KR101121066B1 - 점 광원을 구비하는 조명장치 - Google Patents

점 광원을 구비하는 조명장치

Info

Publication number
KR101121066B1
KR101121066B1 KR1020080119517A KR20080119517A KR101121066B1 KR 101121066 B1 KR101121066 B1 KR 101121066B1 KR 1020080119517 A KR1020080119517 A KR 1020080119517A KR 20080119517 A KR20080119517 A KR 20080119517A KR 101121066 B1 KR101121066 B1 KR 101121066B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light source
point light
lens
light
incident
Prior art date
Application number
KR1020080119517A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100060779A (ko
Inventor
김용우
안성준
양승우
Original Assignee
(주)어플리컴
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 (주)어플리컴 filed Critical (주)어플리컴
Priority to KR1020080119517A priority Critical patent/KR101121066B1/ko
Publication of KR20100060779A publication Critical patent/KR20100060779A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101121066B1 publication Critical patent/KR101121066B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/233—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating a spot light distribution, e.g. for substitution of reflector lamps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/238—Arrangement or mounting of circuit elements integrated in the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/68—Details of reflectors forming part of the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/69—Details of refractors forming part of the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/008—Combination of two or more successive refractors along an optical axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/0091—Reflectors for light sources using total internal reflection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S362/00—Illumination
    • Y10S362/80—Light emitting diode

Abstract

본 발명은 점 광원을 구비하는 조명장치에 관한 것으로, 하나 이상의 점 광원과; 상기 하나 이상의 점 광원 각각에 대해 구비되어, 상기 하나 이상의 점 광원으로부터 출사되는 광을 상기 점 광원의 정면으로 출사시키는 광학 렌즈; 상용 전원을 공급받아 상기 점 광원을 구동하기 위한 구동 전원을 생성하여 상기 하나 이상의 점 광원으로 제공하는 구동회로; 상기 하나 이상의 광학렌즈와 상기 하나 이상의 점 광원이 내삽될 수 있는 홀 및 상기 구동회로가 내삽될 있는 홀을 구비하는 방열부재;을 구비하며, 상기 광학렌즈는, 상기 하나 이상의 점 광원의 광 발산 각도 중 미리 정해둔 제1각도 범위의 광이 입사될 수 있는 크기이며, 상기 점 광원의 정면에 수평방향으로 대향되는 위치에 위치하며, 상기 제1각도 범위로 입사되는 광을 상기 점 광원의 정면으로 전반사시키는 제1렌즈부, 상기 점 광원의 측면을 둘러싸며, 상기 점 광원의 광 발산 각도 중 미리 정해둔 제2각도 범위의 광이 입사될 수 있는 크기이며, 상기 제2각도 범위로 입사되는 광을 상기 점 광원의 정면으로 전반사시키는 제2렌즈부로 구성된다.
점 광원, 방열, 광학렌즈

Description

점 광원을 구비하는 조명장치{LIGHTING HAVING POINT SOURCE OF LIGHT}
본 발명은 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 점 광원을 구비하는 조명장치에 관한 것이다.
점 광원의 한 종류인 LED는 시간이 지남에 따라 비약적으로 발전하여 디스플레이 목적의 광학부품의 역할을 넘어 에너지를 절감할 수 있는 대체용 조명이라는 역할을 담당하고 있다.
이러한 LED가 일반적인 조명으로서 활용되기 위해서는 다양한 조명 응용 분야에 대해 만족시킬 수 있는 배광분포를 제공할 수 있어야 하며, LED 특유의 성능인 직진성을 원하는 배광에 맞추어 최대화할 수 있어야 한다.
그러나 수없이 많은 다양한 배광을 만족하는 LED를 제작하기는 어려운 실정이다. 따라서 소자의 제작업체는 칩의 보호와 보편적 형태의 배광을 지니는 광원으로 제공하기 위해 에폭시 돔(EPOXY DOME)이 설치된 조명용 파워 LED(POWER LED)를 제작하여 조명업체에게 공급하고 조명업체에서는 LED에 대한 2차 광학제품을 설계하여 목표배광에 부합되는 제품을 생산하는 형태를 취하고 있다.
현재 조명용 LED 광원에 대한 광학부품은 반사경과 확산판을 이용하여 목표 배광을 결정하는 정도이어서, 기존 필라멘트 형식이나 온도방사에 의한 조명광원처럼 반사경에 의해서 원하는 배광성질을 구축하기가 어렵다.
일반적인 조명용 파워 LED는 광원의 상면에 돔형 렌즈가 위치하고, 그 사이에 에폭시가 주입된 구조를 가진다. 이러한 조명용 파워 LED는 그 배광분포의 값이 반치폭[FWHM(full width at half maximum)]으로, 120도 정도의 방사각(radiation pattern; 배광분포)을 갖는다. 즉, 광원의 배광분포는 에폭시 및 돔형 렌즈에 의해서 점광원 형태인 램버시안 배광에서 가우시안 형태를 보이는 배광분포로 변화하게 된다.
상기한 조명용 파워 LED에 2차 광학 부품인 반사경과 굴절렌즈, 그리고 반사경과 굴절렌즈를 결합한 경우에는, 후면 산란에 의한 광손실이 크게 나타난다.
좀 더 설명하면, 상기 반사경의 경우에는 LED 광속분포 중심에서 특정 각도 범위에 대해서는 입사각과 반사각이 비구면 설계를 통해 90도 기준의 직진성을 높일 수 있지만, 상기 특정 각도 범위를 벗어나는 영역의 가우시안 배광은 조절할 수 없으므로 서로 다른 두 가지의 방향성을 가지게 되어 지향성 및 광도에서도 상당한 차이를 갖게 된다. 이는 최종 스크린에서 싱크 함수에 대응되게 밝은 영역과 어두운 영역의 교호적으로 나타나게 만들며, 효율 또한 저하시킨다.
또한 상기 굴절렌즈이 경우에는 굴절렌즈에 의해 굴절되지 아니하고 투과되는 광이 손실되는 문제가 있었다.
이러한 문제를 개선하기 위해 반사경과 굴절렌즈 형태를 복합 적용하는 경우에는 지향성이 결여되어 여러 방향으로 배광되는 문제가 있었다.
이에 종래에는 점 광원으로부터의 광을 손실없이 점 광원의 정면으로 출력될 수 있게 하는 조명장치의 개발이 절실하게 요망되었다.
본 발명은 점 광원으로부터의 광을 손실없이 점 광원의 정면으로 출력될 수 있게 하는 점 광원을 구비하는 조명장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명의 다른 목적은 점 광원으로부터의 광을 손실없이 점 광원의 정면으로 출력될 수 있게 함과 아울러 희망하는 배광분포를 가질 수 있게 하는 점 광원을 구비하는 조명장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 컴팩트화된 광학렌즈를 통해 점 광원으로부터의 광을 손실없이 점 광원의 정면으로 출력될 수 있게 함과 아울러 희망하는 배광분포를 가질 수 있게 함과 아울러, 충분한 공간을 발열부에 할애하여 방열효율을 높이며, 상기 광학렌즈의 후면에 반사경(reflector)을 구비시켜 출사되는 광량을 증대시킬 수 있는 점 광원을 구비하는 조명장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 점 광원을 구비하는 조명장치는, 하나 이상의 점 광원과; 상기 하나 이상의 점 광원 각각에 대해 구비되어, 상기 하나 이상의 점 광원으로부터 출사되는 광을 상기 점 광원의 정면으로 출사시키는 광학 렌즈; 상용 전원을 공급받아 상기 점 광원을 구동하기 위한 구동 전원을 생성하여 상기 하나 이상의 점 광원으로 제공하는 구동회로; 상기 하나 이상의 광학렌즈와 상기 하나 이상의 점 광원이 내삽될 수 있는 홀 및 상기 구동회로가 내삽될 있는 홀을 구비하는 방열부재;을 구비하며, 상기 광학렌즈는, 상기 하나 이상의 점 광원 의 광 발산 각도 중 미리 정해둔 제1각도 범위의 광이 입사될 수 있는 크기이며, 상기 점 광원의 정면에 수평방향으로 대향되는 위치에 위치하며, 상기 제1각도 범위로 입사되는 광을 상기 점 광원의 정면으로 전반사시키는 제1렌즈부, 상기 점 광원의 측면을 둘러싸며, 상기 점 광원의 광 발산 각도 중 미리 정해둔 제2각도 범위의 광이 입사될 수 있는 크기이며, 상기 제2각도 범위로 입사되는 광을 상기 점 광원의 정면으로 전반사시키는 제2렌즈부로 구성된다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학렌즈는 상기 광학렌즈는,
상기 하나 이상의 점 광원의 광 발산 각도 중 미리 정해둔 제1각도 범위의 광이 입사될 수 있는 크기이며, 상기 점 광원의 정면에 수평방향으로 대향되는 위치에 위치하며, 상기 제1각도 범위로 입사되는 광을 상기 점 광원의 정면으로 전반사시키는 제1렌즈부,
상기 점 광원의 측면을 둘러싸며, 상기 점 광원의 광 발산 각도 중 미리 정해둔 제2각도 범위의 광이 입사될 수 있는 크기이며, 상기 제2각도 범위로 입사되는 광을 상기 점 광원의 정면으로 전반사시키는 제2렌즈부,
상기 제1렌즈부의 하측면에 형성되며, 상기 점 광원의 광 발산 각도 중 미리 정해둔 제3각도 범위의 광이 산란되어 입사되면, 이를 상기 점 광원의 정면으로 전반사시키는 다수의 톱니형태의 돌기들로 구성될 수 있으며, 이 경우 광학렌즈가 매우 컴팩트화되어 방열부재의 크기를 대폭적으로 증대시킬 수 있게 된다.
본 발명의 점 광원을 구비하는 조명장치는 점 광원으로부터의 광을 손실없이 점 광원의 정면으로 출력될 수 있게 함과 아울러 희망하는 배광분포를 가질 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 점 광원을 구비하는 조명장치는 컴팩트화된 광학렌즈를 통해 점 광원으로부터의 광을 손실없이 점 광원의 정면으로 출력될 수 있게 함과 아울러 희망하는 배광분포를 가질 수 있게 함과 아울러, 충분한 공간을 발열부에 할애하여 방열효율을 높이며, 상기 광학렌즈의 후면에 반사경(reflector)을 구비시켜 출사되는 광량을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 점 광원인 LED 광원에서 나오는 광을 램버시안 점 광원 형태의 분포로 가정하고, 렌즈의 재질은 공기보다 굴절률이 높은(PMMA=1.49) 물성을 갖는 광학 렌즈를 채용하는 것으로 가정한다.
<본 발명의 조명장치에 채용되는 광학렌즈>
<제1실시예에 따른 광학렌즈>
도 1은 본 발명의 조명장치에 채용되는 제1실시예에 따른 광학렌즈를 도시한 것이다.
상기 광학렌즈는 크게 제1렌즈(10)와 제2렌즈(12)로 구성된다.
상기 제1렌즈(10)는 광원(14)의 정면에 수평방향으로 대향되는 위치에 위치하며, 상기 광원(14)의 광 발산 각도 중 미리 정해둔 제1각도 범위의 광이 입사될 수 있는 크기이며, 상기 제1각도 범위로 입사되는 광을 상기 광원(14)의 정면으로 반사하며, 볼록 또는 오목 렌즈의 곡률을 가져 상기 출사되는 광을 수렴 또는 확산 시킨다. 여기서, 상기 제1각도 범위는 법선을 기준으로
Figure 112008082235338-pat00001
으로 표식한 각도범위이다.
그리고 상기 제2렌즈(12)는 상기 광원(14)의 측면을 둘러싸며 상기 광원(14)의 광 발산 각도 중 미리 정해둔 제2각도 범위의 광이 입사될 수 있는 높이(H)를 가지며, 상기 제2각도 범위로 입사되는 광을 상기 광원(14)의 정면으로 전반사한다. 여기서, 상기 제2각도 범위는 법선을 기준으로
Figure 112008082235338-pat00002
로 표식한 각도범위이다.
상기 광원(14)으로부터의 발산 광 중 법선 기준으로
Figure 112010055848016-pat00003
까지의 제1각도범위의 광은 1차적으로 법선에 수직한 제1렌즈(10)의 내측면으로 입사되고, 입사된 광은 제1렌즈(10)의 외측면의 곡률에 따라 굴절되어 상기 법선과 평행하게 발산한다.
그리고 상기 광원(14)으로부터의 발산 광 중
Figure 112008082235338-pat00004
의 제2각도범위의 광은 1차적으로 법선에 수직한 제2렌즈(12)의 내측면으로 입사되고, 입사된 광은 제2렌즈(12)의 외측면의 곡률에 따라 상기 법선과 평행되게 반사되어 발산한다.
특히 상기 제2렌즈(12)의 외부면은 상기 광원(14)으로부터의 발산 광 중
Figure 112008082235338-pat00005
제2각도범위의 광을 법선에 평행되게 반사시킬 수 있는 렌즈곡률을 가지게 형성된다.
이로서 본 발명의 2차 광학렌즈는 LED 자체의 직진성을 유지하며 원하는 각도로의 배광특성을 최대화할 수 있다.
이제 상기 제1 및 제2렌즈(10,12)에 대해 좀더 상세히 설명한다.
<제1렌즈>
상기 제1렌즈(10)는 광원(14)으로부터의 광이 발산되는 주각을 결정하는 부분이다.
상기 제1렌즈(10)는 광원(14)으로부터의 광의 배광특성을 결정하여 그에 따른 곡률을 가지는 볼록 또는 오목렌즈로 형성한다.
좀 더 설명하면, 제1렌즈(10)는 배광특성 즉, 광을 확산할 것인지 수렴할 것인지에 따라 볼록 또는 오목렌즈를 선택하고, 광원(14)과 제1렌즈(10)의 중심점간의 거리인 초점거리에 맞추어 제1렌즈(10)의 외부면의 곡률 및 내부면의 곡률을 조절한다.
이로서 제1렌즈(10)의 형성이 완료된다.
<제2렌즈>
상기 제2렌즈(12)의 내부면은 수직하므로 상기 제2렌즈(12)의 외부면에 대한 곡률을 획득하는 과정만을 상세히 설명한다.
제2렌즈(12)의 외부면에 대한 곡률은 광원(14)으로부터 발산되는 광을 미리 정해둔 샘플링 각도인 0.1~1도의 등간격 분할하고 각 샘플링 각도에 대해 입사된 광을 법선방향으로 평행하게 전반사시키기 위한 곡률을 산출한다.
상기 곡률 산출과정을 설명한다.
먼저, 어느 한 샘플링 각도에 대해 입사각과 투과각을 각각
Figure 112008082235338-pat00006
,
Figure 112008082235338-pat00007
라 하 고, 그리고 Y 방향으로 수평된 광을 만들어내는 임의의 기울기에 대한 수직선 ⊥과 이르는 각을
Figure 112008082235338-pat00008
라 하고, 광원(14)과 2차 렌즈 사이의 공기층 굴절률은 n=1이고 렌즈의 굴절률은 n2(렌즈의 재질이 PMMA의 경우 1.49)라 하고, 임의의 기울기를 결정하기 위한 각을
Figure 112008082235338-pat00009
라 할 때에 다음 수학식 1이 성립된다.
Figure 112008082235338-pat00010
상기 수학식 1의 임의의 기울기를 결정하기 위한
Figure 112008082235338-pat00011
는 스넬의 법칙을 적용할 때에 수학식 2와 같이 구해진다.
Figure 112008082235338-pat00012
여기서, 상기
Figure 112008082235338-pat00013
의 범위는 입력되는 광이 내부 전반사되어야 하므로, 수학식 3과 같은 각도 범위를 가져야 한다.
Figure 112008082235338-pat00014
여기서, 임계각과 내부 전반사에 대해 간략히 설명한다.
굴절률이 다른 두 매질의 경계면을 광이 지나는 경우에 매질의 순서에 따라 투과 또는 반사가 이루어지며, 굴절률이 큰 밀한 매질에서 굴절률이 작은 소한 매질로 광이 지나는 경우에 두 매질의 경계면으로 입사하는 광에 대해서 경계면을 투과할 수 있는 최소 입사각이 임계각이다.
또한 광이 밀한 매질에서 소한 매질로 진행하는 경우에 입사각이 임계각보다 크면 두 매질의 경계면에서 전반사하며, 이를 내부 전반사라 한다.
상기 스넬의 법칙에 따르면
Figure 112008082235338-pat00015
(입사)=
Figure 112008082235338-pat00016
(반사)가 90도가 되는 각은 수학식 4에 따른다.
Figure 112008082235338-pat00017
이제 상기한 내용에 따라 광학렌즈의 제2렌즈(12)의 외부면의 곡률을 구하는 과정을 설명한다.
광원(14)에서 제2렌즈(12)의 내측면까지의 거리
Figure 112008082235338-pat00018
, 접선의 기울 기 mn, 그리고
Figure 112008082235338-pat00019
이 주어져 있으므로, 제2렌즈(12)의 내측면에서 외측면까지의 거리
Figure 112008082235338-pat00020
값을 구하여
Figure 112008082235338-pat00021
값을 구한다. 여기서,
Figure 112008082235338-pat00022
의 값은 0이므로, n개의
Figure 112008082235338-pat00023
값을 모두 구할 수 있고, 각각의
Figure 112008082235338-pat00024
값을 이용하여 c의 좌표를 구한다.
상기한 값들을 이용하여 광학렌즈의 제2렌즈(12)의 외부면의 곡률을 구하는 산출식은 수학식 5에 따른다.
Figure 112008082235338-pat00025
상술한 바와 같이 구성된 광학렌즈는 제조의 편이를 고려하여 제1렌즈(10) 및 제2렌즈(12)는 일체형으로 구성될 수 있다.
<제2실시예에 따른 광학렌즈>
본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 광학렌즈를 도 2를 참조하여 설명한 다.
상기 광학렌즈는 광원(100)을 중심으로 홀(108)이 형성된 돔형의 단일 렌즈로서, 제1실시예에 따른 제1렌즈(10)와 제2렌즈(12)를 일체화시킨 것이다.
상기 광학렌즈 중 광원(100)의 정면에 수평방향으로 대향되는 내측면(104)은 점 광원(100)의 광 발산 각도 중 미리 정해둔 제1각도 범위의 광이 입사될 수 있는 크기이며, 주광의 배광특성 및 초점거리에 따라 오목 또는 볼록 렌즈의 곡률을 가진다.
상기 광원(100)의 측면을 둘러싸며, 상기 점 광원(100)의 광 발산 각도 중 미리 정해둔 제2각도 범위의 광이 입사될 수 있는 높이를 가지는 제2외측면(106)은 상기 광원(100)의 광 중 측면으로 산란되는 광을 상기 광원(100)의 정면으로 전반사시키는 곡률을 가진다.
그리고 상기 내측면(104)에 대향되는 제1외측면(102)은 상기 내측면(104)으로 입사된 광 및 상기 제2외측면(106)에 의해 내부 전반사된 광을 상기 광원(100)의 정면방향으로 출사시키며, 상기 주광의 배광특성 및 초점거리에 따라 오목 또는 볼록 렌즈의 곡률을 가진다.
상기한 광학렌즈는 광원(100)의 광 중 측면으로 산란하는 광을 광원(100)의 정면으로 반사시킴으로써, 후면 산란 손실이 최소화됨은 물론 광효율이 최대화된다.
여기서, 광원(100)의 광 중 제2각도 범위에 속하는 광을 모두 광원(100)의 정면으로 반사시키기 위해서는 광학 렌즈의 높이(H1)가 폭의 2배 이상이 되어야 한 다.
<제3실시예에 따른 광학렌즈>
본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 광학렌즈를 도 3을 참조하여 설명한다.
상기 광학렌즈는 광원(200)을 중심으로 홀(202)이 형성된 돔형의 단일렌즈로서, 광학 렌즈의 높이(H2)를 줄인 컴펙트화된 광학렌즈이다.
상기 광학렌즈 중 광원(200)의 정면에 수평방향으로 대향되는 내측면(204)은 점 광원의 광 발산 각도 중 미리 정해둔 제1각도 범위의 광 및 미리 정해둔 제3각도 범위의 광이 입사될 수 있는 크기이며, 다수의 톱니형상의 돌기(206)가 형성되며, 상기 다수의 톱니형상의 돌기(206)의 종단은 주광의 배광특성 및 초점거리에 따른 오목 또는 볼록 렌즈의 곡률을 추종한다.
또한 상기 다수의 톱니형상의 돌기(206)의 톱니면은 일측면(210)은 수직이고, 타측면(214)은 제3각도범위의 광이 광원(200)의 전면으로 내부 전반사되게 하는 곡률을 가지며, 상기 곡률의 산출은 제2외측면(214)의 곡률 산출 과정과 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다. 상기 제3각도범위는 광학렌즈의 컴팩트화에 따라 제거된 제2외측면(214)의 상단부분이 전반사시켰던 각도범위이다. 상기한 톱니형상의 돌기(206)에 의해 광이 반사되는 것을 도시한 것이 도 3에서 L13이다.
그리고 상기 내측면(204)에 대향되는 제1외측면(212)은 상기 내측면(204)으로 입사된 광 및 상기 제2외측면(214)에 의해 내부 전반사된 광, 상기 다수의 톱니형상의 돌기(206)에 의해 내부 전반사된 광을 상기 광원(200)의 정면방향으로 출사 시키며, 상기 주광의 배광특성 및 초점거리에 따라 오목 또는 볼록 렌즈의 곡률을 가진다. 상기 제1외측면(212)으로 출사되는 광을 도시한 것이 도 3의 L12이다.
상기 제2외측면(214)은 상기 광원(200)의 측면을 둘러싸며, 상기 점 광원(214)의 광 발산 각도 중 미리 정해둔 제2각도 범위의 광이 입사될 수 있는 높이를 가지며, 상기 광원(200)의 광 중 측면으로 산란되는 광을 상기 광원(200)의 정면으로 전반사시키는 곡률을 가진다. 상기 제2외측면(214)을 통해 반사되어 출사되는 광을 도시한 것이 도 3의 L11이다.
특히 상기 제2외측면(214)의 높이(H2)는 렌즈 폭의 1/2로 정하며, 상기 폭을 감소시킴에 따라 상기 제2외측면(214)이 입사받을 수 없게 되는 각도 범위를 상기 제3각도 범위로 설정한다.
이와 같이 본 발명은 광학렌즈의 높이를 최소화하여 컴팩트화된 광학렌즈를 제공할 수 있게 한다.
<컴팩트화된 광학렌즈를 구비하는 조명장치>
본 발명의 조명장치는 상기한 본 발명의 제1 내지 제3실시예에 따른 광학렌즈를 구비하여, 점 광원으로부터의 광을 손실없이 점 광원의 정면으로 출력될 수 있게 함과 아울러 희망하는 배광분포를 가질 수 있게 한다.
이하, 설명의 편이상 상기한 본 발명의 제1 내지 제3실시예에 따른 광학렌즈 중 제3실시예에 따른 컴팩트화된 광학렌즈를 채용한 조명장치를 예로들어 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명장치의 단면도를 도시한 것이 고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명장치의 평면도를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명장치의 사시도를 도시한 것이다.
상기 도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 조명장치는 제1 내지 제3광원부(3001~3003), 반사경(302), PCB 기판(304), 방열기구부(306), 구동회로부(308)로 구성된다.
상기 제1 내지 제3광원부(3001~3003) 각각은 점 광원인 LED이 상측에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컴펙트화된 광학렌즈가 장착되어 구성되며, 상기 제1 내지 제3광원부(3001~3003)에 구비되는 세 개의 광학렌즈는 조명장치의 조립의 용이성을 고려하여 종단이 서로 연결된 일체형으로 형성될 수 있다.
즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명장치에는 세 개의 LED를 위한 광학렌즈의 종단이 서로 연결되게 구성함과 아울러, 상기 세 개가 연결된 광학렌즈의 종단면을 원형으로 형성하여, 반구형으로 형성된 조명장치의 중앙부분에 용이하게 결합될 수 있게 한다.
상기 제1 내지 제3광원부(3001~3003)에 구비되는 세 개의 광학렌즈의 제2외측면에는 상기 반사경(302)이 위치한다. 상기 반사경(302)은 세 개의 광학렌즈의 제2외측면에 대해 곡률 설정시에 샘플링 각도가 아닌 각도에서의 광 출사 등 미리 예측할 수 없는 이유로 출사되는 광을 해당 LED의 전면으로 반사한다.
상기 제1 내지 제3광원부(3001~3003)의 하면에는 PCB 기판(304)가 구비된다.
상기 PCB 기판(304)은 상기 제1 내지 제3광원부(3001~3003)의 LED의 전원공 급단자와 상기 구동회로부(308)를 연결한다. 상기 PCB 기판(304)으로는 메탈 또는 세라믹 기판이 채용될 수 있다.
상기 구동회로부(308)는 소켓 연결부(310)를 통해 제공되는 상용전원을 LED인 제1 내지 제3광원부(3001~3003)의 LED의 구동전원으로 변환하여, 상기 제1 내지 제3광원부(3001~3003)의 LED로 제공한다.
상기 방열판(306)은 반구형으로 상기 소켓 연결부(310)와 연결되는 종단면에는 제1 내지 제3광원부(3001~3003)를 구동하기 위한 구동회로(308)가 내삽되기 위한 제1홀이 구비되고, 상기 원형의 타측 종단면에는 상기 제1 내지 제3광원부(3001~3003) 및 반사판(302), PCB 회로(304)가 내삽되기 위한 원통형의 제2홀이 구비된다. 상기 방열판(306)은 방열효과를 향상시키기 위해 다수의 방열판넬을 방사형으로 배치한 구조를 가질 수 있다. 상기한 방사형 구조는 방열판(306)의 면적을 증대시켜, LED가 발열한 열은 신속하게 방열시키기 위한 것이다.
또한 상기 방열판(306)의 종단면과 상기 원형의 광학렌즈의 종단면에 걸쳐 지지 클립(312)이 위치하며, 상기 지지 클립(312)은 상기 방열판(306)의 제2홀에 내삽된 제1 내지 제3광원부(3001~3003) 및 반사판(302), PCB 회로(304)가 이탈되지 않게 지지한다.
상기한 본 발명의 바람직한 조명장치의 조립과정을 간략히 설명한다.
먼저 상기 방열판(306)의 제1홀에는 구동회로(308)가 내삽된 후에 소켓 연결부(310)가 결합된다.
이후 상기 방열판(306)의 제2홀에 PCB 기판(304)이 안착되고, 상기 PCB 기 반(304)의 위에 제1 내지 제3광원부(3001~3003)의 LED들이 결합되고, 상기 LED들의 통과될 수 있는 홀들이 형성된 반사판(302)이 안착된다.
상기 반사판(302)의 상면에는 일체형으로 구성된 컴팩트한 광학렌즈들이 결합된다.
이후 상기 제2홀이 형성된 방열판(306)의 종단면과 상기 광학렌즈들의 원형 종단면의 일부와, 상기 방열판(306)의 측면을 결합시키는 지지클립(312)이 결합된다.
이로서 상기 조명장치의 조립이 완료된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 광학렌즈의 구조도.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 광학렌즈의 구조도.
도 3은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 광학렌즈의 구조도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명장치의 구조를 도시한 도면.

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 점 광원을 구비하는 조명장치에 있어서,
    하나 이상의 점 광원과;
    상기 하나 이상의 점 광원 각각에 대해 구비되어, 상기 하나 이상의 점 광원으로부터 출사되는 광을 상기 점 광원의 정면으로 출사시키는 광학 렌즈;
    상용 전원을 공급받아 상기 점 광원을 구동하기 위한 구동 전원을 생성하여 상기 하나 이상의 점 광원으로 제공하는 구동회로;
    상기 하나 이상의 광학렌즈와 상기 하나 이상의 점 광원이 내삽될 수 있는 홀 및 상기 구동회로가 내삽될 있는 홀을 구비하는 방열부재;를 구비하며,
    상기 광학렌즈는,
    상기 하나 이상의 점 광원의 광 발산 각도 중 미리 정해둔 제1각도 범위의 광이 입사될 수 있는 크기이며, 상기 점 광원의 정면에 수평방향으로 대향되는 위치에 위치하며, 상기 제1각도 범위로 입사되는 광을 상기 점 광원의 정면으로 굴절시키는 제1렌즈부,
    상기 점 광원의 측면을 둘러싸며, 상기 점 광원의 광 발산 각도 중 미리 정해둔 제2각도 범위의 광이 입사될 수 있는 크기이며, 상기 제2각도 범위로 입사되는 광을 상기 점 광원의 정면으로 전반사시키는 제2렌즈부,
    상기 제1렌즈부의 하측면에 형성되며, 상기 점 광원의 광 발산 각도 중 미리 정해둔 제3각도 범위의 광이 산란되어 입사되면, 이를 상기 점 광원의 정면으로 전반사시키는 다수의 톱니형태의 돌기들,
    로 구성됨을 특징으로 하는 점 광원을 구비하는 조명장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다수의 톱니형태의 돌기들의 외측면은, 상기 제3각도 범위 내에서 샘플링 각도별로 산란되어 입사되는 광을 전반사시키기 위해 산출된 좌표들에 대응되는 곡률을 가지며,
    상기 제1렌즈부는, 상기 광을 수렴 또는 확산하기 위해 볼록 또는 오목 렌즈의 곡률을 가지며, 상기 곡률은 상기 점 광원과 상기 제1렌즈의 중점간의 거리가 초점거리가 되도록 설정되며,
    상기 제2렌즈부의 외측면은, 상기 제2각도 범위 내에서 샘플링 각도별로 입사되는 광을 전반사시키기 위해 산출된 좌표들에 대응되는 곡률을 가짐을 특징으로 하는 점 광원을 구비하는 조명장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1렌즈부의 가장자리와 상기 제2렌즈부의 상면이 결합되어,
    상기 광학렌즈가 돔형상을 가지는 일체형 렌즈가 됨을 특징으로 하는 점 광원을 구비하는 조명장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 광학렌즈의 제2렌즈부의 외측면에 설치되어,
    상기 외측면으로 분산되어 출사되는 광을 상기 점 광원의 정면으로 반사시키는 반사경이 더 구비됨을 특징으로 하는 점 광원을 구비하는 조명장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 방열부재는,
    다수의 방열판이 상기 하나 이상의 광원을 중심으로 방사형으로 배열됨을 특징으로 하는 점 광원을 구비하는 조명장치.
KR1020080119517A 2008-11-28 2008-11-28 점 광원을 구비하는 조명장치 KR101121066B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080119517A KR101121066B1 (ko) 2008-11-28 2008-11-28 점 광원을 구비하는 조명장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080119517A KR101121066B1 (ko) 2008-11-28 2008-11-28 점 광원을 구비하는 조명장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100060779A KR20100060779A (ko) 2010-06-07
KR101121066B1 true KR101121066B1 (ko) 2012-03-19

Family

ID=42361653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080119517A KR101121066B1 (ko) 2008-11-28 2008-11-28 점 광원을 구비하는 조명장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101121066B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101500163B1 (ko) * 2013-10-08 2015-03-09 배명호 조명 장치

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101292239B1 (ko) * 2011-08-04 2013-07-31 (주)솔라루체 방열성능 극대화 히트싱크 구조를 갖는 ｌｅｄ 조명장치
KR101878316B1 (ko) 2017-02-22 2018-07-17 (주)엘티어스 배광특성 가변형 조명장치
KR102490197B1 (ko) * 2021-06-30 2023-01-19 (주)엔디에스 항공장애표시등용 모듈

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005129354A (ja) * 2003-10-23 2005-05-19 Toshiba Lighting & Technology Corp Ｌｅｄ照明装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005129354A (ja) * 2003-10-23 2005-05-19 Toshiba Lighting & Technology Corp Ｌｅｄ照明装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101500163B1 (ko) * 2013-10-08 2015-03-09 배명호 조명 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100060779A (ko) 2010-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4988721B2 (ja) 照明装置
US10663651B2 (en) Light mixing systems with a glass light pipe
JP5178523B2 (ja) 薄く且つ高効率の光視準デバイス
KR101028201B1 (ko) 렌즈 및 이를 구비한 조명 유닛
US8136967B2 (en) LED optical lens
JP5025612B2 (ja) Ｌｅｄ光源及びそれを用いた発光体
US8789993B2 (en) Light-emitting device
US8434907B2 (en) Lighting apparatus
US20100110660A1 (en) Light emitting diode emergency lighting module
RU2605690C2 (ru) Светильник
JPWO2012063759A1 (ja) Ｌｅｄ照明装置
US7300185B1 (en) Quadrilateral symmetrical light source
JP2009021086A (ja) 発光ユニット
US20140078732A1 (en) LED Optical Assembly
KR20160056089A (ko) 발광 장치
KR101121066B1 (ko) 점 광원을 구비하는 조명장치
US20040190290A1 (en) Optical assembly for light emitting diode package
JP2012511244A (ja) 均一な光密度と低減されたブラインド作用を備えたｌｅｄ照明装置
KR20100037686A (ko) 라이트 유닛
JP5538479B2 (ja) Ｌｅｄ光源及びそれを用いた発光体
JP2010505221A (ja) 光導波体および光学装置
JP2017103051A (ja) ランプ
JP4968784B2 (ja) 光学部材の作製方法及び照明装置の作製方法
JP2018147876A (ja) 光源ユニットおよび照明器具
KR20120137719A (ko) 등기구

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150223

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee