WO2015186931A1 - 조명 장치 - Google Patents

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김진수
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Definitions

  • the present invention relates to a lighting device, and more particularly, to a lighting device that can implement a linear light image of a desired shape through a pattern design and a light source arrangement structure for the pattern.
  • 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 lighting device of the prior art includes a LED light source and a diffuser plate for diffusing the light emitted from the LED light source to the outside.
  • Most of the prior art lighting devices are configured to output uniform light throughout the light emitting surface.
  • some conventional lighting devices use a color filter or a filter having a light-transmitting hole of a desired shape.
  • An embodiment of the present invention is to provide a lighting device that can implement a light image having a three-dimensional effect of the desired shape by controlling the optical path and the width through the pattern design and the arrangement of the pattern and the light source.
  • Another embodiment of the present invention is to provide a lighting device that can have a flexible shape on a sheet while realizing an optical image having a three-dimensional effect through the pattern design and the arrangement of the pattern and the light source.
  • the lighting apparatus includes a light source unit for irradiating light to the middle portion of the light guide portion in the thickness direction of the portion.
  • the steric effect forming portion has a pattern.
  • the pattern includes a plurality of unit patterns.
  • the plurality of unit patterns are sequentially arranged, each having an inclined surface having an inclination angle with respect to the first surface or the second surface, and the first surface direction or the first surface facing the incident light in the light guide part by reflection and refraction on the inclined surface.
  • the linear light of the first path that is orthogonal to each of the pattern extension directions of the plurality of unit patterns is generated by inducing in the direction of the second surface facing two surfaces.
  • the plurality of unit patterns may include a first distance, a second distance farther from the first distance, and a second distance that is closest to the first area where the light of the light source of the light source is incident inside the light guide part.
  • the first unit pattern, the first unit pattern, and the third unit pattern are sequentially arranged at a far third distance.
  • the second distance from the second dummy light source by the inclined plane of the second unit pattern to the inclined plane of the second unit pattern is the first distance from the first dummy light source by the inclined plane of the first unit pattern to the inclined plane of the first unit pattern. It is longer than the distance and shorter than the third distance from the third dummy light source by the inclined surface of the third unit pattern to the inclined surface of the third unit pattern.
  • the pattern converts incident light into first linear light extending from the middle of the light guide portion to the first side edge and second linear light extending from the middle to the second side edge facing the first side edge. do.
  • a lighting apparatus including an optical guide portion having a first surface and a second surface opposite to the first surface, a stereoscopic effect forming portion on the optical guide portion, and a first or second surface and a mirror. It includes a light source unit for irradiating light to the light guide portion in the photographic direction.
  • the steric effect forming portion includes a pattern.
  • the plurality of unit patterns of the pattern are sequentially arranged and have an inclined surface having an inclination angle with respect to the first surface or the second surface, and the first surface direction toward which the first surface is directed by the reflection and refraction of the incident light in the light guide portion on the inclined surface or
  • the linear light of the first path that is orthogonal to the pattern extension directions of the plurality of unit patterns is generated by inducing in the direction of the second surface facing the second surface.
  • the light path and the width are controlled through the pattern design, and the light is radiated to the middle part of the light guide part provided with the pattern or the light guide part is inclined and disposed at the middle part of the light guide part having the pattern through the design of the arrangement structure of the pattern and the light source. It can provide a flexible sheet-type lighting device to implement an optical image having a three-dimensional effect by irradiating.
  • a lighting device having a sheet-like flexible structure it is possible to provide a lighting device that can be efficiently applied to flat surfaces, interior and exterior curved portions, etc. of objects to be installed such as buildings, facilities, furniture, and vehicles. .
  • an optical image of linear light having various types of three-dimensional effects can be realized according to the relative position of the light source and the pattern or the inclination or curvature of the light guide part. It is possible to provide a lighting device that can be easily applied to the inner and outer curved portions and the bent portion for lighting installation such as furniture.
  • the vehicle lighting apparatus on a flexible sheet is advantageous in various aspects such as volume, thickness, weight, price, life, stability, design freedom, ease of installation, etc. Can be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a lighting apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exemplary view of an optical image of the lighting device of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exemplary view of an optical image of the lighting device of FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates an optical image of the lighting device of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a partial perspective view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view taken along line VII-VII of the lighting apparatus of FIG. 8.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view taken along line VII-VII of the lighting apparatus of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a principle of operation of the lighting apparatus of FIG. 8.
  • FIG. 11 is a perspective view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the lighting apparatus 10 includes a light guide part 11, a stereoscopic effect forming part 12, and a light source part 13.
  • the stereoscopic effect forming unit 12 converts the incident light irradiated from the light source unit 13 into the light guide unit 11 into linear light having a stereoscopic effect.
  • the combination of the stereoscopic effect forming unit 12 and the light guide unit 11 may correspond to an optical member that converts incident light of the light source unit 13 to implement linear light.
  • the light guide part 11 has a plate or film form and moves incident light from one side to the other side.
  • the light guide part 11 is a member for providing the stereoscopic effect forming part 12 or a member for supporting the stereoscopic effect forming part 12.
  • Resin or glass may be used as the material of the light guide part 11, and the resin may include a thermoplastic polymer or a photocurable polymer.
  • the material of the light guide portion 11 polycarbonate, polymethylmethacrylate, polystyrene, polyethylene terephthalate, and the like may be used, but is not limited thereto. no.
  • the material of the light guide portion 11 may be made of an ultraviolet curable resin including an oligomer, and more specifically, may be a resin mainly containing a urethane acrylate oligomer. That is, the resin which mixed the urethane acrylate oligomer which is a synthetic oligomer, and the polymer type which is polyacryl can be used.
  • the low-boiling dilution-type reactive monomer, IBOA (isobornyl acrylate), HPA (hydroxylpropyl acrylate), 2-HEA (2-hydroxyethyl acrylate) and the like may further include a mixed monomer, and as an additive photoinitiator or antioxidant You can mix more.
  • the optical guide part 11 of the embodiment may be provided with a suitable resin that can perform the optical guide function, which is currently developed and commercialized or can be implemented according to future technology development. have.
  • the thickness t1 of the light guide part 11 may be about 0.1 mm or more and about 10.0 mm or less. If the thickness t1 is thinner than 0.1 mm, linear light having a steric effect is difficult to properly implement. In addition, when the thickness t1 is thicker than 10.0 mm, there is a disadvantage that even a plate-shaped lighting device is too thick, difficult to handle, and the raw material cost increases.
  • the thickness t1 of the light guide part 11 may be about 100 ⁇ m or more and about 250 ⁇ m or less. In this case, since the light guide part 11 has a thin film shape, the light guide part 11 may be easily applied to an application product having a roll or the like. In addition, depending on the implementation, the thickness t1 of the light guide portion 11 may be about 250 ⁇ m or more and about 10.0 mm or less. In this case, since the light guide part 11 has a plate shape, the light guide part 11 may not be wound on a roll or the like, or may be easily applied to a flat part of an application product.
  • the thickness t2 of the optical member of the lighting apparatus 10 may be obtained by adding the thickness of the stereoscopic effect forming part 12 to the thickness t1 of the light guide part 11.
  • the stereoscopic effect forming unit 12 may have a thickness of several ⁇ m to several tens of ⁇ m.
  • the stereoscopic effect forming unit 12 is formed integrally with the light guide unit 11 by processing the first surface 111 of the light guide unit 11, the three-dimensional effect forming unit 12 and the three-dimensional effect forming unit 12
  • the thickness t2 of the optical member including the effect forming unit 12 may be the same as the thickness t1 of the light guide portion 11.
  • the stereoscopic effect forming part 12 includes a pattern sequentially arranged on the first surface 111 of the light guide part 11.
  • the pattern may be referred to as an optical pattern.
  • the pattern includes a plurality of unit patterns 121.
  • the unit patterns 121 reflect and refract incident light moving in the optical member on the inclined surface of each unit pattern so that the first surface 111 or the second surface 112 of the light guide unit 11 faces the first surface 111.
  • the linear light is guided in the direction of the second surface facing), thereby extending in the first path perpendicular to the direction in which the patterns of the unit patterns extend.
  • the stereoscopic effect forming unit 12 of the present embodiment extends the incident light irradiated to the middle portion of the light guide portion 11 from the middle portion of the light guide portion 11 to the first side edge of the light guide portion 11.
  • the first linear fluorescent light is converted into second linear fluorescent light extending from the middle portion of the light guide part 11 to the second side edge facing or opposite to the first side edge.
  • the unit pattern 121 may have a polygonal cross-sectional shape of about triangular, semi-circular, semi-elliptic or pentagonal.
  • the unit pattern 121 of the three-dimensional effect forming unit 12 has a cylindrical shape having a semicircular cross section, whereby the three-dimensional effect forming unit 12 or the pattern has a plurality of unit patterns each having a semi-circular column shape. These may have a concave-convex structure that is sequentially arranged in a stripe form.
  • the stereoscopic effect forming unit 12 or a pattern thereof may be provided in such a manner that a separate pattern layer is bonded to one surface of the light guide unit 11 in addition to the structure formed integrally by processing one surface of the light guide unit 11. .
  • the stereoscopic effect forming unit 12 may be formed of a material having the same refractive index as that of the light guide unit 11 or a slight difference (0.2 or less) from the refractive index of the light guide unit 11.
  • the stereoscopic effect forming unit 12 may be provided using a thermoplastic polymer, a photocurable polymer, or the like.
  • the inclined surface of each unit pattern 121 may be a mirror surface, a mirror surface processing surface or a precision processing surface.
  • Roughness of the inclined surface may be measured through standard roughness Rz and the like.
  • the standard roughness Rz of the inclined surface is preferably about 0.8 ⁇ m or less at a reference length of 0.25 mm.
  • the light source unit 13 irradiates light to an intermediate portion of the light guide unit 11. That is, the light source unit 13 is disposed to irradiate light in the thickness direction (z direction) of the light guide unit 11.
  • the distance from the light source unit 13 to the second surface 112 of the light guide unit 11 may be appropriately adjusted according to the light intensity of the light source unit 13 or the length of the desired linear light.
  • the distance between the light source unit 13 and the light guide unit 11 can be designed in accordance with the allowable space of the application product employing the lighting device, this distance can be designed to be variable by a predetermined driving device.
  • the light source unit 13 may include an artificial light source such as a candle, an incandescent lamp, a discharge lamp, a halogen lamp, a light emitting diode (LED) lamp, and an organic light emitting diode (OLED) lamp.
  • the light source unit 13 may include a natural light source such as sunlight.
  • the light source unit 13 may include a guide member for inducing or reflecting sunlight and a light exit port (not shown) for irradiating incident light toward the light guide unit 11.
  • the light exit port may be provided where the LED light source 132 is located.
  • an LED light source having advantages of low power consumption, long life, mercury free, and the like as a light source of the light source unit 13 will be described by way of example.
  • the light source unit 13 When including an LED light source, the light source unit 13 includes a substrate 131 and an LED light source 132 mounted on the substrate 131 and including at least one LED element.
  • the substrate 131 may include a printed circuit board, a driving circuit or a driving chip mounted on the printed circuit board, and the LED light source 132 may include an LED package.
  • the printed circuit board may be a flexible printed circuit board.
  • the flexible lighting device 10 having a thin sheet may be realized.
  • the three-dimensional effect forming portion 12 is provided on the first surface 111 of the light guide portion 11, but is not limited to this, depending on the implementation It may be provided on the second surface 112 of the light guide portion 11 opposite to the first surface 111 or may be provided inside the light guide portion 11.
  • the stereoscopic effect forming unit 12 is not limited to being formed only on one surface of the light guide portion 11, and may be provided on both the first surface and the second surface.
  • the superimposition can realize various optical images through a relatively high light condensing efficiency in the area compared to the non-overlapping area.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the lighting apparatus 10A further includes a light guide part 11, a stereoscopic effect forming part 12, a light source part 13, a housing 14, and a driving part 15. It is configured by.
  • the light guide portion 11 has a bent portion 113.
  • the bent part 113 may be a part that is fixedly bent or a part that is temporarily bent by a predetermined driving means.
  • the bent part 113 is a specific portion of the light guide part 11 which is temporarily bent by the driving part 15.
  • the stereoscopic effect forming unit 12 is a direction in which the incident light irradiated from the light source 132 of the light source unit 13 disposed inside the housing 14 toward the second surface of the light guide unit 11 is arranged in a plurality of unit patterns. Guides orthogonal to each pattern extending direction of the plurality of unit patterns by inducing in the thickness direction of the light guide part 11 or the first and second surface directions by refraction and reflection on each inclined surface of the unit patterns Generates one path of linear light.
  • the linear light of the first path corresponds to the direction in which each of the plurality of unit patterns extends due to the indirect light source effect of the plurality of unit patterns sequentially arranged by the reflection and refraction of the unit patterns of the pattern in the pattern region where the incident light passes directly.
  • the thickness direction of the light guide portion 11 has a line or band shape extending in an orthogonal direction (first path) and appears to be sequentially further away from the reference point or observation point as the light travel distance increases on the first path. Or it refers to an optical image having a sense of depth or three-dimensional effect that is gradually inserted in the substantially vertical direction of the first surface or the pattern array surface of the plurality of unit patterns.
  • the light source unit 13 includes a substrate 131 and an LED light source 132, and may be substantially the same as the light source unit described above with reference to FIG. 1.
  • the housing 14 supports the optical member including the light guide part 11 and the stereoscopic effect forming part 12, and the light source part 13 for irradiating light to the optical member.
  • the housing 14 may be provided to receive or surround the optical member and the light source unit 13.
  • the housing 14 may be replaced with various supporting members, depending on the implementation.
  • the support member may be part of a housing of the lighting device, a wall inside or outside the building, or part of a particular object or equipment.
  • the support member uses at least a portion of a desktop computer body, a monitor frame, a desk, a chair, a mobile terminal (smartphone, a smart pad, etc.), a hat, clothing, shoes, a bag, an accessory, an indoor / outdoor interior part, and the like. Can be implemented.
  • the driver 15 is coupled to the housing 14 and the optical member to tilt or bend the optical member.
  • the driving unit 15 may be implemented to shorten or extend the length of the first connecting means (wire, etc.) connected between the housing 14 and the optical member.
  • the driving unit 15 shortens the length of the connecting means according to the winding of the bolt to form the bent part 113 in the optical member or the restoring force of the second connecting means (spring, etc.) coupled to the housing 14 and the optical member.
  • the bending part 113 of the optical member may be flattened by unwinding so that the optical member may be returned to a flat state.
  • the driving unit 15 may be implemented as a control device for controlling the electric motor and the electric motor in addition to the bolt structure, in which case the control device is a control device of the application product (lighting device, vehicle lamp, etc.) in which the lighting device 10A is installed. Or it may be a separate control device connectable to the application.
  • the control unit of the driving unit 15 may be provided as a single module and a driving circuit for driving the light source unit 13.
  • the lighting device 10A may be configured to further include a bent support portion 16 for supporting the bent portion 113.
  • the bent support part 16 is provided in the shape of a rod or column which is coupled to the housing 14 and extends between the substrate 131 and the light guide part 11, and the bent part 113 is close to the second surface of the light guide part 11. Can be arranged to support.
  • the linear light of the first path may be bent through the three-dimensional effect forming unit 12 having the bent portion 113 to change the optical image, whereby the linear light and the three-dimensional effect of various designs are desired. Light or linear stereoscopic effect light can be realized.
  • the curved portion 113 may be formed in the optical member by using the driving unit 15, so that various linear lights or three-dimensional light may be more effectively implemented.
  • FIG. 3 is an illustration of an optical image of the lighting device of FIG. 2.
  • the illumination device 10A has a three-dimensional effect forming unit having one bent portion 113, and the light source unit irradiates light in the thickness direction of the light guide unit at approximately an intermediate portion of the light guide unit.
  • the light irradiated to the light guide portion extends from the middle portion of the light guide portion to the edges of both sides and represents linear light having a stereoscopic effect.
  • the twelve lights emitted from the LED light source overlap the twelve hemisphere regions around the light emitting surface of each LED element to form incident light irradiated to the middle region A1 of the stereoscopic effect forming portion of the light guide portion.
  • the middle region of the stereoscopic effect forming portion refers to the first region A1 which is an intermediate portion of the plurality of unit patterns provided in the light guide portion.
  • the stereoscopic effect forming unit of the lighting apparatus 10A guides the movement of the incident light within the light guide part through a plurality of unit patterns, and the second area (eg, in the first area A1).
  • a linear light image of a plurality of lines proceeding to the third area A3 via A2) is implemented.
  • the optical image is changed in the bent portion 113 of the light guide portion, it is possible to implement a lighting device having different optical images on both sides of the intermediate portion.
  • the above-described optical image is sequentially arranged with a pattern extending direction orthogonal to the longitudinal direction with respect to the longitudinal direction extending from the first side to the second side opposite to the first side from the first side of the light guide portion to the second side. It is generated by the pattern of the three-dimensional effect forming portion.
  • the linear light extending in the longitudinal direction is expressed in the form of stripes of four groups grouped by 12, or 3, in which the LED light source has a structure in which four LED packages each having three LED elements are arranged in a row. Or similarly arranged twelve LED elements.
  • the above 12 linear light by irradiating 12 incident light to the light guide unit with fewer than 12 LED elements.
  • a plurality of LED devices may use light of the same color or light of different colors.
  • the first linear linear light traveling from the middle part to which the incident light is irradiated and the second linear fluorescent light traveling from the middle part to the second side by converting the incident light irradiated to the middle part of the light guide part Can be implemented.
  • the lighting apparatus 10A according to the present exemplary embodiment may diversify the optical image having a stereoscopic effect by reducing the amount of change in the luminance of the linear light or changing the length of the linear light through the bend 113.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • 5 is an exemplary view of an optical image of the lighting device of FIG. 4.
  • the lighting apparatus 10B includes an optical guide part 11, a stereoscopic effect forming part 12 on the optical guide part 11, and an intermediate part of the optical guide part 11. It includes a light source unit 13 for irradiating light.
  • the combination of the light guide portion 11 and the stereoscopic effect forming portion 12 may be referred to as an optical member.
  • the optical member has a bent portion 113 provided in the first region A1.
  • the light guide part 11, the stereoscopic effect forming part 12, and the light source part 13 may be substantially the same as the corresponding components of the lighting apparatus described above with reference to FIG. 1 or 3 except for the bending part 113.
  • the light source unit 13 may include a plurality of light sources 132 disposed separately from each other according to an implementation.
  • the bent part 113 is provided in the first area A1 positioned in the middle portion of the light guide part 11 to which the light of the light source 132 of the light source part 13 is directly irradiated.
  • the bent part 113 may be a part of the light guide part 11 disposed closest to the light source 132. 5 shows an optical image of the lighting device using the curved portion 113.
  • the lighting apparatus 10B bends the intermediate portion of the optical member to provide the bent portion, and arranges the bent portion closest to the light source so that when the incident light is irradiated to the bent portion, It can be implemented from the bent portion of the middle portion of the guide portion to both sides of the light guide portion has a three-dimensional effect and the linear image is spread in the shape of a wing on both sides of the middle portion.
  • the lighting apparatus 10B may further include a housing, a driving unit, and the like.
  • the lighting apparatus 10B may have a position except for the position of the bent portion and the light of the light source directly irradiated to the bent portion.
  • the lighting apparatus 10A described above with reference to FIG. 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • 7 is an exemplary view of an optical image of the lighting apparatus of FIG. 6.
  • the lighting apparatus 10C includes an optical guide part 11, a stereoscopic effect forming part 12 on the optical guide part 11, and an intermediate part of the optical guide part 11. It includes a light source 13 for irradiating light.
  • the combination of the light guide portion 11 and the stereoscopic effect forming portion 12 may be referred to as an optical member.
  • the optical member may include at least one bent portion 113 disposed outside the first region to which the light of the light source unit 13 is directly irradiated.
  • the light guide part 11, the stereoscopic effect forming part 12, and the light source part 13 are arranged such that the first area of the light guide part 11 is inclined with respect to the light source 132 and two bent parts 113 on both sides of the first area. ) May be substantially the same as the corresponding component of the lighting device described above with reference to FIGS. 1 to 5.
  • the bent portion 113 is provided outside the first region where the light of the light source 132 is directly irradiated, that is, in the second region where the light of the light source 132 is not directly irradiated.
  • the first region (see A1 in FIG. 4) is a region where the light of the light source is directly irradiated from the light guide unit 11.
  • the intermediate portion of the optical member corresponding to the first region is arranged as an inclined surface having a predetermined inclination angle with respect to the light exit surface of the printed circuit board 131 or the light source 132.
  • the bent part 113 includes an upper first bent part and a lower second bent part which are respectively provided at both outer edges of the first area, that is, at both edge portions in the direction in which the incident light moves in the optical member.
  • the upper first bent part 113 is a bent part located farther from the printed circuit board 131 or the light source 132 than the lower second bent part.
  • both side edge portions of the optical member having the first bent portion, the first region, and the second bent portion 113 interposed therebetween are parallel to the light exit surface of the printed circuit board 131 or the light source 132.
  • the printed circuit board 131 may be a flexible printed circuit board.
  • FIG. 7 illustrates an optical image implemented using linear light having a stereoscopic effect in the lighting apparatus 10C according to the present embodiment.
  • the illumination device 10C arranges the bent portions by bending both edge portions of the middle portion of the optical member in different directions and arranges the intermediate portion of the optical member to be inclined with respect to the light source.
  • a plurality of linear light is spread in a flame shape from the inclined middle portion toward the first bent portion 113 on the upper side and lower in the first region.
  • An optical image may be implemented in which a plurality of linear lights extend in a short length toward the second bent portion on the side.
  • the illuminating device 10C of the present embodiment may further include a housing, a driving part, and the like, in which case the illuminating device 10C is located at an inclined middle portion between the two bent portions and the position of the two bent portions on the optical member. Except that the light of the light source is directly irradiated it may be substantially the same as the lighting device described above with reference to FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 8 is a perspective view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • 9 is a partial cross-sectional view taken along line VII-VII of the lighting apparatus of FIG. 8.
  • 10 is a cross-sectional view for describing an operating principle of the lighting apparatus of FIG. 8.
  • FIG. 10 corresponds to the case where the optical member of FIG. 9 is placed upside down.
  • the lighting apparatus 10D includes a plurality of light guide parts 11 and flat light guide parts 11 arranged in the y direction on one surface of the light guide part 11.
  • a stereoscopic effect forming unit 12 having unit patterns, and a light source unit irradiating light to an intermediate portion of the light guide unit 11 in the thickness direction of the light guide unit 11.
  • the light source unit 13 may include an LED light source that irradiates the light guide unit 11 in a direction intersecting a single incident light BL having a predetermined width with the x-y plane.
  • the width of the single incident light BL in the x direction may be similar to the width of the entire light guide part 12 in the pattern extension direction of any one unit pattern.
  • the light guide part 11 may be substantially the same as the light guide part of FIG. 1 except for the pattern structure of the stereoscopic effect forming part 12.
  • the stereoscopic effect forming unit 12 includes four groups of unit patterns 121a, 121b, 121c, and 121d provided in different regions of the light guide unit 11, respectively.
  • the steric effect forming portion 12 has a space 17 between the four groups of patterns.
  • the patterns 121a, 121b, 121c or 121d of each group of the stereoscopic effect forming unit 12 are sequentially arranged in parallel with a plurality of prism bars having a first surface, a second surface and a third surface. It may have a shape that is arranged.
  • the unit pattern of each group has a prism rod shape extending in the x direction in the longitudinal direction, the first surface of the unit pattern is in contact with one surface of the light guide portion 11, the second main surface and the third main surface of the unit pattern It may be repeatedly arranged with the second and third surfaces of another adjacent pattern to form an uneven shape.
  • the four groups of patterns 121a, 121b, 121c, and 121d may be integrally formed by processing one surface of the single light guide part 11.
  • the first surface of the unit patterns of each pattern is a surface arranged in parallel on one surface of the light guide portion 11, the first surface is a virtual surface integrally in contact with the light guide portion (11).
  • the second surface and the third surface of the unit pattern are inclined surfaces having a predetermined inclination angle with respect to the first surface or the second surface of the light guide portion 11.
  • Each of the second and third surfaces of the unit pattern has an inclination angle inclined to one surface of the light guide portion 11, and the incident light passing through the light guide portion 11 by the refraction and reflection on the inclined surface is the first path. It defines and induces linear light.
  • the incident light that moves inside the light guide part 11 and is refracted and reflected on the inclined surfaces of the unit patterns is transferred from the first area A1 to which the incident light is directly irradiated through the second area A2. 2) is emitted in the first surface direction or the second surface direction of the light guide portion 11, and is converted into linear light of the first path by the arrangement direction of the plurality of unit patterns and the indirect light source effect.
  • the inclined surface of the unit pattern is provided as a semi-smooth or smooth mirror surface.
  • the surface roughness Rz of the mirror surface can be measured and calculated based on a ten point average roughness using the difference between the average height of the five highest peaks and the average depth of the five deepest valleys in the cross-sectional curve for the reflective surface.
  • the surface roughness may be designed to be about 0.8 ⁇ m or less, preferably 0.4 ⁇ m or less, and more preferably 0.1 ⁇ m or less at a reference length of 0.25 mm. If the surface roughness exceeds a certain value (eg, 0.8 ⁇ m), the desired reflection or refraction performance for each pattern may be reduced below a certain level, so that it may be difficult to properly implement the desired optical image.
  • the spacer 17 extends in a direction parallel to the direction in which the linear light of the first path moves, and is provided as an area where no pattern is formed between two adjacent groups of patterns. That is, the separation unit 17 may extend in the y direction from the first surface of the light guide unit 11 and have a predetermined width.
  • the spacer 17 processes the surface of the single light guide part 11 to form patterns of a plurality of groups of the stereoscopic effect forming part 12.
  • the patterns 121a and 121b of the stereoscopic effect forming part 12 are formed. , 121c, 121d).
  • the optical guide 11 has a single light width in the x direction at the middle portion of the second surface of the optical guide portion 11 in a direction orthogonal to or intersecting with the thickness direction (z direction) of the optical guide portion 11.
  • the incident light incident on the light guide unit 11 may be converted into four pairs of linear lights represented separately from each other by a plurality of groups of patterns and displayed.
  • the four pairs of linear lights refer to a plurality of linear lights traveling in the + y direction and the -y direction with respect to the center part at approximately the middle part in the y direction of the light guide part 11.
  • incident light incident on the first region A1 which is an intermediate portion of the light guide part 11
  • the pattern 121 of the three-dimensional effect forming unit 12 on one surface of the light guide portion 11 changes the traveling direction by refracting or reflecting the incident light, whereby the incident light is the first of the light guide portion 11 It acts to be emitted in the first surface direction facing the surface 111 or the second surface direction facing the second surface opposite to the first surface.
  • the plurality of unit patterns sequentially arranged act as indirect light sources whose light paths become longer and longer from the first area A1 to the third area A3 through the reflection and refraction of the incident light.
  • the first incident light traveling from the middle portion of the light guide portion 11 to the first side edge and the second incident light running from the middle portion to the second side edge opposite to the first side edge are each inclined surfaces of the unit patterns.
  • Emission from the light guide portion 11 by indirect light sources in the form of point light sources arranged in sequence as the length of the optical path is increased from the first region A1 to the third region A3 by reflection and refraction in Are converted into linear light.
  • the linear light becomes an indirect light source located farther with respect to an external reference point or observation point, whereby the linear light is represented as a stereo effect linear light having a sense of depth in the advancing direction.
  • the first indirect light source LS1 by the first unit pattern located in the first area A1 of the light guide part 11 is located at the first distance L1 from the first unit pattern.
  • the second indirect light source LS2 by the second unit pattern located in the second area A2 is observed to be located at a second distance L2 farther than the first distance L1
  • the third area is observed to be located at a third distance L3 farther than the second distance L2.
  • the intensity (light intensity) of the second indirect light source LS2 is smaller than the light intensity of the first indirect light source LS1 and greater than the light intensity of the third indirect light source LS3 according to the light path difference from the same light source.
  • the illumination device 10D at the external reference point increases the distance vector component in the direction orthogonal to the pattern array surface (first surface) or the second surface 112 of the light guide portion 11.
  • An optical image may be realized using a stereo effect linear light having a reduced luminance.
  • the illumination device 10D when arranging the bent portion in the optical member formed of the light guide portion 11 and the three-dimensional effect forming portion 12, the illumination device 10D, see Fig. 2, 4 or 6
  • various shapes of optical images may be realized.
  • FIG. 11 is a perspective view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the lighting apparatus 10E includes a light guide part 11, a stereoscopic effect forming part 12, and a light source part.
  • the stereoscopic effect forming part 12 extends in the y direction of the light guide part 11 between a plurality of groups of patterns sequentially arranged in the y direction in different areas of the light guide part 11 and between adjacent pattern groups.
  • the partition 18 is provided.
  • the illumination device 10E of the present embodiment light is irradiated to an intermediate portion in the y direction of the light guide portion 11 in the thickness direction (z direction) of the light guide portion 11 or in a direction inclined with respect to the thickness direction.
  • the incident light inside the light guide unit 11 is refracted and reflected by four groups of patterns to be converted into four pairs of linear lights extending along the pattern arrangement direction of each group of the stereoscopic effect forming unit 12. can do.
  • the stereoscopic effect forming unit 12 may be provided in a form in which a portion of one surface of the light guide unit 11 is removed, but is not limited thereto.
  • a separate pattern layer having a plurality of patterns on one surface of the light guide unit 11 may be provided. It can be provided by bonding.
  • the refractive index of the pattern layer may be designed to be the same as the refractive index of the light guide portion 11 or have a predetermined refractive index difference (about 0.2 or less).
  • Each pattern group of the stereoscopic effect forming unit 12 includes unit patterns 121a, 121b, 121c, and 121d in the form of a semi-cylindrical rod.
  • the unit pattern of each pattern group has a semi-cylindrical rod shape having a semi-circumferential surface and a plane facing the semi-circular surface, wherein the planar portion of the semi-cylindrical rod is arranged to be in contact with one surface of the light guide portion, and the semicircular surface portion is It may be arranged in parallel in the y direction.
  • the partition wall 18 is a part in which the patterns of the stereoscopic effect forming part 12 are not provided, and this part may be provided as a part of the light guide part 11 or may be provided by disposing a separate member between the pattern groups.
  • the partition wall 18 may be formed of a material having a refractive index different from that of the light guide part 11 or the stereoscopic effect forming part 12, color, or the like. Using such a partition wall 18, a single incident light can be divided into a plurality of linear lights and represented.
  • the incident light inside the light guide portion is sequentially reflected on the inclined surfaces of the unit patterns.
  • the plurality of linear lights includes at least a pair of linear lights traveling from the middle portion of the light guide portion to both sides of the middle portion.
  • the illumination device 10E when arranging the bent portion in the optical member formed of the light guide portion 11 and the three-dimensional effect forming portion 12, the illumination device 10E, see Fig. 2, 4 or 6
  • various shapes of optical images may be realized.
  • FIG. 12 is a perspective view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the lighting apparatus 10F includes a light guide part 11, a stereoscopic effect forming part 12, and a light source part.
  • the stereoscopic effect forming unit 12 has patterns extending in the x direction of the light guide unit 11 and sequentially arranged in the y direction. That is, in the lighting apparatus 10F according to the present embodiment, the three-dimensional effect forming unit 12 is not separated into a plurality of groups by the spacer or the partition wall, but the spacer portion extending in the pattern arrangement direction in the middle of the pattern extension direction or A plurality of unit patterns 121 of a single group without a partition wall is included.
  • the lighting apparatus 10F of the present embodiment may be substantially the same as the lighting apparatus described above with reference to FIG. Detailed description thereof will be omitted.
  • the unit pattern 121 of the stereoscopic effect forming unit 12 has a quadrangular shape having a first surface 1211, a second surface 1212, a third surface 1213, and a fourth surface 1214. Rod-shaped or trapezoidal cross-sectional shape.
  • the plurality of unit patterns 121 are oriented in the x direction (pattern extension direction) and are sequentially arranged in the y direction.
  • the first surface 1211 may be arranged parallel to the first surface or the second surface of the light guide portion 11.
  • the second surface 1213 may or may not be parallel to the first surface 1211.
  • the third surface 1212 and the fourth surface 1214 may be inclined surfaces having a predetermined inclination angle with the first surface 1211.
  • the third surface 1213 in the steric effect forming portion 12 does not function as an indirect light source. It may be a portion (hereinafter, disconnected portion) for disconnecting linear light. Such a break may be appropriately used when implementing an optical image in a linear light shape in the form of a dotted line. In order to realize continuous linear light, the cutout portion is set to about 10 ⁇ m or less.
  • the third surface 1213 is disposed not to be parallel to the pattern array surface of the light guide portion 11 and to have a predetermined inclination angle with the pattern array surface of the light guide portion 11, the third surface 1213 is formed as the second surface 1213. Together with the surface 1212 or the fourth surface 1214, the incident light may be refracted and reflected to form an inclined surface that guides incident light toward the first surface direction or the second surface direction of the light guide part 11.
  • the lighting apparatus 10F of the present embodiment may include a light source having a plurality of LED elements arranged in the x direction and irradiating a plurality of lights in the middle portion of the y direction.
  • the illumination device 10F uses a single pattern of the stereoscopic effect forming unit 12 to generate a plurality of pairs of stereoscopic effects that progress from the middle part in the y direction to both sides similarly to the lighting device of FIG. 8 or 11.
  • Optical images including linear light can be realized.
  • the lighting apparatus 10F including the plurality of unit patterns 121 of the present exemplary embodiment has a structure in which the pattern extension directions of the plurality of unit patterns 121 extend in parallel to each other in the x direction, but It is not limited.
  • the lighting device 10F may have a cross-sectional width of at least one unit pattern gradually increasing from one end of the unit pattern in the x direction to the other end in a modified embodiment, such that the optical path is centered on a predetermined point of the end unit in the x direction. It may include a plurality of unit patterns are designed to be bent or gently bent.
  • the incident light inside the light guide part is subjected to sequential reflection on each inclined surface of the unit patterns.
  • a plurality of linear lights of first paths parallel to each other extending in a direction orthogonal to each pattern extension direction of the unit patterns while being guided to the first surface direction or the second surface direction of the light guide part by refraction can be realized.
  • the illumination device 10F when arranging the bent portion in the optical member provided with the light guide portion 11 and the three-dimensional effect forming portion 12, the illumination device 10F is shown in FIG. Similar to the lighting apparatus shown in the figure, optical images of various shapes may be implemented by a plurality of pairs of linear lights.
  • FIG. 13 is a plan view of a lighting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the lighting apparatus 10G includes the light guide unit 11, the first to third stereoscopic effect forming units 12a, 12b, and 12c, and the first to third light source units 20a. , 20b and 20c and an outer lens 30.
  • the light guide part 11 is provided in the shape of a predetermined vehicle lamp in plan view or in front view.
  • the vehicle lamp may be any one of a headlight, a rear light, an indoor light, a door scarf, a fog light, but is not limited thereto.
  • the light guide part 11 may be the same as the light guide part of FIG. 1, 8, 11, or 12 except for the shape or shape thereof.
  • the first stereoscopic effect forming portion 12a is provided in the first region of the light guide portion 11.
  • the plurality of unit patterns 121a of the first stereoscopic effect forming unit 12a are sequentially arranged in the first B direction extending in the first region in the first region and intersecting or perpendicular to the first region in the first region.
  • the unit pattern 121a includes an inclined surface having a first inclination angle with respect to the pattern rupture surface of the light guide part 11 in the first B direction.
  • the second stereoscopic effect forming part 12b is provided in the second area of the light guide part 11.
  • the second region does not overlap the first region.
  • the plurality of unit patterns 121b of the second stereoscopic effect forming unit 12b extend in the second area in the second area in the second area and are sequentially arranged in the second area of the second area in the second area.
  • the second A direction may not be parallel to the first A direction
  • the second B direction may not be parallel to the first B direction.
  • the unit pattern 121b includes an inclined surface having a second inclination angle with respect to the pattern rupture surface of the light guide part 11 in the second B direction.
  • the second inclination angle may be the same as or different from the first inclination angle.
  • the third stereoscopic effect forming part 12c is provided in the third region of the light guide part 11.
  • the third region does not overlap the first region and the second region.
  • the plurality of unit patterns 121c of the third stereoscopic effect forming unit 12c are sequentially arranged in the third B direction extending in the third region in the third region and intersecting or perpendicular to the third region.
  • the third A direction may not be parallel to the first A direction or the second A direction
  • the third B direction may not be parallel to the first B direction or the second B direction.
  • the unit pattern 121c includes an inclined surface having a third inclination angle with respect to the pattern-broken surface of the light guide portion 11 in the third B direction.
  • the third inclination angle may be the same as or different from at least one of the first inclination angle and the second inclination angle.
  • the first light source portion 132a is disposed to irradiate light to the middle portion of the first region.
  • the first region of the light guide portion 11 may be inclined or bent with respect to the first light source portion 132a (see FIGS. 7 and 9).
  • the second light source part 132b is disposed to irradiate light to the middle portion of the second area.
  • the second area of the light guide part 11 may be inclined or bent with respect to the second light source part 132b.
  • the third light source unit 132c is disposed to irradiate light to an intermediate portion of the third region.
  • the third region of the light guide portion 11 may be inclined or bent with respect to the third light source portion 132b.
  • the above-described first to third light source units 132a, 132b, and 132c may include light sources supported on one surface of the outer lens 30 by a housing of the lighting apparatus 10G to which the outer lens 30 is coupled.
  • at least one light source among the first to third light source units 132a, 132b, and 132c may be provided as at least one stereoscopic effect optical module together with the light guide unit 11 and the stereoscopic effect forming unit.
  • At least one optical member including at least one of the first to third stereoscopic effect forming units 12a, 12b, and 12c and at least a portion of the light guide unit 11 may be bonded to one surface of the outer lens 30. It may be disposed on one surface of the outer lens 30.
  • each light source unit may be connected to the vehicle battery 19 to operate by a power source of the vehicle battery.
  • the illumination device 10G has one surface of the outer lens 20 having a curved surface. It may be bonded to or be disposed with at least one inflection point according to the curved surface of the outer lens 20.
  • each three-dimensional thing The unit patterns 121a, 121b, and 121c of the effect forming unit guide and limit the incident light in both directions of the array direction to express the linear light GL.
  • the first to third stereoscopic effect forming units may implement linear light extending in one direction rather than in both directions in the pattern arrangement direction according to a relative arrangement design with the light source.
  • the first optical member portion, the light guide portion 11, and the second provided with the light guide portion 11 and the first stereoscopic effect forming portion 12a are provided.
  • At least one of the second optical member portion provided with the stereoscopic effect forming portion 12b and the third optical member portion provided with the light guide portion 11 and the third stereoscopic effect forming portion 12c may have a curvature or It can be curved to have a curved surface.
  • the lighting apparatus 10G may implement an optical image of various linear lights using the bent portion similar to the lighting apparatus of FIG. 2, 4, or 6.
  • the lighting device 10G of the present embodiment can be easily used in design lighting devices, flexible applications, etc. used for indoor and outdoor general lighting devices, exhibitions, etc. in addition to vehicle lamps.
  • FIG. 14 to 16 are exemplary views of a pattern structure that can be employed in the lighting apparatus according to the present invention.
  • the stereoscopic effect forming unit 12 of the lighting apparatus includes a pattern, and the pattern includes a plurality of unit patterns 121.
  • the unit pattern 121 has a triangular cross-sectional shape.
  • the inclined surface 123 of the unit pattern 121 has a predetermined inclination angle with respect to the first surface or the pattern array surface (see 111 in FIG. 1).
  • the inclined surface 123 may have an inclination angle ⁇ that is inclined with respect to the z direction orthogonal to the pattern array surface.
  • the inclination angle ⁇ is greater than about 5 ° and less than about 85 °.
  • the inclination angle ⁇ may be further defined in consideration of the refractive index of the light guide part, but may be appropriately designed in a range of about 5 ° to about 85 ° in consideration of reflection and refraction of a predetermined level or more on the inclined surface 123. .
  • the inclination angle of the one inclined surface 123 of the unit pattern 121 has a range larger than 33.7 degrees and smaller than 50.3 degrees according to the reference direction (z direction or y direction) or It may have a range greater than 49.7 ° and less than 56.3 °.
  • the optical member formed of the light guide part and the plurality of unit patterns may be provided using a high refractive index material.
  • the inclination angle of the inclined surface 123 of the unit pattern 121 according to the present exemplary embodiment has a range larger than 23.6 ° and smaller than about 56.3 ° or larger than 33.7 ° and smaller than 66.4 ° depending on the refractive index of the optical member. It can have
  • At least one high refractive index functional layer may be coated on the plurality of patterns for refractive index control.
  • Equation 1 sin ⁇ 1 is the propagation angle or the incident angle of light in the first medium of the first refractive index n1
  • sin ⁇ 2 is the incident angle or the propagation angle of light in the second medium of the second refractive index n2
  • the inclined surface of the unit pattern of the present embodiment may be provided to have an inclination angle ⁇ of about 5 °, and about 85 °, as an inclination angle capable of properly reflecting or refracting incident light.
  • the unit pattern 121 may limit the width (w) to the height (h) of the bottom surface in a predetermined ratio in addition to the inclined surface described above for the convenience of the manufacturing process.
  • the width of the bottom surface may correspond to the period or pitch of the unit patterns.
  • the width w of the unit pattern 121 may be provided to be equal to or smaller than the height h of the unit pattern. Can be.
  • the width w of the unit pattern may be greater than the height h of the unit pattern.
  • the ratio h / w of the width to the height of the unit pattern 121 is about 1/2 or less or the inclination angle ⁇ of the inclined surface is about. It may be provided to be 45 degrees or less.
  • the width w and the height h of the unit pattern 22 can be effectively controlled to control the optical image of the linear light or the stereo effect light of the desired design.
  • the width w (which may correspond to the pitch) between two adjacent unit patterns in the stereoscopic effect forming unit 12 may be 10 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • This width w may be the average spacing between the plurality of patterns on the first path, and may be adjusted according to the pattern design or the desired optical image shape.
  • the plurality of unit patterns 121 may be provided to have a semi-circular or semi-elliptic cross-sectional shape.
  • the unit pattern 121 has an inclined surface inclined at a predetermined angle in the thickness direction (z direction) or y direction of the light guide part.
  • the unit pattern 121 may have a symmetrical shape with respect to the center line (not shown) in the z direction, but is not limited thereto.
  • the inclined plane of the unit pattern 121 may consider a virtual imaginary inclined plane circumscribed in the semicircular cross-sectional structure of the unit pattern, and the inclined plane is inclined angle greater than 0 ° and smaller than 90 ° along the semicircular outer surface. ( ⁇ ). That is, since the inclined surface of the unit pattern 121 has an inclined surface that is in contact with an arbitrary point on the semi-circular arc, it may have an inclination angle ⁇ of all acute angles.
  • the stereoscopic effect forming unit 12 of the present embodiment may include a spacer 102 provided between two unit patterns adjacent to each other. That is, the plurality of unit patterns 121 includes a first unit pattern Cm-1, a second unit pattern Cm, and a third unit pattern Cm + 1 (where m is a natural number of 2 or more). In this case, the stereoscopic effect forming unit 12 is provided 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 spacer 102 to be.
  • the spacer 102 may be a portion of the first surface 111 in which the unit patterns are not formed on the first surface 111 of the light guide part and positioned between two adjacent unit patterns.
  • the spacer 102 may be provided for convenience of the manufacturing process as a gap between two adjacent unit patterns.
  • the spacer 102 may be omitted depending on the manufacturing process or the pattern design of the particular implementation.
  • the second width w1 of the spacer 102 is smaller than the first width w of the unit pattern 121.
  • the first width w1 of the spacer 102 may be about 1/5 or less or several ⁇ m or less of the first width w of the unit pattern 121.
  • the period or pitch of the unit patterns may correspond to a value obtained by adding the first width w and the second width w1.
  • the unit pattern 121 may have a polygonal cross-sectional shape.
  • the inclined surface 123 of the unit pattern 121 may have a curved line graph shape.
  • the inclined surfaces 123 of the unit patterns 121 have a plurality of inclination angles ⁇ 1 and ⁇ 2 depending on the number of line segments in a line graph perpendicular to the first surface 111 of the light guide portion (z direction). It may be provided to 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 in a range larger than about 5 ° and smaller than about 85 °.
  • the stereoscopic effect forming unit 12 of the present embodiment may further include a spacer 102 between two adjacent unit patterns.
  • the width w1 of the spacer 102 is smaller than the width w of the unit pattern in order to implement natural linear light on the stereoscopic effect forming unit 12.
  • the width w1 of the spacer 102 is designed to be several ⁇ m or less.
  • the width w1 of the spacer 102 may be designed to be as small as possible or may be designed to be omitted per se.
  • the stereoscopic effect forming unit 12 may include a cut surface 125 parallel to the first surface 111 on the unit pattern 121.
  • the disconnection surface 125 is a portion that does not function to emit incident light to the outside through the reflection or refraction of the incident light, and the disconnection at the portion where the linear light implemented by the plurality of unit patterns corresponds to the disconnection surface 125. Since the width w2 of the disconnection surface 125 may be appropriately designed at several ⁇ m or less for implementing linear light having a desired shape.

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Abstract

본 발명은 패턴 설계와 패턴 및 광원의 배치 설계를 통해 입체효과 선형광과 이를 이용한 다양한 광이미지를 구현할 수 있는 조명 장치에 관한 것으로, 조명 장치는, 제1면 및 제1면의 반대측인 제2면을 구비하는 광가이드부, 광가이드부 상의 입체효과 형성부 및 광가이드부의 두께 방향에서 광가이드부의 중간부에 빛을 조사하는 광원부를 포함하며, 입체효과 형성부는 패턴을 구비하고, 패턴은 복수의 단위패턴들을 구비하며, 복수의 단위패턴들은 순차 배열되고 제1면 또는 제2면에 대하여 경사각을 갖는 경사면을 각각 구비하며 광가이드부 내 입사광을 경사면에서의 반사 및 굴절에 의해 제1면이 향하는 제1면 방향 또는 제2면이 향하는 제2면 방향으로 유도하여 복수의 단위패턴들의 각 패턴 연장 방향들과 직교하는 제1경로의 선형광을 생성한다.

Description

조명 장치
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패턴 설계와 패턴에 대한 광원 배치 구조를 통해 원하는 형상의 선형광 이미지를 구현할 수 있는 조명 장치에 관한 것이다.
일반적으로 조명 장치는 각종 광원을 이용하여 어두운 곳을 밝게 하는 장치이다. 조명 장치는 특정 대상이나 장소에 빛을 비추고 원하는 모양이나 색상으로 분위기를 표현하는데 이용되기도 한다.
최근, LED(Light Emitting Diode) 기술의 발전에 힘입어 LED를 이용한 다양한 형태의 조명 장치가 보급되고 있다. 예컨대, 종래기술의 조명 장치는 LED 광원과 LED 광원에서 발산되는 빛을 확산시켜 외부로 방출하는 확산판을 포함한다.
종래기술의 조명 장치 대부분은 발광면 전체에 균일한 광을 출력하도록 구성된다. 또한, 원하는 모양이나 색상으로 분위기를 표현하기 위하여, 종래기술의 일부 조명 장치에서는 컬러 필터를 사용하거나 원하는 모양의 투광구를 갖는 필터를 사용한다.
그러나, 종래기술의 조명 장치를 이용하여 원하는 모양이나 색상으로 분위기를 표현하는 경우, 장치의 구성이 기구적으로 복잡하게 되며, 그로 인하여 원하는 모양에 있어서 설계 자유도가 제한되고, 설치나 조작이 어려운 문제가 있다. 이와 같이, 원하는 모양이나 분위기의 광이미지를 표현하기 위하여 간단한 구조를 갖고 제조 및 설치가 용이한 조명 장치가 요구되고 있다.
본 발명의 일실시예에서는 패턴 설계 및 패턴과 광원의 배치 구조를 통해 광경로와 광폭을 제어하여 원하는 형태의 입체효과를 갖는 광이미지를 구현할 수 있는 조명 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 실시예에서는 패턴 설계 및 패턴과 광원의 배치 구조를 통해 입체효과를 갖는 광이미지를 구현하면서 시트상의 플렉시블한 형태를 가질 수 있는 조명 장치를 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 조명 장치는, 제1면 및 제1면의 반대측인 제2면을 구비하는 광가이드부, 광가이드부 상의 입체효과 형성부, 및 광가이드부의 두께 방향에서 광가이드부의 중간부에 빛을 조사하는 광원부를 포함한다. 입체효과 형성부는 패턴을 구비한다. 패턴은 복수의 단위패턴들을 구비한다. 복수의 단위패턴들은 순차 배열되고 제1면 또는 제2면에 대하여 경사각을 갖는 경사면을 각각 구비하며 광가이드부 내 입사광을 경사면에서의 반사 및 굴절에 의해 제1면이 향하는 제1면 방향 또는 제2면이 향하는 제2면 방향으로 유도하여 복수의 단위패턴들의 각 패턴 연장 방향들과 직교하는 제1경로의 선형광을 생성한다.
일실시예에서, 복수의 단위패턴들은 광원부의 광원의 빛이 광가이드부 외부에서 내부로 입사되는 제1영역과 가장 가까운 거리인 제1거리, 제1거리보다 먼 제2거리 및 제2거리보다 먼 제3거리를 갖고 순차 배열되는 제1단위패턴, 제1단위패턴 및 제3단위패턴을 포함한다. 여기서, 제2단위패턴의 경사면에 의한 제2더미광원에서 제2단위패턴의 경사면까지의 제2거리는, 제1단위패턴의 경사면에 의한 제1더미광원에서 제1단위패턴의 경사면까지의 제1거리보다 길고, 제3단위패턴의 경사면에 의한 제3더미광원에서 제3단위패턴의 경사면까지의 제3거리보다 짧다.
일실시예에서, 패턴은 입사광을 광가이드부의 중간부에서 제1측면 가장자리로 연장하는 제1선형광과 중간부에서 제1측면 가장자리와 마주하는 제2측면 가장자리로 연장하는 제2선형광으로 변환한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 조명 장치는, 제1면 및 제1면의 반대측인 제2면을 구비하는 광가이드부, 광가이드부 상의 입체효과 형성부, 및 제1면 또는 제2면과 경사진 방향에서 광가이드부에 빛을 조사하는 광원부를 포함한다. 입체효과 형성부는 패턴을 포함한다. 패턴의 복수의 단위패턴들은 순차 배열되고 제1면 또는 제2면에 대하여 경사각을 갖는 경사면을 구비하며 광가이드부 내 입사광을 경사면에서의 반사 및 굴절에 의해 제1면이 향하는 제1면 방향 또는 제2면이 향하는 제2면 방향으로 유도하여 복수의 단위패턴들의 각 패턴 연장 방향들과 직교하는 제1경로의 선형광을 생성한다.
본 발명에 의하면, 패턴 설계를 통해 광경로와 광폭을 제어하고 패턴과 광원의 배치 구조의 설계를 통해 패턴이 구비된 광가이드부의 중간부에 빛을 조사하거나 경사져 배치되는 광가이드부의 중간부에 빛을 조사하여 입체효과를 갖는 광이미지를 구현하는 플렉시블 시트 형태의 조명 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 시트상의 플렉시블 구조를 갖는 조명 장치로서 건물, 설비, 가구, 차량 등의 조명설치대상의 평평한 표면이나 내외측 곡면부 등에 효율적으로 적용할 수 있는 조명 장치를 제공할 수 있다.
다시 말해서, 본 발명에 의하면, 광원과 패턴의 상대적인 위치나 광가이드부의 경사 또는 곡률에 따라 다양한 형태의 입체효과를 갖는 선형광의 광이미지를 구현할 수 있고, 플렉시블 시트상 구조를 통해 건물, 설비, 가구 등의 조명 설치 대상의 내외측 곡면부나 굴곡부의 적용이 용이한 조명 장치를 제공할 수 있다. 또한, 차량용 램프(헤드라이트, 후방라이트, 안개등, 실내등, 도어스카프 등)로서 부피, 두께, 무게, 가격, 수명, 안정성, 설계 자유도, 설치 용이성 등의 다양한 측면에서 유리한 플렉시블 시트상의 차량용 조명 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치의 단면도
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치의 단면도
도 3은 도 2의 조명 장치의 광이미지의 예시도
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 단면도
도 5는 도 4의 조명 장치의 광이미지의 예시도
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 단면도
도 7은 도 6의 조명 장치의 광이미지의 예시도
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 부분 사시도
도 9는 도 8의 조명 장치의 Ⅸ-Ⅸ선에 의한 부분 단면도
도 10은 도 8의 조명 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 단면도
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 사시도
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 사시도
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 개략도
도 14 내지 도 16은 본 발명의 조명 장치에 채용가능한 패턴의 예시도
{부호의 간단한 설명}
10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G: 조명 장치
11: 광가이드부
12, 12a, 12b, 12c: 입체효과 형성부
121, 121a, 121b, 121c: 단위패턴
13, 13a, 13b, 13c: 광원부
14: 하우징
15: 구동부
16: 굴곡지지부
17: 이격부
18: 격벽
19: 차량 배터리
20a, 20b, 20c: 광원
30: 아우터 렌즈
113: 굴곡부
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 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 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(10)는 광가이드부(11), 입체효과 형성부(12) 및 광원부(13)를 포함하여 구성된다. 여기서, 입체효과 형성부(12)는 광원부(13)로부터 광가이드부(11) 내부에 조사되는 입사광을 입체효과를 갖는 선형광으로 변환한다. 입체효과 형성부(12)와 광가이드부(11)의 조합은 광원부(13)의 입사광을 변환하여 선형광을 구현하는 광학 부재에 해당할 수 있다.
광가이드부(11)는 판 또는 필름 형태를 구비하고 내부에서 입사광을 일측에서 타측으로 이동시킨다. 광가이드부(11)는 입체효과 형성부(12)를 마련하기 위한 부재이거나 입체효과 형성부(12)를 지지하기 위한 부재이다.
광가이드부(11)의 재료로는 수지(Resin) 또는 글래스(Glass)가 이용될 수 있고, 레진은 열가소성 고분자 또는 광경화성 고분자를 포함할 수 있다. 또한, 광가이드부(11)의 재료로는 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리스티렌(Polystyrene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate) 등이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 광가이드부(11)의 재료는, 올리고머를 포함하는 자외선 경화 수지로 이루어질 수 있으며, 보다 구체적으로는 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 주원료로 하는 레진일 수 있다. 즉, 합성 올리고머인 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 폴리아크릴인 폴리머 타입을 혼합한 수지를 이용할 수 있다. 물론, 여기에 저비점 희석형 반응성 모노머인 IBOA(isobornyl acrylate), HPA(hydroxylpropyl acrylate), 2-HEA(2-hydroxyethyl acrylate) 등이 혼합된 모노머를 더 포함할 수 있으며, 첨가제로서 광개시제나 산화방지제 등을 더 혼합할 수 있다. 다만, 상술한 내용은 하나의 실시예일뿐이며, 이외에도 현재 개발되어 상용화 되었거나 향후 기술 발전에 따라 구현 가능한, 광가이드 기능을 수행할 수 있는 적당한 수지로 실시형태의 광가이드부(11)를 마련할 수 있다.
광가이드부(11)의 두께(t1)는 약 0.1㎜ 이상, 약 10.0㎜ 이하일 수 있다. 두께(t1)가 0.1㎜보다 얇으면, 입체효과를 갖는 선형광이 제대로 구현하기 어렵다. 또한, 두께(t1)가 10.0㎜보다 두꺼우면, 플레이트 형상의 조명 장치로서도 너무 두껍고 취급하기 어려우며 원료 비용이 증가하는 단점이 있다.
구현에 따라서, 광가이드부(11)의 두께(t1)는 약 100㎛ 이상, 약 250㎛ 이하일 수 있다. 그 경우, 광가이드부(11)는 얇은 필름 형상을 가지므로 롤(roll) 등에 감거나 굴곡부를 갖는 응용 제품에 용이하게 적용할 수 있다. 또한, 구현에 따라서, 광가이드부(11)의 두께(t1)는 약 250㎛ 이상, 약 10.0㎜ 이하일 수 있다. 그 경우, 광가이드부(11)는 플레이트 형상을 가지므로 롤(roll) 등에 감을 수 없거나 응용 제품의 평평한 부분에 용이하게 적용할 수 있다.
조명 장치(10)의 광학 부재의 두께(t2)는 광가이드부(11)의 두께(t1)에 입체효과 형성부(12)의 두께를 더한 것일 수 있다. 입체효과 형성부(12)의 두께는 수 ㎛ 내지 수십 ㎛일 수 있다. 물론, 구현에 따라서 입체효과 형성부(12)는 광가이드부(11)의 제1면(111)을 가공하여 광가이드부(11)와 일체형으로 형성되는 경우, 광가이드부(11)과 입체효과 형성부(12)를 포함하는 광학 부재의 두께(t2)는 광가이드부(11)의 두께(t1)와 동일할 수 있다.
입체효과 형성부(12)는 광가이드부(11)의 제1면(111)에 순차 배열되는 패턴을 포함한다. 패턴은 광학패턴으로 지칭될 수 있다. 패턴은 복수의 단위패턴들(121)을 구비한다. 단위패턴들(121)은 광학 부재 내에서 이동하는 입사광을 각 단위패턴의 경사면에서 반사 및 굴절시켜 광가이드부(11)의 제1면(111)이 향하는 제1면 방향이나 제2면(112)이 향하는 제2면 방향으로 유도하고 그에 의해 단위패턴들의 각 패턴 연장 방향과 직교하는 제1경로로 연장하며 입체효과를 갖는 선형광을 생성한다.
특히, 본 실시예의 입체효과 형성부(12)는 광가이드부(11)의 중간부에 조사되는 입사광을 광가이드부(11)의 중간부에서 광가이드부(11)의 제1측면 가장자리로 연장하는 제1선형광과 광가이드부(11)의 중간부에서 제1측면 가장자리와 마주하거나 반대측에 위치하는 제2측면 가장자리로 연장하는 제2선형광으로 변환한다.
단위패턴(121)은 대략 삼각형, 반원형, 반타원형 또는 오각형 이상의 다각형 단면 형상을 구비할 수 있다. 본 실시예에서 입체효과 형성부(12)의 단위패턴(121)은 반원형 단면을 가진 원통 형태를 갖고, 그에 의해 입체효과 형성부(12) 또는 그 패턴은 반원 기둥 형태를 각각 갖는 복수의 단위패턴들이 스트라이프 형태로 순차 배열되는 요철 구조를 가질 수 있다.
입체효과 형성부(12) 또는 그 패턴은 광가이드부(11)의 일면을 가공하여 일체로 형성되는 구조 외에 별도의 패턴층을 광가이드부(11)의 일면에 접합하는 방식으로 마련될 수 있다.
입체효과 형성부(12)는 광가이드부(11)와 동일하거나 광가이드부(11)의 굴절률과 약간의 차이(0.2 이하)의 굴절률을 갖는 재료로 마련될 수 있다. 입체효과 형성부(12)는 열가소성 고분자, 광경화성 고분자 등을 이용하여 마련될 수 있다.
입체효과 형성부(12)의 패턴(121)의 경사면에서 원하는 반사 및 굴절 성능을 얻기 위하여, 각 단위패턴(121)의 경사면은 경면이거나 경면 가공면 또는 정밀 가공면일 수 있다. 경사면의 거칠기는 표준 거칠기(Rz) 등을 통해 측정될 수 있다. 본 실시예에서 경사면의 표준 거칠기(Rz)는 기준길이 0.25㎜에서 약 0.8㎛ 이하인 것이 바람직하다.
광원부(13)는 광가이드부(11)의 중간부에 빛을 조사한다. 즉, 광원부(13)는 광가이드부(11)의 두께 방향(z방향)으로 빛을 조사하도록 배치된다. 광원부(13)에서 광가이드부(11)의 제2면(112)까지의 거리는 광원부(13)의 빛의 세기에 따라서 혹은 원하는 선형광의 길이에 따라서 적절하게 조절될 수 있다. 또한, 광원부(13)와 광가이드부(11) 사이의 거리는 조명 장치를 채용하는 응용 제품의 허용 공간에 따라 설계될 수 있으며, 이러한 거리는 소정의 구동장치에 의해 가변가능하게 설계될 수 있다.
광원부(13)은 촛불, 백열등, 방전등, 할로겐등, LED(Light Emitting Diode) 램프, OLED(Organic Light Emitting Diode) 램프 등의 인공 광원을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 광원부(13)는 태양광과 같은 자연 광원을 포함할 수 있다. 이 경우, 광원부(13)는 태양광을 유도하거나 반사하는 가이드 부재와 광가이드부(11)를 향해 입사광을 조사하는 광출사구(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 광출사구는 LED 광원(132)이 위치하는 곳에 마련될 수 있다. 이하의 실시예에서는 광원부(13)의 광원으로서 저전력소비, 장수명, 수은 프리(free) 등의 장점을 가진 LED 광원을 예를 들어 설명하기로 한다.
LED 광원을 포함하는 경우, 광원부(13)는 기판(131) 및 기판(131) 상에 실장되고 적어도 하나 이상의 LED 소자를 포함하는 LED 광원(132)을 포함한다. 기판(131)은 인쇄회로기판이나, 인쇄회로기판에 실장되는 구동회로 또는 구동칩을 포함하고, LED 광원(132)은 LED 패키지를 포함하여 구성될 수 있다. 인쇄회로기판은 연성(flexible) 인쇄회로기판일 수 있다.
광가이드부(11)로 레진층을 이용하고 인쇄회로기판(131)으로 연성 인쇄회로기판을 이용하면, 얇은 시트상의 플렉시블 조명 장치(10)를 구현할 수 있다.
한편, 본 실시예의 조명 장치(10)에 있어서, 입체효과 형성부(12)는 광가이드부(11)의 제1면(111)에 마련되는 것으로 설명되지만, 이에 한정되지는 않으며, 구현에 따라서 제1면(111)의 반대측인 광가이드부(11)의 제2면(112)에 마련되거나 광가이드부(11) 내부에 마련될 수 있다. 또한, 입체효과 형성부(12)는 광가이드부(11)의 일면에만 형성되는 것으로 한정되지 않고, 제1면과 제2면 모두에 마련될 수 있다. 광가이드부(12) 양측에 적어도 일부가 중첩 배치되는 제1패턴과 제2패턴을 배열하면, 중첩되지 않는 영역에 비해 중첩는 영역 부분에서의 상대적으로 높은 집광 효율을 통해 다양한 광이미지를 구현할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(10A)는, 광가이드부(11), 입체효과 형성부(12), 광원부(13), 하우징(14) 및 구동부(15)를 더 포함하여 구성된다.
광가이드부(11)는 굴곡부(113)를 구비한다. 굴곡부(113)는 고정적으로 구부려진 부분이거나 소정의 구동수단에 의해 임시로 구부려진 부분일 수 있다. 본 실시예에서 굴곡부(113)는 구동부(15)에 의해 일시적으로 구부려지는 광가이드부(11)의 특정 부분이다.
입체효과 형성부(12)는 하우징(14)의 내측에 배치된 광원부(13)의 광원(132)에서 광가이드부(11)의 제2면을 향하여 조사되는 입사광을 복수의 단위패턴들의 배열 방향으로 유도하면서 단위패턴들의 각 경사면에서의 굴절 및 반사에 의해 광가이드부(11)의 두께 방향 또는 제1면 방향과 제2면 방향으로 유도하여 복수의 단위패턴들의 각 패턴 연장 방향과 직교하는 제1경로의 선형광을 생성한다.
제1경로의 선형광은 입사광이 직접 지나는 패턴 영역에서 패턴의 단위패턴들의 경사면에서의 반사 및 굴절에 의해 순차 배열된 복수의 단위패턴들의 간접광원 효과에 의해 복수의 단위패턴들의 각 패턴 연장 방향과 직교하는 방향(제1경로)으로 뻗어나가는 라인 또는 띠 형상을 갖고 제1경로 상에서 빛 이동 거리가 길어짐에 따라 기준점 혹은 관찰점에서 순차적으로 더 멀리 위치하는 것처럼 보이면서 광가이드부(11)의 두께 방향 혹은 복수의 단위패턴들의 제1면 혹은 패턴배열면의 대략 수직 방향으로 점진적으로 삽입되는 깊이감 혹은 입체효과를 갖는 광이미지를 지칭한다.
광원부(13)는 기판(131) 및 LED 광원(132)을 포함하며, 도 1을 참조하여 앞서 설명한 광원부과 실질적으로 동일할 수 있다.
하우징(14)은 광가이드부(11)와 입체효과 형성부(12)로 이루어진 광학 부재, 및 광학 부재에 빛을 조사하는 광원부(13)를 지지한다. 하우징(14)은 광학 부재와 광원부(13)를 수용하거나 포위하도록 마련될 수 있다.
하우징(14)은 구현에 따라서 다양한 지지 부재로 대체될 수 있다. 지지 부재는 조명 장치의 하우징의 일부분이거나 건물 내외의 벽이거나 특정 물건 또는 장비의 일부분일 수 있다. 또한, 지지 부재는 데스크탑 컴퓨터 본체, 모니터 프레임, 책상, 의자, 휴대 단말(스마트폰, 스마트패드 등), 모자, 의류, 신발, 가방, 장식품(accessory), 실내외 인테리어 부품 등의 적어도 일부분을 이용하여 구현될 수 있다.
구동부(15)는 하우징(14)과 광학 부재에 결합하여 광학 부재를 기울이거나 구부린다. 구동부(15)는 하우징(14)과 광학 부재 사이에 연결되는 제1연결수단(와이어 등)의 길이를 단축하거나 연장하도록 구현될 수 있다. 구동부(15)는 볼트의 감김에 따라 연결수단의 길이를 단축하여 광학 부재에 굴곡부(113)를 형성하거나 하우징(14)과 광학 부재에 결합하는 제2연결수단(스프링 등)의 복원력과 볼트의 풀림에 의해 광학 부재의 굴곡부(113)가 평평하게 펴져 광학 부재가 평평한 상태로 복귀되도록 구현될 수 있다.
구동부(15)는 볼트 구조 외에 전동 모터와 전동 모터를 제어하는 제어장치로 구현될 수 있으며, 그 경우 제어장치는 조명 장치(10A)가 설치되는 응용 제품(조명기구, 차량 램프 등)의 제어장치 혹은 응용 제품에 연결가능한 별도의 제어장치일 수 있다. 구동부(15)의 제어장치는 광원부(13)의 구동을 위한 구동회로와 단일 모듈로 마련될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 조명 장치(10A)는 굴곡부(113)를 지지하는 굴곡지지부(16)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 굴곡지지부(16)는, 하우징(14)에 결합하고 기판(131)과 광가이드부(11) 사이에 연장하는 막대 또는 기둥 형상으로 마련되어 광가이드부(11)의 제2면 가까이에서 굴곡부(113)를 지지하도록 배치될 수 있다.
본 실시예에 의하면, 굴곡부(113)를 갖는 입체효과 형성부(12)를 통해 제1경로의 선형광을 굴곡시켜 광이미지에 변화를 줄 수 있고, 그에 의해 원하는 다양한 디자인의 선형광, 입체효과광 또는 선형입체효과광을 구현할 수 있다. 또한, 광원의 위치가 고정되는 경우에도 구동부(15)를 이용하여 광학 부재에 굴곡부(113)를 형성함으로써 더욱 효과적으로 다양한 선형광이나 입체효과광을 구현할 수 있다.
도 3은 도 2의 조명 장치의 광이미지의 예시도다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 조명 장치(10A)는 입체효과 형성부가 하나의 굴곡부(113)를 구비하고 광원부가 광가이드부의 대략 중간 부분에서 광가이드부의 두께 방향으로 빛을 조사하도록 구성되며, 광가이드부에 조사된 빛이 광가이드부의 중간부에서 양측면의 가장자리로 연장하며 입체효과를 갖는 선형광을 각각 표현한다.
LED 광원에서 나오는 12개의 빛은 각 LED 소자의 광출사면을 중심으로 12개의 반구 영역들이 서로 중첩되어 광가이드부의 입체효과 형성부의 중간 영역(A1)에 조사되는 입사광을 형성한다. 입체효과 형성부의 중간 영역은 광가이드부에 마련된 복수의 단위패턴들의 배열 방향에서 그 중간 부분인 제1영역(A1)을 지칭한다. 제1영역(A1)에 입사광이 조사되면, 조명 장치(10A)의 입체효과 형성부는 복수의 단위패턴들을 통해 광가이드부 내에서 입사광의 이동을 가이드하며 제1영역(A1)에서 제2영역(A2)을 경유하여 제3영역(A3)으로 진행하는 복수 라인의 선형광 이미지를 구현한다.
특히, 본 실시예에서는 광가이드부의 절곡부(113)에서 광이미지가 변하므로 중간부를 중심으로 그 양측에서 서로 다른 광이미지를 갖는 조명 장치를 구현할 수 있다.
전술한 광이미지는 광가이드부의 제1측면에서 제1측면의 반대측인 제2측면까지 제1측면과 제2측면 사이를 연장하는 길이 방향을 기준으로 길이 방향과 직교하는 패턴 연장 방향을 갖고 순차 배열되는 입체효과 형성부의 패턴에 의해 생성된다. 여기서, 길이 방향으로 연장하는 선형광이 12개 즉 3개씩 그룹화된 4개 그룹의 줄무늬 형태로 표현되는 것은 LED 광원이 각각 3개의 LED 소자들을 실장한 4개의 LED 패키지를 일렬로 배치한 구조를 갖거나 이와 유사하게 배치된 12개의 LED 소자들을 이용하기 때문이다. 물론, 12개의 LED 소자들을 이용하는 방식 외에 12개보다 적은 개수의 LED 소자로 12개의 입사광을 광가이드부에 조사하여 상술한 12개의 선형광을 구현하는 것도 가능하다. 아울러, 복수의 LED 소자는 동일한 색상의 빛을 조사하거나 서로 다른 색상의 빛을 조사하는 것을 이용할 수 있음은 당연하다.
전술한 구성에 의하면, 광가이드부의 중간부에 조사되는 입사광을 변환하여 입사광이 조사되는 중간부에서 제1측면으로 진행하는 제1선형광과 중간부에서 제2측면으로 진행하는 제2선형광을 구현할 수 있다. 또한, 본 실시예의 조명 장치(10A)는 굴곡부(113)를 통해 선형광의 광도에 대한 변화량을 감소시키거나 선형광의 길이를 변화시켜 입체효과를 갖는 광이미지를 다양화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 단면도이다. 도 5는 도 4의 조명 장치의 광이미지의 예시도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(10B)는, 광가이드부(11), 광가이드부(11) 상의 입체효과 형성부(12) 및 광가이드부(11)의 중간부에 광을 조사하는 광원부(13)를 포함한다. 광가이드부(11)와 입체효과 형성부(12)의 조합은 광학 부재로 지칭될 수 있다. 광학 부재는 제1영역(A1)에 마련된 굴곡부(113)를 구비한다.
광가이드부(11), 입체효과 형성부(12) 및 광원부(13)는 굴곡부(113)를 제외하고 도 1 또는 도 3을 참조하여 앞서 설명한 조명 장치의 대응 구성요소와 실질적으로 동일할 수 있다. 광원부(13)는 구현에 따라서 서로 분리 배치되는 복수의 광원(132)을 포함할 수 있다.
굴곡부(113)는 광원부(13)의 광원(132)의 빛이 직접 조사되는 광가이드부(11)의 중간 부분에 위치한 제1영역(A1)에 마련된다. 굴곡부(113)는 광원(132)에 가장 가깝게 배치되는 광가이드부(11)의 일부분일 수 있다. 이러한 굴곡부(113)를 이용하는 조명 장치의 광이미지를 나타내면 도 5와 같다.
본 실시예에 따른 조명 장치(10B)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 광학 부재의 중간 부분을 구부려 굴곡부를 마련하고, 굴곡부를 광원에 가장 가까이 배치함으로써, 입사광이 굴곡부에 조사될 때, 광가이드부의 중간 부분의 굴곡부로부터 광가이드부의 양측면으로 진행하며 입체효과를 갖고 선형광들이 중간부 양측에 날개 모양으로 펴지는 광이미지를 구현할 수 있다.
한편, 본 실시예의 조명 장치(10B)는, 하우징, 구동부 등을 추가로 구비할 수 있으며, 그 경우 조명 장치(10B)는 굴곡부의 위치와 굴곡부에 광원의 빛이 직접 조사하는 것을 제외하고 도 2 및 도 3을 참조하여 앞서 설명한 조명 장치(10A)와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 단면도이다. 도 7은 도 6의 조명 장치의 광이미지의 예시도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(10C)는, 광가이드부(11), 광가이드부(11) 상의 입체효과 형성부(12) 및 광가이드부(11)의 중간부에 빛을 조사하는 광원부(13)를 포함한다. 광가이드부(11)와 입체효과 형성부(12)의 조합은 광학 부재로 지칭될 수 있다. 광학 부재는 광원부(13)의 빛이 직접 조사되는 제1영역 외부에 배치되는 적어도 하나의 굴곡부(113)를 포함할 수 있다.
광가이드부(11), 입체효과 형성부(12) 및 광원부(13)는 광가이드부(11)의 제1영역이 광원(132)에 대하여 경사져 배치되고 제1영역의 양측에 두 굴곡부(113)를 구비하는 것을 제외하고 도 1 내지 도 5를 참조하여 앞서 설명한 조명 장치의 대응 구성요소와 실질적으로 동일할 수 있다.
굴곡부(113)는 광원(132)의 빛이 직접 조사되는 제1영역의 바깥쪽 즉, 광원(132)의 빛이 직접 조사되는 않는 제2영역에 마련된다. 제1영역(도 4의 A1 참조)은 광가이드부(11)에서 광원의 빛이 직접 조사되는 영역이다. 본 실시예에서 제1영역에 대응하는 광학 부재의 중간 부분은 인쇄회로기판(131)이나 광원(132)의 광출사면에 대하여 소정의 경사각을 갖는 경사면으로 배열된다. 굴곡부(113)는 제1영역의 양측 바깥쪽 즉 광학 부재 내에서 입사광이 이동하는 방향에서의 양측 가장자리 부분에 각각 마련되는 상부측 제1굴곡부와 하부측 제2굴곡부를 포함한다. 상부측 제1굴곡부(113)는 하부측 제2굴곡부에 비해 인쇄회로기판(131) 또는 광원(132)에서 더 멀리 위치하는 굴곡부이다.
전술한 경우, 제1굴곡부, 제1영역 및 제2굴곡부(113)를 사이에 두고 배치하는 광학 부재의 양측면 가장자리 부분은 인쇄회로기판(131)이나 광원(132)의 광출사면에 대하여 평행하게 배열될 수 있다. 인쇄회로기판(131)은 연성 인쇄회로기판일 수 있다.
본 실시예의 조명 장치(10C)에서 입체효과를 갖는 선형광을 이용하여 구현한 광이미지를 예시하면 도 7과 같다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 조명 장치(10C)는, 광학 부재의 중간부 양측 가장자리 부분을 서로 다른 방향으로 구부려 굴곡부를 각각 마련한 후 광학 부재의 중간부가 광원에 대하여 경사지도록 배치함으로써, 광원의 빛이 경사진 중간부에 직접 조사될 때, 경사진 중간부인 제1영역에서 상부측의 제1굴곡부(113)를 향하여 복수의 선형광이 불꽃 모양으로 퍼져나가고 제1영역에서 하부측의 제2굴곡부를 향하여 복수의 선형광이 짧은 길이로 연장하는 광이미지를 구현할 수 있다.
한편, 본 실시예의 조명 장치(10C)는, 하우징, 구동부 등을 추가로 구비할 수 있으며, 그 경우 조명 장치(10C)는 광학 부재 상에서의 두 굴곡부의 위치와 두 굴곡부 사이의 경사진 중간 부분에 광원의 빛이 직접 조사하는 것을 제외하고 도 2 및 도 3을 참조하여 앞서 설명한 조명 장치와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 사시도이다. 도 9는 도 8의 조명 장치의 Ⅸ-Ⅸ선에 의한 부분 단면도이다. 도 10은 도 8의 조명 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 단면도이다. 도 10은 도 9의 광학 부재를 뒤집어 배치한 경우에 대응한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(10D)는, 평평한 판 또는 필름 형태의 광가이드부(11), 광가이드부(11) 일면에 y방향으로 순차 배열되는 복수의 단위패턴들을 구비하는 입체효과 형성부(12), 및 광가이드부(11)의 두께 방향에서 광가이드부(11)의 중간부에 빛을 조사하는 광원부를 포함한다.
광원부(도 1의 13 참조)는 소정 폭의 단일 입사광(BL)을 x-y평면과 교차하는 방향에서 광가이드부(11)에 조사하는 LED 광원을 포함할 수 있다. 단일 입사광(BL)의 x방향에서의 폭은 어느 하나의 단위패턴의 패턴 연장 방향에서 광가이드부(12) 전체의 폭과 유사할 수 있다.
광가이드부(11)는 입체효과 형성부(12)의 패턴 구조를 제외하고 도 1의 광가이드부와 실질적으로 동일할 수 있다.
입체효과 형성부(12)는 광가이드부(11)의 서로 다른 영역에 각각 마련되는 4개 그룹의 복수의 단위패턴들(121a, 121b, 121c, 121d)을 포함한다. 입체효과 형성부(12)는 4개 그룹의 패턴들 사이사이에 이격부(17)를 구비한다.
좀더 구체적으로 설명하면, 입체효과 형성부(12)의 각 그룹의 패턴(121a, 121b, 121c 또는 121d)은 제1면, 제2면 및 제3면을 구비한 복수의 프리즘 막대들이 병렬로 순차 배열되는 형상을 구비할 수 있다. 각 그룹의 단위패턴은 길이 방향이 x방향으로 연장하는 프리즘 막대 형태를 구비하고, 단위패턴의 제1면은 광가이드부(11)의 일면에 접하며, 단위패턴의 제2주면 및 제3주면은 인접한 다른 패턴의 제2면 및 제3면과 반복적으로 배열되어 요철 형태를 형성할 수 있다.
4개 그룹의 패턴들(121a, 121b, 121c 및 121d)은 단일 광가이드부(11)의 일면을 가공하여 일체형으로 형성될 수 있다. 각 패턴의 단위패턴들의 제1면이 광가이드부(11)의 일면 상에 평행하게 배열되는 면일 때, 제1면은 광가이드부(11)에 일체로 접하는 가상의 면이 된다.
단위패턴의 제2면 및 제3면은 광가이드부(11)의 제1면 또는 제2면에 대하여 소정의 경사각을 갖는 경사면이 된다. 단위패턴의 제2면과 제3면은 각각 광가이드부(11)의 일면에 경사진 경사각을 갖는 면으로서 경사면에서의 굴절 및 반사에 의해 광가이드부(11)를 지나는 입사광을 제1경로로 한정하고 유도하여 선형광을 구현한다.
즉, 광가이드부(11)의 내부를 이동하며 단위패턴들의 경사면에서 굴절 및 반사되는 입사광은 입사광이 직접 조사되는 제1영역(A1)에서 제2영역(A2)를 경유하여 제3영역(A3)으로 연장하면서 광가이드부(11)의 제1면 방향이나 제2면 방향으로 방출되고, 이때 복수의 단위패턴들의 배열 방향과 간접광원 효과에 의해 제1경로의 선형광으로 변환된다.
입체효과 형성부(12)의 패턴에서 일정값 이상의 반사 또는 굴절 성능을 확보하기 위하여 단위패턴의 경사면은 반질반질한 또는 매끈한 경면으로 마련된다. 경면의 표면 거칠기(Rz)는 반사면에 대한 단면 곡선에서 가장 높은 봉우리 5개의 평균 높이와 가장 깊은 골짜기 5개의 평균 깊이의 차를 이용하는 10점 평균거칠기를 기준으로 측정 및 계산될 수 있다. 표면 거칠기는 기준길이 0.25㎜에서 약 0.8㎛ 이하, 바람직하게는 0.4㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.1㎛ 이하로 설계될 수 있다. 표면 거칠기가 일정값(예컨대, 0.8㎛)을 초과하면 각 패턴에 대하여 원하는 반사 또는 굴절 성능이 일정 수준 이하로 감소하여 원하는 광이미지를 제대로 구현하기 어려울 수 있다.
이격부(17)는 제1경로의 선형광이 이동하는 방향과 평행한 방향으로 연장하며 인접한 두 그룹의 패턴들 사이에서 패턴이 형성되지 않은 영역으로 마련된다. 즉, 이격부(17)는 광가이드부(11)의 제1면에서 y방향으로 연장하며 소정 폭을 구비할 수 있다. 이러한 이격부(17)는 단일 광가이드부(11)의 일면을 가공하여 입체효과 형성부(12)의 복수 그룹의 패턴들을 형성하는 공정에서 입체효과 형성부(12)의 패턴들(121a, 121b, 121c, 121d)과 동시에 생성될 수 있다.
이격부(17)를 이용하면, 광가이드부(11)의 두께 방향(z방향)과 직교하거나 교차하는 방향에서 광가이드부(11)의 제2면의 중간부에 x방향으로 단일 광폭을 갖는 빛이 조사될 때, 광가이드부(11)에 입사된 입사광을 복수 그룹의 패턴들에 의해 서로 분리되어 표현되는 4쌍의 선형광들으로 변환하여 표시할 수 있다. 4쌍의 선형광들은 광가이드부(11)의 y방향에서의 대략 중간 부분에서 중심 부분을 기준으로 +y방향과 -y방향으로 각각 진행하는 복수의 선형광들을 지칭한다.
입체효과를 갖는 선형광을 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 10을 참조하면, 광가이드부(11)의 중간부인 제1영역(A1)에 입사된 입사광은 광가이드부(11)의 내부에서 반사하며 일측에서 타측으로 이동한다. 이때, 광가이드부(11)의 일면 상의 입체효과 형성부(12)의 패턴(121)은 입사광을 굴절시키거나 반사시켜 진행 방향을 변경하고, 그에 의해 입사광이 광가이드부(11)의 제1면(111)이 향하는 제1면 방향이나 제1면의 반대측인 제2면이 향하는 제2면 방향으로 방출되도록 작용한다.
여기서, 순차 배열되는 복수의 단위패턴들은 입사광의 반사 및 굴절을 통해 제1영역(A1)에서 제3영역(A3)으로 가면서 광경로가 점점 더 길어지는 간접광원들로서 작용한다. 따라서, 광가이드부(11)의 중간부에서 제1측면 가장자리로 진행하는 제1입사광과 중간부에서 제1측면 가장자리의 반대측인 제2측면 가장자리로 진행하는 제2입사광은, 단위패턴들의 각 경사면에서의 반사 및 굴절에 의해 제1영역(A1)에서 제3영역(A3)으로 가면서 광경로의 길이가 길어지면서 순차 배열된 점광원 형태의 간접광원들에 의해 광가이드부(11) 외부로 방출되는 선형광으로 각각 변환된다. 선형광은 광경로가 길어짐에 따라 외부의 기준점 혹은 관측점을 기준으로 더 멀리 위치하는 간접광원이 되고, 그에 의해 진행 방향으로 깊이감을 갖는 입체효과 선형광으로 표현된다.
다시 말해서, 광가이드부(11)의 제1영역(A1)에 위치하는 제1단위패턴에 의한 제1간접광원(LS1)이 제1단위패턴으로부터 제1거리(L1)에 위치하는 것으로 관측될 때, 제2영역(A2)에 위치하는 제2단위패턴에 의한 제2간접광원(LS2)은 제1거리(L1)보다 먼 제2거리(L2)에 위치하는 것으로 관측되고, 제3영역(A3)에 위치하는 제3단위패턴에 의한 제3간접광원(LS3)은 제2거리(L2)보다 먼 제3거리(L3)에 위치하는 것으로 관측된다. 그리고, 동일 광원으로부터의 광경로 차이에 따라 제2간접광원(LS2)의 빛의 세기(광도)는 제1간접광원(LS1)의 광도보다 작고, 제3간접광원(LS3)의 광도보다 크다.
전술한 구성에 의하면, 외부의 기준점에서 조명 장치(10D)는 광가이드부(11)의 패턴배열면(제1면)이나 제2면(112)과 직교하는 방향에서의 거리 벡터 성분이 증가하고 휘도가 감소하는 입체효과 선형광을 이용하여 광이미지를 구현할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 광가이드부(11)와 입체효과 형성부(12)로 형성되는 광학 부재에 굴곡부를 배치하는 경우, 조명 장치(10D)는 도 2, 도 4 또는 도 6을 참조하여 앞서 설명한 조명 장치와 유사하게 다양한 형상의 광이미지를 구현할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(10E)는, 광가이드부(11), 입체효과 형성부(12) 및 광원부를 포함하여 구성된다. 입체효과 형성부(12)는 광가이드부(11)의 서로 다른 영역에 y방향으로 순차 배열되는 복수 그룹의 패턴들과, 서로 인접한 패턴 그룹들 사이에서 광가이드부(11)의 y방향으로 연장하는 격벽(18)을 구비한다.
본 실시예의 조명 장치(10E)는, 광가이드부(11)의 두께 방향(z방향)이나 두께 방향에 대하여 경사진 방향에서 광가이드부(11)의 y방향에서의 중간부에 빛이 조사될 때, 광가이드부(11) 내부의 입사광을 4개 그룹의 패턴들에 의해 굴절 및 반사하여 입체효과 형성부(12)의 각 그룹의 패턴 배열 방향을 따라 연장하는 4쌍의 선형광들로 변환할 수 있다.
입체효과 형성부(12)는 광가이드부(11)의 일면 일부분을 제거한 형태로 마련될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 광가이드부(11)의 일면에 복수의 패턴들을 구비한 별도의 패턴층을 접합하여 마련될 수 있다. 그 경우, 패턴층의 굴절률은 광가이드부(11)의 굴절률과 동일하거나 소정의 굴절률 차이(약 0.2 이하)를 갖도록 설계될 수 있다.
입체효과 형성부(12)의 각 패턴 그룹은 반원통 막대 형태의 단위패턴들(121a, 121b, 121c, 121d)을 포함하여 구성된다. 각 패턴 그룹의 단위패턴은 반원주면 및 이 반원주면과 마주하는 평면을 구비한 반원통 막대 형태를 구비하며, 여기서 반원통 막대의 평면 부분은 광가이드부의 일면에 접하도록 배열되고 그 반원주면 부분은 y방향에서 나란하게 순차 배열될 수 있다.
격벽(18)은 입체효과 형성부(12)의 패턴들이 마련되지 않은 부분으로서 이 부분은 광가이드부(11)의 일부분으로 마련되거나 별도의 부재를 패턴 그룹들 사이에 배치하여 마련될 수 있다. 격벽(18)은 광가이드부(11) 또는 입체효과 형성부(12)와 다른 굴절률, 색상 등을 가진 재료로 마련될 수 있다. 이러한 격벽(18)을 이용하면, 단일 입사광을 복수의 선형광으로 분리하여 표현할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 광가이드부의 두께 방향 또는 두께 방향과 경사진 방향에서 광가이드부의 일방향의 중간부에 빛이 조사될 때, 광가이드부 내부의 입사광을 단위패턴들의 각 경사면에서의 순차적인 반사와 굴절에 의해 광가이드부의 제1면 방향이나 제2면 방향으로 유도하면서 단위패턴들의 각 패턴 배열 방향과 직교하는 제1경로의 복수의 선형광을 구현한다. 복수의 선형광은 광가이드부의 중간부에서 중간부 양측으로 진행하는 적어도 한 쌍의 선형광들을 포함한다.
또한, 본 실시예에 의하면, 광가이드부(11)와 입체효과 형성부(12)로 형성되는 광학 부재에 굴곡부를 배치하는 경우, 조명 장치(10E)는 도 2, 도 4 또는 도 6을 참조하여 앞서 설명한 조명 장치와 유사하게 다양한 형상의 광이미지를 구현할 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(10F)는, 광가이드부(11), 입체효과 형성부(12) 및 광원부를 포함하여 구성된다.
입체효과 형성부(12)는 광가이드부(11)의 x방향으로 각각 연장하며 y방향으로 순차 배열되는 패턴을 구비한다. 즉, 본 실시예에 따른 조명 장치(10F)에 있어서, 입체효과 형성부(12)는 이격부나 격벽에 의해 복수 그룹의 패턴들로 분리되지 않고 패턴 연장 방향 중간에 패턴 배열 방향으로 연장하는 이격부나 격벽이 없는 단일 그룹의 복수의 단위패턴들(121)을 포함한다.
전술한 입체효과 형성부(12)의 패턴 구조를 제외하고 본 실시예의 조명 장치(10F)는 도 8 또는 도 11을 참조하여 앞서 설명한 조명 장치와 실질적으로 동일할 수 있으므로, 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 상세 설명은 생략한다.
본 실시예에 있어서, 입체효과 형성부(12)의 단위패턴(121)은 제1면(1211), 제2면(1212), 제3면(1213) 및 제4면(1214)을 갖는 사각 막대 형상 또는 사다리꼴의 단면 형상을 구비한다. 광가이드부(11)의 일면에서 복수의 단위패턴들(121)은 그 길이 방향이 x방향(패턴 연장 방향)으로 놓이고, y방향에서 반복적으로 순차 배열된다.
단위패턴(121)에 있어서, 제1면(1211)은 광가이드부(11)의 제1면이나 제2면에 평행하게 배열될 수 있다. 제2면(1213)은 제1면(1211)과 평행하거나 평행하지 않을 수 있다. 제3면(1212) 및 제4면(1214)은 제1면(1211)과 소정의 경사각을 갖고 경사진 경사면일 수 있다.
제3면(1213)이 광가이드부(11)의 제2면 또는 패턴배열면과 평행하게 배치되는 경우, 입체효과 형성부(12) 내에서 제3면(1213)은 간접광원으로서 기능하지 못하고 선형광을 단절시키는 부분(이하, 단절부)이 될 수 있다. 이러한 단절부는 점선 형태의 선형광 형상으로 광이미지를 구현하는 경우에 적절하게 이용될 수 있다. 연속적인 선형광을 구현하고자 하는 경우, 단절부는 약 10㎛ 이하로 설정된다.
제3면(1213)이 광가이드부(11)의 패턴배열면과 평행하지 않고 광가이드부(11)의 패턴배열면과 소정의 경사각을 갖도록 배치되는 경우, 제3면(1213)은 제2면(1212) 또는 제4면(1214)과 함께 입사광을 굴절 및 반사시켜 광가이드부(11)의 제1면 방향이나 제2면 방향으로 입사광을 유도하는 경사면이 될 수 있다.
본 실시예의 조명 장치(10F)는 x방향으로 나열되어 y방향의 중간부에 복수의 빛을 조사하는 복수의 LED 소자들을 가진 광원을 포함할 수 있다. 그 경우, 조명 장치(10F)는 입체효과 형성부(12)의 단일 패턴을 이용하여 도 8 또는 도 11의 조명 장치의 경우와 유사하게 y방향의 중간부에서 양측면으로 진행하는 복수 쌍의 입체효과 선형광을 포함한 광이미지를 구현할 수 있다.
한편, 본 실시예의 복수의 단위패턴들(121)을 포함하는 조명 장치(10F)는, 복수의 단위패턴들(121)의 각 패턴 연장 방향이 x방향으로 서로 평행하게 연장하는 구조를 갖지만, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 조명 장치(10F)는 변형 실시예에서 단위패턴의 x방향의 일단에서 타단으로 가면서 적어도 하나의 단위패턴의 단면 폭이 점진적으로 커져 x방향의 일단의 소정 점을 중심으로 광경로가 꺾이거나 완만하게 휘어지도록 설계되는 복수의 단위패턴들을 포함할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 광가이드부의 두께 방향 또는 두께 방향과 경사진 방향에서 광가이드부의 일방향 중간부에 빛이 조사될 때, 광가이드부 내부의 입사광을 단위패턴들의 각 경사면에서의 순차적인 반사와 굴절에 의해 광가이드부의 제1면 방향이나 제2면 방향으로 유도하면서 단위패턴들의 각 패턴 연장 방향과 직교하는 방향으로 연장하는 서로 평행한 제1경로들의 복수의 선형광을 구현할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 광가이드부(11)와 입체효과 형성부(12)로 마련되는 광학 부재에 굴곡부를 배치하는 경우, 조명 장치(10F)는 도 도 2, 도 4 또는 도 6에 도시한 조명 장치와 유사하게 복수 쌍의 선형광들에 의한 다양한 형상의 광이미지를 구현할 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 평면도이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(10G)는, 광가이드부(11), 제1 내지 제3 입체효과 형성부(12a, 12b, 12c), 제1 내지 제3 광원부(20a, 20b, 20c) 및 아우터 렌즈(30)를 포함하여 구성된다.
광가이드부(11)는 평면 또는 정면에서 볼 때 소정의 차량 램프 모양으로 마련된다. 여기서, 차량 램프는 헤드라이트, 후방라이트, 실내 조명, 도어 스카프, 안개등 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 광가이드부(11)는 그 모양이나 형태를 제외하고 도 1, 도 8, 도 11 또는 도 12의 광가이드부와 동일할 수 있다.
제1 입체효과 형성부(12a)는 광가이드부(11)의 제1영역에 마련된다. 제1 입체효과 형성부(12a)의 복수의 단위패턴들(121a)은 제1영역에서 제1A방향으로 각각 연장하며 제1A방향과 교차하거나 직교하는 제1B방향으로 순차 배열된다. 단위패턴(121a)은 제1B방향에서 광가이드부(11)의 패턴패열면에 대하여 제1경사각을 갖는 경사면을 구비한다.
제2 입체효과 형성부(12b)는 광가이드부(11)의 제2영역에 마련된다. 제2영역은 제1영역과 중첩되지 않는다. 제2 입체효과 형성부(12b)의 복수의 단위패턴들(121b)은 제2영역에서 제2A방향으로 각각 연장하며 제2A방향과 교차하거나 직교하는 제2B방향으로 순차 배열된다. 제2A방향은 제1A방향과 평행하지 않을 수 있고, 제2B방향은 제1B방향과 평행하지 않을 수 있다. 단위패턴(121b)은 제2B방향에서 광가이드부(11)의 패턴패열면에 대하여 제2경사각을 갖는 경사면을 구비한다. 제2경사각은 제1경사각과 동일하거나 다를 수 있다.
제3 입체효과 형성부(12c)는 광가이드부(11)의 제3영역에 마련된다. 제3영역은 제1영역 및 제2영역과 중첩되지 않는다. 제3 입체효과 형성부(12c)의 복수의 단위패턴들(121c)은 제3영역에서 제3A방향으로 각각 연장하며 제3A방향과 교차하거나 직교하는 제3B방향으로 순차 배열된다. 제3A방향은 제1A방향 또는 제2A방향과 평행하지 않을 수 있고, 제3B방향은 제1B방향 또는 제2B방향과 평행하지 않을 수 있다. 단위패턴(121c)은 제3B방향에서 광가이드부(11)의 패턴패열면에 대하여 제3경사각을 갖는 경사면을 구비한다. 제3경사각은 제1경사각 및 제2경사각 중 적어도 어느 하나와 동일하거나 둘 모두와 다를 수 있다.
제1광원부(132a)는 제1영역의 중간부에 빛을 조사하도록 배치된다. 광가이드부(11)의 제1영역은 제1광원부(132a)에 대하여 경사지거나 절곡될 수 있다(도 7 및 도 9 참조). 제2광원부(132b)는 제2영역의 중간부에 빛을 조사하도록 배치된다. 광가이드부(11)의 제2영역은 제2광원부(132b)에 대하여 경사지거나 절곡될 수 있다. 그리고, 제3광원부(132c)는 제3영역의 중간부에 빛을 조사하도록 배치된다. 광가이드부(11)의 제3영역은 제3광원부(132b)에 대하여 경사지거나 절곡될 수 있다.
전술한 제1 내지 제3 광원부(132a, 132b, 132c)는 아우터 렌즈(30)가 결합되는 조명 장치(10G)의 하우징에 의해 아우터 렌즈(30)의 일면 상에 지지되는 광원을 구비할 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3 광원부(132a, 132b, 132c) 중 적어도 어느 하나의 광원은 광가이드부(11) 및 입체효과 형성부와 함께 적어도 하나의 입체효과 광학 모듈로 마련될 수 있다. 그리고, 제1 내지 제3 입체효과 형성부(12a, 12b, 12c) 중 적어도 어느 하나와 광가이드부(11)의 적어도 일부분으로 이루어지는 적어도 하나의 광학 부재는 아우터 렌즈(30)의 일면에 접합되거나 아우터 렌즈(30)의 일면 상에 배치될 수 있다. 조명 장치가 차량 램프로 구현되는 경우, 각 광원부는 차량 배터리(19)에 연결되어 차량 배터리의 전원에 의해 동작할 수 있다.
제1 내지 제3 광원부(132a, 132b, 132c)가 연성 인쇄회로기판을 구비하고 레진층으로 광가이드부(11)를 형성하면, 조명 장치(10G)는 곡면을 갖는 아우터 렌즈(20)의 일면에 접합되거나 아우터 렌즈(20)의 곡면에 따라 적어도 1 이상의 변곡점을 갖고 휘어져 배치될 수 있다.
전술한 구성에 의하면, 각 광원부(132a, 132b, 132c)의 빛이 광가이드부(11)의 두께 방향이나 두께 방향과 경사진 방향에서 광가이드부의 각 영역의 중간부에조사될 때, 각 입체효과 형성부의 단위패턴들(121a, 121b, 121c)은 배열 방향의 양 방향으로 입사광을 가이드하고 한정하여 선형광(GL)을 표현한다. 물론, 제1 내지 제3 입체효과 형성부는 광원과의 상대적인 배치 설계에 따라 패턴 배열 방향의 양방향이 아닌 일방향으로 연장하는 선형광을 구현할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 조명 장치(10G)에 있어서, 광가이드부(11)와 제1 입체효과 형성부(12a)로 마련되는 제1 광학부재부, 광가이드부(11)와 제2 입체효과 형성부(12b)로 마련되는 제2 광학부재부, 및 광가이드부(11)와 제3 입체효과 형성부(12c)로 마련되는 제3 광학부재부 중 적어도 어느 하나는 곡률을 갖거나 곡면을 갖도록 휘어질 수 있다. 그러한 경우, 조명 장치(10G)는 도 2, 도 4 또는 도 6의 조명 장치와 유사하게 굴곡부를 이용한 다양한 선형광의 광이미지를 구현할 수 있다. 아울러, 본 실시예의 조명 장치(10G)는 차량 램프 외에 실내외의 일반 조명 장치, 전시회 등에 사용되는 디자인 조명 장치, 유연한 응용 제품 등에 손쉽게 이용될 수 있다.
도 14 내지 도 16은 본 발명에 따른 조명 장치에 채용가능한 패턴 구조에 대한 예시도이다.
도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치의 입체효과 형성부(12)는 패턴을 구비하고, 패턴은 복수의 단위패턴들(121)을 구비한다. 단위패턴(121)은 삼각형 단면 형상을 구비한다.
단위패턴(121)이 삼각형 단면 형상을 구비하면, 단위패턴(121)의 경사면(123)은 제1면 또는 패턴배열면(도 1의 111 참조)에 대하여 소정의 경사각을 갖는다. 다시 말해서, 경사면(123)은 패턴배열면과 직교하는 z방향에 대하여 경사진 경사각(θ)을 구비할 수 있다.
경사각(θ)은 약 5°보다 크고 약 85°보다 작다. 경사각(θ)은 광가이드부의 굴절률을 고려하여 좀더 한정될 수 있으나, 기본적으로 경사면(123)에서의 일정 수준 이상의 반사 및 굴절을 고려할 때 약 5° 내지 약 85°범위에서 적절하게 설계될 수 있다.
광가이드부의 굴절률이 약 1.30 내지 약 1.80일 때, 단위패턴(121)의 일측 경사면(123)의 경사각은 기준 방향(z방향 또는 y방향)에 따라 33.7°보다 크고 50.3°보다 작은 범위를 갖거나 49.7°보다 크고 56.3°보다 작은 범위를 가질 수 있다.
또한, 광가이드부 및 복수의 단위패턴들로 형성되는 광학 부재는 고굴절률 소재를 이용하여 마련될 수 있다. 예컨대, 고광도 LED 제조의 경우, 특정 입사각의 빛이 반도체 다이를 지나 캡슐 소재를 투과할 때 반도체 다이(n=2.50~3.50)와 통상의 고분자 캡슐소자(n=1.40~1.60)와의 사이의 n값(굴절률) 차이에 의해 내부 전반사되고 그에 의해 소자의 광추출 효율이 저하하게 되는데, 이를 적절히 해소하기 위하여 고굴절률의 고분자(n=1.80~2.50)를 이용한다. 본 실시예에서는 고광도 LED 제조에 이용되는 고굴절률 고분자(n=1.80~2.50)를 활용하여 광학 부재를 마련할 수 있다. 그 경우, 본 실시예에 따른 단위패턴(121)의 경사면(123)의 경사각은 광학 부재의 굴절률에 따라 23.6°보다 크고 약 56.3°보다 작은 범위를 갖거나 혹은 33.7°보다 크고 66.4°보다 작은 범위를 가질 수 있다.
또한, 구현에 따라서, 굴절률 조절을 위해 복수의 패턴들 상에는 적어도 하나의 고굴절률의 기능층이 코팅될 수 있다.
전술한 굴절률에 따른 경사각은 스넬의 법칙에 따른 것으로 이를 수식으로 나타내면 다음의 수학식 1과 같다.
{수학식 1}
sinθ1/sinθ2=n2/n1
수학식 1에서 sinθ1은 제1굴절률(n1)의 제1매질에서의 빛의 진행각 또는 입사각이고, sinθ2는 제2굴절률(n2)의 제2매질에서의 빛의 입사각 또는 진행각이다,
전술한 바와 같이, 본 실시예의 단위패턴의 경사면은 입사광을 적절하게 반사시키거나 굴절시킬 수 있는 경사각으로서 작게는 약 5°정도, 크게는 약 85°의 경사각(θ)을 갖도록 마련될 수 있다. 일실시예에서, 단위패턴(121)은 전술한 경사면에 더하여 제조 공정의 편의 등을 위해 밑면의 폭(w) 대 높이(h)를 소정 비율로 한정할 수 있다. 밑면의 폭은 단위패턴들의 주기 혹은 피치에 대응할 수 있다.
예를 들어, 선형광의 입체효과가 강조되도록 입체효과 형성부의 패턴들에 대하여 패턴 설계하는 경우, 단위패턴(121)의 폭(w)은 단위패턴의 높이(h)와 같거나 작도록 마련될 수 있다. 또한, 선형광이 상대적으로 긴 이미지를 표현하도록 입체효과 형성부의 패턴을 설계하는 경우, 단위패턴의 폭(w)은 단위패턴의 높이(h)보다 크도록 마련될 수 있다. 또한, 단위패턴(121)이 렌티귤러(lenticular) 모양을 가지는 경우, 단위패턴(121)의 폭 대 높이의 비율(h/w)은 약 1/2 이하이거나 그 경사면의 경사각(θ)이 약 45°이하가 되도록 마련될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에서는 단위패턴(22)의 폭(w)과 높이(h)를 특성조절용 인자로 이용하여 원하는 디자인의 선형광이나 입체효과광의 광이미지를 효과적으로 제어할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 입체효과 형성부(12) 내의 서로 인접한 두 단위패턴들 사이의 폭(w)(피치에 대응할 수 있음)은 10㎛ 내지 500㎛일 수 있다. 이러한 폭(w)은 제1경로 상에서 복수의 패턴들 사이의 평균 간격일 수 있으며, 패턴 설계나 원하는 광이미지 형상에 따라 조정될 수 있다.
도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치의 입체효과 형성부(12)의 패턴 설계 시, 복수의 단위패턴들(121)은 반원형 또는 반타원형 단면 형상을 갖도록 마련될 수 있다. 단위패턴(121)은 광가이드부의 두께 방향(z방향)이나 y방향에서 소정 각도로 기울어진 경사면을 구비한다. 단위패턴(121)은 z방향에서의 중심선(미도시)을 기준으로 대칭 형태를 구비할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 실시예에서 단위패턴(121)의 경사면은 단위패턴의 반원형 단면 구조에서 외접하는 직선상의 가상의 경사면을 고려할 수 있고, 이러한 경사면은 반원형 외표면을 따라서 가변하는 0°보다 크고 90°보다 작은 경사각(θ)을 가질 수 있다. 즉, 단위패턴(121)의 경사면은 대략 반원호 상의 임의의 점에 접하는 경사면을 가지므로, 모든 예각의 경사각(θ)을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예의 입체효과 형성부(12)는 서로 인접한 두 단위패턴들 사이에 마련되는 이격부(102)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 복수의 단위패턴들(121)이 제1단위패턴(Cm-1), 제2단위패턴(Cm) 및 제3단위패턴(Cm+1)(여기서, m은 2 이상의 자연수임)을 포함할 때, 입체효과 형성부(12)는 제1단위패턴(Cm-1)과 제2단위패턴(Cm) 사이 및 제2단위패턴(Cm)과 제3단위패턴(Cm+1) 사이에 마련되는 이격부(102)를 포함할 수 있다.
이격부(102)는 광가이드부의 제1면(111)에서 단위패턴이 형성되지 않은 부분으로서 인접한 두 단위패턴들 사이에 위치하는 제1면(111)의 일부분일 수 있다. 또한, 이격부(102)는 서로 인접한 두 단위패턴들 사이의 유격으로서 제조공정의 편의를 위해 마련된 것일 수 있다. 이격부(102)는 제조공정이나 특정 구현의 패턴 설계에 따라 생략가능하다.
이격부(102)의 제2폭(w1)은 단위패턴(121)의 제1폭(w)보다 작다. 이격부(102)의 제1폭(w1)은 단위패턴(121)의 제1폭(w)의 약 1/5 이하이거나 수㎛ 이하일 수 있다. 이때, 단위패턴들의 주기 또는 피치는 제1폭(w)과 제2폭(w1)을 더한 값에 대응할 수 있다.
도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치의 입체효과 형성부(12)의 패턴 설계 시, 단위패턴(121)은 다각형 단면 형상을 구비할 수 있다. 단위패턴(121)의 경사면(123)은 꺽은 선 그래프 형상을 가질 수 있다.
본 실시예에서 단위패턴(121)의 경사면(123)은 광가이드부의 제1면(111)과 직교하는 방향(z방향)에서 꺽은 선 그래프의 선분 개수에 따라 복수의 경사각(θ1, θ2)을 갖도록 마련될 수 있다. 제2경사각(θ2)은 제1경사각(θ1)보다 클 수 있다. 제1 및 제2 경사각(θ1, θ2)은 약 5°보다 크고 약 85°보다 작은 범위에서 설계될 수 있다.
또한, 본 실시예의 입체효과 형성부(12)는 서로 인접한 두 단위패턴들 사이의 이격부(102)를 더 구비할 수 있다. 이격부(102)의 폭(w1)은 입체효과 형성부(12)상에서의 자연스러운 선형광의 구현을 위해 단위패턴의 폭(w)보다 작다. 이격부(102)의 폭(w1)은 수㎛ 이하로 설계된다. 이격부(102)의 폭(w1)은 가능한 한 작게 설계되거나 그 자체가 생략되도록 설계될 수 있다.
또한, 본 실시예의 입체효과 형성부(12)는 단위패턴(121) 상에 제1면(111)과 평행한 단절면(125)을 구비할 수 있다. 단절면(125)은 실질적으로 입사광의 반사나 굴절을 통해 입사광을 외부로 방출되도록 작용하지 못하는 부분으로서, 복수의 단위패턴들에 의해 구현되는 선형광이 단절면(125)에 대응하는 부분에서 단절되어 표현될 수 있으므로, 단절면(125)의 폭(w2)은 원하는 형상의 선형광 구현을 위해 수㎛ 이하에서 적절하게 설계될 수 있다.
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 (23)

  1. 제1면 및 상기 제1면의 반대측인 제2면을 구비하는 광가이드부;
    상기 광가이드부 상의 입체효과 형성부; 및
    상기 광가이드부의 두께 방향에서 상기 광가이드부의 중간부에 빛을 조사하는 광원부;
    를 포함하며,
    상기 입체효과 형성부는 패턴을 포함하며, 상기 패턴의 복수의 단위패턴들은 순차 배열되고 상기 제1면 또는 제2면에 대하여 경사각을 갖는 경사면을 구비하며 상기 광가이드부 내 입사광을 상기 경사면에서의 반사 및 굴절에 의해 상기 제1면이 향하는 제1면 방향 또는 상기 제2면이 향하는 제2면 방향으로 유도하여 상기 복수의 단위패턴들의 각 패턴 연장 방향들과 직교하는 제1경로의 선형광을 구현하는 조명 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 단위패턴들은 상기 광원부의 광원의 빛이 상기 광가이드부 외부에서 내부로 입사되는 제1영역과 가장 가까운 거리인 제1거리, 상기 제1거리보다 먼 제2거리 및 상기 제2거리보다 먼 제3거리를 갖고 순차 배열되는 제1단위패턴, 제1단위패턴 및 제3단위패턴을 포함하고,
    여기서, 상기 제2단위패턴의 경사면에 의한 제2더미광원에서 상기 제2단위패턴의 경사면까지의 제2거리는, 상기 제1단위패턴의 경사면에 의한 제1더미광원에서 상기 제1단위패턴의 경사면까지의 제1거리보다 길고, 상기 제3단위패턴의 경사면에 의한 제3더미광원에서 상기 제3단위패턴의 경사면까지의 제3거리보다 짧은 조명 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 패턴은 상기 입사광을 상기 광가이드부의 중간부에서 제1측면 가장자리로 연장하는 제1선형광과 상기 중간부에서 상기 제1측면 가장자리와 마주하는 제2측면 가장자리로 연장하는 제2선형광으로 변환하는 조명 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 경사면은 경면 또는 경면 가공면을 포함하는 조명 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 경사면의 거칠기는 산술평균 거칠기(Ra) 0.02 이하 및 최대높이 거칠기(Ry) 0.30 이하인 조명 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 단위패턴들의 주기 또는 피치는 10㎛ 내지 500㎛인 조명 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 단위패턴들의 각 패턴 연장 방향들은 서로 평행한 조명 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 광가이드부는 두께 방향으로 휘어지는 굴곡부를 포함하는 조명 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 굴곡부는 상기 광원부의 빛이 상기 광가이드부 외부에서 내부로 입사되는 제1영역 내에 배열되는 조명 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 굴곡부는 상기 광원부의 빛이 상기 광가이드부 외부에서 내부로 입사되는 제1영역 외부에 배열되는 조명 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 광가이드부의 재료는 레진(Resin) 또는 글래스(Glass)를 포함하고, 상기 레진은 열가소성 고분자 또는 광경화성 고분자를 포함하는 조명 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 입체효과 형성부는 상기 광가이드부의 상기 제1면 및 상기 제2면 중 적어도 어느 하나를 가공하여 일체형으로 마련되는 조명 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 입체효과 형성부는 상기 광가이드부의 상기 제1면 및 상기 제2면 중 적어도 어느 하나에 접합되는 패턴층에 의해 마련되는 조명 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 입체효과 형성부는 상기 광가이드부의 서로 다른 영역에 마련되는 제1그룹의 복수의 단위패턴들 및 제2그룹의 복수의 단위패턴들을 포함하는 조명 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1그룹의 복수의 단위패턴들의 적어도 하나의 제1패턴연장방향과 상기 제2그룹의 복수의 단위패턴들의 적어도 하나의 제2패턴연장방향은 서로 다른 조명 장치.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1그룹의 복수의 단위패턴들 및 상기 제2그룹의 복수의 단위패턴들 사이의 패턴 비형성부 또는 격벽을 더 포함하는 조명 장치.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 광원부는 상기 제1그룹의 복수의 단위패턴들에 입사광을 조사하는 제1광원과 상기 제2그룹의 복수의 단위패턴들에 입사광을 조사하는 제2광원을 포함하는 조명 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1광원 및 상기 제2광원은 적어도 하나 이상의 LED(Light Emitting Diode) 소자를 갖는 LED 패키지인 조명 장치.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원부 또는 상기 광가이드부를 지지하는 하우징을 더 포함하는 조명 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 하우징에 결합하며 상기 광가이드부를 기울이거나 구부리는 구동부를 더 포함하는 조명 장치.
  21. 청구항 1에 있어서,
    상기 광가이드부를 덮는 아우터 렌즈를 더 포함하는 조명 장치.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 광원부는 차량 배터리에 연결되는 조명 장치.
  23. 제1면 및 상기 제1면의 반대측인 제2면을 구비하는 광가이드부;
    상기 광가이드부 상의 입체효과 형성부; 및
    상기 제1면 또는 상기 제2면과 경사진 방향에서 상기 광가이드부에 빛을 조사하는 광원부;
    를 포함하며,
    상기 입체효과 형성부는 패턴을 포함하며, 상기 패턴의 복수의 단위패턴들은 순차 배열되고 상기 제1면 또는 제2면에 대하여 경사각을 갖는 경사면을 구비하며 상기 광가이드부 내 입사광을 상기 경사면에서의 반사 및 굴절에 의해 상기 제1면이 향하는 제1면 방향 또는 상기 제2면이 향하는 제2면 방향으로 유도하여 상기 복수의 단위패턴들의 각 패턴 연장 방향들과 직교하는 제1경로의 선형광을 구현하는 조명 장치.
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