KR200287845Y1 - 광섬유용 풀컬러 광원장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 광섬유를 사용하여 빛을 방출하는 각종의 장치에 광원을 제공하는 광원장치에 관한 것이며, 특히 하나의 반사대에 다수의 발광소자가 동시에 설치되어 다수의 발광소자에서 방출하는 각각의 색상의 빛을 서로 혼합함으로써 모든 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 광섬유용 풀컬러 광원장치에 관한 것이다.

Description

광섬유용 풀컬러 광원장치{A light device supplying full-color for optical fiber}

본 고안은 광섬유를 사용하여 빛을 방출하는 각종의 장치에 광원을 제공하는 광원장치에 관한 것이며, 특히 하나의 반사대에 다수의 발광소자가 동시에 설치되어 다수의 발광소자에서 방출하는 각각의 색상의 빛을 서로 혼합(산란)함으로써 모든 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 광섬유용 풀컬러 광원장치에 관한 것이다.

각종 디스플레이나 조명용으로 사용되고 있는 광원장치는 LED나 방열 또는 할로겐원소등을 충진한 방전램프등을 사용하고 있다.

그러나 램프의 경우는 소비전력이 크고 방출되는 빛깔이 단색이어서 제한이 많다.

이러한 이유로 광고탑이나 각종 조명장치에 있어서, 각종램프의 사용은 점점 줄어들고 있는 반면, 소형이며 소비전력도 램프에 비해 적은 LED의 사용이 점점 증가하고 있는 상태이다.

그러나 상기와 같은 LED를 사용함에 있어서, 각각의 LED가 각각 하나의 화소용 광원으로 제공되고 있어서, 이를 사용하는 장치의 부피가 커지고, 다양한 색상의 빛을 제공할 수 없다는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점들로 인하여 최근에는 광섬유를 사용하여 LED에서 제공되는 빛을 광섬유의 원측(멀리 떨어진) 선단부로 전송하여 활용하는 방법이 시도되고 있다.

그러나 이러한 장치는 고유발광색을 갖는 각각의 LED에 소수의 광섬유 다발들의 선단을 연결하여 광원장치를 구성하되, 색상의 종류에 많은 제한이 있으며, 하나의 광원장치에는 동일한 색상의 LED가 하나 또는 다수개 설치되도록 구성되어있다.

따라서 LED를 이용한 하나의 광원장치는 하나의 색상만을 제공할 수 있도록 되어 있으므로, 디스플레이나 조명등에 있어서 제공되는 색상 또한 한정되게 되며, 그 다양성이나 색상변화가 매우 제한적이 될 수 밖에 없으며, 다양한 색상으로 이루어진 출력빛깔을 원할 경우는 광원장치의 수도 매우 많아지며, 그 전체적인 부피도 매우 커진다는 문제점이 있다.

즉, 종래의 광원장치는 하나의 장치가 하나의 색상 만을 제공할 수 있기 때문에 상기와 같은 많은 문제점이 야기되는 것이다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 광섬유용 광원장치가 갖는 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 하나의 광원장치를 통하여 모든 색상의 빛깔을 제공할 수 있는 광원장치의 제공을 그 목적으로 한다.

이와 같은 목적은 빛의 삼원색들을 각각 발생시키는 LED들을 하나의 장치에 모두 설치하고 그 각각의 LED들에서 발생되는 빛을 산란시켜서 혼합함으로써 원하는 모든색을 구현할 수 있도록 구성된 본 고안에 의하여 달성될 수 있는 바, 이하 첨부된 도면을 참조로 하여 이하에 상세히 설명한다.

