KR200476582Y1 - Led 렌즈 - Google Patents

Abstract

본 고안은 LED 렌즈에 관한 것으로서, 좌우 대칭구조로 형성되는 렌즈몸체를 갖되; 상기 렌즈몸체는, 광원인 LED에서 발산되는 빛이 입사되는 부분으로서, 빛이 나아가는 방향에 대해 오목면으로 형성되는 상단 중심부 내면과, 상기 상단 중심부 내면의 양측단에서 연장 및 LED 측을 향하여 직선 형태로 형성되는 외곽부 내면을 갖는 광 입사 내면부; 상기 광 입사 내면부와 일정거리 이격 배치되고 입사된 빛에 대해 광 조정 및 광 확산시켜 출사시키는 부분으로서, 상기 외곽부 내면의 바깥쪽에 위치되는 직선 형태의 외곽부 외면과, 상기 외곽부 외면에서 연장 및 상단 중심부 내면의 아래쪽에 위치하여 빛이 나아가는 방향에 대해 반구형의 볼록면으로 형성되는 하단부 외면을 갖는 광 조정 및 출사 외면부;를 포함하는 구성으로 하여 LED의 발산광에 대한 빛의 효율을 극대화할 수 있고 사용 용도 및 대상지역에 따라 빛의 확산 각도를 조절할 수 있는 LED 렌즈에 관한 것이다.

Description

LED 렌즈{LENZ FOR LED}

본 고안은 발광다이오드(LED)의 빛을 제어하기 위한 LED 렌즈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광원인 LED(특히 LED칩)의 발산광에 대해 빛의 손실을 최소화하면서 빛의 효율을 극대화할 수 있도록 광 조정기능을 발휘되게 하며, 조명효율을 높여줄 수 있도록 한 LED 렌즈에 관한 것이다.

일반적으로 LED는 최근 조명장치를 비롯한 산업 전반에 걸쳐 그 적용이 확대되고 있으며, 전력소비가 크고 발광효율이 떨어지는 문제점을 갖는 기존 전통 조명의 대체 광원으로 적극 활용되고 있는 추세이다.

하지만, 이러한 LED는 빛의 직진성이 강한 특성을 갖는 것으로서, 빛에너지의 방사형태가 주변에 비해 중심부분에 집중되는 분포를 이루게 되며, 이로 인해 주변에 비해 중심 광이 너무 강하므로 반짝거림에 의한 눈부심 현상 및 빛 공해를 일으킨다.

이와 같은 LED 자체가 갖는 빛의 직진성에 의한 문제를 해소하거나 또는 빛의 방향과 광량을 조정하기 위해 1차 렌즈 및 2차 렌즈 등의 광학계를 결합하여 사용하고 있다.

상기한 LED의 발산광을 조정하기 위한 렌즈는 빛의 방향성에 대해 LED에서 발광하는 빛을 모아 집중시키거나 또는 퍼트려 확산시키는 형태를 취하고 있다.

기존 LED 렌즈는 평면상에서 일정한 두께의 렌즈몸체를 갖고 볼록형 또는 오목형 구조로 되어 있어 광원인 LED(최근은 주로 칩형 LED임)에서 빛이 발광하면 빛을 모으거나 확산시키도록 하고 있다.

부연하여, 기존 LED 렌즈는 광원인 LED의 발산광에 대해 일정한 방사각도를 유지하기 위하여 굴절이나 반사 작용을 통해 30도, 45도, 60도 등으로 빛의 각도를 조정하여 빛을 분배시켜주고 있다.

그런데, 기존에는 이러한 LED 렌즈의 적용에도 불구하고 빛이 손실되는 문제점이 있었고, 이로 인해 LED의 발산광에 대한 빛의 효율을 극대화시키는데 어려움이 있었으며, 특히 사용 목적에 적합한 광 조정을 수행 및 효율화하는데 어려움이 있는 실정에 있다.

