KR102325585B1 - 조명장치 및 이를 포함하는 차량램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다양한 입체 효과를 구현할 수 있는 조명 및 이를 포함하는 차량 램프에 관한 것으로, 인접하는 광원모듈에 배치되는 발광층의 여기광의 상호 작용을 통해 최종 출사되는 광 패턴의 부피감(volumic type), 깊이감, 입체감을 구현할 수 있도록 하여 댜양한 3차원 광의 디자인을 구현할 수 있다.

Description

조명장치 및 이를 포함하는 차량램프{Light device and Lamp unit for vechile using the same}
본 발명은 다양한 입체 효과를 구현할 수 있는 조명 및 이를 포함하는 차량 램프에 관한 것이다.
조명유닛은 평판디스플레이에 적용되는 백라이트 유닛이나, 실내환경에 사용하는 실내등, 또는 자동차 외부에 설치되는 전조등, 안개등, 후퇴등, 차폭등, 번호등, 후미등, 제동등, 방향지시등, 비상점멸표시등이나, 자동차 내부에 설치되는 실내조명등에 다양하게 적용될 수 있다. 이러한 조명의 대부분은 광을 제공하는 광의 전달을 효율화하는 도광판 등의 부재를 적용하여 면광원의 휘도의 측면에서 접근하는 방식이 대부분이다.
차량 조명의 경우 최근 높은 광효율을 구현하는 LED를 광원으로 하는 추세로 발전되고 있으며, 이는 면조면 형태의 차량 조명의 경우에는 LED 패키지를 광원으로 사용하는 빈도가 매우 높아지고 있다. 그러나 LED 패키지를 광원으로 사용하는 경우, 높은 광량을 필요로 하는 경우나 면 발광을 위해 발광면을 담당하는 광소자의 갯수가 많아지는 것이 필연적이며, 이러한 많은 수의 LED 패키지의 적용은 비용적인 측면이나 방열의 문제, 차량의 곡률진 개소나 협소한 공간 등에 의한 소자간 회로구현의 문제가 많아 고비용 저효율로 이어지는 치명적인 단점이 존재하게 된다. 특히, 한정된 공간에 배치되는 차량 조명의 경우, 다양한 디자인의 요구가 많아 지고 있으며, 최근에는 특정 형상의 광에 입체광(3D)을 구현하고자 하는 수요가 늘고 있다. 여기에 해외 수출을 진행하는 차량의 경우, 램프의 내부가 투명하게 보여야 한다는 규정(AMECA)이 있어서 수출시에는 이러한 규정이 필수적으로 요구되는바, 이를 충족하면서 다양한 디자인을 구현하는 입체광의 구현이 필연적이라 할 것이다.
상술한 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에서는, 인접하는 광원모듈에 배치되는 발광층의 여기광의 상호 작용을 통해 최종 출사되는 광 패턴의 부피감(volumic type), 깊이감, 입체감을 구현할 수 있도록 하여 댜양한 3차원 광의 디자인을 구현할 수 있도록 하는 조명모듈을 제공할 수 있도록 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명의 실시예에서는 적어도 2 이상의 광원모듈을 인접하여 배치하는 구조를 제안하며, 특히 이러한 광원모듈의 구조는 제n광원에서 출사한 광을 가이드하는 제n광가이드부재와, 상기 제n광가이드부재 상에 형성되며, 상기 제n광원의 파장을 여기광으로 하는 제n발광층을 포함하는 제n광원모듈 및 상기 제n광원의 일부 출사광과 제n+1광원의 출사광을 가이드하는 제n+1광가이드부재와 상기 제n+1광가이드부재 상에 형성되며, 상기 제n광원모듈을 경유한 광 및 상기 제n+1광원의 광을 여기광으로 하는 제n+1발광층을 포함하는 제n+1광원모듈이 적어도 2 이상 상호 인접하여 배치되도록 구현한다.
본 발명의 실시에에 따르면, 인접하는 광원모듈에 배치되는 발광층의 여기광의 상호 작용을 통해 최종 출사되는 광 패턴의 부피감(volumic type), 깊이감, 입체감을 구현할 수 있도록 하여 댜양한 3차원 광의 디자인을 구현할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 조명을 차량램프에 적용하는 경우, 다양한 이미지를 구조에 구애받지 않고 구현이 가능하며, 램프의 발광색 및 형상을 자유롭게 구현할 수 있는 장점이 구현된다.
나아가, 투명한 발광층을 사용하여 차량조명의 AMECA 북미 규격을 만족하는 조명을 구현할 수 있어, 그 범용성이 보장되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조명장치의 작용원리에 대한 단면 개념도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조명장치의 구성의 설명을 위한 단면 개념도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시에에 따른 입체광의 구현예시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
실시 예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)" 에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접 (directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조명장치의 작용원리에 대한 단면 개념도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조명장치의 구성의 설명을 위한 단면 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 조명장치는 2 개 이상의 조명모듈의 상호 인접하여 배치되는 구조를 구비한다. 즉, 제n광원(110)에서 출사한 광을 가이드하는 제n광가이드부재(120)와, 상기 제n광가이드부재(120) 상에 형성되며, 상기 제n광원(110)의 파장을 여기광으로 하는 제n발광층(130)을 포함하는 제n광원모듈(100)과, 상기 제n광원모듈(100)에 인접하여 배치되며, 상기 제n광원의 일부 출사광과 제n+1광원(210)의 출사광을 가이드하는 제n+1광가이드부재(220)와 상기 제n+1광가이드부재(220) 상에 형성되며, 상기 제n광원모듈을 경유한 광 및 상기 제n+1광원(210)의 광을 여기광으로 하는 제n+1발광층(230)을 포함하는 제n+1광원모듈(200)을 포함하여 구성될 수 있다(여기서, 'n'은 자연수이다.).
도 1 및 도 2에 도시된 구조에서는 2개의 광원모듈을 포함하는 구조로 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 적어도 2 개 이상의 광원모듈이 상호 인접하여 배치되는 구조로 구현할 수 있음은 물론이다. 이하에서는 도시된 구조와 같이 2개의 광원모듈이 배치되는 경우(n=1인 경우)를 일 실시예로 하여 본 발명의 실시예에 따른 조명장치의 구조를 설명하기로 한다.
구체적으로, n=1인 경우, 도 1에 도시된 조명장치의 구조에서는 제1광원모듈(100)과 제2광원모듈(200)이 상호 대향하여 인접하게 배치될 수 있다. 여기에서 '인접'하여 배치되는 개념은, 2개의 광원모듈이 일정한 간격으로 이격되어 배치되거나, 일정 부분이 접촉하여 밀착하여 배치되는 경우를 포함하는 개념이다.
상기 제1광원모듈(100)은 도 1에 도시된 것과 같이, 광을 출사하는 제1광원(100)과 상기 제1광원(100)에서 출사한 광을 가이드 하는 제1광가이드부재(120)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제1광원(110)은 LED, OLED, UV Lamp, 레이저다이오드(LD) 등 다양한 광원이 적용될 수 있다.
상기 제1광가이드부재(120)은 상기 제1광원(110)에서 출사한 광을 가이드하여 광출사면으로 광을 전달하는 기능을 수행하는 것으로, 본 발명의 실시예에서는 특히 복굴절 특성을 가지는 합성수지재질을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 일예로는 PC, PMMA 등의 합성수지를 적용할 수 있다. 필요에 따라서는 상기 광가이드부재 내부에는 광확산 물질을 더 포함하는 구조로 형성하거나, 일측 내표면에 광을 반사시키는 구조물을 형성하는 구조를 취하여 광의 전달율 및 산란율을 높일 수 있도록 한다.
상기 제1발광층(130)은 상기 제1광가이드부재(120) 상에 형성되는 것으로, 상기 제1광가이드부재(120)의 상부 표면에 직접 인쇄되거나 코팅되어 형성되거나, 독립적인 별개의 시트구조물을 밀착하여 배치되는 방식으로 구현될 수 있다. 나아가, 상기 제1발광층(130)은 상기 제1광가이드부재(120) 사이에 별개의 스페이서 부재를 삽입하여 일정한 이격공간을 형성하는 구조로 구현하는 것도 가능하다.
상기 제1발광층(130)은 상기 제1광가이드부재(120)에서 출사되는 광을 여기광으로 하는 레진층으로, 특정 파장대의 광을 여기광으로 하는 투명 또는 반투명 수지로 구현된다. 일예로 상기 제1발광층(130)은 투명한 잉크형태의 물질을 상기 제1광가이드부재(120)의 표면에 인쇄하는 방식으로 구현하고, 상기 제1광가이드부재(120)에서 도달되는 광을 여기광하으로 하여 발광하는 특성을 가지도록 한다. 예를 들어, 자외선(UV) 파장인 480nm 광을 여기광으로 하여 적색광으로 여기되거나, 390nm 파장을 여기광으로 하여 청색광으로 여기되도록 할 수 있다.
상기 제2광원모듈(200)은 상기 제1광원모듈(100)과 인접하여 배치되는 구조로 형성하고, 상기 제1광원(110)에서 출사되는 광(X1)을 제1광가이드부재(120)을 통해 가이드하고, 광출사 방향으로 광이 출사(X2, X3)하여 면발광하도록 하며, 특히 이중 일부의 광(X2)은 상기 제1발광층(130)을 경유하여 여기되게 된다. 이렇게 여기된 일부 광(X2)는 인접하는 제2광원모듈(200)의 제2광가이드부재(220)에 전달되게 된다. 또한, 제2광원모듈(200)의 제2광원(210)에서 출사하는 광(Y1) 역시 제1광원모듈과 동일한 방식으로 광이 가이드 되어, 일부의 광이 제2발광층(230)에 전달되여 제2발광층(230)에서 여기될 수 있도록 한다. 이 경우, 제2발광층(230)을 여기시키는 광은 상술한 제2광원(210)의 일부광(Y2)과 제1광원의 일부광(X2, X4)이 포함될 수 있다. 즉, 인접하는 광원모듈에서 발광층을 경유한 광이 다른 발광층의 여기광으로 이용되게 된다.
이러한 상호 작용을 통해 최종적으로 제2발광층(230)에서 발광되는 광의 패턴은 일정한 깊이감, 부피감을 가지는 광패턴(이하, '입체광'이라 한다.)으로 인식되는 작용을 하게 된다(도 3c).
상술한 본 발명의 실시예에 적용되는 제1발광층 및 제2발광층은 광투과율이 10~99%로 투명 또는 반투명의 특성을 구비되도록 하여, 차량 램프에 적용되도록 함이 바람직하며, 이 경우 해외 수출용 차량의 램프의 경우, 내부가 투명하게 보여야 한다는 규정(AMECA)을 충족하면서도 볼륨감이 있는 입체광 패턴을 구현할 수 있게 할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에서 특징적인 작용인 입체광의 구현을 위한 발명의 구성의 예를 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명의 실시예에서 광가이드부재의 경우 복굴절의 특성을 가지는 부재를 사용하여 별도의 반사판이나 반사패턴 없이도 광의 산란의 효율을 극대화하여 면발광의 특성을 높일 수 있도록 한다.
또한, 발광층의 경우, 특정 광의 파장대에 반응하여 여기할 수 있는 특성을 가지는 잉크층 또는 레진층을 사용할 수 있도록 하며, 다수의 광원모듈이 배치되는 경우를 가정하는 경우, 상호 인접하는 발광층에 영향을 구현하기 위해 발광층과 광가이드 부재는 광투과율이 10~99% 이내의 반투명 또는 투명한 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
특히, 구체적으로, 도 2를 참조하면, 상기 제1발광층(130) 및 상기 제2발광층(230)은, 상기 제1광가이드부재의 발광면(121)을 경유하는 광경로를 일부 또는 전부를 공유하도록 상호 인접하여 배치되도록 한다. 이를 통해 인접하는 발광층을 경유하여 발생한 여기광이 다른 발광층에 간섭을 할 수 있도록 하여 입체감의 구현을 강화할 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 제1발광층(130) 및 상기 제2발광층(230)은 상기 제1광가이드부재(120)와 상기 제2광가이드부재(220)의 상면에 형성되는 경우, 적어도 일부 영역이 상호 중첩(overlap)되도록 배치함이 바람직하다. 즉, 2개의 광가이드부재 사이가 이격되어 일정한 이격영역(air gap;공기층)이 형성되는 경우라도, 상호 광의 최종 출사면의 방향에서 광 가이드부재를 바라보는 경우, 발광층들이 일정 부분 겹치도록 각각의 광가이드부재에 형성되도록 한다. 이 경우 발광층들은 원, 사각형, 다각형, 문자, 이미지 등 다양한 형상으로 패터닝 된 구조일 수 있으며, 발광하고자 하는 이미지 또는 입체감을 내고자 하는 이미지가 동일한 색상으로 구성되어 있는 경우에는 각각의 인접하는 광가이드부재의 표면이 일정 부분 밀착하여 적층되는 구조로 구현할 수 있으며, 각각의 발광층을 통해 발광하고자 하는 이미지가 다른 이미지이거나 다른 색상으로 구성되는 경우라면, 입체감 구현을 위해 이격하도록 배치하는 것이 바람직하다.
즉, 일정한 이미지를 발광층으로 하여 입체감을 형성하는 광패턴을 구현하기 위해서, 도 2와 같이 각각의 발광층(120, 230)의 사이즈(A, B)나 면적, 형상을 조절하여 배치할 수 있으며, 각각의 광원모듈 간의 간격(C)을 이격시키거나 밀착하도록 조절할 수 있다.
도 3a를 예로 들면, 이는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 조명장치에서 광원모듈을 총 4개 배치하는 구조로 하며, 각각의 발광층의 평면 형상을 사각형으로 구현한 것이다. 아울러, 각각의 발광층(130, 230, 330, 430)의 면적은 최종 발광방향(D)으로 갈수록 면적이 넓어지며 상호 평면 배치구조에서 발광층의 일부 영역이 중첩되도록하여, 제1광원모듈(100)에서의 여기광이 바로 인접하는 제2광원모듈(200)에 영향을 주도록 하며, 더 나아가서는 제4광원모듈(400)에는 각각의 제1내지 제3발광층 또는 출사광이 제4발광층에 간섭광을 제공하는 구조로 구현할 수 있도록 하였다. 이는 광가이드부재 및 발광층이 모두 투명한 재질로 구현되며, 각 발광층의 여기광 또는 광가이드부재에서의 출사광이 이웃하는 광가이드부재 및 발광층으로 전달이 용이하게 구현하였기 때문이다. 아울러, 각 광원모듈은 일정 간격으로 이격하여 배치하였다.
이러한 배치구조의 제4광원모듈(400)의 발광면(D)에서 관찰되는 입체광은 도 3b 및 도 3c와 같이 중심부가 돌출되는 입체광패턴으로 구현되게 된다. 물론, 깊이감과 부피감을 가지도록 구현되는 이미지는 동일한 발광층 패턴의 중첩구조 뿐 아니라 문자, 또는 서로 다른 이미지의 중첩구조를 통해서도 구현될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예 따른 조명장치는 후미등(Tail) & 정지등(Stop) 및 방향지시등(turn signal) 등 차량용 조명에 적용될 수 있다. 즉, 조명이 필요로 하는 다양한 램프장치, 이를테면 차량용 램프, 가정용 조명장치, 산업용 조명장치에 적용이 가능하다. 예컨대 차량용 램프에 적용되는 경우, 헤드라이트, 차량실내조명, 도어스카프, 후방라이트 등에도 적용이 가능하다. 추가적으로 본 발명의 조명장치는 액정표시장치에 적용되는 백라이트 유닛 분야에도 적용 가능하며, 이외에도 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한 모든 조명관련 분야에 적용 가능하다고 할 것이다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 200: 광원모듈
110, 210: 광원
120, 220: 광가이드부재
130, 230: 발광층

Claims (13)

  1. 제1광원에서 출사한 광을 가이드하는 제1광가이드부재와, 상기 제1광가이드부재 상에 형성되며, 상기 제1광원의 파장을 여기광으로 하는 제1발광층을 포함하는 제1광원모듈; 및
    상기 제1광원의 일부 출사광과 제2광원의 출사광을 가이드하는 제2광가이드부재와 상기 제2광가이드부재 상에 형성되며, 상기 제1광원모듈을 경유한 광 및 상기 제2광원의 광을 여기광으로 하는 제2발광층을 포함하는 제2광원모듈을 포함하고,
    상기 제1광원모듈과 상기 제2광원모듈은 서로 이격되어 배치되는 조명장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1광가이드부재 및 상기 제2광가이드부재의 광투과율은 10~99%인 조명장치
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1발광층 및 상기 제2발광층의 광투과율은 10~99%의 범위인 조명장치.
  4. 제2항 또는 제3항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제1발광층 및 상기 제2발광층은,
    상기 제1광가이드부재의 발광면을 경유하는 광경로를 일부 또는 전부를 공유하도록 상호 인접하여 배치되는 조명장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1발광층 및 상기 제2발광층은 상기 제1광가이드부재와 상기 제2광가이드부재의 상면에 적어도 일부 영역이 중첩(overlap)되도록 배치되는 조명장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1발광층 및 상기 제2발광층은 패터닝된 패턴층으로 구현되며,
    상호 인접하는 각각의 패턴층의 면적이 상이하게 배치되는 조명장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1발광층 및 상기 제2발광층은 상호 다른 파장대의 광을 여기광으로 하는 조명장치.
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