KR20190138320A - 정밀한 led 조명을 위한 장치, 방법 및 시스템 - Google Patents

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마이런 고딘
루크 씨. 맥키
크리스 피. 릭키스
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무스코 코포레이션
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Abstract

"비표준" 타겟 영역 특성들 등으로 특히 조명이 어려운 조명 응용들은 조명 설계의 진보로부터 이익을 얻을 것이다. 조명 설계에서의 종래의 지혜는 빔 제어의 관점에서 보답이 줄어드는 지점에 이르렀다. 최신 기술의 LED 조명 고정구들에 비해, 바람직하지 않은 빔 시프트 없이 컷오프의 예리함을 개선하는 동시에 적어도 일부 경우들에서는 더 가파른 컷오프를 가능하게 할 정도로 정밀한 조명을 위해 설계되는 LED 조명 시스템이 구상된다. 또한, 전체 빔 치수들은 전체 광학 시스템을 교체하거나 완전히 새로운 조명구를 설계하지 않고서 응용을 위해 고정구별로 맞춤화될 수 있으며, (예를 들어, 빔 패턴들의 에지에서 줄무늬들을 방지함으로써) 강도 분포의 제어가 개선된다. 상기 구상된 LED 조명 시스템은 전술한 것을 달성하기 위해 종래의 LED 조명 시스템들에서 사용되지 않은 다수의 재료들을 새로운 방식들로 이용한다.

Description

정밀한 LED 조명을 위한 장치, 방법 및 시스템
본 출원은 2017년 6월 6일자로 출원된 미국 가출원 제62/515,832호에 대해 35 U.S.C §119에 따른 우선권을 주장하며, 이 가출원의 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 하나 이상의 평면들에서 더 정밀한 빔 제어를 제공하기 위한 LED 조명 시스템 설계의 개선들에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 다중 부품 컴포넌트들에서의 광 지향 디바이스(예를 들어, 렌즈) 및/또는 광 재지향 디바이스(예를 들어, 반사기)의 개선된 설계를 통해 최신 기술의 LED 조명 고정구(fixture)들에 비해 더 예리한 컷오프, 맞춤형 빔 치수들의 제공에 있어서의 더 큰 유연성, 및 강도 분포의 더 양호한 제어를 제공하는 것에 관한 것이다.
조명 설계의 기술 분야 내에는, 다른 것들보다 훨씬 더 요구되는 것으로 알려진 소정의 응용들, 예를 들어, 스포츠 및 도로 응용들이 존재한다. 이러한 더 요구되는 응용들은 통상적으로, 일례로서, 광을 타겟 영역 상에 배치하지만, 광이 스탠드들에 도달하여 관중들을 눈부시게 하기 전에 광을 컷오프하기 위해, 범용 조명에 비해 더 예리한 컷오프(즉, 광이 그의 최대 칸델라 값(또는 측광 중심)으로부터 거의 감지 불가능한 값으로 전이하는 더 작은 각도)를 요구한다. 불행하게도, 외부 바이저(visor)들의 피벗팅(pivoting) 또는 앵글링(angling)과 같이 광을 컷오프하는 종래의 수단은 너무 가파른 각도로 행해지는 경우에는 빔의 최대 칸델라를 시프트시키는 부정적 효과를 가질 수 있다. 이러한 더 요구되는 조명 응용들은 복잡한 조명 설계들을 요구하며, 이러한 설계들에서 타겟 영역은 조명 설계 소프트웨어에서 가상 공간에 매핑되고, 각각의 가상 고정구가 생성되어 가상 타겟 영역 상의 한 지점으로 주의 깊게 조준되어, 실제 조명 설계에 실제로 대응하는 가상 조명 설계를 꼼꼼하게 구축하며, 여기서 이상적으로 실제 조명 고정구들로부터의 빔들의 적층은 응용에 요구되는 강도 및 균일성을 갖는 합성 빔을 유발하는데; 예를 들어, 추가 논의를 위해 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함되는 미국 특허 번호 제7, 500,764호를 참조한다. 필요한 강도 및 균일성을 충족시키는 실제 조명 설계의 성공은 실제 조명 고정구들에 의해 생성되는 광에 부합하는 조명 설계 소프트웨어에서의 측광에 의존한다. 실제 조명 고정구들이 실제 타겟 영역에 설치되고, 컷오프가 종래의 수단을 이용하여 설정되면, 칸델라 시프트가 발생할 수 있다. 예를 들어, 모든 조명 설계 소프트웨어가 높은 컷오프 각도들에서 빔 분포를 재계산하도록 준비되지는 않으며, 한 번 설치될 뿐이고, 높은 컷오프 각도들로 조준된 고정구들은 해로운 칸델라 시프트를 보일 것이다. 원래 고려되지 않은 장소 변경들(예를 들어, 나무들, 새로운 구조물들)은 상이한 장착 높이들 및 컷오프 각도들의 제자리(in situ) 조정을 요구할 수 있으며, 이는 칸델라 시프트를 유발할 수 있다. 실제로, 심지어 하나의 조명 고정구의 칸델라 시프트는 전체 조명 설계가 최고 레벨들의 스포츠에 부합하지 못하게 할 수 있다.
물론, 요구되는 조명 응용들의 요구들 중 다수를 해결하고 칸델라 시프트를 어느 정도는 해결하는 최신 기술의 조명 고정구들이 존재하며; 예를 들어, 본 명세서에 그 전체가 참조로 포함되는 미국 특허 번호 제5,887,969호 및 제8,789,967호를 참조한다. 그러나, 스포츠 및 도로와 같은 요구되는 조명 응용들 내에서도, 요구들이 충족되지 않거나 덜 충족된 영역들이 여전히 존재하며; 두 가지 가능한 예는 불규칙한 레이스 트랙들 및 다섯 기둥 야구 레이아웃들이다. 요구가 많은 조명 응용들로 지칭되는 응용들의 이러한 틈새 영역들에서는, 미국 특허 번호 제5,887,969호 및 제8,789,967호에서 논의된 더 진보된 조명 기술들 중 일부를 이용할 때도, 종래의 조명이 불충분하도록 - 컷오프가 충분히 예리하지 않고, 빔이 충분히 평활하지 않고, 기타 등등 - 상황들(예를 들어, 얕은 좌석을 갖는 긴 세트백(setback)들, 편평한 트랙들, 지붕 없는 차량들)이 맞춰진다. 이 업계에서의 표준 관행이듯이, 종래의 재료들 및 종래의 수단들을 이용하여 조명 고정구에 추가의 렌즈들, 바이저들, 배플들, 광 흡수 재료 등을 단순히 추가하는 것은 요구가 많은 조명 응용들의 조명 요구들을 충분히 해결하지 못하며; 종래의 지혜는 중량 및 비용을 증가시키고, 투과 효율 및 응용에 유용한 광을 감소시키고, 필요한 빔 제어를 여전히 제공할 수 없다. 광 지향 및 광 재지향 디바이스들에 대한 상응하는 변경들을 갖는 조명 설계에 대한 상이한 접근법이 필요하다.
따라서, 본 기술분야에서는 개선의 여지가 있다.
"비표준" 타겟 영역 특성들 등으로 인해 조명이 특히 어려운 것들을 포함하는 조명 응용들은 조명 설계의 진보로부터 이익을 얻을 것이다. 조명 설계에서의 종래의 지혜는 빔 제어 및 컷오프의 관점에서 보답이 줄어드는 지점에 이르렀고, 일부 경우들에서 심지어는 칸델라 시프트와 같은 유해한 효과들을 야기하며, 따라서 상기 진보는 종래의 지혜가 아닌 다른 곳에서 나와야 한다.
따라서, 본 발명의 주 목적, 특징, 장점 또는 양태는 최신 기술을 개선하고 그리고/또는 본 기술 분야에서의 문제들, 쟁점들 또는 결함들을 해결하는 것이다.
최신 기술의 LED 조명 고정구들에 비해, 바람직하지 않은 빔 시프트 없이 컷오프의 예리함을 개선하는 동시에 적어도 일부 경우들에서는 더 가파른 컷오프(즉, 더 작은 컷오프 각도)를 가능하게 할 정도로 정밀한 조명을 위해 설계되는 LED 조명 시스템이 구상된다. 또한, 전체 빔 치수들은 전체 광학 시스템을 교체하거나 완전히 새로운 조명구를 설계하지 않고서 응용을 위해 고정구별로 맞춤화될 수 있으며, (예를 들어, 빔 패턴들의 에지에서 줄무늬들을 방지함으로써) 강도 분포의 제어가 개선된다.
상기 구상된 LED 조명 시스템은 전술한 것을 달성하기 위해 종래의 LED 조명 시스템들에서 사용되지 않은 다수의 재료들을 새로운 방식들로 이용한다.
본 발명의 추가의 목적들, 특징들, 장점들 또는 양태들은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
a. 더 예리하고 그리고/또는 더 가파른 컷오프를 제공하기 위한 다중 부품 차광 시스템;
b. 맞춤형 빔 치수들을 제공하기 위한 다중 부품 광학 시스템; 및
c. 빔 패턴 에지들에서 또는 그 근처에서 그리고/또는 빔 패턴에 걸쳐 개선된 강도 분포를 제공하기 위한 다중 부품 차동 반사 시스템.
본 발명의 이들 및 다른 목적들, 특징들, 장점들 또는 양태들은 첨부된 명세서 및 청구항들을 참조하여 더 명백해질 것이다.
본 설명에서는 때때로, 도면 번호에 의해 식별되고 아래에 요약된 도면들이 참조될 것이다.
도 1-10은 본 발명의 양태들에 따른 제1 실시예를 도시하며; 명료함을 위해 모든 전기적 연결들 및 대부분의 체결 디바이스들이 생략되었다는 점에 유의한다. 도 1은 이 제1 실시예의 사시도를 도시하고, 도 2는 다중 부품 차광 시스템 및 다중 부품 차동 반사 시스템의 세부사항들을 도시하기 위해 외부 바이저 컴포넌트들이 부분적으로 분해되어 있는 도 1을 도시하며, 도 3은 다중 부품 광학 시스템의 세부사항들을 도시하기 위해 하우징 및 내부 하우징 컴포넌트들이 부분적으로 분해되어 있는 도 1을 도시한다. 도 4는 도 1의 정면도를 도시하고, 도 5는 도 1의 배면도를 도시하고, 도 6은 도 1의 평면도를 도시하고, 도 7은 도 1의 저면도를 도시하고, 도 8은 도 1의 좌측면도이고, 도 9는 도 1의 우측면도이고, 도 10은 도 4의 세부사항A를 확대도로 도시한다.
도 11 및 12는 다중 부품 차광 시스템의 제2 부분이 다중 부품 차광 시스템의 제1 부분에 구조적으로 연결되는 것이 아니라 그로부터 소정의 거리만큼 떨어져 위치하도록 도 1-10의 제1 실시예를 수정한 제2 실시예를 도시하며; 제2 부분은 제1 부분에 대해 실척으로 그려지지 않는다는 점에 유의한다. 도 11은 이 제2 실시예의 양태들에 따라 수정된 바와 같은 도 1의 사시도를 도시하고, 도 12는 도 11의 세부사항 B를 확대도로 도시한다.
도 13a-13c는 요구가 많은 조명 응용에 적용되는 바와 같은 도 11 및 12의 제2 실시예, 여기서는 레이스 트랙에서의 긴 세트백, 예리한 컷오프 턴을 도시한다. 도 13a는 다양한 조명 고려사항들의 일반적인 치수들을 도시하고, 도 13b는 조명 고정구로부터의 수직 빔 컷오프를 도식적으로 도시하고, 도 13c는 상기 레이스 트랙 상의 운전자의 상향 및/또는 하향 조명을 용이하게 하기 위한 조명 고정구로부터의 수평 빔 컷오프를 도식적으로 도시한다.
도 14-22는 본 발명의 양태들에 따른 제3 실시예를 도시하며; 명료함을 위해 모든 전기적 연결들 및 대부분의 체결 디바이스들이 생략되었다는 점에 유의한다. 도 14는 이 제3 실시예의 사시도를 도시하고, 도 15는 다중 부품 차광 시스템 및 다중 부품 차동 반사 시스템의 세부사항들을 도시하기 위해 외부 바이저 컴포넌트들이 부분적으로 분해되어 있는 도 14를 도시하며, 도 16은 다중 부품 광학 시스템의 세부사항들을 도시하기 위해 하우징 및 내부 하우징 컴포넌트들이 부분적으로 분해되어 있는 도 14를 도시한다. 도 17은 도 14의 정면도를 도시하고, 도 18은 도 14의 배면도를 도시하고, 도 19는 도 14의 평면도를 도시하고, 도 20은 도 14의 저면도를 도시하고, 도 21은 도 14의 좌측면도이고, 도 22는 도 14의 우측면도이다.
도 23 및 24는 다중 부품 차광 시스템의 제2 부분이 다중 부품 차광 시스템의 제1 부분에 구조적으로 연결되는 것이 아니라 그로부터 소정의 거리만큼 떨어져 위치하도록 도 14-22의 제3 실시예를 수정한 제4 실시예를 도시하며; 제2 부분은 제1 부분에 대해 실척으로 그려지지 않는다는 점에 유의한다. 도 23은 이 제4 실시예의 양태들에 따라 수정된 바와 같은 도 14의 사시도를 도시하고, 도 24는 도 23의 세부사항 C를 확대도로 도시한다.
도 25는 요구가 많은 조명 응용에 적용되는 바와 같은 도 23 및 24의 제4 실시예, 여기서는 다섯 기둥 레이아웃을 갖는 야구장을 도시하며; 여기서 해칭은 고정구(1000)에 의해 조명되는 영역들을 나타내고, 해칭되지 않은 영역들은 고정구(1000)에 의해 조명되지 않는다(그러나, 타자(112)의 시선 내에 있지 않은 다른 기둥 위치들에 있는 고정구들에 의해 조명될 것이다).
도 26a-26e는 도 1-25의 실시예 1-4의 다중 부품 광학 시스템의 다양한 도면들을 도시한다. 도 26a는 조립 및 분리된 (보드 상의) LED들, 제1 광학 부분 및 제2 광학 부분의 확대 측면도를 도시한다. 도 26b는 제1 광학 부분의 저면도를 도시하고, 도 26c는 제1 광학 부분의 평면도를 도시하고, 도 26d는 제2 광학 부분의 저면도를 도시하고, 도 26e는 제2 광학 부분의 평면도를 도시한다.
도 27a 및 27b는 본 발명의 양태들의 기본 방법을 도시한다. 도 27a는 실시예 1-4 중 임의의 실시예로 요구가 많은 조명 응용을 조명하는 방법을 도시하고, 도 27b는 도 27a의 방법에 따라 원하는 스타일 및 구성의 다중 부품 바이저를 조준하는 방법을 도시한다.
도 28은 도 25의 세부사항 D에서 제1 바이저 부분에 대해 제2 바이저 부분을 위치시키는 것에 대한 대안적인 접근법을 도시하며; 여기서는 제1 부분에 부착되는 것이 아니라(즉, 그들은 독립적으로 움직일 수 있음), 여전히 제1 부분에 구조적으로 연결된다(즉, 실시예 2 및 4에서와 같이 원격으로 위치하지 않는다).
도 29는 도 28의 장치를 기둥 또는 다른 상승 구조물에 부착하기 위한 하나의 가능한 디바이스를 도시한다.
A. 개요
본 발명의 추가의 이해를 위해, 본 발명에 따른 특정한 예시적인 실시예들이 상세히 설명될 것이다. 본 설명에서는 도면들에 대한 빈번한 언급이 이루어질 것이다. 참조 번호들은 도면들에서 소정 부분들을 표시하는 데 사용될 것이다. 달리 언급되지 않는 한, 도면들 전체에 걸쳐 동일한 부분들을 표시하기 위해 동일한 참조 번호들이 사용될 것이다.
용어에 관하여, 본 명세서에서는 "고정구(들)" 또는 "조명 고정구(들)"에 대한 참조가 주어졌으며; 이러한 용어들은 종종 "조명 기구(들)"와 교환가능하게 사용되고, 그 어느 것도 본 명세서에서 언급되지 않은 임의의 제한들(예를 들어, 동작 조건들, 전력 요구들)을 부과하려는 것이 아니란 점에 유의하는 것이 중요하다. 또한, 용어에 관하여, 본 명세서에서는 "광 지향(light directing)" 및 "광 재지향(light redirecting)" 디바이스들에 대한 참조가 주어지며; 전자는 주로 광을 지향시키는 임의의 디바이스 또는 수단을 의미하도록 의도되고, 후자는 주로 광을 재지향시키는 임의의 디바이스 또는 수단을 의미하도록 의도되지만, 이들 중 어느 하나는 다른 하나의 요소를 가질 수 있다. 예를 들어, LED들에 대한 대부분의 이차 렌즈들(secondary lenses)(즉, 다이 상의 일체형 일차 렌즈(primary lens)/밀봉재(encapsulant)가 아님)은 광 지향 디바이스들로 간주되는데, 그 이유는 일부 극단적인 각도들에서 광이 렌즈 내로 다시 재지향되어 손실되더라도 그들이 주로 광을 시준하고 지향시키기 때문이다. 광 지향 디바이스들의 다른 비포괄적 예들은 배향/피벗팅을 제공하는 시스템의 구조적 컴포넌트들 또는 필터들(예를 들어, 조정가능한 전기자들)을 포함할 수 있고; 광 재지향 디바이스들의 비포괄적 예들은 반사기들, 바이저들, 광 흡수 재료들 또는 확산기들을 포함할 수 있다. 마지막으로, 용어에 관하여, 본 명세서에서는 "빔(들)" 및 "합성 빔(들)"에 대한 참조가 주어지며; 빔(합성이든 아니든 간에)은 크기, 형상, 컬러 및 강도를 갖고(때때로 부분적으로 또는 전체적으로 "패턴" 또는 "출력"으로 지칭됨), 이들은 다른 빔들과 상이할 수 있고 본 발명의 양태들로부터 벗어나지 않는다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 또한, 상황의 맥락이 주어지면, 동일한 조명 고정구는 빔 및 합성 빔 둘 다를 생성할 수 있다. 예를 들어, 2 개 이상의 LED를 사용하는 임의의 조명 고정구는 합성 빔을 방출하지만, 레이스 트랙 또는 다른 요구가 많은 조명 응용은 각각이 복수의 LED들을 사용하는 수십 개의 조명 고정구들을 사용할 수 있다. 이러한 의미에서 그리고 전체 조명 설계의 맥락에서, 각각의 조명 고정구는 타겟 영역에 대해 모든 다른 고정구들로부터의 빔들과 함께 적층되거나 병치되거나 다른 방식으로 고려되는 빔을 생성하여 합성 빔(또는 달리 말하면 전체 빔 패턴)을 생성한다. 따라서, 고정구 내의 광원들의 정확한 수 및 레이아웃은 그 고정구로부터 방출되는 광의 빔 특성들에 가장 확실히 영향을 미치지만, 본 발명의 양태들은 빔 또는 합성 빔, 또는 광원들, 고정구들 및 빔들의 임의의 특정 구성으로 제한되지 않는다.
예시적인 실시예들은 (예를 들어, 범용 조명 응용들과 대조적으로) 가장 자주 요구가 많은 조명 응용들을 위한 정밀 조명을 위해 설계된 LED 조명 시스템을 구상하고; 여기서, 조명의 정밀도는 컷오프의 예리함 및/또는 가파름, 빔 치수들이 맞춤화될 수 있는 정도, 및 빔 패턴 에지들에서의 또는 그 근처에서의 그리고/또는 빔 패턴에 걸친 강도 분포를 개선하는 능력과 관련하여 정의된다. 실시예들 각각의 중심에는 3 개의 컴포넌트, 즉 다중 부품 차광 시스템, 다중 부품 광학 시스템 및 다중 부품 차동 반사 시스템이 있다. 상기 언급된 요구가 많고 그리고/또는 조명이 어려운 조명 응용들에 대한 다양한 정도의 정밀 조명을 제공하기 위해 3 개의 컴포넌트 중 1 개, 2 개 또는 전부가 사용되고 그리고/또는 상이한 구성들로 조합될 수 있지만, 물론 본 발명에 따른 양태들은 다른 종류의(예를 들어, 범용) 조명 응용들에 적용될 수 있다. 각각의 컴포넌트의 예들의 설명은 다음과 같다.
1. 다중 부품 차광 시스템
언급된 바와 같이, 다중 부품 차광 시스템의 주요 목적은 최신 기술의 LED 조명 시스템들에 비해 더 예리한 그리고/또는 더 가파른 컷오프를 제공하는 것이다. 다중 부품 차광 시스템은 일반적으로 최소의 광 손실로 원하는 평면에서 더 예리한 컷오프를 제공하기 위해 광 흡수의 제2 스테이지와 결합된 광 재지향의 제1 스테이지를 포함하고; 레이스 트랙 조명(도 13a) 및 다섯 기둥 야구 조명(도 25)의 전술한 예들에 대해, 원하는 평면은 수직 평면(참조 번호 407, 408 및 701, 702를 각각 참조)이지만, 이것은 다른 조명 응용들에 대해서는 상이할 수 있거나, 다른 원하는 평면에서의 예리한 컷오프(예를 들어, 원하는 수평 평면에서의 컷오프를 표시하는 도 13c의 참조 번호들 405, 406 참조)에 추가적일 수 있다.
일반 바이저 동작의 원리들은 도 13b에 따라 이해될 수 있다. 이론적인 조명 고정구의 이러한 측단면도로부터 알 수 있는 바와 같이, 임계각(δ)은 광원들의 열 내의 최하단 광원으로부터 외부 바이저의 가장 말단 팁까지의 각도이고; 다시, 이것은 원하는 평면이 수직 평면인 맥락에 있다. 종래의 지혜에 따르면, 전체 광원(B)의 높이가 증가함에 따라, 주어진 δ를 유지하기 위해서는 바이저(C)의 길이도 마찬가지로 증가해야 하는데; 달리 말하면, 루멘 밀도가 증가함에 따라, 컷오프를 유지하기 위해서는 전체 고정구의 크기도 마찬가지로 증가해야 한다. 이것은 물론 다소 단순화된 것인데, 이는 대부분의 종래의 조명 고정구들이 (예를 들어, 내부 반사기들을 수용하기 위해) 조명 고정구 하우징 내에 상당히 리세스(recess)된 LED들을 가지며, 따라서 고려할 추가적인 길이들 및 미광이 존재하기 때문이다. 이와 상관없이, 이러한 종래의 접근법은 또한 컷오프를 줄이기 위해(즉, 광이 그의 최대 칸델라 값(또는 측광 중심)으로부터 거의 감지 불가능한 것으로 전이하는 더 작은 각도를 생성하기 위해) 단지 바이저(C)의 길이를 연장하고 그리고/또는 바이저를 LED들에 의해 생성되는 합성 빔 안으로 더 티핑(tip)할 수 있다는 것을 종래의 지혜가 제안할 정도까지 더 예리한 컷오프를 제공하는 것에도 적용된다. 그러나, 언급된 바와 같이, LED들에 대한 바이저의 극단적인 조준 각도들에서는, 최대 칸델라가 시프트된다(이는 빔 분포를 변경하고, 조명 설계를 무효화할 수 있다). 또한, 바이저는 단순히 무기한으로 그리고 결과 없이 연장될 수 없으며; (예를 들어, 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함되는 미국 특허 출원 제12/910,443호에 논의된 것과 같이) 어떤 무게/바람 부하가 기둥 상에서 또는 조절가능한 전기자에 의해 지지될 수 있는지에 대한 실제 제한들이 존재하고, 구덩이 영역 내에 또는 심지어 트랙의 평면 위에 도달하는 긴 바이저들(다시, 레이스 트랙 예를 사용함)은 심각한 안전 문제를 제기한다.
본 발명의 양태들은 광 지향 디바이스들과 조명 고정구의 방출면 사이의 공간이 거의 없는 매우 간결한 고정구(그 중요성은 나중에 논의됨)를 제시하며, 차광을 다수의 부분들로 분할한다. 제1 바이저 부분으로부터의 제1 스테이지는 원하는 위치에 최대 칸델라(또는 측광 중심)를 배치함으로써 필요에 따라 빔 재지향을 제공하고, (광을 흡수하고, 조명 고정구의 방출면으로부터 소정의 거리만큼 떨어져 위치하는(그리고 실시예에 따라 제1 바이저 부분에 부착 또는 구조적으로 연결될 수 있거나 연결되지 않을 수 있는)) 제2 바이저 부분으로부터의 제2 스테이지는 원하는 빔 형상을 생성하도록 빔 컷오프를 제공한다. (나중에 논의되는) 다중 부품 바이저의 제1 부분의 내측 표면 상의 비전통적인 재료들은 빔을 평활화하고 원하는 강도 분포를 생성하도록 차동 반사를 제공한다.
이러한 접근법에 대한 다수의 이익들이 있는데: 제2 바이저 부분을 원격으로 위치시키는 것은 제1 바이저 부분을 간결하게 유지하는 것을 허용하고(기둥 부하, EPA 및 안전 문제를 감소시킴), 광 흡수 디바이스를 반사 디바이스와 결합하는 것은 너무 많은 효율의 손실 또는 칸델라 시프트 없는 컷오프를 제공하는 것을 허용하고, 예비 빔 형상을 (즉, 제1 바이저 부분이 고정구에 추가된 후에 그러나 제2 바이저 부분이 고정구에 추가되기 전에) 조준하는 것은 최종 빔 치수들을 맞춤화할 수 있으면서(그리고 최대 칸델라를 시프트시키지 않고서) 최대 강도가 필요한 곳에 배치되는 것을 보장한다.
2. 다중 부품 광학 시스템
언급된 바와 같이, 다중 부품 광학 시스템의 주 목적은 최신 기술의 LED 조명 시스템에 비해 더 많거나 가변적이거나 다른 방식으로 맞춤화된 빔 치수들을 제공하는 것이다. 다중 부품 광학 시스템은 일반적으로, 각각이 하나 이상의 LED들과 관련되는 일체형으로 형성된 이차 렌즈들을 갖는 단일 피스 이차 렌즈 디바이스(1005C)와 결합하여 LED들(1005A)의 회로 보드와 동일 높이에 놓이도록 설계된 플라스틱 렌즈 홀더(1005B)(예를 들어, 플라스틱)를 포함하며; 도 26a-e를 참조한다. 플라스틱 렌즈 홀더(1005B)는, 구상되는 바와 같이 본 실시예들의 조명 고정구들을 형성하는 재료 또는 합금(그러나 이것은 다를 수 있음)인 알루미늄의 열 팽창에 일반적으로 부합하도록 - 열 팽창 및 수축 동안 (조명 고정구 하우징에 직접 부착되는) 회로 보드/LED들(1005A)과의 일반적인 정렬을 더 양호하게 유지하도록 - 충전 재료(예를 들어, 20 % 소다 석회 유리)를 포함한다. 플라스틱 렌즈 홀더(1005B)는 또한, 구상되는 바와 같이 (다른 옵션들이 나중에 논의되지만) 단일 시트의 실리콘으로 형성되는 이차 렌즈(1005C)에 대한 형태 및 강성을 제공한다. 실리콘은 종래의 이차 렌즈 재료(예를 들어, PMMA, 폴리카보네이트)와 비슷한 광학 특성들을 갖지만, 장애, 황변(yellowing) 등 없이 훨씬 더 높은 온도들에서 동작 가능하며, 이는 대부분의 요구가 많은 조명 응용들에 바람직하다. 즉, 실리콘은 매우 높은 열 팽창 - 이는 실리콘이 가열되어 바깥쪽으로 휘고 광원들로부터 멀어질 때 빔 왜곡을 유발할 수 있음 -으로 인한 종래의 재료 선택이 아니다. 따라서, 플라스틱 렌즈 홀더(1005B)는 또한, 열 팽창 및 수축 동안에 광원들에 대해 일체로 형성된 렌즈들의 정렬을 유지하는 것을 돕기 위해 이차 렌즈 시트(1005C) 내의 상보적 애퍼처들(6002)을 통해 연장되는 디바이스들(5003)(여기서는, 플라스틱 핀(peg)들)을 포함한다.
일반적인 광학 시스템 동작의 원리들은 전술한 도 26a-e는 물론, 도 3 및 16에 따라 이해될 수 있다. 도 3 및 16의 부분 분해 사시도들로부터 알 수 있는 바와 같이, 모든 필요한 전기적 연결들을 포함하는 LED들(이하, 집합적으로 "LED들"(1005A)로 지칭됨)로 채워진 보드들이 열 전도성 기판(여기서는, 조명 고정구 하우징 부분(1007)에 직접 장착됨)에 장착되어, LED들 및 광학기기들의 수명을 비슷하게 유지하기 위한 열 전달을 돕는다. 광학기기가 렌즈 또는 반사기 또는 이들의 소정 조합을 포함하는지에 관계없이, 광학기기는 일반적으로 광학기기의 (전부는 아니더라도) 소정 부분이 하나 이상의 LED들을 둘러싸서 LED로부터 방출되는 광을 이용하고 (적절한 경우에) 지향 또는 재지향시키도록 설치된다. 제시된 실시예들의 경우에, 플라스틱 렌즈 홀더(1005B)는 표면(5002)이 LED 보드와 동일 높이에 놓이고 하나 이상의 LED들이 보디(5000)(그 두께는 LED 패키지 크기에 의존함) 내의 애퍼처(5001)의 경계들 내에 완전히 포함되도록 LED들(1005A)에 대해 포지셔닝된다(도 26b 참조). 렌즈 시트(1005C)의 유연한 일체로 형성된 렌즈들은 다음과 같이 플라스틱 렌즈 홀더(1005B)에 대해 포지셔닝된다(도 26b-26e 참조).
Figure pct00001
핀들(pegs)(5003)은 보디(6000)(그 두께는 렌즈의 높이에 의존함) 내의 애퍼처들(6002)을 통해 연장된다.
Figure pct00002
렌즈 시트(1005C)의 개별 렌즈들의 포물선 표면들(6003)은 렌즈 홀더(1005B)의 개별 상보적 경사 내벽들(5004)과 동일 높이에 놓인다.
Figure pct00003
개별 홀더들/렌즈들에 의해 둘러싸인 하나 이상의 LED들의 각각의 그룹으로부터의 광은 애퍼처(5001)를 통해 렌즈 시트(1005C)의 시준 표면(6001)으로 지향된다.
샌드위치된 전체 조립체(1005A/B/C)는 비방출면 및 방출면을 가지며; 도 26a의 샌드위치된 조립체의 방출면은 화살표에 가장 가까운 표면이다. 방출면은 일반적으로 조명 고정구 하우징(여기서는, 도 3의 유리(1003)에 의해 밀봉됨) 내의 애퍼처 쪽으로 지향되고, 조명 고정구의 면은 고정구의 방출면으로서 정의되는 애퍼처를 갖는다. 조명 고정구의 방출면은 일반적으로 타겟 영역을 향해 조준된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 광 지향 디바이스들과 조명 고정구의 방출면 사이에 공간이 거의 없는 매우 간결한 고정구를 제시하며 - 이것은 다수의 이유들로 중요하다. 첫째, 조명 고정구 하우징 내에 너무 멀리 리세스되는 LED들은 광학 시스템에 관계없이 (i) 낭비적이고, (ii) 하우징 내에서 반사되는 미광을 가져서, 온사이트(onsite) 눈부심을 야기하는 내부 글로우(glow)를 생성하는 경향이 있다. 둘째, 다중 부품 광학 시스템의 두 부분이 정밀 조명을 제공하기 위해 함께 작용하도록 설계되더라도, 플라스틱 핀들(5003)이 고장나는 경우, 이차 렌즈 시트(1005C)에 가까운 유리(1003)를 갖는 것은 실리콘의 열 팽창 동안 디바이스들의 정렬을 유지하는 데 도움이 된다. 이것은 각각의 핀(5003)의 말단 팁(이차 렌즈 시트(1005C)의 방출면 위로 돌출하는 재료의 약 0.040")이 열 스테이킹(heat staking)되므로 설계에서 중복이지만, 유리한 중복이다. 열 스테이킹은 일반적으로 도 26a의 화살표의 대체적인 방향으로 핀들(5003)의 말단 팁을 평탄화하여, 평탄화된 핀들(5003)의 직경이 애퍼처들(6002)의 직경을 초과하게 하여, 이차 렌즈(1005C)를 탄력적으로 유지하고, 이차 렌즈가 빔이 충돌하는 지점까지 구부러지는 것을 방지하는 것을 포함한다. 열 스테이킹은 새로운 프로세스는 아니지만, 전통적으로 실리콘 재료들과 함께 사용되지 않는다. 마지막으로, 매우 간결한 고정구(예를 들어, 내부 바이저들을 갖지 않음)는 궁극적으로 LED들을 더 낮은 전류로 구동하여 원하는 발광 출력을 달성하는(따라서, LED 수명을 연장하고 에너지 비용을 감소시키는) 것을 가능하게 하거나, 주어진 요구가 많은 조명 응용에 대한 조명 고정구로부터 더 많은 루멘을 추출하는 것을 가능하게 하는 LED들의 더 조밀한 패킹을 허용한다.
3. 다중 부품 차동 반사 시스템
언급된 바와 같이, 다중 부품 차동 반사 시스템의 주 목적은 최신 기술의 LED 조명 시스템들에 비해 빔 패턴 에지들에서의 또는 그 근처에서의 그리고/또는 빔 패턴들에 걸친 개선된 강도 분포를 제공하는 것이다. 일부 요구가 많은 조명 응용들에서는, 고정구 세트백이 가변적이고, 고정구들 사이의 간격이 가변적이며, 따라서 (전체적인 균일성 요구들이 충족되는 경우에도) 고정구들 사이에 어두운 스폿들이 존재하며; 고정구들 사이의 빔들을 평활화하고 중첩시키기 위한 소정 형태의 광 재지향 디바이스가 없을 경우, 고속의 레이스 트랙 상의 운전자는 예를 들어 특히 쇠약하게 할 수 있는 "스트로브" 효과(즉, 운전자가 자신의 주변에서 빠른 밝음-어두움-밝음-어두움 효과를 감지함)를 감지할 수 있다. 종래의 지혜 - 전술한 미국 특허 번호 제5,887,969호 참조 -는 빔 혼합을 허용할 뿐만 아니라 운전자가 광원을 직접 보는 것(이는 온사이트 눈부심을 유발할 수 있음)을 방지하는 방식으로 대형 세장형 광원의 광을 레이스 트랙을 향해 재지향시키기 위해 구부러지고 휠 수 있는 가요성 반사 스트립들에 의존한다. 그러나, 이 접근법은 LED 조명 고정구들을 다루는 데에 부적절한데, 그 이유는 이 접근법이 어레이 내의 LED들의 다수의 초점들 및 상이한 컷오프 지점들을 관리할 수 없기 때문인데; 즉, LED들과 함께 종래의 방법을 이용할 때 줄무늬들이 빔 에지들에 나타나기 때문이다(이는 또한 스트로브 효과를 생성할 수 있다). 금속화된 플라스틱 반사기들 또는 코팅된 세라믹 반사기들과 같은 종래의 LED 반사기들은 통상적인 동작 조건들에서 용융되거나, 요구가 많은 조명 응용들 각각에 필요한 정도의 정밀도로 코팅하기에는 너무 비용이 많이 들며, 따라서 적절한 교체가 아니다. 본 발명의 다중 부품 차동 반사 시스템은 종래의 지혜로부터 완전히 벗어나며, 구조적 강성은 물론, 원하는 평면에서의 다양한 정도의 투과율을 제공하도록 적층된 복수의 디바이스들을 포함한다. 이전에 언급된 바와 같이, 다중 부품 차동 반사 시스템은 또한 (에지들이 차광으로 인해 예리하게 컷오프됨에 따라) 빔 에지들 자체 근처에서의 강도 분포를 개선하기 위한 것이 아니라 전체 빔을 평활화하고(즉, 빔 패턴의 크기 및 형상을 변경하지 않고 빔 패턴 내에 칸델라를 확산시키고) 온사이트 및/또는 오프사이트(offsite) 눈부심을 감소시키는 것을 돕기 위해 다중 부품 차광 시스템과 결합될 수 있다.
차동 반사의 원리들은 일반적으로 도 2 및 15뿐만 아니라 도 13c 및 아래의 표 1에 따라 이해될 수 있다. 도 2 및 15의 부분 분해 사시도로부터 알 수 있는 바와 같이, 하나 이상의 디바이스들이 다중 부품 차광 시스템의 내부 표면들(측면들 및 상부) 상에 적층되어, 수평 및 수직 평면들에서 다양한 정도의 투과율/반사를 제공한다. 즉, 다중 부품 차광 시스템의 제2 바이저 부분이 수직 평면에서만 연장되기 때문에, 더 예리한 컷오프가 수직 평면에서 제공되는 반면(다시 도 13a 및 25 참조), 더 부드러운 컷오프(때때로 광의 "페더링(feathering)"으로 지칭됨)가 수평 평면에서 제공되며, 이는 스트로브 효과를 피하기 위해 고정구로부터의 광을 혼합하고, 빔들을 중첩시켜 원하는 형상 및/또는 강도의 합성 빔을 생성하고, 수평 빔 제어를 맞춤화하여 필요한 경우에 광을 제공하는 데 유리하다(도 13c의 참조 번호 404-406 참조). 차동 반사는 제2 표면 미러들의 원리; 즉, 반사 각도가 입사 각도와 약간 상이하도록 미러 또는 다른 재료의 (전방/제1 표면 대신에) 후방 표면을 코팅하는 원리에 따라 동작한다(이는 반사율의 약간의 희생에서 올 수 있거나 그렇지 않을 수 있음). 이것은 조명 설계에서의 종래의 지혜로부터 뿐만 아니라, 제2 표면 미러들이, 희미한 이차 반사이고, 일반적으로 (예를 들어, 추가적인 처리를 위해) 회피되어야 하지만, 그것이 반사의 나머지와 상이한 각도로 반사되어 빔 분포를 평활화하는 데 도움이 되므로 본 발명에서는 실제로 요긴할 수 있는 "고스트 이미지" 또는 "고스팅 효과"를 종종 갖는 정도까지 제2 표면 미러들을 설계하는 기술로부터의 일탈이다.
본 발명은 (예를 들어, 약 0.020" 정도의) 단단할 수 있는 두께의, 차동 반사를 제공하기 위한 독특한 재료들의 사용을 제시하며, 따라서 차광 시스템에 구조 및 강성을 더하고, 맞춤화된 빔 특성들을 용이하게 하기 위한 용이한 삽입/제거를 돕는다. 제2 표면 미러로서 동작하기 위해 페인팅, 코팅, 처리 등이 될 수 있는 임의의 재료가 사용될 수 있지만, 일부 재료들은 본 발명의 목적들을 위해 다른 것들보다 더 양호하게 테스트되었다. 마무리 또는 반사의 관점에서, 확산 반사를 생성하도록 처리된 재료들이 먼저 다중 부품 차동 반사 시스템에 대해 평가되었는데, 이는 빔 패턴을 평활화하는 목적들을 위해 조명 산업에서는 확산기들이 일반적이기 때문이다. 그러나, 확산 표면들은 빔 제어의 완전한 결여, 고정구에서의 산만한 글로우, 및 차동 반사를 제공하는 데 사용될 때의 투과 효율의 큰 손실을 초래하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 경면 반사를 생성하는 다수의 재료들: 통상적인 저철분 소다 석회 유리, 일면이 반사 방지 코팅으로 코팅된 상기 유리(예를 들어, 미국, 미시건, 칼레톤의 가디언 산업으로부터 입수 가능한 조명용 가디언 반사 방지 유리), 양면이 상기 반사 방지 코팅으로 코팅된 상기 유리, 일면 또는 양면이 블랙 페인트로 코팅된 상기 유리, 및 상업적으로 착색된 유리(예를 들어, 전술한 가디언 산업으로부터 입수 가능한 가디언 프리바가드)가 테스트되었다. 원래는 재료 표면의 평탄성이 빔 패턴 에지들에서 또는 그 근처에서 그리고/또는 빔 패턴에 걸쳐 상기 개선된 강도 분포를 제공하는 능력에 크게 영향을 줄 것이고, 페인팅된 표면들이 이와 관련하여 더 열등하게 수행할 것으로 생각했으며; 이것도 사실이 아닌 것으로 입증되었는데, 이는 테스트된 모든 흑색화된 표면들이 빔 에지에서 비슷하게 작동했기 때문이다.
테스트 결과들이 표 1에 표시된다.
테스트 조건
(단면 바이저)		 최대 Cd
(Cd)		 총 루멘
(lm)		 ½% 최대 Cd
(Cd)		 ½% 최대 Cd에서의 수평 각도 (도)
바이저 없음 330758 21434 1654 28
미러 459327 20224 2297 28.5
A/R (양면) 458112 18630 2291 22
블랙 배킹을 갖는 유리 458602 18483 2293 22
경면 블랙 페인팅 유리 457563 18673 2288 22
평면 블랙 페인팅 유리 458851 18226 2294 22
고도 경면 블록 페인팅 알루미늄 460578 18613 2303 22
Miro®4* 알루미늄 461595 20311 2308 29
블랙 배킹을 갖는 유리, 코팅된 상부 바이저 402386 15467 2012 21.5
* Alanod GmbH & Co.KG, Ennepetal, Germany로부터 입수 가능함
표 1에서 테스트된 모든 경면 반사 재료들은 원하는 평면에서의 최대 칸델라의 시프트를 회피하였고, 따라서 또한 원하는 평면(여기서는, 수평 평면)에서의 전체 빔 확산 및 감지된 눈부심(여기서는 최대 측정 칸델라의 1/2 %)과 관련하여 평가되었다. 예상된 바와 같이, 측면 바이저들이 없는 제어 조건은 가장 낮은 측정된 눈부심을 갖지만 가장 높은 빔 확산을 갖는데, 이것은 수평 빔 억제를 제공하기 위해 이용가능한 표면이 없기 때문에 타당하다. 눈부심에 관하여, "눈부심"는 다수의 임계값들로 다수의 방식들로 정의될 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 500 칸델라는 감지된 눈부심에 대한 경험 법칙 임계치(rule of thumb threshold)이지만, 하나의 광원 및 어두운 배경을 갖는 조건들(예를 들어, 오프사이트 조건) 하에서만 그러하다. 운전자들, 운동선수들 및 관중들은 모두 비슷하게, 그들의 시야가 광원들로 채워지며(예를 들어, 온사이트 조건), 주변 광 레벨은 훨씬 더 높고(즉, 그들은 더 높은 순응 레벨을 가짐), 따라서 3000 위의 칸델라 값들도 여전히 대다수의 상황들에서 눈부심을 유발하지 않는 것으로 밝혀졌다. 실제로, 테스트 전반에서, 눈부심이 감지된 유일한 시간은 LED들 자체가 직접 보이는 때이고; 차동 반사를 통해 생성된 LED들의 반사들 및 고정구의 에지들에서의 일반 광은 테스트된 대상들에서 눈부심 감지를 유발하지 않는 것으로 밝혀졌다. 물론, 이러한 결론은 제1 표면 미러들로 확장되지 않을 수 있으며, 여기서의 결과들은 차동 반사를 생성하기 위해 사용되는 제2 표면 미러들에 대해서만 취해져야 한다.
표 1과 더 관련하여, 일부 놀라운 결과들이 있었는데; 특히, 테스트된 많은 재료들은 비슷한 빔 확산 및 비슷한 감지된 눈부심을 가졌다. 따라서, 많은 재료들이 교환 가능할 수 있다. 코팅된 알루미늄은 가장 값싼 옵션인 것으로 입증될 수 있지만, 유리는 더 단단하고, 아마도 높은 바람 부하 상황에서 더 양호하다. 충전물을 갖거나 달리 코팅되거나 투과율 변경 특성들을 갖는 재료들은 페인팅된 표면들과 같이 치핑(chipping) 또는 UV 손상에 취약하지 않거나, 은 미러들과 같이 부식에 취약하지 않지만, A/R 코팅은 특히 빔의 감지되는 컬러를 변경하였다(이는 우수한 컬러 렌더링을 요구하는 텔레비전 방송 이벤트들에는 바람직하지 않을 수 있다). 궁극적으로, 임의의 수 또는 타입의 이러한 독특한 디바이스들은 원하는 빔 확산, 빔 강도 분포, 감지된 눈부심, 투과 효율 및 강성의 조합을 제공하도록 적층될 수 있고; 이들은 심지어 종래의 디바이스들과 결합될 수 있다(예를 들어, 바이저를 형성하는 알루미늄 시트 상에 적층된 블랙 유리).
4. 조명 요구가 많고 그리고/또는 조명이 어려운 응용들
도 27a 및 27b는 방금 설명된 다중 부품 차광, 다중 부품 광학 및 다중 부품 차동 반사 시스템들 중 하나 이상을 사용하여 요구가 많은 조명 응용 및/또는 조명이 어려운 조명 응용을 조명하는 하나의 가능한 방법을 도시한다. 따라서, 불규칙한 레이스 트랙 및 다섯 기둥 야구 레이아웃의 예들을 다시 사용하여, 방법(9000)은 진행된다.
제1 단계(9001)에 따라, 응용의 조명 요구들이 평가된다. 이것은 중요한 단계인데, 그 이유는 이 단계가 타겟 영역이 주로 2D(예를 들어, 지상 스포츠) 또는 3D(예를 들어, 나중에 논의된 바와 같이 상향 광을 요구할 수 있는 공중 스포츠)인지, 어느 평면들이 예리한 빔 컷오프를 필요로 하는지, 어느 평면들이 혼합 또는 페더링된 광을 필요로 하는지, (예를 들어, 플레이의 특정 레벨에 대해) 어떤 전체 강도 및 분포가 필요한지 등을 결정하기 때문이다. 단계 9001의 완료시에, 어떤 스타일; 즉 수평 평면에서 더 큰 가요성을 제공하지만 더 낮은 장착 높이들(예를 들어, 십여 피트 이하) 및/또는 더 작은 조준 각도들(예를 들어, 조정 가능한 전기자에서의 수 도)을 요구하는 더 모난 스타일(실시예 1 및 2, 아래 참조), 또는 수평 평면에서 더 적은 가요성을 제공하지만 훨씬 더 높은 실장 높이들(예를 들어, 수십 피트) 및/또는 조준 각도들(예를 들어, 조정 가능한 전기자에서의 약 30도)을 수용할 수 있는 쐐기 스타일(실시예 3 및 4, 아래 참조)의 차광 시스템이 사용될 것인지가 알려질 가능성이 있다.
단계 9002에 따라, 장소 제한들이 평가된다. 단계 9001에 따라 어느 스타일의 다중 부품 차광 시스템이 사용될지를 아는 것은 조명 설계자가 어떤 구성의 다중 부품 차광 시스템(예를 들어, 부착 또는 원격)이 장소에 가장 적합한지를 더 양호하게 결정하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 불규칙한 레이스 트랙(도 13a); 여기서는 (약 300 피트 정도의) 특이하게 긴 세트백(Z) 및 (3 피트 정도의) 벽(P)의 상부와 스탠드들(L)의 시작 사이의 특이하게 예리한 컷오프를 갖는 턴을 고려한다. 장소 제한들은 가장 예리한 가능한 컷오프를 획득하도록 단일 행의 LED들에 지시하고, 상부 빔 컷오프(407)는 4 피트의 높이 P에서 (예를 들어, 광고 목적들을 위해) 트랙 벽을 조명해야 하지만, (예를 들어, 온사이트 눈부심을 야기하는 것을 방지하기 위해) 7 피트의 높이 L에서 스탠드들(120) 앞에서 컷오프되어야 한다. 그러나, 큰 폭의 도로는 또한 상기 단일 행의 LED들에 의해 조명되어야 하며, 이는 큰 빔 확산(즉, 상부 빔(407)으로부터 하부 빔(408)까지의 큰 각도)을 의미한다. 또한, 고정구는 감지된 눈부심 및 스트로브 효과를 피하기 위해 운전자의 평균 눈 높이 위에 장착되어야 하며, 이는 ((단계 9001에서 결정된) 트랙 및 자동차의 타입에 따라) 높이 X가 약 8 피트가 되어야 한다는 것을 의미한다. 마지막으로, 스탠드들(120)은 30 이상의 피트의 높이(Q)로 연장되기 때문에, 원격 위치된 제2 바이저 부분은 장소 제한들이 주어질 때 가장 적합하며, 따라서 임의의 미광(미광 빔(409) 참조)이 또한 컷오프되고; 이것은 지상 스포츠 응용에서 타겟 영역으로부터 30 피트 위의 광에 관심을 가져야 하는 것이 특이할 정도까지 특이한 상황이다. 제2 바이저 부분(111)을 고정구(100)의 나머지로부터 15 피트의 거리(Y)에 원격으로 위치시킴으로써, 제2 바이저 부분(111)은 장착 높이 H(여기서는 8.5 피트)에서 특정 거리 R(여기서는 26 인치)에 걸치도록 설계될 수 있어서, 집합적으로 (i) 어떠한 관중도 광원들을 직접 볼 수 없도록 광을 컷오프하고, (ii) 감지된 눈부심 및 스트로브 효과를 피하도록 운전자의 평균 눈 높이 위에 장착된 광원들을 유지하고, (iii) 바이저 부분(111) 아래에서 그리고 포스트들(203) 사이에서 큰 폭의 도로 및 벽 및 자동차를 조명할 수 있으며, 이것은 모두 단계 9002에 따라 고려된다. 그러나, 이것은 단계 9002의 일부일 뿐이며, 다른 평면들에서의 장소 제한들도 고려되어야 한다. 수평 평면에서, 운전자는 차량의 전방으로 광이 투영되는 것을 선호할 것이지만(도 13c의 전방 빔 컷오프(406) 참조), 브로드캐스팅 요구들은 통상적으로 차량의 팁에서 우측의 전방 빔 컷오프(전방 빔 컷오프(404)), 또는 일부 극단적인 경우들에서는 실제로 운전자의 상향의 전방 빔 컷오프(전방 빔 컷오프(405))를 필요로 한다. 이러한 요구들 및 제한들은 각각의 조명 고정구 및 장착 위치에 대해 단계 9002에 따라 고려되어야 하는 데, 그 이유는, 예를 들어, (10 도의 전체 수평 빔 확산에 대해) 수평 평면에서 5 도로 광을 반사하는 것이 하나의 상황에 특히 양호하게 적합할 수 있지만, 동일한 타겟 영역 상의 상이한 지점에서는(예를 들어, 레이스 트랙 상의 상이한 지점에서는) 동일한 5 도(10 도 수평 확산)가 불충분할 수 있기 때문이다(예를 들어, 광원들이 직접 보이게 할 수 있고, 트랙을 충분히 조명할 만큼 충분히 크게 확산되지 않을 수 있다).
물론, 단계 9002는 다수의 평면에서의 단일 결정이 아니라 단일 평면에서의 다수의 결정들/고려들을 요구할 수 있으며; 이것은 다섯 기둥 야구 레이아웃에 대해 도 25에 도시된다. 여기서, 업계에서 현재 채택되고 있는 기둥 레이아웃의 새로운 설계는 보다 통상적이고 비용이 많이 드는 엇갈린 형태의 여덟 기둥 레이아웃보다는 중심 플레이트 뒤의 단일 기둥을 요구한다. 다섯 기둥 레이아웃은 필요한 곳에 광을 배치하지만 타자(112)의 눈에 들어가기 전에 광을 예리하게 컷오프하여 단지 타자의 뒤에서 다시 재개하도록(예를 들어, 영역(173/703)을 다시 채워서 비행하는 공의 충분한 강도, 균일성 및 모델링을 보장하도록) 정밀 조명을 요구한다. 도 25에서 알 수 있는 바와 같이, 경기장(171) 및 위의 공중 공간(700) 모두는 고정구(1000)에 의해 조명될 필요가 있지만, 광은 영역(172)을 조명하지 않고 타자(112)에 대한 눈부심을 유발하지 않도록 컷오프되어야 한다(참조 번호 701 참조). 경기장 영역(173)(참조 번호 702 참조) 및 위의 공중 공간(703)에서의 타자(112) 뒤의 광은 동일한 기둥 위치에서의 어레이 내의 다른 고정구(도시되지 않음)로부터, 또는 분할된 빔을 갖는 동일한 고정구로부터 제공될 수 있다. 도 25는 단계 9002가 단일 평면(여기서는 수직 평면)에서의 장소 제한들의 상세한 평가를 포함하지만, 다른 평면(예를 들어, 수평 평면)에서는 덜 그러한 하나의 상황을 도시하며, 이것은 다시 각각의 조명 고정구 및 장착 위치에 대해 상이할 수 있다.
제3 단계(9003)에 따라, 다중 부품 차광, 다중 부품 광학 및 다중 부품 차동 반사 시스템들은 단계 9002의 장소 제한들이 주어지면 단계 9001의 조명 요구들에 적합하도록 설계된다. 다중 부품 광학 시스템에 대하여, 실리콘 자체는 우수한 흐름 특성들을 갖고, 따라서 일체로 형성된 좁은 빔 렌즈들, 넓은 빔 렌즈들, 2 개의 타입의 렌즈들의 조합, 또는 단일 시트 내의 다른 빔 타입들을 생성하도록 이차 렌즈 시트(1005C)가 형성될 수 있다. 이차 렌즈(1005C)(도 26a)는 심지어 스트립들로 생성될 수 있으며, 따라서 단일 조명 고정구는 각각이 그 자신의 빔 크기/형상을 갖는, 정밀하게 제어되는 광의 다수의 행들을 포함할 수 있다. 이것은 다중 부품 차광 시스템 및/또는 다중 부품 차동 반사 시스템에 의해 (예를 들어, 컷오프를 예리하게 하고, 눈부심을 감소시키기 위해) 추가로 수정될 수 있는 (예를 들어, 레이스 트랙들 내의 곡선들에 대한) 맞춤 형상의 합성 빔들을 생성하는 데 유용할 수 있다.
다중 부품 차동 반사 시스템과 관련하여, 테스팅은 측광 중심으로부터 약 30 도까지(즉, 60 도 수평 빔 확산까지) 수평 빔을 제공하도록 하나 이상의 재료들이 조합하여 사용될 수 있는 차동 반사를 생성하는 것이 달성될 수 있고, (예상치 못한) 경면 반사를 생성하는 재료들을 사용할 때 최소로 감지되는 눈부심 및 최상의 빔 특성들로 달성될 수 있다는 것을 보여주었다. 즉, 일부 요구가 많은 조명 응용들의 경우, (주변에서만 보는 경우에도) 광원들의 직접 보기로 인해 여전히 눈부심이 감지될 수 있다. 이러한 상황들에서, 단계 9003은 영향을 받는 평면에 추가적인 디바이스들을 추가하는 것을 포함할 수 있으며; 예를 들어, 도 4를 참조한다. 여기서, LED들(1005A)(도 3)은 평가되는 레이스 트랙 내의 일부 턴들에서 운전자의 주변으로부터 여전히 보였고; 따라서, 반드시 수평 빔 억제를 제공하거나 빔 패턴을 평활화하기 위한 것이 아니라, 광원들이 직접 보이는 것을 방지하기 위해 중심 디바이스(104, 107)가 (관련된 차동 반사 재료들과 함께) 추가되었다. 전술한 모든 것은 방법(9000)의 단계 9003에 따른 유효한 고려사항들이다.
단계 9004에 따라, 조명 시스템은 장소에 설치된다. 단계 9004의 정확한 하위 단계들은 조명 고정구의 스타일 및 구성, 및 이미 논의된 다른 고려사항들에 의존할 것이다. 하나의 가능한 하위 단계가 도 27b에 도시되어 있으며, 여기서는 특히 다중 부품 바이저의 조준에 초점을 맞춘다. 방법(7000)의 제1 단계(7001)에 따라, 고정구가 예비적으로 조준되고; 여기서 "고정구"는 다중 부품 바이저를 갖지 않는 실시예 1-4 중 어느 하나일 수 있다. 사실상, 아래에 제시되는 도면들 및 논의로부터 알 수 있는 바와 같이, 모든 실시예들은 동일한 고정구 하우징(1003, 1004, 1007, 1006) 및 조정 가능한 전기자(200)에 의존한다(예를 들어, 도 1, 도 3 및 도 16 참조). 동일한 고정구 하우징에 의존함으로써, 예를 들어 크로스아암 간격들 및 열 용량이 응용들에 걸쳐 표준화되어, 비용을 감소시키고 설계/설치의 용이성을 증가시킬 수 있지만, 이것이 본 발명의 양태들과 상이할 수 있고, 그들로부터 벗어나지 않을 수 있다. 단계 7001에 따르면, 예비 조준하는 것은 일반적으로 (바이저 없는) 고정구를 그의 장착 위치에 장착하고, 하부 빔 에지들이 원하는 위치들에 배치되도록 고정구 하우징을 수직 및 수평 평면들 모두에서 대체로 타겟 영역을 향해 조준하는 것을 포함하며(예를 들어, 도 13a의 참조 번호 408 및 도 25의 참조 번호 702 참조); 이것은 대략적인 또는 예비적인 조준을 허용한다.
제2 단계(7002)에 따라, 제1 바이저 부분은 대략 조준된 LED 조명 고정구 하우징에 부착된다. 이것은 중요한 단계일 수 있는데, 이는 제1 바이저 부분을 부착하는 것이 통상적으로 조명 설계에서의 임의의 문제들, 예를 들어 불량한 조준 또는 바이저 길이의 부정확한 선택으로 인해 고정구들이 서로 측광적으로 또는 물리적으로 간섭하는 문제를 드러내기 때문이다. 모든 것이 일반적으로 단계 7002에 따라 수용 가능한 것으로 가정하면, 제3 단계(7003)는 최대 칸델라 및/또는 측광 중심 지점을 타겟 영역에서의 원하는 지점에 조준하는 것을 포함하고; 다시 이것은 종래의 지혜로부터의 일탈인데, 이는 고정구가 이 시점에서 완전히 설치되지 않기 때문이다. 다시, 도 13a의 레이스 트랙 예로 돌아가면, (온사이트에서 또는 조명 설계 소프트웨어에서의 측광에 의해 결정된 바와 같은) 최대 칸델라 지점은 경주 자동차 바로 가까운 곳에 조준되어, 자동차의 적절한 모델링을 보장하고, 적절한 광 레벨들을 보장하고, 자동차 상의 광고들을 강조할 것이며, 조명 고정구를 약간 상향으로(즉, 타겟 영역으로부터 멀어지게) 기울이는 것을 수반할 것이다. 마지막 단계(7004)는 원하는 평면에서 예리한 컷오프를 확립하고 최종 조준을 확립하기 위해 제2 바이저 부분을 (예를 들어, 제1 바이저 부분의 말단 지점에, 제1 바이저 부분으로부터 떨어진 곳에, 제1 부분으로부터 떨어져 있지만 구조적으로 연결된 곳에) 추가하는 것을 포함한다. 방법(7000)은 방법(9000)의 단계 9004의 하나의 가능한 하위 단계/하위 방법이다.
단계 9005에 따라, 수직 및 수평 컷오프가 확인될 수 있다. 부적절한 경우(예를 들어, 수직 컷오프가 충분히 예리하지 않을 경우), 전체 고정구는 재조준될 수 있거나(방법(7000) 참조), 그의 부분들이 미세 조정될 수 있다. 하나의 가능한 옵션은 다중 목적 차광 시스템의 제2 부분만을 피벗팅하기 위한 구조를 제공하는 것이며, 이것은 단계 9005에서 단일 평면에서 어느 한 방향으로만 컷오프 인치들을 푸시하는 데 상당히 유용할 수 있다. 이러한 상황들에서, 제2 바이저 부분(111)(예를 들어, 도 13a 참조)은 (실시예에 따라) 고정구(100/1000)의 나머지 근처에 위치될 수 있고, 다중 부품 차광 시스템의 다른 부분들에 구조적으로 연결되지만 직접 부착되지 않을 수 있으며; 이것은 도 25의 다섯 기둥 야구 레이아웃에 대한 도 28에 도시된다. 알 수 있는 바와 같이, 피벗팅되지 않은 또는 약간 피벗팅된 상태에서, 크로스아암(901) 및 지지 구조물(902)을 통해 기둥(900)에 부착되는 제2 바이저 부분(111A)은 이미 설명된 바와 같이 흑색화되고, 광을 흡수하고, 예리한 컷오프를 제공할 수 있다. 상향으로 피벗팅되고, 하부 표면이 반사성을 갖게 되는 경우, 제2 바이저 부분(111B)은 (참조 번호 8000으로 도식적으로 도시된) 소정의 광을 아래쪽으로 지향시켜, (i) 응용에 유용한 광을 개선하고(예를 들어, 타겟 효능 등급(TER)을 개선하고), 및 (ii) 타겟 영역의 조명하기 어려운 부분들을 조명할 수 있다. 대안적으로, 아래쪽으로 피벗팅되고, 상부 표면이 반사성을 갖게 되는 경우, 제2 바이저 부분(111C)은 (참조 번호 8001으로 도식적으로 도시된) 소정의 광을 위쪽으로 지향시켜, 상향 광을 제공할 수 있다. 임의의 전술한 바이저 부분(111)은 도 29에 도시된 것과 같은 상업적으로 이용가능한 브래킷팅 시스템(이는 일반적으로 체결 디바이스들(904)을 갖는 제1 및 제2 브래킷 홀더들(903/906)를 포함함)과 추가로 인터페이싱되는 지지 구조물(902) 및 크로스아암(901)을 통해 기둥(900)에 부착될 수 있다.
위에서 설명된 다중 부품 컴포넌트들의 양태들을 이용하는 특정한 예시적인 실시예들이 이제 설명될 것이다. 일반적으로, 각각의 실시예는 그의 고정구의 기하학적 중심, 각각의 고정구의 각각의 빔 패턴의 측광 중심, 및 함께 배치된 각각의 고정구의 각각의 빔 패턴의 최대 칸델라를 갖지만 - 이것은 논의(및 조명 설계)를 크게 간소화함 -, 이것은 본 발명에 따른 양태들과 상이할 수 있고 그들로부터 벗어나지 않을 수 있다.
B. 예시적인 실시예 1
도 1-10은 전술한 불규칙한 레이스 트랙들과 같은 어려운 조명 응용들에 가장 적합할 수 있는 제1 실시예를 도시하지만, 이것은 제한이 아니라 예시적이다. 일반적으로, 고정구(100)은 다중 부품의 차동 반사 및/또는 다중 부품의 차광 시스템들의 양태들을 포함하는 외부 광 재지향 부분(102), 다중 부품의 광학 시스템의 양태들을 포함하는 내부 컴포넌트들(101)을 갖는 하우징, 및 크로스아암, 기둥 또는 다른 상승 구조(도시되지 않음)에 부착하기 위한 조정 가능한 전기자(200)를 포함하고, 조정 가능한 전기자(200)는 전술한 미국 특허 출원 제12/910,443호 등에 설명된 것과 유사한 설계를 가질 수 있다.
도 2는 외부 광 재지향 부분(102)의 컴포넌트들을 더 상세히 도시한다. 외부 상부(110) 및 외부 측부들(109)을 갖는 대체로 단단한 하우징은 원하는 정도의 차 동 반사(이전에 논의됨)를 제공하기 위해 코팅되거나, 처리되거나, 단순히 적층된 유리 또는 다른 투과/투명 재료들의 하나 이상의 피스들을 지지하며; 원하는 경우, 외부 중심(112) 및 내부 중심(113) 표면들은 특정 정도의 반사(예를 들어, 캐나다 온타리오 브램프톤의 아노메트사로부터 입수 가능한 Anolux-Miro® 코팅) 또는 흡수(예를 들어, 블랙 페인트)를 제공하도록 코팅될 수 있다. 차동 반사 재료들(105)은 채널 레일들(103, 104, 106, 107)에 의해 형성된 채널들 안팎으로 쉽게 슬라이딩되고; 채널 레일들은 상부(110) 및 외부 측부들(109)에 또는 하우징 부분(101)과 같은 고정구(100)의 다른 부분들에 볼팅, 용접, 접착 또는 다른 방식으로 부착될 수 있다. 실제로, 하우징 부분(101)의 발광면(즉, 유리(1003)에 있음)과 외부 광 재지향 부분(102) 사이에 갭이 없는 것이 바람직한데, 그 이유는 임의의 그러한 갭이 (i) (고정구들의 어레이를 가정할 때) 상부 고정구 또는 기둥에 부딪칠 수 있고 눈부심을 유발하거나, (ii) 단지 낭비될 수 있는 고정구 위로의 광의 탈출을 허용할 수 있기 때문이다.
다중 부품 차광 시스템은 흑색화되거나 달리 광을 흡수하는 전술한 제2 바이저 부분(참조 번호 111)과 함께, 블랙 유리, 알루미늄 상의 반사성 코팅(전술한 Anolux-Miro® 코팅 참조) 또는 다른 것(이전 논의 참조)일 수 있는 상부(110)의 내측 상의 하나 이상의 차동 반사 재료들(105)을 포함한다. 설계된 바와 같이, 제2 바이저 부분(111)은, 원하는 전술한 예리한 컷오프를 달성하기 위해 전방 하우징(1004)(즉, 방출면)의 면으로부터 투영되는 합성 빔 내로 아래로 소정 거리만큼 연장되는 높이를 갖는 고정구(도 4 참조)의 수평 치수의 길이에 걸치는 길이를 갖고, (i) 상기 제1 바이저 부분에 수직이고, (ii) 상기 LED들로부터 소정 거리만큼 떨어져 있지만, 논의된 바와 같이, 제2 바이저 부분은 (예를 들어, 피벗팅을 통해) 제1 바이저 부분에 수직이 아닐 수 있다.
도 3은 내부 컴포넌트들(101)이 분해된 조명 고정구 하우징(1004/1003/1007/1006)을 더 상세히 도시한다. 복수의 서멀 핀(thermal fin)들(1006)이 후방 하우징 부분(1007)의 후방 표면에 볼팅, 용접 또는 달리 부착되고; LED들(1005A)은 (열 소산을 돕기 위해) 후방 하우징 부분(1007)의 내부 표면에 직접 부착된다. 전방 하우징(1004)은 임의의 밀봉 디바이스들, 전기적 연결들 등(도시되지 않음)과 함께, LED들(1005A) 및 다중 부품 광학 시스템(1005B/C)(이전에 논의됨)을 위한 내부 공간을 집합적으로 정의하기 위해 후방 하우징(1007)에 볼팅되거나 다른 방식으로 부착된다.
C. 예시적인 실시예 2
일부 상황에서는, 다중 부품 차광 시스템의 제2 부분을 제1 부분으로부터 떨어져 위치시키는 것을 허용하기 위한 적절한 고정구 세트백이 존재하고; 그렇게 하는 것의 이익은 예리한 컷오프를 제공하기 위해 흡수되어야 하는 광의 양을 감소시키고, 그에 따라 광 손실을 감소시키고 고정구 효율을 보존하는 것이다. 이러한 대안적인 실시예(도 11 및 12 참조)에서, 상기 제2 바이저 부분(111)은 고정구(100)의 나머지로부터 소정 거리(예를 들어, 수 피트)만큼 떨어져 위치되고, 베이스(204)와 일체이거나 그에 부착된 포스트 또는 다른 상승 구조물(203)에 브래킷(206)을 볼팅(205)하거나 다른 방식으로 부착함으로써 베이스(204)에 장착되며, 상기 브래킷(206)은 제2 바이저 부분(111)을 잡아두고 그에게 강성을 제공하도록 구성된다.
D. 예시적인 실시예 3
일부 상황들에서, 조명 고정구는 타겟 영역보다 상당히 더 높게(예를 들어, 수십 피트) 상승되므로, 다섯 기둥 야구 레이아웃들에서와 같이 타겟 영역을 적절히 조명하기 위해서는 더 엄격한 조준 각도들이 필요하다. 따라서, 그러한 목적을 위한 대안적인 실시예(그러나 그러한 것으로 제한되지 않음)가 도 14-22에 도시되어 있다. 본 실시예에 따르면, 내부 컴포넌트들(101) 및 조정 가능한 전기자(200)를 갖는 동일한 하우징(도시되지 않음)이 실시예 1 및 2에서와 같이 사용되지만; 외부 광 재지향 부분(1001)은 실제로 제3 바이저 부분을 포함한다. 본 명세서에 그 전체가 참조로 포함되는 미국 특허 공개 번호 제2013/0250556호에 논의된 원리들과 유사하게, 원하는 경우, 다중 부품 차광 시스템은 제1 고정 반사성 바이저 부분(1010), 제1 조정가능 반사성 바이저 부분(1009) 및 전술한 제2 광 흡수 부분(111)을 포함할 수 있다. 제1 고정 바이저 부분(1010) 및 제1 조정가능 바이저 부분(1009)은, 근접 단부(1011)가 전면 하우징 부분(1004)에 대체로 접하고, 말단 단부(1012)가 제2 바이저 부분(이 실시예에서는 측부(1021)에 부착되고 그와 함께 피벗팅됨)에 가장 가깝게 위치되는 정도까지 전술한 다중 바이저 시스템의 제1 부분을 공동으로 형성한다. 강성 및 피벗팅 기능은 전술한 미국 특허 공개 번호 제2013/0250556호에서 더 상세히 설명되는 체결 디바이스들/피벗팅 메커니즘(1008)과 결합하여 측부들(1020, 1021)에 의해 제공된다. 고정구(1000)(예를 들어, 도 25 참조)의 더 엄격한 조준 각도들이 주어지면, 차동 반사 재료들(105)은 아마도 레일 시스템을 사용하여 보호될 수 없을 것이다. 오히려, 재료들(105)은 (유리 또는 유사한 재료인 경우) 아마도 뚫린 구멍(들), 고무 그로밋(grommet)(들)(108) 및 체결 디바이스(들)(예를 들어, 나사들 - 도 15에 도시되지 않음)의 조합을 사용하여 적소에 부착될 것이고; 그렇지 않으면, 재료들(105)은 (알루미늄 시트인 경우) (예를 들어, 적소에 볼팅할 때 재료의 휨을 방지하고, 부주의하게 빔 특성들을 수정하는 것을 방지하기 위해) 적소에 잠재적으로 접착될 수 있다.
E. 예시적인 실시예 4
앞서 논의된 바와 같이, 일부 상황들에서는 다중 부품 차광 시스템의 제2 부분을 제1 부분으로부터 떨어져 위치시키는 것을 허용하기 위한 적절한 고정구 세트백이 존재하고; 그렇게 하는 것의 이익은 예리한 컷오프를 제공하기 위해 흡수되어야 하는 광의 양을 감소시키고, 그에 따라 광 손실을 감소시키고 고정 효율을 보존하는 것이다. 이러한 대안적인 실시예(도 23 및 24 참조)에서, 상기 제2 바이저 부분(111)은 고정구(1000)의 나머지로부터 소정 거리(예를 들어, 수 피트)만큼 떨어져 위치되고, 베이스(204)와 일체이거나 그에 부착된 포스트 또는 다른 상승 구조물(203)에 브래킷(206)을 볼팅(205)하거나 다른 방식으로 부착함으로써 베이스(204)에 장착되며, 상기 브래킷(206)은 제2 바이저 부분(111)을 잡아두고 그에게 강성을 제공하도록 구성된다.
F. 옵션들 및 대안들
본 발명은 많은 형태들 및 실시예들을 취할 수 있다. 전술한 예들은 그들 중 일부일 뿐이다. 일부 옵션들 및 대안들의 소정의 의미를 제공하기 위해, 몇 가지 예들이 아래에 주어진다.
본 명세서에서는 제1 및 제2 바이저 부분들, 좁은 빔 및 넓은 빔 렌즈들, 및 차동 반사를 제공하도록 적층될 수 있는 다양한 재료들의 다양한 조합들을 포함하는 다수의 실시예들이 논의되며; (다중 부품 디바이스들 중 임의의 것의 별개의 사용을 포함하는) 다양한 교환들이 가능하고 구상된다. 일례로서, 이차 바이저 부분의 독립적인 피벗팅이 논의되었지만(도 28 참조); (수직 대신에) 제1 바이저 부분들에 대해 기울어진 정지된 이차 바이저 부분들에 의해 유사한 효과가 달성될 수 있다. 다른 예로서, LED들의 어레이는 (도 13b에서와 같이) LED들의 다수의 행들을 포함할 수 있지만, (도 13a 및 28에서와 같이) 더 예리한 컷오프를 보장하기 위해 단일 행만을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 이차 렌즈 시트(1005C)(예를 들어, 도 3 및 16)에 일체로 형성된 이차 렌즈들은 각각 단일 LED, 다수의 LED들(예를 들어, RGB 타입 다이들 또는 다수의 단일 다이들)을 캡슐화할 수 있거나, 고정구 또는 시트(1005C)의 스트립 내에서, 일부 렌즈들은 단일 LED들을 캡슐화하는 반면, 다른 렌즈들은 다수의 LED들을 캡슐화한다.
또한, 본 명세서에서 논의된 디바이스들 및 컴포넌트들 중 임의의 것에서 다 양한 재료들, 처리 수단들, 마무리들 및 재료 조성들이 사용될 수 있고; 실시예 1-4에서 설명되고 예시된 것들은 제한으로서가 아니라 예시적이라는 점에 유의하는 것이 중요하다. 예를 들어, 본 발명의 양태들에 따른 정밀 조명 고정구는 광원으로서 다수의 LED들 대신에 다수의 레이저 다이오드들을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 정밀 조명 고정구는 다중 부품 차동 반사 시스템을 포함할 수 있고, 하나 이상의 차동 반사 재료들(105)은 표 1에 반영되지 않은 고유한 세트의 특성들을 갖고, 예를 들어, 광원들에 근접한 제1 절반을 갖는 알루미늄 스트립은 흑색화되지만, 제2 말단 절반은 전혀 흑색화되지 않는다.
마지막으로, 방법(9000)의 관점에서, 다양한 교환들이 가능하고 구상된다는 점에 유의하는 것도 중요하다. 방법(9000)은 더 적거나 추가적인 단계들; 후자의 예에 대해, 제3 축 조준을 통한(예를 들어, 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는 앞서 언급된 미국 특허 번호 제8,789,967호에서 논의되는 것과 같은 타원형 이차 렌즈들 또는 전기자들의 회전을 통한) 예비 빔 조정을 포함하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(9000)은 더 많은, 더 적은 또는 상이한 하위 단계들을 포함할 수 있고; 전자의 예에 대해, 조명 설계자가 단일 기둥 위치에서 다수의 크로스아암들 상의 조명 고정구들의 다수의 행들을 사용하는 것을 고려하는 경우, 단계 9002는 상이한 행들 상에 설치된 조명 고정구들 사이의 잠재적 측광 간섭을 고려하는 것이 또한 필요할 수 있다. 그러한 고려는 추가적인 고려사항들 또는 단계 9003의 하위 단계들; 예를 들어, 어레이 내의 더 높은 조명 고정구(즉, 더 높은 크로스아암 위치에 있음)로부터 충돌할 수 있는 미광을 흡수하기 위해 어레이 내의 더 낮은 조명 고정구들(즉, 더 낮은 크로스아암 위치에 있음)의 외부 부분들을 흑색화할 필요성을 산출할 수 있다.

Claims (20)

  1. LED 조명 고정구로서,
    a. 조명 고정구 하우징 ― 상기 조명 고정구 하우징은 상기 조명 고정구 하우징의 내부 공간 내로 상기 조명 고정구 하우징의 개구에 의해 규정되는 방출면을 가짐 ―;
    b. 상기 조명 고정구 하우징의 상기 내부 공간 내의 열 전도성 표면;
    c. 상기 조명 고정구 하우징의 상기 내부 공간 내의 상기 열 전도성 표면에 장착된 복수의 LED들 ― 각각의 LED는 빔 출력을 가짐 ―;
    d. 하나 이상의 일체로 형성된 이차 렌즈(secondary lens)들을 갖는 실리콘 이차 렌즈 디바이스 ― 상기 이차 렌즈들 각각은 상기 조명 고정구 하우징의 상기 내부 공간 내의 상기 열 전도성 표면에 장착된 상기 LED들 중 하나 이상을 캡슐화함 ―; 및
    e. 상기 실리콘 이차 렌즈 디바이스가 열적으로 팽창 및 수축할 때 LED 빔 출력들의 왜곡을 방지하는 위치에 상기 실리콘 이차 렌즈 디바이스를 탄력적으로 유지하기 위한 하나 이상의 디바이스들을 갖는 이차 렌즈 홀더
    를 포함하는,
    LED 조명 고정구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 이차 렌즈 디바이스를 탄력적으로 유지하기 위한 상기 하나 이상의 디바이스들은 상기 실리콘 이차 렌즈 디바이스 내의 상보적 애퍼처들을 통해 끼워지도록 크기가 정해진 복수의 핀(peg)들을 포함하는,
    LED 조명 고정구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 이차 렌즈 디바이스는 복수의 일체로 형성된 이차 렌즈들을 갖는 실리콘 시트를 포함하는,
    LED 조명 고정구.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 실리콘 이차 렌즈 시트 내의 상기 복수의 일체로 형성된 이차 렌즈들은 적어도 2 개의 상이한 빔 타입들을 포함하는,
    LED 조명 고정구.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 부분 및 제2 부분을 갖는 다중 부품 차광 시스템을 더 포함하고,
    a. 상기 제1 부분은 상기 조명 고정구 하우징의 상기 방출면에 근접하게 설치되어, 상기 제1 부분의 반사성 표면이 상기 복수의 LED들 중 하나 이상으로부터의 빔 출력을 재지향시키게 하고;
    b. 상기 제2 부분은 상기 조명 고정구 하우징의 상기 방출면으로부터 떨어져 설치되어, 상기 제2 부분의 광 흡수성 표면이 상기 복수의 LED들 중 하나 이상으로부터의 빔 출력을 컷오프(cut off)하게 하는,
    LED 조명 고정구.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 바이저 부분은 상기 제1 바이저 부분에 부착되는,
    LED 조명 고정구.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 바이저 부분은 상기 제1 바이저 부분 또는 상기 조명 고정구 하우징에 부착되지 않고, 상기 조명 고정구 하우징으로부터 소정 거리만큼 떨어져 위치되는,
    LED 조명 고정구.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 바이저 부분은 상기 조명 고정구 하우징 또는 상기 조명 고정구 하우징에 공통인 상승 구조물의 일부에 부착되고, 상기 제2 바이저 부분은 피벗팅 메커니즘(pivoting mechanism)을 통해 상기 제1 바이저 부분과 무관하게 피벗팅 가능한,
    LED 조명 고정구.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조명 고정구 하우징의 상기 방출면에 근접하게 설치된 다중 부품 차동 반사 시스템을 더 포함하고, 상기 다중 부품 차동 반사 시스템은,
    a. 하나 이상의 차동 반사 재료들; 및
    b. 상기 하나 이상의 차동 반사 재료들을 상기 조명 고정구 하우징의 상기 방출면에 대해 원하는 평면에 고정하기 위한 하나 이상의 체결 디바이스들
    을 포함하는,
    LED 조명 고정구.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 다중 부품 차동 반사 시스템의 상기 차동 반사 재료들은,
    a. 알루미늄 시트;
    b. 반사성 코팅을 갖는 알루미늄 시트;
    c. 광 흡수 코팅을 갖는 알루미늄 시트;
    d. 유리;
    e. 배면 상에 반사성 코팅을 갖는 유리;
    f. 배면 상에 반사 방지 코팅을 갖는 유리; 또는
    g. 배면 상의 광 흡수 코팅을 갖는 유리
    중 하나 이상을 포함하는,
    LED 조명 고정구.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 하나 이상의 차동 반사 재료들을 고정하기 위한 상기 하나 이상의 체결 디바이스들은,
    a. 채널 레일들;
    b. 관련된 나사들을 갖는 고무 그로밋들; 또는
    c. 접착제
    중 하나 이상을 포함하는,
    LED 조명 고정구.
  12. 조명 고정구 각각이 복수의 LED 광원들을 포함하는 조명 고정구들의 어레이를 이용하여, 요구가 많거나 조명하기 어려운 장소들을 조명하는 방법으로서,
    a. i. 광 균일성;
    ii. 광 강도;
    iii. 흘림 광(spill light);
    iv. 눈부심 광
    중 하나 이상을 포함하는 상기 장소에 대한 조명 요구들을 평가하는 단계;
    b. i. 조명될 상기 장소에 대한 조명 고정구 배치;
    ii. 조명될 상기 장소;
    iii. 관중들 또는 구경꾼들
    중 하나 이상에 관한 장소 제한들을 평가하는 단계;
    c. i. 조명 요구들 및 장소 제한들에 부합하는 상기 고정구의 광원들에 또는 그 근처에 광을 지향시킴으로써 빔 치수들을 맞춤화하고;
    ii. 조명 요구들 및 장소 제한들에 부합하는 상기 조명 고정구로부터의 빔들의 더 예리하고 그리고/또는 더 가파른 컷오프를 촉진하고 빔 시프트를 방지하기 위해 상기 지향된 광을 재지향시키거나 컷오프하고;
    iii. 조명 요구들 및 장소 제한들에 부합하는 광 균일성 및 강도를 촉진하기 위해 제2 표면 미러 기술에 의해 상기 지향된 광의 일부를 재지향시킴으로써
    상기 장소에 대한 상기 조명 요구들 및 상기 장소 제한들을 해결하는 단계
    를 포함하는,
    방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 빔 치수들을 맞춤화하는 단계는,
    a. 상기 광원들에서의 광학기기;
    b. 상기 광학기기를 위한 광학 홀더 구조물
    을 포함하는 다중 부품 광 지향 컴포넌트들을 사용하는,
    방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 지향된 광을 재지향시키거나 컷오프하는 단계는,
    a. 상기 장소에서의 원하는 위치에서 최대 칸델라 또는 측광 중심을 촉진하도록 구성된 상기 광원들에 더 가까운 제1 스테이지;
    b. 상기 광원들로부터 빔 컷오프 및 형상을 제어하기 위한, 상기 광원들로부터 더 먼 제2 스테이지
    를 포함하는 다중 부품 광 재지향 컴포넌트들을 사용하는,
    방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 스테이지는,
    a. 상기 제1 스테이지에 구조적으로 연결되는 것;
    b. 상기 제1 스테이지로부터 분리되는 것
    중 하나인,
    방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 지향된 광의 적어도 일부의 상기 재지향은,
    a. 상기 광원들로부터 빔 시프트를 피하고 눈부심을 줄이기 위해 제2 표면 미러들로서 동작하도록 구성된 하나 이상의 표면들
    을 포함하는 다중 부품 차동 반사를 사용하는,
    방법.
  17. 제15항에 있어서,
    제2 표면 미러들로서 동작하도록 구성된 상기 하나 이상의 표면들의 각각은,
    a. 코팅;
    b. 페인트;
    c. 처리된 재료
    중 하나 이상을 포함하는,
    방법.
  18. 장소들을 조명하기 위한 시스템으로서,
    a. 조명 고정구들의 어레이 ― 상기 어레이의 각각의 조명 고정구는 고정구 하우징 내의 복수의 LED 광원들을 포함하고, 상기 고정구 하우징은 상기 광원들에 또는 그 근처에 발광 개구를 가짐 ―
    를 포함하고,
    b. 상기 조명 고정구들 중 하나 이상은,
    i. 상기 광원들에서의 다중 부품 광 지향 컴포넌트들
    ii. 상기 광원들로부터 떨어져 있는 다중 부품 바이저 컴포넌트들
    iii. 상기 다중 부품 바이저 컴포넌트들에서의 다중 부품 차동 반사 컴포넌트들
    을 포함하는,
    상기 다중 부품 광 지향 컴포넌트들은,
    일체형 이차 렌즈들을 갖는 단일 피스 이차 렌즈 디바이스;
    상기 단일 피스 이차 렌즈 디바이스를 상기 광원들과 정렬하여 유지하고 상기 광원들의 동작 동안 상기 단일 피스 이차 렌즈 디바이스의 형상의 왜곡을 방지하기 위한 단일 피스 이차 렌즈 디바이스 홀더
    를 포함하고,
    상기 다중 부품 바이저 컴포넌트들은,
    상기 장소에서의 원하는 위치에서 최대 칸델라 또는 측광 중심을 촉진하도록 구성되는 상기 광원들에 더 가까운 제1 스테이지;
    상기 광원들로부터 빔 컷오프 및 형상을 제어하기 위한, 상기 광원들로부터 더 먼 제2 스테이지
    를 포함하고,
    상기 다중 부품 차동 반사 컴포넌트들은, 상기 다중 부품 바이저 컴포넌트들에 또는 그 주위에 있는, 제2 표면 반사기들로서 작용하는 표면들을 포함하는,
    시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 다중 부품 광 지향 컴포넌트들은 간결한 고정구 하우징을 위해 상기 고정구 하우징의 발광 개구 근처에 있는,
    시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 다중 부품 광 지향 컴포넌트들은 상기 광원들이 장착되는 기판에 열 스테이킹(heat staking)되는,
    시스템.
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