KR20150093012A - 조명 부재 및 이를 이용하는 조명 장치 - Google Patents

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KR20150093012A
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박강열
김기철
손창균
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 색온도 변환이 가능한 조명 부재 및 이를 이용하는 조명 장치에 관한 것으로, 조명 부재는 제1개구부로 입사되는 여기광이 지나는 두께에 따라 서로 다른 색온도의 변환광을 출력하는 발광 부재, 및 제어하고자 하는 색온도에 따라 여기광이 지나는 발광 부재의 두께가 변하도록 발광 부재의 위치 또는 상태를 변경하는 구동부를 포함한다.

Description

조명 부재 및 이를 이용하는 조명 장치{Illuminating Member and Lighting Device Using the Same}
본 발명은 색온도 변환이 가능한 조명 부재 및 이를 이용하는 조명 장치에 관한 것이다.
최근 조명의 색온도를 제어할 수 있는 감성조명에 대한 관심과 수요가 증대되고 있다. 조명은 이제 단순히 어둠을 밝히는 수단으로 여겨지는 것이 아니라, 사람의 심리 상태와 생체 리듬에 맞게 적용될 수 있는 기술로 진화되고 있다.
일반적으로 색온도가 높을수록 집중력이 상승하고, 색온도가 낮을수록 피로도가 감소하는 것으로 알려져 있으며, 사무활동 중에는 5000K, 거실에서는 4000K, 휴식 중에는 3000K 정도의 색온도가 가장 적합하다. 특히 수면 중에는 완전히 소등하는 것보다 3000K 이하의 조명이 수면 효율이나 수면 장애 등을 고려했을 때 더 적합하다고 한다.
차량용 조명에서도 상황에 따라 적합한 색온도가 요구된다. 일반적인 상황에서는 자연광에 가까운 백색광이 사물을 인지하기에 가장 적합한 반면, 우천시나 안개가 낀 상황에서는 작은 입자에 의해 산란 현상이 덜 발생하는 낮은 색온도가 적합하다.
색온도 제어를 위한 종래 기술로서 백열전구의 경우에는 전압에 의해 광도를 조절하거나 염료를 사용하여 색온도 가변이 가능하지만, 근본적으로 색온도 특성이 좋지 않은 문제가 있다. 형광등의 경우에는 염료로 착색된 필터를 사용하거나 형광체의 광특성을 조절하는 것이 대부분인데 그 경우 색온도 가변에 애로사항이 많고, 조명의 색온도 차이가 육안으로 확연히 드러나는 문제가 있다.
최근 각광받고 있는 LED(Light Emitting Dioed) 조명의 경우에는 다양한 파장대의 광원들을 조합하여 색온도를 제어한다. 이 구조에서는 특정 파장의 LED 소자들을 온오프(on/off) 제어하여 2가지 이상의 색온도를 표현하는데, 다양한 파장대의 LED 소자의 사용에 의한 색혼합(Color mixing) 문제, 광원 온오프에 따른 배광 분포 조절을 위한 난해한 광학계 설계 등의 문제점이 있다.
