KR20120054952A - 광학 렌즈 및 조명 장치 - Google Patents

광학 렌즈 및 조명 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20120054952A
KR20120054952A KR1020100116369A KR20100116369A KR20120054952A KR 20120054952 A KR20120054952 A KR 20120054952A KR 1020100116369 A KR1020100116369 A KR 1020100116369A KR 20100116369 A KR20100116369 A KR 20100116369A KR 20120054952 A KR20120054952 A KR 20120054952A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
main surface
optical lens
lighting device
disposed
Prior art date
Application number
KR1020100116369A
Other languages
English (en)
Inventor
테츠오 아리요시
이철호
Original Assignee
삼성엘이디 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성엘이디 주식회사 filed Critical 삼성엘이디 주식회사
Priority to KR1020100116369A priority Critical patent/KR20120054952A/ko
Publication of KR20120054952A publication Critical patent/KR20120054952A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/002—Refractors for light sources using microoptical elements for redirecting or diffusing light
    • F21V5/004—Refractors for light sources using microoptical elements for redirecting or diffusing light using microlenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/68—Details of reflectors forming part of the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/69—Details of refractors forming part of the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F21V7/041—Optical design with conical or pyramidal surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 광학 렌즈 및 이를 이용한 조명 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면은, 서로 대향하도록 배치된 제1 및 제2 주면과, 상기 제1 주면의 일부가 내측으로 함몰되어 형성된 적어도 하나의 광입사면과, 상기 제2 주면 일부가 내측으로 함몰되어 상기 광입사면과 마주보도록 형성된 적어도 하나의 광반사면 및 상기 제1 주면의 적어도 일부에 형성된 마이크로 렌즈를 포함하는 광학 렌즈를 제공한다.
본 발명에서 제안하는 광학 렌즈를 사용할 경우, 광원으로부터 입사된 광이 외부로 방출되면서 광축과 이루는 각도가 커지므로, 광원의 지향각이 향상된 효과를 가져올 수 있다. 나아가, 본 발명에 따르면 이러한 광학 렌즈를 이용하여 백열등이나 형광등과 유사한 배광 특성을 갖는 조명 장치를 얻을 수 있다.

Description

광학 렌즈 및 조명 장치 {Optical Lens and Lighting Apparautus}
본 발명은 광학 렌즈 및 이를 이용한 조명 장치에 관한 것으로, 특히, 지향각이 향상된 광학 렌즈를 사용함으로써 조명으로 사용되기에 적합한 배광 곡선을 갖는 조명 장치에 관한 것이다.
반도체 광원의 일종인 발광 다이오드(LED)는 전류가 가해지면 p, n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 반도체 장치이다. 이러한 발광 다이오드는 필라멘트에 기초한 광원에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 특히, 청색 계열의 단파장 영역의 빛을 발광할 수 있는 III족 질화물 반도체가 각광을 받고 있다.
최근에는 이러한 발광 다이오드를 이용하여 백열등이나 형광등과 같은 종래의 실내 조명 장치를 대체하기 위한 시도가 있다. 그러나, 발광 다이오드의 경우에는 빛이 모든 방향으로 균일하게 방출되기보다는 특정 방향으로만 빛이 방출되며, 통상적으로 지향각은 120°정도의 수준이다. 이러한 배광 특성은 모든 방향으로 빛을 방출하는 백열등이나 형광등과 비교하여 큰 차이를 보이는 것으로서 실내 조명 장치로 사용되기에 제약이 된다. 따라서, 발광 다이오드를 이용한 조명 장치의 경우, 기존 실내 조명 장치와 최대한 유사한 배광 특성을 가질 수 있도록 설계할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명은 일 목적은 광원의 지향각을 향상시킬 수 있는 형상을 갖는 광학 렌즈를 제공하며, 나아가, 이러한 광학 렌즈를 이용하여 백열등이나 형광등과 유사한 배광 특성을 갖는 조명 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 실현하기 위해서, 본 발명의 일 측면은,
서로 대향하도록 배치된 제1 및 제2 주면과, 상기 제1 주면의 일부가 내측으로 함몰되어 형성된 적어도 하나의 광입사면과, 상기 제2 주면 일부가 내측으로 함몰되어 상기 광입사면과 마주보도록 형성된 적어도 하나의 광반사면; 및 상기 제1 주면의 적어도 일부에 형성된 마이크로 렌즈를 포함하는 광학 렌즈를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광입사면은 돔형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광반사면은 원추형상의 곡면으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 마이크로렌즈는 상기 제1 주면의 일부가 내측으로 함몰되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 마이크로렌즈는 상기 제1 주면의 일부가 외측으로 돌출되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 전체적으로 직육면체 형상을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면은,
기판과, 상기 기판상에 실장된 광원과, 상기 기판 상에 배치되는 평면 형상의 제1 주면과, 상기 제1 주면과 대향하며 평행하게 형성되는 제2 주면과, 상기 제1 주면의 일부가 내측으로 함몰되어 상기 광원을 수용하는 적어도 하나의 광입사면과, 상기 광입사면과 대응하는 위치의 상기 제2 주면 일부가 내측으로 함몰되어 형성된 적어도 하나의 광반사면 및 상기 제1 주면의 적어도 일부에 형성된 마이크로 렌즈를 포함하는 광학 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광입사면은, 발광 소자를 중심으로 한 반구형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 반사면은, 상기 발광 소자로부터 출력된 빛의 적어도 일부를 제1 및 제2 주면 방향으로 전반사시키는 원추형 회전대칭곡면일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 회로 기판과 상기 광학 렌즈 사이에 광반사수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광반사수단은 백색 반사 시트일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 마이크로 렌즈는 상기 반사면으로부터 유도된 빛의 적어도 일부를 상기 제2주면 방향으로 반사시키는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 마이크로 렌즈는 상기 제1 주면의 일부가 외측으로 돌출되며 단면이 원형을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서,
상기 마이크로 렌즈는 상기 제1 주면의 일부가 내측으로 함몰되며 단면이 원형을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광원은 복수개 배치되되 일정한 간격으로 길이방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광원은 복수개 배치되되 일정한 간격으로 열과 행을 이루면서 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광학 렌즈 상에 배치되는 확산 커버를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 기판 하부에 배치되는 히트 싱크를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 기판은 인쇄회로기판일 수 있다.
본 발명에서 제안하는 광학 렌즈를 사용할 경우, 광원으로부터 입사된 광이 외부로 방출되면서 광축과 이루는 각도가 커지므로, 광원의 지향각이 향상된 효과를 가져올 수 있다. 나아가, 본 발명에 따르면 이러한 광학 렌즈를 이용하여 백열등이나 형광등과 유사한 배광 특성을 갖는 조명 장치를 얻을 수 있다.
도1 및 도2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광학 렌즈를 개략적으로 나타낸 것으로서, 각각 사시도 및 단면도에 해당한다.
도3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광학 렌즈를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 실시 형태에서 제안한 광학 렌즈를 사용한 조명 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도5 및 도6은, 도4에 도시된 광학 렌즈를 사용한 조명 장치에서, LED칩에서 발생한 광이 진행하는 경로를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 실시 형태에서 제안한 광학 렌즈를 사용한 조명 장치를 개략적으로 나타낸 분해사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도1 및 도2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광학 렌즈를 개략적으로 나타낸 것으로서, 각각 사시도 및 단면도에 해당한다. 이 경우, 도2는, 도1에 도시된 광학 렌즈를 AA'단면에서 절단하여 본 단면도이다.
도1 및 도2를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광학 렌즈(1)는, 서로 대향하는 제1 및 제2 주면(11, 12)을 하면과 상면으로 각각 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 주면(11)의 일부가 내측으로 함몰되어 형성된 적어도 하나의 광입사면(13)과, 상기 제2 주면(12) 일부가 내측으로 함몰되어 상기 광입사면(13)과 마주보도록 형성된 적어도 하나의 광반사면(14)과, 상기 제1 주면(11)의 적어도 일부에 형성된 마이크로 렌즈(15) 및 상기 제1 및 제2 주면(11, 12)을 수직으로 연결하는 네 측면을 포함하는 구성으로 제공될 수 있는데, 이를 도1 및 도2를 계속하여 참조하여 구체적으로 설명한다.
