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KR20040106588A - 리세스된 하우징 내부의 광 가이드 - Google Patents

리세스된 하우징 내부의 광 가이드 Download PDF

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Publication number
KR20040106588A
KR20040106588A KR10-2004-7019277A KR20047019277A KR20040106588A KR 20040106588 A KR20040106588 A KR 20040106588A KR 20047019277 A KR20047019277 A KR 20047019277A KR 20040106588 A KR20040106588 A KR 20040106588A
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KR
South Korea
Prior art keywords
light guide
light
lighting device
recess
housing
Prior art date
Application number
KR10-2004-7019277A
Other languages
English (en)
Inventor
발렌토드에이.
레아마이클씨.
룬딘데이비드제이.
란달스티븐엠.
Original Assignee
쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 filed Critical 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Publication of KR20040106588A publication Critical patent/KR20040106588A/ko

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Abstract

본 발명은 리세스된 하우징(12) 내부에 광 가이드(10)를 포함하는 조명 장치에 관한 것이다. 발광 다이오드(68)와 같은 광원은 빛을 광 가이드(10)에 제공하도록 사용될 수 있다. 빛은 내부 전반사(TIR)를 거쳐서 광 가이드(10)를 통해 전송되고, 빛의 원하는 각분포가 리세스된 하우징(12)의 내부 측벽을 사실상 비추지 않고 달성되는 것을 보장하도록 제어된 방식으로 발산될 수 있다. 이러한 방식으로, 능률적인 조명이 제공될 수 있다. 하나의 실시예에서, 본 발명은 거울을 포함하는 화장용 콤팩트 내부에 실시될 수 있다. 콤팩트는 사용자에게 안면 조명을 제공하도록 콤팩트의 링 형상의 리세스부 내부에 광 가이드(10)를 실시함으로써 본 발명의 태양을 구체화할 수도 있다.

Description

리세스된 하우징 내부의 광 가이드{LIGHT GUIDE WITHIN RECESSED HOUSING}
광 가이드는 기능적 또는 장식용 조명을 제공하는 데 사용될 수 있다. 기능적 조명은 대상물 또는 영역을 보다 잘 보이게 하도록 대상물 또는 영역을 비추는 데 사용되는 조명으로 언급된다. 장식용 조명은 미적인 목적을 위하여 사용되는 조명으로 언급된다. 흔히, 광 가이드는 기능적 및 장식용 목적 모두를 위하여 사용된다.
광원은 빛이 내부 전반사(total internal reflection, TIR)를 거쳐서 광 가이드를 통해 전송되도록 하나 이상의 광 가이드를 비추는 데 사용될 수 있다. 광 가이드는 빛이 가이드의 측면으로부터 발산되는 측면 조명을 제공할 수도 있다. 게다가, 광 가이드는 가이드의 단부로부터 발산되는 단부 조명을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 노치 또는 코팅을 이용하는 여러 가지의 다른 광 적출(light extraction) 기술들은 임의의 방식으로 광 가이드의 측면으로부터 빛이 발산되도록 광 가이드에 적용될 수 있다.
광 가이드를 실시하는 조명 시스템은 대체로 광 가이드를 비추는 하나 이상의 광원을 구비한다. 예를 들어, 백열광을 내는 광원 또는 발광 다이오드와 같은고체 상태의 광원은 광 가이드를 비추는 데 자주 사용된다. 광원은 광원 조립체로서 존재할 수도 있고, 조명기로서 또한 언급될 수도 있다. 빛은 광 가이드 아래에서 전송될 수 있고, 원하는 기능적 또는 장식적 효과를 제공하도록 색상을 변화시키거나 시간이 지남에 따라 맥동될 수도 있다.
본 발명은 기능적인 또는 장식용 조명을 위한 광 가이드에 관한 것이다.
도1은 리세스된 하우징 내부에 수용된 광 가이드의 단면도이다.
도2는 본 발명의 하나 이상의 실시예와 일치하여 이용될 수도 있는 적합한 광 가이드의 사시도이다.
도3은 리세스된 하우징 내부에 수용된 광 가이드의 보다 세부적인 단면도이다.
도4 및 도5는 리세스된 하우징 내부에 수용된 광 가이드의 추가 단면도이다.
도6은 링 형상의 리세스된 하우징 내부에 수용된 광 가이드의 평면도이다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 콤팩트의 정사시도이다.
도8은 본 발명의 실시예에 따른 콤팩트의 일부분의 측단면도이다.
도9는 본 발명의 실시예에 따른 콤팩트의 일부분의 다른 측단면도이다.
도10은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라서 이용될 수 있는 링 형상의 노치된 광 가이드의 평면도이다.
도11은 본 발명의 실시예에 따른 리세스된 하우징 내부에 수용된 광 가이드의 다른 측단면도이다.
도12는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라서 이용될 수 있는 조립체의 분해 사시도이다.
