KR101839207B1 - 광원 모듈용 집광렌즈 및 이를 이용한 광원모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유를 적용한 도로 표시 패널의 광원부 수명을 증가시키기 위해 2채널을 가진 광원 모듈이 메인채널에서 예비채널로 전환되어도 광학적 성능을 유지하는 광원 모듈용 집광렌즈 및 이를 이용한 광원모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 본 발명은 베이스부; 및 상기 베이스부의 둘레를 따라 다수 설치되고, 입사되는 빛을 상기 베이스부의 수직방향 내측으로 굴절시켜 집광되도록 출력하는 렌즈부를 포함한다. 따라서 본 발명은 광도 분포가 고르면서 광효율을 향상시켜 광원부의 휘도롤 증가시키고, 휘도 균일도를 고르게 유지할 수 있는 장점이 있다.

Description

광원 모듈용 집광렌즈 및 이를 이용한 광원모듈{CONDENSING LENS FOR LIGHT SOURCE MODULE AND LIGHT SOURCE USING THE SAME}

본 발명은 광원 모듈용 집광렌즈 및 이를 이용한 광원모듈에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 광섬유를 적용한 도로 표시 패널의 광원부 수명을 증가시키기 위해 2채널을 가진 광원 모듈이 메인채널에서 예비채널로 전환되어도 광학적 성능을 유지하는 광원 모듈용 집광렌즈 및 이를 이용한 광원모듈에 관한 것이다.

일반적으로 시내도로, 국도, 고속도로 등의 모든 도로에는 운전자들에게 진행방향을 인지시키도록 하는 도로 표지판이 설치되어 있으며, 특히, 복잡한 시내도로의 교차로 등에 많이 설치되어 운전자로 하여금 육안으로 확인하면서 목적지까지 편리하게 운행할 수 있도록 하고 있다.

상기 도로표지판 및 안내표지판은 운전자에게 목적지를 안내하고 또한 교통안전을 위하여 도로에 표시하는 각종 표지판으로 주의표지, 규제표지, 지시표지, 보조표지등 법령에 의해 구체적 형태와 규격이 정해져 오고 있으며, 차량이 다니는 도로뿐만 아니라 인도에도 설치되어 보행자가 편리하고 용이하게 진행하고자 하는 방향을 인식하도록 하고 있다.

이러한 표지판은 철판 등으로 형성된 판재 위에 재귀반사가 이루어지는 반사지를 구비하며 이에 의해 자동차로부터의 빛을 반사시켜 운전자 등에게 정보를 제공해 주고 있다.

하지만, 안개 발생시 대기압에 따른 표지판의 이슬 맺힘 현상시, 우천시, 야간시 등에는 반사성능이 현저히 떨어지므로 반사지를 이용하는 도로 표지판은 운전자에게 충분한 안전 정보를 제공해 주지 못하고 그에 따라 사고 위험이 증가한다.

나아가 반사지의 반사 수명이 예상 수명보다 짧아져서 반사 기능을 완벽하게 수행할 수 없는 경우에는 사고의 위험이 상당히 증가하게 된다. 반사지는 자외선에 노출됨으로써 내구성이 저하되어 반사 성능이 현저히 떨어진다.

특히, 도로 구간 중 급커브길과 같은 위험 지역에서 도로 표지판이 본래의 기능을 수행하지 못하는 경우 사망 사고에 이르는 경우도 허다하다.

이러한 문제점들을 해결하고자, 대한민국 특허 등록번호 제10-0612474호(발명의 명칭: 광섬유를 이용한 광고장치용 광원유니트)가 개시되어 있다.

상기 종래기술은 광고판으로 연결되는 광섬유 결속체인 번들과 광원을 하나의 유니트로 구성하여 광원으로부터 발생되는 빛의 손실을 방지하면서도 광원으로부터 나온 빛이 광섬유로 확산 되어 공급되도록 구성함으로써, 광고판의 위치에 관계없이 균일한 빛을 발하도록 함으로서 광고내용의 시인성을 높여 광고효과를 증대시킬 수 있도록 구성된다.

