KR101508379B1

KR101508379B1 - 광섬유 조명 장치

Info

Publication number: KR101508379B1
Application number: KR20080074619A
Authority: KR
Inventors: 정선태; 이주훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2015-04-03
Also published as: EP2149807A2; US20100027287A1; US8052314B2; EP2149807A3; KR20100013102A

Abstract

본 발명에 따른 광섬유 조명 장치는, 광을 출력하는 광원과; 상기 광원으로부터 입력된 광을 다중 반사하여 집속하는 커플러와; 상기 집속된 광을 입력받는 광섬유를 포함한다.

광섬유, 조명 장치, 커플러, 회로기판

Description

광섬유 조명 장치{OPTICAL FIBER ILLUMINATION DEVICE}

본 발명은 조명 장치에 관한 것으로서, 특히 광섬유를 이용한 조명 장치에 관한 것이다.

최근, 광섬유를 이용한 조명 장치가 실내외 장식에 많이 사용되고 있다. 광섬유 조명 장치는 습기가 많은 장소나 온도가 높은 장소에서도 사용 가능한데, 이는 광섬유가 열을 발생하지 않고 방습 및 내열 특성이 뛰어나다는 점과, 광원(light source)으로부터 입력된 광을 광섬유를 통해 상기 광원으로부터 멀리 떨어진 곳까지 전달할 수 있다는 점에 기인한다. 광원과 피조명 영역이 멀리 이격된 경우에, 광섬유 조명 장치는 상기 광원, 상기 광원을 구동하기 위한 전원, 구동 회로 등을 습기나 온도에 영향을 받지 않는 곳에 위치시킬 수 있다는 이점이 있다.

타마오키 사토시에 의해 발명되어 2001.2.9일자로 공개된 일본국 공개특허공보 제2001-35201호{조명 장치}는 발광 다이오드(light emitting diode) 및 광섬유 어레이(optical fiber array)를 이용한 조명 장치를 개시하고, 상기 발광 다이오드의 발광면(light emitting surface) 및 상기 광섬유 어레이의 일단(수광단)은 직접 대면하고, 상기 광섬유 어레이의 내부로 결합된 광은 상기 광섬유 어레이의 타단 (발광단)으로부터 방출된다.

사토시 특허의 경우, 상기 발광 다이오드로부터 출력되는 광의 상당 부분은 상기 광섬유 어레이에 결합되지 못하고 소멸된다.

특히, 광원의 광 발산각(divergence angle)에 비하여 광섬유 또는 광섬유 어레이의 수광단 면적이 매우 작은 경우 또는 광원의 발광면 면적이 광섬유 또는 광섬유 어레이의 수광단 면적보다 큰 경우 등에 있어서는 이러한 광결합 손실(optical coupling loss)이 매우 커지게 된다.

도 1은 발광 다이오드 및 광섬유 사이의 광결합 손실을 설명하기 위한 도면이다. 발광 다이오드(110)의 발광면(112) 및 광섬유(120)의 끝단(122)은 서로 대면하고, 상기 발광 다이오드(110)의 광 발산각이 상기 광섬유(120)의 끝단(122) 면적보다 매우 크기 때문에, 상기 발광 다이오드(110)로부터 출력된 광 중 일부만 상기 광섬유(120)의 내부로 결합되고, 상기 출력광의 대부분은 상기 광섬유(120)에 결합되지 못하고 소멸된다.

도 2는 복수의 발광 다이오드 및 광섬유 사이의 광결합 손실을 설명하기 위한 도면이다. 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드들(132,134,136)의 발광면들 및 광섬유(140)의 일단(142)은 서로 대면하고, 상기 각 발광 다이오드(132,134,136)의 광 발산각이 상기 광섬유(140)의 끝단(142) 면적보다 매우 크기 때문에, 상기 각 발광 다이오드(132,134,136)로부터 출력된 광 중 일부만 상기 광섬유(140)의 내부로 결합되고, 상기 출력광의 대부분은 상기 광섬유(140)에 결합되지 못하고 소멸된다. 또한, 도시된 바와 같이, 상기 광섬유(140)가 상기 적색 발광 다이오드(132)측 으로 치우쳐 있는 경우에, 다르게 말하자면 상기 광섬유(140)의 종축이 상기 적색 발광 다이오드(132)측으로 치우쳐 있는 경우에, 이러한 정렬 오차로 인하여 상기 광섬유(140)로부터 출력되는 광에서 적색이 두드러지는 컬러 불균일이 발생하게 된다.

