KR100775839B1 - A hollow light pipe - Google Patents

A hollow light pipe Download PDF

Info

Publication number
KR100775839B1
KR100775839B1 KR1020060033501A KR20060033501A KR100775839B1 KR 100775839 B1 KR100775839 B1 KR 100775839B1 KR 1020060033501 A KR1020060033501 A KR 1020060033501A KR 20060033501 A KR20060033501 A KR 20060033501A KR 100775839 B1 KR100775839 B1 KR 100775839B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pipe
light
hollow
film
light pipe
Prior art date
Application number
KR1020060033501A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20070101969A (en
Inventor
김태효
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020060033501A priority Critical patent/KR100775839B1/en
Publication of KR20070101969A publication Critical patent/KR20070101969A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100775839B1 publication Critical patent/KR100775839B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0096Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the lights guides being of the hollow type
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938Using specific optical elements
    • G02B27/0994Fibers, light pipes
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/04Prisms
    • G02B5/045Prism arrays
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/00362-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0053Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

본 발명은 중공의 광 파이프에 관한 것으로서, 특히 중공의 외측 파이프, 상기 중공의 외측 파이프의 내부에 삽입된, 평탄한 외측면 및 길이 방향으로 연장된 복수의 삼각형 홈을 구비하는 선형의 프리즘 배열을 갖는 내측면을 포함하는 중공의 내측 파이프 및 상기 외측 파이프 및 내측 파이프 사이에 구비되며, 외측 파이프와 접하는 면에 반사 패턴이 형성된 면이 향하도록 배치된 필름으로 이루어진 중공의 광 파이프에 관한 것이다. 본 발명에 따르는 중공의 광 파이프를 이용하는 경우, 종래에 이용해 온 중공의 광 파이프에 비하여 빛을 균일하게 원거리로 전송할 수 있다. The present invention relates to a hollow light pipe, in particular having a linear prism arrangement having a hollow outer pipe, a flat outer surface inserted into the hollow outer pipe and a plurality of triangular grooves extending in the longitudinal direction. It relates to a hollow inner pipe including a hollow inner pipe including an inner surface and a film disposed between the outer pipe and the inner pipe, the film disposed so that the surface formed with a reflective pattern on the surface in contact with the outer pipe facing. In the case of using the hollow light pipe according to the present invention, light can be transmitted uniformly and remotely as compared to the hollow light pipes conventionally used.

광 파이프 Light pipe

Description

중공의 광 파이프 {A HOLLOW LIGHT PIPE}Hollow Light Pipe {A HOLLOW LIGHT PIPE}

도 1은 본 발명에 따른 광 파이프의 사시도이다.1 is a perspective view of a light pipe according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 광 파이프의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a light pipe according to the present invention.

도 3은 본 발명의 광 파이프 내로 입사된 빛의 진행경로이다.3 is a traveling path of light incident into the light pipe of the present invention.

도 4는 전반사의 원리에 대한 설명도이다.4 is an explanatory diagram for explaining the principle of total reflection.

도 5는 광 파이프 내의 필름에 입사된 광의 진행경로이다.5 is a traveling path of light incident on the film in the light pipe.

* 도면 부호의 설명* Explanation of reference numerals

1 : 중공의 광 파이프 2 : 외측 파이프 1: hollow light pipe 2: outer pipe

3 : 내측 파이프 4 : 필름 3: inner pipe 4: film

본 발명은 내부 전반사를 이용하여 비교적 적은 손실로 빛을 균일하게 원거리까지 전송시키는 광 파이프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중공의 외측 파이프; 상기 중공의 외측 파이프의 내부에 삽입된, 평탄한 외측면 및 길이 방향으로 연장된 복수의 삼각형 홈을 구비하는 선형의 프리즘 배열을 갖는 내측면을 포함하는 중공의 내측 파이프; 상기 외측 파이프 및 내측 파이프 사이에 구비되며, 외측 파이프와 접하는 면에 반사 패턴이 형성된 면이 향하도록 배치된 필름으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공의 광 파이프에 관한 것이다.The present invention relates to a light pipe that transmits light uniformly to a far distance with relatively little loss by using total internal reflection, and more specifically, a hollow outer pipe; A hollow inner pipe including an inner surface having a linear prism arrangement having a flat outer surface and a plurality of triangular grooves extending in a longitudinal direction, inserted into the hollow outer pipe; It is provided between the outer pipe and the inner pipe, and relates to a hollow light pipe, characterized in that made of a film disposed to face the surface formed with a reflective pattern on the surface in contact with the outer pipe.

광 파이프(light pipe)는 광원으로부터 나온 빛을 눈부심 없이 밝고 균일한 광역 조명으로 이용할 수 있도록 빛을 전송시키는 파이프이다. 광원으로부터 나온 빛은 파이프를 통하여 이동하며, 이는 특수처리된 반사기술을 이용하여 파이프의 외부로 균일하게 빠져나오는 것을 특징으로 한다. 따라서 상기와 같은 특성을 갖는 광 파이프는 건축물 및 교량, 도로 안전 가이드(guide) 등에 이용되며, 또한 경관을 위한 장식용 조명, 대형 간판에 이용되기도 한다. A light pipe is a pipe that transmits light so that light from a light source can be used as a bright and uniform wide area light without glare. Light from the light source travels through the pipe, which is characterized by uniformly exiting the outside of the pipe using specially treated reflection technology. Therefore, the light pipe having the above characteristics is used for buildings, bridges, road safety guides, and the like, and is also used for decorative lighting for landscapes and large signage.

