KR101291477B1

KR101291477B1 - 엘이디용 조명렌즈 및 이를 이용한 백라이트 유닛에 적용되는 조명장치

Info

Publication number: KR101291477B1
Application number: KR20120106277A
Authority: KR
Inventors: 이영호; 김종태; 신기업
Original assignee: 김종태; 이영호
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2013-07-30
Also published as: WO2014051308A1

Abstract

본 발명은 엘이디용 조명렌즈 및 이를 이용한 백라이트 유닛에 적용되는 조명장치에 관한 것으로, LED 광원에서 출사되는 광을 일정 출사각으로 발산시키기 위한 엘이디용 조명렌즈에 있어서, 상기 LED 광원을 수용하는 수용부 상부에 구비되어 상기 LED 광원에서 출사되는 광이 입사되며, 광축(Z)상에 2개의 초점이 존재하는 임의의 타원 형상을 갖는 제1 렌즈면과, 상기 제1 렌즈면을 통해 입사한 광을 출사하기 위해 임의의 비구면 형상을 갖는 제2 렌즈면을 포함하고, 상기 제1 렌즈면과 제2 렌즈면의 광축으로부터 이격되는 형상식 Z는, 하기의 수학식에 의해서 결정된다.

여기서, h는 반지름, C는 곡률중심, K는 원추상수이고, A₄~A₁₀는 렌즈면 계수이다.

Description

엘이디용 조명렌즈 및 이를 이용한 백라이트 유닛에 적용되는 조명장치{Illumination Lens for LED and Illumination Apparatus Using the Same}

본 발명은 엘이디(LED)용 조명렌즈 및 이를 이용한 백라이트 유닛에 적용되는 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제작이 용이하고, 조립 시 공차를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 백라이트 유닛 구조의 슬림화, 경량화를 실현할 수 있고, 균일한 광분포를 제공할 수 있는 엘이디(LED)용 조명렌즈 및 이를 이용한 백라이트 유닛에 적용되는 조명장치에 관한 것이다.

전자기기 산업이 발전함에 따라 액정표시장치(LCD)가 차세대 디스플레이장치로서 주목받고 있다. 상기 액정표시장치는 자발적으로 빛을 발생시키지 않기 때문에 통상 LCD 패널의 뒷면에 빛을 발생시키는 백라이트 유닛을 구비한다.

최근에는 상기 백라이트 유닛의 광원으로 LED 광원이 주종을 이루고 있으며, 디스플레이 장치의 슬림화와 대형화 및 고휘도화에 따라 그 활용범위가 점차 확대되고 있다.

일반적으로, LED(Light Emitting Diode)광원은 반도체 광원으로서 P형 반도체와 N형 반도체의 접합 구조를 이용하여 빛을 발광시키는 광전변환 소자로서, 광원에서 나오는 빛이 발산하는 특징을 가지며, 반도체 구성 요소에 따라 다양한 파장의 빛을 얻을 수 있고, 종래의 광원에 비해 소형, 긴 수명, 소비전력이 적어 각종 표시소자나 차세대 대체 조명광원으로 활용되고 있다.

이와 같은 LED를 광원으로 한 발광장치로서, 예를 들어 공개특허 제2009-15854호에는 도 1에 나타낸 바와 같이, 조명렌즈(10)가 LED(1)의 광이 방사되는 측에 배치되어 설치된다. 상기 조명렌즈(10)는 제1 렌즈면(2a)의 형상이 특정 조건, 광축과 이루는 각이 60°미만에서는 기울기가 감소하는 오목면으로 구성되고, 제2 렌즈면(2b)의 형상은 광축에 인접한 면은 오목 형상으로, 광축에서 어느 거리 이상 이격될 경우에는 볼록 형상을 갖는 이중구조를 특징으로 하고 있으며, 제1 렌즈면의 기저부(2c)에 프리즘 형상이나, 주름가공을 통하여 LED(1) 광원에서부터 발산하는 빛이 직접 저면부로 입사되는 것을 억제하는 것을 특징으로 한다.

