KR20180004225A - 도광체 - Google Patents

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KR20180004225A
KR20180004225A KR1020177035061A KR20177035061A KR20180004225A KR 20180004225 A KR20180004225 A KR 20180004225A KR 1020177035061 A KR1020177035061 A KR 1020177035061A KR 20177035061 A KR20177035061 A KR 20177035061A KR 20180004225 A KR20180004225 A KR 20180004225A
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타오 리우
브렌트 에이 헤딩
데이비드 씨 메르코드
브라이언 더블유 오스틀리에
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

복수의 별개의 이격된 광 추출 구조체를 포함하는 도광체가 설명된다. 각 광 추출 구조체는 도광체의 제1 측면으로부터 도광체의 광축을 향하여 연장되고 광축과 실질적으로 직교하는 제1 방향을 따라 연장된 세장형 피크에서 만나는, 대향하는 경사진 제1 및 제2 측벽을 포함하고, 도광체의 코어 내로 연장되는 노치를 형성하도록, 도광체의 제1 측면으로부터 세장형 피크까지 제1 및 제2 측벽 사이에서 연장된 대향하는 제1 및 제2 단부벽을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 측벽은 제2 측면을 향하여 전파하는 광을 반사시킴으로써 도광체의 대향하는 제2 측면으로부터 도광체를 따라 전파하는 광을 추출하도록 조정된다. 노치는 노치의 둘레의 적어도 일부를 따라 융기된 엣지를 가질 수 있다.

Description

도광체
광 섬유는 스트립 및 패널 조명기기와 같은 다양한 응용분야에서 조명을 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 광 섬유는 반사 표면을 형성하는 복수의 노치(notch)를 포함하여, 반사 표면에 충돌하는 광이 광 섬유로부터 반사되도록 할 수 있다.
본 발명의 일부 태양에서, 광축을 중심으로 하고, 별개의 이격된 복수의 레이저로-삭마된(laser-ablated) 광 추출 구조체를 포함하는 도광체가 제공된다. 각 광 추출 구조체는 도광체의 제1 측면으로부터 광축을 향하여 연장되고 광축과 실질적으로 수직인 제1 방향을 따라 연장된 세장형 피크에서 만나는, 대향하는 경사진 제1 및 제2 측벽을 포함한다. 제1 및 제2 측벽은 제2 측면을 향하여 전파하는 광을 반사시킴으로써 도광체의 대향하는 제2 측면으로부터 도광체를 따라 전파하는 광을 추출하도록 조정된다. 각 광 추출 구조체는 도광체의 코어 내로 연장되는 노치를 형성하도록 도광체의 제1 측면으로부터 세장형 피크까지 제1 및 제2 측벽 사이에서 연장된 대향하는 일반적으로 삼각-형상의 제1 및 제2 단부벽을 또한 포함한다. 노치는 제1 및 제2 단부벽을 적어도 따라 융기된 엣지를 갖는다.
본 발명의 일부 태양에서, 광축을 중심으로 하고, 출구 측을 향하여 전파하는 광을 반사함으로써, 도광체의 출구 측으로부터 도광체를 따라 전파하는 광을 추출하도록 조정된 복수의 별개의 이격된 레이저로-삭마된 광 추출 구조체를 포함하는 도광체가 제공된다. 평면도에서, 각 광 추출 구조체는 광축과 실질적으로 직교하는 제1 방향을 따라 연장된 대향하는 장 측면(longer side) 및 광축과 실질적으로 평행하는 대향하는 단 측면(shorter side)을 포함하는 복수의 측면을 갖는다. 광 추출 구조체는 복수의 측면의 적어도 일부를 따라 융기된 엣지를 갖는다.
본 발명의 일부 태양에서, 광축을 중심으로 하고, 복수의 별개의 이격된 레이저로-삭마된 광 추출 구조체를 포함하는 도광체가 제공된다. 각 광 추출 구조체는 도광체의 제1 측면으로부터 도광체의 코어 내로 연장된 캐비티를 형성한다. 캐비티는 광 축과 실질적으로 직교하는 제1 방향을 따라 세장되어, 캐비티의 중간과 캐비티의 엣지 사이의 제1 방향을 따라 캐비티의 길이의 적어도 일 부분을 따라 움직일 때, 캐비티의 최대 깊이는 증가하지 않는다. 각 캐비티는 도광체의 제1 측면에서 폐쇄형 둘레를 형성한다. 캐비티는 폐쇄형 둘레의 적어도 일부를 따라 융기된 엣지를 갖는다.
본 발명의 일부 태양에서, 세장형 도광체가 제공된다. 도광체는 도광체의 길이를 따라 연장되고, 주로 전반사에 의하여 도광체의 길이를 따라 도광체 내에 전파되고, 그렇지 않으면 구속되는 광을, 도광체의 대향하는 만곡 하부로부터, 추출하고, 도광체의 평면 상부에 배치되는 복수의 별개의 이격된 광 추출 구조체를 포함한다. 각 광 추출 구조체는 도광체의 평면 상부로부터 도광체의 코어 내로 연장되는 캐비티를 형성한다.
본 발명의 일부 태양에서, 광축을 중심으로 하고, 복수의 별개의 이격된 광 추출 구조체를 포함하는 도광체가 제공된다. 각 광 추출 구조체는 도광체의 제1 측면으로부터 광축을 향하여 연장되고 광축과 실질적으로 수직인 제1 방향을 따라 연장된 세장형 피크에서 만나는, 대향하는 경사진 제1 및 제2 측벽을 포함한다. 제1 및 제2 측벽은 제2 측면을 향하여 전파하는 광을 반사시킴으로써 도광체의 대향하는 제2 측면으로부터 도광체를 따라 전파하는 광을 추출하도록 조정된다. 각 광 추출 구조체는 도광체의 코어 내로 연장되는 노치를 형성하도록 도광체의 제1 측면으로부터 세장형 피크까지 제1 및 제2 측벽사이에 연장된 대향하는 제1 및 제2 단부벽을 추가로 포함한다. 제1 및 제2 단부벽은 일반적으로 반-구 형상이고 평면도에서, 각 광 추출 구조체는 제1 및 제2 단부벽이 경계를 이루는 곡선형 측면(curved side)과 제1 및 제2 측벽이 경계를 이루는 직선형 측면(straight side)을 갖는 실질적인 오브라운드(obround) 형상을 갖는다.
본 발명의 일부 태양에서, 세장형 도광체가 제공된다. 도광체는 도광체의 길이를 따라 연장되고, 주로 전반사에 의하여 도광체의 길이를 따라 도광체 내에 전파되고, 그렇지 않으면 구속되는 광을, 도광체의 대향하는 만곡 하부로부터, 추출하고, 도광체의 평면 상부에 배치되는 복수의 별개의 이격된 광 추출 구조체를 포함한다. 각 광 추출 구조체는 도광체의 평면 상부로부터 도광체의 코어 내로 연장되는 노치를 형성한다. 세장형 도광체는 만곡 하부를 향하여 평면 상부의 대향 측면으로부터 멀어지고 아래로 향하여 연장된 대향하는 만곡 측부를 추가로 포함한다. 평면 상부는 대향하는 만곡 측부의 상부 엣지에 대해 융기된 평탄부(plateau)를 형성한다.
도 1a는 도광체의 개략적인 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 도광체의 개략적인 평면도이다.
도 2a는 광 추출 구조체의 평면도이다.
도 2b는 광 추출 구조체의 단면도이다.
도 2c는 광 추출 구조체의 일 부분의 평면도이다.
도 3은 도광체의 단면도이다.
도 4a 및 4b는 광 추출 구조체의 평면도이다.
도 5는 도광체의 측면도이다.
도 6은 도광체의 평면도이다.
도 7은 도광체로부터 출력된 광의 조도 분포 그래프이다.
도 8은 노치 깊이의 분포 그래프이다.
도 9 내지 도 11은 도광체로부터 출력된 광의 조도 분포 그래프이다.
도 12는 도광체의 일 측면의 일 부분의 이미지이다.
도 13은 광 추출 구조체의 일 부분의 이미지이다.
도 14는 도광체의 사시도이다.
하기 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 예시로서 도시된 첨부 도면을 참조한다. 도면은 반드시 축척대로 그려진 것은 아니다. 다른 실시형태가 고려되며 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 제한적 의미로 해석되어서는 안 된다.
"하부", "상부", "바로 아래에", "아래에", "보다 위에", 및 "상부에"를 포함하지만 이에 한정되지 않는 공간적으로 관련된 용어는 본 명세서에 사용되는 경우, 요소(들)의 서로에 대한 공간적 관계를 기술하기 위한 용이한 설명을 위해 사용된다. 그러한 공간적으로 관련된 용어는 도면에 도시되고 본 명세서에 기술된 특정 배향에 더하여, 사용 또는 작동 시의 디바이스의 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.
광 추출 구조체를 갖는 세장형 도광체는, 예를 들어, 타겟 면을 향하여 지향될 수 있는 광 출력을 제공하도록 사용될 수 있다. 타겟 평면 상에서, 현재의 도광체에서 용이하게 달성할 수 있는 것 보다, 더 넓은 광 분포가 일부 응용분야에서 요구된다. 본 발명에 따르면, 종래의 도광체와 비교하여, 개선된 광 출력 분포를 제공하고/제공하거나 도광체의 배향 또는 회전에 덜 민감한 바람직한 광 출력 분포를 제공하는 광 추출 구조체 및 광 추출 구조체를 통합하는 도광체의 기하학적 구조가 발견되었다. 개선된 기하학적 특징은 캐비티의 중심으로부터 캐비티의 엣지까지 연속적으로 감소하지 않는 캐비티 깊이, 만곡된 세장형 피크를 갖는 캐비티, 대향하는 측벽 및 대향하는 단부벽을 갖는 캐비티, 및 만곡되거나 부분적으로 만곡된 도광체의 평면 상부에 광 추출 구조체를 갖는 도광체 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서에 기술된 도광체는 코어를 포함할 수 있으며, 코어를 둘러싸는 클래딩(cladding)을 임의로 포함할 수 있다. 도광체를 통하여 전파하는 광은 도광체의 코어의 외부 표면에서 전반사를 통해 도광체에 국한될 수 있다. 도광체가 또 다른 물체와 접촉할 때, 클래딩 층은 도광체 코어의 외부 표면에서 전반사가 향상되도록 임의로 사용될 수 있다. 대안적으로, 공기 계면(air interface)이 코어의 외부 표면에 존재할 수 있다. 도광체의 코어 내로 연장될 수 있는 광 추출 구조체는 바라는 방향에서 도광체로부터 광을 추출하도록 포함될 수 있다.
본 발명의 도광체 또는 도광체의 코어는 광학적으로 투명한 중합체 물질 또는, 예를 들어, 유리로 제조될 수 있다. 적합한 중합체 물질은, 예를 들어, 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA), 폴리카보네이트, 및 폴리우레탄과 같은 아크릴레이트를 포함한다. 광 추출 특성을 갖는 도광체는, 예를 들어, 사출 성형(injection molding)에 의하여 제조될 수 있다. 대안적으로, 도광체는 먼저 광 추출 특성이 없는 도광체를 형성한 후, 후속 공정 단계를 통하여 광 추출 특성을 생성함으로써 제조될 수 있다. 도광체는, 예를 들어, 압출(extrusion) 또는 몰딩(molding)에 의하여, 광 추출 구조체 없이 형성될 수 있다. 이후 광 추출 구조체는, 예를 들어, 에칭(etching), 레이저 삭마(laser ablation), 또는 엠보싱(embossing)에 의하여 형성될 수 있다. 클래딩 층은 광 추출 구조체가 형성되기 전 또는 후에 도광체에 임의로 추가될 수 있다. 클래딩 물질은 도광체의 코어 보다 낮은 굴절률을 갖는 임의의 물질일 수 있다. 클래팅 층에 적합한 물질로는, 예를 들어, 플루오로폴리머가 포함된다. 일부 실시형태에서, 어떠한 클래딩 층도 포함되지 않는다.
도 1a 및 도 1b는 코어(105)를 갖고, 도광체(100)의 제1 측면(111) 상에 복수의 별개로 이격된 광 추출 구조체(110)를 포함하는 도광체(100)의 개략적인 단면도 및 평면도이다. 데카르트 x-y-z 좌표계(Cartesian x-y-z coordinate system)가 도 1a 및 도 1b에 도시된다. 도광체(100)는 z-축과 평행한 광축(107)을 갖는다. 도광체(100)는, 도광체(100)의 일 단부내로 입사하는 광(102)이 z-방향으로 도광체(100)를 따라 전파할 수 있도록 구성된다. 광 추출 구조체(110)는 제2 측면(113)을 향하여 전파하는 광을 반사시킴으로써 제 1측면(111)에 대향하는 도광체(100)의 제2 측면 (113)으로부터 추출된 광(103)으로서, 도광체(100)를 따라 전파하는 광을 추출한다. 제2 측면(113)은 도광체(100)의 출구 측면이다. 각 광 추출 구조체(110)는 제1 측면 (111)으로부터 코어(105)내로 연장되는 노치 또는 캐비티(127)를 형성한다. 캐비티(127)는 제1 및 제2 엣지(116, 118)를 갖는다. 각 광 추출 구조체(110)는 도광체(100)의 광축(107)과 실질적으로 직교하는 제1 방향(x-방향)을 따라 연장되는 세장형 피크(120)를 갖는다. 각 광 추출 구조체(110)는 도광체(100)의 코어(105)내로 연장된 노치를 형성하고, 세장형 피크(120)는 코어(105) 내에서 노치의 피크이다. 광 추출 구조체(110)는 도 1b에서 개략적으로 라인으로 도시되나, 본 명세서의 다른 곳에서 기술되는 바와 같이, z-방향으로 어느 정도의 범위를 일반적으로 갖는다(예를 들어, 도 2a 참조).
광 추출 구조체(110)는 캐비티(127)의 중간과 캐비티(127)의 엣지(제1 엣지(116) 또는 제2 엣지(118)) 사이에 제1 방향(x-방향)을 따라 캐비티(127)의 길이의 적어도 일부를 따라 이동할 때, 감소되지 않는 깊이 d를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 각 광 추출 구조체(110)는 제1 방향을 따라 캐비티(127)의 길이 L1의 적어도 40%(또는 적어도 50%, 또는 적어도 60%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 90%)를 따라 실질적으로 일정한 최대 깊이를 갖는다. 일부 실시형태에서, 제1 측면(111)은 실질적으로 원통형의 표면 형상을 가지며, 세장형 피크(120)는 원통형의 표면과 실질적으로 평행한 실질적인 아크이다. 그러한 실시형태에서, 각 광 추출 구조체(110)는 제1 방향을 따라 캐비티의 길이 L1의 실질적으로 전부를 따라 실질적으로 일정한 최대 깊이를 가질 수 있다. 도광체(100)는 도광체(100)의 길이 L2를 따라 연장된다. 광 추출 구조체(110)는 길이 L2의 실질적으로 전부를 통해 포함될 수 있거나 길이 L2의 일부에 대해서만 포함될 수 있다. 광 추출 구조체(110)의 분포는 바라는 조명 응용분야에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 실시형태에서, 캐비티(127)의 최대 깊이는 10 마이크로미터 보다 크거나, 50 마이크로미터 보다 크거나, 100 마이크로미터 보다 클 수 있으며, 500 마이크로미터 보다 작거나, 300 마이크로미터 보다 작거나, 200 마이크로미터 보다 작을 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1a 및 도 1b의 광 추출 구조체(110)의 임의의 것에 대응할 수 있는 광 추출 구조체(210)의 평면도 및 단면도를 각각 나타낸다. 광 추출 구조체(210)는 도광체(200)의 제1 측면(211)으로부터 도광체(200)의 광축을 향하여 연장되고 (z-방향과 평행한) 광축과 실질적으로 직교하는 제1방향(x-방향)을 따라 연장된 세장형 피크(220)에서 만나는, 대향하는 경사진 제1 및 제2 측벽(212, 214)을 포함한다. 제1 및 제2 측벽(212, 214)은 제2 측면을 향하여 전파하는 광을 반사시킴으로써 도광체(200)의 대향하는 제2 측면(제2 측면(113)에 대응하는)으로부터 도광체(200)를 따라 전파하는 광을 추출하도록 조정된다. 광 추출 구조체(210)는, 도광체의 코어 내로 연장되는 캐비티 또는 노치(227)가 형성되도록, 도광체(200)의 제1 측면(211)으로부터 세장형 피크(220)까지, 제1 및 제2 측벽(212, 214) 사이에서, 연장되는, 대향하는 일반적으로 삼각-형상의 제1 및 제2 단부벽(216, 218)을 또한 포함한다.
노치(227)는 광 추출 구조체(210)의 폐쇄형 둘레(222)의 적어도 일부를 따라 융기된 엣지(225)를 갖는다. 예를 들어, 노치(227)는 제1 및 제2 단부벽(216, 218)을 적어도 따라 융기된 엣지를 가질 수 있고/있거나 도 2b에 예시된 바와 같이, 노치(227)는 제1 및 제2 측벽(212, 214)을 적어도 따라 융기된 엣지(225)를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 각 캐비티 또는 노치(227)는 폐쇄형 둘레(222)의 적어도 50%(또는 적어도 60%, 또는 적어도 70%)를 따라 융기된 엣지를 갖는다. 도광체(200)를 사출 성형하기 위하여 사용된 몰드를 디자인함으로써, 광 추출 구조체(210)가 이러한 특징을 포함하도록 형성될 때, 융기된 엣지(225)가 형성될 수 있다. 대안적으로, 광 추출 구조체(210)는 엠보싱 또는 레이저 삭마에 의하여 제조될 수 있고, 융기된 엣지(225)는 엠보싱 또는 레이저 삭마 공정 중에 형성될 수 있다. 본 명세서에서 기술한 임의의 광 추출 구조체는 레이저로-삭마된 광 추출 구조체일 수 있고, 광 추출 구조체의 둘레의 적어도 일부를 따라 융기된 엣지를 포함할 수 있다. 융기된 엣지는 도광체의 코어로부터 재료를 포함할 수 있다.
측벽(212, 214) 및 단부벽(216, 218)은 집합적으로 광 추출 구조체(210)의 복수의 측면이다. 복수의 측면은 (z-방향과 평행한) 광 축과 실질적으로 직교하는 제1 방향(x-방향)을 따라 연장된 장 측면(측벽(212, 214))을 포함한다. 복수의 측면은 광 축과 실질적으로 평행한 단 측면(단부벽(216, 218))을 또한 포함한다. 일부 실시형태에서, 평면도에서, 세장형 피크(220)는 대향하는 장 측면 (제1 및 제2 측벽(212, 214))에 실질적으로 평행하게 연장하고, 각 단 측면 (단부벽 (216, 218))을 2개의 실질적으로 동일한 부분으로 양분한다. 이는 도 2c에 도시되며, 설명을 위해, 세장형 피크(220)를 나타내는 선이 단부벽(216)을 통해 연장된다. 세장형 피크(220)는 단부벽(216)을 2개의 실질적인 동일한 부분(216a, 216b)으로 양분하고, 예를 들어, 각각은 단부벽(216)의 표면적의 실질적으로 절반일 수 있는, 실질적으로 동일한 표면적을 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 광 축에 수직인 방향으로 광 추출 구조체의 단면(예를 들어, 도 1a의 x-y 평면의 단면)에서, 연장형 피크는 제1 곡률(예를 들어, x-y 평면에서의 세장형 피크(120)의 곡률)을 가지며, 광축에 평행한 방향(예를 들어, 도 2b의 y-z 평면의 단면)에서의 구조체의 단면에서, 연장형 피크는 제2 곡률(예를 들어, y-z 평면에서의 세장형 피크(220)의 곡률)을 갖는다. 제2 곡률의 절대 값은 제1 곡률의 절대 값 보다 클 수 있다. 일부 실시형태에서, 세장형 피크는 곡선이고, 광 축에 직교한 방향으로 광 추출 구조체의 단면(예를 들어, 도 1a의 x-y 평면의 단면)에서 곡률 반경(예를 들어, 제1 곡률의 절대 값의 역수)을 갖는다. 곡률 반경은 세장형 피크의 아크 길이의 적어도 50%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 90%를 따라 단면의 최대 측면 치수(lateral dimension) 보다 작을 수 있다. 실질적인 원통형의 도광체인 경우, 도광체의 광축과 직교하는 평면에서 단면의 최대 측면 치수는 도광체의 직경이다. 다른 실시형태에서, 도광체의 단면은 정사각형 또는 직사각형일 수 있고, 정사각형 또는 직사각형의 최대 측면 치수는 정사각형 또는 직사각형의 대각선의 길이이다. 일부 실시형태에서, 곡률 반경은 세장형 피크의 아크 길이의 적어도 50%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 90%를 따라 단면의 최대 측면 치수의 절반보다 작거나 대략 동일하다. 일부 실시형태에서, 도광체의 광 축에 직교하는 도광체의 단면의 최대 측면 치수는 1 mm, 또는 2 mm, 또는 3 mm 내지 15 mm, 또는 20 mm, 또는 25 mm의 범위이다.
광 추출 구조체의 형태를 설명하는데 유용할 수 있는 다른 수치(quantity)는 세장형 피크를 따른 가우스 곡률이다. 가우스 곡률은 표면의 2개의 주 곡률(principle curvature)의 곱으로 나타낸다. 표면 상의 하나의 지점에서 주 곡률은 그 지점에서 표면에 수직인 벡터를 포함한 평면에서 표면의 곡률의 최소 및 최대 값이다. 곡률이 최대 또는 최소 값을 갖는 평면에서, 표면에 대해 외측으로 향하는(도광체의 외측을 향해) 법선벡터로, 표면이 향하거나(양수) 또는 멀어지도록(음수) 변하는지 여부에 따라서, 부호는 주 곡률과 연관될 수 있다. 안장-형상의 표면은 음수의 가우스 곡률을 갖는다. 일부 실시형태에서, 광 추출 구조체는 일반적으로 안장-형상이다. 일부 실시형태에서, 광 추출 구조체는 광축과 직교하는 방향(예를 들어, x-y 평면의 단면에서)에서 제1 주 곡률을 그리고 광축과 평행한 방향(예를 들어, y-z 평면의 단면에서)에서 제2 주 곡률을 갖는다. 일부 실시형태에서, 제2 주 곡률은 제1 주 곡률의 절대 값보다 큰 절대 값을 가지며, 제1 및 제2 주 곡률은 반대 부호를 갖는다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 세장형 피크는 세장형 피크의 적어도 일부를 따라 음수의 가우스 곡률을 갖는다. 예를 들어, 광축과 직교하는 평면(x-y 평면)에서 세장형 피크의 주 곡률이 음수(예를 들어, 도 1a에서 세장형 피크(120) 참조)인 반면, 광축을 포함하는 평면(y-z 평면)에서 세장형 피크의 주 곡률은 양수(예를 들어, 도 2b에서 세장형 피크(220) 참조)일 수 있다. 세장형 피크를 따른 가우스 곡률은, 예를 들어, 세장형 피크의 아크 길이의 적어도 50%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 90%를 따라 음수일 수 있다.
도 12는 도광체의 제1 측면(1211)으로부터 코어 내로 연장되는 복수의 광 추출 구조체(1210)를 포함하는 도광체의 제1 측면(1211)의 이미지이다. 현미경 사용을 위해 광 산란이 증가되도록 광 추출 구조체 및 도광체의 주변 영역 상에 실버 페이스트를 적용함으로써 이미지가 형성되었다. 각 광 추출 구조체(1210)는 도광체의 광축과 실질적으로 직교하는 방향을 따라 연장된 대향하는 장 측면(1212, 1214)을 포함하는 복수의 측면을 포함하고, 광축과 실질적으로 평행하는 대향하는 단 측면(1216, 1218)을 포함한다. 장 측면(1212, 1214)은 측벽으로서 나타낼 수 있고, 단 측면(1216, 1218)은 단부벽으로서 나타낼 수 있다. 각 광 추출 구조체의 대향하는 장 측면(1212, 1214)은 세장형 피크(1220)에서 만난다. 대향하는 단 측면(1216) 사이의 세장형 피크(1220)를 따른 길이는 세장형 피크(1220)의 아크 길이이다. 예시한 실시형태에서, 세장형 피크(1220)는 광축과 직교하는 평면에서 광 추출 구조체의 단면에서 곡선이고, 세장형 피크(1220)의 실질적인 전체의 아크 길이를 따라 음수의 가우스 곡률을 갖는다. 광 추출 구조체(1210)는 일반적으로 안장-형상으로 기술될 수 있다. 세장형 피크(1220)에서 장 측면(1212, 1214) 사이의 꼭지점 각도(α)는, 예를 들어, 80도 내지 150도 범위일 수 있다.
도 3은 도광체(300)의 제1 측면(311)으로부터 연장된 복수의 광 추출 구조체(310)를 포함하는 도광체(300)의 단면도를 도시한다. 각 광 추출 구조체는 광 축과 직교하는 단면(x-y 평면)에서 곡률 반경 R을 갖는 세장형 피크(320)를 갖는다. 각 광 추출 구조체(310)는 캐비티(327)를 형성하고, (제1 및 제2 측벽(212, 214)에 대응하는) 제1 및 제2 측벽과, 제1 및 제2 단부(316, 318)를 포함한다. 도광체(300)는 도광체의 직경, D의 단면에서 최대 측면 치수를 갖는다. 제1 측면(311)은 실질적으로 평평하다. 일부 실시형태에서, 곡률 반경 R은 최대 측면 치수 D의 대략 절반 이하이다. 광 추출 구조체(310)는 캐비티(327)의 중간과 캐비티(327)의 엣지(제1 단부(316) 또는 제2 단부(318)) 사이에 제1 방향(x-방향)을 따라 캐비티(327)의 길이의 적어도 일부를 따라 이동할 때, 감소하지 않는 깊이 d를 갖는다. 일부 실시형태에서, 광 추출 구조체(310)는 캐비티(327)의 중간과 캐비티(327)의 엣지(제1 단부(316) 또는 제2 단부(318)) 사이에 제1 방향을 따라 캐비티(327)의 길이의 적어도 일부를 따라 이동할 때, 증가하는 깊이 d를 갖는다. 일부 실시형태에서, 제1 측면(311)은 도광체(300)의 길이를 따라 실질적으로 평평하다. 다른 실시형태에서, 도광체(300)는 도광체(300)의 길이를 따라 복수의 별개의 이격된 평면의 섹션을 포함하고, 각 광 추출 구조체(310)는 대응하는 평면의 섹션에 형성된다. 이러한 별개의 이격된 평면의 섹션은 본 명세서의 다른 곳에서 추가로 설명된다.
도 4a 및 도 4b는 본 명세서의 광 추출 구조체의 상부 평면도이다. 도 4a는 폐쇄형 둘레(422a) 및 세장형 피크(420a)를 갖는 캐비티(427a)를 포함하는 광 추출 구조체(410a)의 평면도이다. 평면도에서, 캐비티(427a)는 일반적으로 도그 본(dog bone) 형상을 갖는다. 도 4b는 제1 방향(x-방향)을 따라 연장된 대향하는 장 직선형 측면(452b, 454b) 및 광 축(z-방향)과 실질적으로 평행한 대향하는 단 곡선형 측면(456b, 458b)을 갖는 실질적으로 오브라운드 형상을 갖는 광 추출 구조체(410b)의 평면도이다. 광 추출 구조체(410b)는 세장형 피크(420b)에서 만나는 대향하는 제1 및 제2 측벽(412b, 414b)을 포함하고, 대향하는 제1 및 제2 단부벽(416b, 418b)을 포함한다. 측면(452b, 454b)은 제1 및 제2 측벽(412b, 415b)과 경계를 이루고, 측면(456b, 458b)은 제1 및 제2 단부벽(416b, 418b)과 경계를 이룬다. 제1 및 제2 단부벽(416b, 418b)은 실질적으로 반-구 형상일 수 있다. 즉, 제1 및 제2 단부벽(416b, 418b) 각각은 반구의 절반의 표면의 실질적인 형상을 가질 수 있다.
도 13은 도광체의 제1 측면(1311)으로부터 도광체의 코어 내로 연장되는 광 추출 구조체(1310)의 일부의 이미지이다. 광 추출 구조체(410b)에 대응할 수 있는 광 추출 구조체(1310)는 세장형 피크(1320)에서 만나는 제1 및 제2 측벽(1312, 1314)을 포함한다. 광 추출 구조체(1310)는 실질적으로 반-구 형상인 단부벽(1316)을 포함한다. 광 추출 구조체(1310)는 광 추출 구조체(1310)의 둘레의 적어도 일부 주위에 융기된 엣지(1325)를 또한 포함할 수 있다. 광 추출 구조체(1310)는, 예를 들어, 레이저 삭마에 의하여 제조될 수 있다.
도 5는(도 1b와 같이) z-방향으로 도광체의 길이를 따라 세장된 도광체(500)의 단면도이다. 도광체(500)는 주로 전반사에 의하여 도광체(500)의 길이 방향을 따라 도광체(500)내에 전파되고, 그렇지 않으면 구속되는 광을, 도광체(500)의 대향하는 만곡 하부(513)로부터, 추출하고 도광체(500)의 평면 상부(511)에 배치되는 복수의 별개의 이격된 광 추출 구조체(500)를 포함한다. 각 광 추출 구조체(510)는 도광체(500)의 평면 상부(511)로부터 도광체(500)의 코어(505)내로 연장되는 노치 또는 캐비티(527)를 형성한다. 도광체(500)는 종래의 도광체와 비교하여 향상된 광 출력 분포를 가질 수 있으며/있거나 도광체(500)의 배향 또는 회전에 덜 민감한 광 출력 분포를 가질 수 있다.
도광체(500)는 만곡 하부(513)를 향하여 평면 상부(511)의 대향하는 측면(581, 591)으로부터 멀어지고 아래로 향하도록 연장된 대향하는 만곡 측부(532, 534)를 포함한다. 예시한 실시형태에서, 평면 상부(511)는 각각 대향하는 만곡 측부(532, 534)의 상부 엣지(533, 535)에 대해 융기된 평탄부(539)를 형성한다. 일부 실시형태에서, 도광체(500)는 제로 또는 제로에 가까운 곡률 반경을 갖는 상부 엣지(533, 535)에서 예리한 코너를 갖는다. 다른 실시형태에서, 도광체(500)는 상부 엣지(533, 535)에서 반경을 그리는 코너를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 평면 상부(511)는 상부 엣지(533, 535)에 대해 융기될 수 없다. 그러한 실시형태에서, 상부 엣지(533, 535)와 상부(511) 사이에 실질적으로 어떠한 예리한 코너도 없을 수 있다.
일부 실시형태에서, 각 광 추출 구조체(510)에 의하여 형성된 캐비티(527)는 하부(513)를 향하여 전파하는 광을 반사시킴으로써, 도광체의 만곡 하부(513)로부터 도광체의 길이를 따라 전파하는 광을 추출하도록 조정된 제1 측 표면(측벽(212) 및 측벽(214) 중 하나에 대응하는)을 포함한다. 일부 실시형태에서, 각 광 추출 구조체(510)에 의하여 형성된 캐비티(527)는 제1 측 표면에 대향하는 제2 측 표면(측벽(212) 및 측벽(214)의 나머지에 대응하는)을 추가로 포함한다.
다른 실시형태가 도 14에 도시되며, 이는 도광체의 길이를 따라 세장된 도광체(1400)의 단면도이다. 도광체(1400)는 주로 전반사에 의하여 도광체(1400)의 길이를 따라 도광체(1400)내에 전파되고, 그렇지 않으면 구속되는 광을, 도광체(1400)의 대향하는 만곡 하부(1413)로부터, 추출하고 도광체(1400)의 평면 상부(1411)에 배치되는 복수의 별개의 이격된 광 추출 구조체(1410)를 포함한다. 각 광 추출 구조체(1410)는 도광체(1400)의 평면 상부(1411)로부터 도광체(1400)의 코어(1405) 내로 연장되는 노치(1427)를 형성한다. 도광체(1400)는 종래의 도광체와 비교하여, 향상된 광 출력 분포를 가질 수 있고/있거나 도광체(1400)의 배향 또는 회전에 덜 민감한 광 출력 분포를 가질 수 있다.
도광체(1400)는 만곡 하부(1413)를 향하여 평면 상부(1411)의 대향하는 측면(1481, 1491)으로부터 멀어지고 아래로 향하도록 연장된 대향하는 만곡 측부(1432, 1434)를 포함한다. 평면 상부(1411)는 대향하는 만곡 측부(1432, 1434)의 상부 엣지(1433, 1435)에 대해 융기된 평탄부(1439)를 형성한다. 노치(1427)의 폭은 평면 상부(1411)의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시형태에서, 도광체(1400)는 제로 또는 제로에 가까운 곡률 반경을 갖는 상부 엣지(1433, 1435)에서 예리한 코너를 갖는다. 다른 실시형태에서, 도광체(1400)는 상부 엣지(1433, 1435)에서 반경을 그리는 코너를 가질 수 있다. 도 14에 예시된 실시형태에서, 노치(1427)는 코어(1405) 내로 연장되지만(예를 들어, 존재할 수 있는 임의의 클래딩 층을 통하여 연장됨), 대향하는 만곡 측부(1432, 1434)의 상부 엣지(1433, 1435) 아래로 연장되지 않는다. 다른 실시형태에서, 노치(1427)는 상부 엣지(1433, 1435) 아래로 연장될 수 있다. 일부 실시형태에서, 만곡 하부(1413) 및 대향하는 만곡 측부(1432, 1434)는 실질적으로 원통형의 표면이다. 일부 실시형태에서, 도광체(1400)는 실질적으로 원통형이다.
일부 실시형태에서, 각 광 추출 구조체(1410)에 의하여 형성된 노치(1427)는 만곡 하부(1413)를 향하여 전파하는 광을 반사시킴으로써, 도광체의 만곡 하부(1413)로부터 도광체의 길이를 따라 전파하는 광을 추출하도록 조정된 제1 측 표면(1412)을 포함한다. 일부 실시형태에서, 각 광 추출 구조체(1410)에 의하여 형성된 노치(1427)는 제1 측 표면(1412)에 대향하는 제2 측 표면(1414)을 추가로 포함한다.
도 6은 복수의 별개의 이격된 광 추출 구조체(610)를 포함하고 도광체(600)의 길이 L2를 따라 복수의 별개의 이격된 평면 섹션(638)을 포함하는 평면 상부(611)를 갖는 도광체(600)의 개략적인 상부 평면도이다. 도광체(600)는, 예를 들어, 도광체(500)와 같은, 본 명세서에 기술된 임의의 도광체와 일치할 수 있다. 일부 실시형태에서, 평면 섹션(638) 사이 도광체(600)의 상부 표면 영역은 실질적으로 원통형의 형상을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 각 광 추출 구조체(610)는 대응하는 평면 섹션(638)에 형성된다. 일부 실시형태에서, 각 평면 섹션(638)은 단지 하나의 광 추출 구조체(610)를 포함하고, 일부 실시형태에서, 하나 이상의 평면 섹션(638)은 복수의 광 추출 구조체(610)를 포함한다. 광 추출 구조체(610)는 도 6에서 개략적으로 라인으로 도시되지만, 예를 들어 도 2a에서와 같이, z-방향으로 어느 정도의 범위를 전형적으로 갖는다.
실시예
실시예 1 및 비교예 C-1
평평한 하부를 갖는 종래의 노치(비교예 C-1) 대 도 1a 및 도 1b(실시예 1)의 노치 기하학적 구조의 성능을 시뮬레이션하기 위하여 광학 모델링이 사용되었다. 시뮬레이션에서, OSRAM CN5M LEDs로 모델링된 두개의 발광 다이오드(LED)가 7 mm 직경을 갖는, 2000 mm 길이의 고형 도광체에 부착되었다. 고형 도광체의 굴절률은 1.49였다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 노치는 둥근 표면으로 형성된다. 노치는, 노치의 제1 및 제2 측벽 사이의 꼭지점 각도 120도를 가졌고, 중심 깊이 0.168 mm를 가졌으며, 폭 2 mm를 가졌다(도 1b를 참조하면, x-방향을 따라 길이 L1). 미국 특허 번호 제5,432,876호(Appeldorn 외)의 노치와 같이, 유사한 전체 기하학적 구조를 가졌지만, 노치의 중심으로부터 노치의 엣지까지 0을 향하여 계속적으로 감소하는 깊이를 갖는 평평한 하부를 갖는 노치를 사용하여 비교 도광체를 또한 모델링하였다. 비교 도광체의 노치는, 또한 노치의 제1 및 제2 측벽 사이의 각도 120도를 가졌으며, 중심 깊이 0.168 mm를 가졌고, 폭 2 mm를 가졌다. 고형 도광체 아래의 330 mm인 타겟 면에서의 조사 강도(illumination intensity)가 결정되었다. 도광체의 길이에 대하여 직교하는 타겟 면에서 방향(x-방향)을 따라 조도 분포가 도 7에 도시되며, 0 지점은 도광체의 중심 바로 아래의 타겟 면의 지점을 나타낸다. 도 7의 조도는 비교예 C-1이 도광체의 중심 바로 아래에서 균일한 조도를 갖도록 표준화되었다. 결과는 실시예 1의 도광체가 광 출력 분포의 향상된 폭을 제공하였음을 보여준다.
실시예 2 및 비교예 C-2
실시예 1에서 사용된 것과 유사한 광학 모델링이 도 5의 도광체(실시예 2)를 평가하기 위하여 사용되었다. 모델링된 도광체는 폭 2.6 mm를 갖는 광 추출 구조체를 갖는다. 노치의 폭은 도 1b에서와 같이 도광체의 길이를 따라 일정하였다. 도광체는 직경 7 mm를 갖는 만곡 하부(513)를 포함하였다. 도광체의 길이는 1200 mm였다. 비교 도광체 또한 모델링되었다(비교예 C-2). 비교 도광체는 도 5에서와 유사한 만곡 하부를 가졌으며, 평면부를 포함하지 않는 만곡 상부를 또한 포함하였다. 만곡 상부는 비교예 C-1에서와 같이, 노치의 중심으로부터 노치의 엣지까지 0을 향하여 계속적으로 감소하는 깊이를 갖는 평평한 하부를 갖는 노치를 가졌다. 비교 도광체의 노치는 도광체의 엣지에서 1.35 mm로부터 도광체의 중심 근처에서 2.6 mm까지 다양한 폭을 가졌다. 실시예 2 및 비교예 C-2 모두의 노치는 108도의 꼭지점 각도를 가졌다. 노치의 최대 깊이는 도광체의 중심에서 약 0.25 mm부터 비교예 C-2에 대하여 도광체의 엣지 근처에서 약 0.066 mm까지 그리고 실시예 2에 대하여 도광체의 엣지 근처에서 약 0.026 mm까지 다양하였다. 도광체의 길이에 따른 깊이의 프로파일은 도 8에 도시되어 있다.
고형 도광체 아래의 240 mm인 타겟 면에서의 조사 강도는 실시예 1에서와 같이 유사한 방법으로 결정되었다. 도광체의 길이(z-방향)를 따라 도광체의 바로 아래 조도 분포가 도 9에 도시되어 있다. 도광체의 길이에 대하여 직교하는 타겟 면에서 방향(x-방향)을 따른 조도 분포가 도 10에 도시되며, 0 x-지점은 도광체의 중심 바로 아래의 타겟 면의 지점을 나타낸다. 도 11은 중심점으로부터 300 mm만큼 오프셋된 길이 방향(z-방향)을 따른 지점에서 x-방향을 따른 조도 분포를 나타낸다. 결과는 비교예 C-2와 비교하여 실시예 2가 향상된 광 출력 분포를 나타낸다.
다음은 본 발명의 예시적인 실시형태의 목록이다.
실시형태 1은 광축을 중심으로 하고 복수의 별개의 이격된 레이저로-삭마된 광 추출 구조체를 포함하는 도광체로서, 각 광 추출 구조체는:
도광체의 제1 측면으로부터 광축을 향하여 연장되고, 광축과 실질적으로 직교하는 제1 방향을 따라 연장된 세장형 피크에서 만나는, 대향하는 경사진 제1 및 제2 측벽 - 제1 및 제2 측벽은 제2 측면을 향하여 전파하는 광을 반사시킴으로써 도광체의 대향하는 제2 측면으로부터 도광체를 따라 전파하는 광을 추출하도록 조정됨 -; 및
도광체의 코어 내로 연장되는 노치를 형성하도록 도광체의 제1 측면으로부터 세장형 피크까지 제1 및 제2 측벽 사이에서 연장된, 대향하는 일반적으로 삼각-형상인 제1 및 제2 단부벽을 포함하고, 노치는 제1 및 제2 단부벽을 따라 적어도 융기된 엣지를 갖는다.
실시형태 2는 실시형태 1의 도광체로서, 세장형 피크는 도광체의 제1 측면과 실질적으로 평행하다.
실시형태 3은 실시형태 1의 도광체로서, 도광체의 제1 측면은 실질적으로 원통형의 표면을 포함하고, 세장형 피크는 실질적으로 원통형의 표면과 실질적으로 평행한 실질적인 아크이다.
실시형태 4는 실시형태 1의 도광체로서, 광축과 직교하는 방향에서의 광 추출 구조체의 단면에서, 세장형 피크는 제1 곡률을 가지며, 광축과 평행한 방향에서, 세장형 피크는 제2 곡률을 가지고, 제2 곡률의 절대 값은 제1 곡률의 절대 값보다 크다.
실시형태 5는 실시형태 4의 도광체로서, 제1 및 제2 곡률은 반대의 부호를 갖는 제1 및 제2 주 곡률이다.
실시형태 6은 광축을 중심으로 하고, 출구 측을 향하여 전파하는 광을 반사함으로써, 도광체의 출구 측으로부터 도광체를 따라 전파하는 광을 추출하도록 조정된 복수의 별개의 이격된 레이저로-삭마된 광 추출 구조체를 포함하는 도광체로서, 평면도에서, 각 광 추출 구조체는 광축과 실질적으로 직교하는 제1 방향을 따라 연장된 대향하는 장 측면 및 광축과 실질적으로 평행하는 대향하는 단 측면을 포함하는 복수의 측면을 갖고, 광 추출 구조체는 복수의 측면의 적어도 일부를 따라 융기된 엣지를 가진다.
실시형태 7은 실시형태 6의 도광체로서, 각 광 추출 구조체는 세장형 피크를 포함하며, 평면도에서 세장형 피크는 대향하는 장 측면과 실질적으로 평행하게 연장되고, 각 단 측면을 두 개의 실질적으로 동일한 부분으로 양분한다.
실시형태 8은 실시형태 6의 도광체로서, 평면도에서, 각 광 추출 구조체는 제1 방향을 따라 연장된 대향하는 장 직선형 측면과 광축과 실질적으로 평행한 대향하는 단 곡선형 측면을 갖는 실질적으로 오브라운드 형상을 갖는다.
실시형태 9는 실시형태 6의 도광체로서, 각 광 추출 구조체의 대향하는 장 측면은 세장형 피크에서 만나고, 세장형 피크는 광축과 직교하는 광 추출 구조체의 단면에서 만곡된다.
실시형태 10은 실시형태 6의 도광체로서, 각 광 추출 구조체의 대향하는 장 측면은 세장형 피크에서 만나고, 세장형 피크는 세장형 피크의 적어도 일 부분을 따라 음수의 가우스 곡률을 갖는다.
실시형태 11은 광축을 중심으로 하고 복수의 별개의 이격된 레이저로-삭마된 광 추출 구조체를 포함하는 도광체로서, 각 광 추출 구조체는 도광체의 제1 측면으로부터 도광체의 코어 내로 연장되는 캐비티를 형성하며, 캐비티는 광축과 실질적으로 직교하는 제1 방향을 따라 연장되어, 캐비티의 중간과 캐비티의 엣지 사이에서 제1 방향을 따라 캐비티의 길이의 적어도 일 부분을 따라 이동할 때, 캐비티의 최대 깊이는 감소하지 않으며, 각 캐비티는 도광체의 제1 측면에서 폐쇄형 둘레를 형성하고, 캐비티는 폐쇄형 둘레의 적어도 일 부분을 따라 융기된 엣지를 갖는다.
실시형태 12는 실시형태 11의 도광체로서, 캐비티의 중간 및 엣지 사이에서, 캐비티는 캐비티의 엣지와 근접한 제1 방향을 따라 제1 지점에서 큰 최대 깊이(greater maximum depth)를 그리고 캐비티의 엣지로부터 멀리 떨어진 제1 방향을 따라 제2 지점에서 작은 최대 깊이(smaller maximum depth)를 갖는다.
실시형태 13은 실시형태 11의 도광체로서, 각 캐비티는 제1 방향을 따라 캐비티의 길이의 적어도 40%를 따라 실질적으로 일정한 최대 깊이를 갖는다.
실시형태 14는 실시형태 11의 도광체로서, 각 캐비티는 제1 방향을 따라 캐비티의 길이의 적어도 50%를 따라 실질적으로 일정한 최대 깊이를 갖는다.
실시형태 15는 실시형태 11의 도광체로서, 각 캐비티는 제1 방향을 따라 캐비티의 길이의 적어도 60%를 따라 실질적으로 일정한 최대 깊이를 갖는다.
실시형태 16은 실시형태 11의 도광체로서, 각 캐비티는 제1 방향을 따라 캐비티의 길이의 적어도 70%를 따라 실질적으로 일정한 최대 깊이를 갖는다.
실시형태 17은 실시형태 11의 도광체로서, 각 캐비티의 융기된 엣지는 캐비티의 폐쇄형 둘레의 적어도 50%를 따라 존재한다.
실시형태 18은 실시형태 11의 도광체로서, 평면도에서, 각 캐비티는 일반적으로 도그 본 형상을 갖는다.
실시형태 19는 실시형태 11의 도광체로서, 각 광 추출 구조체의 캐비티는 세장형 피크를 포함하고, 세장형 피크는 광축에 직교하는 광 추출 구조체의 단면에서 만곡된다.
실시형태 20은 실시형태 11의 도광체로서, 각 광 추출 구조체의 캐비티는 세장형 피크를 포함하고, 세장형 피크는 세장형 피크의 적어도 일 부분을 따라 음수의 가우스 곡률을 갖는다.
실시형태 21은 도광체의 길이를 따라 연장되고, 도광체의 평면 상부에 배치되는 복수의 별개의 이격된 광 추출 구조체를 포함하며, 주로 전반사에 의하여 도광체의 길이를 따라 도광체 내에 전파되고, 그렇지 않으면 구속되는 광을, 도광체의 대향하는 만곡 하부로부터, 추출하는 세장형 도광체로서, 각 광 추출 구조체는 도광체의 평면 상부로부터 도광체의 코어 내로 연장되는 캐비티를 형성한다.
실시형태 22는 실시형태 21의 세장형 도광체로서, 만곡 하부를 향하여 평면 상부의 대향 측면으로부터 멀어지고 아래로 향하여 연장된 대향하는 만곡 측부를 추가로 포함한다.
실시형태 23은 실시형태 22의 세장형 도광체로서, 평면 상부는 대향하는 만곡 측부의 상부 엣지에 대해 융기된 평탄부를 형성한다.
실시형태 24는 실시형태 21의 세장형 도광체로서, 각 광 추출 구조체에 의하여 형성된 캐비티는 하부를 향하여 전파하는 광을 반사시킴으로써, 도광체의 만곡 하부로부터 도광체의 길이를 따라 전파하는 광을 추출하도록 조정된 제1 측 표면을 포함한다.
실시형태 25는 실시형태 21의 세장형 도광체로서, 평면 상부는 도광체의 길이를 따라 복수의 별개의 이격된 평면 섹션을 포함하고, 각 광 추출 구조체는 대응하는 평면 섹션에 형성된다.
실시형태 26은 실시형태 21의 세장형 도광체로서, 광 추출 구조체는 레이저로-삭마된 광 추출 구조체이다.
실시형태 27은 광축을 중심으로 하고 복수의 별개의 이격된 광 추출 구조체를 포함하는 도광체로서, 각 광 추출 구조체는:
도광체의 제1 측면으로부터 광축을 향하여 연장되고, 광축과 실질적으로 직교하는 제1 방향을 따라 연장된 세장형 피크에서 만나는, 대향하는 경사진 제1 및 제2 측벽 - 제1 및 제2 측벽은 제2 측면을 향하여 전파하는 광을 반사시킴으로써 도광체의 대향하는 제2 측면으로부터 도광체를 따라 전파하는 광을 추출하도록 조정됨 -; 및
도광체의 코어 내로 연장된 노치를 형성하도록 도광체의 제1 측면으로부터 세장형 피크까지 제1 및 제2 측벽 사이에 연장된 대향하는 제1 및 제2 단부벽 - 제1 및 제2 단부벽은 일반적으로 반-구 형상임 - 을 포함하고, 평면도에서, 각 광 추출 구조체는 제1 및 제2 단부벽이 경계를 이루는 곡선형 측면과 제1 및 제2 측벽이 경계를 이루는 직선형 측면을 갖는 실질적인 오브라운드 형상을 갖는다.
실시형태 28은 실시형태 27의 도광체로서, 광 추출 구조체는 도광체의 제1 측면의 평면 부분에 배치되고, 도광체의 제2 측면은 만곡된다.
실시형태 29는 실시형태 28의 도광체로서, 제2 측면을 향하여 평면 상부의 대향 측면으로부터 멀어지고 아래로 향하여 연장된 대향하는 만곡 측부를 추가로 포함한다.
실시형태 30은 실시형태 29의 도광체로서, 평면 상부는 대향하는 만곡 측부의 상부 엣지에 대해 융기된 평탄부를 형성한다.
실시형태 31은 실시형태 27의 도광체로서, 노치는 노치의 둘레의 적어도 일 부분을 따라 융기된 엣지를 갖는다.
실시형태 32는 실시형태 27의 도광체로서, 광 추출 구조체는 레이저로-삭마된 광 추출 구조체이다.
실시형태 33은 도광체의 길이를 따라 연장되고, 도광체의 평면 상부에 배치되는 복수의 별개의 이격된 광 추출 구조체를 포함하고, 주로 전반사에 의하여 도광체의 길이를 따라 도광체 내에 전파되고, 그렇지 않으면 구속되는 광을, 도광체의 대향하는 만곡 하부로부터, 추출하는 세장형 도광체로서, 각 광 추출 구조체는 도광체의 평면 상부로부터 도광체의 코어 내로 연장되는 노치를 형성하고, 세장형 도광체는 만곡 하부를 향하여 평면 상부의 대향하는 측면으로부터 멀어지고 아래로 향하여 연장되는 대향하는 만곡 측부를 추가로 포함하며, 평면 상부는 대향하는 만곡 측부의 상부 엣지에 대해 융기된 평탄부를 형성한다.
실시형태 34는 실시형태 33의 세장형 도광체로서, 노치는 대향하는 만곡 측부의 상부 엣지 아래로 연장되지 않는다.
실시형태 35는 실시형태 33의 세장형 도광체로서, 만곡 하부와 대향하는 만곡 측부는 실질적으로 원통형의 표면이다.
실시형태 36은 실시형태 33의 세장형 도광체로서, 광 추출 구조체는 레이저로-삭마된 광 추출 구조체이다.
도면 내의 요소에 대한 설명은, 달리 지시되지 않는 한, 다른 도면 내의 대응하는 요소에 동등하게 적용되는 것으로 이해되어야 한다. 특정 실시형태가 본 명세서에 예시 및 기술되어 있지만, 당업자는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 다양한 대안 및/또는 등가의 구현예가 도시 및 기술된 특정 실시형태를 대신할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 출원은 본 명세서에 논의된 특정 실시형태의 임의의 개조 또는 변형을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 발명은 오직 청구범위 및 이의 등가물에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 광축을 중심으로 하고, 복수의 별개의 이격된 레이저로-삭마된(laser-ablated) 광 추출 구조체를 포함하는 도광체로서, 각 광 추출 구조체는:
    도광체의 제1 측면으로부터 광축을 향하여 연장되고, 광축과 실질적으로 직교하는 제1 방향을 따라 연장된 세장형 피크에서 만나는, 대향하는 경사진 제1 및 제2 측벽 - 제1 및 제2 측벽은 제2 측면을 향하여 전파하는 광을 반사시킴으로써 도광체의 대향하는 제2 측면으로부터 도광체를 따라 전파하는 광을 추출하도록 조정됨 -; 및
    도광체의 코어 내로 연장된 노치(notch)를 형성하도록, 도광체의 제1 측면으로부터 세장형 피크까지 제1 및 제2 측벽 사이에서 연장되고, 대향하며, 일반적으로 삼각-형상인 제1 및 제2 단부벽을 포함하고, 노치는 제1 및 제2 단부벽을 따라 적어도 융기된 엣지를 갖는, 도광체.
  2. 제1항에 있어서, 세장형 피크는 도광체의 제1 측면과 실질적으로 평행한, 도광체.
  3. 제1항에 있어서, 도광체의 제1 측면은 실질적으로 원통형의 표면을 포함하고, 세장형 피크는 실질적으로 원통형의 표면과 실질적으로 평행한 실질적인 아크인, 도광체.
  4. 제1항에 있어서, 광축과 직교하는 방향에서의 광 추출 구조체의 단면에서, 세장형 피크는 제1 곡률을 가지며, 광축과 평행하는 방향에서, 세장형 피크는 제2 곡률을 가지고, 제2 곡률의 절대 값은 제1 곡률의 절대 값보다 큰, 도광체.
  5. 광축을 중심으로 하고, 출구 측을 향하여 전파하는 광을 반사함으로써, 도광체의 출구 측으로부터 도광체를 따라 전파하는 광을 추출하도록 조정된 복수의 별개의 이격된 레이저로-삭마된 광 추출 구조체를 포함하는 도광체로서, 평면도에서, 각 광 추출 구조체는 광축과 실질적으로 직교하는 제1 방향을 따라 연장된 대향하는 장 측면(longer side) 및 광축과 실질적으로 평행하는 대향하는 단 측면(shorter side)을 포함하는 복수의 측면을 갖고 광 추출 구조체는 복수의 측면의 적어도 일부를 따라 융기된 엣지를 갖는, 도광체.
  6. 제5항에 있어서, 각 광 추출 구조체는 세장형 피크를 포함하며, 평면도에서 세장형 피크는 대향하는 장 측면과 실질적으로 평행하게 연장되고, 각 단 측면을 두 개의 실질적으로 동일한 부분으로 양분하는, 도광체.
  7. 제5항에 있어서, 각 광 추출 구조체의 대향하는 장 측면은 세장형 피크에서 만나고, 세장형 피크는 광축에 직교하는 광 추출 구조체의 단면에서 만곡되는, 도광체.
  8. 광축을 중심으로 하고 복수의 별개의 이격된 레이저로-삭마된 광 추출 구조체를 포함하는 도광체로서, 각 광 추출 구조체는 도광체의 제1 측면으로부터 도광체의 코어 내로 연장되는 캐비티를 형성하며, 캐비티는 광축과 실질적으로 직교하는 제1 방향을 따라 연장되어, 캐비티의 중간과 캐비티의 엣지 사이에서 제1 방향을 따라 캐비티의 길이의 적어도 일 부분을 따라 이동할 때, 캐비티의 최대 깊이는 감소하지 않으며 각 캐비티는 도광체의 제1 측면에서 폐쇄형 둘레를 형성하고, 캐비티는 폐쇄형 둘레의 적어도 일 부분을 따라 융기된 엣지를 갖는, 도광체.
  9. 제8항에 있어서, 캐비티의 중간 및 엣지 사이에서, 캐비티는 캐비티의 엣지와 근접한 제1 방향을 따라 제1 지점에서 큰 최대 깊이(greater maximum depth)를 그리고 캐비티의 엣지로부터 멀리 떨어진 제1 방향을 따라 제2 지점에서 작은 최대 깊이(smaller maximum depth)를 갖는, 도광체.
  10. 제8항에 있어서, 각 캐비티는 제1 방향을 따라 캐비티의 길이의 적어도 40%를 따라 실질적으로 일정한 최대 깊이를 갖는, 도광체.
  11. 도광체의 길이를 따라 연장되고, 도광체의 평면 상부에 배치되는 복수의 별개의 이격된 광 추출 구조체를 포함하며, 주로 전반사에 의하여 도광체의 길이를 따라 도광체 내에 전파되고, 그렇지 않으면 구속되는 광을, 도광체의 대향하는 만곡 하부로부터, 추출하는 세장형 도광체로서, 각 광 추출 구조체는 도광체의 평면 상부로부터 도광체의 코어 내로 연장되는 캐비티를 형성하는, 세장형 도광체.
  12. 제11항에 있어서, 각 광 추출 구조체에 의하여 형성된 캐비티는 하부를 향하여 전파하는 광을 반사시킴으로써, 도광체의 만곡 하부로부터 도광체의 길이를 따라 전파하는 광을 추출하도록 조정된 제1 측 표면을 포함하는, 세장형 도광체.
  13. 광축을 중심으로 하고 복수의 별개의 이격된 광 추출 구조체를 포함하는 도광체로서, 각 광 추출 구조체는:
    도광체의 제1 측면으로부터 광축을 향하여 연장되고, 광축과 실질적으로 직교하는 제1 방향을 따라 연장된 세장형 피크에서 만나는, 대향하는 경사진 제1 및 제2 측벽 - 제1 및 제2 측벽은 제2 측면을 향하여 전파하는 광을 반사시킴으로써 도광체의 대향하는 제2 측면으로부터 도광체를 따라 전파하는 광을 추출하도록 조정됨 -; 및
    도광체의 코어 내로 연장된 노치를 형성하도록 도광체의 제1 측면으로부터 세장형 피크까지 제1 및 제2 측벽 사이에 연장된 대향하는 제1 및 제2 단부벽 - 제1 및 제2 단부벽은 일반적으로 반-구 형상임 - 을 포함하고, 평면도에서, 각 광 추출 구조체는 제1 및 제2 단부벽이 경계를 이루는 곡선형 측면과 제1 및 제2 측벽이 경계를 이루는 직선형 측면을 갖는 실질적인 오브라운드 형상을 갖는, 도광체.
  14. 제13항에 있어서, 광 추출 구조체는 도광체의 제1 측면의 평면 부분에 배치되고, 도광체의 제2 측면은 만곡되는, 도광체.
  15. 도광체의 길이를 따라 연장되고, 도광체의 평면 상부에 배치되는 복수의 별개의 이격된 광 추출 구조체를 포함하며, 주로 전반사에 의하여 도광체의 길이를 따라 도광체 내에 전파되고, 그렇지 않으면 구속되는 광을, 도광체의 대향하는 만곡 하부로부터, 추출하는 세장형 도광체로서, 각 광 추출 구조체는 도광체의 평면 상부로부터 도광체의 코어 내로 연장되는 노치를 형성하고, 세장형 도광체는 만곡 하부를 향하여 평면 상부의 대향하는 측면으로부터 멀어지고 아래로 향하여 연장되는 대향하는 만곡 측부를 추가로 포함하며 평면 상부는 대향하는 만곡 측부의 상부 엣지에 대해 융기된 평탄부(plateau)를 형성하는, 세장형 도광체.
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