도1은 본 고안의 전체 종단면도

도2는 본 고안의 전체 분해사시도

도3a 및 도3b는 본 고안의 체결클램프의 정면도 및 종단면도

도4a, 도4b, 도4c 및 도4d는 본 고안의 반사대의 정면도, 우측면도, 종단면도 및 사시도

도5a, 도5b, 도5c 및 도5d는 본 고안의 산란렌즈의 정면도, 우측면도, 종단면도 및 사시도

도6은 본 고안의 반사관의 종단면도

도7a, 도7b 및 도7c는 본 고안의 조절클램프의 정면도, 종단면도 및 사시도

도8a 및 도8b는 본 고안의 조절링의 정면도 및 종단면도

도9는 본 고안의 다른 실시예의 종단면도

도10은 본 고안의 다른 실시예의 광섬유 고정구의 사시도

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

10,10`: 반사관 20,20`: 반사대

21: 반사면 23: 발광소자

30,30`: 체결클램프 40,40`: 산란렌즈

41: 동심원 42: 오목면

60,60`: 조절클램프

61: 조절홈 70: 조절링

도1은 본 고안의 전체 종단면도이고, 도2는 본 고안의 전체 분해사시도이다. 상기 도면에서 보는 바와 같이 본 고안은 기본 몸체를 이루는 실린더형의 본체로 구성되되, 상기 본체는 내벽면이 반사면으로 형성된 실린더형의 반사관(10)과 상기 반사관의 저부에 체결되며 다수의 발광소자(23)가 동시에 설치된 반사대(20)로 구성된 것을 특징으로 한다.

즉, 본 고안은 광원이 되는 다수개의 발광소자(각각 단색광을 내는 발광소자들)가 하나의 반사대(20)에 설치됨으로써, 다양한 색상을 혼합하여 출력할 수 있도록 한 것이다.

*: 상기 도면의 우측방향을 윗쪽(上方)으로 명명하고 좌측을 아래쪽(下方)으로 명명하기로 한다. 이하 같다.

상기 반사대는 도4a 내지 도4d에서 보는 바와 같이, 발광소자가 삽입되는 다수의 삽입공(24)이 천공되어 상기 삽입공에 발광소자(23)가 삽입 설치되며, 그 윗쪽면은 오목하게 형성되어 반사면(21)으로 구성되도록 하는 것이 바람직하다. (도4c는 발광소자를 생략한 상태의 단면도이다.)

도2의 미설명 부호 22는 반사관에 반사대가 정확히 설치되도록 그 위치를 안내하는 걸림턱이다.

상기 발광소자는 LED로 형성하는 것이 바람직하며, 상기 발광소자의 선단부가 상기 반사면(21)의 상부 돌출되어 고정될 수 있도록 하는 것이 좋다.

또한 상기 발광소자는 각각 고유한 색상의 빛을 방출하게 되며, 각각 적색과 청색 및 녹색(빛의 3원색)의 색을 방출하는 3개 이상의 발광소자를 구비하는 것이 바람직하다. 그래야 모든 색상의 빛을 합성해 낼 수 있다.

상기 발광소자의 하단에는 전원공급핀이 형성되어 하방으로 돌출(체결클램프의 바깥쪽으로 돌출)되며 상기 전원공급핀은 상기 각각의 발광소자의 전압을 조절할 수 있는 콘트롤칩(100)에 삽입되도록 하여 각각의 발광소자의 전압을 각각 별도로 조절할 수 있도록 형성하는 것이 바람직하다.

본 고안하나에는 하나의 콘트롤칩(100)이 연결되도록 하고 다수의 콘트롤칩들이 메인콘트롤러(110)에 의해 조절되도록 구성된다.

또한 상기 반사대(20) 윗쪽에는 도5a 내지 도5d에서와 같이, 발광소자(23)에서 방사되는 빛을 산란시키는 산란렌즈(40)를 설치하여 발광소자에서 방사되는 다색의 빛을 혼합하여 충분히 합성할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 산란렌즈(40)의 윗쪽면에는 물결형상으로 된 다수의 동심원(41)이 형성되어 통과하는 빛을 산란시킬 수 있도록 하는 것이 좋다.

또한 상기 산란렌즈의 아랫쪽면은 오목면(42)으로 형성하여 하방으로 부터 입사되는 빛이 넓게 확산되면서 산란렌즈를 통과할 수 있도록 한 것이다. 이 또한 빛의 산란을 유도하기 위한 것이다.

이와 같이 구성된 산란렌즈(40)는 상기 오목면을 통하여 통과하는 빛이 확산되면서 진행하게 되고, 진행되던 빛은 상기 윗쪽면을 통과하면서 물결형상의 다수의 동심원을 형성하는 표면에 의해서 무수한 각도로 굴절되어 서로 중첩 및 간섭되면서 산란효과가 극대화 되게된다.

또한 도6에서 보는 바와 같이, 상기 반사관(10)의 안쪽면의 상단부는 윗쪽으로 갈 수록 넓어지는 확대형 테이퍼면을 형성하고 그 선단부에는 체결용 나사산(12)을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 반사관(10)의 안쪽면의 하단부는 윗쪽으로 갈 수록 좁아지는 상협하광(上狹下鑛)형의 축소형 테이퍼면으로 형성되어 발광소자로 부터 방사되는 빛이 산란되며 진행하도록 구성할 수 있다.

도3a 및 또3b에서와 같이, 상기 반사관의 하단부(저부)에 체결클램프(30)를 체결하여 상기 반사대(20)를 고정시키도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 체결클램프는 그 상단에 나사산(31)을 형성하여 상기 반사관(10)의 하단부에 나사식으로 체결하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 상기 반사관의 하단부의 안쪽에도 또한 나사산을 형성하여야 할 것이다.

상기 체결클램프는 반사관(10)의 하단에 나사식으로 삽입되면서 체결되며,그 선단면이 상기 반사대(20)의 하면 가장자리를 압압하여 고정하게 된다.

상기 반사관(10)의 상단부에는 그 내부에 광섬유다발(90)이 고정되는 광섬유 고정구를 체결하는 것이 바람직하다.

상기 광섬유 고정구는 도7a 내지 도8b에서와 같이, 상기 반사관(10)의 안쪽에 삽입되되 윗쪽에서 압압시 그 하단부의 직경이 상기 반사관의 내면과의 접촉에 의해 좁아져서 그 안쪽으로 삽입되는 광섬유다발(90)을 압압하여 고정할 수 있도록 그 하단부에는 길이방향으로 다수의 조절홈(61)이 형성된 실린더형의 조절클램프(60)와, 상기 반사관(10)의 상단부에 나사식으로 체결되도록 그 하단 외주면에는 나사산(71)이 형성되고 그 하단이 상기 조절클램프(60)의 상단을 압압하여 상기 조정클램프를 안쪽으로 밀어주는 조절링(70)으로 구성된다.

상기 반사관(10)의 상부의 내면과 조절클램프(60)는 상방으로 약간 넓어지도록 테이퍼를 형성하여 상기 조절클램프가 상기 반사관에 삽입될때 상기 반사관과의 압압력에 의해 중심방향으로 응력을 받아 탄성적으로 직경이 줄어들 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 특히 상기 조절클램프의 조절홈(61)에 의해 그 탄성변형이 더욱 용이하게 수행될 수 있게된다.

물론 이를 위하여 상기 반사관의 내면이 이루는 테이퍼 각도보다 상기 조절클램프(60)의 외면이 이루는 테이퍼 각도가 약간 크도록 하는 것이 더욱 바람직 할 것이다.

또한 상기 조절홈(61)이 시작되는 부분에는 탄성변형력을 증대시키기 위한 탄성홈(65)을 형성할 수 있다.

상기 광섬유고정구의 내부, 즉 상기 조절클램프(60)의 안쪽으로 광섬유다발(90)의 일단부가 유입되어 상기 조절클램프(60)의 하단 내면에 의해 압압되어 고정된다. 상기 조절링(70)을 돌리게 되면 상기 반사관에 체결되면서 그 하단부가 상기 조절클램프(60)를 밀게되며, 상기 조절클램프가 하방으로 밀려가면서 상기 반사관의 내면에 압압되어 그 하단부의 직경이 줄어들어 상기 광섬유다발(90)을 조여주게 되는 것이다.

상기 광섬유다발(90)의 타단부는 광고문구 또는 그림모양을 형성하기 위한 빛의 출력단부가 되며, 이는 광고판등의 외부 패널 또는 조명장치의 렌즈등의 이면이 된다.

이상과 같은 구성을 통한 본 고안의 작동원리를 설명하면 다음과 같다.

먼저 반사대(20)에 고정된 다수의 발광소자(23)에 전압이 인가되면, 해당하는 발광소자에서 빛을 방출하게 된다. 물론 상기 빛은 발광소자 마다 고유한 색상의 빛을 방출하게 된다.

각각의 발광소자(23)에서 방출된 빛들은 상기 반사대(20)의 반사면(21)에 반사되어 윗쪽으로 전진하며, 이 과정에서 상기 산란렌즈(40)를 통과하게 된다.

상기 산란렌즈(40)는 입사면이 오목면으로 형성되어 입사광들이 분사되며 전진하게 되며, 이 과정에서 옆으로 전진하는 빛들은 상기 반사관의 내면에 반사되어 다시 반사되면서 결국 모두 산란렌즈(40)의 상부면을 통과하여 방출되게 된다.

이때 상기 산란렌즈(40)의 상면의 표면에 형성된 물결형태의 동심원(41)들에 의해서 방출되는 빛은 다시 그 각도가 꺾기에 되며, 이에따라 방출되는 빛들은 무수한 난반사를 통하여 산란되어 방출된 각각의 색들의 빛들은 서로 중첩 및 간섭되어 충분히 혼합되게 되며, 이때 각각의 발광소자에서 방출되는 빛들의 새기에 따라서 혼합되어 방출되는 빛의 색깔이 정해지게 되는 것이다.

따라서 본 고안에서는 상기 각각의 발광소자의 전압의 조절 또는 단락의 조절을 통하여 원하는 모든 색의 빛을 구현해 낼 수 있게되는 것이다.

상기와 같이 혼합된 빛은 상기 산란렌즈(40)의 윗쪽에 위치하게 되는 광섬유다발(90)의 입력측 선단면으로 입사되게 되며, 이에 따라 상기 광섬유다발의 타단부인 각각의 광섬유의 타측 선단(흔히 광고판의 전면판이나 조명장치의 외부창 또는 렌즈 등의 이면이 된다)에서는 원하는 색깔의 빛이 출력되게 되는 것이다.

도9는 본 고안의 다른 실시예의 종단면도이다.

상기 도면에서 보는 바와 같이 본 실시예 역시 그 기본적인 구성원리는 상기 도1의 예와 대동소이하다.

본 실시예는 적색, 녹색 및 청색의 3개의 광원소자만을 사용하여 소형으로 형성한 것이다. 본 실시예는 상기 도1에 의한 고안에서 상기 반사대에 3개의 광원소자만을 설치하며, 또한 도1의 광섬유고정구를 도10에서와 같이, 반사관(10`)의 상단부에서 하부로 삽입되어 상기 반사관과 나사식으로 체결되는 조절클램프(60`) 만으로 구성하여 구조를 더욱 간단히 한 것이다. (도면부호 20`는 본 실시예의 반사대이고, 도면부호 30`는 본 실시예의 체결클렘프이고, 도면부호 40`는 본 실시예의 산란렌즈이다.)

상기 조절클램프(60`)의 체결을 위하여 상기 반사관의 상단 내주면의 나사산에 치합되는 나사산(62)을 조절클램프의 상부 외주면에 형성하여 서로 나사식으로 체결될 수 있도록 구성하며, 상기 조절클램프(60)의 하단부에는 상기 반사관(10`)의 내주면과 압압되어 직경이 줄어들 수 있도록 길이방향으로 다수의 조절홈(61)을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 조절클램프(60`)에 의해 고정된 광섬유다발(90)의 출력부쪽 선단은 자동차의 방향등이나 정지등(또는 리어램프) 등의 렌즈(200)의 이면부에 위치하여 상기 렌즈에서 원하는 색상의 빛을 방출하게 된다.

본 실시예의 작동원리는 상기 도1에 의한 실시예의 작동원리와 동일하므로 설명은 생략한다.

본 실시예는 방향등이나 정지등 및 차폭등 등의 조명장치로 사용하기에 특히 적합하다.

이상에서와 같이 본 고안은 빛의 삼원색에 해당하는 각각의 색을 방출하는 발광소자를 모두 하나의 반사면에 설치하여 각각의 발광소자에서 방출되는 빛의 새기 및 단락을 조절하여 원하는 모든 색을 출력할 수 있다는 효과를 제공하게 된다.

또한 본 고안은 하나의 광원장치를 통해서 제공되는 빛의 색깔 및 새기를 시간에 따라 임의로 변화시킬 수 있으므로, 매우 역동적인 출력광을 제공할 수 있게되어 한차원 높은 광원장치를 제공하게 되는 것이다.

또한 본 고안은 기존의 광원장치에 비하여 소비전력을 크게 절감하면서도 그 조도는 크게 향상시켜, 광원장치의 성능을 제고할 수 있게된다.

Claims (14)

1. 기본 몸체를 이루는 실린더형의 본체로 구성되되, 상기 본체는 내벽면이 반사면으로 형성된 실린더형의 반사관과 상기 반사관의 저부에 체결되며 다수의 발광소자가 동시에 설치된 반사대로 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유용 풀컬러 광원장치.
2. 제1항에 있어서;

   상기 반사대는 발광소자가 삽입되는 다수의 삽입공이 천공되어 상기 삽입공에 발광소자가 삽입 설치되며, 그 윗쪽면은 오목하게 형성되어 반사면으로 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유용 풀컬러 광원장치.
3. 제1항에 있어서;

   상기 반사대 윗쪽에는 발광소자에서 방사되는 빛을 산란시키는 산란렌즈가 설치된 것을 특징으로 하는 광섬유용 풀컬러 광원장치.
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서;

   상기 반사관의 안쪽면의 상단부는 윗쪽으로 갈 수록 넓어지는 확대형 테이퍼면이 형성되고 그 선단부에는 체결용 나사산이 형성된 것을 특징으로 하는 광섬유용 풀컬러 광원장치.
5. 제4항에 있어서;

   상기 반사관의 안쪽면의 하단부는 윗쪽으로 갈 수록 좁아지는 상협하광(上狹下鑛)형의 축소형 테이퍼면으로 형성되어 발광소자로 부터 방사되는 빛이 산란되며 진행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유용 풀컬러 광원장치.
6. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서;

   상기 반사관의 상단부에는 그 내부에 광섬유다발이 고정되는 광섬유 고정구가 체결된 것을 특징으로 하는 광섬유용 풀컬러 광원장치.
7. 제5항에 있어서;

   상기 반사관의 상단부에는 그 내부에 광섬유다발이 고정되는 광섬유 고정구가 체결된 것을 특징으로 하는 광섬유용 풀컬러 광원장치.
8. 제6항에 있어서;

   상기 광섬유 고정구는 상기 반사관의 안쪽에 삽입되되 윗쪽에서 압압시 그 하단부의 직경이 상기 반사관의 내면과의 접촉에 의해 좁아져서 그 안쪽으로 삽입되는 광섬유다발을 압압하여 고정할 수 있도록 그 하단부에는 길이방향으로 다수의 조절홈이 형성된 실린더형의 조절클램프와, 상기 반사관의 상단부에 나사식으로 체결되도록 그 하단 외주면에는 나사산이 형성되고 그 하단이 상기 조절클램프의 상단을 압압하여 상기 조절클램프를 안쪽으로 밀어주는 조절링으로 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유용 풀컬러 광원장치.
9. 제3항에 있어서;

   상기 산란렌즈의 윗쪽면에는 물결형상으로 된 다수의 동심원이 형성되어 통과하는 빛의 산란을 돕도록 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유용 풀컬러 광원장치.
10. 제9항에 있어서;

    상기 산란렌즈의 아랫쪽면은 오목면으로 형성된 것을 특징으로 하는 광섬유용 풀컬러 광원장치.
11. 제1항에 있어서;

    상기 다수의 발광소자는 적어도 적색발광소자와 청색발광소자 및 녹색발광소자를 포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유용 풀컬러 광원장치.
12. 제1항 또는 제11항에 있어서;

    상기 발광소자는 LED인 것을 특징으로 하는 광섬유용 풀컬러 광원장치.
13. 제1항에 있어서;

    상기 반사대에 설치된 모든 발광소자의 전원 입출력단자가 연결되어 각각의발광소자의 입력전압 및 전원의 단락을 조절하는 콘트롤러가 더 부가되어 설치된 거서을 특징으로 하는 광섬유용 풀컬러 광원장치.
14. 제6항에 있어서;

    상기 광섬유고정구는, 상기 반사관의 상단부에서 하부로 삽입되어 상기 반사관과 나사식으로 체결되는 조절클램프로 구성되되,

    상기 조절클램프의 체결을 위하여 상기 반사관의 상단 내주면의 나사산에 치합되는 나사산이 조절클램프의 상부 외주면에 형성되어 서로 나사식으로 체결될 수 있도록 구성되며, 상기 조절클램프의 하단부에는 상기 반사관의 내주면과 압압되어 직경이 줄어들 수 있도록 길이방향으로 다수의 조절홈을 형성된 것을 특징으로 하는 광섬유용 풀컬러 광원장치.