KR20160046308A - 각면 반사기를 구비하는 조명 디바이스 - Google Patents

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Abstract

조명 디바이스는 발광 소자 및 반사기를 포함하고, 반사기는: 발광 소자를 둘러싸는 제 1 개구 및 제 2 개구; 제 1 개구 및 제 2 개구를 형성하는 반사기 측벽들로서, 제 1 개구로부터 발광 소자로부터 멀어지게 제 2 개구로 분기하여 연장되는, 반사기 측벽들; 및 코너 각면들을 포함하고, 각각의 코너 각면은 제 1 개구에 있는 인접하는 반사기 측벽들의 쌍에 의해 형성되는 대응하는 반사기 코너에 걸쳐 배치된다. 이 방식으로, 과 경화 및 저 저하를 완화하면서, 그리고 결합 옵틱스 크기 및 발광 소자들 및 워크피스 사이의 거리를 줄임으로써 경화 시간들을 감소시키고 제조 비용들을 낮추면서도 감광성 워크피스가 균일하게 조사될 수 있다.

Description

각면 반사기를 구비하는 조명 디바이스{LIGHTING DEVICE WITH FACETED REFLECTOR}
관련 출원들과의 상호 참조
본 출원은 "TAPERED REFLECTOR WITH FACETED CORNERS FOR UNIFORM ILLUMINATION IN THE NEAR FIELD"라는 명칭으로 2014년 10월 20일에 제출된 미국 예비 특허출원 제62/066,228의 우선권을 주장하고, 이 출원의 전체 내용들은 이에 모든 목적들을 위해 참조로서 통합된다.
본 발명은 각면 반사기(faceted reflector)들을 포함하는 조명 장치(lighting device)들 및 감광성 재료(photosensitive material)들을 조사하는 방법들에 관한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode; LED)들과 같은 고체 발광 소자들은 코팅들, 잉크들, 접착제들 등과 같은 감광성 매체를 경화하는 데 사용될 수 있다. 감광성 재료들에 대한 효과인 경화는, 원하는 목표 영역에 대해 지나치게 경화하거나 불충분하게 경화하는 것을 완화하기 위해 광을 LED들로부터 감광성 재료로 균일하게 조사하는 것을 포함한다. 본원의 발명자들은 위의 종래의 조명 시스템들 및 방법들이 가지고 있는 잠재적인 문제들을 인식하였다. 즉, LED들은 일반적으로 반구 패턴(hemispherical pattern)으로 광을 방출하므로 직사각형 또는 그와 다른 비 반구의 형상일 수 있는 전체 목표 영역을 과 경화(over-curing) 또는 저 경화(under-curing))를 완화하는 데 충분할만큼 균일하게 조사하지 못할 수 있다. 더욱이, 방출되는 광을 목표 영역 쪽으로 반사하기 위해 LED들과 함께 사용될 수 있는 반사기들과 같은 결합 옵틱스(coupling optics)는 반사기 코너(corner)들에서 광의 재귀 반사(retro-reflection)를 겪게 되어 복사 출력의 코너들에서 쉐도윙(shadowing)이 일어나 목표 영역의 일부분들에서는 저 경화가 발생될 수 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하는 것이다.
상기 문제를 적어도 부분적으로 처리할 수 있는 하나의 방법은 발광 소자 및 반사기를 포함하는 조명 디바이스를 포함하되, 상기 반사기는: 발광 소자를 둘러싸는 제 1 개구 및 제 2 개구; 제 1 개구 및 제 2 개구를 형성하고, 제 1 개구로부터 발광 소자로부터 멀어지게 제 2 개구로 분기하여 연장되는, 반사기 측벽들; 및 코너 각면(corner facet)들로서, 각각의 코너 각면은 제 1 개구에서 인접하는 반사기 측벽들의 쌍에 의해 배치되는 대응하는 반사기 코너에 걸쳐 형성되는, 코너 각면들을 포함한다.
다른 실시예에서, 조명 방법은: 중심축 주위의 발광 소자로부터 워크피스(workpiece) 상으로 광을 방출하는 단계; 발광 소자 및 워크피스 사이에 테이퍼형(tapered) 반사기를 배치(positioning)시키는 단계로서, 제 1 개구를 통해 방출되고 테이퍼형 반사기 측벽들에 입사하는 광은 테이퍼형 반사기의 제 2 개구를 통해 중심축 주위의 워크피스로 시준되는, 배치시키는 단계; 및 테이퍼형 반사기의 대응하는 코너들에 코너 각면들을 배치시키는 단계로서, 코너 각면들에 입사하는 광은 중심축 주위의 워크피스들로 시준되는, 배치시키는 단계를 포함하고, 테이퍼형 반사기 측벽들은 발광 소자 근위에 제 1 개구를 형성하고 제 2 개구를 형성하기 위해 중심축으로부터 워크피스로 분기하여 나가고, 그리고 테이퍼형 반사기의 대응하는 코너들은 인접하는 반사기 측벽들의 쌍의 교차 및 제 1 개구에 의해 형성된다.
다른 실시예에서, 조명 디바이스는 발광 소자들의 어레이(array) 및 형태(shape aspect)를 지니는 절두형 반사기(frustum reflector)를 포함하고, 절두형 반사기는: 형태에 대응하는 개구 형상을 가지는 제 1 개구 및 제 2 개구; 제 1 개구 및 상기 제 2 개구를 형성하기 위하여 접합되는 반사기 측벽들로서, 반사기 측벽들의 수는 형태에 대응하는, 반사기 측벽들; 및 인접하는 반사기 측벽들의 교차 및 제 1 개구에 의해 형성되는 코너들에 배치되는 코너 각면들로서, 코너 각면들의 수는 형태에 대응하는, 코너 각면들을 포함한다.
이러한 방식으로, 결합 옵틱스의 크기를 줄이고 발광 소자들 및 워크피스들 사이의 거리를 줄임으로써 경화 시간들을 감소시키고 제조 비용들을 낮추면서도, 저-경화 및 과-경화를 완화하면서 목표 감광성 워크피스를 균일하게 조사하는 기술적 효과가 달성될 수 있다.
도 1은 발광 서브시스템을 포함하는 조명 디바이스의 개략도를 도시하는 도면.
도 2a는 반사기를 포함하는 조명 디바이스의 개략적인 사시도.
도 2b는 평면 2B-2B를 따라 취해지는 도 2a의 조명 디바이스의 개략적인 단면도.
도 3은 도 2a 및 도 2b의 반사기의 개략적인 상단면도.
도 4는 도 2a 및 도 2b의 반사기의 개략적인 하단면도.
도 5a 내지 도 5d는 도 2a 및 도 2b의 발광 디바이스와 함께 사용될 수 있는 다양한 예의 반사기들의 개략도를 도시하는 도면들.
도 6a 및 도 6b는 코너 각면들을 가지지 않는 테이퍼형 반사기의 개략적인 사시도 및 단면도를 도시하는 도면들.
도 6c 및 도 6d는 코너 각면들을 가지는 테이퍼형 반사기의 개략적인 사시도 및 단면도를 도시하는 도면들.
도 7은 복사 출력의 균일도를 측정하기 위한 개략도를 도시하는 도면.
도 8은 다양한 조명 디바이스들로부터의 복사 출력 분포들을 도시하는 개략도.
도 9는 도 2a 및 도 2b의 조명 디바이스를 사용하는 예의 조명 방법에 대한 흐름도.
도 10은 다양한 형상들 및 이의 중심들의 예들을 도시하는 도면.
본 발명은 코너 각면들을 가지는 테이퍼형 반사기를 포함하는 결합 옵틱스를 포함하는 조명 디바이스에 관한 것이다. 도 1은 코너 각면들 및 발광 소자들을 가지는 테이퍼형 반사기가 제공되는 예의 조명 디바이스의 개략적인 예의 블록도를 도시한다. 도 2a 및 도 2b는 코너 각면들을 가지는 테이퍼형 반사기를 포함하는 조명 디바이스의 평면 2B-2B을 가로질러 취해지는 사시도 및 단면도를 도시한다. 코너 각면들은 도 3에서 도 2a 및 도 2b의 반사기의 상단면도로부터 예시되고, 반면에 테이퍼형 반사기의 저단면도는 도 4에 도시된다. 도 1, 도 2a 및 도 2b의 조명 디바이스와 함께 사용될 수 있는 테이퍼형 반사기들 및 코너 각면들의 다양한 예들은 도 5a 내지 도 5d에 도시된다. 도 6a 및 도 6b에서의 테이퍼형 반사기의 반사기 코너들에 입사하는 복사 출력의 재귀 반사(retro-reflection)를 도시하는 개략도들은 도 6c 및 도 6d에서의 코너 각면들을 가지는 테이퍼형 반사기의 코너들에 입사하는 복사 출력의 반사를 도시하는 개략도들과 대비된다. 도 7은 도 2a 및 도 2b의 조명 디바이스와 같은 조명 디바이스로부터의 복사 출력의 균일도를 측정하는 것에 대한 개략도를 도시한다. 다양한 조명 디바이스들로부터의 복사 출력이 목표 면에서 분포하는 것을 도시하는 개략도들은 도 8에 도시된다. 도 9는 감광성 워크피스를 경화하기 위해 도 2a 및 도 2b의 조명 디바이스에 대한 예의 조명 방법에 대한 흐름도를 도시한다. 도 10은 2차원 형상들 및 이의 중심들의 위치의 예들을 도시한다.
이제 도 1로 전환하면, 조명 시스템(100)은 복수의 발광 소자들(110)을 포함할 수 있다. 발광 소자들(110)은 예를 들어, LED 소자들일 수 있다. 복사 출력(24)을 제공하기 위해 복수의 발광 소자들(110) 중에서 선택하는 것이 실행되고, 복사 출력(24)은 감광성 경화 가능 워크피스(26)로 향할 수 있다. 회귀되는 복사(28)는 워크피스(26)로부터 조명 시스템(100)으로 또는 발광 소자들(110)의 근위의(proximal) 장소로(예를 들어, 도 2에 도시된 반사기(200)에 의한 복사 출력(24)의 반사를 통해) 역으로 지향될 수 있다.
복사 출력(24)은 결합 옵틱스(coupling optics;30)를 통해 워크피스(26)로 지향될 수 있다. 결합 옵틱스(30)는 사용되는 경우 다양하게 구현될 수 있다. 하나의 예로서, 결합 옵틱스는 복사 출력(24)을 제공하는 발광 소자들(110) 및 워크피스(26) 사이에 개재되는 하나 이상의 층들, 재료들 또는 다른 구조를 포함할 수 있다. 하나의 예로서, 결합 옵틱스(30)는 복사 출력(24)의 수집(collecting), 집광(condensing), 시준(collimating) 또는 이와는 달리 질(quality) 또는 유효량(effective quantity)을 강화시키는 마이크로 렌즈 어레이(micro-lens array)를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 결합 옵틱스(30)는 마이크로 반사기 어레이(micro-reflector array)를 포함할 수 있다. 그와 같은 마이크로 반사기 어레이를 사용할 때, 복사 출력(24)을 제공하는 각각의 반도체 소자들은 각각의 마이크로 반사기 내에 1 대 1로 배치될 수 있다. 다른 예에서, 결합 옵틱스(30)는 발광 소자들(110)의 근위에 테이퍼된 단부를 가지는 테이퍼형 반사기를 포함할 수 있다. 반사기는 또한 도 2a 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 테이퍼된 단부에서의 반사기의 각각의 코너에 배열되는 복수의 반사 각면들을 가질 수 있다.
층들, 재료들 또는 다른 결합 옵틱스 구조의 각각은 선택되는 굴절률(index of refraction)을 가질 수 있다. 각각의 굴절률을 적절하게 선택함으로써, 복사 출력(24)(및/또는 회귀되는 복사(28))의 경로 내에 있는 층들, 재료들 및 다른 구조 사이의 계면들에서의 반사가 선택적으로 제어될 수 있다. 하나의 예로서, 테이퍼형 반사기와 같은 결합 옵틱스를 통해 반도체 소자들과 워크피스(26) 사이에 배치되는 선택 계면에서의 그와 같은 굴절률의 차들을 제어함으로써, 상기 계면에서의 반사는 워크피스(26) 내의 목표 영역(들)으로의 최대 전달을 위해 상기 계면에서의 복사 출력(24)의 전파를 강화하도록 변경(altered), 감소(reduced), 제거(eliminated) 또는 최소화(minimized)될 수 있다.
결합 옵틱스(30)는 다양한 목적들을 위해 사용될 수 있다. 예의 목적들은 그 중에서도, 발광 소자들(110)을 보호하고, 냉각 서브시스템(18)과 연관되는 냉각 유체를 보관하고, 복사 출력(24)을 수집, 집광 및/또는 시준하고, 회귀되는 복사(28)를 수집, 지향 또는 거부하는 것을 포함하거나 또는 다른 목적들을 위해 이것들을 단독으로 또는 결합하여 포함한다. 부가적인 예로서, 조명 디바이스(10)는 특히 워크피스(26) 내의 목표 영역(들)에 전달될 때, 복사 출력(24)의 유효 품질 또는 양을 강화하기 위해 결합 옵틱스(30)를 사용할 수 있다.
복수의 발광 소자들(110) 중에서 선택된 것들은 데이터를 제어기(108)에 제공하도록 결합 전자부품(22)을 통해 제어기(108)에 결합될 수 있다. 하나의 예에서, 제어기(108)는 또한 예를 들어, 결합 전자부품(22)을 통해, 그와 같은 데이터 제공 반도체 요소들을 제어하도록 구현될 수 있다. 제어기(108)는 바람직하게는 또한 전력원(102) 및 냉각 서브시스템(108)의 각각에 접속되고 이것들을 제어하도록 구현된다. 더욱이, 제어기(108)는 전력원(102) 및 냉각 서브시스템(18)으로부터 데이터를 수신할 수 있다.
제어기(108)에 의해 전력원(102), 냉각 서브시스템(18), 조명 시스템(100) 중 하나 이상으로부터 수신되는 데이터는 다양한 유형들로 이루어질 수 있다. 하나의 예로서, 데이터는 각각 결합된 발광 소자들(110)과 연관되는 하나 이상의 특성들을 나타낼 수 있다. 다른 예로서, 데이터는 데이터를 제공하는 각각의 구성요소 발광 서브시스템(12), 전력원(102) 및/또는 냉각 서브시스템(18)과 연관되는 하나 이상의 특성들을 나타낼 수 있다. 또 다른 예로서, 데이터는 워크피스(26)와 연관되는 하나 이상의 특성들(예를 들어, 워크피스로 지향되는 복사 출력 에너지 또는 스펙트럼 성분(들)을 나타내는)을 나타낼 수 있다. 더욱이, 데이터는 이 특성들의 어떤 결합을 나타낼 수 있다.
제어기(108)는 임의의 그와 같은 데이터의 수신 시에, 상기 데이터에 응답하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 임의의 그와 같은 구성요소로부터의 그와 같은 데이터에 응답하여, 제어기(108)는 전력원(102), 냉각 서브시스템(18) 및 조명 시스템(100)(하나 이상의 그와 같은 결합 반도체 소자들을 포함하는) 중 하나 이상을 제어하도록 구현될 수 있다. 하나의 예로서, 광 에너지가 워크피스와 연관되는 하나 이상의 지점들에서 충분하지 않음을 나타내는 발광 서브시스템으로부터의 데이터에 응답하여, 제어기(108)는 (a) 전력원이 발광 소자들(110) 중 하나 이상에 공급하는 전류 및/또는 전압을 증가시키거나, (b) 냉각 서브시스템(18)을 통해 조명 서브시스템의 냉각을 증가시키기나(즉, 특정 발광 소자들은 냉각이 될 경우 더 큰 복사 출력을 제공한다), (c) 그와 같은 소자들에 전력이 공급되는 시간을 증가시키도록 구현되거나 또는 (d) 이것들을 결합한 것으로 구현될 수 있다.
조명 시스템(100)의 개별 발광 소자들(110)(예를 들어, LED 소자들)은 제어기(108)에 의해 독자적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어기(108)는 상이한 강도, 파장 등의 광을 방출하기 위해 하나 이상의 개별 LED 소자들의 제 2 그룹을 제어하면서, 제 1 강도, 파장 등의 광을 방출하기 위해 하나 이상의 개별 LED 요소들의 제 1 그룹을 제어할 수 있다. 하나 이상의 개별 LED 요소들의 제 1 그룹은 동일한 발광 소자들(110)의 어레이 내에 있을 수 있거나 또는 하나 이상의 발광 소자들(110)의 어레이에서 기원할 수 있다. 발광 소자들(110)의 어레이들은 또한 제어기(108)에 의해 조명 시스템(100) 내의 발광 소자들(110)의 다른 어레이와는 독자적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제 1 어레이의 반도체 소자들은 제 1 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 제어될 수 있고, 반면에 제 2 어레이의 반도체 소자들은 제 2 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 제어될 수 있다.
부가적인 예로서, 제 1 조건들의 세트(예를 들어, 특정한 워크피스, 광반응 및/또는 동작 조건들의 세트에 대한) 하에서, 제어기(108)는 조명 디바이스(10)를 제 1 제어 전략을 구현하도록 동작시킬 수 있고, 반면에 제 2 조건들의 세트(예를 들어, 특정한 워크피스, 광반응 및/또는 동작 조건들의 세트에 대한) 하에서, 제어기(108)는 조명 디바이스(10)를 제 2 제어 전략을 구현하도록 동작시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 제어 전략은 제 1 강도, 파장 등의 광을 방출하기 위해 하나 이상의 개별 반도체 소자들(예를 들어, LED 소자들)의 제 1 그룹을 동작시키는 것을 포함할 수 있고, 반면에 제 2 제어 전략은 제 2 강도, 파장 등의 광을 방출하기 위해 하나 이상의 개별 LED 소자들의 제 2 그룹을 동작시키는 것을 포함할 수 있다. LED 소자들의 제 1 그룹은 제 2 그룹과 동일한 LED 소자들의 그룹일 수 있고, 하나 이상의 LED 소자들의 어레이들을 걸치고 있을 수 있거나 또는 제 2 그룹과는 상이한 LED 소자들의 그룹일 수 있고, 그리고 상이한 LED 소자들의 그룹은 제 2 그룹으로부터의 하나 이상의 LED 소자들의 하위 세트를 포함할 수 있다.
냉각 서브시스템(18)은 조명 시스템(100)의 열적 거동(thermal behavior)을 관리하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 일반적으로, 냉각 서브시스템(18)은 그와 같은 발광 서브시스템(12) 및 더 구체적으로 발광 소자들(110)의 냉각을 위해 제공된다. 냉각 서브시스템(18)은 또한 워크피스(26) 및/또는 워크피스(26)와 조명 디바이스(10)(예를 들어, 특히, 조명 시스템(100)) 사이의 공간을 냉각하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 냉각 서브시스템(18)은 공기 또는 다른 유체(예를 들어, 물) 냉각 시스템일 수 있다.
조명 디바이스(10)는 다양한 적용예(application)들에 대해 사용될 수 있다. 예들은 잉크 프린팅부터 DVD들의 제작, 접착제 경화 리소그라피(lithography)에 이르는 경화 적용예들을 제한 없이 포함한다. 일반적으로, 조명 디바이스(10)가 사용되는 적용예들은 연관되는 파라미터들을 가진다. 소정의 적용예와 연관되는 광반응을 적절히 달성하기 위해, 광전력(optical power)이 특정 장소에 있는 워크피스 가까이에 또는 그 가까이에 전달되어야 할 필요가 있다. 하나의 예에서, 직사각형의 워크피스와 같은 다각형 형상의 워크피스는 조명 디바이스(10)를 사용하여 상기 광반응을 겪을 수 있다. 결과적으로, 도 2a 및 도 2b의 반사기(200)를 포함하는 것과 같이, 적절한 결합 옵틱스(30)를 가지는 조명 디바이스(10)가 사용될 수 있다.
게다가, 조명 디바이스(10)는 하나 이상의 적용 파라미터들의 모니터링을 지원한다. 조명 디바이스(10)는 발광 소자들(110)의 각각의 특성들 및 사양들을 포함하여, 이 발광 소자들(110)의 모니터링을 제공할 수 있다. 더욱이, 조명 디바이스(10)는 또한 선택된 다른 구성요소들의 각각의 특성들 및 사양들을 포함하여 조명 디바이스(10)의 이 구성요소들의 모니터링을 제공할 수 있다.
그와 같은 모니터링을 제공하는 것은 조명 디바이스(10)의 동작이 신뢰성 있게 평가될 수 있도록 시스템의 적절한 동작을 검증하는 것을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 조명 디바이스(10)는 적용예의 파라미터들(예를 들어, 온도, 복사 전력 등), 그와 같은 파라미터들과 연관되는 임의의 구성요소 특성들 및/또는 구성요소들 각각의 동작 사양들 중 하나 이상에 대하여 바람직하지 않은 방식으로 동작하고 있을 수 있다. 모니터링을 제공하는 것은 제어기(180)에 의해 시스템의 구성요소들 중 하나 이상에 의해 수신되는 데이터에 따라 응답되고 실행될 수 있다.
일부 적용예들에서, 워크피스(26)로 고 복사 전력이 전달될 수 있다. 이에 따라, 발광 서브시스템(12)은 발광 소자들(110)의 어레이를 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 발광 서브시스템(12)은 고밀도, 발광 다이오드(light emitting diode; LED) 어레이를 사용하여 구현될 수 있다. LED 어레이들이 사용될 수 있고 본원에서 상세하게 설명될지라도, 발광 소자들(110) 및 이의 어레이(들)는 설명의 원리들을 벗어나지 않고 다른 발광 기술들을 사용하여 구현될 수 있고, 다른 발광 기술들의 예들은 제한 없이, 유기 LED들, 레이저 다이오드들, 다른 반도체 레이저들을 포함하는 것이 이해된다. 더욱이, 여기 복사 강도(excitation radiation intensity)는 예를 들어, LED로부터 방출되는 여기 복사를 시준하고/하거나 초점을 맞추기 위하여, LED 어레이의 강도를 변경하고, 어레이 내의 LED들의 수를 변경함으로써 그리고, 도 2의 반사기(200)와 같은 반사기들 및/또는 마이크로 렌즈들과 같은 결합 옵틱스를 사용함으로써 조정될 수 있다.
복수의 발광 소자들(110)은 어레이(20)의 또는 어레이들이 배열된 형태로 제공될 수 있다. 어레이(20)는 발광 소자들(110) 중 하나 이상, 또는 대부분이 복사 출력을 제공하게 구성되도록 구현될 수 있다. 그러나, 동시에, 어레이의 발광 소자들(110) 중 하나 이상은 어레이의 특성들 중 선택된 것들을 모니터링하는 것을 제공하도록 구현된다. 모니터링 요소들(36)은 어레이(20) 내의 요소들 중에서 선택될 수 있고, 예를 들어, 다른 발광 소자들과 동일한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 방출하는 것과 모니터링한 것 사이의 차는 특정한 반도체 소자들과 연관되는 결합 전자부품들(22)에 의해 결정될 수 있다(예를 들어, 기본적인 형태로, LED 어레이는 결합 전자부품들이 역방향 전류를 제공하는 모니터링 LED들 및 결합 전자부품들이 순방향 전류를 제공하는 방출 LED들을 가질 수 있다).
더욱이, 결합 전자부품들에 기초하여, 어레이(20) 내의 반도체 발광 소자들 중에서 선택된 것들은 다기능 소자들 및/또는 다모드 소자들 이 둘 모두이거나 이 둘 중 어느 하나일 수 있고, 여기서 (a) 다기능 소자들은 하나 이상의 특성(예를 들어, 복사 출력, 온도, 자기장들, 진동, 압력, 가속 및 다른 기계적 힘들 및 변형들)을 검출할 수 있고, 적용 파라미터들 또는 다른 결정 요인들에 따라 이 검출 기능들 사이에서 전환될 수 있고 그리고 (b) 다모드 소자들은 방출, 검출 및 일부 다른 모드(예를 들어, 꺼짐(off))가 가능하고 적용 파라미터들 또는 다른 결정 요인들에 따라 모드들 사이에서 전환된다.
이제 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 이 도면들은 조명 디바이스 하우징(202), 반사기(200) 및 발광 소자들(110)을 포함하는 예의 조명 시스템(100)의 평면(2B-2B)에 대한 사시도 및 단면도를 각각 도시한다. 도 2a 및 도 2b는 x-y-z 좌표축들(290)에 관하여 도시된다. 하나의 예에서, 발광 소자들(110)은 발광 다이오드(LED)들을 포함할 수 있다. 각각의 LED는 애노드 및 캐소드를 가질 수 있고, 여기서 LED들은 도 1과 관하여 상술한 바와 같이, 기판 상의 단일 어레이, 기판 상의 다수의 어레이들, 서로 접속되는 여러 기판들 상의 단일 또는 다수의 여러 어레이들 등으로 구현될 수 있다. 하나의 예에서, 발광 소자들의 어레이는 Phoseon Technology, Inc.에 의해 제조되는 Silicon Light Matrix™ (SLM)으로 구성될 수 있다. 발광 소자들(110)은 주로 중심축(208) 주위에서 광을 방출하도록 배열될 수 있다. 주로, 중심축(208) 주위에서 복사 출력(24)을 방출하는 것은 복사 출력(24)이 중심축 주위로 대칭으로 방출되도록 발광 소자들의 방위를 맞추는 것을 포함할 수 있다. 주로 중심축 주위에서 복사 출력(24)을 방출하는 것은 복사 출력을 중심축에 따른 방향으로 가장 강한 강도로 방출하는 것을 더 포함할 수 있다. 더욱이, 발광 소자들(110)은 반사기(200)의 제 1 개구(214)에 의해 규정되는 평면의 1mm 내에(z-축을 따라) 있도록 배치될 수 있다. 이 방식으로 제 1 개구(214)로 관통하여 지향되는 것에 의해 새나가는 복사 출력(24)의 양을 줄이면서도 전기 배선 및 커넥터들을 위한 간격 및 틈이 제공될 수 있다.
조명 시스템(100)의 결합 옵틱스(30)는 도 1에 관하여 상술한 바와 같이, 반사기(200)를 포함할 수 있고 마이크로 반사기 어레이, 집광 렌즈 등과 같은 다른 결합 옵틱스들을 더 포함할 수 있다. 반사기(200)는 조명 디바이스 하우징(202)과 동일 높이이고 이 조명 디바이스 하우징(202)에 장착될 수 있는 벽들을 가지는 반사기 하우징(204)을 포함한다. 더욱이, 반사기(200)는 반사기 하우징(204) 내에 배치될 수 있고, 여기서 반사기 하우징(204)은 조명 시스템(100)에 결합된다. 반사기 하우징(204)은 발광 소자들(110)로부터 광을 지향시키기 위해 안정성 및 적절한 방위를 확보하기 위해 테이퍼형 반사기(200)에 대한 구조 및 지지를 제공할 수 있다.
반사기(200)는 반사기 측벽들(242, 244)(도 2a에서는 다른 측벽들은 보이지 않는다)을 더 포함할 수 있고, 각각의 반사기 측벽은 2개의 인접하는 반사기 측벽들과 결합되고 이 2개의 인접하는 반사기 측벽들과 공통 에지(edge)들을 가진다. 예를 들어, 반사기 측벽(242)은 에지(264)에서 반사기 측벽(244)에 인접하여 결합된다. 반사기 측벽들은 반사기(200)의 근위 단(proximal end;218)(예를 들어, z-축에 가까운)에서 발광 소자들(110)을 둘러싸는 제 1 개구(214)를 형성할 수 있다. 더욱이, 반사기 측벽들은 제 2 개구(212)를 형성하기 위해 제 1 개구(214)로부터 발광 소자들(110)로부터 멀어지게(예를 들어, 증가하는 z-축 방향으로) 분기하여 연장될 수 있다. 이 방식에서, 반사기(200)는 테이퍼형 반사기로서 기술될 수 있고, 반사기 측벽들은 발광 소자들(110)로부터 원위의 제 2 개구(212)로부터 발광 소자들(110) 근위에 있는 제 1 개구(214)로 테이퍼된다. 제 1 개구(214), 제 2 개구(212) 및 반응기 측벽들은 중심축(208)을 중심으로 대칭으로 배열될 수 있다.
반사기 코너들은 제 1 개구(214)에서 서로 인접하는 반사기 측벽들의 쌍들이 교차하는 것에 의해 형성된다. 예를 들어, 반사기 코너(252)는 인접하는 측벽들(242 및 244)의 교차 및 제 1 개구(214)에 의해 형성된다. 유사하게, 원위(distal)의 반사기 코너들(292, 294, 296 및 298)은 제 2 개구(212)에서 인접하는 반사기 측벽들의 쌍들의 교차에 의해 형성될 수 있다. 반사기(200)는 코너 각면들(222, 224, 226 및 228)을 더 포함할 수 있다. 코너 각면들(222, 224, 226 및 228)의 각각은 반사기(200)의 근위 단(218)(예를 들어, z-축 가까이)에 있는 대응하는 반사기 코너에 또는 이 반사기 코너에 걸쳐 배치될 수 있다. 예를 들어, 코너 각면(224)은 대응하는 코너(252)에 배치될 수 있다. 코너 각면(226)은 복사 출력(24)이 대응하는 근위의 반사기 코너들의 각 코너에 도달하는 것을 차단하도록, 대응하는 반사기 코너에 또는 이 반사기 코너에 걸쳐 배치될 수 있다. 더욱이, 코너 각면들의 각각은 반사기 측벽들 및 제 1 개구(214) 중 어느 것과도 동일 평면에 있지 않도록 배치될 수 있다. 이 방식에서, 코너 각면들은 반사기 코너들에 입사하는 복사 출력(24)의 재귀 반사를 줄이는 데 일조할 수 있고 반사기 에지들을 따라 원위의 코너들 쪽으로 반사되는 복사 출력(24)의 양을 증가시키는 데 일조할 수 있다.
하나의 예에서, 대응하는 코너(252)에서의 코너 각면(224)은 중심에서 각면의 표면에 수직인(예를 들어, 직각인) 각면의 중심을 통과하는 축이 중심축(208)에 직각이도록 배치될 수 있다. 면 또는 물체의 중심(centroid) 또는 기하학적 중앙(geometric center)은 평면 또는 물체 내의 모든 포인트들의 산술 평균 위치이다. 중심(centroid)은 대칭 그룹에서 모든 균등점(isometries)의 고정된 포인트로 정의될 수 있다. 특히, 코너 각면의 기하학적 중심은 대칭인 모든 초평면(hyperplane)의 교차점에 놓일 수 있고, 이 원리는 정다각형, 정다면체, 원통, 직사각형, 마름모, 원, 구, 타원, 타원체, 초타원(superellipse), 초타원체(superellipsoid) 등과 같은 많은 유형들의 형상들에 대한 중심을 찾는 데 사용될 수 있다. 도 10은 각각 삼각형(1020), 오각형(1040), 직사각형(1060) 및 타원(1080)에 대한 중심들(1002, 1004, 1006 및 1008)의 예들을 도시한다. 도 10에서의 파선들은 도 10에 도시된 형상들의 각 형상 별 대칭의 초평면(hyperplane)들을 나타낸다. 볼록한 면들 및 형상들의 경우, 중심은 볼록한 면 또는 형상 내에 위치될 수 있도 있고, 면 또는 형상에 바로 놓이지 않을 수도 있다.
도 2b에 도시되는 바와 같이, 수직의 도심 축(centroidal axis)들(286 및 280)은, 각각 코너 각면들(222 및 226)의 면들(자신들의 중심들에서)의 중심들을 통과하고 코너 각면들의 면들에 직각이다. 즉, 수직의 도심 축들(286 및 270) 및 코너 각면들(222 및 226) 사이의 각들(276 및 270)은 각각 대략 90도이다. 예를 들어, 각들(276 및 270)은 5도로부터 90도 내에 있을 수 있다. 각들(276 및 270)의 정확한 값은 반사기(200)으로부터 워크피스(26)의 목표 거리(288)에 좌우될 수 있고 목표 워크피스 면에서 코너 조도(예를 들어, 코너 각면들에 입사하여 반사기 에지들을 따라 반사기(200)의 원위의 코너들로 시준되고/되거나 반사되는 광)의 양을 증가시키면서, 코너 각면들에 입사하는 재귀 반사되는 광의 양을 감소시키도록 조정될 수 있다. 코너 각면들(224 및 228) 또한 배치되어서 자신들의 수직의 도심 축들이 자신들이 배치되어 있는 대응하는 코너들을 통과하도록 할 수 있다. 이 방식에서, 발광 소자들(110)로부터의 복사 출력(24)은 중심축(208) 주위에서 그리고 워크피스(26)의 감광성 경화면에 걸쳐 더 균일하게 지향 및 분포될 수 있다. 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 반사기(200)의 코너 각면들은 측벽들에 자신들에 입사하는 복사 출력의 재귀 반사를 줄이고 반사기 측벽들 및 제 2 개구(212)에 의해 형성되는 원위의 코너들(예를 들어, 292, 294, 296, 298) 쪽으로 입사하는 복사 출력의 시준 및/또는 반사를 증가시키도록 배치될 수 있다. 즉, 코너 각면들에 입사하는 복사 출력은 코너 각면들에 대응하는 근위의 코너들로부터 원위의 반사기 코너들까지 말단으로 연장되는 인접하는 반사기 측벽들 사이의 에지들(예를 들어, 에지(264)와 같은)을 따라 반사될 수 있다. 이 방식에서 코너 각면들은 감광성 경화면(27)의 반사기 코너들에서 쉐도윙들(예를 들어, 워크피스(26))의 감소된 조사)를 줄일 수 있다. 워크피스(26)의 감광성 경화면(27)은 반사기(200)로부터 z-축을 따라 거리(288)만큼 떨어져 배치될 수 있다. 하나의 예에서, 거리(288)는 근접 조도를 적용하기 위해 10 내지 20mm를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 거리(288)는 10 내지 20mm보다 더 큰 투광 거리(throw distance)(288)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 각들(276 및 270)은 목표 워크피스 면에서의 코너 조도를 증가시키도록 조정될 수 있다. 각들(276 및 270)은 거리(288)에서 목표 워크피스 면에서의 코너 조도의 조정이 가능하도록 더 조정될 수 있다. 코너 각면 형상 및 치수들은 또한 10 내지 20mm보다 더 크거나 더 작은 거리(288)에서 목표 워크피스 면에서의 코너 조도의 조정이 가능하도록 조정될 수 있다.
코너 각면들(222, 224, 226 및 228)은 반사기 측벽들(242, 244, 246 및 248)과 동일하게 고 반사 재료로 구성될 수 있다. 하나의 예로서, 코너 각면들 및 반사기 측벽들은 Lorin PreMirror®와 같이 반사 마감(specular finish)이 있는 양극 처리 알루미늄(anodized aluminum)으로 구성될 수 있다. 다른 재료들은 고 반사 알루미늄 기상 증착 코팅이 표면에 증착된 성형 플라스틱을 포함한다. 하나의 예에서, 고 반사 재료는 75% 이상을 반사하는 재료를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 고 반사 재료는 85% 이상을 반사하는 재료를 포함할 수 있다.
도 2a 및 도 2b의 예에서, 반사기(200)는 직사각형의 절두체(frustum)의 형태(shape aspect)를 가진다. 절두체는 한 입방체(예를 들어, 피라미드, 원뿔 등)를 자르는 두 평행한 평면들 사이에 놓인 부분이다. 반사기(200)의 경우에, 직사각형의 절두체는 자체의 베이스로서 직사각형의 다각형을 가지는 보통의 피라미드로 구성된다. 이에 따라, 반사기(200)는 4개인 제 1 수의 반사기 측벽들을 포함하고, 제 1 개구(214) 및 제 2 개구(212)의 형상은 반사기(200)의 직사각형의 형태에 대응하여 직사각형이다. 상응하여, 각면들의 개수는 반사기(200)의 직사각형의 형태에 따라 4일 수 있다. 다른 예들에서, 반사기(200)는 삼각형, 오각형, 육각형 등의 절두체와 같은 다른 다각형의 절두체의 형태를 가질 수 있고; 반사기 측벽들의 제 1 수는 이에 따라, 각각 3, 5, 6 등일 수 있고; 제 1 개구(214) 및 제 2 개구(212)의 형상은 이에 따라 각각 삼각형, 오각형, 육각형 등일 수 있다.
이제 도 3으로 전환해서, 도 3은 반사기(200)의 음의 z-방향으로 배향되어 있는 단면도를 도시한다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 반사기 측벽들(242, 244, 246 및 248)이 제 1 개구(214)에서부터 시적하여 제 2 개구(212)까지 분기하여 연장되므로, 제 2 개구(212)는 제 1 개구(214)보다 더 클 수 있다. 더욱이, 코너 각면들(222, 224, 226 및 228)은 형상이 삼각형이고 수직의 도심 축들이 반사기 코너들을 통과하도록 각각 반사기 코너들(252, 254, 256 및 258)에 배치된다. 도 3의 예에서, 코너 각면들은 제 1 개구(214) 위에 부분적으로 돌출하도록 배열될 수 있고, 이에 따라 코너 각면들이 제 1 개구(214)의 에지들(316)을 부분적으로 막는 것으로 보일 수 있다. 그러므로, 코너 각면들의 배열은 복사 출력(24)이 지향되는 제 1 개구(215)의 크기를 효과적으로 줄일 수 있다.
반사기(200)의 경우에 대해 도 3에서 도시되는 바와 같이, 각각의 코너 각면의 정점(vertex)은 코너 각면이 배치되는 반사기 코너에 대응하는 2개의 인접하는 반사기 측벽들(예를 들어, 242, 244, 246, 248 중 2개) 사이의 에지(예를 들어, 262, 264, 266, 268 중 하나)를 따라 배치될 수 있다. 더욱이, 각각의 코너 각면의 다른 정점들은 대응하는 코너에 인접하는 반사기 측벽들에 배치될 수 있다. 예를 들어, 코너 각면(224)의 경우에, 정점은 인접하는 반사기 측벽들(242 및 244) 사이의 에지(264)에 배치되고, 반면에 코너 각면(224)의 다른 정점들은 각각 인접하는 반사기 측벽들(242 및 244)에 배치된다. 코너 각면들의 정점들을 배치시키는 것은 코너 각면들의 정점들을 대응하는 반사기 측벽 에지들 및 인접하는 반사기 측벽들에 장착 및/또는 부착하는 것을 포함할 수 있다. 부착 방법들은 나사부착(screwing), 용접(welding), 접착(adhering), 클리핑(clipping) 등을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 코너 각면들의 모든 정점들은 반사기 측벽 에지들 및 반사기 측벽들에 부착될 수 있다. 다른 예들에서, 코너 각면들의 정점들의 일부는 고정되지 않게 걸려 있을 수 있고 반면에 코너 각면들의 다른 정점들은 고정되어 부착될 수 있다. 코너 각면 정점들은 또한 히트 싱크들 또는 발광 소자들(110)의 평면(동일한 z 성분을 가지는) 상에 위치되는 다른 구성요소들에 부착될 수 있다.
이제 도 4로 전환해서, 도 4는 양의 z-방향으로 배향되어 있는 반사기(200)의 사시 단면도를 도시한다. 반사기(200)는 근위 단(z-축 가까이의)(218)에 장착되고 반사기(200)의 강성을 유지하는 데 일조하고 또한 조명 디바이스 하우징(202) 상에 반사기(200)를 장착하거나 배치시키는 것을 돕는 기초 판(base plate)들(452, 454, 456 및 458)을 포함할 수 있다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 기초 판들은 제 1 개구(반사기 측벽들(242, 244, 246 및 248)에 의해 형성되는)를 부분적으로 덮을 수 있고 발광 소자들(110)의 평면(planar surface)과 동일 높이로 장착될 수 있도록 평면 방식으로 장착될 수 있다. 기초 판들의 형상 및 치수들은 기초 판들의 내부 에지들(416)이 제 1 개구(214)로 돌출하는 코너 각면들의(도 3에 도시되는 바와 같이) 에지들과 일치할 수 있도록 코너 각면들을 배치치에 대응할 수 있다. 이 방식에서, 기초 판들은 코너 각면들의 강성 및 배치를 유지하도록 기계적 지지 구조를 제공하는 데 더 일조할 수 있다. 반사기(200)는 반사기를 조명 디바이스 하우징(202)에 장착하기 위한 수단(480)을 더 포함할 수 있다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 장착 수단(480)은 클립들을 포함할 수 있으나, 반사기(200)를 조명 디바이스(202) 하우징에 부착하고 장착하는 데 용접, 브래킷(bracket)들, 나사들, 리베트(rivet)들 등과 같은 다른 장착 수단이 제공될 수 있다. 반사기를 조명 디바이스 하우징(202)에 견고하게 장착하는 것은 복사 출력(24)을 제 1 개구(214)를 통해 워크 피스(26)로 지향시키는 데 일조할 수 있다.
이제 도 5a 내지 도 5d로 전환하면, 이 도면들은 조명 디바이스(10)과 함께 사용될 수 있는 반사기들의 다양한 예의 구조들을 도시한다. 도 5a는 근위 단(proximal end;218)에 배열되는 발광 요소들(110)에 걸쳐 위치되는 테이퍼형 반사기(500)의 단면도의 예를 도시한다. 테이퍼형 반사기(500)는 평면의 반사기 측벽들(542)과 그리고 발광 요소들(110)(및 제 1 개구(214))의 평면과 비-동일 평면이도록 배치되는 비평면 코너 각면들(532 및 534)을 포함한다. 예들로서, 비평면(non-planar)의 코너 각면들(532 및 534)은 포물선, 쌍곡선, 정육면체 등의 비평면들을 포함할 수 있다. 더욱이 코너 각면들(532 및 534)은 코너 각면들(532 및 534)의 수직의 도심 축들(570 및 580)이 각각 테이퍼형 반사기(500)의 근위의 코너들(552 및 554)을 통과하도록 배치된다. 수직의 도심 축들(570 및 580)은 자신들의 중심들에서의 코너 각면들(532 및 534)에 대한 접선들과 각각 대략 직교하는 각들(574 및 584)을 형성한다.
도 5b는 에지(562)에서 인접하게 결합되는 평면의 반사기 측벽들(544 및 548)을 포함하는 테이퍼형 반사기(501)의 사시 단면도를 도시한다. 테이퍼형 반사기(501)는 반사기(200)를 배치시키는 것과 유사한 방식으로 발광 소자들(110) 주위에 배치된다. 더욱이, 반사기 측벽들(544 및 548)은 발광 소자들(110) 근위의 제 1 개구에 있는 반사기 코너들(예를 들어, 반사기 코너(556)를 포함하는)로부터, 발광 소자들(110)과 멀리 떨어진(원위의)의 제 2 개구에 있는 원위의 반사기 코너들로 분기하여 연장된다. 반사기(501)는 반사기 코너(556)에 걸쳐 배치되는 코너 각면(535)을 포함한다. 도 5b에 도시되는 바와 같이, 코너 각면(535)은 마름모꼴과 같은 사변형의 다각 형태를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 코너 각면(535)은 코너 각면(535)의 수직의 도심 축이 반사기 코너(556)를 통과하도록 배치될 수 있다. 이 방식에서, 코너 각면(535)은 반사기 코너(556)에 입사하는 복사 출력(24)의 재귀 반사를 줄일 수 있고, 반사기(501)에 원위에 배치되는 워크피스(26)를 조사하는 광의 균일도를 증가시킬 수 있다. 도 3을 참조하여 상술한 바와 같이, 코너 각면 정점들(502, 504, 506 및 508) 중 하나 이상은 대응하는 반사기 측벽과 결합될(용접되거나, 나사결합되거나, 부착되거나 기타 등등) 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 코너 각면 정점들(502, 504, 506 및 508) 중 하나 이상은 반사기 기초 판(예를 들어, 452, 454, 456, 458) 또는 히트 싱크(heat sink)와 같이 발광 소자들(110)의 부근에 배치되는 다른 조명 디바이스 구성요소에 결합될 수 있다. 예를 들어, 코너 각면 결합 수단(예를 들어, 브래킷, 후크 등)은 코너 각면의 근위의 에지 및 발광 소자들(110) 사이의 공간(591) 내에 배치될 수 있다.
도 5c는 에지(562)에서 인접하게 결합되는 평면의 반사기 측벽들(544 및 548)을 포함하는 테이퍼형 반사기(503)의 사시 단면도를 도시한다. 테이퍼형 반사기(503)는 코너 각면(536)의 수직의 도심 축이 반사기 코너(556)를 통과하도록 반사기 코너(556)에 걸쳐 배치되는 삼각형의 코너 각면(536)을 포함한다. 코너 각면 정점들(518 및 520)은 각각 반사기 측벽들(554 및 548)에 인접하게 배치된다. 하나의 예에서, 코너 각면 정점들(518 및 520) 중 하나 이상은 각각 반사기 측벽들(544 및 538)에 결합될 수 있다. 다른 예에서, 코너 각면 정점(522)은 공간(591) 내의 발광 소자들(110)에 근위에서 결합될 수 있고 정점들(518 및 522)은 반사기 측벽들(544 및 548)에 인접하되, 고정되지 않게 걸려 있을 수 있다.
도 5d는 선형이 아닌 에지(561)에서 인접하게 결합되는 비평면(non-planar)의 반사기 측벽들(545 및 547)을 포함하는 테이퍼형 반사기(505)의 사시 단면도를 도시한다. 비평면의 반사기 측벽들(545 및 547)은 포물선, 쌍곡선 또는 다른 비평면들일 수 있다. 비평면의 반사기 측벽들은 평면의 반사기 측벽들에 비해 유리할 수 있는데 왜냐하면 이것들은 입사하는 복사 출력(24)을 워크피스(26)의 감광성 경화면(27)에 더 균일하게 시준하는 데 일조할 수 있기 때문이다. 하나의 예로서, 비평면의 반사기 측벽들은 반사기 측벽 면들에 반사 코팅을 인가 또는 증착하는 것에 d앞서 반사기 측벽 면들을 성형(molding)함으로써 제작될 수 있다. 테이퍼형 반사기(505)는 반사기 코너(556)에 발광 소자들(110)로부터의 복사 출력(24)을 차단하도록 배치되는 코너 각면(537)을 포함한다. 상술한 바와 같이, 코너 각면(537)의 수직의 도심 축은 반사기 코너(556)를 통과할 수 있다. 코너 각면(537)은 평면의 직사각형 형상을 포함할 수 있다. 정점들(510, 512, 514 및 516) 중 하나 이상은 인접하는 비평면의 반사기 측벽들(545 및 547)에 결합될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 정점들(514 및 516) 중 하나 이상은 발광 소자들(110)의 근위의(에를 들어, z-축에 가까운) 공간(591)에서 결합될 수 있고 정점들(510 및 512)은 반사기 측벽들(545 및 547)에 인접하게 고정되지 않고 걸려 있을 수 있다.
이제 도 6a 및 도 6b로 전환하여, 이 도면들은 각각 테이퍼형 반사기(600)의 사시도 및 단면도의 개략도를 도시하는데, 테이퍼형 반사기(600)는: 반사기 측벽들(642, 644, 646 및 648) 및 근위(proximal end) 단에서의 제 1 개구(614)를 포함하지만; 코너 각면들을 가지지 않는다. 광선들(690 및 692)은 반사기(600)의 근위 단(z-축에 가까운)에 배치되는 발광 소자들로부터의 복사 출력(24)의 일부로서 에지들(662, 664, 666 및 668)에 있는 반사기 코너들로 방출될 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 도시되는 바와 같이, 광선들(690 및 692)은 반사기 코너들에서 중심축(208) 쪽으로 재귀 반사된다. 이 방식에서, 코너 각면들을 가지지 않는 반사기(600)는 반사기 코너들에서 오는 광의 재귀 반사를 증가시키고 에지들(662, 664, 666 및 668)을 따라 원위의 반사기 코너들 쪽으로 지향되는 광의 양을 감소시킨다. 그러므로, 반사기(600)의 원위 측에 배치되는 워크피스의 감광성 경화면에서의 광의 분포의 균일도가 감소될 수 있다.
이제 도 6c 및 도 6d로 전환하여, 이 도들은 각각 테이퍼형 반사기(602)의 사시도 및 단면도의 개략도들을 도시하는데, 테이퍼형 반사기(602)는: 반사기 측벽들(642, 644, 646 및 648); 근위 단에서의 제 1 개구(614); 및 각각 대응하는 코너들(652, 654, 656 및 658)에 배치되는 코너 각면들(622, 624, 626 및 628)을 포함한다. 상술한 바와 같이, 코너 각면들은 제 1 개구(614)에 의해 둘러싸이는 반사기(602)의 근위 단에 배치되는 발광 소자들로부터 방출되는 입사하는 복사 출력(24)로부터 반사기 코너들을 차단하도록 배치될 수 있다. 더욱이, 코너 각면들의 각각은 이들의 수직의 도심 축들이 자신들의 대응하는 코너를 통과하도록 배치될 수 있다. 도 6c 및 도 6d에 도시되는 바와 같이, 코너 각면들은 또한 반사기(602)의 원위에 배치되는 워크피스의 감광성 경화면으로 지향되는 광 분포의 균일도를 증가시키기 위해 중심축(208) 주위에 대칭으로 배치될 수 있다. 광선들(693 및 696)과 같이 반사기 코너들에 입사하는 광선들은 반사기 에지들을 따라 반사기(602)의 원위의 코너들 쪽으로 반사되고 시준된다. 이 방식에서, 코너 각면들을 가지는 반사기(602)는 반사기 코너들로부터의 광의 재귀 반사를 감소시키고 에지들(662, 664, 666 및 668)을 따라 원위의 반사기 코너들 쪽으로 지향되는 광의 양을 증가시킨다. 그러므로, 반사기(602)의 원위 측에 배치되는 워크피스의 감광성 경화면에서의 광의 분포의 균일도는 코너 각면들이 없는 반사기에 비해 증가될 수 있다.
이제 도 7로 전환해서, 도 7은 워크피스 면(710)에서의 복사 출력의 균일도를 측정하는 방법을 예시하는 예의 개략도(700)를 도시한다. 감광성 디바이스들은 워크피스 면(710)의 다양한 검출기 장소들(720)에서 광의 강도를 검출하도록 구성될 수 있다. 개략도(700)의 예에서, 9개의 검출기 장소들(720)(예를 들어, 9개의 포인트 균일도 메트릭(metric))은 워크피스 면(710)에서의 복사 출력을 측정하기 위해 정사각형의 워크피스 면(710)에 걸쳐 격자 패턴(grid pattern)으로 분포된다. 하나의 예로서, 워크피스 면(710)은 100mm × 100mm일 수 있고, 검출기 장소들(720)은 직경이 10mm일 수 있다. 워크ㅍ스 면(710)은 중심축(208)을 중심으로 대칭으로 배치될 수 있다. 워크피스 면(710)에 걸친 복사 출력의 균일도는 식 (1)로부터 정량화될 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서, I는 특정 장소에서 측정된 복사 출력의 강도(intensity)를 나타내고, Max(I)는 이 특정 장소에서 측정된 복사 출력의 최대 강도를 나타내고, Min(I)는 이 특정 장소에서 측정된 복사 출력의 최소 강도를 나타낸다. U는 복사 출력의 균일도 측정값인데, 여기서 더 낮은 U의 값은 복사 출력의 분포에서 균일도가 더 높은 것을 나타낸다. U는 각각의 검출기 장소에서 계산될 수 있고 복사 출력 분포의 균일도를 나타내는 메트릭을 제공하기 위해 모든 검출기 장소들에 걸쳐 평균을 낸 것일 수 있다.
다른 예들에서, 더 많거나 더 적은 수의 검출기 장소들(720)이 사용될 수 있다. 더 많은 수의 검출기 장소들은 워크피스 표면에서의 복사 출력 균일도의 더 신뢰성 있는 측정을 제공할 수 있으나, 구현하는데 더 비용이 들 수 있다. 도 7의 예에서, 검출기 장소들(720)의 다수는 워크피스 면(710)의 코너들 및 에지들에 배치된다. 이 방식으로 검출기 장소들(720)을 구성하는 것은 도 2a, 도 2b, 도 3, 도 4, 도 5 내지 도 5d 및 도 6a 내지 6d에 기술되는 바와 같이, 반사기 코너들 및 에지들에서의 광의 재귀 반사에 의해 발생되는 워크피스 면(710)에서의 복사 출력 분포의 비 균일도들을 측정하는 데 일조할 수 있다. 더욱이, 이 방식으로 검출기 장소들(720)을 구성하는 것은 코너 각면들을 가지는 반사기들의 경우 광을 에지들을 따라 원위의 반사기 코너들로 반사 및 시준함으로써 발생되는 워크피스 면(710)에서의 복사 출력 분호의 균일도의 증가를 측정하는 데 일조할 수 있다.
이제 도 8로 전환해서, 도 8은 다양한 조명 디바이스들로부터의 복사 출력의 복사 강도 분포들(800, 810, 820 및 830)(각각 대응하는 복사 강도 척도(intensity scale)들(809, 819, 829 및 839)를 가지는)의 개략도들을 도시한다. 분포들(800 및 810)은 코너 각면들이 없는 65mm 길이의(예를 들어, z-방향의 크기) 정사각형 절두체 반사기들을 구비하는 조명 디바이스들로부터, 각각 조명 디바이스에서 10nm 및 20nm 떨어진 거리에 배치되는 워크피스 면까지의 160 mm의 정방형의 복사 출력 분포들을 도시한다. 하나의 예로서, 분포들(800 및 810)은 반사기(600)와 같이 코너 각면들을 가지지 않는 정사각형 절두체 반사기로부터의 복사 출력 분포들을 나타낼 수 있다. 가운데 영역들(808 및 818)은 각각 복사 강도 분포들(800 및 810) 중 가장 높은 복사 출력 강도 레벨들을 나타낸다. 영역(808)은 대략 0.9W/㎠ 내지 1.0W/㎠을 나타내고, 반면에 영역(810)은 대략 0.8W/㎠ 내지 0.89W/㎠를 나타낸다. 그러나 반사기 에지들에서의 재귀 반사는 각각 중앙 영역들(808 및 818) 내에 비균일한 영역들(806 및 816)을 발생시키고, 이 영역들은 약 0.7W/㎠의 더 낮은 복사 출력 강도들을 나타낸다. 분포들(800 및 810)의 복사 출력 강도는 자신들의 각각의 주변들 쪽으로 점차 감소하고: 주변 영역들(807 및 817)은 중앙 영역들(808 및 818)보다 각각 더 낮은 복사 출력 강도들(대략 0.6W/㎠)을 나타내고; 그리고 주변 영역들(804 및 814)은 주변 영역들(807 및 817)보다 각각 더 낮은 복사 출력 강도들(대략 0.35W/㎠)을 나타낸다. 더욱이, 반사기 코너들의 재귀 반사는 코너 각면들이 없을 때, 영역(802 및 812)에 각각 코너 쉐도윙을 발생시키고, 이 영역들에서는 복사 출력 강도들이 거의 0.1W/㎠로 감소된다. 복사 출력 분포들(800 및 810)에 대한 9 포인트 균일도 메트릭(nine point uniformity metric)은 33%이다. 복사 출력 분포들(800 및 810)의 비교는 워크피스를 조명 디바이스로부터 더 멀리 떨어진 거리에 배치시키는 것이 균일하지 않은 복사 출력의 영역을 확대하고 확산시키는 것을 보여준다. 예를 들어, 영역들(812)에서의 코너 쉐도윙은 영역들(802)과 비교해서 더 넓은 코너 영역들에 걸쳐 발생하고; 반사기 에지들에 따른 재귀 반사는 영역들(806)에 비해 더 넓고 더 많은 확산 영역들(816)을 발생시키고 주변 영역들(817 및 814)은 영역들(807 및 804)보다 각각 더 넓으나(더 두꺼우나) 더 확산된다. 그러나, 광원으로부터 워크피스의 거리를 증가시키는 것은 또한 워크피스의 경화를 완료하는 데 필요한 시간량을 증가시킬 수 있다.
분포들(820 및 830)로 전환해서, 이 분포들은 코너 각면들을 가지는 65mm 길이의 정사각형 절두형 반사기를 보유하는 조명 디바이스로부터, 각각 10mm 및 20mm로 떨어지 거리에 배치되는 워크피스 면에 지향된 복사 출력 분포를 도시한다. 분포들(820 및 830)에 대한 9 포인트 균일도 메트릭은 12%이다. 그러므로, 코너 각면들이 있는 반사기를 사용하는 것은, 코너 각면들이 없는 동일 반사기를 사용하는 조명 디바이스에 비해 복사 출력 분포의 균일도를 증가시킨다. 분포들(820 및 830)의 실험은 중앙 영역들(828 및 838)(예를 들어, 강도가 더 높은 영역들)이 중앙 영역들(808 및 818)에 비해 더 넓음을 예증한다. 결과적으로, 주변 영역들(824 및 827, 그리고 834 및 837)은 각각 주변 영역들(804 및 807, 그리고 814 및 817)에 비해 더 두껍고 분포 주변에 더 가깝다. 더 나아가, 코너 각면들의 존재로 인해, 반사기 에지들에 따른 재귀 반사가 감소되고 중앙 역역들(828 및 838)에서의 비균일도들이 검출되지 않는다(코너 각면들이 사용되는 않는 경우와 각각 영역들(806 및 816)을 비교할 것). 더 나아가, 코너 각면들의 존재로 인해, 코너 쉐도윙을 발생시키는 반사기 코너들에서의 광의 재귀 반사는 영역들(802 및 812)보다 훨씬 더 작은 영역들(822 및 832)에 의해 표시되는 바와 같이 감소된다. 더욱이, 영역들(822 및 832)의 복사 출력 강도는 영역들(802 및 812)의 복사 출력 강도에 비해 각각 약간 더 높을 수 있다(예를 들어, 대략 0.15 내지 0.2W/㎠).
반사기 크기들(reflection dimensions) 또한 워크피스 면에서의 복사 출력의 균일도에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 반사기의 길이를 늘리는 것(z-방향을 따라)은 복사 출력 분포의 비균일도들을 감소시키는 데 일조할 수 있다. 예를 들어, 코너 각면들이 없는 125mm 반사기(반사기(600)의 길이를 두 배로 한 것)는 분포들(820 및 830)과 등가의 복사 출력 분포를 발생시킬 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 광원으로부터 워크피스의 길이를 증가시키는 것은 또한 워크피스의 경화를 완료하는 데 필요한 시간량을 증가시킬 수 있다. 그러므로, 코너 각면들이 없는 반사기는 등가로 균일한 복사 출력 분포들을 발생시키기 위해 코너 각면들을 가진 반사기의 길이의 대략 두 배이다. 반사기 크기들은 또한 복사 출력 분포의 형상 및 크기에 의해 영향을 받을 수 있다. 복사조도 강도는 총전력(예를 들어, 발광 소자들의 수, 발광 소자들에 공급되는 전력 등) 및 발광 소자들의 레이아웃(layout)에 의해 조정될 수 있다. 반사기의 길이 및 테이퍼 각(taper angle)은 목표 워크피스 면까지의 거리 및 복사 출력 분포의 균일도에 좌우될 수 있다. 코너 각면들을 조명 디바이스 반사기 내에 통합함으로써 코너 각면들이 없는 반사기에 비해 더 짧고 더 작은 반사기가 복사 출력 균일도를 유지하면서 더 강한 복사 출력 강도를 워크피스 면에 전달하는 것이 가능할 수 있다. 코너 각면들이 있는 테이퍼형 절두 반사기(frustum reflector)는 발광 소자들의 수 및/또는 전력 그리고 반사기 및 각면 크기들을 증가시키거나 감소시킴으로써 더 크거나 더 작은 워크피스 면에 걸쳐 등가로 균일한 복사 출력 분포들을 전달하도록 더 크기 조정될 수 있다.
이러한 방식으로, 조명 디바이스는 발광 소자 및 반사기를 포함할 수 있고, 반사기는: 발광 소자를 둘러싸는 제 1 개구 및 제 2 개구; 제 1 개구 및 제 2 개구를 형성하고 제 1 개구로부터 발광 소자로부터 멀어지게 제 2 개구로 분기하여 연장되는 반사기 측벽들; 및 코너 각면들을 포함하고, 코너 각면들은 제 1 개구에서 인접하는 반사기 측벽들의 쌍에 의해 형성되는 대응하는 반사기 코너에 걸쳐 배치된다. 추가로 또는 대안으로, 각각의 코너 각면의 수직의 도심 축은 대응하는 반사기 코너를 통과할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 제 1 및 제 2 개구들은 제 1 반사기 측벽들의 수에 대응하는 제 1 수의 측들을 가지는 다각형의 개구들을 포함할 수 있다. 추가 또는 대안으로, 반사기 측벽들은 평면들을 포함한다. 추가 또는 대안으로, 반사기 측벽들은 비평면들을 포함한다. 추가 또는 대안으로, 코너 각면들의 각각은 적어도 하나의 반사기 측벽들에 장착될 수 있다. 추가 또는 대안으로, 코너 각면들의 각각은 평면들을 포함할 수 있다. 추가 또는 대안으로, 코너 각면들의 각각은 비평면들을 포함할 수 있다. 추가 또는 대안으로, 코너 각면들의 각각은 다각형 코너 각면들을 포함하고, 다각형 코너 각면들은 각각 제 2 수의 정점들을 가질 수 있다. 추가 또는 대안으로, 코너 각면들의 각각은 삼각형의 코너 각면들을 포함할 수 있고 정점들의 제 2 수는 3을 포함한다. 추가 또는 대안으로, 코너 각면들의 각각은 직사각형의 코너 각면들을 포함할 수 있고 정점들의 제 2 수는 4를 포함한다.
다른 실시예에서, 조명 디바이스는 발광 소자들의 어레이, 형태를 가지는 절두형 반사기를 포함하는데, 절두형 반사기는 형태들에 대응하는 개구 형상을 가지는 제 1 및 제 2 개구들, 제 1 및 제 2 개구들을 형성하기 위해 접합되고 수가 형태들(shape aspect)에 대응하는 반사기 측벽들 및 인접하는 반사기 측벽들의 교차 및 제 1 개구에 의해 형성되는 코너들에 배치되는 코너 각면들을 포함하고, 코너 각면들의 수는 형태에 대응한다. 추가 또는 대안으로, 형태는 직사각형 형상을 포함할 수 있고, 개구 형상은 직사각형을 포함하고, 반사기 측벽들의 수는 4를 포함하고, 그리고 코너 각면들의 수는 4이다. 추가 또는 대안으로, 조명 디바이스는 코너들에 배치되는 코너 각면들을 포함할 수 있고, 코너 각면들의 수직의 도심 축들은 대응하는 코너들을 통과한다. 추가 또는 대안으로, 코너 각면들은 삼각형의 각면들을 포함할 수 있다. 추가 또는 대안으로, 코너 각면들은 직사각형의 각면들을 포함할 수 있다.
이제 도 9로 전환해서, 도 9는 코너 각면들을 구비하는 반사기를 가지는 조명 디바이스(10)를 이용하는 조명 방법에 대한 흐름도를 도시한다. 방법(900)은 제어기(108)와 같은 조명 디바이스 제어기에 의해 또는 조명 디바이스(10) 외부의 다른 제어기에 의해 부분적으로 또는 전체에 실행되는 실행가능 명령들을 포함할 수 있다. 방법(900)은 910에서 시작하는데, 여기서 광 에너지(예를 들어, 복사 출력(24))가 주로 발광 디바이스에 의해 중심축(208)을 따라 워크피스로 공급된다. 주로 중심축(208) 주위에서 복사 출력(24)을 방출하는 것은 복사 출력(24)이 중심축을 중심으로 대칭으로 방출되도록 발광 소자들의 방위를 맞추는 것을 포함할 수 있다. 주로 중심 중 주위에서 복사 출력(24)을 방출하는 것은 중심축을 따르는 방향에서 가장 높은 강도로 복사 출력을 방출하는 것을 포함할 수 있다. 방법(900)은 920에서 계속되는데, 여기서 반사기(200)와 같은 테이퍼형 반사기는 조명 디바이스(10)의 발광 소자들 및 워크피스(26) 사이에 배치된다. 상술한 바와 같이, 테이퍼형 반사기(200)는 반사기 측벽들을 포함할 수 있고, 각각의 반사기 측벽은 두 개의 인접하는 반사기 측벽들에 결합되고 두 개의 인접하는 반사기 측벽들에 의한 공통 에지들을 가진다. 반사기 측벽들은 반사기(200)의 근위 단(218)에 있고 발광 소자들(110)을 둘러싸는 제 1 개구(214)를 형성할 수 있다. 더욱이, 반사기 축벽들은 제 2 개구(212)를 형성하기 위해 제 1 개구(214)로부터 발광 소자들(110)에서 멀어지게 분기하여 연장될 수 있다. 이 방식에서, 반사기(200)는 테이퍼형 반사기로서 기술될 수 있고, 반사기 측벽들은 발광 소자들(110)로부터 원위에 있는 제 2 개구(212)로부터 발광 소자들(110)의 근위에 있는 제 1 개구(214)로 테이퍼된다. 제 1 개구(214), 제 2 개구(212) 및 반응기 측 벽들은 중심축(208)을 중심으로 대칭으로 배열될 수 있다.
방법(900)은 930에서 계속되는데, 여기서 코너 각면들은 테이퍼형 반사기의 코너들에 배치된다. 상술한 바와 같이, 반사기(200)는 인접하는 측벽들의 쌍들의 교차 및 제 1 개구(214)에 의해 형성되는 근위 단(218)에서의 코너들을 포함한다. 코너 각면들은 복사 출력(24)이 대응하는 근위의 반사기 코너들의 각 코너에 도달하는 것을 차단(obscure)하기 위해 대응하는 반사기 코너에 또는 이 반사기 코너에 걸쳐 배치될 수 있다. 더욱이, 코너 각면들의 각각은 반사기 측벽들 및 제 1 개구(214)와 어떤 것과도 동일 평면에 있지 않게 배치될 수 있다. 이 방식에서, 코너 각면들은 반사기 코너들에 입사하는 복사 출력(24)의 재귀 반사를 줄이는 데 일조할 수 있고 반사기 에지들을 따라 원위의 코너들 쪽으로 반사되는 복사 출력(24)의 양을 증가시키는 데 일조할 수 있다. 하나의 예에서, 코너 각면들은 수직의 도심 축이 대응하는 코너를 통과하도록 대응하는 코너에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이 코너 각면들을 배치시키는 것은 코너 각면들의 각각의 각면의 정점들 중 적어도 하나를 인접하는 반사기 측벽에 장착하거나 부착하는 것을 포함할 수 있다. 추가 또는 대안으로, 코너 각면들을 배치시키는 것은 발광 소자들(110) 및 반사기 측벽들 사이에 있는 공간(591)에 코너 각면들의 각각의 각면의 정점들 중 적어도 하나를 장착 또는 부착하는 것을 포함할 수 있다.
방법(900)은 940에서 계속되고 여기서 제 1 개구를 통해 방출되고 반사기 측벽들에 입사하는 복사 출력은 중심축(208) 주위에서 제 2 반사기 개구를 통해 워크피스로 시준된다. 이 복사 출력의 부분은 주로 복사 출력 분포의 중앙 영역들(예를 들어, 828, 838)을 발생시킬 수 있다. 방법(900)은 950에서 계속되고 여기서 제 1 개구를 통해 방출되고 테이퍼형 반사기의 코너 에지들을 따라 코너 각면들에 입사하는 복사 출력은 테이퍼형 반사기의 원위의 코너들 쪽으로 시준되고/되거나 반사된다. 이 방식에서, 코너 각면들은 반사기 코너들에서의 재귀 반사를 감소시키고 조명 디바이스의 원위의 워크피스 면에서의 복사 출력 분포의 균일성을 증가시킬 수 있다.
960에서, 방법(900)은 균일도 측정치가 임계 균일도(threshold uniformity)보다 더 적은지를 결정한다. 하나의 예에서, 균일도 측정은 도 7을 참조하여 상술한 바와 같이, 균일도 메트릭(U)을 포함하고 임계 균일도는 UTH일 수 있다. 균일도 측정치가 임계 균일도보다 더 작으면(예를 들어, U > UTH), 방법(900)은 964에서 계속되고 여기서 조명 디바이스는 재배치(예를 들어, 중앙 축(208) 중심으로 더 대칭으로 배치)되거나, 반사기는 조정(예를 들어, 중심축(208)을 중심으로 더 대칭으로 배치되거나, 워크피스로부터의 거리가 증가 또는 감소될 수 있거나, 또는 상이한 크기들 또는 형태를 가지는 대체 반사기가 사용될 수 있다)되거나, 또는 코너 각면들이 조정(예를 들어, 중심축(208)을 중심으로 더 대칭으로 배치되거나, 수직의 도심 축이 더 정밀하게 대응하는 코너를 통과하거나 또는 상이한 크기들 또는 형태를 가지는 대체 코너 각면이 사용될 수 있다)될 수 있다. 964 이후에, 방법(900)은 종료된다.
이 방식에서, 조명 방법은: 중심축 주위에서 발광 소자로부터의 광을 워크피스로 방출하는 단계; 발광 소자 및 워크피스 사이에 반사기를 배치시키는 단계로서, 제 1 개구를 통하여 방출되고 반사기 측벽들에 입사하는 광은 반사기의 제 2 개구를 통해 중심축 주위의 워크 피스 쪽으로 시준되는, 배치시키는 단계; 및 반사기의 대응하는 코너들에 코너 각면들을 배치시키는 단계로서, 코너 각면들에 입사하는 광은 중심축 주위의 워크피스 쪽으로 시준되는, 배치시키는 단계를 포함할 수 있고, 여기서 반사기 측벽들은 발광 소자의 근위에 제 1 개구를 형성하고 제 2 개구를 형성하기 위해 중심축으로부터 워크피스로 분기하여 나가고, 반사기의 대응하는 코너들은 반사기 측벽들의 인접하는 쌍의 교차 및 제 1 개구에 의해 형성된다. 추가 또는 대안으로, 코너 각면들을 반사기의 대응하는 코너들에 배치시키는 단계는 코너 각면들의 각각의 수직의 도심 축이 대응하는 코너를 통과하도록 코너 각면들을 배치시키는 단계를 포함할 수 있다. 추가 또는 대안으로, 상기 방법은 코너 각면들에 입사하는 광이 대응하는 코너의 반사기 축벽들의 인접하는 쌍의 교선을 따라 워크피스 쪽으로 시준되도록 코너 각면들을 대응하는 코너들에 배치시키는 것을 포함할 수 있다. 추가 또는 대안으로, 상기 방법은 코너 각면들에 입사하는 광이 대응하는 코너의 반사기 측벽들의 인접하는 쌍들의 교차 및 제 2 개구에 의해 형성되는 테이퍼형 반사기의 원위의 코너들 쪽으로 반사되도록 코너 각면들을 대응하는 코너들에 배치시키는 단계를 포함할 수 있다.
이 방식에서, 저 경화 및 과 경화를 완화하면서 목표 감광성 워크피스를 균일하게 조사하는 기술 효과는 결합 옵틱스의 크기를 줄이고 발광 소자들 및 워크피스 사이의 거리를 줄임으로써 경화 시간들을 감소시키고 제조 비용들을 낮추면서도, 달성될 수 있다.
본원에서 포함되는 예의 제어 및 추정 루틴들은 다양한 조명 디바이스들 및 조명 시스템 구성들과 함께 사용될 수 있음이 주의되어야 한다. 본원에서 기술되는 제어 방법들 및 루틴들은 비일시적 메모리에 실행 가능 명령들로서 저장될 수 있고 제어기를 포함하는 제어 시스템에 의해 다양한 센서들, 액추에이터(actuator)들 및 다른 조명 시스템 하드웨어와 결합하여 수행될 수 있다. 본원에서 기술되는 특정한 루틴들은 사건 구동(event-driven), 인터럽트 구동(interrupt-driven), 멀티태스킹, 멀티스레딩(multi-threading) 등과 같은 임의의 수의 프로세싱 전략들 중 하나 이상을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 예시되는 다양한 행위들, 동작들 및/또는 기능들은 예시되는 시퀀스로, 동시에 수행될 수 있거나 또는 일부 경우들에서 생략될 수 있다. 마찬가지로, 프로세싱의 순서는 반드시 본원에서 기술되는 예의 실시예들의 특징들 및 장점들을 달성하는 데 필요한 것은 아니고, 설명 및 실례의 편의를 위해 제공된다. 예시된 행위들, 동작들 및/또는 기능들 중 하나 이상은 사용되는 특정한 전략에 따라 반복해서 수행될 수 있다. 더욱이, 기술되는 행위들, 동작들 및/또는 기능들은 조명 시스템 내의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 비일시적 메모리 내로 프로그램되는 코드를 그래픽화하여 표현할 수 있고, 여기서 기술되는 행위들은 다양한 조명 하드웨어 구성요소들을 포함하는 시스템 내의 명령들을 제어기와 결합하여 실행함으로써 수행된다.
다음의 청구항들은 특히 신규하고 자명하지 않은 것으로 간주되는 특정 결합 및 하위 결합들을 언급한다. 이 청구항들은 “하나의(an)” 요소 또는 “제 1(a first)” 요소 또는 이의 등가를 지시할 수 있다. 그와 같은 청구항들은 하나 이상의 그와 같은 요소들을 통합한 것을 포함하여, 둘 이상의 그와 같은 요소들을 요구하거나 또는 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 개시된 특징들, 기능들, 요소들 및/또는 속성들의 다른 결합들 및 하위 결합들은 본 청구항들의 수정을 통해 또는 본 또는 관련 출원에 새 청구항들을 제시하는 것을 통해 청구될 수 있다. 그와 같은 청구항들은 또한, 범위에 있어서 원래의 청구항들에 대해 더 넓거나, 더 협소하거나, 동일하거나 또는 상이하던 간에 본 발명의 특허대상 내에 포함되는 것으로 간주된다.

Claims (20)

  1. 발광 소자 및 반사기를 포함하는 조명 디바이스로서,
    상기 반사기는:
    상기 발광 소자를 둘러싸는 제 1 개구 및 제 2 개구;
    상기 제 1 개구 및 상기 제 2 개구를 형성하고, 상기 제 1 개구로부터 상기 발광 소자로부터 멀어지게 상기 제 2 개구로 분기하여 연장되는 반사기 측벽들; 및
    코너 각면들로서, 각각의 상기 코너 각면은 상기 제 1 개구에서 인접하는 반사기 측벽들의 쌍에 의해 형성되는 대응하는 반사기 코너에 걸쳐 배치되는, 코너 각면들을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 코너 각면의 수직의 도심 축(centroidal axis)은 상기 대응하는 반사기 코너를 통과하는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 개구 및 상기 제 2 개구는, 반사기 측벽들의 제 1 수에 대응하여 상기 제 1 수의 측벽들을 가지는 다각형의 개구들을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 반사기 측벽들은 평면(planar surface)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 반사기 측벽들은 비평면(non-planar surface)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 코너 각면들의 각각은 적어도 하나의 반사기 측벽에 장착되는 조명 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 코너 각면들의 각각은 평면들을 포함하는 조명 디바이스.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 코너 각면들의 각각은 비평면을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 코너 각면들의 각각은 다각형의 코너 각면들을 포함하고, 상기 다각형의 코너 각면들은 각각 제 2 수의 정점들(vertices)을 가지는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 코너 각면들의 각각은 삼각형의 코너 각면들을 포함하고 정점들의 상기 제 2 수는 3을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 코너 각면들의 각각은 직사각형의 코너 각면들을 포함하고 정점들의 상기 제 2 수는 4를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  12. 조명 방법으로서:
    중심축 주위의 발광 소자로부터 워크피스로 광을 방출하는 단계;
    상기 발광 소자 및 상기 워크피스 사이에 반사기를 배치(positioning)시키는 단계로서, 제 1 개구를 통해 방출되고 반사기 측벽들에 입사하는 광은 상기 반사기의 제 2 개구를 통해 상기 중심축 주위의 상기 워크피스로 시준되는, 발광 소자 및 상기 워크피스 사이에 반사기를 배치시키는 단계; 및
    상기 반사기의 대응하는 코너들에 코너 각면들을 배치시키는 단계로서, 상기 코너 각면들에 입사하는 광은 상기 중심축 주위의 상기 워크피스들로 시준되는, 상기 배치시키는 단계를 포함하되,
    상기 반사기 측벽들은 상기 발광 소자 근위에 상기 제 1 개구를 형성하고 상기 제 2 개구를 형성하기 위해 상기 중심축으로부터 상기 워크피스로 분기하여 나가고, 그리고
    상기 반사기의 대응하는 코너들은 인접하는 반사기 측벽들의 쌍의 교차 및 상기 제 1 개구에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 반사기의 대응하는 코너들에 코너 각면들을 배치시키는 단계는, 상기 코너 각면들 각각의 수직의 도심 축이 대응하는 코너를 통과하도록, 상기 코너 각면들을 배치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 코너 각면들에 입사하는 광이 상기 대응하는 코너의 인접하는 반사기 측벽들의 쌍의 교선을 따라 상기 워크피스 쪽으로 시준되도록, 상기 코너 각면들을 상기 대응하는 코너들에 배치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 코너 각면들에 입사하는 광은, 상기 대응하는 코너의 상기 인접하는 반상기 측벽들의 쌍의 교차 및 상기 제 2 개구에 의해 형성되는 상기 테이퍼테이퍼테이퍼의 원위의 코너들 쪽으로 반사되도록, 상기 코너 각면들을 상기 대응하는 코너들에 배치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 방법.
  16. 조명 디바이스로서,
    발광 소자들의 어레이 및 형태(shape aspect)를 지니는 절두형 반사기를 포함하되, 상기 절두형 반사기는:
    상기 형태에 대응하는 개구 형상을 가지는 제 1 개구 및 제 2 개구,
    상기 제 1 개구 및 상기 제 2 개구를 형성하기 위하여 접합되는 반사기 측벽들로서, 반사기 측벽들의 수는 상기 형태에 대응하는, 상기 반사기 측벽들 및
    인접하는 반사기 측벽들의 교차 및 상기 제 1 개구에 의해 형성되는 코너들에 배치되는 코너 각면들로서, 코너 각면들의 수는 상기 형태에 대응하는, 상기 코너 각면들을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 형태는 직사각형의 형상을 포함하고,
    상기 개구 형상은 직사각형을 포함하고,
    상기 반사기 측벽들의 수는 4를 포함하고, 그리고
    상기 코너 각면들의 수는 4를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 코너들에 배치되는 코너 각면들을 더 포함하고, 상기 코너 각면들의 수직의 도심 축들은 대응하는 코너들을 통과하는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 코너 각면들은 삼각형의 각면을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 코너 각면들은 직사각형의 각면들을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112018001907T5 (de) 2017-04-07 2019-12-19 Phoseon Technology, Inc. Geschwenkter elliptischer Reflektor für eine Reflexion von ultravioletten Strahlen über eine weite Distanz
US20180325336A1 (en) * 2017-05-10 2018-11-15 Thom Kai Chang Toilet Seat Assembly with Ultraviolet Irradiating Elements

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070042909A (ko) * 2004-08-18 2007-04-24 소니 가부시끼 가이샤 백라이트 장치
WO2012032978A1 (ja) * 2010-09-06 2012-03-15 シャープ株式会社 反射シート、照明装置および表示装置
WO2012060313A1 (ja) * 2010-11-05 2012-05-10 シャープ株式会社 照明装置および表示装置
JP2013143218A (ja) * 2012-01-10 2013-07-22 Sharp Corp 照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000269551A (ja) * 1999-03-18 2000-09-29 Rohm Co Ltd チップ型発光装置
US6382803B1 (en) * 2000-05-02 2002-05-07 Nsi Enterprises, Inc. Faceted reflector assembly
DE10319274A1 (de) * 2003-04-29 2004-12-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lichtquelle
CN100549514C (zh) * 2004-07-27 2009-10-14 皇家飞利浦电子股份有限公司 包括灯单元和反射器的照明设备
WO2006043195A1 (en) * 2004-10-18 2006-04-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. High efficiency led light source arrangement
RU2406924C2 (ru) * 2006-03-23 2010-12-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Осветительное устройство с органическими светодиодами
US7325962B2 (en) * 2006-04-04 2008-02-05 Au Optronics Corp. Direct backlight module
CN101368686B (zh) * 2007-08-14 2011-06-29 富士迈半导体精密工业（上海）有限公司 光源组件及其导光板、以及背光模组
US8426778B1 (en) * 2007-12-10 2013-04-23 Novellus Systems, Inc. Tunable-illumination reflector optics for UV cure system
DE102008056103A1 (de) * 2008-11-06 2010-05-12 Erco Gmbh Leuchte
JP2010218775A (ja) * 2009-03-13 2010-09-30 Harison Toshiba Lighting Corp 紫外線照射装置
KR101090728B1 (ko) * 2010-04-10 2011-12-08 엘지이노텍 주식회사 조명 장치
JP2012054492A (ja) * 2010-09-03 2012-03-15 Nk Works Kk 紫外線半導体発光素子
US8702283B2 (en) * 2011-03-11 2014-04-22 Growlite, Inc. Concealed vacuum air flow reflector light fixture
JP5449274B2 (ja) * 2011-03-25 2014-03-19 シャープ株式会社 照明装置、および表示装置
DE102011085289B4 (de) * 2011-07-08 2021-01-14 Zumtobel Lighting Gmbh Lichtbeeinflussungselement zur Beeinflussung der Lichtabgabe von im Wesentlichen punktförmigen Lichtquellen sowie Leuchte mit Lichtbeeinflussungselement
JP6171483B2 (ja) * 2013-03-29 2017-08-02 岩崎電気株式会社 照射装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070042909A (ko) * 2004-08-18 2007-04-24 소니 가부시끼 가이샤 백라이트 장치
WO2012032978A1 (ja) * 2010-09-06 2012-03-15 シャープ株式会社 反射シート、照明装置および表示装置
WO2012060313A1 (ja) * 2010-11-05 2012-05-10 シャープ株式会社 照明装置および表示装置
JP2013143218A (ja) * 2012-01-10 2013-07-22 Sharp Corp 照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置

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