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KR20190032797A - 조명 장치 - Google Patents

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KR20190032797A
KR20190032797A KR1020170121070A KR20170121070A KR20190032797A KR 20190032797 A KR20190032797 A KR 20190032797A KR 1020170121070 A KR1020170121070 A KR 1020170121070A KR 20170121070 A KR20170121070 A KR 20170121070A KR 20190032797 A KR20190032797 A KR 20190032797A
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KR
South Korea
Prior art keywords
light
guide portion
light guide
cover member
light sources
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR1020170121070A
Other languages
English (en)
Inventor
임의진
백승종
한규성
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020170121070A priority Critical patent/KR20190032797A/ko
Priority to CN201880061282.2A priority patent/CN111373194B/zh
Priority to EP18858494.0A priority patent/EP3686482B1/en
Priority to JP2020514932A priority patent/JP7164600B2/ja
Priority to PCT/KR2018/010736 priority patent/WO2019059578A1/ko
Priority to US16/646,198 priority patent/US10895362B2/en
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Abstract

실시예는 동심원의 원주 상에 배치되는 복수 개의 광원들; 상기 광원들을 둘러싸고 상기 광원과 인접하여 배치되는 광가이드부; 및 상기 광원들의 상면과 상기 광가이드부의 상면과 측면을 둘러싸는 커버 부재를 포함하고, 상기 광가이드부는, 상기 광원 방향의 제1 면과 상기 광원과 반대 방향의 제2 면이 상기 광원에서 방출된 광의 광축에 대하여 경사를 가지고, 상기 커버 부재는 상기 광가이드부 상면과 마주 보는 광 확산 영역에서 투광성 패턴을 가지는 조명 장치를 제공한다.

Description

조명 장치{LIGHTING DEVICE}
실시예는 조명 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 외부에 구비되는 조명 장치에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
자동차 등의 외부에 조명 장치로 사용될 때, 발광 다이오드에서 방출된 광을 도광판을 이용하여 외부로 방출하고 있다.
도광판은 면광원을 구현하는데 유리한 장치이나, 도광판 자체의 재질이 유연하지 못하여 굴곡이 형성된 외부 형상을 구현하기가 어렵고 또한 원하는 모양이나 색상의 광이미지를 구현하기가 어려워서, 제품 설계 및 디자인 변형이 용이하지 못할 수 있다.
실시예는 차량용 조명 장치 등에서 외부로 표시되는 광의 이미지를 다양화하고자 한다.
또한, 차량 등에 사용될 때 전면으로 진행하는 광량이 증가할 수 있는 조명장치를 제공하고자 한다.
실시예는 동심원의 원주 상에 배치되는 복수 개의 광원들; 상기 광원들을 둘러싸고 상기 광원과 인접하여 배치되는 광가이드부; 및 상기 광원들의 상면과 상기 광가이드부의 상면과 측면을 둘러싸는 커버 부재를 포함하고, 상기 광가이드부는, 상기 광원 방향의 제1 면과 상기 광원과 반대 방향의 제2 면이 상기 광원에서 방출된 광의 광축에 대하여 경사를 가지고, 상기 커버 부재는 상기 광가이드부 상면과 마주 보는 광 확산 영역에서 투광성 패턴을 가지는 조명 장치를 제공한다.
복수 개의 광원들의 광출사면은 상기 동심원의 중심과 반대 방향에 배치될 수 있다.
복수 개의 광원들로부터 방출되는 광의 광축들은, 상기 동심원의 중심으로부터 연장되어 배치될 수 있다.
인접한 상기 광원들로부터 방출되는 광의 광축들이 이루는 각도는 서로 동일할 수 있다.
광가이드부는 중앙의 제1 영역에 복수 개의 그루브가 구비되고, 상기 그루브 각각에 상기 복수 개의 광원들이 하나씩 삽입될 수 있다.
각각의 그루브의 수평 방향의 단면은 적어도 4개의 변을 가질 수 있다.
각각의 그루브는, 상기 광원의 광출사면 방향의 제1 면과, 상기 제1 면과 마주보는 제2 면과, 상기 제1 면과 제2 면 사이의 제3 면 및 제4 면을 포함할 수 있다.
광가이드부의 광입사이 상기 광원에서 방출되는 광의 광축에 대하여 기울어진 정도와, 상기 광가이드부의 광출사면이 상기 광원에서 방출되는 광의 광축에 대하여 기울어진 정도와 서로 동일할 수 있다.
광가이드부의 광입사면이 상기 광원에서 방출되는 광의 광축에 대하여 기울어진 제1 각도는 40도 내지 50도일 수 있다.
광가이드부의 광출사면이 상기 광원에서 방출되는 광의 광축에 대하여 기울어진 제2 각도는 130도 내지 140도일 수 있다.
커버 부재의 투광성 패턴은, 상기 복수 개의 광원들에서 방출되는 광의 광축들의 상부에 배치될 수 있다.
커버 부재는, 상기 투광성 패턴의 내측 영역과 외측 영역에 차광부를 더 포함할 수 있다.
내측 영역의 두께는 상기 광 확산 영역의 두께보다 두꺼울 수 있다.
광가이드부는, 하면에 제1 패턴이 구비될 수 있다.
광가이드부와 상기 커버 부재의 사이는 서로 이격되고, 상기 이격된 영역에 에어 가이드(air guide)가 형성될 수 있다.
다른 실시예는 동심원의 원주 상에 배치되는 복수 개의 광원들; 상기 광원들을 둘러싸고 상기 광원과 인접하여 배치되는 광가이드부; 및 상기 광원들의 상면과 상기 광가이드부의 상면과 측면을 둘러싸는 커버 부재를 포함하고, 상기 커버 부재는 상기 광가이드부와 마주보는 내측면이 상기 광원들에서 방출되는 광들의 광축들에 대하여 경사를 가지는 조명 장치를 제공한다.
실시예에 따른 조명 장치는 광가이드부의 광입사면과 광출사면의 경사진 구성으로 인하여 집광효과가 향상되어 종래의 조명 장치보다 전면으로 진행되는 광량이 더 증가할 수 있다.
그리고, 상술한 광가이드부의 광입사면과 광출사면의 경사진 구성과 투광성 패턴으로 인하여 새로운 이미지가 구현될 수 있다.
또한, 커버 부재의 내측면이 경사를 이루게 하면, 광가이드부를 통과한 광이 커버 부재의 내측면에서 반사되어, 조명 장치의 가장 자리 영역에서의 조도가 상승할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 조명 장치의 광원들과 광가이드부의 상면을 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 I-I' 축 방향의 측단면도이고,
도 3은 도 1에서 광원과 광가이드부의 제2 영역을 상세히 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3의 일부분을 확대한 단면도이고,
도 5는 도 3의 다른 부분을 확대한 단면도이고,
도 6은 실시예에 따른 조명 장치 내의 커버 부재의 사시도이고,
도 7은 도 6의 커버 부재의 상면을 나타낸 도면이고,
도 8은 도 1에서 각 발광소자들에서 출사되는 광의 광축들을 나타낸 도면이고,
도 9는 도 1에서 제2 그루브 내의 제2 광원을 상세히 나타낸 도면이고,
도 10은 도 1에서 제2 광원에서 방출된 광의 광가이드부를 지나는 경로를 나타낸 도면이고,
도 11은 실시예에 따른 조명 장치 내에서 광원들과 광가이드부 및 커버 부재를 함께 나타낸 도면이고,
도 12는 실시예에 따른 조명 장치에서 방출되는 광의 이미지를 나타낸 도면이고,
도 13은 다른 실시예에 따른 조명 장치 내에서 광원들과 광가이드부 및 커버 부재를 함께 나타낸 도면이고,
도 14(a)와 도 14(b)는 도 13에서 방출되는 광의 출력 분포를 나타낸 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 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 개의 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.
또한, 이하에서 이용되는 “제1” 및 “제2”, “상/상부/위” 및 “하/하부/아래” 등과 같은 관계적 용어들은 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다. 또한 동일한 참조 번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한 이상에서 기재된 "대응하는" 등의 용어는 "대향하는" 또는 "중첩되는" 의미들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 조명 장치의 광원들과 광가이드부의 상면을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 I-I' 축 방향의 측단면도이다.
실시예에 따른 조명 장치는 광원들(11~16)과, 광가이드부(100) 및 커버 부재(200)를 포함할 수 있다.
광원들(11~16)은 동심원의 중심(Center)을 둘러싸고, 도 1에서 점선으로 표시된 동심원의 원주 상에 배치될 수 있다. 광원들(11~16)은 6개가 도시되고 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
설명의 편의상 광원들(11~16)을 제1 광원(11) 내지 제6 광원(16)으로 구분할 수 있으나, 각각의 광원들(11~16)은 서로 동일한 형상일 수 있다.
도 2에서 제2 광원(12)이 도시되고 있다. 제2 광원(12)은 회로기판(12a)과 회로 기판(12a) 상에 배치되는 발광소자(12b)를 포함할 수 있다.
회로 기판(12a)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)이나, 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board) 등일 수 있으며, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
발광소자(12b)는 예를 들면 발광 다이오드(Light emitting diode)일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 발광 다이오드는, 과잉된 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 방출하는 p-n접합 다이오드이며, 반도체의 p-n접합을 이용하여 순방향으로 전압을 가하면 n영역에 있는 전자가 p영역의 정공과 만나서 재결합 발광을 일으키는 원리를 이용한다.
각각의 발광소자(12b)들은 서로 독립하여 구동되거나 연동하여 동일한 신호에 의하여 구동될 수도 있다. 후술하는 도 9의 이미지는 조명 장치 내에서 6개의 발광소자들이 동시에 발광되었을 때의 조명 장치의 외부 이미지를 나타낸 도면이다.
광가이드부(100)는 광원들(11~16)을 둘러싸고 배치될 수 있으며, 광원들(11~16)과 인접하여 배치될 수 있다. 상세하게는, 광가이드부(100)는 중앙의 제1 영역(110)과 제1 영역(110)의 둘레의 제2 영역(120)을 포함하는데, 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 서로 물리적으로 구분되지 않고 서로 동일한 재료로 이루어지고 일체를 이룰 수 있다. 또한, 제1 영역(110)의 두께는 제2 영역(120)의 두께와 동일할 수 있다.
광가이드부(100)은 예를 들면 도광판(Ligut Guide Plate)일 수 있고, 반드시 이에 한정하지는 않는다. 도광판은, 예를 들면 PMMA(Poly Methyl Meth Acrylate) 수지로 만들어진 투명 아크릴 패널일 수 있다.
광가이드부(100)의 제1 영역(110)은 광원들(11~16)을 둘러싸고 가장 자리가 상기의 동심원의 중심(Center)을 둘러싸는 원주를 이룰 수 있고, 제2 영역(120)은 제1 영역(110)의 둘레에 구비되고 가장 자리가 상기의 동심원의 중심(Center)을 둘러싸는 원주를 이룰 수 있다.
광가이드부(100)의 제1 영역(110)에는 복수 개의 그루브들(g1~g6)이 구비될 수 있는데, 설명의 편의상 제1 그루브(g1) 내지 제6 그루브(g6)라고 할 수 있다. 각각의 그루브들(g1~g6)에는 상술한 광원들(11~16)이 하나씩 삽입되어 배치될 수 있으며, 그루브들(g1~g6)의 개수와 광원들(11~16)의 개수는 서로 동일할 수 있다.
도 2를 참조하면, 각각의 그루브들(g1~g6)은 광가이드부(100)의 제1 영역(110)에서 하부가 개방되어 형성될 수 있으며, 각각의 그루브들(g1~g6)의 개방된 하부의 영역으로 광원(11~16)이 삽입되어 배치될 수 있다. 그리고, 각각의 그루브들(g1~g6)의 상부는 개방될 수도 있으나, 광가이드부(100)를 이루는 재료로 차단될 수 있다.
각각의 그루브들(g1~g6)의 측면은 광가이드부(100)를 이루는 재료로 둘러싸일 수 있으며, 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.
도 2에서 광가이드부(100)에서 광원 방향의 측면을 제1 면(inner surface)라 하고, 제1 면(inner surface)과 반대 방향의 측면을 제2 면(outer usrface)이라 할 수 있다. 이때, 상기의 제1 면(inner surface)과 제2 면(outer surface)은 각각 광원들(11~16)에서 방출된 광들의 광축에 대하여 경사를 가질 수 있다. 여기서, 경사를 가진다 함은 도 2에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 광(L2)의 수평 방향의 진행 방향에 대하여 상술한 제1 면(inner surface)과 제2 면(outer surface)이 수직으로 이루지 않고 상기의 수직한 방향에 대하여 기울어짐을 뜻한다.
도 3은 도 1에서 광원과 광가이드부의 제2 영역을 상세히 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 일부분을 확대한 단면도이고, 도 5는 도 3의 다른 부분을 확대한 단면도이다.
이하에서 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 시시예에 따른 조명 장치의 광가이드부의 하면의 제1 패턴을 상세히 설명한다.
도 3에서 광가이드부의 제1 광원 광원(11)과 인접한 광가이드부의 제2 영역(120)과, 입체효과 형성부(121)이 되시되고 있다. 도 3에서는 광가이드부 중에서 하면에 상술한 제1 패턴(P1)을 가지는 제2 영역(120)을 도시하고 설명한다.
광가이드부의 제2 영역(120)의 두께(t1)는 약 0.1㎜ 이상, 약 10.0㎜ 이하일 수 있다. 광가이드부의 제2 영역(120)의 두께(t1)가 0.1㎜보다 작으면, 제1 광원(11)의 높이(t2)를 보다 작게 제조하여야 하여서, 제조 비용이 증가할 수 있다. 또한, 광가이드부의 제2 영역(120)의 두께(t1)가 1.0㎝보다 크면 조명 장치의 두께 및 무게가 증가하고 거나 재료 비용이 증가할 수 있다.
입체효과 형성부(121)는 광가이드부의 제2 영역(120)의 일면 일부를 제거하여 구비되는 복수의 패턴들(121)을 포함할 수 있다. 복수의 패턴들(121)은 광가이드부의 제2 영역(120)의 제1면 또는 제1면의 반대측인 제2면(120a)에 대하여 경사진 경사면(121a, 121b1)을 갖고 제1 면에 일정 방향(x방향)으로 순차 배열되는 오목부들 또는 볼록부들을 포함할 수 있다.
복수의 패턴들(121)은 상술한 제1 패턴(P1)의 일부일 수 있다. 그리고, 제1 광원(11)과 광가이드부의 제2 영역(120a)은 일정 간격(w0) 이격되어 배치될 수 있다. 상기의 간격(w0)은 에어(air)가 채워지거나, 또는 레진 등의 투명 재질이 채워질수 있다.
제1 광원(11)의 광출사면은 광가이드부의 제2 영역(120)의 측면과 마주하도록 배치되며, 원형, 타원형, 삼각형, 사각형 또는 오각형 이상의 다각형 형상을 가질 수 있다.
광가이드부의 제2 영역(120)의 두께 방향에서의 제1 광원(11)의 높이(t2)는, 광가이드부의 제2 영역(120)의 두께(t1)보다 작들 수 있는데, 제1 광원(11)의 광출사면에서 나오는 빛이 도 3의 상하 방향으로 확산되며 진행되어 광가이드부의 제2 영역(120)의 측면으로 입사될 수 있기 때문이다.
광가이드부의 제2 영역(120)의 내부에서 이동하는 빛은 입체효과 형성부(121)의 복수의 패턴들의 경사면(121a, 121b)에서의 반사 및 굴절에 의해 광가이드부의 제2 영역(120)의 내부에서 전달될 수 있다.
도 4를 참조하면, 입체 효과 형성부(121)의 각 패턴의 경사면(121a, 121b)과 만나는 빛은 그 입사각에 따라 굴절되거나 반사된다. 이때, 입사각이 임계각(θc)보다 작으면, 광가이드부(10a)를 지나는 빛은 패턴을 투과하면서 굴절률의 차이에 따라 굴절되어 진행하고, 입사각이 임계각(θc) 이상일 때 패턴의 경사면(121a, 121b)에서 반사될 수 있다.
광가이드부의 제2 영역(120)을 지나는 입사광에 대한 적절한 굴절 및 반사를 위하여, 각 패턴의 경사면(121a, 121b)이 소정의 표면 거칠기(surface roughness)를 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 입체효과 형성부(121)의 패턴들을 설계하여 복수의 패턴들의 경사면(121a, 121b)에서의 굴절 및 반사 성능을 조절하여 특정한 경로로 진행하는 선형광 또는 입체효과광을 구현할 수 있다.
도 5에서, 입체효과 형성부(121)의 복수의 패턴들 중에서 제1 내지 제3 패턴(P1~P3)를 상세히 도시하고 있다. 여기서, 제1 패턴 내지 제3 패턴(P1, P2, P3)은 광원으로부터 차례로 더 멀어지는 순서로 배치될 수 있고, 서로 연속되어 배치되는 패턴들일 수 있으나, 서로 인접한 두 패턴들 사이에 또 다른 패턴이 배치될 수 도 있다.
입체효과 형성부를 이루는 복수의 패턴들은 각 경사면에서의 굴절 및 반사에 의해 광가이드부의 제2 영역(120)의 외부에서 볼 때 제1 광원(미도시)으로부터의 거리들(d1, d2, d3)이 증가함에 따라, 간접 광원들로 작용한다. 이때, 상기의 복수의 패턴들의 광경로 상의 특정 부분이 각각 간접 광원들로 작용할 수 있는데, 각각 더미 광원들(LS1, LS2, LS3)이라 할 수 있다.
본 실시예에 의한 조명 장치에서 광가이드부의 특히 제2 영역(120)의 하면에 구비되는 복수의 패턴들의 경사면에 의해 광원으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 광경로가 차례로 길어지면서 휘도가 낮아지는 간접 광원들로 작용할 수 있고, 따라서 조명 장치는 광가이드부의 두께 방향에서 거리감 또는 깊이감이 있는 입체효과광(Three-dimensional effect beam)을 생성할 수 있다.
도 6은 실시예에 따른 조명 장치 내의 커버 부재의 사시도이고, 도 7은 도 6의 커버 부재의 상면을 나타낸 도면이다.
커버 부재(200)는 광 확산 영역(220)과, 상기 광 확산 영역(220)의 내측 영역(210)과 외측 영역(230)을 포함할 수 있다.
내측 영역(210)과 광 확산 영역(220)은 상술한 광원들(11~16)과 광가이드부(100)의 상부에 구비되고, 외측 영역(230)은 광가이드부(100)의 측면에 구비될 수 있다.
내측 영역(210)과 외측 영역(230)은 차광부일 수 있고, 광을 차단하는 재료로 이루어지거나 특성을 가질 수 있다. 광 확산 영역(220)은 광을 확산하는 투광성 재료로 이루어질 수 있고, 투광성 패턴(P2)이 구비될 수 있다.
도 7에서 투광성 패턴(P2)은 도 1에서 복수 개의 광원들(11~16) 각각과 대응하며, 상기 광원들(11~16)의 상부에 배치될 수 있다.
내측 영역(210)은 광가이드부(100)의 제1 영역(110)의 상면과 마주보며 구비될 수 있고, 광 확산 영역(220)은 광가이드부(100)의 제2 영역(120)의 상면과 마주보며 구비될 수 있다.
도 8은 도 1에서 각 발광소자들에서 출사되는 광의 광축들을 나타낸 도면이다.
도 8에서 복수 개의 광원들(11~16) 각각의 광출사면은 동심원의 중심(Center)과 반대 방향에 구비될 수 있다. 즉, 복수 개의 광원들(11~16)은 동심원의 중심(Center)으로부터 광가이드부(100)의 가장 자리 방향으로 광을 방출할 수 있다.
그리고, 복수 개의 광원들(11~16)로부터 방출되는 광(L1~L6)의 광축들은, 동심원의 중심(Center)으로부터 연장되어 배치될 수 있다. 즉, 도 5에서 동심원의 중심(Center)은 광가이드(100)의 중심과 일치할 수 있다. 상세하게는, 각각의 광원들(11~16)에서 출사되는 광들(L1~L6)의 경로들을 점선으로 표시하였고, 상기의 광들(L1~L6)의 경로를 점선으로 표시된 경로들을 광원들(11~16)을 통과하여 연장하여 실선들로 도시하면, 상기의 실선들은 동심원의 중심(Center)과 만날 수 있다.
그리고, 도 8에서 인접하여 배치되는 광원들(11~16)로부터 방출되는 광들(L1~L6)의 광축들이 이루는 각도(θ12~θ61)는 동일할 수 있다.
즉, 제1 광원(11)으로부터 방출되는 광의 광축(L1)과 제2 광원(12)으로부터 방출되는 광의 광축(L2)이 이루는 각도(θ12)와, 제2 광원(12)으로부터 방출되는 광의 광축(L2)과 제3 광원(13)으로부터 방출되는 광의 광축(L3)이 이루는 각도(θ23)와, 제3 광원(13)으로부터 방출되는 광의 광축(L3)과 제4 광원(14)으로부터 방출되는 광의 광축(L4)이 이루는 각도(θ34)와, 제4 광원(14)으로부터 방출되는 광의 광축(L4)과 제5 광원(15)으로부터 방출되는 광의 광축(L5)이 이루는 각도(θ45)와, 제5 광원(15)으로부터 방출되는 광의 광축(L5)과 제6 광원(16)으로부터 방출되는 광의 광축(L6)이 이루는 각도(θ56)와, 제6 광원(16)으로부터 방출되는 광의 광축(L6)과 제1 광원(11)으로부터 방출되는 광의 광축(L1)이 이루는 각도(θ61)은 서로 동일할 수 있다. 도 5에서 6개의 광원들(11~16)이 구비되어 상술한 각도(θ12~θ61)는 50도일 수 있다.
도 9는 도 1에서 제2 그루브 내의 제2 광원을 상세히 나타낸 도면이다.
제2 그루브(g2) 내에 구비된 제2 광원(12)이 도시되어 있다. 각각의 그루브들(g1~g6)의 형상들은 상술한 동심원의 중심(Center)에 대하여 점 대칭으로 동일할 수 있다.
도 9는 제2 그루브(g2)의 수평 방향의 단면이고, 제2 그루브(g2)의 수평 방향의 단면은 적어도 4개의 변을 가질 수 있으며, 실제로 그루브(g2)는 입체 형상을 가지므로 4개의 변을 제1 면 내지 제4 면으로 칭할 수 있다.
제2 그루브(g2)를 수평 방향으로 제1 면 내지 제4 면이 둘러쌀 때, 제1 면은 제2 광원(12)의 광출사면 방향에 구비되고, 제2 면은 제1 면과 마주보고 배치되고, 제3 면과 제4 면은 상기의 제1 면과 제2 면의 사이에서 서로 마주보며 배치될 수 있다.
도 10은 도 1에서 제2 광원에서 방출된 광의 광가이드부를 지나는 경로를 나타낸 도면이다.
제2 광원(12)은 제2 회로 기판(12a) 상의 제2 발광소자(12b)를 포함하며, 제2 발광소자(12b)에서 방출된 광(L2)은 광가이드부로 진행할 수 있다. 이때 광(L2)은 일부가 광가이드부로 입사하는 광입사면에서 반사될 수 있고, 광가이드부로 입사한 광은 광출사면에서 반사될 수 있다. 여기서, 광입사면은 도 7에서 좌측에 도시된 광가이드부의 경사진 영역이고, 광출사면은 우측에 도시된 광가이드부의 경사진 영역일 수 있다. 그리고, 광입사면은 도 2의 제1 면(inner surface)일 수 있고, 광출사면은 도 2의 제2 면(outer surface)일 수 있다.
도 10에서 광가이드부의 광입사면인 제1 면이 제2 광원(12)에서 방출되는 광(L2)의 광축에 대하여 기울어진 각도(θi)와 광가이드부의 광출사면인 제2 면이 제2 광원(12)에서 방출되는 광(L2)의 광축에 대하여 기울어진 각도(θo)는 서로 동일할 수 있다. 상술한 각도들(θi, θo)로 인하여 광가이드부의 광입사면과 광출사면에서 광이 상부 방향으로 반사될 수 있다.
예를 들면, 광가이드부의 광입사면인 제1 면이 제2 광원(12)에서 방출되는 광(L2)의 광축에 대하여 기울어진 각도(θi)는 40도 내지 50도일 수 있고, 광가이드부의 광출사면인 제2 면이 제2 광원(12)에서 방출되는 광(L2)의 광축에 대하여 기울어진 각도(θo) 130도 내지 140도일 수 있다. 여기서, 광(L2)의 광축에 대하여 입사면과 광출사면이 기울어진 정도들은 서로 동일하나, 상술한 각도들(θi, θo)은 서로 90도 차이가 나게 표시될 수 있다.
상술한 각도들(θi, θo)이 상기의 범위들보다 작거나 크면, 광가이드부의 광입사면과 광출사면에서 반사되는 광들이 도 7의 상부면으로 향하지 않고 다른 방향으로 향할 수 있어서 조명 장치의 광효율이 저하될 수 있다.
그리고, 광가이드부의 하부 표면에는 제1 패턴(P1)이 형성될 수 있다. 제1 패턴(P1)은 예를 들면 점 매트릭스 모양으로 구비되거나 선 형태로 홈이 파여 구비될 수 있으며, 광가이드부로 입사된 광을 광가이드 전면적으로 고르게 확산되도록 할 수 있다.
도 11은 실시예에 따른 조명 장치 내에서 광원들과 광가이드부 및 커버 부재를 함께 나타낸 도면이다.
조명 장치 내에서 커버 부재(200)의 내부에 광원들(12, 15)과 광가이드부(100)이 삽입되어 배치되고 있다.
광원들(12, 15)에서 방출된 광들(L2, L5)들은 광가이드부(100)의 광입사면과 광출사면에서 각각 반사되고, 반사된 광들은 커버 부재(200) 방향으로 진행할 수 있다.
그리고, 도 6 및 도 7에서 설명한 바와 같이, 광가이드부(100)의 제1 영역(110)의 상부에는 커버 부재(200)의 내측 영역(210)이 구비되고, 광가이드부(100)의 제2 영역(120)의 상부에는 커버 부재(200)의 광확산부(220)가 구비될 수 있다.
따라서, 광가이드부(100)의 제2 영역(120)에서 상부 방향으로 진행한 광들은 커버 부재(200)의 광 확산 영역(220)을 통과할 수 있다. 그리고, 커버 부재(200)의 외측 영역(230)은 차광부이므로 광이 커버부재(200)의 측면으로 진행되지 않게 할 수 있다.
도 11에서 커버 부재(200)의 내측 영역의 두께는 광 확산 영역의 두께보다 두꺼울 수 있다. 이러한 두께 편차로 인하여 광가이드부(100)의 제1 영역(110)의 상면은 커버 부재(200)의 내측 영역의 하면과 접촉할 수 있고, 광가이드부(100)의 제2 영역(120)의 상면은 커버 부재(200)의 광 확산 영역의 하면과 이격되어 구비될 수 있다.
그리고, 광가이드부(100)의 제2 영역(120)의 상면과 커버 부재(200)의 광 확산 영역의 하면과 이격된 영역에는 에어 가이드(air guide)가 형성될 수 있으며, 광가이드부(100)에서 방출된 광이 에어 가이드 영역에서 커버 부재(200) 방향으로 확산되며 진행할 수 있다.
도 12는 실시예에 따른 조명 장치에서 방출되는 광의 이미지를 나타낸 도면이다.
조명 장치에서 방출되는 광량이 많은 영역이 적색으로 도시되고 있다. 중심을 지나는 6개 방향의 직선들은 상술한 커버 부재의 투광성 패턴(P2)에 의하여 각각의 광들의 광축 방향 위에 표시되고 있다. 그리고, 각각의 직선들이 한 쌍으로 표시되는데, 투광성 패턴(P2)의 형상에 따라서 이러한 이미지가 가능할 수 있다.
또한, 이미지의 중앙 영역과 가장 자리 영역에 각각 원형으로 적색이 도시되고 있다. 상술한 바와 같이, 광가이드부의 광입사면과 광출사면 각각에서 광이 반사되어 커버 부재 방향으로 진행한 광들이 표시되어 상술한 원형들이 표시될 수 있다.
실시예에 따른 조명 장치는, 상술한 광가이드부의 광입사면과 광출사면의 경사진 구성으로 인하여 집광효과가 향상되어 종래의 조명 장치보다 전면으로 진행되는 광량이 더 증가하고, 또한 내부와 외부에 원형을 이루는 광이 표시되어 새로운 이미지가 구현되고 있다.
도 13은 다른 실시예에 따른 조명 장치 내에서 광원들과 광가이드부 및 커버 부재를 함께 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 조명 장치는 상술한 도 1 내지 도 12에 도시된 실시예와 유사하나, 광가이드부의 제1면과 제2 면이 광축에 대하여 수직으로 구비되고, 커버부재에서 광가이드부와 마주보는 내측면이 상기의 광축에 대하여 경사를 가지는 차이점이 있다.
상세하게는, 조명 장치 내에서 커버 부재(1200)의 내부에 광원들(1012, 1015)과 광가이드부(1100)가 삽입되어 배치되고 있다. 광원들(1012, 1015)에서 방출된 광들(L2, L5)들은 광가이드부(1100)의 광입사면과 광출사면에서 각각 반사되고, 반사된 광들은 커버 부재(1200) 방향으로 진행할 수 있다.
그리고, 제2 광원(1012) 및 제5 광원(1015)과 마주보는 광가이드부(1100)의 제1 면 및 상기 제1 면과 반대 방향의 제2 면은 상기의 광들(L2, L5)의 광축과 수직으로 배치될 수 있다. 그리고, 커버 부재(1200)의 내측면은 상술한 광들(L2, L5)의 광축에 대하여 각각 일정 각도들(θ102, θ105)을 이루며 배치될 수 있다. 상술한 각도들(θ102, θ105)로 인하여 광가이드부(1100)를 통과하여 커버 부재(1200)로 진행되는 광이 커버 부재(1200)의 내측면에서 반사되어 도 13의 상부 방향으로 진행될 수 있다. 상술한 각도들(θ102, θ105)은 45도 내지 50도일 수 있다.
도 14(a)와 도 14(b)는 도 13에서 방출되는 광의 출력 분포를 나타낸 도면이다.
도 14(a)는 종래의 조명장치에서 출사되는 광의 출력 분포를 나타내고, 수평 방향(H)의 조도가 기준값의 87% 정도로 너무 어둡고, 수직 방향(V)의 조도는 기준값의 177%를 나타낸다.
도 14(b)는 도 13의 실시예에 따른 조명장치에서 출사되는 광의 출력 분포를 나타내고, 수평 방향(H)의 조도가 기준값의 105% 정도이고, 수직 방향(V)의 조도는 기준값의 172%를 나타낸다.
따라서, 실시예와 같이 조명 장치 내에서 커버 부재의 내측면이 경사를 이루게 하면, 광가이드부를 통과한 광이 커버 부재의 내측면에서 반사되어, 조명 장치의 가장 자리 영역에서의 조도가 상승할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
11~16: 제1 내지 제6 광원 11a~16a: 제1 내지 제6 회로기판
11b~16b: 제1 내지 제6 발광소자 100: 광가이드
110: 제1 영역 120: 제2 영역
200: 커버 부재 210: 내측 영역
220: 광확산부 230: 외측 영역
L1~L6: 광축들 g1~g6: 제1 내지 제6 그루브
P1: 제1 패턴 P2: 투광성 패턴

Claims (18)

  1. 동심원의 원주 상에 배치되는 복수 개의 광원들;
    상기 광원들을 둘러싸고 상기 광원과 인접하여 배치되는 광가이드부; 및
    상기 광원들의 상면과 상기 광가이드부의 상면과 측면을 둘러싸는 커버 부재를 포함하고,
    상기 광가이드부는, 상기 광원 방향의 제1 면과 상기 광원과 반대 방향의 제2 면이 상기 광원에서 방출된 광의 광축에 대하여 경사를 가지고,
    상기 커버 부재는 상기 광가이드부 상면과 마주 보는 광 확산 영역에서 투광성 패턴을 가지는 조명 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 광원들의 광출사면은 상기 동심원의 중심과 반대 방향에 배치되는 조명 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 광원들로부터 방출되는 광의 광축들은, 상기 동심원의 중심으로부터 연장되어 배치되는 조명 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    인접한 상기 광원들로부터 방출되는 광의 광축들이 이루는 각도는 서로 동일한 조명 장치.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광가이드부는 중앙의 제1 영역에 복수 개의 그루브가 구비되고, 상기 그루브 각각에 상기 복수 개의 광원들이 하나씩 삽입되는 조명 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 각각의 그루브의 수평 방향의 단면은 적어도 4개의 변을 가지는 조명 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 각각의 그루브는, 상기 광원의 광출사면 방향의 제1 면과, 상기 제1 면과 마주보는 제2 면과, 상기 제1 면과 제2 면 사이의 제3 면 및 제4 면을 포함하는 조명 장치.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 광가이드부의 광입사면이 상기 광원에서 방출되는 광의 광축에 대하여 기울어진 정도와, 상기 광가이드부의 광출사면이 상기 광원에서 방출되는 광의 광축에 대하여 기울어진 정도는 서로 동일한 조명 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 광가이드부의 광입사면이 상기 광원에서 방출되는 광의 광축에 대하여 기울어진 제1 각도는 40도 내지 50도인 조명 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 광가이드부의 광출사면이 상기 광원에서 방출되는 광의 광축에 대하여 기울어진 제2 각도는 130도 내지 140도인 조명 장치.
  11. 제5 항에 있어서,
    상기 커버 부재의 투광성 패턴은, 상기 복수 개의 광원들에서 방출되는 광의 광축들의 상부에 배치되는 조명 장치.
  12. 제5 항에 있어서,
    상기 커버 부재는, 상기 투광성 패턴의 내측 영역과 외측 영역에 차광부를 더 포함하는 조명 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 내측 영역의 두께는 상기 광 확산 영역의 두께보다 두꺼운 조명 장치.
  14. 제5 항에 있어서,
    상기 광가이드부는, 하면에 제1 패턴이 구비된 조명 장치.
  15. 제5 항에 있어서,
    상기 광가이드부와 상기 커버 부재의 사이는 서로 이격되고, 상기 이격된 영역에 에어 가이드(air guide)가 형성되는 조명 장치.
  16. 동심원의 원주 상에 배치되는 복수 개의 광원들;
    상기 광원들을 둘러싸고 상기 광원과 인접하여 배치되는 광가이드부; 및
    상기 광원들의 상면과 상기 광가이드부의 상면과 측면을 둘러싸는 커버 부재를 포함하고,
    상기 커버 부재는 상기 광가이드부와 마주보는 내측면이 상기 광원들에서 방출되는 광들의 광축들에 대하여 경사를 가지는 조명 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 광가이드부는, 상기 광원 방향의 제1 면과 상기 광원과 반대 방향의 제2 면이 상기 광원에서 방출된 광의 광축에 대하여 수직을 이루는 조명 장치.
  18. 제16 항 또는 제17 항에 있어서,
    상기 커버 부재는 상기 광가이드부 상면과 마주 보는 광 확산 영역에서 투광성 패턴을 가지는 조명 장치.
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