WO2018106052A1 - 조명장치 및 이를 포함하는 차량용 램프 - Google Patents

조명장치 및 이를 포함하는 차량용 램프 Download PDF

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WO2018106052A1
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    • F21Y2103/00—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
    • F21Y2103/10—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes comprising a linear array of point-like light-generating elements

Definitions

  • Embodiments relate to a lighting device and a vehicle lamp including the same.
  • a lighting device is a device that brightens a dark place using various light sources. Lighting devices may be used to illuminate a specific object or place and express the atmosphere in a desired shape or color.
  • the prior art illumination provides illumination of the desired shape using mostly members such as light guide plates. However, most of such lighting has a problem that the brightness is weakened.
  • the embodiment provides a lighting device capable of improving the brightness and a vehicle lamp including the same.
  • the embodiment provides a lighting device capable of implementing various designs and a vehicle lamp including the same.
  • the light source module extending in the first direction; And a lens disposed on the light source module and extending in the first direction, wherein the light source module includes a light output part formed in the first direction, and the lens collects light emitted through the light output part. can do.
  • It may include a housing including a first accommodating portion in which the light source module is disposed and a second accommodating portion in which the lens is disposed.
  • the housing may include an opening connecting the first accommodating part and the second accommodating part, and the opening may have a tapered shape in which an area becomes wider from the first accommodating part to the second accommodating part.
  • the lens may convert divergent light emitted through the light output unit into parallel light.
  • the light output portion may have a width of 1 mm to 10 mm.
  • the light source module may include a light guide member extending in the first direction; A light emitting element disposed on one side of the light guide member; And a reflective member covering the light guide member, wherein the light output part is disposed on the reflective member to expose the light guide member.
  • the light output part may be wider from one side of the light guide member toward the other side.
  • the light guide member may be thinner from one side to the other side.
  • It may include a sub member disposed under the light guide member, the thickness is thicker from one side to the other side.
  • the first shortest distance of the one side and the lens may be equal to the second shortest distance of the other side and the lens.
  • the light source module includes a circuit board, a plurality of light emitting devices disposed on the circuit board, and a light guide plate having one surface facing the light emitting element and the other surface facing the one surface, and incident from the light emitting element to one surface of the light guide plate. The light may be emitted to the other surface.
  • the light source module includes a light emitting element, a first lens disposed on the light emitting element, and a second lens disposed on the first lens, wherein the first lens performs a light condensing function, and the second lens A diffusion function can be performed.
  • the embodiment it is possible to implement a surface light source of various shapes.
  • FIG. 1A is a conceptual diagram of a lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is an enlarged view of a portion A of FIG. 1A;
  • FIG. 3 is a view illustrating a process of collecting light emitted from a light source module
  • FIG. 4 is a view showing a light distribution of light emitted from an illumination device
  • FIG. 5 is a side view illustrating a state in which the light source module and the lens are spaced apart from each other
  • FIG. 7 is a view showing a state in which the distance between the light source module and the lens is fixed by the sub member
  • FIG. 8 is a conceptual diagram of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing a vehicle lamp according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a conceptual diagram of a lighting apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is an enlarged view of a portion A of FIG. 1A.
  • the lighting apparatus may include a housing 10, a light source module 20, and a lens 30.
  • the housing 10 may include a first accommodating part 12 in which the light source module 20 is disposed, and a second accommodating part 11 in which the lens 30 is disposed.
  • the first accommodating part 12 may extend in a first direction (X-axis direction) to allow the light source module 20 to be inserted therein.
  • the second accommodating part 11 may be a guide groove into which a bar-shaped lens 30 may be inserted.
  • the opening 13 may connect the first accommodating part 12 and the second accommodating part 11.
  • the opening 13 may have a tapered shape in which an area becomes wider from the first accommodating part 12 to the second accommodating part 11. Therefore, the opening 13 may guide the light emitted from the light source module 20 to the lens 30.
  • a reflective material may be coated on the inner wall of the opening 13.
  • a molding member (not shown) may be disposed in at least one of the first accommodating part 12, the second accommodating part 11, and the opening 13 of the housing 10.
  • the molding member may fix the light source module 20 and the lens 30 to the housing 10.
  • the molding member is not particularly limited as long as it is a light-transmissive material through which light emitted from the light emitting device 100 can pass.
  • the molding member may be made of the same material as the light guide member 110.
  • the light source module 20 may have a rod shape extending in a first direction (X-axis direction). However, the present invention is not limited thereto, and the light source module 20 may have a curved shape. The shape of the light source module 20 is not particularly limited. In the light source module 20, the light output part 21 may be formed at a portion facing the lens 30.
  • the lens 30 may extend in a first direction (X-axis direction) to collect light emitted through the light output unit 21.
  • the lens 30 may convert divergent light emitted from the light source module 20 into parallel light.
  • the lens 30 may include a plurality of optical patterns (not shown) on one surface.
  • the optical pattern may be sawtooth shape (Fresnel shape) and may diffract the incident light.
  • the height of the optical pattern may change continuously or discontinuously from the center of the lens 30 toward the edge.
  • the height of the optical pattern may be designed to be lower from the center to the edge, or conversely, may be designed to be higher from the center to the edge.
  • the lens 30 may be a Fresnel lens, but is not limited thereto.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the light source module
  • FIG. 3 is a view illustrating a process of collecting light emitted from the light source module
  • FIG. 4 is a view showing a distribution of light emitted from the lighting apparatus.
  • the light source module 20 includes a light guide member 110 extending in a first direction, a light emitting device 100 disposed on one side of the light guide member 110, and a light guide member 110. It may include a reflective member 120 to cover the outer peripheral surface of the.
  • the light guide member 110 may be applied with various types capable of guiding light in the longitudinal direction.
  • the light guide member 110 may be a waveguide having a predetermined length.
  • the light guide member 110 may be bent freely to form various shapes.
  • the light guide member 110 is illustrated in a cylindrical shape, but is not necessarily limited thereto, and may be formed in a polygonal column shape instead of a rectangular parallelepiped shape or a circle shape.
  • the light of the light emitting device may be transmitted farther in the first direction (X-axis direction).
  • the light emitting device 100 may be selected from various devices capable of emitting light.
  • the light emitting device 100 may be a light emitting diode (LED), a laser diode (LD), or an organic light emitting diode (OLED), but is not limited thereto.
  • LED light emitting diode
  • LD laser diode
  • OLED organic light emitting diode
  • the light emitting device 100 may be a light emitting diode (LED).
  • the light emitting diode may include an n-type conductive semiconductor layer, an active layer, and a p-type conductive semiconductor layer.
  • the light emitting diode is an n-type conductive semiconductor layer, an active layer, and a p-type conductive semiconductor layer is Al x In y Ga (1-xy) N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ It may be formed of any one or more of a semiconductor material having a composition formula of 1), GaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, but is not limited thereto.
  • the light emitting device 100 may be a light emitting device package in which a plurality of devices are packaged.
  • RGB light emitting devices may be disposed and selectively driven to implement desired colors.
  • the light emitting device 100 may be a laser diode.
  • Laser diodes have the advantage of easy divergence angle adjustment and excellent straightness. Due to the high light output, laser diodes can provide enough light power for a lamp with a single chip. Therefore, there is an advantage that can simplify the driving circuit and the optical system.
  • the reflective member 120 may cover the outer circumferential surface of the light guide member 110.
  • the reflective member 120 may be formed of a material having high reflection efficiency to reduce light loss.
  • the reflective member 120 may have an opening formed in the first direction (X-axis direction) to expose a portion of the light guide member 110. Therefore, the light guide member 110 may have a light output part 21 extending in the first direction (X-axis direction).
  • the reflective member 120 may be formed in a film form, and may include a synthetic resin containing dispersion of a white pigment in order to realize a property of promoting light reflection and light dispersion.
  • titanium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, lead carbonate, barium sulfate, calcium carbonate and the like may be used.
  • the synthetic resin may be polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, acrylic resin, colicarbonate, polystyrene, polyolefin. , Cellulose source acetate, weather resistant vinyl chloride, etc. may be used, but is not limited thereto.
  • the light output part 21 may be disposed to face the lens 30 and extend in the first direction.
  • the light output part 21 may be a region where the light guide member 110 is exposed because the reflective member 120 is partially removed.
  • the light output part 21 may have a predetermined width d1.
  • the width d1 of the light output part 21 may be a distance in a second direction (Y-axis direction) perpendicular to the first direction.
  • the light emitted from the light emitting device 100 may propagate in the first direction and partly may be emitted to the light output unit 21.
  • the light source module 20 may emit linear light L1. That is, the linear light may be light emitted in a third direction (Z-axis direction) perpendicular to the first direction (X-axis direction) and the second direction (Y-axis direction).
  • the linear light L1 emitted from the light emitting device 100 may diverge toward the lens 30, and may be converted into parallel light L2 by the lens 30.
  • the light exit portion 21 may be aligned with the central portion 31a having a dome shape.
  • the heights of the optical patterns 31a, 31b, and 31c may change continuously or discontinuously from the center of the lens 30 toward the edges.
  • the heights of the optical patterns 31a, 31b and 31c may be designed to be lower from the central portion 31a of the dome shape to the edges 31b and 31c or may be designed to be higher from the central portion to the edges.
  • the incident surface of the lens 30 may be a flat surface.
  • the width d1 of the light output part 21 may be 1 mm to 10 mm. If the width d1 of the light output unit 21 is smaller than 1 mm, the light quantity and line width may be too small. If the width d1 is larger than 10 mm, the amount of light focused on the lens 30 may be reduced, resulting in light loss. .
  • the focal length H1 of the light source module 20 and the lens 30 needs to be maintained.
  • the focal length may be appropriately adjusted by the type of lens 30 and the type of light source.
  • the line width of the linear light emitted from the lighting device may be 10 mm or more. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and the line width of the linear light emitted from the lighting device may be adjusted by various adjustment factors.
  • FIG. 5 is a side view illustrating a state in which the light source module and the lens are spaced apart
  • FIG. 6 is a plan view of the light source module
  • FIG. 7 is a view illustrating a state in which the distance between the light source module and the lens is fixed by the sub member.
  • the light emitted from the light emitting device 100 moves from one side 111 of the light guide member 110 to the other side 112, and a part of the light is emitted from the light emitting unit 21. It may be emitted toward the lens 30 through.
  • a bead (not shown) may be included in the light guide member 110 to maintain light uniformity in the first direction (X-axis direction). Such beads may serve to improve reflection and diffusion characteristics of light.
  • the beads may have a higher density toward the first direction, that is, farther from one side 111 of the light guide member 110. That is, one side 111 of the light guide member 110, which has a relatively high amount of light, disperses less beads, and the other side 112 of the light guide member 110, which has a relatively low amount of light, disperses a lot of beads to improve uniformity. Can be improved.
  • the light quantity and uniformity of the emitted light are improved, and as a result, the brightness of the lighting apparatus can be improved.
  • the content of beads may be appropriately adjusted to obtain a desired light diffusing effect, and more specifically, may be controlled in the range of 0.01 to 0.3% by weight of the total resin, but is not limited thereto.
  • the bead may be composed of any one selected from silicon, silica, glass bubble, PMMA, urethane, Zn, Zr, Al 2 O 3 , and acrylic.
  • the particle diameter of may be formed in the range of 1 ⁇ m ⁇ 20 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the method of improving the light uniformity is not limited thereto, and various methods may be applied.
  • the density of the reflective pattern may be increased toward the first direction, or the amount of light may be adjusted by performing a corrosion treatment toward the first direction.
  • the width of the light output part 21 may be wider as it moves away from one side 111 of the first direction (X-axis direction), that is, the light guide member 110. That is, the width of the light output portion 21a on one side may be narrower than the width of the light output portion 21b on the other side.
  • the width of the light output part is narrowed to reduce the light output amount, and on the other side 112 where the light amount is small, the light output part can be widened to widen the light output amount. Therefore, the uniformity of the linear light can be improved as a whole.
  • the structure which adjusts the width of the light output part 21 is not specifically limited.
  • the depth of the light output part 21 may be increased by controlling the etching depth deeply toward the first direction. Therefore, the vertical distance between the light output part 21 and the lower end 22 of the light guide member 110 may become narrower toward the first direction (X-axis direction).
  • the width of the first accommodating part 12 of FIG. 1B may vary depending on the width of the light emitting part 21.
  • the length of the second direction y of the first accommodating part 12 when the length of the second direction y of the first accommodating part 12 is smaller than the length of the second direction y of the light emitting part 21, the light transmitted to the lens 30 is transferred to the first accommodating part. It may not be transmitted by the step of 12, and may be reflected back into the light guide member 110 or the first accommodating part 12. Therefore, the length of the second direction y of the first accommodating part 12 may also be changed toward the first direction x.
  • the length of the second direction y of the first accommodating part 12 on one side may be smaller than the length of the second direction y of the first accommodating part 12 on the other side.
  • the light source module 20 and the lens 30 may be spaced apart at predetermined intervals. This separation may be the focal length. Therefore, it may be desirable for the light source module 20 to maintain the same distance to the lens 30 as a whole along the first direction.
  • the light source module 20 may be etched more toward the first direction and may be thinner. That is, since the light source module 20 becomes thinner in the first direction, the focal length of the light emitted from one side 111 of the light guide member 110 and the light emitted from the other side 112 do not match. (H2 ⁇ h3). Thus, light uniformity may be lowered.
  • the sub member 140 may be disposed under the light source module 20.
  • FIG 8 is a conceptual diagram of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention
  • Figure 9 is a conceptual diagram of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention
  • Figure 10 is a view showing a vehicle lamp according to an embodiment of the present invention to be.
  • the light source module 20 may include a circuit board 201, a plurality of light emitting devices 100 disposed on the circuit board 201, and one surface and the other surface facing the light emitting device 100. It may include a light guide plate 203 having a 203a.
  • the light emitting device 100 may be a side light emitting diode, but is not limited thereto.
  • the light emitting device 100 may be a general TOP type light emitting diode.
  • the light guide plate 203 may have one surface facing the light emitting device 100 and the other surface 203a facing the one surface.
  • the thickness of the light guide plate 203 may be 1 mm to 10 mm. That is, the other surface 203a of the light guide plate 203 may be a light output unit.
  • the present invention is not limited thereto, and the light guide plate may be replaced with a structure having a reflective partition in an empty space.
  • the housing may seal the remaining area except for the other surface 203a of the LGP, and the lens 30 may be disposed on the other surface 203a of the LGP.
  • the light source module 20 includes a light emitting device 100, a first lens 150 disposed on the light emitting device 100, and a second lens 160 disposed on the first lens 150. It may include.
  • the first lens 150 may perform a condensing function
  • the second lens 160 may perform a diffusion function
  • the first lens 150 may be a cylindrical lens and the second lens 160 may be a diffusion plate, but the present invention is not limited thereto.
  • the light emitted from the light emitting device 100 may be collected by the first lens 150, then diffused by the second lens 160, and finally converted into balanced light by the lens 30.
  • the first lens 150 may be a convex lens having a cylinder shape
  • the second lens 160 may be a diffusion plate or a diffusion member having a predetermined haze.
  • FIG. 10 is a view showing a vehicle lamp according to an embodiment of the present invention.
  • the lighting apparatus of the embodiment may include a lamp, a head lamp, or a street lamp. When used as general lighting may further include a heat dissipation unit for dissipating heat and a power supply unit for processing or converting an electrical signal provided from the outside to provide a light source module.
  • the lighting device may be included in the vehicle headlamp 1.
  • the head lamp 1 may include at least one of a high beam 1a, a low beam 1b, a turn signal 1c, and a daytime running lamp 1d.
  • the lighting device may implement a fog lamp 1d.
  • the present invention is not limited thereto, and the lighting apparatus according to the embodiment may be used for a stop lamp of a tail lamp. However, it can also be mounted on various vehicle lamps.

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Abstract

실시 예는, 제제1방향으로 연장된 광원모듈; 및 상기 광원모듈 상에 배치되고, 상기 제1방향으로 연장된 렌즈를 포함하고, 상기 광원모듈은 상기 제1방향으로 연장되는 광 가이드 부재; 상기 광 가이드 부재의 일 측에 배치되는 발광소자; 및 상기 광 가이드 부재의 외주면에 배치되는 반사 부재를 포함하고, 상기 광 가이드 부재는 상기 제1방향으로 연장된 광출사부를 포함하는 조명장치 및 이를 포함하는 차량용 램프를 개시한다.

Description

조명장치 및 이를 포함하는 차량용 램프
실시 예는 조명장치 및 이를 포함하는 차량용 램프에 관한 것이다.
조명 장치는 각종 광원을 이용하여 어두운 곳을 밝게 하는 장치이다. 조명 장치는 특정 대상이나 장소에 빛을 비추고 원하는 모양이나 색상으로 분위기를 표현하는데 이용되기도 한다.
종래기술의 조명 장치를 이용하여 원하는 모양이나 색상으로 분위기를 표현하는 경우, 장치의 구성이 기구적으로 복잡해지는 문제가 있다. 그로 인하여 원하는 모양에 있어서 설계 자유도가 제한되고, 설치나 조작이 어려운 문제가 있다.
종래 기술의 조명은 대부분 도광판 등의 부재를 이용하여 원하는 형상의 조명을 제공한다. 그러나, 이러한 조명은 대부분 광도가 약해지는 문제가 있다.
또한, 일정한 규격과 구성을 구비할 수 밖에 없는 조명의 한계상, 한정된 장소에서 원하는 광의 균일도 및 광도를 확보하면서도 조명 자체를 슬림(slim)하게 구현하기 어려운 문제가 있다.
실시 예는 광도를 향상시킬 수 있는 조명장치 및 이를 포함하는 차량용 램프를 제공한다.
실시 예는 다양한 디자인을 구현할 수 있는 조명장치 및 이를 포함하는 차량용 램프를 제공한다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 조명장치는, 제1방향으로 연장된 광원모듈; 및 상기 광원모듈 상에 배치되고, 상기 제1방향으로 연장된 렌즈를 포함하고, 상기 광원모듈은 제1방향으로 형성되는 광출사부를 포함하고, 상기 렌즈는 상기 광출사부를 통해 출사되는 광을 집광할 수 있다.
상기 광원모듈이 배치되는 제1수용부 및 상기 렌즈가 배치되는 제2수용부를 포함하는 하우징을 포함할 수 있다.
상기 하우징은 상기 제1수용부와 제2수용부를 연결하는 개구부를 포함하고, 상기 개구부는 상기 제1수용부에서 제2수용부로 갈수록 면적이 넓어지는 테이퍼 형상을 가질 수 있다.
상기 렌즈는 상기 광출사부를 통해 출사되는 발산광을 평행광으로 변환할 수 있다.
상기 광출사부의 폭은 1mm 내지 10mm일 수 있다.
상기 광원모듈은, 상기 제1방향으로 연장되는 광 가이드 부재; 상기 광 가이드 부재의 일 측에 배치되는 발광소자; 및 상기 광 가이드 부재를 커버하는 반사 부재;를 포함하고, 상기 광출사부는 상기 반사 부재상에 배치되어 상기 광 가이드 부재를 노출시킬 수 있다.
상기 광출사부는 상기 광 가이드 부재의 일 측에서 타측으로 갈수록 폭이 넓어질 수 있다.
상기 광 가이드 부재는 일 측에서 타측으로 갈수록 두께가 얇아질 수 있다.
상기 광 가이드 부재의 하부에 배치되고, 상기 일 측에서 타측으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 서브 부재를 포함할 수 있다.
상기 일측과 상기 렌즈의 제1 최단 거리는 상기 타측과 상기 렌즈의 제2 최단거리와 동일할 수 있다.
상기 광원모듈은, 회로기판, 상기 회로기판에 배치되는 복수 개의 발광소자, 및 상기 발광소자와 마주보는 일면 및 상기 일면과 마주보는 타면을 갖는 도광판을 포함하고, 상기 발광소자에서 도광판의 일면으로 입사된 광은 상기 타면으로 출사될 수 있다.
상기 광원모듈은, 발광소자, 상기 발광소자 상에 배치되는 제1렌즈, 상기 제1렌즈 상에 배치되는 제2렌즈를 포함하고, 상기 제1렌즈는 집광 기능을 수행하고, 상기 제2렌즈는 확산 기능을 수행할 수 있다.
실시 예에 따르면, 광도가 향상된 선형 광원을 구현할 수 있다.
실시 예에 따르면, 다양한 형상의 면광원을 구현할 수 있다. 또한, 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있으며 소형화와 경량화에 유리한 장점을 갖는다.
또한, 균일도가 우수한 면광원을 구현할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명장치의 개념도이고,
도 1b는 도 1a의 A 부분 확대도이고,
도 2는 광원모듈의 확대도이고,
도 3은 광원모듈에서 출사된 광이 집광되는 과정을 보여주는 도면이고,
도 4는 조명장치에서 출사된 광의 배광 분포를 보여주는 도면이고,
도 5는 광원모듈과 렌즈가 이격된 상태를 보여주는 측면도이고,
도 6은 광원모듈의 평면도이고,
도 7은 서브 부재에 의해 광원모듈과 렌즈의 거리가 일정해진 상태를 보여주는 도면이고,
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 조명장치의 개념도이고,
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 조명장치의 개념도이고,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 램프를 보여주는 도면이다.
본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 각각의 실시 예로 한정되는 것은 아니다.
특정 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
예를 들어, 특정 실시 예에서 구성 A에 대한 특징을 설명하고 다른 실시 예에서 구성 B에 대한 특징을 설명하였다면, 구성 A와 구성 B가 결합된 실시 예가 명시적으로 기재되지 않더라도 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명장치의 개념도이고, 도 1b는 도 1a의 A 부분 확대도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 실시 예에 따른 조명장치는, 하우징(10), 광원 모듈(20), 및 렌즈(30)를 포함할 수 있다.
하우징(10)은 광원 모듈(20)이 배치되는 제1수용부(12)와, 렌즈(30)가 배치되는 제2수용부(11)를 포함할 수 있다. 제1수용부(12)는 광원 모듈(20)이 삽입될 수 있도록 제1방향(X축 방향)으로 연장 형성될 수 있다. 제2수용부(11)는 바(bar) 형상의 렌즈(30)가 삽입될 수 있는 가이드 홈일 수 있다.
개구부(13)는 제1수용부(12)와 제2수용부(11)를 연결할 수 있다. 개구부(13)는 제1수용부(12)에서 제2수용부(11)로 갈수록 면적이 넓어지는 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 따라서, 개구부(13)는 광원 모듈(20)에서 출사되는 광을 렌즈(30)로 가이드 할 수 있다. 광 추출 효율을 높이기 위해 개구부(13)의 내벽에는 반사 물질이 코팅될 수 있다.
하우징(10)의 제1수용부(12), 제2수용부(11), 개구부(13) 중 적어도 하나에는 몰딩부재(미도시)가 배치될 수 있다. 몰딩부재는 광원 모듈(20)과 렌즈(30)를 하우징(10)에 고정할 수 있다. 몰딩부재는 발광소자(100)에서 출사된 광이 투과될 수 있는 투광성 재질이면 특별히 제한하지 않는다. 예시적으로 몰딩부재는 광 가이드 부재(110)와 동일한 재질일 수도 있다.
광원 모듈(20)은 제1방향(X축 방향)으로 연장된 막대 형상일 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 광원 모듈(20)은 휘어진 형상을 가질 수도 있다. 광원 모듈(20)의 형상은 특별히 제한되지 않는다. 광원 모듈(20)은 렌즈(30)와 마주보는 부분에 광출사부(21)가 형성될 수 있다.
렌즈(30)는 제1방향(X축 방향)으로 연장되어 광출사부(21)를 통해 출사되는 광을 집광할 수 있다. 렌즈(30)는 광원 모듈(20)에서 출사된 발산광을 평행광으로 변환할 수 있다.
렌즈(30)는 일면에 복수 개의 광학 패턴(미도시)을 포함할 수 있다. 광학 패턴은 톱니 형상(Fresnel 형상)일 수 있으며 입사되는 광을 회절시킬 수 있다. 광학 패턴의 높이는 렌즈(30)의 중심부에서 가장자리로 갈수록 연속 또는 불연속적으로 변화할 수 있다. 광학 패턴의 높이는 중심부에서 가장자리로 갈수록 낮아지게 설계되거나 또는 반대로 중심부에서 가장자리로 갈수록 높아지게 설계될 수도 있다.
렌즈(30)는 프리넬 렌즈일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.
도 2는 광원 모듈의 확대도이고, 도 3은 광원 모듈에서 출사된 광이 집광되는 과정을 보여주는 도면이고, 도 4는 조명장치에서 출사된 광의 배광 분포를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 광원 모듈(20)은 제1방향으로 연장되는 광 가이드 부재(110), 광 가이드 부재(110)의 일 측에 배치되는 발광소자(100), 및 광 가이드 부재(110)의 외주면을 커버하는 반사 부재(120)를 포함할 수 있다.
광 가이드 부재(110)는 길이방향으로 광을 가이드 할 수 있는 다양한 종류가 적용될 수 있다. 예시적으로 광 가이드 부재(110)는 소정 길이를 갖는 도파관일 수 있다. 광 가이드 부재(110)는 자유롭게 휘어져 다양한 모양을 형성할 수 있다. 예를 들어, 광 가이드 부재(110)는 원기둥 형상으로 도시되어 있지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니고, 직육면체의 형상 또는 원이 아닌 다각형의 기둥 형상으로 형성될 수도 있다. 또한, 면적이 제1방향(X축 방향)으로 갈수록 작아지거나 커질 수 있으며 작아지는 경우 발광소자의 빛이 제1방향(X축 방향)으로 더 멀리 전달될 수 있다.
발광소자(100)는 광을 방출할 수 있는 다양한 소자가 선택될 수 있다. 예시적으로 발광소자(100)는 발광다이오드(LED), 레이저 다이오드(LD), 또는 유기발광다이오드(OLED)일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.
예시적으로 발광소자(100)는 발광다이오드(LED)일 수 있다. 발광다이오드는 n형 도전형 반도체층, 활성층, 및 p형 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 발광다이오드는 n형 도전형 반도체층, 활성층, 및 p형 도전형 반도체층은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, GaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
발광소자(100)는 복수 개의 소자가 패키징된 발광소자 패키지일 수도 있다. 예시적으로 RGB 발광소자가 각각 배치되고 선택적으로 구동되어 원하는 색상을 구현할 수도 있다.
발광소자(100)는 레이저 다이오드일 수도 있다. 레이저 다이오드는 발산각 조절이 용이하고, 직진성이 뛰어난 장점이 있다. 레이저 다이오드는 높은 광출력으로 인해 단일 칩만으로도 램프에 필요한 충분한 광 파워를 공급할 수 있다. 따라서, 구동회로 및 광학계를 단순화할 수 있는 장점이 있다.
반사 부재(120)는 광 가이드 부재(110)의 외주면을 커버할 수 있다. 반사 부재(120)는 반사효율의 높은 재질로 형성됨으로써 광 손실을 줄이는 역할을 할 수 있다. 반사 부재(120)는 제1방향(X축 방향)으로 개구부가 형성되어 광 가이드 부재(110)의 일부를 노출할 수 있다. 따라서, 광 가이드 부재(110)는 제1방향(X축 방향)으로 연장 형성된 광출사부(21)를 가질 수 있다.
반사 부재(120)는 필름형태로 이루어질 수 있으며, 빛의 반사특성 및 빛의 분산을 촉진하는 특성을 구현하여 위하여 백색안료를 분산 함유하는 합성 수지를 포함하여 형성될 수 있다.
예컨대 백색안료로서는 산화티탄, 산화알루미늄, 산화아연, 탄산연, 황산바륨, 탄산칼슘 등이 이용될 수 있으며, 합성 수지는 폴리에틸엔 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 아크릴수지, 콜리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 셀룰로소스 아세테이트, 내후성 염화비닐 등이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광출사부(21)는 렌즈(30)와 마주보게 배치되고 제1방향으로 연장 형성될 수 있다. 광출사부(21)는 반사 부재(120)가 일부 제거되어 광 가이드 부재(110)가 노출된 영역일 수 있다. 선형광을 구현하기 위해 광출사부(21)는 소정의 폭(d1)을 가질 수 있다. 광출사부(21)의 폭(d1)은 제1방향과 수직한 제2방향(Y축 방향)의 거리일 수 있다.
발광소자(100)에서 출사된 광은 제1방향으로 전파되는 동시에 일부는 광출사부(21)로 출사될 수 있다. 따라서, 광원 모듈(20)은 선형광(L1)을 출사할 수 있다. 즉, 선형광은 제1방향(X축 방향) 및 제2방향(Y축 방향)과 수직한 제3방향(Z축 방향)으로 발산되는 광일 수 있다.
도 3을 참고하면, 발광소자(100)에서 출사된 선형광(L1)은 렌즈(30)를 향해 발산하고, 렌즈(30)에 의해 평행광(L2)으로 변환될 수 있다. 광출사부(21)는 돔 형상의 중심부(31a)와 정렬(align)될 수 있다.
광학 패턴(31a, 31b, 31c)의 높이는 렌즈(30)의 중심부에서 가장자리로 갈수록 연속 또는 불연속적으로 변화할 수 있다. 광학 패턴(31a, 31b, 31c)의 높이는 돔 형상의 중심부(31a)에서 가장자리(31b, 31c)로 갈수록 낮아지게 설계되거나 또는 반대로 중심부에서 가장자리로 갈수록 높아지게 설계될 수도 있다. 렌즈(30)의 입사면은 평탄면일 수 있다.
광출사부(21)의 폭(d1)은 1mm 내지 10mm일 수 있다. 광출사부(21)의 폭(d1)이 1mm보다 작은 경우 광량 및 선폭이 너무 작아지는 문제가 있으며, 폭이 10mm보다 큰 경우 렌즈(30)에 집속되는 광량이 작아져 광 손실이 발생할 수 있다.
광원 모듈(20)과 렌즈(30)는 초점 거리(H1)가 유지될 필요가 있다. 초점 거리(Focal length)는 렌즈(30)의 종류 및 광원의 종류 등에 의해 적절히 조절될 수 있다. 조명장치에서 출사된 선형광의 선폭은 10mm이상일 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 조명장치에서 출사된 선형광의 선폭은 다양한 조절 인자에 의해 조절될 수 있다.
도 4를 참조하면, 조명장치에서 출사된 광은 X축 지향각과 Y축 지향각이 작아 좁은 발산각을 가질 수 있음을 알 수 있다. 예시적으로 반치폭(FWHM)은 40도 이하일 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 실시 예에 따르면, 광출사부의 폭 및/또는 광출사부와 렌즈의 초점거리를 조절하여 배광이 좁고 높은 광도를 갖는 광을 구현할 수 있다.
도 5는 광원 모듈과 렌즈가 이격된 상태를 보여주는 측면도이고, 도 6은 광원 모듈의 평면도이고, 도 7은 서브 부재에 의해 광원 모듈과 렌즈의 거리가 일정해진 상태를 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 발광소자(100)에서 출사된 광은 광 가이드 부재(110)의 일 측(111)에서 타 측(112)으로 이동하고, 광의 일부는 광출사부(21)를 통해서 렌즈(30)를 향해 출사될 수 있다.
실시 예에 따르면, 제1방향(X축 방향)으로 광 균일도를 유지하기 위해 광 가이드 부재(110)에는 비드(미도시)가 포함될 수 있다. 이러한 비드는 광의 반사 및 확산특성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
비드는 제1방향으로 갈수록, 즉 광 가이드 부재(110)의 일 측(111)에서 멀어질수록 밀도가 높아질 수 있다. 즉, 상대적으로 광량이 많은 광 가이드 부재(110)의 일 측(111)은 비드를 적게 분산시키고 상대적으로 광량이 적은 광 가이드 부재(110)의 타 측(112)은 비드를 많이 분산시켜 균일도를 향상시킬 수 있다.
그 결과, 출사광의 광량 및 균일도가 향상되고, 결과적으로 조명장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.
비드(bead)의 함량은 원하는 광 확산효과를 얻기 위하여 적절히 조절될 수 있으며, 보다 구체적으로는 전체 레진의 중량 대비 0.01~0.3% 범위에서 조절될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
비드는 실리콘(sillicon), 실리카(silica), 글라스버블(glass bubble), PMMA, 우레탄(urethane), Zn, Zr, Al2O3, 아크릴(acryl) 중 선택되는 어느 하나로 구성될 수 있으며, 비드의 입경은 1㎛~20㎛의 범위에서 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광 균일도를 향상시키는 방법은 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 방법이 모두 적용될 수 있다. 예시적으로 제1방향으로 갈수록 반사 패턴의 밀도가 높아지게 형성하거나 또는 제1방향으로 갈수록 부식 처리를 하여 광량을 조절할 수도 있다.
광출사부(21)의 폭은 제1방향(X축 방향), 즉, 광 가이드 부재(110)의 일 측(111)에서 멀어질수록 넓어질 수 있다. 즉, 일 측에서의 광 출사부(21a)의 폭은 타 측에서의 광 출사부(21b)의 폭보다 좁을 수 있다.
일 측(111)에서는 광량이 상대적으로 크므로 광출사부의 폭을 좁게 형성하여 광 출사량을 줄이고, 광량이 적은 타 측(112)에서는 광출사부의 폭을 넓혀 광 출사량을 넓힐 수 있다. 따라서, 전체적으로 선형광의 균일도가 향상될 수 있다.
광출사부(21)의 폭을 조절하는 구성은 특별히 한정하지 않는다. 예시적으로 광 가이드 부재(110)에 전체적으로 반사 부재(120)를 코팅한 후, 제1방향으로 갈수록 식각 깊이를 깊게 제어하여 광출사부(21)의 면적을 넓힐 수 있다. 따라서, 광 가이드 부재(110)의 광출사부(21)와 하단부(22) 사이의 수직 거리는 제1방향(X축 방향)으로 갈수록 좁아질 수 있다.
제1수용부(도 1b의 12)의 폭은 광출사부(21)의 폭에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1수용부(12)의 제2방향(y) 길이가 광출사부(21)의 제2방향(y) 길이보다 작은 경우 렌즈(30)로 전달되는 광이 제1수용부(12)의 단턱에 의해 전달되지 못하고 다시 광 가이드 부재(110) 또는 제1수용부(12)의 내부로 반사될 수 있다. 그러므로 제1수용부(12)의 제2방향(y) 길이 역시 제1방향(x)으로 갈수록 변경될 수 있다. 예시적으로, 일 측에서의 제1수용부(12)의 제2방향(y) 길이는 타 측에서의 제1수용부(12)의 제2방향(y) 길이보다 작을 수 있다.
도 5를 참조하면, 광원 모듈(20)과 렌즈(30)는 소정 간격으로 이격될 수 있다. 이러한 이격거리는 초점 거리일 수 있다. 따라서, 광원 모듈(20)은 제1방향을 따라 전체적으로 렌즈(30)와의 거리를 동일하게 유지하는 것이 바람직할 수 있다.
광원 모듈(20)은 제1방향으로 갈수록 많이 식각되어 두께가 얇아질 수 있다. 즉, 광원 모듈(20)은 제1방향으로 갈수록 두께가 얇아지므로 광 가이드 부재(110)의 일 측(111)에서 출사되는 광과 타 측(112)에서 출사되는 광의 초점 거리가 맞지 않는 문제가 있다(h2 < h3). 따라서, 광 균일도가 저하될 수 있다.
도 7을 참고하면, 광원 모듈(20)의 하부에 서브 부재(140)가 배치될 수 있다. 이러한 서브 부재(140)는 제1방향으로 갈수록 두꺼워지는 형상을 가질 수 있다. 따라서, 광원 모듈(20)이 서브 부재(140)상에 장착되면 광원 모듈(20)은 제1방향으로 렌즈(30)와의 이격 거리가 동일하게 제어될 수 있다(h2=h3). 따라서, 균일도가 향상될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 조명장치의 개념도이고, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 조명장치의 개념도이고, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 램프를 보여주는 도면이다.
도 8을 참고하면, 광원 모듈(20)은 회로기판(201), 회로기판(201)에 배치되는 복수 개의 발광소자(100), 및 발광소자(100)와 마주보는 일면 및 일면과 마주보는 타면(203a)을 갖는 도광판(203)을 포함할 수 있다.
발광소자(100)는 측면 발광 다이오드 일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 예시적으로 발광소자(100)는 일반적인 탑(TOP) 형 발광 다이오드일 수도 있다.
도광판(203)은 발광소자(100)와 마주보는 일면 및 일면과 마주보는 타면(203a)을 가질 수 있다. 이때, 도광판(203)의 두께는 1mm 내지 10mm일 수 있다. 즉, 도광판(203)의 타면(203a)은 광출사부일 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 도광판 대신 빈 공간에 반사격벽을 갖는 구조로 대체할 수도 있다.
도시되지는 않았으나 하우징은 도광판의 타면(203a)을 제외한 나머지 영역을 밀폐할 수 있으며, 도광판의 타면(203a)의 상부에는 렌즈(30)가 배치될 수 있다.
도 9를 참고하면, 광원 모듈(20)은 발광소자(100), 발광소자(100) 상에 배치되는 제1렌즈(150), 제1렌즈(150) 상에 배치되는 제2렌즈(160)를 포함할 수 있다.
이때, 제1렌즈(150)는 집광 기능을 수행하고, 제2렌즈(160)는 확산 기능을 수행할 수 있다. 예시적으로 제1렌즈(150)는 실린더 렌즈이고 제2렌즈(160)는 확산판일 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
발광소자(100)에서 출사된 광은 제1렌즈(150)에 의해 집광된 후, 다시 제2렌즈(160)에 의해 확산되고, 최종적으로 렌즈(30)에 의해 평형광으로 변환될 수 있다. 제1렌즈(150)는 실리더 형상의 볼록 렌즈일 수 있으며, 제2렌즈(160)는 확산판 또는 소정의 헤이즈를 갖는 확산부재일 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 램프를 보여주는 도면이다.
실시 예의 조명장치는 램프, 해드 램프, 또는 가로등 등을 포함될 수 있다. 일반 조명으로 사용되는 경우 열을 발산시키는 방열부 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 더 포함할 수 있다.
또한, 조명장치는 차량용 헤드 램프(1)에 포함될 수도 있다. 헤드 램프(1)는 하이빔(1a), 로우빔(1b), 방향 지시등(1c), 및 안개등(Daytime running lamp, 1d) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실시 예에 따르면 조명장치는 안개등(1d)를 구현할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 실시 예에 따른 조명장치는 테일 램프의 정지등(Stop Lamp)등에 사용될 수도 있다. 그러나, 이외에도 다양한 차량용 램프에 장착될 수도 있다.

Claims (10)

  1. 제1방향으로 연장된 광원모듈; 및
    상기 광원모듈 상에 배치되고, 상기 제1방향으로 연장된 렌즈를 포함하고,
    상기 광원모듈은
    상기 제1방향으로 연장되는 광 가이드 부재;
    상기 광 가이드 부재의 일 측에 배치되는 발광소자; 및
    상기 광 가이드 부재의 외주면에 배치되는 반사 부재를 포함하고,
    상기 광 가이드 부재는 상기 제1방향으로 연장된 광출사부를 포함하는 조명장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원모듈이 배치되는 제1수용부 및 상기 렌즈가 배치되는 제2수용부를 포함하는 하우징을 포함하는 조명장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 제1수용부와 제2수용부를 연결하는 개구부를 포함하고,
    상기 개구부는 상기 제1수용부에서 제2수용부로 갈수록 면적이 넓어지는 테이퍼 형상을 갖는 조명장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 광출사부를 통해 출사되는 발산광을 평행광으로 변환하는 조명장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광출사부의 폭은 1mm 내지 10mm인 조명장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광출사부는 상기 광 가이드 부재의 일 측에서 타측으로 갈수록 폭이 넓어지는 조명장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광 가이드 부재는 일 측에서 타측으로 갈수록 두께가 얇아지는 조명장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광 가이드 부재의 하부에 배치되고, 상기 일 측에서 타측으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 서브 부재를 포함하는 조명장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 일 측과 상기 렌즈의 제1 최단 거리는 상기 타측과 상기 렌즈의 제2 최단거리와 동일한 조명장치.
  10. 제1항에 따른 조명장치를 포함하는 차량용 램프.
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