KR101714161B1

KR101714161B1 - 광학계를 이용한 면발광 램프

Info

Publication number: KR101714161B1
Application number: KR1020150090276A
Authority: KR
Inventors: 김형선
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2017-03-08
Also published as: KR20170000989A

Abstract

본 발명은 광원과 광학부재의 사이에 배치되는 제1리플렉터와 상기 제1리플렉터와 마주하도록 경사를 가지며 형성되고, 광을 이동시키는 제2리플렉터 및 상기 제2리플렉터와 연결되고, 상기 제2리플렉터의 경사에 대응하는 경사를 가지도록 형성되며, 상기 광학부재로 광을 반사시키는 제3리플렉터를 포함하고, 상기 제1리플렉터는 상기 광원에서 조사된 광을 상기 제2리플렉터 및 상기 제3리플렉터로 반사시켜 상기 제2리플렉터에서는 광이 상기 제3리플렉터로 이동하게 하고, 상기 제3리플렉터에서는 상기 제1리플렉터에서 반사된 광과 상기 제2리플렉터에서 이동한 광이 상기 광학부재로 반사되도록 한다.

Description

광학계를 이용한 면발광 램프{Flat luminescence lamp using optical system}

본 발명은 광학계를 이용한 면발광 램프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 램프 내부에 설치되는 광원의 개수를 줄일 수 있는 광학계를 이용한 면발광 램프에 관한 것이다.

일반적으로 면발광 램프(Flat luminescence lamp)는 상부기판과 하부기판 사이에 방전 공간이 형성되고, 반전 공간의 내벽에는 형광체층이 형성되며, 방전 공간 내부에는 방전 가스가 충입되어 양극과 음극 전극에 의해 방전 가스를 방전시켜 형광체가 발광하도록 되어 있다.

이러한 면발광 램프는 실린더 형상의 방전 공간이 형성된 광원을 따라서는 밝은 빛이 출사되지만, 방전 공간이 형성되지 않은 실린더 형상의 램프 사이에는 상대적으로 어두운 빛이 출사된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 면발광 램프의 상부 유리기판 상측에는 출사되는 빛을 집광하고 균일화시키기 위하여 다양한 형상의 확산판과 확산 시트가 적층되어 형성된다.

하지만, 확산 시트에 의해서도 방전 공간 사이의 암영 부분 제거에는 한계가 있고, 오히려 면발광 램프의 두께가 두꺼워지게 될 수 있기 때문에, 면발광 램프의 두께가 얇아지도록 하고, 광원의 개수를 줄이면서도 휘도와 균일도를 향상시킬 수 있는 면발광 램프가 요구되고 있다.

대한민국공개특허공보 제10-2010-0138064호(2010.12.31.)

본 발명의 목적은, 서로 다른 광학특성을 가지는 3개의 리플렉터를 이용하여 광원의 개수를 줄이면서도 암영 영역의 발생을 방지할 수 있는 광학계를 이용한 면발광 램프를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 광학계를 이용한 면발광 램프는 광원과 광학부재의 사이에 배치되는 제1리플렉터와 상기 제1리플렉터와 마주하도록 경사를 가지며 형성되고, 광을 이동시키는 제2리플렉터 및 상기 제2리플렉터와 연결되고, 상기 제2리플렉터의 경사에 대응하는 경사를 가지도록 형성되며, 상기 광학부재로 광을 반사시키는 제3리플렉터를 포함하고, 상기 제1리플렉터는 상기 광원에서 조사된 광을 상기 제2리플렉터 및 상기 제3리플렉터로 반사시켜 상기 제2리플렉터에서는 광이 상기 제3리플렉터로 이동하게 하고, 상기 제3리플렉터에서는 상기 제1리플렉터에서 반사된 광과 상기 제2리플렉터에서 이동한 광이 상기 광학부재로 반사되도록 하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1리플렉터는 상기 광원에서 조사된 광이 상기 제2리플렉터 및 상기 제3리플렉터로 반사되도록 하는 쌍곡선 형태로 형성된다.

그리고, 상기 제1리플렉터의 길이는 상기 광학부재로 반사되는 전체 광의 밝기와 비례한다.

또한, 상기 제2리플렉터는 상기 제1리플렉터와 이격되어 곡률을 가지며 배치되는 제1타원반사면과 상기 제1타원반사면과 인접하게 배치되고, 상기 제1타원반사면과 서로 다른 곡률을 가지며 배치되는 제2타원반사면 및 상기 제2타원반사면과 인접하게 배치되고, 상기 제1타원반사면 및 상기 제2타원반사면과 서로 다른 곡률을 가지며 배치되는 제3타원반사면을 구비한다.

이러한 상기 제2리플렉터의 길이는 상기 광학부재의 외측, 중앙부 및 내측으로 반사되는 광의 밝기와 비례한다.

한편, 상기 제3리플렉터는 상기 제1리플렉터에서 반사된 광 및 상기 제1타원반사면에서 이동한 광을 상기 광학부재로 반사시키는 제1포물선반사면 및 상기 제1리플렉터에서 반사된 광 및 상기 제2타원반사면과 상기 제3타원반사면에서 이동한 광을 상기 광학부재로 반사시키는 제2포물선반사면을 구비한다.

여기서, 상기 제1포물선반사면의 길이는 상기 광원과 이격된 상기 광학부재의 외측으로 반사되는 광의 밝기와 비례하고, 상기 제2포물선반사면의 길이는 상기 광원과 인접한 상기 광학부재의 내측 및 중앙부의 밝기와 비례한다.

본 발명은, 서로 다른 광학특성을 가지는 3개의 리플렉터를 면발광 램프에 적용함으로써, 광원에서 나오는 빛이 골고루 분산되도록 할 수 있고, 그에 따라 이너 렌즈(inner lens)에서의 암영 영역 발생을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 면발광 램프에 사용되는 광원의 개수를 줄이면서도 종래 대비 동일한 성능을 구현할 수 있기 때문에, 면발광 램프의 원가 절감에 용이할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 이용한 면발광 램프를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 이용한 면발광 램프의 제1리플렉터를 보여주는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 이용한 면발광 램프의 제1타원반사면에 대한 광 이동경로를 보여주는 도면이다.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 이용한 면발광 램프의 제2타원반사면에 대한 광 이동경로를 보여주는 도면이다.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 이용한 면발광 램프의 제3타원반사면에 대한 광 이동경로를 보여주는 도면이다.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 이용한 면발광 램프의 제3리플렉터를 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 이용한 면발광 램프를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 이용한 면발광 램프의 제1리플렉터를 보여주는 도면이고,

도 1에 도시된 바와 같이, 광학계를 이용한 면발광 램프는 제1리플렉터(100), 제2리플렉터(200) 및 제3리플렉터(300)를 포함한다.

먼저, 제1리플렉터(100)는 광원(10)과 광학부재(20) 사이에 배치된다.

제1리플렉터는(100)는 소정의 곡률을 가지도록 형성되며, 광원(10)에서 조사된 광을 제2리플렉터(200) 및 제3리플렉터(300)로 반사시키고, 그에 따라 제2리플렉터(200)에서는 반사된 광이 제3리플렉터로(300)로 이동하게 하고, 제3리플렉터(300)에서는 제1리플렉터(100)에서 반사된 광과 제2리플렉터(200)에서 이동한 광이 광학부재(20)을 향해 수직방향으로 반사되도록 한다.

여기서, 제1리플렉터(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 쌍곡선 형태로 형성되어 광원(10)에서 조사된 광이 제2리플렉터(200) 및 제3리플렉터(300)로 확산되도록 한다.

즉, 제1리플렉터(100)는 점선으로 이루어진 가상의 곡선과 대칭으로 형성된 쌍곡선 형태로 형성되며, 광원(10)의 초점(P)에서 광이 조사되면, 제1리플렉터(100)의 후방의 초점(P')으로 모아지게 되고, 제1리플렉터(100)의 곡면을 따라 광이 확산되어 제2리플렉터(200) 및 제3리플렉터(300)로 반사된다.

이러한 제1리플렉터(100)의 길이는 광학부재(20)로 반사되는 전체 광의 밝기와 비례한다.

이는 제1리플렉터(100)의 길이를 기존의 길이보다 길게 설정하게 되면, 그 길이 만큼 제2리플렉터(200) 및 제3리플렉터(300)로 반사되는 면적이 커지게 되고, 결과적으로는 광학부재(20)로 반사되는 광이 증가하기 때문이다.

그에 따라, 광학부재(20)로 반사되는 전체 광의 밝기를 더욱더 밝게 조절하고자 하는 경우, 제1리플렉터(100)를 길게 설정하는 것으로 해결할 수 있다.

제2리플렉터(200)는 제1리플렉터(100)와 마주하도록 경사를 가지며 형성되고, 제1리플렉터(100)에서 반사된 광을 제3리플렉터(300)로 이동시킨다.

제2리플렉터(200)는 제1리플렉터(100)와 인접하게 배치되고, 오목한 영역이 제3리플렉터(300)를 향하도록 소정의 곡률을 가지며 타원형으로 형성된다.

제3리플렉터(300)는 제2리플렉터(200)와 연결되며, 제2리플렉터(200)의 경사에 대응하는 경사를 가지도록 소정의 곡률을 가지며 형성되고, 광학부재로(20)로 광을 반사시킨다.

제3리플렉터(300)는 제1리플렉터(100)에서 반사된 광과 제2리플렉터(200)에서 이동한 광을 광원(10)과 인접한 광학부재(20)의 내측 및 중앙부로 반사시킴과 동시에, 광원(10)과 이격된 광학부재(20)의 외측으로 반사시킨다.

따라서, 본 실시예에 따른 광학계를 이용한 면발광 램프는 서로 다른 광학 특성을 가지는 제1리플렉터(100), 제2리플렉터(200) 및 제3리플렉터(300)를 램프 내부에 적용함으로써, 광원(10)에서 나오는 광이 이너렌즈(inner lens)로 형성된 광학부재(20)의 전반으로 골고루 분산되어 반사되도록 할 수 있다.

그에 따라, 본 실시예에 따른 광학계를 이용한 면발광 램프는 광학부재(20) 상에서 암영영역이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 엘이디로 형성된 하나의 광원(10)에서 조사된 광을 제1리플렉터(100), 제2리플렉터(200) 및 제3리플렉터(300)를 통해 반사시켜 광학부재(20)의 발광이 이루어지도록 함으로써, 광원(10)의 개수를 줄이면서도 종래 대비 동일한 성능을 구현할 수 있고, 결과적으로는 면발광 램프 제작에 따른 원가절감을 이룰 수 있다.

이하, 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 이용한 면발광 램프의 제1타원반사면에 대한 광 이동경로를 보여주는 도면이고, 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 이용한 면발광 램프의 제2타원반사면에 대한 광 이동경로를 보여주는 도면이며, 도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 이용한 면발광 램프의 제3타원반사면에 대한 광 이동경로를 보여주는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 광학계를 이용한 면발광 램프는 제1리플렉터(100)에서 반사된 광을 제3리플렉터(300)로 이동시키는 제2리플렉터(200)를 포함한다.

이러한 제2리플렉터(200)는 제1타원반사면(210), 제2타원반사면(220) 및 제3타원반사면(230)을 구비한다.

먼저, 제1타원반사면(210)은 제1리플렉터(100)와 이격되어 소정의 곡률을 가지며 배치되며, 제1리플렉터(100)의 제1초점(A)에서 반사된 광을 반사시켜 제3리플렉터(300)의 제1초점(A')으로 이동시킨다.

제1타원반사면(210)은 약 30mm의 길이를 가지며 제1구간을 형성하고, 제3리플렉터(300)의 제1초점(A')으로 광을 이동시킴으로써, 제3리플렉터(300)를 통해 광원(10)과 가장 멀리 이격된 광학부재(20)의 외측으로 광이 반사되도록 한다.

제2타원반사면(220)은 제1타원반사면(210)과 이격 배치되고, 제1타원반사면(210)과 서로 다른 곡률을 가지며 배치된다.

즉, 제2타원반사면(220)은 도 4에 도시된 바와 같이 제1타원반사면(210)의 하부에 배치되며, 제1구간과 동일한 길이를 가지는 제2구간을 형성하고, 제1리플렉터(100)의 제2초점(B)에서 반사된 광을 반사시켜 제3리플렉터(300)의 제2초점(B')으로 이동시킨다.

제2타원반사면(220)은 제3리플렉터(300)의 제2초점(B')으로 광을 이동시키고, 제3리플렉터(300)의 제2초점(B')에서 광학부재(20)로 광이 반사되도록 함으로써, 광학부재(20)의 중심부로 광이 반사되도록 할 수 있다.

제3타원반사면(230)은 제2타원반사면(220)과 이격되고, 제1타원반사면(210) 및 제2타원반사면(220)과 서로 다른 곡를을 가지며 배치된다.

제3타원반사면(230)은 도 5에 도시된 바와 같이 제2타원반사면(220)의 하부에 배치되며, 제1구간 및 제2구간과 동일한 길이를 가지는 제3구간을 형성하고, 제1리플렉터(100)의 제3초점(C)에서 반사된 광을 반사시켜 제3리플렉터(300)의 제3초점(C')으로 이동시킨다.

제3타원반사면(230)은 제3리플렉터(300)의 제3초점(C')으로 광을 이동시키고, 제3리플렉터(300)의 제3초점(C')에서 광학부재(20)로 광이 반사되도록 함으로써, 광원(10)과 인접한 광학부재(20)의 내측으로 광이 반사되도록 할 수 있다.

한편, 본 실시예에서 제1타원반사면(210), 제2타원반사면(220) 및 제3타원반사면(230)을 형성하는 제2리플렉터(200)의 길이는 광학부재(20)의 외측, 중앙부 및 내측으로 반사되는 광의 밝기와 비례한다.

다시 말해, 본 실시예에서는 제1타원반사면(210), 제2타원반사면(220) 및 제3타원반사면(230)으로 반사된 초점(A, B, C)이 각각 제3리플렉터(300)의 서로 다른 초점(A', B', C')으로 이동하여 광학부재(20)의 서로 다른 부분으로 반사되기 때문에, 광학부재(20)의 외측, 중앙부 및 내측의 광 밝기를 파악하여 제1타원반사면(210), 제2타원반사면(220) 및 제3타원반사면(230)의 개별적인 길이의 변경을 통해 광학부재(20)의 부분적인 밝기를 선택적으로 조절할 수 있다.

이하, 도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 광학계를 이용한 면발광 램프의 제3리플렉터를 보여주는 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 광학계를 이용한 면발광 램프는 제1리플렉터(100)에서 반사된 광과 제2리플렉터(200)에서 이동한 광을 광학부재(20)로 반사시키는 제3리플렉터(300)를 포함한다.

이러한 제3리플렉터(300)는 제1포물선반사면(310) 및 제2포물선반사면(320)을 구비한다.

제1포물선반사면(310)은 광원(10)에서 가장 먼 위치에서 일면이 제2리플렉터(200)와 마주하도록 소정의 곡률을 가지며 배치되고, 제1리플렉터(100)에서 반사된 광 및 제1타원반사면(210)에서 이동한 광을 광학부재(20)로 반사시킨다.

즉, 제1포물선반사면(310)은 광원(10)과 약 220mm 이격된 위치에서 제2리플렉터(200)와 반대되는 방향으로 휘어진 포물선 형상으로 배치되며, 약 500mm의 길이로 설정된 제1구간에서 광학부재(20)의 외측으로 광을 반사시킨다.

여기서, 제1포물선반사면(310)의 길이는 광원(10)와 이격된 광학부재(20)의 외측으로 반사되는 광의 밝기와 비례하고, 그에 따라 제1포물선반사면(310)의 길이를 조절하여 광학부재(20) 외측의 밝기를 조절할 수 있다.

제2포물선반사면(320)은 제1포물선반사면(310)와 제3타원반사면(230) 사이에서 제2포물선반사면(320)의 곡률 보다 작은 곡률을 가지며 배치된다.

제2포물선반사면(320)은 광원(10)으로부터 약 90mm 이격되어 형성되며, 약 130mm의 길이를 가지며 제2구간을 형성하고, 제1리플렉터(100)에서 반사된 광 및 제2타원반사면(220)과 제3타원반사면(230)에서 이동한 광을 광학부재(20)로 반사시킨다.

제2포물선반사면(320)은 광학부재(20)의 중심부 및 광원(10)과 인접한 내측으로 광을 반사시키며, 그에 따라 제2포물선반사면(320)의 길이는 광학부재(20)의 중심부 및 광원(10)과 인접한 내측의 밝기와 비례한다.

따라서, 본 실시예에서는 제2포물선반사면(320)의 길이를 조절하여 광학부재(20)의 중심부 및 광원(10)과 인접한 내측의 광학부재(20)의 밝기를 조절할 수 있고, 그에 따라 광학부재(20)의 내측, 중심부 및 외측에 대한 암영영역 발생을 방지하여 고른 점등필링을 구현할 수 있다.

이상의 본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해여야 할 것이다.

10 : 광원 20 : 광학부재
100 : 제1리플렉터 200 : 제2리플렉터
210 : 제1타원반사면 220 : 제2타원반사면
230 : 제3타원반사면 300 : 제3리플렉터
310 : 제1포물선반사면 320 : 제2포물선반사면

Claims

광원과 광학부재의 사이에 배치되는 제1리플렉터;
상기 제1리플렉터와 마주하도록 경사를 가지며 형성되고, 광을 이동시키는 제2리플렉터; 및
상기 제2리플렉터와 연결되고, 상기 광학부재로 광을 반사시키는 제3리플렉터;를 포함하고,
상기 제1리플렉터는, 상기 광원에서 조사된 광을 상기 제2리플렉터 및 상기 제3리플렉터로 반사시켜 상기 제2리플렉터에서는 광이 상기 제3리플렉터로 이동하게 하고, 상기 제3리플렉터에서는 상기 제1리플렉터에서 반사된 광과 상기 제2리플렉터에서 이동한 광이 상기 광학부재로 반사되도록 하며,
상기 제2리플렉터는,
상기 제1리플렉터와 이격되어 곡률을 가지며 배치되는 제1타원반사면;
상기 제1타원반사면과 인접하게 배치되고, 상기 제1타원반사면과 서로 다른 곡률을 가지며 배치되는 제2타원반사면; 및
상기 제2타원반사면과 인접하게 배치되고, 상기 제1타원반사면 및 상기 제2타원반사면과 서로 다른 곡률을 가지며 배치되는 제3타원반사면;을 구비하고,
상기 제3리플렉터는,
상기 제1리플렉터에서 반사된 광 및 상기 제1타원반사면에서 이동한 광을 상기 광학부재로 반사시키는 제1포물선반사면; 및
상기 제1리플렉터에서 반사된 광 및 상기 제2타원반사면과 상기 제3타원반사면에서 이동한 광을 상기 광학부재로 반사시키는 제2포물선반사면;을 구비하며,
상기 제1포물선반사면의 길이는,
상기 광원과 이격된 상기 광학부재의 외측으로 반사되는 광의 밝기와 비례하고,
상기 제2포물선반사면의 길이는, 상기 광원과 인접한 상기 광학부재의 내측 및 중앙부의 밝기와 비례하는 것을 특징으로 하는 광학계를 이용한 면발광 램프.
청구항 1에 있어서,
상기 제1리플렉터는,
상기 광원에서 조사된 광이 상기 제2리플렉터 및 상기 제3리플렉터로 반사되도록 하는 쌍곡선 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학계를 이용한 면발광 램프.
청구항 1에 있어서,
상기 제1리플렉터의 길이는,
상기 광학부재로 반사되는 전체 광의 밝기와 비례하는 것을 특징으로 하는 광학계를 이용한 면발광 램프.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제2리플렉터의 길이는,
상기 광학부재의 외측, 중앙부 및 내측으로 반사되는 광의 밝기와 비례하는 것을 특징으로 하는 광학계를 이요한 면발광 램프.
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