KR20150102275A

KR20150102275A - Lighting apparatus

Info

Publication number: KR20150102275A
Application number: KR1020140023941A
Authority: KR
Inventors: 문영부; 김명식
Original assignee: 주식회사 유제이엘
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2015-09-07

Abstract

Provided is a lighting device separating a light emitting unit from a power unit and a heat generating unit. The lighting device according to the present invention is a lighting device separating a light emitting unit from a light source and a power unit in a distance. The light emitting unit includes: an optical system for dispersing excitation light radiated from the light source; and a phosphor for converting a wavelength of the light dispersed from the optical system. The cooling efficiency of the light emitting unit can be maximized as the light source and the power unit can be placed in a distance where the place has the security and an excellent cooling effect, due to the separation of the light emitting unit from the power unit and the heat generating unit. In addition, the lamp housing miniaturization and the lightening can be possible, and a heat resisting property and a pressure resisting property are improved dramatically by enabling material diversification. The light emitting unit can be moved freely while placing the light source and the power unit in a safe position.

Description

[0001]

본 발명은 반도체 발광 소자 기반의 조명 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광원에서 발생한 광을 광섬유 등의 광전송매체를 이용하여 전송하고 이를 원하는 곳에 효율적으로 공급하여 일정 지역을 조명할 수 있게 하는 조명 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a lighting apparatus based on a semiconductor light emitting device, and more particularly, to a lighting apparatus based on a semiconductor light emitting device which transmits light generated from a light source using an optical transmission medium such as an optical fiber, .

종래에 일정 지역만을 조명하는 방식으로 크세논 램프나 할로겐 램프 혹은 수은 아크 램프 등의 방식이 사용되고 있으나, 무겁고 광 발생 과정에서 다량의 열이 발생하며 전력 소모가 심하여 조명 효율이 매우 낮다. 이를 개선하기 위하여 램프 내부에 특정 방향을 지향하는 반사판이나 포물 반사경 등을 부착하는 램프도 있지만 이 역시 만족스러운 성능을 보여주지는 못한다. 또한 이런 종류의 램프에 광섬유를 부착하여 사용하는 일부 의료기용 장치도 있으나 이 장치들 역시 수십 와트에서 수백 와트에 이르는 대형 광원을 이용하고, 여기에서 방출되는 광을 끌어가는 수단으로 광섬유를 사용할 뿐이어서 상기 언급된 문제점을 해결할 수 없다. Conventionally, a method such as a xenon lamp, a halogen lamp, or a mercury arc lamp is used in a method of illuminating only a certain area. However, the method is heavy and generates a large amount of heat during the light generation process, In order to improve this, there is a lamp which attaches a reflector or a parabolic reflector to a certain direction inside the lamp, but this also does not show satisfactory performance. There are also some medical devices that use optical fibers attached to this type of lamp, but these devices also use large light sources ranging from tens of watts to hundreds of watts and use fiber optics as a means of extracting light emitted therefrom The above-mentioned problems can not be solved.

발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode)와 같은 반도체 발광 소자 성능이 발전하면서 일반 사무실이나 가정에서 사용하는 백열등이나 형광등을 LED로 대체하려는 시도 이외에도 LED를 이용한 조명 분야에 대한 관심이 매우 높다. 전자발광(EL : Electro-Luminescent) 방식이나 냉음극 형광램프(CCFL : Cold-Cathode Fluorescent Lamp) 방식은 수명이 3,000 ~ 5,000 시간대에 머무는 데 반하여, LED 방식은 50,000 시간 이상의 수명을 가진다. 또한 기존의 전자발광 방식이나 냉음극 형광램프 방식은 전원을 넣은 온(on) 상태에서, 발광하기까지 0.2초 이상의 시간 지연이 있는 반면, LED 방식은 전원을 넣는 동시에 발광하기 때문에 반응 속도가 매우 빠르다. 뿐만 아니라, LED는 기존의 형광등이나 백열등에서 발광 소재로서 주로 사용된 수은과 같은 환경 유해 물질을 사용하지 않는 장점이 있다. As the performance of semiconductor light emitting devices such as light emitting diodes (LEDs) has improved, there has been a lot of interest in the field of lighting using LEDs, in addition to attempts to replace incandescent lamps or fluorescent lamps used in offices or homes. The lifetime of the LED system is more than 50,000 hours, while the life span of the electroluminescent (EL) or cold-cathode fluorescent lamp (CCFL) system stays at 3,000 ~ 5,000 hours. In the conventional electroluminescent type or cold cathode fluorescent lamp type, there is a time delay of 0.2 seconds or more from the power-on state to the light-emitting state, whereas the LED type light is emitted at the same time when the power is turned on, . In addition, LEDs have the advantage of not using environmentally harmful substances such as mercury, which are mainly used as light emitting materials in conventional fluorescent lamps and incandescent lamps.

도 1에 기존 LED 기반의 조명 장치 개념에 대해 도시하였다. 기존의 LED 조명 장치는 단색 광원(10)의 빛을 형광체(20) 등의 파장 변환 물질을 통해 백색광으로 만드는 방식이다. 기존의 조명 장치에서는 광원을 포함하는 형태로 조명 장치가 일체형 제조되기 때문에 빛뿐만 아니라 전기와 열도 조명 장치 내부에 공존하게 된다. 구동하기 위한 전력을 전달하기 위한 전력선 등을 포함하는 전원부(30)가 조명 장치 내부에 포함되는 형태이므로 감전의 위험이 있다. 또한 기존의 조명용 광원들은 입력되는 전기 에너지의 60~70% 이상이 열로서 소모되기 때문에, 구동시 매우 높은 열이 발생하게 되고, 조명 장치 내부에 열이 축적되면 신뢰성이 열화되는 문제가 있다. LED는 효율면에서 개선됨으로써 발열량을 어느 정도 개선했으나, 여전히 절대적인 발열량이 많아서 조명기구로 구현할 경우, 여러 가지 방열 문제를 야기하고 있다.FIG. 1 shows a conventional LED-based lighting device concept. The conventional LED lighting device is a method of converting the light of the monochromatic light source 10 into white light through a wavelength conversion material such as the fluorescent material 20. In the conventional lighting apparatus, since the lighting apparatus is integrally manufactured in a form including a light source, not only the light but also the electricity and the heat will coexist inside the lighting apparatus. There is a risk of electric shock because the power supply unit 30 including a power line for transmitting electric power for driving is included in the interior of the lighting apparatus. In addition, since the conventional illumination light sources consume 60 to 70% or more of the input electric energy as heat, very high heat is generated at the time of driving, and reliability is deteriorated when heat is accumulated inside the lighting device. Although the LED has been improved in terms of efficiency to improve the heat generation to a certain extent, the amount of heat generated in the LED is still high, which causes various heat dissipation problems when implemented by a lighting device.

따라서 이러한 열 및 전기 문제를 제어하기 위해, 기존의 LED 조명 장치는 절연 장치와 방열 장치까지 내장하는 방식을 취한다. 이 때문에 램프 하우징(lamp housing, 40)이 복잡하고 커지게 된다. 그리고 열과 압력 등의 외부 요소에도 취약해진다. Therefore, in order to control these heat and electric problems, existing LED lighting apparatus adopts a method of incorporating insulation device and heat dissipation device. As a result, the lamp housing 40 becomes complicated and large. It is also vulnerable to external factors such as heat and pressure.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열 및 전기 문제를 제어할 수 있도록, 발광부를 전원부와 발열부에서 분리한 조명 장치를 제공하는 것이다. A problem to be solved by the present invention is to provide a lighting device in which a light emitting portion is separated from a power source portion and a heat generating portion so that heat and electric problems can be controlled.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 조명 장치는 발광부가 광원 및 전원부로부터 분리되어 이격되어 있는 조명장치로서, 상기 발광부는 상기 광원에서 방사된 여기광을 분산시키기 위한 광학계; 및 상기 광학계로부터 분산된 빛의 파장을 변환해주는 형광체를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an illumination device comprising: a light source; a light source; a power source; a light source; an optical system for dispersing excitation light emitted from the light source; And a phosphor for converting the wavelength of light dispersed from the optical system.

상기 광원은 30nm 이하의 반측폭(full width of half maximum)을 가지는 단색 광원일 수 있다. 바람직하게는 적색, 녹색, 황색 등의 형광체를 여기시킬 수 있는 에너지를 가지는 320~500nm 정도의 여기광을 방사한다.The light source may be a monochromatic light source having a full width of half maximum of 30 nm or less. Preferably, excitation light having a wavelength of about 320 to 500 nm having energy capable of exciting phosphors such as red, green, and yellow is emitted.

상기 단색 광원은 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 광원에서 방사된 여기광을 전달하여 상기 광학계로 입사시키기 위한 광섬유를 더 포함할 수 있다.The monochromatic light source may include a light emitting diode or a laser diode. And an optical fiber for transmitting excitation light emitted from the light source to enter the optical system.

상기 광학계는 렌즈(lens), 슬릿(slit), 비드(bead) 또는 그 조합으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 광학계는 직경 20 um 이하인 마이크로-렌즈의 멀티-렌즈 집합체일 수 있다. 다른 예로서, 상기 광학계는 직경 20 um 이하인 마이크로-비드 또는 직경 1 um 이하인 나노-비드를 이용한 광학계이며, 상기 광섬유에서 상기 여기광이 진행하는 방향으로 상기 비드의 밀도가 더 높게 충진되어 있는 것일 수 있다.The optical system may be a lens, a slit, a bead, or a combination thereof. For example, the optical system may be a multi-lens assembly of a micro-lens having a diameter of 20 um or less. As another example, the optical system may be a micro-bead having a diameter of 20 μm or less or an optical system using a nano-bead having a diameter of 1 μm or less, and the density of the bead may be higher in a direction in which the excitation light travels in the optical fiber have.

상기 광학계는 투명 쉘 타입의 벌브 내부에 배치되고, 상기 형광체는 상기 벌브 내측면 또는 내부에 위치하는 것일 수 있다. The optical system may be disposed inside a bulb of a transparent shell type, and the phosphor may be located on the side or inside of the bulb.

상기 광섬유가 상기 광학계와 대향하는 단부는 상기 광섬유 축에 대해 수직인 방향 이외의 방향으로 비스듬히 커팅되어 있거나 곡면처리되어 있는 것일 수 있다. 또는 상기 광섬유가 상기 광학계와 대향하는 단부가 상기 광섬유 축 방향 이외의 방향을 향하도록 공기보다 굴절률이 높은 비선형 구조물에 삽입되어 있는 것일 수 있다.The end of the optical fiber facing the optical system may be obliquely cut or curved in a direction other than a direction perpendicular to the optical fiber axis. Or an end of the optical fiber facing the optical system is inserted in a nonlinear structure having a refractive index higher than that of air so that the end of the optical fiber faces the direction other than the axial direction of the optical fiber.

바람직한 실시예에서, 상기 광원은 레이저 광을 방사하는 레이저 다이오드 패키지가 복수로 구비되고, 각 레이저 다이오드 패키지마다 레이저 광을 전달하기 위한 광섬유가 각각 연결되며, 상기 레이저 다이오드 패키지에 일측이 연결된 각 광섬유의 타측 단부가 상기 광학계와 광학적 연결되어 이동된 레이저 광을 외부로 출력하도록 된 것이다. In a preferred embodiment of the present invention, the light source includes a plurality of laser diode packages for emitting laser light, optical fibers for transmitting laser light are connected to the respective laser diode packages, And the other end is optically connected to the optical system to output the moved laser light to the outside.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 다른 조명 장치는 여기광을 방사하는 단색 광원; 상기 여기광이 입사되는 제1 측면 단부와 상기 여기광이 출사되는 제2 측면 단부를 가지는 광섬유; 및 상기 광섬유로부터 출사된 빛의 파장을 변환해주는 형광체를 포함하고, 상기 제2 측면 단부는 상기 광섬유 축에 대해 수직인 방향 이외의 방향으로 비스듬히 커팅되어 있거나 곡면처리되어 있는 것이다.According to another aspect of the present invention, there is provided an illumination device comprising: a monochromatic light source for emitting excitation light; An optical fiber having a first side end on which the excitation light is incident and a second side end on which the excitation light is emitted; And a phosphor for converting the wavelength of light emitted from the optical fiber, wherein the second side end is obliquely cut or curved in a direction other than a direction perpendicular to the optical fiber axis.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 또 다른 조명 장치는 여기광을 방사하는 단색 광원; 상기 여기광이 입사되는 제1 측면 단부와 상기 여기광이 출사되는 제2 측면 단부를 가지는 광섬유; 및 상기 광섬유로부터 출사된 빛의 파장을 변환해주는 형광체를 포함하고, 상기 제2 측면 단부는 상기 광섬유 축 방향 이외의 방향을 향하도록 공기보다 굴절률이 높은 비선형 구조물에 삽입되어 있는 것이다. According to another aspect of the present invention, there is provided a lighting apparatus comprising: a monochromatic light source for emitting excitation light; An optical fiber having a first side end on which the excitation light is incident and a second side end on which the excitation light is emitted; And a phosphor for converting the wavelength of light emitted from the optical fiber, wherein the second side end portion is inserted in a nonlinear structure having a refractive index higher than that of air so as to face the direction other than the direction of the optical fiber axis.

본 발명에 따른 조명 장치는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드 기반의 조명 장치이므로 종래 크세논 램프나 할로겐 램프 혹은 수은 아크 램프 등에 비하여 가볍고 전력 소모가 적으며 조명 효율이 높다. Since the lighting device according to the present invention is a light emitting diode or a laser diode based lighting device, it is light, consumes less power, and has high illumination efficiency compared with a conventional xenon lamp, a halogen lamp, or a mercury arc lamp.

특히 발광부를 전원부와 발열부에서 분리하기 때문에 광원 및 전원부는 안전과 냉각 효과가 우수한 곳에 격리하여 배치하는 것이 가능하므로 발광부의 냉각 효율 극대화를 도모할 수 있다. 또한, 램프 하우징의 소형화, 경량화가 가능해지며, 재질을 다변화할 수 있게 되어 내열 특성과 내압 특성이 크게 개선된다. 광원 및 전원부는 안전한 장소에 놓아두고 발광부를 자유롭게 움직이는 것이 가능하다. 레이저 다이오드와 같은 광원에 연결된 광섬유와 광학계 등이 발광부에 삽입되게 구성되므로 특정 부위에 레이저 광을 조사하기 위해 사용자가 발광부를 잡아들고 조광되는 지역을 바꾸어 가며 일정한 지역에만 조광(방사)되도록 하는 것이 매우 유용한 조명 장치이다. Particularly, since the light emitting portion is separated from the power source portion and the heat generating portion, the light source and the power source portion can be disposed in a place that is excellent in safety and cooling effect, thereby maximizing the cooling efficiency of the light emitting portion. Further, the lamp housing can be downsized and lightened, and the material can be diversified, and heat resistance and pressure resistance characteristics are greatly improved. The light source and the power source unit can be placed in a safe place and the light emitting unit can be freely moved. An optical fiber and an optical system connected to a light source such as a laser diode are inserted into the light emitting portion. Therefore, in order to irradiate laser light to a specific portion, a user holds the light emitting portion and changes the region to be dimmed, It is a very useful lighting device.

