KR20210071247A - 미러형 레이저 발광 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 형태는 레이저빔이 조사되는 레이저 발광모듈; 상기 레이저 발광모듈에서 조사되는 레이저빔을 세륨기반 형광체의 방향으로 반사시키는 레이저 반사 미러; 레이저빔이 조사되는 방향과 수평한 표면을 가지며 표면에 세륨 형광체가 도포되어 있는 플레이트판으로서, 상기 레이저 반사 미러에서 반사되는 레이저빔을 가시광선의 광으로 발산시키는 세륨기반 형광체;를 포함할 수 있다.

Description

미러형 레이저 발광 램프{laser lamp for mirror}

본 발명은 미러형 레이저 발광램프로서, 레이저를 이용하여 자동차용 램프의 발광이 이루어지도록 하는 미러형 레이저 발광램프에 관한 것이다.

레이저 다이오드는 정보처리기기, 광통신, 광 측정기기, 및 의료기기 등의 광원으로서 널리 이용되고 있다. 이러한 레이저 다이오드에 있어서 레이저 효율이란 개념은, 전극을 통하여 인가되는 전기적 에너지에 대한 방출 레이저 에너지의 비율을 의미한다. 상기 전기적 에너지를 상대적으로 표현할 수 있는 파라메터(parameter)는, 임계전류(Threshold current)이다.

레이저 다이오드는 그 제조방법에 따라 다양하게 분류될 수 있지만, 그 중 대표적으로 사용되는 레이저 다이오드는 SBR형(Selective Buried Ridge type) 레이저 다이오드이다.

SBR형 레이저 다이오드는, n형 기판, n형 버퍼층, n형 클래드층, 활성층, p형 클래드층, p형 접촉층, n형 전류정지층, 및 p형 캡층 등을 포함한다.

활성층, p형 클래드층, 및 n형 전류정지층이 각각 갖는 광 굴절율 및 금지대 폭은, 서로 큰 차이가 없다. 실제적으로 상기 굴절율과 금지대 폭은 서로 반비례하므로, 활성층으로부터 n형 전류 정지층으로의 캐리어(carrier) 및 레이저 흡수량이 상대적으로 커져서 레이저 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 자체적인 캐리어(carrier) 및 레이저 흡수량을 줄임에 따라 레이저 효율을 증진시킬 수 있는 레이저 다이오드 및 그 제조방법이 국내 등록특허공보 제10-0468816호에 개시되어 있다.

이와 같이, 레이저 다이오드의 광원의 발광 효율을 개선할 수 있는 연구는 현재까지 다수의 기술이 공개되어 있으나, 자동차용 램프 등에 사용될 수 있는 백색 광원의 경우 RGB색상을 조합하여 백색을 구현하여야 하기 때문에, 원가 면이나 효율이 떨어지는 단점이 있다. 즉, 기존에 자동차 레이저 램프는 고가의 차량이나 장착이 되나 가격이 높은 단점이 있고 상향등에만 적용이 되는 단점이 있다.

(선행 문헌1) 한국등록특허 제10-0468816호

본 발명의 기술적 과제는 여러 차량에 간단하게 장착이 되면서 전방조사가 넓게 가능하도록 하고, 수명 또한 반영구적으로 사용이 가능한 레이저 발광 램프를 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 형태는 레이저빔이 조사되는 레이저 발광모듈; 상기 레이저 발광모듈에서 조사되는 레이저빔을 세륨기반 형광체의 방향으로 반사시키는 레이저 반사 미러; 레이저빔이 조사되는 방향과 수평한 표면을 가지며 표면에 세륨 형광체가 도포되어 있는 플레이트판으로서, 상기 레이저 반사 미러에서 반사되는 레이저빔을 가시광선의 광으로 발산시키는 세륨기반 형광체;를 포함할 수 있다.

상기 세륨기반 형광체는, 알루미늄 배광판의 표면에 식물성 코코넛 오일이 1차 도포된 후, 식물성 코코넛 오일의 도포면에 세륨 형광체가 2차 도포된 형광체임을 특징으로 할 수 있다.

상기 레이저 발광모듈은, 구리 합금 기둥체의 내부에 레이저 다이오드를 위치시키며 벌브형 몸체의 전면부에 장착됨을 특징으로 할 수 있다.

상기 레이저 발광모듈은, 구리 합금 기둥체의 내부에 레이저 다이오드를 납땜을 통해 고정 위치시킴을 특징으로 할 수 있다.

상기 레이저 반사 미러는, 레이저빔이 조사되는 방향에서 세륨기반 형광체의 표면으로 향하도록 경사진 기울기를 가짐을 특징으로 할 수 있다.

상기 레이저 반사 미러는, 옐로우 색상을 가지는 옐로우 코팅 미러임을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면 여러 차량에 간단하게 장착이 되면서 전방조사가 넓게 가능하도록 할 수 있다.

또한 본 발명의 실시 형태에 따르면 수명 또한 반영구적으로 사용이 가능한 레이저 발광 램프를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미러형 레이저 발광램프의 분해 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미러형 레이저 발광램프의 결합 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 벌브형 레이저 발광램프의 실제 제품 사진.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 형광체에서 발산된 백색광이 반사판을 통해 반사되는 모습을 도시한 그림.

이하, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미러형 레이저 발광램프의 분해 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미러형 레이저 발광램프의 결합 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 벌브형 레이저 발광램프의 실제 제품 사진이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 형광체에서 발산된 백색광이 반사판을 통해 반사되는 모습을 도시한 그림이다.

기존의 자동차 레이저 램프는 고가의 차량이나 장착이 되나 가격이 높은 단점이 있고 상향등에만 적용이 되는 단점이 있는데, 본 발명은 이러한 단점을 보완하여 자동차의 야간 안전에 직결된 램프를 보다 저렴하게 보다 빛 전방조사가 넓게 가능하도록 하며, 여러 차량에 간단하게 장착이 되도록 하며, 수명 또한 반영구적으로 사용이 가능하도록 한다.

이를 위하여 본 발명의 미러형 레이저 발광램프는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 레이저빔이 조사되는 레이저 발광모듈(100)과, 레이저 발광모듈(100)에서 조사되는 레이저빔을 세륨기반 형광체(300)의 방향으로 반사시키는 레이저 반사 미러(200)와, 레이저빔이 조사되는 방향과 수평한 표면을 가지며 표면에 세륨 형광체가 도포되어 있어, 레이저 반사 미러(200)에서 반사되는 레이저빔을 가시광선의 광으로 발산시키는 세륨기반 형광체(300)와, 세륨기반 형광체(300)에서 발산되는 가시광선의 방향으로 개구되어 있는 투명관을 포함할 수 있다. 이하 상술하기로 한다.

레이저 발광모듈(100)은, 레이저빔이 조사되는 레이저 다이오드(110)가 구비된 모듈로서, 레이저 다이오드(110)와 벌브형 몸체(120)로 이루어질 수 있다. 레이저 다이오드(110)가, 예컨대, 블루 레이저 다이오드(110)로서 구비된 경우, 블루 레이저 다이오드(110)를 통하여 자외선 파장인 블루 레이저빔을 발생시킨다. 이밖에 레이저 다이오드(110)의 종류에 따라서 다양한 파장의 자외선 파장을 발생시킬 수 있다.

또한 레이저 발광모듈(100)은, 구리 합금 기둥체인 벌브형 몸체(120)의 내부에 레이저 다이오드(110)를 위치시키며 전면부 벌브형 몸체에 장착되어, 구리 합금 기둥체의 내부에 레이저 다이오드(110)를 납땜을 통해 고정 위치시킬 수 있다. 즉, 레이저 다이오드(110)는 구리합금에 9파이 속에 위치시키고 고정 납땜을 하여 전면부 벌브형 몸체에 장착이 된다.

또한 레이저 다이오드(110)를 레이저빔을 조사할 때 발생되는 열을 발산시키기 위하여 복수개의 공기 배출구를 구비할 수 있다. 또한, 레이저 다이오드(110)의 열을 해소하기 위하여, 냉각쿨러(600)가 장착될 수 있다. 냉각팬이 레이저 다이오드(110)가 있는 싱크까지 차가운 공냉을 하여 방열씽크(500)를 통해서 열을 배출시킬 수 있다.

따라서 세륨기반 형광체(300)에서 발생한 열과 레이저에서 발생된 열을 몸체에 흡수가 되고 몸체에 모아진 열을 구리합금에 레이저 다이오드(110)가 위치한 부분에 추가적인 방열씽크(500) 및 냉각쿨러(600)가 그 열을 해소하게 된다

레이저 반사 미러(200)는, 레이저 발광모듈(100)에서 조사되는 레이저빔을 세륨기반 형광체(300)의 방향으로 반사시키는 미러이다. 이를 위하여 레이저 반사 미러(200)는, 레이저빔이 조사되는 방향에서 세륨기반 형광체(300)의 표면으로 향하도록 경사진 기울기를 가지도록 한다. 따라서 레이저 발광모듈(100)에서 조사되는 레이저빔이 경사진 기울기를 가지는 레이저 반사 미러(200)를 통해 반사되어 세륨기반 형광체(300)의 표면으로 향하도록 한다.

또한 레이저 반사 미러(200)는, 옐로우 색상을 가지는 옐로우 코팅 미러로 구현되도록 할 수 있다. 레이저 다이오드(110)는 5000mw를 출력사용을 하여야 램프에 역할을 할 수 있으며 옐로우 코팅 미러를 사용하는 목적은 레이저에서 조사되는 집광열을 형광체에 바로 조사시 타버리는 단점이 있으므로 옐로우 코팅 미러를 거쳐 집광열을 낮주고 동시에 반사 빛을 형광체에 넓게 조사할 수 있기 때문이다. 따라서 열에 의한 변형은 없고 형광체에 잔열을 알루미늄 반사판에서 열을 흡수하여 형광체 방열과 동시에 빛조사가 가능하게 된다.

따라서 레이저 다이오드(110)는 450nm 가시광 블루를 사용하여 옐로우 코팅 미러인 레이저 반사 미러(200)를 거쳐 반사되어 세륨기반 형광체(300)로 반사되어 조사가 된다.

세륨기반 형광체(300)는, 레이저빔이 조사되는 방향과 수평한 표면을 가지며 표면에 세륨 형광체가 도포되어 있는 플레이트판이다. 세륨기반 형광체(300)는 레이저 반사 미러(200)에서 반사되는 레이저빔을 가시광선의 광으로 변환시켜 발산시킬 수 있게 된다. 참고로, 세륨(cerium)은, 원자번호 58번 원소인 세륨(Ce)은 가끔 원자번호 55번의 세슘(Cs)과 혼동된다. 둘 다 반응성이 큰 금속 원소이나, 세슘은 알칼리 금속으로 화합물에서 +1의 산화상태를 갖는 반면, 세륨은 란타넘족에 속하는 희토류 금속 원소로 주로 +3과 +4의 산화상태를 갖는 화합물을 만든다. 희토류 금속 원소들은 현대 산업에서 촉매, 전자, 광학, 자석 등의 재료로 아주 중요하게 사용되는 전략 물질들이다.

세륨기반 형광체(300)는 나노입자의 미세가루이므로 수평한 알루미늄 배광판 위에 위치시키기가 까다롭다. 이를 해결할 수 있도록 본 발명의 세륨기반 형광체(300)는, 알루미늄 배광판의 표면에 식물성 코코넛 오일이 1차 도포된 후, 식물성 코코넛 오일의 도포면에 세륨 형광체가 2차 도포된 형광체로 구현된다.

즉, 식물성 코코넛 오일을 알루미늄 배광판 위에 도포하고 그 위에 세륨 형광체를 입혀 건조 시킨다. 그 과정에서 코코넛 오일과 형광체가루가 흡수되어 고착이 된다. 고착된 상태에서 레이저 미러는 형광체 전면부에 위치시키어 진공유리관 과 동시에 장착을 한다.

투명관(200)은, 레이저빔이 조사되는 방향을 따라서 형성된 유리관으로서, 세륨기반 형광체(300)에서 발산되는 가시광선의 방향으로 개구되어 있다. 투명관(200) 내부에는 세륨기반 형광체(300)와 레이저 반사 미러(200)가 위치하는데, 투명관(200)의 길이 방향을 따라서 레이저빔이 조사되어 레이저 반사 미러(200)에 의해 반사되어 세륨기반 형광체(300)로 도달하는 경우, 세륨기반 형광체(300)에서의 형광 물질로 인하여 투명관(200)의 개구 영역을 통하여 가시광선의 광이 발산되게 된다.

투명관(200)은, 쿼츠 재질로 구현될 수 있는데, 투명관(200)은, 레이저의 고열을 받는 부분이기에 열에 강한 쿼츠 형태의 유리 재질을 사용하며 내열에 강한 테프론 부분이 후면부를 막아 빛에 난반사를 막게 된다.

결국, 도 1 내지 3에 도시된 본 발명의 미러형 레이저 발광램프의 레이저 다이오드는 450nm 가시광 블루를 사용하여 열로우코팅미러를 거쳐 반사되어 세륨기반 형광체로 반사되어 조사가 된다. 레이저 다이오드는 5000mw를 출력사용을 하여야 램프에 역할을 할 수 있으며 옐로우 미러를 사용하는 목적은 레이저에서 조사되는 직광열을 형광체에 바로 조사시 타버리는 단점이 있으므로 미러를 거쳐 집광열을 낮주고 동시에 반사 빛을 형광체에 넓게 조사하므로 열에 의한 변형은 없고 형광체에 잔열을 알루미늄 반사판에서 열을 흡수하여 형광체 방열과 동시에 빛 조사가 가능하다.

따라서 본 발명의 미러형 레이저 발광램프는 다음과 같은 기술적 특징으로 요약될 수 있다.

(1) 레이저 다이오드 방열 고정기술

레이저 다이오드는 구리합금에 9파이 속에 위치 시키고 고정 납땜을 하여 전면부 벌브형 몸체에 장착이 된다. 형광체에서 발생한 열과 레이저에서 발생된 열를 몸체에 흡수가 되고 몸체에 모아진 열을 구리합금에 레이저 다이오드가 위치한 부분에 추가적인 방열씽크 및 냉각쿨러가 그 열을 해소하게 된다.

(2) 세륨 형광체 도포 기술

형광체는 나노입자의 미세가루이므로 수평한알루미늄 배광판 위에 위치시키기가 까다롭다. 해결 기술 방안은 식물성 코코넛오일을 알루미늄 배광판 위에 도포하고 그위에 세륨 형광체를 입혀 건조 시킨다 그 과정에서 코코넛 오일과 형광체가루가 흡수되어 고착이 된다. 고착된 상태에서 레이저 미러는 형광체 전면부에 위치 시키어 진공유리관 과 동시에 장착을 하여 해결할 수 있게 된다.

한편, 세륨기반 형광체(300)에서 발생되는 백색광은 도 4에 도시한 바와 같이 반사판(10)에 의하여 반사되어 전방을 향할 수 있게 된다. 반사판(10)은, 세륨기반 형광체(300)에서 발산되는 가시광선의 광을 전방으로 반사시키기 위하여 반구 형태의 구조를 가진다. 반사판(10)은 판 자체가 반사 재질로 구현되거나, 또는 반사판(10)의 내면에 반사막(mirror film) 성분의 코팅막이 형성될 수 있다.

상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.

100:레이저 발광모듈
200:레이저 반사 미러
300:세륨기반 형광체

Claims (6)

1. 레이저빔이 조사되는 레이저 발광모듈;
   상기 레이저 발광모듈에서 조사되는 레이저빔을 세륨기반 형광체의 방향으로 반사시키는 레이저 반사 미러;
   레이저빔이 조사되는 방향과 수평한 표면을 가지며 표면에 세륨 형광체가 도포되어 있는 플레이트판으로서, 상기 레이저 반사 미러에서 반사되는 레이저빔을 가시광선의 광으로 발산시키는 세륨기반 형광체;
   을 포함하는 미러형 레이저 발광 램프.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 세륨기반 형광체는,
   알루미늄 배광판의 표면에 식물성 코코넛 오일이 1차 도포된 후, 식물성 코코넛 오일의 도포면에 세륨 형광체가 2차 도포된 형광체임을 특징으로 하는 미러형 레이저 발광 램프.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저 발광모듈은,
   구리 합금 기둥체의 내부에 레이저 다이오드를 위치시키며 벌브형 몸체의 전면부에 장착됨을 특징으로 하는 미러형 레이저 발광 램프.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 레이저 발광모듈은,
   구리 합금 기둥체의 내부에 레이저 다이오드를 납땜을 통해 고정 위치시킴을 특징으로 하는 미러형 레이저 발광 램프.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저 반사 미러는,
   레이저빔이 조사되는 방향에서 세륨기반 형광체의 표면으로 향하도록 경사진 기울기를 가짐을 특징으로 하는 미러형 레이저 발광 램프.
   
6. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저 반사 미러는,
   옐로우 색상을 가지는 옐로우 코팅 미러임을 특징으로 하는 미러형 레이저 발광 램프.

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