KR101167045B1 - Aspherical lens and aspherical lens having thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비구면 렌즈를 구비한 가로등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광원으로서 엘이디를 사용하고 상기 광원의 전면측에 비구면 렌즈를 장착하여 상기 광원으로부터 출사되는 광이 균일한 확산분포를 갖는 것이 가능한 비구면 렌즈 및 이를 구비한 가로등에 관한 것이다.
The present invention relates to a street lamp having an aspherical lens, and more particularly to an aspherical surface in which an LED is used as a light source and an aspherical lens is mounted on the front side of the light source so that the light emitted from the light source can have a uniform diffusion distribution. It relates to a lens and a street lamp having the same.
일반적으로, 조명장치에서 사용되는 광원은 형광등이나 백열등을 사용되었으나, 최근에는 엘이디를 주로 사용되고 있다. 엘이디는 인가되는 전기에너지가 직접적으로 광 에너지로 변환되므로 광효율, 소비전력 및 수명 측면에서 종래의 광원에 비해 상대적으로 우위를 가지고 있다.In general, the light source used in the lighting device used a fluorescent lamp or an incandescent lamp, but lately the LED is mainly used. The LED has a relative advantage over the conventional light source in terms of light efficiency, power consumption, and lifespan because the applied electrical energy is directly converted into light energy.
엘이디(Light Emitting Diode: LED)는 순방향 전압을 인가하였을 때 광을 방출하는 PN접합 반도체 소자이다. 이때 방출되는 광의 파장은 사용되는 재료에 따라 결정되는데, 가시광 영역의 파장뿐만 아니라 자외선이나 적외선 영역의 파장 범위까지 선택적으로 방출할 수 있다.LEDs (Light Emitting Diodes) are PN junction semiconductor devices that emit light when a forward voltage is applied. At this time, the wavelength of the emitted light is determined according to the material used, and may selectively emit not only the wavelength of the visible region but also the wavelength range of the ultraviolet or infrared region.
한편 엘이디를 광원으로 사용하는 조명장치는 인쇄회로기판에 하나 이상의 엘이디를 실장되어 있다. 또한 엘이디로부터 출사되는 광의 균일한 확산을 위해 상기 인쇄회로기판 상에 반사판을 설치되어 있고, 상기 엘이디의 전면에는 엘이디로부터 출사된 광을 원하는 방향으로 확산시키기 위한 확산판이 설치되어 있다.On the other hand, the lighting device using the LED as a light source is mounted on one or more LEDs on the printed circuit board. In addition, a reflective plate is provided on the printed circuit board for uniform diffusion of light emitted from the LED, and a diffusion plate for diffusing the light emitted from the LED in a desired direction is provided on the front surface of the LED.
이와 같은 엘이디를 광원으로 사용하는 조명장치는, 공개특허공보 제10-2009-0029056호에 개시된 바와 같이, 하나 이상의 안착홈이 형성되는 메탈PCB와, 상기 각각의 안착홈에 장착되는 엘이디칩과, 그 엘이디칩의 상측에 폴리이미드 수지를 몰딩하여 형성되는 광학렌즈부와, 상기 엘이디칩이 장착되어 발광시 반사효율을 증대하기 위하여 상기 메탈PCB의 안착홈에 니켈과 크롬의 합금을 도금하여 형성되는 제1 반사경과 상기 안착홈의 외부에 구비되어 상기 엘이디칩에서 발생되는 광을 2차 반사하는 제2 반사경과, 상기 제2 반사경의 외부를 감싸 광을 확산 및 증폭시키는 직진렌즈와, 상기 직진렌즈의 외측에 구비되어 광을 확산시키는 프레넬 렌즈로 구성된다.Lighting device using such an LED as a light source, as disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2009-0029056, a metal PCB formed with one or more mounting grooves, LED chips mounted in each of the mounting grooves, The optical lens unit formed by molding a polyimide resin on the LED chip and the LED chip are mounted to form an alloy of nickel and chromium on the mounting groove of the metal PCB in order to increase reflection efficiency when emitting light. A second reflector provided outside the first reflector and the seating groove to secondly reflect light generated from the LED chip, a straight lens surrounding the outside of the second reflector to diffuse and amplify the light, and the straight lens; It is configured on the outside of the Fresnel lens to diffuse the light.
상기 종래기술에 따른 직진렌즈는 광을 입력받는 면과 광을 출사되는 면을 곡면으로 형성하여 엘이디를 기준으로 모든 방향으로 균일하게 출사된다. 그런데 가로등은 조사범위가 인도나 차도를 한정하여 조사되어야 하는 것이어서 하나 이상의 광원이 각각의 광을 출사할 때 균일한 확산이 요구된다. 또한 인쇄회로기판에 형성되는 광원의 배치와 각각의 엘이디에서 출사되는 광의 확산을 고려한 효율적인 배치설계가 요구된다.
The conventional straight lens according to the prior art forms a surface receiving light and a light exiting surface as a curved surface and is uniformly emitted in all directions with respect to the LED. By the way, the street light is to be irradiated to limit the scope of the road or the roadway, so that uniform diffusion is required when one or more light sources emit each light. In addition, an efficient arrangement design considering the arrangement of the light source formed on the printed circuit board and the diffusion of light emitted from each LED is required.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하나 이상의 엘이디를 광원으로 사용하는 조명장치에 있어서, 장착되는 엘이디의 상부에 위치하는 광확산 렌즈가 광 확산성과 균일성을 향상시킬 수 있는 조명장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, in the lighting device using one or more LEDs as a light source, the light diffusing lens positioned above the mounted LED is to improve the light diffusing and uniformity The purpose is to provide.
또한, 인도나 차도의 길이 방향으로 조광특성을 갖도록 광원을 배치하여 가로등과 가로등 사이의 이격 거리를 증대시켜 저비용 설치가 가능한 조명장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.
In addition, the purpose of the present invention is to provide a lighting device that can be installed at low cost by increasing the separation distance between the street light and the street lamp by arranging the light source to have a dimming characteristic in the longitudinal direction of the sidewalk or roadway.
본 발명에 일 실시예에 따르면, 광원으로 사용되는 엘이디와, 상기 엘이디에서 출사되는 광을 입력받고 소정의 굴절율에 따라 광을 출력하는 비구면 렌즈에 있어서, 상기 비구면 렌즈의 외측 형상은 반원 형상의 제1 곡면부가 양측에 형성되고 상기 제1 곡면부 사이에 형성되는 제2 곡면부를 포함하여 이루어지고, 상기 제1 곡면부의 중심은 상기 비구면 렌즈의 내측에 위치하고, 상기 제2 곡면부의 중심은 상기 비구면 렌즈의 외측에 위치하며, 상기 제1 곡면부와 제2 곡면부는 서로 연이어서 일체로 형성되어 있다.According to an embodiment of the present invention, an LED used as a light source and an aspherical lens that receives light emitted from the LED and outputs light according to a predetermined refractive index, wherein the outer shape of the aspherical lens is made of a semicircular shape. A first curved portion is formed on both sides and includes a second curved portion formed between the first curved portion, the center of the first curved portion is located inside the aspherical lens, the center of the second curved portion is the aspheric lens Located on the outside of the first curved portion and the second curved portion is formed to be connected to each other integrally.
또한, 상기 광이 입력되는 상기 렌즈의 내측은 오목 형상의 제3 곡면부로 형성되어 있다.In addition, an inner side of the lens to which the light is input is formed as a concave third curved portion.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 가로등은 지면에 수직으로 설치되는 가로등주와 상기 가로등주의 일 단부에 설치되는 가로등과, 상기 광을 출사하는 엘이디 및 상기 엘이디의 상부에 배치되고 상기 엘이디에서 출사되는 광을 확산시키는 제1 항 또는 제2 항에 따른 비구면 렌즈를 포함한다.
On the other hand, the street lamp according to an embodiment of the present invention is a street lamp and vertically installed on the ground and the street lamp is installed on one end of the street lamp, the LED emitting the light and the LED is disposed on the upper and emitted from the LED An aspherical lens according to claim 1 or 2 for diffusing light.
상기와 같은 구성에 의해, 엘이디의 상부에 형성되고 광을 확산하기 위한 렌즈를 비구면으로 형성하고, 상기 비구면 렌즈는 중앙부와 양측부를 서로 다른 곡률로 구성하도록 하여, 광의 출사되는 범위가 대략 직사각형의 조광범위를 요구되는 장소에서 광확산 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
According to the above configuration, a lens is formed on the LED and diffuses the light into an aspherical surface, and the aspherical lens is configured to have a central curvature and both sides with different curvatures, so that the emission range of the light is approximately rectangular. There is an effect that can improve the light diffusion characteristics in a place where a wide range is required.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 가로등에 구비되는 엘이디 렌즈 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비구면 렌즈를 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비구면 렌즈의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비구면 렌즈의 곡률 반경을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비구면 렌즈의 제2 곡면부의 외주연을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비구면 렌즈의 광진행 방향을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 비구면 렌즈를 구비한 광원의 광특성을 나타낸 그래프이다. 1 is a perspective view showing an LED lens module provided in the street lamp according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view showing an aspherical lens according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of an aspherical lens according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a radius of curvature of an aspherical lens according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a graph illustrating an outer circumference of the second curved portion of the aspherical lens according to the exemplary embodiment of the present invention.
6 is a view showing a light traveling direction of an aspherical lens according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing optical characteristics of a light source having an aspherical lens according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 가로등에 구비되는 엘이디 렌즈 모듈을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비구면 렌즈를 나타낸 측면도이다.
1 is a perspective view showing an LED lens module provided in a street lamp according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a side view showing an aspherical lens according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 가로등은, 지면에 수직으로 설치되는 가로등주와, 광원을 포함하여 구성되는 가로등과, 상기 가로등주와 가로등 사이에 설치되되 상기 가로등주의 상측 단부에 설치되고 상기 가로등을 지지하기 위한 아암을 포함하여 이루어진다.Street light according to an embodiment of the present invention, the street lamp is installed vertically on the ground, the street lamp including a light source, and is installed between the street lamp and the street lamp and installed at the upper end of the street lamp and supporting the street lamp It consists of an arm for.
상기 가로등주는 지면에 기초 콘크리트를 형성하고 상기 기초 콘크리트 상부에 돌출 형성되어 있는 앵카 볼트에 결합된다. 상기 앵카 볼트와 상기 가로등주를 결합하기 위해서는 상기 가로등주의 하단부에 플레이트를 마련하고 상기 앵카 볼트와 대응하도록 상기 플레이트에는 홀이 형성되어 있다. 상기 플레이트의 홀에 상기 앵카 볼트를 끼운 후 너트를 체결하도록 하여 지면에 수직으로 고정시킨다.The street lamp is formed on the ground and is coupled to an anchor bolt protruding from the base concrete. In order to combine the anchor bolt and the street lamp, a plate is provided at a lower end of the street lamp and a hole is formed in the plate to correspond to the anchor bolt. The anchor bolt is inserted into the hole of the plate, and the nut is fastened to fix it perpendicularly to the ground.
상기 가로등은 광원을 포함하여 구성된다. 상기 광원은 엘이디를 피시비 기판에 하나 이상으로 배치하여 형성한다. 상기 엘이디는 넓은 조광영역을 조사할 수 있도록 파워 엘이디로 구성하는 것이 바람직하다. 일반적으로 파워 엘이디는 광을 출사함과 동시에 발열이 일어난다. 이를 위해 상기 피시비 기판에 부가하여 방열수단을 부가형성된다. 상기 방열수단은 냉각핀을 부가설치하여 냉각핀에서 충분한 발열이 이루어질 수 있도록 상기 가로등의 외측에 몸체와 일체로 돌출하여 설치하는 것이 바람직하다.The street light includes a light source. The light source is formed by arranging one or more LEDs on a PCB substrate. The LED is preferably composed of a power LED so as to irradiate a wide light control area. In general, the power LED emits light and simultaneously generates heat. To this end, the PCB substrate is added to form a heat radiating means. The heat dissipation means may be installed to protrude integrally with the body on the outside of the street lamp so that the cooling fins are additionally installed to generate sufficient heat from the cooling fins.
냉각 효율을 위해 필요로 하다면, 상기 피시비 기판에는 흡열판을 부가.설치하고, 상기 흡열판에서 흡수된 열을 상기 방열핀으로 신속히 이동시키기 위해 히트 파이프를 부가 설치할 수 있다. 신속한 열의 방출은 상기 피시비 기판에 형성된 엘이디의 수명을 높일 수 있다.If necessary for cooling efficiency, a heat absorbing plate may be added to and installed on the PCB, and a heat pipe may be additionally installed to quickly transfer heat absorbed from the heat absorbing plate to the heat radiating fins. Rapid heat dissipation can increase the lifetime of the LED formed on the PCB substrate.
한편, 상기 가로등주와 가로등 사이에는 아암이 형성되어 있다. 상기 아암은 가로등주와 동일하게 내부가 비어 있는 공간을 이루는 원기둥이나 다각기둥 형상으로 형성된다. 상기 비어 있는 공간에는 상기 엘이디에 전원을 공급하기 위한 전원 케이블이 설치된다. 상기 아암은 상기 가로등주의 상측 단부의 일측에 결합되어 있다.
On the other hand, an arm is formed between the street lamp and the street lamp. The arm is formed in the shape of a cylinder or a polygonal column forming a space empty inside, similar to a street lamp. The empty space is provided with a power cable for supplying power to the LED. The arm is coupled to one side of the upper end of the street lamp.
이하, 도 2를 참조하여, 가로등에 구비되는 엘이디와 상기 엘이디의 상측에 장착되는 비구면 렌즈(200)에 대하여 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은, 피시비 기판(미도시)과, 상기 피시비 기판에 장착되는 엘이디(100)와, 상기 엘이디의 상측에 장착되는 비구면 렌즈(200)로 이루어진다.Hereinafter, with reference to FIG. 2, the LED provided in the street light and the
상기 비구면 렌즈는 상기 엘이디로부터 출사되는 광을 소정의 굴절율에 의해 광의 진로를 변형한다. 상기 비구면 렌즈는 적절한 굴절율을 갖는 재료가 선택되어야만 한다. 바람직하게는 폴리에틸렌 계열의 재료를 사용하거나 글래스를 이용하여 제조될 수 있다.
The aspherical lens deforms the path of the light emitted from the LED by a predetermined refractive index. The aspherical lens must be selected from a material having an appropriate refractive index. Preferably it can be prepared using polyethylene based materials or using glass.
본 발명에 따른 비구면 렌즈(200)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 외측 형상은 반원 형상의 제1 곡면부(210)가 양측에 형성되고 상기 제1 곡면부 사이에 형성되는 제2 곡면부(220)로 이루어지고, 상기 비구면 렌즈의 내측에는 엘이디를 내측에 형성되는 수용부(V)가 형성되어 있으며 상기 엘이디에서 출사되는 광이 접하는 부분에는 오목 형상의 제3 곡면부(230)가 형성되어 있다.
상기 제1 곡면부의 중심(R1)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 비구면 렌즈의 내측에 위치하고, 상기 제2 곡면부의 중심(R2)은 상기 비구면 렌즈의 외측에 위치하며, 상기 제1 곡면부와 제2 곡면부는 서로 연이어서 일체로 형성되어 있다. 상기 오목 형상의 제3 곡면부는 상기 엘이디에서 출사되는 광이 굴절되는 부분으로 입사되는 각도가 균일하도록 곡면을 이루는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 4, the center R1 of the first curved portion is located inside the aspherical lens, and the center R2 of the second curved portion is located outside the aspherical lens and the first curved surface. The portion and the second curved portion are formed integrally with one another in succession. It is preferable that the concave third curved portion forms a curved surface such that an angle of incidence into a portion where light emitted from the LED is refracted is uniform.
좀 더 상세히 설명하면, 상기 엘이디을 중심으로 하여 제2 곡면부가 형성되어 있는 상부 영역에 가상의 원형을 그리게 되는 지점에 상기 제2 곡면부의 중심이 형성된다. 따라서 상기 제2 곡면부는 둘레를 따라 오목한 형상으로 연이어 형성된다.In more detail, the center of the second curved portion is formed at the point where a virtual circle is drawn in the upper region where the second curved portion is formed around the LED. Therefore, the second curved portion is successively formed in a concave shape along the circumference.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비구면 렌즈의 제2 곡면부의 외주연을 나타낸 그래프이다. 도 5는 엘이디로부터 비구면 렌즈를 지나 일정 거리 이격된 가상의 공간에 하나의 원(R)을 그렸을 때, 상기 제2 곡면부(220)과 일정 거리를 이루도록 형성된다. 도면을 참조하면, a방향으로 또는 b방향으로 회전하여도 가상의 원(R)과 제2 곡면부(220) 사이의 거리는 항상 일정하도록 형성되어 있다.5 is a graph illustrating an outer circumference of the second curved portion of the aspherical lens according to the exemplary embodiment of the present invention. FIG. 5 is formed to form a predetermined distance from the second
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비구면 렌즈의 광진행 방향을 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 엘이디에서 출사되는 광이 제3 곡면부를 지나 제1 곡면부를 지나게 되면 상기 비구면 렌즈의 굴절율에 의해 양측면 방향으로 갈수록 더 많이 굴절되므로, 상기 비구면 렌즈를 통과한 광은 양측면 즉 좌우측 방향으로 더 많이 조사하게 된다. 가로등에 상기 엘이디와 비구면 렌즈를 포함한 광원을 장착하였을 때 가로등의 좌우측 방향으로 조광영역이 넓어지게 된다. 이로 인해 상기 가로등과 인접한 가로등과의 이격 거리를 더 넓게 설치할 수 있게 된다.6 is a view showing a light traveling direction of an aspherical lens according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, when the light emitted from the LED passes through the third curved portion and passes through the first curved portion, more light is refracted toward both sides by the refractive index of the aspherical lens. More in the direction. When the light source including the LED and the aspherical lens is mounted on the street light, the dimming area is widened in the left and right directions of the street light. As a result, the distance between the street lamp and the adjacent street lamp can be more widely installed.
도 7은 본 발명에 따른 비구면 렌즈를 구비한 광원의 광특성을 나타낸 그래프이다. 도면에서 도시된 바와 같이 내측의 대략 원형의 폐곡선은 일반적인 원형의 렌즈에서 출사된 광의 조광영역을 나타낸 것이고, 외측의 부메랑 형상의 폐곡선은 제1 곡면부와 제2 곡면부에서 출사된 광의 조광영역을 나타낸 것이다. 엘이디에서 출사된 광의 조광영역은 훨씬 더 넓게 출사되고 좌우측면으로 더 넓은 영역을 밝힐 수 있다.
7 is a graph showing optical characteristics of a light source having an aspherical lens according to the present invention. As shown in the drawing, an approximately circular closed curve on the inner side shows a dimming area of the light emitted from a general circular lens, and an outer boomerang shaped closed curve shows the dimming area of the light emitted from the first curved part and the second curved part. It is shown. The dimming area of the light emitted from the LED is emitted far wider and can illuminate a wider area on the left and right sides.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible for a person with ordinary knowledge within the scope of the technical idea of this invention.
100 : 엘이디
200 : 비구면 렌즈
210 : 제1 곡면부
220 : 제2 곡면부
230 : 제3 곡면부
R1 : 제1 곡면부의 중심
R2 : 제2 곡면부의 중심
V : 수용부100: LED
200: aspherical lens
210: first curved portion
220: second curved portion
230: third curved portion
R1: center of the first curved portion
R2: center of second curved portion
V: receiving part
Claims (3)
상기 비구면 렌즈의 외측형상은 반원 형상의 제1 곡면부가 양측에 형성되고 상기 제1 곡면부 사이에 형성되는 제2 곡면부를 포함하여 이루어지고,
상기 광이 입력되는 비구면 렌즈의 내측은 오목형상의 제3 곡면부를 형성하고,
상기 제1 곡면부의 중심은 상기 비구면 렌즈의 내측에 위치하고, 상기 제2 곡면부의 중심은 상기 비구면 렌즈의 외측에 위치하며, 상기 제2의 곡면부의 중심은 상기 엘이디를 중심으로 하여 제2 곡면부가 형성되어있는 상부영역에 가상의 원형을 그려지는 지점이며, 둘레를 따라 오목한 형성으로 연이어 형성되고,
상기 제1 곡면부와 제2 곡면부는 서로 연이어서 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 비구면 렌즈.
An LED used as a light source and an aspherical lens that receives light emitted from the LED and outputs light according to a predetermined refractive index.
The outer shape of the aspherical lens is made of a semi-circular first curved portion is formed on both sides and comprises a second curved portion formed between the first curved portion,
An inner side of the aspherical lens to which the light is input forms a concave third curved portion,
The center of the first curved portion is located inside the aspherical lens, the center of the second curved portion is located outside of the aspherical lens, and the center of the second curved portion is formed with a second curved portion around the LED. It is a point where an imaginary circle is drawn in the upper region, which is formed successively in concave shape along the circumference,
The aspherical lens, characterized in that the first curved portion and the second curved portion are formed integrally with each other.
상기 가로등은 광을 출사하는 엘이디 및 상기 엘이디의 상부에 배치되고 상기 엘이디에서 출사되는 광을 확산시키는 제1 항에 따른 비구면 렌즈를 구비한 것을 특징으로하는 가로등.
A street lamp installed vertically on the ground and a street lamp installed at one end of the street lamp;
The street light includes an LED for emitting light and an aspheric lens according to claim 1 disposed on the LED and diffusing the light emitted from the LED.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101253266B1 (en) | 2012-09-24 | 2013-04-11 | 주식회사 월드테크 | Led streetlight |
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Citations (1)
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| JP2010524170A (en) | 2007-04-05 | 2010-07-15 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Light beam shaper |
-
2011
- 2011-12-30 KR KR1020110146920A patent/KR101167045B1/en active IP Right Grant
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