KR20060015817A

KR20060015817A - Optical lighting film for lightpipe system

Info

Publication number: KR20060015817A
Application number: KR1020040064183A
Authority: KR
Inventors: 변석주
Original assignee: (주)인사이드옵틱스
Priority date: 2004-08-16
Filing date: 2004-08-16
Publication date: 2006-02-21
Also published as: KR100612575B1

Abstract

본 발명은 점 광원을 선 또는 면 광원으로 바꾸어주는 조명 시스템에 사용 되어지는 전반사 필름에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전반사 필름의 일면은 형상면으로 이루어지며, 상기 형상면은 프리즘의 꼭지각 부분이 복수개의 작은 프리즘이나 복수개의 렌티큘러렌즈 형상 또는 복수개의 프리즘 형상과 복수개의 렌티큘러렌즈 형상이 함께 존재하는 단위 형상이 복수개의 선형 배열을 가지며 반대면은 컬링된 구조를 가지는 필름이며, 본 발명에 따른 전반사 필름은 광 도관 시스템의 용도에 따라 상기 단위 형상에서 프리즘이 이루는 각도와 작은 프리즘의 꼭지각 또는 렌티큘러렌즈의 곡률반경을 조절함으로써 종래의 기술로는 반드시 내부 확산판을 사용해야만 했으나 본 발명에서는 응용 제품에 따라 내부 확산판을 사용하지 않고도 균일하고 밝은 조명의 역할을 하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a total reflection film used in an illumination system for converting a point light source into a line or plane light source, one surface of the total reflection film according to the present invention consists of a shape surface, the shape surface is a plurality of vertex angle of the prism A small prism or a plurality of lenticular lens shapes or a unit shape in which a plurality of prism shapes and a plurality of lenticular lens shapes exist together have a plurality of linear arrangements, and the opposite side is a film having a curled structure, and the total reflection film according to the present invention. According to the application of the light conduit system, the angle of the prism in the unit shape and the vertex angle of the small prism or the radius of curvature of the lenticular lens must be adjusted in the prior art. Uniform and bright without using internal diffuser It is characterized by the role of lighting.

전반사 필름, 광 전송도관, 프리즘, 렌티귤러렌즈, 전반사 임계각. Total reflection film, light transmission conduit, prism, lenticular lens, total reflection critical angle.

Description

Total Lighting Film for Light Conduit {Optical Lighting Film for LightPipe System}

[도1]은 기존 기술에 의한 전반사 필름의 구조이고,1 is a structure of the total reflection film according to the existing technology,

[도2]는 [도1]의 기존 기술의 전반사 필름으로 구성한 광 도관 시스템이며,FIG. 2 is a light conduit system composed of a total reflection film of the existing technology of FIG.

[도3]은 [도2]의 시스템에서 추출되어 나오는 빛의 세기를 광 도관의 길이 방향으로 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the light intensity extracted from the system of FIG. 2 in the longitudinal direction of the light conduit.

[도4]는 본 발명에 의한 전반사 필름의 응용 예이고,.4 is an application example of the total reflection film according to the present invention;

[도5]는 [도4]로 구성한 광 도관 시스템에서 추출되어 나오는 빛의 세기를 광 도관의 길이 방향으로 나타낸 그래프이다.,FIG. 5 is a graph showing the light intensity extracted from the light conduit system composed of FIG. 4 in the longitudinal direction of the light conduit.

[도6]은 본 발명에 의한 전반사 필름의 또 다른 응용 예이고,6 is another application example of the total reflection film according to the present invention;

[도7]은 [도6]으로 구성한 광 도관 시스템에서 추출되어 나오는 빛의 세기를 광 도관의 길이 방향으로 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing the intensity of light extracted from the optical conduit system of FIG. 6 in the longitudinal direction of the optical conduit.

본 발명은 전반사 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일면은 형상면으 로 이루어지며, 상기 형상면은 프리즘의 꼭지각 부분이 복수개의 작은 프리즘이나 복수개의 렌티큘러렌즈 형상 또는 복수개의 프리즘 형상과 복수개의 렌티큘러렌즈 형상이 함께 존재하는 단위 형상이 복수개의 선형 배열을 가지며 반대면은 컬링된 구조를 가지는 필름이며, 이를 이용하여 광 도관을 제조하면 응용 시스템의 종류에 따라 내부 확산판을 쓰지 않고도 밝기와 균일도가 대폭적으로 향상되는 효과를 얻을 수 있다.The present invention relates to a total reflection film, and more particularly, one surface is formed as a shape surface, the top surface of the shape is a plurality of small prism or a plurality of lenticular lens shape or a plurality of prismatic shape and a plurality of lenticular lens of the prism The unit shape where the shapes exist together has a plurality of linear arrays, and the opposite side is a film having a curled structure. When the optical conduit is manufactured by using the same, the brightness and uniformity are greatly reduced without using an internal diffuser plate depending on the type of application system. The effect can be improved.

내부 전반사의 원리를 이용한 광학부품 및 광학계 중에서 대표적인 것으로는 직각 프리즘, 루프 프리즘, 펜타 프리즘, 광통신용 광섬유 등이 있다. 내부 전반사란 굴절률이 큰 밀한 매질에서 굴절률이 작은 소한 매질로 빛이 진행할 때 입사각이 특정 임계각에 도달하면 굴절각이 90°가 되어 특정 임계각보다 큰 각으로 입사하는 빛은 전반사되는 원리를 말하며, 이 때 특정 임계각은 빛의 파장과 매질의 굴절률에 따라 결정된다.Typical examples of optical components and optical systems using the principle of total internal reflection include a right angle prism, a loop prism, a penta prism, and an optical fiber for optical communication. Internal total reflection refers to the principle that when the incident light reaches a certain critical angle when light progresses from a dense medium having a high refractive index to a small medium with a small refractive index, the angle of refraction becomes 90 ° and the light incident at an angle greater than the specific critical angle is totally reflected. The specific critical angle is determined by the wavelength of light and the refractive index of the medium.

즉,굴절률이 n 인 밀한 매질에서 굴절률이 n′인 소한 매질로 빛이 입사각 i로 입사하였을 때 굴절각이 90°가 된다면, 이 때의 입사각 i는 전반사 임계각이며 그 값은 다음의 수학식 1로부터 유도된 수학식 2와 같다.That is, if the refractive angle becomes 90 ° when light enters the incident angle i in a dense medium having a refractive index of n 'and the refractive index is n', the incident angle i at this time is the total reflection critical angle and the value is expressed from Equation 1 below. Equation 2 is derived.

n sin(i) = n′sin(90°) n sin (i) = n′sin (90 °)

i = sin(n′／n) i = sin (n ′ / n)

상기 수학식 1은 스넬의 굴절 법칙을 나타내며, 수학식 2의 전반사 임계각 i 보다 큰 각도로 입사되는 빛은 밀한 매질로 다시 반사되며, 그 반사된 빛의 반사각은 입사된 빛의 입사각과 그 크기가 같고 방향이 반대이게 된다.Equation 1 represents Snell's law of refraction, and light incident at an angle greater than the total reflection critical angle i of Equation 2 is reflected back into a dense medium, and the reflected angle of the reflected light is equal to the incident angle of the incident light and its magnitude. The same direction is reversed.

이 때 두 매질의 경계면인 전반사면을 제 1 전반사면이라 하고 이와 직각을 이루는 제2 전반사면이 존재한다면, 제 1 전반사면에서 전반사된 빛은 제 2 전반사면에서 한번 더 전반사되어 결과적으로 입사한 빛의 정반대 방향으로 빛이 반사된다.상기한 바와 같이, 임계각보다 큰 각으로 입사된 빛은 전반사되고 임계각보다 작은 각으로 입사된 빛은 투과되며, 이러한 원리를 이용하여 집광기, 거울, 조명기구 등을 만들기도 한다.At this time, if the total reflection surface, which is the boundary between the two media, is called the first total reflection surface and there is a second total reflection surface perpendicular to the first reflection surface, the light totally reflected from the first reflection surface is totally reflected once more from the second reflection surface, and as a result, Light is reflected in the opposite direction of the light. As described above, light incident at an angle greater than the critical angle is totally reflected and light incident at an angle smaller than the critical angle is transmitted. Also make.

상기한 바와 같은 원리를 이용한 종래기술 중에서 미국 특허 제4,906,070 호는 이등변의 직각 전반사면을 갖는 전반사 유연성 필름에 관한 것이다.US Patent No. 4,906,070 of the prior art using the principle as described above relates to a total reflection flexible film having an isosceles right angle total reflection surface.

여기서의 전반사면은 이등변의 직각 프리즘이 선형 배열된 것으로, 이러한 필름을 광 전달 매체인 광 전송도관으로 구성하고 광 전송도관의 선단부에 램프를 설치한 경우, 이론적으로 관의 내부를 마치 광통신용 광 섬유 속의 빛이 전반사를 반복하며 전달 되듯이 빛이 누출 없이 관의 길이방향으로 전달되게 된다. 따라서 종래기술을 적용한 광 전송도관에서는 빛의 효율적인 추출을 위해서 반드시 광 전송도관 내부에 관의 길이방향으로 확산면적을 달리하는 확산판을 설치하여야만 한다. Here, the total reflection surface is a linear array of isosceles right angle prism, and when such a film is composed of an optical transmission conduit as a light transmission medium and a lamp is installed at the tip of the optical transmission conduit, the inside of the tube is theoretically completed as if it is an optical communication optical As light in the fiber is transmitted through repeated reflection, light is transmitted in the longitudinal direction of the tube without leakage. Therefore, in the optical transmission conduit to which the prior art is applied, a diffusion plate having a different diffusion area in the longitudinal direction of the tube must be installed in the optical transmission conduit for efficient extraction of light.

그러나, 이러한 확산판을 설치한 경우에도 관의 길이방향에 대해 균일하고 밝은 광 분포를 얻기 힘들며 대부분의 경우에 있어 관의 길이 방향으로 비대칭적인 광 분포를 얻게 된다.However, even when such a diffusion plate is installed, it is difficult to obtain a uniform and bright light distribution in the longitudinal direction of the tube, and in most cases, an asymmetric light distribution in the longitudinal direction of the tube is obtained.

또한 이러한 요구 사항은 전체 시스템을 구성함에 있어서 많은 제약을 초래하며 작업성을 떨어뜨리게 되는 원인이 된다. In addition, these requirements place a lot of constraints on the overall system configuration and cause a loss of workability.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 그 목적은 광 전달 및 추출 특성을 조절하여 기존의 내부 확산판을 설치하여 구성되는 광 도관 시스템에의 적용은 물론이고 내부 확산판을 사용하지 않는 광 도관 시스템의 구성이 가능하도록 하는 전반사 필름을 제공하는 데 있다.
The present invention has been devised to solve the problems described above, and its purpose is to adjust the light transmission and extraction characteristics to use the optical diffuser system, which is configured by installing an existing internal diffuser plate, as well as using the internal diffuser plate. To provide a total reflection film to enable the construction of a light conduit system that does not.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전반사 필름은, 일면은 평평하고 다른 일면은 형상면으로 이루어지며, 상기 형상면은 큰 프리즘의 꼭지각 부분이 복수개의 작은 프리즘이나 복수개의 렌티큘러렌즈 또는 복수개의 프리즘 형상과 복수개의 렌티큘러렌즈 형상이 함께 존재하는 형상으로 이루어진 단위 형상이 복수개의 선형 배열된 구성이다.In order to achieve the object as described above, the total reflection film according to the present invention, one surface is flat and the other surface is made of a shape surface, the top surface portion of the large prism is a plurality of small prism or a plurality of lenticular lens Alternatively, a plurality of linearly arranged unit shapes consisting of a plurality of prismatic shapes and a plurality of lenticular lens shapes exist together.

또한, 상기한 바와 같은 본 발명의 전반사 필름을 이용하여 제조된 광 전송도관은, 전반사 필름을, 평평한 일면을 내면으로 하고 외면에는 상기 기술한 단위형상이 원통의 길이방향으로 배열되도록 원통 형태의 관으로 만듦으로써, 소정 각도로 관의 내부로 입사하는 광이 관을 따라 이동하면서 광의 전달과 추출이 동시에 일어나는 광도관이다.In addition, the optical transmission conduit manufactured by using the total reflection film of the present invention as described above, the cylindrical reflection tube so that the flat surface is the inner surface and the unit shape described above is arranged in the longitudinal direction of the cylinder on the outer surface. It is a light conduit in which light transmitted and extracted simultaneously occurs while light incident on the inside of the tube at a predetermined angle moves along the tube.

이때, 전달과 추출의 정도는 단위 형상의 큰 프리즘의 가상의 꼭지각과 큰 프리즘의 가상의 꼭지각에 위치한 작은 프리즘들의 개수 및 작은 프리즘 꼭지각 또는 렌티큘러렌즈의 개수 및 곡률반경으로 조절된다. At this time, the degree of transmission and extraction is controlled by the virtual vertex angle of the large prism of the unit shape and the number of small prisms and the number and radius of curvature of the small prism vertex or lenticular lens located at the virtual vertex angle of the large prism.

보다 구체적으로 상기한 본 발명의 일 예로 [도1]은 기존의 기술과 마찬가지의 목적으로 최대의 전달 효율 만을 위한 구성으로 [도2]는 [도1]로 내부 확산판 없이 구성된 광도관 시스템으로부터 나오는 길이 방향의 빛의 세기를 나타낸 그래프이다. More specifically, as an example of the present invention, [FIG. 1] is a configuration for maximum transmission efficiency for the same purpose as the existing technology. [FIG. 2] is [FIG. 1] from an optical conduit system configured without an internal diffuser plate. This is a graph showing the intensity of light in the longitudinal direction.

[도6]의 그래프와 마찬가지로 길이 방향으로 빛이 빠져 나가지 못함을 관찰 할 수 있고, 또한 꼭지각 부분의 효율적인 전반사 효과로 광도관의 끝단의 전달된 빛의 세기는 기존 기술에 의해서 구현된 경우보다 좀더 우수하다. As in the graph of Fig. 6, it can be observed that the light does not escape in the longitudinal direction, and the light intensity transmitted at the end of the light conduit is more effective than that achieved by the existing technology due to the effective total reflection effect at the vertex. great.

또한 본 발명의 또 다른 응용 예인 [도3]은 내부 확산판이 없이 전체 길이 방향으로 빛이 균일하게 추출되게 하기 위한 구성으로 [도4]는 내부 확산판 없이 구성된 광도관 시스템으로부터 나오는 길이 방향의 빛의 세기를 나타낸 그래프이다.In addition, another application example of the present invention [FIG. 3] is a configuration for uniformly extracting light in the entire longitudinal direction without the internal diffuser plate [FIG. 4] the light in the longitudinal direction from the light conduit system configured without the internal diffuser plate It is a graph showing the intensity of.

[도4]의 그래프에서 알 수 있듯이 내부 확산판을 쓰지 않고도 본 발명에 의한 광도관 시스템에서는 시스템 전체 길이 방향으로 균일한 분포의 빛이 추출됨을 알수 있다.As can be seen in the graph of FIG. 4, the light conduit system according to the present invention can be seen that the light is uniformly distributed in the entire longitudinal direction of the system without using an internal diffusion plate.

[도5]는 기존 기술에 의한 전반사 필름이며 [도6]은 이를 이용한 내부 확산판 없이 구성된 광도관 시스템으로부터 나오는 길이 방향의 빛의 세기를 나타낸 그래프이다. FIG. 5 is a total reflection film according to the existing technology, and FIG. 6 is a graph showing the intensity of light in the longitudinal direction coming from a light conduit system configured without an internal diffuser plate using the same.

상기와 같이 광도관 시스템을 구성하여 비교 실험함에 있어서 내부 확산판을 쓰지 않은 이유는 내부 확산판은 응용시스템에 따라 그 모양과 물성을 조절해야 하기 때문에 객관적인 비교를 위한 조건으로 적합하지 않기 때문이다. 즉 상기 모든 비교는 동일한 구성의 광도관 시스템임을 재차 강조한다.The reason why the internal diffuser plate is not used in the comparative experiment by constructing the light conduit system as described above is that the internal diffuser plate is not suitable as a condition for objective comparison because the shape and physical properties of the internal diffuser plate must be adjusted according to the application system. In other words, it is emphasized again that all the comparisons are of the same conduit system.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 프리즘 꼭지각 부분이 복수개의 작은 프리즘 및 렌티큘러 렌즈의 조합으로 구성되고 이들의 반복 배열로 구성된 전반사 필름을 이용하여 제조된 광도관은 종래기술에서 반드시 요구되어지는 내부 확산판을 사용하지 않고도 균일한 밝기를 나타내는 조명을 얻는 효과가 있다. As described above, the light conduit manufactured using a total reflection film composed of a combination of a plurality of small prisms and a lenticular lens and composed of a combination of a plurality of small prisms and a lenticular lens according to the present invention is an internal diffusion that is necessarily required in the prior art. The effect is to obtain a light that shows uniform brightness without using a plate.

한편, 본 발명은 하나의 특정한 실시예를 도시하여 설명하였지만, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구의 범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

On the other hand, the present invention has been described by showing one specific embodiment, it is obvious that the present invention may be variously modified and implemented by those skilled in the art. Such modified embodiments should not be understood individually from the technical spirit or point of view of the present invention and these modified embodiments should fall within the scope of the appended claims of the present invention.

Claims

It is made of a transparent polymer material, and one surface is formed as a shape surface, and the shape surface of the prism is a unit shape in which a plurality of small prisms, a plurality of lenticular lens shapes, or a plurality of prism shapes and a plurality of lenticular lens shapes exist together. A film having a plurality of linear arrangements and an opposite side having a curled structure.

The light conduit of claim 1, wherein the transparent polymeric material comprises isomeric particles that function as light diffusion.

The film of claim 1 wherein the transparent polymeric material is polycarbonate (PC) or acrylic.