KR101007329B1 - 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단한 구조로 구성되어 있어 대량생산이 가능하므로, 단가가 절감되어 경제적이고, 오랜 시간 동안 사용할 수 있으며, 저전력으로도 발광할 수 있도록 하는 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명의 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치는, 발광다이오드; 상기 발광다이오드가 일측에 구비되어, 상기 발광다이오드의 발광에 의해 발생된 빛이 일측으로 입사되어 타측으로 진행함에 따라 광도파로를 구성하며, 단면이 원형을 이루도록 원통형으로 형성된 코어; 상기 코어의 표면에 상기 코어의 중심축선을 따라 길이방향으로 배열형성되고, 상기 코어로 진행하는 빛을 상기 코어의 단면과 평행한 방향으로 반사시킴에 따라 상기 코어를 관통하여 외부로 방사되게 하는 다수개의 프리즘으로 구성되는 복수의 프리즘모듈; 및 상기 프리즘모듈을 포함한 상기 코어의 일부표면을 둘러싸도록 구비되어, 상기 코어의 일부표면을 통해 외부로 방사되는 빛을 상기 코어의 내부로 반사하는 반사갓;을 포함하되, 상기 복수의 프리즘모듈에 의해 외부로 방사된 빛이 중첩될 수 있도록 광원장치의 외측에 반사면이 형성된다.

광도파로, LED, 발광다이오드, 프리즘, 반사, 광원

Description

광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치{Light source device using optical guide and LED}

본 발명은 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 구조로 구성되어 있어 대량생산이 가능하므로, 단가가 절감되어 경제적이고, 오랜 시간 동안 사용할 수 있으며, 저전력으로도 발광할 수 있도록 하는 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치에 관한 것이다.

일반적으로 광을 발산하는 장치에는 냉음극 형광램프(CCFL, Cold Cathode Fluorescent Lamp) 또는 외부전극 형광램프(EEFL, External Electrode Florescent Lamp) 등이 장착되며, 이러한 냉음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프 등에서 빛이 발상됨에 따라 어두운 곳을 밝게 비추게 된다.

상술한 냉음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프는 유리관 내면에 형광물질을 도포하고 유리관의 양쪽 끝에 전극을 부착한 후 희가스와 정미량의 수은을 램프에 봉입하여 형성된 방전필라멘트가 없는 구조의 램프로서, 램프의 양단에 고전압 을 인가되면 유리관 안에 존재하는 전자가 고속으로 전극으로 유인되고 전극과 전자의 충돌로 발생된 2차 전자에 의해 방전이 개시된다.

그러나, 램프의 방전을 개시하기 위해서 고전압을 인가해야 하기 때문에, 상용 교류전원은 스위칭전원장치(SMPS)를 개재해서 인버터를 통해 제어부로 전송되여 램프에 고전압을 인가하게 되는데, 이때, 상기 SMPS는 온도가 약 10~50℃이고, 습도가 약 30~85%인 조건을 만족하는 경우에만 작동되기 때문에, 작동성이 현저하게 낮아지며, 특히, 온도가 10℃이하로 내려가는 동절기 및 습도가 높은 하절기(우기, 장마)에는 작동이 불가능하므로, 사실상 램프가 방전되지 않는다는 문제점이 있다.

또한, 냉음극 형광램프의 경우에는 램프수명이 3000~6000시간 정도로 비교적 짧기 때문에 자주 교체하여야 하는 불편함이 있다.

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 간단한 구조로 구성되어 있어 대량생산이 가능하므로, 단가가 절감되어 경제적이고, 오랜 시간 동안 사용할 수 있으며, 저전력으로도 발광할 수 있도록 하는 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치를 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치는, 발광다이오드; 상기 발광다이오드가 일측에 구비되어, 상기 발광다이오드의 발광에 의해 발생된 빛이 일측으로 입사되어 타측으로 진행함에 따라 광도파로를 구성하며, 단면이 원형을 이루도록 원통형으로 형성된 코어; 상기 코어의 표면에 상기 코어의 중심축선을 따라 길이방향으로 배열형성되고, 상기 코어로 진행하는 빛을 상기 코어의 단면과 평행한 방향으로 반사시킴에 따라 상기 코어를 관통하여 외부로 방사되게 하는 다수개의 프리즘으로 구성되는 복수의 프리즘모듈; 및 상기 프리즘모듈을 포함한 상기 코어의 일부표면을 둘러싸도록 구비되어, 상기 코어의 일부표면을 통해 외부로 방사되는 빛을 상기 코어의 내부로 반사하는 반사갓;을 포함하되, 상기 복수의 프리즘모듈에 의해 외부로 방사된 빛이 중첩될 수 있도록 광원장치의 외측에 반사면이 형성될 수 있다.

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이때, 상기 코어의 타측에는 보조발광다이오드가 구비되고, 상기 상호 이웃 하여 구성된 프리즘모듈의 각 프리즘의 배열은 서로 반대방향으로 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 발광다이오드는 다수의 색을 각각 발광할 수 있는 다색 발광다이오드로 구성될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 간단한 구조로 구성되어 있어 대량생산이 가능하므로, 단가가 절감되어 경제적이라는 이점이 있다.

또한, 냉음극 형광램프의 램프수명(3000~6000시간)이 비해 3배 내지 10배 증가된 수명(10000~50000시간)을 갖으므로, 오랜 시간 동안 사용할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 낮은 전력에서 빛을 발산하는 발광다이오드를 사용함으로써 저전력으로도 발광할 수 있다는 이점이 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치는, 크게, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 발광다이오드(110), 코어(210), 반사갓(220), 프리즘모듈(300A)을 포함하여 구성된다.

상기 발광다이오드(110, luminescent diode)는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 정공)를 만들어내고, 이들의 재결합(再結合)에 의하여 발광시키는 것으로서, LED(light emitting diode)라고도 한다. 반도체에 전압을 가할 때 생기는 발광현상은 전기 루미네선스(전기장발광)라고도 한다.

상기 발광다이오드(110)의 발광색상은 빨강·녹색·노랑·오렌지색 등이 개발되어 있고, 첨가하는 불순물의 함량에 따라 재질의 파장이 달라지며, 파장은 인간의 가시광선 영역인 400nm ~ 700nm 이고, 적색은 700nm대, 녹색은 565nm, 노랑은 585nm, 오렌지색은 635nm의 파장을 형성하고 있다.

한편, 본 실시예에서의 발광다이오드(110)는 수의 색을 각각 발광할 수 있는 다색 발광다이오드(110)로 구성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 발광다이오드(110)는 상기 코어(210)의 일측에 위치된다.

상기 코어(210)는 상기 발광다이오드(110)가 일측에 구비되어 상기 발광다이오드(110)의 발광에 의해 발생된 빛(L)이 일측으로 입사되어 타측으로 진행함에 따라 광도파로를 구성하며, 단면이 원형을 이루도록 원통형으로 형성된다.

또한, 상기 반사갓(220)은 상기 코어(210)의 일부표면, 상세하게는, 후술하게될 프리즘모듈(300A, 300B)을 포함한 상기 코어(210)의 일부표면을 둘러싸도록 구비되고, 상기 코어(210)의 일부표면을 통해 외부로 방사되는 빛(L)을 상기 코어(210)의 내부로 되돌려보내도록 반사하게 된다.

상술한 바와 같은 코어(210)와 반사갓(220)에 의해서 상기 코어(210)의 일측으로 입사된 빛(L)은 상기 코어(210)를 따라 진행하게 되며, 상기 코어(210)를 따라 진행하지 못하고 외부로 방사되는 빛(L) 중 상기 코어(210)의 일부표면으로 방사되는 빛(L)은 상기 반사갓(220)에 의해 상기 코어(210)의 내부로 되돌려보내진다.

이처럼, 상기 반사갓(220)에 의해 상기 코어(210)의 내부로 되돌려보내진 빛(L)은 후술하게될 프리즘모듈(300A, 300B)에 반사되어 상기 코어(210)를 관통하여 외부로 방사되거나 다시 상기 반사갓(220)에 의해 상기 코어(210)의 내부로 되돌려보내진다.

한편, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 프리즘모듈(300A, 300B)은 상기 코어(210)의 표면에 상기 코어(210)의 중심축선을 따라 길이방향으로 배열형성된다.

상기 프리즘모듈(300A)은 대략 직각삼각형으로 형성된 다수의 프리즘(P)이 연속적으로 이어져 연결되어 구성된 것으로, 상기 각 프리즘(P)의 외면에는 반사층이 도포되어 있다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 코어(210)를 따라 진행하던 빛(L)이 상기 각 프리즘(P)의 내측면에 이르게되면, 상기 프리즘(P)에 의해 반사하게 된다.

이때, 도 3과 같이 상기 각 프리즘(P)은 상기 코어(210)로 진행하는 빛(L)을 상기 코어(210)의 단면과 평행한 방향으로 반사시킴에 따라 상기 코어(210)를 관통하여 외부로 방사되게 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치를 보여주는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치를 보여주는 단면도이며, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치를 보여주는 정면도이다.

제1실시예의 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 코어(210)의 일측에 위치한 발광다이오드(110)에서 발생된 빛(L)이 코어(210)를 따라 진행하게 되고, 코어(210)를 따라 진행하던 빛(L) 중에서 상기 프리즘모듈(300A)의 각 프리즘(P)에 의해 상기 코어(210)의 단면과 평행한 방향으로 반사된 빛(L)이 상기 코어(210)를 관통함에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 외부로 방사되어 광원장치로서의 기능을 수행하게 된다.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치를 보여주는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치의 작동예를 보여주는 개략도이다.

제2실시예의 광도파로 및 발광다이오드(110)를 이용한 광원장치에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1프리즘모듈(300A)과 제2프리즘모듈(300B)이 구성되며, 상기 제1프리즘모듈(300A)과 제2프리즘모듈(300B)은 상호 이웃하여 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 제2실시예의 광도파로 및 발광다이오드(110)를 이용한 광원장치는, 코어(210)의 일측에 위치한 발광다이오드(110)에서 발생된 빛(L)이 코어(210)를 따라 진행하게 되고, 코어(210)를 따라 진행하던 빛(L) 중에서 상 기 제1프리즘모듈(300A) 및 제2프리즘모듈(300B)의 각 프리즘(P)에 의해 상기 코어(210)의 단면과 평행한 방향으로 반사된 빛(L)이 각각 별도의 경로로 상기 코어(210)를 관통함에 따라 외부로 방사된다.

이때, 제1프리즘모듈(300A)에 의해 외부로 방사된 빛(L)과 상기 제2프리즘모듈(300B)에 의해 외부로 방사된 빛(L)이 중첩될 수 있도록 광원장치의 외측에 반사면(R)을 형성할 수 있다. 즉, 제2프리즘모듈(300B)에 의해 외부로 방사된 빛(L)이 상기 반사면에 의해 반사되어 상기 제1프리즘모듈(300A)에 의해 외부로 방사된 빛(L)으로 향하여 진행함에 따라 제1프리즘모듈(300A)에 의해 외부로 방사된 빛(L)과 상기 제2프리즘모듈(300B)에 의해 외부로 방사된 빛(L)이 중첩될 수 있게 된다.

도면으로 도시되어 있지는 않지만, 제3실시예의 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치에 대하여 설명하도록 한다.

제3실시예의 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치에 따르면, 제1프리즘모듈과 제2프리즘모듈이 구성되고, 상기 제1프리즘모듈과 제2프리즘모듈은 상호 이웃하여 구성되며, 상기 코어의 타측에는 보조발광다이오드가 구비되고, 상기 상호 이웃하여 구성된 프리즘모듈의 각 프리즘의 배열은 서로 반대방향이 된다.

즉, 코어의 일측에 구비된 발광다이오드에서 발생한 빛은 제1프리즘모듈에 의해 반사되어 외부로 방사되고, 코어의 타측에 구비된 보조발광다이오드에서 발생한 빛은 제2프리즘모듈에 의해 외부로 방사되는 것이다.

상술한 바와 같이, 코어의 일측에 구비된 발광다이오드와 코어의 타측에 구비된 보조발광다이오드를 동시에 발광하여 빛을 발생하게 되면, 각기 다른 색을 동 시에 구현할 수 있고, 휘도가 높은 광원으로서의 기능을 수행할 수 있게 된다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치를 보여주는 사시도.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치를 보여주는 사시도.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치를 보여주는 단면도.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치를 보여주는 정면도.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치의 작동예를 보여주는 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110:발광다이오드

210:코어

220:반사갓

300A, 300B:프리즘모듈

L:빛

P:프리즘

Claims (5)

1. 발광다이오드;

   상기 발광다이오드가 일측에 구비되어, 상기 발광다이오드의 발광에 의해 발생된 빛이 일측으로 입사되어 타측으로 진행함에 따라 광도파로를 구성하며, 단면이 원형을 이루도록 원통형으로 형성된 코어;

   상기 코어의 표면에 상기 코어의 중심축선을 따라 길이방향으로 배열형성되고, 상기 코어로 진행하는 빛을 상기 코어의 단면과 평행한 방향으로 반사시킴에 따라 상기 코어를 관통하여 외부로 방사되게 하는 다수개의 프리즘으로 구성되는 복수의 프리즘모듈; 및

   상기 프리즘모듈을 포함한 상기 코어의 일부표면을 둘러싸도록 구비되어, 상기 코어의 일부표면을 통해 외부로 방사되는 빛을 상기 코어의 내부로 반사하는 반사갓;을 포함하되,

   상기 복수의 프리즘모듈에 의해 외부로 방사된 빛이 중첩될 수 있도록 광원장치의 외측에 반사면이 형성된 것을 특징으로 하는 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 코어의 타측에는 보조발광다이오드가 구비되고, 상기 상호 이웃하여 구성된 프리즘모듈의 각 프리즘의 배열은 서로 반대방향인 것을 특징으로 하는 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 발광다이오드는 다수의 색을 각각 발광할 수 있는 다색 발광다이오드인 것을 특징으로 하는 광도파로 및 발광다이오드를 이용한 광원장치.
5. 삭제

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