KR20200101773A - Lighting equipment to suppress light-pollution - Google Patents

Lighting equipment to suppress light-pollution Download PDF

Info

Publication number
KR20200101773A
KR20200101773A KR1020190020072A KR20190020072A KR20200101773A KR 20200101773 A KR20200101773 A KR 20200101773A KR 1020190020072 A KR1020190020072 A KR 1020190020072A KR 20190020072 A KR20190020072 A KR 20190020072A KR 20200101773 A KR20200101773 A KR 20200101773A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
incident
optical axis
pollution
total reflection
Prior art date
Application number
KR1020190020072A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이창모
Original Assignee
주식회사 금빛
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 주식회사 금빛 filed Critical 주식회사 금빛
Priority to KR1020190020072A priority Critical patent/KR20200101773A/en
Publication of KR20200101773A publication Critical patent/KR20200101773A/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V14/00Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements
    • F21V14/04Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements by movement of reflectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-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
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20Light sources comprising attachment means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-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
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/68Details of reflectors forming part of the light source
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-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
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/69Details of refractors forming part of the light source
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00Refractors for light sources
    • F21V5/04Refractors for light sources of lens shape
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00Reflectors for light sources
    • F21V7/0025Combination of two or more reflectors for a single light source
    • F21V7/0033Combination of two or more reflectors for a single light source with successive reflections from one reflector to the next or following
    • F21V7/0041Combination of two or more reflectors for a single light source with successive reflections from one reflector to the next or following for avoiding direct view of the light source or to prevent dazzling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING 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
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Abstract

The present invention relates to a lighting device for light pollution suppression. The device includes: a light source emitting radiated light in the direction of an optical axis perpendicular to a light surface; a main lens transmitting the radiated light to a lighting region and including a concave first incident surface facing the light surface and a convex first exit surface having a predetermined thickness; and a light control lens protruding at a part of the circumference of the main lens corresponding to a light pollution region such that intrusive light of the radiated light emitted to and incident on the light pollution region exits after deflecting toward the optical axis by total reflection. According to the present invention, the convex main lens transmitting the radiated light from the light source to the lighting region and the light control lens protruding at a part of the circumference of the main lens corresponding to the light pollution region and deflecting the intrusive light toward the optical axis by total reflection are integrated to constitute an optical lens. Accordingly, there is no need to install an additional device such as a block plate and light emission to the light pollution region is suppressed or limited with ease and simplicity. In addition, a neat appearance can be maintained in terms of design, efficient light distribution without optical loss can be performed with respect to the lighting region, and light distribution can be variously changed (customized) in accordance with lighting design intentions by changing the light control lens.

Description

빛공해 억제형 조명장치{LIGHTING EQUIPMENT TO SUPPRESS LIGHT-POLLUTION}Light pollution suppression type lighting device{LIGHTING EQUIPMENT TO SUPPRESS LIGHT-POLLUTION}

본 발명은 빛공해 억제형 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 광원으로부터의 방사광을 의도한 조명영역으로 균일하게 배광하는 한편, 불필요한 영역으로의 빛의 발산을 억제하는 렌즈가 구비된 조명장치에 관한 것이다.The present invention relates to a light pollution suppression type lighting device, and more particularly, a lighting device equipped with a lens for uniformly distributing light emitted from a light source to an intended lighting area while suppressing light emission to an unnecessary area It is about.

최근의 조명장치와 관련된 산업은, 친환경, 고효율, 그리고 긴 수명을 갖춘 광원에 대한 요구에 따라 개발된 LED광원에 의해 주도되고 있는 실정이며, 이러한 LED광원에 대한 효율과 휘도를 더욱 향상시키기 위한 노력과 연구개발은 현재에도 산업체에 의해 활발하게 이루어지고 있다.The industry related to lighting devices in recent years is being led by LED light sources developed in response to the demand for light sources with eco-friendly, high efficiency, and long lifespan, and efforts to further improve the efficiency and brightness of these LED light sources. And research and development are still actively carried out by industry.

이러한 연구개발에 따라 비약적으로 향상된 LED광원 기술은, 저비용과 고효율의 장점으로 인해 무분별하게 확산되어 도 6의 (a)와 같은 소위 빛공해(주택 침입광, 상향광, 눈부심)를 유발하게 되는 지경에 이르게 되었다.The LED light source technology, which has been dramatically improved according to such research and development, is indiscriminately diffused due to the advantages of low cost and high efficiency, causing so-called light pollution (intrusion light, upward light, glare) as shown in Fig. 6(a). Was reached.

위와 같은 빛공해 즉, 인공조명의 오남용으로부터 국민건강을 지키고, 주변 생태계에 대한 악영향을 예방하기 위해 건축물 조명과 전광판, 각종 가로등과 같은 기반시설 조명의 빛 방사 허용기준 등을 규정한 '인공조명에 의한 빛공해 방지법'이 2013년에 제정되어 시행되고 있다.In order to protect the public's health from the above light pollution, that is, the misuse of artificial lighting, and to prevent adverse effects on the surrounding ecosystem, the'Artificial Lighting' stipulates the light emission allowance standards for infrastructure lighting such as building lighting, billboards, and various streetlights. The'Act on Prevention of Light Pollution by Light Pollution' was enacted and in effect in 2013.

이렇게 조명장치의 광분포인 배광이나 휘도 등을 일정하게 제한하는 법규정이 마련됨에 따라 이에 부합할 수 있도록, 조명장치와 관련하여 배광조절 또는 빛공해 저감을 위한 수단 내지 방안에 대한 다양한 기술적 제시가 이루어지고 있다.In order to comply with the provisions of laws and regulations that limit light distribution or luminance, which are light distributions of lighting devices, various technical proposals have been made regarding means or measures for light distribution control or light pollution reduction in relation to lighting devices. Is losing.

그 중에서 일례로서, 도 6의 (b)에서는 조명장치에 별도로 설치되어 침입광의 발산을 차폐하는 차단판에 관한 기술을 개시하고 있다. As an example among them, FIG. 6B discloses a technology related to a blocking plate separately installed in a lighting device to shield the divergence of intruding light.

이러한 종래 침입광 저감 수단은, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 조명장치의 인공 광원에서 발산되는 방사광 중 설계상 조명영역(ex: 도로) 이외의 영역으로 불필요하게 발산되는 침입광(후사광)이 주거지역으로 확산되는 것을 인위적으로 차폐하여 수면 방해 등과 같은 빛공해를 효과적으로 저감시키는 장점이 있다.Such conventional means for reducing intrusion light, as shown in Fig. 6(a), of the radiated light emitted from the artificial light source of the lighting device unnecessarily radiates to an area other than the illumination area (ex: road) by design (after It has the advantage of effectively reducing light pollution such as sleep disturbance by artificially shielding the diffusion of dead light) into residential areas.

그러나 이 경우, 차단판 자체에 의해 광학적으로 광손실이 발생되고, 조명장치의 전체적인 광의 분포를 조명 설계 의도와 다르게 왜곡시켜 조명환경에 영향을 미치는 것은 물론, 조명장치의 디자인적 미감을 해쳐 주변 경관을 저해한다는 점에서 문제가 있다.However, in this case, optical loss is generated by the blocking plate itself, and the overall light distribution of the lighting device is distorted differently from the lighting design intent, affecting the lighting environment, as well as harming the design aesthetic of the lighting device, causing the surrounding landscape. There is a problem in that it inhibits

따라서, 조명장치에 부대해서 추가 설치되는 차단판 또는 조명각을 인위적으로 조절하는 별도의 장치가 아니라 표준화된 조명모듈 수준 즉, 광의 발산단계에 적용되어 침입광이 빛 공해영역으로 확산되지 않도록 직접 제어하면서도, 동시에 조명영역을 균일하게 배광할 수 있는 광학적 구조에 대한 개선이나 연구개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is applied to the standardized lighting module level, that is, the light emission stage, rather than a separate device that artificially adjusts the lighting angle or a blocking plate that is additionally installed in addition to the lighting device, so that the incident light does not diffuse into the light pollution area. At the same time, there is a need for improvement or research and development on the optical structure that can uniformly distribute the illumination area.

