KR101905539B1 - 광원모듈용 렌즈 및 그가 설치된 광원모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 광원모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광을 발생시키는 광원모듈에 설치되어 광을 굴절, 수렴 및 발산시켜 광원모듈의 광특성을 변화시키는 렌즈 및 그가 설치된 광원모듈에 관한 것이다.
본 발명은, 광원(200)으로부터 조사되는 광이 입사되고 투과된 후 입사면(120)을 통하여 입사된 광이 출사되는 출사면(110)을 가지며; 상기 출사면(110)은, 상기 광원(200)의 광축(ℓ)과 수직을 이루는 가상의 수평면(m)에 형성되어 상기 입사면(120)으로부터 입사되는 광을 상기 광축(ℓ)에 대하여 미리 설정된 방향으로 편향시키는 복수의 광제어부(130)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원모듈용 렌즈를 개시한다.

Description

광원모듈용 렌즈 및 그가 설치된 광원모듈 {Lens for lighting source module, and lighting source module having the same}
본 발명은, 광원모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광을 발생시키는 광원모듈에 설치되어 광을 굴절, 수렴 및 발산시켜 광원모듈의 광특성을 변화시키는 렌즈 및 그가 설치된 광원모듈에 관한 것이다.
광원모듈은, 가시광선, 적외선, 자외선, 레이저 등의 광을 발생시키는 모듈로서 요구되는 광원모듈의 성능 및 기능에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
한편 LED는, 전류를 흐르게 할 때 적외선이나 가시광선을 방출하는 반도체 소자로서, 저전력, 장수명의 특성으로 광원모듈의 광원으로서 각광을 받고 있다.
그런데 LED의 경우 직진성이 강하며, 미리 설정된 조명영역에 대하여 각 위치에 대한 조도의 편차가 큰 단점이 있으며, 렌즈 및 리플렉터 등을 이용하여 보완되는 것이 일반적이다.
한편 광원모듈의 응용으로서, 스마트 폰 등에서 카메라에 의한 촬영시 후레쉬 기능, 홍채인식을 위하여 사용자의 눈으로 적외선을 조사하는 적외선 광원모듈 등 다양하게 사용될 수 있다.
그런데, 광원모듈이 카메라에 의한 촬영시 후레쉬 기능을 위한 광원모듈로 사용되는 경우, 스마트 폰의 설계 및 디자인에 따라서 광원모듈은, 카메라의 설치위치와 어긋나 설치될 수 있는데 이 경우 카메라에 의한 촬영영역과 광원모듈에 의한 조명영역에 편차가 생겨 피사체에 대한 촬영효과를 최적화시키지 못하는 문제점이 있다.
또한, 광원모듈이 홍채인식을 위하여 사용자의 눈으로 적외선을 조사하는 적외선 광원모듈로 사용되는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 스마트 폰의 설계 및 디자인에 따라서 광원모듈은, 카메라의 설치와 어긋나 설치되어 이 경우 카메라에 의한 촬영영역과 광원모듈에 의한 조명영역에 편차가 생겨 피사체에 대한 촬영효과를 최적화시키지 못하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 광원의 광축을 기준으로 미리 설정된 방향으로 편향시키는 렌즈를 구비함으로써, 광원의 광축을 기준으로 어긋난 위치에 있는 피사체에 대하여 광을 균일하게 조사할 수 있는 광원모듈용 렌즈 및 그가 설치된 광원모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 광원(200)으로부터 조사되는 광이 입사되고 투과된 후 입사면(120)을 통하여 입사된 광이 출사되는 출사면(110)을 가지며; 상기 출사면(110)은, 상기 광원(200)의 광축(ℓ)과 수직을 이루는 가상의 수평면(m)에 형성되어 상기 입사면(120)으로부터 입사되는 광을 상기 광축(ℓ)에 대하여 미리 설정된 방향으로 편향시키는 복수의 광제어부(130)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원모듈용 렌즈를 개시한다.
상기 입사면(120)은, 상기 광축(ℓ)을 기준으로 상기 광원(200) 쪽으로 볼록하게 돌출될 수 있다.
상기 복수의 광제어부(130)들은, 상기 수평면(m)으로부터 오목하게 형성된 요홈부 및 볼록하게 형성된 볼록부 중 어느 하나일 수 있다.
상기 복수의 광제어부(130)들은, 상기 광축(ℓ)에 대하여 수직을 이루어 서로 평행하게 선형으로 형성될 수 있다.
상기 복수의 광제어부(130)들은, 상기 수평면(m)으로부터 오목하게 형성된 요홈부이며, 상기 복수의 요홈부들은, 상기 광축(ℓ)에 대하여 수직을 이루어 서로 평행하게 선형으로 형성되며, 적어도 일부가 상기 수평면(m) 상에 선 및 면 중 적어도 어느 하나로 형성되는 복수의 정점부(131)들이 서로 인접한 상기 요홈부들 사이들 각각에 형성될 수 있다.
상기 복수의 요홈부들은, 상기 요홈부가 형성된 선형방향과 수직을 이루며 상기 광축(ℓ)에서 본 수직단면이 'v'자 형상을 이룰 수 있다.
상기 복수의 요홈부들은, 상기 요홈부의 수직단면이 가장 오목한 부분인 최저점(139)를 기준으로 대칭 또는 비대칭으로 형성될 수 있다.
상기 복수의 요홈부들은, 상기 요홈부의 수직단면이 상기 최저점(139)을 기준으로 제1측에 위치된 제1경사면(132)과, 상기 최저점(139)을 기준으로 상기 제1측과 반대에 위치된 제2경사면(133)을 가질 수 있다.
상기 제1경사면(132)이 상기 수평면(m)에 대하여 이루는 제1경사각(θ)은, 상기 제2경사면(133)이 이루는 제2경사각보다 작은 것이 바람직하다.
상기 수평면(m) 상에서 상기 복수의 요홈부들의 배치방향을 기준으로, 상기 각 요홈부의 제1경사각(θ)을 순차적으로 θn(n은 1 이상의 자연수)이라 할 때, 상기 θn은, n값에 따라서 모두 다른 값을 가지거나 적어도 일부가 연속하여 동일한 값을 가질 수 있다.
그리고 상기 θn은, n값이 증가하면서 θn-1과 같거나 큰 것이 바람직하다.
상기 n은, 7이며, θ1은, 5˚이상 10˚이하, θ2은, 5˚이상 10˚이하, θ3은, 8˚이상 15˚이하, θ4은, 10˚이상 20˚이하, θ5은, 15˚이상 35˚이하, θ7은, 15˚이상 35˚이하인 것이 바람직하다.
상기 복수의 요홈부들의 배치방향을 기준으로, 맨 처음 및 맨 마지막 중 적어도 하나에는, 상기 요홈부가 형성된 선형방향과 수직을 이루며 상기 광축(ℓ)에서 본 수직단면이 'v'자 형상을 이루는 외곽요홈부가 추가로 형성될 수 있다.
상기 복수의 요홈부들은, 상기 요홈부가 형성된 선형방향으로의 상기 수평면(m) 상의 상기 요홈부의 수직단면의 폭(W)이 상기 광축(ℓ)으로부터 멀어지면서 감소할 수 있다.
상기 광원(200)은, 300㎚ 이상 1,000㎚ 이하의 파장을 가지는 광을 광원으로 사용할 수 있다.
본 발명은, 또한, 광원(200)이 설치되는 기판(400)과; 상기 광원(200)으로부터 발산되는 광을 상기 입사면(120)으로부터 입사되는 광을 상기 광축(ℓ)에 대하여 미리 설정된 방향으로 편향시키는 렌즈(100)와; 상기 광원(200)을 감싸도록 상기 기판(400)에 설치되고, 상기 광원(200)에서 발광된 광이 방출되는 통과공의 둘레에서 그 중심축을 기준으로 원주방향으로 형성되는 반사부(310)를 가지는 리플렉터를 포함하며; 상기 렌즈(100)는, 상기와 같은 구성을 가지는 광원모듈용 렌즈인 것을 특징으로 하는 광원모듈을 개시한다.
본 발명에 따른 광원모듈용 렌즈 및 그가 설치된 광원모듈은, 광원의 광축을 기준으로 미리 설정된 방향으로 편향시키는 렌즈를 구비함으로써, 광원의 광축을 기준으로 어긋난 위치에 있는 피사체에 대하여 광을 균일하게 조사할 수 있는 이점이 있다.
그리고 본 발명에 따른 광원모듈용 렌즈는, 입사면에 광원부 방향으로 볼록하게 형성된 돌출부를 형성하여, 광원부로부터 발산된 광을 출사면 방향으로 집중시킴으로써, 광효율을 극대화 하는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 광원모듈용 렌즈는, 출사면에 복수의 광제어부를 형성하여, 광제어부에서 굴절되어 외부 방향으로 출사되는 광원부의 광이 미리 설정된 위치에서 고르게 조사될 수 있도록 함으로써 조사하고자 하는 영역의 제어가 용이한 이점이 있다.
특히 본 발명에 따른 광원모듈용 렌즈는, 적외선을 광으로 하여 편향된 위치에 위치되는 검사대상, 즉 홍체에 조사되는 광을 미리 설정된 위치에서 고르게 조사될 수 있도록 함으로써 좌/우 홍체부분의 홍체 인식률의 극대화를 이끌어 낼 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 광원모듈을 보여주는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 광원모듈을 보여주는 분해사시도이다.
도 3은, 도 1에서 A-A 방향에서 본 단면도이다.
도 4는, 도 1의 광원모듈에 설치된 렌즈를 보여주는 일부단면도이다.
도 5는, 도 1의 광원모듈을 사용하여 검사대상에 조사하는 개념을 보여주는 개념도이다.
도 6a 내지 도 6c는, 렌즈에 광제어부가 형성되지 않은 광원모듈을 사용한 광특성을 보여주는 도면들로서, 도 6a는, 광의 조사방향의 시뮬레이션한 도면이며, 도 6b 및 도 6c는, 광특성(배광곡선 및 조도분포)을 보여주는 그래프들이다.
도 7a 내지 도 7c는, 본 발명의 제1실시예(광제어부를 구성하는 요홈부의 제1경사각이 모두 10˚)에 따른 광원모듈을 사용한 광특성을 보여주는 도면들로서, 도 7a는, 광의 조사방향의 시뮬레이션한 도면이며, 도 7b 및 도 7c는, 광특성(배광곡선 및 조도분포)을 보여주는 그래프들이다.
도 8a 내지 도 8c는, 본 발명의 제2실시예(광제어부를 구성하는 요홈부의 제1경사각이 모두 20˚)에 따른 광원모듈을 사용한 광특성을 보여주는 도면들로서, 도 8a는, 광의 조사방향의 시뮬레이션한 도면이며, 도 8b 및 도 8c는, 광특성(배광곡선 및 조도분포)을 보여주는 그래프들이다.
도 9a 내지 도 9c는, 본 발명의 제3실시예, 특히 바람직한 실시예(광제어부를 구성하는 요홈부의 제1경사각이 소정의 조건에 부합됨)에 따른 광원모듈을 사용한 광특성을 보여주는 도면들로서, 도 9a는, 광의 조사방향의 시뮬레이션한 도면이며, 도 9b 및 도 9c는, 광특성(배광곡선 및 조도분포)을 보여주는 그래프들이다.
도 10은, 본 발명의 제4실시예에 따른 광원모듈을 보여주는 단면도이다.
도 11a 내지 도 11c는, 도 10의 광원모듈, 특히 가장 바람직한 실시예(광제어부를 구성하는 요홈부의 제1경사각이 소정의 조건에 부합됨)에 따른 광원모듈을 사용한 광특성을 보여주는 도면들로서, 도 11a는, 광의 조사방향의 시뮬레이션한 도면이며, 도 11b 및 도 11c는, 광특성(배광곡선 및 조도분포)을 보여주는 그래프들이다.
이하 본 발명에 따른 광원모듈용 렌즈에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 광원모듈은, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 광원(200)이 설치되는 기판(400)과; 광원(200)으로부터 발산되는 광을 입사면(120)으로부터 입사되는 광을 광축(ℓ)에 대하여 미리 설정된 방향으로 편향시키는 렌즈(100)와; 광원(200)을 감싸도록 기판(400)에 설치되고, 광원(200)에서 발광된 광이 방출되는 통과공의 둘레에서 그 중심축을 기준으로 원주방향으로 형성되는 반사부(310)를 가지는 리플렉터(300)를 포함한다.
본 발명에 따른 광원모듈은, 광원(200) 및 광원(200)에서 발생된 광의 편향시키는 렌즈(100)를 구비한 구성으로서, 광원(200)의 규격 등의 종류 및 렌즈(100)의 구조 등에 의하여 다양한 용도로서 사용될 수 있다.
일예로서, 본 발명에 따른 광원모듈은, 도 5에 도시된 바와 같이, 기준이 되는 홍채정보와 카메라로부터 촬영된 홍채정보를 비교하여 본인여부를 판단하는 신체인식시스템(스마트 폰 등에 설치될 수 있음)에 설치되어, 홍채촬영을 보조하기 위하여 사용자의 홍채에 적외선을 조사할 수 있다.
상기 광원(200)은, 광을 발생시키는 구성으로서, 광을 발산시킬 수 있으면 다양한 구성이 가능하다.
그리고, 상기 광원(200)은, 조사될 광의 특성에 따라서 LED, IRED 등이 사용될 수 있으며, 특히 300㎚ 이상 1,000㎚ 이하의 파장을 가지는 광을 발생시킬 수 있다.
특히 앞서 설명한 바와 같이, 상기 광원(200)은, 적외선을 조사하는 IRED가 사용될 수 있다.
한편 상기 광원(200)은, 리드 프레임 등과 같은 기판(400)에 고정되어 설치될 수 있다.
상기 기판(400)은, 리드 프레임 등과 같이 LED와 같은 소자가 설치되는 부재로서, 리드 프레임, PCB, FPCB, 메탈PCB 등 다양한 기판이 사용될 수 있다.
그리고 상기 기판(400)은, LED, IRED의 경우 발광시 많은 양의 열이 발생됨을 고려하여 LED, IRED에서 발생되는 열이 외부로 발산될 수 있도록 광원(200)이 결합됨이 바람직하다.
또한 상기 기판(400)은, 광원(200)의 제어를 위한 제너다이오드 등 제어소자들이 함께 설치될 수 있다.
상기 리플렉터(300)는, 광원(200)을 감싸도록 기판(400)에 설치되고, 광원(200)에서 발광된 광이 방출되는 통과공의 둘레에서 그 중심축을 기준으로 원주방향으로 형성되는 반사부(310)를 가지는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 리플렉터(300)는, 한국 공개특허공보 제10-2014-0123866호에 개시된 리플렉터가 사용될 수 있다.
여기서 상기 리플렉터(300)는, 알루미늄, 알루미늄합금, 구리 등이 사출, 프레스 등에 의하여 형성될 수 있으며, 표면에는 반사율을 높이기 위하여 다양한 표면처리가 될 수 있다.
상기 표면처리는, 금, 은 등의 도금, 아노다이징 등의 표면처리 등 다양한 공정이 단일로 또는 조합에 의하여 수행될 수 있다.
또한 상기 리플렉터(300)은, 본체는 플라스틱으로 형성되고 그 표면에 가시광선의 반사특성을 위한 물질, 적외선의 반사특성을 위한 물질 등 광의 종류에 따라서 다양한 방식 및 물질로 표면처리될 수 있다.
또한 상기 리플렉터(300)은, 본체는 플라스틱으로 형성되고, 본체의 표면에 별도의 반사부재로서 가시광선의 반사특성을 위한 반사부재, 적외선의 반사특성을 위한 반사부재 등의 광의 종류에 따라서 다양한 반사부재가 설치될 수 있다.
한편 상기 리플렉터(300)은, 기판(400)에 고정설치되는 한편 후술하는 렌즈(100)를 지지하도록 설치될 수 있다.
이때 상기 기판(400)에 설치된 광원(200)의 광축(ℓ), 리플렉터(300) 및 렌즈(100)는, 요구되는 성능의 구현을 위하여 정확하게 정렬되어 설치될 필요가 있다.
이에, 상기 리플렉터(300)는, 기판(400)에 결합되는 부분에서의 제1결합부(322) 및 렌즈(100)가 결합되는 부분에서의 제2결합부(321)가 형성됨이 바람직하다.
상기 제1결합부(322)는, 리플렉터(300)의 저면 가장자리 중 2개 이상으로 각형 구조로 볼록하게 또는 오목하게 형성되며 제1결합부(322)와 형합되도록 기판(400)에 형성된 기판결합부(422)에 형합되어 결합될 수 있다.
상기 제2결합부(321)는, 리플렉터(300)의 상면 가장자리 중 2개 이상으로 각형 구조로 볼록하게 또는 오목하게 형성되며 제2결합부(321)와 형합되도록 렌즈(100)에 형성된 렌즈결합부(141)에 형합되어 결합될 수 있다.
한편 상기 렌즈(100), 리플렉터(300) 및 기판(400)은, 상측에서 보았을 때 평면형상이 직사각형으로 형성되고, 제1결합부(322), 제2결합부(321) 및 이에 대응되는 기판결합부(422) 및 렌즈결합부(141)는, 각각 직사각형의 꼭지점에 대응되는 위치에서 평면형상이 삼각형을 이루어 형성될 수 있다.
상기 렌즈(100)는, 광원(200)으로부터 발산되는 광을 입사면(120)으로부터 입사되는 광을 광축(ℓ)에 대하여 미리 설정된 방향으로 편향시키는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
즉, 상기 렌즈(100)는, 광원(200)으로부터 발광되는 광의 광특성을 개선, 즉 미리 설정된 조사영역으로의 균일한 광확산을 유도하는 렌즈로서, 미리 설정된 조사영역의 크기 및 형태 등에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
그리고 상기 렌즈(100)는, 에폭시나 실리콘 등 다양한 재질을 가짐이 바람직하며, 통상 사출성형을 통해 형성될 수 있다.
또한 상기 렌즈(100)는, 앞서 설명한 리플렉터(300), 기판(400) 등에 의하여 지지될 수 있다.
한편, 상기 렌즈(100)은, 광원모듈에 요구되는 광특성을 위하여 설치되는 구성으로서, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 광원(200)으로부터 조사되는 광이 입사되고 투과된 후 입사면(120)을 통하여 입사된 광이 출사되는 출사면(110)을 가지며; 출사면(110)은, 광원(200)의 광축(ℓ)과 수직을 이루는 가상의 수평면(m)에 형성되어 입사면(120)으로부터 입사되는 광을 광축(ℓ)에 대하여 미리 설정된 방향으로 편향시키는 복수의 광제어부(130)들을 포함함이 바람직하다.
이때, 상기 입사면(120)은, 광축(ℓ)을 기준으로 광원(200) 쪽으로 볼록하게 돌출되어 형성됨이 바람직하다.
상기와 같이, 입사면(120)이 광축(ℓ)을 기준으로 광원(200) 쪽으로 볼록하게 돌출되어 형성되면 광원(200)에 의하여 조사되는 광을 출사면(110)으로 효과적으로 모을 수 있게 된다.
그리고 상기 돌출부는, 광축(ℓ)을 중심으로 외측방향으로 향할수록 광원(200)으로부터 광이 입사되는 조사거리(d)가 증가되도록 경사를 가지는 경사부(121)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 입사면(120)은, 앞서 설명한 리플렉터(300)에 의한 지지가 원활하도록 경사부(121)로부터 광축(ℓ)의 반경 방향으로 연장형성되는 지지면부(122)를 포함할 수 있다.
상기 지지면부(122)는, 리플렉터(300)에 의한 지지가 원활하도록 경사부(121)로부터 광축(ℓ)의 반경 방향으로 연장형성되는 부분로서, 다양한 구조가 가능하다.
상기 출사면(110)은, 입사면(120)과 함께 렌즈를 형성하며, 입사면(120)을 통하여 입사된 광이 출사되는 구성으로서 다양한 형상이 가능하다.
특히, 상기 출사면(110)은, 광원(200)의 광축(ℓ)과 수직을 이루는 가상의 수평면(m)에 형성되어 입사면(120)으로부터 입사되는 광을 광축(ℓ)에 대하여 미리 설정된 방향으로 편향시키는 복수의 광제어부(130)들을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서 상기 수평면(m)은, 광원(200)의 광축(ℓ)과 수직을 이루는 가상의 평면으로서, 렌즈(100)의 출사면(110)의 형상 및 크기에 따라 다양하게 형성 가능하다.
상기 복수의 광제어부(130)는, 입사면(120)으로부터 입사되는 광을 광축(ℓ)에 대하여 미리 설정된 방향으로 편향시키도록 광원(200)의 광축(ℓ)과 수직을 이루는 가상의 수평면(m)에 형성되는 부분으로서 요구되는 광특성에 따라서 다양한 형상 및 구조를 가질 수 있다.
예로서, 상기 복수의 광제어부(130)들은, 수평면(m)으로부터 오목하게 형성된 요홈부 및 볼록하게 형성된 볼록부 중 어느 하나일 수 있다.
그리고 상기 복수의 광제어부(130)들은, 광축(ℓ)에 대하여 수직을 이루어 서로 평행하게 선형으로 형성됨이 바람직하다.
한편, 상기 복수의 광제어부(130)들은, 수평면(m)으로부터 오목하게 형성된 요홈부이며, 복수의 요홈부들은, 광축(ℓ)에 대하여 수직을 이루어 서로 평행하게 선형으로 형성될 수 있으며, 이때 복수의 광제어부(130)들은, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 적어도 일부가 수평면(m) 상에 선 및 면 중 적어도 어느 하나로 형성되는 복수의 정점부(131)들이 서로 인접한 요홈부들 사이들 각각에 형성될 수 있다.
그리고 상기 복수의 요홈부들은, 요홈부가 형성된 선형방향과 수직을 이루며 광축(ℓ)에서 본 수직단면이 'v'자 형상을 이루는 것이 바람직하다.
이때, 상기 복수의 요홈부들은, 요홈부의 수직단면이 가장 오목한 부분인 최저점(139)를 기준으로 대칭 또는 비대칭으로 형성될 수 있다.
상기 복수의 요홈부들은, 요홈부의 수직단면이 최저점(139)을 기준으로 제1측에 위치된 제1경사면(132)과, 최저점(139)을 기준으로 제1측과 반대에 위치된 제2경사면(133)을 가질 수 있다.
상기 제1경사면(132) 및 제2경사면(133)는, 요홈부를 이루는 면으로서 최저점(139)을 기준으로 좌측 및 우측으로 형성된 면으로서, 곡면 및 평면 중 적어도 하나의 면으로 형성될 수 있다.
한편 상기 제1경사면(132)이 수평면(m)에 대하여 이루는 제1경사각(θ)은, 도 5에 도시된 패턴의 조사영역을 형성하기 위해서는, 제2경사면(133)이 이루는 제2경사각보다 작은 것이 바람직하다.
그리고 상기 복수의 광제어부(130)들은, 실시예로서, 수평면(m) 상에서 복수의 요홈부들의 배치방향을 기준으로, 각 요홈부의 제1경사각(θ)을 순차적으로 θn(n은 1 이상의 자연수)이라 할 때, θn은, n값에 따라서 모두 다른 값을 가지거나 적어도 일부가 연속하여 동일한 값을 가질 수 있다.
구체적인 실시예로서, 상기 θn은, n값이 증가하면서 θn-1과 같거나 크게 구성될 수 있다.
또한 구체적인 수치 예로서, 상기 n은, 7이며, θ1은, 5˚이상 10˚이하, θ2은, 5˚이상 10˚이하, θ3은, 8˚이상 15˚이하, θ4은, 10˚이상 20˚이하, θ5은, 15˚이상 35˚이하, θ7은, 15˚이상 35˚이하로 구성될 수 있다.
바람직한 수치의 예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, θ1은, 5˚, θ2은, 5˚, θ3은, 10˚, θ4은, 12˚, θ5은, 31˚, θ7은, 31˚로 구성될 수 있다.
한편 상기 복수의 광제어부(130)들은, 복수의 요홈부들의 배치방향을 기준으로, 맨 처음 및 맨 마지막 중 적어도 하나에, 요홈부가 형성된 선형방향과 수직을 이루며 광축(ℓ)에서 본 수직단면이 'v'자 형상을 이루는 외곽요홈부가 추가로 형성될 수 있다.
상기 외곽요홈부는, 입사면(120)을 통하여 입사된 광 중 요구되는 조명영역 이외의 외곽광을 처리하기 위하여 형성되는 부분으로서, 외곽광의 처리방식에 따라서 앞서 설명한 요홈부와는 다른 방식 및 조건에 의하여 형성될 수 있다.
예로서, 상기 외곽요홈부는, θ1이전의 각도가 25˚, θ7이후의 각도가 28˚ 등 다양한 각도를 가질 수 있다.
상기와 같은 구체적인 수치 예로서, 상기 n은, 4이며, θ1은, 3˚이상 7˚이하, θ2은, 10˚이상 16˚이하, θ3은, 23˚이상 28˚이하, θ4은, 24˚이상 30˚이하로 구성될 수 있다.
보다 바람직한 수치의 예로서, 도 10에 도시된 바와 같이, θ1은, 6˚, θ2은, 14˚, θ3은, 26˚, θ4은, 27˚로 구성될 수 있다.
상기와 같은 구체적인 수치 조건에 의한 경우 도 6a 내지 도 8c에 도시된 조건에 비하여, 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 광원모듈을 사용한 광특성이 타원형 형상으로 타원형의 장축방향으로 길게 조명영역을 형성하는 등 다양한 광특성을 구현할 수 있음을 알 수 있다.
아울러, 상기 외곽요홈부는, θ1이전의 각도가 25˚, θ4이후의 각도가 28˚가 될 수 있다.
한편 상기 θ1이전의 외곽요홈부의 경우, 다른 외곽요홈부에 비하여 제2경사각이 10˚로 제1경사각보다 크게 형성될 수 있다.
상기와 같은 구체적인 수치 조건에 의하여 경우, 도 9a 내지 도 9c에 도시된 조건에 비하여, 도 11a 내지 도 11c에 도시된 바와 같이, 보다 안정화된 조명영역으로서, 광원모듈을 사용한 광특성이 타원형 형상으로 타원형의 장축방향으로 길게 조명영역을 형성하는 등 다양한 광특성을 구현할 수 있음을 알 수 있다.
한편 상기 복수의 요홈부들은, 요홈부가 형성된 선형방향으로의 수평면(m) 상의 요홈부의 수직단면의 폭(W)이 광축(ℓ)으로부터 멀어지면서 감소하도록 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은, 광원(200)의 광축(ℓ)과 수직을 이루는 가상의 수평면(m)에 형성되어 입사면(120)으로부터 입사되는 광을 광축(ℓ)에 대하여 미리 설정된 방향으로 편향시킬 수 있어 다양한 패턴의 조명영역을 형성할 수 있다.
구체적으로, 도 7a 내지 도 7c, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 광원(200)의 광축(ℓ)을 중심으로 일방향으로 편향된 위치로 조명영역을 이동시킬 수 있게 된다.
여기서 조명영역이란, 미리 설정된 조도(적외선의 경우 적외선의 조도) 이상의 영역으로 정의된다.
다만, 도 7a 내지 도 7c, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 실시예의 경우, 경사각이 동일하며 각각 10°, 20°인 경우로서 도시된 바와 같이, 조명영역이 광축(ℓ)을 중심으로 일방향으로 편향될 뿐이며 전체적으로는 도 6a 내지 도 6c와 패턴의 차이가 크지 않다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 조명되어야 할 조명영역이 2개의 눈을 포함하는 영역, 즉 타원형상을 가짐이 바람직하다.
이에, 본 발명에 따른 광원모듈의 제3실시예, 특히 최적의 실시예로서, 다음과 같은 조건들을 만족하는 경우 조명영역이 광축(ℓ)을 중심으로 일방향으로 편향될 뿐만아니라, 타원형상으로 이루도록 할 수 있다.
- 제1조건
상기 복수의 요홈부들은, 요홈부가 형성된 선형방향과 수직을 이루며 광축(ℓ)에서 본 수직단면이 'v'자 형상을 이룸
- 제2조건
상기 복수의 요홈부들은, 요홈부의 수직단면이 가장 오목한 부분인 최저점(139)를 기준으로 비대칭으로 형성됨
- 제3조건
상기 복수의 요홈부들은, 요홈부의 수직단면이 최저점(139)을 기준으로 제1측에 위치된 제1경사면(132)과, 최저점(139)을 기준으로 제1측과 반대에 위치된 제2경사면(133)을 가짐
- 제4조건
상기 제1경사면(132)이 수평면(m)에 대하여 이루는 제1경사각(θ)은, 제2경사면(133)이 이루는 제2경사각보다 작음
- 제5조건
상기 수평면(m) 상에서 복수의 요홈부들의 배치방향을 기준으로, 각 요홈부의 제1경사각(θ)을 순차적으로 θn(n은 1 이상의 자연수)이라 할 때, θn은, n값에 따라서 모두 다른 값을 가지거나 적어도 일부가 연속하여 동일한 값을 가짐
- 제6조건
상기 θn은, n값이 증가하면서 θn-1과 같거나 큼
- 제7조건 (제1경사각의 구체적 수치조건)
조명영역이 광축(ℓ)을 중심으로 일방향으로 편향된 정도, 조명영역의 변형형상 조건에 따라서 적절한 조건이 선택될 수 있음
도 10a 내지 도 10c의 조건에 해당되는 수치는, 렌즈 단면 형상이 도 3에 도시된 형상을 가지며, θ1은, 5˚, θ2은, 5˚, θ3은, 10˚, θ4은, 12˚, θ5은, 31˚, θ7은, 31˚
보다 바람직한 수치조건으로서, 도 10 내지 도 11c의 조건에 해당되는 수치는, 렌즈 단면 형상이 도 10에 도시된 형상을 가지며, n은, 4이며, θ1은, 6˚, θ2은, 14˚, θ3은, 26˚, θ4은, 27˚임.
아울러, 외곽요홈부부 형성되며, θ1이전의 외곽요홈부의 제1경사각은, 25˚, θ4이후의 외곽요홈부의 제1경사각은 28˚임. 더 나아가, θ1이전의 외곽요홈부의 경우, 다른 외곽요홈부에 비하여 제2경사각이 10˚로 제1경사각보다 크게 형성됨.
한편 본 발명의 기술적 요지 및 종래기술에 대한 차별성은, 제3실시예 및 제4실시예에서와 같이, 광제어부(130)를 이루는 요홈부의 숫자 및 각 요홈부의 제1경사각 및 제2경사각을 다양하게 변화시킴으로써, 요구되는 조명영역의 분포 및 특성에 최적화된 렌즈 및 그가 설치된 광원모듈을 제공함에 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100: 렌즈 200: 광원

Claims (19)

  1. 광원(200)으로부터 조사되는 광이 입사되고 투과된 후 입사면(120)을 통하여 입사된 광이 출사되는 출사면(110)을 가지는 렌즈로서,
    상기 출사면(110)은,
    상기 광원(200)의 광축(ℓ)과 수직을 이루는 가상의 수평면(m)에 형성되어 상기 입사면(120)으로부터 입사되는 광을 상기 광축(ℓ)에 대하여 미리 설정된 방향으로 편향시키는 복수의 광제어부(130)들을 포함하며,
    상기 복수의 광제어부(130)들은, 상기 수평면(m)으로부터 오목하게 형성된 요홈부 및 볼록하게 형성된 볼록부 중 어느 하나이며,
    상기 복수의 광제어부(130)들은, 상기 입사면(120)으로부터 입사되는 광을 상기 광축(ℓ)에 대하여 미리 설정된 방향으로 편향시키도록, 상기 광축(ℓ)에 대하여 수직을 이루어 서로 평행하게 선형으로 형성되며,
    상기 복수의 광제어부(130)들은, 상기 수평면(m)으로부터 오목하게 형성된 요홈부이며, 상기 복수의 요홈부들은, 상기 광축(ℓ)에 대하여 수직을 이루어 서로 평행하게 선형으로 형성되며,
    적어도 일부가 상기 수평면(m) 상에 선 및 면 중 적어도 어느 하나로 형성되는 복수의 정점부(131)들이 서로 인접한 상기 요홈부들 사이들 각각에 형성되며,
    상기 복수의 요홈부들은, 상기 요홈부가 형성된 선형방향과 수직을 이루며 상기 광축(ℓ)에서 본 수직단면이 'v'자 형상을 이루며,
    상기 복수의 요홈부들은, 상기 요홈부의 수직단면이 가장 오목한 부분인 최저점(139)를 기준으로 비대칭으로 형성되며,
    상기 렌즈를 투과한 광에 의하여 형성되는 조명영역을 상기 광원(200)의 상기 광축(ℓ)을 중심으로 일방향으로 편향된 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 광원모듈용 렌즈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 입사면(120)은,
    상기 광축(ℓ)을 기준으로 상기 광원(200) 쪽으로 볼록하게 돌출된 것을 특징으로 하는 광원모듈용 렌즈.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 요홈부들은, 상기 요홈부의 수직단면이 상기 최저점(139)을 기준으로 제1측에 위치된 제1경사면(132)과, 상기 최저점(139)을 기준으로 상기 제1측과 반대에 위치된 제2경사면(133)을 가지는 것을 특징으로 하는 광원모듈용 렌즈.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1경사면(132)이 상기 수평면(m)에 대하여 이루는 제1경사각(θ)은, 상기 제2경사면(133)이 이루는 제2경사각보다 작은 것을 특징으로 하는 광원모듈용 렌즈.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 수평면(m) 상에서 상기 복수의 요홈부들의 배치방향을 기준으로, 상기 각 요홈부의 제1경사각(θ)을 순차적으로 θn(n은 1 이상의 자연수)이라 할 때, 상기 θn은, n값에 따라서 모두 다른 값을 가지거나 적어도 일부가 연속하여 동일한 값을 가지는 것을 특징으로 하는 광원모듈용 렌즈.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 θn은, n값이 증가하면서 θn-1과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 광원모듈용 렌즈.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 n은, 7이며,
    θ1은, 5˚이상 10˚이하, θ2은, 5˚이상 10˚이하, θ3은, 8˚이상 15˚이하, θ4은, 10˚이상 20˚이하, θ5은, 15˚이상 35˚이하, θ7은, 15˚이상 35˚이하인 것을 특징으로 하는 광원모듈용 렌즈.
  13. 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 8 내지 청구항 12 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 복수의 요홈부들의 배치방향을 기준으로, 맨 처음 및 맨 마지막 중 적어도 하나에는, 상기 요홈부가 형성된 선형방향과 수직을 이루며 상기 광축(ℓ)에서 본 수직단면이 'v'자 형상을 이루는 외곽요홈부가 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 광원모듈용 렌즈.
  14. 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 8 내지 청구항 12 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 복수의 요홈부들은, 상기 요홈부가 형성된 선형방향으로의 상기 수평면(m) 상의 상기 요홈부의 수직단면의 폭(W)이 상기 광축(ℓ)으로부터 멀어지면서 감소하는 것을 특징으로 하는 광원모듈용 렌즈.
  15. 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 8 내지 청구항 12 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 광원(200)은, 300㎚ 이상 1,000㎚ 이하의 파장을 가지는 광을 광원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 광원모듈용 렌즈.
  16. 광원(200)이 설치되는 기판(400)과;
    상기 광원(200)으로부터 발산되어 입사면(120)으로부터 입사되는 광을 광축(ℓ)에 대하여 미리 설정된 방향으로 편향시키는 렌즈(100)와;
    상기 광원(200)을 감싸도록 상기 기판(400)에 설치되고, 상기 광원(200)에서 발광된 광이 방출되는 통과공의 둘레에서 그 중심축을 기준으로 원주방향으로 형성되는 반사부(310)를 가지는 리플렉터를 포함하며;
    상기 렌즈(100)는, 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 8 내지 청구항 12 중 어느 하나 항에 따른 광원모듈용 렌즈인 것을 특징으로 하는 광원모듈.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 복수의 요홈부들은, 상기 요홈부가 형성된 선형방향으로의 상기 수평면(m) 상의 상기 요홈부의 수직단면의 폭(W)이 상기 광축(ℓ)으로부터 멀어지면서 감소하는 것을 특징으로 하는 광원모듈.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 광원(200)은, 300㎚ 이상 1,000㎚ 이하의 파장을 가지는 광을 광원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 광원모듈.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 광원(200)은, 적외선 광을 광원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 광원모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102143317B1 (ko) * 2020-03-27 2020-08-11 주식회사 옵토전자 회절 방식의 광학소자 및 이를 포함하는 광전자 모듈
WO2021241799A1 (ko) * 2020-05-25 2021-12-02 주식회사 제이투씨 Ir-led 광 강도 증폭 장치

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