일반적인 광 파이프로서, 빛을 전송하기 위한 반고체 또는 고체 광학 섬유를 포함하는 광 파이프 구조가 미국 특허 공보 제 4,466,697 호 및 제 4,422,719 호에 공지되어 있다. 이러한 구조는 빛을 전송하는 섬유를 둘러싸는 반사 슬리브를 포함하는데, 상기 광 파이프는 그것의 크기 때문에 조명에 이용하기 위한 충분한 빛을 전송하기에 어려운 문제가 있으며, 상기 구조는 부피가 크고 많은 재료를 요구하므로 무게 및 비용면에서도 비효율적이다. As a general light pipe, light pipe structures comprising semi-solid or solid optical fibers for transmitting light are known from US Pat. Nos. 4,466,697 and 4,422,719. Such a structure includes a reflective sleeve that surrounds the fiber that transmits the light, which is difficult to transmit enough light for use in lighting because of its size, which is bulky and bulky material. It is inefficient in terms of weight and cost as required.

미국 특허 공보 제 4,260,220 호는 투명한 재료로 된 단단한 중합체 시트(sheet)를 포함하는 광 파이프에 관하여 공지하는데, 이는 구조화된 한 면 및 매끄러운 다른 한 면을 구비하는 8각 표면을 갖는 프리즘 광 파이프에 관한 것이다. 이는 받아들일 수 있는 빛의 범위가 상대적으로 작은 각도의 범위로 제한된다는 문 제가 있다. U.S. Patent No. 4,260,220 discloses a light pipe comprising a rigid polymer sheet of transparent material, which relates to a prism light pipe having an octagonal surface having a structured one side and a smooth other side. will be. The problem is that the acceptable light range is limited to a relatively small range of angles.

최근 이용되는 광 파이프는 통상적으로 광학 라이팅 필름(OLF : Optical Lighting Film)을 사용하여 제조된다. 전형적인 광학 라이팅 필름은 일측면에 엠보싱 가공되거나 또는 그 반대로 성형된 선형의 프리즘 배열을 갖는 비교적 얇은 시트 형태의 투명 물질, 예를 들면 아크릴 또는 폴리카보네이트로 제조된다. 광 파이프 제조용으로 적합한 광학 라이팅 필름은 미국 특허 공보 제 4,906,070 호 및 제 5,056,892 호에 공지되어 있다. 빛의 양이 균일하게 원거리로 전송되도록 하기 위해서는 내부 전반사로 인하여 가능한 많은 양의 빛을 파이프 내부에 포함하고 있어야 한다. 그러나 상기와 같은 구조를 갖는 경우에는 많은 양의 빛을 광 파이프 내부에 함유하고 있는데 한계가 있으며, 또한 이러한 이유로 빛이 원거리로 전송되는데도 일정한 제한이 따른다. Recently used light pipes are typically manufactured using an optical lighting film (OLF). Typical optical writing films are made of a relatively thin sheet-like transparent material, for example acrylic or polycarbonate, with a linear prism arrangement embossed on one side or vice versa. Suitable optical writing films for making light pipes are known from US Pat. Nos. 4,906,070 and 5,056,892. In order for the light to be transmitted evenly over a long distance, it is necessary to include as much light inside the pipe as possible due to total internal reflection. However, in the case of having such a structure, there is a limit in that a large amount of light is contained in the light pipe, and for this reason, there is a certain limit even when light is transmitted at a long distance.

본 발명은 빛의 반사 또는 굴절을 이용하여 빛을 균일하게 원거리로 전송할 수 있는 가장 효율적이면서 경제적인 방법을 제공한다. The present invention provides the most efficient and economical way of transmitting light uniformly and remotely using reflection or refraction of light.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명을 이용하는 경우, 종래의 광 파이프 제작에 비하여 비용을 절감하고 빛을 균일하게 원거리로 전송시킬 수 있다. 또한 본 발명은 필름의 외측면에 패턴을 형성하여 이용하기 때문에 제작이 더욱 용이하며, 반사부는 프리즘 형상으로 구조화된 파이프의 외곽에 위치하기 때문에 프리즘에 의한 전반사 효과가 극대화될 수 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, when using the present invention, it is possible to reduce the cost and to transmit light uniformly over a distance compared to the conventional light pipe manufacturing. In addition, the present invention is easier to manufacture because the pattern is formed on the outer surface of the film, the reflection portion is located on the outside of the pipe structured in the prism shape can be maximized the total reflection effect by the prism.

본 발명은 중공의 외측 파이프; 상기 중공의 외측 파이프의 내부에 삽입된, 평탄한 외측면 및 길이 방향으로 연장된 복수의 삼각형 홈을 구비하는 선형의 프리즘 배열을 갖는 내측면을 포함하는 중공의 내측 파이프; 상기 외측 파이프 및 내측 파이프 사이에 구비되며 외측 파이프와 접하는 면에 반사 패턴이 형성된 면이 향하도록 배치된 필름으로 이루어진 중공의 광 파이프에 관한 것이다. 여기서 상기 내측 파이프에 형성된 삼각형 프리즘의 내각은 90˚이다. 상기 반사 패턴은 광 파이프의 원주 방향으로 레이저 가공, 인쇄 라미네이팅, 홀로그램 처리 또는 스크레칭 가공되어 빛을 외부로 방출시키는 구조를 가지며, 상기 패턴의 크기는 광원으로부터 멀어질수록 점점 넓어지고, 패턴 사이의 간격은 광원으로부터 멀어질수록 점점 좁아지는 것을 특징으로 한다. The present invention is a hollow outer pipe; A hollow inner pipe including an inner surface having a linear prism arrangement having a flat outer surface and a plurality of triangular grooves extending in a longitudinal direction, inserted into the hollow outer pipe; It relates to a hollow light pipe provided between the outer pipe and the inner pipe and made of a film disposed to face the surface formed with a reflective pattern on the surface in contact with the outer pipe. Here, the inner angle of the triangular prism formed in the inner pipe is 90 degrees. The reflective pattern has a structure that emits light to the outside by laser processing, printing laminating, hologram processing or scratching in the circumferential direction of the light pipe, and the size of the pattern becomes wider as it moves away from the light source. The spacing becomes narrower as the distance from the light source increases.

상기 외측 파이프의 내면에 원주 방향으로 소정의 간격으로 산란 필름을 부착할 수 있는데, 광원으로부터 멀어질수록 점차 높은 밀도로 산란 물질이 처리된 산란 필름을 이용하는 것이 바람직하다. 외측 파이프의 외면에 광원으로부터 멀어질수록 점점 높은 밀도로 산란 물질을 직접 처리할 수 있다. The scattering film may be attached to the inner surface of the outer pipe at predetermined intervals in the circumferential direction, and it is preferable to use the scattering film treated with the scattering material at a higher density as it moves away from the light source. The further away from the light source on the outer surface of the outer pipe, the more directly the scattering material can be processed.

상기 광 파이프는 폴리카보네이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 아크릴, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 폴리염화비닐로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 중합체성 물질로 제조될 수 있으며, 특히, 상기 외측 파이프는 폴리카보네이트로, 상기 내측 파이프는 아크릴로 제조하는 것이 바람직하다.The light pipe may be made of one or more polymeric materials selected from the group consisting of polycarbonate, polymethylmethacrylate, acrylic, polypropylene, polystyrene and polyvinyl chloride, in particular, the outer pipe is made of polycarbonate, Preferably, the inner pipe is made of acrylic.

본 발명에서 이용되는 필름은 광 파이프의 길이 방향과 동일한 방향으로 연신된 하나 이상의 편광 필름으로 이용할 수 있다. The film used in the present invention can be used as one or more polarizing films drawn in the same direction as the longitudinal direction of the light pipe.

이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 중공의 광 파이프는 종래의 광 파이프와 달리, 내측면이 삼각형 프리즘 형상으로 구조화된 내측 파이프 및 외측 파이프와 접하는 면에 반사 패턴이 형성된 면이 향하도록 배치된 필름을 이용함으로써 프리즘의 전반사 효과를 증대시켜 빛을 균일하게 원거리로 송출시킨다. 이는 내측 파이프 층, 필름 층 및 외측 파이프 층이 다층 구조(multilayer)를 형성하게 되므로, 빛의 전반사가 일어나는 층이 증가하기 때문이다. 또한 반사부는 프리즘 형상으로 구조화된 파이프의 외곽에 위치하기 때문에 프리즘에 의한 전반사 효과가 극대화된다. 내면에 패턴이 부가된 경우보다 필름의 외면에 패턴이 부가된 경우, 빛을 밖으로 송출시키는 데 유리하다. As mentioned above, the hollow light pipe according to the present invention, unlike the conventional light pipe, the inner surface is arranged so that the surface formed with a reflective pattern on the surface in contact with the inner pipe and the outer pipe structured in the shape of a triangular prism By using the film, the total reflection effect of the prism is increased to uniformly transmit the light at a long distance. This is because the inner pipe layer, the film layer and the outer pipe layer form a multilayer, so that the total reflection of light increases. In addition, since the reflector is located outside the pipe structured in a prism shape, the total reflection effect by the prism is maximized. When the pattern is added to the outer surface of the film than when the pattern is added to the inner surface, it is advantageous to send out the light.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광 파이프에 대하여 상세히 설명한다. 동일한 구성 요소들에 대해서는 도면 전반에 걸쳐 동일한 도면 부호를 사용하였다. 이는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것으로서, 본 발명의 범위가 이러한 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.Hereinafter, a light pipe according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout. This is presented to understand the content of the present invention, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to these examples.