그러나, 종래의 기술에서는 상술한 바와 같이, 제2 렌즈면(2b)이 이중구조를 갖고 있으므로, 렌즈의 금형제작이 매우 까다로운 문제점이 있었다.

또한, LED 광원에 취부 시 광축이 어긋남에 대한 오차가 발생할 때 빔 형상의 대칭성이 어긋나게 되어 전체 장치의 품질과 신뢰성에 악영향을 끼치는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는, 일반적인 렌즈 형태의 단순한 구조로 형성되어, 금형제작이 용이할 뿐만 아니라, LED 광원에 취부 시 구성의 오차를 줄일 수 있는 자유도를 가지고 있는 엘이디용 조명렌즈를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

또한, 평판 디스플레이와 같은 LED 백라이트 유닛에 적용되는 조명렌즈를 어레이로 구성함으로써, 백라이트 유닛 전면부에서 균일한 광분포를 제공할 수 있는 조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 LED 광원에서 출사되는 광을 일정 출사각으로 발산시키기 위한 엘이디용 조명렌즈에 있어서, 상기 LED 광원을 수용하는 수용부 상부에 구비되어 상기 LED 광원에서 출사되는 광이 입사되며, 광축(Z)상에 2개의 초점이 존재하는 임의의 타원 형상을 갖는 제1 렌즈면과, 상기 제1 렌즈면을 통해 입사한 광을 출사하기 위해 임의의 비구면 형상을 갖는 제2 렌즈면을 포함하고, 상기 제1 렌즈면과 제2 렌즈면의 광축으로부터 이격되는 형상식 Z는, 하기의 수학식에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 엘이디용 조명렌즈가 제공된다.

본 발명에서 상기 제2 렌즈면은 Fesnel 반사에 의해 상기 제1 렌즈면을 통해 입사한 광이 제1 렌즈면의 기저부에 집속이 되도록 하여 상기 LED 광원에 대하여 공액점을 형성하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 렌즈면의 기저부는 평면으로 이루어지거나 상기 제2 렌즈면에서 집속된 집속광을 확산반사하기 위한 입체적인 형상의 굴곡면으로 형성될 수 있다.

상기 굴곡면은 일정 크기의 요홈이 격자형태로 연속적으로 형성되어 이루어질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 렌즈면의 2개의 초점은 타원형상을 제한하는 인자로서 -1 < K < -0.5 사이의 값을 가질 수 있다.

또한, 상기 제2 렌즈면은 상기 제1 렌즈면의 기저부에서 소정 높이(H)까지 이루어지는 수직면과, 임의의 곡률반경(R)을 갖는 비구면을 포함할 수 있으며, 수직면(H)과 곡률반경(R)은 │R│> H의 비율로 이루어질 수 있다.

상기 제2 렌즈면에서 Fresnel 반사되는 광은 제1 렌즈면 기저부에 집속될 수 있다.

또한, 제1 렌즈면과 제2 렌즈면으로 이루어진 조명렌즈의 굴절능 P는 -5 < P < -1인 조건을 만족한다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 LED 광원에서 출사되는 광을 일정 출사각으로 발산시키기 위한 엘이디용 조명렌즈에 있어서, 상기 LED 광원을 수용하는 수용부 상부에 구비되어 상기 LED 광원에서 출사되는 광이 입사되며, 광축(Z)상에 원의 중심점이 존재하는 임의의 원 형상의 곡률반경을 갖는 제1 렌즈면와, 상기 제1 렌즈면을 통해 입사한 광을 출사하기 위해 임의의 비구면 형상을 갖는 제2 렌즈면을 포함하고, 상기 제1 렌즈면과 제2 렌즈면의 광축으로부터 이격되는 형상식 Z는, 하기의 수학식에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 엘이디용 조명렌즈가 제공될 수 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 상술한 엘이디용 조명렌즈가 고정패널에 어레이 구성에 의해 백라이트 유닛의 조명광원으로 구성되는 조명장치가 제공된다.

여기서, 상기 어레이 구성되는 엘이디용 조명렌즈는 설치 간격이 광확산거리(FWHM)을 기준으로 약 ±20% 정도의 휘도분포 변화 범위 내에서 설정될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 제품의 제작이 용이하고, 조립에 있어서 공차를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 백라이트 유닛 구조의 슬림화, 경량화를 실현할 수 있고, 더불어 제품 구성 자유도를 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 렌즈면에서의 반사에 의한 광의 손실을 최소화하면서 LED 광원에서 나오는 광을 확산 반사시킬 수 있으며, 다양한 형태의 어레이 타입으로 적용 시 균일한 광분포를 제공하며, 조명렌즈를 별도의 변형 없이 어레이 타입 조명용 렌즈 적용이 가능한 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 엘이디용 조명렌즈를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 엘이디용 조명렌즈의 일실시예를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 엘이디용 조명렌즈에서의 광산란선을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 엘이디용 조명렌즈의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 엘이디용 조명렌즈를 이용한 경우 액정 표시장치에 미치게 되는 광의 분포를 도시하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 엘이디용 조명렌즈를 어레이 타입으로 적용한 경우를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 엘이디용 조명렌즈를 이용한 경우 액정 표시장치에 미치게 되는 광의 휘도 분포를 나타내는 광분포도이다.
도 8은 본 발명에 따른 엘이디용 조명렌즈를 이용한 1차원 어레이 타입 조명렌즈에 의한 광의 휘도 분포를 나타내는 광분포도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 엘이디용 조명렌즈의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

[제1 실시 형태]

도 2는 본 발명에 따른 엘이디용 조명렌즈의 일실시예를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 엘이디용 조명렌즈에서의 광산란선을 나타내는 단면도이다.

본 발명에서는 발광소자로서 LED 광원(1)과, 상기 LED 광원(1)의 주위를 덮도록 구비되어 상기 LED 광원(1)에서 출사되는 광을 일정 출사각으로 발산시키기 위한 엘이디용 조명렌즈(20)를 포함한다.

상기 조명렌즈(20)는 투명한 아크릴(합성수지) 또는 플라스틱 소재로 구성되어 있으며, LED 광원(1)으로부터 출사되는 광의 광축(Z)을 중심으로 회전 대칭의 형상을 갖고 있다.

상기 광축(Z)의 방향은 LED 광원(1)으로부터 연직 상향의 방향을 말하며, LED 광원(1)으로부터 출사되는 광의 입체적인 출사 광속의 중심에 있어서의 광의 진행 방향을 말한다.

상기 조명렌즈(20)는 LED 광원(1)으로부터 출사된 광(L)의 방향을 변화시키며, 본 발명에서의 조명렌즈(20)는 LED 광원(1)을 수용하는 수용부 상부에 구비되어 상기 LED 광원(1)에서 출사되는 광이 입사되는 제1 렌즈면(22)과, 상기 제1 렌즈면(22)을 통해 입사한 광을 출사하기 위해 임의의 비구면 형상을 갖는 제2 렌즈면(24)을 포함한다.

상기 제1 렌즈면(22)은 상기 광축(Z)상에 2개의 초점(P1)(P2)이 존재하는 임의의 타원 형상을 갖도록 형성되는데 그 특징이 있다.

즉, 본 발명의 조명렌즈(20)는 광이 입사되는 상기 제1 렌즈면(22)이 타원 형상으로 이루어지며, 상기 타원의 초점(P1)(P2)은 광축(Z)상에 존재하도록 구성되는 것이다.

또한, 상기 제2 렌즈면(24)은 광원(1)에서 발산되는 광을 전방으로 최종 발산하기 위한 것으로, 조명렌즈(20)의 전면에 구비되어 광원(1)에서 직접적으로 굴절되어 들어오는 광을 발산할 뿐만 아니라, 저면에서 확산 반사된 광을 광축(Z) 방향으로 굴절시켜 광 손실을 최소화하도록 구성되어 있으며, 광축(Z)에 대하여 회전 대칭성을 갖도록 되어 있어 가공 및 조립공차를 줄이는데 용이한 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 제1 렌즈면(22)과 제2 렌즈면(24)의 면 형상을 나타내는 식은 하기의 [수학식 1]에 의해 결정된다.

상기 제1 렌즈면과 제2 렌즈면의 광축으로부터 이격되는 형상식 Z는,

여기서, 상기 K는 -1 < K < 0 : 긴타원체(prolate ellipse),

K= -1 : 포물면(parabola)이다.

본 발명에서 상기 제2 렌즈면(24)은 비구면 형상으로 이루어지며, Fesnel 반사에 의해 상기 제1 렌즈면(22)을 통해 입사한 광이 제1 렌즈면(22)의 기저부(26)에 집속이 되도록 하여 상기 LED 광원(1)에 대하여 공액점을 형성한다.

여기서, 상기 제1 렌즈면(22)의 기저부는 평면으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 렌즈면(22)의 2개의 초점(P1)(P2)은 타원의 형상을 제한하는 인자로서 -1 < K < -0.5 사이의 값을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 후술하는 [표 1]에서 보는 바와 같이, angle 130일 경우, 상기 K값이 -0.80이며, angle 140일 경우 상기 K값이 -0.98로서, 본 발명에서의 상기 제1 렌즈면(22)의 2개의 초점(P1)(P2)은 타원의 형상을 제한하는 인자로서, 상기 K값은 -1 < K < -0.5 사이의 값을 가진다.

또한, 상기 제2 렌즈면(24)은 상기 제1 렌즈면(22)의 기저부(26)에서 소정 높이(H)까지 이루어지는 수직면(24b)과, 임의의 곡률반경(R)을 갖는 비구면(24a)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 수직면(24b)과 굴곡면(24a)은 │R│> H의 비율로 이루어질 수 있다.

이와 같은 본 발명의 조명렌즈(20)는 상기 제2 렌즈면(24)에서 Fresnel 반사되는 광(L)은 도 3에서 보는 바와 같이, 제1 렌즈면(22)의 기저부(26)에 집속된다.

또한, 제1 렌즈면(22)과 제2 렌즈면(24)으로 이루어진 조명렌즈의 굴절능(Refracting Power)P는 P < -1인 조건을 만족한다. 더욱 바람직하게는 굴절능 P는 -5 < P < -1인 조건을 만족한다. 이는 제1 렌즈면(22)과 제2 렌즈면(24)이 복합된 렌즈의 형상이 오목렌즈의 형상을 갖는 것을 의미하는 것으로, 상기의 범위로 인해 본 발명의 조명렌즈는 균일한 광분포를 이룰 수 있는 최적의 조건을 갖는다.

또한, 본 실시 형태에 관한 조명렌즈를 이용하여 이를 구비하는 조명장치를 제공할 수 있다.

도 5는 본 발명의 조명렌즈를 적용한 경우, 액정표시패널까지의 거리를 20㎜로 하였을 때 광 발산각을 나타내는 도면이다.

상기 조명렌즈(20)를 액정 표시 장치용 백라이트로서 이용하는 경우에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 액정표시패널(100)에 균일한 광분포를 나타낸다.

앞서 설명한 조명렌즈를 다수의 어레이로 구성하여 조명 렌즈로 적용 가능하다.

즉, 이와 같은 본 발명의 조명렌즈(20)는 도 6에서 보는 바와 같이, 고정패널에 어레이 구성에 의해 백라이트 유닛의 조명광원으로 구성될 수 있다.

여기서, 발산각에 따라 조명렌즈(20)를 어레이 타입으로 구성할 경우 발산각의 정도에 따라 어레이 렌즈 개수가 결정되고, 균일한 광 분포도를 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 조명렌즈는 LED 광원의 입사광을 더욱더 발산 시키는 조명에 적용될 수 있으며, 상기 조명렌즈를 이용하여 다양한 형태의 어레이 구성에 의해 각종 디스플레이 장치의 백라이트 유닛의 조명장치에 적용 가능하다.

여기서, 상기 어레이 구성되는 엘이디용 조명렌즈는 설치 간격(I)이 광 확산거리(FWHM)을 기준으로 휘도분포 차이가 약 ±20% 정도의 범위 내에서 설정되는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 단일 조명렌즈를 다양한 형태의 어레이 타입(다수의 조명렌즈를 구성하여 적용함) 조명렌즈를 설계할 때 어레이 타입 렌즈의 광 발산각(L) 제어를 위해 각각의 렌즈를 별도의 발산각 조절 없이 적용의 용이성이 높은 엘이디용 조명렌즈를 제공하자고 하는 것에 그 기술적 요지가 있다.

본 발명에 따른 예로 발산각에 따른 제1 렌즈면(22)과 제2 렌즈면(24)의 r값, K값과 A값은 아래 표와 같다.

	Peak Intensity beam 지향각
	angle 130		angle 140
	제1 렌즈면	제2 렌즈면	제1 렌즈면	제2 렌즈면
R	-0.68	-9.9206	-0.52	-17.2439
K	-0.80	+1.1305	-0.98	-0.8572
A4		+3.6885E-4		+2.6361E-4
A6		-5.4877E-5		-3.2612E-5
A8		+1.6811E-6		+6.4134E-7
A10		-1.9021E-8		-5.1714E-9

본 발명에 따른 상기 조명렌즈(20)는 단품 또는 어레이 타입으로 적용할 수 있고, 상기 렌즈면 계수값을 통해 지향각이 결정된 단일 조명렌즈를 사용하고, 이러한 단일 렌즈를 이용하여 직선 또는 다양한 형상의 어레이 형태로 구성하여 각종 조명 장치의 확산광원으로 활용이 가능하다.

한편, 상기 제1 렌즈면(22)은 타원형상으로서 광축에 대하여 회전대칭성을 가지고 있으며, LED 광원(1)에서 발산되는 광을 1차적으로 더욱더 발산시키는 역할을 하며, 제2 렌즈면(24)에 발산광으로 입사되며, 입사된 발산광은 더욱더 발산광으로 만들기 위해 비구면 형상의 오목면 구조를 갖고, Fresnel 반사에 의한 광을 제1 렌즈면의 기저부(26)에 집속하는 구조를 갖는다.

상기 제2 렌즈면(24)은 광축에 대하여 회전 대칭성과 변곡점이 없이 연속적으로 변하는 구조를 가지고 있다.

따라서, LED 광원(1)에서 발산되는 광을 제1 렌즈면(22)에 입사되어 더욱더 발산되고 발산된 광이 제2 렌즈면(24)에 의해 굴절한 후 더욱더 발산되어 전방으로 출사된다.

도 7은 본 발명에 따른 단일 엘이디용 조명렌즈를 이용한 경우 액정 표시장치에 미치게 되는 광의 휘도 분포를 나타내는 광분포도로서, 광원에서 발산되는 광을 제1 렌즈면과 제2 렌즈면에 의해 발산된 광이 국소적으로 집속되는 형상이 아닌 넓은 영역에서 균일한 휘도분포를 갖도록 할 수 있다.

또한 도 8은 본 발명에 따른 엘이디용 조명렌즈를 이용한 1차원 어레이 타입 조명렌즈에 의한 광의 휘도 분포를 나타내는 광 분포도로서, 렌즈로부터 일정거리 이격되어 휘도분포 차가 ±20% 이내인 평면에서의 광 분포를 나타낸 것으로서 어레이 구성에 의해 백라이트 유닛의 조명광원으로 사용할 수 있다.

[제2 실시 형태]

본 발명에 관한 다른 실시 형태에 대해 도 4를 기초로 하여 설명하면, 이하와 같다. 또한, 본 실시형태에 있어서 설명하는 것 이외의 구성은 상기 제1 실시 형태와 같다.

본 발명의 다른 실시 형태에서의 조명렌즈(30)는 LED 광원(1)을 수용하는 수용부 상부에 구비되어 상기 LED 광원(1)에서 출사되는 광이 입사되는 제1 렌즈면(32)과, 상기 제1 렌즈면(32)을 통해 입사한 광을 출사하기 위해 임의의 비구면 형상을 갖는 제2 렌즈면(34)을 포함한다. 상기 제1 렌즈면(32)은 상기 광축(Z)상에 2개의 초점(P1)(P2)이 존재하는 임의의 타원 형상을 갖도록 형성되는데 그 특징이 있다.

또한, 상기 제2 렌즈면(34)은 상기 제1 렌즈면(32)의 기저부(36)에서 소정 높이(H)까지 이루어지는 수직면(34b)과, 임의의 곡률반경(R)을 갖는 비구면(34a)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1 렌즈면(32)의 기저부(36)는 Fresnel 반사광의 집속면으로서 집속된 광을 확산 반사시키기 위해서 3차원 형상으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 제2 실시 형태에 따른 엘이디용 조명렌즈(30)는, 상기 제2 렌즈면(34)에서 집속된 집속광을 확산반사하기 위해 제1 렌즈면(32)의 기저부(36)가 입체적인 형상의 굴곡면으로 형성될 수 있다.

상기 굴곡면은 일정 크기의 요홈이 격자형태로 연속적으로 형성되어 이루어지는 것이 바람직하며, 이외에도 연속적인 주름가공을 통해 이루어지거나 홈 형상으로 이루어질 수 있다.

이와 같이 제1 렌즈면(32)의 기저부(36)가 입체적인 형상의 굴곡면으로 형성됨으로써, 상기 제2 렌즈면(34)에서 집속된 집속광을 확산반사하는 효과가 있다.

[제3 실시 형태]

본 발명에서는 LED 광원에서 출사되는 광을 일정 출사각으로 발산시키기 위한 엘이디용 조명렌즈에 있어서, 광이 입사되는 제1 렌즈면을 광축(Z)상에 원의 중심점이 존재하는 임의의 원 형상의 곡률반경을 갖도록 형성할 수 있다.

즉, 본 발명의 제3 실시 형태의 조명렌즈는 광축(Z)상에 원의 중심점이 존재하는 원 형상의 곡률반경을 갖는 제1 렌즈면과, 상기 제1 렌즈면을 통해 입사한 광을 출사하기 위해 임의의 비구면 형상을 갖는 제2 렌즈면을 포함하고, 상기 제1 렌즈면과 제2 렌즈면의 광축으로부터 이격되는 형상식 Z는, 하기의 수학식에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 엘이디용 조명렌즈가 제공될 수 있다.

상기 제3 실시 형태에 있어서 상술한 것 이외의 구성은 상기 제1 실시 형태와 같으므로 그 설명을 생략한다.

본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 나타내었지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니며, 오히려, 첨부된 청구범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.

20 : 조명렌즈
22 : 제1 렌즈면
24 : 제2 렌즈면
26 : 제1 렌즈면 기저부
28 : 굴곡면

Claims

LED 광원에서 출사되는 광을 일정 출사각으로 발산시키기 위한 엘이디용 조명렌즈에 있어서,
상기 LED 광원을 수용하는 수용부 상부에 구비되어 상기 LED 광원에서 출사되는 광이 입사되며, 광축(Z)상에 2개의 초점이 존재하는 임의의 타원 형상을 갖는 제1 렌즈면;
상기 제1 렌즈면을 통해 입사한 광을 출사하기 위해 임의의 비구면 형상을 갖는 제2 렌즈면;
을 포함하고, 상기 제1 렌즈면과 제2 렌즈면의 광축으로부터 이격되는 형상식 Z는, 하기의 수학식에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 엘이디용 조명렌즈.

여기서, h는 반지름, C는 곡률중심, K는 원추상수이고, A₄~A₁₀는 렌즈면 계수.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 렌즈면은 Fesnel 반사에 의해 상기 제1 렌즈면을 통해 입사한 광이 제1 렌즈면의 기저부에 집속이 되도록 하여 상기 LED 광원에 대하여 공액점을 형성하는 것을 특징으로 하는 엘이디용 조명렌즈.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 렌즈면의 기저부는 평면으로 이루어지거나 상기 제2 렌즈면에서 집속된 집속광을 확산반사하기 위한 입체적인 형상의 굴곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디용 조명렌즈.
청구항 3에 있어서,
상기 굴곡면은 일정 크기의 요홈이 격자형태로 연속적으로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘이디용 조명렌즈.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 렌즈면의 2개의 초점은 타원형상을 제한하는 인자로서,
-1 < K < -0.5 범위의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 엘이디용 조명렌즈.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 렌즈면은 상기 제1 렌즈면의 기저부에서 소정 높이(H)까지 이루어지는 수직면과, 임의의 곡률반경(R)을 갖는 비구면을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디용 조명렌즈.
청구항 6에 있어서,
상기 수직면의 높이(H)과 곡률반경(R)은 │R│> H의 비율로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘이디용 조명렌즈.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 렌즈면에서 Fresnel 반사되는 광은 제1 렌즈면 기저부에 집속되는 것을 특징으로 하는 엘이디용 조명렌즈.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 렌즈면과 제2 렌즈면으로 이루어진 조명렌즈의 굴절능 P는 -5 < P < -1인 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 엘이디용 조명렌즈.
LED 광원에서 출사되는 광을 일정 출사각으로 발산시키기 위한 엘이디용 조명렌즈에 있어서,
상기 LED 광원을 수용하는 수용부 상부에 구비되어 상기 LED 광원에서 출사되는 광이 입사되며, 광축(Z)상에 원의 중심점이 존재하는 임의의 원 형상의 곡률반경을 갖는 제1 렌즈면;
상기 제1 렌즈면을 통해 입사한 광을 출사하기 위해 임의의 비구면 형상을 갖는 제2 렌즈면;
을 포함하고, 상기 제1 렌즈면과 제2 렌즈면의 광축으로부터 이격되는 형상식 Z는, 하기의 수학식에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 엘이디용 조명렌즈.

여기서, h는 반지름, C는 곡률중심, K는 원추상수이고, A₄~A₁₀는 렌즈면 계수.
청구항 10에 있어서,
상기 제2 렌즈면은 비구면 형상으로 이루어지며, Fesnel 반사에 의해 상기 제1 렌즈면을 통해 입사한 광이 제1 렌즈면의 기저부에 집속이 되도록 하여 상기 LED 광원에 대하여 공액점을 형성하는 것을 특징으로 하는 엘이디용 조명렌즈.
청구항 10에 있어서,
상기 제1 렌즈면의 기저부는 평면으로 이루어지거나 상기 제2 렌즈면에서 집속된 집속광을 확산반사하기 위한 입체적인 형상의 굴곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디용 조명렌즈.
청구항 12에 있어서,
상기 굴곡면은 일정 크기의 요홈이 격자형태로 연속적으로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘이디용 조명렌즈.
청구항 1 내지 청구항 13에 기재된 엘이디용 조명렌즈가 고정패널에 어레이 구성에 의해 백라이트 유닛의 조명광원으로 구성되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
청구항 14에 있어서,
상기 어레이 구성되는 엘이디용 조명렌즈는 설치 간격이 광 확산거리를 기준으로 휘도분포 차이가 ±20% 범위인 것을 특징으로 하는 조명장치.