KR20090008861A - 배광 효율을 향상시키는 반사 캡을 포함하는 조명 시스템 - Google Patents

배광 효율을 향상시키는 반사 캡을 포함하는 조명 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배광 효율을 향상시키는 반사 캡을 포함하는 조명 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템은 빛을 출력하는 램프를 구비한 광원부; 상기 광원부와 광학적으로 연결되며, 대체로 매끈한 외측면 및 길이 방향을 따라 동일한 방향으로 연장되며, 상호 나란히 배열된 복수의 선형 형상으로 구조화된 내측면을 포함하는 광 가이드부; 및 상기 램프의 후방에 배치되며 상기 램프에서 출력되는 빛을 상기 광 가이드부로 반사시키는 콘 형상 또는 절단된 원통 형상의 반사 캡을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 조명 시스템은 콘 형상 또는 절단된 원통 형상의 반사 캡을 포함하므로, 빛의 배광 효율을 향상시켜 빛을 원거리까지 균일하게 출사시킬 수 있는 장점이 있다.
조명 시스템, 반사체

Description

배광 효율을 향상시키는 반사 캡을 포함하는 조명 시스템 {AN ILLUMINATING SYSTEM INCLUDING REFLECTING CAP CAPABLE OF INCREASING EXTRACT EFFICIENCY}
본 발명은 배광 효율을 향상시킬 수 있는 반사 캡을 포함하는 조명 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콘 형상 또는 절단된 원통 형상의 반사 캡을 포함하는 조명 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 광 파이프는 광원으로부터 배출되는 빛을 원거리까지 비교적 적은 전송 손실로 전송시키는데 이용되는 광학 부재로서, 광 도관(light conduit), 광 가이드(light guide) 또는 광 튜브(light tube)라고도 불린다. 광 파이프는 또한 장식용이나 기능성 광을 비교적 넓은 영역에 걸쳐 효과적으로 분배시키는 데에도 이용될 수 있다.
통상의 광 파이프 구조물은 투명한 중합체 물질로 구성되며, 미세한 구조물로 구조화된 외면과, 이와 대향 하는 구조화되지 않은 매끈한 내면을 구비한 관 형태의 벽을 포함한다. 상기 구조화되지 않은 내면은 실질적으로 평탄하며, 이에 반해, 상기 구조화된 외면은 상호 나란히 배열되어 광 파이프의 길이 방향으로 연장된 복수의 삼각형 홈을 형성하는 선형의 프리즘 배열을 포함한다. 이러한 구조상의 특징으로 인해 광 파이프는 소정의 각도 범위 내에서 광 파이프 내로 입력된 빛을 내부 전반사에 의해 광 파이프의 내부에 구속함으로써 광 파이프의 길이 방향을 따라 빛을 전송한다. 상기한 바와 같은 전형적인 광 파이프는 미국특허 제 4,805,984호에 개시되어 있으며, 본원에 참고문헌으로 인용된다.
광 파이프는 통상적으로 광학 라이팅 필름(OLF : Optical Lighting Film)을 사용하여 제조된다. 전형적인 광학 라이팅 필름은 일면에 엠보싱 가공되거나 또는 그 반대로 성형된 선형의 프리즘 배열을 갖는 비교적 얇은 시트 형태의 투명 물질, 예를 들면 아크릴 또는 폴리카보네이트로 제조된다. 이러한 시트 형태의 물질은 충분한 가요성이 있기 때문에 광학 라이팅 필름을 롤링 가공하여 관형 광 파이프를 제작하는 것이 가능하다. 광 파이프 제조용으로 적합한 광학 라이팅 필름은 미국특허 제 4,906,070호 및 제 5,056,892호에 개시되어 있으며, 이들 특허문헌은 전체가 본원에 참고문헌으로 인용된다.
이하, 상기한 바와 같은 구조를 갖는 광 파이프의 광 전송 및 반사 원리를 본 발명의 이해에 필요한 범위 내에서 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1a는 광 파이프에서의 빛의 전송 및 반사를 설명하기 위해 광학 라이팅 필름의 일부분을 도시한 단면도이며, 도 1b는 광 파이프에서의 빛의 전송 및 반사를 설명하기 위해 광학 라이팅 필름의 일부분을 도시한 사시도이다. 다만, 이해의 편의상, 구조화되지 않은 내면을 상측으로 하고, 구조화된 외면을 하측으로 하여 도시하였다.
먼저, 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 광원(미도시)으로부터의 빛은 화살표와 같이 광학 라이팅 필름의 구조화되지 않는 내면에 입사하여 굴절되고(1 지점), 구조화된 외면의 프리즘의 양 측면에서 전반사되고(2 및 3 지점), 이에 의해 외부로 향하던 빛은 상기 내면에서 굴절되어(4 지점) 다시 내부로 입력된다. 이러한 전반사 과정이 반복되는 과정에서 빛은 실질적으로 광 파이프의 길이 방향을 따라 진행하게 되는데, 광 파이프 내측의 공기에서는 빛의 손실이 거의 발생하지 않는다. 따라서, 빛은 광 파이프를 통해 근거리뿐만 아니라 원거리까지도 거의 손실 없이 전송될 수 있다.
그러나, 종래의 광 파이프의 경우, 광원이 배치된 광 파이프의 일단에서 출사되는 빛의 양이 상대적으로 많아서, 광 파이프 전체를 통해 출사되는 빛의 휘도가 균일하지 못하다는 문제점이 있었다. 따라서, 빛을 원거리까지 균일하게 출사시킬 수 있는 구조를 갖는 광 파이프의 대한 요구가 있다.
본 발명의 목적은 빛의 배광 효율을 향상시켜 빛을 원거리까지 균일하게 출사시킬 수 있는 구조를 갖는 반사 캡을 포함하는 조명 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 입사하는 빛의 경로를 변경해주어 빛의 효율을 향상시킬 수 있는 구조를 갖는 반사 캡을 포함하는 조명 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템은 빛을 출력하는 램프를 구비한 광원부; 상기 광원부와 광학적으로 연결되며, 대체로 매끈한 외측면 및 길이 방향을 따라 동일한 방향으로 연장되며, 상호 나란히 배열된 복수의 선형 형상으로 구조화된 내측면을 포함하는 광 가이드부; 및 상기 램프의 후방에 배치되며 상기 램프에서 출력되는 빛을 상기 광 가이드부로 반사시키는 콘 형상의 반사 캡을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 시스템은 빛을 출력하는 램프를 구비한 광원부; 상기 광원부와 광학적으로 연결되며, 대체로 매끈한 외측면 및 길이 방향을 따라 동일한 방향으로 연장되며, 상호 나란히 배열된 복수의 선형 형상으로 구조화된 내측면을 포함하는 광 가이드부; 및 상기 램프의 후방에 배치되며 상기 램프에서 출력되는 빛을 상기 광 가이드부로 반사시키는 절단된 원통 형상의 반사 캡을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 시스템은 빛을 출력하는 램프를 구비 한 광원부; 상기 광원부와 광학적으로 연결되며, 중공의 외측 파이프; 상기 중공의 외측 파이프 내부에 삽입되는 한편, 적어도 일면이 상기 외측 파이프의 길이 방향과 동일한 방향으로 연장되며, 상호 나란히 배열된 복수의 선형 형상으로 구조화된 삽입체를 포함하는 광 가이드부; 및 상기 램프의 후방에 배치되며 상기 램프에서 출력되는 빛을 상기 광 가이드부로 반사시키는 콘 형상의 반사 캡을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 시스템은 빛을 출력하는 램프를 구비한 광원부; 상기 광원부와 광학적으로 연결되며, 중공의 외측 파이프; 상기 중공의 외측 파이프 내부에 삽입되는 한편, 적어도 일면이 상기 외측 파이프의 길이 방향과 동일한 방향으로 연장되며, 상호 나란히 배열된 복수의 선형 형상으로 구조화된 삽입체를 포함하는 광 가이드부; 및 상기 램프의 후방에 배치되며 상기 램프에서 출력되는 빛을 상기 광 가이드부로 반사시키는 절단된 원통 형상의 반사 캡을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조명 시스템은 콘 형상 또는 절단된 원통 형상의 반사 캡을 포함하므로, 빛의 배광 효율을 향상시켜 빛을 원거리까지 균일하게 출사시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명의 조명 시스템은 입사하는 빛의 경로를 변경해주어 빛의 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 반사 캡을 포함하는 조명 시스템의 바람직한 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템을 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 빛이 출사되는 양상을 설명하기 위한 본 발명의 조명 시스템에 대한 횡단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템(100)은, 광원부, 광 가이드부(120) 및 반사 캡(130)을 포함한다.
상기 광원부는 빛을 발생시키는 램프(110)를 포함하며, 외부의 전원장치(미도시)로부터 전원을 공급받아 빛을 방출하며, 상기 광원부에서 방출된 빛은 상기 광원부와 광학적으로 연결된 광 가이드부(120)에 제공된다.
램프(110)로서는 조명 시스템(100)이 설치되는 환경을 고려하여 종래에 공지된 다양한 종류의 광원을 사용할 수 있다. 예를 들어, 램프(110)에는 할로겐 램프, 발광 다이오드, 메탈할라이드 램프 또는 플라즈마 라이팅을 채용할 수 있다.
램프(110)에서 발생한 빛은 광 가이드부(120)의 내부에 입력되며, 광 가이드부(120)는 입력된 빛을 그 길이 방향을 따라 전송하는 한편 빛을 외부로 분배한다.
광 가이드부(120)는 그 내측면(124)이 광 가이드부(200)의 길이 방향과 동일한 방향으로 연장되며, 상호 나란히 배열된 복수의 선형 형상으로 구조화된 광 파이프로 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 선형 형상은 프리즘 형상, 즉, 삼각형, 이등변 삼각형, 정삼각형 또는 부등변 삼각형의 형상이 될 수 있다. 바람직하게는, 이등변 삼각형의 형상이 될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 선형 형상은 프리즘 형상의 모서리 부분이 마모된 형상, 즉, 사다리꼴과 같은 형상이 될 수 있다.
외측면(122)은 내측면(124)에 대향하는 면으로서, 대체로 평탄하게 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 가이드부(120)의 재질은 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 아크릴, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 폴리염화비닐로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중합체성 물질이 될 수 있다.
광 가이드부(120)의 타측 종단에는 반사 캡(130)이 착탈 가능하도록 설치된다. 반사 캡(130)은 광 가이드부(120)의 종단까지 전달된 빛을 반사시켜 빛을 재사용함으로써 빛의 이용 효율을 향상시키며, 광 가이드부(120)의 종단부에서의 휘도를 향상시켜 조도 분포의 균일성을 향상시킨다.
반사 캡(130)은 캡부(132)와 캡부(132)의 내측에 고정된 반사체(134)를 포함한다.
캡부(132)는 반사체(134)가 광 가이드부(120)의 종단에 위치하도록 광 가이드부(120)와 착탈 가능하게 결합된다.
반사체(134)는 반사 캡(130)의 내측에 배치되며, 광 가이드부(120)의 종단에 도달된 빛을 반사시킨다.
반사체(134)는 콘 형상으로 형성되며, 이와 같은 콘 형상의 반사체(134)는 SUS, Brass, 알루미늄, PET 등으로 이루어진 시트 위에 은(Ag)을 입히고, 열이 미세하게 발생한다 해도 장시간 흡열로 인한 변형을 막기 위해 티타늄 코팅하여 제작될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 반사체(134)는 PET와 같은 합성수지로 된 시트에 광을 산란시키기 위한 기포를 분산시켜 제작될 수 있다. 상기한 바와 같이 제작된 시트를 콘 형상으로 말아서, 캡부(132)에 고정시켜, 반사체(134)로 사용할 수 있다.
이하, 이와 같이 구성된 조명 시스템(100)에서 빛이 출사되는 양상에 대해 상술한다.
도 3을 참조하면, 램프(110)에서 출사된 빛이 광 가이드부(120)의 내부로 입사된다.
광 가이드부(120)의 내부로 입사된 빛이 광 가이드부(120)와 광 가이드부(120)를 둘러싼 매질과의 굴절율의 비에 의해 사전에 결정된 임계각(θ) 이하의 입사각을 가지면, 본 기술분야에 주지된 스넬의 법칙(Snell's Law)에 의한 전반사 조건에 의해 빛은 반사되고, 이에 의해 광 가이드부(120)의 외부를 향해 진행하던 빛은 다시 광 가이드부(120)의 내부에 구속되어 실질적으로 광 가이드부(120)의 길이 방향으로 진행한다.
이때, 광 가이드부(120)의 내부를 채우고 있는 매질은 공기이기 때문에 빛은 거의 손실 없이 광 가이드부(120)의 내부에서 도파될 수 있다.
이어서, 내부에 구속되어 진행하던 빛이 반사체(134)로 입사하면, 반사체(134)에 의해 진행 경로가 변경된다. 이에 따라, 빛이 임계각(θ)보다 큰 각도로 광 가이드부(120)로 입사하고, 빛은 광 가이드부(120)의 외부로 출사된다.
이와 같이, 반사체(134)가 콘 형상으로 형성되어, 반사체(134)에 입사한 빛이 다시 전반사되어 광 가이드부(120)의 내부에 갇히는 것을 방지할 수 있다. 특히, 램프(110)로부터의 거리가 먼 부분의 광 가이드부(120)에서 반사에 의해 출사되는 빛의 양이 증가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 조명 시스템(100)은 길이 방향을 따라, 빛이 균일하게 출사될 수 있다.
한편, 상기 임계각(θ)을 초과한 입사각으로 입사한 빛은 광 가이드부(120)의 외측면(122)을 통해 바로 출사된다.
상기한 바와 같이, 광 가이드부(120)의 내부로 입력된 빛은 광 가이드부(120)의 길이 방향으로 전송되면서 한편으로는 그 외부로 출사된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 시스템을 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 빛이 출사되는 양상을 설명하기 위한 본 발명의 조명 시스템에 대한 횡단면도이다. 이하에서는, 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용하며, 상세한 중복 설명을 생략한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 시스템(200)은, 광원부, 광 가이드부(220) 및 반사 캡(230)을 포함한다.
반사 캡(230)은 캡부(232)와 캡부(232)의 내측에 고정된 반사체(234)를 포함한다.
캡부(232)는 반사체(234)가 광 가이드부(220)의 종단에 위치하도록 광 가이드부(220)와 착탈 가능하게 결합된다.
반사체(234)는 반사 캡(230)의 내측에 배치되며, 광 가이드부(220)의 종단에 도달된 빛을 반사시킨다.
반사체(234)는 절단된 원통 형상 형상으로 형성되며, 이와 같은 절단된 원통 형상의 반사체(234)는 SUS, Brass, 알루미늄, PET 등으로 이루어진 시트 위에 은(Ag)을 입히고, 열이 미세하게 발생한다 해도 장시간 흡열로 인한 변형을 막기 위해 티타늄 코팅하여 제작될 수 있다. 또한, 반사체(234)의 빛이 입사하는 면은 만곡되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 반사체(234)가 만곡된 단면을 갖고, 절단된 원통 형상으로 형성되어, 반사체(234)에 입사한 빛이 다시 전반사되어 광 가이드부(220)의 내부에 갇히는 것을 방지할 수 있다. 특히, 램프(210)에서 직선으로 입사하는 빛의 경로를 변경하여, 반사된 빛이 다시 광원 방향으로 진행하지 않고, 광 가이드부(220)에 입사할 수 있도록 한다. 따라서, 본 발명의 조명 시스템(200)은 광 가이드부(220)에 입사하여 외부로 출사하는 빛의 양을 증가시켜 빛의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 시스템을 도시한 분해 사시도들이고, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 시스템을 도시한 분해 사시도들이다.
도 6a, 도 6b, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 조명 시스템(300A, 300B, 400A 및 400B)은 광원부(미도시), 광 가이드부(320 및 420) 및 콘 형상 또는 절단된 원통 형상의 반사체(134 또는 234)를 포함하는 반사 캡(130 또는 230)을 포함한다.
광 가이드부(320 및 420)의 외측면(322 및 422)은 대체로 매끈하게 구성되며, 외측면(322 및 422)의 적어도 일부 영역에는 확산 입자(326 및 426)가 부착된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 확산 입자(326 및 426)는 비드로 구성된다.
램프(110 또는 210)에서 제공된 빛이 광 가이드부(320 및 420)의 내부를 진행하는 과정에서, 빛이 광 가이드부(320 및 420)의 외측면(322 및 422)에 부착된 확산 입자(326 및 426)로 입사하면, 빛은 확산 입자(326 및 426)를 통해 산란되어, 광 가이드부(320 및 420)의 외부로 출사된다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 확산 입자(326)는 광 가이드부(320)의 외측면(322)의 전체에 비교적 균일하게 부착된다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 확산 입자(426)는 광 가이드부(420)의 일단에서 타단으로 갈수록 밀집한 형상으로 부착된다.
도 7a 및 도 7b와 같이, 광량이 많이 제공되는 일단에는 확산 입자(426)를 산재시키고, 광량이 적게 제공되는 타단으로 갈수록 확산 입자(426)의 밀집도를 증가시키면, 광 가이드부(420) 전체면을 통해 균일하게 빛이 출사될 수 있다.
따라서, 본 발명의 조명 시스템(300A, 300B, 400A 및 400B)은 광 가이드부(320 및 420)의 외측면(322 및 422)에 부착되는 확산 입자(326 및 426)의 밀집도를 조절하는 것에 의해, 광 가이드부(320 및 420)의 외부로 출사되는 광량을 용이 하게 조절할 수 있는 장점이 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 시스템를 도시한 분해 사시도들이다. 또한, 도 8c는 도 8a 및 도 8b에 도시한 지지 파이프를 A-A 선을 따라 절개한 단면도이고, 도 8d는 도 8c의 B 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 8a 내지 도 8d를 참조하면, 본 발명의 조명 시스템(500A 및 500B)은 광원부(미도시), 광 가이드부(520) 및 콘 형상 또는 절단된 원통 형상의 반사체(134 또는 234)를 포함하는 반사 캡(130 또는 230)을 포함한다.
광 가이드부(520)의 외측면(522)은 대체로 매끈하게 구성된다.
광 가이드부(520)의 내측면(524)은 광 가이드부(520)의 길이 방향과 동일한 방향으로 연장되며, 상호 나란히 배열된 복수의 선형 형상으로 구조화된다. 여기서, 구조화된 내측면(524)의 일부에는 광 가이드부(520)의 내부를 진행하는 빛을 외부로 출사시키는 출사부(526)가 형성된다.
출사부(526)는 구조화된 내측면(524)의 다른 영역과는 달리 선형 형상이 제거된 대체로 매끈한 구조를 갖는다. 따라서, 전반사를 일으키도록 선형 형상으로 구조화된 내측면(524)의 다른 영역에 비해 출사부(526)에서 더 많은 빛이 출사될 수 있다.
출사부(526)를 제외한 나머지 내측면(524)은 단면이 프리즘 형상으로 구조화될 수 있다. 여기서, 출사부(526)가 형성된 영역에 대응하는 외측면(522)의 일부에 확산 입자(326 및 426)가 부착될 수 있으며, 도 7a 및 도 7b에서와 같이, 광 가이드부(520)의 일단에서 타단으로 갈수록 확산 입자(426)가 밀집한 형상으로 부착될 수 있다.
도 8a 내지 도 8c에는 하나의 출사부(526)가 도시되어 있으나, 이에 한정 않으며, 본 발명에 따른 광 가이드부(520)가 허용되는 각도 또는 직경 범위 내에서 2개 이상의 출사부가 구비될 수 있음은 물론이다.
도 8d를 참조하면, 내측면(524)의 프리즘 형상의 내측 방향 모서리의 각도(α)는 180°이하로 형성된다. 상기 프리즘 형상의 내측 방향 모서리의 각도(α)를 예각으로 형성하는 경우, 광 가이드부(520)의 내부에서 진행하는 광의 전반사 효과를 향상시킬 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 산란 패턴이 형성된 필름을 도시한 평면도들이다.
산란 패턴이 형성된 필름은, 확산 효율이 우수한 입자를 사용하여 빛을 균일하게 확산시키는 기능을 갖는 필름이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 상기 산란 패턴이 도트 형태로 구성된 필름에 대해 설명하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 9a를 참조하면, 필름(600A)에 프린트된 산란 패턴(622A)은 일정한 직경을 가지며, 필름(600A)의 일단에서 타단으로 갈수록 산란 패턴(622A) 사이의 간격이 좁아진다.
필름(600A)은 제 1 단부(624)와 제 2 단부(626)가 접착되면서, 롤 형태로 구성되어, 광 가이드부(120, 220 및 520)의 외측면(122, 222 및 522) 또는 내측면(124, 224 및 524)에 배치된다. 필름(600A)이 롤 형태가 되는 경우, 각 라인에 형성된 산란 패턴(622A)은 원주 방향으로 배치된다.
본 발명의 조명 시스템에 필름(600A)을 롤 형태로 광 가이드부(120, 22O 및 520)의 외측면(122, 222 및 522) 또는 내측면(124, 224 및 524)에 배치하면, 산란 패턴(622A) 사이의 간격이 광 가이드부(120, 220 및 520)의 일단에서 타단으로 갈수록 좁아지므로, 광 가이드부(120, 220 및 520)의 길이 방향을 따라 빛이 균일하게 출사될 수 있다.
도 9b를 참조하면, 필름(600B)의 일단에서 타단으로 가면서 산란 패턴(622B)이 형성된 라인 간의 거리는 일정하나, 산란 패턴(622B)의 크기는 커진다.
본 발명의 조명 시스템에 필름(600B)을 롤 형태로 광 가이드부(120, 220 및 520)의 외측면(122, 222 및 522) 또는 내측면(124, 224 및 524)에 배치하면, 산란 패턴(622B)이 광 가이드부(120, 220 및 520)의 일단에서 타단으로 갈수록 크기가 커지므로, 광 가이드부(120, 220 및 520)의 길이 방향을 따라 빛이 균일하게 출사될 수 있다.
도 9c를 참조하면, 필름(600C)의 일단에서 타단으로 가면서 산란 패턴(622C)사이의 간격 및 산란 패턴(622C)의 크기가 변한다. 산란 패턴(622C)의 크기가 커지면서, 산란 패턴(622C) 사이의 간격이 조밀하게 형성되면, 산란 패턴(622C)으로 입사한 빛이 산란을 일으킬 수 있는 영역이 넓어지므로, 더 많은 광량이 출사될 수 있다.
본 발명의 조명 시스템에 필름(600C)을 롤 형태로 광 가이드부(120, 220 및 520)의 외측면(122, 222 및 522) 또는 내측면(124, 224 및 524)에 배치하면, 산란 패턴(622C)이 광 가이드부(120, 220 및 520)의 일단에서 타단으로 갈수록 크기가 커지며, 산란 패턴(622C) 사이의 간격이 좁아지므로, 광 가이드부(120, 220 및 520)의 길이 방향을 따라 빛이 균일하게 출사될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 시스템을 도시한 분해 사시도들이고, 도 11a는 도 10a 및 도 10b에 도시한 삽입체의 종단면도이다.
도 10a, 도 10b 및 도 11a를 참조하면, 본 발명의 조명 시스템(700A 및 700B)의 광 가이드부는 외측 파이프(710) 및 삽입체(720)를 포함한다.
삽입체(720)는 중공의 외측 파이프(710) 내부에 삽입되는 한편, 적어도 일면이 외측 파이프(710)의 길이 방향과 동일한 방향으로 연장되며, 상호 나란히 배열된 복수의 선형 형상으로 구조화된다.
도 10a 및 도 10b에 도시된 삽입체(720)는 내측면(724) 및 외측면(722)이 모두 프리즘 형상으로 구조화된 경우로써, 상기 광 가이드부의 내부로 입사된 광선은 삽입체(720)의 구조화된 내측면(724)에서 전반사를 일으키며, 삽입체(720)를 통과한 빛은 삽입체(720) 및 외측 파이프(710) 사이의 공간으로 출사된다.
여기서, 구조화된 삽입체(720)의 내부 및 삽입체(720)의 외측면(722)과 외측 파이프(710) 사이에 전반사가 다시 발생하면서, 빛은 원거리로 전송될 수 있다. 따라서, 삽입체(720)의 일면만 구조화된 경우보다 더 많은 양의 빛을 광 가이드부 내부에 가둘 수 있으며, 이로 인하여 빛은 원거리로 균일하게 전송될 수 있는 효과가 있다.
구조화된 프리즘 형상 각각의 높이는 0.05 ~ 0.25mm인 것이 바람직하며, 0.1 ~ 0.2mm 인 것이 가장 바람직하다. 상기와 같은 수치 범위를 갖는 경우에 입사된 빛이 상기 광 가이드부의 내부에 가장 많이 포함된다는 사실이 실험에 의해 증명되었다.
프리즘 형상의 높이가 0.25mm 이상인 경우, 프리즘 현상이 발생하지 않기 때문에 전반사에 의해 빛을 내부에 가둘 수 없게 된다. 또한, 0.05mm 이하의 높이를 갖는 경우, 내측면(724)의 하나의 프리즘 형상에서 산란이 발생하기 때문에 빛이 원거리로 전송되는데 장애가 된다. 따라서, 상기 수치 범위 내에게 가장 유리한 효과가 발생한다.
본 발명의 일 실시예에서, 삽입체(720)는 양면이 구조화된 중공의 내측 파이프로 구성된다. 상기 삽입된 내측 파이프의 외측면도 구조화되었기 때문에 민자형 외측 파이프(710)를 사용하는 것이 바람직하다. 양면이 모두 구조화된 내측 파이프는 압축 몰드를 이용한 압출 방식으로 제조될 수 있다.
중공의 외측 파이프(710) 및 내측 파이프는 폴리카보네이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 아크릴, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 폴리염화비닐로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 중합체성 물질로 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 삽입체(720)는 필름으로 구성된다. 필름의 양면은 모두 구조화될 수 있으며, 상기 필름은 두 개의 맞물려진 롤러를 이용하여, 필름을 롤러 사이에 통과시켜서 제조하는 방법(여기서, 필름의 재질에 영향을 주지 않는 범위 내에서 열을 가할 수도 있다.)과 물결 무늬를 갖는 평판을 이용하여 필름의 양면에 물결 형상을 만드는 핫 프레스(hot press) 방법으로 제조할 수 있다.
여기서, 필름은 편광 필름(polarizer film)을 이용할 수 있는데, 상기 광 가이드부의 길이 방향으로 연신된 편광 필름을 이용하는 경우, 빛이 보다 원거리로 전송될 수 있다.
필름의 양면이 모두 구조화된 삽입체(720)를 이용하는 경우, 필름의 내측면 또는 외측면이 상기 광 가이드부의 원주 방향으로 레이저 가공, 인쇄 라미네이팅, 홀로그램 처리 또는 스크레칭 가공되어 빛을 외부로 출사시키는 구조의 패턴을 포함할 수 있다. 입사된 빛을 상기 광 가이드부의 일단으로부터 타단까지 균일하게 출사시키기 위한 목적으로, 상기와 같은 패턴이 이용된다. 상기 패턴은 램프(110 또는 210)로부터 멀어질수록 넓어지는 것이 바람직한데, 램프(110 또는 210)에서 가까운 부분의 빛은 상기 패턴에 적게 반사되어 출사되며, 램프(110 또는 210)에서 먼 부분의 빛은 넓은 영역의 패턴에 반사되어 많이 출사되므로, 상기 광 가이드부 전체를 통해 빛이 균일하게 출사될 수 있기 때문이다.
여기서, 상기 패턴 사이의 간격은 램프(110 또는 210)로부터 멀어질수록 좁아지는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 필름의 일단에서 타단까지 패턴의 크기는 동일하게 유지하되 램프(110 또는 210)에서 멀어질수록 패턴의 밀도를 높임으로써, 패턴이 넓어지는 것과 동일한 효과를 갖게 할 수 있다.
한편, 상기 조명 시스템에 콘 형상 또는 절단된 원통 형상의 반사체(134 또는 234)가 광 가이드부의 후단에 위치하며, 상술한 바와 같은 원리에 의해, 상기 광 가이드부의 길이 방향을 따라, 균일하게 빛을 출사시키고, 빛의 효율을 향상시킨다.
본 발명의 광 가이드부에 있어서, 외측 파이프(710)의 외측면(712)의 적어도 일부 영역에는 확산 입자(326 및 426)가 부착될 수 있다. 여기서, 확산 입자(326 및 426)는 상기 광 가이드부의 일단에서 타단으로 갈수록 밀집한 형상으로 부착될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 확산 입자(326 및 426)는 비드로 구성된다.
본 발명의 광 가이드부에 있어서, 도 9a 내지 도 9c에 도시한 산란 패턴(622A, 622B 및 622C)이 형성된 필름(600A, 600B 및 600C)이 외측 파이프(710)의 외측면(712) 또는 내측면(714)에 배치될 수 있다. 또는, 삽입체(720)의 내측면(724)에 산란 패턴(622A, 622B 및 622C)이 형성된 필름(600A, 600B 및 600C)이 배치될 수 있다.
도 11b 및 도 11c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 삽입체를 도시한 종단면도들이다.
도 11b 및 도 11c의 삽입체(820 및 920)는 일면만 구조화된 경우로써, 도 11b를 참조하면, 본 발명의 삽입체(820)는 외측면(822)이 매끈하게 구성되며, 내측면(824)이 외측 파이프(710)의 길이 방향과 동일한 방향으로 연장되며, 상호 나란히 배열된 복수의 선형 형상으로 구조화된다.
도 11c를 참조하면, 본 발명의 삽입체(920)는 내측면(924)이 매끈하게 구성되며, 외측면(922)이 외측 파이프(710)의 길이 방향과 동일한 방향으로 연장되며, 상호 나란히 배열된 복수의 선형 형상으로 구조화된다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1a는 광 파이프에서의 빛의 전송 및 반사를 설명하기 위해 광학 라이팅 필름의 일부분을 도시한 단면도이다.
도 1b는 광 파이프에서의 빛의 전송 및 반사를 설명하기 위해 광학 라이팅 필름의 일부분을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템을 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 빛이 출사되는 양상을 설명하기 위한 본 발명의 조명 시스템에 대한 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 시스템을 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 빛이 출사되는 양상을 설명하기 위한 본 발명의 조명 시스템에 대한 횡단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 시스템을 도시한 분해 사시도들이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 시스템을 도시한 분해 사시도들이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 시스템를 도시한 분해 사시도들이다.
도 8c는 도 8a 및 도 8b에 도시한 지지 파이프를 A-A 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 8d는 도 8c의 B 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 산란 패턴이 형성된 필름을 도시한 평면도들이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 시스템을 도시한 분해 사시도들이다.
도 11a는 도 10a 및 도 10b에 도시한 삽입체의 종단면도이다.
도 11b 및 도 11c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 삽입체를 도시한 종단면도들이다.

Claims (36)

  1. 빛을 출력하는 램프를 구비한 광원부;
    상기 광원부와 광학적으로 연결되며, 대체로 매끈한 외측면 및 길이 방향을 따라 동일한 방향으로 연장되며, 상호 나란히 배열된 복수의 선형 형상으로 구조화된 내측면을 포함하는 광 가이드부; 및
    상기 램프의 후방에 배치되며 상기 램프에서 출력되는 빛을 상기 광 가이드부로 반사시키는 콘 형상의 반사 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 선형 형상은 프리즘 형상인 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 광 가이드부의 외측면의 적어도 일부 영역에는 확산 입자가 부착된 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 광 가이드부는,
    상기 내측면에는 상기 광 가이드부의 내부를 진행하는 빛을 외부로 출사시키는 하나 이상의 출사부가 형성되어 있되, 상기 출사부는 상기 광 가이드부의 길이 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 출사부가 형성된 영역에 대응하는 상기 외측면에 확산 입자가 부착된 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 확산 입자는 상기 광 가이드부의 일단에서 타단으로 갈수록 밀집한 형상으로 부착되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 광 가이드부는,
    상기 광 가이드부의 외측면 또는 내측면에 배치되며, 빛을 산란시키는 산란 패턴이 형성된 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 산란 패턴은 상기 광 가이드부의 일단에서 타단으로 갈수록 크기가 커지는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 산란 패턴 사이의 간격이 상기 광 가이드부의 일단에서 타단으로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  10. 빛을 출력하는 램프를 구비한 광원부;
    상기 광원부와 광학적으로 연결되며, 대체로 매끈한 외측면 및 길이 방향을 따라 동일한 방향으로 연장되며, 상호 나란히 배열된 복수의 선형 형상으로 구조화된 내측면을 포함하는 광 가이드부; 및
    상기 램프의 후방에 배치되며 상기 램프에서 출력되는 빛을 상기 광 가이드부로 반사시키는 절단된 원통 형상의 반사 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 반사 캡은, 빛이 입사하는 면이 만곡되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 선형 형상은 프리즘 형상인 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 광 가이드부의 외측면의 적어도 일부 영역에는 확산 입자가 부착된 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 광 가이드부는,
    상기 내측면에는 상기 광 가이드부의 내부를 진행하는 빛을 외부로 출사시키는 하나 이상의 출사부가 형성되어 있되, 상기 출사부는 상기 광 가이드부의 길이 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 출사부가 형성된 영역에 대응하는 상기 외측면에 확산 입자가 부착된 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 확산 입자는 상기 광 가이드부의 일단에서 타단으로 갈수록 밀집한 형상으로 부착되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  17. 제 10 항에 있어서, 상기 광 가이드부는,
    상기 광 가이드부의 외측면 또는 내측면에 배치되며, 빛을 산란시키는 산란 패턴이 형성된 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 산란 패턴은 상기 광 가이드부의 일단에서 타단으로 갈수록 크기가 커지는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 산란 패턴 사이의 간격이 상기 광 가이드부의 일단에서 타단으로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  20. 빛을 출력하는 램프를 구비한 광원부;
    상기 광원부와 광학적으로 연결되며, 중공의 외측 파이프; 상기 중공의 외측 파이프 내부에 삽입되는 한편, 적어도 일면이 상기 외측 파이프의 길이 방향과 동일한 방향으로 연장되며, 상호 나란히 배열된 복수의 선형 형상으로 구조화된 삽입체를 포함하는 광 가이드부; 및
    상기 램프의 후방에 배치되며 상기 램프에서 출력되는 빛을 상기 광 가이드부로 반사시키는 콘 형상의 반사 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 선형 형상은 프리즘 형상인 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 외측 파이프의 외측면의 적어도 일부 영역에는 확산 입자가 부착된 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 확산 입자는 상기 광 가이드부의 일단에서 타단으로 갈수록 밀집한 형상으로 부착되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  24. 제 20 항에 있어서, 상기 광 가이드부는,
    상기 외측 파이프의 외측면 또는 내측면에 배치되며, 빛을 산란시키는 산란 패턴이 형성된 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  25. 제 20 항에 있어서, 상기 광 가이드부는,
    상기 삽입체의 내측면에 배치되며, 빛을 산란시키는 산란 패턴이 형성된 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 상기 산란 패턴은 상기 광 가이드부의 일단에서 타단으로 갈수록 크기가 커지는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  27. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 상기 산란 패턴 사이의 간격이 상기 광 가이드부의 일단에서 타단으로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  28. 빛을 출력하는 램프를 구비한 광원부;
    상기 광원부와 광학적으로 연결되며, 중공의 외측 파이프; 상기 중공의 외측 파이프 내부에 삽입되는 한편, 적어도 일면이 상기 외측 파이프의 길이 방향과 동일한 방향으로 연장되며, 상호 나란히 배열된 복수의 선형 형상으로 구조화된 삽입체를 포함하는 광 가이드부; 및
    상기 램프의 후방에 배치되며 상기 램프에서 출력되는 빛을 상기 광 가이드부로 반사시키는 절단된 원통 형상의 반사 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 반사 캡은, 빛이 입사하는 면이 만곡되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  30. 제 28 항에 있어서, 상기 선형 형상은 프리즘 형상인 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  31. 제 28 항에 있어서, 상기 외측 파이프의 외측면의 적어도 일부 영역에는 확산 입자가 부착된 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 확산 입자는 상기 광 가이드부의 일단에서 타단으로 갈수록 밀집한 형상으로 부착되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  33. 제 28 항에 있어서, 상기 광 가이드부는,
    상기 외측 파이프의 외측면 또는 내측면에 배치되며, 빛을 산란시키는 산란 패턴이 형성된 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  34. 제 28 항에 있어서, 상기 광 가이드부는,
    상기 삽입체의 내측면에 배치되며, 빛을 산란시키는 산란 패턴이 형성된 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  35. 제 33 항 또는 제 34 항에 있어서, 상기 산란 패턴은 상기 광 가이드부의 일단에서 타단으로 갈수록 크기가 커지는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  36. 제 33 항 또는 제 34 항에 있어서, 상기 산란 패턴 사이의 간격이 상기 광 가이드부의 일단에서 타단으로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
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KR101051028B1 (ko) * 2009-12-31 2011-07-26 심현섭 광확산 튜브 및 그 제조방법
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WO2017200163A1 (en) * 2016-05-17 2017-11-23 Kim In Tea Lighting device creating light wall

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