본 발명의 일실시예에서는 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 입사광의 방향성과 집광성과 인형광 물질을 이용하여 조명의 색온도를 효과적으로 제어할 수 있는 조명 부재 및 이를 이용하는 조명 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 실시예에서는 색온도 변환 가능한 조명에서 제조 비용을 절감할 수 있는 단순화된 구조의 조명 부재 및 이를 이용하는 조명 장치를 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 조명 부재는, 제1개구부로 입사되는 여기광이 지나는 두께에 따라 서로 다른 색온도의 변환광을 출력하는 발광 부재, 및 제어하고자 하는 색온도에 따라 여기광이 지나는 발광 부재의 두께가 변하도록 발광 부재의 위치 또는 상태를 변경하는 구동부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치는, 전술한 조명 부재, 및 조명 부재에 여기광을 조사하는 발광부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 조명 부재 및 이를 이용하는 조명 장치에 있어서 방향성과 집광성을 갖는 단일 광원부와 단일 인형광 물질을 이용하여 조명의 색온도를 효과적으로 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 색온도 변환 가능한 조명 부재 및 이를 이용하는 조명 장치에서 제조 비용을 절감할 수 있는 단순화된 구조를 제공할 수 있다. 특히, 적은 개수의 부품으로 조명 장치를 구성할 수 있고, 구조가 단순하여 기구적 자유도를 크게 향상시킬 수 있다. 게다가, 부품수가 적으므로 고장 수리가 용이한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조명 부재의 단면도
도 2는 도 1의 조명 부재의 작동 원리를 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 부재의 발광 부재에 대한 단면도
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 조명부재의 발광 부재에 대한 단면도
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 조명부재의 발광 부재에 대한 단면도
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 조명부재의 발광 부재에 대한 단면도
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치에 대한 개략도
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치의 단면도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치의 발광 부재의 두께에 따른 색온도 변화를 나타낸 도면
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 부재의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 부재는 발광 부재(11) 및 구동부(12)를 포함한다. 또한, 조명 부재는 하우징(13)을 더 포함할 수 있다.
발광 부재(11)는 제1면(111)과 제1면의 반대측인 제2면(112)을 구비하고, 제1면(111)을 기준으로 제2면(112)이 단차를 갖도록 마련된다. 제1면(111)은 입사면에 대응하고, 제2면(112)은 출광면에 대응한다.
제1면(111)은 발광 부재(11)의 두께 방향(x방향)에서 발광 부재의 일단부와 타단부 사이를 연장하며 제2면(112)에 대하여 경사진 경사면으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 제2면(112)은 평평한 면으로 구현될 수 있다.
발광 부재(11)는 형광(Flurescence), 인광(Phosphorescence), 또는 이들이 혼합된 인형광 물질을 포함하도록 제조된다. 발광 부재(11)는 인광, 형광 또는 인형광 물질 자체일 수 있다. 또한, 발광 부재(11)는 베이스기재의 내부나 표면에 형광, 인광, 인형광 물질이 분산 배치된 것일 수 있다.
또한, 발광 부재(11)는 산란 특성이 있는 베이스기재와 인형광 물질을 혼합하고 소성하여 제조될 수 있다. 베이스기재로는 산란 입자나 산란 패턴을 포함하는 글라스나 수지가 이용될 수 있다.
발광 부재(11)의 입사면을 통해 여기광(I)이 입사되면, 발광 부재(11)는 여기광이 만나는 입사면의 위치에 따라 여기광이 지나는 발광 부재(11)의 길이(두께)가 달라지며, 그에 의해 여기광이 지나는 발광 부재의 두께에 따라 서로 다른 색온도의 변환광(Ia)을 출력한다.
구동부(12)는 발광 부재(11)의 위치나 상태를 제어하여 얻고자 하는 변환광(Ia)의 색온도에 따라 여기광(I)이 만나는 발광 부재(11)의 제1면(111)의 위치가 변경되도록 발광 부재(11)의 위치 또는 상태를 조정한다.
구동부(12)는 발광 부재(11)의 위치를 이동시키거나 상태를 변경할 수 있는 기존의 다양한 형태의 액추에이터를 이용하여 구현될 수 있다. 일례로, 구동부(12)는 발광 부재(11)의 일단부에 연결되어 발광 부재(11)를 당기거나 밀도록 배치되는 모터를 포함할 수 있다. 이 경우, 구동부(12)는 발광 부재(11)의 타단부에 연결되는 탄성부재(스프링 등)(12a)를 포함할 수 있다. 발광 부재(11)의 타단부는 발광 부재(11)의 일단부의 반대측 부분이다.
하우징(13)은 발광 부재(11), 구동부(12) 또는 이들 모두를 지지한다. 하우징(13)은 발광 부재(11)의 제1면(111)과 마주하는 제1개구부(13a)를 구비한다. 또한, 하우징(13)은 발광 부재(11)를 게재하고 제1개구부(13a)와 마주하여 배치되는 제2개구부(13b)를 구비한다. 하우징(13)은 제1개구부(13a) 및 제2개구부(13b)에 의해 외부에 노출되는 부분을 제외하고 발광 부재(11)의 제1면(111) 및 제2면(112)을 덮을 수 있다.
하우징(13)은 발광 부재(11)와 구동부(12)를 설치하는 장소나 이것들을 이용하는 조명 장치의 형태나 구조에 따라 생략가능하다. 즉, 하우징(13)은 본 실시예의 조명 부재의 다양한 양태에서 조명 부재를 이용하는 조명 장치의 구조나 형태에 따라 생략되거나 선택하여 사용될 수 있다.
본 실시예에서, 조명 부재는 기본적으로 발광 부재(11)와 구동부(12)를 포함하는 조명 모듈로 마련될 수 있다.
본 실시예에 의하면, 단일 공정으로 균일한 조성의 인형광 물질을 소성하고 후가공을 통해 입사광이 진행하는 부분의 두께가 달라지도록 단차를 형성하여 발광 부재를 마련한 후, 입사광과 발광 부재가 만나는 입사면의 위치를 미세 조정하여 입사광이 진행하는 부분의 두께에 변화를 주며, 그에 의해 조명 장치에서 간편하고 효율적으로 색온도를 제어하는 효과를 얻을 수 있다.
도 2는 도 1의 조명 부재의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 조명 부재는 도 2(a)에 나타낸 바와 같이 발광 부재(11)의 경사면인 제1면(111, 이하 입사면이라 함) 상의 제1위치에 입사되는 입사광(I1)이 제1위치에서 제1두께(t1)를 갖는 발광 부재(11) 부분을 통과하여 평평한 제2면(112, 이하 출광면이라 함)에서 제1색온도의 변환광으로 출력되도록 구성된다.
본 실시예에 따른 조명 부재는 도 2(b)에 나타낸 바와 같이 발광 부재(11)의 입사면(111) 상의 제2위치에 입사되는 입사광(I2)이 제2위치에서 제2두께(t2)를 갖는 발광 부재(11) 부분을 통과하여 출광면(112)에서 제2색온도의 변환광으로 출력되도록 구성된다. 제2두께(t2)는 제1두께(t1)보다 두껍고, 제2색온도는 제1색온도와 다르다.
그리고, 본 실시예에 따른 조명 부재는 도 2(c)에 나타낸 바와 같이 발광 부재(11)의 입사면(111) 상의 제3위치에 입사되는 입사광(I3)이 제3위치에서 제3두께(t1)를 갖는 발광 부재(11) 부분을 통과하여 출광면(112)에서 제3색온도의 변환광으로 출력되도록 구성된다. 제3두께(t3)는 제1두께(t1)보다 얇고, 제3색온도는 제1색온도 및 제2색온도와 다르다.
본 실시예에서 발광 부재(11)의 일단부의 두께(tn)은 일단부의 반대측인 타단부의 두께(tm)보다 두껍다.
발광 부재(11)의 두께(L)는 하기의 수학식 1 내지 수학식 4의 조건을 만족하도록 제어될 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
수학식 1 내지 수학식 4에서, L은 발광 부재의 입사면 및 출광면과 여기광이 교차하는 두 점 사이의 거리, K는 발광 부재의 발광 물질의 종류, P는 발광 부재의 발광 물질의 비율, D는 발광 부재의 발광 물질의 입도, 그리고 F는 여기광의 광속이며, LMIN은 CCT(Correlated Color Temperature) 값이 15000K일 때의 L이고 LMAX는 CCT 값이 3000K일 때의 L이다.
전술한 실시예에 의하면, 레이저의 특성, 즉 레이저로부터 방출된 빛이 방향성을 가지며 작은 한 점에 집광하기 유리한 특성과, 인형광 물질(Lumiphor)이 레이저 광원으로부터 일정 거리 이격되어 배치되어 있는 점을 이용하여, 레이저 여기광을 집광하는 단일 인형광물질의 특정 부분에 따라 방출되는 빛의 색온도가 달라지도록 하여 색온도 변환이 가능한 조명 장치를 구현한다.
일례로, 레이저에서 출력되는 청색(Blue) 여기광과 인형광 물질에서 변환된 노란색(Yellow) 광의 혼합으로 백색광이 만들어지는데, 이때 레이저 여기광이 진행하는 인형광 물질의 두께가 두꺼워질수록 투과하는 청색 여기광의 양이 줄고, 노란색 변환광의 양이 늘면서 색온도가 낮아지게 되며, 인형광 물질의 두께가 얇아지면 반대로 색온도가 높아지게 된다.
발광 부재의 재료는 루미퍼(Lumiphors) 또는 루미퍼릭(Luminophoric)으로 알려진 발광 재료를 포함한다. 발광 재료는 하향 변환, 즉 광입자를 더 낮은 에너지 레벨로 변환하는 재료이거나 상향 변환, 즉 광입자를 더 높은 에너지 레벨로 변환하는 재료를 포함할 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서는 구동부가 발광 부재에 결합하여 입사광에 대하여 발광 부재의 위치나 상태를 변경하도록 구성되나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 구동부는 발광 부재와 독립적으로 배치되고 입사광을 조사하는 광원의 위치나 상태를 변경하도록 배치될 수 있다. 이 경우에도 전술한 본 실시예와 유사하게 입사광과 만나는 발광 부재의 상대적인 위치가 변경되어 동일한 작용효과를 얻을 수 있다. 또한, 구동부는 광원의 이동과 유사하게 발광 부재 및 광원과 독립적이면서 입사광의 광경로를 제한하거나 유도하도록 배치되어 발광 부재의 입사면과 만나는 입사광의 광경로를 변경하도록 배치될 수 있다. 이 경우에도 전술한 본 실시예와 유사하게 입사광과 만나는 발광 부재의 상대적인 위치가 변경되어 동일한 작용효과를 얻을 수 있다. 다만, 본 실시예의 경우가 장치의 단순화와 조작의 편의성 등에서 다른 변형예보다 바람직하다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 부재의 발광 부재에 대한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 부재에 있어서, 발광 부재(11)는 계단형 단차 구조의 입사면을 구비한다. 발광 부재(11)의 입사면은 제1두께(tn)의 평평한 제1입사면(111a), 제1두께(tn)보다 얇은 제2두께의 평평한 제2입사면(111b) 및 제2두께보다 얇은 제3두께(tm)의 평평한 제3입사면(111c)으로 구성될 수 있다. 여기서, 평평한 입사면은 발광 부재(11)의 출광면(112)에 평행한 것을 지칭한 것이나, 이에 한정되지는 않고, 각각 제1두께, 제2두께 및 제3두께를 각각 갖고 출광면(112)와 경사진 형태로 구현될 수 있다.
발광 부재(11)의 일단부의 두께는 제1두께(tn)일 수 있고, 일단부의 반대측인 타단부의 두께는 제3두께(tm)일 수 있다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 조명부재의 발광 부재에 대한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 부재에 있어서, 발광 부재(11)는 대칭형 단차 구조의 입사면(111)을 구비한다. 입사면(111)이 대칭형 단차 구조를 갖는다는 것은 입사면(111)이 오목 렌즈의 오목한 표면과 같은 형태를 구비하는 것을 지칭한다. 이 경우, 입사면(111)은 중심부를 두께 방향으로 연장하는 선분에 대하여 좌우 대칭되는 형태를 가질 수 있다.
물론, 입사면(111)은 오목한 표면과 같은 형태를 가질 때 입사광이 만나는 위치에 따라 일정 크기 이상의 두께 차이를 가질 수 있다면 중심선을 기준으로 좌우 비대칭 형태를 가질 수 있음은 물론이다.
본 실시예에서, 입사면(111)의 중간부에서의 제2두께(tc)는 입사면(111)의 일측에서의 제1두께(tn) 및 입사면(111)의 타측에서의 제3두께(tm)보다 얇다. 타측은 발광 부재(11)의 입사면(111) 상에서 일측의 반대측에 위치한다.
한편, 전술한 실시예에서는 입사면(111)이 오목한 표면 형상을 갖는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지는 않으며, 입사면(111)이 볼록한 표면 형상을 갖도록 구현될 수 있다. 그 경우, 볼록한 표면 형상을 갖는 입사면도 오목한 표면 형상을 갖는 입사면과 유사하게 입사광과 만나는 위치에 따라 소정의 두께 차이를 가질 수 있다.
또한, 전술한 실시예에서는 오목하거나 볼록한 곡면 형상의 입사면을 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 도 2의 경사진 형태를 대칭형으로 배치한 구조인 V자 형태나 도 3의 계단 형태를 대칭형으로 배치한 구조인 V자 계단 형태로 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 조명부재의 발광 부재에 대한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 부재에 있어서, 발광 부재(11)는 산란 물질을 포함하는 확산부(14) 상에 배치된다. 발광 부재(11)는 확산부(14) 상에 발광 재료를 코팅하거나 접합하여 마련될 수 있다.
확산부(14)는 입사광을 확산시켜 발광 부재(11)로 전달한다. 확산부(14)에 사용되는 산란 물질은 금속성 물질일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 비드, 기포, 관통홀 등으로 대체되거나 추가되어 구현될 수 있다.
확산부(14)를 이용하면, 발광 부재(11)에 입사되는 입사광을 확산시켜 입사광이 발광 부재(11) 내의 좀더 넓은 영역에서 변환되도록 하여 원하는 색온도의 변환광 생성과 함께 광효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명부재의 발광 부재에 대한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 부재는 반사부(15)를 더 포함하여 구성된다. 반사부(15)는 하우징(13)에 착탈가능하게 결합되거나 하우징(13)과 일체로 마련될 수 있다.
반사부(15)는 발광 부재(11)에서 변환되어 하우징(13)의 제2개구부(13b)를 통해 반사부(15) 내면에 부딪히는 변환광(도 1의 참조부호 Ia 참조)이 대략 직각으로 광경로를 변경하여 진행하도록 작용한다. 반사부(15)는 차량용 램프의 반사면이나 반사갓과 유사한 기능을 수행한다.
반사부(15)는 내부에 빈 공간을 갖는 구(sphere) 형상의 구조물에서 중심을 지나는 면들을 이용하여 4등분한 부분의 외표면 유사한 형태로 마련될 수 있다. 이때, 하우징(13)의 제2개구부(13b)는 반사부(15)의 내부 공간의 내벽에 변환광이 조사되도록 배치된다.
반사부(15)는 적어도 그 내부 공간의 내벽 표면이나 내부에 은(Ag), 알루미늄(Al), 스테인리스스틸 등의 반사물질이 분산되도록 마련된다.
본 실시예에 의하면, 전술한 조명 부재를 이용하는 단일 램프 모듈에서 색온도를 제어하여 다양한 색온도의 조명을 제공할 수 있고, 제작 비용이 저렴하며, 구조가 단순하고 기구적 자유도가 높을 뿐만 아니라 고장시 수리가 용이한 효과를 얻을 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치에 대한 개략도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치는, 발광 부재(11a), 구동부(미도시, 도 1의 참조부호 12 참조) 및 광원부(16)를 포함한다.
발광 부재(11a)는 원반 또는 원판 형태의 베이스기재에 제1두께의 제1발광부(11a), 제1두께보다 두꺼운 제2두께의 제2발광부(11b), 제2두께보다 두꺼운 제3두께의 제3발광부(11c) 및 제3두께보다 두꺼운 제4두께의 제4발광부(11d)를 구비한다.
베이스기재는 산란 물질이 포함된 확산부(도 5의 참조부호 14 참조)이거나 투명 또는 불투명 부재일 수 있다. 제1 내지 제4 발광부들은 베이스기재의 일면에 배치되거나 베이스기재를 관통하도록 배치될 수 있다.
베이스기재에 결합된 구동부가 베이스기재를 회전시키면, 기본적으로 광원부(16)에서 나와 제3발광부(11c)에 조사되도록 정렬된 입사광(I)은 베이스기재의 회전에 따라 위치가 변경된 다른 발광부(11a, 11b 또는 11d)에 조사될 수 있다. 이 경우, 베이스기재의 회전 각도에 따라 결정되는 특정 발광부에 입사광(I)이 조사되고, 발광 부재(11) 내의 발광 재료에 의해 변환된 변환광은 발광부의 두께에 따라 결정되는 색온도를 갖게 된다.
광원부(16)는 특정 색상의 레이저를 발생시켜 출력하는 레이저 발생 장치일 수 있다. 광원부(16)는 청색 레이저를 방출하는 청색 LED(Light Emitting Diode) 소자를 이용하여 마련될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치는, 발광 부재(11), 구동부(12), 하우징(13), 광원부(16) 및 센서부(17)를 포함한다.
발광 부재(11), 구동부(12), 하우징(13) 및 광원부(16)는 도 1 및 도 7을 참조하여 앞서 설명한 조명 부재나 조명 장치의 대응 구성요소와 실질적으로 동일하다.
센서부(17)는 구동부(12)에 연결된다. 센서부(17)는 휘도 센서 혹은 조도 센서일 수 있고, 구동부(12)와의 유선 또는 무선 통신을 위해 통신부를 구비할 수 있다. 유선 통신의 경우, 통신부는 배선으로 대체될 수 있고, 무선 통신의 경우, 통신부는 소정의 무선 통신 모듈로 구현될 수 있다. 이 경우, 구동부(12)도 소정의 무선 통신 모듈을 구비할 수 있다. 무선 통신 모듈에 대하여는 통신 기술 분야에서 이미 잘 알려져 있다.
본 실시예에 의하면, 구동부(12)는 센서부(17)의 송신 신호 또는 출력 신호에 따라 발광 부재(11)의 위치나 상태를 변경할 수 있다. 이때, 센서부(17)의 신호에 따라 발광 부재(11)를 통과하는 입사광의 입사 위치에서의 발광 부재(11)의 두께가 변화되어 변환광의 색온도가 제어된다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치의 발광 부재의 두께에 따른 색온도 변화를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 2%의 형광체 샘플을 발광 재료로 이용하여 도 2에서와 같은 발광 부재를 준비하고, 준비한 제1 실시예의 발광 부재에 청색 레이저를 조사하여 발광 부재의 두께에 따른 색온도 변화를 측정하였다.
그리고, 4%의 형광체 샘플을 발광 재료로 이용하여 도 2에서와 같은 발광 부재를 준비하고, 준비한 제2 실시예의 발광 부재에 청색 레이저를 조사하여 발광 부재의 두께에 따른 색온도 변화를 측정하였다.
측정 결과, 제1 실시예의 발광 부재를 포함하는 조명 장치에서는 입사광이 지나는 두께를 0.5㎜, 0.75㎜, 0.1㎜, 1.25㎜, 1.5㎜로 제어할 때, 변환광의 색온도가 약 9000K, 약 5500K, 약 4800K, 약 4400K, 약 4200K로 변화되었다.
그리고, 제2 실시예의 발광 부재를 포함하는 조명 장치에서는 입사광이 지나는 두께를 0.5㎜, 0.75㎜, 0.1㎜, 1.25㎜, 1.5㎜로 제어할 때, 변환광의 색온도가 약 9000K, 약 8800K, 약 5300K, 약 4800K, 약 4300K로 변화되었다.
본 실시예에 의하면, 발광 부재의 두께에 단차를 형성하고, 직진성이 있는 입사광을 발광 부재의 입사면에 조사하면서 입사광에 대한 발광 부재의 입사 위치 또는 투과 두께를 제어함으로써 효율적으로 변환광의 색온도를 제어할 수 있음을 알 수 있다.
전술한 실시예의 조명 부재 및 이를 이용하는 조명 장치는 조명이 필요로 하는 다양한 램프 장치, 이를테면 차량용 램프, 가정용 조명장치, 산업용 조명장치에 적용 가능하다. 예컨대 차량용 램프에 적용되는 경우, 헤드라이트, 차량 실내조명, 후방라이트 등에 적용 가능하다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함 없이 본 발명에 대해 다수의 적절한 변형 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변형 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
11: 발광 부재
12: 구동부
13: 하우징
14: 확산부
15: 반사부
16: 광원부
17: 센서부

Claims (12)

  1. 제1개구부로 입사되는 여기광이 지나는 두께에 따라 서로 다른 색온도의 변환광을 출력하는 발광 부재; 및
    상기 색온도에 따라 상기 여기광이 지나는 상기 발광 부재의 두께가 변하도록 상기 발광 부재의 위치 또는 상태를 변경하는 구동부;
    를 포함하는 조명 부재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 부재는 인광물질, 형광물질 또는 인형광물질을 포함하는 조명 부재.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 부재는 평평한 제2면을 구비하며, 상기 제2면은 상기 제1개구부와 마주하는 상기 발광 부재의 제1면의 반대측 면인 조명 부재.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1면은 상기 발광 부재의 제1두께의 일단부와 상기 일단부의 반대측에 위치하고 상기 제1두께보다 얇은 제2두께의 타단부 사이에 연장하는 경사면 형태 또는 계단 형태를 구비하는 조명 부재.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1면은 상기 발광 부재의 제1두께의 일단부와 상기 일단부의 반대측인 제2두께의 타단부 사이에 연장하고 상기 일단부와 상기 타단부 사이의 중간부의 두께가 상기 제1두께 및 상기 제2두께보다 얇은 원호 형태, V자 형태 또는 V자 계단 형태를 구비하는 조명 부재.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1면 상에 배치되고 상기 발광 부재로 입사되는 상기 여기광을 확산시키는 확산부를 더 포함하는 조명 부재.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2면을 덮으며 상기 발광 부재를 게재하고 상기 제1개구부와 마주하는 제2개구부를 통해 상기 제2면의 일부를 노출시키는 하우징을 더 포함하는 조명 부재.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 하우징에 결합하는 반사부를 더 포함하고, 상기 반사부는 상기 제2개구부를 통해 나오는 상기 변환광을 반사하여 평면광으로 조사하는 조명 부재.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 부재는 서로 다른 두께를 갖고 소정의 중심에서 방사상으로 배치되는 복수의 발광 부재유닛을 포함하고,
    상기 구동부는 상기 색온도에 따라 상기 발광 부재를 회전시켜 상기 여기광이 지나는 상기 두께를 가변하는 조명 부재.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 두께는 하기의 수학식 1 내지 수학식 4의 조건을 만족하는 조명 부재:
    [수학식 1]
    Figure pat00005

    [수학식 2]
    Figure pat00006

    [수학식 3]
    Figure pat00007

    [수학식 4]
    Figure pat00008

    상기 수학식 1 내지 수학식 4에서, L은 상기 발광 부재의 입사면 및 출광면과 상기 여기광이 교차하는 두 점 사이의 거리, K는 상기 발광 부재의 발광 물질의 종류, P는 상기 발광 부재의 발광 물질의 비율, D는 상기 발광 부재의 발광 물질의 입도, 그리고 F는 상기 여기광의 광속이며, LMIN은 CCT(Correlated Color Temperature) 값이 15000K일 때의 L이고, LMAX는 CCT 값이 3000K일 때의 L임.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동부에 연결되는 센서부를 더 포함하고, 상기 구동부는 상기 센서부의 출력신호에 따라 상기 여기광이 지나는 상기 발광 부재의 두께를 제어하는 조명 부재.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항의 조명 부재; 및
    상기 조명 부재에 여기광을 조사하는 발광부;
    를 포함하는 조명 장치.
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