뿐만 아니라, 본 발명에서는 좁은 면적에 과도하게 집중된 빛이 형광체의 발광 효율을 떨어뜨리지 않도록, 점광원 상태의 고밀도 빛을 면광원 상태로 만드는 빛의 분산수단도 제시한다. 본 발명에 따른 광학계를 이용하면 빛의 효과적인 산란을 기대할 수 있으므로 형광체의 열화를 방지할 수 있다. In addition, the present invention also discloses a means for dispersing light to make high-density light in the point light source state into a surface light source state so that light concentrated excessively on a narrow area does not deteriorate the luminous efficiency of the phosphor. By using the optical system according to the present invention, effective scattering of light can be anticipated, so that deterioration of the phosphor can be prevented.

이와 같이 본 발명에 따르면, 소형, 고효율, 저전력 조명 장치가 가능하며, 근거리뿐만 아니라 원거리에도 효율적으로 조광이 이루어지도록 할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to provide a compact, high-efficiency, low-power lighting device, and dimming can be efficiently performed not only at a short distance but also at a long distance.

도 1에 기존 발광 다이오드 조명 장치 개념에 대해 도시한 그림이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치 개념에 대해 도시한 그림이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치 개념에 대해 도시한 그림이다.
도 4는 본 발명의 조명 장치 실시예에서 여러 개의 레이저 다이오드 패키지와 광섬유 어레이를 사용하는 경우의 도면이다.
도 5는 본 발명의 조명 장치 실시예에 포함될 수 있는 광학계의 다양한 디자인을 예로 들어 도시한 그림이다.
도 6은 본 발명의 조명 장치 실시예에 포함될 수 있는 렌즈 광학계의 단위 렌즈를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 조명 장치 실시예에 포함될 수 있는 렌즈 광학계의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 조명 장치 실시예에 포함될 수 있는 렌즈 광학계의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 조명 장치 실시예에 포함될 수 있는 슬릿 광학계의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 조명 장치 실시예에 포함될 수 있는 슬릿 광학계의 종류를 예로 들어 도시한 그림이다.
도 11은 본 발명의 조명 장치 실시예에 포함될 수 있는 비드 광학계의 마이크로-비드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 조명 장치 실시예에 포함될 수 있는 비드 광학계의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 조명 장치 실시예에 포함될 수 있는 비드 광학계의 다양한 모양을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 다양한 조합으로 구성한 광학계를 예로 들어 도시한 그림이다.
도 15는 본 발명의 조명 장치 실시예에서 광섬유와 광학계의 결합 관계를 설명하기 위해 발광부를 확대 도시한 단면도이다.
도 16은 본 발명의 조명 장치 실시예에서 빛이 출사되는 광섬유의 단부를 비스듬히 커팅하거나 곡면처리한 경우를 도시한다.
도 17은 본 발명의 조명 장치 실시예에서 빛이 출사되는 광섬유의 단부를 비선형 구조물에 삽입한 경우를 도시한다. FIG. 1 is a view illustrating a conventional light emitting diode lighting device concept.
2 is a diagram illustrating a lighting device concept according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a lighting device concept according to another embodiment of the present invention.
4 is a view showing the case where a plurality of laser diode packages and an optical fiber array are used in the embodiment of the lighting apparatus of the present invention.
5 is a diagram illustrating various designs of optical systems that can be included in the embodiment of the illumination apparatus of the present invention.
6 is a cross-sectional view for explaining a unit lens of a lens optical system that can be included in the embodiment of the illumination apparatus of the present invention.
7 is a plan view of a lens optical system that may be included in an embodiment of the illumination device of the present invention.
8 is a cross-sectional view of a lens optical system that may be included in an embodiment of the illumination apparatus of the present invention.
9 is a cross-sectional view of a slit optical system that may be included in an embodiment of the illumination apparatus of the present invention.
10 is a view illustrating an example of a slit optical system that can be included in the embodiment of the lighting apparatus of the present invention.
11 is a cross-sectional view for explaining a micro-bead of a bead optical system that can be included in the illuminating device embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view of a bead optical system that may be included in an embodiment of the illumination apparatus of the present invention.
13 is a view for explaining various shapes of a bead optical system that can be included in the illumination apparatus embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of an optical system constructed in various combinations.
15 is an enlarged cross-sectional view of a light emitting portion for explaining a coupling relation between an optical fiber and an optical system in the embodiment of the lighting apparatus of the present invention.
16 shows a case where an end portion of an optical fiber through which light is emitted is obliquely cut or curved in the embodiment of the lighting apparatus of the present invention.
17 shows a case where an end of an optical fiber through which light is emitted is inserted into a nonlinear structure in the embodiment of the lighting apparatus of the present invention.

이하, 첨부 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

본 발명에서는 발광부를 전원부와 발열부에서 분리하는 조명 장치를 제안한다. 광원으로는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드 등이 가능하다. 발생한 광은 광섬유 등의 광전송매체를 이용하여 전송하고 이를 원하는 곳에 효율적으로 공급하여 일정 지역을 조명할 수 있게 한다. The present invention proposes a lighting device for separating a light emitting portion from a power source portion and a heat generating portion. The light source may be a light emitting diode or a laser diode. The generated light is transmitted using an optical transmission medium such as an optical fiber, and is efficiently supplied to a desired location to illuminate a certain area.

도 2와 도 3은 본 발명에서 제안하는 조명 장치 개념에 대해 도시한 그림들이다. 도 2와 도 3을 참조하면, 발광부(100)가 광원 및 전원부(200)로부터 분리되어 이격되어 있다. 전기와 열이 존재하는 전원부와 발열부는 광원 및 전원부(200)에 국한되고, 발광부(100)에는 영향을 미치지 않는다. 광원 및 전원부(200)에서 광원은 30nm 이하의 반측폭을 가지는 단색 광원인 것이 바람직하고, 적색, 녹색, 황색 등의 형광체를 여기시킬 수 있는 에너지를 가지도록 320~500nm 정도의 여기광을 방사할 수 있는 것이 바람직하다. 방열 구조가 필요한 광원 및 전원부(200)를 별도로 분리함으로써, 발광부(100)를 단순화, 소형화하는 것이 가능하며, 이를 통해 열과 압력 등의 외부 요소에 대한 내구성의 개선도 기대할 수 있다. 광원 및 전원부(200)는 안전과 냉각 효과가 우수한 곳에 격리하여 배치하는 것이 가능하므로 발광부(100)의 냉각 효율의 극대화를 도모할 수 있다. FIG. 2 and FIG. 3 illustrate the lighting device concept proposed in the present invention. Referring to FIGS. 2 and 3, the light emitting unit 100 is separated from the light source and the power source unit 200. The power source unit and the heat generating unit in which electricity and heat are present are limited to the light source and power source unit 200 and do not affect the light emitting unit 100. In the light source and power source unit 200, the light source is preferably a monochromatic light source having a half width of 30 nm or less, and emits excitation light of about 320 to 500 nm so as to have energy capable of exciting phosphors such as red, . It is possible to simplify and miniaturize the light emitting unit 100 by separately separating the light source and the power source unit 200 requiring a heat dissipating structure and thereby improving the durability against external factors such as heat and pressure. Since the light source and the power source unit 200 can be disposed separately from each other in a place having excellent safety and cooling effects, the cooling efficiency of the light emitting unit 100 can be maximized.

