KR20100084485A - 조명장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 제1색채를 갖는 광선을 방사하는 광원과, 상기 광원에 대향되게 설치되고, 길이방향을 따라 연속적으로 분포된 복수개의 투광영역을 가지며, 복수개의 투광영역 중 적어도 하나의 투광영역에 적어도 일종의 형광분말이 설치되어 있는 광학필름과, 상기 광학필름과 연결되고, 상기 적어도 일종의 형광분말을 포함하는 적어도 하나의 투광영역이 상기 광원에 대향하고, 상기 적어도 일종의 형광분말이 상기 제1색채를 갖는 광선의 자극 하에 상기 제1색채를 갖는 광선과 다른 새로운 색채의 광선을 형성하도록 상기 투광영역을 상기 광학필름의 길이방향에 따라 이동시키는 구동모듈을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 조명장치를 제공한다.
Description
본 발명은 조명장치에 관한 것이다.
발광다이오드(LED)는 휘도가 높고, 동작 전압이 낮으며, 전력 소모율이 적고, 직접회로(integrate circuit)와의 통합이 용이하며, 구동이 간편하고, 수명이 긴 등의 이점을 갖고 있기 때문에, 조명분야에서 광원으로서 많이 사용되고 있다.
종래의 LED 조명장치는 일반적으로 서로 다른 색채의 광선을 방사하는 적어도 2개의 종류의 LED를 포함하고, 이러한 LED가 방사한 광선을 혼합하는 한편 상기 LED를 흐르는 전류를 변조하는 것을 통해 원하는 색채를 갖는 광선을 얻는다. 종래 기술에 있어서, 통상 펄스폭변조(PWM) 제어방식으로 각 LED를 흐르는 전류를 변조하여 여러 가지 종류의 서로 다른 색채를 갖는 광선을 얻는다. 상기 펄스폭변조(PWM) 제어방식은, 주로 LED의 온(on) 및 오프(off) 시간의 비례를 제어하고, 또 온 및 오프의 시간의 비례를 복수개의 등급으로 나누며, 서로 다른 등급에는 서로 다른 색채의 광선이 대응된다.
그러나, 이러한 제어방식은 복잡하고, 또한 복수개의 구동직접회로(IC)가 필요로 된다. 그리고, 상기 구동직접회로(IC)에 일단 고장이 발생하면 전체 LED 조명장치의 사용에 영향을 주기 때문에, 종래의 LED 조명장치의 사용은 제한을 받고 있다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 서로 다른 색채의 광선을 방사할 수 있는 조명장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조명장치는, 제1색채를 갖는 광선을 방사하는 광원과, 상기 광원에 대향되게 설치되고, 길이방향을 따라 연속적으로 분포된 복수개의 투광영역을 가지며, 복수개의 투광영역 중 적어도 하나의 투광영역에 적어도 일종의 형광분말이 설치되어 있는 광학필름과, 상기 광학필름과 연결되고, 상기 적어도 일종의 형광분말을 포함하는 적어도 하나의 투광영역이 상기 광원에 대향하고, 상기 적어도 일종의 형광분말이 상기 제1색채를 갖는 광선의 자극 하에 상기 제1색채를 갖는 광선과 다른 새로운 색채의 광선을 형성하도록 상기 투광영역을 상기 광학필름의 길이방향에 따라 이동시키는 구동모듈을 구비하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 조명장치에 있어서, 모터의 구동에 의해 광학필름의 복수개의 투광영역이 광원에 대향하는 상태로 이동되고, 상기 광원으로부터 방사된 제1색채를 갖는 광선은 상기 광학필름의 하나 또는 복수개의 투광영역을 통과하게 된다. 상기 복수개의 투광영역에 서로 다른 형광분말이 포함되고, 상기 서로 다른 형광분말은 상기 제1색채를 갖는 광선의 자극 하에 서로 다른 색채의 새로운 광선을 방사하며, 즉 상기 광학필름의 복수개의 투광영역으로부터 복수종의 서로 다른 색채의 광선을 방사할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 조명장치는, 광학필름의 복수개의 투광영역을 이동하여 상기 광원으로부터 방사되는 제1색채를 갖는 광선을 서로 다른 투광영역에 입사시켜 서로 다른 색채의 새로운 광선을 얻을 수 있기 때문에, 종래의 조명장치와 같이 PWM제어방식을 채용하지 않아도 서로 다른 색채의 새로운 광선을 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 조명장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 광원이 방사한 제1색채를 갖는 광선이 오직 일종의 형광분말을 갖는 제1영역을 통해 출사될 때의 색도도(色度圖)이다.
도 3은 도 1의 광원이 방사한 제1색채를 갖는 광선이 두가지 형광분말을 갖는 제1영역을 통해 출사될 때의 색도도이다.
도 2는 도 1의 광원이 방사한 제1색채를 갖는 광선이 오직 일종의 형광분말을 갖는 제1영역을 통해 출사될 때의 색도도(色度圖)이다.
도 3은 도 1의 광원이 방사한 제1색채를 갖는 광선이 두가지 형광분말을 갖는 제1영역을 통해 출사될 때의 색도도이다.
이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 조명장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 조명장치(10)의 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 조명장치(10)는 광원(11), 광학필름(12) 및 구동모듈(13)을 구비한다.
상기 광원(11)은 기판(111) 및 상기 기판(111) 위에 설치되어 있는 복수개의 발광다이오드(112)를 구비한다. 상기 광원(11)에 있어서, 상기 복수개의 발광다이오드(112)가 설치되어 있는 면이 출광면이다. 상기 복수개의 발광다이오드(112)는 제1색채를 갖는 광선을 방사한다. 상기 제1색채를 갖는 광선의 파장의 범위는 가시광선의 임의의 파장구역에 속한다. 예컨대, 자색광∼녹색광의 파장의 범위이다. 본 실시예에 있어서, 상기 복수개의 발광다이오드(112)는 남색광선(blue light)을 방사하고, 그 남색광선의 반치폭(FWHM; full width at half maximum)은 30나노미터(nm)를 초과하지 않는다. 또한, 상기 제1색채를 갖는 광선이 자외광선일 수도 있다.
상기 광학필름(12)은 투광율이 70% 이상인 띠모양의 투광필름이고, 상기 광원(11)의 출광면 측에 설치된다. 상기 광학필름(12)은 토대층(121) 및 상기 토대층(121) 위에 피복되어 있는 형광분말층(122)을 구비한다.
상기 토대층(121)은 수지(Risin), 실리콘(Silicone), 폴리머(Polymer), 아크릴(acryl) 또는 유리 등과 같은 재료에 의해 형성된다. 구체적으로 말하면, 상기 수지는 에폭시(Epoxy) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephalate) 등이고, 상기 폴리머는 폴리카보나이트(PC) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등이다.
상기 형광분말층(122)에 있어서의 형광분말은, 황화물(sulfide), 알루민산염(aluminate), 산화물(oxide), 규산염(silicate) 또는 질화물(nitride) 등 일 수 있다. 다시 말하면, 상기 형광분말은, Ca2Al12O19:Mn, (Ca,Sr,Ba)Al2O4:Eu, CdS, CdTe, Y3Al5O12Ce3 +(YAG), Tb3Al5O12:Ce3 +(YAG), BaMgAl10O17:Eu2 +(Mn2 +), Ca2Si5N8:Eu2 +, (Ca,Sr,Ba)S:Eu2+, (Mg,Ca,Sr,Ba)2SiO4:Eu2 +, (Mg,Ca,Sr,Ba)3Si2O7:Eu2 +, Y2O2S:Eu3 +, Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+, (Sr,Ca,Ba)SixOyNz:Eu2 +, (Ca,Mg,Y)SiwAlxOyNz:Eu2 + 또는 CdSe 등을 포함한다.
상기 광학필름(12)은 띠모양의 구조를 가지며, 또한 상기 광학필름(12)의 길이방향(A)을 따라 연속적으로 분포되어 있는 복수개의 투광영역을 포함한다. 각 투광영역에는 형광분말이 형성되어 있고, 서로 인접하는 투광영역의 형광분말은 서로 다르며, 상기 광원(11)으로부터 방사되는 제1색채를 갖는 광선의 자극 하에 서로 다른 형광분말은 상기 제1색채를 갖는 광선의 파장을 변환시켜 서로 다른 색채를 갖는 광선을 방사한다.
일반적으로, 스크린인쇄 또는 잉크젯식 인쇄방식을 통해 형광분말층(122)을 각 투광영역에 도포한다. 또한, 압착인쇄(impression)방식으로 형광분말층(122)을 2층의 토대층(121) 사이에 형성할 수 있다. 상기 압착과정에 있어서, 고온 또는 자외선(UV)의 조사로 상기 형광분말층(122) 중의 형광분말을 고화시킨다. 상기 형광분말층(122) 중의 형광분말의 단위 과립(顆粒)의 사이즈는 0.1㎛∼50㎛이다. 상기 형광분말의 단위 과립의 사이즈가 균일할수록 상기 광학필름(12)에 있어서의 형광분말의 농도를 쉽게 제어할 수 있다.
또한, 형광분말은 알코올(alcohol), 케톤(ketone) 등과 같은 용제와 혼합한 후 상기 광학필름(12)의 표면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 형광분말층(122) 중의 형광분말이 오염을 받지 않도록 상기 광학필름(12)의 표면에 유기재료에 의한 보호층을 피복시킬 수 있다.
상기 광학필름(12)이 유연성(flexibility)을 가지도록 상기 토대층(121)의 두께는 1000㎛ 보다 작거나 같고, 상기 형광분말층(122)의 두께는 500㎛ 보다 작거나 같다. 상기 형광분말층(122)의 두께는 변조하려는 색채의 광선에 따라 변환할 수 있다. 동일한 형광분말을 사용하는 경우, 형광분말층(122)의 두께가 두꺼울수록 더욱 많은 광선을 흡수할 수 있고, 또 상기 형광분말층(122)을 통과하여 출사되는 광선의 색채는 상기 형광분말층(122) 중의 형광분말의 색채에 더욱 접근한다.
또한, 상기 광학필름(12)의 복수개의 투광영역이 오직 일종의 형광분말을 포함할 수도 있고, 상기 복수개의 투광영역에 있어서의 형광분말의 분포밀도는 서로 다르다.
상기 구동모듈(13)은 모터(131) 및 2개의 회전축(132)을 구비한다. 상기 띠모양의 광학필름(12)의 양단은 각각 상기 2개의 회전축(132)에 연결된다. 상기 모터(131)는 상기 2개의 회전축(132) 중의 하나와 연결되고, 상기 모터(131)에 연결되어 있는 회전축(132)을 구동하여 상기 광학필름(12)의 상기 광원(11)에 대향하는 투광영역이 상기 광학필름(12)의 길이방향(A)에 따라 이동하도록 한다.
또한, 상기 광학필름(12)의 상기 광원(11)에 대향하는 투광영역을 상기 광학필름(12)의 길이방향(A)에 따라 이동시킬 수 있다면 상기 구동모듈(13)은 상기한 형식에만 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 2개의 회전축(132)을 각각 하나의 모터(131)에 기계적으로 연결시키거나, 또는 수동으로 광학필름(12)의 이동을 제어할 수 있다.
이하, 상기 광학필름(12)의 상기 광원(11)에 대향하는 제1영역(I) 및 제2영역(II)을 예로 들어 본 발명에 따른 조명장치(10)의 작동원리에 대해 설명한다.
상기 제1영역(I) 및 상기 제2영역(II)은 서로 인접하고, 상기 제1영역(I)에는 제1형광분말이 포함되어 있으며, 상기 제2영역(II)에는 제2형광분말이 포함되어 있다. 상기 제1영역(I)이 상기 광원(11)의 출광면에 대향하는 위치에 이르렀을 때, 상기 광원(11)으로부터 방사된 제1색채를 갖는 광선이 상기 제1영역(I)을 통과하는 과정에 상기 제1영역(I)의 제1형광분말에 의해 전부 흡수되면, 상기 제1형광분말은 상기 제1색채를 갖는 광선의 자극 하에 상기 제1색채를 갖는 광선과 다른 제2색채를 갖는 광선을 방사한다. 상기한 원리와 같이, 상기 제2영역(II)이 상기 광원(11)의 출광면에 대향하는 위치에 이르렀을 때, 상기 광원(11)으로부터 방사된 제1색채를 갖는 광선이 상기 제2영역(II)을 통과하는 과정에 상기 제2영역(II)의 제2형광분말에 의해 전부 흡수되면, 상기 제2형광분말은 상기 제1색채를 갖는 광선의 자극 하에 상기 제1색채를 갖는 광선과 다른 제3색채를 갖는 광선을 방사한다. 상기 제2색채를 갖는 광선 또는 상기 제3색채를 갖는 광선은 상기 조명장치(10)의 최종의 광선으로서 방사될 수 있다. 또한 상기 제1영역(I)의 제1형광분말이 상기 광원(11)으로부터 방사된 제1색채를 갖는 광선의 일부분만을 흡수하여 제4색채를 갖는 광선을 방사하는 경우, 상기 제4색채를 갖는 광선과 상기 광원(11)으로부터 방사된 상기 제1형광분말에 의해 흡수되지 않은 제1색채를 갖는 광선이 혼합되어 형성한 제5색채를 갖는 광선이 상기 조명장치(10)의 최종의 광선으로서 방사될 수도 있다. 또한 상기 제2영역(II)의 제2형광분말이 상기 광원(11)으로부터 방사된 제1색채를 갖는 광선의 일부분만을 흡수하여 제6색채를 갖는 광선을 방사하는 경우, 상기 제6색채를 갖는 광선과 상기 광원(11)으로부터 방사된 상기 제2형광분말에 의해 흡수되지 않은 제1색채를 갖는 광선이 혼합되어 형성한 제7색채를 갖는 광선이 상기 조명장치(10)의 최종의 광선으로서 방사될 수도 있다.
도 2는 도 1의 광원(11)이 방사한 제1색채를 갖는 광선이 오직 일종의 형광분말을 포함하는 제1영역(I)을 통해 출사될 때의 색도도이다. 도 2에 있어서, 점 A는 상기 광원(11)으로부터 방사되는 제1색채를 갖는 광선을 표시하고, 점 B는 상기 제1색채를 갖는 광선이 상기 제1형광분말에 의해 전부 흡수된 후 상기 제1형광분말로부터 방사되는 제2색채를 갖는 광선을 표시하며, A-B 연결선의 상기 점 A 및 점 B를 제외한 임의의 점은 상기 제1색채를 갖는 광선이 상기 제1형광분말에 의해 일부분만 흡수된 후 상기 조명장치(10)로부터 방사되는 광선을 표시한다. 여기서, 상기 제1형광분말이 상기 제1색채를 갖는 광선에 대한 흡수비례가 서로 다름에 따라 상기 조명장치(10)로부터 방사되는 최종 광선의 파장 및 세기(强度)도 다르다.
도 3은 도 1의 광원(11)이 방사한 제1색채를 갖는 광선이 두가지 형광분말을 포함하는 제1영역(I)을 통해 출사될 때의 색도도이다. 즉, 상기 제1영역(I)에 제1형광분말 및 제2형광분말을 동시에 포함한다. 도 3에 있어서, 점 A는 상기 광원(11)으로부터 방사되는 상기 제1색채를 갖는 광선을 표시하고, 점 B는 상기 제1색채를 갖는 광선이 상기 제1형광분말에 의해 전부 흡수된 후 상기 제1형광분말로부터 방사되는 제2색채를 갖는 광선을 표시하며, 점 C는 상기 제1색채를 갖는 광선이 상기 제2형광분말에 의해 전부 흡수된 후 상기 제2형광분말로부터 방사되는 제3색채를 갖는 광선을 표시하고, B-C 연결선의 상기 점 B 및 점 C를 제외한 임의의 점은 상기 제1색채를 갖는 광선이 상기 제1형광분말 및 상기 제2형광분말에 의해 전부 흡수된 후 상기 조명장치(10)로부터 방사되는 광선을 표시한다. 만약, 상기 광원(11)으로부터 방사된 상기 제1색채를 갖는 광선이 상기 제1형광분말 및 상기 제2형광분말에 의해 일부분만 흡수되면, 상기 조명장치(10)로부터 방사되는 광선은 도 3에 있어서의 점 A, 점 B 및 점 C에 의해 형성된 구역 내에서 점 A, 점 B 및 점 C를 제외한 임의의 점에 의해 표시된다. 여기서, 상기 제1형광분말 및 상기 제2형광분말이 상기 제1색채를 갖는 광선에 대한 흡수비례가 다름에 따라 상기 조명장치(10)로부터 방사되는 최종 광선의 파장 및 세기(强度)도 다르다.
상기 모터(131)의 구동에 의해 상기 광학필름(12)의 복수개의 투광영역이 상기 광원(11)에 대향하는 상태로 이동되고, 상기 광원(11)으로부터 방사된 제1색채를 갖는 광선은 상기 광학필름(12)의 하나 또는 복수개의 투광영역을 통과하게 된다. 상기 복수개의 투광영역에 서로 다른 형광분말이 포함되고, 상기 서로 다른 형광분말은 상기 제1색채를 갖는 광선의 자극 하에 서로 다른 색채를 갖는 광선을 방사하며, 즉 상기 광학필름(12)의 복수개의 투광영역으로부터 복수종의 서로 다른 색채를 갖는 광선을 방사할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 조명장치(10)는, 광학필름(12)의 복수개의 투광영역을 이동하여 상기 광원(11)으로부터 방사되는 제1색채를 갖는 광선을 서로 다른 투광영역에 입사시켜 서로 다른 색채의 광선을 얻을 수 있기 때문에, 종래의 조명장치와 같이 PWM제어방식을 채용하지 않아도 서로 다른 색채의 광선을 얻을 수 있게 된다.
또한, 상기 형광분말층(122) 또는 단일한 투광영역 중에 포함되는 형광분말의 종류가 많으면 많을수록 상기 조명장치(10)로부터 방사되는 광선의 색채의 종류도 많아지게 된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10 --- 조명장치 11 --- 광원
111 --- 기판 112 --- 발광다이오드
12 --- 광학필름 121 --- 토대층
121 --- 형광분말층 13 --- 구동모듈
131 --- 모터 132 --- 회전축
111 --- 기판 112 --- 발광다이오드
12 --- 광학필름 121 --- 토대층
121 --- 형광분말층 13 --- 구동모듈
131 --- 모터 132 --- 회전축
Claims (9)
- 제1색채를 갖는 광선을 방사하는 광원과,
상기 광원에 대향되게 설치되고, 길이방향을 따라 연속적으로 분포된 복수개의 투광영역을 가지며, 복수개의 투광영역 중 적어도 하나의 투광영역에 적어도 일종의 형광분말이 설치되어 있는 광학필름과,
상기 광학필름과 연결되고, 상기 적어도 일종의 형광분말을 포함하는 적어도 하나의 투광영역이 상기 광원에 대향하고, 상기 적어도 일종의 형광분말이 상기 제1색채를 갖는 광선의 자극 하에 상기 제1색채를 갖는 광선과 다른 새로운 색채의 광선을 형성하도록 상기 투광영역을 상기 광학필름의 길이방향에 따라 이동시키는 구동모듈을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 조명장치.
- 제1항에 있어서,
상기 광학필름이 토대층 및 상기 토대층 위에 형성되어 있는 형광분말층을 구비하고, 상기 형광분말층에 적어도 일종의 형광분말이 설치되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
- 제1항에 있어서,
상기 적어도 1종의 형광분말이, 황화물, 알루민산염, 산화물, 규산염 또는 질화물인 것을 특징으로 하는 조명장치.
- 제2항에 있어서,
상기 토대층의 두께가 1000㎛ 보다 작거나 같고, 상기 형광분말층의 두께가 500㎛ 보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 조명장치.
- 제1항에 있어서,
상기 형광분말층이 압착인쇄방식에 의해 2층의 토대층 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1색채를 갖는 광선의 파장의 범위가 자색광∼녹색광인 것을 특징으로 하는 조명장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1색채를 갖는 광선이 자외광선인 것을 특징으로 하는 조명장치.
- 제1항에 있어서,
상기 복수개의 투광영역에 각각 적어도 일종의 형광분말이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
- 제1항에 있어서,
상기 구동모듈이 모터 및 2개의 회전축을 구비하고, 상기 광학필름의 양단이 각각 상기 2개의 회전축에 연결되며, 상기 모터가 상기 2개의 회전축 중 하나와 연결되고, 상기 모터에 연결되어 있는 회전축을 구동하여 상기 광학필름의 상기 광원에 대향하는 투광영역이 상기 광학필름의 길이방향에 따라 이동되도록 하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
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