KR20150107721A - 자연 조명처럼 보이기 위한 인공 조명시스템 - Google Patents

자연 조명처럼 보이기 위한 인공 조명시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20150107721A
KR20150107721A KR1020157015665A KR20157015665A KR20150107721A KR 20150107721 A KR20150107721 A KR 20150107721A KR 1020157015665 A KR1020157015665 A KR 1020157015665A KR 20157015665 A KR20157015665 A KR 20157015665A KR 20150107721 A KR20150107721 A KR 20150107721A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
light source
illumination system
mirror
reflective
Prior art date
Application number
KR1020157015665A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102189535B1 (ko
Inventor
파올로 디 트라파니
다비드 마가띠
Original Assignee
코에룩스 에스알엘
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=47561737&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20150107721(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 코에룩스 에스알엘 filed Critical 코에룩스 에스알엘
Publication of KR20150107721A publication Critical patent/KR20150107721A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102189535B1 publication Critical patent/KR102189535B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/02—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters for simulating daylight
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B9/00—Ceilings; Construction of ceilings, e.g. false ceilings; Ceiling construction with regard to insulation
    • E04B9/32—Translucent ceilings, i.e. permitting both the transmission and diffusion of light
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B7/00—Special arrangements or measures in connection with doors or windows
    • E06B7/28—Other arrangements on doors or windows, e.g. door-plates, windows adapted to carry plants, hooks for window cleaners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00—Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/02—Lighting devices intended for fixed installation of recess-mounted type, e.g. downlighters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V11/00—Screens not covered by groups F21V1/00, F21V3/00, F21V7/00 or F21V9/00
    • F21V11/08—Screens not covered by groups F21V1/00, F21V3/00, F21V7/00 or F21V9/00 using diaphragms containing one or more apertures
    • F21V3/0427—
    • F21V3/0445—
    • F21V3/0463—
    • F21V3/0472—
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00—Globes; Bowls; Cover glasses
    • F21V3/04—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings
    • F21V3/06—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material
    • F21V3/061—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material the material being glass
    • F21V3/0615—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material the material being glass the material diffusing light, e.g. translucent glass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00—Globes; Bowls; Cover glasses
    • F21V3/04—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings
    • F21V3/06—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material
    • F21V3/062—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material the material being plastics
    • F21V3/0625—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material the material being plastics the material diffusing light, e.g. translucent plastics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00—Globes; Bowls; Cover glasses
    • F21V3/04—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings
    • F21V3/06—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material
    • F21V3/08—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material the material comprising photoluminescent substances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/0008—Reflectors for light sources providing for indirect lighting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/0025—Combination of two or more reflectors for a single light source
    • F21V7/0033—Combination of two or more reflectors for a single light source with successive reflections from one reflector to the next or following
    • F21V7/0041—Combination of two or more reflectors for a single light source with successive reflections from one reflector to the next or following for avoiding direct view of the light source or to prevent dazzling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F21V7/06—Optical design with parabolic curvature
    • 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04D—ROOF COVERINGS; SKY-LIGHTS; GUTTERS; ROOF-WORKING TOOLS
    • E04D13/00—Special arrangements or devices in connection with roof coverings; Protection against birds; Roof drainage ; Sky-lights
    • E04D13/03—Sky-lights; Domes; Ventilating sky-lights
    • E04D2013/034—Daylight conveying tubular skylights
    • E04D2013/0345—Daylight conveying tubular skylights with skylight shafts extending from roof to ceiling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00—Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/006—Solar simulators, e.g. for testing photovoltaic panels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00—Globes; Bowls; Cover glasses
    • F21V3/04—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00—Globes; Bowls; Cover glasses
    • F21V3/04—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings
    • F21V3/10—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2121/00—Use or application of lighting devices or systems for decorative purposes, not provided for in codes F21W2102/00 – F21W2107/00
    • F21W2121/008—Use or application of lighting devices or systems for decorative purposes, not provided for in codes F21W2102/00 – F21W2107/00 for simulation of a starry sky or firmament
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2101/00—Point-like light sources

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

자연 조명처럼 보이는 조명으로 환경(6)을 비추는 조명시스템(1)은 가시광선의 빔을 방출하는 제1 광원(2); 광빔을 받는 내면(S1, S3)에 의해 경계가 정해지는 확산광 발생기(4; 68); 그리고 외면(S2)을 구비하며, 확산광 발생기는 적어도 부분적으로 광빔을 투과시킨다. 확산광 발생기는 광빔의 적어도 일부를 전달하고 외면을 통해 가시적인 확산광을 방출하며, 전달된 광의 상관 색온도(CCT)는 가시적인 확산광의 CCT보다 더 낮다. 조명시스템은 확산광 발생기를 통해 광학적으로 환경에 결합되고 제1광원(2)으로 실질적으로 균일한 배경을 제공하는 다크 구조(10, 12; 300; 310)를 구비한다.

Description

자연 조명처럼 보이기 위한 인공 조명시스템{ARTIFICIAL LIGHTING SYSTEM FOR SIMULATING A NATURAL LIGHTING}
본 발명은 인공 조명 시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 자연 조명처럼 보이는 인공 조명시스템에 관한 것이다. 그와 같은 조명 시스템은 그 너머로 하늘과 태양이 있는 구멍이 뚫려 있는 경우 실내에서 발생하는 효과와 매우 유사한 효과를 내면서 이 조명 시스템이 설치되는 실내를 비출 수 있다.
현재 날짜를 기준으로, 사용자에 의해 경험되는 시각적인 편안함을 향상시키는 것을 목적으로 하는 밀폐된 환경("실내")을 위한 인공 조명시스템들이 이용 가능하다고 알려져 있다. 특히, 자연 조명, 즉 야외 환경("실외")에서 이용 가능한 타입의 자연 조명처럼 보이는 조명시스템이 알려져 있다. 실외 조명의 잘 알려진 특성들은 태양과 지구의 대기에 의해 만들어지는 광선들 사이에서의 상호작용에 달려 있다.
본 출원인에 의해 출원되어 계류 중인 유럽 특허출원 EP2304480호에는 가시광선을 생성하는 것을 목적으로 하는 광원과, 나노입자들을 함유하는 패널을 포함하는 조명시스템이 기재되어 있다. 사용 시 상기 패널은 상기 광원으로부터 나오는 광선들을 받아서 소위 레일리 디퓨져(Rayleigh diffuser)로서 작용하는데, 이 레일리 디퓨져는 하늘이 청명한 상태에서 지구의 대기와 유사하게 광선들을 산란시킨다.
계류 중인 특허출원 EP2304480호에서의 패널에 대한 부가적인 상세사항은 본 출원인에 의해 출원되어 계류중인 유럽 특허출원 EP2304478호에 기재되어 있다. 또한, 계류 중인 특허출원 EP2304480호에는 예컨대 맑은 하늘과 i) 천정(Zenith)에 있을 때의 태양 또는 ii) 수평선에 근접한 태양의 경우에서의 자연에서 발생하는 조명 조건들과 같은 자연 조명의 다양한 조건들을 보이게 할 목적으로, 상기 패널과 광원의 서로에 대한 다양한 배치구조 뿐만 아니라 패널의 다양한 실시예들이 기재되어 있다.
특허출원 EP2304480호에 기재된 조명시스템은 주변 환경 내부에서 햇빛을 흉내내며 조명 대상물들의 존재 하에 그림자를 발생시키는, 낮은 상관 색온도(Correlated Color Temperature: "CCT")를 가진 직사광선을 발생시킨다는 점에서 자연 조명처럼 보이며; 또한 특허출원 EP2304480호에 기재된 조명시스템은 천공광(skylight)을 흉내내며 푸른 색조를 가진 그림자를 발생시키는, 높은 CCT를 가진 확산 광(diffused light)을 발한다는 점에서 자연 조명처럼 보인다. 그럼에도 불구하고, 그와 같은 조명시스템은 관찰자가 하늘을 향하는 창문의 존재 하에서 경험할 지각 효과(perceptive effects)를 완벽하게 재현하지 못한다. 특히, 그와 같은 조명 시스템은 관찰자에게 필드(field)의 제한없는 깊이의 시각적인 인식을 경험하도록 이끌지 못한다.
따라서, 본 발명은 적어도 부분적으로 공지된 최신기술의 한계를 해결할 수 있는 조명시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 종속항들의 주제에 속하는 유리한 수행과 함께 독립항들에서 개시된 바와 같은 인공 조명시스템을 제공한다.
일반적으로, 본 출원인은 대상물들의 거리를 평가하는 관찰자의 능력 및 그러므로 3차원 풍경을 구성하는 시야의 필드의 깊이(the depth of field of the views)가 초점, 양안 융합, 양안 시차, 운동 시차, 휘도, 사이즈, 대조, 대기 조망(aerial perctive) 등과 연결된 여러 심리적 및 생리적 메카니즘에 기초한다는 것을 주목했다. 어떤 메카니즘들은 풍경의 특징들 뿐 아니라 관찰 조건들(예컨대, 관찰자가 한 눈 또는 두 눈으로 보면서 움직이는지 또는 정지해 있는지 등)에 따라 다른 메카니즘들과 비교하여 의미를 얻을 수 있으며, 풍경의 특징들은 예컨대 풍경의 관찰되는 요소가 얼마만큼의 거리에 있는지를 평가하기 위한 기준으로 작용하는, 알려진 크기, 거리 또는 조명을 가진 대상물들이 존재하는지에 달려 있다.
특히, 본 출원인은 광 투사기(light projector)를 둘러싸는 배경이 검거나 동일 형태라면, 그 거리가 5미터(바람직하게는 7미터)보다 더 멀 때 창문을 통해 광 투사기를 주시하고 있는 관찰자는 그 투사기가 얼마나 멀리 있는지를 추정하는 능력을 잃는다. 그와 같은 환경이 충족되면, 투사기로부터의 거리는 그 관찰자에게는 분명하지 않게 된다. 거리를 추정하는 능력은, i) 관찰자가 대상물의 거리를 추정하기 위한 초점조절 메카니즘(focusing mechanism)을 사용하는 것을 막는 눈부신 광원의 정밀한 초점조절이 어렵고, ii) 대상물이 5미터(바람직하게는 7미터) 이상으로 떨어져 있을 때 양안 융합이 거리 평가를 위한 도구로서 거의 효율적이지 않기 때문에 상실되며; 또한, 거리를 추정하기 위한 능력은 먼 거리의 경우에 일반적으로 타당하고 효율적인 다른 정신-물리학적 메카니즘(psycho-physic mechanism)들이 추가적인 기준점들이 없게 됨으로써 억제되어 실패하기 때문에 상실된다.
본 출원인은 레일리 확산 패널(Rayleigh diffusion panel)이 관찰자와 광 투사기 사이에 개재될 때, 검고 동일 형태의 배경에 의해 둘러싸여 있는 광 투사기는 그 광 투사기를 관찰자로부터 사실상 무한 거리에서 인식하도록 유도한다는 것을 주목했다. 더 구체적으로, 무한거리로의 인식 효과는 관찰자가 레일리 확산 패널을 통해 그 광 투사기를 볼 때마다 얻어지며, 레일리 확산 패널은 그 투사기에 의해 완전하고 균일하게 비추어지며, 실제의 투사기 대 관찰자는 적어도 5미터(바람직하게는 7미터) 거리에 있다. 그와 같은 효과는 레일리 확산 패널에 의해 유도되는 인식 메카니즘인 소위 "대기 조망(aerial perspective)"의 결과로 해석될 수 있다. 사실, 레일리 확산 패널에 의해 산란되는 빛의 색상과 명도(intensity)는 명도가 투과광의 명도에 대한 것으로 평가되는 경우에, 천공광(skylight)의 대응하는 색상과 명도와 사실상 동일하다. 특히, 소위 대기 조망 메카니즘은 어떠한 대상물들과 관찰자 사이에 개재되는 공기층의 존재와 관련되며; 그와 같은 공기층의 색상과 휘도(luminance)는 대상물 대 관찰자 거리의 추정에 영향을 주며, 그 대상물은 공기층 자체의 뒤에 놓인 것으로 관찰자에 의해 인식되며, 그와 같은 메카니즘은 거리 평가에 대한 다른 정신-물리학적 메카니즘들이 억제되거나 거의 효율적이지 않을 때, 일반적으로 먼거리에서 우세해진다.
본 출원인은 스포트라이트(spotlight)가 관찰자의 시야(visual field) 내에 있는 경우에, 관찰자는 레일리 확산 패널에 의해 방출된 광을 사실상 무한 거리로부터 오는 것으로 인식하도록 유도한다는 것을 더 주목했다. 그와 같은 효과는 레일리 확산 패널이 제2의 발광 방사원으로 작용하며, 지켜보기 위한 어떠한 시각적인 기준점을 제공하지 않는 발광 방사선 자체의 높은 공간 균일성 때문에 관찰자는 그와 같은 발광 방사선의 방출면으로부터의 그의 거리를 거의 결정할 수 없는 것으로 간주함으로써 해석될 수 있다. 따라서 5미터(바람직하게는 7미터)의 (물리적인) 거리에서 시야 내의 광 투사기의 존재는 양안 융합에 의한 거리 인식의 한계점을 넘어 레일리 확산 패널의 추정된 위치를 "질질 끌게(dragging)"함으로써 필드의 전체 풍경의 깊이의 평가에 영향을 준다.
그와 같은 영향은 광 투사기의 휘도(luminance)로 연결되고, 레일리 확산 패널 이외에 광 투사기 자체가 관찰자에 의해 인식되는 오직 공간적으로 지역화된 요소라는 사실로 연결된다. 기본적으로, 레일리 확산 패널을 바라볼 때, 관찰자의 눈은 마치 아주 먼 대상물을 지켜보고 있는 것처럼 배열하도록 광 투사기에 의해 강요된다. 그리고 나서 마음은 그와 같은 눈들의 배열에 의해 레일리 확산 패널에 의해 방출되는 광으로 되는 시야의 중간에 있는 대상물이 패널 자체의 실제 위치와 비교하여 매우 먼 것으로 추론하도록 강요된다. 또한, 관찰자로부터 먼 거리에서 확산 광원을 인식하는 효과는 레일리 확산 패널에 의해 산란된 광이 (투과광과 비교하여) 전형적인 천공광과 동일한 색상 및 휘도를 가진다는 사실에 의해 유리하다. 그와 같은 효과는 대기 조망의 전술한 메카니즘에 기인하여 특히 효율적이며, 이에 의해 광 투사기를 사실상 무한 거리에서 인식되도록 야기한다. 본 출원인은 또한 필드의 무한 깊이의 시각적 인식이라는 (이제부터는 "획기적인 효과(breakthrough effect)"로 불리울) 전술한 효과는 레일리 확산 패널을 통한 관찰의 방향과 무관하게 발생한다는 것을 주목했다.
게다가, 본 출원인은 광 투사기가 레일리 확산 패널의 스크래치(scratches) 또는 테두리(borders)의 초점조절(focusing)과 같이 다른 정신-물리학적 메카니즘들이 우세하기 때문에, 광 투사기가 시야의 바깥에 있다면 대기 조망만으로는 상기 획기적인 효과를 완벽하게 보장할 수 없다는 것을 주목했다.
더욱, 본 출원인은 전술한 획기적인 효과는 예컨대 그것의 허상을 멀리 이동시키는 거울 또는 렌즈 없이 광 투사기가 레일리 확산 패널 옆에 놓여질 때마다 감소된다는 것을 주목했다. 사실, 광 투사기의 거리는 이러한 경우에 관찰자에 의해 용이하게 추정될 것이고, 이것은 대기 조망의 기여에도 불구하고 전체의 풍경에서 필드의 깊이를 제한할 것이다. 마찬가지로, 본 출원인은 전술한 획기적인 효과는 광 투사기가 검고 동일 형태의(uniform) 배경에 의해 둘러싸일 때마다 감소된다는 것을 주목했다. 사실, 관찰자는 검고 동일 형태의 배경 이외의 배경으로부터는 거리를 결정할 수 있으며, 이에 의해 대기 조망의 기여에도 불구하고 전체 풍경의 필드의 깊이를 제한하게 된다.
본 발명의 더 좋은 이해를 위해, 완전히 비제한적인 실예들로서, 그리고 첨부된 도면들을 참조하여 실시예들이 기술된다.
도 1, 2, 7은 본 발명의 조명시스템의 실시예들에 대한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 조명시스템과 다른 한 가능한 조명시스템의 개략적인 단면도이다.
도 4a 및 4b는 광원들의 사시도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5a, 6, 8은 본 발명의 조명시스템의 일부분들의 사시도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 조명시스템의 일부에 포함되는 반사 요소의 단면도이다.
도 9a 및 도 10은 광원들의 사시도이다.
도 9b는 도 9a에 도시된 광원의 일부분의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 조명시스템의 일 실시예의 일부분의 단면도이다.
도 12-15는 본 발명의 조명시스템의 추가 실시예들의 일부분들의 개략적인 단면도이다.
도 1은 이제부터는 조명 시스템(1)으로 간결하게 언급될 인공 조명시스템(1)을 나타낸 것이다.
상세하게, 조명시스템(1)은 바람직하게 방향성의, 즉 4πsr보다 더 작은 방출 입체각(emission solid angle)으로 광을 방출하도록 설계된 제1 광원(2)을 포함한다. 또한, 제1 광원(2)은 400nm에서 700nm 사이의 파장을 가진 스펙트럼의 가시영역으로 광을 방출한다. 또한, 제1 광원(2)은 바람직하게는 100nm보다 더 큰, 더 바람직하게는 170nm보다 더 큰 스펙트럼 폭(△λ)을 가진 (눈에 보이는 전자기 방사의) 광을 방출한다. 스펙트럼 폭(△λ)은 제1 광원의 파장 스펙트럼의 표준 굴곡(standard deviation)으로 한정될 수 있다.
조명시스템(1)은 또한 예컨대 평행육면체와 같은 형상으로 되는 제1 디퓨져 패널(diffuser panel)(4)을 구비한다. 특히, 제1 디퓨져 패널(4)은 서로 평행한 제1 면(S1)과 제2 면(S2)에 의해 경계가 정해지며; 바람직하게는, 제1 디퓨져 패널(4)은 얇은데, 즉 제1 및 제2 면(S1, S2)에 대해 수직한 방향을 따라 측정된 그 두께(w)는 제1 및 제2 면(S1, S2)의 면적의 5%보다, 바람직하게는 1%보다 크지 않은 제곱 값(square value)을 가진다.
더 구체적으로, 도 1에 나타낸 실시예에서 제1 디퓨져 패널(4)은 소위 레일리 디퓨져로서, 즉 실질적으로 가시영역에서 광을 흡수하지 않고 충돌 광의 장파장 성분들에 대해 더 효율적으로 단파장을 확산시키는 패널로서 작동하는 바, 예컨대 실질적으로 가시영역에서 광을 흡수하지 않고, 파장 λ=650nm(레드)의 광선들보다 더 효율적으로 적어도 1.2배로, 바람직하게는 적어도 1.4배로, 더 바람직하게는 1.6배로 파장 λ=450nm(블루)의 광선들을 확산시키는 패널로 작동하며, 여기서 확산 효율은 확산된 광 방사력과 출동 광 방사력 사이의 비율에 의해 주어진다. 레일리와 같은 디퓨져의 선택적인 상태량과 미세한 특성은 또한 동일 출원인의 특허출원 EP2304478호에 상세하게 기재되어 있다. 미세한 특징들에 대한 추가적인 통찰은 또한 아래에서 제공된다.
도 1에 도시된 실시예에서, 제1 광원(2)은 제1 디퓨져 패널(4)에 대해 수직하게 정렬되는 바, 즉 제1 및 제2 면(S1, S2)에 대해 수직한 축(H)을 따라 놓여지고 그 축의 중심좌표(barycenter)를 통과한다(도 1에서, 제1 면(S1)의 중심좌표는 0으로 부여됨). 달리 설명되는 경우를 제외하고, 일반적으로 본 명세서에서 "중심좌표(barycenter)"라는 용어는 그것의 물리적인 의미(질량중심) 대신에 기하학적인 의미를 뜻하는 것이며, 그러므로 그것은 또한 평면에 대해, 그리고 여하튼 실질적으로 무한 두께를 가진 대상물들에 대해 적용할 수 있다. 그러므로, "중심좌표"라는 용어는 "기하학적 중심(geometrical center)" 또는 "중심(centroid)"을 의미해야 하며, 이것은 무한 두께를 가진 대상물(또는 면)에 주어진다면, 그 대상물이 균일한 밀도를, 정확하게는 무한 두께를 가진 것으로 가정하여 계산해서 대상물의 질량중심과 일치한다. 또한, 제1 광원(2)은 전체적으로 제1 디퓨져 패널(4)을 비춘다. 그러나 아래에 기재된 것과 같이, 제1 광원(2)이 제1 및 제2 면(S1, S2)의 중심좌표에 대해 측면에(off-axis) 배치되는 실시예들도 가능하다.
조명시스템(1)은 선택적으로 환경에, 예컨대 평행육면체의 형상으로 되고 하부벽(P1)과 상부벽(P2)과 4개의 측벽(P1)에 의해 범위가 정해지는 룸(6)에 결합된다. 특히, 일반성을 상실함이 없이 상부벽(P2)은 위로부터 보아 제1 디퓨져 패널(4)과 동일한 형상을 가지며 전체적으로 이 제1 디퓨져 패널에 의해 채워지는 캐비티(8)를 가진 것으로 가정한다. 어쨌든, 본 발명은 캐비티(8)의 형상 및/또는 배치로 제한되지 않으며; 실예로서, 추가 실시예들(미도시)에 따라 캐비티는 횡벽 내에 형성될 수도 있다. 더욱, 본 발명은 실내공간에서 사용되는 것으로 한정되지 않으며; 그러므로, 조명시스템(1)이 밤 동안 실외의 낮과 같은 조명을 위한 시스템으로서 사용되는 실시예들이 가능하다. 그러므로, 조명시스템(1)은 실외 환경, 즉 벽들이 검거나 벽들이 무한히 먼 거리에 배치되는 룸과 동등한 환경에 결합될 수 있다.
조명시스템(1)은 제1 디퓨져 패널(4)의 제1 면(S1)과 룸(6) 외부에 있는 외부 볼륨(volume)(V)에 의해 경계가 정해지는 지지 엘리먼트(10)를 포함하고; 제1 광원(2)은 외부 볼륨(V) 내부에 놓여진다. 비록 도시되지는 않았지만, 외부 볼륨(V)이 룸(6)의 일 벽에 의해, 실예로 상부벽(P2)에 의해 적어도 부분적으로 경계가 정해지는 방식으로 지지 엘리먼트(10)가 룸(6)에 기계적으로 결합되는 실시예들도 가능하다.
지지 엘리먼트(10)는 입사하는 광 방사를 흡수할 수 있는 물질로 만들어진 내부층(12)에 의해 내부가 코팅되며; 그와 같은 물질은 예컨대 검은색을 가지며 가시영역에서 70%보다 높은, 바람직하게는 90%보다 높은, 가장 바람직하게는 95%보다 높은, 더욱 가장 바람직하게는 97%보다 높은 흡수 계수를 가진 물질이다. 내부층(12)은 예컨대 제1 광원(2)으로부터 직접 오거나 제1 디퓨져 패널(4)에 의해 반사 및/또는 산란 과정으로부터 오거나 제1 디퓨져 패널(4)을 통해 룸(6)으로부터 오는 입사 방사선을 흡수하는 것을 목적으로 한다. 바람직하게, 볼륨(V)은 제1 디퓨져 패널(4)의 제1 면(S1)을 제외하고는 전체적으로 내부에서 내부층(12)에 의해 코팅된다. 즉, 지지 엘리먼트(10)와 내부층(12)은 일종의 다크 박스(dark box)(또는 챔버)를 형성하며, 여기서 "다크"라는 용어는 아래에 기술되는 바와 같이, 박스가 거의 보이지 않도록 약한 조명 조건 및/또는 광을 흡수하는 능력과 관련되며; 그러므로, 아래 내용에서는 다크 박스(10)로도 언급될 것이다. 광은 제1 디퓨져 패널(4)을 통해서만 이 다크 박스로 들어오고 나갈 수 있다.
다시 제1 디퓨져 패널(4)을 참조하면, 그리고 제1 디퓨져 패널(4)로부터 멀리서 점광원과 같은 CIE(International Commission on Illumination) D65 스탠다드 발광체(따라서 서로 평행한 광선들에 의해 구성되는 빔)에 의해 발생되어 제1 면(S1)에 대해 수직하게 향하는 광빔이라고 가정하면, 제1 디퓨져 패널(4)은 그와 같은 빔을 4개의 구성요소로, 특히 아래와 같은 구성요소로 분리한다:
- 제1 디퓨져 패널(4)을 통과하고 상당한 굴곡(deviations)을 겪지 않은 광선들에 의해, 즉 제1 디퓨져 패널(4)에서 입사하는 전체적인 광속(luminous flux)의 일부(τdirect)인 광속과 함께 0.1°보다 작은 굴곡을 겪는 광선들에 의해 형성되는 전달 성분(transmitted component);
제1 디퓨져 패널(4)에 입사하는 전체적인 광속의 일부(τscattered)인 광속과 함께, 제2 면(S2)에 대해 수직한 방향 주위에 분포되는 방향들을 따라 (그와 같은 수직한 방향과, 0.1°보다 작은 각도로 그와 같은 수직한 방향과는 다른 방향은 제외하고) 제2 면(S2)을 나오는 광선들에 의해 형성되는 전방 확산 성분(forward diffuse component);
제1 디퓨져 패널(4)에 입사하는 전체적인 광속의 일부(ρscattered)인 광속과 함께, 제1 면(S1)에 대해 수직한 방향 주위에 분포되는 방향들을 따라 (그와 같은 수직한 방향과, 0.1°보다 작은 각도로 그와 같은 수직한 방향과는 다른 방향은 제외하고) 제1 면(S1)을 나오는 광선들에 의해 형성되는 후방 확산 성분(backward diffuse component);
제1 디퓨져 패널(4)에 입사하는 전체적인 광속의 일부(ρdirect)인 광속과 함께, 제1 면(S1)에 대해 거울 각도로 (즉, 본 케이스에서 수직한, 또는 0.1°보다 작은 각도로 수직한 것과 다른) 되는 방향을 따라 제1 면(S1)을 나오거나 제1 면(S1)으로부터 비롯되는 광선들에 의해 형성되는 반사 성분(reflected component).
전술된 것에서, 제1 디퓨져 패널(4)의 광학적 상태량은 아래와 같다:
- τscattered는 0.05-0.5의 범위, 바람직하게는 0.07-0.4, 더 바람직하게는 0.1-0.3, 더욱 바람직하게는 0.15-0.25의 범위 내이고;
- 상기 전방 확산 성분의 평균 상관 색온도("CCT")(CCT_τscattered)는 상기 전달 성분의 평균 상관 색온도(CCT_τdirect)보다 매우 높은 바, 즉 h=1.2에서, 바람직하게 h=1.3에서, 더 바람직하게는 h=1.5에서 CCT_τscattered>h*CCT_τdirect이며;
- 제1 디퓨져 패널(4)은 매우 입사광을 흡수하지 못하는 바, 즉 τdirect+τscattered+ρdirect+ρscattered의 합은 적어도 0.8, 바람직하게 0.9, 더 바람직하게 0.95, 더욱 바람직하게는 0.97과 같으며;
- 제1 디퓨져 패널(4)은 대부분 전방으로 산란시키는 바, 즉 τscattered>η*ρscattered이며, 여기서 η는 적어도 1.1과 같고, 바람직하게 η=1.3, 더 바람직하게 η=1.5, 더욱 바람직하게는 η=2이며; 그리고
제1 디퓨져 패널(4)은 작은 반사광(reflection)을 가지는 바, 즉 ρdirect<0.09, 바람직하게 <0.06, 더 바람직하게 <0.03, 더욱 바람직하게는 <0.02이다.
더욱 상세하게는, 제1 디퓨져 패널(4)은 제1 물질의 고체 매트릭스(solid matrix) (예컨대, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 광경화성 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리에스터 수지, 폴리스틸렌 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리비닐 알코올 수지, 부티랄 수지, 플루오린 기반의 수지, 비닐 아세테이트 수지와 같은 수지, 또는 폴리카르보네이트, 액정 폴리머, 폴리페닐렌 에테르, 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리아릴레이트, 비정질 폴리올레핀과 같은 플라스틱, 또는 그 혼합물 또는 공중합체)를 포함하며, 제2 물질의 나노입자들(예컨대, ZNO, TiO2, ZrO2, SiO2, Al2O3와 같은 무기 산화물)은 확산되며, 이 제2 물질은 제1 물질의 굴절률과 다른 굴절률을 가진다.
제1 및 제2 물질은 모두 기본적으로 가시 파장 범위 내의 전자기 방사를 흡수하지 못한다.
또한 도 1에 나타낸 실시예에서, 제1 디퓨져 패널(4)의 임의의 포인트가 주어진다면, 그 포인트에서 제1 디퓨져 패널(4)의 물리적인 특성들은 그 포인트 자체에 좌우되지 않는다는 의미에서 제1 디퓨져 패널(4)은 균일하다. 더욱, 제1 디퓨져 패널(4)은 모놀리식(monolithic)인 바, 즉 그 고체 매트릭스는 접착 또는 기계적인 결합에 기인한 어떠한 불연속성의 특징을 갖지 않는다. 그러나, 제1 디퓨져 패널(4)의 그와 같은 특성은 비록 그 특성이 제1 디퓨져 패널(4)을 더 용이하게 제작하도록 한다 해도 본 발명의 목적들에 필수적인 것은 아니다.
더 구체적으로, 나노입자들은 단분산(monodisperse)으로 될 수 있다. 나노입자들은 구형으로 형성되거나 다른 형상으로 형성될 수 있다. 나노입자들의 유효 직경(D)은 (비 구형상의 경우의 정의에 대해서는 하기 참조) [5nm-350nm]의 범위 내로, 바람직하게는 [10nm-250nm]의 범위, 더 바람직하게는 [40nm-180nm]의 범위, 더욱 바람직하게는 [60nm-150nm]의 범위 내로 되며, 여기서 유효 직경(D)은 나노입자들의 직경과 제1 물질의 굴절률의 곱에 의해 주어진다.
또한, 나노입자들은 그 면적 밀도, 즉 제곱미터당 나노입자들의 수(N), 즉 1m2의 면적을 가진 제1 면(S1)의 일부분에 의해 범위가 정해지는 체적 요소 내에서의 나노입자들의 수는 N≥Nmin의 조건을 만족하도록 제1 디퓨져 패널(4) 내부에 분포되는데, 여기서
Figure pct00001
이고,
υ는 1 meter6과 동일한 차원 상수이고, Nmin은 number/meter2으로 표현된 것이며, 유효 직경(D)은 미터로 표현된 것이며, m은 제1 물질의 굴절률에 대한 제2 물질의 굴절률의 비율과 동일한 것이다.
바람직하게, 나노입자들은 적어도 면적 밀도에 관한 한 동질적으로 분포되는 바, 즉 면적 밀도는 실질적으로 제1 디퓨져 패널(4)에서 균일하지만, 나노입자 분포는 제1 및 제2 면(S1, S2)에 대해 수직한 방향으로 가로질러 변할 수 있다. 예컨대, 면적 밀도는 평균 면적 밀도의 5%보다 적게 변한다. 여기서 면적 밀도는 0.25mm2의 면적을 넘어 형성되는 양으로 의도된다.
대안으로, 제1 광원(2)에 의해 비추어지는 것과 같이, 제1 디퓨져 패널(4)에 대해 조명 차이를 보상하도록 면적 밀도가 변하는 실시예들이 가능하다, 예컨대, S1 내에의 점(x,y)에서 면적 밀도 N(x,y)는 방정식 N(x,y)= Nav*Iav/I(x,y)±5%를 통해 포인트(x,y)에서 제1 광원(2)에 의해 생성되는 조명 I(x,y)와 관련될 수 있으며, 여기서 Nav 및 Iav는 평균 조도(averaged illuminance)와 면적 밀도이고, 평균 면적 밀도는 제1 면(S1)에 걸쳐 평균화된 양이다. 이 경우에, 제1 디퓨져 패널(4)의 휘도(luminance)는 제1 디퓨져 패널(4)에서 제1 광원(2)의 조도 프로필(illuminance profile)의 비균일성에도 불구하고 제1 디퓨져 패널(4)에서 균등하다. 이와 관련하여, 예컨대 스탠다드 ASTM (American Society for Testing and Materials) E284-09a에서 보고된 바와 같이, 휘도는 주어진 방향으로부터 보아 그 면의 투사된 단위 면적당, 그리고 입체각의 단위당 (per unit of solid angle) 그 주어진 방향으로 발산시키는 (또는 한 면에 떨어지는) 빔의 광속(luminous flux)이다.
작은 D와 작은 체적 분율(volume fractions) (즉, 두꺼운 패널들)의 한도에서 면적 밀도
Figure pct00002
는 약 5%의 산란 효율을 생성하는 것으로 예상된다. 단위 면적당 나노입자들의 수가 커질수록 색상 품질을 손상시킬 수 있는 다중 산란 또는 간섭이 (높은 체적 분율의 경우에) 일어날 때까지 산란 효율은 비례적으로 증가하는 것으로 예상된다. 따라서 나노입자들의 수의 선택은 특허출원 EP2304478호에 상세하게 기재된 바와 같이, 산란 효율과 원하는 색상 사이에서 손상에 대한 서치에 의해 편향된다. 더욱, 나노입자들의 크기가 커질수록 전후의 광속(forward to backward luminous flux)의 η=τscattered/ρscattered의 비율은 증가하며, 그와 같은 비율은 레일리 한계(Rayleigh limit)에서 1(one)과 동일하게 된다. 또한, η가 증가함에 따라 전방 산란 콘(forward scattering cone)의 구멍(aperture)은 더 작아지게 된다. 그러므로, η의 선택은 큰 각도들에서 산란되는 광을 가지는 것과 후방 산란 광의 플럭스를 최소화하는 것 사이에서 손상에 대한 서치에 의해 편향된다. 그러나, 그 자체로 공지된 방식에서, 반사 방지층(미도시)이 ρdirect를 최소화하는 목적으로 제1 및 제2 면(S1, S2)에 도포될 수 있으며; 그렇게 함으로써 조명시스템(1)의 발광 효율은 증가되고, 룸(6)에서 관찰자로부터의 (물리적인 요소로서) 제1 디퓨져 패널(4)의 가시성(visibility)은 감소한다.
그러나 나노입자들이 구형의 형상을 가지지 않는 실시예들도 가능하며; 그와 같은 경우, 유효 직경(D)은 동등한 구형 입자들의 유효 직경, 즉 전술한 나노입자들과 동일한 체적을 가진 구형 입자들의 유효 직경으로 정의될 수 있다.
더욱, 나노입자들이 다분산되는, 즉 그 유효 직경들이 분포(distribution) N(D)에 의해 특징화되는 실시예들도 가능하다. 그와 같은 분포는 단위 면당 나노입자들의 수와 유효 직경(D)의 이웃에서 유효 직경의 단위 간격을 묘사하는 것이다 (즉,
Figure pct00003
사이에서 하나의 유효 직경을 가진 단위 면당 입자의 수는
Figure pct00004
과 같다). 이 유효 직경들은 [5nm-350nm]의 범위로 될 수 있는 바, 즉 그 분포는 이 범위 내에서 0이 아닐(non-null) 수 있다. 이 경우에, 산란 효율이 대략적으로 증가하는 것을 고려하면, 즉 나노입자들의 직경의 제6의 파워(the sixth power)를 가진 작은 입자들의 한도에서 다분산 분포(polydisperse distribution)는 대략
Figure pct00005
으로 정의되는 대표 직경(D'eff)을 가진 단분산(monodisperse) 분포로서 거동하며, 여기서
Figure pct00006
이다.
D'eff는 [5nm-350nm]의 범위, 바람직하게 [10nm-250nm]의 범위, 더 바람직하게는 [40nm-180nm]의 범위, 더욱 바람직하게는 [60nm-150nm]의 범위 내에 놓일 수 있도록 선택될 수 있다.
또한, 제1 디퓨져 패널(4)은 축(H)을 따라 측정되어 제1 광원(2)으로부터 거리(d)에 있다. 그와 같은 거리(d)는 룸(6) 내부에서 관찰자의 예상되는 위치에 따라 가변될 수 있어서, 관찰자의 예상위치와 제1 광원(2) 사이의 거리가 적어도 5미터, 바람직하게는 7미터와 같게 되도록 한다. 예컨대, 천장형 적용의 경우에, 거리(d)는 3미터와 같게 된다. 예방조치로서, 관찰자가 제2 면(S2)에 매우 가까이 있는 경우에 거리(d)는 5미터와 같게 될 수 있다.
도 2에 나타낸 다른 실시예에 따라, 제1 광원(2)은 다시 한 번 외부 볼륨(V) 내부에 배치되지만, 그것은 오프 축(off axis)에, 즉 제1 디퓨져 패널(4)에 대해 횡측에 배치되는 바, 즉 제1 광원(2)은 제1 디퓨져 패널(4)을 관통하는 어떠한 라인에 의해 차단되지 않고 축(H)에 대해 평행하다. 또한, 조명시스템(1)은 제1 미러(22)를 구비하고 제1 광원(2)을 제1 디퓨져 패널(4)에 연결하는 광 경로를 형성하는 반사시스템(20)을 구비하며; 즉, 제1 광원(2)에 의해 발생되는 광선들은 반사시스템(20)에 의해 제1 면(S1) 상으로 전달된다. 제1 미러(22)는 제1 디퓨져 패널(4) 전에서 상기 광 경로의 마지막 굴곡(deviation)(즉, 방향의 마지막 변경)을 발생시킨다.
부가해서, 제1 광원(2)과 반사시스템(20)은 제1 디퓨져 패널(4)이 제1 광원(2)으로부터 나오는 광선들에 의해 완전히 비추어지도록 한다. 또한, 이후에 더 정확하게 기술할 이유들 때문에, 제1 디퓨져 패널(4)과 반사시스템(20)은 아래의 기하학적인 조건을 만족시키도록 배치된다.
아래와 같이 되도록 광선(RL1)과 광선(RL2)에 의해 이루어지는 커플들(couples)은 없다:
- 광선(RL1)은 제1 디퓨져 패널(4)을 통과하거나 (실예로서, 룸(6)에서 나오는) 제1 디퓨져 패널(4)로부터 비롯되고; 그리고
- 광선(RL2)은 반사시스템(20)에 의한 광선(RL1)의 반사이고, 이 광선은 제1 면(S1)에서 다시 충돌하도록 향한다.
광선(RL1) 및 광선(RL2)에 관한 전술한 기하학적 조건은 룸(6) 내에서 발생되어 제1 포인트에서 제1 면(S1)을 가로지르는 어떠한 광선도 제1 포인트에서 제1 면(S1)을 다시 때리는 방식으로 이후에 반사시스템(20)에 의해 반사될 수 없다는 것을 진술하는 것과 동등하다. 심지어 대안으로, 반사시스템(20)은 인바운드 광선(inbound light rays)이 나오는 제1 면(S1) 내의 위치와 관계없이, 제1 면(S1)에서 나와서 반사시스템(20)에 충돌하는 모든 인바운드 광선이 내부층(12)에서 반사되도록 배치된다.
광선(RL1) 및 광선(RL2)에 관한 전술한 기하학적 조건은 조명의 품질을 손상시킴이 없이, 주로 룸(6) 외부에서 차지하는 볼륨의 측면에서 조명시스템(1)에 의해 차지하는 볼륨을 감소시키도록 이끈다. 특히, 조명시스템(1)은 수직으로, 즉 축(H)을 따라 측정되어 점유 공간을 감소시키는 특징을 가진다. 감소된 수직 장애물이 수많은 적용을 위한 필요조건인 것으로 주어진다면, 전술한 기하학적인 조건은 수많은 실제적인 관심의 상황에서 획기적인 효과를 얻도록 허용한다. 간략화를 위해, 이하부터는 점유 공간의 수직 디멘션(dimension)에 대한 언급은 일반적으로 생략될 것이다.
더 상세하게는, 점유 공간의 감소로 이끄는 것 이외에, 반사시스템(20)과 제1 디퓨져 패널(4)의 상호 배치는 조명의 자연스러운 품질을 해칠 수 있는 두 가지 현상의 발생을 방지한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 광선(RL1) 및 광선(RL2)에 관한 전술한 기하학적 조건이 위반된다면, 다음과 같은 것이 발생될 것이다:
- 제1 광원(2)에 의해 발생되는 광선(IR1)은 반사시스템(여기서는 번호 30으로 지정됨)을 때리고 제1 디퓨져 패널(4)로 전달되며, 그리고 제1 디퓨져 패널(4)을 가로질러서 관찰자에게 도달하며; 그리고
- 제1 광원(2)에 의해 발생되는 광선(IR2)은 반사시스템(30)을 한 번 때리고 제1 디퓨져 패널(4)로 한 번 전달되며, 그리고 제1 면(S1)에 의해 프레넬 반사(Fresnel reflection)에 기인하여 부분적으로 반사되어 반사 시스템(30)을 두 번째로 때리며, 제1 디퓨져 패널(4)로 두 번째로 전달되어 제1 디퓨져 패널(4)을 가로지르고 나서 광선(IR1)에 대해 다른 방향으로부터 관측자에게 도달한다.
이러한 경우에, 관찰자는 다른 방향에서 보여지는 제1 광원(2)의 두 개의 다른 이미지의 모습(vision)을 경험할 것이다. 제1 이미지는 IR1 및 IR1에 인접한 모든 광선들, 즉 오직 한 번 제 1디퓨져 패널(4)을 교차한 광선들에 의해 형성되는 이미지이다. 제2 이미지는 광선 IR2 및 IR2에 인접한 모든 광선들, 즉 제1 면(S1)에 의해 부분적으로 반사된 후 반사시스템(30)에 의해 관찰자를 향해 다시 향하는 광선들에 의해 형성되는 이미지이다. 프레넬 반사는 오직 일부분만을 (예컨대, 거의 수직한 입사에 대해, 그리고 PMMA 물질에 대해 제1 디퓨져 패널(4)의 각 면당 약 4%) 다시 향하게 한다. 제1 광원(2)의 제2 이미지는 제1 이미지보다 약하다. 그럼에도 불구하고, 그 휘도는 아직 매우 높으며; 그러므로, 관찰자는 오직 태양의 하나의 이미지의 존재에 의해 명백하게 특징화되는 자연 조명과의 차이점을 인식할 것이다.
유사한 방식으로, 광원 RL1 및 RL2에 대한 전술한 기하학적인 조건이 부족하면, 룸(6)에서 나오고 어떤 색상을 가진 광선들은 제1 디퓨져 패널(4)을 교차하고 반사시스템(30)에 의해 반사되며, 다시 제1 디퓨져 패널(4)을 교차한 후 룸(6)으로 다시 들어갈 수 있다. 그와 같은 경우에, 관찰자는 마치 제1 디퓨져 패널(4)을 넘어 배열된 것처럼 제1 디퓨져 패널(4)의 색상과 다른 색상을 가진 발광 대상물들이 존재하는 것으로 인식할 것이다. 또한, 소위 후방산란(backscattering)에 기인하여 제1 디퓨져 패널(4) 자체는 관찰자에 의해 직접적으로 보여질 뿐만 아니라 반사시스템(30)을 통해서도 보여질 것이며; 실제적으로, 제1 디퓨져 패널(4)은 배경의 균일성을 해칠, 미러 프레임에 의해 부분적으로 제한되는 발광 스팟(luminous spot)을 발생시킬 것이다. 부가해서, 관찰자는 미러 테두리에서 발생할 수 있는 휘도의 빠른 변화 때문에 반사시스템(30)의 존재를 목격할 수 있을 것이다. 이 모든 효과는 조명을 비자연스로운 것으로 보이게 할 것이며, 제1 디퓨져 패널(4)의 이미지는 자연스러운 하늘의 이미지와는 다르다. 더욱, 제1 디퓨져 패널(4)의 배경에서 대상물 또는 미러들의 지각(perception)은 획기적인 효과를 얻는 것을 막을 것이다.
그렇지만, 도 2에 도시된 바와 같이, 차지하는 볼륨이 최소화되도록 제1 미러(22)가 평면(plane)이고 제1 디퓨져 패널(2)에 대해 평행한 (즉, 제1 및 제2 면(S1, S2)에 대해 평행한) 경우의 실시예들도 가능하다.
또한, 제1 미러(22)의 형상 및 경사 각도와 관계없이, 제1 미러(22)의 표면이 반사면(Sr)으로 언급된다면 40°와 65°사이로 되는, 바람직하게는 42°와 50°사이로 되는, 더 바람직하게는 45°에 인접한 축(H)에 대한 입사각(AO)을 가지고 제1 면(S1)의 중심좌표(0)와 제2 면(S2)의 중심좌표(0')가 한 라인에 의해 연결될 수 있는 방식으로 배열된다. 그와 같은 방식에 있어서, 제1 디퓨져 패널(4)이 기본적으로 1.5와 동일한 굴절률을 가지며 입사각(AO)이 45°보다 큰 것을 가정해서, 입사각(AO)이 커짐에 따라 감소하는 조명시스템(1)에 의해 수직으로 차지하는 공간을 최소화하는 것과, 입사각(AO)이 커짐에 따라 증가하는 제1 디퓨져 패널(4)에서 발생하는 부분 반사에 기인한 광 손실을 최소화하는 것 사이에서 절충에 이르게 된다. 실질적으로 45°와 동일한 입사각(AO)에서 제1 디퓨져 패널(4)을 비추는 이점이 후술하는 것들과 미러가 없는 것들을 포함해서 모든 가능한 실시예들에 대해 유효하다는 것은 주목할만 하다.
출원인은 또한 제1 미러(22)가 제1 디퓨져 패널(4)에 대해 평행하다면, 제1 미러(22)가 평면으로 될 때 조명시스템(1)에 의해 차지하는 수직 공간은 임의의 입사각(AO)에 대해 최소화된다는 것을 확인했다.
설명을 하기 전에, 하나 이상의 광 경로가 존재한다면, "캐리어 광선(carrier ray)"은 반사시스템(20)을 통해, 또는 그 광 경로들 중에서 가장 짧은 광 경로를 통해 제1 광원(2)의 방출면(emitting surface)(Sf)(후에 정의함)의 중심좌표(0")를 제1 면(S1)의 중심좌표(0)에 연결하는 접힌(folded) 광 경로로서 정의되며; 만일 반사시스템(20)이 영상 광학 구성요소(imaging-optic component)로 설계된다면, 오직 하나의 광 경로만이 존재한다.
또한, 데카르트 레퍼런스 시스템(Cartesian reference system)이 도입되는데, 그와 같은 레퍼런스 시스템은 제1 면(S1)의 중심좌표(0)에 원점(origin)을 갖고, 제1 면(S1)에 의해 한정되는 평면에 놓이는 x축 및 y축을 구비하며, y축이 제1 미러(22)의 반사면(Sr) 상에서 캐리어 광선의 입사 평면에 (즉, 접촉점에서 반사면(Sr)에 대해 수직한 선 뿐만 아니라, 제1 미러(22)와 접촉하는 캐리어 광선의 두 개의 세그먼트를 포함하는 면(plane)) 대해 수직한 방식으로 배열된다.
제1 미러(22)의 형상 및 경사각과 관계없이, 제1 면(S1)이 y축과 일치하는 가장 큰 축과 함께 직사각형 또는 적어도 길다란 형상을 갖는 실시예들이 가능하다. 본 출원인은 이 실시예들은 제1 디퓨져 패널(4)이 x축을 따라 길게 되지 않거나 길게 되고 제1 디퓨져 패널(4)의 면적과 입사각(AO)이 같은 경우에 대해 축(H)을 따라 조명시스템(1)의 보다 작은 높이와 함께 광선(RL1) 및 광선(RL2)에 대한 기하학적인 조건을 충족시키도록 허용한다는 것을 확인했다.
다른 측면에서, 이 실시예들은 조명시스템(1)의 주어진 높이와 주어진 입사각(AO)에 대한 제1 디퓨져 패널(4)의 면적을 최소화하도록 허용한다. 사실, 본 출원인은 주어진 입사각(AO)에 대해 x축을 따라 제1 디퓨져 패널(4)의 최대 폭은 축(H)을 따라 조명시스템(1)의 최소 높이에 비례하며, 입사각(AO)이 45°에 가까울 때 비례 계수는 1에 가까이 된다는 것을 알게 되었다.
본 출원인은 또한 제1 광원(2)이 원형(도 4a) 또는 타원형(도 4b)의 방출 면(Sf)의 특징을 가진다면 자연스러운 품질은 더 향상된다는 것을 주목했다. 제1 광원(2)이 방향성이 있는(directional) 것으로 주어진다면, 제1광원은 광도(luminous intensity)의 절대 최대값의 방향으로 되는 메인 방향에 의해, 그리고 휘도의 절대 최대값(absolute maximum)이 발생하는 메인 방향에 대해 수직한, 여기서는 평면으로 정의되는 메인 평면(main plane)에 의해 특징화된다.
방출면(Sf)은 메인 방향을 따른 휘도가 광도의 절대 최대값의 10%보다 더 높은 메인 평면의 부분이다. 만일 방출면(Sf)을 둘러싸는 원주(circumference) 또는 타원(ellipse)이 존재하고 방출면(Sf)의 면적보다 30% 이하로, 바람직하게 20%, 더 바람직하게는 10% 이하로 더 큰 면적을 가진다면, 방출면(Sf)은 원형 또는 타원형이라고 불린다.
그렇지만, 광선들은 제1 면(S1)에 대해 수직한 라인들과 대응하는 입사점들에서 제1 면(S1)을 때려서 대응하는 입사각들을 형성하며 상기 입사점들을 통과한다. 그렇지만, 반사시스템(20)과, 제1 광원(2) 및 제1 디퓨져 패널(4)의 배치는 아래와 같이:
- 반사시스템(20)을 통해 방출면(Sf)의 중심좌표(0")를 제1 면(S1)의 중심좌표(0)에 연결하고, 제1 (S1)면에 수직한 한 라인에 대해 각도(θ1)를 형성하며, 제1 면(S1)의 중심좌표(0)를 통과하는 광선(RL3); 그리고
- 반사시스템(20)을 통해 방출면(Sf)의 중심좌표(0")를 제1 면(S1)의 중심좌표(0)으로부터 거리(X)로 이격되어 있는 제1 면(S1)의 중심좌표(0)의 한 포인트에 연결하고, 제1 (S1)면에 수직한 한 라인에 대해 각도(θ2)를 형성하며, 상기의 한 포인트를 통과하는 광선(RL4);이 주어진다면,
그에 따라
Figure pct00007
이 되도록 하며, 여기서 L은 적어도 3미터와 같고, 바람직하게는 X<<L, 예컨대 X<10cm로 된다. 바람직하게, L은 적어도 4미터와 같고, 더욱 바람직하게는 L은 적어도 5미터와 같다. 제1 광원(2)으로부터 제1 디퓨져 패널(4)의 전술한 거리(d)가 L과 같다면, 그와 같은 조건은 또한 도 1에 나타낸 실시예에 의해서도 만족된다는 것을 부기한다.
그와 같은 방식으로, 광선들은 자연에서 발생하는 것과 유사한 식으로 거의 평행한 방향으로 제1 면(S1)에 충돌한다. 또한, 반사시스템(20)이 수렴 미러들(converging mirrors), 즉 물리적인 거리보다 더 먼 거리에서 제1 광원(2)의 허상(virtual image)을 형성하도록 설계된 미러들을 포함한다면, 이러한 조건은 제1 광원(2)이 제1 디퓨져 패널(4)로부터 L보다 더 작은 물리적인 거리에 있을 때 조차로 충족될 수 있다.
본 출원인은 어떤 적용에 있어서 (예컨대, 제1 디퓨져 패널(4)이 관찰자로부터 작은 거리에 떨어져 있는 경우에), L은 제1 면(S1)의 두 포인트 사이에서 최대 거리의 적어도 50%, 바람직하게 70%, 더욱 바람직하게는 100%와 같으면 충분하다는 것을 더 주목했다.
그러나 제1 광원(2)으로부터 제1 디퓨져 패널(4)의 거리에 관한 상기 상세사항과는 관계없이, 제1 면(S1) 상의 조도 프로필(illuminance profile)이 최소값 ILLUmin과 최대값 ILLUmax 사이에서 변하도록 제1 광원(2)이 배치되는 실시예들도 가능하며, 여기서 제1 디퓨져 패널(4) 상의 조도 변화를 제한하기 위해 ILLUmax≤3*ILLUmin이다. 조도 균일성에 관한 그와 같은 조건은 제1 광원(2)과 제1 면(S1) 사이에 자유로운 형태의 광학(free-form optics)을 개재함으로써, 그리고/또는 제1 광원(2)을 제1 면(S1)로부터 적당한 거리로 이격시킴으로써 실현될 수 있다. 예컨대, 아래의 관계식이 유효하다는 사실 때문에, 제1 면(S1)에서 제1 광원(2)에 의해 만들어지는 조도가 실질적으로 균일한 실시예들이 가능하다;
Figure pct00008
, 여기서 θe는 제1 광원(2)의 방출면(Sf)의 중심좌표(0")로부터 비롯되는 추가적인 광선이 제1 면(S1)의 경계의 한 포인트에 충돌하는 각도이며, 상기 한 포인트는 경계의 포인트들 중에서 제1 면(S1)의 중심좌표(0)로부터 최대 거리를 가진 포인트이다. 본 출원인은 또한 본 케이스에 있어서 관찰자가 제1 디퓨져 패널(4)로부터 작은 거리에 떨어져 있다면, L은 제1 면(S1)의 임의의 두 포인트 사이에서 최대 거리의 적어도 50%, 바람직하게 70%, 더욱 바람직하게 100%와 같으면 충분하다는 것을 더 주목했다.
본 출원인은 제1 광원(2)의 최대 휘도(luminance)가 106 cd/m2, 바람직하게 0.1*106 cd/m2, 더 바람직하게 1*106 cd/m2, 더욱 바람직하게는 10*106 cd/m2 보다 더 크게 될 때마다 조명의 자연스러운 품질은 향상된다는 것을 더 주목했다. 사실, 그와 같은 값 때문에, 제1 광원(2)은 그 광원 자체가 처다보기 어려운 충분한 눈부신 빛을 발생시키며, 이에 의해 관찰자가 눈 초점조절의 메카니즘에 의해 그 광원의 거리를 평가하는 것을 방해한다. 그 휘도값들은 따라서 무한한 획기적인 효과를 얻는데 기여한다. 또한, 눈부신 빛은 제1 광원(2)의 휘도 프로필에서 가능한 비균일성을 검출하는 것을 어렵게 만들며, 이에 따라 제1 광원(2)의 이미지와 태양의 이미지 사이에 차이점들을 검출하기 어렵게 만든다.
본 출원인은 또한 만일 제1 광원(2)의 크기와 형상이 방출면(Sf)의 둘레(perimeter)를 제1 면(S1)의 중심좌표(0)에 연결하는 한 광선이 주어져서, 전술한 광선(RL3)과 함께 형성되는 각도가 4°, 바람직하게 3°, 더 바람직하게 1.2°, 더욱 바람직하게는 1.0°보다 낮게 되도록 된다면, 조명의 자연스러운 품질이 향상된다는 것을 확인했다. 사실, 조명의 자연스러운 품질은 그와 같은 각도의 보다 낮은 값들이 휘도의 보다 높은 값들에 연관될 때 향상되며, 이러한 조건은 더 자연스러운 인식을 얻게 한다.
도 5a 및 5b에 나타낸 바와 같이, 제1 디퓨져 패널(4)의 상세사항과 독립적으로, 제1 미러(22)는 포물선 곡면(parabolic curvature)을 가진 오목 곡면의 미러와 같이 오목 곡면의 미러로 될 수 있다. 특히, 도 5a 및 5b에 나타낸 바와 같이, 제1 미러(22)는 원형 포물선의 일부분으로 형성될 수 있는데, 즉 축(A)을 구비하는 임의의 평면(plane)과의 교선이 동일 모선 포물선(generator parabola)을 형성하도록 축(A) 주위에서 모선 포물선을 회전시킴으로써 얻어지는 면으로 형성될 수 있다. 특히, 원형 포물선의 그 일부분은 90°와 다른 각도를 형성하는 축(A)을 가로지르는 시컨트 면(secant plane)을 가진 원형의 포물선 면의 일부분을 분할함으로써 얻어진다. 간략화를 위해, 이제부터는 그 미러가 원형 포물선의 일부분에 의해 형성된다는 것을 명백하게 언급함이 없이 그 원형 포물선에 대해 언급할 것이다.
본 실시예에 따르면, 제1 광원(2)은 원형 포물선의 초점에 배치되며; 더 정확하게는, 제1 광원(2)의 방출면(Sf)의 중심좌표(0")가 원형 포물선의 초점에 배치되어서, 그 중심좌표로부터 나와서 원형 포물선에 의해 반사되는 광선들이 모두 축(A)에 대해 평행하게 전파되는 방향으로 제1 면(S1)을 때리도록 한다. 이러한 방식으로, 관찰자는 마치 제1 광원(2)이 태양에 의해 발생하는 것과 유사하게 사실상 무한 거리에서 배치된 것처럼 제1 광원(2)을 인식하며, 이에 의해 조명의 자연스러운 품질을 향상시킨다. 즉, 제1 광원(2)의 허상(virtual image)은 관찰자로부터 무한 거리에 있다.
또한, 관찰자에 의해 인식되는 제1 광원(2)의 크기는 망막에서 제1 광원(2)의 이미지의 크기에 의해 주어지며, 오직 제1 광원(2)의 물리적인 차원(dimension)에 좌우되고, 수정체(the eye lens)(결정: the crystalline)에 의해, 그리고 원형 포물선에 의해 형성되는 광학 망원경 시스템(optical telescope system)의 확대에 좌우되며; 그와 같은 광학 망원경 시스템은 각각 수정체의 초점과 원형 포물선의 초점에 배치되는 이미지 평면(image plane)과 대상물 평면(object plane)을 가진다. 전술한 확대는 원형 포물선 초점 길이에 대한 수정체 초점 길이의 비율에 의해 주어지며; 그러므로, 관찰자에 의해 인식되는 것과 같은 제1 광원(2)의 크기는 조명시스템(1)으로부터 관찰자의 거리에 좌우되지 않는다. 따라서, 태양의 인식되는 크기는 관찰자의 위치에 좌우되지 않기 때문에, 이러한 부가적인 조건은 자연스러운 조명 효과를 생성하는데 기여한다.
본 출원인은 또한 만일 방출면(Sf)이 원형으로 형성된다면, 도 5a에 나타낸 광학시스템이 이미지를 비틀지 않기 때문에 관찰자에 의해 인식되는 제1 광원(2)의 이미지는 여전히 원형으로 형성된다는 것을 주목했다.
도 5a에 나타낸 실시예는 원형 포물선에 의해 반사되는 광선들이 제1 디퓨져 패널(4)을 45°로 때리고 전술한 기하학적 조건이 충족되는 경우에, 조명시스템(1)에 의해 차지하는 수직 공간은 거의 x축을 따라 제1 디퓨져 패널(4)의 크기와 같다는 점에서 특징이 있다.
도 5a에 나타낸 변형에 따르면, 제1 디퓨져 패널(4)의 제1 및 제2 면(S1, S2)은 타원 형상을 가지며, 그와 같은 형상은 축(A)에 의해 주어지는 방향을 따라 xy 평면에서 원형 포물선(22)의 투사(projection)에 의해 둘러싸인다. 그러므로, 제1 및 제2 면(S1, S2)은 xy 평면에서 원형 포물선에 의해 형성되는 발광 스팟(luminous spot)(SP)에 의해 경계가 정해지며, 이에 의해 광 손실을 감소시킨다. 또한, 제1 미러(22)는 원형의 발산(circular divergence)을 가진 광빔을 받아 들이도록 커팅되는데, 즉 발광면(Sf)의 중심좌표(0")와 원형 포물선의 꼭지점(vertex)을 연결하는 라인에 직교하는 평면(plane)에서의 투사(projection)가 원형의 형상을 가지는 방식으로, 또는 적어도 좋은 근사값(good approximation)을 가진 원형으로 경계가 정해지는 방식으로 커팅된다. 그러나 제1 미러(22)의 다른 형상, 예컨대 y 방향을 따라 길다란 형상도 또한 가능하다.
원형 포물선의 사용은 제1 디퓨져 패널(4)을 통해 룸(6)으로 진입하는 빛이 창문을 통한 햇빛에서 일어나는 것처럼 제1 디퓨져 패널(4)과 동일한 크기를 가진 광 스팟을 룸(6)의 플로어(floor)에 투사하며, 이에 의해 자연스러운 조명 효과에 기여하는 것을 수반한다. 또한, 관찰자는 일반적인 광원이 발생시키는 빛의 발산에 기초하여 일반적인 광원의 거리를 평가할 수 있기 때문에, 도 5a에 나타낸 조명시스템(1)은 제1 광원(2)이 직접적으로 관찰자의 시야에 있지 않다고 하더라도 필드의 큰 깊이의 효과를 생성시킨다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 제1 미러(22)는 원통형 대칭을 가진 포물선의 일부분으로, 즉 포물선 원통(parabolic cylinder)의 일부분으로 형성될 수 있으며, 이 일부분은 포물선 원통을 세 개의 시컨트 면(secant planes)과 교차시킴으로써 얻어진다. 상세하게, 모선 포물선(generator parabola)과 기준 라인(R)이 주어지는 경우, 포물선 원통은 기준 라인(R)에 대해 평행하고 모선 포물선에 입사하는 라인들에 의해 형성되는 선직면(ruled surface)이며; 즉, 포물선 원통은 기준 라인(R)을 따라 모선 포물선의 평행 이동(translation)에 의해 얻어진다. 이하에서는 기준 라인(R)은 또한 원통형 축(cylindrical axis)이라고 불리운다.
도 6에 나타낸 실시예에서, 포물선 원통은 x축에 평행한 방향으로 모선 포물선의 평행 이동에 의해 얻어진다. 또한, 모선 포물선은 xH 평면에서 꼭지점(vertex)을 가지며, 제1 면(S1)의 중심좌표(0)와 제1 미러(22)의 반사면(Sr)의 중심좌표(0')를 연결하는 라인에 대해 경면 반사하는(specular) 라인을 따라 향하는 축(A)을 가진다. 이 실시예에서, 모선 포물선의 꼭지점에서 포물선 원통에 접하는(tangent) 평면(plane)은 xy 평면에 대해 평행하다. 더욱, 예컨대 세 개의 시컨트 평면에서 두 개의 평면은 yH 평면에 대해 평행한 반면에, 세 번째 평면은 예컨대 실질적으로 평면 xy에 대해 평행하다. 그렇다 해도, 이제부터는 간략화를 위해 그 미러가 포물선 원통의 일부분에 의해 형성된다는 것을 명백하게 언급함이 없이 포물선 원통에 대해 언급할 것이다.
도 6에 나타낸 실시예에서, 포물선 원통은 축(H)에 대해 x축을 따라 횡측으로 이격되어서, 입사각(AO)은 실질적으로 45°와 같다.
더 상세하게는, 방출면(Sf)의 중심좌표(0")는 y축과 포물선 원통의 중심좌표를 포함하는 평면에서 광선 전파(ray propagation)와 관계된 것에 대해, 더 일반적으로 y축에 대해 평행한 라인들을 따라 제1 디퓨져 패널(4)을 교차하는 모든 평면들에서 광선 전파와 관계된 것에 대해 제1 디퓨져 패널(4)을 향해 안내되는 광선들의 최선의 평행 시준(collimation)을 보장하는 위치에서, 포물선 원통을 형성하는 포물선들의 초점에 의해 형성되는 라인에 인접해서 xH 평면에 배치된다. 아래에서, 후자의 평면들에서의 평균 발산(average divergence)은 단순화하기 위해 y축 방향을 따르는 발산으로서 언급된다.
도 6에 나타낸 실시예는 x축을 따르는 것보다 y축을 따라 상당히 더 길게 되는 제1 디퓨져 패널(4)을 사용하도록 허용하며, 이에 의해 제1 디퓨져 패널(4)의 면적을 최대화 하고, 따라서 관찰자가 획기적인 효과를 감지하는 각도들을 최대화한다. 더 정확하게, 그와 같은 길다란 제1 디퓨져 패널(4)은 그 실시예가 y축 방향에서 제한된 (출력) 발산을 보존한 상태에서 동일 y축 방향으로 크게 연장하는 특징을 가진 미러의 사용에 의존하기 때문에 가능하다. 더 구체적으로, 본 출원인은 y축 방향을 따라 제1 광원(2)의 인식된 크기, 즉 y축 방향을 따라 인식된 방출면(Sf)의 직경은 관찰자와 제1 광원(2) 사이의 거리에 좌우되지 않거나, 또는 이 거리에 매우 약하게 좌우된다는 것을 주목했다. x축 방향을 따라 관찰자에 의해 인식되는 제1 광원(2)의 크기와 관련하여, 그것은 관찰자의 위치에 좌우되고 거리와 함께 감소한다. 그러므로, 제1 광원(2)의 원형 형상이 인식되는 것을 보장하는 목적으로 타원 방출면(Sf)을 가진 광원이 채택될 수 있고, 타원의 이심률(eccentricity)은 룸(6) 내부에서 관찰의 예상 포인트에 따라 정해진다.
포물선 원통을 사용함으로써 주어지는 추가적인 이점은 그와 같은 종류의 미러들은 평면 미러 포일(plane-mirror foil), 예컨대 알루미늄 미러 포일에 의해 얻어질 수 있기 때문에 제작이 용이하다는 사실에 있다. 또한, 관찰자가 수직 위치에 서서 중심 위치로부터 제1 광원(2)을 바라보는, 즉 제1 면(S1)의 중심좌표(0)를 통해, 그리고 따라서 두 눈이 y축 방향을 따라 정렬된 것을 언급하면, 높은 수렴이 발생하는 경우에 관찰자의 눈 수렴(eye-convergence)은 양 눈을 포함하는 평면들에서만 (즉, y축 방향) 동작한다는 사실에 기인하여, 관찰자는 제1 광원(2)을 먼 거리에서 인식할 것이다. 그것은 직교 방향(orthogonal direction)으로 광선 발산이 있더라도 일어난다.
다른 실시예(미도시)에 있어서, 조명시스템(1)은 제1 디퓨져 패널(4)이 천장 대신에 수직벽에 평행한 방식으로, 제1 광원(2)으로부터의 광빔이 플로어에 대해 평행하고 그 수직벽에 대해 약 45°의 각도에서 룸(6)으로 들어가는 방식으로 설치된다. 이러한 실시예에서, 포물선 원통은 x축 보다는 y축에 대해 평행한 방향으로 모선 포물선(generator parabola)의 평행 이동(translation)에 의해 얻어지며, 이것은 눈들이 x축으로 정렬된 관찰자에 대해 가장 큰 깊이 인식을 허용하는 구성으로 된다. 또한 이러한 경우에, 조명시스템(1)의 높이가 수직벽 이상으로 주어진다면 제1 디퓨져 패널(4)의 가장 큰 면적은 y축 방향으로 길게 연장된 형상을 채택함으로써 얻어질 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 반사시스템(20)은 예컨대 도 7에 나타낸 바와 같이, 제2 미러(24)를 구비할 수 있다. 즉, 전술한 제1 미러(22)는 제1 광원(2)에 의해 발생되는 광선들이 제1 디퓨져 패널(4) 상으로 전달되는 광 경로의 마지막 굴곡(deviation)을 야기하는 반사시스템(20)의 복수의 미러들 중의 하나가 될 수 있다.
제2 미러(24)는 제1 미러(22)와 제1 광원(2) 사이에서 광학적으로 개재된다. 이러한 경우에, 전술한 기하학적 조건은 이 조건이 전체적인 반사시스템(20)을 언급한 것이기 때문에 바뀌지 않는다. 따라서 그것은 광선(RL2)이 단지 제1 미러(22)에서, 또는 제1 및 제2 미러(22, 24)에서 광선(RL1)의 반사에 의해 발생하더라도 관계가 없다. 마찬가지로, 반사시스템(20)은 부가적인 반사 엘리먼트들(미도시)을 구비할 수 있다.
제1 및 제2 미러(22, 24)는 평면으로 되거나 다른 형상을 가질 수 있다. 특히 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 미러(22, 24) 모두가 직교 평면들에 놓이는 모선 포물선에 의해 발생되고 직교 방향을 따라 평행 이동하여 대각 평면들에서 광 평행 시준(light collimation)을 수행하는 두 개의 대응하는 포물선 원통의 부분들로서 형성되는 실시예들이 가능하다. 본 실시예에서, 예컨대 제1 미러(22)는 도 6에 나타낸 포물선 원통과 유사한 반면에, 제2 미러(24)를 형성하는 제2 포물선 원통은 xH 평면에서 제2 모선 포물선을 취함으로써, 그리고 y축을 따라 그것을 평행 이동시킴으로써 얻어지며, 따라서 xH 평면에서 빔 발산 감소(beam-divergence reduction)가 얻어진다. 또한, 본 출원인은 두 개의 포물선 원통이 공통의 초점을 공유하도록 (또는 더 정확하게는, 제1 미러(22)의 모선 포물선의 초점의 위치가 미러(24)에 의한 반사를 설명하는(account for) 경우에, 그 모선 포물선들이 공통 초점을 공유하도록), 그리고 제1 광원(2)이 실질적으로 그와 같은 공통 초점에 배치되도록 그 두 개의 포물선 원통이 배치된다면, 제2 모선 포물선이 제1 미러(22)의 모선 포물선의 축에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 지향되는 축을 가질 때, 제2 미러(24)에 의해 제1 미러(22)를 향해 반사되는 광선들에 대한 모든 방향에서 좋은 평행 시준(collimation)이 얻어진다.
도 8에 나타낸 실시예는 x축을 따른 길이보다 상당히 더 큰 y축을 따른 길이를 가진 디퓨져 패널을 사용할 수 있으며, 그러므로 제1 디퓨져 패널(4)의 면적을 최소화할 수 있으며, 이 실시예에 의해 차지하는 수직 공간은 정사각형(square) 패널의 경우에 차지하는 것과 같다. 또한, 이 실시예는 x축과 y축 모두를 따라 (즉, 각각 x축과 y축에 대해 평행한 라인들을 따른 xy 평면을 교차하는 평면들을 따라) 감소된 발산으로 제1 면(S1)에서 충돌하는 광빔을 발생시킬 수 있다. 그러므로, 전달된 광선들은 햇빛과 유사한 발산을 가진다. 이러한 조건은 제1 광원(2)이 관찰자의 시야에 있지 않을 때 조차도 필드 인식의 큰 깊이를 생성하는데 기여한다. 또한, 제1 광원(2)은 공통 초점에 가까이 배치되기 때문에, 관찰자에 의해 인식되는 것과 같은 제1 광원(2)의 크기는 거리에 좌우되지 않는다. 마지막으로, y축 방향을 따라 길다란 디퓨져 패널의 조명은 입사 평면과 직교 평면 모두에서 실질적으로 동일한 발산(divergence)을 가진 제2 미러(24)에서 충돌하는 광빔으로부터 시작함으로써, 즉 사각형상과 같은 단면을 가진 광빔을 발생시키는 광원을 효율적으로 사용함으로써 여기서 가능하게 만들어진다. 두 개의 분리된 단계에서 두 개의 직교 방향으로 초기 빔 발산의 감소를 수행함으로써 실현되는 이러한 결과는 아래에 기술되는 바와 같이, 비대칭 빔들이 요구되는 것에 대해 단일의 포물선 원통의 경우에 대한 이점을 보여준다.
제1 디퓨져 패널(4)과 반사시스템(20)의 상세사항과 관계없이, 전에 설명된 바와 같이 제1 광원(2)은 원형 또는 타원형 형상을 가진 방출면(Sf)을 가질 수 있다. 특히, 방출면(Sf)은 반사시스템(20)이 원통형 대칭을 가진 적어도 하나의 포물면을 구비할 때마다 타원형상을 가질 수 있어서, x축과 y축을 따라 도입되는 다른 배율(magnifications)이 보상되며, 따라서 관찰자의 망막에서 원형상의 광 스팟(spot)의 생성을 허용한다.
도 9a 및 9b에 나타낸 바와 같이, 제1 광원(2)은 한 세트의 방출장치들(50)에 의해 형성될 수 있다. 각 방출장치(50)는 LED 소스(source)(52)와 직사각형 타입의 대응하는 복합 포물선형 집광기(compound parabolic concentrator: "CPC")(54)에 의해 형성되고, 입력 구멍(IN)과 출력 구멍(OUT)을 특징으로 하며; 입력 구멍(input aperture)(IN)과 출력 구멍(output aperture)(OUT)은 각각 서로 평행하고 맞추어진 제1 및 제2 직사각형으로 형성될 수 있으며, 제1 직사각형은 제2 직사각형 보다 더 작은 면적을 가진다. 또한, 제1 직사각형은 그 대칭축들(axes of symmetry)의 길이 사이에서 제2 직사각형과 다른 비율을 가진다. 예컨대, 제1 직사각형은 더 큰 비율을 가지는데, 즉 제1 직사각형은 제2 직사각형보다 더 길게 연장된다. LED 소스(52)는 LED 소스(52)에 의해 방출되는 방사(radiation)가 입력 구멍(IN)을 통해 CPC 집광기(54)에 연결되고 출력 구멍(OUT)을 빠져 나가는 방식으로, LED 이미터들(emitters)(미도시)의 어레이(array)에 의해 형성되고 대응하는 입력 구멍(IN)에 가까이 배치된다. 그러나 다른 타입의 반사 집광기들도 가능하며; 마찬가지로, LED들 이외의 다른 광 방출장치들이 사용될 수 있다.
각 방출장치(50)에 의해 발생되는 광빔은 직사각형의 단면을 가지며, 그 발산은 빔의 축을 포함하는 평면 자체에서, 즉 집광기(54)와 대응하는 LED 소스(52)에 의해 형성되는 그 쌍의 광학 축(56), 그리고 도 9a에서 57로 부여된 출력 구멍(OUT)에 의해 형성되는 직사각형의 보다 더 큰 대칭축을 포함하는 평면에서 최대로 된다. 다른 출력 구멍(OUT)의 경우, 그 최대 발산의 평면은 길게 연장한 방향 즉, 출력 구멍(OUT)의 최대 연장 방향과 광학 축(56)에 의해 걸쳐질 것이다.
각 최대 발산 평면과 그 직교 평면(또한 광학 축(56)을 포함하는)에서의 빔 발산의 양은 입력 직사각형(dIN)의 대응하는 측면의 길이와 출력 직사각형(dOUT)의 대응하는 측면의 길이 사이의 비율로 평가되며, 특히 그것은 이 비율의 아크사인(arcsine), 즉 arcsin(dIN/dOUT)의 두 배와 같다. 이와 관련하여, 입력 및 출력 구멍들의 면적 뿐만 아니라 형상은 두 개의 직교 평면에서 다른 발산을 보장하기 위해 다르게 되어야 한다.
입력 구멍(IN)의 크기는 그 입력 구멍이 LED 소스(52)를 둘러싸도록 선택되어야 한다. 도 9a 및 9b의 실시예에서, 각 집광기(54)는 깔때기 형상(funnel-like shape)을 가지고 네 개의 포물선 반사면에 의해 형성되며, 각 반사면은 1차원적으로 곡면을 이루고 최대 발산 평면 또는 그 직교 평면에 놓이는 모선 포물선을 가지며, 모든 모선 포물선은 입력 구멍(IN)이 놓여지는 입력 평면에서 초점을 가진다. 또한, 네 개의 포물선 반사면은 광학 축(56)의 방향을 따라 동일한 길이를 가진다.
본 실시예에 따르면, 모든 방출장치(50)는 동일하며, 집광기(54)들은 입력 구멍(IN)들이 동일 입력 평면(P_IN)에 놓여지고 출력 구멍(OUT)들이 동일 출력 평면(P_OUT)에 놓여지도록 배치된다. 특히, 집광기(54)들은 서로 인접한 출력 구멍(OUT)과 함께 서로 옆에 배치되는 바, 즉 집광기들은 단단히 꾸려져서 방출면(Sf)의 최대 평균 휘도(luminance)가 확보되도록 하며; 또한 집광기(54)들의 수와 배치는 그 구성되는 면이 타원형상과 비슷하게 되는 실시예들도 가능하지만, 모든 출력 구멍(OUT)의 합체에 의해 구성되는 면이 원형의 면과 비슷하게 되도록 된다. 마지막으로, 모든 방출장치(50)는 그 축(56)이 동일 방향으로 향하게 되도록 배치된다. 이러한 상황에서, 제1 광원(2)은 방출면(Sf)의 중심좌표(0")를 포함하는 평면으로 되고 방출장치(50)들의 최대 발산의 평면들과 평행한 자신의 "더 큰 발산의 평면(plane of greater divergence)"을 가지며; 더욱, 제1 광원(2)은 제1 광원(2)의 더 큰 발산의 평면과 제1 광원(2)의 방출면(Sf) 사이에서 교차(intersection)에 의해 주어지는, "더 큰 발산의 축(axis of greater divergence)"(58)을 가진다. 상기 더 큰 발산의 축이 복수의 직사각형 집광기(54)들의 경우를 위해 도입되더라도 평행 축(57)을 따라 길게 연장하는 출력 구멍들을 가진 다른 형상의 깔때기형 집광기(54)들이 여전히 축(57)과 평행한 더 큰 발산의 축을 가진 광원으로 이어진다는 것은 분명하다.
도 9a 및 9b에 나타낸 제1 광원(2)은 어떠한 손실의 도입 없이, 방출면(Sf)의 형상으로부터 광빔 특성들, 그리고 특히 그 단면과 발산의 형상을 분리하도록(decouple) 허용한다. 방출장치(50)들이 직사각형 단면을 가진 동일한 "유닛 광빔들(unit light beams)"을 발생시키는 본 경우에서, 출력 구멍(OUT)들의 중심 사이의 거리는 모든 유닛 광빔의 합(summation)에 의해 형성되는 복합 광빔의 폭과 비교하여 작으며, 이 합은 복합 광빔의 전파와 각 유닛 광빔의 발산 때문에 일어난다. 실제로, 유닛 광빔들은 단일 유닛 광빔으로서 동일 직사각형 단면과 동일 발산을 가진 하나의 복합 광빔으로 변화된다. 즉, 방출면(Sf)의 직경에 대해 먼 거리에서, 복합 광빔은 단일 방출장치(50)에 의해 발생되는 빔의 동일 형상과 발산을 가지는데, 그것은 다른 것에 대해 약간 변화된 복수의 동일한 유닛 광빔에 의해 형성되기 때문이다. 그러므로, 도 9a 및 9b에 나타낸 실시예는 복합 빔 자체의 축에 수직한 평면에서, 그리고 제1 광원(2)으로부터 소정의 거리에서 일 단면을 가진 복합 빔이 발생되도록 허용하며, 그 복합 빔은 소정의 면적과 형상의 직사각형으로 된다. 더욱, 이 실시예는 임의의 형상, 예컨대 원형 또는 타원형 형상을 가질 수 있는, 방출면(Sf)을 가진 광원을 생성시킬 수 있다. 아래에서, 이 광원은 "직사각형 빔 소스(rectangular-beam source)"로 언급된다. 빔 컷(beam cut)이 높은 전달 손실을 야기하는 경우에, 그 결과는 예컨대 극장과 같은 표준 무대 조명 프로젝터들(stage-like projectors)을 위해 수행되는 것과 같이 나이프 컷 조리개(knife-cut aperture)와 이미징 광학기기(imaging optics)에 의존하여 얻어지지 않는다는 것이 강조되어야 한다. 그러므로, 직사각형 빔 소스는 전체적인 에너지 소비를 최소화하도록 허용한다.
도시되지는 않았지만, 제1 광원이 정사각형 형상을 가진 LED 소스에 의해 형성되는 복수의 방출장치(emitting device)와, 사각형 입력 구멍과 사각형 출력 구멍을 특징으로 하는 사각형 타입의 대응하는 복합 포물선 집광기(compound parabolic concentrator)를 포함하는 다른 실시예도 가능하다. 그와 같은 방식에서, 각 방출장치는 두 개의 직교 방향으로 (즉, 각각 집광기 축과, 출력 구멍의 측면들에 평행한 출력 구멍의 두 개의 축을 포함하는 두 개의 평면으로) 동일 발산을 가진 사각형 빔을 발생시킨다. 특히, 본 실시예는 방출면(Sf)의 임의의 형상에 대해 소정의 발산을 가진 사각형 빔을 발생시키도록 허용한다.
추가적인 다른 실시예(미도시)에 있어서, 제1 광원은 원형을 가진 LED 소스에 의해 형성되는 복수의 방출장치와, 원형 입력 구멍과 원형 출력 구멍을 특징으로 하는 원형 타입의 대응하는 복합 포물선 집광기(미도시)를 포함한다. 이러한 경우에, 제1 광원은 원형 대칭을 가진 빔을 발생시킨다. 그러므로, 이 제1 광원은 방출면(Sf)의 임의의 형상에 대해 소정의 발산을 가진 원형 빔을 발생시키도록 허용한다. 아래에서, 이 제1 광원은 "원형 빔 소스(circular-beam source)"로서 언급될 것이다.
반사시스템(20)이 하나 이상의 평면 미러(plane mirror)들로 만들어진 경우, 또는 반사시스템(20)이 포물선 원통의 형상을 가진 단일 미러를 구비한 경우, 직사각형 빔 소스는 y축을 따라 길게 연장되는 발광 스팟(luminous spot)(SP), 즉 y축을 따라 길게 연장되는 직사각형의 형상을 가진 제1 디퓨져 패널(4)의 제1 면(S1)을 에워싸는 발광 스팟(SP)을 얻도록 허용한다. 양 경우에서, 직사각형 빔 소스는 반사시스템의 설계(lay-out)의 복잡성을 줄이도록 직사각형 빔 소스는 그것의 더 큰 발산의 축(58)이 반사시스템(20)에 의해 y축에서 "맵핑되도록(mapped)" 향해진다. 본 발명의 상황(context)에서, 방출면(Sf)의 중심좌표(0")에서 비롯되고 더 큰 발산의 평면에 놓여지는 캐리어 광선(carrier ray)을 구비한 협소한 다발의 광선들(a narrow bundle of light rays)이 주어져서 반사시스템(20)이 그 광선 다발을 y축에 접하는(tagent to) 라인을 따라 제1 디퓨져 패널(4)을 가로지르게 야기한다면, 반사 시스템은 y축 상에서 더 큰 발산의 축을 맵(map)하는 것으로 일컬어진다. 예컨대, 만일 캐리어 광선이 단일 평면에서 포개지도록 반사시스템(20)이 되어 있다면, 직사각형 빔 소스는 y축에 대해 평행한 더 큰 발산의 축(58)과 함께 향해진다.
반사시스템(20)이 직교 원통 축(orthogonal cylinder axes)을 가진 포물선 원통의 형상을 가진 두 개의 미러를 포함하는 경우, 사각형 빔 소스의 사용은 유리하다. 이러한 경우, 실제로 y축을 따라 길게 연장되는 발광 스팟(SP)을 얻을 목적으로, 사각형 빔의 초기 발산이 제1 광원(2)으로부터 두 개의 다른 거리에서 감소된다는 사실에 의존하는 것이 가능하다. 이 실시예는 전형적으로 사각형 형상으로 된 상업적으로 이용 가능한 LED 이미터(emitter)들과 집광기들 사이에서 최적의 결합을 실현하도록 허용한다.
더욱, 반사시스템(20)이 원형 포물면의 형상을 가진 미러를 포함하는 경우, 원형 빔 소스의 사용이 유리하다. 그러나 이러한 경우, 광원(2)은 원형의 LED 어셈블리에 결합되는 단일의 원형 CPC로 만들어 질 수 있으며, 이러한 해결책은 원형 방출면(Sf)을 얻도록 허용한다.
도 10은 제1 광원(2)이 다시 동일한 CPC 집광기(54)들에 의해 형성되고, 집광기들의 입력 구멍(IN)과 출력 구멍(OUT)들이 다시 실예적으로 직사각형 형상으로 되는 부가적인 실시예를 나타낸 것이다. 그러나 이 경우에서, 마스크(60)가 출력 구멍(OUT)들에 의해 형성되는 전체적인 구멍에 적용되고; 출력 평면(P_OUT)에 놓여지는 마스크(60)가 단일 출력 구멍(OUT)의 면적보다 더 큰 면적을 가진, 모서리가 둥근 직사각형의 형상을 가진 마스크 구멍(62)을 형성한다. 특히, 마스크(60)는 광학적으로 흡수하는 물질의 일 층(layer)에 의해 형성될 수 있어서 방사(radiation)가 오직 마스크 구멍(62)을 통해서만 출력 평면(P_OUT)을 가로지를 수 있도록 한다. 이러한 방식에서, 제1 광원(2)은 여전히 기본적으로 방출면(Sf)을 가진 것으로 인식된다. 본 출원인은 마스크(60)는 제1 면(S1)의 평면에 형성된 발광 스팟(SP)의 형상을 실질적으로 왜곡시키지 않는다는 것을 주목했다.
반사시스템(20)을 형성하는 미러들의 수와 형상과는 독립적으로, 조명시스템(1)은 제2 광원을 구비할 수 있고, 제2 광원은 투명하거나 또는 적어도 부분적으로 투명한 확산 광 방출층(diffused-light emitting layer)을 포함할 수 있다. 사용 시, 그 부가 광원은 제1 광원(2)에 의해 발광되는 것과 독립적으로 상기 방출층으로부터 확산된 광을 방출하는 한편, 이 제2 광원의 확산 광 방출층을 통해서 보는 관찰자는 이 방출층을 넘어서 제1 광원(2)을 볼 수 있다. 본 명세서에서, "투명한(transparent)"이라는 용어는 소위 "통해서 보는" 광학적 상태, 즉 투명 이미지 형성 광의 광학 엘리먼트의 상태를 가리키기 위해 사용된다. 더 구체적으로, 확산 광 방출층의 일부분이 D65 표준 광원에 의해 발생되는 어떤 다발의 광선들에 의해 발광되도록 확산 광 방출층에서 먼 거리에 설정된 점과 같은 D65 표준 광원에 의해 발생되는 광빔(따라서 서로 평행한 광선들에 의해 구성되는 하나의 빔)을 고려하면, 만일 그 다발의 광선들의 적어도 50%, 바람직하게 70%, 더 바람직하게 85%가 8°, 바람직하게 4°, 더 바람직하게 2°보다 더 크지 않은 FWHM 각 구멍(angular aperture)을 가진 콘 내에서 그 확산 광 방출층에 의해 전달된다면, 상기 확산 광 방출층은 부분적으로 투명한 것으로 정의된다. 완전성을 위해, 제1 디퓨져 패널(4)도 또한 부분적으로 투명하다는 것을 더 주의해야 한다.
실제적인 관점에서, 원형 방출면으로부터 균일하게 광을 방출하는 표준 광원(예컨대 D65 소스)이 주어진다면, 그리고 8°, 바람직하게 4°, 가장 바람직하게 2°의 원뿔 입체각(conical solid angle) 하에서 그 방출면을 보는 표준 관찰자가 주어진다면, 부분적으로 투명한 확산 광 방출층이 관찰자와 방출면 사이에 개재될 때 관찰자에 의해 인식되는 것과 같은 방출면의 휘도(luminance)는 확산 광 방출층이 없을 때 관찰자에 의해 인식되는 대응하는 휘도의 적어도 50%, 바람직하게 적어도 70%, 더 바람직하게 적어도 85%로 된다.
그렇지만, 도 11에 나타낸 바와 같이, (68로 부여된) 제2 광원은 제1 디퓨져 패널(4)에 평행하게, 예컨대 그 패널 위에서 예를 들면 그 패널과 직접 접촉한 상태로 배치될 수 있다.
제2 광원(68)은 제2 디퓨져 패널(64)과 조명기구(illuminator)(66)를 포함할 수 있고, 제2 디퓨져 패널(64)은 조명기구(66)에 의해 측면이 비추어지는 광 가이드로서 형성되며, 조명기구(66)는 실예로 LED들의 선형 스트립 또는 형광램프에 의해 형성되어서, 조명기구(66)에 의해 방출되는 광은 그것을 동질적으로 확산시키는 제2 디퓨져 패널(64) 내부에서 가이드되는 모드로 전파하도록 된다.
제2 디퓨져 패널(64)은 예를 들면, 예컨대 "Acrylite® LED" 또는 "Plexiglas® LED EndLighten"과 같이, 측면 조명에 적합한 상업적인 디퓨져로 될 수 있다. 또한, 도 11에 나타낸 바와 같이, 제2 디퓨져 패널(64)의 축(H)을 따른 두께는 축(H)에 대해 수직한 방향(K)을 따른 두께와 비교하여 무시될 수 있다.
구체적인 구성에 있어서, 제2 디퓨져 패널(64)은 제3의 물질(예컨대, 제1의 물질과 관련하여 이전에 리스트된 물질들 중에서 선택되는 하나의 물질)에 의해 형성되고, 제4의 물질의 마이크로 입자들(예컨대, ZnO, TiO2, ZrO2, SiO2, Al2O3)이 분산되며; 그와 같은 제3 및 제4의 물질은 가시범위 내의 파장들을 가진 광을 흡수하지 못한다. 특히, 마이크로 입자들의 직경은 2 μm 내지 20 μm의 범위로 될 수 있다.
사용 시, 제4의 물질의 마이크로 입자들에 의한 확산에 기인하여 제2 디퓨져 패널(64)에 의해 안내되는 방사(radiation)의 일부는 제2 디퓨져 패널(64)을 따라 전파하면서 제2 디퓨져 패널(64)을 빠져 나간다. 제2 디퓨져 패널(64)은 방향(K)과 비교하여 축(H)을 따라 무시할만한 두께를 가지기 때문에, 제2 디퓨져 패널(64)은 기본적으로 축(H)을 따라 전파하는 방사에 대해 투과시키지만, 방향(K)을 따라 전파하는 방사에 대해 디퓨져로서 작용한다.
더욱, 제2 디퓨져 패널(64)이 제3 및 제4 면(S3, S4)에 의해 상부 및 하부측에서 경계가 정해진다고 가정하면, 그와 같은 제3 및 제4 면(S3, S4) 중에서 적어도 하나는 거칠기(roughness)를 도입하기 위해 마무리되는 면으로 될 수 있다. 그와 같은 거칠기는 조명기구(66)에 의해 발생되는 빛의 제2 디퓨져 패널(64)에 의한 확산에 기여하며, 확산 과정은 사실상 방향(K)에 대해 평행한 어떤 방향을 따라 균질적으로 된다. 그 자체로 공지된 방식으로, 거칠기는 조명기구(66)에 의해 발생되는 빛의 큰 부분이 제3 및 제4 면(S3, S4) 사이에서 주로 하나를 통해, 특히 제1 디퓨져 패널(4)을 향해 산란되도록 설계될 수 있다. 제3 및 제4 면(S3, S4) 사이에서 적어도 하나가 거칠기를 특징으로 하는 경우, 어떤 마이크로 입자들도 제2 디퓨져 패널(64)에서 분산되도록 할 필요가 없다. 어떤 경우, 거칠기는 제2 디퓨져 패널(64)의 제3 및 제4 면(S3, S4) 모두에 존재할 수 있다.
다른 구성으로, 제2 광원(68)은 OLED 필름으로 만들어지는 실질적으로 투명 방출면을 구비한다. OLED 필름은 또한 그 면에 대해 수직한 방향을 따라 그 필름을 가로지르는 광을 투과시킴과 동시에, 조절된 색상과 강도를 가진 확산된 빛을 발생시킬 수 있다.
제2 광원(68)은 기본적으로 전달되는 성분의 색상과 명도(intensity)를 변화시킴이 없이 조명시스템(1)에 의해 발생되는 확산 광 성분의 색상과 명도를 변화시키도록 허용한다. 이러한 목적을 위해, 제2 광원(68)에 의해 방출되는 빛의 색상과 명도에 작용하는 것은 가능하다.
예컨대, 늦은 오후의 빛의 특성을 재현할 목적으로, 낮은 CCT, 예컨대 2500 K를 가진 램프가 제1 광원(2)으로 사용될 수 있고; 이러한 방식에서, 전달되는 성분의 색상은 일몰 전의 햇빛의 색상과 유사하다. 제2 광원(68) 없이, 단지 제1 디퓨져 패널(4)에 의해 산란되는 성분의 색상은 대응하는 자연스러운 성분의 색상과 다를 것이다. 사실, 자연에서 일어나는 것은 관측자 위의 하늘이 백색 햇빛에 의해, 즉 램프의 CCT 보다 훨씬 더 큰 값인 대략 6000 K와 같은 CCT를 가진, 아직 대기를 가로지르지 않은 햇빛에 의해 비추어지는 것이다. 결과적으로, 늦은 오후 시간에 관찰자 위의 하늘에 의해 산란되는 빛의 CCT는 제1 디퓨져 패널(4)을 비추는 제1 광원(2)이 낮은 CCT를 가진 경우, 제1 디퓨져 패널(4)에 의해 산란되는 빛의 CCT보다 매우 더 높다. 그러나 만일 제2 광원(68)이 사용된다면, 그리고 특히 제2 디퓨져 패널(64)이 조명기구(66)와 함께 사용되고 그 조명기구가 적색, 녹색, 청색 ("RGB") LED 이미터(emitter)들의 앙상블(ensemble)로 만들어진다면, 그와 같은 세 개의 각 엘리먼트들에 대한 광속(luminous flux)을 조정하는 것이 가능하고; 이것은 제2 디퓨져 패널(64)이 제1 디퓨져 패널(4)을 빠져나가고 제1 및 제2 디퓨져 패널(4, 64)에 의해 산란되는 전체적인 성분이 소정의 색상을 가지도록 하는 색상과 명도를 가진 산란된 성분을 생성시키게 허용한다. 즉, 제2 광원(68)은 전달된 성분의 색상을 산란된 성분의 색상으로부터 분리시키는 것을 허용한다. 또한, 만일 조정 가능한 CCT를 가진 램프가 제1 광원(2)으로 사용된다면, 그 날의 여러 시간에서 자연스러운 조명의 변화가 재현될 수 있다.
제1 광원(2)에 의해 발생되는 광이 제2 디퓨져 패널(64)을 통과하기 전에 제1 디퓨져 패널(4)을 통과하는 방식으로, 제2 광원(68)이 제1 디퓨져 패널(4) 아래에 놓이는 다른 실시예들도 또한 가능하다. 또한, 제1 및 제2 디퓨져 패널(4, 64)이 물리적으로 분리되어 있는 부가적인 실시예들도 가능하다.
제2 광원(68)이 제1 디퓨져 패널(4)이 없을 때, 즉 레일리 패널이 없을 때 사용되는 실시예들도 가능하다. 이러한 경우, 축(H)은 확산 광 방출층에 대해 수직하고 확산 광 방출층의 중심좌표를 가로지르는 라인이다.
상기에 비추어, 개시된 모든 실시예는 제1 광원과 확산 광 발생기(diffused-light generator)와 다크 챔버(dark chamber)를 구비한 시스템으로 언급되며, 상기 확산 광 발생기는 내면(다크 챔버와 마주하는)과 외면(룸과 마주하는)에 의해 경계가 정해지는 층 성분(layered component)으로 형성되며, 제1 광원은 가시광 빔(visible-light beam)을 방출하도록 구성되고, 다크 챔버는 선택적으로 확산 광 발생기를 통해 룸에 결합된다. 또한, 확산 광 발생기는 가시광 빔을 수용하도록, 그리고 적어도 부분적으로 가시광 빔을 투과시키도록, 그리고 가시광 빔의 적어도 일부를 전달하도록, 그리고 외면으로부터 가시 확산 광(visible diffused light)을 방출하도록, 그리고 가시 확산 광의 CCT보다 더 낮은 CCT를 가진 전달 광을 발생시키도록 구성된다. 확산 광 발생기는 실질적으로 색(chromatic) 흡수 또는 반사로부터, 즉 다른 부분에 대해 가시광 스펙트럼의 제한된 부분을 우선적으로 흡수 또는 반사하는 것으로부터 자유롭게 될 수 있다.
더 상세하게, 확산 광의 CCT는 전달 광의 CCT 보다 더 크며; 더욱 상세하게는, 전달 광의 CCT는 제1 광원에 의해 발생되는 광빔의 CCT 보다 더 크지 않다. 더욱, 전술한 바와 같이, 본 발명의 상황(context)에서, 광학 엘리먼트에 의해 "전달된" 광은 광학 엘리먼트에 충돌되고 상당한 각 굴곡(angular deviation)을 겪지 않고, 예컨대 0.1°보다 더 작은 각도로 굴곡되어 광학 엘리먼트를 가로지르는 광선들의 일부분을 의미한다. 그러므로, 상기 광학 엘리먼트는 전달 광 성분을 만들 때마다 충돌하는 광빔의 "적어도 일부분을 전달하는" 것으로 일컬어진다.
전술한 바와 같이, 확산 광 발생기는 레일리 확산 층, 즉 메인 광원으로부터 오는 광 방사의 단파장 성분(short-wavelength component)을 선택적으로 확산시키는 층에 의해 형성될 수 있고, 이 레일리 확산 층은 예컨대 (제1 확산 패널(4)의 경우에서와 같이) 평판 또는 곡면 패널(미도시)과 같은 형상을 가진다. 부가해서, 또는 대안으로, 확산 광 발생기는 확산 광원(diffused-light source), 즉 메인 광원으로부터 받는 광과는 독립적으로, 축(H)에 직교하는 확장 층(extended layer)으로부터의 확산 광을 방출시키는 광원에 의해 형성될 수 있다. 단지 확산 광원을 사용하는 경우, 이 확산 광원은 예컨대 제1 확산 패널(4)에 의해 만들어지는 것과 같이 확산 광의 색상을 교정하기 위해 작동하는 것이 아니라, 조명시스템에 의해 방출되는 광의 전체 확산 성분을 발생시키기 위해 작동하는 것이다. 어떤 실시예들에서 있어서, 내면으로 내접된(inscribed) 제1 원이 동일 내면에서 외접된(circumscribed) 제2 원보다 적어도 1.5배 더 작게, 바람직하게는 2배 더 작은 직경을 가진다는 의미로, 확산 광 발생기는 길다란 형상을 가질 수 있다.
또한, 레일리 확산층 및/또는 확산광을 방출하는 광원의 존재에 관한 고찰이 아래에서 기술될 변형들에 적용된다.
본 조명시스템에 의해 얻어지는 이점은 이전의 기술에 의해 분명해진다.
상세하게, 본 조명시스템은 하늘과 태양이 창문을 통해 룸을 조명할 때 자연에서 일어는 것과 유사하게, 관찰자가 확산광 발생기를 넘어 제한없는 공간의 존재를 인식하도록 허용한다. 그와 같은 결과는 확산광 발생기에 의해 룸에 결합되는 다크 챔버의 존재에 기인한다. 다크 챔버는 제1 및/또는 제2 디퓨져 패널이 관찰되는 모든 방향에 대해 균질한 검은색 배경을 인식하는 것을 허용한다. 또한, 그와 같은 효과는 적당한 관찰자 대 광원 거리(sbserver-to source distance)(따라서 제1 및/또는 제2 패널 대 광원 거리)를 채택함으로써, 그리고/또는 광선들이 제한된 경사 범위(limited range of slopes)를 특징으로 하는 방식으로 광선들을 반사시키는 반사시스템을 사용함으로써 향상된다.
더욱, 본 발명의 몇몇 실시예는 조명시스템에 의해 차지되는 공간을 제한하는 상태에서 전술한 획기적인 효과를 일으킨다. 특히, 도 2에 나타낸 실시예는 오프축(off-axis) 조명시스템, 즉 광원과 제1 디퓨져 패널이 일직선으로 되지 않는 시스템이며, 이것은 조명의 품질을 손상시킴이 없이 시스템 자체에 의해 자치되는 공간을 감소시키도록 한다.
결국, 첨부 청구항들에 의해 한정된 바와 같이, 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 본 조명시스템에 대한 변경과 변형이 이루어질 수 있다는 것은 분명하다.
예컨대, 반사시스템의 초점/초점들에 대해 제1 광원의 위치는 기술된 것과 다를 수 있다. 더욱, 수렴 미러 대신에, 또는 부가해서, 반사시스템은 발산 미러를 포함할 수 있다. 부가해서, 적어도 y축 방향을 따라 전체 발산 제거를 실현하기 위해 더 복잡한 미러들의 형상(예컨대 자유로운 형태의 형상)이 고려될 수 있다.
또한, 다크 구조의 형태는 이전에 나타낸 것과 다를 수 있다. 사실 실질적으로 균일한 배경을 제공하기 위해, 제1 광원(2)이 (그리고 존재한다면, 조명기구(66)가) 켜질 때 도 12를 참조하여 아래에 기술된 제1 구조 조건이 적용된 기하학적 및/또는 광 흡수 특성들을 가진 다크 구조를 형성하면 충분하다. 단순화를 위해, 그리고 일반성의 손실 없이, 도 12에서 포인트와 같은 타입(point-like type)의 제1 광원; 또한, 다크 구조는 부호 300으로 지정되고, 어떠한 일반성의 손실을 내포함이 없이 코너들이 없다. 아래에 기술되는 제1 구조 조건은 어떤 경우에는 실예로서 그 조건에 지지 엘리먼트(10)와 내부층(12)의 특성들을 언급함으로써 이전에 기술된 실시예들에 대해서도 적용될 수 있다. 또한, 도 12에서 각도들은 질적인 방식으로 나타나 있다.
상세하게, 전술한 제1 구조 조건은 전체 제2 면(S2)의 면적의 적어도 50%, 바람직하게 80%, 더 바람직하게는 100%와 같은 면적을 가진 제2 면(S2)의 적어도 일부분의 임의의 제1 포인트(220)에서 적어도 0.1 sterad의 상단 각과 다발 축(sheaf axis)(210)을 가진 방향 다발(direction sheaf)(예컨대, 원추형 다발)이 주어진다면, 아래에서는 제1 및 제2 배경 휘도(background luminance)로서 언급될, 제1 포인트(220)의 제1 및 제2 휘도가 제1 배경 휘도의 50% 이상이 되지 않을 정도까지 서로 다른 것을 규정한다. 더 상세하게, 제1 및 제2 배경 휘도는 각각 제1 및 제2 관찰 방향(230, 240)에서 측정되며, 제1 관찰 방향(230)은 방향 다발(200)의 임의의 방향들에 대해 평행하고 임의의 국부 눈부신 방향들(local dazzling directions)(250)에 대해 평행하지 않으며, 제2 관찰 방향(240)은 0.3°와 1° 사이의 범위에서 각 거리(angular distance)에 의해 제1 관찰 방향(230)과 떨어져 있고 임의의 국부 눈부신 방향들(250)에 대해 평행하지 않으며, 국부 눈부신 방향들(250)은 제1 광원(2)의 임의의 포인트가 제1 포인트(220)로부터 보여지는 상태에서 (포인트와 같은 광원의 가정 하에 오직 하나의 방향(260)이 존재함) 임의의 방향(260)으로부터 3°이하로 떨어져 있는 방향들이다. 더 상세하게, 각 제1 및 제2 배경 휘도는 오직 다크 구조를 때리고 오직 룸(6)을 통과하지 않은, 그리므로 룸(6)으로부터 오는 제2 면(S2)을 결코 가로지르지 않은 광선들에 의해서만 형성된다(도 12에는 미도시).
실예로서, 임의의 제1 및 제2 배경 휘도를 참조하면, 그것은 제1 디퓨져 패널(4)을 가시 범위에서 제1 무반향 챔버(anechoic chamber)에 결합시키는 가정하에서, 즉 룸(6)이 충돌 광의 100%를 흡수한다는 가정에 의해 아래의 단계를 수행함으로써 측정된다:
- 다크 구조(300)를 가시 범위에서 제2 무반향 챔버로 대체한 후, 제1 관찰 방향(230)에서 전술한 제1 포인트(220)의 휘도(L1)를 측정하고; 그리고 그 후
- 상기 제2 무반향 챔버를 제거하고 상기 다크 구조(300)를 마련하며; 그리고 그 후
- 여전히 상기 제1 관찰 방향(230)에서 상기 제1 포인트(220)의 휘도(L2)를 측정하고; 그리고
- 상기 제1 휘도(L2)와 상기 제1 휘도(L1) 사이의 차이를 계산한다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 다발 축(210)은 제1 광원(2)이 제1 포인트(220)로부터 보여지는 상태에서 상기 방향(260)과 일치할 수 있다. 더욱, 제1 디퓨져 패널(4)에 대한 방향 다발(200)과 그 자세(attitude)는 제2 면(S2)에서 전술한 제1 포인트(220)의 위치에 대해 변하지 않는다.
전술한 바와 같이, 제1 구조 조건은 또한 다른 실시예들에 의해 실행될 수 있다. 그러므로, 실예로서 지지 엘리먼트(10)와 내부층(12)이 도시된 것과 다르지만, 여하튼 제1 구조 조건을 실현하기 위한 것과 같이 되는 것도 가능하다. 실예로, 내부층(12)은 이번에는 원피스(one piece) 이상으로 형성될 수 있는 지지 엘리먼트(10)의 오직 일부분을 코팅할 수 있다. 이와 관련하여, 다크 구조의 적어도 일부는 제1 광원(2)의 하우징에 의해, 또는 하나 이상의 스크린에 의해 형성될 수 있고; 마찬가지로, 지지 엘리먼트(10)는 가시 범위에서 무광(matt)으로 되는 대응하는 엘리먼트들에 의해 폐쇄되는, 또는 벽돌 엘리먼트들에 의해 가로놓여지는 하나 이상의 광학 구멍(optical apertures)을 특징으로 할 수 있다.
다크 구조(300)는 제2 구조 조건을 실행하도록, 즉 제1 광원(2)이 켜질 때 전술한 제1 배경 휘도가 제1 관찰 방향(230)에서 제1 포인트(220)의 전체 휘도의 30%와 같은 휘도 임계치(luminance threshold value)보다 더 크게 되는 것을 방지하도록 더 구성될 수 있으며, 이러한 총 휘도는 룸(6)으로부터 나오는 광선들이 없다는 가정 하에, 그러므로 전술한 제1 무반향 챔버에 의해 측정된다. 더욱, 제2 구조 조건이 실행되지만, 제1 구조 조건은 없는 실시예들도 가능하다. 더욱, 제2 구조 조건은 또한 다른 실시예들에 의해 실행될 수 있다. 그러므로, 실예로 지지 엘리먼트(10)와 내부층(12)이 도시된 것과 다르지만, 여하튼 제2 구조 조건을 실행하기 위한 것과 같이 되는 것도 가능하다.
전술한 모든 실시예에 적용 가능한 다크 구조의 추가적인 실예가 도 13에 나타나 있다. 이 실예에서, 오직 지지 엔리먼트(10)의 일부분만이 흡수 패치(absorbing patch)(310)로 언급되는 내부층의 대응하는 부분에 의해 코팅된다. 흡수 패치(310)는 실질적으로 균일한 가시 범위 내의 흡수 계수를, 그리고/또는 적어도 70%와 같은, 바람직하게 적어도 90%와 같은 가시 범위 내의 흡수 계수를 가지며; 또한, 흡수 패치(310)는 바람직하게 엣지가 자유롭고(edge-free), 제1 면(S1)의 적어도 50%와 같은, 바람직하게 적어도 80%와 같은 면적을 가진다.
도 14에는 추가 실시예가 도시되어 있는데, 단순화를 위해 제2 디퓨져 패널(64)과 조명기구(66)가 없는 케이스에 대해 언급되며; 또한, 도 14에서 다크 구조와 반사시스템은 도시되어 있지 않다. 이 실시예에서, 시각적 레퍼런스 요소(visual reference element)가, 실예로 하나의 엣지에 의해 경계가 정해지고, 제1 광원(2)에 의해 발생되고 제1 디퓨져 패널(4)에 의해 전달되는 광에 의해 그 엣지의 대응하는 부분과 함께 적어도 일부분이 비추어지도록 배치되는 반사면(320)이 제1 디퓨져 패널(4)의 하류에(downstream) 배치된다. 반사면(320)의 상기의 일부분은 전체의 반사면(320)의 면적의 적어도 50%와, 바람직하게 70%와, 심지어 더 바람직하게는 100%와 같은 면적을 가진다. 또한, 반사면(320)의 상기의 일부분은 제1 광원(2)을 반사면(320)에 연결하는 광 경로들 중에서 가장 짧은 경로가 반사면(320)의 상기의 일부분의 임의의 두 포인트 사이에서 최대 거리의 적어도 50%, 바람직하게 70%, 심지어 더 바람직하게는 100%와 같은 길이를 가지도록 된다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 시각적 레퍼런스 요소는 대응하는 구멍(aperture)의 범위를 정하고 두 룸을 광통신 상태로 되게 하는 두 룸 사이의 격막(diaphragm)(350)에 의해 형성될 수 있다. 따라서 이 구멍은 (그 테두리를 제외하고) 비물질적인 면을 형성하며, 반사면(320)의 전술한 부분에 관하여 전에 약간 언급된 요구사항들을 실행하는 그 테두리의 대응하는 부분에 의해 범위가 정해지는 각 부분을 가진다.
실제로, 도 14 및 15에 나타낸 실시예들을 참조하면, 관찰자가 시각적 레퍼런스(visual reference)(반사면(320)의 전술한 부분들의 엣지 및 격막(350)의 구멍)에 대해 이동하면서 제1 광원(2)을 보는 속도에 대한 관찰자가 이동하는 속도의 비율이 1에 가까울수록, 즉 관찰자가 시각적 레퍼런스에 가까이 있을수록 소위 운동 시차(motion parallax)에 의해 유도되는 깊이 효과는 더 크게 된다. 또한, 반사면(320)의 전술한 부분들과 격막(350)의 전술한 구멍은 실예로 제2 면(S2)의 면적의 1/10, 바람직하게 3/10, 심지어 더 바람직하게는 1/2과 같은 좁은 면적(narrow areas)을 가질 수 있다.

Claims (48)

  1. 가시광선의 빔을 방출하도록 구성되는 제1 광원(2);
    상기 광빔을 받도록 구성되는 내면(S1, S3), 그리고 외면(S2)에 의해 경계가 정해지는 확산광 발생기(4; 68);를 포함하고,
    상기 확산광 발생기는 적어도 부분적으로 상기 광빔을 투과시키고, 상기 광빔의 적어도 일부를 전달하도록 구성되며, 상기 외면을 통해 가시적인 확산광을 방출하도록 더 구성되며, 상기 전달된 광의 상관 색온도(CCT)는 상기 가시적인 확산광의 상관 색온도(CCT)보다 더 낮은, 자연조명처럼 보이는 조명으로 환경(6)을 조명하기 위한 조명시스템(1)에 있어서,
    상기 조명시스템은 상기 확산광 발생기를 통해 상기 환경에 광학적으로 결합되고 상기 제1 광원에 실질적으로 균일한 배경을 제공하도록 구성되는 다크 구조(10, 12; 300; 310)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배경은 어두운 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다크 구조(10, 12; 300; 310)는 외부 광이 상류(upstream)으로부터 상기 확산광 발생기(4; 68)를 비추는 것을 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 다크 구조(10, 12; 300; 310)는 상기 제1 광원(2)이 켜질 때, 그리고 적어도 0.1 sterad의 상단 각을 가진 방향 다발(direction sheaf)(200)이 주어진다면, 상기 외면(S2)의 적어도 일부분의 임의의 제1 포인트(220)에서 상기 제1 포인트의 제1 및 제2 배경 휘도는 상기 제1 배경 휘도의 50% 이상이 되지 않을 정도까지 서로 다르고, 상기 제1 및 제2 배경 휘도는 각각 제1 및 제2 관찰 방향(230, 240)에서 측정되며, 상기 제1 관찰 방향은 상기 방향 다발의 임의의 방향들에 대해 평행하고 임의의 국부 눈부신 방향들(local dazzling directions)(250)에 대해 평행하지 않으며, 상기 제2 관찰 방향은 0.3°- 1°의 범위에서 각 거리(angular distance)에 의해 상기 제1 관찰 방향과 떨어져 있고 상기 임의의 국부 눈부신 방향들(250)에 대해 평행하지 않으며, 상기 국부 눈부신 방향들은 상기 제1 광원이 상기 제1 포인트로부터 보여지는 상태에서 임의의 방향(260)으로부터 3°이하로 떨어져 있는 방향들이며, 상기 각 제1 및 제2 배경 휘도는 오직 상기 다크 구조를 때리고 상기 환경(6)을 통과하지 않은 광선들에 의해서만 형성되는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 방향 다발(200)은 원추형이고 축방향을 따라 향해지는 축(210)을 가지며, 상기 축방향은 상기 제1 광원(2)이 상기 외면(S2)의 상기 일부분의 적어도 제2 포인트로부터 보여지는 상태에서 일 방향(260)에 대해 평행한 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 다크 구조(10, 12; 300; 310)는 상기 제1 광원(2)이 켜질 때, 상기 환경(6)으로부터 나오는 광선들이 없는 상태에서 상기 제1 배경 휘도가 상기 제1 관찰 방향(230)에서 상기 제1 포인트(220)의 전체 휘도의 30%와 같은 임계치(luminance threshold value)보다 더 크게 되는 것을 방지하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 한 항에 있어서, 상기 다크 구조(12; 310)의 적어도 일부분은 가시 범위에서 실질적으로 균일한 흡수 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 다크 구조(12; 310)의 상기 일부분은 적어도 70%와 같은 가시 범위에서의 흡수 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 다크 구조(12; 310)의 상기 일부분은 상기 내면(S1, S3)의 면적의 적어도 50%와 같은 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  10. 제7항 내지 제9항 중의 한 항에 있어서, 상기 다크 구조(310)의 상기 일부분은 엣지가 자유로운(edge-free) 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  11. 제1항 내지 제10 중의 한 항에 있어서, 상기 확산광 발생기(4; 68)는 상기 전달 광의 CCT가 광빔의 CCT보다 더 크지 않도록 되는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중의 한 항에 있어서, 상기 확산광 발생기(4; 68)는 상기 가시적인 확산광의 CCT가 광빔의 CCT보다 더 크도록 되는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중의 한 항에 있어서, 상기 제1 광원(2)은 상기 내면(S1)에서 휘도가 최소값과 최대값 사이에서 변하며, 상기 최대값이 상기 최소값의 세 배 보다 더 크지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중의 한 항에 있어서, 상기 확산광 발생기(6; 68)는
    Figure pct00009
    의 관계식이 유효하도록 상기 제1 광원(2)에 대해 배치되며, 여기서,
    - θ1은 상기 제1 광원의 방출면(Sf)의 중심좌표(0")로부터 비롯되는 광빔의 제1 광선이 상기 내면의 중심좌표에 충돌하는 각도이고; 그리고
    - θe는 상기 제1 광원의 상기 방출면의 중심좌표로부터 비롯되는 제2 광선이 상기 내면의 경계의 한 포인트에 충돌하는 각도이며, 상기 한 포인트는 경계의 포인트들 중에서 상기 내면의 중심좌표로부터 최대 거리를 가진 포인트인 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  15. 제1항 내지 제13항 중의 한 항에 있어서, 상기 확산광 발생기(6; 68)는 상기 내면(S1, S3)의 중심좌표(0)로부터 X만큼 떨어져 있는 상기 내면(S1)의 적어도 일 포인트에 대해
    Figure pct00010
    의 관계식이 유효하도록 상기 제1 광원(2)에 대해 배치되며, 여기서
    - θ1은 상기 제1 광원의 방출면(Sf)의 중심좌표(0")로부터 비롯되는 광빔의 제1 광선이 상기 내면의 중심좌표에 충돌하는 각도이고;
    - θ2는 상기 제1 광원의 상기 방출면의 중심좌표로부터 비롯되는 제2 광선이 상기 내면의 상기 적어도 일 포인트에 충돌하는 각도이며; 그리고
    - L은 3미터와 같거나 더 큰 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  16. 제1항 내지 제13항 중의 한 항에 있어서, 상기 확산광 발생기(6; 68)는 상기 내면(S1, S3)의 중심좌표(0)로부터 X만큼 떨어져 있는 상기 내면(S1)의 적어도 일 포인트에 대해
    Figure pct00011
    의 관계식이 유효하도록 상기 제1 광원(2)에 대해 배치되며, 여기서
    - θ1은 상기 제1 광원의 방출면(Sf)의 중심좌표(0")로부터 비롯되는 광빔의 제1 광선이 상기 내면의 중심좌표에 충돌하는 각도이고;
    - θ2는 상기 제1 광원의 상기 방출면의 중심좌표로부터 비롯되는 제2 광선이 상기 내면의 상기 적어도 일 포인트에 충돌하는 각도이며; 그리고
    - L은 상기 내면의 임의의 두 포인트 사이에서 최대 거리의 적어도 70%와 같은 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  17. 제1항 내지 제16항 중의 한 항에 있어서, 상기 제1 광원(2)은 상기 내면(S1, S3)에 대해 수직하고 상기 내면(S1, S3)의 중심좌표(0)를 통과하는 라인(H)에 대해 측면(off-axis)에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  18. 제1항 내지 제17항 중의 한 항에 있어서, 상기 다크 구조(10) 내부에 배치되고 상기 내면(S1, S3)으로 광빔을 전달하도록 구성되는 반사 광학시스템(20)을 더 포함하고, 상기 반사 광학시스템은 사용 시 상기 내면으로부터 나오고 상기 반사 광학시스템에 충돌하는 광선들이 상기 내면으로 반사되지 않도록 되는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 반사 광학시스템(20)은 평면 타입의 제1 미러(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 미러(22)는 상기 내면을 포함하는 한 평면으로의 상기 제1 미러의 투사(projection)가 상기 내면과 겹치지 않는 방식으로 상기 내면(S1, S3)과 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  21. 제18항에 있어서, 상기 반사 광학시스템(20)은 수렴 타입의 제1 미러(22; 24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제1 미러(22)는 원형 포물면의 일부분과 같은 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  23. 제21항에 있어서, 상기 제1 미러(22)는 포물선 원통의 일부분과 같은 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 반사 광학시스템(20)은 포물선 원통의 일부와 같은 형상으로 된 제2 미러(24)를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 미러의 축들은 실질적으로 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제1 및 제2 미러(22; 24)는 공통 초점을 공유하도록 배치되고, 상기 제1 광원(2)은 실질적으로 상기 공통 초점에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  26. 제19항 내지 제25항 중의 한 항에 있어서, 상기 반사 광학시스템(20)은 상기 제1 광원(2)을 상기 내면(S1, S3)과 연결하는 광 경로를 형성하고, 상기 제1 미러(22)는 상기 내면(S1, S3) 전에서 상기 광 경로의 마지막 굴곡(deviation)을 야기시키며; 상기 반사 광학시스템을 통해 상기 제1 미러의 중심좌표(0')를 상기 내면의 중심좌표(0)와 연결하는 광선은 상기 내면의 중심좌표에서 상기 내면에 수직한 방향에 대해 양 각도를 포함하여 40°내지 65°내의 한 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  27. 제7항 내지 제10항 중의 한 항에 있어서, 상기 다크 구조(310) 내부에 배치되고 광빔을 상기 내면(S1, S3)으로 전달하도록 구성되는 반사 광학시스템(20)을 더 포함하고, 상기 반사 광학시스템은 사용 시 상기 내면으로부터 나와서 상기 반사 광학시스템에서 충돌하는 광선들이 상기 내면으로 반사되지 않도록 되며; 상기 반사 광학시스템은 제1 미러(22)를 포함하고 상기 제1 광원(2)을 상기 내면(S1, S3)과 연결하는 광 경로를 형성하며, 상기 제1 미러(22)는 상기 내면(S1, S3) 전에서 상기 광 경로의 마지막 굴곡(deviation)을 야기시키며; 상기 내면(S1)과 상기 제1 미러(22)의 가장 가까운 두 개의 포인트를 통과하는 라인은 상기 다크 구조(310)의 상기 일부분에 충돌하는 것을 특징으로 하는 반사시스템.
  28. 제1항 내지 제27항 중의 한 항에 있어서, 상기 제1 광원(2)은 복수의 광 방출장치(52)와 복수의 반사 집광기(54)에 의해 형성되고, 각 반사 집광기는 깔때기 형상(funnel shape)으로 되고 입력 구멍(IN)과 출력 구멍(OUT)을 가지며, 상기 입력 구멍의 면적은 상기 출력 구멍의 면적보다 더 작고, 각 광 방출장치는 각 반사 집광기의 입력 구멍에 광학적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  29. 제28항에 있어서, 각 반사 집광기(54)의 출력 구멍(OUT)은 직사각형과 같은 형상으로 되는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  30. 제18항 내지 제27항 중의 한 항에 있어서, 상기 제1 광원(2)은 복수의 광 방출장치(52)와 복수의 반사 집광기(54)에 의해 형성되고, 각 반사 집광기는 깔때기 형상(funnel shape)으로 되고 입력 구멍(IN)과 출력 구멍(OUT)을 가지며, 상기 입력 구멍의 면적은 상기 출력 구멍의 면적보다 더 작고, 각 광 방출장치는 각 반사 집광기의 입력 구멍에 광학적으로 결합되며; 상기 출력 구멍들(OUT)은 길게 연장된 방향(57)을 따라 길다랗게 되고, 상기 광빔은 최대 발산의 축(58)을 가지며, 상기 반사 광학시스템(20)은 사용 시 상기 제1 광원(2)의 방출면(Sf)의 중심좌표(0")로부터 발산하고 최대 발산의 평면에 놓이는 광선들의 다발이 상기 내면의 중심좌표를 통과하고 상기 제1 미러 상에서 캐리어 광선의 입사 평면에 대해 수직한 축(y)에 접하는 라인을 따라 상기 내면(S1, S3)에 충돌하도록 구성되며, 상기 캐리어 광선은 상기 반사 광학시스템을 통해 상기 방출면의 중심좌표를 상기 내면의 중심좌표와 연결하는 광선인 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  31. 제30항에 있어서, 상기 반사 광학시스템(20)은 상기 캐리어 광선이 단일 평면에 놓이도록 구성되고, 상기 제1 광원(2)은 상기 최대 발산의 축이 상기 단일 평면에 대해 수직하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  32. 제28항 내지 제31항 중의 한 항에 있어서, 상기 제1 광원(2)은 원형 또는 타원형의 전체적인 구멍(62)을 가진 마스크(60)를 더 포함하고, 상기 마스크는 상기 출력 구멍들(OUT)과 동일 평면으로 되며, 상기 마스크는 상기 전체적인 구멍 주위에 배치되는 상기 출력 구멍들의 일부분으로부터 나오는 광을 막기에 적합한 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  33. 제1항 내지 제32항 중의 한 항에 있어서, 상기 확산광 발생기는 실질적으로 가시 범위에서 광을 흡수하지 않고 광빔의 장파장 성분들에 비해 단파장 성분들을 더 효율적으로 확산시키도록 구성되는 제1 디퓨져(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  34. 제33항에 있어서, 상기 제1 디퓨져(4)는 제1의 물질의 매트릭스를 포함하고, 제2의 물질의 제1 입자들이 분산되며, 상기 제1 및 제2의 물질은 각각 제1 및 제2의 굴절률을 가지며, 상기 제1의 입자들은 동등한 직경을 가져서 상기 동등한 직경과 상기 제1 굴절률의 곱(product)이 5nm-350nm 범위에 있도록 하는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  35. 제34항에 있어서, 상기 제1 광원(2)과 상기 제1 디퓨져(4)를 가로지르는 상기 입자 분포의 밀도는 사용 시 상기 제1 디퓨져 상에서 상기 밀도와 상기 제1 광원에 의해 제공되는 조도(illuminance) 사이의 곱(product)이 실질적으로 상기 제1 디퓨져 상에서 일정한 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  36. 제33항 내지 제35항 중의 한 항에 있어서, 상기 제1 디퓨져(4)는 패널 형상을 가지며, 상기 내면 및 외면(S1, S2)은 상기 제1 디퓨져 패널에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  37. 제1항 내지 제36항 중의 한 항에 있어서, 상기 확산광 발생기는 상기 제1 광원(2)과 독립해서 상기 가시 확산광의 적어도 일부분을 방출하도록 구성되는 제2 광원(68)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  38. 제37항에 있어서, 상기 제2 광원(68)은 광 안내 패널과 같은 형상으로 되고 가장자리(edge)가 비추어지도록 구성되는 제2 디퓨져(64)와, 상기 제2 디퓨져(64)의 가장자리를 조명하기 위한 조명기구(66)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  39. 제38항에 있어서, 상기 제1 광원(2)과 상기 조명기구(66) 중의 적어도 하나의 CCT는 조절 가능한 방식으로 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  40. 제37항 내지 제39항 중의 한 항에 있어서, 상기 제2 광원(68)은 OLED를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  41. 제1항 내지 제40항 중의 한 항에 있어서, 상기 확산광 발생기(4; 68)는 길다란 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  42. 가시광선의 빔을 방출하도록 구성되는 제1 광원(2);
    상기 광빔을 받도록 구성되는 내면(S1, S3), 그리고 외면(S2)에 의해 경계가 정해지는 확산광 발생기(4; 68);를 포함하고,
    상기 확산광 발생기는 적어도 부분적으로 상기 광빔을 투과시키고, 상기 광빔의 적어도 일부를 전달하도록 구성되며, 상기 외면을 통해 가시적인 확산광을 방출하도록 더 구성되며, 상기 전달된 광의 상관 색온도(CCT)는 상기 가시적인 확산광의 상관 색온도(CCT)보다 더 낮은, 자연조명처럼 보이는 조명으로 환경(6)을 조명하기 위한 조명시스템(1)에 있어서,
    상기 조명시스템은 상기 확산광 발생기를 통해 상기 환경에 광학적으로 결합되고 상기 제1 광원에 어두운 배경을 제공하도록 구성되는 다크 구조(10, 12; 300; 310)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  43. 제42항에 있어서, 상기 다크 구조(12; 310)의 적어도 일부분은 적어도 70%와 같은 가시 범위 내의 흡수 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  44. 제42항 또는 제43항에 있어서, 상기 다크 구조(12; 310)의 상기 일부분은 적어도 상기 내면(S1, S3)의 면적과 동일한 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  45. 제42항 내지 제44항 중의 한 항에 있어서, 상기 다크 구조(310) 내부에 배치되고 상기 내면(S1, S3)으로 광빔을 전달하도록 구성되는 반사 광학시스템(20)을 더 포함하고, 상기 반사 광학시스템은 사용 시 상기 내면으로부터 나오고 상기 반사 광학시스템에 충돌하는 광선들이 상기 내면으로 반사되지 않도록 되며;
    상기 반사 광학시스템은 제1미러(22)를 포함하고 상기 제1 광원(2)을 상기 내면과 연결하는 광 경로를 형성하며, 상기 제1 미러는 상기 내면 전에서 상기 광 경로의 마지막 굴곡(deviation)을 야기시키며;
    상기 내면과 상기 제1 미러의 가장 가까운 두 개의 포인트를 통과하는 라인은 상기 다크 구조의 상기 일부분에 충돌하는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  46. 제42항 내지 제45항 중의 한 항에 있어서, 상기 확산광 발생기(4; 68)의 하류(downstream)에 배치되고 반사면(320)에 의해 형성되는 광학 레퍼런스(optical reference)를 더 포함하고,
    상기 반사면의 일부분은 대응하는 엣지 부분에 의해 경계가 정해지고 아래와 같이:
    - 상기 반사면의 상기 일부분과 상기 엣지 부분은 상기 제1 광원(2)에 의해 발생되고 상기 확산광 발생기에 의해 전달되는 광에 의해 비추어지고; 그리고
    - 상기 제1 광원을 상기 반사면의 상기 일부분에 연결하는 광 경로들 중에서 가장 짧은 광 경로가 상기 반사면의 상기 일부분의 임의의 두 포인트 사이에서 최대 거리의 적어도 70%와 동일한 길이를 가지도록; 구성되는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  47. 제1항 내지 제45항 중의 한 항에 있어서, 상기 확산광 발생기(4; 68)의 하류(downstream)에 배치되고 환경들 사이에서 하나의 구멍의 경계를 정하는 박막(diaphragm)(350)에 의해 형성되는 광학 레퍼런스(optical reference)를 더 포함하고,
    상기 환경들 사이에서 상기 구멍의 일부분은 대응하는 엣지 부분에 의해 경계가 정해지고 아래와 같이:
    - 환경들과 상기 엣지 부분 사이에서 상기 구멍의 상기 일부분은 상기 제1 광원(2)에 이해 발생되고 상기 확산광 발생기에 의해 전달되는 광에 이해 비추어지며; 그리고
    - 상기 제1 광원을 환경들 사이에서 상기 구멍의 상기 일부분에 연결하는 광 경로들 중에서 가장 짧은 광 경로는 환경들 사이에서 상기 구멍의 상기 일부분의 임의의 두 포인트 사이에서 최대 거리의 적어도 70%와 동일한 길이를 가지도록; 구성되는 것을 특징으로 하는 조명시스템.
  48. 제1항 내지 제47항 중의 한 항에 따른 조명시스템(1)과 상기 환경(6)의 일 벽(P2)을 포함하고, 상기 벽은 캐비티(8)를 형성하며, 상기 확산광 발생기(4; 68)는 상기 캐비티(8) 내부에서 연장하는 것을 특징으로 하는 빌딩.
KR1020157015665A 2012-11-14 2013-11-14 자연 조명처럼 보이기 위한 인공 조명시스템 KR102189535B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITTO2012A000988 2012-11-14
IT000988A ITTO20120988A1 (it) 2012-11-14 2012-11-14 Sistema di illuminazione artificiale per simulare un'illuminazione naturale
US13/838,998 2013-03-15
US13/838,998 US10077884B2 (en) 2012-11-14 2013-03-15 Artificial lighting system for simulating natural lighting
PCT/IB2013/060141 WO2014076656A1 (en) 2012-11-14 2013-11-14 Artificial lighting system for simulating a natural lighting

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150107721A true KR20150107721A (ko) 2015-09-23
KR102189535B1 KR102189535B1 (ko) 2020-12-14

Family

ID=47561737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157015665A KR102189535B1 (ko) 2012-11-14 2013-11-14 자연 조명처럼 보이기 위한 인공 조명시스템

Country Status (14)

Country Link
US (2) US10077884B2 (ko)
EP (1) EP2920508B1 (ko)
JP (1) JP6276777B2 (ko)
KR (1) KR102189535B1 (ko)
CN (1) CN104981651B (ko)
AU (2) AU2013346339A1 (ko)
CA (1) CA2891536C (ko)
ES (1) ES2622899T3 (ko)
IT (1) ITTO20120988A1 (ko)
PL (1) PL2920508T3 (ko)
RU (1) RU2642138C2 (ko)
SG (1) SG11201503829WA (ko)
SI (1) SI2920508T1 (ko)
WO (1) WO2014076656A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102197383B1 (ko) * 2020-07-27 2020-12-31 써니파이브 주식회사 자연광과 유사한 광을 제공하는 조명 장치

Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014076218A1 (en) 2012-11-14 2014-05-22 Light In Light S.R.L. Illumination device synthesizing light from an object at virtually infinite distance
DK2920511T3 (da) 2012-11-14 2020-07-27 Coelux Srl Kunstig belysningsindretning til at generere naturligt lys
ITTO20120988A1 (it) 2012-11-14 2014-05-15 Light In Light S R L Sistema di illuminazione artificiale per simulare un'illuminazione naturale
EP3117142B1 (en) * 2014-03-10 2020-06-10 Coelux S.R.L. Lighting system
US10174890B2 (en) 2014-05-13 2019-01-08 Coelux S.R.L. Light source and sunlight imitating lighting system
US10161596B2 (en) * 2014-05-13 2018-12-25 Coelux S.R.L. Chromatic mirror, chromatic panel and applications thereof
EP3143344B1 (en) * 2014-05-14 2020-03-11 CoeLux S.r.l. Illumination device simulating the natural illumination and including an infrared light source
JP6429257B2 (ja) * 2014-12-26 2018-11-28 マクセル株式会社 照明装置
CN107407474B (zh) 2015-02-23 2020-03-24 科勒克斯有限责任公司 用于光学扩展感知的照明系统
EP3274624B1 (en) 2015-02-23 2020-10-28 CoeLux S.r.l. Seat illuminating system
JP6745330B2 (ja) 2015-07-15 2020-08-26 コエルクス・エッセ・エッレ・エッレＣｏｅＬｕｘ Ｓ．ｒ．ｌ． 色反射ユニット
WO2017008822A1 (en) 2015-07-15 2017-01-19 Coelux S.R.L. Reflective illumination systems for optically widened perception
US9939563B2 (en) 2015-07-15 2018-04-10 Coelux S.R.L. Sky-dome lighting system
EP3341650A1 (en) 2015-08-28 2018-07-04 CoeLux S.r.l. Large area light source and large area luminaire
CN107949742B (zh) 2015-09-16 2019-12-20 内景有限公司 人工天窗和方法
ITUB20155577A1 (it) 2015-11-13 2017-05-13 Coelux Srl Sistema di illuminazione che simula l'illuminazione naturale e include una sorgente di luce infrarossa
JP6487605B2 (ja) * 2015-11-19 2019-03-20 コエルクス・エッセ・エッレ・エッレＣｏｅＬｕｘ Ｓ．ｒ．ｌ． 太陽−空模倣照明システムのための層状パネル構造
WO2017084756A1 (en) 2015-11-19 2017-05-26 Coelux S.R.L. Modular sun-sky-imitating lighting system
JP2017107778A (ja) * 2015-12-10 2017-06-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明装置、及び、浴室
US9894729B2 (en) 2015-12-15 2018-02-13 Arborlight, Inc. Artificial light configured for daylight emulation
JP6811410B2 (ja) * 2016-02-17 2021-01-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 プロジェクタ取り付け部材および浴室
ES2777663T3 (es) 2016-02-23 2020-08-05 Signify Holding Bv Luminaria de luz solar artificial
JP6748218B2 (ja) * 2016-03-07 2020-08-26 コエルクス・エッセ・エッレ・エッレＣｏｅＬｕｘ Ｓ．ｒ．ｌ． 拡張された知覚される窓領域を有する太陽−天空模倣照明システム
CN108884983B (zh) * 2016-03-11 2021-06-08 昕诺飞控股有限公司 具有闪烁效果的照明装置
JP6767717B2 (ja) * 2016-07-12 2020-10-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明装置
EP3542097A1 (en) 2016-11-19 2019-09-25 CoeLux S.r.l. Lighting system with appearance affecting optical system
CN110088649B (zh) * 2016-11-19 2022-08-09 科勒克斯有限责任公司 阳光模拟照明系统中的调整装置
EP3336412B1 (en) * 2016-12-13 2020-04-08 CoeLux S.r.l. Moon appearance generating system
JP6861381B2 (ja) 2017-01-18 2021-04-21 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光環境演出装置
US10502374B2 (en) * 2017-01-30 2019-12-10 Ideal Industries Lighting Llc Light fixtures and methods
CN110382948B (zh) 2017-02-28 2021-09-21 科勒克斯有限责任公司 基于阳光的太阳模拟照明
WO2018157903A1 (en) 2017-02-28 2018-09-07 Coelux S.R.L. Sunlight-based large area light source and large area luminaire
JP6887122B2 (ja) * 2017-03-29 2021-06-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明システム
CN108626640B (zh) 2017-03-24 2022-06-24 松下知识产权经营株式会社 照明装置和照明系统
JP6837220B2 (ja) 2017-03-29 2021-03-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明装置
JP6820525B2 (ja) * 2017-03-29 2021-01-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明装置および照明システム
WO2019043872A1 (ja) * 2017-08-31 2019-03-07 興和株式会社 照明装置
WO2019064257A1 (en) 2017-09-28 2019-04-04 Coelux S.R.L. OPTICAL DEVICE FOR ENHANCED ILLUMINATION SYSTEM FOR SIMULATING NATURAL LIGHTING IN TWO HALF SPACES
JP2019075330A (ja) * 2017-10-18 2019-05-16 興和株式会社 照明装置
JP6806030B2 (ja) * 2017-10-24 2020-12-23 豊田合成株式会社 照明装置
WO2019212025A1 (ja) * 2018-05-02 2019-11-07 興和株式会社 照明装置及び照明装置の制御方法
JP6756067B2 (ja) 2018-05-18 2020-09-16 三菱電機株式会社 照明ユニットおよび照明器具
IT201800005634A1 (it) 2018-05-23 2019-11-23 Struttura a film multistrato cromaticamente diffondente per sistemi di illuminazione simulanti cielo-sole
IT201800005680A1 (it) 2018-05-24 2019-11-24 Illuminazione a luce bianca regolabile
JP6994647B2 (ja) * 2018-06-28 2022-02-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明装置
JP7066304B2 (ja) * 2018-08-07 2022-05-13 三菱電機株式会社 照明装置及び照明ユニット
JP7203953B2 (ja) * 2019-03-28 2023-01-13 三菱電機株式会社 拡散体および照明装置
IT201900004775A1 (it) * 2019-03-29 2020-09-29 Coelux Srl Sistema di illuminazione a imitazione cielo - sole
CN110081378B (zh) * 2019-04-30 2022-02-11 青岛亿联客信息技术有限公司 一种灯具及照明设备
CN110160014B (zh) * 2019-05-23 2024-04-26 欧普照明股份有限公司 一种照明灯具
EP3951259B1 (en) * 2019-05-23 2024-04-03 Suzhou Opple Lighting Co., Ltd. Illumination lamp
FR3101439B1 (fr) * 2019-09-26 2021-10-29 Arteffect Dispositif optique et module comportant un tel dispositif optique, destinés à un dispositif d’éclairage, permettant de créer des effets de lumière.
CN110822338A (zh) * 2019-11-26 2020-02-21 横店集团得邦照明股份有限公司 一种模拟日光光照的吸顶灯及其实现方法
CN110848598A (zh) * 2019-11-26 2020-02-28 横店集团得邦照明股份有限公司 一种呈现天空效果的面板灯及其实现方法
WO2021185670A1 (en) 2020-03-17 2021-09-23 Signify Holding B.V. Artificial skylight device
CN111486373B (zh) * 2020-04-23 2023-05-05 广东艾罗照明科技股份有限公司 分光射灯
CN111506136B (zh) * 2020-05-06 2022-07-19 苏州大侎光学科技有限公司 一种模拟太阳光及天空背景光照明的光源系统
CN111623251A (zh) * 2020-05-06 2020-09-04 苏州大侎光学科技有限公司 一种模拟月光和夜空背景光照明的光源系统
US11464997B2 (en) 2020-07-18 2022-10-11 Konrad Jarausch Systems and methods for light generation and use thereof
EP4328481A4 (en) * 2021-05-28 2024-05-29 Mitsubishi Electric Corp DIFFUSION BODY AND LIGHTING DEVICE
WO2023041728A1 (en) 2021-09-20 2023-03-23 Signify Holding B.V. Artificial skylight
WO2024012924A1 (en) 2022-07-12 2024-01-18 Signify Holding B.V. Clouds for artificial skylights and windows

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1406115A (en) * 1921-02-01 1922-02-07 Verch Raymond Headlight for vehicles
KR20090018092A (ko) * 2006-05-05 2009-02-19 크리 엘이디 라이팅 솔루션즈, 인크. 조명 장치
US20110194270A1 (en) * 2008-06-24 2011-08-11 Light In Light S.R.L. Illumination device
WO2012140579A2 (en) * 2011-04-13 2012-10-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. An optical element for obtaining a daylight appearance, a lighting system and a luminaire

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1476149A (en) * 1922-02-02 1923-12-04 Cohen Isadore Projection lamp
US3225188A (en) * 1963-03-25 1965-12-21 Trw Inc Beam forming apparatus
US3732004A (en) * 1969-09-11 1973-05-08 Minolta Camera Kk Vertical electrostatic copying machine with ghost free image projecting system
US4267489A (en) * 1978-12-01 1981-05-12 Ohno Research And Development Laboratories Company Limited Thin schaukasten
FR2503832B1 (fr) * 1981-04-14 1986-04-04 Cibie Projecteurs Projecteur de vehicule automobile a fenetre de sortie etroite
DE3437271A1 (de) * 1984-10-11 1986-04-17 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim Sonnensimulator
DE3536583A1 (de) * 1984-10-12 1986-04-17 Ricoh Co., Ltd., Tokio/Tokyo Beleuchtungseinrichtung
US4747028A (en) * 1985-12-27 1988-05-24 Metropolitan Life Insurance Company Low-maintenance, low-glare luminaire
JP2529477B2 (ja) 1991-03-20 1996-08-28 松下電器産業株式会社 屋内照明装置
US5142459A (en) * 1991-07-29 1992-08-25 Swarens Ralph W Hidden source fluorescent light wash fixture
US5709460A (en) * 1996-12-17 1998-01-20 Covelight Corporation Indirect fluorescent lighting fixture
US6206544B1 (en) * 1997-08-15 2001-03-27 Paul D. Costa Catadioptric lens system for collecting and directing light from large aperture luminescent light illuminating fixtures
JP3857847B2 (ja) 1999-12-10 2006-12-13 松下電工株式会社 人工窓装置
US6508579B1 (en) * 2000-05-09 2003-01-21 Alan J. Ruud Lighting apparatus for illuminating well-defined limited areas
DE10034886A1 (de) * 2000-07-18 2002-02-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optisches Mehrfachbauteil, insbesondere zur Verwendung mit Leuchtdioden
JP4659223B2 (ja) * 2001-01-15 2011-03-30 キヤノン株式会社 照明装置及びこれに用いる投影露光装置並びにデバイスの製造方法
DE10297527B4 (de) * 2001-12-07 2013-10-31 Lumileds Lighting U.S., Llc Kompaktes Beleuchtungssystem und Anzeigeeinrichtung
AU2003301613A1 (en) * 2002-10-23 2004-05-13 Digital Cinema Engines, Inc. Method and apparatus for a projection system
US6789914B1 (en) * 2003-05-29 2004-09-14 Hubbell Incorporated Luminaire providing direct and indirect lighting
US7403680B2 (en) * 2003-12-02 2008-07-22 3M Innovative Properties Company Reflective light coupler
US7207698B2 (en) 2004-03-30 2007-04-24 Irwin Kotovsky Method and apparatus for lighting involving reflectors
JP5026968B2 (ja) * 2004-08-06 2012-09-19 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Ｌｅｄランプシステム
CN1993826B (zh) * 2004-08-06 2010-06-23 皇家飞利浦电子股份有限公司 Led灯系统
WO2006033040A1 (en) * 2004-09-20 2006-03-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Led collimator element with a semiparabolic reflector
JP2006154041A (ja) * 2004-11-26 2006-06-15 Konica Minolta Opto Inc プロジェクション光学系
DE102005010702A1 (de) * 2005-03-09 2006-09-14 Hydro Building Systems Gmbh Beleuchtungsanordung für den Innenraum eines Gebäudes
EP1891370B1 (en) 2005-06-01 2011-08-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Artificial window
EP1952450A1 (en) * 2005-11-22 2008-08-06 3M Innovative Properties Company Arrays of light emitting articles and method of manufacturing same
US20090284685A1 (en) * 2006-04-17 2009-11-19 Panasonic Corporation Liquid crystal display module, wavelength dispersive diffusion sheet and liquid crystal display device
CN101484964A (zh) * 2006-05-02 2009-07-15 舒伯布尔斯公司 用于发光二极管及其构成的灯泡分散光并优先散射某些波长的光的方法
US8317367B2 (en) * 2007-05-07 2012-11-27 Illumination Optics Inc. Solid state optical system
EP2843464A1 (en) * 2007-05-29 2015-03-04 Koninklijke Philips N.V. Lighting device having a light exit window
WO2009073877A1 (en) * 2007-12-06 2009-06-11 Xenon Corporation Point light source with accurate positioning
US8096668B2 (en) * 2008-01-16 2012-01-17 Abu-Ageel Nayef M Illumination systems utilizing wavelength conversion materials
WO2010003273A1 (zh) * 2008-07-08 2010-01-14 海立尔股份有限公司 可挠式背光模块结构
US8371725B2 (en) * 2008-10-03 2013-02-12 Taiwan Network Computer & Electronic Co., Ltd. Shaped optical prism structure
JP5490821B2 (ja) * 2009-01-05 2014-05-14 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 照明アセンブリ及び自動車用ヘッドランプ装置
JP2010186890A (ja) * 2009-02-12 2010-08-26 Nisshinbo Holdings Inc 平行光ソーラシミュレータ
KR20120022834A (ko) * 2009-03-31 2012-03-12 가부시키가이샤 구라레 발광체
US8449138B2 (en) * 2009-08-19 2013-05-28 Lg Innotek Co., Ltd. Lighting device
DE112011101902T5 (de) 2010-06-04 2013-03-21 Fuji Electric Co., Ltd. Sonnensimulator und Solarzellen-Inspektionsvorrichtung
JP2012013459A (ja) * 2010-06-29 2012-01-19 Iwasaki Electric Co Ltd 照射装置
US8303134B2 (en) * 2010-07-14 2012-11-06 Byrne Norman R Flush mount mirror light
TW201205046A (en) * 2010-07-28 2012-02-01 Chroma Ate Inc Sunlight simulator with detection device and solar cell detection device
EP3104059B1 (en) * 2010-09-07 2019-08-21 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Illumination apparatus using coherent light source
US8604678B2 (en) * 2010-10-05 2013-12-10 Intematix Corporation Wavelength conversion component with a diffusing layer
JP6069205B2 (ja) * 2010-10-05 2017-02-01 インテマティックス・コーポレーションＩｎｔｅｍａｔｉｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ フォトルミネッセンス波長変換を備える発光装置及び波長変換コンポーネント
US8496354B2 (en) * 2010-11-24 2013-07-30 Robe Lighting S.R.O. Beam control system for an LED luminaire
EP2532947B1 (de) 2011-06-07 2014-03-12 ADLER Solar Services GmbH Testeinrichtung zur Funktionsmessung eines Solarmoduls, sowie Testfahrzeug
JP6044062B2 (ja) * 2011-11-09 2016-12-14 岩崎電気株式会社 照射装置
ITTO20120988A1 (it) 2012-11-14 2014-05-15 Light In Light S R L Sistema di illuminazione artificiale per simulare un'illuminazione naturale

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1406115A (en) * 1921-02-01 1922-02-07 Verch Raymond Headlight for vehicles
KR20090018092A (ko) * 2006-05-05 2009-02-19 크리 엘이디 라이팅 솔루션즈, 인크. 조명 장치
US20110194270A1 (en) * 2008-06-24 2011-08-11 Light In Light S.R.L. Illumination device
WO2012140579A2 (en) * 2011-04-13 2012-10-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. An optical element for obtaining a daylight appearance, a lighting system and a luminaire

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102197383B1 (ko) * 2020-07-27 2020-12-31 써니파이브 주식회사 자연광과 유사한 광을 제공하는 조명 장치

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014076656A8 (en) 2015-02-19
SG11201503829WA (en) 2015-06-29
AU2013346339A1 (en) 2015-06-18
KR102189535B1 (ko) 2020-12-14
US20140133125A1 (en) 2014-05-15
US10775021B2 (en) 2020-09-15
CA2891536A1 (en) 2014-05-22
CN104981651A (zh) 2015-10-14
ITTO20120988A1 (it) 2014-05-15
CA2891536C (en) 2020-08-25
US20160281960A1 (en) 2016-09-29
JP2016514340A (ja) 2016-05-19
WO2014076656A1 (en) 2014-05-22
AU2017265107A1 (en) 2017-12-14
AU2017265107B2 (en) 2019-07-18
ES2622899T3 (es) 2017-07-07
EP2920508B1 (en) 2017-01-04
SI2920508T1 (sl) 2017-05-31
US10077884B2 (en) 2018-09-18
PL2920508T3 (pl) 2017-07-31
CN104981651B (zh) 2017-05-03
EP2920508A1 (en) 2015-09-23
RU2642138C2 (ru) 2018-01-24
RU2015122673A (ru) 2017-01-10
JP6276777B2 (ja) 2018-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102189535B1 (ko) 자연 조명처럼 보이기 위한 인공 조명시스템
KR101849120B1 (ko) 조명 시스템
US10317044B2 (en) Artificial illumination device comprising light-emitter/collimator pair array
JP6181326B2 (ja) 光源および太陽光模倣照明システム
KR102032198B1 (ko) 광학적으로 확대된 인식을 위한 조명 시스템
EP2918901B1 (en) Lighting system
EP2920512B2 (en) Artificial illumination device comprising light-emitter/collimator pair array for generating natural light

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant