KR20180012273A - 모듈형 조명 기구, 관련 모듈, 시스템 및 조명 장치 - Google Patents

모듈형 조명 기구, 관련 모듈, 시스템 및 조명 장치 Download PDF

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KR20180012273A
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카리 린코
레오 핫자살로
자나 자코넨
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오이 엠티지-멜트론 리미티드.
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Abstract

복수의 광 모듈 유닛들(504∼510, 522∼528)을 포함하는 조명 기구(502, 520)가 제공되고, 각각의 모듈은 바람직하게는 독립적으로 제어가능한 복수의 광원(108), 선택적으로 LED 및/또는 레이저 램프를 포함하고, 상기 광원은 바람직하게는 그것과 함께 연관되는 전용 렌즈 구조체를 가지며, 상기 모듈들은 개별적으로 구성가능하고, 복수의 각 모듈의 광 출력 특징들은 상기 조명 기구로부터의 출력광의 목표하는 전체 분배를 얻기 위하여 개별적으로 제어가능하다.
또한, 단일 점 유형의 광원(108), 바람직하게는 LED, 및 상기 단일 광원에 의해 원래 방출된 광을 제어하기 위한, 예를 들어 광 분배 및 광 지정을 제어하기 위한 복수의 광학적으로 기능적인 서로 다른 전용 세그먼트들(204, 206, 208, 304, 306, 308)을 규정하는 광원에 광학적으로 연결되는 투과 렌즈 구조체(202, 302)를 포함하는 조명 장치(201, 301)가 제공된다.
렌즈와 같은 대응되는 투과 요소(202, 302)가 제시된다.

Description

모듈식 조명 기구, 이와 연관된 모듈, 시스템 및 조명 기구
본 발명은 일반적으로 조명(illumination) 및 조광(lighting)에 관한 것이다. 특히 한정되지는 않으나, 본 발명은 복수의 광 유닛, 모듈, 및 조명 용도로 사용되는 광원 및 렌즈 구조체를 포함하는 조명 장치를 포함하는 조명 기구(luminaire)에 관한 것이다.
조광 또는 조명은, 일반적으로 장식적 효과 또는 기능적 효과를 나타내기 위해 광을 활용하는 기술로서 언급되고 있다.
전통적으로 전구, LED(light emitting diode) 등과 같은 사람이 만든 인공의 광원용 렌즈들은, 플라스틱 또는 유리와 같은 적절한 물질로 이루어진 단순하고 대칭적인 요소들로 설계되어 왔다. 도 1은 다양한 각도로부터의 LED(108)와 같은 점 유형(point-like)의 광원과 관련이 있는 전형적인 렌즈들을 도시한 것이다. 투영도(102) 및 평면도(104)로부터, 해당 렌즈 구조체의 균일성이 쉽게 연구될 수 있다. 또한, 측면도(106)를 참고로 하면, 이러한 평면 렌즈(도시되어 있음), 오목 렌즈 또는 볼록 렌즈는 균일한 표면을 포함하거나, 대부분 미세 홈들 또는 격자들과 같은 일정한 광학적 기능성 패턴을 포함할 수 있다. 이러한 솔루션들은 광 투과율, 거친 굴절 및 광원 보호 목적의 점에서 비교적 잘 기능하면서도 개발 및 제조가 비교적 간단하다. 그러나, 에너지 효율, 광패턴 제어성(controllability), 조명 기구의 크기 등과 같은, 조명을 위해 결정되는 현재 요구 사항의 관점으로부터, 이들 단순한 기존의 렌즈들은 명백하게 최적 상태에 못 미치므로, 새로운 솔루션이 요구되고 있다. 광학은 LED 및 그들의 다양한 다른 형태와 같은 실제 광원의 개발보다 뒤떨어져 있다.
상기에서 언급된 광의 제어성은 실제로 지난 수십년 동안 상당히 중요하게 되었다. 예를 들어, 지능형 옥외 조명, 특히 가로등과 관련하여, 광 출력은 거리용 용도 및 심지어 도로 조건과 같은 요인들에 따라 적합하게 조절될 수 있다. 어둠 속에서 자동으로 활성화되는 조명은 현재 주변에 있다. 또한, 조명을 켜고 끄는데 타이머가 사용되고 있다. 카메라들, 포토레지스터들 또는 다른 센서들은 적절한 조절 수단을 통해 광원의 동적 제어가 가능하도록 조명 기구에 기능적으로 연결될 수 있다. 유사한 고려 사항들이, 많은 다른 실내 조명 시나리오들, 예를 들어 산업 부지, 사무실, 주택, 공공장소 등, 및 수중 조명과 같은 빠질 수 없는 특수한 환경에 적용될 수 있다.
광원의 보다 정교한 제어에 의해, 예를 들어, 에너지 사용의 감소 및 광오염의 감소의 관점에서 다양한 이점이 얻어질 수 있다.
가로등은 일반적으로 도로 가장자리의 가로등 기둥으로 구현되고 있다. 50년 동안 사용할 수 있었던 HPS(high-pressure sodium) 램프와 같은 전통적인 램프는 최근 LED를 포함한 보다 현대적인 옵션과의 경쟁에 직면해 있다. LED는, 상대적으로 내구력이 높고, 특히 암순응의 루멘 효율과 관련하여 에너지 효율적이지만, 여러 면에서 LED를 채택한 이용가능한 대규모 솔루션은 전체 조명 파워 또는 광속 및 제어성에 있어서 아직까지 여전히 미숙하고 부적절하다. 그러므로, 절대적으로 필요한 것은 아니지만, 일반적으로 조명이 선호하는 무수한 많은 조건들을 고려하여 조명 최적화의 맥락에서 해야할 일이 여전히 많이 남아있다.
본 발명의 목적은 종래 기술에 관한 상기 언급된 문제들 중 하나 이상을 적어도 경감시키는 것이다.
본 발명의 목적은 독립항들의 특징들에 의하여 달성될 수 있다.
일 구체예에 따라, 조명 기구는 복수의 광 모듈 유닛을 포함하고, 각 모듈은 바람직하게는 독립적으로 제어가능한 복수의 광원, 선택적으로 LED 및/또는 레이저 램프를 포함하고, 각 광원은 유리하게는 그것과 연관되는 전용 렌즈 구조체를 가지며(따라서, 광원 및 관련 렌즈 구조체는 본 발명에 따른 조명 장치의 적어도 일부를 구성한다), 상기 모듈은 유리하게는 개별적으로 구성가능하고, 특히 상기 복수의 모듈들의 각각의 광 출력 특징들은, 바람직하게는 상기 조명 기구로부터의 출력광의 목표하는 전체 분배를 얻기 위하여 개별적으로 제어가능하다.
또한, 상기 구성은, 예를 들어 일반적인 조건들(예를 들어, 센서 데이터에 기초함) 또는 예를 들어 실시간 또는 거의 실시간 방식으로 수신된 제어 신호들/명령들에 적용할 수 있도록 동적으로 제어가능하다. 동적 제어성은 상기 조명 기구의 선택된 특징들, 예를 들어 광원에 대한 자동화 제어 및/또는 수동 제어, 바람직하게는 원격 작동가능한 수동 제어를 포함할 수 있다. 상기 조명 기구는 목적에 따라 적절한 전자 소자를 구비할 수 있다.
상기 조명 기구는 가로등 기둥과 같은 가로등, 또른 다른 옥외 조명 기구, 또는 선택적으로 실내 조명 기구를 규정하거나, 통합하거나, 또는 그 내부에 포함될 수 있다.
복수의 조명 기구를 포함하는 시스템이 확립될 수 있다. 상기 조명 기구들은 서로 및/또는 원격 제어 개체와 통신하기 위해 구성될 수 있다.
상기 모듈의 독립적으로 구성가능한 특성에 있어서, 상기 모듈들 중 적어도 하나의 제1 모듈은 근거리 조명을 위해 구성될 수 있고, 상기 모듈들 중 적어도 하나의 제2 모듈은 원거리 조명을 위해 구성될 수 있다. 따라서, 일반적으로 다른 구성들(방출/조사 특성들, 배열, 제어 등)을 갖는 서로 다른 모듈들 및 이와 관련된 광원들(모듈들 내에 포함되는)이 서로 다른 조명 세그먼트들을 위해 이용될 수 있다.
조명 기구의 모듈의 다중 렌즈 구조체들은, LED와 같은 복수의 광원들을 제공하는 렌즈 매트릭스를 규정할 수 있다. 선택적으로 모든 렌즈 구조체들은 렌즈 매트릭스 또는 다중 렌즈 매트릭스를 규정할 수 있다. 매트릭스의 렌즈 구조체들은 물리적으로 공통 기판과 같은 적어도 하나의 공통 요소를 가질 수 있다.
개별 렌즈 구조체 및/또는 매트릭스 디자인은 각 모듈의 광원들에 적용될 수 있다. 따라서, 상기 모듈들은, 광원과 관련있는 다른 렌즈들/렌즈 매트릭스들을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 심지어 모듈 내에서도 광원들은 상이한 전용 렌즈 구조체들과 연관될 수 있다. 바람직하게는, 비대칭 렌즈 디자인은, 예를 들어 근거리 및 원거리 조명기구를 위하여 비대칭 광 분배를 얻기 위해 사용될 수 있다. 다른 렌즈의 조합의 사용은, 원한다면, 예를 들어 광 분배 및 균일성의 관점에서 다소 극단적인 광 특징들을 제공할 수 있다.
모듈의 (방출) 파장, 실제적으로 색상의 개별 제어가 조명 기구에 제공될 수 있다. 예를 들어, 다른 (방출) 색상들을 갖는 복수의 광원들이 모듈에 사용될 수 있고, 원하는 전체 색상 특징들을 달성하기 위하여 독립적으로 제어될 수 있다. 선택적으로, 조절가능한 방출 색상을 갖는 광원(들)이 모듈(들)에 사용될 수 있다. 일부 구체예들에서, 서로 다른 모듈들이, 적어도 부분적으로 상이한 연관된 전용 광 파장들을 방출하기 위해 상기 조명 기구에서 사용될 수 있다.
적어도 하나의 모듈은 적어도 하나의 다른 모듈의 구조적 위치각과 다른 제1 구조적 위치각으로 구성될 수 있다. 모듈의 상기 구조적 위치각은, 예를 들어 (광원들의 그룹 내의 선택적으로 적어도 실질적으로 동일할 수 있는) 관련된 광원들의 방출 방향(대칭 또는 비대칭), 및 공동으로 작동되는 다중 모듈을 갖는 전체 조명 기구의 전체 조명 분배 및 균일성에 영향을 미친다. 부가적으로 또는 선택적으로, 모듈 내의 광원들 및/또는 연관된 광학 소자들(예를 들어, 연관된 렌즈 구조체들)은, 예를 들어 그들의 배열에 대하여 서로 다르게 배치될 수 있다.
모듈의 광 출력 및/또는 상기 모듈 내의 개별 광원은, 바람직하게는 공급된 전류, 공급된 전압, 공급된 전력, 방사속, 광속, 광도, 조도 및 휘도로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 연관된 특성들의 관점에서 개별적으로 제어될 수 있다.
각 광원 및/또는 관련 모듈에 대한 개별적인 전기적 제어는 다중-채널 시스템에 의해 구현될 수 있다. 적어도 하나의 전용 (제어) 채널이 각 모듈에 할당될 수 있다. 이러한 개별 모듈 제어는, 예를 들어 조명/조광 기준 요건에 따른 바람직한 레벨에 도달하기 위해, 예를 들어 원거리 모듈 및 근거리 모듈이 조합된 전체 조명 효율, 조명 분배 및 조명 균일성의 최적화를 가능하게 한다.
선택적으로 각 조명 기구 및 모듈은, 독립적인 제어를 가능하게 하기 위해 조명 기구의 제어 시스템 또는 제어 네트워크와 관련된 주소와 같은 개별 id(식별자)와 연관될 수 있다.
가변성 루멘 인자들 또는 일반적으로 특성들이, 이들의 각 모듈 및/또는 광원에 적용될 수 있다.
바람직하게는 가변적 냉각 장치가 상기 조명 기구와 연결되어 사용될 수 있다. 유리하게는, 각 모듈은 냉각의 관점에서 개별적으로 제어될 수 있다. 상기 조명 기구 및/또는 그의 각 모듈은 컨벡션, 팬, 열 싱크, 냉각 핀, 열 파이프 및 루프 열 파이프로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의, 바람직하게는 전용 냉각 메카니즘을 적용할 수 있거나 또는 포함할 수 있다.
설정된 성능 목표를 달성하기 위하여, 예를 들어 포함된 모듈들(유형, 특성, 개수, 정렬/위치 설정, 구동 전류 등)에 관한 조명 기구의 구성을 최적화하기 위하여 맞춤형 소프트웨어 툴이 제공될 수 있다. 상기 툴은 빠르고 정확한 시뮬레이션을 지원하도록 구성될 수 있으므로, 예를 들어, 다른 도로 유형들 또는 다른 조명의 필요성을 위해 모듈식 조명을 쉽고 유연하게 만들 수 있다. 따라서, 동일한 전체 솔루션(과제 해결 수단)이 대부분의 적용 용도를 위해 적합하고 쉽게 조절될 수 있다. 모듈과 같은 동일한 빌딩 블록들이 현재의 조명 목표를 달성하기 위하여 최적의 파라미터들을 갖는 각 시나리오에 사용되기 위하여 동적으로 선택되고 구성될 수 있기 때문에, 예를 들어, 넓은 도로 또는 높은 폴(pole)을 위하여 매우 다양한 다른 모듈들 및 조명 기구들을 디자인할 필요가 없다.
따라서, 목표 환경에서의 조명 목표의 관점에서, 조명 기구, 그 내부의 모듈들 및/또는 상기 모듈들의 광원의 구성을 최적화하기 위해, 소프트웨어(바람직하게는 광학 디스크 또는 메모리 카드와 같은 유형의 비일시적 캐리어 매체에 제공되는 컴퓨터 프로그램 제품)와 같은 상기한 디자인 또는 시뮬레이션 툴이 제공될 수 있다. 상기 툴이 기준을 충족하는 구성을 결정하고 제안할 수 있도록, 사용자에 의해 디자인 기준이 입력될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 다양한 조명 기구의 구조들이 툴에 의한 시뮬레이션을 통해 테스트될 수 있다. 바람직하게는, 상기 툴은, 제어 데이터 입력을 용이하게 하고, 예를 들어 그 결과를 그래프들을 통해 시각화하기 위한 그래픽 UI를 갖는다.
적어도 하나의 센서가 조명 기구에 포함될 수 있거나, 또는 적어도 기능적으로 조명 기구에 연결될 수 있다. 상기 센서는 광 또는 밝기 센서, 동작 센서, 차량 센서, 교통 센서, 보행자 센서, 사운드 센서/마이크로폰, 열 센서, 적외선 센서, 온도 센서, 습도 센서, 레인(rain) 센서, 아이싱 또는 아이스 센서, 중량 센서, 풍속 센서, 진동 센서, 전류 센서, 전압 센서 및 전력 센서로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 감지 소자를 포함할 수 있다.
마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서, 또는 신호 프로세서(예를 들어, DSP, 디지털 신호 프로세서)와 같은 적어도 하나의 프로세싱 유닛을 포함하는 적어도 하나의 컨트롤러 또는 제어 유닛은 조명 기구 및/또는 그의 특정한/각각의 모듈을 포함하거나, 또는 그들에 적어도 기능적으로 연결될 수 있다. 상기 컨트롤러는 메모리, 선택적으로 프로세싱 유닛(들)에 통합된 메모리, 및/또는 개별 메모리 유닛들, 통상적으로 칩들로서 제공된 메모리를 포함할 수 있다.
리시버, 트랜스미터, 및/또는 트랜스시버와 같은 적어도 하나의 통신 유닛 또는 통신 인터페이스가 조명 기구에 포함될 수 있거나, 또는 조명 기구에 연결될 수 있다. 상기 통신 인터페이스는 유선 또는 무선일 수 있다. 상기 통신 인터페이스는 휴대전화 기준, 예를 들어 3G, 4G, GSM (이동통신 글로벌 시스템), UMTS (범용 이동 통신 시스템) 또는 다른 휴대전화 기준과 같은 기설정된 무선 통신 기준을 따를 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 상기 통신 인터페이스는 igBee™, WLAN (무선근거리 통신망), 및/또는 블루투스™ 블루투스 LE (Low Energy)™ 기준, 또는 예를 들어, 근거리무선통신 데이터 전송을 보조하는 일부 다른 기술에 결합될 수 있다.
상기 통신 인터페이스는 원격 제어 시스템 또는 장치와 통신하도록 구성될 수 있으며, 이는 중앙 센터일 수 있으며, 즉 중앙 엔티티는 복수의 조명 기구들을 제어/통신할 수 있다.
전자 장치와 같은 무거운 소자들 및/또는 지면 또는 다른 설치 플랫폼으로부터 올려진 높이에 위치되어야할 필요가 없는 소자들이 지면/플랫폼 레벨에 가깝게, 바람직하게는 실질적으로 지면/플랫폼 레벨 또는 적어도 그곳으로부터 미리 규정된 한정된 거리, 예를 들면 그곳으로부터 1 또는 2 미터 내에 위치될 수 있도록 상기 조명기구는 중량 분배의 관점에서 균형을 이루거나 또는 최적화될 수 있다. 상기 전자 장치들은, 조명 기구의 본체 내에 위치될 수 있고, 적어도 부분적으로 분리된 하우징을 갖는 조명 기구에 물리적으로 및/또는 기능적으로 연결될 수 있고, 선택적으로 고정될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따라, 예를 들어, 조명 기구의 상기 모듈, 가능하게는 많은 수의 상기 모듈 내에 포함되기에 적합한 조명 장치는, 바람직하게는 단일 점 유형의 광원, 가장 바람직하게는 LED, 및 상기 광원으로부터 분배되고 지정되는 광을 제어하기 위한 복수의 광학적 기능이 있는 서로 다른 광원 전용 세그먼트들을 규정하는 상기 광원에 광학적으로 연결되는 투과 렌즈 구조체를 포함한다.
상기 조명 장치는 조명 장치 패키지, 예를 들어 LED 패키지의 적어도 일부를 구축할 수 있다. 상기 광원 및 렌즈 구조체는 직접 함께 및/또는 상기 패키지의 중간 요소들(지지체, 본체 등)을 통해 통합될 수 있다. 상기 광원은, 예를 들어 LED 칩, 또는 '다이(die)'를 포함할 수 있다. 상기 렌즈는 실제 LED 칩으로부터 일정 거리에 위치될 수 있다. 선택적으로, LED 다이 및 배선, 패드, 제어/드라이버 전자 장치 등과 같은 선택적으로 추가의 소자들을 적어도 부분적으로 캡슐화할 수 있다. 일부 구체예들에 있어서, 렌즈 물질은, 실질적으로 LED 칩에 접촉하거나, 또는 가스, 유체, 액체, 고체, 또는 겔/젤라틴일 수 있는 중간 물질의 갭에 의해 LED 칩으로부터 분리될 수 있다.
상기 렌즈는 실질적으로 평면 또는 "플랫"일 수 있다. 선택적으로, 가능하게는 비대칭 형상(들)을 갖는 사실적이고 더욱 복잡한 3D 형상을 가질 수 있다. 상기 렌즈는 하나 이상의 물질들, 예를 들어 플라스틱, 실리콘, 또는 유리를 포함할 수 있다. 상기 렌즈는 일체형일 수 있다.
상기 세그먼트들은 구조적 특징면에서 다를 수 있다. 상기 세그먼트들은, 크기, 형상, 및 패턴, 임의적으로 표면 릴리프 패턴, 내장형 릴리프들 또는 특징들과, 분리 형태들/프로파일들, 및/또는 공동 광학(cavity optics)과 같은 관련된 광학적으로 기능성 특징들의 관점에서 서로 다른 부피 및/또는 표면 영역들을 갖는다. 세그먼트들 간에 실제 광학적 기능도 다양할 수 있다. 복수의 세그먼트들은 공통의 기준에 관하여 내부적으로 및/또는 상호적으로 대칭 또는 비대칭일 수 있다.
상기 렌즈 구조체는, 예를 들어 표면 릴리프 형태가 없는 다수의 세그먼트들을 포함할 수 있다.
서로 다른 세그먼트들의 패턴들은 서로 다른 릴리프 형태들, 서로 다른 형태 정렬, 서로 다른 형태 스케일/치수, 및/또는 서로 다른 밀도 또는 주기(period) 형태를 포함할 수 있다.
상기 릴리프 형태들은 단일 프로파일들, 연결된 프로파일들, 결합되거나 중첩되거나 또는 하이브리드된 프로파일들, 집합된 프로파일들, 홈들, 돌출부들, 경사진 프로파일들, 직사각형의 프로파일들, 광택성 프로파일들, 광택성 격자 프로파일들, 굴절 프레즈넬 프로파일들, 회절 격자 프로파일들, 대칭 프로파일들, 비대칭 프로파일들, 및/또는 굴절 프로파일들을 규정할 수 있다.
표면 특징들에 추가 또는 대신하여, 상기에서 이미 언급된 바와 같이, 다수의 광학적 특징들이 세그멘트 내에 내장될 수 있다. 상기 내장형 광학적 특징들은, 예를 들어, 입자들, 패턴들 및 공기 또는 다른 가스의 공동들, 유체, 겔 또는 렌즈의 이웃하는 고형 물체 이외의 다른 물질/재료의 고체 공동을 포함한다. 공동의 경계 및 이웃하는 (고체) 렌즈 물질은 렌즈 구조체 내의 내부 릴리프 형태들을 실제로 규정할 수 있다.
렌즈 구조체는 단일 또는 선택적으로 서로 결합된 다수의 물질 조각들로 이루어진 단일 층 렌즈 또는 다층 렌즈를 규정할 수 있다. 물리적으로, 다수의 상이한 층들이 먼저 디자인되어, 다양한 광학적 특징들을 구비하고, 그런 다음 라미네이션과 같은 적합한 방법들에 의해 함께 결합될 수 있다. 선택적으로, 기능성 다층 구조체는, 다른 깊이를 갖는 이미 통합된 또는 심지어 일체화된 물질 조각을 원하는 층들을 얻기 위하여 가공함으로써 구성될 수 있다.
세그먼트 및/또는 표면 (릴리프) 패턴, 표면 형태 또는 내장된 특징과 같은 관련된 특징은 광 조정, 광 지정, 광 시준, 광 확산, 광 회절, 광 착색(예를 들어, 백색광 유리) 및 광 산란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.
상기 언급된 특징들의 크기는, 예를 들어, 구체예에 따라 서브-마이크론 또는 수 마이크론 규모의 크기일 수 있다.
상기 렌즈의 바람직한 최소 투과율은 구체예에 따라 다르며, 목표 파장에 대해, 적어도 약 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 또는 심지어 약 95%일 수 있다. 그러나, 상기 렌즈는, 광학적으로 투명하거나(예를 들어, 90% 이상 수준의 투과율) 또는 상당한 광 산란 성질을 갖는 반투명일 수 있다. 상기 렌즈는 착색되거나 또는 착색 기능을 가질 수 있다. 상기 광원은 백색 광 및/또는 다른 색상/파장의 광, 예를 들어 적외선 광을 방출할 수 있다. 따라서, 가시광 및/또는 비가시광 방출 광원이 사용될 수 있다.
본 발명의 유용성은 각각의 특정한 구체예에 따라 다양한 요소들로부터 얻어진다.
본 발명에서 제안된 솔루션은 다양한 사용 환경에서 유연하게 사용될 수 있다. 그것은 바람직하게는 (재-)구성가능하고, 모듈형이다. 적용가능한 사용 시나리오는, 예를 들어, 공공 지역, 사적 지역, 산업 지역 등의 실내 조명 환경뿐만 아니라, 가로등과 같은 옥외 조명 환경을 포함한다.
조명 기구 생산 및 제조에 있어서, 본 발명의 솔루션은 종래 기술에 비해 분명한 이점을 제공한다. 모듈과 같은 동일한 부품들이 제조되어, 예를 들어 다른 도로 등급에 속하는 실제 사용 시나리오에서도 조명 기구에 사용될 수 있다.
따라서, 각각의 표적 환경 및 사용 용도를 위한 특별한 부품들을 제조할 필요 없이 다양한 조건에서 광 분배와 같은 최적의 조명 수행이 가능하도록 본 발명의 솔루션은 전기적(예를 들어, 광원에 대한 전류), 광학적 및 기계적 조절 옵션을 제공하기 때문에, 모듈들 및 가능하게는 다른 요소들, 예를 들어 폴들의 공통된 선택으로부터, 가장 적합한 것들이 원하는 수대로 선택될 수 있고, 그런 다음 실제 사용 시나리오에 최적화될 수 있다.
이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 예를 들어, 모듈각은 기계적으로/구조적으로 조절될 수 있다.
가로등과 관련하여, 본 발명에서 제시된 솔루션은, 우수한 효율성 및 적응력있는 강력한 성능을 달성하기 위해, 예를 들어 다양한 광학적 표면 특징들(확산 특성들 등) 및 다른 환경들을 갖는 모든 도로 등급에 적합하다.
동적 조절성(dynamic adjustability)은, 본 발명의 솔루션의 실행시간(run-time) 파라미터에 대한 실시간 변경에 의해, 예를 들어, 가시성 극대화 및 눈부심의 최소화를 고려하여 다른 바람직한 조명 특성들을 갖는 변화가능한 조건들, 예를 들어 건조하고 습한 도로 조건들을 용이하게 만족시키는 활성 조명을 제공한다. 따라서, 일반적으로 동적 구성 가능성(dynamic configurability)은, 예를 들어 가변 조건에서의 조명 성능의 안정화를 용이하게 한다.
본 발명의 추가적 유리한 특징들은, 컨트롤러들 및/또는 (다른) 중량 부품들을 포함하는 전자 소자들과 같은 다수의 요소들이 조명 기구의 내부 또는 외부의 지면/설치 수준에 위치될 수 있기 때문에, 경량 구조, 최적의 중량 분배 및 최적의 응력 부하를 포함한다. 따라서, 실제 조명 부분은 다른 상업적으로 이용가능한 대부분의 솔루션들 보다 훨씬 가벼울 수 있다. 또한, 풍하중(wind load)이 낮아져, 경량 하중 구조를 사용할 수 있다. 실제로, 다양한 심미적/디자인적 및 기능적 요소들이 본 발명에서 제안된 조명 기구의 구성에 의해 달성 가능하다.
본 발명에서 제안된 솔루션에 몇가지 구성가능한 파라미터들/변수들이 있으며, 이들은 구체적으로 사용 용도에 따라 용이하게 변경가능하고, 최적화될 수 있다. 이러한 요소들 중 많은 부분은, 본 발명의 솔루션의 일부로서 또는 별개로 본 발명의 솔루션과 함께 제공될 수 있는 디자인 및/또는 제어 소프트웨어를 사용하여 유리하게 제어될 수 있다. 바람직하게는, 사용자가 조절가능한 파라미터들/변수들은, 예를 들면 다양한 도로 거칠기 조건들, 동력 소비량, 색온도, 평가 지수, 광원 온도, 광 오염 등과 관련하여 광 분배, 광 균일성, 미광, 강한 광, 광 효율, 휘도/조도와 같은 조명 조건들에 영향을 미친다.
광 모듈 내부를 고려하여, 상기 모듈내에 포함되고, LED와 같은 광원을 포함하는 조명 자치의 광학적 디자인이 조명 분야에서 점차 중요해지고 있다. 본 발명의 솔루션은 새로운 방식으로 세계적 수요를 충족시킨다. LED와 같은 단일 점 유형의 광으로부터 아웃커플링된 광도 본 발명의 구체예에 의해 정확하고 철저하게 제어될 수 있다. 새로운 렌즈 디자인은, 다른 옵션들 중, 특히 광 조정, 광 지정, 또는 지정성 강화, 시준 및 확산 목적을 위해 다른 광학적 특징들을 갖는 별개의 영역들을 규정하는 많은 다른 세그먼트들을 포함할 수 있다. 본 발명의 솔루션을 근거로 한 상기 단일 광원은, 조명을 위해 비대칭 분배 및 일반적으로 바람직한 광 분배를 제공할 수 있게 한다. 분배된 광의 균일성은 제어될 수 있다. 대량의 균일한 분배가 본 발명에서 제안된 복수의 조명 장치를 포함하는 다중-LED 솔루션에 의해 구성될 수 있고, 상기 조명 장치의 각각은, 분배된 광을 적절하게 제어하기 위해 조명 기구 자체의 전용/개별 (심지어 특유의) 렌즈 구조체를 갖는다. 상기 다중-LED 솔루션의 장치들은 적용가능한 제어 전자장치들에 의해 결합적으로 제어될 수 있다.
본 발명의 다양한 다른 이점들은, 하기의 상세한 설명에 기초하여 당업자에게 명확해질 것이다.
본 명세서에서 용어 "다수의"는 하나(1)로부터 시작되는 임의의 양의 정수, 예를 들어, 1, 2, 또는 3의 정수를 의미한다.
본 명세서에서 용어 "복수의"는 둘(2)로부터 시작되는 임의의 양의 정수, 예를 들어, 2, 3, 또는 4의 정수를 의미한다.
용어 “제1” 및 “제2”는 임의의 순서, 양, 또는 중요도를 의미하는 것은 아니고, 하나의 요소와 다른 요소를 구별하기 위해 사용된다.
본 명세서에서 용어 "다수의"는 하나(1)로부터 시작되는 임의의 양의 정수를 의미할 수 있다.
본 명세서에서 용어 "복수의"는 둘(2)로부터 시작되는 임의의 양의 정수를 의미할 수 있다.
본 특허 출원에 제시된 본 발명의 예시적인 구체예들은 첨부된 청구 범위의 적용 가능성을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 특허 출원에서, 동사 "포함하다"는 인용되지 않은 특징들의 존재를 배제하지 않는 개방된 제한으로서 본 특허 출원에서 사용된다. 종속된 청구항들에 인용된 특징들은 달리 명시하지 않는 한, 상호 자유롭게 조합가능하다.
본 발명의 특징으로 고려되는 신규한 특징들은 특히 첨부된 청구범위에 기재되어 있다. 그러나, 본 발명 자체 및 그 구성 및 방법은 그 부가적인 목적 및 이점과 함께, 첨부된 도면과 관련하여 읽을 때 특정 구체예들에 대한 하기의 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다.
도 1은 종래 기술과 관련된 조명 배열의 구체예를 나타낸 것이다.
도 2a는 본 발명의 구체예에 따른 조명 장치의 일 구체예를 나타낸 것이다.
도 2b는 도 2a의 구체예에 대한 표면 디자인 옵션들, 관련된 파라미터들 및 형태들을 도시한 것이다.
도 3a는 본 발명에 따른 조명 장치의 다른 구체예를 나타낸 것이다.
도 3b는 도 3a의 구체예에 대한 표면 디자인 옵션들, 관련된 파라미터들 및 형태들을 도시한 것이다.
도 4는 각각 전용 렌즈 구조체가 할당된 복수의 광원들을 갖는 다중 LED 솔루션의 구체예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 조명 기구의 두개의 구체예들을 나타낸 것이다.
도 6은 도시된 몇몇 내부 부품 또는 적어도 기능적으로 연결된 부품들을 갖는 조명 기구의 일 구체예를 나타낸 것이다.
도 7은 본 명세서에서 제시되는 다수의 조명 기구들 및 관련된 모듈들을 포함하는 제안된 조명 솔루션의 일 구체예의 다양한 유리한 부분들을 일반적으로 도시한 것이다.
도 8은, 예를 들어, 조명 기구의 모듈들에서의 광원 전류, 위치각 및 비대칭 렌즈 디자인의 제어를 통해 관련된 조명 기구의 구체예를 미세-조정(fine-tuning)하기 전후의 광도(cd)에 대한 2개의 조명 다이아그램을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 구체예에 따른 거리/도로 조명용의 2개의 DIALux™ 모듈을 도시한 것이다.
도 10a는 본 발명의 일 구체예에 따른 달성가능한 원거리 조명을 나타낸 것이다.
도 10b는 본 발명의 일 구체예에 따른 달성가능한 근거리 조명을 나타낸 것이다.
도 10c는 본 발명의 일 구체예에 따른 결합된 원거리 및 근거리 플롯을 나타낸 것이다.
도 1은 이미 상기에 설명되어 있다.
본 발명의 다양한 구체예에 따르면, 복수의 광학적 투과성 요소들을 포함하는 본 발명에서 제안된 조명 장치들의 구체예에 사용되는 제안된 광학적 투과성 요소, 예를 들어, 렌즈는 일반적으로 실질적으로 평면형, 예를 들어 평면형/낮은 높이의 원통형 형태일 수 있다. 또한, 상기 렌즈는 곡선형이거나 또는 곡선 형태를 포함할 수 있다. 상기 렌즈는 그의 하나 또는 두개의 대향면 위에 실질적으로 둥근 표면 영역을 규정할 수 있다. 적어도 상기 렌즈는 둥근 단면을 가질 수 있다. 선택적으로, 다른 형태들, 예를 들어 단면 및/또는 표면(들)에 있어서 직사각형, 삼각형, 육각형, 또는 일반적으로 다각형의 형태와 같은 각진 형태들을 사용할 수 있다.
세그먼트는 렌즈 표면상의 별개의(기능적으로, 구조적으로 및/또는 시각적으로 구별가능한) 반원 영역(또는 반원 돌출부를 갖는)을 규정할 수 있다. 선택적으로, 세그먼트는 1/4 원 또는 이웃하는 세그먼트 또는 환경에 대해 (직)선형 및/또는 곡선형 경계를 갖는 임의의 다른 형태의 영역을 규정할 수 있다. 세그먼트는 렌즈의 적어도 하나의 다른 세그먼트에 인접된다.
상기 렌즈는 LED와 같은 단일점 유형의 광원을 제공하기 위해 디자인 되지만, 바람직하게는 공동의 하우징을 갖는 대형 조명 기구를 생성하기 위해 많은 LED + 렌즈 조합들이 편리하게 함께 조합될 수 있다. 바람직하게는, 상기 광원은 전기적으로 구동된다.
도 2a는 본 발명의 구체예에 따른 조명 장치(201)의 일 구체예를 상면도/평면도를 통해 도시한 것이다. 특히, 투과 요소(바람직하게는, 렌즈)(202)를 도면에 나타내었다. 광원 자체, 통상적으로 단일 LED는 본 구체예의 창의적 핵심을 형성하는 것은 아니기 때문에 도면에 도시하지 않았다. 그러나, 예를 들어 LED(108)를 포함하는 도 1의 스케치(106)가 렌즈(202)에 대한 광원의 대략적 위치에 대해서 본 구체예에 또한 적용가능하고, 즉, 상기 렌즈(202)는, LED로부터 방출된 광이 렌즈(202)에 입사되고, 상기 렌즈(202)를 통하여 전파되고, 예를 들어 광의 분배, 지정, 시준, 확산, 색상 또는 파동 등에 관한 원하는 특성들을 갖고서 최적적으로 방출되거나 '아웃커플링'되도록 LED에 적어도 광학적으로 연결된다. 따라서, 상기 렌즈(202)는, 단일 광원에 의해 원래 방출된 광을 제어(예를 들어, 광 분배 및 광 지정)하도록 구성된다.
이와 관련하여, 본 발명의 구체예에 따른 렌즈 구조체는 기능적 코팅(들) 및/또는 필름(들)을 선택적으로 포함할 수 있고, 상기 코팅이나 필름의 기능은 광학적 기능, 보호적 기능, 내스크래치성, 습기 제거(소수성) 등일 수 있다는 것에 일반적으로 주목할 필요가 있다.
도 2a를 참조하면, 본 구체예는 광 조정을 위한 3개의 세그먼트들(204, 206, 208)을 포함한다. 본 실시예에서, 각 세그먼트는 반원 영역을 한정하고, 각 영역은 그 위에 다른 주기의 격자형 홈들의 프로파일을 갖는다. 상기 세그먼트들(204, 206, 208)의 표면(릴리프) 패턴들은, 전체 렌즈 표면의 종합적 또는 집합적 표면 패턴을 형성하는 것으로 여겨질 수 있다.
세그먼트의 영역 내에서, 릴리프 형태의 주기 및 패턴/프로파일은 변화되지 않은 채로 유지된다. 예를 들어, 제공된 홈들은 수 마이크론, 예를 들어 약 9㎛의 깊이일 수 있으며, 세그먼트의 일반적인 형태에 따라 원점을 중심으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 전체 부품의 직경은 약 70mm일 수 있다. 그러나, 일부 구체예들에서, 상기 직경은, 예를 들어 단지 수 밀리미터일 수 있는 반면에, 다른 구체예들에서는, 예를 들어 수백 밀리미터일 수 있다는 사실을 당업자는 인식할 것이다.
도 2b는 도 2a의 구체예의 대응되는 세그먼트들(204, 206, 208)의 영역들 1, 2 및 3의 표면 디자인 옵션들, 관련된 파라미터들 및 형태들을 도시한 것이다. 홈 주기는 약 8마이크론 내지 약 20 마이크론이다. 상기 영역들 내의 격자는 연속적이다.
세그먼트(204)의 영역 1은 원점(예를 들어, 렌즈 표면의 중심)으로부터 시작되는 반면에, 세그먼트(206, 208)의 영역들 2 및 3은 원점으로부터 시작하지 않고, 원점으로부터 멀리 떨어져서 시작한다. 렌즈(202)는 세그먼트(208)와 세그먼트들(206, 204) 사이에 광학적으로 기능적인 특성들이 없는 빈 영역(210)을 가질 수 있다. 선택적으로, 부호 210은, 렌즈 구조체(202)의 결함(dent), 공동 또는 심지어 관통홀을 의미할 수 있다.
도 3a는 본 발명에 따른 조명 장치(301)의 다른 구체예를 상면도/평면도를 통해 나타낸 것이다. 특히, 투과 요소(렌즈)(302)가 도면에 표시되어 있다.
본 구체예는 광 조정을 위한 3개의 세그먼트들(304, 306, 308)을 포함한다. 상기 세그먼트들(304, 306, 308)의 표면(릴리프) 패턴들은 렌즈 표면 위에 종합적 또는 집합적 표면 패턴을 형성하는 것으로 여겨질 수 있다. 일반적으로 홈들은 도 2a의 홈들과 유사할 수 있다.
도 3b는 도 3a의 구체예의 대응되는 세그먼트들(304, 306, 308)의 영역들 1, 2 및 3에 대한 관련된 표면 디자인 옵션들, 파라미터들 및 형태들을 도시한 것이다. 홈 주기는 약 29 마이크론 내지 약 67 마이크론 범위이다. 상기 영역들 내의 격자는 연속적이다.
세그먼트(304)의 영역 1은 원점(렌즈 표면의 중심)에서 시작되는 반면에, 세그먼트들(306, 308)의 영역 2 및 3은 원점으로부터 시작하지 않고, 원점으로부터 멀리 떨어져 시작한다. 렌즈(302)는 세그먼트(308)와 세그먼트들(306, 304) 사이에 광학적으로 기능적인 특성들이 없는 빈 영역(310)을 가질 수 있다. 선택적으로, 부호 310은 렌즈 구조체(302)의 결함, 공동 또는 심지어 관통홀을 의미할 수 있다.
도 4는 가능하게는 공동 하우징 내에 집적된, 상기에 기재된 다중 조명 장치를 갖는 다중-LED 솔루션(402)의 구체예를 도시한 것으로서, 각 장치는 전용 렌즈 구조체(404, 406, 408)가 할당된 전용 광원을 포함한다. 상기 렌즈들은, 전체로서 렌즈 매트릭스를 구성할 수 있다. 상기 매트릭스의 2개 이상의 렌즈들(404, 406, 408)은 서로 유사하거나(도시된 경우), 상이할 수 있다. 다중-LED 솔루션은 본 발명에 따른 조명 기구의 일 구체예에 포함되는 모듈의 적어도 일부를 구성할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 조명 기구의 두개의 구체예들(502, 520)을 나타낸 것이다.
두개의 구체예들(502：플레이트 디자인, 520：'새' 또는 '갈매기' 디자인)은 각각, 예를 들어 포함된 광원의 위치, 배열, 수 및 특성들, 전류 등과 같은 제어 파라미터들에 대하여 개별 구성을 갖는 여러개의 광 모듈들(504∼510, 522∼528)을 포함한다.
바람직하게는, 상기 모듈들(504∼510, 522∼528)은 최종의 조명 장치를 구성하기 위하여, 함께 제거가능하게 연결되거나 공동의 하우징 또는 본체에 (예를 들어 스크류, 볼트 또는 클립에 의해) 제거가능하게 연결될 수 있다. 그러나, 일부 구체예들에 있어서, 상기 모듈들의 적어도 하나는, 예를 들어 몰딩 또는 접착제에 의해 조명 기구와 실질적으로 영구적으로 고정될 수 있다.
도 5에서 양방향 곡선 화살표에 의해 표시된 바와 같이, 구체예(520)의 모듈들(522∼528)의 각들은, 바람직하게는 조명 기구의 고정된 본체, 폴, 횡방향 암(transverse arm), 또는 다른 부분에 대하여 구조적으로 조절가능하며, 이에 의해 조명될 환경을 향한 위치각도 원하는대로 변경된다.
따라서, 이들 사이에는, 충분한 잠금 메카니즘(예를 들어, 웨지 또는 핀)을 갖는 힌지, 조인트 등과 같은 각도 조절 또는 배열 메카니즘이 제공될 수 있다. 상기 메카니즘들은 기계적 및/또는 전기적(예를 들어, 자동화 및/또는 원격 제어가 가능하게 하는 서보(servo)-제어)일 수 있다. 따라서, 환경에서의 조명 기구/모듈에서 방출된 광의 분배는, 일정수의 레인들(lanes), 일정한 높이의 폴들 등과 관련될 수 있는, 예를 들어 적용가능한 도로 등급에 대하여, 예를 들어 각각의 특별한 사용 시나리오에 대한 수행 시, 편리하게 적용될 수 있다.
일반적으로, 상기 모듈들(504∼510, 522∼528)은 내부 및/또는 집적화된 배열 수단(예를 들어, 회전가능한 힌지)을 포함할 수 있거나, 또는 본체는 상기 모듈의 위치 또는 배열이 편리하게 (재-)구성될 수 있도록 하는 목적을 위해 조절가능한 서스펜션 요소를 포함할 수 있다. 조절가능한 연결을 위해, 스크류들, 볼트들, 클립들, 스냅 파스너들 등과 같은 적합한 요소들이 사용될 수 있다.
상기 조명 기구들(502, 520)은 실질적으로 평면형(502), 또는 실질적으로 선형 세그먼트들과 인접하는 것을 포함하는 대략 'u'-형('갈매기' 디자인) 단면과 같은, 예를 들어 실질적으로 곡선을 갖는 3차원 이상의 요소(520)의 형태를 나타낼 수 있다. 상기 형태는, 예를 들어 사용 용도별 조명 및 환경적 요건을 기반으로 선택될 수 있다. 풍하중은, 예를 들어 최적으로 정렬, 성형/곡선 및/또는 치수화된 표면에 의해 최소화될 수 있다. 예를 들어, 상기 표면 영역의 크기는 최소화될 수 있고, 그리고/또는 보다 큰 표면들은 바람직하게는 전형적인 풍향에 대해 평행하게 정렬될 수 있다.
상기 조명 기구들(502, 520)은, 예를 들어 금속 및/또는 플라스틱 하우징 물질을 포함할 수 있다. 습기, 먼지 등에 대한 필요한 절연 성능이 검증될 수 있다. 상기 모듈의 외부 표면의 적어도 일부분에 걸쳐 연장되고 그리고/또는 규정될 수 있는 광 방출 부분들(도면에서 직사각형으로 도시됨)은 광학적으로 충분하게 투명하거나 또는 반투명한 물질, 예를 들어 유리 또는 플라스틱 물질로 된 커버를 포함할 수 있다. 적절한 최소 투과율 수치들은 상기에서 이미 일반적으로 설명되어 있다. 실제로, 이미 논의된 바와 같이, 일부 구체예들에서, 모듈들(504∼510, 522∼528)의 적어도 하나는 광원과 연결되는 렌즈 구조체들 또는 매트릭스들과 같은 그들 자체의 광학 요소들을 갖는 하나 이상의 하부 조명 장치들 위에 별개의 전용 보호 커버 부분을 갖는다. 일부 다른 구체예들에 있어서, 상기 커버층은 조명 장치(광원) 광학 요소와 통합될 수 있다.
도시된 조명 기구(502, 520)는 마스트(mast), 폴, 포스트, 및 사용 환경에서 지지 표면에 직접 부착되지 않는 것으로서, 빌딩의 천장 또는 도면에서 나타낸 부분 유래의 다른 호스트 표면과 같은 지지 구조체(명확성을 위해 본 도면에는 도시하지 않음)를 추가로 통합하거나 또는 상기 지지구조체에 적어도 연결될 수 있고, 많은 적용 예에서 그럴 것이다. 또한, 구성 가능성으로는, 도시된 부분 및 상기 지지 구조체 사이에 조절가능한 볼 조인트 또는 벨로즈형(bellows type) 조인트와 같은 조인트가 제공될 수 있다.
도 6은 도시된 몇몇의 내부 부품 또는 적어도 기능적으로 연결된 부품들을 갖는 조명 기구(602)의 구체예를 나타낸 것이다. 본 구체예에서, 상기 조명 기구(602)는 옥외 조명, 특히, 예를 들어 가로 조명용으로 의도된다.
상기 조명 기구(602) 또는 '가로등 기둥'은 상기 조명 기구 또는 가로등 기둥에 배치되는 다수의 모듈들(610, 612)을 갖는 광 출력 부분(608)을 갖는 폴(604)을 포함하거나, 또는 상기 폴(604)과 연결되고, 상기 모듈들은 독립적인 구성을 갖거나 또는 적어도 명확하게 상이한 배열, 예를 들어 근거리(예를 들어, 실질적으로 조명 기구/광원 하) 및 원거리(도로와 멀리 떨어져 평행하거나 또는 도로를 따름) 분리를 갖는 대략적으로 그려진 빔각(beam angles)(점선에 의해 규정됨)에 의해 도면에 도시된 바와 같은 구성 가능성을 갖는다.
또한, 상기 조명 기구(602)는 전자 장치, 및 예를 들어 (전기적) 파워 인터페이스와 같은 다른 전자 소자를 포함할 수 있다. 상기 조명 기구(602)는, 예를 들어 외부 전원으로부터 전기 케이블을 통해 전력 공급될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 상기 조명 기구는 그 자체의 전력원, 예를 들어 배터리 및/또는 광전지(태양 전지)를 포함할 수 있다. 그러한 다른 소자들은, 조명 기구(602)에 고정될 수 있고 그리고/또는 예를 들어 지면/지지 표면(607) 위 또는 아래에 위치되도록 고정될 수 있는 폴(604), 돌출부(608) 및/또는 분리 하우징(606) 내에 위치될 수 있다.
내장된 블록 다이아그램(620)은 본 발명에 따른 조명 기구의 많은 구체예들이 선택적으로 포함할 수 있는 일부 요소들을 나타낸 것이다.
상기 도시된 요소들의 일부는, 상기 조명 기구의 모든 또는 적어도 일부의 광 모듈(들)(610, 612)에 의해 공유될 수 있고, 전체로서 상기 조명 기구(602)를 제어할 수 있는 반면, 선택적으로 또는 부가적으로 상기 모듈들은, 예를 들어 프로그램 명령어 또는 센서 신호/데이터와 같은 내부 및/또는 외부 신호들/데이터를 기반으로 하여, 관련된 광원들의 기능을 국부적으로 최적화하기 위한 유사한 전용 요소들을 포함할 수 있다. 상기 전용 요소들의 적어도 일부는 모듈(들), 선택적으로는 모듈들 내부에 근접하게 위치될 수 있다. 따라서, 블록(624)은, 제어된 광 모듈들(610, 612), 또는 상기 광 모듈들(610, 612) 내의 제어된 광원(들)을 의미할 수 있기 때문에, 도면에서 이중 기능으로 표시되어 있다. 모듈(610, 612) 내의 LED와 같은 각 광원은, 예를 들어 그것 자체의 제어 전자 장치들(이른바, 구동기 등)을 더 포함할 수 있다.
내장형 또는 외장형 메모리(622b)를 갖는 다수의 처리 유닛(622)은 메모리(622b)에 저장된, 그리고/또는 외부 제어 시스템 또는 장치들(634)로부터 수신된 명령에 따라 조명 기구의 기능을 제어하기 위해 제공될 수 있다.
하나 이상의 센서들(628)은, 활성 조명 및 일반적으로 조명 기구(602)의 조절가능한 특징들에 대한 동적 적응 제어가 가능하게 하기 위해, 조명 기구(602) 자체의 환경 및/또는 조건에 대한 동적 입력을 제공하도록 적용될 수 있다. 예를 들어, 동작 탐지기(광학 적외선 카메라 이미지/패턴 탐지 등을 기반으로 할 수 있음)의 범위 내에서 이동 아이템(moving item)은 광원의 동적 제어, 예를 들어 정렬(타겟에 따름) 및/또는 광속(증가)의 관점에서 트리거가 될 수 있는 반면에, 탐지 범위 내에서 이동 아이템들이 없는 경우에는 방사광의 감소와 같은 반대의 제어 측정으로 전환될 수 있다.
또한, 냉각 시스템(630)은 수동 요소들(가열 싱크 등) 이외에도, 예를 들어 전기팬(들)과 같은 활성 특징부들을 포함할 수 있고, 이들은 예를 들어 광원(들)과 연결된 관련 센서로부터 얻어진 온도 센서 또는 다른 센서 신호에 대응하여 제어될 수 있다.
트랜스미터, 리시버 및/또는 트랜스시버(626), 예를 들어 통신 인터페이스는, 다른 조명 기구들 및/또는 예를 들어 지역, 지방 또는 국가일 수 있는 외부 제어 시스템(634)과 같은 외부 요소들과의 데이터 전송(제어 데이터 수신, 상태 또는 센서 데이터 전달 등)을 위해 적용될 수 있다. 무선 및/또는 유선 데이터 전송 능력이 구현될 수 있다. 상기 시스템(634)은 복수의 조명 기구들(602)을 제어하기 위해 구성될 수 있다. 제어 작용 또는 '명령'은 조명 기구-특이적이고, 그리고/또는 관련된 복수의 조명 기구(602)에 관한 것일 수 있다. 제어 명령과 같은 전송된 신호들/데이터는 상술된 바와 같이 식별자에 의해 어드레싱될 수 있다. 상기 제어/데이터 전송은, 예를 들어, 조명 기구(602) 및 관련된 광원 또는 그로부터 분리된 요소에 전력을 공급하기 위해 사용되는 전기 신호와 관련하여 구현될 수 있다.
상기 모듈 및/또는 관련 광원들, 렌즈 구조체들 및/또는 다른 요소들의 (재-)배열과 같은 자동화 또는 원격 제어되는 물리적 조절이 가능하도록, 예를 들어, 서보 모터들에 의해 구동되는 다수의 액추에이터들(632)이 제공될 수 있다.
도 7은 본 명세서에 기재된 다수의 조명 기구들 및 관련 모듈들을 포함하는 제안된 광 솔루션의 구체예의 다양하고 유리한 구성 요소들을 개략적으로 부호 700으로 도시하고 있다.
상기 얻어진 솔루션(702)은 본 발명에 따른 조명 기구 또는 복수의 조명 기구들의 시스템의 각 구체예에 선택적으로 적용될 수 있는 바람직한 다양한 특징들로 인해 모듈식으로서 물리적으로 그리고 기능적으로 구현될 수 있다. 따라서, 상기 솔루션은 전부는 아니지만, 대부분의 조명 등급들, 예를 들어 과도한 부담없는 거리 조명 상황에 대하여 최적화될 수 있다.
아이템(704)은, 사용되는 광 모듈의 특성에 따른 구성 가능성을 나타낸다. 별개의, 선택적으로 서로 다른, 바람직하게는 독립적으로 제어가능한 모듈들은 근거리 및 원거리 조명과 같은 전용 목적을 위해 동일한 조명 기구에서 함께 사용될 수 있고, 이는 가능한 모든 목적에 대해 동일한 방식으로 동일한 벌크 모듈을 사용하는 것에 비해 우수한 결과를 제공한다.
본 명세서에서 더욱 상세하게 기술된 바와 같이, 아이템(706)은 상기 모듈들의 다양한 위치각을 나타내고, 이는 예를 들어 실제 모듈들을 다르게 치수화하고, 포함된 조명 장치들(광원들 및 관련된 광학 장치들을 포함)을 위치결정하고, 그리고/또는 (구조적으로) 상기 호스트 구조체 또는 연관된 조명 기구의 본체 내에서 모듈들을 다르게 배열함으로써 구현될 수 있다.
일부 구체예들에서, 내부에 포함되는 모듈들 및/또는 조명 장치들의 위치 또는 배열은 임의로 자동적으로 예를 들면 로컬 센서 데이터를 기반으로 하여 동적으로 변경될 수 있거나 또는 가능하게는 수동적으로 트리거된 원격 제어 명령에 대응할 수 있다. 그러한 목적을 위하여, 예를 들어 다수의 서보-제어된 조절 요소들 또는 플랫폼들이 사용될 수 있다.
아이템(708)은 모듈들의 바람직한 독립적인 (파워) 제어를 나타낸다. 각 모듈은, 예를 들어 조명 기구-특이적 중앙 제어기로부터의 파워 신호들 또는 전용 신호와 같은 제어 신호들을 전달하는 적어도 하나의 전용 제어 채널을 구비할 수 있다. 상기 채널(들)은 물리적으로 전용(분리 와이어들/케이블링) 및/또는 기능적으로 전용될 수 있다(예를 들어, 기설정된 프로토콜 기반의 표적화된 신호가 유선 또는 무선 매체(통상적으로 공기)와 같은 공유된 전송 매체에 사용될 수 있음).
따라서, 바람직하게는, 모듈의 LED와 같은 각 광원은 또한 개별적으로 제어될 수도 있다(710).
각 모듈은(기설정된 광학 특성들 등과 함께) 특별히 디자인된 렌즈 구조체들 또는 렌즈 매트릭스/매트릭스들을 포함할 수 있다(712).
또한, 상기 렌즈들은, 각 LED 또는 다른 (방사) 광원에 대하여 심지어 독립적으로 비대칭 조명 특성들을 달성하기 위하여 상술한 바와 같이 구성될 수 있다(714).
이러한 모든 구성 가능성의 다양한 측면들은 바람직한 조명 타겟들 또는 일반적으로, 예를 들어 가로등과 관련된 특정의 도로-등급일 수 있는 조명 대상들에 대하여 최적의 기능적 디자인(모듈 수준, 광원/LED, 렌즈 등)을 동적으로 달성하기 위해 제공된다(716).
또한, 가로등 또는 일반적으로 실외 조명과 연결되는 폴들과 같은 지지 구조체들은 (설치) 높이, 상호 거리, 횡방향 암/부분 경사, 횡방향 암/부분 길이와 같은 관련 디자인 요소들의 관점에서 최적화될 수 있다.
도 8은, 예를 들어 광원 전류, 구조상의 모듈 위치각들 및 모듈 내의 비대칭 렌즈 디자인의 제어를 통하여 본 발명의 구체예에 따른 관련된 조명 기구, 본질적으로 가로등을 미세-조정하기 전후의 광도(cd) 분포에 대한 두개의 극성 조명 다이아그램들(802, 804)을 나타낸 것이다.
상단 다이아그램(802)에서, 세로(거리) 방향의 조도 분포 커브는 원거리 조명의 차량 드라이버에게 발생되는 태양광 및 강한 광에 대한 광 오염의 관점에서 다소 미규정된 또는 구조화되지 않은 반면에, 하단 다이아그램(804)에서는 광원 전류, 위치 각 및 비대칭 렌즈 디자인의 최적화를 통하여 수행된 최적화 후의 상황을 나타내고 있으며, 이 경우 분포 커브는 눈부심을 최소화한 광으로 원거리 조명에서 광 오염(loops over +/- 90 degree)을 최소화하고, 피크 각도를 낮춘다.
또한, 도 10a, 10b 및 10c는 각각의 원거리, 근거리 및 결합된 플롯을 통하여 달성가능한 조도 분포의 실시예들을 더 나타낸 것이다.
본 발명의 다른 구체예들의 솔루션에 의해, 바람직하게는 개별적으로 그리고 유리하게 동적으로 구성가능한 복수의 광원 모듈들을 포함하는 상기 조명 기구의 환경에서 타켓 영역들 또는 표면들과 같은 서로 다른 조명 대상(들) 및 조명 타겟들은, 예를 들어 관련된 모듈들의 연관된 제어를 통하여 조명 기구에 의한 비대칭 광 분배를 생성함으로써 균일하게 조명되어질 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 조명 기구의 일 구체예를 기반으로 하여 결정된 다양한 파라미터들을 갖는 두개의 거리/도로 조명용 DIALux ™ 모듈들을 나타낸 것이다.
상단 시나리오(902)에서, 결정된 휘도값(상단)은 요구사항을 충족시키지만, 하단 시나리오(904)는 해당 조명 기구의 (상술한 전기적, 광학적 및 예를 들어 기계적 조절 가능성에 관한) 조절가능한 파라미터들을 최적화하기 전의 상황을 나타내고 있으며, 제1 및 제3 값은 허용가능한 임계값에 도달하지 못하고 있다.
상기 최적화된 솔루션(902)은, 최적화되지 못한 상기 솔루션(904)에, 예를 들어, 디자인 및/또는 시뮬레이션 툴을 기반으로 한 상술한 소프트웨어의 도움으로 상기 조명 기구를 설치함으로써 달성될 수 있다. 상기 툴은 목표 환경/사용 용도(예를 들어, 도로 등급 및 잠재적으로 다른 파라미터들)와 관련된 공지된 파라미터들을 구비할 수 있고, 따라서 상기 툴은 공지된 조명 기구의 조절 가능한 파라미터들/측정값들에 대하여 최적의 조절 값을 제시하기 위하여 적용된다.

Claims (27)

  1. 복수의 광 모듈 유닛들(504∼510, 522∼528)을 포함하는 조명 기구(502, 520)로서, 각각의 모듈은 바람직하게는 독립적으로 제어가능한 복수의 광원(108), 선택적으로 LED 및/또는 레이저 램프를 포함하고, 상기 광원은 바람직하게는 그것과 함께 연관되는 전용 렌즈 구조체(202, 302, 402∼408)를 가지며,
    상기 모듈들은 개별적으로 구성가능하고, 복수의 각 모듈의 광 출력 특징들은 상기 조명 기구로부터의 출력광의 목표하는 전체 분배를 얻기 위하여 개별적으로 제어가능한 조명 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 상기 모듈은 바람직하게는 조명 기구의 환경의 변화 및/또는 외부 장치로부터 수신되는 제어 신호에 반응하여 동적으로 구성가능한 조명 기구.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조명 기구는 본체 및/또는 폴(pole)과 같은 지지 구조체(604)를 포함하고, 상기 지지 구조체에 대해 복수의 상기 모듈 중 적어도 하나의 모듈의 위치각이 구조적으로 조절가능한 조명 기구.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 모듈 중 하나 이상의 모듈의 위치각은, 적용되는 기준에 따라 최적의 광 분배를 달성하기 위하여, 상기 조명 기구의 본체 및/또는 폴과 같은 기준 및/또는 상기 조명 기구의 환경에 대하여 조절가능한 조명 기구.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 조절 가능은 전기적, 광학적 및/또는 기계적 조절 기능을 포함하는 조명 기구.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 모듈은 제1 조명 세그먼트, 바람직하게는 근거리 조명을 위해 구성되고, 적어도 하나의 다른 모듈은 제2 조명 세그먼트, 바람직하게는 원거리 조명을 위해 구성되는 조명 기구.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 모듈 중 적어도 두개의 모듈은 적어도 부분적으로 상이한 렌즈들 또는 렌즈 매트릭스들(402)을 포함하는 조명 기구.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 복수의 상기 모듈 중 하나 이상의 모듈 내에 하나 이상의 광원의 렌즈 구조체와 연관되어 비대칭 디자인을 포함하는 조명 기구.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 선택적으로 동일한 모듈 내에 상이한 방출 파장의 적어도 두개의 광원들을 포함하는 조명 기구.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 두개의 모듈들은, 바람직하게는 방출 광의 1차 조사 방향의 정렬을 포함하여, 그들의 정렬의 관점에서 서로 다르게 배치되는 조명 기구.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 모듈 중 적어도 하나의 모듈 및/또는 이러한 모듈 내의 적어도 하나의 개별 광원의 광 출력 특징들은, 전류 공급, 전압 공급, 전력 공급, 방사속, 광속, 광도, 조도 및 휘도로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 연관된 특성의 관점에서 개별적으로 조절가능한 조명 기구.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 모듈 중 하나 이상의 모듈에 하나 이상의 유리하게 가변적인 냉각 요소들을 포함하는 조명 기구.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모듈을 개별적으로 제어하기 위하여 다중-채널 제어 시스템을 적용하도록 구성되는 조명 기구.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 외부 요소에 의해 조명 기구를 지정할 수 있는 식별자와 연관되는 조명 기구.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 적어도 하나의 센서를 포함하고, 상기 조명 기구는 그의 작동 파라미터들, 선택적으로 조명 기구 내의 모듈 및/또는 내부 광원에 제공되는 전류량을 동적으로 변화시키는데 센서 출력을 적용하도록 구성되는 조명 기구.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 복수의 상기 모듈을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하는 조명 기구.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 기구는, 외부 장치로부터 제어 데이터를 수신하기 위한, 그리고/또는 외부 장치로 상태, 로그 및/또는 센서 데이터를 전송하기 위한 통신 인터페이스, 선택적으로 무선 통신 인터페이스를 포함하는 조명 기구.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 다수의 또는 복수의 조명 기구, 및 상기 조명 기구를 제어하고 선택적으로 모니터링하기 위한 원격 중앙 제어 시스템 또는 장치를 선택적으로 포함하는 시스템.
  19. 단일 점 유형의 광원(108), 바람직하게는 LED, 및 상기 광원으로부터 분배되고 지정되는 광을 제어하기 위한 복수의 광학적 기능이 있는 상이한 전용 세그먼트들(204, 206, 208, 304, 306, 308)을 규정하는 상기 광원에 광학적으로 연결되는 투과 렌즈 구조체(202, 302)를 포함하는 조명 장치(201, 301).
  20. 제19항에 있어서,
    상기 세그먼트들은 형상, 크기, 부피, 코팅 및 함량으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 요소, 광학적 기능의 구조적 특징들의 밀도, 위치, 크기, 형상 또는 배열의 관점에서 서로 다른 조명 장치.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    적어도 하나의 세그먼트는 표면 릴리프 형태, 표면 릴리프 패턴, 표면 릴리프 격자, 회절 격자, 회절 프로파일, 릴리프 홈, 릴리프 돌출부, 경사진 릴리프 프로파일, 광택성 릴리프 프로파일, 대칭 릴리프 프로파일, 비대칭 릴리프 프로파일, 굴절 프로파일 및 다수의 굴절 프레넬 프로파일로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 광학적 기능성 특징부를 포함하는 장치.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 세그먼트는 다수의 내장된 광학적 기능성 특징부들, 선택적으로 공동들 및/또는 릴리프들을 포함하는 장치.
  23. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 세그먼트는 광 지정 처리, 확산, 시준, 회절, 착색, 산란 및 분배 제어로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 광학적 기능을 확립하도록 구성되는 장치.
  24. 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    비대칭 광 분배를 생성하도록 구성되는 장치.
  25. 제19항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈 구조체는 다층 구조체인 장치.
  26. 제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 세그먼트는 곡선 상의 기능성 표면 특징부, 선택적으로 실질적으로 원형 특징부, 바람직하게는 집합된 홈들 또는 돌출부들을 포함하는 장치.
  27. 조명 기구를 형성하기 위해 바람직하게는 단일 점 유형의 광원에 적어도 광학적으로 연결되기 위한 광학적 투과 요소(202, 302)로서, 상기 요소는 상기 광원으로부터 분배되고 지정되는 광을 공동으로 제어하기 위한 광학적 기능이 있는 서로 다른 전용 세그먼트들(204, 206, 208, 304, 306, 308)을 규정하는 광학적 투과 요소.




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