도 1은 본 발명에 따른 중공의 광 파이프(1)의 일 실시예에 대한 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 단면도이다. 상기 중공의 광 파이프(1)는 중공의 외측 파이프(2), 상기 중공의 외측 파이프 내부에 삽입된, 평탄한 외측면 및 길이 방향으로 연장된 복수의 삼각형 홈을 구비하는 선형의 프리즘 배열을 갖는 내측면을 포함하는 중공의 내측 파이프(3) 및 반사 패턴을 포함하는 필름(4)으로 이루어진다. 본 발명은 종래의 발명과 달리, 내측 파이프의 내면이 프리즘 형상으로 파이프의 길이 방향에 따라 구조화되어 있으며, 상기 내측 파이프와 외측 파이프 사이에는 외측 파이프와 접하는 면에 반사 패턴이 형성된 면이 향하도록 배치된 필름이 삽입된 형태를 갖는다. 1 is a perspective view of one embodiment of a hollow light pipe 1 according to the invention, and FIG. 2 is a sectional view according to the invention. The hollow light pipe 1 has an inner inner prism array having a hollow outer pipe 2, a flat outer surface inserted into the hollow outer pipe, and a plurality of triangular grooves extending in the longitudinal direction. It consists of a hollow inner pipe 3 comprising a side and a film 4 comprising a reflective pattern. The present invention is different from the conventional invention, the inner surface of the inner pipe is structured along the longitudinal direction of the pipe in a prism shape, and disposed between the inner pipe and the outer pipe so that the surface formed with a reflective pattern on the surface in contact with the outer pipe facing. Film is inserted.

일 실시예로, 중공의 외측 파이프(2)는 민자형 파이프를 이용하며, 중공의 내측 파이프(3)는 평탄한 외측면 및 길이 방향으로 연장된 복수의 삼각형 홈을 구비하는 선형의 프리즘 배열을 갖는 내측면을 갖는 파이프를 이용하는데, 이러한 내측 파이프는 광 파이프의 압출로 제작될 수 있다. 민자형 파이프에 패턴이 형성된 반사부를 이용하는 경우, 홀로그램 현상이 발생할 수 있기 때문에 상기와 같은 구조화된 파이프를 이용한다. 또한, 입사된 빛을 균일하게 원거리로 전송하기 위해서는 일정량의 빛을 반사시키는 반사부를 구비해야 하는데, 본 발명에서는 이러한 역할을 위하여 반사 패턴이 구비된 필름을 내측 파이프 및 외측 파이프 사이에 삽입한다. 이처럼 반사부가 삼각 프리즘 형상을 갖는 파이프의 외곽에 위치하는 경우에 프리즘에 의한 전반사 효과가 극대화되기 때문이다. 이때 상기 필름의 반사 패턴은 외측 파이프와 접하는 면에 향하도록 하는 것이 바람직하다. 내측 파이프와 접하는 면에 반사 패턴이 부가되는 경우, 오히려 빛이 파이프의 외부로 나가는 현상이 발생하기 때문에, 빛이 원거리로 전송되는데 어려움이 발생한다. 패턴을 내측 파이프에 직접 처리하는 경우, 전반사 효과가 낮고 공정에 어려움이 있을 뿐만 아니라 많은 비용이 든다. 뿐만 아니라, 반사 패턴이 구비된 필름을 이용함으로써 다층 구조를 형성하여 전반사 영역이 증가하여 빛을 더 원거리로 전송할 수 있게 된다. In one embodiment, the hollow outer pipe 2 uses a private pipe and the hollow inner pipe 3 has a linear prism arrangement having a flat outer surface and a plurality of triangular grooves extending in the longitudinal direction. A pipe having sides is used, which can be made by extrusion of the light pipe. In the case of using a reflector having a pattern formed on a private pipe, a structured pipe as described above is used because a hologram may occur. In addition, in order to uniformly transmit the incident light to a long distance, it should be provided with a reflector for reflecting a certain amount of light, in the present invention is inserted into the film provided with a reflective pattern between the inner pipe and the outer pipe for this role. This is because the total reflection effect by the prism is maximized when the reflector is located outside the pipe having a triangular prism shape. At this time, the reflective pattern of the film is preferably directed to the surface in contact with the outer pipe. When a reflective pattern is added to a surface in contact with the inner pipe, light is emitted to the outside of the pipe, so that light may be transmitted remotely. If the pattern is processed directly on the inner pipe, the total reflection effect is low, the process is difficult and expensive. In addition, by using a film provided with a reflective pattern to form a multi-layer structure to increase the total reflection area it is possible to transmit the light more remote.

광 파이프의 내벽을 통하여 빛이 외부로 반사 또는 직접 방출되게 하는 반사 필름은 외측 파이프의 내면에 구비될 수 있는데, 상기 필름은 광 파이프의 원주 방향으로 레이져 가공, 인쇄 라미네이팅, 홀로그래 처리 또는 스크레치 가공되어 빛을 외부로 방출시키는 구조의 패턴을 포함한다. 이러한 패턴은 빛을 광원으로부터 마지막 단부까지 균일하게 전송해준다. 상기 패턴은 광원으로부터 멀어질수록 점점 그 크기가 넓어지거나, 패턴 사이의 간격이 광원으로부터 멀어질수록 점점 좁아지는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이는 광원에서 가까운 부분의 빛은 상기 패턴에 적게 반사되어 밖으로 나가고, 광원에서 먼 부분의 빛은 넓은 영역의 패턴에 반사되어 빛이 많이 반사되어 나가므로 빛이 균일하게 방출될 수 있기 때문이다. Reflective films may be provided on the inner surface of the outer pipe to allow light to be reflected or emitted directly to the outside through the inner wall of the light pipe, which may be laser processed, printed laminating, holographic or scratched in the circumferential direction of the light pipe. And a pattern of structures that emit light to the outside. This pattern transmits light evenly from the light source to the last end. It is preferable that the pattern has a structure in which its size becomes wider as it moves away from the light source, or becomes narrower as the distance between the patterns moves away from the light source. This is because light in a portion closer to the light source is less reflected by the pattern and goes out, and light in a portion far from the light source is reflected by a pattern of a wide area so that a lot of light is reflected.

상기 필름은 편광 필름(polarizer film)을 이용할 수 있는데, 중공의 광 파이프에 구조화된 길이 방향과 동일한 방향으로 연신된 편광 필름을 이용하는 경우, 빛이 보다 원거리로 전송될 수 있기 때문이다. 참고로, 편광 필름이란 노트북PC와 데스크톱PC 모니터 등 박막액정표시장치(TFT LCD)에 사용되는 핵심 광학필름으로, 빛의 일정 방향 성분만 통과시키는 편광기능을 가진 310㎛ 두께의 미세한 복합필름이다. 이러한 편광 필름을 이용하는 경우, 한쪽 방향의 빛만 투과시켜 난반사를 방지하므로 눈의 피로를 덜 수 있는 장점이 있다. The film may use a polarizer film, because when using a polarizing film drawn in the same direction as the longitudinal direction structured in the hollow light pipe, light may be transmitted more remotely. For reference, a polarizing film is a core optical film used in a thin film liquid crystal display device (TFT LCD) such as a notebook PC and a desktop PC monitor, and is a 310 μm-thick composite film having a polarizing function that passes only a predetermined direction of light. In the case of using such a polarizing film, only light in one direction is transmitted to prevent diffuse reflection, thereby reducing eye fatigue.

내측 광 파이프의 내측면은 길이 방향으로 연장된 복수의 삼각형 홈을 구비하는 선형의 프리즘 배열을 갖는데, 상기 삼각형 프리즘 형상 각각의 내각은 90˚인 것이 바람직하며, 상기 구조화된 삼각형 프리즘 형상 각각의 높이는 0.05 내지 0.25mm인 것이 바람직하고, 0.1 내지 0.2mm 인 것이 가장 바람직하다. 상기와 같은 수치 범위를 갖는 경우에 입사된 빛이 광 파이프의 내부에 가장 많이 포함된다는 사실이 실험에 의해 증명되었다. 프리즘 형상의 높이가 0.25mm 이상인 경우, 프리즘 현상이 발생하지 않기 때문에 전반사에 의해 빛을 내부에 가둘 수 없게 된다. 또한, 0.05mm 이하의 높이를 갖는 경우, 하나의 프리즘 형상 삽입체 내측면에서 산란이 발생하기 때문에 빛이 원거리로 전송되는데 장애가 된다. 따라서 상기 수치 범위 내에서 가장 유리한 효과가 발생한다. The inner surface of the inner light pipe has a linear prism array having a plurality of triangular grooves extending in the longitudinal direction, wherein an inner angle of each of the triangular prismatic shapes is 90 °, and a height of each of the structured triangular prism shapes is It is preferable that it is 0.05-0.25 mm, and it is most preferable that it is 0.1-0.2 mm. Experiments have demonstrated that the incident light is most included in the light pipe in the above numerical range. If the height of the prism shape is 0.25 mm or more, since the prism phenomenon does not occur, the light cannot be trapped inside by total reflection. In addition, when the height is less than 0.05mm, scattering occurs in the inner surface of one prism-shaped insert, which impedes transmission of light at a long distance. Thus, the most advantageous effect occurs within the above numerical range.

광 파이프의 광 전송 및 반사 원리를 본원 발명과 함께 설명하면 다음과 같다. The light transmission and reflection principle of the light pipe will be described with reference to the present invention.

도 3를 보면, 화살표와 같이 광원이 내측 광 파이프에 입사하면, 구조화된 내측면에서는 이러한 빛이 전반사되어 중공의 광 파이프 내측면을 따라 빛이 길이 방향으로 나아간다. 또한 공기층을 통하여 필름에 입사한 빛은 다시 전반사를 만들며, 필름 및 외측 파이프 사이에서도 전반사가 일어난다. 본 발명의 광 파이프는 다층 구조를 형성하기 때문에 종래의 광 파이프에 비하여 전반사가 발생하는 영역이 넓다. 민자형 광 파이프를 이용하는 경우에는 입사된 빛의 30% 정도는 내측면으로 전반사가 일어난다. 이처럼 전반사 과정이 반복되면, 입사된 빛은 전송 손실이 거의 없이 원거리로 전송될 수 있다. 이는 아래와 같은 원리에 의해 발생한다.Referring to FIG. 3, when the light source enters the inner light pipe as shown by the arrow, the light is totally reflected at the structured inner surface and the light travels along the inner surface of the hollow light pipe in the longitudinal direction. In addition, the light incident on the film through the air layer again creates total reflection, and total reflection occurs between the film and the outer pipe. Since the light pipe of this invention forms a multilayered structure, the area | region in which total reflection occurs is large compared with the conventional light pipe. In the case of using a private light pipe, about 30% of the incident light is totally reflected inside. When the total reflection process is repeated, the incident light can be transmitted at a long distance with little transmission loss. This is caused by the following principle.

도 4에는 임계각이 42˚인 유리에서의 전반사 원리가 도시되어 있다. 먼저, B부분의 정삼각형 유리를 보면, 유리 표면과 90˚각도로 유리 내부로 입사되는 광은 삼각형의 다른 표면, 즉 삼각형의 하측 표면에 이르게 되면, 하측 표면과 이의 법선이 이루는 각이 60˚이므로 전반사의 원리에 따라 ①-1과 같이 방향을 바꾸어 외부로 방출된다. C 및 C' 부분의 정삼각형 유리를 보면, 유리 표면과 90˚의 각도로 유리 내부로 입사되는 광은 C 삼각형에서는 ②-1과 같이 방출되며 C' 삼각형에서는 ②-2와 같이 외부로 방출된다. 이러한 광 경로 차이는 두 삼각형 사이의 하측간 거리 d에 좌우되므로, d가 클수록 광의 원거리 진행이 유리하다. 4 shows the principle of total reflection in glass with a critical angle of 42 degrees. First, if you look at the equilateral triangle glass of part B, the light incident into the glass at a 90 ° angle with the glass surface reaches another surface of the triangle, that is, the lower surface of the triangle, so the angle formed by the lower surface and its normal is 60 °. According to the principle of total reflection, the direction is changed as in ①-1 and emitted to the outside. In the equilateral triangular glass of the C and C 'portions, the light incident into the glass at an angle of 90 ° to the glass surface is emitted as ②-1 in the C triangle and as ②-2 in the C' triangle. This optical path difference is dependent on the lower distance d between the two triangles, so the larger d is advantageous for the far-field propagation of light.

도 5는 광학 라이팅 필름이 내부에 설치된 광 파이프에서의 빛 전달 과정을 도시한다. 도 5a는 광학 라이팅 필름이 내부에 설치된 광 파이프의 내부에서 전반사만이 이루어짐을 보여준다. 도 5b는 진행하던 빛이 광학 라이팅 필름 내부에 부착되어 있는 반사 필름에 닿아 빛의 투과 각도가 변경되면서 외부로 전달되는 과정을 도시하며, 도 5c는 광학 라이팅 필름 내부에 부착되는 반사 필름의 크기를 조정함으로써 진행중인 빛이 외부로 균일하고 일정하게 전달되는 과정을 도시한다. 5 illustrates a light transmission process in a light pipe in which an optical writing film is installed. 5A shows that only total reflection occurs inside the light pipe in which the optical writing film is installed. FIG. 5B illustrates a process in which the light passing through is transmitted to the outside as the transmission angle of the light is changed by touching the reflective film attached inside the optical lighting film, and FIG. 5C illustrates the size of the reflective film attached inside the optical lighting film. The adjustment shows the process by which the light in progress is transmitted uniformly and uniformly to the outside.

상기와 같은 원리를 본 발명에 적용해 보면, 본원 발명의 광 파이프 내측으로 입사된 빛은 광 파이프의 구조화된 내측면에 의해 프리즘에 의한 전반사가 이루어지며, 구조화된 내측 파이프의 내부 매질에서 다시 전반사 과정을 거친 후, 이를 통과한 나머지 입사된 빛이 또다시 삽입된 필름과 공기층 및 외측 파이프 사이에서 전반사를 일으킨다. 따라서 내측면이 구조화된 내측 파이프 및 패턴을 형성한 필름 을 이용하는 경우에 빛이 통과하는 매질 및 공기층이 증가하므로, 삼각 프리즘을 이용한 전반사 및 매질 내부의 전반사 효과를 이용하여 더 많은 빛을 광 파이프 내부에 포집할 수 있게 되고, 이로 인하여 광 파이프에 입사한 빛은 더 먼 거리로 이동할 수 있게 된다. 그러나, 다층 구조를 이용하여 매질의 수를 무한히 증가시키는 경우, 조명으로 이용하기에는 오히려 불리한 효과가 따르며, 비용이 증가하는 문제가 발생한다. 따라서 본원 발명과 같은 구조의 광 파이프를 이용하는 경우, 가장 경제적으로 광 파이프를 제작할 수 있으며, 빛을 균일하게 효과적으로 원거리로 전송할 수 있다.Applying the above principle to the present invention, the light incident inside the light pipe of the present invention is total reflection by the prism by the structured inner surface of the light pipe, and total reflection again in the inner medium of the structured inner pipe After the process, the remaining incident light passes through it and causes total reflection between the inserted film and the air layer and the outer pipe. Therefore, when the inner surface of the inner pipe and the patterned film are used, the medium through which the light passes and the air layer increase. Therefore, the total reflection using the triangular prism and the total reflection inside the medium are used to generate more light. Can be captured, allowing light incident on the light pipe to travel farther. However, in the case of infinitely increasing the number of media by using the multilayer structure, there is a disadvantage in that it is rather disadvantageous to use as lighting, and the problem of cost increases. Therefore, in the case of using the light pipe having the same structure as the present invention, the light pipe can be manufactured most economically, and light can be transmitted uniformly and effectively at a long distance.

