KR200259622Y1 - 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 광학렌즈 및 상기 광학렌즈에 반사광학부를 더하여 조명에 이용되는 빛의 세기를 조명영역에 따라 일정하도록 할 수 있는 조명장치에 관한 것이다. 이러한 조명장치는 다수의 광원으로 이루어지는 발광 어레이와, 상기 광원 전면에 위치하여 광학적으로 대응하는 렌즈와, 상기 렌즈를 통해 조사되는 상기 각 광원의 빛을 일측에서 타측까지 전송하는 광화이버 및 전송되는 빛이 일영역에 집중될 수 있도록 상기 광화이버가 다발형태로 집속되는 화이버 번들를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 아울러, 이에 반사광학부를 배치하여 보다 조명영역을 달리하여도 균질한 빛을 발현할 수 있도록 한다.

Description

조명장치{A Lighting Device}

본 고안은 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광원으로부터 조사되는 빛을 렌즈 또는 렌즈 및 반사광학부를 사용하여 화이버 번들에 집중 조사함으로써, 일영역에 광손실없는 균질한 광밀도의 빛을 조명할 수 있는 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로 조명장치는 전기로 구동되는 다양한 형태의 전구 또는 램프 등을 사용하여 일정공간을 조명하는 것으로서, 그 조명정도는 보통 단위 면적당 빛의 밝기인 조도로 표시된다.

이러한 조도는 룩스(lx)를 그 단위로 사용하며 조명영역의 용도에 따라 이를 달리하여 사용하게 된다.

상기 조명장치는 가정용 또는 사무용으로 사용되기 위해 전구 또는 램프를 조합하는 일반적인 형태와, 산업용 또는 의학용과 같이 부분적이고도 집중적인 조명을 필요로 하는 형태로 구분된다.

이 중 상기 의학용이나 산업용으로 전용되는 종래의 조명장치는 전구 또는 램프 등을 광원으로 하여 조사되는 빛을 반사경 등을 사용하여 광 화이버내로 입사시키는 형태를 취하고 있는 것이 일반적이다.

이러한 상기 조명장치에서 상기 전구 또는 램프는 빛의 조사가 뷸규칙적으로 확산되는 형태를 취하기 때문에, 상기 반사경을 통해 반사되는 빛 또한 그러한 불규칙한 형태를 띠게 마련이다.

결국, 상기 반사경에 의해 반사된 불규칙적인 빛이 상기 광화이버에 입사되었을 때 상기 광화이버를 통해 조사되어 일정영역을 조명하는 빛 또한 그 빛의 밀도가 균질하지 못하게 되는 문제점이 있다.

그럼에도 불구하고 상기 종래의 조명장치는 상기 광원으로부터 조사되는 빛의 조사형태를 보정할 수 있는 아무런 보정요소가 구비되지 문제점이 있다.

이에 따라 병원에서의 수술 등과 같이 집중적이고도 균질한 빛의 조명이 필요한 분야에서 균질한 빛의 세기를 발현할 수 없기 때문에, 사용자의 시각에 따라 서로 다른 이미지를 보여주게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점들을 감안하여 안출된 것으로써, 본 고안의 제 1목적은 조사도중의 광손실이 없이 광밀도가 균질한 빛을 일영역에 집중 조명할 수 있는 조명장치을 제공하는 것이다.

그리고, 본 고안의 제 2목적은 조명영역의 크기 및 조명형태의 변경이 용이한 조명장치을 제공하는 것이다.

이러한 본 고안은 목적들은, 다수의 광원(11)으로 이루어지는 발광 어레이(10);

상기 광원(11) 전면에 위치하여 광학적으로 대응하는 렌즈(20);

상기 렌즈(20)를 통해 조사되는 상기 각 광원(11)의 빛을 일측에서 타측까지 전송하는 광화이버(31); 및

전송되는 빛이 일영역에 집중될 수 있도록 상기 광화이버(31)가 다발형태로 집속되는 화이버 번들(30);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조명장치에 의하여 달성된다.

여기서, 상기 발광어레이(10)로부터 렌즈(20)를 통해 조사되는 빛을 반사하는 제 1포물경(41)과,

상기 반사광을 재반사하여 상기 화이버 번들(30)에 집중 조사되도록 상기 제 1포물경(41)에 대응하여 초점위치가 일치하는 제 2포물경(42)으로 이루어지는 반사광학부(40)가 더 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 반사광학부(40)는 상기 발광어레이(10) 및 대응하는 렌즈(20)와 더불어 단일세트화 되어 상기 화이버 번들(30)을 중심으로 다수개가 광학적으로 대칭이 되도록 배열되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 광원(11)은 LED, 전구, 레이저 다이오드(LD)를 포함하는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.

본 고안의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 본 고안의 제 1실시예에 따른 조명장치의 구성도,

도 2는 본 고안의 제 2실시예에 따른 조명장치의 구성도,

도 3은 본 고안의 제 3실시예에 따른 조명장치의 구성도이다.

< 도면의 주요부분에 따른 부호의 설명 >

10: 발광어레이 11: 광원

20: 렌즈 30: 화이버 번들

31: 광화이버 40: 반사광학부

41: 제 1포물경 42: 제 2포물경

100: 조명장치

다음으로는 본 고안에 따른 조명장치를 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 제 1실시예에 따른 조명장치의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 조명장치(100)는 저전압의 전기로 구동되는 다수개의 광원(11)이 일렬로 배치되어 이루어지는 발광어레이(10)와, 상기 각 광원(11)에 광학적으로 대응하는 렌즈(20)와, 상기 각 렌즈(20) 전면에 일측이 근접하게 고정되는 광화이버(31) 및 상기 광화이버(31) 타측을 원형의 다발로 집속하여 이루어지는 화이버 번들(30)로 이루어진다.

여기서, 상기 광원(11)은 소정 칸델라(Cd) 이상의 빛을 발현할 수 있는 발광소자로서, 통상적인 LED나 레이저 다이오드(LD), 소형전구 등이 해당된다.

아울러, 상기 렌즈(20)는 발광어레이(10)를 이루는 광원(11)의 빛을 집광하여 전면에 근접 설치되는 광화이버(31)에 조사하기 위한 것으로, 상기 광원(11)으로부터 조사되는 빛의 물성치에 따라 싱글 형태 또는 더블릿(Doublet), 하이브리드(Hybrid) 형태를 취할 수 있다.

이는 상기 빛의 성질이 단색광이면 싱글 형태의 렌즈(20)를 사용하고, 색수차를 보정해야 하는 백색광이면 더블릿 형태 또는 하이브리드 형태의 렌즈(20)를 사용하는 것으로, 이를 통해 보다 균질한 빛의 세기를 발현할 수 있다.

아울러, 상기 각 광원(11)으로부터의 빛은 상기 각 렌즈(20)에 대응하여 조사되며, 조사된 빛은 상기 각 렌즈(20)에 대응하는 광화이버(31)에 1:1 방식으로 대응하여 조사됨으로써, 상기 화이버 번들(30)을 통해 일영역에 조명되는 빛의 밀도는 모든 조명영역에서 균질할 수 있다.

도 2는 본 고안의 제 2실시예에 따른 조명장치의 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 조명장치(100)는 광원(11)으로 이루어진 발광어레이(10) 및 이에 광학적으로 대응하는 렌즈(20) 전면에 반사광학부(40)를 둠으로써, 빛을 다단계로 반사할 수 있다.

아울러, 렌즈(20)를 통해 조사되는 광원(11)의 빛은 반사광학부(40)가 반사하여 결국 화이버 번들(30)에 집중 조사되며, 조사된 빛으로 일정영역을 조명할 수 있다.

여기서, 상기 반사광학부(40)는 발광어레이(10)로부터 렌즈(20)를 통해 조사되는 빛을 반사하는 제 1포물경(41)과, 상기 반사광을 재반사하여 상기 화이버 번들(30)에 빛이 집중 조사되도록 상기 제 1포물경(41)과 초점위치가 동일한 제 2포물경(42)으로 이루어진다.

이 때, 상기 발광어레이(10)는 다수개의 광원(11)이 모여 이루어지며, 각 광원(11)에 대응하여 전면에는 렌즈(20)가 고정되는데, 상기 렌즈(20)는 콜리메이팅 광학원리에 기초하여 상기 광원(11)으로부터 조사되는 빛을 광축에 대해 평행하도록 유도할 수 있다.

이와 같이 광축에 대해 평행하게 유도된 빛은 일종의 콜리메이팅 빔이라고 일컫어지며, 상기 제 1포물경(41)에 의해 반사되어 제 2포물경(42)으로 조사된다.

이 때, 상기 제 1포물경(41)에 의해 반사된 빛은 이전의 콜리메이트 빔의 성질을 상실하게 되며, 단지 상기 제 2포물경(42)에 집중 조사될 뿐이다.

하지만, 상기 제 2포물경(42)은 상기 제 1포물경(41)으로부터 조사된 빛을 광축에 대해 평행하도록 유도하여 콜리메이팅 빔으로서의 이전 성질을 복원하게 된다.

따라서, 상기 화이버 번들(30)에 최종적으로 조사되는 빛은 보다 균질한 광밀도를 갖는 콜리메이트 빔이다.

이렇게 상기 렌즈(20)를 통해 조사되는 빛과 상기 제 2포물경(42)에 의해 반사되는 빛은 광축에 대해 평행하도록 유도하는 콜리메이트 광학원리에 기초하는 것으로, 빛이 광축에 평행하기 때문에 보다 균질한 빛의 밀도를 얻을 수 있다.

아울러, 상기 제 1포물경(41)과 제 2포물경(42)은 서로 초점위치가 동일하며, 무한광학계의 원리인 하기식을 그 이론적 배경으로 한다.

여기서, 상기 F1은 제 1포물경(41)의 초점거리이고, 상기 F2는 제 2포물경(42)의 초점거리이다.

도 3은 본 고안의 제 3실시예에 따른 조명장치의 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 조명장치(100)는 한쌍의 반사광학부(40)가 구비되고, 각 반사광학부(40)의 화이버 번들(30)이 일지점을 향하도록 배열되는 것이다.

이는 발광어레이(10) 및 렌즈(20)가 상기 반사광학부(40)와 하나의 세트화 되어 상기 화이버 번들(30)을 중심으로 대칭적으로 배치되는 구성을 이룬다.

여기서, 상기 반사광학부(40)는 제 1포물경(41) 및 상기 제 1포물경(41)에 광학적으로 대응하도록 초점위치가 동일한 제 2포물경(42)으로 이루어져 있으며, 상기 발광어레이(10)는 렌즈(20)를 통해 빛을 상기 반사광학부(40)에 조사한다.

아울러, 상기 렌즈(20)는 상기 빛을 광축에 대해 평행하도록 유도하여 콜리메이트 빔의 성격을 지니도록 하는데, 이러한 빛을 조사받은 상기 제 1포물경(41)은 이를 제 2포물경(42)으로 반사하게 된다.

이 때, 상기 제 1포물경(41)은 상기 빛을 상기 제 2포물경(42)에 집중적으로 반사하는데만 기능하게 되어 상기 빛은 반사되면서 콜리메이트 빔으로서의 성질을 상실하게 된다.

하지만, 상기 제 2포물경(42)이 상기 빛을 광축에 대해 평행하게 반사하면서 원래의 콜리메이트 빔으로 성질을 회복하게 되고, 결국 상기 화이버 번들(30)에 보다 강력한 세기로 집중 조사될 수 있다.

이 때, 상기 화이버 번들(30)은 양측에 각각 위치한 한쌍의 반사광학부(40)로부터 빛을 조사받기 때문에, 단일의 반사광학부(40)로부터 빛을 조사받는 것에 비해 2배의 밝기를 발현할 수 있다.

아울러, 상기 화이버 번들(30)에서 일측은 양분되어 각기 정면에 위치한 제 2포물경(42)에 광학적으로 대응하고, 타측은 상기 일측에 대해 수직으로 절곡됨으로써, 상기 번들(30) 일측을 통해 입사되는 빛의 진행방향 또한 절곡하게 되며 결국 타측을 통해 일정영역을 조명할 수 있다.

따라서, 상기 화이버 번들(30)을 통해 일정영역을 조명하게 되는 빛은 번들(30) 양측에 대칭적으로 위치하는 한쌍의 반사광학부(40) 및 상기 반사광학부(40)와 일세트화되는 발광어레이(10) 및 렌즈(20)를 통해 조사되는 것이기 때문에, 보다 강력한 빛의 세기를 발현할 수 있다.

이상에서와 같은 본 고안에 따른 조명장치(100)에서, 상기 광원(11)은 LED, 레이저 다이오드(LD), 전구 외에, 할로겐 램프 또는 할로겐 램프로부터 빛을 조사받는 화이버 번들(30)을 상기 발광어레이(10) 위치에 배치하여 사용할 수 있다.

또한, 발광어레이(10)를 이루는 광원(11)은 최소 20개 이상의 개수 중에서 임의로 택일하여 사용할 수 있다.

아울러, 상기 발광어레이(10) 및 렌즈(20)와 반사광학부(40)로 단일세트를이루는 것은 상기에서와 같이 화이버 번들(30)을 중심으로 한쌍이 대칭적으로 배열되는 것외에, 화이버 번들(30)을 중심으로 광학적으로 대칭이 되도록 다수의 세트가 배열될 수 있다.

또한, 상기 화이버 번들(30)은 원형의 다발 형태 외에, 사각형, 환형, 오각형, 육각형 등 임의로 그 집속형태를 달리하여 사용할 수 있다.

이상에서와 같은 본 고안에 따른 조명장치에서, 상기 불규칙적으로 발산하는 광원의 빛을 광축에 대해 평행이 되도록 유도하여 일영역에 집중할 수 있기 때문에, 광손실없이 일영역에 균질한 빛을 조명할 수 있는 특징이 있다.

이를 통해 부분적이고도 집중적인 조명을 필요로 하는 의학분야에서의 치료 및 수술에 이용될 수 있으며, 산업용 비젼에도 용이하게 설치되어 사용할 수 있다.

아울러, 반사광학부를 두어 조명영역의 크기를 달리할 수 있으며, 화이버 번들의 집속형태에 따라 원형, 환형, 사각형, 오각형, 육각형 등 다양한 형태의 조명형상을 발현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 비교적 구성이 간단하고, 종래의 광원 및 렌즈를 사용하기 때문에, 제조 및 설치가 간단한 효과가 있다.

비록 본 고안이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 고안의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 고안의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims (4)

1. 다수의 광원(11)으로 이루어지는 발광 어레이;

   상기 광원(11) 전면에 위치하여 광학적으로 대응하는 렌즈(20);

   상기 렌즈(20)를 통해 조사되는 상기 각 광원(11)의 빛을 일측에서 타측까지 전송하는 광화이버(31); 및

   전송되는 빛이 일영역에 집중될 수 있도록 상기 광화이버(31)가 다발형태로 집속되는 화이버 번들(30);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
2. 상기 발광어레이(10)로부터 렌즈(20)를 통해 조사되는 빛을 반사하는 제 1포물경(41)과,

   상기 제 1포물경(41)으로부터 반사되는 빛이 상기 화이버 번들(30)에 집중 반사되도록 상기 제 1포물경(41)에 대응하여 초점위치가 일치하는 제 2포물경(42)으로 이루어지는 반사광학부(40)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
3. 제 2항에 있어서,

   복수의 반사광학부(40)가 구비되고, 각 반사광학부(40)의 화이버 번들(30)이 일지점을 향하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 광원(11)은 LED, 전구, 레이저 다이오드(LD)를 포함하는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 조명장치.