KR20120093271A - 비대칭 광 빔 발생을 위한 렌즈 - Google Patents

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KR20120093271A
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빈센트 트린튼
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 비대칭 광 빔을 제공하기 위한 광학 디바이스에 관한 것이다. 광학 디바이스는 제1 곡률을 가지는 곡면 후방 부분(18) 및 상기 제1 곡률과는 다른 제2 곡률을 가지는 곡면 전방 부분(19)을 정의하는 볼록 면(16)으로 이루어진 출구 표면을 갖는 출구 디옵터(12)를 가지는 렌즈(10)를 포함한다. 더욱이, 렌즈(10)는 적어도 하나의 광원을 롯징하기 위한 적어도 하나의 오목한 롯징(13)을 포함하는 입구 디옵터(11)를 포함하며, 오목한 롯징(13)의 표면은 곡면 후방 부분(18)에 적어도 부분적으로 마주한다.

Description

비대칭 광 빔 발생을 위한 렌즈{LENS FOR ASYMMETRICAL LIGHT BEAM GENERATION}
본 발명은 비대칭 광 빔을 발생시키기 위한 광학 디바이스에 관한 것이다. 이 광학 디바이스는 특히 주유소를 조명하는 것에 관한 것이지만, 이 광학 디바이스는 그외의 것들 중에서도 도로, 구역 또는 장식 조명과 같은 실내 또는 실외 조명을 위한 임의의 다른 분야의 애플리케이션으로 확장될 수 있다.
도 1은 비대칭 광 빔을 발생시키는 조명 기구(1)가 설비된 도로 구간(1)의 개략적인 측면도를 도시한다. 조명 기구, 또는 칸델라브라(candelabra)는 조명 기구 포스트(luminary post)(2) 및 조명 기구 헤드(3)를 포함한다.
실외 조명 기구들로부터 출력된 비대칭 빔들을 만들어내기 위해 리플렉터들을 사용하는 것이 공지되어 있다. 다양한 리플렉터 시스템들이 비대칭 빔을 제공하도록 제안되어 왔다. 그러한 리플렉터 시스템들은 매우 부피가 크다.
거리 조명을 위해, 통상의 광원들은 나트륨 증기 램프들, 형광 풍선 또는 형광 튜브들과 같은 고 강도 방전 램프이다. 그러나, 이런 종류의 소스들은 매우 부피가 크며, 그것들은 빈번하고 시간 소모적인 유지보수를 필요로 한다. 부피가 크다는 것은 결과적으로 조명 기구 헤드 또한 크다는 것이며, 이것은 바람이 부는 조건들 하에서 단점이 될 수 있다.
다른 조명 기구들은 확실하고 고정된 조명 효과를 얻도록 모양을 만든 주 렌즈들을 갖는 광원들로서 LED들(Light Emitting Diodes)을 사용하여 구성된다. 그러한 유형들의 주 렌즈들은, 예를 들어, WO2008/122941, EP 1 621 918, US2006/138437, WO98/33007에 개시된다.
LED 기반 조명 기구들은 요즘에는 실내 및 실외 응용 모두에 대해 점점 더 바람직해지고 있다. 그것들은 전통적인 기술들에 비해 몇몇의 이점들을 제공하는데, 그 중에서도 특히 수명 및 더 나은 광 제어를 제공한다. 이는 전통적인 소스들에 의해 달성된 전체 응용 범위를 커버할 수 있는 특화된 광학기들에 대한 요구를 촉발시킨다.
예를 들어, US2007/0201225에는 비대칭 빔들을 발생시키기 위해 광의 방향을 전환시키는, 부가적인 프리즘 또는 확장된 부분을 갖는 LED를 위한 비대칭 렌즈를 제공하는 것이 공지되어 있다.
그러한 렌즈는 생산하기 어렵고 매우 비싼, 복잡한 형상을 가지는 결점을 보인다. 더욱이, 이러한 종류의 렌즈는 다양한 응용들에 사용될 수 없다.
