KR102249867B1 - 광학 부재 및 이를 이용하는 조명 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패턴 설계를 통해 원하는 형상의 광이미지를 구현할 수 있는 광학 부재 및 이를 이용하는 조명 장치에 관한 것으로, 광학 부재는, 제1면과 제1면의 반대측인 제2면을 구비하고 제1면과 제2면 사이에 소정 두께를 갖는 광가이드부, 광가이드부 내부 또는 표면상의 입체효과 형성부, 및 광가이드부 내부의 광굴절부를 포함하며, 여기서 입체효과 형성부는 제1면과 평행한 패턴배열면 상에 순차 배열되고 패턴배열면에 대하여 경사각을 갖는 경사면을 구비하는 패턴을 포함하고, 패턴은 광가이드부를 경유하는 제1입사광 및 광굴절부에 의해 굴절된 제2입사광을 경사면에서의 굴절 또는 반사에 의해 제1면이 향하는 제1면 방향 또는 제2면이 향하는 제2면 방향으로 유도하여 패턴의 배열 방향을 따라 특정 광폭을 갖고 연장하는 선형광을 생성한다.

Description

광학 부재 및 이를 이용하는 조명 장치{OPTICAL DEVICE AND LIGHTING DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 패턴 설계를 통해 원하는 형상의 광이미지를 구현할 수 있는 광학 부재 및 이를 이용하는 조명 장치에 관한 것이다.

LED(Light Emitted Diode) 소자는 화합물 반도체 특성을 이용하여 전기신호를 적외선 또는 빛으로 변환시키는 소자로서, 형광등과 달리 수은 등의 유해물질을 사용하지 않아 환경오염 유발원인이 적고, 종래의 다른 광원에 비해 장수명인 장점이 있다. 또한, 종래의 다른 광원과 비교하여 높은 색온도로 인해 시인성이 우수하며 소비전력이 낮은 장점이 있다.

LED 기술의 발전과 보급에 힘입어 조명 장치는 종래의 형광등과 같은 전통적인 광원을 이용하는 형태에서 LED 광원을 이용하는 형태로 발전하고 있다. 예컨대, 한국공개특허 제10-2012-0009209호에 개시된 바와 같이, LED 광원과 도광판 등을 이용하여 면발광 기능을 수행하는 조명 장치가 제안되고 있다.

또한, 일부 종래 기술에서는 도광판 상에 확산시트, 프리즘시트, 보호시트 등의 광학시트를 부가하여 면발광 성능을 높인 조명 장치를 제안하고 있다.

그러나, LED 광원을 이용하는 종래의 조명 장치는 도광판 자체의 두께로 인해 전체적인 제품의 두께를 박형화하는데 한계를 가지며, 도광판 자체의 재질이 유연하지 못함에 따라 굴곡이 형성된 하우징이나 애플리케이션에 적용하기 어려운 단점이 있고, 도광판으로 인해 제품 설계 및 디자인 변형이 용이하지 못한 단점을 가진다. 이와 같이, 실내외 조명이나 차량 조명 등과 같은 다양한 응용 제품에 용이하게 적용할 수 있고 원하는 광이미지를 효과적으로 구현할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

본 발명의 일실시예에서는 광가이드부 내부에 굴절률이 다른 재료를 배치하여 다양한 광이미지를 구현할 수 있는 광학 부재 및 이를 이용하는 조명 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 실시예에서는 LED(Light Emitting Diode) 소자를 이용하는 색상 면조명의 구현을 위해 필요한 색상 구현 부품과 도광판을 효율적으로 일체화할 수 있는 광학 부재 및 이를 이용하는 조명 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 광가이드부 내부에 굴절률이 다른 재료를 구비하고 색상 면조명을 위한 부품을 일체화하면서 곡률을 갖는 면을 구비한 애플리케이션에 용이하게 적용할 수 있는 광학 부재 및 이를 이용하는 조명 장치를 제공하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 광학 부재는, 제1면과 제1면의 반대측인 제2면을 구비하고 제1면과 제2면 사이에 소정 두께를 갖는 광가이드부, 광가이드부 내부 또는 표면상의 입체효과 형성부, 및 광가이드부 내부의 광굴절부를 포함한다. 여기서, 입체효과 형성부는, 제1면과 평행한 패턴배열면 상에 순차 배열되고 패턴배열면에 대하여 경사각을 갖는 경사면을 구비하는 패턴을 포함하고, 패턴은 광가이드부를 경유하는 제1입사광 및 광굴절부에 의해 굴절된 제2입사광을 경사면에서의 굴절 또는 반사에 의해 제1면이 향하는 제1면 방향 또는 제2면이 향하는 제2면 방향으로 유도하여 패턴의 배열 방향을 따라 특정 광폭을 갖고 연장하는 선형광을 생성한다.

본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치는, 전술한 광학 부재, 및 광학 부재 내에 제1입사광을 조사하는 광원부를 포함한다.

본 발명에 의하면, 광학 부재 및 이를 이용하는 조명 장치에서 광가이드부 내부에 굴절률이 다른 재료를 배치하여 입체효과를 갖는 다양한 광이미지를 용이하게 구현하면서 광효율을 높여 광원의 개수를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, LED 소자를 이용하는 색상 면조명의 구현을 위해 필요한 색상 구현 부품과 레진층을 일체화하여 제조가 용이하고 저렴하며 유연하면서도 내구성이 우수한 광학 부재 및 이를 이용하는 조명 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 광가이드부 내부에 굴절률이 다른 재료를 구비하고 색상 면조명을 위한 부품을 일체화하면서 곡률을 갖는 면을 구비한 애플리케이션에 유용한 광학 부재 및 이를 이용하는 조명 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광학 부재의 사시도
도 2는 도 1의 광학 부재의 부분 확대 평면도
도 3은 도 1의 광학 부재의 부분 확대 단면도
도 4는 도 1의 광학 부재의 입체효과 형성부의 패턴 구조에 대한 예시도
도 5 및 도 6은 도 1의 광학 부재의 입체효과 형성부에 채용가능한 패턴 구조의 다른 예시도들
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치의 사시도
도 8은 도 7의 조명 장치의 단면도
도 9는 도 8의 조명 장치의 변형예에 대한 단면도
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치의 사시도
도 11은 도 10의 조명 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 비교예의 광이미지에 대한 예시도
도 12는 도 10의 조명 장치의 부분 확대 평면도
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 단면도
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 개략적인 평면도

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광학 부재의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 부재(100)는, 광가이드부(10), 입체효과 형성부(20) 및 광굴절부(30)를 포함한다.

광가이드부(10)는 제1면(11) 및 제1면의 반대측 면으로서 제1면과 대략 평행한 제2면을 포함하는 플레이트 또는 필름 형태를 구비한다. 본 실시예에서 제2면에는 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)이 마련된 패턴배열면이다.

광가이드부(10)는 투명한 재료, 예컨대 글라스(Glass) 또는 레진(Resin)으로 마련된다. 투명한 재료의 광투과율은 약 50% 이상, 바람직하게는 약 80% 이상일 수 있다. 레진을 이용하는 경우, 광가이드부(10)는 올리고머를 포함하는 자외선 경화수지로 마련될 수 있다. 올리고머는, 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate), 에폭시 아크릴레이트(Epoxy Acrylate), 폴리에스테르 아크릴레이트(Polyester Acrylate), 아크릴 아크릴레이트(Acrylic Acrylate) 중에서 선택되는 어느 하나의 물질을 포함한다.

입체효과 형성부(20)는 경사면(221)을 갖는 패턴(22)을 포함한다. 본 실시예에서 패턴(22)은 광가이드부(10)의 제2면을 직접 가공하여 마련된다.

패턴(22)은 둔덕이나 담 형태로 그 길이 방향이 제1방향(y방향)으로 연장하는 볼록부 혹은 도랑이나 골짜기 형태로 제1방향으로 연장하는 오목부가 제2방향(x방향)으로 순차 배열되는 줄무늬(Stripe) 형상을 가질 수 있다. 이러한 패턴(22)은 복수의 단위패턴들(Pattern units)이 대략 평행하게 연장하는 직선 줄무늬 요철 형상을 구비하나, 이에 한정되지는 않으며 곡선 줄무늬 요철 형상이나 꺾은선 줄무늬 요철 형상을 구비할 수 있다.

패턴(22)은 광가이드부(10) 내부에서 반사하며 이동하는 빛을 그 경사면(221)에서의 굴절 및 반사에 의해 광가이드부(10)의 제1면(11)이 향하는 방향(z방향)이나 제2면이 향하는 방향(-z방향)으로 방출한다. 그리고, 패턴(22)은 광가이드부(10)의 제1면(11)과 패턴배열면 사이에서 내부 반사하며 패턴 연장 방향(y방향)과 직교하는 패턴 배열 방향(x방향) 측으로 진행하는 제1입사광으로부터 제1 패턴 설계에 따라 특정 광경로에서 소정의 광폭을 갖고 광가이드부의 두께 방향에서 깊이감(입체효과에 대응함)을 갖는 제1선형광을 생성한다.

또한, 패턴(22)은 광굴절부(30)에 의해 제1입사광을 다른 방향으로 굴절시킨 제2입사광으로부터 제1 패턴 설계에 따라 특정 광경로에서 소정의 광폭을 갖는 제2선형광을 생성한다.

제2선형광의 광폭, 길이 또는 광경로는 패턴(22)이 배열되어 있는 서로 다른 영역에서의 패턴 구조에 따라 제1선형광의 광폭, 길이 또는 광경로와 동일하거나 다를 수 있다.

광굴절부(30)는 광가이드부(10)의 굴절률과 다른 굴절률을 갖고, 광가이드부(10) 내에서 이동하는 제1입사광을 굴절시켜 제2입사광을 생성한다. 광굴절부(30)는 광가이드부(10) 내부에 소정 체적 이상의 다른 굴절률을 갖는 영역 또는 부재를 지칭한다. 본 실시예에서 광굴절부(30)는 원통형 형태의 비드로 구현되나, 이에 한정되지는 않는다. 광굴절부(30)는 구형 비드(30a), 직육면체 형태의 비드(30b)로 구현될 수 있고, 또한 비드 형태 외에 기포, 관통홀 등의 다양한 형태로 구현될 수 있다.

본 실시예에 의하면, 입체효과를 갖는 선형광을 구현하는 광학 부재에서 광굴절부에 의해 새로운 광원을 추가하는 것과 같은 간접 광원 효과를 얻을 수 있고, 그에 의해 입체효과 선형광을 이용한 광이미지 구현시 광이미지를 다양화할 수 있고 광도를 높일 수 있다.

도 2는 도 1의 광학 부재의 부분 확대 평면도이다. 도 2는 도 1의 광학 부재의 특정 영역(B1)에 대한 확대 평면도에 대응한다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 부재에 있어서, 입체효과 형성부(20)의 두 단위패턴들(P1 및 P2)이 제1패턴영역에서 y방향으로 각각 연장하며 y방향과 직교하는 x방향으로 순차 배열되고, 다른 두 단위패턴들(P3 및 P4)이 제2패턴영역에서 y방향으로 각각 연장하며 y방향과 직교하는 x방향으로 순차 배열되면, 제1패턴영역을 지나는 광원(LS)의 제1입사광의 일부는 두 단위패턴들(P1 및 P2)의 각 패턴 연장 방향(y방향)과 직교하는 제1경로(x방향)를 따라 진행하는 제1선형광(BL1)으로 변환된다.

그리고, 제1선형광(BL1)이 제1패턴영역과 제2패턴영역 사이에 배치되는 광굴절부(30)과 만나면, 제1선형광(BL1)은 광굴절부(30)와 광가이드부(10)의 굴절률 차이에 따라 미리 설계된 각도로 굴절되어 제1선형광(BL1)과 다른 광폭을 갖거나 다른 광경로로 진행하는 제2입사광을 생성한다. 제2입사광은 제2패턴영역의 단위패턴들(P3 및 P4)에 의해 제2선형광(BL2)으로 변환된다.

한편, 광굴절부(30)가 제1선형광(BL1)의 광경로 상에 배열되지 않는 경우(도 1의 참조부호 30a, 30b 참조), 광굴절부(30)는 제1입사광을 굴절시켜 새로운 광경로를 갖는 제2입사광을 생성한다. 그 경우, 제2입사광은 제2패턴영역에서 단위패턴들(P3 및 P4 참조)의 설계에 따라 특정 광경로에서 소정의 광폭을 갖는 제3선형광으로 구현될 수 있다. 제3선형광은 전술한 제2선형광(BL2)과 평행하게 배치되는 광이미지일 수 있다.

본 실시예에서, 입체효과 형성부(20)의 각 단위패턴의 패턴 연장 방향은 각 패턴영역에서 단위패턴들의 각 경사면 상의 특정 직선이 연장하는 방향이거나 또는 각 경사면 상의 특정 곡선에 접하는 특정 접선이 연장하는 방향일 수 있다. 여기서, 특정 직선이나 곡선은 광가이드부(10)의 제1면 또는 제2면과 평행할 수 있다.

패턴 설계시, 단위패턴들의 패턴 연장 방향 모두가 서로 평행하도록 설계하면, 제1선형광(BL1)이나 제2선형광(BL2)의 광경로는 단위패턴들의 각 패턴 연장 방향과 직교하는 방향으로 진행하는 직선 형태로 나타난다. 그것은 '매질 내에서 이동하는 빛은 최단 시간의 이동 경로를 따라 이동한다'는 페르마(Fermat)의 원리에 따라 단위패턴들 상의 최단 시간의 이동 경로를 따라 광경로가 집중되기 때문이다.

본 실시예에서, 입체효과 형성부(20)의 단위패턴들 상의 일부 입사광은 제1선형광(BL1)이나 제2선형광(BL2)으로 변환되지 못하는 주변광으로 잔류한다. 즉, 일부 제1 또는 제2 입사광은 단위패턴들과 만나는 각도(입사각)에 따라 제1선형광(BL1)의 제1경로 또는 제2선형광(BL2)의 제2경로 이외의 광경로를 갖고 분산하는 주변광(BL0a)이 된다.

주변광(BL0a)은 제1선형광(BL1)이나 제2선형광(BL2) 주변에서 흩어지는 광으로서 광가이드부(10) 내부에서 선형광에 비해 상대적으로 넓은 범위로 분산되므로 제1선형광(BL1) 및 제2선형광(BL2) 부분(이하, 명부)과 대비할 때 상대적으로 명부 주변의 휘도가 낮은 주변부 또는 암부를 형성한다.

본 실시예에서, 입체효과 형성부(20)의 패턴 설계 시 서로 인접한 두 단위패턴들 사이의 간격(Lp)은 약 10㎛ 내지 약 500㎛이다. 이 간격(Lp)은 패턴의 피치 또는 평균 간격에 대응할 수 있다. 또한, 간격(Lp)은 입체효과를 갖는 선형광의 구현을 위한 최소한의 간격과 최대한의 간격을 고려한 것으로 이 범위를 벗어나면 선형광의 구현이 제한될 수 있다. 즉, 상기의 범위를 벗어나면, 입체효과 형성부(20)의 패턴 상에 연속적으로 순차 배열되는 경사면에 의해 기준점으로부터 순차적으로 멀리 위치하는 간접 광원들을 제대로 구현하지 못하고 그에 따라서 입체효과를 갖는 선형광을 구현하지 못할 수 있다.

한편, 구현에 따라서 패턴(22)의 단위패턴의 패턴 연장 방향들이 서로 평행하지 않고 적어도 한점에서 교차하는 형태 혹은 소정의 곡률을 갖는 곡선 형태로 설계하면, 페르마의 원리에 따라 패턴을 지나는 선형광의 광경로는 입사광과 처음 만나는 단위패턴에서부터 시작하여 서로 인접한 두 단위패턴들 사이의 거리(또는 간격)가 좁은 측으로 휘어지는 곡선 형태를 가질 수 있다.

본 실시예에 의하면, 입체효과 형성부의 패턴 설계를 통해 소정 광폭과 소정 길이로 제어되는 제1선형광을 구현할 수 있다. 또한, 광원 역할을 하는 광굴절부를 이용하여 제1입사광 또는 제1선형광으로부터 또 다른 광경로의 적어도 하나 이상의 제2선형광을 구현할 수 있다. 따라서, 광이미지를 다양화할 수 있고, 원하는 광이미지 구현 시 광원의 개수를 줄일 수 있으며, 그에 의해 광효율을 높이고 비용을 절감할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 특정 광경로의 제2선형광을 생성하기 위한 광굴절부(30) 외에 광가이드부(10)의 전체에서 광도를 향상시키면서 원하는 색상을 구현하기 위한 색상부(60)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 색상부(60)는 제1입사광과 제2입사광을 포함하는 입사광 대부분에서 빛을 분산 및 산란시켜 선형광 주변의 암부에 대한 광도를 증가시킬 수 있는 비드 형태를 구비할 수 있다. 또한, 색상부(60)는 그 내부나 표면에 분산 배치되는 염료나 안료를 포함하고, 그에 의해 백색 LED 광원으로부터 공급되는 백색광을 미리 설정된 색상광으로 변환하여 출력할 수 있다.

도 3은 도 1의 광학 부재의 부분 확대 단면도이다. 도 3은 도 1의 광학 부재의 Ⅲ-Ⅲ선에 의한 단면에 대응하며, 도시의 편의상 광굴절부가 생략되어 있다.

도 3을 참조하면, 특정 광원(LS)에서 공급되는 광으로서 광가이드부(10) 내부를 경유하는 제1입사광(BL0)은 광가이드부(10)의 굴절률과 외부 매질(대기)의 굴절률에 의해 정해지는 임계각 이하에서 광가이드부(10) 내부에서 반사하며 이동한다.

제1입사광(BL0)이 패턴(22)의 경사면(221)과 만나면, 제1입사광(BL0)은 경사면(221)에서 굴절 또는 반사되고 그에 의해 광가이드부(10)의 제1면(11)이 향하는 제1면 방향(z방향) 또는 제2면이 향하는 제2면 방향(-z방향)으로 진행하여 광가이드부(10)의 외부로 방출된다.

전술한 경우, 패턴(22)의 각 단위패턴은 경사면(221)을 통해 입사광을 굴절시키거나 반사시켜 제1면 방향 또는 제2면 방향으로 입사광을 방출하는 간접 광원들로서 동작한다. 여기서, 패턴(22)의 각 단위패턴들에 의해 형성되는 간접 광원들은 광학 부재 외부의 소정의 기준점에서 볼 때 광원(LS)이 패턴 상의 광경로를 따라 점진적으로 더 멀리 위치하는 것처럼 보인다.

예를 들면, 광원(LS)을 기준으로 단위패턴들이 일방향(패턴 배열 방향 또는 x방향)으로 순차 배열되고, 그리고 패턴 배열 방향에서의 광경로에 따라 광원에 가까운 순서대로 제1영역(a1)의 제1단위패턴(P11), 제2영역(a2)의 제2단위패턴(P12) 및 제3영역(a3)의 제3단위패턴(P13)이 있을 때, 광원(LS)으로부터 제2단위패턴(P12)에 도달하는 입사광의 이동거리인 제2광경로는, 광원(LS)에서 제1단위패턴(P11)까지의 제1광경로보다 길고, 광원(LS)에서 제3단위패턴(P13)까지의 제3광경로보다 작다. 즉, 제2단위패턴(P12)에 의한 제2간접광원(LS2)에서 제2단위패턴(P12)까지의 제2거리(L2)는, 광원(LS)의 제1간접광원(LS1)에서 제1단위패턴(P11)까지의 제1거리(L1)보다 길고, 광원(LS)의 제3간접광원(LS3)에서 제3단위패턴(P13)까지의 제3거리(L3)보다 짧다. 제1거리 내지 제3거리(L1, L2, L3)는 제1 내지 제3 광경로에 각각 대응한다.

전술한 바와 같이, 패턴(22)의 각 단위패턴은 소정의 기준점에서 볼 때 특정 광경로 상에 연속적으로 순차 배열되는 간접 광원들로 각각 작용하며 그에 의해 광경로 상에서 점진적으로 더 멀리 위치하거나 점진적으로 휘도가 낮아지는 입체효과 선형광(Line shaped beam having three-dimensional effect)을 구현한다.

전술한 입체효과 선형광은 제1면 방향이나 제2면 방향 측에서 볼 때 패턴 설계에 의해 미리 정해진 광경로에서 특정 광폭으로 한정되어 유도되는 선형광이 광가이드부(10)의 제1면에서 제2면(또는 패턴배열면)을 향하여(혹은 그 반대로) 광가이드부(10) 속으로 점진적으로 들어가는 깊이감을 갖는 광이미지를 지칭한다.

한편, 전술한 패턴(22)의 제1 내지 제3 단위패턴들(P11, P12 및 P13)에 있어서, 제2단위패턴(P12)은 광원(LS) 측에서 볼 때 광가이드부(10)의 제2면 상에서 제1단위패턴(P11)의 바로 다음에 위치하는 단위패턴이거나 제1단위패턴(P11)과 소정 개수의 다른 단위패턴들을 사이에 두고 위치하는 단위패턴일 수 있다. 이와 유사하게, 제3단위패턴(P13)은 광원 측에서 볼 때 제2단위패턴(P12)의 바로 다음에 위치하는 단위패턴이거나 제2단위패턴(P12)과 소정 개수의 다른 단위패턴들을 사이에 두고 위치하는 단위패턴일 수 있다.

도 4는 도 1의 광학 부재의 입체효과 형성부의 패턴 구조에 대한 예시도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)은 삼각형 단면 형상의 패턴 구조를 갖는다. 패턴(22)이 삼각형 단면 구조를 구비하면, 삼각형 단면 구조상에 형성되는 경사면(221)은 x방향에 대하여 소정의 경사각을 갖는다. 다시 말하면, 경사면(221)은 광가이드부의 제1면 또는 제2면(12)과 직교하는 방향(z방향)에 대하여 소정의 경사각(θ)만큼 기울어지도록 설계될 수 있다.

경사면(221)의 경사각(θ)은 약 5°이상 약 85°이하일 수 있다. 경사각(θ)은 광가이드부의 굴절률을 고려하여 한정될 수 있으나, 기본적으로 경사면(221)에서 반사 및 굴절 가능한 최소 및 최대 각도를 고려할 때 약 5° 내지 약 85°범위를 가질 수 있다.

일례로써, 광가이드부의 굴절률이 약 1.30 내지 약 1.80 범위에 존재할 때, 경사면(221)의 경사각은 기준 방향(z방향 또는 x방향)에 따라 약 33.7°보다 크고 약 50.3°보다 작은 범위를 갖거나 약 49.7°보다 크고 약 56.3°보다 작은 범위를 가질 수 있다.

또한, 구현에 따라서, 광가이드부 또는 입체효과 형성부(20)는 고굴절률 소재를 이용하여 마련될 수 있다. 예컨대, 고광도 LED(Light Emitting Diode) 제조의 경우, 특정 입사각의 빛이 다이(Die)를 지나 캡슐소재를 투과할 때 다이(n=2.50~3.50)와 통상의 고분자 캡슐소재(n=1.40~1.60) 사이의 n값(굴절률) 차이에 의해 내부 전반사가 발생하고 그에 의해 기기의 광추출 효율이 저하되는데, 이를 적절히 해소하기 위하여 고굴절률 고분자(n=1.80~2.50)를 이용한다. 즉, 본 실시예에서, 고광도 LED 제조에 이용되는 고굴절률 고분자를 활용하여 패턴(22)을 마련하는 경우, 패턴(22)의 경사면(221)의 경사각은 패턴의 굴절률에 따라 약 23.6°보다 크고 약 56.3°보다 작은 범위를 가질 수 있다.

전술한 굴절률에 따른 경사각은 스넬의 법칙에 따른 것으로, 이를 수식으로 나타내면 다음의 수학식 1과 같다.

수학식 1에서 sinθ₁은 제1굴절률(n1)을 갖는 제1매질에서의 빛의 입사각 또는 굴절각이고, sinθ₂는 제2굴절률(n2)에서의 빛의 굴절각 또는 입사각일 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예의 광학 부재에 있어서, 입체효과 형성부를 구성하는 패턴의 경사면은 입사광을 적절하게 반사시키거나 굴절시킬 수 있는 경사각으로서 작게는 약 5°정도, 크게는 약 85°정도로 마련될 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 패턴(22)은 제조 공정의 편의 등을 위해 인접한 단위패턴들 간의 폭(w) 대 높이(h)를 소정 비율로 한정할 수 있다. 폭(w)은 인접한 두 단위패턴들 사이의 일정 간격 즉 피치(pitch)일 수 있다. 예를 들어, 선형광의 깊이감이 강조되도록 광학 부재의 패턴을 설계하는 경우, 폭(w)은 높이(h)와 같거나 작도록 마련된다. 또한, 선형광에서 상대적으로 긴 이미지가 표현되도록 패턴을 설계하는 경우, 폭(w)은 높이(h)보다 크도록 마련될 수 있다.

전술한 패턴(22)의 폭(w)은 약 10㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다. 이러한 폭(w)은 x방향에서 서로 인접한 두 단위패턴들 사이의 평균 간격일 수 있으며, 패턴 설계나 배열 구조 혹은 원하는 광이미지 형상에 따라서 조정될 수 있다.

한편, 패턴(22)이 렌티귤러(lenticular) 모양을 가지는 경우, 선형광의 구현을 위해 패턴(22)의 폭(w)(또는 직경) 대 높이의 비율(h/w)은 약 1/2 이하이거나 그 경사면의 경사각(θ)이 약 60°이하가 되도록 설계될 수 있다.

또한, 패턴(22)의 폭 대 높이의 비율(h/w)을 1보다 작게 설계하면, 패턴(22)의 폭 대 높이의 비율(h/w)이 1 이상인 것에 비해 오목부의 깊이가 낮아 패턴 제조가 용이할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 패턴(22)의 폭(w)과 높이(h)를 특성조절용 인자로 이용하여 광학 부재를 설계함으로써 구현하고자 하는 입체효과 선형광에 의한 다양한 광이미지를 효율적으로 그리고 용이하게 제어할 수 있다.

도 5 및 도 6은 도 1의 광학 부재의 입체효과 형성부에 채용가능한 패턴 구조에 대한 다른 예시도들이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예의 광학 부재에 있어서, 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)은 반원형 단면, 반타원형 단면 또는 렌티큘러(Lenticular) 형태를 구비한다. 패턴(22)은 광가이드부의 두께 방향 또는 광가이드부의 제1면의 반대면인 제2면(12)과 직교하는 방향(z방향)에서 소정 각도로 기울어진 경사면(221)을 구비한다. 패턴(22)은 z방향의 패턴 중심선(미도시)을 기준으로 대칭 형태를 가질 수 있다.

패턴(22)의 경사면(221)은 반원형 단면 구조로 인하여 입사광(BL0)이 만나는 경사면 상에서의 위치가 입사광(BL0)의 위치에 따라 변하는 구조를 가질 수 있다. 즉, 본 실시예의 패턴(22)의 경사면(221)은 원호 상의 임의의 점에 접하는 면이 되므로, 패턴(22) 상의 임의의 점에 접하는 접선은 광가이드부의 제2면(12)과 직교하는 방향(z방향)에서 소정 경사각(θ)으로 놓일 수 있다. 경사각(θ)은 입사광(BL0)이 부딪히는 반원형 단면상의 위치에 따라 0°보다 크고 90°보다 작을 수 있다.

본 실시예에서 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)은 서로 인접한 두 단위패턴들 사이에 마련되는 이격부(222)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 패턴(22)이 제1단위패턴(Cm-1), 제2단위패턴(Cm) 및 제3단위패턴(Cm+1)(여기서, m은 2 이상의 자연수임)을 포함할 때, 입체효과 형성부(20)는 제1단위패턴(Cm-1)과 제2단위패턴(Cm) 사이 및 제2단위패턴(Cm)과 제3단위패턴(Cm+1) 사이에 마련되는 이격부(222)를 포함할 수 있다.

이격부(222)는 광가이드부의 제2면(12)에서 오목한 단위패턴이 형성되지 않은 부분으로서 인접한 두 단위패턴들 사이에 위치하는 제2면(12)의 일부분일 수 있다. 또한, 이격부(222)는 서로 인접한 두 단위패턴들 사이의 유격으로서 제조공정의 편의를 위해 마련된 것일 수 있다. 이격부(222)는 패턴 설계에 따라 생략가능하다.

한편, 이격부(222)를 포함하는 경우, 이격부(222)의 폭(w1)은 패턴(22)의 단위패턴의 폭(w)보다 작게 설계된다. 이격부(222)의 폭(w1)은 패턴(22)의 폭(w)의 약 1/5 이하이거나 수㎛ 이하일 수 있다. 이격부(222)의 폭(w1)이 패턴(22)의 폭(w) 이상이면, 패턴(22)에서 자연스런 선형광 구현이 어려울 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 실시예의 광학 부재에 있어서, 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)은, 다각형 단면 형상의 패턴 구조를 구비한다. 패턴(22)의 경사면(221)은 꺽은선 그래프 형상을 가진다.

패턴(22)의 경사면(221)은 광가이드부의 두께 방향 또는 광가이드부의 제2면(12)과 직교하는 방향(z방향)에서 꺽은선 그래프의 선분 개수에 따라 복수의 경사각(θ1, θ2)을 가질 수 있다. 제2경사각(θ2)은 제1경사각(θ1)보다 클 수 있다. 제1 및 제2 경사각(θ1, θ2)은 입사광(BL0)과 만나는 위치에 따라 약 5°보다 크고 약 85°보다 작은 범위 내에서 설계될 수 있다.

또한, 본 실시예의 입체효과 형성부(20)는 서로 인접한 두 단위패턴들 사이에 마련되는 이격부(222)를 포함할 수 있다. 이격부(222)의 폭(w1)은 입체효과 형성부(20) 상에서의 자연스러운 선형광 구현을 위해 패턴의 폭(w)보다 작다. 이격부(222)의 폭(w1)은 수㎛ 이하이거나 패턴의 폭(w)의 약 1/5 이하로 설계될 수 있다.

또한, 본 실시예의 입체효과 형성부(20)는 광가이드부의 제1면 또는 제2면(12)과 거의 평행한 단절면(223)을 패턴(22) 상에 구비할 수 있다. 단절면(223)은 실질적으로 입사광의 반사나 굴절에 의해 빛이 외부로 방출되도록 작용하지 못하는 부분으로서, 패턴(22)에 의해 구현되는 선형광이 단절면(223)에 대응하는 단절 부분을 가질 수 있으므로, 단절면(223)의 폭(w2)은 연속적인 형상의 선형광 구현을 위해 수㎛ 이하에서 적절하게 설계될 수 있다. 한편, 연속적인 선형광 구현시, 단절면(223)은 생략될 수 있으나, 불연속적인 선형광 구현시 단절면(223)을 이용할 수 있음은 물론이다.

한편, 전술한 실시예의 각 패턴의 경사면의 단면은 직선, 곡선 및 꺽은선 그래프 형상 외에 이들의 조합 형상 등과 같이 광가이드부(10) 내부를 진행하는 빛을 굴절 또는 반사하여 제1면 방향이나 제2면 방향으로 방출하는 구조라면, 어떠한 구조라도 적용가능하다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 조명 장치의 사시도이다. 도 8은 도 7의 조명 장치의 단면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(200)는, 광가이드부(10), 입체효과 형성부(20), 광굴절부(30c), 색상부(60) 및 광원부(50)를 구비한다.

광가이드부(10) 및 입체효과 형성부(20)는 도 1의 광학 부재의 대응 구성요소와 실질적으로 동일하며, 색상부(60)는 도 2의 광학 부재의 색상부와 실질적으로 동일하다.

광굴절부(30c)는 광가이드부(10)의 두께 방향으로 관통하는 관통홀 형태를 구비한다. 즉, 광굴절부(30c)는 광가이드부(10)를 관통하는 적어도 하나 이상의 관통홀로 구현될 수 있다. 관통홀로 구현되는 경우, 패턴 배열 방향(x방향)에서 광굴절부(30c)의 폭 또는 직경(d1)은 약 10㎛ 내지 약 500㎛이다. 광굴절부(30c)의 일방향에서의 폭 또는 직경(d1)이 10㎛보다 작으면 굴절 광의 이동 경로가 짧아 광굴절 효과를 제대로 얻을 수 없고, 500㎛보다 크면 광굴절부(30c)에서 광가이드부(10) 외부로 누설되는 광이 일정 값 이상으로 증가하여 다양한 선형광 구현에 악영향을 미칠 수 있다.

전술한 광굴절부(30c)는 광가이드부(10) 내부에 추가로 배치하고자 하는 광원의 위치에 광원 대신 배치되어 제1입사광을 굴절시키고 그에 의해 제2입사광을 생성하거나, 입체효과 형성부(20)의 패턴 설계에 의해 결정되는 선형광의 광경로 상에 배치되어 제1선형광을 굴절시키고 그에 의해 제2선형광을 생성하도록 구현될 수 있다.

광원부(50)는 적어도 하나 이상의 광원을 포함한다. 광원부(50)는 광원이 실장되고 광원에 전원이나 제어신호를 공급하는 인쇄회로기판을 포함할 수 있다.

광원은 적어도 하나 이상의 LED 소자를 포함할 수 있다. LED 소자는 상부형(top view type)이나 측면형(side view type)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. LED 소자를 이용하면, 광원은 직진성이 강한 빛을 입사광을 출력할 수 있으며, 패턴(22)은 이러한 입사광을 이용하여 효과적으로 선형광을 구현할 수 있다.

광원으로 LED 소자를 이용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다. 구현에 따라서 광원은 다른 광원(할로겐 램프, 메탈 램프 등)이거나 또 다른 광원(태양광 등)의 빛을 가이드하여 패턴(22) 상에 방출하는 도파관의 말단부(또는 노즐)일 수 있다. 그러한 경우에도, 입체효과 형성부(20)는 패턴(22) 설계에 의해 입사광을 제어하여 선형광을 구현할 수 있다.

본 실시예에서 광가이드부(10)의 두께(t1)는 약 0.1㎜ 이상, 약 10.0㎜ 이하이다. 광가이드부(10)의 두께(t1)가 0.1㎜보다 작으면, 광원으로 LED 소자를 이용할 때, LED 소자의 광출사면의 높이를 약 100㎛보다 작게 제조해야 하는 어려움이 있고, 얇은 두께로 인하여 LED 소자의 광출사량이 줄어들고 장치의 내구성이 저하될 수 있다. 광가이드부(10)의 두께(t1)가 10.0㎜보다 크면, 조명 장치(200)의 크기나 면적에 따라 장치의 두께 및 무게가 증가하여 보관, 운송 및 취급이 어렵고 재료비 등의 비용 상승을 유발할 수 있다.

또한, 광가이드부(10)의 두께(t1)는 약 100㎛ 이상, 약 250㎛ 이하일 수 있다. 그 경우, 조명 장치(200)는 다른 구성요소의 유연성을 전제로 롤(roll) 장치 등에 잘 감기는 정도의 유연성을 가질 수 있다. 또한, 구현에 따라서 광가이드부(10)의 두께(t1)는 약 250㎛ 이상, 약 10.0㎜ 이하일 수 있다. 그 경우, 광가이드부(10)는 롤(roll) 장치에 감기 어려우므로 플레이트 형태를 가질 수 있다.

도 9는 도 8의 조명 장치의 변형예에 대한 단면도이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(200A)는, 제1광가이드부(10a), 제2광가이드부(10b), 제3광가이드부(10c), 입체효과 형성부(20), 광굴절부(30c), 광원부(50) 및 색상부(60)를 포함한다.

입체효과 형성부(20)를 구성하는 패턴(22)은 제1광가이드부(10a)와 제2광가이드부(10b) 사이에 마련된다.

일면에 패턴(22)이 마련되어 있는 제1광가이드부(10a)의 일면 상에 제2광가이드부(10b)를 적층하는 경우, 패턴(22)에서의 입사광의 반사 또는 굴절 기능의 구현을 위해 제1광가이드부(10a)와 제2광가이드부(10b)의 굴절률은 0.2 이상이다.

또한, 제1광가이드부(10a)와 제2광가이드부(10b)의 굴절률 차이가 0.2보다 작은 경우, 패턴(22)의 기능 구현을 위해 패턴(22)과 제2광가이드부(10b) 사이에는 분리부(44)가 마련될 수 있다. 분리부(44)는 은(Ag), 알루미늄(Al), 스테인리스스틸 등의 재료로 제1광가이드부(10a)의 일면 상에 코팅층 형태로 구현될 수 있다.

또한, 색상부(60)는 제3광가이드부(10c)의 내부나 표면에 분산되는 염료나 안료를 포함하고, 제3광가이드부(10c)는 제2광가이드부(10b) 상에 배치된다. 전술한 구성에 의하면, 제1광가이드부(10a) 상에 패턴(22), 분리부(44), 제2광가이드부(10b) 및 제2광가이드부(10c)가 기재된 순서대로 적층 배치된다.

제1, 제2 및 제3 광가이드부(10a, 10b, 10c)의 적층 구조의 구현 시, 제2광가이드부(10b)를 사출하면서 연속하여 색상부(60)를 포함한 제3광가이드부(10c)를 사출하는 이중 사출 방식을 이용하면, 실제로 제2광가이드부(10b) 및 제3광가이드부(10c)는 일체형 구조를 가질 수 있다(이러한 일체형 구조는 도 8의 조명 장치(200)의 광가이드부에도 적용할 수 있음은 물론이다). 그런 다음, 일면에 패턴(22)을 구비한 제1광가이드부(10a)를 준비하고, 패턴(22) 상에 반사물질을 코팅하여 반사층(23)을 형성한 후, 제1광가이드부(10a)와 일체형 구조의 제2 및 제3 광가이드부(10b, 10c)를 적층함으로써 제1, 제2 및 제3 광가이드부(10a, 10b, 10c)의 적층 구조의 구현할 수 있다.

광굴절부(30c)는 제1, 제2 및 제3 광가이드부(10a, 10b, 10c)를 두께 방향으로 관통하도록 배치되나, 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 광굴절부(30c)는 제2 및 제3 광가이드부(10b, 10c)만을 관통하는 형태 즉, 일단이 제1광가이드부(10a)에 의해 막힌 홀 형태를 구비할 수 있다.

광원부(50)은 제2광가이드부(10b)의 일측면에 빛을 조사하여 제2광가이드부(10b) 내에 제1입사광을 공급한다. 광원부(50)는 제2광가이드부(10b)의 일측면에서 제1입사광을 공급하기 위하여 광원의 광출사면의 높이는 제2광가이드부(10b)의 높이보다 작을 수 있다.

본 실시예의 조명 장치(200A)는 광가이드부(10b, 10c), 광원(50) 등을 지지하는 하우징이나 프레임 등을 더 구비할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 입체효과 형성부의 패턴층(20a) 또는 그 일면이나 내부에 마련되는 패턴(22)은 광가이드부에 의해 매립되는 형태를 가질 수 있고, 색상부(60)는 광가이드부의 상부측에만 배열되는 형태를 구비할 수 있다. 이러한 색상부(60)를 포함하는 광가이드부의 이중 사출 구조는 본 실시예의 조명 장치를 실외 조명, 차량용 램프 등에 적용할 때 글로브 또는 아우터렌즈와 광가이드부를 일체화하여 부품 수를 줄이고 설치 작업을 단순화하는 장점을 갖는다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치의 사시도이다.

도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(300)는, 광가이드부(10), 입체효과 형성부(20), 광굴절부(30d) 및 광원부(50)를 포함한다. 본 실시예에서 광원부(50)는 레진층으로 마련되는 광가이드부(10)에 의해 입체효과 형성부(20)와 함께 지지부(40) 상에 매립된다.

입체효과 형성부(20)는 소정의 폭 방향 길이(L1)를 갖는 광가이드부(10)의 일면에 배치되는 패턴(22)을 포함한다. 길이(L1)는 약 20㎝ 이상일 수 있다. 입체효과 형성부(20)는 일면에 패턴(22)이 마련된 별도의 패턴층(20a)을 광가이드부(10)의 일면에 접합함으로써 구현될 수 있다.

패턴층(20a)은 패턴(22)의 가공용이성과 내구성을 확보할 수 있는 재료로 마련된다. 패턴층(20a)의 재료로는 열가소성 고분자 또는 광경화성 고분자 등이 이용될 수 있다. 패턴(22)은 패턴층(20a)의 일면에 마련되나, 이에 한정되지는 않는다.

입체효과 형성부(20)는 광가이드부(10)의 일면 상의 서로 다른 영역들에 배치되는 복수의 패턴들을 포함한다. 서로 인접한 두 패턴들은 서로 다른 배열 방향 혹은 서로 다른 연장 방향을 가질 수 있으며, 서로 인접한 두 패턴들의 경계에는 패턴절곡부(21)가 형성될 수 있다.

입체효과 형성부(20)가 광가이드부(10)의 서로 다른 영역에 마련된 제1패턴과 제2패턴을 포함하는 경우, 제1패턴의 제1 순차 배열 방향과 제2패턴의 제2 순차 배열 방향은 서로 행하거나 서로 교차하는 방향으로 배열될 수 있다.

광굴절부(30d)는 광가이드부(10) 내에 배치되어 광가이드부(10)를 지나는 입사광 중 일부를 굴절시켜 입사광의 광경로와 다른 광경로의 입사광을 생성한다. 본 실시예에서 광굴절부(30d)는 광가이드부(10)와 다른 재료로 마련된다. 광굴절부(30d)의 굴절률은 광가이드부(10)의 굴절률과 다르다. 광굴절부(30d)는 고굴절률 재료로 마련되며, 그 경우 재료의 굴절률은 약 2.50 내지 약 3.50이고, 광가이드부(10)의 굴절률은 약 1.4 내지 약 1.6 정도일 수 있다.

광굴절부(30d)는 패턴(22) 상에서 광가이드부(10) 내부로 돌출되는 돌기 형태를 갖는다. 또한, 구현에 따라서, 광굴절부(30d)의 일부는 패턴(22)의 홀이나 관통홀에 삽입될 수 있다.

지지부(40)는 광원부(50)의 인쇄회로기판(미도시)으로 구현될 수 있다. 인쇄회로기판은 연성 인쇄회로기판일 수 있다. 지지부(40)를 연성 인쇄회로기판으로 마련하고, 광가이드부(10)를 레진층으로 마련하는 경우, 조명 장치(300)는 일정 곡률을 갖고 휘어지는 유연성을 가질 수 있다.

광원부(50)의 각 광원(51)은 LED(Light Emitting Diode) 광원으로서 두 개의 LED 소자를 포함하여 두 개의 빛을 조사하는 LED 패키지일 수 있다. 광원부(50)의 12개의 LED 광원에서 각각 나오는 두 줄기의 빛은 패턴(22)에 의해 각 LED 광원에서부터 광가이드부(10)의 소정 길이(L)의 폭 방향으로 진행하면서 점차적으로 휘도가 낮아지며 광가이드부(10)의 폭 방향의 중간 부분(A0)에서 사라지는 광이미지로 변환된다.

본 실시예에 의하면, 조명 장치(300)는 복수의 광원에서 각각 조사되는 입사광을 광가이드부(10)의 서로 다른 영역들에 배치된 입체효과 형성부(20)의 패턴(22)을 통해 선형광으로 변환할 수 있다. 또한, 조명 장치(300)는, 광가이드부(10)의 각 영역에서 서로 다른 광경로로 연장하는 선형광(Beam)을 생성할 수 있다(도 12 참조).

즉, 조명 장치(300)는, 입체효과 형성부(10)의 제1면(11)의 반대측인 제2면상의 패턴 배열에 의해 광원부(50)의 18개의 광원에서 조사되는 빛을 특정 광폭과 특정 광경로와 일정 길이를 갖도록 각각 가이드하여 광가이드부(10)의 두께 방향으로 깊이감을 갖는 선형광을 구현한다.

여기서, 선형광의 깊이감은, 선형광이 광원측 뿌리 부분에서 광가이드부(10)의 중간 영역의 말단 부분까지 연장될 때, 선형광의 뿌리 부분이 광가이드부(10)의 제2면에 가까이 위치하고 말단 부분이 제2면의 반대측인 제1면(11)에 가까이 위치하는 형태로서 선형광이 광가이드부(10)의 제2면에서 제1면을 향하여 경사져 삽입되는 형태에 대응할 수 있다.

도 11은 도 10의 조명 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 비교예의 광이미지에 대한 예시도이다.

도 11에 나타낸 바와 같이, 비교예에 따른 조명 장치(300A)는 폭 방향 일측의 9개의 LED 광원들과 폭 방향 타측의 9개의 LED 광원들이 서로 지그재그 형태로 배열된 구조를 구비한다. 조명 장치(300A)는 LED 광원의 개수에 따른 조명 장치의 길이가 길어진 것과 광굴절부를 제외하고 도 10의 조명 장치(300)와 실질적으로 동일할 수 있다.

조명 장치(300A)는 일측의 LED 광원이 타측의 LED 광원측으로 선형광을 조사하고 타측의 LED 광원이 일측의 LED 광원측으로 선형광을 조사하여 18개의 선형광들이 지그재그 라인 형태의 광이미지를 나타낸다. 여기서, 각각의 LED 광원에서 조사되는 선형광이 두 개의 빛줄기 형태를 갖는 것은 각 LED 광원이 두 개의 LED 소자가 탑재된 패키지로부터 출사되기 때문이다.

비교예에서는 광굴절부가 생략되어 있으나, 도 10의 조명 장치와 같이 광가이드부 내에 광굴절부를 포함하는 경우 본 실시예의 조명 장치는 비교예의 조명 장치에 비해 광굴절부의 광원 기능을 통해 새로운 광이미지를 더 구현할 수 있다.

도 12는 도 10의 조명 장치의 부분 확대 평면도이다.

도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(300)는 도 11의 비교예의 조명 장치와 유사하게 각 LED 광원의 입사광을 제1선형광(BL1)으로 변환하며, 도 11의 비교예의 조명 장치와 달리 광가이드부(10) 내의 광굴절부(30d)를 통해 입사광 또는 제1선형광을 굴절시켜 적어도 하나의 제2선형광(BL2)을 구현한다.

본 실시예에서 패턴(22)은 광가이드부(10)의 제1영역에 대응하는 제1패턴영역 상의 제1패턴(P1)과 광가이드부(10)의 제1영역과 다른 제2영역에 대응하는 제2패턴영역 상의 제2패턴(P2)을 구비할 수 있다. 제1패턴(P1)과 제2패턴(P2)은 서로 다른 연장 방향(D1 및 D2) 또는 패턴 배열 방향을 가지고 서로 다른 광경로의 제1선형광(BL1)을 각각 구현한다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 단면도이다.

도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(400)는, 광가이드부(10), 입체효과 형성부(20), 광굴절부(30d), 지지부(40), 반사부(42), 광원부(50) 및 색상부(60)를 포함한다.

본 실시예의 조명 장치(400)는 반사부(42)와 광가이드부(10) 사이의 패턴 구조를 제외하고 도 11의 조명 장치와 실질적으로 동일할 수 있다.

본 실시예의 입체효과 형성부(20)에 있어서, 패턴(22)은 반사부(42)와 마주하도록 배치된다. 이 경우, 패턴층(20a) 상에 레진층을 도포하여 광가이드층(10)을 형성할 때, 레진층에 의해 덮여지는 패턴(22)이 그 고유의 기능을 상실하는 되는 것을 방지한다. 즉, 패턴(22)은 광가이드부(10) 내부를 이동하는 입사광을 경사면에서의 굴절 및 반사에 의해 일정 광폭과 광경로로 가이드하면서 광가이드부(10)의 제2면(12) 방향으로 방출하도록 기능하는데, 굴절률이 유사한 레진층으로 덮이는 경우 패턴(22)의 경사면이 사라져 패턴(22)이 제기능을 수행할 수 없으나, 본 실시예에서는 패턴배열면이 광가이드부(10)의 반대측인 반사부(42)와 마주하도록 패턴층(20a)을 배치함으로써 전술한 문제의 발생을 방지한다.

패턴층(20a)은 접착층(130)에 의해 반사부(42) 상에 고정될 수 있다. 접착층(130)은 소정의 패턴(벌집 모양 등)을 갖고 반사부(42)의 반사율이나 반사 영역을 한정하도록 이용될 수 있다. 접착층(130)의 접착 기능과 관련하여, 반사부(42) 상에 레진층을 접합 또는 접착하는 것에 의해 패턴층(20a)을 지지하거나 고정할 수 있는 경우, 접착층(130)의 접착 기능은 생략가능하다. 이러한 접착층(130)은 구현에 따라서 접착물질을 함유한 반사패턴(140)에 의해 일체로 마련될 수 있다.

한편 구현에 따라서 패턴층(20a)은 접착층(130)에 의해 고정되지 않고, 레진층 중간에 매립될 수 있다. 이러한 구조에 의하면 패턴층(20a)은 반사부(42)와의 사이에 레진층을 게재하고 배치될 수 있다. 또한, 패턴층(20a)이 레진층을 게재하면서 광가이드부(10)의 제1면(10)에 마련되는 경우로서, 패턴층(20a)은 반사부(42)와의 사이에 광가이드부(10)를 게재하고 광가이드부(10)의 제1면(10)을 직접 가공한 패턴층이나 제2면이 아닌 제1면(11) 상에 접합되는 별도의 패턴층으로 마련될 수 있다.

또한, 본 실시예의 조명 장치(400)는 패턴층(20a)과 반사부(42) 사이에 이격영역(120)을 포함할 수 있다. 이격영역(120)은 공기층이나 진공층일 수 있다. 이러한 이격영역(120)은 접착층(130)에 의해 포위될 수 있다.

또한, 본 실시예의 조명 장치(400)에 있어서, 반사부(42)의 반사 효율과 반사 영역의 제어를 위해 반사부(42) 상에는 반사패턴(140)이 마련될 수 있다.

반사패턴(140)은 패턴층(20a)과 마주하는 반사부(42)의 일면에 잉크패턴으로 구현될 수 있다. 반사패턴(140)은 육각형 단면 모양을 갖는 단위패턴(141)이 벌집 모양으로 배열된 형태를 구비할 수 있다. 반사패턴(140)의 재료로는 반사부(42)의 재료와 동일한 재료가 이용될 수 있다. 일례로, 반사패턴(140)의 재료로는 TiO₂, CaCO₃, BaSO₄, Al₂O₃, Silicon, PS(Poly Stylen) 등이 이용될 수 있다.

본 실시예에 의하면, 유연한 조명 장치의 구현이 가능할 뿐만 아니라 유연한 조명 장치에서 패턴(22)과 광굴절부(30e)에 의한 입체효과 선형광의 구현시 이격영역(120), 접착층(130), 반사패턴(140) 또는 이들의 조합을 이용하여 빛의 확산 또는 분산에 대한 성능이나 영역을 제어함으로써 더욱 다양한 광이미지를 구현할 수 있다.

한편, 전술한 조명 장치는 LED 광원을 이용하는 것으로 한정되지 않고, 자연 광원(태양광 등)이나 다른 광원(할로겐 램프, 메탈 램프 등)의 광을 집광하는 장치를 광원으로 이용하여 입체효과 선형광을 생성하는 조명 장치로 구현될 수 있다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 장치의 개략적인 평면도이다.

도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(500)는, 제2광가이드부(10b), 제3광가이드부(10c), 입체효과 형성부, 광굴절부(30), 광원부 및 색상부(60)를 포함한다.

제2광가이드부(10b) 및 제3광가이드부(10c)는 평면상에 볼 때 그 형상이 유선형이고 두께 방향에서 소정 부분에 곡률을 갖는 것을 제외하고 도 9의 광가이드부와 도 11의 광가이드부의 조합과 매우 유사하다. 제3광가이드부(10c)는 색상부(60)를 포함하고, 제2광가이드부(10b)와 이중 사출되어 마련될 수 있다.

입체효과 형성부(20)는 광가이드부(10b, 10c)의 서로 다른 영역에 마련되는 복수의 패턴(22)을 포함한다. 복수의 패턴(22)은 유선형의 광가이드부(10)의 서로 다른 영역(복수의 폐곡선 점선들로 표시된 Ax 참조)에 각각 마련되어 서로 다른 광경로(D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7)의 선형광을 생성한다. 복수의 패턴(22)은 별도의 패턴층에 마련되나, 그에 의해 한정되지는 않고, 광가이드부(10)의 일면을 직접 요철 형태로 가공하여 일면에 대하여 경사진 경사면을 갖도록 마련될 수 있다.

입체효과 형성부(20)는 유선형의 광가이드부의 서로 다른 영역에 배치되는 복수의 패턴(22)을 구비하는 것을 제외하고 도 1, 도 10 또는 도 13의 입체효과 형성부와 실질적으로 동일할 수 있다.

광굴절부(30)는 서로 다른 패턴 영역들 중 적어도 어느 하나 이상의 영역에서 유선형의 광가이드부 내에 배치된다. 광굴절부(30)는 광원(51)의 제1입사광이나 제1입사광을 변환한 제1선형광을 굴절시켜 제2입사광을 생성한다. 제2입사광은 패턴(22)에 의해 제2선형광(BL2)로 변환된다. 광굴절부(30)는 광가이드부(10b, 10c) 내에서 비드, 기포, 관통홀, 다른 굴절률의 재료 등으로 마련될 수 있다.

도면에 도시하지는 않았지만, 본 실시예의 조명 장치(500)는 도 10이나 도 13의 지지부, 반사부 또는 이들 모두를 포함할 수 있다.

광원부(50)는 광가이드부(10)의 유선형 모양에 따라 일면의 가장자리 상에 배열되는 복수의 LED 광원(51)을 포함한다. 복수의 LED 광원(51)은 광가이드부(10)의 가장자리에서 대략 중심부를 향하여 입사광을 조사한다. 그외 광원부(50)의 구성이나 작용은 도 1, 도 10 또는 도 13의 광원부와 실질적으로 동일할 수 있다.

본 실시예에서 제3광가이드부(10c)는 아우터 렌즈나 글로브로 기능한다. 즉, 제3광가이드부(10c)는 차량용 조명 장치(헤드라이트, 후방라이트 등), 야외 조명 장치 등에서 조명장치의 외표면에 배치되는 렌즈 형상의 커버를 대체하도록 마련된다. 제3광가이드부(10c)는 색상 있는 아우터 렌즈로서의 기능을 위해 투명한 플라스틱 재료 예컨대, 엔지니어링 플라스틱 등으로 마련될 수 있다. 그리고, 제3광가이드부(10c)는 외부에서 내부가 보이는 일정 수준 이상의 광투과율 또는 투명도를 가질 수 있다.

차량용으로 사용되는 경우, 제3광가이드부(10c)는 적어도 그 일면에 차량 보디의 곡면에 이어지는 곡률을 갖도록 마련될 수 있다. 또한, 조명 장치(500)가 차량 조명으로 이용되는 경우, 광원부(50)의 광원은 차량 배터리(520)에 연결되어 차량 전원에 의해 구동될 수 있다.

전술한 광가이드부(10b, 10c), 입체효과 형성부(20), 광굴절부(30) 및 광원부(50)는 제3광가이드(10c)의 일면에 배치된다. 제2광가이드부(10b)는 아우터 렌즈로서 기능하는 제3광가이드부(10c)의 일면에 접합되거나 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 제2광가이드부(10b)와 제3광가이드부(10c)가 접합되는 경우, 이것들은 이중 사출되어 단일체로 형성될 수 있다. 또한, 광원부(50)는 광가이드부(10)에 매립될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 실시예에 의하면, 입체효과 형성부의 패턴 설계를 통해 헤드라이트, 후방 라이트, 차량 실내 조명, 안개등, 도어스카프 등의 차량용 조명 장치에 적용하기 용이하며 새로운 광이미지의 구현이 용이하면서 저렴한 조명 장치를 제공할 수 있다. 즉, 본 실시예에 의하면, 기존 차량 램프에 비해 부피, 두께, 무게, 가격, 수명, 안정성, 설계 자유도, 설치 용이성 면에서 유리한 새로운 조명 장치를 제공할 수 있다.

한편, 본 실시예의 조명 장치는 차량용 조명 장치로 한정되지 않으며, 필름 형태의 유연한 조명 장치로서 건물, 설비, 가구 등의 조명 설치 대상의 내외측 곡면부나 굴곡부에 용이하게 적용될 수 있다. 그 경우, 지지부(미도시)는 광가이드부, 입체효과 형성부 및 광굴절부를 구비한 조명 장치를 지지하거나 광원부를 지지하는 하우징이나 케이스를 포함할 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 수정 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.

10: 광가이드부
20: 입체효과 형성부
22: 패턴
30, 30a, 30b, 30e, 30d, 30e: 광굴절부
40: 지지부
42: 반사부
44: 분리부
50: 광원부
221: 경사면

Claims (20)

1. 제1면과 상기 제1면의 반대측인 제2면을 구비하고 상기 제1면과 상기 제2면 사이에 소정 두께를 갖는 광가이드부;
   상기 광가이드부의 상기 제2면에 배치되며 상기 제2면 상에 순차 배열되는 복수개의 단위패턴을 포함하는 패턴;
   상기 복수개의 단위패턴이 배열된 방향으로 상기 광가이드부의 내부에 광을 조사하는 광원; 및
   상기 광가이드부 내부에 배치되는 광굴절부를 포함하고,
   상기 단위패턴은 상기 제2면에 대하여 경사각을 갖는 경사면을 포함하고,
   상기 광원에서 출사된 광은 상기 광가이드부 내부로 입사되어 상기 단위패턴의 배열 방향으로 진행하는 제1입사광, 및 상기 광가이드부의 내부로 입사되고 상기 광굴절부에 의해 굴절된 제2입사광을 포함하고,
   상기 제1입사광 및 상기 제2입사광은 상기 경사면에서의 굴절 또는 반사에 의해 상기 제1면이 향하는 제1면 방향 또는 상기 제2면이 향하는 제2면 방향으로 유도되어 상기 패턴의 배열 방향을 따라 특정 광폭을 갖고 연장하는 선형광을 생성하고,
   상기 제2입사광이 형성하는 상기 선형광의 제2 선형광 중 일부는 상기 제1입사광이 형성하는 상기 선형광의 제1선형광과 다른 광경로로 진행하는 조명 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 광굴절부와 상기 광가이드부는 서로 다른 굴절률을 구비하는 조명 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 광굴절부와 상기 광가이드부의 굴절률 차이는 0.2 이상인 조명 장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 광굴절부는 비드, 관통홀, 기포 또는 이들의 조합 형태를 구비하는 조명 장치.
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수개의 단위패턴 각각의 연장 방향은 상기 제1선형광의 광경로와 수직인 조명장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2선형광 중 다른 일부는 상기 제1선형광과 평행한 광경로로 진행하는 조명장치.
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