본 발명의 목적은, 조명장치에 추가로 부대설치되어 침입광을 억제하는 것이 아니라 광원 및 광의 배광을 위한 렌즈로 구성되는 표준화된 조명모듈 단계에서 구조적, 광학적으로 침입광을 조명방향으로 편향시켜 광손실 없는 조명영역에 대한 효율적인 배광이 이루어지는 한편, 빛 공해영역으로 광의 발산이 제한될 수 있는 빛공해 억제형 조명장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to deflect the incident light in the illumination direction structurally and optically at the stage of a standardized illumination module consisting of a light source and a lens for light distribution rather than suppressing the incident light by being additionally installed in the illumination device. It is to provide a light pollution suppression type lighting device in which light distribution to the light pollution area can be limited while efficient light distribution is achieved for a lossless illumination area.

상기 목적은, 광면과 직각인 광축 방향으로 방사광을 발산하는 광원; 광면을 마주보며 오목하게 형성된 제1 입사면과, 이로부터 소정 두께를 이루며 볼록하게 형성된 제1 출사면을 포함하여 방사광을 조명영역으로 투과시키는 메인렌즈; 및 방사광 중 빛 공해영역으로 발산되어 입사되는 침입광이 전반사에 의해 광축 쪽으로 편향된 후 출사되도록 하기 위해 상기 빛 공해영역에 대응하는 상기 메인렌즈의 둘레 일부에서 돌출형성되는 광제어렌즈를 포함하는 빛공해 억제형 조명장치에 의해 달성된다.The object is a light source for emitting radiation in the direction of the optical axis perpendicular to the light surface; A main lens configured to transmit the radiated light to the illumination area, including a first incident surface concavely formed facing the light surface, and a first exit surface convexly formed therefrom with a predetermined thickness therefrom; And a light control lens protruding from a part of the circumference of the main lens corresponding to the light pollution area so that the incident light emitted to the light pollution area among the radiated light is deflected toward the optical axis by total reflection and then emitted. It is achieved by a suppressed lighting device.

상기 광제어렌즈는, 발산된 침입광이 수광되는 영역에 구비되어 상기 제1 입사면과 함께 오목한 홈을 이루고, 수광된 침입광을 상기 광제어렌즈의 내부로 굴절시키는 제2 입사면; 굴절된 침입광에 대한 전반사가 이루어지도록 제1 기울기로 경사형성된 전반사면; 및 전반사된 침입광이 수광된 후 광축 쪽으로 편향되게 출사되도록 상기 광제어렌즈의 돌출 단부에 구비되는 제2 출사면을 포함할 수 있다.The light control lens includes: a second incident surface provided in a region where the emitted incident light is received, forming a concave groove together with the first incident surface, and refracting the received incident light into the interior of the light control lens; A total reflection surface inclined at a first slope so that total reflection of the refracted incident light is achieved; And a second exit surface provided at the protruding end of the light control lens so that the total reflected intrusion light is received and then deflected toward the optical axis.

상기 제1 입사면은, 단면이 광면에 대하여 완만한 경사를 이루며 오목하게 형성되고, 상기 제2 입사면은, 단면이 광면에 대하여 가파른 경사를 이루며 오목하게 형성되어, 상기 제1 입사면과 제2 입사면은, 광축을 기준으로 비대칭의 오목한 홈을 형성할 수 있다.The first incident surface is formed to be concave in cross section with a gentle slope with respect to the light surface, and the second incident surface is formed to be concave in cross section with a steep slope with respect to the optical surface. 2 The incident surface may form an asymmetrical concave groove with respect to the optical axis.

상기 제2 입사면은, 광축이 통과하는 광면으로부터 25° 내지 30°에 해당하는 각도 범위에서 형성되어 발산된 침입광을 수광할 수 있다.The second incident surface is formed in an angle range corresponding to 25° to 30° from the light surface through which the optical axis passes, and may receive the emitted incident light.

상기 전반사면은, 상기 제2 입사면을 통해 투과되어 상기 전반사면으로 입사되는 침입광의 최소 입사각이 적어도 소재별 임계각보다 커지게 하는 상기 제1 기울기로 경사형성되되, 상기 제1 기울기는, 광면을 기준으로 하여 소재별 임계각보다 크고, 90°에서 소재별 임계각을 뺀 각보다 작을 수 있다.The total reflection surface is formed inclined at the first slope so that the minimum incident angle of the incident light transmitted through the second incident surface and incident on the total reflection surface is at least greater than a critical angle for each material, the first slope As a reference, it may be larger than the critical angle for each material and smaller than the angle minus the critical angle for each material from 90°.

상기 제2 출사면은, 전반사된 침입광의 최대 입사각이 적어도 소재별 임계각보다 작아지게 하는 제2 기울기로 경사형성되되, 상기 제2 기울기는, 광면과 나란한 평면을 기준으로 하여 0°보다 크고, 소재별 임계각보다 작을 수 있다.The second exit surface is inclined with a second slope such that the maximum incident angle of the total reflected incident light is at least less than the critical angle for each material, the second slope is greater than 0° based on a plane parallel to the light surface, and It may be smaller than the star critical angle.

상기 광원은, 상기 제1 입사면 및 제2 입사면을 향해 방사광을 발산할 수 있는 백열등, 방전등 또는 적어도 하나 이상의 LED소자일 수 있다.The light source may be an incandescent lamp, a discharge lamp, or at least one or more LED devices capable of emitting radiation toward the first incident surface and the second incident surface.

본 발명에 의하면, 광원으로부터의 방사광을 조명영역으로 투과시키는 볼록한 메인렌즈와, 빛 공해영역에 대응하는 메인렌즈의 둘레 일부에서 돌출형성되어 침입광을 전반사를 통해 광축 쪽으로 편향시키는 광제어렌즈가 일체화되어 하나의 광학렌즈를 구성함에 따라 차단판과 같은 별도의 장치를 부가설치할 필요없이 빛 공해영역으로 광의 발산이 간단하고 용이하게 억제 내지 제한됨은 물론, 깔끔한 디자인적 외관의 유지가 가능하고, 광손실 없이 조명영역에 대한 효율적인 배광이 이루어질 수 있으며, 광제어렌즈의 가변을 통해 광 분포를 조명설계 의도에 따라 다양하게 변경(커스터마이징)할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, a convex main lens that transmits light emitted from a light source to an illumination area and a light control lens that protrudes from a part of the circumference of the main lens corresponding to the light pollution area and deflects the incident light toward the optical axis through total reflection are integrated. As a result of constituting one optical lens, the emission of light to the light pollution area is simply and easily suppressed or limited without the need to additionally install a separate device such as a blocking plate, as well as maintaining a clean design appearance and light loss. Efficient light distribution to the illumination area can be achieved without and there is an effect that the light distribution can be variously changed (customized) according to the lighting design intention through the variable light control lens.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 빛공해 억제형 조명장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 절단 및 분해사시도이다.
도 3은 도 2에 기초하여 광원으로부터 발산된 방사광이 메인렌즈와 광제어렌즈를 통해 투과되는 과정을 설명하기 위한 작동상태도이다.
도 4a는 도 1이 적용된 가로등의 광축을 기준으로 조명률곡선을 도시한 도면이다.
도 4b는 도 1에서 광제어렌즈를 배제한 가로등의 광축을 기준으로 조명률곡선을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4a 및 도 4b에 도시된 가로등의 후방 수직평면인 연직면에 대한 조도 분포를 각각 도시한 도면이다.
도 6은 빛공해의 일례로서 주택 침입광에 의한 인공조명의 오남용과 종래 침입광의 발산을 차폐하는 차단판을 각각 도시한 도면이다.
1 is a perspective view of a light pollution suppressing lighting device according to an embodiment of the present invention.
2 is a cut and exploded perspective view of FIG. 1.
FIG. 3 is an operational state diagram illustrating a process in which radiated light emitted from a light source is transmitted through a main lens and a light control lens based on FIG. 2.
4A is a view showing an illumination rate curve based on the optical axis of a street light to which FIG. 1 is applied.
FIG. 4B is a diagram illustrating an illumination rate curve based on an optical axis of a street light excluding a light control lens in FIG. 1.
FIG. 5 is a diagram showing illumination distributions for a vertical plane, which is a rear vertical plane, of the street light shown in FIGS. 4A and 4B.
6 is a diagram showing a blocking plate for shielding the misuse of artificial lighting due to incident light in a house and the emission of conventional incident light as an example of light pollution.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present invention, a description of a function or configuration that is already known will be omitted in order to clarify the gist of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 빛공해 억제형 조명장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 절단 및 분해사시도이고, 도 3은 도 2에 기초하여 광원으로부터 발산된 방사광이 메인렌즈와 광제어렌즈를 통해 투과되는 과정을 설명하기 위한 작동상태도이고, 도 4a는 도 1이 적용된 가로등의 광축을 기준으로 조명률곡선을 도시한 도면이고, 도 4b는 도 1에서 광제어렌즈를 배제한 가로등의 광축을 기준으로 조명률곡선을 도시한 도면이고, 도 5는 도 4a 및 도 4b에 도시된 가로등의 후방 수직평면인 연직면에 대한 조도 분포를 각각 도시한 도면이고, 도 6은 빛공해의 일례로서 주택 침입광에 의한 인공조명의 오남용과 종래 침입광의 발산을 차폐하는 차단판을 각각 도시한 도면이다.1 is a perspective view of a light pollution suppressing lighting device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cut and exploded perspective view of FIG. 1, and FIG. 3 is a main lens and light emitted from a light source based on FIG. It is an operating state diagram for explaining a process transmitted through the control lens, FIG. 4A is a view showing an illumination rate curve based on the optical axis of the street light to which FIG. 1 is applied, and FIG. 4B is a view of the street light excluding the light control lens in FIG. It is a diagram showing an illumination rate curve based on the optical axis, and FIG. 5 is a diagram showing the distribution of illuminance on the vertical plane, which is the rear vertical plane of the streetlight shown in FIGS. 4A and 4B, respectively, and FIG. 6 is an example of light pollution. It is a diagram showing a blocking plate that shields the misuse of artificial lighting by the intrusion light of a house and the emission of conventional intrusion light.

발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 이하에서 설명되는 각 방향은 이와 다르게 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 이에 기초한 것이다.In the description and claims of the invention, the upper (upper), lower (lower), left and right (lateral or lateral), front (front, front), rear (fold, rear), etc., which refer to directions, etc. For convenience of description, it is determined based on the relative position between the drawings and the components, and each direction described below is based on this, except for cases specifically limited differently.

본 발명에 따른 빛공해 억제형 조명장치(100)는, 별도의 부가 장치를 설치할 필요없이 빛 공해영역(A2,A2)으로의 침입광(PL)이 간단, 용이하게 억제 내지 제한되고, 깔끔한 디자인적 외관의 유지가 가능하며, 광손실을 최소화한 상태로 조명영역(A1)에 대한 효율적이고 균일한 배광과 조명설계에 따른 광분포의 다양한 커스터마이징이 자유롭게 이루어지도록 하기 위해 안출된 발명이다.In the light pollution suppressing lighting device 100 according to the present invention, the intrusion light (PL) into the light pollution area (A2 flat , A2 direct ) is simply and easily suppressed or limited without the need to install a separate additional device, It is an invention conceived to maintain a neat design appearance, minimize light loss, and allow efficient and uniform light distribution to the lighting area (A1) and various customization of light distribution according to the lighting design freely.

상술한 바와 같은 본 발명의 기능 내지 작용을 구체적으로 구현하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 빛공해 억제형 조명장치(100)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 광원(110), 메인렌즈(120) 및 광제어렌즈(130) 등을 포함하여 구성될 수 있다.In order to specifically implement the functions or actions of the present invention as described above, the light pollution suppressing lighting device 100 according to an embodiment of the present invention includes, as shown in FIGS. 1 to 3, the light source 110 , The main lens 120 and the light control lens 130 may be included.

여기서 메인렌즈(120)와 광제어렌즈(130)는 광원(110)에서 측방과 연직방향으로 발산되는 방사광(L)과 일측방으로 발산되는 침입광(PL)을 서로 다른 입사면으로 수광한 후 서로 다른 출사면을 통해 각각 굴절시켜 빛 공해영역(A2,A2)에 대한 배광은 최소화하는 한편, 소정의 조명영역(A1)에 대한 배광은 광손실 없이 강화하는 이중의 광학 구조를 갖는 렌즈 결합체로서, 광투과성 재질을 소재로 일체로 형성될 수 있다.Here, the main lens 120 and the light control lens 130 receive the radiated light L radiated from the light source 110 in the lateral and vertical directions and the incident light PL radiated to one side through different incident surfaces. Lenses with a dual optical structure that refract through different emission surfaces to minimize light distribution to the light pollution area (A2 flat , A2 straight ), while enhancing the light distribution to a predetermined illumination area (A1) without loss of light. As a combination, it may be integrally formed of a light-transmitting material.

일례로, 메인렌즈(120)와 광제어렌즈(130)는, 광투과성 및 성형성이 우수한 폴리카보네이트(Polycarbonate,PC) 및 폴리메틸메타아크릴레이트(Poly Methyl Methacrylate,PMMA) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 수지를 소재로 사출성형을 통해 일체로 제작될 수 있고, 이와 달리 광투과성의 비결정성 고체인 유리 등을 절삭가공하여 일체로 제작될 수도 있다.For example, the main lens 120 and the light control lens 130 include at least one of polycarbonate (PC) and polymethyl methacrylate (PMMA) having excellent light transmittance and moldability. The resin may be integrally manufactured through injection molding as a material, and alternatively, it may be integrally manufactured by cutting a light-transmitting amorphous solid glass or the like.

이하에서 앞서 언급한 각 구성들을 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.Hereinafter, each of the components mentioned above will be described in detail as follows.

먼저, 광원(110)은, 외부로부터 전기에너지를 제공받아 광면(OS)에서 직각인 광축(OA) 방향을 기준으로 방사광(L)을 측방과 하방으로 발산하는 구성요소로서, 광원(110)에 인접배치되는 후술할 제1 입사면(122) 과 제2 입사면(132)을 향해 빛을 발산할 수 있는 백열등, 방전등 또는 적어도 하나 이상의 LED소자로 구성될 수 있다.First, the light source 110 is a component that receives electric energy from the outside and radiates the radiated light L to the side and downward based on the direction of the optical axis OA that is perpendicular to the optical surface OS. It may be composed of an incandescent lamp, a discharge lamp, or at least one or more LED devices that can emit light toward the first incident surface 122 and the second incident surface 132 that are disposed adjacent to each other.

다만, 본 발명의 실시예에 따른 광원(110)은, 휘도와 에너지 효율이 우수한 적어도 하나 이상의 LED소자를 소정의 기판에 실장(mounting)하여 구성될 수 있다.However, the light source 110 according to an embodiment of the present invention may be configured by mounting at least one LED device having excellent brightness and energy efficiency on a predetermined substrate.

여기서 기판은, 외부 전원장치(미도시)로부터 공급되는 전원을 실장된 LED소자에 정격으로 인가하는 구성요소로서, LED소자와 전기적으로 연결되는 금속배선이 인쇄되고 전원공급회로를 구성하기 위한 각종 회로부품이 탑재될 수 있다.Here, the substrate is a component that applies power supplied from an external power supply (not shown) at a rating to the mounted LED device, and various circuits for constituting a power supply circuit are printed with metal wiring electrically connected to the LED device. Parts can be mounted.

LED소자는, 전압을 인가하였을 때 광을 방출하는 반도체 소자로 이루어지는 구성요소로서, 상술한 기판을 통해 전원을 인가받게 되는데, 그 구체적 구조나 발광원(110)리는 이미 공지된 기술인바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.The LED device is a component consisting of a semiconductor device that emits light when a voltage is applied, and is supplied with power through the above-described substrate, and the specific structure or light emitting source 110 is a known technology. A detailed description of it will be omitted.

메인렌즈(120)는, 상술한 광원(110)에서 광축(OA)을 기준으로 반구형으로 발산된 방사광(L)을 수광한 후 적절히 굴절시켜 설정된 조명영역(A1)을 전체적으로 균일성 있게 배광하는 광투과성의 구성요소로서, 제1 입사면(122) 및 제1 출사면(124)을 포함하여 구성될 수 있다.The main lens 120 receives the radiation light L emitted from the light source 110 in a hemispherical shape with respect to the optical axis OA, and then appropriately refracts the light to uniformly distribute the set illumination area A1 as a whole. As a transmissive component, it may be configured to include a first incident surface 122 and a first exit surface 124.

여기서 제1 입사면(122)은, 광면(OS)에 인접배치되어 광원(110)에서 발산된 방사광(L)을 수광하며 굴절시키는 구성요소로서, 광면(OS)을 마주보며 오목한 홈형태로 형성될 수 있다.Here, the first incident surface 122 is a component that is disposed adjacent to the light surface OS and receives and refracts the radiation light L emitted from the light source 110, and is formed in a concave groove shape facing the light surface OS. Can be.

그리고 제1 출사면(124)은 제1 입사면(122)을 통해 굴절된 방사광(L)을 조명영역(A1)으로 다시 굴절시키는 구성요소로서, 제1 입사면(122)로부터 소정 두께를 이루며 광축(OA) 방향으로 볼록하게 형성될 수 있다.In addition, the first emission surface 124 is a component that refracts the radiated light L refracted through the first incident surface 122 back to the illumination area A1, and forms a predetermined thickness from the first incident surface 122 It may be formed to be convex in the direction of the optical axis OA.

이때, 제1 입사면(122)의 오목한 정도(내측 곡률), 제1 출사면(124)의 볼록한 정도(외측곡률), 메인렌즈(120)의 두께 또는 메인렌즈(120)의 소재(굴절률) 등은, 조명영역(A1)의 설계범위나 의도한 배광 분포 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.At this time, the degree of concaveness of the first incident surface 122 (inner curvature), the degree of convexity of the first exit surface 124 (outer curvature), the thickness of the main lens 120 or the material (refractive index) of the main lens 120 The light may be variously changed according to the design range of the illumination area A1 or the intended light distribution.

그리고 매질의 경계인 제1 입사면(122)에서 제1 출사면(124)으로 굴절되며 투과되는 방사광(L)의 진행경로는 빛의 굴절 법칙인 스넬의 법칙(Snell's Law)에 따라 결정되고, 이는 널리 알려진 빛 관련 자연법칙이므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.And the path of the radiation light L refracted and transmitted from the first incident surface 122, which is the boundary of the medium, to the first emission surface 124 is determined according to Snell's Law, the law of refraction of light. Since it is a widely known natural law related to light, a detailed description thereof will be omitted.

광제어렌즈(130)는, 광원(110)에서 발산되는 방사광(L) 중 설계된 조명영역(A1)과 무관하거나 빛 공해가 예상되는 영역으로 발산되는 침입광(PL)을 설계된 조명영역(A1) 쪽으로 최대한 편향시키기 위해 특별히 마련된 구성요소로서, 빛 공해영역(A2,A2)에 대응하는 메인렌즈(120)의 둘레 일부에서 돌출형성되어 이루어질 수 있다.The light control lens 130 is a design illumination area (A1) of the radiation light (L) emitted from the light source 110 that is irrelevant to the designed illumination area (A1) or radiates to an area where light pollution is expected. As a component specially provided to deflect as much as possible, it may be formed to protrude from a part of the circumference of the main lens 120 corresponding to the light pollution areas (A2 flat , A2 straight ).

즉, 이러한 광제어렌즈(130)는, 광축(OA)을 기준으로 설계된 조명영역(A1)의 반대방향으로 발산되는 침입광(PL)이 돌출된 구조 내부에서 작은 각도로 굴절되는 것이 아니라 큰 각도로 꺾이며 전반사(TR)되도록 구조화됨으로써, 침입광(PL)을 최대한 광축(OA) 쪽(조명영역(A1))으로 편향시키게 된다. 이로 인해 광손실의 최소화와 조명영역(A1)에 대한 배광이 종래에 비해 보다 강화될 수 있게 된다.That is, the light control lens 130 is not refracted at a small angle inside the structure in which the incident light PL emitted in the opposite direction of the illumination area A1 designed based on the optical axis OA is refracted at a large angle. By being bent and structured to have total reflection TR, the incident light PL is deflected toward the optical axis OA as much as possible (illumination area A1). As a result, light loss can be minimized and light distribution to the illumination area A1 can be enhanced compared to the prior art.

위와 같은 기능 내지 작용을 구체적으로 구현하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 광제어렌즈(130)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 제2 입사면(132), 전반사면(133) 및 제2 출사면(134) 등을 포함하여 구성될 수 있다.In order to specifically implement the above functions or actions, the light control lens 130 according to an embodiment of the present invention includes a second incident surface 132 and a total reflection surface 133 as shown in FIGS. 1 to 3. And a second exit surface 134 and the like.

제2 입사면(132)은, 침입광(PL)이 도달 내지 수광되는 영역을 따라 구비되어 침입광(PL)을 수광하는 한편, 광제어렌즈(130)의 내부로 입사되며 굴절된 침입광(PL)을 후술할 전반사면(133)으로 직접 안내하는 구성요소로서, 이러한 제2 입사면(132)은 제1 입사면(122)과 함께 오목한 홈을 형성하게 된다. The second incident surface 132 is provided along an area where the incident light PL arrives or receives the incident light PL, while receiving the incident light PL, and the incident light incident into the interior of the light control lens 130 and refracted. As a component that directly guides PL) to the total reflection surface 133 to be described later, the second incident surface 132 forms a concave groove together with the first incident surface 122.

이때, 제2 입사면(132)은 광축(OA)과 광면(OS)이 서로 교차되는 지점을 기준으로 수직면과 수평면에 대하여 각각 소정 각도범위로 조명설계에 따라 결정되는 빛 공해영역(A2,A2)에 대응하거나 적어도 빛 공해영역(A2,A2)을 포함하는 다양한 면형상으로 이루어질 수 있다.At this time, the second incident surface 132 is the optical axis (OA) with light surface light pollution region (OS) is determined in accordance with each lighting design into a predetermined angular range with respect to the vertical plane and the horizontal plane relative to the point at which cross each other (A2 flat, A2 straight ) or at least a light pollution area (A2 flat , A2 straight ) may be formed in a variety of surface shapes including.

다만, 본 발명의 실시예에 따른 제2 입사면(132)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 광축(OA)이 통과하는 광면(OS)으로부터 수직면을 따라 광축(OA) 방향으로 25° 내지 30°에 해당하는 각도 범위 즉, 0° 내지 25°~ 30°에서 형성될 수 있다.However, the second incident surface 132 according to the embodiment of the present invention is 25 in the direction of the optical axis OA along the vertical surface from the optical surface OS through which the optical axis OA passes, as shown in FIGS. 1 and 2. It can be formed in an angle range corresponding to ° to 30 °, that is, 0 ° to 25 ° to 30 °.

그리고 제2 입사면(132)은, 광축(OA)이 통과하는 광면(OS)을 기준으로 수평면을 따라 60° 내지 180°에 해당하는 각도 범위에서 호형태로 형성될 수 있다.In addition, the second incident surface 132 may be formed in an arc shape in an angular range corresponding to 60° to 180° along a horizontal plane with respect to the optical surface OS through which the optical axis OA passes.

위와 같은 제2 입사면(132)의 수직 및 수평방향에 대한 각도 범위는 앞서 설명한 바와 같이 조명의 용도나 방향, 조명장치(100)의 높이, 주변 환경 등을 고려해서 각각 설정 내지 설계되는 조명영역(A1) 및 빛 공해영역(A2,A2)에 따라 다양하게 변경될 수 있다.As described above, the angle range of the second incident surface 132 in the vertical and horizontal directions is set or designed in consideration of the purpose or direction of lighting, the height of the lighting device 100, the surrounding environment, etc. It can be changed in various ways according to (A1) and light pollution area (A2 Pyeong , A2 directly ).

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 입사면(122)은 단면이 광면(OS)에 대하여 완만한 경사를 이루며 오목하게 형성되고, 제2 입사면(132)은 단면이 광면(OS)에 대하여 가파른 경사를 이루며 오목하게 형성되어, 제1 입사면(122)과 제2 입사면(132)은 일체로 광축(OA)을 기준으로 비대칭의 오목한 홈 형태를 이루게 된다. Meanwhile, as shown in FIG. 3, the cross section of the first incident surface 122 is formed to be concave with a gentle slope with respect to the optical surface OS, and the second incident surface 132 has a cross section of the optical surface OS. The first incident surface 122 and the second incident surface 132 are formed in a concave shape with a steep inclination to each other, so that the first incident surface 122 and the second incident surface 132 form an asymmetric concave groove shape with respect to the optical axis OA.

이때, 제2 입사면(132)을 광면(OS)에 대하여 가파른 경사로 오목하게 형성한 이유는, 빛 공해영역(A2,A2)으로 발산되어 제2 입사면(132)으로 입사되는 소정 각도 범위의 침입광(PL)이 후술할 전반사면(133)을 지향하는 방향으로 굴절된 후 모두 전반사(TR)될 수 있도록 하기 위함이다.At this time, the second incident surface 132 is why the formed recessed steep slope with respect to the light surface (OS), the light pollution area is diverging in (A2 flat, A2 straight) the second incidence plane a predetermined angle is incident to 132 This is to allow all of the intrusion light PL in the range to be refracted in a direction toward the total reflection surface 133 to be described later and then total reflection TR.

그리고 제1 입사면(122)을 제2 입사면(132)과 달리 완만한 경사로 오목하게 형성한 이유는, 제1 입사면(122)이 급경사의 제2 입사면(132)과 구조적으로 자연스럽게 연결되며 광축(OA)을 기준으로 비대칭의 오목한 홈을 이루게 하기 위한 것으로, 이로 인해 방사광(L)의 배광은 대칭형태의 홈인 경우보다 조명영역(A1) 쪽으로 집중될 수 있게 된다.And the reason that the first incident surface 122 is formed to be concave with a gentle slope unlike the second incident surface 132 is that the first incident surface 122 is structurally naturally connected to the second incident surface 132 at a steep slope. It is intended to form an asymmetrical concave groove with respect to the optical axis OA, so that the light distribution of the radiated light L can be concentrated toward the illumination area A1 than in the case of a symmetrical groove.

전반사면(133)은, 상술한 제2 입사면(132)과 소정의 두께를 이루며 제1 기울기(S1)로 경사형성되어 굴절된 침입광(PL)에 대한 전반사(TR)가 이루어지게 하는 구성요소로서, 소정 각도범위에 형성된 제2 입사면(132)에서 전달 또는 굴절된 침입광(PL)을 일반적인 굴절각보다 큰 각도 범위로 전반사(TR)시키도록 경사형성된 것이라면, 면의 평평도나 면의 형상 등은 특별하게 제한되지 않는다.The total reflection surface 133 has a predetermined thickness with the second incident surface 132 described above, and is inclined at a first slope S1 to achieve total reflection TR for the refracted incident light PL. As an element, if it is inclined to cause total reflection (TR) of the incident light (PL) transmitted or refracted from the second incident surface 132 formed in a predetermined angular range in an angular range greater than the general refraction angle, the flatness or shape of the surface Etc. are not particularly limited.

여기서 전반사(TR, Total Internal reflection)란, 굴절률이 큰 매질(메인렌즈(120), 광제어렌즈(130))에서 작은 매질(공기)을 향해 특정 입사각(매질 경계면의 법선에 대한 각도)으로 진행하는 빛이 작은 매질로 굴절하며 투과되는 것이 아니라 큰 매질 내부에서 모두 반사되는 현상을 말한다.Here, the total internal reflection (TR) refers to a medium with a large refractive index (main lens 120, light control lens 130) toward a small medium (air) at a specific angle of incidence (an angle to the normal of the interface of the medium). It refers to a phenomenon in which light is refracted into a small medium and is not transmitted but is reflected all inside a large medium.

이때, 전반사(TR)가 이루어지게 되는 입사각을 임계각(Critical angle)이라 하며, 임계각(θc) 이상의 입사각으로 진행하는 빛은 모두 매질 경계면의 법선을 기준으로 대칭된 형태로 반사된다.In this case, the incident angle at which the total reflection TR occurs is referred to as a critical angle, and all light traveling at an incident angle greater than or equal to the critical angle θc is reflected in a symmetrical form with respect to the normal of the interface of the medium.

위와 같이 전반사(TR)를 위한 임계각(θc)은 공기의 굴절률을 대략 1이라고 할 때, 렌즈를 형성하는 소재에 따라 달라지는데, 일례로 PC(굴절률 1.586)의 경우 임계각(θc)이 대략 39.09°이고, PMMA(굴절률 1.49)의 임계각(θc)은 대략 42.16°이다. 즉, PC 소재로 제작된 렌즈가 PMMA 소재보다 전반사에 의해 침입광(PL)을 메인렌즈(120) 쪽으로 더 꺽이도록 유도할 수 있게 된다.As above, the critical angle (θc) for total reflection (TR) varies depending on the material forming the lens when the refractive index of air is approximately 1, for example, in the case of PC (refractive index of 1.586), the critical angle (θc) is approximately 39.09°. , The critical angle θc of PMMA (refractive index 1.49) is approximately 42.16°. That is, the lens made of the PC material can be induced to bend the incident light PL toward the main lens 120 by total reflection than the PMMA material.

다만, 본 발명의 실시예에 따른 전반사면(133)은, 도 3의 (b)를 참조할 때, 제2 입사면(132)을 통해 투과되어 전달 내지 굴절된 침입광(PL)의 최소 입사각(θmin)이 적어도 소재별 임계각(θc)보다 커지게 하는 제1 기울기(S1)로 경사형성될 수 있고, 침입광(PL)에 대한 일관성 있는 전반사(TR) 유도를 위해 평평한 면 또는 곡면 형상으로 이루어질 수 있다.However, the total reflection surface 133 according to the embodiment of the present invention is the minimum incident angle of the incident light PL transmitted or refracted through the second incident surface 132 when referring to FIG. 3(b). (θmin) may be inclined with a first slope (S1) that makes it larger than the critical angle (θc) for each material, and in a flat or curved shape for consistent total reflection (TR) induction for the incident light (PL). Can be done.

이때, 경사형성되는 전반사면(133)의 제1 기울기(S1)는, 광면(OS)을 기준으로 하여 소재별 임계각(θc)보다 크고, 90°에서 소재별 임계각(θc)을 뺀 각보다 작은 범위로 한정하는 것이 침입광(PL)에 대한 원활한 전반사(TR) 유도와 광제어렌즈(130)의 크기 제한을 위해 바람직할 수 있다.(소재별 임계각(θc) < S1 < (90°- 소재별 임계각(θc))At this time, the first slope (S1) of the total reflection surface 133 to be inclined is greater than the critical angle (θc) for each material based on the light surface (OS), and is smaller than the angle minus the critical angle (θc) for each material from 90°. Limiting it to the range may be desirable for smooth total reflection (TR) induction for the incident light PL and for limiting the size of the light control lens 130. (Critical angle (θc) for each material <S1 <(90°- material) Star critical angle (θc))

여기서 제1 기울기(S1)가, 상한인 90°- 소재별 임계각(θc)보다 커지면, 수직한 빛 공해영역(A2) 범위로 입사되는 침입광(PL)의 입사각이 작아져 전반사면(133)에 의한 침입광(PL)의 전반사(TR)가 원활하게 이루어지지 않게 됨에 따라 조명영역(A1)으로 침입광(PL)을 편향시키지 못하게 되고, 오히려 침입광(PL)이 전반사면(133)을 투과하게 되어 빛 공해가 해소되지 못하는 문제가 있다. Here, when the first slope S1 is greater than the upper limit of 90°- critical angle θc for each material, the incident angle of the incident light PL incident in the vertical light pollution area ( directly A2) decreases and the total reflection surface 133 ), as the total reflection (TR) of the intrusion light (PL) does not occur smoothly, the intrusion light (PL) cannot be deflected to the illumination area (A1). There is a problem in that light pollution cannot be solved by passing through.

반면에 제1 기울기(S1)가, 하한인 소재별 임계각(θc)(일례로, PC의 39.09°, PMMA의 42.16°)보다 작게 되면, 수직한 빛 공해영역(A2) 범위로 입사되는 침입광(PL)의 입사각이 커져서 전반사면(133)에 의한 침입광(PL)의 전반사(TR)가 원활하게 이루어지게 되지만, 모든 범위의 침입광(PL)에 대응하는 전반사(TR)를 위해 전반사면(133)이 과도하게 길어져 광제어렌즈(130)의 크기가 비대해지는 문제가 있다. On the other hand, when the first slope (S1) is smaller than the lower limit, the critical angle (θc) for each material (for example, 39.09° for PC, 42.16° for PMMA), the intrusion enters the vertical light pollution area ( directly from A2). The incident angle of the light PL increases so that the total reflection TR of the incident light PL by the total reflection surface 133 is smoothly performed, but for the total reflection TR corresponding to the incident light PL in the entire range There is a problem in that the slope 133 is excessively long and the size of the light control lens 130 is enlarged.

또한, 전반사(TR)에 의해 침입광(PL)이 꺾이는 정도가 작아 조명영역(A1)을 지향한 침입광(PL`)의 효과적인 편향이 이루어지지 못하는 문제가 있다.In addition, there is a problem in that the degree of bending of the incident light PL due to the total reflection TR is small, so that effective deflection of the incident light PL′ directed toward the illumination area A1 cannot be achieved.

제2 출사면(134)은, 전반사(TR)된 침입광(PL)이 도달 내지 수광되는 영역인 광제어렌즈(130)의 돌출 단부에 구비되어 침입광(PL)을 수광하는 한편, 광제어렌즈(130) 내부에서 외기인 조명영역(A1)으로 침입광(PL`)을 굴절시키는 구성요소이다.The second exit surface 134 is provided at the protruding end of the light control lens 130, which is a region in which the incident light PL having total reflection TR reaches or receives the incident light PL, while receiving the incident light PL. It is a component that refracts the incident light PL` from the inside of the lens 130 to the illumination area A1 that is outside air.

이러한 제2 출사면(134)은, 수직한 빛 공해영역(A2) 범위로 입사되어 전반사면(133)에서 다양한 각도로 전반사(TR)된 침입광(PL`)의 대부분을 광축(OA) 쪽으로 편향시킬 수 있는 구조로 된 것이라면, 면의 평평도, 면의 형상 등은 특별하게 제한되지 않는다.This second emission surface 134 is incident in the vertical light pollution area ( directly A2) range and is totally reflected from the total reflection surface 133 at various angles (TR) most of the incident light (PL`) is optical axis (OA) As long as it has a structure that can be deflected toward the side, the flatness of the surface and the shape of the surface are not particularly limited.

다만, 본 발명의 실시예에 따른 제2 출사면(134)은, 도 3의 (c)를 참조할 때, 전반사면(133)을 통해 반사된 침입광(PL)의 최대 입사각(θ`max)이 적어도 소재별 임계각(θc)보다 작아지게 하는 제2 기울기(S2)로 경사형성될 수 있고, 침입광(PL`)에 대한 일관성 있는 편향된 광축(OA) 방향 굴절의 유도를 위해 평평한 면 또는 곡면 형상으로 이루어질 수 있다.However, the second exit surface 134 according to the embodiment of the present invention is the maximum incident angle (θ`max) of the incident light PL reflected through the total reflection surface 133 when referring to FIG. 3(c). ) May be inclined with a second slope (S2) to be at least smaller than the critical angle (θc) for each material, and a flat surface or a flat surface to induce a consistently deflected optical axis (OA) refraction with respect to the incident light (PL`) It can be formed in a curved shape.

이때, 경사형성되는 제2 출사면(134)의 제2 기울기(S2)는, 광면과 나란한 평면(OS`)을 기준으로 상방으로 0°보다 크고, 소재별 임계각(θc)보다 작은 범위로 한정될 수 있는데, 이는 출사되는 침입광(PL`)을 광축(OA) 방향으로 보다 효과적으로 굴절시키기 위함이다.(0°< S2 < 소재별 임계각(θc))At this time, the second slope S2 of the second exit surface 134 that is inclined is larger than 0° upward based on the plane OS` parallel to the light surface, and is limited to a range smaller than the critical angle θc for each material. This is to more effectively refract the outgoing incident light (PL`) in the direction of the optical axis (OA). (0° <S2 <critical angle (θc) for each material)

여기서 제2 기울기(S2)가 상한인 소재별 임계각(θc)(일례로, PC의 39.09°, PMMA의 42.16°)보다 커지게 되면, 전반사(TR)된 침입광(PL)의 제2 출사면(134)에 대한 입사각도 따라서 커짐에 따라 제2 출사면(134)에서 침입광(PL)이 다시 전반사(TR)되거나 또는 과도하게 굴절되며 외기로 출사되는 문제가 있다. 이로 인해 조명영역(A1)에 대한 균일한 배광이나 빛 공해의 저감 등은, 의도대로 이루어지지 않게 된다.Here, when the second slope S2 becomes larger than the upper limit of the critical angle θc for each material (for example, 39.09° for PC and 42.16° for PMMA), the second exit surface of the incident light PL subjected to total reflection (TR). As the incident angle to 134 increases accordingly, there is a problem that the incident light PL from the second emission surface 134 is again total reflected TR or is excessively refracted and is emitted to the outside. For this reason, uniform light distribution to the illumination area A1, reduction of light pollution, etc. are not performed as intended.

반면에 제2 기울기(S2)가 하한인 0°보다 작게 되면, 즉 제2 기울기(S2)가 하방으로 경사형성되면, 반사된 침입광(PL)의 입사각이 커짐은 물론, 광제어렌즈(130)의 크기가 점차 비대해지고, 수직한 빛 공해영역(A2) 범위로 입사된 침입광(PL)의 대부분이 오히려 광축(OA) 방향의 반대 반향으로 편향되어 조명영역(A1)에 대한 배광이 집중되는 것이 아니라 분산되는 문제가 있다.On the other hand, when the second slope S2 is smaller than the lower limit of 0°, that is, when the second slope S2 is formed inclined downward, the incident angle of the reflected incident light PL increases, as well as the light control lens 130 ) Gradually increases, and most of the incident light (PL) incident in the vertical light pollution area ( directly from A2) is rather deflected in the opposite direction of the optical axis (OA), so that the light distribution to the illumination area (A1) is increased. There is a problem of being distributed rather than being concentrated.

이상에서 살펴본 본 발명에 따른 빛공해 억제형 조명장치(100)는, 도 4a 내지 도 5에 도시된 바와 같이 메인렌즈(120)만이 구비되고, 본 발명의 특징부인 광제어렌즈(130)가 배제된 조명장치와의 비교시 다음과 같은 효과를 명확히 알 수 있다.The light pollution suppressing lighting device 100 according to the present invention described above is provided with only the main lens 120 as shown in FIGS. 4A to 5, and excludes the light control lens 130 as a feature of the present invention. The following effects can be clearly seen when compared with the previously used lighting devices.

먼저, 도 4a는 본 발명에 따른 조명장치(100)가 탑재된 가로등(10)의 광축(OA)을 기준으로 측정한 연직수평면에 대한 조명률 곡선이고, 도 4b는 광제어렌즈(130)가 배제된 조명장치가 탑재된 가로등(10)의 광축(OA)을 기준으로 측정한 연직수평면에 대한 조명률 곡선이다.First, FIG. 4A is an illumination rate curve for a vertical and horizontal plane measured based on the optical axis OA of a street light 10 equipped with the lighting device 100 according to the present invention, and FIG. 4B is a light control lens 130 It is an illumination rate curve for a vertical and horizontal plane measured based on the optical axis OA of the street light 10 on which the excluded lighting device is mounted.

이때, 조명률 곡선이란, 조명률 곡선이란 전체 광속에 대하여 조명영역(A1)(일례로 도로 영역)으로의 광속비율과 빛 공해영역(A2,A2) 및 광제어영역(A3)으로의 광속비율을 광축(OA)을 기준으로 구분하여 나타낸 것으로, 이에 의해 침입광(PL)이 얼마나 제어되었는지를 확인할 수 있다. At this time, in the illuminated area (A1) (the road area in one example) the light flux ratio of the light pollution area of the (A2 flat, A2 straight) and the light control area (A3) with respect to the entirety of the light beam one trillion people rate curve is, the illumination rate curve is It is shown by dividing the luminous flux ratio based on the optical axis OA, and by this, it is possible to check how much the incident light PL is controlled.

여기서 광제어영역(A3)은, 비대칭의 오목한 홈을 이루는 제1 입사면(122) 및 제2 입사면(132)에 의한 침입광(PL`)의 편향과 광제어렌즈(130)에 의한 침입광(PL`)의 편향에 따라 제어된 배광영역을 말한다.Here, the light control area A3 is deflected by the incident light PL` by the first incident surface 122 and the second incident surface 132 forming an asymmetric concave groove and intrusion by the light control lens 130 It refers to a light distribution area controlled according to the deflection of light (PL`).

도 4a 및 도 4b에 따르면, 도 4a의 조명영역(A1)(일례로 도로 영역)에 대한 광속비율은 72%로서, 도 4b에 따른 조명영역(A1)(일례로 도로 영역)에 대한 광속비율인 64%보다 8%가량 증대된 것임을 알 수 있다. According to FIGS. 4A and 4B, the luminous flux ratio for the lighting region A1 (for example, a road region) of FIG. 4A is 72%, and the luminous flux ratio for the lighting region A1 (for example, a road region) according to FIG. 4B. It can be seen that it is an increase of about 8% from 64% of phosphorus.

이러한 결과는, 도 4a의 경우가 빛 공해영역(A2,A2)으로 발산되는 침입광(PL)을 광제어렌즈(130)의 부가에 의해 도 4b의 경우보다 효과적으로 저감시켰음을 증명하는 것이다.These results prove that the case of FIG. 4A effectively reduced the incident light PL emitted to the light pollution area (A2 flat , A2 straight ) than the case of FIG. 4B by the addition of the light control lens 130. .

또한, 도 5는, 도 4a 및 도 4b에 각각 도시된 가로등(10)의 후방 수직평면인 연직면에 대한 조도 분포를 각각 시뮬레이션한 도면으로서, 이 또한, 침입광(PL)이 발산되는 빛 공해영역(A2,A2)에 대한 조도 세기의 상호 비교를 통해 본 발명의 효과를 손쉽게 확인할 수 있다.In addition, FIG. 5 is a diagram that simulates each of the illuminance distributions on the vertical plane, which is the rear vertical plane of the street light 10 shown in FIGS. 4A and 4B, respectively, and the light pollution area in which the intrusion light PL is emitted The effect of the present invention can be easily confirmed through mutual comparison of the intensity of illumination for (A2 Pyeong , A2 Straight ).

즉, 전체 광속이 6,500lm으로 동일한 도 4a 및 도 4b의 조명장치(100)로부터 빛 공해방향으로 2m 수평 이격된 가상의 후방 연직면에 대하여 각각 측정한 조도는, 도 4b의 경우 최대 연직면 조도가 44.2lx이지만, 도 4a의 경우 13.4lx로서, 도 4b와 비교시 조도가 약 70% 감소되었음을 도 5로부터 손쉽게 확인할 수 있다.That is, the illuminance measured with respect to the virtual rear vertical surface horizontally separated by 2m in the light pollution direction from the lighting device 100 of FIGS. 4A and 4B having the same total luminous flux of 6,500lm is, in the case of FIG. 4B, the maximum vertical surface illuminance is 44.2. Although lx is 13.4 lx in the case of FIG. 4A, it can be easily confirmed from FIG. 5 that the illuminance is reduced by about 70% when compared to FIG. 4B.

또한, 도 4a의 경우 빛 공해영역(A2,A2)의 비율이 도 4b와 대비시 약 8% 정도 감소한 것이지만, 도 5의 연직면 조도 즉, 빛 공해 감소의 정도를 고려하면, 전체적으로 70%를 웃도는 현저한 빛 공해 저감이 본 발명을 통해 이루어졌음을 명확히 확인할 수 있다.In addition, in the case of Fig. 4a, the ratio of the light pollution areas (A2 flat , A2 straight ) is reduced by about 8% compared to Fig. 4b, but considering the vertical surface illumination of Fig. 5, that is, the degree of light pollution reduction, the total is 70%. It can be clearly confirmed that the remarkable reduction of light pollution exceeding that of the present invention was achieved through the present invention.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.In the above, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, the present invention is not limited to the described embodiments, and various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have. Therefore, such modifications or variations should not be individually understood from the technical spirit or viewpoint of the present invention, and the modified embodiments should be said to belong to the claims of the present invention.

OS,OS`: 광면, 광면과 나란한 평면 OA: 광축
A1: 조명영역 A2,A2: 빛 공해영역(수평 및 수직)
A3: 광제어영역 L: 방사광
PL: 침입광 PL`: 편향된 침입광
TR: 전반사(광) S1: 제1 기울기
S2: 제2 기울기 θc: 소재별 임계각
θmin: 최소 입사각 θmax: 최대 입사각
10: 가로등
100: 빛공해 억제형 조명장치
110: 광원 120: 메인렌즈
122: 제1 입사면 124: 제1 출사면
130: 광제어렌즈 132: 제2 입사면
133: 전반사면 134: 제2 출사면
OS,OS`: wide surface, plane parallel to the optical surface OA: optical axis
A1: Illuminated area A2 flat , A2 straight : Light pollution area (horizontal and vertical)
A3: Light control area L: Radiated light
PL: incident light PL`: deflected incident light
TR: total reflection (light) S1: first slope
S2: second slope θc: critical angle for each material
θmin: minimum incident angle θmax: maximum incident angle
10: street light
100: light pollution suppression lighting device
110: light source 120: main lens
122: first incident surface 124: first exit surface
130: light control lens 132: second incident surface
133: total reflection surface 134: second exit surface

Claims (7)

광면과 직각인 광축 방향으로 방사광을 발산하는 광원;
광면을 마주보며 오목하게 형성된 제1 입사면과, 이로부터 소정 두께를 이루며 볼록하게 형성된 제1 출사면을 포함하여 방사광을 조명영역으로 투과시키는 메인렌즈; 및
방사광 중 빛 공해영역으로 발산되어 입사되는 침입광이 전반사에 의해 광축 쪽으로 편향된 후 출사되도록 하기 위해 상기 빛 공해영역에 대응하는 상기 메인렌즈의 둘레 일부에서 돌출형성되는 광제어렌즈를 포함하는 빛공해 억제형 조명장치.
A light source emitting radiation in the direction of an optical axis perpendicular to the light surface;
A main lens configured to transmit the radiated light to the illumination area, including a first incident surface concavely formed facing the light surface, and a first exit surface convexly formed therefrom with a predetermined thickness therefrom; And
Light pollution suppression including a light control lens protruding from a part of the circumference of the main lens corresponding to the light pollution area so that the incident light emitted to the light pollution area among the radiated light is deflected toward the optical axis by total reflection and then emitted. Type lighting device.
제2항에 있어서,
상기 광제어렌즈는,
발산된 침입광이 수광되는 영역에 구비되어 상기 제1 입사면과 함께 오목한 홈을 이루고, 수광된 침입광을 상기 광제어렌즈의 내부로 굴절시키는 제2 입사면;
굴절된 침입광에 대한 전반사가 이루어지도록 제1 기울기로 경사형성된 전반사면; 및
전반사된 침입광이 수광된 후 광축 쪽으로 편향되게 출사되도록 상기 광제어렌즈의 돌출 단부에 구비되는 제2 출사면을 포함하는 빛공해 억제형 조명장치.
The method of claim 2,
The light control lens,
A second incident surface provided in a region in which the emitted incident light is received, forming a concave groove together with the first incident surface, and refracting the received incident light into the interior of the light control lens;
A total reflection surface inclined at a first slope so that total reflection of the refracted incident light is achieved; And
Light pollution suppression type lighting apparatus comprising a second exit surface provided at a protruding end of the light control lens so that the total reflected intrusion light is received and then deflected toward an optical axis.
제1항에 있어서,
상기 제1 입사면은, 단면이 광면에 대하여 완만한 경사를 이루며 오목하게 형성되고, 상기 제2 입사면은, 단면이 광면에 대하여 가파른 경사를 이루며 오목하게 형성되어,
상기 제1 입사면과 제2 입사면은, 광축을 기준으로 비대칭의 오목한 홈을 형성하게 되는 것을 특징으로 하는 빛공해 억제형 조명장치.
The method of claim 1,
The first incident surface is formed concave in cross section with a gentle slope with respect to the light surface, and the second incidence surface is concave in cross section with a steep slope with respect to the optical surface,
The first incident surface and the second incident surface to form an asymmetrical concave groove with respect to an optical axis.
제2항에 있어서,
상기 제2 입사면은,
광축이 통과하는 광면으로부터 25° 내지 30°에 해당하는 각도 범위에서 형성되어 발산된 침입광을 수광하게 되는 것을 특징으로 하는 빛공해 억제형 조명장치.
The method of claim 2,
The second incident surface,
Light pollution suppression type lighting device, characterized in that it is formed in an angle range corresponding to 25° to 30° from the light surface through which the optical axis passes to receive the emitted incident light.
제2항에 있어서,
상기 전반사면은,
상기 제2 입사면을 통해 투과되어 상기 전반사면으로 입사되는 침입광의 최소 입사각이 적어도 소재별 임계각보다 커지게 하는 상기 제1 기울기로 경사형성되되,
상기 제1 기울기는,
광면을 기준으로 하여 소재별 임계각보다 크고, 90°에서 소재별 임계각을 뺀 각보다 작은 것을 특징으로 하는 빛공해 억제형 조명장치.
The method of claim 2,
The total reflection surface,
Inclination formed at the first slope such that a minimum incident angle of the incident light transmitted through the second incident surface and incident on the total reflection surface is at least greater than a critical angle for each material,
The first slope is,
Light pollution suppression type lighting device, characterized in that it is larger than the critical angle for each material based on the light surface and smaller than the angle minus the critical angle for each material from 90°.
제2항에 있어서,
상기 제2 출사면은,
전반사된 침입광의 최대 입사각이 적어도 소재별 임계각보다 작아지게 하는 제2 기울기로 경사형성되되,
상기 제2 기울기는,
광면과 나란한 평면을 기준으로 하여 0°보다 크고, 소재별 임계각보다 작은 것을 특징으로 하는 빛공해 억제형 조명장치.
The method of claim 2,
The second exit surface,
Inclination is formed with a second slope such that the maximum incident angle of the total reflected incident light is at least smaller than the critical angle for each material,
The second slope is,
Light pollution suppression type lighting device characterized in that it is larger than 0° based on a plane parallel to the light surface and smaller than the critical angle for each material.
제4항에 있어서,
상기 광원은,
상기 제1 입사면 및 제2 입사면을 향해 방사광을 발산할 수 있는 백열등, 방전등 또는 적어도 하나 이상의 LED소자인 것을 특징으로 하는 빛공해 억제형 조명장치.
The method of claim 4,
The light source,
An incandescent lamp, a discharge lamp, or at least one LED device capable of emitting radiation toward the first incident surface and the second incident surface.
KR1020190020072A 2019-02-20 2019-02-20 Lighting equipment to suppress light-pollution KR20200101773A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190020072A KR20200101773A (en) 2019-02-20 2019-02-20 Lighting equipment to suppress light-pollution

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190020072A KR20200101773A (en) 2019-02-20 2019-02-20 Lighting equipment to suppress light-pollution

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200101773A true KR20200101773A (en) 2020-08-28

Family

ID=72292024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190020072A KR20200101773A (en) 2019-02-20 2019-02-20 Lighting equipment to suppress light-pollution

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200101773A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102319739B1 (en) * 2021-05-10 2021-11-01 에스이엘텍 주식회사 Led lamp

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102319739B1 (en) * 2021-05-10 2021-11-01 에스이엘텍 주식회사 Led lamp

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220128221A1 (en) Optics for chip-on-board road and area lighting
JP5257609B2 (en) Optical module and lighting fixture
US10648644B2 (en) Optics for chip-on-board lighting having a protrusion
JP4999881B2 (en) Tunnel lighting system
JP2010212021A (en) Vehicular lighting system
CN105318275A (en) Lens and illuminating device capable of realizing asymmetrical light distribution and provided with lens
US20140268764A1 (en) Downwardly directing spatial lighting system
RU2507442C2 (en) Light device for vehicle
KR101471609B1 (en) Compound Refractive Lens for Lighting Unit and Street Light Apparatus Comprising the same
KR101236736B1 (en) Aspherical lens for a light emitting diode and light source assembly including the same
KR101236737B1 (en) Aspherical lens for a light emitting diode and light source assembly including the same
KR20120078878A (en) Light distribution lens and light module of illumination device having the same
KR101394476B1 (en) Led lens for flood light of sign board
CN105333397B (en) Polarizing lens and lighting lamp with same
KR20200101773A (en) Lighting equipment to suppress light-pollution
KR101041381B1 (en) LED Lighting Apparatus for Eliminating Strips of Illumination
KR20150137959A (en) Secondary optical element and light source module
JP5247592B2 (en) Foot light
KR101264841B1 (en) Lens for LED Lamp
JP2011253711A (en) Lighting system
TWI720874B (en) Illumination device and optical module
JP2010135124A (en) Vehicle lighting device
KR102115834B1 (en) Optical lens for led luminaire
KR102219303B1 (en) LED lens for blocking the light proceed to backward and cover plate for LED lighting module
KR101464277B1 (en) Tilt type Compound Refractive Lens for Lighting Unit and Street Light Apparatus Comprising the same

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application