KR100848872B1 - Ｒｇｂ를 이용한 발광장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광장치에 관한 것으로, LED들에서 나온 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 광가이드에 의해 1차 혼합하고 그 광가이드를 거쳐 나온 혼합광을 리플렉터에 의해 재 혼합함으로써 색 분리 없는 고품질의 백색광을 구현할 수 있도록 한 RGB를 이용한 발광장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 RGB를 이용한 발광장치는, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 LED들로 이루어진 LED 그룹; 일측에서 상기 LED들을 수용하도록 설치되며, 상기 LED들로부터 나온 광들의 색을 혼합하여 외부로 내보내도록 안내하는 광가이드; 및 상기 광가이드와 인접하게 마련되어, 상기 광가이드에서 혼합되어 나온 광을 반사시켜 재 혼합시키는 리플렉터를 포함한다.

LED, 광가이드, 리플렉터, 혼합, 백색, 색, 분리, RGB

Description

ＲＧＢ를 이용한 발광장치{LIGHT EMITTING DEVICE USING RGB LEDS}

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 RGB를 이용한 발광장치를 설명하기 위한 도면.

도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 RGB를 이용한 발광장치를 설명하기 위한 도면.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10R, 10G, 10B: LED 20 : 광가이드

21 : 프리즘면 30 : 리플렉터

본 발명은 RGB를 이용한 발광장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED들에서 나온 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 광가이드에 의해 1차 혼합하고 그 광가이드를 거쳐 나온 혼합광을 리플렉터에 의해 재 혼합함으로써 색 분리 없는 고품질의 백색광을 구현할 수 있도록 한 RGB를 이용한 발광장치에 관한 것이다.

일반적으로, 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 반도체의 p-n 접합 구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 정공)를 만들어내고, 이들의 재결합 에 의하여 빛을 방출시키는 전자 부품이다. 즉, 발광다이오드는 전기를 통해주면 전자가 에너지준위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하면서 특정한 파장의 빛을 방출하는 화합물 반도체를 이용하여 만들어진 소자이다.

이와 같은 발광다이오드는 저전압으로 고효율의 광을 조사할 수 있으므로 모바일의 액정표시소자(LCD: Liquid Crystal Display), 키패드용 백라이트(back light), 옥외용 총천연색 대형 전광판, 교통 신호등, 자동차 계기판, 가전제품, 네온대체 간판, 의료 및 수술 장비 등과 같은 다양한 곳에서 사용되고 있다.

특히, 조명용 발광다이오드는 기존의 형광등 및 백열등으로 대표되는 조명기구에 비해 약 10% 내지 15%정도의 낮은 전력소모와 100,000시간 이상의 반영구적인 수명, 그리고 환경 친화적 특성 등 에너지 소비효율을 획기적으로 개선할 수 있기 때문에, 일반 조명기구를 대체할 차세대 기술로 주목받고 있다.

일반 조명으로의 응용을 위해서는, 우선 발광다이오드를 이용한 백색광을 얻어야 한다. 특히, 자동차 실내조명 또는 일반 조명 적용에 있어서, 백색구현은 청색LED에 황색 형광체를 도포하여 만든 LED 사용이 일반적이며, 다른 방법으로 적색, 녹색 및 청색LED를 하나의 패키지에 넣어 만든 RGB 풀 컬러 LED로 백색을 구현하고 있다.

그러나, 종래의 RGB 풀 컬러 LED는 구성상 각 칩이 동일한 위치가 아닌 서로 다른 장소에 놓여 집광 및 배광 렌즈를 사용하면 각각의 색깔들이 서로 색 혼합되지 않고 따로 분리되어 조명되기 때문에, 양질의 백색광을 형성하는 것이 불가능하였다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, LED들에서 나온 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 광가이드에 의해 색 혼합하고 그 광가이드를 거쳐 나온 혼합광을 리플렉터에 의해 재 혼합함으로써 양질의 백색광을 구현할 수 있는 RGB를 이용한 발광장치를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제들을 이루기 위하여, 본 발명은 RGB를 이용한 발광장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 RGB를 이용한 발광장치는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 LED들로 이루어진 LED 그룹; 일측에서 상기 LED들을 수용하도록 설치되며, 상기 LED들로부터 나온 광들의 색을 혼합하여 외부로 내보내도록 안내하는 광가이드; 및 상기 광가이드와 인접하게 마련되어, 상기 광가이드에서 혼합되어 나온 광을 반사시켜 재 혼합시키는 리플렉터를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따라, 상기 광가이드는 상기 LED들을 수용하는 제 1 부분과 상기 광을 배출하는 제 2 부분이 일직선상에 있다. 상기 광가이드는 그 내측면에 프리즘면이 형성되거나, 내부가 채워진 투명재질로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 투명재질은 유리, 아크릴, 폴리카보네이트 중 어느 하나를 포함한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 RGB를 이용한 발광장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 RGB를 이용한 발광장치는 LED들(10)과, 그 LED들(10)에서 나온 광들의 여러 색을 혼합하여 외부로 내보내도록 유도하는 광가이드(20)와, 광가이드(20)를 통해 혼합된 광을 재 혼합하여 반사시키는 리플렉터(30)를 포함한다.

상기 LED들(10)은 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 LED그룹(R, G, B)을 포함한다. 그리고 각각의 LED그룹(R, G, B)은 적색, 녹색, 청색의 광을 발하는 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED(10R, 10G, 10B)을 포함한다. 본 실시예에서, 각 LED 그룹(R, G, B)이 복수의 LED들로 이루어진다. 그러나, 본 명세서에서, 용어 " LED 그룹"은 적어도 하나 이상의 LED를 포함하는 그룹을 의미이며, 따라서, 각 LED 그룹이 적색, 녹색 또는 청색의 광을 발하는 하나의 LED만을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 LED는 패키지 구조를 이루는 것이 바람직하나 이는 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

본 실시예에서, 상기 LED그룹(R, G, B)의 LED들(10)은 광가이드(20)내에 수용된다. 상기 광가이드(20)는 상기 LED들(10R, 10G, 10B)을 수용하는 제 1 부분(20a)과 상기 LED들(10R, 10G, 10B)로부터 나온 광을 배출하는 제 2 부분(20b)이 일직선상에 있다.

이러한 광가이드(20)는 본 발명의 주요 특징을 이루는 것으로서, 상기 LED들(10)에서 나온 여러 색의 광을 받아 그 광을 혼합하여 이를 외부로 내보내는 기능을 한다. 이때, 광가이드(20) 내부에는 프리즘면(21)이 형성된다. 이에 따라, 상기 광가이드(20)는 상기 LED들(10)에서 나온 광을 프리즘면(21)에 의해 내부 전반시켜 혼합된 광을 외부로 내보내도록 안내한다. 즉, 상기 광가이드(20)내에서 발생한 광들은 내부 전반사에 의해 서로 혼합되어 외부로 내보내진다. 여기에서, 상기 프리즘면(21)은 상기 LED들(10)에서 나온 광을 굴절시켜 나아가는 방향을 바꿔주는 성질을 갖는다.

또한, 상기 광가이드(20)는 그 내벽이 프리즘면(21)으로 형성되어 있기 때문에, 광가이드(20) 내벽으로 광의 손실이 없고 LED들(10)로부터 나온 광들이 제 2 부분(20b)으로 집중된다. 상기 광가이드(20)의 형상은 원형, 사각형 또는 반원의 형상일 수 있다. 이러한 광가이드(20)의 형상은 사용 용도에 맞게 채택함이 바람직하다.

또한, 상기 광가이드(20)의 길이는 상기 LED들(10)로부터 나온 광이 외부로 내보내지기 전에 보다 충분한 광의 색 혼합이 이루어질 수 있을 정도의 길이로 결정함이 바람직하다. 특히, 광가이드(20)의 길이는 시뮬레이션을 통해 원하는 지향패턴을 갖는 길이로 결정하여 설계함이 더욱 바람직하다.

한편, 상기 광가이드(20)와 인접하게 리플렉터(30)가 설치된다. 이러한 리플렉터(30)는 상기 광가이드(20)를 통하여 출사된 1차 혼합된 광을 다시 한번 반사시킨다. 즉, 리플렉터(30)는 상기 광가이드(20)를 통하여 방출된 광을 재 혼합시켜 조명영역으로 반사시킨다. 상기 리플렉터(30)는 도 1에 도시된 바와 같이 반구형상을 갖는다.

본 실시예에서 리플렉터(30)의 형상을 반구형상으로 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아닌바, 반사효율이 좋은 형상으로 구현할 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 RGB를 이용한 발광장치의 동작은 1차적으로 LED들(10)에서 방출된 RGB 광이 광가이드(20)를 통과하면서 색 혼합이 이루어진다. 다음, 광가이드(20)를 통해 색혼합된 광이 제 2 부분을 거쳐 리플렉터(30)로 입사된다. 다음, 리플렉터(30)는 광가이드(20)서 1차 혼합되어 나온 광을 재 혼합하여, 즉, 광가이드(20)에서 방출된 광들을 재 혼합하여 조명영역에 반사시킴으로써 색 분리가 없는 고품질의 백색광을 구현할 수 있다.

이에 따라, 자동차 실내조명 및 일반조명 뿐만 아니라, 자동차 외장조명인 헤드라이트, 주간주행등(DRL) 및 안개등의 백색이 필요한 분야 외에도 RGB 색의 혼합을 용도에 맞게 제어함으로써 일반 조명의 무드조명과 상업용 조명으로 활용할 수 있다.

도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 RGB를 이용한 발광장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 RGB를 이용한 발광장치는 LED들로부터 나온 광이 광가이드 및 리플렉터에 의해 혼합되어 조명영역으로 반사시킨다는 점에서 상술한 본 발명의 일 실시예와 마찬가지이다.

다만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 RGB를 이용한 발광장치는 광가이드(20) 의 내부가 채워진 구성이 상술한 본 발명의 일 실시예와 다르므로 이어지는 설명에서는 그 차이점 위주로 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 RGB를 이용한 발광장치는 적색, 녹색, 청색의 LED들(10)과, 그 LED들(10)로부터 나온 광의 색을 혼합하여 외부로 내보내도록 유도하는 광가이드(20) 및 그 광가이드(20)로부터 나온 광을 재 혼합하여 반사시키는 리플렉터(30)를 포함한다.

여기에서, 상기 광가이드(20)는 내부가 채워진 투명재질(22)로 이루어진다. 상기 투명재질은 유리, 아크릴(PMMA: polymethylmetacrylate), 또는 폴리카보네이트(PC: polycarbonate) 등으로 형성된다.

상기 광가이드(20)에 채워진 투명재질(22)에 의해 상기 LED들(10)로부터 나오는 광이 광가이드(20)의 내벽으로 방출되지 않는다. 즉, 광가이드(20)의 내부에 채워진 투명재질(22)이 외부 공기보다 고굴절률을 갖는 재질이기 때문에 광가이드(20) 내에서 내부 전반사가 이루어져 광 가이드(20)에 수용된 LED들(10)과 일직선상에 위치한 제 2 부분(20b)으로 광이 방출된다. 이때, 방출되는 광은 광가이드(20)내에서 LED들(10)로부터 나온 RGB광의 색이 혼합된 광이다. 이렇게 광가이드(20)에서 나온 1차 혼합된 광들을 리플렉터(30)에 입사시켜 간접 반사를 통해 재 혼합과정을 거침으로써 최종적으로 조명영역에서 색 분리가 없는 고품질의 백색을 구현할 수 있다.

본 실시예에서 광가이드(20) 내에 수용된 적색, 녹색, 청색 LED들(10R, 10G, 10B)에서 나온 광의 색을 혼합하여 리플렉터(30)에 입사시키고 리플렉터(30)에서 재 혼합하여 색 분리가 없는 백색광을 구현할 수 있는 것으로 설명하고 있으나, 다른 실시예에서는 광가이드(20)내에 수용되는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) LED들(10)의 선택적인 점멸 제어를 통해 다양한 색을 연출할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 LED들에서 나온 광의 색을 광가이드에서 1차 혼합하고 그 광가이드에서 나온 혼합광을 리플렉터에 의해 재 혼합하여 반사시킴으로써, 색 분리가 없는 백색광을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 광가이드의 내벽에 프리즘이 형성되거나 광가이드 내부가 채워진 투명재질로 이루어짐으로써, 광가이드내에서 여러색의 광을 혼합하는 과정에서 광의 손실이 실질적으로 없어 광을 보다 효율적이고 경제적으로 공급해 줄 수 있는 효과도 있다.

Claims (5)

1. 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 LED들로 이루어진 LED 그룹;

   일측에서 상기 LED들을 수용하도록 설치되며, 상기 LED들로부터 나온 광들의 색을 1차 혼합하여 외부로 내보내도록 안내하는 광가이드; 및

   상기 광가이드의 외부에 이격되어 설치되며, 상기 광가이드를 통하여 출사된 1차 혼합된 광을 반사시켜 2차 혼합시키는 리플렉터를 포함하는 RGB를 이용한 발광장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 광가이드는 상기 LED들을 수용하는 제 1 부분과 상기 광을 배출하는 제 2 부분이 일직선상에 있는 것을 특징으로 하는 RGB를 이용한 발광장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 광가이드는 그 내측면에 프리즘면이 형성된 것을 특징으로 하는 RGB를 이용한 발광장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 광가이드는 내부가 채워진 투명재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 RGB를 이용한 발광장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 투명재질은 유리, 아크릴, 폴리카보네이트 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 RGB를 이용한 발광장치.

Images