상기 광 파이프는 광 투과성이 우수한 폴리카보네이트(PC) 또는 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 단독으로 이용하거나 이중으로 제조하는 것이 바람직하며, 이외에도 광 투과성이 비교적 우수한 다른 중합체성 물질, 예를 들어, 아크릴, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐 등으로 제조할 수 있다. 상기 내측 파이프는 충격에 다소 약하나 광 투과성이 높은 아크릴 등을 이용하며, 외측 파이프는 외부 충격에 강한 폴리카보네이트를 이용하는 것이 바람직하다. The light pipe is preferably used by polycarbonate (PC) or polymethyl methacrylate (PMMA) having excellent light transmittance alone or in duplicate, and in addition to other polymeric materials having relatively high light transmittance, such as acrylic. , Polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, and the like. The inner pipe is somewhat weak in impact, but uses a high light transmittance, such as acrylic, and the outer pipe is preferably made of polycarbonate resistant to external impact.

상기 외측 파이프 내면에 원주 방향으로 산란 물질이 부가된 산란 필름을 부가하여 이용할 수 있는데, 상기 필름은 확산 효율이 좋은 입자를 사용하여 빛을 골고루 확산시켜주는 역할을 한다. 이때 광원으로부터 멀어질수록 점차 높은 밀도로 산란 물질이 처리된 산란 필름을 이용하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 산란 물 질이 처리된 필름을 이용하는 것 이외에, 외측 파이프의 외면에 직접 산란 물질을 처리하여 이용하는 것도 가능하며, 이 경우에도 광원으로부터 멀어질수록 점차 높은 밀도로 산란 물질을 처리하여 이용하는 것이 바람직하다.A scattering film in which a scattering material is added in the circumferential direction may be added to the inner surface of the outer pipe, and the film serves to spread the light evenly by using particles having good diffusion efficiency. In this case, it is preferable to use a scattering film treated with a scattering material at a higher density as it moves away from the light source. In addition to using a film treated with the scattering material as described above, it is also possible to treat and use the scattering material directly on the outer surface of the outer pipe, and even in this case, the scattering material is treated at a higher density as the distance from the light source increases. desirable.

본 발명에 따른 중공의 광 파이프와 같이 내측면이 삼각형 프리즘 형상으로 구조화된 내측 파이프 및 외측 파이프와 접하는 면에 패턴을 구비하는 필름을 이용함으로써 프리즘의 전반사 효과를 증대시켜 빛을 균일하게 원거리로 송출시킨다. 이는 내측 파이프 층, 필름 층 및 외측 파이프 층이 다층 구조(multilayer)를 형성하여, 빛의 전반사가 일어나는 층이 증가하기 때문이다. 또한 외측 파이프와 접하는 방향으로 패턴이 부가된 필름을 배치하여 이용하는 경우, 프리즘에 의한 전반사 효과가 극대화되므로 내면에 패턴을 부가한 경우보다 빛을 밖으로 송출시키는 데 훨씬 유리하다.As the hollow light pipe according to the present invention, the inner surface structured in the shape of a triangular prism and the film having a pattern on the surface in contact with the outer pipe are used to increase the total reflection effect of the prism and to uniformly transmit light at a long distance. Let's do it. This is because the inner pipe layer, the film layer and the outer pipe layer form a multilayer, so that the total layer of light reflection increases. In addition, when the film is added to the pattern in the direction in contact with the outer pipe is used, since the total reflection effect by the prism is maximized, it is much more advantageous to send out the light than when the pattern is added to the inner surface.

Claims (11)

중공의 외측 파이프;Hollow outer pipes; 상기 중공의 외측 파이프의 내부에 삽입된, 평탄한 외측면 및 길이 방향으로 연장된 복수의 삼각형 홈을 구비하는 선형의 프리즘 배열을 갖는 내측면을 포함하는 중공의 내측 파이프 ;A hollow inner pipe including an inner surface having a linear prism arrangement having a flat outer surface and a plurality of triangular grooves extending in the longitudinal direction, inserted into the hollow outer pipe; 상기 외측 파이프 및 내측 파이프 사이에 구비되며, 외측 파이프와 접하는 면에 반사 패턴이 형성된 면이 향하도록 배치된 필름으로 이루어진 중공의 광 파이프. A hollow light pipe provided between the outer pipe and the inner pipe, the film is disposed so that the surface with a reflection pattern is formed on the surface in contact with the outer pipe. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 삼각형 프리즘의 내각은 90˚인 것을 특징으로 하는 중공의 광 파이프.Hollow light pipe, characterized in that the inner angle of the triangular prism is 90 °. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반사 패턴은 광 파이프의 원주 방향으로 레이저 가공, 인쇄 라미네이팅, 홀로그램 처리 또는 스크레칭 가공되어 빛을 외부로 방출시키는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 중공의 광 파이프. The reflective pattern is a hollow light pipe, characterized in that the laser processing, printing laminating, holographic processing or scratching process in the circumferential direction of the light pipe to emit light to the outside. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 패턴의 크기는 광원으로부터 멀어질수록 점점 넓어지는 것을 특징으로 하는 중공의 광 파이프.Hollow light pipe, characterized in that the size of the pattern is gradually wider away from the light source. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 패턴 사이의 간격이 광원으로부터 멀어질수록 점점 좁아지는 것을 특징으로 하는 중공의 광 파이프.Hollow light pipe, characterized in that the distance between the patterns become narrower as the distance from the light source. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 외측 파이프의 내면에 원주 방향으로 소정의 간격으로 산란 필름을 부가하는 것을 특징으로 하는 중공의 광 파이프.And a scattering film is added to the inner surface of the outer pipe at predetermined intervals in the circumferential direction. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 필름에 포함된 산란 물질은 광원으로부터 멀어질수록 점차 높은 밀도로 처리된 것을 특징으로 하는 중공의 광 파이프.Hollow light pipe, characterized in that the scattering material contained in the film is treated with a higher density gradually away from the light source. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 외측 파이프의 외면에 광원으로부터 멀어질수록 점차 높은 밀도로 산란 물질이 직접 처리된 것을 특징으로 하는 중공의 광 파이프.The hollow light pipe, characterized in that the scattering material is directly processed to a higher density as the distance away from the light source on the outer surface of the outer pipe. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광 파이프는 폴리카보네이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 아크릴, 폴리 프로필렌, 폴리스티렌 및 폴리염화비닐로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 중합체성 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 중공의 광 파이프.Wherein said light pipe is made of at least one polymeric material selected from the group consisting of polycarbonate, polymethylmethacrylate, acrylic, polypropylene, polystyrene and polyvinyl chloride. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 외측 파이프는 폴리카보네이트로 제조되며, 상기 내측 파이프는 아크릴로 제조되는 것을 특징으로 하는 중공의 광 파이프.And wherein said outer pipe is made of polycarbonate and said inner pipe is made of acrylic. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 필름은 광 파이프의 길이 방향으로 연신된 하나 이상의 편광 필름인 것을 특징으로 하는 중공의 광 파이프.And the film is at least one polarizing film drawn in the longitudinal direction of the light pipe.
KR1020060033501A 2006-04-13 2006-04-13 A hollow light pipe KR100775839B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060033501A KR100775839B1 (en) 2006-04-13 2006-04-13 A hollow light pipe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060033501A KR100775839B1 (en) 2006-04-13 2006-04-13 A hollow light pipe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070101969A KR20070101969A (en) 2007-10-18
KR100775839B1 true KR100775839B1 (en) 2007-11-13

Family

ID=38817055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060033501A KR100775839B1 (en) 2006-04-13 2006-04-13 A hollow light pipe

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100775839B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100988621B1 (en) * 2008-05-07 2010-10-20 엘지전자 주식회사 Optical pipe and illuminating apparatus comprising the same
KR100988624B1 (en) * 2008-05-15 2010-10-20 엘지전자 주식회사 Optical pipe and illuminating apparatus comprising the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4806289A (en) * 1987-01-16 1989-02-21 The Dow Chemical Company Method of making a hollow light pipe
JP2002237203A (en) * 2001-02-09 2002-08-23 Japan Storage Battery Co Ltd Luminaire
KR20020091255A (en) * 2000-05-04 2002-12-05 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 Light pipe fixture with internal extractor
JP2003139960A (en) * 2001-11-06 2003-05-14 Matsushita Electric Works Ltd Hollow light guide
KR20050022041A (en) * 2003-08-25 2005-03-07 김태효 A hollow light pipe

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4806289A (en) * 1987-01-16 1989-02-21 The Dow Chemical Company Method of making a hollow light pipe
KR20020091255A (en) * 2000-05-04 2002-12-05 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 Light pipe fixture with internal extractor
JP2002237203A (en) * 2001-02-09 2002-08-23 Japan Storage Battery Co Ltd Luminaire
JP2003139960A (en) * 2001-11-06 2003-05-14 Matsushita Electric Works Ltd Hollow light guide
KR20050022041A (en) * 2003-08-25 2005-03-07 김태효 A hollow light pipe

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070101969A (en) 2007-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11149919B2 (en) Light directing structures
TWI595277B (en) Optical film stack
EP0876632B1 (en) Totally internally reflecting light conduit
CA2341426C (en) Optical element having an integral surface diffuser
CN101171533A (en) Optical film having a surface with rounded pyramidal structures
CN102472865A (en) Lightguide
KR101471213B1 (en) Luminance enhancement optical substrates with optical defect masking structures
KR20070090982A (en) Optical film having a structured surface with concave pyramid-shaped structures
US20080089654A1 (en) Light pipe having an improved structure of prisms
KR20060115755A (en) Scratch-resistant light directing films
CN107533188B (en) Optical film
KR20070090977A (en) Optical film having a structured surface with offset prismatic structures
JP2008532088A5 (en)
US20080037943A1 (en) Light pipe having a structure of enhancing an emission of a light
JP2007048465A (en) Led surface light source device
JP2018510468A (en) Illumination system using light guide and illumination method
KR100775839B1 (en) A hollow light pipe
KR100518349B1 (en) A hollow light pipe
KR100772443B1 (en) A hollow light pipe
JP4410826B2 (en) Multi-lens member, illumination device, and liquid crystal display device
US20160091652A1 (en) Micro-optical element having curved surface and light guide and lighting assembly including same
KR101233199B1 (en) Light pipe with structured inside and outside surface
JP2009258666A (en) Functional member, optical component, backlight unit and display device
KR20090008861A (en) An illuminating system including reflecting cap capable of increasing extract efficiency
KR100888446B1 (en) Light pipe comprising a cone shaped reflector

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121026

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131024

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141024

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151023

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161024

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171024

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee