KR20170078809A - 스위칭가능 확산기를 포함하는 조명 컴포넌트 - Google Patents

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KR20170078809A
KR20170078809A KR1020177014998A KR20177014998A KR20170078809A KR 20170078809 A KR20170078809 A KR 20170078809A KR 1020177014998 A KR1020177014998 A KR 1020177014998A KR 20177014998 A KR20177014998 A KR 20177014998A KR 20170078809 A KR20170078809 A KR 20170078809A
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reflective
switchable diffuser
optical
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KR1020177014998A
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광레이 두
존 에이 휘틀리
로버트 엘 브롯
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

광학적 체적 및 이 광학적 체적 내에 적어도 부분적으로 배치되는 스위칭가능 확산기를 포함하는 조명 컴포넌트가 기술된다. 광학적 체적은 광 주입 영역, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면, 및 출력 주 표면을 포함한다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 광학적 체적의 대향 경계들을 정의한다. 출력 주 표면은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면의 하나 이상의 말단 에지들에 인접한다. 스위칭가능 확산기는 적어도 제1 상태 및 제2 상태를 갖는다. 스위칭가능 확산기는 광학적 체적의 광축에 평행하지 않은 표면 법선을 가질 수 있다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 공간적으로 변동되는 반사 특성을 가질 수 있다.

Description

스위칭가능 확산기를 포함하는 조명 컴포넌트{LIGHTING COMPONENT INCLUDING SWITCHABLE DIFFUSER}
조명 컴포넌트는 조명 컴포넌트의 광출력을 지향하기 위한 반사기를 포함할 수 있다. 광출력의 균일성을 개선하기 위해 확산기가 또한 포함될 수 있다. 일부의 경우들에서, 조명 컴포넌트로부터의 광출력을 전기적으로 조정할 수 있는 것이 바람직할 수 있다.
본 명세서의 일부 양태들에서, 광학적 체적(optical volume) 및 광학적 체적 내에 적어도 부분적으로 배치되는 스위칭가능 확산기를 포함하는 조명 컴포넌트가 제공된다. 광학적 체적은 광 주입 영역, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성(transflective) 외부 주 표면(major surface), 및 출력 주 표면을 포함한다. 출력 주 표면은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면의 하나 이상의 말단 에지(distal edge)들에 인접한다. 스위칭가능 확산기는 적어도 제1 상태 및 제2 상태를 가지며, 제1 상태는 제1 탁도(haze)에 의해 특징되어지고, 제2 상태는 제1 탁도와 상이한 제2 탁도에 의해 특징되어진다. 제1 스위칭가능 확산기의 적어도 일부는 광학적 체적의 광축에 평행하지 않은 표면 법선(surface normal)을 갖는다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 광학적 체적의 대향 경계들을 정의한다.
본 명세서의 일부 양태들에서, 광학적 체적 및 광학적 체적 내에 적어도 부분적으로 배치되는 스위칭가능 확산기를 포함하는 조명 컴포넌트가 제공된다. 광학적 체적은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면에 인접한 광 주입 영역, 및 광 주입 영역 반대편의 말단 표면을 포함한다. 스위칭가능 확산기는 적어도 제1 상태 및 제2 상태를 가지며, 제1 상태는 제1 탁도에 의해 특징되어지고, 제2 상태는 제1 탁도와 상이한 제2 탁도에 의해 특징되어진다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 공간적으로 변화하는(spatially varying) 반사 특성을 가지며, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 광학적 체적의 대향 경계들을 정의한다.
본 명세서의 일부 양태들에서, 광학적 체적 및 광학적 체적 내에 적어도 부분적으로 배치되는 스위칭가능 확산기를 포함하는 조명 컴포넌트가 제공된다. 광학적 체적은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면에 인접한 광 주입 영역, 및 광 주입 영역 반대편의 말단 표면을 포함한다. 스위칭가능 확산기는 적어도 제1 상태 및 제2 상태를 가지며, 제1 상태는 제1 탁도에 의해 특징되어지고, 제2 상태는 제1 탁도와 상이한 제2 탁도에 의해 특징되어진다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 광 주입 영역으로부터 출력 주 표면으로 연장되는 하나 이상의 표면들을 포함하고, 광 주입 영역 반대편의 출력 주 표면에 근접하게 배치되는 추가적인 표면을 포함한다.
본 명세서의 일부 양태들에서, 적어도 하나의 경사진 주 표면을 갖는 모놀리식 광학적 투명 컴포넌트와, 적어도 하나의 경사진 주 표면의 적어도 일부에 부착되고 이를 덮는 적어도 하나의 확산기를 포함하는 조명 컴포넌트가 제공된다. 모놀리식 광학적 투명 컴포넌트는 적어도 하나의 경사진 주 표면에 인접한 입력 표면 및 입력 표면 반대편의 출력 표면을 포함하며, 출력 표면은 적어도 하나의 경사진 주 표면에 인접하다. 적어도 하나의 확산기는 적어도 제1 상태 및 제1 상태와 상이한 제2 상태를 갖는 제1 전기적 스위칭가능 확산기를 포함한다. 적어도 하나의 경사진 주 표면은 입력 표면으로부터 출력 표면까지 실질적으로 수렴하거나 발산하되 수렴과 발산 둘 모두를 하진 않는다.
본 명세서의 일부 양태들에서, 적어도 하나의 주 표면, 적어도 하나의 주 표면에 인접한 입력 표면, 및 입력 표면 반대편의 출력 표면을 갖는 도광체(light guide)를 포함하는 조명 컴포넌트가 제공된다. 출력 표면은 적어도 하나의 주 표면에 인접한다. 제1 스위칭가능 확산기는 출력 표면 반대편의 입력 표면에 인접하게 배치된다. 제1의 스위칭가능 확산기는 적어도 제1 상태 및 제1 상태와 상이한 제2 상태를 갖는다.
본 명세서의 일부 양태들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면에 인접한 광 주입 영역, 및 광 주입 영역 반대편의 말단 표면을 갖는 광학적 체적, 및 광학적 체적 내에 적어도 부분적으로 배치되는 스위칭가능 확산기를 포함하는 조명 컴포넌트가 제공된다. 스위칭가능 확산기는 적어도 제1 상태 및 제2 상태를 가지며, 제1 상태는 제1 탁도에 의해 특징되어지고, 제2 상태는 제1 탁도와 상이한 제2 탁도에 의해 특징되어진다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 광학적 체적의 대향 경계들을 정의한다. 대향 경계들은 광 주입 영역으로부터 말단 표면까지 실질적으로 수렴한다.
도 1a는 조명 컴포넌트의 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 조명 컴포넌트의 평면도이다.
도 2a는 조명 컴포넌트의 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 조명 컴포넌트의 평면도이다.
도 3 내지 도 6은 조명 컴포넌트의 단면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 스위칭가능 확산기의 평면도이다.
도 7d 및 도 7e는 전극의 평면도이다.
도 7f 내지 도 7j는 스위칭가능 확산기의 평면도이다.
도 7k는 스위칭가능 확산기의 사시도이다.
도 7l 및 도 7m은 추가적인 광학 요소를 갖는 스위칭가능 확산기의 단면도이다.
도 8 내지 도 12a는 조명 컴포넌트의 단면도이다.
도 12b 및 도 12c는 조명 컴포넌트의 평면도이다.
도 13a 및 도 13b는 반사성 또는 반투과성 표면의 단면도이다.
도 13c는 조명 컴포넌트의 단면도이다.
도 14a는 조명 컴포넌트의 단면도이다.
도 14b 및 도 14c는 조명 컴포넌트의 평면도이다.
도 15 내지 도 18은 조명 컴포넌트의 단면도이다.
도 19a는 조명 컴포넌트의 개략도이다.
도 19b는 도 19a의 조명 컴포넌트의 단면도이다.
도 19c는 도 19a의 조명 컴포넌트의 평면도이다.
도 20은 조명 컴포넌트의 단면도이다. 그리고
도 21은 조명 컴포넌트, 제어기 및 센서를 포함하는 시스템의 개략도이다.
다음의 설명에서, 본 명세서의 일부를 이루고 구체적 실시 형태들이 예시적으로 도시된 첨부한 도면 세트에 대한 참조가 이루어진다. 도면은 반드시 일정한 축척으로 도시된 것은 아니다. 달리 지시되지 않는 한, 하나의 실시 형태에 대한 유사한 특징은 다른 실시 형태에 대한 유사한 특징으로서 동일한 재료를 포함하고, 동일한 속성을 갖고, 동일하거나 또는 유사한 기능을 제공할 수 있다. 하나의 실시 형태에 대해 기술된 추가적인 또는 선택적인 특징은 또한 적절한 경우 명시적으로 언급되지 않더라도 다른 실시 형태에 대한 추가적인 또는 선택적인 특징일 수 있다. 다른 실시 형태가 고려되며 본 발명의 설명의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 제한적 의미로 해석되지 않아야 한다.
본 명세서에 사용되는 경우, "하부", "상부", "밑", "아래", "위", 및 "상부에"를 포함하지만 이로 제한되지 않는, 공간적으로 관련된 용어는 설명의 용이함을 위해 소정 요소(들)의, 상이한 요소에 대한 공간적 관계를 기술하는 데 이용된다. 그러한 공간적으로 관련된 용어는 도면에 도시되고 본 명세서에 기술된 특정 배향에 더하여, 사용 또는 작동 시의 장치의 상이한 배향들을 포괄한다. 예를 들어, 도면에 도시된 대상이 반전되거나 뒤집히면, 다른 요소 아래에 또는 밑에 있는 것으로 이전에 기술된 부분이 그들 다른 요소 위에 있을 것이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 층, 구성요소, 또는 요소가 서로 인접한 것으로 기술될 수 있다. 층, 구성요소, 또는 요소는 직접 접촉함으로써, 하나 이상의 다른 구성요소들을 통해 연결됨으로써, 또는 서로 나란히 유지되거나 서로 부착됨으로써 서로 인접할 수 있다. 직접 접촉하는 층, 구성요소, 또는 요소는 바로 인접한 것으로 기술될 수 있다.
조명기구와 같은 조명 컴포넌트는 예를 들어, 일반적인 주변 조명이나 작업 조명용으로 사용될 수 있다. 일부 응용에서는 실시간으로, 즉 조명 설비를 분해, 재구성 및 재조립하거나 램프를 물리적으로 조작하거나 또는 추가적인 컴포넌트를 제공 및 설치할 필요 없이, 상이한 유형의 조명 출력 간에 스위칭할 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 조명 컴포넌트의 광출력은 광 경로에 확산기를 배치함으로써 변경될 수 있다. 확산기가 전기적 스위칭가능 확산기인 경우, 스위칭가능 확산기의 상태를 전자적으로 변경함으로써 조명 컴포넌트의 출력은 변경될 수 있다. 적어도 하나의 광 경로가 스위칭가능 확산기를 통과하는 다수의 패스(pass)들을 만들도록 광학적 체적 내에 스위칭가능 확산기를 배치하는 것은 광이 스위칭가능 확산기를 통과하는 오직 하나의 패스를 만드는 구성과 비교할 때 조명 컴포넌트의 출력 분포를 변경하는 개선된 능력을 제공할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이는 상대적으로 낮은 탁도 상태를 갖는 스위칭가능 확산기가 광원의 출력 분포 및/또는 광출력의 위치 또는 방향에 상당한 영향을 미칠 수 있게 한다. 광학적 체적은 입력 표면, 입력 표면에 대향되는 말단 표면 및 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면을 가질 수 있다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면을 적합하게 구성하고, 광학적 체적 내에 스위칭가능 확산기를 적합하게 배치함으로써, 광출력의 각도 분포, 스펙트럼 분포 및/또는 편광 분포는 스위칭가능 확산기의 상태에 따라 변경될 수 있다.
일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기는 광학적 체적의 광축에 평행하지 않은 표면 법선(즉, 스위칭가능 확산기의 주 표면에 대해 법선 벡터임)을 갖도록 각이 진다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 광 주입 영역 및 출력 표면을 갖는 광학적 체적의 광축은 광 주입 영역의 중심과 출력 표면의 중심 사이의 선을 지칭한다. 광 주입 영역, 출력 표면 및 광학적 체적은 임의의 특정 대칭을 가질 수 있거나 가지지 않을 수 있다. 광 주입 영역의 중심은 광 주입 영역의 도심(centroid)(체적 또는 표면의 기하학적 중심)으로서 정의될 수 있고, 출력 표면의 중심은 출력 표면의 도심으로서 정의될 수 있다. 이러한 방식으로, 심지어 광학적 체적이 대칭축을 갖지 않는 경우에도 광학적 체적에 대한 광축이 정의될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광축은 광학적 체적의 대칭축이다. 일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기는 스위칭가능 확산기가 제1 상태에 있는 경우의 평균 광출력의 방향에 평행하지 않은 표면 법선을 갖도록 각이 진다. 제1 상태는 실질적으로 공간적으로 균일한 상태일 수 있고 실질적으로 투명 상태일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 스위칭가능 확산기는 제1 스위칭가능 확산기가 제1 상태에 있는 경우에 적어도 일부 부분들에 스위칭가능 확산기가 광학적 체적의 광축에 평행하지 않고/않거나 광학적 체적의 평균 광출력 방향에 평행하지 않는 표면 법선을 갖도록 만곡된다. 스위칭가능 확산기의 적어도 일부 부분들에서 표면 법선과 광축 사이 또는 표면 법선과 평균 광출력 방향 사이의 각도는 10도 초과 또는 20도 초과 또는 30도 초과일 수 있고, 90도 이하일 수 있다. 광축 및/또는 평균 광출력 방향에 평행하지 않은 표면 법선을 갖는 것은 출력광의 확산을 돕고, 하나 이상의 조명 컴포넌트들과 연관되는 높은 강도 영역(즉, "핫 스폿")을 완화하거나 분산시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다. 광원이 상이한 컬러 LED(light emitting diode)들을 포함하는 실시예들에서, 이러한 스위칭가능 확산기의 기하학적 구조는 상이한 컬러를 혼합하는데 도움이 되는 것으로 밝혀졌다.
일부 실시예들에서, 광학적 체적의 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 반사율(reflectance), 또는 반사율 대 투과율의 비율, 또는 확산 반사율 대 경면 반사율의 비율, 또는 본 명세서에서 기술된 다른 반사 특성들과 같은 공간적으로 변화하는 반사 특성을 가질 수 있다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면의 반사율(reflectivity)을 조정함으로써, 조명 컴포넌트의 출력이 바람직하게 조정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기는 복수의 독립적인 어드레스가능 영역(addressable region)들을 갖는다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 구역마다(from zone to zone) 변동되는 반사 특성을 갖는 복수의 구역들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 복수의 구역들은 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들에 대응한다. 예를 들어, 스위칭가능 확산기의 특정 영역에 입사되는 광은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면의 특정 구역에 주로 입사될 수 있다. 복수의 영역들 및 구역들을 대응시킴으로써, 조명 컴포넌트의 광출력에 대해 고도의 미세-조정가능성(fine-tunability)을 허용한다.
일부 실시예들에서, 광학적 체적은 스위칭가능 확산기 및 렌즈와 추가적인 확산기와 같은 선택적인 광학 요소를 제외하고는, 실질적으로 중공(hollow) 또는 실질적으로 모놀리식(예컨대, 모놀리식 광학적 투명 입체(optically clear solid))일 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학적 체적에 배치되는 모든 컴포넌트는 저-흡수성이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "저-흡수성" 필름 또는 구성요소는 램버시안 각도 분포(Lambertian angular distribution)를 갖는 표준 발광체(standard illuminant) E로부터의 입력 광의 광속의 약 20% 미만을 흡수하는 필름 또는 구성요소이다. 표준 발광체 E는 가시 파장 범위(380 nm 내지 780 nm)에 걸쳐 일정한 스펙트럼 파워 분포(spectral power distribution)를 갖는 등-에너지(equal-energy) 발광체이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 스위칭가능 확산기는 적어도 제1 상태 및 제1 상태와 상이한 제2 상태를 갖는 전기적 스위칭가능 확산기를 지칭한다. 이러한 확산기는 전형적으로 스멕틱(smectic) A 액정 또는 중합체 분산형 액정(polymer dispersed liquid crystal, PDLC)과 같은 물질을 포함하며, 이 물질은, 물질이 제1 상태에 있는 경우에 스위칭가능 확산기가 제1 탁도를 가지며, 물질이 제1 상태와 상이한 제2 상태에 있는 경우에 제1 탁도와 상이한 제2 탁도를 갖도록 상태를 변경하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기는 약 5 마이크로미터 내지 약 20 마이크로미터 범위의 두께를 갖는 스멕틱 A 물질의 층을 포함한다. 스멕틱 A 액정을 포함하는 스위칭가능 확산기는 스위칭가능 확산기가 실질적으로 투명 상태에 있는 경우에 약 3% 이하의 축상(on-axis) 탁도를 가질 수 있다. 일부 경우들에서, 축상 탁도는 1% 정도로 낮을 수 있다. 대조적으로, PDLC 확산기는 그것의 가장 투명 상태에 있는 경우에 5% 초과의 축상 탁도를 갖는다. PDLC 확산기의 축외(off-axis) 탁도는 그것의 투명 상태에 있는 경우에 5% 보다 상당히 더 높지만, 스멕틱 A 확산기의 축외 탁도는 투명 상태에서 낮게 유지된다. 스위칭가능 확산기는 임의의 수의 별개의 상태에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기(또는 스위칭가능 확산기의 각각 독립적으로 스위칭가능한 영역)는 각각 제1, 제2 또는 제3 탁도로 특징지어지는 제1, 제2 또는 제3 상태에 있을 수 있으며, 제1, 제2 또는 제3 탁도 각각은 상이하다.
탁도는 ASTM D1003-13 "투명 플라스틱의 탁도 및 시감 투과율에 대한 표준 시험 방법(Standard Test Method for Haze and Luminous Transmittance of Transparent Plastics)"에 규정된 바와 같이 그것의 방향이 입사 빔의 방향으로부터 2.5도를 초과하여 벗어나도록 산란되는 투과된 광의 백분율로 정의될 수 있다. 탁도는 ASTM D1003-13 표준을 준수하는 것으로 언급되는 비와이케이-가드너 인크.(BYK-Gardner Inc.)(미국 메릴랜드주 실버 스프링스 소재)로부터 입수가능한 탁도-가드 플러스(HAZE-GARD PLUS) 측정기를 사용하여 결정될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "쌍안정" 스위칭가능 확산기는 각각의 영역이 실질적으로 안정된 2가지 이상의 상태를 갖는 하나 이상의 영역들을 갖춘 전기적 스위칭가능 확산기이다. "실질적으로 안정된"은 전압이 스위칭가능 확산기를 가로질러 인가됨이 없이 상태가 소정 기간, 예를 들어 수 시간 또는 수 일에 걸쳐 유지됨을 의미한다. 몇몇 실시예들에서, 스위칭가능 확산기는 쌍안정성인 스멕틱 A 액정을 포함한다. 스멕틱 A 액정을 사용한 전기적 스위칭가능 확산기는 실질적으로 안정된 실질적 투명 상태와, 다양한 혼탁 상태에서 탁도 값에 의해 특징지어질 수 있는 복수의 실질적으로 안정된 혼탁 상태들을 갖는다. 본 명세서에 기술된 임의의 조명 컴포넌트는 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들 - 각각의 영역들은 복수의 상태들에 있을 수 있음 - 을 갖는 스위칭가능 확산기를 포함할 수 있다. 각각의 독립적인 어드레스가능 영역은 적어도 제1 상태 또는 제2 상태에 있을 수 있다. 스위칭가능 확산기의 모든 영역이 제1 상태에 있다면, 스위칭가능 확산기는 제1 상태에 있는 것으로 기술될 수 있다. 유사하게, 스위칭가능 확산기의 모든 영역이 제2 상태에 있다면, 스위칭가능 확산기는 제2 상태에 있는 것으로 기술될 수 있다. 스위칭가능 확산기는 스위칭가능 확산기의 모든 영역이 실질적으로 동일한 상태에 있다면 실질적으로 공간적으로 균일한 상태에 있는 것으로 기술될 수 있다.
확산기의 상태를 변화시키기 위해 전압 파형이 스위칭가능 확산기에 인가될 수 있다. 스멕틱 A 재료, 또는 다른 스위칭가능 확산기 재료가 상태를 변화시키게 하는 데 필요한 전압 파형은 당업계에 알려져 있다. 적합한 파형들은, 예를 들어, 미국 특허 제4,893,117호(블롬니(Blomley) 등)에 기술되어 있다. 몇몇 실시예들에서, 저-주파수 파형이 영역을 투명 상태로부터 혼탁 상태로 스위칭하기 위해 인가되고, 고-주파수 파형이 영역을 혼탁 상태로부터 투명 상태로 스위칭하기 위해 사용된다. 몇몇 실시예들에서, 저-주파수 파형은 약 10 ㎐ 내지 약 100 ㎐의 범위(예를 들어, 약 50 ㎐)의 주파수를 갖는다. 몇몇 실시예들에서, 고-주파수 파형은 약 0.5 ㎑ 내지 약 4 ㎑의 범위(예를 들어, 약 1 ㎑)의 주파수를 갖는다.
