KR101556589B1 - Diffusion lens - Google Patents

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KR101556589B1
KR101556589B1 KR1020140055037A KR20140055037A KR101556589B1 KR 101556589 B1 KR101556589 B1 KR 101556589B1 KR 1020140055037 A KR1020140055037 A KR 1020140055037A KR 20140055037 A KR20140055037 A KR 20140055037A KR 101556589 B1 KR101556589 B1 KR 101556589B1
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total reflection
incident
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optical path
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KR1020140055037A
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박부고
김만겸
신은별
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(주)엔디에스
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Abstract

The present invention discloses a diffusion lens. The disclosed diffusion lens may include: an incidence surface which refracts incident light from a light source; a total reflection surface which totally reflects the light refracted at the incidence surface; a light emitting surface which emits the light from the incidence surface or the total reflection surface to the outside; and a light path changing surface which is installed between the total reflection surface and the light emitting surface to change a light path of the light Fresnel-reflected at the light emitting surface.

Description

확산렌즈{DIFFUSION LENS}Diffusion lens {DIFFUSION LENS}

본 발명은 확산렌즈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광원의 광을 손실없이 넓은 범위에 확산시킬 수 있고, 균일한 배광이 가능하며, 소형화가 가능한 확산렌즈에 관한 것이다.
The present invention relates to a diffusion lens, and more particularly, to a diffusion lens capable of diffusing light of a light source in a wide range without loss, capable of uniform light distribution, and capable of miniaturization.

일반적으로, 조명장치 또는 디스플레이 장치의 백라이트유닛에서 고효율 광을 조사하기 위한 광원으로서, 최근에 발광다이오드(Light Emitting Diode; 이하 LED소자라 함)가 많이 적용되는 추세이다.2. Description of the Related Art Generally, light emitting diodes (hereinafter referred to as " LED elements ") have been recently applied as a light source for irradiating high efficiency light in a backlight unit of a lighting device or a display device.

이 LED소자는 소비전력이 적고, 수명이 길며 협소한 공간에 적용하는 것이 가능하며 진동에 의해 내구성이 강한 특징을 지닌다. LED소자는 발광특성상 지향성이 가능하므로 직하영역은 매우 밝지만, 그 주변영역은 매우 어두운 단점이 있다.This LED device has low power consumption, long life, and can be applied to a narrow space, and it is characterized by durability by vibration. Since the LED device is capable of directivity due to its light-emitting characteristic, the region directly underneath is very bright, but the peripheral region thereof is very dark.

이를 해소하기 위해 LED소자에서 직접 조사되는 발산광을 고르게 확산하기 위해 LED전방에 확산렌즈(Diffusion Lens)를 적용한다.In order to solve this problem, a diffusing lens is applied to the front of the LED to diffuse the divergent light directly irradiated from the LED device.

한편, 국내 공개특허 제2013-0081171호(공개일:2013.07.16)에는 "광균일도 및 광손실을 최적화할 수 있는 엘이디 광원용 렌즈"가 개시되어 있다.
On the other hand, in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0081171 (published on July 31, 2013), "a lens for an LED light source capable of optimizing light uniformity and optical loss" is disclosed.

본 발명의 목적은 광원에서 발산되는 광의 손실없이 넓은 범위에 확산시킬 수 있고, 균일한 배광이 가능하며 소형화가 가능한 확산렌즈를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a diffusion lens capable of diffusing light over a wide range without loss of light emitted from a light source, capable of uniform light distribution, and capable of miniaturization.

또한, 본 발명의 다른 목적은 출사면에서의 프레넬반사에 의해 발생되는 광경로를 변경하여 링패턴을 방지할 수 있는 확산렌즈를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a diffusing lens which can prevent a ring pattern by changing an optical path caused by Fresnel reflection on an exit surface.

본 발명에 따른 확산렌즈는 광원에서 입사된 광을 굴절시키는 입사면과, 상기 입사면에서 굴절된 광을 전반사시키는 전반사면과, 상기 입사면 또는 상기 전반사면에서 전달된 광을 외부로 출사하는 출사면 및 상기 전반사면과 상기 출사면 사이에 구비되어 상기 출사면에서 프레넬반사된 광의 광경로를 변경시키는 광경로변경면을 포함하는 것을 특징으로 한다.The diffusing lens according to the present invention includes an incident surface for refracting light incident from a light source, a total reflection surface for totally reflecting the light refracted at the incident surface, and a reflection surface for reflecting the light transmitted from the incident surface or the total reflection surface to the outside And a light path changing surface provided between the total reflection surface and the light output surface and changing an optical path of the Fresnel-reflected light from the light output surface.

또한, 상기 입사면은 상기 광원으로부터 입사된 광을 상기 전반사면으로 전달하는 제1면 및 상기 광원으로부터 입사된 광을 상기 출사면으로 전달하는 제2면을 포함하는 것을 특징으로 한다.The incident surface may include a first surface that transmits light incident from the light source to the total reflection surface, and a second surface that transmits light incident from the light source to the emission surface.