제1 및 제2 주면(11, 12)은, 광학 렌즈(1)의 하면 및 상면으로 제공될 수 있으며, 서로 대향하는 평면으로 형성되되, 또한 서로 평행한 평면으로 제공될 수 있다.
광입사면(13)은, 상기 제1 주면(11)의 일부가 내측으로 함몰되어 형성된 돔형 구조를 가진다. 이 경우, 상기 광입사면(13)이 상기 제1 주면(11)에 비하여 상대적으로 내측으로 함몰되면서 형성하는 공간은, 광원이 수용되기에 충분한 크기로 제공될 수 있다. 즉, 광원에서 방출된 빛이 입사하는, 광원 렌즈의 표면 역할을 수행함과 동시에, 그 자체로서 광원의 수용공간이 될 수 있으며, 입사된 광을 상기 광반사면(14)으로 유도하는 역할을 수행할 수도 있다.
이 경우, 상기 광입사면(13)은, 바람직하게는, 상기 제1 주면(11)이 연장되어 형성하는 평면상의 한 점을 중심으로, 일정한 거리에 위치하는 반구형상을 가질 수 있으며, 이와 같이 함으로써 후에 광원이 상기 광입사면(13) 내부에 실장되는 경우 광입사면(13) 상에서의 의도하지 않은 전반사 및 굴절을 최소화하고, 광추출 효율을 증가시키며, 입사된 광을 상기 광반사면(14)으로 용이하게 유도할 수 있다. 그러나, 본 실시 형태에서 제공되는 반구형상의 광입사면(13)에 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 실시 형태에 따라 저면이 타원 형상을 가지도록 하여 일정한 방향으로 광지향성을 나타내도록 하는 형태도 가능할 것이다.
광반사면(14)은, 상기 반사면은, 상기 발광 소자로부터 출력된 빛의 적어도 일부의 출사각을 증가시켜 제1 및 제2 주면 방향으로 전반사시키는 원추형 회전대칭곡면의 형태로 제공될 수 있다. 즉, 상기 제2 주면의 일부가 내측으로 오목하게 형성되며, 상기 제2주면(12)과 이루는 경계가 원형을 갖는 형태로 제공된다는 점에서는 상기 광입사면(13)과 유사한 면이 있으나, 전체적으로 상기 제2 주면(12)에서 상기 제1 주면(11)방향으로 갈수로 폭이 좁아지면서 한 점으로 수렴하는 깔대기 형상을 가지는 형태로 제공될 수 있다.
또한, 상기 역원추형상의 광반사면(14)이 이루는 곡면은, 광학 렌즈(1) 외부, 즉 상면 방향으로 볼록한 형상을 갖는다. 즉, 도2에서 볼 수 있듯이, 상기 광반사면(14)의 단면은 한 점을 중심으로 하는 V자 형상을 가지게 되며, 상기 V자를 이루는 두 가지가 이루는 곡면은 위로 볼록하도록 형성된다. 이와 같이 함으로서 상기 광입사면(13)에서 유도된 빛의 입사각을 증가시켜 전반사될 확률을 높게 할 수 있다, 나아가, 상기 광입사면(13)과 마주보도록 대응되는 위치에 형성됨으로써, 더 많은 빛이 측면으로 반사될 수 있도록 하는 역할을 수행하는데, 이와 관련하여서 자세한 사항은 후술한다.
마이크로렌즈(15)는, 상기 반사면으로부터 유도된 빛의 적어도 일부의 출사각을 감소시켜 반사시킬 수 있도록, 상기 제1 주면(11)의 일부가 내측으로 오목하게 형성되는 반구형상을 갖는 것으로 제공된다. 즉, 상기 마이크로렌즈(15)는 상기 반사면(14)에서 전반사된 빛을 상기 제2 주면 방향으로 반사 또는 산란시키는 역할을 수행하며, 실시 형태에 따라 열과 행을 이루며 규칙적인 패턴을 갖도록 제공될 수 있다.
도3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광학 렌즈를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도3을 참조하면, 상기 도2에 도시된 광학 렌즈와 유사하나, 상기 마이크로렌즈(35)가 상기 제1 주면(31) 내측으로 오목하게 형성되는 형태가 아닌, 반대로 볼록하게 돌출된 형상을 가지는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 마이크로렌즈(35)는 상기 제1 주면(31)의 일부가 내측으로 오목하게 광학 렌즈와 일체로 형성되는 형태에 반드시 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 광학 렌즈와는 굴절률이 다른 별도의 소제가 제1 주면상(31)에 부착되는 형태로 제공될 수 있다. 또한, 렌즈의 형태, 빛의 파장 및 강도와 원하는 지향각 등에 따라 마이크로 렌즈(35)의 형태 및 소재, 형성되는 간격 및 패턴 등은 실시 형태에 따라 다양하게 변형되어 구성될 수 있음은, 해당기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
도 4는 본 실시 형태에서 제안한 광학 렌즈를 사용한 조명 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도4를 참조하면, 상기 도1 및 도2 에서 설명한 광학 렌즈의 하부에, 회로 기판(47)이 장착되고, 상기 광학 렌즈와 상기 회로 기판(47)의 사이에 LED칩(46) 및 광반사수단(48)이 배치된 조명 장치로 제공될 수 있다.
본 실시예에서는, LED칩(46)이 광입사면(43)이 형성하는 수용공간보다 더 큰 면적을 갖는 경우로 예시하였으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, LED칩(46)이 상기 광입사면(43)이 형성하는 수용공간보다 작은 면적을 가지면서 광학 렌즈 내측 방향으로 수용되는 형태로 제공될 수도 있을 것이다.
또한, 본 실시예에서는, 예를 들어, 백색 반사 시트로 이루어진 광반사수단(48)이 상기 광학 렌즈와 상기 회로 기판(47)의 사이에서 LED칩(46)과 동일한 두께를 가지면서 배치되는 형태로 제공될 수 있다. 그러나, 실시 형태에 따라 렌즈와 회로 기판(47)의 사이에서 견고하게 고정될 수 있는 형태라면, 다양한 소재를 이용하여 다양한 두께를 갖도록 변형될 수 있을 것이다. 특히, 도3에 도시된 바와 같이 상기 마이크로렌즈(45)가 상기 제1 주면(41) 외측으로 볼록하게 돌출된 형상을 가지는 경우에는 광반사수단(48)이 상기 제1 주면과 완전히 밀착되는 것이 불가능하므로, 이 경우에는 적절히 두께를 선택하여 형성 가능할 것이다.
이와 같이 회로 기판(47) 및 광반사수단(48)을 형성함으로써, LED칩에서 방출된 광을 상면으로 반사하여 광추출효율을 우수하게 하는 것이 가능하며, LED칩에 보다 용이하게 전원을 공급할 수 있을 것이다.
도5 및 도6은, 도4에 도시된 광학 렌즈를 사용한 조명 장치에서, LED칩에서 발생한 광이 진행하는 경로를 나타낸 단면도이다.
먼저 도5를 참조하면, LED칩(46)의 활성층에서 발생한 빛(L1, L2)는, 광입사면(43)을 통하여 광학 렌즈 내부로 유도된다. 이 경우, 빛이 외부와 렌즈의 계면에서 반사, 전반사 및 원하지 않는 방향으로 굴절되는 것을 피하기 위하여, 상기 광입사면(43)은 입사광의 입사각을 최대한 작게 설계하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태와 같이, LED칩(46)상면의 중심점을 기준으로 반구형상을 갖는 형태로 제공될 수도 있으며, 그 밖에 원하는 배광 특성에 따라 다양한 형태로 실시될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
상술한 바와 같이 상기 광입사면(43)을 통하여 입사된 빛은, 그 입사된 각도에 따라, 중 렌즈의 측면 방향으로 입사되는 빛(L1) 및, 렌즈의 상면 방향으로 입사되는 빛(L2)로 대별할 수 있다.
광학 렌즈의 측면 방향으로 입사되는 빛(L1)은 광반사면(44)과 만나지 않고 직접 렌즈 측면으로 진행하여 제1 및 제2 주면(41, 42)에서 전반사된다. 이 경우, 빛(L1)이 제1 및 제2 주면(41, 42)에 입사되는 입사각은 상대적으로 크기 때문에 서로 평행한 제1 및 제2 주면(41, 42)에서 교대로 전반사를 반복하며 계속하여 측면으로 진행할 수 있다.
광학 렌즈의 상면 방향으로 입사되는 빛(L2)은, 광반사면(44)에서 전반사되어 측면 방향으로 진행한다. 만약 광반사면(44)이 형성되지 아니하고 광학 렌즈의 상면이 제2 주면만으로 이루어지는 평면인 경우라면 상면 방향으로 입사되는 빛(L2)은 L2'와 같이 진행할 것이다(단, 렌즈 계면에서의 굴절에 따른 지향각 차이가 존재하는 것은 별론으로 한다). 그러나, 본 실시 형태와 같이 광반사면(44)을 형성함으로써, 광학 렌즈의 상면 방향으로 출사되어 측면 방향으로 진행되지 못하는 빛들을 측면 방향으로 전반사시켜 조명 장치의 지향각을 확대시키고 배광 특성을 우수하게 할 수 있다.
도6을 참조하면, 상술한 바와 같이 광반사면(44)에서 전반사되어 측면 방향으로 진행하는 빛(L3, L4)의 경로를 상세하게 나타내고 있다. 전반사되어 측면 방향으로 진행하는 빛(L3, L4)은, 제1 및 제2 주면(41, 42)에 대하여 상당히 큰 입사각을 가지면서 진행하므로, 대부분이 전반사를 반복하면서 광학 렌즈의 측면까지 도달할 수 있다. 또한, 제2 주면(42)을 통해 광이 균일하게 추출되지 못하고, 오히려 광학 렌즈의 측면으로 과도하게 광량이 집중되는 것을 방지하기 위해, 광학 렌즈의 제1 주면(41) 일부에는 상술한 바와 같이 마이크로렌즈(45)를 형성하여 제1 주면(41)에서 반사되는 광 중 일부를 상기 제2 주면(42) 방향으로 유도되도록 할 수 있다.
즉, 일부의 빛(L3)은 제1 주면(41) 상에서 그대로 반사되고, 일부의 빛(L4)은 마이크로렌즈를 통하여 제2 주면(42)을 통하여 외부로 출사되어 전체적으로 제2 주면(42) 전체에서 균일한 광량을 얻는 구성으로 제공될 수 있다.
도 7은 본 실시 형태에서 제안한 광학 렌즈를 사용한 조명 장치를 개략적으로 나타낸 분해사시도이다.
도7을 참조하면, 본 실시에에서 제시하는 조명 장치는, 반원기둥 형상의 히트 싱크(73)와, 상기 히트 싱크(73)상에 배치된 회로 기판(72)과, 상기 회로 기판(72)과 전기적으로 연결되도록 실장되며 길이방향으로 배열된 복수의 LED칩(71)과, 상기 복수의 LED칩(71)각각의 형성 위치와 대응되는 위치에 형성되어 상기 복수의 LED칩(71)이 삽통되도록 관통홀이 형성된 반사 부재(74)와, 상기 반사 부재(74) 및 상기 복수의 LED칩(71)상부에 배치되는 광학 렌즈(75) 및, 상기 광학 렌즈(75) 상에 배치되는 터널 형상의 확산 커버(76)를 포함하는 구성으로 제공될 수 있다.
이 경우, 상기 조명 장치는 전체적으로 복수의 LED칩(71)이 배열된 길이 방향으로 길게 형성될 수 있으며, 확산 커버(76) 및 히트 싱크(73)를 각각 반원기둥형으로 형성하고 사이에 다른 구성요소가 결합되도록 함으로써 전체적으로 원기둥 형상인 형광등과 유사하게 구성될 수 있을 것이다. 특히, 상기 조명 장치 양측에 종래의 형광등에서와 같은 단자 혹은 전극이 연결되도록 구성하고 적절한 교류 회로를 적용하여 종래의 형광등을 대체하는 것도 가능하다.
상기 히트 싱크(73)는, 열 전도성이 우수한 소재, 바람직하게는, 철 및 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는 소재로 이루어질 수 있다. 본 실시 형태에서는 상기 히트 싱크(73)의 형태를 반원기둥형으로 예시하였지만, 반드시 이에 한정될 필요는 없으며, 실시 형태와 조명 장치의 방열 특성에 따라 다양하게 변형된 형태가 가능할 것이다.
상기 회로 기판(72)은, 상기 LED 칩(71)과 전기적으로 연결되어 외부로부터의 전원 공급이 가능하도록 하는 역할을 수행하며, 바람직하게는 인쇄회로기판(PCB)으로 형성될 수 있고, 더욱 바람직하게는 방열 효율의 극대화를 위하여 금속 인쇄회로기판(MPCB)로 형성될 수도 있다.
상기 LED칩(71)은, 길이방향으로 배열된 형태를 예시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 일정한 간격으로 열과 행을 이루면서 배열될 수도 있을 것이다.
상기 반사 부재(74)는, 상기 LED 칩(71)에서 방출된 빛을 반사하여 상기 광학 렌즈(75) 또는 확산 커버(76) 방향으로 반사하는 역할을 수행한다. 이 경우, 도6에 도시된 바와 같이 상기 반사 부재(74)는 상기 광학 렌즈(75)의 측면을 감싸는 형태로 형성될 수도 있으며, 이와 같이 함으로써 광추출효율을 더욱 우수하게 할 수 있다.
상기 확산 커버(76)는, 투명 소재를 사용하여 상기 광학 렌즈(75)를 통하여 방출된 빛이 더욱 우수한 지향각을 가지면서 외부로 방출되도록 빛을 산란하는 역할을 수행한다. 본 실시예에서는 단순히 반원통 형상 혹은 터널 형상의 확산 커버(76)를 예시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 확산 커버의 외부 표면에 길이방향으로 요철구조를 형성하거나, 열과 행을 이루도록 돌출된 마이크로렌즈를 별도로 형성하는 구성도 가능하다.
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.
1, 75: 광학 렌즈 11, 31, 41: 제1 주면
12, 32, 42: 제2 주면 13, 33, 43: 광입사면
14, 34, 44: 광반사면 15, 35, 45: 마이크로렌즈
46, 71: LED 칩 47, 72: 회로 기판
48, 74: 반사 부재 L1, L2, L2', L3, L4: 빛
73: 히트 싱크 76: 확산 커버

Claims (19)

  1. 서로 대향하도록 배치된 제1 및 제2 주면;
    상기 제1 주면의 일부가 내측으로 함몰되어 형성된 적어도 하나의 광입사면;
    상기 제2 주면 일부가 내측으로 함몰되어 상기 광입사면과 마주보도록 형성된 적어도 하나의 광반사면; 및
    상기 제1 주면의 적어도 일부에 형성된 마이크로 렌즈;
    를 포함하는 광학 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광입사면은 돔형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광반사면은 원추형상의 곡면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈는 상기 제1 주면의 일부가 내측으로 함몰되어 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈는 상기 제1 주면의 일부가 외측으로 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
  6. 제1항에 있어서,
    전체적으로 직육면체 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
  7. 기판;
    상기 기판상에 실장된 광원;
    상기 기판 상에 배치되는 평면 형상의 제1 주면과, 상기 제1 주면과 대향하며 평행하게 형성되는 제2 주면과, 상기 제1 주면의 일부가 내측으로 함몰되어 상기 광원을 수용하는 적어도 하나의 광입사면과, 상기 광입사면과 대응하는 위치의 상기 제2 주면 일부가 내측으로 함몰되어 형성된 적어도 하나의 광반사면 및 상기 제1 주면의 적어도 일부에 형성된 마이크로 렌즈를 포함하는 광학 렌즈;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광입사면은, 발광 소자를 중심으로 한 반구형상을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 반사면은, 상기 발광 소자로부터 출력된 빛의 적어도 일부를 제1 및 제2 주면 방향으로 전반사시키는 원추형 회전대칭곡면인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 회로 기판과 상기 광학 렌즈 사이에 광반사수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 광반사수단은 백색 반사 시트인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈는 상기 반사면으로부터 유도된 빛의 적어도 일부를 상기 제2주면 방향으로 반사하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈는 상기 제1 주면의 일부가 외측으로 돌출되며 단면이 원형을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈는 상기 제1 주면의 일부가 내측으로 함몰되며 단면이 원형을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 광원은 복수개 배치되되 일정한 간격으로 길이방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 광원은 복수개 배치되되 일정한 간격으로 열과 행을 이루면서 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  17. 제7항에 있어서,
    상기 광학 렌즈 상에 배치되는 확산 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  18. 제7항에 있어서,
    상기 기판 하부에 배치되는 히트 싱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  19. 제7항에 있어서,
    상기 기판은 인쇄회로기판인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
KR1020100116369A 2010-11-22 2010-11-22 광학 렌즈 및 조명 장치 KR20120054952A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100116369A KR20120054952A (ko) 2010-11-22 2010-11-22 광학 렌즈 및 조명 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100116369A KR20120054952A (ko) 2010-11-22 2010-11-22 광학 렌즈 및 조명 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120054952A true KR20120054952A (ko) 2012-05-31

Family

ID=46270602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100116369A KR20120054952A (ko) 2010-11-22 2010-11-22 광학 렌즈 및 조명 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20120054952A (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103307485A (zh) * 2013-06-06 2013-09-18 成卓 一种光晕笼罩led灯
KR101426600B1 (ko) * 2012-09-03 2014-08-05 (주)뉴옵틱스 액정 디스플레이의 면 광원 장치를 위한 광 산란 렌즈
CN104949063A (zh) * 2014-03-27 2015-09-30 海洋王（东莞）照明科技有限公司 Led灯具及其透镜
CN109488992A (zh) * 2017-09-12 2019-03-19 嘉兴海拉灯具有限公司 一种光导及有该光导的车灯
CN113835263A (zh) * 2020-06-08 2021-12-24 华为技术有限公司 直下式背光模组、显示器及终端设备

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101426600B1 (ko) * 2012-09-03 2014-08-05 (주)뉴옵틱스 액정 디스플레이의 면 광원 장치를 위한 광 산란 렌즈
CN103307485A (zh) * 2013-06-06 2013-09-18 成卓 一种光晕笼罩led灯
CN104949063A (zh) * 2014-03-27 2015-09-30 海洋王（东莞）照明科技有限公司 Led灯具及其透镜
CN109488992A (zh) * 2017-09-12 2019-03-19 嘉兴海拉灯具有限公司 一种光导及有该光导的车灯
CN109488992B (zh) * 2017-09-12 2021-03-26 嘉兴海拉灯具有限公司 一种光导及有该光导的车灯
CN113835263A (zh) * 2020-06-08 2021-12-24 华为技术有限公司 直下式背光模组、显示器及终端设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6974069B2 (ja) 発光モジュ−ル及びレンズ
US10163975B2 (en) Light emitting apparatus
US8376579B2 (en) LED lamp
US8672517B2 (en) Light-emitting module
CN108700731B (zh) 光学透镜和具有该光学透镜的灯单元
KR101039881B1 (ko) 발광소자 및 그를 이용한 라이트 유닛
US20110140149A1 (en) Optical device for semiconductor based lamp
TW201512596A (zh) 透鏡及使用該透鏡之光源模組
JP2011129932A (ja) 発光素子及びそれを用いたライトユニット
US9625107B2 (en) Light-emitting-diode-based light bulb
KR20120014325A (ko) 광학 렌즈 및 조명 장치
US20140168995A1 (en) Lens and led lamp having the same
KR20120054952A (ko) 광학 렌즈 및 조명 장치
CN103311418A (zh) 发光二极管模组
KR102095219B1 (ko) 조명 장치
US9562653B2 (en) Lighting device
KR101298576B1 (ko) 광반사 렌즈 및 이를 구비한 엘이디 조명장치
KR20120014323A (ko) 조명 장치
TWI565102B (zh) 發光二極體模組及使用該發光二極體模組的燈具
KR20140099659A (ko) 조명 장치
KR101304875B1 (ko) 조명 장치
JP3193946U (ja) 広角型発光ダイオード及びそれを用いた発光装置
KR102098301B1 (ko) 조명 장치
JP2013012453A (ja) Ｌｅｄランプ
KR20130040068A (ko) 조명 장치

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid