KR102383324B1 - 비대칭 배광을 가지는 다중 광 제어 렌즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 렌즈에 관한 것으로, 상면 중앙부가 상면 가장자리부에 비하여 낮은 원판형의 확산부와, 상기 확산부의 저면 중앙에 형성되어, 그 내부에 광원이 수용되는 공간을 제공하는 오목 수용부를 포함하고, 상기 오목 수용부와 상기 확산부와의 경계에, 상기 광원의 광이 상기 확산부에 입사되는 입사면을 형성하되, 상기 입사면은, 중앙부에 비하여 가장자리부의 높이가 낮은 판형 면과, 상기 판형 면의 가장자리부로부터 수직방향으로 상기 확산부의 저면까지 이르는 수직측면을 포함할 수 있다.

Description

비대칭 배광을 가지는 다중 광 제어 렌즈{Multiple light control lenses for asymmetric light distribution}

본 발명은 비대칭 배광을 가지는 다중 광 제어 렌즈에 관한 것으로, 더 상세하게는 크기를 줄일 수 있는 렌즈에 관한 것이다.

엘이디를 사용하는 다이렉트 백라이트유닛(BLU)은 광의 확산을 목적으로 각 엘이디마다 개별적으로 2차 렌즈를 적용하고 있다.

2차 렌즈는 등방향 또는 비등방형의 배광 특성을 가지는 것을 필요에 따라 선택적으로 사용하고 있다.

상기 다이렉트 백라이트유닛에 적용되는 렌즈들은 엘이디에서 방출되는 광이 렌즈의 면을 투과하고, 확산되어 보다 넓은 영역으로 조사되도록 하는 것이며, 더 넓은 영역에 광을 조사하기 위해서 렌즈의 크기 또는 광학 거리의 증가가 필요하다.

이는 가격 경쟁력 향상을 위하여 개별 엘이디의 출력을 높이고, 단위 면적당 엘이디의 수를 줄인 상태에서, 렌즈에 의해 개별 엘이디의 광이 더 넓은 면적에 조사되도록 하기 위한 것이다.

하지만 렌즈의 크기 증가는 생산성을 저하시키고, 관리비용을 증가시켜 경쟁력을 감소시키는 문제점이 있었다. 또한 광학거리의 증가는 제품의 경량화 요구에 부합하지 못하는 문제점이 있었다.

도 1은 종래 비대칭 배광 렌즈의 사시도이고, 도 2는 도 1에서 y축 방향 측면도이고, 도 3은 도 1에서 x축 방향의 측면도이다.

도 1 내지 도 3을 각각 참조하면 종래 비대칭 배광 렌즈(100)는, 비대칭의 곡률을 가지는 돔형 출광부(110)와, 상기 돔형 출광부(110)의 가장자리에서 설치면과 수직을 이루는 측면부(120)를 포함하여 구성된다.

종래 비대칭 배광 렌즈(100)는 x축 방향과 y축 방향의 돔형 출광부(110) 곡률에 차이가 있으며, 돔형 출광부(110)의 형상 차이에 따라 측면부(120)의 높이 또한 차이가 있다.

y축 방향으로 바라본 도 2의 종래 비대칭 배광 렌즈(100)의 측면도에서 측면부(120)의 중앙측 높이인 제1높이(T1)는 측면부(120)의 가장자리의 높이인 제2높이(T2)에 비하여 낮다.

반대로 x축 방향으로 바라본 도 3의 측면도는, 실질적으로 도 2의 비대칭 배광 렌즈를 좌측 또는 우측으로 90도 수평 회전시킨 구조와 동일하며 따라서 측면부(120)의 중앙이 제2높이(T2)의 높이를 가지고, 가장자리가 제1높이(T1)가 된다.

돔형 출광부(110)의 평면상 바닥에서 중심까지의 높이는 방향에 무관하게 동일한 높이이며, 그 중앙부에서 상기 높이가 다른 측면부(120)까지 소정의 곡률을 가지는 곡면을 이룬다.

이처럼 돔형 출광부(110)의 형상은 x축 방향과 y축 방향이 서로 비대칭 구조이며, 따라서 비대칭의 배광 특성을 나타낸다.

도 4는 종래 비대칭 배광 렌즈(100)의 광 분포 특성 시뮬레이션 결과이며, 도 5는 종래 비대칭 배광 렌즈(100)의 광 확산 시뮬레이션 결과이다.

이와 같이 렌즈를 이용하여 비대칭 배광을 만드는 이유는 앞서 언급한 바와 같이 엘이디의 수를 줄일 수 있도록 일측으로 더 넓은 면적에 광을 조사하기 위한 것이다.

종래 비대칭 배광 렌즈(100)는 엘이디의 광이 입사부를 통해 입사된 후, 돔형 출광부(110) 내에서 확산된 다음 외부로 방출되는 구성이다.

이와 같은 비대칭 배광을 얻기 위해서는 배광 렌즈의 높이를 충분히 높게 만들과 비대칭 곡률의 곡면을 가지는 돔형 구조를 형성해야 한다.

또한, 광의 조사 범위를 넓히기 위해서 렌즈의 크기 또는 광경로의 크기를 증가시켜야 하기 때문에 렌즈의 크기가 증가하고 백라이트 유닛에 적용하였을 때, 무게가 증가하게 되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 크기와 무게를 줄일 수 있는 렌즈를 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 확산 렌즈의 광 확산 과정이 광의 입사 및 확산 메커니즘뿐만 아니라 반사 메커니즘을 더 포함하도록 설계하여, 광 조사면적을 증가시킬 수 있는 렌즈를 제공함에 있다.

아울러 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 형상의 부분적인 변경에 의하여 배광 특성을 조정할 수 있는 렌즈를 제공함에 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명 렌즈는, 상면 중앙부가 상면 가장자리부에 비하여 낮은 원판형의 확산부와, 상기 확산부의 저면 중앙에 형성되어, 그 내부에 광원이 수용되는 공간을 제공하는 오목 수용부를 포함하고, 상기 오목 수용부와 상기 확산부와의 경계에, 상기 광원의 광이 상기 확산부에 입사되는 입사면을 형성하되, 상기 입사면은, 중앙부에 비하여 가장자리부의 높이가 낮은 판형 면과, 상기 판형 면의 가장자리부로부터 수직방향으로 상기 확산부의 저면까지 이르는 수직측면으로 이루어지고, 상기 수직측면은 위치에 따라 최소높이와 최대높이를 가지며, 상기 최소높이와 상기 최대높이 사이는 곡면일 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 최소높이는 상기 확산부의 저면으로부터 상기 수직측면의 상단의 한 점까지의 높이가 가장 낮은 높이며, 최소높이의 점은 한 쌍으로 상기 중앙부를 중심으로 대칭 위치에 위치하고, 상기 최대높이는 상기 확산부의 저면으로부터 상기 수직측면 상단의 한 점까지의 높이가 가장 높은 높이며, 최대높이의 점은 한 쌍으로 상기 중앙부를 중심으로 대칭 위치에 위치할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 판형 면은 꼭지점이 라운드 형상인 비정방의 다각형 구조이고, 상기 수직측면의 하단도 꼭지점이 라운드 형상인 비정방의 다각형 구조일 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상면이 곡면인 상기 확산부는, 상기 상면 중앙부에서 상면 가장자리부를 잇는 선을 고려할 때, 일부의 선은 단일한 제1곡률의 곡선이며, 일부의 선은 상기 제1곡률과는 다른 곡률인 제2곡률의 곡선이며, 다른 일부의 선은 상기 제1곡률과 제2곡률이 복합된 곡선이며, 상기 제1곡률은 상향으로 볼록한 곡면을 이루고, 상기 제2곡률은 하향으로 볼록한 곡면을 이루는 곡률일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 렌즈는, 상면 중앙부가 상면 가장자리부에 비하여 낮은 원판형의 확산부와, 상기 확산부의 저면 중앙에 형성되어, 그 내부에 광원이 수용되는 공간을 제공하는 오목 수용부를 포함하되, 상기 오목 수용부의 저면은 꼭지점이 라운드 형상인 비정방형의 다각형 구조이고, 상기 오목 수용부와 상기 확산부와의 경계에, 상기 광원의 광이 상기 확산부에 입사되는 입사면을 형성하되, 상기 입사면은, 중앙부에 비하여 가장자리부의 높이가 낮은 판형 면과, 상기 판형 면의 가장자리부로부터 수직방향으로 상기 확산부의 저면까지 이르는 수직측면으로 이루어지고, 상기 수직측면은 위치에 따라 최소높이와 최대높이를 가지며, 상기 최소높이와 상기 최대높이 사이는 곡면인 것일 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 최소높이는 상기 확산부의 저면으로부터 상기 수직측면의 상단의 한 점까지의 높이가 가장 낮은 높이며, 최소높이의 점은 한 쌍으로 상기 중앙부를 중심으로 대칭 위치에 위치하고, 상기 최대높이는 상기 확산부의 저면으로부터 상기 수직측면 상단의 한 점까지의 높이가 가장 높은 높이며, 최대높이의 점은 한 쌍으로 상기 중앙부를 중심으로 대칭 위치에 위치할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 최대높이의 한 쌍의 점은, 최소높이의 한 쌍의 점과는 상기 중앙부를 기준으로 평면상 90도 회전 위치에 위치할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 확산부의 상면은, 상면 중앙부가 상면 가장자리부에 비하여 더 낮은 곡면일 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 상면 중앙부에서 상면 가장자리부를 잇는 선을 고려할 때, 일부의 선은 단일한 제1곡률의 곡선이며, 일부의 선은 상기 제1곡률과는 다른 곡률인 제2곡률의 곡선이며, 다른 일부의 선은 상기 제1곡률과 제2곡률이 복합된 곡선이며, 상기 제1곡률은 상향으로 볼록한 곡면을 이루고, 상기 제2곡률은 하향으로 볼록한 곡면일 수 있다.

본 발명 렌즈는, 출광부의 형상을 변경함과 아울러 입사면의 형상을 제어하여 비대칭 배광을 형성할 수 있어, 크기를 줄이면서도 보다 넓은 면적의 배광을 제공함으로써, 백라이트 유닛에 적용하였을 때 백라이트 유닛의 두께와 무게를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 입광부의 형상을 변경하여 배광 특성을 조절할 수 있어 다양한 배광 특성을 만족하는 렌즈를 제공할 수 있는 효과가 있다.

아울러 본 발명은 출광부에 비대칭성을 주되, 종래의 돔형 구조 렌즈에 비하여 얇은 렌즈에서 구현 가능한 비대칭 구조를 제공하여, 두께를 줄임으로써, 백라이트 유닛의 두께와 무게를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 비대칭 배광 렌즈의 사시도이다.
도 2는 도 1에서 y축 방향 측면도이다.
도 3은 도 1에서 x축 방향의 측면도이다.
도 4는 종래 비대칭 배광 렌즈의 배광 시뮬레이션 결과도이다.
도 5는 종래 비대칭 배광 렌즈의 광확산 시뮬레이션 결과도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 렌즈의 사시도이다.
도 7은 도 6의 단면 구성도이다.
도 8은 도 6의 저면도이다.
도 9는 본 발명에 적용되는 입사면의 확대 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예의 입사면의 저면도이다.
도 11은 비대칭 배광의 방향을 설명하기 위한 입사면의 저면도이다.
도 12와 도 13은 각각 본 발명에 적용되는 입사면의 다른 실시예의 단면 구성도이다.
도 14는 가장자리부의 높이가 일정한 본 발명 렌즈의 배광 시뮬레이션 결과이다.
도 15는 가장자리부의 높이가 일정하지 않은 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈의 배광 시뮬레이션 결과이다.
도 16과 도 17는 각각 확산부의 일부 단면도이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈의 투영 사시도이다.

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 일실시예에 따른 비대칭 배광을 가지는 다중 광 제어 렌즈에 대하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 렌즈의 사시도이고, 도 7은 도 6의 단면 구성도이며, 도 8은 도 6의 저면도이다.

도 6 내지 도 8을 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 렌즈는, 직경에 비하여 높이가 낮은 원판형의 확산부(10)와, 상기 확산부(10)의 저면(13) 중앙에 마련되어 엘이디 패키지(도면 미도시)가 수용되는 공간을 제공하며, 엘이디 패키지의 광이 확산부(10)로 입사되는 입사면(11)의 형상을 결정하는 오목 수용부(20)를 포함하되,

상기 확산부(10)의 상면(12)은 중앙부의 높이가 가장자리부의 높이에 비하여 낮으며,

상기 오목 수용부(20)의 저면부 형상은 원형 또는 타원형이 아닌 적어도 4개의 변을 가지며, 각 변의 접점부(꼭지점)는 소정 곡률의 곡선을 이룬다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 구성과 작용에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

먼저, 확산부(10)는 저면(13)의 직경이 상면(12)의 직경에 비하여 더 큰 원판형의 구조이다. 즉, 측면(14)은 경사 구조이다.

상기 상면(12)은 오목한 형상이다. 즉, 상면(12)의 중앙은 가장자리에 비하여 더 낮은 위치에 위치한다.

상기 상면(12)의 가장자리로부터 중앙까지의 면은 평면이 아닌 소정의 곡률을 가지는 곡면이 된다.

상기 저면(13)의 중앙부분에는 엘이디 패키지가 수용되는 공간인 오목 수용부(20)가 형성된다.

즉, 확산부(10)의 저면(13) 중앙을 가공하여, 홈을 형성함으로써 오목 수용부(20)를 형성할 수 있다.

이때 오목 수용부(20)는 확산부(10)가 엘이디 패키지가 실장된 기판의 상부에 결합될 때, 기판으로부터 돌출된 엘이디 패키지가 수용될 수 있도록 한다.

또한 오목 수용부(20)의 특징은 엘이디 패키지의 광이 확산부(10)에 입사되는 입사면(11)의 형상을 결정한다.

도 9는 입사면(11)의 확대 단면도이다.

도 9를 참조하면 상기 오목 수용부(20)와 확산부(10)의 경계면인 입사면(11)은 중앙부(11a)의 높이가 가장자리부(11b)의 높이보다 높은 위치에 위치한다.

또한 그 가장자리부(11b)로부터 확산부(10)의 저면(13)까지는 수직측면(11c)을 이룬다.

상기 가장자리부(11b)는 오목 수용부(20)의 저면 형상과 동일한 선을 이루며, 따라서 입사면(11)은 상기 중앙부(11a)를 중심으로 가장자리부(11b)까지의 판형의 면과 그 판형의 면의 끝에서 수직 하향으로 배치되는 통형 면을 제공하는 수직측면(11c)으로 이루어진다.

상기 중앙부(11a)로부터 가장자리부(11b)까지의 판형 면은 하향으로 볼록한 곡면이다.

상기 수직측면(11c)은 가장자리부(11b)로부터 확산부(10)의 저면(13)까지 하나 또는 둘 이상이 형성될 수 있다. 둘 이상의 수직측면이 형성되는 경우 아래쪽으로 갈수록 수직측면 사이의 간격인 오목 수용부(20)의 직경이 증가하게 된다.

즉, 수직측면(11c)이 이루는 통형 면은 아래로 갈수록 단계적으로 통의 직경이 증가하는 구성이다.

또한 오목 수용부(20)의 저면 형상은 원형 또는 타원형이 아니며, 꼭지점이 라운딩 처리된 마름모 형상일 수 있다.

오목 수용부(20)의 저면 형상이 마름모 형상인 경우 상기 수직측면(11c)이 이루는 통형 구조의 하단은 마름모 형상이 된다. 또한 수직측면(11c)의 상단인 상기 가장자리부(11b) 역시 마름모 형상이 된다.

따라서 상기 중앙부(11a)를 중심으로하는 가장자리부(11b)까지의 판형 면은 마름모 형상으로 중앙이 높고 가장자리가 낮으며, 중앙부(11a)에서 가장자리부(11b)까지 아래쪽으로 볼록한 곡면이 된다.

다른 예로서, 도 10에 도시한 바와 같이 오목 수용부(20)의 저면 형상은 꼭지점이 라운딩 처리된 직육각형 모양일 수 있다.

따라서 상기 수직측면(11c)의 하단과 상단도 각각 직육각형 모양이 되며, 입사면(11)의 상부측의 판형 면도 직육각형 면이 된다.

이처럼, 오목 수용부(20)의 저면 형상은 원형 또는 타원형이 아니며, 적어도 4개이상의 짝수 개의 변을 가지되, 일부의 변은 다른 변들에 비해 길이가 더 긴 것으로 할 수 있다. 다시 말해서 오목 수용부(20)의 저면은 정방형이 아닌 다각형 구조가 된다.

따라서, 오목 수용부(20)에 의해 정의되는 확산부(10)의 입사면(11)은 일측으로 더 긴 형태가 되며, 오목 수용부(20)의 정중앙에 위치하는 엘이디 패키지의 방출광의 입사각을 변화시켜 비대칭 배광을 형성할 수 있다.

즉, 본 발명은 확산부(10)의 상면 형상을 비대칭 배광에 적합하도록 변경하지 않고도, 엘이디 패키지의 광이 입사되는 확산부(10)의 입사면(11)의 설계를 변경하여 비대칭 배광을 가지도록 할 수 있다.

특히 본 발명은 원형 또는 타원형이 아닌 다수의 변들과, 그 변들이 접하는 라운드 처리된 부분을 포함하는 입사면(11)을 하부측 형상에 의하여 일부에서 광의 반사가 이루어진다. 이러한 반사 메커니즘에 의해 원하는 배광 패턴을 형성할 수 있다.

따라서, 본 발명은 비대칭의 배광을 얻기 위해 렌즈의 확산부(10)의 높이를 높이고, x축과 y축 방향에 따라 비대칭 구조를 형성하지 않고도 비대칭 배광을 얻을 수 있다.

도 11은 비대칭 배광의 방향을 설명하기 위한 입사면(11)의 저면도이다.

입사면(11) 또는 오목 수용부(20)의 저면은 4개의 선분이 마름모꼴을 이루며 서로 접하되, 접하는 부분이 라운드형상인 것일 수 있다.

이때 각 선분의 중심에 꼭지점이 위치하는 가상의 사각형(11d)을 고려하면, 가상의 사각형(11d)은 직사각형이 되며, 변의 길이가 짧은 측으로 확산이 더 이루어져 더 멀리까지 광이 방출되는 배광이 형성된다.

따라서 오목 수용부(20)의 형상에 의한 입사면(11)의 차이에 의해 비대칭 배광 패턴을 형성할 수 있다.

도 12와 도 13은 본 발명에 적용되는 입사면(11)의 다른 실시예의 단면 구성도이다.

도 12는 x등 특정한 축 방향의 단면이고, 도 13은 도 12의 축과 평면상 직교하는 축 방향의 단면도이다.

오목 수용부(20)에 의해 정의되는 입사면(11)의 다른 실시예로서 앞서 언급한 바와 같이 중앙부(11a), 가장자리부(11b), 수직측면(11c)을 가지되, 가장자리부(11b)의 높이가 위치에 따라 다른 구조일 수 있다.

즉, 가장자리부(11b)는 최소높이(hm)와 최대높이(hM)를 가질 수 있다.

예를 들어 x축 방향의 절단면인 도 12에서 가장자리부(11b)의 좌측과 우측 양단은 제1포인트(P1)이며, 중앙부분은 제2포인트(P2)이다.

이때 제2포인트(P2)는 최대높이(hM)가 된다.

도 12의 형상을 평면상에서 90도 회전한 상태의 단면인 도 13을 참고하면 가장자리부(11b)의 좌측과 우측 양단에 제2포인트(P2)가 위치하며, 중앙부분이 제1포인트(P1)가 위치한다.

이때 제1포인트(P1)는 가장자리부(11b)의 최소높이(hm)가 된다.

또한 제1포인트(P1)와 제2포인트(P2)를 잇는 가장자리부(11b)의 모서리 부분은 곡면을 이룬다.

이와 같은 구조에서 상기 가장자리부(11b)의 높이 차이, 다시말해서 수직측면(11c)의 높이 차이는 광의 확산 정도에 차이를 발생시킨다.

상기 최소높이(hm)를 가지는 부분이 최대높이(hM) 부분에 비하여 광을 더 멀리 확산되도록 한다.

이는 광방출면의 면적이 좁을 수록 광이 집중되어 분산효과가 감소하기 때문으로 이해될 수 있다.

상기 제1포인트(P1)는 상기 수직측면(11c)의 상부측 한 점이며, 한 쌍이 중앙부(11a)를 중심으로 대칭되는 위치에 위치한다. 또한 제2포인트(P2) 역시 상기 수직측면(11c)의 상부측 한 점이며, 한 쌍이 중앙부(11a)를 중심으로 대칭되는 위치에 위치한다.

앞서 언급한 바와 같이 제1포인트(P1)와 제2포인트(P2)는 상호 수평방향으로 90도 회전 위치에 있다.

앞서 설명한 예와 도 12 및 도 13을 통해 설명한 수직측면(11c)의 높이 차이가 있는 부분에 의한 배광 제어를 결합할 수 있다.

앞서 도 11을 통해 설명한 가상 사각형(11d)의 변이 짧은 부분과 상기 최소높이를 가지는 가장자리부(11b)가 향하는 방향을 일치시킴으로써, 더 멀리까지 광을 확산시킬 수 있다.

도 14는 가장자리부(11b)의 높이가 일정한 본 발명 렌즈의 배광 시뮬레이션 결과로서, 입사면(11)의 저면 형상에 의해 비대칭의 배광이 형성됨을 확인할 수 있다.

또한 도 15는 가장자리부(11b)의 높이가 일정하지 않은 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈의 배광 시뮬레이션 결과이다.

도 15에서 배광의 비대칭성이 더 확대된 것을 알 수 있다.

도 16과 도 17에는 확산부(10)의 일부 단면을 각각 도시하였다.

도 16과 도 17은 오목 수용부(20)의 상부측 확산부(10)의 일부만 도시한 것이며, 각각 x축 방향 등 특정한 방향의 단면을 도 16에 도시하였고, 도 17에는 도 16을 수평을 유지한 상태로 90도 회전시킨 상태의 단면을 도시하였다.

확산부(10)의 상면(12)을 이루는 상면중앙부(12a)는 높이가 가장 낮고, 상면가장자리부(12b)는 높이가 가장 높다. 상면가장자리부(12b)에서 상면중앙부(12a)까지 이르는 상면은 평면이 아닌 곡면을 이루며, 그 곡면의 곡률은 위치에 따라 다른 양상을 나타낸다.

예를 들어 도 16과 같이 x축 방향의 단면에서 상면중앙부(12a)에서 상면가장자리부(12b)까지 일정한 곡률의 면으로 이루어질 수 있다. 이때 상면중앙부(12a)와 상면가장자리부(12b)의 사이면은 중앙측이 볼록한 곡면을 이룬다.

x축 방향과 직교하는 y축 방향의 단면에서는 중앙점(12c)을 기준으로 곡률이 변화되도록 형성할 수 있다.

중앙점(12c)은 상면중앙부(12a)와 상면가장자리부(12b) 상이의 반지름 상에 위치하는 점인 것으로 한다.

상면중앙부(12a)와 중앙점(12c) 사이의 면은 볼록한 곡면일 수 있으며, 반대로 중앙점(12c)과 상면가장자리부(12b) 사이의 면은 오목한 곡면일 수 있다.

이때 중앙점(12c)과 상면가장자리부(12b) 사이 오목한 곡면에서는 방출되는 광을 분산시키는 역할을 하며, 다른 볼록한 곡면에서는 방출되는 광을 집광시키는 역할을 한다.

상면(12) 측에서 광을 분산시키는 경우 더 넓은 배광을 형성하며, 집광시키는 경우에는 상대적으로 더 좁은 배광을 형성한다.

따라서 상면(12)의 곡률이 변화되는 부분을 광이 더 멀리까지 조사되어야 하는 방향으로 형성함으로써, 비대칭 배광의 비대칭성을 더욱 증가시킬 수 있게 된다.

즉, 입사면(11)의 형상과 상기 상면(12)의 배치에 의해 배광의 비대칭성을 더 증가시킬 수 있다. 또한 입사면(11)의 형상, 입사면(11)의 수직측면(11c)의 배치, 상면(12)의 배치를 모두 결합하여 배광의 비대칭성을 최대한 증가시킬 수 있다.

이처럼 본 발명 렌즈는 비대칭성에 관여하는 요소들을 조합하여 다양한 특성을 배광을 만들 수 있다.

도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투시 사시도이다.

도 18에 도시한 발명은 앞서 설명한 본 발명의 다양한 실시예에 따라 배광을 조절할 수 있는 요소들을 모두 포함하는 구조이다.

구체적으로, 입사면(11)의 상부측 판형면의 가장자리를 이루는 가장자리부(11b)는 타원 구조이며, 그 수직측면(11c)의 높이에 차등을 두어 배광의 제어가 가능하도록 한다.

또한, 상기 상면(12) 중앙부(12a)에서 상면 가장자리부를 잇는 선(12b)을 고려할 때, 일부의 선은 단일한 제1곡률의 곡선이며, 다른 일부의 선은 상기 제1곡률과 제2곡률이 복합된 곡선이며, 상기 제1곡률은 상향으로 볼록한 곡면을 이루고, 상기 제2곡률은 하향으로 볼록한 곡면을 이룬다.

아울러 상기 입사면(11)은 타원형이며, 상면(12)의 상면 가장자리부는 타원형 또는 원형일 수 있다.

이와 같이 본 발명은 다양한 요소들을 변경하여 배광을 조절할 수 있다.

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.

10:확산부 11:입사면
12:상면 13:저면
14:측면 20:오목 수용부

Claims (9)

1. 상면 중앙부가 상면 가장자리부에 비하여 낮은 원판형의 확산부와,
   상기 확산부의 저면 중앙에 형성되어, 그 내부에 광원이 수용되는 공간을 제공하는 오목 수용부를 포함하고,
   상기 오목 수용부와 상기 확산부와의 경계에, 상기 광원의 광이 상기 확산부에 입사되는 입사면을 형성하되,
   상기 입사면은, 중앙부에 비하여 가장자리부의 높이가 낮은 판형 면; 및
   상기 판형 면의 가장자리부로부터 수직방향으로 상기 확산부의 저면까지 이르는 수직측면으로 이루어지고,
   상기 수직측면은 위치에 따라 최소높이와 최대높이를 가지되,
   상기 최소높이는 상기 확산부의 저면으로부터 상기 수직측면의 상단의 한 점까지의 높이가 가장 낮은 높이며, 최소높이의 점은 한 쌍으로 상기 중앙부를 중심으로 대칭 위치에 위치하고,
   상기 최대높이는 상기 확산부의 저면으로부터 상기 수직측면 상단의 한 점까지의 높이가 가장 높은 높이며, 최대높이의 점은 한 쌍으로 상기 중앙부를 중심으로 대칭 위치에 위치하며,
   상기 최소높이와 상기 최대높이 사이는 곡면인 렌즈.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 판형 면은 꼭지점이 라운드 형상인 비정방의 다각형 구조이고,
   상기 수직측면의 하단도 꼭지점이 라운드 형상인 비정방의 다각형 구조인 렌즈.
4. 제1항에 있어서,
   상면이 곡면인 상기 확산부는,
   상기 상면 중앙부에서 상면 가장자리부를 잇는 선을 고려할 때, 일부의 선은 단일한 제1곡률의 곡선이며, 일부의 선은 상기 제1곡률과는 다른 곡률인 제2곡률의 곡선이며,
   다른 일부의 선은 상기 제1곡률과 제2곡률이 복합된 곡선이며,
   상기 제1곡률은 상향으로 볼록한 곡면을 이루고, 상기 제2곡률은 하향으로 볼록한 곡면을 이루는 곡률인 렌즈.
5. 상면 중앙부가 상면 가장자리부에 비하여 낮은 원판형의 확산부; 및
   상기 확산부의 저면 중앙에 형성되어, 그 내부에 광원이 수용되는 공간을 제공하는 오목 수용부를 포함하되,
   상기 오목 수용부의 저면은 꼭지점이 라운드 형상인 비정방형의 다각형 구조이고,
   상기 오목 수용부와 상기 확산부와의 경계에, 상기 광원의 광이 상기 확산부에 입사되는 입사면을 형성하되,
   상기 입사면은, 중앙부에 비하여 가장자리부의 높이가 낮은 판형 면; 및
   상기 판형 면의 가장자리부로부터 수직방향으로 상기 확산부의 저면까지 이르는 수직측면으로 이루어지고,
   상기 수직측면은 위치에 따라 최소높이와 최대높이를 가지되,
   상기 최소높이는 상기 확산부의 저면으로부터 상기 수직측면의 상단의 한 점까지의 높이가 가장 낮은 높이며, 최소높이의 점은 한 쌍으로 상기 중앙부를 중심으로 대칭 위치에 위치하고,
   상기 최대높이는 상기 확산부의 저면으로부터 상기 수직측면 상단의 한 점까지의 높이가 가장 높은 높이며, 최대높이의 점은 한 쌍으로 상기 중앙부를 중심으로 대칭 위치에 위치하며,
   상기 최소높이와 상기 최대높이 사이는 곡면인 렌즈.
6. 삭제
7. 제5항에 있어서,
   상기 최대높이의 한 쌍의 점은,
   최소높이의 한 쌍의 점과는 상기 중앙부를 기준으로 평면상 90도 회전 위치에 위치하는 렌즈.
8. 제5항에 있어서,
   상기 확산부의 상면은,
   상면 중앙부가 상면 가장자리부에 비하여 더 낮은 곡면인 렌즈.
9. 제8항에 있어서,
   상기 상면 중앙부에서 상면 가장자리부를 잇는 선을 고려할 때, 일부의 선은 단일한 제1곡률의 곡선이며, 일부의 선은 상기 제1곡률과는 다른 곡률인 제2곡률의 곡선이며,
   다른 일부의 선은 상기 제1곡률과 제2곡률이 복합된 곡선이며,
   상기 제1곡률은 상향으로 볼록한 곡면을 이루고, 상기 제2곡률은 하향으로 볼록한 곡면을 이루는 곡률인 렌즈.

Images