KR20120078878A - 배광 렌즈 및 이를 포함하는 조명기구의 광원모듈 - Google Patents
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Abstract
개시된 본 발명의 일실시예에 의한 배광렌즈는 광원에 대향되어 배치되고 상기 광원의 전면광이 수광되어 투사되는 입사면, 상기 입사면의 일측에 상기 광원 방향으로 연장 형성되며, 상기 광원의 일측 측면광이 수광되어 굴절되는 굴절면, 상기 굴절면을 통해 굴절된 빛이 전반사되도록 하는 전반사면 및 상기 전반사면에서 반사된 반사광 및 상기 전면광을 외부로 투사하는 출사면을 포함하고, 상기 측면광은 상기 굴절면, 상기 전반사면 및 상기 출사면을 거쳐 외부로 투사되되, 상기 굴절면 방향의 외부로 투사되는 광량이 상대적으로 적도록 구비된다. 이러한 구성에 의하면, 광원의 배광을 제어하기 위한 반사막과 같은 별도의 구조물을 생략하면서도 기 설정된 조명 영역으로 빛이 조사되도록 할 수 있다.
Description
조명의 배광 각도를 조절할 수 있는 배광 렌즈 및 이를 포함하는 조명기구의 광원모듈이 개시된다. 더욱 자세하게는, 광원으로부터 투사된 광의 배광 각도를 조절하여 원하는 방향으로 광이 투사되도록 하는 구조를 가지는 배광 렌즈 및 이를 포함하는 조명기구의 광원모듈이 개시된다.
일반적으로 모든 조명에 있어 배광 설계는 매우 중요한 요소이다. 예를 들면, 가로교통의 안전과 보안을 위하여 가로(街路)를 따라서 설치한 조명기구의 경우 차량이 통행하는 차도와 인도, 주택가 등 설치되는 장소 및 방향에 따라 배광 설계가 달라져야 하며, 필요한 장소에 필요한 양 만큼의 광량을 유지하는 것은 에너지 절약 입장에서뿐만 아니라, 빛에 의한 공해(광해)를 감소시키는 해결책이 될 수 있다.
한편, 최근 전력의 소모량, 전구의 수명, 밝기 및 확산 범위 등을 고려하여 고휘도 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)라 불리는 발광소자를 광원으로 하는 조명기구의 사용이 증가하고 있다.
이러한 조명기구는 설치장소나 위치 등 주변 환경에 따라 조명효과를 극대화하기 위하여 일정한 구역에 빛을 조사하도록 하는 것이 바람직하며 상술한 발광소자를 광원으로 하는 조명기구는 기존의 광원을 이용하는 조명기구와는 구조적으로 많은 차이점이 있어 배광 설계를 위한 별도의 제조 공정이 필요하고 원하는 구역에 빛이 조사되도록 할 수 있는 구조가 필요하다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 기 설정된 구역으로 빛이 조사되도록 하는 배광 렌즈 및 이를 포함하는 조명기구의 광원모듈이 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 광원의 배광을 제어하기 위한 반사막과 같은 별도의 구조물의 생략이 가능하여 제조 비용을 절감할 수 있는 배광 렌즈 및 이를 포함하는 조명기구의 광원모듈이 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 광원의 배광을 제어하여 필요한 조명 영역에 휘도 및 조도를 향상시킬 수 있는 배광 렌즈 및 이를 포함하는 조명기구의 광원모듈이 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따른 배광렌즈는 광원에 대향되어 배치되고 상기 광원의 전면광이 수광되어 투사되는 입사면, 상기 입사면의 일측에 상기 광원 방향으로 연장 형성되며, 상기 광원의 일측 측면광이 수광되어 굴절되는 굴절면, 상기 굴절면을 통해 굴절된 빛이 전반사되도록 하는 전반사면 및 상기 전반사면에서 반사된 반사광 및 상기 전면광을 외부로 투사하는 출사면을 포함하고, 상기 측면광은 상기 굴절면, 상기 전반사면 및 상기 출사면을 거쳐 외부로 투사되되, 상기 굴절면 방향의 외부로 투사되는 광량이 상대적으로 적도록 구비된다.
일측에 의하면, 상기 굴절면은 직선 형상으로 형성된다.
일측에 의하면, 상기 전반사면은 포물선 형상으로 형성된다.
일측에 의하면, 상기 입사면은 상기 굴절면 방향으로 상기 광원에서의 거리가 더 길어지는 형상으로 경사지게 형성된다.
일측에 의하면, 상기 굴절면 및 상기 전반사면은 서로 대응되는 개수로 복수 개 형성되고, 상기 측면광은 서로 대응되는 복수의 상기 굴절면 및 상기 전반사면을 거쳐 상기 출사면으로 투사된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 조명기구의 광원 모듈은 발광소자, 상기 발광소자의 전면광 및 측면광을 투사하는 렌즈, 상기 렌즈와 일정간격 이격되어 배치되고, 상기 측면광을 굴절시키는 굴절면, 상기 굴절면에서 굴절된 빛을 전반사시키는 전반사면 및 상기 전반사면에서 반사된 반사광 및 상기 전면광을 외부로 투사하는 출사면을 포함하는 배광 렌즈를 포함한다.
첫째, 기 설정된 조명 영역으로 빛이 조사되도록 함으로써 광해를 감소시킬 수 있고, 광품질을 향상시킬 수 있다.
둘째, 광원의 배광을 제어하기 위한 반사막과 같은 별도의 구조물의 생략이 가능하여 제조 비용을 절감할 수 있고, 전반사를 이용함으로써 효율을 향상시킬 수 있다.
셋째, 광원의 빛을 반사시켜 원하는 조명 영역에 집중함으로써 조명영역 내의 휘도와 조도를 향상시킬 수 있다.
넷째, 광원의 빛을 원하는 조명 영역으로 안내하면서도 빛의 집중현상에 따른 규정보다 밝기가 밝은 핫스팟(hot spot)과 같은 현상이 발생되는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 배광렌즈의 단면을 도시한 단면도,
그리고,
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 조명기구의 광원모듈의 단면을 도시한 단면도이다.
그리고,
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 조명기구의 광원모듈의 단면을 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 배광렌즈의 단면을 도시한 단면도이다.
먼저, 상기 배광렌즈(200)를 포함하는 광원모듈에 대해 간략히 설명하면, 도 1의 도시와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 광원모듈은 발광소자(110), 렌즈(130) 및 배광렌즈(200)를 포함한다.
상기 발광소자(110)는 일반적으로 사용되는 회로 기판(120) 상에 안착되어 빛을 발광하도록 구비되며, 상기 렌즈(130)는 상기 발광소자(110)의 빛을 확산시켜 외부로 투사하도록 구비되며, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 상기 발광소자(110)에서 조사되는 빛의 광축(x) 방향, 즉, 상기 발광소자(110)의 전면 방향으로 조사되는 빛을 전면광이라 하고, 상기 광축(x)에 대해 일정 각도 기울어진 방향, 즉, 상기 발광소자(110)의 전방 측면 방향으로 조사되는 빛을 측면광이라 하고, 빛을 발광하는 상기 발광소자(110), 상기 기판(120) 및 상기 렌즈(130)를 포함하여 광원(100)이라 하기로 한다.
상기 배광렌즈(200)는 입사면(210), 굴절면(220), 전반사면(230) 및 출사면(240)을 포함하고, 상기 광원(100)의 빛이 조사되는 방향에 상기 렌즈(130)와 일정 간격 이격되어 배치되어 상기 광원(100)의 상기 전면광 및 상기 측면광을 외부로 투사하도록 구비된다.
상기 입사면(210)은 광원(100)의 전면에 대향되어 배치되고, 상기 광원(100)의 전면광을 수광하여 투사하도록 구비되며, 상기 출사면(240) 방향으로 빛이 투사되도록 구비된다.
상기 굴절면(220)은 상기 입사면(210)의 일측에 상기 광원(100) 방향으로 연장 형성되며, 상기 광원(100)의 일측 측면광이 수광되어 굴절되도록 형성된다. 이를 위하여, 상기 굴절면(220)은 직선 형상으로 상기 광원(100)의 상기 전면광의 투사 방향, 즉, 상기 광축(x)과 평행한 형상으로 형성된다.
상기 전반사면(230)은 상기 전면광이 지나는 상기 광원(100)의 중심 축을 중심으로 상기 굴절면(220)의 배면 방향에 배치되어 상기 굴절면(220)에서 굴절된 빛이 후술하는 상기 출사면(240) 방향으로 전반사되도록 형성된다.
이를 위하여 상기 전반사면(230)은 상기 측면광의 조사 방향과 유사한 방향으로 형성되되, 빛을 전반사 시키기 위하여 포물선 형상으로 형성된다.
즉, 상기 굴절면(220)을 통해 굴절된 빛이 상기 전반사면(230)을 지나면서 일정한 방향으로 안내되어 상기 측면광은 광원 모듈의 상기 굴절면(220)이 형성되는 방향으로 조사되는 빛이 대부분 상기 출사면(240)을 통해 전면 방향으로 투사되도록 구비된다.
본 실시예에서는 상기 전반사면(230)이 하나의 포물선으로 형성되는 것으로 제시하였지만, 이에 한정되거나 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 2개 이상의 포물선으로 형성되는 것도 가능하며, 상기 굴절면(220)을 통해 굴절된 빛이 상기 전반사면(230)을 거쳐 상기 출사면(240) 방향으로 반사되도록 하는 형상이면 자유롭게 변경이 가능함은 물론이다.
한편, 상기 출사면(240)은 상기 전반사면(230)에서 반사된 반사광 및 상기 입사면(210)을 통해 상기 배광렌즈(200) 내부로 입사된 상기 전면광을 상기 배광렌즈(200)의 전면 방향, 즉, 상기 광원(100)의 전면 방향으로 투사하도록 구비된다.
여기서, 상기 배광렌즈(200)를 투과하는 상기 광원(100)의 측면광의 광로에 대해 간략히 설명하면, 도1의 도시와 같이, 상기 광원(100)으로부터 조사된 상기 측면광은 1차로 상기 굴절면(220)으로 조사되고(a), 이후 상기 굴절면(220)에서 굴절되어 상기 전반사면(230)으로 투사되고(b), 다음으로 상기 전반사면(230)에서 전반사되어 상기 출사면(240) 방향으로 안내되고(c), 이후에 상기 출사면(240)을 통해 외부로 투사된다(d). 이 때, 상기 출사면(240)은 상기 전반사면(230)에서 반사된 반사광을 다시 굴절시켜 원하는 방향으로 조사하도록 하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 배광렌즈(200)는 상기 광원(100)의 측면광을 상기 굴절면(220), 상기 전반사면(230) 및 상기 출사면(240)을 거쳐 외부로 투사하되, 상기 굴절면(220) 방향으로는 외부로 투사되는 광량이 상대적으로 적도록 제어한다.
이러한 구조에 따르면, 기 설정된 조명 영역, 즉, 상기 배광렌즈(200)의 전면 방향과 상기 굴절면(220) 및 상기 전반사면(230)이 형성되지 않은 일측 방향으로만 빛이 조사되도록 함으로써 광해를 감소시킬 수 있고, 또한, 상기 측면광을 상기 배광렌즈(200)의 전면 방향으로 집중시킴으로써 광품질을 향상시킬 수 있다.
다시 말하면, 상기 광원(100)의 상기 전면광뿐만 아니라, 상기 측면광 또한 상기 전면광이 조사되는 영역으로 굴절 및 반사시켜 원하는 조명 영역에 집중함으로써 조명영역 내의 휘도와 조도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 광원(100)의 배광을 제어하기 위한 반사막과 같은 별도 구조물의 생략이 가능하여 제조 비용을 절감할 수 있고, 전반사를 이용함으로써 효율을 향상시킬 수 있다.
더불어, 상기 입사면(210)은 상기 광원(100)의 상기 전면광에 대해 원하는 조명 영역으로 좀 더 효율적으로 안내하기 위하여, 상기 굴절면(220) 방향으로 갈수록 상기 광원(100)으로부터 거리가 더 길어지는 형상으로 경사지게 형성된다.
또한, 상기 출사면(240)은 상기 입사면(210) 및 상기 전반사면(230)으로부터 투사되는 상기 전면광 및 상기 측면광의 반사광을 원하는 조명 영역에 고르게 분포 시키기 위하여 상기 광원(100)에서 조사되는 빛의 조사 각도에 따라 서로 다른 곡률을 가진 불규칙한 원호 형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 배광렌즈(200)는 상기 측면광의 원하지 않는 영역으로의 조사를 방지하기 위한 별도의 차단부(250)를 더 포함할 수 있다.
상기 차단부(250)는 상기 측면광의 조사 방향을 기준으로 상기 전반사면(230)의 후면부에 배치되도록 형성되고, 상기 전면광의 조사 방향과 평행하게 상기 출사면(240) 방향에서 상기 광원(100) 방향으로 연장 형성되되, 상기 전반사면(230)과 일정간격 이격되어 일정한 두께를 가지고 형성되어, 상기 전반사면(230)을 통해 반사되지 않고 투과된 빛이 상기 배광렌즈(200)의 일측면 방향으로 조사되는 것을 억제하도록 형성된다.
또한, 상기 차단부(250)는 상기 출사면(240) 측 단부에 돌출된 돌출부(255)를 더 형성한다. 상기 돌출부(255)는 상기 굴절면(220)을 통해 굴절된 빛 중 상기 전반사면(230)으로 굴절되지 않은 빛, 또는 상기 굴절면(220)으로 투사되지 않은 상기 측면광이 원하지 않는 영역으로 조사되지 않도록 상기 굴절면(220)과 상기 입사면(210)이 접하는 구역과 인접한 상기 굴절면(220)에서 반사된 상기 측면광의 조사 방향과 대략 평행한 경사면으로 형성된다.
이러한 구조에 의하면, 상기 배광렌즈(200)를 채용함으로써, 상기 조명기구의 광원모듈은 상기 광원(100)의 빛을 차단막이나 반사막과 같은 물리적 구조물을 생략하면서도 원하는 조명 구역을 집중시킬 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 조명기구의 광원모듈의 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 조명기구의 광원모듈의 단면을 도시한 단면도이다.
도 2의 도시와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 광원모듈은 발광소자(110), 렌즈(130) 및 배광렌즈(200)를 포함한다. 참고로, 설명의 편의를 위하여 도 1에 도시된 구조와 동일하거나 유사한 구조에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 배광렌즈(200)는 복수의 상기 굴절면(220, 225) 및 상기 전반사면(230, 235)을 포함한다. 여기서, 상기 굴절면(220, 225) 및 상기 전반사면(230, 235)은 서로 대응되는 개수로 복수 개 형성되며, 상기 측면광은 각각 대응되는 상기 굴절면(220, 225) 및 상기 전반사면(230, 235)을 통해 상기 출사면(240)으로 안내된다.
즉, 상기 굴절면(220, 225) 중 상기 배광렌즈(200)에 더 가까이 형성되는 상기 굴절면(220)으로 입사하여 상기 전반사면(230)을 거쳐 상기 출사면(240)으로 안내되는 상기 측면광의 경로(a-b-c-d)와 상기 배광렌즈(200)에서 상대적으로 더 먼 곳에 형성되는 상기 굴절면(225)으로 입사하여 상기 전반사면(235)을 거쳐 상기 출사면(240)으로 안내되는 측면광의 경로(a'-b'-c'-d')대로 상기 광원(100)의 측면광이 안내된다. 즉, 상기 측면광은 상기 광축(x)과의 각도가 상대적으로 작은 경우에는 상기 배광렌즈(200)의 내측에 형성된 상기 굴절면(220)으로 입사되고, 각도가 상대적으로 작은 경우에는 상기 배광렌즈(200)의 외측에 형성된 상기 굴절면(225)으로 입사되어 굴절된다.
본 실시예에서는 상기 굴절면(220, 225) 및 상기 전반사면(230, 235)이 두 개씩 구비되는 것으로 제시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 개수를 자유롭게 변경할 수 있음은 물론이다.
이 때, 상기 배광렌즈(200)는 복수의 상기 굴절면(220) 및 상기 전반사면(230)을 구비함으로써, 상기 광원(100)의 빛을 원하는 조명 영역으로 안내하면서도 빛의 집중현상에 따른 규정보다 밝기가 밝은 핫스팟(hot spot)과 같은 현상이 발생되는 것을 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 광원 110: 발광소자
120: 기판 130: 렌즈
200: 배광렌즈 210: 입사면
220, 235: 굴절면 230, 235: 전반사면
240: 출사면 250: 차단부
255: 돌출부
120: 기판 130: 렌즈
200: 배광렌즈 210: 입사면
220, 235: 굴절면 230, 235: 전반사면
240: 출사면 250: 차단부
255: 돌출부
Claims (6)
- 광원에 대향되어 배치되고 상기 광원의 전면광이 수광되어 투사되는 입사면;
상기 입사면의 일측에 상기 광원 방향으로 연장 형성되며, 상기 광원의 일측 측면광이 수광되어 굴절되는 굴절면;
상기 굴절면을 통해 굴절된 빛이 전반사되도록 하는 전반사면; 및
상기 전반사면에서 반사된 반사광 및 상기 전면광을 외부로 투사하는 출사면;
을 포함하고, 상기 측면광은 상기 굴절면, 상기 전반사면 및 상기 출사면을 거쳐 외부로 투사되되, 상기 굴절면 방향의 외부로 투사되는 광량이 상대적으로 적도록 하는 배광 렌즈.
- 제1항에 있어서,
상기 굴절면은 직선 형상으로 형성되는 배광 렌즈.
- 제1항에 있어서,
상기 전반사면은 포물선 형상으로 형성되는 배광 렌즈.
- 제1항에 있어서,
상기 입사면은 상기 굴절면 방향으로 상기 광원에서의 거리가 더 길어지는 형상으로 경사지게 형성되는 배광 렌즈.
- 제1항에 있어서,
상기 굴절면 및 상기 전반사면은 서로 대응되는 개수로 복수 개 형성되고, 상기 측면광은 서로 대응되는 복수의 상기 굴절면 및 상기 전반사면을 거쳐 상기 출사면으로 투사되는 배광 렌즈.
- 발광소자;
상기 발광소자의 전면광 및 측면광을 투사하는 렌즈;
상기 렌즈와 일정간격 이격되어 배치되고, 상기 측면광을 굴절시키는 굴절면, 상기 굴절면에서 굴절된 빛을 전반사시키는 전반사면 및 상기 전반사면에서 반사된 반사광 및 상기 전면광을 외부로 투사하는 출사면을 포함하는 배광 렌즈;
를 포함하는 조명기구의 광원모듈.
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| KR1020110000170A KR20120078878A (ko) | 2011-01-03 | 2011-01-03 | 배광 렌즈 및 이를 포함하는 조명기구의 광원모듈 |
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