KR20120030388A - 기능 강화 구조체를 갖는 조명 기구 - Google Patents

기능 강화 구조체를 갖는 조명 기구 Download PDF

Info

Publication number
KR20120030388A
KR20120030388A KR1020117028034A KR20117028034A KR20120030388A KR 20120030388 A KR20120030388 A KR 20120030388A KR 1020117028034 A KR1020117028034 A KR 1020117028034A KR 20117028034 A KR20117028034 A KR 20117028034A KR 20120030388 A KR20120030388 A KR 20120030388A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
refractive index
light guide
luminaire
optical
Prior art date
Application number
KR1020117028034A
Other languages
English (en)
Inventor
리벤 알. 알. 데스메트
미첼 씨. 제이. 엠. 비센버그
윌렘 엘. 이저만
Original Assignee
코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. filed Critical 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Publication of KR20120030388A publication Critical patent/KR20120030388A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0045—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide
    • G02B6/0046—Tapered light guide, e.g. wedge-shaped light guide

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

Abstract

조명 기구(20)로서, 제1 굴절률(n1)을 가지는 광 가이드(11)를 포함하고, 상기 광 가이드(11)는 광 진입 표면(14), 상기 광 진입 표면(14)에서 들어오는 광을 반사하기 위한 광 반사 표면(15), 및 상기 광 가이드(11)로부터 광이 빠져나갈 수 있도록 하기 위한, 상기 광 반사 표면(15) 반대편의 광 방출 표면(16)을 포함하고, 상기 광 가이드는 상기 광 진입 표면(14)에 대해 반대편 끝으로 점점 가늘어진다. 상기 조명 기구(20)는 또한, 상기 광 진입 표면(14)으로 광을 방출하도록 구성된 광원(13); 상기 광 가이드(11)의 광 방출 표면(16)과 광학적으로 접촉하며, 제2 굴절률(n2)을 갖는 제1 광학 부재(17); 광 가이드(11)의 광 반사 표면(15)과 광학적으로 접촉하며 제3 굴절률(n3)을 갖는 제2 광학 부재(18); 및 상기 광원이 오프 상태에 있을 때, 상기 조명 기구(20)의 광학적 특성에 영향을 주기 위해, 광 가이드(11)에 대해 상기 제2 광학 부재(18)의 반대쪽 측면에 구성된 기능 강화 구조체(19)를 더 포함한다. 상기 제1 굴절률(n1)은 제2 굴절률(n2) 및 제3 굴절률(n3) 각각보다 크고, 제2 굴절률(n2)은 제3 굴절률(n3)보다 크다.

Description

기능 강화 구조체를 갖는 조명 기구{LUMINAIRE WITH FUNCTIONALITY-ENHANCING STRUCTURE}
본 발명은 일반적으로 조명 기구(luminaire)에 관한 것이다.
평면 LED 기반 조명들은, 예를 들어, 튜브 발광 기반 조명들을 점점 더 대체하는 것이 기대된다. 예를 들면, 평면 LED 기반 조명들은 중앙에 배치된 광원 캐비티(cavity) 및 상기 캐비티에서 광 가이드로 인-커플링(in-coupled)된 광이 내부 전반사를 통해 이동하는 쐐기 형상(wedge-shaped)의 광학 광 가이드(light guide)를 포함할 수 있다. 이러한 조명 기구들은 예를 들면, 이들이 평면형이고, 컴팩트하며, 비교적 현란하지 않다는 점에서 몇 가지 이점들을 포함한다.
광학 광 가이드가 공기에 둘러싸여 있는 경우, 광은 상부 및 하부 쐐기 표면들 양쪽 모두로부터 빠져나갈 수 있으며, 이는 여러 가지 응용들에 대해서는 바람직하지 않을 수 있다. 이러한 문제를 처리하기 위해, WO 2008/126023호는 원하는 방출(exit) 표면에 대하여 반대 방향쪽으로 빠져나온 빛을 반사하기 위한, 광 가이드의 한쪽 면상에 배치된 반사기를 포함하는 조명 기구를 개시한다. WO 2008/126023호가 광이 광 방출 표면(light-exit surface)을 통해서만 출력되는 컴팩트한 조명 기구를 제공함에도 불구하고, 조명 기구의 광학적 특성들은, 적어도 조명 기구의 오프 상태에서는, 반사기의 특성들에 의해 대부분 결정되며, 이는 모든 응용들에서 바람직하지 않을 수 있다.
종래 기술의 앞서 언급된 내용 및 그외의 결점들의 관점에서, 본 발명의 일반적인 목적은 개선된 조명 기구를 제공하는 것으로, 좀 더 명확하게는 그것의 광학적 특성들에 관해 좀 더 유연한 조명 기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 제1 굴절률을 가지며, 광 진입(light-entry) 표면을 갖는 광 가이드, 상기 광 진입 표면에 들어오는 광을 반사하기 위한 광 반사 표면(light-reflecting surface), 및 광 반사 표면 반대쪽에 있으며, 광이 광 가이드로부터 빠져나갈 수 있게 하는 광 방출 표면(light-exit surface)을 포함하는 조명 기구가 제공되며, 광 가이드는 광 진입 표면에 대해 반대쪽 끝을 향하여 점점 가늘어진다. 조명 기구는 광 진입 표면을 통해 광을 방출하도록 구성된 광원; 제2 굴절률을 가지며, 광 가이드의 광 방출 표면에 광학적으로 접촉하는 제1 광학 부재; 제3 굴절률을 가지며, 광 가이드의 광 반사 표면에 광학적으로 접촉하는 제2 광학 부재; 및 광원이 오프 상태에 있을 때, 조명 기구의 광학적 특성에 영향을 주기 위해, 광 가이드에 관하여 제2 광학 부재의 반대측에 배치된 기능 강화 구조체(functionality-enhancing structure)를 더 포함하며, 상기 제1 굴절률은 제2 및 제3 굴절률들 각각보다 크며, 제2 굴절률은 제3 굴절률보다 크다.
발명자들은, 제1 및 제2 광학 부재들을 제공하는 것에 의해, 그리고 이런 광학 부재들의 굴절률들을 적절하게 선택하는 것에 의해 광이 반사기의 필요없이 원하는 광 방출 표면을 통해 선택적으로 아웃-커플링(out-coupled)될 수 있다는 것을 알게 되었다. 이것은 조명 기구의 코어(core) 즉, 광 가이드 및 광 가이드를 둘러싸고 있는 양쪽의 광학 부재들이 투명하게 만들어질 수 있다는 것을 의미한다.
발명가들은 코어를 통해 보이게 될 기능 강화 구조체의 제공을 통해, 조명 기구에 추가적 기능성 및/또는 강화된 광학 성능을 달성하는데 코어의 투명성이 사용될 수 있다는 것도 더 알게 되었다. 이러한 기능 강화 구조체는, 따라서, 적어도 조명 기구에 포함된 광원이 오프 상태에 있을 때, 조명 기구의 광학적 특성에 영향을 줄 수 있다. 그러므로 조명 기구의 특성들은 특정한 기능 강화 구조체를 선택함으로써, 특별한 응용에 적용될 수 있다. 기능 강화 구조체는 심지어 교환될 수 있어, 조명 기구의 사용자로 하여금 기능 강화 구조체를 교환하는 것에 의해 조명 기구의 특성을 바꿀 수 있게 한다.
기능 강화 구조체는 광 가이드와는 이격된 스크린을 유리하게 포함할 수 있다. 대안적으로, 기능 강화 구조체는 광 가이드의 반대쪽에 있는 제2 광학 부재의 표면에 도포되어, 코팅 형태로 제공될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 기능 강화 구조체는 광을 흡수하도록 구성되어, 조명 기구의 컨트라스트를 증가시킬 수 있으며, 이는 특히, 조명 기구가 밝은 환경 광에 사용되는 경우에 유리할 수 있다. 흡수 기능 강화 구조체는, 예를 들면, 광 흡수 물질 층의 형태로 구현될 수 있다.
또한, 기능 강화 구조체는 특별한 파장 범위의 광을 선택적으로 흡수하도록 구성될 수 있으며, 이러한 경우에 기능 강화 구조체는 컬러화된 구조의 형태로 제공될 수 있으며, 이것은 증가된 컨트라스트에 추가하여, 특히 조명 기구의 오프 상태에서 시각적 효과를 야기할 수 있다.
더욱이, 기능 강화 구조체는 제어 가능한 광학적 특성들을 가질 수 있다. 이것을 위해, 기능 강화 구조체는, 예를 들어, 디스플레이, OLED들, LED들 등을 포함할 수 있다. 따라서, 광학적 특성들은 온, 오프 및 디밍과 같은 조명 기구의 상태들에 추가하여, 서로 다른 시각적 및/또는 광학적 효과들을 달성하기 위해, 서로 다른 상태들, 예를 들면, 온과 오프, 또는 기능 강화 구조체의 광학적 특성들이 허용하는 임의의 다른 상태 사이에서 제어될 수 있다. 다시 말해, 예를 들어 온 상태에 있는 조명 기구는, 바뀌는 정보를 보여주는 디스플레이, 온 및 오프로 스위치되는 LED들 등과 같은, 제어 가능한 광학적 특성들을 갖는 기능 강화 구조체를 통해 가변적 광학적 특성들을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 조명 기구의 다양한 실시예들에서, 광 가이드는 광 진입 표면이 광 반사 표면 및 광 방출 표면을 연결하는 것과 같은 방식으로 구성될 수 있다.
제1 광학 부재는 광학적 유체일 수 있으며, 이는 다양한 응용들에서 유용할 수 있다. 유체는 광 가이드용 재료를 선택할 때, 상당한 설계 자유를 가능하게 하는 비교적 낮은 굴절률을 가질 수 있다.
또한, 제2 광학 부재는 광 가이드와 기능 강화 구조체 사이의 공기 갭(gap)일 수 있다.
또한, 오늘날의 광학 재료들에 의해, 제1 굴절률과 제2 굴절률 사이의 비는 광 진입 표면으로부터 광 반사 표면에 의해 반사되어 방출된 광 및 광 방출 표면에서 방출된 광에 대해, 1 내지 2 사이의 범위에서 변화할 수 있다.
더욱이, 조명 기구는 원형 대칭일 수 있으며, 광 가이드의 방출 표면은 하나의 평면에 구성될 수 있다. 원형 대칭은 대칭성 광 빔의 제공을 가능하게 하며, 이는, 예를 들어, 하향 조명(downlighting) 응용들에 종종 바람직하다.
또한, 조명 기구는 추가적으로 구조화된 광 진입 표면 및 평면형 광 방출 표면을 가진 광 리디렉션 층(light redirection layer)을 가질 수 있으며, 상기 광 리디렉션 층은 광 가이드의 반대쪽의 제1 광학 부재과 광학적 접촉을 하도록 구성되어 있고, 리디렉션 층은 제2 굴절률보다 큰 제4 굴절률을 가진다. 오늘날의 광학 재료들에 의해, 제4 광학 굴절률과 제2 광학 굴절률 사이의 비는 1 내지 2 사이의 범위에서 변화할 수 있다. 따라서, 제4 굴절률은 광이 조명 기구의 전진 목표 방향의 출력이 되도록 선택될 수 있다.
더욱이, 리디렉션 층의 구조화된 광 진입 표면은 베이스(base) 및 피크(peak)를 포함하는 리지 형상(ridge-shaped)의 돌출부와, 베이스를 피크에 연결하는 제1 및 제2 측면들을 포함할 수 있는데, 제1 측면은 광의 인 커플링(in-coupling)을 위한 제1 면(facet)을 포함하며, 이 제1 면은 광 가이드의 광 방출 표면의 법선(normal)에 대한 제1 경사각을 가지고, 제2 측면은 광의 내부 전반사를 위한 제2 면을 포함하며, 이 제2 면은 광 가이드의 광 방출 표면의 법선에 대한 제2 경사각을 가진다. 제1 및 제2 경사각들은 크기를 가질 수 있다. 이 구조로, 광은 제2 면에 의해 효율적으로 반사될 수 있으며, 광의 인 커플링을 위한 제1 면의 경사각에 관하여 그것의 경사각은 조명 기구로부터의 광의 출력 방향을 결정한다.
또한, 각각의 돌출부들은 광 방출 표면의 법선에 대한 제3 경사각 - 제1 경사각보다 작음 - 을 가지는 제3 면을 가질 수 있어, 조명 기구의 전방 목표 방향쪽으로 향하는 광의 아웃 커플링을 개선하는 것과 같이, 광의 일부가 제3 면에 의해 유도되도록 할 수 있다. 그러나, 제3 경사각이 제1 경사각에 더 가까워질수록, 광원이 온 상태에 있을 때, 조명 기구의 광학적 특성에 영향을 주기 위해 더 많은 광이 기능 강화 구조체 쪽으로 유도된다.
제3 면은, 각각의 돌출부의 제1 측면의 베이스에서 인 커플링된 광의 일부가 제2 면 쪽으로 굴절될 수 있으며, 따라서 조명 기구의 전방 목표 방향의 광 출력은 증가시킨다는 유리한 점에 의해, 제1 면보다 베이스에 더 가깝게 배치될 수 있다.
더욱이, 제3 각도는 광 리디렉션 층의 제조를 용이하게 하기 위해, 0도와 제1 경사각 사이의 범위에 있을 수 있다.
더욱이, 제3 각도는 0도와 제2 경사각 사이의 범위에 있을 수 있어서, 언더컷(undercut) 구조가 얻어질 수 있다.
본 발명의 추가적 특징들, 및 유리한 점들은 첨부된 청구항들 및 하기 설명을 검토할 때 명백해질 것이다. 당업자는 본 발명의 서로 다른 특징들이 조합되어, 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이, 하기에 설명된 것들을 제외한 실시예들을 만들어낼 수 있다는 것을 알게 될 것이다.
본 발명의 다양한 양태들은, 특정한 특징들 및 유리한 점들을 포함하여, 아래의 상세한 설명 및 첨부된 도면들로부터 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술의 조명 기구의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 조명 기구의 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 조명 기구의 투시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 조명 기구의 다양한 실시예들에서 포함된 예시적인 리디렉션 층의 일부분의 단면도이다.
도 1에서 도시된 종래 기술의 조명 기구의 예시에서, 광 가이드는 광 진입 표면(6)에 의해 연결된 제1(2) 및 제2(3)의 대향 표면(opposite surface)들을 포함하며, 광 가이드(1)는 두 개의 대향 표면들(2, 3)이 광 진입 표면(6)의 반대쪽 끝에서 서로 가까워지도록 점점 가늘어진다. 광 가이드는 공기(4)에 의해서 둘러싸인다. 동작 시에, 광은 광 진입 표면(6)을 통해서 들어간다. 이후, 도 1에서 개략적으로 도시된 것과 같이, 광은 광 가이드(1)의 양쪽 표면으로부터 빠져나올 수 있다. 광이, 조명 기구(10)로부터 오직 바람직한 방향으로만 출력되는 것을 보장하기 위해, 조명 기구(10)에는, 도 1에서 도시된 것과 같이, 반사경과 같은 반사기(5)가 제공된다. 반사기는, 모든 광이 광 가이드의 제1 표면을 통해 출력되도록, 광 가이드 뒷부분을 통한 제2 표면(3)을 통해 광 가이드로부터 아웃 커플링되는 모든 광을 반사하도록 구성된다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 실시예에 따른 조명 기구의 예시에 대한 단면도 및 투시도를 도시한다. 도시된 조명 기구(20)는 한 평면에, 여기서는, 원형 대칭인 광 가이드를 포함한다. 광 가이드(11)는 광원(13)이 배치된 캐비티(12)를 가진다. 캐비티(12)의 내부 표면은 광 가이드(11)의 광 진입 표면(14)을 구성한다. 광 가이드(11)는 광 진입 표면(14)에 의해 연결된 광 반사 표면(15) 및 광 방출 표면(16)을 더 포함한다. 광 가이드(11)는 광 반사 표면(15)과 광 방출 표면(16) 사이의 거리가 광 진입 표면(14)에서보다 원형 광 가이드(11)의 둘레에서 더 짧아지도록 점점 가늘어진다. 여기서, 광 방출 표면(16)은 단일 평면에 구성된다. 제1 광학 부재(17)는 광 가이드(11)의 광 방출 표면(16)과 광학 접촉하여 구성되고, 제2 광학 부재(18)는 광 가이드(11)의 광-반사 표면(15)과 광학 접촉하도록 구성된다. 도 2a 및 2b에 개략적으로 도시된 것과 같이, 기능 강화 구조체(19)는 광 가이드(11)에 관해 제2 광학 부재(18)의 반대쪽에서 스크린(26)상에 배치된다. 또한, 구조화된 리디렉션 층(21)은 광 가이드(11)에 대해 제1 광학 부재(17)의 반대쪽에 배치된다.
광 가이드는 제1 굴절률 n1을 가진 광학적으로 투명한 재료로 만들어진다. 예를 들면, 광 가이드는 굴절률 1.49를 가진 폴리메틸 메타크릴산(polymethyl methacrylate; PMMA), 또는 굴절률 1.59를 가진 폴리 카보네이트(polycarbonate)와 같은 임의의 광학 폴리머(optical polymer) 또는 유리로 만들어질 수 있다.
제1 광학 부재(17)는 제2 굴절률 n2를 갖고, 제2 광학 부재(18)는 제3 굴절률 n3을 가진다. 제1 광학 부재(17) 및 제2 광학 부재(18)의 굴절률의 적절한 선택을 통해, 제1 굴절률 n1을 가진 광 가이드로(11)부터의 아웃 커플링(out-coupling)은 광 가이드(11)의 광 방출 표면(16)을 통해 거의 독점적으로 일어나도록 제어될 수 있다. 예를 들면, 제1 광학 부재는 굴절률 1.29를 가진 액체일 수 있고, 제2 광학 부재는 굴절률 1을 가진 공기일 수 있다. 따라서, 도 1의 종래 기술의 조명 기구(10)에서 선택적인 아웃 커플링을 이루기 위해 사용되는 거울이 제공될 수 있으며, 따라서 조명 기구(20)는 투명할 수 있다. 즉, 뷰어(viewer)는, 적어도 조명 기구(20)의 광원(13)이 꺼진 상태에 있을 때에, 조명 기구(20)를 통하여 직접적으로 볼 수 있다. 제1 광학 부재(17) 및 제2 광학 부재(18)의 제공으로부터 따라나오는 이러한 영향은, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 기능 강화 구조체(19)의 제공을 통한 조명 기구(20)의 하나 또는 여러 개의 광학적 특성들을 제어하는데 사용된다. 도 2a 및 2b에서 개략적으로 도시된 예시적 실시예에서, 기능 강화 구조체(19)는 컬러 페인트 층과 같은 페인트 층을 선택적으로 흡수하는 임의의 형태로 제공된다. 그러나, 기능 강화 구조체(19)는 조명 기구의 광학적 특성에 영향을 미칠 수 있는 임의의 구조일 수 있다. 기능 강화 구조체의 예시들은 디스플레이, LED들, 컬러층 등이다. 만약, 기능 강화 구조체가 불투명 상태와 투명 상태 사이에서 스위치 될 수 있고, 스크린(26) 또는 조명 기구의 하우징(housing)이 투명하다면, 조명 기구는 광학적으로 투명하게 만들어질 수 있으며, 이는 비교적 현란하지 않은 설계가 요구되는 응용들에 유리할 수 있다.
더욱이, 소위 리디렉션 포일(foil)이라고 불리는 것과 같은 리디렉션 층(21)은 광 가이드(11)에 대해 제1 광학 부재(17)의 반대쪽에 있으며, 제1 광학 부재(17)와 광학 접촉하여 배치된다. 리디렉션 층(21)의 광 진입 표면(22)은 조명 기구(20)의 중심을 에워싸도록 구성된 리지 형상의 돌출부들을 포함한다. 각각의 돌출부는 각각의 돌출부의 베이스(27) 및 피크(28)를 연결하는 두 개의 측면들(29, 30)을 가진다. 광 가이드의 광 방출 표면의 법선에 대하여, 제1 측면(29)은 제1 경사각 α1을 가지는 제1 면(24)을 포함하고, 제2 측면(30)은 제2 경사각 α2를 가지는 제2 면(25)을 포함한다. 광 방출 표면(23)은 평평하고 광 가이드의 광 방출 표면에 대해 평행하다.
광 가이드(11) 및 리디렉션 층(21)의 재료들에 의해 결정되는, 굴절층(21) 및 제1 광학 부재(17)의 지수들 사이의 비의 수치 범위는 오늘날의 광학 물질들에 대해 1 내지 2 범위 내에서 선택될 수 있다. 리디렉션 층은 굴절율 1.59를 가지는 폴리 카보네이트(PC)로 만들어질 수 있다.
따라서, 광 가이드(16)의 방출 표면(exit surface)에서 아웃 커플링되는 광은 제1 광학 부재(17)에 의해 굴절되고, 광 리디렉션 층(21)의 제1 면(24)을 통하여 인 커플링된다. 많은 양의 광은 리디렉션 층(21)의 광 방출 표면(23)에서 전방 목표 방향으로 반사 및 굴절되기 위해 제2 면(25)으로 굴절된다. 일반적으로, 제2 면(25)의 제2 경사각 α2는 가이드의 법선을 따라 스쳐 지나가는 입사 광선들의 원하는 아웃 커플링 각도 θ보다 더 작으며, θ는 제2 면(25)을 부딪쳐서, 1/2 θFWHM의 각도로 주변에 굴절되는 가장 바깥쪽 광선의 각도이다.
예시에 의해, 원하는 반치폭(full width at half maximum; FWHM) 강도는 2x5°일 수 있다. 광 가이드(11)는 4mm의 두께 h를 가질 수 있고, 평평한 상부 반경 R2가 20mm이고 중앙 캐비티의 반경 R1이 3.5mm인 55mm의 직경 R3을 가질 수 있다. 여기서, 광 가이드(11) 재료는 굴절률 nPMMA=1.49를 가진 PMMA를 구성하도록 선택되었고, 리디렉션 층(21)은 굴절률 nPC=1.59를 가진 PC를 구성하고, 제2 광학 부재(18)는 굴절률이 nair=1인 공기 갭이므로, 제1 광학 부재(17)를 위한 바람직한 굴절률은 1.30 또는 그 이하로 계산된다. 그러므로, 제1 광학 부재(17)는 굴절률 nfluid=1.29인 광학 유체일 수 있다.
원하는 FWHM이 주어진다면, 리디렉션 층(21)의 제1 면의 제1 경사각은 α1=26.5°가 되도록 선택되고, 제2 면의 제2 경사각은 α2=31.4°가 되도록 선택된다.
도 3에서, 대안적인 리디렉션 층(21')이 도시되며, 제1 측면(29)은 각각의 돌출부의 베이스에서 제3 면(26)을 포함한다. 제3 면(26)의 제3 경사각 α3는 광의 추가적인 부분이 제2 면(25')으로 향하게 하고, 조명 기구의 전방 목표 방향에서 아웃 커플링되어 반사되게 하도록 선택될 수 있다. 여기서, 광 가이드의 광 방출 표면의 법선에 대해, 0 도와 제1 면 α1의 제1 경사각 사이의 범위 내에 있는 경사각이 선택된다. 제3 경사각α3은 -α2 내지 α1 의 범위에서 변화할 수 있으며, α1 및 α2 는 양의 값들을 가진다. 0도와 -α2도 사이의, 제3 경사각 α3에 대해 구조는 언더컷(undercut) 된다. 제3 경사각 α3이 제1 경사각 α1에 더 많이 접근할수록, 더 많은 광이 기능 강화 구조체 쪽으로 유도될 것이다.
본 발명이 그것의 특정한 예시적인 실시예들을 참조로 하여 설명됨에도 불구하고, 많은 다른 대안들, 변경들 및 이와 유사한 것들이 본 분야의 당업자에게는 명백하게 될 것이다. 예를 들면, 조명 기구는 6각형 모양, 비대칭 모양 등과 같이 원형 대칭과는 다른 모양일 수 있다.
기능 강화 구조체는 고정되거나 움직이는 정보를 보여주는 디스플레이, LED들 또는 OLED들의 세트, 외관을, 예를 들어 하나의 색깔에서 다른 색깔로 변경하도록 제어될 수 있는 외관 변형 스킨 등일 수 있다. 또 다른 예로써, 기능 강화 구조체는 스위치 온 또는 오프될 수 있고, 또는 조명 기구에 포함되는 광원의 광학 상태로부터 분리된 또는 함께하는 서로 다른 상태들 사이에서 제어될 수 있다.
또한, 개시된 실시예들에 대한 변경들은 도면, 개시 및 첨부된 청구항들의 연구로부터, 청구된 발명을 실시하는데 있어서 본 분야의 당업자들에 의해 이해되고, 영향을 받을 수 있다. 청구항들에서, "포함하다(comprising)"라는 단어는 다른 요소들이나 단계들을 배제하지 않으며, 부정관사 "a" 또는 "an"은 복수성을 배제하지 않는다. 단일 프로세서 또는 다른 유닛이 청구항들에서 언급된 몇몇의 아이템들의 기능들을 달성할 수 있다. 서로 다른 종속 청구항들에서 특정한 계측들이 언급되었다는 단순한 사실은, 이러한 계측들의 조합이 유용하게 사용될 수 없다는 것을 의미하지는 않는다.

Claims (15)

  1. 조명 기구(20)로서,
    제1 굴절률(n1)을 가지는 광 가이드(light guide)(11)
    를 포함하고, 상기 광 가이드(11)는,
    광 진입 표면(light-entry surface)(14),
    상기 광 진입 표면(14)에서 들어오는 광을 반사하기 위한 광 반사 표면(15), 및
    상기 광 가이드(11)로부터 광이 빠져나갈 수 있도록 하기 위한, 상기 광 반사 표면(15) 반대편의 광 방출 표면(light-exit surface)(16)
    을 포함하고,
    상기 광 가이드(11)는 상기 광 진입 표면(14)에 대하여 반대편 끝으로 점점 가늘어지며,
    상기 조명 기구는(20),
    상기 광 진입 표면(14)으로 광을 방출하도록 구성된 광원(13);
    상기 광 가이드(11)의 광 방출 표면(16)과 광학적으로 접촉하며, 제2 굴절률(n2)을 갖는 제1 광학 부재(17);
    상기 광 가이드(11)의 광 반사 표면(15)과 광학적으로 접촉하며, 제3 굴절률(n3)을 갖는 제2 광학 부재(18); 및
    상기 광원이 오프 상태에 있을 때, 상기 조명 기구(20)의 광학적 특성에 영향을 주기 위해, 광 가이드(11)에 대해 상기 제2 광학 부재(18)의 반대쪽 측면에 구성된 기능 강화 구조체(19)
    를 더 포함하고,
    상기 제1 굴절률(n1)은 상기 제2 굴절률(n2) 및 제3 굴절률(n3) 각각보다 크고, 상기 제2 굴절률(n2)은 상기 제3 굴절률(n3)보다 큰 조명기구(20).
  2. 제1항에 있어서, 상기 기능 강화 구조체(19)는 광 가이드(11)와 떨어져 배치된 스크린을 포함하는 조명 기구(20).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기능 강화 구조체(19)는 광을 흡수하도록 구성되는 조명 기구(20).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기능 강화 구조체(19)는 제어 가능한 광학 특성들을 가지는 조명 기구(20).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 광학 부재는 광학 유체인 조명 기구(20).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 광학 부재(18)는 공기인 조명 기구(20).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 굴절률(n1)과 제2 굴절률(n2) 사이의 비는 1 내지 2의 범위 내에 있는 조명 기구(20).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 기구는 원형 대칭이며, 상기 방출 표면은 하나의 평면 위에 구성된 조명 기구(20).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 구조화된 광 진입 표면(22) 및 평면형 광 방출 표면(23)을 가진 광 리디렉션 층(light redirection layer)(21, 21')을 더 포함하고, 상기 광 리디렉션 층(21, 21')은 상기 광 가이드(11)의 반대쪽 제1 광학 부재(17)와 광학 접촉으로 구성되고, 상기 리디렉션 층(21, 21')은 상기 제2 굴절률(n2)보다 큰 제4 굴절률(n4)을 가지는 조명 기구(20).
  10. 제9항에 있어서, 상기 제4 굴절률(n4)과 제2 굴절률(n2) 사이의 비는 1 내지 2의 범위 내에 있는 조명 기구(20).
  11. 제10항에 있어서, 상기 리디렉션 층(21)의 상기 구조화된 광 진입 표면(22)은 베이스(27) 및 피크(28)를 포함하는 리지 형상(ridge-shaped)의 돌출부들 및 상기 베이스(27) 및 상기 피크(28)를 연결하는 제1 측면(29) 및 제2 측면(30)을 포함하고, 상기 제1 측면(29)은, 광의 인-커플링을 위해, 상기 광 가이드(11)의 상기 광 방출 표면(16)의 법선에 대하여 제1 경사각(α1)을 가지는 제1 면(24)을 포함하고, 상기 제2 측면(30)은, 광의 내부 전반사를 위해, 상기 광 가이드(11)의 상기 광 방출 표면(16)의 법선에 대하여 제2 경사각(α2)을 가지는 제2 면(25)을 포함하는 조명 기구(20).
  12. 제11항에 있어서, 제1 측면(29)상의 상기 돌출부들 각각은, 상기 광 방출 표면(16)의 상기 법선에 대해, 상기 제1 경사각(α1)보다 더 작은 제3 경사각(α3)을 가지는 제3 면(26)을 더 포함하는 조명 기구(20).
  13. 제12항에 있어서, 제3 면(26)은 상기 제1 면(24')보다 상기 베이스(27)에 더 가까이 배치된 조명 기구(20).
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 제3 경사각(α3)은 0도와 상기 제1 경사각(α1)사이의 범위에 있는 조명 기구(20).
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 제3 경사각(α3)은 0도와 상기 제2 경사각(α2) 사이의 범위에 있는 조명 기구(20).
KR1020117028034A 2009-04-24 2010-04-19 기능 강화 구조체를 갖는 조명 기구 KR20120030388A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09158683.4 2009-04-24
EP09158683 2009-04-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120030388A true KR20120030388A (ko) 2012-03-28

Family

ID=42333935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117028034A KR20120030388A (ko) 2009-04-24 2010-04-19 기능 강화 구조체를 갖는 조명 기구

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8807816B2 (ko)
EP (1) EP2422229A2 (ko)
JP (1) JP5911422B2 (ko)
KR (1) KR20120030388A (ko)
CN (1) CN102414590B (ko)
RU (1) RU2011147660A (ko)
WO (1) WO2010122468A2 (ko)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130286653A1 (en) * 2012-04-30 2013-10-31 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Multi-beam light engine
US9625637B2 (en) * 2012-08-13 2017-04-18 3M Innovative Properties Company Diffractive lighting devices with 3-dimensional appearance
KR101991334B1 (ko) 2012-11-14 2019-06-21 코에룩스 에스알엘 자연광을 생성하는 인공 조명 장치
EP2920505B1 (en) * 2012-11-14 2020-05-13 CoeLux S.r.l. Illumination device synthesizing light from an object at virtually infinite distance
US9411086B2 (en) 2013-01-30 2016-08-09 Cree, Inc. Optical waveguide assembly and light engine including same
US9690029B2 (en) 2013-01-30 2017-06-27 Cree, Inc. Optical waveguides and luminaires incorporating same
US9869432B2 (en) 2013-01-30 2018-01-16 Cree, Inc. Luminaires using waveguide bodies and optical elements
US9366396B2 (en) 2013-01-30 2016-06-14 Cree, Inc. Optical waveguide and lamp including same
US9442243B2 (en) 2013-01-30 2016-09-13 Cree, Inc. Waveguide bodies including redirection features and methods of producing same
US9625638B2 (en) 2013-03-15 2017-04-18 Cree, Inc. Optical waveguide body
US9581751B2 (en) 2013-01-30 2017-02-28 Cree, Inc. Optical waveguide and lamp including same
US9291320B2 (en) 2013-01-30 2016-03-22 Cree, Inc. Consolidated troffer
US10436970B2 (en) 2013-03-15 2019-10-08 Ideal Industries Lighting Llc Shaped optical waveguide bodies
US9920901B2 (en) 2013-03-15 2018-03-20 Cree, Inc. LED lensing arrangement
US10379278B2 (en) * 2013-03-15 2019-08-13 Ideal Industries Lighting Llc Outdoor and/or enclosed structure LED luminaire outdoor and/or enclosed structure LED luminaire having outward illumination
US10209429B2 (en) 2013-03-15 2019-02-19 Cree, Inc. Luminaire with selectable luminous intensity pattern
US10502899B2 (en) * 2013-03-15 2019-12-10 Ideal Industries Lighting Llc Outdoor and/or enclosed structure LED luminaire
US9366799B2 (en) * 2013-03-15 2016-06-14 Cree, Inc. Optical waveguide bodies and luminaires utilizing same
US9798072B2 (en) 2013-03-15 2017-10-24 Cree, Inc. Optical element and method of forming an optical element
US10400984B2 (en) 2013-03-15 2019-09-03 Cree, Inc. LED light fixture and unitary optic member therefor
US10036517B2 (en) 2013-05-16 2018-07-31 3M Innovative Properties Company Lightguide as luminaire
US10935211B2 (en) * 2014-05-30 2021-03-02 Ideal Industries Lighting Llc LED luminaire with a smooth outer dome and a cavity with a ridged inner surface
CN107949801A (zh) 2015-08-26 2018-04-20 3M创新有限公司 准直阶梯楔光导
WO2017035206A1 (en) 2015-08-26 2017-03-02 3M Innovative Properties Company Collimating light guide
US11719882B2 (en) 2016-05-06 2023-08-08 Ideal Industries Lighting Llc Waveguide-based light sources with dynamic beam shaping
US10416377B2 (en) 2016-05-06 2019-09-17 Cree, Inc. Luminaire with controllable light emission
CN109690182B (zh) * 2016-08-29 2021-11-26 昕诺飞控股有限公司 具有板状光导的灯具
WO2018077075A1 (zh) * 2016-10-26 2018-05-03 欧普照明股份有限公司 反射装置和光源模组
US10364948B2 (en) * 2017-05-10 2019-07-30 Ideal Industries Lighting Llc Optical waveguides and luminaires having a waveguide with extraction features and reflective material having openings disposed thereon
US10073212B1 (en) * 2017-06-09 2018-09-11 Opto Tech Corporation Lamp structure
ES2931526T3 (es) * 2018-09-07 2022-12-30 Marelli Automotive Lighting Italy Spa Dispositivo de iluminación y/o señalización de vehículos
CN110671638A (zh) * 2019-09-02 2020-01-10 华为技术有限公司 环形灯以及电子设备

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0588174A (ja) * 1991-09-30 1993-04-09 Sumitomo Electric Ind Ltd 液晶表示装置
US5303322A (en) 1992-03-23 1994-04-12 Nioptics Corporation Tapered multilayer luminaire devices
US5237641A (en) 1992-03-23 1993-08-17 Nioptics Corporation Tapered multilayer luminaire devices
JP3694024B2 (ja) * 1994-04-11 2005-09-14 ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニー テーパ付多層照明装置
JP3457591B2 (ja) * 1999-10-08 2003-10-20 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 液晶表示装置
JP2003151313A (ja) * 2001-11-02 2003-05-23 Three M Innovative Properties Co 車両用灯具
WO2003069222A1 (fr) 2002-01-18 2003-08-21 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Dispositif d'eclairage
US7153017B2 (en) 2002-01-31 2006-12-26 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Light deflection element and light source apparatus using the same
US7180672B2 (en) * 2002-05-20 2007-02-20 General Electric Company Optical substrate and method of making
JP4067387B2 (ja) 2002-11-08 2008-03-26 アルプス電気株式会社 導光材および照明装置
US7380968B2 (en) 2003-03-03 2008-06-03 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Optical deflector element and light source device
JP2005300775A (ja) 2004-04-08 2005-10-27 Sharp Corp 液晶表示装置及び面光源
JP4815930B2 (ja) * 2005-07-29 2011-11-16 ソニー株式会社 光透過フィルム、バックライト装置および液晶表示装置
US7866871B2 (en) * 2006-01-13 2011-01-11 Avery Dennison Corporation Light enhancing structures with a plurality of arrays of elongate features
KR20080035320A (ko) * 2006-10-19 2008-04-23 삼성전자주식회사 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치
EP2137457A2 (en) 2007-04-16 2009-12-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical arrangement
JP2008299117A (ja) * 2007-05-31 2008-12-11 Fujikura Ltd 表示装置
CN101652606A (zh) * 2007-08-29 2010-02-17 夏普株式会社 发光元件和具备它的显示装置
KR101556610B1 (ko) * 2007-12-31 2015-10-13 삼성디스플레이 주식회사 광학시트 및 이를 갖는 표시장치
BR112012026325A2 (pt) * 2010-04-16 2019-09-24 Flex Lighting Ii Llc dispositivo de iluminação compreendendo um guia de luz baseado em película

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010122468A3 (en) 2010-12-23
US8807816B2 (en) 2014-08-19
US20120033445A1 (en) 2012-02-09
WO2010122468A2 (en) 2010-10-28
EP2422229A2 (en) 2012-02-29
CN102414590B (zh) 2015-04-22
JP2012524962A (ja) 2012-10-18
JP5911422B2 (ja) 2016-04-27
RU2011147660A (ru) 2013-05-27
CN102414590A (zh) 2012-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8807816B2 (en) Luminaire with Functionality-enhancing structure
US10422939B2 (en) Waveguide having unidrectional illuminance
US7448787B2 (en) Prism sheet and backlight unit employing the same
US6337946B1 (en) Optical light pipes with laser light appearance
US9442241B2 (en) Optics for illumination devices
US11592609B2 (en) Single edge lit lighting module with bi-lobed light distribution
WO2010058554A1 (ja) 光学素子および発光装置
WO2010044190A1 (ja) 光学素子および発光装置
KR20120052289A (ko) 자유 형태 조명 모듈
CN101655213A (zh) 发光二极管光源模组
JP2012514844A5 (ko)
CN104748066B (zh) 光学构件及使用光学构件的照明装置
KR20160138984A (ko) 다중 광원을 갖는 비대칭적 터닝 필름
JP2013504850A (ja) 発光装置
WO2015006302A1 (en) Lighting units having light-diffusing optical fiber
JP2009021086A (ja) 発光ユニット
US20140092628A1 (en) Illumination device
TWI500884B (zh) 照明裝置與應用此照明裝置之隱蔽式照明模組
TW201317513A (zh) 平面照明裝置
US20090129095A1 (en) Illumination system
KR101488382B1 (ko) 측면 방출형 발광다이오드용 렌즈, 이를 구비하는 백라이트유닛 및 표시장치
KR100775844B1 (ko) 하프 미러를 활용한 조명 시스템
KR102249867B1 (ko) 광학 부재 및 이를 이용하는 조명 장치
TWI409411B (zh) 發光二極體光源模組
JP2004139901A (ja) 照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid