KR102157687B1 - 조명 부재 및 이를 이용하는 조명 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패턴 설계를 통해 광경로, 광폭 및 광도를 제어하여 원하는 형상의 광이미지를 구현하는 조명 부재 및 이를 이용하는 조명 장치에 관한 것으로, 조명 부재는, 제1면과 제1면의 반대측인 제2면을 구비하고 제1면과 제2면 사이에 소정 두께를 갖는 광가이드부, 광가이드부의 제2면 상에 마련되는 입체효과 형성부, 및 제1면과 제2면 사이의 제1측면 상의 광흡수부를 포함하며, 여기서 입체효과 형성부는, 제2면 상에 순차 배열되고 제2면에 대하여 경사각을 갖는 경사면을 구비하는 패턴을 포함하고, 패턴은 입사광을 경사면에서의 굴절 또는 반사에 의해 제1면이 향하는 제1면 방향 또는 제2면이 향하는 제2면 방향으로 유도하여 패턴의 복수의 단위패턴들의 각 패턴 연장 방향과 직교하는 제1경로의 선형광을 생성하고, 그리고 광흡수부는 제1경로와 다른 제2경로의 입사광을 흡수한다.

Description

조명 부재 및 이를 이용하는 조명 장치{LIGHTING MEMBER AND LIGHTING DEVICE USING SAME}

본 발명은 패턴 설계를 통해 광경로, 광폭 및 광도를 제어하여 원하는 형상의 광이미지를 구현할 수 있는 조명 부재 및 이를 이용하는 조명 장치에 관한 것이다.

일반적으로 조명 장치는 각종 광원을 이용하여 빛을 비춤으로써 어두운 곳을 밝게 하는 장치이다. 조명 장치는 특정 대상이나 장소에 빛을 비추고 원하는 모양이나 색상으로 분위기를 표현하는데 이용되기도 한다.

최근, LED(Light Emitting Diode) 기술의 발전에 힘입어 LED를 이용한 다양한 형태의 조명 장치가 보급되고 있다. 예컨대, LED 조명 장치 대부분은 LED 광원과 LED 광원에서 발산되는 빛을 확산시켜 발광면 전체에 균일한 광을 외부로 방출하는 확산판을 포함한다.

또한, 원하는 모양이나 색상으로 분위기를 표현하기 위하여, 종래기술의 일부 조명 장치에서는 컬러 필터를 사용하거나 원하는 모양의 투광구를 갖는 필터를 사용한다.

그러나, 종래기술의 조명 장치를 이용하여 원하는 모양이나 색상으로 분위기를 표현하는 경우, 장치의 구성이 기구적으로 복잡하게 되며, 그로 인하여 원하는 모양에 있어서 설계 자유도가 제한되고, 설치나 조작이 어려운 문제가 있다. 이와 같이, 원하는 조명의 색상이나 모양에 의한 분위기 혹은 광이미지를 표현하기 위하여 간단한 구조를 갖고 설치나 조작이 간편한 조명 부재나 조명 장치가 요구되고 있다.

본 발명의 일실시예에서는 패턴 설계를 통해 광경로, 광폭, 휘도 변화를 제어하여 다양한 광이미지를 구현할 수 있는 조명 부재 및 이를 이용하는 조명 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 실시예에서는 다양한 광이미지 구현시 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 조명 부재 및 이를 이용하는 조명 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 연성인쇄회로기판과 레진층을 이용하여 유연성을 갖고 제품 디자인의 자유도를 향상시킬 수 있는 조명 부재 및 이를 이용하는 조명 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 일반 조명, 디자인 조명, 차량 조명 등의 각종 조명 분야에서 입체효과를 갖는 다양한 형상의 광이미지를 구현할 수 있는 간단한 구조의 조명 부재 및 이를 이용하는 장치를 제공하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일측면에 따른 조명 부재는, 제1면과 제1면의 반대측인 제2면을 구비하고 제1면과 제2면 사이에 소정 두께를 갖는 광가이드부, 광가이드부의 제2면 상에 마련되는 입체효과 형성부, 및 제1면과 제2면 사이의 제1측면 상의 광흡수부를 포함한다. 여기서, 입체효과 형성부는, 제2면 상에 순차 배열되고 제2면에 대하여 경사각을 갖는 경사면을 구비하는 패턴을 포함한다. 패턴은 입사광을 경사면에서의 굴절 또는 반사에 의해 제1면이 향하는 제1면 방향 또는 제2면이 향하는 제2면 방향으로 유도하여 패턴의 복수의 단위패턴들의 각 패턴 연장 방향과 직교하는 제1경로의 선형광을 생성한다. 그리고, 광흡수부는 제1경로와 다른 제2경로의 입사광을 흡수한다.

본 발명의 다른 일측면에 따른 조명 장치는, 전술한 조명 부재 및 조명 부재 내에 빛을 조사하는 광원부를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 패턴 설계를 통해 광경로, 광폭, 광도를 제어하여 선형광을 생성하고 이러한 선형광을 이용하여 원하는 형상의 광이미지를 구현할 수 있는 조명 부재 및 조명 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 조명 부재나 이를 이용하는 조명 장치에 있어서 의도하지 않은 입사광의 형성을 방지하여 콘트라스트를 높이고 그에 의해 입체효과를 갖는 선명한 광이미지를 구현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 연성인쇄회로기판 및 레진층을 이용하여 장치 두께를 박형화하고 유연성을 확보함으로써 다양한 응용 제품에 용이하게 활용할 수 있으며, 제품 디자인에 대한 자유도를 향상시킬 수 있는 조명 부재 및 조명 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 일반 조명, 디자인 조명, 차량 조명 등의 각종 조명 분야에서 입체효과를 갖는 다양한 형상의 광이미지를 구현할 수 있고, 낮은 가격으로 대량 생산에 적합한 조명 부재 및 조명 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 부재의 사시도
도 2는 도 1의 조명 부재의 작동 원리를 설명하기 위한 사시도
도 3은 비교예에 따른 조명 부재의 작동 상태를 나타낸 사시도
도 4는 도 2의 조명 부재의 부분 확대 평면도
도 5는 도 2의 조명 부재의 부분 확대 단면도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 부재의 평면도
도 7은 도 1의 조명 부재의 입체효과 형성부의 부분 확대 단면도
도 8 및 도 9는 도 1의 조명 부재의 입체효과 형성부에 채용가능한 패턴 구조를 설명하기 위한 부분 확대 단면도
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 부재의 단면도
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치의 평면도
도 12는 도 11의 조명 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 평면도
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치의 단면도
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 단면도

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 부재의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 다른 조명 부재(100)는, 광가이드부(10), 입체효과 형성부(20) 및 광흡수부(30)를 포함한다.

광가이드부(10)는 제1면(11) 및 제1면(11)의 반대면이면서 제1면과 대략 평행한 제2면을 포함하는 플레이트 또는 필름 형태를 구비한다. 광가이드부(10)는 투명한 재료, 예컨대 글래스, 수지(Resin)로 마련될 수 있다. 투명한 재료의 광투과율은 약 50% 이상, 바람직하게는 약 80% 이상일 수 있다. 제2면을 가공하여 하기의 패턴(22)을 마련하는 경우, 제2면은 가상의 평면이 되고, 제2면에 대응하는 광가이드부(10)의 실제 면은 요철 형상의 패턴(22) 마련되는 패턴배열면일 수 있다.

광가이드부(10)의 두께(t1)는 약 0.1㎜ 이상, 약 10.0㎜ 이하이다. 광가이드부(10)의 두께(t1)가 0.1㎜보다 작으면, 광원으로 LED 소자를 이용할 때, LED 소자의 광출사면의 높이를 약 100㎛보다 작게 제조해야 하는 어려움이 있고, 얇은 두께로 인하여 내구성이 저하될 수 있다. 광가이드부(10)의 두께(t1)가 10.0㎜보다 크면, 조명 부재(100)의 두께 및 무게가 증가하여 보관, 운송 및 취급이 어렵고 재료비 등의 비용 상승을 유발할 수 있다.

또한, 광가이드부(10)의 두께(t1)는 약 100㎛ 이상, 약 250㎛ 이하일 수 있다. 그 경우, 광가이드부(10)는 재료에 따라 롤(roll) 장치 등에 잘 감기는 정도의 유연성을 가질 수 있다. 또한, 구현에 따라서 광가이드부(10)의 두께(t1)는 약 250㎛ 이상, 약 10.0㎜ 이하일 수 있다. 그 경우, 광가이드부(10)는 롤(roll) 장치에 감기 어려우므로 플레이트 형태를 가질 수 있다.

입체효과 형성부(20)는 경사면(221)을 갖는 패턴(22)을 포함한다. 입체효과 형성부(20)는 광가이드부(10)의 일면을 직접 가공하여 패턴(22)을 마련한 패턴가공면 또는 패턴배열면을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 패턴(22)은 광가이드부(10)의 제2면을 직접 가공하여 마련되나, 이에 한정되지는 않는다.

패턴(22)은 둔덕이나 삼각 기둥 형태로 그 길이 방향이 제1방향(y방향)으로 연장하는 볼록부 혹은 도랑이나 골까기 형태로 제1방향으로 연장하는 오목부가 제2방향(x방향)으로 순차 배열되는 줄무늬(Stripe) 형상 또는 스트라이프 요철 형상을 가질 수 있다. 이러한 패턴 형상은 복수의 직선들이 대략 평행하게 연장하는 직선 줄무늬 형상을 포함하나, 이에 한정되지는 않으며 곡선 줄무늬 형상을 포함할 수 있다.

경사면(221)은 광가이드부(10) 내부에서 전반사하여 이동하는 빛을 굴절 및 반사에 의해 광가이드부(10)의 제1면(11)이 향하는 방향(-z방향)이나 제2면이 향하는 방향(z방향)으로 방출되도록 기능한다. 경사면(221)은 광가이드부(10)의 제2면 또는 패턴배열면과 제1면(11) 사이에서 전반사하며 제2방향으로 진행하는 입사광을 한정하여 입체효과 형성부(20)의 패턴(22) 상에 특정 광폭의 선형광이 생성되도록 동작한다.

광흡수부(30)는 광가이드부(10)의 제1면(11)과 제2면 사이에서 x-z평면에 대략 평행한 두 측면(이하, 제1측면 또는 한 쌍의 제1측면이라 함) 상에 마련된다. 본 실시예에서 제1측면은 x-z평면에 대략 평행한 것으로 설명하나, 이에 한정되지는 않는다. 광흡수부(30)가 배치되는 광가이드부(10)의 제1측면은 y방향으로 연장하는 패턴(22)의 볼록부나 오목부의 일측 또는 양측 말단면일 수 있다.

광흡수부(30)는 광가이드부(10) 내부를 이동하며 제1측면에 부딪히는 입사광을 제거한다. 광흡수부(30)는 광가이드부(10) 내부에서 제1측면으로 입사되는 광을 흡수하는 성질을 갖지만 투과하거나 반사하는 성질을 거의 갖지 않을 수 있다.

광흡수부(30)는 스프레이 공법이나 프린팅 공법 등을 이용하여 광가이드부(10)의 제1측면에 차광 잉크를 코팅하거나 인쇄하여 마련될 수 있다. 또한, 구현에 따라서 광흡수부(30)는 광가이드부(10)의 제1측면에 차광층을 갖는 접착부재를 부착하는 공정을 통해 마련될 수 있다.

광흡수부(30)는 광흡수재가 내부나 표면에 분산되어 있는 재료로 마련될 수 있다. 광흡수부(30)의 재료로는 검정색 계열의 염료를 포함하는 물질, 촉매에 의해 가시광을 흡수하는 투명한 물질, 섬유 단면의 중앙부가 비어 있는 광흡수 중공섬유 등이 이용될 수 있다. 또한, 광흡수부(30)의 재료로는 발색단(Chromophore)을 포함하는 염료, 탄소 덩어리인 숫가루 등이 이용될 수 있다.

본 실시예에 의하면, 패턴(22) 설계에 의해 입체효과를 갖는 선형광을 구현하는 조명 부재에서 원하지 않는 입사광의 생성을 방지할 수 있다. 또한, 원하지 않는 입사광의 생성을 방지하여 선형광에 의한 명부와 선형광 주변의 음부 간의 콘트라스트(Contrast) 성능을 높임으로써 선형광을 이용한 다양한 광이미지의 구현시 선명한 광이미지의 구현을 가능하게 한다.

도 2는 도 1의 조명 부재의 작동 원리를 설명하기 위한 사시도이다.

도 2를 참조하면, 입사광(BL0)이 조명 부재(100)의 광가이드부(10) 내부를 이동할 때, 입체효과 형성부(20)는 패턴(22) 설계를 통해 입사광의 굴절 및 반사를 유도하고 입사광의 광경로를 특정 경로(제1경로)로 한정하여 패턴(22)의 순차 배열 방향을 따라 연장하는 선형광(BL)을 구현한다. 본 실시예에서 순차 배열 방향은 x축 방향일 수 있다.

선형광(BL)의 구현에 있어서, 패턴(22)의 각 단위패턴은 제1경로를 따라 점진적으로 먼 거리에 위치하는 간접 광원으로 기능하며, 이러한 패턴(22)의 작용에 의해 선형광은 제1경로를 따라 간접 광원의 위치가 점진적으로 멀어지면서 휘도가 점진적으로 낮아져 기준점에서 상대적으로 가까이 위치하는 광가이드부(10)의 일면(예컨대, 제2면) 측에서 기준점에서 상대적으로 멀리 위치하는 광가이드부(10)의 타면(예컨대, 제1면) 측으로 들어가는 형상의 입체효과를 갖는다. 여기서, 기준점은 사용자, 관측자, 카메라 등이 위치하는 지점일 수 있다. 그리고, 단위패턴들은 광가이드부의 제2면에서 제1방향(x방향)으로 순차 배열된다.

전술한 입체효과는 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)에 의해 생성된 선형광(BL)이 광가이드부(10)의 두께 방향(-z방향) 즉, 광가이드부(10)의 제2면이나 패턴배열면에서 광가이드부(10) 내부를 통해 광가이드부(10)의 제1면(11) 측으로 들어가는 발광 형태를 지칭한다.

본 실시예에 의하면, 조명 부재(100)는, 입사광(BL0)이 광가이드부(10)의 내부에서 제1면, 제2면 및 한 쌍의 제1측면에서 전반사하며 x방향 측으로 이동할 때, 제1측면에 입사되는 광을 흡수한다. 그리고, 조명 부재(100)는 패턴(22) 설계에 의해 x방향으로 입체효과를 갖는 특정 광폭의 선형광을 선명하게 구현할 수 있다.

도 3은 비교예에 따른 조명 부재의 작동 상태를 나타낸 사시도이다.

도 3을 참조하면, 비교예에 따른 조명 부재(100R)는 입사광(BL0)으로부터 광가이드부(10)의 제1측면에서 전반사에 의해 x 방향 측으로 진행하는 메인주변광(BLx)을 발생시킨다. 물론, 비교예의 조명 부재(100R)는 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)에 의해 단위패턴들의 순차 배열 방향(x방향)으로 가이드되는 입체효과 선형광(BL)을 생성할 수 있다.

메인주변광(BLx)은 광가이드부(10)의 한 쌍의 제1측면 사이를 전반사하며 진행하는 입사광으로서 광가이드부(10)의 소정 두께(t1)를 기준으로 볼 때 패턴(22)이 배열된 두께 부분을 제외하고 패턴이 배열되지 않은 광가이드부(10)의 나머지 두께 부분에 대응하는 영역을 지나가는 주요 광 흐름을 지칭한다.

메인주변광(BLx)이 발생하는 것을 의도하지 않는다면, 메인주변광(BLx)은 광가이드부(10)에서 선형광(BL) 이외의 다른 광경로를 형성하여 선형광(BL)을 이용한 광이미지 구현을 방해하며, 입체효과를 갖는 선형광(BL)의 광이미지에 대한 선명도를 낮춘다.

본 비교예에 따른 조명 부재(100R)는 도 2에 도시한 본 실시예의 조명 부재(100)와 비교할 때 광가이드부(10)의 제1측면에 배치되는 광흡수부(30)가 생략되는 것을 제외하고 본 실시예의 조명 부재와 실질적으로 동일하다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 조명 부재(100)는 비교예의 경우와 달리 입체효과 형성부가 마련된 광가이드부의 제1측면에 광흡수부를 설치함으로써 원하는 형상의 선명한 선형광 이미지를 구현하는데 이용될 수 있다.

이하 선형광의 생성 원리에 대하여 도 4 내지 도 6을 참조하여 좀더 상세히 설명한다.

도 4는 도 2의 조명 부재의 부분 확대 평면도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 부재(100)에 있어서, 광가이드부(10)의 제2면상에 y방향으로 연장하며 x방향으로 순차 배열되는 패턴(22)을 설계하면, 광원(LS)의 대부분의 입사광(제1입사광)은 단위패턴들(P1, P2, P3, P4)의 각 패턴 연장 방향(y1, y2, y3, y4)과 직교하는 제1경로의 광경로를 따라 진행하는 선형광(BL)으로 구현된다. 본 실시예에서, 제1경로는 x방향에 대응한다.

선형광(BL)의 구현에 있어서, 단위패턴들(P1, P2, P3, P4)은 각 경사면에서의 굴절 및 반사에 의해 나머지 입사광(제2입사광)을 제1경로 이외의 방향으로 분산시킨다. 여기서, 제2입사광은 광원(LS)으로부터 패턴의 경사면으로 향하는 빛 중 각 패턴 연장 방향(y1, y2, y3, y4)과 x방향의 축들에 의해 정의되는 평면상에서 제1경로상의 +x방향을 중심으로 대략 +x방향과 +y방향 사이의 방향(제1경사방향) 및 +x방향과 -y방향 사이의 방향(제2경사방향)으로 진행하는 빛을 지칭한다. 즉, 제2입사광(BLa, BLb, BLc, BLd)은 패턴(P1 내지 P4)의 경사면과 만날 때, 경사면에서 제1경로와는 다른 경로로 굴절되거나 반사되어 흩어지는 광(이하, 주변광)이다. 다시 말해서 제2입사광(BLa, BLb, BLc, BLd)은 광가이드부(10) 내부에서 상대적으로 넓은 범위로 분산되므로 제1입사광에 의한 선형광 부분(이하, 명부)과 대비하여 상대적으로 명부 주변에 휘도가 낮은 주변부 또는 암부를 형성하는 주변광(BLa, BLb, BLc, BLd)이 된다.

본 실시예에서, 단위패턴(P1 내지 P4)의 각 패턴 연장 방향(y1 내지 y4)은 패턴의 각 경사면 상의 특정 직선이 연장하는 방향이거나 또는 경사면 상의 곡선에 접하는 특정 접선이 연장하는 방향일 수 있다.

즉, 패턴 설계시, 각 패턴 연장 방향(y1, y2, y3, y4)이 모두 서로 평행하도록 설계하면, 패턴을 지나는 입사광의 광경로(제1경로)는 광원의 빛과 처음 만나는 단위패턴(P1)에서부터 시작하여 각 패턴 연장 방향(y1, y2, y3, y4)과 각각 직교하는 방향으로 진행하는 직선 형태를 갖게 된다. 그것은 '매질 내에서 이동하는 빛은 최단 시간의 이동 경로를 따라 이동한다'는 페르마(Fermat)의 원리에 따라 단위패턴 상의 최단 시간의 광경로를 따라 빛의 이동이 집중되기 때문이다.

또한, 패턴 설계에 있어서, 서로 인접한 두 단위패턴들 사이의 간격(Lp)은 약 10㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다. 이 간격(Lp)은 패턴의 피치 또는 평균 간격에 대응할 수 있다. 이러한 간격(Lp)은 입체효과를 갖는 선형광의 구현을 위한 최소한의 간격과 최대한의 간격을 고려한 것으로 이 범위를 벗어나면 광경로상에서 실질적으로 연속적으로 순차 배열되는 간접 광원들을 구현하기가 어려워 선형광을 이용한 다양한 광이미지의 구현이 제한될 수 있다.

한편, 구현에 따라서 패턴 연장 방향들이 서로 평행하지 않고 적어도 한점에서 교차하거나 대략 방사 방향으로 연장하도록 패턴을 설계하면, 페르마의 원리에 따라 패턴을 지나는 입사광의 광경로는 입사광과 처음 만나는 패턴에서부터 시작하여 서로 인접한 두 패턴들 사이의 거리(또는 간격)가 좁은 측으로 휘어지는 곡선 형태를 가질 수 있다(도 6 참조).

전술한 바와 같이, 본 실시예의 조명 부재에 있어서, 패턴에서의 굴절 및 반사에 의해 생성되는 선형광은 구조, 모양, 광이미지 등을 제어하는 패턴 설계를 통해 소정 광폭과 소정 길이로 한정되어 구현될 수 있다. 예를 들어, 입사광의 특정 광경로 및 특정 광폭은 패턴 폭의 설계에 따라 일정한 광폭과 제1길이만큼 연장하도록 구현되거나 점진적으로 좁아지는 광폭을 갖고 제1길이보다 짧은 제2길이만큼 연장하도록 구현되거나 혹은 점진적으로 넓어지는 광폭을 갖고 제1길이와 유사하거나 제1길이보다 짧거나 길게 구현될 수 있다.

도 5는 도 2의 조명 부재의 부분 확대 단면도이다. 도 5는 패턴이 배열된 광가이드부의 제2면이 도면 상부 측에 위치하고 광가이드부의 제1면이 도면 하부 측에 위치하도록 도 2의 조명 부재를 평면상에서 뒤집어 놓은 경우에 대응한다.

도 5를 참조하면, 광원(LS)로부터 나와 광가이드부(10) 내부를 이동하는 입사광(BL0)은 광가이드부(10)의 굴절률과 외부 대기의 굴절률에 의해 정해지는 광가이드부(10)의 표면 경계의 임계각 이하의 입사각 범위 내에서 광가이드부(10)의 제1면(11)과 패턴배열면 사이에서 반사하며 광가이드부(11) 내부를 이동한다. 그리고, 입사광(BL0)이 패턴(22)과 만나면, 입사광(BL0)은 패턴(22)의 경사면에서 굴절 및 반사되고 그에 의해 제1면 방향 또는 제2면 방향으로 진행하여 광가이드부(10)의 외부로 방출된다.

전술한 경우, 광가이드부(10)의 패턴(22)은 각 단위패턴의 경사면을 통해 입사광을 굴절시키거나 반사시켜 제1면 방향 또는 제2면 방향으로 입사광을 방출하는 간접 광원들로서 동작한다. 즉, 패턴(22)의 단위패턴들은 광가이드부(10) 외부의 소정의 기준점에서 볼 때 광원(LS)으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 실제의 위치가 기준점으로부터 더 멀리 위치하는 더미 광원들(LS1, LS2, LS3)로 각각 작용한다.

예를 들면, 광원(LS)을 기준으로 일방향에서 순차 배열되는 패턴(22) 중 제1영역(A1)의 제1단위패턴(P1), 제2영역(A2)의 제2단위패턴(P2) 및 제3영역(A3)의 제3단위패턴(P3)이 있다고 가정할 때, 광원(LS)으로부터 제2단위패턴(P2)에 도달하는 입사광(BL0)의 이동거리인 광원(LS)에서 제2단위패턴(P2)까지의 제2광경로는, 광원(LS)에서 제1단위패턴(P1)까지의 제1광경로보다 길고, 광원(LS)에서 제3단위패턴(P3)까지의 제3광경로보다 작다. 즉, 제2단위패턴(P2)에 의해 생성되는 제2더미광원(LS2)에서 제2단위패턴(P2)까지의 제2거리(L2)는, 광원(LS)의 제1더미광원(LS1)에서 제1단위패턴(P1)까지의 제1거리(L1)보다 길고, 광원(LS)의 제3더미광원(LS3)에서 제3단위패턴(P3)까지의 제3거리(L3)보다 짧다. 여기서, 제1거리(L1), 제2거리(L2) 및 제3거리(L3)는 광원(LS)에서 각 단위패턴(P1, P2, P3)까지의 광경로에 대응한다.

이와 같이, 패턴(22)은 기준점에서 볼 때 제1경로상의 더미 광원들에 의해 제1경로상에서 점진적으로 더 멀리 위치하거나 점진적으로 휘도가 낮아지는 입체효과 선형광(Line shaped beam having three-dimensional effect)을 생성한다.

전술한 입체효과 선형광은 제1면 방향이나 제2면 방향 측에서 볼 때 패턴 설계에 의해 미리 정해진 광경로(제1경로)로 한정되는 선형광이 광가이드부(10)의 제1면에서 제2면을 향하여(혹은 그 반대로) 광가이드부(10) 속으로 점진적으로 들어가는 깊이감을 갖는 광이미지를 지칭할 수 있다. 그리고, 입체효과 선형광 또는 입체효과광은 선형광의 일실시예로서 선형광의 특정 형태의 광이미지에 대한 이름일 수 있다.

한편, 전술한 패턴의 제1 내지 제3 단위패턴들(P1, P2 및 P3)에 있어서, 제2단위패턴(P2)은 광원(LS) 측에서 볼 때 광가이드부(10)의 제2면 상에서 제1단위패턴(P1)의 바로 다음에 위치하는 패턴이거나 제1단위패턴(P1)과 소정 개수의 다른 단위패턴들을 사이에 두고 위치하는 패턴일 수 있다. 이와 유사하게, 제3단위패턴(P3)은 광원 측에서 볼 때 제2단위패턴(P2)의 바로 다음에 위치하는 패턴이거나 제2단위패턴(P2)과 소정 개수의 다른 단위패턴들을 사이에 두고 위치하는 패턴일 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 부재의 평면도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 부재(100A)는 광가이드부(10)의 제2면에서 패턴 배열 방향들이 서로 교차하는 구조로 마련된 복수의 단위패턴들을 포함한다. 복수의 단위패턴들은 광원 측에 가까이 위치한 순서대로 제1단위패턴(C1), 제2단위패턴(C2), 제3단위패턴(C3), 제n-2단위패턴(Cn-2), 제n-1단위패턴(Cn-1) 및 제n단위패턴(Cn)을 포함한다. 여기서, n은 6 이상의 자연수이다.

본 실시예에서, 복수의 단위패턴들은 서로 평행하지 않은 방향으로 각각 연장된다. 즉, 복수의 단위패턴의 패턴 연장 방향의 가상 연장선들은 하나의 교차점(C)에서 서로 만날 수 있다.

입사광이 입체효과 형성부(20)를 지날 때, 복수의 단위패턴들은 패턴 연장 방향들이 서로 교차하는 측면 즉, 서로 인접한 단위패턴들 사이의 간격이 좁으면서 교차점(C)에 가까운 측면으로 소정의 곡률을 갖고 휘어지는 제1경로의 선형광(BL1)을 구현한다.

한편, 본 실시예의 조명 부재(100A)에 있어서, 제1면 방향 또는 제2면 방향에서의 소정의 기준점에서 제1경로의 선형광(BL1)을 관측하던 관측자(사용자, 카메라 등)가 이동하여 기준점이 제1지점(Pa)에서 제2지점(Pb)으로 변경되면, 복수의 단위패턴들은 제1경로 대신에 다른 광경로를 따라 이동하는 선형광(BL2)을 구현한다. 그것은 선형광을 보는 기준점의 변화에 따라 제2지점(Pb)에서의 시선(높이와 방향에 의한 벡터 성분)과 직교하는 단위패턴들 상의 위치가 기준점의 이동 방향과 반대 방향으로 이동하기 때문이다.

본 실시예에 의하면, 패턴 설계를 통해 직선 혹은 곡선 등의 원하는 광이미지를 선명한 입체효과 선형광으로 구현할 수 있을 뿐만 아니라 기준점 또는 관측지점의 이동에 따라 다른 광경로로 표현되는 다양한 광이미지(직선, 곡선 또는 이들의 조합 형상 등)를 구현할 수 있다.

한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 기준점의 이동에 따라서 다른 광경로로 표현되는 광이미지는 도 4의 단위패턴들(P1 내지 P4)과 같이 서로 평행한 패턴 연장 방향을 갖는 패턴 구조에서도 구현될 수 있음은 물론이다.

도 7은 도 1의 조명 부재의 입체효과 형성부의 부분 확대 단면도이다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)은 삼각형 단면 형상의 패턴 구조를 갖는다. 패턴(22)이 삼각형 단면 구조를 구비하면, 삼각형 단면 구조상에 형성되는 경사면(221)은 x방향에 대하여 소정의 경사각을 갖는다. 다시 말하면, 경사면(221)은 광가이드부의 제1면 또는 제2면(12)과 직교하는 방향(z방향)에 대하여 소정의 경사각(θ)만큼 기울어지도록 설계될 수 있다.

경사면(221)의 경사각(θ)은 약 5°이상 약 85°이하일 수 있다. 경사각(θ)은 광가이드부의 굴절률을 고려하여 한정될 수 있으나, 기본적으로 경사면(221)에서 반사 및 굴절 가능한 최소 및 최대 각도를 고려할 때 약 5° 내지 약 85°범위를 가질 수 있다.

일례로써, 광가이드부의 굴절률이 약 1.30 내지 약 1.80 범위에 존재할 때, 경사면(221)의 경사각은 기준 방향(z방향 또는 x방향)에 따라 약 33.7°보다 크고 약 50.3°보다 작은 범위를 갖거나 약 49.7°보다 크고 약 56.3°보다 작은 범위를 가질 수 있다.

또한, 구현에 따라서, 광가이드부 또는 입체효과 형성부(20)는 고굴절률 소재를 이용하여 마련될 수 있다. 예컨대, 고광도 LED(Light Emitting Diode) 제조의 경우, 특정 입사각의 빛이 다이(Die)를 지나 캡슐소재를 투과할 때 다이(n=2.50~3.50)와 통상의 고분자 캡슐소재(n=1.40~1.60) 사이의 n값(굴절률) 차이에 의해 내부 전반사가 발생하고 그에 의해 기기의 광추출 효율이 저하되는데, 이를 적절히 해소하기 위하여 고굴절률 고분자(n=1.80~2.50)를 이용한다. 즉, 본 실시예에서, 고광도 LED 제조에 이용되는 고굴절률 고분자를 활용하여 패턴(22)을 마련하는 경우, 패턴(22)의 경사면(221)의 경사각은 패턴의 굴절률에 따라 약 23.6°보다 크고 약 56.3°보다 작은 범위를 가질 수 있다.

전술한 굴절률에 따른 경사각은 스넬의 법칙에 따른 것으로, 이를 수식으로 나타내면 다음의 수학식 1과 같다.

수학식 1에서 sinθ₁은 제1굴절률(n1)을 갖는 제1매질에서의 빛의 입사각 또는 굴절각이고, sinθ₂는 제2굴절률(n2)에서의 빛의 굴절각 또는 입사각일 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예의 조명 부재에 있어서, 입체효과 형성부를 구성하는 패턴의 경사면은 입사광을 적절하게 반사시키거나 굴절시킬 수 있는 경사각으로서 작게는 약 5°정도, 크게는 약 85°정도로 마련될 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 패턴(22)은 제조 공정의 편의 등을 위해 인접한 단위패턴들 간의 폭(w) 대 높이(h)를 소정 비율로 한정할 수 있다. 폭(w)은 인접한 두 단위패턴들 사이의 일정 간격 즉 피치(pitch)일 수 있다. 예를 들어, 선형광의 깊이감이 강조되도록 조명 부재의 패턴을 설계하는 경우, 폭(w)은 높이(h)와 같거나 작도록 마련된다. 또한, 선형광에서 상대적으로 긴 이미지가 표현되도록 패턴을 설계하는 경우, 폭(w)은 높이(h)보다 크도록 마련될 수 있다.

전술한 패턴(22)의 폭(w)은 약 10㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다. 이러한 폭(w)은 x방향에서 서로 인접한 두 단위패턴들 사이의 평균 간격일 수 있으며, 패턴 설계나 배열 구조 혹은 원하는 광이미지 형상에 따라서 조정될 수 있다.

한편, 패턴(22)이 렌티귤러(lenticular) 모양을 가지는 경우, 선형광의 구현을 위해 패턴(22)의 폭(w)(또는 직경) 대 높이의 비율(h/w)은 약 1/2 이하이거나 그 경사면의 경사각(θ)이 약 60°이하가 되도록 설계될 수 있다.

또한, 패턴(22)의 폭 대 높이의 비율(h/w)을 1보다 작게 설계하면, 패턴(22)의 폭 대 높이의 비율(h/w)이 1 이상인 것에 비해 오목부의 깊이가 낮아 패턴 제조가 용이할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 패턴(22)의 폭(w)과 높이(h)를 특성조절용 인자로 이용하여 광학 부재를 설계함으로써 구현하고자 하는 입체효과 선형광에 의한 다양한 광이미지를 효율적으로 그리고 용이하게 제어할 수 있다.

도 8 및 도 9는 도 1의 조명 부재의 입체효과 형성부에 채용가능한 패턴 구조를 설명하기 위한 부분 확대 단면도들이다.

도 8을 참조하면, 본 실시예의 조명 부재에 있어서, 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)은 반원형 단면, 반타원형 단면 또는 렌티귤러 형태를 구비한다. 패턴(22)은 광가이드부의 두께 방향 또는 광가이드부의 제1면의 반대면인 제2면(12)과 직교하는 방향(z방향)에서 소정 각도로 기울어진 경사면(221)을 구비한다. 패턴(22)은 z방향의 패턴 중심선(미도시)을 기준으로 대칭 형태를 가질 수 있다.

패턴(22)의 경사면(221)은 반원형 단면 구조로 인하여 입사광(BL0)이 만나는 경사면 상에서의 위치가 입사광(BL0)의 위치에 따라 변하는 구조를 가질 수 있다. 즉, 본 실시예의 패턴(22)의 경사면(221)은 원호 상의 임의의 점에 접하는 면이 되므로, 패턴(22) 상의 임의의 점에 접하는 접선은 광가이드부의 제2면(12)과 직교하는 방향(z방향)에서 소정 경사각(θ)으로 놓일 수 있다. 경사각(θ)은 입사광(BL0)이 부딪히는 반원형 단면상의 위치에 따라 0°보다 크고 90°보다 작을 수 있다.

본 실시예에서 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)은 서로 인접한 두 단위패턴들 사이에 마련되는 이격부(222)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 패턴(22)이 제1단위패턴(Cm-1), 제2단위패턴(Cm) 및 제3단위패턴(Cm+1)(여기서, m은 2 이상의 자연수임)을 포함할 때, 입체효과 형성부(20)는 제1단위패턴(Cm-1)과 제2단위패턴(Cm) 사이 및 제2단위패턴(Cm)과 제3단위패턴(Cm+1) 사이에 마련되는 이격부(222)를 포함할 수 있다.

이격부(222)는 광가이드부의 제2면(12)에서 오목한 단위패턴이 형성되지 않은 부분으로서 인접한 두 단위패턴들 사이에 위치하는 제2면(12)의 일부분일 수 있다. 또한, 이격부(222)는 서로 인접한 두 단위패턴들 사이의 유격으로서 제조공정의 편의를 위해 마련된 것일 수 있다. 이격부(222)는 패턴 설계에 따라 생략가능하다.

한편, 이격부(222)를 포함하는 경우, 이격부(222)의 폭(w1)은 패턴(22)의 단위패턴의 폭(w)보다 작게 설계된다. 이격부(222)의 폭(w1)은 패턴(22)의 폭(w)의 약 1/5 이하이거나 수㎛ 이하일 수 있다. 이격부(222)의 폭(w1)이 패턴(22)의 폭(w) 이상이면, 패턴(22)에서 자연스런 선형광 구현이 어려울 수 있다.

도 9를 참조하면, 본 실시예의 조명 부재에 있어서, 입체효과 형성부(20)의 패턴(20)은, 다각형 단면 형상의 패턴 구조를 구비한다. 패턴(22)의 경사면(221)은 꺽은선 그래프 형상을 가진다.

패턴(22)의 경사면(221)은 광가이드부의 두께 방향 또는 광가이드부의 제2면(12)과 직교하는 방향(z방향)에서 꺽은선 그래프의 선분 개수에 따라 복수의 경사각(θ1, θ2)을 가질 수 있다. 제2경사각(θ2)은 제1경사각(θ1)보다 클 수 있다. 제1 및 제2 경사각(θ1, θ2)은 입사광(BL0)과 만나는 위치에 따라 약 5°보다 크고 약 85°보다 작은 범위 내에서 설계될 수 있다.

또한, 본 실시예의 입체효과 형성부(20)는 서로 인접한 두 단위패턴들 사이에 마련되는 이격부(222)를 포함할 수 있다. 이격부(222)의 폭(w1)은 입체효과 형성부(20) 상에서의 자연스러운 선형광 구현을 위해 패턴의 폭(w)보다 작다. 이격부(222)의 폭(w1)은 수㎛ 이하이거나 패턴의 폭(w)의 약 1/5 이하로 설계될 수 있다.

또한, 본 실시예의 입체효과 형성부(20)는 광가이드부의 제1면 또는 제2면(12)과 거의 평행한 단절면(223)을 패턴(22) 상에 구비할 수 있다. 단절면(223)은 실질적으로 입사광의 반사나 굴절에 의해 빛이 외부로 방출되도록 작용하지 못하는 부분으로서, 패턴(22)에 의해 구현되는 선형광이 단절면(223)에 대응하는 단절 부분을 가질 수 있으므로, 단절면(223)의 폭(w2)은 연속적인 형상의 선형광 구현을 위해 수㎛ 이하에서 적절하게 설계될 수 있다. 한편, 연속적인 선형광 구현시, 단절면(223)은 생략될 수 있으나, 불연속적인 선형광 구현시 단절면(223)을 이용할 수 있음은 물론이다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 부재의 단면도이다.

도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 부재(200)는, 광가이드부(10), 입체효과 형성부(20), 광흡수부(30), 지지부(40) 및 반사부(42)를 포함한다.

광가이드부(10)는 레진층으로 마련될 수 있다. 광가이드부(10)는 반사부(42) 상에 입체효과 형성부(20)를 매립한다. 이 경우, 조명 부재(200)는 연성인쇄회로기판으로 마련된 지지부(40)와 소정 두께로 마련되는 레진층을 통해 소정 곡률로 휘어지는 유연성을 가질 수 있다.

입체효과 형성부(20)는 광가이드부(10)의 제1면에 접합되는 별도의 투명한 패턴층(20a)에 의해 마련된다. 패턴층(20a)은 일면에 패턴(22)을 구비한다.

광흡수부(30)는 광가이드부(10)의 제1측면에 배치된다. 광흡수부(30)는 패턴층(20a)을 포위하도록 광가이드부(10)에서 반사부(42)까지 연장될 수 있다. 도 10에서 광흡수부(30)는 패턴(22)의 배열 방향(x방향)과 직교하는 방향(y방향)의 제1측면에 배치되나, 패턴 배열 방향의 양단부에 위치하는 것은 도시의 편의를 위한 것으로 광가이드부(10)의 제1측면에서 x방향의 측면(제2측면) 가장자리까지 조금 연장된 것으로 볼 수 있다. 이러한 광흡수부(30)는 광가이드부(10)의 제1측면 상에 스프레이 공정, 침지 공정, 인쇄 공정 등으로 광흡수재를 포함한 액상 재료를 형성하여 마련될 수 있다.

지지부(40)는 단단하거나 유연한 지지부재 또는 하우징을 포함한다. 지지부(40)는 단단한 인쇄회로기판이나 연성인쇄회로기판일 수 있다.

반사부(42)는 지지부(40) 상에 마련되는 반사필름이나 반사층일 수 있다. 반사부(42)는 광가이드부(10)에서 패턴층(20a)을 통해 나오는 빛을 반사하여 다시 패턴층(20a)로 되돌려보낸다. 반사부(42)의 반사 효율 및 반사 영역의 제어를 위해 반사패턴(140)이 반사부(42) 상에 마련될 수 있다.

반사패턴(140)은 패턴층(20a)과 마주하는 반사부(42)의 일면에 잉크패턴으로 마련될 수 있다. 반사패턴(140)의 재료로는 반사부(42)의 재료와 동일한 재료가 이용될 수 있다. 이러한 반사패턴(140)을 이용하면 반사부(42) 상에서 반사되는 빛의 강도를 조절할 수 있어 다양한 형상의 광이미지의 구현에 기여할 수 있다.

본 실시예의 입체효과 형성부(20)에 있어서, 패턴(22)은 반사부(42)와 마주하도록 배치된다. 이 경우, 패턴층(20a) 상에 레진층을 도포하여 광가이드층(10)을 형성할 때, 레진층에 의해 덮여지는 패턴(22)이 그 고유의 기능을 상실하는 되는 것을 방지한다. 즉, 패턴(22)은 광가이드부(10) 내부를 이동하는 입사광을 경사면에서의 굴절 및 반사에 의해 일정 광폭과 광경로로 가이드하면서 광가이드부(10)의 제2면(12) 방향으로 방출하도록 기능하는데, 굴절률이 유사한 레진층으로 덮이는 경우 경사면이 사라져 제기능을 수행할 수 없게 될 수 있으나, 본 실시예에서는 패턴배열면이 광가이드부(10)의 반대측인 반사부(42)와 마주하도록 패턴층(20a)을 배치함으로써 전술한 문제의 발생을 방지한다.

패턴층(20a)은 접착패턴층(130)에 의해 반사부(42) 상에 고정될 수 있다. 접착패턴층(130)은 소정의 패턴(벌집 모양 등)을 갖고 반사부(42)의 반사율이나 반사 영역을 한정하도록 이용될 수 있다. 접착패턴층(130)의 접착 기능과 관련하여, 반사부(42) 상에 레진층을 접합 또는 접착하는 것에 의해 패턴층(20a)을 지지하거나 고정할 수 있는 경우, 접착패턴층(130)의 접착 기능은 생략가능하다. 이러한 접착패턴층(130)은 구현에 따라서 접착물질을 함유한 반사패턴(140)에 의해 일체로 마련될 수 있다.

한편 구현에 따라서 패턴층(20a)은 접착패턴층(130)에 의해 고정되지 않고, 레진층 중간에 매립될 수 있다. 이러한 구조에 의하면 패턴층(20a)은 반사부(42)와의 사이에 레진층을 게재하고 배치될 수 있다.

또한, 패턴층(20a)이 레진층을 게재하면서 광가이드부(10)의 제1면(10)에 마련되는 경우로서, 패턴층(20a)은 반사부(42)와의 사이에 광가이드부(10)를 게재하고 광가이드부(10)의 제1면(10)을 직접 가공한 패턴층(도 1의 참조부호 22 참조)이나 제2면이 아닌 제1면(11) 상에 접합되는 별도의 패턴층으로 마련될 수 있다.

또한, 구현에 따라서, 패턴층(20a)과 반사부(42) 사이에 이격영역(120)이 마련될 수 있다. 이격영역(120)은 공기층이나 진공층일 수 있다.

본 실시예에 의하면, 유연한 조명 부재의 구현이 가능할 뿐만 아니라 유연한 조명 부재에서 패턴(22)에 의한 입체효과 선형광의 구현시 이격영역(120), 접착패턴층(130), 반사패턴(140) 또는 이들의 조합을 이용하여 빛의 반사, 산란 또는 분산에 대한 성능이나 영역을 제어함으로써 더욱 다양한 광이미지를 구현할 수 있다.

또한, 전술한 조명 부재는 다양한 광원(할로겐 램프, LED 램프)과 결합하여 입체효과 선형광을 생성하는 조명 장치로 구현될 수 있다. 설명의 편의상 이하의 설명에서는 광원으로서 LED 광원을 이용하는 경우를 중심으로 설명하나, 이에 한정되지는 않는다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치의 평면도이다. 도 12는 도 11의 조명 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 평면도이다.

도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(300)는, 광가이드부(10), 입체효과 형성부(20), 광흡수부(30) 및 광원부(50)를 포함한다. 광원부(50)는 레진층으로 마련되는 광가이드부(10)에 의해 입체효과 형성부(20)와 함께 지지부 상에 매립될 수 있다.

입체효과 형성부(20)는 소정의 폭 방향 길이(L)를 갖는 광가이드부(10)의 일면에 배치되는 패턴(22)을 포함한다. 입체효과 형성부(20)는 광가이드부(10)의 일면 상의 서로 다른 영역들에 배치되는 복수의 패턴들을 포함한다. 서로 인접한 두 패턴들은 서로 다른 배열 방향 혹은 서로 다른 연장 방향을 가질 수 있으며, 서로 인접한 두 패턴들의 경계에는 패턴절곡부(21)가 형성될 수 있다.

입체효과 형성부(20)가 광가이드부(10)의 서로 다른 영역에 마련된 제1패턴과 제2패턴을 포함하는 경우, 제1패턴의 제1 순차 배열 방향과 제2패턴의 제2 순차 배열 방향은 서로 행하거나 서로 교차하는 방향으로 배열될 수 있다.

광흡수부(30)는 광가이드부(10)의 제1측면에 배치되어 제1측면으로 오는 입사광을 흡수함으로써 제1측면에서 반사되어 원하지 않는 광경로의 입사광 흐름이 생성되는 것을 차단한다.

조명 장치(300)는 복수의 광원에서 각각 조사되는 입사광을 광가이드부(10)의 서로 다른 영역들에 배치된 입체효과 형성부(20)의 패턴들(22)을 통해 각 영역에서 단일 선형광으로 변환한다. 광원부(50)의 각 광원은 LED(Light Emitting Diode) 광원으로서 두 개의 LED 소자를 포함하여 두 개의 빛을 조사하는 LED 패키지일 수 있다.

조명 장치(300)는, 도 12에 도시한 바와 같이, 광가이드부(10)의 각 영역에서 서로 다른 광경로(D1)로 연장하는 선형광(Beam)을 생성한다. 광원부(50)의 12개의 LED 광원에서 각각 나오는 두 줄기의 빛은 패턴(22)에 의해 각 LED 광원에서부터 광가이드부(10)의 소정 길이(L)의 폭 방향으로 진행하면서 점차적으로 휘도가 낮아지며 광가이드부(10)의 폭 방향의 중간 부분(A0)에서 사라지는 광이미지로 변환된다.

즉, 조명 장치(300)는, 입체효과 형성부(10)의 제2면상의 패턴의 배열이나 구조에 의해 광원부(50)의 12개의 광원에서 조사되는 빛이 특정 광폭과 특정 광경로와 일정 길이를 갖도록 가이드하여 광가이드부(10)의 두께 방향으로 깊이감을 갖는 선형광을 구현한다.

여기서, 선형광의 깊이감은, 선형광이 광원측 뿌리 부분에서 광가이드부(10)의 중간 영역(A0)의 말단 부분까지 연장될 때, 선형광의 뿌리 부분이 광가이드부(10)의 제2면에 가까이 위치하고 말단 부분이 제2면의 반대측인 제1면에 가까이 위치하는 형태로서 선형광이 광가이드부(10)의 제2면에서 제1면을 향하여 경사져 삽입되는 형태에 대응할 수 있다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치의 단면도이다.

도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(400)는, 광가이드부(10), 입체효과 형성부(20), 광흡수부(30), 지지부(40), 반사부(42), 분리부(44), 광원부(50) 및 다중효과 형성부(60)를 포함한다. 광원부(50)는 레진층으로 마련되는 광가이드부(10)에 의해 입체효과 형성부(20)와 함께 지지부(40) 상에 매립될 수 있다.

본 실시예의 조명 장치(400)는, 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)이 광가이드부(10)와 마주하도록 마련되고, 패턴(22)과 광가이드부(10) 사이에 코팅층 형태의 분리부(44)가 마련되는 것과 다중효과 형성부(60)가 배열되는 것을 제외하고, 도 10을 참조하여 앞서 설명한 조명 부재(200)를 이용하는 조명 장치와 실질적으로 동일할 수 있다.

패턴층(20a)을 반사부(42) 상에 적층할 때, 패턴층(20a)은 그 일면의 반대측인 타면이 반사부(42) 상에 놓이도록 배치된다. 그리고, 패턴층(20a) 상에 레진으로 광가이드부(10)를 형성하는 경우, 이들 간의 굴절률 차이가 작아 패턴(22)의 기능이 상실되는 것을 방지하기 위하여 패턴층(20a)의 패턴(22) 상에 소정 재료를 얇게 코팅하여 분리부(44)를 마련한 후 그 상부에 광가이드부(10)를 형성할 수 있다. 분리부(44)는 패턴층(20a)의 패턴(22)과 광가이드부(10)의 경계를 명확하게 하기 위한 것으로, 은(Ag), 알루미늄(Al), 스테인리스스틸 등을 금속성 재료를 소정 두께로 증착하여 구현될 수 있다. 분리부(44)는 반사부(42)와 동일하거나 유사한 재료로 마련될 수 있다.

즉, 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)이 레진층과 마주하도록 적층되는 경우, 광가이드부(10)를 형성하는 레진층에 의해 패턴(22)의 경사면은 반사 및 굴절 기능을 제대로 수행하지 못할 수 있다. 특히, 광가이드부(10)의 굴절률과 패턴층(20a)의 굴절률이 유사한 경우, 예컨대 굴절률 차이가 0.2 이하인 경우, 이들 사이에 위치하는 패턴(22)의 경사면은 입사광의 굴절 및 반사 작용을 제대로 수행하지 못한다. 전술한 경우, 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)에서의 굴절 및 반사에 의해 광원부(50)의 입사광을 광가이드부(10)의 상부 측으로 유도할 수 없어 입체효과를 갖는 선형광을 구현하지 못할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 조명 장치(400)에서는 패턴(22)과 광가이드부(10) 사이에 분리부(44)를 두어 패턴(22)과 광가이드부(10)를 명확하게 분리함으로써 패턴(22)의 경사면에서 입사광의 반사 및 굴절 동작을 원활하게 수행할 수 있도록 한다.

광흡수부(30)는, 도 10의 조명 부재(200)의 광흡수부와 달리, 광흡수 기능을 갖는 브라켓 형태의 부재를 광가이드부(10)의 제1측면을 포함한 조명 장치의 적어도 일 측면에 배치하여 마련될 수 있다. 이 경우, 광흡수부(30)는 본질적으로 광흡수 기능을 갖는 단단한 부재로 마련되거나, 금속이나 플라스틱 등의 단단한 부재에 광흡수 물질을 코팅하여 마련될 수 있다.

반사부(42)는 지지부재(40)와 제1패턴층(20a) 사이에 배치된다. 반사부(42)는 지지부(40)의 일면 상에 필름 형태로 마련될 수 있다. 반사부(42)는 반사 효율이 높은 재질로 마련되어 광원부(50)로부터 입체효과 형성부의 패턴(22)을 경유하여 광가이드부(10)의 제1면 방향으로 나오는 광을 패턴(22) 측으로 다시 반사하여 되돌려 보낸다. 이러한 반사부(42)에 의하면, 조명 장치(400)의 광손실을 줄이고 입체효과를 갖는 선형광을 더욱 명확하게 표현할 수 있다.

반사부(42)의 재료로는 빛의 반사 특성 및 빛의 분산을 촉진하는 특성을 증가시키기 위해 백색 안료를 분산 함유하는 합성수지가 이용될 수 있다. 예를 들어, 백색 안료로는 산화티탄, 산화알루미늄, 산화아연, 탄산염, 황산바륨, 탄산칼슘 등이 이용될 수 있고, 합성수지 원료로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 셀루로오스 아세테이트, 내후성 염화비닐 등이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또 다른 실시예에서, 반사부(42)는 은(Ag), 알루미늄(Al), 스테인리스 강(304SS) 등으로 구현될 수 있다.

본 실시예에서 광원부(50)의 광원은 단면상에서 볼 때 패턴층(20a)과 반사부(42)를 관통하는 형태로 지지부(40)에 연결된다. 지지부(40)가 연성인쇄회로기판인 경우, 광원부(50)는 연성인쇄회로기판을 통해 공급되는 전원과 제어신호에 의해 광원에서 빛이 조사되도록 구동될 수 있다.

다중효과 형성부(60)는 광가이드부(60) 상부에 마련되는 광학패턴을 포함한다. 광학패턴은 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)의 연장 방향과 직교하는 연장 방향을 가질 수 있다. 광학패턴은 삼각형 단면 형상이나 프리즘 형태를 가질 수 있고, 그에 의해 광가이드부(10)의 제1면 또는 제2면 방향으로 방출되는 단일 선형광을 두 개의 선형광(도 14의 참조부호 BL2, BL3 참조)으로 분리하여 출력한다. 다중효과 형성부(60)는 광가이드부(10)이 제1면을 직접 요철 패턴 형태로 가공하거나 별도의 패턴층을 접합하여 마련될 수 있다.

조명 장치(400)의 두께(t2)는 약 100㎛ 내지 약 250㎛ 이하일 수 있다. 조명 장치(400)의 두께가 100㎛보다 작으면, LED 광원을 레진층으로 매립하는 구조의 구현이 어렵고 내구성이 저하될 수 있다. 또한, 조명 장치(500)의 두께가 250㎛보다 두꺼우면 두꺼운 두께로 인해 롤(Roll)에 감기가 어려워 취급, 운반, 보관 및 설치 작업시 비용이 증가하고 곡률을 갖는 장소나 애플리케이션에 적용하기가 쉽지 않다.

본 실시예에 의하면, 조명 장치(400)는 레진층으로 마련되는 광가이드부(10)에 의해 지지부(40) 상에 반사부(42), 패턴층(20a), 분리층(44) 및 광원부(50)의 광원을 매립하고, 광가이드부(10) 내에서 조사되는 광원부(50)의 광을 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)에서의 반사 및 굴절에 의해 입체효과를 갖는 선형광으로 변환하여 표시할 수 있다. 여기서, 조명 장치(400)는 광추출부(340)에 의해 선형광의 콘트라스트를 높일 수 있다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 단면도이다.

도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(500)는, 광가이드부(10), 입체효과 형성부(20), 광흡수부(30), 광원부(50) 및 아우터 렌즈(outer lens, 510)를 포함한다. 또한, 조명 장치(500)는 다중효과 형성부(60)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

광가이드부(10)는 평면상에 볼 때 그 형상이 유선형이고 두께 방향에서 소정 부분에 곡률을 갖는 것을 제외하고 전술한 실시예의 조명 장치의 광가이드부와 실질적으로 동일할 수 있다.

입체효과 형성부(20)는 광가이드부(10)의 제2면의 서로 다른 영역에 마련되는 복수의 패턴들(22)을 포함한다. 복수의 패턴들(22)은 유선형의 광가이드부(10)의 서로 다른 영역에 각각 마련되어 서로 다른 광경로의 선형광을 생성한다. 복수의 패턴들(22)은 광가이드부(10)의 제2면에 마련되고 제2면에 대하여 경사진 경사면을 갖는 요철 패턴으로 구현될 수 있다. 입체효과 형성부(20)는 유선형의 광가이드부(10)의 서로 다른 영역에 배치되는 복수의 패턴(22)을 구비하는 것을 제외하고 도 11의 입체효과 형성부와 실질적으로 동일할 수 있다.

광흡수부(30)는 유선형의 광가이드부(10)의 가장자리를 따라 배치된다. 광흡수부(30)는 광원의 광출사면에 대응하는 개구부(32)를 구비할 수 있다. 개구부(32)는 광흡수부(30) 자체 또는 광흡수물질이 배치되지 않는 부분으로서, LED 광원에서 조사되는 광이 광흡수부(30)를 통과하여 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)에 전달되도록 기능한다.

도면에 도시하지는 않았지만, 본 실시예의 조명 장치는 도 10이나 도 13의 지지부나 반사부를 포함할 수 있다.

광원부(50)는 광가이드부(10)의 유선형 모양에 따라 일면의 가장자리 상에 배열된다. 광원부(50)는 복수의 LED 광원을 포함할 수 있다. 광원부(50)는 입체효과 형성부(20) 외측에 배치되는 것을 제외하고 도 13의 광원부와 실질적으로 동일할 수 있다.

다중효과 형성부(60)는 광가이드부(10)의 제2면의 반대측인 제1면의 서로 다른 영역에 마련되는 복수의 광학패턴들을 포함한다. 복수의 광학패턴들은 단일 선형광을 분리하여 복수 선형광(BL2, BL3)을 생성한다. 다중효과 형성부(60)는 도 13의 다중효과 형성부와 실질적으로 동일할 수 있다.

아우터 렌즈(510)는 차량용 조명 장치(헤드라이트, 후방라이트 등), 야외 조명 장치 등에서 조명장치의 외표면에 배치되는 렌즈 형상의 커버를 지칭한다. 아우터 렌즈(510)는 투명한 플라스틱 재료 예컨대, 엔지니어링 플라스틱 등으로 마련될 수 있다. 이때, 아우터 렌즈(510)는 외부에서 내부가 보이는 일정 수준 이상의 광투과율 또는 투명도를 가질 수 있다.

차량용으로 사용되는 경우, 아우터 렌즈(510)는 광가이드부(10)가 배치되는 일면에 차량 보디의 곡면에 이어지는 곡률을 갖도록 마련될 수 있다. 또한, 조명 장치(500)가 차량 조명으로 이용되는 경우, 광원부(50)의 광원은 차량 배터리(520)로부터 전원을 공급받아 동작할 수 있다.

전술한 광가이드부(10), 입체효과 형성부(20), 광흡수부(30), 다중효과 형성부(60) 및 광원부(50)는 아우터 렌즈(510)의 일면에 배치된다. 광가이드부(10)는 아우터 렌즈(510)의 일면에 접합되거나 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 광원부(50)는 아우터 렌즈(510)의 일면에서 광가이드부(10)에 매립될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 실시예에 의하면, 입체효과 형성부의 패턴 설계를 통해 헤드라이트, 후방 라이트, 차량 실내 조명, 안개등, 도어스카프 등의 차량용 조명 장치에 적용하기 용이하며 새로운 광이미지의 구현이 용이하고 저렴한 조명 장치를 제공할 수 있다. 즉, 본 실시예에 의하면, 기존 차량 램프에 비해 부피, 두께, 무게, 가격, 수명, 안정성, 설계 자유도, 설치 용이성 면에서 유리한 새로운 조명 장치를 제공할 수 있다.

한편, 본 실시예의 조명 장치는 차량용 조명 장치로 한정되지 않으며, 필름 형태의 유연한 조명 장치로서 건물, 설비, 가구 등의 조명 설치 대상의 내외측 곡면부나 굴곡부에 용이하게 적용될 수 있다. 그 경우, 아우터 렌즈(510)는 광가이드부, 입체효과 형성부 및 광흡수부를 구비한 조명 부재를 지지하거나 광원부를 지지하는 지지부 또는 하우징에 대응할 수 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함 없이 본 발명에 대해 다수의 적절한 변형 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변형 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10: 광가이드부
12: 제2면
20: 입체효과 형성부
21: 패턴절곡부
22: 패턴
30: 광흡수부
40: 지지부
42: 반사부
44: 분리부
50: 광원부
100, 100A, 200: 조명 부재
120: 이격영역
130: 접착패턴층
140: 반사패턴
300, 400, 500: 조명 장치
221: 경사면

Claims (18)

1. 조명 부재;
   상기 조명 부재에 빛을 조사하는 광원을 포함하고,
   상기 조명 부재는 광가이드부, 상기 광가이드부 상에 배치되는 입체효과 형성부 및 상기 광가이드부의 측면에 배치되는 광흡수부를 포함하고,
   상기 광가이드부는 제1면과 상기 제1면의 반대측인 제2면을 구비하고,
   상기 광가이드부의 상기 측면은 상기 제1면과 상기 제2면 사이에 소정 두께를 갖도록 상기 제1면과 상기 제2면을 연결하며,
   상기 입체효과 형성부는 복수개의 패턴을 포함하고,
   상기 복수개의 패턴은 상기 제2면 상에 순차 배열되고 상기 제2면에 대하여 경사각을 갖는 경사면을 포함하고,
   상기 복수개의 패턴은 상기 광가이드의 내부로 입사되는 상기 광원의 출사광을 상기 경사면에서의 굴절 또는 반사에 의해 상기 제1면이 향하는 제1면 방향 또는 상기 제2면이 향하는 제2면 방향으로 유도하여 상기 패턴의 복수의 단위패턴들의 각 패턴 연장 방향과 직교하는 제1경로의 선형광을 생성하며,
   상기 선형광은 상기 복수개의 패턴에 의해 상기 복수개의 패턴의 순차 배열 방향으로 연장되게 구현되고,
   상기 광흡수부는 상기 제1경로와 다른 제2경로의 출사광을 흡수하여 제거하는 조명 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 광가이드부의 측면은 상기 제1경로 또는 상기 패턴의 순차 배열 방향을 따라 연장되는 조명 장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 광흡수부는 광흡수물질이 표면이나 내부에 분산된 코팅층, 패드층 또는 브라켓을 포함하는 조명 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수개의 패턴의 경사면의 단면은 직선, 곡선, 꺽은선 그래프 또는 이들의 조합 형상인 조명 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 광가이드부와 상기 복수개의 패턴 간의 굴절률 차이가 일정 값 이상이 되도록 이들 사이에 배치되는 분리부를 더 포함하는 조명 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 광원은 서로 동일한 방향 또는 서로 다른 방향으로 빛을 조사하는 제1광원 및 제2광원을 포함하고,
   상기 광가이드부는 상기 제1광원의 출사광을 선형광으로 변환하는 제1패턴 및 상기 제2광원의 출사광을 선형광으로 변환하는 제2패턴을 포함하고,
   상기 제1패턴과 상기 제2패턴은 서로 다른 방향으로 배열되는 조명 장치.
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