KR100748510B1 - 휘도 조절 렌즈 및 이를 이용하는 ｌｅｄ 패키지 - Google Patents

휘도 조절 렌즈 및 이를 이용하는 ｌｅｄ 패키지 Download PDF

Info

Publication number
KR100748510B1
KR100748510B1 KR1020060039017A KR20060039017A KR100748510B1 KR 100748510 B1 KR100748510 B1 KR 100748510B1 KR 1020060039017 A KR1020060039017 A KR 1020060039017A KR 20060039017 A KR20060039017 A KR 20060039017A KR 100748510 B1 KR100748510 B1 KR 100748510B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lens
center
radius
curvature
peripheral
Prior art date
Application number
KR1020060039017A
Other languages
English (en)
Inventor
이창환
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020060039017A priority Critical patent/KR100748510B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100748510B1 publication Critical patent/KR100748510B1/ko

Links

Images

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

본 발명은 휘도 조절 렌즈 및 이를 이용하는 LED 패키지에 관한 것으로, 투명 기판과; 상기 투명 기판 상부 면의 중앙부에 위치되고, 하부로 볼록한 형상으로 하단부가 절개된 평면을 가지는 중심 렌즈를 포함하여 LED 소자로부터 투사되어 일정각의 방사각 내에 위치되는 빛이 일정한 조도를 갖게 된다.
본 발명에 따르면, 일정한 방사각으로 투사되는 투영영역에 대하여 유효범위 내에 일정한 조도를 갖는 빛이 고르게 분포되게 되므로 전체의 회도가 개선되고, 특히, 일정 범위의 방사각 내에서 조도가 거의 변하지 않는 빛의 분포를 형성시킬 수 있으며, 반도체 제조공정을 응용하여 제조가 가능하므로 다양한 크기를 갖는 표시소자와 같은 제품에 적용이 매우 유연하게 된다.
휘도, 조도, 렌즈, LED, 방사각