한편, 선행기술문헌을 살펴보았을 때, 국내공개특허 제10-2013-0110997호에서는 기판 상에 실장된 LED 칩을 덮는 제1 렌즈부; 및 제1 렌즈부 상에 위치하며, 제1 렌즈부의 상부면과 면접합되는 하부면 및 그 하부면에서 기판의 상부 방향으로 연장되는 외곽면을 구비한 제2 렌즈부를 포함하고, 제2 렌즈부의 하부면의 가장자리에서 제2 렌즈부의 외곽면에 대해 취해진 접선은 기판과 둔각을 형성하는 것으로서, 높은 광 추출 효율 및 넓은 광 지향각 특성을 가질 수 있는 LED용 렌즈의 구성을 제안 및 개시하고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0110997호 (2013.10.10. 공개)

본 고안은 상술한 바와 같은 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 광원인 LED(특히 LED 칩)의 발산광에 대해 빛의 손실을 최소화하면서 빛의 효율을 극대화할 수 있도록 광 조정기능을 발휘되게 하며, 조명효율을 높여줄 수 있도록 한 LED 렌즈를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안은 개선된 구조설계를 통해 LED 칩의 발산광에 대한 빛의 효율을 극대화할 수 있도록 하며, 사용 용도 및 대상지역에 따라 빛의 확산 각도를 조절할 수 있도록 한 LED 렌즈를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 LED 렌즈는, 좌우 대칭구조로 형성되는 렌즈몸체를 갖되; 상기 렌즈몸체는, 상기 LED에서 발산되는 빛이 입사되는 부분으로서, 빛이 나아가는 방향에 대해 오목면으로 형성되는 상단 중심부 내면과, 상기 상단 중심부 내면의 양측단에서 연장 및 LED 측을 향하여 직선 형태로 형성되는 외곽부 내면을 갖는 광 입사 내면부; 상기 광 입사 내면부와 일정거리 이격 배치되고 입사된 빛에 대해 광 조정 및 광 확산시켜 출사시키는 부분으로서, 상기 외곽부 내면의 바깥쪽에 위치되는 직선 형태의 외곽부 외면과, 상기 외곽부 외면에서 연장 및 상단 중심부 내면의 아래쪽에 위치하여 빛이 나아가는 방향에 대해 반구형의 볼록면으로 형성되는 하단부 외면을 갖는 광 조정 및 출사 외면부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 광 입사 내면의 외곽부 내면 또는 상기 광 조정 및 출사 외면부의 외곽부 외면에는 입사되는 LED의 빛이 손실되는 것을 방지하기 위한 빛 손실방지부를 구비토록 구성함이 바람직하다.

이때, 상기 빛 손실방지부는, 상기 광 입사 내면의 외곽부 내면 또는 상기 광 조정 및 출사 외면부의 외곽부 외면 둘레를 따라 전체를 커버하도록 형성하되, 반복적으로 연속되는 엠보싱 구조로 형성함이 바람직하다.

또한, 상기 빛 손실방지부는, 금속재에 의한 증착 또는 불투명 합성수지재에 의한 코팅으로 이루어지게 함이 바람직하다.

본 고안에 따르면, 광원인 LED의 발산광에 대해 광 조정 및 광 확산 기능을 발휘하는 1차 렌즈로서, 빛의 손실을 최소화하면서 빛의 효율을 극대화할 수 있고, LED가 적용된 조명기구의 조명효율을 높여줄 수 있는 유용한 효과를 달성할 수 있다.

본 고안은 개선된 구조설계를 제공 및 이격 거리를 조절함으로써 광원으로 LED를 적용하는 LED 조명에 대해 사용 용도 및 대상지역에 따라 빛의 확산 각도를 조절하여 사용할 수 있으며, 공장등이나 보안등 또는 가로등 등에 채택 적용하는 등 응용분야를 넓힐 수 있는 유용한 효과를 달성할 수 있다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 LED 렌즈를 나타낸 구성도.
도 2는 본 고안의 다른 실시예에 따른 LED 렌즈를 나타낸 구성도.
도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따른 LED 렌즈를 나타낸 평면도.
도 4는 본 고안에 따른 LED 렌즈를 통한 빛의 조정상태를 설명하기 위해 나타낸 도면.

본 고안에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 고안의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.

본 고안의 실시예에 따른 LED 렌즈(100)는 광원으로 적용되는 LED(특히 LED 칩)의 발산광에 대해 빛의 방향 및 광량을 조정하기 위한 것으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 좌우 대칭구조로 형성되는 렌즈몸체(L)로 구성된다.

상기 렌즈몸체(L)는 광 투과성을 갖는 투명한 소재로 이루어지며, 유리나 실리콘, 폴리카보네이트(PC), 아크릴 등을 예로 들 수 있다.

상기 렌즈몸체(L)는 도 3에서 보여주는 바와 같이, 평면에서 바라보았을 때 외형이 원형의 형태를 갖도록 구성된다.

구체적으로, 상기 렌즈몸체(L)는 광원인 LED에서 발산되는 빛이 입사되는 부분인 광 입사 내면부(110)와, 상기 광 입사 내면부와 일정거리 이격 배치되고 입사된 빛에 대해 광 조정 및 광 확산시켜 출사시키는 부분인 광 조정 및 출사 외면부(120)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 광 입사 내면부(110)는 광원인 LED에서 발산되는 빛이 나아가는 방향에 대해 오목면으로 형성되는 상단 중심부 내면(111)과, 상기 상단 중심부 내면(111)의 양측단에서 연장 및 LED가 배치되는 상측 방향을 향하여 직선 형태로 형성되는 외곽부 내면(112)을 포함한다.

여기서, 상기 외곽부 내면(112)은 직선 형태이되 약간의 경사를 갖는 경사면으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 광 조정 및 출사 외면부(120)는 상기 광 입사 내면부(110)를 구성하는 외곽부 내면(112)의 바깥쪽에 위치되는 직선 형태의 외곽부 외면(121)과, 상기 외곽부 외면(121)에서 연장 및 상단 중심부 내면(111)의 아래쪽에 위치하여 빛이 나아가는 방향에 대해 반구형의 볼록면으로 형성되는 하단부 외면(122)을 포함한다.

여기에서, 상기 오목면의 구조를 갖는 상단 중심부 내면(111)과 상기 반구형의 볼록면 구조를 갖는 하단부 외면(122)의 이격 거리를 길게 하거나 짧게 하는 등의 조절을 통해 빛의 확산 각도를 조절할 수 있다.

덧붙여, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 광 조정 및 출사 외면부(120)의 외곽부 외면(121)에는 입사되는 광원인 LED의 빛이 미리 빠져나가 손실되는 것을 방지하기 위해 빛 손실방지부(130)를 형성시켜 구비할 수 있다.

상기 빛 손실방지부(130)는 도시하지는 않았으나, 광 입사 내면부(110)의 외곽부 내면(112)에 형성시켜 구비할 수도 있다 할 것이다.

이때, 상기 빛 손실방지부(130)는 상기 광 입사 내면(110)의 외곽부 내면(112) 또는 상기 광 조정 및 출사 외면부(120)의 외곽부 외면(121) 둘레를 따라 전체를 커버하도록 형성하는데, 빛의 손실 방지에 따른 효율을 극대화할 수 있도록 반복적으로 연속되는 엠보싱 구조로 형성함이 바람직하다.

또한, 상기 빛 손실방지부(130)는 금속재 또는 불투명 합성수지재로 이루어지게 할 수 있다.

여기서, 상기 금속재의 경우에는 알루미늄이나 은, 니켈 등을 예로 들 수 있는데, 증착방식을 이용하여 증착 형성할 수 있다.

상기 불투명 합성수지재의 경우에는 흰색 아크릴이나 폴리에틸렌(PE), ABS 등을 예로 들 수 있고 이외에 다양하게 적용할 수 있다 할 것인데, 코팅방식을 이용하여 코팅 형성할 수 있다.

이와 같은 상술한 구성으로 이루어진 본 고안의 실시예에 따른 LED 렌즈(100)에 대한 작용을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

광원으로 적용되는 LED(특히 LED 칩)(1)는 LED 렌즈(100)의 상측 중심부에 배치된다. 즉, 광 입사 내면부(110)의 상단 중심부 내면(111) 위쪽에 위치하거나 또는 근접 위치할 수 있다.

광원인 LED(1)에서 발광된 빛은 광 입사 내면부(110)의 오목면으로 형성시킨 상단 중심부 내면(111)을 투과하여 렌즈몸체(L)의 내부로 입사되며, 오목렌즈 효과로 빛을 확산 처리하여 1차 광 조정한다.

이때, 상기 빛 손실방지부(130)를 광 조정 및 출사 외면부(120)의 외곽부 외면(121)에 형성시킨 경우에는 광 입사 내면부(110)의 외곽부 내면(112)을 통해 투과되어 입사되는 빛에 대해 렌즈몸체(L)의 외부로 빠져나가는 것을 방지하여 빛의 손실을 방지함과 더불어 빛을 반사시킴에 의해 렌즈몸체(L)의 내측 및 하단부 외면(122)으로 유도하는 작용을 한다.

또한, 상기 빛 손실방지부(130)를 광 입사 내면부(110)의 외곽부 내면(112)에 형성시킨 경우에는 광 입사 내면부(110)의 외곽부 내면(112)으로 광원인 LED(1)의 발산된 빛이 투과되는 것을 방지함과 더불어 빛을 반사시킴에 의해 상단 중심부 내면(111)을 통해 렌즈몸체(L)의 내부로 입사 및 하단부 외면(122)으로 유도하는 작용을 한다.

광 입사 내면부(110)의 상단 중심부 내면(111)에 의해 확산 처리되어 1차 광 조정되거나 빛 손실방지부(130)에 의해 렌즈몸체(L)의 내측 및 하단부 외면(122)을 향하여 유도 처리된 빛은 반구형 볼록면으로 형성시킨 광 조정 및 출사 외면부(120)의 하단부 외면(122)을 통해 순간적으로 집광된 후 2차 광 조정에 의해 확산 처리한다.

이때, 순간적으로 집광된 빛은 LED(1)에서 발광되는 빛의 속도보다 증가되는 효과를 제공하며, 이에 따라 빛의 밝기를 증대시키는 작용력을 발휘되게 할 수 있다.

여기에서, 상기 오목면의 구조를 갖는 상단 중심부 내면(111)과 상기 반구형의 볼록면 구조를 갖는 하단부 외면(122)의 이격 거리를 길게 하는 경우에는 전체적으로 광 출사되는 확산 각도가 좁아지나 빛이 모아지는 집광효과 및 투광효과를 발휘할 수 있어 원거리 출사를 가능하게 하며, 좁은 확산 각도의 범위에서 원거리까지 조명할 수 있다.

여기에서, 상기 오목면의 구조를 갖는 상단 중심부 내면(111)과 상기 반구형의 볼록면 구조를 갖는 하단부 외면(122)의 이격 거리를 짧게 하는 경우에는 확산 각도를 넓힐 수 있어 전체적으로 빛을 골고루 확산시킬 수 있다.

즉, 본 고안에서는 이격 거리의 조정에 따른 구조 형상에 따라 빛의 확산 각도를 조절할 수 있는 유용함을 발휘할 수 있고, LED 조명의 사용 용도 및 대상지역에 따른 구조 적용이 가능하며, 그에 따른 조명효율을 높일 수 있다.

이상에서와 같이, 본 고안에 대해 구체적인 실시예를 들어 설명하였으나, 본 고안은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 특별히 한정되지 않는다 할 것이며, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형 및 수정될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

100: LED 렌즈 110: 광 입사 내면부
111: 상단 중심부 내면 112: 외곽부 내면
120: 광 조정 및 출사 외면부 121: 외곽부 외면
122: 하단부 외면 130: 빛 손실방지부
L: 렌즈몸체

Claims (4)

1. LED에서 발산되는 빛의 방향 및 광량을 조정하기 위한 LED 렌즈에 있어서,
   좌우 대칭구조로 형성되는 렌즈몸체를 갖되;
   상기 렌즈몸체는,
   상기 LED에서 발산되는 빛이 입사되는 부분으로서, 빛이 나아가는 방향에 대해 오목면으로 형성되는 상단 중심부 내면과, 상기 상단 중심부 내면의 양측단에서 연장 및 LED 측을 향하여 직선 형태로 형성되는 외곽부 내면을 갖는 광 입사 내면부;
   상기 광 입사 내면부와 일정거리 이격 배치되고 입사된 빛에 대해 광 조정 및 광 확산시켜 출사시키는 부분으로서, 상기 외곽부 내면의 바깥쪽에 위치되는 직선 형태의 외곽부 외면과, 상기 외곽부 외면에서 연장 및 상단 중심부 내면의 아래쪽에 위치하여 빛이 나아가는 방향에 대해 반구형의 볼록면으로 형성되는 하단부 외면을 갖는 광 조정 및 출사 외면부; 및
   상기 광 입사 내면의 외곽부 내면 또는 상기 광 조정 및 출사 외면부의 외곽부 외면에는 입사되는 LED의 빛이 손실되는 것을 방지하기 위한 빛 손실방지부;를 포함하고,
   상기 빛 손실방지부는, 상기 광 입사 내면의 외곽부 내면 또는 상기 광 조정 및 출사 외면부의 외곽부 외면 둘레를 따라 전체를 커버하도록 형성하되, 반복적으로 연속되는 엠보싱 구조로 형성하고, 불투명 합성수지재로 코팅되는 것을 특징으로 하는 LED 렌즈.
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