KR20110109767A - 발광 장치 및 그 렌즈 - Google Patents

Abstract

렌즈 및 이를 이용한 발광 장치가 제공된다. 렌즈는 제1 횡단면에 따른 제1 프로파일 및 제1 횡단면과 직교하는 제2 횡단면에 따른 제2 프로파일을 갖는다. 제1 프로파일은 제2 횡단면에 대하여 비대칭적이고, 제2 프로파일은 제1 횡단면에 대하여 대칭적이다. 렌즈의 광 방출면의 등고선의 중심은 제1 횡단면과 제2 횡단면의 중심에 위치한다. 광 방출면은 제2 횡단면에서 서로 연결되는 제1 곡면 및 제2 곡면을 포함한다. 더욱이, 제1 곡면의 곡률 및 제2 곡면의 곡률은 등고선의 중심에서 불연속적이다. 발광 장치는 광원으로부터 방출된 광을 수신하기 위해 렌즈를 적용하고, 비대칭적인 광출력을 제공한다.

Description

발광 장치 및 그 렌즈{LIGHT EMITTING DEVICE AND LENS THEREOF}

본 발명은 발광 장치 및 그 렌즈에 관한 것으로, 보다 구체적으로 발광 장치 및 비대칭적인 광 출력을 제공하기 위해 발광 장치에 적용되는 렌즈에 관한 것이다.

발광 다이오드(LED)는 빠른 응답을 요하는 스캐너 램프, 프로젝션 장치의 램프, 액정표시장치(LCD)의 전면 광원 또는 후면 광원, 자동차 계기판의 조명, 신호등, 가로등, 일반적인 조명 장치 등과 같은 분야에서 형광등 및 백열등을 대체하고 있다. 기존의 램프와 비교하여, LED는 작은 크기, 긴 수명, 적은 구동 전압/전류, 비파손성, 무수은(무공해) 및 좋은 발광 효율(저전력)과 같은 절대적인 이점들을 가지고 있다.

LED의 발광은 전방향(omni-directional)이므로, LED의 전면(前面) 발광량은 제한되어 있다. 따라서, 대부분의 제조자들은 LED의 발광 효율을 향상시키려고 하고 있다.

따라서, 본 발명은 광원으로부터 방출되는 광을 수집하고 비대칭의 광 출력을 제공할 수 있는 렌즈에 대한 것이다.

본 발명은 광 출력의 효용을 향상시키기 위해 전술한 렌즈를 적용한 발광 장치에 대한 것이다.

본 명세서에서 구현되고 광범위하게 기술된 것처럼, 본 발명은 제1 횡단면에 따른 제1 프로파일(profile)을 갖고, 제1 횡단면과 수직하는 제2 횡단면에 따른 제2 프로파일을 갖는 렌즈를 제공한다. 제1 프로파일은 제2 횡단면에 대하여 비대칭적이고, 제2 프로파일은 제1 횡단면에 대하여 대칭적이다. 광 방출면(light emergent surface)의 등고선의 중심(contour center)은 제1 횡단면과 제2 횡단면의 교차점에 있다. 광 방출면은 제2 횡단면에서 서로 연결된 제1 곡면 및 제2 곡면을 포함한다. 또한, 제1 곡면의 곡률과 제2 곡면의 곡률은 등고선의 중심에서 불연속적이다.

본 발명은 광원으로부터 방출된 광을 수신하는 상기 렌즈를 적용한 발광 장치를 더 제공한다. 방출된 광은 렌즈로 입사되고, 광 방출면으로부터 나온다.

본 발명은 비대칭적인 프로파일을 갖는 렌즈를 활용함으로써 발광 장치의 광 출력의 프로파일을 조절하고, 광 출력의 효용을 향상시킨다.

수반하는 도면들은 발명의 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 포함되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 발명의 실시예를 도시하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위해 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 렌즈의 평면도이다.
도 3은 도 2의 횡단면 A-A'를 따른 렌즈의 프로파일을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2의 횡단면 B-B'를 따른 렌즈의 프로파일을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 횡단면 A-A' 따른 단면의 발광 장치의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 가능할 때마다, 동일하거나 유사한 부분을 참조하기 위해 도면 및 상세한 설명 상에서 동일한 참조 부호가 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈를 도시한 도면이다. 도 2는 도 1의 렌즈의 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 렌즈(100)는 광 방출면(110)를 제공한다. 도 2의 횡단면 A-A'를 따른 렌즈(100)의 제1 프로파일(300)은 도 3에 도시되어 있다. 도 2의 횡단면 B-B'를 따른 렌즈(100)의 제2 프로파일(400)은 도 4에 도시되어 있다. 횡단면 A-A'과 횡단면 B-B'는 서로 직교한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 렌즈(100)의 제1 프로파일(300)은 횡단면 B-B'에 대하여 비대칭적이고, 도 4에 도시된 바와 같이 제2 프로파일(400)은 횡단면 A-A'에 대하여 대칭적이다.

더욱이, 광 방출면(110)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 등고선의 중심(contour center, 110a)을 포함하고, 상기 등고선의 중심(110a)으로부터 광 방출면(110)의 등고선(contour)은 다수의 폐등고선(192)에 의해 나타낼 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 광 방출면(110)의 등고선의 중심(110a)은 횡단면 A-A'과 횡단면 B-B'의 교차점(190)에 위치한다. 특히, 광 방출면(110)은 B-B'에 의해 제1 곡면(112)와 제2 곡면(114)으로 분할될 수 있다. 여기서 제1 곡면(112)의 곡률과 제2 곡면(114)의 곡률은 등고선의 중심(110a)에서 불연속적이다.

게다가, 도 3 및 4를 참조하면, 렌즈(100)는 광원을 수용하고 광원으로부터 방출된 광을 수신하는 공간(106)을 형성하기 위해 오목하게 된 광 입사 표면(120)을 더 포함한다. 더욱이, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 렌즈(100)는 횡단면 B-B'에 의해 제1 파트(102) 및 제2 파트(104)로 분할된다. 여기서 제1 파트(102) 및 제2 파트(104)는 횡단면 B-B'에 대해 비대칭적이고, 제1 파트(102)의 렌즈 두께(T1)은 제2 파트(104)의 렌즈 두께(T2)보다 크다.

전술한 렌즈(100)는 발광 장치를 형성하기 위해 광원을 수반할 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 A-A'를 따라 자른 단면의 발광 장치의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 발광 장치(500)는 광원(502) 및 위의 실시예에서 언급한 렌즈(100)를 포함한다. 여기서, 광원(502)는 발광 다이오드 또는 다른 적용 가능한 광원이다.

도 5는 광원(502)으로부터 방출된 광(L)의 전달 경로를 더 보여준다. 도 3 및 5를 참조하면, 광원(502)으로부터 광(L)은 광 입사면(120)을 통해 렌즈(100)로 입사되고, 광 방출면(110)으로부터 나간다. 렌즈(100)는 횡단면 A-A'에 대해 비대칭적 프로파일을 가지므로, 특정 방향에서 광 방출면(110)으로부터 나아간 광(L)의 강도는 조절될 수 있다. 특히, 본 실시예에서, 제1 파트(102)의 렌즈의 두께(T1)는 제2 파트(104)의 렌즈의 두께(T2)보다 크다. 제1 파트(102)의 광 방출면(110)의 평균 곡률은 제2 파트(104)의 광 방출면(110)의 평균 곡률보다 크다. 제1 파트(102)의 광 방출면(110)의 곡률 디자인으로 인해, 휘도의 균일성은 향상되고 조명 구역(lighting area)은 확대된다. 따라서, 제1 파트(102)로부터의 광 출력은 도 3 및 도 5의 등고선(contour)에 의해 향상된다.

더욱이, 렌즈(100)와 관련된 광원(502)의 위치는 제한적이지 않고, 광 출력의 프로파일을 조절하기 위해 바뀔 수 있다. 도 3 및 5에 도시된 바와 같이, 광원(502)는 횡단면 A-A'에 위치할 수 있고, 횡단면 A-A'와 횡단면 B-B'의 교차점으로부터 벗어날 수 있다. 보다 바람직하게, 광원(502)은 제1 파트(102)로부터 입사되는 더 많은 양의 광을 제공하고, 그로 인해 제1 파트(102)로부터의 광 출력을 강화시키기 위해 렌즈(100)의 제1 파트(102)와 함께 횡단면 B-B'의 동일 측면에 배치될 수 있다.

요약하면, 본 발명은 전방향(omni-directional)의 광원을 수신하고, 비대칭적인 광 출력을 제공하기 위해 특정 방향으로의 광 출력의 강도를 조절하는 비대칭적인 프로파일을 갖는 렌즈를 제공한다. 광 출력의 프로파일은 렌즈와 관련된 광원의 위치를 변경하고, 렌즈의 프로파일, 예를 들어 광 출력면 및 광 입사면의 등고선(contour)및 렌즈의 두께 등을 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 비대칭적인 렌즈를 활용함으로써, 발광 장치의 광 출력의 프로파일은 조절될 수 있고, 광 출력의 효용은 향상될 수 있다.

해당 기술 분야의 숙련된 당업자가 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 구성을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음은 명백하다. 앞서 말한 관점에서, 본 발명은 하기의 특허 청구 범위 및 그들의 균등물의 영역 내에서 제공되는 본 발명의 수정 및 변경을 포함한다.

100: 렌즈 102: 제1 파트 104: 제2 파트
106: 공간 110: 광 방출면 110a: 등고선의 중심
112: 제1 곡면 114: 제2 곡면 120: 광 입사면
300: 횡단면 A-A'를 따른 제1 프로파일
400:횡단면 B-B'를 따른 제2 프로파일
190: 교차점 192: 폐등고선 500: 발광 장치
502: 광원

Claims (9)

1. 제1 횡단면에 따른 제1 프로파일 및 제1 횡단면과 직교하는 제2 횡단면에 따른 제2 프로파일을 갖고,
   상기 제1 프로파일은 상기 제2 횡단면에 대하여 비대칭적이고, 상기 제2 프로파일은 상기 제1 횡단면에 대하여 대칭적이고, 상기 렌즈의 광 출력면의 등고선의 중심은 상기 제1 횡단면과 상기 제2 횡단면의 교차점에 위치하며,
   상기 광 출력면은 상기 제2 횡단면에서 서로 연결되어 있는 제1 곡면 및 제2 곡면을 포함하고, 상기 제1 곡면의 곡률과 상기 제2 곡면의 곡률은 상기 등고선의 중심에서 불연속적인 것을 특징으로 하는 렌즈.
2. 제1항에 있어서, 상기 렌즈는 상기 제2 횡단면에 의해 정의되고 상기 제2 횡단면에 대하여 비대칭적인 제1 파트 및 제2 파트를 포함하고, 상기 제1 파트의 렌즈 두께는 상기 제2 파트의 렌즈 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 렌즈.
3. 제1항에 있어서, 상기 렌즈는 광원을 수용하기 위해 오목하게 되고, 광원으로부터 방출된 광을 수신하는 광 입사면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈.
4. 제1 횡단면에 따른 제1 프로파일 및 제1 횡단면과 직교하는 제2 횡단면에 따른 제2 프로파일을 갖고, 상기 제1 프로파일은 상기 제2 횡단면에 대하여 비대칭적이고, 상기 제2 프로파일은 상기 제1 횡단면에 대하여 대칭적이고, 상기 렌즈의 광 출력면의 등고선의 중심은 상기 제1 횡단면과 상기 제2 횡단면의 교차점에 위치하며, 상기 광 출력면은 상기 제2 횡단면에서 서로 연결되어 있는 제1 곡면 및 제2 곡면을 포함하고, 상기 제1 곡면의 곡률과 상기 제2 곡면의 곡률은 상기 등고선의 중심에서 불연속적인 것을 특징으로 하는 렌즈; 및
   상기 렌즈로 입사되어 상기 광 방출면으로부터 나가는 광을 방출하는 광원을 포함하는 발광장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 렌즈는 광원으로부터 방출된 광을 수신하고 상기 광원을 수용하기 위해 오목하게 된 광 입사면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈.
6. 제4 항에 있어서, 상기 광원은 상기 제1 횡단면에 위치하지만 상기 제1 횡단면과 상기 제2 횡단면의 교차점으로부터 벗어나 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
7. 제4 항에 있어서, 상기 렌즈는 상기 제2 횡단면에 의해 정의되고 상기 제2 횡단면에 대하여 비대칭적인 제1 파트 및 제2 파트를 포함하고, 상기 제1 파트의 렌즈 두께는 상기 제2 파트의 렌즈 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 발광 장치.
8. 제7 항에 있어서, 상기 광원 및 상기 렌즈의 제1 파트는 모두 제2 횡단면의 동일 측면에 위치하는 발광 장치.
9. 제4 항에 있어서, 상기 광원은 발광 다이오드를 포함하는 발광 장치.

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