KR101507879B1

KR101507879B1 - Lighting apparatus using laser

Info

Publication number: KR101507879B1
Application number: KR20130120600A
Authority: KR
Inventors: 주영구
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2015-04-07

Abstract

A lighting apparatus using a laser beam according to one embodiment of the present invention includes a laser source, a phosphor layer which emits light by receiving the laser beam emitted from the laser source, a condensing lens which includes a light input surface to face the laser source and a light output surface to face the phosphor layer and condenses the laser beam emitted from the laser source on the phosphor unit, and a parabolic mirror which includes a reflection surface to reflect the light emitted from the phosphor unit to the front side. An opening part is formed on the center of the parabolic mirror. The condensing lens is mounted in the opening part of the parabolic mirror to surround the light output surface by the reflection surface.

Description

[0001] LIGHTING APPARATUS USING LASER [0002]

본 발명은 레이저광을 이용한 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광원으로 레이저광을 이용하며 상기 레이져광을 집속해 형광체를 여기시켜 자발 방출광을 발생시키고 이를 평행광으로 변환하는 레이저광을 이용한 조명장치에 대한 것이다.The present invention relates to an illumination apparatus using laser light, and more particularly, to an illumination apparatus using laser light, which uses laser light as a light source, excites a phosphor to excite a phosphor, generates a spontaneous emission light, Lt; / RTI >

발산각이 비교적 작은 레이저광은 가우스 함수 모양을 가지는 단일 횡 모드를 가질 경우, 렌즈나 광학계로 고품질의 평행광을 만들 수 있다. 광의 발산각은 회절 한계에 의해 결정되는데, 예를 들어 파장이 632 nm 이고, 직경 1 mm 인 단일 모드 He-Ne 레이저 경우, 발산각은 0.4 mrad(mili radian) 정도이다.When laser light having a relatively small divergence angle has a single transverse mode having a Gaussian function shape, high quality parallel light can be produced by a lens or an optical system. The divergence angle of light is determined by the diffraction limit. For example, for a single mode He-Ne laser with a wavelength of 632 nm and a diameter of 1 mm, the divergence angle is about 0.4 mrad (milli radian).

상기와 같이 레이저광은 매우 작은 발산각을 가진다는 장점은 있지만 레이저 능동 매질의 종류에 따라 특정한 파장에서만 구현이 가능하다는 단점이 있다. 예를 들어 480 nm 파장이나 510 nm 파장에서 동작하는 레이저광을 만드는 것은 가능하지만 개별적으로 레이저 능동 매질을 성장하고 공진기를 개별적으로 제작하는 등, 전체 제작 비용이 매우 높아지게 된다. 또한 레이저광을 물체에 비출 경우, 간섭 현상에 의한 스펙클(speckle)이 생겨서 상의 질이 저하되는 단점도 있다.As described above, although the laser light has an advantage of having a very small divergence angle, it has a disadvantage that it can be implemented only at a specific wavelength depending on the type of the laser active medium. For example, it is possible to produce a laser beam that operates at a wavelength of 480 nm or 510 nm, but the entire fabrication cost is very high, such as individually growing the laser active medium and fabricating individual resonators. In addition, when the laser beam is irradiated onto an object, speckle due to the interference phenomenon occurs, and the quality of the image is deteriorated.

반면에 필라멘트나 형광등, LED와 같은 광원은 넓은 파장 대역을 얻을 수 있지만, 광원의 크기가 커서 아무리 좋은 광학계를 사용한다고 해도 평행광을 만들 수는 없다. 도 1에는 레이저 광을 이용한 조명 장치(1)가 개시되어 있다. 예를 들어 청색 레이저광(2)이 입사해서 렌즈(3)에 의해 집속되면 형광체(5)은 청색 보다 파장이 긴 녹색이나 적색으로 파장을 바꾸어 준다. 즉, 형광체(5)는 조명광으로써, 녹색이나 적색의 파장을 갖는 광으로 청색 레이저광의 파장을 변환시킨다. 이때 형광체(5)에서 나오는 빛은 사방으로 흩어 지기 때문에 이를 모으기 위해서는 형광체(5) 뒤쪽에 구면 반사경(6)와 같은 장치를 추가해서 포물면경(4) 방향으로 다시 보내면 포물면경(4)은 평행광을 만들게 된다.On the other hand, a light source such as a filament, a fluorescent lamp, or an LED can attain a wide wavelength band, but the size of the light source is so large that even a good optical system can not produce parallel light. Fig. 1 shows an illumination device 1 using laser light. For example, when the blue laser light 2 is incident and focused by the lens 3, the phosphor 5 changes its wavelength to green or red longer in wavelength than blue. That is, the phosphor 5 converts the wavelength of the blue laser light to light having a wavelength of green or red as illumination light. At this time, since the light emitted from the phosphor 5 is scattered in all directions, a device such as a spherical reflector 6 is added to the rear of the phosphor 5 to return it to the direction of the paraboloid 4, so that the paraboloid 4 is parallel Light.

이때, 평행광은 완벽한 평행광은 아니고 발산각을 가지게 되는데, 발산각은 형광체(5)에 맺는 레이저광(2)의 스폿 직경에 비례한다. 좀 더 자세하게는 스폿 직경을 s라고 하고, 포물면경(4)의 초점을 f_m라고 할 때, 발산각은 s/(2 f_m) 정도이다. 따라서 발산각이 작은 평행광을 만들려고 하면, 스폿 직경을 줄여야 하는데, 스폿 직경은 렌즈(3)의 수차와 관계한다. 기하광학적인 수차를 다 제거 한다고 해도 회절 한계에 의한 스폿 직경이 여전히 발생하는데, 렌즈 직경을 D, 레이저광 파장을 λ, 렌즈 초점 거리를 f_l이라고 하면, 스폿 직경 s는

로 나타낼 수 있다. 여기서 NA는 렌즈(3)의 수치 구경(numerical aperture)을 나타낸다.The divergence angle is proportional to the spot diameter of the laser beam 2 that is incident on the phosphor 5. [ More specifically, when the spot diameter is s and the focal point of the parabolic mirror 4 is f _m , the divergence angle is about s / (2 f _m ). Therefore, if it is attempted to produce parallel light with a small divergence angle, the spot diameter must be reduced, and the spot diameter is related to the aberration of the lens 3. Even if the geometrical optical aberration is removed, the spot diameter due to the diffraction limit still occurs. Let D be the lens diameter,? Be the wavelength of the laser light, and f _l be the focal length of the lens.

. Here, NA represents the numerical aperture of the lens 3.

따라서 발산각이 작은 평행광을 얻기 위해서는 수치 구경이 큰 렌즈(3)를 사용해야 한다. 그러나 기존의 레이저광 조명 장치에서는, 형광체에서 사방으로 발산되는 형광이 렌즈(3)로 다시 들어가게 되는데, 이 빛들은 포물면경(4)으로 가지 못하고 포물면경(4)의 개구(4a) 밖으로 나가기 때문에 평행광을 형성하는데 기여하지 못한다. 이러한 현상은 렌즈(3)의 수치 구경이 클수록 심각해지며 조명의 효율을 떨어뜨리게 된다.Therefore, in order to obtain parallel light having a small divergence angle, the lens 3 having a large numerical aperture must be used. However, in the conventional laser light illumination apparatus, fluorescence emitted from the phosphors in all directions enters the lens 3 again. Since these lights do not reach the parabolic mirror 4 but exit the aperture 4a of the parabolic mirror 4 It does not contribute to forming parallel light. This phenomenon becomes worse as the numerical aperture of the lens 3 becomes larger, and the efficiency of illumination is lowered.

