KR101442592B1 - Light diffusing lens for led, and led module using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a light diffusing lens for an LED and an LED module using the same. In particular, the light diffusing lens includes: an incident light groove having a Fresnel pattern on a lower side thereof; and a hybrid pattern in which a small pattern and a large pattern in a rage from a nanoscale to a microscale are mixed on an upper side thereof. Therefore, the light diffusing lens has an enhanced light diffusing effect.

Description

LED용 광확산렌즈 및 이를 이용한 LED 모듈{LIGHT DIFFUSING LENS FOR LED, AND LED MODULE USING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a light diffusing lens for an LED, and an LED module using the same.

본 발명은 LED용 광확산렌즈 및 이를 이용한 LED 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하부면에 프레넬 패턴(Fresnel pattern)이 형성된 광입사홈이 구비되고, 상부면에 나노 스케일(nano scale)에서부터 마이크로 스케일(micro scale)까지의 범위를 갖는 소형/대형 패턴이 혼재된 하이브리드 패턴(hybrid pattern)이 구비됨으로써, 광 확산 효과가 보다 향상된 LED용 광확산렌즈 및 이를 이용한 LED 모듈에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a light diffusion lens for an LED and an LED module using the same, and more particularly, to a light diffusion lens for an LED having a light incidence groove in which a Fresnel pattern is formed on a lower surface, The present invention relates to a light diffusing lens for an LED and an LED module using the same, wherein a light diffusing effect is improved by providing a hybrid pattern in which a small / large pattern having a range up to a micro scale is provided.

일반적으로 LED, 즉 발광다이오드(Light Emitting Diode)는 반도체의 PN접합 구조를 이용하여 캐리어(전자 또는 정공)의 재결합을 통해 발광시키는 소자이다. 이러한 LED는 저전압으로 고효율의 광을 발산시킬 수 있고, 종래의 백열등이나 형광등에 비해 수명이 반영구적이라는 우수한 장점을 가져, 각종 표시장치, 가전제품, 자동화기기, 조명용 램프 등의 분야에서 각광받고 있다.In general, an LED, that is, a light emitting diode is an element that emits light by recombination of carriers (electrons or holes) using a PN junction structure of a semiconductor. Such an LED is capable of emitting high efficiency light at a low voltage and has an excellent advantage that the lifetime is semi-permanent compared with a conventional incandescent lamp or a fluorescent lamp, and has been attracting attention in various display devices, household appliances, automation equipment, illumination lamps and the like.

하지만, 통상의 LED 램프는 그 직경이 종래의 형광등이나 백열등보다 작을 뿐만 아니라 발산되는 대부분의 빛이 램프의 전방을 향하는 직진성이 커서, LED 램프 한 개당 발산광을 비추는 면적이 좁다는 문제점이 있었고, 넓은 배광 면적을 확보하기 위하여 많은 수의 LED 램프를 동시에 결합하여 사용하게 되면 열이 과다하게 방출되어 LED 광원의 에너지 효율이 저하되고 수명이 단축될 뿐만 아니라 제작 비용이 상승되는 단점도 있었다.However, the conventional LED lamp has a smaller diameter than conventional fluorescent lamps and incandescent lamps, and also has a problem that the divergence of most divergent light toward the front of the lamp is large and the area illuminating divergent light per LED lamp is narrow. If a large number of LED lamps are used at the same time in order to secure a wide light distribution area, heat is excessively emitted, resulting in a reduction in the energy efficiency of the LED light source, shortening the life span and increasing production costs.

이에 종래에는, 대한민국 등록특허공보 제0756174호에서 확산되는 광을 특정 영역으로 집광하기 위해 투명한 몸체의 중앙에 볼록한 비구면렌즈로 이루어진 제1렌즈부와 이 제1렌즈부의 테두리 부위를 감싸는 제2렌즈부로 이루어진 LED 집광렌즈를 제시하였으나, 이러한 LED 집광렌즈는 광이 특정 영역에 집중되므로 이를 이용하여 조명등, 백라이트 유닛(BLU) 등을 제작하게 될 경우 광의 조도 또는 휘도가 서로 달라 빛 자국, 이른바 핫스팟(hot spot)이 형성되는 문제점이 있었다.Conventionally, in order to converge light diffused in Korean Patent Registration No. 0756174 into a specific region, a first lens portion made of a convex aspherical lens at the center of a transparent body, and a second lens portion surrounding the edge portion of the first lens portion (LED) condensing lens. However, the LED condensing lens concentrates the light in a specific area. Therefore, when an illumination lamp, a backlight unit (BLU) or the like is manufactured using the same, spot is formed.

또한 대한민국 공개특허공보 제2009-0026671호에서 점광원인 LED의 중심축과 마주하는 부분에 오목렌즈 형상으로 형성되고, 중심축에서 떨어지는 부분에는 볼록렌즈 형상으로 형성되는 백라이트용 점광원 확산 렌즈를 제시하였으나, 이러한 백라이트용 점광원 확산 렌즈 또한 중앙부의 각진 곳에서 핫스팟이 존재하게 되고, 이를 해결하기 위해 별도의 미세 구슬을 확산 렌즈 상에 구성하게 되면, 이러한 미세 구슬이 광을 굴절 내지 산란시키게 되어 광효율이 저하된다는 한계점이 있었다.Also, in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2009-0026671, a point light source diffusion lens for backlight, which is formed in a concave lens shape at the portion facing the central axis of the LED which is a point light source and formed in a convex lens shape at a portion falling from the central axis, is presented However, such a point light source diffusing lens for backlight also has hot spots at angled portions in the central portion. If a separate fine bead is formed on the diffusion lens to solve this problem, such fine beads will refract or scatter light, Is lowered.

대한민국 등록특허공보 제10-0756174호 (2007.08.30 공개)Korean Patent Publication No. 10-0756174 (published on August 30, 2007) 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0026671호 (2009.03.13 공개)Korean Patent Publication No. 10-2009-0026671 (published on Mar. 13, 2009)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 핫스팟이 발생되지 않도록 광을 고르게 효과적으로 배광하면서도 큰 확산 각도를 확보함으로써 조명효율을 향상시킬 수 있는 LED용 광확산렌즈 및 이를 이용한 LED 모듈을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a light diffusing lens for an LED capable of improving illumination efficiency by securing a large diffusion angle while uniformly distributing light evenly so that a hot spot is not generated, And an LED module using the LED module.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따라 LED 광원으로부터 방출되는 광을 확산시키기 위한 LED용 광확산렌즈(A)에 있어서, 상기 LED 광확산 렌즈(A)는 광입사홈(110)이 마련된 하부면(100) 및 하이브리드 패턴(210)이 구비된 상부면(200)이 일체로 형성되되, 상기 광입사홈(110)은 상기 하부면(100) 중심부에 상기 LED 광원으로부터 방출되는 광이 입사되는 방향에 대하여 오목하게 파여지도록 마련되며, 상기 광입사홈(110)의 표면에는 프레넬 패턴(Fresnel Pattern)이 형성되고, 상기 하이브리드 패턴(210)은 소형 패턴과 대형 패턴(212)이 혼재되어 형성되는 것을 특징으로 하는 LED용 광확산렌즈를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a light diffusion lens (A) for an LED for diffusing light emitted from an LED light source, the LED light diffusion lens (A) The lower surface 100 provided with the LED light source 110 and the upper surface 200 provided with the hybrid pattern 210 are integrally formed and the light incident grooves 110 are formed in the central portion of the lower surface 100 from the LED light source A Fresnel pattern is formed on the surface of the light incident grooves 110 and the hybrid pattern 210 is formed in a small pattern and a large pattern 212 are formed in a single layer.

이때 상기 광입사홈(110)이 마련되어지지 않은 상기 하부면(100) 영역에 적어도 둘 이상의 지지부재(130)가 형성될 수 있으며, 상기 대형 패턴(212)은 상기 상부면(200) 상에 동심원의 형상을 띠도록 소정 간격을 두어 복수 개가 형성되되, 상기 대형 패턴(212)의 높이가 상기 상부면(200)의 중앙부에 가까울수록 높아지도록 형성되는 것이 바람직하다.At this time, at least two support members 130 may be formed in the region of the lower surface 100 where the light incidence groove 110 is not provided. The large pattern 212 may be formed on the upper surface 200, And the height of the large pattern 212 may be increased toward the center of the upper surface 200. In this case,

또, 상기 광입사홈(110) 중심부에는 상기 LED 광원으로부터 방출되는 광이 입사되는 방향에 대하여 원뿔 형상으로 더 파여진 원뿔홈(111)이 구비되되, 상기 원뿔홈(111)의 밑면에 직교하는 단면에서의 꼭지각(a)이 3~6 °인 것이 바람직하다.In the center of the light incident groove 110, a conical groove 111 is formed in a conical shape with respect to a direction in which the light emitted from the LED light source is incident. The conical groove 111 is perpendicular to the bottom surface of the conical groove 111 It is preferable that the apex angle a in the cross section is 3 to 6 degrees.

또한, 상기 하이브리드 패턴(210)은, 200nm 내지 100μm 범위의 소형 패턴과, 100μm 내지 10000μm 범위의 대형 패턴(212)이 혼재되어 형성될 수 있으며, 상기 LED용 광확산렌즈(A)는 사출성형 방식으로 제조되며, 재질은 비결정성 열가소성 수지인 것이 바람직하고, 상기 광입사홈(110)의 직경은 4.0~5.0mm이고, 상기 하부면(100)을 기준으로 파여진 깊이는 4.0~5.0mm인 것이 바람직하다.
The hybrid pattern 210 may be formed by a combination of a small pattern in the range of 200 nm to 100 μm and a large pattern 212 in the range of 100 μm to 10000 μm. The material is an amorphous thermoplastic resin and the diameter of the light incident grooves 110 is 4.0 to 5.0 mm and the depth of the waveguide is 4.0 to 5.0 mm with respect to the lower surface 100 desirable.

한편 본 발명은 다른 실시예에 따라 베이스, 상기 베이스의 상면에 부착되어 광을 방출하는 LED 소자 및 상기 베이스에 연결되며, 상기 LED 소자으로부터 방출되는 열을 방열시키기 위한 방열부를 포함하는 LED 광원 및 상기 LED 광원의 상측에 마련되어, 상기 LED 광원으로부터 방출되는 광을 굴절시켜 광의 조사각도를 확장시키기 위한 상술한 바와 같은 LED용 광확산렌즈(A)를 포함하는 LED용 광확산렌즈가 구비된 LED 모듈을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an LED light source including a base, an LED element attached to an upper surface of the base to emit light, and a heat dissipation unit connected to the base, An LED module provided with a light diffusing lens for an LED, which is provided on the upper side of the LED light source and includes a light diffusion lens (A) for LED as described above for refracting the light emitted from the LED light source to expand the angle of light irradiation to provide.

상술한 바와 같은 본 발명의 LED용 광확산렌즈 및 이를 이용한 LED 모듈은, 나노부터 마이크로 스케일을 포괄하는 범위의 대형/소형 패턴이 혼재된 하이브리드 패턴과 광학적 특성을 지니는 프레넬 패턴이 각각 상부면과 하부면에 형성된 비교적 간단한 구조를 갖는 확산렌즈를 일체로 사출 성형의 방식으로 제조함으로써, 제조 공정이 간단하고 대량 생산이 용이하며, 광이 조사되는 방향의 근거리부터 원거리까지 균일한 밝기를 이끌어 낼 수 있어 핫스팟이 발생되지 않고 빛이 골고루 퍼지며 광원에서 조사되는 빛이 넓은 각도로 확산되어 최적의 빛 균일도와 배광각도를 얻을 수 있는 효과가 있어 디퓨저(diffuser)로서의 기능과 최적의 면광원 솔루션을 제공할 수 있다.The light diffusing lens for LED of the present invention and the LED module using the hybrid light diffusing lens of the present invention as described above have a hybrid pattern in which a large / small pattern ranging from nano to microscale is mixed, and a fresnel pattern having optical characteristics, The diffusion lens having a relatively simple structure formed on the lower surface is integrally manufactured by the injection molding method, so that the manufacturing process is simple, mass production is easy, and uniform brightness can be obtained from near to far in the direction of light irradiation There is no hot spot, the light spreads evenly, and the light emitted from the light source diffuses at a wide angle to obtain the optimum light uniformity and the angle of the light distribution, thus providing a function as a diffuser and an optimal surface light source solution .

또한 적은 수의 LED 광원으로도 넓은 면적을 배광할 수 있고 프레넬 패턴 및 하이브리드 패턴을 통해 빛의 산란 및 난반사에 의한 배광효과가 향상되며 광량 손실을 최소화시킬 수 있다.Also, it is possible to distribute a large area with a small number of LED light sources, and it is possible to improve the light distribution effect due to light scattering and diffused reflection through the Fresnel pattern and hybrid pattern, and to minimize the loss of light amount.

그리고, 조명 장치 등에 적용함에 있어 눈부심 현상 및 공해의 단점을 개선할 수 있으며 조명 효율 및 에너지 효율을 최대로 구현할 수 있다는 효과가 있다. 또, 성형재료와 성형조건을 최적화함으로써 요구되는 조도를 가지는 확산렌즈 제조시 불량률이 최소화되고 생산성과 품질이 향상되는 효과가 있다.In addition, when applied to a lighting device or the like, it is possible to improve disadvantages of glare and pollution, and maximize lighting efficiency and energy efficiency. In addition, by optimizing the molding material and the molding conditions, it is possible to minimize defective rate in manufacturing a diffusing lens having required roughness, and to improve productivity and quality.

한편, 원하는 휘도를 얻기 위한 LED 광원의 필요 개수를 줄여 제조비용 절감과 LED 광원의 수명 연장을 얻을 수 있으며, 기존의 LED 등기구와 대비하여 조명기구의 슬림화가 가능하고, 제조비용과 설치/유지보수 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.On the other hand, it is possible to reduce the required number of LED light sources to obtain the desired luminance and to reduce the manufacturing cost and to prolong the life of the LED light source, and it is possible to make the lighting apparatus slimmer compared to the existing LED luminaire, Not only the cost can be reduced but also the convenience of use can be improved.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LED용 광확산렌즈(A)의 상부면(200)을 볼 수 있는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LED용 광확산렌즈(A)의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LED용 광확산렌즈(A)의 하부면(100)을 볼 수 있는 저면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LED용 광확산렌즈(A)의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LED용 광확산렌즈(A)를 이용하여 LED 광원을 배광시킨 모습을 나타내는 사진이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따라 광입사홈(110) 중심부에 원뿔홈(111)이 추가적으로 구비된 LED용 광확산렌즈(A)를 사용하여 LED 광원을 배광시킨 모습을 나타내는 사진이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따라 광입사홈(110) 중심부에 원뿔홈(111)을 추가적으로 구비하지 않거나 구비하더라도 파여진 깊이가 과도하게 작은 경우에, LED용 광확산렌즈(A)를 사용하여 LED 광원을 배광시켰을 때 발생되는 핫스팟(hot spot)을 보여주는 사진이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따라 광입사홈(110) 중심부에 원뿔홈(111)을 추가적으로 구비하였더라도 파여진 깊이가 과도하게 큰 경우에, LED용 광확산렌즈(A)를 사용하여 LED 광원을 배광시켰을 때 발생되는 역 스팟(spot)을 보여주는 사진이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따라 광입사홈(110) 중심부에 구비되는 원뿔홈(111)을 보여주는 단면도이다.1 is a plan view showing an upper surface 200 of a light diffusing lens A for LED according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a front view of a light diffusion lens A for LED according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a bottom view of the lower surface 100 of the light diffusing lens A for LED according to the preferred embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a light diffusing lens A for LED according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is a photograph showing a state in which an LED light source is illuminated using a light diffusing lens A for LED according to a preferred embodiment of the present invention.
6 is a photograph showing a state in which an LED light source is illuminated by using a light diffusing lens A for LED having a conical groove 111 at the center of a light incident groove 110 according to another preferred embodiment of the present invention .
7 is a sectional view of a light diffusing lens A for an LED according to another preferred embodiment of the present invention when the depth of the diffraction grating is excessively small even though the conical groove 111 is not additionally provided in the center of the light incident groove 110, Is a photograph showing a hot spot generated when a LED light source is lighted using a light source.
8 is a perspective view of a light diffusing lens according to another preferred embodiment of the present invention when the depth of the diffraction grating is excessively large even though the cone groove 111 is additionally provided at the center of the light incidence groove 110, This is a photograph showing the reverse spot generated when the LED light source is lighted.
9 is a sectional view showing a conical groove 111 provided at the center of a light incident groove 110 according to another preferred embodiment of the present invention.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Prior to the description, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and should be construed in accordance with the technical concept of the present invention.

먼저 본 발명은 바람직한 일 실시예에 따라 LED 광원으로부터 방출되는 광을 확산시키기 위한 LED용 광확산렌즈(A)에 있어서, 상기 LED 광확산 렌즈(A)는 광입사홈(110)이 마련된 하부면(100) 및 하이브리드 패턴(210)이 구비된 상부면(200)이 일체로 형성되되, 상기 광입사홈(110)은 상기 하부면(100) 중심부에 상기 LED 광원으로부터 방출되는 광이 입사되는 방향에 대하여 오목하게 파여지도록 마련되며, 상기 광입사홈(110)의 표면에는 프레넬 패턴(Fresnel Pattern)이 형성되고, 상기 하이브리드 패턴(210)은 소형 패턴과 대형 패턴(212)이 혼재되어 형성되는 것을 특징으로 하는 LED용 광확산렌즈를 제공한다.The light diffusing lens (A) for an LED for diffusing light emitted from an LED light source according to a preferred embodiment of the present invention is characterized in that the LED light diffusing lens (A) comprises a lower surface The light incidence groove 110 is formed in a central portion of the lower surface 100 in a direction in which light emitted from the LED light source is incident A Fresnel pattern is formed on the surface of the light incident grooves 110 and the hybrid pattern 210 is formed by a mixture of a small pattern and a large pattern 212 And a light diffusing lens for an LED.

본 발명의 LED용 확산렌즈(A)의 일 실시예의 평면도, 정면도, 배면도 및 사시도가 도 1 내지 도 4에 도시되어 있다. 본 발명의 LED용 확산렌즈(A)는 필요나 용도에 따라 다양한 형상을 차용할 수 있으나, 바람직한 일 실시예로 상기 도면에 도시된 바와 같이 수평 방향의 단면이 원형을 이루는 코인(coin)의 형상을 띨 수 있다. 이때 확산렌즈의 용도, 조명 모듈의 크기, 대상 제품 등에 따라 바람직한 치수로 제조될 수 있으나, 일 실시예에 따라 본 발명의 LED용 확산렌즈(A)는 직경이 12~20mm, 높이가 3~5mm인 일체로 형성된 코인 형상의 몸체를 갖도록 제조될 수 있다.A plan view, a front view, a rear view, and a perspective view of an embodiment of the diffusion lens (A) for LED of the present invention are shown in Figs. The diffusing lens A for LED according to the present invention can borrow various shapes according to needs or uses, but in one preferred embodiment, as shown in the drawing, the shape of a coin having a circular cross section in the horizontal direction . At this time, the diffusion lens A for LED of the present invention may be manufactured in a preferable size depending on the use of the diffusion lens, the size of the illumination module, the target product, etc. According to one embodiment, the diffusion lens A for LED of the present invention has a diameter of 12 to 20 mm and a height of 3 to 5 mm Shaped body which is formed integrally with the body.

본 발명의 LED용 확산렌즈(A)의 몸체는 하부면(100)과 상부면(200)이 일체로 형성되며, 하부면(100)에는 광입사홈(110)이, 상부면(200)에는 하이브리드 패턴(210)이 구비되는 것이 바람직하다.The lower surface 100 and the upper surface 200 of the body of the diffusion lens A for LED of the present invention are formed integrally with each other and the light incident grooves 110 are formed on the lower surface 100, It is preferable that the hybrid pattern 210 is provided.

이때 상기 광입사홈(110)은 도 3에 도시된 바와 같이 하부면(100)의 중심부에 위치하도록 하는 것이 바람직하며, 본 발명의 LED용 확산렌즈(A)의 하측에 놓여지는 LED 광원으로부터 방출되는 광이 입사되는 방향에 대하여 오목하게 파여지도록 마련된다.3, it is preferable that the light incident grooves 110 are located at the center of the lower surface 100, and that the light incident grooves 110 are disposed at the center of the lower surface 100, Is concave to the direction in which light is incident.

상기 광입사홈(110)은 반구(hemisphere)의 형태로 오목하게 파여지도록 형성되는 것이 바람직하며, 필요 내지는 용도에 따라 다양한 크기의 홈이 형성되도록 할 수 있으나, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 광입사홈(110)의 직경은 4.0~5.0mm이고, 하부면(100)을 기준으로 파여진 깊이는 4.0~5.0mm일 수 있다.The light incidence groove 110 may be formed to be concave in the form of a hemisphere, and grooves of various sizes may be formed according to needs or applications. According to a preferred embodiment of the present invention, The diameter of the light incidence groove 110 may be 4.0 to 5.0 mm and the depth of the light incidence groove 110 may be 4.0 to 5.0 mm with respect to the lower surface 100.

또, 바람직한 일 실시예에 따라 상기 광입사홈(110)이 마련되어지지 않은 상기 하부면(100) 영역에 적어도 둘 이상의 지지부재(130)가 형성될 수 있다. 이를 통해 LED 광원과의 모듈화를 효과적으로 진행할 수 있게 된다.Also, according to a preferred embodiment, at least two support members 130 may be formed on the lower surface 100 where the light incidence groove 110 is not provided. Thus, modularization with the LED light source can be effectively performed.

한편, 광입사홈(110) 중심부에는 LED 광원으로부터 방출되는 광이 입사되는 방향에 대하여 원뿔 형상으로 더 파여진 원뿔홈(111)이 구비되되, 원뿔홈(111)의 밑면에 직교하는 단면에서의 꼭지각(a)이 3~6 °인 것이 바람직하다. 도 5를 참고할 때, LED는 직진성이 강하여 광확산렌즈를 이용하여 배광하게 되더라도 중심부에 빛이 뭉치는 핫스팟(hot spot)이 생길 수 있다. 배광시 핫스팟이 발생된 모습을 보여주는 사진이 도 7에 도시되어 있다. 이를 보완하기 위해 상술한 원뿔홈(111)을 광입사홈(110)에 더 구비할 수 있다.In the center of the light incident groove 110, a conical groove 111 is formed in a conical shape with respect to a direction in which the light emitted from the LED light source is incident, and the conical groove 111 is formed in a cross section perpendicular to the bottom surface of the conical groove 111 And the vertex angle (a) is preferably 3 to 6 degrees. Referring to FIG. 5, the LED has a strong directivity, so that even if a light is diffused by using a light diffusion lens, a hot spot may be formed in the central portion. FIG. 7 shows a photograph showing the appearance of a hot spot during the light distribution. In order to compensate for this, the above-mentioned conical groove 111 may be further provided in the light incidence groove 110.

도 9를 참고할 때, 반구 형태로 오목하게 파여지도록 형성된 광입사홈(110)의 중심부에 원뿔 형상으로 더 파여진 원뿔홈(111)을 구비하고, 이때 원뿔의 밑면에 직교하는 방향의 단면을 기준으로 생기는 이등변삼각형의 꼭지각(a)이 3~6 °의 범위로 제어되도록 하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 9, the light incidence groove 110 formed to be concave in a hemispherical shape is provided with a conical groove 111 which is conically widened in the center of the conical shape. Here, The apex angle a of the isosceles triangle formed by the triangle is controlled to be in the range of 3 to 6 degrees.

상술한 원뿔홈(111)을 통해 핫스팟 현상을 자유롭게 제어할 수 있게 되며, 원뿔홈(111)의 파여진 깊이가 과도하게 얕으면 핫스팟 현상이 개선되는 효과가 미미해지고, 파여진 깊이가 과도하게 깊으면 오히려 도 8에 도시된 사진과 같이 핫스팟이 역전되어 암부가 형성되는 역스팟이 발생될 우려가 있다. 원뿔홈(111)의 밑면 직경을 일정하게 유지하면서 꼭지각(a)의 크기 범위를 조절하여 이러한 핫스팟 현상을 제어할 수 있게 된다.The hot spot phenomenon can be freely controlled through the conical groove 111. If the depth of the conical groove 111 is excessively shallow, the effect of improving the hot spot phenomenon becomes insignificant, The hot spot may be reversed as shown in the photograph shown in FIG. 8, thereby generating a reverse spot where the dark portion is formed. The hot spot phenomenon can be controlled by adjusting the size range of the apex angle a while keeping the bottom diameter of the conical groove 111 constant.

또한, 상기 광입사홈(110)의 표면에는 프레넬 패턴이 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 프레넬(Fresnel) 패턴이란 중심에서 외주 방향으로 연속적인 등고선 모양으로 배열된 패턴으로 광선을 평행 광선으로 모아 직접 방출하도록 만들어진 패턴이다. 이러한 프레넬 패턴은 연속적으로 등고선 모양으로 형성된 띠가 각각 프리즘 작용을 가지도록 하여 수차가 작아짐에 따라 두께를 줄일 수 있는 것으로, 통상의 렌즈와 비교하여 얇고 가볍게 형성할 수 있어 영화와 텔레비젼의 조명기로 널리 사용되는 렌즈이며, 이러한 렌즈를 사용하는 조명기 자체의 명칭으로도 사용된다.In addition, it is preferable that a Fresnel pattern is formed on the surface of the light incidence groove 110. Here, the Fresnel pattern is a pattern formed by directly collecting light rays into parallel rays in a pattern arranged in a continuous contour shape from the center to the outer periphery. Such a Fresnel pattern can reduce thickness as the aberration becomes smaller by making each of the bands formed continuously in a contour shape have a prism action, and can be made thin and light as compared with a normal lens, It is widely used and is also used as the name of the illuminator itself which uses such a lens.

이러한 프레넬 렌즈는 발광체와 근접할수록 빛이 확산되며 멀어질수록 빛이 집중된다. 즉 프레넬 패턴이 구비된 렌즈는 빛이 균일하게 확산되는 굴절율을 가지면서도 다른 형태의 렌즈와 비교하여 얇고 가벼운 특징이 있다. 더욱 상세하게는 LED 광원이 발광하게 되면, 조사되는 빛이 일차적으로 렌즈 몸체 하부면(100)의 프레넬 패턴이 형성되어 있는 광입사홈(110)의 표면을 통과하면서 LED 광원의 근접되는 중앙 부분에서는 빛을 확산시키고 멀어지는 외주 부분에서는 빛을 모아주므로 빛이 확산 범위 내에서 어두워지는 부분이 발생되는 암전효과가 최소화되도록 굴절 통과하게 된다. 이 후 프레넬 패턴이 형성된 광입사홈(110)을 통과한 빛은 2차적으로 하이브리드 패턴(210)이 형성된 렌즈의 상부면(200)을 통과하여 난반사 및 굴절을 통해 확산되면서 최종적으로 빛의 확산 효율이 향상된다. 본 발명의 LED용 확산렌즈(A)를 통과하는 LED 광원의 빛이 확산되는 모습이 도 5에 도시되어 있다.The closer the Fresnel lens is to the light emitting body, the more the light is diffused. That is, a lens having a Fresnel pattern has a refractive index that uniformly diffuses light, and is thin and light in comparison with other types of lenses. More specifically, when the LED light source emits light, the irradiated light passes through the surface of the light incidence groove 110 in which the Fresnel pattern of the lens body lower surface 100 is formed, , The light is diffused and the light is gathered in the distant peripheral portion, so that the light passes through the refracting portion so as to minimize the dark effect that darkens in the diffusion range. The light having passed through the light incident grooves 110 formed with the Fresnel pattern is diffused through refraction and refraction through the upper surface 200 of the lens where the hybrid pattern 210 is formed, The efficiency is improved. FIG. 5 shows the diffusion of light of an LED light source passing through the diffusing lens A for LED of the present invention.

한편, 본 발명의 LED용 확산렌즈(A)의 상부면(200)에는 하이브리드 패턴(210)이 구비된다. 상기 하이브리드(hybrid) 패턴(210)은 소형 패턴과 대형 패턴(212)이 혼재되어 있는 형태를 의미한다. 이때 상기 대형 패턴(212)은 육안으로 식별 가능한 정도의 크기와 선폭을 갖는 패턴을 의미하며, 사용되는 LED 광원의 파장이나 출력광의 세기 등을 고려하여 다양한 크기의 대형 패턴(212)이 차용되어 제작될 수 있으나, 바람직한 일 실시예에 따라 100μm 내지 10000μm 범위의 크기로 형성될 수 있다.On the other hand, the hybrid pattern 210 is provided on the upper surface 200 of the diffusion lens A for LED of the present invention. The hybrid pattern 210 refers to a pattern in which a small pattern and a large pattern 212 are mixed. In this case, the large pattern 212 means a pattern having a size and line width that can be visually recognized, and a large pattern 212 having various sizes is borrowed in consideration of the wavelength of the LED light source used, However, it may be formed in a size ranging from 100 μm to 10000 μm according to a preferred embodiment.

또한 상기 소형 패턴은 육안으로 식별되지 않는 정도의 미세한 크기와 선폭을 갖는 패턴을 의미하며, 역시 필요와 용도에 따라 다양한 크기의 소형 패턴이 차용될 수 있으나, 바람직한 일 실시예에 따라 200nm 내지 100μm 범위의 크기로 형성될 수 있다.Also, the small pattern refers to a pattern having a small size and line width to the extent that it can not be recognized by the naked eye. Also, a small pattern of various sizes may be used according to needs and applications. However, according to a preferred embodiment, . ≪ / RTI >

상기 대형 패턴(212) 및 소형 패턴의 크기 범위 미만의 패턴의 경우 사출성형을 통해 확산렌즈를 제작하는데 어려움이 있으며, 가시광선 파장의 1/2 미만이 되어 LED 광원의 균일도 향상 및 넓은 배광 확보라는 광학적 특성을 구비하지 못하게 되는 문제점이 있으며, 상기 크기 범위를 초과하는 패턴의 경우, 역시 패턴에 의한 난반사율에 영향을 미치지 않아 광 효율 향상에 기여하지 못하게 되는 문제점이 있다.In the case of a pattern smaller than the size of the large pattern 212 and a small pattern, it is difficult to manufacture a diffusion lens through injection molding, and it is less than 1/2 of the wavelength of visible light, thereby improving the uniformity of the LED light source, There is a problem in that optical characteristics are not provided. Also, in the case of a pattern exceeding the above-mentioned size range, there is a problem in that it does not affect the reflectivity due to the pattern and contributes to the improvement of the light efficiency.

또한, 상기 대형 패턴(212)의 경우 일정한 동심원 형상을 띠도록 소정의 간격을 두어 복수 개가 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 도 1에 도시된 본 발명의 LED용 확산렌즈(A)의 평면도 즉, 상부면(200)의 모습을 참고하면 이러한 형상을 볼 수 있다. 이때 동심원의 형상을 띠는 대형 패턴(212)의 높이가 상부면(200)의 중앙부에 가까워질수록 점진적으로 높아지도록 형성하는 것이 더욱 바람직하다.In addition, in the case of the large pattern 212, it is preferable that a plurality of patterns are formed at predetermined intervals so as to have a uniform concentric circular shape. The shape of the diffusion lens A for LED according to the present invention shown in FIG. 1 can be seen from the top view of the top surface 200. In this case, it is more preferable that the height of the large pattern 212 having the shape of a concentric circle gradually increases as the height approaches the center of the top surface 200.

한편, 본 발명의 LED용 확산렌즈(A)는 사출 성형의 방식으로 제조되며, 몸체의 재질은 비결정성 열가소성 수지인 것이 바람직하다. 사출 성형을 통해 본 발명의 LED용 확산렌즈(A)의 전체 몸체를 비롯하여, 하부면(100)과 이에 구비되는 광입사홈(110) 및 이에 형성되는 프레넬 패턴, 상부면(200)과 이에 구비되는 소형 패턴과 대형 패턴(212)이 혼재된 하이브리드 패턴(210)을 간단하고 신속한 공정으로 생산할 수 있다.Meanwhile, the diffusing lens (A) for LED of the present invention is manufactured by an injection molding method, and the material of the body is preferably amorphous thermoplastic resin. The entire surface of the diffusing lens A for LED of the present invention including the lower surface 100 and the light incident grooves 110 formed therein and the Fresnel pattern formed thereon, The hybrid pattern 210 in which the small pattern and the large pattern 212 are mixed can be produced by a simple and quick process.

이때 사출 성형에 사용되는 재료로 빛의 손실을 최소화하기 위하여 광학적으로 투명한 성질과 사출 성형에 적합한 성질을 지니도록 하기 위하여 비결정성 열가소성 수지를 채택하여 사용하며, 더욱 바람직하게는 폴리카보네이트(Poly Carbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(Poly Methyl Methacrylate, PMMA), 싸이클로올레핀코폴리머(Cyclo Olenfin Copolymer, COC), 폴리비닐클로라이드(Poly Vinyl Chloride, PVC) 및 아크릴로니트릴부타디엔스타이렌(Acrylonitrile Butadiene Styrene, ABS)으로 이루어지는 군 중에서 선택되는 단일 수지 또는 2종 이상이 혼합된 복합 수지일 수 있다.In this case, in order to minimize the loss of light, an amorphous thermoplastic resin is used in order to have optical transparency and properties suitable for injection molding, and more preferably polycarbonate (Poly Carbonate, Polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), cycloolefin copolymer (COC), polyvinyl chloride (PVC), and acrylonitrile butadiene styrene ABS), or a composite resin in which two or more kinds of resins are mixed.

비결정성 열가소성 수지의 경우 결정성 열가소성 수지에 비하여 투명도가 높은 특징이 있어 LED용 확산렌즈(A)의 조도를 향상시키고 이를 조절하는데 유리한 이점이 있으며, 사출 성형을 위하여 결정을 융해시켜 수지를 가소화 시키는데 결정성 열가소성 수지에 비해 열량소모가 적은 이점이 있다.The amorphous thermoplastic resin has a high transparency as compared with the crystalline thermoplastic resin and has an advantage in improving the illuminance of the diffusing lens (A) for LED and controlling the same. In order to melt the crystal for injection molding, the resin is plasticized Which is advantageous in that it consumes less heat than a crystalline thermoplastic resin.

이때 바람직한 다른 실시예에 따라 비결정성 열가소성 수지에 이산화규소(Silicon Dioxide)를 포함하는 첨가물이 포함되도록 하여 성형할 수 있는데, 이와 같은 첨가물은 LED용 확산렌즈(A)제조시 성형성을 향상시키는 동시에 첨가물의 종류와 용량을 조절하여 요구되는 조도를 맞출 수 있게 된다.At this time, according to another preferred embodiment, the amorphous thermoplastic resin may be formed by including an additive including silicon dioxide. Such an additive improves the moldability in manufacturing the diffusion lens A for LED It is possible to adjust the kind and capacity of the additive to meet the required illuminance.

또한, 본 발명의 LED용 확산렌즈(A)를 가로등 등의 조명장치에 적용하게 되는 경우에는 하이파워의 대형 면적을 커버하여 LED 가로등에 적합한 용도를 갖게 하고 안정된 광 조정 특성을 발휘하도록 하기 위하여, 바람직하게는 1.4 ≤ n ≤ 1.65 범위의 굴절률(n) 조건을 만족하도록 재료 선택 및 성형을 수행하는 것이 좋다.
Further, in the case of applying the diffusing lens A for LED of the present invention to an illumination device such as a street lamp, in order to cover a large area of high power and to have a suitable use for the LED street lamp and to exhibit stable light adjustment characteristics, It is preferable to perform material selection and molding so as to satisfy the refractive index (n) condition in the range of 1.4? N? 1.65.

한편, 이하 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LED용 확산렌즈(A)의 제조 방법을 설명한다. 그러나 이는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the diffusing lens A for LED according to a preferred embodiment of the present invention will be described. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. shall.

먼저 프레넬 패턴 및 하이브리드 패턴이 구비된 LED 확산렌즈(A) 몸체의 하부면(100)과 상부면(200)과 동일한 형상의 캐비티(cavity)를 갖는 사출 금형을 사출 성형기에 설치하는 금형설치단계를 거친 후, 필요 내지 용도에 따라 선택되는 비결정성 열가소성 수지재료를 성형재료로 하여 적절한 금형온도, 사출압력, 사출속도, 사출시간 및 냉각시간을 포함하는 성형조건을 설계하는 성형설계단계를 거치고, 상기에서 선택된 성형재료를 상출 금형으로 분사하고 상기에서 설계된 성형조건에 따라 사출 성형기를 운용하여 LED용 확산렌즈(A)를 성형하는 렌즈형성단계를 거치게 된다.A mold mounting step for mounting an injection mold having a cavity having the same shape as the lower surface 100 and the upper surface 200 of the body of the LED diffusion lens A having the Fresnel pattern and the hybrid pattern, And then subjected to a molding and designing step of designing molding conditions including an appropriate mold temperature, injection pressure, injection speed, injection time and cooling time using a noncrystalline thermoplastic resin material which is selected according to need or use as a molding material, The above-mentioned molding material is injected into a mold, and an injection molding machine is operated according to the molding conditions designed in the above to form a diffusion lens A for LED.

이때 상기 성형조건은 제조하는 LED용 광확산렌즈(A)의 용도, 적용 대상 등에 따라 적절한 성형조건을 차용하여 설계할 수 있으나, 바람직한 일 실시예로서 금형온도 240~300℃, 사출압력 40~60kgf/cm2, 사출속도 50~60mm/min, 사출시간 4~7sec, 냉각시간 15~30sec 범위에서 각각 설계될 수 있다.At this time, the molding conditions can be designed by appropriately using molding conditions depending on the use of the light diffusing lens (A) for LED to be manufactured, the object to be applied, and the like. In one preferred embodiment, the mold temperature is 240 to 300 캜, / cm 2 , an injection speed of 50 to 60 mm / min, an injection time of 4 to 7 sec, and a cooling time of 15 to 30 sec, respectively.

더욱 상세하게는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 상기 금형설치단계에서 본 발명의 LED용 광확산렌즈(A)의 하부면(100)에 구비되는 광입사홈(110) 및 프레넬 패턴이나, 본 발명의 LED용 광확산렌즈(A)의 상부면(200)에 구비되는 하이브리드 패턴(210)은, 상기 하부면(100) 또는 상부면(200)에 대응하는 사출면에 나노 크기의 사출패턴홀이 형성된 스탬퍼(stamper)를 이용하여 사출 성형하여 형성시킬 수 있다.
More specifically, according to a preferred embodiment of the present invention, in the mold mounting step, the light incident grooves 110 and the Fresnel pattern formed on the lower surface 100 of the light diffusing lens A for LED of the present invention The hybrid pattern 210 provided on the upper surface 200 of the light diffusing lens A for an LED according to the present invention is a hybrid pattern 210 formed on the lower surface 100 or the upper surface 200, It can be formed by injection molding using a stamper having pattern holes formed therein.

한편, 본 발명은 바람직한 다른 실시예에 따라 베이스, 상기 베이스의 상면에 부착되어 광을 방출하는 LED 소자 및 상기 베이스에 연결되며, 상기 LED 소자으로부터 방출되는 열을 방열시키기 위한 방열부를 포함하는 LED 광원 및 상기 LED 광원의 상측에 마련되어, 상기 LED 광원으로부터 방출되는 광을 굴절시켜 광의 조사각도를 확장시키기 위한 상술한 바와 같은 LED용 광확산렌즈(A)를 포함하는 LED용 광확산렌즈가 구비된 LED 모듈을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided an LED light source including a base, an LED element attached to an upper surface of the base to emit light, and a heat dissipating unit connected to the base, And a light diffusing lens (A) for LED, which is provided on the upper side of the LED light source, for extending the light irradiation angle by refracting the light emitted from the LED light source, Module.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific embodiment and description, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention as claimed in the claims. And such modifications are within the scope of protection of the present invention.

A : LED용 확산렌즈
a : 꼭지각
100 : 하부면
110 : 광입사홈
111 : 원뿔홈
130 : 지지부재
200 : 상부면
210 : 하이브리드 패턴
222 : 대형 패턴A: diffusion lens for LED
a: Vertical angle
100: lower surface
110: light incidence home
111: conical groove
130: Support member
200: upper surface
210: Hybrid pattern
222: large pattern

Claims (7)

LED 광원으로부터 방출되는 광을 확산시키기 위한 LED용 광확산렌즈(A)에 있어서,
상기 LED 광확산 렌즈(A)는 광입사홈(110)이 마련된 하부면(100) 및 하이브리드 패턴(210)이 구비된 상부면(200)이 일체로 형성되되,
상기 광입사홈(110)은 상기 하부면(100) 중심부에 상기 LED 광원으로부터 방출되는 광이 입사되는 방향에 대하여 오목하게 파여지도록 마련되며, 상기 광입사홈(110)의 표면에는 프레넬 패턴(Fresnel Pattern)이 형성되고,
상기 하이브리드 패턴(210)은 소형 패턴과 대형 패턴(212)이 혼재되어 형성되는 것을 특징으로 하는 LED용 광확산렌즈.A light diffusing lens (A) for an LED for diffusing light emitted from an LED light source,
The LED light diffusing lens A has a lower surface 100 on which the light incident grooves 110 are formed and an upper surface 200 on which the hybrid pattern 210 is formed,
The light incident grooves 110 are formed in a central portion of the lower surface 100 in a concave manner with respect to a direction in which light emitted from the LED light source is incident, A fresnel pattern is formed,
Wherein the hybrid pattern (210) is formed by a mixture of a small pattern and a large pattern (212). 제1항에 있어서,
상기 광입사홈(110) 중심부에는 상기 LED 광원으로부터 방출되는 광이 입사되는 방향에 대하여 원뿔 형상으로 더 파여진 원뿔홈(111)이 구비되되,
상기 원뿔홈(111)의 밑면에 직교하는 단면에서의 꼭지각(a)이 3~6 °인 것을 특징으로 하는 LED용 광확산렌즈.The method according to claim 1,
The light incidence groove 110 has a conical groove 111 formed at a central portion thereof in a conical shape with respect to a direction in which light emitted from the LED light source is incident,
Wherein a vertex angle (a) in a cross section orthogonal to a bottom surface of the conical groove (111) is 3 to 6 degrees. 제1항에 있어서,
상기 대형 패턴(212)은 상기 상부면(200) 상에 동심원의 형상을 띠도록 소정 간격을 두어 복수 개가 형성되되,
상기 대형 패턴(212)의 높이가 상기 상부면(200)의 중앙부에 가까울수록 높아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 LED용 광확산렌즈.The method according to claim 1,
The large patterns 212 are formed on the upper surface 200 at a predetermined interval so as to have a concentric shape,
And the height of the large pattern (212) is increased toward the center of the upper surface (200). 제1항에 있어서,
상기 하이브리드 패턴(210)은,
200nm 내지 100μm 범위의 소형 패턴과, 100μm 내지 10000μm 범위의 대형 패턴(212)이 혼재되어 형성되는 것을 특징으로 하는 LED용 광확산렌즈.The method according to claim 1,
The hybrid pattern 210 may be formed,
Characterized in that a small pattern in the range of 200 nm to 100 μm and a large pattern (212) in the range of 100 μm to 10000 μm are mixed and formed. 제1항에 있어서,
상기 LED용 광확산렌즈(A)는 사출성형 방식으로 제조되며, 재질은 비결정성 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 LED용 광확산렌즈.The method according to claim 1,
Wherein the light diffusing lens (A) for LED is manufactured by an injection molding method, and the material is amorphous thermoplastic resin. 제1항에 있어서,
상기 광입사홈(110)의 직경은 4.0~5.0mm이고, 상기 하부면(100)을 기준으로 파여진 깊이는 4.0~5.0mm인 것을 특징으로 하는 LED용 광확산렌즈.The method according to claim 1,
Wherein the diameter of the light incidence groove 110 is 4.0 to 5.0 mm and the depth of the light incidence groove 110 is 4.0 to 5.0 mm with respect to the lower surface 100. 베이스;
상기 베이스의 상면에 부착되어 광을 방출하는 LED 소자 및 상기 베이스에 연결되며, 상기 LED 소자으로부터 방출되는 열을 방열시키기 위한 방열부를 포함하는 LED 광원; 및
상기 LED 광원의 상측에 마련되어, 상기 LED 광원으로부터 방출되는 광을 굴절시켜 광의 조사각도를 확장시키기 위한 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 LED용 광확산렌즈(A);
를 포함하는 LED용 광확산렌즈가 구비된 LED 모듈.Base;
An LED light source attached to an upper surface of the base to emit light; and a heat dissipation unit connected to the base, the heat dissipation unit for dissipating heat emitted from the LED device; And
A light diffusion lens (A) for an LED according to any one of claims 1 to 6, which is disposed on the upper side of the LED light source and refracts light emitted from the LED light source to expand an irradiation angle of light.
And a light diffusion lens for the LED.
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