본 발명의 일측면에 따르면, 광결합 손실 및 컬러 불균일을 최소화한 광섬유 조명 장치가 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 휴대용 단말기의 외관을 장식하기에 적합한 광섬유 조명 장치가 제공된다.

본 발명의 일측면에 따른 광섬유 조명 장치는, 광을 출력하는 광원과; 상기 광원으로부터 입력된 광을 다중 반사하여 집속하는 커플러와; 상기 집속된 광을 입력받는 광섬유를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 광섬유 조명 장치는, 광섬유의 양단부가 그 내부에 대향되게 배치되는 하우징과; 상기 하우징 내에 배치된 적어도 하나의 광원과; 상기 적어도 하나의 광원의 양측에 배치되며, 각각 그 일단이 상기 광섬유의 해당 단부의 끝단과 대면하도록 배치되고, 각각 상기 적어도 하나의 광원으로부터 입력된 광을 다중 반사하여 집속하는 한 쌍의 커플러를 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따른 광섬유 조명 장치는 광원 및 광섬유의 사이에 상기 광원으로부터 출력된 광을 집속 및 혼합시키는 커플러를 배치함으로써, 광결합 손실 및 컬러 불균일을 최소화할 수 있다는 이점이 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 광섬유 조명 장치는 그 측면에 광추출 패턴을 갖는 광섬유를 다양한 형태로 배치하고, 상기 광섬유의 일단 또는 양단에 집속 및 혼합된 광을 입력시킴으로써, 휴대용 단말기의 외관을 장식하기에 적합하다는 이점이 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 광섬유 조명 장치는 광원 및 광섬유를 하나의 패키지 형태로 제공하고 상기 광섬유 또는 광섬유 조명 장치가 폐루프를 형성하도록 함으로써, 상기 광섬유로 결합되지 못한 여광이 광원 모듈의 외부로 새어 나가는 것을 최소화할 수 있고, 상기 광원 모듈의 외부로 도출된 커넥터 핀 또는 전기 접점을 이용하여 휴대폰 등에 구비된 외부 회로기판에 실장하기에 용이한 구조를 제공한다.

이하에서는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 광섬유 조명 장치를 나타내는 도면이다. 상기 광섬유 조명 장치(200)는 광원 모듈(202) 및 광섬유(400)를 포함한다. 상기 광원 모듈(202)은 외부 회로기판(미도시)과의 접속을 위한 한 쌍의 커넥터 핀(connector pins, 312,314)을 구비하고, 상기 커넥터 핀들(312,314)을 통한 상기 외부 회로기판으로부터의 제어 신호 및 전원 공급에 따라 제1 및 제2 광을 생성하고, 상기 제1 및 제2 광을 상기 광섬유(400) 상에서 시계 방향 및 반시계 방향으로 각각 순환시킨다.

점원 P에 포함된 상기 광섬유의 일부분을 확대하여 나타낸 단면도를 보면, 상기 광섬유(400)는 상대적으로 높은 굴절률(refractive index)을 갖는 코어(core, 410) 및 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 클래드(420)를 포함한다.

상기 광섬유(400)는 그 내부로 결합한 광을 가이딩한다. 상기 결합된 광은 상기 광섬유(400)의 일단에서 타단으로 진행한다. 상기 제1 및 제2 광은 각각 상기 코어(410) 및 클래드(420)의 경계에서의 내부 전반사(total internal reflection)를 통해 상기 코어(410) 내로 진행한다. 상기 광섬유(400)는 상기 코어(410) 및 클래드(420)의 경계 부분에 광추출 패턴(430)을 포함하며, 상기 광추출 패턴(430)은 상기 코어(410) 내로 진행하는 광이 상기 광섬유(400)의 외부로 출사되도록 한다. 상기 광추출 패턴(430)은 입사된 광을 산란시키거나, 반사(난반사 또는 미러 반사)하거나, 확산하거나, 투과(상기 클래드(420)보다 높은 굴절률을 갖는 매질을 통해)시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 광추출 패턴(430)은 스크래치(scratch), 인쇄, 식각, 코팅 또는 이들의 조합에 의해 형성될 수 있다. 또한, 상기 광섬유(400)로는 통상의 플라스틱 광섬유를 사용할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 광섬유(400)가 그 코어(410) 내로 진행하는 광을 상기 광섬유(400)의 외부로 출사시키기 위하여 별도의 광추출 패턴(430)을 포함하는 것을 예시하였으나, 산란제 함유 광섬유를 사용하는 경우에는 별도의 광추출 수단을 구비할 필요가 없다. 즉, 상기 산란제 함유 광섬유는 광을 가이드하는 코어와 상기 광을 상기 코어 내에 가두어 두도록 상기 코어를 둘러싸는 클래드를 포함하며, 상기 코어는 입사된 광을 산란시켜서 상기 광섬유의 외부로 출사시키는 산란제를 함 유한다. 상기 산란제 함유 광섬유는 광섬유 인출을 위한 광섬유 모재(optical fiber preform)의 코어 제조 과정에서 유리 원료 물질에 굴절률 제어 물질과 함께 산란제를 첨가하는 방법 등을 통해 제조될 수 있다.

도 4는 상기 광원 모듈(202)을 나타내는 단면도이다. 상기 광원 모듈(202)은 회로기판(310), 제1 및 제2 광원(320,330), 제1 및 제2 커플러(coupler, 340,345), 제1 및 제2 광차단 부재(350,354), 그리고 하우징(housing, 210)을 포함한다.

도 5는 상기 하우징(210)을 나타내는 단면도이고, 도 6은 상기 하우징(210)을 A-A'를 따라 나타낸 횡단면도이고, 도 7은 상기 하우징(210)을 B-B'를 따라 나타낸 횡단면도이다. 상기 하우징(210)은 전체적으로 긴 중공 원통의 형태를 가지며, 종방향(즉, 길이 방향)의 종단 벽들(220,224)에 상기 광섬유(400)를 통과시키기 위한 한 쌍의 종단 홀(222,226)을 구비하고, 횡방향(즉, 지름 방향)의 측벽(230)에 상기 커넥터 핀들(312,314)을 통과시키기 위한 한 쌍의 사이드 홀(232,234)을 구비한다. 상기 하우징(210)은 그 중앙에 위치하여 상기 회로기판(310)을 수용하기 위한 기판 수용 공간(240)과, 상기 기판 수용 공간(240)의 양측에 위치하여 상기 제1 및 제2 커플러(340,345)를 수용하기 위한 제1 및 제2 커플러 수용 공간(250,255)과, 상기 제1 및 제2 커플러 수용 공간(250,255)의 양측에 위치하여 상기 광섬유(400)의 제1 및 제2 단부(402,404)를 수용하기 위한 제1 및 제2 광섬유 수용 공간(260,265)을 구비한다.

상기 기판 수용 공간(240)은 대체로 원통 형태를 이루며, 상기 회로기판(310)을 지지하기 위해 그 횡방향으로 대향되게 연장된 한 쌍의 단차 부 분(242,244)을 갖는다.

상기 각 커플러 수용 공간(250; 255)은 원뿔대의 형태를 가지며, 그 일단은 상기 기판 수용 공간(240)과 소통하도록 접하며, 그 타단은 해당 광섬유 수용 공간(260; 265)과 소통하도록 접한다. 상기 제1 및 제2 커플러 수용 공간(250,255)은 각각 그 일단으로부터 그 타단으로 갈수록 그 폭 또는 직경이 감소한다.

상기 각 광섬유 수용 공간(260; 265)은 원판의 형태를 가지며, 그 일단은 해당 커플러 수용 공간(250; 255)과 소통하도록 접하며, 그 타단은 해당 종단 홀(222; 226)과 소통하도록 접한다.

상기 회로기판(310)은 상기 기판 수용 공간(240) 내에 위치하고, 제1 및 제2 광원(320,330)을 구동하기 위한 구동 회로를 구비한다. 상기 회로기판(310)은 상기 커넥터 핀들(312,314)을 통해 외부 회로기판과 접속되고, 상기 외부 회로기판으로부터 제어 신호 및 전원을 공급받고, 상기 제어 신호에 따라 상기 제1 및 제2 광원(320,330)을 구동한다. 상기 회로기판(310)으로는 통상의 연성 인쇄회로기판을 사용할 수 있다.

상기 제1 및 제2 광원(320,330)은 상기 회로기판(310)의 양단부에 각각 탑재되고, 상기 각 광원(320,330)은 상기 회로기판(310)으로부터 제공된 구동 신호에 따라 광을 생성 및 출력한다. 상기 각 광원(320; 330)은 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드들(322,324,326; 332,334,336)을 포함하고, 상기 각 광원(320; 330)은 해당 발광 다이오드들(322,324,326; 332,334,336) 각각의 온/오프 상태 또는 출력 파워를 조절함으로써, 출력광의 색상을 조절한다.

상기 제1 및 제2 커플러(340,345)는 상기 제1 및 제2 커플러 수용부(250,255)에 각각 위치한다. 상기 각 커플러(340,345)는 원뿔대의 형태를 가지며, 그 일단으로부터 그 타단으로 갈수록 그 폭 또는 직경이 감소한다. 상기 각 커플러(340; 345)는 그 일단이 해당 광원(320; 330)의 발광면과 대면하고, 그 타단이 해당 광섬유 단부(402; 404)의 끝단과 대면한다. 상기 각 커플러(340; 345)는 그 폭 또는 직경이 그 종방향을 따라 점차 감소함에 따라서, 해당 광원(320; 330)으로부터 입력된 광을 집속하여 해당 광섬유 단부(402; 404)의 내부로 결합시킨다. 또한, 상기 각 커플러(340,345)에 입력된 광은 상기 커플러(340,345)의 측면에서의 다중 반사를 통해 집속되기 때문에, 상기 커플러(340,345)는 적색, 녹색 및 청색 광을 균일하게 혼합시키는 기능을 수행한다. 상기 커플러(340,345)는 통상의 유리 재질로 형성될 수 있으며, 반사 효율을 높이기 위해 상기 커플러(340,345)의 측면에 반사율이 높은 금속 물질을 적층하는 미러 코팅을 수행할 수도 있다.

상기 제1 및 제2 광차단 부재(350,354)는 상기 제1 및 제2 광섬유 수용부(260,265)에 각각 위치하고, 전체적으로 중공 원판의 형태를 갖는다. 상기 각 광차단 부재(350; 354)는 그 중앙을 관통하는 홀(352; 356)을 포함하며, 상기 홀(352; 356)은 해당 커플러(340; 345) 및 해당 종단 홀(222; 226)과 동축 정렬된다. 상기 홀(352,356)은 광섬유의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 갖는 것이 바람직하다. 상기 각 광차단 부재(350; 354)는 그 측면이 해당 커플러 수용 공간(250; 255)을 한정하는 상기 하우징(210)의 내측면과 접한다. 상기 각 광차단 부재(350; 354)는 해당 광섬유 단부(402; 404)의 끝단과 해당 커플러(340; 345)의 타 단 사이의 광결합 과정에서 누출되는 광을 차단하는 기능을 수행할 수 있으며, 이를 위해 상기 광차단 부재(350; 354)를 불투명 또는 광흡수 재질로 형성할 수 있다.

전술한 본 발명의 제1 실시예에서는, 광원(320,330) 및 광섬유(400)를 하나의 패키지 형태로 제공하고 상기 광섬유(400) 또는 광섬유 조명 장치가 폐루프(closed loop)를 형성하도록 함으로써, 상기 광섬유로 결합되지 못한 여광이 광원 모듈(202)의 외부로 새어 나가는 것을 최소화할 수 있고, 상기 광원 모듈(202)의 외부로 도출된 커넥터 핀(312,314), 전기 접점(미도시) 등의 전기 접속 수단을 이용하여 휴대폰 등에 구비된 외부 회로기판에 실장하기에 용이한 구조를 제공한다.

한편, 전술한 본 발명의 제1 실시예와는 다르게, 휴대폰 등 응용 기기의 디자인에 따라 개방된 형태의 광섬유 조명 장치가 요구될 수 있고, 응용 기기의 슬림화를 위해 원통형이 아닌 대체로 사각 블럭인 형태의 광원 모듈이 요구될 수 있다. 또한, 외관 향상 등을 위해, 실제 제작된 광원 모듈은 타원, 둥근 사각(캡슐(capsule)과 유사한 형태를 포함) 등의 단면 형태를 갖도록 구현될 수 있다.

이하, 본 발명의 제2 실시예에서는, 개방된 형태의 광섬유 조명 장치와 대체로 사각 블럭 형태의 광원 모듈을 개시하고, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 광섬유 조명 장치를 나타내는 도면이다. 상기 광섬유 조명 장치(500)는 제1 및 제2 광원 모듈(502a,502b) 및 광섬유(700)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 광원 모듈(502a,502b)은 각각 외부 회로기 판(미도시)과의 접속을 위한 한 쌍의 커넥터 핀(512a,514a; 512b,514b)을 구비하고, 상기 각 광원 모듈(502a,502b)은 해당 커넥터 핀들(512a,514a; 512b,514b)을 통한 상기 외부 회로기판으로부터의 제어 신호 및 전원을 공급받는다. 상기 제1 및 제2 광원 모듈(502a,502b)은 제1 및 제2 광을 각각 생성하고, 상기 제1 및 제2 광을 상기 광섬유(700) 상에서 시계 방향 및 반시계 방향으로 각각 순환시킨다.

상기 광섬유(700)는 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 코어 및 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 클래드를 포함하고, 그 내부로 결합한 광을 가이딩한다. 상기 결합된 광은 상기 광섬유(700)의 일단에서 타단으로 진행한다. 상기 광섬유(700)는 그 코어 내로 진행하는 광을 상기 광섬유(700)의 외부로 출사시키기 위한 광추출 수단을 포함하며, 이러한 광추출 수단은 상기 코어 및 클래드의 경계 부분에 형성된 광추출 패턴, 상기 광섬유에 함유된 산란제 등을 포함한다.

도 9는 상기 제1 및 제2 광원 모듈(502a,502b)을 나타내는 단면도이다. 상기 제1 광원 모듈(502a)은 제1 회로기판(610a), 제1 광원(620), 제1 커플러(640a), 제1 광차단 부재(650a), 그리고 제1 하우징(510a)을 포함하고, 상기 제2 광원 모듈(502b)은 제2 회로기판(610b), 제2 광원(630), 제2 커플러(640b), 제2 광차단 부재(650b), 그리고 제2 하우징(510b)을 포함한다.

상기 제1 및 제2 하우징(510a,510b)은 서로 동일한 구성을 가지므로, 이하 상기 제1 하우징(510a)을 보다 상세하게 기술한다.

도 10은 상기 제1 및 제2 하우징(510a,510b)을 나타내는 단면도이고, 도 11은 상기 제1 하우징(510a)을 C-C'를 따라 나타낸 횡단면도이고, 도 12는 상기 제1 하우징(510a)을 D-D'를 따라 나타낸 횡단면도이다.

상기 각 하우징(510a; 510b)은 대체로 긴 중공 사각 통의 형태를 가지며, 종방향(즉, 길이 방향)의 제1 종단 벽(520a; 522b)에 상기 광섬유(700)의 해당 단부(702; 704)를 통과시키기 위한 제1 종단 홀(522a; 522b)을 구비하고, 상기 제1 종단 벽(520a; 520b)의 반대편에 위치하는 제2 종단 벽(530a; 530b)에 해당 커넥터 핀들(512a,514a; 512b,514b)을 통과시키기 위한 한 쌍의 제2 종단 홀(532a,534a; 532b,534b)을 구비한다. 상기 각 하우징(510a; 510b)은 해당 회로기판(610a; 610b)을 수용하기 위한 기판 수용 공간(540a; 540b)과, 상기 기판 수용 공간(540a; 540b)의 일측에 위치하여 해당 커플러(640a; 640b)를 수용하기 위한 커플러 수용 공간(550a; 550b)과, 상기 커플러 수용 공간(550a; 550b)의 일측에 위치하여 상기 광섬유(700)의 해당 단부(702; 704)를 수용하기 위한 광섬유 수용 공간(560a; 560b)을 구비한다.

상기 기판 수용 공간(540a; 540b)은 대체로 사각 블럭 형태를 이루며, 해당 회로기판(610a; 610b)을 지지하기 위해 그 횡방향으로 대향되게 연장된 한 쌍의 단차 부분(542a,544a; 542b,544b)을 갖는다.

상기 커플러 수용 공간(550a; 550b)은 각각 사다리꼴 블럭의 형태를 가지며, 그 일단(552a; 552b)은 해당 기판 수용 공간(540a; 540b)과 소통하도록 접하며, 그 타단(554a; 554b)은 해당 광섬유 수용 공간(560a; 560b)과 소통하도록 접한다. 상기 커플러 수용 공간(550a; 550b)은 그 일단(552a; 552b)으로부터 그 타단(554a; 554b)으로 갈수록 그 높이는 일정한 반면에 그 폭은 감소한다.

상기 광섬유 수용 공간(560a; 560b)은 각각 원판의 형태를 가지며, 그 일단은 해당 커플러 수용 공간(550a; 550b)과 소통하도록 접하며, 그 타단은 해당 제1 종단 홀(522a; 522b)과 소통하도록 접한다.

상기 각 회로기판(610a; 610b)은 해당 기판 수용 공간(540a; 540b) 내에 위치하고, 해당 광원(620; 630)을 구동하기 위한 구동 회로를 구비한다. 상기 회로기판(610a; 610b)은 해당 커넥터 핀들(512a,514a; 512b,514b)을 통해 외부 회로기판과 접속되고, 상기 외부 회로기판으로부터 제어 신호 및 전원을 공급받고, 상기 제어 신호에 따라 상기 해당 광원(620; 630)을 구동한다.

상기 각 광원(620; 630)은 해당 회로기판(610a; 610b)에 탑재되고, 해당 회로기판(610a; 610b)으로부터 제공된 구동 신호에 따라 광을 생성 및 출력한다. 상기 각 광원(620; 630)은 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드들(622,624,626; 632,634,636)을 포함한다.

상기 각 커플러(640a; 640b)는 해당 커플러 수용부(550a; 550b)에 각각 위치한다. 상기 각 커플러(640a; 640b)는 사다리꼴 블럭의 형태를 가지며, 그 일단으로부터 그 타단으로 갈수록 그 폭 또는 직경이 감소한다. 상기 각 커플러(640a; 640b)는 그 일단이 해당 광원(620; 630)의 발광면과 대면하고, 그 타단이 해당 광섬유 단부(702; 704)의 끝단과 대면한다. 상기 각 커플러(640a; 640b)는 그 폭이 그 종방향을 따라 점차 감소함에 따라서, 해당 광원(620; 630)으로부터 입력된 광을 집속하여 해당 광섬유 단부(702; 704)의 내부로 결합시킨다. 또한, 상기 각 커플러(640a; 640b)에 입력된 광은 상기 커플러(640a; 640b)의 측면에서의 다중 반사 를 통해 집속되기 때문에, 상기 커플러(640a; 640b)는 적색, 녹색 및 청색 광을 균일하게 혼합시키는 기능을 수행한다.

상기 각 광차단 부재(650a; 650b)는 해당 광섬유 수용부(560a; 560b)에 각각 위치하고, 대체로 사각 블럭의 형태를 갖는다. 상기 각 광차단 부재(650a; 650b)는 그 중앙을 관통하는 홀(652a; 652b)을 포함하며, 상기 홀(652a; 652b)은 해당 커플러(640a; 640b) 및 해당 제1 종단 홀(522a; 522b)과 동축 정렬된다. 상기 각 광차단 부재(650a; 650b)는 해당 광섬유 단부(702; 704)의 끝단과 해당 커플러(640a; 640b)의 타단 사이의 광결합 과정에서 누출되는 광을 차단하는 기능을 수행한다.

전술한 실시예들에서, 한 쌍의 광원을 구비하는 것을 예시하였으나, 하나의 광원만을 사용하고, 상기 광원과 대면하지 않는 광섬유의 해당 단부를 종단 처리할 수 있다. 이러한 종단 처리에 사용되는 광반사 또는 광흡수 부재로서, 코팅층, 테이프, 인쇄층, 구조물 등을 사용할 수 있으며, 광반사층과 광흡수층의 조합을 사용할 수도 있다.

이하 본 발명의 제3 실시예는 제2 실시예의 구성에서 제2 광원 모듈(502b)을 제거하고, 광원과 대면하지 않는 광섬유의 해당 단부를 종단 처리한 것을 예시하며, 중복되는 설명은 생략하고 종단 부재에 대해서만 상세하게 기술하기로 한다.

도 13은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 광섬유 조명 장치를 나타내는 도면이다. 상기 광섬유 조명 장치(500)는 광원 모듈(502a), 광섬유(700) 및 종단 부재(710)를 포함한다.

점원 Q로 표시한 부분을 확대하여 나타낸 단면도를 보면, 상기 종단 부 재(710)는 광원과 대면하지 않는 상기 광섬유(700)의 해당 단부에 제공되며, 상기 광섬유(700)의 해당 단부에 적층된 광반사층(712) 및 상기 광반사층(712)에 적층된 광흡수층(714)을 포함한다. 상기 광반사층(712)은 상기 광섬유(700)의 해당 끝단을 완전히 덮도록 적층되며, 상기 광흡수층(714)은 상기 광반사층(712)을 완전히 덮도록 적층된다. 상기 광반사층(712)은 입사된 광을 반사하며, 상기 광흡수층(714)은 입사된 광을 흡수한다. 상기 종단 부재(710)는 반사에 의해 광효율을 증가시킴과 동시에 빛샘을 감소시키는 기능을 한다.

상기 종단 부재(710)는 인쇄 또는 코팅 공정을 통해 형성될 수 있으며, 광반사도가 높은 반사 잉크(예를 들어, 금속 잉크 또는 백색 잉크)를 인쇄한 후 광흡수도가 높은 차광 잉크(예를 들어, 흑색 잉크)를 상기 반사 잉크 위에 인쇄하는 2도 인쇄 등을 통해 형성될 수 있다. 또는, 상기 종단 부재(710)는 광흡수도가 높은 차광 잉크 또는 광반사도가 높은 반사 잉크만을 인쇄하는 1도 인쇄를 통해 형성될 수도 있다. 즉, 상기 종단 부재(710)는 광반사층(712) 또는 광흡수층(714)만으로 이루어지거나, 광반사층(712) 및 상기 광반사층(712)에 적층된 광흡수층(714)으로 이루어질 수 있다. 후자의 경우에, 상기 광흡수층(714)은 상기 광반사층(712)을 통과한 광을 흡수한다. 이러한 인쇄 공정 대신에 기상 또는 액상 코팅 공정을 이용할 수도 있다.

본 실시예와 다르게, 상기 종단 부재(710)로서 입사된 광을 흡수 또는 반사하는 통상의 단면 또는 양면 차광 테이프를 사용할 수 있다. 양면 차광 테이프를 사용하는 경우에, 상기 테이프의 일면은 광을 반사하는 물질 또는 색으로 이루어지 고, 상기 테이프의 타면은 광을 흡수 또는 차단하는 물질 또는 색으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또는, 상기 종단 부재(710)로서 입사된 광을 흡수 또는 반사하는 색(예를 들어, 흑색 또는 백색)을 갖는 단면 차광 테이프를 사용할 수 있다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

예를 들어, 상기 광원 모듈(202)이 상기 커넥터 핀들(312,314)을 이용하여 외부 회로기판과 접속되는 것을 예시하였으나, 상기 광원 모듈(202)의 외측에 회로기판(310)과 연결된 금속 접촉부를 형성하고, 솔더 볼을 이용한 탑재 방법 등 통상의 전기 접속 방법들을 활용하여 상기 광원 모듈(202)을 이동 전화와 같은 휴대 단말기 등에 구비된 회로기판 상에 탑재할 수 있다.

또한, 상기 광원 모듈(202)이 한 쌍의 광원(320,330)을 구비하는 것으로 예시하였으나, 하나의 광원만을 포함하고, 빔 스플리터 또는 한 쌍의 미러를 이용하여 상기 단일 광원으로부터 입력된 광을 2분할하여 상기 한 쌍의 커플러(340,345)에 각각 입력시키는 구성을 취할 수도 있다.

또한, 상기 광원 모듈(202) 내의 각 구성 소자는 에폭시와 같은 접착 방법, 나사 체결 방법 등을 통해 고정될 수 있다.

또한, 상기 광원 모듈(202)이 하나씩의 광원 및 커플러를 구비하도록 하고, 상기 광섬유(400)의 어느 한 단부(402,404)를 종단 처리하는 것도 가능하다.

또한, 상기 광원들(320,330)이 각각 RGB 발광 다이오드들을 구비하는 것으로 예시하였으나, 본 발명이 상기 각 광원(320,330)이 단색 발광 다이오드를 포함하는 경우를 배제하지 않음은 자명할 것이다.

도 1은 발광 다이오드 및 광섬유 사이의 광결합 손실을 설명하기 위한 도면,

도 2는 복수의 발광 다이오드 및 광섬유 사이의 광결합 손실을 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 광섬유 조명 장치를 나타내는 도면,

도 4는 도 3에 도시된 광원 모듈을 나타내는 단면도,

도 5는 도 4에 도시된 하우징을 나타내는 단면도,

도 6은 도 5에 도시된 하우징을 A-A'를 따라 나타낸 횡단면도,

도 7은 도 5에 도시된 하우징을 B-B'를 따라 나타낸 횡단면도,

도 8은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 광섬유 조명 장치를 나타내는 도면,

도 9는 도 8에 도시된 제1 및 제2 광원 모듈을 나타내는 단면도,

도 10은 도 9에 도시된 제1 및 제2 하우징을 나타내는 단면도,

도 11은 도 10에 도시된 제1 하우징을 C-C'를 따라 나타낸 횡단면도,

도 12는 도 10에 도시된 제1 하우징을 D-D'를 따라 나타낸 횡단면도,

도 13은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 광섬유 조명 장치를 나타내는 도면.

Claims

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광섬유 조명 장치에 있어서,

광섬유의 양단부가 그 내부에 대향되게 배치되는 하우징과;

상기 하우징 내에 배치된 제1 및 제2 광원들과;

상기 제1 및 제2 광원들의 양측에 배치되며, 각각 그 일단이 상기 광섬유의 해당 단부의 끝단과 대면하도록 배치되고, 그 타단이 상기 제1 및 제2 광원들 중 해당 광원과 대면하도록 배치되고, 각각 해당 광원으로부터 입력된 광을 다중 반사하여 집속하는 한 쌍의 커플러를 포함하고,

상기 광섬유는 그 내부로 진행하는 광이 그 외부로 출사되도록 하는 광추출 패턴을 포함함을 특징으로 하는 광섬유 조명 장치.
제5항에 있어서,

상기 각 커플러는 그 일단으로부터 그 타단으로 갈수록 점차 폭이 감소함을 특징으로 하는 광섬유 조명 장치.
제5항에 있어서,

상기 광섬유 조명 장치는 상기 제1 및 제2 광원들을 포함함과 동시에 외부 회로기판과의 전기 접속 수단을 구비한 회로기판을 더 포함하고,

상기 제1 및 제2 광원들의 각각은 그 발광면이 해당 커플러의 타단과 대면하도록 상기 회로기판 상에 탑재됨을 특징으로 하는 광섬유 조명 장치.
제5항에 있어서,

각각 상기 광섬유의 해당 단부를 둘러싸도록 배치됨과 동시에, 해당 커플러와 상기 광섬유 단부 사이의 광 결합 과정에서 누출되는 광을 차단하는 한 쌍의 광차단 부재를 더 포함함을 특징으로 하는 광섬유 조명 장치.