KR101206677B1 - Fresnel lens of double-sided pattern - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A Fresnel lens having a double sided pattern is provided to reduce manufacturing costs without performing a post processing process and to minimize manufacturing time. CONSTITUTION: A Fresnel lens(100) forms a concave side. The convex surface condenses light. The Fresnel lens comprises an incidence side(10) and an emitting side(20). The incidence side forms a plurality of aspheric part which firstly refracts the light, or a spherical part(11). The emitting side forms a plurality of protruded parts(21). The plurality of protruded parts comprises an effective side(21a) and an ineffective side(21b). The effective side and the ineffective side secondly re-refract the refracted light and discharge it to a desire direction and intensity. The plurality of aspheric part or the spherical part condenses the discharged light to the effective side of the plurality of protruded parts only.

Description

양면패턴을 지닌 프러넬렌즈{Fresnel lens of double-sided pattern}Fresnel lens with double-sided pattern

본 발명은 발산된 빛을 집광시키기 위한 프러넬렌즈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기존에 널리 이용되는 가공기를 통하여 광원으로부터 발산된 빛을 원하는 방향과 강도로 출사시킬 수 있는 정밀성과 함께 설계상에 자유성을 지니도록 구현시켜 다양한 조명기구에 적용할 수 있고, 실용성을 지니면서 별도의 후가공이 필요 없어 제조시 발생하는 비용절감 및 시간을 최소화시켜 전반적인 생산성을 향상시키는 양면패턴을 지닌 프러넬렌즈에 관한 것이다.The present invention relates to a prunel lens for condensing the emitted light, and more specifically to the design with the precision that can emit the light emitted from the light source in a desired direction and intensity through a widely used processing machine It can be applied to various lighting fixtures by implementing it with freedom, and it has practicality and does not require separate post-processing, and it has a double-sided pattern that improves overall productivity by minimizing the cost and time required during manufacturing. will be.

통상적으로, 프러넬렌즈(Fresnel-lens)는 볼록렌즈와 같은 작용을 가지게 한 대신 그 두께를 줄인 렌즈로서 몇 개의 띠 모양으로 나누어 각 띠에 프리즘작용을 가지도록 한 것이다. 이러한 프러넬렌즈는 단면에 프러넬 커트를 사용하여 광원에서 렌즈로 입사된 빛을 효율적으로 집광하기 용이하기에 등대, 카메라의 핀트판, OHP, 자동차의 미등과 같이 빛이 필요한 조명기구에 널리 사용되고 있다.In general, a fresnel-lens is a lens having a reduced thickness, instead of having a convex lens-like function, and divided into several bands to have a prism effect on each band. These prunel lenses are widely used in lighting fixtures that require light such as lighthouses, camera's focus plate, OHP, taillights of cars, etc., because it is easy to efficiently collect light incident from the light source to the lens by using a prunel cut on the cross section. have.

도 1은 종래의 프러넬렌즈를 나타내는 구성도가 도시된다.1 is a block diagram showing a conventional prunel lens.

도 1처럼 종래의 프러넬렌즈(1)는 일면엔 광원(L)으로부터 발산된 빛이 입사되는 단순 평탄진 입사면(2)을 구비하고, 타면엔 상기 입사된 빛을 굴절시키도록 다수의 돌출부(3)를 개재한 출사면(4)을 구비함과 함께 중앙엔 단순 굴곡진 볼록면(5)을 구비하고 있는 구조이다. As shown in FIG. 1, the conventional prunel lens 1 has a simple flat line incident surface 2 on which one side of the light emitted from the light source L is incident, and a plurality of protrusions on the other side to refract the incident light. It is a structure provided with the exit surface 4 through (3), and the simple curved convex surface 5 in the center.

여기서, 출사면(4)의 돌출부(3)는 광원(L)을 중심으로 분산되는 빛을 굴절시켜 집광되도록 일정 각도로 경사진 유효면(3a)과, 이러한 유효면(3a)을 단순히 연결시키기 위해 형성되는 무효면(3b)을 구비하고 있다. 즉, 프러넬렌즈(1)는 광원(L)으로부터 발산된 빛을 단순히 정면 방향으로 집광하여 보내는 것을 기본으로 하고 있다. In this case, the protrusion 3 of the exit surface 4 simply connects the effective surface 3a which is inclined at an angle so as to be focused by refracting light scattered about the light source L, and the effective surface 3a. The ineffective surface 3b formed for the purpose is provided. That is, the prunel lens 1 is based on simply condensing the light emitted from the light source L in the front direction.

이러한 프러넬렌즈(1)를 특정한 각도 영역으로 빛을 보내거나 빛의 강도를 조절하기 위해서는 유효면(3a)의 경사 각도를 통해 조절해야 되는데, 입사면(2)이 평면으로 고정되어 있어 출사면(4)의 범위가 넓어지므로 빛이 도달하는 유효면(3a)을 연결시켜 주는 무효면(3b)이 극히 좁아지게 되어 출사면(4)의 무효면(3b)을 구성하기 어려워 유효면의 각도 변화 등 설계 자유도가 떨어지게 되므로 다양한 빛의 분산을 구현하기가 어려운 문제가 있을 뿐만 아니라, 광원(L)으로부터 발산된 빛이 입사면(2)을 통과하면서 출사면(4)의 돌출부(3) 중 유효면(3a)이 아닌 무효면(3b)을 따라 흐르는 빛이 발생하게 되고, 이는 다시 원하지 않는 곳으로 출사되는 문제가 발생한다. 따라서 입사면(2)에서 빛을 집광하여 돌출부(3)의 유효면(3a)만으로 빛을 원하는 대로 조절할 수 있어야 하나, 전술한 바와 같이 좁은 무효면(3b)으로 인해 설계자유도가 낮아 다양한 빛의 분산을 구현할 수가 없다.In order to send light to a specific angular region or to adjust the intensity of light, the prunel lens 1 needs to be adjusted through the inclination angle of the effective surface 3a. Since the range of (4) becomes wider, the invalid surface 3b connecting the effective surface 3a to which light reaches becomes extremely narrow, making it difficult to form the invalid surface 3b of the exit surface 4, and thus the angle of the effective surface. Since the design freedom, such as change, is reduced, it is not only difficult to implement various light distributions, but also light emitted from the light source L passes through the incident surface 2, and thus, among the protrusions 3 of the exit surface 4. The light flowing along the invalid surface 3b instead of the effective surface 3a is generated, which causes a problem of exiting to an unwanted place again. Therefore, the light must be focused on the incident surface 2 to adjust the light as desired only by the effective surface 3a of the protrusion 3, but as described above, the design degree of freedom is low due to the narrow invalid surface 3b. You can't implement distribution.

또한, 프러넬렌즈(1)의 입사면(2)은 정밀한 평탄면으로 지니도록 형성해야 되는데 합성수지재로 형성할 경우, 성형시 수지 수축을 통한 변형이 발생하게 되어 이를 다시 평탄지도록 별도의 후가공을 수행해야 되는 문제점이 있다. 이처럼 프러넬렌즈(1)는 다양한 문제점으로 인해 정밀성이 현저히 떨어지는 일부 제품엔 활용되고 있으나 빛의 정밀한 조절이 요구되는 제품에는 활용되지 못하고 2차 내지 3차 등의 별도의 정밀한 후가공이 필요하게 되어 그 용도가 매우 제한적인 폐단이 따르고 있다.In addition, the incident surface 2 of the prunel lens 1 should be formed to have a precise flat surface, but when formed of a synthetic resin material, the deformation through the resin shrinkage occurs during molding, so that the separate post-processing to be flat again There is a problem that needs to be done. As described above, the prunel lens 1 is used in some products that are significantly lower in precision due to various problems, but it is not used in products requiring precise control of light, and requires separate precise post processing such as secondary to tertiary. There is a very limited closure.

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 기존에 널리 이용되는 가공기를 통하여 광원으로부터 발산된 빛을 원하는 방향과 강도로 출사시킬 수 있는 정밀성과 함께 설계상에 자유성을 지니도록 구현시켜 다양한 조명기구에 적용할 수 있고, 실용성을 지니면서 별도의 후가공이 필요 없어 제조시 발생하는 비용절감 및 시간을 최소화시켜 전반적인 생산성을 향상시키는 양면패턴을 지닌 프러넬렌즈를 제공하려는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to fundamentally solve the conventional problems as described above, the freedom in design with the precision that can emit the light emitted from the light source in the desired direction and intensity through a widely used processing machine It can be applied to various lighting fixtures, and it has practicality and does not need separate post-processing, and it provides a prunel lens with a double-sided pattern that improves overall productivity by minimizing the cost and time incurred during manufacturing. There is a purpose.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 광원으로부터 발산된 빛을 집광시키기 위한 프러넬렌즈에 있어서: 상기 프러넬렌즈는 빛을 집광시키는 볼록면이 형성되어 있으며, 상기 발산된 빛을 집광되게 1차적으로 굴절시키는 다수의 비구면부 또는 구면부를 형성하는 입사면과 상기 굴절된 빛을 2차적으로 재굴절시켜 원하는 방향과 강도로 출사시키는 유효면과 무효면을 지닌 다수의 돌출부를 형성하는 출사면을 포함하여 이루어지되, 상기 입사면의 비구면부 또는 구면부는 발산된 빛을 원하는 방향과 강도로 출사시키는 출사면의 유효면으로만 집광시키는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a prunel lens for condensing light emitted from a light source: the prunel lens is formed with a convex surface for condensing light, and primarily to condense the emitted light. An incidence surface forming a plurality of aspherical or spherical portions to be refracted, and an exit surface forming a plurality of protrusions having an effective surface and an ineffective surface for re-refractively refracting the refracted light to emit in a desired direction and intensity. It is made, the aspherical surface portion or the spherical surface of the incident surface is characterized in that it focuses only on the effective surface of the emission surface for emitting the emitted light in the desired direction and intensity.

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또한, 본 발명에 의한 상기 출사면의 돌출부는 입사면으로부터 굴절된 빛을 제공받는 유효면과 빛을 제공받지 않는 무효면을 지니도록 형성하되, 굴절법칙에 따라 NURBS 곡선으로 구성된 유효면과 가공성을 고려하여 유효면들을 자연스럽게 이어주는 무효면을 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the projecting portion of the exit surface according to the present invention is formed to have an effective surface for receiving light refracted from the incident surface and an invalid surface for which light is not provided, the effective surface and workability is composed of the NURBS curve according to the law of refraction In consideration of the above, it is characterized by forming an invalid surface which naturally connects the effective surfaces.

삭제delete

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.It should be understood, however, that the terminology or words of the present specification and claims should not be construed in an ordinary sense or in a dictionary, and that the inventors shall not be limited to the concept of a term It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be properly defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 기존에 널리 이용되는 가공기를 통하여 광원으로부터 발산된 빛을 원하는 방향과 강도로 출사시킬 수 있는 정밀성과 함께 설계상에 자유성을 지니도록 구현시켜 다양한 조명기구에 적용할 수 있고, 실용성을 지니면서 별도의 후가공이 필요 없어 제조시 발생하는 비용절감 및 시간을 최소화시켜 전반적인 생산성을 향상시키는 효과를 제공한다.As described in the above configuration and operation, the present invention is implemented to have a variety of lighting fixtures with a precision that can emit light emitted from the light source in a desired direction and intensity through a widely used processing machine It can be applied to, and it has the practicality and does not need a separate post-processing, thereby providing the effect of improving overall productivity by minimizing cost reduction and time incurred during manufacturing.

도 1은 종래의 프러넬렌즈를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 프러넬렌즈를 나타내는 구성도.
도 3은 도 2의 프러넬렌즈의 주요부를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 프러넬렌즈에 투과되는 빛의 경로를 나타내는 구성도.1 is a block diagram showing a conventional prunel lens.
2 is a block diagram showing a prunel lens according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram showing a main part of the prunel lens of FIG.
4 is a block diagram showing a path of light transmitted through a prunel lens according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 광원(L)으로부터 발산된 빛을 집광시키기 위한 프러넬렌즈(100)와 관련되며, 입사면(10)과 출사면(20)을 주요 구성으로 하는 양면패턴을 지닌 프러넬렌즈에 관 한다. The present invention relates to a prunel lens 100 for condensing light emitted from a light source (L), and relates to a prunel lens having a double-sided pattern consisting mainly of the entrance face 10 and the exit face 20 do.

한편, 본 발명에서 사용하는 돌출부의 용어는 기존의 프러넬 렌즈에 관련한 특허에서 주로 프리즘부로 사용되나, 프리즘은 용어상 주로 평면의 삼각형으로 구성된 굴절체를 의미하여 형상이 제약되고, 이와 달리 NURBS 곡면으로 주로 구성되는 출사면을 가진 굴절체를 돌출부로 용어를 사용하고 있음을 이해하여야 한다.On the other hand, the term of the protrusion used in the present invention is mainly used as a prism portion in the patent related to the existing Prunel lens, the prism means a refractive object mainly composed of a planar triangle in terms, the shape is limited, otherwise NURBS curved surface It is to be understood that the terminology of the refraction body having an exit surface consisting mainly of a projection is used.

이때, 본 발명의 프러넬렌즈(100)는 설계의 자율성과 효율성을 지니도록 한 것에 가장 큰 취지를 두고 있으므로 이하, 도시된 도면과 함께 상세한 설명에 한정되는 것이 아님을 자명한다. 즉, 도 2 내지 도 4에 도시된 프러넬렌즈(100)는 Regular(Radial Facets)의 유형을 기본으로 하고 있지만, 당업자라면 이에 국한되지 않고 Extruded(Linear Facets) 또는 Beacon(Cylindrical Facets)등의 유형으로도 실시할 수 있다. 한편, 광원(L)은 빛을 발산하는 램프로서 특정 램프에만 적용되는 것이 아닌 통상의 형광, 백열, 할로겐, LED 램프에 적용이 가능하다.At this time, the prunel lens 100 of the present invention is intended to have the autonomy and efficiency of the design, so it will be apparent that the present invention is not limited to the detailed description with the drawings shown below. That is, the prunel lens 100 shown in Figures 2 to 4 is based on the type of Regular (Radial Facets), but those skilled in the art is not limited to this type such as Extruded (Linear Facets) or Beacon (Cylindrical Facets) It can also be carried out. On the other hand, the light source (L) is a lamp that emits light, and can be applied to ordinary fluorescent, incandescent, halogen, and LED lamps, not only specific lamps.

본 발명에 따른 프러넬렌즈(100)는 빛을 집광시키는 볼록면(110)이 형성되어 있으며, 상기 발산된 빛을 입사하여 다수의 출사면 방향으로 집광시키는 입사면(10)과 상기 굴절된 빛을 원하는 방향과 강도로 출사시키는 다수의 출사면(20)으로 이루어진다. 프러넬렌즈(100)는 주로 도 2 내지 도 4처럼 소정의 두께를 지닌 원판 형으로 형성되면서 일면엔 광원(L)과 마주보는 위치에 입사면(10)을 구비하고, 타면엔 광원(L)과 등지는 위치에 출사면(20)을 일체로 구비한다. 입사면(10)은 광원(L)으로부터 발산된 빛을 최초로 입사하여 다수의 출사면 방향으로 집광시키고, 출사면(20)은 입사면(10)을 통해 굴절된 빛을 원하는 방향과 강도로 출사시키는 역할을 수행한다.In the prunel lens 100 according to the present invention, a convex surface 110 for condensing light is formed, and the incident surface 10 and the refracted light incident to the emitted light to condense in a plurality of exit surface directions It consists of a plurality of exit surface 20 for emitting in the desired direction and intensity. The prunel lens 100 is mainly formed in a disc shape having a predetermined thickness as shown in FIGS. 2 to 4, and has an incident surface 10 at a position facing the light source L on one side thereof, and a light source L on the other side thereof. And the back is integrally provided with the exit surface 20 at the position. The incident surface 10 firstly receives the light emitted from the light source L and condenses it in a plurality of emission surface directions, and the emission surface 20 emits the light refracted through the incident surface 10 in a desired direction and intensity. Play a role of

한편, 빛을 집광시키는 경우에는 주로 출사면(20)의 중앙에는 빛을 집광시키는 볼록면(110)이 형성되는데, 이는 입사면(10)의 집광부, 즉 볼록면(110)에서 집광된 수준과 출사방향의 집광성 혹은 확산성의 정도에 따라 볼록면 또는 오목면으로 구비할 수 있으며, 이러한 볼록면/오목면들은 빛의 굴절공식을 기본으로 연속적인 출사방향성을 고려하여 자연스럽게 형성된다. 따라서 입사면(10)을 통과한 빛을 설계자의 의도에 따라 목표 각도로 굴절되기 위해서 출사면(20)은 볼록면, 오목면에 제약되지 아니하는 NURBS 자유곡선으로 형성된다.On the other hand, in the case of condensing light, a convex surface 110 for condensing light is mainly formed in the center of the emission surface 20, which is the level of light condensing on the incident surface 10, that is, the convex surface 110. It may be provided as a convex surface or concave surface according to the degree of light condensation or diffusivity of the outgoing direction, these convex surface / concave surface is naturally formed in consideration of the continuous emission direction on the basis of the refractive formula of the light. Therefore, in order to refract the light passing through the incident surface 10 at the target angle according to the intention of the designer, the output surface 20 is formed as a NURBS free curve that is not constrained to the convex surface and the concave surface.

또, 본 발명에 의한 상기 프러넬렌즈(100)의 입사면(10)은 발산된 빛을 1차적으로 굴절시키는 다수의 비구면부 또는 구면부(11)를 형성하고, 출사면(20)은 굴절된 빛을 2차적으로 재굴절시키는 다수의 돌출부(21)를 형성한다. 프러넬렌즈(100)의 입사면(10)은 광원(L)으로부터 발산된 빛을 최초로 입사하여 굴절시키고, 출사면(20)은 입사면(10)을 통해 굴절된 빛을 원하는 방향과 강도로 출사시키는 역할을 수행하는 것으로, 도 3a와 같이 입사면(10)엔 다수의 구면부(11)를 형성하고, 출사면(20)엔 다수의 돌출부(21)가 형성된다. 물론 도면을 통하여 도시하지 않았지만, 입사면(10)은 다수의 비구면부(asymmetric, symmetric)로써 형성하는 것도 가능하다할 것이다.In addition, the incident surface 10 of the prunel lens 100 according to the present invention forms a plurality of aspherical or spherical portions 11 for primarily refracting emitted light, and the exit surface 20 is refracted. A plurality of protrusions 21 are formed to secondary refracted light. The incident surface 10 of the prunel lens 100 first enters and refracts the light emitted from the light source L, and the exit surface 20 emits the light refracted through the incident surface 10 in a desired direction and intensity. By performing the role of exiting, as shown in FIG. 3a, a plurality of spherical portions 11 are formed in the incident surface 10, and a plurality of protrusions 21 are formed in the exit surface 20. Of course, although not shown through the drawings, the incident surface 10 may be formed of a plurality of aspherical (asymmetric, symmetric).

입사면(10)의 구면부(11)는 돔형상의 단면을 지녀 광원(L)으로부터 발산된 빛을 1차적으로 굴절시키고, 출사면(20)의 돌출부(21)는 뿔 형상의 단면을 지녀 구면부(11)를 통해 굴절된 빛을 원하는 방향과 강도로 재굴절시킨다. 즉, 입사면(10)의 구면부(11)와 출사면(20)의 돌출부(21)는 상호 연동하는 것으로 구면부(11)는 광원(L)으로부터 발산된 빛을 돌출부(21)로 집광되도록 굴절시키고 돌출부(21)는 집광된 빛을 재굴절시켜 원하는 방향과 강도로 출사시킨다. 여기서 돌출부(21)의 형상(각도)에 따라 빛의 방향과 강도를 변경할 수 있는데, 설계자에 의해 돌출부(21)가 어떠한 형상을 지녀도 구면부(11)가 돌출부(21)로 빛을 집광시켜 줄 수 있기에 설계상의 자유성을 지니게 된다. The spherical portion 11 of the incident surface 10 has a dome-shaped cross section and primarily refracts the light emitted from the light source L, and the protrusion 21 of the exit surface 20 has a horn-shaped cross section. The light refracted through the part 11 is refracted in a desired direction and intensity. That is, the spherical portion 11 of the incident surface 10 and the protrusion 21 of the exit surface 20 are interlocked with each other, and the spherical portion 11 condenses the light emitted from the light source L to the protrusion 21. Refractive as possible and the protrusion 21 re-reflects the focused light to be emitted in the desired direction and intensity. Here, the direction and intensity of the light can be changed according to the shape (angle) of the protrusion 21. Even if the protrusion 21 has any shape by the designer, the spherical portion 11 condenses the light to the protrusion 21. It gives you design freedom.

물론, 빛을 원하는 방향과 강도로 출사시키기 위한 돌출부(21)의 형상이 자연스러워지지 않을 경우, 구면부(11)를 수정하여 입사광의 분포를 조절하여 돌출부(21)의 출사면(20)의 형성을 조절할 수 있다. 따라서 입사면(10)의 집광부는 대칭, 비대칭의 비구면부의 집광렌즈패턴으로 구성될 수 있는 것이다. 따라서 설계의도에 따라 입사면(10)의 비구면부 또는 구면부는 집광패턴에 빛이 도달하지 않는 사각지대인 무효면(21b)이 일부 구비할 수 있으며, 가공성을 고려하여 주로 자연스러운 연속커브로 구성할 것이다.Of course, if the shape of the protrusion 21 for emitting light in a desired direction and intensity is not natural, by modifying the spherical portion 11 to adjust the distribution of the incident light of the exit surface 20 of the protrusion 21 Formation can be controlled. Therefore, the light collecting part of the incident surface 10 may be composed of a light collecting lens pattern of symmetrical and asymmetrical aspherical parts. Therefore, according to the design intention, the aspherical surface or the spherical surface of the incident surface 10 may be partially provided with an invalid surface 21b, which is a blind spot where light does not reach the condensing pattern, and is mainly composed of a natural continuous curve in consideration of workability. something to do.

이때, 본 발명에 의한 상기 출사면(20)의 돌출부(21)는 입사면(10)으로부터 굴절된 빛을 제공받는 유효면(21a)과 빛을 제공받지 않는 무효면(21b)을 지니도록 형성하되, 굴절법칙에 따라 NURBS 곡선으로 구성된 유효면(21a)과 가공성을 고려하여 유효면(21a)들을 자연스럽게 이어주는 무효면(21b)을 형성한다. In this case, the protrusion 21 of the emission surface 20 according to the present invention is formed to have an effective surface 21a receiving light refracted from the incident surface 10 and an invalid surface 21b not receiving light. However, in accordance with the law of refraction, an effective surface 21a formed of a NURBS curve and an invalid surface 21b that naturally connect the effective surfaces 21a are formed in consideration of workability.

여기서, 출사면(20)의 돌출부(21)는 뿔 형상의 단면을 지녀 구면부(11)를 통해 굴절된 빛을 원하는 방향과 강도로 재굴절시키는 것으로, 도 3b처럼 유효면(21a)과 무효면(21b)을 지니도록 형성한다. 이러한 유효면(21a)은 입사면(10)의 구면부(11)로부터 집광된 빛을 제공받는 부위이고, 무효면(21b)은 제공받지 못하는 부위이다. 즉, 유효면(21a)은 실질적으로 빛을 원하는 방향과 강도로 굴절시키기 위해 형성되는 것이고, 무효면(21b)은 이러한 유효면(21a)과 유효면(21a) 사이를 연결시켜주기 위해 형성되는 것이다. Here, the protrusion 21 of the exit surface 20 has a horn-shaped cross section to re-refract the light refracted through the spherical portion 11 in a desired direction and intensity, as shown in Figure 3b and the effective surface 21a It is formed to have a surface 21b. The effective surface 21a is a portion that receives the light collected from the spherical portion 11 of the incident surface 10, and the invalid surface 21b is a portion that is not provided. That is, the effective surface 21a is formed to substantially refract light in the desired direction and intensity, and the invalid surface 21b is formed to connect the effective surface 21a and the effective surface 21a. will be.

한편, 유효면(21a)은 굴절법칙에 따라 필연적으로 필요로 하는 각도를 갖는 NURBS 곡선으로 구성되고, 즉 설계자가 원하는 방향과 강도로 출사하기 위한 굴절률에 따라 다양한 각도로 경사지게 형성되며, 유효면(21a)은 입사면(10)에서 통과된 빛과 출사시킬 빛의 방향에 따라 굴절법칙에 따라 각도가 결정되기 때문에 별도의 설계과정이 없이도 자동으로 형성된다. On the other hand, the effective surface 21a is composed of a NURBS curve having an angle inevitably required according to the law of refraction, that is, the designer is formed to be inclined at various angles according to the refractive index for emitting in the desired direction and intensity, 21a) is automatically formed without an additional design process because the angle is determined according to the law of refraction according to the direction of the light passing through the incident surface 10 and the light to be emitted.

그리고 무효면(21b)은 가공성을 고려하여 유효면(21a)들을 자연스럽게 이어주는 데, 즉 광학적 영향이 없는 면으로 유효면(21a)의 가공성을 향상시키기 위해 임의로 조절하여 설계할 수 있으므로, 유효면(21a)과 무효면(21b)의 경계부위가 라운드 지도록 형성하여 특수 가공기가 아닌 일반적인 CNC 가공기를 이용할 수 있도록 한다. 참고로 도 3b에서 구면부(11)는 노란색으로 표현하였고 유효면(21a)은 보라색, 무효면(21b)은 녹색으로 각각 구분되도록 표현하였다.In addition, the invalid surface 21b naturally connects the effective surfaces 21a in consideration of workability, that is, a surface having no optical influence, and may be arbitrarily adjusted and designed to improve the workability of the effective surface 21a. The boundary between 21a) and the invalid surface 21b is rounded so that a general CNC machine can be used instead of a special machine. For reference, in FIG. 3B, the spherical portion 11 is expressed in yellow, and the effective surface 21a is represented by purple, and the invalid surface 21b is represented by green.

또한, 본 발명에 의한 상기 입사면(10)의 비구면부 또는 구면부(11)는 발산된 빛을 원하는 방향과 강도로 출사되도록 출사면(20)의 유효면(21a)으로만 집광시킨다. 입사면(10)의 비구면부 또는 구면부(11)는 돔형상의 단면을 지녀 광원(L)으로부터 발산된 빛을 1차적으로 굴절시키는 것으로, 도 4처럼 출사면(20)의 유효면(21a)으로만 집광되도록 형성한다. 즉, 구면부(11)가 광원(L)으로부터 발산된 빛을 유효면(21a)으로만 집광시키기 때문에 출사면(20)에서 필요한 유효면(21a)의 범위가 줄어들어 여유롭게 되므로 상대적으로 유효면(21a)의 각도를 설계자가 원하는 대로 다양하게 형성할 수 있는 것이다. 따라서 종래의 프러넬 렌즈에서 발생하는 무효면(21b)을 따라 흐르는 미광(stray light)이 기하광학적으로 발생하지 않는 것이다.In addition, the aspherical surface portion or spherical surface portion 11 of the incident surface 10 according to the present invention focuses only the effective surface 21a of the output surface 20 so that the emitted light is emitted in a desired direction and intensity. The aspherical surface portion or spherical surface portion 11 of the incident surface 10 has a dome-shaped cross section and primarily refracts the light emitted from the light source L. As shown in FIG. 4, the effective surface 21a of the emission surface 20 is shown. It is formed so as to focus only. That is, since the spherical portion 11 condenses the light emitted from the light source L only to the effective surface 21a, the range of the effective surface 21a necessary for the emission surface 20 is reduced to allow a relatively effective surface ( The angle of 21a) can be varied as desired by the designer. Therefore, stray light flowing along the invalid surface 21b generated in the conventional prunel lens is not generated geometrically.

만일, 입사면(10)의 구면부(11)를 형성하지 않고 출사면(20)의 돌출부(21)만을 독립적으로 형성한 상태에서 설계자가 빛을 원하는 방향과 강도로 굴절시키도록 설계하면, 출사면(20)에 필요한 유효면(21a)의 범위가 커져서 유효면(21a)의 설계 여유가 극히 좁아지므로 원하는 각도를 출사시키기 어렵게 되고, 유효면(21a)의 측벽인 무효면(21b)에도 빛이 제공되어 원하지 않는 방향으로 출사되는 빛이 발생하게 된다. 결국 출사면(20)의 돌출부(21)만으론 설계제약이 상당히 따르기 때문에 설계상에 자유성을 제공하는 구면부(11)의 역할이 매우 중요하다. 한편, 구면부(11) 또한 돌출부(21)의 유효면(21a)과 무효면(21b)처럼 광원(L)으로부터 발산된 빛을 제공받는 유효면과 제공받지 않는 무효면을 형성할 수 있다.If the designer is designed to refract the light in a desired direction and intensity in a state in which only the protruding portion 21 of the emission surface 20 is formed independently without forming the spherical portion 11 of the incident surface 10, the emission is made. Since the range of the effective surface 21a required for the surface 20 increases, the design margin of the effective surface 21a becomes extremely narrow, so that it is difficult to emit a desired angle, and light is also applied to the invalid surface 21b which is a side wall of the effective surface 21a. This is provided so that light is emitted in an undesired direction. As a result, since only the protruding portion 21 of the exit surface 20 follows design constraints, the role of the spherical portion 11 providing freedom in design is very important. On the other hand, the spherical portion 11 may also form an active surface and a non-supplied invalid surface provided with light emitted from the light source L, such as the effective surface 21a and the invalid surface 21b of the protrusion 21.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 프러넬렌즈에 투과되는 빛의 경로를 나타내는 구성도이다.4 is a block diagram showing a path of light transmitted through a prunel lens according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예로서, 먼저 본 발명의 프러넬렌즈(100)는 소정의 각도로 분산되도록 설계한 것이다. 또, 입력 배광커브와 동일한 배광값을 갖는 점 형태의 광원(L)을 전제한 것으로서, OSRAM 사에서 제공하는 RAY File을 이용하여 시뮬레이션 하였다. 도 4와 같이 광원(L)으로부터 빛이 발산하게 되면 최초에 입사면(10)으로 입사하게 된다. 여기서 입사된 빛은 구면부(11)를 통과하면서 1차적으로 굴절시켜 출사면(20)의 돌출부(21)로 빛을 제공한다. 4 is an embodiment of the present invention. First, the prunel lens 100 of the present invention is designed to be distributed at a predetermined angle. In addition, the light source L having a dot shape having the same light distribution value as the input light distribution curve was assumed and simulated using an RAY file provided by OSRAM. When light is emitted from the light source L as shown in FIG. 4, the light is incident on the incident surface 10. The incident light is first refracted while passing through the spherical portion 11 to provide light to the protrusion 21 of the emission surface 20.

이때, 개별 구면부(11)는 개별 돌출부(21)와 각각 한조를 이루어 상호 굴절작용을 수행한다. 즉, 구면부(11)를 통과한 빛은 돌출부(21)의 유효면(21a)으로 제공하게 되고, 유효면(21a)으로 투과된 빛은 2차적으로 굴절되어 목표방향으로 출사하게 된다. 이처럼 기존에는 광원(L)으로부터 빛을 원하는 방향과 강도로 출사시킴에 있어 상당한 제약을 받아왔었지만, 비구면부 또는 구면부의 집광부를 갖춘 입사면(10)과 NURBS 출사면(20, 정확히는 출사면의 유효면(21a))을 갖춘 양면패턴을 지니게 하면 다양한 빛을 구현할 수가 있다.At this time, the individual spherical portion 11 is a pair with each of the individual protrusions 21 to perform a mutual refractive action. That is, the light passing through the spherical portion 11 is provided to the effective surface 21a of the protrusion 21, and the light transmitted through the effective surface 21a is secondarily refracted to exit in the target direction. As such, in the past, considerable restrictions have been imposed on emitting light from a light source L in a desired direction and intensity, but an entrance surface 10 and an NURBS emission surface 20 (exactly an exit surface) having aspherical or spherical condensing portions are provided. By having a double-sided pattern having the effective surface (21a) of can be realized a variety of light.

이와 같이, 본 발명은 기존에 널리 이용되는 가공기를 통하여 광원으로부터 발산된 빛을 원하는 방향과 강도로 출사시킬 수 있는 정밀성과 함께 설계상에 자유성을 지니도록 구현시켜 다양한 조명기구에 적용할 수 있고, 실용성을 지니면서 별도의 후가공이 필요 없어 제조시 발생하는 비용절감 및 시간을 최소화시켜 전반적인 생산성을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the present invention can be applied to various lighting fixtures by implementing freedom to design with precision capable of emitting light emitted from a light source in a desired direction and intensity through a widely used processing machine. It has the effect of improving the overall productivity by minimizing the cost and time generated during manufacturing since it does not need a separate post processing while having practicality.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is therefore intended that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.

10: 입사면 11: 구면부
20: 출사면 21: 돌출부
21a: 유효면 21b: 무효면
100: 프러넬렌즈 110: 볼록면
L: 광원10: entrance face 11: spherical portion
20: exit surface 21: protrusion
21a: valid side 21b: invalid side
100: prunel lens 110: convex surface
L: light source

Claims (4)

광원(L)으로부터 발산된 빛을 집광시키기 위한 프러넬렌즈(100)에 있어서:
상기 프러넬렌즈(100)는 빛을 집광시키는 볼록면(110)이 형성되어 있으며,
상기 발산된 빛을 집광되게 1차적으로 굴절시키는 다수의 비구면부 또는 구면부(11)를 형성하는 입사면(10)과 상기 굴절된 빛을 2차적으로 재굴절시켜 원하는 방향과 강도로 출사시키는 유효면(21a)과 무효면(21b)을 지닌 다수의 돌출부(21)를 형성하는 출사면(20)을 포함하여 이루어지되, 상기 입사면(10)의 비구면부 또는 구면부(11)는 발산된 빛을 원하는 방향과 강도로 출사시키는 출사면(20)의 유효면(21a)으로만 집광시키는 것을 특징으로 하는 양면패턴을 지닌 프러넬렌즈.In the prunel lens 100 for condensing light emitted from the light source (L):
The prunel lens 100 has a convex surface 110 for condensing light is formed,
Effective to output the light in the desired direction and intensity by secondly re-reflecting the incident surface 10 and the refracted light to form a plurality of aspherical or spherical portion 11 for refracting the divergent light primarily And an exit surface 20 forming a plurality of projections 21 having a surface 21a and an invalid surface 21b, wherein the aspherical or spherical portion 11 of the incident surface 10 is diverged. A funnel lens having a double-sided pattern, characterized in that the light is focused only on the effective surface (21a) of the emission surface 20 for emitting light in a desired direction and intensity. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 출사면(20)의 돌출부(21)는 입사면(10)으로부터 굴절된 빛을 제공받는 유효면(21a)과 빛을 제공받지 않는 무효면(21b)을 지니도록 형성하되, 굴절법칙에 따라 NURBS 곡선으로 구성된 유효면(21a)과 가공성을 고려하여 유효면(21a)들을 자연스럽게 이어주는 무효면(21b)을 형성하는 것을 특징으로 하는 양면패턴을 지닌 프러넬렌즈.The method of claim 1,
The protrusion 21 of the exit surface 20 is formed to have an effective surface 21a receiving light refracted from the incident surface 10 and an invalid surface 21b not receiving light, according to the law of refraction. A funnel lens having a double-sided pattern, characterized by forming an effective surface 21a composed of a NURBS curve and an invalid surface 21b that naturally connects the effective surfaces 21a in consideration of workability. 삭제delete
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