KR20060115564A

KR20060115564A - Illumination package

Info

Publication number: KR20060115564A
Application number: KR1020050090683A
Authority: KR
Inventors: 민-선 시에; 초-치 인
Original assignee: 에피스타 코포레이션
Priority date: 2005-05-06
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2006-11-09
Also published as: KR101044682B1

Abstract

An illumination package including a light emitter is provided to change a direction of a light in a direction perpendicular to a vertical axis relative to a horizontal plane of the illumination package. An illumination package includes an upper surface(2101) composed of interface of refraction coefficient to reflect light from a light emitter and having a recess(2105), a bottom surface opposite to the recess, and a side(2102) spaced apart from the recess and bent to be adjacent to the upper surface. The upper surface is formed so that a radius of the upper surface increases from the deepest portion of the recess to an exterior.

Description

Illumination package

도 1은 종래의 LED 패키지를 나타낸다.1 shows a conventional LED package.

도 2A는 본 발명의 일 실시예를 나타낸다.2A illustrates one embodiment of the present invention.

도 2B는 도 2A의 조명 패키지의 단면도를 나타낸다.2B shows a cross-sectional view of the illumination package of FIG. 2A.

도 2C는 도 2A의 조면 패키지에 연결된 광학 요소의 단면도를 나타낸다.2C shows a cross-sectional view of an optical element connected to the roughening package of FIG. 2A.

도 2D는 광학 요소의 일 실시예의 광-트레이스(ray-trace)를 나타낸다.2D shows a ray-trace of one embodiment of an optical element.

도 3A는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 패키지의 단면도를 나타낸다.3A shows a cross-sectional view of a lighting package according to another embodiment of the present invention.

도 3B는 도 3A의 조명 패키지의 평면도를 나타낸다.3B shows a top view of the lighting package of FIG. 3A.

도 3C는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 패키지의 단면도를 나타낸다.3C shows a cross-sectional view of a lighting package according to another embodiment of the present invention.

도 3D는 도 3C의 조명 패키지의 평면도를 나타낸다.3D shows a top view of the illumination package of FIG. 3C.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예의 사시도를 나타낸다.4 shows a perspective view of another embodiment of the present invention.

도 5A는 본 발명의 또 다른 실시예의 사시도를 나타낸다.5A shows a perspective view of another embodiment of the present invention.

도 5B는 도 5A의 조명 패키지의 평면도를 나타낸다.5B shows a top view of the lighting package of FIG. 5A.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

20,30...조명 패키지 21,31...광학 요소20,30 ... light package 21,31 ... optical elements

22,32...패키지 베이스 23,33...발광기22,32 ... Package Base 23,33 ... Emitters

24...세로 축 2101...상면24 ... vertical axis 2101 ... top

2102...측면 2103...하면2102 ... side 2103 ...

2104...오목한 면 2105...리세스2104 ... concave side 2105 ... recess

2106...베이스 부분 2107...구멍2106 ... base part 2107 ... hole

2108...테라스 2109...파문2108 ... Terrace 2109 ... Ripples

34...세로 평면 3110...전파 방향34 ... Plane 3110 ... Propagation direction

본 발명은 조명 패키지(illumination package)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조명 패키지의 수평의 평면을 관통하는 세로 축에 거의 수직 방향으로 빛의 방향을 바꿀 수 있는 광학 렌즈와 연결된 발광기(light emitter)에 관한 것이다.The present invention relates to an illumination package, and more particularly to a light emitter connected to an optical lens capable of redirecting light in a direction substantially perpendicular to a longitudinal axis penetrating the horizontal plane of the illumination package. It is about.

도 1은 광학 렌즈(11), 패키지 베이스(12), 및 LED 칩(13)을 포함하는 종래의 발광 다이오드(LED) 패키지(10)를 나타낸다. LED 패키지(10)는 광학 렌즈(11)의 중심을 관통하는 세로 축(15)을 가진다. 상기 패키지 베이스(12)는 LED 칩(13)의 바닥 및 측면으로부터 발광되는 광을 관측자 쪽으로 반사시키는 반사기(미도시)를 가진 컵(미도시)을 가질 수도 있다.1 shows a conventional light emitting diode (LED) package 10 including an optical lens 11, a package base 12, and an LED chip 13. The LED package 10 has a longitudinal axis 15 penetrating the center of the optical lens 11. The package base 12 may have a cup (not shown) with a reflector (not shown) that reflects light emitted from the bottom and side of the LED chip 13 toward the viewer.

광학 렌즈(11)는 LED 칩(13)으로부터 발광되는 광을 수광 및 방향 전환을 위하여 LED 칩(13)에 연결된다. 광학 렌즈(11)는 LED 칩(13)을 개조하기 위한 리세스(recess)(14)를 가질 수도 있다. 광학 렌즈(11)의 리세스(14)를 통해 들어가는 광은 2개의 주요 광 경로를 통해 전해질 수 있다. 제1 광 경로(LP1)는 LED 칩(13)으 로부터 발산된 광이 표면(1102)으로 이동하여 세로 축(15)에 거의 90도로 측벽(1101)을 통해 빠져나가도록 전반사되는 것이다. 제2 광 경로(LP2)는 LED 칩(13)으로부터 발산된 광이 내부 전반사를 일으키기는 각도에서 측벽(1101) 쪽으로 이동하거나 측벽(1101)으로부터 반사되어 세로 축(15)에 거의 수직이 아닌 각도로 광학 렌즈(11)를 빠져나가는 것이다. 제1 광 경로(LP1)는 효율적인 측 발광을 생성하는 것이 바람직한 반면, 제2 광 경로(LP2)는 관측자에게는 원하지 않은 광 스폿을 유발할 수도 있다.The optical lens 11 is connected to the LED chip 13 for receiving and redirecting light emitted from the LED chip 13. The optical lens 11 may have a recess 14 for retrofitting the LED chip 13. Light entering through the recess 14 of the optical lens 11 may be transmitted through two main optical paths. The first optical path LP1 is totally reflected such that light emitted from the LED chip 13 moves to the surface 1102 and exits through the sidewall 1101 at approximately 90 degrees to the longitudinal axis 15. The second optical path LP2 moves toward the sidewall 1101 or is reflected from the sidewall 1101 at an angle at which light emitted from the LED chip 13 causes total internal reflection, and is not nearly perpendicular to the longitudinal axis 15. To exit the optical lens 11. While the first light path LP1 preferably produces efficient side light emission, the second light path LP2 may cause unwanted light spots for the observer.

LED 패키지 또는 조명 장치를 위해서는 얇은 광학 렌즈를 결합시킴으로써 그 전체 크기를 줄이고 관측자가 받는 광 스폿을 회피할 필요가 있다.For LED packages or lighting devices, it is necessary to combine thin optical lenses to reduce their overall size and avoid light spots that the observer receives.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 조명 패키지의 수평의 평면을 관통하는 세로 축에 거의 수직인 방향으로 빛의 방향을 바꿀 수 있는 광학 렌즈와 연결된 발광기(light emitter)를 가진 조명 패키지를 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has an illumination having a light emitter connected to an optical lens that can change the direction of light in a direction substantially perpendicular to a vertical axis penetrating the horizontal plane of the illumination package. The purpose is to provide a package.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명 패키지는 광학 요소, 패키지 베이스, 및 발광기를 포함한다. 상기 발광기는 패키지 베이스의 표면에 위치된다. 상기 광학 요소는 패키지 베이스 및/또는 발광기에 부착된다. 상기 광학 요소는 플레어(flare) 부분과 베이스 부분을 가진다. 플레어 부분은 상면, 측면, 및 하면에 의해 형성된다. 상면은 플레어 부분의 리세스를 형성한다. 측면은 상면에 인접하고 베이스 부분의 수평의 평면에 거의 수직인 세로 축에 대하여 비스듬하게 각도를 형성한다. 또한, 측면은 곡선 모양이며, 오목한 표면으로서 형성되는 것이 바람직하다. 하면은 측면에 인접하고 베이스 부분을 연결한다. 광학 요소는 세로 축에 대하여 방사상으로 대칭일 수도 있다.An illumination package according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object comprises an optical element, a package base, and a light emitter. The light emitter is located on the surface of the package base. The optical element is attached to the package base and / or light emitter. The optical element has a flare portion and a base portion. The flare portion is formed by the top, side, and bottom surfaces. The top surface forms a recess in the flare portion. The sides are angled at an angle with respect to the longitudinal axis adjacent the top surface and substantially perpendicular to the horizontal plane of the base portion. In addition, it is preferable that the side surface is curved and formed as a concave surface. The lower surface is adjacent to the side and connects the base portion. The optical element may be radially symmetric about the longitudinal axis.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 조명 패키지에 있어서, 상기 광학 요소는 세로 방향으로 형성되고, 바람직하게는, 광학 요소를 관통하는 세로 평면에 대하여 양측의 면이 대칭이다. 또한, 볼록 렌즈가 상면에 형성된다. 특히, 상면은 파문이 있는 면으로서 형성된다. 상면에 형성된 파문(ripple)의 전파(propagation) 방향은 세로 방향에 평행할 수도 있다. 볼록 렌즈의 반경은 약 50-60㎛ 범위이다. 발광기는 전파 방향을 따라서 배열되는 것이 바람직하다.In a lighting package according to another preferred embodiment of the present invention, the optical element is formed in the longitudinal direction, and preferably, both surfaces are symmetrical with respect to the longitudinal plane passing through the optical element. In addition, a convex lens is formed on the upper surface. In particular, the upper surface is formed as a rippled surface. The direction of propagation of ripples formed on the upper surface may be parallel to the longitudinal direction. The radius of the convex lens is in the range of about 50-60 μm. The light emitters are preferably arranged along the propagation direction.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2A는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 패키지(20)의 예를 도시한다. 조명 패키지(20)는 광학 요소(21), 패키지 베이스(22), 및 세로 축(24)을 포함한다. 광학 요소(21)는, 렌즈와 같이, 그 속으로 들어가는 광의 방향을 전환시키기 위하여 패키지 베이스(22)에 연결된다. 세로 축(24)은 광학 요소(21)의 중심을 관통할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있으며, 바람직하게는, 패키지 베이스(22)의 수평면에 거의 수직이다.2A shows an example of a lighting package 20 according to one embodiment of the invention. The illumination package 20 includes an optical element 21, a package base 22, and a longitudinal axis 24. The optical element 21, like a lens, is connected to the package base 22 to redirect the light entering therein. The longitudinal axis 24 may or may not penetrate the center of the optical element 21, and is preferably substantially perpendicular to the horizontal plane of the package base 22.

도 2B는 도 2A의 조명 패키지(20)의 단면도를 나타낸다. 발광기(23)는 패키지 베이스(22)의 표면에 위치된다. 발광기(23)는 LED 칩, 레이저 다이오드, 백열 램프, 형광관, 냉음극 형광램프, 및 빛을 방출할 수 있으며 광학 요소(21)에 연결된 그 어떤 장치를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.2B shows a cross-sectional view of the illumination package 20 of FIG. 2A. The light emitter 23 is located on the surface of the package base 22. The light emitter 23 includes, but is not limited to, an LED chip, a laser diode, an incandescent lamp, a fluorescent tube, a cold cathode fluorescent lamp, and any device capable of emitting light and connected to the optical element 21.

광학 요소(21)는 분리된 부품일 수도 있고, 스크류 고정, 스냅 고정, 픽션(fiction) 고정, 접착제 결합, 히트 스택킹(heat stacking), 초음파 용접을 포함하지만 그에 한정되지는 않는 다양한 수단에 의해 패키지 베이스(22)에 부착된다. 대안적으로, 광학 요소(21)는 사출 성형 또는 주조를 포함하지만 그에 한정되지는 않는 다양한 수단에 의해 패키지 베이스(22) 및/또는 발광기(23)에 형성될 수도 있다.The optical element 21 may be a separate component, and may be separated by various means including but not limited to screwing, snapping, fiction fixing, adhesive bonding, heat stacking, ultrasonic welding. It is attached to the package base 22. Alternatively, the optical element 21 may be formed in the package base 22 and / or the light emitter 23 by various means, including but not limited to injection molding or casting.

광학 요소(21)는 투광 재료에 의해 제조된다. 투광 재료는 발광기(23)로부터 방출되는 빛을 전부 또는 부분적으로 투과시킬 수 있도록 된 투명 재료 또는 불투명 재료일 수도 있다. 상기 투광 재료는 아크릴 수지(Acrylic Resin), 환상 폴리올레핀 코폴리머(COC), 폴리 메틸메타 크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), PC/PMMA, 폴리에테르이미드(Polyetherimide:PEI), 불화탄소화합물(Fluorocarbon Polymer), 실리콘(Silicone)을 포함하지만 그에 한정되지는 않는다. 투광 재료는 원하는 컬러 빛을 생성하기 위하여 광학 요소가 필터로 작용하도록 채색될 수도 있다.The optical element 21 is made of a light transmitting material. The light transmitting material may be a transparent material or an opaque material that is capable of transmitting all or part of the light emitted from the light emitter 23. The light transmitting material is acrylic resin (Acrylic Resin), cyclic polyolefin copolymer (COC), poly methyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), PC / PMMA, polyetherimide (PEI), fluorocarbon compounds (Fluorocarbon Polymer) and silicon (Silicone), but are not limited thereto. The light transmissive material may be colored such that the optical element acts as a filter to produce the desired colored light.

조명 패키지(20)가 굴절계수 1인 공기로 채워진 환경에 위치될 경우, 본 발명의 원하는 조명 장(field)을 생성하기 위하여, 광학 요소(21)의 굴절계수는 1.4 내지 1.8 사이의 범위이어야 한다. 광학 요소(21)의 굴절계수는 조명 패키지(20)가 존재하거나 사용될 환경에 근거한 상기 범위보다 클 수도 있다. 바람직하게, 광학 요소(21)와 그것이 존재하는 환경 사이의 굴절계수의 차이는 0.45 내지 0.5이다.When the illumination package 20 is placed in an air filled environment with a refractive index of 1, the refractive index of the optical element 21 should be in the range between 1.4 and 1.8 to produce the desired illumination field of the present invention. . The refractive index of the optical element 21 may be larger than the above range based on the environment in which the illumination package 20 is present or will be used. Preferably, the difference in the refractive index between the optical element 21 and the environment in which it is present is 0.45 to 0.5.

도 2B에 도시된 바와 같이, 광학 요소(21)는 플레어 부분과 베이스 부분(2106)을 포함한다. 플레어 부분은 투광 재료에서 리세스(2105)를 형성하는 상면(upper surface)(2101)과, 상면(2101)에 인접한 측면(side surface)(2102), 및 측면(2102)에 인접한 하면(lower surface)(2103)을 가진다. 베이스 부분(2106)은 발광기(23)로부터 빛을 수광하도록 설계되고 발광기(23)를 수납하기 위한 구멍(2107)을 가질 수도 있다. 광학 요소(21)는 세로 축(24)에 거의 수직한 방향 또는 관측자에게로 직접 향하지 않는 방향에서 발광기(23)로부터의 대부분의 빛이 광학 요소(21)를 빠져나가도록 방향을 전환시키도록 설계된다. 또한, 상술한 광학 요소(21)에 나타나는 흑점(dark spot)을 피하기 위하여, 발광기(23)로부터의 소량의 빛은 세로 축(24)에 거의 평행하거나 관측자에게로 향하는 방향으로 향하게 될 수도 있다.As shown in FIG. 2B, the optical element 21 includes a flare portion and a base portion 2106. The flare portion includes an upper surface 2101 that forms a recess 2105 in the translucent material, a side surface 2102 adjacent to the upper surface 2101, and a lower surface adjacent to the side 2102. 2103). Base portion 2106 is designed to receive light from light emitter 23 and may have apertures 2107 for receiving light emitter 23. The optical element 21 is designed to redirect most of the light from the light emitter 23 out of the optical element 21 in a direction substantially perpendicular to the longitudinal axis 24 or not directly toward the viewer. do. Further, in order to avoid dark spots appearing on the optical element 21 described above, a small amount of light from the light emitter 23 may be directed substantially parallel to the longitudinal axis 24 or in a direction towards the viewer.

상기 리세스(2105)는 상면(2101)을 형성하도록 설계된다. 바람직하게, 리세스(2105)는 상면(2101)이 함몰하는 곳에서 발광기(23)를 향하는 정점(apex)을 가질 수도 있다. 상기 정점은 세로 축(24)에 의해 통과될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 반사 재료 또는 구조는 상면(2101)으로 이동하는 빛을 전체적 또는 부분적으로 반사키기 위하여 리세스(2105)에 형성될 수도 있다. 반사 재료 또는 구조는 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 크롬(Cr), 반사 도료, 및 분산 브래그 반사층(Distributed Bragg Reflector; DBR)을 포함하지만 그에 한정되지는 않는다. 자외선 저항 재료도 패키지의 부품들, 특히 자외선에 민감한 부품들이 자외선에 노 출되어 품질이 저하되는 것을 방지하기 위하여 리세스(2105)에 형성될 수도 있다.The recess 2105 is designed to form an upper surface 2101. Preferably, recess 2105 may have an apex facing light emitter 23 where top surface 2101 is recessed. The vertex may or may not be passed by the longitudinal axis 24. Reflective materials or structures may be formed in the recesses 2105 to reflect light, in whole or in part, that travels to the upper surface 2101. Reflective materials or structures include, but are not limited to, silver (Ag), aluminum (Al), copper (Cu), gold (Au), chromium (Cr), reflective paints, and Distributed Bragg Reflector (DBR). Does not. An ultraviolet resistant material may also be formed in the recess 2105 to prevent components of the package, particularly those sensitive to ultraviolet light, from being exposed to ultraviolet light and degrading in quality.

상면(2101)은 베이스 부분(2106)으로부터 들어가는 빛을 반사하고 그것이 리세스(2105)를 통해 빠져나가는 것을 방지하기 위하여 내부 전반사(TIR) 표면으로서 설계되지만, 일부 빛은 조명 패키지(20)의 전체 설계에 따라 변화되는 특정 입사각에서 상면을 통해 여전히 흘러갈 수도 있다. 상면(2101)은 편평한 면일 수도 있고 일정한 반경 또는 하나 이상의 반경을 가진 곡면일 수도 있다. 특히, 곡선 표면은 상면(2101)의 곡선 경로를 따라 변화하는 가변 반경을 가질 수도 있다. 바람직하게, 정점으로부터 반경 거리는 정점 근처의 그것보다 크다.Top surface 2101 is designed as a total internal reflection (TIR) surface to reflect light entering from base portion 2106 and to prevent it from escaping through recess 2105, but some light may be used as a whole of illumination package 20 It may still flow through the top surface at certain angles of incidence that vary by design. Top surface 2101 may be a flat surface or may be a curved surface having a constant radius or one or more radii. In particular, the curved surface may have a variable radius that varies along the curved path of the top surface 2101. Preferably, the radial distance from the vertex is greater than that near the vertex.

측면(2102)은 상면(2101)에 인접하도록 설계되고 광학 요소(21)의 측면 특히, 세로 축(24)에 거의 수직인 방향으로 광을 향하도록 하기 위하여 세로 축(24)에 대하여 비스듬하게 각도가 형성된다. 측면과 세로 축(2102) 사이의 각도가 대략 90도이면, 측면을 통해 빠져나오는 광의 대 부분은 하방으로 향할 것이다. 한편, 도 2B에 도시된 바와 같이, 측면(2102)이 세로 축(24)에 대하여 비스듬하게 각을 이루고 바람직하게 상방으로 향하면, 보다 적은 빛이 하방으로 향할 것이다. 측면(2102)은 평면, 거칠거나 곡선 모양의 평면에 형성될 수 있다. 곡선 모양의 평면은 오목 또는 볼록하거나 그 모두일 수 있다. 오목한 측면은 그것을 관통하는 빛을 수렴시킬 것이다. 거친 측면은 빛을 산란시킬 수도 있다.The side 2102 is designed to be adjacent to the upper surface 2101 and angled obliquely with respect to the longitudinal axis 24 to direct the light in the direction of the side of the optical element 21, in particular in a direction substantially perpendicular to the longitudinal axis 24. Is formed. If the angle between the side and longitudinal axis 2102 is approximately 90 degrees, most of the light exiting through the side will be directed downward. On the other hand, as shown in FIG. 2B, if the side 2102 is angled at an angle to the longitudinal axis 24 and preferably directed upward, less light will be directed downward. Side 2102 may be formed in a plane, rough or curved plane. The curved plane may be concave or convex or both. The concave side will converge the light that passes through it. The rough side may scatter light.

하면(2103)은 측면(2102)에 인접하고 베이스 부분(2106)에 연결되도록 설계된다. 상면(2101), 측면(2102), 및 하면(2103)은 베이스 부분(2106) 위의 플레어 부분을 형성한다.Lower surface 2103 is designed to be adjacent to side 2102 and connected to base portion 2106. Top surface 2101, side surface 2102, and bottom surface 2103 form a flare portion over base portion 2106.

오목한 면(2104)은 하면(2103)과 베이스 부분(2106) 사이에 형성될 수 있다. 발광기(23)로부터 발산되어 오목한 면(2104)에 떨어지는 빛은 리세스(2105) 영역으로 반사됨으로써 리세스(2105)를 통해 빠져나가는 빛의 양을 증가시킬 수도 있다. 그 경우에, 관측자는 조명 패키지(20)의 광학 요소(21)의 리세스(2105) 위에 나타나는 흑점을 용이하게 발견하지 못할 수도 있다.Concave surface 2104 may be formed between bottom surface 2103 and base portion 2106. Light emitted from the light emitter 23 and falling on the concave surface 2104 may be reflected to the recess 2105 to increase the amount of light exiting through the recess 2105. In that case, the observer may not easily find black spots appearing over the recesses 2105 of the optical element 21 of the illumination package 20.

구멍(2107)은 발광기(23)를 수납하도록 베이스 부분(2106)에 형성될 수 있다. 구멍(2107)은 콘(cone) 또는 피라미드로서 형성하도록 바람직한 체적을 가진다. 콘 또는 피라미드의 정점은 리세스(2105)의 정점을 향하게 할 수도 있다. 베이스 부분(2106)의 테라스(terrace)(2108)는 수평의 평면, 곡선 모양의 표면 또는 경사지게 형성될 수도 있다. 특정 각도에서 경사진 슬로프를 통과하는 빛은 굴절되어 세로 축(24)에 실질적으로 수직되게 이동될 수도 있다.Hole 2107 may be formed in base portion 2106 to receive light emitter 23. The hole 2107 has a preferred volume to form as a cone or pyramid. The vertex of the cone or pyramid may point towards the vertex of the recess 2105. Terraces 2108 of base portion 2106 may be formed in a horizontal plane, curved surface, or inclined. Light passing through the inclined slope at a certain angle may be refracted and moved substantially perpendicular to the longitudinal axis 24.

도 2C는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 요소(21)의 단면도이다. 도 2C의 몇몇 개략적인 선 및 참조부호는 명확성을 기하기 위하여 생략되었다. 도 2C에 도시된 바와 같이, 광학 요소(21)는 세로 축(24)에 대하여 방사상 대칭으로 가정되었고, 105mm의 직경(D)과 14mm의 높이(H)를 가진다. 리세스(2101)의 정점의 각도는 A1 각도와 A2 각도(여기서, A1은 30도이고 A2는 180도, 바람직하게는 A1은 50도이고 A2는 145도이다) 사이에서 변화될 수 있다. 측면(2102)과 세로 축(24) 사이의 각도(A3)는 5도와 20도 사이에서 변화될 수 있다. 구멍(2107)의 정점의 각도(A4)는 180도 이내, 바람직하게는 90도와 140도 사이에서 변화될 수 있다. 테라스(2108)의 슬로프의 각도(A5)는 60도 이내, 바람직하게는 10도 이내에서 변화될 수 있다. 측 면(2102)의 반경(R1)은 20mm 이내, 바람직하게는 10mm 이내에서 변화될 수도 있다. 오목한 표면(2104)의 반경(R2)은 10mm 이내에서 변화될 수도 있다. 상술한 치수들은 광학 요소(21)의 규모 및 특정한 설계에 따라 조정될 수도 있다.2C is a cross-sectional view of an optical element 21 according to another embodiment of the invention. Some schematic lines and reference numerals in FIG. 2C have been omitted for clarity. As shown in FIG. 2C, the optical element 21 has been assumed radially symmetric about the longitudinal axis 24 and has a diameter D of 105 mm and a height H of 14 mm. The angle of the apex of the recess 2101 can vary between an A1 angle and an A2 angle, where A1 is 30 degrees and A2 is 180 degrees, preferably A1 is 50 degrees and A2 is 145 degrees. The angle A3 between the side 2102 and the longitudinal axis 24 can vary between 5 degrees and 20 degrees. The angle A4 of the vertex of the hole 2107 can vary within 180 degrees, preferably between 90 and 140 degrees. The angle A5 of the slope of terrace 2108 can vary within 60 degrees, preferably within 10 degrees. The radius R1 of the side 2102 may vary within 20 mm, preferably within 10 mm. The radius R2 of the concave surface 2104 may vary within 10 mm. The above-described dimensions may be adjusted according to the size and specific design of the optical element 21.

도 2D는 베이스 부분 내부의 발광점(P)으로부터 광학 요소(21)를 통과하는 빛의 광 트레이스(trace)를 도시한다. 발광점(P)으로부터 발산되어 상면(2101)에 입사된 광 트레이스(L1)는 내부 전반사를 위해 굴곡되어 곡선이 형성된 측면(2102)에 의해 야기되는 굴절을 위하여 광학 요소(21)를 수평으로 빠져나온다. 발광점(P)으로부터 발산되어 오목한 면(2104)에서 상면(2101)으로 굴곡된 광 트레이스(L2)는 내부 전반사를 위하여 2회 방향 전환되어 곡선이 형성된 측면(2102)에 의해 야기되는 굴절을 위하여 광학 요소(21)를 수평으로 빠져나온다. 발광점(P)으로부터 발산되어 테라스(2108)의 경사 면으로 입사된 광 트레이스(L3)는 굴절되어 광학 요소(21) 밖으로 수평으로 빠져나온다.2D shows a light trace of light passing through the optical element 21 from the light emitting point P inside the base portion. The light trace L1 emitted from the light emitting point P and incident on the upper surface 2101 is horizontally deviated from the optical element 21 for refraction caused by the curved side surface 2102 for total internal reflection. Comes out. The light trace L2 diverging from the light emitting point P and bent from the concave surface 2104 to the upper surface 2101 is diverted in two directions for total internal reflection for the refraction caused by the curved side surface 2102. The optical element 21 exits horizontally. The light trace L3 diverging from the light emitting point P and incident on the inclined surface of the terrace 2108 is refracted and exits horizontally out of the optical element 21.

평면에서 본 광학 요소(21)의 형상은 타원형, 원형 또는 직사각형일 수도 있다. 광학 요소(21)의 중심을 관통하는 세로 축(24)에 대하여 광학 요소(21)가 방사상으로 대칭이면, 평면에서 본 광학 요소(21)의 형상은 원형이다. 이 경우에, 세로 축(24)도 리세스(2105)의 정점을 관통할 것이다. 광학 요소(21)를 2개의 동일한 부분으로 분할하는 중앙 평면에 대하여 광학 요소(21)가 양측면(bilaterally) 대칭이면, 평면에서 본 광학 요소(21)의 형상은 타원형, 원형, 직사각형일 수 있다. 이 경우에, 세로 축(24)은 중앙의 평면에 존재하고 리세스(2105)의 정점을 관통할 수도 있다.The shape of the optical element 21 in plan view may be elliptical, circular or rectangular. If the optical element 21 is radially symmetric about the longitudinal axis 24 penetrating the center of the optical element 21, the shape of the optical element 21 in plan view is circular. In this case, the longitudinal axis 24 will also penetrate the vertices of the recess 2105. If the optical element 21 is bilaterally symmetric with respect to the central plane which divides the optical element 21 into two equal parts, the shape of the optical element 21 viewed in the plane can be oval, circular, or rectangular. In this case, the longitudinal axis 24 may be in the central plane and penetrate the vertices of the recess 2105.

도 3A 내지 도 3D는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 요소(21)를 나타낸다. 본 실시예에 있어서, 광학 요소(21)의 상면(2101)은 파문형 표면으로서 형성된다. 상면(2101)의 파문(ripple)(2109)은, 도 3A에 도시된 바와 같이, 세로 축(24)에 대하여 완만한 커브를 그리며 계속되거나, 도 3C에 도시된 바와 같이, 리세스(2101)의 가장 깊은 부분으로부터 바깥쪽으로 방사상으로 이동한다. 도 3B 및 도 3D는 각각 파문형 표면의 2가지 형태의 평면도이다. 파문(2109)은 복수의 볼록 렌즈로서 형성될 수 있다. 볼록 렌즈의 반경은 대략 50-60㎛ 사이에서 변화될 수 있다.3A-3D show an optical element 21 according to another embodiment of the invention. In this embodiment, the upper surface 2101 of the optical element 21 is formed as a rippled surface. The ripple 2109 of the upper surface 2101 continues with a gentle curve about the longitudinal axis 24, as shown in FIG. 3A, or as shown in FIG. 3C, the recess 2101. Move radially outward from the deepest part of the. 3B and 3D are two plan views, respectively, of rippled surfaces. The ripples 2109 may be formed as a plurality of convex lenses. The radius of the convex lens can vary between approximately 50-60 μm.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예의 사시도를 나타낸다. 본 실시예의 조명 패키지(30)는 광학 요소(31), 패키지 베이스(32), 발광기(33), 및 세로 평면(34)을 포함한다. 광학 요소(31)는 상술한 광학 요소의 그것과 유사한 단면을 가진다. 광학 요소(31)와 광학 요소(21) 간의 차이점은 광학 요소(31)는 세로 방향(35)에 형성되고 세로 평면(34)에 의해 통과되는 것이다. 세로 방향(35)은 광학 요소(31)의 단면에 수직이다. 세로 평면(34)은 광학 요소(31)의 중심선을 관통할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있으며, 바람직하게는, 패키지 베이스(32)의 수평한 평면에 거의 수직하다.4 shows a perspective view of another embodiment of the present invention. The illumination package 30 of this embodiment includes an optical element 31, a package base 32, a light emitter 33, and a longitudinal plane 34. The optical element 31 has a cross section similar to that of the optical element described above. The difference between the optical element 31 and the optical element 21 is that the optical element 31 is formed in the longitudinal direction 35 and passed by the longitudinal plane 34. The longitudinal direction 35 is perpendicular to the cross section of the optical element 31. The longitudinal plane 34 may or may not penetrate the centerline of the optical element 31, and is preferably substantially perpendicular to the horizontal plane of the package base 32.

도 5A는 본 발명의 실시예에 따른 파문형 상면을 가진 조명 패키지의 사시도이다. 도 5B는 도 5A의 조명 패키지의 평면도를 나타낸다. 도 5A에 도시된 바와 같이, 조명 패키지(31)는 광학 요소(31)의 상면에 형성된 파문(3109)을 제외하고는 도 4의 그것들과 유사한 부품들을 가진다. 도 5B에 도시된 바와 같이, 파문(3109) 은 전파(propagation) 방향(3110)을 따라 진행한다. 전파 방향(3110)은 파문들이 움직이는 곳에서의 방향, 바람직하게는 세로 방향(35)과 평행하거나 거의 평행하지만 다른 방향도 허용되는 방향이다. 발광기(33)는 광학 요소(31) 아래에 위치될 수 있으며, 바람직하게는, 전파 방향(3110)에 평행한 방향으로 배열된다.5A is a perspective view of a lighting package having a rippled top surface in accordance with an embodiment of the present invention. 5B shows a top view of the lighting package of FIG. 5A. As shown in FIG. 5A, the illumination package 31 has components similar to those of FIG. 4 except for the ripples 3109 formed on the top surface of the optical element 31. As shown in FIG. 5B, the ripples 3109 travel along the propagation direction 3110. The propagation direction 3110 is the direction in which the ripples move, preferably parallel to or nearly parallel to the longitudinal direction 35, but other directions are also acceptable. The light emitter 33 can be located below the optical element 31 and is preferably arranged in a direction parallel to the propagation direction 3110.

당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예들은 본 발명을 제한하는 것이 아니라 그 예시의 목적을 가진다. 다양한 변형 및 유사한 개조들이 첨부된 청구범위의 정신 범위 내에 포함될 수 있음을 의도하고, 그 범위는 그러한 변형예 및 유사한 구조들을 포함하기 위하여 가장 넓은 범위와 일치되어야만 한다.As will be appreciated by those skilled in the art, the preferred embodiments of the present invention described above have the purpose of illustration and not of limitation. It is intended that various modifications and similar modifications be included within the spirit of the appended claims, the scope of which should be accorded the widest scope in order to encompass such modifications and similar structures.

Claims

In an optical element composed of a transmissive material:

An upper surface formed by a refractive index interface to reflect light from a light emitter and forming a recess in the translucent material;

A bottom surface facing the recess and through which light enters the translucent material; And

And a side surface curved away from the recess and adjacent to the top surface.

The method of claim 1,

The upper surface is formed as a curved surface.

The method of claim 1,

And wherein the top surface is formed such that its radius increases from the deepest portion of the recess to the outside.

The method of claim 1,

And the recess is formed as a vortex with an apex.

The method of claim 1,

And the side surface has a concave curve formed.

The method of claim 1,

And the side surface is angled obliquely with respect to a longitudinal axis substantially perpendicular to the bottom surface.

The method of claim 1,

And the upper surface and the side surface are radially symmetric about a longitudinal axis passing through the optical element.

The method of claim 1,

Wherein said top surface and said side surface are bilaterally symmetric with respect to the longitudinal plane passing through said optical element.

The method of claim 1,

The refractive index interface is formed between materials having different refractive indices.

The method of claim 9,

The difference in refractive index of the materials is in the range of 0.45 to 0.5.

The method of claim 1,

The upper surface is formed as a rippled surface.

The method of claim 1,

And a convex lens formed on the upper surface.

The method of claim 11,

And the radius of the convex lens is formed between 50 μm and 60 μm.

The method of claim 1,

And a cavity for receiving the light emitter.

The method of claim 12,

And the aperture is formed as a cone or pyramid.

The method of claim 1,

A lower surface adjacent the surface; And

And a base portion located below said top, side, and bottom surfaces.

The method of claim 16,

And the base portion has an inclined terrace.

The method of claim 15,

And a concave surface formed between said bottom surface and said base portion.

The method of claim 1,

Wherein the light emitter is any one selected from the group consisting of a light emitting diode, a laser diode, an incandescent lamp, a fluorescent tube, and a cold cathode fluorescent lamp.

The method of claim 1,

The light transmitting material is acrylic resin (Acrylic Resin), cyclic polyolefin copolymer (COC), poly methyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), PC / PMMA, polyetherimide (PEI), fluorocarbon compounds (Fluorocarbon Polymer), silicon (Silicone) is any one selected from the group consisting of an optical element.