KR100804735B1 - 프레넬 렌즈 및 이를 이용한 ｌｅｄ 조명 장치 - Google Patents

프레넬 렌즈 및 이를 이용한 ｌｅｄ 조명 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프레넬 렌즈 및 이를 이용한 LED 조명 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중심축을 대향하는 프레넬 렌즈의 출사면의 내측면이 상기 중심축에 대하여 이루는 각도(θ)가 프레넬 렌즈에 의하여 광로 변환되어 출사되는 광의 방사각(Φ)과 동일한 프레넬 렌즈(50b) 및 이를 이용한 LED 조명 장치에 관한 것이다. LED 조명 장치는 광을 발산하는 LED(10)와; 상기 LED(10)의 전방에 구비되어 상기 LED(10)에서 발산되는 광의 광로를 변환하여 출사시키는 프레넬 렌즈(50b)를 포함하여 이루어지고, 중심축을 대향하는 상기 프레넬 렌즈(50b)의 출사면의 내측면이 상기 중심축에 대하여 이루는 각도(θ)가, 상기 프레넬 렌즈에 의하여 광로 변환되어 출사되는 광의 방사각(Φ)과 동일하다. 바람직하게는, 상기 LED 조명 장치는 상기 LED(10)를 감싸도록 형성되어 상기 LED(10)로부터 발산되는 광이 통과되는 형광층(30)을 추가적으로 포함한다. 바람직하게는, 상기 LED(10)는 청색광을 발산하는 블루 LED이고, 상기 형광층(30)은 YAG:Ce 형광 물질을 포함한다. 바람직하게는, 상기 형광층(30)은, 상기 LED(10)로부터의 측방향 두께가 상기 LED(10)로부터의 전방향 두께보다 크게 형성된다. 바람직하게는, 상기 LED(10)를 내부에 안착시켜, 상기 LED(10)로부터 측방향으로 발산되는 광을 전방향으로 반사시키는 LED컵(20)을 추가적으로 구비한다.

Description

프레넬 렌즈 및 이를 이용한 ＬＥＤ 조명 장치{FRESNEL LENS AND LED ILLUMINATING DEVICE USING IT}
도1은 구면 렌즈를 구비하는 종래의 LED 조명 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도2는 도1의 조명 장치의 조도 분포를 보여주는 도면이다.
도3은 구면 렌즈와 함께 블루 LED 및 옐로우 형광층을 구비하는 종래의 LED 조명 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도4a 내지 도4c는 도3의 조명 장치로부터 출력되는 광의 정량적인 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면으로서, 도4a는 LED의 전면에서 발산된 광의 시뮬레이션 결과를, 도4b는 LED의 측면에서 발산된 광의 시뮬레이션 결과를, 도4c는 이들이 혼합된, 즉 LED로부터 발산된 전체 광의 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도5는 본 발명과의 대비를 위한, 일반 프레넬 렌즈를 구비하는 LED 조명 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도6은 도5의 조명 장치의 조도 분포를 보여주는 도면이다.
도7은 일반 프레넬 렌즈와 함께 블루 LED 및 옐로우 형광층을 구비하는 LED 조명 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도8a 내지 도8c는 도7의 조명 장치로부터 출력되는 광의 정량적인 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면으로서, 도8a는 LED의 전면에서 발산된 광의 시뮬레이션 결과를, 도8b는 LED의 측면에서 발산된 광의 시뮬레이션 결과를, 도8c는 이들이 혼합된, 즉 LED로부터 발산된 전체 광의 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도9는 도7의 조명 장치의 조도 분포를 보여주는 도면이다.
도10은 도7의 조명 장치의 광 출력 데이터를 보여주는 도면이다.
도11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도12는 도11의 조명 장치의 조도 분포를 보여주는 도면이다.
도13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프레넬 렌즈와 함께 블루 LED 및 옐로우 형광층을 구비하는 LED 조명 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도14는 도13의 조명 장치의 분해 사시도이다.
도15a 내지 도15c는 도13의 조명 장치로부터 출력되는 광의 정량적인 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면으로서, 도15a는 LED의 전면에서 발산된 광의 시뮬레이션 결과를, 도15b는 LED의 측면에서 발산된 광의 시뮬레이션 결과를, 도15c는 이들이 혼합된, 즉 LED로부터 발산된 전체 광의 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도16은 도13의 조명 장치의 조도 분포를 보여주는 도면이다.
도17은 도13의 조명 장치의 광 출력 데이터를 보여주는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: LED 20: LED 컵
30: 형광층 40: 구면 렌즈
50a, 50b: 프레넬 렌즈
본 발명은 프레넬 렌즈 및 이를 이용한 LED 조명 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중심축을 대향하는 프레넬 렌즈의 출사면의 내측면이 상기 중심축에 대하여 이루는 각도가 프레넬 렌즈에 의하여 광로 변환되어 출사되는 광의 방사각과 동일한 프레넬 렌즈 및 이를 이용한 LED 조명 장치에 관한 것이다.
발광 표시 소자 또는 저조도 광원용으로 주로 사용되는 LED는 환경 친화성, 긴 수명, 저 전력 소모, 색 재현성, 고효율 발광성, 정밀 제어성 등에서 많은 장점을 가지고 있으며, 근래 들어 고휘도화 및 박형화라는 기술발전에 힘입어 그 활용 범위가 점차 확대되어 가고 있다.
이러한 LED를 이용한 조명 장치는 그 적용에 따라 서로 다른 광학적 성능이 요구된다. 예컨대 카메라폰용 LED 조명 장치의 경우, 원하는 방사각 내에서 최대의 휘도 특성을 요구하며, 이를 위해서는 방사각 내에서 휘도 분포가 균일하여야 하고 해당 영역만을 최대한 집중 조명하여야 한다. 또한 소형화를 요구하기 때문에 LED 조명 장치의 전체 두께가 초박형으로 구성되어야 한다.
현재 출시되고 있는 카메라폰용 LED 조명 장치는, 거의 대부분이 렌즈를 부 가하지 않은 상태로 채용되고 있으나, LED 자체만의 방사각이 워낙 넓기 때문에 촬영 범위만을 최대한 집중 조명하는 데에는 어려움을 겪고 있다.
국내외 제조업체에서는 이러한 문제점을 보완하기 위하여 LED에 구면 렌즈를 부가하여, LED만으로는 얻을 수 없었던 성능 미비를 보완시키고 있다.
도1은 LED(10)에 구면 렌즈(40)를 부가한 종래의 LED 조명 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도시한 바와 같이, LED(10)로부터 발산된 광은 구면 렌즈(40)를 지나면서 광로가 변환되어 원하는 영역에 집광되게 된다. 따라서 도1의 조명 장치는 LED(10)만으로는 구현할 수 없었던 성능을 보완시킬 수 있게 된다.
도2는 도1의 조명 장치의 조도 분포를 보여주는 도면이다.
도시한 바와 같이, 조도 분포는 전체적으로 삼각형에 가까운 분포를 나타낸다. 이는 광이 조명 장치의 중심에 상대적으로 많이 집중됨을 의미하고, 따라서 휘도 균일도가 좋지 못함을 알 수 있다.
LED 제조 기술의 발전에 따라, LED의 조도는 향상되어 조명 장치에 필요한 조도를 확보하는데 큰 어려움은 없다. 특히 LED 조명 장치에 렌즈를 부가하여 광을 집광하는 경우, 원하는 영역에서 높은 광 출력 값을 얻을 수 있다. 그러나 고휘도의 조명 장치라 하더라도, 휘도 균일도 불량은 직접적으로 사진 화질의 저하를 야기한다. 따라서 휘도 균일도 불량은 반드시 개선되어야 할 사항으로 지적되어 왔다.
도1의 LED 조명 장치는, 어떠한 색광을 조명할 것인가에 따라, 다양한 구성 예를 가진다. 예컨대 백색광 조명 장치의 경우, RGB LED, 보색 LED가 가능하고, 또한 UV LED와 함께 RGB 형광층이 조합되어 사용되거나, 도3과 같이 블루 LED와 함께 옐로우 형광층이 조합되어 사용될 수 있다.
도3은 구면 렌즈와 함께 블루 LED(10) 및 옐로우 형광층(30)을 구비하는 종래의 LED 조명 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도3의 조명 장치는 도1의 LED 조명 장치에서 LED(10)로서 블루 LED를 사용하고, 옐로우 형광층(30) 및 LED 컵(20)을 구비하는 구성을 가진다.
형광층(30)은 YAG:Ce 형광 물질을 포함한 에폭시 수지층으로 이루어지고, 노란색을 띄게 된다.
도시한 바와 같이, LED(10)로부터 발산된 대표적인 기준 광들이 구면 렌즈(40)를 지나는 경로를 도시하고 있다. LED(10)의 전면(前面)의 중심에서 여기된 광은 전방향을 향하여 발산되고, 측면의 중심에서 여기된 광은 측방향으로 발산된 뒤, LED컵(20)에 의하여 전방향으로 반사된다.
상기 도3의 조명 장치는, 구면 렌즈(40)를 사용함으로 인하여 기본적으로 휘도 균일도가 좋지 못할 뿐 아니라, 예기치 않았던 다음과 같은 새로운 문제점이 발생한다.
도4a 내지 도4c는 도3의 조명 장치로부터 출력되는 광의 정량적인 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면으로서, 도4a는 LED(10)의 전면에서 발산된 광의 시뮬레이션 결과를, 도4b는 LED(10)의 측면에서 발산된 광의 시뮬레이션 결과를, 도4c는 이들이 혼합된, 즉 LED(10)로부터 발산된 전체 광의 시뮬레이션 결과를 보여주는 도 면이다.
LED(10)의 측면에서 발산된 광은 도4b에 도시한 바와 같이, 중앙의 원과 그 외부의 링 모양으로 집광 된다. 이 광은 LED(10)의 전면에서 발산된 광에 비해 YAG:Ce 형광 물질을 많이 통과하게 되므로, 그 색은 노란색을 띠게 된다. 따라서 도4a의 원형으로 집광되는 LED(10)의 전면에서 발산된 광과 혼합되더라도, 도4c에 도시한 바와 같이 외부의 옐로우 링은 여전히 남게 된다.
이러한 옐로우 링이 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 다양한 시도가 있어왔다.
예컨대, 구면 렌즈(40)의 밑면, 즉 LED(10)와 접합되는 면에 또 다른 렌즈 형상을 형성시켜 옐로우 링 현상을 제거하고자 하는 시도가 있었다. 그러나 이러한 구조의 조명 장치는, 금형 제작비용의 추가, 공정수의 증가 및 제작 공정의 복잡화로 인하여 생산성이 좋지 못한 문제점을 수반한다. 또한 구면 렌즈(40)의 구조적 특성 상 조명 장치의 사이즈의 증가로 이어져, 특히 소형화를 화두로 하는 카메라폰과 관련하여서는 제품 경쟁력을 저하시키는 원인이 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 원하는 방사각 내에서 최대의 휘도 특성, 특히 우수한 휘도 균일도를 가지는 조명 장치를 제공하는데 있다.
또한 본 발명은 LED 조명 장치의 사이즈를 감소시킴으로써, 특히 카메라폰의 구성 부품으로서 소형화 요구에 부합되는 등 경쟁력을 가지는 조명 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 구면 렌즈 사용시에 발생하는 옐로우 링 현상을 제거한 LED 조명 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광을 발산하는 LED의 전방에 구비되어 상기 LED에서 발산되는 광의 광로를 변환하여 출사시키는 프레넬 렌즈로서, 중심축을 대향하는 상기 프레넬 렌즈의 출사면의 내측면이 상기 중심축에 대하여 이루는 각도가, 상기 프레넬 렌즈에 의하여 광로 변환되어 출사되는 광의 방사각과 동일한 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 프레넬 렌즈를 이용한 LED 조명 장치를 제공하는데, 광을 발산하는 LED와; 상기 프레넬 렌즈를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 LED 조명 장치는 상기 LED를 감싸도록 형성되어 상기 LED로부터 발산되는 광이 통과되는 형광층을 추가적으로 포함한다.
바람직하게는, 상기 LED는 청색광을 발산하는 블루 LED이고, 상기 형광층은 YAG:Ce 형광 물질을 포함한다.
바람직하게는, 상기 LED를 내부에 안착시켜, 상기 LED로부터 측방향으로 발산되는 광을 전방향으로 반사시키는 LED 컵을 추가적으로 구비한다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명자는 조명 장치, 특히 렌즈를 설계함에 있어 1차적으로, 설계된 조명 장치가 종래의 구면 렌즈가 부가된 조명 장치와 동일한 방사각(Φ)을 가지도록 렌즈를 설계하였고, 2차적으로, 1차 설계 결과 얻어진 조명 장치에 대하여 광 출력 값 및 휘도 균일도의 보정을 수행하였다. 1차 설계의 결과물은 도5 및 도7에 도시하였고, 2차 설계의 결과물은 도11 및 도13에 도시하였다.
도5는 본 발명자의 일련의 개발 과정 중에 도출된 중간 모델로서, 후술하는 도11의 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명 장치와의 대비를 위한, 일반 프레넬 렌즈(fresnel lens)(50)를 구비하는 LED 조명 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
본 발명자는, 구면 렌즈(40)를 구비하는 도1의 종래의 LED 조명 장치의 문제점을 해결하기 위하여, 일련의 개발 과정을 거쳐, 구면 렌즈(40)를 대신하여 프레넬 렌즈(50a)를 도입하여 LED 조명 장치를 구성하였다.
프레넬 렌즈(50a)는, 도1의 LED 조명 장치의 방사각(Φ)과 도5의 LED 조명 장치의 방사각(Φ), 즉 프레넬 렌즈에 의하여 광로 변환되어 출사되는 광의 방사각(Φ)이 동일하게 유지되도록, 설계하였다.
도5의 조명 장치는 장치의 소형화에 기여하여 제품 경쟁력을 높일 수 있는 긍정적인 측면이 있다. 그러나 도6에서 보는 바와 같이 기대했던 휘도 균일도의 향상은 얻을 수 없었다.
도6은 도5의 조명 장치의 조도 분포를 보여주는 도면이다.
도시한 바와 같이, 조명 장치의 중심에 광이 집중되는 현상이 더 심화되어, 오히려 구면 렌즈를 사용한 도1의 조명 장치에 비하여 불리한 결과를 나타내었다.
도7은 일반 프레넬 렌즈와 함께 블루 LED 및 옐로우 형광층을 구비하는 LED 조명 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도시한 바와 같이, LED(10)의 전면과 측면의 중심에서 여기되는 대표적인 기준 광들이 일반 프레넬 렌즈(50a)를 통과하는 경로를 도시하고 있다.
도7의 LED 조명 장치는 구면 렌즈(40)를 일반 프레넬 렌즈(50a)로 대체한 것을 제외하고는 나머지 구성 부품을 도3의 장치와 동일하게 구성하였다. 이는 기존의 LED 패키지 생산 공정과 호환성을 가질 수 있도록 하기 위함이다. 따라서, LED(10), LED컵(20) 및 형광층(30)은 도3의 것과 같은 구조를 가진다.
도8a 내지 도8c는 도7의 조명 장치로부터 출력되는 광의 정량적인 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면으로서, 도8a는 LED(10)의 전면에서 발산된 광의 시뮬레이션 결과를, 도8b는 LED(10)의 측면에서 발산된 광의 시뮬레이션 결과를, 도8c는 이들이 혼합된, 즉 LED(10)로부터 발산된 전체 광의 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도시한 바와 같이, 도4b와는 달리, 도8b는 LED(10)의 측면에서 발산된 광들의 일부가 중심 방향으로 다시 집광되는 것을 보여준다. 이는 옐로우 링을 만드는 광들이 감소되고, 외부의 링 영역에 집광되는 광의 출력 값이 중앙 영역에 비하여 상당히 낮아지게 됨을 의미한다. LED(10)의 측면에서 발산된 광과 LED(10)의 전면에서 발산된 광이 혼합된 도8c를 보면, 결과적으로 옐로우 링 현상이 상당 부분 감소된 것을 확인할 수 있다.
도9 및 도10은 각각 도7의 조명 장치의 조도 분포 및 광 출력 데이터를 보여주는 도면으로, 이에 대한 해석은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명 장치의 조도 분포 및 광 출력 데이터를 보여주는 도16 및 도17과 관련하여 대비 설명한다.
도7의 LED 조명 장치는, 본 발명자가 달성하고자 하였던 옐로우 링 현상의 감소 및 조명 장치의 사이즈 감소를 달성할 수 있음을 알 수 있었다. 그러나 도5의 프레넬 렌즈(50a)를 사용함으로 인하여 기본적으로 휘도 균일도가 매우 좋지 못하는 한계를 나타내었다.
따라서, 본 발명자는 프레넬 렌즈의 설계를 수정하여, 최종 모델로서 다음과 같은 프레넬 렌즈 및 LED 조명 장치를 제안하기에 이르렀다.
도11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도시한 바와 같이, 도11의 LED 조명 장치는 LED(10) 및 프레넬 렌즈(50b)를 구비한다.
도11의 조명 장치의 방사각(Φ)은 도1의 조명 장치의 방사각(Φ)과 도5의 조명 장치의 방사각(Φ)과 동일하게 설계된다. 이는 현재 출시되고 있는 구면 렌즈(40)를 장착한 LED 조명 장치의 방사각(Φ)은 최적의 조명 성능을 발휘할 수 있는 수치로 선택된 것이기 때이다.
그러나 도5의 일반 프레넬 렌즈(50a)와는 달리, 중심축(CA)을 대향하는 본 발명의 프레넬 렌즈(50b)의 출사면의 내측면이 상기 중심축(CA)에 대하여 이루는 각도(θ)는 프레넬 렌즈에 의하여 광로 변환되어 출사되는 광의 방사각(Φ)과 동일하다. 각도(θ)를 방사각(Φ)과 동일하게 설계함으로써 기준 광들이 각도 변화 없이 진행됨을 확인 할 수 있다.
도12는 도11의 조명 장치의 조도 분포를 보여주는 도면이다.
도시한 바와 같이, 도2 및 도6의 조도 분포가 전체적으로 삼각형 분포를 나타내는 것과 달리, 도12의 조도 분포는 전체적으로 사다리꼴에 가까운 분포를 나타낸다. 이는 조명 장치의 중심에 광이 집중되지 않고 상대적으로 균일하게 광이 분포됨을 의미한다. 즉 도11의 조명 장치는 균일한 휘도 분포를 보여준다.
도13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프레넬 렌즈와 함께 블루 LED 및 옐로우 형광층을 구비하는 LED 조명 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도시한 바와 같이, 도13의 조명 장치는 LED(10), LED컵(20), 형광층(30) 및 프레넬 렌즈(50b)를 포함하여 이루어진다.
LED(10)로는 블루 LED가 사용된다.
LED(10)는 LED컵(20)의 내부에 안착된다. LED컵(20)은 LED(10)가 안착되는 지지체의 기능을 수행함과 아울러, LED(10)로부터 측방향으로 발산되는 광을 전방향으로 반사시키는 기능을 수행한다.
형광층(30)은 YAG:Ce 형광 물질을 포함한 에폭시 수지층으로 이루어진다. 형광층(30)은 LED(10)를 감싸도록 형성되어 LED(10)로부터 출력되는 광을 통과시켜 통과된 광이 노란색을 띠게 한다. 형광층(30)은 기존 LED 패키지에서와 같이, LED(10)로부터의 측방향 두께가 LED(10)로부터의 전방향 두께보다 크게 형성된다.
프레넬 렌즈(50b)는 LED(10)의 전방에 구비되어 LED(10)에서 출력되는 광의 광로를 변환한다. LED(10)에서 여기된 블루 라이트가 YAG:Ce 형광 물질을 거쳐 화 이트 라이트로 되고, 프레넬 렌즈(50b)를 거쳐 설계된 방사각(Φ)으로 집광된다.
도14는 도13의 조명 장치의 분해 사시도이다.
도15a 내지 도15c는 도13의 조명 장치로부터 출력되는 광의 정량적인 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면으로서, 도15a는 LED(10)의 전면에서 발산된 광의 시뮬레이션 결과를, 도15b는 LED(10)의 측면에서 발산된 광의 시뮬레이션 결과를, 도15c는 이들이 혼합된, 즉 LED(10)로부터 발산된 전체 광의 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도시한 바와 같이, LED(10)의 측면에서 발산된 광의 대부분이 중앙 영역에 집광되고, 이는 LED(10)의 전면에서 발산된 광과 혼합되어 백색광을 형성함으로써, 옐로우 링이 해소된 것을 보여준다.
도16은 도13의 조명 장치의 조도 분포를 보여주는 도면이다.
도9와 대비하여 볼 때, 일반 프레넬 렌즈(50a)를 사용한 경우의 방사각 영역 내의 조도 분포는, 중심점에서의 밝기와 주변의 밝기가 차이가 많이 나는데 반하여, 본 발명의 프레넬 렌즈(50b)를 사용한 경우의 조도 분포는 상대적으로 고른 분포를 보이는 것을 확인할 수 있다. 이는 휘도 균일도가 향상됨을 의미한다.
이러한 사실을 도7과 도13을 통해 분석하면, 밟기가 상대적으로 밝은 LED(10)의 전면에서 발산되는 광이 도7에서는 중심점에 집중되는데 반하여, 도13에서는 중앙 영역으로 골고루 진행되기 때문인 것으로 해석된다.
도17은 도13의 조명 장치의 광 출력 데이터를 보여주는 도면이다.
여기서, ‘Error Estimate at Peak'는 피크에서 에러의 표준편차를 의미한 다. 'Number of Sample'은 디텍터에서 받아들인 광선의 총 수를 의미하는 것으로, 도10에 비하여 도17에서의 광선의 총 수가 더 큼을 확인할 수 있다. 또한 조도(Illuminance)는 디텍터에 도달하는 광의 밀도(입사 광선을 입사 면적으로 나눈 값)로 밝기를 나타내며, 평균 조도가 도17의 경우에 더 큼을 확인할 수 있다. ’Total Flux'는 디텍터에서 받아들인 총 광속(단위시간당 발생하는 광 에너지)을 나타내며, 역시 도17의 경우에 더 큼을 확인할 수 있다. 이러한 데이터들은 도10에 비하여 도17의 광 출력 값이 더 크다는 것을 보여준다.
반면 최대 조도 값은 도17의 경우가 더 낮은데, 이는 도17의 경우가 광의 휘도 균일도가 우수함을 나타낸다.
따라서 광 출력 값 및 휘도 균일도의 모든 면에서, 도13의 조명 장치가 도7의 조명 장치에 비하여 우수함을 알 수 있다.
상기한 구성에 따르면, 본 발명은 원하는 방사각 내에서 최대의 휘도 특성, 특히 우수한 휘도 균일도를 가지는 조명 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 LED 조명 장치의 사이즈를 감소시킴으로써, 특히 카메라폰의 구성 부품으로서 소형화 요구에 부합되는 등 경쟁력을 가지는 조명 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 구면 렌즈 사용시에 발생하는 옐로우 링 현상을 제거한 LED 조명 장치를 제공할 수 있다.

Claims (3)

  1. 광을 발산하는 LED의 전방에 구비되어 상기 LED에서 발산되는 광의 광로를 변환하여 출사시키는 프레넬 렌즈로서,
    중심축을 대향하는 상기 프레넬 렌즈의 출사면의 내측면이 상기 중심축에 대하여 이루는 각도가, 상기 프레넬 렌즈에 의하여 광로 변환되어 출사되는 광의 방사각과 동일한 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈.
  2. 광을 발산하는 LED와;
    상기 LED의 전방에 구비되어 상기 LED에서 발산되는 광의 광로를 변환하여 출사시키는 프레넬 렌즈를 포함하여 이루어지고,
    중심축을 대향하는 상기 프레넬 렌즈의 출사면의 내측면이 상기 중심축에 대하여 이루는 각도가, 상기 프레넬 렌즈에 의하여 광로 변환되어 출사되는 광의 방사각과 동일한 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 LED는 청색광을 발산하는 블루 LED이고,
    상기 LED를 감싸도록 형성되어 상기 LED로부터 발산되는 광이 통과되고, YAG:Ce 형광 물질을 포함하는 형광층과,
    상기 LED를 내부에 안착시켜, 상기 LED로부터 측방향으로 발산되는 광을 전 방향으로 반사시키는 LED 컵을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
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