KR20160114880A

KR20160114880A - 광 실린더의 광입사부 및 출사부에 프레넬 렌즈를 가지는 형광등 타입의 조명 장치

Info

Publication number: KR20160114880A
Application number: KR1020150041337A
Authority: KR
Inventors: 김헌철; 황장환
Original assignee: 김헌철
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2016-10-06
Also published as: KR101793321B1

Abstract

광 실린더를 이용한 조명 장치가 개시된다. 조명 장치는 커버; 상기 커버 내부의 적어도 일측면에 결합되어 광원을 제공하는 광원부; 및 하나의 입광부와 복수의 출광부를 가지는 광 실린더를 포함하되, 상기 입광부는 상기 광원부와 결합되고, 상기 입광부를 통해 입사된 광원은 상기 복수의 출광부를 통해 각각 출력된다.

Description

광 실린더의 광입사부 및 출사부에 프레넬 렌즈를 가지는 형광등 타입의 조명 장치{Fluorescent light type light device having Fresnel lens in light-incident part and light-emitting part of light cylinder}

본 발명은 광 실린더를 이용한 조명 장치에 관한 것이다.

일반적으로 조명 장치는 형광등과 백열등이 많이 이용되고 있다. 백열등은 소비 전력이 높아 효율 및 경제성이 떨어져서 최근 그 수요가 크게 감소되는 추세에 있다.

최근 조명시장에서는 원거리 장소까지 비교적 적은 광 손실로 전송시킬 수 있고, 박형화가 가능한 광원에서 발생된 광선을 광 파이프 내부를 통하여 전송하는 소자인 광 파이프가 관심을 받고 있다.

그러나, 종래의 광 파이프는 파이프 내부가 공기층이고, 광 파이프 내부 또는 외부에 확산처리 또는 프리즘 형태의 반사패턴처리가 되어 있는 형태로 구성되어 있다. 이러한 광 파이프는 확산 처리면을 이용하여 공기층에서 입력되는 광을 외부로 출사시키거나 반사패턴 처리면을 통해 내부 반사시켜 전달한다.

이 때, 광원으로부터 출력되어 입력된 광이 광 파이프의 입광부으로부터 광 파이프의 출광면까지 고르게 전달되어야 하나 광 파이프의 입광부에서 발생되는 핫스팟 현상으로 인하여 광 파이프 전면에 걸쳐 고르게 전달되지 못하는 단점이 있다. 이는 균일한 광선을 출사시키고자 형성시킨 확산층에서 발생하는 현상으로 파이프의 입광부에 존재하는 확산층에 의한 핫스팟 현상으로 인해 광 파이프 중간 또는 출광면의 균일도 및 휘도가 떨어지는 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 확산형 광 파이프의 경우 LED를 파이프 내부에 다수 설치하여 면의 균일도를 높이고자 하였으나 LED의 사용량이 증가되어 소비전력 및 제조비용이 상승되고 박형화가 어려운 단점이 있다.

본 발명은 자외선 경화가 가능한 수지를 내부에 충진시키는 방법을 통하여 제조되는 광 실린더를 이용한 조명 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 LED 사용량을 최소화할 수 있어 소비 전력을 감소시킬 수 있는 광 실린더를 이용한 조명 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 전 영역에서 광의 균일도를 높일 수 있으며, 광 확산 효율이 높은 광 실린더를 이용한 조명 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 광 실린더를 이용한 조명 장치가 제공된다.

제1 실시예에 따르면, 커버; 상기 커버 내부의 적어도 일 측면에 결합되어 광원을 제공하는 광원부; 및 하나의 입광부와 복수의 출광부를 가지는 광 실린더를 포함하되, 상기 입광부는 상기 광원부와 결합되고, 상기 입광부를 통해 입사된 광원은 상기 복수의 출광부를 통해 각각 출력되는 것을 특징으로 하는 조명 장치가 제공될 수 있다.

제2 실시예에 따르면, 커버; 상기 커버 내부의 적어도 일 측면에 고정되며, 광원 어레이를 포함하는 광원부; 및 광원이 입사되는 입광부와 입사된 광원이 출력되는 출광부를 포함하는 복수의 광 실린더를 포함하되, 상기 복수의 광 실린더는 각각 상기 광원 어레이의 각 광원과 결합되는 것을 특징으로 하는 조명 장치가 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 광 실린더를 이용한 조명 장치를 제공함으로써, 전 영역에서 광 균일도를 높일 수 있으며, 광 도파 효율을 높일 수 있다.

