KR102127968B1 - lighting device - Google Patents
lighting device Download PDFInfo
- Publication number
- KR102127968B1 KR102127968B1 KR1020130153349A KR20130153349A KR102127968B1 KR 102127968 B1 KR102127968 B1 KR 102127968B1 KR 1020130153349 A KR1020130153349 A KR 1020130153349A KR 20130153349 A KR20130153349 A KR 20130153349A KR 102127968 B1 KR102127968 B1 KR 102127968B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light
- conversion member
- excitation light
- optical filter
- optical element
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
- F21V9/08—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters for producing coloured light, e.g. monochromatic; for reducing intensity of light
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
- F21K9/20—Light sources comprising attachment means
- F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
- F21K9/233—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating a spot light distribution, e.g. for substitution of reflector lamps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Abstract
조명장치에 관한 것이다.
조명장치는, 여기광을 방출하는 광원, 상기 여기광 중 적어도 일부를 선택적으로 투과하는 광학필터, 상기 광학필터로부터 출사되는 여기광의 에너지 분포를 조절하는 홀로그래픽 광학소자, 그리고 상기 홀로그래픽 광학소자로부터 출사되는 여기광의 파장을 변환하는 광변환부재를 포함한다. It relates to a lighting device.
The illumination device includes a light source that emits excitation light, an optical filter that selectively transmits at least a portion of the excitation light, a holographic optical element that controls the energy distribution of the excitation light emitted from the optical filter, and the holographic optical element. It includes a light conversion member for converting the wavelength of the excitation light emitted.
Description
본 발명은 조명장치에 관한 것으로서, 여기광을 가시광선으로 변환시켜 출력하는 조명장치에 관한 것이다. The present invention relates to an illumination device, and relates to an illumination device that converts and outputs excitation light into visible light.
발광 소자(luminous element)는 전기를 빛으로 변환하는 소자이다. 대표적인 발광 소자로는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED), 레이저 다이오드(Laser Diode, LD), 레이저 등이 있다. A luminous element is a device that converts electricity into light. Typical light emitting devices include light emitting diodes (LEDs), laser diodes (LDs), and lasers.
최근 고효율, 저전력 조명장치에 대한 요구가 증대됨에 따라, 레이저, LD, 고출력 발광 다이오드(High Power Light Emitting Diode, 고출력 LED) 등을 광원으로 이용하는 조명장치에 대한 연구가 진행되고 있다.Recently, as demands for high-efficiency and low-power lighting devices have increased, research into lighting devices using lasers, LDs, and high-power light-emitting diodes (High-Power LEDs) as light sources has been conducted.
특히, 에너지 절감이 화두가 되고 있는 차량 분야에서, 헤드램프에 이용되는 광원을 레이저, LD 또는 고출력 LED로 전환하고자 하는 시도가 있다. 이러한 레이저, LD 또는 고출력 LED는 파장이 500nm이하인 여기(excitation)광을 방출한다. 파장이 500nm 이하인 여기광이 인체에 노출될 경우, 시력 장애, 화상 등 인체에 유해한 영향을 줄 수 있다. 따라서, 레이저, LD 또는 고출력 LED를 광원으로 사용하는 조명장치는 형광체 등 여기광을 가시광선으로 변환시키는 변환장치를 더 포함할 필요가 있다.In particular, in the field of vehicles where energy saving is a hot topic, attempts have been made to convert light sources used in headlamps to lasers, LDs, or high power LEDs. These lasers, LDs or high power LEDs emit excitation light with a wavelength of 500 nm or less. When excitation light having a wavelength of 500 nm or less is exposed to the human body, it may have a detrimental effect on the human body, such as vision impairment and burns. Therefore, a lighting device using a laser, LD, or high-power LED as a light source needs to further include a conversion device that converts excitation light such as a phosphor into visible light.
한편, 좁은 영역에 많은 광 에너지가 집중되는 레이저와 LD는 여기광과 형광체가 반응하는 면적이 좁으며, 이에 따라 좁은 영역에 많은 광 에너지가 집중되어 형광체가 열화하거나 변질되는 신뢰성 문제가 발생한다. 이러한 문제를 방지하기 위해, 레이저 또는 LD로부터 조사되는 광 에너지를 넓은 영역으로 분산시키기 위한 확산기(Diffuser), 빔 셰이퍼(beam shaper), 광파이버(optical fiber) 등이 사용된다. 그러나, 확산기, 빔 셰이퍼, 광파이버 등의 사용은 조명장치의 기구설계에 제한을 가져올 수 있다. On the other hand, lasers and LDs in which a large amount of light energy is concentrated in a narrow area have a small area where excitation light reacts with the phosphor, and accordingly, a lot of light energy is concentrated in a narrow area, resulting in a reliability problem that the phosphor is deteriorated or deteriorated. In order to prevent such a problem, a diffuser, a beam shaper, an optical fiber, etc. are used to disperse the light energy emitted from the laser or LD into a large area. However, the use of diffusers, beam shapers, optical fibers, etc., can limit the design of the lighting device.
형광체는 입사되는 광의 세기가 높더라도 백색광으로 변환하는데 한계가 있으며, 어느 한 부분에 국소적으로 입사하는 광에 비해 넓은 면적에 균일하게 입사하는 광의 변환 효율이 더 높은 경향이 있다. Even when the intensity of the incident light is high, there is a limitation in converting it to white light, and the conversion efficiency of light uniformly incident on a large area tends to be higher than light locally incident on one part.
형광체에 의해 변환되지 않은 광은 조명장치의 손실(loss)로 작용한다. 이러한 손실을 줄이기 위해 형광체의 밀도를 증가시켜 높은 세기의 입사광에 대한 변환 효율을 향상시키는 방법이 사용될 수 있으나, 이는 조명장치가 요구하는 색온도, 색좌표 등을 만족시키기 어려운 문제점이 있다. Light not converted by the phosphor acts as a loss of the lighting device. In order to reduce the loss, a method of increasing the density of the phosphor to improve the conversion efficiency for high intensity incident light may be used, but it is difficult to satisfy the color temperature, color coordinate, etc. required by the lighting device.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 여기광을 가시광선으로 변환시켜 출력하는 조명장치를 제공하는 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide an illumination device that converts and outputs excitation light into visible light.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 조명장치는, 여기광을 방출하는 광원, 상기 여기광 중 적어도 일부를 선택적으로 투과하는 광학필터, 상기 광학필터로부터 출사되는 여기광의 에너지 분포를 조절하는 홀로그래픽 광학소자, 그리고 상기 홀로그래픽 광학소자로부터 출사되는 여기광의 파장을 변환하는 광변환부재를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the lighting device includes a light source that emits excitation light, an optical filter that selectively transmits at least a portion of the excitation light, and a holographic optical element that controls energy distribution of excitation light emitted from the optical filter And, it includes a light conversion member for converting the wavelength of the excitation light emitted from the holographic optical element.
상기 홀로그래픽 광학소자는 입사하는 여기광의 에너지 분포를 균일하게 조절하는 볼륨 홀로그래픽 광학소자일 수 있다. The holographic optical element may be a volume holographic optical element that uniformly controls the energy distribution of incident excitation light.
상기 조명장치는 상기 광학필터 및 상기 홀로그래픽 광학소자 사이에 개재되어 상기 광학필터에 상기 홀로그래픽 광학소자를 결합하는 접합부재를 더 포함할 수 있다. The lighting device may further include a bonding member interposed between the optical filter and the holographic optical element to couple the holographic optical element to the optical filter.
상기 광학필터는 상기 홀로그래픽 광학소자의 기판 상에 증착 형성될 수 있다. The optical filter may be deposited on the substrate of the holographic optical element.
상기 조명장치는 상기 홀로그래픽 광학소자 및 상기 광변환부재 사이에 개재되어, 상기 홀로그래픽 광학소자에 상기 광변환부재를 결합하는 접착층을 더 포함할 수 있다. The illumination device may further include an adhesive layer interposed between the holographic optical element and the light conversion member to couple the light conversion member to the holographic optical element.
상기 홀로그래픽 광학소자 및 상기 광변환부재는 공극(air gap)을 사이에 두고 서로 이격될 수 있다. The holographic optical element and the light conversion member may be spaced apart from each other with an air gap therebetween.
상기 광원과 상기 광학필터는 공극을 사이에 두고 서로 이격될 수 있다. The light source and the optical filter may be spaced apart from each other with a gap therebetween.
상기 광학필터는 단파장 통과 필터(Short Pass Filter)일 수 있다. The optical filter may be a short pass filter.
상기 광원은 500nm이하의 여기광을 방출하는 고체발광소자일 수 있다. The light source may be a solid light emitting device that emits excitation light of 500 nm or less.
상기 광변환부재는 형광체(phosphor) 또는 양자점(Quantum Dot)을 포함할 수 있다. The light conversion member may include a phosphor or a quantum dot.
상기 홀로그래픽 광학소자는 포토폴리머(photopolymer), 포토레지스트(photoresist), 실버 팔라이드 에멀젼(silver halide emulsion), 중크롬산 젤라틴(dichromated gelatin), 포토그래픽 에멀젼(photographic emulsion), 포토써모플라스틱(photothermoplastic) 및 광회절(photorefractive) 재료 중 적어도 하나를 이용하여 형성될 수 있다. The holographic optical elements are photopolymer, photoresist, silver halide emulsion, dichromated gelatin, photographic emulsion, photothermoplastic and It may be formed using at least one of a photorefractive material.
본 발명의 실시 예에 따르면, 조명장치에 홀로그래픽 광학소자를 적용하여 광변환부재의 입사면으로 입사하는 여기광의 에너지를 균일하게 분산시킴으로써 광변환부재의 열화 또는 변질을 방지하는 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, there is an effect of preventing deterioration or deterioration of the light conversion member by uniformly dispersing the energy of the excitation light incident on the incident surface of the light conversion member by applying a holographic optical element to the lighting device.
또한, 경량이고 배치 자유도가 높은 홀로그래픽 광학소자의 특성 상 조명장치의 기구적인 설계 자유도를 확보하는 것이 가능하다. In addition, it is possible to secure the mechanical design freedom of the lighting device due to the characteristics of the holographic optical element which is lightweight and has a high degree of freedom in placement.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명장치에서 광학필터와 홀로그래픽 광학소자가 결합되는 구조의 예들을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명장치에서 홀로그램 광학소자에 의해 여기광의 에너지 분산 및 빔 형상이 조절되는 일 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 조명장치를 차량의 헤드램프에 적용하는 예들을 도시한 것이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 조명장치를 적용한 실내 조명기구의 예들을 도시한 것이다. 1 shows a lighting device according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 show examples of a structure in which an optical filter and a holographic optical element are combined in a lighting device according to an embodiment of the present invention.
4 illustrates an example in which energy distribution and beam shape of excitation light are adjusted by a hologram optical element in a lighting device according to an embodiment of the present invention.
5 shows a lighting device according to another embodiment of the present invention.
6 and 7 show examples of applying a lighting device according to an embodiment of the present invention to a headlamp of a vehicle.
8 to 10 show examples of indoor lighting fixtures to which a lighting device according to an embodiment of the present invention is applied.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms including ordinal numbers such as second and first may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the second component may be referred to as the first component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the first component may also be referred to as the second component. The term and/or includes a combination of a plurality of related described items or any one of a plurality of related described items.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.In addition, the suffixes "module" and "part" for the components used in the following description are given or mixed only considering the ease of writing the specification, and do not have meanings or roles distinguished from each other in themselves.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or corresponding components are assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸다. 또한, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명장치에서 광학필터와 홀로그래픽 광학소자가 결합되는 구조의 예들을 도시한 것이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명장치에서 홀로그램 광학소자에 의해 여기광의 에너지 분산 및 빔 형상이 조절되는 일 예를 도시한 것이다. 또한, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸다. 1 shows a lighting device according to an embodiment of the present invention. 2 and 3 show examples of a structure in which an optical filter and a holographic optical element are combined in a lighting device according to an embodiment of the present invention. In addition, FIG. 4 illustrates an example in which the energy distribution and beam shape of the excitation light are adjusted by the hologram optical element in the lighting device according to an embodiment of the present invention. In addition, Figure 5 shows a lighting device according to another embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 조명장치는 광원(10) 및 광변환부재(40)를 포함한다. 또한, 광원(10)과 광변환부재(40) 사이에 배치되는 광학필터(Optical filter)(20) 및 홀로그래픽 광학소자(Holographic Optical Element, HOE)(30)를 더 포함할 수 있다. 즉, 광원(10)으로부터 조사되는 여기광의 진행경로(아래에서는 '광 경로'라 명명하여 사용함) 상에 광학필터(20), HOE(30) 및 광변환부재(40)가 순차적으로 배치된다. Referring to Figure 1, the lighting device includes a
광원(10)은 여기광을 방출한다. 여기광은 500nm 이하의 단파장 광으로서, 자외선 또는 블루라이트일 수 있다. 광원(10)은 이로 한정되는 것은 아니나, 최고파장(peak wavelength)이 350nm 내지 490nm인 여기광을 방출할 수 있다.The
광원(10)은 레이저 다이오드(Laser Diode, LD), 레이저, 빅셀(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL), 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED), 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diodes, OLED) 등의 고체발광소자(Solid State Light emitter, SSL)를 포함할 수 있다. The
광원(10)의 출사면으로부터 소정 간격 이격되어 광학필터(20)가 배치된다. The
광학필터(20)는 광원(10)으로부터 여기광이 입사하면, 이 중 적어도 일부를 선택적으로 투과하는 필터 기능을 수행한다. 즉, 광학필터(20)는 입사하는 여기광 중 특정 범위 파장의 광은 투과시키고 나머지는 차단하는 기능을 수행한다. 광학필터(20)는 이로 한정되는 것은 아니나, 450nm 이하의 파장을 가지는 단파장 광만 투과시키는 단파장 통과 필터(Short Pass Filter, SPF)일 수 있다. When the excitation light is incident from the
광학필터(20)의 출사면에는 HOE(30)가 결합되어, 광학필터(20)를 통과한 여기광이 HOE(30)로 입사한다. HOE (30) is coupled to the exit surface of the optical filter (20), and the excitation light passing through the optical filter (20) enters the HOE (30).
광학필터(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 HOE(30)의 기판 상에 직접 증착되어 HOE(30)와 결합될 수 있다. 또한, 광학필터(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 HOE(30)와 별도로 제작된 후에 접착부재(Adhesive)(60)에 의해 HOE(30)와 결합될 수도 있다. The
HOE(30)는 회절 원리를 이용하여 광학 파면(wavefront)을 조절하는 광학소자이다. HOE(30)는 감광 재료로 형성된 기판에 간섭 무늬에 해당하는 회절 격자를 형성하고, 이를 이용하여 입사광의 경로를 조절하여 파면을 조절한다.
HOE(30)는 체적 HOE(Volume HOE, VHOE)로 마련될 수 있다. 체적 HOE는 체적 홀로그램(Volume Hologram)의 다중화 기록 특성을 이용하는 광학소자로서, 체적 홀로그램은 물체파와 참조파의 간섭으로 공간에 만들어져 있는 간섭 무늬를 감광 재료에 3차원적으로 기록한 홀로그램이다.
체적 HOE로 동작하는 HOE(30)는 다중화된 회절격자를 포함하며, 다중화된 회절격자를 통해 입사광의 광 경로를 다중화하여 빔형상(beam shape)을 제어하고, 에너지 분포(energy distribution)를 균일하게 조절할 수 있다.
도 4의 (a)를 참조하면, 광학필터(20)를 거친 후 HOE(30)로 입사하는 여기광은 광축(Optic Axis, OA)에서 멀어질수록 에너지가 급격히 감소한다. 즉, 중심부의 에너지가 가장자리의 에너지에 비해 상대적으로 높게 나타난다. 여기서, 광축(OA)은 점광원으로부터 입체적인 출사 광속(luminous flux)의 중심에서의 광의 진행 방향을 나타내는 가상의 직선이다. 여기광은 HOE(30)를 통과하면서 에너지 분포가 조절되며, 이에 따라 에너지 분포가 전체적으로 균일하게 나타난다. Referring to FIG. 4A, the excitation light incident on the
도 4의 (b)를 참조하면, 광학필터(20)를 거친 후 HOE(30)로 입사하는 입사광은 원형 또는 타원형의 빔형상을 보인다. 이후, 입사광은 HOE(30)를 통과하면서 광 경로가 조절되어, 입사광에 비해 직경이 증가한 원형 또는 사각형의 빔형상을 가진다. Referring to FIG. 4B, incident light entering the
HOE(30)는 감광 재료로 형성된 기판을 포함하며, HOE(30)의 기판을 구성하는 감광 재료로는 포토폴리머(photopolymer), 포토레지스트(photoresist), 실버 팔라이드 에멀젼(silver halide emulsion), 중크롬산 젤라틴(dichromated gelatin), 포토그래픽 에멀젼(photographic emulsion), 포토써모플라스틱(photothermoplastic), 광회절(photorefractive) 재료 등이 사용될 수 있다.
다시, 도 1을 보면, HOE(30)의 출사면에는 광변환부재(20)가 배치되어, HOE(30)를 통과한 여기광이 광변환부재(20)로 입사한다. Referring again to FIG. 1, the
광변환부재(40)는 입사하는 여기광을 파장 변환하는 기능을 수행한다. 예를들어, 광변환부재(40)는 HOE(30)를 통과하여 입사하는 여기광을 색온도(CCT)는 3,000k 내지 12,000k의 가시광선으로 변환하여 내보낼 수 있다. The
이를 위해, 광변환부재(30)는 형광체(phosphor), 양자점(Quantum Dot) 등의 인형광(lumiphor) 물질을 포함하는 부재일 수 있다. 또한, 광변환부재(30)는 리모트포스퍼(remote phosphor), 유리 상에 적층된 형광체 또는 양자점, 컬러필터(color filter) 등으로 구현될 수도 있다. To this end, the
HOE(30)와 광변환부재(40) 사이에는 접착층(50)이 개재되며, HOE(30)와 광변환부재(40)는 접착층(50)에 의해 상호 결합될 수 있다. The
한편, 전술한 도 1에서는 광변환부재(40)가 접착층(50)에 의해 HOE(30)에 결합되는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않는다. Meanwhile, in FIG. 1, the case where the
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, HOE(30)와 광변환부재(40)는 도 5에 도시된 바와 같이 서로 이격되어 배치될 수도 있다. 이 경우, HOE(30)와 광변환부재(40) 사이의 접착층(50)은 생략되며, HOE(30)와 광변환부재(40) 사이에는 공극(air gap)이 형성될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the
일반적으로, HOE는 광 에너지를 넓은 영역으로 분산시키기 위한 확산기(Diffuser), 빔 셰이퍼(beam shaper), 광파이버(optical fiber) 등의 다른 광학소자와는 달리, 아주 얇은 기판 상에 형성되는 것이 가능하여 경량으로 구현될 수 있다. 또한, 기판의 기하학적인 배열과는 무관하게 정해진 기능을 수행할 수 있다. In general, HOE can be formed on a very thin substrate, unlike other optical devices such as diffusers, beam shapers, and optical fibers for dispersing light energy over a large area. It can be implemented in light weight. In addition, it is possible to perform a predetermined function regardless of the geometrical arrangement of the substrate.
따라서, 전술한 바와 같이, 조명장치에 HOE(30)를 적용하는 경우 광변환부재(30)의 입사면으로 입사하는 여기광의 에너지를 균일하게 분산시킴으로써 광변환부재(30) 내의 형광체가 열화 또는 변질되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 조명장치의 기구적인 설계 자유도를 확보하는 것이 가능하다.
Therefore, as described above, when the
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 조명장치를 차량의 헤드램프에 적용한 예를 설명한다.Hereinafter, an example in which a lighting device according to an embodiment of the present invention is applied to a headlamp of a vehicle will be described.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 조명장치를 차량의 헤드램프에 적용하는 예들을 도시한 것이다. 6 and 7 show examples of applying a lighting device according to an embodiment of the present invention to a headlamp of a vehicle.
도 6을 참조하면, 차량의 헤드램프는 광원(10), 광학필터(20), HOE(30), 광변환부재(40) 및 반사부재(70)를 포함한다. 이외에, 차량의 헤드램프는 렌즈(미도시), 방열 패드(Thermal pad)(미도시), 히트싱크(heat sink)(미도시)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the headlamp of the vehicle includes a
광원(10)으로부터 방출된 여기광은 광학필터(20), HOE(30)를 통과하면서 에너지 분포가 균일하게 조절되어 출력되고, 이후 광변환부재(40)에 의해 가시광선으로 파장이 변환되어 출력된다. 또한, 광변환부재(30)에서 출력된 광은 반사부재(70)에 의해 반사되어 헤드램프의 출력으로 출력된다. As the excitation light emitted from the
반사부재(70)는 내부면이 포물선(Parabolic) 형상인 곡면으로 마련되며, 내부면에 형성된 반사면을 통해 광을 반사하는 다 초점 반사부재로 동작할 수 있다. The
한편, 도 6의 구조를 가지는 헤드램프의 경우, 광변환부재(40)는 원통형상으로 입사면을 제외한 나머지 면을 통해 전방위로 광이 방출될 수 있다. 따라서, 전방위로 방출되는 광을 헤드램프의 출력방향으로 모아주기 위해 반사부재(70)는 반사면이 광변환부재(40)의 외주면을 감싸도록 광축(OA)을 중심으로 회전 대칭인 형상으로 마련될 수 있다. On the other hand, in the case of the head lamp having the structure of FIG. 6, the
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 조명장치를 적용한 헤드램프의 다른 예를 도시한 것으로서, 도 7에 도시된 헤드램프는 도 6에 도시된 헤드램프와는 광원(10) 상에 광학필터(20), HOE(30) 및 광변환부재(40)가 순차적으로 배치되며, 광변환부재(40)는 고정부재(80)를 관통하도록 배치될 수 있다. 또한, 반사부재(70')는 고정부재(80) 상에 배치될 수 있다. FIG. 7 shows another example of a headlamp to which a lighting device according to an embodiment of the present invention is applied, and the headlamp shown in FIG. 7 has an optical filter (10) on the
반사부재(70')는 내부면이 포물선 형상 또는 타원형(Elliptical)인 곡면으로 이루어진다. 또한, 내부면에 광변환부재(40)에서 출사되는 광을 반사하는 반사면을 포함한다. The reflective member 70' is made of a curved surface whose inner surface is parabolic or elliptical. In addition, the inner surface includes a reflective surface that reflects light emitted from the
한편, 도 7의 구조를 가지는 헤드램프에서, 광변환부재(40)는 직사각형 형상으로 마련되며, 하부면이 광원(10)으로부터 여기광이 입사하는 입사면으로 동작하고, 상부면이 파장 변환된 광이 출사되는 출사면으로 동작할 수 있다. On the other hand, in the head lamp having the structure of FIG. 7, the
이에 따라, 반사부재(70')는 반사면이 광변환부재(40)의 출사면인 상부면만을 덮도록 광변환부재(40) 상에 마련되며 이에 따라 도 6에 도시된 반사부재(70)에 비해 광 방출 면적이 줄어드는 단점이 있다. Accordingly, the reflecting member 70' is provided on the
본 발명의 실시 예에 따른 조명장치는 전술한 차량용 헤드램프 외에 실내 조명, 실외 조명, 옥외 광고판 등 다양한 분야에 널리 적용될 수 있다.The lighting device according to the embodiment of the present invention can be widely applied to various fields such as indoor lighting, outdoor lighting, and outdoor billboards in addition to the above-described vehicle headlamps.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 조명장치를 적용한 실내 조명기구의 예들을 도시한 것이다. 8 to 10 show examples of indoor lighting fixtures to which a lighting device according to an embodiment of the present invention is applied.
도 8 및 도 9를 참조하면, 실내 조명기구는 광원(10), 광학필터(20), HOE(30), 광변환부재(40) 및 커버(90)를 포함한다. 이외에, 실내 조명기구는 히트싱크(미도시), 소켓(미도시) 등을 더 포함할 수 있다. 8 and 9, the indoor lighting fixture includes a
광원(10)으로부터 방출된 여기광은 광학필터(20), HOE(30) 및 광변환부재(40)를 통과하면서 가시광선으로 변환되고, 변환된 가시광선은 커버(90)를 통과하여 실내 조명용 전구의 출력으로 내보내진다. Excitation light emitted from the
커버(90)는 유리, 플라스틱, 폴리프로필렌(PolyPropylene, PP), 폴리에틸렌(PolyEthylene, PE) 및 폴리카보네이트(PolyCarbonate, PC) 등으로 형성되며, 광을 투과시키는 투명 재질로 마련될 수 있다. 커버(90)는 광변환부재(40)로부터 출사되는 광을 확산시키기 위한 확산 물질을 포함할 수도 있다.The
커버(90)는 광의 지향각을 넓힐 수 있는 블로우(blow)성형을 통해 형성될 수 있다.The
한편, 도 8의 구조를 가지는 실내 조명기구의 경우, 광변환부재(40)는 광학소자원통형상으로 입사면을 제외한 나머지 면을 통해 전방위로 광이 출사될 수 있다. 반면에, 도 9의 구조를 가지는 실내 조명기구의 경우, 광변환부재(40)는 직사각형 형상으로 마련되며, 하부면이 광원(10)으로부터 광이 입사하는 입사면으로 동작하고, 상부면이 파장 변환된 광이 출사되는 출사면으로 동작할 수 있다.On the other hand, in the case of the indoor lighting fixture having the structure of Fig. 8, the
도 10은 형광등 타입의 실내 조명기구의 일 예를 도시한 것으로서, 양단에 광원(10), 광학필터(20), HOE(30) 및 광변환부재(40)를 포함하며, 형광등 길이에 대응되는 커버(90')를 포함한다. 이외에, 실내 조명기구는 히트싱크(미도시), 소켓(미도시) 등을 더 포함할 수 있다.
FIG. 10 shows an example of a fluorescent lamp type indoor lighting fixture, which includes a
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although described above with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You can understand that you can.
Claims (11)
상기 여기광 중 일부를 선택적으로 투과시키는 광학필터;
상기 광학필터로부터 출사되는 여기광의 에너지 분포를 조절하는 홀로그래픽 광학소자;
상기 홀로그래픽 광학소자로부터 출사되는 여기광의 파장을 변환하는 광변환부재; 및
상기 광변환부재에서 방출된 빛의 방향을 변화시키는 반사부재를 포함하고,
상기 홀로그래픽 광학소자는 입사하는 여기광의 에너지 분포를 균일하게 조절하고,
상기 광학필터와 상기 홀로그래픽 광학소자는 마주하는 면이 접합되고,
상기 홀로그래픽 광학소자와 상기 광변환부재는 마주하는 면이 접합되고,
상기 반사부재는 상기 광변환부재의 외주면을 감싸도록 광축을 중심으로 회전 대칭인 반사면을 포함하는 조명장치.
A light source that emits excitation light;
An optical filter that selectively transmits some of the excitation light;
A holographic optical element that controls the energy distribution of excitation light emitted from the optical filter;
A light conversion member for converting the wavelength of the excitation light emitted from the holographic optical element; And
It includes a reflective member for changing the direction of the light emitted from the light conversion member,
The holographic optical element uniformly controls the energy distribution of the incident excitation light,
The opposing surface of the optical filter and the holographic optical element are bonded,
The opposing surface of the holographic optical element and the light conversion member are bonded,
The reflective member is a lighting device including a reflective surface that is rotationally symmetric about the optical axis to surround the outer peripheral surface of the light conversion member.
상기 광원과 상기 광학필터 사이에는 공극이 배치되는 조명장치.
According to claim 1,
An illumination device in which a void is disposed between the light source and the optical filter.
상기 광학필터는 단파장 통과 필터(Short Pass Filter)인 조명장치.
According to claim 2,
The optical filter is a short wavelength pass filter (Short Pass Filter).
상기 광원은 500nm이하의 여기광을 방출하는 고체발광소자인 조명장치.
According to claim 3,
The light source is a solid-state light emitting device that emits excitation light of 500 nm or less.
상기 광변환부재는 형광체(phosphor) 또는 양자점(Quantum Dot)을 포함하는 조명장치.
According to claim 4,
The light conversion member is a lighting device including a phosphor (phosphor) or quantum dots (Quantum Dot).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130153349A KR102127968B1 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | lighting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130153349A KR102127968B1 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | lighting device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20150067906A KR20150067906A (en) | 2015-06-19 |
KR102127968B1 true KR102127968B1 (en) | 2020-06-29 |
Family
ID=53515583
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020130153349A KR102127968B1 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | lighting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102127968B1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009520217A (en) | 2005-12-14 | 2009-05-21 | イーストマン コダック カンパニー | Stereoscopic display device using LCD panel |
WO2010044239A1 (en) * | 2008-10-17 | 2010-04-22 | 株式会社小糸製作所 | Light-emitting module, method for producing light-emitting module, and lighting unit |
JP2013171645A (en) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Stanley Electric Co Ltd | Optical system for illumination |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5850300A (en) * | 1994-02-28 | 1998-12-15 | Digital Optics Corporation | Diffractive beam homogenizer having free-form fringes |
KR101000541B1 (en) * | 2009-03-12 | 2010-12-14 | 충북대학교 산학협력단 | design method for dispersion-suppressed holographic diffuser |
KR101282814B1 (en) * | 2011-09-29 | 2013-07-05 | 경북대학교 산학협력단 | lighting apparatus using laser |
KR20130115461A (en) * | 2012-04-12 | 2013-10-22 | 엘지이노텍 주식회사 | Illuminating device and liquid crystal display device including the same |
-
2013
- 2013-12-10 KR KR1020130153349A patent/KR102127968B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009520217A (en) | 2005-12-14 | 2009-05-21 | イーストマン コダック カンパニー | Stereoscopic display device using LCD panel |
WO2010044239A1 (en) * | 2008-10-17 | 2010-04-22 | 株式会社小糸製作所 | Light-emitting module, method for producing light-emitting module, and lighting unit |
JP2013171645A (en) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Stanley Electric Co Ltd | Optical system for illumination |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20150067906A (en) | 2015-06-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10514151B2 (en) | Light-emitting device, illumination device, and vehicle headlamp | |
EP2534411B1 (en) | Lamp comprising a phosphor, radiation source, optical system and heatsink | |
JP6161877B2 (en) | Light emitting device, vehicle headlamp and lighting device | |
JP2013026162A (en) | Lighting system and headlight for vehicle | |
JP5373742B2 (en) | Light emitting device, vehicle headlamp, lighting device, and laser element | |
JP6067629B2 (en) | Light emitting device, lighting device, and vehicle headlamp | |
KR20110002791A (en) | Illumination device | |
US20130258634A1 (en) | Optical beam shaping and polarization selection on led with wavelength conversion | |
US8502250B2 (en) | Light emitting diode package and light emitting diode module | |
TWI570964B (en) | Efficient light emitting device and method for manufacturing such a device | |
US20160131335A1 (en) | Light-emitting apparatus | |
JP2010219163A (en) | Light emitting module and lamp fitting unit | |
WO2010103840A1 (en) | Light-emitting module and lighting unit | |
KR102366387B1 (en) | Lamp device and automobile lamp using the same | |
KR101755783B1 (en) | Laser optical system for in vehicle | |
JP2014170758A (en) | Lighting device and vehicle headlight | |
KR102127968B1 (en) | lighting device | |
KR20160075438A (en) | Lighting apparatus | |
WO2013175752A1 (en) | Wavelength conversion member, optical element, light-emitting device, and projection device | |
JP5057818B2 (en) | Light emitting device | |
JP5883114B2 (en) | Light emitting device, vehicle headlamp and lighting device | |
WO2013018503A1 (en) | Light-emitting device | |
JP6085204B2 (en) | Light emitting device | |
JP5661886B2 (en) | Light emitting device, vehicle headlamp and lighting device | |
KR20150102275A (en) | Lighting apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |