KR101387625B1 - Optical system for led spotlight and led spotlight included the same - Google Patents

Optical system for led spotlight and led spotlight included the same Download PDF

Info

Publication number
KR101387625B1
KR101387625B1 KR1020120030324A KR20120030324A KR101387625B1 KR 101387625 B1 KR101387625 B1 KR 101387625B1 KR 1020120030324 A KR1020120030324 A KR 1020120030324A KR 20120030324 A KR20120030324 A KR 20120030324A KR 101387625 B1 KR101387625 B1 KR 101387625B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
led
aspherical
light
light source
optical system
Prior art date
Application number
KR1020120030324A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130108699A (en
Inventor
현동훈
노명재
Original Assignee
노명재
현동훈
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 노명재, 현동훈 filed Critical 노명재
Priority to KR1020120030324A priority Critical patent/KR101387625B1/en
Publication of KR20130108699A publication Critical patent/KR20130108699A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101387625B1 publication Critical patent/KR101387625B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00Refractors for light sources
    • F21V5/04Refractors for light sources of lens shape
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-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
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/69Details of refractors forming part of the light source
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/003Searchlights, i.e. outdoor lighting device producing powerful beam of parallel rays, e.g. for military or attraction purposes
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/02Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING 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
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 LED 스포트라이트용 광학계 및 이를 포함하는 LED 스포트라이트에 관한 것으로서, 수차 개선을 위해 비구면으로 형성되며, 광원인 LED의 발산광에 대해 굴절과 반사 작용으로 광을 제어함으로써 스폿 광을 1차적으로 유도함과 더불어 전방(前方)으로 방출하기 위한 비구면 반사체; 상기 비구면 반사체의 상측에 접하여 위치되는 것으로서, 수차 개선을 위해 비구면으로 형성한 렌즈구조체이며, 상기 비구면 반사체에 의해 1차적으로 광 조정된 방출광에 대하여 외측 방향으로 새는 광을 중앙부로 모아 잡아줌과 아울러 2차 광 제어를 통해 스폿 광의 방사각을 좁혀주면서 균일한 광 분포를 유도하기 위한 비구면 렌즈; 가 구비되는 LED 스포트라이트용 광학계 및 이를 포함하는 LED 스포트라이트에 관한 것이다.The present invention relates to an optical system for LED spotlights and an LED spotlight including the same, and is formed as an aspherical surface for improving aberration, and induces spot light primarily by controlling light by refraction and reflection with respect to divergent light of an LED as a light source. Aspherical reflectors for forward emission; The lens structure is positioned in contact with the upper side of the aspherical reflector, and formed into an aspherical surface for improving aberration, and collects the light leaking outward with respect to the emitted light primarily adjusted by the aspherical reflector to the center. In addition, aspherical lens for inducing a uniform light distribution while narrowing the emission angle of the spot light through the secondary light control; The present invention relates to an optical system for LED spotlight and an LED spotlight including the same.

Description

엘이디 스포트라이트용 광학계 및 이를 포함하는 엘이디 스포트라이트{OPTICAL SYSTEM FOR LED SPOTLIGHT AND LED SPOTLIGHT INCLUDED THE SAME}Optical system for LED spotlights and LED spotlights including the same {OPTICAL SYSTEM FOR LED SPOTLIGHT AND LED SPOTLIGHT INCLUDED THE SAME}

본 발명은 집중 조명장치인 엘이디(LED) 스포트라이트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 면광원 형태의 발산광을 갖는 COB 타입 LED모듈이나 COM 타입 LED모듈의 멀티칩 패키지형 LED 또는 OLED를 스포트라이트의 LED광원으로 유용하게 채택하여 적용할 수 있도록 하며, 기존 LED 집중조명에서 발생되던 다수의 성능불량에 대한 수차를 효과적으로 개선할 수 있도록 한 LED 스포트라이트용 광학계 및 이를 포함하는 LED 스포트라이트에 관한 것이다.
The present invention relates to a spotlight (LED) spotlight, and more particularly to a multi-chip packaged LED or OLED of a COB type LED module or a COM type LED module having a divergent light in the form of a surface light source LED light source of the spotlight The present invention relates to an optical system for LED spotlights and an LED spotlight including the same, which can be usefully adopted and applied, and effectively improves aberration for a large number of poor performances caused by conventional LED intensive lights.

최근 저탄소 녹색성장에 부응하여 낮은 전력 소모, 긴 수명, 빠른 응답성 및 공간 절약 등의 장점을 갖는 LED를 광원으로 적용한 LED 조명의 보급이 활발히 추진되고 있고, LED 조명의 사용 목적에 맞게 광원인 LED에 대해서 광을 제어하는 등 보다 효과적이면서 효율적인 사용을 위한 노력들을 간구하고 있다.Recently, in response to the low carbon green growth, LED lighting with LEDs with low power consumption, long life, fast response and space saving as a light source has been actively promoted. Efforts are being made for more effective and efficient use, such as controlling light.

일 예로, 등대나 집어등, 자동차 헤드라이트 등 여러 분야에 다양하게 활용되는 있는 조명장치인 스포트라이트(spotlight)는 어느 일정 부분 또는 어떤 정해진 피사체를 집중하여 조명하기 위한 것으로서, LED 조명에 있어 스폿(spot) 광을 만들기 위한 집광효율 구현이 중요한 요소가 된다.For example, a spotlight, which is a lighting device that is widely used in various fields such as a lighthouse, a fishing lamp, and a car headlight, is used to focus a certain portion or a predetermined subject, and is a spot in an LED light. Implementing light collection efficiency to make light is an important factor.

또한, 분야별 LED 조명시장을 살펴보면, LED 스포트라이트는 LED 조명의 보급이 활발해짐과 더불어 시장의 규모에서 점차 커져가고 있는 추세로서, 효율 개선에 대한 다양한 연구가 필요한 실정에 있다.In addition, looking into the LED lighting market by field, LED spotlight is a trend that is gradually increasing in the size of the market, with the spread of LED lighting is active, there is a need for a variety of studies on efficiency improvement.

도 1은 종래 스폿 광을 만들기 위한 LED 집중 조명장치의 일 예시를 나타낸 것으로서, 광원으로 사용되는 LED칩(30)에 1차 렌즈(10)가 커버된 상태의 패키지형 LED모듈과 상기 1차 렌즈(10) 위에 올려지는 2차 렌즈(20)를 포함하는 구성으로 이루어지며, 상기 1차 렌즈(10) 및 2차 렌즈(20)의 렌즈부를 통해 광원인 LED칩(30)의 발산광을 광 제어하여 스폿(spot) 처리하도록 하고 있다.Figure 1 shows an example of a conventional LED spotlighting apparatus for making spot light, a packaged LED module and the primary lens in a state that the primary lens 10 is covered in the LED chip 30 used as a light source Comprising a configuration including a secondary lens 20 mounted on the (10), through the lens portion of the primary lens 10 and the secondary lens 20, the light emitted from the LED chip 30 as a light source The control is carried out by spot processing.

그런데, 도 1에서와 같은 구조를 갖는 종래 집중형 LED 조명장치에 있어서는 1차 렌즈(10) 및 2차 렌즈(20)의 렌즈부가 빛의 반사작용 또는 굴절작용의 어느 하나만을 이용하는 구조설계이므로 광 조정을 위한 자유도가 낮아 광 조정효율이 떨어지는 문제점이 있었으며, 균질도 또한 떨어지는 문제점이 있었다.However, in the conventional centralized LED lighting apparatus having the structure as shown in FIG. 1, since the lens units of the primary lens 10 and the secondary lens 20 use only the reflection or refraction action of light, There was a problem that the light adjustment efficiency is low, because there is a low degree of freedom for adjustment, there was also a problem inferior in homogeneity.

또한, 도 9의 (a)는 도 1에서와 같은 구조를 갖는 종래 집중형 LED 조명장치에 대한 광 패턴을 보여주는 것으로서, 주변에 황색 띠와 같은 띠 패턴이 형성되는 문제점은 물론 광 균질도와 광 효율이 떨어짐을 확인할 수 있고, 광 제어가 제대로 수행되지 않으므로 잡광률이 많은 문제점을 노출하고 있다.In addition, Figure 9 (a) shows a light pattern for a conventional intensive LED lighting device having a structure as shown in Figure 1, as well as the problem of forming a band pattern such as a yellow band around the optical uniformity and light efficiency This fall can be confirmed, and the light control rate is not properly performed, which exposes many problems.

나아가, 광원인 LED칩(30)의 발산광에 대해 최종 스폿 처리를 유도하기 위한 2차 렌즈(20)는 축척에 따른 용도 변경이 어렵고, 면광원 형태의 발산광을 내보내는 COB(Chip On Board) 타입이나 COM(Chip On Metal) 타입의 멀티칩 패키지형 LED를 집중조명인 스포트라이트의 광원으로 적용한 사례가 없으며, 이는 집중조명의 광원으로 멀티칩 패키지형 LED를 적용하는데 따른 기술적 어려움이 존재하고 있기 때문인데, 설령 이들 멀티칩 패키지형 LED를 집중 조명에 적용한다 하더라도 성능 향상 및 조명 효율의 개선을 기대하기 어려운 실정에 있다.Furthermore, the secondary lens 20 for inducing the final spot treatment for the divergent light of the LED chip 30, which is a light source, is difficult to change the use according to the scale, and emits a chip on board (COB) that emits divergent light in the form of a surface light source. Type or COM (Chip On Metal) type multi-chip packaged LED has never been applied as a spotlight for spotlights, and there are technical difficulties in applying multi-chip packaged LEDs as spotlights. Even if these multichip packaged LEDs are applied to spotlights, it is difficult to expect improvement in performance and lighting efficiency.

덧붙여, 종래 LED 집중 조명장치에 사용된 2차 렌즈(20)는 사출성형이 어려워 양산성이 떨어지는 문제점을 지니고 있으며, 대면적 하이파워(high power)로 사용하고자 하는 경우 LED 광원에 대한 광 조정각도가 넓어지는 단점이 있고, 이를 극복하기 위해서는 2차 렌즈(20)의 크기(길이)를 상당히 키워야하는 문제점 및 이로 인해 조명등 자체가 커지는 문제점이 발생된다 할 것이다.
In addition, the secondary lens 20 used in the conventional LED intensive lighting device has a problem in that the injection molding is difficult and the productivity is inferior, and the light adjustment angle with respect to the LED light source when using a large area high power (high power) There is a disadvantage in that is widened, and in order to overcome this problem, the size (length) of the secondary lens 20 should be considerably increased, and thus the problem that the lamp itself becomes large will occur.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 면광원 형태의 발산광을 갖는 COB 타입이나 COM 타입의 멀티칩 패키지형 LED 또는 OLED를 스포트라이트(집중조명)의 LED광원으로 유용하게 채택하여 적용할 수 있도록 하며, 비구면을 활용 및 수차제어에 의한 구조분석설계를 통해 수차 조정에 따른 자유도를 높일 수 있도록 하고 기존 LED 집중조명에서 발생되던 다수의 성능불량(띠 패턴 형성, 광 균질도 및 광효율 저하, 많은 잡광률 등)에 대한 광학수차를 효과적으로 개선할 수 있도록 하며, 광손실을 최소화하면서 배광각도 20도 이내의 최적화시킨 스폿 광을 만들어낼 수 있도록 한 LED 스포트라이트용 광학계 및 이를 포함하는 LED 스포트라이트를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of solving the problems described above, and in view of the above, it is useful to use a COB type or COM type multi-chip packaged LED or OLED having a surface light source of divergent light as an LED light source of a spotlight. It can be adopted and applied, it is possible to increase the degree of freedom due to aberration adjustment through the structural analysis design by utilizing aspherical surface and aberration control, and it is possible to improve many performance defects (band pattern formation, optical homogeneity) that occurred in conventional LED spotlights. Optical system for LED spotlights, which can effectively improve optical aberration for the degree of light efficiency, decrease in light efficiency, high light intensity, etc., and to produce optimized spot light within 20 degree of light distribution angle while minimizing light loss. The purpose is to provide an LED spotlight.

본 발명은 대면적 하이파워의 스포트라이트 조명을 가능하게 하며, 조명의 소형화를 추진하면서 최소의 전기에너지로 최대의 조명효율을 만족시킬 수 있도록 하며, 양산성 또한 만족시킬 수 있도록 한 LED 스포트라이트용 광학계 및 이를 포함하는 LED 스포트라이트를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to enable the spotlight lighting of a large area, high power, and to promote the miniaturization of the light, to satisfy the maximum lighting efficiency with the minimum electric energy, and also to meet the mass-production optical system for LED spotlight and The purpose is to provide an LED spotlight comprising the same.

본 발명은 개인 조명용이나 자전거 램프와 같은 낮은 파워에서부터 자동차 램프나 등대와 같은 높은 파워에까지 다양하게 활용할 수 있도록 한 LED 스포트라이트용 광학계 및 이를 포함하는 LED 스포트라이트를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical system for LED spotlights and LED spotlights including the same, which can be used for various applications from low power such as personal lighting or bicycle lamps to high power such as automobile lamps and lighthouses.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LED 스포트라이트용 광학계는, COB 타입 LED모듈이나 COM 타입 LED모듈의 멀티칩 패키지형 LED 또는 OLED를 LED광원으로 적용 및 광 제어하기 위한 것이며; LED광원의 출사측 방향으로 갈수록 직경이 확장되어지는 하협상광형의 비구면이되 양(+)의 굴절력을 갖는 반사면이 구비되는 비구면 반사체; 상기 비구면 반사체의 광원 출사측에 위치되는 것으로서, LED광원의 입사측으로 음(-)의 굴절력을 갖는 비구면으로 형성되는 제1광학면과, LED광원의 출사측으로 양(+)의 굴절력을 갖는 비구면으로 형성되는 제2광학면이 구비되는 비구면 렌즈; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The optical system for LED spotlight of the present invention for achieving the above object is to apply and light control the multi-chip package type LED or OLED of the COB type LED module or COM type LED module as the LED light source; An aspherical reflector provided with a reflecting surface having positive (+) refractive power as an aspherical surface of a lower narrow light type whose diameter is expanded toward an emission side of the LED light source; A first optical surface positioned on the light source exit side of the aspherical reflector, the first optical plane being formed as an aspherical surface having a negative refractive power toward the incidence side of the LED light source, and an aspherical surface having a positive refractive power on the exit side of the LED light source An aspherical lens having a second optical surface formed; And a control unit.

바람직하게, 상기 비구면 반사체는, 극성이 있는 폴리머소재로 형성되는 베이스층; 상기 베이스층 위에 코팅되는 알루미늄층; 상기 알루미늄층 위에 코팅되는 유전체층; 으로 이루어지며, 상기 유전체층은 굴절율 1.4~1.5 범위를 갖는 저굴절 유전체로 형성될 수 있다.Preferably, the aspherical reflector, the base layer formed of a polar polymer material; An aluminum layer coated on the base layer; A dielectric layer coated on the aluminum layer; The dielectric layer may be formed of a low refractive dielectric having a refractive index of 1.4 to 1.5 range.

바람직하게, 상기 비구면 렌즈는, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 싸이클로올레핀코폴리머(COC), 폴리카보네이트(PC), 유리, 실리콘 중에서 선택된 어느 1종으로 이루어지는 렌즈구조체이며; 전체적으로 양(+)의 굴절력을 갖도록 구성될 수 있다.Preferably, the aspherical lens is a lens structure consisting of any one selected from polymethyl methacrylate (PMMA), cycloolefin copolymer (COC), polycarbonate (PC), glass, silicone; It can be configured to have positive refractive power as a whole.

바람직하게, 상기 COB 타입이나 COM 타입의 멀티칩 패키지형 LED 또는 OLED가 적용되는 LED광원의 발광면 지름을 "S"라 하고, 상기 비구면 반사체의 하측단에서부터 상측단까지의 거리를 "H"라 하며, 상기 비구면 반사체의 상측단 지름을 "D"라 하였을 때,Preferably, the light emitting surface diameter of the LED light source to which the COB type or COM type multi-chip packaged LED or OLED is applied is referred to as "S", and the distance from the lower end to the upper end of the aspheric reflector is referred to as "H". When the upper end diameter of the aspherical reflector is referred to as "D",

조건식 1) 2S < H < 3S과,Condition 1) With 2S <H <3S,

조건식 2) 3S < D < 4S를 만족시키도록 형성될 수 있다.Condition 2) 3S <D <4S can be formed to satisfy.

한편, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LED 스포트라이트는, 상기한 LED 스포트라이트용 광학계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
On the other hand, the LED spotlight of the present invention for achieving the above object is characterized in that it comprises the above-described optical system for LED spotlight.

본 발명에 따르면, 면광원 형태의 발산광을 갖는 COB 타입이나 COM 타입의 멀티칩 패키지형 LED 또는 OLED(유기발광다이오드)를 스포트라이트의 LED광원으로 유용하게 채택하여 적용할 수 있을 뿐만 아니라 기존 LED 집중조명에서 발생되던 광 주변의 띠 패턴 형성과 광 균질도 저하, 광효율 저하, 많은 잡광률 등의 다수 성능불량에 대한 광학수차를 개선할 수 있는 유용한 효과를 달성할 수 있다.According to the present invention, COB-type or COM-type multi-chip packaged LEDs or OLEDs (organic light-emitting diodes) having surface light emission can be usefully adopted as LED light sources of spotlights, and existing LEDs can be concentrated. It is possible to achieve a useful effect to improve optical aberration for a large number of poor performance, such as band pattern formation around the light generated in the illumination, light homogeneity, light efficiency, low light intensity.

본 발명은 비구면을 활용함과 아울러 수차제어에 의한 구조분석설계를 통해 수차 조정에 따른 자유도 및 광 제어 효율을 높여줄 수 있으며, 이에 따라 면광원 형태의 발산광을 갖는 COB타입이나 COM타입의 멀티칩 패키지형 LED 또는 OLED를 LED광원으로 적용함에도 광손실을 최소화하면서 최종 방사각(배광각도) 20도 이내의 스폿 광으로 유용하게 제어할 수 있으며, 대면적 하이파워의 스포트라이트 조명을 보다 용이하게 구현할 수 있을 뿐만 아니라 스포트라이트 조명의 소형화를 추진하면서도 최소의 전기에너지로 최대의 조명효율을 만족시킬 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.The present invention can improve the degree of freedom and light control efficiency according to the aberration adjustment by utilizing the aspherical surface and the structural analysis design by the aberration control, according to the COB type or COM type having a divergent light in the form of surface light source Even when the multi-chip packaged LED or OLED is applied as an LED light source, it can be usefully controlled with spot light within 20 degrees of the final emission angle (light distribution angle) while minimizing light loss, and makes it easier to control a large area high power spotlight lighting. Not only can it be implemented, but also it can achieve the miniaturization of spotlight lighting, while achieving the usefulness of satisfying the maximum lighting efficiency with minimum electric energy.

본 발명은 광학계의 축척에 따른 용도 변경이 가능하며, 개인 조명용이나 자전거 램프와 같은 낮은 파워에서부터 자동차 램프나 등대와 같은 높은 파워에까지 다양하게 활용할 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.
The present invention can be changed according to the scale of the optical system, and can be useful for various applications from low power for personal lighting or bicycle lamps to high power for automobile lamps or lighthouses.

도 1은 종래 LED 집중 조명장치의 일 구성예를 보인 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 LED 스포트라이트용 광학계를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 LED 스포트라이트용 광학계를 포함하는 LED 스포트라이트를 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 LED 스포트라이트용 광학계에 있어 비구면 반사체에 대한 단면층 구조를 보인 도면.
도 5는 본 발명에 의한 LED 스포트라이트용 광학계의 광선 추적상태를 나타낸 시뮬레이션 데이터.
도 6은 본 발명에 의한 LED 스포트라이트용 광학계를 포함하는 LED 스포트라이트의 거리별 광분포밀도를 나타낸 시뮬레이션 데이터.
도 7은 본 발명에 의한 LED 스포트라이트용 광학계를 포함하는 LED 스포트라이트의 방사패턴을 나타낸 시뮬레이션 데이터.
도 8은 본 발명에 의한 LED 스포트라이트용 광학계를 포함하는 LED 스포트라이트의 거리별 RGB 챠트를 나타낸 시뮬레이션 데이터.
도 9는 종래 LED 집중 조명장치의 광패턴과 본 발명에 의한 LED 스포트라이트용 광학계를 포함하는 LED 스포트라이트의 광패턴을 나타낸 비교 데이터.
1 is a view showing an example of the configuration of a conventional LED concentrated lighting device.
Figure 2 is a block diagram showing an optical system for LED spotlight according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram showing an LED spotlight including the optical system for LED spotlight according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a view showing a cross-sectional layer structure for the aspherical reflector in the optical system for LED spotlight according to an embodiment of the present invention.
5 is a simulation data showing the ray tracing state of the optical system for LED spotlight according to the present invention.
6 is simulation data showing the light distribution density by distance of the LED spotlight including the optical system for LED spotlight according to the present invention.
7 is a simulation data showing the radiation pattern of the LED spotlight including the optical system for LED spotlight according to the present invention.
8 is simulation data showing an RGB chart for each distance of an LED spotlight including the optical system for LED spotlights according to the present invention.
9 is a comparison data showing the light pattern of the LED spotlight including the optical pattern of the conventional LED spotlight and the LED spotlight optical system according to the present invention.

본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention will become more apparent from the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings.

본 발명의 실시예에 의한 LED 스포트라이트용 광학계(100)는, 도 2 내지 도 5를 참조하면, 비구면 반사체(110) 1매와 비구면 렌즈(120) 1매로 구성된다.2 to 5, the optical system 100 for LED spotlights according to an embodiment of the present invention includes one aspherical reflector 110 and one aspherical lens 120.

상기 비구면 반사체(110)는 LED광원(210)의 발산광에 대해 굴절과 반사 작용으로 광을 제어함으로써 스폿 광을 1차적으로 유도하고 이와 더불어 전방(前方)으로 방출하기 위한 것으로서, 내벽에 광원 출사측 방향으로 갈수록 직경이 확장되어지는 하협상광(下狹上廣)형 곡면의 반사면(111)이 구비되며, 상하단부가 개방되는 오픈구조로 형성되어 전방으로는 광을 방출하고 후방으로는 LED광원(210)을 배치할 수 있도록 구성된다.The aspheric reflector 110 is to induce spot light primarily by controlling the light by the refraction and reflection action with respect to the divergent light of the LED light source 210, and emits the light forward to the inner wall, the light source is emitted to the inner wall Reflective surface 111 is provided with a lower side narrow light type curved surface extending in diameter in the lateral direction, and is formed in an open structure in which the upper and lower ends are opened to emit light in the front and LED in the rear. The light source 210 is configured to be disposed.

상기 반사면(111)은 비구면으로 이루어지되, 양(+)의 굴절력을 갖도록 형성함이 바람직하다.The reflective surface 111 is made of an aspherical surface, it is preferable to form to have a positive (+) refractive power.

이때, 상기 비구면 반사체(110)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 극성이 있는 폴리머소재의 합성수지로 형성되는 베이스층(110a)과, 상기 베이스층(110a) 위에 코팅되는 알루미늄층(110b)과, 상기 알루미늄층(110b) 위에 코팅되는 유전체층(110c)을 포함하도록 구성함이 바람직하다.At this time, the aspherical reflector 110, as shown in Figure 4, the base layer (110a) formed of a synthetic resin of a polar polymer material, the aluminum layer (110b) coated on the base layer (110a), and It is preferable that the dielectric layer 110c is coated on the aluminum layer 110b.

상기 베이스층(110a)은 합성수지를 사용함으로써 비구면 반사체(110)의 성형에 따른 용이함을 제공할 수 있으며, ABS수지나 PE 및 PMMA 등의 극성이 있는 폴리머소재를 사용함으로써 반사효율을 높이기 위해 코팅되는 금속소재인 알루미늄층(110b)과의 친화력을 높일 수 있어 코팅 효율을 높여줄 수 있다.The base layer 110a may provide ease of forming the aspherical reflector 110 by using a synthetic resin, and may be coated to increase reflection efficiency by using a polymer material having polarities such as ABS resin or PE and PMMA. Affinity with the aluminum layer 110b, which is a metal material, can be increased, thereby improving coating efficiency.

상기 알루미늄층(110b)은 LED광원(210)의 발산광에 대한 반사효율을 높일 수 있으면서 열의 방출이 가능한 방열기능을 구비할 수 있도록 한 것이며, 플라즈마방식으로 코팅 처리함이 가장 효율적이라 할 것이다.The aluminum layer 110b is intended to have a heat dissipation function capable of emitting heat while improving the reflection efficiency of the light emitted from the LED light source 210, and it will be said that the coating process is performed in a plasma manner.

상기 유전체층(110c)은 반사효율을 높이기 위한 알루미늄층(110b)을 보호함과 더불어 알루미늄층(110b)의 산화방지 역할을 담당하기 위한 것으로서, 반사율 저하를 방지하기 위한 것이다.The dielectric layer 110c serves to protect the aluminum layer 110b to increase reflection efficiency and to prevent oxidation of the aluminum layer 110b and to prevent a decrease in reflectance.

상기 유전체층(110c)은 굴절율 1.4~1.5 범위를 갖는 저굴절 유전체로 구성함이 바람직하며, TiO2, MgF2, SiO2 등을 그 예로 들 수 있다 할 것이다.Preferably, the dielectric layer 110c is formed of a low refractive dielectric having a refractive index of 1.4 to 1.5, and examples thereof include TiO 2 , MgF 2 , and SiO 2 .

상기 비구면 렌즈(120)는 비구면 반사체(110)에 의해 1차적으로 광 조정된 방출광에 대하여 외측 방향으로 새는 광을 중앙부로 모아 잡아줌과 아울러 2차 광 제어를 통해 스폿 광의 방사각을 좁혀주면서 균일한 광 분포를 유도하기 위한 것으로서, 폴리메틸메타크릴레이트(Poly Methyl Methacrylate; PMMA), 싸이클로올레핀코폴리머(Cyclo Olenfin Copolymer; COC), 폴리카보네이트(Poly Carbonate; PC), 유리, 실리콘 중에서 선택된 어느 1종으로 이루어지는 렌즈구조체로 구성하되, 광의 방사각을 더욱 좁혀주기 위해 볼록형의 외형구조를 갖도록 형성시킴이 바람직하다 할 수 있다.The aspherical lens 120 collects light leaking outward with respect to the emission light primarily adjusted by the aspherical reflector 110 to the central portion, and narrows the emission angle of the spot light through the secondary light control. In order to induce a uniform light distribution, any one selected from poly methyl methacrylate (PMMA), cyclo olefin copolymer (COC), polycarbonate (PC), glass, silicon Consists of one type of lens structure, it may be desirable to form a convex shape in order to narrow the radiation angle of light.

이때, 상기 비구면 렌즈(120)는 상기 비구면 반사체(110)의 광원 출사측에 위치되는 것으로서, 광원의 입사측으로 음(-)의 굴절력을 갖는 오목면의 제1광학면(121)과, 광원의 출사측으로 양(+)의 굴절력을 갖는 볼록면의 제2광학면(122)이 구비된다.At this time, the aspherical lens 120 is located on the light source exit side of the aspherical reflector 110, the first optical surface 121 of the concave surface having a negative refractive power toward the incident side of the light source and the light source A convex second optical surface 122 having a positive refractive power is provided on the exit side.

상기 비구면 렌즈(120)는 내외측면 모두 비구면으로 이루어지되, 전체적으로 양(+)의 굴절력을 갖도록 형성시킴이 바람직하다.The aspherical lens 120 is made of both aspherical surface and the inner and outer surfaces, it is preferable to form so as to have a positive (+) refractive power as a whole.

여기서, 상기 제1광학면(121)은 비구면 반사체(110)에 의해 1차적으로 광 조정된 방출광에 대하여 외측 방향으로 새는 광을 중앙부로 모아 잡아주는 기능을 담당하게 되며, 상기 제2광학면(122)은 2차 광 제어를 통해 스폿 광의 방사각을 좁혀주면서 균일한 광 분포를 유도하는 기능을 담당하게 된다.Here, the first optical surface 121 is responsible for collecting and catching the light leaking in the outward direction to the central portion with respect to the emission light primarily adjusted by the aspherical reflector 110, the second optical surface Reference numeral 122 serves to induce a uniform light distribution while narrowing the emission angle of the spot light through the secondary light control.

상기 비구면 렌즈(120)는 글라스몰딩프레스(GMP; 재료에 열을 가해 성형하는 방식)의 성형가공방식에 의한 성형제작이 가능한 것으로서, 이러한 글라스몰딩프레스 성형가공방식을 사용하면 사출 성형이 가능할뿐더러 렌즈의 두께를 줄일 수 있고 광학성능의 향상을 도모할 수 있으며 매우 낮은 온도에서 성형하는 방식이므로 렌즈의 양산시 문제되는 변형 및 스트레스 등의 사안들을 최소화할 수 있어 양산성까지 만족시킬 수 있는 것으로, 이를 채택함이 바람직하다 할 수 있다.The aspherical lens 120 may be manufactured by a molding process of a glass molding press (GMP; a method of applying heat to a material), and injection molding is possible using such a glass molding press molding process. It can reduce the thickness, improve the optical performance, and can be molded at a very low temperature, so it is possible to minimize problems such as deformation and stress during mass production of the lens, thereby satisfying mass productivity. It may be desirable to.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 의한 LED 스포트라이트용 광학계(100)는 도 5의 (a)에서와 같이 LED광원(210)의 발산광에 대해 비구면 반사체(110)가 1차적으로 40~60도의 방사각을 형성하도록 광 제어하게 되고, 도 5의 (b)에서와 같이 비구면 렌즈(120)가 비구면 반사체(110)에 의해 광 제어된 방출광으로부터 외부로 새는 광을 모아주면서 2차 광 제어를 통해 최종 20도 이내로 집중되는 방사각을 형성하는 스폿 광을 만듦과 더불어 균일한 광 분포를 유도하게 된다.In the optical system 100 for LED spotlight according to the present invention having such a configuration, the aspherical reflector 110 has a radiation angle of 40 to 60 degrees primarily with respect to the divergent light of the LED light source 210 as shown in FIG. Light control to form a light, as shown in (b) of FIG. 5, the aspherical lens 120 collects the light leaking from the emitted light controlled by the aspherical reflector 110 to the final through the secondary light control In addition to creating spot light forming a radiation angle concentrated within 20 degrees, a uniform light distribution is induced.

이와 같은, 본 발명에 의한 LED 스포트라이트용 광학계(100)는 비구면의 활용 및 수차제어에 의한 구조분석설계를 통해 면광원 형태의 COB(Chip On Board) 타입 LED모듈이나 COM(Chip On Metal) 타입 LED모듈 등의 멀티칩 패키지형 LED 또는 OLED(Organic Light Emitting Diode; 유기발광다이오드)를 집중조명인 스포트라이트의 LED광원(210)으로 유용하게 적용할 수 있게 한 것이며, 기존 LED 집중조명에서 발생되던 광 주변의 띠 패턴 형성과 광 균질도 저하, 광효율 저하, 많은 잡광률 등의 다수 성능불량에 대한 광학수차를 모두 개선하여줄 수 있다.As described above, the optical system for LED spotlight 100 according to the present invention is a COB (Chip On Board) type LED module or COM (Chip On Metal) type LED of a surface light source through a structural analysis design by utilizing aspherical surface and aberration control. Multi-chip packaged LEDs such as modules or organic light emitting diodes (OLEDs) can be usefully applied as LED light sources 210 for spotlights that are intensive lights. The optical aberration can be all improved for a number of poor performances such as stripe pattern formation, light homogeneity reduction, light efficiency reduction, and high light intensity.

덧붙여, 도 3에 나타낸 바와 같이, 면광원 형태의 발산광을 갖는 COB 타입이나 COM 타입의 멀티칩 패키지형 LED 또는 OLED가 적용되는 LED광원(210)의 발광면 지름(발광영역)을 "S"라 하고, 비구면 반사체(110)의 하측단에서부터 상측단까지의 거리를 "H"라 하며, 비구면 반사체(110)의 상측단[비구면 렌즈(120)가 위치되는 부분] 지름을 "D"라 하였을 때,In addition, as shown in FIG. 3, the light emitting surface diameter (light emitting area) of the LED light source 210 to which the COB type or COM type multi-chip packaged LED or OLED having divergent light in the form of surface light source is applied is " S " The distance from the lower end to the upper end of the aspherical reflector 110 is referred to as "H", and the diameter of the upper end (part where the aspheric lens 120 is located) of the aspherical reflector 110 is referred to as "D". time,

아래의 조건식 1과 조건식 2를 만족시킬 수 있도록 형성시킴이 바람직하다 할 수 있다.It may be desirable to form to satisfy the following Conditional Expression 1 and Conditional Expression 2 below.

조건식 1)Conditional expression 1)

2S < H < 3S2S <H <3S

조건식 2)Conditional expression 2)

3S < D < 4S3S <D <4S

여기서, 상기 조건식 1은 비구면 반사체(110)의 하측단에서부터 상측단까지의 거리를 LED광원(210)의 발광면 지름과 상대적으로 비교한 값을 나타낸 것인데, 면광원이 적용되는 LED광원(210)의 기준과 이와 같은 면광원을 직진광으로 만들어주는 비구면 반사체(110)에 대해 상대적으로 콤팩트한 구성을 갖게 하는 것으로서, 비구면 렌즈(120)까지 포함하면 3S < H < 4S의 조건이 되는 것으로 조건식 2에 나타낸 비구면 반사체(110)의 최대직경(D)과 유사하게 되며, 이는 대면적 면광원을 적용하더라도 상대적으로 매우 콤팩트한 광학계의 구성을 가능하게 함을 나타내는 것이다.Here, the conditional expression 1 shows a value of comparing the distance from the lower end to the upper end of the aspherical reflector 110 with the diameter of the light emitting surface of the LED light source 210, the LED light source 210 is applied to the surface light source Equation 2 and having a relatively compact configuration for the aspherical reflector 110 that makes such a surface light source to a straight light, including the aspherical lens 120 is a condition of 3S <H <4S condition 2 It becomes similar to the maximum diameter (D) of the aspherical reflector 110 shown in, which indicates that it is possible to configure a relatively very compact optical system even if a large area light source is applied.

상기 조건식 2는 비구면 반사체(110)의 상측단[비구면 렌즈(120)가 위치되는 부분] 지름을 LED광원(210)의 발광면 지름과 상대적으로 비교한 값을 나타낸 것인데, LED광원(210)에 대해 면광원과 점광원을 구분하기 위한 정량적 구속조건에 해당하는 조건을 나타내는 것이다.Conditional Expression 2 shows a value of comparing the diameter of the upper end (part where the aspherical lens 120 is located) of the aspherical reflector 110 with the diameter of the light emitting surface of the LED light source 210. It represents the conditions corresponding to the quantitative constraints for distinguishing the surface light source and the point light source.

한편, 본 발명의 실시예에 의한 LED 스포트라이트(200)는, 도 2 내지 도 5를 참조하여 상술하게 설명한 LED 스포트라이트용 광학계(100)의 기술 구성을 포함하는 것으로서, 상술한 구성을 갖는 LED 스포트라이트용 광학계(100)와, 면광원 형태의 발산광을 갖는 COB 타입이나 COM 타입을 포함하는 멀티칩 패키지형 LED 또는 OLED에 의한 LED광원(210)을 포함하여 이루어진다 할 것이다.Meanwhile, the LED spotlight 200 according to the embodiment of the present invention includes the technical configuration of the optical system 100 for LED spotlight described above with reference to FIGS. 2 to 5, and has a configuration as described above for the LED spotlight. The optical system 100 and the LED light source 210 by a multi-chip packaged LED or OLED including a COB type or a COM type having divergent light in the form of a surface light source will be made.

이에 따라, 본 발명에 의한 LED 스포트라이트(200)는 LED 스포트라이트용 광학계(100)를 통해 발휘되는 광학성능과 작용력을 기대할 수 있으면서 대면적 하이파워의 집중조명으로 유용하게 사용될 수 있다 할 것이다.Accordingly, the LED spotlight 200 according to the present invention can be usefully used as a intensive light of a large area high power while expecting the optical performance and the force exerted through the optical system 100 for LED spotlight.

또한, 기존에 비해 보다 작은 전기에너지로 보다 큰 조명효율을 만족시킬 수 있다 할 것인데, 기존에 100%의 전기에너지로 집중조명에 따른 조명효율을 만족시킨다고 가정할 경우, 본 발명의 LED 스포트라이트(200)를 통해서는 기존 동일대비 25~50%의 전기에너지만으로 조명효율을 만족시킬 수 있다.In addition, it may be said that the greater the lighting efficiency can be satisfied with a smaller electric energy than the conventional, if the conventional lighting efficiency of 100% electric energy to meet the lighting efficiency according to the intensive light, LED spotlight 200 of the present invention ), The lighting efficiency can be satisfied with only 25 ~ 50% of electric energy compared to the existing one.

한편, 아래의 표 1은 본 발명에 의한 LED 스포트라이트용 광학계(100)에 대한 비구면 데이터를 나타낸 것이다.On the other hand, Table 1 below shows aspherical data for the optical system for LED spotlight 100 according to the present invention.

표 1. 본 발명에 의한 LED 스포트라이트용 광학계(100)의 비구면 데이터Table 1. Aspherical data of optical system 100 for LED spotlight according to the present invention

Figure 112012023830823-pat00001
Figure 112012023830823-pat00001

여기서, 표 1에서는 비구면 반사체(110)의 반사면(111)이 비구면 곡률값(radius)과 코닉상수(conic constant) 및 비구면 표면계수(aspheric coefficient)를 가지고 있으며, 비구면 렌즈(120)의 제1광학면(121)이 비구면 곡률값과 비구면 표면계수를 가지고 있고 제2광학면(122)이 비구면 곡률값과 코닉상수 및 비구면 표면계수를 가지고 있음을 보여주고 있는데, 이는 비구면 곡률값과 코닉상수 및 비구면 표면계수를 조정할 수 있음을 나타내는 것으로서 LED광원(210)의 발산광에 대해 방사경로 및 광분포를 임의대로 자유롭게 조율할 수 있음을 나타내는 것이며, 비구면에 의한 자유도를 높일 수 있음을 나타내는 것이다.Here, in Table 1, the reflective surface 111 of the aspherical reflector 110 has an aspherical curvature value, a conic constant and an aspheric surface coefficient, and the first surface of the aspherical lens 120. It is shown that the optical surface 121 has an aspherical curvature value and an aspherical surface coefficient, and the second optical surface 122 has an aspherical curvature value, a conic constant and an aspherical surface coefficient, which are aspherical curvature values and conic constants and As indicating that the aspherical surface coefficient can be adjusted, it indicates that the radiation path and the light distribution can be arbitrarily tuned freely with respect to the divergent light of the LED light source 210, indicating that the degree of freedom due to the aspherical surface can be increased.

부연하여, 일반적으로 광축을 중심으로 회전 대칭성 고차 비구면은 다음과 같은 방정식으로 나타낼 수 있다.Incidentally, in general, the rotationally symmetric high order aspherical surface about the optical axis can be expressed by the following equation.

Figure 112012023830823-pat00002
Figure 112012023830823-pat00002

즉, 비구면 방정식은 코닉상수 및 비구면 계수를 포함하는 식으로 구성되며, 비구면 형상을 나타내는 값이 된다.That is, the aspherical equation is composed of a formula including a conic constant and an aspherical coefficient, and becomes a value representing an aspherical shape.

이때, 비구면 계수를 제외한 식에 K = 0 이면 구면, -1< K <0 이면 타원, K = -1이면 포물면, K < -1 이면 쌍곡선으로 나타낼 수 있는데, 상기 코닉상수의 곡면을 벗어난 정도를 의미하는 비구면 계수를 적용하면 비구면 계수를 조정함에 따라 비구면에 의한 자유도를 높일 수 있고 비구면 형상을 자유롭게 설계할 수 있으며, 이를 통해 LED광원(210)의 발산광에 대해서 기존의 구면 적용에 비해 방사경로 및 광분포를 임의대로 자유롭게 조율할 수 있음을 나타낸다.At this time, the equation excluding the aspherical surface coefficient may be represented by a spherical surface if K = 0, an ellipse if -1 <K <0, a parabolic surface if K = -1, and a hyperbolic curve if K <-1. By applying the meaning of aspherical surface coefficient, it is possible to increase the degree of freedom by the aspherical surface by adjusting the aspherical surface coefficient and design the aspherical surface freely. Through this, the radiation path of the divergent light of the LED light source 210 is compared with the conventional spherical application. And light distribution can be arbitrarily freely adjusted.

도 6은 본 발명에 의한 LED 스포트라이트용 광학계를 포함하는 LED 스포트라이트의 광분포밀도를 나타낸 시뮬레이션 데이터로서, 각각 1m, 5m, 15m, 30일 때의 거리별 광분포밀도가 동일하게 나타나고 있으므로 광 균일도가 매우 좋음을 보여주고 있다.FIG. 6 is simulation data showing the light distribution density of the LED spotlight including the optical system for LED spotlights according to the present invention. Since the light distribution density for each distance is equal to 1m, 5m, 15m, 30, respectively, the light uniformity is shown. It is very good.

도 7은 본 발명에 의한 LED 스포트라이트용 광학계를 포함하는 LED 스포트라이트의 방사패턴을 나타낸 시뮬레이션 데이터로서, 방망이 모양의 배광곡선(빨간색 부분)을 하프 방사각은 5~7.5도를 보여주고 있어 전체 방사각이 20도 이내로 형성되고 있음을 보여주고 있으며, 이는 본 발명에 의한 LED 스포트라이트(200)의 지향각과 비슷한 수치 및 방사형태를 나타내고 있다.7 is a simulation data showing the radiation pattern of the LED spotlight including the optical system for LED spotlight according to the present invention, the half radiation angle of the bat-shaped light distribution curve (red portion) is 5 ~ 7.5 degrees, the overall radiation angle It is shown that it is formed within 20 degrees, which shows a numerical value and a radiation shape similar to the direction angle of the LED spotlight 200 according to the present invention.

도 8은 본 발명에 의한 LED 스포트라이트용 광학계를 포함하는 LED 스포트라이트의 RGB 챠트를 나타낸 시뮬레이션 데이터로서, 각각 1m, 5m, 15m, 30일 때의 거리별로 동일한 밝기를 보여주고 있으며, 중심의 라운드형 내부에 있어 중심부뿐만 아니라 주변까지 비슷한 밝기를 형성하고 있음을 보여주고 있다.8 is a simulation data showing the RGB chart of the LED spotlight including the optical system for LED spotlight according to the present invention, showing the same brightness for each distance at 1m, 5m, 15m, 30, respectively, the center round type This shows similar brightness from the center to the surroundings.

도 9는 종래 LED 집중 조명장치의 광패턴과 본 발명에 의한 LED 스포트라이트용 광학계를 포함하는 LED 스포트라이트의 광패턴을 나타낸 비교 데이터로서, 본 발명에 의한 도 9의 (b)에서는 종래기술에 의한 도 9의 (a)에 비해 주변에 황색 띠와 같은 띠 패턴이 형성되지 않고 제거됨을 보여주고 있고 잡광이 없음을 보여주고 있으며, 본 발명이 비구면을 이용한 비구면 반사체와 비구면 렌즈의 광학계를 통해 광 제어를 보다 용이하게 수행할 수 있고 성능불량을 발생하는 광학수차를 개선할 수 있음을 보여주고 있다.9 is comparative data showing the light pattern of the conventional LED spotlighting device and the light pattern of the LED spotlight including the optical system for LED spotlight according to the present invention, Figure 9b according to the present invention according to the prior art Compared with (a) of FIG. 9, a band pattern such as a yellow band is not formed and is removed, and no light is emitted. The present invention provides light control through the optical system of an aspherical reflector and an aspheric lens using an aspherical surface. It is shown that the optical aberration which can be performed more easily and produces the poor performance.

이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 이러한 실시예에 극히 한정되지 않는다 할 것이며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 기술분야의 당업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 치환이 이루어질 수 있다 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. Modifications or substitutions may be made.

100: 스포트라이트용 광학계 110: 비구면 반사체
111: 반사면 120: 비구면 렌즈
121: 제1광학면 122: 제2광학면
200: LED 스포트라이트 210: LED광원
100: optical system for spotlight 110: aspherical reflector
111: reflective surface 120: aspherical lens
121: first optical surface 122: second optical surface
200: LED spotlight 210: LED light source

Claims (5)

COB(Chip On Board) 타입 LED모듈이나 COM(Chip On Metal) 타입 LED모듈의 멀티칩 패키지형 LED 또는 OLED(Organic Light Emitting Diode; 유기발광다이오드)를 LED광원으로 적용 및 광 제어하기 위한 것으로서, 비구면 반사체와 비구면 렌즈를 포함하여 이루어지되;
상기 비구면 반사체는 상하단부가 개방되는 오픈구조로서, 내벽에 LED광원의 출사측 방향으로 갈수록 직경이 확장되어지는 하협상광(下狹上廣)형 곡면이되 양(+)의 굴절력을 갖는 비구면으로 형성되는 반사면이 구비되고;
상기 비구면 렌즈는 비구면 반사체의 광원 출사측에 위치되는 것으로서, LED광원의 입사측으로 음(-)의 굴절력을 갖는 비구면으로 형성되는 제1광학면과, LED광원의 출사측으로 양(+)의 굴절력을 갖는 비구면으로 형성되는 제2광학면이 구비되며;
상기 COB 타입이나 COM 타입의 멀티칩 패키지형 LED 또는 OLED가 적용되는 LED광원의 발광면 지름을 "S"라 하고, 상기 비구면 반사체의 하측단에서부터 상측단까지의 거리를 "H"라 하며, 상기 비구면 반사체의 상측단 지름을 "D"라 하였을 때, 아래의 조건식 1과 조건식 2를 만족시킬 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 스포트라이트용 광학계.
조건식 1)
2S < H < 3S
조건식 2)
3S < D < 4S
Multi chip packaged LED or OLED (Organic Light Emitting Diode) of COB (Chip On Board) type or COM (Chip On Metal) type LED module is applied and light control as LED light source. Including a reflector and an aspherical lens;
The aspherical reflector is an open structure in which the upper and lower ends are open, and as an aspherical surface having positive (+) refractive power, which is a lower narrowing light type curved surface whose diameter extends toward the emission side of the LED light source on the inner wall. A reflective surface is formed;
The aspherical lens is positioned on the light source exit side of the aspherical reflector and has a first optical plane formed of an aspherical surface having a negative refractive power toward the incidence side of the LED light source, and positive refractive power toward the exit side of the LED light source. A second optical surface formed of an aspherical surface having;
The light emitting surface diameter of the LED light source to which the COB type or COM type multi-chip packaged LED or OLED is applied is referred to as "S", and the distance from the lower end to the upper end of the aspheric reflector is referred to as "H". When the upper end diameter of the aspherical reflector is "D", LED spotlight optical system, characterized in that it is formed to satisfy the following Conditional Expression 1 and Conditional Expression 2.
Conditional expression 1)
2S <H <3S
Conditional expression 2)
3S <D <4S
제 1항에 있어서,
상기 비구면 반사체는,
극성이 있는 폴리머소재로 형성되는 베이스층;
상기 베이스층 위에 코팅되는 알루미늄층;
상기 알루미늄층 위에 코팅되는 유전체층; 으로 이루어지며,
상기 유전체층은 굴절율 1.4~1.5 범위를 갖는 저굴절 유전체로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 스포트라이트용 광학계.
The method of claim 1,
The aspherical reflector,
A base layer formed of a polar polymer material;
An aluminum layer coated on the base layer;
A dielectric layer coated on the aluminum layer; Lt; / RTI &gt;
The dielectric layer is an optical system for LED spotlight, characterized in that formed of a low refractive index dielectric having a refractive index range of 1.4 ~ 1.5.
삭제delete 삭제delete 상기한 청구항 1 또는 청구항 2에 의한 LED 스포트라이트용 광학계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 스포트라이트.LED spotlight comprising the optical system for LED spotlight according to the claim 1 or 2.
KR1020120030324A 2012-03-26 2012-03-26 Optical system for led spotlight and led spotlight included the same KR101387625B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120030324A KR101387625B1 (en) 2012-03-26 2012-03-26 Optical system for led spotlight and led spotlight included the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120030324A KR101387625B1 (en) 2012-03-26 2012-03-26 Optical system for led spotlight and led spotlight included the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130108699A KR20130108699A (en) 2013-10-07
KR101387625B1 true KR101387625B1 (en) 2014-04-21

Family

ID=49631270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120030324A KR101387625B1 (en) 2012-03-26 2012-03-26 Optical system for led spotlight and led spotlight included the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101387625B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180000024U (en) 2016-06-23 2018-01-03 이리코조명 주식회사 Spotlight with indirect illuminating means

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN209132564U (en) * 2018-11-21 2019-07-19 杭州海康威视数字技术股份有限公司 A kind of monitor camera for supporting mixing light filling

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003035883A (en) * 2001-07-24 2003-02-07 Nitto Kogaku Kk Optical output device, pointer and image projection device
KR20040053795A (en) * 2002-12-13 2004-06-24 캐논 가부시끼가이샤 Illumination apparatus and camera
KR20070006241A (en) * 2005-07-07 2007-01-11 엘지전자 주식회사 Light source apparatus using dual lamp in dlp system
KR20070065775A (en) * 2005-12-20 2007-06-25 삼성전자주식회사 Illumination system, illumination unit and image projection apparatus employing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003035883A (en) * 2001-07-24 2003-02-07 Nitto Kogaku Kk Optical output device, pointer and image projection device
KR20040053795A (en) * 2002-12-13 2004-06-24 캐논 가부시끼가이샤 Illumination apparatus and camera
KR20070006241A (en) * 2005-07-07 2007-01-11 엘지전자 주식회사 Light source apparatus using dual lamp in dlp system
KR20070065775A (en) * 2005-12-20 2007-06-25 삼성전자주식회사 Illumination system, illumination unit and image projection apparatus employing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180000024U (en) 2016-06-23 2018-01-03 이리코조명 주식회사 Spotlight with indirect illuminating means

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130108699A (en) 2013-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8075157B2 (en) LED module
US8215802B2 (en) Multiple-tier omnidirectional solid-state emission source
JP5868106B2 (en) Lighting device
US9810403B2 (en) Lighting device and luminaire
CA2879388C (en) Omni-directional reflector comprising a frusto-conical surface for a light-emitting diode
US8833981B2 (en) Multiple-tier omnidirectional solid-state emission source
US9234641B2 (en) Optical lens and light source device
US8251549B2 (en) LED module
US20130083541A1 (en) Optical lens, light-emitting diode optical component and light-emitting diode illumination lamp
EP2721656B1 (en) Led light source
TWI479107B (en) Led light distributing lens and light source apparatus using the same
US20130076223A1 (en) Led lamp
TW201523033A (en) Omnidirectional light emitting diode lens
WO2013189810A1 (en) Lens, omnidirectional illumination device and retrofit lamp comprising the lens
EP2726780A1 (en) Light guide
TWI477717B (en) Led lamp
KR101387625B1 (en) Optical system for led spotlight and led spotlight included the same
JP6143976B1 (en) Lighting equipment, especially lighting equipment for road lighting
US9816686B2 (en) Lens with reduced thickness and optical unit having the same
CN209893314U (en) Optical zoom lens and lamp
EP3090300B1 (en) Lighting device and luminaire
CN209893316U (en) High-luminous-efficiency zoom lens based on reflective cup body and lamp
CN209839973U (en) Light becomes burnt special-shaped lens and lamps and lanterns
CN220891984U (en) Lighting device
CN209782512U (en) Optical element and lighting apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
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: 20170418

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee