KR102018757B1 - 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 헤드라이트, 빔 프로젝터, 서치라이트 등 외 기존에 LED 광원이 사용되고 있는 분야에 적용 가능한 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광 모듈에 관한 것으로서, 특히 하나의 모듈로서 조명기구의 핵심 부품으로 적용하기 위한 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광 모듈에 관한 것이다.

Description

블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광 모듈{blue laser white light source module}
본 발명은 차량 헤드라이트, 빔 프로젝터, 서치라이트 등 외 기존에 LED 광원이 사용되고 있는 분야에 적용 가능한 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광 모듈에 관한 것으로서, 특히 하나의 모듈로서 조명기구의 핵심 부품으로 적용하기 위한 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광 모듈에 관한 것이다.
종래 블루 레이저 백색광 모듈로서 본 출원인이 선출원하여 등록받은 특허문헌(한국등록특허 제10-2004896호)에 공지되어 있다.
특허문헌의 블루 레이저 백색광 모듈(100)은 도 8을 참조하면, 다수의 블루 레이저 다이오드(BLD)(110)와, 블루 레이저 다이오드(110)가 설치되는 중공 원통형 BLD 홀더(120)와, 블루 레이저 다이오드(110)에서 나온 청색광을 백색광으로 변환시키는 다수의 형광체(130)와, 중공 원통형 BLD 홀더(120)의 중심에 배치된 채 형광체(130)가 지지되는 형광체 방열 홀더(140)와, 중공 원통형 BLD 홀더(120)의 상면에 조립되는 라이트 기둥(light pipe)(150)을 포함한다.
따라서, BLD(110)와 형광체(130)가 동심원으로 배열되고, 중공 원통형 BLD 홀더(120)의 내면에서 반사된 백색광은 라이트 기둥(150)의 하단(151)으로 입사되어 혼합 전달시켜 상단(153)에서 발산시키게 된다.
그러나, BLD(110)와 형광체(130)가 동심원으로 배열됨으로써 평행 광선을 이루지 않아 집광시키는 구조 및 광학 부품이 추가로 구성되어야 하기 때문에, 백색광 모듈의 사이즈가 대형화가 된다.
또한, 종래의 백색광 모듈은 블루 레이저 다이오드의 빔이 바로 조사되는 형광체는 블루 레이저 다이오드의 강도에 견디지 못하여 분산되는 구조로 배열되어 있다.
특허문헌 : 한국등록특허 제10-2004896호
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 평행광선으로 집광효율 및 내구성을 높일 뿐만 아니라 콤팩트한 하나의 모듈이 조명기구의 핵심 부품으로 간단히 적용 가능한 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광 모듈을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청구항 1에 기재된 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광 모듈은, 하우징; 상기 하우징의 좌측에 일렬로 설치되어 평행광선을 조사하는 다수의 블루 레이저 다이오드(Blue Laser Diode; BLD); 상기 하우징의 전측에 설치되는 형광체용 포커싱 렌즈(focusing lens)와 형광체(phorsphor); 상기 하우징의 우측에 설치되는 확산용 포커싱 렌즈, 옵티컬 디퓨저(optical diffuser) 및 미러(mirror); 상기 하우징의 후측에 설치되는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens); 일면은 상기 BLD와 상기 형광체용 포커싱 렌즈에 향하게 배치되고, 타면은 상기 확산용 포커싱 렌즈와 상기 콜리메이팅 렌즈에 향하게 배치되는 옵티컬 밴드 패스 필터(optical bandpass filter); 상기 BLD와 상기 옵티컬 밴드 패스 필터의 일면 사이에 배치되는 플레이트 빔 스프리터(plate beam splitter);를 포함하되, 상기 다수의 BLD 중 중심의 BLD 빔은 상기 플레이트 빔 스프리터로 조사 통과되고, 상기 중심의 BLD를 제외한 나머지 BLD 각각과 상기 플레이트 빔 스프리터 사이에 설치되는 장사방형 프리즘 렌즈(rhomboid prism lens)를 더 포함하여, 상기 나머지 BLD 빔이 상기 장사방형 프리즘 렌즈에서 경로가 변경되어 상기 플레이트 빔 스프리터를 평행하게 통과된다.
본 발명의 청구항 2에 기재된 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광 모듈에 있어서, 상기 하우징은 하우징 본체와, 상기 하우징 본체의 좌측에 체결되는 BLD 방열판, 상기 하우징 본체의 전측에 체결되는 형광체 방열판과, 상기 하우징 본체의 우측에 체결되는 빔 확산 방열판과, 상기 하우징 본체의 상면에 체결되는 백색광 모듈 커버를 포함하고, 상기 하우징 본체의 좌측에는 상기 다수의 BLD가 각각 배치되는 배치홀이 형성되고, 상기 하우징 본체의 전측, 우측 및 배측에는 상기 형광체용 포커싱 렌즈, 확산용 포커싱 렌즈 및 콜리메이팅 렌즈가 장착되는 제1,2,3장착홀이 형성되고, 상기 하우징 본체의 상측에는 상기 옵티컬 밴드 패스 필터, 상기 플레이트 빔 스프리터, 상기 장사방형 프리즘 렌즈가 출납되는 개구가 형성되고, 상기 BLD 방열판에는 상기 다수의 BLD가 홀딩된 채 상기 배치홀을 커버하고, 상기 형광체 방열판에는 상기 형광체가 설치된 채 상기 제1장착홀을 커버하고, 상기 빔 확산 방열판에는 상기 미러와 상기 옵티컬 디퓨저가 설치된 채 상기 제2장착홀을 커버하고, 상기 백색광 모듈 커버는 상기 개구를 커버한다.
본 발명의 청구항 3에 기재된 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광 모듈에 있어서, 상기 콜리메이팅 렌즈는 입사면이 오목하고, 출사면이 평면인 렌즈이고, 상기 형광체용 포커싱 렌즈와 확산용 포커싱 렌즈 각각은 입사되는 기준으로 제1,2,3포커싱 렌즈의 조합으로 이루어지되, 상기 제1,2포커싱 렌즈는 상면이 볼록하고 하면이 평면인 렌즈이고, 상기 제3포커싱 렌즈는 상하로 관통되는 관통홀과, 상기 관통홀의 내측면에 형성된 미러 코팅을 가지며, 상기 제1포커싱 렌즈의 직경은 상기 제2포커싱 렌즈의 직경보다 더 크고, 상기 관통홀의 입수부의 면적이 출사부의 면적보다 작게 구현되어 있다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
평행광선을 만들어 집광효율을 높여, 하나의 광학 모듈이 소형화가 가능하고, 다양한 조명기구에 간단히 적용이 가능하다.
플레이트 빔 스프리터는 BLD의 레이저 빔의 선 폭을 넓게 함으로써 에너지를 분산시켜 다른 광학 부품에 큰 충격을 가하지 않게 해서 내구성을 높인다.
장사방형 프리즘 렌즈의 설치로 인해, 다수의 BLD의 레이저 빔을 플레이트 빔 스프리터로 평행한 광선을 통과시키게 해서, 이 평행한 광선이 포커싱 렌즈로 입사할 때 집광효율이 가장 좋은 굴절을 만들게 한다.
플레이트 빔 스프리터가 BLD, 형광체용 포커싱 렌즈와 확산용 포커싱 렌즈 및 콜리메이팅 렌즈를 90도 간격으로 설치한 그 내부 중심선상에 배치하여 모듈의 소형화가 가능하다.
포커싱 렌즈가 제1,2,3포커싱 렌즈의 조합으로 이루어짐으로써, 굴절을 차례로 해서 집광시키기 때문에 전체적으로 직경과 두께가 작은 광학부품의 소형화가 가능하다.
특히 상기 관통홀의 입수부의 면적이 출사부의 면적보다 작게 구현됨으로써, 형광체에서 산발적으로 여기되는 빛을 최대한 평행한 빛을 제2포커싱 렌즈로 입사시키기 위함이다.
관통홀의 미러 코팅은 출사부보다 넓게 여기되는 빛의 경로를 내부적으로 반사시켜 제3포커싱 렌즈의 출사부로 경로를 변화시키는 역할을 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광원 모듈의 외관을 결합 도시한 사시도.
도 3은 도 1의 3-3선을 취하여 본 평단면도.
도 4 및 도 5는 도 1 또는 도 2의 외관을 분리 도시한 사시도.