따라서, 본 발명의 목적은 레이저 조명의 효율을 높이는 동시에 발산각이 작은 평행 광원을 구현하는 레이저광을 이용한 조명장치를 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide an illumination device using a laser beam that enhances the efficiency of laser illumination and realizes a parallel light source having a small divergence angle.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 레이저 광원, 상기 레이저 광원으로부터 방출된 레이저광을 받아 조명광을 방출시키는 형광 유닛, 상기 레이저 광원을 마주하는 광 입사면과 상기 형광 유닛을 마주하는 광 출사면을 가지며, 상기 레이저 광원으로부터 방출된 레이저광을 상기 형광 유닛에 집속시키는 집속 렌즈 및 상기 형광 유닛으로부터 방출된 조명광을 전방을 향해 반사시키는 반사면을 가진 포물면경을 포함하며, 상기 포물면경의 중앙부에는 개구가 형성되며, 상기 집속 렌즈는 상기 광 출사면이 상기 반사면에 의해 둘러싸이도록 상기 포물면경의 개구에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이저광을 이용한 조명장치를 제공한다.In order to attain the above object, the present invention provides a laser light source comprising a laser light source, a fluorescence unit for receiving the laser light emitted from the laser light source to emit illumination light, a light incident surface facing the laser light source, And a parabolic mirror having a condensing lens for condensing laser light emitted from the laser light source into the fluorescence unit and a reflecting surface for reflecting the illumination light emitted from the fluorescence unit forward, And the focusing lens is mounted to the opening of the parabolic mirror so that the light emitting surface is surrounded by the reflecting surface.

상기 집속 렌즈의 광 출사면은 상기 형광 유닛으로부터 방출된 조명광을 전방을 향해 반사시킬 수 있다.The light exit surface of the focusing lens can reflect the illumination light emitted from the fluorescent unit toward the front.

상기 포물면경의 반사면 및 상기 집속 렌즈의 광 출사면은 하나의 포물면을 이룰 수 있다.The reflective surface of the parabolic mirror and the light emitting surface of the condensing lens may form one parabolic surface.

상기 광 출사면에는 상기 조명광을 반사시키기 위한 이색 반사층이 코팅될 수 있다.The light output surface may be coated with a dichroic reflective layer for reflecting the illumination light.

상기 이색 반사층은, 상기 레이저 광원에서 방출된 레이저광과 동일한 파장의 광에 대해서 투광성을 갖고, 상기 조명광에 대해서는 높은 반사율을 가질 수 있다.The dichroic reflective layer has light transmittance with respect to light having the same wavelength as that of the laser light emitted from the laser light source, and can have a high reflectance for the illumination light.

상기 형광 유닛은, 상기 집속 렌즈를 통과한 레이저광에 의해 여기되어 조명광을 방출하는 형광체를 포함하는 형광층, 상기 조명광을 상기 포물면경의 반사면으로 반사시키는 반사층 및 상기 형광층과 상기 반사층을 지지하는 기판을 포함하며, 상기 기판, 반사층 및 형광층이 순차적으로 적층되어 이루어질 수 있다.The fluorescent unit includes a fluorescent layer including a fluorescent material that is excited by a laser beam passing through the focusing lens to emit illumination light, a reflective layer that reflects the illumination light to a reflective surface of the parabolic curvature, and a reflective layer that supports the fluorescent layer and the reflective layer And a substrate, and the substrate, the reflective layer, and the fluorescent layer may be sequentially stacked.

상기 형광 유닛은 상기 형광층이 상기 포물면경의 초점 거리에 위치하도록 배치될 수 있다.The fluorescent unit may be arranged such that the fluorescent layer is located at a focal distance of the parabolic mirror.

상기 반사층은 플레이트 형상일 수 있다.The reflective layer may be in the form of a plate.

상기 반사층은, 상기 형광층 및 상기 기판 사이에 배치되는 제1 반사부, 상기 제1 반사부의 일단부로부터 상기 포물면경의 반사면 방향으로 수평 연장되는 제2 반사부 및 상기 제1 반사부의 타단부로터 상기 포물면경의 반사면 방향으로 수평 연장되는 제3 반사부을 포함할 수 있다.The reflective layer may include a first reflective portion disposed between the fluorescent layer and the substrate, a second reflective portion extending horizontally from the one end of the first reflective portion toward the reflective surface of the parabolic reflector, And a third reflecting portion extending horizontally in a direction of the reflecting surface of the parabolic mirror.

상기 형광체는 양자점(Quantum Dot) 형광체로 이루어질 수 있다.The phosphor may be a Quantum Dot phosphor.

상기 레이저광을 이용한 조명장치는, 상기 레이저 광원 및 상기 집속 렌즈의 사이에 배치되며, 상기 집속 렌즈의 굴절능을 높이기 위한 굴절능 향상 렌즈를 더포함할 수 있다.The illumination device using the laser light may further include a refractivity enhancing lens disposed between the laser light source and the focusing lens and for enhancing the refracting power of the focusing lens.

상기 레이저광은 파장이 150 nm 내지 12,000 nm의 범위일 수 있다.The laser light may have a wavelength ranging from 150 nm to 12,000 nm.

아울러, 본 발명은, 레이저 광원, 상기 레이저 광원으로부터 방출된 레이저광을 받아 조명광을 방출시키는 형광 유닛, 상기 레이저 광원을 마주하는 광 입사면과 상기 형광 유닛을 마주하는 광 출사면을 가지며, 상기 레이저 광원으로부터 방출된 레이저광을 상기 형광 유닛에 집속시키는 집속 렌즈 및 상기 형광 유닛으로부터 방출된 조명광을 전방을 향해 반사시키는 반사면을 가진 포물면경을 포함하며, 상기 집속 렌즈 및 상기 포물면경은 일체로 형성되며, 상기 집속 렌즈는 상기 광 출사면이 상기 반사면에 의해 둘러싸이도록 상기 포물면경의 중앙부에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저광을 이용한 조명장치를 제공한다.The present invention also provides a laser light source comprising a laser light source, a fluorescent unit for emitting illumination light by receiving the laser light emitted from the laser light source, a light incidence surface facing the laser light source and a light exit surface facing the fluorescent unit, A condensing lens for condensing the laser light emitted from the light source into the fluorescent unit, and a reflecting surface for reflecting the illumination light emitted from the fluorescent unit toward the front, wherein the focusing lens and the parabolic mirror are integrally formed And the focusing lens is disposed at a central portion of the parabolic mirror so that the light emitting surface is surrounded by the reflecting surface.

상기 광 출사면 및 상기 반사면에는 상기 조명광을 반사시키기 위한 이색 반사층이 코팅될 수 있다.The light output surface and the reflection surface may be coated with a dichroic reflective layer for reflecting the illumination light.

