접하는 타일 조명 시스템의 내장된 접속기(9)에 더욱 안정된 상호접속 수단을 제공하는 도 3e 내지 도 3g의 T-바 소자의 단면도;
도 3i는 인접한 타일 조명 시스템 간의 다른 간단한 T-바형 전기 상호접속 수단의 단면 측면도;
도 3j는 내포된 각 발광 엔진의 전력 레벨을 조정하는 데 이용되는 디지털 방식으로 부호화된 전력 제어 신호에 적합한 타일간 상호접속성의 무선 형태를 제공하는 본 발명 내의 T-바형 전자 타일 간 전기 통신 수단(T-bar type 전자 tile-to-tile 전기 communication)을 도시한 도면;
도 3k는 주 시스템 제어기에 의한 고주파 디지털 전압 신호 방송의 기호 표현에 따라 버스 소자에 인가된 dc 전압 레벨의 개략도;
도 3l은 주 제어기, 글로벌 디지털 제어신호 방사 방송 및 천장 타일 조명 시스템(1)의 보다 큰 그룹 중에 있을 수 있는 하나의 천장 타일 조명 시스템에 부착된 하나의 글로벌 신호 수신기 간의 관계를 개략적으로 도시한 사시도;
도 3m은 본 발명에 따라 각각 하나 이상의 광 분산 엔진 및 하나 이상의 글로벌 신호 수신기를 포함하는 4개의 임의의 상이한 타일 시스템 구성에 의해 이 예시에서 나타낸 개별의 타일 조명 시스템(1)의 그룹의 이면측과 주 제어기 간의 개략적 관계를 도시한 사시도;
도 4a는 천장 타일의 본체 혹은 이에 필적하는 빌딩 자재 내에 내장가능한 두께의 광 분산 엔진(4)의 수직으로 적층된 형태를 예시한 측면 단면도;
도 4b 및 도 4c는 천장 타일의 본체 혹은 이에 필적하는 빌딩 자재 내에 내장가능한 광 분산 엔진의 수평으로 적층된 형태를 예시한 측면 단면도로서, 각각은 도 4a의 수직으로 적층된 형태에 대해 직교 변동되어 있음;
도 5는 예시적으로 9개의 원형 구멍이 형성된 통상의 24"×24" 타일 자재의 바닥 아래쪽으로부터의 사시도로, 각각은 이미터의 블라인딩 휘도(blinding brightness)로부터 관찰자의 보호를 제공하지 않는 고휘도 LED 이미터를 포함함;
도 6은 도 5에 예시된 타일 조명 시스템의 중앙부의 이면측의 전개 사시도;
도 7은 조명 기구의 유효 개구를 통해 흐르는 루멘의 수의 함수로서 MNits에서의 조명 기구의 개구 휘도의 일반화된 표현을 도시한 그래프;
도 8은 본 발명에 따라서, 다른 종래의 타일 자재의 본체 내에 광 분산 엔진, 전기 소자, 전자회로 및 배선 소자를 내장하기 위한 한 스테이지 공정 수순을 요약한 일반화된 순서도;
도 9는, 스테이지 A에서 엔진 접속기 판이 완전한 광 분산 엔진 자체 대신에 타일(6) 속으로 내장되고 나서, 제2스테이지 B에서 광 분산 엔진의 광 발생부가 제거가능한 방식으로 내장되는 것을 제외하고, 도 9의 것과 등가인 일반화된 2-스테이지 공정 흐름도;
도 10은 도 9의 흐름과 유사한 다른 일반화된 1-스테이지 공정 흐름을 요약한 도면;
도 11은 본 발명의 박형의 광 분산 엔진의 내장을 용이하게 하는 내부 구성(301)에 구조화된 공동부를 형성하는 그의 제조 후의 예시적인 타일의 이면측의 사시도;
도 12는 도 11의 이면(혹은 상부)로부터 도시된 예시적인 타일의 정면(혹은 하부 혹은 바닥) 측의 사시도;
도 13 및 도 14는 타일 시스템 제조 동안, DC 전력 전달 버스를 사전 제작된 슬롯 속으로 내장시키는 방법 및 예시적인 DC 전력 버스 접속기를 미리 형성된 오목부 내에 내장시키는 방법을 예시한 타일 자재의 이면측으로부터 본 전개 사시도(도 13) 및 조립 사시도(도 14);
도 15 및 도 16은 두께와 폭이 도 4c에 도시된 단면에 대응하는 본 발명에 따른 일반화된 광 분산 엔진 예의 이면측 사시도(도 15) 및 바닥측 사시도(도 16);
도 17은 본 발명의 각 내장형 광 분산 엔진 내에 내부 LED 광 이미터(또는 광 이미터들)를 원격 통전시켜 제어하기 위한 단순한 조작성 개략 회로를 도시한 도면;
도 18은 Ovdc에서 시간 주기(353)(τ₀)에 의해 분리된 시간 기간(352)(τ_v)을 지닌 +5vdc 제어펄스(351)의 연속 스트림의 개략도;
도 19는 8 레벨의 광 엔진 동작(예를 들어, 전체 오프, 전체 온 및 6레벨의 디밍)을 달성하기 위하여 3개의 평행한 MOSFET-저항기 브랜치를 편입시키는 디지털 디밍 방법을 예시한 개략 회로도;
도 20은 한번에 단지 하나 혹은 2개의 브랜치를 활성화시키는 제어 신호 조합에 의해 가능하게 된 8개의 가능한 엔진 작동 레벨, 즉, 온, 오프 및 6개의 중간 레벨을 요약한 표;
도 21은 본 발명의 전압 조정 회로 및 광 분산 엔진과의 조합을 위하여 슬롯형성된 히트 싱크와 함께 고전력 구성요소를 그룹화하는 하나의 방법을 예시한 개략적 전개사시도;
도 22는 도 21에 도시된 패키지 배열 내에 도 19에 도시된 3개의 전류-전환 브랜치를 그룹화 및 배선화하는 하나의 방법을 예시한 배면 전개 사시도;
도 23은 도 22의 미전개도;
도 24는 내장된 엔진 내에 고전력 전기 소자를 편재화시키는 선택사양을 나타내는 본 발명의 완전한 광 분산 엔진의 전개 사시도;
도 25는 내장된 엔진 내에 고전력 전기 소자를 편재화시키는 선택사양을 나타내는 본 발명의 완전한 광 분산 엔진의 종래의 조립된 사시도;
도 26은 도 1c, 도 3l 및 도 3m에소 소개된 바와 같은 주 제어기에 의해 일반적으로 전송되는 IR 제어 신호를 수신하여 처리하기 위한 적외(IR) 수신기 소자 및 IC의 부가를 예시한, 도 25에 도시된 광 분산 엔진의 사시도;
도 27은 도 26의 예시적인 상호접속부를 명확히 하기 위한 평면도;
도 28은 무선-주파수(RF) 수신기 모듈 및 RF 칩-안테나를 수용하는 광 분산 엔진 실시형태의 사시도;
도 29는 도 28의 도시된 전기 상호접속부를 명확히 하기 위한 평면도;
도 30은 평면층 상에 국한된 주 제어기로부터 제어 신호를 수신하기 위하여 그 평면층 상에 포함된 모든 작동 부품을 구비한 또 다른 완전히 구성된 광 분산 엔진의 예의 사시도;
도 31은 도 30에 포함된 예시 부분의 확대 사시도;
도 32는 도 24 내지 도 25의 광 분산 엔진 예의 내장 공정을 예시한 타일 자재의 이면측으로부터 본 전개 사시도;
도 33은 도 32에 제공된 전개도의 완성된 사시도;
도 34는 내장된 광 분산 엔진들 중 하나의 근방에서 본 발명에 따라 변형된 타일 자재의 확대된 부분을 나타낸 도면;
도 35는, 이 도면에서, 내포된 타일 자재 내에 형성된 미리 제작된 슬롯 내에 연관된 상호접속 배선이 추가되어 있는 것을 제외하고, 예시적으로 내장된 광 분산 엔진의 확대된 부분을 나타낸 도면;
도 36은 타일 자재 내에 미리 형성된 공동부 내에 내장시키기 위하여 만들어진 형태로 저전력 전자 제어회로(즉, 도 1c에 예시된 내장된 전자회로)의 일례를 나타낸 사시도;
도 37은 타일 자재 내에 미리 형성된 원거리 위치된 내장 공동부 내에 도 36의 저전력 전자 제어 회로의 내장을 예시한 확대된 사시도;
도 38은 저전력 제어 소자가 내장된 광 분산 엔진 자체로부터 실질적으로 분리된 미리 형성된 타일 공동부 내에 원거리 위치된 경우에 대한 내장 공정을 예시한 타일 자재의 이면측으로부터 본 사시도;
도 39는 적소에 모든 내장된 소자 및 접속부가 내포된 타일 자재의 이면측으로부터 본 도 38의 타일 조명 시스템의 사시도;
도 40은 각 광 분산 엔진의 이면측 상에 내장된 모든 필요한 전력 제어 전자 부품을 지닌, 내장된 타일 자재의 이면측으로부터 본 도 39의 조명 시스템에 밀접하게 관련된 실시형태의 사시도;
도 41은 4개의 내장된 광 분산 엔진, 그의 전압 접속 스트랩, 그의 접지 접속 스트랩 및 그의 내장된 회로 중 하나를 도시한 도 40의 좌측 하부 모서리부에 있는 영역의 확대 사시도;
도 42는 모든 엔진의 저전력 전자 제어 부품을 유지하도록 구성된, 본 발명에 따른 2-부분 내장가능한 광 분산 엔진의 예시적인 섀시판 부분의 평면도;
도 43은 본 발명의 이 예시적인 2-부분 광 분산 엔진의 양쪽 부분 사이의 작업 관계를 도시한 전개 사시도;
도 44는 절반 부분이 부착된 도 43의 2-부분 광 분산 엔진의 이면측 사시도;
도 45는 도 43 및 도 44의 2-부분 광 분산 엔진(4)의 바닥측 사시도;
도 46은 2-부분 이면측 내장 공정을 용이하게 하는 내부 구성부로 형성된 구조화된 내장 공동부를 지닌 그의 제조 후의 예시적인 타일 자재의 이면측의 사시도;
도 47은 도 9의 2-스테이지 타일 제조 공정 동안 수행되는 바와 같은, 이면측 내장 스텝의 제1시리즈를 예시한 전개 사시도;
도 48은 완전히 내장된 전자 섀시판 및 도 9의 2-스테이지 타일 제조 공정에서의 이면측 내장 스텝의 제2세트를 도시한, 도 47의 것과 유사한 전개 사시도;
도 49는 내포된 소형 부분 크기 때문에 도 48의 좌측 하부 영역에서 명확히 보이지 않는 내재된 내장 상세를 명확히 하기 위한 이면측 확대 사시도;
도 50은 내포된 광 분산 엔진의 고전력 광 분산 부분을 내장하는 공정을 도시한 바닥 아래쪽으로부터 본 도 48의 타일 조명 시스템(1)의 전개 사시도;
도 51은 보다 시각적으로 명확히 하기 위하여 기재된 내장 및 상호접속 상세를 표시하는, 도 50의 사시도에 도시된 전개된 영역의 확대도;
도 52는 도 50에 도시된 것과 유사하지만, 이 경우에는 내포된 광 분산 광학소자 상의 개구 경계부의 크기와 일반적으로 정합하는 조명 개구 및 기류 슬롯을 지닌 커버판의 내장을 예시하고 있는 바닥측 사시도;
도 53은 조명 개구부 내에 2개의 직교 배향된 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 막 시트를 포함하는 예시적인 페시아(fascia)의 이면측의 전개 사시도;
도 54는 조립 후 도 53에서의 예시적인 페시아 혹은 커버판의 최종 배열의 사시도;
도 55은 바닥 공간 아래쪽으로부터 본 도 52의 완전히 내장된 타일 조명 시스템(1)의 사시도;
도 56은 바닥 공간 아래쪽으로부터 본 도 40의 완전히 내장된 타일 조명 시스템 예의 사시도;
도 57은 공동-평면 배열을 지니는 형태의 전개 사시도;
도 58a는 광 이미터(271)의 좌측 가장자리(283)에 대해서 도시된 전체 광 분산 엔진 시스템의 원형 회전에 의해서 도 4c의 개략적 형태로부터 유래된 본 발명에 따른 원형 광 분산 엔진의 내장가능한 공동-평면 형태의 전개 사시도;
도 58b는 본 발명에 따라 실시된 원추형 반사체를 포함하는 원반 형상 방사상 광 이미터의 일례의 사시도;
도 58c는 원형 어레이 내에 6개의 개별적인 LED 이미터(혹은 칩)를 지니는, 본 발명에 따라 실시된 원반 형상 방사상 광 이미터의 다른 예의 사시도;
도 58d는 본 발명에 따라 이용되는 원형 광 분산 광학소자를 포함하는 구성 소자(원형 도광 디스크 및 방사상 홈 형성 굴절막)의 사시도;
도 59는 조립 후 도 58a 내지 도 58d의 광 분산 엔진의 바닥 아래쪽(광 분산 측)으로부터 본 사시도;
도 60은 도 4a에 개략적으로 나타낸 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진 어레이의 원형 형태로서 배열된, 바닥 아래쪽에서부터 본, 도 59의 시스템의 변형예를 도시한 사시도;
도 61은 도 58 내지 도 59에 도시된 원형 원반 형상 광 분산 엔진의 어느 하나의 형태를 이용해서 바닥 공간 아래쪽에서부터 본 본 발명의 완전히 내장된 타일 조명 시스템의 사시도;
도 62는 바닥 아래쪽에서부터 본 본 발명의 조명 시스템의 작동 시의 일례를 제공하는 사시도;
도 63은 도 62에 도시된 것보다 좁은 각도 범위의 4개의 예시적인 조명 빔을 지니는 바닥 아래쪽에서부터 본 본 발명의 조명 시스템의 작동 시의 다른 예를 제공하는 사시도;
도 64는 하향으로 향하는 2개의 집중조명 태스크 빔 및 사선 하향으로 비스듬히 향하는 2개의 집중조명 태스크 빔을 지닌 채 배열된 바닥 아래쪽에서부터 본 본 발명의 조명 시스템의 작동 시의 또 다른 예를 도시한 사시도;
도 65는 사선 하향으로 향하는 2개의 집중조명 태스크 빔과 도 64의 예에서보다 훨씬 덜 급격하게 사선 하향으로 향하는 2개의 집중조명 태스크 빔을 지닌 채 배열된 타일의 수준의 약간 위쪽에서부터 본 본 발명의 조명 시스템의 작동 시의 또 다른 예를 도시한 사시도;
도 66은 두 광분산 엔진이 온 상태이고 두개는 오프 상태로 배열된 바닥 아래쪽에서부터 본 본 발명의 조명 시스템의 작동 시의 또 다른 예를 도시한 사시도;
도 67은 도 61에 예시된 바와 같이 내장된 4개의 원형 광 분산 엔진을 이용하는 본 발명에 따른 조명 시스템의 하나의 유사한 작동 예를 도시한 도면;
도 68은 도 3h에서 초기에 소개된 예시적인 상호접속 방법의 전개 사시도;
도 69는 도 68의 전개도에서 바로 도시된 바와 같은 T-바형 러너 시스템을 전기 전도하는 완전 가공된 형태의 사시도;
도 70은 박형의 굽힘가능한 확장 탭의 추가와 내장된 DC 전압 접속기의 추가를 구비한 도 69의 전기 전도성 T-바형 러너 시스템의 사시도;
도 71은 도 70에 더욱 명확하게 도시된 완전히 설치된 탭부착 가장자리 접속기를 포함하는, 적절한 천장 타일 자재와의 조합을 예시한 경우의, 도 70의 전도 전도성 T-바형 러너 시스템(822)의 사시도;
도 72는 본 발명의 최상의 형태의 실시와 호환가능한 하나의 유형의 내장가능한 박형 광 분산 엔진을 예시한, 내장 판을 내포하는 이면측으로부터 본 사시도;
도 73은 도 72의 광 분산 엔진의 예의 발광측으로부터 본 사시도;
도 74는 엔진의 내부 광 흐름을 도시한 도 72 내지 도 73에 예시된 광 분산 엔진의 내부 구성의 전개 사시도;
도 75는 엔진의 3-부분 LED 광 이미터 서브-시스템 내에 키 소자의 보다 근접한 도면을 제공하는, 도 74에 나타낸 영역의 확대 사시도;
도 76은 도 72 내지 도 75에 기재된 유형의 4개의 박형 광 분산 엔진을 포함하는 본 발명에 따른 완전히 내장된 타일 조명 시스템(1)의 이면측으로부터 본 사시도;
도 77은 도 72 내지 도 75에 기재된 박형의 광 분산 엔진 타입의 내장 공정 및 내장된 전기 상호접속의 그들의 연관된 방법을 더욱 명확하게 하기 위하여 확대하여 표시된, 도 76의 타일 조명 시스템의 좌측 전방 모서리부에 있는 영역의 선택적 전개도;
도 78은 도 77에 도시된 전개된 상세의 완전 내장된 예를 도시한 도면;
도 79는 내장된 광 분산 엔진들 중 하나에 의해 발생된 예시적인 조명빔과 함께, 도 72 내지 도 78에 기재된 전기적으로 활성화된 타일 조명 시스템(1)의 바닥 아래쪽에서부터 본 사시도;
도 80은 예시의 목적으로 도 53에 앞서 도시된 수직 방향으로 배향된 렌티큘러 렌즈 시트의 쌍을 포함하는, 본 발명의 이 예에 적합한 하나의 바람직한 개구 커버의 형태를 예시한 전개 사시도;
도 81은 내장된 광 분산 엔진들 중 하나에 의해 발생된 예시적인 조명빔에 대한 도 80에 도시된 바와 같은 개구 커버의 광 확산 효과를 예시한 도 79에 도시된 타일 시스템을 바닥 아래쪽에서부터 본 사시도;
도 82는 본 발명의 타일 시스템의 최상의 실시와 호환가능한 내장가능한 박형 광 분산 엔진의 다른 유형을 예시한 내포된 타일 내장 판의 이면측으로부터 본 사시도;
도 83은 내부에 배열된 광 분산 광학 소자뿐만 아니라 도 82에서 완전히 조립된 상태로 도시된 박형의 광 분산 엔진의 전개 사시도;
도 84는 소형화, 슬림화 및 유연성을 더욱 잘 예시한, 도 82 내지 도 83의 내장가능한 광 분산 엔진의 완전히 조립된 형태의 바닥 측으로부터 본 사시도;
도 85는 도 82 내지 도 84의 박형 광 분산 엔진의 LED 광 이미터 부분에서 이용되는 직사각형 각도 변환 반사체 유닛의 출력 개구부 내로 보이는 완전 조립된 사시도;
도 86은 도 85에 도시된 각도 변환 반사체 배열의 상면 단면도의 개략도;
도 87은 생성된 각도 범위 +/-θ₁ 및 +/-θ₂의 비대칭 출력 광을 예시한, 이 예의 예시적인 LED 광 이미터 부분의 사시도;
도 88은 이 유형의 광 분산 엔진을 이용해서 생성가능한 타이트하게 편성된 +/-10.5 °×(by) +/-5°출력 빔을 예시하기 위해 제공된, 도 84의 것과 유사한 사시도;
도 89는 본 발명에 따른 도 82 내지 도 88의 멀티-세그먼트 박형 광 분산 엔진을 직접 둘러싸는 국한된 타일 자재 내장 영역으로 제한된 엔진-타일 내장 공정(단지 예시적인 목적으로)의 전개 사시도;
도 90은 내장된 엔진의 이면측으로부터 도시된, 엔진 내장 과정이 완료된 후의 도 89의 사시도;
도 91은 광 분산 엔진 단독의 이 멀티-세그먼트 형태용의 도 84에서 이미 도시된 두 조명 개구부를 도시하기 위해 경사진, 도 90으로부터 타일 조명 시스템의 내장 영역의 바닥측 사시도;
도 92는 멀티-세그먼트 광 분산 엔진(4)의 이 형태에 적합한 내장가능한 개구 커버 베젤(bezel)의 단일 개구 예를 예시한 전개 사시도;
도 93은 도 88 내지 도 91에 도시된 바와 같은 멀티-세그먼트 광 분산 엔진의 개구 개공부 내에 내장하기에 적합한 세그먼트화 개구 커버 베젤을 예시한 부분 전개 사시도;
도 94는 도 89 내지 도 91의 공정 상세에 의해 기재된 4개의 2-세그먼트 광 분산 엔진의 내장을 예시한, 내포된 예시적인 24"×24" 타일 자재의 이면측으로부터 본 사시도;
도 95는 연관된 DC 전압 스트랩 및 접지 접근 스트랩의 부착을 포함하는 완전한 타일 내장 상세를 예시한, 도 94에 도시된 타일 조명 시스템의 정면 좌측 부분의 확대 사시도;
도 96은 광 분산 엔진(4) 자체의 내장하기 전의 중간 스텝으로서, 예시적인 24"×24" 타일의 대응하는 엔진 내장 공동부(engine embedding cavity) 내에 예시적인 타일 공동 개스킷(tile cavity gasket)의 내포를 도시한 전개 사시도;
도 97은 2-세그먼트 광 분산 엔진 및 그의 지지 섀시를 내장하기 직전에 타일 공동 개스킷을 내장(및 밀봉)한 후의 도 96의 엔진 내장 공동부의 전개 사시도;
도 98은 도 93에 도시된 2-세그먼트 베젤 스타일의 예시적인 출력 개구부를 각각 지닌, 4개의 내장된 2-세그먼트 광 분산 엔진을 포함하는, 본 발명의 타일 조명 시스템의 예의 바닥 아래쪽에서부터의 사시도;
도 99는 임의선택적 기류 슬롯과 그들의 장식 커버가 본 실시형태로부터 제거된 것을 제외하고, 도 98의 것과 모든 점에서 동일한 사시도;
도 100은 예시적인 타일 자재의 중심 부근에서, 도 82 내지 도 99에 예시된 유형의 2개의 개별의 2-세그먼트 광 분산 엔진을 내장하는, 본 발명의 타일 조명 시스템의 또 다른 예시적인 실시형태의 바닥 아래쪽에서부터의 사시도;
도 101은 작동 시의 일례로서, 2개의 비스듬한 방향으로 향하는 복도 월 워싱빔을 도시한, 도 100의 타일 조명 시스템의 바닥 아래쪽에서부터의 사시도;
도 102a는 Philips LumiLeds사에 제조된 Luxeon III(1845)인 대형 포맷 LCD 이면조명 시스템에서 이용되는 인기있는 측면-발광(혹은 박쥐-날개 스타일) LED 이미터의 개략 측면도;
도 102b는 도 102a의 측면도에 도시된 측면-발광 Luxeon LED 이미터의 사시도;
도 103a는 연관된 광 분산 엔진의 나머지 소자에 이미터의 전기 상호접속용 수단을 포함하는, 적절한 전기 회로 판 및 그 위에 장착된 4개의 측면-발광 LED 이미터의 사시도;
도 103b는 본 발명의 타일 조명 시스템에 따라 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진 실시형태 내에 이용될 수 있는 완전한 LED 광 이미터의 사시도;
도 103c는 본 발명의 타일 조명 시스템 내에 내장하기에 적합한 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진의 광 분산 광학 부분을 일괄적으로 포함하는 추가의 이차적인 광학 소자를 도시한 단면 측면도;
도 103d는 몇몇 예시적인 광 흐름 경로를 도시한, 도 103c에 도시된 단면 측면도의 확대도;
도 104는 본 발명의 타일 조명 시스템에 따라 구성된 예시적인 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진의 180.4㎜×110㎜×18.8㎜ 내장가능한 형태의 이면측으로부터 본 사시도;
도 105는 구성 부품들 간의 내부 관계를 나타내는, 도 104에 예시된 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진의 바닥측으로부터 본 전개 사시도;
도 106은 본 발명에 적합한 예시적인 24"×24" 타일 자재의 중앙 부분에 있어서 도 104 내지 도 105에 도시된 광 분산 엔진의 수직방향으로 적층된 형태를 내장하는 데 필요한 타일 본체 상세를 도시한 사시도;
도 107은 내장 공정의 완료 직후 도 106의 타일 조명 시스템의 중앙부를 도시한 확대도;
도 108은 단일의 4"×4" 조명 개구부 및 그의 연관된 개구 커버를 도시한 바닥 아래쪽으로부터 본, 도 102 내지 도 107의 실시형태에 따른 예시적인 타일 조명 시스템의 사시도;
도 109는 시스템의 주 제어기로부터 파워 "온" 신호의 수신과 조합된, 1세트의 접속기 및 서로에 대한 접지 시스템 접근부에 DC 전압을 인가한 결과인 각도-확산 방향성 조명의 종류를 도시한 도 108의 타일 조명 시스템의 사시도;
도 110a는 본 발명에 다른 박형 빌딩 타일 자재에 내장가능한 다른 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진 실시형태의 광 발생 부분의 주된 작동 소자를 도시한 전개 사시도;
도 110b는 도 110a의 사시도에 전개된 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진의 광 발생 부분의 완성된 18.8㎜ 두께의 최종 조립체를 도시한 사시도;
도 110c는 이전의 예에 기재된 전압 조절, 제어 및 검출 전자 기기와 함께 도 110b에 도시된 광 발생 부분 4개를 예시적으로 조합한, 이 유형의 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진의 내장가능한 형태의 일례를 도시한 완전히 조립된 이면측 사시도;
도 110d는 완전히 조립된 형태의, 도 110c의 내장가능한 광 분산 엔진의 정면측 사시도;
도 110e는 도 110c에 도시된 바와 같은 내장가능한 광 분산 엔진의 전개 사시도;
도 110f는 첨예하게 규정된 +/-30°조명 콘 및 그의 상당히 확대된 출력 개구부를 모두 도시한 도 110a 내지 도 110e의 수직방향으로 적층된 내장가능한 광 분산 엔진을 포함하는 타일 조명 시스템의 사시도;
도 111a는 구성 소자들 간의 근본적인 물리적 관계를 확립하는 본 발명의 실시에 유용한 내장가능한 광 분산 엔진 및 수직방향으로 적층된 다른 유용한 유형을 밑에 지닌 반사형 광 확산 기구를 예시한 개략적 단면 측면도;
도 111b는 구성 소자들 간의 기하학적 관계의 추가의 상세를 나타낸, 도 111a에 도시된 내장가능한 광 분산 엔진의 개략적 단면 측면도;
도 112a는 100% 출력 투과를 지니는 도 111a 내지 도 111b의 박형 광 분산 엔진의 p-편광 광용의 근접장 패턴(near field pattern)도;
도 112b는 부분 반사 출력층에 의해 발휘되는 80% 알짜 반사를 지니는, 도 111a 내지 도 111b의 박형 광 분산 엔진의 p-편광 광용의 근접장 패턴도;
도 112c는 100% 출력 투과를 지니는 도 111a 내지 도 111b의 박형 광 분산 엔진에 의해 생성된 p-편광 광 원거리장(far field) 조명 패턴도;
도 112d는 부분 반사 출력층에 의해 발휘되는 80% 알짜 반사를 지니는, 도 111a 내지 도 111b의 박형 광 분산 엔진에 의해 생성된 p-편광 광 원거리장 조명 패턴도;
도 112e는 부분 반사 출력층에 의해 발휘되는 80% 알짜 반사를 지니는, 도 111a 내지 도 111b의 광 분산 엔진 내의 내부 반사된 s-편광 광 부분으로부터 기인하는 p-편광 광 근접장 광 분포를 도시한 도면;
도 112f는 부분 반사 출력층에 의해 80% 알짜 반사가 달성될 경우 반사적으로 변환된 s-편광 광과 연관된 p-편광 광 원거리장 광 패턴을 도시한 도면;
도 113a는 도 111a 내지 도 111b의 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진과 호환가능한 부분 반사 광 확산층의 중앙 부분(3030)의 하나의 실시예를 도시한 도면;
도 113b는 도 111a 내지 도 111b의 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진과 호환가능한 부분 반사 광 확산층의 중앙 부분(3030)의 다른 실시예를 도시한 도면;
도 114a는 부분 반사 광 확산 출력층이 그의 중앙 영역에 있는 금속 반사 및 투과 핀홀들의 혼합으로 변형된 경우 도 111a 내지 도 111b의 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진과 연관된 잠재적인 휘도 저감이 있는 이유를 도시한 개략적 단면 측면도;
도 114b는 도 114a의 개략적 단면 측면도에서의 예시적인 반사의 작은 영역이 확대된 상세를 제공하는 도면;
도 115는 부분 반사 출력층의 중앙 부분의 균등하게 이간된 정사각형-핀홀 버전을 포함하는, 도 111a 내지 도 111b에 예시된 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진의 이 버전에서의 각종 출력 개구부 영역의 하부 측면도;
도 116은 도 86에 제공된 기하학적 설명을 부여하는 예시적으로 일반화된 직사각형 각도-변환(RAT) 반사체의 단면 측면도;
도 117은 도 116의 일반화된 예로부터 +/-30° RAT 반사체로서, 유효 측벽 곡률 및 동일한 기하학적 형태를 지니는 반사 단면을 각각 지니는 본 발명에 따른 실제적인 4분할 RAT 반사체의 상부 사시도;
도 118은 오스람(Osram)의 표준 4-칩 OSTAR™ LED 이미터의 변형된 버전을 지니는 예시적인 4분할 RAT 반사체를 일체화한 하나의 실시예를 도시한 사시도;
도 119는 본 발명의 타일 조명 시스템에 따른 또 다른 내장가능한 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진의 완전한 광 발생 부분을 예시한 전개 사시도;
도 120a는 도 119의 전개도에 예시된 예시적인 수직방향으로 적층된 RAT 반사체-기반 광 발생 모듈(3186)의 완전히 조립된 형태의 사시도;
도 120b는 DC 전압이 인가된 경우의 도 120a에 예시된 수직방향으로 적층된 광-발생 모듈에 의해 발생된 첨예하게 규정된 출력 빔을 도시한 사시도;
도 121a는 이전의 예(예컨대, 도 110c 및 도 110d)의 동일한 내장된 전자회로 부분(1940)(및 내장 판(1941))과 함께 4개의 광 발생 모듈을 선형 방식으로 예시적으로 편입한 본 발명의 수직방향으로 적층된 형태의 하나의 내장가능한 광 분산 엔진의 이면측 사시도;
도 121b는 도 121a에 도시된 형태의 내장가능한 광 분산 엔진의 바닥 아래쪽에서부터 본 사시도;
도 122a는 예시적인 타일-기반 빌딩 자재의 중앙 부근(점선 영역(3300))에서의 광 분산 엔진(4)의 이 보다 작은 형태를 수용하는 데 필요한 내장 상세(3290)를 예시한 타일 조명 시스템(1)의 이면측 전개 사시도;
도 122b는 내장가능한 광 분산 엔진의 이 더욱 소형 형태에 적절하게 가시화한 예시적인 내장 공정을 확실하게 하기 위한, 도 122a의 사시도에 도시된 내장 영역의 확대도;
도 123a는 도 121a 내지 도 121b의 단일의 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진을 편입한 도 122a 내지 도 122b의 +/-30° 타일 조명 시스템의 4"×¾" 조명 개구부를 도시한 바닥 아래쪽에서부터의 사시도;
도 123b는 DC 전압이 공급된 경우 및 공동-내장된 전자회로 부분이 시스템의 주 제어기로부터 온-상태 제어 신호를 수신할 경우 도 123a의 타일 조명 시스템(1)에 의해 제공된 조명의 사시도;
도 124a는 1.2㎜ 입력 개구부의 예시적인 경우에 대해서, +/-30° RAT 반사체의 이상적인 단면을 +/-12° RAT 반사체의 단면과 나란히 비교하여 도시한 도면;
도 124b는 +/-12° RAT 반사체의 4분할 버전의 기본적인 내부 박형-벽부착 형태를 도시한 도면;
도 125a는 대응하는 LED 이미터와 함께 +/-12° 출력을 지니는 하나의 4분할 RAT 반사체를 예시한 전개 사시도;
도 125b는 4분할 RAT 반사체의 대응하는 4개의 입력 개구부 내에 중심을 맞추어 도시된 4개의 예시적인 LED를 구비한, 도 125a에 부여된 광 분산 엔진 예의 조립된 형태의 출력 단부로부터의 사시도;
도 125c는 보다 짧은 +/-30° 버전에 대해서 도 119에 도시된 것과 유사한 형태의 하나의 내장가능한 +/-12° 광-발생 모듈 서브조립체 예를 예시한 전개 사시도;
도 125d는 RAT 반사체의 4분할 출력 개구부의 시각적 명확화를 위하여 전개된 도면 상태인, 출력 프레임을 제외하고, 서브 조립 후의 도 125c의 +/-12° 광-발생 모듈의 사시도;
도 126a는 앞서의 예에 예시된 바와 같은 연관된 전자 전압 제어 소자와 함께, 도 125a 내지 도 125b의 4분할 RAT 반사체를 포함하는 4개의 +/-12° 광 발생 모듈을 편입시킨 본 발명의 조명 시스템의 요건에 따라 형성된 내장가능한 광 분산 엔진 실시형태의 이면측 사시도;
도 126b는 4개의 4분할 RAT-반사체 출력 개구부의 명백한 시야를 제공하기 위하여 임의선택적 광 확산 막 적층부를 제거한 상태의 도 126a의 내장가능한 광 분산 엔진 실시형태의 바닥측 사시도;
도 126c는 각각에 의해 전개된 예시적으로 상이한 조명빔과, 전환된 4개의 광 발생 모듈 중의 2개를 도시한, 도 126b의 내장가능한 4-세그먼트 광 분산 엔진의 다른 바닥측 사시도;
도 126d는 250㎜ 밑에서 조사된 평면으로부터 본, 도 126c의 내장가능한 광 분산 엔진의 하부측 상에 있는 광 발생 부분과 연관된 4개의 출력 개구부의 라인에서 바로 위쪽으로 본 평면도;
도 126e는 더욱 아래쪽의 10배 거리이지만, 천장부착형 엔진의 바닥면 9피트 밑(즉, 2743.2㎜)으로부터 본, 도 126d와 같은 평면도;
도 126f는 도 126c의 내장가능한 광 분산 엔진 내의 하나의 4분할 RAT 반사체로부터 +/-12°×+/-12°조명빔에 의해 시뮬레이션된 4m×2m 바닥면 9피트 아래쪽에서 생성된 컴퓨터 시뮬레이션된 1180㎜×1180㎜ 원거리 장 빔 패턴도;
도 126g는 도 126f의 시스템 내의 4분할 RAT 반사체가 도 126c 내지 도 126d에 도시된 바와 같이 광을 +/- 30°확산시키도록 설계되고 배향된 단일의 포물선 형상의 렌티큘러 필름 시트와 조합되어 있는 경우에 생성된 컴퓨터 시뮬레이션된 3200㎜×1180㎜ 원거리 장 빔 패턴도;
도 127은 전통적인 오버헤드 조명 시스템 설치 공정과 연관된 흐름 및 본 발명의 사전 제작된 타일 조명 시스템에 의해 가능해진 간단화된 설치 공정과 연관된 흐름을, 특히 연관되었을 경우, 나란히 비교하여 표시한 도면;
도 128a는 천장 자재, 조명설비 및 제어 전자기기용의 개별의 브랜치를 포함하되, 각 브랜치가 설계, 제조, 조립, 수송 및 설치와 같은 이러한 스텝들을 포함하는 전통적인 천장부착형 및 오버헤드 조명시스템과 연관된, 설계에서 사용까지의 탑-레벨 공정 흐름도;
도 128b는 설계-대-사용 공정의 시스템-배향 속성을 예시한, 본 발명의 내장된 조명 시스템과 연관되고, 해당 시스템에 의해 가능해진 설계에서 사용까지의 탑-레벨 공정 흐름도.

본 발명의 분산형 오버헤드 조명 시스템에 따라 구축된 광학 시스템(1)은 도 1a의 일반화된 측면도, 도 1b의 일반화된 평면도 및 도 1c의 전기 회로 개략도의 일반화된 블록도에 도시되어 있다. 축척의 목적으로, 도 1a의 시스템(1)의 단면 두께(20)는 0.75 인치로 보일 수 있고, 도 1b의 시스템(1)의 가장자리 경계부(22), (24)는 2피트×2피트의 정사각형으로 보일 수 있다. 일반적으로, 두께(20)는 0.25 인치 내지 1.5 인치 사이에서 다양할 수 있고, 가장자리 경계부(22), (24)는 약 1피트 내지 약 6피트에서 다양할 수 있으며, 공칭 치수 조합 2피트×2피트 및 2피트×4피트는 시판 표준 중에서 가장 인기있는 것이다. 이 설명에 의하면, 모든 예는 예시적으로 24"×24" 패널 자재를 기재하고 있고, 이것은 대부분 "타일"이라 지칭된다. 또한, 이하에 제공되는 모든 천장부착형 조명 실시예는 현가된(혹은 늘어뜨린(drop)) 천장에서의 이용을 예상하고 있으며, 여기서, 현가된 격자는 정사각형 패널 혹은 타일을 유지하며, 일부는 조명 공급원을 제공하고 일부는 그렇지 않다. 본 발명 내에서의 동일한 내장된 조명 시스템 개념은 더욱 일반적으로 다른 크기의 패널 및 타일에뿐만 아니라 건식 벽 패널 등과 같은 기타 통상의 빌딩 자재에도 적용가능하다.

도 1a는 천장(또는 벽) 타일 자재(6)의 자재 본체(5) 내에 별개의 소자들을 내장함으로써 형성된 오버헤드 조명 시스템(1)에 의해 생성된 축적된 각도 조명(2)을 나타내는 일반화된 측면도로서, 상기 내장된 소자들로는 하나 이상의 광 분산 엔진(4), 2개 이상의 전력 접속기(7), 2개 이상의 전자 접속소자(9), 하나 이상의 전자회로 소자(11), 하나 이상의 전자 전력 제어 소자(15)를 포함한다. 내장되는 소자들에 대한 적절한 통공 혹은 공동부(cavity)는 그의 제조 동안 타일 자재(6)의 본체(5) 내에 형성되며, 이와 같이 해서 이러한 대응하는 물리적 특성부를 지니지 않은 천장(혹은 벽) 타일 자재의 종래 만들어진 상업적 예와는 구별된다. 전력 제어 소자(15)는 하나 이상의 모놀리식 집적 회로 혹은 단일의 주문제작 집적 회로(몇몇 경우에는 마이크로프로세서 혹은 주문제작 마이크로프로세서를 포함함)일 수 있고, 또한 하나 이상의 신호 센서, 하나 이상의 대응하는 신호 복호화기 및 DC 전력 조정 및 전환 수단(집적 회로 혹은 회로들에 의해 구동되는 개별적인 부품일 수 있음)을 포함한다. 외부 DC 전력(전압 및 전류) 공급원이 접속된 경우, 유효한 전력 제어 소자(15)는 적절하게 조정된 전압을 전자회로 소자(11)에 공급한다. 이 회로 소자는 특정 발광 엔진(4)(또는 발광 엔진(4)의 그룹)의 +dc 입력 단자에 접속되어 있다. 회로 소자가 그것이 접속되는 발광 엔진(혹은 발광 엔진의 그룹)과 연관된 디지털 제어 신호를 감지하여 복호화할 경우, 회로는 수신된 특정 디지털 제어 신호에 의해 규정된 바와 같은 그 엔진(또는 엔진들)에 전력을 전달하도록 작용한다. 외부 DC 전력(전압 및 전류) 공급원과의 전기 접속은 2개 이상의 전자 접속소자(9)를 통해 이루어지며, 그중 적어도 하나는 상기 외부 공급원의 플러스(+) 측에 접속되고, 적어도 하나는 전기 공통부(혹은 접지)에 접속되어 있다.

전력 제어 소자(15)는 발광 엔진(4)용의 내장된 영역과는 별도로 타일(6)의 본체(5)에 내장되어 있는 바와 같이 예시적인 목적만을 위해 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있다. 본 발명의 일부의 바람직하나 실시형태에서, 발광 엔진(4)(및 일부로서) 내에 하나 이상의 전력 제어 소자(15)를 편입시키는 것이 바람직할 수 있다. 두 위치가 전력 제어 소자(15)를 위해서 예시된 한편, 단일의 위치만을 이용하는 것이 바람직할 수 있다.

광 분산 엔진(4)은 타일 본체의 단면적의 분획을 포함하는 그의 판형상 발광 단면적에 의해 구별가능하며, 그의 판형상 두께는 실질적으로 타일 본체의 단면 두께 내에 들어간다. 내장되는 소자용의 적절한 통공 및 공동부는 그의 제조 동안 타일 자재(6)의 본체(5) 내에 형성되며, 이와 같이 해서 이러한 대응하는 물리적 구성부가 없는 천장(혹은 벽) 타일 자재의 상업적인 예로 통상 제조된 것과 구별된다.

도 1b는 (빌딩의 장식용 천장 혹은 벽 표면 자재 바로 위쪽의 공간에서 보았을 때의) 시스템의 전기 유용 측을 나타낸 시스템(1)의 일반화된 평면도이다. 광 분산 엔진(4)은 타일(6)의 본체(5) 내에 내장된 단일의 정사각형 실체인 예시의 목적을 위해 도시되어 있다. 광 분산 엔진(4)은 또한 직사각형(또는 원형)일 수 있거나, 인접하여(또는 실질적으로 인접하여) 배치된 다수의 광 엔진(4)을 포함할 수 있거나, 또는 타일(6)의 본체(5) 내의 상이한 공간적 위치에 내장된 다수의 광 엔진(4)을 포함할 수 있다. 판형상 광 분산 엔진(4)의 발광 개구 면적과 타일(6)의 표면적 간의 기하학적 관계는, 각 광 분산 엔진(4)의 발광 개구 면적이 개구 휘도(제곱피트당 루멘)가 인간 시야를 허용가능하도록 발광된 루멘을 분포시키는 충분히 큰 면적이고, 또한 단일 타일(6) 내에 내장된 모든 발광 개구의 총 발광 표면적이 실질적으로 타일의 표면적의 50% 이하로 되도록 충분히 작다는 점에서 본 발명의 중요한 측면이다.

본 발명의 의도는 타일의 중량의 최소 증가, 타일의 체적과 면적의 최소 구성인 한편, 각 발광 개구의 시각적 휘도가 보기에 유해하게 되는 최소 면적으로 되지 않도록, 박형 경량 타일(6)의 본체(5) 내에 판형상 광 분산 엔진(4)을 내장시키는 것이다.

도 1c는 플러스 측(32) 및 중성 접지(혹은 공통)(34)를 지니는 외부 DC 전력(저전압 DC 전력)의 공급원(30)과의 그 DC 전력 채널을 통한 주 제어기(40)로의 그의 상호접속을 나타낸 광학 시스템(1)용의 개략적인 전기 회로의 일반화된 블록 선도 형태이다. 주 제어기(40)와 외부 DC 전력 공급원(30)은 모두 광학 시스템(1)의 커다란 그룹을 작동(프로그램된 전력을 제공)하여, 이들을 별개의 실체로서 (천장 타일 조명 시스템 내의 개별의 천장 타일에서처럼) 각각 처리한다. 주 제어기(40)는 많은 연산 및 시스템 프로그래밍 특성을 제공한다. 그러나, 그의 가장 기본적인 기능은, 어느 광 분산 엔진(4)이 통전되는지 그리고 얼마나 많은 전력이 인가되어야 하는지를 결정하는 디지털 제어 신호(이하에 더욱 설명하는 바와 같이)를 제공한다는 점에서 모든 시스템(1)에 대해서 유효한 "라이트 스위치"로서 작용시키는 것이다.

전력 제어 소자(15) 내의 센서 1은, 몇몇 예로서 외부 DC 전력 공급원(30)에 의해 반송된 DC 전력 상에 부여된 고주파수 전기 신호의 형태이든, 주 제어기(40)(또는 그 일부)에 접속된 RF 송신기에 의한 무선 주파수(RP) 방송의 형태이든, 혹은 주 제어기(40)(또는 그 일부)에 접속된 IR 송신기에 의한 적외(IR) 방송의 형태이든 간에, 주 제어기(40)로부터의 전송용의 디지털 신호 수신기이다.

전력 제어 소자(15) 내의 센서 2는 내장된 전자회로 내에 연관된 발광 엔지의 근접장에서의 물리적 파라미터 혹은 저레벨 통신 신호를 가능하게 하는 다수의 센서 타입 중 하나일 수 있다. 본 발명에서의 주 제어기는 내장된 전자회로를 통해서 센서 2와 통신할 수 있다. 이와 같이 해서, 주 제어기는 주변 광 레벨, 온도 및 발광 엔진 근방의 물리적 대상의 움직임 등과 같은 물리적 파라미터를 학습할 수 있다. 천장부착형 시스템 전체를 통해 분포된 이러한 센서는 해당 센서에 대한 직접 IR 혹은 RF 신호로부터 인간 피드백(human feedback)을 수신할 수 있다. 이 수단에 의해, 밑에 있는 작업 공간에 있는 사무소 작업자는 그의 위치 위쪽에 있는 내장된 센서에 신호를 보내 상이한 조명 작업을 네트워크에 의해 취해지도록 할 수 있다. 대안적으로, 사무소 작업자는 천장부착형 시스템을 참조로 한 빌딩 좌표의 집합을 포함할 수 있는 컴퓨터 기반 어플리케이션의 사용에 의해, 또는 다른 인터페이스를 통해서, IR 혹은 RF 신호를 통해 주 제어기에 통신함으로써 동일 작업을 발생할 수 있다. 전력 제어 소자(15)(또는 그 주변) 내의 센서 2는 전력 제어 소자(15)에 의해 인식되는 광 측정치, RF, IR 혹은 움직임 발생 제어 신호에 대한 감수성 및 시스템(1) 밑의 바닥을 명확히 표시하기 위해 접근 구멍(18)(도 1a)과 함께 타일(6)의 본체(5) 내에 내장된다.

도 1d는 타일(6)의 본체(5) 내에 내장된 다수의 광 분산 엔진(6)을 포함하는, 바닥 아래쪽으로부터 보았을 때의, 분산 오버헤드 조명 시스템에 따라 구축된 광학 조명 시스템(1)의 일반화된 형태의 개략 사시도이다. 본 발명의 이 형태는 타일(6)의 본체(5) 내에 내장되고 해당 본체에 의해 지지되면서 해당 본체로부터 전력을 수신하는 광범위하게 분리되고 전략적으로 그룹화된 하나 이상의 발광 엔진(4)으로부터 방출된 개별의 광빔(103)의 중첩에 의해 제공되는 일괄적 각도 조명(collective angular illumination)(2)을 내포한다. 이 예시에 있어서, 광학 시스템(1)은 빌딩 구조에 부착된 통상의 지지 방법에 의해 함께 유지되거나 접합될 경우, 바닥(혹은 벽) 면 아래쪽으로 편성된 조명을 제공하는 오버헤드 천장으로서 역할하는 유사한 광학 시스템(1)의 보다 큰 그리드 작용을 나타내는 하나의 타일 유닛을 포함한다.

아래쪽에서부터 볼 수 있는(오직 그들의 노출된 가장자리에 의해서만) 광학 시스템(1) 내의 타일(6)의 본체(5) 내에 수용되고 또한 해당 본체에 의해 지지된 기타 소자도 DC 전압 버스 전도체(7), 원격 위치된 전기 전압 및 전류용 공급 수단(30)(도 1c) 및 하나 이상의 전기접속 소자(9)(이후의 예시에 있어서 완전히 설명되지만 도면에서 은폐되어 있는 타일(6)의 본체(5) 내의 내장된 회로소자에 접속됨)를 포함한다.

개별의 광빔(103)의 상세한 분포는 광 분산 엔진(4)의 유형 및 설계에 의존하지만, 여기서 타이트하게 규정된 각도 콘 내에 편성된 것으로 도시되어 있다. 도시된 콘 경계는 광에 대한 진정으로 경성인 컷오프(truly hard cutoff) 또는 예를 들어, 보다 연성인 가장자리를 지니는 빔의 전통적인 FWHM(full-width-half-max) 강도 점을 나타낼 수 있다. 빔(103)은 실질적으로 정사각형 혹은 직사각형 단면(110)을 지니지만, 해당 빔은 또한 원형 혹은 타원형 단면을 지닐 수도 있다.

도 1e는 시스템(1) 내의 광빔(103)의 각도 관계를 도시하는 데 이용되는 시스템의 좌표계의 사시도이다. 시스템(1) 내의 광 분산 엔진(4)에 의해 형성되는 개별의 광빔(103)은 시스템의 Z-축(112)과 평행하게 뻗는 하향 축(111)을 따라 바닥 아래쪽을 향하여 직접 하향으로 지향될 수 있고, 상기 하향 축은 이어서 천장 타일(6)의 표면 평면에 실질적으로 수직이다. 개별의 광빔(103)은 또한 벽면들, 벽면 상의 대상체를 조명하도록 혹은 도 1d에서처럼 하향 축(111) 단독을 따라서 지향되는 빔에 의해서보다 더욱 광을 확산시키도록 각도 φ(117)에서 지향될 수 있다. 경사각 φ(117)는 가장 일반적으로 각도의 함수(α, 118; β, 119)로서 시스템의 X, Y 및 Z축(115), (116), (112)에 관하여 표현되고, 경사축(114)은 도 1d에 도시된 바와 같이 각 시스템 평면(120), (121)(X-Y 및 X-Z) 내에서 그의 투사를 행한다. 두 직교 좌표계 자오선(meridian)의 각각 내의 개별의 광빔(3)의 각도 범위는, 도 1f에 도시된 바와 같이, 그 자오선 및 일반적으로 하향 축(111) 혹은 (114) 내의 광빔(3)의 최첨단의 가장자리부에서 광선(124, 125) 사이에 형성된 각도(θ₁, 122; θ₂, 123)로 규정된다.

본 발명의 이 형태에 따르면, 종래의 천장 타일(6)은, 통상 정사각형 혹은 직사각형 면적이 공칭 2피트×2피트 혹은 2피트×4피트이고 단면 두께가 0.250 내지 1.5 인치이며, 석고(또는 석고 복합체) 등과 같은 절연 재료로 이루어져 있다. 본 발명에 따른 천장 타일(6)의 기타 크기는 몇몇 응용에서 동등할 수 있고, 상이한 정사각형 혹은 직사각형 형상을 필요로 한다. 타일(6)은 빌딩 자재 및, 예를 들어, 폴리머 복합재, 금속-폴리머 복합재 등을 비롯한 복합재, 또는 기타 임의의 적절한 경량 구조 재료의 광범위한 선택권을 이용해서 제조될 수 있고, 단면 두께는 0.5인치 내지 0.75인치의 전형적인 범위 내이고, 몇몇 경우에는 1.5 인치로 클 수 있다. 타일(6)은 또한 타일 본체 단면 내에 실질적으로 적합하고 그의 본체(5)의 복합 부분으로 되는 사전 성형된 이차적인 구조로 내장될 수도 있다.

도 1a 내지 도 1d의 일반화된 조명 시스템 발명은 벽(및 벽 상의 대상) 상에 보다 넓은 투광조명과 바닥(및 바닥 상의 대상)에 다운 조명+집중 조명을 제공하는 오버헤드 천장 타일 조명 시스템으로서 예시되어 있다. 동일한 원리와 접근법이 건식 벽 천장 패널 조명, 벽 타일 조명, 및 건식 벽 조명 시스템에까지 동등하고도 정확하게 확대된다. 본 발명의 유사한 벽 실시형태에서, 다운-지향 및 업-지향 조명 빔은 모두 인접한 바닥 및 천정 상의 비스듬하게 지향된 조명 패턴을 제공하는 데 이용된다.

박형 조명설비 혹은 박형 조명 기구라고도 지칭되는 본 발명의 이 형태에 따른 박형 단면 광 분산 엔진(4)은 전형적으로 바닥 아래쪽으로부터 보아서 약 1"×1" 내지 4"×4"의 크기 범위의 정사각형, 직사각형 혹은 원형 개구를 보이며, 다른 종래의 천장 타일(6)의 본체(5)의 물리적 단면 내에 실질적으로 수용되고 해당 단면에 의해 지지되도록 되어 있다.

예를 들어, 2피트×2피트 천장 타일(6)은 576 제곱인치를 점유하는 한편 개구면적이 2"×2"이면 9개의 개별적인 박형 단면 광 분산 엔진(도 1d에는 4개만이 도시되어 있음)은 단지 36제곱인치의 총 면적을 점유한다. 결과적으로, 광 분산 엔진의 9개의 발광 개구가 바닥 아래쪽으로부터 보아서 천장 타일(6)의 노출된 표면적의 단지 36/576^ths(6.25%)를 점유한다. 9개의 광 엔진이 4"×4" 개구 면적을 보인다면, 점유되는 천장 타일 영역 분획은 단지 25% 증가할 뿐이다.

이 구성은 도 2a에서의 오목한 다운-조명 캔 및 도 2b의 형광 관 트로퍼로 표시되는 전통적인 오버헤드 조명 종래 기술에 대한 모든 별개의 변형예와는 구별되며, 상기 캔과 트로퍼는 각각 전통적으로 동일한 2피트×2피트 천장 타일(6)보다 더 넓은 면적 비율과 중량을 점유하고 때로는 천장 타일을 전체적으로 대체한다. 또한, 두 전통적인 종래 기술 조명 기구의 단면 두께는 천장 타일(6)의 단면 두께를 넘어 실질적인 거리만큼 돌출하고, 어느 것도 천장 타일(6)의 본체(5) 내에 내장되거나 해당 본체에 의해 지지되게끔 제조되거나 설치되도록 설계되지는 않는다.

도 2a는 너무 커서 타일(6)의 본체(5) 내에 내장되지 않는 별개의 다운 조명 기구의 하나의 전형적인 종래 기술예를 도시하고 있다. 도 2a는 75 W PAR-30 램프(152)(이것은 더욱 일반적으로 할로겐형 램프, 금속 할로겐화물형 램프, HID형 램프 혹은 LED형 램프일 수 있음)용의 전형적인 오목한 다운 조명 캔-형 고착물(150)의 헤비-게이지(heavy-gage) 금속제 하우징(148)의 개략적인 단면도이다. 단면 두께는 제품 및 램프 유형에 따라 다양하지만, 대개 7" 내지 11" 범위이다. 램프(152)의 유형도 발광 각도 범위(154)를 결정하며, 이것은 전형적으로, 투광 빔 및 집중 빔의 양쪽 모두를 제공하도록 설계된다. 보다 작고 보다 낮은 와트량의 할로겐(MR-16) 및 LED 버전이 있지만, 이들은 전형적으로 4" 내지 6"의 두께를 지닌다.

도 1d에 도시된 유형의 천장 타일과의 호환성은 때로는 요구되는 전자 밸러스트(전자 ballast)(158), 15-amp 혹은 20-amp 전기 전력 케이블(160), 하우징(148), 반사체(162) 및 트림 부(trim part)(164)를 포함하는 총 기구 중량(75W 버전에 대해서 10 내지 15 lbs로 많을 수 있음)을 분포시키는 것을 돕는 24"×24" 강철 내재 패널(156)(또는 타일(6)에 걸쳐서 뻗어 전체 천장을 지지하는 현가 격자 시스템 상에 있는 브리지형상 지지부)을 이용할 필요가 있다. 24"×24" 천장 타일(166)이 그 전체로 교체되지 않는 상황에서, 원형 개구 구멍은 기구의 개구(직경 5" 내지 7")의 크기를 수용하도록 오목한 캔 설치 공정 동안 톱을 이용해서 수동으로 개별적으로 도려내진다. 종래의 천장 타일 자재는 보다 높은 와트량 버전의 중량 및 그들의 부하 지지 기구 면적(약 7"×10" 내지 12"×12"의 범위임)을 지지하기에 충분히 강력하거나 강성은 아니다. 이러한 종래 기술 조명 기구는 종종 너무 무거워서 간단한 경량 천장 타일 자재를 지지하는 데 이용되는 금속 현가 격자 시스템에 의해 지지될 수 없다. 이차적인 기계적 지지 수단 없이, 천장 타일 자재는 전형적인 시판의 천장에서 필요로 되는, 특별히 타일 자재를 젖게 하는 축적된 오목한 캔 고착물(150)의 중량 하에 균열을 일으키거나 구부러지거나 심지어 붕괴되기 쉽다.

전통적인 램프 유형을 위한 중량 12 내지 15 lbs에서의 도 2a의 시스템은 본 발명에 따른 통상의 천장 타일 자재 내에 내장될 정도의 무게의 적어도 10배, 그리고 7" 내지 11"의 높이에서, 9 내지 14배 두껍다. Cree Inc.에서 제조된 최근의 비교적 경량(2.34 Ib)의 나사주입형 오목한 LED 다운-라이트(LR4 및 LR6)는 높이가 6" 내지 10"여서, 기존의 금속제 하우징 내로 나서고정될 경우 임의의 충분한 중량 저감을 제공하지 못한다. Cree의 최신의 LR24 건축 조명 모델은 24"×24"이고, 천장 타일을 완전히 대신하는 것을 의미한다.

도 2b는 너무 커서 타일(6)의 본체(5) 내에 내장되지 않는 별개의 다운 조명 기구의 다른 전형적인 종래 기술예를 도시하고 있다. 도 2b는 두 40W 형광 관(172), (173) + 렌즈 시트 혹은 차광 루버(louver)인 그의 출력 조명 조절기(174)를 구비한 하나의 전형적인 24"×24" 오목한 형광 트로퍼(170)의 개략 단면도이다. 이 통상의 종래 기술예는 천장 타일을 완전히 대신하는 것을 의미한다. 제공된 이 예시는 대응하는 전자 밸러스트 또는 15-amp 혹은 20-amp 전력 도관, BX 혹은 Romex형 케이블을 포함하지 않으며, 이들은 모두 유닛의 부피와 중량에 부가된다. 조명설비 하우징(176)은 UL1570에서처럼 Underwriters' Laboratories(UL)에 의해 설정된 빌딩 코드에 따라 충격 혹은 화재 위험으로부터 형광 밸러스트, 램프 소켓, HG-함유 형광등 관 자체 및 연관된 부품에 대한 입력 인입선을 보호하도록 헤비-게이지 강철로 만들어져 있다. 이것과 같은 전형적인 24"×24" 형광 트로퍼(170)는 15lbs 이상의 무게일 수 있고, 24"×48" 유형은 30lbs 이상의 무게일 수 있다. 하우징(176)의 두께(또는 높이)는 루버 혹은 렌즈 없는 내재 설계에 대해서 약 2.25 인치와 더욱 깔쭉깔쭉한 루버 설계에서의 약간 6인치 이상 사이에서 변한다. 발광(178)은 전형적으로 가장 넓은 Lambertian형의 각도-분포를 제공하고, 통상 적어도 +/-60°(120°전체 각)이고 경우에 따라 더욱 넓을 수 있다.

도 2b에 예시된 15-30lbs 중량의 시스템은 적어도 300배 이상 너무 무거워 본 발명에 따른 통상의 천장 타일 자재 내에 내장되기 어렵다. 기계적 중량이 제한 인자가 아니더라도, 대형의 조명 기구의 실질적인 횡방향 및 수직방향 치수는 그들의 응용을 방해할 것이다.

본 발명의 목적은 이들 전통적으로 두껍고 무거운 조명 기구를 보다 얇고 경량 대체물로 교체하는 것이 아니라 광범위한 얇은 단면의 빌딩 자재 내에 일체화되어 내장된 완전히 새로운 형태의 오버헤드(및 벽-장착형) 전자-제어 조명 시스템을 도입하는 것이다.

도 2c는 (도 1d의 사시도에 일반화되어 있는 바와 같은) 본 발명의 판 형상 천장 타일 조명 시스템(1), (도 2b에 일반화되어 있는 바와 같은) 대형의 형광 트로퍼(170) 및 (도 2a에 일반화되어 있는 바와 같은) 보다 대형의 오목한 다운 조명 기구(150)의 일반적으로 동등한 24"×24" 실시형태 간의 나란한 단면 높이 비교결과를 도시하고 있다. 본 발명의 일체화된 타일-기반 조명 시스템(1)은 종래 기술의 예보다 실질적으로 얇을 뿐만 아니라, 도 2a 및 도 2b의 종래 기술의 예와 달리, 하나 이상의 광 공급원에 대한 별도로 제어가능한 수단 및 각각에 대한 제어 수단을 포함한다.

도 2a 및 도 2b의 것과 같은 모든 종래 기술의 조명 기구는 전력 접속 수단을 제공하지만, 외부 전력 케이블은 각 기구에 대한 전력 전달 수단으로서 이용될 필요가 있다. 이 전력 전달 방법은 본 발명과 함께 이용될 수도 있지만, 그렇게 하는 것은 그의 최상의 동작 모드는 아니다. 대신에, 타일 시스템(1) 내에 내장된 박형의 전력 전달 버스(7)(도 1a 내지 도 1c 참조) 및 연관된 전력 접속기(9)는 전통적인 미로의 외부 전력 전달 케이블의 필요성을 제거한다. 이들 소자는 타일 시스템(1)이 도 2d에 일반적으로 예시된 것과 같은 전통적인 오버헤드 타일-지지 격자(180) 내에 현가되어 있는 경우 내장형 전력 전달 그리드 수단을 제공하고 또한 DC 전압 혹은 접지에 대한 접속 필요성을 요구하는 기타 소자에 의해 접속될 수 있는 온-타일 전력 전달 소자를 제공한다.

도 2d 및 도 2e는 많은 그룹의 경량 천장 타일을 지지하거나 현가시키기 위하여 보편적으로 이용되는 표준형의 금속 그리드 천장 타일 현가 격자(180)의 바닥 아래쪽에서 본 두 상이한 사시도를 제공한다. 타일 시스템(1)과 종래 기술의 조명 기구(150), (170)의 예는 그들의 기계적 차이를 비교할 목적으로 제공된다. 타일 시스템(1)의 모든 실시형태에 대한 설치 절차는 평면의 경량 천장 타일 자체를 설치하는 데 이용되는 것들과 실질적으로 동일하다. 이것은 결코 적소 내로 움직이도록 상당량의 물리적인 강도와 균형을 필요로 하는 보다 대형의 종래 기술 고착물의 어느 것도 아니다.

본 발명의 박형의 타일 조명 시스템(1)은 종래 기술의 예보다 박형이며 경량일 수 있지만, 응용은 이들이 등가량의 조명을 공급해야만 하는 것을 기술하고 있다.

기준이 되는 한 점은 표준 24"×24" 형광 트로퍼(170)(도 2b)에 의해 부여되고, 이것은 금속제 하우징(176)의 내부에 총 6300 램프 루멘을 제공하도록 두개의 40W 형광등을 이용한다. 이들 6300 루멘 중, 대략 4000 루멘이 공칭 +/-60°이상의 각도 범위에서 상기 기구의 투광조명 출력(178) 내에 방출된다. 하나의 기구(170)이 6피트×6피트 어레이 내에서 8개의 수동 천장 타일로 둘러싸인 현가 격자(180) 내에 배치된 경우, 평면 1.5m 바로 아래쪽 상에 조명되는 대상(예를 들어, 테이블 및 책상)은, 보다 큰 현가 시스템(180) 내의 모든 이웃하는 기구(170)가 그들의 권장되는 80W 레벨로 통전되는 것을 가정하면, 약 1000 Lux 평균 조도(매 3.34 ㎡ 당 4000 루멘)를 입수한다. 이 예는 임의로 약 7피트 천정 높이와 30" 탁상 윗면을 가정한다.

동일한 조도 레벨은 수동 타일에 의해 둘러싸인 단일 타일 내에 내장되는 광 분산 엔진(4)의 큰 그룹으로부터 모든 타일 내에 내장되는 광 분산 엔진(4)의 작은 그룹에 이르는 내장된 광 분산 엔진(4)의 각종 조합을 이용해서 본 발명에 의해 달성된다. 예를 들어, 본 발명의 각 개별의 광 분산 엔진(4)은 300 루멘을 바닥 아래쪽으로 전달하도록 구성된 것으로 상정한다. 8개의 수동형의 것으로 둘러싸인 단일의 24" 타일 내에 배치되면, 해당 단일의 타일은 등가의 조명(예컨대, 4000/300 = 13.33)을 제공하도록 13개의 내장된 광 분산 엔진(4)을 필요로 한다. 본 발명의 광 분산 엔진(4)이 매 24" 타일 내에 배치되면, 각 타일은 단지 1.48 내장된 엔진을 필요로 한다. 실질적으로 말하면, 이것은 몇몇 타일에서 2개의 엔진이 그리고 다른 것에서는 단일의 엔진이 내장되는 것을 의미한다. 동일한 성능 등가성은 매 타일마다 2개의 엔진에 대해서 가능하며, 이때, 각 엔진은 통전되어 222루멘을 방출한다.

이하의 도 3a 내지 도 8은 기본적인 발광 소자, 전력 전도 소자, 전력 제어 소자 및 전력 전송 소자가 본 발명의 천장(혹은 벽) 타일(6) 내에 내장되고 일체화되는 일반적인 방식의 더욱 개략적인 설명을 제공한다. 더욱 상세한 예시는 도 9 내지 도 58에서처럼 이하에 더욱 설명한다.

도 3a는 아래쪽에서 조명되는 바닥 영역으로부터 보았을 때의 도 1d에서 앞서 부여된 사시도에 대응하는, (등가의 타일 벽 면 뒤쪽 혹은) 위쪽의 활용(또는 고압 밀폐) 공간으로부터 보았을 때의 광학 시스템(1)의 단일 타일 실시형태의 간단한 사시도이다. 이 시스템은 저전압 DC 전력 공급원(30)에 의해 통전되고, (RF 안테나(143), IR 송신기, 또는 DC 전압 공급원(132) 상에 부여되는 디지털 신호에 의해서든지) 주 제어기(40)에 의해 제공되는 신호에 의해 제어된다.

도 3b는, 도 1d에 도입된 예시와 마찬가지로, 타일 내에 해당 타일 당 복수개의 내장된 광 분산 엔진(4)(예컨대, 이 예에서는 4개)에 대한 용량을 지니는 것인, 멀티-타일 조명 시스템을 (예컨대, 공급원(30)에 의해서) 현가시켜 전기적으로 통전시키는 적절한 수단의 일례를 제공하는, 광학 시스템(1)의 4×4 멀티-타일 실시형태의 사시도이다. 이 예에서, 종래의 평면 타일(184)과 본 발명의 내장된 타일 조명 시스템(1)은 모두 단일 시스템(185) 내에 배치된다. DC 전압 공급원(30)으로부터의 전력은 이하에 더욱 상세히 전개되는 방식으로 전압 배선(132)과 접지 배선(133)을 통해서 현가 시스템(180)에 라우팅되며, 여기서, 현가 부재 자체는 (이하의 도 3e 내지 도 3h에 있어서와 마찬가지로) 접속기(9)를 통해서, 내포된 타일 그룹 내의 각 타일(6)에 대해서 요구되는 DC 전압 전달(및 접지 경로 접근) 시스템으로서 역할한다.

일반적으로, (132), (133) 등과 같은 전압 배선 및 접지 배선은 외부 공급원(30)으로부터 하나의 타일 조명 시스템(1) 혹은 타일 조명 시스템(1)의 그룹으로 전력을 수송하는 능력을 가진 절연 배선 혹은 케이블이다.

도 3c는, 이 경우, 도시된 4개의 광 분산 엔진의 제조 및 내장 시, 타일(6)의 본체(5) 내에 내장되는 시스템의 일체화된 전력 전달 소자(7, 9, 181) 간에 존재하는 일반적인 관계를 보기 쉽게 하기 위하여, 도 3b에 도시된 바와 같은 점선 영역(187)의 확대 사시도이다. 이들 일체화된 전력 전달 소자(7, 9, 181)는 온-타일 전력 전달 소자, 매립된 배선 소자, 배선 소자, 신호 송신 소자, 전기 회로 소자라고도 지칭될 수 있다.

도시된 배열은 이하에 더욱 상세히 예시된 바와 같이 동일한 목적을 위해 유사한 가능한 많은 배열을 예시하는 것이다.

도 3a 내지 도 3c에 도시된 내장된 배선(또는 전력 수송) 소자(181)는, 도 1a 내지 도 1c에 이미 도시된 바와 같은 매립된 배선 소자(11)와 등가성을 지니면서, 내장된 광 분산 엔진(4) 아래쪽과 내장된 DC 전압 버스 전도체(7) 사이에 전기 상호접속을 제공한다. 몇몇 구성에서, 내장된 배선(배선들, 케이블들 혹은 회로)(181)은 또한 시스템의 주 제어기(40)에 의해 지시된 바와 같은 제어 전압을 반송한다. 도 3a에 예시된 바와 같은 내장된 소자(181)는 내장된 전기 접속기(9)를 개재해서 4개의 광 분산 엔진(4)을 DC 공급 전압(Vdc)(132) 및 외부 시스템 접지 공급 버스(133)와 상호접속한다. 더욱 상세한 예시가 이하에 더욱 부여되어 있다.

도 1a 및 도 1b에 일반적으로 도시된 바와 같은 전기 접속기(9)는 전력에 대한 타일의 접근의 하나의 형태이다. 이들과 같은 전기 접속 소자(9)는 예를 들어 도 3d 내지 도 3i에 도시된 바와 같이 수동형일 수 있거나, 혹은 예를 들어 도 3j에 도시된 바와 같이 더욱 복잡한 전자 기능을 지닐 수도 있다.

도 3a 및 도 3b의 양쪽에 도시된 바와 같이, 외부 DC 전력 공급원(30)은 표준 고전압 교류(AC) 입력(131)을 하나 이상의 저전압 직류 출력(132)으로 변환시키도록 배열되어 있다. DC 공급 전압은 외부 공급원(30) 내에서 미리 조정될 수 있거나, 각 타일(6)의 본체(5) 내에 국소적으로 내장된 회로에 의해 조정될 수 있거나, 또는 각 광 분산 엔진(4) 내의 국소 회로 내에서 조정될 수 있다. DC 전압 출력(132)은, 전통적인 천장부착형 시스템에서 이용되는 대형 케이블 및 케이블의 하네스(harness)들을 필요로 하는 일없이 어느 경우에서나, 각 시스템(1) 상의 전도체(7)를 통전시키는 전통적인 케이블로 하드 와이어링되어 있을 수 있거나, 또는 도 3c에 도시된 바와 같이, 현가된 천장부착형 시스템(이러한 소자의 시스템(180) 내의 병렬 전기-전도 현가 소자를 따라서)의 주변 상에 타일소자에만 인가될 수 있거나, 또는 그리드 형상 전달 어레이 내에서 타일 간 방식으로 반송될 수 있다. 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 전력은 소자(7), (181)를 통해서 내장된 전자회로(15)로 제공되어 내포된 각각 소형 광 분산 엔진(4) 혹은 엔진(4)의 그룹을 위해 필요한 전압과 전류 조정을 제공한다. 내장된 전자회로(15)는 타일 기본으로 분산되고, 내장된 광 분산 엔진(4)의 하나 이상의 통합 부분으로서 모든 타일(6)의 본체(5) 내에 단일의 원거리 위치 내에 수용된다.

빌딩의 소정의 영역(특히 크램프되거나 이상하게 생긴 영역)에서, 절연 영역에 가까이 AC 전력을 주행시켜 도 3a 및 도 3b에 기호화되어 있는 바와 같이 AC-대-저전압-DC 변환기를 포함하는 전기함 내에 AC를 종결시키는 것이 더욱 편리할 것이다. 내장된 광 분산 엔진(4)을 포함하는 타일 조명 시스템(1)은 필요에 따라 설치될 수 있고, 저전압 와이어 케이블은 적절한 광 분산 엔진에 직접 라우팅되어 접속될 수 있다. 각 케이블은 하나 이상의 광 분산 엔진(4)에 전력을 공급할 수 있다. 이들 단기 기동 접속은 또한 전통적인 천장부착형 시스템에 이용되는 대형의 케이블 및 케이블의 하네스의 사용을 피한다.

본 발명에 따른 타일 조명 시스템(1)의 어레이 내의 각 타일 시스템(1)에 필요한 전력 스위칭 제어를 제공하는데 적용가능한 주 전력 제어부(예컨대, 도 3a 내지 도 3b에서의 주 제어기(40))의 원리는 상기 도 1c의 개략 회로로 기술되어 있었다. 도 3a 및 도 3b는 사시도에서의 동일 관계를 나타낸다. 개별적인 실체로서 도시되었지만, 주 제어기(40)와 전력 공급원(30)는 실제로 단일 유닛으로서 조합되어 있을 수 있다(또한 이 통합을 알리기 위하여 나란히 예시되어 있다). 기능적으로, 전력 공급원(30)은 천장(혹은 벽) 시스템 내의 모든 광 분산 엔진(4)을 최대 광 출력으로 구동시키기에 적합한 DC 전압 및 전류의 미리 조절된 공급원을 제공한다. 하드 와이어를 통하거나 무선으로 주 제어기(40)에 의한 디지털 명령 세트 방송은 로컬 전력 제어 소자(15)가 이들이 함께 상호접속된 각 광 분산 엔진(및 각 광 분산 엔진의 부분적인 부분)에 적절한 전압(및 전류)를 계량해 낼 수 있게 한다.

대안적으로, 저전압 DC 전력은 주 제어기와는 완전히 독립된 공급원에 의해 공급될 수 있고, 해당 주 제어기로부터 유입되는 신호는 DC 전력 분산 시스템에 용량 결합될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 주 제어기 신호는 AC 전력 시스템에 인가될 수 있고, AC 전력에서 DC 전력으로 변환이 이루어지는 지점 근방에서 AC 시스템에서 DC 시스템으로 브리지될 수 있다. 이러한 접근법에 의해 주 제어기는 조명 시스템을 수용하는 구조체 내에 파워 트레인(power train)을 따라 어디에든 실질적으로 배치될 수 있다.

완성된 조명 시스템에서, 주 제어기는 일반적으로 중앙 통신 노드로서 작용한다. 주 제어기는 그 자체의 정면 패널로부터, 제어기에 직접 접속되거나 혹은 네트워크를 통해서 제어기에 접속된 컴퓨터-기반 어플리케이션으로부터, 개별의 발광 엔진(및 센서)으로부터, 또는 조명 시스템을 수용하는 빌딩 전체를 통해 분산된 리모컨으로부터 입력 및 지령을 수신할 수 있다. 리모컨의 가장 통상적인 형태는 사용자에게 종래의 "라이트 스위치"인 것으로 여겨진다. 주 제어기는 "스위치"로부터 입력을 수신하고, 그 정보를 처리하여 적절한 광 분산 엔진에 부호화된 지령을 전송한다.

도 3a 및 도 3b에서, 주 제어기(40)는 도시된 다른 부품과의 그의 관계를 더욱 명확하게 하기 위하여 천장 그리드 위에 있는 것처럼 도시되어 있다. 단, 상이한 통신 프로토콜이 AC 시스템과 DC 시스템 내에 도입될 수 있었으므로, 프로토콜 트랜슬레이터(protocol translator)는 AC 시스템과 DC 시스템 사이의 가교점에서 필요해질 수 있었다. 또한, 동일한 프로토콜이 AC 환경과 및 DC 환경의 양쪽에서 이용될 수 있었던 것도 가능하다.

주 제어기(40)에 의해 부호화된 정보는, 예를 들어, 각 발광 엔진 유닛에 의해 방출되는 루멘의 수 및 방출된 컬러를 포함한다. 주 제어기(40)는 이어서 전력 공급 그리드에 대한 직접적인 물리적 접속을 통해서 또는 무선 수단에 의해, 이어서 개별의 전력 제어 소자(15)에 이들 전력 제어명령을 방송한다. 각 제어 소자는, 수신된 명령이 그 특정 제어 소자에 대한 것을 의미하는지 판정하고, 적절한 광 분산 엔진(4) 및 그들의 내부 광 이미터에 적절한 전압과 전류를 전송한다.

도 3a 내지 도 3c의 시스템의 특정 예에 부가해서, 주 제어기(40)로부터의 주 제어 신호는 또한 도 3d 및 도 3i에 이하에 더욱 설명되는 것 등과 같이 접속기 소자(9)의 브리지 버전을 통해서 천장 타일 광학 시스템(1)의 하나 이상의 유닛에 하드 와이어 케이블을 이용해서 물리적으로 접속될 수 있다. 이러한 기계적 접속기 실시형태로부터, 제어 신호는 내장된 회로(15)로 소자(181) 내의 시스템 궤적을 따라 직접 통과하고, 이어서 타일에서 타일로 그 방식으로 통과될 수 있다.

대안적으로, 접속기(9)는 소자(181)를 통해 전송되기 전에 필요에 따라 명령들을 트랜스코드(transcode)시키고/시키거나 재패키지화하는 능동 트랜슬레이터 회로를 포함할 수 있다. 이것은 주 제어기에 의해 이용되는 통신 프로토콜이 천장 패널 그리드를 가로질러 이용되는 프로토콜과는 다른 경우일 수 있다. 이처럼 전자적으로 기민한 접속 소자는 주 제어기(40) 상의 안테나 소자(143)에 의해 전송된 무선 주파수(RF)를 감지할 수 있거나, 또는 광학 소자(146)에 의해 투과된 가시광 혹은 적외광을 감지할 수 있다. 이 경우(무선 신호 전송과 유선 신호 전송의 혼합 때문에), 신호의 트랜스코드화 및/또는 재패키지화의 몇몇 형태가 실행되는 것으로 여겨진다. 그러나, 일반적으로, 시스템 복잡성을 저감시키기 위하여 내장된 회로(15)가 주 제어기에 의해 전송된 신호 및 지령을 직접 복호화하고 실행할 수 있는 것이 바람직할 것이다. 주 제어기(40)는 또한 빌딩의 자체의 지능적으로 자동화된 설비 제어 시스템에 의해서 방송되거나 직접 통신되는 데이터 스트림을 수신(및 처리)하는 것도 가능하다. 이러한 데이터는 보다 높은 수준의 전력 관리 및 시간 후 제어 전력을 루틴하게 포함할 것이다. 주 제어기(40)는, 그의 많은 가능한 능력 중에서, 그 자체의 내부 조명 제어 전력을 수행하여 개량시키는 데 이용될 수 있는 각각의 개별의 타일-기반 조명 시스템(1)에 대한 작동 통계 및 이용 이력을 유지하도록 프로그래밍되어 있을 수 있다. 주 제어기는 천장에 내장된 센서로부터 그리고 빌딩 주변의 다른 장소로부터 추가의 통계 결과를 기록하는 것도 가능하고, 상기 센서는 광 레벨, 광 컬러, 움직임, 전력 소비 등과 같은 데이터를 수집한다.

도 3b 내지 도 3c의 예는 산업용 빌딩 용도 및 주거용 빌딩 용도의 양쪽 모두에서 전세계적으로 만연되어 있는 표준형 천장 타일 현가 시스템의 사시도를 예시하고 있고, 이들은 각각 천장의 소위 활용(또는 고압 밀폐) 공간(182) 내에서부터 도시되어 있다. 본 발명에 따라 이용되는 미리 형성된 타일(6)은 전세계적으로 수개의 통상의 예로서 전형적으로 24"×24", 24"×44", 20"×60", 600㎜×600㎜ 및 600㎜×1200㎜의 격자 개공부를 지니는 T-바계 금속 현가 골격에 의존하는 현가된 천장 타일용의 상용 빌딩 시스템 표준을 충족시키도록 만들어져 있다. 몇몇 대표적인 제조사로는 Armstrong, Bailey Metal Products, Ltd., 및 USG를 들 수 있다.

도 3b는 예시적인 T-바형 현가 격자(180)의 대표적인 4×4 부분을 도시하고 있다. 이 예시는 이 유형의 기존의 모든 종래 기술 시스템을 대표하는 것을 의미하며, 예외는 본 발명의 천장부착형 조명 시스템(1)과 함께 이용하기에 적합화되어 있는 점이다. 현가된 천장 지지 시스템(185)은 빌딩의 구조적 천장의 1피트 혹은 2피트 아래쪽에 현가 격자(180)와, 상기 구조적 천장으로부터 현가 격자(180)를 지지하는 수직방향 현가 부재(184)를 포함한다. 이 예시에서는 도시되어 있지 않지만, 벽 고정재(wall anchor)는 전형적으로 현가 격자(180)용의 추가의 기계적 안정성을 제공한다. 현가 격자(180) 내의 정사각형 개공부(186)는 천장 타일(6)의 치수와 정합하도록 만들어진 임의의 길이와 폭 치수를 지닐 수 있지만, 이 경우, 개공부는 특히 통상의 상업 배열인 예를 들어 24"×24" 규모로 되어 있다. 천장 타일 조명 시스템(1)의 개별의 단일 광 분산 엔진 예가 이 예시에서 이용가능한 개공부당 하나 혹은 이용가능한 개공부의 임의의 분획 내에 분포될 수 있다. 각 시스템(1)의 조명은 바닥 아래쪽을 향하여 하향으로 지향되며, 특히 균일한 유효 범위를 제공한다. 2개의 설치된 유닛(1)이 도 3b에 예를 들어 도시되어 있고, 그 중 하나는 그의 설치 과정에 있으며 점선은 그의 삽입 경로를 나타낸다.

도 3c는 현가 격자(180)의 대응하는 단위 셀 내에 설치되는 바와 같은 하나의 천장 타일 조명 시스템 유닛을 도시한 도 3b의 예시적인 현가 격자(180)의 확대도를 제공한다. 그러나, 이 예에서, 천장부착형 조명 시스템(1)은 바닥 아래쪽과 대면하는 발광 개구 측의 위쪽에서부터 현가 격자(180) 내로 삽입된, 본 발명에 따른 시스템(1)의 하나의 형태를 나타내고 있다.

도 3c는 그의 내장된 광 분산 엔진(4)의 내부 시야를 가린 도 3b보다 더욱 미세한 수준의 상세를 도시하고 있다. 고전적인 현가 격자(180)의 T-바 구조는 명백하다.

도 3c의 상세는 또한 현가 격자(180)의 구성요소인 T-바(200)를 더욱 상세히 도시하고 있다. 종래의 시판의 T-바는 T-바(200)로서 예시적으로 구성되어 있고, T-바 측면 부재(202)가 천장 타일(6)의 두계(204)보다 긴 길이(203)인 상태로, 천장 타일 가장자리의 지지 시 물리적 선반, 립(lip) 혹은 면(201)을 제공한다. 이 예에서, 추가의 전기 전도성 소자는 시스템(1) 내의 타일(6)의 대향하는 가장자리 상에 각각 내장된 전기 접속기(9)에 도달하는 것으로 가정되어 있다. 이러한 DC 전압 전달 수단은 도 3e 내지 도 3g에 더욱 상세히 표시되어 있다.

도 3d 내지 도 3j는 물리적 접속기가 현가 시스템 격자 내의 타일 조명 시스템(1) 사이 그리고 각각에 전력 및 전력 제어 명령을 반송하도록 구현될 수 있는 바람직한 몇몇 방식을 개략적으로 예시하고 있다. 얻어지는 전기 전도성 그리드-작업은 모든 구성요소인 천장 타일 조명 시스템(1)의 분산 전기 통신 네트워크의 형성을 구성하는 실질적으로 내장된 회로층을 확립한다. 도 3d 내지 도 3j에서의 예시는 주된 상호접속 수단을 강조하는 것을 의미하며, 완전히 설계된 물리적 접속기로서 의도된 것은 아니다. 더욱 상세한 예는 도 68 내지 도 71에서와 같이 이하에 더욱 제공된다.

개별의 전자 소자의 2차원-어레이 내의 개별적인 전자 소자에의 전력 제공 및 논리 제어는, 수동 어드레싱에 의해서든지 혹은 능동 어드레싱에 의해서든지 간에, 마이크로전자기기(예컨대, LCD 디스플레이 스크린) 분야에서 충분히 확립되어 있다. 본 발명에 적용되는 바와 같은 대규모 어레이 응용에 있어서, 광범위한 허용가능한 어드레싱 선택사양이 이용가능하다. 일반적으로, 이 동일한 목적을 위해 이들을 지지하는 데 이용되는 T-바 현가 부재 자체의 표면을 개질시켜도, 박형의 전기 상호접속 회로의 캐리어로서 기판 혹은 기재로서 천장 타일 표면의 평면 특성을 이용하는 것이 효과적이다. 그러나, 본 발명의 실시는 전기 상호접속의 일체화된 수단으로 제한되는 것은 아니다. 실무는 또는 광 분산 엔진(4)의 평면 시스템에서의 외부 전력 공급원과 모든 광 분산 엔진(4)(또는 타일 상의 광 분산 엔진의 모든 그룹) 간의 직접 점간 배선(point-to-point wiring)을 또 포함할 수 있다. 전력 공급원으로부터 램프까지의 점간 배선은 기존의 오버헤드 천장부착형 조명 시스템에서의 가장 통상적인 전력 전달 수단이다.

도 3d는 브리지 전기 접속기(217), (218)에 의해서 두 인접한 타일 시스템 유닛(215), (216) 사이에 이루어진 전력 상호접속부의 하나의 가능한 일반화된 형태 및 하나의 가능한 T-바형 지지부재(210)의 단면 측면도를 도시하고 있다. 이 예에서, 상기 브리지 접속기는, 전력에 대해서, 도 1c, 도 3a, 도 3b 및 도 3d에서 허용되는 바와 같이, 주 제어기(40)에 의해 별도로 원래 방송되는 디지털 부호화된 전력 제어 신호 및 온-타일 전력 전달용의 매립된 배선 소자(181)들 사이에서 및/또는 예시된 바와 같이 인접한 타일 내에 매립된 온-타일 버스 전력 전도체(7) 사이에서 본 발명의 인접한 단위 간에 고형 접속 브리지를 제공하기 위하여 설치 동안 서로 부착된다. T-바형 지지부재(220)는 많은 전형적인 상업적으로 제조된 단면들 중 하나를 지니고, 이들의 러너 높이(runner height)(203)는 전형적으로 1.5"이며, 이것은 통상 0.75" 두께의 천장 타일(6)의 높이를 초과한다. 접속기(217), (218)는 T-바형 지지부재(220)의 가장 큰 점에 걸쳐서 물리적 브리지를 제공한다. 화살표(206) 내지 (214)는 전력 연속성에 대해서 버스 바(7) 사이와 같은 타일 간 전력 연속성에 대해서건, 한쪽 타일 상의 매립된 배선 소자(181)로부터 다른 쪽 타일 상의 대응하는 매립된 배선 소자(181)까지 디지털 방식으로 부호화된 제어 신호를 통과시키는 데 필요한 다수의 회로 경로에 대해서건 혹은 이들 양쪽 모두에 대해서건 전기 전송 경로를 나타낸다. T-바로 넘어가는 것에 대안적으로, 이들 접속기는 T-바 내의 슬롯을 통해 접속될 수 있었다. 도 3c 및 도 3d의 양쪽 모두에 있어서의 T-바 면 지지부(201)는 제품에 따라 통상 폭이 9/16" 내지 15/16"이다.

도 3e는 도 3d에 도시된 것과 거의 마찬가지 방식이지만 적어도 부분적으로 전기 전도성으로 되도록 변형된 다른 가능한 T-바형 지지부재(221)의 단면 측면도를 나타내고 있다. 본 발명의 이 변형예에 있어서, 전력은 타일 시스템의 목적으로 하는 전기 접촉부(예컨대, 접속기(9))에 의해 각 천장 타일 조명 시스템(1)을 통해서 유인되고 전기적으로 변형된 T-바형 지지 수단(221)은 타일(또는 패널)을 그의 이웃 및 전기 공통 혹은 접지와의 긍극적인 접속부와 접촉한다. (9)와 (222)(및 (223)) 사이에 유지된 신뢰성 있는 전기 접촉부를 확보하기 위하여 추가의 수단이 제공될 수 있다. 로킹 탭, 나사 혹은 전도성 에폭시를 포함하는 기계적 고정 수단이 적용될 수 있다.

하나의 예시된 형태에서, 전력 버스(7)(온-타일 전력 전달을 위하여 도 1a, 도 1b, 도 3a 및 도 3b에서 이미 도시됨)와 전기 접촉하는 전도성 전력 접속기(9)는, 그의 일부가 T-바를 통해서 서로 전기 접촉하는 있는 T-바형 지지 부재(221), (222)의 대응하는 전도성 영역과 물리적(및 전기적) 접촉하도록 천장 타일(6)(도 1a 및 도 1b 참조)의 가장자리를 감싸고 있다. 이렇게 함에 있어서, 전기적 연속성이 도 3e에 도시된 좌측 타일로부터 우측 타일로 배열된다.

따라서, 전기 전송로(206) 내지 (214)는 도 3d에 바로 나타낸 바와 같지만, 하나의 타일에서 그의 이웃으로 상부에 걸쳐 브리지하는 대신에(도 3d에서의 T-바 소자(220)에 의한 것처럼), 이 경우의 전기 전송은 변형된 바 소자(221)의 아래쪽을 가로질러 관통한다. 접속기(9) 및 T-바의 평탄한 접속기(222), (223) 둘레의 타일 랩(wrap)과 마찬가지로 다른 버전에 있어서, 해당 타일은 수 마개(male plug)(버스(97)와의 전기 접촉 시)와 T-바의 암 소켓(female socket)을 지닐 수 있고, 재차 두 대응하는 T-바 접속기(소켓)은 서로 T-바를 관통해서 전기 접촉하고 있다. 두 경우에 있어서, 전기 전송은, 앞에서와 마찬가지로, 저전압 DC 전력의 흐름, 고주파수 디지털 신호의 흐름, 또는 이들 양쪽 모두일 수 있다.

도 3f는 T-바 소자(221)의 두 도전성 측면(222, 223)이 서로 전기적으로 절연되고, 그중 한쪽이 DC 전압 공급원(30)으로부터의 V_dc 출력 라인(132)에 접속되고 다른 쪽이 시스템 접지 라인(133)에 접속된(도 3a에 참조), 도 3e에 대한 간단한 변형예를 도시하고 있다.

도 3g는 도 3f에 도시된 것에 대한 대안적인 실시형태의 개략도이며, 이 경우 평행한 T-바 소자(221)의 현가 시스템(180)에서의 하나 걸른 평행한 T-바 소자(221)는 +V_dc에 접속된 그의 내부 전도체(222), (223)를 지니고, 모든 이웃하는 평행한 T-바 소자(221)는 접지에 접속된 그의 내부 전도체(222), (223)를 지닌다. 이 예에서, 하나 걸른 타일 시스템(215), (216)은 그들의 필요 극성에 있어서 역전되어 있어야만 한다.

도 3e 내지 도 3g에서의 전도체(222), (223)의 L자형 형태는 개념적 예로서 의도된 것뿐이다.

도 3h는 본 발명의 두 인접하는 타일 조명 시스템(215), (216)의 내장된 접속기(9)에 더욱 안정된 상호접속 수단의 일례를 제공하는 도 3e 내지 도 3g의 T-바 소자의 단면도이다. 이하에 더 많은 상세가 예시되는 이 예에서, 망상선이 그어진 층(225), (226)은 T-바(221)에 인가된 전기 절연 코팅을 나타내며, 이 코팅은 몇몇 예로서 절연 도료(예컨대, Krylon™ 등과 같은 아크릴 분사 도료), 접착제°포 플라스틱 막(예컨대, 캅톤(Kapton) 또는 마일라(Mylar) 또는 폴리에스터) 또는 T-바 부재(221)의 전체 외면을 덮는 표면 코팅일 수 있다. 전도성 스트립(227), (228)은 서로 평행하고, 서로 전기적으로 절연되어 있고, 이 예에서 연속적인 절연층(226)에 적용된다. 슬롯(T-바의 수직 부재의 각 측면 상에 하나)(229)은 전도 탭(230)용의 기계적 통로를 허용하도록 T-바 재료(221)를 통해서 도려내지거나 스탬핑(찍어냄)되거나 혹은 완전히 천공되어 있다. 전도 탭(230)은 유도선(231)을 따라 T-바(221)의 슬롯(229)들 내로 삽입되고 나서, 이어서 이 예에서는 하부 전도체(227), (228)와 기밀한 적합화 및 양호한 전기적 접촉을 확실하게 하는 원호(232)에서 꺾이는 접속기(9)의 물리적 연장부이다. 슬롯(229)과 탭(230)의 양쪽 모두의 치수와 형상은 슬롯(229)을 통해 당겨짐에 따라, 더욱 기밀한(예컨대, 간섭) 적합화가 충분히 수행되도록 조정될 수 있다.

이 현가 시스템 지지부재의 길이는 연속 T-바 부재로서 혹은 기계적으로 분리된 구역의 순차적 선으로서 벽에서 벽으로 이어진다. 어느 경우에서나, 전기 전도체(222), (223)는 충분히 전기적으로 연속적이 되도록 조정된다. 현가 시스템의 지지-부재 연장 길이(200)의 일부만이 도 3c에 예시되어 있다. (224)로서 기호화된 플러그를 통한 고전도도(낮은 저항)가 이들을 필요로 하는 상황에서 부가되어 I²R 소산으로 인한 신호(혹은 전력) 손실을 저감시킬 수 있다.

AC 전압에 대한 접근을 간단화하는 수단으로서 타일 현가 시스템 그리드의 소정의 측면을 변형시키는 생각이 각종 종래 기술의 설명에서 이제는 공공 도메인에 나타나고 있다. 시판의 천장 타일 현가 제품은 어느 것도 어떠한 편리한 전기 접근 혹은 목적 있는 전기 연속성 수단도 제공하거나 제공한 것이 알려져 있지 않다.

본 발명의 타일(또는 패널) 시스템(1)은 바람직하게는 저전압 DC를 이용해서 그들의 내장된 광 분산 엔진(4)을 통전하고 제어한다. 이 때문에, 도 3f 내지 도 3h에 예시된 간단한 전도성 변형예가 충분히 생산가능한 해법을 제공할 것이다. 어떠한 외부 배선이나 케이블도 필요하지 않다. 천장 타일 접속기(9)와, 접촉하는 T-바들 상에 있는 대응하는 전도성 표면 간의 전기적 접촉은 충분할 것이다. 상기 소자(9)와 소자(222), (223) 간의 전기 전도성을 확고히 할 필요가 있다면, 스냅-인 특성, 기계적 탭 혹은 전도성 접착제가 추가될 수 있다.

본 발명에 따른 타일 현가 시스템은 세그먼트화된 T-바형 소자의 라인을 통해서 혹은 하나의 연속적인 T-바형 소자를 통해서 양의 DC 전압 및 전지의 교호의 평행 라인을 공급하며, 이는 하나의 벽 면으로부터 대향하는 벽 면까지 도달한다. 구조적 크로스피스들(crosspieces)은 간섭 없이 이들 전기 전도성 채널 내로 절단되어, 전통적인 그리드-형상 현가 시스템 구조를 완결시켜 그들의 강도를 확고히 한다. 추가의 상세는 이하에 제공될 것이다.

도 3i는 인접한 타일 조명 시스템(1) 간의 다른 간단한 T-바형 전기 상호접속 수단, 즉 점퍼 케이블 조립체쌍(233)/(234)의 단면 측면도를 나타낸다. 이 간단한 접근법에 있어서, 전력 전달 소자 및 신호 송신 소자((7), (181) 등)는 전기 부착된 케이블 소자(233), (234)로 종결되어 있다. 케이블 소자(233), (234)는 배선, 유연성 인쇄기판, 평탄한 리본 케이블 혹은 평탄한 굴곡 점퍼일 수 있다. 많은 대중적인 제조사가 있다(예컨대, 수개의 예로서 제공되는 Flexible Circuit Technologies, Tyco Electronics Amp, Molex/Waldom Electronics Corp., JST, 3M, Oki 전기 Cable Co. Inc., 및 Calmont Wire and Cable, Inc.). 타일 시스템(1)의 소자(7) 또는 (181)에 대한 케이블 소자 부착물은 영구적(납땝된 상태로)일 수 있거나 제거가능(블록 접속기(235), (236) 상태로)할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 케이블 소자의 외부 접속기(237), (238)는 수 대응물과 암 대웅물로서 적절하게 합치된다.

도 3i에 예시된 상호접속 수단은 타일 시스템(1) 설치용의 논리적 수순을 시사한다. 타일 시스템(1)은, 본 발명에 따르면, 각각 필요한 외부 접속기 수단(237)(및 (238))을 지니는 적절한 점퍼 케이블(233)(및 (234))로 사전 제작된다. 제1타일 시스템(1)은 아래쪽으로부터 종래의 타일 현가 시스템 개공부 내로 상향 삽입되어, 모든 점퍼 케이블(233), (234)이 이웃하는 비점유된 현가 시스템 개공부 속으로 떨어지는 것을 확실하게 하도록 주의해서 T-바 표면(201)(예를 들어, 도 3e 참조) 상에 안착된다. 설치될 제2의 이웃하는 타일 시스템(1) 상에 있는 대응하는 점퍼 케이블(233)(및 (234)) 및 그들의 연관된 접속기 수단(237)(및 (238))은 미리 설치된 타일 시스템(1) 상의 것들에 부착된다. 이 제2타일 시스템(1)은 이어서 동일 방식으로 그의 인접하는 개공부 속으로 상향 삽입되어, 모든 그의 미부착 점퍼 케이블(233), (234)이 또한 그의 비점유된 이웃하는 개공부 속으로 떨어지는 것을 확실하게 하도록 사전에 주의한다. 이 과정은 모든 타일 개공부가 채워질 때까지 반복된다.

이 상호접속 접근법은, 타일로부터의 케이블이 자(180)를 통해서 아래쪽으로 매달려 있으므로 단일의 (타일) 설치자에 의해 용이하게 관리되어, 이웃하는 격자 개공부 내에 설치되기 전에 이 방식으로 이웃하는 타일에 용이하게 부착될 수 있다.

평면 타일을 위해 지정된 현가 시스템 내의 천장부착형 시스템 개공부를 위하여(즉, 내장된 광 분산 엔진(4)이 없는 것), 본 발명에 따른 이들 평면 타일에는 적어도 2개의 전력 전도체(7) 및 적어도 하나 회로 혹은 전력 수송 소자(181)가 여전히 내장될 수 있다. 다르게는 평면 타일 내에 내장된 이들 소자는 타일에서 타일로의 저손실 전기 접속성을 유지하는 전기 바이패스 소자로서 역할한다. 대안적으로, 도 31의 방법과 양립하는 연장 케이블이 제공될 수 있었다.

도 3j는 천장부착형 조명 시스템(1) 내에 포함되는 각 발광 엔진(4)의 전력 레벨을 조정하는 데 이용되는 디지털 방식으로 부호화된 전력 제어 신호에 적합한 타일간 상호접속성의 무선 형태를 제공하는 본 발명 내의 또 다른 전자 타일간 전기 통신 수단을 나타낸다.

본 발명의 이 상호접속 실시형태에서, 광(적외 혹은 자외광), 무선 주파수 (RF) 혹은 마이크로파(μW) 송수신기(transceiver)(송신) 소자(240)는 내장된 배선(혹은 전력 수송) 소자(181) 상에 장착되어, 천장부착형 시스템(185) 내의 각 타일 시스템(1)의 하나의 가장자리 근방에, 일반적으로 인접한 타일 시스템 (216)의 가장 가까운 가장자리부 상의 매립된 배선 소자(181) 상에 장착된 대응하는 송수신기(수신)소자(241)에 인접하여 장착된다. 본 예를 위하여, 예시된 송수신기는 단지 예시의 목적으로 IR 혹은 가시광에서 광학 주파수 송수신기인 것으로 가정된다. 광학 송신기 소자(240) 및 광학 수신기 소자(241)는 실질적으로 서로 시선 상에 있도록 구성되어, 송신기(240)는 수신기(241)의 개구수 내에서 방송하고, 이들 양쪽 모두는, 대응하는 광학 빔(252)이, T-바(220)의 커다란 측벽과 같은 임의의 기계적 부분에 의해 차단되거나, 그늘지거나 혹은 점유되지 않는 천장 타일 조명 시스템의 T-바 현가 면의 최고 부분(242) 위쪽에서 충분히 높게 장착되어 있다. 대안적으로, T-바가 임의의 규칙적으로 이간된 구멍이나 슬롯을 지닌 경우, 송신기/수신기 쌍은 상기 구멍이나 슬롯을 통해 서로 통신하도록 정렬될 수 있고, 따라서 상기 타일에 대해 낮게 놓일 수 있다.

각 광학 송신기(240)는 하나 이상의 발광 장치(245), 바람직하게는 저전력 가시광 혹은 적외광 발광 다이오드(LED)를 포함한다. 이 경우, 모든 이러한 광학 송신기(240)는 능동 소자(182)의 검토 동안 위에 기재된 방식 중 하나로 충분한 DC 작동 전력과 함께 디지털 방식으로 부호화된 전기 신호(250, 점선)를 수신한다. 디지털 방식으로 부호화된 전기 신호(250)는 주 제어기(40)에 의해 시스템(185) 내에서 모든 타일(또는 타일의 그룹)에 완전한 명령 세트 방송을 나타낸다. 디지털 방식으로 부호화된 전기 신호(250)는 대응하여 부호화된 디지털 광학 빔(252)을 방출하도록 LED(245)를 변조시킨다. 이어서, 디지털 광학 빔(252)의 일부는 인접하는 타일 시스템(216) 상에서 광학 수신기(255)의 입구 개구 내에 수신되고, 해당 광학 수신기(255)는 바람직하게는 포토다이오드 혹은 애벌란시 포토다이오드는(avalanche photodiode)이다. 디지털 광학 신호 빔(252)은, 일단 수신되면, 디지털 신호(260)로서 전자 수신기 부품(241) 내에서 전자적으로 복조되고, 이어서 디지털 신호(261)로서 타일 시스템(216) 상의 전기 회로 소자(181)를 통해서 흐른다. 임의의 트랜스코드화 논점은 능동 소자(182)의 검토 동안 전술한 동일한 방식 중 하나로 취급된다. 이들 디지털 신호(261)는 박형의 타일 시스템(216) 내에 내포된 발광 엔진(4)에 대한 필요한 디지털 작동 명령을 제공한다. 이 방법에 있어서, 하나의 타일 시스템(215)은 글로벌 명령 세트에 대해 원거리 위치된 주 제어기(40)로부터 (261)을 통해서 커다란 그룹의 시스템 와이드 타일 조명 시스템에 전달될 수 있고, (216) 등과 같은 각 타일 시스템은 그 자체의 로컬 명령을 제거(혹은 청취)하고 나서 이웃하는 타일 시스템에 각각 나머지 디지털 명령 세트(혹은 완전한 명령들)을 전달(반복하여) 한다. 이러한 광학 접속 시스템은 현가 격자(180) 내에 수용된 인접한 타일 시스템의 연속하는 행 혹은 연속하는 열을 따라 순차적인 상호접속을 행하도록 쉽게 적용된다.

도 3k는 주 제어기(40)에 의해 고주파수 디지털 전압 신호(263) 방송의 하나의 상징적 표현과 함께 각각 시간의 함수로서 버스 소자(7)로(를 통해서) 외부 전력 공급원(30)에 의해 공급된 두 dc 전압 레벨(262)의 개략적 플롯이다. 이 정황에서, 주 제어기(40)는 라디오 송신기로서 간주될 수 있다. 매 패킷(A, (264) 및 B, (265))은 부호화되고(1 및 0), 그의 헤더에 어드레스 키를 지니며, 모든 수신기는 그 자체의 어드레스 키(혹은 키들)를 수반하는 패킷만을 판독하여 실행한다. 이 상징적 예시에 있어서, 단지 8비트만이 각 패킷-실제 세계 하한 내에 작성된다. 이 부호화 접근법은 훨씬 긴 디지털 스트링을 지원한다. 최상 모드 패킷 길이는 룸 크기, 타일 크기, 발광 엔진의 수(및 짧게 언급되는 색, 디밍 레벨의 수, 광 엔진 당의 독립적으로 제어된 LED의 수와 같은 하위 요소) 등과 같은 논점들을 비롯하여 내포되는 응용에 의존한다. 이러한 과정을 수행하기 위하여, 단지 일반적인 키는 모든 로컬 IC(전력 제어 소자(15) 내) 및 특정 빌딩의 바닥용의 미리 프로그래밍된 셋-업에 관한 수신 중인 IC 내의 로컬 메모리에 저장된 몇몇 "그룹 키"로 구어질 필요가 있다. "그룹 키"는 주로 탠덤하게 작동되는 발광 엔진(4)의 특별히 지정된 그룹을 나타낸다.

40피트×40피트 면적에 걸친 현가된 천장은 20×20 어레이 내의 2피트×2피트 타일을 400개 포함할 것이다. 각 타일이 2개의 광 분산 엔진(그리고 임의의 셋-업 프로그래밍이 없이)을 포함한다면, 총 800개의 순차적인 정보 패킷이 순차로 방송되는 것으로 생각될 수 있었다. 각 비트가 예를 들어 0.1㎳ 길이이고(저성능 시스템의 경우일 수 있음), 예를 들어, 패킷 당 32비트이고 패킷 간의 1㎳ 데드 스페이스인 것으로 가정하면, 각 패킷은 3.2㎳를 점유할 것이다. 800 패킷 및 800 데드 스페이스에 의하면, 모든 광 엔진에 대한 총 전송 시간은 3.36초이다. 이것은 10,000 bits/sec의 디지털 주파수 및 100,000㎐의 아날로그 주파수 응답에 상당한다.

실내에서 라이트를 점등하거나, 지정 디밍을 수행하거나 혹은 주어진 작업 영역에서 태스크 라이트(혹은 태스크 라이트의 그룹)를 활성화시키는 데 3초가 허용되는 것은 아마도 대부분의 사무소 설정치에서 너무 긴 것으로 여겨질 것이다. 그러나, 일단 시스템이 그의 설치 후에 프로그래밍되고, 그룹 어드레스가 시스템 내의 발광 엔진의 대부분에 제공되고(이에 따라, 전체 공간을 어드레스하는 데 필요한 패킷의 수를 저감시킴), 활성화 및 디밍 시간은 현재 실행에 있어서 광 제어 방법에 의해 제공되는 응답보다 빠를 것이다(통상 더욱 빠를 것이다).

물론, 더욱 즐거운 활성화 혹은 디밍 경험이 순차적인 발광 엔진 활성화의 유의한 프로그래밍을 통한 효과를 연장함으로써 달성될 수 있는 시간이 있다. 이러한 효과는 주 제어기를 프로그래밍하는 동안 용이하게 제공된다. 이러한 효과는 정확하게 활성화된 행위를 가능하게 하며, 이것은 즉석에서 일어나거나 혹은 필요한 경우 고의적으로 느리게 일어나는 것처럼 생각된다. 즉, 고의적인 프레-프로그래밍 활성화 지연은 룸에 대한 세정(웨이브와 같은)에서처럼 천장부착형 시스템의 주어진 부분을 가로질러 발광 엔진(4)의 어레이의 순차적인 점화를 가능하게 할 경우 바람직한 것으로 여겨질 수 있었다. 이러한 효과는 투광 광(혹은 집중 광)이 긴 복도의 활성화를 다운시킴에 따라 매력적으로 될 수 있었다.

도 3l 내지 도 3m은 본 발명에 따라 배열되고 주 제어기(40)에 의해 조정된 하나(또는 그 이상)의 천장 타일 조명 시스템(1)(또는 천장 타일 조명 시스템(1)의 그룹)을 포함하는 글로벌 무선 전기 상호접속 통신 시스템(266)을 예시하고 있다. 무선 통신 시스템(266)은, 비교적 깊고 비운집된 개방-공기 활용(또는 고압 밀폐) 공간 혹은 양쪽 모두가 있을 경우, 천장 현가 시스템(185) 내에 포함된 타일 조명 시스템(1)(또는 타일 조명 시스템(1)의 그룹)이 다수 있는 상업용 혹은 산업용 빌딩 상황에서 바람직할 수 있다. 이러한 환경을 위하여, 각 타일 시스템(1)은 주 제어기(40)에 의해 글로벌 전송된 디지털-부호화된 광학(RF 또는 μW) 신호 방송을 감지하고 수집하여 검출하는 것을 목적으로 하여, 매립된 배선 소자(181) 상에 (은폐된) 전력 제어 소자(15)에 접속된(혹은 그 일부를 만드는) 광학, 무선 주파수(RF) 또는 마이크로파(μW) 수신기(270)(예를 들어, 센서 1, 도 1c) 등과 같은 하나 이상의 센서를 포함한다. 주 제어기(40)는 하나 이상의 적절한 광 송신기, 즉, 무선 주파수(RF) 혹은 마이크로파(μW) 요소 및 안테나에 대해서는 (143), 그리고 IR 혹은 가시광에 대해서는 (146) 내지 (147)를 포함하거나 편입하고 있다. 광 송신기(147)는 가시광 광빔(268)을 방출하도록 예시되고, 무선(또는 마이크로파) 송신기(143)는 전자 방사선(269)을 방출하도록 예시되어 있다. 수개의 통신 파장이 동시에 포함(및 활성화)될 수 있는 한편, 최저 비용이 단지 하나의 통신 수단과 파장의 선택과 연관된다. 방송 방사선의 선택시마다. 대응하는 수신기(센서 2)(270)가 각 타일 시스템(1) 상에 배열된다.

도 3l은 주 제어기(40), 글로벌 디지털 제어신호 방사 방송(광학, (268); 또는 RF, (269)) 및 천장 타일 조명 시스템(1)의 보다 큰 그룹 중에 있을 수 있는 하나의 천장 타일 조명 시스템(1)에 부착된 하나의 글로벌 신호 수신기(270) 간의 관계를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 3m은 본 발명에 따라 각각 그들의 타일 본체(5) 내에 하나 이상의 광 분산 엔진(4) 및 하나 이상의 글로벌 신호 수신기(270)를 포함하는 4개의 임의의 상이한 예시적인 타일 시스템 구성(190), (191), (193), (194)에 의해 이 예시에서 나타낸 개별의 타일(또는 패널) 조명 시스템(1)의 그룹의 이면측과 도 3l의 주 제어기(40) 간의 개략적 관계를 도시한 사시도이다. 타일 조명 시스템(190), (191)은 도 1a 및 도 3b 내지 도 3e에 예시된 것과 동등하고, 타일 조명 시스템(193), (194)은 도 1d, 도 2d 내지 도 2e 및 도 3a에 예시된 것과 동등하다.

일반적으로, 본 발명의 실시형태 내에 이용된 광 분산 엔진(4)(도 4a 내지 도 4c)은 개구부의 조도를 조절하기 위하여 영역(도시된 폭(279)) 내에 충분히 크게 되도록 출력 방출 개구부(278)로부터 수집 출력 조명(2)을 발하도록 설계된 유효한 광 분산 광학소자(273)와 조합된 출력 개구부(272)를 지닌 하나 이상의 광 이미터(271)(바람직하게는 LED 광 이미터)로 구성되어 있다. 광 분산 광학소자(273)는 입력 개구부(274), 출력 개구부(279), 및 도 1d 내지 도 1f에 기재된 바와 같이, 빔의 두 직교 자오선(예시된 평면에서 +/-θ₁)에서 각도 범위(122)(+/-θ₁ 및 +/-θ₂)를 지니는 균일하게 분산된 다수의 빔으로 구성된 실질적으로 균일한 분포의 출력 광(103)으로 입력 광(280)을 변환시키고, 의도된 출력 방향(111)(또는 114)에서 엔진(4)을 빠져나가는 투과 광(285)을 안내하는 방식으로 작동하는 입력 개구부(274)로부터 엔진 출력 개구부(278)로 유효 광 수송을 일괄적으로 제공하는 반사(및 굴절) 수단(275)의 배열을 포함한다. 광 이미터(271)와 관련된 광 분산 광학소자(273)는 모두 천장(혹은 벽) 타일의 물리적 단면 내에 실질적으로 적합하도록 충분히 얇게 되어 있다.

도 4a 내지 도 4c는 일정 축척으로 그려지지 않은 광 분산 엔진(4)의 바람직한 세 형태의 일반화된 예를 제공한다. 도 5 내지 도 14는 도 4a 내지 도 4c의 광 분산 엔진 유형이 천장(혹은 벽) 타일(6)의 본체(5) 내에 내장되는 방법의 일반화된 예를 제공한다. 구체예는 이하에 더욱 제공된다.

도 4a는 천장 타일(5)의 본체(5) 혹은 이에 필적하는 빌딩 자재 내에 내장가능한 두께(279)의 광 분산 엔진(4)의 수직으로 적층된 형태를 예시한 측면 단면도이다. 엔진의 출력 개구부(278)는 정사각형(또는 직사각형)이면 (D_γ)(D_χ), 원형이면 πD_γ ²/4 인 그의 표면적으로부터 바깥쪽으로 균일하게 분산된 빔 조명(2)을 방출한다. 광 분산 광학소자(273)의 설계와 그의 일반적으로 표시된 내부 반사·굴절 소자(275)의 동작 때문에, 출력 광(2)은 도시된 자오선에서 각도 θ₁, 도시되지 않은 자오선에서 θ₂로 표현된 각도 범위(122)의 실질적으로 대칭인 빔 내에 유지된다. 출력 광은 광 분산 광학 소자(275)의 내부 설계에 따라서 시스템의 Z-축(112)을 따라 하향(111)으로, 혹은 축(112)에 대해 소정 각도로 경사진 방향(114)으로 투사된다.

광 분산 광학소자(273)의 이 형태의 입력 개구부(274)는 모든 방출된 광(280)을 실질적으로 수광하도록 위치된, 광 이미터(271)의 출력 개구부(272) 바로 아래쪽에 위치되어 있다. 입력 광(280)은 개구(272), (274), (278)를 통해서 순차적으로 통과하고, 이렇게 하면, 광 이미터(271)의 광각 입력 분포로부터 출력 조명(2)으로서 빠져나가는 보다 좁은 각도 빔(285)으로 반사·굴절 소자(275)에 의해 변환된다. 두 대향하는 개구부(272), (274)는 바람직하게는 유사한 치수 dr(281)로 서로(바람직하게는 (272)보다 작지 않은 (274)로) 정렬되고, 유사한 형상(정사각형, 직사각형 혹은 원형)을 지닌다.

광 분산 광학소자(273)의 이 형태의 출력 개구부(278)는 입력 개구부(274) 아래 그리고 해당 개구부와 일직선으로 위치된다. 출력 개구부(278)는 깨끗한 투명창, 산란형 확산자, 렌티큘러형 확산자, 회절형 확산자, 마이크로렌즈의 시트, 마이크로 프리즘의 시트, 다층 반사 편광자 막(예컨대, 3M에 의해 제조된 DBEF™ 혹은 등가물), 나노규모의 와이어 그리드 반사 편광자(예컨대, Agoura Technologies에 의한 PolarBrite 필름) 및 위상 지연막(예를 들어, Nitto Denko에 의해 제조됨)의 하나 이상을 포함할 수 있다. 두 대향하는 개구부(274)(입력) 및 출력(278)(출력)은, 도 4a에 도시된 바와 같이, 바람직하게는 서로 정렬되어 있지만 공통 단면 치수 d_γ(281) 및 D_γ(279)로 표시되는 바와 같이 상이한 크기이다. 광 분산 광학소자(273)의 입력 개구부 및 출력 개구부는 형상이 유사한 것으로 규제되지 않는다(정사각형, 직사각형 혹은 원형일 수 있다). 개구비(D_γ/d_γ)는 도 4a의 단면 자오선에서 N₁/Sin(θ₁)이고, 여기서 N₁은 1 이상의 양수로, 그 값은 광 분산 광학 소자(275)의 내부 설계에 의존한다. 개구비(D_γ/d_γ)는 직교 단면 자오선에서 N₂/Sin(θ₂)이고, 여기서 N₂는 또한 1 이상이다.

N_i = 1이면, 출력 개구부(278)의 조도는 광 이미터(271)의 출력 개구부(272)의 조도와 실질적으로 동일하고, 이것은 빔 방향(114)이 직접적인 인간 시야로부터 차단되거나 멀리 가리킬 때에 본 발명의 소정의 집중조명 응용에만 바람직하다.

1보다 큰 N_i의 값은 볼 수 있는 출력 조도를 엷어지게 함으로써 인간 관찰자에 대한 위험을 저감시킨다. 광 분산 광학소자(275)(이하에 실시예에서 더욱 표시됨)에 대한 바람직한 반사성 설계를 이용하면, 6보다 큰 N_i의 값은 이런 형태의 광 분산 엔진(4)에서 실행가능하다.

이 형태의 수직으로 적층된 광 분산 엔진(4)을 이용하는 본 발명의 타일 조명 시스템(1)의 구체예는 (도 103 내지 도 124에서의 예로 예시된 바와 같이) 이하에 더욱 제공된다.

도 4b 및 도 4c는 천장 타일(6)의 본체(5)(혹은 기타 이에 필적하는 빌딩 자재) 내에 내장가능한 광 분산 엔진(4)의 수평으로 적층된 형태를 예시한 측면 단면도로서, 각각은 도 4a의 수직으로 적층된 형태에 대해 직교 변동되어 있다. 도 4c의 형태는, 특히, 입력 개구부 크기에 대한 출력 개구부 크기의 가장 큰 실제적인 비를 가능하게 함으로써, 출력 개구부 휘도의 엷어짐을 최대화한다.

도 4b는 광 분산 엔진(4)의 수평방향으로 배열된 형태를 예시한 측면 단면도로, 여기서 광 이미터(271)의 출력 개구부(272)로부터의 출력 광(280)은 광 분산 광학소자(273)의 인접한 입력 개구부(274)를 통해 실질적으로 수평인 평균 지향 방향(average pointing direction)(축방향(116))으로 유동한다. 광 분산 광학소자(273)는 두 개의 순차적인 부분, 즉 주행 길이 L1에 의해 규정된 제1부분과 주행 길이 L2=Dγ(279) + 출력 개구부(278)에 의해 규정된 제2부분으로 구성된다. 이 형태의 광 분산 엔진(4)에서, L1은 실질적으로 Dγ보다 크다. 광 분산 광학소자(273)의 제1부분 내에 배치된 반사·굴절 소자(275)는 개구부(274)로부터의 광각을 광 분산 광학소자(273)의 제1부분을 제2부분으로부터 분리하는 중간 개구부(277) 내의 보다 좁은 각 출력 광(285)으로 변화시키도록 배열되어 있고, 이들 두 빔은 수평축(116)에 대해서 평행하다. 변환된 광(285)은 광 분산 광학소자(273)의 제2부분, 즉, 반사 영역(286)으로 입력되고, 이것에 의해 출력 조명(2)으로서 직교 축방향(112)을 따라 빔(287)으로서 방향변화된다. 개구비, 이 형태에서, D_Y/d_Z 및 D_Y/d_Z는 도 4a의 형태에 대해 기재된 것과 실질적으로 동일하다.

도 4c는 광 분산 엔진(4)의 다른 수평방향으로 배열된 형태를 예시한 측면 단면도이다. 이 경우, 광 분산 광학소자(273)의 제2부분의 주행 길이 L2가 제1부분의 주행 길이 L1보다 실질적으로 길뿐만 아니라, 출력 개구부(278)의 견줄만한 크기이다. 도 4b에 바로 도시된 바와 같이, 입력 광(274)은 중개 개구부(277)(광 분산 광학소자(273)의 제1부분을 제2부분과 분리)를 통해 통과하고, 보다 좁은 각도 폭 광빔(285)으로 변환된다. 빔(285)은 이어서 광 분산 광학소자(273)의 연장된 주행 길이 L2 내에 배치된 반사·굴절 소자(275)를 통과한다. 이렇게 함에 따라, 공간적으로 분포된 출력 빔(288)의 순차적 스트림은 빔(285)의 일반적으로 수평 방향과는 실질적으로 다른 방향(혹은 방향들)에서 출력 개구부(278)를 통해 하향으로 추출된다. 출력 빔의 분포에서 각 추출된 출력 빔(103)은 도시된 자오선에서 각도 θ₁으로, 도시되지 않은 자오선에서 θ₂로 표현되는 실질적으로 대칭인 각도 범위(122) 내에 유지된다. 출력 광은 광 분산 광학 소자(275)의 내부 설계에 따라서 시스템의 Z-축(112)을 따라 하향(111)으로, 혹은 축(112)에 대해 소정 각도로 경사진 방향(114)으로 투사된다.

본 발명에 따라서 이용되는 바람직한 광 분산 엔진(4)은 천장 타일(6)의 본체(5) 내에 실질적으로 적합한 충분히 얇은 단면 두께를 지니고, 광 이미터(271)의 대응하는 출력 개구부(272)보다 실질적으로 클 뿐만 아니라 도 4c의 형태에서처럼, 광 이미터의 출력 개구부(271)로 도로 향하는 직접적인 바라보기(혹은 관찰)(view)가 방지되는 출력 개구부(278)를 지닌다.

오늘날 이용가능한 대부분 상업적으로 생산된 고휘도 LED 이미터(271)들의 개구 휘도가 너무 높아 인간이 바라보기에 안전한 것으로 고려되기 어렵기 때문에, 노출된 LED 광 이미터(271)의 직접적인 바라보기를 방지하는 것이 중요하다. 전형적인 LED 광 이미터 출력 개구부 조도는, 노출되었든 렌즈로 덮여있든 간에, 1,000,000 Cd/㎡를 초과하며, 더욱 강력한 상업적 이미터의 몇몇에 대해서는, 40,000,000 Cd/㎡로 높을 수 있다.

이 때문에, 고 루멘 LED 광 이미터(또는 LED 광 이미터의 그룹)가, 도 5 및 도 6의 사시도에 도시된 바와 같이, 바닥 공간 아래쪽 상으로 다운 조명을 제공하는 수단으로서 천장 타일 자재(6)의 본체를 통해서 절단한 접근 구멍 속으로 직접 내장되는 것은 권장되지 않는다. 눈 손상의 위험이 가혹해지고, 오프-각 섬광이 과도해진다.

도 5 및 도 6은, 고휘도 광 이미터가 종래의 천장 타일 자재의 단면 두께 내에 배치되어 있지만, 이미터의 빌딩 휘도로부터의 관찰자 보호를 제공하지 않는 구성으로 그렇게 되는 예이다.

도 5는 예시적으로 9개의 원형 구멍이 형성된 통상의 24"×24" 타일 자재(289)의 바닥 아래쪽으로부터의 사시도로, 각각은, 상책은 아니지만, 개별적으로 구멍(290) 당 하나가 설치된 단지 고휘도 LED 이미터(271)(예를 들어, 돔 렌즈를 구비한 CREE XR-E)를 포함한다. 각 구멍(290)은 바닥 아래쪽에 도달하여 해당 바닥 아래쪽을 조명하게끔 간단한 LED 광 이미터(271)로부터 방출된 광(291)에 대한 충분한 출구를 제공하도록 충분히 크게 되어 있다. 이 상황에서, 관찰자는 그의 눈을 가려 접근 구멍(290)을 통해 보이는 임의의 특정 LED 광 이미터(271)로부터의 임의의 빔(292) 내에 시야의 직선으로부터 경험된 블라인딩 섬광으로부터 그의 눈을 보호한다. 이 간단한 상황에서, 내포된 LED 이미터(271)는 직시형이어서, 그들의 유효한 개구 조도(때로는 휘도라 불림)가 그 결과 실제 이용하기에 너무 높게 되어 버린다.

도 6은 도 5의 타일(289)의 중앙부의 이면측의 전개 사시도를 도시하고 있다. 원통형 플러그(293)는 LED 광 이미터(271)의 장착 패키지를 나타내며, 이 예에서는 6.8㎜ 직경 렌즈 홀더 내에 5㎜ 직경 돔 렌즈(294)를 구비한 CRRE에서 제조된 7㎜×9㎜ XR-E이다. 돔 렌즈(294)는 LED의 1㎜×1㎜ 방출 면의 명확한 관찰을 가능하게 한다. 이 이미터는 그의 정확한 색 및 품질 등급에 따라 약 1와트에서 80 백색 루멘과 100 백색 루멘 사이에서 전달된다.

대응하는 개구 휘도 I는 직경 D(인치)의 원형 방출 개구 면적, 해당 개구 면적을 통과하는 L 루멘 및 +/-θ₁°와 +/-θ₂°의 각도 범위를 지니는 조명빔에 대해서 칼델라/제곱미터(CdV㎡, 혹은 Nits로도 알려짐)로 식 1에 의해 산출된다. X인치×Y인치의 정사각형 개구의 대응하는 조도는 식 2에 의해 부여된다. 식 1 또는 식 2의 사용은 눈으로 보여지는 발광면의 크기와 형상에 따라 좌우된다.

...식 1

...식 2

도 5 내지 도 6의 결함 있는 예에서의 볼 수 있는 휘도는 식 2로 부여되는 바와 같이 약 40,000,000 CdV㎡이며, 이때 X = Y = 1㎜, 그리고 θ₁ = θ₂ = 60° FWHM이다.

이것 및 본 발명의 상업적 조명 실시에서 실제로 고려되는 것들과 같은 결함 있는 예들 간의 경계는 도 7에 도시되어 있다.

도 7은, 이 예에서는 +/-30°의 각도 범위의 빔(고품질의 일반적인 오버헤드 조명 상황에서의 전형적인 사양) 내에서, 조명 기구의 유효 개구를 통해 흐르는 루멘의 수의 함수로서 MNits(multiples of 1 million Cd/㎡)에서의 조명 기구의 개구 휘도의 일반화된 표현을 도시한 식 1 및 2의 해법에 의거한 그래프이다. 마찬가지 표현이 보다 넓거나 보다 좁은 빔에 대해서 만들어질 수 있다. +/-30° 투광조명에 대한 이 표현에서, 각 곡선은 제곱인치로 부여된 특정 조명기구의 (직사각형) 개구 영역(XY)에 상당한다. 각 곡선은 또한 식 Dc = (4XY/π)^0.5에 따른 직경(Dc)을 지니는 등가의 원형 개구의 휘도에 상당한다.

바람직한 범위의 휘도 허용성이 250W 금속 할로겐화물 램프를 이용하는 전형적인 16" 직경 상업적 하이 베이 오버헤드 다운 조명캔(commercial high bay overhead down lighting can)의 평균 조도를 나타내는 점선(296)에 의해 상부측이 둘러싸이고 80W에서 가동되는 전형적인 2'×2' 형광 트로퍼의 평균 휘도를 나타내는 점선(297)에 의해 하부측이 둘러싸인 경계 박스(295)로 일반적으로 예시된다. 점선(298), (299)은 다른 전형적인 상업적인 기준에 상당하고, 구체적으로는, 점선(298)은 80W 형광 관의 피크 표면 휘도에 상당하며, 점선(299)은 75 와트 1050 루멘 5" 백열등 할로겐 PAR 30의 평균 개구 휘도에 상당한다.

도 7에 함축된 관계는 본 발명의 실시형태에 따라서 이용되는 광 분산 엔진용의 상업적으로 유용한 조명 개구가 유효 개구 면적(278)이 약 1제곱 인치 이상, 바람직하게는 약 2제곱인치 이상인 것이라는 것을 나타내고 있다. 1제곱인치 이하의 유효 조명 개구-면적은 적절한 루멘에서도 위험하게 고휘도 레벨을 나타내는 것으로 보인다.

경계 박스(295)로 규정된 것들보다 작은 개구 면적을 지닌 광 분산 엔진은 출력 광빔(2)이 물리적으로 멀리 지향되거나 혹은 인간 관찰자가 밑에서 용이하게 볼 수 없을 때만 최적으로 이용된다.

도 8은 본 발명의 타일 조명 시스템(1)에 따라서, 다른 종래의 타일 자재(6)의 본체(5) 내에 광 분산 엔진(4), 전기 전도체(7), 전기 접속기(9), 전자 회로(15)(센서 소자 및 전력 제어 소자를 포함함) 및 배선 소자(181)(회로로 약칭함)를 내장하기 위한 한 스테이지 공정 수순을 요약한 일반화된 순서도를 제공한다. 이 일련의 공정 스텝들은 타일 조명 시스템(1)의 제작을 완료하도록 차례로 수행된다. 2개의 대안적인 2-스테이지 타일 내장 공정 수순은 도 9 및 도 10의 순서도에 요약되어 있다.

도 9는, 스테이지 A에서 엔진 접속기 판이 완전한 광 분산 엔진 자체 대신에 타일(6) 속으로 내장되고 나서, 제2스테이지 B에서 광 분산 엔진의 광 발생부가 제거가능한 방식으로 내장되는 것을 제외하고, 도 9의 것과 등가인 일반화된 2-스테이지 공정 흐름이다. 이 변형예에 의하면, 광 분산 엔진은 타일(6)의 바닥 측으로부터 추가되고 나서, 장식 베젤의 부착이 이어진다. 이 수순은 오버헤드 타일 현가 시스템으로부터 타일(6)을 제거하거나 혹은 내장된 소자를 분산시킬 필요 없이 임의의 혹은 모든 광 분산 엔진의 용이한 교체를 가능하게 한다.

도 10은 도 9의 흐름과 마찬가지로 다른 일반화된 1-스테이지 공정 흐름을 요약하고 있다. 이 변형예에서, 전도체(7), 접속기(9) 및 베젤은 타일(6)의 이면측에 내장되고, 해당 베젤은 타일의 정면으로부터 적용된 페시아를 임의선택적으로 편입시킨다. 도 9의 흐름도에서처럼, 광 분산 엔진은 매립된 배선 소자(회로) 및 접속기와 마찬가지로, 타일(6)의 이면측으로부터 내장된다.

각 예에서, 박형의 이면측 커버 소자는 전기 차단 및 열 확산 기능을 제공할 수도 있는 광 분산 엔진용의 보호 장벽(도시 생략)으로서 임의선택적으로 추가될 수 있다.

도 9의 일반화된 1-스테이지 타일 시스템 제조 공정 흐름은 다른 종래의 24"×24"×¾" 타일 자재(6)에 대해서 도 11 내지 도 41의 순차적인 예에 의해 더욱 상세히 예시된다. 이 흐름의 제1스텝은 도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이 내장 상세(예컨대, 18, 300, 301, 308 및 309) + 전기적 상호접속 특성부(예컨대, 302, 303, 305, 306, 307, 310, 311 및 312)를 포함하도록 타일을 형성하는 것이다. 이 스텝은 타일 형성 공정 동안 혹은 형성후 공정(스탬핑, 엠보싱, 펀칭, 기계가공, 드릴링 및 성형전 삽입물의 추가로서)에서 일어날 수 있다. 도 13 내지 도 41에 도시된 다음 스텝은 타일(6)의 형성전 특성부에서 즉, 광 분산 엔진(4), DC 전력 전달 버스(7) 및 DC 전력 버스 접속기(304)가 포함되도록 각종 소자를 수동으로(혹은 자동으로) 내장시키는 단계를 포함한다. 이 스텝은 제공된 대응하여 형상화된 내장 슬롯(예컨대, (310) 내지 (312)) 내에 각종 전기 상호접속 회로 소자(유연성 혹은 강성)를 삽입하는 단계를 포함한다. 이 예에서, 매립된 배선 소자(도 3a, 도 3b, 도 3e, 도 3l 및 도 3m의 변형으로서)는 도 24 내지 도 41에 도시된 바와 같이 순차 추가된다.

도 11은 본 발명의 박형의 광 분산 엔진의 내장을 용이하게 하는 내부 구성(301)에 구조화된 공동부(300)를 형성하는 그의 제조 후의 예시적인 타일 자재의 이면측의 사시도를 도시하고 있다. 도 11의 예에서는, 4개의 개별의 광 분산 엔진(4)(도시 생략), DC 전력 전달 버스(7)를 내장(즉, 매립)시키기 위한 슬롯(302), 양성 및 중성 DC 전력 버스 접속기(304)(도시되지 않았지만, 도 1a의 접속기(9)와 유사함)를 내장시키기 위한 오목부(303), 각종 전자회로 소자(15)(도 1a 참조)를 내장시키는 간극 슬롯(305)을 내장시키기 위한 오목부(303), 전기 배선 소자(예컨대, (310) 내지 (312) + 바닥 영역 아래로부터 광 입력 수단(임의선택적)을 제공하는 적어도 하나의 통공(18)을 포함하여 내장된 광 센서(도 1a에 도시됨)에 도달하도록 하는 슬롯, 및 임의선택적으로, 공기 흐름 통로를 허용하는 적어도 하나 통공(308)(구조화된 공동부(300) 당)의 내장을 용이하게 하는 밀착 네스팅 영역(close-fitting nesting areas)(혹은 공동부)가 형성되어 있다.

도 11에 있어서의 기하학적 소자는 광 분산 엔진(4), 전자 기기 및 전기 상호접속부의 내장을 용이하게 하는 특성부의 일례를 나타낸다. 공동부 크기(및 형상)(306), 공동 개구부(개공부)(307) 및 기류 개공부(308) 등과 같은 구조화된 공동부(300) 내의 내부 특성부(301)의 모든 특성들에 대한 구체적인 기하학적 상세, 공간적 위치 및 치수는 광 분산 엔진의 패키지의 크기, 형상 및 기하학적 레이아웃뿐만 아니라, 그의 조명 개구부의 크기, 형상 및 공간적 위치, 그의 히트 싱크의 크기, 형상 및 공간적 위치에 의존한다. 타일(6)의 본체(5) 내의 구조화된 공동부(300)(및 내부 특성부(301)) 내의 공간적 위치(및 개수)도 또한 예술적인 설계에 있어서 개인의 선택에 따라 다양할 수 있다. 이 예에서 표시된 것과는 다른 위치는 오목부(303)에 대해서 채택될 수 있고, 그중 하나는 버스 슬롯(302)의 단부점일 수 있다.

도 12는 도 11의 이면(혹은 상부)으로부터 도시된 예시적인 타일의 정면(혹은 하부 혹은 바닥) 측의 사시도를 도시하고 있다. 엔진 공동부(300) 당 하나의 기류 개공부(308)를 제공하고 있다. 접근 구멍(18)의 바닥측 개공부(309)는 내장된 전자회로(15)(도 1a 참조)와 연관된 내장된 센서로 바닥 아래쪽에서부터 (필요한 경우) 광 결합을 용이하게 하도록 그 표면이 임의선택적으로 반사성인 내부 테이퍼를 지니는 것처럼 도시되어 있다. 내장된 센서는, 예를 들어, 예를 들어, 광 레벨 센서, IR 신호화 센서 및 움직임 센서일 수 있다.

도 13 내지 도 14는, 제조 동안, DC 전력 전달 버스(7)를 사전 제작된 슬롯(302) 속으로 내장시키는 방법 및 예시적인 DC 전력 버스 접속기(304)를 미리 형성된 오목부(303) 내에 내장시키는 방법을 예시한 타일(6)의 이면측으로부터 본 전개 사시도(도 13) 및 조립 사시도(도 14)이다. 이 예에서의 DC 전력 버스 접속기(304)는 수개의 실제적인 전력 상호접속 수단(그중 몇몇은 도 3f 내지 도 3i에 일반적으로 예시되어 있음) 중 하나인 도 3g의 예를 수반한다.

필요한 전기 상호접속성을 제공하는 강성 회로 소자, 유연성(굴곡) 회로 소자, 평탄한 케이블, 와이어 혹은 배선 하네스는 동시에 혹은 광 분산 소자(4)의 내장과 동시에 혹은 그 후에 슬롯(310 내지 312)에 내장된다.

도 15 및 도 16은 두께(313)와 폭(314)이 도 4c에 도시된 단면에 대응하는 본 발명에 따른 일반화된 광 분산 엔진(4) 예의 이면측 사시도(도 15) 및 바닥측 사시도(도 16)를 도시하고 있다. 광 이미터(271)는, 이 경우, 상호접속 회로, 열 추출 수단 및 도시하지 않은 출력 광학소자(렌즈 혹은 반사체)의 필요한 조합과 함께, 도시되지 않은 하나 이상의 LED 이미터를 포함한다. 바람직한 광 이미터(271) 및 광 분산 광학소자(273)에 대한 추가의 상세는 이하에 더욱 제공된다.

광 이미터(271)는 광 분산 광학소자(273) 속에 직접 결합된다. 양의(플러스) 전압이 이미터(271) 상의 양의(양극) 전극(318)에 제공되고, 접지에 대한 경로가 음극 전극(319)을 통해서 제공되는 경우, 전류는 (271) 내에 구성요소인 LED 이미터를 통해서 흐르고, 출력 음극 전극(319)은 광 분산 광학소자(273)의 개구부(317)로부터 도시된 바와 같이 실질적으로 하향으로 흐르며, 이때, 출력 빔(103)은 위에서 설명된 바와 같이 각 자오선에서 계획적으로 제한된 각도 범위(122)(+/-θ₁ 및 +/-θ₂)를 지닌다.

도 15 및 도 16의 기본적인 광 분산 엔진(4)이 구조화된 공동부(300) 내에 내장될 경우, 전극(318), (319)은, 전류 흐름을 제어하는 것을 포함하여, 내장된 전자회로(15)에 전기적으로 라우팅될 필요가 있다. 본 발명의 이 예는, 내장될 4개의 광 분산 엔진의 각각 내의 전류를 제어하는 이 경우에, 내포된 내장된 엔진에 의해 공유되는 타일당 내장된 전자회로(15)가 원거리에 위치되어 있다. 후자의 예에서, 전자회로(15)의 등가 기능성은 그 구조의 일부로서 각 개별의 엔진에 내장된다.

도 17은 본 발명의 각 내장형 광 분산 엔진(4) 내에 내부 LED 광 이미터(271)(또는 광 이미터(271)들)를 원격 통전시켜 제어하기 위한 단순한 조작성 개략 회로를 도시하고 있디. 도 17의 회로는 IC(320)(등가적으로 ASIC(application specific integrated circuit)(320), 혹은 IC(320)의 그룹)가 접속라인(322)을 통해 버스(7) 상에 외부의 DC 공급 전압(321)(+V_dc)과 접속되고 IC(320) 내의 적절한 작동 레벨(예컨대, 5v)로 이 라인 전압을 변환시켜, 센서(S1) 구성요소(324)를 통해서(버스 접속부(325), 라디오 안테나(326) 혹은 도시하지 않은 구성요소인 광 검출기에 의해서든) 주 제어기(40)로부터 전송된 디지털 제어 신호를 감지하여 해석하고, 개별의 전류 제한 부하 저항기(RL)(332)과 직렬 접속된 고전력 전류 제어 소자(330)(파워 MOSFET, 예컨대, 다이오드 보호용의 TO-220 패키지 내의 STMicroelectronics Model STP130NH02L, N-채널 24v, 0.0034w, 120A 스트립 FET로서 도시됨)용의 필요한 DC 전압 신호(328)를 제공하는 것으로 가정되어 있다. MOSFET는 디지털 기동되는 전류 스위치로서 이용되고 있다. 임의선택적으로, 전류 제어 소자(330)는 연산 증폭기일 수 있다. 연산 증폭기가 이용될 경우, IC(320)로부터의 신호(328)는 LED 광 이미터(271)(또는 광 이미터(271)들)를 통해 상기 증폭기로부터 흐르는 출력 전류를 제어하는 아날로그 전압을 제공한다. MOSFET는 간단한 디지털 제어 방식과의 그의 호환성 때문에 전류 제어 소자(330)에 대해서 본 예에서 이용되고, IC(320)에 의해 생성된 많은 가능한 제어 신호(329)들 중 하나는 MOSFET 게이트 라인(G)(334)에 인가된다. MOSFET 소스(S) 단자(335)는 접지 라인(336)에 접속된다. 전류 제한 부하 저항기(332)는 MOSFET 드레인(D) 단자(338)를 상호접속 라인(341)을 통해 광 이미터(271)의 마이너스(음극) 전극(319) 및 LED(340)(혹은 LED(340)의 그룹)의 마이너스(음극) 측에 내부적으로 접속된 전극(319)과 접속하고 있다. LED(340)(혹은 LED(340)의 그룹)의 플러스 측은 광 이미터(271)의 양의 전극(318)을 양 전압 라인(343)를 통해 직접 전력 버스(7)에, 그리고 이에 의해 DC 공급 전압(321)에 혹은 도시된 바와 같이 3개의 단자 전압 조절기(344)를 통해서 접속한다.

LED(340)에 의해 발생된 광(280)의 양은 각 광 엔진에 의해 실제로 생성되는 양이 의도된 사양과 다르게 할 수 있는 다수의 인자에 의존한다. 이 때문에, 도 17의 개략적 회로는 실제적인 전압 조정(혹은 조절) 수단(344)을 제공하므로, 출력 변형량이 광 분산 엔진의 시스템(1) 내의 모든 광 분산 엔진(4)에 걸쳐서 용이하게 균형을 이룰 수 있다. 이것은 균일한 조명 레벨이 커다란 바닥 면적에 대해서 필요하게 되는 경우 본 발명의 오버헤드 투광조명 용도에서 특히 중요하다. 광 엔진 출력차는 LED 품질차(예컨대, 전형적인 작동 전압, 루멘/와트 혹은 양쪽 모두에서의 차이) 때문에 그리고 각 엔진의 전극(318)에서 발전된 실제의 전압(V_dc1)이 서로 상이할 수 있기 때문에 실제로 일어난다. 이들 때문에, 전압 조절 수단(344)은 전압 전달 라인(343)과 양의 LED 전극(318) 사이에 포함된다. 3-단자 이산 아날로그 IC 전압 조절기(345)는 박형이고, 소형이면서 상업적으로 입수가능하다(예컨대, TO-220 패키지 내의 Fairchild Semiconductor Model LM317T 또는 D2-PAK 표면 실장대 내의 LM317D2TXM). 소비자 모델은 또한 특정 요구를 어드레스하도록 설계되어 있을 수 있다. 전체 저항(R_A)의 외부 전위차계(346)는 전극(318)에 바람직한 일정한 전압 레벨을 조정(설정)하는 수동 수단을 제공하도록 편입되어 있다. 전기적으로 제어된 전위차계가 또한 이용될 수 있다. 연관된 밸런스 저항기(347)의 저항치(R_B)는 기준 식 4에 의해 선택되므로, 바람직한 조절된 출력 전압(V_dc1)이 주어진 전위차계 저항(R_A) 및 주어진 공급 전압(V_dc)에 대해서 달성되어, 전위차계(346)를 흐르는 전류(I_A)는 작다(100-uA 정도). 일례로서, V_dc

24vdc이면, V_dc1이 일정 레벨 22vdc, R_B ~ R_A로서 설정된다. 그래서 1000Ω의 전위차계 저항에 대해서, 밸런스 저항기는 또한 약 1000Ω이다. 커패시터(C₁), (C₂)(348, 349)는 각각 약 0.1μf 및 1μf이다(안정성을 증가시키기 위한 것 (348); 응답시간을 향상시키기 위한 것(349)).

...식 4

물리적으로 조정된 전위차계에 대한 대체물로서, IC(320)가 광 분산 엔진(4)의 제조 검정 동안 반입될 프로그래밍가능한 레지스터를 포함하도록(또는 프로그래밍가능한 레지스터를 판독하도록) 설계되어 있는 것이 언급될 필요가 있다. 동작 시, IC(320)는 광 분산 엔진(4)에 대해서 균형 잡힌 발광 휘도를 제공하기 위하여 적절한 전압 레벨을 전압 조절기에 발생시켜 제공하는 레지스터 값을 이용할 것이다.

광 분산 엔진에 국소적으로 가까운 전압 조절기를 이용해서 전압을 단계적으로 다운시키는 것은, (V_DC1)에 대해서 가변 LED 요건을 보상하는 것, 즉, 전력 전달 소자의 가변 전압 강하로 인해, 가변 입력 전압(V_DC)에 대해서 보상하는 것 이외에 다른 기능을 제공할 수 있다. 전력 공급원(30)으로부터 타일까지의 상이한 거리에 의해, 상이한 광 분산 엔진은 전력 공급원의 원래 출력 이하의 양으로 가변하는 상이한 전압, 공통 전기 전도체의 길이당 유한한 저항으로 인한 강하를 입수할 경우가 있을 것이다. 그러나, 24V 전력 공급 라인에 대해서, 전압 범위, 즉, 22.1 내지 24V를 취하고 이들을 모두 22V로 강하시키도록 구성된 전압 조절기는 다양한 전도체 길이 효과를 보상하는 것을 도울 것이다. 이러한 시스템에서, 광 분산 엔진이 지금까지 전력 공급원으로서 1.9V 이상 전송 시 손실되는 한, 길이 변화 효과는 광 분산 엔진 휘도의 변화를 초래하지 않을 것이다. 예를 들어, 18-게이지 와이어는 전형적으로 60피트에서 약 1.9V 강하하므로, 18-게이지 와이어 점간 조명 소자 케이블에의 공급을 이용하고, 전력 공급원의 설정 점 이하인 2V 지점을 설정하면, 케이블은 조명 소자 성능에 현저한 효과 없이도 0피트 내지 60피트 내에서 임의의 길이를 변화시킬 수 있다.

전류 제어 소자로서 MOSFET를 이용하고 그에 인가된 제어 신호(328)를 이용할 경우, 게이트 라인(334)은 작동 전류(I₁)(350)가 LED(340)를 통해 흐르는 것을 허용하거나 또는 작동 전류(I₁)가 흐르는 것을 방지한다. 전류(345)는 전체 직렬 경로 저항(R_T)에서 추정된 공급 전압 (+V_dc1)에 의해 식 3으로서 설정되고, 여기서 전체 직렬 경로 저항은 LED(340)의 직렬 저항(R_LED), MOSFET(330)의 직렬저항(R_FET) 및 부하 저항(R^L1)의 합계이다. 직렬 저항이 낮을수록, LED의 작동 전류가 높아지고, 도한 그의 광 출력 레벨이 커진다. 두 레벨 온-오프 상황에서, Vdc1과 RT는 LED의 최대 허용가능한 전류 및 와트량에 대해서 설정된다.

...식 3

LED 이미터(340)는 신호(328)가 상기 역치 전압 레벨(예컨대, + 5vdc)을 제공하는 한 통과 전류(I₁)를 "온"으로 전환한다. 이 상황에서, LED의 출력 광(280)은, 도 4c에 도시된 바와 같이, 광 분산 광학소자(273) 속으로 흐르고, 이어서 본 발명에 따라 광 분산 엔진(4)으로부터 의도된 조명(즉, 출력 광)(2)을 출력한다. 광 분산 엔진(4)은 (I₁)가 0인 경우 "오프"되고, 이것은 신호(328)가 0vdc를 제공한다(또한 (R_FET)는 무한대에 접근한다).

다수의 LED 작동 전류 레벨(예컨대, I₁ 내지 I_n)은 그의 "온" 상태에서 각 광 분산 엔진(4)에 의해 제공되는 조명을 낮출(혹은 "디밍"시킬) 필요가 있다. 본질적으로 무한 개수의 조명 레벨은 0vdc에서 시간 주기(353)(τ0)에 의해 분리된 시간 기간(352)(τ_v)을 지니는, 도 18에 도시된 바와 같은, +5vdc 제어 펄스(351)의 연속 스트림의 형태로 게이트 라인(334)에 제어 신호(328)를 제공하는 IC(320)와 함께 도 17의 회로를 이용해서 접근가능하다. 인간 시력은 약 72㎐의 주파수에서 교류에 의해 통전된 광원의 플리커(flicker)를 인지하지 못한다. 72㎐의 주파수에서, 일례로서는, (τ_v+τ₀) = 13,889 ㎲에 대응한다. MOSFET의 전환 시간은 충분히 10㎲ 이하이고, 13,000㎲ 시간 규모에서 실질적으로 순간적이다. 레벨(0 내지 1), 펄스 기간(마이크로초) 및 펄스 주파수(PF)(㎐)간의 수학적 관계는 식 5에 의해 부여된다. 초당 펄스의 개수는 간단히 10⁺⁶/τ_v이고, 이때 τ_v는 마이크로초(㎲)로 대입된다. 이것은 PF=72㎐에서 전류 흐름(I₁)을 지니는 그의 최대 허용가능한 조명 레벨의 10%에서 연속적으로 소정의 광 분산 엔진(4)을 작동시키기 위하여, 일례로서, 펄스 스트림(351)이 초당 1,389 ㎲ 기간의 720펄스를 포함한다. 마찬가지로, 50% 디밍 레벨은 동일 PF에서 초당 6945 ㎲ 기간의 144펄스로 달성된다.

...식 5

그러나, 많은 상업용 조명 응용에서, 유한한 수의 디밍 레벨(즉, 디지털 디밍)을 제공할 필요가 있을 뿐이다. 이렇게 하는 한가지 방법은 하나 이상의 MOSFET - 저항기 쌍을 각 광 엔진의 광 이미터(271) 내의 각 LED(340)에 전용시키는 것이다.

도 19는 8레벨의 광 엔진 동작(예컨대, 전체 오프, 전체 온 및 6레벨의 디밍)을 달성하기 위하여 브랜치(355), (356), (357)에서처럼, 3개의 병렬 MOSFET-저항기 소자를 내포하는 디지털 디밍 방법을 예시한 개략 회로이다. 각 소자(또는 회로 브랜치)는 상이한 크기로 된 시리얼 부하저항기(332), (358), (359)(R_L1, R_L2 및 R_L3)를 지니는 동일한 MOSFET를 이용해서 대응해서 상이한 브랜치 전류(350), (360), (361)(I₁, I₂ 및 I₃)를 얻는다. IC(320)는 언제든지 그의 지정된 저전류 제어신호 라인(328), (362), (363) 중 어느 것이 활성화되는지를 판정한다. 이와 같이 해서, 광 분산 엔진(4)은 그의 총 작동 전류가 (I₁)로 만들어질 경우 그의 최대 광 출력 레벨을 제공한다. 이 전체-온 상태는 총 직렬 저항이 가능한 한 최소일 경우에 일어나며, 즉, (R_T1), (R_T2) 및 (R_T3)의 병렬 조합(R_T1||R_T2||R_T3)을 강제로 시키는 브랜치(355), (356), (357)의 병렬 조합은 제어 신호(328), (362), (363)가 동시에 +5vdc일 때 가능해진다. 대응하는 전체-오프 상태는 제어 신호(328), (362), (363)가 동시에 +0vdc이고 총 저항이 무한대에 접근할 때 일어난다.

도 20은, 위에서 소개된 바와 같이, 하나의 가능한 세트의 샘플 저항치 R_T1=15 Ω, R_T2=30 Ω 및 R_T3=45Ω과 R_Ti = R_Li+R_LED+R_FET, i=l, 2, 3을 이용해서 만들어진, 한번에 단지 하나 혹은 2개의 브랜치를 활성화시키는 제어 신호 조합에 의해 가능하게 된 8개의 가능한 엔진 작동 레벨, 즉, 온, 오프 및 6개의 중간 레벨을 요약한 표이다. 이 예에 대해서, 8개의 작동 레벨은 100%, 81.8%, 72.7%, 54.5%, 45.5%, 27.3%, 18.2% 및 0%이고, 이것은 (휘도 진행이 고휘도 LED에 대한 전류 진행보다 덜 직선으로 될 것이지만) 적합한 선형 전류 디밍 진행을 나타낸다.

LED(340)당 병렬 MOSFET 브랜치가 많을수록 가능한 광 디밍의 레벨이 많아진다. 중간 작동 레벨(n₁)의 총 수는 식 6에 따른 병렬 브랜치의 개수(n_B)와 전환 조합수(S_Ci, i= 1, 2, 3, 4, ...(n_B-1))에 의존하며, 이 조합의 수는 반복 없다(예컨대, n_B 브랜치는 한번에 S_Ci로 취해진다). 전체 레벨수는 단순히 2ⁿ 이상이며, 여기서, n은 브랜치의 개수(n_B)이다. 지금까지 3 브랜치를 예로 들면, n₁ = ((3!)/(2!))+((3!)/(2!)) = 6이어서, 8개의 총 레벨을 만들며, 이것은 전체 온, 전체 오프를 포함한다. 그리고, 온 및 오프를 포함하는 전체 레벨 수는 (2)³이다. 4개의 전환가능한 브랜치가 있다면, 해당 총 레벨수는 2⁴=16이다.

...식 6

도 17 혹은 도 19에 도시된 회로(혹은 그들의 기능 등가물)와 연관된 개별의 전자 작동 요소들(예컨대, 320, 324, 344, 355, 356, 357)을 내장하는 선택사양에는 3가지가 있다.

첫번째 선택사양은, 이들이 상호접속되는 원거리 위치된 부품들에 대해서 각 엔진(4)의 양의 전극(318)과 음의 전극(319) 사이에 작동 전류(I_i)를 흐르게 하기 위하여 슬롯(312) 내에 절연된 양 및 음의 전도체 소자를 내장시키는, 타일(6)(예컨대, 도 11)의 이면 측 내에 이들에 대해서 준비된 원거리 공동부(305) 내에 작동 부품들을 모두 포함시키는 것이다. 이 예에서, 광 분산 엔진(4)은, 도 15 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 광 이미터(271)와 광 분산 광학소자(273)의 조합의 것인 그의 가장 간단한 형태이다.

두번째 선택사양은 원거리 장소(305)와 광 분산 엔진 자체 사이에 필요한 작동 요소들을 분할하는 것이다. 이것을 행하는 바람직한 방법 중의 하나는 원거리 공동부(305)(도 11 참조) 내에 저전력 요소들(예컨대, 320, 324)을 모두 포함시키는 한편, 각 내장된 광 분산 엔진(4)(도 21 내지 24 참조)의 각 부분 및 그 안에 보다 고전력 요소들(예컨대, 344, 355, 356, 357)을 국한시키는 것이다. 이 경우, 슬롯(312) 내의 절연된 양 및 음의 전도체 소자는, 이들이 완전 작동 엔진 전력(전형적으로 1 내지 15와트)을 담지하는 것보다 낮은 전압(예컨대, 5vdc)과 보다 낮은 전류(예컨대, 수 마이크로암페어 내지 수 밀리암페어)에서 조정될 수 있다.

도 21은 본 발명의 전압 조정 회로(344) 및 광 분산 엔진(4)과의 조합을 위하여 슬롯형성된 히트 싱크(365)와 함께 고전력 요소(예컨대, 전력 MOSFET 및 직렬 저항기(332)로서 도시된 전압 제어된 전력 스위치(330))를 그룹화하는 하나의 방법을 예시한 개략적 전개 사시도이다. 높이(367)와 폭(368)이 일반적으로 기본적인 광 분산 엔진(4)의 높이(313)와 폭(314)과 정합하는 브랜치 패키지(366)는 게이트 접속기(369)와, 브랜치 접속기(370)(LED(340)의 음극 단자(319) 및 접지 접속기(371)에 버스 연결됨)를 포함한다. 이 예에서, 히트 싱크(365)는 바닥으로부터 천장 타일(6)에(통해서) 공기 통과를 가능하게 하는 한편, 박형 광 분산 엔진(4) 내의 광 이미터(271)의 방열소자 및 패키지(366) 내의 고전력 요소의 양쪽 모두로부터의 열 추출을 용이하게 하는 수직방향 슬롯(혹은 핀(fin))(372)들을 포함한다. 필요에 따라, 기류 허용 핀(372)은 또한 열 추출을 개선시키는 수평 혹은 다른 방식으로 배열될 수도 있다. 또한, 고전류 요소 그룹화의 일부 혹은 전부는, 싱크(365)의 한쪽으로부터 발견물(finds) 내로 열이 흐르도록 하기 위하여, 조명 소자의 다른 쪽들 중 하나에 재위치될 수 있거나, 혹은 보다 높게 승강될 수 있다. 이것은 통공이 타일 아래쪽으로부터 오는 기류를 이용할 수 없었던 실시형태에서 특히 필요하다.

도 21은 도 17의 회로에서처럼 단지 하나의 MOSFET/저항기 시리즈 브랜치(355)를 도시하고 있지만, 도 19의 개략적 회로에 도시된 것들과 같은 다수의 브랜치도 포함될 수 있다.

도 22는 도 21에 도시된 패키지 배열(366) 내에 도 19에 도시된 3개의 전류-전환 브랜치(355, 356, 357)를 그룹화 및 배선화하는 하나의 방법을 예시한 배면 전개 사시도이다.

도 23은 도 22의 미전개도이다.

포함된 소자들에 대해서 이용되는 기본적인 중공 용기(366)는 금속, 세라믹 혹은 플라스틱으로 이루어질 수 있지만, 바람직하게는, 전력 소산 소자(예컨대, 이 예에서 이용되는 TO-220 패키지된 375개의 MOSFET(330))의 각각과 핀부착 히트 싱크(365)(이들 두 도면에는 도시되지 않음) 간에 낮은 열 저항을 제공하도록 금속으로 이루어질 수 있다. 각 MOSFET(330) 상의 3개의 전극은 위에서처럼 게이트(334), 소스(335) 및 드레인(338)이다. 이 3개의 MOSFET는 장착 보스(376)를 이용해서 중공 용기(366)의 내부에 부착되고, 이것은 나사 혹은 패스너(fastener)(또는 나사 혹은 패스너용의 통공)일 수 있다. 각 MOSFET(330)는 용기(366)의 표면에 납땜(혹은 아교접착)될 수도 있다. 전기 버스 소자(377) 및 접촉 특성부(378)는 함께 부하 저항기(332)(358, 359)의 일단부와 함께 MOSFET의 중앙(드레인) 단자(335)를 접속한다. 전기 버스 소자(379)는 부하 저항기(332), (358), (359)의 대향하는 단부를 상호접속하고 이들을 접속 소자(380)를 거쳐서 단자(370)에, 이어서 버스 접속기(374)를 거쳐서 광 분산 엔진(4)의 마이너스 단자(319)에 라우팅한다. 전기 버스 소자(381)와 전기 회로 소자(383)는 서로 전기적으로 분리되고 기능적으로 격리된다. 버스 소자(381)는 3개의 예시적인 MOSFET(330)의 소스 단자(338) 간을 상호접속하고, 이들을 접속 소자(383)를 통해서 용기의 접지 단자(371)에 버스접속한다. 전기 회로 소자(383)는, 이 예에서는, 3개의 전기적으로 격리된 게이트 신호라인(예컨대, 도 19의 (328), (362), (363))을 포함하며, 이들 각각은 각 MOSFET 게이트 단자(334)와 접속기 블록(387) 내의 각 대응하는 접속기 핀(384), (385), (386) 사이의 상호접속 라인에 대응한다.

배선 소자(377), (379), (381), (383)는 인쇄회로기판(PCB), 또는 유연성 회로 리본, 또는 전기 배선의 다른 등가 수단의 전도성 회로일 수 있다. 전류 전환용 MOSFET(330)의 예시적인 그룹, 그들의 연관된 부하 저항기, 그들의 연관된 전기 배선, 그들의 연관된 접속기 및 공통 용기가 서브시스템(388)으로서 일괄적으로 조립되어 있다. 도 23은 조립된 형태를 나타낸다. 이면 커버는 구성 소자를 더욱 보호하고 내장하기 위하여 중공 용기(366)(도시 생략)의 다른 노출된 배면 측에 추가될 수 있다. 해당 이면 커버는 MOSFET에 대한 대안적인 장착면으로서 혹은 회로 소자의 일부 혹은 전부에 대한 기판일 수 있다.

도 24는 위에서 나타낸 두번째 선택사양--내장된 엔진 내에 고전력 전기 소자를 편재화시키는 것을 나타내는 완전한 광 분산 엔진의 전개 사시도이고, 도 25는 그의 종래의 조립된 사시도이다. 이 예에서, 로컬 전류 전환 서브시스템(388)(도 22 내지 도 23에 예시된 것 참조)은 본 발명을 실행함에 있어서 이용하기 위한 광 분산 엔진(4)의 다른 실시형태를 형성하는, 히트 싱크(365)(도 21에 예시된 것 참조), LED 광 이미터 서브시스템(271), 로컬 전압 조절 서브시스템(344)(도 17의 개략도 참조) 및 광 분산 광학소자(273)와 조합된다. 서브시스템(388)은 대안적으로, 서브시스템(388)이 도 24에서 커버하는 싱크의 측면으로부터 싱크(365)의 핀 내로 공기가 흐르는 것을 허용하기 위하여, 슬롯 혹은 구멍과 함께 구성될 수 있거나, 싱크(365)에 대해서 높이 상승될 수 있거나, 혹은 싱크(365), 이미터 패키지(271) 및 광학소자 패키지(273)의 상이한 측면을 따라 뻗을 수 있다.

조절기 서브시스템(344)은 회로(389) 상에 배열되고, 이것은 이 예에서 광 이미터(271) 및 광 분산 광학소자(273)의 공통 이면 측에 부착되어 있다. 전도성 전기 회로 소자(390), (391), (392)는 도 17에 기재된 연관된 전기 상호접속 경로를 제공하되, 상기 소자(390)는 DC 전압 입력에 대한 목표점으로서 역할하고, 소자(392)는 접지 단자(370)를 통해서 시스템의 접지에 따라서 타일 시스템의 내장된 접지 버스에 접속된다. 회로(389) 상에 배열된 전기 부품 소자는 초기에 설명된 바와 같은 전압 조절 MOSFET(345), 커패시터(C1)(348) 및 (C2)(349), 및 그의 중앙 전압 조정 나사를 구비한 소형 전위차계(346)를 포함한다. 부하 저항기(347)(R_B)는 전위차계(346) 뒤에서 이들 도면을 볼 때 은폐되어 있다.

이것은 대량 판매 시장용의 카탈로그 부품을 이용하는 단지 일례에 불과하다. 대량 생산에서, 사용되는 실제의 부품은 크기가 훨씬 작고, (389)와 유사한 단일의 회로 기판층 상에 적합화될 것이다.

DC 입력 전압(V_dc)은 도 17 및 도 19의 개략도에 대해서, 전압 조절기의 입력 단자(343)(및 그의 공통 회로 소자(390))에 인가된다. 입력 단자는 이하에 예시하는 바와 같이 타일의 내장된 전압 전달 버스와의 접촉을 용이하게 하기 위하여 가장 편리한 어느 곳이든지 물리적으로 위치된다. 입력 단자의 형태와 위치는 구체적인 조정기 부품에 대해서 선택된 물리적 레이아웃에 의존하며, 몇몇 예에서는 본 실시예보다 더욱 정교할 수도 있다. 그러나, 이 특정 배열을 위하여, 편리한 위치는 도 25의 회로소자(391) 측에 바로 예로서 도시된 것들과 같이, 전압 조절 MOSFET(345)의 상부 및 회로(389)의 상부면 상에 임의의 기타 등가적으로 접속가능한 공간을 포함한다. 간단한 표면-실장 접속기 브리지(394)는 그의 접촉 면(395)으로부터 전도성 층(390)에 입력 전압을 라우팅한다.

광 분산 엔진(4)의 바닥 아래쪽으로부터의 냉각 기류(396)는 상향 흐름(397)으로서 수직방향 히트 싱크 핀(372)을 통해서 상향으로 통과하여 히트 싱크(365) 및 그에 부착된 전력 소산 구성 부품(388), (271)으로부터 열을 추출한다.

세번째 선택사양은 각각의 광 분산 엔진(4)의 일부 내에 혹은 그 일부로서 또는 그밖에 실질적으로 타일 상에 동일 장소(동일 오목부 혹은 구멍) 내에 저전력 및 고전력의 도 26에서와 마찬가지로 모든 필요한 작동 요소들을 위치시키는 것이다. 이렇게 함으로써, 플러스 작동 전압 및 접지 경로 이외의 모든 필요한 상호접속성이 각 엔진 내에 국소적으로 제공되므로, 어떠한 도전 소자도 엔진의 제어 신호의 전달을 위하여 천장 타일(6)의 슬롯(312) 내에 요구되지 않는다. 추가의 소자(센서, 필요에 따라 전처리 복호화기 및 주 마이크로프로세서)가 회로(389) 상의 미점유된 개방 영역(398) 내에 용이하게 끼워맞춤된다.

물론 이들 세 가지 이외에 다른 선택사양도 있지만, 이들은 밀접하게 관련된 서브세트인 것으로 간주된다. 이것의 일례는 상기 세번째 선택사양에 대한 변형예로, 내장된 광 분산 엔진들 중 하나를 그것이 위치된 타일(6)에 대한 주 엔진으로서 역할시키는 것이다. 이 시나리오에 있어서, 그 타일 상의 다른 엔진은 주 엔진에 전기적으로 상호접속되고, 주 엔진에 대해서 종속 성능을 가능하게 하는 이들 전기적 요소만을 장비한다.

본 발명의 모든 예, 특히 내장된 전자회로(15)(일반적으로 도 1c 참조)로부터 예상되는 전력 제어 기능의 일부분들이 광 발생 소자와 조합되거나 해당 소자에 부착되는 이하의 것들에서, 상기 조합은 광 분산 엔진(4)에 관한 것으로 상정된다. 광 분산 엔진(4)은 DC 전압의 제어된 공급원의 인가 시 출력 광(2)을 제공하며, 이것은 내장된 전자회로(15)의 구성 소자와의 상호접속에 의해서, 이어서 외부 전압 공급원(30)에의 전자회로의 접속을 통해서 입수된다. 전자회로가 광 분산 엔진의 LED 광 이미터 부분(271) 및 광 분산 광학소자(273)의 내장보다 타일(6)의 물리적으로 다른 부분에 내장될 경우, 내장된 전자회로의 구성 부품은 개별적으로 설명된다. 그러나, 전자회로 소자와 광 분산 엔진 소자가 도 24 및 도 25의 예에서처럼 함께 그룹화될 경우, 그 내장된 결과는 빈번하게 광 분산 엔진이라 지칭된다.

도 26은 도 1c, 도 3l 및 도 3m에소 소개된 바와 같은 주 제어기(40)에 의해 일반적으로 전송되는 IR 제어 신호를 수신하여 처리하기 위한 적외(IR) 수신기 소자(399) 및 IC(400)(전에는 (320))의 부가를 예시한, 도 25에 도시된 광 분산 엔진(4)의 사시도이다. IC(400), 예를 들어, 24-핀 ASIC는 디지털 비트 스트림을 회로선(401)을 개재해서 IR 수신기 소자(399)로부터 직접 취급하고, 엔진 입력 전압(Vdc)(예컨대, +24vdc)을 내부적으로 +5vdc로 조절함으로써 통전된다. (주: IC(400)는 IC(320)로 초기에 언급한 것과 기능은 동일하지만, 여기에서는 실제적인 상업적 패키지 스타일로, 이와 같이 해서 이전의 예시에서의 일반적인 표현과 구별된다.) 몇몇 상황에서, IR 수신기 소자(399)와 IC(400) 간에 전처리 IC를 배치시키는 것이 바람직할 수 있다. 어느 경우에나, IC(400)는 제어 중인 엔진에 대해서 정확한 로컬 어드레스를 지니는 디지털 헤더에 응답하고, 그 디지털 명령 세트(또는 워드)를 수신하여, 그 후, 도 23에 도시된 바와 같이, 접속기(387)를 개재해서 3개의 내재 전류 전환 MOSFET(330)의 게이트 단자에 병렬 회로선(402)들 및 접속기 블록(403)을 통해서 대응하는 제어 전압을 출력한다. 하나의 적합한 IR 수신기 소자(399)는 Vishay Semiconductors에서 제조된 모델 TSOP-349이다. 주 제어기(40)에 의한 IR 광 방송은 수신기의 돔 렌즈(404)에 의해 수집되고, 내부 PIN 다이오드에 반송되며, 이때, 이것은 출력 트랜지스터를 포함하는 내부 복조 회로에 변환되어 인가된다.

도 27은 도 26의 예시적인 상호접속부를 명확히 하기 위한 평면도이다. IR 수신기 소자(399)의 중앙 단자는 회로선(405)에 의해 접지 버스(392)에 접속되어 있다. 먼 쪽 단자(406)는 회로선(407)을 통해서 회로선(390)에서 엔진의 입력 전압(Vdc)에 접속된다. 먼 쪽 단자(408)는 복조된 디지털 비트 스트림을 출력하고, 추가의 처리를 위해서 회로선(401)에 의해 IC(400)에 라우팅된다. IC(400)의 해석된 출력이 (402) 내의 병렬 회로선을 통해 흐른다.

도 28은 도 26 내지 도 27의 IR 수신기 소자(399) 및 돔 렌즈(404) 대신에 무선-주파수(RF) 수신기 모듈(409) 및 RF 칩-안테나(410)를 수용하는 광 분산 엔진(4) 실시형태의 사시도이다.

도 29는 도시된 전기 상호접속부를 명확하게 하기 위한 도 28의 평면도를 제공한다. 16-핀 SMD RF 수신기(407)는, ANT-916_CHP와 마찬가지로, 표면실장 안테나(410)와 정합된, Linx Technologies, Inc.에서 제조된 모델 RXM-916-ES-ND과 유사하다. RF 수신기 모듈(409) 및 칩 안테나(410)의 지상 송신범위는 IR 수신기 소자(399)의 것보다 상당히 크며(액 8배의 면적), 비교적 소형의 RF 소자는 여전히 필요에 따라 추가의 전기 구성요소(예컨대, 커패시터 및 저항기)용의 앰플 룸(ample room)과 함께, 회로소자(389)의 미점유된 영역(398)에 용이하게 끼워맞춤된다. 이 예에서, 안테나(410)는 회로선(411)에 의해 수신기 모듈(407)에 접속된다. 접지 접속 라인(412)은 기존의 접지 버스(392)에 라우팅된다. 수신기 모듈의 변조된 비트 스트림 출력은 회로선(413)을 통해서 IC(400)에 접속된다. +5vdc의 조절된 공급원은 IC(400)와 수신기(407)의 적절한 단자 사이의 회로선(414)을 통해서 RF 수신기(407)에 인가된다. 보다 높은 공급 전압(Vdc)은 회로선(415)에 의해 IC(400)에 접속되고, 이때, 이것은 회로선(414)에 대한 출력 서비스로서 제공되는, 5 vdc의 신뢰성 있는 공급원으로서 내부적으로 규모 조정되고 조절된다.

도 30은 층 상에 국한된 주 제어기(40)로부터 제어 신호를 수신하기 위하여 개방 공간(398) 내의 그 층(389) 상에 포함된 모든 작동 부품을 구비한 또 다른 완전히 구성된 광 분산 엔진의 예의 사시도이고, 도 31은 그의 확대 사시도(416)이다. 본 발명의 이 예에서, 전통적인 X-10 통신 프로토콜, 내부 전압 조절 및 전처리 회로가 내부에 구비된 ASIC(400)(또는 IC의 등가 그룹), 저항기(417)(R_C) 및 디커플링 커패시터(418)(C_D)의 DC 버전을 구현하기 위해 3개의 여분의 요소가 배치되어 있다. X-10 프로토콜은 종래의 120 VAC 가정용 배선에 대해서 고주파수 디지털화된 제어 신호 버스트를 전송하는 것을 포함한다. 이 정황에 있어서, X-10 프로토콜은 표준 60㎐ AC 상에 고주파수 AC(예컨대, 120 ㎑)의 1㎳ 버스트의 시리즈로서 디지털화된 메시지(예컨대, 4-비트 워드)를 부여한다. 그 경우의 이진수 "1"은 60㎐ AC 교차점 부근에 들어가는 매 120㎑ 버스트로서 해석되고, 이진수 "0"은 버스트의 매 결여부로서 해석된다. 구체적인 마이크로제어기 복조 회로는 부호화된 AC 신호를 해석하는 데 이용된다. 그러나, 도 30 내지 도 31에 예시된 배열은 AC 시스템보다는 오히려 DC 시스템에 관한 것으로, 보다 간단한 변조 및 복조 수단을 허용한다. 본 발명에 따라서, 주 제어기(40)(도 3l 내지 3m)는 시스템 공급 전압(+V_dc)(도 3k에 소개되어 있음) 상에서 약한 +/-Δv 진폭 변조(419)로서 디지털 워드 방송의 "1" 및 "0"들을 나타내는 디지털 펄스의 스트림을 적용한다. 고주파수 DC 펄스 스트림은 박형 광 분산 엔진(4) 내에 포함된 간단한 용량성 디커플링 요소(417), (418)에 의해 DC 레벨로부터 양호한 형태로 용이하게 추출된다. 양호한 디커플링 품질은 비트 스트림(419) 내의 우세한 펄스폭보다 상당히 짧은 커플러의 RC 시정수(RACD)를 만드는 것을 필요로 한다. 잡음 여과 및 관련된 비교기는 디커플링 과정 동안 일어날 수 있는 소정의 허용가능하지 않은 TTL 펄스 형상을 계수하도록 IC(400)의 전처리 회로 내에 필요에 따라 포함될 수 있다. 주 제어기(40)가 0.1㎳ 디지털 펄스 스트림을 전송하도록 구성된 경우, 예를 들어, 국소 디커플링 저항기(417)는 100Ω이고, 국소 디커플링 커패서터(418)는 0.01μF이며, 내재된 RC 시정수(1㎲)는 펄스 폭보다 100배 짧아(100 ㎲), 최소 펄스 형상 왜곡이 예상된다.

접속기 브리지(394) 및 그의 접촉부(395)로부터의 시스템의 DC 입력 공급 전압(V_dc)은, 전압 조절기 커패시터(349) 직전에, 회로선(390)으로부터 유래되는 회로선(420)에 의해 디커플링 커패시터(418)에 인가된다. 커패시터(418)는 고주파수 전압 변조(422)를 회로선(423)을 통해서 IC(400)에 전달하지만, DC 레벨(V_dc)을 차단한다. 회로선(424)은 라인(420)으로부터 IC(400) 상의 대응하는 입력 단자에 또한 이를 통해 IC 내부 전압 규모조정 및 조절 회로에 라우팅된다. 접지 접속은 회로선에 의해 IC(400)에 제공되며, 이것은 엔진의 접지 버스(392)와 접속된다.

도 15, 도 16 및 도 24 내지 도 31에 예로서 제공된 광 분산 엔진(4)의 어느 것도 도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이 제조된 타일(6) 내에 내장될 수 있다.

도 32 및 도 33은 도 24 내지 도 25의 광 분산 엔진 예의 내장 공정을 예시한 타일(6)의 이면측으로부터 본 전개 사시도(도 32) 및 완성된 사시도(도 33)이다. 이것은, 타일 공동부(305)에 멀리 떨어진 타일의 저전압 제어 소자를 내장(및 중앙 집중화)하고, 이들을 타일(6) 내의 각 개별의 광 분산 엔진(4) 내에 국한된 대응하는 고전력 전환 소자와 접속하는, 전술한 엔진 전력 제어의 두번째 선택사양의 예시이다.

도 34는 내장된 광 분산 엔진(4)들 중 하나의 근방에서 본 발명에 따라 변형된 타일(6)(또는 빌딩 자재 등가물)의 확대된 부분을 도시하고 있다. 예시적인 엔진의 3-단자 게이트 신호 접속기(387)는 이하의 공정 스텝에서 슬롯(312) 내에 내장될 배선과 상호접속하기 위하여 적소에 위치되어 있다. 브리지 접속기(394)는 그 위에 설치될 전압 전달 버스와 접속시키기 위하여 적소에 위치되어 있다. 엔진의 국소 접지 버스 라인(392)은 타일 슬롯(311)에 내장될 타일 접지 라인 버스에 부착하기 위하여 적소에 위치되어 있다.

도 35는, 내포된 타일(6) 내에 형성된 미리 제작된 슬롯 내에 연관된 상호접속 배선이 추가되어 있는 것을 제외하고, 도 34에서와 마찬가지로 예시적으로 내장된 광 분산 엔진(4)의 확대된 부분(427)을 도시하고 있다. 회로 스트립(430), (431)(유연성 혹은 강성 회로, 절연 와이어 혹은 절연 케이블일 수 있음)은 공동부(305)(도시 생략) 내에 원거리 위치된 저전력 명령 수신 요소로부터 디지털 제어 전압을 라우팅하도록 타일 슬롯(312) 내에 내장된다. 본 예에서, 각 회로 스트립(430), (431)은 엔진의 고전력 서브시스템(388)(도 22 내지 25) 내의 각 MOSFET 전류 전환 소자(330)의 게이트 라인 상에 하나씩 총 3개의 개별의 신호라인을 포함한다. 스트립(432)과 접속기(433)를 접속하는 것은 회로 스트립(430)으로부터 접속기(387)로 신호를 라우팅한다. DC 전압 스트랩(434)은 전압 버스(7)과 전기 접촉하는 전극 접속기(436)에 의해 타일 공동부(305)의 슬롯 부분에 내장되고, 이에 의해 엔진의 전압 브리지 소자(394)를 타일의 내장된 DC 전력 버스(7)와 접속한다. 전극 탭(435)은 전압 스트랩(434)에 접속되고, 이에 의해 엔진의 전압 브리지 소자(394)와 접속된다. 연장 스트랩(437)은 이웃하는 광 분산 엔진에 전압 접속부를 라우팅한다. 타일 슬롯(311) 내에 내장된 접지 스트랩 세그먼트(439)는 엔진의 접지 라인(392)을 타일의 접지 버스(도시 생략)와 접속한다.

일반적으로, 전압 브리지 소자(394), 접속 스트립(432), DC 전압 스트랩(434), dc 전압 버스(7) 및 매립된 배선 소자(181)는 전도성 배선, 전도성 스트립 및/또는 기타 종래의 전류의 저저항 도관으로 구성된 온-타일 전력 전송 소자, 혹은 전력 전송 소자의 예이다. 그와 같이, 이들은 타일에의 공급 전력 전달 소자(supply-to-tile power delivery element)로 간주될 수 있다.

도 36은 타일 자재(6) 내에 미리 형성된 공동부(305) 내에 내장시키기 위하여 만들어진 형태(440)로 저전력 전자 제어회로(즉, 도 1c에 예시된 내장된 전자회로(15))의 일례를 나타낸 사시도이다. 이 예에서, (도 28 및 도 29의) ASIC(400), RF 수신기(407) 및 칩 안테나(410)는 공통 원격 회로 소자(441) 상에 조합된다. (도 26 내지 도 27의 IR 수신기 예 및 도 30 내지 도 31의 용량성 디커플러 예가 이 예시를 위해 균등하게 적용가능한 예이다.) 전압 접속 스트랩(442)은 (V_dc)에의 접근을 제공하는 내장된 DC 전력 버스(7)에 회로선(443)을 브리지시킨다. 회로선(443)은 IC(400) 상의 24 단자 중 하나 및 그의 내부 전압 규모조정 및 조절 회로에 (V_dc)를 접속한다. +5vdc의 조절된 공급원은 IC(400)로부터 회로선(444)에 접속되는 단자를 통해서 출력되고, 이것은 RF 수신기(407)의 +5vdc 전압 단자(445)에 라우팅한다. 시스템 접지에의 수신기의 접속은 회로선(446), 전도 브리지(447), 회로 패드(448) 및 접속 탭 및 접속 탭(446)에 의해 가능해진다. 시스템 접지에 대한 IC(400) 접속은 패드(450)를 IC 단자(451)와 접속하는 회로선(449)(도시 생략)을 통해서 이루어진다. 칩 안테나(410)는 회로 패드(452)를 개재해서 RF 수신기(407)에 접속되고, 도 1c의 센서 1의 하나의 기능, 즉, 시스템의 주 제어기(40)에 의해 무선 주파수 제어 신호(예컨대, 도 3l의 (269)) 방송을 검출하는 것을 제공한다. RF 수신기(407)는 이어서 관련된 감지 기능, 즉, 검출된 신호를 복조하고 그것을 벽-형상 디지털 비트 스트림으로서 재조정하는 것을 제공한다. 그 디지털 비트 스트림은 RF 수신기 단자(453)에서 회로선(454)을 따라 IC(400)에 출력된다. IC(400)는 그의 내재하는 광 분산 엔진(4)의 제어를 위해 의도된 이들 명령(또는 디지털 워드)에만 응답하는, 검출된 디지털 비트 스트림을 수신하여 해석하도록 구성되어 있다.

본 발명의 타일 내장 예시를 위하여, 주 제어 명령은 타일 시스템의 4개의 내재하는 광 분산 엔진(4)의 각각으로 향하는 회로선(455) 및 그의 구성 요소인 LED 광 이미터(271)에 접속된 각 엔진의 3개의 국한된 MOSFET 전류 전환 브랜치(도 10의 개략도 참조)를 따라서 12개의 개별의 0 또는 +5vdc 스위치 설정치(수신된 디지털 명령에 따라서)로서 수신되고, 처리되며, 라우팅된다. 3개의 회로선(456)은 타일의 좌측 하부 광 분산 엔진(4)으로 향하고; 3개의 회로선(457)은 우측 하부 엔진으로 향하며; 3개의 회로선(458)은 좌측 상부 엔진으로 향한다. 보다 IC, 상이한 스타일의 IC 패키지 혹은 다수의 IC를 이용함으로써 요구될 수 있는 보다 많은 명령이 처리될 수 있다.

도 37은 타일(6) 내에 미리 형성된 원거리 위치된 내장 공동부(305) 내에 도 36의 저전력 전자 제어 회로(440)의 내장을 예시한 확대된 사시도이다. 도 33에 도시된 바와 같은 도면의 영역은 앞서 미점유된 영역(428)에 대응한다. 제어 회로(440)는 미리 형성된 공동부(305) 속으로 아래쪽으로 밀리고, 이렇게 함에 있어서, 실질적으로 타일(6)의 본체(5) 내에 존재하게 된다. 도 37은 또한 제어 신호 케이블 회로(460), (462)(유연성 회로 스트립 혹은 강성 회로 스트립 혹은 절연 케이블 혹은 절연 와이어일 수 있음), 연관된 케이블 접속기 헤드(463), (464), 그리고 이제는 슬롯(310)을 점유하는 타일의 내부 접지 스트랩(465)의 내장을 예시하고 있다. 상하부 타일 슬롯(312) 내에 내장된 각 케이블 회로 본체(460), (462)은 케이블 회로(462) 내의 케이블 회로(460), (466), (467) 내에 별개의 2개의 회로 부재(430), (431)로 구성되어 있다. 각 회로 부재(430, 431, 466, 467)는 4개의 예시적인 광 분산 엔진의 각각에 분포되어 있는 3개의 예시적인 저레벨 제어 전압에 대응하는 절연된 전압 라인(도시 생략)을 포함한다. 접속기 헤드(463), (464)는 기계적 접촉에 의하든 땜냅에 의하든 혹은 전도성 에폭시에 의하든지 간에 평면 회로선(455)의 그룹과 전기 접촉한다.

도 38 및 도 39는 저전력 제어 소자(440)가 내장된 광 분산 엔진 자체로부터 실질적으로 소정 거리 떨어진 미리 형성된 타일 공동부(305) 내에 원거리 위치되어 있는 경우에 대한 내장 공정을 예시하는 타일 자재(6)의 이면측으로부터 본 사시도이다 이들 도면은, 미리 형성된 타일 공동부(305) 내에 원거리에서 타일의 저전력 제어 소자(440)를 내장(및 중앙 집중화)하고, 타일 자재(6)에 의해 개별적으로 내장되는 각 개별의 광 분산 엔진(4) 내에 국한된 대응하는 고전력 전환소자에 대해서 상기 내장된 배선 부재(460, 462, 465, 437, 470, 471)와 접속하는, 위에 기재된 엔진 전력제어의 두번째 선택사양에 대한 내장 공정을 예시하고 있다.

도 38에는, 4개의 층, 즉, 회로 소자(440)를 구비한 저전력 전자 제어 회로층(476)(보다 잘 보이게 하기 위하여 확대된 규모로 표시됨), 회로 소자(460, 462)와 접지 스트랩(437, 465, 471)을 구비한 제어배선층(478), 2개의 동일한 전압 전달 전도 스트랩(435)을 포함하는 전압 전달층(479) 및 그의 미리 내장된 광 분산 엔진(4), DC 전력 버스(7) 및 전력 버스 접속기(304)를 구비한 타일 기재층(480)이 전개되어 있다

하나의 예시적인 내장 수순이 일례로서 제공된다. 전압 스트랩(434)이 유도선(491) 내지 (493) 및 (494) 내지 (496)을 따라 한번에 하나씩 적소에 하강되어 내장되므로(도 35 참조) 전압 전달층(479)이 천장 타일(6) 내에 내장된다. 이렇게 함으로써, 접속기 블록(436)은 DC 전압 버스(7)와 (라인(491), (494)을 통해서), 그리고 4개의 전압-전달 전극(435)과 전기 접속을 행하고, 이것은 각 광 엔진의 DC 전압 전극(394)과 (라인(492), (493), (495), (496)을 통해서) 전기 접속을 행한다. 접지 스트랩(465) 및 접지 연장부(439), (470)는 유도선(500), (501)을 따라 타일(6) 내의 수용 슬롯(310), (311) 내로 하강되어 내장된다. 두 제어 회로 배선 소자(460), (462)는 유도선(503) 내지 (505)을 따라 천장 타일(6) 내의 그들의 각각의 슬롯(312) 내로 하강되어 내장된다. 접지 스트랩(471)은 유도선(506)을 따라 수용 슬롯(310) 내로 하강되어 내장된다. 그리고, 전력 제어 소자(440)는 유도선(510)을 따라 그의 예시적으로 확대된 시선을 낮춤으로써 접지 스트랩(465)의 수신기 판(409)의 상부에 타일(6)의 공동부 영역(305) 내에 내장된다.

도 39는 적소에 모든 내장된 소자 및 접속부를 구비한 타일(6)의 이면측으로부터 본 도 38의 타일 조명 시스템(1)의 사시도이다.

도 40은, 전술한 내장의 세번째 선택사양에서와 같이, 각 광 분산 엔진(4)의 이면측 상에 내장된 모든 필요한 전력 제어 전자 부품을 지닌, 타일(6)의 이면측으로부터 본 발명에 따른 조명 시스템(1)의 밀접하게 관련된 실시형태의 사시도이다. 이 변형예에 도시된 광 분산 엔진(4)은 도 30 및 도 31에 미리 예시된 것들이며, 여기서, 주 제어기(40)로부터의 신호는 DC 전압 공급원 상에 부여된 고주파 디지털 변조를 샘플링하도록 배열된 로컬 RC 복조 회로(512)에 의해 해석된다. 타일(6)의 본체(5) 내의 원거리 공동부(305) 및 그의 연관된 배선 슬롯이 제거되어 타일의 이면측 상호접속 레이아웃을 단순화하고 있다. 두 예시적인 DC 전압 스트랩(434)이 남아서, 엔진 전압을 4개의 내장된 엔진에 전달하지만, 2개의 새로운 접지 와이서 슬롯(514) 및 2개의 새로운 접지 스트랩(515)(하나가 내장되고 하나가 전개됨)이 추가되어 있다. 접지 접속기 탭(517), (518)은 각 광 분산 엔진(4) 상의 접지 라인(392)과 전기 접속을 행하도록 포함되어 있고, 버스 접속기(520)는 접지측 전압 버스(7)와 전기 접속을 행하도록 포함되어 있다. 스트랩(434), (515) 내에 내재된 병렬 DC 전압 및 접지 회로는 도 3a, 도 3b, 도 3l 및 도 3m에서 예를 들어 위에서 더욱 개략적으로 표시된 간단한 매립된 배선 소자와 유사하다.

두 접지 스트랩(515)은, 개의 광 분산 엔진(4)을 첫번째로 내장한 후, 타일(6)의 본체(5) 내에 미리 형성된 수용 슬롯(514) 내로 유도선(522), (523), (524)을 따라 도 40에 예시된 바와 같이 이들을 하강하여, 내장된다.

도 41은 4개의 내장된 광 분산 엔진(4)(좌측 하부), 그의 전압 접속 스트랩(434), 그의 접지 접속 스트랩(515) 및 그의 내장된 회로(예컨대, 345, 346, 348, 349, 400, 417, 418) 중 하나를 도시한 도 40의 영역(525)의 확대 사시도이다. 이 확대도는 도 35에 미리 도시된 것과 유사하지만, 엔진과 함께 복조 전력 제어 소자의 내포와, 더욱 간단한 접지 스트랩(515)의 내장을 표시하고 있다. 이 예에서, 복조된 게이트 제어 신호는 IC(400)로부터 제어 회로(528)를 따라 접속기(378)를 통해 밑에 있는 내장된 MOSFET 전류 전환 브랜치에 전송된다.

이와 같이 해서, 본 발명의 광 분산 엔진(4)을 내장하는 공정은 타일(6)의 이면측으로부터 전체적으로 명백해지도록 예시되어 있다. 몇몇 경우에, 도 9의 공정 순서도에서 기재된 2-스테이지 타일 내장 공정에서와 마찬가지로, 타일(6)의 이면측으로부터 엔진의 전자 섀시판(530)만을 내장시키고, 나머지 광 분산 엔진 부분(271), (273)은 타일(6)의 반대(바닥) 측으로부터 내장되는 것이 바람직하다.

도 42는 모든 엔진의 저전력 전자 제어 부품을 유지하도록 구성된, 본 발명에 따른 2-부분 내장가능한 광 분산 엔진(4)의 예시적인 섀시판(530) 부분의 평면도이다. 섀시판(530)은 타일(6)의 이면측 내로 내장되어, 타일(6)의 반대(바닥) 측으로부터 내장된 엔진의 광 발생 부분에 대한 기계적 부착 수단(도시 생략)을 포함한다. 도 42에 도시된 바와 같은 버전은 도 41의 1-부분 엔진 레이아웃에 예시적으로 표시된 바와 같은 소자를 실질적으로 이용한다. 타일 내장용의 기계적 지지는 섀시 프레임(532)에 의해 제공되며, 이 프레임은 도 30 및 도 31(및 대안적으로 도 24, 도 25, 도 27, 도 28 및 도 29)에 도시된 바와 같이 회로(389)와 유사한 부착된 회로층(534)을 포함한다. 회로층(534)은 전압 조절 소자(345), (346), (347)(은폐됨) 및 (348), 제어 신호 복조 수단(RC 소자(417), (418) + IC(400)), DC 전압 접속-브리지(394), (LED) 광 이미터 전극 접속기(394), 게이트 제어 회로(528), 그의 연관된 3-핀 접속기 블록(535), 접지 라인(394) 및 접지 접속기(537)를 포함한다.

도 43은 이 예시적인 2-부분 광 분산 엔진(4)의 양쪽 부분, 즉, 도 42의 전자 섀시판(530)과 고전력 광 분배 부분(540)(도 24 및 도 25에 이미 예시된 바와 같은 부분(373), (271), (273)을 포함함) 사이의 작업 관계를 도시한 전개 사시도이다. 두 장착 나사(542, 543) 및 두 대응하는 오목한 통공(544, 545)은 섀시판(530)의 아래쪽에 두 대응하는 부착 구멍(546), (547)(모두 은폐됨)을 통해서 이 변형예의 두 부분을 함께 결합하는 수단으로서 광 이미터 부분(271)에 부가된다. 제어 전압은 접속기 블록(535)을 통해 게이트 제어 회로(528)에 의해 반송되고, 대응하는 접속기 블록(550) 및 그의 접속기 핀(552)에 의해 고전력 전류 전환 모듈(388)에 라우팅되며, 이들 핀은 2개의 엔진 절반부가 유도선(555), (559)을 따라 함께 도착함에 따라 접속기 블록(535) 속으로 슬라이딩한다. LED 광 이미터(271)의 양의 전극 단자(560)는 두 소자가 유도선(557)을 따라 함께 도달함에 따라 섀시판(530) 상의 전압 조절 요소로부터 양의 출력 접속기(374)와 양호한 전기 접속을 이룬다. 시스템 접지에의 접근은 접속기 핀(568) 및 그의 맞물림 접속 소자(537) 그리고 타일 시스템의 접지 버스에의 그의 외부 접속에 의해 제공된다.

도 44는 두 절반 부분(540), (530)이 부착된 도 43의 2-부분 광 분산 엔진(4)의 이면측 사시도를 도시하고 있다.

도 45는 도 43 및 도 44의 2-부분 광 분산 엔진(4)의 바닥측 사시도를 도시하고 있다. 도 45는 도 22 내지 도 23의 예를 통해 더욱 상세히 예시된, 고전력 전류 제어 소자(388)의 노출된 이면측으로부터 이 사시도를 더욱 도시하고 있다.

제한된 각도 범위(예시된 자오선에서 +/-θ₁; 직교 자오선에서 +/-θ₂)를 지니는 다수의 광빔(103)은 전압 공급원(570) 및 접지(572)에 대한 경로가 도 43에 도시된 바와 같은 섀시판(530) 상의 대응하는 접촉점에 제공될 경우, 광 분산 광학소자(273)에 의해 가장자리 경계부(316) 내에서 개구부(317) 위에 균등하게 분포된다.

이 대안적인 2-스테이지 타일 시스템 제조 공정에서의 제1스텝은 도 11 내지 12에 도시된 것과 유사하지만, 본 발명의 이 변형예의 2-부분 엔진에 의해 요구되는 대응하는 내장 상세 및 상호접속 특성부를 포함하는 것인 예시적인 24"×24" 타일(6)을 형성하는 것이다. 상기 도 9 및 도 11 내지 도 41에 예시된 1-스테이지 제조공정 흐름과 마찬가지로, 이 타일 형성 스텝은 타일 형성 공정 동안 혹은 형성후 공정으로서(스탬핑, 엠보싱, 펀칭, 기계가공, 드릴링 및 성형전 삽입물의 추가로서) 일어날 수 있다.

도 46은 도 43 내지 도 45에 도시된 바와 같이, 4개의 전자 섀시판(530)의 편입을 예시하는 이 예에서 두-부분 이면측 내장 공정을 용이하게 하는 내부 특징부(581)에 형성된 구조화된 내장 공동부(580) 지닌 그의 제조 후의 예시적인 타일 자재의 이면측의 사시도이다. 도 46의 사시도는, 도 40에 이미 설명된 바와 같이, (515)와 유사한 상호접속 접지 스트랩 및 (434)와 유사한 상호접속 전압 스트랩의 편입을 용이하게 하는 내장용 슬롯(583), (585)의 제조를 도시하고 있다. 원거리 위치된 전자기기(위의 예 참조)를 내장하기 위한 임의선택적 공동부 및 광학 신호가 바닥 공간 아래로부터 타일(6)을 통해 통과할 수 있게 하는 임의선택적 통공(18)을 나타내는 전력 버스 접속기(304), (305)에 대해서는 (303), DC 전력 전달 버스(7)에 대해서는 (302)로서 도 11에 도시된 바와 같이 추가의 슬롯 및 특성부가 제공된다.

도 47은 도 9의 2-스테이지 타일 제조 공정 동안 수행되는 바와 같은, 이면측 내장 스텝의 제1시리즈를 예시한 전개 사시도이다. 도 46의 미리 형성된 타일(6)에 미리 도시된 임의선택적 상호접속 슬롯(305), (18)이 도 47의 본 실시예를 더욱 적합하게 하도록 (588)로서 간략화(및/또는 제거)되어 있다. DC 전력 버스(7) 및 전력 접속기(304)는 도 13 내지 도 14에서 초기에 예시된 바와 같이 먼저 내장되어 이와 같이 도시되어 있다. 그 후, 예시적인 4개의 전자 섀시판(530)의 각각은 도시된 바와 같이 각각의 유도선(590) 내지 (597)을 따라 각각 내장용 공동부(580)를 내에 그 목적을 위해 제공된 그들의 대응하는 입수용 구조체(581)에 확고하게 내장되어 있다. 이 예시에서의 전자 섀시판(530)은 상징적으로 도시되어 있다. 함축된 상세를 더욱 분석하기 위하여, 도 43 내지 도 45에 확대된 예시가 도시되어 있다.

임의선택적으로, 하나의 별도의 유닛으로 함께 부착되어 있는 전체의 광 분산 엔진(4), 섀시판(530) 및 고전력 광 분산부(540)는 이 대안예에 적합한 공급 상황을 위하여 표시된 방식으로 이면측으로부터 내장될 수 있다. 2-부분 광 분산 엔진(4)의 이점은, 그럼에도 불구하고, 천장 타일 그리드 위쪽 혹은 벽 타일 설치 뒤에 작업할 필요없이, 본 발명의 임의의 그렇게 제조된 타일 조명 시스템(1)의 고전력 광 분산 부(540)의 제거, 대체, 교환 혹은 수선을 용이하게 할 수 있는 바와 같이 유지된다.

도 48은 완전히 내장된 전자 섀시판(530) 및 도 9의 2-스테이지 타일 제조 공정에서의 이면측 내장 스텝의 제2세트를 도시한, 도 47의 것과 유사한 전개 사시도이다. 이 예에서 사용되는 전자 섀시판(530)(도 42 내지 도 44 참조)은 공급된 DC 전압 상에 중첩되는 디지털 광 이미터 제어 신호를 추출하는 간단한 RC-형 복조 회로를 포함한다(도 30 내지 도 31의 확대된 버전 참조). 마찬가지로, 도 26 내지 도 29의 복조 방법은 상이한 복조 수단(RP 및 IR)을 이용해서 동일한 결과를 얻고 있다. DC 전력은 DC 전압의 외부 공급원 및 시스템 접지에 접속된 내장형 배선 스트랩(600), (602)을 통해 각 전자 섀시판(530)에 인가된다. 전개된 DC 전압 스트랩(600)은 유도선(605) 내지 (608)을 통해 타일(6)의 본체(5) 내에 내장되는 한편, 전개된 접지 접근 스트랩(602)은 유도선(610) 내지 (612)을 통해 내장된다. 전기 접촉은 접속기 탭(615)을 이용해서 전압 전달 버스(7)에 그리고 접속기 탭(617)을 이용해서 전자 섀시판(530)에 전압 스트랩(600)에 의해 행해진다. 전기 접촉은 접속기 탭(620)을 이용해서 접지 측 전압 전달 버스(7)(우측)에 그리고 접속기(622)를 이용해서 각 전자회로 판(530) 상의 접지 라인에 접지 스트랩(602)에 의해 행해진다.

도 49는 내포된 소형 부분 크기 때문에 도 48에서 명확히 보이지 않는 내재된 내장 상세를 명확히 하기 위한 이면측 확대 사시도이다. 이 예에서의 점선 영역(625)은 약 3"×4" 면적을 커버하고, 이것은 예시적인 타일의 24"×24" 표면적의 작은 분획이다. 도시된 모든 소자는 이미 설명되어 있지만, 다만, (630)은 여전히 내장되어 부착될 상대 고전력 광 분산 부분(540)의 히트 싱크 핀(372)을 통해 공기의 통과를 허용하는 전자 섀시판(530)을 지칭한다.

도 50은 광 분산 엔진(4)의 고전력 광 분산 부분(540)을 내장하는 공정을 도시한 도 48 바닥 아래쪽으로부터 보아서 도 48의 타일 조명 시스템(1)의 전개사시도이다. 이 예시에서, 3개의 고전력 광 분산 부분(540)은 앞서 내장된 전자 섀시판(530)에 사전 부착에 의해 내장되어 있다. 제4의 광 분산 부분(540)은 그의 내장 및 부착 직전에 전개된 영역(635)(점선) 내에 도시되어 있다. 이 광 분산 부분(540)은 유도선(636), (637), (638)을 따라 위쪽으로 구조화된 공동부(580)(도 46 참조) 내로 올라간다. 부분(540)의 부분(530)에 대한 물리적인 부착에 부가해서, 부분(540)에의 상호접속 소자는 부분(530) 상의 상대 상호접속 소자와 맞물리므로, 수개의 전기 상호접속도 행해진다. 부착 나사(542), (543) 및 섀시판(530) 내에서의 그들의 두 부착 구멍(642)이 예를 들어 도시되어 있다(예컨대, 4-40 소켓 헤드 캡 나사, 14㎜ 팁-투-테일(tip-to-tail), 2.85㎜ 통공). 기계적인 부착의 다른 수단은 스프링 클립을 이용한다.

도 51은 더욱 시각적인 명확화를 위하여 기재된 내장 및 상호접속 상세를 나타낸, 도 50의 사시도에 도시된 바와 같은 전개된 영역(635)의 확대도이다. 확대부분(635)은 섀시판(530) 상의 DC 전력 접속기(374), 부착 구멍(642) 내의 삽입 동안 나사(543)가 주행하는 유도선(643), 고전력 전환 소자(388) 상의 게이트 제어 전압 접속기 핀(552) 및 접속기 블록(550), 및 섀시판(530) 상의 접지 접속 리셉터클(537)을 도시하고 있다. 소자(540)와 (530) 간의 부착에 대한 추가의 상세는 섀시판(530) 상의 상대 접속 리셉터클(535) 속으로 라우팅하는 접속 핀(552)에 의해 취해지는 경로를 수반하는 유도선(555), 및 접지 접속 리셉터클(537)과 맞물리는 부분(540) 상에 접지 접속 핀(568)에 의해 수반되는 유도선(557)을 포함하여 도 43에 도시되어 있었다. 단, 나사형 패스너가 설명된 실시형태에 도시되어 있는 모든 경우에 있어서, 스냅형 패스너가 동등하게 역할할 수 있었다.

도 52는, 이 예에서는 광 분산 광학소자(273) 상의 개구 경계부(361)의 크기와 일반적으로 정합하는 조명 개구부(654) 및 기류 슬롯(652)을 지닌 장식 커버판 혹은 페시아(650)의 천장 타일(6)의 본체(5) 내로 내장하는 것을 예시하고 있는 것을 제외하고, 도 50에 도시된 것과 유사한 바닥측 사시도이다. 조명 개구부(654)는 공기, 깨끗한 플라스틱(혹은 유리) 시트, 혹은 렌티큘러 렌즈 시트, 마이크로렌즈 시트, 광산란 헤이즈를 지닌 시트, 회절성 확산자 시트, 홀로그래픽 확산자 시트, 반사형 편광자 시트, 입체 확산자 시트, 표면 확산자 시트, 텍스처화된 확산자 시트 혹은 블랙-매트릭스 마이크로렌즈(비드화) 시트 등과 같은 하나 이상의 광 확산 시트의 세트(예컨대, 적층체)를 추가로 포함할 수 있다. 페시아(650)는 상세히 전개된 (660)에 도시된 바와 같이 유도선(656), (657), (658)을 따라 천장 타일(6)의 본체(5) 내에 내장된다. 페시아(650)의 이면측은 천장 타일(6)에 푸시 핀을 이용하거나, 스프링 클립을 이용하거나, 타일 공동부(580)의 경계부와의 프레스-피트에 의하거나, 그의 상세한 구조체(581)을 이용해서(도 46 참조) 부착될 수 있거나, 혹은 광 분산 부분(540) 상에 제공된 기계적 부착 특성부에 부착될 수도 있다.

도 53은 조명 개구부(654) 내에 2개의 직교 배향된 렌티큘러 렌즈 막 시트(664, (666)를 포함하는 예시적인 페시아(650)(또는 커버 판)의 이면측의 전개 사시도를 도시하고 있다. 이 예에서, 렌티큘러 막 시트(664), (666)는, 예를 들어, 도 45에 있어서 도시된 바와 같은 광 분산 엔진(4)의 개구부(317)로부터 나가는 광(2)으로 퍼지는 추가의 각도의 특정 도 및 그의 각도 범위(122)를 제공하도록, 서로 직교하는 그들의 렌티큘 축(668), (670) 및 도시된 바와 같이 바닥 아래쪽으로부터 멀리 대면하는 그들의 렌티큘 정점을 이용해서 배열되어 있다. 렌티큘러 렌즈 막 시트(664), (666)는 프레-다이-컷 필름시트로서 혹은 조립전 프레임(도시 생략)으로서 유도선(672), (673), (674)을 따라 도시된 바와 같이 이면측으로부터 페시아의 조명 개구부(654) 내로 조립된다. 어느 방식에서나, 막(혹은 그들의 프레임)은 페시아 면(676)에 그들의 가장자리를 따라 접착제로 접착(혹은 아교접착)되어 있다. 도 53에 도시된 바와 같은 두 막 시트가 있는 경우에, 해당 막 시트는 함께 미리 접합되어 있을 수 있다. 접착의 예시적인 지점은 그들의 모서리(예컨대, 678)의 하나(혹은 그 이상)일 수 있었다. 아교접착에 대해서는 대안적으로, 막이 페시아(650)와 맞물려 프레임과 페시아 사이의 막(들)을 포획하는 제2맞물림 프레임에 의해, 혹은 손으로 혹은 공구로 막을 안팎으로 슬라이드될 수 있게 허용하는 페시아(650)의 이면측 상에 작은 유지 특성부(홈 혹은 매달린 탭)의 첨가에 의해 기계적으로 포획될 수 있지만, 페시아가 취급되거나, 설치되거나 미설치되는 동안 막을 유지한다.

도 54는 조립 후 도 53에서의 예시적인 페시아(650)의 최종 배열의 사시도를 도시하고 있다. 본 발명에 따른 타일 조명 시스템(1)의 사용자는, 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 기재된 바와 같이, 페시아(650)를 그의 타일 공동부(580)로부터 간단히 제거하여, 상이한 각도 확산 효과를 지니는 포함된 막(680)의 다른 세트를 지니는 다른 페시아(650)를 재설치함으로써 조명 개구부의 어느 하나, 임의의 그룹 혹은 모두의 조명 패턴을 변화시킬 수 있다. 몇몇 응용에 있어서, (664), (666)과 같은 각도 변화막은 페시아(650)의 일부로서보다는 오히려 광 분산 엔진(4)의 일부로서 설치되는 것이 바람직할 수 있고, 또한 대신에 다른 출력 막(680)을 지닐 수도 있다.

도 55는 바닥 공간(685) 아래쪽으로부터 본 도 52의 완전히 내장된 타일 조명 시스템(1)의 사시도이다. 임의선택적 슬롯(652)은 주위 대류 기류(396)(도 25 참조)가 타일(6)과 바닥 아래쪽 사이의 공간(685)으로부터 4개의 내장된 광 분산 엔진(4)(및 그들의 열 추출 핀(372))을 통해 활용(또는 고압 밀폐) 공간(686) 위아래로 통과할 수 있게 한다. 특성부(683)는 IR 센서 정보용(예컨대, 광 레벨 센서 신호 전달용, 움직임 센서 신호 전달용 및/또는 원거리 전력 전환 신호 전달용) 바닥 공간(685)으로부터 임의선택적 통과 수단을 제공하기 위하여 (18)(도 11 내지 도 14 참조)에 대한 변형예이다.

도 56은 바닥 공간(685) 아래쪽으로부터 본 도 40의 완전히 내장된 타일 조명 시스템(1)의 사시도이다. 타일(6)의 본체(5) 내에 있는 임의선택적 바닥 측 슬롯(308)은 주위 대류 기류(396)(도 25 참조)가 타일(6)과 바닥 아래쪽 사이의 공간(685)으로부터 4개의 내장된 광 분산 엔진(4)(및 그들의 열 추출 핀(372))을 통해 활용(또는 고압 밀폐) 공간(686) 위아래로 통과할 수 있게 한다. 특성부(309)는 IR 센서 정보용(예컨대, 광 레벨 센서 신호 전달용, 움직임 센서 신호 전달용 및/또는 원거리 전력 전환 신호 전달용) 바닥 공간(685)으로부터 상이한 임의선택적 통과 수단을 제공하기 위하여 통공(18)(도 11 내지 도 14 참조)의 바닥측 개공부이다. 내장된 엔진당 하나씩인 개구 커버 시트(690) 내지 (693)는 특히 내장된 광 분산 엔진(4)이 벗어나 위치되는 각도 범위(122), (123)(도 1f, 도 4a 내지 도 4b 및 도 16에서와 같은 θ₁ 및 θ₂)를 변경시키는 도 53 내지 도 54에 있어서 위에서 설명된 바와 같은 광 확산 혹은 방산 매체를 포함할 수 있다. 임의선택적인 이들 커버 시트는 깨끗한 유리(혹은 플라스틱) 시트, 렌티큘러 렌즈 시트, 마이크로렌즈 어레이 시트, 편광 시트, 확산 시트, 광 회절 시트, 홀로그래픽 확산자 시트, 광산란 헤이즈를 지닌 시트, 비드화 블랙-매트릭스 마이크로렌즈 시트, 타일의 평면(694)의 표면 텍스처와 정합하는 표면 텍스처(및/또는 투명한 색)을 지니는 시트의 하나 이상의 상이한 조합을 포함할 수 있다. 하나의 바람직한 배열은, 상기와 같이, 그들의 원통형 소자 축이 실질적으로 직교하도록 서로에 대해서 배향된 두 렌티큘러 렌즈 시트의 적층된 조합이고, 그들의 각각의 원통형 렌티큘(즉, 원통형 렌즈 소자)은 각각 출력 자오선 내에 퍼진 각도의 특정량(즉, 도 1f, 도 4a 내지 도 4b 및 도 16에 도시된 바와 같은 θ₁ 및 θ₂)을 얻기 위하여 선택된 형상으로 형성되어 있다. 개구 커버 시트(690) 내지 (693)는 보다 좁은 세트의 빔 각도(122), (123)로부터 선택적으로 보다 넓은 것까지 특정 조명 특성을 변화시키는 수단으로서 용이하게 제거 및 교체할 수 있도록 프레임 혹은 베젤 내에 수용될 수 있다.

본 발명의 예시에 있어서 제공된 타일 시스템 예는 이와 같이 해서, 도 4b 내지 도 4c의 수평방향으로 적층된 개략 단면으로 요약된 바와 같은, 정사각형 혹은 직사각형 광 분산 엔진(4)(도 1b, 도 1d, 도 2d, 도 2e, 도 3c, 도 11 내지 도 16, 도 21 내지 도 35, 및 도 38 내지 도 56)을 타일(6)의 본체(5) 내에 내장하는 개념에 의거하고 있다. 이들 예에서, LED 광 이미터(271)와 광 분산 광학소자(273)는 공동 평면에 있다. 공동 평면 배열은 광 분산 엔진(4)이 가장 큰 가능한 박형화를 필요로 하는 상황에 바람직할 수 있고, LED 광 이미터 모듈(695)((271)과 마찬가지)은 도 4a의 개략적 단면에서와 마찬가지로 본 발명에 따라서 광 분산 광학소자(696)((273)과 마찬가지) 바로 위에 수직방향으로 적층되어 있을 수 있다. 도 57은 전개 사시도에 개략적으로 이 형태를 예시한 하나의 예를 도시하고 있다. 이 예에서, 전자 전력 제어 요소의 두 그룹(도 24에서와 같은 전압 조절기 그룹(344) 및 도 56 내지 도 31에서와 같은 복조 요소 그룹(700))이 광 이미터 모듈(695) 위쪽에 위치결정되어 있고, 하나의 그룹(도 22 내지 도 23에서와 같은 전류 전환 그룹(388))은 한쪽에 위치결정되어 있다. 보다 박형화를 필요로 하는 용도에서, 모든 연관된 전자 부품은 광 이미터(695) 및 광 분포 광학소자(696)의 두께를 물리적으로 둘러싸도록 배열될 수 있다. 또한, 히트 싱크 소자(365)의 다른 형태와 형상은, 두 예에서와 마찬가지로, 소자(695), (696)의 모든 4측면 상에(365)와 마찬가지 소자들, 및 광 이미터(695)와 광 분포 광학소자(69) 사이에 놓인 열 확산 판을 비롯하여, 도 57에 예시된 것을 넘어 편입될 수 있다. 열 확산 판은 또한 광 이미터(695)와 회로(389) 사이에 위치될 수 있었고, 또한 회로(389)는, 수직방향으로 배향된 열 핀을 임의선택적으로 가진 채로, 해당 회로 내의 개방 영역을 통하여 조명 소자(695)의 이면으로부터 돌출하도록 히트 싱크용의 개방 영역과 함께 설계될 수 있다. 광 이미터(695)는 광 분산 광학소자(696)의 면(701) 내의 도입 개구부를 가로질러 국소적으로 혹은 균일하게 광 흐름(275)(도 4a 참조)을 제공하고, 출력 조명빔(103)(도시 생략)은 면(702)을 가로질러 균일하게 나온다. 소자는 유도선(704) 내지 (708)을 따라 서로 부착된다. 이 몇몇 구체예는 이하에 더욱 제공될 것이다.

그러나, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 개략적인 광 분산 엔진 단면은 정사각형 혹은 직사각형 형태와 같은 그러한 것으로만 제한되지 않는다. 본 발명의 등가의 예는 내장되는 원형(즉, 원반 형상) 광 분산 엔진(4)으로 구성될 수 있다.

도 58a는 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 기재된 바와 같이, 광 이미터(271)(시스템의 z-축(112)과 평행함)의 좌측 가장자리(283)에 대해서 도시된 전체 광 분산 엔진 시스템의 원형 회전에 의해서 도 4c의 개략적 형태로부터 유래된 본 발명에 따른 원형 광 분산 엔진(4)의 내장가능한 공동-평면 형태의 전개 사시도이다. 이러한 원형 회전은 도 58a에 도시된 바와 같은 링 형상 원형 광 분산 광학소자(712)의 중심에 원반 형상 방사상 광 이미터(710)를 생성한다. 원반 형상 방사상 광 이미터(710)는 원통형 표면 개구부(714)로부터 방사상 형식으로 바깥쪽으로 광을 방출하도록 배열된 LED 이미터의 그룹 혹은 칩의 내부 그룹(도시 생략)을 포함한다. 상기 표면 개구부(714)로부터 방사상으로 방출된 광은 광 분산 광학소자(712) 전체를 통하여 실질적으로 균질하게 분포된 방사상 광 흐름(718)으로서 링 형상 광 분산 광학소자(712)의 환형상 원통형 링 개루부(716) 내로 직접 통과한다. 방사상 광 흐름(718)이 광 분산 광학소자(712)를 관통함에 따라, 이들은 조명 출력 빔(103)과 같이 소자의 원반형상 바닥면(720) 위에 실질적으로 균일하게 추출된다. 실질적으로 도시된 것보다 클 수 있는 특성부(722)는 원반 형상 이미터(710)의 중심에 부착되고, 원반 형상 이미터(710)의 내부 혹은 주변부에 위치된 LED 이미터 혹은 칩으로부터 열을 제거하도록 배열된 열전도성 열 추출 소자로서 역할한다. 특성부(721), (723)는 LED 등과 같은(예로서 위에서 설명된 도 15에서와 같은 전극(318), (319)과 유사함) 내부 광 이미터로부터 양 및 음의 전력 단자이다.

도 58b는, 본 발명에 따라 실시된 원추형 반사체를 포함하는 원반 형상 방사상 광 이미터(710)의 일례의 사시도로, 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 기재된 바와 같이, 원추 형상 반사 소자(709)는 링 형상 원형 광 분산 광학소자(712)의 환형상 링 개구부(716)를 통해서 방사상 형식으로 LED 이미터 혹은 칩(715)의 내부 그룹으로부터 방출된 광(711), (713)을 방향변화시키는 데 이용된다. 이 예에서, Osram Opto-Semiconductor에서 제조된 6-칩 OSTAR™의 변형예인 많은 가능한 시판의 LED 이미터(729) 중 하나는, (721), (723)으로서 도 58a에서 일반적으로 도시된 등가의 소자에 대응하는 양 및 음의 전력 단자(725), (727)를 지닌다. 환형 링 개구부(716)는 폴리머 매체 침지 LED 칩(715) 및 원추형 반사 소자(709)에 광학적으로 결합된, 깨끗한(광학적으로 투명한) 원통형 폴리머 매체의 경계에 대응한다.

도 58c는 히트 싱크 소자(735)에 전기적 및 열적으로 부착된 6개의 개별의 LED 이미터(혹은 칩)를 지니는, 본 발명에 따라 실시된 원반 형상 방사상 광 이미터(710)의 다른 예의 사시도이다. 일괄적인 양의 전력 단자(725), (727)는 도 58b에 도시된 것에 대응한다. 이 예에서, 도시된 방출 링에 대한 출력 광은 링 형상 원형 광 분산 광학소자(712)의 환형상 원통형 링 개구부(716)를 통해 바깥쪽으로 방사된다. 이미터(734)의 개수, 형상, 크기 및 배열의 변형예를 포함하는 도 58c의 것과 유사한 각종 실시형태가 가능하며, 여기서, 이러한 실시형태의 공통 소자는 이미터(734)의 방출 개구부가 회전축으로부터 실질적으로 방사상으로 대면(혹은 대칭)하고 있다.

도 58d는 링 형상 원형 광 분산 광학소자(712)의 두 예시적인 구성 소자의 사시도이다. 이 예에서, 광 분산 광학소자(712)의 두 구성 소자는, 모두 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 기재된 바와 같이, 수학적으로 형성된 단면 두께를 지니는 원형 도광 원반(737)과, 광학적으로 굴절성 유전체 재료로 제작된 방사상 홈 형상 광 방향변화 막 혹은 시트(739)이다. 본 발명에 따르면, 방사상 광 이미터(710)로부터의 입력 광은 환형상 링 개구부(716)를 통해 흐르고, 전내부반사에 의해 광선(718)으로서 원형 도광 원반(737) 내에 전파되어서, 해당 도광 원반(737)으로부터 공기 간극(742) 속으로 도피되고, 방사상 홈형상 광 방향전환 시트(혹은 막)(739)의 방사상 홈(743)의 굴절 작용에 의해 출력광(103)으로서 방향변화된다. 본 발명의 최상의 실시에 있어서, 방사상 홈형상 광 방향전환 시트(혹은 막)(739)의 방사상 홈의 방사상 링(743)은 작은 공기 간극(742)(시각적 명확화를 위하여 과대하게 이간되어 표시됨)에 의해 서로 분리된 원형 도광 원반(737)의 대응하는 출력면(741)에 근접하고 있다. 원형 도광 원반(737)의 반대쪽 경계면에는 정반사성의 반사 금속 코팅(예컨대, 은 혹은 알루미늄의 증착에 의해)이 부여되거나, 또는 별개의 반사 재료(예컨대, 3M에서 제조된 상업용 막 재료 ESR 혹은 SilverLux™)에 의해 둘러싸여 있다.

원반 형상 광 이미터(710)는, 도 58a에 도시된 바와 같이, 유도선(724)을 따라 링 형상 광 분산 광학소자(712) 내부에 설치되고, 이어서, 조합된 발광 유닛(726)은 유도선(731) 내지 (734)을 따라 내장가능한 전자회로(730)의 바닥측(728)에 부착된다. 도 58의 예시적인 예에서, 내장가능한 전자회로(730)는 연관된 접속기(740), (774)와 함께 예시적인 전압 조절기 그룹(344), 예시적인 복조 그룹(700), 및 예시적인 전류 전환 그룹(738)(앞에서 도시된 전류 전환 그룹(388)에 대한 수평방향으로 배열된 변형예로서)을 포함하는 정사각형 혹은 직사각형 판(736)으로서 구성되어 있다. DC 전압(V_dc)은 앞서의 예에서와 마찬가지로 전압-브리지(394)에 인가되고, 외부 접지 접속은 전극 패드(744)를 통해 이루어진다. 양 및 음의 이미터 단자(721), (723)는 판(736)의 아래쪽 면(728) 상에 도시되지 않은 회로를 통해서 상부측 전극(746), (748)과 접속되어 있다. 물론, 회로(730)의 구성 성분은 면(7200)의 레이아웃에 정합하도록 판(736)의 원형 구성 내에 재배열되거나, 광 분산 엔진(4)의 하향 면의 전체 면적보다 작은 면적에 끼워맞춤되는 다른 많은 구성으로 재배열될 수 있다.

도 59는 조립 후 도 58a 내지 도 58d의 광 분산 엔진(4)의 바닥 아래쪽(광 분산 측)으로부터 본 사시도이다. 그의 발광 개구부가 원형이라는 사실에도 불구하고, 그의 모인 조명은 도 53 내지 도 54에 예시된 것과 같은 광 확산 시트의 내포에 의해 정사각형, 직사각형 혹은 원형 단면을 지니도록 배열될 수 있다. 상기 광 확산 시트는 또한, 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 기재된 바와 같이, 직사각형 이외의 조명 단면(원형 혹은 타원형)을 제공할 수 있다. 상기 광 확산 시트는, 예를 들어, 광 분산 광학소자(4)의 주면 둘레에 대응하는 원형 프레임 부재 상의 나사 혹은 스냅-온되는 원형 프레임 내에 유지될 수 있다.

도 60은 도 59의 시스템의 변형예로서, 도 4a에 개략적으로 도시된 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진 레이아웃의 원형 형태로서 배열된, 바닥 아래쪽에서부터 도시된 사시도이다. 이 형태에서, 도 4a에 도시된 단면은 Z-축(112)에 평행한 그의 중심선을 중심으로 회전되어 있다. 그 결과 원형 원반 형상 광 이미터(750)는 광의 다운-지향 공급원을 포함하고 그 바로 밑에 장착되며, 원형 원반 형상 광 분산 광학소자(752)는, 이러한 광의 공급원을 수신하여 이들을 빔(103)으로서 원형 출력 개구부 면(754) 위에 균일하게 확산시킨다.

도 61은 도 58 내지 도 59에 도시된 것과 같은 원형 원반 형상 광 분산 엔진(4)의 형태를 이용해서, 도 54 내지 도 56에서 위에서 도시된 것과 마찬가지로, 바닥 공간(685) 아래쪽에서부터 본 본 발명의 완전히 내장된 타일 조명 시스템(1)의 사시도이다. 교체가능한 장식 커버판 혹은 페시아(650)(도 53 내지 도 54 참조)의 원형 실시형태(760)가 포함되고, 정사각형 혹은 직사각형 절삭 대응부용의 소자(664), (668)에 의해 설명된 바와 같은 렌티큘러 렌즈 시트 각도 확산 능력이 구비될 수 있다.

(V_dc)의 적절한 공급원이 좌측 DC 전압 접속기(304)에서처럼 도 55, 도 56 또는 도 61의 예시적인 타일 시스템(1)에 인가되고, 적절한 접지 접속이 우측 접속기(304)에서 이루어지면, 구성요소인 광 분산 엔진(4)은 통전되어, 시스템의 주 제어기(40)(전술한 바와 같음)에 의해 규정된 조명의 레벨에서 바닥(및 벽) 밑으로 출력 조명을 제공할 준비가 되어 있는 것으로 간주된다.

조합된 광 분산 광학소자(726)의 또 다른 변형예가 본 발명에 따라 이용될 수 있다. 이 일례에 있어서, 광 분산 광학소자(712)는 도 58 내지 도 61의 원형(링 형상) 예 외에 다른 출력 개구부 형상을 지니도록 구성될 수 있다. 이 변형예는 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 기재되어 있고, 여기서, 광 분산 광학소자(712)는 원형으로 형성된 경계 주변부 대신에 정사각형 경계 주변부를 지니도록 회전된다. 이 경우, 원반 형상 이미터(710)는 경계 주변부가 원형 대신에 정사각형인 주변의 광 분산 광학소자(712) 내로 방사상으로 광을 방출하고, 이것은 원형 형상 분포 광학소자와 실질적으로 마찬가지 방식으로 방사상 광을 제어하도록 설계되어 있다. 적절한 정사각형-주변 광 분산 광학소자의 예는, 이러한 정사각형-주변 광학소자의 관련된 삼각형 및 정사각형 서브-사분할과 함께, 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 기재되어 있다. 일반적으로, 광 분산 광학소자(712)가 방사상을 전파되는 광(718)을 처리하여 우선적으로 하향 광(103)을 출력하도록 설계되어 있는 한, 광 분산 광학소자(712)의 주변부는 특정 형상으로 제한되지 않는다.

도 62는 바닥 아래쪽에서부터 본 본 발명의 조명 시스템의 작동 시의 일례를 제공하는 사시도이다. 이 경우, 이것은 하나의(좌측) 전압 버스(7)에 인가된 공급 전압(762)(V_dc) 및 대향하는 (우측) 전압 버스(7)에 인가된 접지(혹은 중성) 접속(764)에 의해 활성화된 도 55의 타일 조명 시스템(1)을 도시하고 있다. 주 제어기(40)(도 62에 포함되어 있지 않음)는 위에 설명된 바와 같이 4개의 내장된 광 분산 엔진(4)의 각각 내에서 복조된 디지털 제어 신호를 전송한다. 복조된 제어 신호가 "온" 상태를 충족한다면, 각 광 분산 엔진(4)에 대해 미리 규정된 레벨에서의 조명의 광빔(765), (766), (767)(은폐되어 있음), (768)은 바닥 공간 아래로 제시된다.

도 62의 예에 예시된 4개의 빔(765) 내지 (768)은 각각 그들의 두 자오선에서 +/-30°(즉, +/-θ₁ = +/-30°, +/-θ₂ = +/-30°, 여기서 각도 범위 값은 그 분포의 FWHM, 전체폭 10% 최대 등과 같은 더욱 완전히 차단된 상태 등을 비롯한 각종 행렬에 따라 설정될 수 있음)를 지니며, 이것은 가장 일반적인 오버헤드 투광조명 시스템(단지 몇몇개를 언급한다면 사무소, 도서관, 학교 및 주택 천장 등)에 대한 특히 바람직한 저-섬광 조명 사양이다. 4개의 예시적인 빔(765 내지 768)은 예시적인 빔 단면 표면(770)으로서 중첩되어, 바닥면 아래의 일반적으로 균일한 조명(2)(도시 생략)을 생성한다. 이 예에서의 4개의 빔(765) 내지 (768)은 실질적으로 정사각형 단면을 지니며, 이것은 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 기재된 바람직한 박형 광 분산 엔진(4)의 하나의 부류의 특징적인 특성이다. 다른 구성 혹은 다른 유형의 발광 엔진(많은 전통적인 광 엔진을 포함함)이 사용될 경우, 출력 빔(530 내지 533)은 원형 빔 단면을 지닐 수도 있다.

각 조명빔 (765 내지 768)의 각도 범위(혹은 확산)는 내장되는 특정한 각 광 분산 엔진(4) 내에 이용되는 광 분산 광학소자(273)(또는 도 57에서의 (696))의 내부 설계 상세 및 그와 연관된 대응하는 교체가능한 개구 커버용 장식 커버판 혹은 페시아(650)(도 55), (690) 내지 (693)(도 56) 또는 (760)(도 61)의 설계(혹은 조성)에 의존한다. 이와 같이 해서, 조명 대상의 다양성은 단일 타일(6)을 이용함으로써, 또한 타일(6)의 시스템 내에서와 같이(예컨대, 도 3m의 시스템(185)) 타일(6)의 그룹을 이용하는 확장에 의해 충족될 수 있다.

도 63은 도 62에 도시된 것보다 좁은 각도 범위의 4개의 예시적인 조명 빔(772 내지 775)을 지니는 바닥 아래쪽에서부터 본 본 발명의 조명 시스템의 작동 시의 다른 예를 제공한다. 이러한 보다 좁은-각도 빔은 제한된 작업 혹은 태스크 영역을 조명할 때 이용될 수 있었던 오버헤드 집중광 조명(2)의 실질적인 공급원을 제공한다. 도 62 및 도 63의 시스템 간에 예시된 상이한 각도 범위는 그들의 광 분산 엔진(4)의 내부 설계, 그들의 개구-커버용 장식 커버 판 혹은 페시아(650)의 설계, 또는 이들 양쪽 모두에 연유한다. 도 63의 예에 예시된 바와 같은 빔 오버랩 평면(777)은 내포된 좁은 빔 각도(예컨대, +/-15 °)를 부여하는 적절한 공간 균일성을 위하여 타일 시스템(1)에 너무 가까이 있다. 또한, 타일(6)로부터 멀면(즉, 바닥 아래쪽에 가까우면), 빔 중첩 균일성은 우수해진다.

도 64는, 마치 벽을 넘어 대상체를 조명하거나, 바닥 상의 대상물을 각도를 두고 조명하거나, 위에서부터 불충분하게 비춘 바닥의 패취 상의 휘도를 높이는 것처럼, 하향으로 향하는 2개의 집중조명 태스크 빔(780), (781) 및 사선 하향으로 비스듬히 향하는 2개의 집중조명 태스크 빔(782), (783)을 지닌 채 배열된 바닥 아래쪽에서부터 본 본 발명의 조명 시스템의 작동 시의 또 다른 예를 도시하고 있다.

도 65는 마치 벽을 넘어 상이한 공간적 높이에서 대상체를 조명하는 것처럼, 또는 하나의 대상체 혹은 대상체 세트에 대한 휘도의 공간적 편차를 변화시키기 위하여, 사선 하향으로 향하는 2개의 집중조명 태스크 빔(790), (791)과 도 64의 예에서보다 훨씬 덜 급격하게 사선 하향으로 향하는 2개의 집중조명 태스크 빔(792), (793)을 지닌 채 배열된 타일의 수준의 약간 위쪽에서부터 본 본 발명의 조명 시스템의 작동 시의 또 다른 예를 도시하고 있다.

도 66은 두 광분산 엔진이 온 상태이고 두 개는 오프 상태로 배열된 바닥 아래쪽에서부터 본 본 발명의 조명 시스템의 작동 시의 또 다른 예를 도시한 사시도이다. 바람직한 광 분산 엔진(4)에 의해 가능한 빔 패턴 다양성의 이 예에서, 빔(795)은 직사각형 단면, 하나의 자오선에서 +/-8°, 다른 자오선에서 +/-30°를 지니면서 비대칭으로 되어 있는 한편, 빔(796)은 정사각형 단면을 지니고, 두 자오선에서 +/-5°이다. 이 타일 조명 시스템(1)이 바닥 아래에서 9피트(108") 위로 현가되어 있는 상황에서, 일례로서, 빔(795)은 대략 길이가 93", 폭이 13"(예컨대, 거의 8피트×1피트)인 30" 높이의 테이블 표면 상에 균일한 직사각형 조명 패턴을 제공한다. 이러한 길고 좁은 조명 패턴은 길고 좁은 상업적 디스플레이 조명 응용에 특히 충분히 적합하다. 그러나, 단지 이 광 분산 엔진의 출력 개구부 시스템(650)(예컨대, 도 53 내지 도 54) 및 렌티큘러 렌즈 시트(664, 666)를 변경함으로써, 다른 직사각형 모양도 커버될 수 있다. 동일한 조건 하에, 보다 좁은 조명빔(796)은 타이트한 정사각형 집중조명 패턴(9"×9")을 만들고, 이것은 예를 들어, 예술적 목적을 강조하는 데 충분히 적합하다.

빔 특징의 많은 다른 조합은 내장되는 광 분산 엔진(4)의 설계에 의해, 그리고 그들의 출력 빔 각도를 확장시키는 데 이용되는 제거가능한 커버판(650)(또는 690 내지 693)에 의해 선택될 수 있다

도 67은 도 61에 예시된 바와 같이 내장된 4개의 원형 광 분산 엔진(4)을 이용하는 조명 시스템(1)의 유사한 작동예를 나타내고 있다. 바닥 아래쪽에서부터 취한 이 사시도는 내장된 광 엔진의 원형 출력 개구부 형상에도 불구하고, 정사각형(또는 직사각형) 단면을 각각 지니는 빔(800) 내지 (803)을 제공하는 것이 동등하게 가능한 것을 예시하고 있다. 간단히 출력 커버(760)(도 61 참조)를 변화시킴으로써, 조명빔은 원형 단면으로 될 수 있다.

본 발명에 따른 각 타일 시스템(1)(또는 타일 조명 시스템(1)의 그룹)에 전력을 접속하는 수단은 도 3d 내지 도 3j의 개략적 단면에 도시된 적절한 전력 접속기의 선택된 예를 통해서 도 3a 및 도 3b에 일반적으로 도입되어 있었다.

더욱 상세한 예시는 이하의 도 66 내지 68에 부여되어 있고, 이는 본 발명에 따른 타일 조명 시스템(1)(및 이들 내에 내장된 광 분산 엔진(4))의 그룹이 오늘날 광범위하게 사용되는 것들과 매우 유사한 실용적인 오버헤드 천장 현가 시스템에서 유리하게 구현될 수 있는 한가지 방법을 예시하고 있다. 표준 현가 천장부착형 시스템 및 그들의 각종 T-바 러너, 크로스-멤버(cross-member)(크로스-티(cross-tee)로도 불림), 및 분할 액세서리에 대해서 행해지는 현저한 변형은, 현자 소자 자체의 구성을 통해서 DC 전력을 전송가능한 내장된 절연 및 전도 소자의 제조 동안의 부가이다.

도 68은 도 3h에서 초기에 소개된 예시적인 상호접속 방법의 전개 사시도로서, 본 발명에 편리하게 이용하기 위하여 그의 사용 동안 끼워맞춤된 주된 표준 T-바형 러너(221)(전형적으로 피복된 강철, 아연도금 강철 혹은 알루미늄으로 이루어짐)의 짧은 부분의 상세한 구성(822)은 전도성 층(810), (812), 절연층(814) 내지 (816), 및 중심 지주(820)를 중심으로 대칭으로 배치된 접속기 부착 슬롯(818)(우측) 및 (819)(좌측)을 포함한다. (221) 등과 같은 주된 T-바 러너는 그들의 주행 길이가 전형적으로 12피트이고, 이어서 충분히 확립된 접합/접속 방법에 의해 요구되는 소정의 길이로 연장되어, 그 접합부를 가로질러 전기 연속성을 가능하게 하도록 용이하게 변형되어 있다. T-바의 물리적 치수는 의도된 용도에서 다양하지만, 수직방향으로 높이가 공칭 1.5"이며, 그 T자를 따른 인치 폭의 15/16^th이다. 이 전력 접속 접근법은 (예시되어 있지는 않지만) 노출된 전도체와의 우발적인 인간의 접촉에 대해서 전도성 표면을 보호하기 위하여 절연 테이프나 커버를 부가하는 것을 상정하고 있다.

도 69는 도 68의 전개도에서 바로 도시된 바와 같은 T-바형 러너 시스템을 전기 전도하는 완전 가공된 형태의 사시도이다. 우측 부착 슬롯(818)은 우측 전도체(812)의 두께 뒤의 시야로부터 은폐되어 있다. 예시된 바와 같은 절연층(815), (816)은 감압식 접착제를 이용해서 T-바 러너(221)의 평면에 적층된 플라스틱 막이다. 그러나, 층(815), (816)은, 예를 들어, 분무 도장, 침지 피복 및 분체 피복을 비롯한 표준 금속 피복 수단의 어느 것에 의해서 T-바 러너(221)의 모든 노출된 면을 완전히 밀봉하는 코팅으로서 제조될 수도 있다.

도 70은 박형의 굽힘가능한 확장 탭(824)의 추가와 내장된 DC 전압 접속기(304)((9)와 마찬가지임)의 추가를 구비한 도 69의 전기 전도성 T-바형 러너 시스템(822)의 사시도이다. 탭(824)은 (접속기 본체(304) 처럼) 전기 전도되고, 접근 슬롯(819)(및 이 예시에서 (818)) 내로 용이하게 끼워맞춤되며, 전도체(812)와 타이트한 접촉을 수행하도록 반시계방향으로 손가락 압력을 통해서 쉽게 구부릴 수 있다. 접속기(304)는 러너 시스템(822)과의 그의 작업 관계를 보다 양호하게 예시하기 위하여 타일(6)의 본체 내에 그의 의도된 내장 없이 도시되어 있다.

도 71은, 도 70에 더욱 명확하게 도시된 완전히 설치된 탭 부착 가장자리 접속기(304)를 포함하는, 적절한 천장 타일 자재(6)와의 조합을 예시한 경우의, 도 70의 전도 전도성 T-바형 러너 시스템(822)의 사시도이다. 이 사시도는 내장된 DC 전압 접속기(304)(도 70에 도시된 것 참조)를 구비한 타일(6)의 좌측 전방 모서리 구역(826)만을 도시하고 있으며, 그의 박형의 탭 연장부(824)는 전도체(812)와 기계적 및 전기 접촉을 행하는 그의 완전히 구부러진 상태로 도시되어 있고, 또한 앞에서 도시된 바와 같이 접속기(304)와 기계 및 전기 접촉하는 DC 전압 버스(7)의 단부도 도시하고 있다. 추가의 기계(및 전기적) 일체성을 필요로 하는 경우에, 소형 기계 나사가 러너 시스템(822)의 T-면, T-바 러너(221)의 바닥 T-면 및 구부러진 탭(824) 내에 만들어진 동심형으로 정렬된 부착 구멍을 통해서 추가될 수 있었다. 접속기 탭(824)에 대한 대안으로, 전도체(810), (812)는 T-바(822)의 수평방향 가장자리 둘레를 감싸는 전도성 탭을 가질 수 있으므로, 접속기(304)(탭(824) 구비하지 않음)는 탭 상에 안착될 것이다. 스냅-형 암/수 접속기 쌍을 포함하는, 다수의 기타 접속 방식도 가능하며, 이 쌍 중 하나는 T-바 위에 있고, 다른 쪽은 타일 위에 있다.

도 2d, 도 2e, 도 3b 및 도 3c의 사시도에 개략적으로 예시된 것들과 같은 타일 현가 시스템은 병렬 T-바형 러너 및 직교 T-바형 교차 부재(전형적으로 "크로스 티"(cross tee)라 칭함)를 포함한다. 크로스 티 소자는 러너 간을 접속하여, 타일 현가 매트릭스를 완성함으로써, 그의 형상이 무엇이든 간에(정사각형 혹은 직사각형), 표준 오버헤드 천장 타일(6)의 모든 네 측면에 대해서 필요한 지지 프레임을 제공한다. 본 발명의 전기 전도성 T-바형 현가 시스템에 있어서, 크로스 티는 전기적으로 중성으로 되어 있거나 혹은 절연되어 있다. 이것에 의해, 이들은 도 68 내지 도 71에 전개된 바와 같이 러너 시스템(822)에 의해 제공되는 병렬 DC 전압 전달 채널의 연속성을 간섭하거나 짧은 회로를 제공하지 않는 방식으로 구성된다.

표준 천장 타일 현가 시스템의 제조사(예컨대, Armstrong, Bailey, USG, General Rolling Mills 등)는 인접한 러너 사이에 안락하게 끼워맞춤하는 강인한 크로스 티 소자를 부가하는 많은 숙련되고 편리한 방법을 개발하였다. 크로스-티 장착용의 통상의 구멍(혹은 슬롯)은 T-바의 수직 방향 측벽면(도 69의 예에서와 같이 (820)) 내에 표준 간격으로 미리 천공되어 있으므로, 크로스 티의 규칙적인 간격 잡기가 용이해진다. 몇몇 경우에, 크로스-티 소자의 단부에 있는 로킹 탭은 이들 접근 구멍을 통해 끼워맞춤되어 함께 타이트하게 로킹된다. 다른 경우에, 추가의 로킹 클립이 특히 지진 작용을 받기 쉬운 영역에서 보다 안정성을 위하여 추가된다.

본 발명에 이용하기에 가장 적합한 크로스-티 시스템은 전기 간섭 없이 전기 전도성 러너(822)를 관통(혹은 브리지)시킨다. 이러한 일례는 Armstrong에 의해 소개된 바 있고, 여기서, 두 크로스-티 소자가 두 크로스-티에 안락하게 나사결합된 브리지 접속기의 사용에 의해 함께 로킹되어, 이들을 함께 강성 구조로 효율적으로 접합시켜, 이들을 연관된 러너(혹은 러너들) 위에 낙하(또는 브리지)시키는 것이 가능하다.

크로스 티 탭이 러너의 측벽에 미리 천공된 슬롯을 통과하고 나서 해당 러너의 측벽에 미리 결합된 장착 탭에 나사고정되는 Armstrong의 나사 슬롯 시스템을 포함하는 다른 상업적 크로스 티 접근법도 동등하게 적용가능하다.

본 발명과 함께 이용하기에 적합한 많은 다른 전력 전달 대안물도 있다(예컨대, 더 많은 통상의 예 중 몇몇개를 언급하면, 점간 배선, 배선 하네스, 주 공급원(30)의 연장부로서 역할하는 드랍 박스의 분산된 그룹으로부터의 점간 배선 등).

그러나, 본 발명의 중심부는, 도 4a 내지 도 4c의 개략적 단면을 통해 기본적으로 도시되고 도 24 내지 도 31, 도 34 내지 도 35, 도 41 내지 도 45, 도 49 내지 도 51 및 도 57 내지 도 60의 예에서의 시스템 일체화 관점으로부터, 그들의 일체적으로 내장된 전력 제어 전자기기 및 그들의 일체적으로 내장된 전기 접속성을 구비한 내장가능한 조명 분산 엔진(4)이다.

박형 LED 광 이미터(271)(및 (710)) 및 대응하는 박형 광 분산 광학소자(273)(및 (712))의 내부적 설명은 타일 내장 공정의 시스템-레벨 예를 간단히 하기 위하여 초기의 예에서 무시되었다. 이들 박형 광 분산 소자의 연관된 성능의 기초가 되는 일반적인 기구는 도 4a 내지 도 4c의 단면에 도시된 개략적 관계에 의해 기술되어 있지만, 바람직한 실시형태에 내포된 실제 부품들의 예는 앞으로 예시될 것이다.

본 발명에 따른 바람직한 광 분산 엔진(4)의 주된 속성은 그들의 물리적인 박형화, 그들이 내포하는 광 이미터의 것들에 대한 그들의 광 분포 출력 개구부의 연장부 및 그들의 출력 조명의 잘 편성된 방향성이다. 물리적인 박형화는 바람직한 광 엔진이 이용가능한 타일 자재(석고든, 건식 벽이든 혹은 기타 몇몇 타일 형상 빌딩 자재이든)의 물리적인 단면 내에 실질적으로 내장될 수 있도록 필요하다. 충분히 확대된 출력 개구부는 LED 등과 같은 작은 면적의 광 이미터의 위험하게 높은 관찰 휘도를 엷게 하는 것이 바람직하다. 또한, 잘 편성된 출력 조명은 투광조명 응용에서 섬광을 줄이고 집중조명 응용에서 효율을 향상시키기 위하여 확산 조명보다 바람직하다.

도 72는 본 발명의 최상의 형태의 실시와 호환가능한 하나의 유형의 내장가능한 박형 광 분산 엔진(4)을 예시한, 내장 판(846)의 이면측으로부터 본 사시도이다. 이 광 분산 엔진 유닛은, 도 72 내지 75에 예시된 바와 같이, 그의 전반적인 내장 치수가 114㎟이고 그의 가장 두꺼운 지점(848)에서의 두께가 10.2㎜이며, 1개의 LED 이미터를 포함한다. 도 73의 아래쪽 도면에 도시된 연관된 광 분산 개구부는 이 특정 예에서 55㎜×55㎜이다. 이 엔진에서 이용되는 LED 광 이미터(850)는 내장가능한 장착 판(846) 밑에서 도 72의 도면으로부터 은폐되어 있고, 이것은 또한 이미터 히트 싱크 핀(856) 위쪽(해당 싱크핀과 맞추어 조절된) 열 추출핀(854) + 그 자체의 보조 히트 싱크 핀(858)을 포함한다. 도 24 내지 도 25에서와 마찬가지로 일반적으로 배열된 로컬 전압 조절 회로(344), 도 19, 도 22, 도 23, 도 45 및 도 58(특별히 도 58)에 도시된 것과 유사한 전류 전환 회로(860) 및 도 41 내지 도 44에서 앞서 예시된 RC-형 제어 신호 복조 회로를 비롯한 내장된 전자 부품은 앞에서 설명되어 있다.

도 73은 도 72의 광 분산 엔진의 예의 발광측으로부터 본 사시도로, 그의 광 분산 개구부(864), (4-칩) LED 광 이미터(850)의 부분 밑면도 및 전류 전환 회로(860)의 3개의 전류 전환 MOSFET(330)를 예시하고 있다.

도 74는 도 72 내지 도 73에 예시된 바와 같은 광 분산 엔진(4)의 내부 구성의 전개 사시도이다. 코어 광 발생 소자(870)는 LED 광 이미터 서브-조립체(271) 및 광 분산 광학소자(273)(도 4c에 기계적으로 그리고 도 15 내지 도 16에 상징적으로 도시됨)를 포함하되, 이들 각각은 도 75 내지 도 76에 개별적으로 확대되어 있다. 광 분산 엔진(4)의 이 측면은 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 이미 기재되어 있다. 광 발생 서브-시스템(870)은 예를 들어 LED 이미터(850)를 히트 싱크(856)에 2개의 판-헤드(pan-head) 나사(872)(및 (873), 미 표지됨)를 이용해서 볼트로 죄고, 광 분산 광학소자(273), 광 파이프(880) 및 광 이미터 커플링 광학소자(882)를 적절하게 특성화된 플라스틱(혹은 금속) 섀시 프레임(884) 내에 설치하고 나서, 이들을 유도선(889)을 따라서 홀드-다운 클립(hold-down clip)(886) 및 4-40 나사(888)를 이용해서 고정하고, 히트 싱크(856)(예컨대, 4-40 나사(890), (892)를 이용해서) 섀시 프레임(884)에 볼트로 죔으로써 미리 조립되어 있다. 이어서, 광 발생 서브-조립체(870)는 이 예에서 3개의 나서(896) 내지 (898)를 이용해서 내장가능한 판(846)에 부착된다. 전류 전환 회로(860)는, LED 이미터(850)의 음의 단자와 접속하기 전에 나사(897), (898)에 대해서 굴곡 케이블(861)을 통과시키고, 그의 대응부(904)(예컨대, 도 58의 (744) 참조)와 맞물리는 제어 전압 접속기(902)(예컨대, 도 58의 (740) 참조)를 이용해서 내장가능한 판(846)에 부착된다. 외부 DC 공급 전압은 도 48 내지 도 49에 도시된 바와 같은 (600)(및 접속기 탭(617))과 유사한 내장된 타일 회로 스트랩에 의해 내장된 단자(910)에 인가되고, 시스템 접지에 접근하기 위하여 도 48의 (602)와 유사한 내장된 회로 스트랩에 의해 내장된 단자(912)에 인가된다.

도 74는 또한 엔진의 내부 광 흐름의 상징적 표현을 도시하고 있다. LED 이미터(850)에 의해 발생된 실질적으로 모든 출력 광(920)은 예시적인 이미터(4)가 LED 칩을 분리한 직후에 배치된 중공 반도체 소자로서 이 예에서 도시된 광 이미터 커플링 광학소자(882)에 의해 수집된다(그러나 광학소자(882)는 하나 이상의 렌즈, 렌즈의 그룹, 굴절성 반사체, 광 파이프 구역, 홀로그램, 회절 막, 반사 편광자 막 및 형광 수지로 구성되어 있을 수 있다). 소자(882)로부터 상당한 비율의 출력 광이 광 파이프(880)의 입력면에 들어오는 한편, 그 내부에서 전내부반사된다. 이어서, 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 기재된 바와 같이, 높은 비율의 광(922)이 마이크로-파세트형성(micro-facetted) 면 막(924)을 구비한 심사숙고하여 계획된 상호접속부에 의해 90° 회전된 후, 파이프(880)의 연장 길이를 따라 균일하게 추출되어 빔(926)으로부터 공기 중으로 방출되고 나서, 광 분산 광학소자(273)의 입력면으로 들어간다. 이어서, 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 따르면, 광 흐름(926)은 그의 부착된 파세트형성 막(929)을 포함하는 광 분산 광학소자(273)의 도광판 부분(928) 내에 더욱 전내부반사되어 90°회전되고 나서 해당 판의 광 분산 개구부(864)(도 73 참조)를 가로질러 균등하게 공기 중으로 추출됨으로써, 방향성 출력 조명(930)의 광 엔진의 실제적인 공급원을 제공한다.

도 75는 엔진의 3-부분 LED 광 이미터 서브-시스템(271)(LED 이미터(850), 각도 변환 커플링 광학소자(882), 및 파세트형성 광 확산층(924)을 구비한 광 확산 파이프(880)를 포함함)의 키 소자의 보다 근접한 도면을 제공하는, 도 74에 나타낸 점선 영역(932)의 확대 사시도이다. 이 예에 도시된 바와 같은 바람직한 LED 이미터(850)는 2.1㎜×2.1㎜ 패턴 내에(칩을 둘러싸는 커다란 유전체로 채워진 공동부 내에) 배열된 4개의 1㎟ 칩(934)을 가진 시판의 Osram(Opto-Semiconductors) OSTAR™(예컨대, LE W E2A)이다. 기타 LED 칩 조합물이 오스람의 6-칩 버전을 비롯하여 이 설계에 대한 변형예에 의해 용이하게 수반된다. 양의 전극(936) 및 음의 전극(937)은 도 72의 상부측 도면에 도시된 바와 같은 굴곡 회로 연장부(861), (862)에 접속되어 있다. 현행의 OSTAR™ 세라믹 패키지(940)는 본 발명의 박형화 요건에 더욱 잘 따르도록 전기 간섭 없이 평행한 면(941), (942)으로 공급되고 트리밍된 6각형 형상이다. 장착 구멍(945)은 저-프로파일 장착 나사(872)를 통해서 위에서 도시된 바와 같은, 히트 싱크 부착용으로 이용된다. 이 예에서의 커플링 광학소자(882)는 3개의 순차적인 구역을 지니며, 각각은 정사각형(또는 직사각형) 단면을 지닌다. 4개의 OSTAR™ 칩을 약간 넘어 예시의 목적으로만 배치된 제1단면(948)은 칩의 그룹에 의해 방출된 실질적으로 모든 광을 수집하는 데 이용되는 한편, 테이퍼형상 광 파이프(880)로의 진입 효율을 최적화시키기 위하여 내부 반사에 의해 수집된 각도 분포를 변환시킨다. 양호한 실시에 있어서, 커플링 광학소자(882)는 프레임 재료(933)와 기계적으로 접촉하고, 단면(952), (954)은 기계적 장착 및 위치결정을 용이하게 하기 위하여 단지 광 확산 파이프(880)의 3㎜×3㎜ 입구면을 둘러싼다.

이 예에서 적용되는 LED 광 이미터 서브-시스템(271)의 광학 기능성은, 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 기재된 바와 같이, 광 확산 광 파이프(880)의 물리적 구조 및 조성과 그의 연관된 광 확산 파세트형성층(924)에 의해 제공된다. 최상의 실시에 있어서, 파이프(880)는 사출성형되어 있다. 모든 성형 도구 면은 특색이 없는 경면 마무리되어 있다. 성형 재료는 흡수 손실을 저감시키는 광학 등급, 바람직하게는 광학 등급 PMMA(즉, 폴리메틸메타크릴레이트) 혹은 최고로 이용가능한 광학 등급 폴리카보네이트이다. 또한, 광 확산 파이프(880)의 모서리들 및 가장자리부들은 산란 손실을 최소화하기 위하여 가능한 한 첨예하게 되어 있다. 파세트형성층(924)은 박형의 깨끗한 광 결합 매체(960)(예컨대, 감압식 접착제)에 의해 파이프(880)의 이면에 부착된다. 이 형태에서, 파세트(962)는 (예컨대, 엠보싱, 주조 혹은 성형에 의해) PMMA 혹은 폴리카보네이트로 만들어지고, 이어서 고반사율 증가된 은(혹은 알루미늄)(964)으로 피복된다. 관련된 형태에 있어서, 금속-피복된 파세트형성층(924)은 파이프(880)의 정면 파세트를 바로 넘어(파세트 정점이 파이프 면과 대면함) 배치된 적절하게 상이한 기하학적 설계의 미피복된 파세트를 지니는 평면 반사체에 의해 교체된다. 파이프(880) 내의 광 흐름(922)은, 어느 형태에서도, 파세트(924)를 지닌 상호접속부 상에 파이프(880)의 정면에 일반적으로 수직인 방향으로 출력 광(926)을 순차적으로 분산시키는 파이프 자체로부터 순차적으로 누설을 유발한다.

도 74에서의 광 재분산 시스템(273)은 광 확산 파이프 대신에 광 확산 도광판(928)을 이용해서 보다 큰 면적에 걸쳐서 서브시스템(271)과 실질적으로 동등하게 작동하며, 상기 도광판(928)은 서브-시스템(271)으로 분산된 광을 취하고, 상기 광은 면(880)의 길이를 따라 이미 퍼져서, 파이프(880)의 정면과 수직인 방향으로 유사한 순차적 추출이 수행되며, 해당 추출된 광은 축(930)을 따라 아래쪽으로 지향된다. 도 74의 광 재분산 시스템(273)은 전술한 두 모드, 즉, 도광체의 이면에 부착된 파세트 형성된 반사성 피복막을 이용하는 모드 및 도광판의 정면을 바로 넘어 배치된 파세트형성막과 함께 도광체의 이면에 부착된 평면 반사체를 이용하는 모드로 작동한다. 또한, 판 시스템의 다른 실제적인 모드는 파세트형성막이 제거된 후자의 모드와 동일하다. 이 결과는 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 기재된 바와 같이 일반적으로 각진 지시 방향으로 된다.

도 76은 도 72 내지 도 75에 기재된 유형의 4개의 박형 광 분산 엔진을 포함하는 본 발명에 따른 완전히 내장된 타일 조명 시스템(1)의 이면측으로부터 본 사시도이다. 이 특정 타일 조명 시스템(1)은 일관성을 위하여 이전의 예의 대표적인 24"×24" 타일 자재(6)를 이용한다. 초기에 언급된 바와 같이, 다른 타일 치수 및 호환가능한 빌딩 자재도 단지 미소한 변형만을 실시한 채 동등하게 적용가능하다. 이 사례는 4개의 가장자리 접속기(304)를 추가로 내장하며, 이들 접속기는 각각 도 70 내지 도 71에 예시된 바와 같은 장착 탭(824), 전압 접근 스트랩(970) 및 접지 접근 스트랩(972)을 구비한다. 스트랩(970), (972)은 도 48에 도시된 것들(600, 602)과 유사하며, 전압 버스 소자(7)(DC 전압을 위해서는 좌측, 접지를 위해서는 우측)와 중첩하여 전기 접촉을 제공하는 내장된 접속기 헤드(974)를 포함한다. 접속기 헤드(974)는 도시된 바와 같이 대응하는 타일 본체 공동부(976) 내에 내장된다.

도 77은 도 72 내지 도 75에 기재된 박형의 광 분산 엔진 타입의 내장 공정 및 내장된 전기 상호접속의 그들의 연관된 방법을 더욱 명확하게 하기 위하여 확대하여 표시된, 도 76의 타일 조명 시스템의 좌측 전방 모서리부에 지정된 점선 영역(987)의 선택적 전개도이다. 통상 전자 전력 판 서브조립체(847)(도 74 참조)에 미리 부착된 전개된 광 발생 서브조립체(870)(도 74 참조)는 타일(6)의 본체(5) 내의 공동부 상세(982) 내에 유도선(980)을 따라 내장된다. 전력 판 서브조립체(847)는 지지 중인 공동부 상세(988) 내에 유도선(984) 내지 (986)을 따라 내장된다. 전압 접근 스트랩(970) 상의 전압 전극 탭(900)은 전압 브리지 접속기(910) 상의 그의 대응부에 부착된다. 마찬가지로, 접지 접근 스트랩(972) 상의 접지 전극 탭(902)은 판(846) 상의 그의 대응 전극((G)로 표시됨)에 부착된다. 전압 접근 스트랩(970)은 대응하는 타일 본체 채널(920) 내에 내장되고, 접지 접근 스트랩(972)은 대응하는 타일 본체 채널(922) 내에 내장된다.

도 78은 도 77에 도시된 전개된 상세(978)의 완전 내장된 예이다. 타일(6)의 본체(5) 내의 공기 접근 슬롯(도면에서는 은폐되어 있음)은 타일(6) 아래쪽 공간으로부터 그 위쪽의 공간으로 대류 기류(925)를 가능하게 하여, 타일 조명 시스템의 열 발생 전자 소자(예컨대, 도 25, 도 50, 도 55 및 도 56의 위의 예에서 설명되고 예시되고 함축된 것)로부터의 열 추출을 향상시킨다. 공기 접근 슬롯에 대안적으로 혹은 그와 함께, 광 엔진(4)이 안착하는 타일 내의 공동부는 우측 하부의 방향으로 크기가 증가될 수 있어, 타일 위쪽으로부터 공동부 내로 더 많은 공기가 흐를 수 있게 하고 또한 우측 하부로부터 열 핀들 속으로 흐르게 할 수 있다. 이러한 동일한 접근방법은 어느 측면 혹은 모든 측면에서 취해질 수 있다.

도 79는 내장된 광 분산 엔진(4)들 중 하나에 의해 발생된 예시적인 조명빔(982)과 함께, 도 72 내지 도 78에 기재된 전기적으로 활성화된 타일 조명 시스템(1)의 바닥 아래쪽에서부터 본 사시도를 도시하고 있다. 이 사시도는, 시스템의 좌측 전압 버스(7)에 인가된 DC 공급 전압(V_dc), 시스템의 우측 전압 버스(7)에 인가된 접지 접근 및 완전한 작동 전력을 작동시키기 위하여(이에 따라 출력 광(2)을 발생함) 시스템의 좌측 정면 광 분산 엔진(4)에 신호를 보내는 주 제어기(40)(도시 생략)로부터 전송된 제어신호를 도시하고 있는 한편, 다른 3개의 광 분산 엔진에 신호를 보냄으로써 오프 상태 조건(즉, 제로 조명)을 실행한다. 도 79의 예에서, 타일 개구부는 그들의 바닥 측면 상에서 덮여 있지 않고, 이에 따라 전술한 바와 같이 내장된 박형 광 분산 엔진(4)의 출력 개구부의 전경을 노출시키고 있다.

상기 도 72 내지 도 75에 도시된 일반적인 구조에 따라 그리고 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 기재된 바와 같이, 박형 광 분산 엔진(4)에 의해 공급되는 알짜 출력 빔(982)은 도 80에 도시된 바와 같이 각 자오선에서의 각도 범위인 공칭 +/-5°및 정사각형 단면을 지니는 잘 평행화된 빔이다. 빔(982)은 그의 목적지(예컨대, 바닥 아래쪽)에서 정사각형 조명 및 축(984)을 따라 멀리 있는 대상체의 충분히 편성된 집중 조명을 제공한다. 상기 도 64 내지 도 65에 일반적으로 예시된 바와 같이, 출력 빔(982)은 벽을 조명하는 바와 같이 사선 방향으로 점으로 배열될 수 있다. 이러한 변형예는, 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 기재되어 있고, 이 때문에 광 분산 광학소자(273) (도 74)의 특정 설계의 결과 및 특히 도광판(928) 상의 파세트형성 막(929) 상에 선택된 파세트 기하형상의 결과로 된다.

몇몇 조명 응용에서는 유용하지만 다른 것에서는 그렇지 않은 빔(982)의 좁은 단면은, 하나 혹은 두 개의 광 확산 막(예컨대, 도 53의 (664), (666))과 함께, 도 53 내지 도 54의 예에서처럼 타일(6)의 본체(5) 내의 개구 개공부를 덮도록 설계된 베젤(혹은 페시아)의 추가에 의해 바람직한 각도로 하나의 자오선 혹은 두 자오선에서 용이하게 확장된다.

도 80은 예시의 목적으로 도 53에 앞서 도시된 바와 같은 수직 방향으로 배향된 렌티큘러 렌즈 시트(664), (666)의 쌍(680)을 포함하는, 본 발명의 이 예에 적합한 하나의 바람직한 개구 커버(992)의 형태를 예시한 전개 사시도(990)이다. 대안적으로, 단일 렌티큘러 렌즈 시트(또는 상이한 배향을 지니는 다른 각도 확산 시트)가 이용될 수 있다. 이 목적을 위하여 기타 적합한 각도 확산 재료로는 몇몇 언급되는 확산 격자, 홀로그래픽 확산자, 마이크로렌즈 확산자, 마이크로 구조화 표면 확산자, 입체 확산자 및 종래의 구형 렌티큘러 렌즈 시트를 들 수 있다. 임의의 설명의 렌티큘러 렌즈 시트와 연관된 각도 확산의 최상의 모드는, 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 기재된 바와 같이, 광(988)의 입사 공급원과 대면하는 그들의 볼록한 포물면 곡률을 따라 포물면 형상의 렌티큘(원통형 렌즈 소자)을 지니는 것과 상관되어 있다. 이런 유형의 렌티큘러 렌즈 시트가 입사 광빔(988)의 각도 범위를 넓힐 뿐만 아니라, 빔의 정사각형(혹은 직사각형) 패턴(혹은 단면)의 공간적 일체성도 보존한다. 도 80의 예에서, 도 53에서와 같은 돌출부(676)는 다이-컷 막 시트(664)을 지지하는 데 이용된다. 돌출부(676)에 적용되는 감압식 접착제(PA라고도 지칭됨)의 스트립은 시트(664)를 고착시키는 데 이용될 수 있다. 이어서, 시트(666)는, 사용될 경우, 상부에 바로 놓일 수 있다. 임의선택적으로, 시트(664), (666)는 모서리에서 혹은 가장자리부를 따라 함께 용접 혹은 열 적층될 수 있다. 프레임 가장자리(994)는 개구 개공부(978)(도 79) 속으로 안락하게 끼워맞춤되고, 이 목적을 위하여 이용가능한 각종 패스너도 이용될 수 있다. 장식 테이퍼(996)는 베젤(992)의 본체에 적용될 수 있거나, 혹은 임의선택적으로, 베젤 자체는 더욱 평범한 외관을 위하여 타일(6)의 본체(5) 내에 오목하게 될 수 있다. 이 예에서의 조명 개구부(998)는 62㎜×62㎜이다.

도 81은 내장된 광 분산 엔진(4)들 중 하나에 의해 발생된 예시적인 조명빔(982)에 대한 도 80에 도시된 개구 커버(992)의 광 확산 효과를 예시한 도 79에 도시된 타일 시스템을 바닥 아래쪽에서부터 본 사시도이다. 이 특정 예에서, 각각 내장된 엔진 개구부 커버(992)는 두 실질적으로 포물면 형상의 렌티큘러 렌즈 시트(664), (666)를 포함하고, 단지 시스템의 좌측 정면 광 분산 엔진(4)이 온 상태로 전환(시각적인 간단화를 위하여)되어 있는 것을 도시하고 있다. 본 발명의 타일 조명 시스템에 의하면, 내장된 광 분산 엔진의 임의의 조합이 활성화될 수 있고, 각각 임의의 휘도 레벨에서 주 제어기(40)에 의해 지령받을 수 있다. 이 예에서, 두 각도-확산 렌티큘러 렌즈 시트는 내부적으로 입력되는 +/-5°×+/-5°빔(982)(도 79에 도시되고 이 예에서 점선 단면(1000)으로 표기됨)을 일반적으로 저-섬광 오버헤드 투광조명 응용에 바람직한 +/-30°× +/-30°각도 범위를 지니는 출력 빔(1002)으로 확산시키도록 내포된 개구 커버 시스템(990) 내에서 이용된다. 이하의 흥미 있는 변형예는 두 각도-확산 막이 전체 개구부를 덮지 않을 경우 일어나며, 이 결과 미변형된 +/-5° 빔과 +/-30°빔의 조합으로 되며, 좁은 빔은 효율적으로 보다 넓은 정사각형 빔의 중간에서 정사각형 핫 스팟이다.

그리고, 앞서 설명된 바와 같이, 공기 슬롯(980)은 타일 시스템(1) 아래의 바닥 영역과 그 위쪽의 활용(또는 고압 밀폐) 공간 사이의 대류 기류를 가능하게 하도록 제공됨으로써, 위에서 예시된 것에 도시된 바와 같이 히트 싱크 핀의 성능을 향상시킨다.

도 82는 본 발명의 타일 시스템의 최상의 실시와 호환가능한 내장가능한 박형 광 분산 엔진(4)의 다른 유형을 예시한 내포된 타일 내장 판(1010)의 이면측으로부터 본 사시도이다. 도 83 내지 도 88에 더욱 이해하기 쉽게 예시된 이 특정 광 분산 엔진 유닛은, 그의 전반적인 내장 치수가 140㎜×100㎜이고, 그의 가장 두꺼운 지점(1012)에서의 두께가 16㎜이며(그의 가장 얇은 지점(1014)에서의 두께는 10.4㎜), 일례로서, 두 LED 이미터(1016), (1018)(도 72 내지 도 81에 예시된 엔진 유형의 것의 두배)를 포함한다. 내장된 전자 부품의 다수는 앞서 예시된 것과 친숙하다. 각 LED 이미터(1016), (1018)는 개별의 이미터 장착 판(1020), (1022) 상에 장착되고, 이들 판은 각각 그들 자체의 열 핀 조립체(1024), (1026)를 구비한다. 내장된 DC-공급 전압 스트랩(이 도면에서는 도시되지 않음)은 전압 단자(1021)에 부착되고, 내장된 접지 접근 스트랩(이 도면에서는 도시되지 않음)은 접지 단자(1023)에 부착된다.

도 83은 도 82에서 완전히 조립된 상태로 도시된 박형의 광 분산 엔진(4)의 전개 사시도이다. 본 예에서의 두 예시적인 Osram Opto Semiconductors OSTAR™ LED 이미터(1016), (1018)는, 1㎜ 칩의 2×2 어레이보다는 오히려 1㎜ LED 칩의 3×2 어레이를 이용하는 점을 제외하고, 모든 점에서 도 74 내지 도 75에 도시된 바와 같은 이미터(850)와 동등하다. 그들의 (예컨대, 도 75에서의 표면(841) 내지 (842)으로부터의) 두께(1030)는 이 특정 엔진의 두께를 제한하며, 이것은 더욱 소형인 LED 이미터 패키지를 이용해서 도시된 바와 같은 16㎜로부터 약 10㎜까지 저감될 수 있다. 단, 모든 광 분산 엔진 설계에 있어서, 내포된 광 분산 광학소자, 내장된 전자기기 및 LED 광 이미터 패키지에도 불구하고, 히트 싱크는 포함된 LED 이미터에 의해 생성된 열의 와트량을 효율적으로 제거하도록 적절하게 설계되어 있을 필요가 있다. 몇몇 고 와트량 시스템을 위하여, 히트 싱크는 내장된 시스템의 궁극적인 소형화 및 물리적인 두께를 결정함에 있어서 제한 인자일 것이다.

LED 광 이미터 서브시스템(271)은, 도 83의 예에 도시된 바와 같이, 도 4c에서 앞에서 도시된 일반적인 엔진 단면에 상당하며, 이미터 장착 판(1020)(또는 (1022)), 및 각도 변환 반사체 유닛(1040) 상에 있는 부착 구멍(1033), (1035)과 맞물리는 부착 나사(1032), (1034)에 의해 장착 판(1020)(또는 (1022))을 통해서 그리고 이미터(850)를 통해서 부착된 열 핀 소자(1024)(또는 (1026))를 포함한다. 이 예에서 각도 변환 반사체 유닛(1040)은 4개의 개별의 부품(1041 내지 1044)(하부(1041), 좌측(1042), 우측(1043) 및 상부(1044)), 및 예시적인 서브조립체 나사(1050) 내지 (1053)를 포함한다. 하나 이상의 정렬 핀(alignment pin)(1055)은 또한 내포된 4개의 수학적으로 굴곡된 반사면(1060 내지 1063) 사이에 유지되는 적절한 관계를 확실하게 하는 데 이용될 수 있다. 그 자체로 LED 광 이미터 서브시스템(271)의 더욱 도움을 주는 도면은 내포된 직사각형 관계 및 반사 곡률뿐만 아니라 얻어진 조명 특성도 예시하고 있는 도 85에서 제공된다.

도 83은 테이퍼형상 도광판(1070) 및 위에서 기재된 동일한 방식으로 상기 테이퍼형상 판(1070)의 평면에 부착된 파세트형성 막 시트(1072)를 포함하는 광 분산 광학소자(273)의 일반적인 조성을 또 예시하고 있다. 이 일례를 위하여, 광 분산 광학소자(273)는 길이방향 단면에서 도광판(928) 및 파세트형성 막 시트(929)와 기하학적으로 동일하게 만들어져 있다. 이 경우에 있어서의 단지 현저한 차이는 상기 판 폭이 도 74의 광 분산 엔진 예에 대해서 도시된 보다 넓은 (56㎜) 포맷으로부터 도 83 내지 84의 본 엔진 예에서 이용되는 보다 좁은 18.85㎜ 포맷으로 계획적으로 저감된다는 점이다. 판(1070)의 폭은 이하에 더욱 상세히 설명되는 각도 변환 반사체(1040)의 연관된 폭과 관련되고 사실상 해당 폭에 의해 제어된다.

도 83은 또한 도광판(1070) 및 파세트형성 막 시트(1072)의 가장자리를 둘러싸서 보호하는 프레임 부재(1076)의 예를 제공한다. 프레임 부재(1076)는 예시적인 탭(1078) 및 부착 나사(1080)에 의해 이 예에서 각도 변환 반사체 유닛(1040)에 부착된다. 이런 유형의 광 분산 광학소자(273)의 관련된 실시형태에서, 평활한 반사체 막이 금속으로 피복된 파세트형성 반사체 시트(1072) 대신에 사용되고, 미피복된 버전의 파세트형성 막 시트(1072)는 프레임 부재(1076)의 하부 가장자리부(1077)에 부착되어 있으며(내에 오목하게 되어 있으며), 해당 파세트 정점은 도광판(1070)으로부터의 광과 대면(및 입수)한다.

도 83은, 코어 광 발생 세그먼트(1090)가 유도선(1094), (1095)을 따라, 판(1010)의 아래쪽에 있는 대응하는 나사산 구멍과 맞물리는 도시된 바와 같은 예시적인 부착 나사(1097)((1098)은 은폐되어 있음)을 통해서, 타일 내장 판(1010)에 의해 표시된 전자 전력 제어층(1092)에 부착되는 방법을 더욱 도시하고 있다. 전력 케이블(1099)은 LED 이미터(1016), (1018)(도 75에 도시된 바와 같은 (936), (937)) 상의 양 및 음의 단자와 접속을 행하는 데 이용된다.

도 84는 소형화, 슬림화 및 유연성을 더욱 잘 예시한, 도 82 내지 도 83의 내장가능한 광 분산 엔진(4)의 완전히 조립된 형태의 바닥 측으로부터 본 사시도이다. 두 예시적인 엔진(4)의 발광 개구부(1100), (1102)는, 이 예에서 각각 18.8㎜×62㎜이고, 함께 전체적인 광 분산 개구 면적 43.6㎜×62㎜을 차지한다. 도 58 내지 도 59의 평판형 전류 전환 회로(738)(도 22 내지 도 23에서의 (388)과 유사함)는 이 예에서 두 LED 이미터(1016), (1018)의 조명을 동시에 제어하는 데 이용되지만, 제2전환 회로(738)는 인접한 광 발생 세그먼트(1090)의 조명을 독립적으로 제어하는 데 적절한 상황에서 용이하게 부가될 수 있다. 단순히 필요에 따라 내장 판(1010)의 폭을 연장함으로써, 추가의 광 발생 세그먼트(1090)를 균등하게 추가하는 것이 용이하다. 내장 판(1010)의 하부측 가장자리 영역(1106)은, 이런 유형의 광 분산 엔진이 본 발명에 따른 타일(6)의 본체(5) 내로 내장되는 적절한 베어링 표면을 제공하도록 포함된다.

도 85 내지 도 87은, 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 기본적으로 교시된, 이 특정 유형의 LED 광 이미터 서브조립체(271)의 형태 및 광학적 거동을 더욱 잘 예시하기 위하여 충분히 상세하게 제공된다.

도 85는 그의 출력 개구부가 두꺼운 흑색 경계선(1120)으로 강조된, 도 82 내지 도 84의 박형 광 분산 엔진의 LED 광 이미터 부분(271)에서 이용되는 직사각형 각도 변환 반사체 유닛(1040)의 출력 개구부 내로 보이는 완전 조립된 사시도이다. 직사각형 각도 변환 반사체 유닛(1040)은 이 예에서 LED 이미터(1016)(또는 (1018))의 내포된 칩(1122)으로부터의 광을 수집하고 나서, 유닛의 4개의 내부 측벽(예컨대, 수학적으로 만곡된 반사 면(1060) 내지 (1063))으로부터 도광판(1070)의 대응하는 입력 개구부(도 83 참조)로 최소의 가능한 수의 내부반사에 의해 그 광을 라우팅시키는 데 이용된다. 최소수의 내부 반사, 이에 따라 광 커플링의 가능한 최고의 처리 효율은, 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 기재되고, 여기서 도 86, 식 7 및 식 8에 의해 요약된 바와 같이, 전통적인 (그리고 충분히 확립된) 사인 법칙의 기본 원리에 의해 규정된 두 자오선(좁은 것과 넓은 것) 내에서의 입력 개구부 크기와 출력 개구부 크기 사이의 너비-보존 기하학적 관계(etendue-preserving geometric relationship)를 유지하는 기능에 의해 4개의 반사성 측벽의 각각을 정형화함으로써 달성된다.

도 86은 LED 이미터(1016)와 함께 도 85에 도시된 각도 변환 반사체 배열의 상면 단면도의 개략도이다. 이 예시에 있어서, 반사체 부분(1044)(및 그의 예시적인 부착 나사)은 식 7 및 식 8에 의해 제어된 하부의 기하학적 관계를 드러내기 위하여 제거되어 있으며(반사체 소자의 입력 개구부 폭(1126) d₁, 그의 이상적인 출력 개구부 폭 D₁, 그의 이상적인 길이 L₁ 및 그의 이상적인 출력 각도 범위 +/-θ₁의 관점에서), +/-θ₀는 LED 이미터(1016) 내의 LED 칩(1122)의 그룹의 유효 각도 범위(유효하게는 +/-90°)이다. 마찬가지 관계인 식 9 및 식 10은 직교 자오선의 이상적인 기하 형태 d₂, D₂, L₂ 및 θ₂를 관리하지만, 그래픽적으로 예시되어 있지 않다. 도 86에 도시된 바와 같은 반사체 구역(1133)의 대칭적으로 배치된 반사체 곡선(1062), (1063)은 그들의 곡률이 매 지점에서 식 7 및 식 8에 의해 부여된 경계 조건을 충족시키는 점에서 이상적이다. 구역(1133)만이 다른 이상적인 반사체 길이 L₁의 초기 길이 L₁₁을 도시하고 있다. 초기 길이 L₁₁은 전형적으로 fL₁으로 표현되고, 여기서 f는 0.5보다 큰 부분 설계치(예컨대, 이 예에서는 f=0.62)이다.

...식 7

...식 8

...식 9

...식 10

특히 본 발명에 따라 LED 광 이미터를 이용하면 Sin q0 ~ 90°가 통상 실제로 합리적인 개략치이다. 이상적인 반사체(Ll), (L2)는, 이 경우, 이하의 식 11 및 식 12에서와 같이, 더욱 컴팩트하게 표현될 수 있다.

...식 11

...식 12

특정 광 분산 엔진(4)의 고유한 설계 속성은 각 출력 자오선(+/-θ₁ 및 +/-θ₂)에서의 출력 광(2)의 각도 범위가 서로 완전히 독립적이라는 점이다. 도 86에서 전개된 반사체 기하 형태(즉, 자오선 1)는 그 하나의 자오선에서만 엔진의 출력 각도 범위(+/-θ₁ 또는 +/-θ₂)를 결정한다. 다른 자오선에서의 엔진의 출력 각도 범위(+/-θ₂)는 광 분산 광학소자(273)(예컨대, 테이퍼형상 도광판(1070) 및 파세트형성 막 시트(1072))의 (독립적인) 거동에 의해서만 결정된다.

도 82 내지 도 86의 본 예에서, d₁ = 3.6㎜이고, 오스람의 3개의 인라인 1㎜ LED 칩(도 85의 상세 참조)의 크기, 간격 및 주변 공동부에 의해 설정된 바와 같이, 설계 선택에 의해 +/-θ₁ = +/-10.5°이므로, D₁(식 7로부터)은 이 경우 대략 3.6/Sin (10.5) = 19.75㎜로 되고, 이들 조건과 연관된 이상적인 반사체 길이 L₁은 (식 8로부터) 0.5(3.6+19.75)/Tan(10.5) = 63.0㎜로 된다. 광학적 광선 추적 시뮬레이션(아리조나 주의 Breault Research Organization에서 제조된 버전 2006 및 2006인 시판의 광선 추적 소프트웨어 제품 ASAP™(Advanced System Analysis Program)를 이용해서)은, 이 유형의 이상적인 반사체(사인 법칙 식 7 내지 식 10으로 관리됨)가 그들의 유효 각도 변환 효율(또는 출력 빔 품질)에서 상당한 손실 없이 그들의 이상적인 L₁로부터 길이가 다시 트리밍될 수 있는 것을 표시하고 있다. 또한, 앞에서 설명된 바와 같은 각도 확산 출력 개구부 막을 바람직하게 배치시키는 본 발명의 광 분산 엔진 배열에 이용될 경우(예를 들어, 도 53, 도 54 및 도 89에 도시된 포물면 렌티큘러 렌즈 시트), 이상적인 치수로부터의 설계의 이러한 편차에 대한 허용도가 덜 결정적으로 된다. 따라서, 본 예에서, 각도 변환 반사체 유닛(1040)은 39㎜의 총 길이 L₁₁(도 86 참조)까지 38%만큼 길이가 저감된다. 그 결과, 예시적인 LED 입력 광선(1142)은 지점(1140)에서 반사체 곡선(1063)으로부터 반사되어, 지점(1144)에서 대칭으로 배치된 반사체 곡선(1062)에 충돌하여, LED 광 이미터 서브시스템(271)의 출력 광선(1146)으로부터 부가적인 반사 없이 이상적으로 바깥쪽으로 반사되어 반사체 축선(1148)과 의도된 출력 각도 θ₁(1130)을 이룬다.

도 86의 예에 도시된 바와 같은 반사체 길이 저감을 경험한 이상적인 것으로부터의 작은 편차는 LED 입력 광선 세그먼트(1150), (1152)(점선) 사이의 궤적 차이에 의해 표시된다. 광선(1150)의 궤적(축선(1148)과의 각도(G1))은, 기하 형태에 의해 본 예에서 10.5°로 선택에 의해 설정된 Tanθ₁ = (D₁/2)/L₁으로 되도록 이상적인 (너비-보존) 반사체 길이 L₁ 및 이상적인 출력 개구부 폭 D₁에 의해 결정된다. 그러나, 광선(1152)의 표준에서 벗어난 궤적은, 저감된 길이 L₁₁ 및 비율적으로 저감된 출력 개구부 폭 D₁₁에 의해 Tanθ₁₁ = (D₁₁/2)/L₁₁로서 설정된다. 이 예에서, L₁₁ = 39㎜ 및 D₁₁ = 18.75㎜이므로, θ₁₁ = 13.5°이고, 이것은 단지 작은 정도의 각도 편차이고, 본 발명의 가장 상업적인 조명 용도와 적합하지 않은 것이다. 또한, 이것은 단지 이 편차에 들어가는 총 광선의 분율에 불과하다.

이 형태의 박형 광 분산 엔진(4)(도 82 내지 도 86 참조)을 이용해서 더욱 샤프하게 컷오프 각도 조명이 요구될 때마다, 반사체 절두 형상의 보다 적은 각도가 이용될 수 있다.

직교 자오선(+/-θ₂)의 각도 변환 반사체의 설계는 광 분산 광학소자(273)(즉, 도광판(1070)과 파세트형성 막 시트(1072))의 대응하는 입사면에 대해서 최적의 결합 효율을 위해 광을 계획적으로 미리 조정하는 것이다. 이 목적에 대한 바람직한 각도 조건은 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 표시되어 있고, 최고 광학 등급의 투명한 플라스틱 혹은 유리로 이루어진 3° 테이퍼 각도를 지니는 3㎜ 두께의 테이퍼형상 도광판에 대해서 +/-50°와 +/-55°(공기 중) 사이에 있다

도 87은 생성된 비대칭 출력 광(1170)을 예시한, 도 82 내지 도 86에 기재된 이 예의 예시적인 LED 광 이미터 부분(271)의 사시도이다. 각도 범위(1172)(+/-θ₁)는 도광판(1070)의 수평방향 평면에 적용되고, 그 자오선에서 광 분산 엔진의 출력 광(2)으로서 실질적으로 변하지 않은 채 판을 통해 전달된다. 각도 범위(1174)(+/-φ₂)는 단지 중간 스텝으로서 도광판(1070)의 수직 평면을 적용한다. 이것은 광 분산 광학소자 서브시스템의 이 자오선 내에서 그 자오선(예컨대, +/-θ₂)에서 제공된 광 분산 엔진의 보다 좁은 출력 광(2)으로 처리함으로써 변형된다. 반사체 부품(1041), (1044)(도 85에서의 (1121)) 상에의 기계적 돌출(mechanical overhang)은 출력 광빔(1170)의 시각적인 명확화를 위하여 이 도면에서 생략되어 있다. 돌출(1121)의 목적은 단지 기계적이며, 도 83의 전개된 상세로 표시된 바와 같이 세트스크류(setscrew)(1081)를 통해서 광 분산 광학소자(273)용의 확고한 내포(및 정렬) 수단을 제공한다.

도 88은 이 유형의 광 분산 엔진(4)을 이용해서 생성가능한 타이트하게 편성된 +/-10.5°×+/-5°출력 빔을 예시하기 위해 제공된, 도 84의 것과 유사한 사시도이다. 출력 조명(2)은 축(1180)을 따라 향하게 되고, 이 예시의 목적을 위해 단지 단일의 광 발생 세그먼트로부터 나오는 것으로 표시되어 있다. 이 광은 합리적으로 충분히 평행하게 되어, 각도 범위(1184)(+/-θ₁)는 도 86의 기하학적 관계에 의해 확립된, 예를 들어, +/-10.5 °이며, 각도 범위(1186)(+/-θ₂)는 엔진의 박형의 광 분산 광학소자(273)에 의해 부여된 각도 변환의 고유한 결과이다. 동시에 모든 광 발생 세그먼트(1090)로부터 혹은 개별적으로 각 광 발생 세그먼트(1090)로부터의 출력 조명(2)은 위에서 기재된(도 53, 도 54 및 도 80) 광 확산 막 시트(예컨대, (664), (666))의 부가에 의해 각도 범위가 확대되어, 도시된 직사각형 형태로부터 다른 보다 넓은 것으로 빔 단면(1188)을 변화시킬 수 있다.

개별적으로 전환가능한 광 발생 세그먼트에서의 조명의 각도 범위를 변형시키는 이 능력은 박형의 광 분산 엔진(4)의 이 형태의 고유한 속성이다. 그 능력으로 인해 단일하게 내장된 광 분산 엔진을 사용함으로써 하나 이상의 조명 기능(집중조명, 투광조명 및 월 워싱 등)을 제공할 수 있게 한다. 이 형태의 동작은, 상이하게 설계된 각도 확산막(664), (666)(도 53, 도 54 및 도 80에서 위세 설명됨)이 각 인접하는 광 발생 세그먼트(1090)의 출력 개구부에, 예를 들어, 내포된 각 LED 이미터(1016), (1018)용의 개별의 전류 전환 회로(738)의 부가와 함께 각 프레임 부재(1076) 내에 부가되는 경우에 제공된다.

더 많은 유연성은, 광 분산 광학소자(273)의 각도 확산 막(664, 666) 및 특정 내부 설계가 예를 들어 도 64 내지 도 65에서처럼 조합되어, 대향하는 각도 방향에서, 각 광-발생 세그먼트로부터 사선으로 향하는 출력 조명을 가능하게 할 경우에 제공된다. 이 사선 조명 모드에서, 대향하는 복도의 벽에 대해서, 월 워싱 조명을 제공하는 능력이 가능해진다. 또한, 제3광 발생 세그먼트(1090)를 부가하여 하향-지향(예컨대, 투광조명) 조명을 제공함으로써, 단일의 광 분산 엔진(4)으로부터 3개의 개별적으로 제어된 광 기능(좌측 월 워싱, 우측 월 워식 및 일반적인 바닥 조명)이 가능해진다.

도 89는 본 발명에 따른 도 82 내지 도 88의 멀티-세그먼트 박형 광 분산 엔진(4) 형태를 직접 둘러싸는 국한된 타일 자재 내장 영역(1192)으로 제한된 엔진-타일 내장 공정(단지 예시적인 목적으로)의 전개 사시도이다. 단지 두 인접한 광 발생 세그먼트(1090)가 이 예에서 예시되어 있지만, 마찬가지 내장 공정이 내포된 엔진 세그먼트의 개수에 관계없이 이용된다. 타일 내장 영역(1192)은 타일 본체(5)의 두 가시 단면적(1202), (1203)(십자빗금으로 표시됨)을 포함하는, 가장자리부(1196) 내지 (1199)에 의해 둘러싸인다. 두 가장자리부(1206), (1208)는 4면 직사각형 조명 개구부(1210)가 보이도록 만들어져 있다. 측벽(1212), (1213)(표시도 눈에 보이지도 않는 (1214), (1215)를 지님)은 본 예의 엔진의 광 분산 광학소자(273)를 포함하는 파세트형성 막 시트(1072) 및 도광판(1070)의 가장자리부를 둘러싸서 보호하는 프레임 부재(1076)(예컨대, 도 88)의 외측 면에 대한 내장용 네스트이다. 타일 내장 영역(1192)의 본체(5) 내의 직사각형 슬롯(1217)은 히트 싱크 핀(1024), (1026)의 기류 부분에 대해서 크기가 정합된다. 슬롯(1217)은 동일 목적을 위하여 제공된 초기의 타일 본체 슬롯(예컨대, 도 11 내지 도 14에서 (308))과 동일한 기능을 지닌다.

멀티-세그먼트 박형 광 분산 엔진(4)은, 도 89에 도시된 바와 같이, 점선의 유도선(1220) 내지 (1224)을 따라 박형의 타일 내장 영역(1192)(궁극적으로 보다 큰 타일 혹은 패널 자재(6)의 구성 부품) 내에 내장된다. 엔진의 전류 전환 전자회로(738)는 내장용 공동부(1226) 내에 네스트된다. 엔진의 내장 판(1010)은 측벽(1230) 내지 (1234)에 대항하여 네스트되고, 실질적으로 동일 높이에 존재하는 타일 표면 평면(1236), (1237)에 의해 지지된다.

국한된 타일-재료 내장 영역(1192)은, 다른 예로서, 이 방법에서 미리 내장되고, 이어서 "머드 인"되거나 "아교 접착"(glued in)하거나 또는 내장 영역(1192)과 동일한 재료의 보다 큰 시트 혹은 구역 내에 실질적으로 이음매 없는 방식으로 장소에 고착시키는 다른 방법 등이 실시된 빌딩 자재(예컨대, 석고 보드, 건식 벽, 또는 천장 및 벽의 형성에 이용되는 등가의 기타 복합 구조 재료)의 세그먼트를 나타낼 수 있다. 이 경우, 현가된 천장의 예에서 상기에 설명된 외부의 DC 전압 및 접지 접근 접속은 저전압 와이어 및 종래의 접속기를 이용해서 다르게 행해진다.

도 90은 내장된 엔진의 이면측으로부터 도시된, 엔진 내장 과정이 완료된 후의 도 89의 사시도이다.

도 91은 이 형태의 멀티-세그먼트 광 분산 엔진 단독용의 도 84에서 이미 도시된 두 조명 개구부(1100), (1102)를 도시하기 위해 경사진, 도 90으로부터 타일 조명 시스템(1)의 내장 영역(1192)의 바닥측 사시도이다. 외부 조명 개구 개공부(1240) 및 임의선택적 기류 슬롯(1271)은 변형 없이 도시되어 있고, 이것은 예를 들어 도 53 내지 내 56 및 도 80 내지 도 81에 도시된 바와 같이 플러시 장착된 베젤(또는 페시아)로 각각 덮여 그들의 시각적인 외관을 더욱 평범하게 하고 (1240)의 케이스에서 조명 특성을 변형시킬 수 있다.

도 92는 멀티-세그먼트 광 분산 엔진(4)의 이 형태용의 이 개구 개공부(1240)에 적합한 내장가능한 개구 커버 베젤(1242)의 단일 개구 예를 예시한 전개 사시도이다. 도 53 내지 도 56 및 도 80 내지 도 81에 이미 도시된 바와 같이, 두 광 확산 막 시트(664), (666)는 또한 이 예에서 포함되어 두 예시적인 엔진 개구부(1100), (1102)로부터 광을 수신한다. 광 확산 막 시트(664) 또는 (666)의 어느 한쪽, 양쪽 모두가 혹은 전혀 없이, 점선 유도선(1250) 내지 (1252)을 따라 본 발명에 따라 설치될 수 있다. 광 확산 막 시트(664)의 평면측이 체류하고, 또한 지지 림 표면(supporting rim surface)(1254)에 물리적으로 부착될 수 있다. 베젤 네스팅 면(1256) 내지 (1259)(단지 (1256) 및 (1257)만이 보임)은 상대면(예컨대, 도시되어 있지 않지만, 도 89 및 도 91에서의 (1214), (1215)) 내에 안락하게 끼워맞춤된다.

도 93은 이 유형의 멀티-세그먼트 광 분산 엔진(4)의 개구 개공부(1240) 내에 내장하기에 적합한 세그먼트화 개구 커버 베젤(1260)을 예시한 부분 전개 사시도이다. 예시적인 설계는 세그먼트 분리 바(1262)의 부가를 제외하고는 도 92의 것과 유사하다.

도 94는 연관된 DC 전압 스트랩 베젤(1270) 및 접지 접근 스트랩(1272)을 포함하는, 도 89 내지 도 91의 공정 상세에 의해 기재된 4개의 2-세그먼트 광 분산 엔진의 내장을 예시한, 내포된 예시적인 24"×24" 타일 자재의 이면측으로부터 본 사시도이다.

도 95는 DC 전압 스트랩(1270)과 접지 접근 스트랩(1276)의 양쪽 모두의 부착을 포함하는 완전한 타일 내장 상세를 예시한, 도 94에 도시된 타일 조명 시스템(1)의 정면 좌측 부분(1276)의 확대 사시도이다. DV 전압 접속 탭(1280)은 DC 전압 버스(7)와의 전기 접속을 행하며, 해당 버스는 별개의 케이블이든지, 전기 전도성 T-바 타일 현가 부재(도 68 내지 도 71 참조)이든지 혹은 몇몇 기타 등가적으로 유효한 수단에 의해서든지 간에 전기 접속기(304) (예컨대, 도 94)를 개재해서 외부 DC 전압 공급원(30)(예시 생략)과 접속되어 있다.

지금까지는 광 분산 엔진 내장의 예를 직접 엔진-타일 조합을 강조하였다. 이것은 다수의 엔진 내장 상황에 대해서 바람직한 제조 모드일 수 있지만, 몇몇 상황에서는, 특히 이용 중인 타일 자재가 내부 구조가 용이하게 마멸되는 재료로 구성된 경우 중간 개스킷 재료를 구비한 타일 공동부를 미리 내장하는 것이 바람직할 있다. 이들 경우에, 더욱 탄성 재료(예컨대, 플라스틱, 플라스틱/유리 복합재 혹은 금속)가 보호성 가장자리 경계면으로서 이용되며, 이것은 본 발명의 대안적인 실시형태로서 도 96의 확대 사시도에 예시되어 있다.

도 96은, 광 분산 엔진(4) 자체를 내장하기 전의 중간 스텝으로서, 광 분산 엔진(4) 자체의 내장하기 전의 중간 스텝으로서, 예시적인 24"×24" 타일(6)의 대응하는 엔진 내장 공동부(1284) 내에 예시적인 타일 공동 개스킷(1282)의 내포를 도시한 전개 사시도이다. 개스킷(1282)은 점선 유도선(1290), (1294)을 따라 도입되어, 공동부 바닥(1296)에 임의선택적으로 접착(추가적인 강도를 부여)되어 있다. 다른 개스킷 변형예(도시 생략)는 보다 두꺼운 타일 공동부 측벽(1298)에 대항하여 밀봉하기 위한 4개의 측벽을 포함한다.

도 97은 동일 유도선(즉, 1290 내지 1292)을 따라 2-세그먼트 광 분산 엔진(4) 및 그의 지지 섀시(1300)를 내장하기 직전에 타일 공동 개스킷(1282)을 내장(및 밀봉)한 후의 도 96의 엔진 내장 공동부의 전개 사시도이다. 2-세그먼트 광 분산 엔진 예는 점선 유도선(1302) 내지 (1304)를 따라 지지 섀시(1300)에 네스트된다.

도 98은 도 93에 도시된 2-세그먼트 베젤 스타일(1260)의 예시적인 64mm×55㎜ 출력 개구부를 각각 지닌, 4개의 내장된 2-세그먼트 광 분산 엔진(4)을 포함하는, 본 발명의 타일 조명 시스템의 예의 바닥 아래쪽에서부터의 사시도이다. 이 예에서, 임의선택적 기류 슬롯(1217)(장식 커버(1310)를 구비)은 타일(6)의 본체(5) 내에 제공되어 있다. 위에 언급된 바와 같이, 타일(6)의 이면측 상에 있는 히트 싱크 핀 내의 벤투리 기류가 충분할 수 있으므로, 많은 경우에 이들과 같은 슬롯은 본 발명의 양호한 실시를 위해 불필요하다. 보다 높은 레벨의 기류을 필요로 하는 상황에서, 거친 펄스화 기류의 방식(예컨대, Nuventix에서 제조된 Synjet)이 싱크 구성의 일부로서 추가될 수 있다.

도 99는 예시적인 타일 조명 시스템(1)의 이 실시형태로부터 임의선택적 기류 슬롯(1217)과 그들의 장식 커버(1310)가 제거된 것을 제외하고, 도 98의 것과 모든 점에서 동일한 사시도이다.

도 100은 예시적인 24"×24" 타일(6)의 중심 부근에서, 도 82 내지 도 99에 예시된 유형의 2개의 개별의 2-세그먼트 광 분산 엔진(4)을 내장하는, 본 발명의 타일 조명 시스템의 또 다른 예시적인 실시형태의 바닥 아래쪽에서부터의 사시도이다.

도 101은 작동 시의 일례로서, 2개의 비스듬한 방향으로 향하는 복도 월 워싱빔(1320), (1322)을 도시한, 도 100의 타일 조명 시스템(1)의 바닥 아래쪽에서부터의 사시도를 제공한다. 그의 우측 전력 접속기(304)에의 접지 접근 및 그의 좌측 전력 접속기(304)에 인가된 공급원(30)(도시 생략)으로부터와 같은, 외부 공급원 전압(V_dc)에 의하면, 이 특정 2-엔진, 4-세그먼트 타일 조명 시스템은, 복도에서뿐만 아니라 좌측 및 우측으로 벽 조명을 제공하는 데 충분히 적합할 수 있는 바와 같은, 두 상이하게 각진(및 상이하게 지향된) 조명빔(1320), (1322)(도 64 내지 도 65에 도시된 더욱 일반적인 예 참조)을 생성하도록 배열되어 있다. 빔(1320)은, 이 예에서, 마치 좌측 벽 면(도시 생략)을 워싱하는 것처럼 축(1324)(도 1d에서의 일반적으로 (114))을 따라 지향되고, 빔(1322)은 마치 우측 벽면(도시 생략)을 워싱하는 것처럼 축(1326)을 따라 지향된다. 이러한 사선 출력 조명은 여기에 예시된 박형 광 분산 엔진(4)의 바람직한 속성이고, 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 더욱 상세히 보고되어 있다. 이러한 광 분산 엔진(4)은 타일 표면에 수직으로 지향되는 빔(예컨대, 축(111)을 따라 도 1d에서의 하향 지향된 빔(103) 참조)을 생성하도록 구성될 수 있거나, 이들은 표면 법선(111)에 각도(1330)(및 1332)에서 사선 빔(1320)(및 1322)을 생성하도록 구성될 수도 있으며, 여기서, +/-Φ_L 및 +/-Φ_R은 실질적으로 +/-0° 내지 +/-80°사이에서 변할 수 있다(최상의 결과는 +/-0° 내지 +/-60°). 이 경우, 출력 경사는 테이퍼형상 도광판(예컨대, 도 74에서 (928) 및 도 83에서 (1070))의 설계, 파세트형성 막 시트(예컨대, 도 74에서 (929), 도 83에서 (1072))의 설계에 의해, 파세트형성 막 시트 대신에 평면 반사체의 사용에 의해, 설치된 광 확산 막 시트(특히 도 53, 도 54 및 도 80에 주어진 예시)의 설계에 의해, 그리고 광 분산 엔진(4)의 물리적인 지향방향에 의해 제어될 수 있고, 이것은 타일 시스템(1)의 전체적인 두께를 실질적으로 증가시키는 일없이 소정의 작은 양(대략 15°까지)일 수 있다.

도 100 및 도 101의 예는 어떠한 개수의 박형 광 분산 엔진(4)가 주어진 타일(6)의 본체(5) 내에 분산될 수 있는 것을 강조하기 위해 더욱 제공된다. 또한, 이들은 타일의 크기, 타일의 형상 및 우세한 조명 요건에 유효한 것으로 여겨지는 그들의 타일 내의 임의의 기하학적 분포로 배열될 수 있다. 또한, 각 내장된 엔진(4)은 독립적으로 온/오프 전환되거나 개별적으로 디밍되거나, 혹은 주 제어기(40)로부터 수신된 신호에 의해 그룹의 임의의 조합으로 작동될 수 있다. 본 발명에 따른 타일 조명 시스템(1)은, 조명 요구에 적합한 경우, 타일(6) 당 단일의 광 분산 엔진(4) 내에 내장될 수 있다. 또한, 각 내장된 엔진(4)은 다수의 발광 세그먼트로 구성될 수 있다.

또, 본 발명의 다른 중요한 관련된 실시형태에서, 각 발광 세그먼트는 독립적으로 제어될 수 있으므로, 예를 들어, 도 101에서의 좌측 지향 광 분산(1320)을 생성하는 엔진의 하나의 발광 세그먼트가 오프 상태일 수 있는 한편 다른 세그먼트는 온 상태로 된다.

또한, 본 발명의 다른 중요한 관련된 실시형태에서, 각 발광 세그먼트는 상이한 조명 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 101의 동일한 좌측 지향 분포(1320) 및 우측 지향 분포(1322)는, 한쪽에서 두 좌측 지향 세그먼트 그리고 다른 쪽에서 두 우측 지향 세그먼트라기보다는 오히려, 각 광 엔진(4) 내의 좌측 지향 발광 세그먼트와 우측 지향 발광 세그먼트를 지님으로써 실질적으로 생성될 수 있었다. 다수의 지향 방향, 다수의 광 색, 다수의 빔 폭 및 다수의 원거리장 빔 패턴의 조합을 비롯한, 이들과 같은 많은 멀티-기능 내장된 엔진이 가능하다.

또, 제공된 예시적인 예는 본 발명의 양호한 실시에 의해 가능하게 되는 소수개에 불과하며, 이것은 총망라적이거나 혹은 모두 포함하는 것을 의미하는 것은 아니다. 시각적 편의를 위하여, 위에서 예시적인 예들은 단일의 24"×24" 타일로 국한하였다. 그러나, 보다 크거나 보다 작은 예를 포함하도록 타일 크기는 변화될 수 있을 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 타일 조명 시스템(1)의 그룹은, 일반적으로 도 2d, 도 2e, 도 3b, 도 3c 및 도 3m에 소개된 바와 같이, 조명 및 비조명 타일의 보다 큰 분산 시스템에서 종래의 타일과 혼합 및 조합될 수 있다. 이러한 모든 조합은 본 발명의 본문 내에 들어가는 것으로 간주된다.

위에 부여된 바와 같은 박형 광 분산 엔진(4)의 바람직한 예는 최대로 가능한 타일 두께와 가장 용이하게 조정되는 빔 다양성이 중요한 역할을 하는 조명 상황에서 특히 매력적이지만, 본 발명에 관한 다른 유용한 광 분산 엔진 유형도 수개 있고, 이들 각각은 도 4a의 수직방향으로 적층된 단면 배열을 따른다. 이 엔진 부류에 있어서, LED 광 이미터층(271)(LED 광 이미터의 그룹일 수도 있음)은 광 분산 광학소자 층(273)(예컨대, 하나 이상의 광학 확산 공동부, 재순환 공동부, 광학 반사 공동부, 도광판, 반사체, 반사체의 어레이, 렌즈, 및 렌즈의 어레이) 바로 위에 배치되는 한편, 실질적으로 수직방향 적층의 축을 따라 출력 조명의 빔을 투영한다.

하나의 수직방향으로 적층된 예는 박형의 이면 라이트 유닛(이하 "BLU"라 지칭함)에 의해 제시되어 있으며, 이것은 현대의 액정 디스플레이("LCD") 패널용의 균질한 배면 조명을 제공한다. 선택되는 많은 상이한 BLU 유형이 있지만, 본 발명의 시판의 조명 응용에 대한 바람직한 하나의 예는 직시형 LCD 텔레비전(TV)에 이용되는 보다 대형 포맷 LCD 스크린과 함께 이용되는 직접 이면조명 형태로부터 적합화된다.

도 102a는 Philips LumiLeds사에 제조된 Luxeon III(1845)인 대형 포맷 LCD 이면조명 시스템에서 이용되는 인기있는 측면-발광(혹은 박쥐-날개 스타일) LED 이미터의 개략 측면도이다. 도 102b는 도 102a의 측면도에 도시된 Luxeon LED 이미터(1845)의 사시도이다. 기재 패키지(1850)는 직경이 7.3㎜, 상부에서 하부까지의 높이(1852)가 약 6㎜, 원형-대칭 광 분산(1860)의 우세한 측면 방출되는 각도 범위는 약 +/-60°인데, 그 이유는 유전체 렌즈 소자(1865)의 투명 굴절 설계 때문이다. DC 전압 및 접지에의 접근은 외부 전극(1868), (1870)에 의해 내부 LED 칩(도시 생략)에 적용되고, 열은 평면 전도체(1872)에 의해 상기 LED 칩으로부터 추출된다.

본 발명의 광 분산 엔진과 호환가능한 완전한 LED 광 이미터(271)는 예시적으로 도 103a에 도시된 바와 같이 그 위에 배열된 4측면-발광 LED 이미터(1845), 이면-반사용 기재평면(1895) 및 4개의 이면-반사용 주변 측벽(1897)을 구비한 전기 회로 판(1880)으로 예시적으로 구성되어 있다. LED 이미터의 기재 패키지(1850)와 함께 포함된 소자(1865), (1897), (1895)의 광 재분산 특성은, 도 74 내지 도 75의 광 분산 엔진 예의 경우에서와 마찬가지로, LED 광 이미터 부분(271) 및 그를 넘은 연관된 광 분산 광학소자(273) 부분을 구성하는 것 사이의 경계면을 오염시킨다. 그러나, 본 예에서는, 덜 구체적인 선의 물리적인 경계설정이 있고, 두 부분이 그들의 경계에서 중첩된다.

도 103a는 연관된 광 분산 엔진(4)의 나머지 소자에 이미터의 전기 상호접속용 수단을 포함하는, 적절한 전기 회로 판(1880) 및 그 위에 장착된 4개의 측면-발광 LED 이미터(1845)의 사시도이다. 판(1880)은 위에서 기재된 바와 같은 내장된 전자 소자(예시 생략)에의 전기 접속을 가능하게 하며, 이것은 주 제어기(40)로부터의 신호에 응답하여 각 이미터 내에서의 전류의 흐름을 제어한다.

판(1880) 상의 미충전 중앙 장착 위치(1881)가 추가의 광 출력이 필요한 경우 추가의 LED 이미터(1845)를 위해 예비로 유지되어 있다. 전기 회로 판(1880) 상에 도시된 상호접속 회로는 각 LED 이미터(1845)용의 양 및 음의 전극이 직렬, 병렬 혹은 직-병렬 접속으로 유연하게 되는 방식의 일례일 뿐이다. 회로 판(1880)은 4"×4"(예컨대, (1890), (1891))이고, 이것은 위에 제공된 예와 그 규모가 유사하다.

도 103b는 본 발명의 타일 조명 시스템에 따라 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진 실시형태 내에 이용될 수 있는 LED 광 이미터 부분(271)을 예시적인 목적으로 고려해서 도시한 사시도이다. LED 이미터(1845)의 각각으로부터의 측면 발광된 광(1860)은 서로 혼합되어, 절삭부(1896) 및 임의선택적으로 광산란 특성부(1899)를 포함하는, 이면-반사 측벽(1897) 및 이면-반사 기재 평면(1895)와의 상호 접속에 의해 다수 반사된다. 반사 평면(1895), (1897)은 일반적으로 종래 기술에서처럼 반사될 수 있거나, 확산 반사될 수 있거나, 혹은 바람직하게는 확산 산란 재료로 이루어진 원형(혹은 정사각형) 광 추출기(1899)(본 적응예에 예시된 것 참조)의 중첩 어레이에 의한 정반사성 반사(예를 들어 전통적인 도트-패턴 백라이트)될 수 있다.

도 103c는 본 발명의 타일 조명 시스템(1) 내에 내장하기에 일괄적으로 적합한 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진(4)의 광 분산 광학 부분(273)을 포함하는 추가의 이차적인 광학 소자를 도시한 단면 측면도이다. 이 예의 광 분산 광학소자 부분(273)은 중간-레벨 분산 판(19020 및 다층 출력 적층부(1906)를 포함하며, 그의 기능성은 이면 반사 면(1895) 및 반사 측벽(1897)의 것과 중첩한다.

도 103d는 도 103c에 도시된 단면 측면도의 확대도이다. 내포된 이차적인 광학 소자는 LED 광 이미터의 재순환 이면-반사체(1897), (1895)와 조합되어, 측면-발광 부(1860)를 포함하여 재순환되고, 다르게는 전체로서 광 분산 엔진으로부터 광 추출 및 출력 전의 각 이미터(1845)로부터 및 그 사이에서 해당 측면-발광부로부터 확산된다.

도 103c는 이 예시적인 18.9㎜ 두께의 광 분산 엔진의 수직방향으로 적층된 구조의 단면 측면도이며, 여기서 LED 광 이미터 소자(271)가 일반적으로 하부에 있고, 이차적인 광 분산 광학소자 소자(273)가 (도 4a에 개략적으로 도시된 바와 같이) 이들 바로 위쪽에 일반적으로 위치결정된다. 이 도면은 이미터(1845) 바로 위쪽의 지지 돌출부(1905) 상에 놓인 투명한 광 분산 판(1902)을 도시하고 있다. 분산 판(1902)은 아크릴(즉, PMMA), 폴리카보네이트 혹은 유리 등과 같은 깨끗한 광학 재료로 이루어지고, 이들 재료는 우세하게 측면-발광 LED(1845)로부터 대부분 사선으로 입사하는 광선에 대해서 고반사율을 지니는 것이다. 분산 판(1902)은 그의 광 확산 특성을 증가시키기 위하여 계획된 헤이즈(즉, 내부 산란 매체)를 포함할 수 있다. 이미터(1845)의 상부와 대면하는 이 분산 판(1902)의 평면 측은 측면-발광 렌즈 소자(1865)(도 103b)의 직경 및 위치와 정합하도록 일반적으로 크기와 간격을 가지는 원형 반사체 막(1903)(정반사성 혹은 확산성)을 포함한다.

도 103c의 단면은, 도 103b의 일부로서 소개된 측벽(1897)이 더욱 섀시 박스(1904)의 일부이고, 이 섀시 박스의 상부는 도 103b에 예시되지 않은 분산 판(1902) 위쪽으로 고정 거리(1910) 상승된 다층 출력 적층부(1906)를 포함한다. 분산 판과 다층 출력 적층부(1906) 간의 상기 거리(1910)는 이 예에서는 9㎜이다. 다층 출력 적층부(1906)는 확산 시트(벌크 혹은 확산형)이지만, 하나 혹은 2개의 파세트형성 프리즘 시트, 반사형 편광자 시트, 형광 재료 및 렌즈 시트로부터 취해진 조합을 포함할 수도 있다. 다층 출력 적층부(1906) 내에 포함된 이러한 기능 조합의 총체적인 목적은 이면-반사체(1895), (1897)로부터 및 특히 광 추출기(1899)로부터의 직접 발광의 가시성을 균질화하거나 혹은 다르게는 은폐시키는 것인 한편, 종래 기술에서 충분히 확립된 바와 같은 광각 라이트의 재순환(혹은 재활용)에 의해 각도 평행화 수단을 제공하는 것이다.

도 103d는 도 103c의 단면으로부터 점선 영역(1914)의 확대도이다. 이미터(1845)는 이 목적을 위하여 빗금친 섀시 구조체(1904) 및 이면-반사체(1895)에 제조된 통공(1920)을 돌출하는 측면-발광 렌즈 소자(1865)를 구비한 회로 판(1880)(도 103a) 상에 장착되어 있다. 이와 같이 해서, 각 LED 이미터(1845)로부터 모든 측면 발광된 광(1860, 도 102a)은 분산 판(1902), 이면-반사체 면(1895) 및 반사성 측벽(1897)의 하부 구역(선반(1905) 아래쪽의 구역) 사이에 배열된 물리적 공기 간극 내에 실질적으로 전파된다.

도 103a 내지 103d의 BLU-기반 광 분산 엔진(4)은 별도의 각도 범위의 부족에 의해 그리고 일반적인 집중조명 응용을 위하여 충분히 출력 광(2)을 집중시키는 그들의 일반적인 무능력에 의해 이 예에 예시된 더욱 첨예하게 규정된 출력 빔(103)과는 구별되는 확산 방향상 출력 빔(1921)의 실질적으로 균질한 세트로서 그의 편성된 출력 조명을 실질적으로 축(111)(출력 적층부(1906)의 평면에 수직임)을 따라 제공한다. 첨예하게 규정되고 타이트하게 평행화된 출력 빔을 제공하는 무능력은 이 유형의 내부 광 분산 조성의 확산 특성의 결과이다.

도 103d는 또한 이 광 분산 엔진(4) 내의 전형적인 광 흐름의 일례를 제공한다. 예시적인 측면 발광된 광선(1925)은 우선 정반사성-반사 영역 내에서 이면-반사 평면(1895)과 접촉하고, 마치 거울면으로부터 위쪽으로 주행하는 예시적인 광선(1928)으로서 반사시킨다. 광선(1928)은 (1930)에서 분산 판(1902)의 하부측과 충돌하고, 실질적으로 예시적인 광선(1932)으로서 접선 입사(grazing incidence)에서 거울면으로부터 마치 프레넬 반사에 의해 반사된다. 이 예에서, 광선(1932)은 이면-반사 측벽(1897)과 충돌하여 광선(1935)으로서 이면 반사 평면(1895)을 향하여 되돌아가지만, 광 추출기(1899)로부터 충돌하고, 이때 반구(혹은 유사 반구) 각도 분포(1937)로 산란된다. 광 분산(1937)의 일부가 분산 판( 1902)을 통해서 궁극적으로는 다층 출력 적층부(1906)를 통해서 투과되어 광 분산 엔진(4) 일반적인 조명(2) 내에서 출력빔(1921)의 일부로 된다.

이 형태의 광 분산 엔진(4)은, 그의 전력 제어 전자기기와 함께, 실질적으로 상기 예시된 바와 같은 공정 흐름으로 타일(6)의 본체(5) 내에 내장된다. 그의 수직방향으로 적층된 구조와 연관된 과잉의 두께(본 예에서는 18.9㎜) 때문에,

연관된 전력 조절 및 제어 전자기기가 엔진 주변부 둘레나 혹은 도 104 내지 도 106의 예에 예시된 바와 같이, 한쪽으로 내장된다. 엔진의 두께를 더욱 저감시키도록 적용된 추가의 최적화 및 전자 부품의 제조 품질과 연관된 소형화에 의해, 이 유형의 광 분산 엔진의 이면 상에 전자회로를 내장하는 것도 또한 실제적인 선택사양이다.

도 104는 본 발명의 타일 조명 시스템에 따라 구성된 예시적인 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진(4)의 180.4㎜×110㎜×18.8㎜ 내장가능한 형태의 이면측으로부터 본 사시도이다. 이 경우에 배치된 내장된 전자회로 부분(1940)은 도 97에서 제공된 예와 유사하며, 이제 내장판(1941) 상에 초기에 기재된 전기 소자를 모두 수용한다. 광 발생 부분(1942)은 도 103a 내지 도 103d에 기재된 바와 같이, 이전의 예에서와 마찬가지로, 회로 부분의 전기 소자는 전압 조절용 MOSFET(345), 그의 두 가장 가까운 커패시터 및 그의 연관된 전위차계(이 도면에서는 모두 미도시됨)를 포함한다. 상기 회로 부분은 또한 IC(400), 저항기(417) 및 커패시터(418)를 포함하는 예시적인 RC 복조 회로와, 3쌍의 MOSFET(330)와 부하 저항기(358) 조합(각 부하 저항기 세트는 도 19및 도 20에 도시된 바와 같음)을 포함하는 예시적인 3-브랜치 전류 제어 회로(738)(위에서 설명된 바와 같음)도 포함한다. 예시적인 광-발생 세그먼트(1942)는, 더욱 가능성이 있는 몇몇 언급되는 예로서의 나사, 스냅 소자 또는 프레스-피트에 의해 섀시 프레임(1946) 내에 유지된다. 섀시 프레임(1946)은 또한 타일 내장 공정을 용이하게 하도록 타일-내장 림-표면(1948)을 제공한다. 이 도면에서 가시적인 다른 특성부로는 전기 회로 판(1880)의 이면측에 적용될 수 있는 임의선택적 열-확산 판(1952)과 열 접촉하는 히트 싱크 핀(1950)을 포함한다. 내장된 DC 전압 및 접지 접근 스트랩(이전의 예에 도시된 바와 같음)은 엔진 단자(1954)(V_dc) 및 (1956)(접지)(이전의 예에서의 (1021), (1023)과 유사함)에 적용된다. 전기 회로 판(1880)의 정면 측 상의 예시적인 4-LED 회로의 출력 단자는 내부적으로 양의 측 전극(1958)과 음의 측 전극(1960)에 접속된다.

도 105는 구성 부품들 간의 내부 관계를 나타내는, 도 104에 예시된 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진(4)의 바닥측으로부터 본 전개 사시도이다. 수직방향으로 적층된 백라이트형 광 분산 엔진(4)은 도 103a 내지 도 103d 및 도 104에 개별적으로 도시되어 있다. 전기 회로 판(1880)은 점선 유도선(1964) 내지 (1966)(이것은 섀시 프레임(1946)을 통과함)을 통해서 섀시 구조체(1904)의 이면에 부착된다. 투명한 광 분산 판(1902)은 제공된 하나의 점선 유도선(1968)을 따라 섀시 구조체(1904)의 측벽(1897) 바로 안쪽에 설치된다. 그리고, 다층 출력 적층부(1906)는 단일의 점선 유도선(1970)을 따라서 섀시 구조체(1904)의 림(rim)(1900)에 부착된다.

도 106은, 연관 DC 전압 및 접지 접근 스트랩용의 내장 특성부(embedding feature)(1974) 내지 (1977)와 함께, 24"×24" 타일(6)의 중앙 부근(1971)에 광 분산 엔진(4)의 이 특정 형태를 내장하는데 필요한 타일 본체 상세(1972)를 도시한 사시도이다. 엔진의 섀시 프레임(1946)은 가장자리 경계부(1979) 내지 (1981)에 의해 형성된 타일 본체(5)의 측벽을 네스트하고, 엔진의 히트 싱크의 가장자리부는 가장자리 경계부(1982)와 연관된 측벽에 대항해서 네스트된다. 타일 본체 특성부(1984)는 내장 판(1941)의 아래쪽을 위한 휴지 장소이다. 이 광 분산 엔진(4)은 점선 유도선(1986) 내지 (1988)을 따라 박형의 타일(6) 내의 장소 내로 하강된다.

도 107은 광 분산 엔진(4), 그의 연관된 DC 전압 스트랩(1990)(타일 채널(1975) 내) 및 그의 연관된 접지 접근 스트랩(1992)(타일 채널(1977) 내)를 내장한 직후 도 106에서와 같은 타일 조명 시스템(1)의 중앙부를 도시한 확대도(1971)이다.

도 108은 단일의 4"×4" 조명 개구부(1994) 및 그의 연관된 개구 커버 다층 출력 적층부(1906)를 도시한 바닥 아래쪽으로부터 본, 도 102 내지 도 107의 실시형태에 따른 예시적인 타일 조명 시스템의 사시도이다. 출력 적층부(1906)를 통해 희미하게 보이는 것은 도 103b의 4개의 포함된 측면-발광 렌즈 소자(1865) 바로 위쪽에 존재하는 원형 반사체 막(1903)이다. 또, 4개의 가장자리 장착된 전기 접속기(304)(및 임의선택적 T-바 장착 탭(874), 도 70 내지 도 71 참조)가 도시되어 있다. 상기 모든 예에서와 마찬가지로, 24"×24" 크기의 타일(6)은 단일의 광 분산 엔진(4)을 내장하는 선택 사항이므로, 순수히 예시적인 것이다.

도 109는 시스템의 주 제어기(40)(도시 생략)로부터 파워 "온" 신호의 수신과 조합된, 좌측 접속기(304) 및 우측 전기 접속기(304)에 대한 접지 시스템 접근부에 DC 전압을 인가한 결과인 각도-확산 방향성 조명의 종류를 도시한 도 108의 타일 조명 시스템의 사시도이다. 내장된 광 분산 엔진(4)으로부터 출력 광(2)의 각도 구성은 그의 다층 출력 적층부(1906)의 특성에 의존하지만, 전형적으로

이전의 예(예컨대, 도 1d, 도 62 내지 도 79, 도 81, 도 88 및 도 101)에 도시된 정사각형(또는 직사각형) 단면보다 더욱 그의 조명 특성이 포괄적이다. 이 유형의 전형적인 광 분산 엔진(4)의 특징적으로 확산성인 조명은 각각 점증식으로 보다 넓은 각도 범위(+/-10°내지 +/-60°로부터 예시적으로 도시됨)로 도시된 개별의 빔 세트(1998 내지 2002)에 의해 도 109에 상징적으로 예시되어 있다. 실제로, 빔 자체는 단면이 더욱 원형(혹은 타원형)이고, 0°에서 보다 넓은 표시된 각도까지 각도 연속성으로 분포되어 있다. 최대 조명 휘도는 중앙으로 집중되어 타일 시스템(1) 바로 밑에 하향으로 투사된다. 조명 휘도(바닥 아래쪽 상의 휘도)는 이어서 넓어지는 각도로 떨어진다. 출력 적층부가 단지 확산성 광 확산(혹은 산란)층을 포함하는 상황에서, 출력 빔은 모든 방향에서 거의 +/-90°의 각도 범위를 커버하는 조명을 지닌 거의 순수하게 Lambertian이다. 이 예에서와 마찬가지로, 다층 출력 적층부(1906)가 하나 이상의 형태의 각도-제한 수단(예컨대, 더욱 실용적인 선택을 위한 소수를 언급하면, 파세트형성 막 시트, 렌즈 어레이 시트 및 반사성 편광자 시트)을 포함할 경우, 투광조명의 더욱 방향성 공급원은, (조명 전력의 절반이 약 +/-30 내지 +/-45°내에 포함되는 상태로), 보다 낮은 효율을 희생하여 도시된 바와 같이 얻어진다. 보다 낮은 효율 이외에, 개발된 조명 특성에 대한 주된 단점은 오프각 섬광에 대한 그의 경향이다.

이 예시적인 광 분산 엔진(4)의 루멘 처리 효율은 아리조나주의 투산시에 소재한 Breault Research Organization에서 공급되는 공업 표준 광학 모델링 소프트웨어 ASAP™을 이용해서 실제적인 광선 추적 시뮬레이션에 의해 구한 바 대략 80%로 상당히 적당하다. 기존의 상업적 조명 표준과의 합리적인 비교 및 실제 성능은, 위에서 예로 든 것과 동등하게 적용되는, 사용을 위해 선택된 이미터에 의해 제공된 총 루멘에 의존한다. 루멘 출력은 일반적으로 이용된 각 색에 대한 LED 효율(루멘/와트), 칩 당 적용된 와트수, 렌즈 소자가 사용되는지의 여부 및 내포된 히트 싱크에 의해 제공되는 열 관리 효율에 의존한다.

고출력 LED의 효율은 근년에 신속하게 향상되어 왔고, 그렇게 계속될 것으로 예상된다. 이것은 양적인 성능예의 값을 제한한다. 4개의 저온-백색 이미터에 대해서 약 20루멘/와트에서 구식의 Philips-LumiLeds Luxeon III(3.7볼트, 1 amp에서 70 루멘, CCT = 5500K)를 이용하는 본 타일 시스템 실시형태(예컨대, 도 102 내지 도 109)는 총 전력 입력 14.8와트로 +/-90°에 걸쳐서 224루멘의 출력 광(2)을 제공한다. 이 상황에서, 하나의 이러한 광 분산 엔진이 타일 시스템 당 배치되면, 타일 조명 시스템이 배열되고 3×3 그룹으로 현가되어 있을 경우 2016루멘의 바닥 조명이 133와트에서 제공된다.

Philips LumiLeds에서 제조된 Luxeon REBEL 또는 Osram Opto Semiconductors에서 제조된 OSTAR(전술한 바와 같음)를 이용하는 이 실시형태의 현재의 예는 루멘과 루멘/와트 성능 능력을 상당히 상승시키고, LED 이미터 당 루멘/와트 출력이 이제는 75 루멘/와트의 수준 이상으로 추진되고, (최대 루멘 출력에서의 루멘/와트 효율이 보다 낮은 루멘 출력보다 나쁘다고 해도) 개별의 LED 이미터 패키지 당 600 내지 1000루멘 사이의 최대 루멘 출력으로 되고 있다.

본 발명에 따른 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진(4)의 또 다른 형태가 도 110 내지 116에 도시되어 있다. 이 변형의 목적은 타이트하게 편성된 방향성 조명(2)을 가능하게 하는 다른 구성을 제공하는 것인 한편, 본 발명의 타일 조명 시스템의 두께 규제를 고수하는 것이다. 이 형태는 바로 위에서 도 103 내지 도 109의 실시형태에서 예시된 표면 장착된 이미터(1865) 및 전통적인 반사/산란 공동부보다는 오히려 반사성 광 확산의 편광 보조 수단을 이용한다. 본 발명에 적합한 기본적인 편광-보조 반사성 광 확산 방법은 미국 특허 제6,520,643에서 다른 목적으로 먼저 소개되었고, 이어서 미국 특허 제7,210,806호 및 미국 특허 제7,072,096호에서 LED 조명에 대해서 재검토되었다. 부가된 이득은. 이 광 확산 접근법이 수직으로 편광된 출력 조명을 그 밑의 영역에 공급하는 선택사양을 제공하는 것이며, 이것은 인쇄된 텍스트 문자의 콘트라스트를 증가시키는 것으로 확인되었다.

도 110a는 본 발명에 다른 박형 빌딩 타일 자재(6)에 내장가능한 다른 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진 실시형태의 광 발생 부분(271), (273)의 주된 작동 소자를 도시한 전개 사시도이다. LED 광 이미터 부분(271)은 도 74 내지 도 75의 예와 유사하며, 전기 회로 판(2020)(다른 전류 조정 및 제어 전자회로 소자와 상호접속하기 위한 회로 소자 및 전극(2022)을 구비함), 도 75에서의 Osram OSTAR™ 유닛(850)과 유사한 LED 이미터(2024), 및 부착된 직사각형 각도 변환 반사체(2026)(도 75에서의 구역(948)과 유사함)로 구성되어 있다. 이 실시형태의 광 분산 광학소자 부분(273)은 구조적 간격 소자(2030), 반사 공동부 프레임(2040), 부분 반사 개구 마스크(2050) 및 다층 선택적 반사 출력 판(2060)을 포함한다. 간격 소자(2030)와 공동부 프레임(2040)은 모두 요구되는 바와 같은 그들의 광학 특성을 조정하도록 피복될 수 있는 전도 혹은 절연 재료로 이루어져 있다. 간격 소자(2030)는 중심부가 실질적으로 변환용 반사체의 출력 개구부(2028)와 같은 높이에서 유지되는 표면(2032)(도시된 바와 같은 평면 혹은 수학적으로 오목면 혹은 볼록면일 수 있음)을 제공한다. 간격 소자(2030)는 또한 그곳을 통해서 흐르는 실질적으로 모든 광 출력을 통과시키도록 반사체의 출력 개구부(2028)(정사각형, 직사각형 혹은 원형)의 기하학적 형태와 정합하도록 정형화되어 있는 표면(2032) 내에 통공(2034)을 포함한다. 통공(2034)은 하나 이상의 1/4파 위상 지연막, 반사성 편광자 및 확산자로 구성된 그의 개구부 내에 적합하도록 절단된 막 적층부를 추가로 포함할 수 있다. 그리고, 스페이서 측벽(2036)은 저온 LED 이미터(2024)를 원조하는 기류 슬롯(2038)을 임의선택적으로 포함할 수 있다. 공동부 프레임(2040)은 도시된 4개의 반사성 측벽(2042)과, 부분 반사 개구 마스크(2050) 및 다층 선택적 반사 출력 판(2060)용의 하나 이상의 지지 수단(2044)을 포함한다(하나의 형태에서 그의 구조 내에 부분 반사 개구 마스크(2050)를 포함함).

도 110b는 도 110a의 사시도에 전개된 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진의 광 발생 부분(1942)의 완성된 18.8㎜ 두께의 최종 조립체를 도시한 사시도이다. 이하에 더욱 설명하는 바와 같이, 이 엔진으로부터의 출력 광(2)은 두 자오선에서 +/-30°이고, 단 이는 너비-보존 각도 변형 반사체(2026)의 하나의 설계에 의해 제공되며 타이트하게 각도 범위가 편성되어 있다. 출력 광(2)이 두 자오선에서 +/-5°로 좁을 수 있는 엔진에서부터 두 자오선에서 약 +/-45°로 각도적으로 넓은 조명까지 많은 다른 설계 변형예가 실시된다.

그러나, 이 유형의 박형 광 분산 엔진의 주된 이점은, 그의 이차적인 광 분산 광학소자(273)가 그의 노출된 LED 이미터의 전형적으로 작은(예컨대, 2.1㎜×2.1㎜) 발광 면적의 것으로부터, 이 특정 예에서 내부적으로 38.58㎜×38.58㎜인 공동부 프레임(2040)의 전체 개구 크기의 것까지 엔진의 유효 출력 개구부 면적을 상당히 확대시킨다는 점이다. 이 수단에 의해, 엔지의 개구비는 337배로 효율적으로 확대되어, 바닥 아래쪽에서부터 위쪽으로 보는 인간 관찰자에 대해서 알짜로 84배 그의 명시 휘도(apparent brightness)를 저감시킨다

이것은 본 발명의 모든 대형 개구 광 분산 엔진 예의 중요한 특성이며, 이하에 더욱 상세히 설명될 것이다.

이 유형의 광 분산 엔진은 앞서의 예에서 예시된 것과 같이 정확히 본 발명에 따른 타일(6)의 본체(5)에 내장된다. 도 110a 내지 도 110b에 예시된 바와 같은 광 발생 유닛, 혹은 유사한 광 발생 유닛의 그룹은 도 103 내지 105에 예시된 바와 같이 정확하게 연관된 전력 조절 및 제어 전자기기와 용이하게 조합되고 나서 도 107 내지 108의 공정 흐름을 통해 타일 내에 내장된다. 그러나, 이전의 예에서 제공된 통합이 안된 확산 조명과 달리, 전개된 빔 단면은 상기 도 1d, 도 62 내지 도 79, 도 81, 도 88 및 도 101에서 예시된 것과 더욱 순응하며, 이는 이들이 더욱 첨예하게 규정되는 것을 의미한다.

도 110c는 이전의 예에 기재된 전압 조절, 제어 및 검출 전자 기기와 함께 도 110b에 도시된 광 발생 부분 4개를 예시적으로 조합한, 이 유형의 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진(4)의 내장가능한 형태의 일례를 도시한 완전히 조립된 이면측 사시도이다. 이 형태의 일례로서, 4개의 광 발생 부분(1942)(도 110a 내지 도 110b)은 이전의 실시형태의 4"×4" 섀시 프레임(1946) 내에서 2×2 클러스터로 배열된다.

도 110d는 완전히 조립된 형태의, 도 110c의 내장가능한 광 분산 엔진(4)의 정면측 사시도이다. 엔진 분리 섀시(2070)의 목적은 주 섀시 프레임(1946) 내에 4개의 포함된 엔진을 유지하는 것이다. 동등하게 나타나는 형태는 분리 부재(2072), (2073) 없이 보다 밀착 패킹된 어레이 내에 4개의 광 발생 부분(1942)을 그룹화할 것이다. 다른 동등하게 바람직한 선택사항은 포함된 소자의 가장자리 길이와 정합하도록 섀시 프레임(1946)의 내부 크기를 저감시키는 것(예컨대, 섀시 프레임의 내부 가장자리 길이를 4"에서 3.27"로 저감시킴으로써, 분리 섀시(2070)에 대한 필요 없이 2개의 41.58㎜ 유닛을 지지하는 것)이다.

도 110e는 도 110c에 도시된 바와 같은 내장가능한 광 분산 엔진(4)의 전개 사시도이다. 이 구성 부분은 점선 유도선(2080), (2081)을 따라 조립된다.

도 110f는 첨예하게 규정된 +/-30°조명 콘 및 그의 상당히 확대된 출력 개구부를 모두 도시한 도 110a 내지 도 110e의 수직방향으로 적층된 내장가능한 광 분산 엔진을 포함하는 타일 조명 시스템의 사시도이다. 이 특정예 +/-30°에 제공된 조명(2)은 사무소나 학교에서처럼 오버헤드 투광조명에 적합하다. 그러나, 동일한 유리한 속성이 보다 좁거나 보다 넓은 각도 범위에서 이용가능하다.

이 내장가능한 예에 의해 제공되는 조명(2)은 도 104 내지 도 105에서처럼 이전의 실시형태에 의해 제공된 것과 거의 동등하지만, 도시된 바와 같이 상당히 양호하게 편성된 빔 품질을 지닌다.

이 실시형태의 각종 소자가 미국 특허 제6,520,643호, 제7,210,806호 및 제7,072,096호에서 이미 설명되어 있지만, 본 발명의 타일 조명 시스템으로서 내장하기에 적합한 박형 광 분산 엔진 형태는 아니다.

따라서, 작동 기구 및 조작 원리는 도 111a 내지 도 115에 요약되어 있고, 이것은 이해와 실시를 모두 용이하게 하기 위하여 제공되는 것이다.

도 111a는 구성 소자들 간의 근본적인 물리적 관계를 확립하는 본 발명의 실시에 유용한 내장가능한 광 분산 엔진 및 수직방향으로 적층된 다른 유용한 유형을 밑에 지닌 반사형 광 확산 기구를 예시한 개략적 단면 측면도이다. 도 111a의 단면 측면도는 LED 이미터(2022), 직사각형 변환 반사체(2026), 반사체 길이(2027), 금속 반사면(2104)과 대역 1/4파 위상 지연막 층(2106)으로 구성된 편광-변환 반사체 소자(2102), 반사 편광자(2112)와 임의선택적 금속 반사체 어레이층(2114)으로 구성된 출력 편광 반사체 평면(2110), 및 (주변의) 4-측면 반사체(2116)(예컨대, 도 110a 및 도 110b에서 (2040))를 포함한다. 도시된 바와 같은 형태에 있어서, 반사체 소자(2102), (2110)는 공기 간극(G)(2120)에 의해 분리된 평면이다. 관련된 형태에서, 반사체 소자(2102)는 반사체 소자(2110)를 향하여 수학적으로 만곡되거나 경사져서 출력 평행화 각도(2122)(θ₁')를 좁아지게 하거나, 또는 반사체 소자(2110)로부터 멀리 수학적으로 만곡되거나 경사져서 출력 평행화 각도(2122)(θ₁')를 확대시킨다.

도 111a는 또한 비편광화된 예시적인 광선(2130)에 의해 취해지는 광로를 추종함으로써 기본적인 평광-선택적 광 확산 기구를 예시하고 있고, 이 광선은 극도의 각도 θ₁(이 예에서, 시스템 축(111)으로부터 30°)에서 지점(2132)에서 반사체 개구부(2028)를 빠져나간다. 광선(2130)은 방향변화 없이 임의선택적인 금속(부분) 반사층(2114)을 통과하여 지점(2134)에서 반사성 편광자(2112)의 표면에 충돌한다. 반사성 편광자(2112)는 전형적으로 중합체 이색성 시트 재료, 예컨대, Vikuiti™ 제품 명칭 하에 3M에서 제조된 DBEF™으로 이루어져 있지만, Meadowlark Optics에서 제조된 와이어-그리드형 재료 VersaLight™ 또는 Agoura Technologies에서 제조된 PolarBrite™ 와이어 그리드 제품 등과 같은 기타 반사성 편광자 재료로 이루어져 있어도 된다. 이들 편광 분할막 재료는 p-편광광을 투과시키고, s-편광광을 매우 효율적으로 반사시킨다. 따라서, 광선(2130)은 투과된 광선(2136)과 정반사성으로 반사된 광선(2138)으로 균등하게 분할된다. 투과된 광선(2136)은 p-편광되어 이 특정 형태의 광 분산 엔진(4)을 위한 +/-30°출력빔의 일부로 된다. 반사된 광선(2138)은 s-편광되어, 편광-변환 반사체 소자(2102) 상의 지점(2140)을 향해서 거울 반사에 의해 도로 방향변화된다. 지점(2140)에 도달하면, s-편광 광선(2138)은 대역 1/4파 위상 지연층(2106)을 통과한다. 이렇게 함으로써, 그의 좌측 원형 편광 형태로 변환되어, 금속 반사 평면(2104)에 충돌하며, 정반사성으로 반사되면, 대역 1/4파 위상 지연층(2106)을 과하여 p-편광 광선(2144)으로 변환되기 전에 직교 원형 편광 상태로 변환된다. 광선(2144)은 주변의 4-측면 반사체(2116)의 외부 경계부(2147)(점선으로 표시됨) 부근인 지점(2146)에서 반사체 소자(2110)를 향하여 바깥쪽으로 선두를 향한다. 광선(2144)이 반사체 소자(2102)로부터 그의 반사에 의해 p-편광되므로, 최소 손실로 소자(2112)를 통과할 수 있고, 또한 이 특정 형태의 광 분산 엔진(4)에 대해서 예시적인 +/-30°출력빔(2)의 일부로 된다.

편광-선택적 반사체 소자(2102), (2010)의 내포 없이, 예시적인 지점(2132)에서 반사체(2026)로부터(및 또한 전체 엔진으로부터) 모든 +/-30°광속 출력이 일례로서 점선 +/-30°영역(2150) 내에 포함될 것이다. 이 경우, 두 왕복하는 반사체 소자(2102), (2110)의 반사 및 편광-변화 작용 때문에, +/-30°루멘이 출력 빔(2)의 좌측 상의 지점(2146)과 우측 상의 지점(2142) 사이에서 보다 넓은 범위에 걸쳐서 확산된다. 기하 형태학적으로, 이것은 광선-경로(2132-2134-2140-2146)를 따라 일어나는 지점(2134), (2140)에서의 두 거울 반사의 결과이다. 도 111a에서의 이 증분식 빔 확산(S)(2155)은 공기 간극 두께(G)(2120)에 의해 결정되고, 각도 변환 반사체(2026)의 절반각 θ₁은 S = G Tanθ₁으로서 결정된다. 예를 들어, θ₁ = 30°이고 G = 7.5㎜이면, S = 6.93㎜이다. 그러나, 반사성 확산 없이도, 예시적인 지점(2132)으로부터의 반사체의 출력 루멘은 훨씬 작은 개구 면적 4S² ㎟에 걸쳐서 존재한다. 작동 시 반사 확산 기구에 의해, 반사율 및 투과율로부터 보다 적은 손실을 가지는 이들 동일한 루멘은 9배 큰 개구 면적 36S² ㎟에 걸쳐서 확산된다.

등가의(평행한) 예시적인 광선은 도 111a의 직사각형 각도 변환 반사체(2026)의 출력 개구부(2028)의 극도의 가장자리 지점(2160), (2161)로부터 수반될 수 있다. 이들 가장자리 지점 간의 분리 거리(X)는 사인법칙으로부터 x/Sinθ₁이다. 따라서, 이 형태의 광 분산 엔진(4)에 대한 전체 개구부(2168)는 경계 지점(2162), (2164)에 의해 규정되고, 이에 따라 (6S)²에서 (6S + x/Sinθ₁)²으로 엔진의 유효 개구 면적을 증가시킨다. 예시적인 각도 변환 반사체의 입력 개구부가 2.6㎜×2.6㎜으로 설정되고, S가 6.93㎜이면, 전체 개구부는 46.78㎜×46.78㎜로 되고, 종래의 개구부보다 11.4배 면적 이득이 얻어진다.

도 111a 단독의 편광-선택적 접힘 방식에 의해 개구 면적을 증가시키는 것은, 기껏해야 단지 절반의 루멘으로부터의 명시 휘도가 임의의 특정 시점으로부터 가시적이므로, 도 111b에서의 점선 조명 시선(2170) 내지 (2175)에 의해 도시된 바와 같이, 단지 최대로 명시 개구 휘도의 2배 저감으로 변환된다. 그러나, 출력 개구부(2168)를 가로지르는 많은 영역에서, 휘도는 2배 저감을 넘어 저하되고, 개구부를 가로지르는 이 비균일성은 개구부의 중앙부가 불편할 정도로 밝다는 인식을 초래할 수 있다.

도 111b는 구성 소자들 간의 기하학적 관계의 추가의 상세를 나타낸, 도 111a에 도시된 내장가능한 광 분산 엔진(4)의 개략적 단면 측면도이다.

도 111b는 편광 변환 및 반사 접힘에 의해 달성된 제1레벨의 광 분산 엔진 휘도 저감(2배)을 예시하고 있다. 도 111b에서의 엔진 단면은, 시선(2170) 내지 (2175) 및 예시적인 출력 광선(2180) 내지 (2187)의 부가를 제외하고 도 111a의 엔진 단면과 동일하다. 또한, 도 111a에 도시된 대상 기준의 일부는 시야의 명확화를 위하여 도 111b로부터는 제거되어 있지만, 원칙적으로 남아 있는 것이다. 예시적인 p-편광 출력 광선(2136) 및 (2180) 내지 (2183)(방출된 루멘의 실질적으로 절반을 나타냄)은 이들이 들어온 곳으로부터 반사체(2026)의 실제의 출력 개구부(2028)를 향하여 도로 투사된다. 관찰자가 이들 광로를 따라 응시할 때마다, 기껏해야 인지되는 것은 개구부(2028)로부터 나오는 미편광 루멘의 절반을 나타내는 명시 휘도이다. 이것은 적어도 2배 휘도 저감을 나타내지만, 그 저감은 전체 출력 개구부(2168)를 가로질러 비균일하게 되는 경향이 있다. 마찬가지로, 관찰자가 s-대-p로 편광 변환된 광로(2184) 내지 (2187)를 따라 응시할 때마다, 인지되는 것은 개구부(2028)의 허상(2195)의 명시 휘도이다(광로를 따른 임의의 소실보다 적은 다른 절반의 방출 루멘을 나타냄). 이것은 또한 2배 휘도 저감을 나타낸다. 허상(2195)은 개구부(2028)로부터 나오는 변환된 s-편광 루멘을 포함한다. 재료 손실과 너비-보존 각도 변환 반사체(2026) 내로 도로 반사되는 광선의 작은 분획을 무시하면, 개구부(2028)의 명시 휘도 및 허상(2195)은 실질적으로 동일하며 루멘/제곱피트 단위의 LUM/(x/Sinθ₁)²의 표현으로 부여된다. 가시성 휘도는 예시적인 값 θ℃ = 30°와 x=2.6㎜(8.73E-03ft)에 대해서 6.36 MNits으로 되고, 총 입력 루멘인 LUM은 약 300이고, 반사체 투과 효율은 약 90%이다.

반사체(2028)의 출력 개구부로 도로 직시에서 2배 엷어지는 것을 확장하는 기구들이 부가되면 더욱 상당한 휘도 저감뿐만 아니라 균일성 향상도 가능하다. 이전의 실시형태에 부가된 난잡한 산란 기구(이것은 사용되는 직사각형 각도 변환 반사체(2026)의 첨예한 컷오프 특성을 무효로 하는 것)를 이용하기보다는 오히려, 본 실시형태는 대응하는 각도 범위 변경 없이 더욱 광을 분산시키는 것을 보이는 부가적인 정반사성 반사체를 추가한다.

이것이 수행될 수 있는 하나의 방법은, 반사 및 투과 패턴이 최소 손실로 광 확산도를 증가시키는 엔진의 출력 개구부 바로 안쪽으로 부분 반사층(2114)을 첨가시키는 것이다. 층(2114)의 반사 부분은 이들을 어디로든 편향시킴으로써 직접 볼 수 있는 두 편광의 루멘 수를 내린다.

이 접근법을 기초로 하는 일반적인 거동은 도 111a 내지 도 111b의 광 분산 엔진 구조에서의 반사체(2026)의 출력 개구부(2028)로부터 직접 투과된 p-편광광의 루멘 수에서 처음 보이는 것을 예시하고 있다. 엔진 개구부(2168)는, 이 예에서, 46.8㎜×46.8㎜이고, 공기 간극(2120)은 7.5㎜이며, 부분 반사층(2114)은 대략 80% 반사율과 20% 투과율을 지니는 13.86㎜×13.86㎜ 코어로 형성되어 있다. 이 경우, 소자(2114)는 엔진의 출력 개구부에서(도 111b에서 기준 지점(2190)과 (2192) 사이에서처럼) 중심에 정렬되어 있다. 부분 반사층(2114)이 전체 개구부(2168)를 가로질러 도시되어 있지만, 이것은 개구부의 일부를 단지 물리적으로 매울 수 있다.

도 112a 내지 도 112f는 컴퓨터 광선 추적 시뮬레이션에 의해 사선으로 개발된 도 111a 내지 도 111b의 이 저감된 개구 휘도 광 분산 엔진 구성으로부터 상징적으로 표현된 일련의 근접장과 원거리 장 광 분산을 예시하고 있다. 이 패턴은 그들의 시각적 해석의 간단화를 돕기 위하여 그들의 보다 높은 콘트라스트 표시 형태로 도시되어 있다. 도 112a는 100% 출력 투과를 지니는 p-편광 광용의 근접장 패턴이고, 도 112b는 부분 반사 출력층(2114)에 의한 80% 반사를 지니는 이 엔진의 p-편광 광용의 근접장 패턴이며, 도 112c는 100% 투과를 지니는 p-편광 광 원거리장 패턴이고, 도 112d는 부분 반사 출력층(2114)에 의한 80% 반사를 지니는, 도 111a 내지 도 111b의 박형 광 분산 엔진에 의해 생성된 p-편광 광 원거리장 조명 패턴이다.

도 112a의 근접장 패턴은 예시적인 (+/-30°) 각도 변환 반사체(2026)의 출력 부근으로부터 전형적인 정사각형 단면의 p-편광 광 분포(3002)를 도시하고 있다. 도 112b는 80% 반사, 20% 투과 반사체 소자(2114)가 점선 영역(3004)에 도달할 경우(도 112b) 얻어지는 근접장 변화를 도시하고 있다. 정사각형 p-편광 광 분포(3002)의 입사 루멘은 반사체 소자(2014) 및 반사 편광자(2012)를 통과한 후(97% 투과를 가정함)의 입사 루멘 레벨의 26%로 떨어진다. 반사체 소자(2014) 및 편광-변환 반사체 소자(2012)로부터의 다수의 반사는 (근접장 휘도 딥(dip)(3006)과 다소 상승된 휘도(3008)의 링)에서 복합성을 보일 수 있다. 광 확산은 도 112A의 (3002)의 것으로부터 전체 근접장 광 분포 면적이 대략 4배 확장되는 링(3010)으로 계속된다.

대응하는 원거리 장 광 분포가 광 분산 엔진의 개구(2168) 아래에서 4피트(1.2m) 거리 떨어진 2m×2m 평면 상에서 보이는, 도 112c 내지 도 112d에서 부여된다. 단, 도 112b에 도시된 반사체-분산된 근접장 광 패턴에서 일어나는 고유의 비균일성에도 불구하고, 대응하는 원거리 장 광 패턴(3014)(도 112d)은 임의의 반사성 분산 없이 얻어지는 이상적인 원거리 장 광 패턴(3012)(도 112c)과 실질적으로 동일하다. 두 패턴에서의 단지 주된 차이는 각도 변환 반사체(2026)의 개구부(2028) 내로 직접 도로 반사된 광의 가정된 재순환 비효율성(0.5)에 의해 초래되는 작은 휘도 딥(3016)(도 112d)과 낮은 각도 광의 반사성 감쇠이다. 실제의 반사체의 재순환 효율을 높일수록, 원거리 장 휘도의 축방향 딥은 작아진다. 추가의 조정이 필요할 때마다, 수개의 핀홀이 반사성 편광자(2112)의 중앙부에 추가될 수 있다.

이 간단한 예는 도 112e 내지 도 112f에서 반사적으로 분산된 s-편광광에 대해서 계속된다.

도 112e는 부분 반사 출력층에 의해 발휘되는 80% 알짜 반사를 지니는, 내부 반사 및 변환된 s-편광 광으로부터의 p-편광 근접장 광 패턴을 도시하고 있다. 이 변환은 도 111b의 측면도에 예시되어 있고(예컨대, 예시적인 광선(2138) 참조), 여기서, s-편광 광선은 반사성 편광자(2112)의 작용에 의해 완전히 방향변화되고, 이들이 완전히 p-편광으로 변환된 후에 단지 근접장 출력 광 패턴(3020)의 일부로 된다.

도 112f는 엔진의 부분 반사 출력층에 의해 80% 알짜 반사가 발휘된 경우 반사적으로 변환된 s-편광 광(3022)과 연관된 p-편광 광 원거리장 광 패턴을 도시하고 있다. 변환된 s-편광 광으로 인한 도 112f의 원거리 장 조명 패턴은 도 112d의 원거리 장 조명 패턴에 도시된 반사적으로 분산된 p-편광 광의 것과 실질적으로 동일하다. 변환된 s-편광 원거리 장 패턴은 또한 각도 변환 반사체의 재활용 비효율성으로 인해 유사한 휘도 딥(3024)을 보인다((3021)로서 도 112e의 근접장 결과에서 동등하게 명백함). 결과적으로, 이 간단한 예에 대한 원거리 빔 패턴(3014), (3016), (3022), (3024)으로부터 기인하는 조합된 출력은 개별적으로 고려되는 것과 거의 동일하게 보이며 또한 +/-30°시야 범위를 지닌다.

반사 공간에 대한 개방 공간의 비율, 개방 공간의 형상 및 개방(혹은 반사) 공간의 공가적 분포의 관점에서의 부분 반사층(2114)의 물리적 설계는, 근접장이든 원거리 장이든 간에 거의 소정의 바람직한 광 분포 패턴을 얻는 데 이용될 수 있고, 또한 본 발명의 범위 내에서 연관된 광 분산 엔진(4)의 특별히 매력있는 특성이다.

도 113a 및 도 113b는 도 111a 내지 도 111b의 광 분산 엔진(4)에 유용한부분 반사 광 확산층(2114)의 중앙 부분(3030)의 두 특정 예를 도시하고 있다.

부분 반사층(2114)의 중앙 부분(3030)의 제1예는, 보다 대형의 광 분산 엔진 개구부(2168)의 점 표현과 함께 도 113a에 예시되어 있다. 추가의 반사 소자는 필요에 따라 필요한 것으로 여겨지는 분산도에 의존하여 외부 영역(3032)에도 부가될 수 있다. 이 예에서, 중앙 부분(3030)은 다르게는 고도로 반사성인 거울 피복(3036)에서 정사각형 통공(3034)(임의선택적으로 원형 통공)의 균일하게 이간된 어레이를 포함한다. 도시된 바와 같은 중앙 부분(3030)은 크기가 13.86㎜×13.86㎜이고 144개의 통공(3034)를 포함하며, 각 통공은 0.5㎜×0.5㎜이다(그러나 실제로는 보다 많은 수의 보다 작은 통공이 바람직할 수도 있다). 통공 배후의 기본적인 원리(그들의 형상이나 분포 어느 것이든)는 중앙 부분(3030)의 전체 면적에 의해 분할되는 전체 통공이 고려 중인 저감된 투과와 거의 동일하게 된다는 것이다. 중앙 투과는 이 예에서 0.2로 저감되고, 이것은 (144)(0.52)/(13.862)에 거의 대응한다. 이들 통공이 0.15㎜ 정사각형이면, 그들의 개수는 1600개로 증가되고, 적절한 어레이는 따라서 40×40이다. 각도 변환 반사체(2026)의 개구부(2028)로부터의 모든 비편광 광선은 그 밑의 반사성 편광자(2112)에 도달하기 전에 소자(2114)의 이 부분에 충돌하여, 어느 영역(3034 또는 3036)이 만나게 되는가에 따라서 반사되거나 투과된다.

출력 개구부(2168)의 비균일성을 해소하는 보다 큰 능력을 지니는 제2예는, 중앙 부분(3030)에 대해서 도 113b에 부여되어 있고, 이는 그의 내부 내에서보다 영역(3030)의 가장자리 및 모서리부를 향하여 우선적으로 커지는 수학적으로 제어된 통공 밀도를 이용해서, 보다 많은 수(421)의 보다 작은(0.2㎜×0.2㎜) 통공(3034)의 계획적으로 불균일한 분포를 나타내고 있다. 많은 것 중 이 특정예에서, 통공 밀도는 함수 (SPC)*(i^p)의 정규화된 형태에 의해 변화되며, 여기서, SPC는 분포의 길이(이 13.86㎜ 영역 내의 0.2㎜ 통공에 대해서 0.683㎜)에 대한 통공 중심 간의 균일한 간격이며, i는 0, 1, 2...에서 시작하여 패턴의 각 절반에 적용가능한 통공의 수까지의 정수의 수열이고, p는 간격을 변화시키는 거듭제곱(power)으로 p = 1은 무 편차에 대응하며, p < 1은 저감되는 간격에 대응하고, p > 1은 증가하는 간격에 대응한다.

도 114a는 부분 반사 광 확산 출력층(2114)이 그의 중앙 영역(3030)에 있는 금속 반사(영역(3036)) 및 투과(3034) 핀홀들의 혼합으로 변형된 경우 도 111a 내지 도 111b의 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진과 연관된 잠재적인 휘도 저감이 있는 이유를 도시한 개략적 단면 측면도이다.

도 114b는 도 114a의 개략적 단면 측면도에서의 예시적인 반사의 작은 영역이 확대된 상세를 제공한다. 반사 영역(3036) 없이도, (2130)과 같은 예시적인 비편광 광선은

층(2114)을 통해 곧게 통과하여, 반사성 편광자(2112)의 기판 층(3044)의 깨끗한 표면 상에 있는 능동 반사성 편광층(3042)에 직접 충돌할 때 편광 분할된다. 이러한 경우에, (2136)과 같은 p-편광 광선의 상당한 크기의 번들(bundle)의 관찰자는 이들이 들어오는 소스 개구부(2028)의 p-편광 휘도로 직접 도로 가는 것을 볼 수 있다. (3048) 등과 같이 (2130)과 유사한 비편광 광선이 먼저 반사 영역(3036)의 일부에 충돌하면, 도 114b의 상세(3040)에서와 마찬가지로, 거울 반사가 표면 법선(3050)에 대해서 일어나, 부분 반사층(2114)의 깨끗한 기판층(3037)을 통과하는 비편광 광선 궤적(3052)((2138)의 경우에서와 마찬가지로 s-편광된 것보다는 오히려)을 작성한다. 비편광 광선(3052)이 (2140) 근방에서 다르 편광-변환 반사체 소자(2102)에 도달하면, 이것은 효과 없이 1/4파 위상 지연층(2106)을 통과하여, 편광 변화없이 금속성 반사 평면(2104)로부터 정반사성으로 반사되어, 비편광 광선(3054)의 형태로, 도달하는 바와 같은 비편광 상태로 영역(2140)을 떠나게 된다. 이 고도로 분산된 경로에 의해, 초기 소스 광선(3048)은 광선 세그먼트(3054)로서 영역(2146)에 도달할 때까지 편광 분할을 지연시키며, 이 세크먼트는 실제로는 광 분산 엔진의 출력 개구부(2168)의 극도의 가장자리에 있다. 이어서 제공된 비편광 광선(3054)은 부분 반사층의 외부 영역(3032)(도 113a 내지 도 113b 참조)의 깨끗한 부분을 통과하여, 투과된 p-편광 광선(3056)(이것은 시스템 축(111)을 따라서 직접 보이는 광 내에서 더 이상 볼 수 없게 됨)과, 기계적 혹은 유전적 반사성 측벽(2116)을 향하여 반사성 편광자(2112)에 의해 거울 반사된 s-편광 광선(3058)(점선으로 표시됨)으로 분할된다. 선형 편광 광선의 편광 상태는 금속(혹은 유전체) 반사에 의해 변화되지 않은 채 유지된다. 따라서, s-편광 광선 세그먼트(3060)는 지점(3062)에서 편광-변환 반사체 소자(2102)를 향하여 반사되고, 그래서 p-편광 광선 세그먼트(3064)로 변환되어, 방향 라인(3068)을 따라 지점(3066) 부근에서 출력층(2114), (2112)을 향하여 도로 반사된다. 지점(3066)은 부분 반사층(2114)의 외부 영역(3032) 바로 내부에 놓이므로, 그의 대부분은 광선(3064)이 반사성 편광자(2112)를 통해 투과되는 경향이 있어, p-편광 출력빔(2)의 일부로 된다. 광선(3066)의 방향은 라인(3068)을 따라 놓이고, 원래의 소스 개구부(2028)로부터 멀어짐에 따라 뾰족하게 되어 그 자체로 저감된 명시 휘도를 수반한다.

광선(3064)이 부분 반사층(2114) 내에서 반사 부분(3066)에 도달하면, 수개의 더 많은 반사가 투과된 p-편광 출력광선으로 재차 변환되기 전에 일어날 것이다. 이들 추가의 반사는, 내포된 경우, 이 실시형태의 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진(4) 내에서 공간적 혼합을 증가시키는 역할만을 함으로써 명시 개구 휘도를 더욱 저감시킨다.

부분 반사층(2114)에서의 비편광 반사의 작용은 도 114a에서의 예시적인 광로(3048-3052-3054-3058-3060-3064)에 따라 일어나는 것과 유사한 각도 방향변화를 초래한다. 유사한 각도 방향변화는 출력 개구부(2168)를 도 111a에서의 기하학적 관계에 의해 나타나는 것보다 작게 할 때 촉진될 수 있다. 출력 개구부(2168)의 크기를 감소시키면 측벽(2116)을 안쪽으로 이동시키고, 이렇게 함으로써 도 111a에서 (2144)와 같은 p-변환된 광선을 출력층(2114), (2112)에 도달하기 전에 측벽(2116)에 충돌시킨다.

알짜 개구 휘도를 더욱 저감시키는 한편 너비-보존 직사각형 각도 변환 반사체(2026)의 각도 컷오프 특성의 첨예도를 연화시키는 다른 기구가 상기 설명된 것에 추가될 수 있다. 측벽(2116)의 반사면(및 임의선택적으로 금속 반사 평면(2114)의 표면)에는 확산 헤이즈가 부여될 수 있다. 마찬가지로, 기판 층(3037), (3044)(도 114b)에는 표면 조면화에 의해서든지, 확산 코팅에 의해서든지 혹은 제2위상 산란 입자의 첨가에 의해서든지 확산 헤이즈가 부여될 수 있다.

도 115는 부분 반사 출력층(2114)의 중앙 부분(3032)의 균등하게 이간된 정사각형-핀홀 버전을 포함하는, 도 111a 내지 도 111b에 예시된 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진의 이 버전에서의 각종 출력 개구부 영역의 하부 측면도를 도시하고 있다. 부분 반사 출력층(2114)의 중앙 부분이 놓여 있는 직접 투과된 p-편광 루멘용의 유효 개구부(3004)는 점선으로 표시되어 있고, 본 예에서 반사성 편광자(2112)에 인접한 경우 13.86㎜×13.86㎜이다. 개구부(3004)의 가장자리 길이(3070)는 2S이다. 이 예에서의 개구부(3004)는 엔진 개구부(2168)의 단지 약 9%를 나타낸다. 부분 반사 출력층(2114)의 반사 영역(3036)의 일부(3017)는 제거되어, 밑에 놓여 있는 소자를 보기 쉽게 한다. 각도 변환 반사체의 입력 개구부는 LED 칩(3072)의 2×2 그룹화를 예시의 목적으로 포함한다. 또, 도 115의 밑면도에서 볼 수 있는 것은, 부분 반사 출력층(2114) 밑에서 거리(G)(2120)(도 111a 참조)만큼 떨어진 이 밑면도에서, 각도 변환 반사체의 수학적으로 정형화된 금속성 반사 측벽(3074), 엔진의 반사 측벽(2116), 및 엔진의 편광 변환 반사체 소자(2102)이다. 반사체(2026)의 출력 개구부(2028)는 가장자리 길이(X)(3078)(사인 법칙에 의해 x/Sinθ₁과 동등)를 지니며, x는 RAT 반사체의 입력 가장자리 길이(3080)이다.

도 103 내지 도 115에서의 이전의 것을 비롯하여 본 발명에 따른 내장가능한 광 분산 엔진의 모든 이전의 예는 명시 휘도(개구 휘도라고도 칭함)를 저감시키기 위하여 엔진의 조명 개구부의 크기(즉, 면적)를 의식적으로 확장시키는 상당한 노력을 기울이고 있었다. 오늘날의 대부분의 강력한 LED 이미터의 가시 휘도는 직접적인 인간의 시각을 위하여 극히 위험할 수 있고, 대부분의 종래의 LED 광학 소자는 일반적으로 오버헤드 조명을 안전하게 이용하는 것을 허용하기 위하여 휘도를 충분히 저감시키지 않는다. 일반적으로 오버헤드 조명의 실용을 위하여 이러한 위험을 치유하는 것이 중요해짐에 따라서, 오버헤드 광원의 부주의한 직시가 물리적으로 방지되는 많은 상황이 있다. 이 상황의 하나의 예는 백화점 및 박물관 진열창의 오버헤드 조명이다. 이 관찰 상황에서 인간 관찰자는, 오버헤드 조명의 콘을 사고로 침범하는 것도 표시창 표면 자체에 의해 물리적으로 차단된다. 이 상황의 다른 예는, 특별히 벽과 대면하는 인간 관찰자가 오버헤드 조명의 콘 밖에 비추어진 경우 물리적 상황에서, 벽면(및 벽면의 대상)의 비스듬히 각진 오버헤드 집중조명이다.

이러한 응용을 위한 바람직한 광 분산 엔진(4)은 광 분산 광학소자(273)가 이전의 예에서 이용되는 직사각형 각도 변환 반사체(예컨대, 도 74 내지 도 75의 반사체(882) 도 83 내지 도 88의 반사체(1040), 및 도 100a 및 도 110e의 반사체(2026))의 유형으로 원칙적으로 제한된다. 이 유형의 직사각형 각도 변환 반사체는 또한 출력 분산을 더욱 변형시킬 목적으로 다른 광학 소자와 조합될 수도 있지만, 명시 휘도의 저감을 목적으로 임의의 광학소자와 조합될 필요는 없다.

이러한 직사각형(및 임의선택적으로 원형) 각도 변환 반사체(이후 RATS 및 CATS라고도 지칭함; 예컨대, 직사각형 각도 변환 반사체에 대해서는 RAT, 그리고 원형 각도 변환 반사체에 대해서는 CAT)는 정사각형, 직사각형 혹은 원형, 반사체의 설계에 따라 원거리 단면을 지니는 첨예하게 규정된 출력 빔을 생산하는 그들의 능력이다.

도 116은 도 86에 제공된 기하학적 설명을 부여하는 예시적으로 일반화된 직사각형 각도-변환(RAT) 반사체(3100)(앞서의 실시형태에서는 (2026))의 단면 측면도이다. 도 116에서의 단면도는 입력 개구부 폭(3102)(d₁), 이상적인 출력 개구부 폭(3104)(D₁), 이상적인 반사체 길이(3106)(L₁), 절두형 반사체 길이(3108)(L₁₁), 절두형 반사체개구 폭(3110)(D₁) 및 반사체 대칭 측벽 프로파일(3112), (3114)(예컨대, (3112)는 점선 거울축(3113) 위쪽에서 (3114)의 대칭 거울임) 간의 하나의 자오선에 대한 함축적인 기하학적 관계 실존을 도시하고 있다. 반사체 측벽(3112), (3114)은 이상적인 길이(3106), 폭(3102) 및 이상적인 폭(3104)의 이들 기하학적 경계 조건에 따라 정형화되므로, 곡률(3136)의 모든 지점에서의 기울기가 실질적으로 상기 식 7 내지 식 12를 충족시키고, 예시적인 광로(3124) 내지 (3134)에 의해 표시되는 이상적인 각도 범위(+/-θ₁)(절반 각도(3120), θ₁)로 각도 제한된 방향성 출력 조명(3122)의 첨예하게 규정된 콘(3118)을 형성한다. 또한, 도 116에서는 RAT(또는 CAT) 반사체(3100)의 상부 부분(3136)이 다른 이상적인 성능으로부터 상당한 벗어남이 없이 소정량(L₁-L₁₁)만큼 점선 절단선(3138)(도 86의 예 참조)을 따라 절두될 수 있는 것을 도시하고 있다. 단축화를 허용하는 반사체(3100)의 이 능력은 광로(3140)의 거동에 의해 예시되며, 이 광로는 지점(3142)에서 절두된 개구 폭(3110)을 벗어난다. (3140)와 유사한 광선에 의해 초래되는 각도 이상성으로부터의 편차(3144)(Δε)는 광선(3129)과 광선(3146)(광선(3140)과 평행함) 사이의 각도에 의해 접근된다. 제공된 측벽 프로파일(3112)은 본 예에서의 지점(3142)에서처럼 D-D 식 7 내지 12에 의해 서서히 변화하여 관리되고(D_{11 ∼}D₁₁), Δε에 대한 표현은 Δεi 및d Δε2(RAT의 두 자오선에서의 편차)에 대해서 식 13 및 식 14에서 부여된다.

...식 13

...식 14

CAT에 대해서, 여기서는 편차가 그의 광축을 중심으로 원형으로 대칭이므로 하나의 등가식만이 필요하다.

도 116에 도시된 바와 같은 RAT 반사체(3100)는 1.2㎜ 정사각형 입력 개구부(3102), 2.4㎜ 정사각형 출력 개구부(3104), 3.117㎜ 이상적인 길이(3106), 그리고 이 때문에, 정사각형 각도 단면을 지니는 +/-30°각도 출력 콘(3118)으로 예시되어 있다. 이 특별한 예시적인 반사체(3100)가 L₁₁ = 0.67L₁으로 되도록 33%만큼 길이에 있어서 절두되면, 식 13에서 Δε는 단지 약 10°이고, 빔의 원거리 장 조명 패턴이 실질적으로 정사각형인 채로 된다. 반사체(3100)가 /-12° 각도 출력 콘에 대해서 설계되고 동일한 33%만큼 길이에 있어서 절두되면, Δε는 5.6°이다. 각각의 경우에 있어서, 각도 팽창은 약 50%이고, 각 경우에 있어서 더 많은 광이 보다 좁게 설계된 콘으로 남게 되어, 이것은 특정 크기의 직사각형 혹은 원형 영역을 집중 조명하는 데 이용되는 경우 유용하다.

따라서, RAT(또는 CAT) 반사체 기하학적 형태가 전개될 때마다, 그의 절두 길이(L₁₁)가 이러한 너비-보존 반사체 유형(식 7 내지 12에 의해 관리됨)에 의해 생성된 달리 첨예하게 규정된 각도 콘(3122) 상에서 계획된 정도의 각도 유연성을 부여하도록 사려깊게 적용될 수 있다. 또한, 추가의 각도 확산이 요구될 경우, 도 53, 도 54 및 도 80에 예시된 각도 확산 시스템이 이하의 예에 의해 예시되는 바와 같이, 본 발명에 따른 광 분산 광학소자(273)의 추가의 실시형태로서 반사체(3100)(길이가 이상적이든 절두되었든지 간에)와 조합될 수 있다.

도 117은 도 116의 일반화된 예로부터 +/-30° RAT 반사체로서, 유효 측벽 곡률 및 동일한 기하학적 형태를 지니는 반사 단면을 각각 지니는 본 발명에 따른 실제적인 4분할 RAT 반사체(3150)의 상부 사시도이다. 4개의 입력 개구부(3160)의 각각은 1.2㎜ 정사각형이고, 4개의 출력 개구부(3162)의 각각은 2.4㎜ 정사각형이며, 각 입력 개구부와 출력 개구부 간의 이간 거리(3164)는 3.11㎜이고, 이것은 이들 조건에 대해서 식 7 내지 식 12에 의해 규정된 이상적인 길이(L₁)(3106)이다. 이 예에서의 반사체 구역간의 중심간 이격은 2.7㎜로, 출력 개구부 간에 0.3㎜ 벽-공간(3166)(G)을 허용한다. 돌출 특성부(3168)는 이 예에서 적어도 하나의 가능한 장착 수단을 예시하기 위하여 제공된다.

도 117에 예시된 바와 같은 1-조각 4분할 RAT 반사체는 바람직하게는 사출 성형, 압출 성형, 혹은 주조에 의한 고온 폴리머 재료 혹은 폴리머 복합체(예컨대, Ultem™, PPA 또는 PES) 또는 전기주조에 의한 금속(예컨대, 니켈)을 이용해서 형성된다. 어느 경우에서도, 고반사율 금속 코팅(예컨대, 향상되고 보호된 은 혹은 알루미늄)이 증착(예컨대, 스퍼터링)에 의해서건 전기화학 공정에 의해서건 간에 내부 측벽(즉, 대향 측벽(3170), (3172)) 모두에 적용된다.

도 110a, 도 110e, 도 111a 및 도 111b에서 이미 예시된 바와 같은 단일의 반사체 구역은 현재 시판중인 함께 밀착 포장된 4개의 1㎜ LED 칩과 함께 이용될 수 있지만, 이상적인 반사체는 더욱 깊은 곳에 있을 것이다. 이전의 예에서와 같이 2×2 어레이의 1㎜ LED 칩에 대한 단일의 +/-30° RAT 반사체 구역은 총 길이가 6.2㎜이지만, 2배의 두께는 본 발명의 타일 조명 시스템 응용을 위하여 여전히 허용가능하게 얇다. 보다 좁은 각의 RAT 반사체는 이들이 타일(6)의 본체 두께 내에 실질적으로 적합한 것을 확실하게 하기 위하여 도 117에 예시된 다분할 접근법을 이용해서 더욱 양호하게 전개된다.

도 118은 오스람의 표준 4-칩 OSTAR™ LED 이미터(3176)의 변형된 버전을 지니는 예시적인 4분할 RAT 반사체(3150)를 일체화한 하나의 실시예를 도시한 사시도이다. Osram Opto Semiconductors 등의 제조사에 의해 상업적으로 행해지는 바와 같은 서로 거의 접촉하는 4개의 1㎜ LED 칩을 장착하는 대신에, 동일한 4개의 칩이 본 실시예에서 더욱 떨어져서 이간되어 도 117에 예시된 바와 같은 대응하는 반사체 구역(3152) 내지 (3155)의 중심간 공간과 정합된다. 2개의 장착 블록(3178), (3180)은 OSTAR™ 이미터의 기판(3182)에 부착되어, 4분할 RAT 반사체(3150) 상에 (3168)을 돌출시키기 위한 네스트 면(nesting surface)을 제공한다.

도 118의 예는 단지 하나의 예이다. 다른 형태의 LED 이미터도 여기의 예와 마찬가지의 RAT 반사체와 실제로 일체화에 적합하다.

도 119는 본 발명의 타일 조명 시스템에 따른 또 다른 내장가능한 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진(4)의 완전한 광 발생 부분을 예시한 전개 사시도이다. 이 예에서, LED 광 이미터(271)는, 예시적인 1"×1" 열-전도 회로 기판(3194)(임의선택적인 열-전도소자(3195)를 구비함)에 나사(3190), (3091)에 의해 부착된, 4개의 계획적으로 분리된 LED 칩(3188)을 볼 수 있게 한 상태에서 도 118에서 소개된 예시적으로 변형된 4-칩 OSTAR™ 이미터 버전(3176)이다. 이 예에서 연관된 광 분산 광학소자(273)는 4분할 RAT 반사체(3150), 예시적인 이미터 장착 블록(3178), (3180), 임의선택적 확산 창(3196), 및 30° 비스듬한 출력 개구부(3200)를 지닌 예시적인 1"×1" 섀시 프레임(3198)을 포함한다. 이 예시적인 예에서, 섀시 프레임(3198)은, 점선 유도선(3203) 내지 (3204)을 따라 회로 기판(3194)에 부착되는 한편, 유도선(3201), (3202)을 따라 함께 가져온 임의선택적인 확산 창(3196)의 가장자리에 대해서 실장 표면을 제공한다. 예시된 섀시 프레임 부착 방법은 회로 기판(3194) 내의 대응하는 구멍(3209) 내지 (3212) 속으로 가압 혹은 열 고정되는 쐐기(peg)(3205) 내지 (3208)이다. 대안적인 부착방법으로는 아교 접착, 나사고정, 기타 통상의 기계적 고정 방법을 들 수 있다. 임의선택적인 확산 창(3196)은 깨끗한 투명 재료, 헤이즈를 제공하도록 산란 중앙부을 지니는 투명한 재료, 표면 확산자, 입체 확산자, 홀로그래픽 확산자 및 렌즈 시트의 하나 이상을 포함하는 적층체이다. "확산"(diffusing) 창은, 대신에 혹은 부가적으로 포커싱, 분할 및/또는 절곡을 수행하는 렌즈 시트로서 이러한 소자를 포함하는, 광 방향변화 창일 수 있다.

도 120a는 본 발명의 광 분산 엔진(4) 내에서와 마찬가지로, 도 119에 예시된 예시적인 수직방향으로 적층된 RAT 반사체-기반 광 발생 모듈(3186)의 완전히 조립된 형태의 사시도이다. 이 예시적인 소자는 1 제곱인치이고, 두께가 17.7㎜로, 본 발명의 타일 시스템의 기하학적 요구를 따르고 있다.

도 120b는 DC 전압이 인가된 경우의 도 120a에 예시된 수직방향으로 적층된 광-발생 모듈(3186)에 의해 축(111)을 따라 발생된 첨예하게 규정된 출력 빔(3220)을 도시한 사시도이다. 이 예에서, DC 전압은 내포된 LED 칩(3188)의 플러스 측에 접속된 회로 기판(3194) 상의 전극에 인가되고, 접지에의 접근은 마이너스 측에 접속된다. 빔(3220)은, 도 120b에 도시된 바와 같이, 전술한 내포된 4분할 RAT 반사체(3150)에 의해 제공되는 바와 같이 그리고 프레임(3198)의 비스듬한 출력 개구부(3200) 및 임의선택적인 확산 창(3196)에 의해 투과되는 바와 같이, 정사각형 단면과 실질적으로 +/-30°×+/-30°의 각도 범위를 지닌다. 다른 상황에서, 임의선택적인 확산 창(3196)의 설계는 출력빔(3220)의 각도 범위를 계획적으로 넓히도록 선택될 수 있다. 또 다른 상황에서, 출력빔(3220)의 각도 범위는 상기 식 7 내지 식 12에 따른 RAT 반사체(3150)의 하나 이상의 RAT 반사체 구역의 설계 치수, 전술한 바와 같은 단축된 반사체 길이(3164)(도 117 참조) 또는 이들 양쪽 모두를 변화시킴으로써 넓어질 수 있다. 이전의 광 분산 엔진 예(도 103 내지 도 107 및 도 110a 내지 도 110e 참조)의 견줄만한 광 발생 부분보다 외부 크기가 작지만, 광 발생 모듈(3186)의 이 형태는, 천장, 벽 혹은 바닥에서처럼 표준 빌딩 자재 본체 내에 내장하기에 균등하게 적합한, 이전의 예들과 마찬가지 방식으로 연관된 전력 조절 및 제어 전자기기와 여전히 일체화되어 있을 수 있다.

도 121a는 이전의 예(예컨대, 도 110c 및 도 110d)의 동일한 내장된 전자회로 부분(1940)(및 내장 판(1941))과 함께 4개의 광 발생 모듈(3186)을 선형 방식으로 예시적으로 편입한 본 발명의 수직방향으로 적층된 형태의 하나의 내장가능한 광 분산 엔진(4)의 이면측 사시도이다. 본 예는 내포된 보다 작은 광 발생 모듈, 및 예시적으로 연관된 히트 싱크 핀(3232)(광 발생 모듈 당 하나 혹은 광 발생 모듈의 그룹에 대해서 하나)를 수용하도록 비례적으로 보다 작은 섀시 프레임(3230)을 채용한다. 또, 각 LED 이미터(3176)와 히트 싱크 핀(3232) 사이의 양호한 열 접촉을 확보하기 위하여 내부적으로 설치된다. 4개의 내포된 광 발생 부분(3186)은 전기 회로 판(3234)(상기 (1952)와 유사함) 상에 장착되고, 그의 회로층은 4개의 모듈을 상호접속하고, 전극(1958), (1960)을 통해서 전자회로 부분(1940)과의 접촉용의 상호접속 패드를 제공한다. 이 특정 내장가능한 엔진의 전체적인 크기는 129.6㎜×109.95㎜×18.7㎜(즉, 약 5"×4"×¾")이지만, 그의 유효한 조명 개구부는 94.4㎜×18.2㎜(즉, 약 4"×¾")로 비교적 작다.

도 121b는 도 121a에 도시된 형태의 내장가능한 광 분산 엔진(4)의 바닥 아래쪽에서부터 본 사시도이다. 임의선택적인 확산(광 방향변화의) 창(3196)은 각 모듈 내의 밑에 있는 소자의 가시성을 돕기 위하여 투명한 형태로 제공된다.

도 122a는 타일-기반 빌딩 자재, 예시적으로 24"×24" 천장 타일(6)의 중앙 부근(점선 영역(3300))에서의 광 분산 엔진(4)의 이 보다 작은 형태를 수용하는 데 필요한 내장 상세(3290)를 예시한 타일 조명 시스템(1)의 이면측 전개 사시도이다. 내장 특성부(3301) 내지 (3306)는 또한 연관된 DC 전압 및 접지 접근 스트랩(3308), (3310)을 위해서 포함되어 있다. 내장 특성부(3303)는 전자회로 부분(1940)의 내장 판(1941)용의 휴지면(resting surface)이다. 내장 특성부(3304)는 그렇게 내장된 광 분산 엔진(4)의 출력 개구부로부터 광이 통과하는 슬롯이다. 이 경우에 예시된 내장 공정은 도 106의 타일 조명 시스템 실시형태에 도시된 것과 거의 동일하고, 엔진은 점선 유도선(3320) 내지 (3322)을 따라 내장되고, 상호접속 스트랩은 점선 유도선(3324) 내지 (3327)을 따라 내장된다. 히트 싱크 핀(1950, 3230)의 한 세트 혹은 두 세트 근방에서 타일(6)의 본체(5) 내에 기류 슬롯의 내포는 임의선택 사항이다. 그리고, 본 발명의 이전의 모든 예에서처럼, 단일 타일 소자(단지 예시적으로 내포된 예에서 24"×24" 타일 유닛) 내에 내장된 광 분산 엔진(4)의 개수는 요구되는 조명의 분포와 광량에 따라 좌우된다.

도 122b는 내장가능한 광 분산 엔진의 이 더욱 소형 형태에 적절하게 가시화한 예시적인 내장 공정을 확실하게 하기 위한, 도 122a의 사시도에 도시된 내장 영역의 확대도이다.

도 123a는 도 121a 내지 도 121b의 단일의 수직방향으로 적층된 광 분산 엔진을 편입한 도 122a 내지 도 122b의 +/-30° 타일 조명 시스템의 4"×¾" 조명 개구부를 도시한 바닥 아래쪽에서부터의 사시도이다. 이 예는 도 117 내지 도 122에 기재된 바와 같이 4개의 개별의 광 발생 모듈(3186)을 포함하는 단일의 RAT 반사체-기반 광 분산 엔진(4)을 이용한다. 가장자리 접속기(304)는 단지 예시의 목적으로, 임의선택적인 T-바 현가 시스템 접속 탭(874)(도 3h 및 도 68 내지 도71에 도시된 것 참조)을 구비한 것이 도시되어 있다. 본 발명에 따른 내장된 타일은 다른 호환가능한 빌딩 자재일 수 있고, 또한 다른 전기 접속 수단을 포함할 수 있다.

도 123b는 DC 전압이 공급된 경우 및 공동-내장된 전자회로 부분(1940)이 시스템의 주 제어기(40)(예시 생략)로부터 온-상태 제어 신호를 수신할 경우 도 123a의 타일 조명 시스템(1)에 의해 제공된 조명의 사시도이다. 이 특정 예에서, 4개의 내장된 광 발생 모듈(3186) 각각으로부터 하나씩 4개의 공간적으로 중첩하는 투광 조명 빔((3350) 내지 (3353)이 있고, 각각은 본 예에서 예상되는 +/-30°×+/-30° 각도 범위를 지닌다. (대안적으로, 각 광-발생 모듈(3186)은 그렇게 하는 것이 유리한 응용에서 독립적으로 제어될 수 있다). 이 특정 조명 시스템(1)이 바닥 아래에서 높이(3356)인 9피트(108 인치) 상에 설치되면, 얻어지는 조명 패턴(3358)은 단면 치수가 가장자리부(3360)를 따라 128.4 인치이고 가장자리부(3362)를 따라 125.7 인치인 실질적으로 정사각형이다. 최소 치수 차이는 이 특정 25.4㎜×94.43㎜ 조명 개구부(3330)(도 123a에 도시된 것 참조)의 직사각형 애스펙트비, 및 예시된 하나의 자오선 빔 중첩에 연유한다.

도 116 내지 도 123의 본 실시형태의 광 분산 엔진은, 그의 밑에 있는 너비-보존 RAT 반사체(3150)의 결과로서, 제공된 본 발명의 모든 박형 광 분산 엔진 예의 가능한 최고 광학 효율을 얻는 이점을 지닌다. RAT 반사체의 내부 측벽(3112), (3114) 상에 형성된 적절하게 높은 반사율(즉, 증강된 은) 피복(도 116 참조)에 의하면, 96%보다 양호한 총 출력 효율은 광선 추적에 의해 시뮬레이션되고, 실제의 원형의 실험실 성능의 측정에 의해 확인되었다. 임의선택적인 확산 창(3196)이 부가된 경우에도, 광 발생 모듈(3186)의 전체 광 처리 효율이 여전히 90%보다 높을 수 있다. 따라서, 4-칩 OSTAR™-형상 LED 이미터(3176)를 이용한 경우, 본 발명의 하나의 엔진 시스템은 저온-백색 CCT(correlated color temperature) 조명(2)의 2000 이상의 필드 루멘을 제공할 수 있다. 총 조명은 추가의 광 발생 부분(3186)을 포함함으로써 용이하게 증가된다. 또한, 본 실시형태의 총 출력 성능은, 출력이 사용 중인 LED 이미터의 출발 성능에 부분적으로 의존하는 본 발명의 다른 모든 실시형태에서처럼, LED 성능이 시간 경과에 따라 증가함에 따라 총 조명 능력이 증가될 것이다. LED 성능은 지난 수년 동안 극적으로 증가해왔고 수배 이상 그렇게 계속 될 것으로 여겨진다.

위에서 제공된 예는 잘 규정된 +/-30° 조명빔에 의해 제공되는 많은 투광 조명 요구에 적합하다. 그러나, 동일한 실시형태는, 보다 좁은 각도 RAT(또는 CAT) 반사체(3150)를 이용해서, 좁은 각도 작업조명 응용까지 확대된다. 이 변형예의 하나의 예가 도 124a 내지 도 124b에 제공되어 있다.

도 124a는 1.2㎜ 입력 개구부(3102)의 예시적인 경우에 대해서, +/-30° RAT 반사체의 이상적인 단면을 +/-12° RAT 반사체의 단면과 나란히 비교하여 도시한 도면이다. +/-12° RAT 반사체(3360)는 이상적인 길이(3362) L₁(12) = 16.4㎜, 그리고 이상적인 출력 개구부(3364) D₁(12) = 5.77㎜를 지닌다. +/-30° RAT 반사체(3150)는 위에서와 같이 이상적인 길이(3106) L₁(30) = 3.11㎜, 그리고 이상적인 출력 개구부(3104), D₁(30) = 2.4㎜를 지닌다. 5배 이상 큰 길이에도 불구하고, 상당한 절두 없이도 사용되는 반사체(3360)에 대해서 본 예의 광 발생 모듈(3186)에 여전히 충분한 여지가 있다. 그러나, 이것은 예시된 4분할 배열을 수행하는 일이 없는 경우는 아니다. 그러나, 4개의 LED 칩(예컨대, 도 119의 (3188)) 간의 간격은, 반드시 넓게 만든다. 이 요건은 이전의 예의 OST AR™형 LED 이미터 패키지의 간단한 개량을 통해서 용이하게 수용된다.

도 124b는 +/-12° RAT 반사체(3360)의 4분할 버전의 기본적인 내부 박형-벽부착 형태(3361)를 도시한 사시도이다. 대안적으로, 4개의 반사 소자(3364) 내지 (3367)는 각각 유사한 형상의 고형의 투명한 유전체 재료일 수 있고, 그 외부 경계면은 전내부반사를 위한 바람직한 조건을 지지한다.

도 125a는 대응하는 LED 이미터(3380)와 함께 (이 예에서는 모놀리식으로 형성된) +/-12° 출력을 지니는 하나의 성형된 플라스틱(혹은 전기주조된 금속) 4분할 RAT 반사체 부분(3370)을 예시한 전개 사시도이다. 반사체의 16개의 내부 측벽(3372)은 위에서 설명된 바와 같이 고 반사율 금속막(예컨대, 증강된 은 혹은 알루미늄)에 의한 형성 후에 거울면 마무리되고 피복된다. 반사체 소자(3370)는 이 예에서 유도선(3382) 내지 (3385)을 따라 4-칩LED 이미터(3380)와 접속된다. 4개의 1㎜ LED 칩 중 3개(3388) 내지 (3390)는 볼 수 있고, 반사체의 입력 개구부(도시 생략) 간의 간극 거리와 정합하는, 적절한 중심간 간격(3392)으로 배열되어 있다. 가능한 바람직한 이미터 예 중 단지 하나로서, 예시적인 LED 이미터(3380)는 Osram Opto Semiconductors에서 제조된 바와 같은 위에서 표시된 현재 시판 중인 OST AR™ 모델의 설계 후에 만들어진다. 그의 원형 예시에 있어서, 장착 판( 3400)과 장착 프레임(3402)은 반사체(3370)의 성형된 외측과 정합하도록 확대되어 있다. 또한, 전극(예컨대, 도시된 (3404))은 더욱 편리하게 이동된, 기판(3406)의 가장자리부 및 보호 다이오드(3408)에 더욱 밀접하게 위치되어 있다. 이 도면에는 도시되어 있지 않지만, 다른 회로 소자와 (예컨대, 전도성 통공에 의해서든, 와이어 결합에 의해서든, 납땜 와이어에 의해서는 혹은 납땜된 플렉스 회로에 의해서든) 내부 상호접속 전극(3389)에 대해서 설치되어 있다.

반사체 - 이미터 부착용의 하나의 실용적인 수단은 도 125a의 예에서도 예시되어 있다. 장착 다리부(3410)는 대칭 판 나사(3414)용의 통공과 함께 반사체(3370)의 반대쪽 측면 상에 형성되어 있고, 이들 각각은 이미터 기판(3406) 내의 대응하는 통공(3416)을 통해서 유도선(3383)(및 그의 은폐된 상대부)을 따라 통과하여 실제 장착 층 상에 나사산 형성된 수용 구멍과 합치된다.

도 125b는 4분할 RAT 반사체의 대응하는 4개의 입력 개구부 내에 중심을 맞추어 도시된 4개의 예시적인 LED를 구비한, 도 125a에 부여된 광 분산 엔진 예의 조립된 형태의 출력 단부와는 약간 다른 사시도이다. 4개의 예시적인 LED 칩(3389) 내지 (3391)이 4분할 RAT 반사체의 대응하는 4개의 입력 개구부 내에 중심을 맞추어 도시되어 있다.

이 형태의 반사체가 더욱 깊은 곳(상기 식 7 내지 식 14로부터 유도된 기하 형태 및 형상)에 놓임에 따라, 다수의 부품 혹은 스테이지 내에 이들을 수평으로, 수직으로 혹은 양쪽 모두로 형성하는 것이 더욱 실용적일 수 있다. 여기에 예시된 RAT 반사체의 멀티-부분 버전은, 서로 접합되는 경우, 전체를 형성하는 개별의 소자로부터 조립된다. 일례로서, 이분할되고(절반 혹은 대각선을 통해) 각 절반부가 조립되기 전에 피복된다면 깊은 4-측면 반사체 소자의 내부 측벽(3372)을 피복하는 것이 보다 용이할 수 있다. 다른 예로서, LED 칩 자체의 높은 플럭스 밀도에 가장 가까운 반사체의 부분은, 연관된 광 레벨에 장기간 노출되는 것에 대한 내성을 향상시키기 위하여, 내온성 플라스틱에서보다 오히려 금속으로 이루어진 것이 바람직할 수 있는 한편, LED로부터 멀리 떨어진 반사체 부분은 비용-절감의 목적으로 금속보다는 오히려 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 멀티-부분 혹은 멀티-스테이지 반사체가 본 발명의 실제 상업적인 실시형태에서 이용될 수 있지만, 예시의 간단화를 위하여, 반사체(3370)는 모놀리식 부품으로서만 예시되어 있다.

도 125c는 보다 짧은 +/-30° 버전에 대해서 도 119에 도시된 것과 유사한 형태의 하나의 내장가능한 +/-12° 광-발생 모듈 서브조립체 예(3450)를 예시한 전개 사시도이다. 모듈(3450)은, 예시적인 LED 이미터(3380) 및 4분할 RAT 반사체(3370)(가시성의 4분할 입력 개구부(3371)를 구비함)에 부가해서, 나사산 부착 수단(3455)을 구비한 예시적인 1"×1" 열-전도 회로 기판(3454), 예시적인 장착 쐐기(3458)를 구비한 예시적인 1"×1" 섀시 프레임(3456), 히트 싱크 핀(3460), 임의선택적인 광 확산 막 시트(3464), (3466) + 내부 막 유지 프레임(3468)을 구비한 출력 프레임(또는 페시아)(3462)을 포함한다. 섀시 프레임(3456)은, 출력 프레임(3462)에 대한 그의 상이한 설비를 제외하고, 도 119에 도시된 예와 마찬가지이다.

모듈(3450)의 서브조립체는 도 119에서의 유사한 구조를 위해 이미 예시된 바와 같이 진척되고, LED 이미터(3380)는 점선 유도선(3470)을 따라 회로 기판(3454)과 접합(및 상호접속)되고, 4분할 RAT 반사체(3350)는 점선 유도선(3382)을 따라 도 125a에 도시된 바와 같은 이미터(3380)에 장착되고 이어서 예시적인 부착 부착물(3414), (3455)로부터 가압에 의해 LED 이미터(3380)와 회로 기판(3454) 사이에 양호한 열 접착을 가능하게 하기 위하여 적소에 밀착된다. LED 칩(3388) 내지 (3391)(도시 생략)과 RAT 반사체 4분할 입력 개구부(3371) 간의 정렬(얼라인먼트)은 밀착 전에 육안으로 수행된다. 이 스텝에 이어서, 섀시 프레임 쐐기(예컨대, (3458))는 회로 기판(3454) 상에 형성된 유지 구멍(예컨대, (3209)) 속으로 점선 유도선(예컨대, (3303))을 따라 삽입되고, 히트 싱크 핀(3460)은 섀시 프레임(3456)의 측면에 부착된다. 점선 유도선(3472) 내지 (3473)을 따른 출력 프레임(3462)의 부착은, 도시된 렌티큘러 유형(3464), (3464) 등과 같은 하나 이상의 광 확산 막 시트의 그의 유지 프레임(3468) 내에 포함되므로, 임의선택적이다. 내포된 막 적층부(3480)가 소정 형태를 구비한 출력 프레임(3462)의 이용(앞에서 설명된 확산, 조명 산란, 광 확산 혹은 광 방향변화 기능을 제공함)은 광 발생 모듈의 조명 품질에 적합화함에 있어서 부가적인 유연성을 제공하며, 이 예에서 모듈(3450) 마다 그렇게 행한다. 사용될 경우, 다이-컷 막 시트(3480)는 점선 유도선(3476), (3477)를 따라 설치된다.

1.2㎜ 입력 개구부 가장자리 길이(3102)를 구비한 본 발명의 +/-12° RAT 반사체는, 본 발명의 타일 시스템에서 그의 내장을 더욱 용이하게 할 뿐만 아니라, 전술한 바와 같이 거의 각도 컷오프의 첨예도를 유연하게 하기 위하여, 도 119에 도시된 바와 같은 그의 이상적인 16.4㎜ 길이(3362)로부터 약간(~3㎜ 혹은 20%) 절두되어 있다. 이러한 작은 길이 변화는 일반적인 형상에 대한 작은 현저한 효과 및 반사체의 실질적으로 정사각형 +/-12° 원거리 장 빔 패턴의 균일성을 가지도록 하는 것으로 확인되었다. 그러나, 완전-길이 RAT 반사체의 첨예하게 규정된 휘도 컷오프보다 오히려, 본 예에서 적용되는 20% 반사체 길이 저감은 몇몇 조명 용도에 있어서 바람직한 유연화된 롤-오프(softened roll-off)(식 13 내지 식 14에 의해 근사화된 바와 같이, +/- 2.5°)를 제공한다.

도 125d는 RAT 반사체(3370)의 4분할 출력 개구부의 시각적 명확화를 위하여 전개된 도면 상태인, 출력 프레임(3462)을 제외하고, 서브 조립 후의 도 125c의 +/-12° 광-발생 모듈(3450)의 사시도이다.

도 126a는 앞서의 예에 예시된 바와 같은 연관된 전자 전압 제어 소자(1940)와 함께, 도 125a 내지 도 125b의 4분할 RAT 반사체를 포함하는 4개의 +/-12° 광 발생 모듈(3450)을 편입시킨 본 발명의 조명 시스템의 요건에 따라 형성된 내장가능한 광 분산 엔진 실시형태의 이면측 사시도이다. 4개의 광 발생 모듈(450)은 도 120a 내지 도 120b의 예에서 소개된 동일한 내장가능한 섀시 프레임(3230) 내로 정확히 끼워맞춤되어, 회로 판(3490)에 의해 그룹으로서 전기적으로 상호접속된 채로 유지된다. 앞서의 예에서와 마찬가지로, 엔진은 외부 시스템 공급원(30)(앞에서 표시됨)으로부터와 같이 DC 전압(V_dc)이 양의 엔진 전극(1954) 및 전극(1956)에의 전지 접근에 인가되면 활성화된다. 하나 이상의 엔진의 광 발생 모듈(3450)로부터의 출력 광(2)은 시스템의 주 제어기(40)(앞에서 표시됨)로부터 입수되는 특히 복조된 제어신호에 따라 지정된 출력 레벨에서 방출된다.

도 126b는 4개의 4분할 RAT-반사체 출력 개구부의 명백한 시야를 제공하기 위하여 임의선택적 광 확산 막 적층부(3480)(도 125c)를 제거한 상태의 도 126a의 내장가능한 광 분산 엔진 실시형태의 바닥측 사시도이다.

도 126c는 각각에 의해 전개된 예시적으로 상이한 조명빔과, 전환된 4개의 광 발생 모듈(3450) 중의 2개를 단지 예로서 도시한, 도 126b의 내장가능한 4-세그먼트 광 분산 엔진(4)의 다른 바닥측 사시도를 제공한다. 이 특정 예는 이 멀티-세그먼트 광 분산 엔진(4)의 각도 유연성을 예시하기 위하여 제공된다. 본 엔진이 이전의 예에 도시된 바와 같이 타일 자재(6)의 본체 내에 내장되고, 본 발명에 따라 타일 조명 시스템(1)의 일부로서 작동되면, 더 많은 공통 모드의 작동은 동일 각도 범위(도 123b의 예에서 이미 예시됨)의 일괄적인 조명(2)을 동시에 제공하는 모두 4개의 발광 모듈(3450)을 지닐 것이다. 이 엔진에서 각 광-발생 모듈에 대해서 상이한 빔 패턴(정사각형, 직사각형, 원형 혹은 타원형)을 배열시키는 능력은 각 엔진으로부터 일괄적인(중첩하는) 조명을 넓은 범위의 조명 요구를 충족시키도록 적합화시킬 수 있다.

도 126c의 예에서의 정면 빔(3494)은 4-모듈의 소자 그룹에서 제1광-발생 모듈(3450)에 의해 제공된 출력 조명이며, 이것은 예시적으로 그의 출력 프레임 내에 어떠한 광 확산 막 적층부(3480)도 포함하지 않는다. 따라서, 방출되는 +/-12°×+/12° 광 콘(light cone)(3494)은 그들의 초기 높이(3502)에 의존하는 두 빔 자오선에서 가장자리 경계 치수(3498), (3500) 및 정사각형 단면(3496)을 지닌다. 표시된 높이는 250㎜(9.8 인치)이고, 이것은 실질적인 응용에서 바람직한 것보다 조명 공급원에 더욱 가깝다. 이 높이에서의 빔의 우세한 가장자리 치수(3498), (3500)는 약 120㎜×120㎜(4.7"×4.7")이고, 이것은 기하 식 15 및 16에 의해 결정되며, 식 중, XBEAM은 가장자리 치수(3498)를 나타내고, YBEAM은 가장자리 치수(3500)를 나타내며, H는 높이(3502)를 나타낸다.

...식 15

...식 16

도 126c의 예에서의 배면 빔(3510)은 엔진(4) 내의 제4 혹은 마지막 광-발생 모듈(3450)로부터 방출되고, 이것은 단지 하나의 광 확산 막 시트(즉, 도 125c에 도시된 하부 렌티큘러 막(3464))의 이용으로부터 기인한다. 이 +/-30° 광 확산 예시는 렌티큘러 광 확산 법에 의해 가능한 많은 확산 각도의 단지 일례이다. 작업 중 단지 하나의 광 확산 막(3464)에 의해서, 빔(3510)은 예시된 250㎜ 높이에서 300㎜×120㎜의 두 빔 자오선에서 관련된 가장자리 경계부 치수(3514), (3516) 및 직사각형(정사각형보다는 오히려) 단면(3512)에서 방출된 +/-30°×+/12° 광 콘이다.

이 유래한 직사각형 광 확산 거동은 미국 가특허출원 제61/024814호(국제 단계의 출원번호 PCT/US2009/000575)(발명의 명칭 "Thin Illumination System")에 소개된 포물선 형상이 렌티큘러 렌즈 소자의 고유의 거동으로부터 저지된다. 본 발명 내에서의 유리한 이용은 또한 도 52 내지 도 55 및 도 80 내지 도 81의 초기의 예에서도 고려되고 있다. 렌즈 시트의 포몰선 형상 렌즈 소자의 정점이 적절하게 평행화된 입력 광(예컨대, 약 +/-15 ° 이하의 각도 범위)을 향하여 지향되면(즉, 점점 뾰족해지면), 투과된 광은 폴리메틸 메타크릴레이트(아크릴) n = 1.4935809 및 폴리카보네이트 n = 1.59로 각각 이루어진 막시트에 식 17 및 식 18에 따라 전체 확산 각도 φ(즉, 2θ)로 시트의 원통형 축과 직교하는 자오선에만 확산된다. 식 17 및 식 18에서의 SAG는 정점 높이를 나타내고, PER은 연관된 렌즈 시트 내의 각 렌티큘의 베이스 폭을 나타낸다.

...식 17

...식 18

렌티큘 SAG가 50 마이크론이고, 렌티큘 PER이 166마이크론이면, (SAG/PER)는 약 0.3이고, 식 17에 따른 총 빔 각도 φ는 60.5°로, 표시된 +/-30° 각도 범위에 상당한다.

도 126d는 250㎜ 밑에서 조사된 평면으로부터 본, 도 126c의 내장가능한 광 분산 엔진(4)의 하부측 상에 있는 광 발생 부분(3450)과 연관된 4개의 출력 개구부의 라인에서 바로 위쪽으로 본 평면도이다. 본 예에서의 빔 센터(3522), (3524)(각각 빔(3494), (3510)에 대해서) 간의 이격 거리(3520)(ΔY)는 (P)(6D₂) = 76.2㎜이고, 여기서 P는 벽 두께 4분할 RAT 반사체의 벽 두께 및 모듈 섀시 자재 자체의 두께에 의해 취해지는 공간을 고려하는 기하학적 확장 인자(본 예에서는 2.2)이다.

도 126e는 더욱 아래쪽의 10배 거리이지만, 천장부착형 엔진의 바닥면 9피트 밑(즉, 2743.2㎜)으로부터 본, 도 126d와 같은 평면도이다. 이 도면은 도 126c 내지 도 126d의 광 분산 엔진 예가 본 발명의 타일 조명 시스템에 따라서 9-피트 높이 천장부착형 시스템 내에 내장되는 것을 가정한다. 본 예의 두 얻어지는 조명 빔(3494), (3510)은 여전히 76.2㎜(3 인치)의 동일한 기능적 이격 거리를 지니는 한편, 바닥 면 아래 상의 대응하는 조명 패턴은 이 높이에서 거의 중첩되기에 충분히 크다. 9피트(즉, 2743.2㎜), 예시적인 +/-12°×+/-12° 정사각형 빔(3494)은 X'_BEAM1 = Y'_BEAM2 = 1180.67㎜(3.87피트), +/12°×+/30° 직사각형 빔(3510)을 지니고, 단면 치수 X'_BEAM1 = 3182.07㎜(10.44피트)이고 Y'_BEAM2 = 1180.67㎜ (3.87피트)이다.

도 126f는 도 126c의 내장가능한 광 분산 엔진 내의 하나의 4분할 RAT 반사체(3370)로부터 +/-12°×+/-12°조명빔(3494)에 의해 시뮬레이션된 4m×2m 바닥면 9피트 아래쪽에서 빔(3494)에 의해서 생성된 컴퓨터 시뮬레이션된 1180㎜×1180㎜ 원거리 장 빔 패턴(3540)이다. 4분할 RAT 반사체(3370)의 20% 절두에도 불구하고, 장 패턴(3540)이 거의 이상적이며, 단지 가장자리부에서 약간 연화만을 지닌다.

도 126g는 도 126f의 시스템 내의 4분할 RAT 반사체가 도 126c 내지 도 126d에 도시된 바와 같이 광을 +/- 30°확산시키도록 설계되고 배향된 단일의 포물선 형상의 렌티큘러 필름 시트(3464)와 조합되어 있는 경우에 생성된 컴퓨터 시뮬레이션된 3200㎜×1180㎜ 원거리 장 빔 패턴(3546)이다. 광 분산이 넓어진 광의 대향 단부를 향한 휘도 불균일의 약간의 저하는 입력 광의 +/- 12° 폭의 결과이다. 전체 수평방향 장에 걸친 보다 높은 공간적 균일성은 저감된 각도 범위를 지니는 RAT 반사체(3370)를 이용함으로써 필요한 경우에 달성된다.

도 126f 내지 도 126d에 예시된 장 패턴은 아리조나주의 투산시에 소재한 Breault Research Organization에서 제작된 상업 광선 추적 제품 ASAP(Advanced System Analysis Program) 2006 및 2008을 이용해서 도 125a 내지 도 126d에 기재된 4분할 광-발생 모듈(3450)에 대해서 실제적으로 모델화된 대응부의 시뮬레이션화된 성능으로부터 얻어졌다.

본 발명의 양호한 실시에 이용되는 LED 이미터(3176)는, 상기 OSTAR™ 예에 내포된 효율적으로 백색 발광용 인-피복된 청색 LED이든지, 다른 OSTAR™ 이미터 유형의 적색, 녹색, 청색, 호박색 및 백색 LED이든지, 또는 인-반입된 수지 충전된 공동부를 지니는 것 등과 같은 완전히 다른 LED 이미터 설계이든지 간에, LED 칩(3188)의 임의의 개수 및 기하학적 분산을 포함할 수 있다. 도 125a에서와 마찬가지의 LED 칩(3388) 내지 (3391)은 도시된 바와 같은 단일의 프레임화된 프레임 판(3400) 내에 수용될 수 있거나, 또는 유사한 지지판 상에 장착된 개별의 패키지 내에 수용될 수 있다.

예시의 일관성을 위하여, 여태까지는 본 발명의 내장된 타일 조명 시스템 예는 모두 현가된 천장에 전통적으로 사용될 수 있었던 것들과 같은 하나 이상의 24"×24" 타일 자재를 이용해서 예시되어 있었다. 본 발명에 따라 이용된 타일 자재는 전통적인 건식 벽 등과 같이, T-바 현가 시스템 내에 현가된 것과는 다른 천장 자재를 벽이나 바닥에 이용될 수 있는 바와 같은 넓은 범위의 동종의 박형 빌딩 자재와 함께 유용하게 포함할 수 있다.

현가된 천장부착형 시스템에 충분히 적합한 본 발명의 내장된 타일 조명 시스템 예 상에 존재시키기 위한 하나의 추가적인 이유는 이들과 연관된 상당한 환경 및 경제적 충격을 위한 잠재능력이다. 본 발명의 일체화된 타일 조명 시스템(1)이 천장 중량을 저감시킴으로써 지진 재해 동안 조명 기구가 떨어질 위험을 저감시킬 뿐만 아니라, 작업 현장에 전달하기 전에 함께 가져가는 내장된 천장 타일 소자의 조합은 조명 시스템 설치의 노력을 상당히 저감시킨다.

본 발명의 내장된 타일 조명 시스템용의 제조 경로와 연관된 공정 스텝의 예들이 상기 도 8 내지 도 10에 요약되어 있었다. 본 발명의 전체 천장부착형 시스템에 대한 설치 공정 스텝들의 예는, 전통적인 설치 공정 스텝들과 비교해서, 도 127에 도시되어 있고, 이하에 설명한다. 종래의 관행 및 본 발명의 실시의 설계에서 설치까지의 탑-레벨 공정 흐름의 예는 각각 도 128a 및 도 128b에 각각 도시되어 있고, 이는 이하에 더욱 설명한다.

도 127은 전통적인 오버헤드 조명 시스템 설치 공정과 연관된 흐름(좌측 브랜치(3600)) 및 본 발명의 사전 제작된 타일 조명 시스템에 의해 가능해진 간단화된 설치 공정과 연관된 흐름(우측 브랜치(3602))을 나란히 비교하여 제시하며, 이 경우, 본 발명에 따른 천장 타일 현가 시스템과 함께 주된 그들의 용도는 도 3a 내지 도 3c, 도 3f 내지 도 3h, 및 도 68 내지 도 71의 예에 의해 상기 도입된 바와 같이, 전기 전력 전달 가능하다.

전통적인 오버헤드 조명 시스템 설치 공정은, 도처에 존재하는 식으로 오목한 2'×T 및 2'×4' 형광 트로퍼(초기에 도 2b 내지 도 2e에 도시된 것)에 대해서, 도 127의 좌측 흐름도 브랜치(3600)에 의해 대표된다. 구축하에 있는 사무 빌딩은 고전압 AC 도관을 이용한 전기 작업에 의해 미리 배선되고(3604), T-바 타일 현가 시스템 그리드(초기에 예시됨)가 마무리 목공 작업에 의해 벽 간에 설치된다(3606). 테이프로 묶인 다발 내의 통상의 천장 타일 패널은 전달 스텝 3608에서 개별적으로 포장된 35lb 트로퍼로서 작업 현장에 전달된다. 기계적 조립 작업자는 타일 현가 시스템 자체에 의해서가 아니라, 오히려 빌딩의 구조적 천장으로부터 제2 기계적 현가 수단을 설치함으로써 각 개별의 트로퍼의 중량을 지지하는, 특정 현가 그리드 장소에서 전달된 트로퍼를 설치한다(3610). 전기 작업으로 돌아가, 숙련된 전기 기술자에 의해 일반적으로 수행되는 공정 3612인, 설치된 트로퍼에 고전압 배선을 접속한다. 이어서, 마무리 목공 작업으로 돌아가 형광 트로퍼에 의해 점유되지 않은 현가 그리드 장소 내의 수동 천장 타일 내에 놓고, 트로퍼 격자 장소에서 필요로 하는 임의의 장식적 트림 편을 설치한다(3614). 동일 공정 흐름은 도 2a, 도 2c 내지 도 2e에서처럼, 오목한 캔 조명 기구의 설치에 적용되고, 또한 등가적으로 종래의 조명 기구의 조합에도 적용된다.

본 발명의 사전 제작된 타일 조명 시스템에 의해 가능해진 간단화된 설치 공정은 도 127의 우측 공정에 의해 예시된다. 이 경우, DC 통전 T-바 타일 현가 시스템 그리드(도 3e 내지 도 3h 및 도 68 내지 도 71에 예시된 것 참조)는 표준 관행(3620)을 이용해서, 종래의 경우와 마찬가지로, 마무리 목공 작업에 의해 벽사이에 설치된다. 전기 작업은 이어서 이 특수한 경우에 DC 통전된 현가 격자(3622)의 주변부에만 저전압 DC 및 접지 와이어를 접속하며, 이것은 고전압 AC 도관(3604)의 설치(3604)보다 훨씬 덜 시간 소모적인 공정이다. 종래의 천장 타일의 다발과 조명 일체형 천장 타일의 다발은 스텝 3524에서 작업 현장으로 전달된다. 본 발명에 따른 내장된 조명, 제어 및 상호접속 수단을 구비한 타일이 대략 표준 타일과 동일한 두께(및 중량)이므로, 연관된 전달 공정 3624는 종래의 것 3608보다 훨씬 더 효율적일 수 있다. 두 전달 스텝은 점선(3623)으로 둘러싸여 있다. 빌딩 하청업자와 건축 기사에 의해 설계도 사양에 따른 마무리 목공 작업은 특정된 장소에 두 종류의 타일을 설치한다(3626). 스텝 3622에서 표준 타일 현가 시스템이 설치되어 있는 빌딩 상황에서, 내장된 타일에 대하 사전 설치된 접속기에 저전압 케이블의 상호접속은, 그 접속이 간단히 사전 설치된 접속기들을 함께 스냅 고정하는 비전기기술자에 의해 행해질 수 있도록 충분히 간단하다. 대안적으로, 전기 작업은 전환 및 제어 기능의 설치 및 시스템 프로그래밍을 제어하도록 작업 현장으로 되돌아갈 때 스냅-인 접속을 행할 수 있다.

도 127에서의 좌측 및 우측 공정 흐름 3600 및 3602은 거의 동일 수의 스텝을 포함하지만, 본 발명에 의해 나타내지는 바와 같은 일체형 시스템(3602)의 서전 제작된 타일 조명 시스템(3624)은 단일 구성 작업에 의해 기본적으로 설치될 준비가 된 작업 현장에 도착하는 한편, 전통적인 시스템(3600)은 더욱 상당한 작업 현장 준비(3604), 더욱 다대한 전달 부담(3608) 및 내포된 조명 기구를 전기 접속하는 훈련된 전기기술자(3612)를 필요로 한다. 반면에, 일체화된 조명 시스템(3602) 내의 타일은, 평범하든지 내장되든지 간에, 그리드 혹은 현가 상부구조 내로 낙하된다(3626)(그리고, 그리드와의 접촉부 상에 직접 접속되지 않을 경우에는 간단히 미리 놓인 저전압 DC 전력 라인 내로 간단히 접속하기만 하면 된다(3622)). 대안적으로, 종래의 타일 및 조명 일체화된 타일 -(마이너스) 그들의 광 분산 엔진의 양쪽 모두의 천장 타일 설치는 단일의 출하물 및 설치 위상을 통하여(상기 도 46 내지 도 52의 예에서처럼) 달성될 수 있다. 이어서, 모든 구성이 완성된 후의 단일 동작에서, 전기 작업(및 가능하게는 목공 작업)(3626)은 광 분산 엔진을 타일 내에 스냅 고정할 수 있고(예컨대, 도 51), 전력 접속 시 스냅 고정하고, 또한 전환 및 제어 기능을 프로그래밍할 수 있다. 현재의 실제 흐름(3600)에 있어서, 전기 작업에 의한 몇몇의 개별의 시찰은 구성 과정의 각종 위상 동안 요구된다.

도 128a는 전통적인 천장부착형 및 오버헤드 조명시스템과 연관된, 설계에서 사용까지의 탑-레벨 공정 흐름을 제공한다. 천장 자재, 조명설비(즉, 형광 트로퍼, 오목한 캔 혹은 트랙 장착 소자 등과 같은 조명 기구) 및 그들의 연관된 제어 전자기기는 각각, (3730)에서 프로그램가능하고 사용가능한 천장부착형 조명 시스템과 함께 최종적으로 서비스되기 전에, 개별의 브랜치(3700), (3710), (3720)를 따라 설계(3701, 3711, 3721), 제조(3702, 3712, 3722) 조립(멀티-파트 조명설비의 경우 (3713), 제어 전자기기의 경우 (3723)) 및 설치(3704, 3715, 3725)의 스텝들을 통해 처리된다.

도 128b는 본 발명의 응집력 있게 설계된(3800) 내장된 타일 조명 시스템(1)에 의해 가능하게 된 유사한 탑-레벨 공정 흐름을 비교용으로 도시하고 있다. 이 경우, 전체 제조 및 설치 공정은, 천장 자재(예컨대, 건식 벽 혹은 천장 타일의 구역), 위에서 소개된 박형 광 분산 엔진(4)으로서 내장가능한 박형 조명설비, 및 그들의 연관된 제어 전자기기(1940)(예컨대, 전술한 바와 같은 센서 회로, 전력 조절 회로 및 ASIC)를 포함하는 필요한 시스템 소자를 모두 내포하는 내장된 타일 조명 시스템의 포괄적인 계획된 설계 스텝 3800에서 시작하여, 시작에서 마무리까지 배열된 시스템이다. 일체화된 설계 스텝 3800 후, 규정된 바와 같은 개별의 타일 조명 시스템 부품들의 제조는, 마치 종래의 도 128a의 종래의 흐름(3702, 3712, 3722 참조)의 종래의 흐름과 마찬가지로, 바람직하게는 다수의 제조 경로(즉, 각 부품 혹은 부품의 유사한 그룹에 대한 제조 대상)를 따라서 수행된다. 그러나, 주된 차이는, 도 128a의 종래의 공정 흐름과 달리, 도 128b의 일체화된 공정 흐름이 현장에서 설치 및 사용하기 위하여 준비된 마무리된 내장된 (타일 조명) 시스템을 얻기 위하여 밀착되고 우선하는 제조 사양(3800) 내에 모든 부품 제조 서브 스텝들을 야기한다는 점이다. 제조된 구성요소들은 최종 조립 및 시험(3804)을 추진하는 재료의 단일 명세 내의 계획에 따라 조합된다. 마무리된 제품은 내포된 종래의 빌딩 자재와 함께 이들을 요구하는 작업 현장으로 전달되고(3805), 설치된다(3806).

빌딩 자재, 조명설비, 및 이들과 연관된 제어 전자기기를 개별적으로 설계하는 전통적인 방법은, 3개의 개별의 브랜치(3700), (3710), (3720)의 각각에서 제1스텝에 의해 도 128a에 예시되어 있다. 전통적인 시스템을 위하여, 브랜치(3700)의 천장 자재(석고 천장 타일 혹은 건식 벽 패널 등)가 우세한 동기 유발자인 주된 구조, 열 및 음향 성능에 의해 먼저 설계된다. 종래의 스텝 3701 또는 3702에서는 조명 기구, 조명설비 또는 전력의 배선과 함께 그들의 이용에 대한 고려가 없었다. 브랜치(3710) 내의 조명설비는 기존의 빌딩 자재 및 빌딩 자재 지원 시스템과 함께 작업하는 그들 자체의 개발 경로를 따라 독립적으로 설계된다(3711). 오목한 캔은, 일례로서, 이용되는 종래의 천장 타일 혹은 건식 벽 내에서 수동-절단 구멍(hand-cut hole)들을 통해서 끼워맞춤되도록 설계되며(3711), 접근 구멍을 천장 설치 부위에서 수동으로 절단하고 상기 빌딩 구조체에 현가 와이어를 부착한다(3715). 형광 트로퍼는, 다른 예로서, 건식 벽 내에 절단된 구멍 내에 끼워맞춤하도록 설계되거나(3711), 또는 평범한 천장 타일에 대한 대체물로서, 연관된 현가 격자 내의 표준 크기의 공간(2'×2' 및 2'×4' 등) 내에 끼워맞춤된다(3715). 그리고, 오목한 캔의 경우에서와 마찬가지로, 대형의 형광 트로퍼는, 기존의 천장 타일 현가 격자에의 그들의 미리 위치결정에도 불구하고, 구조 천장 위쪽에 부착된 추가의 현가 수단을 필요로 한다(3715). 브랜치(3710)(예컨대, 스위치 및 디머(dimmer))인 경우 통전, 전환 및 조명설비의 조명 레벨(실행가능하다면)의 조정을 필요로 하는 브랜치(3702)의 제어 전자기기는, 널리 보급되어 있는 고전압 AC 전력 전달 기반 시설뿐만 아니라 기존의 조명설비를 이용해서 작업하는 목적이지만, 독립적으로 설계된다(3721). 도 128a의 전통적인 시스템에서의 빌딩 자재의 설비(3701), 조명설비의 설비(3711), 및 제어 전자기기의 설비(3721)는 각각 실질적으로 별개의 설계 작업(즉, 별개의 산업, 비즈니스 실체 혹은 전문가)에 의해 수행되며, 임의의 상승작용적 협력이라면 최소한도로 수행될 경우도 있다. 이 접근법에 의하면 각 작업들이 독립적으로 수행될 수 있지만, 자재 비용의 증가, 비효율성으로 인한 비용 증가 및 장황한 구조 스케쥴로 인한 비용 증가를 대가로 치르고 있다.

그러나, 본 발명의 내장된 (타일 조명) 시스템(1)과 연관된 설계 실무는, 도 128b의 최상부 박스(3800)에 표시된 바와 같은 단일의 (내장된 조명 시스템) 설계 작업에 의해, 혹은 내장된 시스템 설계 작업의 지시 하에 천장 자재, 조명설비 및 제어 전자기기 설계의 협동에 의해, 빌딩 자재, 타일, 기판 혹은 패널로부터, 내장된 조명설비, 제어 전자기기 및 상호접속 수단과의 재료 통합까지, 내포된 완전한 설계 공동 작업에 의해 종래의 실무와는 구별된다. 사용된 빌딩 자재의 기본 화학 조성물이 오늘날 공통 사용 시 다른 천장 자재에서와 같이 동일하게 유지될 수 있는 한편, 이들은 또한 도 32 내지 도 33에 예시된 바와 같은 특정 조명설비 및 특정 제어 전자기기의 상보적으로 설계된 형태 인자와 끼워지도록 맞춤된 오목부 및 구멍 등과 같은 특성부를 비롯하여, 그리고 (3801)을 수반하는 예를 통해서, 이들이 가능하게 되는 새로운 오버헤드 조명 용도를 촉구하는, 형태 인자, 형상 및 조성물을 개질시킬 수도 있다. (일체화될 부품의) 이 상보적인 설계 대상(3800)은, 더욱 바람직한 타일 조명 시스템 성능 속성인 이러한 박형화(천장 위쪽의 활용(또는 고압 밀폐) 공간의 최소화) 및 저중량화(중량 지지 기반설비의 필요성의 최소화)를 가져온다.

앞에서 언급된 바와 같이, 개별의 타일 조명 시스템 구성요소의 제조는, 설계 스텝 3800 후에, (3702), (3712) 및 (3722)를 내포하는 도 128a의 종래의 흐름에서의 것과 유사한, 점선 공정 블록(3810)에서 구현되는 다수의 경로를 따라 수행될 수 있다. 예를 들어, 설계 스텝 3800에 의해 특정된 부품의 전부가 관련된 공급업자를 가지게 될 때까지, 천장 타일 회사는 특정 천장 타일 도안을 제조할 것을 계약할 수 있고, LED 이미터는 LED 제조 회사로부터 구입될 수 있으며, 플라스틱제 도광 광학소자는 사출 성형업자와 계약될 수 있는 등이다. 모든 부품이 스텝 3800에서 규정된 자재의 조화된 명세에 따라 제조되고 공급된 후, 제조된 부품(3801), (3802), (3803)은, 바람직하게는 도 12b에 기재된 것과 같이, 최종 사용자의 현장(즉, 작업 현장)으로 운송(3805) 전에, 또는 특수한 경우에 그 후에, 내장된 시스템 내로 조립된다(3804). 대안적으로, 천장 자재 및/또는 조명설비 내에 전자 제어 소자를 내장하는 등의 소정의 조립은 운송 전에 실시될 수 있는 한편, 천장 자재 내 조명설비의 스냅 고정 등과 같은 기타 스텝은 작업 현장에서 실시될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 최종 결과는, 예를 들어, 현가된 격자 내에 배치될 내장된 타일 조명 시스템으로서든지, 또는 다른 예로서, 기존의 천장 지주에 부착되는 내장된 건식 벽-패널 시스템 내의 조명으로서든지 간에, 작업 현장에서 설치되기 위하여(3806) 준비되는 천장 자재, 조명설비 및 제어 전자기기(센서 등과 같은 소정의 제어 관련 피드백 소자를 포함함)로 이루어진 일체화된 시스템이다.

도 128b에서와 마찬가지로, 설치(3806) 전에 시스템의 조립(3804)은 더욱 비용 효율적인 운송(작업 현장에의 보다 적은 출하) 및 시간/비용 효율적인 설치(보다 적은 수의 설치 스텝)를 가능하게 한다. 이것은 위에서 설명되었고, 도 127의 나란한 공정 흐름 비교에 표시되어 있었다. 예를 들어, 전력 제어 전자기기 및 전기 접속 수단(즉, 전기적으로 능동성인 타일)과 함께 본 발명의 내장된 광 분산 엔진(또는 박형 조명설비)를 구비한 타일은 수동 타일로서 동일 출하 시 운송될 수 있고(3805), 전기 작업에 의해 능동 타일의 전력 접속이 수행되는(혹은 적어도 체크되는) 상태에서, 수동 타일과 동일한 천장 설치 작업과 동시에 그리고 해당 설치 작업에 의해 천장 지지 구조체 속에 설치되며(3806). 또한, 시스템이, 여기에 기재된 시스템 모두와 마찬가지로, 경량, 박형이면, 출하 비용이 통상 출하물의 중량과 크기 모두에 통상 비례하므로, 출하 및 설치 시간/비용은 전통적인 공정의 것들에 비해서 더욱 저감될 수 있고, 추가의 구조적 보강을 필요로 하는 보다 무거운 재료에 대해서는 설치 시간/비용이 보다 높게 될 경우가 있다.

전통적인 실시형태와 본 발명의 실시형태의 양쪽 모두에 있어서, 작업 현장은 전기 작업에 의해 전력에 대한 편리한 접근을 위해서 사전에 배선되어 있고 또한 천장 혹은 일반적인 구성 작업에 의해 천장 지지 구조체(천장 타일에 수용적인 현가된 격자로서 혹은 건식 벽 고착물에 수용적인 지주로서 등)를 이용해서 사전에 설치되어 있는 것을 가정된다. 그러나, 본 발명의 내장된 타일 조명 시스템이 여기에 기재된 모든 시스템과 마찬가지로, 저전압 DC에 의해 통전되면, 설치 시간과 비용은, 미국을 비롯한 많은 국가에서 법적 코드로 승인된 고전압 전력 전송을 요구하는 바와 같이, 무거운 고전압 AC 도관을 필요로 하는 일없이 저감될 수 있다. 이들 선행 설치 시간/비용은, 천장 구조가 도 3a 내지 도 11에 예로 이미 설명되고 예시된 것들과 같이 DC 전기 천장 구조로 구성되어 있다면 더욱 저감될 수 있고, 여기서 사전 배선 전력 접속점 만은 각 능동 타일에 직접이 아니라 격자 구조의 임의의 점에 놓일 필요가 있다.

또한, 여기에 기재된 시스템은, 번거로운 AC 도관에 대한 필요성이 없는 것에 의한 것과 도 128b에서와 마찬가지로 설치 전에 천장 자재 속으로 주된 부품들을 내장하는 것에 의한 것의 양쪽 모두에 의해, 작업 현장에서 다수의 제어가능한 조명설비(광 분산 엔진 및 광 분산 엔진의 그룹)의 더욱 용이하고 더욱 신속하며 더욱 비용 효율적인 설치가 가능해진다. 이어서 설치된 더 많은 수의 조명설비는 더 많은 조명 기능화(예컨대, 도 1d 및 도 101에 예시된 것 참조), 증가된 광 적용 범위로 인해 디밍 혹은 음영화된 영역의 최소화, 그리고 주된 휘도에서 단지 주된 라이트를 지니도록 증가된 유연성으로 인한 전력 절약 선택사양의 증가를 가능하게 한다.

단 도 128b의 탑 레벨 공정 흐름 및 여기에서의 관련된 상세한 설명은 도 128a의 전통적인 탑 레벨 공정 흐름 및 그의 관련된 상세한 설명으로부터 몇몇 변형을 예시하고 이보다 유리함을 예시한다. 이들 변화는 각각 독립적으로 혹은 임의로 조합해서 본 발명의 목적을 달성한다.

본 발명은 그의 동작을 완수하기 위한 방법, 시스템 및 임의의 기계-판독가능한 매체 상의 프로그램 제품을 상정한다. 본 발명의 실시형태는 기존의 컴퓨터 프로세서를 이용해서, 혹은 이것 혹은 다른 목적을 위하여 내장된 전용 컴퓨터 프로세서에 의해 혹은 하드웨어 시스템에 의해 구현될 수 있다.

전술한 바와 같이, 다수의 실시형태는 그에 기억된 기계-실행가능한 명령들 혹은 데이터 구조를 담지하거나 지니는 기계-판독가능한 매체를 포함하는 프로그램 제품을 포함한다. 이러한 기계-판독가능한 매체는 범용 혹은 전용 컴퓨터 혹은 기타 기계를 프로세서에 의해 접근할 수 있는 임의의 입수가능한 매체일 수 있다. 예로서, 이러한 기계-판독가능한 매체는 RAM, ROM, PROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM 혹은 기타 광 디스크 저장장치, 자기 디스크 기억장치 혹은 기타 자기 저장장치, 또는 기계-실행가능한 명령들 혹은 데이터 구조의 형태로 소망의 프로그램 코드를 담지하거나 저장하는 데 이용될 수 있고 또한 범용 혹은 전용 컴퓨터 혹은 기타 기계를 프로세서에 의해 접근할 수 있는 기타 매체를 포함할 수 있다. 정보가 네트워크 혹은 기타 통신 접속부(하드웨어, 무선 혹은 하드웨어와 무선의 조합)를 거쳐 기계에 전송되거나 제공될 경우, 해당 기계는 상기 접속부를 기계-판독가능한 매체로서 적절하게 간주한다. 따라서, 임의의 이러한 접속부는 적절하게는 기계-판독가능한 매체라고도 지칭될 수 있다. 이상의 것들의 조합도 기계-판독가능한 매체의 범주 내에 포함된다. 기계-실행가능한 명령들은, 예를 들어, 범용 컴퓨터, 전용 컴퓨터, 또는 전용 처리 기계가 소정의 기능 혹은 기능들의 그룹을 수행하게 하는 명령들을 포함한다.

실시형태는, 예를 들어, 네트워크화된 환경에서 기계에 의해 실행되는 프로그램 모듈의 형태로 프로그램 코드 등과 같은 기계-실행가능한 명령들을 포함하는 프로그램 제품에 의해 구현될 수 있는 방법의 스텝들의 일반적인 정황에서 설명될 수 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈은 특정 태스크를 수행하거나 특정 요약 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 대상, 부품, 데이터 구조 등을 포함한다. 기계-실행가능한 명령들, 관련된 데이터 구조, 및 프로그램 모듈은 여기에 개시된 방법의 스텝들을 실행하기 위한 프로그램 코드의 예들을 나타낸다. 이러한 실행가능한 명령들(혹은 관련된 데이터 구조)의 특정 수순은 이러한 스텝들에서 설명된 기능을 구현하기 위한 대응하는 행위의 예들을 나타낸다.

여기에 설명된 실시형태의 다수는 프로세서를 구비한 하나 이상의 원격 컴퓨터에 대한 논리 접속부를 이용해서 네트워크화된 환경에서 실시될 수 있다. 논리 접속부는 여기서 제한하기 위해서가 아니라 예로서 제시되는 근거리 통신망(LAN) 및 원거리 통신망(WAN)을 포함할 수 있다. 이러한 네트워크화된 환경은 전사무실(office-wide) 혹은 전기업(enterprise-wide) 컴퓨터 네트워크, 인트라넷 및 인터넷에서 흔하며, 광범위한 상이한 통신 프로토콜을 이용할 수 있다. 당업자라면 이러한 네트워크 컴퓨팅 환경이 전형적으로 개인용 컴퓨터, 소형 기기, 멀티프로세서 시스템, 마이크로프로세서-기반 혹은 프로그램가능한 소비자 전자기기, 네트워크 PC, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 등을 포함하는 많은 유형의 컴퓨터 시스템 구성을 망라할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 실시형태는 태스크가 통신 네트워크를 통해서 (하드웨어 링크, 무선 링크 혹은 하드웨어 링크와 무선 링크의 조합에 의해) 연결된 근거리 및 원격 처리 장치에 의해 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실시될 수도 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈은 로컬 메모리 저장장치와 원격 메모리 기억장치의 양쪽 모두에 위치될 수 있다.

전체 시스템 혹은 그의 각종 부분을 구현하기 위한 예시적인 시스템으로는 처리유닛, 시스템 메모리, 및 해당 시스템 메모리를 포함하는 각종 시스템 부품을 상기 처리유닛에 결합하는 시스템 버스를 포함하는 컴퓨터의 형태의 범용 컴퓨팅 장치를 들 수 있다. 시스템 메모리로는 판독 전용 메모리(ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)를 들 수 있다. 컴퓨터는 또한 자기 하드 디스크에 대해서 판독 및 기록하기 위한 자기 하드 디스크 드라이브, 소거가능한 자기 디스크에 대해서 판독 혹은 기록하기 위한 자기 디스크 드라이브, 및 CD-ROM 혹은 기타 광학 매체 등과 같은 소거가능한 광 디스크에 대해서 판독 혹은 기록하기 위한 광 디스크 드라이브를 들 수 있다. 이들 드라이브 및 그들의 연관된 기계-판독가능한 매체는 기계-판독가능한 명령들, 데이터 구조 및 프로그램 모듈 및 기타 컴퓨터용 데이터의 불휘발성 기억장치를 제공한다.

본 발명의 실시형태의 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제시되었다. 이것은 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하거나 배제하기 위해 의도된 것은 아니며, 각종 변형과 변화가 상기 교시에 비추어 가능하거나 혹은 본 발명의 실시로부터 획득될 수 있다. 본 발명의 원리 및 당업자가 각종 실시형태로 또한 상정된 특정 용도에 적합한 각종 변형으로 본 발명을 이용할 수 있게 하는 그의 실제적인 적용을 설명하기 위하여 각종 실시형태들이 채택되고 설명되었다.

Claims (56)

1. 각 천장 타일의 본체를 적어도 부분적으로 통해 연장되는 하나 이상의 오목부, 하나 이상의 소형 광 이미터를 포함하는 하나 이상의 박형 광 분산 엔진, 하나 이상의 소형 히트 싱크 및 하나 이상의 소형 광 분산 광학소자를 포함하는 하나 이상의 천장 타일;
   상기 하나 이상의 천장 타일의 상기 하나 이상의 오목부 내에 매립되어, 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진에 대해서 통과하는 전류를 전송 및 제어하도록 구성되고, 또한 상기 천장 타일의 상기 본체 내에 형성된 상기 하나 이상의 오목부 내에 실질적으로 배치된 하나 이상의 전자회로;
   상기 하나 이상의 천장 타일의 상기 본체 내에 내장되어(embeded), 상기 하나 이상의 전자회로 및 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진과 연관되고, 또한 상기 천장 타일의 상기 본체 내에 실질적으로 배치되어 상기 천장 타일 위쪽에 밀폐 고압 공간(plenum space)을 거의 혹은 전혀 필요로 하지 않는 것인 하나 이상의 온-타일 전력 전달 소자(on-tile power transfer element);
   상기 하나 이상의 천장 타일의 상기 본체 내에 내장되고, 또한 상기 하나 이상의 전자회로 상 및 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진 상의 하나 이상의 전력 접근 단자와 전기 접촉하는 하나 이상의 전기접속 소자; 및
   상기 하나 이상의 전자회로, 상기 하나 이상의 온-타일 전력 전달 소자, 상기 하나 이상의 전기접속 소자, 상기 하나 이상의 전력 접근 단자 및 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진을 서로 및/또는 상기 하나 이상의 천장 타일의 상기 하나 이상의 오목부에 고정시키는 데 이용되는 부착 소자(affixation element), 상기 부착 소자를 포함하되,
   상기 광 분산 광학소자는 상기 소형 광 이미터로부터의 광을 수집하여 해당 광을 출력 조명의 하나 이상의 방향성 빔으로 방향변화시키고, 각각 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진은 출력 조명의 상기 하나 이상의 방향성 빔이 실질적으로 상기 천장 타일 아래쪽 공간으로 투과되도록 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 각각의 출력 개구부가 정렬되도록 하나 이상의 상기 천장 타일의 상기 하나 이상의 오목부 중 하나 속에 매립되며, 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 각각의 실질적으로 전체가 상기 건식 벽 시트(drywall sheet) 내에 실질적으로 끼워맞춤됨으로써 상기 천장 타일 위쪽에 밀폐 고압 공간을 거의 혹은 전혀 필요로 하지 않는 것인 천장부착형 조명 시스템(ceilig and lighting system).
2. 제1항에 있어서,
   외부 저전압 DC 전력 공급원;
   상기 하나 이상의 천장 타일의 상기 본체에 내장된 상기 하나 이상의 전기접속 소자에 대해서 전류 흐름의 높은 전송 효율을 가능하게 하는, 상기 외부 저전압 DC 전력 공급원으로부터의 타일에의 공급 전력 전달 소자(supply-to-tile power delivery element);
   제1전기 신호를 수신하는 수단, 상기 전기 신호를 처리하는 수단, 및 상기 하나 이상의 전자회로가 접속된 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진에 대해서 통과되는 상기 전류의 레벨을 설정하는 상기 하나 이상의 천장 타일의 상기 본체 내에 내장된 상기 하나 이상의 전자회로에 전송된 제어 명령들을 제공하는 전기 신호의 제2공급원을 방송하는 수단으로 이루어진 주 제어기(master controller)를 추가로 포함하는 천장부착형 조명 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 천장 타일을 입수하여 지지하는 현가된 바(bar)/지주(strut)로 이루어진 현가된 천장 격자를 추가로 포함하는 천장부착형 조명 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 내장된 소자들이나 해당 내장된 소자들을 수용하기 위한 오목부를 지니지 않는 하나 이상의 수동 천장 타일을 추가로 포함하는 천장부착형 조명 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 하나 이상의 수동 천장 타일은 상기 하나 이상의 오목부를 지니는 상기 하나 이상의 천장 타일을 설치하는 방법과 동일한 방법에 의해 상기 현가된 천장 격자 내에 설치되는 것인 천장부착형 조명 시스템.
6. 제1항에 있어서, 하나 이상의 박형 광 분산 엔진, 하나 이상의 전자회로 및 하나 이상의 전력 접속 소자는 완전히 조립된 타일 시스템 유닛으로서 상기 현가된 천장 격자에 대해서 수송되고 해당 천장 격자 내에 설치되도록 구성된 해당 완전히 조립된 타일 시스템 유닛을 부여하는 하나 이상의 오목부를 지닌 상기 천장 타일의 각각에 적용되는 것인 천장부착형 조명 시스템.
7. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 천장 타일은 각 천장 타일을 적어도 부분적으로 통해 연장되는 상기 하나 이상의 오목부를 지니는 복수개의 천장 타일을 포함하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
8. 제7항에 있어서, 하나 이상의 타일 간 전력 상호접속 소자를 추가로 포함하되, 상기 하나 이상의 온-타일 전력 전달 소자는 하나 이상의 온-타일 전력 입력 소자, 하나 이상의 온-타일 전력 전달 소자 및 하나 이상의 온-타일 전력 출력 소자를 추가로 포함하고, 상기 하나 이상의 온-타일 전력 전달 소자 중 적어도 하나는 상기 하나 이상의 온-타일 전력 입력 소자 중 하나로부터 상기 하나 이상의 온-타일 전력 출력 소자 중 하나로 전류의 흐름을 전달하며, 상기 타일 간 전력 전달 소자는 각각 상기 하나 이상의 타일 중 하나에 내장된 상기 하나 이상의 온-타일 전력 출력 소자 중 하나로부터 상기 하나 이상의 타일에 인접한 타일 내에 내장된 상기 하나 이상의 온-타일 전력 입력 소자 중 하나로 전류의 흐름을 전달하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 타일 간 전력 상호접속 소자는 짧은 전기 케이블이고, 해당 짧은 전기 케이블은 상기 하나 이상의 타일 중 하나 상에 있는 상기 하나 이상의 전력 출력 소자를 상기 하나 이상의 타일에 인접한 상기 타일 상에 있는 상기 하나 이상의 전력 입력 소자에 접속시키는 것인 천장부착형 조명 시스템.
10. 제3항에 있어서, 상기 현가된 천장 격자의 구조화된 소자(structured elements)의 일부 혹은 모두는 타일에의 공급 전력 전달 소자의 서브세트로서 역할하므로, 다른 전력 전달 소자가 상기 외부 저전압 DC 전력 공급원으로부터 상기 현가된 천장 격자 상의 접속점으로 상기 전류 흐름을 전달하고 이어서 상기 현가된 천장 격자 자체는 상기 접속점으로부터 하나 이상의 오목부를 지니는 상기 하나 이상의 천장 타일 상에 있는 상기 하나 이상의 전력 입력 소자로 상기 전류 흐름을 반송하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
11. 제2항에 있어서, 상기 타일에의 공급 전력 전달 소자는 하나 이상의 오목부를 지니는 상기 하나 이상의 천장 타일에 내장된 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진 상의 전력 입력 단자와 전력 출력 단자에 전기적으로 접속되는 것인 천장부착형 조명 시스템.
12. 제2항에 있어서, 상기 타일에의 공급 전력 전달 소자는 하나 이상의 오목부 및 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진이 내장되는 상기 하나 이상의 오목부와는 떨어져 있는 전기 소켓 오목부를 구비한 상기 하나 이상의 천장 타일에 내장되는 상기 전기 케이블용의 전기 소켓 내에 직접 접속되는 전기 접속기에서 종결되는 전기 케이블인 것인 천장부착형 조명 시스템.
13. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 전자회로는 각각 상기 하나 이상의 오목부 내에 내장된 하나 이상의 박형 광 분산 엔진에 상기 전류의 레벨에 대응하는 제어된 양의 전류 흐름을 제공하도록 하나 이상의 오목부를 지니는 상기 하나 이상의 천장 타일의 각각 상에 배치되고, 상기 하나 이상의 전자회로는 하나 이상의 전압 조절 회로, 하나 이상의 전류 제어 회로 및 하나 이상의 제어 신호화 회로를 포함하며, 상기 하나 이상의 전압 조절 회로는 상기 하나 이상의 전류 제어 회로에 대해서 그리고 하나 이상의 제어 신호화 회로에 대해서 조절된 DC전압 레벨을 제공하고, 상기 하나 이상의 제어 신호화 회로는 상기 제2전기 신호에 대응하는 상기 주 제어기에 의해 제어 신호 방송을 수신하여 처리하도록 배열된 제어 신호 수신기 회로를 포함하고, 상기 하나 이상의 전류 제어 회로가 상기 제어 명령에 의해 특정된 상기 전류의 레벨에서 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 각각에 상기 제어된 양의 전류 흐름을 제공할 수 있게 하는 제어 명령을 상기 하나 이상의 전류 제어 회로에 출력하며, 상기 하나 이상의 제어 신호화 회로는 상기 전기 신호의 제1공급원에 대응하는 상기 주 제어기에 규칙적인 시간 간격에서 방송 정보 신호를 제공하는 제어 신호 송신기 회로를 추가로 포함하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 전자회로의 각각 내에 포함된 상기 전류 제어 회로 중 하나는 상기 하나 이상의 전자회로가 접속되는 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 각각에 대한 고유한 디지털 어드레스를, 상기 정보 신호의 일부로서 방송하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
15. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 전류 제어 회로 중 하나는 상기 하나 이상의 전자회로에 접속된 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 각각에 대한 디지털 그룹 어드레스를 포함하는 상기 정보 신호를 상기 규칙적인 시간 간격에서 방송하고, 상기 그룹 어드레스는 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 특정 그룹화에 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 할당을 나타내는 것인 천장부착형 조명 시스템.
16. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 전류 제어 회로 중 하나는 상기 하나 이상의 전자회로가 접속되는 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 각각에 대한 작동 전류 레벨을 포함하는 상기 정보 신호를 상기 규칙적인 시간 간격에서 방송하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
17. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 전류 제어 회로 중 하나는 상기 하나 이상의 전자회로가 접속되는 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 각각에 대한 작동 휘도 레벨을 포함하는 상기 정보 신호를 상기 규칙적인 시간 간격에서 방송하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
18. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 전류 제어 회로 중 하나는 상기 하나 이상의 전자회로가 접속되는 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 각각 개별적으로 작동하는 부분에 대한 작동 전류 레벨을 포함하는 상기 정보 신호를 상기 규칙적인 시간 간격에서 방송하여 상이한 각도 범위를 지니는 출력 조명의 상기 방향성 빔을 생성하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
19. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 제어 신호화 회로 중 하나는 상기 하나 이상의 전자회로가 접속되는 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 각각 개별적으로 작동하는 부분에 대한 휘도 레벨을 포함하는 상기 정보 신호를 상기 규칙적인 시간 간격에서 방송하여 상이한 각도 범위를 지니는 출력 조명의 상기 방향성 빔을 생성하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
20. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 제어 신호화 회로는 상기 주 제어기로부터 수신된 상기 제어 신호에 포함된 정보에 대한 요청에 대한 직접적인 응답으로서 상기 규칙적인 시간 간격에서 상기 정보 신호를 방송하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
21. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 주 제어기는 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 상기 시스템 내의 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 각각의 디지털 어드레스에 대응하는 기준 상태로 상기 제어신호의 각 방송을 시작하여, 상기 제어 신호를 수신하는 상기 제어 신호화 회로의 각각이 그에 접속된 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 각각에 대한 상기 디지털 어드레스를 인식할 수 있고, 이에 따라 접속된 상기 하나 이상의 광 분산 엔진의 각각의 상기 디지털 어드레스로 지향되는 상기 주 제어기로부터 수신된 상기 제어 신호의 부분만을 처리할 수 있는 것인 천장부착형 조명 시스템.
22. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 전압 조절 회로의 각각과 상기 하나 이상의 전류 제어 회로의 각각은 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진 중 하나에 접속되고 해당 접속된 박형 광 분산 엔진과 동일한 오목부 내에 내장되는 것인 천장부착형 조명 시스템.
23. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 전류 제어 회로의 각각은 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진 중 하나에 접속되어, 해당 접속된 박형 광 분산 엔진과 동일한 오목부 내에 실질적으로 내장되고, 상기 하나 이상의 전압 조절 회로와 상기 하나 이상의 제어 신호화 회로를 포함하는 상기 하나 이상의 전자회로의 내장되지 않은 부분은 상기 각 타일 내의 공간적으로 상이한 장소에 내장되는 것인 천장부착형 조명 시스템.
24. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 전류 제어 회로의 각각은 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진 중 하나에 접속되어, 해당 접속된 박형 광 분산 엔진과 동일한 오목부 내에 실질적으로 내장되고, 상기 하나 이상의 전압 조절 회로와 상기 하나 이상의 제어 신호화 회로를 포함하는 상기 하나 이상의 전자회로의 내장되지 않은 부분은 하나 이상의 오목부를 지닌 상기 하나 이상의 천장 타일의 각각 상에 상기 하나 이상의 광 분산 엔진 중 하나에 의해 점유되는 오목부 내에 내장되는 것인 천장부착형 조명 시스템.
25. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 오목부를 지니는 상기 하나 이상의 천장 타일의 각각 내에서 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진 중 하나에 접속된 상기 하나 이상의 전자회로의 각각은 상기 각 박형 광 분산 엔진과 동일한 오목부 내에 내장되어 있는 것인 천장부착형 조명 시스템.
26. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 오목부를 지니는 상기 하나 이상의 천장 타일의 각각 내에서 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진 중 하나에 접속된 상기 하나 이상의 전자회로의 각각은 상기 각 타일 내에 있는 상기 하나 이상의 광 분산 엔진의 어느 하나와는 공간적으로 다른 장소에 내장되어 있는 것인 천장부착형 조명 시스템.
27. 제13항에 있어서, 상기 주 제어기는 하나 이상의 오목부를 지니는 상기 하나 이상의 천장 타일의 각각 내에 내장된 소자와 같이 존재하는 상기하나 이상의 전자회로의 각 전자회로에 상기 제어 명령을 방송하는 상기 전기 신호의 제2공급원을 생성하고, 이에 의해 상기 각 전자회로는 해당 각 전자회로가 전기적으로 접속된 상기 오목부를 점유하는 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 각각에 상기 전류의 레벨을 공급함으로써 상기 제어 명령에 대해 수신, 처리 및 작용하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
28. 제27항에 있어서, 상기 제어 명령은, 출력 광 레벨이 실질적으로 0인 상기 전류의 상기 레벨에 대응하는 "오프 상태"에 있는 상기 하나 이상의 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 각각에 개별적으로 어드레스되는 지령; 출력 광 레벨이 0보다 큰 상기 전류의 상기 레벨에 대응하는 "온 상태"에 있는 상기 하나 이상의 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 각각에 개별적으로 어드레스되는 지령; 및 출력 광 레벨이 상기 "오프 상태"와 상기 "온 상태" 사이의 중간 상태에 있는 상기 하나 이상의 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 각각에 개별적으로 어드레스되는 지령을 포함하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
29. 제13항에 있어서, 상기 주 제어기는 전기 스위치, 키보드, 키패드, 광빔을 방출하는 리모컨, 무선 주파수 신호를 방출하는 리모컨 및 움직임 검출기를 포함하는 신호화 장치의 군으로부터 선택된 해당 신호화 장치로부터의 상기 제1전기 신호, 네트워크 접속을 통해서 수신된 전자 메시지, 마이크로프로세서로부터 수신된 전자 메시지 및 하나 이상의 오목부를 지니는 상기 하나 이상의 천장 타일의 각각에 내장된 상기 전자회로 내에서 상기 제어 신호 회로에 의해 방송되는 상기 정보 신호를 수신하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
30. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 천장 타일의 상기 하나 이상의 오목부 내에 내장된 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 상기 소형 광 이미터의 하나 이상은 2π 스테라디안(steradian) 이하의 입체각(solid angle)으로 실질적으로 광을 방출하도록 구성된 평탄한 일차광 방출용 출력 개구부(flat primary light emitting output aperture)들을 지니며, 방출된 광은 상기 출력 개구부의 평면과 수직인 평균 지시 방향(average pointing direction)에 대해서 실질적으로 축 대칭인 것인 천장부착형 조명 시스템.
31. 제30항에 있어서, 상기 소형 광 이미터는 반도체 또는 유기 발광다이오드(LEDS: organic light emitting diodes)인 것인 천장부착형 조명 시스템.
32. 제30항에 있어서, 상기 소형 광 이미터는 형광 발광장치 또는 마이크로 플라즈마 발광 장치인 것인 천장부착형 조명 시스템.
33. 제30항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소형 광 이미터의 상기 평탄한 일차광 방출용 출력 개구부는 대응하는 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 상기 출력 개구부에 실질적으로 수직으로 배향되고, 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진 내의 상기 광 분산 광학소자는 제1광학 그룹과 제2광학 그룹으로 분리가능하므로, 각 광학 그룹은 상기 광의 평균 지시 방향을 변화시키고, 상기 제1광학 그룹은 상기 소형 광 이미터로부터의 광을 실질적으로 수집하도록 구성되고 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 상기 출력 개구부의 평면과 평행한 평면 내에서 실질적으로 90°의 제1변화를 일으키며, 상기 제2광학 그룹은 상기 제1광학 그룹으로부터의 광을 실질적으로 수집하도록 구성되고 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 상기 출력 개구부의 평면에 수직인 평면 내에 0°보다 크고 180°보다 작은 상기 지시방향으로 제2변화를 일으키며, 상기 제2변화는 출력 광 분포의 궁극적인 지시 방향으로 되고, 해당, 상기 출력 광 분포는 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 상기 출력 개구부를 빠져나가는 것인 천장부착형 조명 시스템.
34. 제33항에 있어서, 상기 제1광학 그룹은, 광이 상기 원래의 지시 방향으로 따라 상당한 길이를 횡단할 수 있게 하면서 해당 광을 연속적으로 혹은 수개의 개별적 패킷으로 방향전환시키므로, 해당 방향전환된 광은 원래의 공급원의 치수보다 상기 광의 원래의 지시 방향과 평행한 치수로 상당히 큰 정도에 미침으로써 상기 공급원의 조도보다 상당히 낮은 평균 조도를 지니는 것인 천장부착형 조명 시스템.
35. 제33항에 있어서, 상기 제2광학 그룹은 상기 광이 상기 제2광학 그룹에 도입되는 상기 지시 방향으로 따라 충분한 길이를 횡단하면서, 해당 광을 연속적으로 혹은 수개의 개별적 패킷으로 방향전환시키므로, 해당 방향전환된 광이 원래의 공급원의 치수보다 상기 제2광학 그룹에 도입되는 상기 지시 방향과 평행한 치수로 상당히 큰 정도에 미침으로써 상기 공급원의 조도보다 상당히 낮은 평균 조도를 지니도록 구성된 것인 천장부착형 조명 시스템.
36. 제33항에 있어서, 상기 제1광학 그룹은 상기 광 공급원에 의해 방출된 실질적으로 모든 광이 수집되는 크기와 위치로 되어 있는 입력 개구부를 지는 광 수집·평행화 광학소자;
    수집된 광의 지시 방향을 따라 배향되는 길이를 따른 추출 수단을 구비한, 상기 광 수집·평행화 광학소자로부터의 광을 수신하는 도광 광학소자;
    추출된 광의 실질적으로 모두가 방향전환되도록 상기 도광 광학소자의 추출 영역의 길이에 놓여 있는 광 방향전환 구조체; 및
    상기 제1광학 그룹의 출력 개구부와는 다른 임의의 영역으로부터 상당한 광량이 도피되는 것을 방지하도록 위치결정된 광 유지 반사체를 포함하는 천장부착형 조명 시스템.
37. 제36항에 있어서, 상기 광 수집·평행화 광학소자는, 정사각형이면 가장자리 치수가 x₁×x₁이고, 직사각형이면 가장자리 치수가 x₁ 및 y₁이며; 원형이면 직경이 d1인, 상기 소형 광 이미터의 상기 평탄한 일차광 방출용 출력 개구부의 크기 및 형상과 모두 밀접하게 정합하는 광 수집용 입력 개구부와, 상기 도광 광학소자의 대응하는 광 입수용 입력 개구부와 밀접하게 정합하는 광 투과용 출력 개구부를 구비하는 너비 보존 반사체(etendue-preserving reflector)이며, 상기 광 투과용 출력 개구부의 가장자리 치수는 정사각형이면 X₁×X₁이고, 직사각형이면 X₁×Y₁이며, 원형이면 D₁이고, 상기 너비 보존 반사체의 상기 광 수집용 입력 개구부와 상기 광 투과용 출력 개구부 사이의 반사성 측벽은 매 지점마다 사인 법칙을 충족시킴으로써 관리되고, 이때, 상기 광 수집용 입력 개구부는 +/-90°내에서 실질적으로 상기 광을 입수하고, 상기 광 투과용 출력 개구부는, 상기 광 수집용 입력 개구부와 상기 광 투과용 출력 개구부의 양쪽 모두가 정사각형인 경우 +/-θ₁×(by)+/-θ₁, 상기 광 수집용 입력 개구부와 상기 광 투과용 출력 개구부 중 한쪽이 직사각형인 경우 +/-θ₁×+/-θ₂, 상기 광 수집용 입력 개구부와 광 투과용 출력 개구부가 모두 원형인 경우 +/-θ₁인 정사각형 콘을 지니는 광빔을 방출하는 것을 가정할 경우, 정사각형, 직사각형 및 원형에 대해서 내포된 개구부는 x₁ ~ X₁Sinθ₁, y₁ ~ Y₁Sinθ₂ 및 d₁ ~ D₁Sinθ₁인 것인 천장부착형 조명 시스템.
38. 제36항에 있어서, 상기 광 수집·평행화 광학소자는 상기 도광 광학소자의 입력 단부인 것인 천장부착형 조명 시스템.
39. 제36항에 있어서, 상기 도광 광학소자는 한 측면상에 파세트형성(facetted) 미세구조체를 구비한 직사각형 광 파이프이며, 상기 파세트형성 미세구조체는 광을 전내부반사(TIR)에 의해 방향전환시키고, 상기 광 파이프의 본체를 통해 그리고 해당 광 파이프의 반대쪽 측면으로부터 상기 광을 지향시키도록 구성되어, 상기 파세트형성 미세구조체는 주된 추출 수단으로서 그리고 광학 방향전환 구조체로서 역할하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
40. 제36항에 있어서, 상기 도광 광학소자는 길이를 따라 하나의 치수가 좁아지는 투명한 유전체 매체에 의해 형성된 4면 광 파이프이고, 상기 치수는 방향전환 후 상기 광의 지시 방향과 실질적으로 평행하므로, 상기 광 파이프의 특정된 출력 측면이 제2광학 그룹을 향하여 배치되고, 상기 반대쪽 측면은 상기 광 파이프가 입력 가장자리보다 상당히 좁은 가장자리에서 종결되도록 해당 파이프의 길이를 따라 서로를 향하여 집중되어 하나의 방위에서 삼각형 혹은 사다리꼴 단면을 형성하며, 상기 광 파이프가 좁아지는 결과 길이를 따라 부분적인 TIR 실패를 초래하여 상기 광 파이프를 둘러싸거나 침지하는 유전체 매체 속에서 광 추출 수단으로서 역할하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
41. 제40항에 있어서, 상기 광 파이프는, 특정된 출력 측면과 반대쪽 측면의 양쪽 상에서 공기에 의해 둘러싸여, 상기 광이 전내부반사 실패를 통해서 상기 광 파이프의 두 대향하는 면으로부터 실질적으로 동등하게 도피되고, 또, 상기 파이프의 반대쪽 측면에 배치된 정반사성의 반사면을 추가로 포함하여, 상기 반대쪽 측면을 빠져나가는 광이 상기 반사면에 충돌하여 상기 광 파이프에 재입력되고, 또한 살질적으로 모든 광이 상기 특정된 출력 측면으로부터 궁극적으로 추출되는 것인 천장부착형 조명 시스템.
42. 제40항에 있어서, 상기 광학 방향전환 구조체는 상기 광 파이프의 특정된 출력 측면에 배치된 광 투과 막의 파세트형성 면이고, 해당 막은 상기 광 파이프를 향하여 배치된 그의 파세트형성 면 및 상기 광 파이프로부터 떨어져서 배치된 평탄한 면을 지니며, 상기 파세트형성 면은 제1굴절에 이어서 전내부 반사에 의해 광을 방향전환시키도록 구성된 것인 천장부착형 조명 시스템.
43. 제40항에 있어서, 상기 광학 방향전환 구조체는 광 투과 막의 파세트형성 면이고, 해당 파세트형성 면은 반사 재료로 피복되어 있고 상기 광 파이프로부터 떨어져서 배치되며, 상기 막은 상기 광 파이프를 향하여 배치된 평탄한 투명 면을 지니고, 해당 평탄한 투명 면은 상기 광 파이프에 저굴절률 매체 혹은 저비율 매체(low index or fraction media)를 통해서 광학적으로 결합되며, 상기 저굴절률 매체는 상기 광 파이프의 굴절률과 상기 막의 굴절률에 비해서 낮은 굴절률을 지니며, 상기 저굴절률 매체는 실질적으로 모든 전내부반사 실패가 상기 광 파이프의 상기 반대쪽 측면 상에서 먼저 일어나게 하여, 상기 광의 실질적으로 모두가 상기 저굴절률 매체를 통해 이어서 상기 막 속으로 주행하고, 이때, 상기 광은 상기 막의 상기 반사성 파세트형성 면에 충돌하여 반향전환되어, 상기 저굴절률 매체를 통해, 그리고 상기 광 파이프를 통해 도로 주행하여 상기 광 파이프의 특정된 출력 측면으로부터 빠져나가는 것인 천장부착형 조명 시스템.
44. 제35항에 있어서, 상기 제2광학 그룹은
    상기 제1광학 그룹의 출력 개구부로부터 방출되는 실질적으로 모든 광이 수집되는 크기를 지니고 위치된 입력 개구부를 지니는 광 수집·평행화 광학소자;
    수집된 당의 지시 방향을 따라 배향되는 길이를 따라 추출 수단을 구비한, 상기 광 수집·평행화 광학소자로부터 광을 수광하는 도광 광학소자;
    추출된 광의 실질적으로 모두가 방향전환되도록 상기 도광 광학소자의 추출 영역의 길이에 놓여 있는 광 방향전환 구조체; 및
    상기 제2광학 그룹의 출력 개구부와는 다른 임의의 영역으로부터 거의 모든 광이 도피되는 것을 방지하기 위한 광 유지 반사체를 포함하는 천장부착형 조명 시스템.
45. 제44항에 있어서, 상기 광 수집·평행화 광학소자는 상기 도광 광학소자의 입력 단부인 것인 천장부착형 조명 시스템.
46. 제44항에 있어서, 상기 도광 광학소자는 파세트형성 측면을 지닌 직사각형 도광판이고, 상기 파세트형성 측면은 전내부반사에 의해 광을 방향전환시켜, 상기 도광판의 본체를 통해 그리고 상기 파세트형성 측면과 대향하는 측면으로부터 광을 지향시키도록 구성되어, 상기 파세트형성 측면이 주된 추출 수단으로서 그리고 광학 방향전환 구조체로서 역할하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
47. 제44항에 있어서, 상기 도광 광학소자는 길이를 따라 하나의 치수가 좁아지는 도광판이고, 상기 치수는 상기 제2광학 그룹의 출력 개구부의 지시 방향과 실질적으로 평행하므로, 상기 도광판의 특정된 출력 측면이 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 출력 개구부를 향해 배치되며, 반대쪽 측면은 상기 도광판이 입력 가장자리보다 상당히 좁은 가장자리에서 종결되도록 해당 도광판의 길이를 따라 서로를 향하여 집중되어 하나의 방위에서 삼각형 혹은 사다리꼴 단면을 형성하고, 상기 도광판이 좁아지는 결과 길이를 따라 부분적인 TIR 실패를 초래하여 광 추출 수단으로서 역할하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
48. 제47항에 있어서, 상기 도광판은 특정된 출력 측면과 반대쪽 측면의 양쪽 상에서 공기에 의해 둘러싸여, 상기 광이 전내부반사 실패를 통해서 상기 두 면으로부터 실질적으로 동등하게 도피되고, 또, 상기 도광판의 반대쪽 측면에 배치된 정반사성의 반사면을 추가로 포함하여, 상기 반대쪽 측면을 빠져나가는 광이 상기 반사체에 충돌하여 상기 도광판에 재입력되며, 또한 살질적으로 모든 광이 상기 특정된 출력 측면으로부터 궁극적으로 추출되는 것인 천장부착형 조명 시스템.
49. 제47항에 있어서, 상기 광학 방향전환 구조체는 상기 도광판의 특정된 출력 측면 상에 배치된 광 투과 막의 파세트형성 면이고, 상기 막은 상기 도광판을 향하여 배치된 평탄한 투명 면과 상기 도광판으로부터 떨어져서 배치된 평탄한 면을 지니며, 상기 파세트형성 면은 제1반사에 의해 이어서 전내부반사에 의해 상기 광을 반향전환시키도록 구성된 것인 천장부착형 조명 시스템.
50. 제47항에 있어서, 상기 광학 방향전환 구조체는 광 투과 막의 파세트형성 면이고, 해당 파세트형성 면은 반사 재료로 피복되어 있고 상기 도광판으로부터 떨어져서 배치되며, 상기 막은 상기 도광판을 향하여 배치된 평탄한 투명 면을 지니고, 해당 평탄한 투명 면은 상기 도광판에 저굴절률 매체 혹은 저비율 매체(low index or fraction media)를 통해서 광학적으로 결합되며, 상기 저굴절률 매체는 상기 도광판의 굴절률과 상기 막의 굴절률에 비해서 낮은 굴절률을 지니며, 상기 저굴절률 매체는 실질적으로 모든 전내부반사 실패가 상기 도광판의 상기 반대쪽 측면 상에서 먼저 일어나게 하여, 상기 광의 실질적으로 모두가 상기 저굴절률 매체를 통해 이어서 상기 막 속으로 주행하고, 이때, 상기 광은 상기 막의 상기 반사성 파세트형성 면에 충돌하여 반향전환되어, 상기 저굴절률 매체를 통해, 그리고 상기 도광판을 통해 도로 주행하여 상기 도광판의 특정된 출력 측면으로부터 빠져나가는 것인 천장부착형 조명 시스템.
51. 제30항에 있어서, 상기 소형 광 이미터의 상기 출력 개구부는 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 궁극적인 출력 개구부에 실질적으로 수직으로 배향되고, 상기 광 분산 광학소자는 제1광학 그룹과 제2광학 그룹으로 분리가능하며, 상기 제1광학 그룹은 상기 공급원으로부터 출력된 상기 광을 수집하도록 배치되어 해당 광의 원래의 지시 방향을 보존하고, 상기 제2광학 그룹은 상기 제1광학 그룹으로부터 광을 수집하도록 배치되어 상기 하나 이상의 광 분산 엔진의 상기 출력 개구부에 의해 규정된 평면에 수직인 평면에서 0°보다 크고 180°보다 작은 지시 방향으로 변화시키며, 이 제2변화에 의해 상기 하나 이상의 광 분산 소자의 상기 출력 개구부를 빠져나가는 광 분산의 궁극적인 지시 방향으로 되는 것인 천장부착형 조명 시스템.
52. 제30항에 있어서, 상기 소형 광 이미터의 상기 출력 개구부는 상기 하나 이상의 광 분산 엔진의 궁극적인 출력 개구부와 실질적으로 평행하게 배향되고, 상기 광 분산 광학소자는 상기 광의 원래의 지시 방향을 실질적으로 보존하는 것인 천장부착형 조명 시스템.
53. 건식 벽 시트를 적어도 부분적으로 통해서 뻗어 있는 하나 이상의 오목부를 지니는 하나 이상의 건식 벽 시트;
    각각 하나 이상의 소형 광 이미터 및 하나 이상의 소형 광 분산 광학소자를 포함하는 하나 이상의 박형 광 분산 엔진;
    상기 건식 벽 시트에 실질적으로 배치됨으로써, 상기 건식 벽 시트 위쪽에 밀폐 고압 공간을 거의 혹은 전혀 필요로 하지 않는 하나 이상의 전자회로;
    상기 건식 벽 시트 내에 실질적으로 배치됨으로써, 상기 건식 벽 시트 위쪽에 밀폐 고압 공간을 거의 혹은 전혀 필요로 하지 않는 하나 이상의 전력 접속 소자; 및
    상기 건식 벽 시트에 상기 전기회로, 하나 이상의 전력 접속 소자 및 박형 광 분산 엔진을 직접 혹은 간접적으로 부착하는 데 이용되는 부착 소자를 포함하되,
    상기 하나 이상의 소형 광 분산 광학소자는, 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 출력 개구부가 상기 하나 이상의 오목부 중 하나와 정렬되도록 대응하는 하나 이상의 소형 광 이미터로부터 광을 수집하여 해당 광을 하나 이상의 방향성 광 분산부 내로 지향시키며, 또한 상기 하나 이상의 방향성 광 분산부가 상기 건식 벽 시트 이래쪽의 공간으로 실질적으로 전달되도록 구성되어, 상기 하나 이상의 박형 광 분산 엔진의 각각의 실질적으로 전체가 상기 건식 벽 시트 내에 실질적으로 끼워맞춤됨으로써 상기 건식 벽 시트 위쪽에 밀폐 고압 공간을 거의 혹은 전혀 필요로 하지 않는 것인 천장부착형 조명 시스템.
54. 제53항에 있어서,
    저전압 DC 전력 공급원;
    저전압 DC 전력 공급원으로부터 상기 건식 벽 시트에 내장된 온-시트(on-sheet) 전력 입력 소자로 전력을 전달하는 시트에의 공급 전력 전달 소자;
    상기 온-시트 전력 입력 소자로부터 온-시트 내장된 전자회로 및 온-시트 내장된 박형 광 분산 엔진으로 전력을 전달하는 온-시트 전력 전달 소자; 및
    하나 이상의 사용자 입력 장치로 구성되고, 또, 상기 건식 벽 시트 내에 내장된 센서 회로 및/또는 전자 제어 회로로부터의 방송된 신호 및 정보를 수집하는 수신기, 상기 방송된 신호 및 정보뿐만 아니라 사용자 입력을 해석하는 방법을 실행하는 하나 이상의 컴퓨터 및 상기 건식 벽 시트 상의 상기 박형 광 분산 엔진에 전력 분산에 관하여 내장된 일체형 제어회로에 명령하는 조명 지령을 방송하는 수단으로 추가로 구성된 주 제어기를 추가로 포함하는 천장부착형 조명 시스템.
55. 제53항에 있어서, 천장 장선(ceiling joist)들과 건식 벽 패스너(fastener)들을 추가로 포함하고, 상기 건식 벽 시트는 상기 건식 벽 패스너에 의해 상기 천장 장선에 고착되는 것인 천장부착형 조명 시스템.
56. 제53항에 있어서, 상기 박형 광 분산 엔진, 전자회로, 하나 이상의 전력 접속 소자 및 부착 소자의 건식 벽 시트 속으로의 내장에 의해, 하나의 유닛으로서 이어서 수송되고 하나의 유닛으로서 천장 속에 설치되고/되거나 하나의 유닛으로서 전력 공급원에 접속될 수 있는 완전 조립된 타일 시스템으로 되며, 상기 하나의 유닛은 해당 유닛 위쪽에 밀폐 고압 공간을 거의 혹은 전혀 필요로 하지 않는 것인 천장부착형 조명 시스템.

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