도 6 및 도 7은 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광 구현을 위한 설명도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광원 모듈의 외관을 결합 도시한 사시도이고, 도 3은 도 1의 3-3선을 취하여 본 평단면도이고, 도 4 및 도 5는 도 1 또는 도 2의 외관을 분리 도시한 사시도이고, 도 6 및 도 7은 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광 구현을 위한 설명도이다.
도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광 모듈(1)은 크게 외형을 이루는 하우징(10); 하우징(10)의 좌측에 일렬로 설치되는 다수의 블루 레이저 다이오드(Blue Laser Diode; BLD)(20); 하우징(10)의 전측에 설치되는 형광체용 포커싱 렌즈(focusing lens)(30a)와 형광체(phorsphor)(30b); 하우징(10)의 우측에 설치되는 확산용 포커싱 렌즈(40a), 옵티컬 디퓨저(optical diffuser)(40b) 및 미러(mirror)(40c); 하우징(10)의 후측에 설치되는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)(50); 하우징(10)의 중심에 설치되는 옵티컬 밴드 패스 필터(optical bandpass filter)(60); BLD(20) 중 중심 BLD(20b)와 옵티컬 밴드 패스 필터(60) 사이에 배치되는 플레이트 빔 스프리터(plate beam splitter)(70); BLD(20) 중 다른 BLD(20a)(20c)와 옵티컬 밴드 패스 필터(60) 사이에 배치되는 장사방형 프리즘 렌즈(rhomboid prism lens)(80a)(80b)를 포함한다.
하우징(10)은 육면체의 하우징 본체(11)와, 하우징 본체의 좌측에 체결되는 BLD 방열판(13), 하우징 본체(11)의 전측에 체결되는 형광체 방열판(15)과, 하우징 본체(11)의 우측에 체결되는 빔 확산 방열판(17)과, 하우징 본체(11)의 상면에 체결되는 백색광 모듈 커버(19)를 포함한다.
또한, 하우징 본체(11)의 좌측에는 다수의 BLD(20)가 각각 배치되는 배치홀(12)이 형성되어 있다.
하우징 본체(11)의 전측, 우측 및 배측에는 형광체용 포커싱 렌즈(30a), 확산용 포커싱 렌즈(40a) 및 콜리메이팅 렌즈(50)가 장착되는 제1,2,3장착홀(14a)(14b)(14c)이 형성되어 있다.
하우징 본체(11)의 상측에는 옵티컬 밴드 패스 필터(60), 플레이트 빔 스프리터(70), 장사방형 프리즘 렌즈(80a)(80b)가 출납되는 개구(16)가 형성되어 있다.
따라서, 하우징 본체(11)의 내부에는 개구(16)를 통해 옵티컬 밴드 패스 필터(60), 플레이트 빔 스프리터(70), 장사방형 프리즘 렌즈(80a)(80b)가 삽입 탑재된다.
하우징 본체(11)의 둘레 4면 각각에는 BLD(20), 형광체용 포커싱 렌즈(30a), 확산용 포커싱 렌즈(40a), 콜리메이팅 렌즈(50)가 배치 설치되어 있다.
BLD 방열판(13)에는 다수의 BLD(20)가 홀딩된 채 배치홀(12)을 커버하게 된다.
형광체 방열판(15)에는 형광체(30b)가 설치된 채 제1장착홀(14a)을 커버하게 된다.
빔 확산 방열판(17)에는 미러(40c)와 옵티컬 디퓨저(40b)가 적층되게 설치된 채 제2장착홀(14b)을 커버하게 된다.
백색광 모듈 커버(19)는 개구(16)를 커버한다.
다수의 BLD(20)는 본 실시예에서는 수평방향 일렬로 배치되어 있다.
즉, 다수의 BLD(20)는 제1,2,3BLD(20a)(20b)(20c)가 일렬로 배치되어 도 6과 같이 평행광으로 방출된다.
이러한 평행광의 방출 이유는 후술되는 형광체용 포커싱 렌즈(30a)와 확산용 포커싱 렌즈(40a)로 입사할 때 형광체(30b)와 옵티컬 디퓨저(40b)로 집광시켜 효율을 높이기 위함이다.
제2BLD(20b)는 중심의 BLD이고, 제1,2BLD(20a)(20c)는 그 중심의 양옆에 있는 BLD이다.
본 실시예에서 BLD(20) 각각의 파장은 435~465nm, 바람직하게는 450nm이다.
위의 BLD(20)는 일렬로 배치 설치된 것으로 설명하였으나, 2열 또는 그 이상으로 배치 설치되어도 좋다.
물론 1열과 마찬가지로, 2열 중 중심의 BLD는 플레이트 빔 스프리터(70)로 평행하게 조사되고, 나머지 BLD는 장사방형 프리즘 렌즈(80a)(80b)로 평행하게 조사되고, 다시 수직으로 경로를 변경한 후 플레이트 빔 스프리터(70)로 중심의 빔과 함께 평행하게 조사 통과되게 된다.
형광체용 포커싱 렌즈(30a)는 BLD(20)의 평행광선이 옵티컬 밴드 패스 필터(60)에서 반사된 평행 빔을 굴절시켜 형광체(30b)로 집중시키는 렌즈이다.
본 실시예의 형광체용 포커싱 렌즈(30a)는 입사되는 것을 기준으로 제1,2,3포커싱 렌즈(31a)(32a)(33a)의 조합으로 이루어진다.
제1포커싱 렌즈(31a)는 BLD(20)의 반사 빔이 입사되어 1차 굴절되는 렌즈로서, 입사면은 볼록 출사면은 평면으로 형성되어 있다.
제2포커싱 렌즈(32a)는 1차 굴절된 빔을 2차 굴절시키는 렌즈로서, 제1포커싱 렌즈(31a)와 입사면은 볼록 출사면은 평면으로 형성되어 있다.
제2포커싱 렌즈(32a)에서 굴절된 빔은 형광체(30b)로 조사되게 된다.
여기서, 제1포커싱 렌즈(31a)의 직경과 두께는 제2포커싱 렌즈(32a)의 직경과 두께보다 더 크고 두껍게 되어 있다.
또한, 제2포커싱 렌즈(32a)의 볼록 정점이 제1포커싱 렌즈(31a)의 하면에 접촉되게 배치되어 있다.
이러한 직경과 두께 및 접촉으로 인해 1개의 포커싱 렌즈로 사용할 때보다 그 크기를 소형화시킬 수 잇다.
제3포커싱 렌즈(33a)는 포커싱의 개념은 아니고 형광체(30b)에서 여기된 백색광이 반사되어 나갈 때 간섭을 일으키지 않으면서 반사효율을 높이기 위한 것이다.
즉, 제3포커싱 렌즈(33a)는 상하면이 평면이고, 상하로 관통한 관통홀(33a')이 형성되고, 그 관통홀(33a')의 내면(33a'')에는 미러 코팅이 되어 있다.
제3포키싱 렌즈(33a)의 상면은 제2포커싱 렌즈(32a)의 하면과 간극이 있게 떨어져 배치되는 게 바람직하다.
또한, 관통홀(33a')의 입사부의 면적은 출산부의 면적보다 작아(즉 사다리꼴 형상) 형광체(30b)에서 산발적으로 여기되는 빛을 최대한 평행한 빛을 제2포커싱 렌즈(32a)로 입사하기 위함이다.
또한, 미러 코팅은 출사부보다 넓게 여기되는 빛의 경로를 내부적으로 반사시켜 제3포커싱 렌즈(33a)의 출사부로 경로를 변화한다(도 7 참조).
형광체(30b)에서 여기된 백색광 파장은 500 ~ 700nm, 바람직하게는 575nm이다.
이러한 형광체용 포커싱 렌즈(30a)는 제1틀(30a')에 끼워지고, 이 제1틀(30a')이 제1장착홀(14a)에 삽입된다.
확산용 포커싱 렌즈(40a)는 형광체용 포커싱 렌즈(30a)와 그 구성이 기능이 유사하지만, BLD(20)의 평행광선이 옵티컬 밴드 패스 필터(60)에서 투과된 평행 빔을 굴절시켜 옵티컬 디퓨저(40b)로 집중시켜 확산시키고, 확산 빔은 미러(40c)를 통해 반사시키는 렌즈이다.
확산용 포커싱 렌즈(40a)는 입사되는 것을 기준으로 제1,2,3포커싱 렌즈(41a)(42a)(43a)의 조합으로 이루어진다.
제1포커싱 렌즈(41a)는 BLD(20)의 투과 빔이 입사되어 1차 굴절되는 렌즈로서, 입사면은 볼록 출사면은 평면으로 형성되어 있다.
제2포커싱 렌즈(42a)는 1차 굴절된 빔을 2차 굴절시키는 렌즈로서, 제1포커싱 렌즈(41a)와 입사면은 볼록 출사면은 평면으로 형성되어 있다.
제2포커싱 렌즈(42a)에서 굴절된 빔은 옵티컬 디퓨저(확산 시트)(40b)로 조사되어 산란시키게 된다.
여기서, 제1포커싱 렌즈(41a)의 직경과 두께는 제2포커싱 렌즈(42a)의 직경과 두께보다 더 크고 두껍게 되어 있다.
또한, 제2포커싱 렌즈(42a)의 볼록 정점이 제1포커싱 렌즈(41a)의 하면에 접촉되게 배치되어 있다.
이러한 직경과 두께 및 접촉으로 인해 1개의 포커싱 렌즈로 사용할 때보다 그 크기를 소형화시킬 수 잇다.
제3포커싱 렌즈(43a)도 포커싱의 개념은 아니고 옵티컬 디퓨저(40b)에서 산란(확산)된 산랑광이 반사되어 나갈 때 간섭을 일으키지 않으면서 반사효율을 높이기 위한 것이다.
즉, 제3포커싱 렌즈(43a)도 상하로 관통한 관통홀(43a')이 형성되고, 그 관통홀(43a')의 내면(43a'')에는 미러 코팅이 되어 있다.
또한, 관통홀(43a')의 입사부의 면적은 출산부의 면적보다 작아(즉 사다리꼴 형상) 옵티컬 디퓨저(40b)에서 산발적으로 여기되는 빛을 최대한 평행한 빛을 제2포커싱 렌즈(42a)로 입사하기 위함이다.
옵티컬 디퓨저(40b)에서 확산되어 미러(40c)에서 반사되는 산란광의 파장도 435~465 nm이다.
이러한 확산용 포커싱 렌즈(40a)는 제2틀(40a')에 끼워지고, 이 제2틀(40a')이 제2장착홀(14b)에 삽입된다.
콜리메이팅 렌즈(50)는 형광체(30b)에서 여기된 백색광과 산란광이 반사된 혼합 백색광이 입사되어 굴절시킨 후 평행하게 출사시키는 렌즈이다.
콜리메이팅 렌즈(50)의 하면인 입사면은 위로 볼록한 볼록면이고, 상면인 출사면은 평면이다.
옵티컬 밴드 패스 필터(60)는 본 실시예에서 500nm longpass filter로 사용되는 것으로 가정한다.
논리적으로는 500nm 이하의 모든 파장은 모두 반사되어야 합니다. 하지만 필터의 가능한 특성으로 약 90~95% 정도의 파장에 따른 반사/투과 특성을 모두 나타낸다.
예를 들면, 약 10W 정도의 광출력을 갖는 레이저 빔(BLD)은 옵티컬 밴드 패스 필터(60)에서 9.5W 정도 형광체용 포커싱 렌즈(30a)로 반사되고, 옵티컬 밴드 패스 필터(60)에서 0.5W 정도 확산용 포커싱 렌즈(40a)로 투과된다.
마찬가지로, 확산된 레이저빔이 확산용 포커싱 렌즈(40a)를 통해 반사되는 광량은 약 0.475W, 투과되는 광량은 0.025W 정도로 매우 적은 광량이기 때문에, 도 7에서는 표현하지 않고 있다.
형광체 파장은 500 ~ 700nm이기 때문에, 옵티컬 밴드 패스 필터(60)를 모두 투과되게 된다.
이러한 옵티컬 밴드 패스 필터(60)는 도 3에 도시한 바와 같이, 일면(61)은 BLD(20)와 형광체용 포커싱 렌즈(30a)에 향하게 배치되고, 타면(63)은 확산용 포커싱 렌즈(40a)와 콜리메이팅 렌즈(50)에 향하게 배치되는, 평면에서 볼 때 45도 정도 기울이게 배치되어 있다.
또한, BLD(20)와 옵티컬 밴드 패스 필터(60)의 일면(61) 사이에는 플레이트 빔 스프리터(70)가 설치되어 있다.
플레이트 빔 스프리터(70)는 BLD 빔의 선 폭을 넓게 함으로써 에너지를 분산시켜 부딪치는 강도를 낮춰 광학 부품의 내구성을 향상시킨다.
또한, 다수의 BLD(20) 중 중심의 BLD 빔(20b)은 플레이트 빔 스프리터(70)로 바로 조사 통과된다.
중심의 BLD(20b)를 제외한 나머지 BLD(20a)(20c) 각각과 플레이트 빔 스프리터(70) 사이에는 장사방형 프리즘 렌즈(80a)(80b)가 설치되어 있다.
따라서, BLD(20a)(20c)의 평행 빔은 장사방형 프리즘 렌즈(80a)(80b)에서 수직으로 반사된 후 플레이트 빔 스프리터(70)로 수평하게 조사되게 경로를 변경시키는 렌즈이다.
그러므로, 하나의 플레이트 빔 스프리터(70)가 BLD(20)의 평행 광선을 일시로 통과시키게 해도 되지만, 그만큼 크기가 커지게 되면 옵티컬 밴드 패스 필터(60)도 커져 전체적으로 하우징(10)의 크기가 커지게 되는 문제를 해결하기 위해 장사방형 프리즘 렌즈(80a)(80b)가 부가시킨 것이다.
위에서 기술한 구성을 바탕으로 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 실시예의 백색광 구현을 위한 모듈(1)의 과정을 설명한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제1,2,3BLD(20a)(20b)(20c)에서 평행 광선이 나온다.
이 평행 광선 중 제1,3BLD(20a)(20c)의 빔은 장사방형 프리즘 렌즈(80a)(80b)로 조사된 후 플레이트 빔 스프리터(70)로 경로를 변경해서 제2BLD(20b)의 빔과 함께 평행하게 조사된다.
플레이트 빔 스프리터(70)를 평행하게 통과한 빔의 파장은 450nm라서 500nm의 옵티컬 밴드 패스 필터(60)에서 모두 반사되어 형광체용 포커싱 렌즈(30a)로 집광되어야 하지만, 위에서 언급한 것처럼 5~10% 정도는 투과되어 확산용 포커싱 렌즈(40a)로 집광되게 된다.
여기서 모두 반사되지 않고 투과된 빔을 추가된 확산용 포커싱 렌즈(40a), 옵티컬 디퓨저(40b) 및 미러(40c)에서 산란 반사시켜 함께 외부로 방출시키는 이유는 에너지를 최대한 손실 없이 사용하기 위함이다.
옵티컬 밴드 패스 필터(60)에서 대부분 반사된 평행한 레이저 빔은 형광체용 포커싱 렌즈(30a)의 제1포커싱 렌즈(31a)의 볼록면에 입사 1차 굴절되고, 제2포커싱 렌즈(32a)에서 2차 굴절한 후 형광체(30b)로 집광되게 된다.
집광된 빔은 형광체(30b)에 조사되어 황색 형광체로 여기시킨 백색광으로 변화된다.
한편, 옵티컬 밴드 패스 필터(60)에서 일부분 투과된 평행한 레이저 빔은 확산용 포커싱 렌즈(40a)의 제1포커싱 렌즈(41a)의 볼록면에 입사 1차 굴절되고, 제2포커싱 렌즈(42a)에서 2차 굴절한 후 옵티컬 디퓨저(40b)로 집광 조사되게 된다.
집광 조사된 빔은 산란하고, 이 산란광은 미러(40c)에서 반사된다.
형광체(30b)에서 여기된 백색광은 도 7과 같이 반대로 형광체용 포커싱 렌즈(30a)를 통하여 옵티컬 밴드 패스 필터(60)를 투과한 후 콜리메이팅 렌즈(50)로 입사된다.
또한, 산란광은 확산용 포커싱 렌즈(40a)를 통하여 옵티컬 밴드 패스 필터(60)에 반사되어 콜리메이팅 렌즈(50)로 입사된다.
투과된 백색광과 반사된 산란광은 혼합 상태로 콜리메이팅 렌즈(50)로 입사하여 빛을 방출한다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 됨을 부언한다.
1 : 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광 모듈
10 : 하우징
20 : 블루 레이저 다이오드(Blue Laser Diode; BLD)
30a : 형광체용 포커싱 렌즈(focusing lens)
30b : 형광체(phorsphor)
40a : 확산용 포커싱 렌즈
40b : 옵티컬 디퓨저(optical diffuser)
40c : 미러(mirror)
50 : 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)
60 : 옵티컬 밴드 패스 필터(optical bandpass filter)
70 : 플레이트 빔 스프리터(plate beam splitter)
80a,80b : 장사방형 프리즘 렌즈(rhomboid prism lens)

Claims (3)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 좌측에 일렬로 설치되어 평행광선을 조사하는 다수의 블루 레이저 다이오드(Blue Laser Diode; BLD);
    상기 하우징의 전측에 설치되는 형광체용 포커싱 렌즈(focusing lens)와 형광체(phorsphor);
    상기 하우징의 우측에 설치되는 확산용 포커싱 렌즈, 옵티컬 디퓨저(optical diffuser) 및 미러(mirror);
    상기 하우징의 후측에 설치되는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens);
    일면은 상기 BLD와 상기 형광체용 포커싱 렌즈에 향하게 배치되고, 타면은 상기 확산용 포커싱 렌즈와 상기 콜리메이팅 렌즈에 향하게 배치되는 옵티컬 밴드 패스 필터(optical bandpass filter);
    상기 BLD와 상기 옵티컬 밴드 패스 필터의 일면 사이에 배치되는 플레이트 빔 스프리터(plate beam splitter);를 포함하되,
    상기 다수의 BLD 중 중심의 BLD 빔은 상기 플레이트 빔 스프리터로 조사 통과되고,
    상기 중심의 BLD를 제외한 나머지 BLD 각각과 상기 플레이트 빔 스프리터 사이에 설치되는 장사방형 프리즘 렌즈(rhomboid prism lens)를 더 포함하여,
    상기 나머지 BLD 빔이 상기 장사방형 프리즘 렌즈에서 경로가 변경되어 상기 플레이트 빔 스프리터를 평행하게 통과되는 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은 하우징 본체와, 상기 하우징 본체의 좌측에 체결되는 BLD 방열판, 상기 하우징 본체의 전측에 체결되는 형광체 방열판과, 상기 하우징 본체의 우측에 체결되는 빔 확산 방열판과, 상기 하우징 본체의 상면에 체결되는 백색광 모듈 커버를 포함하고,
    상기 하우징 본체의 좌측에는 상기 다수의 BLD가 각각 배치되는 배치홀이 형성되고,
    상기 하우징 본체의 전측, 우측 및 배측에는 상기 형광체용 포커싱 렌즈, 확산용 포커싱 렌즈 및 콜리메이팅 렌즈가 장착되는 제1,2,3장착홀이 형성되고,
    상기 하우징 본체의 상측에는 상기 옵티컬 밴드 패스 필터, 상기 플레이트 빔 스프리터, 상기 장사방형 프리즘 렌즈가 출납되는 개구가 형성되고,
    상기 BLD 방열판에는 상기 다수의 BLD가 홀딩된 채 상기 배치홀을 커버하고,
    상기 형광체 방열판에는 상기 형광체가 설치된 채 상기 제1장착홀을 커버하고,
    상기 빔 확산 방열판에는 상기 미러와 상기 옵티컬 디퓨저가 설치된 채 상기 제2장착홀을 커버하고,
    상기 백색광 모듈 커버는 상기 개구를 커버하는 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광 모듈.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 콜리메이팅 렌즈는 입사면이 오목하고, 출사면이 평면인 렌즈이고,
    상기 형광체용 포커싱 렌즈와 확산용 포커싱 렌즈 각각은 입사되는 기준으로 제1,2,3포커싱 렌즈의 조합으로 이루어지되,
    상기 제1,2포커싱 렌즈는 상면이 볼록하고 하면이 평면인 렌즈이고,
    상기 제3포커싱 렌즈는 상하로 관통되는 관통홀과, 상기 관통홀의 내측면에 형성된 미러 코팅을 가지며,
    상기 제1포커싱 렌즈의 직경과 두께는 상기 제2포커싱 렌즈의 직경과 두께보다 더 크고,
    상기 관통홀의 입수부의 면적이 출사부의 면적보다 작은 블루 레이저 다이오드를 이용한 백색광 모듈.
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