KR102347344B1 - Led lens - Google Patents

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KR102347344B1
KR102347344B1 KR1020200053559A KR20200053559A KR102347344B1 KR 102347344 B1 KR102347344 B1 KR 102347344B1 KR 1020200053559 A KR1020200053559 A KR 1020200053559A KR 20200053559 A KR20200053559 A KR 20200053559A KR 102347344 B1 KR102347344 B1 KR 102347344B1
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박부고
김만겸
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(주)엔디에스
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Abstract

엘이디 렌즈에 관한 발명이 개시된다. 개시된 엘이디 렌즈는;
하방으로 빛을 투사하는 엘이디가 있고, 엘이디의 광축을 포함하는 어느 한 단면 상에서, 엘이디의 하측에 위치하고 엘이디가 요입되도록 오목한 형상을 가져 엘이디로부터 출발한 빛을 굴절시켜 제2면으로 전달하는 제1면, 제1면의 하측에 위치하여 아래로 볼록한 형상을 가져 제1면으로부터 전달된 빛을 굴절시켜 렌즈 외부로 출사 시키는 제2면, 광축을 중심으로 제2면의 외측면에 위치하여 제1면에서 프레넬 반사된 빛을 상방으로 굴절시키는 노이즈광 제거부로 구성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 렌즈.The invention relates to an LED lens is disclosed. The disclosed LED lens is;
There is an LED that projects light downward, and on one cross section including the optical axis of the LED, it is located below the LED and has a concave shape so that the LED is concave. surface, located on the lower side of the first surface, has a downward convex shape, refracts the light transmitted from the first surface and emits it to the outside of the lens. An LED lens comprising a noise light removing unit that refracts the Fresnel-reflected light from the surface upward.

Figure 112020045477845-pat00001
Figure 112020045477845-pat00001

Description

엘이디 렌즈{LED LENS}LED lens {LED LENS}

눈부심을 방지 할 수 있는 엘이디 렌즈에 관한 것이다. It is about an LED lens that can prevent glare.

도로에서 운전자의 시야를 확보 하기 위해 사용되는 엘이디 램프가 있다. 전력 소비가 낮고 긴 수명을 갖는 엘이디를 광원으로 하고, 렌즈로 빛을 굴절시켜 운전자에게 도로가 균일한 휘도로 보이도록 렌즈로 빛을 굴절 시켜 도로에 투사 시켜 준다. There are LED lamps used to secure the driver's view on the road. Using an LED with a low power consumption and long lifespan as the light source, the lens refracts the light so that the driver sees the road with uniform luminance and projects it onto the road.

근래에는 전력 소비가 낮고 긴 수명을 갖는 엘이디를 광원으로 하는 조명 램프가 대중화 되고 있다. 이러한 엘이디램프는 가로등, 보안등, 투광등, 실내 조명등을 비롯한 다양한 용도로 사용되고 있다.Recently, a lighting lamp using an LED as a light source having a low power consumption and a long lifespan has become popular. These LED lamps are used for various purposes, including street lights, security lights, flood lights, and indoor lighting lights.

한편, 가로등, 보안등과 같이 넓은 영역에 빛을 투사하고자 빛을 확산 시키는 램프의 경우에 보행자의 눈부심을 발생시키는 문제점을 가지고 있다. On the other hand, in the case of a lamp that diffuses light to project light to a wide area, such as a street lamp or a security lamp, there is a problem of generating glare for pedestrians.

종래의 가로등, 보안등과 같이 빛을 확산 시키는 엘이디 렌즈는 넓은 영역을 조명 할 수는 있지만, 보행자에게 눈부심을 유발하는 문제를 가지고 있다. LED lenses that diffuse light like conventional street lights and security lights can illuminate a wide area, but have a problem of causing glare to pedestrians.

본 발명은 빛을 확산시키면서도 눈부심을 최소화 시킬 수 있는 엘이디 렌즈에 관한 것이다. The present invention relates to an LED lens capable of minimizing glare while diffusing light.

하방으로 빛을 투사하는 엘이디가 있고, 엘이디의 광축을 포함하는 어느 한 단면 상에서, 엘이디의 하측에 위치하고 엘이디가 요입되도록 오목한 형상을 가져 엘이디로부터 출발한 빛을 굴절시켜 제2면으로 전달하는 제1면, 제1면의 하측에 위치하여 아래로 볼록한 형상을 가져 제1면으로부터 전달된 빛을 굴절시켜 렌즈 외부로 출사 시키는 제2면, 광축을 중심으로 제2면의 외측면에 위치하여 제1면에서 프레넬 반사된 빛을 상방으로 굴절시키는 노이즈광 제거부로 구성되는 것을 특징으로 한다. There is an LED that projects light downward, and on one cross section including the optical axis of the LED, it is located below the LED and has a concave shape so that the LED is concave. surface, located below the first surface, has a downward convex shape, refracts the light transmitted from the first surface and emits it to the outside of the lens. It is characterized in that it is composed of a noise light removal unit that refracts the light reflected by Fresnel from the surface upward.

또한, 상기 노이즈광 제거부는 하측으로 돌출된 형상을 가지고 있고, 제2면으로부터 전달된 빛이 입사되는 S1, S1으로부터 전달 받은 빛을 상측 방향으로 굴절시키거나 전반사 시키는 S2으로 구성되고, 상측에서 하측으로 갈수록 S1과 S2의 사이 폭이 좁아지는 것을 특징으로 한다. In addition, the noise light removal unit has a shape that protrudes downward, and is composed of S1 to which the light transmitted from the second surface is incident, and S2 to refract or totally reflect the light transmitted from S1 in an upward direction, and from the upper side to the lower side. It is characterized in that the width between S1 and S2 becomes narrower as it increases.

또한, 광축과 가까운 빛에 대해 제1면과 제2면에 의한 굴절능은 음의 굴절능(Negative Power)를 가지는 것을 특징으로 한다. In addition, the refractive power of the first surface and the second surface with respect to the light close to the optical axis is characterized in that it has a negative refractive power (negative power).

또한, 상기 엘이디 렌즈는 투명한 소재로 만들어진 것을 특징 한다. In addition, the LED lens is characterized in that it is made of a transparent material.

또한, 상기 제1면의 외측면과 제2면의 내측면 사이에 위치하여 제1면으로부터 전달받은 빛을 반사시켜 제2면으로 전달하는 전반사면이 구성되는 것을 포함한다.In addition, a total reflection surface positioned between the outer surface of the first surface and the inner surface of the second surface to reflect the light transmitted from the first surface and transmit it to the second surface is included.

본 발명은 빛을 확산시키면서도 보행자의 눈부심을 최소화 할 수 있다. The present invention can minimize the glare of pedestrians while diffusing light.

도1는 눈부심을 발생 시키는 노이즈광에 대해 보인 도면이다.
도2-A는 종래 조명렌즈의 광 경로를 보인 도면이다.
도2-B는 종래 조명렌즈의 노이즈광이 발생하는 것을 보인 도면이다.
도2-C는 종래 조명렌즈의 광 경로를 보인 도면이다.
도3는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광경로를 보인 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노이즈광의 제거를 보인 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노이즈광의 제거를 보인 도면이다.
도6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 변형을 보인 것이다.
도7은 노이즈광의 발생을 보인 도면이다.
도8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 변형을 보인 것이다. 1 is a view showing noise light generating glare.
Figure 2-A is a view showing a light path of a conventional illumination lens.
Figure 2-B is a view showing the generation of noise light from a conventional illumination lens.
Figure 2-C is a view showing a light path of a conventional illumination lens.
3 is a view showing a light path according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the removal of noise light according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing the removal of noise light according to an embodiment of the present invention.
6 shows a modification according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing generation of noise light.
8 shows a modification according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 엘이디(100) 렌즈의 일 실시 예를 설명한다. Hereinafter, an embodiment of the LED 100 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 용어들로써 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 thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

조명 램프가 도로에 빛을 투사 할 때, 보행자 혹은 차량의 운전자When light lamps project light onto the road, pedestrians or drivers of vehicles

가 눈부시지 않게 빛을 투사해야 한다. The light should be projected so that it does not dazzle.

도1을 참고하면, 종래의 도로 조명용 렌즈는, 넓은 공간을 조명하기 위해 엘이디(100)의 빛을 확산 시키는데, 이 과정에서 본래 목적인 지면으로 투사 시키는 빛 이외에 지면과 비스듬한 방향을 향하는 노이즈광이 발생하게 되고, 이는 보행자의 눈부심을 유발하게 된다.Referring to Figure 1, the conventional road lighting lens diffuses the light of the LED 100 to illuminate a large space. This causes glare for pedestrians.