광 실린더는 자외선 경화용 수지로 충진되어 형성된 코어를 포함하며, 광원으로부터 출사되어 입사된 광을 전반사시켜 출광면으로 전달할 수 있다. 이 때, 상기 수지는 내부 전반사가 가능하도록 상기 광 실린더의 클레이의 굴절률을 고려하여 선택된 재질이며, 단일 물질이거나 혼합 물질일 수 있다.

또한, 본 발명은 LED 사용량을 최소화할 수 있어 소비 전력을 감소시킬 수 있는 이점도 있다.

도 1은 제1 실시예에 따른 광 실린더의 사시도.
도 2는 제2 실시예에 따른 광 실린더의 사시도.
도 3은 제1 실시예에 따른 광 실린더 제조 공정을 나타낸 도면.
도 4는 도 3의 제조 공정을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 5는 종래와 제1 실시예에 따른 광 실린더의 광손실 현상에 대한 시뮬레이션 결과를 비교한 도면.
도 6은 제1 실시예에 따른 광 실린더를 이용한 조명 장치의 사시도.
도 7은 제1 실시예에 따른 프레넬렌즈의 평면도.
도 8은 제1 실시예에따른 프레넬렌즈의 측면도.
도 9는 제1 실시예에 따른 프레넬렌즈를 제조하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 10은 제1 실시예에 따른 출광부에 프레넬렌즈가 형성된 광 실린더를 확대한 도면.
도 11은 제2 실시예에 따른 광 실린더를 이용한 조명 장치의 사시도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 자외선 경화 가능한 광학 수지를 내부에 충진하여 제조되는 광 실린더를 기반으로 한 조명 장치에 관한 것이다. 상기 광 실린더는, 튜브 등과 같은 광도파가 가능한 클레이 내부에 광 투과가 가능한 수지를 충진시킨 후 자외선 경화시킴에 의해 제조될 수 있다.

제1 실시예에 따르면, 상기 충진된 광학 수지가 경화됨에 의해 생성되는 코어는 상기 클레이와 전반사 관계를 가질 수 있다. 결과적으로, 상기 광 실린더로 입사되는 광이 상기 광 실린더의 출광면으로 전달될 수 있다.

제2 실시예에 따르면, 상기 코어를 형성하는 광학 수지는 광도파가 가능한 복수의 물질들을 혼합시킴에 의해 생성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 클레이를 이루는 물질과 전반사 관계를 형성할 수 있도록 광학 물질들을 혼합시켜 원하는 굴절률을 가지는 수지를 형성할 수 있다. 다만, 광학 수지의 성분은 상기 클레이와 상기 코어가 전반사 관계를 가지는 한 다양하게 변형될 수 있으며, 이러한 변형이 본 발명의 권리범위에 속함은 당업자에게 있어 자명한 사실일 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

우선, 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해, 도 1 내지 도 4를 참조하여 광 실린더 및 이의 제조 방법에 대해 설명한 후 도 5를 참조하여 광 실린더를 이용한 조명 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 제1 실시예에 따른 광 실린더의 사시도이고, 도 2는 제2 실시예에 따른 광 실린더의 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 광 실린더(100)는 클레이(110, clay, 외층), 코어(120, core, 내부층) 및 반사층(130)으로 구성된다. 광 실린더(100)의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 원형, 지원, 타원, 사각형, 삼각형 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한, 광 실린더(100)의 형상은 만곡형일 수도 있다.

클레이(110)는 광 확산이 가능한 광 실린더(100)의 외장 피복(sheath)이다. 클레이(110)는 휘거나 굽을 수 있는 플렉서블(Flexible)한 재질로 형성될 수 있다. 도 2에 만곡 형상의 클레이가 도시되어 있다.

제1 실시예에 따르면, 클레이(110)의 형상은 실린더, 튜브 등과 같은 원통 형상일 수 있다. 물론, 클레이(110)는 원통 형상 이외에도 사각형, 삼각형, 평면 등과 같은 다양한 형상일 수 있다. 클레이(110)는 광 확산이 가능하며 굽을 수 있는 재질로 형성되는 한 그 형상에는 제한이 없다.

클레이(110)는 투명 또는 불투명한 재질의 수지로 성형될 수 있다.

또한, 클레이(110)는 기성품의 튜브나 실린더와 같은 외장 피복 제품을 그대로 적용할 수도 있다.

제1 실시예에 따른 클레이(110)의 두께는 특별한 제한은 없으나, 박형화를 위해 클레이(110)의 두께는 0.01mm 이상이고 10mm이하의 범위에서 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 더 바람직하게 클레이의 두께는 0.01mm 이상이고 1mm 미만의 범위를 갖도록 제조될 수 있다. 다만, 클레이(110)의 두께는 광 실린더(100)에 입사되는 광을 효율적으로 가둘 수 있으며, 광 실린더(110)가 휠 수 있는 정도의 두께에서 결정될 수 있다.

클레이(110)는 코어(120)를 성형하기 위한 외장 피복의 기능도 동시에 수행해야 하므로, 클레이(110) 내부는 빈 공간(즉, 홀)을 포함한다.

클레이(110)는 PC(polycarbonate), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA: polymer-thylmethacrylate) 실리콘(silicone), 폴리에틸렌수지(PE: polyethylene), 폴리 프로필렌(PP: polypropylene)수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroet-hylene), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride)등의 단독중합체 및 공중합체를 주성분으로 하는 수지를 통해 성형될 수 있다.

여기서, 폴리메틸메타크릴(PMMA)은 메타크릴산메틸을 원료로한 폴리머로, 플라스틱 중에서 가장 뛰어난 투명성과 내후성을 가지고 있으며, 90 내지 91% 광 투과도를 가지고, 착색이 용이한 특징을 가지고 있다.

폴리카보네이트(PC)는 성형에 의해 쉽게 가공되며, 탁월한 광학적 성질과 강인성을 가진다. 즉, 폴리카보네이트는 평균 약 89%의 가시광선 투과율을 가지는 특성을 가지고 있다.

폴리프로필렌은 열을 가하면 부드러워지는 열 가소성 수지로, 프로필렌 단량체의 중합체로 나선형 구조를 형성하며, 독특한 결정 구조로 우수한 강성, 내열성, 화학 안정성과 같은 물성을 가진다.

코어(120)는 자외선 경화성 수지를 클레이(110)에 충진시킨 후 경화시킴에 의해 형성될 수 있다. 이러한 코어(120)는 투광성을 가질 수 있다.

클레이(110)에 자외선 경화성 광학 수지를 충진시켜 광 실린더(100)를 제조하는 방법 외에, 코어 및 클레이를 압출 성형 방식으로 광 실린더를 제조하는 방법도 고려할 수 있다. 그러나, 압출 성형 방식으로 광 실린더를 제조하면, 압출 성형의 특성상 사용될 수 있는 코어의 재료가 한정된다. 결과적으로, 코어의 재료 한계성으로 인하여 클레이와 코어가 전반사 관계를 가지지 못할 수 있고, 광손실 현상이 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명의 광 실린더 제조 방법은 용이한 전반사 특성을 실현하기 위하여 클레이(110)에 이방성 특성을 실현할 수 있는 자외선 경화가 가능한 광학 수지를 충진시켜 광 실린더(100)를 제조할 수 있다. 이 때, 광학 수지는 다양하게 조합되고 원하는 굴절률을 가지도록 물질들의 조합이 가능하므로, 클레이(110)를 이루는 물질에 따라 전반사를 형성할 수 있는 광학 수지를 제조하여 사용할 수 있다. 한편, 상기 광학 수지를 자외선 경화시킴에 의해 형성된 코어(120)의 굴절률은 스넬의 법칙에 따라 클레이(110)의 굴절률보다 높을 수 있다.

예를 들어, 광학 수지의 굴절률은 하기 수학식 1과 같은 조건을 가지도록 설계될 수 있다.

여기서,는 가중치를 나타내며, 의 조건을 만족한다.

예를 들어, 클레이(110)가 1.492 굴절률을 가지는 폴리메틸메타크릴(PMMA)로 이루어진 경우, 스넬의 법칙에 따라 전반사 특성을 가질 수 있는 굴절률을 가지는 광학 재료인 우레탄 아크릴레이트와 에폭시 아크릴레이트 등의 혼합물을 이용하여 제조할 수도 있다.

이 때 광학 재료인 우레탄 아크릴레이트와 에폭시 아크릴레이트 등과 N-비닐피롤리돈, 2-에톡시-2-에톡시에틸렌 아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, N-이소부톡시 메틸아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 프로폭실레이티드 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 부틸카바모일옥시에틸 아크릴레이트, 에폭시 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 폴리부타디엔 디아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이트 모노머, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 하드록시프로필 아크릴레이트, 페닐 글리시딜 에테르, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 시클로헥산 디메탄올 디아크릴레이트, 에톡시레이티드 비스A 디메타크릴레이트 등의 모노머를 동시에 혼합하여 충진에 필요한 낮은 점도의 광학 수지를 제조할 수 있다.

특히, 광 실린더(100)가 도 2에 도시된 바와 같이 곡선 형상을 가질 때, 광 실린더(100)의 입광부 인근에서 광손실 현상이 발생되지 않도록 클레이(110)의 물질을 고려하여 클레이(110)에 충진되는 광학 수지 또는 광학 수지의 굴절률이 결정될 수 있다.

다만, 이러한 광학 수지는 하나의 물질일 수도 있고 혼합 물질일 수도 있다. 혼합 물질인 경우, 상기 광학 수지를 구성하는 물질들은 상기 결정된 광학 수지의 굴절률에 맞도록 다양한 조합이 가능할 수 있다. 예를 들어, 상기 충진되는 광학 수지의 굴절률이 1.5로 결정된 경우, 광학 재료인 우레탄 아크릴레이트와 에폭시 아크릴레이트 등과 N-비닐피롤리돈, 2-에톡시-2-에톡시에틸렌 아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, N-이소부톡시 메틸아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 프로폭실레이티드 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 부틸카바모일옥시에틸 아크릴레이트, 에폭시 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 폴리부타디엔 디아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이트 모노머, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 하드록시프로필 아크릴레이트, 페닐 글리시딜 에테르, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 시클로헥산 디메탄올 디아크릴레이트, 에톡시레이티드 비스A 디메타크릴레이트 등의 모노머를 적절한 비율로 조합하여 상기 광학 수지를 형성할 수도 있다. 즉, 상기 결정된 굴절률을 형성하는 한 상기 광학 수지의 조합은 다양하게 변형될 수 있다.

또한, 위에서는 상기 충진 수지가 자외선 경화되는 것으로 설명하였으나, 상기 충진 수지가 클레이(110)에 충진된 후 경화되는 한 자외선으로 제한되지는 않는다.

정리하면, 본 실시예의 광 실린더 제조 방법은 클레이(110)에 전반사를 고려하여 결정된 굴절률을 가지는 광학 수지를 충진시킨 후 자외선 경화시켜 코어(120)를 형성한다. 이 때, 충진 방법을 사용하여 코더(120)를 형성하므로 상기 광학 수지의 다양한 조합이 가능하고, 클레이(110)의 굴절률에 따라 물질들을 적절히 조합하여 원하는 굴절률을 가지는 코어(120)를 형성할 수 있다. 결과적으로, 광 실린더(100)로 입사되는 광이 적은 손실률로 출광면을 통하여 출력될 수 있다. 또한, 광 실린더(100)의 입광부 인근에서의 광 누설 현상도 상당히 감소할 수 있다.

또한, 종래의 광 파이프에서는 광을 전달하기 위하여 반사패턴을 요구하였으나, 본 실시예의 광 실린더(100)에서는 반사패턴이 전혀 필요치 않으며, 따라서 광 실린더(100)의 구조가 간단하여지고 제조 공정이 용이할 수 있다.

한편, 위에서는 코어(120)가 하나의 층으로 이루어지는 것으로 설명하였으나, 복수의 층들로 이루어질 수도 있다.

반사층(130)은 코어(120)를 통해 외부로 방출되는 빛을 반사시키는 기능을 한다. 코어(120) 내부에서의 입사된 빛의 98%가 전반사되나, 약 2% 정도 코어(120) 외부로 세는 빛이 존재할 수 있다. 따라서, 반사층(130)을 클레이(110)의 외부에 코팅하여 코어(120) 외부로 방출되는 빛을 코어(120)로 반사시킬 수 있다.

도 3은 제1 실시예에 따른 광 실린더 제조 공정을 나타낸 도면이다.

우선, 제1 공정(310)에서 충진 방법을 이용하여 광 실린더(100)를 제조하기 위해 튜브, 실린더와 같은 내부 홀을 포함하는 클레이(110)를 투입한다. 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 클레이(110)가 실린더 또는 튜브와 같은 형상인 것을 가정하나, 클레이(110)의 형상은 사각형, 삼각형 등 다양할 수 있으며 만곡형일 수도 있다. 제1 공정은 도 4의 410에 도시된 바와 같다. 일 실시예에 따르면, 클레이(110)는 기성 제품일 수 있다.

이어서, 제2 공정(315)에서 클레이(110)에 자외선 경화 가능한 광학 수지를 충진한다. 예를 들어, 클레이(110)가 실린더 또는 튜브 형상이라고 가정할 때, 제2 공정에서 실린더 또는 튜브 안으로 광학 수지를 투입하여 충진한다.

이때, 광학 수지는 별도의 수지 주입장치, 예를 들어 디스펜서(Dispenser)를 이용함에 의해 클레이(110)로 충진될 수 있다.

클레이(110)의 내부 홀로 수지가 충진될 때, 수지가 투입되는 투입 방향에 대향하는 타면에 의해 수지가 흐르는 것을 방지하기 위해 클레이(110)의 타면에는 수지의 흐름을 방지하고, 클레이(110)에 수지를 가두기 위한 마게부가 연결될 수 있다. 이미 전술한 바와 같이, 광학 수지는 자외선 경화 가능한 수지일 수 있다.

도 4의 415에는 클레이(110) 내부로 광학 수지를 주입하는 공정이 도시되어 있다.

제 3 공정(320)에서 광학 수지를 클레이(110)에 충진시키는 과정에서 생성되는 기포를 제거하는 탈포 공정이 수행될 수 있다. 상기 기포가 제거되지 않고 클레이(110) 내부로 침투되면 광 실린더(100)의 광학 특성, 예를 들어 광 전달의 균일도가 저하될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 광 실린더 제조 방법은 클레이(110)에 광학 수지를 충진시키는 동안 기포도 제거한다. 결과적으로, 코어(120)의 광 전달의 균일도를 높일 수 있는 이점이 있다.

제4 공정(325)에서 충진된 광학 수지를 경화시킨다. 이때, 경화는 자외선 경화일 수 있다.

또한, 도 4의 420에 도시된 바와 같이, 수지의 자외선 경화를 위한 자외선 조사 방향은 광학 수지가 클레이(110)에 주입되는 방향과 일치되는 방향으로 조사될 수 있다.

도 3과 같이 자외선 경화 가능한 광학 수지를 이용하여 제조되는 광 실린더(100)는 광학 수지를 구성하는 재료 혼합이 가능하여 굴절률 조절이 용이한 이점이 있다.

위에서 도시하지는 않았지만, 자외선 경화함에 의해 제조된 광 실린더(100)의 검사 공정이 더 수행될 수 있다.

제5 공정(330)에서 클레이(110)의 외부에 코어(120)에서 방출되는 빛을 반사시키기 위한 반사층(130)을 코팅한다. 여기서, 반사층(130)은 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al) 중 적어도 하나의 금속 재료를 포함하는 물질로 코팅되어 형성될 수 있다(도 4의 425 참조).

제6 공정(335)에서 코팅된 반사층(130)을 경화시킨다.

반사층(130)의 경화는 자외선이나 전자기파 등을 이용하여 경화시킬 수 있다.

제7 공정(340)에서 검사 공정을 통과한 광 실린더(100)는 제품화한다.

도 5는 압출 성형에 따라 제조된 광 실린더와 제1 실시예에 따른 광 실린더의 광손실 현상에 대한 시뮬레이션 결과를 비교한 도면이다.

도 5의 (a)는 제1 실시예에 따른 광 실린더의 광손실을 시뮬레이션한 결과이고, (b)는 압출 성형에 따라 제조된 광 실린더의 광손실을 시뮬레이션한 결과이다.

도 5(b)에서 보여지는 바와 같이, 압출 성형에 따라 제조된 광 실린더는 광원이 입사되는 커브 영역에서 많은 광손실 현상이 발생되는 것을 알 수 있다.

이에 비해, 제1 실시예와 같이 자외선 경화성 수지를 충진하여 제조된 광 실린더(100)는 광원이 입사되는 커브 영역에서의 광손실 현상이 거의 발생되지 않는 것을 알 수 있다.

이외에도, 압출 공정에 의해 제조된 광 파이프와 제1 실시예에 따른 광 실린더 모두 굽은 영역(bended part)(A)에서 소량의 광손실 현상이 발생되나 이는 사람의 눈으로는 인식되지 않을 정도로 매우 소량이 광손실된다.

결과적으로 광원이 입사되는 면에 대향하는 출광면에서 방출되는 광원을 비교하면, 압출 성형에 따라 제조된 광 실린더는 광원이 입사되는 지점에 인접한 커브 영역에서의 많이 방출되는 광손실 현상으로 인해 빛이 많이 손실되어 광 실린더의 출광면에서 상대적으로 약하게 빛이 방출되게 된다.

반면, 제1 실시예에 따른 자외선 경화성 수지를 충진하여 제조된 광 실린더는 압출 성형에 따라 제조된 광 실린더에서 광손실이 많이 발생했던 영역(광원이 입사되는 지점에 인접한 커브 영역)에서의 광손실 현상을 거의 제거하여 광 실린더의 출력단에서 균일하게 빛이 방출되는 것을 알 수 있다.

도 1 내지 도 5를 참조하여, 광 실린더 및 이의 제조 방법에 대해 설명하였다.

이하에서는 이와 같이 제조된 광 실린더를 이용한 조명 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 6은 제1 실시예에 따른 광 실린더를 이용한 조명 장치의 사시도이고, 도 7은 제1 실시예에 따른 프레넬렌즈의 평면도이고, 도 8은 제1 실시예에따른 프레넬렌즈의 측면도이며, 도 9는 제1 실시예에 따른 프레넬렌즈를 제조하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 10은 제1 실시예에 따른 출광부에 프레넬렌즈가 형성된 광 실린더를 확대한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 조명 장치(600)는 전원 제공부(610), 광원부(615), 커버(620), 광 실린더(100) 및 고정부재(625)를 포함하여 구성된다.

전원 제공부(610)는 전원을 공급받기 위한 구성이다. 예를 들어, 전원 제공부(610)는 소켓으로 구현될 수 있다.

전원 제공부(610)는 커버(620)의 외부 양단면에 각각 결합된다.

이에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 전원 제공부(610)는 외부 전원 연결 모듈과 결합되어 전원을 공급받을 수 있다.

커버(620)의 내부 양단면에는 광원부(615)가 결합된다.

즉, 광원부(615)는 전원 제공부(610)의 일단면에 체결된 상태로 고정되어 전원 제공부(610)로부터 전원 공급에 따라 광원을 제공할 수 있다.

광원부(615)는 광원을 제공하기 위한 수단이다. 예를 들어, 광원부(615)는 LED일 수 있다. 보다 상세하게 광원부(615)는 단색 LED(예를 들어, 백색, 청색 등)일 수 있다.

제1 실시예에서는 커버(620) 내부의 양단면에 광원부(615)가 결합되는 것을 도시하고 있으나 다른 예를 들어, 커버(620) 내부의 일측면에 광원부(615)가 결합될 수도 있다.

커버(620)는 광원부(615)와 광 실린더(100)를 보호하는 동시에, 광 실린더(100)에서 출사되는 광을 확산시키기 위한 수단이다. 커버(620)는 도 5에 도시된 바와 같이, 광원부(615)와 광 실린더(100)를 내부에 구비할 수 있는 내부 홀을 가진 튜브 타입으로 형성될 수 있다. 또한, 커버(620)는 광 실린더(100)에서 제공되는 광 확산을 위해, 투명 재질 또는 반투명 재질로 형성될 수 있다.

광 실린더(100)는 이미 전술한 바와 같이, 자외선 경화성 수지를 충진하여 제조되며, 광 손실 현상이 없어 출광부에서 균일하게 빛을 방출할 수 있는 수단이다.

제1 실시예에 따르면, 광 실린더(100)는 하나의 입광부와 복수의 출광부를 갖도록 형성된다. 입광부는 광원부(615)와 결합된다.

광 실린더(100)는 이미 전술한 바와 같이, 자외선 경화성 수지를 충진함에 따라 형성되므로, 만곡되더라도 빛 손실이 발생하지 않는다. 따라서, 광 실린더(100)는 입광부를 통해 입사된 광원을 거의 손실 없이 출광부까지 전반사할 수 있는 특성을 가지고 있다.

복수의 출광부는 조명 장치 전 영역에 걸쳐 고르게 광원이 방출될 수 있도록 일정 간격마다 이격되도록 배치될 수 있다.

광 실린더(100)는 플렉서블한 재질로 제조될 수 있다. 따라서, 광 실린더(100)의 출광부는 만곡되어 고정부재(625)를 관통하여 고정될 수 있다.

고정부재(625)는 광 실린더(100)를 고정시키기 위한 구성으로, 커버(620) 내부에 고정될 수도 있으며, 고정되지 않을 수도 있다.

다만, 고정부재(625)는 만곡되지 않는 재질로 형성되며, 일정 간격으로 복수의 홈이 형성된다.

따라서, 고정부재(625)에 형성된 각 홈에 광 실린더(100)의 출광부가 각각 관통하는 것으로 광 실린더(100)가 고정될 수 있다.

이때, 고정부재(625)에 형성되는 각 홈은 광 실린더(100)의 직경과 동일하게 형성될 수 있다.

또한, 광 실린더(100)에 형성된 복수의 출광부의 일단(예를 들어, 끝단)에는 광 확산 효율을 높이기 위해 프레넬렌즈(630)가 형성된다.

도 7은 프레넬렌즈(630)의 평면도이고, 도 8는 프레넬렌즈(630)의 측면도이다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 프레넬렌즈(630)는 표면이 균일하지 않으며, 일정 각도로 식각된 형태로, 광 확산 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

예를 들어, 프레넬렌즈(630) 제조를 위한 몰드(mold)가 배열된 기판에 수지를 투입하여 프레넬렌즈를 형성할 수 있다. 이때, 프레넬렌즈(630)를 제조하는 수지는 광 실린더(100)와 굴절률이 동일한 수지일 수 있다.

프레넬렌즈(630)를 제조한 후 광 실린더(100)의 출광부의 일면에 부착할 수도 있으며, 광 실린더(100) 제조시 동일한 자외선 경화성 수지를 충진하여 형성할 수도 있다.

도 9는 프레넬렌즈를 출광부 일단에 포함하는 광 실린더(100)를 제조하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 기판(901)에 프레넬렌즈 형상의 몰드(mold)(902)가 배열된다. 또한, 기판(901) 상측에는 광 실린더를 제조하기 위한 복수의 홀(903)이 형성된 형틀(904)이 배치된다. 이때, 형틀(904)에 형성된 홀(903)은 기판(901)에 배열된 몰드(902)의 위치와 연통될 수 있다.

따라서, 형틀(904)의 형성된 홀(903)에 수지를 주입하는 경우, 끝단에 프레넬렌즈가 형성된 광 실린더가 제조될 수 있다. 여기서, 수지는 이미 전술한 바와 같이, 자외선 경화성 수지일 수 있다.

다른 예를 들어, 몰드(902)에 프레넬렌즈를 제조하기 위한 수지를 주입한 후 굳으면 자외선 경화성 수지를 형틀(904)에 형성된 홀(903)에 주입하여 광 실린더(100)의 끝단에 프레넬렌즈를 형성할 수도 있다.

기판에 배열되는 프레넬렌즈 몰드는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 일정 각도로 식각된 형태일 수 있다.

이외의 프레넬렌즈(630)는 구조 및 기능은 공지된 사항이므로 이에 대한 별도의 설명은 생략하기로 한다.

도 10에는 광 실린더(100)의 출광부의 일부 영역을 확대한 도면으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 광 실린더(100)의 출광부의 끝단에 상이한 각도를 가지는 홈이 형성된 프레넬렌즈(630)에 의해 광 확산 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

제1 실시예에 따른 광 실린더(100)는 하나의 광원부(615)를 통해 광원을 제공받아 복수의 출광부를 통해 출력할 수 있다. 이를 위해, 제1 실시예에 따른 광 실린더(100)는 전술한 바와 같이, 광원부(615)를 통해 제공되는 광원이 입사되는 하나의 입력단이 광원부(615)와 결합되고, 입사된 광원을 출력시키기 위한 복수의 출력단이 만곡되게 형성될 수 있다.

도 11은 제2 실시예에 따른 광 실린더를 이용한 조명 장치의 사시도이다.

도 11을 참조하면, 조명 장치(1100)는 전원 제공부(1110), 광원부(1115), 커버(1120), 복수의 광 실린더(100) 및 고정부재(1125)를 포함하여 구성된다.

도 11의 기본적인 구성은 도 6의 조명 장치와 동일하다. 다만 상이한 구성과 구조에 대해서만 설명하기로 한다.

제2 실시예에 따른 조명 장치(1100)는 광 실린더(100)가 각각 하나의 광원부(1115)와 결합되는 점이 가장 상이하다.

즉, 제1 실시예에 따른 광 실린더(100)는 하나의 입광부와 복수의 출광부를 가지는 형태로 구성된 반면, 제2 실시예에 따른 광 실린더(100)는 하나의 입광부와 하나의 출광부를 가진다.

따라서, 각각의 광 실린더(100)는 하나의 광원부(1115)와 각각 결합된다. 즉, 하나의 LED와 결합된다.

즉, 제2 실시예에 따른 조명 장치(1100)는 복수의 광원부(1115), 즉 복수의 LED를 구비하고, 각각의 LED와 각각의 광 실린더(100)가 결합되는 형태가 제1 실시예와 상이하다.

이미 전술한 바와 같이, 각각의 광 실린더(100)의 출광부는 일정 간격마다 이격되도록 배치될 수 있다. 각각의 광 실린더(100)의 출광부가 일정 간격마다 이격되어 배치된 후 고정될 수 있도록 고정부재가 더 형성될 수 있다. 고정부재(1125)는 출광부의 일측면에 결합될 수 있다.

또한, 제2 실시예에 따른 각각의 광 실린더(100)의 출광부에도 광 집적 효율과 광 확산 효율을 높이기 위해 프레넬렌즈(1130)가 형성되는 점 또한 제1 실시예에서 설명한 바와 동일하다.

각각의 광 실린더(100)의 길이 또한 각각 상이하다.

광 실린더(100)의 출광부가 배치되는 위치에 따라 광 실린더(100)의 길이가 각각 상이하게 형성될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 광 실린더
610: 전원 제공부
615: 광원부
620: 커버
625: 고정부재
630: 프레넬렌즈

Claims

커버;
상기 커버 내부의 적어도 일측면에 결합되어 광원을 제공하는 광원부; 및
하나의 입광부와 복수의 출광부를 가지는 광 실린더를 포함하되,
상기 입광부는 상기 광원부와 결합되고, 상기 입광부를 통해 입사된 광원은 상기 복수의 출광부를 통해 각각 출력되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1 항에 있어서,
일정 간격으로 형성된 복수의 홈을 포함하는 고정부재를 더 포함하되,
상기 출광부는 상기 홈을 관통하여 고정되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제2 항에 있어서,
상기 출광부는 만곡되어 상기 고정부재의 상기 홈을 관통하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 출광부의 끝단에는 프레넬렌즈가 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제4 항에 있어서,
상기 프레넬렌즈는 상기 광 실린더와 굴절률이 동일한 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1 항에 있어서,
상기 커버의 외부 양단면에는 전원 제공부가 결합되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1 항에 있어서,
상기 광 실린더는,
외층; 및
상기 외층 내부 공간에 광학 수지((resin)을 충진함에 의해 형성되는 내부층(core층)을 포함하되, 상기 충진되는 광학 수지의 굴절률은 상기 외층의 굴절률을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
커버;
상기 커버 내부의 적어도 일측면에 고정되며, 광원 어레이를 포함하는 광원부; 및
광원이 입사되는 입광부와 입사된 광원이 출력되는 출광부를 포함하는 복수의 광 실린더를 포함하되,
상기 복수의 광 실린더는 각각 상기 광원 어레이의 각 광원과 결합되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제8 항에 있어서,
일정 간격으로 형성된 복수의 홈을 포함하는 고정부재를 더 포함하되,
상기 출광부는 만곡되어 상기 홈을 관통하여 고정되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제8 항에 있어서,
상기 광 실린더는 출광부 끝단에 프레넬렌즈가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제8 항에 있어서,
상기 광원 어레이는 LED 어레이인 것을 특징으로 하는 조명 장치.