KR20120053919A - Optical lens, led module and lighting apparatus having the optical lens - Google Patents

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윤상호
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김현정
김형진
최경식
이창모
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Abstract

PURPOSE: An optical lens and an LED module and a lighting apparatus having the same are provided to form an asymmetrical optical lens by forming a plane one side of a rotating symmetrical lens structure. CONSTITUTION: An optical lens(150) includes a rotating symmetrical plane(110) forming a rotating symmetry structure and a first planar section(120) formed in one side of the rotating symmetrical structure into a cross section of the rotating symmetrical structure. An overall lens structure is to become asymmetric by introducing the first planar section. The rotating symmetrical plane and an extension surface of the rotating symmetrical structure form the rotating symmetrical structure like a cake shape. The overall lens structure has an asymmetric structure by a first plane diagonally extended in one side of the rotating symmetrical structure. Asymmetrical light distribution is formed by the asymmetric structure of a lens.

Description

광학 렌즈, 이를 구비하는 ＬＥＤ 모듈 및 조명 장치{OPTICAL LENS, LED MODULE AND LIGHTING APPARATUS HAVING THE OPTICAL LENS}Optical lens, LED module and lighting device having same {OPTICAL LENS, LED MODULE AND LIGHTING APPARATUS HAVING THE OPTICAL LENS}

본 발명은 광학 렌즈와 이를 구비하는 LED 모듈, 그리고 이러한 LED 모듈을 구비하는 가로등과 같은 조명 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an optical lens, an LED module having the same, and a lighting device such as a street lamp having the LED module.

최근 지구 온난화, 환경 파괴의 억제 및 환경 보호의 측면에서 효율적인 조명의 개발은 이산화탄소와 같은 온실 가스의 감축을 위해 매우 중요하다. 이에 발광다이오드(light emitting diode: LED)의 광속 및 효율의 급속한 증가는 다른 경쟁 후보자 광원에 비하여 높은 효율과 수명으로 기존의 조명용 광원의 대안으로서 가능성을 보이고 있다.
In recent years, the development of efficient lighting in terms of global warming, suppression of environmental destruction and environmental protection is very important for the reduction of greenhouse gases such as carbon dioxide. Accordingly, the rapid increase in luminous flux and efficiency of light emitting diodes (LEDs) has shown potential as an alternative to conventional lighting sources with high efficiency and lifetime compared to other competitive candidate light sources.

이러한 LED는 다른 광원과 마찬가지로 적용분야에 따라 적합한 배광 분포를 만들기 위해 적절한 광학계를 필요로 한다. 그러나, LED는 점광원이라는 점때문에 기존의 조명용 광원의 광학계와는 다소 다른 광학계를 사용한다. LED 조명에서는 이러한 배광을 설계하기 위해 플라스틱 사출 렌즈를 많이 사용하는데, 그 제작의 용이성과 배광 특성을 위해 특별한 설계가 필요하다.
Such LEDs, like other light sources, require suitable optics to produce a suitable light distribution depending on the application. However, because LED is a point light source, it uses a slightly different optical system from the optical system of the conventional lighting light source. In LED lighting, many plastic injection lenses are used to design such light distribution, and a special design is required for its ease of manufacture and light distribution characteristics.

기존 LED에 사용되는 렌즈는 주로 회전축을 중심으로 하는 회전 대칭형의 렌즈가 주로 사용된다(도 7 참조). 따라서, 이러한 LED 용 렌즈는 대칭형의 배광이 필요한 분야에 주로 적용된다. 그러나, LED의 광속과 효율이 증가함에 따라 LED 광원의 응용분야도 다양하게 변하고 있다. 예를 들어, 가로등이나 보안등과 같은 조명 분야에 까지 LED 광원이 적용되고 있다. 특히, 가로등의 도로 배광은 특이한 특성을 갖고 있다. 가로등은 도로의 가장자리에 설치되면서 도로 차선수에 따라 도로 폭 방향으로 배광의 각도가 조절되어야 하고, 인도 방향으로는 광량이 제한되어야 한다. 또한, 경제적인 배광을 위해, 설치되는 가로등의 수를 줄일 필요가 있다. 이를 위해 차선 방향으로는 빛이 매우 넓게 비추어져야 하므로 차선 방향으로의 배광 각도가 커야한다. 또한, 도로 상의 조도 및 휘도 균제도도 기준을 만족하여야 한다. 이러한 배광을 달성하기 위해서는 렌즈의 모양 또한 비구면/비대칭이어야 한다. 그러나, 이러한 배광을 달성하기 위한 종래의 비구면/비대칭 렌즈를 제조함에 있어서, 금형의 제작이 매우 어려울 뿐만 제작 비용도 증가한다. The lens used in the conventional LED is mainly used a rotationally symmetric lens around the axis of rotation (see Fig. 7). Therefore, such a lens for LED is mainly applied to the field that needs symmetrical light distribution. However, as the luminous flux and efficiency of the LED increase, the application field of the LED light source is also variously changed. For example, LED light sources have been applied to lighting fields such as street lamps and security lamps. In particular, the road light distribution of the street light has an unusual characteristic. As the street lamp is installed at the edge of the road, the angle of light distribution must be adjusted in the direction of the road width according to the road driver, and the amount of light must be limited in the direction of delivery. In addition, for economical light distribution, it is necessary to reduce the number of street lights installed. To this end, the light must be very wide in the lane direction, so the light distribution angle in the lane direction must be large. In addition, the illuminance and brightness uniformity on the road must also satisfy the criteria. To achieve this light distribution, the shape of the lens must also be aspherical / asymmetrical. However, in manufacturing a conventional aspherical / asymmetric lens for achieving such light distribution, the manufacture of a mold is very difficult and the manufacturing cost also increases.

본 발명의 실시예는, 렌즈 제작 상의 어려움을 줄이고 비대칭적인 목표 배광 특성을 용이하게 달성할 수 있는 광학 렌즈를 제공한다. Embodiments of the present invention provide an optical lens that can reduce the difficulty in manufacturing the lens and can easily achieve asymmetric target light distribution characteristics.

또한, 본 발명의 실시예는, 렌즈 제작 상의 어려움을 줄이고 비대칭적인 목표 배광 특성을 용이하게 달성할 수 있는 광학 렌즈를 구비하는 LED 광원 모듈을 제공한다. In addition, embodiments of the present invention provides an LED light source module having an optical lens that can reduce the difficulty in manufacturing the lens and can easily achieve asymmetric target light distribution characteristics.

또한, 본 발명의 실시예는, 렌즈 제작 상의 어려움을 줄이고 비대칭적인 목표 배광 특성을 용이하게 달성할 수 있는 광학 렌즈를 구비하는 조명 장치를 제공한다. In addition, embodiments of the present invention provides an illumination device having an optical lens that can reduce the difficulty in manufacturing the lens and can easily achieve asymmetric target light distribution characteristics.

본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈는, 회전대칭 구조를 형성하는 회전대칭면; 및 상기 회전대칭 구조의 절단면으로 형성되는 제1 평면부를 포함한다. 상기 광학 렌즈의 하부에는 LED 광원부를 배치하기 위한 캐비티가 형성될 수 있다. 상기 회전대칭 구조는 케이크 형상을 가질 수 있다.
Optical lens according to an embodiment of the present invention, the rotationally symmetrical surface to form a rotationally symmetrical structure; And a first planar portion formed as a cut surface of the rotationally symmetrical structure. A cavity for arranging the LED light source may be formed below the optical lens. The rotationally symmetrical structure may have a cake shape.

상기 광학 렌즈는, 상기 제1 평면부의 반대편에 있는 상기 회전대칭 구조의 타측에 상기 제1 평면부와 다른 면적을 갖도록 경사지게 연장된 제2 평면부를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 평면부의 면적은 상기 제1 평면부의 면적보다 작을 수 있다.
The optical lens may further include a second planar part that is inclinedly extended to have a different area from the first planar part on the other side of the rotationally symmetrical structure opposite to the first planar part. An area of the second plane portion may be smaller than an area of the first plane portion.

상기 광학 렌즈는, 상기 제1 평면부의 양측부에 있는 상기 회전대칭 구조의 양측에 경사지게 연장된 제2 및 제3 평면부를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 및 제3 평면부 간의 간격이 좁아지도록 경사지게 연장될 수 있다.
The optical lens may further include second and third planar portions that are inclinedly extended to both sides of the rotationally symmetrical structure on both sides of the first plane portion. It may extend inclined to narrow the gap between the second and third planar portion.

본 발명의 실시예에 따른 LED 모듈은, LED 광원부; 및 상기 LED 광원부로부터 빛을 제공받아 비대칭의 배광 분포를 갖는 빛을 발하는 광학 렌즈를 포함하고, 상기 광학 렌즈는 회전대칭 구조를 형성하는 회전대칭면과 상기 회전대칭 구조의 일측에 경사지게 연장된 제1 평면부를 포함할 수 있다.
LED module according to an embodiment of the present invention, the LED light source; And an optical lens that receives light from the LED light source and emits light having an asymmetric light distribution, wherein the optical lens has a rotationally symmetrical surface forming a rotationally symmetrical structure and a first plane inclinedly extending to one side of the rotationally symmetrical structure. It may include wealth.

상기 광학 렌즈의 하부에는 LED 광원부를 배치하기 위한 캐비티가 형성되고, 상기 LED 광원부는 상기 캐비티 내에 배치될 수 있다.
A cavity for arranging an LED light source unit may be formed below the optical lens, and the LED light source unit may be disposed in the cavity.

본 발명의 실시예에 따른 조명 장치는, 하나 이상의 상술한 LED 모듈을 포함할 수 있다. 상기 광학 렌즈는 복수개가 어레이로 배열되어 있고, 상기 어레이로 배열된 복수개의 광학 렌즈 각각에 LED 광원부가 배치될 수 있다. 상기 어레이로 배열된 복수개의 광학 렌즈는 렌즈 물질로 연결되어 통합된 렌즈 어레이 구조체일 수 있다. 이 조명 장치는 가로등에 적용될 수 있다. 상기 광학 렌즈의 일측이 차도측 방향으로 배치되고 상기 광학 렌즈의 타측이 인도측 방향으로 배치될 수 있다. The lighting apparatus according to the embodiment of the present invention may include one or more LED modules described above. The plurality of optical lenses may be arranged in an array, and an LED light source unit may be disposed in each of the plurality of optical lenses arranged in the array. The plurality of optical lenses arranged in the array may be a lens array structure connected and integrated with lens material. This lighting device can be applied to street lamps. One side of the optical lens may be disposed in a roadway side direction, and the other side of the optical lens may be disposed in a delivery side direction.

본 발명의 실시예에 따르면, 회전대칭의 렌즈 구조체 일측에 평면을 형성함으로써 전체적으로 비대칭적인 광학 렌즈를 이루며, 원하는 비대칭적인 배광 특성을 용이하게 구현할 수 있다. 또한, 회전대칭의 렌즈 구조체에 하나 이상의 평면을 도입함으로써 목표 배광을 얻기 위한 설계가 간단하며 렌즈 제작이 용이하고 그 제조 비용도 절감된다. 이러한 광학 렌즈는 조명용 LED 모듈의 비대칭 배광을 위한 광학 소자로 유용하게 사용될 수 있으며, 특히 LED 광원을 이용한 가로등 조명 장치에 효과적으로 사용될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by forming a plane on one side of the rotationally symmetric lens structure to form an asymmetric optical lens as a whole, it is possible to easily implement the desired asymmetric light distribution characteristics. In addition, by introducing one or more planes into the rotationally symmetric lens structure, the design for obtaining the target light distribution is simple, the lens is easy to manufacture, and the manufacturing cost thereof is reduced. Such an optical lens may be usefully used as an optical element for asymmetrical light distribution of an LED module for lighting, and particularly, may be effectively used for a street lamp lighting apparatus using an LED light source.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈를 갖는 LED 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 LED 모듈의 라인 AA'를 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 LED 모듈의 라인 BB'를 따라 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 렌즈를 갖는 LED 모듈의 사시도이다.
도 5는 도 4의 LED 모듈의 라인 AA'를 따라 자른 단면도이다.
도 6은 도 4의 LED 모듈의 라인 BB'를 따라 자른 단면도이다.
도 7은 비교예에 따른 광학 렌즈를 갖는 LED 모듈의 사시도이다.
도 8은 도 7의 LED 모듈의 라인 AA'를 따라 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈를 갖는 LED 모듈의 배광 분포를 나타내는 도면이다.
도 10은 (렌즈가 없는) LED 광원부의 배광 분포를 나타내는 도면이다.
도 11은 비교예에 따른 광학 렌즈를 갖는 LED 모듈의 배광 분포를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치의 주요 부분을 나타내는 도면이다.1 is a perspective view of an LED module having an optical lens according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the LED module of FIG. 1.
3 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of the LED module of FIG. 1.
4 is a perspective view of an LED module having an optical lens according to another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the LED module of FIG. 4.
6 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of the LED module of FIG. 4.
7 is a perspective view of an LED module having an optical lens according to a comparative example.
FIG. 8 is a cross-sectional view along line AA ′ of the LED module of FIG. 7.
9 is a view showing a light distribution of an LED module having an optical lens according to an embodiment of the present invention.
Fig. 10 is a diagram showing the light distribution of the LED light source unit (without the lens).
11 is a view showing light distribution of an LED module having an optical lens according to a comparative example.
12 is a view showing a main part of a lighting device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shape and the size of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity and the same elements are denoted by the same reference numerals in the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈를 갖는 LED 모듈의 사시도이고, 도 2는 도 1의 LED 모듈의 라인 AA'를 따라 자른 단면도이고, 도 3은 도 1의 LED 모듈의 라인 BB'를 따라 자른 단면도이다.
1 is a perspective view of an LED module having an optical lens according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line AA 'of the LED module of Figure 1, Figure 3 is a line BB' of the LED module of Figure 1 The cross section is cut along.

도 1 내지 3을 참조하면, 광학 렌즈(150)는 회전대칭 구조를 형성하는 회전대칭면(110)과 회전대칭 구조의 일측에 상기 회전대칭 구조의 절단면으로 형성되는 제1 평면부(120)를 포함한다. 회전 대칭면(110)이 형성하는 회전대칭 구조는, 도 1에 도시된 바와 같이 예를들어 케이크 형상일 수 있다. 제1 평면부(120)를 도입함으로써, 회전대칭의 렌즈 구조체의 일측에 형성되어 전체 렌즈 구조는 비대칭형으로 된다. 즉, 회전 대칭면(110) 및 이 면의 연장면(도 2 및 3의 점선 참조)는 케이크 형상과 같은 회전대칭 구조를 형성하지만, 이러한 회전 대칭 구조의 일측에 비스듬히(경사지게) 연장된 제1 평면이 구비됨으로써, 전체 렌즈 구조는 비대칭 구조를 갖게 되고 이에 따라 비대칭의 배광 분포를 얻을 수 있게 된다. 이러한 평면부는 회전대칭 구조에 용이하게 형성할 수 있으므로 제작상의 편리성과 제조 비용의 절감 효과를 얻을 수 있다.
1 to 3, the optical lens 150 includes a rotationally symmetrical surface 110 that forms a rotationally symmetrical structure and a first plane portion 120 that is formed as a cut surface of the rotationally symmetrical structure on one side of the rotationally symmetrical structure. do. The rotationally symmetric structure formed by the rotation symmetry surface 110 may be, for example, a cake shape as shown in FIG. 1. By introducing the first planar portion 120, it is formed on one side of the rotationally symmetric lens structure so that the entire lens structure is asymmetrical. That is, the rotationally symmetrical plane 110 and its extended surface (see dashed lines in FIGS. 2 and 3) form a rotationally symmetrical structure, such as a cake shape, but with a first plane extending obliquely (tilt) to one side of this rotationally symmetrical structure. By this, the entire lens structure has an asymmetrical structure, thereby obtaining an asymmetric light distribution. Since the flat part can be easily formed in the rotationally symmetrical structure, it is possible to obtain convenience in manufacturing and a reduction in manufacturing cost.

또한, 광학 렌즈에 제1 평면부 이외에 또다른 평면부를 더 형성할 수도 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 평면부(120)의 양측부로서, 회전대칭 구조의 양측에 경사지게(제1 평면과는 반대로 밑으로 갈수록 렌즈 안쪽 방향으로 경사짐) 연장된 제2 평면부와 제3 평면부(130)가 더 구비될 수 있다. 이러한 제2 및 3 평면부(130)는 아래로 갈수록 이들 간의 간격이 좁아지도록 경사지게 연장될 수 있다. 이러한 제2 및 제3 평면부(130)를 도입함으로써 라인 BB'를 따라 자른 단면 상에서의 배광 분포를 특정한 분포로 조절할 수 있는데, 예를 들어 렌즈의 상부 측으로 더 많은 광량을 확보하도록 그 배광 분포를 조절할 수 있다(도 9 참조).
Further, in addition to the first flat portion, another flat portion may be further formed in the optical lens. For example, as shown in FIGS. 1 and 3, as both sides of the first planar portion 120, inclined to both sides of the rotationally symmetrical structure (as inclined downward toward the lens as opposed to the first plane). An extended second planar part and a third planar part 130 may be further provided. The second and third planar portions 130 may extend inclined such that the distance between them becomes narrower toward the bottom. By introducing such second and third planar portions 130, the distribution of light distribution on the cross section taken along the line BB 'can be adjusted to a specific distribution. For example, the distribution of light distribution can be adjusted to secure more light to the upper side of the lens. It can be adjusted (see FIG. 9).

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, LED 모듈(100)은 이러한 광학 렌즈(150)와 이 광학 렌즈에 빛을 제공하는 LED 광원부(90)를 포함한다. 또한, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 광학 렌즈(150)의 하부에는 캐비티(140)가 형성되어 있어, LED 광원부(90)는 이 캐비티(140) 내에 배치될 수 있다. LED 광원부(90)는 예를 들어, LED 칩와 이 LED 칩이 실장된 패키지 본체를 포함한 LED 패키지일 수도 있으며, LED 칩 자체일 수도 있다. 적절한 형광체를 함유한 수지로 LED 칩을 봉지한 형태의 LED 패키지가 이러한 LED 광원부(90)의 일례에 해당한다.
As shown in FIGS. 1 to 3, the LED module 100 includes such an optical lens 150 and an LED light source unit 90 for providing light to the optical lens. Also, as shown in FIGS. 2 and 3, the cavity 140 is formed under the optical lens 150, so that the LED light source unit 90 may be disposed in the cavity 140. The LED light source unit 90 may be, for example, an LED package including an LED chip and a package body on which the LED chip is mounted, or may be the LED chip itself. An LED package in which the LED chip is encapsulated with a resin containing a suitable phosphor corresponds to an example of such an LED light source unit 90.

광학 렌즈(150)는 LED 광원부(90)로부터 빛을 제공받아 비대칭의 배광 분포(도 9 참조)를 갖는 빛을 발한다. 이러한 LED 모듈은 비대칭 배광 특성을 갖는 조명 분야에 유용하게 적용될 수 있는데, 특히 가로등 조명에 사용될 수 있다. 도 1 내지 3에 도시된 LED 모듈(100)의 경우, 경사진 제1 평면부(130)의 반대측으로 더 많은 광량이 분포하도록 그 배광 특성을 조절할 수 있다. 또한, 제1 평면부(120)의 경사 각도 및 제1 평면부(120)의 면적를 다르게 함으로써 비대칭 목표 배광을 얻도록 배광 각도를 조절할 수 있다. 좀 더 정교한 배광을 위해서 광학 렌즈(150)에 평면(예를 들어, 제2 및 3 평면부(130))이 더 추가될 수도 있다.
The optical lens 150 receives light from the LED light source unit 90 and emits light having an asymmetric light distribution (see FIG. 9). Such an LED module may be usefully applied to a lighting field having an asymmetric light distribution property, and particularly, may be used for street light lighting. In the case of the LED module 100 illustrated in FIGS. 1 to 3, the light distribution characteristic may be adjusted to distribute more light toward the opposite side of the inclined first plane portion 130. In addition, the light distribution angle may be adjusted to obtain an asymmetric target light distribution by varying the inclination angle of the first flat portion 120 and the area of the first flat portion 120. For more sophisticated light distribution, a plane (eg, second and third planar portions 130) may be further added to the optical lens 150.

상술한 광학 렌즈(150)와 이를 구비한 LED 모듈(100)에 따르면, 평면부(120 또는 120 및 130)를 도입함으로써 원하는 비대칭 목표 배광을 용이하게 구현할 수 있을 뿐만 아니라 렌즈 제작도 용이하고 제조 비용도 절감된다. 또한, 이러한 LED 모듈(100)은 가로등과 같은 비대칭 배광을 요하는 조명 분야에 유용하게 적용될 수 있다.
According to the above-described optical lens 150 and the LED module 100 having the same, by introducing the planar portion 120 or 120 and 130 it is not only possible to easily implement the desired asymmetric target light distribution, but also easy to manufacture the lens and manufacturing cost Is also saved. In addition, the LED module 100 may be usefully applied to the lighting field that requires asymmetric light distribution such as a street light.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 렌즈를 갖는 LED 모듈의 사시도이고, 도 5는 도 4의 LED 모듈의 라인 AA'를 따라 자른 단면도이고, 도 6은 도 4의 LED 모듈의 라인 BB'를 따라 자른 단면도이다.
4 is a perspective view of an LED module having an optical lens according to another embodiment of the present invention, Figure 5 is a cross-sectional view taken along the line AA 'of the LED module of Figure 4, Figure 6 is a line BB of the LED module of Figure 4 It is a cross-sectional view taken along.

도 4 내지 6을 참조하면, 광학 렌즈(250)는 회전대칭 구조를 형성하는 회전대칭면(210)과 회전대칭 구조의 일측에 경사지게 연장된 제1 평면부(220)를 포함한다. 회전 대칭면(210)이 형성하는 회전대칭 구조는, 도 4에 도시된 바와 같이 예를들어 케이크 형상일 수 있다. 제1 평면부(220)를 도입함으로써, 회전대칭의 렌즈 구조체의 일측에 형성되어 전체 렌즈 구조는 비대칭형으로 된다. 즉, 회전 대칭면(210) 및 이 면의 연장면(도 5의 점선 참조)는 케이크 형상과 같은 회전대칭 구조를 형성하지만, 이러한 회전 대칭 구조의 일측에 비스듬히(경사지게) 연장된 제1 평면(220)이 구비됨으로써, 전체 렌즈 구조는 비대칭 구조를 갖게 되고 이에 따라 비대칭의 배광 분포를 얻을 수 있게 된다. 이러한 평면부는 회전대칭 구조에 용이하게 형성할 수 있으므로 제작상의 편리성과 제조 비용을 절감 효과를 얻을 수 있다. 도 4 및 5를 참조하면, 이러한 제1 평면부(220)에 또다른 평면부(제2 평면부(225))가 추가로 도입되어 있다. 제2 평면부(225)는 제1 평면부(220)의 반대편에 있는 회전대칭 구조의 타측에 제1 평면부와 다른 면적을 갖도록 경사지게 연장되어 있다. 특히, 이 제2 평면부(225)는 제1 평면부(220)에 더하여 추가로 도입됨으로써, 좀 더 정교한 비대칭 배광 분포를 확보하는 데에 이용될 수 있다. 이러한 제2 평면부(225)는, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 제1 평면부(220)보다 더 작은 면적을 가질 수 있다.
4 to 6, the optical lens 250 includes a rotationally symmetrical surface 210 that forms a rotationally symmetrical structure and a first planar portion 220 that is inclinedly extended to one side of the rotationally symmetrical structure. The rotationally symmetric structure formed by the rotation symmetry surface 210 may be, for example, a cake shape as shown in FIG. 4. By introducing the first planar portion 220, it is formed on one side of the rotationally symmetric lens structure so that the entire lens structure is asymmetrical. That is, the rotationally symmetrical surface 210 and its extension surface (see dashed line in FIG. 5) form a rotationally symmetrical structure, such as a cake shape, but have a first plane 220 extending obliquely (obliquely) to one side of this rotationally symmetrical structure. ), The entire lens structure has an asymmetric structure, thereby obtaining an asymmetric light distribution. Since the planar portion can be easily formed in the rotationally symmetrical structure, it is possible to obtain convenience in manufacturing and a reduction in manufacturing cost. 4 and 5, another planar portion (second planar portion 225) is additionally introduced into the first planar portion 220. The second planar portion 225 extends inclined to have a different area from the first planar portion on the other side of the rotationally symmetrical structure opposite to the first planar portion 220. In particular, the second planar portion 225 may be further introduced in addition to the first planar portion 220, and thus may be used to secure a more precise asymmetric light distribution. The second planar portion 225 may have a smaller area than the first planar portion 220 as shown in FIGS. 4 and 5.

도 4 내지 6에 도시된 바와 같이, LED 모듈(200)은 상술한 광학 렌즈(250)와 이 광학 렌즈(250)에 빛을 제공하는 LED 광원부(90)를 포함한다. 또한, 도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 광학 렌즈(250)의 하부에는 캐비티(240)가 형성되어 있어, LED 광원부(90)는 이 캐비티(240) 내에 배치될 수 있다. LED 광원부(90)는 예를 들어, LED 칩와 이 LED 칩이 실장된 패키지 본체를 포함한 LED 패키지일 수도 있으며, LED 칩 자체일 수도 있다. 적절한 형광체를 함유한 수지로 LED 칩을 봉지한 형태의 LED 패키지가 이러한 LED 광원부(90)의 일례에 해당한다.
As shown in FIGS. 4 to 6, the LED module 200 includes the above-described optical lens 250 and an LED light source unit 90 for providing light to the optical lens 250. In addition, as shown in FIGS. 5 and 6, the cavity 240 is formed under the optical lens 250, so that the LED light source unit 90 may be disposed in the cavity 240. The LED light source unit 90 may be, for example, an LED package including an LED chip and a package body on which the LED chip is mounted, or may be the LED chip itself. An LED package in which the LED chip is encapsulated with a resin containing a suitable phosphor corresponds to an example of such an LED light source unit 90.

광학 렌즈(250)는 LED 광원부(90)로부터 빛을 제공받아 비대칭의 배광 분포를 갖는 빛을 발한다. 이러한 LED 모듈은 비대칭 배광 특성을 갖는 조명 분야에 유용하게 적용될 수 있는데, 특히 가로등 조명에 사용될 수 있다. 도 4 내지 6에 도시된 LED 모듈(200)의 경우, 제2 평면부(225)보다 넓은 면적으로 경사지게 연장된 제1 평면부(220)의 반대측으로(제2 평면부 측으로) 더 많은 광량이 분포하도록 그 배광 특성을 조절할 수 있다. 또한, 제1 평면부(220)와 제2 평면부(225)의 경사 각도 및 제1 평면부(220)와 제2 평면부(225)의 면적를 다르게 함으로써 비대칭 목표 배광을 얻도록 배광 각도를 조절할 수 있다.
The optical lens 250 receives light from the LED light source unit 90 and emits light having an asymmetric light distribution. Such an LED module may be usefully applied to a lighting field having an asymmetric light distribution property, and particularly, may be used for street light lighting. In the case of the LED module 200 shown in FIGS. 4 to 6, more light is directed toward the opposite side (to the second planar portion) of the first planar portion 220 which extends obliquely to a wider area than the second planar portion 225. The light distribution characteristic can be adjusted to distribute. In addition, the light distribution angle is adjusted to obtain an asymmetric target light distribution by varying the inclination angles of the first planar portion 220 and the second planar portion 225 and the areas of the first planar portion 220 and the second planar portion 225. Can be.

상술한 광학 렌즈(250)와 이를 구비한 LED 모듈(200)에 따르면, 평면부(220, 또는 220 및 225)를 도입함으로써 원하는 비대칭 목표 배광을 용이하게 구현할 수 있을 뿐만 아니라 렌즈 제작도 용이하고 제조 비용도 절감된다. 또한, 이러한 LED 모듈(200)은 가로등과 같은 비대칭 배광을 요하는 조명 분야에 유용하게 적용될 수 있다.
According to the above-described optical lens 250 and the LED module 200 having the same, by introducing the planar portion 220, or 220 and 225, not only the desired asymmetric target light distribution can be easily realized, but also the lens is easily manufactured and manufactured. The cost is also reduced. In addition, the LED module 200 may be usefully applied to a lighting field requiring asymmetric light distribution such as a street light.

도 7은 비교예에 따른 광학 렌즈(350)를 구비한 LED 모듈(300)을 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7의 LED 모듈(300)을 라인 AA'를 따라 단면도이다. 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 비교예의 광학 렌즈(350)는, 상술한 실시예들과 달리, 렌즈 전체가 회전대칭 구조로서 그 배광 분포 또한 대칭적인 배광 특성을 나타낸다(도 11 참조). 이러한 비교예에 따른 회전대칭형의 광학 렌즈(350) 및 이를 구비한 LED 모듈(300)은 가로등과 같은 비대칭 배광 분포를 필요로 하는 조명 분야에 적용되기 어렵다.
7 is a perspective view illustrating an LED module 300 having an optical lens 350 according to a comparative example, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the LED module 300 of FIG. 7 along a line AA ′. As shown in FIGS. 7 and 8, the optical lens 350 of the comparative example, unlike the above-described embodiments, has a light-symmetric light distribution characteristic in which the entire light distribution is a rotationally symmetrical structure (see FIG. 11). The rotationally symmetric optical lens 350 and the LED module 300 having the same according to the comparative example are difficult to be applied to an illumination field requiring an asymmetric light distribution such as a street light.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈를 갖는 LED 모듈의 배광 분포를 나타내는 도면이다. 특히, 도 9는 도 1 내지 3에 도시된 바와 같은 광학 렌즈(150)를 구비한 LED 모듈(100)의 배광 분포를 나타낸다. 도 9를 참조하면, 도 1의 라인 BB'를 따라 자른 단면에서의 배광 분포 곡선(b)은 좌우 대칭이지만, 도 1의 라인 AA'를 따라 자른 단면에서의 배광 분포 곡선(a)은 비대칭적으로 나타낸다. 특히, 제1 평면부(120)의 반대측으로 더 많은 광량(광도)이 분포하도록 일측으로 치우친 형태의 배광 특성을 나타낸다. 광학 렌즈에서 광량(광도)가 치우친 일측을 도로측으로 향하게 하고 그 반대측을 인도측으로 향하게 함으로써, 가로등 조명에 유용하게 적용될 수 있다.
9 is a view showing a light distribution of an LED module having an optical lens according to an embodiment of the present invention. In particular, FIG. 9 shows the light distribution of the LED module 100 with the optical lens 150 as shown in FIGS. Referring to FIG. 9, the light distribution distribution curve b in the cross section taken along the line BB ′ of FIG. 1 is symmetrical, but the light distribution distribution curve a in the cross section taken along the line AA ′ of FIG. 1 is asymmetrical. Represented by In particular, it exhibits light distribution characteristics in a form biased to one side such that a greater amount of light (luminance) is distributed on the opposite side of the first planar portion 120. In the optical lens, one side of which the light quantity (luminance) is biased toward the road side and the other side toward the side of the side can be usefully applied to street light lighting.

도 10은 (렌즈가 없는) LED 광원부의 배광 분포를 나타내는 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 점광원으로 볼 수 있는 LED 광원부 자체의 배광 분포 곡선(c, d)은 가로등과 같은 비대칭 배광 분포를 요하는 조명 분야에는 그대로 적용되기 어렵다.
Fig. 10 is a diagram showing the light distribution of the LED light source unit (without the lens). As shown in FIG. 10, the light distribution curves (c, d) of the LED light source unit itself, which can be seen as a point light source, are hardly applied to an illumination field that requires an asymmetric light distribution such as a street light.

도 11은 비교예에 따른 광학 렌즈를 갖는 LED 모듈의 배광 분포를 나타내는 도면이다. 특히, 도 11은, 도 7 및 8에 도시된 바와 같은 단순한 회전 대칭 구조의 광학 렌즈(350)를 구비한 LED 모듈(300)의 배광 분포를 나타낸다. 도 11에 도시된 바와 같이, 라인 AA'를 따라 자른 단면에서의 배광 분포 곡선(e)과, 라인 BB'를 따라 자른 단면에서의 배광 분포 곡선(f)은 모두 좌우 대칭으로서 가로등과 같은 비대칭 배광 분포를 요하는 조명 분야에는 적용하기 어렵다.
11 is a view showing light distribution of an LED module having an optical lens according to a comparative example. In particular, FIG. 11 shows the light distribution of the LED module 300 with the optical lens 350 of a simple rotationally symmetrical structure as shown in FIGS. 7 and 8. As shown in FIG. 11, the light distribution distribution curve e at the cross section taken along the line AA 'and the light distribution distribution curve f at the cross section taken along the line BB' are both symmetrical and asymmetrical like a street lamp. It is difficult to apply to lighting fields that require distribution.

상술한 실시예에 따른 LED 모듈(도 1 내지 6 참조)은 조명 장치의 광원 요소로 사용될 수 있다. 특히, 가로등과 같은 특이한 비대칭 광원 분포를 요하는 조명 분야에 유용하게 적용될 수 있다. 이러한 조명 장치에서는, 상술한 실시예의 LED 모듈(100 또는 200)이 예를 들어 회로 기판 상에 하나 이상 설치될 수 있다.
The LED module (see FIGS. 1 to 6) according to the above embodiment can be used as a light source element of the lighting device. In particular, it can be usefully applied to the lighting field that requires a unique asymmetric light source distribution, such as street light. In such a lighting device, one or more LED modules 100 or 200 of the above-described embodiments may be installed, for example, on a circuit board.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치(500)의 주요 부분을 나타내는 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 상술한 실시예에 따른 광학 렌즈(예를 들어, 도 4에 도시된 광학 렌즈(250)) 복수개가 어레이로 배열되고, 이 어레이로 배열된 복수개의 광학 렌즈(250) 각각에 LED 광원부가 배치될 수 있다. 예를 들어, 각각의 광학 렌즈(250)의 하부에 형성된 캐비티(240) 내에 LED 광원부(90)가 각각 배치될 수 있다. 또한, 어레이로 배열된 복수개의 광학 렌즈(250)는 서로 통합되어 렌즈 어레이 구조체를 이룰 수 있는데, 이러한 렌즈 어레이 구조체에서는 복수개의 광학 렌즈(250)가 렌즈 물질(90)로 서로 연결될 수 있다. 이러한 복수개의 렌즈를 어레이로 배열된 통합된 렌즈 어레이 구조체로 제작함으로서, 전체 렌즈 구조체들의 제작이 용이하고 그 제작 비용이 더욱 절감된다.
12 is a view showing the main part of the lighting device 500 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, a plurality of optical lenses (for example, the optical lens 250 shown in FIG. 4) according to the above-described embodiment are arranged in an array, and the plurality of optical lenses 250 arranged in the array Each LED light source unit may be disposed. For example, the LED light source units 90 may be disposed in the cavities 240 formed under the respective optical lenses 250. In addition, the plurality of optical lenses 250 arranged in an array may be integrated with each other to form a lens array structure, in which the plurality of optical lenses 250 may be connected to each other with lens material 90. By fabricating such a plurality of lenses into an integrated lens array structure arranged in an array, the fabrication of the entire lens structures is easy and the production cost is further reduced.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims, .

100, 200: LED 모듈 150, 250: 광학 렌즈
110, 210: 회전대칭면 120, 220: 제1 평면부
130: 제2 및 제3 평면부 140, 240: 캐비티
90: LED 광원부 10: 렌즈 물질
500: 조명 장치 100, 200: LED module 150, 250: optical lens
110, 210: rotationally symmetrical surface 120, 220: first plane portion
130: second and third planar portions 140, 240: cavity
90: LED light source unit 10: lens material
500: lighting device

Claims (13)

일축을 중심축으로 하는 회전대칭 구조의 절단면으로 형성되는 적어도 하나의 제1 평면부; 및
상기 제1 평면부에 의하여 절단된 영역을 제외한 상기 회전대칭구조의 외면으로 이루어지는 회전대칭면을 포함하는 광학 렌즈.
At least one first planar portion formed as a cut surface of a rotationally symmetrical structure having one axis as a central axis; And
An optical lens comprising a rotationally symmetric surface consisting of an outer surface of the rotationally symmetrical structure excluding the region cut by the first plane portion.
제1항에 있어서,
상기 광학 렌즈의 하부에는 LED 광원부를 배치하기 위한 캐비티가 형성된 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
The method of claim 1,
An optical lens, characterized in that a cavity for arranging the LED light source is formed below the optical lens.
제1항에 있어서,
상기 회전대칭 구조는 케이크 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
The method of claim 1,
The rotationally symmetrical structure has an optical lens, characterized in that the cake shape.
제1항에 있어서,
상기 제1 평면부의 반대편에 있는 상기 회전대칭 구조의 타측에 상기 제1 평면부와 다른 면적을 갖도록 경사지게 연장된 제2 평면부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
The method of claim 1,
And a second planar portion inclined to have an area different from that of the first planar portion on the other side of the rotationally symmetrical structure opposite the first plane portion.
제4항에 있어서,
상기 제2 평면부의 면적은 상기 제1 평면부의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
The method of claim 4, wherein
The area of the second planar portion is smaller than the area of the first plane portion.
제1항에 있어서,
상기 제1 평면부의 양측부에 있는 상기 회전대칭 구조의 양측에 경사지게 연장된 제2 및 제3 평면부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
The method of claim 1,
And second and third planar portions inclinedly extended to both sides of the rotationally symmetrical structure on both sides of the first plane portion.
제6항에 있어서,
상기 제2 및 제3 평면부 간의 간격이 좁아지도록 경사지게 연장된 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
The method of claim 6,
And extending obliquely to narrow the gap between the second and third planar portions.
LED 광원부; 및
상기 LED 광원부로부터 빛을 제공받아 비대칭의 배광 분포를 갖는 빛을 발하며, 회전대칭 구조를 형성하는 회전대칭면과, 상기 회전대칭 구조의 일측에 경사지게 연장된 제1 평면부를 갖는 광학 렌즈를 포함하는 LED 모듈.
LED light source unit; And
An LED module including an optical lens having a rotationally symmetrical surface for forming a rotationally symmetrical structure and receiving a light from the LED light source unit, the optically-symmetrically extending first plane portion at one side of the rotationally symmetrical structure; .
제8항에 있어서,
상기 광학 렌즈의 하부에는 LED 광원부를 배치하기 위한 캐비티가 형성되고, 상기 LED 광원부는 상기 캐비티 내에 배치된 것을 특징으로 하는 LED 모듈.
The method of claim 8,
A cavity for arranging an LED light source unit is formed under the optical lens, and the LED light source unit is disposed in the cavity.
하나 이상의 LED 모듈을 포함하되,
상기 LED 모듈은,
LED 광원부; 및
상기 LED 광원부로부터 빛을 제공받아 비대칭의 배광 분포를 갖는 빛을 발하며, 회전대칭 구조를 형성하는 회전대칭면과, 상기 회전대칭 구조의 일측에 경사지게 연장된 제1 평면부를 갖는 광학 렌즈를 포함하는 조명 장치.
Include one or more LED modules,
The LED module,
LED light source unit; And
Illumination device including an optical lens having a light-symmetrical distribution distribution of light received from the LED light source unit, a rotationally symmetrical surface forming a rotationally symmetrical structure, and an optical lens having a first planar portion inclined to one side of the rotationally symmetrical structure .
제10항에 있어서,
상기 광학 렌즈는 복수개가 어레이로 배열되어 있고, 상기 어레이로 배열된 복수개의 광학 렌즈 각각에 LED 광원부가 배치된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
The method of claim 10,
And a plurality of optical lenses are arranged in an array, and an LED light source unit is disposed in each of the plurality of optical lenses arranged in the array.
제11항에 있어서,
상기 어레이로 배열된 복수개의 광학 렌즈는 렌즈 물질로 연결되어 통합된 렌즈 어레이 구조체인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
The method of claim 11,
And the plurality of optical lenses arranged in the array is a lens array structure connected and integrated with lens material.
제10항에 있어서,
상기 조명 장치는 가로등에 적용되는 것을 특징으로 하는 조명 장치. The method of claim 10,
The lighting device is characterized in that applied to the street light.
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