또한, 상기 입사면은 상기 제2면을 통해 전달된 광을 반사하여 상기 전반사면으로 전달하는 제5면을 포함하는 것을 특징으로 한다.The incident surface may include a fifth surface reflecting the light transmitted through the second surface and transmitting the reflected light to the total reflection surface.

또한, 상기 전반사면은 상기 제1면으로부터 전달된 광을 상기 출사면으로 전달하고, 상기 제5면으로부터 전달된 광을 외부로 출사 혹은 반사 시키는 것을 특징으로 한다.The total reflection surface is characterized in that light transmitted from the first surface is transmitted to the emission surface and light transmitted from the fifth surface is emitted or reflected to the outside.

또한, 상기 제1면은 상기 광원을 중심으로 심(Seam)형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first surface is formed in a seam shape centering on the light source.

또한, 상기 광원의 중심으로부터 상기 제1면과 상기 제2면의 교차점으로 진행하는 광이 중심축과 이루는 각도를 a12라고 했을 때 50deg<a12<85deg 를 만족하는 것을 특징으로 한다.Further, it is characterized by satisfying 50deg < a12 < 85deg, where the angle formed by the light traveling from the center of the light source to the intersection of the first surface and the second surface with the central axis is a12.

또한, 상기 출사면은 상기 전반사면으로부터 전달된 광을 외부로 출사하는 제3면 및 상기 제3면의 하부에 구비되어 상기 제2면으로부터 전달된 광을 외부로 출사하는 제4면을 포함하는 것을 특징으로 한다.The exit surface may include a third surface that emits the light transmitted from the total reflection surface to the outside and a fourth surface that is provided below the third surface and emits the light transmitted from the second surface to the outside .

또한, 상기 제3면은 중심축으로 반경이 확대되면서 상단에서 하단으로 연장되는 것을 특징으로 한다.In addition, the third surface extends from the upper end to the lower end while the radius is enlarged to the central axis.

또한, 상기 제4면은 볼록한 형상으로 형성되어 포지티브 파워(Positive Power)를 가지는 것을 특징으로 한다.In addition, the fourth surface is formed in a convex shape and has a positive power.

또한, 상기 출사면에서 프레넬반사된 광은 상기 전반사면, 상기 제1면, 상기 전반사면을 순차적으로 반사되는 광경로를 지니며, 상기 광경로변경면에 의해 상기 출사면으로 반사되어 출사되거나, 굴절되어 외부로 출사하는 것을 특징으로 한다.The Fresnel reflected light from the exit surface has an optical path that is sequentially reflected from the total reflection surface, the first surface, and the total reflection surface, and is reflected by the exit surface by the optical path changing surface to be emitted , And is refracted and exits to the outside.

또한, 상기 광경로변경면과 중심축이 이루는 사이 각을 a라고 했을 때, 70deg< a <110deg 를 만족하는 것을 특징으로 한다.Further, when the angle formed by the optical path changing surface and the central axis is a, 70deg <a <110deg is satisfied.

또한, 중심축에서 상기 전반사면과 상기 광경로변경면의 교차점까지의 거리를 h1, 상기 전반사면과 상기 광경로변경면의 교차점에서 상기 광경로변경면과 상기 출사면의 교차점까지의 거리를 h2라 했을 때, 3 <h1/h2< 6을 만족하는 것을 특징으로 한다.A distance from the intersection of the total reflection surface and the optical path changing surface to the intersection of the optical path changing surface and the exit surface is h2 3 < h1 / h2 < 6.

또한, 상기 전반사면 상의 임의의 두점과 중심축 사이의 거리를 D2-1, D2-2, 중심축과 상기 전반사면의 D2-1, D2-2에서의 접선과 이루는 각을 a2-1, a2-2라고 했을 때, D2-2>D2-1 이면 a2-2≥a2-1을 만족하는 것을 특징으로 한다.
The distances D2-1 and D2-2 between any two points on the total reflection surface and the center axis and the angles formed by the tangent lines at the center axis and D2-1 and D2-2 of the total reflection surface are a2-1 and a2 -2, and when D2-2 > D2-1, a2-2? A2-1 is satisfied.

본 발명에 따른 확산렌즈는 입사면, 전반사면, 출사면의 광학적 조건에 의해 광원의 광 손실없이 넓은 범위에 확산시킬 수 있고, 핫스팟, 링패턴 및 암부 발생을 방지하여 균일한 배광 분포를 구현할 수 있는 효과를 지닌다.The diffusing lens according to the present invention can be diffused over a wide range without light loss of the light source due to the optical conditions of the incident surface, the total reflection surface, and the exit surface, and the occurrence of hot spots, ring patterns, and dark portions can be prevented, It has an effect.

또한, 본 발명은 광경로변경면에 의해 출사면에서 프레넬반사된 광을 출사면으로 다시 출사하거나 굴절시켜 출사할 수 있어 링 형상의 핫존을 방지할 수 있어 균일한 조명을 제공할 수 있는 효과를 지닌다.Further, according to the present invention, the light reflected by the Fresnel at the exit surface can be emitted again or refracted to the exit surface by the light path changing surface, thereby preventing the ring-shaped hot zone and providing a uniform illumination Lt; / RTI &gt;

또한, 본 발명은 입사면의 제1면이 심(Seam)형상을 지니므로 광원과 거리가 가까워도 전반사면의 전반사조건이 부합될 수 있어 작은 사이즈를 구현할 수 있다.
In addition, since the first surface of the incident surface has a seam shape, even if the distance from the light source is short, the total reflection condition of the total reflection surface can be matched to realize a small size.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 입사면에 의한 광경로를 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 제1면의 조건을 보인 도면이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 제1면과 전반사면의 작용을 보인 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 광경로변경면에 의한 광경로를 보인 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 광경로변경면의 조건을 보인 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 전반사면과 광경로변경면의 조건을 보인 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 전반사면의 조건을 보인 도면이다.1 is a perspective view of a diffusing lens according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram of a diffusion lens according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an optical path by an incident surface of a diffusion lens according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing conditions of a first surface of a diffusing lens according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing an action of a first surface and a total reflection surface of a diffusion lens according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing an optical path by a light path changing surface of a diffusion lens according to an embodiment of the present invention. FIG.
7 is a view showing conditions of a light path changing surface of a diffusion lens according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing conditions of the total reflection surface and the optical path changing surface of the diffusion lens according to the embodiment of the present invention.
9 is a view showing conditions of a total reflection surface of a diffusion lens according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 확산렌즈의 일 실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a diffusing lens according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 개념도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 입사면에 의한 광경로를 보인 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 제1면의 조건을 보인 도면이며, 도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 제1면과 전반사면의 작용을 보인 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 광경로변경면에 의한 광경로를 보인 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 광경로변경면의 조건을 보인 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 전반사면과 광경로변경면의 조건을 보인 도면이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 전반사면의 조건을 보인 도면이다.2 is a conceptual diagram of a diffusing lens according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view of a diffusing lens according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a view showing conditions of a first surface of a diffusing lens according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view illustrating a condition of a first surface of a diffusing lens according to an embodiment of the present invention And FIG. 6 is a view showing an optical path by the optical path changing surface of the diffusing lens according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is a view showing an optical path of the diffusing lens according to the embodiment of the present invention, FIG. 8 is a view showing the condition of a total reflection surface and a light path changing surface of a diffusion lens according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a view showing a condition FIG. 5 is a view showing conditions of a total reflection surface of a diffusion lens according to the present invention.

도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈(100)는 입사면(110), 전반사면(120), 출사면(130) 및 광경로변경면(140)을 포함한다.1 through 9, the diffusion lens 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes an incident surface 110, a total reflection surface 120, an exit surface 130, and a light path changing surface 140 do.

본 발명에 따른 확산렌즈(100)의 형상은 도 1 또는 도 2에서 도시된 바와 같이 중심축을 중심으로 회전 대칭되는 형상이며, 입사면(110), 전반사면(120), 출사면(130) 및 광경로변경면(140)은 구면, 비구면, 평면으로 구성된다.The shape of the diffusion lens 100 according to the present invention is a shape that is rotationally symmetric about a central axis as shown in FIG. 1 or FIG. 2, and includes an incident surface 110, a total reflection surface 120, an emission surface 130, The light path changing surface 140 is composed of a spherical surface, an aspherical surface, and a plane surface.

입사면(110)은 광원(10)에서 입사된 광을 굴절시키는 굴절면으로서, 광원(10)으로부터 입사된 광을 전반사면(120)으로 전달하는 제1면(112) 및 광원(10)으로부터 입사된 광을 출사면(130)으로 전달하는 제2면(114)을 포함한다.The incident surface 110 is a refracting surface for refracting the light incident from the light source 10 and includes a first surface 112 for transmitting the light incident from the light source 10 to the total reflection surface 120, And a second surface 114 that transmits the emitted light to the exit surface 130.

입사면(110)은 확산렌즈(100) 중심부에 형성된 홈의 내면으로 이루어진다. 도 3에서 도시된 바와 같이 제1면(112)은 광원(10)을 중심으로 심(Seam)형상으로 형성되나. 제1면(112)의 중심이 심(Seam)형상을 지니므로 광원(10)과 전반사면(120)의 심(Seam)형상과 거리가 가까워도 전반사 조건에 부합하여 핫스팟(Hot Spot) 혹은 링패턴(Ring Pattern)없이 확산렌즈(100)의 작은 사이즈를 구현할 수 있다.The incident surface 110 is formed of the inner surface of the groove formed in the central portion of the diffusion lens 100. As shown in FIG. 3, the first surface 112 is formed in a seam shape around the light source 10. Since the center of the first surface 112 has a seam shape, even if the distance from the shape of the seam of the light source 10 to the total reflection surface 120 is close to that of the hot spot, A small size of the diffusion lens 100 can be realized without a pattern.

그리고, 제1면(112)은 중심축을 중심으로 대칭되게 형성되며 하부로 볼록한 비구면으로 형성되어 광원(10)에서 발산되는 광을 중심축의 인접한 중심영역(112a)에서는 멀어지는 방향으로 굴절시켜 전반사면(120)으로 광을 전달하고, 중심축과 먼 주변영역(112b)에서는 가까워지는 방향으로 굴절시켜 전반사면(120)으로 광을 전달한다.The first surface 112 is formed symmetrically with respect to the central axis and is formed as a convex aspheric surface downward to refract the light emitted from the light source 10 in the direction away from the adjacent central region 112a of the central axis, 120 and transmits light to the total reflection plane 120 by refracting the light in a direction approaching the center axis and the far peripheral region 112b.

이는 광원(10)에서 큰 발산각을 가지는 광을 모아주어 발산각이 작아지도록 하기 위한 구조이다. 이로 인해, 도 5에서 도시된 바와 같이 제1면(112)을 통과한 광은 퍼지는 각이 줄어들게 된다.This is a structure for collecting light having a large divergence angle in the light source 10 to reduce the divergence angle. As a result, as shown in FIG. 5, the light passing through the first surface 112 is reduced in the spreading angle.

이러한 제1면(112)의 구조는 도 4에서 도시된 바와 같이 제1면(112) 상의 임의의 두점과 상기 제1면(112) 상의 임의의 두점과 중심축의 거리를 D1-1, D1-2, 중심축과 제1면(112)의 D1-1, D1-2에서의 접선과 이루는 각을 a1-1, a1-2라고 했을 때, D1-2>D1-1 이면 a1-2≥a1-1을 만족하도록 구성된다. 이러한 광학적 조건을 만족함으로써, 제1면(112)을 통과한 광은 퍼지는 각이 줄어들게 된다.The first surface 112 has a structure in which the distance between any two points on the first surface 112 and any two points on the first surface 112 and the center axis is D1-1, D1- 2, the angles between the center axis and the tangent lines at D1-1 and D1-2 of the first surface 112 are a1-1 and a1-2, and when D1-2> D1-1, a1-2? A1 -1. By satisfying such an optical condition, the angle of spread of light passing through the first surface 112 is reduced.

그리고, 제2면(114)은 도 3에서 도시된 바와 같이 광원(10)에서 발산하는 광 중 제1면(112)으로 입사하는 광 외의 광을 출사면(130)으로 전달한다. 제2면(114)은 제1면(112)의 단부에서 하부로 연장되는 형상을 가진다. 이때, 광원(10)의 중심으로부터 제1면(112)과 제2면(114)의 교차점으로 진행하는 광이 중심축과 이루어는 각도를 a12라고 할 때, 50deg<a12<85deg 만족하도록 구성된다. 이러한 광학적 조건을 만족함으로써, 제1면(112)과 제2면(114)을 통과하는 광량이 적당히 배분되고 확산렌즈(100)의 크기도 축소할 수 있다.3, the second surface 114 transmits light other than the light incident on the first surface 112 of the light emitted from the light source 10 to the emission surface 130. The second surface 114 has a shape extending downward from an end of the first surface 112. In this case, when the angle of the light traveling from the center of the light source 10 to the intersection point of the first surface 112 and the second surface 114 with respect to the central axis is a12, 50deg <a12 <85deg is satisfied . By satisfying these optical conditions, the amount of light passing through the first surface 112 and the second surface 114 can be appropriately distributed and the size of the diffusion lens 100 can be reduced.

입사면(110)은 도 2에서 도시된 바와 같이 제2면(114)을 통해 전달된 광을 반사하여 전반사면(120)으로 전달하는 제5면(116)을 포함한다. 보다 자세하게 제1면(112)으로부터 프레넬반사 된 후 제2면(114)을 통해 전달된 광은 제5면(116)에 의해 반사되어 전반사면(120)으로 전달되고, 전반사면(120)을 통해 외부로 출사되거나 출사면(130)으로 전반사되어 외부로 출사된다.The incident surface 110 includes a fifth surface 116 that reflects light transmitted through the second surface 114 and transmits the light to the total reflection surface 120 as shown in FIG. The light transmitted through the second surface 114 after the Fresnel reflection from the first surface 112 is reflected by the fifth surface 116 and transmitted to the total reflection surface 120, Or totally reflected by the exit surface 130 and exits to the outside.

전반사면(120)은 입사면(110)에서 굴전된 광을 전반사시키는 것으로서, 코팅 또는 별도의 부재를 이용하여 직접 입사하는 광을 반사시키도록 구비될 수 있으나, 입사한 광을 전반사시키도록 광학적으로 설계된다. 전반사면(120)은 입사면(110) 중 제1면(112)으로 입사한 후 굴절되어 전반사면(120)으로 입사하는 광을 광학적으로 전반사시킨다.The total reflection surface 120 reflects the light refracted by the incident surface 110. The total reflection surface 120 may be provided to reflect light incident directly using a coating or a separate member, Is designed. The total reflection surface 120 is incident on the first surface 112 of the incident surface 110 and refracted to optically totally reflect light incident on the total reflection surface 120.

전반사면(120)은 도 8에서 도시된 바와 같이 전반사면(120) 상의 두점과 중심축 거리를 D2-1, D2-2, 중심축과 전반사면(120)의 D2-1, D2-2에서의 접선과 이루는 각을 a2-1, a2-2 라고 했을 때, D2-2>D2-1 이면 a2-2≥a2-1를 만족하도록 구성된다.The total reflection plane 120 is defined by the two points on the total reflection plane 120 and the center axis distances D2-1 and D2-2 and the center axis and D2-1 and D2-2 of the total reflection plane 120 as shown in FIG. A2-2 and a2-2 are satisfied, and when D2-2 > D2-1, a2-2 &gt; a2-1 are satisfied.

즉, 전반사면(120)은 제1면(112)과 동일한 원리로 광을 모아 주면, 출사면(130)으로 전반사시켜 출사면(130)을 통해 평행에 가까운 광을 만들어 준다.That is, when the light is collected on the same principle as that of the first surface 112, the total reflection surface 120 totally reflects the light onto the emission surface 130 to produce light that is parallel to the emission surface 130.

출사면(130)은 입사면(110) 또는 전반사면(120)에서 전달된 광을 외부로 출사하는 굴절면으로 이루어지며, 전반사면(120)으로부터 전달된 광을 외부로 출사하는 제3면(132) 및 제3면(132)의 하부에 구비되어 제2면(114)으로부터 전달된 광을 외부로 출사하는 제4면(134)을 포함한다.The exit surface 130 is formed of a refracting surface for emitting the light transmitted from the incident surface 110 or the total reflection surface 120 to the outside and a third surface 132 for emitting the light transmitted from the total reflection surface 120 to the outside And a fourth surface 134 provided below the third surface 132 and exiting the light transmitted from the second surface 114 to the outside.

제3면(132)은 중심축으로 반경이 확대되면서 상단에서 하단으로 연장된다. 그리고, 제4면(134)은 볼록한 형상으로 형성되어 포지티브파워(Positive Power)를 갖는다.The third surface 132 extends from the upper end to the lower end while expanding in radius with the central axis. The fourth surface 134 is formed in a convex shape and has a positive power.

광경로변경면(140)은 전반사면(120)과 출사면(130) 사이에 구비되어 출사면(130)에서 프레넬반사된 광이 출사면(130)을 통해 외부로 출사되도록 광경로를 변경시킨다. 이러한 광경로변경면(140)은 링패턴(Ring Pattern)을 만드는 광의 경로를 변경할 수 있는 것으로서, 전반사면(120)과 출사면(130)이 이루는 모서리 형상을 제거하여 평면과 유사한 평면구간으로 형성된다.The light path changing surface 140 is provided between the total reflection surface 120 and the exit surface 130 to change the light path so that the light reflected by the Fresnel at the exit surface 130 is emitted to the outside through the exit surface 130 . The light path changing surface 140 may change the path of the light for forming the ring pattern and may be formed in a plane section similar to the plane by removing the corner shape formed by the total reflection surface 120 and the emission surface 130 do.

여기서, 프레넬반사는 서로 다른 굴절률을 갖는 2개의 매질이 이루는 경계면에서 입사된 광의 일부가 반사되는 현상을 말한다.Here, the Fresnel reflection refers to a phenomenon in which a part of the light incident at the interface between the two media having different refractive indices is reflected.

상기한 광경로변경면(140)에 의한 링패턴 방지를 보다 자세히 설명하면, 도 2 또는 도 6에서 도시된 바와 같이 출사면(130)에서 프레넬반사된 광은 전반사면(120), 제1면(112), 다시 전반사면(120)을 순차적으로 반사되는 광경로를 지니며, 이러한 광이 전반사면(120)에서 반사되어 출사면(130) 상단부위를 통해 상부로 굴절되어 외부로 출사되게 되면 링패턴을 형성하게 되는데, 광경로변경면(140)에 의해 전반사면(120)에서 반사되어 출사면(130)의 상단부위를 통해 출사되는 광이 반사, 굴절되면서 링패턴을 방지할 수 있다.2 or FIG. 6, the Fresnel-reflected light from the exit surface 130 passes through the total reflection surface 120, the first reflection surface 120, the second reflection surface 120, The light is reflected by the total reflection surface 120 and refracted upward through the upper part of the exit surface 130 to be emitted to the outside The ring pattern can be prevented by reflecting and refracting light that is reflected by the total reflection surface 120 by the light path changing surface 140 and emitted through the upper end portion of the emission surface 130 .

이때, 광경로변경면(140)은 광경로변경면(140)과 중심축이 이루는 사이 각을 a라고 했을 때, 70deg < a < 110deg를 만족하도록 구성된다.At this time, the optical path changing surface 140 is configured to satisfy 70 deg <a <110 deg when the angle formed by the optical path changing surface 140 and the central axis is a.

그리고, 중심축에서 전반사면(120)과 광경로변경면(140)의 교차점까지의 거리를 h1, 전반사면(120)과 광경로변경면(140)의 교차점에서 광경로변경면(140)과 출사면(130)의 교차점까지의 거리를 h2라 했을 때, 3 <h1/h2< 6을 만족하도록 구성된다.
The distance from the central axis to the intersection of the total reflection plane 120 and the optical path changing plane 140 is h1 and the optical path changing plane 140 at the intersection of the total reflection plane 120 and the optical path changing plane 140 And h2 is a distance to the intersection of the exit surface 130, 3 < h1 / h2 < 6.

이하, 상기한 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation and effect of the diffusing lens according to one embodiment of the present invention will be described.

도 2 또는 도 3에서 도시된 바와 같이 입사면(110)의 제1면(112)의 중심이 심(Seam)형상을 지니므로 광원(10)과 전반사면(120)의 심(Seam)과의 거리가 가까워도 전반사 조건에 부합할 수 있어 핫스팟(Hot Spot), 링패턴(Ring Pattern)없이 작은 사이즈를 구현할 수 있다.Since the center of the first surface 112 of the incident surface 110 has a seam shape as shown in FIG. 2 or 3, the center of the light source 10 and the seam of the total reflection surface 120 Even if the distance is close, it can meet the total reflection condition, and it is possible to realize a small size without a hot spot and a ring pattern.

상기한 바와 같이 확산렌즈(100)의 사이즈를 작은 사이즈로 구현할 수 있어 재료비를 절감할 수 있고, 생산시간 단축 등에 의한 원가를 절감할 수 있다.As described above, the size of the diffusing lens 100 can be realized in a small size, so that the material cost can be reduced, and the cost due to the shortening of the production time can be reduced.

본 발명에 따른 확산렌즈(100)에 의하면, 핫스팟(Hot Spot), 링패턴(Ring Pattern) 및 확산렌즈(100) 상단부의 암부가 발생되지 않아 균일한 배광 분포를 구현하면서도 작은 사이즈를 구현할 수 있다. 이를 자세히 살펴보면, 제1면(112)의 광학적 조건과 더불어 광원(10)의 중심으로부터 제1면(112)과 제2면(114)의 교차점으로 진행하는 빛이 확산렌즈(100)의 중심축과 이루는 각도 a12가 50deg<a12<85deg를 만족하므로써 전반사면(120)과 제5면(116)으로 가는 광량이 적당히 배분될 수 있다. 이로 인해 확산렌즈(100)의 크기가 커지지 않고도, 광을 넓은 범위에 확산시킬 수 있고, 균일한 배광이 가능하다.According to the diffusion lens 100 of the present invention, since a hot spot, a ring pattern, and a dark portion at the upper end of the diffusion lens 100 are not generated, a uniform light distribution can be realized while a small size can be realized . Light traveling from the center of the light source 10 to the intersection of the first surface 112 and the second surface 114 is incident on the central axis of the diffusion lens 100, The light amount to the total reflection surface 120 and the fifth surface 116 can be appropriately distributed because the angle a12 formed between the total reflection surface 120 and the fifth surface 116 satisfies 50 deg <a12 <85 deg. Therefore, the light can be diffused over a wide range without increasing the size of the diffusion lens 100, and uniform light distribution is possible.

그리고, 도 4에서 도시된 바와 같이 제1면(112)의 광학적 조건인 D1-2>D1-1 이면 a1-2≥a1-1을 만족하고, 도 9에서 도시된 바와 같이 전반사면(120)의 광학적 조건인 D2-2>D2-1 이면 a2-2≥a2-1을 만족하므로 광원(20)에서 큰 발산각을 가지는 빛을 모아주어 발산각이 작아지도록하여 평행광에 가까운 광이 만들어져 렌즈 외부로 출사된 빛이 멀리 까지 도달 할 수 있게 되어 확산 범위가 넓어지는 효과를 가지게 된다.As shown in FIG. 4, when the optical condition of the first surface 112 is D1-2 > D1-1, a1-2? A1-1 is satisfied, and the total reflection surface 120, A2-2 > a2-1 when the optical condition D2-2 &gt; D2-1 is satisfied, light having a large divergence angle is collected by the light source 20 so that divergence angle is reduced, The light emitted to the outside can reach far, and the diffusion range is widened.

제2면(114)을 통해 진행되는 광은 제5면(116)에 의해 전반사면(120)으로 출사되므로, 확산렌즈(100) 상단부에 암부(Dark Area) 발생을 방지한다.Light traveling through the second surface 114 is emitted to the total reflection surface 120 by the fifth surface 116 to prevent the occurrence of a dark area in the upper end of the diffusion lens 100.

그리고, 본 발명에 따른 확산렌즈(100)에 의하면, 출사면(130)에서 프레넬반사에 의해 링패턴이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이를 자세히 설명하면, 도 2 또는 도 6에서 도시된 바와 같이 입사면(110)을 통해 전반사면(120)으로 전달된 광은 전반사면(120)에서 출사면(130)으로 출사될 때, 일부는 출사면(130)을 통해 외부로 출사되고, 일부는 프레넬반사된다. 이처럼 프레넬반사된 광은 다시 전반사면(120), 제1면(112), 전반사면(120)으로 반사되어 출사면(130)으로 출사된다. 이때, 출사면(130)과 전반사면(120)이 이루는 모서리가 뾰족할 경우, 상단부위로 출사되게 되면 링패턴을 형성하게 되는데, 이러한 광경로를 평평하게 형성되는 광경로변경면(140)에 의해 굴절, 반사되게 하여 링패턴을 방지할 수 있다.According to the diffusing lens 100 of the present invention, it is possible to prevent the occurrence of a ring pattern due to Fresnel reflection on the exit surface 130. [ 2 or FIG. 6, when the light transmitted to the total reflection surface 120 through the incident surface 110 is emitted from the total reflection surface 120 to the emission surface 130, The light is output to the outside through the exit surface 130, and a part of the light is reflected by the Fresnel lens. The Fresnel-reflected light is reflected by the total reflection surface 120, the first surface 112, and the total reflection surface 120, and is output to the emission surface 130. At this time, when the corner between the emitting surface 130 and the total reflection surface 120 is sharp, the ring pattern is formed when the light is emitted to the upper end portion. Such a light path is formed by the flat light path changing surface 140 Refracted, and reflected, thereby preventing the ring pattern.

이러한 광경로변경면(140)은 도 7에서 도시된 바와 같이 광경로변경면(140)과 중심축이 이루는 사이 각을 a라고 했을 때, 70deg< a <110deg 를 만족함으로써 가능하고, 또한, 도 8에서 도시된 바와 같이 중심축에서 전반사면(120)과 광경로변경면(140)의 교차점까지의 거리를 h1, 전반사면(120)과 광경로변경면(140)의 교차점에서 광경로변경면(140)과 출사면(130)의 교차점까지의 거리를 h2라 했을 때, 3 <h1/h2< 6을 만족하는 것으로 달성할 수 있다.As shown in FIG. 7, this light path changing surface 140 can be realized by satisfying 70deg <a <110deg, where a is the angle between the optical path changing surface 140 and the central axis, The distance from the central axis to the intersection of the total reflection plane 120 and the optical path changing plane 140 is h1 and the optical path changing plane at the intersection of the total reflection plane 120 and the optical path changing plane 140, H2 < 6, where h2 is the distance from the exit surface (140) to the intersection of the exit surface (130).

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 확산렌즈에 의하면, 광원에서 발산되는 광의 손실없이 넓은 범위에 확산시킬 수 있고, 균일한 배광이 가능하며 소형화가 가능하며, 출사면에서의 프레넬반사에 의해 발생되는 광경로를 변경하여 링패턴을 방지할 수 있다.As described above, according to the diffusion lens of the embodiment of the present invention, it is possible to diffuse light in a wide range without loss of light emitted from the light source, to achieve uniform light distribution and miniaturization, It is possible to prevent the ring pattern.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I will understand.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be defined by the claims.

100 : 확산렌즈 110 : 입사면
112 : 제1면 112a : 중심영역
112b : 주변영역 114 : 제2면
116 : 제5면 120 : 전반사면
130 : 출사면 132 : 제3면
134 : 제4면 140 : 광경로변경면100: diffusion lens 110: incident surface
112: first side 112a: central region
112b: peripheral area 114: second side
116: fifth face 120:
130: exit surface 132: third surface
134: Fourth Surface 140: Sight Changing Face

Claims (13)

광원에서 입사된 광을 굴절시키는 입사면;
상기 입사면에서 굴절된 광을 전반사시키는 전반사면;
상기 입사면 또는 상기 전반사면에서 전달된 광을 외부로 출사하는 출사면; 및
상기 전반사면과 상기 출사면 사이에 구비되어 상기 출사면에서 프레넬반사된 광이 상기 출사면에서 프레넬반사된 광의 광경로를 변경시키는 광경로변경면을 포함하고;
상기 입사면은 상기 입사면은 상기 광원으로부터 입사된 광을 상기 전반사면으로 전달하는 제1면; 및
상기 광원으로부터 입사된 광을 상기 출사면으로 전달하는 제2면을 포함하며;
상기 제1면은 상기 광원을 중심으로 심(Seam)형상으로 형성되고;
상기 제1면은 상기 제1면 상의 임의의 두점과 상기 제1면 상의 임의의 두점과 중심축의 거리를 D1-1, D1-2, 중심축과 상기 제1면의 D1-1, D1-2에서의 접선과 이루는 각을 a1-1, a1-2라고 했을 때, D1-2>D1-1 이면 a1-2≥a1-1을 만족하며;
상기 출사면은 상기 입사면 또는 상기 전반사면에서 전달된 광을 외부로 출사하는 굴절면으로 이루어지고;
상기 전반사면으로부터 전달된 광을 외부로 출사하는 제3면; 및
상기 제3면의 하부에 구비되어 상기 제2면으로부터 전달된 광을 외부로 출사하는 제4면을 포함하며;
상기 제3면은 중심축으로 반경이 확대되면서 상단에서 하단으로 연장되고;
상기 제4면은 볼록한 형상으로 형성되어 포지티브 파워(Positive Power)를 가지는 것을 특징으로 하는 확산렌즈.
An incidence surface for refracting light incident from a light source;
A total reflection surface for totally reflecting light refracted at the incident surface;
An emitting surface for emitting the light transmitted from the incident surface or the total reflection surface to the outside; And
A light path changing surface which is provided between the total reflection surface and the emission surface and in which the Fresnel-reflected light from the emission surface changes the optical path of the Fresnel-reflected light from the emission surface;
Wherein the incidence surface is a first surface that transmits light incident from the light source to the total reflection surface; And
And a second surface for transmitting the light incident from the light source to the exit surface;
Wherein the first surface is formed in a seam shape around the light source;
Wherein the first surface is defined by a distance between any two points on the first surface and any two points on the first surface and the central axis is D1-1, D1-2, D1-1, D1-2 A1-1 and a1-2, respectively, and when D1-2 > D1-1, a1-2? A1-1 is satisfied;
Wherein the exit surface comprises a refracting surface for emitting the light transmitted from the incidence surface or the total reflection surface to the outside;
A third surface for emitting the light transmitted from the total reflection surface to the outside; And
And a fourth surface provided at a lower portion of the third surface and emitting light transmitted from the second surface to the outside;
The third surface extending from the top to the bottom with the radius expanding to the central axis;
Wherein the fourth surface has a convex shape and has a positive power.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 입사면은 상기 제2면을 통해 전달된 광을 반사하여 상기 전반사면으로 전달하는 제5면을 포함하는 것을 특징으로 하는 확산렌즈.
The method according to claim 1,
Wherein the incident surface includes a fifth surface that reflects light transmitted through the second surface and transmits the light to the total reflection surface.
제 3항에 있어서,
상기 전반사면은 상기 제1면으로부터 전달된 광을 상기 출사면으로 전달하고, 상기 제5면으로부터 전달된 광을 외부로 출사 혹은 반사하는 것을 특징으로 하는 확산렌즈.
The method of claim 3,
Wherein the total reflection surface transmits light transmitted from the first surface to the emission surface and emits or reflects the light transmitted from the fifth surface to the outside.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 광원의 중심으로부터 상기 제1면과 상기 제2면의 교차점으로 진행하는 광이 중심축과 이루는 각도를 a12라고 했을 때 50deg<a12<85deg 를 만족하는 것을 특징으로 하는 확산렌즈.
The method according to claim 1,
A12 <85 deg, where a12 is an angle formed by the light traveling from the center of the light source to the intersection of the first surface and the second surface with the central axis.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 출사면에서 프레넬반사된 광은 상기 전반사면, 상기 제1면, 상기 전반사면을 순차적으로 반사되는 광경로를 지니며, 상기 광경로변경면에 의해 상기 출사면으로 반사되어 출사되거나, 굴절되어 외부로 출사하는 것을 특징으로 하는 확산렌즈.
The method according to claim 1,
Wherein the light reflected by the Fresnel lens at the exit surface has an optical path that is sequentially reflected from the total reflection surface, the first surface, and the total reflection surface, and is reflected or emitted by the exit surface by the light path changing surface, And is emitted to the outside.
제 1항에 있어서,
상기 광경로변경면과 중심축이 이루는 사이 각을 a라고 했을 때, 70deg< a <110deg 를 만족하는 것을 특징으로 하는 확산렌즈.
The method according to claim 1,
And a angle formed by the optical path changing surface and the central axis is a, 70deg <a <110deg.
제 1항에 있어서,
중심축에서 상기 전반사면과 상기 광경로변경면의 교차점까지의 거리를 h1, 상기 전반사면과 상기 광경로변경면의 교차점에서 상기 광경로변경면과 상기 출사면의 교차점까지의 거리를 h2라 했을 때, 3 <h1/h2< 6을 만족하는 것을 특징으로 하는 확산렌즈.
The method according to claim 1,
A distance from the central axis to the intersection of the total reflection plane and the optical path changing surface is h1 and a distance from the intersection of the total reflection plane and the optical path changing plane to the intersection of the optical path changing plane and the exit plane is h2 3 < h1 / h2 < 6.
제 1항에 있어서,
상기 전반사면 상의 임의의 두점과 중심축 사이의 거리를 D2-1, D2-2, 중심축과 상기 전반사면의 D2-1, D2-2에서의 접선과 이루는 각을 a2-1, a2-2라고 했을 때, D2-2>D2-1 이면 a2-2≥a2-1을 만족하는 것을 특징으로 하는 확산렌즈.The method according to claim 1,
A distance between any two points on the total reflection plane and the center axis is D2-1, D2-2, an angle between the central axis and the tangent line at D2-1, D2-2 of the total reflection plane is a2-1, a2-2 , And when D2-2 > D2-1, a2-2? A2-1 is satisfied.
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