KR102266738B1 - 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예의 발광 장치는 직진성을 갖는 복수의 여기광을 방출하는 광원부와, 직진성을 갖고 대칭축과 나란한 입사 방향으로 입사된 복수의 여기광을 반사시켜 초점 위치로 모아주는 제1 반사부 및 초점 위치에 배치되며 제1 반사부에 의해 반사되어 모인 복수의 여기광을 투과시키는 파장 변환부를 포함한다.

Description

조명 장치{Lighting apparatus}
실시 예는 조명 장치에 관한 것이다.
반도체 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적 및 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD:Laser Diode) 등 발광 소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다.
이러한 발광 다이오드나 레이져 다이오드는 백열등과 형광등 등의 기존 조명기구에 사용되는 수은(Hg)과 같은 환경 유해물질이 포함되어 있지 않아 우수한 친환경성을 가지며, 긴 수명과 저전력 소비특성 등과 같은 장점이 있기 때문에 기존의 광원들을 대체하고 있다.
특히, 이러한 발광 소자는 자동차용 헤드 라이트나 손전등 등 다양한 분야에 폭 넓게 그 적용 범위를 넓혀가고 있다. 이와 같이, 발광 소자를 포함하는 발광 장치는 우수한 광 추출 효율을 가질 것이 요구되고, 소형화 및 경량화, 낮은 제조 비용에 대한 요구도 지속적으로 증가하고 있는 실정이다.
기존의 발광 장치가 복수 개의 광원을 사용할 경우, 복잡한 구조의 광학계가 필수적으로 요구된다. 즉, 복수 개의 광원 각각에 콜리메이팅(collimating) 렌즈가 할당되어야 하고, 콜리메이팅 렌즈에서 콜리메이팅된 광을 한 점에 모아주는 포커싱(focusing) 렌즈가 요구된다. 일반적으로 각 광원에서 콜리메이팅되어 나오는 빛들은 넓은 간격으로 이격될 수 있다. 이때, 이격된 빛들을 단일 포커싱 렌즈로 포커싱하기 위해, 포커싱 렌즈의 크기는 수십 ㎜ 이상 되어야 한다. 그러나, 단일 포커싱 렌즈의 크기가 커지면 필연적으로 수차(aberration)가 발생할 수 있으므로 이를 해소하기 위해서 콜리메이팅 렌즈들과 포커싱 렌즈 사이에 프리즘(prism)을 배치하여 콜리메이팅된 빛의 간격을 줄여준다. 결국, 복수의 광원을 사용하는 기존의 광학 장치는 콜리메이팅 렌즈, 프리즘 및 포커싱 렌즈를 요구하는 복잡한 광학계를 요구하므로, 구조적으로 복잡할 뿐만 아니라 한 점에 모인 스폿(spot)의 품질이 열악해질 수 있다.
실시 예는 간단히 구현되면서도 개선된 신뢰성을 갖는 조명 장치를 제공한다.
실시 예에 의한 발광 장치는, 직진성을 갖는 복수의 여기광을 방출하는 광원부; 상기 직진성을 갖고 대칭축과 나란한 입사 방향으로 입사된 상기 복수의 여기광을 반사시켜 초점 위치로 모아주는 제1 반사부; 및 상기 초점 위치에 배치되며, 상기 제1 반사부에 의해 반사되어 모인 상기 복수의 여기광을 투과시키는 파장 변환부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 파장 변환부는 상기 제1 반사부에 의해 반사되어 모인 상기 복수의 여기광의 파장을 변환하고, 상기 발광 장치는 상기 파장 변환부에서 변환된 파장을 갖고 투과된 변환광을 반사하여 출사하는 제2 반사부를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 장치는 상기 제1 반사부와 상기 제2 반사부 사이에 배치되며, 상기 초점 위치를 갖는 베이스 기판을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 장치는 상기 광원부와 상기 제1 반사부 사이에 배치되어 상기 광원부로부터 방출된 상기 복수의 여기광 각각을 콜리메이팅하는 렌즈부를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 장치는, 상기 제1 반사부와 상기 파장 변환부 사이에서 상기 복수의 여기광이 지나가는 공간에 채워지는 굴절 부재를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 굴절 부재는 상기 제1 반사부와 마주하는 라운드형 제1 면; 상기 파장 변환부와 마주하는 제1 부분을 갖는 제2 면; 및 상기 복수의 여기광이 입사되는 제3 면을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 장치는, 상기 굴절 부재의 상기 제2 면의 제1 부분과 상기 파장 변환부 사이에 배치된 접착부를 더 포함할 수 있다. 상기 굴절 부재의 상기 제3 면은 상기 대칭축과 수직일 수 있다. 상기 굴절 부재는 투광 물질을 포함할 수 있다. 상기 굴절 부재의 제1 굴절률은 상기 파장 변환부의 제2 굴절률과 다를 수 있다. 상기 제1 굴절률은 1.4 내지 1.8일 수 있다.
예를 들어, 상기 광원부는 상기 제1 반사부를 바라보면서 수직 방향 또는 수평 방향 중 적어도 한 방향으로 배열되어 상기 복수의 여기광을 방출하는 복수의 광원을 포함할 수 있다. 상기 제1 반사부는 상기 복수의 여기광을 반사하는 포물면을 포함할 수 있다. 상기 포물면은 금속 미러 코팅될 수도 있고, 상기 복수의 여기광을 상기 초점 위치로 전반사시키기에 적합한 기울기를 가질 수도 있다.
예를 들어, 상기 광원부에서 바라본 상기 제1 반사부는 반원 단면 형상을 갖거나, 반원 단면 형상에서 측부 또는 저부 중 적어도 하나를 절단한 형상이거나, 반원 단면 형상이 상기 파장 변환부를 수평 방향으로 관통하는 제1 축을 중심으로 90° 이하의 각도로 회전한 단면 형상이거나, 반원 단면 형상이 상기 파장 변환부를 수직 방향으로 관통하는 제2 축을 중심으로 90° 이하의 각도로 회전한 단면 형상일 수 있다. 또한, 상기 제1 반사부의 상기 입사 방향과 수직한 단면 형상은 절개면을 가질 수 있다. 상기 직진성을 갖는 상기 복수의 여기광 각각이 발산 또는 수렴하는 각도는 0° 내지 1°일 수 있다.
실시 예에 따른 조명 장치는 복잡한 광학계를 요구하지 않아 신뢰성과 비용과 양산성 측면에서 유리할 수 있고, 파장 변환부에 맺히는 복수의 여기광의 스폿 품질이 기존의 광학계를 이용할 때보다 우수해질 수 있고, 파장 변환부에 맺히는 초점의 크기가 워킹 거리에 크게 영향을 받지 않아 발광 장치의 구조 설계의 자유도를 높일 수 있고, 제1 또는 제2 포물면 중 적어도 하나에서 전반사에 의해 광을 반사시킬 수 있으므로 금속 미러 코팅을 불필요하게 하여 여기광이 집중되어 제1 및 제2 포물면이 손상될 수 있는 가능성을 줄이고. 제1 또는 2 포물면 중 적어도 하나에서 반사되는 광의 반사율을 100%로서 극대화될 수 있어, 개선된 신뢰성과 효율을 가질 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 의한 발광 장치의 결합 단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 장치의 분해 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 제1 반사부의 기울기를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4g는 제1 반사부의 실시 예에 의한 다양한 단면 형상을 나타낸다.
도 5는 다른 실시 예에 의한 발광 장치의 결합 단면도를 나타낸다.
도 6은 도 5에 도시된 발광 장치의 분해 단면도를 나타낸다.
도 7은 또 다른 실시 예에 의한 발광 장치의 단면도를 나타낸다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성요소(element)의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소(element)가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소(element)가 상기 두 구성요소(element) 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"로 표현되는 경우 하나의 구성요소(element)를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
이하, 실시 예에 의한 발광 장치(100A 내지 100C)를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 편의상, 데카르트 좌표계(x축, y축, z축)를 이용하여 발광 장치(100A 내지 100C)를 설명하지만, 다른 좌표계에 의해서도 이를 설명할 수 있음은 물론이다.
도 1은 일 실시 예에 의한 발광 장치(100A)의 결합 단면도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 발광 장치(100A)의 분해 단면도를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시 예에 의한 발광 장치(100A)는 광원부(110), 렌즈부(120), 제1 반사부(130), 파장 변환부(140), 베이스 기판(150) 및 제2 반사부(160)를 포함할 수 있다.
광원부(110)는 복수의 여기광을 방출할 수 있다. 이를 위해, 광원부(110)는 복수의 여기광을 각각 방출하는 복수의 광원을 포함할 수 있다.
이하, 도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이 광원부(110)가 3개의 광원(112, 114, 116)을 포함하는 것으로 설명하지만, 광원부(110)가 3개보다 적거나 많은 복수의 광원을 포함할 경우에도 하기의 설명은 적용될 수 있다.
또한, 복수의 광원(112, 114, 116) 각각은 여기광을 방출하는 발광 다이오드(Light emitting diode) 또는 레이져 다이오드(LD:Laser Diode)일 수 있으나, 실시 예는 광원(112, 114, 116)의 종류에 국한되지 않는다.
특히, 광원(112, 114, 116) 각각이 레이져 다이오드로 구현될 경우, 발광 다이오드로 구현될 때보다, 고휘도의 구현이 가능해질 수 있고 더 높은 효율을 가질 수 있다. 또한, 발광 장치(100A)가 자동차의 헤드 램프에 적용될 경우 충분한 양의 빛을 내기 위해 광원(112, 114, 116)은 발광 다이오드보다 레이져 다이오드로 구현될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 복수의 광원(112, 114, 116) 각각에서 방출되는 여기광은 400 ㎚ 내지 500 ㎚의 파장 대역에서 임의의 피크(peak) 파장을 가질 수 있으나, 실시 예는 여기광의 파장 대역에 국한되지 않는다.
또한, 복수의 광원(112, 114, 116) 각각은 10 ㎚ 이하의 스펙트럴 반치폭(SFWHM:Spectral Full Width at Half Maximum)을 갖는 여기광을 방출할 수 있다. 이는 파장별 강도(intensity)에서의 파장 폭에 해당한다. 그러나, 실시 예는 SFWHM의 특정값에 국한되지 않는다. 그리고, 복수의 광원(112, 114, 116) 각각에서 방출되어 파장 변환부(140)로 입사되는 여기광의 반치폭(FWHM)은 3 ㎚ 이하일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 복수의 광원(112, 114, 116) 각각으로부터 방출되는 여기광은 직진성을 가질 수 있다. 또는, 복수의 광원(112, 114, 116) 각각으로부터 방출되는 여기광이 직진성을 갖지 않지만, 렌즈부(120)를 이용하여 직진성을 갖도록 할 수도 있다. 이와 같이, 복수의 광원(112, 114, 116) 각각으로부터 방출되는 여기광이 직진성을 갖고 제1 반사부(130)로 조사될 수 있다면, 실시 예는 복수의 광원(112, 114, 116) 각각의 종류와, 렌즈부(120)의 종류와, 렌즈부(120)의 존재 여부에 국한되지 않는다. 여기서, 여기광이 직진성을 갖는다는 것은 여기광의 발산 또는 수렴하는 각도가 0° 내지 1°에 속함을 의미할 수 있다. 또한, 여기광의 발산 또는 수렴하는 각도가 0° 내지 1°라는 것은 복수의 광원(112, 114, 116) 각각의 광축을 기준으로 여기광의 퍼짐 정도가 0° 내지 0.5°라는 것을 의미할 수 있다.
렌즈부(120)는 광원부(110)와 제1 반사부(130) 사이에 배치되며, 광원부(110)로부터 방출된 여기광을 콜리메이팅(collimating)할 수 있다. 렌즈부(120)는 광원부(110)에 포함된 복수의 광원(112, 114, 116)의 개수만큼 콜리메이팅(collimating) 렌즈(122, 124, 126)를 포함할 수 있다. 즉, 복수의 광원(112, 114, 116) 하나 당 하나의 콜리메이팅 렌즈가 배정될 수 있다. 도 1 및 도 2의 경우, 복수의 콜리메이팅 렌즈(122, 124, 126)는 복수의 광원(112, 114, 116)에 각각 배정되어, 해당하는 광원(112, 114, 116)으로부터 방출되는 여기광을 각각 콜리메이팅하여 제1 반사부(130)로 출사시킬 수 있다. 즉, 제1 콜리메이팅 렌즈(122)는 제1 광원(112)으로부터 방출되는 여기광을 콜리메이팅하고, 제2 콜리메이팅 렌즈(124)는 제2 광원(114)으로부터 방출되는 여기광을 콜리메이팅하고, 제3 콜리메이팅 렌즈(126)는 제3 광원(116)으로부터 방출되는 여기광을 콜리메이팅할 수 있다.
한편, 제1 반사부(130)는 입사 방향(예를 들어, z축 방향)으로 입사된 직진성을 갖는 복수의 여기광을 반사하여 초점 위치(F)로 모으는 역할을 한다. 입사 방향이란, 제1 반사부(130)의 대칭축(SX)과 나란한 방향일 수 있다. 대칭축(SX)이란, 초점 위치(F)가 위치하는 축일 수 있으며, 제1 반사부(130)의 탑면으로부터 수평 방향(예를 들어, z축 방향)으로 연장된 선은 대칭축(SX)과 나란할 수 있다. 또한, 초점 위치(F)란, 제1 반사부(130)가 포물선 형상일 경우, 포물선 형상의 초점의 위치를 의미할 수 있다.
직진성을 갖는 복수의 여기광 각각이 대칭축(SX)과 나란한 방향으로 입사될 경우, 제1 반사부(130)는 복수의 광원(112, 114, 116)으로부터 방출된 복수의 여기광을 반사시켜 초점 위치(F)의 한 점으로 모을 수 있다. 제1 반사부(130)는 베이스 기판(150)에 고정되어 배치될 수 있다. 베이스 기판(150)은 제1 반사부(130)와 제2 반사부(160) 사이에 배치될 수 있으며, 제1 및 제2 반사부(130, 160)와 직접 대면할 수도 있다.
베이스 기판(150)은 파장 변환부(140)가 삽입 배치될 수 있는 관통공(152)을 포함할 수도 있다. 또한, 베이스 기판(150)은 제1 및 제2 영역(AR1, AR2)을 포함할 수 있다. 베이스 기판(150)의 제1 영역(AR1)은 도 6에 도시된 후술되는 제1 굴절 부재(170)의 제2 면(S2)에서 제1 부분(S2-1)을 제외한 제2 부분(S2-2)과 마주하는 영역을 포함할 수 있다. 베이스 기판(150)의 제2 영역(AR2)은 제1 영역(AR1)과 인접하며 파장 변환부(140)가 배치되는 영역일 수 있다. 즉, 베이스 기판(150)의 제2 영역(AR2)은 제1 반사부(130)에서 반사된 복수의 여기광이 모이는 초점 위치(F)가 존재하는 영역이며 제1 관통공(152)을 포함할 수 있다.
또한, 베이스 기판(150)은 제1 반사층(미도시)을 사이에 두고 제1 반사부(130)와 대면하고 제2 반사층(미도시)을 사이에 두고 제2 반사부(160)와 대면할 수도 있다. 여기서, 제1 및 제2 반사층 각각은 파장 변환부(140) 또는 베이스 기판(150)에 필름 형태로 부착되거나 코팅된 형태로 부착될 수 있다. 만일, 제1 및 제2 반사층 각각의 반사율이 60 %보다 작을 경우, 반사층은 반사의 역할을 제대로 수행할 수 없다. 따라서, 제1 및 제2 반사층 각각의 반사율은 60% 내지 100%일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 경우에 따라서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 반사층은 생략될 수도 있다.
제1 반사부(130)는 광원부(110)로부터 방출된 복수의 여기광을 반사하는 제1 포물면(132)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 제1 반사부(130)의 제1 포물면(132)은 금속 미러 코팅될 수 있다. 이와 같이, 제1 포물면(132)이 금속 미러 코팅될 경우, 복수의 여기광이 제1 포물면(132)에서 반사되어 초점 위치(F)에 모아질 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 제1 포물면(132)은 복수의 여기광이 초점 위치(F)로 모아질 수 있도록, 복수의 여기광을 전반사시키기에 적합한 기울기를 가질 수도 있다. 이 경우, 제1 포물면(132)은 금속 미러 코팅될 필요가 없을 수도 있다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 제1 반사부(130)의 기울기를 설명하기 위한 도면이다.
제1 반사부(130)의 제1 포물면(132)의 기울기가 0일 때부터 특정한 기울기 즉, 최대 기울기까지의 범위 내에서 여기광이 제1 반사부(130)로 입사되면 전반사가 발생할 수 있다. 최대 기울기는 전반사각(θc)과 대응되는 기울기이므로 tan(90°- θc)로부터 구할 수 있다. 이에 대해 상세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 제1 반사부(130)의 제1 포물면(132)의 기울기는 다음 수학식 1의 미분값(y')인 수학식 2로부터 알 수 있다.
Figure 112015011746683-pat00001
Figure 112015011746683-pat00002
수학식 1과 2에서, p는 초점 거리를 나타내고, z는 광축 좌표를 나타낸다.
수학식 2로부터, 초점 거리(p)와 광축 좌표(z)의 비율의 제곱근이 0에서 최대 기울기 사이의 범위에 있을 때, 제1 포물면(132)에서 전반사가 일어남을 알 수 있다. 도 5 및 도 6에서 후술되는 바와 같이, 광학 장치(100B)가 제1 굴절 부재(170)를 포함할 경우, 제1 굴절 부재(170)의 제1 굴절률(n1)에 따른 전반사각(θc)과 최대 기울기 간의 관계는 다음 표 1과 같다.
굴절률 전반사각 최대 기울기
1.4 45.58 0.9798
1.5 41.81 1.1180
1.6 38.68 1.2490
1.7 36.03 1.3748
1.8 33.75 1.4967
전술한 수학식 2 및 표 1로부터 알 수 있듯이, 전반사를 위한 제1 반사부(130)의 기울기는 0 내지 1.5 이하일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
이하, 제1 반사부(130)의 실시 예에 의한 다양한 모습에 대해 다음과 같이 첨부된 도 4a 내지 도 4g를 참조하여 설명한다.
도 4a 내지 도 4g는 제1 반사부(130)의 실시 예에 의한 다양한 단면 형상을 나타낸다.
도 4a 또는 도 4b에 예시된 바와 같이, 광원부(110)에서 대칭축 방향인 z축 방향으로 바라본 제1 반사부(130)는 반원 단면 형상을 가질 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 광원부(110)가 복수의 광원(112, 114, 116)을 포함할 경우, 도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이 복수의 광원(112, 114, 116)은 제1 반사부(130)의 제1 포물면(132)을 바라보면서 수직 방향(예를 들어, y축 방향)으로 배열될 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 복수의 광원(112, 114, 116)은 도 4a에 예시된 바와 같이 제1 반사부(130)의 제1 포물면(132)을 바라보면서 수평 방향(예를 들어, x축 방향)으로 배열될 수도 있다.
또 다른 실시 예에 의하면, 복수의 광원(112, 114, 116)은 제1 반사부(130)의 제1 포물면(132)을 바라보면서 수직 방향(예를 들어, y축 방향) 및 수평 방향(예를 들어, x축 방향)으로 배열될 수도 있다. 예를 들어, 도 4b에 예시된 바와 같이 복수의 광원(112, 116)은 제1 반사부(130)의 제1 포물면(132)을 바라보면서 수평 방향(예를 들어 x축 방향)으로 배열되고, 복수의 광원(112, 116)에 대해 광원(114)은 수직 방향(예를 들어, y축 방향)으로 배열될 수도 있다.
또한, 광원부(110)에서 바라본 제1 반사부(130)의 모습은 도 4a 또는 도 4b에 예시된 반원 단면 형상에서 측부 또는 저부 중 적어도 하나를 절단한 형상일 수 있다. 예를 들어, 도 4c에 예시된 바와 같이 광원부(110)에서 바라본 제1 반사부(130)의 모습은 반원 단면 형상에서 측부(SP)과 저부(LP)를 모두 절단한 형상일 수 있다. 또는, 도 4c에 예시된 바와 달리, 광원부(110)에서 바라본 제1 반사부(130)의 모습은 반원 단면 형상에서 측부(SP)만을 절단하고 저부(LP)를 절단하지 않은 형상일 수 있다.
또한, 제1 반사부(130)로의 입사 방향(예를 들어, z축 방향)과 수직한 단면 형상은 도 4d에 예시된 바와 같이, 후부(BP)를 절개한 절개면을 가질 수 있다.
또한, 광원부(110)에서 바라본 제1 반사부(130)의 모습은 도 4a 또는 도 4b에 예시된 반원 단면 형상이 파장 변환부(140)를 수평 방향(즉, 파장 변환부(140)의 두께 방향에 수직하는 방향)으로 관통하는 제1 축(예를 들어, 도 1에 도시된 x축(X))을 중심으로 90°이하의 각도(또는, 천정각)로 회전한 단면 형상일 수 있다. 예를 들어, 도 4e에 도시된 바와 같이, 광원부(110)에서 바라본 제1 반사부(130)의 모습은 반원 단면 형상을 제1 축(X)을 중심으로 화살표 방향(A1)으로 15°이하의 각도로 회전한 단면 형상일 수 있다.
또한, 광원부(110)에서 바라본 제1 반사부(130)의 모습은 도 4a 또는 도 4b에 예시된 반원 단면 형상이 파장 변환부(140)를 수직 방향(즉, 파장 변환부(140)의 두께 방향)으로 관통하는 제2 축(예를 들어, 도 1에 도시된 y축(Y))을 중심으로 90°이하의 각도(또는, 방위각)로 회전한 단면 형상일 수 있다. 예를 들어, 도 4f에 도시된 바와 같이, 광원부(110)에서 바라본 제1 반사부(130)의 모습은 반원 단면 형상을 제2 축(Y)을 중심으로 화살표 방향(A2)으로 15°이하의 각도로 회전한 단면 형상일 수 있다. 또는, 도 4g에 도시된 바와 같이, 광원부(110)에서 바라본 제1 반사부(130)의 모습은 반원 단면 형상을 제2 축(Y)을 중심으로 화살표 방향(A3)으로 15° 이하의 각도로 회전한 단면 형상일 수 있다.
광원부(110)에서 바라본 제1 반사부(130)의 모습은 도 4a 내지 도 4c 및 도 4e 내지 도 4g에 국한되지 않는다. 즉, 광원부(110)로부터 방출된 여기광이 입사 방향으로 입사된 후 초점 위치(F)로 도달할 수만 있다면, 도 4a 및 도 4b에 도시된 제1 포물면(132)의 일부만을 사용할 수도 있고 제1 반사부(130)는 다양한 단면 형상을 가질 수 있다.
한편, 발광 장치(100A)는 파장 변환부(140)를 포함하지 않을 수도 있다. 만일, 발광 장치(100A)가 파장 변환부(140)를 포함하지 않을 경우, 제2 반사부(160)는 직진성을 갖고 입사 방향으로 입사되어 제1 반사부(130)에 의해 초점 위치로 모인 복수의 여기광을 반사하여 출사시킬 수 있다.
이하, 발광 장치(100A)가 파장 변환부(140)를 포함하는 경우에 대해 설명한다.
파장 변환부(140)는 제1 반사부(130)의 초점 위치(F)에 배치되며, 제1 반사부(130)에 의해 반사되어 초점 위치(F)로 모인 복수의 여기광을 투과시킴으로써, 복수의 여기광의 파장을 변환하고, 변환된 파장을 갖는 광(이하, '변환광'이라 함)을 출사시킨다. 파장 변환부(140)를 여기광이 통과하는 동안 여기광의 파장이 변환될 수 있다. 그러나, 파장 변환부(140)를 투과한 모든 광이 파장 변환된 광은 아닐 수도 있다.
도 2를 참조하면, 파장 변환부(140)는 베이스 기판(150)의 관통공(152)에 삽입되어 배치될 수 있다.
파장 변환부(140)는 무수한 점광원의 집합일 수 있으며, 각 점광원은 여기광을 흡수하고 변환광을 방출할 수 있다.
일반적으로 반사형 파장 변환부의 경우 여기광의 광 경로와 변환광의 광 경로가 겹치므로 변환광의 광 경로를 방해하지 않도록 여기광 광학계를 구현하는데 어려움이 있다. 또한, 조명 광학계의 일부를 사용하지 않을 경우 조명 효율이 감소하고 여기광을 매우 비스듬한 방향으로 입사시킬 경우 포커스의 스폿 크기가 켜져 레이져 다이오드를 광원으로서 사용하는 의미가 퇴색될 수 있다.
그러나, 도 1 및 도 2에 도시된 파장 변환부(140)는 반사형이 아닌 투과형이므로, 여기광의 광 경로와 변환광의 광경로가 겹치지 않으므로, 광학계의 구조가 반사형과 비교할 때 상대적으로 단순하여 구현이 용이할 수 있다. 더욱이, 복잡한 광학계 대신에 제1 반사부(130)를 이용하여 복수의 여기광을 파장 변환부(140)의 초점 위치(F)로 모을 수 있다.
또한, 반사형 파장 변환부의 경우 파장 변환부에 입사되지 않고 파장 변환부의 표면에서 거울 반사된 청색 레이져 빛을 차단하기 어렵고 장비 고장 시에 레이져 빛이 외부로 노출될 염려가 있어 안전도가 낮은 문제가 있다. 그러나, 투과형 파장 변환부(140)의 경우 파장 변환부(140)에 구멍이 존재하지 않는 한, 청색 레이져 빛이 외부로 노출될 염려가 없으므로, 안전도가 높으며 청색 여기광이 뒤섞이는 현상이 발생하지 않아 색 분포 측면에서 반사형보다 유리할 수 있다.
한편, 복수의 광원(112, 114, 116) 각각에서 방출된 여기광의 파장이 파장 변환부(140)에서 변환됨으로써, 백색광이나 원하는 색 온도의 광이 발광 장치(100A)로부터 출사될 수 있다. 이를 위해, 파장 변환부(140)는 인광 물질(phosphor) 예를 들어 세라믹 인광 물질(ceramic phosphor), 루미포(lumphors) 또는 YAG 단결정(sigle-crystal) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 루미포란, 발광 물질(luminescent materials) 또는 발광 물질을 포함하는 구조를 의미할 수 있다.
또한, 파장 변환부(140)에 포함되는 다양한 물질의 농도, 입도 크기, 입도 크기 분포, 파장 변환부(140)의 두께, 파장 변환부(140)의 표면 거칠기, 기포 등을 조절함으로써, 원하는 색온도를 갖는 광이 발광 장치(100A)로부터 출사될 수 있다. 예를 들어, 파장 변환부(140)는 색 온도 기준으로 3000K 내지 9000K까지 광의 파장 대역을 변환할 수 있다. 즉, 파장 변환부(140)에서 변환된 파장을 갖는 변환광의 색 온도 범위는 3000K 내지 9000K일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 파장 변환부(140)는 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 파장 변환부(140)는 3가지의 형태 즉, PIG(Phosphor In Glass)형, 다결정 라인(poly crystal-line)형(또는 세라믹(ceramic)형) 또는 단결정 라인(single crystal-line)형일 수 있다.
한편, 제2 반사부(160)는 제1 반사부(130)와 마찬가지로 베이스 기판(150)에 고정되어 배치될 수 있다. 제2 반사부(160)는 파장 변환부(140)로부터 투과된 변환광을 반사하고, 반사된 광을 출사할 수 있다. 제2 반사부(160)는 제2 포물면(162)을 갖는다. 여기서, 제2 포물면(162)은 제1 포물면(132)과 유사한 특징을 가질 수 있다. 즉, 일 실시 예에 의하면, 제2 포물면(162)은 금속 미러 코팅되어, 변환광을 반사시킬 수 있다. 다른 실시 예에 의하면, 제2 포물면(162)은 변환광을 전반사시키기에 적합한 기울기를 가질 수도 있다. 이 경우, 제2 포물면(162)은 금속 미러 코팅될 필요가 없다. 제2 포물면(162)의 전반사에 대해서는 제1 포물면(132)의 전반사에 대해 설명한 바와 같다.
또한, 전술한 제1 및 제2 반사부(130, 160) 각각은 원하는 조도 분포에 따라 비구면, 자유형 만곡(freeform curve)면, 프레넬 렌즈(fresnel), 또는 홀로그라피 광학 소자(HOE:Holography Optical Element) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 자유형 만곡면이란, 다양한 형태의 곡선면이 배치된 형상을 의미할 수 있다.
또한, 발광 장치(100A)는 도 2에 도시된 바와 같은 방열 기판(154)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 방열 기판(154)의 도시는 도 1에서 생략되었다.
방열 기판(154)은 방열을 위해 파장 변환부(140)의 광 입사면에 접착될 수 있다. 예를 들어, 방열 기판(154)은 금속 재질로 구현되거나 알루미나(Al2O3)로 구현될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 방열이 가능한 소재는 방열 기판(154)으로 사용될 수 있다.
그러나, 방열 기판(154)이 파장 변환부(140)의 광 입사면에 접착될 경우 여기광의 입사 효율이 감소할 수 있다. 이를 최소화하거나 방지하기 위해, 발광 장치(100A)는 이색 분리 필터(DSPF:Dichroic Short Pass Filter)(156)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 이색 분리 필터(156)의 도시는 도 1에서 생략되었다.
파장 변환부(140)로의 여기광의 입사 효율의 감소를 최소화하거나 방지하기 위해, 이색 분리 필터(156)는 파장 변환부(140)와 방열 기판(154) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 이색 분리 필터(156)는 파장 변환부(140) 또는 방열 기판(154)에 증착되거나 접합될 수 있으나, 실시 예는 이색 분리 필터(156)와 파장 변환부(140) 간의 결합 형태 또는 이색 분리 필터(156)와 방열 기판(154)의 결합 형태에 국한되지 않는다.
도 5는 다른 실시 예에 의한 발광 장치(100B)의 결합 단면도를 나타내고, 도 6은 도 5에 도시된 발광 장치(100B)의 분해 단면도를 나타낸다.
도 5 및 도 6에 예시된 발광 장치(100B)는 광원부(110), 렌즈부(120), 제1 반사부(130), 파장 변환부(140), 베이스 기판(150), 제2 반사부(160), 제1 굴절 부재(170) 및 제1 접착부(180)를 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 발광 장치(100A)와 달리 도 5 및 도 6에 도시된 발광 장치(100B)는 제1 굴절 부재(170) 및 제1 접착부(180)를 더 포함할 수 있다. 이를 제외하면, 도 5 및 도 6에 도시된 발광 장치(100B)는 도 1 및 도 2에 도시된 발광 장치(100A)와 동일하므로 동일한 참조부호를 사용하였으며 중복되는 설명을 생략한다. 즉, 도 5 및 도 6에 도시된 광원부(110), 렌즈부(120), 제1 반사부(130), 파장 변환부(140), 베이스 기판(150) 및 제2 반사부(160)는 도 1 및 도 2에 도시된 광원부(110), 렌즈부(120), 제1 반사부(130), 파장 변환부(140), 베이스 기판(150) 및 제2 반사부(160)에 각각 해당한다.
제1 굴절 부재(170)는 제1 반사부(130)와 파장 변환부(140) 사이에 배치되며, 복수의 여기광이 지나가는 공간에 채워져서 제1 반사부(130)에서 반사된 복수의 여기광을 굴절시킬 수 있다. 베이스 기판(150)은 도 5에 예시된 바와 같이 제1 굴절 부재(170)와 직접 접촉할 수도 있으며 또는 제1 반사층(미도시)을 사이에 두고 배치될 수 있음은 전술한 바와 같다.
도 6을 참조하면, 제1 굴절 부재(170)는 제1, 제2 및 제3 면(S1, S2, S3)을 포함할 수 있다.
제1 면(S1)은 제1 반사부(130)의 제1 포물면(132)과 마주하는 면으로서 라운드형(또는, 파라볼릭 형)일 수 있다.
제2 면(S2)은 제1 부분(S2-1) 및 제2 부분(S2-2)을 포함할 수 있다. 제1 부분(S2-1)은 파장 변환부(140)와 마주하는 부분일 수 있다. 또한, 제2 부분(S2-2)은 베이스 기판(150)과 마주하는 부분일 수 있다.
제3 면(S3)은 발광부(110)로부터 방출되어 렌즈부(120)를 통과한 복수의 여기광이 입사되는 면일 수 있다. 제1 굴절 부재(170)의 제3 면(S3)은 대칭축(SX)과 수직일 수 있다. 이와 같이, 제3 면(S3)이 대칭축(SX)과 수직일 경우, 복수의 여기광이 입사되는 경로가 경계면(S3)에서 굴절되지 않고 포물면(132)에 평행하게 입사되어 복수의 여기광 각각의 직진성이 보강될 수 있다. 이와 같이 직진성이 보강될 경우, 제1 반사부(130)는 복수의 여기광을 반사하여 훨씬 작은 크기로 초점 위치(F)에 모을 수 있다.
제1 굴절 부재(170)의 제2 면(S2)의 제1 부분(S2-1)과 파장 변환부(140) 사이에 제1 접착부(180)가 더 배치될 수 있다. 제1 접착부(180)는 제1 굴절 부재(170)의 제2 면(S2)의 제1 부분(S2-1)과 파장 변환부(140) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 제1 접착부(180)는 소결(sintering) 또는 소성(firing)된 폴리머, Al2O3 또는 SiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이와 같이, 제1 굴절 부재(170)의 제2 면(S2)의 제1 부분(S2-1)과 파장 변환부(140)는 제1 접착부(180)에 의해 서로 접합될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
전술한 바와 같이, 복수의 여기광이 지나가는 공간의 전체에 제1 굴절 부재(170)가 배치됨으로써, 복수의 여기광이 지나가는 공간에 공기가 포함되지 않도록 할 수 있다. 이로 인해, 복수의 여기광은 공기를 거치지 않고 제1 굴절 부재(170)를 경유하여 제1 반사부(130)로 진행할 수 있고, 제1 반사부(130)에서 반사된 복수의 여기광은 제1 굴절 부재(170)를 경유한 후 파장 변환부(140)의 초점 위치(F)에 도달할 수 있다.
또한, 제1 굴절 부재(170)의 제1 굴절률(n1)은 파장 변환부(140)의 제2 굴절률(n2)과 다를 수 있다. 제1 굴절 부재(170)의 제1 굴절률(n1)과 파장 변환부(140)의 제2 굴절률(n2) 간의 굴절률 차(Δn)가 적으면 적을수록, 발광 장치(100B)의 광 추출 효율의 향상 폭은 커질 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 굴절률(n1, n2) 간의 굴절률 차(Δn)가 크면, 발광 장치(100B)의 광 추출 효율의 향상 폭은 감소할 수 있다. 이를 고려하여, 파장 변환부(140)와 제1 굴절 부재(170)의 재질을 선택할 수 있다. 예를 들어, 제1 굴절 부재(170)는 Al2O3 단결정(single crystsal), Al2O3 또는 SiO2 glass 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 파장 변환부(140)의 형태에 따라 제2 굴절률(n2)은 달라질 수 있다. 만일, 파장 변환부(140)가 PIG형일 경우 제2 굴절률(n2)은 1.3 내지 1.7이고, 파장 변환부(140)가 다결정 라인형일 경우 제2 굴절률(n2)은 1.5 내지 2.0이고, 파장 변환부(140)가 단결정 라인형일 경우 제2 굴절률(n2)은 1.5 내지 2.0일 수 있다. 이와 같이, 제2 굴절률(n2)은 1.3 내지 2.0일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 제1 굴절 부재(170)의 열전도도가 높을 경우, 파장 변환부(140)에서 발생하는 열을 방열시키기 유리할 수 있다. 열전도도는 제1 굴절 부재(170)의 재질의 종류 및 기준 온도(즉, 주변 환경의 온도)에 따라 달라질 수 있다. 이를 고려하면, 제1 굴절 부재(170)는 1 W/mK 내지 50 W/mK의 열전도 계수(Thermal Conductivity) 및/또는 20K 내지 400K의 기준 온도를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 굴절 부재(170)의 재질의 종류에 따라 광 추출 효율과 방열 특성이 결정되므로, 이를 고려하여 제1 굴절 부재(170)의 재질이 결정될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 발광 장치(100A)가 제1 굴절 부재(170)를 포함하지 않을 경우 제1 반사부(130)에서 반사된 광이 파장 변환부(140)로 진행하는 동안, 프레즈널 방정식(fresnel equation)에 의해 필연적으로 광 손실이 발생될 수 있다. 왜냐하면, 광 손실은 파장 변환부(140)와 포물면(132) 사이에 존재하는 공기와 파장 변환부(140)의 굴절률 차에 의해 전반사(TIR:Total Internal Reflection) 각도가 작아 제1 포물면(132)에서 좁은 각도로 반사된 광이 파장 변환부(140)로 도달할 수 있기 때문이다. 더욱이, 광원(112, 114, 116)으로서 레이저 다이오드와 같이 고집적 특성을 갖는 직진성을 갖는 여기광을 사용할 경우, 파장 변환부(140)와 공기 간의 굴절률 차는 더욱 커져서 이러한 광 손실이 더욱 커질수 있다. 왜냐하면, 레이져 다이오드를 사용할 경우 단/다결정 라인 형태를 갖는 고굴절률을 갖는 물질 이외에는 파장 변환부(140)로서 적합한 물질이 아직 없기 때문이다.
그러나, 도 5 및 도 6에 예시된 바와 같이 발광 장치(100B)가 제1 굴절 부재(170)를 포함할 경우, 제1 반사부(130)에서 파장 변환부(140)로 복수의 반사된 여기광이 진행하는 동안, 전술한 광 손실이 개선될 수 있다. 이를 고려하여, 제1 굴절 부재(170)는 공기의 굴절률과 유사한 굴절률을 갖는 물질로 구현될 수 있다. 이와 같이, 공기의 굴절률과 유사한 굴절률을 갖는 물질로 제1 굴절 부재(170)를 구현할 경우, 제1 반사부(130)에서 반사된 광이 손실없이 파장 변환부(140)에 도달할 수 있다. 예를 들어, 제1 굴절률(n1)은 1.4 내지 1.8일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 제1 반사부(130)와 제1 굴절 부재(170)는 일체형으로 구현될 수 있다. 이 경우, 제1 굴절 부재(170)는 렌즈의 역할뿐만 아니라 반사의 역할도 수행할 수 있다. 이와 같이, 제1 반사부(130)와 제1 굴절 부재(170)가 일체형으로 구현될 경우, 제1 반사부(130)로부터 파장 변환부(140)로 진행하는 변환광이 공기와 접촉할 가능성이 없어질 수 있다.
또한, 제1 굴절 부재(170)와 베이스 기판(150)은 발광 장치(100B)에서 구현시키고자 하는 원하는 조도 분포에 따라 2차원 패턴 또는 3차원 패턴 중 적어도 하나의 패턴을 가질 수 있다.
또한, 제1 굴절 부재(170)는 투광 물질을 포함할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
도 7은 또 다른 실시 예에 의한 발광 장치(100C)의 단면도를 나타낸다.
도 7에 도시된 발광 장치(100C)는 발광부(110), 렌즈부(120), 제1 반사부(130), 파장 변환부(140), 베이스 기판(150), 제2 반사부(160), 제1 및 제2 굴절 부재(170, 172), 제1 및 제2 접착부(180, 182) 및 반사 방지막(190)을 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 발광 장치(100B)와 달리 도 7에 도시된 발광 장치(100C)는 제2 굴절 부재(172), 제2 접착부(182) 및 반사 방지막(190)를 더 포함할 수 있다. 이를 제외하면, 도 7에 도시된 발광 장치(100C)는 도 5에 도시된 발광 장치(100B)와 동일하므로 동일한 참조부호를 사용하였으며 중복되는 설명을 생략한다. 즉, 도 7에 도시된 광원부(110), 렌즈부(120), 제1 반사부(130), 파장 변환부(140), 베이스 기판(150), 제2 반사부(160), 제1 굴절 부재(170) 및 제1 접착부(180)는 도 5에 도시된 광원부(110), 렌즈부(120), 제1 반사부(130), 파장 변환부(140), 베이스 기판(150), 제2 반사부(160), 제1 굴절 부재(170) 및 제1 접착부(180)에 각각 해당한다.
제2 굴절 부재(172)는 제2 반사부(160)와 파장 변환부(140) 사이에 배치되며, 변환광이 지나가는 공간에 채워질 수 있다. 제2 굴절 부재(172)는 제1 굴절 부재(170)의 특성과 동일한 특성을 가질 수 있으므로, 여기서는 중복되는 설명을 생략한다.
제2 접착부(182)는 파장 변환부(140)와 제2 굴절 부재(172) 사이에 배치될 수 있다. 제1 접착부(180)와 마찬가지로, 제2 접착부(182)는 소결 또는 소성된 폴리머, Al2O3 또는 SiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이와 같이, 제2 굴절 부재(172)와 파장 변환부(140)는 제2 접착부(182)에 의해 서로 접합될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 파장 변환부(140)는 제1 접착부(180)와 제2 접착부(182) 사이에 배치될 수 있다. 경우에 따라서, 전술한 제1 및 제2 접착부(170, 172)는 생략될 수도 있다.
반사 방지막(190)은 제2 굴절 부재(172)의 광 출사면(172-1)에 배치될 수 있다. 반사 방지막(190)은 제2 굴절 부재(170)로부터 출사되는 광이 공기와 만나는 경계면(172-1)에 배치될 수 있다. 경우에 따라, 반사 방지막(180)은 생략될 수도 있다.
일반적으로 발광 장치가 복수 개의 광원을 포함할 경우, 발광 장치는 복잡한 광학계를 채택할 수 밖에 없다. 즉, 발광 장치의 광학계는 콜리메이팅 렌즈, 포커스 렌즈 및 프리즘을 최소한 포함해야 하기 때문이다. 게다가, 광원으로서 레이져 다이오드를 사용할 경우, 파장 변환부 위에 입사되어 모이는 여기광이 100 ㎛ 수준의 매우 작은 스폿이 되어야 하므로, 광학계가 복잡하며 정교할 것이 요구된다. 일반적으로 자동차의 헤드 램프에 발광 장치가 적용될 경우, 발광 장치는 충분한 량의 광을 방출하기 위해 복수 개의 광원이 필요하며, 이 경우, 복잡한 광학계를 갖는 발광 장치로 인해, 자동차의 부품 비용이 증가하고 양산성을 저하시키며 진동 등의 신뢰성 측면이 매우 불리해질 수 있다.
반면에, 실시 예에 의한 광학 장치(100A 내지 100C)는 제1 반사부(130)를 이용하여 복수의 여기광을 파장 변환부(140)의 초점 위치(F)로 간단히 모을 수 있도록 한다. 이로 인해, 실시 예에 의한 광학 장치(100A 내지 100C)는 복잡한 광학계를 요구하지 않아 신뢰성과 비용과 양산성 측면에서 유리할 수 있고, 파장 변환부(140)에 맺히는 복수의 여기광의 스폿 품질이 기존의 광학계를 이용할 때보다 우수해질 수 있다.
또한, 복수의 광원(112, 114, 116)으로부터 파장 변환부(140)까지의 거리(이하, '워킹 거리'(working distance))를 길게 유지해야 할 필요가 있는 경우, 기존의 발광 장치에서와 같이 복잡한 광학계를 사용할 경우 기하 광학의 원리에 의해 포커스가 커질 수 밖에 없다. 그러나, 실시 예에 의한 광학 장치(100A, 100B, 100C)의 경우, 제1 반사부(130)의 제1 포물면(132)을 사용하여 복수의 여기광을 초점 위치(F)로 모아 주기 때문에 초점의 크기가 워킹 거리에 크게 영향을 받지 않는다. 따라서, 발광 장치(100A 내지 100C)의 구조 설계의 자유도가 높아질 수 있다.
또한, 제1 및 제2 반사부(130, 160)의 제1 및 제2 포물면(132, 162) 각각에 금속 미러 코팅이 되어 있다면, 여기광의 집중도가 클 경우 금속 미러 코팅된 제1 및 제2 포물면(132, 162)이 손상될 수도 있다. 또한, 금속 미러 코팅된 제1 및 제2 포물면(132, 162)의 반사율은 70% 내지 90%에 불과하다. 그러나, 전술한 실시 예에 의한 발광 장치(100A 내지 100C)의 제1 및 제2 포물면(132, 162) 각각은 전반사에 의해 광을 반사시킬 수 있으므로 금속 미러 코팅을 불필요하게 할 수 있다. 따라서, 여기광이 집중되는 경우에도 제1 또는 제2 포물면(132, 162) 중 적어도 하나가 손상될 가능성이 줄어들 수 있다. 또한, 전반사에 의할 경우, 제1 또는 제2 포물면(132, 162) 중 적어도 하나에서 반사되는 광의 반사율을 100%로서 극대화될 수 있다. 이와 같이, 제1 또는 제2 포물면(132, 162) 중 적어도 하나가 손상되지 않고 반사율이 극대화될 경우, 발광 장치의 신뢰성과 효율이 개선될 수 있다.
전술한 실시 예에 의한 발광 장치(100A 내지 100C)는 다양한 분야에 적용될 수 있다. 예를 들어, 발광 장치(100A 내지 100C)는 자동차의 각종 램프(예를 들어, 하향등, 상향등, 후미등, 차폭등, 방향지시등, DRL(Day Running Light), 안개등) 또는 손전등 또는 신호등 또는 각종 조명용 기기와 같이 넓은 분야에 적용될 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100A, 100B, 100C: 발광 장치 110: 광원부
112, 114, 116: 광원 120: 렌즈부
122, 124, 126: 콜리메이팅 렌즈 130: 제1 반사부
132: 제1 포물면 140: 파장 변환부
150: 베이스 기판 154: 방열 기판
156: 이색 분리 필터 160: 제2 반사부
170, 172: 굴절 부재 180, 182: 접착부
190: 반사 방지막

Claims (21)

  1. 복수의 여기광을 방출하는 광원부;
    상기 복수의 여기광을 반사시켜 초점 위치로 모아주는 제1 반사부;
    상기 제1 반사부 상에 배치되고, 상기 초점 위치에 형성된 관통공을 포함하는 베이스 기판;
    상기 관통공 내에 배치되고, 상기 제1 반사부에 의해 반사되어 모인 상기 복수의 여기광의 파장을 변환하는 파장 변환부;
    상기 파장 변환부 하측에 배치되는 분리 필터; 및
    상기 분리 필터를 사이에 두고, 상기 파장 변환부와 마주보며 배치되는 방열 기판을 포함하고,
    상기 제1 반사부에 의해 반사된 상기 복수의 여기광은 상기 방열 기판, 상기 분리 필터 및 상기 파장 변환부 순으로 전달되는 조명 장치.
  2. 복수의 여기광을 방출하는 광원부;
    상기 복수의 여기광을 반사시켜 초점 위치로 모아주는 제1 반사부;
    상기 제1 반사부 상에 배치되고, 상기 초점 위치에 형성된 관통공을 포함하는 베이스 기판;
    상기 관통공 내에 배치되고, 상기 제1 반사부에 의해 반사되어 모인 상기 복수의 여기광의 파장을 변환하는 파장 변환부; 및
    상기 제1 반사부의 반사면과 상기 베이스 기판 사이의 영역에 배치되는 굴절 부재를 포함하고,
    상기 굴절 부재는 상기 복수의 여기광이 상기 제1 반사부에 의해 반사되어 상기 파장 변환부로 전달되는 광 경로에 배치되는 조명 장치.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 베이스 기판 상에 배치되는 제2 반사부를 포함하고,
    상기 제2 반사부는 상기 파장 변환부를 관통한 상기 복수의 여기광의 경로를 변경하는 조명 장치.
  4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 광원부와 상기 제1 반사부 사이에 배치되어 상기 광원부로부터 방출된 상기 복수의 여기광 각각을 콜리메이팅하는 렌즈부를 포함하는 조명 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반사부와 상기 파장 변환부 사이에서 상기 복수의 여기광이 지나가는 공간에 채워지는 굴절 부재를 포함하는 조명 장치.
  6. 제2 항 또는 제5 항에 있어서,
    상기 굴절 부재는
    상기 제1 반사부와 마주하는 라운드형 제1 면;
    상기 파장 변환부와 마주하는 제1 부분을 갖는 제2 면; 및
    상기 복수의 여기광이 입사되는 제3 면을 포함하는 조명 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 굴절 부재의 상기 제2 면의 제1 부분과 상기 파장 변환부 사이에 배치된 접착부를 포함하는 조명 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 굴절 부재의 제1 굴절률은 상기 파장 변환부의 제2 굴절률과 다른 조명 장치.
  9. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제1 반사부는 상기 복수의 여기광을 반사하는 포물면을 포함하는 조명 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 광원부에서 바라본 상기 제1 반사부의 모습은 반원 단면 형상에서 측부 또는 저부 중 적어도 하나를 절단한 형상인 조명 장치.
  11. 삭제
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