이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 레이저 조명의 효율을 높이는 동시에 발산각이 작은 평행 광원을 구현하는 레이저광을 이용한 조명장치를 제공할 수 있다.According to various embodiments as described above, it is possible to provide an illumination device using a laser beam that increases the efficiency of laser illumination and realizes a parallel light source with a small divergence angle.

또한, 본 실시예에 따른 레이저광을 이용한 조명장치는 광 효율을 높이는 동시에, 포커싱 렌즈의 수치 구경을 키움으로 해서 형광체에 맺히는 스폿 직경을 줄이며, 결과적으로 출력광의 발산각을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, the illuminating device using the laser light according to the present embodiment has an effect of increasing the light efficiency, improving the numerical aperture of the focusing lens, reducing the spot diameter formed in the phosphor, and consequently reducing the divergence angle of the output light .

도 1은 종래의 레이저광을 이용한 조명장치를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저광을 이용한 조명장치를 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저광을 이용한 조명장치를 나타내는 개념도이다.
도 4는 도 3의 레이저광을 이용한 조명장치의 형광 발광 수단을 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저광을 이용한 조명장치를 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저광을 이용한 조명장치를 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a conventional illumination device using laser light.
2 is a conceptual diagram showing a lighting apparatus using laser light according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating a lighting apparatus using laser light according to another embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a conceptual diagram showing a fluorescent light emitting means of the illumination device using the laser light of Fig. 3;
5 is a conceptual diagram illustrating a lighting apparatus using laser light according to another embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram illustrating a lighting apparatus using laser light according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the embodiments described below are provided for illustrative purposes only, and that the present invention may be embodied with various modifications and alterations. In the following description, well-known functions or components are not described in detail to avoid obscuring the subject matter of the present invention. In addition, the attached drawings are not drawn to scale in order to facilitate understanding of the invention, but the dimensions of some of the components may be exaggerated.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저광을 이용한 조명장치를 나타내는 개념도이다.2 is a conceptual diagram showing a lighting apparatus using laser light according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 조명장치(100)는, 레이저 광원(110), 집속 렌즈(120), 형광 유닛(130) 및 포물면경(170)을 포함한다.2, the illumination apparatus 100 includes a laser light source 110, a focusing lens 120, a fluorescence unit 130, and a parabolic mirror 170.

레이저 광원(110)은 레이저광을 방출하는 것이다. 레이저광은 발산각이 2 mrad 이하인 것이다. 바람직하게는 레이저광은 발산각이 0.4 mrad 이하인 것이다.The laser light source 110 emits laser light. The laser beam has a divergence angle of 2 mrad or less. Preferably, the laser beam has a divergence angle of 0.4 mrad or less.

레이저광은 가우스 함수 모양을 가지는 단일 횡 모드를 가질 경우, 렌즈나 광학계를 이용해서 발산각을 작게 할 수 있다. 일반적으로 직경이 1 mm인 He-Ne 레이저의 경우 발산각은 보통 2 mrad 이하이다. 발산각은 회절 한계에 의해 결정된다. 예를 들어, 파장이 632 nm 이고, 직경 1 mm 인 단일 모드 He-Ne 레이저 경우, 회절 한계에 의한 발산각은 0.4 mrad 정도이다.When the laser light has a single transverse mode having a Gauss function shape, the divergence angle can be reduced by using a lens or an optical system. Generally, for a He-Ne laser with a diameter of 1 mm, the divergence angle is usually less than 2 mrad. The divergence angle is determined by the diffraction limit. For example, for a single-mode He-Ne laser with a wavelength of 632 nm and a diameter of 1 mm, the divergence angle due to the diffraction limit is about 0.4 mrad.

조명 장치(100)에 있어서, 조명광으로써 발산각이 작은 고품질의 평행광을 만들기 위해서는 광원의 크기가 작아야 한다. 필라멘트나 형광등, LED와 같은 광원은 넓은 파장 대역을 갖는 조명광을 얻을 수 있지만, 광원의 크기가 커서 광의 발산각도 커지기 때문에 광학계의 설계만으로는 평행광을 만들기가 어렵다.In the lighting apparatus 100, in order to produce high-quality parallel light having a small divergence angle as illumination light, the size of the light source must be small. Although a light source such as a filament, a fluorescent lamp, and an LED can obtain an illumination light having a wide wavelength band, it is difficult to produce parallel light only by designing an optical system because the size of the light source is large and the divergence angle of light is large.

만일 필라멘트, 형광등 또는 LED 과 같은 광원의 크기를 줄인다면 광의 출력도 크기의 제곱에 비례해서 줄어들게 된다. 예를 들어, 필라멘트, 형광등 또는 LED 와 같은 광원의 크기를 축소시켜 레이저광과 같은 발산각을 갖게 한다면 광출력이 10,000배 작아진다. 또한 LED와 같은 자발 방출광(spontaneous emission)은 사방으로 빛을 방출하기 때문에 광학계의 개구수(numerical aperture)가 작을 경우에는 그만큼 출력이 감소하여 보통은 100,000배 이상 광출력이 감소하게 된다.If the size of a light source such as a filament, a fluorescent lamp or an LED is reduced, the output of the light is also reduced in proportion to the square of the magnitude. For example, reducing the size of a light source such as a filament, a fluorescent lamp, or an LED to have a divergence angle, such as a laser light, results in a 10,000 times smaller light output. Also, since spontaneous emission such as LED emits light in all directions, when the numerical aperture of the optical system is small, the output is reduced accordingly, and the light output is usually reduced by 100,000 times or more.

따라서, 레이저 광원(110)으로는 발산각이 작으면서도 광출력이 높은 레이저광이 방출되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the laser light source 110 emits a laser beam having a small light emitting angle and a high light output.

레이저광은 다음에 설명할 형광층(140) 내 형광체를 여기시켜 자발 방출광을 발생시키기 위해 형광체의 흡수 파장, 즉 가시광선 또는 자외선 영역의 파장을 갖는 레이저광인 것이 바람직하다. 레이저광의 파장은 150 nm 내지 12,000 nm의 범위 내인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 5,000 nm 이하인 것이다.가장 바람직하게는 1,000 nm 이하인 것이다. 최근 들어 405 nm 청색 레이저 다이오드가 생산되고 있어서 가격이 저렴하면서도 가시광선 대역의 형광체를 여기 시킬 수 있다.The laser light is preferably laser light having an absorption wavelength of the phosphor, that is, a wavelength in the visible light or ultraviolet region, in order to excite the fluorescent substance in the fluorescent layer 140 to generate spontaneous emission light. The wavelength of the laser light is preferably in the range of 150 nm to 12,000 nm. More preferably 5,000 nm or less, and most preferably 1,000 nm or less. Recently, a 405 nm blue laser diode has been produced, which can excite a phosphor in a visible light band at a low cost.

또한, 레이저 다이오드는 작은 부피를 차지하기 때문에 조명 장치(100)의 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다. 양자점(Quantum Dot) 형광체를 사용하는 경우에는 세라믹이나 유기 형광체에 비하여 흡수 파장 대역이 넓어서 여러 파장의 여기 광원을 사용할 수 있다. 최근 들어 405 nm 파장대 부근의 청색 레이저광을 발생하는 다이오드가 생산되고 있어서 가격이 저렴하면서도 가시광선 대역의 양자점 형광체를 여기시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 EUV(extream ultraviolet) 리소그라피에도 적용될 수 있다. 이때 형광체는 Xe, Sn이 되고, 고출력 레이저광을 사용해서 작은 면적에 집속된 높은 에너지는 플라즈마를 발생시키고, 매우 짧은 파장의 자발 방출광이 방출된다.In addition, since the laser diode occupies a small volume, there is an advantage that the size of the illumination device 100 can be reduced. When a quantum dot (Quantum Dot) phosphor is used, the excitation light source of a plurality of wavelengths can be used because the absorption wavelength band is wider than that of a ceramic or an organic fluorescent material. In recent years, diodes emitting blue laser light near the 405 nm wavelength band have been produced, so that the quantum dot phosphors in the visible light band can be excited at a low cost. The present invention can also be applied to EUV (extreme ultraviolet) lithography. At this time, the phosphor becomes Xe and Sn, and the high energy focused on a small area using the high output laser beam generates a plasma, and spontaneous emission light of a very short wavelength is emitted.

상기와 같이 레이저광을 방출하는 레이저 광원(110)은, 종래 대면적의 자발 방출 광원을 이용하여 생성시킨 광과는 달리 매우 작은 크기의 점에서 발생했기 때문에, 외부 광학계를 이용하여 다시 작은 점으로 모을 수 있는 장점이 있다.Since the laser light source 110 emitting laser light as described above is generated at a point having a very small size, unlike the light generated using the spontaneous emission light source of the conventional large area, There is an advantage to be collected.

집속 렌즈(120)는 레이저 광원(110)으로부터 입사된 레이저광을 형광 유닛(120)에 집속시키며, 포물면경(170)의 개구(172)에 장착된다. 레이저 광원(110)에서 방출된 레이저광은 집속 렌즈(120)를 투과하면서 일정 경사각으로 굴절하여 통과한 후 상기 형광층(140)에서 집속된다.The focusing lens 120 focuses laser light incident from the laser light source 110 onto the fluorescent unit 120 and is mounted on the opening 172 of the parabolic mirror 170. The laser light emitted from the laser light source 110 is refracted at a predetermined inclination angle while passing through the focusing lens 120, and is then focused by the fluorescent layer 140.

집속 렌즈(120)는 광 입사면(121) 및 광 출사면(122)을 포함한다.The focusing lens 120 includes a light incident surface 121 and a light exit surface 122.

광 입사면(121)은 레이저 광원(110)을 마주한다. 레이저 광원(110)으로부터 나온 레이저광은 광 입사면(121)을 통해 집속 렌즈(120)를 투과한다. 광 입사면(121)은 프레넬 렌즈(Fresnel lense)로 형성될 수 있다(미도시). 프레넬 렌즈는 렌즈의 두께를 줄이기 위하여 렌즈의 굴절면을 몇 개의 띠 모양으로 나누어 각 띠에서 렌즈의 굴절 작용을 하도록 하여 일반 렌즈와 동일한 성능을 구현하도록 한 것으로서 이 분야에서 공지된 것을 사용할 수 있다. 이와 같이 프레넬 렌즈는 렌즈의 구성 요소가 되는 일련의 동심원들을 평면상에 적절하게 배치하여 짧은 초점 거리가 형성되도록 한 것이다. 본 발명에 따른 조명 장치는 프레넬 렌즈를 사용함으로써 광 손실을 감소시킬 수 있으며 조명 장치의 경량화 및 박형화를 실현할 수 있다.The light incident surface 121 faces the laser light source 110. The laser light emitted from the laser light source 110 passes through the converging lens 120 through the light incident surface 121. The light incident surface 121 may be formed by a Fresnel lens (not shown). In order to reduce the thickness of the lens, the Fresnel lens is divided into a plurality of bands so that the refracting action of the lens is performed in each of the bands, thereby realizing the same performance as that of a general lens. Thus, the Fresnel lens is arranged so that a short focal length is formed by appropriately arranging a series of concentric circles constituting the lens on a plane. The illumination device according to the present invention can reduce the light loss by using the Fresnel lens, and realize the lightening and thinning of the illumination device.

광 출사면(122)은 포물면경(170)의 반사면(174)에 의해 둘러싸이며, 포물면경(170)의 반사면(174)과 함께 하나의 포물면을 이룬다. 집속 렌즈(120)로 들어온 레이저광은 광 출사면(122)으로 나가면서 형광 유닛(130)으로 집속된다.The light exit surface 122 is surrounded by the reflecting surface 174 of the parabolic mirror 170 and forms a paraboloid with the reflecting surface 174 of the parabolic mirror 170. The laser light that has entered the focusing lens 120 is converged to the fluorescent unit 130 while traveling toward the light exit surface 122.

광 출사면(122)에는 형광 유닛(130)으로부터 방출된 조명광을 전방을 향해 반사시킬 수 있도록 이색 반사층이 코팅된다. 이러한 이색 반사층은 레이저 광원(110)에서 방출된 레이저광과 동일한 파장의 광에 대해서 투광성을 갖고, 상기 조명광에 대해서는 높은 반사율을 갖는다.The light emitting surface 122 is coated with a dichroic reflective layer so that the illumination light emitted from the fluorescent unit 130 can be reflected forward. Such a dichroic reflective layer has light transmittance with respect to light having the same wavelength as the laser light emitted from the laser light source 110, and has a high reflectance for the illumination light.

이색 반사층은 굴절률이 서로 다른 복수의 유전체 박막이 적층되어 이루어진 구조를 가진다. 이 경우, 이색 반사층은 금속보다 훨씬 높은 반사율을 가진 거울면에 의한 다층막간섭 현상이 발생한다. 이러한 이색 반사층은 광학 분야에서 에지 필터라고도 불리며 설계에 따라서 특정 파장을 경계로 반사율이 급격하게 변하도록 설계할 수 있다.The dichroic reflective layer has a structure in which a plurality of dielectric thin films having different refractive indices are laminated. In this case, the dichroic reflection layer causes multilayer interference due to the mirror surface having a reflectance much higher than that of the metal. Such a dichroic reflective layer is also referred to as an edge filter in the optical field, and the design can be designed so that the reflectance rapidly changes at a specific wavelength as a boundary.

이색 반사층은 유전체 박막의 구성에 따라 자유로이 임의의 파장 영역의 광을 선택적으로 투과/반사시켜 광이용율을 향상시킬 수 있게 한다. 가령 이색 반사층으로 입사되는 빛이 청색광인 경우, 이색 반사층은 청색광은 투과시키지만 녹색광과 적색광에 대해서는 반사하도록 설계할 수 있다. 따라서 하기에서 설명하는 형광층(140)에서 발생되는 조명광 중 녹색광 및 적색광은 이색 반사층에 의해 반사되어 기판(160) 방향, 즉, 전방으로 출사된다. 이러한 방식으로 이색 반사층은 형광층(140)의 조명광 효율을 증가시킬 수 있다.The dichroic reflective layer can selectively transmit / reflect light of arbitrary wavelength region freely according to the structure of the dielectric thin film, thereby improving the light utilization factor. For example, when the light incident on the dichroic reflective layer is blue light, the dichroic reflective layer may be designed to transmit blue light but reflect green light and red light. Therefore, among the illumination light generated in the fluorescent layer 140 described below, the green light and the red light are reflected by the dichroic reflective layer and are emitted toward the substrate 160, that is, forward. In this way, the dichroic reflective layer can increase the illumination light efficiency of the fluorescent layer 140.

이색 반사층은 유리기판 상에 은(Ag) 박막과 SiO₂ 스페이서 박막을 순차적으로 적층하여 패브리-패로(Fabry-Perot) 공진기 구조의 특징을 갖도록 할 수 있다. 이러한 형태의 이색 반사층은 청색광 파장에 대한 공진 파장만 투과시키고 나머지 파장의 광은 반사하는 특징을 보인다.The dichroic reflective layer is formed by forming a silver (Ag) thin film and a SiO ₂ A spacer thin film may be sequentially stacked so as to have a characteristic of a Fabry-Perot resonator structure. This type of dichroic reflection layer transmits only the resonance wavelength with respect to the blue light wavelength and reflects light of the remaining wavelength.

이상과 같이, 광 출사면(122)은, 광 입사면(121)을 통해 들어온 레이저 광의 경우 형광 유닛(130) 방향으로 투광시키며, 형광 유닛(130)으로부터 반사된 조명광의 경우 전방을 향해 반사시킬 수 있다. 따라서, 광 출사면(122)은 형광 유닛(130)으로부터 나온 조명광에 대해서는 포물면경(170)의 반사면(174)과 같은 기능을 수행할 수 있다.As described above, the light exit surface 122 allows the laser light incident through the light incident surface 121 to be emitted in the direction of the fluorescent unit 130, and in the case of the illumination light reflected from the fluorescent unit 130, . The light exit surface 122 can perform the same function as the reflecting surface 174 of the paraboloid 170 with respect to the illumination light emitted from the fluorescent unit 130. [

이러한 구조로 인해, 본 실시예에 따른 조명 장치(100)는 수치 구경이 커서 작은 스폿을 형광 유닛(130)의 형광체에 맺을 수 있고, 형광 유닛(130)의 형광체에서 집속 렌즈(120) 방향으로 나오는 빛, 즉, 조명광을 손실 없이 평행광으로 만들 수 있다.Due to such a structure, the lighting apparatus 100 according to the present embodiment has a large numerical aperture, and can transmit a small spot to the phosphor of the fluorescent unit 130, and the fluorescent light from the fluorescent body of the fluorescent unit 130 toward the focusing lens 120 The emitted light, that is, the illumination light, can be made into parallel light without loss.

형광 유닛(130)은 조명광을 내보내기 위한 것으로, 형광체를 포함하며, 이러한 형광체가 집속 렌즈(120)를 통과한 레이저광에 의해 여기 및 발광되어 자발 방출광을 방출시킨다. 이를 위해, 형광 유닛(130)은 형광층(140), 반사층(150) 및 기판(160)을 포함한다.The fluorescent unit 130 is for emitting illumination light and includes a fluorescent material. The fluorescent material is excited and emitted by the laser light passing through the focusing lens 120 to emit spontaneous emission light. To this end, the fluorescent unit 130 includes a fluorescent layer 140, a reflective layer 150, and a substrate 160.

형광층(140)은 형광체를 포함한다. 형광체는 종래의 유기 또는 무기 형광 화합물로 이루어진 형광체일 수 있다. 또는 형광체는 상기 유기 또는 무기 형광 화합물에 비해 강한 형광을 좁은 파장대에서 발생하는 양자점 형광체일 수 있다. 양자점 형광체를 사용할 경우, 양자점 형광체의 발광 파장은 흡수 파장대가 넓고 양자점 크기에 따라 조절할 수 있으므로 이를 조절하여 임의의 파장에서 평행광을 생성할 수 있다. 또한 형광체와 포물면경(170)의 상대적 위치에 따라 다양한 발산각을 가지는 광을 생성할 수 있다. 레이저 광원(110)에서 방출된 레이저광은 상기 형광층(140)에 집속되며 집속된 상기 광은 형광층(140) 내 형광체를 여기시켜 자발 방출광을 발생시킨다.The fluorescent layer 140 includes a phosphor. The phosphor may be a phosphor made of a conventional organic or inorganic fluorescent compound. Or the fluorescent substance may be a quantum dot fluorescent substance which emits strong fluorescence in a narrow wavelength band as compared with the organic or inorganic fluorescent compound. When a quantum dot fluorescent material is used, the emission wavelength of the quantum dot fluorescent material can be adjusted according to the quantum dot size and the absorption wavelength range is wide, so that parallel light can be generated at an arbitrary wavelength. Light having various divergent angles can be generated according to the relative positions of the phosphor and the paraboloid 170. The laser light emitted from the laser light source 110 is focused on the fluorescent layer 140 and the focused light excites the fluorescent substance in the fluorescent layer 140 to generate spontaneous emission light.

반사층(150)은 플레이트 형상으로, 기판(160) 방향으로 방출되는 광을 포물면경(170)의 내면인 반사면(174) 방향으로 반사시킨다. 자발 방출광은 일정한 지향점이 없이 360°의 전 방향으로 빛을 발산하는데, 반사층(150)은 기판(160) 방향으로 방출되는 광을 반사하여 포물면경(170)의 내면인 반사면(174) 방향으로 보내는 역할을 한다.The reflective layer 150 reflects light emitted in the direction of the substrate 160 toward the reflective surface 174, which is the inner surface of the paraboloid 170. The reflection layer 150 reflects light emitted toward the substrate 160 and reflects the light toward the reflection surface 174 in the inner surface of the paraboloid 170 .

기판(160)은 형광층(140) 및 반사층(150)이 적층되는 지지대의 역할을 한다. 이에 따라, 형광 유닛(130)은 기판(160), 반사층(150) 및 형광층(140)이 순차적으로 적층되어 이루어진다.The substrate 160 serves as a supporting base on which the fluorescent layer 140 and the reflective layer 150 are stacked. Accordingly, the fluorescent unit 130 is formed by sequentially laminating the substrate 160, the reflective layer 150, and the fluorescent layer 140.

형광 유닛(130)은 형광층(140)이 포물면경(170)의 초점에 위치하도록 배치하면 형광층(140)에서 발생된 광이 포물면경(170)의 반사면(174)에서 반사되어 평행광으로 변환될 수 있다. 형광 발광 수단(130)의 면적은 직경이 20 ㎛ 정도로 작게 하여 전체 출력광에서 중심부의 광 출력 감소를 방지하도록 하는 것이 바람직하다. 포물면경(170) 이외에도 타원면 렌즈를 통해서 형광층(140)에서 발생한 자발 방출광을 평행광으로 변환시킬 수 있다. 포물면경(170)은 구면과 달리 초점에서 출발한 점 광원을 평행광으로 만들어 주는 이상적인 곡면이다. 따라서, 변환된 광은 평행광으로 광의 발산각은 형광층(140)에 형성된 촛점 크기에 의해서 결정된다. 촛점의 크기가 5 ㎛이고, 포물면 경(170)의 초점 거리가 5 mm 인 경우, 발산각은 0.5 mrad 으로 레이저 광원(110)에서 발생되는 레이저광의 발산각에 가깝다.When the fluorescent layer 140 is arranged so as to be located at the focal point of the paraboloid 170, the light generated in the fluorescent layer 140 is reflected by the reflective surface 174 of the paraboloid 170, . &Lt; / RTI > It is preferable that the area of the fluorescent light emitting means 130 is made as small as about 20 占 퐉 so as to prevent light output from decreasing at the center of the entire output light. In addition to the parabolic mirror 170, the spontaneous emission generated in the fluorescent layer 140 can be converted into parallel light through the elliptical lens. The parabolic mirror 170 is an ideal curved surface that makes the point light source originating from the focus parallel light, unlike the spherical mirror. Accordingly, the divergent angle of the converted light to the parallel light is determined by the focal length formed in the fluorescent layer 140. [ When the focal length of the parabolic mirror 170 is 5 mm, the divergence angle is 0.5 mrad, which is close to the divergence angle of the laser beam emitted from the laser light source 110.

포물면경(170)은 레이저 광원(110)과 형광 발광 수단(130) 사이에 배치된다. 이러한 포물면경(170)에는 개구(172)가 형성되며, 앞서 살펴 본 바와 같이 집속 렌즈(120)가 개구(172)에 장착된다. 개구(172)는 집속 렌즈(120)를 투과한 레이저광이 포물면경(170)의 초점 부위에 위치하는 형광층(140)에서 집속되도록 하기 위해 포물면경(170)의 중앙부에 형성된다.The parabolic mirror 170 is disposed between the laser light source 110 and the fluorescent light emitting means 130. An opening 172 is formed in the parabolic surface 170 and the focusing lens 120 is mounted on the opening 172 as described above. The aperture 172 is formed at the center of the parabolic mirror 170 so that the laser beam transmitted through the focusing lens 120 is focused on the fluorescent layer 140 located at the focal point of the parabolic mirror 170.

포물면경(170)의 반사면(174)은 형광층(140)과 대향 배치된다. 이에 따라, 형광층(140)에 포함된 형광체가 여기되어 방출된 자발 방출광은 포물면경(170) 의 반사면(174)에서 반사 및 굴절되어 조명 장치(100)의 전방으로 방출된다. 상기 설명한 바와 같이 만일 형광층(140)을 포물면경(170) 의 초점부위에 위치시키면 자발 방출광은 평행광으로 변환된다. 포물면경(170)의 반사면(140)은 반사 코팅으로 제조된다. 반사 코팅은 반사 효율을 높이기 위한 것으로 유리하게는 알루미늄, 은 등과 같은 금속 박막 코팅이 될 수 있다. 반사 코팅은 고반사 코팅이 되며, 하나 또는 그 이상의 금속 물질이 혼합된 박막 코팅이 될 수 있으며, 이 분야에서 공지된 방법에 따라 이루어질 수 있다.The reflecting surface 174 of the parabolic mirror 170 is disposed opposite to the fluorescent layer 140. Accordingly, the phosphor included in the fluorescent layer 140 is excited and emitted, and the emitted spontaneous emission light is reflected and refracted at the reflecting surface 174 of the parabolic mirror 170, and is emitted toward the front of the illumination device 100. As described above, if the fluorescent layer 140 is positioned at the focal point of the parabolic mirror 170, the spontaneous emission light is converted into parallel light. The reflective surface 140 of the parabolic mirror 170 is made of a reflective coating. The reflective coating may be a metal thin film coating, such as aluminum, silver, or the like, to enhance the efficiency of reflection. The reflective coating may be a highly reflective coating and may be a thin film coating of one or more metallic materials mixed and may be made according to methods known in the art.

이상과 같이, 본 실시예에 따른 레이저광을 이용한 조명장치(100)는 이색 반사층으로 코팅된 집속 렌즈(120)의 광 출사면(122)이 포물면경(170)의 반사면(140)에 둘러싸여 포물면경(170)의 반사면(140)과 함께 하나의 포물면을 형성하므로, 광 출사면(122) 방향으로 나오는 조명광도 조명 장치(100) 전방으로 반사시킬 수 있게 되어, 형광 유닛(130)으로부터 나온 조명광을 손실 없이 평행광으로 만들 수 있다.As described above, in the illumination apparatus 100 using laser light according to the present embodiment, the light output surface 122 of the condensing lens 120 coated with the dichroic reflective layer is surrounded by the reflecting surface 140 of the parabolic mirror 170 Since the parabolic surface 170 of the parabolic mirror 170 forms one parabolic surface together with the reflecting surface 140 of the parabolic mirror 170, the illumination light coming out in the direction of the light emitting surface 122 can also be reflected to the front of the illumination device 100, The illumination light can be made into parallel light without loss.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저광을 이용한 조명장치를 나타내는 개념도이며, 도 4는 도 3의 레이저광을 이용한 조명장치의 형광 발광 수단을 나타내는 개념도이다.FIG. 3 is a conceptual diagram showing an illumination device using laser light according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a conceptual diagram showing a fluorescent light emitting means of the illumination device using the laser light of FIG.

도 3 및 도 4를 참조하면, 조명장치(200)는 레이저 광원(210), 집속 렌즈(220), 형광 유닛(230) 및 포물면경(270)을 포함한다.3 and 4, the illumination device 200 includes a laser light source 210, a focusing lens 220, a fluorescent unit 230, and a parabolic mirror 270.

본 실시예에 따른 조명장치(200)는 앞선 실시예의 조명장치(100)와 형상 및 기능이 유사한 바, 앞선 실시예의 조명장치(100)와의 차이점을 중심으로 설명한다.The illumination device 200 according to the present embodiment is similar in shape and function to the illumination device 100 of the previous embodiment, and focuses on differences from the illumination device 100 of the previous embodiment.

반사층(250)은 제1 반사부(252), 제2 반사부(254) 및 제3 반사부(256)를 포함한다.The reflective layer 250 includes a first reflective portion 252, a second reflective portion 254, and a third reflective portion 256.

제1 반사부(252)는 형광층(240) 및 기판(260) 사이에 배치될 수 있게 기판(260)에 적층된다. 제2 반사부(254)는 제1 반사부(252)의 일단부(252a)로부터 포물면경(270)의 반사면(274) 방향으로 수평 연장된다. 제3 반사부(256)는 제1 반사부(252)의 타단부(252b)로부터 포물면경(270)의 반사면(274) 방향으로 수평 연장된다. 즉, 본 실시예에 따른 반사층(250)은 형광층(240)을 둘러싸는 "ㄷ"자 형상으로 형성된다. 반사층(250)은 형광층(240)을 둘러싸는 형상이라면 기타 다른 형상, 예컨대, 실린더 형상 등으로 이루어지는 것도 가능하다.The first reflective portion 252 is laminated on the substrate 260 so as to be disposed between the fluorescent layer 240 and the substrate 260. The second reflecting portion 254 extends horizontally from the one end 252a of the first reflecting portion 252 toward the reflecting surface 274 of the paraboloid 270. The third reflecting portion 256 extends horizontally from the other end 252b of the first reflecting portion 252 toward the reflecting surface 274 of the paraboloid 270. That is, the reflective layer 250 according to this embodiment is formed in a " C "shape surrounding the fluorescent layer 240. The reflective layer 250 may have other shapes such as a cylinder shape as long as it surrounds the fluorescent layer 240.

형광층(240)으로 들어온 레이저광(L)은 앞서 설명한 바와 같이 형광층(240)에서 파장이 변환된 조명광으로 사방으로 방출된다. 이때, 기판(260)에 평행한 방향으로 나가는 조명광(L1)은 내부 전반사에 의하여 형광층(240) 밖으로 빠져 나가지 못하고 퍼져 나가는 현상이 발생할 수 있다. 광선이 기판에 수직한 기준선과 이루는 각도를 θ라고 할 때, 이러한 빛의 양은 cosθ 정도이고, 굴절률이 n인 매질에서 나가는 경우에는 내부 전반사 조건에 의해서 1 - 1/n² 정도의 빛이 손실된다. 굴절률을 2.0이라고 가정하면 약 75%의 빛이 내부에 갇혀서 손실된다.The laser light L entering the fluorescent layer 240 is emitted to the four sides of the fluorescent layer 240 with the wavelength-converted illumination light, as described above. At this time, the illumination light (L1) traveling in a direction parallel to the substrate (260) may not be able to escape out of the fluorescent layer (240) due to total internal reflection, and may spread. When said light beam is θ and the angle between a reference line perpendicular to the substrate, in an amount cosθ extent of this light, when exiting from the refractive index n, the medium by total internal reflection conditions 1 - 1 / n ² Of light is lost. Assuming a refractive index of 2.0, about 75% of light is trapped inside and is lost.

본 실시예에서는 제2 반사부(254) 및 제3 반사부(256)를 통해 반사층(250)이 형광층(240)을 둘러싸는 "ㄷ"자 형상의 격벽(sidewall) 구조로 이루어져, 기판(260)에 평행한 방향으로 나가는 조명광(L1)을 형광층(240) 밖으로 반사시킨다. 즉, 제2 반사부(254) 및 제3 반사부(256)는 기판(260)에 평행한 방향으로 나가는 조명광(L1)을 반사시켜 형광층(240) 밖으로 조명광(L2)을 내보낸다.In this embodiment, the reflection layer 250 is formed in a sidewall shape having a "D" shape surrounding the fluorescent layer 240 through the second reflection portion 254 and the third reflection portion 256, 260 to the outside of the fluorescent layer 240. In this case, That is, the second reflector 254 and the third reflector 256 reflect the illumination light L1 in a direction parallel to the substrate 260 and emit the illumination light L2 out of the fluorescent layer 240.

따라서, 본 실시예에 따른 조명장치(200)는 격벽 구조의 반사층(250)으로 인해 내부 전반사로 인한 손실을 효과적으로 막을 수 있으며, 또한, 스폿이 커지는 효과도 막을 수 있다. 아울러, 본 실시예에서의 반사층(250)은 격벽 구조로 인해 형광층(240)에서 나가는 조명광의 발산각을 줄이는 효과도 얻을 수 있다.Therefore, the illumination device 200 according to the present embodiment can effectively prevent the loss due to total internal reflection due to the reflective layer 250 having the barrier rib structure, and also can prevent the effect of increasing the spot. In addition, the reflective layer 250 of the present embodiment can also reduce the divergence angle of the illumination light from the fluorescent layer 240 due to the barrier rib structure.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저광을 이용한 조명장치를 나타내는 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating a lighting apparatus using laser light according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 조명장치(300)는 레이저 광원(310), 집속 렌즈(320), 형광 유닛(330) 및 포물면경(370)를 포함한다.5, the illumination device 300 includes a laser light source 310, a focusing lens 320, a fluorescence unit 330, and a parabolic mirror 370.

본 실시예에 따른 조명장치(300)는 앞선 실시예의 조명장치(200)와 형상 및 기능이 유사한 바, 앞선 실시예의 조명장치(200)와의 차이점을 중심으로 설명한다.The illumination device 300 according to the present embodiment is similar in shape and function to the illumination device 200 of the previous embodiment, and focuses on differences from the illumination device 200 of the previous embodiment.

조명장치(300)는 굴절능 향상 렌즈(380)를 더 포함한다. 굴절능 향상 렌즈(380)는 레이저 광원(310) 및 집속 렌즈(320) 사이에 배치되며, 구체적으로, 집속 렌즈(320)의 광 입사면(321) 바로 앞에 배치된다.The illumination device 300 further includes a refractivity enhancing lens 380. The refractive power enhancement lens 380 is disposed between the laser light source 310 and the focusing lens 320 and is disposed in front of the light incident surface 321 of the focusing lens 320.

본 실시예에서는 레이저 광원(310)에서 나온 레이저광이 집속 렌즈(320)를 통과하기 전에 우선적으로 굴절능 향상 렌즈(380)를 통과한다. 굴절능 향상 렌즈(380)는 집속 렌즈(320)의 굴절능(refractive power)을 높이므로, 집속 렌즈(320)에 의한 레이저 광의 형광 유닛(330) 방향의 집속 효율을 향상시킬 수 있다.In this embodiment, the laser light emitted from the laser light source 310 passes through the refractivity improving lens 380 preferentially before passing through the focusing lens 320. Since the refractive power enhancement lens 380 enhances the refractive power of the focusing lens 320, the focusing efficiency in the direction of the fluorescent unit 330 of the laser light by the focusing lens 320 can be improved.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저광을 이용한 조명장치를 나타내는 개념도이다.6 is a conceptual diagram illustrating a lighting apparatus using laser light according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 조명장치(400)는 레이저 광원(410), 집속 렌즈(420), 형광 유닛(430) 및 포물면경(470)를 포함한다.6, the illumination device 400 includes a laser light source 410, a focusing lens 420, a fluorescent unit 430, and a parabolic mirror 470.

본 실시예에 따른 조명장치(400)는 앞선 실시예의 조명장치(100)와 형상 및 기능이 유사한 바, 앞선 실시예의 조명장치(100)와의 차이점을 중심으로 설명한다.The illumination device 400 according to the present embodiment is similar in shape and function to the illumination device 100 of the previous embodiment, and focuses on differences from the illumination device 100 of the previous embodiment.

집속 렌즈(420) 및 포물면경(470)은 서로 일체화된 구조물로 형성된다. 집속 렌즈(420)는 광 출사면(422)이 반사면(474)에 의해 둘러싸이도록 포물면경(470)의 중앙부에 배치된다.The focusing lens 420 and the parabolic mirror 470 are formed as structures integrated with each other. The focusing lens 420 is disposed at the center of the parabolic mirror 470 such that the light exit surface 422 is surrounded by the reflecting surface 474. [

광 출사면(422) 및 반사면(474)에는 형광 유닛(430)으로부터 방출된 조명광을 전방을 향해 반사시킬 수 있도록 이색 반사층이 코팅된다. 한편, 반사면(474)은 이색 반사층 외에 앞서 설명한 다양한 금속 박막 코팅을 하는 것도 가능하다.A dichroic reflective layer is coated on the light exit surface 422 and the reflecting surface 474 so that the illumination light emitted from the fluorescent unit 430 can be reflected forward. On the other hand, the reflective surface 474 may be formed by various metal thin film coatings described above in addition to the dichroic reflective layer.

본 실시예에서는 집속 렌즈(420) 및 포물면경(470)을 하나의 일체화된 구조물로 형성하므로, 제조시, 예컨대, 하나의 투명 플라스틱 구조로써 집속 렌즈(420) 및 포물면경(470)을 구현할 수 있으므로, 조명장치(400)의 부품수를 저감할 수 있다.Since the focusing lens 420 and the parabolic mirror 470 are formed as a single integrated structure in the present embodiment, the focusing lens 420 and the parabolic mirror 470 can be realized at the time of manufacturing, for example, Therefore, the number of parts of the lighting apparatus 400 can be reduced.

마지막으로, 앞선 실시예들의 경우, 평행광을 만드는 장치를 예시로 들었지만, 레이저의 스폿이 맺히는 형광체의 위치를 초점이 아닌 다른 위치로 옮기면 발산하거나, 수렴하는 자발 방출광을 만들 수 있다. 이러한 경우에도 빛의 품질을 나타나내는 에텐듀는 매우 작아서 레이저광의 에텐듀와 비슷한 크기이다. 보통 LED나 필라멘트, 방전관에서 나오는 광의 에텐듀 보다 훨씬 작기 때문에 렌즈나 거울과 같은 광학계를 추가하면 발산각이 매우 작은 광으로의 변환이 가능하다.Lastly, in the above embodiments, an apparatus for producing parallel light is exemplified. However, if the position of the phosphor formed by the spot of the laser is shifted to a position other than the focal point, spontaneous emission light that diverges or converges can be produced. Even in this case, the etendue that shows the quality of light is very small and is similar in size to the laser beam etendue. Usually LEDs, filaments, and light from the discharge tube is much smaller than Edendue, so if you add an optical system such as a lens or mirror, it can be converted to light with a very small divergence angle.

그리고, 이상에서는 본 발명의 일 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.

100: 조명장치 110: 레이저 광원
120: 집속 렌즈 121: 광 입사면
122: 광 출사면 130: 형광 유닛
140: 형광층 150: 반사층
160: 기판 170: 포물면경
172: 개구 174: 반사면
200: 조명장치 210: 레이저 광원
220: 집속 렌즈 221: 광 입사면
222: 광 출사면 230: 형광 유닛
240: 형광층 250: 반사층
252: 제1 반사부 254: 제2 반사부
256: 제3 반사부 260: 기판
270: 포물면경 272: 개구
274: 반사면 300: 조명장치
310: 광원 320: 집속 렌즈
321: 광 입사면 322: 광 출사면
330: 형광 유닛 340: 형광층
350: 반사층 352: 제1 반사부
354: 제2 반사부 356: 제3 반사부
360: 기판 370: 포물면경
372: 개구 374: 반사면
380: 굴절능 향상 렌즈100: illumination device 110: laser light source
120: focusing lens 121: light incidence surface
122: light emitting surface 130: fluorescent unit
140: fluorescent layer 150: reflective layer
160: substrate 170: parabolic mirror
172: aperture 174:
200: illumination device 210: laser light source
220: focusing lens 221: light incidence surface
222: light emitting surface 230: fluorescent unit
240: fluorescent layer 250: reflective layer
252: first reflector 254: second reflector
256: third reflecting portion 260:
270: parabolic surface 272: opening
274: Reflecting surface 300: Lighting device
310: light source 320: focusing lens
321: light incidence surface 322: light output surface
330: Fluorescent unit 340: Fluorescent layer
350: reflective layer 352:
354: second reflecting portion 356: third reflecting portion
360: substrate 370: parabolic mirror
372: aperture 374:
380: Refractive index enhancement lens

Claims

A laser light source;
A fluorescent unit for receiving the laser light emitted from the laser light source and emitting illumination light;
A focusing lens having a light incident surface facing the laser light source and a light emitting surface facing the fluorescent unit and focusing the laser light emitted from the laser light source to the fluorescent unit; And
And a parabolic surface having a reflecting surface for reflecting the illumination light emitted from the fluorescent unit toward the front,
An aperture is formed in the center of the parabolic mirror, and the focusing lens is mounted on the aperture of the parabolic mirror so that the light emitting surface is surrounded by the reflecting surface,
Wherein the reflecting surface of the parabolic mirror and the light emitting surface of the focusing lens have one parabolic surface and a light reflecting layer for reflecting the illumination light is coated on the light emitting surface.

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The method according to claim 1,
The above-
And has light transmittance with respect to light having the same wavelength as the laser light emitted from the laser light source.

The method according to claim 1,
The fluorescent unit includes:
A fluorescent layer including a fluorescent material that is excited by the laser light that has passed through the focusing lens to emit illumination light;
A reflecting layer for reflecting the illumination light to the reflecting surface of the parabolic mirror; And
And a substrate for supporting the fluorescent layer and the reflective layer,
Wherein the substrate, the reflective layer, and the fluorescent layer are sequentially laminated.

The method according to claim 6,
Wherein the fluorescent unit is disposed such that the fluorescent layer is located at a focal distance of the parabolic mirror.

The method according to claim 6,
Wherein the reflective layer is plate-shaped.

The method according to claim 6,
Wherein,
A first reflector disposed between the fluorescent layer and the substrate;
A second reflecting portion extending horizontally from one end of the first reflecting portion in a direction of a reflecting surface of the parabolic mirror; And
And a third reflecting portion extending horizontally in a direction of a reflecting surface of the parabolic mirror of the other end rotor of the first reflecting portion.

The method according to claim 6,
Wherein the phosphor is made of a quantum dot fluorescent material.

The method according to claim 1,
Further comprising a refractivity-enhancing lens disposed between the laser light source and the focusing lens, the refractivity enhancing lens for increasing the refracting power of the focusing lens.

The method according to claim 1,
Wherein the laser light has a wavelength ranging from 150 nm to 12,000 nm.

A laser light source;
A fluorescent unit for receiving the laser light emitted from the laser light source and emitting illumination light;
A focusing lens having a light incident surface facing the laser light source and a light emitting surface facing the fluorescent unit and focusing the laser light emitted from the laser light source to the fluorescent unit; And
And a parabolic surface having a reflecting surface for reflecting the illumination light emitted from the fluorescent unit toward the front,
Wherein the focusing lens and the parabolic mirror are integrally formed and the focusing lens is disposed at a central portion of the parabolic mirror so that the light emitting surface is surrounded by the reflecting surface,
Wherein the reflecting surface of the parabolic mirror and the light emitting surface of the focusing lens have one parabolic surface and a light reflecting layer for reflecting the illumination light is coated on the light emitting surface.

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