광원은 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 특히 레이저 다이오드의 경우에는 광섬유와의 커플링이 우수하므로 바람직하다. 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드는 사파이어 기판이나 GaN 기판 상에 질화물계 반도체를 적층하거나 β-Ga₂O₃ 기판 위에 β-Ga₂O₃로 이루어진 반도체를 적층하여 제조한 것일 수 있다. 예를 들어, AlN, GaN, InGaN 또는 AlGaN 등의 재질로 버퍼층이 형성되고 GaN, InGaN 기반의 활성층 등이 적층되어 이루어진 구조를 가질 수 있다.The light source may comprise a light emitting diode or a laser diode. Particularly, in the case of a laser diode, coupling with an optical fiber is preferable. A light emitting diode or a laser diode may be manufactured by laminating a semiconductor made of a β-Ga ₂ O ₃ on the nitride-based semiconductor or a stacked-Ga ₂ O ₃ substrate for β a sapphire substrate or a GaN substrate. For example, a buffer layer may be formed of a material such as AlN, GaN, InGaN, or AlGaN, and an active layer based on GaN or InGaN may be stacked.

지향성이 강한 레이저 다이오드를 광원으로 사용할 경우에는 도 2에 도시한 것처럼 광원에서 방사된 여기광이 매개 물질 없이도 발광부(100)로 전달이 가능하다. 광원에서 방사된 여기광은 도 3에 도시한 것처럼 광섬유(300)처럼 파장을 가이딩하는 매개 물질에 의해서 전달될 수도 있으며, 광섬유(300)는 코어 및 클래딩 부재를 갖고, 광원에 광학적으로 연결된다. 광원과 광섬유(300)의 광 결합에 따라 출력이 좌우되므로 결합 효율의 향상을 도모하는 적절한 구성이 광 결합에 이용될 수 있다. 광원으로부터 방사되는 여기광은 광섬유(300)의 하나의 측면 단부에 입사하게 되며, 그 결과 여기광의 일부가 그대로 광섬유(300)의 다른 측면 단부로 안내되어 출사되는 곳이 발광부(100)이다. 내구성을 높이기 위해 광섬유(300) 표면에 적절한 피복이 이루어진 형태로 사용될 수도 있다. When a laser diode having strong directivity is used as a light source, the excited light emitted from the light source can be transmitted to the light emitting unit 100 without the intermediary material as shown in FIG. The excitation light emitted from the light source may be transmitted by an intermediate material for guiding a wavelength like the optical fiber 300 as shown in FIG. 3. The optical fiber 300 has a core and a cladding member, and is optically connected to the light source . Since the output depends on the optical coupling between the light source and the optical fiber 300, an appropriate configuration for improving coupling efficiency can be used for optical coupling. The excitation light emitted from the light source is incident on one side end portion of the optical fiber 300 so that a part of the excitation light is directly guided to the other side end portion of the optical fiber 300 to emit the light. The surface of the optical fiber 300 may be coated with an appropriate coating to enhance durability.

광섬유(300)는 광섬유를 2개 이상 포함하는 광섬유 어레이일 수 있다. 광원이 레이저 다이오드인 경우, 광원 및 전원부(200)는 도 4에 도시한 바와 같이 여러 개의 레이저 다이오드 패키지(210)를 포함하고, 각 어레이 형태의 광섬유(300)를 구성하는 각각의 광섬유(310)는 하나씩의 레이저 다이오드 패키지(210)에 대응되는 형식으로 광학적 연결된다. 레이저 다이오드 패키지(210)로부터 발산된 빛은 콜리메이터 렌즈(220) 등에 의해서 광섬유(310) 단면에 집광되어 코어에 도파된다. 콜리메이터 렌즈(220)는 각종 형태가 있지만 예를 들면 사파이어 구렌즈 등을 이용할 수 있다. The optical fiber 300 may be an optical fiber array including two or more optical fibers. When the light source is a laser diode, the light source and the power source unit 200 include a plurality of laser diode packages 210 as shown in FIG. 4, and each optical fiber 310 constituting the optical fiber 300 of each array type, Are optically connected in a format corresponding to one laser diode package 210. [ The light emitted from the laser diode package 210 is condensed on the end face of the optical fiber 310 by the collimator lens 220 or the like and is guided to the core. Although the collimator lens 220 has various shapes, for example, a sapphire spherical lens or the like can be used.

예를 들어 레이저 다이오드 패키지(210)는 각 광섬유(310)와 개별적으로 연결되어 수십 W급의 레이저 광을 광 특성을 유지하면서 발광부(100)까지 전달되게 하므로, 본 발명은 수십 개의 레이저 다이오드 패키지(210)로 이루어지는 광원을 통해 1kW 이상의 고출력 레이저 광을 발산하고 각 레이저 다이오드 패키지(210)에 연결된 광섬유(310)를 통해 발광부(100)까지 레이저 광을 이동시킬 수 있다. 예컨대, 25W의 광출력을 낼 수 있는 레이저 다이오드 패키지(210) 40개를 배치하여 1kW의 광원을 구성하거나, 또는 20W의 광출력을 낼 수 있는 레이저 다이오드 패키지(210) 50개를 일렬로 배치하여 1kW의 광원을 구성하고, 이를 광섬유(310)에 연결함으로써 발광부(100)까지 고출력의 레이저 광을 전달하도록 한다. For example, since the laser diode package 210 is individually connected to the optical fibers 310 to transmit laser beams of several tens of W class to the light emitting unit 100 while maintaining the optical characteristics, the present invention is applicable to dozens of laser diode packages The laser beam can be moved to the light emitting unit 100 through the optical fiber 310 connected to the laser diode package 210. [ For example, 40 laser diode packages 210 capable of outputting 25 W of light can be disposed to form a light source of 1 kW, or 50 laser diode packages 210 capable of emitting 20 W of light can be arranged in a line 1 kW is formed and connected to the optical fiber 310 to transmit a high output laser beam to the light emitting portion 100.

이와 같이 레이저 광을 방사하는 레이저 다이오드 패키지(210)가 복수로 구비된 광원을 구성하고, 각 레이저 다이오드 패키지(210)마다 레이저 광을 전달하기 위한 광섬유(310)가 각각 연결되도록 하는 구성은, 광원을 다분화할 수 있다는 장점이 있으며, 이는 광학적 구조의 설계와 광원의 에너지 밀도를 조절하는 데 매우 용이하다. The configuration in which a plurality of laser diode packages 210 for emitting laser light are formed and optical fibers 310 for transmitting laser light are connected to the respective laser diode packages 210, , Which is very easy to control the optical structure design and the energy density of the light source.

발광부(100)는 형광체를 포함하는 램프 하우징일 수 있다. 광섬유(300)를 포함하는 도 3의 구성에서는 빛이 광섬유(300)를 통해 전달된 후에 형광체를 여기시킬 수 있도록 형광체를 광섬유(300)의 외부에 배치하고, 광섬유(300)가 없는 도 2의 구성에서는 조명이 필요한 부분에 형광체를 배치하여 여기광의 파장을 변환한다. 이와 같이 형광체를 광섬유(300)의 외부에 배치하는 것은 형광체를 광섬유 내부의 클래드 부재에 포함시키는 종래의 구성과 차별화되며 광섬유와 형광체를 각기 제어하여 원하는 성능을 얻을 수 있도록 하기 때문에 유리하다. The light emitting portion 100 may be a lamp housing including a phosphor. In the configuration of FIG. 3 including the optical fiber 300, the phosphor is disposed outside the optical fiber 300 so that the phosphor can be excited after the light is transmitted through the optical fiber 300, In the configuration, a phosphor is disposed at a portion where illumination is required to change the wavelength of the excitation light. Disposing the phosphor on the outside of the optical fiber 300 is advantageous in that the phosphor is distinguished from the conventional configuration in which the clad member is included in the optical fiber and the desired performance can be obtained by controlling each of the optical fiber and the phosphor.