도 1은 종래 기술에 따른 광섬유 발광형 광원 모듈의 구성을 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 광섬유 발광형 광원모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 종래 기술에 따른 광원모듈은 인쇄회로기판(11) 상에 복수의 광원(12, 13)이 구비된 광원부(10)와, 광학 렌즈(21)를 구비한 렌즈부(20)와, 경통부 몸체(31)와 결합홈(32)을 구비한 경통부(30)를 포함하여 구성되고, 상기 광원부(10)상에 렌즈부(20)가 적층되고, 상기 광원부(10)와 렌즈부(20)는 경통부(30)의 결합홈(32)에 설치된다.

그러나 이러한 광섬유 발광형 광원모듈은 싱글 채널로 이루어진 광원모듈로서, 광원의 수명이 다하면 렌즈와 광원모듈을 교체가 필요하고, 광섬유 입사면과 광원이 매우 가깝게 위치하여 경통부의 좁은 공간에서 고른 광분포(P)를 유지하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 광원부에 대응하는 렌즈부가 모두 동일한 배광을 갖게 형성되어 광원모듈의 바깥쪽으로 발산되는 광원부의 빛은 경통부의 내부면에서 반사되어 광섬유의 통과율 저하에 따른 광 효율이 감소하는 문제점이 있다.

또한, 이러한 광 효율 감소는 광섬유 입사면에서의 광 분포가 불균일하여 휘도 및 휘도의 균일도가 낮아지는 문제점이 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0612474호(발명의 명칭: 광섬유를 이용한 광고장치용 광원유니트)

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 광섬유를 적용한 도로 표시 패널의 광원부 수명을 증가시키기 위해 2채널을 가진 광원 모듈이 메인채널에서 예비채널로 전환되어도 광학적 성능을 유지하는 2채널 광원 모듈용 집광렌즈 및 이를 이용한 광원모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 베이스부; 및 상기 베이스부의 둘레를 따라 다수 설치되고, 입사되는 빛을 상기 베이스부의 수직방향 내측으로 굴절시켜 집광되도록 출력하는 렌즈부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 렌즈부는 입사된 빛을 굴절시켜 65°~ 90°범위의 배광각을 형성하며 출력되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 렌즈부는 상기 베이스부의 말단부에서 일정 각도(θ) 상방향으로 기울기를 형성하며 설치된 입사면; 및 상기 입사면으로 입사된 빛을 상기 베이스부의 수직방향 내측으로 굴절시켜 출력되도록 하는 출사면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 출사면은 볼록 형상의 비구면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 베이스부와, 상기 베이스부의 둘레를 따라 다수 설치되고, 광원부에서 입사된 빛을 굴절시켜 상기 베이스부의 수직방향 내측으로 65°~ 90°범위의 배광각을 형성하는 렌즈부를 구비한 집광렌즈; 상기 집광렌즈로 빛을 출력하는 복수의 광원을 구비한 광원부; 및 상기 집광렌즈를 통해 출력되는 빛이 광섬유에 입력되도록 연결하는 경통부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 광원모듈은 상기 경통부의 내부면에 설치되어 상기 베이스부의 수직방향 외측으로 출력되는 빛을 반사하는 반사부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 광원모듈은 상기 경통부의 선단부에 설치되어 상기 집광렌즈를 통해 출력되는 빛이 확산되도록 하는 확산부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 광원부는 메인광원과 상기 메인광원의 일측에 설치되어 상기 메인광원의 고장시 광을 출력하는 보조광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 광도 분포가 고르면서 광효율을 향상시켜 광원부의 휘도롤 증가시키고, 휘도 균일도를 고르게 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 광섬유를 적용한 도로 표시 패널의 광원부 수명을 증가시키기 위해 2채널을 가진 광원 모듈이 메인채널에서 예비채널로 전환되어도 광학적 성능을 유지할 수 있는 장점이 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 광섬유 발광형 광원모듈의 구성을 나타낸 분해 사시도.
도 2 는 종래 기술에 따른 광섬유 발광형 광원모듈의 구조를 나타낸 단면도.
도 3 은 본 발명에 따른 광원 모듈용 집광렌즈를 나타낸 평면도.
도 4 는 도 3에 따른 광원 모듈용 집광렌즈의 단면 구조를 나타낸 사시도.
도 5 는 도 3에 따른 광원 모듈용 집광렌즈의 구조를 나타낸 단면도.
도 6 은 본 발명에 따른 광원 모듈용 집광렌즈를 이용한 광원모듈의 구조를 나타낸 단면도.
도 7 은 도 6에 따른 광원 모듈용 집광렌즈를 이용한 광원모듈의 광원부를 나타낸 평면도.
도 8 은 도 6에 따른 광원 모듈용 집광렌즈를 이용한 광원모듈의 배광 패턴을 나타낸 예시도.
도 9 는 도 6에 따른 광원 모듈용 집광렌즈를 이용한 광원모듈의 배광 패턴을 나타낸 다른 예시도.
도 10 은 도 6에 따른 광원 모듈용 집광렌즈를 이용한 광원모듈의 조도 분포를 나타낸 예시도.
도 11 은 도 6에 따른 광원 모듈용 집광렌즈를 이용한 광원모듈의 배광을 나타낸 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광원 모듈용 집광렌즈 및 이를 이용한 광원모듈의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

(집광렌즈)

도 3은 본 발명에 따른 광원 모듈용 집광렌즈를 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 3에 따른 광원 모듈용 집광렌즈의 단면 구조를 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 3에 따른 광원 모듈용 집광렌즈의 구조를 나타낸 단면도이다.

도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 광원 모듈용 집광렌즈(100)는 베이스부(110)와, 렌즈부(120)를 포함하여 구성된다.

상기 베이스부(110)는 일정 두께를 갖는 원반형상의 투명부재로 이루어진다.

상기 렌즈부(120)는 상기 베이스부(110)의 둘레를 따라 일정 간격으로 다수 설치되고, 입사되는 빛을 상기 베이스부(110)의 수직방향 내측으로 굴절시켜 집광되도록 출력하는 구성으로서, 입사면(121)과, 출사면(122)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 렌즈부(120)는 입사면(121)으로 입사된 빛을 굴절시켜 상기 베이스부(110)의 수직방향 내측으로 65°~ 90°범위의 배광각을 형성하며 출력되도록 한다.

상기 입사면(121)은 베이스부(110)의 말단부 저면에 설치되고, 상기 입사면(121)는 베이스부(121)의 수평방향으로부터 상방향으로 일정 각도(θ) 기울어진 기울기를 형성하며 설치되어 입사된 빛이 베이스부(110)의 수직방향 내측으로 굴절된 배광각을 형성할 수 있게 한다.

상기 출사면(122)은 입사면(121)으로 입사된 빛을 상기 베이스부(110)의 수직방향 내측으로 굴절시켜 출력되도록 하고, 상기 출사면(122)은 상기 베이스부(110)의 상방향으로 돌출된 볼록 형상의 비구면으로 이루어진다.

(광원모듈)

도 6은 본 발명에 따른 광원 모듈용 집광렌즈를 이용한 광원모듈의 구조를 나타낸 단면도이고, 도 7은 도 6에 따른 광원 모듈용 집광렌즈를 이용한 광원모듈의 광원부를 나타낸 평면도이다.

우선, 집광렌즈(100)에 대한 동일한 구성요소에 대한 반복적인 설명은 생략하고, 동일한 구성요소에 대하여 동일한 도면부호를 사용한다.

도 3 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 광원모듈(300)은 베이스부(110)와, 상기 베이스부(110)의 둘레를 따라 다수 설치되고, 광원부(200)에서 입사된 빛을 굴절시켜 상기 베이스부(110)의 수직방향 내측으로 65°~ 90°범위의 배광각을 형성하는 렌즈부(120)를 구비한 집광렌즈(100)와, 상기 집광렌즈(100)로 빛을 출력하는 복수의 광원을 구비한 광원부(200)와, 상기 집광렌즈(100)를 통해 출력되는 빛이 광섬유에 입력되도록 연결하는 경통부(310)를 포함하여 구성된다.

상기 광원부(200)는 인쇄회로기판(210) 상에 메인광원(220)과, 상기 메인광원(220)의 일측에 설치되어 상기 메인광원(220)의 고장 발생시 일정 광량의 출력이 유지되도록 보조광을 출력하는 보조광원(230)을 포함하여 구성된다.

즉 메인광원(220)과 보조광원(230)의 2채널로 구성되어 있는 광원부(200)에서 수명이 다한 메인광원(220)에서 보조광원(230)으로 전환되어도 광학적 성능 (예를 들면, 배광 및 광도 분포)을 동일하게 유지할 수 있도록 한다.

상기 경통부(310)는 내부에 중공을 형성하여 집광렌즈(100)를 통해 출력되는 빛이 광섬유(미도시)의 입사면에 공급되도록 한다.

또한, 상기 경통부(310)는 내부면에 베이스부(100)의 수직방향 외측으로 출력되는 광원부(200)의 빛을 반사하는 반사부(320)가 설치되어 광섬유 입사면으로 출력되는 광의 집광율이 증가될 수 있도록 한다.

또한, 상기 경통부(310)는 선단부에 확산부(330)를 설치하여 집광렌즈(100)를 통해 출력되는 빛이 확산되도록 하여 광섬유 입사면에서의 광도 분포를 고르게 유지할 수 있도록 하고, 이러한 구성을 통해 최종 방사면에서 휘도 및 휘도 균일도가 증가될 수 있도록 한다.

도 8은 도 6에 따른 광원 모듈용 집광렌즈를 이용한 광원모듈의 배광 패턴을 나타낸 예시도이고, 도 9는 도 6에 따른 광원 모듈용 집광렌즈를 이용한 광원모듈의 배광 패턴을 나타낸 다른 예시도이며, 도 10은 도 6에 따른 광원 모듈용 집광렌즈를 이용한 광원모듈의 조도 분포를 나타낸 예시도이고, 도 11은 도 6에 따른 광원 모듈용 집광렌즈를 이용한 광원모듈의 배광을 나타낸 예시도이다.

도 8 내지 도 11에 나타낸 바와 같이, 집광렌즈(100)를 통해 출력되는 배광패턴(C)은 집광렌즈(100)의 수직방향 상부의 내측으로 65°~ 90°범위의 배광패턴(C)을 형성하며 출력되어 경통부(310)의 내측으로 집중된다.

따라서 광도 분포가 고르면서 광효율을 향상시켜 광원부의 휘도롤 증가시키고, 휘도 균일도를 고르게 유지할 수 있게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

100 : 집광렌즈
110 : 베이스부
120 : 렌즈부
121 : 입사면
122 : 출사면
200 : 광원부
210 : 인쇄회로기판
220 : 메인광원
230 : 보조광원
300 : 광원모듈
310 : 경통부
320 : 반사부
330 : 확산부

Claims (8)

1. 베이스부(110); 및
   상기 베이스부(110)의 둘레를 따라 다수 설치되고, 입사되는 빛을 상기 베이스부(110)의 수직방향 내측으로 굴절시켜 집광되도록, 상기 베이스부(110)의 말단부에서 일정 각도(θ) 상방향으로 기울기를 형성하며 설치된 입사면(121)과, 상기 입사면(121)으로 입사된 빛을 상기 베이스부(110)의 수직방향 내측으로 굴절시켜 출력되도록 하는 출사면(122)을 구비한 렌즈부(120)를 포함하는 광원 모듈용 집광렌즈.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 렌즈부(120)는 입사된 빛을 굴절시켜 65°~ 90°범위의 배광각을 형성하며 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 광원 모듈용 집광렌즈.
   
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 출사면(122)은 볼록 형상의 비구면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광원 모듈용 집광렌즈.
   
5. 베이스부(110)와, 상기 베이스부(110)의 둘레를 따라 다수 설치되고, 광원부(200)에서 입사된 빛을 굴절시켜 상기 베이스부(110)의 수직방향 내측으로 65°~ 90°범위의 배광각을 형성하는 렌즈부(120)를 구비한 집광렌즈(100);
   상기 집광렌즈(100)로 빛을 출력하는 복수의 광원을 구비한 광원부(200);
   상기 집광렌즈(100)를 통해 출력되는 빛이 광섬유에 입력되도록 연결하는 경통부(310); 및
   상기 경통부(310)의 선단부에 설치되어 상기 집광렌즈(100)를 통해 출력되는 빛이 확산되도록 하는 확산부(330)를 포함하는 광원 모듈용 집광렌즈를 이용한 광원모듈.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 광원모듈은 상기 경통부(310)의 내부면에 설치되어 상기 베이스부(110)의 수직방향 외측으로 출력되는 빛을 반사하는 반사부(320)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 모듈용 집광렌즈를 이용한 광원모듈.
   
7. 삭제
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 광원부(200)는 메인광원(220)과 상기 메인광원(220)의 일측에 설치되어 상기 메인광원(220)의 고장시 광을 출력하는 보조광원(230)을 포함하는 것을 특징으로 하는 집광렌즈를 이용한 광원모듈.

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