본 발명의 목적은 낮은 생산 비용의 거리 조명 기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은 비대칭 광 빔 또는 대칭 광 빔을 발생시키기는 것이 가능한 거리 조명 기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은 부드러운 광을 발생시키는 거리 조명 기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은 관심 영역을 비추는 최적화된 광량을 가지는 거리 조명 기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은 바람 감도가 감소된 거리 조명 기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들의 부가적 목적은 유지보수를 좀처럼 필요로 하지 않는 거리 조명 기구를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 실시예들의 목적은 낮은 운영 비용을 갖는 거리 조명 기구를 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 실시예는 청구항 제1항에 따른 광학 디바이스를 제안한다. 이 광학 디바이스의 선택적 실시예들은 청구항 제2항 내지 제14항에 기재된다.
본 발명의 다른 실시예들은 청구항 제15항 또는 제16항에 따른 조명 기구 헤드에 관한 것이다.
본 발명의 이러한 양태들 및 다른 양태들은 이하에서 설명되는 실시예들을 참조하여 명백해지고, 더 자세히 설명될 것이다.
본 발명은 이제 첨부된 도면들을 참조하여 예시의 방법으로 더욱 상세히 설명될 것이다.
- 도 1은 거리 조명 기구들이 설비된 도로 구간의 개략적인 측면도이다.
- 도 2는 본 발명에 따른 광학 디바이스의 제1 실시예의 상부에서 본 개략적인 투시도이다.
- 도 3은 본 발명에 따른 광학 디바이스의 제1 실시예의 개략적인 시상(sagittal) 단면도이다.
- 도 4는 본 발명에 따른 광학 디바이스의 제1 실시예의 상부에서 본 개략적인 평면도이다.
- 도 5는 본 발명에 따른 광학 디바이스의 외부 렌즈에 의해 반사된 광선들의 개략적인 측면 입면도(elevation view)이다.
- 도 6은 본 발명에 따른 광학 디바이스의 렌즈로부터 나온 플럭스(flux)의 도표를 도시한다.
- 도 7은 대칭 광 빔을 발생시키기 위해 본 발명에 따른 광학 디바이스의 제2 실시예의 상부에서 본 개략적인 투시도이다.
아래의 정의들은 본 명세서 내에서 사용된다. "거리(street)", "도로(road)", "고속도로(motorway)" 등의 용어는 유사한 의미를 가지는 것으로 이해될 것이다.
디옵터(diopter)는 상이한 굴절율들을 갖는 두 개의 광 전달 매체를 분리시키는 광학 표면이다. 광 전달 매체의 예시들은, 예를 들어, 공기, 유리, 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate) 또는 다른 플라스틱들이다.
렌즈는 광을 수렴시키거나 발산시키게 하는 디바이스이다. 이것은 유리, 폴리메타크릴레이트 또는 다른 플라스틱들과 같이 모양이 만들어지는 재료로부터 만들어진다. 통상적으로, 렌즈는 두 개의 면들 또는 디옵터들을 가진다. 면, 또는 그것의 일부는 평면형(구부러지지 않음), 볼록형(렌즈로부터 바깥쪽으로 튀어나옴), 또는 오목형(렌즈 안쪽으로 눌러짐)일 수 있다.
쿼드릭(quadric)은 2차 표면이다. 예를 들면, 구(sphere)는 쿼드릭 표면을 가진다.
메타표면(metasurface)은 메타볼(metaball)의 표면이다.
메타볼은 아래와 같이 정의된다. 메타볼의 각각의 컴포넌트 Ci는 x,y,z가 포인트의 공간 좌표인 3차원 수학 함수 fi(x,y,z)에 의해 정의될 수 있다. 임계값 T가 선택된다. 각각의 포인트(x,y,z)에 대해, 메타볼의 각각의 컴포넌트의 기여도의 합 S(x,y,z)이 계산되고, 임계값 T와 비교된다:
Figure pct00001
이 함수는 스칼라 필드(scalar field)를 정의한다. 만약 S(x,y,z)이 임계값 T보다 작으면, 포인트(x,y,z)는 메타볼의 볼륨 내부에 있고; 만약 S(x,y,z)이 임계값 T와 같으면, 포인트(x,y,z)는 메타볼의 표면 상에, 즉 메타표면 상에 있다. 그 이외의 경우에는, 포인트(x,y,z)는 메타볼의 외부에 있다. 즉, 아래의 부등식은 컴포넌트 Ci에 의해 정의된 메타볼 내에 둘러싸인 볼륨을 나타낸다.
Figure pct00002
구는 아래의 식에 의해 표현될 수 있으며, (xo,yo,zo)는 구의 중심좌표이고, r은 구의 반경이다:
Figure pct00003
더욱이, z축을 갖는 실린더는 아래의 공식에 의해 표현될 수 있으며, r은 실린더의 반경이다.
Figure pct00004
S(x,y,z)는 메타볼 및 메타 표면의 계산을 가속하기 위해 다항 함수를 이용하여 추정될 수 있다는 것이 잘 알려져 있다. 메타볼 및 메타 표면에 관련된 추가적인 개발들이 인터넷에서 발견될 수 있다.
위에서 지적된 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 비대칭 광 빔을 제공하기 위한 광학 디바이스에 관한 것이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 광학 디바이스는 입구 디옵터(11) 및 출구 디옵터(12)를 갖는 렌즈(10)를 포함한다. 바람직하게는, 렌즈(10)는 원형 광 빔을 실질적으로 균질한 광 강도를 갖는 비대칭 광 빔으로 형성할 수 있도록 설계된다. 이는 통상적으로 원형 광 빔들을 방출하는 LED들과 같은 광원들의 사용을 가능하게 한다. 다른 광원들이 적절할 수도 있다. 그러나, LED들의 이점은 그것들이 아주 작은 광원들이라는 점이다. 따라서, 원형 광 빔을 길어진(elongate) 광 빔으로 모양 만들기 위해 각각의 LED에 본 발명에 따른 광학 디바이스가 구비되는 복수의 LED들을 포함하는 박형의 조명 기구 헤드들을 만드는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, LED들 및 그들과 관련된 광학 디바이스들은 복수의 열과 행으로 배열된다. 광 빔들에 적절한 베어링(bearing)을 제공함으로써, 조명 헤드 아래를 똑바로 조명하는 것 대신에, 길어진 광 빔을 도로 쪽으로 향하게 하여 그곳을 조명하는 것이 가능하다. 더욱이, 아래에서 설명될 것과 같이, 조명 기구 헤드의 얇음에 최소한의 영향을 주면서 LED들의 두 개의 열 사이에, LED들의 뒤쪽에 있는(즉, LED들에 대해 광학 디바이스의 반대쪽) 라디에이터들을 롯지(lodge)하는 것이 가능하다. 더욱이, 전력의 높은 비용 때문에, LED들의 높은 효율은 이익이 된다.
렌즈(10)는 오목한 입구 디옵터(11)를 가진다. 그것은 광원에 대해서 롯징(lodging)으로서 구성될 수 있다. 입구 디옵터(11)의 일반적인 형상은 렌즈(2)의 필수적인 특징은 아니다. 그러나, 입구 디옵터(11)의 일반적인 형상은 구형이거나 또는 적어도 쿼드릭(quadric)인 것이 바람직하다. 실제로, 그러한 형상은 광 선 분포에 대해 최소의 영향을 가진다. 이것은 그러한 입구 디옵터(11), 특히 구형 디옵터를 통과할 때, 광 선 분포는 거의 영향을 받지 않은 채로 남아 있다는 것을 의미한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 오목한 롯징(13)은 바람직하게는 구의 중심으로부터 0.1*r과 0.8*r 사이에 포함된 거리에서 평면에 의해 컷 오프된 구의 일부이며, r은 구의 반경이다. 도 2 내지 도 5에 의해 도시된 예들에서, 컷-오프 평면은 반경 4.9(예를 들어, ㎜ 단위)에 대해 3.4에 위치된다. 베이스 표면(14)은 입구 디옵터(11)와 출구 디옵터(12) 사이에서 연장하는 렌즈(10)의 베이시스(basis)에 위치된다. 광원은 바람직하게는, 예를 들어, 롯징(13) 내의 입구 디옵터(11)에 대해 배치되어야 하므로, 어떤 광도 광원으로부터 베이스 표면(14)을 통과할 수 없다. 본 발명에 따라 다른 유형들의 LED들도 사용될 수 있음에도 불구하고, 이것은 랑베르(lambertian) LED를 사용함으로써 개선될 수 있다. 이것은 절대적으로 어떠한 광도 베이스 표면(14)을 통과할 수 없다는 것이 아니라, 단지 실질적으로 광원에 의해 방출된 모든 광이 바람직하게는 입구 디옵터(11) 쪽으로 향해진다는 것을 의미한다. 바람직하게는, 베이스 표면(14)은 실질적으로 베이스 평면과 내접한다. 이것은 본 발명에 따른 광학 디바이스들의 제조뿐만 아니라 더 큰 조명 디바이스들 내에 상기 광학 디바이스들의 조립을 쉽게 한다.
바람직하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 디바이스는 렌즈(10)의 시상면(sagittal plane)인 적어도 하나의 수직 대칭 평면 A를 가지며, 이는 또한 베이스 표면(14)에 수직이며, 그 평면에 베이스 표면(14)이 내접된다. 시상면 A와 베이스 표면(14)은 렌즈(10)의 중심선(15) 상에서 교차한다. 바람직하게는, 광원은 렌즈(2)의 중심선(15) 상에 위치된다. 바람직하게는, 상기 롯징(13)은 상기 광원을 통과하는 대칭 축을 가진다.
상기 롯징(13)은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 복수의 광원들을 수용할 수 있다는 것을 유의한다. 더욱이, 렌즈(10)는 복수의 롯징(13)을 포함할 수 있으며, 롯징(13)의 기하학적 중심 및 광원들 또한 렌즈(10)의 시상면 내에 놓여진다.
가장 중요한 것은 렌즈(2)의 출구 디옵터(4)의 형상 및 광원(들)의 위치이다. 실제로, 렌즈(10)의 출구에서 광 선 분포를 조절하는 것은 주로 출구 디옵터(12)의 형상이다. 출구 디옵터(12)는 렌즈(10)의 시상면에 대해 현저하게 수직인 평면(17) 및 제1 볼록 구역(16)을 포함하는, 볼록 표면을 나타내는 출구 표면을 포함한다.
바람직하게는, x축 및 y축은 렌즈의 시상면 내에 놓여 있고 z축은 평평한 베이스 표면(14) 내에 놓여진 카테시안 직교 정규 좌표계(Cartesian orthonormal coordinate system)에서, 상기 제1 볼록 구역(16) 및 평면(17)은 연속적인 표면을 정의하며, 이는 렌즈(10)의 중심선(15)과 결합하는 적어도 하나의 회전 축 주위에 회전적으로(rotationally) 구성된다.
대안으로, 전체의 출구 디옵터(12)는 회전 대칭 표면을 포함할 수 있다. 이는, Z-위치에서, 대응하는 표면 포인트들의 반경들이 임의의 각도 위치에 대해 동일한 값들을 가진다는 것을 의미하며, 이것은 중심선(15) 주위에서 회전 대칭이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 출구 디옵터(12)는 제1 곡률을 갖는 곡면 후방 부분(18) 및 제1 곡률과는 다른 제2 곡률을 갖는 곡면 전방 부분(19)을 정의하는 볼록 표면(16)으로 이루어진 출구 표면을 포함한다. 예를 들어, 도 3 및 도 5에 도시된 시상면등에서와 같이, 평면 내의 후방 부분(18)의 프로파일은 적어도 3차인 제1 다항식에 의해 기술되고, 동일 평면 내의 전방 부분(19)의 프로파일은 적어도 5차인 제2 다항식에 의해 기술되며, 다항식들의 x 및 y 파라미터들은 서로 수직이고 시상면 내에 놓여 있는 x축 및 y축으로부터 정의되며, 상기 x축 및 y축의 원점은 광원(들)의 기하학적 중심이다.
도 2 내지 도 5의 렌즈(10)는 아래의 제1 다항식: y = -0.61x4 - 7.74x3 - 36.47x2 - 74.40x - 49, 및 아래의 제2 다항식: y = -3E-05x6 + 0.0009x5 - 0.0086x4 + 0.0242x3 - 0.0307x2 + 0.5574x + 8.2846 (예를 들어, ㎜ 단위)으로부터 정의된다. x축 및 y축의 원점은 (오직 하나의 광원이 있는 경우) 광원의 기하학적 중심이거나 (복수의 광원들이 있는 경우) 광원들의 기하학적 중심이다.
후방 부분 및/또는 전방 부분의 표면들은 상기 시상면과 평평한 베이스 표면(14) 사이의 교차선으로 정의된 축(15) 주위에서, 다항식들에 의해 정의된 프로파일로부터 회전적으로 구성될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 더 복잡한 구성물이 제공될 수 있다.
후방 부분으로부터 전방 부분의 더 먼 부분은 평평한 베이스 표면(14)에 수직인 평면(17)이다. 상기 평면(17)은 전방 부분(19)의 프로파일을 기술하는 제2 다항식의 점근선에 대응한다.
광원, 선택적으로는 랑베르 LED를 수용하는 롯징(13)은 상기 렌즈(10)의 후방 단부(end)와 전방 단부 사이의 거리의 1/4에서 렌즈의 시상면 내에, 즉, 상기 렌즈(10)의 중심선 상에 위치된다. 이러한 방식으로, 후방 부분(18)은 내부 전반사를 최대화하고, 따라서 다른 경우 뒤쪽으로 가는 광선들을 전방 부분(19)으로 보내기 위해 최적화된다. 프로파일의 전방 부분(19)은 가능한 많은 광을 투과시키고, 따라서, 후방 부분(18)으로 다시 튕겨오는 광선들을 최소화시키도록 최적화된다. 이러한 방식으로, 광원(들)에 의해 직접 방출된 광의 적어도 50%, 및 바람직하게는 적어도 75%가 곡면 후방 부분(18) 상에서 반사되고, 렌즈의 표면들에서 반사되거나 광원(들)에 의해 직접 방출된 광의 적어도 50%, 및 바람직하게는 적어도 90%가 전방 부분(19)을 통해 투과되도록 렌즈(10)가 배치된다는 것을 주목해야 한다. 더욱이, 출력 빔들이 적어도 시상면 내에서 서로 평행이 되도록 렌즈(10)가 배치된다는 것을 주목해야 한다. 따라서, 광학 디바이스로부터 출력된 광은 조명될 영역을 효율적으로 및 먼거리에서 조명할 수 있다.
더욱이, 후방 부분과 전방 부분 각각의 프로파일에 따라, 입구 디옵터(11)의 롯징(13)은 렌즈(10)의 후방 단부와 상기 렌즈(10)의 중간 부분 사이의 중심선(15)을 따라 위치될 수 있다.
도 5는 도 2 내지 도 4에 도시된 광학 디바이스를 통해, 점적(punctual) 랑베르 광원에 의해 방출된 광선이 따르는 경로를 2D로 도시한다. 그러한 광원은 보통 원형 광 빔을 야기한다. LED(20)는 점적 광원으로서 근접될 수 있다.
도 6은 랑베르 LED(20)에 의해 방출된 원뿔형 광 빔 상에서, 도 2 내지 도 5에 따른 렌즈(10)의 영향을 도시한다. 후방 부분(18)은 내부 전반사를 최대화하고, 따라서 다른 경우에는 뒤쪽으로 가는 광 선들을 전방 부분(19)으로 보내기 위해 최적화되고, 프로파일의 전방 부분(19)은 가능한 많은 광을 투과시키고, 따라서, 후방 부분(18)으로 다시 튕겨오는 광 선들을 최소화하도록 최적화된다.
도 6은 출구 디옵터(12)에서 광 빔의 극 표현을 도시한다. 이 표현은 광 빔이 명백히 비대칭이라는 것을 보여준다.
그러나, 대칭인 출구 광 빔을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 광학 디바이스의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 두 개의 렌즈들(10)은 서로 마주하고 있으며, 제1 렌즈(10)의 평면(17)은 제2 렌즈(10)의 평면(17)과 마주하고 있다. 렌즈들(10)의 시상면 A는 합쳐지고, 상기 렌즈들(10)은 소정의 거리 d에 위치한다. 그러한 구조는 대칭 광 빔의 발생을 가능하게 하며, 이런 식으로 상기 렌즈(10)는 대칭 광 빔 또는 비대칭 광 빔을 발생시키는 조명 기구의 개념으로 사용될 수 있다.
LED들은 거리 조명용으로 사용되는 표준 광원들에 대한 좋은 대안이라는 것을 주목해야한다. 많은 수의 LED들이 충분한 조명을 제공하기 위해 각각의 조명 기구 헤드 상에 탑재될 수 있다. 매력적인 제품을 제공하기 위해, 조명 기구 헤드의 크기는 상당히 낮게 유지되어야 한다.
LED들의 장점들 중의 하나는 소형화이다. 외부 기기들에서, 이것은 소형화된 광학기들을 갖는 조명 기구 헤드의 두께를 줄일 수 있게 한다. 본 발명은 넓은 범위의 구성들에 대해 설계 및 적용하기 쉬운, LED들에 대한 광학기들을 제안한다.
통상적으로, 본 발명에 따른 렌즈들(10)은 널리 공지된 기술들에 따른 압축 성형(compression moulding) 또는 사출 성형(injection moulding)에 의해 제조된다. 바람직하게는, 그것들은 투명한 재료들로 만들어진다. 이 재료는 원하는 어플리케이션에 따라, 유색이거나 또는 무색일 수 있다. 예를 들어, 적절한 재료는 폴리메타크릴레이트, 더 상세하게는 폴리(메틸메타크릴레이트)이다. 폴리카보네이트들(polycarbonates)과 같은 다른 투명한 플라스틱들이 사용될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학 디바이스들은, 예를 들어, 거리 조명 기구 용으로 사용될 수 있다. 그러한 거리 조명 기구는 조명 기구 포스트의 상부에 제공되는 조명 기구 헤드를 포함한다. 조명 기구 헤드는 조명 기구 헤드의 지지대 아래에 배치되고 지면을 향해 있는 복수의 조명 디바이스들을 위한 지지대를 포함한다.
각각의 조명 디바이스는, 광 전파에 관해, 도 2 내지 도 5의 실시예와 같이, 비대칭 광 빔을 발생시키기 위해 실질적으로 동일한 베어링을 가지는 상기 광학 디바이스들 같은 적어도 하나의 광학 디바이스의 적어도 하나의 LED 업스트림(upstream)을 포함한다.
대칭 광 빔을 발생시키는 거리 조명 기구를 제공하기 위해, 조명 기구 헤드는 복수의 LED를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 LED는 도 2 내지 도 5에 도시된 각각의 광학 디바이스의 업스트림에 배치되고, 상기 광학 디바이스들은 쌍(들)으로 배열되며 각각의 쌍의 두 개의 렌즈들(10)은 서로 마주보며, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 렌즈(10)의 전방 부분은 대칭 광 빔을 발생시키기 위해 제2 렌즈(10)의 전방 부분과 마주한다.
본 발명의 추가의 수정들 및 개선점들은 본 기술 분야의 당업자들에게도 명백할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 설명되고 도시된 부분들의 특정한 조합은 본 발명의 특정한 실시예들을 나타내기 위해 의도된 것이지, 본 발명의 사상 및 범주 내의 대안적인 디바이스들을 한정하는 것을 제공하는 것으로 의도되지는 않는다.
후속하는 청구항들 내의 임의의 참조 부호는 청구항을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. "포함하다(to comprise)"라는 동사의 사용과 그것의 활용들은 임의의 청구항들에서 정의된 것들 이외의 임의의 다른 요소들의 존재를 배재하지 않는다. 구성 요소 앞에 위치한 단어 "a" 또는 "an"은 그러한 구성 요소들의 복수의 존재를 배재하지 않는다.

Claims (16)

  1. 비대칭 광 빔을 제공하기 위한 광학 디바이스로서,
    상기 광학 디바이스는 렌즈(10)를 포함하며,
    상기 렌즈(10)는,
    (ⅰ) 제1 곡률을 가지는 곡면 후방 부분(18) 및 상기 제1 곡률과는 다른 제2 곡률을 가지는 곡면 전방 부분(19)을 정의하는, 볼록 면(16)으로 이루어진 출구 표면을 포함하는 출구 디옵터(12);
    (ⅱ) 적어도 하나의 광원을 롯징하기 위한 적어도 하나의 오목한 롯징(13)을 포함하는 입구 디옵터(11) - 상기 오목한 롯징(13)의 표면은 상기 곡면 후방 부분(18)을 적어도 부분적으로 마주함 -
    를 포함하는 광학 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 렌즈(10)는, 상기 광원(들)에 의해 직접 방출된 광의 적어도 50%는 상기 곡면 후방 부분(18) 상에서 반사되고, 상기 렌즈(10)의 표면들 상에서 반사되고 상기 광원(들)에 의해 직접 방출된 광의 적어도 50%는 상기 전방 부분(19)을 통해 투과되도록 배치되는 광학 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 평평한 베이스 표면(14)은 상기 오목한 롯징(13)을 상기 출구 디옵터(12)의 상기 후방 부분(18) 및 전방 부분(19)에 연결시키는 광학 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 곡면 후방 부분(18)은 상기 광원으로부터 직접 나오는 광 선들의 적어도 75%의 내부 반사를 제공하는 프로파일 및 상기 광원에서 직접 나오는 광 선들과 반사된 광 선들의 적어도 90%를 투과시키는 전방 부분(19)을 가지는 광학 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 롯징(13)은 상기 렌즈(10)의 상기 후방 부분(18)과 상기 전방 부분(19) 사이의 거리의 1/4에 위치되는 광학 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 각각의 오목한 롯징(13)은 대칭 축(15)을 가지는 광학 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 각각의 오목한 롯징(13)은 구의 일부분인 광학 디바이스.
  8. 제6항에 있어서, 각각의 오목한 롯징(13)은 r이 구의 반경인 상기 구의 중심으로부터 0.1*r과 0.8*r 사이에 포함된 거리에서 평면에 의해 컷 오프된 구의 일부분인 광학 디바이스.
  9. 제1항에 있어서, 평면 내의 상기 후방 부분(18)의 프로파일은 적어도 3차의 제1 다항식에 의해 기술되고, 상기 동일한 평면 내의 상기 전방 부분(19)의 프로파일은 적어도 5차의 제2 다항식에 의해 기술되며, 상기 다항식들의 x 및 y 파라미터들은, 서로 수직이고 상기 평면 내에 놓인 x축 및 y축으로부터 정의되는 광학 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 평면은 상기 렌즈(10)의 시상면(sagittal plane)인 광학 디바이스.
  11. 제3항 또는 제9항에 있어서, 상기 후방 부분(18) 및/또는 상기 전방 부분(19)의 상기 표면들은, x축 및 y축이 상기 렌즈의 상기 시상면 내에 놓인 카테시안 직교 정규 좌표계(Cartesian orthonormal coordinate system)에서, 상기 평면과 상기 평평한 베이스 표면(14) 사이의 교차선으로 정의된 축(15) 주위에 회전적으로 구성되는 광학 디바이스.
  12. 제2항에 있어서, 상기 후방 부분(18)으로부터 상기 전방 부분의(19) 먼 쪽 부분은 상기 베이스 평면(14)에 대해 수직인 평면(17)인 광학 디바이스.
  13. 제10항에 있어서, 상기 렌즈(10)는 출력 빔들이 상기 시상면 내에서 서로 평행하도록 배치되는 광학 디바이스.
  14. 제9항에 있어서, 상기 제1 다항식은 : y = -0.61x4 - 7.74x3 - 36.47x2 - 74.40x - 49이고, 상기 제2 다항식은 : y = -3E-05x6 + 0.0009x5 - 0.0086x4 + 0.0242x3 - 0.0307x2 + 0.5574x + 8.2846 이며, 상기 x축 및 y축의 원점은 상기 광원(들)의 기하학적 중심인 광학 디바이스.
  15. 조명 기구 헤드로서,
    복수의 LED(light emitting diodes)를 포함하며, 적어도 하나의 LED는 제1항의 적어도 하나의 광학 디바이스의 업스트림(upstream)에 배치되고, 상기 광학 디바이스(들)은 실질적으로 동일한 베어링(bearing)을 가지는 조명 기구 헤드.
  16. 조명 기구 헤드로서,
    복수의 LED(light emitting diodes)를 포함하며, 적어도 하나의 LED는 제1항의 각각의 광학 디바이스의 업스트림(upstream)에 배치되고, 상기 광학 디바이스들은 쌍(들)으로 배치되며, 각각의 쌍의 두 개의 렌즈들(10)은 서로 마주보며, 제1 렌즈(10)의 전방 부분은 대칭 광 빔을 발생시키기 위해 제2 렌즈(10)의 전방 부분(19)과 마주하는 조명 기구 헤드.
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