KR20140025508A - Ｔｉｒ 렌즈를 사용한 로우 프로파일 램프 - Google Patents

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KR20140025508A
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루카스 어티가
세바스티엔 매그난
이든 더벅
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지이 라이팅 솔루션스, 엘엘씨
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Abstract

로우 프로파일 애플리케이션에서 사용하기에 적합한 램프가 제공된다. 램프는 광원 및 렌즈를 포함한다. 렌즈는 제 2 표면에 대향하는 제 1 표면을 포함하며, 제 2 표면은 주입 표면을 포함하고 제 1 표면은 주입 표면을 향하여 수렴하는 다중 패시트된 광 요소를 포함한다. 광원은 주입 표면을 통해 광을 렌즈에 주입하고, 광은 렌즈의 주변부를 향하여 제 1 표면 및 제 2 표면에서 내부 전반사되면서 제 1 표면을 통해 굴절한다.

Description

ＴＩＲ 렌즈를 사용한 로우 프로파일 램프{LOW PROFILE LAMP USING TIR LENS}
예시적인 실시예들은 전반적으로 조명에 관한 것이다. 이들은 로우 프로파일 램프와 관계된(in conjunction with) 특정 애플리케이션을 찾아내고, 특히 이에 관해(with particular reference thereto) 설명될 것이다.
그러나, 예시적인 실시예들은 또한 다른 유사 애플리케이션으로도 수정가능하다는 것이 이해될 것이다.
램프는 일반적으로 시간이 지남에 따라 및/또는 온도에 따라 저하될 수 있는 하나 이상의 광원을 포함한다. 그러나, 램프는 그러한 저하를 보상하고/하거나 이에 대한 통지를 제공하는 능력이 종종 부족하다. 그 결과, 램프는 사양에 따라 동작하지 않을 수 있고/있거나 고장 전에 램프를 교체하기에 충분한 통지를 램프 작업자에게 제공하지 못할 수 있다.
또한, 램프는 일반적으로 하나 이상의 광원으로부터의 광이 방출되는 발광면을 포함한다. 전형적으로, 광은 발광면으로부터 균일하게 방출되는 것이 선호된다. 그러나, 램프의 발광면은 종종 광원보다 더 크다. 이와 같이, 광원으로부터 발광된 광의 균일한 분배는 달성되기 어려울 수 있다.
하나의 옵션은 반사굴절 광학 시스템(a catadioptric optical system)의 사용을 포함한다. 반사굴절 광학 시스템은, 보통 렌즈(곡광학(dioptrics)) 및 둥근 미러(반사광학(catoprics))를 통해, 굴절 및 반사를 사용하여 광을 집속한다. 그러나, 반사굴절 광학 시스템 사용의 하나의 문제점은 반사굴절 광학 시스템이 전반적으로 꽤 두껍다는 것이다. 따라서, 로우 프로파일 램프가 요구되는 경우에, 이는 반사굴절 광학 시스템을 사용하는 것을 종종 어렵게 만든다.
다른 옵션은 램프의 발광면을 따라 펼쳐지는 광원의 매트릭스를 사용하는 것을 포함한다. 그러한 옵션은 광원으로부터의 광을 램프의 발광면에 걸쳐 분배시키는 광학 시스템에 의존하지 않는다. 이는 오히려 광원의 순수 양(sheer quantity)에 의존한다. 그러나, 매트릭스 사용의 하나의 문제점은, 광원의 양의 증가가 불필요한 비용, 비효율성 및 램프의 복잡성을 더한다는 것이다.
본 개시물은 이러한 그리고 다른 문제들을 해결하기 위한 새로운 그리고 개선된 시스템 및/또는 방법을 고려한다.
본 개시물의 다양한 세부사항은 기본 이해를 제공하도록 이하에 요약된다. 이 요약은 본 개시물의 광범위한 개요는 아니며 본 개시물의 특정 요소들을 식별하거나, 이들의 범주를 상세히 기술하고자 하는 것이 아니다. 오히려, 이 요약의 주요 목적은 이하에 표현되는 더 상세한 설명 전에 간략화된 형태로 본 개시물의 특정 개념을 표현하는 것이다.
본 개시물의 일 양태에 따라, 램프가 제공된다. 램프는 광원 및 렌즈를 포함한다. 렌즈는, 제 2 표면에 대향하는 제 1 표면을 포함하는 렌즈를 포함하며, 제 2 표면은 주입 표면(an injection surface)을 포함하고 제 1 표면은 주입 표면으로 수렴하는 다중-패시트된 광 요소(a multi-faceted optical element)를 포함한다. 광원은 주입 표면을 통해 렌즈에 광을 주입한다. 이 광은, 제 1 표면 및 제 2 표면에서 렌즈의 주변부를 향하여 내부 전반사되면서 제 1 표면을 통해 굴절한다.
본 개시물의 다른 양태에 따라, 램프가 제공된다. 이 램프는 광원, 광 센서, 및 전력 공급기를 포함한다. 전력 공급기는 광 센서로부터 측정된 광 출력에 기초하여 광원의 광 출력을 제어한다. 램프는 렌즈를 더 포함하며, 이 렌즈는 발광면(a light emitting face)을 포함한다. 이 렌즈는 광원으로부터 방출된 광을 수신하고, 내부 전반사 및 굴절을 사용하여 수신된 광을 발광면에 걸쳐 균일하게 분배하도록 구성된다. 광 센서는 렌즈의 발광면 상에 배치된다.
본 개시물의 또 다른 양태에 따라, 렌즈가 제공된다. 렌즈는 제 2 표면에 대향하는 제 1 표면을 포함하며, 여기서 표면들은 도파관 채널을 정의한다. 제 1 표면 및/또는 제 2 표면에 향하는 빛은 렌즈의 주변부로 내부 전반사된다. 렌즈는 또한 광원으로부터 광을 수신하는 주입 표면 및 주입 표면에 대향하는 다중 패시트된 광 요소(a multi-faceted optical element)를 포함한다. 다중 패시트된 광 요소는 주입 표면을 향하여 수렴되고, 주입 표면에 의해 수신된 광은 다중 패시트된 광 요소에서 렌즈의 주변부로 내부 전반사 된다.
다음의 설명 및 도면은 본 개시물의 특정 예시적인 구현예들을 개시하며, 이는 본 개시물의 다양한 원리가 실행될 수 있는 많은 예시적인 방법을 나타낸다. 그러나. 예증의 예시들은 본 개시물의 많은 가능한 실시예들을 망라하지는 않는다. 본 개시물의 다른 목적, 이점 및 발명적 특징은 도면와 함께 고려될 때 본 개시물에 관한 다음 상세한 설명에 개시될 것이다.
도 1은 본 개시물의 양태들에 따른 램프의 블록도이다.
도 2는 본 개시물의 양태들에 따른 램프의 평면도이다.
도 3은 도 2의 램프의 단면도이다.
도 4는 본 개시물의 양태들에 따른 회전형 렌즈의 평면도이다.
도 5는 도 4의 렌즈의 단면도이다.
도 6은 본 개시물의 양태들에 따른 돌출형 렌즈이다.
하나 이상의 실시예 또는 구현예가 이하에서 도면과 함께 설명되며, 여기서 유사 참조 번호는 본 명세서 전체에 걸쳐 유사 요소를 지칭하는데 사용되며, 다양한 특징들이 반드시 축적에 따라 도시되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 본 개시물의 양태들에 따른 램프(100)의 블록도가 제공된다. 램프(100)는, 예를 들어, 신호등, 특정 시계의 백라이트로 이용된 램프 등일 수 있다. 램프(100)는 광원(102), 렌즈(104), 하나 이상의 센서(106), 전력 공급기(108), 메모리(110), 통신 유닛(112), 제어기(114) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
광원(102)은 램프(100)를 위한 광을 적절히 생성한다. 광원(102)은 가이드된 광(guided light)(예를 들어, 광 파이버 또는 다른 타입의 광 가이드로부터 가이드된 광), 전계 발광 소스(electroluminescent source)(LEOs, 유기 LEOs, 폴리머 LEOS 등), 기체 방전 소스(gas discharge source)(형광, 플라즈마 등), 고강도 방전 소스, 레이저, 비선형 광원과 같은 직류 전력 발광소자(direct electric-powered light emitters)(단일 또는 클러스터) 등과 같은 하나 이상의 유형을 포함할 수 있다. 광원(102)은 CCT(control color temperature), CRI(color rendering index) 및 광의 다른 유사 특성을 제어하도록 선택될 수 있다.
렌즈(104)는 광원(102)으로부터의 광을 램프(100)의 발광면에 걸쳐 균일하게 적절히 분배한다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 이는 부분적으로 굴절(refraction)하고 부분적으로 내부 전반사(total internal reflection)하는 포지티브 렌즈(a positive lens)를 사용하여 달성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 렌즈(100)는 발광면의 적어도 반을 차지할 수 있고/있거나 광원(102)은 렌즈(104)로부터 렌즈(102)의 초점 거리 또는 반지름 미만으로 이격되어 위치될 수 있다. 또한, 특정 실시예들에서, 렌즈는 균일하게 증가하도록, 광색(lit appearance)을 개선하도록 및/또는 글레어(glare)를 감소시키도록 처리될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 다른 광학 컴포넌트, 가령 확산 필름(diffusing film)이 유사한 영향을 달성하는데 사용될 수 있다.
센서(106)는 램프(100)의 하나 이상의 동작 조건(operating conditions)을 적절히 측정한다. 동작 조건은 입력 전압, 동작 온도, 광원(102)에 대한 출력 전류 및/또는 전압, 광원(102)의 광 출력 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 센서(106)는 고체 상태 광 검출기(a solid-state photo-detector)와 같은 광전 변환기(photo-electric transducer)를 포함할 수 있다. 그러한 실시예들에서, 광전 변환기는 렌즈(104)의 임의의 표면에 접속될 수 있다. 그러나, 렌즈(104)의 광 성능에 영향을 덜 미치는 표면, 전형적으로 외부 표면이 적합하다. 특정 실시예들에서, 추가적으로 또는 대안적으로 센서(106)는 서미스터(thermistor)를 포함할 수 있다.
전력 공급기(108)는 외부 전력 소스(미도시)로부터 전력을 적절히 수신하고 이 전력을 램프(100)의 구성 컴포넌트에 분배한다. 수신된 전력의 입력 전압은 교류 전류(AC) 전압 또는 직류 전류(DC) 전압일 수 있다. 특정 실시예들에서, 전력 공급기(108)는 제어기(114) 및/또는 외부 디바이스(미도시)로부터 커맨드를 수신할 수 있고, 전력 분배를 제어한다. 예를 들어, 전력 공급기(108)는 제어기(114)로부터 광원(102)에 제공할 출력 전류 및/또는 전압에 관해 전력 공급기(108)에 지시하는 커맨드를 수신할 수 있다. 다른 실시예들에서, 전력 공급기(108)는 센서(106), 예컨대 광전 변환기로부터 신호를 수신할 수 있고, 일정한 광 출력을 유지하도록 광원(102)의 출력 전류 및/또는 전압을 조정할 수 있다.
전력 공급기(108)는 램프(100)로의 전력 분배를 위한 하나 이상의 하드웨어 컴포넌트를 적절히 포함한다. 예를 들어, 전력 공급기(108)는 정류기, 서지 보호 회로(surge protection circuit), 전자기 간섭 회로(electromagnetic interference circuit), 스위칭 전력 공급기, 충돌 모니터, 퓨즈, 퓨즈 블로우아웃(fuse blowout: FBO) 회로, 역률 개선 전력 공급기(a power factor correcting power supply) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 그러나, 소프트웨어 컴포넌트와 같은 다른 컴포넌트가 동일하게 처리할 수 있다.
메모리(110)는 상태기반 방식(a stateful manner)으로 하나 이상의 동작 조건과 관련된 로그 데이터를 적절히 저장한다. 예를 들어, 메모리(110)는 신호등(100)의 동작 시간을 저장할 수 있다. 메모리(110)는 자기 디스크 또는 다른 자기 저장 매체, 광학 디스크 또는 다른 광학 저장 매체, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 읽기 전용 메모리(ROM), 또는 다른 전자 메모리 디바이스 또는 칩 또는 칩에 동작가능하게 상호접속된 세트 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
통신 유닛(112)은 제어기(114)에 다른 램프 및/또는 램프(100) 외부의 컴포넌트와 통신할 수 있도록 하는 인터페이스를 적절히 제공한다. 예를 들어, 통신 유닛(112)은 램프(100)로 하여금 외부 제어기(미도시)로부터 커맨드를 수신하도록 할 수 있다. 통신 유닛(112)은, 예를 들어, 근거리 통신망, 광대역 통신망, 인터넷 등과 같은 통신 네트워크, 및/또는 12C, USB(universal serial bus), 시리얼 등과 같은 데이터 버스를 통해, 램프(100) 외부의 컴포넌트 및/또는 다른 램프와 통신할 수 있다.
제어기(114)는 램프(100)의 동작 조건을 적절히 모니터링한다. 모니터링은, 센서(106)와 같이, 램프(100)를 포함하는 하나 이상의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트로부터 램프(100)의 하나 이상의 동작 조건에 대한 데이터를 수신하는 것을 포함할 수 있다. 수신된 데이터는 동작 조건의 현재 값 및/또는 동작 조건의 현재 값을 계산하는데 필요한 데이터를 포함할 수 있다. 모니터링은 또한 수신된 데이터로부터 하나 이상의 동작 조건에 대한 값을 계산하는 것 및/또는 수신된 데이터에 기초하여 동작 조건이 허용 한계(acceptable limit) 내에 있는지를 판단하는 것을 포함할 수 있다. 판단에 대하여, 동작 조건(계산되었든지 아니면 직접 측정되었든지)에 대한 값은 임계값 및/또는 동작 조건에 대한 예상 값과 비교될 수 있다. 동작 조건이 허용 한계 밖에 있는 경우 고장이 검출된다.
특정 실시예들에서, 램프(100)의 동작 조건을 모니터링하는 동안 저하 인수(degradation factors)를 확인하기 위해, 제어기(114)는 광원(102)에 제공할 출력 전류 및/또는 전압에 관하여 전원 공급기(108)에 지시할 수 있다. 저하 인수는 광원(102)의 광 출력을 감소시키고 광원(102)의 동작 시간, 램프(100)의 동작 온도 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어기(114)는 광전 변환기와 같은, 센서(106) 중 하나에 의해 판단된 바와 같은, 광원(102)의 광 출력에 기초하여 전력 공급기 출력 전류 및/또는 전압을 조정할 수 있다. 대안적으로, 제어기(114)는 계산된 출력 전류 및/또는 전압에 기초하여 전력 공급기 출력 전류 및/또는 전압을 조정할 수 있다.
계산된 전력 공급기 출력
Figure pct00001
은 다음과 같이 정의될 수 있고:
Figure pct00002
여기서, Inom은 광원(102)에 대한 정상 출력 전류이고, f r H는 램프(100) 내부 온도를 조정하는 보정 계수(correction factor)이고, f oe 는 광원(102)의 수명을 조정하는 보정 계수이다. 보정 계수는, 보정 계수가 동작 조건의 현재 값에 의해 인덱싱되는 하나 이상의 룩업 테이블의 사용을 통해 결정될 수 있다. 계산된 출력 전압(vout)은 유사하게 계산될 수 있다.
특정 실시예들에서, 제어기(114)는 램프(100)의 동작 조건을 모니터링하는 동안 램프(100)의 동작 조건을 로깅할 수 있다. 램프(100)의 동작 조건을 로깅하는 프로세스는 메모리(110)에 하나 이상의 동작 조건의 값(계산된 것이든, 다른 것이든)을 라이팅(writing)하는 것(단계)을 포함할 수 있다. 동작 조건의 값은 이전에 라이팅된 로그 데이터를 오버라이팅할 수 있고/있거나 시간이 흐름에 따라 인덱싱된 로그 엔트리(a log entry)로서 라이팅될 수 있다. 로깅(logging)은, 하나 이상의 동작 조건이 허용 한계 밖에 있는 것으로 판단되는 경우(즉, 결함이 검출됨)에 수행될 수 있다. 그러나, 로깅을 위한 다른 트리거가 동일하게 처리가능하다. 예를 들어, 로깅은, 예컨대, 램프(100)의 타이머에 의해 결정된 바와 같이 주기적인 간격으로 수행될 수 있다. 다른 예시로서, 로깅은 램프(100)가 OFF 상태가 되기 바로 전에 수행될 수 있다.
특정 실시예들에서, 제어기(114)는, 램프(100)의 동작 조건을 모니터링하는 동안, 결함이 검출되는 경우에 표시(indication)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 램프(100)의 동작 온도 및/또는 동작 시간이 특정 임계값을 초과하는 경우, 제어기(114)는 표시를 생성할 수 있다. 표시는 표시 신호를 생성하는 것을 포함할 수 있다. 표시 신호는 램프(100)의 로컬 컴포넌트 및/또는 이의 외부 컴포넌트에 제공될 수 있다. 또한, 표시 신호는 오디오 및/또는 시각 경고를 생성하는 것, 하나 이상의 광원을 플래싱하는 것, 결함 광원을 인에이블링 하는 것 등 중 하나 이상을 위해 사용될 수 있다.
제어기(114)는 디지털/전자 프로세서, 예컨대, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 그래픽 프로세싱 유닛(GPU) 등을 포함할 수 있다. 그러한 실시예들에서, 제어기(114)는 메모리 상에 저장된 명령어를 적절히 실행한다. 특정 실시예들에서, 메모리는 램프(100)의 메모리(110)일 수 있다. 다른 실시예들에서, 메모리는 제어기(114)로 국한될 수 있고, ROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등 중 하나일 수 있다. 제어기(114)는 12C, USB, RS-232, RS-485, 1 Wire, SPI, WiFi 등과 같은, 디지털 통신 프로토콜을 통해 램프(100)의 메모리(110)와 통신할 수 있다. 그러나, 아날로그 통신 프로토콜도 동일하게 처리할 수 있다. 통신 프로토콜은 하나 이상의 데이터 버스, 통신 네트워크 등 중 하나 이상을 통해 수행될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 개시물의 양태들에 따른 램프(200)가 제공된다. 도 2는 램프(200)의 평면도이며 도 3은 라인(202)에 따른 램프(200)의 단면도를 제공한다. 램프(200)는 도 1의 램프(100)에 관한 더 구체적인 실시예이다. 따라서, 지금까지의 논의는 이어지는 논의를 동일하게 처리할 수 있으며, 달리 언급되지 않는다면, 이어서 설명될 컴포넌트들은 지금까지 논의된 유사한 컴포넌트와 유사한 것으로서 이해될 것이다. 램프(200)는 하우징(204), 메모리(206), 광원(208), 발광면(210), 렌즈(미도시), 하나 이상의 센서(212), 전력 공급기(214), 통신 유닛(216), 제어기(218), 회로 기판(220) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
하우징(204)은 램프(200)의 몸체를 적절히 정의한다. 하우징(204)은 장착 구조(a mounting structure) 및/또는 램프(200)의 컴포넌트를 위한 보호를 제공할 수 있다. 또한, 하우징(204)은 고분자 재료, 금속 재료 등 중 하나 이상으로 형성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 하우징(204)은 램프(200)의 컴포넌트로부터 이격되어 열을 끌어오는 히트 싱크로서의 역할을 할 수 있다.
메모리(206)는 상태기반 방식으로 하나 이상의 동작 조건과 연관된 로그 데이터를 적절히 저장한다. 예를 들어, 메모리(206)는 신호등(200)의 동작 시간을 저장할 수 있다. 메모리(206)는 자기 디스크 또는 다른 자기 저장 매체, 광학 디스크 또는 다른 광학 저장 매체, 랜덤 액세스 메모리(RMA), 읽기 전용 메모리(ROM), 또는 다른 전자 메모리 디바이스 또는 칩 또는 동작가능하게 상호접속된 칩의 세트 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
광원(208)은 램프(200)를 위한 광을 적절히 생성한다. 광원(208)은 광 파이버나 다른 타입의 광 가이드로부터 가이드된 광과 같은 가이드된 광, 전계 발광 소스(electroluminescence source)(LEOs, 유기 LEOs, 폴리머 LEOS 등), 기체 방전 소스(gas discharge source)(형광, 플라즈마 등), 고강도 방전 소스, 레이저, 비선형 광원 등과 같은 직류 전력 발광소자(direct electric-powered light emitters)(단일 또는 클러스터) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 광원(208)은 CCT(control color temperature), CRI(color rendering index) 및 광의 다른 유사 특성을 제어하도록 선택될 수 있다.
발광면(210)은 광원(208)으로부터의 광이 방출되는 램프(200)의 부분에 적절히 대응한다. 다시 말해, 발광면(210)은 광원(208)으로부터의 광이 램프(200)의 외부 환경에 이르기 위해 통과하는 경계로 보일 수 있다. 특정 실시예들에서, 발광면(210) 및 렌즈의 발광면은 하나일 수 있고 같을 수 있다.
렌즈는 램프(200)의 광원(208)으로부터의 광을 발광면(210)에 걸쳐 적절히 균일하게 분배한다. 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 이는 부분적으로 굴절하고 부분적으로 내부 전반사하는 포지티브 렌즈를 사용하여 달성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 렌즈는 발광면(210)의 적어도 반을 차지할 수 있고/있거나 광원(208)은 렌즈로부터 렌즈의 반지름 미만으로 이격되게 위치될 수 있다. 또한, 특정 실시예들에서, 렌즈는 균일성 증가, 광색(lit appearance) 개선 및 글레어(glare) 감소 중 적어도 하나를 위해 처리될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 다른 광 컴포넌트, 예컨대, 확산 필름이 유사한 영향을 달성하기 위해 사용될 수 있다.
센서(212)는 램프(200)의 하나 이상의 동작 조건을 적절히 측정한다. 동작 조건은 입력 전압, 동작 온도, 광원(208)의 출력 전류, 광원(208)의 광 출력 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 센서(212)는, 예를 들어, 고체 상태 광 검출기와 같은 하나 이상의 광전 변환기(미도시), 서미스터와 같은 열전 변환기(미도시) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 광전 변환기는 렌즈의 발광면 상에 배치된다.
전력 공급기(214)는 외부 전력원(미도시)으로부터 전력을 적절히 수신하고 이 전력을 램프(200)의 구성 컴포넌트에 분배한다. 특정 실시예들에서, 전력원(214)은 제어기(216) 및/또는 전력의 분배를 제어하는 외부 디바이스(미도시)로부터 커맨드를 수신할 수 있다. 예를 들어, 전력 공급기(214)는 제어기(216)로부터 광원(208)에 공급할 출력 전류에 관해 전력 공급기(214)에 지시하는 커맨드를 수신할 수 있다.
통신 유닛(216)은 제어기(218)에 다른 램프 및/또는 램프(200)의 외부 컴포넌트와 통신하는 인터페이스를 적절히 제공한다. 통신 유닛(216)은 예를 들어, 근거리 통신망, 광대역 통신망, 인터넷 등과 같은 통신 네트워크, 및/또는 12C, USB(universal serial bus), 시리얼 등과 같은 데이터 버스를 통해, 램프(200) 외부의 컴포넌트 및/또는 다른 램프와 통신할 수 있다.
제어기(218)는 램프(200)의 동작 조건을 적절히 모니터링한다. 특정 실시예들에서, 제어기(218)는, 램프(200)의 동작 조건을 모니터링하는 동안, 저하 인수(degradation factors)를 고려하기 위해, 광원(208)에 제공할 출력 전류에 대하여 전력 공급기(214)에 지시할 수 있다. 저하 인수는 광원(208)의 광 출력을 감소시키고 광원(208)의 동작 시간, 램프(200)의 동작 온도 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 다른 실시예들에서, 제어기(218)는 램프(200)의 동작 조건을 모니터링하는 동안 동작 조건, 가령 램프(200)의 동작 시간을 메모리(206)에 로깅할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 다른 실시예들에서, 제어기(218)는, 램프(200)의 동작 조건을 모니터링하는 동안 결함이 검출되는 경우에 표시를 생성할 수 있다. 이 표시는, 오디오 및/또는 시각 통지를 생성하는데 사용될 수 있는, 표시 신호를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
회로 기판(220)은 제어기(218), 통신 유닛(216), 전력 공급기(214), 광원(208), 메모리(206), 하나 이상의 센서(212) 등을 위한 장착 위치(a mounting point)를 적절히 제공한다. 또한, 회로 기판(220)은 컴포넌트들과 전기적으로 적절히 상호접속한다. 특정 실시예들에서, 회로 기판(220)은 그 위에 장착된 컴포넌트를 위한 히트 싱크로서의 역할을 할 수 있고/있거나 금속 코어 인쇄 회로 기판(a metal core printed circuit board)일 수 있다. 회로 기판(220)은, 예를 들어, 메커니컬 파스너(mechanical fasteners), 글루, 테이프, 에폭시 등에 의해 램프(200)의 하우징(204)에 장착될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 개시물의 양태들에 따른 회전형 렌즈(a revolved lens)(400)가 제공된다. 도 4는 렌즈(400)의 평면도를 제공하고, 도 5는 라인(402)에 따른 렌즈(400)의 단면도를 제공한다. 렌즈(400)는 도 1의 램프(100) 및/또는 도 2 및 3의 램프(200)와 같은, 램프 내에서 적절히 이용된다.
렌즈(400)는 제 1 표면(404), 제 2 표면(406), 도파관 채널(408), 다중 패시트된 광 요소(410), 주입 표면(412) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 렌즈(400)가 도 5에 있는 바와 같이, 제 1 표면(404)은 렌즈(400)의 상부면으로 보여질 수 있고, 제 2 표면(406)은 렌즈(400)의 하부면으로 보여질 수 있다. 또한, 제 1 표면(404) 및 제 2 표면(406)이 이어질 필요는 없다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 제 1 표면(404)은 다중 패시트된 광 요소(410)를 포함하고 제 2 표면은 주입 표면(412)을 포함한다.
제 1 표면(404) 및 제 2 표면(406)은 도파관 채널(408)을 정의하도록 적절히 상호작용하며, 이는 내부 전반사를 이용하여 렌즈(400)의 주변부(414)에 광을 분배할 수 있다. 광은 도파관 채널(408)을 통해 렌즈(400)의 주변부(414)로 이동할 때 제 1 표면(404)을 통해 적절히 굴절한다. 특정 실시예들에서, 광은 제 1 표면(404) 및/또는 제 2 표면(406)에 대한 내부 전반사를 위해 임계각보다 더 큰 라인을 따라 이동할 수 있다. 또한, 특정 실시예들에서, 제 1 표면 및 제 2 표면의 외부 에지는 일치할 수 있다.
제 1 표면(404) 쪽으로 향하는 광은 제 1 표면(404)에서 제 2 표면(406)을 향하여 적절히 반사된다. 반사는 내부 전반사 및 단순한 반사 모두를 적절히 이용한다. 또한, 제 1 표면(404) 쪽으로 향하는 광은 제 1 표면(404)을 통해 적절히 부분적으로 굴절한다. 이러한 관점에서, 제 1 표면(404)은 렌즈(400)의 발광면을 정의한다는 것을 유념해야 한다. 특정 실시예들에서, 제 1 표면(404)은 균일성이 증가하도록 확산 처리를 포함할 수 있다.
제 2 표면(406) 쪽으로 향하는 광은 제 2 표면(406)에서 제 1 표면(404)을 향하여 적절히 반사된다. 반사는 내부 전반사 및 단순한 반사 모두를 적절히 이용한다. 반사를 가능하게 하기 위해, 제 2 표면(406)은 제 1 패시트(416)와 같은 복수의 수렴 패시트(converging facets)를 적절히 포함한다. 적절하게, 수렴 패시트는 다중 패시트된 광 요소(410)와 함께, 광원의 위치의 초점과는 상이한 초점(417)을 시뮬레이트하도록 구성된다. 수렴 패시트는 복수의 광학 면(예컨대, 광학 면(418)) 및 복수의 비광학 면(예컨대, 비광학 면(420))을 포함할 수 있다. 비광학 면과는 대조적으로, 광학 면은 전형적으로 내부 전반사를 통해, 광학 면에 향하는 광을 제 1 표면(404)에 다시 보낼 수 있다.
다중 패시트된 광 요소(410)는 이에 향하는 광을 적절히 반사하고 굴절시킨다. 반사는 내부 전반사 및/또는 단순 반사를 포함한다. 예를 들어, 다중 패시트된 광 요소(410)는 이에 향하는 광의 일부를 제 2 표면(406) 및/또는 제 1 표면(404)으로 내부 전반사하고 이에 향하는 나머지 광을 렌즈(400)로부터 이격되게 굴절할 수 있다. 이렇게 하기 위해, 다중 패시트된 광 요소(410)는 복수의 광학 면(예컨대, 광학 면(424)) 및 복수의 비광학 면(예컨대, 비광학 면(422))으로부터 형성된 복수의 커스프(cusps)를 적절히 포함한다. 다중 패시트된 광 요소(410)에 향하는 광은 전형적으로 비광학면을 통해 굴절하고, 전형적으로 내부 전반사를 사용하여 광학면에서 제 2 표면(406)을 향하여 반사된다.
다중 패시트된 광 요소(410)는 제 2 표면(406)을 향하여 수렴될 수 있고/있거나 프레스넬 방법(a Fresnel way)으로 구성될 수 있다. 다중 패시트된 광 요소(410)는, 렌즈(400)의 중심에 위치될 수 있고/있거나 렌즈(400)와 함께 사용된 광원의 중앙에 맞추어 정렬될 수 있으나 반드시 그래야 하는 것은 아니다. 후자의 다른 방법으로, 다중 패시트된 광 요소(410)의 수렴점(426)은 광원의 중앙에 맞추어 정렬될 수 있다. 적절하게, 패시트는 광원의 위치와 상이한 초점(417)을 시뮬레이트하도록 구성된다.
주입 표면(412)은 렌즈(400)와 함께 사용된 광원에 의해 방출된 광을 위해 렌즈(400)의 수신 영역으로서 역할한다. 주입 표면(412)은 시뮬레이트된 초점(417)에 대해 렌즈(400)의 시뮬레이트된 초점 거리의 25% 이내에 위치된 광원(428)에 의해 방출된 광을 수신할 수 있다. 또한, 주입 표면(412)은 구형 표면을 포함할 수 있으며, 여기서 광원은 이의 중앙에 위치된다. 특정 실시예들에서, 주입 표면(412)은 어떤 광 전력(optical power)도 포함하지 않을 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 개시물의 양태들에 따른 돌출형 렌즈(an extruded lens)(600)의 투시도가 제공된다. 렌즈(600)는 도 1의 램프(100)와 같은, 램프 내에서 적절히 사용된다. 도 4 및 도 5의 렌즈(400)와 같이, 렌즈(600)는 광원으로부터의 광을 발광면에 걸쳐 균일하게 분배하도록 내부 전반사 및 굴절의 조합을 사용한다. 또한, 돌출형 렌즈(600)의 단면도는 도 5의 렌즈(400)의 단면도와 같으며, 이로써 렌즈(600)는 도 4 및 도 5의 렌즈(400)에 관하여 설명된 바와 같이 동작한다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 도 4 및 도 5의 렌즈(400)에 관한 논의를 반복하는 대신에, 위의 도 4 및 도 5의 렌즈(400)에 관한 논의에 주목하자.
본 개시물은 바람직한 실시예들을 참조하여 기술되었다. 명백하게, 앞서 상세한 설명을 읽고 이해한 다른 이들에게 수정 및 대안이 발생할 것이다. 바람직한 실시예들은, 첨부된 특허청구범위 및 이의 균등물의 범주 내에 있는 한, 그러한 모든 수정 및 대안을 포함하는 것으로 이해되고자 한다.

Claims (20)

  1. 램프로서,
    광원과,
    제 2 표면에 대향하는 제 1 표면을 포함하는 렌즈 ― 상기 제 2 표면은 주입 표면(an injection surface)을 포함하고 상기 제 1 표면은 상기 주입 표면으로 수렴하는 다중-패시트된 광 요소(a multi-faceted optical element)를 포함함 ― 를 포함하되,
    상기 광원은 상기 주입 표면을 통해 상기 렌즈에 광을 주입하고,
    상기 주입된 광은, 상기 렌즈의 주변부를 향하여 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면에서 내부 전반사 되면서 상기 제 1 표면을 통해 굴절하는
    램프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 표면은 확산 처리(a diffusing treatment)를 포함하는
    램프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면은 상기 렌즈의 주변부에서 일치하는
    램프.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 표면은 상기 렌즈의 주변부를 향하여 광의 내부 전반사(total internal reflection)를 가능하게 하는 복수의 수렴 패시트(a plurality of converging facets)를 포함하는
    램프.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수렴 패시트는 상기 광원보다 상기 렌즈로부터 더 멀리 있는 초점(a focal point)을 시뮬레이트하는
    램프.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 패시트된 광 요소는 상기 광원의 중심에 맞춰 정렬되는
    램프.
  7. 제 1 항에 있어서,
    발광면을 더 포함하되,
    상기 렌즈는 상기 발광면의 대부분을 차지하는
    램프.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 렌즈의 시뮬레이트된 초점 거리보다 더 작은 거리에 위치되는
    램프.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈는 압출(extrusion) 및/또는 회전(revolving)에 의해 생성되는
    램프.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 주입된 광은 상기 제 1 표면 및/또는 상기 제 2 표면에 대한 내부 전반사를 위한 임계각보다 더 큰 라인을 따라 상기 렌즈의 주변부로 이동하는
    램프.
  11. 램프로서,
    광원 및 광 센서와,
    상기 광 센서로부터 측정된 광 출력에 기초하여 상기 광원의 광 출력을 제어하는 전력 공급기와,
    발광면을 포함하는 렌즈를 포함하되,
    상기 렌즈는 상기 광원으로부터 방출된 광을 수신하고, 내부 전반사 및 굴절을 사용하여 상기 수신된 광을 상기 발광면에 걸쳐 균일하게 분배하고, 상기 광 센서는 상기 렌즈의 상기 발광면 상에 배치되는
    램프.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 센서는 광전 변환기(a photo-electric transducer)인
    램프.

  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 센서를 사용하여 상기 광원의 광 출력을 모니터링하고 상기 광 센서를 사용하여 상기 광원의 광 출력의 저하를 정정(correcting)하는 제어기를 더 포함하는
    램프.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 광원에 제공할 출력 전류에 관해 상기 전력 공급기에 지시함으로써 상기 광원의 광 출력의 저하를 정정(corrects)하는
    램프.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 렌즈는 제 1 표면 및 도파관 채널을 정의하는 제 2 표면을 포함하고, 상기 수신된 광은 상기 도파관을 따라 상기 렌즈의 주변부로 내부 전반사하는
    램프.

  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 표면은 다중 패시트된 광 요소를 포함하고 상기 제 2 표면은 주입 표면을 포함하되,
    상기 다중 패시트된 광 요소는 상기 주입 표면 쪽으로 수렴하고, 상기 렌즈는 상기 주입 표면을 통해 상기 광원으로부터 광을 수신하는
    램프.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 수신된 광은, 상기 렌즈의 주변부로 내부 전반사하면서 상기 제 1 표면을 통해 굴절하는
    램프.
  18. 렌즈로서,
    도파관 채널을 정의하는 제 2 표면에 대향하는 제 1 표면 ― 상기 제 1 표면 및/또는 상기 제 2 표면은 이들에 향하는 빛을 상기 렌즈의 주변부로 내부 전반사함 ― 과,
    광원으로부터 광을 수신하는 주입 표면과,
    상기 주입 표면에 대향하는 다중 패시트된 광 요소를 포함하되,
    상기 다중 패시트된 광 요소는 상기 주입 표면을 향하여 수렴되고, 상기 주입 표면에 의해 수신된 광은 상기 다중 패시트된 광 요소에서 상기 렌즈의 주변부로 내부 전반사되는
    렌즈.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 표면은 복수의 수렴 패시트를 포함하는
    램프.
  20. 제 18 항에 있어서,
    광은, 상기 도파관 채널을 따라 상기 렌즈의 주변부로 이동할 때 상기 제 1 표면 밖으로 굴절하는
    램프.
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