WO2015119435A1 - 조명 장치 - Google Patents

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WO2015119435A1
WO2015119435A1 PCT/KR2015/001178 KR2015001178W WO2015119435A1 WO 2015119435 A1 WO2015119435 A1 WO 2015119435A1 KR 2015001178 W KR2015001178 W KR 2015001178W WO 2015119435 A1 WO2015119435 A1 WO 2015119435A1
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light
light guide
light source
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양현덕
장재혁
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엘지이노텍 주식회사
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a lighting device, and more particularly to a lighting device using a linear light having a three-dimensional effect.
  • LED Light Emitted Diode
  • LED is a device that converts an electric signal into infrared or light by using compound semiconductor characteristics. Unlike fluorescent lamps, it does not use harmful substances such as mercury, so it is less likely to cause environmental pollution. It has the advantage of longer life. In addition, compared to other light sources of the prior art due to the high color temperature is excellent visibility and low power consumption has the advantage.
  • some prior arts propose lighting apparatuses having improved surface light emitting performance by adding optical sheets such as diffusion sheets, prism sheets, and protective sheets on the light guide plate.
  • the conventional lighting device using the LED light source has a limitation in reducing the thickness of the overall product due to the thickness of the light guide plate itself, and because the material of the light guide plate itself is inflexible, it is difficult to apply to a curved housing or application.
  • the light guide plate has a disadvantage in that product design and design modification are not easy. As such, there is a demand for a method that can be easily applied to various applications such as indoor and outdoor lighting or vehicle lighting, and can effectively implement a desired optical image.
  • One embodiment of the present invention is to provide a lighting device that can implement a variety of optical images having a stereoscopic effect by combining different kinds of light sources.
  • Another embodiment of the present invention is to provide a lighting device that can reduce the size of the light source in the vehicle lighting and obtain a design advantage.
  • an optical guide part having a second surface opposite to the first surface and the first surface and having a predetermined thickness between the first surface and the second surface, the light A stereoscopic effect forming portion disposed within or on the surface of the guide portion and having a pattern, a first light source disposed in a first region of the pattern and irradiating incident light of a first color to the pattern, and disposed in a second region of the pattern And a second light source for irradiating incident light of a second color different from the first color, wherein the pattern has an inclined surface that is sequentially arranged on the pattern array surface parallel to the second surface and has an inclination angle with respect to the pattern array surface.
  • the incident light is guided by the refraction or reflection in the inclined surface to the first surface direction toward the first surface or the second surface direction toward the second surface to generate linear light of the first path.
  • the present invention it is possible to provide a lighting device that implements various optical images having a stereoscopic effect by combining different kinds of light sources.
  • the present invention it is possible to reduce the size of the light source in the vehicle lighting and to provide a lighting device having a design advantage.
  • FIG. 1 is a plan view of a lighting apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic front view of the lighting device of FIG. 1
  • FIG. 3 is a schematic partial enlarged cross-sectional view of the lighting device of FIG.
  • FIG. 4 and 5 are views for explaining the operating principle of the three-dimensional effect forming unit of the lighting device of FIG.
  • FIG. 6 is a view of a first operating state of the lighting device of FIG. 1.
  • FIG. 7 is a view of a second operating state of the lighting device of FIG. 1.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an exemplary view of a reflection pattern of the lighting apparatus of FIG.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • 11 to 13 are views for explaining a pattern structure that can be employed in the three-dimensional effect forming portion of the illumination device of FIG.
  • FIG. 1 is a plan view of a lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the lighting apparatus 100 includes a light guide unit 10, a stereoscopic effect forming unit 20, a first light source 50a, and a second light source 50b.
  • the light guide portion 10 is a plate including a first surface (see reference numeral 11 in FIG. 3) and a second surface (see reference numeral 12 in FIG. 12) approximately parallel to the first surface as a side opposite to the first surface. Or in the form of a film.
  • the second surface may correspond to the pattern array surface on which the pattern 22 of the stereoscopic effect forming unit 20 is provided.
  • the light guide part 10 is made of a transparent material, for example, glass or resin.
  • the light transmittance of the transparent material may be at least about 50%, preferably at least about 80%.
  • the light guide portion 10 may be provided with an ultraviolet curable resin containing an oligomer.
  • the oligomer includes any one material selected from urethane acrylate, epoxy acrylate, polyester acrylate, and acrylic acrylate.
  • the steric effect forming portion 20 includes the pattern 22 as in the enlarged view of the predetermined portion B1.
  • the pattern 22 is a stripe in which a convex portion extending in a first direction in the form of a mound or a wall or a concave portion extending in the first direction in the form of a groove or a valley is sequentially arranged in a second direction crossing the first direction. It may have a (Stripe) shape. In the present exemplary embodiment, the pattern 22 may have a straight striped concave-convex shape in which a plurality of pattern units extend substantially in parallel, but is not limited thereto.
  • the pattern 22 includes patterns P1, P2, P3, P4, and P5 provided in different pattern regions A1, A2, and the like with different pattern arrangement directions.
  • the pattern bent portion 21 may be formed between the pattern units of the pattern regions adjacent to each other.
  • the pattern 22 has an inclined surface (see reference numeral 221 of FIG. 3) inclined with respect to the second surface or the pattern array surface parallel to the second surface.
  • the pattern 22 is formed in the direction in which the first surface of the light guide part 10 is directed (refer to the z-direction in FIG. 3) by the refraction and reflection of the light moving while reflecting inside the light guide part 10.
  • the two surfaces are directed in the direction (see -z direction in Fig. 3).
  • the pattern 22 is a first linear fluorescence which travels in a pattern arrangement direction orthogonal to the pattern extension direction from the first incident light moving through the first surface 11 and the pattern array surface of the light guide portion 10. Create The first linear fluorescent light has a predetermined width in the optical path according to the pattern design and has a depth in the thickness direction of the light guide part 10.
  • the pattern unit and the outermost pattern unit is provided with a plurality of concentric circular pattern units arranged at equal intervals toward the center, whereby the pattern 22 is a plurality of radially irradiated from the center of the light guide portion 10 to the edge
  • the first linear fluorescent light may be implemented, or a plurality of first linear fluorescent lights irradiated from the edge of the light guide part 10 to the center portion in a radial form.
  • the width, length, or optical path of the first linear fluorescent light may be the same or different depending on the design of the pattern P1, P2, P3, P4, or P5 in each pattern region.
  • the pattern 22 is provided by a separate pattern layer (see reference numeral 20a of FIG. 3) disposed on the second surface of the light guide part 10, but is not limited thereto. The two surfaces may be directly processed to provide a pattern of irregularities.
  • the first light source 50a is disposed at an edge portion of the light guide part 10.
  • the first light source 50a may be supported by a separate support part or a printed circuit board, and coupled to the laminated structure of the light guide part 10 and the stereoscopic effect forming part 20 according to the implementation, the light guide part 10 Can be landfilled.
  • the second light source 50b is disposed to be located at the center of the light guide part 10. Similar to the first light source 50a, the second light source 50b may be supported by a support or a printed circuit board (see 40 in FIG. 3) or may be embedded by the light guide unit 10. The printed circuit board may be coupled to one surface of the stacked structure to display the stereoscopic effect forming unit 20 and face the light guide unit 10.
  • FIG. 2 is a schematic front view of the lighting device of FIG. 1.
  • the lighting apparatus 100 has a predetermined curvature by limiting the thickness of the light guide unit and preparing a printed circuit board connected to the first and second light sources as a flexible printed circuit board. It can have the flexibility to bend or bend as needed.
  • the lighting device 100 has a curvature in which the central portion of the disk-shaped structure is spaced apart from the surface F1 by a predetermined distance and the edge of the disk-shaped structure is in contact with the surface F1 when placed on the flat surface F1. can do.
  • the lighting device 100 is not limited to a structure having a fixed curvature, and may have flexibility to be bonded to one surface of a support part having a predetermined curved surface, a housing, or an outer lens for a vehicle lamp with a corresponding curved surface.
  • 3 is a schematic partial enlarged cross-sectional view of the lighting device of FIG. 1. 3 corresponds to a cross section taken along line III-III of the lighting apparatus of FIG. 1.
  • the lighting apparatus 100 includes a light guide unit 10, a stereoscopic effect forming unit 20, a first light source 50a, and a second light source 50b.
  • the lighting device 100 may further include a reflective layer 30.
  • the stereoscopic effect forming unit 20 is provided by arranging a pattern layer 20a having a pattern 22 on one surface thereof on a second surface of the light guide unit 10.
  • a thermoplastic polymer or a photocurable polymer may be used as the material of the pattern layer 20a.
  • the pattern 22 is provided on one surface of the pattern layer 20a, but is not limited thereto.
  • the pattern 22 is disposed to face the reflective layer 40.
  • the pattern 22 covered by the resin is prevented from losing its original function. That is, the pattern 22 guides incident light moving inside the light guide part 10 to linear light having a predetermined width at a specific optical path by refraction and reflection on the pattern slope, and is covered with a resin having a similar refractive index. In this case, reflection and refraction may not be performed on the inclined surface of the pattern 22.
  • the pattern layer 20a is disposed so that the pattern 22 faces the reflective layer 30 disposed on the opposite side of the light guide part 10. The arrangement prevents occurrence of the above problem.
  • the pattern layer 20a may be fixed on the reflective layer 30 by the adhesive pattern 130.
  • the adhesive pattern 130 is disposed around the first light source 50a and the second light source 50b. According to the arrangement of the adhesive pattern 130, the pattern layer 20a around the light source is more easily compared to other portions by the first light source 50a and the second light source 50b disposed through the pattern layer 20a. Peeling can be prevented.
  • the reflective layer 30 is disposed between the printed circuit board 40 and the pattern layer 20a.
  • the pattern 22 is disposed to face the reflective layer 30 without facing the light guide part 10.
  • the reflective layer 30 may be provided in the form of a film on one surface of the printed circuit board 40.
  • the reflective layer 30 may be formed of a material having high reflection efficiency to pattern light emitted from the light sources 50a and 50b toward the first surface direction of the light guide unit 10 through the pattern 22 of the stereoscopic effect forming unit 20. 22) Reflect and send back to the side. According to the operation of the reflective layer 30, the lighting device 100 can more clearly express the linear light having a three-dimensional effect by reducing the light loss.
  • a synthetic resin containing dispersion of a white pigment may be used to increase the reflection property of the light and the property of promoting the dispersion of light.
  • titanium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, carbonate, barium sulfate, calcium carbonate, etc. may be used as the white pigment
  • polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, acrylic, polycarbonate, polystyrene, Polyolefin, cellulose acetate, weather resistant vinyl chloride, and the like may be used, but is not limited thereto.
