KR20210109996A - Optical lens and light emitting module comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 광학 렌즈 및 이를 포함하는 발광 모듈에 관한 것이다. 보다 상세하게는, LED 패널 상에 설치되어 출사광의 경로를 제어하기 위한 광학 렌즈에 관한 것이다.The present disclosure relates to an optical lens and a light emitting module including the same. More specifically, it relates to an optical lens installed on an LED panel to control a path of emitted light.
일반적으로, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD)에 사용되는 백라이트 유닛(Backlight unit)에는 복수의 발광 모듈이 배열되어 있다. 발광 모듈은 발광 소자와 확산 렌즈를 포함하는데, 발광 소자는 예를 들어 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED, 이하 LED라 함)를 사용할 수 있다. LED는 소형 및 저전력 소비의 장점이 있어서 최근 광원으로서 널리 이용되고 있다. LED에서 방출되는 광은 직진성이 비교적 높기 때문에, 발광 소자에서 방출되는 광을 넓은 각도로 분산시켜 방출되도록 하기 위해 확산 렌즈가 사용된다. 확산 렌즈를 통해 복수의 발광 모듈이 백라이트 유닛의 넓은 영역에 광을 조사할 수 있다.In general, a plurality of light emitting modules are arranged in a backlight unit used in a liquid crystal display (LCD). The light emitting module includes a light emitting device and a diffusion lens, and the light emitting device may use, for example, a light emitting diode (LED, hereinafter referred to as LED). LEDs have advantages of small size and low power consumption, and thus have been widely used as light sources in recent years. Since the light emitted from the LED has a relatively high linearity, a diffusion lens is used to disperse the light emitted from the light emitting device at a wide angle to be emitted. A plurality of light emitting modules may irradiate light to a wide area of the backlight unit through the diffusion lens.
확산 렌즈의 종류로는 굴절형 확산 렌즈와 반사형 확산 렌즈가 있다. 굴절형 확산 렌즈는 기본적으로 광이 통과하는 렌즈의 출사면을 곡면으로 형성하여 광을 굴절시키는 구조를 가지고 있다.Diffusion lenses are classified into refractive diffusion lenses and reflective diffusion lenses. The refractive diffusion lens has a structure in which light is refracted by forming an exit surface of the lens through which light passes as a curved surface.
일본등록특허 제6,294,635호는 중심축으로부터 오목하게 연장되어 광을 반사시키는 면을 갖는 면광원 장치를 개시하고 있으나, 해당 면광원 장치에는 상기 면에 반사된 광을 재반사시킬 수 있는 구성이 마련되어 있지 않기 때문에, 충분한 수준의 광확산을 구현하기 어렵다는 문제점을 가지고 있다.Japanese Patent No. 6,294,635 discloses a surface light source device having a surface concavely extending from the central axis to reflect light. Therefore, there is a problem in that it is difficult to implement a sufficient level of light diffusion.
본 개시의 다양한 실시예들은, 렌즈 내부에서 반사 또는 굴절되는 광량을 증가시켜서 광의 확산성을 향상시키는 것을 그 목적으로 한다. 또한, 휘도 얼룩의 발생을 최소화하고 측방향으로 향하는 광량을 증가시키는 광학 렌즈 및 이를 포함하는 발광 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.Various embodiments of the present disclosure aim to improve light diffusivity by increasing the amount of light reflected or refracted inside a lens. Another object of the present invention is to provide an optical lens that minimizes occurrence of luminance unevenness and increases the amount of light directed in a lateral direction, and a light emitting module including the same.
본 개시의 일 실시예에 따른 광원으로부터 발생하는 빛을 확산시키는 광학 렌즈에 있어서, 렌즈의 중앙에서 광원으로부터 발생하는 빛이 입사하도록 높이 방향 상측으로 오목하게 형성된 광 입사부; 광 입사부의 높이 방향 상측에서 광 입사부를 통과한 광의 적어도 일부를 반사하도록 구성된 광 반사부; 광 반사부의 반경 방향 외측에서 광 반사부에 반사된 광이 출사하도록 구성된 광 출사부; 및 광 입사부의 반경 방향 외측에서 광 입사부의 둘레에 배치되어 높이 방향 상측으로 오목한 그루브를 형성하는 이면부를 포함하고, 광 반사부는 높이 방향 상측으로 오목하게 연장된 곡면으로 구성된 제1 반사부 및 제1 반사부의 반경 방향 외측에 배치되어 제1 반사부로부터 반경 방향을 따라 평평하게 연장된 제2 반사부를 포함하고, 이면부의 적어도 일부에는 마이크로 패턴이 형성될 수 있다.In an optical lens for diffusing light generated from a light source according to an embodiment of the present disclosure, the optical lens comprising: a light incident portion concavely formed upward in the height direction so that light generated from the light source is incident at the center of the lens; a light reflection unit configured to reflect at least a portion of light passing through the light incidence unit above the light incidence unit in a height direction; a light output unit configured to emit light reflected from the light reflection unit in a radial direction of the light reflection unit; and a rear surface portion disposed on the periphery of the light incident portion from the radially outer side of the light incident portion to form a groove concave upward in the height direction, wherein the light reflection portion comprises a first reflective portion and a first curved surface concavely extending upwardly in the height direction. It is disposed on the radially outer side of the reflective part and includes a second reflective part extending flatly along the radial direction from the first reflective part, and a micro pattern may be formed on at least a portion of the rear part.
일 실시예에 따르면, 제1 반사부에 반사되는 광의 적어도 일부는 제2 반사부에 반사된 후 광 출사부로 출사하도록 구성될 수 있다.According to an exemplary embodiment, at least a portion of the light reflected by the first reflecting unit may be configured to be emitted to the light output unit after being reflected by the second reflecting unit.
일 실시예에 따르면, 이면부는, 높이 방향 상측으로 오목하게 형성된 제1 이면부; 및 제1 이면부와 광 입사부 사이에 형성되고 제1 이면부보다 낮은 최고 높이를 갖는 제2 이면부를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the rear surface portion may include: a first rear surface portion concave upwardly in the height direction; and a second rear surface formed between the first rear surface portion and the light incident portion and having a highest height lower than that of the first rear surface portion.
일 실시예에 따르면, 광 입사부는, 광 입사부의 중심 위치로부터 변곡점까지 연장된 제1 입사부; 및 제1 입사부와 다른 곡률을 갖고 변곡점으로부터 반경 방향을 따라 연장된 제2 입사부를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the light incident portion may include: a first incident portion extending from a central position of the light incident portion to an inflection point; and a second incident portion having a different curvature from the first incident portion and extending in a radial direction from the inflection point.
일 실시예에 따르면, 제2 입사부의 가장자리 일부에는 마이크로 패턴이 형성될 수 있다.According to an embodiment, a micro pattern may be formed on a portion of an edge of the second incident part.
일 실시예에 따르면, 마이크로 패턴은 제2 이면부에 형성된 마이크로 패턴일 수 있다.According to an embodiment, the micro pattern may be a micro pattern formed on the second back surface.
일 실시예에 따르면, 제1 이면부는, 반경 방향과 나란한 바닥면으로부터 높이 방향 상측으로 볼록하게 형성된 제1 부분면; 제1 부분면으로부터 평평하게 연장된 제2 부분면; 및 제2 부분면으로부터 바닥면으로 연장된 제3 부분면을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the first back surface may include: a first partial surface convexly formed upward in the height direction from the bottom surface parallel to the radial direction; a second partial surface extending flatly from the first partial surface; and a third partial surface extending from the second partial surface to the bottom surface.
일 실시예에 따르면, 마이크로 패턴은 제2 부분면에 형성된 마이크로 패턴일 수 있다.According to an embodiment, the micro pattern may be a micro pattern formed on the second partial surface.
본 개시의 일 실시예에 따른 발광모듈은, 회로기판; 회로기판 상에 실장되는 발광소자; 및 발광소자의 상부에 위치하도록 회로기판 상에 설치되며, 발광소자로부터 방출되는 광을 제어하는 광학 렌즈를 포함할 수 있다.A light emitting module according to an embodiment of the present disclosure includes a circuit board; a light emitting device mounted on a circuit board; and an optical lens installed on the circuit board to be positioned above the light emitting device and controlling light emitted from the light emitting device.
본 개시의 실시예들에 의하면, 광학 렌즈의 하부에 이면부를 형성함으로써 광의 확산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 광학 렌즈의 광 입사부 및 이면부에 마이크로 패턴을 형성함으로써 상방으로 향하는 광량을 감소시키고 측방으로 향하는 광량을 증가시킬 수 있다.According to the embodiments of the present disclosure, light diffusivity may be improved by forming the rear surface portion under the optical lens. In addition, by forming the micro pattern on the light incident portion and the back surface of the optical lens, the amount of light directed upward can be reduced and the amount of light directed laterally can be increased.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 광학 렌즈의 어레이를 포함하는 발광 모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예 따른 광학 렌즈를 상측에서 바라본 구성을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 광학 렌즈를 하측에서 바라본 구성을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 광학 렌즈를 I-I 선으로 절단한 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 광학 렌즈의 광 반사부에 대한 광경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 광학 렌즈의 광 입사부에 대한 광경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 광학 렌즈의 이면부에 대한 광경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 개시의 다른 실시예에 따른 광학 렌즈의 구성을 설명하기 위한 부분단면도이다.
도 9는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 광학 렌즈의 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 광학 렌즈를 I-I 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 11는 도 9에 도시된 광학 렌즈를 II-II 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 12는 도 8에 도시된 이면부의 크기에 따른 광휘도 실험 결과를 나타낸 표이다.
도 13은 도 8에 도시된 이면부의 크기에 따른 휘도를 나타낸 그래프이다.
도 14는 도 8에 도시된 이면부의 크기에 따른 휘도 상대값을 나타낸 그래프이다.1 is a perspective view illustrating a light emitting module including an array of optical lenses according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a perspective view illustrating a configuration of the optical lens according to an embodiment of the present disclosure as viewed from the image side.
FIG. 3 is a perspective view illustrating the configuration of the optical lens shown in FIG. 2 as viewed from the lower side.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line II of the optical lens shown in FIG. 2 .
FIG. 5 is a view for explaining an optical path with respect to a light reflection unit of the optical lens shown in FIG. 4 .
FIG. 6 is a view for explaining an optical path with respect to a light incident part of the optical lens shown in FIG. 4 .
FIG. 7 is a view for explaining an optical path with respect to the rear surface of the optical lens shown in FIG. 4 .
8 is a partial cross-sectional view for explaining the configuration of an optical lens according to another embodiment of the present disclosure.
9 is a perspective view for explaining the configuration of an optical lens according to another embodiment of the present disclosure.
10 is a cross-sectional view taken along line II of the optical lens shown in FIG. 9 .
11 is a cross-sectional view of the optical lens shown in FIG. 9 taken along line II-II.
FIG. 12 is a table showing the luminance test results according to the size of the back surface shown in FIG. 8 .
FIG. 13 is a graph showing luminance according to the size of the back surface shown in FIG. 8 .
FIG. 14 is a graph showing relative luminance values according to the size of the back surface shown in FIG. 8 .
본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.Embodiments of the present disclosure are exemplified for the purpose of explaining the technical spirit of the present disclosure. The scope of the rights according to the present disclosure is not limited to the embodiments presented below or specific descriptions of these embodiments.
본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.All technical and scientific terms used in this disclosure have the meanings commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this disclosure belongs, unless otherwise defined. All terms used in the present disclosure are selected for the purpose of more clearly describing the present disclosure and not to limit the scope of the present disclosure.
본 개시에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.As used in this disclosure, expressions such as "comprising", "including", "having", etc. are open-ended terms connoting the possibility of including other embodiments, unless otherwise stated in the phrase or sentence in which the expression is included. (open-ended terms).
본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.Expressions in the singular described in this disclosure may include plural meanings unless otherwise stated, and the same applies to expressions in the singular in the claims.
본 개시에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.Expressions such as “first” and “second” used in the present disclosure are used to distinguish a plurality of components from each other, and do not limit the order or importance of the corresponding components.
본 개시에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.In the present disclosure, when a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, the component can be directly connected or connectable to the other component, or a new component It should be understood that other components may be connected or may be connected via other components.
본 개시에서 사용되는 “상방”, “상” 등의 방향지시어는 첨부된 도면에서 렌즈가 발광소자에 대해 위치하는 방향을 기준으로 하고, “하방”, “하” 등의 방향지시어는 그 반대 방향을 의미한다. 첨부된 도면에 도시하는 렌즈와 발광소자는 달리 배향될 수도 있으며, 상기 방향지시어들은 그에 맞추어 해석될 수 있다.Direction indicators such as “upper” and “upper” used in the present disclosure are based on the direction in which the lens is positioned with respect to the light emitting element in the accompanying drawings, and direction indicators such as “down” and “down” are in the opposite direction means The lens and the light emitting device shown in the accompanying drawings may be oriented differently, and the direction indicators may be interpreted accordingly.
본 개시의 도면에 도시된 좌표계는, X축 및 Z축을 도시한다. X축 방향은 광학 렌즈의 반경 방향과 나란한 방향을 의미하고, Z축 방향은 광학 렌즈의 높이 방향과 나란한 방향을 의미한다. 또한, 상기 반경 방향은 광학 렌즈의 중심축 방향으로부터 멀어지는 방향을 의미할 수 있다.The coordinate system shown in the drawings of the present disclosure shows an X-axis and a Z-axis. The X-axis direction means a direction parallel to the radial direction of the optical lens, and the Z-axis direction means a direction parallel to the height direction of the optical lens. In addition, the radial direction may mean a direction away from the central axis direction of the optical lens.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, identical or corresponding components are assigned the same reference numerals. In addition, in the description of the embodiments below, overlapping description of the same or corresponding components may be omitted. However, even if description regarding components is omitted, it is not intended that such components are not included in any embodiment.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 광학 렌즈의 어레이를 포함하는 발광 모듈(1000)을 도시한 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a
백라이트 유닛(미도시)은 액정 디스플레이 장치(미도시)의 후방에 배치되어 액정 디스플레이 장치 전면을 향해 광을 조사하고 이를 통해 디스플레이 장치에 식별 가능한 화상이 구현된다. 백라이트 유닛(미도시)의 일부를 구성으로 포함되는 발광 모듈(1000)은 광학 렌즈(100), 발광소자(10) 및 회로기판(Printed circuit board, PCB, 30)을 포함할 수 있다.A backlight unit (not shown) is disposed at the rear of the liquid crystal display device (not shown), and irradiates light toward the front of the liquid crystal display device, thereby realizing an identifiable image on the display device. The
발광소자(10)는 회로기판(30) 상에 실장될 수 있고, 회로기판(30)은 발광소자(10)를 제어하고 발광소자(10)에 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 발광소자(10)는 예를 들어, LED 램프로 구성될 수 있다. 발광소자(10)로부터 방출되는 광을 제어 및 확산시키기 위해, 광학 렌즈(100)는 발광소자(10)의 상부에 위치하도록 회로기판(30) 상에 설치될 수 있다.The
도 1에서, 소정의 크기의 면적을 갖는 회로기판(30) 상에서 복수의 발광소자(10)가 서로 일정한 간격을 갖도록 바둑판 형태의 어레이로 실장될 수 있다. 광학 렌즈(100)는 복수의 발광소자(10)의 개수에 대응하는 개수로 제공되어, 각각의 발광소자(10)의 상부에 위치하도록 회로기판(30) 상에 설치될 수 있다.In FIG. 1 , a plurality of
광학 렌즈(100)의 바닥면(101)에는 접합부(170)가 형성될 수 있다. 접합부(170)는 회로기판(30)에 형성된 위치표시부(20)에 접합될 수 있다. 접합부(170)는 바닥면(101)의 가장자리 지역에 복수개로 제공될 수 있다.A
도 2는 본 개시의 일 실시예 따른 광학 렌즈(100)를 상측에서 바라본 구성을 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 광학 렌즈(100)를 하측에서 바라본 구성을 도시한 사시도이다. 도 4는 도 2에 도시된 광학 렌즈(100)를 I-I 선으로 절단한 단면도이다.2 is a perspective view illustrating a configuration of the
도 2 및 3을 참조하면, 광학 렌즈(100)는, 광 입사부(110), 광 반사부(120), 이면부(130) 및 광 출사부(160)를 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 광학 렌즈(100)는 중심축(CL)을 기준으로 대칭인 형상을 가질 수 있다. 또한, 광학 렌즈(100)는 전체적으로 높이 방향(Z방향)이 중심축이 되는 기둥 형상을 가질 수 있다. 즉, 광학 렌즈(100)를 Z축에 수직한 평면으로 절단하게 되면, 전체적으로 4개의 볼록한 곡선으로 구성된 변을 갖는 단면이 나타나게 될 수 있다.2 and 3 , the
광 입사부(110)는 높이 방향(Z방향) 상측으로 오목하게 형성되어 발광소자(10)로부터 방출되는 광이 입사하도록 구성될 수 있다. 광 입사부(110)는 전체적으로 원뿔 형상을 가질 수 있다. 상기 원뿔 형상을 이루는 원뿔면은 높이 방향(Z방향) 하측으로 볼록한 곡면으로 구성될 수 있다. 광 입사부(110)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.The
광 출사부(160)는 광 입사부(110)를 통과하거나 광 입사부(110)에 의해 굴절된 광이 광학 렌즈(100)의 외부로 출사하는 출사면(161)을 포함할 수 있다. 출사면(161)은 대체로 반경 방향(RD)으로 볼록한 곡면으로 구성될 수 있다. 광 출사부(160)의 하측에는 플랜지부(180)가 형성될 수 있다. 플랜지부(180)는 광 경로에 실질적인 영향을 미치지 않는다.The
광학 렌즈(100)의 높이 방향(Z방향) 상측에 형성된 광 반사부(120)는 높이 방향(Z방향) 하측으로 갈수록 오목하게 형성되어 광 입사부(110)를 통과한 광의 일부가 반사되는 제1 및 제2 반사부(121, 122)를 형성할 수 있다. 제1 반사부(121)는 광 입사부(110)의 중심 위치로부터 높이 방향(Z방향) 상측으로 이격된 위치로부터 오목하게 연장된 곡면으로 구성될 수 있다. 제1 반사부(121)는 대체로 원뿔대면 형상을 가질 수 있다. 즉, 광학 렌즈(100)는 상단에서부터 하측으로 움푹 파여 있는 형상을 가질 수 있다.The
제1 반사부(121)는 광학 렌즈(100)의 중심축(CL) 방향으로 테이퍼(taper)지게 형성될 수 있고, 및 제2 반사부(122)는 제1 반사부(121)으로부터 반경 방향(RD)과 나란하도록 평평하게 연장될 수 있다. 제2 반사부(122) 평평한 면으로 구성될 수 있으나(도 4 참조) 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 각진 면으로 구성될 수 있다(도 8 참조). 제2 반사부(122)는 제1 반사부(121)와 달리 평평한 면으로 형성되는데, 이는 광학 렌즈(100)에서 중심축 방향의 밝기를 개선할 수 있다. 한편, 제2 반사부(122)가 평평한 면 외에도, 광학 렌즈(100)에서 중심축(CL) 방향의 밝기를 개선할 수 있는 소정의 곡률로도 형성될 수 있음은 자명하다. 광 입사부(110)를 통과한 광의 일부는 제1 반사부(121) 또는 제2 반사부(122)에 반사되어 출사면(161)을 통해 출사될 수 있다.The
이면부(130)는 광 입사부(110)의 반경 방향(RD) 외측에 형성되어, 광 입사부(110)를 통과한 광의 경로 또는 광 반사부(120)에 반사된 광의 경로를 변경하도록 구성될 수 있다. 이면부(130)는 광 입사부(110)의 반경 방향 외측에서 높이 방향(Z방향) 상측으로 오목한 그루브(groove)를 형성할 수 있다. 이면부(130)는 제1 이면부(140)와 제2 이면부(150)를 포함할 수 있다. 제2 이면부(150)는 제1 이면부(140)와 광 입사부(110) 사이에 형성되고 제1 이면부(140)보다 낮은 최고 높이를 가질 수 있다.The
도 4를 참조하면, 광학 렌즈(100)의 단면을 볼 때, 제1 이면부(140) 및 제2 이면부(150)는 대체로 삼각형 또는 마름모 형상의 단면을 가질 수 있다. 제1 이면부(140)는 반경 방향(RD)과 나란한 바닥면(101)로부터 높이 방향(Z방향) 상측으로 볼록하게 형성된 제1 부분면(141), 제1 부분면(141)으로부터 평평하게 연장된 제2 부분면(142) 및 제2 부분면(142)으로부터 바닥면(101)으로 높이 방향(Z방향) 하측으로 하강하도록 연장된 제3 부분면(143)을 포함할 수 있다. 제1 부분면(141)은 제2 이면부(150)와 이어지도록 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4 , when the cross-section of the
도 5는 도 4에 도시된 광학 렌즈(100)의 광 반사부(120)에 대한 광경로를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a view for explaining an optical path with respect to the
광(L1)은 제1 반사부(121)에 반사된 후 출사면(161)을 통해 출사되는 광을 표시한다. 대체로 광(L1)은 중심축(CL)과의 각도가 대략 45°이내인 각도의 광이 될 수 있다. 이러한 광(L1)은 출사면(161)을 통과하면서 높이 방향(Z방향) 상측을 향하기 때문에 광 확산성을 더 높이기 위하여 제2 반사부(122)의 구조가 제공될 수 있다.The light L1 is reflected by the
광(L2)은 제1 반사부(121)에 반사되는 광의 일부로서, 제2 반사부(122)에 반사된 후 광 출사부로 출사하도록 구성된다. 광(L2)은 중심축(CL)과의 각도가 대략 45°이상인 광으로 구성될 수 있다. 광(L2)은 제2 반사부(122)에 반사된 후 높이 방향(Z방향) 하측을 향하게 되기 때문에 광 확산성을 보다 크게 향상시킬 수 있다.The light L2 is a part of the light reflected by the
도 6은 도 4에 도시된 광학 렌즈(100)의 광 입사부(110)에 대한 광경로를 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 도시된 광(L3, L4, L5)는 도 5에 도시된 광(L3, L4, L5)과 동일한 광을 나타낸다.FIG. 6 is a view for explaining an optical path with respect to the
광 입사부(110)는, 중심축(CL)로부터 변곡점(PI, point of inflection)까지 연장된 제1 입사부(111) 및 제1 입사부(111)와 다른 곡률을 갖고 변곡점(PI)으로부터 반경 방향(RD)을 따라 연장된 제2 입사부(112)를 포함할 수 있다. 제2 입사부(112)의 가장자리 일부(113)에는 마이크로 패턴이 형성될 수 있다.The
광(L3)은 제2 입사부(112)에 반사되어 높이 방향(Z방향) 하측으로 향하는 광을 나타낸다. 만일, 발광소자(10)로부터 나오는 광이 제1 입사부(111)를 향하는 경우에는 입사각이 전반사가 되는 각도보다 작기 때문에 반사되기 보다는 제1 입사부(111)를 통과하게 될 수 있다.The light L3 is reflected by the
광(L4)은 마이크로 패턴이 형성된 가장자리 일부(113)를 통과하는 광을 나타낸다. 가장자리 일부(113)에 마이크로 패턴이 형성되어 있기 때문에, 광(L4)은 가장자리 일부(113)에 반사되기 보다는 통과되는 광량이 더 많을 수 있고, 다양한 각도로 굴절되어 광이 퍼져나가게 될 수 있다. 따라서, 이러한 마이크로 패턴으로 인하여 광 확산성이 향상될 수 있다.The light L4 represents light passing through the
광(L5)은 제2 이면부(150)에 반사되어 높이 방향(Z방향) 하측으로 향하는 광을 나타낸다. 광(L5)은 광 입사부(110)를 통과하여 제2 이면부(150)로 향하게 되는데, 광(L5)의 입사 각도는 제2 이면부(150)에 대체로 전반사되는 각도에 해당하므로, 제2 이면부(150)를 통과하기 보다는 제2 이면부(150)에 반사될 수 있다. 한편, 제2 이면부(150)에는 마이크로 패턴이 형성될 수 있다. 이 경우에는, 제2 이면부(150)에 반사된 후 높이 방향(Z방향) 하측을 향하는 광(L5)의 각도가 보다 다양하게 분산될 수 있으므로, 광 확산성이 향상될 수 있다.The light L5 is reflected by the
도 7은 도 4에 도시된 광학 렌즈(100)의 이면부(130)에 대한 광경로를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 제1 이면부(140)에 대한 광 경로를 주로 설명한다.FIG. 7 is a view for explaining an optical path with respect to the
제1 이면부(140)는, 반경 방향(RD)과 나란한 바닥면(101)으로부터 높이 방향(Z방향) 상측으로 볼록하게 형성된 제1 부분면(141), 제1 부분면(141)으로부터 대체로 평평하게 연장된 제2 부분면(142), 및 제2 부분면(142)으로부터 바닥면(101)으로 연장된 제3 부분면(143)을 포함할 수 있다. 한편, 제2 부분면(142)은 바닥면(101)과 소정의 각도로 경사지도록 형성될 수 있다. 제2 부분면(142)에는 마이크로 패턴이 형성될 수 있다.The first
광(L6)은 제1 이면부(140)를 통과하면서 굴절되는 광을 나타낸다. 광(L6)은 먼저 제1 부분면(141)을 통과하면서 굴절되고, 다음으로 제3 부분면(143)을 통과하면서 굴절될 수 있다. 만일, 광 입사부(110)의 가장자리 일부(113)에 마이크로 패턴이 형성되어 있지 않다면, 광(L6)은 바닥면(101)에 반사되게 될 수 있고, 광 확산성이 약화될 수 있다. 따라서, 광 입사부(110)의 가장자리 일부(113)에 마이크로 패턴을 형성하게 되면, 제1 부분면(141)을 통과하는 광(L6)이 발생할 수 있고, 광 확산성이 향상될 수 있다.The light L6 represents light that is refracted while passing through the first
광(L7)은 제1 이면부(140)를 통과하면서 반사되는 광을 나타낸다. 광(L7)은 광(L6) 보다 중심축(CL)과의 각도가 더 작을 수 있다. 광(L7)은 먼저 제1 부분면(141)을 통과하고, 그 다음으로 제2 부분면(142)에 반사될 수 있다. 다음으로, 광(L4)은 제3 부분면(143)에 반사된 후에 높이 방향(Z방향) 하측을 향하게 될 수 있다. 따라서, 광(L7)은 다시 발광소자(10)를 향하는 광이 될 수 있으므로, 광 확산성이 향상될 수 있다. 만일 제2 부분면(142)에는 마이크로 패턴이 형성된다면, 제2 부분면(142)에 광(L7)이 퍼져나가는 각도가 다양해질 수 있으므로, 광 확산성이 향상될 수 있다.The light L7 represents light reflected while passing through the first
도 8은 본 개시의 다른 실시예에 따른 광학 렌즈(100)의 구성을 설명하기 위한 부분 단면도이다. 상술한 실시예에서 설명한 구성에 대한 중복된 설명은 생략한다. A 부분은 광학 렌즈(100)의 상측 가장자리 부분을 확대한 것이고, B 부분은 광학 렌즈(100)의 하측 가장자리 부분을 확대한 것이다.8 is a partial cross-sectional view for explaining the configuration of the
제2 반사부(123)는 반경 방향(RD)과 소정의 각도를 이루는 적어도 하나의 경사면으로 구성될 수 있다. 이 경우, 제2 반사부(123)는 경사면이 반복되는 패턴을 구성할 수 있다. 만일, 광이 패턴을 갖는 제2 반사부(123)에 반사되는 경우라면, 제2 반사부(123)에 반사된 후의 각도가 분산될 수 있으므로, 광 확산성이 향상될 수 있다. 한편, 제2 반사부(123)는 도 4에 도시된 형상과 같이 평평한 면으로도 구성될 수 있다.The
제2 반사부(123)가 이루는 평균 라인(AL)과 반경 방향(RD)이 소정의 각도(α)를 형성할 수 있다. 소정의 각도(α)는 예를 들어, 1°내지 5°사이가 될 수 있다. 이 경우, 높이 방향(Z방향) 하측을 향하는 광량을 증가시킬 수 있으므로, 광 확산성이 향상될 수 있다.The average line AL and the radial direction RD formed by the
출사면(161)과 플랜지부(180) 사이에는 단차면(162)이 형성될 수 있다. 단차면(162)의 형성은 출사면(161)과 다른 곡률을 갖도록 구성될 수 있다. 따라서, 출사면(161)을 통과한 광과 단차면(162)을 통과하는 광의 굴절정도가 달라지기 때문에, 광 확산성이 향상될 수 있다.A stepped
도 9는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 광학 렌즈(200)의 구성을 설명하기 위한 사시도이다. 도 10은 도 9에 도시된 광학 렌즈(200)를 I-I 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 11은 도 9에 도시된 광학 렌즈(200)를 II-II 선을 따라 절단한 단면도이다. 상술한 실시예에서 설명한 구성에 대한 중복된 설명은 생략한다.9 is a perspective view for explaining the configuration of the
광학 렌즈(200)는 광 입사부(210), 광 반사부(220), 이면부(230) 및 광 출사부(260)를 포함할 수 있다. 광 반사부(210)는 제1 반사부(221)와 제2 반사부(222)를 포함할 수 있다. 상측에서 바라 볼 때, 광 반사부(210)는 곡선형 코너를 갖는 사각 형상을 가질 수 있다. 또한, 제1 반사부(221)는 원 형상을 가질 수 있고, 제2 반사부(221)는 상기 사각 형상에서 상기 원 형상을 제거한 4개의 부분면으로 구성될 수 있다. 각각의 부분면은 곡선의 변(즉, 복수의 원호선)을 가질 수 있다.The
도 2에 도시된 광 반사부(120)와 비교해 보면, 도 9에 도시된 제1 반사부(221)의 직경이 도 2에 도시된 제1 반사부(121)의 직경보다 크게 형성되었다. 따라서, 제1 반사부(221)의 모서리는 거의 광 반사부(210)의 모서리에 접하게 될 수 있다. 따라서, 도 9에 도시된 제2 반사부(222)의 면적은 도 2에 도시된 제2 반사부(122)의 면적보다 상당히 작다.Compared with the
도 10은 도 9에 도시된 광학 렌즈(200)를 I-I 선을 따라 절단한 단면도이기때문에, 도 10에는 제2 반사부(222)가 도시되지 않는다. 반면, 도 11은 도 9에 도시된 광학 렌즈(200)를 II-II 선을 따라 절단한 단면도이기 때문에, 도 11에는 제2 반사부(222)가 도시된다. 제2 반사부(222)는 제1 반사부(221)으로부터 평평하게 연장될 수 있다. 제2 반사부(222)는 평평한 면으로 구성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 각진 면으로 구성될 수 있다(도 8 참조).Since FIG. 10 is a cross-sectional view of the
도 12는 도 8에 도시된 이면부(130)의 크기에 따른 광휘도 실험 결과를 나타낸 표이다. 도 13은 도 8에 도시된 이면부(130)의 크기에 따른 휘도를 나타낸 그래프이다. 도 14는 도 8에 도시된 이면부(130)의 크기에 따른 휘도 상대값을 나타낸 그래프이다. 도 10에서 X축은 광학 렌즈(100)의 반경 방향(RD) 따른 위치를 나타내고, Y축은 해당 위치에 다른 광휘도 값을 나타낸다. 또한, X축은 광학 렌즈(100)의 반경 방향(RD) 따른 위치를 나타내고, Y축은 각 위치에 해당하는 휘도 값을 최대 휘도 값으로 나눈 비율(%)을 나타낸다FIG. 12 is a table showing results of a luminance experiment according to the size of the
도 8을 참조하면, 광학 렌즈(100)의 높이(H)는 제2 반사부(123)과 바닥면(101) 사이의 최단 거리로 정의될 수 있다. 또한, 제1 이면부(140)의 두께(T)는 제1 이면부(140)의 최고점과 제2 반사부(123) 사이의 최단 거리로 정의될 수 있다. 즉, 두께(T)가 클수록 제1 이면부(140)의 최고점은 낮고, 두께(T)가 작을수록 제1 이면부(140)의 최고점은 높다.Referring to FIG. 8 , the height H of the
도 12를 참고하면, 실험예 1 내지 11에 따른 광휘도 실험 결과가 기재되어 있다. 실험과정에서 높이(H)는 2.95mm로 고정되었다. 제1 열은 실험예들의 번호(No.)를 나타낸다. 제2열은 실험예 1 내지 11 중에서 구별되는 실험예들을 나타낸다. 제3열은 상기 두께(T) 값을 나타낸다. 제4열은 높이(H) 대비 두께(T)의 비율 T/H을 %단위로 나타낸다. 제5열은 각 두께(T)에 따른 중심축(CL) 위치에서의 최대 광휘도(Lv)를 나타낸다. 제6열은 각각의 실험예들의 실험 결과에 따른 판정(Judgement) 결과를 나타낸다. 최대 광휘도(Lv)의 단위는 Nit로 표시될 수 있다. 여기서, 최대 광휘도(Lv)가 낮을수록 광 확산성이 좋은 것으로 판단할 수 있고, 최대 광휘도(Lv)가 높을수록 광 확산성이 낮은 것으로 판단할 수 있다.Referring to FIG. 12 , the luminance test results according to Experimental Examples 1 to 11 are described. In the course of the experiment, the height (H) was fixed at 2.95 mm. The first column indicates the number (No.) of the experimental examples. The second column shows experimental examples distinguished from among Experimental Examples 1 to 11. The third column shows the thickness (T) value. The fourth column shows the ratio T/H of the height (H) to the thickness (T) in %. The fifth column shows the maximum luminance Lv at the central axis CL position according to each
실험예 1 및 2는 실시에 부적합하다는 뜻인 NG 로 판정되었다. 실험예 1은 휘도 균일도가 좋지 않았으며, 광이 몰려 있는 구역이 넓게 나타났다. 또한 실험예 2는 전반사되는 출광선이 많게 나타났지만, 광학 렌즈(100)의 중심축(CL)을 향하는 광량이 큰 것으로 나타났다.Experimental Examples 1 and 2 were judged to be NG, which means unsuitable for implementation. In Experimental Example 1, the luminance uniformity was not good, and the area where the light was concentrated was wide. In addition, in Experimental Example 2, although a lot of total reflected outgoing rays appeared, the amount of light toward the central axis CL of the
실험예 10 및 11은 실시에 부적합하다는 뜻인 NG 로 판정되었다. 실험예 10 은 전반사되는 출광선이 적게 나타났지만 광학 렌즈(100)의 중심축(CL)을 향하는 광량도 낮은 것으로 나타났다. 또한, 실험에 11은 광 확산성 및 광 효율이 떨어지는 것으로 확인되었다.Experimental Examples 10 and 11 were judged to be NG, meaning unsuitable for implementation. In Experimental Example 10, the total reflected outgoing light was small, but the amount of light toward the central axis CL of the
실험예 3 내지 9는 실시에 적합하다는 뜻인 OK로 판정되었다. 실험예 3는 UPPER LIMIT을 나타내고, 실험예 9는 LOWER LIMIT을 나타낸다. 따라서, 실험예 3 내지 9는 모두 OK로 판정되었다. 따라서, 광학 렌즈(100)의 두께(T)를 1.10mm 내지 2.30mm 내지 사이에서 실시하는 것이 바람직하다. 이들 중에서도 가장 바람직하다고 판정된 실험예는 실험예 6으로서, 두께(T)가 1.7mm인 경우이다. 이 경우에는 최대 광휘도(Lv)가 11,984Nit로 측정되었다.Experimental Examples 3 to 9 were judged as OK, meaning that they were suitable for implementation. Experimental Example 3 shows UPPER LIMIT, and Experimental Example 9 shows LOWER LIMIT. Therefore, all of Experimental Examples 3 to 9 were judged to be OK. Therefore, it is preferable to perform the thickness (T) of the
도 13을 참조하면, X축과 평행한 직선 두 개 사이에 표시된 그래프가 실험예 3 내지 9를 나타낸다. 도 13 및 14를 참조하면, 실험예 3 내지 9에서 광 확산성이 나머지 실험예들보다 더 잘 구현된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 13 , a graph displayed between two straight lines parallel to the X axis shows Experimental Examples 3 to 9 . Referring to FIGS. 13 and 14 , it can be seen that the light diffusivity in Experimental Examples 3 to 9 is better implemented than in the other Experimental Examples.
이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 개시의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 개시의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.Although the technical spirit of the present disclosure has been described by the examples shown in some embodiments and the accompanying drawings, it does not depart from the technical spirit and scope of the present disclosure that can be understood by those of ordinary skill in the art to which the present disclosure belongs. It should be understood that various substitutions, modifications, and alterations within the scope may be made. Further, such substitutions, modifications and variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
10: 발광소자
20: 위치표시부
30: 회로기판
100: 광학 렌즈
110: 광 입사부
120: 광 반사부
130: 이면부
140: 제1 이면부
150: 제2 이면부
160: 광 출사부
1000: 발광 모듈10: light emitting element
20: position display unit
30: circuit board
100: optical lens
110: light incident part
120: light reflection unit
130: back side
140: first back surface
150: second back surface
160: light output unit
1000: light emitting module
Claims (9)
렌즈의 중앙에서 상기 광원으로부터 발생하는 빛이 입사하도록 높이 방향 상측으로 오목하게 형성된 광 입사부;
상기 광 입사부의 높이 방향 상측에서 상기 광 입사부를 통과한 광의 적어도 일부를 반사하도록 구성된 광 반사부;
상기 광 반사부의 반경 방향 외측에서 상기 광 반사부에 반사된 광이 출사하도록 구성된 광 출사부; 및
상기 광 입사부의 반경 방향 외측에서 상기 광 입사부의 둘레에 배치되어 상기 높이 방향 상측으로 오목한 그루브를 형성하는 이면부를 포함하고,
상기 광 반사부는 상기 높이 방향 상측으로 오목하게 연장된 곡면으로 구성된 제1 반사부 및 상기 제1 반사부의 반경 방향 외측에 배치되어 상기 제1 반사부로부터 상기 반경 방향을 따라 평평하게 연장된 제2 반사부를 포함하고,
상기 이면부의 적어도 일부에는 마이크로 패턴이 형성된,
광학 렌즈.In the optical lens for diffusing the light generated from the light source,
a light incident part concave upward in the height direction so that the light generated from the light source is incident at the center of the lens;
a light reflection unit configured to reflect at least a portion of the light passing through the light incidence unit above the light incidence unit in the height direction;
a light output unit configured to emit the light reflected by the light reflection unit from the radially outer side of the light reflection unit; and
and a rear surface portion disposed on the periphery of the light incident portion from the radially outer side of the light incident portion to form a groove concave upward in the height direction;
The light reflection unit includes a first reflection unit formed of a curved surface concavely extending upwardly in the height direction, and a second reflection unit disposed radially outside the first reflection unit and extending flatly in the radial direction from the first reflection unit. including wealth,
A micro pattern is formed on at least a portion of the back surface portion,
optical lens.
상기 제1 반사부에 반사되는 광의 적어도 일부는 상기 제2 반사부에 반사된 후 상기 광 출사부로 출사하도록 구성된,
광학 렌즈.According to claim 1,
at least a portion of the light reflected by the first reflector is configured to be emitted to the light output unit after being reflected by the second reflector,
optical lens.
상기 이면부는,
상기 높이 방향 상측으로 오목하게 형성된 제1 이면부; 및
상기 제1 이면부와 상기 광 입사부 사이에 형성되고 상기 제1 이면부보다 낮은 최고 높이를 갖는 제2 이면부를 포함하는,
광학 렌즈.According to claim 1,
The back side is
a first rear surface concavely formed upward in the height direction; and
a second rear surface formed between the first rear surface portion and the light incident portion and having a highest height lower than the first rear surface portion;
optical lens.
상기 광 입사부는,
상기 광 입사부의 중심 위치로부터 변곡점까지 연장된 제1 입사부; 및
상기 제1 입사부와 다른 곡률을 갖고 상기 변곡점으로부터 상기 반경 방향을 따라 연장된 제2 입사부를 포함하는,
광학 렌즈.According to claim 1,
The light incident part,
a first incident portion extending from a central position of the light incident portion to an inflection point; and
a second incident portion having a different curvature than the first incident portion and extending along the radial direction from the inflection point;
optical lens.
상기 제2 입사부의 가장자리 일부에는 마이크로 패턴이 형성된,
광학 렌즈.5. The method of claim 4,
A micro pattern is formed on a portion of the edge of the second incident part,
optical lens.
상기 마이크로 패턴은 상기 제2 이면부에 형성된 마이크로 패턴인,
광학 렌즈.4. The method of claim 3,
The micro pattern is a micro pattern formed on the second back surface portion,
optical lens.
상기 제1 이면부는,
상기 반경 방향과 나란한 바닥면으로부터 상기 높이 방향 상측으로 볼록하게 형성된 제1 부분면;
상기 제1 부분면으로부터 평평하게 연장된 제2 부분면; 및
상기 제2 부분면으로부터 상기 바닥면으로 연장된 제3 부분면을 포함하는,
광학 렌즈.4. The method of claim 3,
The first back surface portion,
a first partial surface convexly formed upward in the height direction from the bottom surface parallel to the radial direction;
a second partial surface extending flatly from the first partial surface; and
a third partial surface extending from the second partial surface to the bottom surface;
optical lens.
상기 마이크로 패턴은 상기 제2 부분면에 형성된 마이크로 패턴인,
광학 렌즈.8. The method of claim 7,
The micro pattern is a micro pattern formed on the second partial surface,
optical lens.
상기 회로기판 상에 실장되는 발광소자; 및
상기 발광소자의 상부에 위치하도록 상기 회로기판 상에 설치되며, 상기 발광소자로부터 방출되는 광을 제어하는 청구항 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 광학 렌즈를 포함하는 발광 모듈.circuit board;
a light emitting device mounted on the circuit board; and
A light emitting module comprising the optical lens of any one of claims 1 to 8 installed on the circuit board so as to be positioned above the light emitting device and controlling the light emitted from the light emitting device.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E601 | Decision to refuse application |