KR20150102657A

KR20150102657A - 분할 배광된 대형 광학렌즈

Info

Publication number: KR20150102657A
Application number: KR1020140045760A
Authority: KR
Inventors: 나종혁; 최현석
Original assignee: 재단법인 한국조명연구원
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2015-09-07
Also published as: KR101571486B1

Abstract

본 발명은 대형 발광 면적을 갖는 LED모듈의 보안등이나 가로등과 같은 등기구용 2차 광학렌즈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 등기구가 설치되는 장소에 따라 알맞게 빛을 조사하여 효과적인 조명을 제공할 수 있도록 분할 배광된 입사면과 출사면을 갖는 분할 배광된 대형 광학렌즈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 분할 배광된 대형 광학렌즈는 복수의 LED를 갖는 LED모듈이 수용되는 수용부; 상기 수용부의 내면을 형성하는 상기 LED에서 발산되는 빛이 입사되는 입사면; 상기 입사면을 통해 입사되는 빛이 외부로 출사되는 출사면;을 포함하는 대형 광학렌즈에 있어서, 상기 수용부에서 가상의 발광면의 중심을 원점으로 하여 각각 길이방향과 폭방향으로 등각도를 이루며 연장된 가상의 연장선들에 의해서, 상기 수용부와, 입사면과, 출사면은 각각 길이방향과 폭방향으로 다수의 길이구간과 다수의 폭구간으로 분할되고, 분할된 수용부의 길이구간과 폭구간은 각각 독립된 광원으로 가정되어서, 해당 구간의 입사면과 출사면은 설계된 배광에 따른 기울기를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

분할 배광된 대형 광학렌즈{Large optical lens with devided light distribution}

본 발명은 대형 발광 면적을 갖는 LED모듈의 보안등이나 가로등과 같은 등기구용 2차 광학렌즈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 등기구가 설치되는 장소에 따라 알맞게 빛을 조사하여 효과적인 조명을 제공할 수 있도록 분할 배광된 입사면과 출사면을 갖는 분할 배광된 대형 광학렌즈에 관한 것이다.

LED는 높은 조도를 가지면서도 저전력소모, 반영구적인 수명 등의 장점을 가져, 근래에 백열등, 형광등, 가로등, 보안등과 같은 등기구의 광원으로 빠르게 대체되고 있다.

LED는 발산각이 약 120도 정도로 좁고 발산 빛의 직진성이 강해서, LED 등기구가 설치된 장소와 조명의 목적 등에 따라서 LED에서 발산되는 빛의 조사방향과 조사방향별 조도의 세기(즉, 빛의 분포=배광)를 조절할 수 있도록 광학렌즈가 채용되는 경우가 많다.

LED 등기구는 보통 다수의 LED를 사용한다. 즉, 기판에 다수의 LED가 실장된 LED모듈을 사용한다.

LED모듈의 배광을 조절하는 일반적인 방법은 등록특허 제10-0926756호 "엘이디 가로등"에서 보는 바와 같이 LED모듈의 LED들 각각을 광학렌즈로 덮어서, 각각의 LED에서 발산되는 빛을 별개로 조절하는 방법이다.

각각의 LED에 광학렌즈를 덮는 방식은 LED들 각각에 광학렌즈를 결합시키는 작업시간이 오래 소요되고 작업이 번거롭고, 배광 조절을 위해 LED의 기판에서의 위치에 따라 다른 구조의 광학렌즈를 사용해야 하므로 다양한 구조의 광학렌즈를 준비해야하는 부담과 각 LED와 광학렌즈를 매칭시켜 결합시켜야 하는 번거로움 등이 있어, 생산성, 경제성 등에서 경쟁력이 약하다. 물론 단일 구조의 광학렌즈를 사용하면 되나, 이때는 배광의 조절이 안된다.

그래서 LED모듈 전체를 하나의 광학렌즈로 덮어서, 다양한 구조의 광학렌즈를 준비해야 하는 부담을 없애고, LED모듈과 광학렌즈의 결합의 신속성과 용이성이 개선되도록 하는 LED 등기구들이 있다.

이때, 보통은 복수의 LED가 기판에 실장되어 있는 LED모듈은 하나의 점광원으로 가정하여 광학렌즈가 희망하는 배광을 갖도록 광학렌즈의 구조를 설계한다.

단품의 LED는 점광원이 맞지만, 복수의 LED를 갖는 LED모듈은 일정 크기의 넓은 면적을 갖고, 넓은 면적의 기판 곳곳에 LED가 실장되어 있어서, LED모듈을 하나의 점광원으로 가정하여 광학렌즈를 설계하면 그 결과(즉, 희망하는 배광과 실제 배광)에 큰 오차가 발생되는 일이 많다.

그래서 등록특허 제10-1362186호 "전반사수단이 구비된 엘이디 가로등의 광확산렌즈"를 보면, 하나의 광학렌즈가 LED모듈 전체를 덮으면서 LED들 각각을 하나의 점광원으로 취급하여 광학렌즈에서 각각의 LED가 배치된 부위를 희망하는 배광에 따른 독특한 구조를 갖도록 설계하고 있다.

위치에 따른 각각의 LED에 맞는 독특한 구조를 다양하게 갖는 광학렌즈는 그 구조의 복잡성에 의해 제조원가가 상승되고, 해당 광학렌즈를 위한 전용 LED모듈(LED들의 위치, 사이즈, 광학특성 등이 같은 LED모듈)이 아닌 다른 LED모듈을 사용하면 희망하는(설계된) 배광 효과를 갖지 못하여 호환성이 부족한 단점을 갖는다.

본 발명은 위와 같이 종래기술에 따른 LED모듈용 광학렌즈가 갖는 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서,

LED모듈의 LED들 각각을 광학렌즈로 덮는 것이 아니라 LED모듈 전체를 하나의 광학렌즈로 덮어서 광학렌즈가 채용된 LED 등기구의 생산성과 경제성을 높이고,

LED 각각을 점광원으로 하여 광학렌즈의 배광구조를 설계하는 것이 아니라, 광학렌즈 자체를 길이방향과 폭방향으로 균등하게 다수의 길이구간과 폭구간으로 분할하고, 분할된 각각의 길이구간과 폭구간을 독립된 광원으로 가정하여 광학렌즈의 배광구조를 설계함으로써, LED 자체를 점광원으로 가정하는 것에 비해 배광구조가 단순해지고 그에 따라 제조원가를 절감할 수 있고, 전용 LED모듈(LED들의 위치, 크기, 광학특성 등이 동일한 LED모듈)이 아니어도 희망하는 배광효과를 갖는, 다시 말해 호환성이 우수한 분할 배광된 대형 광학렌즈를 제공함을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 분할 배광된 대형 광학렌즈는

복수의 LED를 갖는 LED모듈이 수용되는 수용부;

상기 수용부의 내면을 형성하는 상기 LED에서 발산되는 빛이 입사되는 입사면;

상기 입사면을 통해 입사되는 빛이 외부로 출사되는 출사면;을 포함하는 대형 광학렌즈에 있어서,

상기 수용부에서 가상의 발광면의 중심을 원점으로 하여 각각 길이방향과 폭방향으로 등각도를 이루며 연장된 가상의 연장선들에 의해서,

상기 수용부와, 입사면과, 출사면은 각각 길이방향과 폭방향으로 다수의 길이구간과 다수의 폭구간으로 분할되고,

분할된 수용부의 길이구간과 폭구간은 각각 독립된 광원으로 가정되어서, 해당 구간의 입사면과 출사면은 설계된 배광에 따른 기울기를 갖는 것을 특징으로 한다.

그리고 길이방향과 폭방향 사이의 상기 입사면과 출사면은 매칭되는 길이구간과 폭구간을 연결하는 다수의 사이구간으로 분할되고,

분할된 각각의 사이구간은 해당 길이구간에서 폭구간을 연속되게 연결하는 기울기를 갖는 것을 특징으로 하고,

길이방향과 폭방향의 사이를 균등하게 구획하는 하나 이상의 중간방향으로 상기 가상의 연장선들에 의해서 상기 수용부와, 입사면과, 출사면은 각각 다수의 중간구간으로 분할되고,

분할된 수용부의 중간구간은 각각 독립된 광원영역으로 가정되어서, 해당 중간구간의 입사면과 출사면은 설계된 배광에 따른 기울기를 갖는 것을 특징으로 하고,

상기 입사면의 후단과 출사면의 후단을 연결하는 길이방향의 후면은 입사되는 빛이 전반사되도록 평면구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

위와 같이 구성되는 본 발명에 따른 분할 배광된 대형 광학렌즈는 LED모듈의 LED들 각각을 덮는 것이 아니라 LED모듈 전체를 하나의 광학렌즈가 덮어서 LED 등기구의 생산성과 경제성이 우수하고,

수용된 LED들 각각을 점광원으로 가정하는 것이 아니라 광학렌즈를 길이구간과 폭구간으로 분할하고, 분할된 각 구간을 광원으로 가정하여 LED와 무관하게 광학렌즈 자체를 가지고 배광구조를 설계함으로써 광학렌즈의 배광구조가 상대적으로 단순해지며 대량 생산이 가능하고, 그에 따라 제조원가를 절감할 수 있고,

수용된 LED모듈을 기준으로 배광구조를 설계하는 것이 아니라 광학렌즈 자체를 기준으로 배광구조를 설계함으로써 전용 LED모듈뿐만 아니라 일반적인 LED모듈이 수용되어도 충분한 배광 효과를 갖는, 즉, LED모듈의 호환성이 우수한

분할 배광된 대형 광학렌즈로서, 산업발전에 매우 유용한 발명이다.

도 1 은 본 발명의 일례에 따른 분할 배광된 대형 광학렌즈에 LED모듈이 장착된 사시도.
도 2 는 본 발명의 일례에 따른 광학렌즈의 사시도.
도 3 은 도1의 광학렌즈가 길이방향으로 다수의 길이구간으로 분할되고, 그에 따라 해당 입사면과 출사면의 배광구조를 설명하기 위한 도면.
도 4 는 도1의 광학렌즈가 폭방향으로 다수의 폭구간으로 분할되고, 그에 따라 해당 입사면과 출사면의 배광구조를 설명하기 위한 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기에 앞서,

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

우선, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기에 앞서, 방향의 기준은 등기구가 도로를 조명하도록 설치되어 있다는 가정하에서 위쪽을 상부, 아래쪽을 하부로 정하고, 도로의 진행방향을 전방, 반대측을 후방으로 정한다.

도1 및 도2에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 분할 배광된 대형 광학렌즈는 수용부(10)와 입사면(20) 그리고 출사면(30)으로 대별되어 구분되고, 상기 수용부(10)에는 LED모듈(90)이 수용된다.

그리고 상부에는 외측으로 연장되어 LED모듈(90)이 장착되고, 등기구에 장착될 수 있도록 하는 연장부(40)가 형성된다.

상기 LED모듈(90)은 기판(PCB)(91)과 상기 기판(91)에 일정간격으로 배치되어 실장되는 다수의 LED(93)를 포함하여 이루어지고, 상기 수용부(10)에 수용된다.

참고로, LED 산업이 급성장하면서 기존 조명 광원들이 LED 조명으로 빠르게 대체되고 있는 상황이다. 그렇지만 제조사마다 LED 제품은 상이한 형태와 크기를 갖기 때문에 LED모듈(90) 간의 호환성에 대한 문제가 대두되고 있다. 이에 따라 조명산업에 종사하는 전문가들이 좀 더 효율적인 생산을 위해서 업체 스스로 만든 사실상 표준을 제어하는 Zhaga constium이 필립스, 오스람 등 세계의 Major 조명 기업 주도로 2012년 2월 출범되었다.

이에 본 발명은 광학렌즈에 수용되는 LED모듈(90)을 Zhaga Book 4 규격에 부합되는 것을 기준으로 광학렌즈의 수용부(10), 입사면(20) 및 출사면(30)을 설계하였다.

Zhaga Book 4 규격은 3가지 종류의 발광면적 카테고리( 30mm-7.5mm 40mm-12mm 60mm-15mm)를 갖고 있다.

광학렌즈를 통과하여 외부로 조사되는 LED 빛의 분포도(즉, 배광)는 광원의 광학특성과, 광원의 위치와, 광학렌즈의 재질에 따른 굴절률과, 빛이 입사되는 입사면(20)의 구조와 빛이 출사되는 출사면(30)의 구조 등에 의해 결정된다.

위와 같이 배광에 영향을 미치는 요인 중에서 본 발명은 광원의 위치와 입사면(20) 및 출사면(30)의 구조에 관심을 갖고 호환성이 우수하면서 배광효율이 좋은 광학렌즈를 개발하였다.

상기 수용부(10)는 광학렌즈의 상부에 형성되어서 LED모듈(90)을 수용한다.

상기 수용부(10)를 형성하는 내면은 LED모듈(90)의 LED(93)에서 발산되는 빛이 입사되는 입사면(20)이고,

하부면(상부면을 제외한 외면)은 입사면(20)으로 입사된 빛이 광학렌즈의 본체 내부를 통과한 후에 외부로 출사되는 출사면(30)이다.

상기 입사면(20)과 출사면(30)은 폭방향으로 좌우대칭된 구조를 갖고, 길이방향으로는 비대칭된 구조를 갖는다. 입사면(20)과 출사면(30)에서 길이방향의 전방은 빛이 하부를 향해 조사되도록 짧은 곡률반경을 가지면 만곡된 구조를 갖고, 길이방향의 후방은 입사되는 빛이 전방으로 전반사되도록 평면구조를 갖는다.

참고로, 본 발명의 광학렌즈가 적용된 가로등이 도로의 가장자리에서 도로의 내측을 조사하도록 설치된 경우를 가정하면, 좌우대칭된 구조를 갖는 광학렌즈의 폭방향은 도로의 길이방향(차량의 운행방향)으로 배치되고, 비대칭된 구조를 갖는 광학렌즈의 길이방향은 도로의 폭방향으로 배치된다.

광학렌즈를 길이방향과 폭방향으로 분할 배광하기 위해서 상기 수용부(10)에는 가상의 원점(O)이 설정되고, 이 가상의 원점(O)에서 길이방향과 폭방향으로 각각 등각도를 이루며 연장되는 가상의 연장선(L0, L1~L9, W1~W9)들이 설정된다.

상기 가상의 원점(O)은 발광면의 중심이 된다. 즉, 수용부(10)에 수용되는 LED모듈(90)에서 LED(93)들이 실장된 PCB(91)의 표면(하부면) 중심이 된다.

상기 가상의 연장선(L0, L1~L9, W1~W9)은 상기 가상의 원점(O)에서 하부로 연장된 수직연장선(L0)에서 각각 길이방향과 폭방향으로 등각도로 복수개가 설정된다.

예를 들면, 도3과 같이 수직연장선(L0)에서 10도 간격으로 길이방향에 전방으로 9개의 연장선(L1~L9)이 설정되고, 도4와 같이 수직연장선(L0)에서 10도 간격으로 폭방향으로 우측으로 9개의 연장선(W1~W9)이 설정된다. 참고로, 도면에서는 도면의 단순화를 위해 길이방향의 후방과 폭방향의 좌측으로 연장선을 도시하지 아니하였다.

상기 가상의 연장선(L0, L1~L9, W1~W9)들에 의해서 수직연장선(L0)을 기준으로 길이방향의 전방과 후방에 각각 9개의 길이구간(l1~l9)이 분할되고, 폭방향의 좌측과 우측에 각각 9개의 폭구간(w1~w9)이 분할된다.

그리고 분할된 각각의 폭구간(w1~w9)과 길이구간(l1~l9)은 독립된 광원으로 가정되어서, 해당 구간의 입사면(20)과 출사면(30)은 배광 설계에 따른 기울기를 갖는다.

다시 말해, 가상의 연장선(L0, L1~L9, W1~W9)들에 의해 분할된 길이구간(l1~l9)과 폭구간(w1~w9)에 있어서, 원점에서 입사면(20)까지의 길이구간(l1~l9)과 폭구간(w1~w9)(즉, 길이구간(l1~l9)과 폭구간(w1~w9)의 수용부(10)) 각각은 광원으로 취급되고, 그에 따라 해당 길이구간(l1~l9)과 폭구간(w1~w9)의 입사면(20), 그리고 해당 길이구간(l1~l9)과 폭구간(w1~w9)의 출사면(30)은 배광 설계에 따른 기울기를 갖는다.

도3을 참조하여 길이구간(l1~l9)을 예를 들면, 수직연장선(L0)을 기준으로 전방의 각 길이구간(l1~l9)에서 외부로 조명되는 빛의 배광설계된 지향각도와, 그때의 수직연장선(L0)을 기준으로 하는 입사면(20)의 기울기와 출사면(30)의 기울기의 일례는 아래의 표1과 같다.

구간	지향각	입사면(20) 기울기	출사면(30) 기울기
제1길이구간(l1)(0도~10도)	0도 ~ 9도	75도 ~ 80도	85도 ~90도
제2길이구간(l2)(10도~20도)	9도 ~ 24도	55도 ~ 60도	75도 ~ 80도
제3길이구간(l3)(20도~30도)	24도 ~ 35도	45도 ~ 50도	60도 ~ 65도
제4길이구간(l4)(30도~40도)	35도 ~ 43도	40도 ~ 45도	55도 ~ 60도
제5길이구간(l5)(40도~50도)	43도 ~ 51도	30도 ~ 35도	45도 ~ 50도
제6길이구간(l6)(50도~60도)	51도 ~ 59도	25도 ~ 30도	30도 ~ 35도
제7길이구간(l7)(60도~70도)	59도 ~ 64도	25도 ~ 30도	25도 ~ 30도
제8길이구간(l8)(70도~80도)	60도 ~ 64도	35도 ~ 40도	15도 ~ 20도
제9길이구간(l9)(80도~90도)	60도 ~ 64도	40도 ~ 45도	0도 ~ 5도

등기구가 도로의 가장자리에 설치되어 도로의 폭방향으로 도로 내측을 조명할 때, 도로의 폭 길이를 고려하여 광학렌즈의 길이방향(도로의 폭방향)의 전방은 라운드지도록 위의 표와 같이 배광설계를 하고, 광학렌즈의 길이방향의 후방은 도로 외측을 조명하여 소실되는 빛이 되므로 도3과 같이 광학렌즈의 후방 입사면(20)과 출사면(30)은 수직의 평면구조가 되도록 하여 입사되는 빛을 전방으로 전반사시키도록 하는 것이 바람직할 수 있다.

도4를 참조하여 광학렌즈의 폭구간(w1~w9)을 예로 들면, 수직연장선(L0)을 기준으로 일측의 각 폭구간(w1~w9)에서 외부로 조명되는 빛의 배광설계된 지향각도와, 그때의 수직연장선(L0)을 기준으로 하는 입사면(20)의 기울기와 출사면(30)의 기울기의 일례는 아래의 표2와 같다.

구간	지향각	입사면(20) 기울기	출사면(30) 기울기
제1폭구간(w1)(0도~10도)	4도 ~ 11도	70도 ~ 75도	80도 ~85도
제2폭구간(w2)(10도~20도)	11도 ~ 28도	50도 ~ 55도	70도 ~ 75도
제3폭구간(w3)(20도~30도)	28도 ~ 42도	30도 ~ 35도	60도 ~ 65도
제4폭구간(w4)(30도~40도)	42도 ~ 53도	20도 ~ 25도	55도 ~ 60도
제5폭구간(w5)(40도~50도)	53도 ~ 63도	10도 ~ 15도	45도 ~ 50도
제6폭구간(w6)(50도~60도)	63도 ~ 70도	5도 ~ 10도	35도 ~ 40도
제7폭구간(w7)(60도~70도)	65도 ~ 70도	15도 ~ 20도	25도 ~ 30도
제8폭구간(w8)(70도~80도)	65도 ~ 70도	20도 ~ 2도	15도 ~ 20도
제9폭구간(w9)(80도~90도)	65도 ~ 70도	30도 ~ 35도	0도 ~ 5도

각 길이구간(l1~l9)과 폭구간(w1~w9)에서 입사면(20)과 출사면(30)의 기울기는 위의 표와 같이 서로 다르지만, 인접하는 두 길이구간(l1~l9) 또는 두 폭구간(w1~w9)의 연결지점은 끊김없이 연속적으로 매끈하게 연결된다.

다시 말해, 광학렌의 수용부(10) 내면인 입사면(20)과 외면인 출사면(30)은 끊김 없는 연속적인 직선과 곡선으로 이루어지고, 그에 따라 광학렌즈의 제작이 용이하고 신속하게 된다.

2차원 평면으로 보았을 때, X축 상에 있는 길이구간(l1~l9)과 Y축 상에 있는 폭구간(w1~w9) 사이(예 ; 2차원 평면에서 1/4 분면 영역)에 있는 입사면(20)과 출사면(30)은 길이구간(l1~l9)과 폭구간(w1~w9) 처럼 다수의 사이구간으로 분할이 되고, 분할되는 각 사이구간은 매칭되는 길이구간(l1~l9)과 폭구간(w1~w9)(예 ; 제1길이구간(l1)과 제1폭구간(w1), 제2길이구간(l2)과 제2폭구간(w2))이 연속되어 연결되도록 하는 기울기를 갖는다.

이때, 길이구간(l1~l9)과 폭구간(w1~w9) 사이의 사이구간을 단순하게 매칭되는 길이구간(l1~l9)과 폭구간(w1~w9)을 연속되게 연결하는 기울기를 갖도록 할 수도 있지만,

길이방향과 폭방향의 사이를 등간격으로 균등하게 구획하는 하나 이상의 중간방향(예, 길이방향에서 45도 각도를 갖는 하나의 중간방향, 또는 길이방향으로 30도와 60도의 각도를 갖는 두개의 중간방향)을 설정하고, 설정된 중간방향으로 가상의 연장선들이 다수의 중간구간을 분할하고, 각 수용부(10)의 중간구간을 독립된 광원으로 가정하여서 해당 중간구간의 입사면(20)과 출사면(30)을 배광설계에 따른 기울기를 갖도록 할 수 있고, 서로 매칭되는 길이구간(l1~l9)과 중간구간과 폭구간(w1~w9)의 기울기가 연속되도록 연결할 수도 있다.

보다 정밀한 배광을 위해서는 각 구간으로 분할하는 등각도를 작게 하고, 중간방향의 개수를 늘리면 되나, 이때는 입사면(20)과 출사면(30)의 배광설계(각 구간의 기울기)가 복잡해지고, 그에 따라 광학렌즈의 생산성이 저하되므로, 배광 효과를 고려하여 적절히 선택할 것이다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 분할 배광된 대형 광학렌즈에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

복수의 LED를 갖는 LED모듈이 수용되는 수용부;
상기 수용부의 내면을 형성하는 상기 LED에서 발산되는 빛이 입사되는 입사면;
상기 입사면을 통해 입사되는 빛이 외부로 출사되는 출사면;을 포함하는 대형 광학렌즈에 있어서,

상기 수용부에서 가상의 발광면의 중심을 원점으로 하여 각각 길이방향과 폭방향으로 등각도를 이루며 연장된 가상의 연장선들에 의해서,
상기 수용부와, 입사면과, 출사면은 각각 길이방향과 폭방향으로 다수의 길이구간과 다수의 폭구간으로 분할되고,
분할된 수용부의 길이구간과 폭구간은 각각 독립된 광원으로 가정되어서, 해당 길이구간과 폭구간의 입사면과 출사면은 설계된 배광에 따른 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 분할 배광된 대형 광학렌즈.
제 1 항에 있어서,
길이방향과 폭방향 사이의 상기 입사면과 출사면은 매칭되는 길이구간과 폭구간을 연결하는 다수의 사이구간으로 분할되고,
분할된 각각의 사이구간은 해당 길이구간에서 폭구간을 연속되게 연결하는 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 분할 배광된 대형 광학렌즈.
제 2 항에 있어서,
길이방향과 폭방향의 사이를 균등하게 구획하는 하나 이상의 중간방향으로 상기 가상의 연장선들에 의해서 상기 수용부와, 입사면과, 출사면은 각각 다수의 중간구간으로 분할되고,
분할된 수용부의 중간구간은 각각 독립된 광원영역으로 가정되어서, 해당 중간구간의 입사면과 출사면은 설계된 배광에 따른 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 분할 배광된 대형 광학렌즈.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입사면의 후단과 출사면의 후단을 연결하는 길이방향의 후면은 입사되는 빛이 전반사되도록 평면구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 분할 배광된 대형 광학렌즈.