  • the reflective layer 30 may be formed of silver (Ag), aluminum (Al), stainless steel 304SS, or the like.
  • the lighting device 100 may include a spaced area 120 between the pattern layer 20a and the reflective layer 30.
  • the spaced area 120 may be an air layer or a vacuum layer, and the spaced area 120 may be surrounded by the adhesive pattern 130.
  • the spaced area 120 and the adhesive pattern 130 By using the reflective layer 30, the spaced area 120 and the adhesive pattern 130, it is possible to diffuse or concentrate light to linear light of different colors or dark areas around the linear light implemented according to the pattern design in a single module. Performance can be controlled to achieve more optical images.
  • FIG. 4 is a schematic plan view for explaining an operating principle of a stereoscopic effect forming unit of the lighting apparatus of FIG. 1.
  • the first pattern region A1 of the pattern layer 20a extends in the x direction and sequentially in the first direction (-y direction) crossing the x direction.
  • the first incident light of the second light source disposed to face the first pattern region A1 travels along a first path perpendicular to the pattern extension direction (x direction) of the pattern units of the first pattern P1. It is converted into the first linear fluorescent light BL1.
  • the first incident light of another second light source disposed to face the second pattern area A2 travels along an optical path orthogonal to each pattern extending direction (D2 direction) of the pattern units of the second pattern P2. It is converted into another first linear fluorescent light BL1.
  • the pattern extension direction is a direction in which a specific straight line on each inclined surface of the pattern units in each pattern region extends or is angled. It may be in a direction in which a particular tangent tangent to a particular curve on the inclined plane extends.
  • the specific straight line or curve may be parallel to the first surface or the second surface of the light guide portion 10.
  • the first linear fluorescent light BL1 formed by the pattern has a straight line shape that runs in a direction orthogonal to the pattern extension direction of each pattern unit. . This is because the movement of light is concentrated along the shortest path of movement on the pattern, according to Fermat's principle that light traveling in the medium travels along the path of movement in the shortest time.
  • some incident light on the pattern 22 of the stereoscopic effect forming unit 20 may not be converted into the first linear light BL1. That is, the pattern 22 distributes some incident light BL0 (hereinafter, ambient light) in a direction other than the first path (light path of linear light).
  • the ambient light BL0 is light in which incident light is refracted or reflected by a path different from the first path on the pattern 22. Since the ambient light BL0 is dispersed in a wider range than the linear light in the light guide part 10 and is not a light directed toward the reference point, the ambient light BL0 is relative to the portion of the first linear light BL1 (hereinafter referred to as a roster). This forms a peripheral portion or a dark portion having low luminance around the roster.
  • the reference point may be a point where an observer, a camera, and the like are located.
  • the distance Lp between two adjacent pattern units may be about 10 ⁇ m to about 500 ⁇ m.
  • This spacing Lp may correspond to the pitch or average spacing of the pattern.
  • the interval Lp considers a minimum interval and a maximum interval for the implementation of the linear light having a stereoscopic effect. Outside this range, the implementation of the linear light may be limited. That is, beyond the above range, it is difficult to implement indirect light sources in which the distance from the reference point is sequentially separated by the inclined surfaces sequentially arranged on the pattern 22, and thus, it is impossible to implement a linear light having a stereo effect. Can be.
  • the linear light generated by the refraction and reflection on the inclined surface of the pattern 22 may be implemented to be controlled to a predetermined width and a predetermined length through the pattern design.
  • the specific width and the optical path of the linear light may be implemented to extend by a constant width and a first length according to a pattern design having a predetermined width or to extend by a second length shorter than the first length with a width gradually narrowing. It may be embodied or may have a wider width that is gradually wider, similar to the first length, or shorter or longer than the first length.
  • the pattern structure extends at least in each pattern region in a straight stripe form, but the present invention is not limited thereto.
  • the pattern extension directions of the pattern units of the pattern 22 may not be parallel to each other. And can be designed to intersect at least one point.
  • the optical path of the linear light passing through the pattern may have a curved shape in which the distance (or spacing) between two adjacent pattern units is narrow.
  • FIG. 5 is a schematic partially enlarged cross-sectional view for explaining an operating principle of a stereoscopic effect forming unit of the lighting apparatus of FIG. 1.
  • the incident light BL0 passing through the inside of the light guide unit 10.
  • the incident light BL0 meets the inclined surface 221 of the pattern 22, the incident light BL0 is refracted or reflected on the inclined surface 221, whereby the first surface 11 of the light guide part 10 faces the first surface 11.
  • the light is emitted to the outside of the light guide part 10 in a plane direction (z direction) or in a second plane direction (-z direction) facing the second surface.
  • each pattern unit of the pattern 22 operates as an indirect light source that refracts or reflects incident light through the inclined surface 221 and emits incident light in the first surface direction or the second surface direction.
  • the indirect light sources formed by the respective pattern units of the pattern 22 appear to be gradually located farther from the predetermined reference point outside the lighting device according to the distance to the light source LS.
  • the pattern units are sequentially arranged in the pattern arrangement direction (-x direction) with respect to the light source LS, and the first region a1 is arranged in order of being closer to the light source LS according to the optical path in the pattern arrangement direction.
  • the second optical path, which is the moving distance of the incident light reaching the unit P12, is longer than the first optical path from the light source LS to the first pattern unit P11, and is the third pattern unit P13 in the light source LS. Is smaller than the third optical path to).
  • the second distance L2 which is an optical path of the light exiting from the second indirect light source LS2 by the second pattern unit P12 toward the reference point, is the first indirect light source by the first pattern unit P11 ( LS3) is a third distance that is longer than the first distance L1, which is an optical path of light that goes toward the reference point, and a third distance, which is an optical path of light that is directed toward the reference point, from the third indirect light source LS3 by the third pattern unit P13. Shorter than (L3).
  • each pattern unit of the pattern 22 is sequentially arranged on a specific optical path when viewed from a predetermined reference point and acts as indirect light sources that are gradually located farther or gradually lower in brightness. As a result, a linear shaped beam having three-dimensional effect is realized on an optical path according to the pattern 22 structure.
  • linear light is linearly guided by a pattern design in a first light direction or a second surface direction, and the linear light is limited to a specific light width at a first light direction by the pattern design. It refers to an optical image having a sense of depth gradually entering the light guide portion 10 toward the second surface (or the pattern array surface) or vice versa.
  • the second pattern unit P12 is formed on the second surface of the light guide part 10 when viewed from the light source LS side.
  • the pattern unit may be positioned immediately after the one pattern unit P11 or may be a pattern unit positioned with the first pattern unit P11 and a predetermined number of other pattern units interposed therebetween.
  • the third pattern unit P13 is a pattern unit located immediately after the second pattern unit P12 when viewed from the light source side or between the second pattern unit P12 and a predetermined number of other pattern units. It may be a pattern unit to be placed.
  • FIG. 6 is a view of a first operating state of the lighting device of FIG. 1.
  • 7 is a view of a second operating state of the lighting device of FIG. 1.
  • a plurality of first light sources formed of white light emitting diode (LED) packages are disposed at an equidistant portion toward the center of the device, and four second light sources of red LED packages are provided at the center of the device. They are placed back to back toward the outer part.
  • LED white light emitting diode
  • each red LED package is converted into linear light by a pattern of each pattern region and displayed.
  • each red LED package is illustrated in a form of supplying two linear lights to the two pattern regions.
  • each white LED package extends from the outer portion to the center portion by the pattern of each pattern region, reduces the width thereof, and converts the linear light into the form of linear light entering the lower portion of the center portion in the thickness direction of the device. do.
  • LED packages emitting light of different colors may be mixed to implement optical images of different colors and shapes in a single lighting module, thereby requiring the installation of two or more independent lighting modules. Without reducing the size of the light source can not only reduce the material cost but also have a design advantage.
  • LED packages having white and red colors are used, but the present invention is not limited thereto, and LED packages having different colors, such as Amber, may be implemented in an alternative or additional form.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • 9 is an exemplary view of a reflection pattern of the lighting apparatus of FIG. 8.
  • the lighting apparatus 200 includes a light guide unit 10, a stereoscopic effect forming unit 20, a first light source 50a, and a second light source 50b.
  • the lighting device 200 may further include a reflective pattern 140 and a protective layer 60 on the reflective layer 30.
  • the light guide unit 10, the stereoscopic effect forming unit 20, the reflective layer 30, the printed circuit board 40, the first light source 50a, the second light source 50b, and the separation region of the lighting device 200 ( 120 and the adhesive pattern 130 are substantially the same as the corresponding components of the lighting device 100 described above with reference to FIG. 3 and thus detailed description thereof will be omitted.
  • the reflective pattern 140 is provided on the reflective layer 30 to control the reflection efficiency of the reflective layer 30 and the reflection region.
  • the reflective pattern 140 may be implemented by coating a material containing a reflective material on one surface of the reflective layer 30 facing the pattern layer 20a by a printing process.
  • the reflective pattern 140 may have a shape in which a pattern unit 141 having a hexagonal cross-sectional shape is arranged in a honeycomb shape.
  • the same material as the material of the reflective layer 30 may be used.
  • TiO 2, CaCO 3, BaSO 4, Al 2 O 3, Silicon, Poly Stylen (PS), or the like may be used as a material of the reflective pattern 140.
  • the protective layer 60 is disposed on the light guide part 10 to protect the light guide part 10.
  • the light guide portion 10 is a resin layer, it is suitably used to protect the flexible light guide portion 10.
  • the protective layer 60 is formed of a transparent and durable film material, and for example, polyethylene terephthalate (PET) or the like may be used.
  • the flexible lighting device not only the flexible lighting device can be implemented but also the spacing region 120 and the adhesive pattern 130 when the three-dimensional effect linear light is realized by using different types of light sources from the pattern 22 in the flexible lighting device.
  • the spacing region 120 and the adhesive pattern 130 By controlling the area or performance of light diffusion or scattering using the reflective pattern 140 or a combination thereof, more various optical images may be realized.
  • the reflective pattern 140 is implemented as a separate pattern from the adhesive pattern 130, but the present invention is not limited thereto, and the reflective pattern 140 and the adhesive pattern 130 are integrally formed. It is also possible to form.
  • the adhesive pattern 130 may be formed to include a reflective material and have a predetermined pattern (such as a honeycomb shape) to limit the reflectance or the reflective region of the reflective layer 30.
  • the adhesive pattern 130 may be formed on the reflective layer 30. It is also possible to omit 130 and form only the reflective pattern 140.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the lighting apparatus 300 includes a light guide unit 10, a stereoscopic effect forming unit 20, a first light source 50a, and a second light source 50b.
  • the lighting device 300 may further include a separator 70 between the pattern layer 20a and the light guide part 10.
  • the lighting device 300 includes a control unit 310 and a power supply unit 320 connected to the first light source 50a and the second light source 50b through the printed circuit board 40, and the light guide unit 10.
  • the three-dimensional effect forming unit 20 and the printed circuit board 40 may include a support 330.
  • the three-dimensional effect forming portion 20 of the lighting device 300 is provided by a pattern layer 20a between the printed circuit board 40 and the light guide portion 10, but of the pattern layer 20a
  • the pattern 22 disposed on one surface may be disposed to face the light guide unit 10 without facing the printed circuit board 40.
  • the light guide unit 10, the stereoscopic effect forming unit 20, the printed circuit board 40, the first light source 50a and the second light source 50b of the lighting device 300 are described with reference to FIG. 3 or 8. Since the corresponding components of the lighting device described above are substantially the same, a detailed description thereof will be omitted.
  • the separation membrane 70 separates the pattern 22 provided on one surface of the pattern layer 20a from the light guide part 10 covering the pattern 22 to clarify the boundary therebetween. That is, when the pattern layer 20a is disposed on the reflective layer 30 and the light guide portion 10 is disposed on the pattern layer 20a, the pattern 22 of the pattern layer 20a is the light guide portion 10. ) To prevent the boundary of the pattern 22 for refraction or reflection of light from being obscured. This phenomenon occurs when the difference in refractive index between the pattern layer 20a and the light guide portion 10 is small.
  • the inclined surface of the pattern 22 properly performs the reflection and refraction function by the resin layer forming the light guide unit 10. You may not be able to.
  • the refractive index of the light guide portion 10 and the refractive index of the pattern layer 20a are similar, for example, when the difference in refractive index is 0.2 or less, the inclined surface of the pattern 22 positioned therebetween properly refracts and reflects incident light. It can't be done.
  • the incident light of the light sources 50a and 50b cannot be guided to the upper side of the light guide part 10 by refraction and reflection in the pattern 22 of the stereoscopic effect forming unit 20, and thus has a stereoscopic effect. It is difficult to implement fluorescence. Therefore, in the lighting device 300 according to the present exemplary embodiment, the separation layer 70 is disposed between the pattern 22 and the light guide part 10 to clearly distinguish the boundary between the light guide part 10 and the pattern 22. As a result, the reflection and refraction of the incident light can be smoothly performed on the inclined surface of the pattern 22.
  • the pattern 22 of the stereoscopic effect forming unit 20 has a form disposed in the middle of the light guide portion 10. That is, when the pattern layer 20a is made of the same material as the light guide portion 10 or the light guide material (specific resin) having a refractive index difference of 0.2 or less therebetween, the pattern 22 is substantially the pattern layer 20a. ) And the light guide resin layer provided by the light guide part 10, but the function may be maintained by the separator 70 on the pattern.
  • the separator 70 may be a metallic coating layer disposed therebetween so that the difference in refractive index between the light guide unit 10 and the pattern layer 20a is maintained at a predetermined value or more.
  • the separator 70 may be formed of the same or similar material as the reflective layer (see reference numeral 30 of FIG. 3).
  • the controller 310 is connected to the first light source 50a and the second light source 50a through the printed circuit board 40 and controls the operations of the first light source 50a and the second light source 50a.
  • the controller 310 may selectively control the operations of the first light source 50a and the second light source 50a so that light of a color predetermined by the LED package of each power source is irradiated through the lighting device.
  • the controller 310 may be mounted on the printed circuit board 40 together with a driving circuit or a driving chip mounted on the printed circuit board 40 for controlling the first light source 50a and the second light source 50a.
  • the present invention is not limited thereto and may be implemented as at least some of the functional units of the controller of the application using the lighting device 300 or a component that performs a function corresponding thereto.
  • the controller of the application may be any one of a plurality of vehicle controllers mounted on the vehicle.
  • the power supply unit 320 is connected to the first power source 50a and the second power source 50a through the printed circuit board 40 or the control unit 310, and supplies power to the first light source 50a and the second light source 50a. To supply.
  • the power supply unit 320 may operate to supply power to any one of the first power source 50a and the second power source 50a under the control of the controller 310 and not to supply power to the other one.
  • the power supply unit 320 may be implemented as a battery power source mounted on the lighting device 300 and connected to the printed circuit board 40 or the control unit 310, but is not limited thereto.
  • the power supply unit 320 may be a wire or a connector connecting the printed circuit board 40 or the control unit 310 to a commercial power source.
  • the power supply unit 320 may include a power conversion unit (not shown) for converting commercial power into driving power.
  • the support 330 may be a frame, a case, or a housing that supports the components of the lighting device 300.
  • the support 330 may be provided in various structures, shapes, or materials, depending on the lighting application using the lighting device 300.
  • the support 330 may be implemented as a part of a lighting installation object such as a building, a facility, or a furniture.
  • the support 330 may be an outer lens of the vehicle lamp.
  • 11 to 13 are diagrams for describing a pattern structure that may be employed in the stereoscopic effect forming unit of the lighting apparatus of FIG. 1.
  • the pattern 22 of the stereoscopic effect forming unit 20 has a pattern structure having a triangular cross-sectional shape.
  • the inclined surface 221 formed on the triangular cross-sectional structure has a predetermined inclination angle with respect to the x direction.
  • the inclined surface 221 may be designed to be inclined by a predetermined inclination angle ⁇ with respect to the direction (z direction) orthogonal to the first surface or the second surface 12 of the light guide portion.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined surface 221 may be about 5 ° or more and about 85 ° or less.
  • the inclination angle ⁇ may be defined in consideration of the refractive index of the light guide part, but may be in a range of about 5 ° to about 85 ° considering the minimum and maximum angles that can be reflected and refracted by the inclined surface 221.
  • the inclination angle of the inclined surface 221 has a range of greater than about 33.7 degrees and less than about 50.3 degrees depending on the reference direction (z direction or x direction), or It may have a range greater than about 49.7 ° and less than about 56.3 °.
  • the light guide portion or the three-dimensional effect forming portion 20 may be provided using a high refractive index material.
  • the inclination angle of the inclined surface 221 of the pattern 22 is greater than about 23.6 ° depending on the refractive index of the pattern. It may have a range less than about 56.3 °.
  • sin ⁇ 1 may be an incident angle or refraction angle of light in a first medium having a first refractive index n 1
  • sin ⁇ 2 may be a refractive angle or incident angle of light at a second refractive index n 2 .
  • the inclined surface of the pattern constituting the three-dimensional effect forming portion is an inclination angle capable of properly reflecting or refracting incident light, which is provided at a small level of about 5 ° and a high of about 85 °. Can be.
  • the pattern 22 may limit the width w to the height h between adjacent unit patterns in a predetermined ratio for convenience of a manufacturing process.
  • the width w may be a predetermined interval, or pitch, between two adjacent unit patterns.
  • the width w is provided to be equal to or smaller than the height h.
  • the width w may be greater than the height h.
  • the width w of the aforementioned pattern 22 may be about 10 ⁇ m to about 500 ⁇ m.
  • the width w may be an average interval between two unit patterns adjacent to each other in the x direction, and may be adjusted according to a pattern design, an arrangement structure, or a desired optical image shape.
  • the ratio of the width (w) (or diameter) to the height (h / w) of the pattern 22 is about 1/2 to realize the linear light.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined surface may be designed to be about 60 degrees or less.
  • the width / height ratio h / w of the pattern 22 is designed to be smaller than 1, the depth of the recess is lower than the width-height ratio h / w of the pattern 22 is 1 or more. Manufacturing can be easy.
  • the optical member is designed by using the width (w) and the height (h) of the pattern 22 as a factor for adjusting the characteristics. Can be controlled.
  • the pattern 22 of the stereoscopic effect forming unit 20 has a semicircular cross section, a semi-elliptic cross section, or a lenticular shape.
  • the pattern 22 includes an inclined surface 221 inclined at a predetermined angle in a thickness direction of the light guide portion or in a direction (z direction) orthogonal to the second surface 12 that is the opposite surface of the first surface of the light guide portion.
  • the pattern 22 may have a symmetrical shape with respect to a pattern center line (not shown) in the z direction.
  • the inclined surface 221 of the pattern 22 may have a structure in which the position on the inclined surface where the incident light BL0 meets varies depending on the position of the incident light BL0. That is, since the inclined surface 221 of the pattern 22 of the present embodiment is a surface in contact with an arbitrary point on the arc, the tangent contacting an arbitrary point on the pattern 22 is orthogonal to the second surface 12 of the light guide portion. It may be placed at a predetermined inclination angle ⁇ in the direction (z direction). The inclination angle ⁇ may be larger than 0 ° and smaller than 90 ° depending on the position on the semicircular cross section where the incident light BL0 strikes.
  • the pattern 22 of the stereoscopic effect forming unit 20 may further include a spacer 222 provided between two unit patterns adjacent to each other.
  • the pattern 22 includes the first unit pattern Cm-1, the second unit pattern Cm, and the third unit pattern Cm + 1, where m is a natural number of two or more.
  • the three-dimensional effect forming unit 20 is spaced apart between the first unit pattern Cm-1 and the second unit pattern Cm and between the second unit pattern Cm and the third unit pattern Cm + 1. It may include a portion 222.
  • the spacer 222 may be a portion of the second surface 12 positioned between two adjacent unit patterns as the concave unit pattern is not formed on the second surface 12 of the light guide unit.
  • the spacer 222 may be provided for convenience of the manufacturing process as a clearance between two adjacent unit patterns.
  • the spacer 222 may be omitted according to the pattern design.
  • the width w1 of the spacer 222 is designed to be smaller than the width w of the unit pattern of the pattern 22.
  • the width w1 of the spacer 222 may be about 1/5 or less or several ⁇ m or less of the width w of the pattern 22. If the width w1 of the spacer 222 is greater than or equal to the width w of the pattern 22, it may be difficult to implement natural linear light in the pattern 22.
  • the pattern 22 of the stereoscopic effect forming unit 20 has a pattern structure having a polygonal cross-sectional shape.
  • the cross section of the inclined surface 221 of the pattern 22 has a line graph shape.
  • the inclined surface 221 of the pattern 22 has a plurality of inclination angles ⁇ 1 and ⁇ 2 depending on the number of segments in the line graph in the thickness direction of the light guide portion or in the direction (z direction) orthogonal to the second surface 12 of the light guide portion.
  • Can have The second inclination angle ⁇ 2 may be greater than the first inclination angle ⁇ 1.
  • the first and second inclination angles ⁇ 1 and ⁇ 2 may be designed within a range greater than about 5 ° and less than about 85 ° depending on the location where the incident light BL0 meets.
  • the stereoscopic effect forming unit 20 of the present embodiment may include a spacer 222 provided between two unit patterns adjacent to each other.
  • the width w1 of the separation part 222 is smaller than the width w of the pattern for implementing natural linear light on the stereoscopic effect forming part 20.
  • the width w1 of the spacer 222 may be designed to be several micrometers or less or about 1/5 or less of the width w of the pattern.
  • the stereoscopic effect forming unit 20 may include a cutoff surface 223 substantially parallel to the first or second surface 12 of the light guide portion on the pattern 22.
  • the disconnection surface 223 is a portion which does not function to emit light to the outside by the reflection or refraction of the incident light, and the linear light implemented by the pattern 22 may have a disconnection portion corresponding to the disconnection surface 223.
  • the width w2 of the disconnection surface 223 may be appropriately designed at several ⁇ m or less for realizing linear light having a continuous shape.
  • the disconnection surface 223 may be omitted, but in the case of discontinuous linear light implementation, the disconnection surface 223 may be used.
  • the cross-section of the inclined surface of each pattern of the above-described embodiment refracts or reflects the light traveling inside the optical guide unit 10, such as a combination of these, in addition to the shape of a straight line, a curved line and a broken line graph, and thus the first surface direction or the first surface.
  • Any structure can be applied as long as it is a structure emitting in two plane directions.
  • the lighting device is applicable to various lighting fields requiring lighting, such as vehicle lamps, home lighting devices, and industrial lighting devices.
  • vehicle lamps When applied to vehicle lamps, it can be applied to rear combination lamps, vehicle interior lighting, rear lights, etc.
  • it can be applied to all lighting-related fields that are currently developed and commercialized or can be implemented according to future technological developments.

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Abstract

본 발명은 입체효과를 갖는 선형광을 이용하는 조명 장치에 관한 것으로, 조명 장치는 제1면과 제1면의 반대측인 제2면을 구비하고 제1면과 상기 제2면 사이에 소정 두께를 갖는 광가이드부, 광가이드부 내부 또는 표면상에 배치되고 패턴을 구비하는 입체효과 형성부, 패턴의 제1영역에 배치되며 패턴에 제1색상의 입사광을 조사하는 제1광원, 및 패턴의 제2영역에 배치되고 패턴에 제1색상과 다른 제2색상의 입사광을 조사하는 제2광원을 포함하며, 여기서 패턴은 제2면과 평행한 패턴배열면 상에 순차 배열되고 패턴배열면에 대하여 경사각을 갖는 경사면을 구비하며, 입사광을 경사면에서의 굴절 또는 반사에 의해 제1면이 향하는 제1면 방향 또는 제2면이 향하는 제2면 방향으로 유도하여 제1경로의 선형광을 생성한다.

Description

조명 장치
본 발명의 실시예들은 조명 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 입체효과를 갖는 선형광을 이용하는 조명 장치에 관한 것이다.
LED(Light Emitted Diode) 소자는 화합물 반도체 특성을 이용하여 전기신호를 적외선 또는 빛으로 변환시키는 소자로서, 형광등과 달리 수은 등의 유해물질을 사용하지 않아 환경오염 유발원인이 적고, 종래의 다른 광원에 비해 장수명인 장점이 있다. 또한, 종래의 다른 광원과 비교하여 높은 색온도로 인해 시인성이 우수하며 소비전력이 낮은 장점이 있다.
LED 기술의 발전과 보급에 힘입어 조명 장치는 종래의 형광등과 같은 전통적인 광원을 이용하는 형태에서 LED 광원을 이용하는 형태로 발전하고 있다. 예컨대, 한국공개특허 제10-2012-0009209호에 개시된 바와 같이, LED 광원과 도광판 등을 이용하여 면발광 기능을 수행하는 조명 장치가 제안되고 있다.
또한, 일부 종래 기술에서는 도광판 상에 확산시트, 프리즘시트, 보호시트 등의 광학시트를 부가하여 면발광 성능을 높인 조명 장치를 제안하고 있다.
그러나, LED 광원을 이용하는 종래의 조명 장치는 도광판 자체의 두께로 인해 전체적인 제품의 두께를 박형화하는데 한계를 가지며, 도광판 자체의 재질이 유연하지 못함에 따라 굴곡이 형성된 하우징이나 애플리케이션에 적용하기 어려운 단점이 있고, 도광판으로 인해 제품 설계 및 디자인 변형이 용이하지 못한 단점을 가진다. 이와 같이, 실내외 조명이나 차량 조명 등과 같은 다양한 응용 제품에 용이하게 적용할 수 있고 원하는 광이미지를 효과적으로 구현할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명의 일실시예에서는 다른 종류의 광원을 조합하여 입체효과를 갖는 다양한 광이미지를 구현할 수 있는 조명 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 실시예에서는 차량 조명에서 광원의 크기를 축소하고 디자인적인 이점을 얻을 수 있는 조명 장치를 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일실시예에서는, 제1면과 제1면의 반대측인 제2면을 구비하고 제1면과 상기 제2면 사이에 소정 두께를 갖는 광가이드부, 광가이드부 내부 또는 표면상에 배치되고 패턴을 구비하는 입체효과 형성부, 패턴의 제1영역에 배치되며 패턴에 제1색상의 입사광을 조사하는 제1광원, 및 패턴의 제2영역에 배치되고 패턴에 제1색상과 다른 제2색상의 입사광을 조사하는 제2광원을 포함하며, 여기서 패턴은 제2면과 평행한 패턴배열면 상에 순차 배열되고 패턴배열면에 대하여 경사각을 갖는 경사면을 구비하며, 입사광을 경사면에서의 굴절 또는 반사에 의해 제1면이 향하는 제1면 방향 또는 제2면이 향하는 제2면 방향으로 유도하여 제1경로의 선형광을 생성한다.
본 발명에 의하면, 다른 종류의 광원을 조합하여 입체효과를 갖는 다양한 광이미지를 구현하는 조명 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 차량 조명에서 광원의 크기를 축소하고 디자인적인 이점을 갖는 조명 장치를 제공할 수 있다. 아울러, 재료비를 절감할 수 있고 단일 모듈로 두 가지 이상의 기능을 구현할 수 있는 조명 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치의 평면도
도 2는 도 1의 조명 장치의 개략적인 정면도
도 3은 도 1의 조명 장치의 개략적인 부분 확대 단면도
도 4 및 도 5는 도 1의 조명 장치의 입체효과 형성부의 작동 원리를 설명하기 위한 도면
도 6은 도 1의 조명 장치의 제1 작동 상태에 대한 도면
도 7은 도 1의 조명 장치의 제2 작동 상태에 대한 도면
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치의 단면도
도 9는 도 8의 조명 장치의 반사패턴에 대한 예시도
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 개략적인 단면도
도 11 내지 도 13은 도 1의 조명 장치의 입체효과 형성부에 채용가능한 패턴 구조를 설명하기 위한 도면들
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 장치의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(100)는, 광가이드부(10), 입체효과 형성부(20), 제1광원(50a) 및 제2광원(50b)을 포함한다.
광가이드부(10)는 제1면(도 3의 참조부호 11 참조) 및 제1면의 반대측 면으로서 제1면과 대략 평행한 제2면(도 12의 참조부호 12 참조)을 포함하는 플레이트 또는 필름 형태를 구비한다. 본 실시예에서 제2면은 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)이 마련되는 패턴배열면에 대응할 수 있다.
광가이드부(10)는 투명한 재료, 예컨대 글라스(Glass) 또는 레진(Resin)으로 마련된다. 투명한 재료의 광투과율은 약 50% 이상, 바람직하게는 약 80% 이상일 수 있다. 레진을 이용하는 경우, 광가이드부(10)는 올리고머를 포함하는 자외선 경화수지로 마련될 수 있다. 올리고머는, 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate), 에폭시 아크릴레이트(Epoxy Acrylate), 폴리에스테르 아크릴레이트(Polyester Acrylate), 아크릴 아크릴레이트(Acrylic Acrylate) 중에서 선택되는 어느 하나의 물질을 포함한다.
입체효과 형성부(20)는 소정 부분(B1)의 확대도에서와 같이 패턴(22)을 포함한다. 패턴(22)은 둔덕이나 담 형태로 그 길이 방향이 제1방향으로 연장하는 볼록부 혹은 도랑이나 골짜기 형태로 제1방향으로 연장하는 오목부가 제1방향과 교차하는 제2방향으로 순차 배열되는 줄무늬(Stripe) 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서 패턴(22)은 복수의 패턴유닛(Pattern units)이 대략 평행하게 연장하는 직선 줄무늬 요철 형상을 구비하나, 이에 한정되지는 않으며 곡선 줄무늬 요철 형상을 구비할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 패턴(22)은 서로 다른 패턴영역(A1, A2 등)에 서로 다른 패턴 배열 방향을 갖고 마련되는 패턴들(P1, P2, P3, P4, P5)을 포함한다. 각 패턴영역의 패턴유닛들이 서로 일체로 연장하는 경우, 서로 인접한 패턴영역들의 패턴유닛들 사이에는 패턴절곡부(21)가 형성될 수 있다.
패턴(22)은 제2면이나 제2면에 평행한 패턴배열면에 대하여 경사지는 경사면(도 3의 참조부호 221 참조)을 구비한다. 패턴(22)은 광가이드부(10) 내부에서 반사하며 이동하는 빛을 경사면에서의 굴절 및 반사에 의해 광가이드부(10)의 제1면이 향하는 방향(도 3의 z방향 참조)이나 제2면이 향하는 방향(도 3의 -z방향 참조)으로 유도한다. 그리고, 패턴(22)은 광가이드부(10)의 제1면(11)과 패턴배열면 사이를 경유하여 이동하는 제1입사광으로부터 패턴 연장 방향과 직교하는 패턴 배열 방향으로 진행하는 제1선형광을 생성한다. 제1선형광은 패턴 설계에 따른 광경로에서 소정의 광폭을 갖고 광가이드부(10)의 두께 방향으로 깊이감을 갖는다.
본 실시예에서는, 평면상에서 원 형태를 갖는 광가이드부(10)에 대하여 패턴(22)이 광가이드부(10)의 제2면이나 제2면에 대응하는 내부 원형 평면상에서 내접하는 다각형 최외각 패턴유닛과 최외곽 패턴유닛에서 중심을 향해 등간격으로 배열되는 다수의 동심원 형태의 패턴유닛들을 구비하며, 이로써 패턴(22)은 광가이드부(10)의 중심부에서 가장자리로 방사 형태로 조사되는 복수의 제1선형광을 구현하거나, 광가이드부(10)의 가장자리에서 중심부로 방사 형태로 조사되는 복수의 제1선형광을 구현한다.
본 실시예에서 제1선형광의 광폭, 길이 또는 광경로는 각 패턴영역에서의 패턴(P1, P2, P3, P4 또는 P5) 설계에 따라 서로 동일하거나 다를 수 있다. 또한, 패턴(22)은 광가이드부(10)의 제2면상에 배치되는 별도의 패턴층(도 3의 참조부호 20a 참조)에 의해 마련되나, 이에 한정되지 않고 광가이드부(10)의 제2면을 직접 가공하여 요철 형상의 패턴을 마련하는 방식으로 구현될 수 있다.
제1광원(50a)은 광가이드부(10)의 가장자리 부분에 위치하도록 배치된다. 제1광원(50a)은 별도의 지지부나 인쇄회로기판에 의해 지지될 수 있고, 구현에 따라서 광가이드부(10)과 입체효과 형성부(20)의 적층 구조에 결합하며 광가이드부(10)에 의해 매립될 수 있다.
제2광원(50b)은 광가이드부(10)의 중심부에 위치하도록 배치된다. 제2광원(50b)은 제1광원(50a)과 유사하게 지지부나 인쇄회로기판(도 3의 참조부호 40 참조)에 의해 지지되거나 광가이드부(10)에 의해 매립될 수 있다. 인쇄회로기판은 입체효과 형성부(20)를 게재하고 광가이드부(10)와 마주하도록 이들의 적층 구조의 일면에 결합될 수 있다.
도 2는 도 1의 조명 장치의 개략적인 정면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(100)는 광가이드부의 두께를 한정하고 제1광원과 제2광원에 연결되는 인쇄회로기판을 연성 인쇄회로기판으로 준비함으로써 소정의 곡률을 갖고 휘어지거나 필요에 따라 휠 수 있는 유연성을 가질 수 있다.
예를 들면, 조명 장치(100)는 평평한 면(F1)에 놓을 때 원판형 구조의 중심부가 면(F1)에서 일정 간격 이격되고 원판형 구조의 가장자리가 면(F1)에 접하는 형태의 곡률을 구비할 수 있다. 물론, 조명 장치(100)는 고정된 곡률을 갖는 구조로 한정되지 않고, 소정의 곡면을 갖는 지지부, 하우징 혹은 차량 램프용 아우터렌즈의 일면에 대응 곡면을 갖고 접합되는 유연성을 구비할 수 있다.
도 3은 도 1의 조명 장치의 개략적인 부분 확대 단면도이다. 도 3은 도 1의 조명 장치의 Ⅲ-Ⅲ선에 의한 단면에 대응한다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(100)는, 광가이드부(10), 입체효과 형성부(20), 제1광원(50a) 및 제2광원(50b)을 포함한다. 또한, 조명 장치(100)는 반사층(30)을 더 포함할 수 있다.
입체효과 형성부(20)는 일면에 패턴(22)이 마련된 패턴층(20a)을 광가이드부(10)의 제2면에 배치하여 마련된다. 패턴층(20a)의 재료로는 열가소성 고분자 또는 광경화성 고분자 등이 이용될 수 있다. 패턴(22)은 패턴층(20a)의 일면에 마련되나, 이에 한정되지는 않는다.
본 실시예에 있어서, 패턴(22)은 반사층(40)과 마주하도록 배치된다. 이 경우, 패턴층(20a) 상에 레진을 도포하여 광가이드층(10)을 형성할 때, 레진에 의해 덮여지는 패턴(22)이 그 고유의 기능을 상실하는 되는 것을 방지한다. 즉, 패턴(22)은 광가이드부(10) 내부를 이동하는 입사광을 패턴 경사면에서의 굴절 및 반사에 의해 특정 광경로에서 일정 광폭을 갖는 선형광으로 가이드하는데, 굴절률이 유사한 레진으로 덮이는 경우 패턴(22)의 경사면에서 반사 및 굴절 작용을 할 수 없으나, 본 실시예에서는 패턴(22)이 광가이드부(10)의 반대측에 배치된 반사층(30)과 마주하도록 패턴층(20a)을 배치함으로써 전술한 문제 발생을 방지한다.
패턴층(20a)은 접착패턴(130)에 의해 반사층(30) 상에 고정될 수 있다. 패턴층(20a)의 안정적인 배치와 신뢰성 확보를 위해, 접착패턴(130)은 제1광원(50a) 및 제2광원(50b) 주변에 배치된다. 이러한 접착패턴(130)의 배치에 의하면, 패턴층(20a)을 관통하여 배치되는 제1광원(50a) 및 제2광원(50b)에 의해 광원 주변의 패턴층(20a)이 다른 부분에 비해 쉽게 박리되는 것을 방지할 수 있다.
반사층(30)은 인쇄회로기판(40)과 패턴층(20a) 사이에 배치된다. 반사층(30) 상에 패턴층(20a)을 배치할 때, 패턴(22)은 광가이드부(10)를 마주하지 않고 반사층(30)을 마주하도록 배치된다.
반사층(30)은 인쇄회로기판(40)의 일면 상에 필름 형태로 마련될 수 있다. 반사층(30)은 반사 효율이 높은 재질로 마련되어 광원(50a, 50b)로부터 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)을 통해 광가이드부(10)의 제1면 방향으로 나오는 광을 패턴(22) 측으로 다시 반사하여 되돌려 보낸다. 이러한 반사층(30)의 작용에 의하면, 조명 장치(100)는 광손실을 줄이고 입체효과를 갖는 선형광을 더욱 명확하게 표현할 수 있다.
반사층(30)의 재료로는 빛의 반사 특성 및 빛의 분산을 촉진하는 특성을 증가시키기 위해 백색 안료를 분산 함유하는 합성수지가 이용될 수 있다. 예를 들어, 백색 안료로는 산화티탄, 산화알루미늄, 산화아연, 탄산염, 황산바륨, 탄산칼슘 등이 이용될 수 있고, 합성수지 원료로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 셀루로오스 아세테이트, 내후성 염화비닐 등이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또 다른 실시예에서, 반사층(30)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 스테인리스 강(304SS) 등으로 구현될 수 있다.
본 실시예에 따른 조명 장치(100)는 패턴층(20a)과 반사층(30) 사이에 이격영역(120)을 포함할 수 있다. 이격영역(120)은 공기층이나 진공층일 수 있으며, 이러한 이격영역(120)은 접착패턴(130)에 의해 포위될 수 있다.
반사층(30), 이격영역(120) 및 접착패턴(130)을 이용하면, 단일 모듈 내에서 패턴 설계에 따라 구현되는 서로 다른 색상의 선형광이나 선형광 주변의 암부에 대한 빛의 확산이나 집중에 대한 성능을 제어하여 더욱 다양한 광이미지를 구현할 수 있다.
도 4는 도 1의 조명 장치의 입체효과 형성부의 작동 원리를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치에 있어서, 패턴층(20a)의 제1패턴영역(A1)에 x방향으로 연장하며 x방향과 교차하는 제1방향(-y방향)으로 순차 배열되는 제1패턴(P1)을 설계하고 패턴층(20a)의 제2패턴영역(A2)에 D2방향으로 연장하며 D2방향과 교차하는 제2방향으로 순차 배열되는 제2패턴(P2)을 설계하면, 제1패턴영역(A1)과 마주하도록 배치된 제2광원의 제1입사광은 제1패턴(P1)의 패턴유닛들의 각 패턴 연장 방향(x방향)과 직교하는 제1경로를 따라 진행하는 제1선형광(BL1)으로 변환된다. 그리고, 제2패턴영역(A2)과 마주하도록 배치된 다른 제2광원의 제1입사광은 제2패턴(P2)의 패턴유닛들의 각 패턴 연장 방향(D2방향)과 직교하는 광경로를 따라 진행하는 다른 제1선형광(BL1)으로 변환된다.
본 실시예에서, 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)에 있어서, 패턴 연장 방향(x방향 또는 D2 방향)은 각 패턴영역에서 패턴유닛들의 각 경사면 상의 특정 직선이 연장하는 방향이거나 또는 각 경사면 상의 특정 곡선에 접하는 특정 접선이 연장하는 방향일 수 있다. 여기서, 특정 직선이나 곡선은 광가이드부(10)의 제1면 또는 제2면과 평행할 수 있다.
패턴 설계시, 패턴유닛들의 패턴 연장 방향 모두가 서로 평행하도록 설계하면, 패턴에 의해 형성되는 제1선형광(BL1)은 각 패턴유닛의 패턴 연장 방향과 직교하는 방향으로 진행하는 직선 형태를 갖게 된다. 그것은 '매질 내에서 이동하는 빛은 최단 시간의 이동 경로를 따라 이동한다'는 페르마(Fermat)의 원리에 따라 패턴 상의 최단 이동 경로를 따라 빛의 이동이 집중되기 때문이다.
본 실시예에서, 입체효과 형성부(20)의 패턴(22) 상의 일부 입사광은 제1선형광(BL1)으로 변환되지 못한다. 즉, 패턴(22)은 일부 입사광(BL0)(이하, 주변광)을 제1경로(선형광의 광경로) 이외의 방향으로 분산시킨다.
주변광(BL0)은 입사광이 패턴(22) 상에서 제1경로와는 다른 경로로 굴절되거나 반사되어 흩어지는 광이다. 이러한 주변광(BL0)은 광가이드부(10) 내부에서 선형광에 비해 상대적으로 넓은 범위로 분산되며 기준점으로 향하는 빛이 아니므로 제1선형광(BL1) 부분(이하, 명부)과 대비하여 상대적으로 명부 주변의 휘도가 낮은 주변부 또는 암부를 형성한다. 기준점은 관측자, 카메라 등이 위치하는 지점일 수 있다.
또한, 입체효과 형성부(20)의 패턴 설계 시, 서로 인접한 두 패턴유닛들 사이의 간격(Lp)은 약 10㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다. 이 간격(Lp)은 패턴의 피치 또는 평균 간격에 대응할 수 있다. 또한, 간격(Lp)은 입체효과를 갖는 선형광의 구현을 위한 최소한의 간격과 최대한의 간격을 고려한 것으로 이 범위를 벗어나면 선형광의 구현이 제한될 수 있다. 즉, 상기의 범위를 벗어나면, 패턴(22) 상에 연속적으로 순차 배열되는 경사면에 의해 기준점과의 거리가 순차적으로 멀어지는 간접 광원들을 구현하기가 어렵고 그에 따라서 입체효과를 갖는 선형광을 구현하지 못할 수 있다.
본 실시예의 조명 장치(100)에 의하면, 패턴(22)의 경사면에서의 굴절 및 반사에 의해 생성되는 선형광은 패턴 설계를 통해 소정 광폭과 소정 길이로 제어되어 구현될 수 있다. 예를 들어, 선형광의 특정 광폭 및 광경로는 소정 폭을 갖는 패턴 설계에 따라 일정한 광폭과 제1길이만큼 연장하도록 구현되거나 점진적으로 좁아지는 광폭을 갖고 제1길이보다 짧은 제2길이만큼 연장하도록 구현되거나 혹은 점진적으로 넓어지는 광폭을 갖고 제1길이와 유사하거나 제1길이보다 짧거나 길게 구현될 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서는 적어도 각 패턴영역에서 직선 스트라이프 형태로 연장하는 패턴 구조를 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지는 않으며, 구현에 따라서 패턴(22)의 패턴유닛의 패턴 연장 방향들이 서로 평행하지 않고 적어도 한점에서 교차하도록 설계될 수 있다. 그 경우, 페르마의 원리에 따라 패턴을 지나는 선형광의 광경로는 서로 인접한 두 패턴유닛들 사이의 거리(또는 간격)가 좁은 측으로 휘어지는 곡선 형태를 가질 수 있다.
도 5는 도 1의 조명 장치의 입체효과 형성부의 작동 원리를 설명하기 위한 개략적인 부분 확대 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(100)에 있어서, 광가이드부(10)에 특정 광원(LS)에서 광이 입사되면, 광가이드부(10) 내부를 경유하는 입사광(BL0)은 광가이드부(10)의 굴절률과 외부 매질(대기)의 굴절률에 의해 정해지는 임계각 이하에서 광가이드부(10) 내부에서 반사하며 이동한다.
입사광(BL0)이 패턴(22)의 경사면(221)과 만나면, 입사광(BL0)은 경사면(221)에서 굴절 또는 반사되고 그에 의해 광가이드부(10)의 제1면(11)이 향하는 제1면 방향(z방향) 또는 제2면이 향하는 제2면 방향(-z방향)으로 진행하여 광가이드부(10)의 외부로 방출된다.
전술한 경우, 패턴(22)의 각 패턴유닛은 경사면(221)을 통해 입사광을 굴절시키거나 반사시켜 제1면 방향 또는 제2면 방향으로 입사광을 방출하는 간접 광원으로서 작동한다. 여기서, 패턴(22)의 각 패턴유닛들에 의해 형성되는 간접 광원들은 광원(LS)과의 거리에 따라 조명 장치 외부의 소정의 기준점에서 볼 때 점진적으로 더 멀리 위치하는 것처럼 보인다.
예를 들면, 광원(LS)을 기준으로 패턴유닛들이 패턴 배열 방향(-x방향)으로 순차 배열되고 그리고 패턴 배열 방향에서의 광경로에 따라 광원(LS)에 가까운 순서대로 제1영역(a1)의 제1패턴유닛(P11), 제2영역(a2)의 제2패턴유닛(P12) 및 제3영역(a3)의 제3패턴유닛(P13)이 있을 때, 광원(LS)으로부터 제2패턴유닛(P12)에 도달하는 입사광의 이동거리인 제2광경로는, 광원(LS)에서 제1패턴유닛(P11)까지의 제1광경로보다 길고, 광원(LS)에서 제3패턴유닛(P13)까지의 제3광경로보다 작다. 즉, 제2패턴유닛(P12)에 의한 제2간접광원(LS2)에서 기준점을 향해 나가는 빛의 광경로인 제2거리(L2)는, 제1패턴유닛(P11)에 의한 제1간접광원(LS1)에서 기준점을 향해 나가는 빛의 광경로인 제1거리(L1)보다 길고, 제3패턴유닛(P13)에 의한 제3간접광원(LS3)에서 기준점을 향해 나가는 빛의 광경로인 제3거리(L3)보다 짧다.
전술한 바와 같이, 패턴(22)의 각 패턴유닛은 소정의 기준점에서 볼 때 특정 광경로 상에 연속적으로 순차 배열되며 점진적으로 더 멀리 위치하거나 점진적으로 휘도가 낮아지는 간접 광원들로 각각 작용하며 그에 의해 패턴(22) 구조에 따른 광경로 상에서 입체효과 선형광(Line shaped beam having three-dimensional effect)을 구현한다.
전술한 입체효과 선형광은 제1면 방향이나 제2면 방향 측에서 볼 때 패턴 설계에 의해 미리 정해진 광경로에서 특정 광폭으로 한정되어 유도되는 선형광이 광가이드부(10)의 제1면에서 제2면(또는 패턴배열면)을 향하여(혹은 그 반대로) 광가이드부(10) 속으로 점진적으로 들어가는 깊이감을 갖는 광이미지를 지칭한다.
한편, 전술한 제1 내지 제3 패턴유닛들(P11, P12 및 P13)에 있어서, 제2패턴유닛(P12)은 광원(LS) 측에서 볼 때 광가이드부(10)의 제2면 상에서 제1패턴유닛(P11)의 바로 다음에 위치하는 패턴유닛이거나 제1패턴유닛(P11)과 소정 개수의 다른 패턴유닛들을 사이에 두고 위치하는 패턴유닛일 수 있다. 이와 유사하게, 제3패턴유닛(P13)은 광원 측에서 볼 때 제2패턴유닛(P12)의 바로 다음에 위치하는 패턴유닛이거나 제2패턴유닛(P12)과 소정 개수의 다른 패턴유닛들을 사이에 두고 위치하는 패턴유닛일 수 있다.
도 6은 도 1의 조명 장치의 제1 작동 상태에 대한 도면이다. 도 7은 도 1의 조명 장치의 제2 작동 상태에 대한 도면이다.
본 실시예의 원형 조명 장치에서 장치 외곽부에 백색 LED(Light Emitting Diode) 패키지로 이루어진 복수의 제1광원이 중심부를 향하여 등각격으로 배치되고, 장치 중심부에 적색 LED 패키지로 이루어진 4개의 제2광원이 외곽부를 향하여 서로 등을 맞대고 배치된다.
도 6을 참조하면, 각각의 적색 LED 패키지에서 나오는 빛은 각 패턴영역의 패턴에 의해 선형광으로 변환되어 표시된다. 본 실시예에서, 하나의 적색 LED 패키지의 광출사면에는 두 개의 패턴영역들이 마주하여 배치되므로, 각 적색 LED 패키지는 두 패턴영역들에 두 개의 선형광을 공급하는 형태로 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 각각의 백색 LED 패키지에서 나오는 빛은 각 패턴영역의 패턴에 의해 외곽부에서 중심부로 뻗어나가면서 광폭이 감소하고 장치의 두께 방향에서 중심부 하부로 들어가는 형태의 선형광으로 변환되어 표시된다.
이와 같이 본 실시예에 의하면, 서로 다른 색상의 광을 출사하는 LED 패키지를 혼합하여 단일 조명 모듈에서 서로 다른 색상과 형태의 광이미지를 구현할 수 있고, 그에 의해 독립적인 두 개 이상의 조명 모듈을 설치할 필요없이 광원의 크기를 축소하여 재료비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 디자인적인 이점을 가질 수 있다.
한편 전술한 실시예에서는 백색과 적색 색상을 갖는 두 종류의 LED 패키지를 이용하나, 이에 한정되지는 않으며, 황색(Amber) 등의 다른 색상의 LED 패키지가 대체 혹은 추가 형태로 구현될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치의 단면도이다. 도 9는 도 8의 조명 장치의 반사패턴에 대한 예시도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(200)는, 광가이드부(10), 입체효과 형성부(20), 제1광원(50a) 및 제2광원(50b)을 포함한다. 또한, 조명 장치(200)는 반사층(30) 상의 반사패턴(140)과 보호층(60)을 더 포함할 수 있다.
조명 장치(200)의 광가이드부(10), 입체효과 형성부(20), 반사층(30), 인쇄회로기판(40), 제1광원(50a), 제2광원(50b), 이격영역(120) 및 접착패턴(130)은 도 3을 참조하여 앞서 설명한 조명 장치(100)의 대응 구성요소와 실질적으로 동일하므로 그것들에 대한 상세 설명은 생략한다.
반사패턴(140)은 반사층(30)의 반사 효율과 반사 영역의 제어를 위해 반사층(30) 상에 마련된다. 반사패턴(140)은 패턴층(20a)과 마주하는 반사층(30)의 일면에 반사물질을 함유한 재료를 인쇄 공정으로 도포하여 구현될 수 있다.
반사패턴(140)은 도 9에 도시한 바와 같이 육각형 단면 모양을 갖는 패턴유닛(141)이 벌집 모양으로 배열된 형태를 구비할 수 있다. 반사패턴(140)의 재료로는 반사층(30)의 재료와 동일한 재료가 이용될 수 있다. 일례로, 반사패턴(140)의 재료로는 TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS(Poly Stylen) 등이 이용될 수 있다.
보호층(60)은 광가이드부(10) 상에 배치되어 광가이드부(10)를 보호한다. 광가이드부(10)가 레진층인 경우 유연한 광가이드부(10)를 보호하는데 적절하게 이용된다. 보호층(60)은 투명하고 내구성이 있는 막 재료로 형성되며, 그 재료로는 예컨대 PET(PolyEthylene Terephthalate) 등이 이용될 수 있다.
본 실시예에 의하면, 유연한 조명 장치의 구현이 가능할 뿐만 아니라 유연한 조명 장치에서 패턴(22)과 서로 다른 종류의 광원들을 이용하여 입체효과 선형광을 구현할 때 이격영역(120), 접착패턴(130), 반사패턴(140) 또는 이들의 조합을 이용하여 빛의 확산 또는 산란에 대한 영역이나 성능을 제어함으로써 더욱 다양한 광이미지를 구현할 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서는 반사패턴(140)을 접착패턴(130)과 별도의 패턴으로 구현하는 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지는 않으며, 반사패턴(140)과 접착패턴(130)을 일체로 형성하는 것도 가능하다. 예를 들어, 접착패턴(130)이 반사물질을 포함하고 소정의 패턴(벌집 모양 등)으로 형성되어 반사층(30)의 반사율이나 반사 영역을 한정하도록 이용될 수 있다. 또한, 구현에 따라서 접착패턴(130)을 생략하고, 반사층(30) 상에 레진층을 접합 또는 접착하는 것에 의해 패턴층(20a)을 지지하거나 고정하는 경우, 반사층(30) 상에 접착패턴(130)을 생략하고 반사패턴(140)만을 형성하는 것도 가능하다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 개략적인 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(300)는, 광가이드부(10), 입체효과 형성부(20), 제1광원(50a) 및 제2광원(50b)을 포함한다. 조명 장치(300)는 패턴층(20a)와 광가이드부(10) 사이의 분리막(70)을 더 포함할 수 있다. 또한, 조명 장치(300)는 인쇄회로기판(40)을 통해 제1광원(50a) 및 제2광원(50b)에 연결되는 제어부(310) 및 전원부(320)를 포함하고, 광가이드부(10), 입체효과 형성부(20) 및 인쇄회로기판(40)을 지지하는 지지부(330)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 조명 장치(300)의 입체효과 형성부(20)는 인쇄회로기판(40)과 광가이드부(10) 사이의 패턴층(20a)에 의해 마련되나, 패턴층(20a)의 일면에 배치된 패턴(22)은 인쇄회로기판(40)을 마주하지 않고 광가이드부(10)를 마주하도록 배치되는 것을 주된 특징으로 한다.
조명 장치(300)의 광가이드부(10), 입체효과 형성부(20), 인쇄회로기판(40), 제1광원(50a) 및 제2광원(50b)은 도 3 또는 도 8을 참조하여 앞서 설명한 조명 장치의 대응 구성요소와 실질적으로 동일하므로 그것들에 대한 상세 설명은 생략한다.
분리막(70)은 패턴층(20a)의 일면에 마련된 패턴(22)과 패턴(22)을 덮는 광가이드부(10)를 분리하여 이들 간의 경계를 명확하게 하기 위한 것이다. 즉, 반사층(30) 상에 패턴층(20a)을 배치하고 패턴층(20a) 상에 광가이드부(10)를 배치할 때, 패턴층(20a)의 패턴(22)이 광가이드부(10)에 의해 매립되어 빛의 굴절 또는 반사를 위한 패턴(22)의 경계가 불명확해지는 것을 방지한다. 이러한 현상은 패턴층(20a)과 광가이드부(10) 간의 굴절률 차이가 작은 경우에 발생한다.
즉, 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)이 레진층에 의해 매립되는 경우, 광가이드부(10)를 형성하는 레진층에 의해 패턴(22)의 경사면은 반사 및 굴절 기능을 제대로 수행하지 못할 수 있다. 특히, 광가이드부(10)의 굴절률과 패턴층(20a)의 굴절률이 유사한 경우, 예컨대 굴절률 차이가 0.2 이하인 경우, 이들 사이에 위치하는 패턴(22)의 경사면은 입사광의 굴절 및 반사 작용을 제대로 수행하지 못한다.
전술한 경우, 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)에서의 굴절 및 반사에 의해 광원(50a, 50b)의 입사광을 광가이드부(10)의 상부 측으로 유도할 수 없어 입체효과를 갖는 선형광을 구현하기 어렵다. 따라서, 본 실시예에 따른 조명 장치(300)에서는 패턴(22)과 광가이드부(10) 사이에 분리막(70)를 배치하여 광가이드부(10)와 패턴(22)의 경계를 명확하게 구분함으로써 패턴(22)의 경사면에서 입사광의 반사 및 굴절 기능을 원활하게 수행할 수 있도록 한다.
전술한 설명에 의하면, 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)은 광가이드부(10)의 중간에 배치되는 형태를 가진다. 즉, 패턴층(20a)이 광가이드부(10)와 동일한 재료로 마련되거나 이들 간의 굴절률 차이가 0.2 이하인 광가이드 재료(특정 레진)로 마련되는 경우, 패턴(22)은 실질적으로 패턴층(20a)과 광가이드부(10)에 의해 마련된 광가이드 레진층 내에 매립되나, 패턴 상의 분리막(70)에 의해 그 기능을 유지할 수 있다.
분리막(70)은 광가이드부(10)와 패턴층(20a) 간의 굴절률 차이가 일정 값 이상을 유지하도록 이들 사이에 배치되는 금속성 코팅층일 수 있다. 예컨대, 분리막(70)은 반사층(도 3의 참조부호 30 참조)과 동일하거나 유사한 재료로 마련될 수 있다.
제어부(310)는 인쇄회로기판(40)을 통해 제1광원(50a) 및 제2광원(50a)에 연결되고, 제1광원(50a) 및 제2광원(50a)의 동작을 제어한다. 제어부(310)는 제1광원(50a) 및 제2광원(50a)의 동작을 선택적으로 제어하여 각 전원의 LED 패키지에 의해 미리 정해지는 색상의 빛이 조명 장치를 통해 조사되도록 기능할 수 있다.
제어부(310)는 제1광원(50a) 및 제2광원(50a)의 제어를 위해 인쇄회로기판(40)에 실장되는 구동회로나 구동칩과 함께 인쇄회로기판(40)에 실장될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 조명 장치(300)를 이용하는 애플리케이션의 제어기의 적어도 일부 기능부나 이에 상응하는 기능을 수행하는 구성부로 구현될 수 있다. 조명 장치가 차량용 램프(리어 콤비네이션 램프, 후방 라이트 등)로 이용되는 경우, 애플리케이션의 제어기는 차량에 탑재되는 다수의 차량 제어기 중 어느 하나일 수 있다.
전원부(320)는 인쇄회로기판(40)이나 제어부(310)를 통해 제1전원(50a) 및 제2전원(50a)에 연결되고, 제1광원(50a) 및 제2광원(50a)에 전력을 공급한다. 전원부(320)는 제어부(310)의 제어에 따라 제1전원(50a) 및 제2전원(50a) 중 어느 하나에 전원을 공급하고 나머지 하나에 전원을 공급하지 않도록 동작할 수 있다.
전원부(320)는 조명 장치(300)에 탑재되고 인쇄회로기판(40)이나 제어부(310)에 연결되는 배터리 전원으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 전원부(320)는 인쇄회로기판(40)이나 제어부(310)과 상용 전원을 연결하는 배선 또는 커넥터일 수 있다. 이 경우, 전원부(320)는 상용 전원을 구동 전원으로 변환하는 전원 변환부(미도시)를 포함할 수 있다.
지지부(330)는 조명 장치(300)의 구성요소를 지지하는 프레임, 케이스 혹은 하우징일 수 있다. 조명 장치(300)를 이용하는 조명 애플리케이션에 따라 지지부(330)는 다양한 구조나 형태 혹은 재료로 마련될 수 있다. 예컨대, 지지부(330)는 건물, 설비, 가구 등의 조명 설치 대상의 일부분으로 구현될 수 있다. 또한, 조명 장치(300)가 차량용 램프로 이용되는 경우, 지지부(330)는 차량용 램프의 아우터 렌즈일 수 있다.
도 11 내지 도 13은 도 1의 조명 장치의 입체효과 형성부에 채용가능한 패턴 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)은 삼각형 단면 형상의 패턴 구조를 갖는다. 패턴(22)이 삼각형 단면 구조를 구비하면, 삼각형 단면 구조상에 형성되는 경사면(221)은 x방향에 대하여 소정의 경사각을 갖는다. 다시 말하면, 경사면(221)은 광가이드부의 제1면 또는 제2면(12)과 직교하는 방향(z방향)에 대하여 소정의 경사각(θ)만큼 기울어지도록 설계될 수 있다.
경사면(221)의 경사각(θ)은 약 5°이상 약 85°이하일 수 있다. 경사각(θ)은 광가이드부의 굴절률을 고려하여 한정될 수 있으나, 기본적으로 경사면(221)에서 반사 및 굴절 가능한 최소 및 최대 각도를 고려할 때 약 5° 내지 약 85°범위를 가질 수 있다.
일례로써, 광가이드부의 굴절률이 약 1.30 내지 약 1.80 범위에 존재할 때, 경사면(221)의 경사각은 기준 방향(z방향 또는 x방향)에 따라 약 33.7°보다 크고 약 50.3°보다 작은 범위를 갖거나 약 49.7°보다 크고 약 56.3°보다 작은 범위를 가질 수 있다.
또한, 구현에 따라서, 광가이드부 또는 입체효과 형성부(20)는 고굴절률 소재를 이용하여 마련될 수 있다. 예컨대, 고광도 LED(Light Emitting Diode) 제조의 경우, 특정 입사각의 빛이 다이(Die)를 지나 캡슐소재를 투과할 때 다이(n=2.50~3.50)와 통상의 고분자 캡슐소재(n=1.40~1.60) 사이의 n값(굴절률) 차이에 의해 내부 전반사가 발생하고 그에 의해 기기의 광추출 효율이 저하되는데, 이를 적절히 해소하기 위하여 고굴절률 고분자(n=1.80~2.50)를 이용한다. 즉, 본 실시예에서, 고광도 LED 제조에 이용되는 고굴절률 고분자를 활용하여 패턴(22)을 마련하는 경우, 패턴(22)의 경사면(221)의 경사각은 패턴의 굴절률에 따라 약 23.6°보다 크고 약 56.3°보다 작은 범위를 가질 수 있다.
전술한 굴절률에 따른 경사각은 스넬의 법칙에 따른 것으로, 이를 수식으로 나타내면 다음의 수학식 1과 같다.
수학식 1
Figure PCTKR2015001178-appb-M000001
수학식 1에서 sinθ1은 제1굴절률(n1)을 갖는 제1매질에서의 빛의 입사각 또는 굴절각이고, sinθ2는 제2굴절률(n2)에서의 빛의 굴절각 또는 입사각일 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 조명 장치에 있어서, 입체효과 형성부를 구성하는 패턴의 경사면은 입사광을 적절하게 반사시키거나 굴절시킬 수 있는 경사각으로서 작게는 약 5°정도, 크게는 약 85°정도로 마련될 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서, 패턴(22)은 제조 공정의 편의 등을 위해 인접한 단위패턴들 간의 폭(w) 대 높이(h)를 소정 비율로 한정할 수 있다. 폭(w)은 인접한 두 단위패턴들 사이의 일정 간격 즉 피치(pitch)일 수 있다. 예를 들어, 선형광의 깊이감이 강조되도록 조명 장치의 패턴을 설계하는 경우, 폭(w)은 높이(h)와 같거나 작도록 마련된다. 또한, 선형광에서 상대적으로 긴 이미지가 표현되도록 패턴을 설계하는 경우, 폭(w)은 높이(h)보다 크도록 마련될 수 있다.
전술한 패턴(22)의 폭(w)은 약 10㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다. 이러한 폭(w)은 x방향에서 서로 인접한 두 단위패턴들 사이의 평균 간격일 수 있으며, 패턴 설계나 배열 구조 혹은 원하는 광이미지 형상에 따라서 조정될 수 있다.
한편, 패턴(22)이 렌티귤러(lenticular) 모양을 가지는 경우, 선형광의 구현을 위해 패턴(22)의 폭(w)(또는 직경) 대 높이의 비율(h/w)은 약 1/2 이하이거나 그 경사면의 경사각(θ)이 약 60°이하가 되도록 설계될 수 있다.
또한, 패턴(22)의 폭 대 높이의 비율(h/w)을 1보다 작게 설계하면, 패턴(22)의 폭 대 높이의 비율(h/w)이 1 이상인 것에 비해 오목부의 깊이가 낮아 패턴 제조가 용이할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 패턴(22)의 폭(w)과 높이(h)를 특성조절용 인자로 이용하여 광학 부재를 설계함으로써 구현하고자 하는 입체효과 선형광에 의한 다양한 광이미지를 효율적으로 그리고 용이하게 제어할 수 있다.
도 12를 참조하면, 본 실시예의 조명 장치에 있어서, 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)은 반원형 단면, 반타원형 단면 또는 렌티큘러(Lenticular) 형태를 구비한다. 패턴(22)은 광가이드부의 두께 방향 또는 광가이드부의 제1면의 반대면인 제2면(12)과 직교하는 방향(z방향)에서 소정 각도로 기울어진 경사면(221)을 구비한다. 패턴(22)은 z방향의 패턴 중심선(미도시)을 기준으로 대칭 형태를 가질 수 있다.
패턴(22)의 경사면(221)은 반원형 단면 구조로 인하여 입사광(BL0)이 만나는 경사면 상에서의 위치가 입사광(BL0)의 위치에 따라 변하는 구조를 가질 수 있다. 즉, 본 실시예의 패턴(22)의 경사면(221)은 원호 상의 임의의 점에 접하는 면이 되므로, 패턴(22) 상의 임의의 점에 접하는 접선은 광가이드부의 제2면(12)과 직교하는 방향(z방향)에서 소정 경사각(θ)으로 놓일 수 있다. 경사각(θ)은 입사광(BL0)이 부딪히는 반원형 단면상의 위치에 따라 0°보다 크고 90°보다 작을 수 있다.
본 실시예에서 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)은 서로 인접한 두 단위패턴들 사이에 마련되는 이격부(222)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 패턴(22)이 제1단위패턴(Cm-1), 제2단위패턴(Cm) 및 제3단위패턴(Cm+1)(여기서, m은 2 이상의 자연수임)을 포함할 때, 입체효과 형성부(20)는 제1단위패턴(Cm-1)과 제2단위패턴(Cm) 사이 및 제2단위패턴(Cm)과 제3단위패턴(Cm+1) 사이에 마련되는 이격부(222)를 포함할 수 있다.
이격부(222)는 광가이드부의 제2면(12)에서 오목한 단위패턴이 형성되지 않은 부분으로서 인접한 두 단위패턴들 사이에 위치하는 제2면(12)의 일부분일 수 있다. 또한, 이격부(222)는 서로 인접한 두 단위패턴들 사이의 유격으로서 제조공정의 편의를 위해 마련된 것일 수 있다. 이격부(222)는 패턴 설계에 따라 생략가능하다.
한편, 이격부(222)를 포함하는 경우, 이격부(222)의 폭(w1)은 패턴(22)의 단위패턴의 폭(w)보다 작게 설계된다. 이격부(222)의 폭(w1)은 패턴(22)의 폭(w)의 약 1/5 이하이거나 수㎛ 이하일 수 있다. 이격부(222)의 폭(w1)이 패턴(22)의 폭(w) 이상이면, 패턴(22)에서 자연스런 선형광 구현이 어려울 수 있다.
도 13을 참조하면, 본 실시예의 조명 장치에 있어서, 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)은, 다각형 단면 형상의 패턴 구조를 구비한다. 패턴(22)의 경사면(221)의 단면은 꺽은선 그래프 형상을 가진다.
패턴(22)의 경사면(221)은 광가이드부의 두께 방향 또는 광가이드부의 제2면(12)과 직교하는 방향(z방향)에서 꺽은선 그래프의 선분 개수에 따라 복수의 경사각(θ1, θ2)을 가질 수 있다. 제2경사각(θ2)은 제1경사각(θ1)보다 클 수 있다. 제1 및 제2 경사각(θ1, θ2)은 입사광(BL0)과 만나는 위치에 따라 약 5°보다 크고 약 85°보다 작은 범위 내에서 설계될 수 있다.
또한, 본 실시예의 입체효과 형성부(20)는 서로 인접한 두 단위패턴들 사이에 마련되는 이격부(222)를 포함할 수 있다. 이격부(222)의 폭(w1)은 입체효과 형성부(20) 상에서의 자연스러운 선형광 구현을 위해 패턴의 폭(w)보다 작다. 이격부(222)의 폭(w1)은 수㎛ 이하이거나 패턴의 폭(w)의 약 1/5 이하로 설계될 수 있다.
또한, 본 실시예의 입체효과 형성부(20)는 광가이드부의 제1면 또는 제2면(12)과 거의 평행한 단절면(223)을 패턴(22) 상에 구비할 수 있다. 단절면(223)은 실질적으로 입사광의 반사나 굴절에 의해 빛이 외부로 방출되도록 작용하지 못하는 부분으로서, 패턴(22)에 의해 구현되는 선형광이 단절면(223)에 대응하는 단절 부분을 가질 수 있으므로, 단절면(223)의 폭(w2)은 연속적인 형상의 선형광 구현을 위해 수㎛ 이하에서 적절하게 설계될 수 있다. 한편, 연속적인 선형광 구현시, 단절면(223)은 생략될 수 있으나, 불연속적인 선형광 구현시 단절면(223)을 이용할 수 있음은 물론이다.
한편, 전술한 실시예의 각 패턴의 경사면의 단면은 직선, 곡선 및 꺽은선 그래프 형상 외에 이들의 조합 형상 등과 같이 광가이드부(10) 내부를 진행하는 빛을 굴절 또는 반사하여 제1면 방향이나 제2면 방향으로 방출하는 구조라면, 어떠한 구조라도 적용가능하다.
전술한 실시예에 있어서, 조명 장치는 조명을 필요로 하는 다양한 조명 분야, 이를테면 차량용 램프, 가정용 조명장치, 산업용 조명장치에 적용 가능하다. 차량용 램프에 적용되는 경우, 후방 콤비네이션 램프, 차량 실내조명, 후방라이트 등에 적용 가능하며, 그 외에도 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한 모든 조명 관련 분야에 적용 가능하다고 할 것이다.
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.

Claims (19)

  1. 제1면과 상기 제1면의 반대측인 제2면을 구비하고 상기 제1면과 상기 제2면 사이에 소정 두께를 갖는 광가이드부;
    상기 광가이드부 내부 또는 표면상에 배치되고 패턴을 구비하는 입체효과 형성부; 및
    상기 패턴의 제1영역에 배치되며 상기 패턴에 제1색상의 입사광을 조사하는 제1광원; 및
    상기 패턴의 제2영역에 배치되고 상기 패턴에 상기 제1색상과 다른 제2색상의 입사광을 조사하는 제2광원;
    을 포함하며,
    상기 패턴은 상기 제2면과 평행한 패턴배열면 상에 순차 배열되고 상기 패턴배열면에 대하여 경사각을 갖는 경사면을 구비하며, 상기 입사광을 상기 경사면에서의 굴절 또는 반사에 의해 상기 제1면이 향하는 제1면 방향 또는 상기 제2면이 향하는 제2면 방향으로 유도하여 제1경로의 선형광을 생성하는 조명 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴은 상기 패턴 배열 방향으로 배열되는 복수의 패턴유닛을 포함하고, 여기서 상기 복수의 패턴유닛은 상기 경사면을 구비하며, 상기 경사면에서의 반사 또는 굴절에 의한 간접 광원 동작에 의해 상기 선형광의 광폭을 점진적으로 감소시키고 상기 광가이드부의 두께 방향의 일면에서 타면을 향하여 안쪽으로 들어가는 입체효과를 갖는 상기 선형광을 생성하는 조명 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 광가이드부의 재료는 글라스 또는 수지인 조명 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 패턴의 경사면은 경면 가공면이고,
    상기 경사면의 거칠기는 산술평균 거칠기(Ra) 0.02 이하 및 최대높이 거칠기(Ry) 0.30 이하인 조명 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 패턴의 폭 또는 피치는 10㎛ 내지 500㎛인 조명 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 패턴의 경사면의 단면은 직선, 곡선 또는 꺾은선 형태를 구비하는 조명 장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 입체효과 형성부는 일면에 상기 패턴을 구비하고 상기 광가이드부의 제2면 상에 배치되는 패턴층을 포함하는 조명 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 패턴층을 게재하고 상기 광가이드부와 마주하는 반사층을 더 포함하는 조명 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 패턴층과 상기 반사층 사이의 이격영역, 반사패턴, 접착패턴 또는 이들의 조합을 더 포함하는 조명 장치.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 입체효과 형성부는 일면에 상기 패턴을 구비하고 상기 일면이 상기 광가이드부와 마주하도록 상기 광가이드부의 제2면 상에 배치되는 패턴층을 포함하는 조명 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 패턴과 상기 광가이드부 사이의 분리막을 더 포함하는 조명 장치.
  12. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1광원 및 상기 제2광원이 실장되며 상기 광가이드부 또는 상기 입체효과 형성부와 적층되는 연성 인쇄회로기판을 더 포함하는 조명 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 광가이드부의 두께는 100㎛ 이상 250㎛ 이하인 조명 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1광원 및 상기 제2광원은 상기 광가이드부에 의해 매립되는 LED(Light Emitting Diode) 패키지를 포함하는 조명 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 광가이드부 및 상기 입체효과 형성부과 적층 배치되는 차량 램프용 아우터렌즈를 더 포함하는 조명 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1광원 및 상기 제2광원은 차량 배터리에 연결되어 상기 차량 배터리의 전원에 의해 작동하는 조명 장치.
  17. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패턴은 상기 입체효과 형성부의 제1패턴영역에 배치되는 제1패턴 및 상기 제1패턴영역과 다른 제2패턴영역에 배치되는 제2패턴을 포함하고, 상기 제1패턴과 상기 제2패턴의 경계 부분에서 패턴 연장 방향이 바뀌는 패턴절곡부를 구비하며, 여기서 상기 제2패턴의 패턴 배열 방향은 상기 제1패턴의 패턴 배열 방향과 다른 조명 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1광원과 상기 제2광원은 상기 제1패턴의 패턴 배열 방향의 양측에 배치되는 조명 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1광원과 상기 제2광원을 선택적으로 동작시키는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 차량 제어기인 조명 장치.
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