Description

휘도 조절 렌즈 및 이를 이용하는 ＬＥＤ 패키지{LENS FOR ADJUSTING BRIGHTNESS AND LED PACKAGE USING THE SAME}
도 1은 일반적인 빛의 파장에 따른 조도의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 2는 일반적인 빛의 발산 각도에 따른 조도의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3은 일반적인 LED 모듈에 의해 발산되는 빛의 각도에 따른 조도의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈의 구성을 나타내는 평면도이다. 4b는 도 4a의 선 "4a-4a"를 따라 절개된 상태를 나타내는 정단면도이다.
도 4c는 도 4a에 도시된 휘도 조절 렌즈에 형성되는 중심 렌즈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4a에 도시된 휘도 조절 렌즈가 일반적인 LED 모듈과 조합하여 구성되는 LED 패키지의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 LED 패키지를 통해 조사된 빛의 조도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 7a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈의 구성을 나타내 는 평면도이다.
도 7b는 도 7a의 선 "7a-7a"를 따라 절개된 상태를 나타내는 정단면도이다.
도 7c는 도 7a에 도시된 휘도 조절 렌즈에 형성되는 중심 렌즈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 7d는 도 7a에 도시된 휘도 조절 렌즈에 형성되는 주변 렌즈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7a에 도시된 휘도 조절 렌즈가 일반적인 LED 모듈과 조합하여 구성되는 LED 패키지의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 LED 패키지를 통해 조사된 빛의 조도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 10a는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 10b는 도 10a의 선 "10a-10a"를 따라 절개된 상태를 나타내는 정단면도이다.
도 10c는 도 10a에 도시된 휘도 조절 렌즈에 형성되는 중심 렌즈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 10d는 도 10a에 도시된 휘도 조절 렌즈에 형성되는 주변 렌즈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10a에 도시된 휘도 조절 렌즈가 일반적인 LED 모듈과 조합하여 구성되는 LED 패키지의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 LED 패키지를 통해 조사된 빛의 조도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 13a는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 13b는 도 13a의 선 "13a-13a"를 따라 절개된 상태를 나타내는 정단면도이다.
도 13c는 도 13a에 도시된 휘도 조절 렌즈에 형성되는 중심 렌즈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 13d는 도 13a에 도시된 휘도 조절 렌즈에 형성되는 주변 렌즈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 14은 도 13a에 도시된 휘도 조절 렌즈가 일반적인 LED 모듈과 조합하여 구성되는 LED 패키지의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 15는 도 14에 도시된 LED 패키지를 통해 조사된 빛의 조도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 16a는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 16b는 도 16a의 선 "16a-16a"를 따라 절개된 상태를 나타내는 정단면도이다.
도 16c는 도 16a에 도시된 휘도 조절 렌즈에 형성되는 중심 렌즈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 16d는 도 16a에 도시된 휘도 조절 렌즈에 형성되는 주변 렌즈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 17은 도 16a에 도시된 휘도 조절 렌즈가 일반적인 LED 모듈과 조합하여 구성되는 LED 패키지의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 18은 도 17에 도시된 LED 패키지를 통해 조사된 빛의 조도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 19a는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 19b는 도 19a의 선 "19a-19a"를 따라 절개된 상태를 나타내는 정단면도이다.
도 19c는 도 19a에 도시된 휘도 조절 렌즈에 형성되는 중심 렌즈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 19d는 도 19a에 도시된 휘도 조절 렌즈에 형성되는 주변 렌즈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 20은 도 19a에 도시된 휘도 조절 렌즈가 일반적인 LED 모듈과 조합하여 구성되는 LED 패키지의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 21은 도 20에 도시된 LED 패키지를 통해 조사된 빛의 조도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 22a는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 22b는 도 22a의 선 "22a-22a"를 따라 절개된 상태를 나타내는 정단면도이다.
도 22c는 도 22a에 도시된 휘도 조절 렌즈에 형성되는 중심 렌즈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 22d는 도 22a에 도시된 휘도 조절 렌즈에 형성되는 주변 렌즈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 23은 도 22a에 도시된 휘도 조절 렌즈가 일반적인 LED 모듈과 조합하여 구성되는 LED 패키지의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 24은 도 23에 도시된 LED 패키지를 통해 조사된 빛의 조도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 25은 본 발명에 따른 LED 패키지에 의해 발산되는 빛의 각도에 따른 개선된 조도의 분포 특성을 나타내는 그래프이다.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
10 ... LED 패키지 100 ... 휘도 조절 렌즈
110 ... 투명 기판 120 ... 중심 렌즈
121,131-2 ... 절개면 130-1 ... 주변 렌즈
200 ... LED 모듈 210 ... 기판
211 ... 장착홈 220 ... LED 소자
230 ... 집광렌즈
본 발명은 휘도 조절 렌즈 및 이를 이용하는 LED 패키지에 관한 것이다.
일반적으로 빛은 그 색에 따라 다양한 파장을 갖는 것으로 알려져 있고, 또 인간의 색에 대한 감도는 일정하지가 않고 소위 비시감도 특성(인간의 색에 대한 일반적인 감도 특성)을 가지고 있는 것을 알려져 있다. 이와 같은 파장에 의해 인간의 시각에 의해 느끼는 그 감도가 일정 범위의 파장에 속하는 빛에 대하여 가장 높은 것을 알려져 있다.
도 1은 비감도 곡선을 나타낸 것으로 녹색을 중심으로 대개 산형의 분포 곡을 나타내고 있습니다. 점선으로 도시된 그래프에서 알 수 있듯이 인간의 눈은 녹색에 대하여 가장 감도가 높고 청자색, 적색측에서 가장 감도가 낮게 되어 있다. 즉, 다른 말로 표현하면 비시감도가 높은 파장 대역에서는 광에너지가 작아도 색을 잘 알 수 있다는 것이다.
그리고, 도 2는 일반적인 빛의 발산 각도에 따른 조도의 특성을 나타내는 그래프이다. 도 2의 그래프에서 알 수 있듯이, 빛은 발산되는 각이 커질수록 조도가 낮아지게 되고, 일정 각(약 30도) 이상을 넘어서는 빛의 조도가 급격하게 떨어지는 것을 알 수 있다.
근래에는 다양한 발광소자들이 개발되고 있고, 이들 발광소자들은 빛의 조도를 최대한 높이기 위하여 다양한 각도에서 연구가 되고 있다. 이러한 발광소자들 중에 대표적인 예로는 LED 소자를 들 수 있는데, LED 소자의 경우에 있어서도, 소 자 자체에서 발광되는 빛의 발산을 최대가 되도록 하거나, 또는 기판에 장착된 상태에서 외부로 발산되는 빛의 양을 최대가 되도록 하는 기술이 개발되고 있다.
즉, 다시 말해 방출되는 빛의 양이 조도에 영향을 주게 되기 때문에 이와 같은 연구가 진행되고 있는 것이다.
빛에 대한 응용기술에 있어서는 빛의 국부적인 조도뿐만 아니라 투사되는 영역에 대한 전체 조도 다시 말해서, 휘도에 대한 조건은 매우 중요한 요인이 된다. 따라서, 일반적으로 빛을 이용하는 다양한 기술분야에 있어서, 빛이 투사되는 영역에 일정한 조도의 분포를 갖도록 할 필요성이 대두 되고 있다.
그러나, 이와 같은 연구의 동향은 발광체의 전체의 조도를 높이기 위한 기술에 국한되고 있는 실정이다. 다시 말하면, 발광 된 빛이 투영체에 투사되는 영역에 대하여 균일한 조도를 갖도록 하는 연구는 아직 미비한 편이다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 일 목적은 투사되는 영역에 대하여 일정한 조도를 갖는 빛이 고르게 분포되는 영역이 형성될 수 있도록 하는 데에 있다.
본 발명의 다른 일 목적은 일정 이상의 방사 각 범위에서도 유효 범위의 조도를 갖는 빛이 분포될 수 있는 영역이 형성될 수 있도록 하는 데에 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제들을 해결하고 동시에 본 발명에 따른 목적들을 이루기 위하여 휘도 조절 렌즈 및 이를 이용하는 LED 패키지를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈는 투명 기판과; 상기 투명 기판 상부 면의 중앙부에 위치되고, 하부로 볼록한 형상을 갖는 중심 렌즈를 포함한다. 여기서, 중심 렌즈의 하단부는 절개된 평면을 가지도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈를 이용한 LED 패키지는 장착 홈을 갖는 기판과; 상기 장착 홈에 장착되는 LED 소자와; 상기 기판의 상부에 위치되는 투명 기판과; 상기 투명 기판의 상부 면 중앙부에 형성되며, 하부로 볼록한 형상으로 하단부가 절개된 평면을 가지는 중심 렌즈를 포함한다.
또한, 투명 기판은 상기 중심 렌즈의 주변에 일정 간격으로 배치되며, 하부로 볼록한 형상을 갖는 주변 렌즈들을 더 포함할 수도 있고, 중심 렌즈의 주변에 배치되는 주변 렌즈는 30 내지 90도 간격으로 배치되도록 구성될 수도 있으며, 주변 렌즈의 하부는 절개된 평면이 형성되도록 구성될 수도 있다.
그리고, 주변 렌즈의 변형 예로 주변 렌즈는 30도 간격으로 배치되는 주변 렌즈 열과 60도 간격으로 배치되는 주변 렌즈 열이 이중으로 배치되게 구성될 수도 있고, 또한, 주변 렌즈의 하부는 절개된 평면이 형성되도록 구성될 수도 있다.
또한, 중심 렌즈의 절개 면의 두께를 TC라 하고, 중심 렌즈의 곡률반경을 RC라 할 때, 곡률반경에 대한 절개 면의 위치 비는 0 ＜ TC/RC ＜ 0.4를 만족하도록 구성될 수도 있고, 곡률반경을 0.5mm가 되게 구성할 수도 있다.
그리고, 주변 렌즈는 곡률반경이 0.4 내지 0.7mm가 되도록 구성할 수도 있다. 또한, 주변 렌즈와 중심 렌즈의 절개된 하부 면에는 빛이 확산 될 수 있는 구조를 더 형성시킬 수도 있다.
단일 배열의 주변 렌즈의 구성에 있어서는 중심 렌즈의 중심과 주변 렌즈의 중심 간 거리를 L이라 하고, 중심 렌즈의 곡률반경을 RC라 할 때, 중심 렌즈와 주변 렌즈 간 거리에 대한 중심 렌즈의 곡률반경의 비는 1.5 ＜ L/RC ＜ 4.5를 만족하도록 구성될 수도 있고, 주변 렌즈의 절개 면의 두께를 TE라 하고, 주변 렌즈의 곡률반경을 RE라 할 때, 곡률반경에 대한 절개 면의 위치 비는 0 ＜ TE/RE ＜ 0.4를 만족하도록 구성될 수도 있다.
이중 배열의 주변 렌즈의 구성에 있어서는 중심 렌즈의 중심과 30도 간격의 배열을 이루는 주변 렌즈의 중심 간 거리를 L1이라 하고, 상기 중심 렌즈의 중심과 60도 간격의 배열을 이루는 주변 렌즈의 중심 간 거리를 L2이라 하며, 중심 렌즈의 곡률반경을 RC라 할 때, 중심 렌즈와 30도 간격을 이루는 주변 렌즈 간 거리에 대한 중심 렌즈의 곡률반경의 비는 1.5 ＜ L1/RC ＜ 4.5를 만족하고, 중심 렌즈와 60도 간격을 이루는 주변 렌즈 간 거리에 대한 중심 렌즈의 곡률반경의 비는 4.5 ＜ L2/RC ＜ 7.5를 만족하도록 구성될 수도 있다.
LED 패키지의 구성에 있어서는 투명 기판의 상부 면과 LED 소자의 발광위치 간의 수직 거리를 D라 하고, 중심 렌즈의 곡률반경을 RC라 할 때, 투명 기판의 상부 면과 LED 소자의 발광위치 간의 수직 거리를 D에 대한 중심 렌즈의 곡률반경의 비는 3.5 ＜ D/RC ＜ 13.5를 만족하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈는 투명 기판과; 상기 투명 기판 상부 면의 중앙부에 위치되고, 하부로 볼록한 형상으로 형성되어 하단부가 역상으로 볼록하게 융기되는 형상을 갖는 중심 렌즈와; 상기 중심 렌즈의 주변 에 일정한 간격으로 배치되는 주변 렌즈를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈를 이용한 LED 패키지는 장착홈을 갖는 기판과; 상기 장착 홈에 장착되는 LED 소자와; 상기 기판의 상부에 위치되는 투명 기판과; 상기 투명 기판 상부 면의 중앙부에 위치되고, 하부로 볼록한 형상으로 형성되어 하단부가 역상으로 볼록하게 융기되는 형상을 갖는 중심 렌즈와; 상기 중심 렌즈의 주변에 일정한 간격으로 배치되는 주변 렌즈를 포함한다.
여기서, 중심 렌즈의 주변에 배치되는 주변 렌즈는 60도 간격으로 배치되도록 구성될 수도 있고, 중심 렌즈는 하부로 볼록한 부분의 곡률반경을 RC라 하고 역상으로 융기된 부분의 곡률반경을 RV라 할 때, 역상으로 융기된 부분의 곡률반경에 대한 하부로 볼록한 부분의 곡률반경의 비는 0.2 ＜ RV/RC ＜ 0.8을 만족하도록 구성될 수도 있으며, 중심 렌즈는 하부로 볼록한 부분의 곡률반경이 0.5mm이고, 역상으로 융기된 부분의 곡률반경이 0.3mm이 되도록 구성될 수도 있다.
또한, 주변 렌즈는 하단부가 일정 두께로 절개된 평면을 가지도록 구성될 수도 있으며, 주변 렌즈의 절개 면의 두께를 TE라 하고, 주변 렌즈의 곡률반경을 RE라 할 때, 곡률반경에 대한 절개 면의 위치 비는 0 ＜ TE/RE ＜ 0.4를 만족하도록 구성될 수도 있다.
그리고 또한, 중심 렌즈의 중심과 주변 렌즈의 중심 간 거리를 L이라 하고, 중심 렌즈의 곡률반경을 RC라 할 때, 중심 렌즈와 주변 렌즈 간 거리에 대한 중심 렌즈의 곡률반경의 비는 1.5 ＜ L/RC ＜ 4.5를 만족하도록 구성될 수도 있다.
LED 패키지의 구성에 있어서는 투명 기판의 상부 면과 LED 소자의 발광위치 간의 수직 거리를 D라 하고, 중심 렌즈의 곡률반경을 RC라 할 때, 투명 기판의 상부 면과 LED 소자의 발광위치 간의 수직 거리를 D에 대한 중심 렌즈의 곡률반경의 비는 3.5 ＜ D/RC ＜ 13.5를 만족하도록 구성될 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여 이하 본 발명의 실시예들을 통해 본 발명에 따른 휘도 조절 렌즈 및 이를 이용하는 LED 패키지를 설명한다.
이하 설명되는 실시예들에 의해 본 발명이 제한되는 것이 아니라 아래 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 실시될 수 있다는 것을 일 예로 하여 설명한 것이다. 즉, 본 발명은 아래 설명된 실시예를 통해 본 발명의 요지 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 요지 범위 내에 속한다 할 것이다.
이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 배치되는 위치가 다른 요소는 통일되는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
그리고, 이하 설명되는 실시예는 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이다. 이하 설명되는 본 발명의 실시예들에 있어서는 기본적으로 투명한 기판의 중앙부에 중심 렌즈를 포함하고, 상기 중심 렌즈를 기준으로 하는 일정 거리에 분포되는 주변 렌즈들의 구성으로 이루어질 수 있다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈의 구조가 도시되어 있다. 이 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈(100)에 있어서는 가장 기본이 되는 구조로 투명 재질의 기판(110)을 구성되며, 상기 투명 기판(110)의 일 측면 중앙부에는 중심 렌즈(120)가 형성된다. 상기 중심 렌즈(120)는 하부로 볼록하게 형성되는 볼록 렌즈로 일정한 곡률반경으로 구성되는 구면렌즈로 구성될 수 있다.
상기 투명 기판(110)은 그 두께가 도 4b에 도시된 것과 같이 상기 중심 렌즈(120)의 곡률반경보다 더 큰 두께를 가지도록 구성될 수 있다. 그러나, 빛의 굴절율과 광로정을 감안하여 상기 투명 기판(110)의 두께는 중심 렌즈(120)보다 약간 더 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 투명 기판(110)의 일 측면 중앙부에 형성되는 중심 렌즈(120)는 하부 방향으로 볼록한 형상을 가지는 볼록렌즈로 구성될 수 있다. 상기 중심 렌즈(120)의 변형 예로 상기 중심 렌즈(120)는 빛의 확산을 위하여 하부의 일부가 절개되어 하부면이 평평한 면을 갖는 절개 면(121)이 형성될 수 있도록 구성될 수도 있다.
여기서, 상기 중심 렌즈(120)의 절개 면(121)의 두께는 다음과 같은 조건을 만족할 수 있도록 구성될 수 있다.
0 ＜ TC/RC ＜ 0.4
여기서, TC는 중심 렌즈(120)의 최하부 곡면의 정점과 절개된 후의 면 사이의 거리이고, RC는 중심 렌즈(120)의 곡률반경이다. 상기 조건에 의하여 중심 렌즈(120)의 절개 면(121)의 위치가 정해질 수 있다. 이때, 상기 중심 렌즈(120)의 곡률반경은 크기를 최소화하기 위하여 약 0.5mm가 되게 구성될 수도 있다.
도 5에는 상기 설명된 휘도 조절 렌즈(100)를 발광소자인 LED 모듈(200)에 적용시켜 패키지 형태로 구성되는 LED 패키지(10)의 구조가 도시되어 있다.
상기 LED 패키지(10)를 구성하는 LED 모듈(200)은 상부 중앙부에 장착 홈(211)을 가지는 기판(210)과 상기 장착 홈(211)의 하부 바닥면에 장착되는 LED 소자(220)를 포함한다. 일반적으로 알려진 바와 같이 상기 장착 홈(211)에는 반사수단이 포함될 수도 있다. 그리고, 상기 LED 모듈(200)은 집광렌즈(230)를 더 포함할 수도 있다.
하여간, 상기 LED 모듈(200)의 상부 위치에 일정한 거리를 유지하도록 상기 설명된 휘도 조절 렌즈(100)가 배치된다. 이때, 상기 휘도 조절 렌즈(100)가 상기 LED 모듈(200)에 배치되는 위치는 다음과 같은 조건을 만족하도록 배치될 수 있다.
3.5 ＜ D/RC ＜ 13.5
여기서, D는 상기 투명 기판(100)의 상부 면과 LED 소자(220)의 발광위치 간의 수직거리이고, RC는 중심 렌즈(120)의 곡률반경이다.
이때, 상기 중심 렌즈(120)의 곡률반경은 LED 소자(220)의 크기를 감안하여 LED 패키지(10)의 크기를 최소화하기 위하여 약 0.5mm가 되게 구성될 수도 있다.
이와 같은 구성을 통해 도 6에 도시된 그래프와 같이 일정 거리에 투사된 빛이 균일한 조도를 갖는 영역이 형성되도록 휘도가 개선되는 것을 알 수 있다. 상기 그래프는 중심 렌즈(120)로부터 1m 떨어진 위치에 투사된 빛의 조도 분포를 나타낸다.
도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈의 구조가 도시되어 있다. 이 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈(100-1)에 있어서는 가장 기본이 되는 구조로 투명 재질의 기판(110-1)을 구성되며, 상기 투명 기판(110-1)의 일 측면 중앙부에는 중심 렌즈(120-1)가 형성되고, 상기 중심 렌즈(110-1)의 주위로 일정 거리를 갖는 주변렌즈(130-1)들이 30도의 방사각을 이루도록 배치된다. 여기서, 상기 중심 렌즈(120-1)는 상기 첫 번째 실시예의 중심 렌즈(120)와 동일한 구성을 가질 수 있다.
상기 투명 기판(110-1)은 그 두께가 도 7b에 도시된 것과 같이 상기 중심 렌즈(120-1) 및 주변렌즈(130-1)의 곡률반경을 감안하여 상기 중심 렌즈(120-1) 및 주변렌즈(130-1)의 곡률반경 중 더 큰 곡률반경보다 더 큰 두께를 가지도록 구성될 수 있다. 그러나, 빛의 굴절율과 광로정을 감안하여 상기 투명 기판(110-1)의 두께는 더 큰 곡률반경보다 약간 더 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 투명 기판(110-1)에 형성되는 주변 렌즈(130-1)들은 하부 방향으로 볼록한 형상을 가지는 볼록렌즈로 구성될 수 있고, 일정한 반경을 가지는 구면렌즈로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 첫 번째 실시예에서와 같이 상기 중심 렌즈(120-1)의 변형 예로 상기 중심 렌즈(120-1)는 빛의 확산을 위하여 하부의 일부가 절개되어 하부 면이 평평한 면이 형성될 수 있도록 구성될 수도 있다.
상기 중심 렌즈(120-1)의 절개 면(121-1)의 두께는 다음과 같은 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
0 ＜ TC/RC ＜ 0.4
여기서, TC는 중심 렌즈(120-1)의 최하부 곡면의 정점과 절개된 후의 면 사 이의 거리이고, RC는 중심 렌즈의 곡률반경이다. 이와 같은 조건에 의해서 절개 면(121-1)의 위치가 결정될 수 있다.
또한, 상기 주변 렌즈(130-1)의 위치는 다음과 같은 조건을 만족하는 위치를 가질 수도 있다.
1.5 ＜ L/RC ＜ 4.5
여기서, L은 상기 중심 렌즈(120-1)의 중심과 주변 렌즈(130-1)의 중심 간 거리이고, RC는 중심 렌즈(120-1)의 곡률반경이다.
이때, 휘도 조절 렌즈(100-1)의 크기를 최소화하기 위하여 상기 중심 렌즈(120-1)의 곡률반경은 약 0.5mm가 되고, 주변 렌즈(130-1)의 곡률반경은 약 0.4mm가 되게 구성될 수도 있다. 여기서, 도 7d의 도시에는 주변 렌즈(130-1)가 구면 렌즈인 상태로만 도시되어 있으나, 중심 렌즈(120-1)의 구성과 같이 하부 면이 절개된 절개 면을 가질 수도 있다. 이때, 상기 절개 면의 조건은 중심 렌즈(120-1)의 하부에 형성되는 절개 면(121-1)의 조건과 같은 조건을 가질 수도 있다.
도 8에는 상기 설명된 두 번째 실시예의 휘도 조절 렌즈(100-1)를 발광소자인 LED 모듈(200)에 적용시켜 패키지 형태로 구성되는 LED 패키지(10-1)의 구조가 도시되어 있다.
상기 LED 패키지(10-1)를 구성하는 LED 모듈(200)의 구성은 첫 번째 실시예에서 설명된 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
하여간, 상기 LED 모듈(200)의 상부 위치에 일정한 거리를 유지하도록 상기 설명된 휘도 조절 렌즈(100-1)가 배치되는데, 이때, 상기 휘도 조절 렌즈(100-1)가 상기 LED 모듈(200)에 배치되는 위치는 다음과 같은 조건을 만족하도록 배치될 수 있다.
3.5 ＜ D/RC ＜ 13.5
여기서, D는 상기 투명 기판(100-1)의 상부 면과 LED 소자(220)의 발광위치 간의 수직거리이고, RC는 중심 렌즈(120-1)의 곡률반경이다.
이때, 상기 중심 렌즈(120-1)의 곡률반경은 LED 소자(220)의 크기를 감안하여 LED 패키지(10-1)의 크기를 최소화하기 위하여 약 0.5mm가 되게 구성될 수도 있다.
이와 같은 구성을 통해 도 9에 도시된 그래프와 같이 일정 거리에 투사된 빛이 균일한 조도를 갖는 영역이 형성되도록 휘도가 개선되는 것을 알 수 있다. 상기 그래프는 중심 렌즈(120-1)로부터 1m 떨어진 위치에 투사된 빛의 조도 분포를 나타낸다.
도 10a 내지 도 10d를 참조하면, 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈의 구조가 도시되어 있다. 이 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈(100-2)에 있어서는 가장 기본이 되는 구조로 투명 재질의 기판(110-2)을 구성되며, 상기 투명 기판(110-2)의 일 측면 중앙부에는 중심 렌즈(120-2)가 형성되고, 상기 중심 렌즈(110-2)의 주위로 일정 거리를 갖는 주변렌즈(130-2)들이 45도의 방사각을 이루도록 배치된다. 여기서, 상기 중심 렌즈(120-2)는 상기 첫 번째 실시예의 중심 렌즈(120)와 동일한 구성을 가질 수 있다.
상기 투명 기판(110-2)은 그 두께가 도 10b에 도시된 것과 같이 상기 중심 렌즈(120-2) 및 주변 렌즈(130-2)의 곡률반경을 감안하여 상기 중심 렌즈(120-2) 및 주변렌즈(130-2)의 곡률반경 중 더 큰 곡률반경보다 더 큰 두께를 가지도록 구성될 수 있다. 그러나, 빛의 굴절율과 광로정을 감안하여 상기 투명 기판(110-2)의 두께는 더 큰 곡률반경과 같거나 약간 더 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 이하 설명되는 바와 같이 중심 렌즈(120-2)와 주변 렌즈(130-2)는 하부 방향으로 볼록한 형상을 가지는 볼록렌즈로 구성될 수 있고, 일정한 반경을 가지는 구면렌즈로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 중심 렌즈(120-2)와 주변 렌즈(130-2)들은 빛의 확산을 위하여 하부의 일부가 절개되어 하부 면이 평평한 면을 갖도록 각각 절개 면(121-2,131-2)이 형성될 수 있도록 구성될 수도 있다.
상기 중심 렌즈(120-2)의 절개 면(121-2)의 두께는 다음과 같은 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
0 ＜ TC/RC ＜ 0.4
여기서, TC는 중심 렌즈(120-2)의 최하부 곡면의 정점과 절개된 후의 면 사이의 거리이고, RC는 중심 렌즈(120-2)의 곡률반경이다. 이와 같은 조건에 의해서 절개 면(121-2)의 위치가 결정될 수 있다.
그리고, 상기 주변 렌즈(130-2)의 절개 면(131-2)의 두께는 다음과 같은 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
0.1 ＜ TE/RE ＜ 0.4
여기서, TE는 주변 렌즈(130-2)의 최하부 곡면의 정점과 절개된 후의 면 사이의 거리이고, RE는 주변 렌즈(130-2)의 곡률반경이다. 이와 같은 조건에 의해서 절개 면(131-2)의 위치가 결정될 수 있다.
또한, 상기 주변 렌즈(130-2)의 위치는 다음과 같은 조건을 만족하는 위치를 가질 수도 있다.
1.5 ＜ L/RC ＜ 4.5
여기서, L은 상기 중심 렌즈(120-2)의 중심과 주변 렌즈(130-2)의 중심 간 거리이고, RC는 중심 렌즈(120-2)의 곡률반경이다. 이때, 휘도 조절 렌즈(100-2)의 크기를 최소화하기 위하여 상기 중심 렌즈(120-2)와 주변 렌즈(130-2)의 곡률반경은 약 0.5mm가 되게 구성될 수도 있다.
도 11에는 상기 설명된 세 번째 실시예의 휘도 조절 렌즈(100-2)를 발광소자인 LED 모듈(200)에 적용시켜 패키지 형태로 구성되는 LED 패키지(10-2)의 구조가 도시되어 있다.
상기 LED 패키지(10-2)를 구성하는 LED 모듈(200)의 구성은 첫 번째 실시예에서 설명된 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
하여간, 상기 LED 모듈(200)의 상부 위치에 일정한 거리를 유지하도록 상기 설명된 휘도 조절 렌즈(100-2)가 배치되는데, 이때, 상기 휘도 조절 렌즈(100-2)가 상기 LED 모듈(200)에 배치되는 위치는 다음과 같은 조건을 만족하도록 배치될 수 있다.
3.5 ＜ D/RC ＜ 13.5
여기서, D는 상기 투명 기판(100-2)의 상부 면과 LED 소자(220)의 발광위치 간의 수직거리이고, RC는 중심 렌즈(120-2)의 곡률반경이다.
이와 같은 구성을 통해 도 12에 도시된 그래프와 같이 일정 거리에 투사된 빛이 균일한 조도를 갖는 영역이 형성되도록 휘도가 개선되는 것을 알 수 있다. 상기 그래프는 중심 렌즈(120-2)로부터 1m 떨어진 위치에 투사된 빛의 조도 분포를 나타낸다.
도 13a 내지 도 13d를 참조하면, 본 발명의 네 번째 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈의 구조가 도시되어 있다. 이 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈(100-3)는 투명 재질의 기판(110-3)과 상기 투명 기판(110-3)의 일 측면 중앙부에는 중심 렌즈(120-3)가 형성되고, 상기 중심 렌즈(110-3)의 주위로 일정 거리를 갖는 주변렌즈(130-3)들이 60도의 방사각을 이루도록 배치된다. 여기서, 상기 중심 렌즈(120-3)는 상기 첫 번째 실시예의 중심 렌즈(120)와 동일한 구성을 가질 수 있다.
상기 투명 기판(110-3)은 그 두께가 도 13b에 도시된 것과 같이 상기 중심 렌즈(120-3) 및 주변 렌즈(130-3)의 곡률반경을 감안하여 상기 중심 렌즈(120-3) 및 주변렌즈(130-3)의 곡률반경 중 더 큰 곡률반경과 같거나 조금 더 큰 두께를 가지도록 구성될 수 있다. 그러나, 빛의 굴절율과 광로정을 감안하여 상기 투명 기판(110-3)의 두께는 너무 두껍게 형성되지 않는 것이 바람직하다.
즉, 이하 설명되는 바와 같이 중심 렌즈(120-3)와 주변 렌즈(130-3)는 하부 방향으로 볼록한 형상을 가지는 볼록렌즈로 구성될 수 있고, 일정한 반경을 가지는 구면렌즈로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 중심 렌즈(120-3)와 주변 렌즈(130-3)들은 빛의 확산을 위하여 하부의 일부가 절개되어 하부 면이 평평한 면을 갖도록 각각 절개 면(121-3,131-3)이 형성될 수 있도록 구성될 수도 있다.
상기 중심 렌즈(120-3)의 절개 면(121-3)의 두께는 다음과 같은 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
0 ＜ TC/RC ＜ 0.4
여기서, TC는 중심 렌즈(120-3)의 최하부 곡면의 정점과 절개된 후의 면 사이의 거리이고, RC는 중심 렌즈(120-3)의 곡률반경이다. 이와 같은 조건에 의해서 절개 면(121-3)의 위치가 결정될 수 있다.
그리고, 상기 주변 렌즈(130-3)의 절개 면(131-3)의 두께는 다음과 같은 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
0 ＜ TE/RE ＜ 0.4
여기서, TE는 주변 렌즈(130-3)의 최하부 곡면의 정점과 절개된 후의 면 사이의 거리이고, RE는 주변 렌즈(130-3)의 곡률반경이다. 이와 같은 조건에 의해서 절개 면(131-3)의 위치가 결정될 수 있다.
또한, 상기 주변 렌즈(130-3)의 위치는 다음과 같은 조건을 만족하는 위치를 가질 수도 있다.
1.5 ＜ L/RC ＜ 4.5
여기서, L은 상기 중심 렌즈(120-3)의 중심과 주변 렌즈(130-3)의 중심 간 거리이고, RC는 중심 렌즈(120-3)의 곡률반경이다. 이때, 휘도 조절 렌즈(100-3)의 크기를 최소화하기 위하여 상기 중심 렌즈(120-3)의 곡률반경은 0.5mm로 구성되며, 주변 렌즈(130-3)의 곡률반경은 약 0.7mm가 되게 구성될 수도 있다.
도 14에는 상기 설명된 네 번째 실시예의 휘도 조절 렌즈(100-3)를 발광소자 인 LED 모듈(200)에 적용시켜 패키지 형태로 구성되는 LED 패키지(10-3)의 구조가 도시되어 있다.
상기 LED 패키지(10-3)를 구성하는 LED 모듈(200)의 구성은 첫 번째 실시예에서 설명된 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 설명된 실시예들과 같이 상기 LED 모듈(200)의 상부 위치에 일정한 거리를 유지하도록 상기 설명된 휘도 조절 렌즈(100-3)가 배치되는데, 이때, 상기 휘도 조절 렌즈(100-3)가 상기 LED 모듈(200)에 배치되는 위치는 다음과 같은 조건을 만족하도록 배치될 수 있다.
3.5 ＜ D/RC ＜ 13.5
여기서, D는 상기 투명 기판(100-3)의 상부 면과 LED 소자(220)의 발광위치 간의 수직거리이고, RC는 중심 렌즈(120-3)의 곡률반경이다.
이와 같은 구성을 통해 도 15에 도시된 그래프와 같이 일정 거리에 투사된 빛이 균일한 조도를 갖는 영역이 형성되도록 휘도가 개선되는 것을 알 수 있다. 상기 그래프는 중심 렌즈(120-3)로부터 1m 떨어진 위치에 투사된 빛의 조도 분포를 나타낸다. 상기 그래프에서 알 수 있듯이, 위에 설명된 중심 렌즈만 가지는 구조와 30도 및 45도로 분포된 주변 렌즈를 포함하는 구조의 다른 실시예에서 보다 조도의 분포가 더욱 균일하게 이루어지는 것을 알 수 있다.
도 16a 내지 도 16d를 참조하면, 본 발명의 다섯 번째 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈의 구조가 도시되어 있다. 이 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈(100-4)는 상기 설명된 네 번째 실시예에서와 같이 투명 재질의 기판(110-4)과 상기 투명 기 판(110-4)의 일 측면 중앙부에는 중심 렌즈(120-4)가 형성되고, 상기 중심 렌즈(110-4)의 주위로 일정 거리를 갖는 주변렌즈(130-4)들이 60도의 방사각을 이루도록 배치된다.
여기서, 상기 중심 렌즈(120-4)는 하부로 볼록한 형상으로 형성되어 하단부가 역상으로 볼록하게 형성되는 융기부(121-4)를 포함하고, 주변 렌즈(130-4)는 하부에 절개 면(131-4)을 포함한다.
나머지 구성은 상기 설명된 네 번째 실시예의 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 중심 렌즈(120-3)의 융기부(121-4)의 위치는 다음과 같은 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
0.2 ＜ RV/RC ＜ 0.8
여기서, RC는 중심 렌즈(120-4)의 곡률반경이고, RV는 융기부(121-4)의 곡률반경이다. 이와 같은 조건에 의해 융기부(121-4)의 구성이 결정될 수 있다.
그리고, 상기 주변 렌즈(130-4)의 절개 면(131-4)의 두께는 다음과 같은 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
0 ＜ TE/RE ＜ 0.4
여기서, TE는 주변 렌즈(130-4)의 최하부 곡면의 정점과 절개된 후의 면 사이의 거리이고, RE는 주변 렌즈(130-4)의 곡률반경이다. 이와 같은 조건에 의해서 절개 면(131-4)의 위치가 결정될 수 있다.
또한, 상기 주변 렌즈(130-4)의 위치는 다음과 같은 조건을 만족하는 위치를 가질 수도 있다.
1.5 ＜ L/RC ＜ 4.5
여기서, L은 상기 중심 렌즈(120-4)의 중심과 주변 렌즈(130-4)의 중심 간 거리이고, RC는 중심 렌즈(120-4)의 곡률반경이다. 이때, 휘도 조절 렌즈(100-4)의 크기를 최소화하기 위하여 상기 중심 렌즈(120-4)의 곡률반경은 0.5mm로 구성되고, 주변 렌즈(130-4)의 곡률반경은 약 0.7mm로 구성되며, 융기부(121-4)의 곡률반경은 0.3mm로 구성될 수 있다.
도 18에는 상기 설명된 다섯 번째 실시예의 휘도 조절 렌즈(100-4)를 발광소자인 LED 모듈(200)에 적용시켜 패키지 형태로 구성되는 LED 패키지(10-4)의 구조가 도시되어 있다.
상기 LED 패키지(10-4)를 구성하는 LED 모듈(200)의 구성은 첫 번째 실시예에서 설명된 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 설명된 실시예들과 같이 상기 LED 모듈(200)의 상부 위치에 일정한 거리를 유지하도록 상기 설명된 휘도 조절 렌즈(100-4)가 배치되는데, 이때, 상기 휘도 조절 렌즈(100-4)가 상기 LED 모듈(200)에 배치되는 위치는 다음과 같은 조건을 만족하도록 배치될 수 있다.
3.5 ＜ D/RC ＜ 13.5
여기서, D는 상기 투명 기판(100-4)의 상부 면과 LED 소자(220)의 발광위치 간의 수직거리이고, RC는 중심 렌즈(120-4)의 곡률반경이다.
이와 같은 구성을 통해 도 18에 도시된 그래프와 같이 일정 거리에 투사된 빛이 균일한 조도를 갖는 영역이 형성되도록 휘도가 개선되는 것을 알 수 있다. 상기 그래프는 중심 렌즈(120-4)로부터 1m 떨어진 위치에 투사된 빛의 조도 분포를 나타낸다. 상기 그래프에서 알 수 있듯이, 위에 설명된 중심 렌즈만 가지는 구조와 30도 및 45도로 분포된 주변 렌즈를 포함하는 구조의 다른 실시예에서 보다 조도의 분포가 더욱 균일하게 이루어지는 것을 알 수 있다.
도 19a 내지 도 19d를 참조하면, 본 발명의 여섯 번째 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈의 구조가 도시되어 있다. 이 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈(100-5)는 투명 재질의 기판(110-5)과 상기 투명 기판(110-5)의 일 측면 중앙부에는 중심 렌즈(120-5)가 형성되고, 상기 중심 렌즈(110-5)의 주위로 일정 거리를 갖는 주변렌즈(130-5)들이 90도의 방사각을 이루도록 배치된다. 여기서, 상기 중심 렌즈(120-5)는 상기 첫 번째 실시예의 중심 렌즈(120)와 동일한 구성을 가질 수 있다.
상기 투명 기판(110-5)은 그 두께가 도 19b에 도시된 것과 같이 상기 중심 렌즈(120-5) 및 주변 렌즈(130-5)의 곡률반경을 감안하여 상기 중심 렌즈(120-5) 및 주변렌즈(130-5)의 곡률반경 중 더 큰 곡률반경과 같거나 조금 더 큰 두께를 가지도록 구성될 수 있다. 그러나, 빛의 굴절율과 광로정을 감안하여 상기 투명 기판(110-5)의 두께는 너무 두껍게 형성되지 않는 것이 바람직하다.
상기 중심 렌즈(120-5)와 주변 렌즈(130-5)는 하부 방향으로 볼록한 형상을 가지는 볼록렌즈로 구성될 수 있고, 일정한 반경을 가지는 구면렌즈로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 중심 렌즈(120-5)와 주변 렌즈(130-5)들은 빛의 확산을 위하여 하부의 일부가 절개되어 하부 면이 평평한 면을 갖도록 각각 절개 면(121-5,131-5) 이 형성될 수 있도록 구성될 수도 있다.
상기 중심 렌즈(120-5)의 절개 면(121-5)의 두께는 다음과 같은 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
0 ＜ TC/RC ＜ 0.4
여기서, TC는 중심 렌즈(120-5)의 최하부 곡면의 정점과 절개된 후의 면 사이의 거리이고, RC는 중심 렌즈(120-5)의 곡률반경이다. 이와 같은 조건에 의해서 절개 면(121-5)의 위치가 결정될 수 있다.
그리고, 상기 주변 렌즈(130-5)의 절개 면(131-5)의 두께는 다음과 같은 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
0 ＜ TE/RE ＜ 0.4
여기서, TE는 주변 렌즈(130-5)의 최하부 곡면의 정점과 절개된 후의 면 사이의 거리이고, RE는 주변 렌즈(130-5)의 곡률반경이다. 이와 같은 조건에 의해서 절개 면(131-5)의 위치가 결정될 수 있다.
또한, 상기 주변 렌즈(130-5)의 위치는 다음과 같은 조건을 만족하는 위치를 가질 수도 있다.
1.5 ＜ L/RC ＜ 4.5
여기서, L은 상기 중심 렌즈(120-5)의 중심과 주변 렌즈(130-5)의 중심 간 거리이고, RC는 중심 렌즈(120-5)의 곡률반경이다. 이때, 휘도 조절 렌즈(100-5)의 크기를 최소화하기 위하여 상기 중심 렌즈(120-5)의 곡률반경은 0.5mm로 구성되며, 주변 렌즈(130-5)의 곡률반경은 약 0.7mm가 되게 구성될 수도 있다.
도 20에는 상기 설명된 여섯 번째 실시예의 휘도 조절 렌즈(100-5)를 발광소자인 LED 모듈(200)에 적용시켜 패키지 형태로 구성되는 LED 패키지(10-5)의 구조가 도시되어 있다.
상기 LED 패키지(10-5)를 구성하는 LED 모듈(200)의 구성은 첫 번째 실시예에서 설명된 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 설명된 실시예들과 같이 상기 LED 모듈(200)의 상부 위치에 일정한 거리를 유지하도록 상기 설명된 휘도 조절 렌즈(100-5)가 배치되는데, 이때, 상기 휘도 조절 렌즈(100-5)가 상기 LED 모듈(200)에 배치되는 위치는 다음과 같은 조건을 만족하도록 배치될 수 있다.
3.5 ＜ D/RC ＜ 13.5
여기서, D는 상기 투명 기판(100-5)의 상부 면과 LED 소자(220)의 발광위치 간의 수직거리이고, RC는 중심 렌즈(120-5)의 곡률반경이다.
이와 같은 구성을 통해 도 21에 도시된 그래프와 같이 일정 거리에 투사된 빛이 균일한 조도를 갖는 영역이 형성되도록 휘도가 개선되는 것을 알 수 있다. 상기 그래프는 중심 렌즈(120-5)로부터 1m 떨어진 위치에 투사된 빛의 조도 분포를 나타낸다. 상기 그래프에서 알 수 있듯이, 위에 설명된 중심 렌즈만 가지는 구조와 30도 및 45도로 분포된 주변 렌즈를 포함하는 구조의 다른 실시예에서 보다 조도의 분포가 더욱 균일하게 이루어지는 것을 알 수 있다.
도 22a 내지 도 22d를 참조하면, 본 발명의 일곱 번째 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈의 구조가 도시되어 있다. 이 실시예에 따른 휘도 조절 렌즈(100-6)는 투 명 재질의 기판(110-6)과 상기 투명 기판(110-6)의 일 측면 중앙부에는 중심 렌즈(120-6)가 형성되고, 상기 중심 렌즈(110-6)의 주위로 일정 거리를 갖는 주변렌즈(130-6)들이 60도 방사각의 배열과 30도 방사각의 배열을 이루도록 배치된다. 여기서, 상기 중심 렌즈(120-6)는 상기 첫 번째 실시예의 중심 렌즈(120)와 동일한 구성을 가질 수 있다.
상기 투명 기판(110-6)은 그 두께가 도 22b에 도시된 것과 같이 상기 중심 렌즈(120-6) 및 주변 렌즈(130-6)의 곡률반경을 감안하여 상기 중심 렌즈(120-6) 및 주변렌즈(130-6)의 곡률반경 중 더 큰 곡률반경과 같거나 조금 더 큰 두께를 가지도록 구성될 수 있다. 그러나, 빛의 굴절율과 광로정을 감안하여 상기 투명 기판(110-6)의 두께는 너무 두껍게 형성되지 않는 것이 바람직하다.
상기 중심 렌즈(120-6)와 주변 렌즈(130-6)는 하부 방향으로 볼록한 형상을 가지는 볼록렌즈로 구성될 수 있고, 일정한 반경을 가지는 구면렌즈로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 중심 렌즈(120-6)와 주변 렌즈(130-6)들은 빛의 확산을 위하여 하부의 일부가 절개되어 하부 면이 평평한 면을 갖도록 각각 절개 면(121-6,131-6)이 형성될 수 있도록 구성될 수도 있다.
상기 중심 렌즈(120-6)의 절개 면(121-6)의 두께는 다음과 같은 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
0 ＜ TC/RC ＜ 0.4
여기서, TC는 중심 렌즈(120-6)의 최하부 곡면의 정점과 절개된 후의 면 사이의 거리이고, RC는 중심 렌즈(120-6)의 곡률반경이다. 이와 같은 조건에 의해서 절개 면(121-6)의 위치가 결정될 수 있다.
그리고, 상기 주변 렌즈(130-6)의 절개 면(131-6)의 두께는 다음과 같은 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
0 ＜ TE/RE ＜ 0.4
여기서, TE는 주변 렌즈(130-6)의 최하부 곡면의 정점과 절개된 후의 면 사이의 거리이고, RE는 주변 렌즈(130-6)의 곡률반경이다. 이와 같은 조건에 의해서 절개 면(131-6)의 위치가 결정될 수 있다.
또한, 상기 30도 방사각을 이루는 주변 렌즈(130-6)의 위치는 다음과 같은 조건을 만족하는 위치를 가질 수도 있다.
1.5 ＜ L1/RC ＜ 4.5
여기서, L1은 상기 중심 렌즈(120-6)의 중심과 30도 간격의 배열을 이루는 주변 렌즈(130-6)의 중심 간 거리이고, RC는 중심 렌즈(120-6)의 곡률반경이다. 이와 같은 조건에 의해서 30도 방사각을 이루는 주변 렌즈(130-6)의 위치가 결정될 수 있다.
그리고, 상기 60도 방사각을 이루는 주변 렌즈(130-6)의 위치는 다음과 같은 조건을 만족하는 위치를 가질 수도 있다.
4.5 ＜ L2/RC ＜ 7.5
여기서, L2은 상기 중심 렌즈(120-6)의 중심과 60도 간격의 배열을 이루는 주변 렌즈(130-6)의 중심 간 거리이고, RC는 중심 렌즈(120-6)의 곡률반경이다. 이와 같은 조건에 의해서 60도 방사각을 이루는 주변 렌즈(130-6)의 위치가 결정될 수 있다.
이때, 휘도 조절 렌즈(100-6)의 크기를 최소화하기 위하여 상기 중심 렌즈(120-6)의 곡률반경은 0.5mm로 구성되며, 주변 렌즈(130-6)의 곡률반경은 약 0.7mm가 되게 구성될 수도 있다.
도 23에는 상기 설명된 일곱 번째 실시예의 휘도 조절 렌즈(100-6)를 발광소자인 LED 모듈(200)에 적용시켜 패키지 형태로 구성되는 LED 패키지(10-6)의 구조가 도시되어 있다.
상기 LED 패키지(10-6)를 구성하는 LED 모듈(200)의 구성은 첫 번째 실시예에서 설명된 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 설명된 실시예들과 같이 상기 LED 모듈(200)의 상부 위치에 일정한 거리를 유지하도록 상기 설명된 휘도 조절 렌즈(100-6)가 배치되는데, 이때, 상기 휘도 조절 렌즈(100-6)가 상기 LED 모듈(200)에 배치되는 위치는 다음과 같은 조건을 만족하도록 배치될 수 있다.
3.5 ＜ D/RC ＜ 13.5
여기서, D는 상기 투명 기판(100-6)의 상부 면과 LED 소자(220)의 발광위치 간의 수직거리이고, RC는 중심 렌즈(120-6)의 곡률반경이다.
이와 같은 구성을 통해 도 24에 도시된 그래프와 같이 일정 거리에 투사된 빛이 균일한 조도를 갖는 영역이 형성되도록 휘도가 개선되는 것을 알 수 있다. 상기 그래프는 중심 렌즈(120-6)로부터 1m 떨어진 위치에 투사된 빛의 조도 분포를 나타낸다. 상기 그래프에서 알 수 있듯이, 조도의 분포가 더욱 균일하게 이루어지 는 것을 알 수 있다.
즉, 상기 실시예들에 의해 LED 모듈(200)의 LED 소자(220)로부터 방출된 빛은 방출된 빛의 진행 방향을 기준으로 하여 주변으로 방사되는데, 이때, 휘도 조절 렌즈를 투과하면서 일정각, 즉 유효범위에 해당되는 방사각 내에 위치되는 빛은 방사각이 다르더라도 거의 갖은 조도를 갖게 된다. 다시 말해서, 일정 거리에 투사된 빛은 유효 범위에 해당되는 여역에 거의 동일한 조도를 갖는 빛이 분포되어 전체의 휘도가 개선된다.
상기와 같이 설명된 실시예들의 휘도 조절 렌즈는 일반적으로 알려져 있는 반도체 제조 공정을 응용하여 제조될 수 있다.
즉, 설계의 사양에 따라 의도되는 굴절율을 갖는 투명한 기판을 기초로 하여 에칭 및/또는 증착 공정이나, 레이저 패터닝 또는 일렉트론 빔 패터닝 방법 등과 같은 다양한 제조 방법을 통해 제조 가능하게 되기 때문에 그 크기에 있어서 매우 일반적인 크기에서부터 미소한 크기까지 다양한 크기를 가질 수도 있다.
따라서, 상기 설명된 LED 소자를 기반으로 하는 발광소자뿐만 아니라 다양한 발광소자의 종류에 무관하게 적용이 가능하고, 또한, 발광소자를 이용하는 일반적인 표시소자는 물론 소형의 표시소자에도 적용이 가능하다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 일정한 방사각으로 투사되는 투영영역에 대하여 유효범위 내에 일정한 조도를 갖는 빛이 고르게 분포되게 되므로 전체의 회도가 개선될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 일정영역의 방사각 내에서 조도가 거의 변하지 않는 빛의 분포를 형성시킬 수 있다.
그리고 또한, 본 발명에 따르면, 반도체 제조공정을 응용하여 소형의 제품 생산이 가능하게 되므로 다양한 크기를 갖는 표시소자와 같은 제품에 적용이 매우 유연하게 된다.

Claims (29)

  1. 투명 기판과;
    상기 투명 기판 상부 면의 중앙부에 위치되고, 하부로 볼록한 형상으로 하단부가 절개된 평면을 가지는 중심 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 기판은 상기 중심 렌즈의 주변에 일정 간격으로 배치되며, 하부로 볼록한 형상을 갖는 주변 렌즈들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 중심 렌즈의 주변에 배치되는 주변 렌즈는 30도 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 중심 렌즈의 주변에 배치되는 주변 렌즈는 45도 간격으로 배치되며, 그 하부가 절개된 평면을 가지는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 중심 렌즈의 주변에 배치되는 주변 렌즈는 60도 간격으로 배치되며, 그 하부가 절개된 평면을 가지는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 중심 렌즈의 주변에 배치되는 주변 렌즈는 90도 간격으로 배치되며, 그 하부가 절개된 평면을 가지는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 중심 렌즈의 주변에 배치되는 주변 렌즈는 30도 간격으로 배치되는 주변 렌즈 열과 60도 간격으로 배치되는 주변 렌즈 열이 이중으로 배치되며, 그 하부가 절개된 평면을 가지는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주변 렌즈는 하단부가 일정 두께로 절개된 평면을 가지는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중심 렌즈는 곡률반경이 0.5mm인 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  10. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주변 렌즈는 곡률반경이 0.4 내지 0.7mm인 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  11. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중심 렌즈의 절개 면의 두께를 TC라 하고, 중심 렌즈의 곡률반경을 RC라 할 때, 곡률반경에 대한 절개 면의 위치 비는 0 ＜ TC/RC ＜ 0.4를 만족하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  12. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중심 렌즈의 중심과 주변 렌즈의 중심 간 거리를 L이라 하고, 중심 렌즈의 곡률반경을 RC라 할 때, 중심 렌즈와 주변 렌즈 간 거리에 대한 중심 렌즈의 곡률반경의 비는 1.5 ＜ L/RC ＜ 4.5를 만족하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  13. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주변 렌즈의 절개 면의 두께를 TE라 하고, 주변 렌즈의 곡률반경을 RE라 할 때, 곡률반경에 대한 절개 면의 위치 비는 0 ＜ TE/RE ＜ 0.4를 만족하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  14. 제 7 항에 있어서, 상기 중심 렌즈의 중심과 30도 간격의 배열을 이루는 주변 렌즈의 중심 간 거리를 L1이라 하고, 상기 중심 렌즈의 중심과 60도 간격의 배열을 이루는 주변 렌즈의 중심 간 거리를 L2이라 하며, 중심 렌즈의 곡률반경을 RC라 할 때, 중심 렌즈와 30도 간격을 이루는 주변 렌즈 간 거리에 대한 중심 렌즈의 곡률반경의 비는 1.5 ＜ L1/RC ＜ 4.5를 만족하고, 중심 렌즈와 60도 간격을 이루는 주변 렌즈 간 거리에 대한 중심 렌즈의 곡률반경의 비는 4.5 ＜ L2/RC ＜ 7.5를 만족하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  15. 투명 기판과;
    상기 투명 기판 상부 면의 중앙부에 위치되고, 하부로 볼록한 형상으로 형성되어 하단부가 역상으로 볼록하게 융기되는 형상을 갖는 중심 렌즈와;
    상기 중심 렌즈의 주변에 일정한 간격으로 배치되는 주변 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 중심 렌즈의 주변에 배치되는 주변 렌즈는 60도 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 중심 렌즈는 하부로 볼록한 부분의 곡률반경을 RC라 하고 역상으로 융기된 부분의 곡률반경을 RV라 할 때, 역상으로 융기된 부분의 곡률반경에 대한 하부로 볼록한 부분의 곡률반경의 비는 0.2 ＜ RV/RC ＜ 0.8을 만족하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 주변 렌즈는 하단부가 일정 두께로 절개된 평면을 가지는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  19. 제 15 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 중심 렌즈는 하부로 볼록한 부분의 곡률반경이 0.5mm이고, 역상으로 융기된 부분의 곡률반경이 0.3mm인 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  20. 제 15 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 주변 렌즈의 절개면의 두께를 TE라 하고, 주변 렌즈의 곡률반경을 RE라 할 때, 곡률반경에 대한 절개 면의 위치 비는 0 ＜ TE/RE ＜ 0.4를 만족하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  21. 제 15 항에 있어서, 상기 중심 렌즈의 중심과 주변 렌즈의 중심 간 거리를 L이라 하고, 중심 렌즈의 곡률반경을 RC라 할 때, 중심 렌즈와 주변 렌즈 간 거리에 대한 중심 렌즈의 곡률반경의 비는 1.5 ＜ L/RC ＜ 4.5를 만족하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  22. 장착홈을 갖는 기판과;
    상기 장착홈에 장착되는 LED 소자와;
    상기 기판의 상부에 위치되는 투명 기판과;
    상기 투명 기판의 상부 면 중앙부에 형성되며, 하부로 볼록한 형상으로 하단부가 절개된 평면을 가지는 중심 렌즈를 포함하는 휘도 조절 렌즈를 이용한 LED 패키지.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 투명 기판은 상기 중심 렌즈의 주변에 일정한 간격으로 배치되며, 하부로 볼록한 형상을 갖는 주변 렌즈들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈를 이용한 LED 패키지.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 중심렌즈의 주변에 배치되는 주변 렌즈는 30도 내지 90도 간격으로 배치되며, 하단부가 절개된 평면을 가지는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈를 이용한 LED 패키지.
  25. 제 22 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 기판의 상부면과 LED 소자의 발광위치 간의 수직 거리를 D라 하고, 중심 렌즈의 곡률반경을 RC라 할 때, 투명 기판의 상부면과 LED 소자의 발광위치 간의 수직 거리를 D에 대한 중심 렌즈의 곡률반경의 비는 3.5 ＜ D/RC ＜ 13.5를 만족하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈를 이용한 LED 패키지.
  26. 장착홈을 갖는 기판과;
    상기 장착홈에 장착되는 LED 소자와;
    상기 기판의 상부에 위치되는 투명 기판과;
    상기 투명 기판 상부 면의 중앙부에 위치되고, 하부로 볼록한 형상으로 형성되어 하단부가 역상으로 볼록하게 융기되는 형상을 갖는 중심 렌즈와;
    상기 중심 렌즈의 주변에 일정한 간격으로 배치되는 주변 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈를 이용한 LED 패키지.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 중심렌즈의 주변에 배치되는 주변 렌즈는 60도 간 격으로 배치되며, 하단부가 절개된 평면을 가지는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈를 이용한 LED 패키지.
  28. 제 26 항에 있어서, 상기 중심 렌즈는 하부로 볼록한 부분의 곡률반경을 RC라 하고 역상으로 융기된 부분의 곡률반경을 RV라 할 때, 역상으로 융기된 부분의 곡률반경에 대한 하부로 볼록한 부분의 곡률반경의 비는 0.2 ＜ RV/RC ＜ 0.8을 만족하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈.
  29. 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 기판의 상부면과 LED 소자의 발광위치 간의 수직 거리를 D라 하고, 중심 렌즈의 곡률반경을 RC라 할 때, 투명 기판의 상부면과 LED 소자의 발광위치 간의 수직 거리를 D에 대한 중심 렌즈의 곡률반경의 비는 3.5 ＜ D/RC ＜ 13.5를 만족하는 것을 특징으로 하는 휘도 조절 렌즈를 이용한 LED 패키지.
KR1020060039017A 2006-04-28 2006-04-28 휘도 조절 렌즈 및 이를 이용하는 ｌｅｄ 패키지 KR100748510B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060039017A KR100748510B1 (ko) 2006-04-28 2006-04-28 휘도 조절 렌즈 및 이를 이용하는 ｌｅｄ 패키지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060039017A KR100748510B1 (ko) 2006-04-28 2006-04-28 휘도 조절 렌즈 및 이를 이용하는 ｌｅｄ 패키지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100748510B1 true KR100748510B1 (ko) 2007-08-13

Family

ID=38602619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060039017A KR100748510B1 (ko) 2006-04-28 2006-04-28 휘도 조절 렌즈 및 이를 이용하는 ｌｅｄ 패키지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100748510B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100919178B1 (ko) * 2009-03-09 2009-09-30 김남호 인간에게 편안한 느낌을 주는 파장이 나오는 막대형 ｌｅｄ조명 기구

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040222427A1 (en) 2003-05-07 2004-11-11 Bear Hsiung Light emitting diode module device
KR20050051001A (ko) * 2003-11-26 2005-06-01 알티전자 주식회사 광도 확장 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040222427A1 (en) 2003-05-07 2004-11-11 Bear Hsiung Light emitting diode module device
KR20050051001A (ko) * 2003-11-26 2005-06-01 알티전자 주식회사 광도 확장 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100919178B1 (ko) * 2009-03-09 2009-09-30 김남호 인간에게 편안한 느낌을 주는 파장이 나오는 막대형 ｌｅｄ조명 기구

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2889531B1 (en) Luminous flux control member, light-emitting device, surface light source device, and display device
US8704256B2 (en) Lens-mounted light emitting unit
KR100649758B1 (ko) 균일한 광량 분포를 위한 렌즈 및 이를 이용한 발광 장치
US20130010454A1 (en) Illuminating device
JP4649553B2 (ja) 導光板及びこれを有する液晶ディスプレー装置
US10648644B2 (en) Optics for chip-on-board lighting having a protrusion
WO2014047621A1 (en) Variable-beam light source and related methods
WO2014076217A1 (en) Artificial illumination device comprising light-emitter/collimator pair array
US20180156418A1 (en) Optics for chip-on-board road and area lighting
EP2721656B1 (en) Led light source
US20200303601A1 (en) Light-emitting apparatus
KR101471609B1 (ko) 등기구용 복합 굴절 렌즈 및 이를 갖는 가로등 장치
US9593822B2 (en) Light-shaping optical element
US9470393B2 (en) Optical plate and illuminating member using the same
EP3614189A1 (en) Light diffusion lens
KR100748510B1 (ko) 휘도 조절 렌즈 및 이를 이용하는 ｌｅｄ 패키지
US11366261B2 (en) Light source device
WO2008022064A2 (en) Led light recycling device
US20140301086A1 (en) Optical sheet and lighting device including the same
US9435508B2 (en) Lighting device
WO2015082575A1 (en) Optical device, lighting device and lighting system
KR101464277B1 (ko) 틸트 구조의 등기구용 복합 굴절 렌즈 및 이를 갖는 가로등 장치
JP2019033013A (ja) 光源ユニット及び照明器具
JP6678524B2 (ja) 照明装置
JP6928139B2 (ja) 照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130624

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140624

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150624

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160624

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170614

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180614

Year of fee payment: 12