KR101488450B1 - 광 손실 저감형 조명장치 - Google Patents

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Abstract

여기에서는, 일정 지향 패턴을 갖는 LED의 광을 그 주변의 리플렉터에 의해 전방의 소정 목표 범위 내로 배광 제어하되, 목표 범위를 벗어난 LED의 손실 광을 조명 이미지의 확장에 이용함으로써, 광 손실을 저감함과 함께, LED의 개수 증가 없이도 조명 이지미를 확장할 수 있는 광 손실 저감형 조명장치가 개시된다. 개시된 광 손실 저감형 조명장치는, LED의 광을 전방의 목표 범위 내로 반사시키도록 배치된 제 1 리플렉터와, 상기 목표 범위 밖으로 벗어난 광을 측후방으로 반사시키도록 배치된 제 2 리플렉터와, 상기 제 2 리플렉터로부터 반사된 광을 전방으로 재 반사시키도록 배치된 제 3 리플렉터를 포함한다.
리플렉터, 광 손실, 반사, 목표 범위, LED, 자동차

Description

광 손실 저감형 조명장치{LIGHT APPARATUS REDUCING LIGHT LOSSES}
본 발명은 LED를 이용하는 광 손실 저감형 조명장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 리플렉터를 이용해 전방의 목표 범위 내에서 광을 방출하도록 의도된 조명장치에서, 목표 범위 밖으로 향하는 광을 재이용함으로써, 광의 손실을 저감하고, 더 나아가, 조명 이미지의 확대에도 기여할 수 있는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, LED(Light Emitting Diode)는 전류 인가에 의해 p-n 반도체 접합(p-n junction)에서 전자와 정공이 만나 광을 발하는 발광소자로서, 저전압, 저전류로 연속 발광이 가능하다는 이점이 있다. 그러한 이점으로 인해, 여러 조명 분야에서 LED가 폭 넓게 이용되고 있다.
예컨대, LED는 차량의 외장 조명 또는 실내 조명에 이용된다. 특히, 자동차의 후미등과 같은 조명에는 LED를 이용한 조명 광학계가 유용하게 이용되고 있다. 차량용 조명 광학계에 있어서, 광원인 LED로부터 나오는 광 일부는 그 LED 주변에 설치된 리플렉터에 의해 LED 전방의 목표로 하는 범위 내로 배광 제어가 가능하다.
그러나, LED의 지향각 패턴의 문제로 인해, LED로부터 나온 광 일부는 리플렉터에 의해 반사되지 않은 채 목표 범위(또는, 설계된 범위) 밖으로 벗어난다. LED는 배광의 제어가 어려운 램버션(lambertion) 지향각을 가지므로 전술한 것과 같은 광의 손실은 클 수 밖에 없다. 또한, 자동차의 조명의 경우, 스타일링(styling)적인 측면에서, 확장된 조명 이미지가 요구되는데, 이러한 조명 이미지의 확장을 위해서는 많은 개수의 LED가 필요하다. 일본 공개특허 2005-310584호 등에는 다수의 LED를 차량의 조명에 이용한 기술이 개시되어 있다.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는, 일정 지향 패턴을 갖는 LED의 광을 그 주변의 리플렉터에 의해 전방의 소정 목표 범위 내로 배광 제어하되, 목표 범위를 벗어난 LED의 손실 광을 조명 이미지의 확장에 이용함으로써, 광 손실을 저감함과 함께, LED의 개수 증가 없이도 조명 이지미를 확장할 수 있는 광 손실 저감형 조명장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따라, LED의 광을 전방의 목표 범위 내로 반사시키도록 배치된 제 1 리플렉터와, 상기 목표 범위 밖으로 벗어난 광을 측후방으로 반사시키도록 배치된 제 2 리플렉터와, 상기 제 2 리플렉터로부터 반사된 광을 전방으로 재 반사시키도록 배치된 제 3 리플렉터를 포함하는 광 손실 저감형 조명장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 제 1 리플렉터에 의해 반사된 광을 투과하는 렌즈를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 렌즈는 상기 목표 범위를 덮도록 제공된다. 이때, 상 기 렌즈는 상기 목표 범위와 같은 크기로 형성되되, 상기 제 2 리플렉터는 상기 렌즈의 외주와 맞닿도록 배치된다. 대안적으로, 상기 렌즈는 상기 목표 범위보다 크게 제공될 수 있으며, 이때, 상기 제 2 리플렉터는 상기 목표 범위를 내부에 한정하는 크기로 상기 렌즈에 형성된 반사코팅층일 수 있다.
본 발명에 따른 조명장치는, 하나의 LED로부터 나온 광을 그 주변의 리플렉터에 의해 전방의 소정 목표 범위 내로 배광 제어할 수 있음은 물론이고, 목표 범위를 벗어난 LED의 손실 광을 조명 이미지의 확장에 이용함으로써, 하나의 LED에 대하여, 광 손실을 크게 저감할 수 있음은 물론이고, 여러개의 LED가 요구되는 예를 들면 차량용 조명장치 등에 있어서, LED의 개수를 크게 저감함으로써, 경제적으로 매우 유용하다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 손실 저감형 조명장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 광 손실 저감형 조명장치(100)는, LED(10)와, 제 1, 제 2, 제 3 리플렉터(20, 30, 40)를 포함한다. 또한, 상기 LED(10)의 전방에는 광의 지향각 조절을 위한 렌즈(52)가 설치된다. 본 실시예에 따른 조명장치(100)는 자동차의 조명등에 이용되는 것으로서, 상기 조명장치(100)의 전방에는 자동차 조명등의 외부 윈도우 부재(2)가 마련될 수 있다.
상기 제 1 리플렉터(20)는, 상기 LED(10)의 주변을 갓 형태로 감싸도록 배치되며, 상기 LED(10)의 축선(y)을 중심으로 대략 대칭인 구조를 갖는다. 또한, 상기 제 1 리플렉터(20)는 상기 LED(10)의 광을 전방의 목표 범위(T) 내로 반사시키도록 구성되고 배치된다. 이때, 상기 렌즈(52)는 상기 목표 범위(T)를 덮도록 위치하되, 본 실시예서, 상기 렌즈(52)의 크기는 상기 목표 범위(T)와 실질적으로 같다. 이때, 상기 목표 범위(T)는 조명장치의 광학 설계시 정해지는 것으로서, 예를 들면 렌즈(52)가 설치된 목표까지의 거리, 제 1 리플렉터(20)의 반사면 형상 등의 인자에 의해 결정되는 것이다.
상기 제 1 리플렉터(20)에 의해 반사된 거의 모든 광은 상기 목표 범위(T) 내의 렌즈(52)를 통과하여 외부로 방출된다. 그에 반해, 상기 LED(10)으로부터 전방으로 직접 향하는 광은 그 일부가 상기 목표 범위(T) 내에서 렌즈(52)를 통과하지만, 나머지 일부의 광은 LED(10)의 지향 패턴에 의해, 상기 목표 범위(T)를 벗어나는 방향으로 진행한다. 앞선 본 발명의 배경기술에서 언급한 바와 같이, 종래의 경우, 상기 목표 범위(T)를 벗어난 광은 실질적으로 광학적인 효과를 나타내지 못하는 손실 광(점선으로 표시함)으로 취급되어 왔다.
그러나, 본 발명은 전술한 제 2 및 제 3 리플렉터(30, 40)의 추가적인 배치에 의해, 목표 범위(T)를 벗어난 광을 조명 이미지 확대에 기여하는 광으로 재이용한다. 이를 위한, 제 2 및 제 3 리플렉터(30, 40)의 구성 및 배치의 예는 아래에서 설명하는 것과 같다.
본 실시예에서, 상기 제 2 리플렉터(30)는 전술한 렌즈(52)의 외주에 맞닿아 있도록 배치되며, 자신으로 향한 모든 광을 자신의 측후방으로 반사시키도록 구성되고 배치된다. 앞서 언급한 바와 같이 상기 렌즈(52)는 상기 목표 범위(T)와 같은 크기 및 위치로 제공되므로, 상기 렌즈(52)와 맞닿아 배치된 상기 제 2 리플렉터(30)는 상기 목표 범위(T)를 벗어난 모든 광을 자신의 측후방에 위치한 제 3 리플렉터(40)를 향해 반사시켜 보낼 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제 3 리플렉터(40)는 전술한 LED(10) 또는 제 1 리플렉터(20)와 대략 나란하게 배치된다. 그리고, 또한, 상기 제 3 리플렉터(40)는 상기 제 2 리플렉터(30)로부터 반사된 광을 자신의 전방으로 반사시키도록 구성되어 있다. 도면으로부터 볼 때, 상기 제 3 리플렉터(40)는 하단부(42)로부터 상단부(44)를 향해 전방으로 경사진 형상을 갖는데, 이러한 형상은, 제 2 리플렉터(30)로부터 반사된 광이 제 3 리플렉터(40)를 향해 간섭 없이 도달하는 것과, 제 3 리플렉터(40)로부터 반사된 광이 전방으로 향하는 것을 가능하게 해준다.
이때, 상기 제 2 및 제 3 리플렉터(30, 40)의 구조 및 배치에 의해, 상기 제 3 리플렉터(40)의 의해 반사되는 광은 전술한 LED(10)의 축선(y)과 대량 평행한 평행광이 될 수 있다.
도 1에서는 LED(10), 제 1 리플렉터(20), 그리고, 렌즈(52)로 구성된 주광원 세트에 대하여, 손실된 광을 재이용하는 제 2 및 제 3 리플렉터(30, 40)로 구성된 보조광원 세트가 하나만이 도시되어 있다. 그러나, 상기 주광원 세트 주위에는 제 2 및 제 3 리플렉터(30, 40)로 구성된 보조광원 세트가 복수개로 배치될 수 있으며, 그 배치의 형상에 따라, 다양한 형상으로 확대된 조명 이미지를 외부로 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 손실 저감형 조명장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예의 조명장치(100)는, 앞선 실시예와 마찬가지로, LED(10), 제 1 리플렉터(20), 렌즈(52), 제 2 리플렉터(30') 그리고 제 3 리플렉터(40) 등을 포함한다.
그러나, 본 실시예의 조명장치(100)는, 앞선 실시예와 달리, 제 2 리플렉터(30')가 렌즈(52)의 면 외곽 테두리 부근에 형성된 반사코팅층으로 이루어져 있다. 또한, 상기 렌즈(52)는 상기 제 1 리플렉터(20)에 의해 정해지는 목표 범위(T)보다 큰 크기로서 상기 목표 범위(T)를 덮고 있다. 그리고, 상기 반사코팅층, 즉 제 2 리플렉터(30')는 상기 목표 범위(T)를 내부에 한정하는 크기로 상기 렌즈(52)의 테두리 부분에 제한적으로 형성되어 있다.
위와 같이, 상기 제 2 리플렉터(30')가 상기 렌즈(52)에 형성된 반사코팅층으로 이루어짐으로써, 상기 렌즈(52)를 상기 목표 범위(T)를 덮게 설치하는 자체만으로 제 2 리플렉터(30')의 배치가 간단히 이루어질 수 있다.
전술한 실시예들의 설명으로부터, 본 발명은, LED(10)으로부터의 광 그리고 제 1 리플렉터(20)가 반사한 광을 그 전방의 목표 범위(T)를 통과하도로 배광하되, 상기 목표 범위(T)의 외측으로 벗어난 광(즉, 손실 광)을 제 2 리플렉터(30')와 제 3 리플렉터(40)의 연속적인 반사 작용에 의해, 상기 목표 범위(T)를 통과하는 광과 대략 나란하게 배광하는데 그 특징이 있다. 또한, 앞선 실시예에서, 상기 목표 범위(T)를 덮는 것으로 설명된 렌즈(52)는 방출되는 광의 패턴 조절을 위해 이용되는 것으로 다양한 형상의 것이 이용될 수 있으며, 또한, 생략될 수도 있다.
위에서 설명된 광 손실 저감형 조명장치는 자동차의 실내 조명 또는 외장 조명에 적합한 것이지만, 이에 제한되지 않고, 다양한 조명 분야에 폭 넓게 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 손실 저감형 조명장치를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 손실 저감형 조명장치를 설명하기 위한 도면.

Claims (5)

  1. LED의 광을 전방의 목표 범위 내로 반사시키도록 배치된 제 1 리플렉터;
    상기 목표 범위 밖으로 벗어난 광을 측후방으로 반사시키도록 배치된 제 2 리플렉터;
    상기 제 2 리플렉터로부터 반사된 광을 전방으로 재 반사시키도록 배치된 제 3 리플렉터; 및
    상기 제 1 리플렉터에 의해 반사된 광을 투과하는 렌즈를 포함하고,
    상기 렌즈는 상기 목표 범위를 덮도록 제공되고,
    상기 렌즈는 상기 목표 범위보다 크게 제공되고, 상기 제 2 리플렉터는 상기 목표 범위를 내부에 한정하는 크기로 상기 렌즈에 형성된 반사코팅층인, 광 손실 저감형 조명장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제 2 리플렉터 및 제 3 리플렉터는 복수개로 배치된 광 손실 저감형 조명장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 렌즈의 전방에 배치되는 외부 윈도우 부재를 더 포함하는 광 손실 저감형 조명장치.
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