KR20080047075A - 발광 다이오드와 광섬유 다발과의 결합구조와 이를 위한커넥터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 다이오드로부터 방출된 광을 다수의 광섬유로 효율적으로 입사시킬 수 있도록 된 발광 다이오드와 광섬유 다발과의 결합구조와, 이러한 결합에 효율적으로 사용될 수 있는 커넥터에 관한 것이다.

본 발명에 있어서는 다수의 광섬유(11)를 클램프(12)를 이용하여 고정함으로써 광섬유 다발(10)을 형성하고, 원통형상의 관으로 이루어짐과 더불어 내벽면에 광반사층이 형성되는 커넥터(20)의 양측에 각각 상기 광섬유 다발(10)과 발광 다이오드(30)를 삽입하여 결합하게 된다. 또한, 상기 광섬유 다발(10)은 발광 다이오드와 대향하는 종단면이 발광 다이오드의 광방출면에 대응되는 형상으로 곡면처리되어, 중심부분의 단부가 외주연에 비해 내측에 위치되고, 광섬유 다발(10)의 중심부분측에 위치하는 광섬유에 비해 그 외측에 위치하는 광섬유는 그 장축의 길이가 보다 긴 타원형상의 종단면을 갖도록 구성된다.

광섬유 다발, 커넥터, 발광 다이오드

Description

발광 다이오드와 광섬유 다발과의 결합구조와 이를 위한 커넥터{Connection structure including LED and optical fiber bundle and connector therefor}

도 1은 다수의 광섬유에 대하여 광을 입사시키기 위한 일반적인 결합구조를 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명의 일실시에에 따른 발광 다이오드와 광섬유 다발과의 결합구조를 나타낸 단면도.

도 3은 도 2에서 발광 다이오드(30)와 대향하는 광섬유 다발(10)의 종단 형상을 나타낸 사시도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 ***

10 : 광섬유 다발, 11 : 광섬유,

12 : 클램프, 20 : 커넥터,

30 : 발광 다이오드.

본 발명은 발광 다이오드로부터 방출된 광을 다수의 광섬유로 효율적으로 입사시킬 수 있도록 된 발광 다이오드와 광섬유 다발과의 결합구조와, 이러한 결합에 효율적으로 사용될 수 있는 커넥터에 관한 것이다.

일반적으로 광섬유는 플라스틱이나 유리 등의 재질로 이루어진다. 광섬유는 코어층과 이를 감싸는 클래드층으로 구성되는데, 여기서 코어층은 광의 전달 통로로서 사용되고 클래드층은 코어층을 통해서 전달되는 광이 외부로 누출되는 것을 차단하는 기능을 수행한다. 광섬유로 입사된 광은 클래드층에 의해 전반사되면서 코어층을 통해 전달된다. 광섬유는 입사된 광을 큰 손실없이 장거리 전송할 수 있기 때문에 통신분야에 주로 사용되어 왔다.

이러한 광섬유의 특성을 이용하고자 하는 시도가 다른 여러가지 산업분야에서 이루어지고 있다. 현재 광섬유는 전기, 전자 및 통신 분야는 물론이고 의료 및 인테리어 분야에 이르기 까지 그 사용분야가 폭넓게 확대되고 있다. 특히, 최근에 이르러 광섬유를 가방이나 모자 또는 의류 분야에 사용하고자 하는 시도가 매우 주목받고 있다.

한국 공개특허공보 2003-0031130호, 한국 공개실용신안공보 2000-0008770호, 한국 특허등록 0540975호 및 한국 특허출원 2005-0053055호 등에는 일반 실과 광섬유를 혼합하여 광섬유 직물을 직조하는 것에 대하여 개시되어 있다. 특히, 한국 특허출원 2005-0053055호에는 광섬유의 클래드층을 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 제거하여 코어층으로 전달되는 광이 광섬유의 외측으로 누출되도록 함으로써 광섬유 직물의 밝기나 색상을 변화시키는 것에 대하여 개시되어 있다.

그런데, 이와 같이 광섬유를 이용함에 있어서는 발광 다이오드 등의 광원으로부터 방출된 광을 광섬유의 코어층으로 적절하게 입사시키기 위한 구성이 요구된 다. 특히, 광섬유 직물의 경우에는 광섬유를 위사와 경사로서 활용하여 직물을 직조하기 때문에 많은 수효의 광섬유가 사용되게 되고, 이에 따라 이들 상당수의 광섬유에 적절하게 광을 입사시키기 위한 구성이 요구된다.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안해서 창출된 것으로서, 발광 다이오드 등의 광원으로부터 방출된 광을 광섬유 다발의 각 광섬유로 효율적으로 입사시킬 수 있는 발광 다이오드와 광섬유 다발과의 결합구조를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 발광 다이오드와 광섬유의 다발과의 효율적인 결합을 제공할 수 있는 커넥터를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 발광 다이오드와 광섬유 다발과의 결합구조는 일단이 클램프에 의해 일체적으로 결합된 광섬유 다발과, 광섬유로 광을 제공하기 위한 발광 다이오드 및, 원통형상의 관으로 이루어짐과 더불어, 내벽면에 광반사층이 구비되는 커넥터를 구비하여 구성되고, 상기 커넥터의 일측에 광섬유를 삽입하여 고정하고, 상기 커넥터의 타측에 발광 다이오드를 삽입 고정하여 발광 다이오드로부터의 방출광이 광섬유 다발의 각 광섬유로 입사되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 발광 다이오드와 광섬유 다발과의 결합구조는 일단이 클램프에 의해 일체적으로 결합된 광섬유 다발과, 광섬유로 광을 제공하기 위한 발광 다이오드 및, 원통형상의 관으로 이루 어지는 커넥터를 구비하여 구성되고, 상기 커넥터의 일측에 광섬유를 삽입하여 고정하고, 상기 커넥터의 타측에 발광 다이오드를 삽입 고정하여 발광 다이오드로부터의 방출광이 광섬유 다발의 각 광섬유로 입사되도록 구성되며, 상기 광섬유 다발은 발광 다이오드와 대향하는 종단면이 발광 다이오드의 광방출면에 대응되는 형상으로 곡면처리되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광섬유 다발은 중심부분의 단부가 외주연에 비해 내측에 위치되고, 상기 광섬유 다발은 중심부분의 단부가 외주연에 비해 내측에 위치되고, 광섬유 다발을 구성하는 각 광섬유의 종단면은 중심부분측에 위치하는 광섬유에 비해 그 외측에 위치하는 광섬유가 장축의 길이가 보다 긴 타원형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커넥터는 내벽면에 광반사층이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제3 관점에 따른 커넥터는 발광 다이오드와 광섬유 다발을 광학적으로 결합시키는 커넥터에 있어서, 상기 커넥터의 내벽에 광반사층이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광반사층은 커넥터 내벽을 경면처리하여 생성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광반사층은 커넥터 내벽에 형성된 산화막인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광반사층은 금속막으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광반사층은 광반사용 도료인 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 다수의 광섬유에 대하여 광을 입사시키기 위한 일반적인 결합구조를 나타낸 단면도이다.

도 1의 방법에 있어서는 우선 다수의 광섬유(11)를 예컨대 금속 재질의 클램프(12)로 묶어서 광섬유 다발(10)을 구성한다. 그리고, 원통형상의 관으로 이루어지는 커넥터(20)의 양단에 상기 광섬유 다발(10)과 발광 다이오드(30)를 삽입하게 된다. 이때, 상기 커넥터(20)는 금속이나 플라스틱 등의 합성수지로 구성된다.

상기 구조에서 발광 다이오드(30)로부터 방출된 광은 직접적으로 광섬유(11)의 종단을 통해서 입사되거나 또는 커넥터(20)의 내벽에 반사된 후 광섬유(11)의 종단을 통해 입사된다. 그러나, 일반적으로 금속이나 합성수지의 경우에는 광을 효율적으로 반사시키지 못한다. 커넥터(20)의 내벽에 도달된 광은 커넥터(20)에 흡수되거나 커넥터(20)의 내벽에서 산란을 일으키게 된다. 커넥터(20)에 흡수되거나 산란되는 광은 광섬유(11)에 효율적으로 입사되지 못하고 소실된다.

상기한 문제를 해결하기 위해서 발광 다이오드(30)와 광섬유 다발(10)을 최대한 급접하게 배치하는 것을 고려할 수 있다. 이와 같이 하게 되면 커넥터(20)의 내벽에 의해 소실되는 광의 양을 최소한으로 줄일 수 있다.

그러나, 일반적으로 광섬유에 입사되는 광의 양은 그 입사각에 따라 큰 차이를 나타낸다. 광섬유는 그 종단면에 대하여 75°∼105°의 입사각을 갖는 광이 효율적으로 입사되어 전달된다. 또한, 발광 다이오드(30)의 경우에는 모든 각도로 광을 방출하지 않는다. 발광 다이오드(30)로부터 방출되는 광의 각도는 대략 중심선을 기준으로 상하 각각 30°의 각도를 갖는다. 따라서, 광섬유 다발(10)과 발광 다 이오드(30)를 근접하게 배치하게 되면, 광섬유 다발(10)의 중심 부분에 위치하는 광섬유에는 광이 효율적으로 전달되지만, 광섬유 다발(10)의 외주연에 인접하게 배치되는 광섬유(11)에는 광이 잘 전달되지 못하는 문제가 발생한다.

상기한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예에서는 광섬유 다발(10)과 발광 다이오드(30)의 간격을 일정하게 유지하면서 커넥터(20)의 내벽면에 광반사층을 형성한다. 즉, 본 발명에 따른 커넥터는 내벽면에 광반사층이 형성된 것을 특징으로 한다.

커넥터(20)의 내벽면에 광반사층을 형성하는 방법으로서는 다음과 같은 여러가지 방법을 채용할 수 있다.

1. 커넥터(20)를 금속 재료로 구성하는 경우, 커넥터(20)의 내벽면을 예컨대 다이아몬드 터닝머신을 이용하여 경면처리한다.

2. 커넥터(20)를 구성하는 금속 재료로서 알루미늄을 사용하는 경우, 예컨대 양극산화법을 이용하여 커넥터(20) 내벽면에 균일한 산화막을 형성한다.

3. 커넥터(20)를 플라스틱 등의 합성수지로 구성하는 경우, 커넥터(20) 내벽면에 예컨대 알루미륨이나 크롬 등과 같은 반사율이 좋은 금속막을 형성한다. 이때, 금속막의 형성에는 일반적인 도금법을 사용하거나 기상성장법(evaporation)이나 스퍼터링법(sputtering) 등의 증착방법을 사용할 수 있다.

4. 커넥터(20)를 플라스틱 등의 합성수지로 구성하는 경우, 커넥터(20) 내벽면에 예컨대 알루미늄 페인트나 은색 스프레이 페인트와 같은 반사율이 좋은 광반사 도료를 페인팅한다.

물론, 본 발명은 상기한 방법에 한정되지 않고, 커넥터(20)의 내벽면에 광반사층을 형성하기 위한 어떠한 방법도 채용할 수 있다.

상기한 실시예에 있어서는 광섬유 다발(10)과 발광 다이오드(30)를 광학적으로 결합시키기 위한 커넥터(20)의 내벽면에 광반사층이 형성된다. 따라서, 이 광반사층에 의해 발광 다이오드(30)로부터 방출된 광이 커넥터(20)의 내벽면을 통해 흡수되거나 산란하지 않고 반사되어 광섬유(11)측으로 인도되게 되므로 발광 다이오드(30)로부터 광섬유(11)로의 광전달 효율이 대폭 향상되게 된다.

한편, 도 2 및 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유 다발(10)과 발광 다이오드(30)와의 결합구조를 나타낸 것이다. 도 2는 본 실시에에 따른 결합구조의 단면 구성을 나타낸 것이고, 도 3은 발광 다이오드(30)와 대향하는 광섬유 다발(10)의 종단 형상을 나타낸 사시도이다.

도 3에 구체적으로 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 있어서는 발광 다이오드(30)와 대향하는 광섬유 다발(10)의 종단면이 발광 다이오드(30)의 광방출면에 대응하는 형상으로 곡면처리된다. 보다 구체적으로, 광섬유 다발(10)은 중심부분의 단부가 외주연에 비해 내측에 위치되고, 광섬유 다발(10)을 구성하는 각 광섬유(11)의 종단면은 중심부분측에 위치하는 광섬유에 비해 그 외측에 위치하는 광섬유가 장축의 길이가 보다 긴 타원형상을 갖도록 형성된다. 이와 같은 곡면처리는 광섬유 다발(10)의 종단면을 연마장치로 연마하거나, 발광 다이오드(30)의 광방출면과 동일한 형상을 갖는 금속봉을 일정 온도로 가열한 후 이를 광섬유 다발(10)에 근접시키는 방법을 통해 용이하게 실현할 수 있다.

본 실시예에서는 광섬유 다발(10)을 구성하는 각 광섬유(11)는 그 종단면이 발광 다이오드(30)의 광방출면과 평행하게 배치된다. 따라서, 발광 다이오드(30)와 광섬유 다발(10)을 근접하게 배치하는 경우에도 광섬유 다발(10)을 이루는 각 광섬유(11)의 종단면이 발광 다이오드(30)로부터 방출되는 광에 대하여 대략 90°의 각도를 유지하게 된다. 이는 광섬유(11)에 대한 광의 입사를 용이하게 함은 물론 발광 다이오드(30)와 광섬유 다발(10)의 근접 배치를 가능하게 한다. 그리고, 발광 다이오드(30)와 광섬유 다발(10)이 근접하여 배치되면 커넥터(10)의 내벽과 접촉되는 광의 양에 현저하게 줄어들게 되므로 발광 다이오드(30)로부터 광섬유(11)로의 광전달 효율이 대폭 향상되게 된다.

이상으로 본 발명에 따른 실시예를 설명하였다. 이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 하나의 바람직한 구현예를 나타낸 것으로, 이러한 실시예의 예시는 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

예를 들어, 상술한 제1 및 제2 실시예에 있어서는 커넥터(20)의 내벽면에 광반사층을 형성하거나 광섬유 다발(10)의 종단면을 곡면처리하는 것에 대하여 각각 설명하였다. 그러나, 이들 실시예를 혼합하여 커넥터(20)의 내벽면에 광반사층을 형성하면서 광섬유 다발(10)의 종단면을 곡면처리하게 되면 발광 다이오드(30)로부터 광섬유 다발(10)로의 광전달 효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

이상으로 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 발광 다이오드 등의 광원으로 부터 방출된 광을 광섬유 다발의 각 광섬유로 효율적으로 입사시킬 수 있는 발광 다이오드와 광섬유 다발과의 결합구조를 구현할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면 발광 다이오드와 광섬유의 다발과의 효율적인 결합을 제공할 수 있는 커넥터를 구현할 수 있게 된다.

Claims (13)

1. 클램프에 의해 일체적으로 결합된 광섬유 다발과,

   광섬유로 광을 제공하기 위한 발광 다이오드 및,

   원통형상의 관으로 이루어짐과 더불어, 내벽면에 광반사층이 구비되는 커넥터를 구비하여 구성되고,

   상기 커넥터의 일측에 광섬유를 삽입하여 고정하고, 상기 커넥터의 타측에 발광 다이오드를 삽입 고정하여 발광 다이오드로부터의 방출광이 광섬유 다발의 각 광섬유로 입사되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드와 광섬유 다발과의 결합구조.
2. 클램프에 의해 일체적으로 결합된 광섬유 다발과,

   광섬유로 광을 제공하기 위한 발광 다이오드 및,

   원통형상의 관으로 이루어지는 커넥터를 구비하여 구성되고,

   상기 커넥터의 일측에 광섬유를 삽입하여 고정하고, 상기 커넥터의 타측에 발광 다이오드를 삽입 고정하여 발광 다이오드로부터의 방출광이 광섬유 다발의 각 광섬유로 입사되도록 구성되며,

   상기 광섬유 다발은 발광 다이오드와 대향하는 종단면이 발광 다이오드의 광방출면에 대응되는 형상으로 곡면처리되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드와 광섬유 다발과의 결합구조.
3. 제2항에 있어서,

   상기 광섬유 다발은 중심부분의 단부가 외주연에 비해 내측에 위치되고, 광섬유 다발을 구성하는 각 광섬유의 종단면은 중심부분측에 위치하는 광섬유에 비해 그 외측에 위치하는 광섬유가 장축의 길이가 보다 긴 타원형상을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드와 광섬유 다발과의 결합구조.
4. 제2항에 있어서,

   상기 커넥터는 내벽면에 광반사층이 구비되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드와 광섬유 다발과의 결합구조.
5. 제4항에 있어서,

   상기 광반사층은 커넥터 내벽을 경면처리하여 생성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드와 광섬유 다발과의 결합구조.
6. 제4항에 있어서,

   상기 광반사층은 커넥터 내벽에 형성된 산화막인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드와 광섬유 다발과의 결합구조.
7. 제4항에 있어서,

   상기 광반사층은 금속막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드와 광섬유 다발과의 결합구조.
8. 제4항에 있어서,

   상기 광반사층은 광반사용 도료인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드와 광섬유 다발과의 결합구조.
9. 발광 다이오드와 광섬유 다발을 광학적으로 결합시키는 커넥터에 있어서,

   상기 커넥터의 내벽에 광반사층이 형성된 것을 특징으로 하는 커넥터.
10. 제9항에 있어서,

    상기 광반사층은 커넥터 내벽을 경면처리하여 생성되는 것을 특징으로 하는 커넥터.
11. 제9항에 있어서,

    상기 광반사층은 커넥터 내벽에 형성된 산화막인 것을 특징으로 하는 커넥터.
12. 제9항에 있어서,

    상기 광반사층은 금속막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 커넥터.
13. 제9항에 있어서,

    상기 광반사층은 광반사용 도료인 것을 특징으로 하는 커넥터.

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