KR20130133230A - 광학 안내체 및 통합된 열 안내체를 구비한 고체 조명 장치 - Google Patents

광학 안내체 및 통합된 열 안내체를 구비한 고체 조명 장치 Download PDF

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KR20130133230A
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레이몬드 피 존스톤
마이클 에이 메이스
로버트 엘 브로트
마틴 크리스토퍼슨
찰스 엔 데보레
폴 이 험팰
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Abstract

LED와 같은 고체 광원, 광학 안내체, 및 열 안내체를 갖는 고체 조명 장치가 개시된다. 광학 안내체는 광원으로부터 광을 수광하여 분배하기 위해 광원에 결합되며, 열 안내체는 조명 장치를 냉각시키기 위해 고체 광원으로부터의 열 전도를 제공하고 대류 및 복사를 통해 열을 소산시키도록 광학 안내체와 통합된다. 광학 안내체는 광 분배의 효율을 향상시키기 위해 테이퍼 형성될 수 있다. 열 안내체는 내부 핀과 연결되는 외부 쉘을 가질 수 있으며, 외부 쉘은 광학 안내체 뒤에서 후방 반사기를 제공하기 위해 반사 코팅을 가질 수 있다.

Description

광학 안내체 및 통합된 열 안내체를 구비한 고체 조명 장치{SOLID STATE LIGHT WITH OPTICAL GUIDE AND INTEGRATED THERMAL GUIDE}
조명 장치의 에너지 효율은 산업용, 소비자용 및 건축용 조명 응용에서 중요한 고려사항이 되었다. 고체 조명 장치(solid state light) 기술의 진보에 의해, 발광 다이오드(light emitting diode, LED)가 형광등보다 더욱 에너지 효율적으로 되었다. 게다가, 시장은 에디슨(Edison)등, 형광등 및 고 강도 방전등(high intensity discharge light)을 위한 대규모의 확립된 등기구 기반(fixture base)을 갖고 있다. 이들 유형의 응용은 비교적 낮은 온도에서 LED를 작동시킬 필요성, 및 LED의 고유의 점광원(point source) 특성으로 인한 상당한 기술적 문제를 제시한다. 현재, 팬(fan), 써멀 싱크(thermal sink), 히트 파이프(heat pipe) 등을 비롯하여, 이들 문제를 해결하는 많은 해결책이 있다. 그러나, 이들 접근법은 복잡성, 비용, 효율 손실, 추가된 고장 형태, 및 바람직하지 않은 폼 팩터(form factor)를 부가함으로써 응용을 제한한다. 매력적인 제조 비용 및 설계로, 광학 및 전기 효율 이득을 제공할 수 있는 해결책을 찾고자 하는 필요성이 남아 있다.
본 발명에 부합하는 조명 장치는 광원, 광학 안내체(optical guide) 및 열 안내체(thermal guide)를 포함한다. 광학 안내체는 광원으로부터 광을 수광하여 분배하기 위해 광원에 결합되며, 열 안내체는 조명 장치를 냉각시키기 위해 광원으로부터의 열 전도를 제공하도록 광학 안내체와 통합된다.
일 실시 형태에서, 광학 안내체는 광 분배의 효율을 향상시키기 위해 테이퍼 형성된다. 다른 실시 형태에서, 열 안내체는 내부 핀(fin)과 연결되는 외부 쉘을 가지며, 외부 쉘은 광학 안내체 뒤에서 후방 반사기를 제공하기 위해 반사 코팅을 가질 수 있다.
첨부 도면은 본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 이점 및 원리를 설명한다.
<도 1>
도 1은 광학 안내체 및 통합된 열 안내체를 갖는 고체 광원을 도시하는 도면.
<도 2>
도 2는 광을 방출하기 위한 외부 부분 및 냉각을 위한 내부 부분을 갖는 광학 안내체를 사용하는 고체 조명 장치의 측단면도.
<도 3>
도 3은 도 2의 조명 장치의 평면도.
<도 4>
도 4는 도 2의 조명 장치의 저면도.
<도 5>
도 5는 능동형 냉각 요소를 갖는 고체 조명 장치의 측단면도.
<도 6>
도 6은 테이퍼 형성된 광학 안내체를 구비한 고체 조명 장치의 분해 사시도.
<도 7>
도 7은 조립된 도 6의 조명 장치의 사시도.
<도 8>
도 8은 도 6의 조명 장치의 평면도.
<도 9>
도 9는 도 6의 조명 장치의 저면도.
<도 10>
도 10은 도 6의 조명 장치를 위한 LED 조립체의 분해 사시도.
<도 11>
도 11은 제1 테이퍼 형성된 광학 안내체의 측단면도.
<도 12>
도 12는 제2 테이퍼 형성된 광학 안내체의 측단면도.
<도 13>
도 13은 도 6의 조명 장치를 위한 광 주입을 도시하는 측단면도.
<도 14>
도 14는 외부 쉘을 갖는 열 안내체를 구비한 고체 조명 장치의 분해 사시도.
<도 15>
도 15는 도 14의 조명 장치의 측단면도.
<도 16>
도 16은 도 14의 조명 장치의 평면도.
<도 17>
도 17은 도 14의 조명 장치의 저면도.
<도 18>
도 18은 도 14의 조명 장치를 위한 제1 열 안내체의 사시도.
<도 19>
도 19는 제1 열 안내체의 측면도.
<도 20>
도 20은 제1 열 안내체의 평면도.
<도 21>
도 21은 도 14의 조명 장치를 위한 제2 열 안내체의 사시도.
<도 22>
도 22는 제2 열 안내체의 측면도.
<도 23>
도 23은 제2 열 안내체의 평면도.
<도 24>
도 24는 도 14의 조명 장치를 위한 광 주입을 도시하는 측단면도.
<도 25>
도 25는 광학 안내체를 위한 제1 추출 패턴의 도면.
<도 26>
도 26은 광학 안내체를 위한 제2 추출 패턴의 도면.
도 1은 전력 회로(12), 고체 광원(14), 및 광학 안내체(16)와 통합된 열 안내체(18)를 포함하는 열-광학 안내체를 갖는 조명 장치(10)의 구성요소를 도시하는 도면이다. 전력 회로(12)는 전원 장치로부터 전력을 수용하고, 광학 안내체(16)와 광학적 연통 상태에 있는 고체 광원(14)을 구동시키기 위해 필요한 전압 및 전류를 제공한다. 전력 회로(12)는, 전원 장치가 조명 장치(10)에 필요한 전압 및 전류를 직접 제공하도록 구성되는 경우 또는 상기 회로가 조명 장치(10)의 외부에 있는 경우에는, 조명 장치(10)의 선택적 요소이다. 고체 조명 장치(14)는 광을 수광하여 분배하는 광학 안내체(16) 내로 광을 주입한다. 광학 안내체(16)는 광을 분배하기 위해, 광 주입(light injection), 광 전송(light transport), 및 광 추출(light extraction) 구역 또는 요소를 포함한다. 열 안내체(18)는, 조명 장치(10)를 냉각시키고 냉각을 위한 면적 및 체적 둘 모두를 효율적으로 이용하기 위해, 전도를 통해 고체 광원(14)으로부터 열을 인출하고 대류 또는 복사 또는 둘 모두를 통해 열을 소산시키도록 광학 안내체(16)와 통합된다. 열 안내체(18)는 조명 장치를 냉각시키기 위해, 열 획득(heat acquisition), 열 확산(heat spreading), 및 열 소산(heat dissipation) 구역 또는 요소를 포함한다. 광학 안내체 및 열 안내체의 통합을 통해, 본 발명의 실시 형태는 상기 언급된 것들과 같은 현재의 고체 조명 장치 개념의 많은 한계를 극복한다.
고체 광원(14)은, 예를 들어 LED, 유기 발광 다이오드(OLED), 또는 기타 고체 광원으로 구현될 수 있다. 소정의 실시 형태는 고체 광원으로부터 균일하게 분배되는 광을 제공할 수 있다. 대안적으로, 실시 형태는 광을 특정 분배로 제어 또는 안내하기 위해 채용될 수 있다. 일례에서, 방출된 광을 제어하는 데 굴절이 사용될 수 있는데, 예를 들어 광을 집중시키기 위해 렌즈가 사용될 수 있거나, 광을 집광 또는 확산시키기 위해 반사기가 사용될 수 있다. 예를 들어, 소정의 실시 형태에서, 광은 광 원추(cone) 또는 광 커튼(curtain)을 생성할 수 있다. 렌즈는 냉각을 위해 공기 투과성(air permeability)을 가질 수 있고, 프레넬 렌즈(Fresnel lens), 프리즘형 구조체(prismatic structure), 또는 렌즈릿 구조체(lenslet structure)를 포함할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 방출된 광의 스펙트럼 및 분배 둘 모두를 제어 및 안내하기 위해 회절 광학계가 채용될 수 있다. 예를 들어, 특정 광 분배, 또는 넓은 광 분배로부터의 색상을 특정 방향으로 지향시키기 위해 회절 렌즈가 사용될 수 있다. 또한, 회절 및 굴절 광학계의 조합이 사용될 수 있다.
고체 광원은 장식 또는 기타 조명 효과를 위해 다양한 색상의 광을 방출할 수 있다. 고체 광원(14)은 고체 광원에 전력을 공급하기 위한 연성 회로(flexible circuit) 또는 기타 회로를 포함할 수 있는 전력 회로(12)와 전기적으로 접속된다. 광원에 전력을 공급하기 위한 회로에는 보다 바람직한 조명 장치를 생산하는데 도움이 되는 주파수 이동 또는 색상 이동 구성요소를 제어하는 전자기기 및 조광 회로가 포함될 수 있으며, 그러한 전자기기의 일례가 미국 특허 출원 공개 제2009/0309505호에 기술되어 있다.
광학 안내체(16)는, 예를 들어 고체 광원으로부터 광을 수광하여 광을 방출할 수 있는 투명 또는 반투명 재료로 구현될 수 있다. 예를 들어, 광학 안내체(16)는 바람직하게는, 폴리카르보네이트, 폴리아크릴레이트, 예를 들어 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리스티렌, 유리, 또는 광학 안내체가 광을 분배하기에 충분히 큰 굴절률을 갖는 다수의 상이한 플라스틱 재료들과 같은 광학적으로 적합한 재료로 제조된다. 광학 안내체는 전구형(bulb), 구형, 원통형, 입방체형, 시트형, 또는 다른 형상과 같은 다양한 형상으로 구성될 수 있다. 또한, 광학 안내체는 보다 바람직한 색상을 얻기 위해, 광 주파수 이동 재료를 포함할 수 있는 매트릭스 재료를 포함할 수 있으며, 매트릭스 안정화 염료의 예가 미국 특허 제5,387,458호에 기술되어 있다.
열 안내체(18)는 고체 광원으로부터 열을 전도하여 열을 소산시킬 수 있는 재료로 구현될 수 있다. 예를 들어, 열 안내체는 바람직하게는, 약 1 W/(m-K) 내지 1000 W/(m-K), 그리고 더 바람직하게는 10 W/(m-K) 내지 1000 W/(m-K), 그리고 가장 바람직하게는 100 W/(m-K) 내지 1000 W/(m-K)의 열 전도율을 갖는 재료로 구성된다. 열 안내체는 전도를 통해 고체 광원으로부터 열을 인출하고, 대류 또는 복사, 또는 둘 모두를 통해 열을 공기 중으로 소산시킨다. 선택적으로, 열 안내체의 구성요소에는 히트 파이프 및 열 사이펀이 포함될 수 있다. 선택적으로, 열 안내체, 또는 그의 일부분은 고체 광원의 표면 상의 열 전도성 코팅을 포함할 수 있는데, 예를 들어 전도 및 대류를 통해 고체 광원으로부터 열을 운반할 수 있는 카본 나노튜브가 표면 상에 코팅될 수 있다.
열 안내체는 광학 안내체와 통합되는데, 이는 조명 장치가 기능하도록 고체 광원으로부터 열을 전도 및 소산시키기 위해 열 안내체가 고체 광원과 직접적으로 또는 간접적으로 충분한 접촉을 이루고 있음을 의미한다. 예를 들어, 열 안내체는 광원을 의도된 대로 기능하기에 충분히 냉각된 상태로 유지하기 위해 고체 광원으로부터 열을 인출할 수 있다. 열 안내체는 직접적으로 고체 광원과 물리적으로 접촉할 수 있거나, 고체 광원이 그 상에 장착되는 링 또는 기타 구성요소를 통하는 것과 같이 간접적으로 고체 광원과 접촉할 수 있다. 열 안내체는 또한 직접적으로 또는 다른 구성요소를 통해 간접적으로 광학 안내체와 물리적으로 접촉할 수 있다. 대안적으로, 조명 장치가 기능하도록 열 안내체가 고체 광원으로부터 충분한 열을 전도할 수 있다면, 열 안내체가 광학 안내체와 물리적으로 접촉할 필요는 없다. 따라서, 열 안내체는 광학 안내체의 면적의 적어도 일부분 또는 바람직하게는 대부분에 인접하여 동연적으로 존재하거나, 열 안내체는 내부 체적을 갖는 전구형, 구형 또는 기타 3차원 형상인 경우에 광학 안내체의 체적의 적어도 일부분 또는 바람직하게는 대부분 내에 존재한다.
열 안내체는 고체 광원에 의해 발생된 열을 열 안내체를 따라 그리고 열 안내체 내로 전도하는 데 도움을 주도록, 금속 코팅 또는 층, 또는 전도성 입자와 같은 열 전도성 향상부를 포함할 수 있다. 또한, 열 안내체는 대류 및 복사 열 전달 계수를 증가시키기 위해, 핀 및 미세구조체와 같은 열 대류 향상부를 가질 수 있다. 열 안내체는 또한 광학 안내체의 광 출력을 향상시키기 위해 광학 향상부를 가질 수 있다. 예를 들어, 열 안내체는 반사성 재료, 또는 흰색 페인트, 연마된 표면, 또는 그 표면 상의 얇은 반사성 재료와 같은 반사 표면을 갖도록 변형된 재료로부터 형성될 수 있다. 반사 표면은 또한, 열 복사에 의한 주변으로의 열 소산을 증가시키기 위해, 높은 적외선 방사율을 갖는 재료로부터 제조될 수 있다.
고체 조명 장치의 일례가 2009년 8월 4일자로 출원된 발명의 명칭이 "광학 안내체 및 통합된 열 안내체를 구비한 고체 조명 장치(Solid State Light with Optical Guide and Integrated Thermal Guide)"인 미국 특허 출원 제12/535203호에 개시되어 있다. 고체 조명 장치용 LED를 구동하기 위한 회로의 일례가 2010년 7월 2일자로 출원된 발명의 명칭이 "발광 다이오드 직렬 스트링을 구동하기 위한 트랜지스터 래더 네트워크(Transistor Ladder Network for Driving a Light Emitting Diode Series String)"인 미국 특허 출원 제12/829611호에 개시되어 있다.
통합된 열 안내체를 구비한 광학 안내체
도 2는 광을 방출시키기 위한 외부 부분 및 냉각을 위한 내부 부분을 갖는 광학 안내체를 사용하는 고체 조명 장치(42)의 일 실시 형태의 측단면도이다. 도 3 및 도 4는 각각 조명 장치(42)의 평면도 및 저면도이다. 조명 장치(42)는 광학 안내체(52), 통합된 열 안내체(54), 및 선택적인 히트 스프레더 링(heat spreader ring)(46) 상의 고체 광원을 포함한다. 히트 스프레더 링(46)은 열 전도에 의해 작동될 수 있거나, 그와 연관되어 있는 히트 파이프 또는 열 사이펀을 가질 수 있다. 히트 스프레더 링은 열 안내체에 효율적으로 연결되는 요소를 포함하는데, 그 예는 열 안내체에 열적으로 연결되는 구부려진 핀 요소를 포함하는 링을 포함한다. 대안적으로, 고체 광원은 히트 스프레더 링 없이 열 안내체에 직접 결합될 수 있다. 고체 광원의 경우에, 조명 장치(42)는 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 링(46) 주위에 배열되는 LED(48, 50, 66, 68, 70, 72)들을 포함할 수 있다. 고체 광원들은 광학 안내체(52)와 광학적으로 연통하는데, 예를 들어 광원들은 광학 안내체(52)의 에지에서 반구 또는 다른 유형의 함몰부 내에 위치될 수 있고, 가능하게는 광학적으로 투명한 접착제의 사용을 통해 고정될 수 있다.
기부(44)가 전원 장치에 접속되도록 구성되며, 이는 고체 광원들을 구동시키기 위해 전원 장치로부터 필요한 전압 및 전류를 제공하기 위한 전력 회로를 포함할 수 있다. 기부(44)는, 예를 들어 종래의 백열 전구 소켓에 사용하기 위한 에디슨 기부 또는 종래의 형광등 등기구 접속부에 사용하기 위한 기부로 구현될 수 있다. 공기 통로(56, 58)가 광학 안내체(52)와 기부(44) 사이에 제공되어, 공기 통로(60)를 통해 열 안내체(54)에 걸친 자연 대류를 제공한다.
이 예시적인 실시 형태에서, 열 안내체는 도 3에 도시된 바와 같이, 금속성 핀(54, 62, 64)들로 구현된다. 핀들은 고체 광원(48, 50, 66, 68, 70, 72)들로부터 열을 인출하여 공기 통로(60) 내에서의 공기 유동에 의한 대류 또는 복사, 또는 둘 모두를 통해 열을 소산시키기 위해, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 광학 안내체(52)와 통합된다. 열 안내체는 선택적으로 히트 파이프 또는 열 사이펀을 포함할 수 있다. 광학 안내체(52)는, 예를 들어 폴리카르보네이트, 폴리아크릴레이트, 예를 들어 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리스티렌, 유리, 또는 광학 안내체가 광을 분배하기에 충분히 큰 굴절률을 갖는 다수의 상이한 플라스틱 재료로 구현될 수 있다. 조명 장치(42)의 외부 부분은 고체 광원들로부터 광을 분배 및 방출하는 데 사용되고, 조명 장치(42)의 내부 부분은 열 안내체 및 고체 광원들을 냉각시키는 데 사용된다. 광학 안내체(52)는 도 2에 나타낸 바와 같은 전구형 형상, 또는 다른 형상으로 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 전구형 형상과 같은 소정의 형상에 있어서, 광학 안내체(52)의 내부 부분은 내부 체적을 형성할 수 있고, 열 안내체는 고체 광원들로부터의 열 전도를 제공하기 위해 광학 안내체의 내부 체적과 통합될 수 있다.
도 5는 능동형 냉각 요소(active cooling element)(88)를 구비한 고체 조명 장치(74)의 측단면도이다. 조명 장치(74)는 조명 장치(42)와 유사한 구조를 가질 수 있다. 조명 장치(74)는 기부(76), 광학 안내체(84), 열 안내체(86), 및 선택적인 히트 스프레더 링(78) 상에 배열된, LED(80, 82)들과 같은 고체 광원들을 포함한다. 팬과 같은 능동형 냉각 요소(88)는 자연 대류 및 복사에 더하여, 냉각을 위해 공기 통로(87)를 통해 공기를 인출한다. 능동형 냉각 요소(88)는 기부(76)를 통해 전원에 결합될 수 있으며, 이는 조명 장치(74)가 작동 중일 때 연속적으로 가동할 수 있거나, 조명 장치(74)가 소정 온도를 초과할 때에만 능동형 냉각 요소가 활성화되도록 온도 센서를 포함할 수 있다.
테이퍼 형성된 광학 안내체
도 6은 테이퍼 형성된 광학 안내체를 구비한 고체 조명 장치(100)의 분해 사시도이다. 도 7은 조립된 조명 장치(100)의 사시도이며, 도 8 및 도 9는 각각 조명 장치(100)의 평면도 및 저면도이다. 도 7의 사시도는 조명 장치(100)의 측부 상단에서 바라본 것으로, 측부로부터 볼 때 대체로 대칭이다. 조명 장치(100)는 상부 및 하부 부분(102, 104)들로 구성된 광학 안내체, 통합된 열 안내체(106), 고체 광원들을 갖는 회로(114)를 포함하는 장식용 조명 링(108), 기부 부분(110), 및 예를 들어 위에서 인지된 종래의 조명 장치 소켓들 또는 다른 소켓들을 통해 전원에 전기적으로 접속하기 위한 기부(112)를 포함한다. 광학 안내체가 2개의 부분들을 갖는 것으로 도시되었지만, 광학 안내체는 대안적으로 2개 초과의 부분들을 갖거나, 단일의 연속적인 재료편으로 구성될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상부 부분(102)은 광학 안내체를 형성하기 위해 하부 부분(104)과 정합하고, 하부 부분(104)은 회로(114) 상의 고체 광원들과 광학적으로 결합하기 위해 조명 링(108)에 장착된다. 본 실시 형태에서의 광학 안내체는 이중 만곡형 형상(doubly curved shape)을 갖는다. 열 안내체(106)는 고체 광원으로부터 열을 인출하여 소산시키기 위해, 조명 링(108) 및 기부 부분(110)과 접속된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 열 안내체(106)는 광학 안내체의 형상과 일치할 수 있는 만곡형 외부 핀과 연결되는 중앙 코어(core)를 갖는다. 또한, 열 안내체(106)는 선택적으로 외부 표면 상에서 반사 코팅을 포함할 수 있다. 또한, 임의의 실시 형태에서, 반사 필름 또는 백색 페인트와 같은 반사 층이 광학 안내체의 내측 표면 상에 선택적으로 포함될 수 있거나, 반사 층이 광학 안내체와 열 안내체 사이에 위치될 수 있다. 조명 장치(100)의 구성요소들은 위에서 인지된 예시적인 재료들 및 구성요소들로 구현될 수 있다. 조명 장치(100)는 선택적으로 도 5에 도시된 바와 같은 능동형 냉각 요소를 포함할 수 있다.
조명 링(108)의 개구(107)들과 함께 상부 부분(102)의 공기 통로(101)는 공기 유동이 열 안내체(106)를 가로지르게 하며, 이러한 유형의 공기 유동이 도 2에 화살표로 도시되어 있다. 공기 통로(101)를 형성하는 상부 부분(102)의 상단 에지는 반사 필름(105)(도 8에 도시됨)이 덧대어 질 수 있어, 광학 안내체를 가로지르는 광이 상단 에지에 도달할 때 광이 안내체 아래로 다시 반사되게 하여서 광학 안내체의 외부 또는 내부 표면들을 통해 분배되도록 한다. 반사 필름의 일례는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터의 인핸스드 스펙큘러 리플렉터(Enhanced Specular Reflector, ESR) 필름 제품이다.
인쇄 회로 기판과 같은 회로(116)는 열 안내체(106)의 중앙 코어에, 예를 들어 도 7에 도시된 바와 같은 슬롯 내에 장착될 수 있다. 장착될 때, 회로(116)는 기부(112) 및 회로(114) 상의 고체 광원들과 전기적으로 접속된다. 회로(116)는 기부(112)를 통해 전원 장치로부터 전력을 수용하고, 고체 광원들을 구동시키기 위해 필요한 전압 및 전류를 제공한다. 회로(116)는 전자 구성요소들을 냉각시키는 것을 돕기 위해, 열 안내체에 열적으로 결합될 수 있다.
도 10은 조명 장치(100)를 위한 LED 조립체의 분해 사시도이다. LED들과 같은 고체 광원(120)들은 회로(114) 상에 장착되고, 조명 링(108) 내에 수용된다. 대안적으로, 조명 링 내의 LED 회로는, LED들과 접속되고 조명 링(108)으로부터 LED 회로를 전기적으로 격리시키는 교번적인 유전체 층들과 전도성 회로 경로들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 조명 링(108)은 알루미늄과 같은 금속 재료로 구성될 수 있다. 한 쌍의 동심 반사 링(118)들이 조명 링(108)의 원형 슬롯 내에, 그리고 고체 광원(120)들 위에 장착된다. 반사 링(118)들은 광원(120)들로부터 광학 안내체의 하부 부분(104)으로 광을 주입하는 것을 돕는다.
도 11은 조명 장치(100)를 위한 광학 안내체의 상부 부분(102) 및 하부 부분(104)을 구현하는 제1 테이퍼 형성된 광학 안내체(122)의 측단면도이다. 광학 안내체(122)는 조명 링(108)에 평행한 수평 시임(seam)을 갖는 하부 부분(123)과 정합하는 상부 부분(121)을 포함한다. 상부 부분(121)은 열 안내체를 가로지르는 공기 유동을 제공하는 공기 통로(125)를 포함한다. 하부 부분(123)의 두께는 바닥 에지(124)로부터 실질적으로 일정하지만, 상부 부분(121)의 두께는 하부 부분(123)의 두께로부터 상단 에지(126)까지 테이퍼 형성된다. 따라서, 상부 부분(121)은 고체 광원들로부터 멀리 갈수록 더 얇아지며, 이는 광 추출 및 분배를 향상시킨다. 이러한 유형의 테이퍼는 불연속 테이퍼를 수반하는데, 이는 광학 안내체의 일부분만이 테이퍼 형성됨을 의미한다.
도 12는 조명 장치(100)를 위한 광학 안내체의 대안적인 실시 형태로서의 테이퍼 형성된 제2 광학 안내체(128)의 측단면도이다. 광학 안내체(128)는 조명 링(108)에 수직인 수직 시임을 갖는 우측 부분(129)과 정합하는 좌측 부분(127)을 포함한다. 좌측 및 우측 부분(127, 129)들은 함께, 열 안내체를 가로지르는 공기 유동을 제공하는 공기 통로(131)를 형성한다. 좌측 부분(127)은 바닥 에지(130)로부터 상단 에지(132)까지 테이퍼 형성되고, 우측 부분(129)은 유사한 방식으로 테이퍼 형성된다. 따라서, 이러한 광학 안내체는 각각의 부분의 바닥 에지로부터 상단 에지까지 고체 광원들로부터 멀리 갈수록 더 얇아지며, 이는 광 추출 및 분배를 향상시킨다. 이러한 유형의 테이퍼는 연속적인 테이퍼를 수반하는데, 이는 광학 안내체 전체가 테이퍼 형성됨을 의미한다. 불연속 또는 연속 테이퍼의 경우에, 테이퍼의 양은 예를 들어 광 출력의 원하는 분배에 기초하여 변경될 수 있으며, 테이퍼 형성된 양은 실험적 증거, 모델링 또는 다른 기술을 사용하여 결정될 수 있다. 또한, 불연속 또는 연속 테이퍼는 광학 안내체가 상부 및 하부 부분들을 포함하든, 우측 및 좌측 부분들을 포함하든, 또는 다른 유형의 부분들을 포함하든 광학 안내체에 적용될 수 있다.
도 13은 조명 장치(100)를 위한 광 주입을 도시하는 측단면도이다. LED(134)와 같은 고체 광원(120)들이 조명 링(108) 내에 그리고 반사 링(118)들 사이에 장착된다. 광학 안내체의 하부 부분(104)의 바닥 에지는 조명 링(108) 내에 그리고 반사 링(118)들 상에 장착되어, 광학 안내체의 하부 부분(104)의 바닥 에지와 LED(134) 사이에 공기 간극(138)을 형성한다. LED(134)로부터의 광은 하부 부분(104)의 바닥 에지로 주입되고 광학 안내체에 의해 분배된다.
외부 쉘을 구비한 열 안내체
도 14는 외부 쉘을 갖는 열 안내체를 구비한 고체 조명 장치(150)의 분해 사시도이다. 도 15는 조명 장치(150)의 측단면도이다. 도 16 및 도 17은 각각 조명 장치(150)의 평면도 및 저면도이다. 조명 장치(150)는 측부로부터 볼 때 대체로 대칭이다. 조명 장치(150)는 원통형 광학 안내체(151), 통합된 열 안내체(156), 고체 조명 조립체, 장식용 기부 링(166), 및 예를 들어 위에서 인지된 종래의 조명 소켓들 또는 다른 소켓들을 통해 전원 장치에 전기적으로 접속하기 위한 기부(168)를 포함한다. 광학 안내체(151)의 적어도 일부분 또는 가능하다면 전부가 선택적으로 테이퍼 형성될 수 있다. 조명 장치(150)의 구성요소들은 위에서 인지된 예시적인 재료들 및 구성요소들로 구현될 수 있다. 열 안내체(156)가 원통형 형상을 갖는 것으로 도시되었지만, 여전히 외부 쉘을 갖는 다른 형상들이 가능하다. 또한, 열 안내체(156)는 선택적으로 외부 표면 상에서 반사 코팅을 포함할 수 있다. 일 유형의 반사 코팅은 가시광을 반사시키고 적외(IR)광을 방출한다. 조명 장치(150)는 선택적으로 도 5에 도시된 바와 같은 능동형 냉각 요소를 포함할 수 있다.
기부 링(166)의 개구(167)들과 함께 광학 안내체(151)의 공기 통로(153)는 공기 유동이 열 안내체(156)를 가로지르게 하며, 이러한 유형의 공기 유동이 도 2에 화살표로 도시되어 있다. 공기 통로(153)를 형성하는 광학 안내체(151)의 상단 에지는 ESR 필름과 같은 반사 필름(155)(도 16에 도시됨)이 덧대어 질 수 있어, 광학 안내체를 가로지르는 광이 상단 에지에 도달할 때 광이 안내체 아래로 다시 반사되게 하여서 광학 안내체의 외부 또는 내부 표면들을 통해 분배되도록 한다.
고체 조명 조립체는 한 쌍의 동심 반사 링(158)들, 고체 광원(160)들, 회로(162), 및 조명 링(164)을 포함한다. LED와 같은 고체 광원(160)들은 고체 광원들을 구동하기 위한 회로(162) 상에 수용된다. 조명 링(164)은 회로(162)를 수용하기 위한 부분 웨지 형상의 홈(recess)을 포함하고, 조명 링(164)은 기부 링(166) 내의 홈 내에 위치된다. 반사 링(158)들은 조명 링(164) 내의 슬롯에 그리고 고체 광원(160)들 위에 장착된다. 반사 링(158)들은 광원(160)으로부터 광학 안내체(151)의 바닥 에지로 광을 주입하는 것을 돕는다.
인쇄 회로 기판과 같은 회로(153, 154)는 회로 홀더(152)에 고정될 수 있고, 열 안내체(156)의 중앙에, 예를 들어 슬롯 내에 장착된다. 장착될 때, 회로(153, 154)는 기부(168) 및 회로(162) 상의 고체 광원들과 전기적으로 접속된다. 회로(153, 154)는 기부(168)를 통해 전원 장치로부터 전력을 수용하고, 고체 광원들을 구동시키기 위해 필요한 전압 및 전류를 제공한다. 회로(153, 154)는 전자 구성요소들을 냉각시키는 것을 돕기 위해, 열 안내체와 열적으로 결합될 수 있다.
도 18은 열 안내체(156)의 사시도이다. 도 19 및 도 20은 각각 열 안내체(156)의 측면도 및 평면도이다. 열 안내체(156)는 광학 안내체(151)의 만곡된 상단 부분과 일치하도록 상단에서 만곡된 내부 핀(172)들을 포함하는 외부 쉘(170)을 포함한다. 코어 섹션(174)은 핀들에 연결되고, 회로 홀더(152)를 수용하기 위한 슬롯을 포함한다. 외부 쉘(170)의 사용은 광학 안내체(151)로부터 조명 장치(150)의 내부로 이동하는 광이 광학 안내체(151)를 통해 후방으로 반사되도록 광학 안내체(151)를 위한 후방 반사기를 제공하여, 광 출력을 향상시킨다. 쉘(170)의 외부는 미국 일리노이주 시카고 소재의 스프레이렛 코포레이션(Spraylat Corporation)으로부터의 "스타브라이트(Starbrite) II" 수분 프라이머(water primer)와 같은 반사 코팅 또는 페인트로 덮일 수 있다. 일 유형의 반사 코팅 또는 페인트는 가시광을 반사시키고 IR 광을 방출한다.
도 21은 조명 장치(151)를 위한 열 안내체의 대안적인 실시 형태로서의 열 안내체(176)의 사시도이다. 도 22 및 도 23은 각각 열 안내체(176)의 측면도 및 평면도이다. 열 안내체(176)는 광학 안내체(151)의 상단 부분과 일치하도록 상단에서 만곡된 외부 핀(178)들을 포함하는 내부 쉘(177)을 포함한다. 코어 섹션(180)은 내부 쉘(177)의 일부이며, 회로 홀더(152)를 수용하기 위한 슬롯을 포함한다. 열 안내체(176)는 광학 안내체(151)의 내측에 인접한 외부 핀들을 갖는다.
도 24는 조명 장치(150)를 위한 광 주입을 도시하는 측단면도이다. LED(182)와 같은 고체 광원(160)들이 조명 링(164) 내에 그리고 반사 링(158)들 사이에 장착된다. 광학 안내체(151)의 바닥 에지는 조명 링(164) 내에 그리고 반사 링(158)들 사이에 장착되는 웨지 부분(186)을 형성한다. 웨지 부분(186)에 인접한 조명 링(164)의 부분은 고 반사도 표면을 가질 수 있으며, 반사 링(158)들은 광학 안내체의 웨지 부분(186)에 광학적으로 결합되거나 광학적으로 결합되지 않을 수 있다. 웨지 부분(186)의 바닥 에지는 본 실시 형태에서 둥근 만곡된 형상인 LED(182)의 형상과 일치하도록 형상화되지만, 고체 광원의 형상에 따라 다른 형상들이 사용될 수 있다. LED(182)로부터의 광은 광학 안내체(151)의 웨지 부분(186)의 바닥 에지로 주입되고, 광학 안내체에 의해 분배된다. 광학 안내체는 선택적으로, 실리콘, 아크릴, 또는 다른 재료들을 사용하여 LED(182)에 포팅(potting)되거나 부착될 수 있다. 구성요소들을 고정시키기 위해, 열 안내체(156) 및 조명 링(164)은 기부 링(166) 내에 포개어지고, 기부 링(166)의 만곡된 부분(183)은 조명 링(164)의 상단 에지(185) 주위에 "스냅결합"된다.
광학 안내체를 위한 추출 패턴
도 25 및 도 26은 조명 장치(100)에서 광학 안내체, 즉 부분(102, 104)들을 위한 추출 특징부들의 선택적인 패턴들의 예들을 도시하는 평면도들이다. 이들 추출 패턴, 또는 다른 그러한 패턴들은 광학 안내체에 의해 방출되는 광의 효율적이고 실질적으로 균일한 각분배(angular distribution)를 위해 광학 안내체의 내부 또는 외부 표면들, 또는 둘 모두에 적용될 수 있다. 대안적으로, 광학 안내체로부터의 광의 불균일하지만 원하는 분배를 생성하기 위해 다른 추출 패턴들이 적용될 수 있다. 도 25는 추출 특징부 밀도가 약간 변동된 실질적으로 균일한 추출 패턴을 도시한다. 도 26은 LED들에 의해 방출되어 광학 안내체의 하부 부분(104) 위로 진행 시에, 광이 가로질러야 하는 급한 반경을 보상하는 보다 불균일한 패턴을 도시한다.
추출 패턴들은 대응하는 패턴을 갖는 마스크를 사용하여 인쇄된 백색 도트들로서, 광학 안내체의 외부 또는 내부 표면들, 또는 둘 모두에 적용될 수 있다. 도트 패턴에 대한 대안으로서, 광학 안내체의 외부 또는 내부 표면들은 균일한 백색 코팅을 포함할 수 있다. 조명 장치(150)는 또한 선택적으로, 광학 안내체(151)의 외부 또는 내부 표면들, 또는 둘 모두에 적용되는 추출 패턴을 포함할 수 있다.
실시예
도 6 내지 도 11 및 도 13에 따라 조명 전구를 제작하였다.
조명 링 서브조립체
조명 링 서브조립체(도 10)는 LED 전구 설계의 광 엔진이다. 이는 전형적으로, 0.025 mm(1 밀(0.001 인치)) 두께의 폴리이미드 또는 다른 중합체 기재 상의 18 마이크로미터 구리를 포함하는 연성 회로에 납땜된 9 니치아(Nichia) NCSW119T (또는 동등물)를 포함하는 LED 회로 조립체를 포함한다. LED들과 알루미늄 링 사이의 열 전도도를 향상시키는 매우 얇은 접합 라인(대략 0.025 mm(0.001 인치) 또는 그 보다 얇음)을 생성하도록 도포된 쓰리엠 TC 2810 열 전도성 에폭시 접착제(쓰리엠 컴퍼니)를 사용하여, 이러한 연성 회로를 알루미늄 링 구성요소(도 6, 도 7 및 도 10의 조명 링(108))에 적층시켰다. 알루미늄 링을 도 10에 따라 알루미늄 블록으로부터 기계가공하였다. 조명 링에 LED들을 장착하기 전에, 알루미늄 조명 링의 외부를, 30% 물로 희석한 미국 일리노이주 시카고 소재의 스프레이렛 코포레이션으로부터의 스타브라이트 II ZR-6221 제품의 얇은 코팅을 분무함으로써 백색으로 페인팅하였다. 알루미늄 링은 조명 장치 설계에 있어서, LED들로부터 가요성 회로를 통해 열 안내체에 이르는 주 열경로이다.
일단 LED들을 조명 링에 접합한 후에, 쓰리엠 컴퍼니로부터의 비퀴티(Vikuiti) ESR 필름을 조명 링 서브조립체의 측벽에 적층하였다. ESR 필름을 도 10 및 도 13에 도시된 바와 같이 배치한다.
이어서, 도 6에 따라 알루미늄 열 안내체를 기계가공하였다(열 안내체(106)). 열 안내체를 30% 물로 희석한 스타브라이트 II ZR-6221 제품의 얇은 코팅을 열 안내체에 분무함으로써 백색으로 페인팅하였다. 핀 아래의 열 안내체의 섹션은 백색으로 페인팅하지 않았다.
다음으로, 도 6 및 도 7에 따라 투명한 캐스트 아크릴의 블록을 기계가공함으로써 광 안내체(상부 및 하부 부분(102, 104)들에 의해 형성된 광학 안내체)들을 제조하였다. 광 안내체들은 여전히 기계가공 후에도 거칠었다. 쓰리엠 헤드라이트 리스토레이션 키트(Headlight Restoration Kit) 제품(쓰리엠 컴퍼니)을 사용하여 내부 및 외부 표면들을 폴리싱하였다. 추천된 단계별 절차가 뒤를 이었으며, 이는 투명한 상단 및 바닥 광 안내체들이 얻어지게 하였다. 다음으로, 표면들을 매끈하고 평탄하게 래핑(lapping)함으로써, 광 안내체의 에지들을 평탄화하고 폴리싱하였다. 다음으로, 원하는 구멍 패턴을 갖는 마스크를 광 안내체들의 내부에 적용하였다. 이어서, 부착된 마스크를 포함하는 내부 표면을 광 안내체들의 전체 내부 표면 위에 30% 물로 희석한 스타브라이트 II ZR-6221 제품의 얇은 코팅을 분무함으로써 백색으로 페인팅하였다. 페인트가 부분적으로 건조되게 하였는데, 이는 약 10분이 걸렸다. 이어서, 마스크를 내부 표면으로부터 제거하였다. 구멍이 있던 영역들은 스타브라이트 코팅을 유지하여, 광 안내체들의 내측 표면 상의 광 추출 패턴으로서 작용하는 백색 페인트의 도트들을 남겼다.
다음으로, 바닥 광 안내체를 조명 링(도 6, 도 7 및 도 10의 조명 링(108)) 내로 2 내지 3 mm 삽입하였다. 광 안내체를 미국 인디애나주 와바시 소재의 카버, 인크.(Carver, Inc.)로부터의 카버 래보러터리 프레스 모델(Carver Laboratory Press Model) C 제품을 사용하여 제 위치에서 가압하였다. 광 안내체를 조명 링 내로 삽입한 거리를 광 안내체를 조명 링으로 삽입할 때 눈금자를 사용하여 측정하였다. 이어서, 조명 링 및 광 안내체 서브조립체를 카버 래보러터리 프레스 모델 C 제품을 사용하여 열 안내체 상으로 가압하였다. 열 안내체의 바닥의 9 내지 10 mm가 조명 링 서브조립체로부터 돌출할 때까지 서브조립체를 열 안내체 상으로 가압하였다.
다음으로, 광 안내체의 상단 절반부를 전술된 서브조립체에 적용하였다. 상단 및 바닥 광 안내체 절반부들(도 6 및 도 7의 상부 및 하부 부분(102, 104)들) 사이에 접합부를 형성하기 위해 감압 접착제를 사용하였다. 광 안내체의 상단 절반부를 바닥 절반부에 적층하는 데 사용한 접착제는 쓰리엠 옵티컬리 클리어 어드헤시브(Optically Clear Adhesive) 8187 (쓰리엠 컴퍼니)이었다. 이 접착제를 양면에 이형 라이너가 있는 0.017 ㎝(0.007 인치) 두께의 접착제로서 공급하였다. 광 안내체의 2개의 단편들을 접합시키기 위해 대략 10.16 × 25.80 ㎠ (4 × 4 제곱인치)의 8187 접착제를 사용하였다. 접착제의 일면으로부터 이형 라이너를 제거하고, 노출된 접착제가 상방을 향하도록 하여 단단하고 평탄한 표면 상에 두었다. 광 안내체의 적층 에지를 부드러운 천 및 아이소프로필 알코올로 깨끗이 하였다. 이어서, 광 안내체를 노출된 접착제 상으로 확실하게 가압하였다. 광 안내체를 내리 누르는 동안, 잉여의 접착제를 메스(scalpel)를 사용하여 외측 에지로부터 트리밍하였다. 이어서, 광 안내체를 뒤집어 광 안내체의 내부에 있는 잉여의 접착제를 메스로 트리밍하여, 이형 라이너로 덮인 광 안내체에 적층된 얇은 접착제 링을 남겼다. 광 안내체의 바닥 절반부를 광 안내체의 주연부를 따라 대략 120° 떨어진 3개의 확고한 접촉점들을 이용하여 위치시켰다. 이형 라이너를 상단 광 안내체로부터 제거하고, 정렬을 안내하는 3개의 접촉점들을 사용하여 바닥 광 안내체 위로 천천히 하강시켰다. 안내체들을 적층한 후에, 접착제에 의한 안내체들의 완전한 광학적 결합을 보장하기 위해 압력을 1분 동안 가하였다.
전자기기 설치
전자기기 설치에 앞서, 주 전구 열 안내체를 기부 근처에서 드릴 가공하고 탭핑(tapping)하였으며, 히트 싱크 내로 삽입된 델린 탭(Delrin tab)들 중 하나가 히트 싱크에 로킹되어, 전구가 에디슨 소켓 내로 나사결합된 때, 미끄러져 나오거나 뒤틀리는 것을 방지할 수 있도록 하는 여유를 두고 델린 절연체 기부를 드릴 가공하였다. 델린 마운트의 나머지 3개의 탭들을, 전자기기를 위한 보다 넓은 공간을 허용하기 위해, 필요에 따라 히트 나이프로 트리밍하였다.
솔더 러그(solder lug) 및 에디슨 나사 기부(도 6 및 도 7의 기부(112))를 설치 전에 델린 절연 기부에 부착시켰다. 2개의 와이어를, 나중에 회로 기판에 접속될 기부에 납땜하였다.
어드헤시브 트랜스퍼 테이프(Adhesive Transfer Tape) 8820 제품(쓰리엠 컴퍼니)을 사용하여, 가장 고온의 구성요소들(브리지 정류기, 회로의 트라이액(TRIAC) 유지 전류 부분에 사용되는 트랜지스터, 스위칭 트랜지스터 및 플라이백(flayback) 다이오드)을 열 안내체에 열적으로 결합하기 위해 보조 히트 커플러를 제조하였다. 4개의 회로 구성요소들과 친밀하게 접속되는 동안, 열 안내체의 내경의 반경과 부합하도록 히트 커플러를 기계가공하였다. 일단 커플러가 회로 기판에 부착되면, 전자기기와 주 열 안내체 사이에 우수한 열전달이 확립되도록, 열 전도성 그리스(웨이크필드(Wakefield) 120 써멀 컴파운드(Thermal Compound) 제품)를 커플러의 외부 표면에 적용하였다. 마지막으로 전자기기를 삽입하기 전에, LED들로부터의 와이어들을 회로 기판의 출력 단자들에 납땜하였다. 이어서, 기판이 전구 기부의 바닥으로부터 돌출하도록, 기판을 상단으로부터 삽입하여 밀어 넣었다. 이어서, 기부를 히트 싱크 내로 삽입한 때, 에디슨 기부로부터의 와이어들을 기판에 납땜하고, 기부 내측으로 밀어 넣었다. 이어서, 나사로 기부를 열 안내체에 로킹하였다.

Claims (29)

  1. 통합된 광학 안내체(optical guide) 및 열 안내체(thermal guide)를 구비한 조명 장치로서,
    광원;
    광원으로부터 광을 수광하여 분배하기 위해 광원과 연통하고, 바닥 에지(edge) 및 상단 에지를 가지며, 적어도 일부분이 바닥 에지와 상단 에지 사이에서 테이퍼 형성된 광학 안내체; 및
    조명 장치를 냉각시키기 위해 광원으로부터의 열 전도를 제공하도록 광학 안내체와 통합되는 열 안내체를 포함하는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서, 광원은 발광 다이오드, 및 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode) 중 하나 이상을 포함하는 조명 장치.
  3. 제1항에 있어서, 광학 안내체는 광 추출 특징부를 포함하는 조명 장치.
  4. 제1항에 있어서, 광원에 전력을 제공하기 위한 회로를 추가로 포함하는 조명 장치.
  5. 제1항에 있어서, 광학 안내체는 이중 만곡형 형상(doubly curved shape)을 갖는 조명 장치.
  6. 제1항에 있어서, 열 안내체는 외부 핀(fin)과 연결되는 중앙 코어(core)를 갖는 조명 장치.
  7. 제6항에 있어서, 핀은 만곡형이고 광학 안내체의 형상에 일치하는 조명 장치.
  8. 제1항에 있어서, 광학 안내체는 공기 통로를 갖는 조명 장치.
  9. 제1항에 있어서, 광원을 수용하는 조명 링(light ring)을 추가로 포함하고, 조명 링은 복수의 개구를 갖는 조명 장치.
  10. 제1항에 있어서, 광학 안내체는 상부 부분 및 하부 부분을 포함하고, 상부 부분은 하부 부분으로부터 분리 가능하며, 상부 부분은 테이퍼 형성되고, 하부 부분은 테이퍼 형성되지 않은 조명 장치.
  11. 제1항에 있어서, 광학 안내체는 상부 부분 및 하부 부분을 포함하고, 상부 부분은 하부 부분으로부터 분리 가능하며, 상부 부분은 테이퍼 형성되고, 하부 부분은 테이퍼 형성된 조명 장치.
  12. 제1항에 있어서, 광학 안내체는 좌측 부분 및 우측 부분을 포함하고, 좌측 부분은 우측 부분으로부터 분리 가능하며, 좌측 부분 및 우측 부분 둘 모두는 바닥 에지로부터 상단 에지까지 테이퍼 형성된 조명 장치.
  13. 제1항에 있어서, 광학 안내체의 바닥 에지와 광원 사이에 공기 간극을 추가로 포함하는 조명 장치.
  14. 제1항에 있어서, 광학 안내체의 상단 에지 상에 위치되는 반사 필름을 추가로 포함하는 조명 장치.
  15. 제1항에 있어서, 열 안내체는 반사 표면을 갖는 조명 장치.
  16. 제1항에 있어서, 열 안내체의 외부 표면에 적용되는 코팅을 추가로 포함하고, 코팅은 가시광에 반사성이고 적외선에 방사성인 조명 장치.
  17. 통합된 광학 안내체 및 열 안내체를 구비한 조명 장치로서,
    광원;
    광원으로부터 광을 수광하여 분배하기 위해 광원에 결합되는 광학 안내체; 및
    조명 장치를 냉각시키기 위해 광원으로부터의 열 전도를 제공하는, 광학 안내체와 통합된 열 안내체를 포함하고,
    열 안내체는 내부 핀과 연결되는 외부 쉘(shell)을 갖는 조명 장치.
  18. 제17항에 있어서, 광원은 발광 다이오드, 및 유기 발광 다이오드 중 하나 이상을 포함하는 조명 장치.
  19. 제17항에 있어서, 광원에 전력을 제공하기 위한 회로를 추가로 포함하는 조명 장치.
  20. 제17항에 있어서, 외부 쉘의 외부 표면 상에서 반사 코팅을 추가로 포함하는 조명 장치.
  21. 제17항에 있어서, 열 안내체는 원통형 형상을 갖는 조명 장치.
  22. 제17항에 있어서, 광학 안내체는 광학 안내체의 상단 에지에 의해 형성되는 공기 통로를 갖는 조명 장치.
  23. 제22항에 있어서, 광학 안내체의 상단 에지 상에 위치되는 반사 필름을 추가로 포함하는 조명 장치.
  24. 제17항에 있어서, 부분 웨지(wedge) 형상의 홈(recess)을 갖고 광원을 수용하는 조명 링을 추가로 포함하고, 광학 안내체의 바닥 부분은 웨지 형상의 홈과 일치하는 형상을 갖는 조명 장치.
  25. 제24항에 있어서, 조명 링을 수용하는 기부 링을 추가로 포함하고, 기부 링은 복수의 개구를 갖는 조명 장치.
  26. 제17항에 있어서, 쉘의 외부 표면에 적용되는 코팅을 추가로 포함하고, 코팅은 가시광에 반사성이고 적외선에 방사성인 조명 장치.
  27. 제17항에 있어서, 광학 안내체의 적어도 일부분은 테이퍼 형성된 조명 장치.
  28. 제17항에 있어서, 열 안내체와 광학 안내체 사이에서 반사 층을 추가로 포함하는 조명 장치.
  29. 제17항에 있어서, 광학 안내체는 광 추출 특징부를 포함하는 조명 장치.
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