형광체는 여기광의 파장을 변환하여 백색 조명을 할 수 있는 것으로 선택함이 바람직하다. 필요한 경우에는 여러 종류의 파장을 변환하는 단일소재 혹은 적, 록, 청에 발광 피크 파장을 가지는 형광체 3 종류를 동시에 첨가한 것으로 선정하여 우수한 연색성(color rendering property)을 갖는 백색광을 얻도록 할 수 있다. It is preferable that the phosphor is selected to be able to convert the wavelength of the excitation light to emit white light. If necessary, white light having excellent color rendering properties can be obtained by selecting a single material for converting various wavelengths or three kinds of phosphors having luminescence peak wavelengths in red, green, and blue simultaneously .

발광부(100)에 포함된 형광체가 발열부인 광원 및 전원부(200)에서 멀어지게 되므로 발열치를 줄이고 효율을 높여 고휘도인 점광원을 얻을 수 있다. 이에 따라, 할로겐/크세논 램프를 대체하거나, 특수 조명용 광원 등에도 응용되는 백색 조명장치를 구현할 수 있도록 형광체 효율을 극대화할 수 있다. 또한, 광원 및 전원부(200)를 분리시키므로 램프 하우징의 소형화, 경량화가 가능해지며, 재질을 다변화할 수 있게 되어 전기적 안정성과 내열 특성, 내압 특성이 크게 개선될 수 있으며, 하우징 구조가 단순하여 방수처리가 용이해질 수 있다.Since the phosphor included in the light emitting portion 100 is away from the light source which is a heat generating portion and the power source 200, the point light source having a high luminance can be obtained by reducing the heat generation value and increasing the efficiency. Accordingly, it is possible to maximize the phosphor efficiency so as to replace a halogen / xenon lamp or to implement a white light device that is also applicable to a light source for special illumination. Further, since the light source and the power source unit 200 are separated, the lamp housing can be made smaller and lighter, and the material can be diversified. Thus, the electrical stability, the heat resistance and the withstand voltage characteristics can be greatly improved. Can be facilitated.

광원 및 전원부(200)는 안전한 장소에 놓아두고 발광부(100)를 자유롭게 움직이는 것이 가능하다. 따라서, 조광되는 지역을 바꾸어 가며 일정한 지역에만 조광(방사)되도록 하는 것이 매우 유용하다. The light source and the power source unit 200 can be placed in a safe place and the light emitting unit 100 can freely move. Therefore, it is very useful to change the area to be dimmed so that it is dimmed only in a certain area.

특히 도 3에 도시한 조명 장치는 광섬유(300)의 끝단에서 빛을 추출하는 엔드 라이팅(end lighting) 방식의 조명 장치를 구성하게 된다. 엔드 라이팅 방식의 조명 장치의 경우 광섬유(300)에서 추출된 빛은 한 방향으로 잘 정렬되어 있어서 밀도가 매우 높은 점광원 상태이다. 좁은 면적에 과도하게 집중된 빛은 형광체의 발광 효율을 떨어뜨리며, 이러한 고밀도의 빛이 형광체에 그대로 입사하게 되면 형광체 열화를 가속시킬 염려가 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 형광체 열화를 방지하기 위해 점광원 상태를 면광원 상태로 만드는 빛의 분산수단도 제시한다. In particular, the illumination device shown in FIG. 3 constitutes an end lighting type illumination device for extracting light from the end of the optical fiber 300. In the case of the end lighting type lighting device, the light extracted from the optical fiber 300 is in a state of a point light source having a very high density because it is well aligned in one direction. Excessively concentrated light in a narrow area lowers the luminous efficiency of the phosphor. If such high-density light enters the phosphor as it is, there is a fear of accelerating the deterioration of the phosphor. Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, a means for dispersing the light to make the point light source state into the surface light source state is also proposed to prevent phosphor deterioration.

기존에 고체 레이저, 가스 레이저 등의 레이저로부터 출사된 레이저 빔을 조명용으로 사용하기 위한 시도가 행해지고 있으나, 레이저 빔은 지향성에서 우수함과 동시에 고강도를 갖고, 코히런스성이 큰 광 빔이지만, 고코히런스성에 기인한 스페클(speckle)이라는 문제점 때문에 조명용 광원에 사용하는 것이 곤란하였다. 또한 형광체를 이용하여 백색광을 구현할 경우, 고밀도 에너지의 빛이 형광체에 조사되게 되므로, 형광체의 열화나 효율 저하가 발생할 위험이 높으며, 이는 조명용 광원으로서는 부적합한 특성이라고 할 수 있다.Conventionally, attempts have been made to use a laser beam emitted from a laser such as a solid laser or a gas laser for illumination. However, the laser beam is a light beam having excellent directivity, high strength and high coherence, It has been difficult to use it for an illumination light source because of the problem of speckle due to gender. In addition, when white light is realized by using a phosphor, light of a high density energy is irradiated to the phosphor, so that there is a high risk of deterioration of the phosphor or deterioration of efficiency, which is unsuitable as a light source for illumination.

먼저 본 발명에서는 광섬유(300)의 끝부분에 여기광을 균일하게 분산시킬 수 있는 광학계(110)(예컨대, 렌즈)를 배치하여 빛의 밀도를 낮추고 분포를 고르게 하는 것을 제안함으로써 레이저 다이오드와 같은 고코히런스성의 광을 조명용 광원으로 사용하도록 한다. 광학계(110)는 출사면에서 방출된 빛(거의 점광원에 해당)이 일정한 지역에만 조광(방사)되도록 광각 또는 초점을 조절할 수 있는 것이면 어떠한 형태로든 그 구성이 가능하며, 이에 대한 구체적인 예로 광학계(110)의 디자인은 도 5에 도시한 것처럼, (a) 단면상 원형(입체상 구형), (b) 물방울형, (c) 돌출다각형 등일 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 광학계(110)의 소재는 빛의 흡수가 적은 실리카(silica, SiO₂) 또는 Al₂O₃ 계열이 적합하다. 이러한 광학계(110)의 외부에 형광체(190)를 배치하여, 광섬유(300)에서 나오는 여기광을 파장 변환하도록 하는 것이 바람직하다. In the present invention, it is proposed that an optical system 110 (for example, a lens) capable of uniformly dispersing excitation light at the end portion of the optical fiber 300 is disposed to reduce the density of light and to uniformize the distribution, The light of the coherence is used as a light source for illumination. The optical system 110 can be configured in any form as long as it can control the wide angle or the focus so that the light emitted from the emitting surface (corresponding to a point light source) is dimmed only in a certain region. 110 may be (a) circular in cross section (three-dimensional spherical shape), (b) water-droplet shape, (c) protruding polygonal shape and the like as shown in FIG. As the material of the optical system 110, silica (SiO ₂ ) or Al ₂ O ₃ series having a low absorption of light is suitable. It is preferable that the phosphor 190 is disposed outside the optical system 110 so that the excitation light emitted from the optical fiber 300 is converted into a wavelength.

바람직한 광학계의 일 실시예는 굴절률이 상이한 렌즈의 표면에 입사/출사할 때 발생하는 굴절을 이용한 분산 광학계이다. 실시예에 있어서, 렌즈 광학계는 직경 1cm 이상의 매크로-렌즈(macro-lens)를 하나 혹은 일렬로 여러 개 배치한 것이거나, 직경 20 um 이하인 마이크로-렌즈(micro-lens, 120)를 단위 렌즈(unit lens)로 하는 멀티-렌즈(multi lens) 집합체일 수 있다. 단위 렌즈의 표면은 도 6에 도시한 바와 같이 (a) 돔(dome)형, (b) 원뿔형 혹은 다각뿔형, (c) 포탄형 등의 형태를 가질 수 있으며, 볼록렌즈 형태와 오목렌즈 형태가 모두 가능하다. 광학계로 이용되는 것은 이러한 단위 렌즈(120)의 집합체이며, 평면 투명판 위에 단위 렌즈를 멀티-렌즈(multi-lens) 집합체로 구성한 것이다. 이 경우, 초점 거리를 최소화하기 위해 렌즈의 높이(오목 렌즈의 경우에는 깊이)는 렌즈 직경의 10% 이상인 것이 바람직하며, 렌즈의 직경은 광섬유 코어 직경의 1/10 이하인 것이 바람직하며, 그 수준은 직경 20 um 이하가 되는 것이다.One preferred embodiment of the optical system is a dispersion optical system using refraction which occurs when the surface of a lens having a different refractive index is incident / emitted. In the embodiment, the lens optical system may be one in which macro-lenses having a diameter of 1 cm or more are arranged in a line or a plurality of micro-lenses 120 having a diameter of 20 μm or less are arranged in a unit lens unit lens) may be a multi lens assembly. The surface of the unit lens may have a shape such as (a) a dome shape, (b) a conical shape or a polygonal shape, and (c) a cannon shape, as shown in FIG. 6, Everything is possible. What is used as an optical system is an aggregate of such unit lenses 120, and a unit lens is formed of a multi-lens aggregate on a plane transparent plate. In this case, it is preferable that the height of the lens (depth in the case of the concave lens) is 10% or more of the diameter of the lens in order to minimize the focal distance, and the diameter of the lens is preferably 1/10 or less of the diameter of the optical fiber core, The diameter becomes 20 μm or less.

멀티-렌즈 집합체(130)의 평면은 도 7에 도시한 바와 같이 조밀한 헥사고날 어레이(Hexagonal array) 또는 테트라고날 어레이(Tetragonal array) 또는 그 밖에 다른 의사 무작위(psuedo-randomness) 원리에 의한 배열일 수 있다. 멀티-렌즈 집합체(130)가 빛을 분산시키는 효과는 멀티-렌즈 집합체(130)의 단면도인 도 8에 도시한 것을 참고할 수 있다. The plane of the multi-lens assembly 130 may be a hexagonal array or a tetragonal array as shown in FIG. 7 or an array of other psuedo-randomness principles. . The effect of dispersing the light of the multi-lens assembly 130 can be referred to that shown in FIG. 8, which is a cross-sectional view of the multi-lens assembly 130.

바람직한 광학계의 다른 실시예는 좁은 간격의 슬릿(slit)을 통과할 때, 슬릿의 끝 부분에서 회절이 발생하는 원리를 이용한 분산 광학계이다. 도 9는 (a) 슬릿(140)이 하나일 때와 (b) 슬릿(140)이 여러 개일 때 빛을 분산시키는 효과를 도시하기 위한 단면도이다. 광학계로 이용되는 것은 이러한 슬릿의 집합체(150)이며, 도 10에 도시한 바와 같이 (a) 선형(linear type)으로 형성될 수도 있으며 (b) 구멍(hole type) 형태로 형성될 수도 있다. 슬릿 간격은 여기광 파장의 20배 이하인 것이 바람직하다. 또한 간격이 좁아질수록 회절에 의한 산란 효과가 증가하지만, 파장의 크기보다 작아지게 되면 발진 모드에 부정적인 영향을 끼칠 수 있으므로 파장의 크기 이상인 것이 바람직하다.Another preferred embodiment of the optical system is a dispersion optical system using the principle that diffraction occurs at the end portion of the slit when passing through a narrow interval slit. 9 is a sectional view showing the effect of dispersing light when (a) slit 140 is one and (b) slit 140 is plural. It is the aggregate 150 of the slits that is used as an optical system and may be formed in a linear type or a hole type as shown in FIG. The slit interval is preferably 20 times or less the wavelength of the excitation light. In addition, although the scattering effect due to diffraction is increased as the interval is narrower, it is preferable that the scattering effect is smaller than the wavelength, so that the oscillation mode may be adversely affected.

바람직한 광학계의 또 다른 실시예는 굴절률이 공기보다 높은 물질로 이루어진 비드(bead) 표면에 입사/출사할 때 발생하는 굴절을 이용한 분산 광학계이다. 비드의 크기가 여기광 파장의 수준까지 작아지게 되면 미소 입자에 의한 레일리 산란(Rayleigh scattering) 효과도 기대할 수 있으므로, 비드의 크기는 20um 이하인 것이 바람직하다. 실시예에 있어서, 도 11에 도시한 것과 같은, 직경 20um 이하의 마이크로-비드(micro-bead, 160) 또는 직경 1um 이하의 나노-비드 (nano-bead)를 제시한다. 비드(160)는 내부가 충진된 스피어(sphere) 형태일 수도 있고 내부가 비어 있는 코어-쉘(core-shell) 구조일 수도 있다. 코어-쉘 구조인 경우, 쉘(160a)은 SiO₂ 등의 투명 물질로 이루어져 있어 굴절률이 1.4 내지 1.6 정도이며, 코어(160b)는 내부가 비어 있거나 저굴절률 물질로 충진되어 굴절률이 1.4보다 작은 구형 구조체이다. 쉘(160a)이 굴절률이 높고 외부와 내부의 굴절률이 낮은 구조이므로 외부 표면과 내부 표면에서 각각 fresnel 반사와 굴절이 발생하고, 고굴절률 매질(쉘(160a))에서 저굴절률 매질(코어(160b))로 진입하는 경계면인 내부 표면에서는 전반사 현상도 발생하므로 광경로 변경이 이루어진다. Another preferred embodiment of the optical system is a dispersion optical system using refraction which occurs when incident / emerging on a bead surface made of a material whose refractive index is higher than air. If the size of the beads is reduced to the level of the excitation wavelength, a Rayleigh scattering effect due to the fine particles can be expected. Therefore, the size of the beads is preferably 20um or less. In the embodiment, a micro-bead 160 having a diameter of not more than 20 μm or a nano-bead having a diameter of not more than 1 μm as shown in FIG. 11 is presented. The beads 160 may be in the form of a sphere filled in the interior or a core-shell structure in which the interior is empty. Core-shell when the structure of the shell (160a) is the refractive index here consists of a transparent material about 1.4 to 1.6, such as SiO _2, the core (160b) is filled with a low-index material, or a hollow refractive index is less than 1.4, the spherical Structure. Since the shell 160a has a high refractive index and a low refractive index inside and outside, fresnel reflection and refraction occur on the outer surface and the inner surface, respectively. In the high refractive index medium (shell 160a) ), The total reflection is generated at the inner surface, which is the boundary surface, and the light path is changed.

광학계로 이용되는 것은 이러한 마이크로-비드 또는 나노-비드(160)의 집합체(170)이며, 그 단면도는 도 12에 도시한 바와 같다. 마이크로-비드 또는 나노-비드(160)를 조밀하게 적층시킨 구조물에 빛을 조사하면 위와 같은 다양한 메커니즘(mechanism)에 의해 광경로가 변경되며, 집합체에 의한 무작위 산란효과(random scattering)를 통하여 거시적인 관점에서 빛의 효과적인 산란을 기대할 수 있게 된다. It is the aggregate 170 of these micro-beads or nano-beads 160 that is used as an optical system, and its sectional view is as shown in FIG. When the light is irradiated to the structure in which the micro-beads or the nano-beads 160 are densely stacked, the light path is changed by various mechanisms as described above, and the random scattering by the aggregate causes the macroscopic From this perspective, we can expect effective scattering of light.

마이크로-비드 또는 나노-비드의 집합체(170)는 도 13에 도시한 것과 같이 다양한 모양을 가질 수 있다. 마이크로-비드 또는 나노-비드의 집합체(170)는 기본적으로 그 단면 모양이 (a) 직사각형, (b) 사다리꼴 집합체일 수 있다. 광섬유에서 빛이 입사하는 방향(광선진행축 방향)으로 비드(160)의 밀도가 더 높게 충진하여, 진행축 방향의 빛을 최대한 산란하도록 유도하는 모양이 적합하다. 이러한 변형예가 (c) 마름모형, (d) 타원형, (e) 물방울형 등이며, 특히 (e) 물방울형은 타원형과 마름모형의 조합으로 볼 수 있다. The aggregate 170 of micro-beads or nano-beads may have various shapes as shown in Fig. The aggregate 170 of micro-beads or nano-beads may be essentially (a) rectangular in cross-section and (b) be a trapezoidal aggregate. It is preferable that the density of the beads 160 is filled to a higher degree in the direction of the light incidence (direction of the light ray advancing axis) in the optical fiber so as to guide the light in the advancing axis direction to the maximum. (D) Elliptical shape, (e) water droplet shape, and particularly (e) water droplet shape can be seen as a combination of an elliptical shape and a diamond shape.

이상과 같이, 렌즈 광학계(130), 슬릿 광학계(150), 비드 광학계(170)의 단품만으로도 본 발명의 조명 장치 실시예에 포함될 수 있는 광학계(110)를 구성할 수도 있고, 효율을 높이기 위해 3개의 요소 중 2개 이상을 복합적으로 사용하는 것도 가능하다. As described above, the optical system 110, which can be included in the embodiment of the illumination apparatus of the present invention, can be constituted by only the lens optical system 130, the slit optical system 150, and the bead optical system 170, It is also possible to use two or more of the elements in combination.

예를 들어, 도 14의 (a)와 같이 렌즈 광학계(130)와 비드 광학계(170)의 조합을 이용하거나, (b)와 같이 슬릿 광학계(150)와 비드 광학계(170)의 조합을 이용할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 렌즈 광학계(130)와 슬릿 광학계(150)의 조합, 혹은 렌즈 광학계(130), 슬릿 광학계(150) 및 비드 광학계(170) 모두의 조합도 가능하다.For example, a combination of the lens optical system 130 and the bead optical system 170 may be used as shown in FIG. 14 (a), or a combination of the slit optical system 150 and the bead optical system 170 may be used have. A combination of the lens optical system 130 and the slit optical system 150 or a combination of the lens optical system 130, the slit optical system 150, and the bead optical system 170 is possible.

도 15는 본 발명의 조명 장치 실시예에서 광섬유와 광학계의 결합 관계를 설명하기 위해 도 5의 발광부(100)를 확대 도시한 단면도이다. Fig. 15 is an enlarged cross-sectional view of the light emitting unit 100 of Fig. 5 for explaining the coupling relation between the optical fiber and the optical system in the embodiment of the lighting apparatus of the present invention.

도 15를 참조하면, 광학계(110)는 투명 쉘 타입의 벌브(195) 내부에 배치하고, 형광체(190)는 벌브(195) 내측 표면 또는 내부에 위치시킴으로써 광학계(110) 외부에 형광체(190)가 배치되도록 하는 구조이다. 도 15에 도시한 구조에서 형광체(190)는 박막 형태로 벌브(195) 내측 표면에 도포되어 있다. 대신에 형광체가 분산되어 있는 투명구조물 형태를 만들어 벌브(195) 내부에 위치시킬 수도 있다. 15, an optical system 110 is disposed inside a bulb 195 of a transparent shell type, and a phosphor 190 is disposed outside the optical system 110 by locating the phosphor 190 on the inner surface or inside the bulb 195. As shown in Fig. In the structure shown in Fig. 15, the phosphor 190 is applied to the inner surface of the bulb 195 in the form of a thin film. Instead, a transparent structure in which phosphors are dispersed may be formed and placed in the bulb 195.

발광부(100)는 벌브(195) 크기로 규정되며, 벌브(195)가 곧 램프 하우징이 되므로, 램프 하우징의 소형화, 경량화가 가능해진다. 벌브(195)는 투명한 유리 재질 또는 광-투과성 수지로 커버되는 부재일 수 있다. 추가로, 파장 변환 광을 확산시키는 효과를 얻기 위해, 벌브(195) 내부면에 불규칙부를 제공하는 것도 가능하다. The light emitting portion 100 is defined by the size of the bulb 195, and the bulb 195 soon becomes a lamp housing, thereby making it possible to reduce the size and weight of the lamp housing. Bulb 195 may be a transparent glass material or a member covered with a light-transparent resin. In addition, it is also possible to provide irregular portions on the inner surface of the bulb 195 to obtain the effect of diffusing the wavelength converted light.

도 15에 예로 든 광학계(110)는 렌즈 광학계(130)와 비드 광학계(170)의 조합이다. (a)는 비드 광학계(170)가 렌즈 광학계(130)에 밀착하여 존재하는 경우를 도시한 것이고, (b)는 비드 광학계(170)가 벌브(195) 중심에 위치하여 렌즈 광학계(130)와는 이격된 경우를 도시한 것이다. The optical system 110 illustrated in FIG. 15 is a combination of the lens optical system 130 and the bead optical system 170. (a) shows a case where the bead optical system 170 is in close contact with the lens optical system 130, (b) shows a case where the bead optical system 170 is located at the center of the bulb 195, And FIG.

광섬유(300)는 광학계(110)와 밀착되도록 하거나 소정 간격(d) 이격되도록 할 수도 있다. 광섬유(300)를 지나온 여기광은 비교적 한 방향으로 잘 정렬된 상태이긴 하지만, 추출된 직후에는 자체적으로 소폭 확산되는 특성을 가지고 있으므로, 적절한 거리를 진행하는 동안 최대한 확산되도록 하는 것이 바람직하다. 그러나 회절 현상에 의해 확산된 빛은 중심부가 매우 강하여 균일도의 문제가 있으므로, 적절한 광학계(110)를 통해 확산을 제어해야 할 필요가 있다. The optical fiber 300 may be closely adhered to the optical system 110 or spaced apart from the optical system 110 by a predetermined distance d. Although the excitation light passing through the optical fiber 300 is well aligned in one direction, it is preferable that the excitation light is diffused as much as possible during the proper distance since the excitation light has a characteristic of self-diffusion slightly after the extraction. However, since the diffused light is very strong in the center portion and has a problem of uniformity, it is necessary to control the diffusion through an appropriate optical system 110. [

자연 확산 특성을 이용하기 위해 광학계(110)는 광섬유(300)의 끝단으로부터 소정 간격(d), 예를 들어 최소 1mm 이상 이격할 수 있다. 또, 광섬유(300)의 끝단으로부터 빛이 진행하는 방향과 평행한 벌브(195) 길이 대비 75% 이하의 거리에 위치시킨다. The optical system 110 may be spaced apart from the end of the optical fiber 300 by a predetermined distance d, for example, at least 1 mm. Further, the optical fiber 300 is positioned at a distance of 75% or less of the length of the bulb 195 parallel to the traveling direction of the light from the end of the optical fiber 300.

이러한 조명 장치에서 실제 조립 및 사용에 있어서는 광원 및 전원부(200)를 안전과 냉각 효과가 우수한 곳에 격리하여 배치하는 것이 가능하므로 발광부(100)의 벌브(195) 교체시 안정성이 보장된다. In the actual assembly and use of such a lighting apparatus, it is possible to arrange the light source and the power source unit 200 in a place where the safety and cooling effect are excellent, so that stability is assured when the bulb 195 of the light emitting unit 100 is replaced.

본 발명에서는 위와 같은 광학계(110) 이용과 별개로 혹은 더불어, 광섬유(300)의 단부에 적절한 변경을 가하여 빛을 분산시키는 방법도 제안한다. In the present invention, a method of dispersing light by appropriately modifying the end of the optical fiber 300 separately from or in addition to the use of the optical system 110 is also proposed.

우선 도 16은 빛이 출사되는 광섬유(300)의 단부(광학계(110)와 대향하고 있거나 혹은 광학계(110)가 없는 경우라면 형광체를 향하고 있는 부분)가 (a) 광섬유(300) 축에 대해 수직인 방향 이외의 방향으로 비스듬히 커팅되어 있거나 (b) 곡면처리되어 있는 경우를 도시한다. 이러한 경우에 광섬유(300) 코어의 노출 면적이 늘어나므로 점광원을 면광원화하는 데에 도움이 된다.16 is a view showing a state in which (a) an end portion of the optical fiber 300 to which light is emitted (a portion facing the optical system 110 or a portion facing the phosphor if there is no optical system 110) (B) is curved in a direction other than the in-plane direction, or (b) is curved. In this case, since the exposed area of the core of the optical fiber 300 is increased, it is helpful to make the point light source a surface light source.

도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 광섬유(300)가 2개 이상의 광섬유(310)를 포함하는 광섬유 어레이인 경우에, 각각의 광섬유(310)는 (c)에서와 같이 비스듬히 커팅된 단면이 하나의 평면 상에 놓일 수도 있고, (d)에서와 같이 비스듬히 커팅된 단면이 서로 평행하도록 놓일 수도 있다. 또, (e)에서와 같이 광섬유 어레이 중심 부분의 광섬유의 단부가 외주연에 비해 외측에 위치되면서 광섬유의 단면이 전체적으로 보아 둥근 형상을 가지거나, (f)에서와 같이 각각의 광섬유(310) 자체가 둥근 형상을 가질 수 있다. 도 16의 (c)와 (e)는 어레이 형태의 광섬유 단부를 한꺼번에 연마장치로 연마하는 등의 방법으로 처리가 되는 것이고, (d)와 (f)는 각각의 광섬유(310) 단부에 대한 처리가 먼저 이루어진 이후에 광섬유(310)를 집적하는 방법에 의한 경우일 수 있다. In the case where the optical fiber 300 is an optical fiber array including two or more optical fibers 310 as described with reference to FIG. 4, each optical fiber 310 has an angled cross-section as in (c) Or may be placed such that the obliquely cut sections as in (d) are parallel to each other. As shown in (e), the end portion of the optical fiber in the center portion of the optical fiber array is located on the outer side relative to the outer periphery, the cross section of the optical fiber has a round shape as a whole, May have a rounded shape. (C) and (e) of FIG. 16 are to be processed by a method such as grinding the end of the optical fiber in the form of an array all at once with a grinding apparatus. (D) And then the optical fibers 310 are integrated.

다음으로 도 17은 빛이 출사되는 광섬유(300)의 단부(광학계(110)와 대향하고 있거나 혹은 광학계(110)가 없는 경우라면 형광체를 향하고 있는 부분)가 광섬유(300) 축 방향 이외의 방향을 향하도록 공기보다 굴절률이 높은 비선형 구조물, 예를 들어 나선형 유리관(320)에 삽입되어 있는 경우를 도시한다. 나선형 유리관(320)에 삽입된 부분에서는 광섬유(300)의 공간적인 변형에 따라 광의 분산이 일어나므로 점광원을 면광원화하는 데에 도움이 된다. 17 shows a state in which the end portion of the optical fiber 300 to which light is emitted (a portion facing the optical system 110 or a portion facing the phosphor if the optical system 110 is absent) is oriented in a direction other than the axial direction of the optical fiber 300 A non-linear structure having a higher refractive index than that of air, for example, a helical glass tube 320 is inserted. In the portion inserted into the spiral glass tube 320, dispersion of light occurs according to the spatial deformation of the optical fiber 300, which is helpful in making the point light source a surface light source.

도 16과 도 17을 참조하여 설명한 바와 같은 광섬유(300)의 단부 처리는 도 15를 참조하여 설명한 바와 같은 광학계(110)와 조합되어 이용될 수도 있다. The end processing of the optical fiber 300 as described with reference to FIGS. 16 and 17 may be used in combination with the optical system 110 as described with reference to FIG.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다. 본 발명의 실시예들은 예시적이고 비한정적으로 모든 관점에서 고려되었으며, 이는 그 안에 상세한 설명 보다는 첨부된 청구범위와, 그 청구범위의 균등 범위와 수단내의 모든 변형예에 의해 나타난 본 발명의 범주를 포함시키려는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications can be made by those skilled in the art within the technical scope of the present invention. Is obvious. The embodiments of the present invention are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, and it is intended to cover in the appended claims rather than the detailed description thereto, the scope of the invention being indicated by the appended claims, .

Claims

An illuminating device in which a light emitting portion is separated from a light source and a power source portion,
Wherein the light emitting unit comprises: an optical system for dispersing excitation light emitted from the light source; And
And a phosphor for changing a wavelength of light dispersed from the optical system.

The illumination device according to claim 1, wherein the light source is a monochromatic light source that emits excitation light having a wavelength of 320 to 500 nm.

The illumination device according to claim 1, further comprising an optical fiber for transmitting the excitation light emitted from the light source to enter the optical system.

The illumination device of claim 1, wherein the optical system comprises a lens, a slit, a bead, or a combination thereof.

The illumination device according to claim 1, wherein the optical system is a multi-lens assembly of a micro-lens having a diameter of 20 μm or less.

The optical system according to claim 3, wherein the optical system is an optical system using a micro-bead having a diameter of 20 μm or less or a nano-bead having a diameter of 1 μm or less, wherein the density of the bead is higher Wherein the light source is a light source.

The lighting apparatus according to claim 1, wherein the optical system is disposed inside a bulb of a transparent shell type, and the phosphor is located on a side or inside of the bulb.

The lighting apparatus according to claim 3, wherein an end of the optical fiber facing the optical system is obliquely cut or curved in a direction other than a direction perpendicular to the optical fiber axis.

The lighting apparatus according to claim 3, wherein the end of the optical fiber facing the optical system is inserted in a nonlinear structure having a refractive index higher than that of air so as to be directed in a direction other than the direction of the optical fiber axis.

The optical module according to claim 1, wherein the light source includes a plurality of laser diode packages for emitting laser light, optical fibers for transmitting laser light are connected to the respective laser diode packages, Is optically connected to the optical system to output the moved laser light to the outside.

A monochromatic light source for emitting excitation light;
An optical fiber having a first side end on which the excitation light is incident and a second side end on which the excitation light is emitted; And
And a phosphor for converting a wavelength of light emitted from the optical fiber,
Wherein the second side end portion is obliquely cut or curved in a direction other than a direction perpendicular to the optical fiber axis.

A monochromatic light source for emitting excitation light;
An optical fiber having a first side end on which the excitation light is incident and a second side end on which the excitation light is emitted; And
And a phosphor for converting a wavelength of light emitted from the optical fiber,
Wherein the second side end portion is inserted in a nonlinear structure having a refractive index higher than that of air so as to be directed in a direction other than the axial direction of the optical fiber.

The optical system according to claim 11 or 12, further comprising an optical system for dispersing the light emitted from the optical fiber and making the light enter the phosphor, wherein the optical system includes a lens, a slit, a bead, And a light source for emitting light.