일반적으로, 본 발명은 리세스된 하우징 내부에 광 가이드를 포함하는 조명 장치에 관한 것이다. 발광 다이오드와 같은 광원은 빛을 광 가이드에 제공하도록 사용될 수 있다. 빛은 내부 전반사(TIR)를 거쳐서 광 가이드를 통해 전송되고, 원하는 빛의 각분포(angular distribution)가 리세스된 하우징의 내부 측벽을 실질적으로 비추지 않고 달성되는 것을 보장하도록 제어 방식으로 적출될 수 있다. 이러한 방식으로, 조명 장치로부터 외부를 향하는 빛의 발산이 향상될 수 있고, 더욱 밀집된 구조에서 효과적인 조명을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 리세스부가 형성된 하우징을 포함하는 조명 장치에 관한 것이며, 리세스부는 하나 이상의 내부벽을 포함한다. 조명 장치는 광 가이드가 내부벽에 근접하여 있도록 실질적으로 리세스부 내부에 위치된 광 가이드를 또한 포함한다. 광 가이드는 광 가이드로부터 발산된 빛의 각분포를 한정하는, 노치와 같은, 하나 이상의 광 적출 형상부로 형성될 수 있다. 광 적출 형상부는 광 가이드로부터 발산된 빛의 각분포가 빛이 리세스부의 내부 측벽을 실질적으로 비추지 않고 리세스부로부터 각분산되게 하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 여러 가지의 실시예들은 조명 고정구(fixture) 등등을 포함하는많은 응용예들에 사용될 수 있음을 알 수 있다. 아래에 보다 상세하게 개설된 하나의 특정한 실시예는 미러를 포함하는 화장용 콤팩트에 관한 것이다. 콤팩트는 콤팩트의 사용자에게 안면의 조명을 제공하도록 콤팩트의 링 형상의 리세스부 내부에 광 가이드를 실시함으로써 본 발명의 태양들을 구체화시킬 수도 있다. 콤팩트는 광 가이드가 리세스된 하우징 내부에 위치되기 때문에 비교적 작은 형태 요소를 유지할 수 있다.
이들 및 다른 실시예들은 첨부되는 도면과 아래의 상세한 설명에서 더 상세하게 설명된다. 다른 특징, 목적 및 장점은 상세한 설명 및 도면으로부터, 그리고 청구범위로부터 명백해질 것이다.
도1은 리세스된 하우징 내부에 수용된 광 가이드(10)의 단면도이다. 특히, 리세스된 하우징(12)은 하나 이상의 내부 벽(15, 16)을 포함하는 리세스부(14)가 형성된다. 예를 들어, 리세스부(14)는 내부 측벽(15A, 15B) 및 내부 배면벽(16)을 포함할 수도 있다. 광 가이드(10)는 광 가이드(10)가 내부벽의 부근에 있도록 실질적으로 리세스부(14) 내부에 위치된다. 아래에 더 상세하게 기술되는 바와 같이, 광 가이드(10)는 광 가이드(10)로부터 측면으로 발산된 빛의 각분포를 한정하는 하나 이상의 광 적출 형상부가 형성된다. 광 적출 형상부는 코팅, 노치 또는 어떤 다른 적합한 광 적출 형상부를 포함할 수도 있다. 광 적출 형상부는 빛이 하나 이상의 내부 측벽(15)을 실질적으로 비추지 않고 리세스부로부터 각분산되도록 광 가이드로부터 발산된 빛의 각분포를 한정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 광 적출 형상부는 내부 측면(15A, 15B)의 실질적인 조명이 최소화되거나 회피될 수 있도록 리세스부(14)로부터 바깥쪽으로 빛을 지향하는 역할을 할 수도 있다. 이러한 방식으로, 더 효과적인 조명이 달성될 수 있다. 또한, 효과적인 조명을 달성하도록 하나 이상의 내부벽(15, 16)에 거울 또는 반사 표면을 제공할 필요가 회피될 수 있다.
하우징(12)의 리세스부(14)는 광 가이드(10)의 위치를 한정하기 위하여 유용한 구조를 제공할 수 있다. 아래에 기술된 바와 같이, 리세스부(14)는 예를 들어, 특성, 수, 기하학적 형상, 또는 다른 미적으로 양호한 형상 또는 구성과 같은 여러 가지의 2차원 또는 3차원 형상을 형성하는 통로를 한정할 수도 있다. 이러한 방식으로 하우징의 리세스부(14)는 광 가이드(10)를 위치시키거나 매달기 위하여 유용한 도구를 제공할 수 있다. 예를 들어, 아래에서 상당히 상세하게 기술된 하나의 실시예는 화장용 콤팩트의 링 형상의 리세스부 내부에 광 가이드를 실시한다. 어떤 경우에, 하나 이상의 내부벽(15, 16)은 광 가이드(10)와 하우징(12) 사이에 광학적 결합을 감소시키거나 회피하도록 거칠어질 수도 있다.
도2는 본 발명의 하나 이상의 실시예와 일치하여 이용될 수도 있는 적합한 광 가이드(10)의 사시도이다. 특히, 광 가이드(10)는 노치(21, 22)의 세트로 형성되고, 리세스된 하우징으로부터 효과적이고 능률적인 광 분포를 달성할 수 있는 각분포에 따라 광 가이드(10)로부터 빛이 발산되게 한다.
예를 들어, 광 가이드(10)는 미국 특허 제5,845,038호에 기술된 바와 같이 실질적으로 광 가이드를 포함할 수도 있다. 이러한 광 가이드는 미국 미네소타주 세인트 파울에 소재하는 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩쳐링 컴파니[Minnesota Mining and Manufacturing Company("3M")]로부터 상용으로 입수할 수 있다. 광 가이드(10)는 제1 중심선 축선(25)을 따라 광 가이드(10) 상에 형성된 제1 세트의 노치(21)뿐만 아니라 제2 중심선 축선(26)을 따라 광 가이드(10) 상에 형성된 제2 세트의 노치(22)를 포함할 수도 있다. 바꾸어 말하면, 제1 노치(21)는 실질적으로 중심선 축선(25)의 중심에 있는 데 반하여 제2 노치(22)는 실질적으로 축선(26)의 중심에 있다. 제1 및 제2 중심선 축선(25, 26)은 광 가이드(10)로부터 발산된 빛의 각분포가 비교적 크지만 리세스부(14)의 내부 측벽(15)(도1)을 비효율적으로 비추지 않는 것을 보장하도록 서로에 대하여 한정될 수 있다. 몇몇 경우에, 광 가이드(10)로부터 발산된 빛의 각분포가 리세스부(14)의 내부 측벽(15)을 비추지 않고 실질적으로 최대화될 수 있다. 광 가이드의 직경에 대한 노치 깊이의 비율과 같은 다른 변수는 원하는 각분포 및 빛의 강도가 달성되는 것을 보장하도록 또한 선택될 수도 있다.
도3은 리세스된 하우징(12) 내부에 수용된 광 가이드(10)의 보다 세부적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 제1 노치(21)는 광 적출각(α1)을 한정한다. 또한, 제2 노치(22)는 광 적출각(α2)을 한정한다. 각(α1, α2)은 광 가이드(10)의 직경에 대한 노치 깊이의 비율, 빛이 광 가이드 내로 도입되는 각도 그리고 혹은 다른 요소들을 포함하는 하나 이상의 요소에 좌우될 수도 있다. 임의의 수의 노치의 세트가 실시될 수 있다. 어떤 경우에, 노치의 세트와 관련된 광 적출각은 각(β)을 한정하도록 서로 중첩된다. 각(β)은 광 적출각(α1, α2)의 각각의 각 크기뿐만 아니라 광 적출각(α1, α2)을 각각 한정하는 노치의 중심선 축선들 사이의 각 거리[오프셋(offset)]에 좌우될 수도 있다.
본 발명과 일치하여, 각(β)은 특히, 광 가이드(10)가 리세스부(14) 내부에수용될 때, 효과적이고 능률적인 조명을 위하여 발산된 빛이 각이 지게 분산된다. 바꾸어 말하면, 각(β)은 리세스부(14)의 내부 측벽(15)이 실질적으로 조명되지 않아서, 빛의 비능률적인 손실을 회피하도록 한정된다. 내부 측벽(15)의 조명은 내부 전반사(TIR)를 거쳐서 광 가이드를 통해 전송된 이용 가능한 빛의 비능률적인 사용으로 귀착될 수 있다. 또한, 내부 측벽(15)의 조명은 흔히 원하지 않는 조명 인공물(lighting artifact) 및/또는 전조(前兆)로 귀착될 수 있다. 측벽(15)의 조명을 회피함으로써, 더 높은 조명 효율이 달성될 수 있고 리세스부(14) 내부의 거울 또는 반사 표면의 필요가 또한 회피될 수 있다. 이들 이유로, 각(β)은 내부 측벽(15)의 조명이 실질적으로 회피되도록 한정된다. 하나의 특정한 예로서, β는 매우 높은 레벨의 광 적출 효율이 하우징(12) 내부에 수용된 광 가이드로부터 달성될 수 있도록 발산된 빛이 각이 지게 분산되게 한정될 수 있다. 예를 들어, 고효율 광학 평탄 노치(high efficiency optically smooth notch)는 광 가이드(10)로부터 많은 양의 빛을 적출하는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 경우에, 고효율 광학 평탄 노치는 β로 한정된 방향에서, 즉 리세스부(14)로부터 떨어져서 LED에 의해 광 가이드(10) 내로 도입된 빛의 70 퍼센트를 초과하여 적출하는 데 사용될 수 있다. 광학 평탄 노치는 대체로 최소의 분산 또는 산란으로 표면에 입사되는 빛을 반사할 수 있는 평탄면을 갖는 노치로 언급된다. 바꾸어 말하면, 표면 거칠기가 내부 전반사(TIR)를 거쳐서 광 가이드(10)를 통해 전송되는 빛의 파장에 비하여 작을 수도 있다. 그 경우에, 단지 소량의 떠돌이 빛(stray light)이 예를 들어, 배면벽(16)을 비추는 방향으로 그들 자신이 노치를 통해 빠져나갈 수도 있다. 예를 들어 광가이드(10) 내로 도입된 빛의 10 퍼센트 미만 또는 심지어 5 퍼센트 미만이 배면벽(16)을 비출 수도 있다. 광 가이드(10) 내로 도입된 빛의 약 20 퍼센트는 적출되지 않고 광 가이드(10)의 길이 아래로 전파될 수도 있다. 이 예에서, 광 가이드(10) 내로 도입된 빛의 5 퍼센트 미만, 1퍼센트 미만, 또는 심지어 0.25 퍼센트 미만이 측벽(15)을 비출 수도 있다. 이러한 방식으로, 이용 가능한 빛의 능률적인 사용이 달성될 수 있고, 동시에 측벽(15)의 조명과 관련된 전조 또는 조명 인공물이 회피될 수 있다.
도4 및 도5는 리세스된 하우징(12) 내부에 수용된 광 가이드(10)의 추가 단면도이다. 도시된 바와 같이, 리세스된 하우징(12)의 내부벽은 다수의 다른 형상을 갖출 수도 있다. 예를 들어, 도4에 도시된 바와 같이, 측벽(15A, 15B)은 실제로 측벽을 비추지 않고 광 가이드(10)로부터 더욱 더 큰 적출각을 촉진하도록 각이 질 수도 있다. 또한, 도5에서 도시된 바와 같이, 단부 벽(15C)은 광 가이드(10)의 형상에 실질적으로 적합하도록 윤곽이 형성될 수도 있다. 광 가이드(10)의 단면 형상은 도시된 바와 같이 원형 형상을 포함하는 임의의 수의 다른 형상을 갖출 수도 있다. 광 가이드(10)의 단면 형상에 따라서, 내부벽의 다른 형상이 바람직할 수도 있다. 또한, 광 가이드(10)가 리세스된 하우징(12) 내부에 완전히 위치될 때 다른 구조로 도1, 도4 및 도5에서 도시되었지만, 광 가이드(10)는 리세스된 하우징(12)의 리세스부(14) 내부에 단지 부분적으로 위치될 수도 있다.
리세스부의 형상 그 자체는 원하는 대로 또한 한정될 수도 있다. 바꾸어 말하면, 리세스부의 평면도는 임의의 형상으로 한정될 수도 있다. 예를 들어, 도6은링 형상의 리세스부(66)로 형성되는 리세스된 하우징(64) 내부에 수용된 광 가이드(10)의 평면도이다. 그러나, 다른 형상의 리세스부는 삼각형의 형상, 사각형의 형상, 오각형의 형상, 육각형의 형상 등등을 포함하여 또한 실시될 수 있다. 링 형상의 변형이 예를 들어, 원형 형상, 달걀형 형상, 타원형 형상 등등으로서 또한 실시될 수 있다. 또한, 리세스부의 형상은 문자, 기호, 캐릭터 등등을 한정할 수도 있다. 또한, 몇몇 경우에 리세스부는 윤곽 또는 3차원 형상을 따라 한정될 수도 있다. 대체로, 리세스부의 형상은 2차원 또는 3차원으로 한정된 형태들을 포함하는 임의의 형태를 갖출 수도 있다. 광 가이드(10)는 원하는 형상에 따라 광 가이드(10)를 위치시키기 위해서 리세스부의 윤곽 내에 매립될 수 있다.
여러 가지의 실시예에서, 리세스된 하우징은 광 가이드를 매달도록 유용한 구조를 제공할 수 있거나, 그렇지 않으면 광 가이드의 기계적 위치 설정을 한정할 수도 있다. 이러한 방식으로, 리세스된 하우징은 문자, 기호, 캐릭터, 기하학적 형상, 3차원 형상 등등을 포함하여 광 가이드를 위한 미적으로 호감이 가는 여러 가지의 형상을 한정할 수 있도록 제공될 수 있다. 자동차(차량)의 조명은 예를 들어, 시각 거울, 신호등, 브레이크등, 계기판 등등을 위한 조명을 제공하도록 본 발명의 여러 가지의 태양을 또한 활용할 수도 있다.
도6을 다시 참조하면, 발광 다이오드(LED)와 같은 하나 이상의 고체 상태의 광원이 빛을 광 가이드(10)에 제공하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드가, 광 가이드(10)의 양쪽 단부 상에 배치될 수 있거나, 이와 달리 단일 LED가 빛을 광 가이드(10)의 제1 단부 내에 제공하도록 배치될 수도 있다. 후자의 경우에, 광 가이드의 제2 단부는 광 가이드(10)를 통해 빛을 뒤로 다시 지향하도록 반사면을 구비할 수도 있다. 다른 광원이 또한 사용될 수 있다. 만약 하나 이상의 LED가 사용된다면, 링 형상의 리세스부(66)는 LED와 접속되는 와이어를 위한 공간을 제공할 수도 있다.
본 발명의 여러 가지의 실시예들은 여러 가지의 다른 응용 예들에 유용할 수도 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 상술된 바와 같이 리세스된 하우징 내부에 수용된 광 가이드는 여러 가지의 다른 형태의 조명 고정구를 실현하도록 사용될 수도 있다. 또한, 리세스된 구조는, 리세스된 구조가 공간을 절약할 수 있기 때문에, 조명을 요구하는 더 작은 크기의 구조물에 유용한 형상부가 될 수도 있다.
도7은 리세스된 하우징 내부의 광 가이드의 하나의 특정한 응용예를 도시하는 정사시도이다. 특히, 도7은 화장용 콤팩트(70)를 도시한다. 콤팩트(70)는 링 형상의 리세스부(73)로 형성되는 하우징(72) 내부에 수용된 광 가이드(10)를 포함한다. 하나 이상의 LED(74)는 광 가이드(10)를 비춘다. 거울 표면은 링 형상의 리세스부(73)에 의해 한정된 내부 영역(75) 내에 배치된다. 콤팩트(70)는 하나 이상의 부속품(78), 및 가능한 안면 메이크업, 파우더 등등을 저장하기 위한 메이크업 영역(79)을 또한 포함할 수도 있다.
도8은 본 발명의 실시예에 따른 콤팩트의 일부분의 측단면도이다. 구체적으로, 도8은 하우징(72)의 링 형상의 리세스부(73) 내부의 광 가이드(10)의 측단면도에 대응한다. 도시된 바와 같이, 여러 가지의 다른 직경을 갖는 광 가이드가 사용될 수 있기는 하지만, 약 5 mm 직경의 광 가이드가 하우징(72)의 리세스부(73) 내부에 배치된다. 리세스부(73)는 도7에 도시된 바와 같이 링 형상으로 형성되고, 링 형상의 리세스부의 직경은 약 7.25 cm일 수도 있다. 보다 일반적으로, 직경은 콤팩트 또는 유사한 조명 구조에서의 유용한 응용예를 위해 약 2 내지 50 cm이거나, 약 5 내지 10 cm일 수도 있다. 거울 표면(86)은 링 형상의 리세스부(73)에 의해 한정된 내부 영역 내에 형성될 수 있다. 리세스된 구조는 요구될 수 있는 콤팩트(70)의 전체 두께를 감소시킬 수 있다.
노치의 세트 또는 다른 적합한 광 적출 형상부는 광 가이드(10)로부터 발산된 빛의 원하는 각분포를 달성하기 위해서 광 가이드(10)에 형성되거나 제공될 수도 있다. 원하는 각분포는 예를 들어, 사용자의 안면의 조명을 향상시키기 위해서 거울 표면(86) 위의 어떤 거리에 위치된 원하는 조명 평면에 따라 한정될 수도 있다. 또한, 원하는 각분포는 리세스부(73)의 하나 이상의 내부 측벽이 사실상 비추어지지 않도록 보장될 수 있다. 리세스부(73)의 벽의 조명을 회피함으로써, 빛의 비능률적인 사용이 감소될 수도 있고, 여러 가지의 원하지 않는 조명 인공물 및 전조가 또한 회피될 수 있다. 몇몇 경우에, 하나 이상의 노치는, 광 가이드(10)의 종방향 축선에 직각을 이루지 않는 방향과 같이, 다른 방향을 가질 수도 있다.
하나의 특정한 예에서, 제1 세트의 노치(87)는 하우징(72)의 중심을 향하는 방향으로 리세스부(73)의 하부면(90)에 가장 근접하여 광 가이드의 지점으로부터 약 5도 기울어져 중심선을 따라 위치된다. 또한, 제2 세트의 노치(88)는 하우징의 중심으로부터 떨어지는 방향으로 리세스부(73)의 하부면(90)에 가장 근접하여 광 가이드의 지점으로부터 약 30도 기울어져 중심선을 따라 위치된다. 노치의 위치설정이 다른 실시예를 위해 조정될 수 있을 지라도, 위에서 기술된 각도들은 화장용 콤팩트에 유효함이 증명되었다. 예를 들어, 콤팩트를 위한 약 50퍼센트를 초과하는 조명 효율이, 아래에 또한 기술되는 바와 같이, 노치의 세트가 이러한 각도로 배치될 때 구체적으로 한정된 조명 평면에서 달성될 수 있다. 또한 노치의 추가적인 세트가 사용될 수도 있다.
도9는 도8에 도시된 콤팩트의 일부분의 다른 측단면도이다. 도9에 도시된 바와 같이. 광 가이드(10)를 나가는 발산된 광(점선으로 지시됨)은 리세스부(73)의 하나 이상의 내부 측벽이 사실상 비추어지지 않도록 보장하는 각분포를 갖는다. 또한, 발산된 광의 각분포는 조명 평면 내에 조명 대상(95)을 형성하는 방식으로 한정된다. 바꾸어 말하면, 발산된 광의 각분포는 하우징(72)으로부터 대략 2 내지 50 cm의 거리(X)에서 빛이 중첩되게 할 수 있다. 이 경우에, 대상(95)의 위치를 한정하는 조명 평면은 하우징(72)으로부터 5 내지 50 cm의 거리(Y)에서 한정될 수도 있다. 발산된 광의 각분포는 대상(95)의 크기가 사용자의 안면의 적절한 조명을 달성하는 것을 보장하기에 충분히 크도록 선택될 수 있다. 또한, 노치의 위치 설정이 광 가이드(10)를 통해 전송된 빛의 약 50퍼센트를 초과하여 조명 대상(95)을 비추도록 할 수 있다.
도10은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라서 이용될 수 있는 링 형상의 노치된 광 가이드의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 광 가이드(10)는 광 가이드(10)의 각 단부 상에 위치된 LED에 의해 조명된다. 광 가이드(10)의 양쪽 단부의 조명은 광 가이드(10)의 길이에 걸쳐서 발산된 빛의 강도의 균일성을 향상시킬 수도 있다. 노치는 깊이가 약 0.2 mm일 수도 있고 약 80도의 노치각을 형성할 수도 있지만, 본 발명이 그 태양에 반드시 제한되지는 않는다. 몇몇 경우에, 노치각, 노치 깊이, 노치들 사이의 간격, 노치의 열들 사이의 간격 또는 노치의 열들의 수와 같은 변수는 원하는 조명 목표를 달성하도록 선택될 수 있다. 또한, 하나 이상의 이들 변수들은 발산된 광의 강도를 더 균일하게 실현하도록 광 가이드(10)의 길이에 걸쳐서 변화되거나 조정될 수 있다. 노치들은 약 1.5 mm만큼 서로 떨어져 있을 수도 있지만, 본 발명은 그 태양에 반드시 제한되지는 않는다.
제1 세트의 노치[이 경우에 광 가이드(10)의 내부 직경에 인접한 노치의 열로서 도시됨]는 하우징의 중심을 향하는 방향으로 리세스된 하우징의 하부면에 근접하여 위치될 수 있는 광 가이드(10)의 지점으로부터 약 5도 기울어져 배치될 수 있다. 제2 세트의 노치[이 경우에 광 가이드(10)의 내부 직경에 인접한 노치의 열로서 도시됨]는 하우징의 중심으로부터 떨어지는 방향으로 리세스된 하우징의 하부면에 근접하여 위치될 수 있는 광 가이드(10)의 지점으로부터 약 30도 기울어져 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 노치의 세트는 제1 세트에서의 2개의 노치가 제2 세트에서 각 노치를 분리시키도록 배열될 수 있다. 다른 구성이 또한 실시될 수 있다. 그러나, 기술된 구성은 콤팩트에 효과적임이 증명되었다. 예를 들어, 기술된 구성을 이용하는 광 적출은 조명 대상의 조명을 약 50퍼센트를 초과하는 효율로 발생시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 도9를 다시 참조하여서, 대상(95)은 광 가이드(10) 내로 도입된 빛의 50퍼센트를 초과하여 비추어질 수 있다. 도11은 본 발명의 실시예에 따른 리세스된 하우징(72) 내부에 수용된 광 가이드의 다른 측단면도이다. 이 예에서, 3개의 다른 세트의 노치가 광 가이드(10)에 형성된다. 보다 구체적으로, 다른 세트의 노치는 다음의 방식으로 배치된다. 제1 세트의 노치는 하우징의 중심을 향하는 방향으로 리세스된 하우징의 하부면에 근접하여 위치되는 광 가이드(10)의 지점으로부터 약 11도 기울어져 배치된다. 제2 세트의 노치는 하우징의 중심을 향하는 방향으로 리세스된 하우징의 하부면에 근접하여 위치되는 광 가이드(10)의 지점으로부터 약 5도 기울어져 배치된다. 제3 세트의 노치는 하우징의 중심으로부터 떨어지는 방향으로 리세스된 하우징의 하부면에 근접하여 위치되는 광 가이드(10)의 지점으로부터 약 1도 기울어져 배치된다. 리세스된 하우징(72)은 리세스된 하우징(72)의 링 형상의 리세스부(73) 내의 영역 상에 거울 표면(86)이 형성된다.
다른 세트의 노치의 다른 구성이 또한 실시될 수 있다. 노치의 세트의 위치 설정, 분리 및 배열은 광 가이드가 리세스부 내에 수용될 때 능률적이고 효과적인 조명이 달성되는 것을 보장하는 방식으로 한정될 수 있다. 조정될 수 있는 다른 변수들은 광 가이드의 직경, 광 가이드의 길이, 리세스부의 형상 및 크기, 노치 깊이, 노치의 수, 사용된 광원의 형태, 사용된 광원의 수 및 가능한 다른 변수를 포함할 수도 있다.
또한, 본 발명의 태양은 링 형상의 리세스부 내부에 링 형상의 광 가이드를 포함하는 링 조명 구조의 다른 형태를 실현하도록 실시될 수도 있다. 예를 들어, 링 형상의 조명은 검사 장비, 이미지 포착 장비, 사진 촬영 장비, 조명 확대기, 야간등, 시계, 표지(badge), 표시 등등과 같은 장치에 효과적일 수도 있다.
도12는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라서 이용될 수 있는 조립체의 분해 사시도이다. 도12가 반드시 축척으로 도시되지 않음에도 불구하고, 유사한 배치가 광 가이드(10)를 비추도록 사용될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 도12의 장치는 발광 다이오드(12)와 광 가이드(10)를 포함한다. 장치(100)는 광 가이드(10)와 정합하기 위한 구멍(120)이 형성된 광 가이드 고정구(118)를 또한 포함할 수도 있다. 예를 들어, 광 가이드 고정구(118)는 발광 다이오드(112)로부터 떨어져서 열을 분산시키도록 열싱크(heat sink, 124)와, 발광 다이오드(112)에 결합된 커넥터(126)를 또한 포함할 수도 있다. 예를 들어, 커넥터(126)는 발광 다이오드(112)를 전원 공급 장치(도시 생략)에 접속하는 데 사용될 수도 있다. 발광 다이오드(112)는 평판(113) 상에 존재할 수도 있지만, 본 발명은 이 태양에 제한되지 않는다. 장치(100) 또는 유사한 구조물은 위에서 기술된 바와 같이 광 가이드(10)가 리세스된 하우징 내부에 존재하는 상태로 장치 내부에 수용될 수도 있다. 고정구(118), 평판(113), 열싱크(124) 및 커넥터(126)는 더 작은 형태 요소로 조명 장치를 실현하기 위해서 도12에 도시된 것보다 훨씬 더 작은 크기일 수도 있다.
적합한 발광 다이오드는 예를 들어, 미국 캘리포니아주 산 요세의 루미레드스(LumiLeds)사로부터 상용으로 입수할 수 있는 루세온TM스타/씨(LuxeonTMStar/C), 일본의 니찌아 코포레이션(Nichia Corporation)으로부터 상용으로 입수할 수 있는 니찌아 엔에스피더블유 500 비에스(NSPW 500 BS) LED, 일본의 니찌아 코포레이션으로부터 상용으로 입수할 수 있는 모델 엔에스씨엠310((NSCM310)과 같은 3개의 컬러LED 또는 일본의 니찌아 코포레이션으로부터 또한 상용으로 입수할 수 있는 모델 엔에스씨더블유100(NSCW100)과 같은 백색 LED를 포함한다. 화장용 콤팩트 실시예를 위하여, 니찌아 엔에스피더블유 500 비에스 LED가 특히 효과적임이 증명되었다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 또는 다른 고체 상태의 광원의 사용은 다른 광원들을 능가하는 장점들을 제공한다. 특히, 발광 다이오드는 다른 비지점(non-point like)형 광원보다 광 가이드의 조명을 위해 대체로 보다 좋게 적합할 수도 있다. 또한, 비고체 상태의 광원과는 대조적으로 발광 다이오드의 사용은 전력 소모를 감소시킬 수 있다. 또한, 발광 다이오드는 다른 광원 대안들보다 더욱 신뢰할 수 있고, 다른 광원 대안들보다 더 긴 수명을 가질 수도 있다. 발광 다이오드는 유기적 발광 다이오드(OLEDs) 또는 비유기적 발광 다이오드일 수도 있다.
본 발명의 많은 실시들과 실시예들이 기술되었다. 예를 들면, 리세스된 하우징 내부에 광 가이드를 효과적으로 그리고 능률적으로 실시하는 조명 장치가 기술되었다. 그럼에도 불구하고, 여러 가지의 변형들이 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 알 수 잇다. 예를 들어, 본 발명은 빌딩, 분수대, 차량의 계기판, 비행기 또는 선박을 위한 기능적인 또는 장식용 조명, 극장 등을 위한 복도 조명, 네온형 광 가이드 표시, 차량의 방향 전환 표시등 또는 브레이크등, 자동 검사 또는 이미지 포착 장비, 사진 촬영 장비, 조명 확대기, 야간등, 시계, 표지, 수중 용도 또는 조명이 요구되는 임의의 다른 응용예와 같은 이러한 응용예를 포함하여, 리세스된 하우징으로부터 조명이 요구되는 임의의 응용예에 사용될 수도 있다. 이에 따라, 다른 실시들과 실시예들은 다음의 청구범위의 범위내에 있게 된다.

Claims (31)

  1. 리세스부가 형성된 하우징과,
    광 가이드가 하나 이상의 내부 측벽의 부근에 있도록 상기 리세스부 내부에 위치된 광 가이드와,
    상기 광 가이드로부터 발산된 빛의 각분포를 한정하는 상기 광 가이드 내의 하나 이상의 광 적출 형상부를 포함하고,
    상기 리세스부는 하나 이상의 내부벽을 포함하고, 상기 광 가이드로부터 발산된 빛의 각분포는 상기 빛이 상기 내부 측벽을 사실상 비추지 않고 상기 리세스부로부터 각분산되도록 되어 있는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 적출 형상부는 상기 광 가이드의 중심선 축선을 따라 상기 광 가이드에 형성된 한 세트의 노치를 포함하는 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광 적출 형상부는 상기 광 가이드의 제1 중심선 축선을 따라 상기 광 가이드에 형성된 제1 세트의 노치와 상기 광 가이드의 제2 중심선 축선을 따라 상기 광 가이드에 형성된 제2 세트의 노치를 포함하는 조명 장치.
  4. 제1항에 있어서, 광 전송을 위하여 빛이 내부 전반사(TIR)를 거쳐서 상기 광 가이드 내로 입사하도록 위치된 하나 이상의 광원을 더 포함하는 조명 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 하나 이상의 광원은 하나 이상의 발광 다이오드를 포함하는 조명 장치.
  6. 제1항에 있어서, 조명 장치는 광 고정구를 형성하는 조명 장치
  7. 제1항에 있어서, 상기 리세스부는 링형 형상을 한정하는 조명 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 하우징 상에 거울 표면을 더 포함하고, 상기 거울 표면은 링형 형상의 리세스부에 의해 사실상 둘러싸여지는 조명 장치.
  9. 제8항에 있어서, 조명 장치는 콤팩트를 포함하는 조명 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 광 가이드로부터 발산된 빛의 각분포는 하우징으로부터 한정된 거리에서 링형 형상의 리세스부에 평행한 조명 평면을 향하여 상기 리세스부의 외부로 지향되는 조명 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 한정된 거리는 약 5 내지 50 cm인 조명 장치.
  12. 제7항에 있어서, 상기 광 가이드로부터 발산된 각분포된 빛은 상기 하우징으로부터 한정된 거리에서 사실상 중첩되는 조명 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 한정된 거리는 약 2 내지 50 cm인 조명 장치.
  14. 제7항에 있어서, 링 형상의 리세스부에 의해 형성된 링의 직경은 약 2 내지 50 cm인 조명 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 링 형상의 리세스부에 의해 형성된 링의 직경은 약 5 내지 10 cm인 조명 장치.
  16. 제7항에 있어서, 상기 광 적출 형상부는 상기 광 가이드의 제1 중심선 축선을 따라 상기 광 가이드에 형성된 제1 세트의 노치와 상기 광 가이드의 제2 중심선 축선을 따라 상기 광 가이드에 형성된 제2 세트의 노치를 포함하는 조명 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 세트의 노치는 상기 하우징의 중심을 향하는 방향으로 상기 리세스부의 하부면에 가장 근접하여 상기 광 가이드의 지점으로부터 약 5도 기울어져 위치되는 조명 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제2 세트의 노치는 상기 하우징의 중심으로부터 떨어지는 방향으로 상기 리세스부의 하부면에 가장 근접하여 상기 광 가이드의 지점으로부터 약 30도 기울어져 위치되는 조명 장치.
  19. 제18항에 있어서, 제1 및 제2 세트에서의 노치와 관련된 노치각은 약 80도인 조명 장치.
  20. 제19항에 있어서, 제1 및 제2 세트에서의 노치는 약 1.5 mm만큼 각각 분리되는 조명 장치.
  21. 제20항에 있어서, 제1 및 제2 세트에서의 노치와 관련된 노치 깊이는 약 0.3 mm인 조명 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 노치는 제1 세트에서의 2개의 노치가 제2 세트에서의 노치 각각을 분리하도록 배열되는 조명 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 광 가이드는 직경이 약 5 mm인 조명 장치.
  24. 제1항에 있어서, 상기 광 가이드로부터 발산된 빛의 각분포는 상기 광 가이드의 길이를 따라 사실상 균일한 조명 장치
  25. 제1항에 있어서, 상기 리세스부는 기하학적 형상을 한정하는 조명 장치.
  26. 제1항에 있어서, 상기 리세스부는 기호, 캐릭터 및 문자의 그룹으로부터 선택된 형상을 한정하는 조명 장치.
  27. 제1항에 있어서, 상기 리세스부는 하우징(12) 내부에 3차원 윤곽을 한정하는 조명 장치.
  28. 리세스된 하우징 내부에 사실상 광 가이드를 위치 설정하는 단계와,
    상기 리세스된 하우징의 벽을 사실상 비추지 않고 빛의 각분포를 사실상 최대화시키기 위해서 상기 광 가이드로부터 발광하는 단계를 포함하고,
    상기 리세스된 하우징은 하나 이상의 내부 측벽을 한정하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 리세스된 하우징의 벽을 사실상 비추지 않고 빛의 각분포와 빛의 강도 모두를 사실상 최대화시키기 위해서 상기 광 가이드로부터 발광하는 단계를 더 포함하는 방법.
  30. 리세스부가 형성된 하우징과,
    광 가이드가 하나 이상의 내부 측벽의 부근에 있도록 상기 리세스부 내부에 사실상 위치된 광 가이드를 포함하고,
    상기 리세스부는 하나 이상의 내부벽을 포함하고, 상기 광 가이드는 발광을위한 하나 이상의 수단이 형성되고, 상기 광 가이드로부터 발산된 빛의 각분포는 빛이 하나 이상의 내부 측벽을 사실상 비추지 않고 상기 리세스부로부터 각분산되도록 되어 있는 조명 장치.
  31. 제30항에 있어서, 발광을 위한 상기 수단은 노치를 포함하는 조명 장치.
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