KR101462511B1 - Led용 렌즈 및 이를 이용한 led용 광원 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가로등과 같은 조명에 사용되는 LED용 렌즈에 관한 것으로, 특히 LED를 포함하는 기판에 장착될 때, 그 위치를 손쉽게 결정할 수 있는 LED용 렌즈와 이를 이용한 LED용 광원 모듈에 관한 것이다.

Description

LED용 렌즈 및 이를 이용한 LED용 광원 모듈{LED LENS AND LIGHT SOURCE MODULE WITH LED LENS}

본 발명은 가로등과 같은 조명에 사용되는 LED용 렌즈에 관한 것으로, 특히 LED를 포함하는 기판에 장착될 때, 그 위치를 손쉽게 결정할 수 있는 LED용 렌즈와 이를 이용한 LED용 광원 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 조명등은 설치되는 장소에 따라 가로등, 터널등, 횡단 보도등, 보안등 기타 여러 가지로 구분된다. 상기 조명등은 각 장소에서의 조명 용도에 따라 적절한 배광 분포를 갖도록 설치된다. 예를 들어, 도로의 중앙차선에 설치되는 가로등은, 양쪽 차선의 모든 노면을 일정 수준 이상의 밝기로 비추기 위해, 조명등의 광원으로부터 출사된 광이 하향 분산되도록 설치된다. 또한, 차도와 인도가 접하는 도로 근방에 설치되는 가로등은, 차도에는 빛을 밝게, 인도에는 상대적으로 빛을 어둡게 비추기 위해, LED으로부터 출사된 광이 인도 방향으로 덜 향하도록 외부 반사판에 의해 일방으로만 하향 분산되도록 설치된다.

이러한 종래의 비구면 렌즈는 일반적으로, 양면테이프 등의 접착제를 사용하여, LED가 포함된 기판에 장착되는데, 이 경우, 상기 비구면 렌즈를 상기 기판의 원하는 위치에 고정 시키는 것이 매우 어렵다는 단점이 있다.

특허문헌 1에 이러한 문제를 해결하고자, LED용 렌즈를 포함하는 LED 어셈블리가 제안되어 있다.

종래의 비구면 렌즈는 수납 용기, 상기 수납 용기에 배치되는 광원 유닛 및 상기 광원 유닛 위에 배치되는 비구면 렌즈를 포함하는 광원 어셈블리의 형태로 조명등에 이용되고 있다.

상기 수납 용기는 받침 부재 및 상기 받침 부재와 결합하는 덮개 부재를 포함하고 있으며, 상기 덮개 부재는 걸림 부재의 돌출부가 상기 받침 부재의 걸림부에 걸림에 따라 상기 받침 부재에 결합 된다.

상기 덮개 부재의 플랜지부가 상기 비구면 렌즈 및 상기 광원 유닛을 견고하게 고정 시키는 역할을 한다.

상기 덮개 부재는 내측면이 비구면 렌즈의 단턱부와 접함으로써, 상기 비구면 렌즈를 상기 받침 부재에 대하여 견고히 고정한다.

상기 받침 부재는 상기 광원 어셈블리를 지지하는 지지부재에 고정되기 위한 나사결합부를 포함하는데, 상기 나사결합부는 상기 받침 부재의 외측면에 돌출되어 상하 방향으로 관통하는 나사결합공을 가진다.

이와 같이, 상기 광원 어셈블리는 조명등에 장착되기 위해서 많은 구성요소가 필요하며, 상기 구성요소들의 제작 및 조립이 복잡해지는 단점이 있다.

상기 비구면 렌즈는 제 1 방향의 폭이 상기 제 1 방향과 평면상에서 수직 하는 제 2 방향의 폭보다 작으며, 상기 홈은 상기 제 1 방향의 폭이 상기 제 2 방향의 폭보다 크다.

상기 비구면 렌즈는 입광면과 출광면을 포함하는데, 상기 입광면과 상기 출광면은 제 1 방향 또는 상기 제 2 방향을 따라 대칭의 형상을 가질 수 있다.

상기 LED용 비구면 렌즈를 이용한 조명등을 구현할 경우, 상기 제 2 방향을 따라 길게 연장되는 도로에 대하여, 도로의 외곽이 아닌, 도로의 노면에 빛이 더 집중되도록 조명할 수 있다.

그러나 종래의 비구면 렌즈가 차도와 갓길(또는 인도) 사이에 설치되는 경우에는 좌우대칭의 구조로 인해 갓길 (또는 인도) 쪽으로 불필요하게 조명을 하며 비효율적일 수 있다.

특허문헌 1 : 한국등록특허공보 : 1,236,737

본 발명은 전술한 문제를 해결하고자 안출된 것으로서, 기판에 손쉽게 장착할 수 있는 LED용 렌즈 및 상기 LED용 렌즈를 이용하여 조명등에 적용할 수 있도록 하는 LED용 광원 모듈을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청구항 1은, LED를 수용하기 위한 홈을 가지며, 상기 LED로부터 출사된 광을 굴절시키는 렌즈 몸체; 상기 렌즈 몸체의 하측에 형성되는 배치 부재; 상기 배치 부재 하면에 형성되는 핀;을 포함하되, 상기 렌즈 몸체, 배치 부재, 핀은 일체로 사출 성형되는 LED용 렌즈를 포함한다.

청구항 2에 기재된 상기 배치 부재에는 상기 배치 부재의 외측면으로부터 돌출된 단턱부와, 상기 단턱부의 외면에 형성된 반원홈이 형성되는 것을 더 포함한다.

청구항 3에 의하면, 상기 렌즈 몸체는, 상기 LED로부터 광이 입사되는 입광면과, 상기 입광면을 통해 입사된 광이 외부로 출사되는 출광면을 포함하며, 상기 렌즈 몸체의 종방향 단면은 좌우대칭이고, 상기 렌즈 몸체의 횡방향 단면은 좌우 비대칭인 것을 특징으로 하는 것을 더 포함한다.

청구항 4에 기재된 LED용 광원 모듈은, LED가 실장된 기판; 상기 LED에 놓여 상기 기판에 장착되는 LED용 렌즈;를 포함하며, 상기 렌즈는 LED를 수용하기 위한 홈을 가지며, 상기 LED로부터 출사된 광을 굴절시키는 렌즈 몸체; 상기 렌즈 몸체의 하측에 형성되는 배치 부재; 상기 배치 부재 하면에 형성되는 핀을 포함하되, 상기 렌즈 몸체, 배치 부재, 핀이 일체로 사출 성형되고, 상기 기판에는 상기 핀이 삽입되는 핀홀이 형성되는 것을 포함한다.

청구항 5에 기재된 LED용 광원 모듈은, 상기 배치 부재의 외측면으로부터 돌출된 단턱부; 상기 단턱부의 외면에 형성된 반원홈이 더 형성되고, 상기 기판에는 나사결합부가 형성되는 것을 더 포함한다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

배치 부재 하면에 핀을 포함하는 LED용 렌즈를 형성하여, 기판의 원하는 위치에 상기 LED용 렌즈를 간편하고 정확하게 위치시킬 수 있다.

또한, 상기 LED용 렌즈는 렌즈 몸체, 배치 부재, 핀으로 구성되는데, 상기 구성요소는 일체로 사출 성형됨으로써, 상기 LED용 렌즈는 구조가 단순하여 제작이 용이하며, 제작 비용이 크게 절감될 수 있다.

또한, 배치 부재의 외측면으로부터 돌출된 단턱부와, 상기 단턱부의 외면에 형성된 반원홈이 더 형성됨으로써, 다수의 렌즈를 배열할 때 1개의 볼트로 2개의 렌즈를 고정 시킬 수 있다.

또한, 상기 렌즈 몸체가 포함하는 홈은 종방향에 대해서는 단면이 좌우 대칭구조이나, 횡방향에 대해서는 단면이 좌우 비대칭인 형상을 가짐으로써, 상기 횡방향 단면에 대해, 렌즈의 두께에 따라 다른 굴절의 양을 갖게 됨으로써, 갓길(또는 인도)과 차도 사이에 설치된 가로등인 경우 차도 쪽으로 더 많은 배광을 형성하여, 조명효율을 현저히 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED용 렌즈의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED용 렌즈의 정면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED용 렌즈의 우측면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED용 렌즈의 좌측면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED용 렌즈의 저면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED용 렌즈의 상면도
도 7는 본 발명의 실시예에 따른 LED용 렌즈의 A-A 단면도.
도 8는 본 발명의 실시예에 따른 LED용 렌즈의 B-B 단면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 LED용 렌즈를 이용한 LED용 광원 모듈의 분리 사시도.
도 10은 본 발명의 실시예의 따른 LED용 렌즈 두 개가 인접하여 기판에 배치될 때, 상기 LED용 렌즈 및 상기 기판이 결합 되는 것을 도시한 단면도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 LED용 광원 모듈의 배치 사시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED용 렌즈를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이고, 도 3은 도 1의 우측면도이고, 도 4는 도 1의 좌측면도이고, 도 5는 도 1의 저면도이고, 도 6는 도 1의 상면도 이고, 도 7은 도 5의 A-A선을 취하여 본 단면도이고, 도 8은 도 5의 B-B선을 취하여 본 단면도이고, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED용 광원 모듈을 도시한 분리 사시도이고, 도 10은 상기 LED용 렌즈 두 개가 인접하여 기판에 배치될 때, 상기 LED용 렌즈 및 상기 기판이 결합되는 것을 도시한 단면도이고, 도 11은 상기 LED용 광원 모듈의 배치 구조를 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 LED용 렌즈(1)는 LED(67)를 수용하기 위한 홈(15)을 가지며, 상기 LED(67)로부터 출사된 광을 굴절시키는 렌즈 몸체(10), 상기 렌즈 몸체(10)의 하측에 형성되는 배치 부재(30), 상기 배치 부재(30) 하면에 형성되는 핀(50)을 포함한다.

상기 핀(50)은 평면이 원형인 기둥 형상으로, 상기 LED용 렌즈(1)를 기판(70)에 장착할 때, 원하는 위치에 간편하고 정확하게 장착할 수 있도록 한다.

상기 핀(50)은 상기 배치 부재(30)의 하면 즉, 밑면에 형성되되, 형성되는 핀(50)의 개수와 위치를 선택적으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 핀(50)을 상기 배치 부재(30)의 밑면에 대각선 방향으로 형성하였다.

즉, 상기 핀(50)을 상기 배치 부재(30)의 밑면 일측 상단 및 타측 하단에 형성하였다.

상기 핀(50)을 상기 배치 부재(30)의 밑면 일측 상단 및 타측 하단에 형성함으로써, 상기 LED용 렌즈(1)가 기판(70)의 원하는 위치에 장착된 후, 상기 LED용 렌즈(1)는 움직이지 않도록 확실하게 고정된 상태를 유지할 수 있다.

도 1에 의하면 상기 배치 부재(30)는 사각형상으로 형성되되, 상기 배치 부재(30)의 길이 방향(y)은 폭 방향(x)보다 길게 형성되어 있다.

또한, 상기 배치 부재(30)는, 상기 배치 부재(30)의 외측면으로부터 돌출된 단턱부(40)와, 상기 단턱부(40) 상면 외면에 반원홈(45)을 더 포함할 수 있다.

상기 LED용 렌즈(1)를 구성하는 렌즈 몸체(10), 배치 부재(30), 핀(50)은 일체로 사출 성형 되는 것을 특징으로 하며, 특히 구조가 단순하여 제작하기가 매우 손쉽다는 장점이 있다.

렌즈 몸체(10)는 도 1과 같이 y축을 따르는 종방향과 x축을 따르는 횡방향, x-y평면에 수직한 z축을 갖는 형상이다.

렌즈 몸체(10)의 종방향(y) 길이는 횡방향(x)의 길이보다 길게 형성되고, 렌즈 몸체(10)의 외면은 x-y평면 내에서 z축을 따르는 외부 렌즈면인 출광면(25)을 포함하며, 상기 출광면(25)은 z축 방향으로 볼록하게 돌출된 형상을 갖는다.

상기 렌즈 몸체(10)는 LED(67)로부터 광이 입사되는 입광면(20)을 갖는데, 상기 입광면(20)은 구면에서 약간 벗어난 곡면인 비구면으로 형성되어 있다.

도 7에 따르면, 상기 입광면(20)과 상기 출광면(25)의 종방향(y) 단면은 z축에 대해 좌우가 대칭인 곡면으로 형성되어 있는데, 이는 상기 LED용 렌즈(1)가 가로등에 설치될 때, 차선 폭을 따라 멀리 배광이 이루어지게 하기 위함이다.

한편, 도 8에 의하면, 상기 입광면(20)과 상기 출광면(25)의 횡방향(x) 단면은 z축에 대해 좌우 비대칭 곡면으로 형성되어 있는데, 특히 z축을 기준으로, 좌측 횡방향 입광면(20a)과 좌측 횡방향 출광면(25a) 사이의 두께는 우측 횡방향 입광면(20b)과 우측 횡방향 출광면(25b) 사이의 두께보다 더 두꺼운 비대칭이다.

따라서, 두께가 더 두꺼운 좌측 횡방향 입광면(20a)과 좌측 횡방향 출광면(25b)으로 형성된 횡방향(x)의 좌측 렌즈 몸체(10)가, 우측 횡방향 입광면(20a)과 우측 횡방향 출광면(25b)으로 형성된 횡방향(x) 우측 렌즈 몸체(10)보다 더 많은 굴절의 양을 가지게 되므로, 배광효율이 좋다.

이러한 배광효율의 차이는 배광이 많이 필요한 차도와 그렇지 않은 인도의 경계상에 설치되는 가로등의 경우에 매우 유용하다.

도 9는 본 발명에 따른 LED용 렌즈(1)를 이용한 LED용 광원 모듈(60)을 도시한 분리 사시도이다.

상기 LED용 광원 모듈(60)은 LED(67)가 실장된 기판(70), 상기 LED에 놓여 상기 기판(70)에 장착되는 LED용 렌즈(1);를 포함한다.

이때, 하나의 LED용 렌즈(1)의 홈(15)에 수용되도록 설치되는 LED(67)의 집합체를 LED 패키지(65)라 한다.

상기 기판(70)은, 상기 LED용 렌즈(1)의 핀(50)이 삽입될 수 있는 핀홀(73)을 더 포함한다.

상기 핀(50)이 상기 핀홀(73)에 삽입됨으로써, 상기 LED용 렌즈(1)는 상기 기판(70)의 원하는 위치에 간편하고 정확하게 안착 될 수 있으며, 상기 기판(70) 에 상기 LED용 렌즈(1)를 안정적으로 고정시켜 그 상태를 유지시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 LED용 광원 모듈(60)은 다수의 LED 패키지(65)가 실장된 기판(70)에도 적용될 수 있다.

하나의 홈(15)이 하나의 LED 패키지(65)를 수용할 수 있도록 기판(70)에 상기 LED용 렌즈(1)를 배치한다.

상기 LED용 렌즈(1)는 상기 핀(50)이 상기 핀홀(73)에 삽입됨으로써, 상기 기판(70)의 원하는 위치에 빠르고 정확하게 고정될 수 있다.

도 10에 의하면, 상기 LED용 렌즈(1)는 인접한 두 개의 단턱부(40)의 외측면이 접함으로써, 상기 반원홈(45)에 의해 원형홈(90)이 형성되어 지며, 상기 기판(70)에는 나사 결합부(75)가 형성되어 진다.

인접한 LED용 렌즈(1)는 나사(80)에 의해 결합 되는데, 상기 나사(80)는 나사 머리(81)와 축부(83)로 이루어져 있다.

상기 축부(83)는 원형홈(90)에 삽입되고, 상기 나사 결합부(75)와 결합 된다.

또한, 상기 나사 머리(81)의 하단부가 상기 단턱부(40)의 상면에 걸리게 되므로, 상기 LED용 렌즈(1)는 인접한 다른 LED용 렌즈(1)와의 결합은 물론이고, 상기 기판(70)과의 결합력도 향상시킬 수 있다.

더불어, 상기 단턱부(40)에 의해 상기 나사 머리(81)가 보호되어짐은 물론이고, 상기 나사 머리(81)에 의해 상기 렌즈 몸체(80)의 출광면(25)으로부터 출사된 광이 진로를 방해받는 일이 발생하지 않아, 상기 LED용 렌즈(1)의 배광효율을 유지할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 됨을 부언한다.

1 : LED용 렌즈 10 : 렌즈 몸체
15 : 홈 20 : 입광면
20a : 좌측 횡방향 입광면 20b : 우측 횡방향 입광면
25 : 출광면 25a : 좌측 횡방향 출광면
25b : 우측 횡방향 출광면 30 : 배치 부재
40 : 단턱부 45 : 반원홈
50 : 핀 60 : LED용 광원 모듈
65 : LED 패키지 67 : LED
70 : 기판 73 : 핀홀
75 : 나사 결합부 80 : 나사
81 : 나사 머리 83 : 축부
90 : 원형홈

Claims (5)

1. LED를 수용하기 위한 홈을 가지며, 상기 LED로부터 출사된 광을 굴절시키는 렌즈 몸체;
   상기 렌즈 몸체의 하측에 형성되는 배치 부재;
   상기 배치 부재의 외측면으로부터 돌출된 단턱부;
   상기 단턱부의 외면에 형성된 반원홈;
   상기 배치 부재의 하면에 대각선 방향으로 형성되는 핀;을 포함하되,
   상기 렌즈 몸체, 배치 부재, 핀, 단턱부, 반원홈은 일체로 사출 성형되는 LED용 렌즈.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 렌즈 몸체는 상기 LED로부터 광이 입사되는 입광면과, 상기 입광면을 통해 입사된 광이 외부로 출사되는 출광면을 포함하며,
   상기 렌즈 몸체의 종방향 단면은 좌우대칭이고, 상기 렌즈 몸체의 횡방향 단면은 좌우 비대칭인 것을 특징으로 하는 LED용 렌즈.
   
4. LED가 실장된 기판;
   상기 LED에 놓여 상기 기판에 장착되는 LED용 렌즈;를 포함하며,
   상기 렌즈는 LED를 수용하기 위한 홈을 가지며, 상기 LED로부터 출사된 광을 굴절시키는 렌즈 몸체; 상기 렌즈 몸체의 하측에 형성되는 배치 부재; 상기 배치 부재의 외측면으로부터 돌출된 단턱부; 상기 단턱부의 외면에 형성된 반원홈; 상기 배치 부재의 하면에 대각선 방향으로 형성되는 핀;을 포함하되, 상기 렌즈 몸체, 배치 부재, 핀, 단턱부, 반원홈이 일체로 사출 성형되며,
   상기 기판에는 상기 핀이 삽입되는 핀홀이 형성되고, 나사결합부가 더 형성되는 LED용 광원 모듈.
5. 삭제

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