KR102062782B1

KR102062782B1 - 광 확산렌즈

Info

Publication number: KR102062782B1
Application number: KR1020190079563A
Authority: KR
Inventors: 기호경; 고석채
Original assignee: 주식회사 에이치엘옵틱스
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2019-07-02
Publication date: 2020-01-06

Abstract

광 확산렌즈가 개시된다. 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈는, 하부면; 상기 하부면의 일영역(입사구)으로부터 내부로 오목하게 형성된 입사면; 및 상기 입사면을 통해 입사된 광이 출사되는 출사면을 포함하고, 상기 출사면은, 광축방향으로 볼록 형상의 상부면; 및 상기 상부면과 상기 하부면 사이에서 광축과 평행하게 형성되는 측부면을 포함하고, 상기 측부면에서, 광축을 기준으로 서로 마주보는 제1측부의 제1높이와, 상기 제1측부와 수직으로서 광축을 기준으로 서로 마주보는 제2측부의 제2높이는 서로 다르게 형성된다.

Description

광 확산렌즈{LENS FOR WIDE DIFFUSION LIGHT}

본 발명은 광 확산렌즈에 대한 것이다.

근래 들어오면서 급속하게 발전하고 있는 반도체 기술을 중심으로 하여, 소형 및 경량화되면서 성능이 더욱 향상된 평판 표시장치의 수요가 폭발적으로 늘어나고 있다.

이러한 평판 표시장치 중에서 근래에 각광받고 있는 액정 표시 장치(liquid crystal display; LCD)는 소형화, 경량화 및 저전력 소비화 등의 이점을 가지고 있어서 기존의 브라운관(cathode ray tube; CRT)의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로서 점차 주목 받아 왔고, 현재는 디스플레이 장치가 필요한 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되어 사용되고 있다.

액정 표시장치에서의 액정 표시패널은 스스로 발광하지 못하는 수광 소자이므로, 액정 표시패널 하부에서 액정표시패널에 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛을 구비하고 있다. 여기서, 백라이트 유닛은 램프, 도광판, 반사 시트 및 광학 시트류 등을 포함한다. 그리고, 램프는 비교적 발열량이 적으며 자연광에 가까운 백색광을 발생시키고 수명이 긴 냉음극선관 방식 램프나 색 재현성이 좋고 저전력이 소비되는 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)를 이용한 LED 방식 램프를 사용한다. 종래에는 냉음극선관 방식의 램프를 사용하였으나, LED 방식 램프가 색 재현성이 좋으며, 소비전력도 적게 든다는 장점을 갖기 때문에, LED 방식 램프 제품이 사용되기 시작하였다.

LED가 발하는 빛은 직진성이 강해 LED 정면 방향으로 집중하는 경향이 있다. 그에 따라, LED의 빛을 효과적으로 그리고 균일하게 확산시키기 위한 기술에 대한 수요가 늘어나고 있다.

도 1은 1면 발광 LED의 광 경로 및 배광 형태를 나타내는 도면이고, 도 2는 5면 발광 LED의 광 경로 및 배광 형태를 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 최근 낮은 생산 단가와 높은 효율로 백라이트에 5면 발광 LED가 이용되고, 그에 따라, 5면 발광 LED의 경우 기존 1면 발광 LED에 비해 측면으로 향하는 빛의 비율이 약 30%정도 증가하게 된다.

특히, 5면 발광 LED가 실장되는 PCB의 상면을 기준으로 30도 이내로 조사되는 광은 렌즈의 측면 형상에 의해 광 경로가 결정되며, 그에 따라 렌즈의 광 확산성과 광 화질 개선에 많은 영향을 미치게 된다.

이때, 비대칭 형태의 배광을 구현하기 위해 입광면과 출광면이 모두 비대칭으로 구현되는 렌즈의 경우, 입광면과 출광면에 대한 설계의 어려움 및 렌즈 소형화의 단점이 있다. 그에 따라, 렌즈의 단가가 상승하는 요인이 발생한다.

따라서, 비대칭 형태의 배광을 구현시, 광의 확산 및 광의 화질을 높일 수 있으면서도 렌즈의 단가 감소 및 설계의 용이성을 만족시킬 수 있는 기술에 대한 요구 또한 높아지고 있는 실정이다.

대한민국공개특허공보 제2013-0107849호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 비대칭 형태의 배광을 구현할 때, 광의 확산 및 광의 화질을 높일 수 있는 광 확산렌즈를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 회전대칭 형상의 출사면과 비대칭 형상의 입사면을 이용하여 비대칭 형태의 배광을 구현할 때, 출사면 중 자유 곡선을 형성하는 측부면을 이용하여 광 확산성과 광 화질을 개선하는 광 확산렌즈를 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈는, 하부면; 상기 하부면의 일영역(입사구)으로부터 내부로 오목하게 형성된 입사면; 및 상기 입사면을 통해 입사된 광이 출사되는 출사면을 포함하고, 상기 출사면은, 광축방향으로 볼록 형상의 상부면; 및 상기 상부면과 상기 하부면 사이에서 광축과 평행하게 형성되는 측부면을 포함하고, 상기 측부면에서, 광축을 기준으로 서로 마주보는 제1측부의 제1높이와, 상기 제1측부와 수직으로서 광축을 기준으로 서로 마주보는 제2측부의 제2높이는 서로 다르게 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제1높이는 상기 제2높이보다 높을 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 측부면의 상부측은, 상기 제1측부와 상기 제2측부를 잇는 곡선형상일 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 측부면의 상부측은, 상기 제1측부에서 위로 볼록한 곡선 형상으로서 제1곡률을 이루고, 제2측부에서 아래로 볼록한 곡선 형상으로서 제2곡률을 이룰 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제1곡률은, 상기 제2곡률과 실질적으로 동일할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 제1항에 있어서, 상기 입사구는 타원형상일 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제1측부는, 상기 입사구의 장축방향에 형성되고, 상기 제2측부는, 상기 입사구의 단축방향에 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 하부면은, 아래 방향으로 불록한 형상으로서, 상기 하부면의 곡률은 상기 상부면의 중심부분의 곡률보다 더 클 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 하부면은, 상기 측부면으로부터 중심방향으로 일정한 길이까지 평면 형상이고, 상기 평면 형상이 끝나는 지점부터 중심까지 아래방향으로 볼록한 형상일 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 입사구의 단축의 길이에 대한 장축의 길이의 비율은 1 초과 내지 1.5 미만의 범위일 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제2높이에 대한 제1높이의 비율은 1 초과 내지 2 미만의 범위일 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 입사면의 수직 단면의 형상은, 반타원 형상 또는 포물선 형상일 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 상부면은, 광축을 지나는 가상의 수직평면을 기준으로 대칭으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 상부면은, 중심부분으로부터 외곽으로 갈수록 곡률이 점진적으로 증가하는 볼록 형상일 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 비대칭 형태의 배광을 구현할 때, 측부면의 높이차를 이용하여 광의 확산 및 광의 화질을 높이도록 하는 효과가 있다.

즉, 회전대칭 형상의 출사면과 비대칭 형상의 입사면을 이용하여 비대칭 형태의 배광을 구현할 때, 출사면 중 자유 곡선을 형성하는 측부면을 이용하여 광 확산성과 광 화질을 개선하게 하는 효과가 있다.

도 1은 1면 발광 LED의 광 경로 및 배광 형태를 나타내는 도면이다.
도 2는 5면 발광 LED의 광 경로 및 배광 형태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈를 나타내는 저면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈를 나타내는 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈를 나타내는 측면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈의 입사구를 기준으로 장축 방향에 대한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈의 입사구를 기준으로 단축 방향에 대한 단면도이다.
도 10은 비교예에 따른 광 확산렌즈를 나타내는 단면도이다.
도 11은 비교예에 따른 광 확산렌즈의 장축과 단축의 비율에 따른 배광 형태를 나타내는 도면이다.
도 12는 입사구의 장축과 단축의 비율에 따른 측부면의 제1높이와 제2높이의 비율에 의한 일실시예의 광 확산렌즈의 배광 형태를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈의 입사면에 광을 조사하는 광원을 나타내는 도면이다.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.

'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈를 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈를 나타내는 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈를 나타내는 저면도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈를 나타내는 정면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈를 나타내는 측면도이다. 또한, 도 8은 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈의 입사구를 기준으로 장축 방향에 대한 단면도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈의 입사구를 기준으로 단축 방향에 대한 단면도이다. 도 3에 있어서 x 방향은 입사구의 장축 방향이고, y 방향은 입사구의 단축 방향이며, z 방향은 광축 방향을 나타낸다. 그리고, 도 8은 도 4의 A-A선에 대한 실시예에 따른 광 확산렌즈의 단면도이고, 도 9는 도 4의 B-B선에 대한 실시예에 따른 광 확산렌즈의 단면도이다.

본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈(1)는 광원(10)에서 출사되는 광을 확산시키는 광 확산렌즈이다.

본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈(1)는 비구면 형상의 입사면(200)과 회전대칭 형상의 출사면(300)을 이용하여 비대칭 형태의 배광을 구현할 수 있다. 이때, 광 확산렌즈(1)는 입사면(200)만을 비구면 형상으로 설계하기 때문에, 비대칭 형태의 배광에 대한 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈(1)의 설계를 용이하게 하면서도 소형화를 가능하게 한다.

또한, 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈(1)는 입사구(210)의 장축(211)과 단축(212)의 비율을 기준으로 설계되는 출사면(300) 중 자유 곡선을 형성하는 측부면(320)의 높이 비율을 이용하여 광 확산 및 광 화질을 개선할 수 있다.

나아가, 측부면(320)의 상부측이 자유 곡선을 형성함으로써, 입사구(210)의 단축에 대한 장축의 비율을 증가시킬 수 있기 때문에, 다양한 비대칭 형태의 배광을 구현하면서도 광 확산 및 광 화질을 개선할 수 있다.

도 3 내지 도 9를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈(1)는 하부면(100), 광이 입사되는 입사면(200) 및 입사면(200)을 통해 입사된 광이 출사되는 출사면(300)을 포함할 수 있다. 여기서, 출사면(300)은 상부면(310)과 측부면(320)을 포함할 수 있다. 이때, 상부면(310)은 상부측으로 볼록하게 형성될 수 있다. 여기서, '상부측'과 '하부측'은 상대적인 표현으로서 이하에서 별다른 정의가 없다면, 하부면(100)에서 상부면(310)으로 향하는 방향을 상부측(위쪽)으로 정하고, 이와 반대로 상부면(310)에서 하부면(100)으로 향하는 방향을 하부측(아래쪽)으로 정한다.

본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈(1)는 광원(10)에서 출사되는 광을 확산시킨다. 이때, 입사면(200)과 출사면(300)의 형상에 의해 광원(10)에서 출사되는 광의 경로가 변경되기 때문에, 입사면(200)과 출사면(300)의 형상 및 비구면 형상으로 형성되는 입사면(200)의 배치가 광의 경로 변경에 따른 배광의 가장 큰 요소로서 작용한다.

이때, 광 확산렌즈(1)는 폴리카보네이트 또는 폴리메타메틸아크릴레이트의 재질을 이용하여 형성될 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트의 굴절율은 1.58이고, 폴리메타메틸아크릴레이트의 굴절률은 1.49이다.

도 5를 참조하면, 하부면(100)은 중앙에 입사구(210)가 배치되는 원형으로 형성될 수 있다.

그리고, 하부면(100)은 아래 방향으로 볼록한 형상 또는 평면 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 아래 방향으로 볼록한 형상의 하부면(100)은 상부면(310)의 중심 부분의 곡률보다 더 큰 곡률을 가지는 곡면일 수 있다.

하부면(100)은 아래 방향으로 볼록한 형상의 곡면으로 형성된 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 하부면(100)은 가장자리에서 중심 방향으로 일정한 길이까지는 평면이 형성되어 있을 수 있으며, 평면이 끝나는 지점부터 중심측으로 하부볼록면이 형성될 수 있다. 즉, 하부면(100)은 가장자리에서 중심 방향으로 일정 길이 동안 곡률이 0이지만, 일정 길이 이상부터 중심까지는 곡률이 증가하다가 다시 감소하는 형상일 수 있다.

평면만으로 구성된 하부면과 비교해 볼 때, 하부볼록면을 구비하는 하부면(100)의 경우 광원(10)에서 출사되는 광 중에서 하부측으로 출사되는 광을 상부측으로 더 많이 전반사 시킬 수 있다.

여기서, 하부볼록면에 의해 우선적으로 광이 전반사되도록 평면은 하부볼록면의 외측에 배치되는 것이 바람직하다.

입사면(200)은 입사구(210)에 위치하는 광원(10)에서 출사되는 광이 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈(1)의 내부로 입사되는 표면 부분이다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 비구면 형상의 입사면(200)은 하부면(100)의 중앙에서 내부로 오목하게 형성될 수 있다. 그에 따라, 하부면(100)의 중앙에는 입사구(210)가 형성될 수 있다.

여기서, 입사구(210)가 타원 형상으로 형성됨에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 입사구(210)는 장축(211)과 단축(212)을 포함할 수 있다.

장축(211)이 제1거리(D1)로 형성되고 단축(212)이 제2거리(D2)로 형성될 때, 단축(212)의 제2거리(D2) 대비 장축(211)의 제1거리(D1)는 1 초과 내지 1.5 미만의 범위에서 형성될 수 있다. 즉, 단축(212)에 대한 장축(211)의 비율(Dr)이 1<Dr<1.5일 수 있다.

한편, 입사면(200)의 수직 단면은 반타원구 형상, 반럭비(rugby)공 형상 또는 포물선 형상으로 형성될 수 있다. 그에 따라, 입사면(200)은 비구면으로 형성될 수 있다.

입사구(210)의 장축(211)과 단축(212)의 교점과 하부면(200)의 중심점이 일치하도록, 입사구(210)는 하부면(100)의 중앙에 형성될 수 있다.

입사구(210)의 중앙에는 광원(10)이 배치될 수 있다. 그에 따라, 광원(10)과 입사면(200) 사이에는 공기층이 배치될 수 있다. 따라서, 광원(10)에서 공기층으로 출사되는 광의 경우 굴절율이 다른 광 확산렌즈(1)의 입사면(200)에서 굴절될 수 있다.

출사면(300)은 입사면(200)을 통해 입사된 광이 출사되는 광 확산렌즈(1)의 표면으로서, 광축(C)을 기준으로 회전 대칭(rotational symmetry)되게 형성될 수 있다. 그에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 광축(C) 방향에서 바라볼 때, 출사면(300)은 원형으로 형성될 수 있다. 여기서, 광축(C)이라 함은 광원(10)에서 조사되는 광의 중심이며, 광 확산렌즈(1)의 중심과 일치할 수 있다.

도 3을 참조하면, 출사면(300)은 볼록 형상의 상부면(310), 및 상부면(310)과 하부면(100) 사이에 배치되는 측부면(320)을 포함할 수 있다. 이때, 측부면은 광축(C)과 평행하게 배치될 수 있다.

그리고, 입사면(200)을 통해 광 확산렌즈(1)의 내부로 입사된 광 중 일부는 상부면(310)을 통해 굴절되어 외부로 출사된다.

상부면(310)은 반구면 형상 또는 회전 대칭 형상으로 볼록하게 형성될 수 있다. 예컨데, 상부면(310)은 광축 방향(z 방향)으로 볼록하게 형성될 수 있다.

이때, 상부면(310)은 광축(C)을 지나는 가상의 수직평면을 기준으로 대칭되게 형성될 수 있다. 그에 따라, 상부면(310)은 광축(C)을 기준으로 대칭적 광 경로를 구현할 수 있다.

상부면(310)은 최상단 중심 부분에서 가장자리 부분으로 갈수록 곡률이 점진적으로 증가하는 볼록 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 상부면(310)의 최상단 중심 부분은 가장자리 부분보다 평탄할 수도 있다.

도 10은 비교예에 따른 광 확산렌즈를 나타내는 단면도이고, 도 11은 비교예에 따른 광 확산렌즈의 장축과 단축의 비율에 따른 배광 형태를 나타내는 도면이다.

비교예에 따른 광 확산렌즈(2)와 본 발명의 일실시예에 따른 광 확산렌즈(1)를 비교해 볼 때, 비교예에 따른 광 확산렌즈(2)는 측부면(2a)의 형상이 실시예에 따른 광 확산렌즈(1)의 측부면(320)과 상이하다.

도 10을 참조하면, 광원(10)으로부터 동일한 각도로 조사된 광은 비교예에 따른 광 확산렌즈(2)의 입사면에 도달할 때, 입사면의 형상에 따라 입사각이 달라지게 된다.

도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 비교예에 따른 광 확산렌즈(2)의 단축 방향의 입사면으로 입사된 광은 제1 입사각(θ1)으로 입사된 후 제1 굴절각(θ3)으로 굴절되어 출사면 중 포인트 a에서 출사된다.

도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 비교예에 따른 광 확산렌즈(2)의 장축 방향의 입사면으로 입사된 광은 제2 입사각(θ2)으로 입사된 후 제2 굴절각(θ4)으로 굴절되어 출사면 중 포인트 b에서 출사된다.

즉, 비교예에 따른 광 확산렌즈(2)에서 단축 방향의 입사면으로 입사된 광과 장축 방향의 입사면으로 입사된 광은 광 경로가 달라 출사면에 도달했을 때 도달 위치(도 10의 포인트 a, b 참조)가 다르게 된다. 그에 따라, 도 11에 도시된 바와 같이, 비교예에 따른 광 확산렌즈(2)에는 광 화질이 저하되는 현상(스팟 또는 암부)이 발생된다.

따라서, 실시예에 따른 광 확산렌즈(1)는 출사면(300) 중 상부측에 높이차가 발생하도록 자유 곡선을 형성하는 측부면(320)을 이용하여 광 확산성과 광 화질을 개선하면서도 비대칭 형태의 배광을 구현할 수 있다.

측부면(320)의 상부측이 곡선의 형태로 형성됨에 따라, 측부면(320)은 제1높이(H1)로 형성된 한 쌍의 제1측부(321) 및 제2높이(H2)로 형성된 한 쌍의 제2측부(322)를 포함할 수 있다. 여기서, 한 쌍의 제1측부(321)와 한 쌍의 제2측부(322) 각각은 광축(C)을 기준으로 각각 서로 마주보게 배치된다.

이때, 하부면(100) 또는 측부면(320)의 하부측 모서리를 기준으로 제1높이(H1)는 제2높이(H2)보다 높게 형성된다. 그에 따라, 제1높이(H1)는 측부면(320)의 최대 높이가 될 수 있고, 제2높이(H2)는 측부면(320)의 최소 높이가 될 수 있다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 입사구(210)의 장축 방향에는 제1측부(321)가 배치되며, 입사구(210)의 단축 방향에는 제2측부(322)가 배치된다. 예컨데, 도 4에 도시된 바와 같이, 입사구(210)의 장축 방향을 가로지르는 가상의 A-A선상에는 제1측부(321)가 서로 마주보게 배치되며, 입사구(210)의 단축 방향을 가로지르는 가상의 B-B선상에는 제2측부(322)가 서로 마주보게 배치된다.

이때, 무라의 형성을 방지하여 광 확산렌즈의 광 균일도를 향상시키도록, 제1측부(321)의 제1높이(H1)와 제2측부(322)의 제2높이(H2)의 비율(Hr)은 입사구(210)의 비율(Dr)을 고려하여 설계될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 비교예에 따른 광 확산렌즈(2)는 단축 방향과 장축 방향에 대한 출사면에 도달하는 광의 위치가 포인트 a 및 포인트 b처럼 높이가 다를 수 있다.

이에, 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈(1)는 제1높이(H1)가 제2높이(H2)보다 높게 형성되며, 그 비율(Hr)이 1<Hr<2의 범위에서 형성된다.

예컨데, 제2높이(H2) 대비 제1높이(H1)의 비율(Hr)은 1 초과 내지 2 미만의 범위에서 형성될 수 있다. 즉, 제2높이(H2)에 대한 제1높이(H1)의 비율(Hr)이 1<Hr<2일 수 있다. 특히, 광 균일도 및 광 화질을 고려해 볼 때, 제2높이(H2)에 대한 제1높이(H1)의 비율(Hr)이 1.5가 바람직하다.

도 12는 입사구의 장축과 단축의 비율에 따른 측부면의 제1높이와 제2높이의 비율에 의한 실시예에 따른 광 확산렌즈의 배광 형태를 나타내는 도면이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 제2높이(H2)에 대한 제1높이(H1)의 비율(Hr)이 2.5인 경우 암부가 발생하여 광 화질이 떨어짐을 확인할 수 있다.

따라서, 입사구(210)의 단축(212)에 대한 장축(211)의 비율(Dr)이 1<Dr<1.5일 때, 제2높이(H2)에 대한 제1높이(H1)의 비율(Hr)이 1<Hr<2일 경우, 본 발명의 일실시예의 광 확산렌즈(1)의 광 화질이 향상됨을 확인할 수 있다.

도 3, 도 6 및 도 7을 참조하면, 상부면(310)과 측부면(320) 만나는 영역은 곡선으로 형성될 수 있다. 여기서, 곡선은 소정의 곡률을 갖도록 형성될 수 있다.

그리고, 측부면(320)을 바라볼 때, 측부면(320)의 상부측은 제1측부(321)에서 제2측부(322)로 갈수록 측부면(320)의 높이가 감소하는 곡선의 형상으로 형성될 수 있다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 곡선 중 제1측부(321)의 상부측은 제1곡률(1/R1)로 형성되는 곡선을 포함하고, 제2측부(322)의 상부측은 제2곡률(1/R2)로 형성되는 곡선을 포함할 수 있다. 여기서, 제1곡률(1/R1)과 제2곡률(1/R2)은 동일할 수 있다.

도 13을 참조하면, 입사면(200)을 향해 광을 조사하는 광원(10)은 상부발광면(11)과 네 개의 측부발광면(12)을 포함할 수 있다. 그에 따라, 광원(10)은 5면 발광을 구현할 수 있다. 이때, 광원(10)의 하면은 기판의 상면과 접촉되게 배치될 수 있다.

광원(10)의 상부발광면(11)에서 조사되는 광은 광축 방향(z 방향)으로 조사되고, 측부발광면(12)에서 조사되는 광은 광 확산렌즈(1)의 반경 방향으로 조사될 수 있다.

그에 따라, 측부발광면(12)에서 조사되는 광은 비구면 형상의 입사면(200)과 상부측이 곡선으로 형성된 측부면(320)에 의해 광 경로가 변경될 수 있다.

여기서, 광원(10)으로는 LED가 이용될 수 있다. 그리고, LED에는 노란색(Yellow) 형광체가 도포될 수 있다.

한편, 광원(10)의 하면을 기준으로 측부발광면(12)을 통해 30도 이하로 조사되는 광은 측부면(320)의 높이가 다른 제1측부(321)와 제2측부(322)에 의해 각각 굴절되어 광 화질을 향상시키게 된다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1: 광 확산렌즈 10: 광원
100: 하부면 200: 입사면
210: 입사구 300: 출사면
310: 상부면 320: 측부면
321: 제1측부 322: 제2 측부
C: 광축

Claims

원형상의 하부면;
상기 하부면의 타원형성의 일영역(입사구)으로부터 내부로 오목하게 비구면으로 형성된 입사면; 및
상기 입사면을 통해 입사된 광이 출사되고, 광축을 기준으로 회전대칭하게 형성되는 출사면을 포함하고,
상기 출사면은,
광축방향으로 볼록 형상의 상부면; 및
상기 상부면과 상기 하부면 사이에서 광축과 평행하게 형성되는 측부면을 포함하고,
상기 측부면에서, 광축을 기준으로 서로 마주보는 제1측부의 제1높이와, 상기 제1측부와 수직으로서 광축을 기준으로 서로 마주보는 제2측부의 제2높이는 서로 다르게 형성되며, 상기 제1높이가 상기 제2높이보다 높고,
상기 제1측부는 상기 입사구의 장축방향에 형성되고, 상기 제2측부는 상기 입사구의 단축방향에 형성되며,
상기 측부면의 상부측은, 상기 제1측부에서 위로 볼록한 곡선 형상으로서 제1곡률을 이루고, 제2측부에서 아래로 볼록한 곡선 형상으로서 제2곡률을 이루고, 상기 제1곡률은 상기 제2곡률과 실질적으로 동일하고,
상기 입사구의 단축의 길이에 대한 장축의 길이의 비율은 1 초과 내지 1.5 미만의 범위이고, 상기 제2높이에 대한 제1높이의 비율은 1 초과 내지 2 미만의 범위인 광 확산렌즈.
제1항에 있어서, 상기 하부면은,
아래 방향으로 불록한 형상으로서, 상기 하부면의 곡률은 상기 상부면의 중심부분의 곡률보다 더 큰 광 확산렌즈.
제1항에 있어서, 상기 하부면은,
상기 측부면으로부터 중심방향으로 일정한 길이까지 평면 형상이고, 상기 평면 형상이 끝나는 지점부터 중심까지 아래방향으로 볼록한 형상인 광 확산렌즈.
제1항에 있어서, 상기 입사면의 수직 단면의 형상은, 반타원 형상 또는 포물선 형상인 광 확산렌즈.
제1항에 있어서, 상기 상부면은,
광축을 지나는 가상의 수직평면을 기준으로 대칭으로 형성되는 광 확산렌즈.
제1항에 있어서, 상기 상부면은,
중심부분으로부터 외곽으로 갈수록 곡률이 점진적으로 증가하는 볼록 형상인 광 확산렌즈.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제