KR100815116B1 - Illumination apparatus using LED adjustable View angle and angular distribution - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지향각 및 배광분포 조정이 가능한 LED용 모듈 및 조명시스템으로, 보다 상세하게는 LED에서 방출되는 빛의 발산각을 조정해 줄수 있는 광학렌즈의 위치를 광축방향에서 조정이 가능토록 하여 사용환경과 요구에 따라 배광패턴이나 LED 단품 모듈의 지향각 조정이 가능토록 한 구성을 제안한다.The present invention is an LED module and lighting system that can adjust the direction angle and distribution distribution, more specifically, the position of the optical lens that can adjust the divergence angle of the light emitted from the LED can be used in the direction of the optical axis According to the environment and requirements, we propose a configuration that allows the adjustment of the orientation angle of the light distribution pattern or the LED module.

본 발명은 LED를 사용한 각종 조명기기로 사용될 수 있으며, 본 발명에 의하면 하나의 시스템으로 다양한 제품의 요구 성능을 만족시킬 수 있다. The present invention can be used as various lighting devices using the LED, according to the present invention can satisfy the required performance of various products in one system.

LED, 조명모듈, 초점조정 LED, lighting module, focus adjustment

Description

지향각 및 배광분포 조정이 가능한 ＬＥＤ용 조명시스템{Illumination apparatus using LED adjustable View angle and angular distribution}Lighting apparatus using LED adjustable View angle and angular distribution

도 1은 종래기술의 LED용 조명모듈의 사시도이다.1 is a perspective view of a lighting module for LED of the prior art.

도 2는 종래기술의 LED용 조명모듈의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a lighting module for a LED of the prior art.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED용 조명모듈의 사시도이다.3 is a perspective view of an LED lighting module according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED용 조명모듈의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of the LED lighting module according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED용 조명모듈의 측면도이다.5 is a side view of the LED lighting module according to the embodiment of the present invention.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 LED용 조명모듈의 작동모습이다.6 and 7 is an operation of the LED lighting module according to an embodiment of the present invention.

도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 LED용 조명시스템의 사시도이다.8 and 9 are perspective views of the LED lighting system according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100,200: LED용 조명모듈 101,201: 렌즈고정구100,200: LED lighting module 101,201: lens fixture

102,202: 광학렌즈 103,203: 베이스 플레이트102, 202: optical lens 103, 203: base plate

104,204: 반도체 광원 205: 설치홈104, 204: semiconductor light source 205: mounting groove

300: LED용 조명시스템 1021,1022,2021,2022: 설치돌기300: LED lighting system 1021,1022,2021,2022: installation projection

본 발명은 LED용 조명시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED를 이용한 각종 조명기기에서 LED에서 발광되는 빛의 지향각이나 그 분포를 목적에 맞도록 변화시키기 위해 별도의 광학렌즈를 사용하는 경우에 그 광학렌즈의 광축방향의 위치를 변화시킬 수 있도록 광학렌즈와 기구물을 배치하여 광효율을 향상시킨 LED용 조명시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a lighting system for LED, and more particularly, in the case of using a separate optical lens to change the directivity angle of the light emitted from the LED or its distribution to suit the purpose in various lighting equipment using the LED. The present invention relates to an LED lighting system in which an optical lens and a mechanism are arranged to change the position of the optical lens in the optical axis direction, thereby improving light efficiency.

LED 광원을 선두로 반도체 광원의 비약적인 기술발전에 따라 기존의 방전등이나 필라멘트등과 같은 일반광원의 역할들을 LED가 차츰 대체해 가고 있다. LEDs are replacing LEDs with the role of general light sources such as discharge lamps and filaments.

아직은 가격적인 열세에 의해 일반조명까지는 시장에 미치지 못했지만 특수조명 위주로 그 용도는 폭발적으로 상승하고 있다. Although the general lighting has not yet reached the market due to the low price, its use is exploding due to the special lighting.

특히 자동차, LCD BLU, 투광기, 경관조명등에는 그 성장세가 눈에 띄게 두드러지고 있다.In particular, the growth is prominent in automobiles, LCD BLUs, floodlights, and landscape lighting.

LED 광원은 기존광원들에 비해 점광원에 가깝고 자외선과 적외선 방출이 거의 없기 때문에 친환경 광원으로도 이용가치가 매우 높게 대두되고 있다. Since LED light sources are closer to point light sources and emit little ultraviolet rays or infrared rays than conventional light sources, their use as environmentally friendly light sources is very high.

이러한 LED 광원은 그 패키지 형태에 따라 다소간의 차이는 있지만 기본적으로 균등확산(lambertian)에 가까운 광원 분포를 가지게 된다. The LED light source has a slight difference depending on the package form, but basically has a light source distribution close to equal lambertian.

그래서 그 사용용도에 맞게 여러 형태의 광학부품들을 사용하고 있다. Therefore, various types of optical parts are used according to their use.

일반적으로 LED 와 일정한 거리를 두고 광학렌즈를 배치하여 사용자가 원하 는 광도와 지향각을 갖도록 설계한다.In general, the optical lens is placed at a certain distance from the LED to design the user to have the desired brightness and direction angle.

그리고 이러한 LED 와 렌즈를 여러개 배열하여 시스템이나 모듈을 구성하기도 한다. In addition, several LEDs and lenses are arranged to form a system or a module.

그러나, 동일한 시스템을 가지고 요구되는 부분은 다양할 수 있기 때문에 그 다양한 용도에 맞게 간단한 광학적 변화가 필요한 경우들이 많이 발생하게 된다.However, since the parts required with the same system may vary, there are many cases where a simple optical change is required for the various applications.

대부분의 조명시스템에서 요구되는 성능사양중 가장 중요한 것이 광도와 지향각 또는 배광분포이다. Of the performance specifications required by most lighting systems, the most important is the light intensity, angle of view, or light distribution.

그러나 LED 와 광학렌즈의 구성이 마무리 되면 이러한 성능은 고정이 되어 버려 별도의 시스템을 추가로 구성하기 전에는 다른 성능을 만족하는 시스템적인 대응은 어렵게 된다. However, when the LED and the optical lens are finished, these performances are fixed, and it is difficult to cope with the system performance that satisfies other performances before configuring additional systems.

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, LED를 이용한 각종 조명기기에서 LED에서 발광되는 빛의 지향각이나 그 분포를 목적에 맞도록 변화시키기 위해 별도의 광학렌즈를 사용하는 경우에 그 광학렌즈의 광축방향의 위치를 변화시킬 수 있도록 광학렌즈와 기구물을 배치하여 광효율을 향상시킨 LED용 조명시스템을 제공하는 데에 있다.An object of the present invention devised to solve the above problems, in the case of using a separate optical lens to change the directivity angle of the light emitted from the LED or its distribution in accordance with the purpose in various lighting devices using the LED. An object of the present invention is to provide an LED lighting system in which an optical lens and an apparatus are arranged to change the position of the optical lens in the optical axis direction, thereby improving the light efficiency.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 베이스플레이트; 상기 베이스플레 이트에 설치되는 반도체 광원; 상기 베이스플레이트 위로 상기 반도체 광원의 주위로 설치되고, 측벽에 렌즈설치홈이 형성되는 렌즈고정구; 및 상기 렌즈고정구의 설치홈에 설치되는 설치용 돌기를 가지는 광학렌즈를 포함하고, 상기 설치홈은 상기 반도체 광원과 상기 광학렌즈 사이의 거리와 각도를 조절할 수 있도록 형성되는 LED용 조명모듈이다.The present invention for achieving the above object, a base plate; A semiconductor light source installed in the base plate; A lens fixture installed around the semiconductor light source over the base plate and having a lens installation groove formed on a sidewall of the lens fixture; And an optical lens having an installation protrusion installed in the installation groove of the lens fixture, wherein the installation groove is an LED lighting module formed to adjust a distance and an angle between the semiconductor light source and the optical lens.

상기 렌즈설치홈은 나선상으로 형성된 것을 특징으로 한다.The lens installation groove is characterized in that formed in a spiral shape.

또, 상기 렌즈설치홈은 직선상으로 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the lens installation groove is characterized in that formed in a straight line.

또, 상기 광학렌즈는 구동모터에 의해 회전 및 이동이 가능한 것을 특징으로 한다.In addition, the optical lens is characterized in that the rotation and movement by the drive motor.

그리고, 상기 구동모터는 원격으로 조정할 수 있다.The drive motor can be remotely controlled.

또 다른 발명은, 상기 LED용 조명모듈을 다수개 병렬로 설치하여 형성되는 LED용 조명시스템이다.Another invention is an LED lighting system formed by installing a plurality of the LED lighting module in parallel.

상기 LED용 조명시스템을 투사형 표시소자(projection signboard)로 이용할 수 있다.The LED lighting system can be used as a projection signboard.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described. In adding reference numerals to components of the following drawings, it is determined that the same components have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings, and it is determined that they may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Detailed descriptions of well-known functions and configurations will be omitted.

본 발명의 지향각 및 배광분포 조정이 가능한 LED 용 조명시스템은 하나 이상의 반도체 광원으로 부터 빛이 방출되고 이 반도체 광원으로부터 광축상으로 일정한 거리를 유지하고 있는 광학렌즈가 있는 경우에, 반도체 광원과 광학 렌즈와의 거리를 조정이 가능하도록 광학렌즈를 고정하는 기구물의 형태를 렌즈와 접하는 부분에 나사를 형성하거나 캠형태의 홈을 형성하여 렌즈의 광축상의 위치를 조정할 수 있도록 하여 원하는 광학 특성치를 얻을 수 있도록 한다.According to the present invention, a lighting system for LEDs capable of adjusting a directivity angle and a light distribution is used in the case where there is an optical lens that emits light from at least one semiconductor light source and maintains a constant distance on the optical axis from the semiconductor light source. The desired optical characteristic value can be obtained by adjusting the position on the optical axis of the lens by forming a screw or a cam-shaped groove on the part in contact with the lens to fix the optical lens so that the distance from the lens can be adjusted. Make sure

본 발명을 적용하여 LED용 모듈을 제작할 경우에 하나의 LED 광원의 배광형태 및 지향각의 임의 조정이 가능하고, LED용 시스템의 경우에는 각 모듈 내의 LES 광원의 위치별 배광조정을 통해 모듈전체의 배광을 자유롭게 조정할 수 있다.When manufacturing the LED module by applying the present invention, it is possible to arbitrarily adjust the light distribution type and the directing angle of one LED light source, and in the case of the LED system, the light distribution of each module is adjusted by the position of the LES light source in each module. Light distribution can be adjusted freely.

물론 이러한 대응이 가능하기 위해서는 광학렌즈 설계시 전체 조정영역에 대해 광효율과 위치별 원하는 배광패턴이 얻어질 수 있도록 세심한 주의가 요구된다.Of course, in order to enable such a response, careful attention is required to obtain an optical distribution efficiency and a desired light distribution pattern for each position in the optical lens design.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 LED용 조명모듈(100)을 도시한 것이다.1 and 2 show the LED lighting module 100 according to the prior art.

상기 LED용 조명모듈(100)은 베이스 플레이트(103)와, 상기 베이스 플레이트(103) 위에 설치되는 반도체 광원(104)과, 상기 반도체 광원(104)의 주위에 상기 베이스 플레이트(103) 위로 설치되는 렌즈고정구(101)와, 상기 렌즈고정구(101)의 상부에 형성된 홈에 끼워 회전가능하도록 설치되는 광학렌즈(102)를 포함한다.The LED lighting module 100 is installed on the base plate 103, the semiconductor light source 104 installed on the base plate 103, and the base plate 103 around the semiconductor light source 104. The lens fixture 101 and the optical lens 102 is installed to be rotatable in the groove formed in the upper portion of the lens fixture 101.

상기 광학렌즈(102)에는 상기 렌즈고정구(101)의 홈에 끼워질 수 있도록 설치돌기(1021,1022)가 형성된다.Mounting protrusions 1021 and 1022 are formed in the optical lens 102 to be fitted into the grooves of the lens fixing tool 101.

상기 광학렌즈(102)는 상기 렌즈고정구(101)의 상측에서 회전이 가능하다.The optical lens 102 is rotatable in the image side of the lens fixture 101.

따라서, 상기 광학렌즈(102)와 상기 반도체 광원(104) 사이의 거리는 항상 일정하며, 단지 상기 광학렌즈(102)의 중심축과 상기 반도체 광원(104) 사이의 각도 조절만이 가능하다.Thus, the distance between the optical lens 102 and the semiconductor light source 104 is always constant, and only the angle adjustment between the central axis of the optical lens 102 and the semiconductor light source 104 is possible.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED용 조명모듈(200)을 도시한 것이다.3 to 5 show an LED lighting module 200 according to an embodiment of the present invention.

상기 LED용 조명모듈(200)은 베이스 플레이트(203)와, 상기 베이스 플레이트(203) 위에 설치되는 반도체 광원(204)과, 상기 반도체 광원(204)의 주위에 상기 베이스 플레이트(203) 위로 설치되는 렌즈고정구(201)와, 상기 렌즈고정구(201)의 측벽에 형성된 설치홈(205)에 끼워 회전가능하도록 설치되는 광학렌즈(202)를 포함한다.The LED lighting module 200 is installed on the base plate 203, the semiconductor light source 204 installed on the base plate 203, and the base plate 203 around the semiconductor light source 204. And a lens holder 201 and an optical lens 202 rotatably inserted into an installation groove 205 formed on the sidewall of the lens holder 201.

상기 반도체 광원(204)으로는 LED가 사용될 수 있다.LED may be used as the semiconductor light source 204.

상기 광학렌즈(202)의 양단에는 설치돌기(2021,2022)가 형성된다.Mounting protrusions 2021 and 2022 are formed at both ends of the optical lens 202.

상기 설치홈(205)은 경사진 직선 형상으로 형성되며, 상기 설치돌기(2021,2022)가 끼워움질일 수 있도록, 서로 반대방향으로 형성되어, 상기 광학렌즈(202)가 회전하면서 높이가 낮아질 수 있도록 한다.The installation grooves 205 are formed in an inclined linear shape, and are formed in opposite directions so that the installation protrusions 2021 and 2022 can be fitted, and the height of the optical lens 202 may be lowered while the optical lens 202 is rotated. Make sure

상기 설치홈(205)의 경사각은 상기 광학렌즈(202)의 수직이동거리의 정밀도에 따라 변화될 수 있다.The inclination angle of the mounting groove 205 may be changed according to the precision of the vertical moving distance of the optical lens 202.

그리고, 상기 설치홈(205)은 나선상으로 형성되는 것도 가능하다.In addition, the installation groove 205 may be formed in a spiral shape.

따라서, 상기 광학렌즈(202)는 상기 설치홈(205)을 따라 이동하거나 회전하여, 상기 반도체 광원(204)과의 수직거리 및 각도를 조절할 수 있다.Accordingly, the optical lens 202 may be moved or rotated along the installation groove 205 to adjust the vertical distance and angle with the semiconductor light source 204.

이 때, 상기 광학렌즈(202)의 이동 및 회전은 상기 설치돌기(2021,2022)와 일체로 형성된 도시되지 않은 작동암에 의해 작동될 수 있다.At this time, the movement and rotation of the optical lens 202 may be operated by an operating arm (not shown) formed integrally with the mounting protrusions 2021 and 2022.

특히, 고급 사양의 하이엔드(High end) 조명제품의 경우에는 상기와 같이 구동모터를 적용하여 제품의 설치 이후에도 환경과 조건에 따라 자유롭게 광분포를 조정할 수 있게 된다.In particular, in the case of high-end lighting products of high-quality specifications, by applying the driving motor as described above, the light distribution can be freely adjusted according to the environment and conditions even after installation of the product.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 LED용 조명모듈(200)에 의한, 광원이 조사되는 모습을 도시한 것으로, 도 5와 도 6의 광학렌즈(202)의 위치가 상이하다.6 and 7 illustrate a state in which a light source is irradiated by the LED lighting module 200 according to the embodiment of the present invention, and the positions of the optical lenses 202 of FIGS. 5 and 6 are different.

도 8 및 도 9는 상기의 LED용 조명모듈(200) 8개를 병렬 배치하여 LED용 조명시스템(300)을 형성한 것이다.8 and 9 illustrate the LED lighting system 300 by arranging the eight LED lighting modules 200 in parallel.

또한, 상기 LED용 조명시스템(300)에서 배열을 구성하는 LED용 조명모듈(200)의 개수가 많은 경우에는 언급한 바와 같이 구동모터등의 제어 방식을 통해 제어할 수 있다.In addition, when the number of the LED lighting module 200 constituting the array in the LED lighting system 300 is large, as described, it can be controlled through a control method such as a driving motor.

또, 이러한 LED용 조명시스템(300)을 구동모터등의 제어 방식을 통해 제어함으로써, 간단한 투사형 표시소자(projection signboard)의 역할을 동시수행이 가능하게 할 수 도 있다.In addition, by controlling the LED lighting system 300 through a control method such as a driving motor, it is possible to simultaneously perform the role of a simple projection signboard (projection signboard).

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, it has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, but those skilled in the art various modifications and changes of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below I can understand that you can.

본 발명과 같은 기구적인 구성의 적용을 통해 LED 광원을 사용하는 각종 조명시스템의 광효율등 광학 특성을 향상시키거나 하나의 제품 구성으로 다양한 용도의 조명요구에 대응 가능한 제품을 가능하게 할 수 있다.Through the application of the mechanical configuration, such as the present invention, it is possible to improve the optical characteristics such as the light efficiency of various lighting systems using the LED light source, or to enable a product capable of responding to the lighting needs of various uses in one product configuration.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 LED 와 사용되는 광학렌즈 사이의 광축방향의 거리를 조정가능 하도록 하는 기구적인 구성을 제안한다. In order to solve this problem, the present invention proposes a mechanical configuration for adjusting the distance in the optical axis direction between the LED and the optical lens used.

본 발명에 따른 구성을 이용하면 단품모듈의 발광 패턴 뿐만 아니라, 단품을 여러 가지 형태로 배치한 시스템에서도 다양한 성능사양에 대응이 가능한 제품을 쉽게 구현할 수 있게 된다.By using the configuration according to the present invention, it is possible to easily implement a product capable of responding to various performance specifications in a system in which not only a light emitting pattern of a single module, but also a single product is arranged in various forms.

Claims (7)

베이스플레이트;Base plate; 상기 베이스플레이트에 설치되는 반도체 광원;A semiconductor light source installed in the base plate; 상기 베이스플레이트 위로 상기 반도체 광원의 주위로 설치되고, 측벽에 렌즈설치홈이 형성되는 렌즈고정구; 및A lens fixture installed around the semiconductor light source over the base plate and having a lens installation groove formed on a sidewall of the lens fixture; And 상기 렌즈고정구의 설치홈에 설치되는 설치용 돌기를 가지는 광학렌즈를 포함하고, It includes an optical lens having an installation projection installed in the installation groove of the lens fixture, 상기 설치홈은 상기 반도체 광원과 상기 광학렌즈 사이의 거리와 각도를 조절할 수 있도록 형성되며, 상기 렌즈설치홈은 나선상으로 형성된 것을 특징으로 하는 LED용 조명시스템.The installation groove is formed to adjust the distance and angle between the semiconductor light source and the optical lens, the lens installation groove is characterized in that the spiral formed in the LED. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항의 LED용 조명모듈을 다수개 병렬로 설치하여 형성되는 LED용 조명시스템.LED lighting system is formed by installing a plurality of LED lighting modules in parallel. 제 6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 LED용 조명시스템을 투사형 표시소자(projection signboard)로 이용하는 것을 특징으로 하는 LED용 조명시스템LED lighting system, characterized in that using the LED lighting system as a projection signboard (projection signboard)
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