KR200432644Y1 - 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈 - Google Patents

발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈 Download PDF

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Abstract

본 고안은 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈에 관한 것으로서, 기판 위에 상호 이격되게 어레이된 적, 녹, 청색 발광다이오드칩에서 출사되는 광을 상호 혼합하여 집광될 수 있게 적, 녹, 청색 발광다이오드 칩을 에워싸도록 기판 위에 실장되며 기판에 대향되게 장착되는 저면으로부터 상방으로 진행할 수록 외경이 확장되게 형성된 몸통부분과, 몸통부분으로부터 상방으로 더 연장되게 형성되되 상방으로 진행할 수록 외경이 점진적으로 줄어들게 형성된 볼록부분을 구비하고, 몸통부분의 저면에서 적, 녹, 청색 발광다이오드가 수용될 수 있게 하부가 개방되되 일정높이로 연장된 수용홈을 갖으며 수용홈 내의 상기 발광다이오드 칩들과 대향되는 천장면은 중앙부분이 주변부보다 하방으로 돌출된 곡률면을 따라 메트릭스상으로 상호 분할되되 하방으로 돌출된 요철형태의 다수의 제1볼록셀이 형성된 구조로 되어 있다. 이러한 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈에 의하면, 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈에 의하면, 상호 다른 색상의 광을 출사하는 발광다이오드칩으로부터 출사된 광의 상호 혼합 및 집광 효율을 높일 수 있는 장점을 제공한다.

Description

발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈{lens of mixing color for LED}
도 1은 본 고안의 일 실시 예에 따른 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈를 기판으로부터 분리한 상태를 나타내 보인 분리 사시도이고,
도 2는 도 1의 렌즈와 기판에 탑재된 상태를 나타내 보인 단면도이고,
도 3은 본 고안의 또 다른 실시 예에 따른 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈를 기판에 대해 분리하여 나타내 보인 분리 사시도이고,
도 4는 도 3의 렌즈가 기판에 탑재된 상태를 나타내 보인 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
12: 몸통부분 14: 수용홈
16: 제1볼록셀 18, 48: 볼록부분
49: 제2볼록셀
본 고안은 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈에 관한 것으로서, 상세하게는 색혼합 및 집광 효율을 높일 수 있도록 된 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈에 관한 것이다.
최근 발광다이오드(LED;Light Emitting Diode)의 고출력화가 가능해지면서 단순 발광표시 기능 이외에 기존의 조명등을 대체할 수 있는 조명분야까지 그 응용범위가 확장되고 있다.
또한, 다양한 컬러 구현이 가능해진 발광다이오드를 상호 어레이시켜 원하는 컬러광을 출사할 수 있도록 적, 녹, 청색 발광다이오드칩을 단위 어레이군으로 하여 기판에 배치한 구조도 사용되고 있다.
그런데, 기판에 상호 이격되게 어레이시킨 적, 녹, 청색 발광다이오드칩에서 출사되는 광은 각각 위치에 따라 광출사 중심축이 다르기 때문에 광빔의 단면상에서의 색분리가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 이러한 색분리를 억제하기 위해 색혼합을 높일 수 있도록 입사된 광을 분산시키는 공지된 렌즈 구조를 이용할 경우 원하는 지향각 범위 보다 광빔이 확산되는 문제점이 있다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서 상호 다른 색상의 광을 출사하는 발광다이오드칩에서 출사되는 광의 색혼합 및 집광 효율을 높일 수 있는 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈는 기판 위에 상호 이격되게 어레이된 적, 녹, 청색 발광다이오드칩에서 출사되는 광을 상호 혼합하여 집광될 수 있게 상기 적, 녹, 청색 발광다이오드 칩을 에 워싸도록 상기 기판 위에 실장되는 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈에 있어서, 상기 기판에 대향되게 장착되는 저면으로부터 상방으로 진행할 수록 외경이 확장되게 형성된 몸통부분과; 상기 몸통부분으로부터 상방으로 더 연장되게 형성되되 상방으로 진행할 수록 외경이 점진적으로 줄어들게 형성된 볼록부분;을 구비하고, 상기 몸통부분은 상기 적, 녹, 청색 발광다이오드가 수용될 수 있게 상기 저면에서 하부가 개방되게 일정높이로 연장된 수용홈이 형성되어 있고, 상기 수용홈 내의 천장면은 중앙부분이 주변부보다 하방으로 돌출된 곡률면을 따라 메트릭스상으로 상호 분할되되 하방으로 볼록하게 돌출된 요철형태의 다수의 제1볼록셀을 갖는다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 볼록부분의 상면 중앙부분으로부터 일정반경 이격된 위치에서 가장자리방향으로 메트릭스상으로 상호 분할되되 상방으로 돌출된 다수의 제2볼록셀;이 더 형성된다.
바람직하게는 상기 제1 및 제2블록셀의 곡률반경은 상기 천장면에서 상기 볼록부분까지의 이격거리보다는 짧고 상기 제2블록셀의 곡률반경이 상기 제1블록셀의 곡률반경 보다 크게 형성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 고안의 일 실시 예에 따른 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈를 기판으로부터 분리한 상태를 나타내 보인 분리 사시도이고, 도 2는 도 1의 렌즈와 기판에 탑재된 상태를 나타내 보인 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 렌즈(10)는 기판(30)에 실장된 적, 녹, 청색 발광 다이오드 칩(31)(33)(35)을 에워쌀 수 있도록 형성되어 있다.
렌즈(10)는 투명소재로 형성되는 것이 바람직하다.
렌즈(10)를 구분해보면 몸통부분(12)과, 볼록부분(18)을 갖는 구조로 되어 있다.
몸통부분(12)은 저면(13)으로부터 상방으로 진행할 수록 외경이 확장되게 형성되어 있다.
몸통부분(12)의 저면(13) 중앙부분에는 하부가 개방되되 상방으로 연장되어 적, 녹, 청색 발광다이오드칩(31)(33)(35)이 수용될 수 있게 일정높이로 연장된 수용홈(14)이 형성되어 있다.
또한 수용홈(14) 내의 천장면(15)은 중앙부분이 주변부보다 하방으로 볼록하게 돌출된 곡률면을 따라 메트릭스상으로 상호 분할되되 하방으로 돌출된 다수의 제1볼록셀(16)이 형성되어 있다.
볼록부분(18)은 몸통부분(12)으로부터 상방으로 더 연장되게 형성되되 상방으로 진행할 수록 외경이 점진적으로 줄어들게 형성되어 있다.
참조부호 21은 렌즈(10)를 기판에 고정되는 별도의 홀더를 통해 안착되게 지지하고자 할 때 이용할 수 있도록 몸통부분(12)과 볼록부분(18) 사이에서 링형태로 돌출되게 형성된 플랜지부분이고, 참조부호 23은 렌즈 장착용 홀더에 끼움결합하기 위한 돌출턱이다.
이러한 렌즈(10)는 기판(30) 위에 상호 이격되게 어레이된 적, 녹, 청색 발광다이오드칩(31)(33)(35)에서 출사되는 광이 제1볼록셀(16)들에 의해 몸통부 분(12) 내에서 확산되고, 이후 볼록부분(18)에 의하여 중앙부분으로 꺽여지게 집광된다. 따라서, 볼록부분(18)을 통과한 광은 단면상에서 적, 녹, 청색 광선이 상호 균일하게 분산되어 있어, 색혼합이 잘된 백색광을 얻을 수 있고, 적, 녹, 청색 발광다이오드칩(31)(33)(35) 각각을 독립적으로 단독 구동시에도 동일한 궤적 및 광선분포를 갖는 광빔을 출사할 수 있다.
한편, 기판(30)에 실장된 각 발광다이오드칩(31)(33)(35)을 각각 독립적 또는 공통적으로 구동하기 위한 배선 구조는 도면의 복잡성을 피하기 위해 생략하였다.
이러한 렌즈(10)는 저면(13)과 기판(30) 사이에 접착제를 이용하여 기판(30)에 실장하거나, 별도의 홀더를 이용하여 기판(30)에 대향되게 장착할 수 있음은 물론이다.
또한, 기판(30)은 도시된 형태 이외에도 발광다이오드칩(31)(33)(35)이 실장되는 부분이 함몰되고 주변이 점진적으로 상승되는 측벽으로 된 반사경 구조를 갖으면서 외부 결선용 리드가 장착된 구조가 적용될 수 있음은 물론이다.
한편, 볼록부분(18)의 또 다른 실시 예가 도 3 및 도 4에 도시되어 있다. 앞서 도시된 도면에서와 동일 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 렌즈(40)의 볼록부분(48)은 상면은 곡률을 갖되 매끄럽게 표면처리된 비요철부분(48a)과, 상면 중앙으로부터 일정반경 이격된 위치에서부터 즉, 비요철부분(48a)으로부터 가장자리까지 메트릭스상으로 돌출된 다수의 제2볼록셀(49)이 더 형성된 구조로 되어 있다.
바람직하게는 제2볼록셀(49)이 미 형성된 비요철부분(48a)의 직경은 수용홈(14)의 직경 또는 그 보다 약간 크게 형성한다.
또한, 제1 및 제2블록셀(16)(49)의 곡률반경은 천장면(15)에서 볼록부분(18)(48)까지의 이격거리보다는 짧고 제2블록셀(49)의 곡률반경이 제1블록셀(16)의 곡률반경 보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 구조의 렌즈(40)는 발광다이오드칩(31)(33)(35)으로부터 일정한 확산각을 갖고 출사되는 적, 녹, 청색 광이 수용홈(14)의 천장면(15)에 형성된 제1블록셀(16)들에 의해 몸통부분(12) 내에서 분산되고, 분산된 광중 볼록부분(48)의 비요철부분(48a)을 벗어난 영역으로 입사된 광은 제2블록셀(49)에 의해 집속된다. 따라서, 천장면(15)과 볼록부분(48) 사이의 매질영역에서는 적, 녹, 청색의 광선이 상호 복잡하게 얽힌 형태의 광경로가 형성되고, 볼록부분(48)을 거치면서 발산각이 줄어들면서 집중되기 때문에 렌즈(40)를 통과한 이후의 광출사빔의 횡단면상에서 적, 녹, 청색 광선이 상호 얽혀진 형태로 분산배열됨으로써 광빔 단면상의 위치에 따른 색분리가 억제되고, 일정한 발산각 내로 광이 집중되는 장점을 제공한다.
지금까지 설명된 바와 같이 본 고안에 따른 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈에 의하면, 상호 다른 색상의 광을 출사하는 발광다이오드칩으로부터 출사된 광의 상호 혼합 및 집광 효율을 높일 수 있는 장점을 제공한다.

Claims (3)

  1. 기판 위에 상호 이격되게 어레이된 적, 녹, 청색 발광다이오드칩에서 출사되는 광을 상호 혼합하여 집광될 수 있게 상기 적, 녹, 청색 발광다이오드 칩을 에워싸도록 상기 기판 위에 실장되는 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈에 있어서,
    상기 기판에 대향되게 장착되는 저면으로부터 상방으로 진행할 수록 외경이 확장되게 형성된 몸통부분과;
    상기 몸통부분으로부터 상방으로 더 연장되게 형성되되 상방으로 진행할 수록 외경이 점진적으로 줄어들게 형성된 볼록부분;을 구비하고,
    상기 몸통부분은 상기 적, 녹, 청색 발광다이오드가 수용될 수 있게 상기 저면에서 하부가 개방되게 일정높이로 연장된 수용홈이 형성되어 있고, 상기 수용홈 내의 천장면은 중앙부분이 주변부보다 하방으로 돌출된 곡률면을 따라 메트릭스상으로 상호 분할되되 하방으로 볼록하게 돌출된 요철형태의 다수의 제1볼록셀을 갖는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 볼록부분의 상면 중앙부분으로부터 일정반경 이격된 위치에서 가장자리방향으로 메트릭스상으로 상호 분할되되 상방으로 돌출된 다수의 제2볼록셀;이 더 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2블록셀의 곡률반경은 상기 천장면에서 상기 볼록부분까지의 이격거리보다는 짧고 상기 제2블록셀의 곡률반경이 상기 제1블록셀의 곡률반경 보다 큰 것을 특징으로 하는 발광다이오드 색혼합 집광용 렌즈.
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