혼탁 상태는 투명 상태에서 전압 파형이 스위칭가능 확산기에 인가되는 시간에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 제1 기간 동안 실질적 투명 상태에서 스위칭가능 확산기에 인가되는 저-주파수 파형이 제1 탁도를 갖는 제1 혼탁 상태를 생성할 수 있고, 제2 기간 동안 실질적 투명 상태에서 스위칭가능 확산기에 인가되는 저-주파수 파형이 제1 탁도와는 상이한 제2 탁도를 갖는 제2 혼탁 상태를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 기간은 800 ms일 수 있고 제2 기간은 400 ms일 수 있어, 제2 탁도보다 높은 제1 탁도를 생성할 수 있다.
복수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 사용함으로써, 스위칭가능 확산기가 광원의 출력을 수정하여 원하는 출력 분포를 생성할 수 있게 한다. 예를 들어, 소스에 대한 출력 분포가 알려지고 그것이 원하는 출력 분포와 상이하면, 스위칭가능 확산기는 출력 분포가 원하는 분포로 변경되도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 광원의 출력이 제1 영역에 너무 많은 광을 생성하고, 제2 영역에 너무 적은 광을 생성하는 경우, 스위칭 확산기는 제1 영역의 외부와 제2 영역의 내부로 광을 확산하도록 조정될 수 있다. 출력 분포는 각도, 거리 또는 위치 분포, 주파수 분포, 편광 분포 또는 이들의 조합을 지칭할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는, 말단 에지(113)와 근위 에지(116)를 갖는 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(110), 출력 주 표면(120), 광 주입 영역(123), 광학적 체적(126), 및 광학적 체적(126) 내에 배치되는 스위칭가능 확산기(130)를 포함하는 조명 컴포넌트(100)의 단면도 및 평면도를 각각 예시한다. 스위칭가능 확산기(130)는 표면 법선(131)을 갖는다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 말단 및 근위라는 용어는 광 주입 영역에 대한 위치를 지칭한다. 출력 주 표면(120)은 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(110)의 말단 에지(113)에 인접한 말단 표면이다. 광 주입 영역(123)은 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(110)의 근위 에지(116)에 인접한다. 도시된 실시예에서, 광 주입 영역(123)은 광학적 체적의 입력 표면이다. 다른 실시예들에서, 광 주입 영역(123)은 근위 에지(116)에 인접하는 체적이며, 광원 또는 광원들 및/또는 렌즈 또는 렌즈들과 같은 광학 요소를 포함한다. 광원은 하나 이상의 발광 다이오드(LED)들을 포함할 수 있으며 광학적 체적(126) 내로 연장될 수 있다. 도시된 실시예에서, 스위칭가능 확산기(130)는 전체적으로 광학적 체적(126) 내에 배치된다. 다른 실시예들에서, 스위칭가능 확산기는 광학적 체적 내에 단지 부분적으로 배치될 수 있다. 출력 주 표면(120)은 말단 에지(113)에 의해 정의되는 평면 표면일 수 있다. 예를 들어, 출력 주 표면(120)은 말단 에지(113)에 의해 경계를 이루는 평면 영역일 수 있다. 유사하게, 광 주입 영역(123)은 근위 에지(116)에 의해 정의되는 평면 표면일 수 있다. 예를 들어, 광 주입 영역(123)은 근위 에지(116)에 의해 경계를 이루는 평면 영역일 수 있다.
조명 컴포넌트(100)는 평균 광출력의 방향과 일치할(coincide) 수 있는 광축(189)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 평균 광출력의 방향은 조명 컴포넌트(100)의 대칭축에 의해 결정된다. 일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기(130) 및/또는 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(110)은 비대칭이며, 평균 광출력의 방향은 스위칭가능 확산기(130)의 상태에 의존할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학적 체적(126)의 말단 표면인 출력 주 표면(120)은 스위칭가능 확산기(130)가 실질적으로 공간적으로 균일한 상태 - 실질적으로 투명 상태일 수 있음 - 에 있는 경우에 광학적 체적(126)의 평균 광출력 방향에 실질적으로 직교한다. 일부 실시예들에서, 출력 주 표면(120)은 광축(189)에 실질적으로 직교한다. 일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기(130)는 스위칭가능 확산기(130)의 적어도 일부에서 광축(189)에 평행하지 않은 표면 법선(131)을 포함한다. 이는 스위칭가능 확산기가 도 1a에 도시된 바와 같이 만곡된 형상을 갖는 경우에 발생할 수 있으며, 또는 편평한 스위칭가능 확산기가 광축(189)에 대해 소정의 각도(α)에서 조명 컴포넌트(100) 내에 배치되는 경우 발생할 수 있다. 광학적 체적(126)의 표면 법선(131)과 광축(189) 사이의 각도(α)는 스위칭가능 확산기의 적어도 일부 구간에서, 10도 초과 또는 20도 초과 또는 30도 초과일 수 있고, 90도 이하일 수 있다. 90도 초과의 각도는 90도 미만의 보완 각도와 균등하므로, 단지 0도에서 90도까지의 각도만 고려하면 된다.
일부 실시예들에서, 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(110)은 균일하거나 실질적으로 균일한 반사율 및/또는 투과율을 가질 수 있지만, 다른 실시예들에서는 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(110)은 표면을 따라 변동하는 반사율 및/또는 투과율 특성을 가질 수 있다. 변동은 실질적으로 연속적일 수 있고, 또는 별개 영역들이 별개의 반사율 및/또는 투과율 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 영역(110a) 및 영역(110b)은 상이한 반사율 및/또는 투과율 특성을 가질 수 있다. 이러한 특성은 상이한 전체 반사율 및/또는 투과율, 및/또는 상이한 파장 의존 반사율 및/또는 투과율, 및/또는 상이한 편광 의존성 반사율 및/또는 투과율을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사율 대 투과율의 비율은 공간적으로 변동(vary spatially)될 수 있다 반사율 및/또는 투과율은 가시광선, 근적외선 또는 자외선 광을 지칭할 수 있다. 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(110)의 형상 및/또는 반사율 및/또는 투과율 특성은, 스위칭가능 확산기를 제1 상태로부터 제2 상태로 스위칭하면 조명 컴포넌트(100)로부터 출력된 광의 각도 분포 및/또는 스펙트럼 분포 및/또는 편광 분포가 변경되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 형상은 가변 표면 법선을 갖는 세그먼트화된(segmented) 또는 패싯형(faceted) 표면을 제공함으로써 조정될 수 있다. 이러한 패싯형 표면은 다른 곳에서 더 설명된다. 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(110)의 반사율 및/또는 투과율 특성은 또한 표면 텍스쳐(texture)를 변동시킴으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(110)은 확산 반사율 또는 투과율의 공간적 변동 정도를 제공하는, 공간적으로 변동되는 텍스쳐를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(110)은 공간적으로 변동되는, 확산 반사율 대 경면 반사율의 비율을 제공한다.
본 명세서의 임의의 실시예들에서, 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 반사성 또는 반투과성 필름을 사용하여 형성될 수 있다. 적합한 반사성 또는 반투과성 필름은 미국 특허 제5,882,774호(존자(Jonza) 등), 제6,179,948호(메릴(Merrill) 등) 및 제6,783,349호(니빈(Neavin) 등)에 기술된 바와 같은 복수의 교차 복굴절 중합체(alternating birefringent polymer) 층들을 포함하는 다층 광학 필름(MOF)을 포함한다. 상이한 별개 반사율 및/또는 투과율 특성은 천공된 반사성 또는 반투과성 필름 - MOF일 수 있음 - 을 사용함으로써 달성될 수 있는데, 천공 밀도는 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면을 따라 변동된다. 예를 들어, 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(110)은 영역(110a 및 110b)에서 상이한 천공 밀도를 갖는 천공된 반사성 또는 반투과성 필름을 포함할 수 있다. 천공된 반사성 또는 반투과성 필름은 예를 들어 천공된 반사기 필름 또는 천공된 반사성 편광자일 수 있다. 천공된 반사기 필름은 강화된 경면 반사기(3M Company에서 입수가능함)와 같은 광역 반사기일 수 있고, 또는 반사 특성이 파장 의존적이도록 단지 일부 파장 대역에서만 반사성일 수도 있다. 적합한 반사성 편광자는 DBEF(3M Company에서 입수가능함)를 포함한다. 다른 적합한 반사성 또는 반투과성 필름은 반투과성 디스플레이 필름(3M Company에서 입수가능함)을 포함한다.
일부 실시예들에서, 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(110)은 기판에 부착된 하나 이상의 MOF 층들을 갖는 투명 기판을 사용하여 형성된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 MOF 층들이 2개의 기판 사이에 배치될 수 있다. 이러한 실시예들에서, MOF 층들은 광학적 체적의 외부 경계를 정의하는 것으로 이해될 수 있고, 2개의 기판 층 중에 하나는 MOF 층들에 의해 설정되는 광학적 체적 외부에 있는 것으로 간주될 수 있다. 영역들(110a 및 110b)은 상이한 MOF 층들을 포함할 수 있다. MOF 층들은 광대역 반사기들, 파장 의존 반사기들, 반사성 편광자들, 비대칭 반사기들(제1 편광에 직교하는 제2 편광보다 제1 편광을 더 많이 반사하는 반사기), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
다른 반사기 또는 반투과기는 금속(예 : 알루미늄) 반사기 또는 반투과기, 물리적 기상 증착에 의해 제조되는 반사기 또는 반투과기, 매트릭스 내에 입자를 갖는 반사기 또는 반투과기(예 : 중합체 매트릭스 내의 반사성 입자), 공극형(voided) 반사기 또는 반투과기(예 : 확산 반사를 제공하기 위해 공동들을 포함하는 중합체 매트릭스 내의 반사성 입자), 또는 내부 전반사(TIR)를 제공하는 반사기 또는 반투과기를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 폴리에스테르 매트릭스 내에 입자들을 포함하는 적합한 공극형 반사기들은 미국 특허 제7,273,640호(라니(Laney) 등)에 기술되어 있다.
본 명세서에 기술된 임의의 조명 컴포넌트는 공간적으로 변동되는 반사 특성들을 갖는 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사율 대 투과율의 비율은 공간적으로 변동될 수 있다. 일부 실시예들에서, 공간적으로 변동되는 반사 특성들은 관심 파장 대역 내에서의 비편광 광의 반사율, 파장 대역 내에서의 제1 편광 상태를 갖는 편광 광의 반사율, 파장 대역 내에서의 비편광 광의 확산 반사율의 정도 및 파장 대역 내에서의 제1 편광 상태를 갖는 편광 광의 확산 반사율의 정도 중 하나 이상을 포함한다. 관심 파장 대역은 가시 파장 대역(예컨대, 380 nm 내지 780 nm 범위의 파장) 일 수 있으며, 또는 근 적외선(IR) 또는 자외선(UV) 대역일 수 있으며, 또는 가시광선, 적외선 및 자외선 범위 중 하나 이상과 중첩하는 대역들일 수 있다. 예를 들어, 근적외선은 780 nm 내지 2000 nm 범위의 파장을 지칭할 수 있다.
본 명세서에 기술되는 임의의 조명 컴포넌트로부터의 광출력은 스위칭가능 확산기가 제1 상태로부터 제1 상태와 상이한 제2 상태로 변경되는 경우에 상이한 출력 각도 분포, 상이한 출력 스펙트럼 분포(예컨대, 상이한 컬러 출력), 상이한 편광출력 분포 또는 이들의 조합을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 조명 컴포넌트(100)는 스위칭가능 확산기(130)를 제외하고는 실질적으로 중공이다. 일부 실시예들에서, 조명 컴포넌트(100)는 스위칭가능 확산기(130)를 제외하고는 실질적으로 모놀리식이다. 본 명세서의 임의의 조명 컴포넌트는 광 주입 영역 내의 스위칭가능 확산기, 선택적인 추가적인 확산기, 선택적인 광학 요소들(예컨대, 렌즈 또는 LED들)을 제외하고는, 실질적으로 중공이거나 실질적으로 모놀리식일 수 있다.
일부 실시예들에서, 광학적 체적은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 단일 방향으로 만곡되어 원뿔을 생성할 수 있거나, 예를 들어, 두 방향으로 만곡되어 축을 중심으로 만곡된 회전면(surface of revolution)을 생성할 수 있는 단일의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면을 포함한다. 일부 실시예들에서, 만곡된 회전면은 예를 들어, 축을 중심으로 하는 다수의 곡선들의 회전에 의해 생성될 수 있는 복합 곡선이다. 일부 실시예들에서, 광학적 체적은 두 개 이상의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면들을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 모두 공통 평면에 있지는 않은 둘 이상의 평면 표면을 포함할 수 있거나, 한 방향으로 만곡되거나 두 방향으로 만곡된 하나 이상의 표면들을 포함할 수 있다.
표면은, 광 주입 영역으로부터 광학적 체적 내로 주입되어 표면 상에 입사되는 관심 파장 대역의 광 에너지의 대부분을 반사하는 경우 반사성인 것으로 기술될 수 있다. 예를 들어, 반사성 표면은 광 주입 영역으로부터 표면 상에 입사되어 광학적 체적 내로 주입되는 광 에너지의 적어도 약 70 퍼센트, 또는 적어도 약 80 퍼센트, 또는 적어도 약 90 퍼센트를 반사할 수 있다. 다른 곳에서 기술한 바와 같이, 관심 파장 대역은 가시광선, IR 및/또는 UV 범위의 광을 포함할 수 있다. 표면은, 광 주입 영역으로부터 광학적 체적 내로 주입되어 표면에 입사되는 관심 파장 대역의 광 에너지의 일부를 반사하고 일부를 투과하는 경우 반투과성인 것으로 기술될 수 있다. 예를 들어, 반투과성 표면은 광 주입 영역으로부터 표면 상에 입사되어 광학적 체적 내로 주입되는 광 에너지의 10 퍼센트 내지 90 퍼센트 범위 내에서 반사할 수 있으며, 광 주입 영역으로부터 표면 상에 입사되여 광학적 체적 내로 주입되는 광 에너지의 10 퍼센트 내지 90 퍼센트 범위 내에서 투과할 수 있다. 반투과성 표면은 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 내부 전반사 메커니즘(TIR)을 통해 광 주입 영역으로부터 표면 상에 입사되어 광학적 체적 내로 주입되는 광 에너지의 실질적인 부분을 반사시킬 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 광학적 체적의 주 표면은 광학적 체적의 경계의 총 면적의 적어도 약 5 퍼센트(또는 적어도 약 7 퍼센트, 또는 적어도 약 10 퍼센트, 또는 적어도 약 15 퍼센트, 또는 적어도 약 20 퍼센트)를 차지하거나, 광이 광학적 체적의 광 주입 영역 내로 주입되는 경우에, 광학적 체적으로부터 출력되는 광 에너지(이는 가시광 에너지, 근적외선 에너지 및 자외선 광 에너지 중 하나 이상을 포함할 수 있음)의 적어도 약 5 퍼센트(또는 적어도 약 7 퍼센트, 또는 적어도 약 10 퍼센트, 또는 적어도 약 15 퍼센트, 또는 적어도 약 20 퍼센트)가 표면을 통해 출력되도록 배치되는 면이다. 일부 경우들에서, 광학적 체적의 경계는 필름의 에지를 포함할 수 있다. 이러한 에지는 경계의 총 면적의 2 또는 3 퍼센트 미만을 차지할 수 있고, 작은 광출력(예컨대, 광학적 체적으로부터 출력되는 광 에너지의 2 또는 3 퍼센트 미만)을 제공할 수 있다. 이러한 표면은 주 표면이 아닌 부(minor) 표면으로 간주될 것이다. 일부 실시예들에서, 조명 컴포넌트는 출력 주 표면을 포함하며, 조명 컴포넌트의 광학적 체적 내에 적어도 부분적으로 배치되는 스위칭가능 확산기가 제1 상태에 있는 경우에, 광학적 체적으로부터 출력되는 광 에너지의 적어도 약 40 퍼센트, 또는 적어도 약 50 퍼센트, 또는 적어도 약 60 퍼센트, 또는 적어도 약 70 퍼센트는 출력 주 표면을 통해 출력된다.
본 명세서의 조명 컴포넌트 내에 사용되는 스위칭가능 확산기는 구조화된 표면을 가질 수 있거나 또는 스위칭가능 확산기에 부착되는 구조화된 층을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 스위칭가능 확산기의 표면 법선은 구조화된 층의 형상 보다는 오히려 스위칭가능 확산기의 전체 형상에 수직인 벡터를 지칭한다. 스위칭가능 확산기가 액정 층을 포함하는 실시예들에서, 표면 법선은 예를 들어 액정 층에 인접한 층에 형성될 수 있는 임의의 미세구조화된 표면이 아닌 액정 층의 표면을 지칭할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 제1 및 제2 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(210 및 211)을 포함하는 조명 컴포넌트(200) 단면도 및 평면도를 각각 예시한다. 제1 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(210)은 제1 말단 에지(213) 및 제1 근위 에지(216)를 포함하고, 제2 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(211)은 제2 말단 에지(214) 및 제2 근위 에지(217)를 포함한다. 조명 컴포넌트(200)는 또한 출력 주 표면(220), 광 주입 영역(223), 광학적 체적(226) 및 광학적 체적(226) 내에 배치되는 스위칭가능 확산기(230)를 포함한다. 스위칭가능 확산기(230)는 표면 법선(231)을 갖는다. 조명 컴포넌트(200)는 광축(289)을 가지며, 스위칭가능 확산기(230)의 적어도 일부는 광축(289)에 평행하지 않은 표면 법선(231)을 갖는다. 표면 법선(231)과 광축(289) 사이의 각도(α)는 스위칭가능 확산기(230)의 적어도 일부 구간에서, 10도 초과 또는 20도 초과 또는 30도 초과일 수 있고, 90도 이하일 수 있다. 출력 주 표면(220)은 제1 말단 에지(213) 및 제2 말단 에지(214)에 인접한 말단 표면이다. 광 주입 영역(223)은 제1 근위 에지(216) 및 제2 근위 에지(217)에 인접한다. 도시된 실시예에서, 광 주입 영역(223)은 광학적 체적의 입력 표면이다. 다른 실시예들에서, 광 주입 영역(223)은 광원 및/또는 렌즈 또는 렌즈들 또는 LED들과 같은 광학 요소를 포함할 수 있는, 제1 및 제2 근위 에지(216 및 217)에 인접한 체적이다. 도시된 실시예에서, 스위칭가능 확산기(230)는 전체적으로 광학적 체적(226) 내에 배치된다. 다른 실시예들에서, 스위칭가능 확산기는 광학적 체적 내에 단지 부분적으로 배치될 수 있다. 제1 및 제2 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(210 및 211)은 일 방향으로 만곡되고, 직교 방향으로 실질적으로 편평하다.
출력 주 표면(220)은 제1 및 제2 말단 에지(213 및 214)에 의해 정의되는 평면 표면일 수 있다. 예를 들어, 출력 주 표면(220)은 제1 및 제2 말단 에지(213 및 214)에 의해 실질적으로 경계를 이루는 평면 영역일 수 있다. 유사하게, 광 주입 영역(223)은 제1 및 제2 근위 에지(216 및 217)에 의해 정의되는 평면 표면일 수 있다. 예를 들어, 광 주입 영역(223)은 제1 및 제2 근위 에지(216 및 217)에 의해 실질적으로 경계를 이루는 평면 영역일 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 및 제2 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(210 및 211)은 균일하거나 실질적으로 균일한 반사율 및/또는 투과율을 가질 수 있는 반면, 다른 실시예들에서는 제1 및 제2 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(210 및 211)은 표면을 따라 변동되는 반사율 및/또는 투과율 특성을 가질 수 있다. 변동은 실질적으로 연속적일 수 있고, 또는 별개 영역들이 별개의 반사율 및/또는 투과율 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 영역들(210a, 210b, 211a, 및/또는 211b)은 상이한 반사율 및/또는 투과율 특성을 가질 수 있다. 상이한 반사율 및/또는 투과율 특성은 예를 들어, 다른 곳에서 기술된 바와 같은 MOF 필름을 사용하여 달성될 수 있다. 제1 및 제2 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(210 및 211)의 형상 및/또는 반사율 및/또는 투과율 특성은, 스위칭가능 확산기(230)를 제1 상태로부터 제2 상태로 스위칭하면 스펙트럼 분포 및/또는 조명 컴포넌트(200)로부터 출력된 광의 각도 분포 및/또는 편광 분포가 변경되도록 선택될 수 있다.
일부 실시예들에서, 조명 컴포넌트(200)는 스위칭가능 확산기(230)를 제외하고는 실질적으로 중공이다. 일부 실시예들에서, 조명 컴포넌트(200)는 스위칭가능 확산기(230)를 제외하고는 실질적으로 모놀리식이다.
일부 실시예들에서, 광축(289)은 조명 컴포넌트(200)의 대칭 방향에 의해 결정된다. 일부 실시예들에서, 평균 광출력의 방향은 광축(289)과 일치한다. 일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기(230) 및/또는 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면들(210 및/또는 211)은 비대칭이며, 평균 광출력의 방향은 스위칭가능 확산기(230)의 상태에 의존할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학적 체적(226)의 말단 표면인 출력 주 표면(220)은 스위칭가능 확산기(230)가 제1 상태 - 이는 실질적으로 투명 상태일 수 있음 - 에 있는 경우에, 광축(289)에 실질적으로 직교하고, 또는 광학적 체적(226)의 평균 광출력 방향에 실질적으로 직교할 수 있다.
도 3은 적어도 하나의 말단 에지(313) 및 적어도 하나의 근위 에지(316)를 갖는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(310), 출력 주 표면(320), 광 주입 영역(323), 렌즈 컴포넌트(324), 광원(325), 광학적 체적(326), 및 광학적 체적(326) 내에 배치되는 스위칭가능 확산기(330)를 포함하는 조명 컴포넌트(300)의 단면도를 예시한다. 광원(325)은 하나 이상의 개별 조명 요소들(예컨대, 하나 이상의 LED들)을 포함할 수 있으며, 광학적 체적(326) 내로 연장될 수 있다. 스위칭가능 확산기(330)는 제1 주 표면(332) 및 제2 주 표면(334)을 포함한다. 출력 주 표면(320)은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(310)의 적어도 하나의 말단 에지(313)에 인접한 말단 표면이다. 광 주입 영역(323)은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(310)의 적어도 하나의 근위 에지(316)에 인접한다. 도시된 실시예에서, 광 주입 영역(323)은 렌즈 컴포넌트(324)를 포함하는 체적이다. 광 주입 영역(323)은 입력 표면(323a)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 주입 영역(323)은 적어도 하나의 근위 에지(316)에 인접한 입력 표면(323a)이고, 렌즈 컴포넌트(324)는 광학적 체적(326)의 외부에 위치된다. 도시된 실시예에서, 스위칭가능 확산기(330)는 전체적으로 광학적 체적(326) 내에 배치된다. 다른 실시예들에서, 스위칭가능 확산기는 광학적 체적 내에 단지 부분적으로 배치될 수 있다. 스위칭가능 확산기(330)는 광축에 평행하지 않고/않거나 조명 컴포넌트(300)의 대칭축일 수 있는 광출력의 평균 방향에 평행하지 않은 스위칭가능 확산기(330) 부분에 표면 법선을 갖는다. 출력 주 표면(320)은 적어도 하나의 말단 에지(313)에 의해 정의되는 평면 표면일 수 있다. 예를 들어, 출력 주 표면(320)은 적어도 하나의 말단 에지(313)에 의해 경계를 이루는 평면 영역일 수 있다. 유사하게, 입력 표면(323a)은 적어도 하나의 근위 에지(316)에 의해 정의되는 평면 표면일 수 있다. 예를 들어, 입력 표면(323a)은 적어도 하나의 근위 에지(316)에 의해 경계를 이루는 평면 영역일 수 있다.
적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(310)은 광 주입 영역(323)으로부터 스위칭가능 확산기(330) 반대편의 부분(336)을 포함한다. 부분(336)은 스위칭가능 확산기(330)로부터 적어도 하나의 말단 에지(313)로 연장된다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(310)은 단일 표면(도 1a 및 도 1b의 표면(110)에 대응)이고, 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(310)은 2개의 표면(도 2a 및 도 2b의 표면들(210, 211)에 대응)이다. 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(310)은 3개 이상의 표면을 포함한다. 부분(336)은 또한 단일 표면, 2개의 표면 또는 3개 이상의 표면일 수 있다.
조명 컴포넌트(300)는 제1, 제2 및 제3 세그먼트들(341, 342 및 343)을 포함하는 광 경로(340)를 포함한다. 제1 세그먼트(341)는 광 주입 영역(323)으로부터 제1 주 표면(332)을 통해 제2 주 표면(334)으로 연장되며, 여기서 제2 세그먼트(342)로서 반사된다. 제2 세그먼트(342)는 다시 제1 주 표면(332)을 통과하고, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(310)으로부터 제3 세그먼트(343)로서 반사되어 출력 주 표면(320)을 통해 광학적 체적(326)에서 출사된다. 광 경로(340)는 광 주입 영역(323)으로부터 출력 주 표면(320)으로 연장되고, 스위칭가능 확산기(330)를 통과하는 복수의 패스들을 포함한다. 광 경로(340)는 출력 주 표면(320)으로부터의 임의의 반사를 포함하지 않으며, 광학적 체적(326) 외부의 영역으로부터 광학적 체적(326) 내로 통과하는 임의의 부분 또는 세그먼트를 포함하지 않는다. 일부 실시예들에서, 광학적 체적(326)은 실질적으로 광학적인 투명 물질로 채워진다. 이러한 실시예들에서, 추가적인 광 경로들은 출력 주 표면(320)으로부터의 반사를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학적 체적(326)의 외부에 배치되는 물체는 조명 컴포넌트(300)로부터 출력되는 광을 출력 주 표면(320)을 통해 조명 컴포넌트(300) 내로 다시 반사할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 조명 컴포넌트(300)는 광 주입 영역(323)으로부터 출력 주 표면(320)으로의 광 경로(340)를 포함할 수 있고, 광 경로는 스위칭가능 확산기(330)를 통한 복수의 패스들을 포함하며, 광 경로는 출력 주 표면(320)으로부터의 임의의 반사를 포함하지 않고, 출력 주 표면을 통해 광학적 체적(326) 내로 통과하는 임의의 부분을 포함하지 않는다.
조명 컴포넌트(300)는 또한 제1 및 제2 세그먼트(351, 352)를 포함하는 광 경로(350)를 포함하고, 제1 세그먼트(351)를 포함하고 제2 세그먼트(356) 및 제3 세그먼트(357)를 포함하는 광 경로(355)를 포함한다. 광 경로(350)는 광 주입 영역(323)으로부터 시작하여 출력 주 표면(320)을 통해 연장된다. 광 경로(350)는 출력 주 표면(320)으로부터의 임의의 반사를 포함하지 않고, 광학적 체적(326) 외부의 영역으로부터 출력 주 표면(320)을 통해 광학적 체적(326) 내로 통과하는 임의의 부분 또는 세그먼트를 포함하지 않으며, 스위칭가능 확산기(330)로부터의 후방산란을 포함하지 않는다. 제1 세그먼트(351)는 광 주입 영역(323)에서 시작하여 스위칭가능 확산기(330)에서 끝난다. 광 주입 영역이 입력 표면이고, 광원이 입력 표면을 통해 광을 주입하도록 구성되는 실시예들에서, 제1 세그먼트는 광원에서 시작하여 입력 표면을 통해 연장되는 것으로 이해될 수 있다. 광 경로(350)의 경우, 제1 세그먼트(351)는 실질적으로 산란 없이 스위칭가능 확산기를 통해 제2 세그먼트(352)로서 투과된다. 이것은, 예를 들어, 스위칭가능 확산기가 제1 탁도에 의해 특징지어질 수 있는 제1 상태에 있는 경우에 발생할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 상태는 실질적으로 투명 상태이고 제1 탁도는 실질적으로 0이다. 광 경로(355)의 경우에, 제1 세그먼트(351)는 스위칭가능 확산기(330)를 통해 투과되면서 산란 각도(θ)로 산란되고 제2 세그먼트(356)가 되며, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(310)으로부터 제3 세그먼트(357)로서 반사된다. 스위칭가능 확산기(330)에 의한 광 경로(355)의 산란은 예를 들어, 스위칭가능 확산기가 제1 탁도와 상이한 제2 탁도에 의해 특징지어질 수 있는 제2 상태에 있는 경우에 발생할 수 있다. 예를 들어, 제2 탁도는 제1 탁도보다 상당히 클 수 있다. 광 경로는 스위칭가능 확산기에 의해 90도 보다 큰 각도(θ)로 산란되는 경우, 스위칭가능 확산기(330)로부터의 후방산란을 포함한다고 말할 수 있다. 광 경로(355)는 후방산란을 포함하지 않으나, 다른 광 경로들은 후방산란을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(310)은 균일하거나 실질적으로 균일한 반사율 및/또는 투과율을 가질 수 있지만, 다른 실시예들에서는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(310)은 표면을 따라 변동하는 반사율 및/또는 투과율 특성을 가질 수 있다. 변동은 실질적으로 연속적일 수 있고, 또는 별개 영역들이 다른 곳에 기술된 바와 같이 별개의 반사율 및/또는 투과율 특성을 가질 수 있다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(310)의 형상 및/또는 반사율 및/또는 투과율 특성은, 스위칭가능 확산기를 제1 상태로부터 제2 상태로 스위칭하면 조명 컴포넌트(300)로부터 출력된 조명 광의 각도 분포 및/또는 스펙트럼 분포 및/또는 편광 분포가 변경되도록 선택될 수 있다.
도 4는 적어도 하나의 말단 에지(413) 및 적어도 하나의 근위 에지(416)를 갖는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(410), 출력 주 표면(420), 광 주입 영역(423), 렌즈 컴포넌트(424), 광원(425), 광학적 체적(426), 및 광학적 체적(426) 내에 적어도 부분적으로 배치되는 스위칭가능 확산기(430)를 포함하는 조명 컴포넌트(400)의 단면도를 예시한다. 스위칭가능 확산기(430)는 제1 주 표면(432) 및 제2 주 표면(434)을 포함한다. 출력 주 표면(420)은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(410)의 적어도 하나의 말단 에지(413)에 인접한 말단 표면이다. 광 주입 영역(423)은 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(410)의 적어도 하나의 근위 에지(416)에 인접한다. 도시된 실시예에서, 광 주입 영역(423)은 렌즈 컴포넌트(424)를 포함하는 체적이다. 광 주입 영역(423)은 입력 표면(423a)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 주입 영역(423)은 적어도 하나의 근위 에지(416)에 인접한 입력 표면(423a)이고, 광원(425) 및 렌즈 컴포넌트(424)는 광학적 체적(426)의 외부에 위치된다. 일부 실시예들에서, 광원(425)은 하나 이상의 개별 조명 요소들(예컨대, 하나 이상의 LED들)을 포함할 수 있으며, 광학적 체적(426) 내로 연장될 수 있다. 도시된 실시예에서, 스위칭가능 확산기(430)는 광학적 체적(426) 내에 부분적으로 배치된다. 다른 실시예들에서, 스위칭가능 확산기는 광학적 체적 내에 완전히 배치될 수 있다. 출력 주 표면(420)은 적어도 하나의 말단 에지(413)에 의해 정의되는 평면 표면일 수 있고, 입력 표면(423a)은 적어도 하나의 근위 에지(416)에 의해 정의되는 평면 표면일 수 있다.
스위칭가능 확산기(430)는 스위칭가능 확산기(430)의 표면 법선(431)이, 스위칭가능 확산기(430)가 실질적으로 투명 상태에 있는 경우 평균 광출력의 방향일 수 있는 광축(489)에 실질적으로 수직이 되도록 실질적으로 수직으로 배치된다. 다른 실시예들에서, 스위칭가능 확산기(430)는 광축(489)에 대해 약간의 경사각(즉, 0도 또는 90도 외의 어떤 다른 각도)을 가지고 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(410)은 단일 표면(도 1a 및 도 1b의 표면(110)에 대응)이고, 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(410)은 2개의 표면(도 2a 및 도 2b의 표면들(210, 211)에 대응)이다. 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(410)은 3개 이상의 표면을 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 조명 컴포넌트(400)는 제1 및 제2 세그먼트(441 및 442)를 포함하는 광 경로(440)를 포함한다. 제1 세그먼트(441)는 광 주입 영역(423)으로부터 제1 주 표면(432) 및 제2 주 표면(434)을 통해 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(410)으로 연장되고 여기서 제2 세그먼트(442)로서 반사된다. 제2 세그먼트(442)는 제2 주 표면(434) 및 제1 주 표면(432)을 통과하고 이어서 출력 주 표면(420)을 통해 투과된다. 광 경로(440)는 광 주입 영역(423)으로부터 외부 주 표면(420)으로 연장되고, 스위칭가능 확산기(430)를 통과하는 다수(본 예시의 경우 2개)의 패스들을 포함한다. 광 경로(440)는 출력 주 표면(420)으로부터의 임의의 반사를 포함하지 않으며, 광학적 체적(426) 외부의 영역으로부터 광학적 체적(426) 내로 통과하는 임의의 부분 또는 세그먼트를 포함하지 않는다. 광 경로(440)는 스위칭가능 확산기(430)로부터의 프레넬(Fresnel) 표면 반사를 포함하지 않는다. 일부 실시예들에서, 광학적 체적(426)은 실질적으로 광학적인 투명 물질로 채워진다. 이러한 실시예들에서, 추가적인 광 경로들은 출력 주 표면(420)으로부터의 반사를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학적 체적(426)의 외부에 배치되는 물체는 조명 컴포넌트(400)로부터 출력되는 광을 출력 주 표면(420)을 통해 조명 컴포넌트(400) 내로 다시 반사할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 조명 컴포넌트(400)는 광 주입 영역(423)으로부터 출력 주 표면(420)까지 스위칭가능 확산기(430)를 통과하는 복수의 패스들을 포함하는 광 경로(440)를 포함할 수 있으며, 광 경로는 출력 주 표면(420)으로부터의 임의의 반사를 포함하지 않으며, 출력 주 표면을 통해 광학적 체적(426)으로 통과하는 임의의 부분을 포함하지 않는다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(410)은 균일하거나 실질적으로 균일한 반사율 및/또는 투과율을 가질 수 있지만, 다른 실시예들에서는, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(410)은 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 표면을 따라 변동되는 반사율 및/또는 투과율 특성을 가질 수 있다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(410)의 형상 및/또는 반사율 및/또는 투과율 특성은 스위칭가능 확산기(430)를 제1 상태로부터 제2 상태로 스위칭하면 조명 컴포넌트(400)로부터 출력된 광의 각도 분포 및/또는 스펙트럼 분포 및/또는 편광 분포가 변경되도록 선택될 수 있다.
일부 실시예들에서, 조명 컴포넌트(400)는 스위칭가능 확산기(430) 및 렌즈 컴포넌트(424)를 제외하고는 실질적으로 중공이다. 일부 실시예들에서, 조명 컴포넌트(400)는 스위칭가능 확산기(430) 및 렌즈 컴포넌트(424)를 제외하고는 실질적으로 모놀리식이다.
도 5는 적어도 하나의 말단 에지(513) 및 적어도 하나의 근위 에지(516)를 갖는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(510), 출력 주 표면(520), 광 주입 영역(523), 광학적 체적(526), 및 광학적 체적(526) 내에 적어도 부분적으로 배치되는 스위칭가능 확산기(530)를 포함하는 조명 컴포넌트(500)의 단면도를 예시한다. 스위칭가능 확산기(530)는 제1 주 표면(532) 및 대향하는 제2 주 표면(534)을 포함한다. 출력 주 표면(520)은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(510)의 적어도 하나의 말단 에지(513)에 인접한 말단 표면이다. 광 주입 영역(523)은 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(510)의 적어도 하나의 근위 에지(516)에 인접한다. 도시된 실시예들에서, 광 주입 영역(523)은 입력 표면이다. 다른 실시예들에서, 광 주입 영역은 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 렌즈 컴포넌트를 포함할 수 있는 체적이다. 출력 주 표면(520)은 적어도 하나의 말단 에지(513)에 의해 정의되는 평면 표면일 수 있고, 광 주입 영역(523)은 적어도 하나의 근위 에지(516)에 의해 정의되는 평면 표면일 수 있다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(510)은 단일 표면(도 1a 및 도 1b의 표면(110)에 대응)이고, 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(510)은 2개의 표면(도 2a 및 도 2b의 표면들(210, 211)에 대응)이다. 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(510)은 3개 이상의 표면을 포함한다.
광선(550)은 광 주입 영역(523)으로 주입되고, 스위칭가능 확산기(530)의 제1 영역(530a)을 통과하고, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(510)의 구역(510a)으로부터 반사되고, 스위칭가능 확산기(530)의 제3 영역(530c)을 통해 투과되어, 출력 주 표면(520)을 통해 조명 컴포넌트(500)에서 출사된다. 광선(555)은 광 주입 영역(523)으로 주입되고, 스위칭가능 확산기(530)의 제2 영역(530b)을 통과하고, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(510)의 구역(510b)으로부터 반사되고, 스위칭가능 확산기(530)의 제4 영역(530d)을 통해 투과되어, 출력 주 표면(520)을 통해 조명 컴포넌트(500)에서 출사된다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(510)은 균일하거나 실질적으로 균일한 반사율 및/또는 투과율을 가질 수 있지만, 다른 실시예들에서는, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(510)은 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 표면을 따라 변동되는 반사율 및/또는 투과율 특성을 가질 수 있다. 변동은 실질적으로 연속적일 수 있고, 또는 별개 구역들이 별개의 반사율 및/또는 투과율 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 구역(510a), 구역(510b) 및 구역(510c)은 상이한 반사율 및/또는 투과율 특성을 가질 수 있다. 이러한 특성은 가시광, UV 광 및/또는 IR 광일 수 있는 광의 상이한 전반적인 반사율 및/또는 투과율을 포함할 수 있거나, 또는 상이한 파장 의존 반사율 및/또는 투과율을 포함할 수 있거나, 또는 상이한 확산 반사율 또는 투과율의 정도를 포함할 수 있다(예컨대, 상이한 표면 산란). 확산 반사율의 정도는 확산 반사 성분이 실질적으로 없는 경면 반사로부터 경면 반사 성분이 실질적으로 없는 확산 반사(예컨대, 램버트(Lambertian) 반사)로 변동될 수 있으며, 부분 확산 및 부분 경면으로서 기술될 수 있는 반 경면 반사를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(510)의 형상 및/또는 반사율 및/또는 투과율 특성은 스위칭가능 확산기(530)의 상태를 스위칭하면 조명 컴포넌트(500)로부터 출력된 광의 각도 분포 및/또는 스펙트럼 분포 및/또는 편광 분포가 변경되도록 선택될 수 있다.
스위칭가능 확산기(530)는 제1 내지 제4의 독립적인 어드레스가능 영역(530a 내지 530d)을 포함한다. 스위칭가능 확산기의 영역을 적합하게 선택하고/하거나 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면의 기하학적 구조 및/또는 반사율 및/또는 투과율 특성을 적합하게 선택함으로써, 조명 컴포넌트(500)의 광출력은 유용하게 조정가능한 광출력을 가질 수 있다. 광출력의 각도 분포, 스펙트럼 분포 및 편광 분포 중 임의의 것 또는 모두는 스위칭가능 확산기(530)의 각각 독립적인 어드레스가능 영역의 상태를 변경함으로써 조정될 수 있다.
스위칭가능 확산기(530)는 임의의 수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 가질 수 있고, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(510)은 임의의 수의 구역들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기(530)의 독립적인 어드레스가능 영역들 및 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(510)의 구역들은 대응할 수 있다. 즉, 스위칭가능 확산기(530)의 영역을 통해 주입된 광은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(510)의 구역에 주로 입사될 수 있다. 예를 들어, 영역(530a)을 통해 주입된 광은 주로 구역(510a)에 입사되고; 영역(530b)을 통해 주입된 광은 주로 구역(510b)에 입사되고; 영역(530c)을 통해 주입된 광은 구역(510c)에 주로 입사된다. 구역들이 영역들과 대응됨에 있어서 반드시 일대일 대응을 가질 필요는 없다. 예를 들어, 영역(530d)을 통해 주입된 광은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(510)들과 실질적으로 상호 작용하지 않고 조명 컴포넌트(500)에서 출사될 수 있다. 일부 실시예들에서, 구역들은 영역들과 일대일로 대응하지만, 다른 실시예들에서는 다수의 구역들이 단일 영역에 대응할 수 있거나 다수의 영역들이 단일 구역에 대응할 수 있다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(510)은 스위칭가능 확산기(530)가 낮은 탁도 또는 실질적으로 투명 상태에 있는 경우에, 구역들(510a, 510b 및 510c)이 광 주입 영역(523)으로부터의 광을 제1, 제2 및 제3 평균 방향으로 반사하게 하는 형상일 수 있다. 스위칭가능 확산기(530)의 영역들을 혼탁 상태에 배치하기 위도록 선택함으로써, 일부 방향들의 광출력 분포가 변경될 수 있는 한편, 다른 방향들의 광출력 분포는 실질적으로 변경되지 않거나 또는 단지 약간만 변경된다. 예를 들어, 제1 영역(530a)이 혼탁 상태에 배치되는 경우, 제1 평균 방향으로 지향된 광출력 분포는 이동될 수 있지만, 제 3 평균 방향으로의 출력은 제 1 평균 방향으로 지향된 일부 광이 제 3 평균 방향으로 산란될 수 있다는 것을 제외하고는 크게 영향을 받지 않는다. 구역들(510a, 510b 및 510c)이 상이한 파장 의존성 반사율을 갖는 경우에, 스위칭가능 확산기(530)의 독립적인 어드레스가능 영역의 상태를 선택함으로써, 일부 방향에서의 출력 분포의 스펙트럼 분포 또는 컬러가 변경될 수 있다. 유사하게, 구역들(510a, 510b, 510c)이 상이한 편광 의존성 반사율을 갖는 경우에, 스위칭가능 확산기(530)의 독립적인 어드레스가능 영역의 상태를 선택함으로써 일부 방향에서의 광출력의 편광 분포는 변경될 수 있다.
