KR20090089891A

KR20090089891A - 2차 광학렌즈

Info

Publication number: KR20090089891A
Application number: KR1020097013452A
Authority: KR
Inventors: 이욱량
Original assignee: 동광 킹선 옵토일렉트로닉 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2007-10-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2009-08-24
Also published as: ES2385005B1; CA2677768C; ES2385005A1; KR101117925B1; CN201141922Y; WO2009049465A1; CA2677768A1; MX2009007461A; KR20110021617A; US20100039827A1

Abstract

본 발명은 2차 광학렌즈(105)에 관한 것으로, 베이스플레인(1054), 입광면(1053), 출광면(1055)과 한 쌍의 체결홀더(1052)를 포함하며, 입광면(1053)은 요면이며 베이스플레인(1054)의 중심에 위치하며; 출광면(1055)은 두개의 국부 구면과 2개의 구면 사이의 전환영역으로 구성되며, 출광면(1055)과 베이스플레인(1054)은 서로 연결되어 베이스플레인(1054의 윤곽을 확정하며; 한 쌍의 체결홀더(1052)는 각각 베이스플레인의 세로방향으로 양쪽 가에 설치되어 있다.

광학렌즈

Description

2차 광학렌즈{SECONDARY OPTICAL LENS}

본 발명은 LED조명기술분야, 특히 일종의 LED가로등용 2차 광학렌즈에 관한 기술이다.

LED조명기술에서 LED의 출광율을 높이고 사용 편의를 위해 일반적으로 LED칩에 대해 1차 패키징하는데 예를 들면 구면렌즈의 패키징방식이 그것이다. 특정 응용장소, 예를 들어 LED가로등 조명은 필요한 광점의 형성이 쉽도록 광선의 집중적인 조사(照射)가 요구된다. 그래서 1차 패키징이 끝난 LED칩(일반적으로 LED조명이라 부름)에 대해 2차 광학처리를 실시해야 할 필요가 있다. 종래기술의 처리방식은 LED조명세트 이전 공정에서 공용 2차 렌즈를 장착하여 집광 목적을 달성하게 된다. 이러한 방식을 채택하여 2차 처리를 하게 되면 LED조명과 2차 렌즈 간에 반드시 거리를 설정해야 하기 때문에 2차 렌즈에 들어온 광선은 산란광이 되어 2차 광학처리 출광율이 낮아지게 된다. 또한, 2차 렌즈에 들어온 광선이 산란광이기때문에 출광 광점의 형태의 제어가 어렵게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 상기 종래기술의 부족한 점을 극복하여 출광율을 높이고 조명설비의 출광 광점형태의 제어에 용이한 일종의 2차 광학렌즈를 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 아래의 기술방안을 통해 실현될수 있다.

2차 광학렌즈는 베이스플레인이 있고 베이스플레인은 평면이고; 출광면은 2개의 국부 구면과 2개의 구면 사이의 전환영역으로 구성되며; 출광면과 베이스플레인은 서로 연결되어 베이스플레인의 윤곽을 확정하고; 베이스플레인 중앙에는 입광면이 설치되어 있고; 베이스플레인, 입광면, 출광면은 공동으로 2차 광학렌즈의 본체 범위를 확정하고; 2차 광학렌즈는 본체 베이스플레인에 설치된 한 쌍의 체결홀더가 있으며 한 쌍의 체결홀더는 각각 베이스플레인의 세로방향으로 양쪽 가에 설치되어 있고; 체결홀더의 훅은 베이스플레인을 따라 세로방향으로 베이스플레인 외부로 연장되어 있고 훅의 정면 즉 출광면으로 향한 면은 제1평면으로 제1평면과 베이스플레인은 평행을 이루고 있으며 훅의 뒷면, 즉 출광면에서 떨어진 면이 제2평면으로 제2평면은 제1평면과는 상대적으로 경사면으로, 제2평면이 베이스플레인 외부로 연장된 쪽이 낮은 쪽이 되는 것을 특징으로 한다.

2차 광학렌즈는 상기 전환영역에 출광면 상부의 직선접선 전환영역과 출광면 측면의 원호 전환영역을 가지는 것을 특징으로 한다.

2차 광학렌즈는 상기 출광면의 상부와 측면 간이 원호 전환영역인 것을 특징으로 한다.

2차 광학렌즈는 상기 입광면이 반구형 요면인 것을 특징으로 한다.

2차 광학렌즈는 상기 입광면이 원호 전환영역의 요면(凹面)인 것을 특징으로 한다.

2차 광학렌즈는 PVC, ABS또는 PP자재를 사출성형하여 만들어진 것으로 입광면과 출광면 표면에 한 층의 광택층이 있는 것을 특징으로 한다.

2차 광학렌즈는 상기 전환영역이 출광면 상부의 직선접선 전환영역과 출광면 측면의 원호 전환영역을 포함하고; 상기 출광면의 경사면과 측면 간이 원호전환영역이고; 상기 입광면은 반구형 요면이고; 2차 광학렌즈는 PVC, ABS또는 PP자재를 사출성형하여 만들어진 것으로 입광면과 출광면 표면에는 한 층의 광택층이 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 목적은 또한 아래의 기술방안을 통해 실현될 수 있다.

2차 광학렌즈는 베이스플레인이 있고 베이스플레인은 평면이고; 출광면은 2개의 국부 구면과 2개의 구면 사이의 전환영역으로 구성되고; 출광면과 베이스플레인은 서로 연결되어 베이스플레인의 윤곽을 확정하고; 베이스플레인 중앙에는 입광면이 설치되어 있고; 베이스플레인, 입광면, 출광면은 공동으로 2차 광학렌즈의 본체 범위를 확정하고; 2차 광학렌즈는 본체 베이스플레인에 설치된 한 쌍의 체결홀더가 있으며 한 쌍의 체결홀더는 각각 베이스플레인의 세로방향으로 양쪽 가에 설치되어 있고; 체결홀더의 훅은 베이스플레인을 따라 세로방향으로 베이스플레인 외부로 연장되어 있고 훅의 정면 즉 출광면으로 향한 면은 하나의 평면으로 해당 평면과 베이스플레인은 평행을 이루고 있으며 훅의 뒷면, 즉 출광면에서 떨어진 호면으로 해당 호면이 베이스플레인 외부로 연장된 쪽이 다른 한쪽보다 낮은 것을 특징으로 한다.

도1은 본 발명의 첫번째 실시예의 정면도이며,

도2는 도1의 A-A 단면도이며,

도3은 도1의 B-B 단면도이며,

도4는 본 발명 첫 번째 실시예의 측면도이며,

도5는 본 발명 첫 번째 실시예의 입체도이며,

도6은 본 발명 첫 번째 실시예와 도5의 각기 다른 각도의 입체도이며,

도7은 본 발명 첫 번째 실시예가 도3에서 예시한 단면의 출광도이며,

도8은 본 발명 첫 번째 실시예가 도2에서 예시된 단면의 출광도이며,

도9는 본 발명 두 번째 실시예의 예시도이며,

도10은 본 발명 두 번째 실시예의 분해 예시도이며,

도11은 본 발명 두 번째 실시예 한 작업모드의 예시도이며,

도12는 본 발명 두 번째 실시예의 한 작업모드의 분해예시도이며,

도13은 본 발명 세 번째 실시예의 배광곡선도이며,

도14는 도13의 배광곡선도의 직각좌표 형식이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다. 첨부도면 도 1 ~ 도 6으로부터 알수 있는 바와 같이, 본 발명의 첫번째 실시예는 일종의 2차 광학렌즈(105)로 하나의 베이스플레인(1054)이 있고 베이스플레인(1054)은 평면이며; 출광면(1055)은 2개의 국부 구면과 2개의 구면 사이의 전환영역으로 구성되며; 출광면(1055)과 베이스플레인(1054)은 서로 연결되어 베이스플레인(1054)의 윤곽을 확정하고; 베이스플레인(1054) 중앙에는 입광면(1053)이 설치되어 있고; 입광면(1053)은 요면이며; 베이스플레인(1054), 입광면(1053), 출광면(1055)은 공동으로 2차 광학렌즈(105)의 본체(1051) 범위를 확정하고; 2차 광학렌즈(105)는 또한 본체 베이스플레인(104)에 설치된 한 쌍의 체결홀더(1052)가 있으며 한 쌍의 체결홀더(1052)는 각각 베이스플레인(1054)의 세로방향으로 양쪽 가에 설치되어 있고; 체결홀더(1052)의 훅은 베이스플레인(1054)을 따라 세로방향으로 베이스플레인(1054) 외부로 연장되어 있고 훅의 정면 즉 출광면(1055)으로 향하고 있는 면은 하나의 평면으로 해당 평면은 베이스플레인(1054)과 평행을 이루고 있으며 훅의 뒷면, 즉 출광면(1055)에서 떨어진 한면은 상대적으로 앞의 평면보다 경사면으로 경사면이 베이스플레인(1054) 외부로 연장된 면이 다른 한쪽보다 낮다. 다시 첨부도면 도 1~도 6을 참조하면 알수 있는 바와 같이, 전환면은 출광면 상부의 직선접선 전환영역과 출광면(1055) 측면의 원호 전환영역을 포함하며; 출광면(1055)의 상부와 측면 사이는 원호 전환영역이고; 본 실시예에서 입광면 (1053)은 반구형 요면으로 그 구의 직경은 서로 결합사용되는 LED전구의 구면렌즈의 직경과 동일하고, 2차 광학렌즈(105)는 ABS자재를 사출성형하여 만든 것이며 배합사 용된 LED전구의 구면렌즈의 자재도 동일한 ABS자재이고, 입광면(1053)과 출광면(1055) 표면은 모두 한 층의 광택층이 있다. 도7, 도8은 본 실시예의 가로 세로 두 단면의 출광예시도를 직관적으로 나타냈다.

본 발명의 두번째 실시예는 일종의 LED가로등으로 본 발명 첫 번째 실시예의 이용사례이다. 첨부도면 도 9~도12로부터 알수 있는 바와 같이, LED가로등은 램프 몸체(101)와 LED전구(103)를 포함하며 램프 몸체(101)는 정면과 뒷면이 있고 램프 몸체(101)의 정면은 측판과 기판으로 형성된 챔버가 있으며 램프 몸체의 뒷면에는 방열판(101l)이 있고 램프 몸체 뒷면에는 또한 가로등 기둥 연결기구가 설치되어 있고; 가로등 기둥연결기구는 두 개의 원호요면이 있는 클램프가 있으며 하단 클램프(1013)은 등 램프 몸체(101)의 뒷면에 있는 램프 몸체(101)의 일부분이며 상단 클램프(도면에는 예시 안됨)는 자유롭게 설치되며 상단 클램프, 하단 클램프(1013)의 원호요면은 서로 마주보도록 설치하고 상단 클램프는 나사로 하단 클램프(1013)와 연결되며 가로등 기둥은 상단 클램프 원호요면과 하단 클램프(1013) 원호요면 사이에 설치하고; 챔버 바닥에는 하나의 평면이 있고, 챔버 내에는 차단막(1012)이 설치되어 있으며 차단막(1012)은 가로등 기둥연결기구 쪽에 가까이 있으며 차단막(1012)은 챔버를 두 부분으로 나누고 있으며 가로등 기둥 연결기구에 가까운 한 쪽의 부 챔버(1015)와 차단막의 다른 한쪽에 위치한 주 챔버(1014)로 나뉘는데; 차단막(1012) 양쪽과 챔버 측벽 간에는 주 챔버(1014)와 부 챔버(1015)가 서로 통할 수 있는 틈이 있고; LED가로등은 또한 LED어레이 기판을 포함하고 있으며 LED어레이 기판에는 열전도기판(102)의 LED전구(103)을 포함하며 열전도기판(102)위에는 인쇄회로가 있고 LED전구(103)는 열전도기판(102)의 한 면에 위치하고；LED가로등은 2차 광학렌즈(105)를 포함하며 2차 광학렌즈(105)는 렌즈기판(104)위에 있으며 렌즈기판(104)과 열전도기판(102)은 평행되게 설치되어 있고 모든 LED전구(103)에는 하나의 2차 광학렌즈(105)와 대응하고；렌즈기판(104)에서 열전도기판(102)방향의 한쪽에는 약간의 높이가 같은 지지부(도면에는 표시 안됨)가 설치되고 지지부는 열전도기판(102)을 눌러 렌즈기판(104)과 열전도기판(102)간의 거리를 확정한다. 본 실시예에서 지지부는 몇몇 도드라진 리브이며 리브와 열전도기판(102)의 접촉면은 평면이고； 리브는 램프 몸체(101)을 연결하는데 사용되는 렌즈기판(104)과 열전도기판(102)의 개구부를 통과한다. 렌즈기판(104)의 홀은 카운터보어를 가진 홀이며 카운터보어는 열전도기판(102)과 떨어진 쪽에 설치한다. 첨부도면 도 12로부터 알수 있는 바와 같이, 본 실시예의 렌즈기판(104)에는 체결홀더를 설치하고 열전도기판(102)에는 움푹한 면이 있어 렌즈기판(104)을 열전도기판(102)에 사전조립에 사용되며；램프 몸체(101) 측판의 챔버 바닥 측과 떨어진 측 내측에는 계단이 있고 LED가로등에는 램프갓(107)이 설치되어 있고 램프갓(107)은 나사로 램프 몸체(101)챔버 측판에 설치된 계단 안을 통과하고 램프갓(107)과 램프 몸체(101)는 밀폐된 챔버를 형성하게 되고；램프갓(107)과 램프 몸체(101)의 결합부에는 개스킷(106)을 설치하고；램프 몸체(101)는 열 전도되는 금속자재로 제작되고 램프 몸체(101)의 부 챔버(1015)의 바닥에는 뒷면과 통하는 와이어 홀(1016)을 갖추고 있다. 도2로부터 알수 있는 바와 같이, LED어레이 기판은 몇 개의 LED부 어레이 기판으로 구성되며 각 LED부 기판에는 한 세트의 LED전구가 제공되고；렌즈기판도 몇개 의 렌즈 부 기판으로 구성되며 렌즈 부 기판에는 2차 광학렌즈 한 세트가 설치되고 2차 광학렌즈 수량과 설치위치와 열전도기판 상의 LED전구는 서로 대응된다. 도 11과 도12로부터 알수 있는 바와 같이, 하나의 LED부 어레이 기판은 2차 광학렌즈가 장착된 렌즈기판으로 조립되어 작업모듈을 구성하게 된다. 램프갓(107)은 투명한 아크릴 평판으로 아크릴 표면에는 불투명한 실크스크린레이어가 있으며 실크스크린레이어는 아크릴 평판의 주위에 가까이 있으며 아크릴판 표면에는 실크스크린레이어가 없는 투광영역이 있고 실크스크린레이어는 투광영역의 주위에 위치해 있다. 본 실시예에서 와이어홀(1015)에는 방수탭이 있고 방수탭은 시장제품을 사용한다. 램프 몸체(101)뒷면의 방열판(1011)의 상부는 곡면을 구성하고 LED어레이 기판 중심과 상대적인 영역의 방열판(1011)의 높이는 기타 영역보다 높아 미관과 효과적인 방열효과를 달성할 수 있고 LED어레이 기판 중심에 LED전구(103)의 배열이 가장 집중되어 작업 시 발생한 열이 많아 보다 더 큰 방열면적을 필요로 하게 된다. 램프 몸체(101)는 다이캐스팅으로 된 알루미늄합금으로 이루어진다.

본 발명의 세 번째 실시예는 2차 광학렌즈의 설계와 광학실험 실례이다. 렌즈의 출광요구 설정은 도13의 배광곡선도에서 예시하는 바와 같은 바, 도13은 배광곡선의 극좌표형식으로 극좌표도의 원점(동심원의 중심부)은 2차 광학렌즈의 발광면의 중심이며; 각 동심원은 한개의 빛의 강도를 표시하는데 바깥 원에 가까울수록 광도가 커진다. 그림의 각 각도값은 이 단면 상의 수직각도이며, 아래 방향으로

0°설정되고；도14는 도13의 직각좌표형식이다. 배광곡선도에서 알 수 있듯이 필요한 광점은 직사각형 광점이며；굴절원리와 설계 경험으로 필요한 2차 광학렌즈의 형태가 바로 본 발명 첫번째 실시예의 2차 광학렌즈의 형태임을 알 수 있다. 본 발명의 첫 번째 실시예의 렌즈를 사용하여 검증한 결과 직사각형 광점을 얻었으며 본 2차 광학렌즈의 설계목적을 실현하였다.

본 발명의 네 번째 실시예 또한 일종의 2차 광학렌즈로 본 발명의 첫 번째 실시예와 다른 점은 훅 뒷면의 경사면이 평면이 아니라 불록한 면으로 설치 시 2차 광학렌즈는 보다 더 편리하게 열전도기판으로 미끄러져 들어갈 수 있게 된다.

상기 실시예는 단지 몇종류의 우수한 실시방식의 실례에 불과하며 본 발명의 특허청구범위에서 발명의 기술적 특징에 대한 변화는 모두 본 발명 청구범위에 속한다.

본 발명의 2차 광학렌즈, 베이스플레인, 입광면, 출광면은 공동으로 2차 광학렌즈의 본체의 범위를 확정하고; 베이스플레인 중앙에는 안으로 파인 입광면이 있으며 해당 요면은 1차 렌즈의 상위부분과 완벽하게 결합 가능하고 LED발광칩은 자체적으로 뛰어난 집광특성을 가지고 있고 1차 렌즈의 출광부위가 기본적으로 1차 렌즈의 상위부분이 되므로 1차 렌즈의 출광은 전부 바로 2차 렌즈에 입광되어 중간과정이 없어 1, 2차 렌즈에 동일한 자재를 사용할 경우, 종래기술과 비교 시 2차 굴절손실과 산란광손실을 줄일 수 있게 되어 본 발명과 관련된 2차 광학렌즈의 도광방식이 보다 더 직접적이고 출광 효율도 더 높아진다. 2차 광학렌즈는 또 본체 베이스플레인에 설치된 한 쌍의 체결홀더를 포함하며 한 쌍의 체결홀더는 각각 베이스플레인 세로방향으로 양쪽 가에 설치되어 있고 사용 시 LED전구는 일반적으로 열전도기판 위에 설치되며 본 발명의 체결홀더는 열전도기판을 고정하는데 사용되 며 열전도기판의 고정물은 탄성이 있는 고정물로 설치될 수 있어 2차 광학렌즈와 위치는 LED조명 간에 접합력을 갖추게 되어 1차 렌즈와 2차 광학렌즈의 결합을 보장하게 된다. 본 발명의 2차 광학렌즈는 하나의 LIED전구를 대상으로 하며 LED조명설비에 설치된 LIED전구 수에 따라 2차 광학렌즈를 설치하게 조명설비 설계 시 모든 2차 광학렌즈의 출광 광점을 각각 제어할 수 있어 조명설비에 다만 하나의 2차 광학렌즈만 가지고 있는 종래기술과 비교할 때 조명설비의 출광 광점을 보다 더 쉽게 제어할 수 있다.

Claims

베이스플레인이 있고 베이스플레인은 평면이고; 출광면은 2개의 국부 구면과 2개의 구면 사이의 전환영역으로 구성되고; 출광면과 베이스플레인은 서로 연결되어 베이스플레인의 윤곽을 확정하고; 베이스플레인 중앙에는 입광면이 설치되어 있고; 베이스플레인, 입광면, 출광면은 공동으로 2차 광학렌즈의 본체 범위를 확정하고 있고; 2차 광학렌즈는 본체 베이스플레인에 설치된 한 쌍의 체결홀더가 있으며 한 쌍의 체결홀더는 각각 베이스플레인의 세로방향으로 양쪽 가에 설치되어 있고; 체결홀더의 훅은 베이스플레인을 따라 세로방향으로 베이스플레인 외부로 연장되어 있고 훅의 정면 즉 출광면으로 향하고 있는 면은 제～번째 평면으로 첫번째 평면과 베이스플레인은 평행을 이루고 있으며 훅의 뒷면, 즉 출광면에서 떨어진 ～면은 제2평면으로 제2평면은 제1평면보다 상대적으로 기울어져 있고 제2평면이 베이스플레인 외부로 연장된 쪽이 다른 한쪽보다 낮은 것을 특징으로 하는 2차광학렌즈.
청구항1에 있어서, 상기 전환영역이 출광면 상부의 직선접선전환영역과 출광면 측면의 원호 전환영역을 가지는 것을 특징으로 하는 2차 광학렌즈.
청구항2에 있어서, 상기 출광면의 상부와 측면 간이 원호 전환영역인 것을 특징으로 하는 2차 광학렌즈.
청구항1에 있어서, 상기 입광면이 반구형 요면인 것을 특징으로 하는 2차 광학렌즈.
청구항1에 있어서, 상기 입광면이 원활한 요면(凹面)인 것을 특징으로 하는 2차 광학렌즈.
청구항1에 있어서, PVC, ABS또는 PP자재를 사출성형하여 만든 것으로 입광면과 출광면표면에 모두 한층의 광택층이 있는 것을 특징으로 하는 2차 광학렌즈.
청구항1에 있어서, 상기 전환영역이 출광면 상부의 직선접선전환영역과 출광면 측면의 원호 전환영역을 포함하고; 상기 출광면의 경사면과 측면 간이 원호전환영역이고; 상기 입광면은 반구형 요면이고; 2차 광학렌즈는 PVC, ABS또는 PP자재를 사출성형하여 만든 것으로 입광면과 출광면의 표면에는 모두 한 층의 광택층이 있는 것을 특징으로 하는 2차 광학렌즈.
베이스플레인이 있고 베이스플레인은 평면이고; 출광면은 2개의 국부 구면과 2개의 구면 사이의 전환영역으로 구성되고; 출광면과 베이스플레인은 서로 연결되어 베이스플레인의 윤곽을 확정하고; 베이스플레인 중앙에는 입광면이 설치되어 있고; 베이스플레인, 입광면, 출광면은 공동으로 2차 광학렌즈의 본체 범위를 확정하고; 2차 광학렌즈는 본체 베이스플레인에 설치된 한 쌍의 체결홀더가 있으며 한 쌍 의 체결홀더는 각각 베이스플레인의 세로방향으로 양쪽 가에 설치되어 있고; 체결홀더의 훅은 베이스플레인을 따라 세로방향으로 베이스플레인 외부로 연장되어 있고 훅의 정면 즉 출광면으로 향한 면은 하나의 평면으로 해당 평면과 베이스플레인은 평행을 이루고 있으며 훅의 뒷면, 즉 출광면에서 떨어진 호면으로 해당 호면이 베이스플레인 외부로 연장된 쪽이 다른 한쪽보다 낮은 것을 특징으로 하는 2차 광학렌즈.
청구항8에 있어서, 상기 전환면은 출광면 상부의 직선접선전환영역과 출광면 측면의 원호 전환영역을 포함하고； 상기 출광면의 기울어진 면과 측면 간은 원호전환영역이고； 상기 입광면은 반구형 요면이고； 2차 광학렌즈는 PVC나 ABS또는 PP자재를 사출성형하여 만든 것으로 입광면과 출광면의 표면은 모두 한 층의 광택층이 있는 것을 특징으로 하는 2차 광학렌즈.