도2-A 내지 도2-C는 출원번호 10-2008-0077729와 같은 통상적인 종래의 확산 렌즈에서 광경로를 보인 것인데, 설명의 용이를 위해 엘이디(100)에서 출발한 빛 중, 우측 방향의 빛만 도시 하였다. Figure 2-A to Figure 2-C shows the optical path in a conventional conventional diffusion lens such as Application No. 10-2008-0077729, of the light from the LED 100 for ease of explanation, Only light was shown.

도2-A는 렌즈의 본래 목적인 엘이디(100)의 빛을 굴절 시켜 도로에 투사되는 빛에 대한 광 경로이고, 도3-B는 엘이디(100) 하부에 위치한 렌즈의 입광면에서 프레넬 반사(Fresnel Reflection)된 빛에 대한 광 경로를 보인 것이다. Figure 2-A is a light path for the light projected on the road by refracting the light of the LED 100, which is the original purpose of the lens, and Figure 3-B is a Fresnel reflection ( The optical path for Fresnel Reflection) is shown.

프레넬 반사된 빛은 도로와 수평에 가까운 방향으로 렌즈 외부로 빠져나가 노이즈광이 된다. 이러한 노이즈광은 램프 주면의 도로에는 도달하지 않고, 보행자 시선의 정면을 향하기 때문에, 도로는 밝히지 못하면서 보행자에게 눈부심을 유발하게 된다. 이를 방지하기 위해 종래에는 도2-C와 같이 입광면의 곡률을 크게 하여, 프레넬반사된 빛을 렌즈 PCB로 향하게 하여 렌즈 외부로 빠져나가지 못하게 하기도 하지만, 입광면의 곡률이 크면 빛이 잘 확산되지 않아 넓은 공간을 조명 할 수가 없다. 즉, 노이즈광 제거와 넓은 공간 조명은 양립할 수가 없게 된다. Fresnel-reflected light exits the lens in a direction close to the road and becomes noise light. Such noise light does not reach the road on the main surface of the lamp but faces the front of the pedestrian's gaze, thereby causing glare to pedestrians while not illuminating the road. To prevent this, conventionally, the curvature of the light incident surface is increased as shown in FIG. 2-C to direct the Fresnel reflected light to the lens PCB to prevent it from escaping to the outside of the lens. It is not possible to illuminate a large space. That is, noise light removal and wide space illumination are incompatible.

한편, 도3은 본원 발명인 엘이디(100) 렌즈의 엘이디(100) 광축을 포함하는 어느 한 단면을 보인 것으로, 엘이디(100)의 빛이 하방으로 투사 되도록 엘이디(100)를 위치 시키면, 엘이디(100)의 하측에 위치하여 엘이디(100)로부터 출발한 빛을 굴절시켜 제2면(300)으로 전달하는 제1면(200), 제1면(200)의 하측에 위치하여 제1면(200)과 전반사면(500)으로부터 전달된 빛을 굴절시켜 렌즈 외부로 출사 시키는 제2면(300), 광축을 중심으로 제2면(300)의 외측면에 위치하여 제1면(200)에서 프레넬 반사된 빛을 상방으로 굴절시키는 노이즈광 제거부(400)로 구성된다. On the other hand, Figure 3 shows a cross-section including the optical axis of the LED 100 of the lens of the LED 100 of the present invention, and when the LED 100 is positioned so that the light of the LED 100 is projected downward, the LED 100 ) located below the first surface 200, which refracts light from the LED 100 and transmits it to the second surface 300, and located below the first surface 200, the first surface 200 The second surface 300 for refracting the light transmitted from the total reflection surface 500 and emitting it to the outside of the lens, located on the outer surface of the second surface 300 around the optical axis, the Fresnel from the first surface 200 It is composed of a noise light removal unit 400 that refracts the reflected light upward.

또한, 빛을 확산 시키기 위해 제1면(200)은 엘이디(100)가 요입되도록 오목한 형상을 가지고, 제2면(300)은 아래로 볼록한 형상을 가지는데, 광축 부근에서 제2면(300) 곡률 반경이, 제1면(200)의 곡률 반경보다 크도록 구성되며, 제1면(200)과 제2면(300)의 곡률을 적절히 조절하여, 원하는 빔의 각도를 조절 할 수 있다. In addition, in order to diffuse the light, the first surface 200 has a concave shape so that the LED 100 is concave, and the second surface 300 has a downward convex shape. In the vicinity of the optical axis, the second surface 300 The radius of curvature is configured to be greater than the radius of curvature of the first surface 200 , and by appropriately adjusting the curvature of the first surface 200 and the second surface 300 , a desired angle of the beam can be adjusted.

또한, 노이즈광 제거부(400)는 제2면(300)으로부터 전달받은 빛을 굴절시키는 S1(410), S1(410)으로부터 전달받은 빛을 굴절 혹은 전반사 시키는 S2(420)로구성되며, 상측에서 하측으로 갈 수록 S1(410)과 S2(420)의 폭이 좁아지도록 구성된다. In addition, the noise light removal unit 400 is composed of S1 (410) that refracts the light transmitted from the second surface 300, and S2 (420) that refracts or totally reflects the light transmitted from S1 (410), the upper side It is configured so that the width of S1 (410) and S2 (420) becomes narrower toward the lower side.

도4는 노이즈광이 제거되는 것을 보인 것으로, 설명이 용이하도록 엘이디(100)에서 우측 방향의 빛만 도시하였다. 엘이디(100)에서 우측으로 출발한 빛이 제1면(200)에서 프레넬 반사가 되고, 다시 제1면(200)의 좌측부분에서 굴절되어 제2면(300)으로 전달되고 제2면(300)에서 굴절된 후 지면과 평행에 가까운 각을 가지고 노이즈광 제거부(400)에 전달 된다. 노이즈광 제거부(400)는 제2면(300)에서 전달된 빛을 상방으로 굴절시켜 PCB 혹은 램프의 기구물을 향하도록 하여 보행자의 시선으로 향하는 빛을 제거하여 준다. 4 shows that noise light is removed, and only light in the right direction is shown in the LED 100 for easy explanation. Light that started from the LED 100 to the right is reflected by Fresnel on the first surface 200 , is refracted again on the left side of the first surface 200 , is transmitted to the second surface 300 , and is transmitted to the second surface ( After being refracted in 300), it is transmitted to the noise light removal unit 400 at an angle close to parallel to the ground. The noise light removal unit 400 refracts the light transmitted from the second surface 300 upward to face the PCB or the lamp fixture, thereby removing the light directed to the pedestrian's gaze.

또한, 도5에 도시된 바와 같이 상측에서 하측으로 갈 수록 S1(410)과 S2(420)의 폭이 좁아지는 비율을 크게 하면 S2(420)에서 노이즈광을 상측으로 전반사 시켜 제거 할 수도 있다. In addition, as shown in FIG. 5 , if the ratio at which the widths of S1 410 and S2 420 narrow from the upper side to the lower side increases, the noise light at S2 420 can be totally reflected upward and removed.

또한, 노이즈광 제거부(400)의 높이, 제2면(300)으로부터의 거리는 제1면(200)과 제2면(300)의 굴절능, 엘이디(100)의 발광면적 넓이, 렌즈의 크기에 따라 설계자가 적절히 조절 할 수가 있다. In addition, the height of the noise light removing unit 400, the distance from the second surface 300, the refractive power of the first surface 200 and the second surface 300, the light-emitting area width of the LED 100, the size of the lens The designer can adjust accordingly.

도6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 변형을 보인 것이다. 6 shows a modification according to an embodiment of the present invention.

제1면(200)을 굴절한 빛의 일부가 전반사면(500)에서 전반사된 후 제2면(300)에서 굴절하여 렌즈 외부로 출사 한다. 전반사면(500)은 엘이디(100)에서 출발한 빛 중, 광축에 수직에 가까운 빛들의 방향을 바꿔주는 역할을 한다. 이렇게 하면, 노이즈광 제거부(400)를 광축에 가깝게 배치 할 수가 있어, 좁은 공간에서 노이즈광 제거가 가능하다. A part of the light refracted by the first surface 200 is totally reflected by the total reflection surface 500 and then refracted by the second surface 300 and emitted to the outside of the lens. The total reflection surface 500 serves to change the direction of light that is close to perpendicular to the optical axis, among the light emitted from the LED 100 . In this way, the noise light removing unit 400 can be disposed close to the optical axis, so that it is possible to remove the noise light in a narrow space.

만약 도7에서와 같이 전반사면(500)이 없이, 노이즈광 제거부(400)가 제2면(300)에 가깝게 위치하게 되면, 제2면(300)에서 출사한 빛의 유효광이 노이즈광 제거부(400)에 의해 노이즈광으로 전환되거나, PCB를 향하게 되어 광 손실이 발생하게 된다. If the noise light removal unit 400 is positioned close to the second surface 300 without the total reflection surface 500 as in FIG. 7 , the effective light of the light emitted from the second surface 300 is the noise light. It is converted into noise light by the removal unit 400 or is directed toward the PCB, resulting in light loss.

도8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 변형을 보인 것으로, 사용하고자 하는 용도에 따라서 노이즈광을 제거해야 할 방향이 특정되어 있다면, 노이즈광 제거부(400)가 부분적으로 있을 수도 있다. 예를들어, 차량 도로에 사용되는 가로등, 터널등의 경우 차량은 한쪽 방향으로만 주행하므로, 운전자 방향으로만 노이즈광이 제거되면 되기 때문에, 노이즈광 제거부(400)는 운전자 방향, 즉 차량 주행 반대 방향에만 구비되어도 된다.FIG. 8 shows a modification according to an embodiment of the present invention, and if a direction in which noise light is to be removed is specified according to the intended use, the noise light removal unit 400 may be partially provided. For example, in the case of street lamps and tunnels used for vehicle roads, since the vehicle travels in only one direction, noise light only needs to be removed in the driver direction, so the noise light removal unit 400 moves in the driver direction, that is, vehicle driving. It may be provided only in the opposite direction.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. The invention is illustrated in the drawings Although it has been described with reference to examples, this is merely exemplary, and those of ordinary skill in the art to which the art belongs various modifications and equivalent other implementations therefrom It will be appreciated that examples are possible.

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

100: 엘이디
200: 제1면
300: 제2면
400: 노이즈광 제거부
410: S1
420: S2
500: 전반사면100: LED
200: first page
300: second side
400: noise light removal unit
410: S1
420: S2
500: total reflection surface

Claims (5)

눈부심을 방지 할 수 있는 엘이디 렌즈에 관한 것으로, 하방으로 빛을 투사하는 엘이디가 있고, 엘이디의 광축을 포함하는 어느 한 단면 상에서, 엘이디의 하측에 위치하고 엘이디가 요입되도록 오목한 형상을 가져 엘이디로부터 출발한 빛을 굴절시켜 제2면으로 전달하는 제1면, 제1면의 하측에 위치하여 아래로 볼록한 형상을 가져 제1면으로부터 전달된 빛을 굴절시켜 렌즈 외부로 출사 시키는 제2면, 광축을 중심으로 제2면의 외측면에 위치하여 제1면에서 프레넬 반사된 빛을 상방으로 굴절시키는 노이즈광 제거부로 구성되고,
상기 노이즈광 제거부는 하측으로 돌출된 형상을 가지고 있고, 제2면으로부터 전달된 빛이 입사되는 S1, S1으로부터 전달 받은 빛을 상측 방향으로 굴절시키거나 전반사 시키는 S2으로 구성되고, 상측에서 하측으로 갈수록 S1과 S2의 사이 폭이 좁아지도록 구성되며,
상기 엘이디 렌즈는 투명한 소재로 만들어진 것을 특징 하는 엘이디 렌즈.
It relates to an LED lens that can prevent glare, there is an LED that projects light downward, and on one cross section including the optical axis of the LED, it is located below the LED and has a concave shape so that the LED is concave. The first surface that refracts light and transmits it to the second surface, the second surface that is located below the first surface and has a downward convex shape, refracts the light transmitted from the first surface and emits it to the outside of the lens. It is located on the outer surface of the second surface and consists of a noise light removing unit that refracts the Fresnel reflected light from the first surface upward.
The noise light removing unit has a shape that protrudes downward, and is composed of S1 to which the light transmitted from the second surface is incident, and S2 to refract or totally reflect the light transmitted from S1 in the upward direction. It is configured such that the width between S1 and S2 is narrowed,
The LED lens is an LED lens, characterized in that made of a transparent material.
 삭제delete 제1 항에 있어
광축과 가까운 제1면과 제2면에 의한 굴절능은 음의 굴절능(Negative Power)를 가지는 것을 특징으로 하는 엘이디 렌즈. The method of claim 1
The refractive power of the first and second surfaces close to the optical axis is an LED lens, characterized in that it has a negative power. 삭제delete 제1항에 있어
상기 제1면의 외측면과 제2면의 내측면 사이에 위치하여 제1면으로부터 전달받은 빛을 반사시켜 제2면으로 전달하는 전반사면이 구성되는 것을 포함하는 엘이디 렌즈. The method of claim 1
and a total reflection surface positioned between the outer surface of the first surface and the inner surface of the second surface to reflect the light transmitted from the first surface and transmit it to the second surface.
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