도 6은 적어도 하나의 말단 에지(613) 및 적어도 하나의 근위 에지(616)를 갖는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(610), 출력 주 표면(620), 광 주입 영역(623), 광학적 체적(626), 및 광학적 체적(626) 내에 배치되는 스위칭가능 확산기(630)를 포함하는 조명 컴포넌트(600)의 단면도를 예시한다. 출력 주 표면(620)은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(610)의 적어도 하나의 말단 에지(613)에 인접한 말단 표면이다. 광 주입 영역(623)은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(610)의 적어도 하나의 근위 에지(616)에 인접한다. 도시된 실시예에서, 광 주입 영역(623)은 입력 표면이고; 다른 실시예들에서는, 렌즈 컴포넌트 및/또는 LED들과 같은 조명 요소의 부분을 포함할 수 있는 광 주입 영역 체적이다. 스위칭가능 확산기(630)는 조명 컴포넌트(600)의 대칭축일 수 있고 스위칭가능한 확산기(630)가 실질적으로 투명한 상태에 있는 경우의 평균 광출력의 방향일 수 있는 광축(689)에 평행하지 않은 스위칭가능 확산기(630)의 부분들에서 표면 법선(631)을 갖는다. 출력 주 표면(620)은 적어도 하나의 말단 에지(613)에 의해 정의되는 평면 표면일 수 있다. 예를 들어, 출력 주 표면(620)은 적어도 하나의 말단 에지(613)에 의해 경계를 이루는 평면 영역일 수 있다. 유사하게, 광 주입 영역(623)은 적어도 하나의 근위 에지(616)에 의해 정의되는 평면 표면일 수 있는 입력 표면일 수 있다. 예를 들어, 입력 표면은 적어도 하나의 근위 에지(616)에 의해 경계를 이루는 평면 영역일 수 있다.
적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(610)은 구역들(610a, 610b, 611a 및 611b)을 포함한다. 각각의 구역은 조명 컴포넌트(600)의 소면(facet)에 대응할 수 있다. 각 소면은 유사한 특성을 가질 수 있거나, 또는 상이한 반사 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 다양한 소면들은 상이한 반사율, 투과율에 대한 반사율의 상이한 비율, 확산 반사율의 상이한 정도, 반사율에 대한 상이한 파장 의존성, 및/또는 반사율에 대한 상이한 편광 의존성을 제공할 수 있다. 소면들의 크기, 형상, 분포 및/또는 반사율 또는 투과율 특성을 적합하게 선택함으로써, 스위칭가능 확산기(630)를 제1 상태로부터 제2 상태로 스위칭하면 조명 컴포넌트(600)로부터 출력된 광의 각도 분포 및/또는 스펙트럼 분포 및/또는 편광 분포가 변경될 수 있다. 도시된 실시예에서, 조명 컴포넌트(600)는 단일의 스위칭가능 확산기(630)를 포함한다. 다른 실시예들에서, 2개 이상의 스위칭가능 확산기가 포함된다.
본 명세서의 스위칭가능 확산기들 중 임의의 것은 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 포함할 수 있다. 도 7a는 제1 내지 제9 독립적인 어드레스가능 영역들(730A-1 내지 730A-9)을 갖는 스위칭가능 확산기(730A)의 평면도이다. 도 7b는 제1 내지 제3 독립적인 어드레스가능 영역들(730B-1 내지 730B-3)을 갖는 스위칭가능 확산기(730B)의 평면도이다. 도 7c는 제1 내지 제4 독립적인 어드레스가능 영역들(730C-1 내지 730C-4)을 갖는 스위칭가능 확산기(730C)의 평면도이다. 스위칭가능 확산기(730C)는 영역들(722)에서 스위칭가능 확산기(730C) 상에 광을 생성하는 4개의 LED를 갖는 광원 위에 배치된다. 각각의 독립적인 어드레스가능 영역은 LED에 대응한다. 이러한 배열은 조명 컴포넌트의 광출력의 유용한 정도의 조정가능함을 허용한다. LED들은 상이한 스펙트럼 전력 분포 기능들을 가질 수 있거나(예컨대, LED들은 상이한 컬러의 LED들일 수 있음), 또는 그들은 모두 실질적으로 동일한 스펙트럼 파워 분포 기능을 가질 수 있다(예컨대, 모든 LED들이 백색일 수 있는 동일한 컬러를 가질 수 있음). LED들이 상이한 컬러의 LED들인 경우, 상이한 방향으로 상이한 색조의 광출력을 생성할 수 있는 다양한 컬러의 출력 분포를 제어하기 위해 스위칭가능 확산기(730C)가 사용될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 무대 조명과 같은 다양한 조명 응용에 유용할 수 있다. 4개의 LED 및 4개의 어드레스가능 영역이 도 7c에 도시되었지만, 임의의 수의 LED 및 임의의 수의 독립적인 어드레스가능 영역이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기는 복수의 LED들과 정합될 수 있으나, LED의 개수와 스위칭가능 확산기의 개수 또는 어드레스가능 영역들과 일대일 대응이 있을 수도 있고 아닐 수도 있다. 예를 들어, 스위칭가능 확산기의 단일 영역에 대응하는 2개 이상의 LED들이 있을 수 있다.
세그먼트화된 층과 같은 추가적인 광학 층들은 다른 곳에서 더 기술된 바와 같이, 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 세그먼트화된 층은 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치되고, 스위칭가능 확산기의 독립적인 어드레스가능 영역들과 정렬된다. 세그먼트화된 층은 각각 광학 효과를 생성하는 다수의 세그먼트들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기 및 세그먼트화된 층은 LED들과 정합될 수 있으며(예를 들어, 도 7c와 같이), 각각의 세그먼트는 그의 대응하는 LED로부터의 광출력을 조절한다. 예를 들어, 스위칭가능 확산기의 대응 영역이 실질적으로 투명 상태에 있는 경우에, 세그먼트화된 층을 통과한 후의 제1 LED의 출력 분포는 (스위칭가능 확산기에 평행한 평면에서) 실질적으로 원형 분포를 가질 수 있는 한편, 스위칭가능 확산기의 대응하는 영역이 실질적으로 투명 상태에 있는 경우에, 세그먼트화된 층을 통과한 후의 제2 LED의 출력 분포는 (스위칭가능 확산기에 평행한 평면에서) 타원 분포를 가질 수 있다. 세그먼트화된 층은 층의 상이한 세그먼트들에서 변동되는 복제된 패턴(예컨대, 미세 복제)을 가질 수 있다. 세그먼트화된 층에 사용될 수 있는 적합한 물질은 예를 들어, 표면 릴리프 홀로그램(surface relief holograms)을 이용할 수 있는 루미니트, 엘엘씨(Luminit, LLC)(미국 캘리포니아주 토랜스 소재)로부터 입수가능한 확산기를 포함한다. 스위칭가능 확산기와 세그먼트화된 층의 조합 - 스위칭가능 확산기의 독립적인 어드레스가능 영역이 세그먼트화된 층과 정합되고 복수의 LED들과 정합됨 - 은 조명 컴포넌트의 광출력에 대해 고도의 조정가능성을 허용한다.
9개, 3개 및 4개의 독립적인 어드레스가능 영역이 도 7a 내지 도 7c에 각각 도시되었으나, 임의의 수의 독립적인 어드레스가능 영역이 사용될 수 있다. 예를 들어, 스위칭가능 확산기는 적어도 10개 또는 적어도 100개의 독립적인 어드레스가능 영역을 포함하는 독립적인 어드레스가능 영역의 x-y 그리드(grid)를 가질 수 있다. 이것은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 표면이 x-y 그리드 내의 위치를 통과하는 광 주입 영역으로부터의 광이 특정 방향으로 반사되게 하는 형상일 수 있는 실시예에 대해 유용할 수 있다. 독립적인 어드레스가능 영역들의 x-y 그리드를 가짐으로써 조명 컴포넌트로부터의 각도, 스펙트럼 및/또는 편광 출력 분포에 고도의 조정가능성을 허용할 수 있다.
복수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 갖는 스위칭가능 확산기를 구성하는데 사용될 수 있는 전극들이 도 7d 및 도 7e에 도시되어 있다. 전극(793D)은 8개의 쐐기 형상의 독립적으로 어드레스가능 구간을 포함하고 전극(793E)은 동심원 패턴으로 배열되는 4개의 독립적으로 어드레스가능 구간을 포함한다. 전극들(793E 또는 793D)의 각각은 예를 들어, 비패턴화된 전극과 조합된 액정 기반의 스위칭가능 확산기에 사용될 수 있거나, 패턴화된 전극과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 전극들(793E 및 793D)은 스위칭가능 확산기 내의 대향 전극들로서 사용되어 도 7f 내지 도 7h에 도시된 것과 같은 다양한 탁도 패턴들을 생성할 수 있다. 대안적인 전극의 기하학적 구조는 도 7i 또는 도 7j에 예시된 탁도 패턴들을 생성하는데 사용될 수 있다. 도 7f 내지 도 7j는 임의의 특정 시간에 생성될 수 있는 탁도 패턴들을 도시한다. 스위칭가능 확산기에 의해 생성된 탁도 패턴들은 탁도 상태의 시퀀스를 생성하도록 동적으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 스위칭가능 확산기는 상태를 순차적으로 변경하여 원하는 시간-의존적 광출력을 생성할 수 있다.
일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기는 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 쌍 안정 액정을 사용한다. 이는 예를 들어, 도 7j에 도시된 사형(serpentine)의 혼탁 상태가 "오프" 상태, 즉 전원이 인가되지 않은 안정한 상태가 되도록 허용한다. 이것은 예를 들어, 스위칭가능 확산기가 오프 상태에 있는 경우에, 회사 로고와 같은 표지를 생성하는 조명 컴포넌트에서 사용될 수 있다. 의도된 용도에 따라, 표지를 생성하는 혼탁 상태는 표지가 단지 희미하게 생성되게 하는 낮은 탁도 상태이거나 또는 보다 강한 콘트라스트를 갖는 표지를 생성하는 더 높은 탁도 상태일 수 있다.
도 7a 내지 7j에 도시된 스위칭가능 확산기 및 전극은 평면 형상을 갖는 것으로서 예시되었다. 만곡된 기하학적 구조들을 포함하는 다른 기하학적 구조들이 가능하다는 것이 인식되어야 한다. 일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기는 만곡되어서, 스위칭가능 확산기의 단면이 폐곡선이다. 예를 들어, 스위칭가능 확산기는 원통 형상을 가질 수 있다. 이것은 실질적으로 원통 형상을 가지며 다양한 상태의 영역을 갖는 스위칭가능 확산기(730K)를 예시하는 도 7k에 도시되어 있다. 스위칭가능 확산기는 수평 또는 수직 스트라이프들로 패턴화될 수 있거나 임의의 다른 패터닝이 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 스위칭가능 확산기는 예를 들어, 돔 형상과 같은 복합 곡선 형상을 가질 수 있다.
조명 컴포넌트의 광출력을 조정하기 위해 스위칭가능 확산기 이외에 추가적인 확산기와 같은 추가적인 광학 요소를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예들에서, 추가적인 광학 요소 또는 요소들은 광학적 체적 내에 포함될 수 있으며, 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치될 수 있다. 이것은 제1 스위칭가능 확산기(730L)에 인접하게 배치되는 추가적인 광학 요소(765L)를 도시하는 도 7l 및 제1 스위칭가능 확산기(730M)에 인접하는 추가적인 광학 요소들(765M 및 766M)을 도시하는 도 7m에 도시되어 있다. 추가적인 요소(들)는 광 방향전환 요소, 경면 선택적 흡수체, 편광기(반사성 또는 흡수성) 또는 정적 확산기와 같은 정적(비-스위칭가능(non-switchable)) 요소일 수 있다. 이들 요소들은 스위칭가능 확산기 앞에(즉, 광 주입 영역을 대향하여) 및/또는 뒤에(즉, 광 주입 영역 반대편에) 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 편광자는 스위칭가능 확산기 앞에 배치될 수 있고 제2 편광기는 스위칭가능 확산기 뒤에 배치될 수 있다. 추가적인 요소 또는 요소들은 또한 제2 스위칭가능 확산기일 수 있다. 2개의 스위칭가능 확산기가 사용되는 경우, 제1 및 제2의 스위칭가능 확산기는 각각의 독립적인 어드레스가능 영역에 대해 유사하거나 상이한 기하학적 구조를 가질 수 있다. 2개의 확산기의 확산 영역의 중첩은 완전하거나 실질적으로 완전하거나, 부분적이거나, 또는 없거나 또는 실질적으로 없을 수 있다. 2개의 스위칭가능 확산기는 정합되거나 비정합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 스위칭가능 확산기(730L)는 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 가지며, 추가적인 광학 요소(765L)는 공간적 변동을 가지고(예컨대, 세그먼트화될 수 있음) 제1 스위칭가능 확산기(730L)와 정합되는 정적 광학 요소이다. 일부 실시예들에서, 추가적인 광학 요소들(765M 및 766M) 중 하나는 정적 요소이고 다른 하나는 제2 스위칭가능 확산기이다. 스위칭가능 확산기들 중 하나 또는 둘 모두는 독립적인 어드레스가능 영역들을 가질 수 있고, 정적 요소는 공간적 변위를 가질 수 있으며, 스위칭가능 확산기 중 하나 또는 둘 모두와 정합할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 스위칭가능 확산기(730L 또는 730M)는 예를 들어 도 7c에 도시된 바와 같이 개별 LED들과 정합되지만, 다른 실시예들에서, 제1 스위칭가능 확산기는 LED들과 정합되지 않는다. 일부 실시예들에서, 제1 스위칭가능 확산기(730L 또는 730M)는 예를 들어 도 7c에 도시된 바와 같이 개별 LED들과 정합되지만, 적어도 하나의 추가적인 광학 요소(예컨대, 추가적인 광학 요소(765L, 765M 또는 766M))는 제1 스위칭가능 확산기 및 개별 LED들과 정합하는 복수의 세그먼트들을 갖는 정적 광학 요소이다. 적어도 하나의 추가적인 광학 요소는 다른 곳에서 더 기술되는 바와 같이 상이한 세그먼트들에서 상이한 미세구조들을 갖는 세그먼트화된 층일 수 있다.
본 명세서에 기술된 임의의 실시예들에서, 추가적인 확산기와 같은 추가적인 광학 요소는 광학적 체적 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 추가적인 확산기는 스위칭가능 확산기일 수 있거나 비-스위칭가능 확산기일 수 있다. 일부 실시예들에서, 비-스위칭가능 확산기는 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 비-스위칭가능 확산기와 같은 추가적인 광학 요소는 스위칭가능 확산기로부터의 거리 및/또는 스위칭가능 확산기와 상이한 배향으로 광학적 체적 내에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 스위칭가능 확산기들이 광학적 체적 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 일부 실시예들에서, 추가적인 확산기와 같은 추가적인 광학 요소들은 광학적 체적의 외부에 배치될 수 있다.
도 8은 적어도 하나의 말단 에지(813) 및 적어도 하나의 근위 에지(816)를 갖는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(810), 출력 주 표면(820), 광 주입 영역(823), 렌즈 컴포넌트(824), 광원(825), 광학적 체적(826), 및 광학적 체적(826) 내에 배치되는 스위칭가능 확산기(830)를 포함하는 조명 컴포넌트(800)의 단면도를 예시한다. 제1 스위칭가능 확산기(830)는 제1 주 표면(832) 및 제2 주 표면(834)을 포함한다. 조명 컴포넌트(800)는 또한 제1 주 표면(867) 및 대향하는 제2 주 표면(869)을 갖는 추가적인 광학 요소(865)를 포함한다. 출력 주 표면(820)은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(810)의 적어도 하나의 말단 에지(813)에 인접한 말단 표면이다. 도시된 실시예에서, 추가적인 광학 요소(865)는 제2 주 표면(869)이 적어도 하나의 말단 에지(813)와 동일 평면에 있고 제2 주 표면(869)이 출력 주 표면(820)을 형성하도록 배치된다. 다른 실시예들에서, 추가적인 광학 요소(865)는 출력 주 표면(820)이 제2 주 표면(869) 위에 있도록 적어도 하나의 말단 에지(813) 아래에 위치된다.
또 다른 실시예들에서, 추가적인 확산기는 적어도 하나의 말단 에지(813)를 넘어 연장될 수 있다.
추가적인 광학 요소(865)는 광 방향전환 요소, 경면 선택적 흡수체, 편광기, 또는 비-스위칭가능 확산기와 같은 정적 요소일 수 있다. 추가적인 광학 요소(865)는 또한 제2 스위칭가능 확산기일 수 있다. 제1 스위칭가능 확산기(830)는 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 포함할 수 있다. 추가적인 광학 요소(865)는 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 포함하는 제2의 스위칭가능 확산기일 수 있다. 추가적인 광학 요소(865)는 공간적으로 변동될 수 있거나 실질적으로 균일할 수 있는 탁도를 갖는 비-스위칭가능 확산기일 수 있다. 제1의 스위칭가능 확산기(830)는 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 적어도 일부 부분들에서 광학적 체적(826)의 광축에 평행하지 않은 표면 법선을 가질 수 있다.
광 주입 영역(823)은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(810)의 적어도 하나의 근위 에지(816)에 인접한다. 도시된 실시예에서, 광 주입 영역(823)은 렌즈 컴포넌트(824)를 포함하는 체적이다. 광 주입 영역(823)은 입력 표면(823a)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 광 주입 영역(823)은 적어도 하나의 근위 에지(816)에 인접한 입력 표면(823a)이고, 광원(825) 및 렌즈 컴포넌트(824)는 광학적 체적(826)의 외부에 위치된다. 일부 실시예들에서, 광원(825)은 하나 이상의 개별 조명 요소들(예컨대, 하나 이상의 LED들)을 포함할 수 있으며, 광학적 체적(826) 내로 연장될 수 있다.
적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(810)은 광 주입 영역(823)으로부터 제1 스위칭가능 확산기(830) 반대편의 부분(836)을 포함한다. 부분(836)은 제1 스위칭가능 확산기(830)로부터 적어도 하나의 말단 에지(813)로 연장된다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(810)은 단일 표면(도 1a 및 도 1b의 표면(110)에 대응)이고, 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(810)은 2개의 표면(도 2a 및 도 2b의 표면들(210, 211)에 대응)이다. 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(810)은 3개 이상의 표면을 포함한다. 부분(836)은 또한 단일 표면, 2개의 표면 또는 3개 이상의 표면일 수 있다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(810)은 다른 곳에서 기술된 바와 같이 공간적으로 변동되는 반사 특성을 가질 수 있다.
조명 컴포넌트(800)는 광 주입 영역(823)으로부터 출력 주 표면(820)으로 연장되고 제1 스위칭가능 확산기(830)를 통과하는 복수의 패스들을 포함하는 광 경로(840)를 포함한다. 광 경로(840)는 제1 스위칭가능 확산기(830)를 통과하여 추가적인 광학 요소(865)의 제1 주 표면(867)으로부터 반사되고, 제1 스위칭가능 확산기(830)를 다시 통과하여, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(810)으로부터 반사되고, 제1 스위칭가능 확산기(830)를 다시 통과하여, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(810)으로부터 다시 반사되고, 추가적인 광학 요소(865)를 통과하여 출력 주 표면(820)을 통해 출사된다. 광 경로(840)는 출력 주 표면(820)으로부터의 임의의 반사를 포함하지 않으며, 광학적 체적(826) 외부의 영역으로부터 광학적 체적(826) 내로 통과하는 임의의 부분 또는 세그먼트를 포함하지 않는다. 광 경로(840)는 제1 스위칭가능 확산기(830)로부터의 프레넬 표면 반사를 포함하지 않는다.
일부 실시예들에서, 조명 컴포넌트(800)는 광 주입 영역(823) 내의 광학 요소들, 제1 스위칭가능 확산기(830) 및 추가적인 광학 요소(865)를 제외하고는 실질적으로 중공이다. 일부 실시예들에서, 조명 컴포넌트(800)는 광 주입 영역(823) 내의 광학 컴포넌트들, 제1 스위칭가능 확산기(830) 및 추가적인 광학 요소(865)를 제외하고는 실질적으로 모놀리식이다.
도 9는 적어도 하나의 말단 에지(913) 및 적어도 하나의 근위 에지(916)를 갖는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(910), 출력 주 표면(920), 광 주입 영역(923), 렌즈 컴포넌트(924), 광원(925), 광학적 체적(926), 및 광학적 체적(926) 내에 배치되는 제1 스위칭가능 확산기(930)를 포함하는 조명 컴포넌트(900)의 단면도를 예시한다. 제1 스위칭가능 확산기(930)는 제1 주 표면(932) 및 제2 주 표면(934)을 포함한다. 조명 컴포넌트(900)는 또한 제1 주 표면(967) 및 대향하는 제2 주 표면(969)을 갖는 추가적인 광학 요소(965)를 포함한다. 출력 주 표면(920)은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(910)의 적어도 하나의 말단 에지(913)에 인접한 말단 표면이다. 도시된 실시예에서, 추가적인 광학 요소(965)는 제2 주 표면(969)이 적어도 하나의 말단 에지(913)와 동일 평면에 있고 제2 주 표면(969)이 출력 주 표면(920)을 형성하도록 배치된다. 다른 실시예들에서, 추가적인 광학 요소(965)는 출력 주 표면(920)이 제2 주 표면(969) 위에 있도록 적어도 하나의 말단 에지(913) 아래에 위치된다. 또 다른 실시예들에서, 추가적인 확산기는 적어도 하나의 말단 에지(913)를 넘어 연장될 수 있다.
추가적인 광학 요소(965)는 광 방향전환 요소, 경면 선택적 흡수체, 편광기, 또는 비-스위칭가능 확산기와 같은 정적 요소일 수 있다. 추가적인 광학 요소(965)는 또한 제2 스위칭가능 확산기일 수 있다. 제1 스위칭가능 확산기(930)는 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 포함할 수 있다. 추가적인 광학 요소(965)는 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 포함하는 제2의 스위칭가능 확산기일 수 있다. 추가적인 광학 요소(965)는 공간적으로 변동될 수 있거나 실질적으로 균일할 수 있는 탁도를 갖는 비-스위칭가능 확산기일 수 있다.
광 주입 영역(923)은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(910)의 적어도 하나의 근위 에지(916)에 인접한다. 도시된 실시예에서, 광 주입 영역(923)은 렌즈 컴포넌트(924)를 포함하는 체적이다. 광 주입 영역(923)은 입력 표면(923a)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 광 주입 영역(923)은 적어도 하나의 근위 에지(916)에 인접한 입력 표면(923a)이고, 광원 및 렌즈는 광학적 체적(926)의 외부에 위치된다. 일부 실시예들에서, 광원(925)은 하나 이상의 개별 조명 요소들(예컨대, 하나 이상의 LED들)을 포함할 수 있으며, 광학적 체적(926) 내로 연장될 수 있다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(910)은 단일 표면(도 1a 및 도 1b의 표면(110)에 대응)이고, 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(910)은 2개의 표면(도 2a 및 도 2b의 표면들(210, 211)에 대응)이다. 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(910)은 3개 이상의 표면을 포함한다. 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(910)은 다른 곳에서 기술된 바와 같이 공간적으로 변동되는 반사 특성을 갖는다.
조명 컴포넌트(900)는 제1, 제2 및 제3 세그먼트(951, 952 및 953)를 포함하는 광 경로(950)를 포함하고, 제1 세그먼트(951)를 포함하고 제2, 제3 및 제4 세그먼트(956, 957 및 958)를 포함하는 광 경로(955)를 포함한다. 광 경로(950)는 광 주입 영역(923)으로부터 시작하여 출력 주 표면(920)을 통해 연장된다. 광 경로(950)는 출력 주 표면(920)으로부터의 임의의 반사를 포함하지 않고, 광학적 체적(926) 외부의 영역으로부터 출력 주 표면(920)을 통해 광학적 체적(926) 내로 통과하는 임의의 부분 또는 세그먼트를 포함하지 않으며, 제1 스위칭가능 확산기(930)로부터의 후방산란을 포함하지 않는다. 제1 세그먼트(951)는 광 주입 영역(923)에서 시작하여 제1 스위칭가능 확산기(930)에서 끝난다. 광 경로(950)의 경우, 제1 세그먼트(951)는 실질적으로 산란 없이 스위칭가능 확산기를 통해 제2 세그먼트(952)로서 투과된다. 이것은, 예를 들어, 스위칭가능 확산기가 제1 탁도에 의해 특징지어질 수 있는 제1 상태에 있는 경우에 발생할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 상태는 실질적으로 투명 상태이고 제1 탁도는 실질적으로 0이다. 제2 세그먼트(952)는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(910)으로부터 제3 세그먼트(953)로서 반사되고, 추가적인 광학 요소(965)를 통과하여 출력 주 표면(920)을 통해 광학적 체적(926)에서 출사된다.
광 경로(955)의 경우에, 제1 세그먼트(951)는 제1 스위칭가능 확산기(930)를 통해 투과되면서 90도 미만의 산란 각도(θ)로 산란되고 제2 세그먼트(956)가 되며, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(910)으로부터 제3 세그먼트(957)로서 반사된다. 제3 세그먼트는 제1의 스위칭가능 확산기(930)를 통과하고 산란되며 추가적인 광학 요소(965)를 통과하면서 제4 세그먼트(958)가 된다. 제4 세그먼트(958)는 출력 주 표면(920)을 통해 광학적 체적(926)에서 출사된다. 제1스위칭가능 확산기(930)에 의한 광 경로(955)의 산란은 예를 들어, 스위칭가능 확산기가 제1 탁도와 상이한 제2 탁도에 의해 특징지어질 수 있는 제2 상태에 있는 경우에 발생할 수 있다. 예를 들어, 제2 탁도는 제1 탁도보다 상당히 클 수 있다. 광 경로(955)는 제1 스위칭가능 확산기(930)로부터의 후방산란을 포함하지 않고 제1 스위칭가능 확산기(930)로부터의 프레넬 표면 반사를 포함하지 않지만, 다른 광 경로는 후방산란 또는 프레넬 표면 반사를 포함할 수 있다. 광 경로(955)는 제1 스위칭가능 확산기(930)를 통과하는 2개의 패스를 포함한다.
적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 표면은 선형이거나 만곡될 수 있거나, 선형인 부분들 및 만곡된 부분들을 가질 수 있다. 유용한 형상들은 원뿔, 포물선 또는 불규칙한 형상들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 표면은 광학적 체적의 대향 경계들을 정의한다. 일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 표면에 대해 임의의 배향으로 광학적 체적 내에 배치될 수 있다.
도 10은 적어도 하나의 말단 에지(1013) 및 적어도 하나의 근위 에지(1016)를 갖는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1010), 출력 주 표면인 말단 표면(1020) 및 조명 컴포넌트(1000)를 위한 광 주입 영역인 입력 표면(1023)을 포함하는 조명 컴포넌트(1000)를 예시한다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1010)은 광학적 체적(1026)의 대향 경계들을 정의한다. 광학적 체적(1026)은 입력 표면(1023)의 도심으로부터 말단 표면(1020)의 도심으로 연장되는 광축(1089)을 갖는다. 제1 스위칭가능 확산기(1030)는 광학적 체적(1026) 내에 배치된다. 조명 컴포넌트(1000)는 또한 제1 스위칭가능한 확산기(1030)에 인접하게(이 경우에는 바로 인접한) 배치되는 추가적인 광학 요소(1065)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 추가적인 광학 요소(1065)는 제1 스위칭가능 확산기(1030) 위에 있다. 다른 실시예들에서, 추가적인 광학 요소(1065)는 제1 스위치 가능 확산기(1030) 아래에 배치된다. 조명 컴포넌트(1000)는 입력 표면(1023)으로부터 말단 표면(1020)으로 연장되는 광 경로(1040)를 포함한다. 광 경로(1040)는 제1 스위칭가능 확산기(1030)를 통과하는 2개의 패스를 포함한다. 추가적인 광학 요소(1065)는 다른 곳에서 기술된 정적 또는 스위칭가능 광학 요소 중 임의의 것일 수 있다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 단일 연속 표면(예를 들어, 원뿔 형상)이다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 2개의 표면 각각이 단일 연속 표면인 2개의 대향하는 표면이다(예를 들어, 서로 분리된 2개의 평면 표면). 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 표면은 도 11에 도시된 바와 같이 분리된 부분을 포함하는 광학적 체적의 대향 경계들을 정의한다.
도 11은 적어도 하나의 말단 에지(1113) 및 적어도 하나의 근위 에지(1116)를 갖는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1110), 출력 주 표면인 말단 표면(1120) 및 조명 컴포넌트(1100)를 위한 광 주입 영역인 입력 표면(1123)을 포함하는 조명 컴포넌트(1100)를 예시한다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1110)은 광학적 체적(1126)의 대향 경계들을 정의한다. 스위칭가능 확산기(1130)는 광학적 체적(1126) 내에 배치된다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1110)은 입력 표면(1123)으로부터 스위칭가능 확산기(1130) 반대편의 부분(1136)을 포함하고, 스위칭가능 확산기(1130)와 입력 표면(1123) 사이의 부분(1137)을 포함한다. 부분(1136)은 (예를 들어, 조명 컴포넌트(1100)가 도 2b의 것과 유사한 평면도를 갖는 경우에) 다수의 세그먼트들을 포함할 수 있고 또는 (예를 들어, 조명 컴포넌트(1100)가 도 1b의 것과 유사한 평면도를 갖는 경우에) 단일 세그먼트를 포함할 수 있다. 유사하게, 부분(1037)은 (예를 들어, 조명 컴포넌트(1100)가 도 2b의 것과 유사한 평면도를 갖는 경우에) 다수의 세그먼트들을 포함할 수 있고 또는 (예를 들어, 조명 컴포넌트(1100)가 도 1b의 것과 유사한 평면도를 갖는 경우에) 단일 세그먼트를 포함할 수 있다. 광학적 체적(1126)의 경계의 하나 이상의 세그먼트(1167)들은 (예를 들어, 조명 컴포넌트(1100)가 도 2b의 것과 유사한 평면도를 갖는 경우에) 평면 세그먼트일 수 있고 또는 (예를 들어, 조명 컴포넌트(1100)가 도 2b의 평면도와 유사한 평면도를 갖는 경우에) 원뿔형 세그먼트일 수 있다. 부분(1136) 및 부분(1137)과 같은 별개 부분을 사용하는 것은 조명 컴포넌트(1100)를 구성하는데 유용할 수 있다. 최종 조립체에서, 부분들(1136 및 1137)이 접촉되거나 거의 접촉되도록, 세그먼트(1167)는 도 11에 도시된 것보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기(1130)는 적어도 스위칭가능 확산기(1130)의 일부 영역에서 광학적 체적(1126)의 광축에 평행하지 않은 표면 법선을 갖는다.
일부 실시예들에서, 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1110)은 균일하거나 실질적으로 균일한 반사율 및/또는 투과율을 가질 수 있지만, 다른 실시예들에서는 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1110)은 표면을 따라 변동하는 반사율 및/또는 투과율 특성을 가질 수 있다. 변동은 실질적으로 연속적일 수 있고, 또는 별개 구역들이 별개의 반사율 및/또는 투과율 특성을 가질 수 있다. 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1110)의 형상 및/또는 반사율 및/또는 투과율 특성은, 스위칭가능 확산기를 제1 상태로부터 제2 상태로 스위칭하면 조명 컴포넌트(1100)로부터 출력된 광의 각도 분포 및/또는 스펙트럼 분포 및/또는 편광 분포가 변경되도록 선택될 수 있다. 스위칭가능 확산기(1130)는 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 가질 수 있다. 스위칭가능 확산기(1130)의 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들은 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1110)의 구역과 대응할 수 있다.
도 12a는 적어도 하나의 말단 에지(1213) 및 적어도 하나의 근위 에지(1216)를 갖는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1210), 출력 주 표면인 말단 표면(1220) 및 광 주입 영역(1223)을 포함하는 조명 컴포넌트(1200)의 단면도를 예시한다. 광 주입 영역(1223)은 입력 표면(1223a) 및 렌즈 컴포넌트(1224)를 포함한다. 광원(1225)은 광을 입력 표면(1223a)으로 주입하도록 배치된다. 일부 실시예들에서, 광원(1225)은 하나 이상의 개별 조명 요소들(예컨대, 하나 이상의 LED들)을 포함할 수 있으며, 광학적 체적(1226) 내로 연장될 수 있다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1210)은 광학적 체적(1226)의 대향 경계들을 정의한다. 스위칭가능 확산기(1230)는 광학적 체적(1226) 내에 배치되고, 내부 주 표면(1232) 및 외부 주 표면(1234)을 포함한다. 말단 표면(1220)은 외부 주 표면(1234)의 일부를 포함한다.
조명 컴포넌트(1200)는 광 주입 영역(1223)으로부터 말단 표면(1220)으로 연장되는 광 경로(1240)를 포함한다. 광 경로(1240)는 스위칭가능 확산기(1230)를 통과하는 3개의 패스를 포함한다.
적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1210)은 입력 표면(1223a)으로부터 스위칭가능 확산기(1230) 반대편의 부분(1236)을 포함하고, 스위칭가능 확산기(1230)와 입력 표면(1223a) 사이의 부분(1237)을 포함한다. 부분(1236)은 부분(1237)과 물리적으로 분리된다. 부분(1237)은 (예를 들어, 조명 컴포넌트(1200)가 도 12b의 조명 컴포넌트(1200B)의 것과 유사한 쐐기 형상을 갖는 경우에) 다수의 세그먼트들을 포함할 수 있고 또는 (예를 들어, 조명 컴포넌트(1200)가 도 12c의 조명 컴포넌트(1200C)의 것과 유사한 원통형 또는 축 방향-대칭 형상을 갖는 경우에) 단일 세그먼트를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 말단 표면(1220)은 부분(1236)의 각각의 측부 상에 개별 세그먼트를 포함한다. 이는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1210B)의 부분(1236B)의 각각의 측부 상에 개별 세그먼트(이 경우에는 실질적으로 직사각형)를 포함하는 말단 표면(1220B)을 갖는 조명 컴포넌트(1200B)의 평면도를 예시하는 도 12b에 도시되어 있다. 조명 컴포넌트(1200B)는 도 12a의 것에 대응하는 단면도를 갖는다. 조명 컴포넌트(1200B)는 광 주입 영역으로부터 말단 표면(1220B)으로 연장되는 제 1 표면(도 12a의 부분(1237)의 좌측에 대응함)을 포함하는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1210B), 광 주입 영역으로부터 말단 표면(1220B)으로 연장되는, 대향하는 제 2 표면(도 12a의 부분(1237)의 우측에 대응함), 광 주입 영역 반대편의 말단 표면(1220B)에 인접하게 배치되는 부분(1236B)에 대응하는 제 3 표면을 갖는 것으로 기술될 수 있다.
일부 실시예들에서, 말단 표면(1220)은 단일 세그먼트 서라운딩 부분(1236)을 포함한다. 이는 실질적으로 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1210C)의 환형 서라운딩 부분(1236C)인 말단 표면(1220C)을 갖는 조명 컴포넌트(1200C)의 평면도를 예시하는 도 12c에 도시된다. 조명 컴포넌트(1200C)는 도 12a의 것에 대응하는 단면도를 갖는다. 조명 컴포넌트(1200C)는 광 주입 영역으로부터 말단 표면(1220C)으로 연장되는 제1 축 대칭 표면(도 12a의 부분(1237)에 대응함)을 포함하는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1210C)을 갖는 것으로 기술될 수 있다. 다른 실시예들에서, 부분(1237)은 광 주입 영역으로부터 말단 표면(1220C)으로 연장되는 축 대칭이 아닌 비대칭 표면을 형성한다.
적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1210)은 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 상이한 반사 특성을 갖는 구역들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 부분들(1236 및 1237)은 상이한 반사율을 가질 수 있거나 상이한 표면 산란을 제공할 수 있다. 스위칭가능 확산기(1230)는 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 포함할 수 있다. 스위칭가능 확산기(1230)의 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들은 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1210)의 구역과 대응할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 반사성 또는 반투과성 표면의 형상은 표면의 전체 형상을 지칭하며, 표면의 전체 곡률 반경과 비교하여 작은 반사성 또는 반투과성 표면 내로 통합되는 특징부들을 지칭하지는 않는다. 이러한 특징부들은 표면의 전체 형상의 곡률 반경의 10 퍼센트 미만 또는 5 퍼센트 미만 또는 2 퍼센트 미만의 높이 또는 중심간 간격을 갖는 경우 작은 것으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 도 13a의 구조화된 표면(1312A)은, 특징부의 크기(h)가 곡률 반경(R)에 비해 작기 때문에, 도 13b의 표면(1312B)의 전체 형상을 갖는 것으로 기술될 수 있다. 본 명세서의 조명 컴포넌트의 반사성 또는 반투과성 표면은 구조화된 표면(1312A)에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 이것은 도 13c의 조명 컴포넌트(1300)에 도시되어 있다. 조명 컴포넌트(1300)는 구조화된 표면(1312A)에 대응하는 부분을 포함하는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1310)을 포함한다. 또한, 조명 컴포넌트(1300)는 말단 표면(1320), 입력 표면(1323) 및 스위칭가능 확산기(1330)를 포함한다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1310)은 입력 표면(1323)으로부터 출력 주 표면일 수 있는 말단 표면(1320)으로 실질적으로 단조적으로(monotonically) 발산한다고 지칭될 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1312C)은 입력 표면(1323)을 포함할 수 있는 광 주입 영역으로부터 말단 표면(1320)으로 실질적으로 수렴하거나 발산하되 수렴과 발산 둘 모두를 하지는 않는, 광학적 체적(1326)의 대향 경계들을 정의한다.
도 14a는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1410), 선택적인 하나 이상의 추가적인 표면(1411)들, 출력 주 표면일 수 있는 말단 표면(1420), 조명 컴포넌트(1400)에 대한 광 주입 영역인 입력 표면(1423), 광원(1425), 광학적 체적(1426), 투명 광학 물체(1429), 적어도 하나의 외부 주 표면(1434)을 갖는 적어도 하나의 확산기(1430), 제1 세그먼트(1451)를 포함하는 광 경로(1450), 및 제1 세그먼트(1451)를 또한 포함하는 광 경로(1455)를 포함하는 조명 컴포넌트(1400)의 단면도를 예시한다. 조명 컴포넌트(1400)는 투명 광학 물체(1429)의 적어도 하나의 경사진 주 표면(1497)에 적어도 하나의 확산기(1430)를 부착함으로써 만들어질 수 있다.
투명 광학 물체(1429)는 실질적으로 원통형으로 대칭이거나 축 대칭일 수 있으며, 이 경우 적어도 하나의 확산기(1430)는 투명 광학 물체(1429) 주위를 감싸거나 실질적으로 감싸는 단일 확산기일 수 있다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1410)은 투명 광학 물체(1429)의 단면을 둘러싸는 연속 표면을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 확산기(1430)는 연속 표면을 실질적으로 덮는 스위칭가능 확산기를 포함할 수 있다. 이것은 조명 컴포넌트(1400)에 대응하고, 말단 표면(1420B), 투명 광학 물체(1429B) 및 외부 주 표면(1434B)을 갖는 확산기(1430B)를 포함하는 조명 컴포넌트(1400B)의 평면도를 예시하는 도 14b에 도시되어 있다. 조명 컴포넌트(1400B)는 조명 컴포넌트(1400)의 것과 실질적으로 균등한 단면도를 갖는다. 대안적으로, 투명 광학 물체(1429)는 쐐기 형상의 물체일 수 있고, 적어도 하나의 확산기(1430)는 투명 광학 물체(1429)의 대향 측부 상에 2개의 별개 확산기를 포함할 수 있다. 이것은 조명 컴포넌트(1400)에 대응하고 말단 표면(1420C), 투명 광학 물체(1429C) 및 적어도 하나의 외부 주 표면을 갖는 적어도 하나의 확산기를 포함하는 조명 컴포넌트(1400C)의 평면도를 예시하는 도 14c에 도시되어 있다. 적어도 하나의 확산기는 각각 제1 및 제2 외부 주 표면(1434C, 1435C)을 갖는 제1 및 제2 확산기(1430C, 1431C)를 포함한다. 조명 컴포넌트(1400C)는 조명 컴포넌트(1400)의 것과 실질적으로 균등한 단면도를 갖는다.
조명 컴포넌트(1400)는 적어도 하나의 확산기(1430)의 적어도 하나의 외부 표면을 포함하는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1410)을 포함한다. 조명 컴포넌트(1400)의 기하학적 구조 및 적어도 하나의 확산기(1430)의 굴절률은 입력 표면(1423) 내로 주입되는 광의 적어도 일부가 내부 전반사(TIR)를 통해 적어도 하나의 확산기(1430)의 외부 표면으로부터 반사되도록 선택된다. 조명 컴포넌트(1400)는 적어도 하나의 확산기(1430)에 의해 덮이지 않는 투명 광학 물체(1429)의 측부 또는 측부들의 일부들일 수 있는 선택적인 하나 이상의 추가적인 표면(1411)들을 포함할 수 있다. 일부의 경우들에서, 선택적인 하나 이상의 추가적인 표면(1411)들은 반사성 또는 반투과성인 주 표면이다. 그러한 경우에, 하나 이상의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1410)은 선택적인 하나 이상의 추가적인 표면(1411)들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 확산기(1430)는 입력 표면(1423) 및 말단 표면(1420) 이외의 투명 광학 물체(1429)의 표면 및 가능하게는 부 표면들을 덮거나 실질적으로 덮는다. 이러한 실시예들에서, 선택적인 하나 이상의 추가적인 표면(1411)들은 부재하거나 단지 부 표면들만을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 확산기(1430)는 조명 컴포넌트(1400B)에서와 같이 단일의 스위칭가능 확산기일 수 있는 적어도 하나의 스위칭가능 확산기를 포함하거나 또는 스위칭가능 또는 비-스위칭가능일 수 있는 제1 스위칭가능 확산기 및 제2 확산기일 수 있다. 예를 들어, 제1 확산기(1430C)는 제1 스위칭가능 확산기일 수 있고, 제2 확산기(1431C)는 제2 스위칭가능 확산기일 수 있거나 비-스위칭가능 확산기일 수 있다. 적어도 하나의 확산기(1430)는 복수의 독립적인 스위칭가능 영역들을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 확산기(1430)는 광학적 체적(1426)의 광축에 평행하지 않고/않거나 적어도 하나의 스위칭가능 확산기가 실질적으로 투명 상태와 같은 공간적으로 균일한 상태에 있는 경우의 평균 광출력(1489)의 방향에 평행하지 않은 표면 법선(1431)을 가질 수 있다. 적어도 하나의 스위칭가능 확산기가 실질적으로 투명 상태와 같은 공간적으로 균일한 상태에 있는 경우에, 평균 광출력(1489)의 방향은 광학적 체적(1426)의 광축에 대응할 수 있다.
조명 컴포넌트(1400)는 입력 표면(1423)으로부터 말단 표면(1420)으로 연장되는 광 경로(1450)를 포함한다. 광 경로(1450)는 광원(1425)과 투명 광학 물체(1429)의 적어도 하나의 경사진 주 표면(1497) 사이의 제1 세그먼트(1451)를 포함한다. 광 경로(1450)는 말단 표면(1420)을 통해 출사되기 전에 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1410)으로부터 두 번 반사된다. 광 경로(1450)는 실질적으로 산란 없이 적어도 하나의 확산기(1430)를 통과하는 4개의 패스(각 측부 상에 2개)를 만든다. 이것은 적어도 하나의 확산기(1430)가 실질적으로 투명 상태일 수 있는 제1 상태에 있는 경우에 발생할 수 있다. 광 경로(1455)는 적어도 하나의 확산기(1430)가 혼탁 상태일 수 있는 제2 상태에 있는 경우에 발생할 수 있다. 광 경로(1455)는 제1 세그먼트(1451)를 포함하고, 적어도 하나의 확산기(1430)에 의해 산란되고, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1410)으로부터 반사되고, 적어도 하나의 확산기(1430)에 의해 다시 산란되어 말단 표면(1420)을 통해 출사된다. 광 경로(1455)는 광학적 체적(1426)에서 출사되기 전까지 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1410)으로부터 단지 하나의 반사만을 포함하지만, 광 경로(1450)는 광학적 체적(1426)에서 출사되기 전까지 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면으로부터 2개의 반사를 포함한다. 광 경로들(1450 및 1455)은 광원(1425)으로부터 시작하여 입력 표면(1423)을 통과하고 말단 표면(1420)을 통해 연장된다. 광 경로들(1450 및 1455)은 말단 표면(1420)으로부터 임의의 반사를 포함하지 않으며, 광학적 체적(1426)의 외부 영역으로부터 출력 주 표면(420)을 통해 광학적 체적(426) 내로 통과하는 임의의 부분 또는 세그먼트를 포함하지 않는다.
다른 광 경로들은 적어도 하나의 외부 주 표면(1434)을 통해 또는 선택적인 하나 이상의 추가적인 표면(1411)들을 통해 광학적 체적(1426)에서 출사될 수 있다. 말단 표면(1420)을 통해 광학적 체적(1426)에서 출사되는 광의 비율은 적어도 하나의 확산기(1430)의 상태를 변경시킴으로써 변경될 수 있다. 조명 컴포넌트(1400)로부터의 광출력은 적어도 하나의 확산기(1430)가 제1 상태에 있는 경우에 제1 출력 분포를 가질 수 있고, 적어도 하나의 확산기(1430)가 제2 상태에 있는 경우에 제1 출력 분포와 상이한 제2 출력 분포를 가질 수 있다.
적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1410)은 공간적으로 변동되는 반사 및/또는 투과 특성을 가질 수 있다. 이러한 특성은 가시광선의 상이한 전체 반사율 및/또는 투과율 및/또는 상이한 파장 의존 반사율 및/또는 투과율, 및/또는 상이한 편광 의존성 반사율 및/또는 투과율을 포함할 수 있다. 상이한 별개 반사율 및/또는 투과율 특성은 다른 곳에서 기술된 바와 같이 다양한 MOF 필름을 사용함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 천공된 반사기 필름 또는 가변 천공 밀도를 갖는 천공된 반사성 편광자는 적어도 하나의 확산기(1430)의 적어도 하나의 외부 주 표면(1434)에 인접하여 위치될 수 있다. 필름 또는 필름들은 광학적 투명 접착제를 사용하여 부착될 수 있거나 또는 에어 갭이 적어도 하나의 외부 주 표면(1434)으로부터 필름 또는 필름들을 분리할 수 있다. 추가적인 반사성 또는 반투과성 층들이 외부 주 표면에 인접하여 위치되는 실시예들이 다른 곳에서 더 기술된다.
투명 광학 물체(1429)는 실질적으로 모놀리식 광학적 투명 컴포넌트일 수 있고, 광학적 체적(1426)은 적어도 하나의 확산기(1430)를 제외하고는 실질적으로 모놀리식일 수 있다. 투명 광학 물체(1429)는 입력 표면(1423)으로부터 말단 표면(1420)으로 실질적으로 수렴하거나 발산하되 수렴과 발산 둘 모두를 하지는 않는 적어도 하나의 경사진 주 표면(1497)을 포함할 수 있다.
도 15는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1510), 출력 주 표면일 수 있는 말단 표면(1520), 조명 컴포넌트(1500)의 광 주입 영역인 입력 표면(1523), 광원(1525), 광학적 체적(1526), 적어도 하나의 투명 광학 물체(1529), 스위칭가능 확산기(1530), 제1 세그먼트(1551)를 갖는 광 경로(1550) 및 제1 세그먼트(1551)를 또한 포함하는 광 경로(1555)를 포함하는 조명 컴포넌트(1500)의 단면도를 예시한다. 일부 실시예들에서, 조명 컴포넌트(1500)는 조명 컴포넌트(1400B)와 유사한 실질적으로 원통형 또는 축 대칭 형상을 가질 수 있다. 이러한 실시예들에서, 스위칭가능 확산기(1530)는 단일 투명 광학 입체일 수 있는 적어도 하나의 투명 광학 물체(1529)의 중공(hollowed-out) 영역 내에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 조명 컴포넌트(1500)는 조명 컴포넌트(1400C)와 유사한 쐐기 형상을 실질적으로 가질 수 있다. 이들 실시예들에서, 적어도 하나의 투명 광학 물체(1529)는 스위칭가능 확산기(1530)의 대향 표면에 부착되는 2개의 분리된 웨지(wedge)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1510)은 적어도 하나의 투명 광학 물체(1529)의 적어도 하나의 주 표면을 포함한다. 적어도 하나의 투명 광학 물체(1529)는 실질적으로 모놀리식일 수 있거나 또는 실질적으로 모놀리식인 복수의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 광학적 체적(1526)은 스위칭가능 확산기(1530)를 제외하고는 실질적으로 모놀리식일 수 있다.
스위칭가능 확산기(1530)는 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 포함할 수 있다. 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 이것은 광출력 분포의 조정 가능성의 정도를 향상시킬 수 있게 한다. 스위칭가능 확산기(1530)는 스위칭가능 확산기가 실질적으로 투명 상태에 있는 경우의 평균 광출력의 방향에 평행하지 않은 표면 법선을 가질 수 있다. 스위칭가능 확산기(1530)는 광학적 체적(1526)의 광축 및/또는 스위칭가능 확산기가 실질적으로 투명 상태에 있는 경우의 평균 광출력 방향에 직교하거나 또는 실질적으로 직교하는 표면 법선을 가질 수 있다.
조명 컴포넌트(1500)는 제1 세그먼트(1551)를 포함하며, 말단 표면(1520)을 통해 광학적 체적(1526)에서 출사되기 전에 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1510)으로부터의 내부 전반사(TIR)를 두 번 겪는 광 경로(1550)를 포함한다. 제1 세그먼트(1551)는 광원(1525)으로부터 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1510)으로부터의 제1 반사까지 연장된다. 광 경로(1550)는 실질적으로 산란 없이 스위칭가능 확산기(1530)를 통해 투과되고, 스위칭가능 확산기(1530)가 낮은 탁도 상태 또는 실질적으로 투명 상태일 수 있는 제1 상태에 있는 경우에 발생할 수 있다. 광 경로(1555)는 제1 세그먼트(1551)를 포함하고 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1510)으로부터의 반사를 포함하지만, 스위칭가능 확산기(1530)를 통해 투과됨에 따라 산란됨으로써 이에 따라 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1510) 상에 내부 전반사(TIR)에 대한 임계각 이하의 입사각을 가지고 입사되며, 광 경로(1550)는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1510)을 통해 광학적 체적(1526)에서 출사된다. 광 경로(1555)는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1510)으로부터의 단지 하나의 반사를 포함하지만, 광 경로(1550)는 2개의 그러한 반사를 포함한다.
말단 표면(1520)을 통해 광학적 체적(1526)에서 출사되는 광의 비율은 스위칭가능 확산기(1530)의 상태를 변경함으로써 변경될 수 있다. 조명 컴포넌트(1500)로부터의 광출력은 스위칭가능 확산기(1530)가 제1 상태에 있는 경우에 제1 출력 분포를 가질 수 있고, 스위칭가능 확산기(1530)가 제2 상태에 있는 경우에 제1 출력 분포와 상이한 제2 출력 분포를 가질 수 있다. 스위칭가능 확산기가 실질적으로 투명 상태에 있는 경우에 말단 표면을 통해 광학적 체적에서 출사되는 광의 비율은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1510)의 테이퍼를 감소시킴으로써 증가될 수 있다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1510)은 광 주입 영역(1523)으로부터 말단 표면(1520)으로 실질적으로 수렴하는 광학적 체적(1526)의 대향 경계들을 정의할 수 있다.
일부 실시예들에서, 추가적인 스위칭가능 확산기는 광원(1525)과 광학적 체적(1526) 사이에 배치된다. 추가적인 스위칭가능 확산기가 실질적으로 투명 상태에 있는 경우에, 광원(1525)으로부터의 광은 각도 분포를 가지고 광학적 체적(1526)에 입사하여, 광의 실질적인 부분이 광학적 체적을 통해 투과되고 말단 표면(1520)을 통해 광학적 체적(1526)에서 출사된다. 이 광의 적어도 일부는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1510)으로부터 내부 전반사(TIR)를 통해 말단 표면(1520)으로 지향될 수 있다. 추가적인 스위칭가능 확산기가 혼탁 상태에 있는 경우에, 광원(1525)으로부터의 광은 광 주입 영역(1523)에 도달하기 전에 확산된다. 이 확산된 광의 제1 부분은 추가적인 스위칭가능 확산기에 의해 산란됨으로써 제1 부분이 광학적 체적(1526)으로 입사되지 않을 수 있다. 확산된 광의 제2 부분은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1510)으로부터 내부 전반사(TIR)하지 않는 각도로 광학적 체적(1526)에 입사될 수 있다. 확산된 광의 제3 부분은 광학적 체적(1526)을 통해 전파되어 말단 표면(1520)을 통해 출사될 수 있는 각도로 광학적 체적(1526)에 입사될 수 있다. 따라서, 추가적인 스위칭가능 확산기는 광출력 분포의 추가적인 제어 정도를 제공한다. 대안적인 실시예들에서, 스위칭가능 확산기(1530)는 광학적 체적(1526)에 포함되지 않으며, 광출력의 분포는 광원(1525)과 광학적 체적(1526) 사이에 배치되는 스위칭가능 확산기에 의해 조정된다.
도 16은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1610), 출력 주 표면(1620), 조명 컴포넌트(1600)의 광 주입 영역인 입력 표면(1623), 광원(1625), 광학적 체적(1626), 적어도 하나의 투명 광학 물체(1629), 스위칭가능 확산기(1630), 제1 세그먼트(1651)를 갖는 광 경로(1650), 제1 세그먼트(1651)를 또한 포함하는 광 경로(1655a) 및 제1 세그먼트(1651)를 또한 포함하는 광 경로(1655b)를 포함하는 조명 컴포넌트(1600)의 단면도를 예시한다. 일부 실시예들에서, 조명 컴포넌트(1600)는 조명 컴포넌트(1400B)와 유사한 실질적으로 원통형 또는 축 대칭 형상을 가질 수 있다. 이러한 실시예들에서, 스위칭가능 확산기(1630)는 단일 투명 광학 입체일 수 있는 적어도 하나의 투명 광학 물체(1629)의 중공 영역 내에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 조명 컴포넌트(1600)는 조명 컴포넌트(1400C)와 유사한 실질적으로 직사각형(또는 직육면체) 형상을 실질적으로 가질 수 있다. 이들 실시예들에서, 적어도 하나의 투명 광학 물체(1629)는 스위칭가능 확산기(1630)의 대향 표면에 부착되는 2개의 분리된 웨지(wedge)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1610)은 적어도 하나의 투명 광학 물체(1629)의 적어도 하나의 주 표면을 포함한다.
광 경로(1650)는 광 주입 영역(입력 표면(1623))을 통해 광을 주입하도록 배치되는 광원(1625)에서 시작하여, 출력 주 표면(1620)을 통해 연장된다. 광 경로(1650)는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1610)으로부터의 2개의 반사를 포함하고, 스위칭가능 확산기(1630)를 통과하는 2개의 패스를 포함한다. 광 경로(1650)는 실질적으로 산란 없이 스위칭가능 확산기(1630)를 통해 투과된다. 이는 스위칭가능 확산기가 실질적으로 투명 상태일 수 있는 제1 상태에 있는 경우에 발생할 수 있다(즉, 제1 상태는 실질적으로 0인 제1 탁도를 가질 수 있음). 제1 세그먼트(1651)는 광원(1625)에서 시작하여 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1610)으로부터의 광 경로(1650)의 제1 반사에서 끝난다.
광 경로(1655a)는 제1 세그먼트(1651)를 포함하지만, 스위칭가능 확산기(1630)를 통과하면서 산란되어, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1610)으로부터 두 번 더 반사되고 이어서 출력 주 표면(1620)을 통해 광학적 체적(1626)에서 출사된다. 광 경로(1655a)는 스위칭가능 확산기가 제1 탁도보다 높은 제2 탁도를 가질 수 있는 제2 상태에 있는 경우에 발생할 수 있다. 광 경로(1655b)는 제1 세그먼트(1651)를 포함하지만, 스위칭가능 확산기(1630)를 통과하면서 산란되어, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1610)으로부터의 추가 반사 없이 출력 주 표면(1620)을 통해 광학적 체적(1626)에서 출사된다. 광 경로(1655b)는 스위칭가능 확산기가 제2 탁도보다 높은 제3 탁도를 가질 수 있는 제3 상태에 있는 경우에 발생할 수 있다.
광 경로들(1650, 1655a, 1655b)은 광원(1625)으로부터 시작하여 입력 표면(1623)을 통과하고 출력 주 표면(1620)을 통해 연장된다. 광 경로들(1650, 1655a 및 1655b)은 출력 주 표면(1620)으로부터의 임의의 반사를 포함하지 않고, 광학적 체적(1626) 외부의 영역으로부터 출력 주 표면(1620)을 통해 광학적 체적(1626) 내로 통과하는 임의의 부분들 또는 세그먼트들을 포함하지 않고, 스위칭가능 확산기(1630)로부터의 프레넬 표면 반사를 포함하지 않으며, 스위칭가능 확산기(1630)로부터의 후방산란을 포함하지 않는다.
광 경로(1650)는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1610)으로부터의 제1 개수(2개)의 반사를 포함하고, 광 경로(1655a)는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1610)으로부터의 제2 개수(3개)의 반사를 포함하며, 광 경로(1655b)는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1610)으로부터의 제3 개수(1개)의 반사를 포함한다.
스위칭가능 확산기(1630)는 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 포함할 수 있다. 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 이것은 광출력 분포의 조정 가능성의 정도를 향상시킬 수 있게 한다. 스위칭가능 확산기(1630)는 광학적 체적(1626)의 광축에 평행하지 않은 표면 법선을 가질 수 있다. 스위칭가능 확산기(1630)는 광학적 체적(1626)의 광축에 직교 또는 실질적으로 직교하는 표면 법선을 가질 수 있다. 광학적 체적(1626)의 광축은 스위칭가능 확산기(1630)가 실질적으로 투명 상태에 있는 경우의 평균 광출력의 방향에 평행할 수 있다.
일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기(1630)는 광학적 체적(1626)의 길이를 통해 연장되지 않을 수 있고/있거나 광학적 체적(1626)에서 실질적으로 중심이 맞지 않을 수 있다. 그러한 실시예의 예가 도 17에 도시되어 있다.
도 17은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1710), 출력 주 표면(1720), 조명 컴포넌트(1700)의 광 주입 영역인 입력 표면(1723), 광원(1725), 광학적 체적(1726), 투명 광학 물체(1729), 스위칭가능 확산기(1730), 제1 세그먼트(1751)를 갖는 광 경로(1750), 및 제1 세그먼트(1751)를 또한 포함하는 광 경로(1755)를 포함하는 조명 컴포넌트(1700)의 단면도를 예시한다. 일부 실시예들에서, 조명 컴포넌트(1700)는 조명 컴포넌트(1400B)와 유사한 실질적으로 원통형 또는 축 대칭 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 조명 컴포넌트(1700)는 조명 컴포넌트(1400C)와 유사한 실질적으로 직육면체 형상을 가질 수 있다. 스위칭가능 확산기(1730)는 단일 광학 입체일 수 있는 투명 광학 물체(1729)의 중공 영역에 배치될 수 있거나, 광학 입체와 굴절율 정합될 수 있는 하나 이상의 광학적 투명 접착제를 통해 스위칭가능 확산기(1730)에 함께 결합되고 부착되는 복수의 광학 입체들을 포함할 수 있다.
광 경로(1750)는 광원(1725)으로부터 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1710)까지의 제1 세그먼트(1751)를 포함한다. 광 경로(1750)는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1710)으로부터 반사되고, 스위칭가능 확산기(1730)를 통과하고, 스위칭가능 확산기(1730)의 표면으로부터 반사되고, 스위칭가능 확산기를 통해 다시 통과하고 이어서 출력 주 표면(1720)을 통해 조명 컴포넌트(1700)에서 출사된다. 광 경로(1750)는 제1 스위칭가능 확산기(1730)를 통과하는 2개의 패스를 포함한다. 광 경로(1750)는 스위칭가능 확산기(1730)를 통과하면서 실질적으로 산란되지 않는다. 이는 스위칭가능 확산기가 실질적으로 투명 상태일 수 있는 제1 상태에 있는 경우에 발생할 수 있다. 광 경로(1755)는 또한 제1 세그먼트(1751)를 포함하고 또한 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1710)으로부터 스위칭가능 확산기(1730)를 향해 반사된다. 광 경로(1755)는 스위칭가능 확산기(1730)를 통과하면서 산란하고, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1710)으로부터의 제2 반사를 포함하고, 광 경로가 다시 산란하는 스위칭가능 확산기(1730)를 통한 제2 패스를 포함하고, 이어서 광 경로(1755)는 출력 주 표면(1720)을 통해 조명 컴포넌트(1700)에서 출사된다. 광 경로들(1750 및 1755)은 출력 주 표면(1720)으로부터의 임의의 반사를 포함하지 않고, 광학적 체적(1726) 외부의 영역으로부터 출력 주 표면(1720)을 통해 광학적 체적(1726) 내로 통과하는 임의의 부분들 또는 세그먼트들을 포함하지 않으며, 스위칭가능 확산기(1730)로부터의 후방산란을 포함하지 않는다.
스위칭가능 확산기(1730)는 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 포함할 수 있다. 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 이것은 광출력 분포의 조정 가능성의 정도를 향상시킬 수 있게 한다. 스위칭가능 확산기(1730)는 광학적 체적(1726)의 광축에 평행하지 않은 표면 법선을 가질 수 있다. 스위칭가능 확산기(1730)는 광학적 체적(1726)의 광축에 직교 또는 실질적으로 직교하는 표면 법선을 갖거나 경사각을 가질 수 있다. 광학적 체적(1726)의 광축은 스위칭가능 확산기가 실질적으로 투명 상태에 있는 경우에 평균 광출력의 방향에 평행할 수 있다.
도 14a 내지 도 17에 도시된 실시예들 중 임의의 실시예들은 광학적 체적의 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면에 인접한 추가적인 반사성 또는 반투과성 층들을 더 포함할 수 있다. 추가적인 반사성 또는 반투과성 층이 없는 조명 컴포넌트는 제1 광학적 체적을 갖는 것으로 이해될 수 있으며, 추가적인 반사성 또는 반투과성 층들의 추가는 제1 광학적 체적을 포함하고, 제1 광학적 체적과 추가적인 반사성 또는 반투과성 층들의 외부 표면 사이의 추가적인 체적을 포함하는 제2 광학적 체적을 정의하는 것으로 이해될 수 있다. 그러한 실시예의 예가 도 18에 도시되어 있다.
도 18은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1810a), 출력 주 표면(1820), 광 주입 영역(1823), 렌즈(1824), 광원(1825), 광학적 체적(1826a), 투명 광학 물체(1829), 스위칭가능 확산기(1830), 적어도 하나의 추가적인 반사성 또는 반투과성 층(1810b), 광학적 체적(1826b) - 광학적 체적(1826b)은 광학적 체적(1826a)을 포함하고 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1810a)과 적어도 하나의 추가적인 반사성 또는 반투과성 층(1810b) 사이의 공간을 포함함 - 을 포함하는 조명 컴포넌트(1800)의 단면도를 예시한다. 공간은 에어 갭일 수 있거나 광학적 투명 접착제로 채워질 수 있다. 조명 컴포넌트(1800)는 임의의 기하학적 구조를 가질 수 있고, 다른 곳에서 기술된 바와 같이 실질적으로 원통형 대칭 또는 축 대칭 기하학적 구조를 가질 수 있거나, 또는 다른 곳에서 기술된 바와 같이 실질적으로 쐐기 기하학적 구조 또는 실질적으로 직육면체 기하학적 구조를 가질 수 있다. 스위칭가능 확산기(1830)는 광학적 체적(1826a)의 중심에 또는 그 부근에 배치될 수 있거나 또는 중심을 벗어날 수 있다. 적어도 하나의 추가적인 반사성 또는 반투과성 층(1810b)이 포함됨으로써, 내부 전반사(TIR)에 대한 임계각 이하의 입사각을 가지고 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1810a) 상에 입사하는 광이 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1810a)을 통해 투과될 수 있고 이어서 적어도 하나의 추가적인 반사성 또는 반투과성 층(1810b)으로부터 광학적 체적(1826a) 내로 다시 반사될 수 있다.
광 경로(1840)는 광 주입 영역(1823)에서 시작하여, 출력 주 표면(1820)을 통해 조명 컴포넌트(1800)에서 출사된다. 광 경로(1840)는 스위칭가능 확산기(1830)를 통과하는 3개의 패스를 포함한다.
스위칭가능 확산기(1830)는 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 추가적인 반사성 또는 반투과성 층(1810b)은 다른 곳에서 기술된 바와 같이 공간적으로 변동되는 반사 및/또는 투과 특성을 가질 수 있다. 상이한 별개 반사율 및/또는 투과율 특성은 예를 들어, 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 다양한 MOF 필름을 사용함으로써 달성될 수 있다. 적어도 하나의 추가적인 반사성 또는 반투과성 층(1810b)은 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 상이한 반사 또는 투과 특성을 갖는 복수의 구역들을 가질 수 있다. 구역들은 스위칭가능 확산기(1830)의 독립적인 어드레스가능 영역들과 대응할 수 있다. 적어도 하나의 추가적인 반사성 또는 반투과성 층(1810b)의 반사 및/또는 투과 특성을 적합하게 선택함으로써, 조명 컴포넌트(1800)로부터의 광출력은 스위칭가능 확산기(1830)가 제1 상태로부터 제1 상태와 상이한 제2 상태로 변경되는 경우에, 상이한 출력 각도 분포, 상이한 출력 스펙트럼 분포(즉, 상이한 컬러 출력) 또는 이들의 조합을 가질 수 있다.
도 19a 내지 도 19c는 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1910), 선택적인 추가적인 표면들(1911 및 1912), 출력 주 표면일 수 있는 말단 표면(1920), 조명 컴포넌트(1900)의 광 주입 영역인 입력 표면(1923), 광학적 체적(1926), 투명 광학 물체(1929), 에지(1931) 및 외부 주 표면(1934)을 갖는 스위칭가능 확산기(1930), 및 광 경로(1940)를 포함하는 조명 컴포넌트(1900)를 예시한다.
투명 광학 물체(1929)는 외부 표면(1998)을 포함한다. 조명 컴포넌트(1900)의 기하학적 구조는 도 19a에 도시된 바와 같이, 축(1999)을 중심으로 한 회전의 물체와 관련하여 기술될 수 있다. 축(1999)은 광학적 체적(1926)의 광축일 수 있고, 스위칭가능 확산기(1930)가 제1 상태에 있는 경우에 광학적 체적의 평균 광출력 방향에 평행할 수 있다. 말단 표면(1920)은 축(1999)에 직교한다. 조명 컴포넌트(1900)의 단면도는 도 19b에 제공되며, 도 19c에 조명 컴포넌트(1900)의 평면도가 제공된다. 스위칭가능 확산기(1930)가 실질적으로 투명 상태일 수 있는 제1 상태에 있는 경우에, 조명 컴포넌트(1900)로부터의 광출력은 축 대칭일 수 있다.
조명 컴포넌트(1900)는 스위칭가능 확산기(1930)에 의해 덮이지 않는 투명 광학 물체(1929)의 외부 표면(1998)의 일부일 수 있는 선택적인 추가적인 표면들(1911 및/또는 1912)을 포함할 수 있다. 일부의 경우들에서, 선택적인 추가적인 표면들(1911 및/또는 1912)은 반사성 또는 반투과성인 주 표면이다. 이러한 경우에, 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1910)은 선택적인 추가적인 표면들(1911 및/또는 1912)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기(1930)는 투명 광학 물체(1929)의 외부 표면(1998)을 덮거나 실질적으로 덮는다. 이러한 실시예들에서, 선택적인 추가적인 표면들(1411 및/또는 1412)이 부재할 수 있다.
광원은 입력 표면(1923)에 인접하게 배치될 수 있다. 광원은 원형으로 배열되고 입력 표면(1923)에 대향되는 복수의 LED들을 포함할 수 있거나 콤팩트 형광 원형 전구와 같은 다른 원형 광원들을 포함할 수 있거나, 또는 비-원형 광 입력으로부터 원형 또는 대략적인 원형 출력을 생성하도록 구성되는 원형 도광체를 포함할 수 있다. 대안적으로, 광원은 원형 또는 축 대칭이 아닐 수 있는 원하는 출력 분포를 생성하기 위해 의도적으로 비-원형일 수 있다.
광 경로(1940)(도 19b 참조)는 입력 표면(1923)을 통과하고, 스위칭가능 확산기(1930)를 통과하고, 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1910)으로부터 반사되고, 스위칭가능 확산기를 통해 다시 통과하고, 투명 광학 물체(1929)를 통과하여 출사되고, 투명 광학 물체(1929)로 다시 입사되어 통과하고, 스위칭가능 확산기(1930)를 다시 통과하고, 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1910)으로부터 다시 반사되고, 에지(1931)를 통해 스위칭가능 확산기(1930)에서 출사되고, 투명 광학 물체(1929)를 다시 통과하여, 말단 표면(1920)을 통해 광학적 체적(1926)에서 출사된다.
스위칭가능 확산기(1930)는 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 포함할 수 있다. 추가적인 반사성 또는 반투과성 층은 다른 곳에서 설명된 조명 컴포넌트(1800)와 유사하게, 스위칭가능 확산기(1930)의 외부에 포함될 수 있다. 추가적인 반사성 또는 반투과성 층은 공간적으로 변동되는 반사 및/또는 투과 특성을 가질 수 있고, 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 상이한 반사 및/또는 투과 특성을 갖는 구역들을 가질 수 있다. 구역들은 스위칭가능 확산기(1930)의 독립적인 어드레스가능 영역들과 대응할 수 있다. 스위칭가능 확산기(1930)가 제1 상태로부터 제1 상태와 상이한 제2 상태로 변경되는 경우에, 조명 컴포넌트(1900)로부터의 광출력은 상이한 출력 각도 분포, 상이한 출력 스펙트럼 분포(즉, 상이한 컬러 출력) 또는 이들의 조합을 가질 수 있다.
조명 컴포넌트(1900)는 축 대칭을 갖는다. 조명 컴포넌트(1900)와 유사하지만 변형된 기하학적 구조를 갖는 대안적인 조명 컴포넌트가 얻어질 수 있다. 예를 들어, 대안적인 조명 컴포넌트의 평면도는 도 19c에 도시된 바와 같이 원형 대신에 타원형 또는 정사각형 또는 직사각형일 수 있다.
도 20은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(2010), 출력 주 표면(2020), 입력 표면(2023), 광원(2025), 광학적 체적(2026), 투명 광학 물체(2029), 스위칭가능 확산기(2030), 제1 세그먼트(2051)를 포함하는 광 경로(2050), 제1 세그먼트(2051)를 또한 포함하는 광 경로(2055) 및 선택적인 광학적 투명 접착제(2088)를 포함하는 조명 컴포넌트(2000)의 단면도를 예시한다.
광 경로(2050)는 제1 세그먼트(2051)를 포함하고, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(2010)으로부터의 내부 전반사(TIR)에 의해 2번 반사되고, 출력 주 표면(2020)을 통해 광학적 체적(2026)에서 출사된다. 광 경로(2050)는 실질적으로 투명 상태일 수 있는 제1 상태에 있는 스위칭가능 확산기에 대응할 수 있는 스위칭가능 확산기(2030)에 의해서는 실질적으로 산란되지 않는다. 광 경로(2055)는 제1 세그먼트(2051)를 포함하고, 스위칭가능 확산기(2030)를 통과하면서 산란하며, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(2010)을 통해 광학적 체적(2026)에서 출사된다. 광 경로(2055)는 혼탁 상태에 있는 스위칭가능 확산기에 대응할 수 있다. 스위칭가능 확산기(2030)의 상태는, 혼탁 상태로 인해 더욱 많은 광이 각도를 가지고 지향되어 내부 전반사(TIR)가 감소되고 더 넓은 각 출력 분포가 얻어지도록, 투명 광학 물체(2029)로 입사되는 광의 분포를 제어하도록 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위칭가능 확산기가 혼탁 상태에 있는 경우에 광원으로부터의 광의 일부가 산란되어 투명 광학 물체(2029)로 입사되지 않도록 스위칭가능 확산기(2030)는 광원(2025)과 투명 광학 물체(2029) 사이에 배치된다.
투명 광학 물체(2029)는 광학적 투명 입체일 수 있다. 일부 실시예들에서, 투명 광학 물체(2029)는 원통형 또는 축 대칭 기하학적 구조를 갖는다. 이러한 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(2010)은 단일 표면일 수 있다. 일부 실시예들에서, 투명 광학 물체(2029)는 실질적으로 직육면체(예컨대, 직육면체(cuboid) 또는 직육면체(rectangular parallelepiped)) 기하학적 구조를 갖는다. 이러한 실시예들에서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(2010)은 2개의 대향 표면들일 수 있다. 광학적 체적(2026)은 투명 광학 물체(2029)의 체적(2029)에 광학적 투명 접착제(2088)의 체적을 더하고 스위칭가능 확산기(2030)의 체적을 더한 체적으로 간주될 수 있다.
일부 실시예들에서, 투명 광학 물체(2029)는 모놀리식 입체 도광체이다. 다른 실시예들에서, 투명 광학 물체(2029)는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(2010)을 제공하는 중공형 도광체로 대체된다. 일부 실시예들에서, 중공형 도광체는 내부 전반사(TIR)를 제공하는 필름으로부터 형성될 수 있거나, 천공될 수 있는 MOF 필름으로부터 형성될 수 있다.
광원(2025)은 스위칭가능 확산기(2030) 내로 입력되는 광의 분포를 제어하는 광학 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원(2025)은 반사 요소 또는 콜리메이팅 렌즈를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 반사 요소는 광학적 투명 접착제(2088) 반대편의 스위칭가능 확산기(2030)에 인접하여 포함된다. 반사 요소는 입력 광이 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(2010)으로부터의 내부 전반사(TIR)에 대해 적합한 각도 분포를 갖도록 포함될 수 있다. 반사 요소는 광학적 투명 접착제를 이용하여 스위칭가능 확산기(2030)에 부착될 수 있다.
스위칭가능 확산기(2030)는 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 포함할 수 있다. 추가적인 반사성 또는 반투과성 층은 다른 곳에서 기술된 조명 컴포넌트(1800)와 유사하게, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(2010)의 외부에 포함될 수 있다. 추가적인 반사성 또는 반투과성 층은 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 공간적으로 변동되는 반사 및/또는 투과 특성(예컨대, 상이한 반사 특성을 갖는 구역들)을 가질 수 있다. 조명 컴포넌트(2000)로부터의 출력은 스위칭가능 확산기(2030)가 제1 상태에서 제1 상태와 상이한 제2 상태로 변경되는 경우에, 상이한 출력 각도 분포, 상이한 출력 스펙트럼 분포(즉, 상이한 컬러 출력), 상이한 편광출력 분포, 또는 이들의 조합을 가질 수 있다.
광원(2025)은 광원(2025) 및 스위칭가능 확산기(2030)를 분리하는 에어 갭을 가지고 스위칭가능 확산기(2030)에 인접하게 배치될 수 있다. 대안적으로, 광원(2025)은 저-굴절률 접착제일 수 있는 광학적 투명 접착제를 이용하여 스위칭가능 확산기(2030)에 부착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 선택적인 광학적 투명 접착제(2088)는 포함되지 않으며, 에어 갭은 스위칭가능 확산기(2030)를 투명 광학 물체(2029)로부터 분리한다.
본 명세서의 임의의 조명 컴포넌트에 사용되는 임의의 광학적 투명 접착제는 저-굴절률 접착제일 수 있다. 적합한 저-굴절률의 광학적 투명 접착제는 1.315 내지 1.44의 범위의, 제조자에 의해 인용된 굴절률을 갖는 놀랜드 광학 접착제(Norland Optical Adhesive) 1315, 132, 138, 142 및 144(미국 뉴저지주 크랜버리 소재의 놀랜드 프로덕츠(Norland Products)로부터 입수가능함)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 저-굴절률 접착제는 약 1.3 미만 또는 약 1.2 미만 또는 심지어 약 1.15 미만의 굴절률을 갖는 초 저-굴절률(ULI) 물질이다. 적합한 ULI 재료는 미국 특허 출원 공개 제2012/0038990호(하오(Hao) 등)에 기술된 것과 같은 나노공극형(nanovoided) 재료를 포함한다.
일부 실시예들에서, 투명 광학 물체(2029)는 중공이거나 입체일 수 있는 테이퍼진 도광체이다. 도광체는 대향하는 도광체의 경계가 입력 표면으로부터 출력 표면으로 실질적으로 수렴하도록 테이퍼질 수 있다. 예를 들어, 도광체는 도 15의 광학적 체적(1526)의 형상을 가질 수 있다.
본 명세서에 기술된 실시예는 광학적 체적이 조명 컴포넌트의 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면 및/또는 투명 광학 물체에 의해 정의될 수 있는 방법을 도시한다. 일부 실시예들에서, 조명 컴포넌트의 광학적 체적은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 표면을 포함하는 가장 작은 볼록 체적(즉, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 표면의 볼록 덮개)으로서의 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 표면에 관하여 정의될 수 있다. 일부 실시예들에서, 출력 주 표면일 수 있는 광학적 체적의 말단 표면은 광학적 체적의 광 주입 영역으로부터 먼 쪽에 있는 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면의 하나 이상의 에지들에 인접한 가장 작은 볼록 체적의 표면으로서 정의될 수 있다. 유사하게, 일부 실시예들에서, 입력 표면은 광학적 체적의 광 주입 영역에 근접한 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면의 하나 이상의 에지들에 인접한 가장 작은 볼록 체적의 표면으로서 정의될 수 있다. 예를 들어, 조명 컴포넌트(1100)의 광학적 체적(1126)은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면(1110)의 볼록 덮개일 수 있고, 말단 표면(1120) 및 입력 표면(1123)은 각각, 적어도 하나의 말단 에지(1113)에 인접하고 적어도 하나의 근위 에지(1116)에 인접한 볼록 덮개(1113)의 표면일 수 있다.
일부 실시예들에서, 입력 표면은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 표면의 하나 이상의 근위 에지들에 인접하고 이들과 적어도 부분적으로 경계를 이루는 평면 표면으로서 정의될 수 있다. 유사하게, 일부 실시예들에서, 출력 주 표면일 수 있는 말단 표면은 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 표면의 하나 이상의 말단 에지들에 인접하고 이들과 적어도 부분적으로 경계를 이루는 평면 표면으로서 정의될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학적 체적은 이어서 입력 표면, 말단 표면, 및 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 표면에 의해 적어도 부분적으로 경계를 이루는 체적으로서 정의될 수 있다. 표면이 하나 이상의 에지들에 의해 부분적으로 경계를 이루되 완전히 경계를 이루지 않은 경우, 표면의 경계는 표면이 하나 이상의 에지들에 의해 경계를 이루지 않은 영역들에서 하나 이상의 에지들 사이에 연장되는 직선 세그먼트들을 하나 이상의 에지들에 더한 것으로서 정의될 수 있다. 유사하게, 체적이 하나 이상의 표면들에 의해 완전히 경계를 이루지 않은 경우, 체적의 경계는 체적이 하나 이상의 표면들에 의해 경계를 이루지 않은 영역의 하나 이상의 표면들 사이에서 연장되는 세그먼트들을 하나 이상의 표면들에 더한 것으로서 정의될 수 있다. 세그먼트들은 하나 이상의 표면 사이에서 연장되는 최소 영역들일 수 있다. 예를 들어, 조명 컴포넌트(1100)의 하나 이상의 세그먼트들(1167)은 평면 또는 원뿔형 영역들일 수 있다.
일부 실시 양태에서, 광학적 체적은 광학적 투명 물질로 채워질 수 있다. 이러한 실시예들에서, 광학적 체적은 광학적 투명 물질의 체적, 또는 광학적 투명 물질에 인접하게 배치되는 하나 이상의 스위칭가능 확산기의 체적을 광학적 투명 물질의 체적에 더한 것일 수 있다. 입력 표면은 광학적 투명 물질의 표면일 수 있고, 출력 주 표면일 수 있는 광학적 체적의 말단 표면은 광학적 투명 물질의 표면일 수 있다.
일부 실시예들에서, 시스템에 본 명세서에서 기술된 조명 컴포넌트들 중 하나 이상이 제공된다. 시스템 또는 개별 조명 컴포넌트들은 적어도 하나의 센서 및 제어기를 포함할 수 있다. 센서는 개별 조명 컴포넌트에 포함되거나 또는 인접해 있을 수 있거나, 또는 임의의 조명 컴포넌트들로부터 공간적으로 분리되어 있을 수 있다. 센서는 실내 또는 실내 일부의 조명이 너무 어둡거나 또는 너무 밝은 경우를 검출하는 광 센서일 수 있으며, 이러한 정보를 포함하는 신호를 제어기에 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서는 누군가가 방 또는 방의 구역 내에 있는 경우를 검출할 수 있는 근접 센서이거나, 또는 방 또는 방의 구역 내의 인원의 수를 검출할 수 있다. 제어기는 적어도 하나의 센서로부터 정보를 수신하고 조명 컴포넌트(들)에서 스위칭가능 확산기(들)의 적절한 상태를 결정할 수 있다. 이어서, 제어기는 상태 변화가 필요하다고 결정하면, 하나 이상의 조명 컴포넌트들의 하나 이상의 스위칭가능 확산기들에게 제어 신호를 전송할 수 있다. 제어기는 또한 하나 이상의 센서들에 의해 수신된 신호에 응답하여 하나 이상의 조명 컴포넌트들의 광원 또는 광원들을 제어할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기는 대응하는 스위칭가능 확산기의 상태가 변경됨에 따라 광원의 출력 레벨을 변경할 수 있다. 이는 상태 변경과 관련된 광학 효과를 마스킹하는 데 유용할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 스위칭가능 확산기가 투명한 상태에서 혼탁 상태로 스위칭되는 경우에 광원의 출력 레벨을 어둡게 하거나 낮출 수 있고, 이어서 광원의 출력 레벨을 상태 변경 이전의 레벨로 다시 변경하거나 또는 상이한 레벨로 변경할 수 있다.
도 21은 스위칭가능 확산기(2130)를 포함하는 조명 컴포넌트(2100)를 포함하는 시스템(2101)을 개략적으로 도시한다. 스위칭가능 확산기(2130)는 센서(2163)에 연결되는 제어기(2161)에 연결된다. 스위칭가능 확산기(2130)와 제어기(2161) 사이의 연결은 유선 커넥터이거나 또는 무선 연결일 수 있다. 유사하게, 제어기(2161)와 센서(2163) 사이의 연결은 유선 또는 무선일 수 있다. 도시된 실시예에서, 하나의 조명 컴포넌트 및 하나의 센서가 제공된다. 다른 실시예들에서, 다수의 조명 컴포넌트들 및/또는 다수의 센서들이 제공된다. 도시된 실시예에서, 센서(2163)는 조명 컴포넌트(2100)로부터 분리되어 있다. 다른 실시예들에서, 센서(2163)는 조명 컴포넌트(2100)에 인접하게, 그 내부에 또는 부분적으로 그 내부에 배치될 수 있다.
다음은 본 명세서의 예시적인 실시예들의 리스트이다:
항목 1은 조명 컴포넌트로서,
광 주입 영역, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면, 및 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면의 하나 이상의 말단 에지들에 인접한 출력 주 표면을 포함하는 광학적 체적; 및
광학적 체적 내에 적어도 부분적으로 배치되는 제1 스위칭가능 확산기 - 제1 스위칭가능 확산기는 적어도 제1 상태 및 제2 상태를 가지며, 제1 상태는 제1 탁도에 의해 특징지어지고, 제2 상태는 제1 탁도와 상이한 제2 탁도에 의해 특징지어짐 - 를 포함하며,
제1 스위칭가능 확산기의 적어도 일부는 광학적 체적의 광축에 평행하지 않은 표면 법선을 가지며,
적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 광학적 체적의 대향 경계들을 정의하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 2는 조명 컴포넌트로서,
광 주입 영역, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면, 및 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면의 하나 이상의 말단 에지들에 인접한 출력 주 표면을 포함하는 광학적 체적; 및
광학적 체적 내에 적어도 부분적으로 배치되는 제1 스위칭가능 확산기 - 제1 스위칭가능 확산기는 적어도 제1 상태 및 제2 상태를 가지며, 제1 상태는 제1 탁도에 의해 특징지어지고, 제2 상태는 제1 탁도와 상이한 제2 탁도에 의해 특징지어짐 - 를 포함하며,
적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 공간적으로 변동되는(spatially varying) 반사 특성을 가지고,
적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 광학적 체적의 대향 경계들을 정의하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 3은 항목 2에 있어서, 공간적으로 변동되는 반사 특성은 제1 파장 대역 내에서의 비편광 광의 반사율(reflectivity), 제1 파장 대역 내에서의 제1 편광 상태를 갖는 편광 광의 반사율, 제1 파장 대역 내에서의 비편광 광의 확산 반사율의 정도 및 제1 파장 대역 내에서의 제1 편광 상태를 갖는 편광 광의 확산 반사율의 정도 중 하나 이상을 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 4는 조명 컴포넌트로서,
광 주입 영역, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면, 및 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면의 하나 이상의 말단 에지들에 인접한 출력 주 표면을 포함하는 광학적 체적; 및
광학적 체적 내에 적어도 부분적으로 배치되는 제1 스위칭가능 확산기 - 제1 스위칭가능 확산기는 적어도 제1 상태 및 제2 상태를 가지며, 제1 상태는 제1 탁도에 의해 특징지어지고, 제2 상태는 제1 탁도와 상이한 제2 탁도에 의해 특징지어짐 - 를 포함하며,
적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 광학적 체적의 대향 경계들을 정의하고,
적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 광 주입 영역으로부터 출력 주 표면으로 연장되는 하나 이상의 표면들을 포함하고, 광 주입 영역 반대편의 출력 주 표면에 근접하게 배치되는 추가적인 표면을 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 5는 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 스위칭가능 확산기는 만곡된 형상을 갖는, 조명 컴포넌트이다.
항목 6은 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 스위칭가능 확산기는 실질적으로 편평한 형상을 갖는, 조명 컴포넌트이다.
항목 7은 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 적어도 하나의 만곡된 부분을 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 8은 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 적어도 하나의 편평한 부분을 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 9는 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 모두가 공통 평면에 있지는 않은 2개 이상의 편평한 표면을 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 10은 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 상태는 실질적으로 투명 상태인, 조명 컴포넌트이다.
항목 11은 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 스위칭가능 확산기, 선택적인 추가적인 확산기 및 광 주입 영역 내의 선택적인 광학 요소를 제외하고는, 광학적 체적이 실질적으로 중공 또는 실질적으로 모놀리식인, 조명 컴포넌트이다.
항목 12는 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 광 주입 영역은 출력 주 표면 반대편의 광학적 체적의 입력 표면인, 조명 컴포넌트이다.
항목 13은 항목 1 내지 4 중 어느 한 항목에 있어서, 광학적 체적은 광 주입 영역으로부터 출력 주 표면까지 실질적으로 수렴하거나 발산하되 수렴과 발산 둘 모두를 하지는 않는 경계들을 갖는, 조명 컴포넌트이다.
항목 14는 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 스위칭가능 확산기는 광학적 체적 내에 실질적으로 전체적으로 배치되는, 조명 컴포넌트이다.
항목 15는 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 부분적으로 광학적 체적 내에 배치되는 제2 스위칭가능 확산기를 더 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 16은 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 스위칭가능 확산기는 제1 상태와 상이하고 제2 상태와 상이한 제3 상태를 갖는, 조명 컴포넌트이다.
항목 17은 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 스위칭가능 확산기는 스멕틱 A 액정을 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 18은 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 스위칭가능 확산기가 제1 상태에 있는 경우에, 출력 주 표면은 광학적 체적의 평균 광출력 방향에 실질적으로 직교하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 19는 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 스위칭가능 확산기는 복수의 독립적인 어드레스가능 영역들을 포함하며, 각 영역은 제1 상태 또는 제2 상태에 독립적으로 있을 수 있는, 조명 컴포넌트이다.
항목 20은 항목 19에 있어서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 구역마다 변동되는 반사 특성을 갖는 복수의 구역들을 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 21은 항목 20에 있어서, 구역들은 영역들과 대응하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 22는 항목 20에 있어서, 반사 특성은 파장 대역에서의 비편광된 광의 반사율, 파장 대역에서의 제1 편광 상태를 갖는 편광된 광의 반사율, 파장 대역에서의 비편광된 광의 확산 반사율의 정도, 및 파장 대역에서의 제1 편광 상태를 갖는 편광된 광의 확산 반사율의 정도 중 하나 이상을 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 23은 항목 19에 있어서, 복수의 LED들을 갖는 광원을 더 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 24는 항목 23에 있어서, 제1 스위칭가능 확산기의 독립적인 어드레스가능 영역들은 복수의 LED들과 정합되는, 조명 컴포넌트이다.
항목 25는 항목 19에 있어서, 제1 스위칭가능 확산기에 인접한 세그먼트화된 층을 더 포함하고, 세그먼트화된 층의 세그먼트가 제1 스위칭가능 확산기의 독립적으로 어드레싱가능 영역들과 정합되는, 조명 컴포넌트이다.
항목 26은 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 부분적으로 광학적 체적 내에 배치되는 비-스위칭가능 확산기를 더 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 27은 항목 26에 있어서, 비-스위칭가능 확산기는 제1 스위칭가능 확산기에 인접하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 26은 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 광이 광 주입 영역으로 주입되고 제1 스위칭가능 확산기가 제1 상태에 있는 경우에 제1 광출력이 생성되고, 광이 광 주입 영역으로 주입되고 제1 스위칭가능 확산기가 제2 상태에 있는 경우에 제2 광출력이 생성되며, 제1 광출력 및 제2 광출력은 상이한 출력 각도 분포, 상이한 출력 스펙트럼 분포, 상이한 출력 편광 분포 또는 이들의 조합을 갖는, 조명 컴포넌트이다.
항목 29는 항목 1 내지 항목 3 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 광 주입 영역으로부터 출력 주 표면으로 연장되는 제1 축 대칭 표면을 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 30은 항목 29에 있어서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 제1 축 대칭 표면으로부터 물리적으로 분리되고 광 주입 영역 반대편의 출력 주 표면에 인접하게 배치되는 제2 축 대칭 표면을 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 29는 항목 1 내지 항목 3 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 광 주입 영역으로부터 출력 주 표면으로 연장되는 제1 표면 및 광 주입 영역으로부터 출력 주 표면으로 연장되는 대향하는 제2 표면을 포함하고, 광 주입 영역 반대편의 출력 주 표면에 인접하게 배치되는 제3 표면을 더 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 32는 항목 4에 있어서, 하나 이상의 표면들은 광 주입 영역으로부터 출력 주 표면으로 연장되는 제1 축 대칭 표면을 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 33은 항목 32에 있어서, 추가적인 표면은 제1 축 대칭 표면으로부터 물리적으로 분리된 제2 축 대칭 표면을 포함하고, 광 주입 영역 반대편의 출력 주 표면에 인접하게 배치되는, 조명 컴포넌트이다.
항목 34는 항목 4에 있어서, 하나 이상의 표면들은 광 주입 영역으로부터 출력 주 표면으로 연장되는 제1 표면 및 광 주입 영역으로부터 출력 주 표면으로 연장되는 대향하는 제2 표면을 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 35는 조명 컴포넌트로서,
적어도 하나의 경사진 주 표면, 적어도 하나의 경사진 주 표면에 인접한 입력 표면 및 입력 표면 반대편의 출력 표면 - 출력 표면은 적어도 하나의 경사진 주 표면에 인접함 - 을 갖는 모놀리식 광학적 투명 컴포넌트; 및
적어도 하나의 경사진 주 표면의 적어도 일부에 부착되고 이를 덮는 적어도 하나의 확산기를 포함하며,
적어도 하나의 확산기는 적어도 제1 상태 및 제1 상태와 상이한 제2 상태를 갖는 제1 스위칭가능 확산기를 포함하며,
적어도 하나의 경사진 주 표면은 입력 표면으로부터 출력 표면까지 실질적으로 수렴하거나 발산하되 수렴과 발산 둘 모두를 하지는 않는, 조명 컴포넌트이다.
항목 36은 항목 35에 있어서, 적어도 하나의 경사진 주 표면이 제1 경사진 주 표면 및 대향하는 제2 경사진 주 표면을 포함하고, 제1 스위칭가능 확산기는 제1 경사진 주 표면의 적어도 일부에 부착되고 이를 덮는, 조명 컴포넌트이다.
항목 37은 항목 36에 있어서, 적어도 하나의 확산기는 제2 경사진 주 표면의 적어도 일부에 부착되고 이를 덮는 제2 스위칭가능 확산기를 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 38은 항목 35에 있어서, 적어도 하나의 경사진 주 표면은 모놀리식 광학적 투명 컴포넌트의 단면을 둘러싸는 연속적인 표면인, 조명 컴포넌트이다.
항목 39는 항목 38에 있어서, 제1 스위칭가능 확산기는 실질적으로 연속적인 표면을 덮는, 조명 컴포넌트이다.
항목 40은 조명 컴포넌트로서,
적어도 하나의 주 표면, 적어도 하나의 주 표면에 인접한 입력 표면, 및 입력 표면 반대편의 출력 표면 - 출력 표면은 적어도 하나의 주 표면에 인접함 - 을 갖는 도광체; 및
출력 표면 반대편의 입력 표면에 인접하게 배치되는 제1 스위칭가능 확산기를 포함하며,
제1 스위칭가능 확산기는 적어도 제1 상태 및 제1 상태와 상이한 제2 상태를 갖는, 조명 컴포넌트이다.
항목 41은 항목 40에 있어서, 제1 스위칭가능 확산기는 광학적 투명 접착제를 통해 입력 표면에 부착되는, 조명 컴포넌트이다.
항목 42는 항목 40에 있어서, 에어 갭이 제1 스위칭가능 확산기와 입력 표면을 분리하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 43은 항목 40에 있어서, 입력 표면 반대편의 제1 스위칭가능 확산기에 인접하게 배치되는 광원을 더 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 44는 항목 40에 있어서, 적어도 하나의 주 표면은 입력 표면으로부터 출력 표면까지 실질적으로 수렴하는 대향 경계들을 포함하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 45는 조명 컴포넌트로서,
적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면에 인접한 광 주입 영역, 및 광 주입 영역 반대편의 말단 표면을 갖는 광학적 체적; 및
광학적 체적 내에 적어도 부분적으로 배치되는 제1 스위칭가능 확산기 - 제1 스위칭가능 확산기는 적어도 제1 상태 및 제2 상태를 가지며, 제1 상태는 제1 탁도에 의해 특징지어지고, 제2 상태는 제1 탁도와 상이한 제2 탁도에 의해 특징지어짐 - 를 포함하며,
적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 광학적 체적의 대향 경계들을 정의하며, 대향 경계들은 광 주입 영역으로부터 말단 표면까지 실질적으로 수렴하는, 조명 컴포넌트이다.
항목 46은 항목 1 내지 항목 4 및 항목 35 내지 항목 45 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 센서 및 제어기를 더 포함하며, 제어기는 적어도 하나의 센서로부터의 적어도 하나의 입력을 수신하고 제1 스위칭가능 확산기로 제어 신호를 제공하도록 구성되는, 조명 컴포넌트이다.
항목 47은 항목 1 내지 항목 4 및 항목 35 내지 항목 45 중 어느 한 항목에 따른 조명 컴포넌트들 중 복수의 조명 컴포넌트들을 포함하는 시스템이다.
항목 48은 항목 47에 있어서, 적어도 하나의 센서 및 제어기를 더 포함하며, 제어기는 적어도 하나의 센서로부터의 적어도 하나의 입력을 수신하고 조명 컴포넌트들 중 복수의 조명 컴포넌트들 각각의 제1 스위칭가능 확산기로 제어 신호를 제공하도록 구성되는, 시스템이다.
특정 실시 형태가 본 명세서에 도시 및 기술되어 있지만, 당업자는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 다양한 대안 및/또는 등가의 구현 형태가 도시 및 기술된 특정 실시 형태를 대신할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 출원은 본 명세서에 논의된 특정 실시 형태의 임의의 개조 또는 변형을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 발명은 오직 청구범위 및 그것의 등가물에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다.

Claims (16)

  1. 조명 컴포넌트로서,
    광 주입 영역, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성(transflective) 외부 주 표면(major surface), 및 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면의 하나 이상의 말단 에지(distal edge)들에 인접한 출력 주 표면을 포함하는 광학적 체적(optical volume); 및
    광학적 체적 내에 적어도 부분적으로 배치되는 제1 스위칭가능 확산기 - 제1 스위칭가능 확산기는 적어도 제1 상태 및 제2 상태를 가지며, 제1 상태는 제1 탁도(haze)에 의해 특징지어지고, 제2 상태는 제1 탁도와 상이한 제2 탁도에 의해 특징지어짐 - 를 포함하며,
    제1 스위칭가능 확산기의 적어도 일부는 광학적 체적의 광축에 평행하지 않은 표면 법선을 가지며,
    적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 광학적 체적의 대향 경계들을 정의하는, 조명 컴포넌트.
  2. 조명 컴포넌트로서,
    광 주입 영역, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면, 및 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면의 하나 이상의 말단 에지들에 인접한 출력 주 표면을 포함하는 광학적 체적; 및
    광학적 체적 내에 적어도 부분적으로 배치되는 제1 스위칭가능 확산기 - 제1 스위칭가능 확산기는 적어도 제1 상태 및 제2 상태를 가지며, 제1 상태는 제1 탁도에 의해 특징지어지고, 제2 상태는 제1 탁도와 상이한 제2 탁도에 의해 특징지어짐 - 를 포함하며,
    적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 공간적으로 변동되는(spatially varying) 반사 특성을 가지고,
    적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 광학적 체적의 대향 경계들을 정의하는, 조명 컴포넌트.
  3. 제2항에 있어서, 공간적으로 변동되는 반사 특성은 제1 파장 대역 내에서의 비편광 광의 반사율(reflectivity), 제1 파장 대역 내에서의 제1 편광 상태를 갖는 편광 광의 반사율, 제1 파장 대역 내에서의 비편광 광의 확산 반사율의 정도 및 제1 파장 대역 내에서의 제1 편광 상태를 갖는 편광 광의 확산 반사율의 정도 중 하나 이상을 포함하는, 조명 컴포넌트.
  4. 조명 컴포넌트로서,
    광 주입 영역, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면, 및 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면의 하나 이상의 말단 에지들에 인접한 출력 주 표면을 포함하는 광학적 체적; 및
    광학적 체적 내에 적어도 부분적으로 배치되는 제1 스위칭가능 확산기 - 제1 스위칭가능 확산기는 적어도 제1 상태 및 제2 상태를 가지며, 제1 상태는 제1 탁도에 의해 특징지어지고, 제2 상태는 제1 탁도와 상이한 제2 탁도에 의해 특징지어짐 - 를 포함하며,
    적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 광학적 체적의 대향 경계들을 정의하고,
    적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 광 주입 영역으로부터 출력 주 표면으로 연장되는 하나 이상의 표면들을 포함하고, 광 주입 영역 반대편의 출력 주 표면에 근접하게 배치되는 추가적인 표면을 포함하는, 조명 컴포넌트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 광학적 체적은 광 주입 영역으로부터 출력 주 표면까지 실질적으로 수렴하거나 발산하되 수렴과 발산 둘 모두를 하지는 않는 경계들을 갖는, 조명 컴포넌트.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 스위칭가능 확산기는 스멕틱(smectic) A 액정을 포함하는, 조명 컴포넌트.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 스위칭가능 확산기는 복수의 독립적인 어드레스가능 영역(addressable region)들을 포함하고, 각 영역은 독립적으로 제1 상태 또는 제2 상태에 있을 수 있는, 조명 컴포넌트.
  8. 제7항에 있어서, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 구역마다(from zone to zone) 변동되는 반사 특성을 갖는 복수의 구역들을 포함하는, 조명 컴포넌트.
  9. 제8항에 있어서, 구역들은 영역들과 대응하는, 조명 컴포넌트.
  10. 제9항에 있어서, 복수의 LED들을 갖는 광원을 더 포함하며, 제1 스위칭가능 확산기의 독립적인 어드레스가능 영역들은 복수의 LED들과 정합되는, 조명 컴포넌트.
  11. 제7항에 있어서, 제1 스위칭가능 확산기에 인접한 세그먼트화된(segmented) 층을 더 포함하며, 세그먼트화된 층의 세그먼트들은 제1 스위칭가능 확산기의 독립적인 어드레스가능 영역들과 정합되는, 조명 컴포넌트.
  12. 조명 컴포넌트로서,
    적어도 하나의 경사진 주 표면, 적어도 하나의 경사진 주 표면에 인접한 입력 표면 및 입력 표면 반대편의 출력 표면 - 출력 표면은 적어도 하나의 경사진 주 표면에 인접함 - 을 갖는 모놀리식 광학적 투명 컴포넌트(monolithic optically clear component); 및
    적어도 하나의 경사진 주 표면의 적어도 일부에 부착되고 이를 덮는 적어도 하나의 확산기를 포함하며,
    적어도 하나의 확산기는 적어도 제1 상태 및 제1 상태와 상이한 제2 상태를 갖는 제1 스위칭가능 확산기를 포함하며,
    적어도 하나의 경사진 주 표면은 입력 표면으로부터 출력 표면까지 실질적으로 수렴하거나 발산하되 수렴과 발산 둘 모두를 하지는 않는, 조명 컴포넌트.
  13. 조명 컴포넌트로서,
    적어도 하나의 주 표면, 적어도 하나의 주 표면에 인접한 입력 표면, 및 입력 표면 반대편의 출력 표면 - 출력 표면은 적어도 하나의 주 표면에 인접함 - 을 갖는 도광체(light guide); 및
    출력 표면 반대편의 입력 표면에 인접하게 배치되는 제1 스위칭가능 확산기를 포함하며,
    제1 스위칭가능 확산기는 적어도 제1 상태 및 제1 상태와 상이한 제2 상태를 갖는, 조명 컴포넌트.
  14. 제13항에 있어서, 적어도 하나의 주 표면은 입력 표면으로부터 출력 표면까지 실질적으로 수렴하는 대향 경계들을 포함하는, 조명 컴포넌트.
  15. 조명 컴포넌트로서,
    적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면, 적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면에 인접한 광 주입 영역, 및 광 주입 영역 반대편의 말단 표면을 갖는 광학적 체적; 및
    광학적 체적 내에 적어도 부분적으로 배치되는 제1 스위칭가능 확산기 - 제1 스위칭가능 확산기는 적어도 제1 상태 및 제2 상태를 가지며, 제1 상태는 제1 탁도에 의해 특징지어지고, 제2 상태는 제1 탁도와 상이한 제2 탁도에 의해 특징지어짐 - 를 포함하며,
    적어도 하나의 반사성 또는 반투과성 외부 주 표면은 광학적 체적의 대향 경계들을 정의하며, 대향 경계들은 광 주입 영역으로부터 말단 표면까지 실질적으로 수렴하는, 조명 컴포넌트.
  16. 제1항 내지 제4항 또는 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 센서 및 제어기를 더 포함하며, 제어기는 적어도 하나의 센서로부터의 적어도 하나의 입력을 수신하고 제1 스위칭가능 확산기로 제어 신호를 제공하도록 구성되는, 조명 컴포넌트.
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