KR20130118499A - Led lens for super wide angle and high uniformity ratio of illumination - Google Patents

Led lens for super wide angle and high uniformity ratio of illumination Download PDF

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KR20130118499A
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Abstract

PURPOSE: An ultra wide angle high uniformity ratio LED lens is provided to widen a lighting space and to improve uniformity by approaching ideal light distribution and illuminance distribution. CONSTITUTION: A lens main body unit is configured to be attachable to an LED. A connection groove is formed on the lower side of the lens main body unit for the LED to be arranged by being pressed in. A total reflection unit (20) is formed on the upper part of the lens main body unit for the light of the LED to be totally reflected. A light emitting unit (30) is formed on the side of the lens main body unit for the light of the LED to be emitted. The light emitting unit includes a C section which has a concavo-convex shape, and a D section which has a convex shape.

Description

초광각 고균제도 엘이디렌즈{LED lens for super wide angle and high uniformity ratio of illumination}LED lens for super wide angle and high uniformity ratio of illumination}

본 발명은 초광각 고균제도 엘이디렌즈로서, 조명공간을 넓이고 균제도도 높이는 초광각 고균제도 엘이디렌즈에 관한 것이다.
The present invention relates to an ultra wide-angle microlens LED lens, and to an ultra wide-angle microlens LED lens for widening the illumination space and increasing the uniformity.

일반적으로 조명등은 전기에너지를 빛에너지로 변환하여 야간에 실내나 실외에서 물체를 식별할 수 있도록 광을 제공하거나 물체를 조사하기 위해 사용되며, 최근에는 실내 장식이나 다양한 색 연출을 위하여 조명을 이용하는데, 대체로 백열등, 형광등, 할로겐등, 메탈할라이드등, 수은등, 나트륨등을 사용한다.In general, a lighting lamp converts electric energy into light energy, and is used to provide light or illuminate an object to identify an object at night or indoors or outdoors. In recent years, lighting is used for interior decoration or various colors , Incandescent lamps, fluorescent lamps, halogen lamps, metal halides, mercury lamps, and sodium lamps.

그러나, 백열등은 가격은 저렴하나 수명이 짧고, 발광효율이 떨어지며, 휘도가 높아 눈부심을 일으키고, 많은 열이 발생하며, 형광등은 백열 전구보다 에너지 효율이 높아 전력소비는 적으나, 점등대기 시간이 길고, 수명이 짧다. 또한 나트륨등, 수은등, 메탈하라이드등은 전력소비가 크며, 눈부심을 일으킬 수 있으며, 수명 또한 길지 못한 문제점이 있다.
However, incandescent lamps are inexpensive but have a short lifespan, low luminous efficiency, high luminance, causing glare, and a lot of heat generated. Fluorescent lamps have less power consumption because they are more energy efficient than incandescent bulbs, but have a long standby time. , Short life. In addition, sodium lamps, mercury lamps, metal halide lamps have high power consumption, may cause glare, and have a long service life.

상기와 같은 문제점 때문에 최근에는 수명이 반 영구적이고, 소비전력이 적으면서 고효율의 조도를 얻을 수 있는 LED(lighting emitting diode)를 이용한 조명등이 다양한 용도로 개발되고 있다.Due to the above problems, recently, a lamp using a light emitting diode (LED) capable of obtaining semi-permanent, low power consumption and high efficiency illuminance has been developed for various uses.

LED 조명등은 빠른 처리속도와 낮은 전력소모 등의 장점을 가지며, 친환경적이고 에너지 효율이 높아서 이용도가 점차 늘어가는 추세이다. 또한, LED를 이용한 조명등은 일반 조명등에 비해 60∼80%의 전력이 절감되며 50,000시간 이상의 반영구적인 수명을 가지며 눈부심이 발생하지 않기 때문에 조명등으로 각광을 받고 있다.
LED lamps have the advantages of fast processing speed and low power consumption, and are increasingly being used due to high environmental efficiency and energy efficiency. In addition, the lamp using the LED has been spotlighted as a lamp because it saves 60 to 80% of the power compared to the general lamp, has a semi-permanent life of more than 50,000 hours, and does not cause glare.

이와 같은 엘이디의 대표적인 예로서의 형상과 상기 엘이디의 배광분포 및 조도분포에 대해, 도 1 및 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다.The shape and the light distribution and roughness distribution of the LED as a representative example of such an LED will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 1(a)는 일반적인 엘이디를 나타낸 사시도이고, 도 1(b)는 도 1(a)의 엘이디의 배광분포를 나타낸 도이다.Figure 1 (a) is a perspective view showing a typical LED, Figure 1 (b) is a view showing the light distribution of the LED of Figure 1 (a).

또한, 도 2(a)는 도 1(a)의 엘이디가 하측을 향해 광이 방사되도록 배치된 것을 나타낸 도이고, 도 2(b)는 도 2(a)의 엘이디의 조도분포를 나타낸 것이다.In addition, Figure 2 (a) is a diagram showing the LED is arranged to emit light toward the lower side of Figure 1 (a), Figure 2 (b) shows the roughness distribution of the LED of Figure 2 (a).

도 1 및 도 2를 참조하면, 도 1(a)에 도시된 엘이디가 광을 발하는 경우, 도 1(b)의 배광분포에 나타난 바와 같이 중앙부에만 광이 집중됨에 따라, 중앙부만이 조도가 높아지게 되며 아울러 그 둘레 범위에는 적은 양의 광만이 미치거나 아예 미치지 못하여 조명공간이 좁아지게 되는 한계점이 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, when the LED shown in FIG. 1A emits light, only light is concentrated in the center portion as shown in the light distribution of FIG. 1B. In addition, there is a limit that the illumination space is narrowed because only a small amount of light or not at all in the circumferential range.

구체적으로, 도 2(a)에 도시된 바와 같이 하측의 일반적인 면조명 표면에 광을 발하는 경우, 도 2(b)의 조도분포에 나타난 바와 같이 면조명 표면에서 상대적으로 좁은 면적에 도달하여 조명공간이 좁고, 아울러 그 조명공간에서 중앙부위만 다른 부위에 비해 조도 값이 높을 뿐 이를 제외한 둘레 범위의 조도 값은 현격하게 떨어짐에 따라 광의 균일한 정도도 아주 낮은 문제점이 있다. 이와 같은 현상은 면조명 뿐만 아니라 그 거리가 먼 주거공간에서도 동일하게 발생한다.
Specifically, as shown in FIG. 2 (a), when light is emitted to the general surface light surface of the lower side, as shown in the illuminance distribution of FIG. 2 (b), a relatively narrow area is reached on the surface light surface to illuminate the illumination space. This narrow, and also the illumination value of the circumferential range except the center portion in the illumination space is higher than the other parts only in the illumination space is significantly lowered, there is a problem that the uniformity of light is also very low. The same phenomenon occurs not only in the lighting but also in the living spaces far away.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 엘이디의 광이 전반사되는 전반사부와 방사되는 방사부가 구성되어, 외부로 출사되는 엘이디의 광이 초광각 고균제도를 이룰 수 있는 초광각 고균제도 엘이디렌즈를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
The present invention has been devised to solve the above problems, the total light reflecting the total reflection portion and the radiating radiating portion of the LED is composed, the ultra-wide angle flatulence LED can be made of the ultra-wide angle flatness of the LED emitted to the outside The purpose is to provide a lens.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초광각 고균제도 엘이디렌즈는, 하부에 엘이디가 인입 배치되도록 상기 엘이디에 착탈가능한 렌즈본체부; 상기 렌즈본체부의 상부에 상기 엘이디의 광이 전반사되도록 형성되는 전반사부; 및 상기 렌즈본체부의 측부에 상기 엘이디의 광이 방사되도록 형성되는 방사부;를 포함한다.
In order to achieve the above object, the ultra-wide angle high degree LED lens according to a preferred embodiment of the present invention, the lens body portion detachable to the LED so that the LED is placed in the lower portion; A total reflection part formed to totally reflect the light of the LED on the lens body part; And a radiating part formed to emit light of the LED on the side of the lens body part.

여기에서, 상기 전반사부는, 외부 형상이 측방향으로부터 상기 엘이디의 상측을 중심으로 볼록하게 하방 굴곡경사진 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the said total reflection part is inclined downwardly convex so that an outer shape may be convex centering on the upper side of the said LED from a lateral direction.

이때, 상기 전반사부는, 상기 엘이디의 수직범위인 A구간과 나머지 범위인 B구간으로 이루어지고, 상기 A구간의 기울기는

Figure pat00001
이고, 상기 B구간의 기울기는
Figure pat00002
인 것이 바람직하다.
In this case, the total reflection part, the section A of the vertical range of the LED and the section B of the remaining range, the slope of the A section is
Figure pat00001
The slope of section B is
Figure pat00002
.

또한, 상기 방사부는, 외부 형상이 상측 부위에 상기 엘이디의 광이 방사되도록 요철형상으로 이루어진 C구간과, 상기 C구간과 이어지는 하측 부위에는 외부로 출사되는 상기 엘이디의 광이 평행이 되도록 외측으로 볼록한 D구간으로 이루어진 것이 바람직하다.In addition, the radiating part, the outer shape is convex outward so that the light of the LED emitted to the outside of the C section made of concave-convex shape so that the light of the LED is emitted to the upper portion, and the C section is parallel to the outside. It is preferable that it consists of D section.

여기에서, 상기 C구간의 요철형상은 외측으로 볼록하게 굴곡지거나 삼각형 모양으로 돌출된 것이 바람직하다.Herein, the irregularities of the C section are preferably convexly curved outwardly or protruding in a triangular shape.

아울러, 상기 D구간에서의 출사각에 대한 기울기의 관계식은,

Figure pat00003
인 것이 바람직하다.
In addition, the relational expression of the slope with respect to the exit angle in the section D,
Figure pat00003
.

나아가, 본 발명은 상기 엘이디 발광면의 지름에 비해, 지름이 3.9배 ~ 4.1배, 높이가 1.9배 ~ 2.1배인 것이 바람직하다.Furthermore, the present invention preferably has a diameter of 3.9 times to 4.1 times and a height of 1.9 times to 2.1 times as compared to the diameter of the LED light emitting surface.

아울러, 본 발명은 폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리카네이트 재질로 이루어진 것이 바람직하다.
In addition, the present invention is preferably made of polymethyl methacrylate or polycarbonate material.

본 발명에 따른 초광각 고균제도 엘이디렌즈는, 렌즈본체부의 상부에 엘이디의 광이 전반사되도록 형성되는 전반사부와, 렌즈본체부의 측부에 엘이디의 광이 방사되도록 형성되는 방사부가 구성됨으로써, 외부로 출사되는 엘이디의 광이 초광각 고균제도를 이룰 수 있는 효과를 가진다.The ultra-wide angle flat lens LED lens according to the present invention includes a total reflection part which is formed to totally reflect the LED light on the upper part of the lens body part, and a radiation part which is formed to emit light of the LED part on the side of the lens body part, thereby being emitted to the outside. LED light has the effect of achieving ultra-wide angle flatness.

구체적으로, 본 발명은 전반사부와 방사부가 상술된 바와 같은 기울기를 이룸으로써, 이상적인 배광분포와 조도분포에 근접할 수 있음으로써 조명공간을 넓히면서도 균제도를 높일 수 있다.In detail, the present invention can achieve an inclination as described above with the total reflection part and the emission part, and thus can be closer to the ideal light distribution and illuminance distribution, thereby increasing the lighting space and increasing the uniformity.

나아가, 이와 같은 본 발명은 엘이디에 탈착가능하도록 구성됨으로써, 어떠한 엘이디에도 용이하게 결합하여 활용될 수 있는 장점을 지닌다.
Furthermore, the present invention is configured to be detachable to the LED, and has the advantage that can be easily combined and utilized in any LED.

도 1(a)는 일반적인 엘이디를 나타낸 사시도이고, 도 1(b)는 도 1(a)의 엘이디의 배광분포를 나타낸 도이다.
도 2(a)는 도 1(a)의 엘이디가 하측을 향해 광이 방사되도록 배치된 것을 나타낸 도이고, 도 2(b)는 도 2(a)의 엘이디의 조도분포를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초광각 고균제도 엘이디렌즈를 나타낸 사시도이다.
도 4(a)는 도 3의 초광각 고균제도 엘이디렌즈가 도 1(a)의 엘이디에 씌워져서 체결된 것을 나타낸 수직단면도이고, 도 4(b)는 도 4(a)의 초광각 고균제도 엘이디렌즈가 씌워진 엘이디의 배광분포를 나타낸 도이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 도 4(a)의 초광각 고균제도 엘이디렌즈에서 전반사부인 A구간과 B구간에서 각각 엘이디의 광이 전반사되는 것을 나타낸 도이고, 도 5(c) 및 도 5(d)는 도 4(a)의 초광각 고균제도 엘이디렌즈에서 방사부인 C구간과 D구간에서 각각 엘이디의 광이 방사되는 것을 나타낸 도이다.
도 6(a)는 도 5(a)의 A구간에서의 기울기를 나타낸 도이고, 도 6(b)는 도 5(b)의 B구간에서의 기울기를 나타낸 도이고, 도 6(c)는 도 5(c)에서 C구간의 여러 가지 형상을 나타낸 도이고, 도 6(d)는 도 5(d)의 D구간에서의 기울기를 나타낸 도이다. 이때, 본 발명의 렌즈는 좌우 대칭구조이기 때문에 우측 구조만 도면에 나타내었다.
도 7(a)는 도 4(a)의 초광각 고균제도 엘이디렌즈가 체결된 엘이디가 하측을 향해 광이 방사되도록 배치된 것을 나타낸 도이고, 도 7(b)는 도 7(a)의 엘이디의 조도분포를 나타낸 것이다.
도 8(a)는 도 4(a)의 초광각 고균제도 엘이디렌즈가 체결된 엘이디의 배광분포를 나타낸 도이고, 도 8(b)는 이상적인 배광분포를 나타낸 도이며, 도 8(c)는 도 8(a)와 도 8(b)의 배광분포를 비교한 도이고, 도 8(d)는 도 8(a)와 도 8(b)의 광도를 비교한 도이다.Figure 1 (a) is a perspective view showing a typical LED, Figure 1 (b) is a view showing the light distribution of the LED of Figure 1 (a).
Figure 2 (a) is a diagram showing the LED is arranged to emit light toward the lower side of Figure 1 (a), Figure 2 (b) shows the roughness distribution of the LED of Figure 2 (a).
3 is a perspective view showing the LED lens ultra-wide high degree of homogeneity according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4 (a) is a vertical cross-sectional view showing that the ultra wide angle flatness LED lens of FIG. 3 is fastened by covering the LED of FIG. 1 (a), and FIG. 4 (b) is the ultra wide angle flatness LED lens of FIG. 4 (a). Shows the light distribution of LED covered with.
5 (a) and 5 (b) are diagrams showing that the ultra-wide angle flatness of FIG. 4 (a) also totally reflects the LED light in sections A and B, which are total reflection portions, in the LED lens. FIG. 5 (d) is a diagram showing that the ultra-wide angle flatness of FIG. 4 (a) also emits LED light in sections C and D, which are radiating parts, in the LED lens.
FIG. 6 (a) is a diagram showing the inclination in section A of FIG. 5 (a), FIG. 6 (b) is a diagram showing the inclination in section B in FIG. 5 (b), and FIG. FIG. 5 (c) shows various shapes of section C, and FIG. 6 (d) shows slopes in section D of FIG. 5 (d). In this case, since the lens of the present invention has a symmetrical structure, only the right structure is shown in the drawings.
FIG. 7 (a) is a diagram showing an LED having the ultra wide angle flatness of FIG. 4 (a) disposed so that light is emitted downward, and FIG. 7 (b) shows the LED of FIG. 7 (a). It shows the illuminance distribution.
FIG. 8 (a) is a diagram showing the light distribution of the LED to which the LED lens is fastened by the ultra wide angle flatness of FIG. 4 (a), and FIG. 8 (b) shows an ideal light distribution. 8 (a) is a diagram comparing the light distribution of FIG. 8 (b), and FIG. 8 (d) is a diagram comparing the luminous intensity of FIGS.

본 발명은, 하부에 엘이디가 인입 배치되도록 엘이디에 착탈가능한 렌즈본체부와, 상기 렌즈본체부의 상부에 엘이디의 광이 전반사되도록 형성되는 전반사부, 및 상기 렌즈본체부의 측부에 엘이디의 광이 방사되도록 형성되는 방사부를 포함하여, 외부로 출사되는 엘이디의 광이 초광각 고균제도를 이루는 것을 기술적인 특징으로 한다.
The present invention provides a lens body portion detachable to an LED such that an LED is inserted into a lower portion, a total reflection portion formed to totally reflect the light of the LED on the upper portion of the lens body portion, and the light of the LED is radiated to the side of the lens body portion. Including a radiating portion formed, the light of the LED emitted to the outside is characterized in that the ultra-wide angle forming system.

이하, 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초광각 고균제도 엘이디렌즈를 나타낸 사시도이다.3 is a perspective view showing the LED lens ultra-wide high degree of homogeneity according to a preferred embodiment of the present invention.

또한, 도 4(a)는 도 3의 초광각 고균제도 엘이디렌즈가 도 1(a)의 엘이디에 씌워져서 체결된 것을 나타낸 수직단면도이고, 도 4(b)는 도 4(a)의 초광각 고균제도 엘이디렌즈가 씌워진 엘이디의 배광분포를 나타낸 도이다.In addition, Figure 4 (a) is a vertical cross-sectional view showing that the ultra-wide angle flatness of the LED lens of Figure 3 is fastened by covering the LED of Figure 1 (a), Figure 4 (b) is the ultra wide angle flat system of Figure 4 (a) The distribution distribution of LED which LED lens was put on.

도면을 참조하면, 본 발명은 하부에 엘이디(1)가 인입 배치되는 렌즈본체부(10), 상기 렌즈본체부(10)의 상부에 형성되는 전반사부(20), 및 상기 렌즈본체부(10)의 측부에 형성되는 방사부(30)를 포함한다.
Referring to the drawings, the present invention is a lens body portion 10 is the LED 1 is placed in the lower portion, the total reflection portion 20 formed on the upper portion of the lens body portion 10, and the lens body portion 10 Radiating part 30 is formed on the side of the).

상기 렌즈본체부(10)는 하부에 엘이디(1)가 인입 배치되도록 하면에 체결홈이 형성되며, 바람직하게 엘이디(1)에 착탈가능하도록 구성될 수 있다.The lens body 10 has a fastening groove formed at a lower surface thereof so that the LED 1 is inserted into the lower portion of the lens body 10, and may be configured to be detachable from the LED 1.

즉, 상기 렌즈본체부(10)는 제품으로 생산시 엘이디(1)에 설치된 상태로서 생산될 수 있으며, 바람직하게는 별도로 생산되어 어떠한 엘이디(1)에도 결합되고 다시 분리될 수 있도록, 상기 엘이디(1) 또는 엘이디(1)가 장착된 히트싱크(1)에 착탈가능한 구조를 취할 수 있다.That is, the lens body 10 may be produced as a state installed in the LED (1) during production as a product, preferably produced separately so that the LED (1) can be combined and separated again, the LED ( 1) Or it can take the structure which can be attached or detached to the heat sink 1 with which the LED 1 was mounted.

이때, 상기 렌즈본체부(10)의 착탈가능한 구조는 단순부착 또는 기구적인 체결 등 어떠한 결합방식도 활용될 수 있음은 물론이다.
At this time, the detachable structure of the lens body 10 may be of any combination method, such as simple attachment or mechanical fastening may be utilized.

또한, 상기 전반사부(20)는 엘이디(1)의 광이 전반사되도록 렌즈본체부(10)의 상부에 구성되는데, 구조적으로 측방향으로부터 엘이디(1)의 상측을 중심으로 볼록하게 하방 굴곡경사진 외부 형상을 지닌다.In addition, the total reflection part 20 is configured on the upper portion of the lens body 10 so that the light of the LED 1 is totally reflected, the structurally convex downwardly inclined bent around the upper side of the LED 1 from the lateral direction It has an external shape.

즉, 전반사부(20)는 렌즈본체부(10)의 상부 부위로서, 테두리로부터 중심으로 갈수록 하측으로 경사지는데, 구체적으로 볼록한 형상으로 굴곡져서 경사진다. 이때, 엘이디(1)의 수직범위가 A구간이고, 나머지 범위가 B구간으로 이루어지는데, 상기 A구간과 B구간의 경사기울기에 대해서는 후술하기로 한다.That is, the total reflection portion 20 is an upper portion of the lens body portion 10, and inclines downward from the edge toward the center, and is specifically curved and inclined in a convex shape. At this time, the vertical range of the LED (1) is a section A, the remaining range is composed of a section B, the slope of the section A and B will be described later.

이와 같은 구조를 지닌 전반사부(20)는, 엘이디(1)로부터 나오는 광이 전부 반사되어 외부로 방사되지 않도록 하는 역할을 수행한다.
The total reflection part 20 having such a structure serves to prevent all the light emitted from the LED 1 from being reflected to the outside.

아울러, 상기 방사부(30)는 엘이디(1)의 광이 방사되도록 렌즈본체부(10)의 측부에 구성되는데, 구조적으로 측부에서 상측 부위에 요철형상인 C구간과, 하측 부위에 볼록한 D구간으로 이루어진다.In addition, the radiating part 30 is configured on the side of the lens body 10 so that the light of the LED 1 is radiated, structurally section C and the convex portion D and the convex section D on the lower part in the upper part structurally Is done.

즉, 방사부(30)는 렌즈본체부(10)의 측부로서, 그 중에서 상측 부위에는 요철 형상으로서 주름지게 형성되는 C구간이 집광구조를 이루고, 이어지는 하측 부위에는 외측으로 볼록하게 D구간이 형성된다.That is, the radiating portion 30 is a side portion of the lens body portion 10, in which an upper portion of the upper portion is formed in the concave-convex C section formed in a condensing structure, and the subsequent lower portion is formed in the convex section D outwardly. do.

여기에서, 상기 C구간의 요철형상은 외측으로 볼록하게 굴곡지거나 삼각형 모양으로 돌출된 것이 바람직하며, 나아가 본 발명에 의해 한정되지 않고 엘이디(1)로부터 나오는 광이 집광되는 구조라면 어떠한 형상도 활용될 수 있음은 물론이다.Here, the uneven shape of the C section is preferably convexly curved or protruded in a triangular shape to the outside, and furthermore, any shape may be utilized as long as the structure is not limited by the present invention and light is emitted from the LED 1. Of course it can.

그리고, 상기 D구간은 엘이디(1)로부터 나오는 광이 외부로 전부 평행하게 방사되도록 하는 역할을 수행한다. 이때, 상기 D구간의 경사기울기에 대해서는 후술하기로 한다.
In addition, the D section serves to radiate all the light emitted from the LED 1 to the outside in parallel. In this case, the inclination slope of the D section will be described later.

이와 같이 외부형상에 의해 A, B, C, D구간으로 나누어지는 본 발명의 초광각 고균제도 엘이디렌즈(100)는, 엘이디(1) 발광면의 지름에 비해, 지름이 3.9배 ~ 4.1배, 높이가 1.9배 ~ 2.1배인 것이 바람직하다.The LED lens 100 of the present invention, which is divided into A, B, C, and D sections by the external shape as described above, has a diameter of 3.9 times to 4.1 times higher than the diameter of the LED 1 emitting surface. Is preferably 1.9 times to 2.1 times.

다시 말해, 본 발명의 초광각 고균제도 엘이디렌즈(100)는, 엘이디(1) 발광면의 지름 길이 대비 지름이 3.9배 ~ 4.1배이고, 엘이디(1) 발광면의 지름 길이 대비 높이가 1.9배 ~ 2.1배인 것이 활용될 수 있다.In other words, the LED lens 100 of the ultra wide-angle high flatness of the present invention has a diameter of 3.9 times to 4.1 times the diameter of the LED 1 emitting surface, and a height of 1.9 times to 2.1 of the diameter of the LED 1 emitting surface. Doubles can be used.

이는, 지름과 높이에 의해 결정되는 부피 측면에 있어서, 초광각 고균제도 엘이디렌즈(100)의 부피가 작아지면 제작비용과 설치비용을 줄일 수 있고, 디자인 측면에서도 심미감이 높아지기 때문에 작으면 작을수록 바람직하다.This, in terms of volume determined by diameter and height, the ultra wide angle flatness can reduce the manufacturing cost and installation cost when the volume of the LED lens 100 is smaller, and the smaller the smaller is preferable because the aesthetics are also high in terms of design. Do.

즉, 본 발명의 렌즈가 엘이디(1) 발광면에 비해 지름이 4.1배, 높이가 2.1배보다 크면, 엘이디렌즈의 부피가 커지기 때문에 제작비용과 설비비용이 낭비되고, 심미감이 떨어지게 된다.That is, if the lens of the present invention is 4.1 times larger than the light emitting surface of the LED 1 and the height is larger than 2.1 times, the LED lens becomes bulky, resulting in a waste of manufacturing cost and equipment cost and aesthetics.

그러나, 초광각 고균제도 엘이디렌즈(100)의 부피가 너무 작아지게 되면, 다시 말해 엘이디(1) 발광면에 비해 지름이 3.9배, 높이가 1.9배 이하가 되면 A와 B 구간에서 전반사를 일으킬 수가 없다.However, when the ultra wide-angle high homogeneity becomes too small in the volume of the LED lens 100, that is, when the diameter is 3.9 times and the height is 1.9 times or less than the LED 1 emitting surface, total reflection cannot be caused in the A and B sections. .

따라서, A와 B구간에서 전반사 조건을 만족시킴과 동시에, 비용과 심미적인 측면을 충족시키기 위해서는, 초광각 고균제도 엘이디렌즈(100)의 부피는 엘이디(1) 발광면의 지름에 비해, 지름이 3.9배 ~ 4.1배, 높이가 1.9배 ~ 2.1배인 것이 바람직하다. 이때, 본 발명의 렌즈는 좌우대칭구조이므로 우측구조만 나타내었다.
Therefore, in order to satisfy the total reflection condition in the A and B sections, and to satisfy the cost and aesthetic aspect, the volume of the LED lens 100 of the ultra wide angle flatness is 3.9 in diameter compared to the diameter of the LED 1 emitting surface. Pear ~ 4.1 times, the height is preferably 1.9 times ~ 2.1 times. In this case, since the lens of the present invention has a left-right symmetry structure, only the right structure is shown.

한편, 상기 A, B, C, D구간의 외부형상에서의 기울기에 대해, 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.On the other hand, the slope of the external shape of the A, B, C, D section will be described in detail with reference to Figs.

도 5(a) 및 도 5(b)는 도 4(a)의 초광각 고균제도 엘이디렌즈에서 전반사부인 A구간과 B구간에서 각각 엘이디의 광이 전반사되는 것을 나타낸 도이고, 도 5(c) 및 도 5(d)는 도 4(a)의 초광각 고균제도 엘이디렌즈에서 방사부인 C구간과 D구간에서 각각 엘이디의 광이 방사되는 것을 나타낸 도이다.5 (a) and 5 (b) are diagrams showing that the ultra-wide angle flatness of FIG. 4 (a) also totally reflects the LED light in sections A and B, which are total reflection portions, in the LED lens. FIG. 5 (d) is a diagram showing that the ultra-wide angle flatness of FIG. 4 (a) also emits LED light in sections C and D, which are radiating parts, in the LED lens.

또한, 도 6(a)는 도 5(a)의 A구간에서의 기울기를 나타낸 도이고, 도 6(b)는 도 5(b)의 B구간에서의 기울기를 나타낸 도이고, 도 6(c)는 도 5(c)에서 C구간의 여러 가지 형상을 나타낸 도이고, 도 6(d)는 도 5(d)의 D구간에서의 기울기를 나타낸 도이다. 이때, 본 발명의 렌즈는 좌우 대칭구조이기 때문에 우측 구조만 도면에 나타내었다.6 (a) is a diagram showing the inclination in section A of FIG. 5 (a), and FIG. 6 (b) is a diagram showing the inclination in section B in FIG. 5 (b), and FIG. 6 (c). ) Is a diagram showing various shapes of section C in FIG. 5 (c), and FIG. 6 (d) is a diagram showing slopes in section D of FIG. 5 (d). In this case, since the lens of the present invention has a symmetrical structure, only the right structure is shown in the drawings.

도면을 참조하면, 상기 전반사부(20)는 엘이디(1)의 수직범위인 A구간과 나머지 구간인 B구간으로 이루어지는데, 상기 A구간의 기울기는

Figure pat00004
이고, 상기 B구간의 기울기는
Figure pat00005
인 것이 바람직하다.Referring to the drawings, the total reflection part 20 is composed of section A, which is the vertical range of the LED 1, and section B, which is the remaining section, and the slope of the section A is
Figure pat00004
The slope of section B is
Figure pat00005
.

이에 대해 구체적으로 설명하면, 위 식은 A구간에 도달하는 모든 빛이 A구간에서 임계각(θc)보다 큰 입사각을 갖음으로써 모두 전반사 할 수 있도록 하는 렌즈의 기울기를, 스넬의 법칙(Snell's Law)에 의해 계산한 결과이다.Specifically, the above equation is based on the Snell's Law, in which the inclination of the lens allows all the light reaching section A to have a total angle of incidence greater than the critical angle θ c in section A. The result calculated by

임계각(θc)은 렌즈 구성물질의 굴절률(n)에 의해

Figure pat00006
로 결정된다.The critical angle θ c is determined by the refractive index n of the lens component
Figure pat00006
.

같은 방식으로 아래 식은, B구간에 도달하는 모든 빛이 B구간에서 전반사 할 수 있도록 하는 렌즈의 기울기 식이다.In the same way, the equation below is the slope of the lens that allows all light reaching section B to totally reflect at section B.

각 구간에서의 렌즈 표면의 좌표는 (x,y)이고, r은 엘이디 발광면의 반지름이며, 도 6에서의 θ1은 엘이디에서 나온 광의 각도를 의미한다.
The coordinates of the lens surface in each section are (x, y), r is the radius of the LED emitting surface, and θ 1 in FIG. 6 means the angle of light emitted from the LED.

그리고, 상기 D구간에서의 출사각에 대한 렌즈 기울기의 관계식은,

Figure pat00007
인 것이 바람직하다.And, the relational expression of the lens tilt with respect to the exit angle in the section D,
Figure pat00007
.

이에 대해 구체적으로 설명하면, θ2 는 본 발명의 초광각 고균제도 엘이디렌즈에서의 표면기울기로서, D구간을 통과한 빛은 집광되어 서로 평행하도록 동일한 각도로 방출하게 된다. 이때, θ3는 목표 방사각이다. 아울러, 각 구간에서의 렌즈 표면의 좌표는 (x,y)이고, r은 엘이디 발광면의 반지름이다.Specifically, θ 2 is the surface tilt in the LED lens of the ultra wide angle homogeneity of the present invention, and light passing through the D section is focused and emitted at the same angle to be parallel to each other. Θ 3 is the target radiation angle. In addition, the coordinate of the lens surface in each section is (x, y), and r is the radius of the LED emitting surface.

상기 목표 방사각(θ3)은 렌즈 표면의 기울기(θ2)에 의해 표현되며, 이를 식으로 정리하면 위의 식을 얻을 수 있다.
The target radiation angle θ 3 is expressed by the inclination θ 2 of the lens surface, and the above equation can be obtained by arranging it in an equation.

상기와 같은 기울기를 가진 본 발명은 엘이디(1)로부터 발생되는 광이 고균제도를 이루면서 확산되는데 이에 대해, 도 7 및 도 8을 참조하여 살펴보기로 한다.In the present invention having the above-described inclination, light generated from the LED 1 is diffused while forming a homogeneous agent, which will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

도 7(a)는 도 4(a)의 초광각 고균제도 엘이디렌즈가 체결된 엘이디가 하측을 향해 광이 방사되도록 배치된 것을 나타낸 도이고, 도 7(b)는 도 7(a)의 엘이디의 조도분포를 나타낸 것이다.FIG. 7 (a) is a diagram showing an LED having the ultra wide angle flatness of FIG. 4 (a) disposed so that light is emitted downward, and FIG. 7 (b) shows the LED of FIG. 7 (a). It shows the illuminance distribution.

또한, 도 8(a)는 도 4(a)의 초광각 고균제도 엘이디렌즈가 체결된 엘이디(1)의 배광분포를 나타낸 도이고, 도 8(b)는 이상적인 배광분포를 나타낸 도이며, 도 8(c)는 도 8(a)와 도 8(b)의 배광분포를 비교한 도이고, 도 8(d)는 도 8(a)와 도 8(b)의 광도를 비교한 도이다.FIG. 8 (a) is a diagram showing the light distribution of the LED 1 to which the LED lens is fastened by the ultra wide angle evenness of FIG. 4 (a), and FIG. 8 (b) is a diagram showing an ideal light distribution. (c) is a diagram comparing the light distribution of FIGS. 8 (a) and 8 (b), and FIG. 8 (d) is a diagram comparing the luminous intensity of FIGS. 8 (a) and 8 (b).

도 2 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 초광각 고균제도 엘이디렌즈(100)가 체결된 엘이디(1)가 하측인 면조명 표면(9)로 광을 발생하는 경우, 종래기술에 따른 도 2의 조도분포와 비교하여, 광이 넓은 면적에 도달하여 조명공간을 넓히는 동시에, 그 조명공간에서의 광의 균일한 정도를 높여준다.Referring to FIGS. 2 and 7, when the ultra wide-angle high homogeneity agent of the present invention generates light to the surface illumination surface 9 on which the LED 1 to which the LED lens 100 is fastened is lower, according to the prior art of FIG. 2. Compared with the illuminance distribution, the light reaches a large area to enlarge the illumination space and at the same time increase the uniformity of the light in the illumination space.

즉, 종래기술에 따라 본 발명의 초광각 고균제도 엘이디렌즈(100)가 체결되지 않은 도 2의 엘이디(1)에서 발생되는 광은 면조명 표면(9)에서 상대적으로 좁은 면적에 도달하여 조명공간이 좁고, 아울러 그 조명공간에서 중앙부위만 다른 부위에 비해 조도 값이 높을 뿐 이를 제외한 둘레 범위의 조도 값은 현격하게 떨어짐에 따라 광의 균일한 정도도 아주 낮은 것을 보여준다.
That is, according to the prior art, the light generated from the LED 1 of FIG. 2 in which the ultra wide-angle high homogeneity LED lens 100 of the present invention is not fastened reaches a relatively narrow area on the surface illumination surface 9 so that the illumination space is reduced. In addition, the illuminance value of the circumferential range except for the center portion of the illumination space is higher than that of the other portion of the illumination space, and the uniformity of light is also very low as it falls sharply.

또한, 도 1 및 도 8을 참조하면, 도 8(a)에 도시된 본 발명의 초광각 고균제도 엘이디렌즈(100)가 체결된 엘이디(1)의 배광분포(p)가, 종래기술에 따른 도 1의 배광분포와 비교하여, 도 8(b)에 도시된 이상적인 배광분포(i)에 더욱더 근접한 형상을 이루며, 이는 도 8(c)를 통해 직접적으로 알 수 있다.1 and 8, the light distribution distribution p of the LED 1 to which the LED lens 100 is fastened according to the ultra wide angle flatness agent of the present invention shown in FIG. Compared to the light distribution of 1, the shape is closer to the ideal light distribution (i) shown in FIG. 8 (b), which can be directly seen through FIG. 8 (c).

아울러, 도 8(d)에서도 본 발명의 초광각 고균제도 엘이디렌즈(100)가 체결된 엘이디(1)의 광에 대한 광도(p)가 이상적인 광도(i)와 비교하여 유사하다는 것을 알 수 있다.
In addition, it can be seen from FIG. 8 (d) that the ultra wide angle flatness of the present invention is similar to the light intensity p of the LED 1 to which the LED lens 100 is fastened compared with the ideal light intensity i.

한편, 이와 같은 본 발명은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethymethacrylate, PMMA), 폴리카네이트(polycarbonate, PC) 등과 같이 투과도가 높은 재질로 이루어질 수 있다.On the other hand, the present invention may be made of a material with high permeability, such as polymethyl methacrylate (polymethymethacrylate, PMMA), polycarbonate (polycarbonate, PC).

이때, 상기 폴리메틸메타크릴레이트는 일명 '아크릴 수지'로도 불리는데, 투명성과 같은 광학적 성질이 우수하여 전광선 투과율이 90%이상이다. 또한, 가볍고 내마찰성이 우수하여 표면경도가 높아서 스크래치가 잘 발생하지 않는다. 아울러 성형성 및 가공성이 우수하여 가공이 용이하며, 내후성이 우수하여 시간이 지나도 잘 썩지 않는다.In this case, the polymethyl methacrylate is also referred to as 'acrylic resin', the excellent optical properties such as transparency, the total light transmittance is 90% or more. In addition, it is light and excellent in friction resistance, the surface hardness is high, so scratch does not occur easily. In addition, it is easy to process due to its excellent formability and processability, and does not rot easily over time due to its excellent weather resistance.

그리고, 상기 폴리카네이트도, 내충격성이 뛰어나 안전사고의 위험성을 낮추며 시공성이 우수하여 가공이 용이하다. 아울러 내후성이 뛰어나 장기간 높은 물성을 유지하고 내열, 내한성이 뛰어나 심한 온도변화에도 성능을 유지할 수 있어서 전체적으로 내구성이 우수하다. 물론, 광의 확산성 및 투시성도 우수하다.
In addition, the polycarbonate also has excellent impact resistance, lowers the risk of safety accidents, and is easy to process due to its excellent workability. In addition, it has excellent weather resistance, and maintains high physical properties for a long time, and has excellent heat resistance and cold resistance, so it can maintain performance even under severe temperature changes, and thus has excellent overall durability. Of course, the light diffusivity and transparency are also excellent.

결과적으로, 상기와 같이 구성되는 본 발명은, 렌즈본체부(10)의 상부에 엘이디(1)의 광이 전반사되도록 형성되는 전반사부(20)와, 렌즈본체부(10)의 측부에 엘이디(1)의 광이 방사되도록 형성되는 방사부(30)가 구성됨으로써, 외부로 출사되는 엘이디(1)의 광이 초광각 고균제도를 이룰 수 있다.As a result, the present invention configured as described above, the total reflection portion 20 is formed so that the light of the LED 1 is totally reflected on the upper portion of the lens body portion 10, and the LED (on the side of the lens body portion 10) Since the radiation unit 30 is formed so that the light of 1) is emitted, the light of the LED (1) emitted to the outside can form an ultra-wide angle evenness.

구체적으로, 본 발명은 전반사부(20)와 방사부(30)가 상술된 바와 같은 기울기를 이룸으로써, 이상적인 배광분포와 조도분포에 근접할 수 있음으로써 조명공간을 넓히면서도 균제도를 높일 수 있다.Specifically, the present invention can achieve the same tilt as described above, the total reflection portion 20 and the radiating portion 30 can be close to the ideal light distribution and illuminance distribution, thereby increasing the lighting space and increase the uniformity.

나아가, 이와 같은 본 발명은 엘이디(1)에 탈착가능하도록 구성됨으로써, 어떠한 엘이디에도 용이하게 결합하여 활용될 수 있다.
Furthermore, the present invention is configured to be detachable to the LED (1), it can be easily combined and utilized in any LED.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.

1 : 엘이디 2 : 히트싱크
9 : 면조명 표면 10 : 렌즈본체부
20 : 전반사부 30 : 방사부
100 : 초광간 고균제도 엘이디렌즈1: LED 2: Heatsink
9: surface illumination surface 10: lens body portion
20: total reflection part 30: radiating part
100: ultra wide interlayer high resolution LED lens

Claims (8)

하부에 엘이디가 인입 배치되도록 상기 엘이디에 착탈가능한 렌즈본체부;
상기 렌즈본체부의 상부에 상기 엘이디의 광이 전반사되도록 형성되는 전반사부; 및
상기 렌즈본체부의 측부에 상기 엘이디의 광이 방사되도록 형성되는 방사부;
를 포함하는 초광각 고균제도 엘이디렌즈.
A lens main body portion detachable to the LED so that the LED is placed in the lower portion;
A total reflection part formed to totally reflect the light of the LED on the lens body part; And
A radiating part formed to emit light of the LED on the side of the lens body part;
Ultra wide angle evenly containing LED lens.
제1항에 있어서,
상기 전반사부는, 외부 형상이 측방향으로부터 상기 엘이디의 상측을 중심으로 볼록하게 하방 굴곡경사진 것을 특징으로 하는 초광각 고균제도 엘이디렌즈.
The method of claim 1,
The total reflection portion, the ultra-wide angle high degree LED lens, characterized in that the outer shape is inclined downwardly convexly centered on the upper side of the LED from the lateral direction.
제2항에 있어서,
상기 전반사부는, 상기 엘이디의 수직범위인 A구간과 나머지 범위인 B구간으로 이루어지고,
상기 A구간의 기울기는
Figure pat00008
이고,
상기 B구간의 기울기는
Figure pat00009
인 것을 특징으로 하는 초광각 고균제도 엘이디렌즈.
( θc : 임계각, (x,y) : 렌즈 표면의 좌표, r : 엘이디의 발광면 반지름)
3. The method of claim 2,
The total reflection part is made of section A, which is the vertical range of the LED, and section B, which is the remaining range,
The slope of section A is
Figure pat00008
ego,
The slope of section B is
Figure pat00009
Ultra wide angle high degree also LED lens characterized in that.
(θ c : critical angle, (x, y): coordinate of lens surface, r: radius of emitting surface of LED)
제1항에 있어서.
상기 방사부는, 외부 형상이 상측 부위에 상기 엘이디의 광이 방사되도록 요철형상으로 이루어진 C구간과, 상기 C구간과 이어지는 하측 부위에는 외부로 출사되는 상기 엘이디의 광이 평행이 되도록 외측으로 볼록한 D구간으로 이루어진 것을 특징으로 하는 초광각 고균제도 엘이디렌즈.
The method of claim 1,
The radiating part has a section C having an uneven shape so that the light of the LED is radiated to the upper portion of the outer shape, and a section D which is convex outward so that the light of the LED emitted to the outside is parallel to the lower portion that is connected to the C section. LED lens ultra wide angle, characterized in that consisting of LED lenses.
제4항에 있어서,
상기 C구간의 요철형상은 외측으로 볼록하게 굴곡지거나 삼각형 모양으로 돌출된 것을 특징으로 하는 초광각 고균제도 엘이디렌즈.
5. The method of claim 4,
The uneven shape of the C section is bent convex outwardly or protruded in a triangular shape ultra-wide angle high degree LED lens.
제4항에 있어서,
상기 D구간에서의 출사각에 대한 기울기의 관계식은,
Figure pat00010

인 것을 특징을 하는 초광각 고균제도 엘이디렌즈.
(θ2 : 렌즈 표면의 기울기, θ3 : 목표 방사각, (x,y) : 렌즈 표면의 좌표, r : 엘이디의 발광면 반지름)
5. The method of claim 4,
The relationship of the slope with respect to the exit angle in the section D,
Figure pat00010

LED lens with ultra-wide-angle flatness also characterized in that.
(θ 2 : tilt of lens surface, θ 3 : target radiation angle, (x, y): coordinate of lens surface, r: radius of emitting surface of LED)
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 엘이디 발광면의 지름에 비해, 지름이 3.9배 ~ 4.1배, 높이가 1.9배 ~ 2.1배인 것을 특징으로 하는 초광각 고균제도 엘이디렌즈.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Compared to the diameter of the LED emitting surface, the ultra-wide angle high degree LED lens, characterized in that the diameter is 3.9 times ~ 4.1 times, the height 1.9 times ~ 2.1 times.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리카네이트 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 초광각 고균제도 엘이디렌즈.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
LED lens, ultra-wide high degree of homogeneity, characterized in that made of polymethyl methacrylate or polycarbonate material.
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