KR20130025598A

KR20130025598A - 집광렌즈 및 그 집광렌즈를 구비한 조명장치

Info

Publication number: KR20130025598A
Application number: KR1020110089001A
Authority: KR
Inventors: 이창모; 이창섭; 민경익; 윤상호; 김형진; 김정경
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2013-03-12
Also published as: EP2565696A1; US20130058085A1; US8879170B2; CN102980134A; JP2013054342A; KR101847940B1

Abstract

본 발명의 일실시예는 광원의 광선을 집광하는 집광렌즈 및 그 집광렌즈를 구비한 조명장치에 관한 것이다. 집광장치는, 광선의 발사 각도에 따라 광선을 복수개의 제1 입사부에 선택적으로 입사시킬 수 있으며, 복수개의 제1 입사부에 의해 굴절된 광선을 복수개의 제2 입사부에서 전반사시킨 후 복수개의 제3 입사부에서 다시 굴절시킬 수 있다.

Description

집광렌즈 및 그 집광렌즈를 구비한 조명장치 {CONDENSING LENS AND LIGHTING DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 집광렌즈 및 그 집광렌즈를 구비한 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 집광렌즈의 콤팩트화를 구현할 수 있고, 복수개의 집광렌즈를 하나의 부품으로 용이하게 제작할 수 있는 집광렌즈 및 그 집광렌즈를 구비한 조명장치에 관한 것이다.

발광소자(LED, Light Emitting Diode)는 전류가 흐를 때 빛을 발산하는 반도체 소자이며, 갈륨비소(GaAs), 갈륨 나이트라이드(GaN) 광 반도체로 이루어진 PN 접합 다이오드로서 전기에너지를 빛에너지로 바꾸어 주는 전자부품이다.

최근에, 물리적, 화학적 특성이 우수한 질화물을 이용하여 구현된 청색 LED 및 자외선 LED가 등장하였고, 또한 청색 또는 자외선 LED와 형광 물질을 이용하여 백색광 또는 다른 단색광을 만들 수 있어 발광소자의 응용 범위가 확대되고 있다.

발광소자는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 빛의 지향성이 강하여 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있으며, 또한 충격 및 진동에 강하고, 예열 시간과 복잡한 구동이 불필요하기 때문에 여러 가지 용도로 적용이 가능하다. 예를 들면, 최근 LED의 적용 범위는 모바일 단말기의 소형 조명에서 실내 외의 일반 조명, 자동차 조명, 대형 LCD용 백라이트 등에 이르기까지 그 적용 범위가 확대되고 있다.

LED에서 발산하는 광선을 집광하는 방식은, 2차 렌즈의 1차 입사면이 1개의 직선으로 구성되고, 이를 이용하여 2차 입사면에서 전반사시켜 집광하는 방식이 일반적이다. 이와 같은 기존의 방식은, 렌즈의 사이즈가 커지는 단점이 있고, 뿐만 아니라 별도의 캡(cap)을 제작하여 단일렌즈로 이용하는 단점이 있다.

따라서, 최근에는 집광 성능의 저하 없이도 렌즈의 사이즈를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 단일렌즈 및 렌즈 어레이(lens array)로 모두 이용 가능한 집광렌즈가 절실히 요구되는 실정이다.

본 발명의 실시예는, 집광렌즈를 콤팩트하게 형성할 수 있는 집광렌즈 및 그 집광렌즈를 구비한 조명장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예는, 단일렌즈 및 통합렌즈로서의 렌즈 어레이를 모두 제작할 수 있는 집광렌즈 및 그 집광렌즈를 구비한 조명장치를 제공한다.

본 발명의 실시예는 광원의 광선을 집광시키는 집광렌즈에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 광원에서 발사되는 광선 및 상기 집광렌즈의 광축 사이에 형성된 발사 각도에 따라 상기 광선을 선택적으로 입사시키는 복수개의 굴절면을 구비한 제1 입사부, 상기 제1 입사부로 입사된 광선 중에서 상기 발사 각도가 설정 각도보다 큰 광선을 전방으로 전반사시키는 복수개의 전반사면을 구비한 제2 입사부, 및 상기 제2 입사부에서 전반사된 광선 및 상기 제2 입사부에 의해 전반사되지 않은 광선을 입사시켜 상기 광선들을 전방으로 굴절시키는 복수개의 굴절면을 구비한 제3 입사부를 포함하는 집광렌즈를 제공한다.

일측에 따르면, 상기 제1 입사부는, 상기 광원의 광선 중에서 상기 발사 각도가 제1 설정 각도보다 작은 광선이 입사되도록 상기 광원의 전방에 배치된 제1 굴절면, 상기 광원의 광선 중에서 상기 발사 각도가 상기 제1 설정 각도 이상이고 제2 설정 각도보다 작은 광선이 입사되도록 상기 제1 굴절면의 외측에 둘러싸는 형상으로 배치된 제2 굴절면, 및 상기 광원의 광선 중에서 상기 발사 각도가 상기 제2 설정 각도 이상인 광선이 입사되도록 상기 제2 굴절면의 외측에 둘러싸는 형상으로 배치된 제3 굴절면을 구비할 수 있다.

상기 제1 굴절면은 상기 광축과 직교하는 단면 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제2 굴절면은 상기 광축과 평행한 단면 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제3 굴절면은 상기 광원을 원점으로 하는 원형의 단면 형상으로 형성될 수 있다.

일측에 따르면, 상기 제2 입사부는, 상기 제2 굴절면에 입사된 광선이 전방으로 전반사되도록 상기 제2 굴절면의 외측에 둘러싸는 형상으로 배치된 제1 전반사면, 및 상기 제3 굴절면에 입사된 광선이 상기 광축과 평행하게 전방으로 전반사되도록 상기 제3 굴절면의 외측에 둘러싸는 형상으로 배치된 제2 전반사면을 구비할 수 있다.

상기 제1 전반사면 또는 상기 제2 전반사면 중 적어도 하나는 상기 광원을 원점으로 하는 포물형의 단면 형상으로 형성될 수 있다.

일측에 따르면, 상기 제3 입사부는, 상기 제1 굴절면에 입사된 광선 및 상기 제1 전반사면에서 전반사된 광선이 입사되도록 상기 제1 굴절면과 상기 제1 전반사면의 전방에 배치된 제4 굴절면, 및 상기 제2 전반사면에서 반사된 광선이 입사되도록 상기 제2 전반사면의 전방에 배치된 제5 굴절면을 구비할 수 있다.

상기 제4 굴절면은 상기 제1 굴절면에 입사된 광선 및 상기 제1 전반사면에서 전반사된 광선이 상기 광축과 평행하게 굴절되도록 전방으로 볼록한 곡선의 단면 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제5 굴절면은 상기 제2 전반사면에서 전반사된 광선이 상기 광축과 평행하게 굴절되도록 상기 광축과 직교하는 단면 형상으로 형성될 수 있다.

한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 집광렌즈, 상기 집광렌즈에 광선을 제공하도록 상기 집광렌즈의 후방에 배치된 발광소자, 및 상기 발광소자가 실장된 회로 기판을 포함하는 조명장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전술한 집광렌즈가 형성된 렌즈 커버, 상기 집광렌즈에 광선을 제공하도록 상기 집광렌즈의 후방에 배치된 발광소자, 및 상기 발광소자가 실장된 회로 기판을 포함하는 조명장치를 제공한다. 여기서, 상기 발광소자는 상기 회로 기판의 서로 다른 위치에 각각 배치될 수 있으며, 상기 집광렌즈는 상기 렌즈 커버에 상기 발광소자와 대응되는 위치에 각각 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 집광렌즈 및 그 집광렌즈를 구비한 조명장치는, 집광렌즈를 콤팩트하게 형성할 수 있어 조명장치의 소형화를 구현할 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따르면, 집광 성능의 저하 없이도 집광렌즈를 콤팩트하게 제작할 수 있으므로, 조명장치의 크기를 작게 형성할 수 있으며, 조명장치의 설계 자유도 및 설치 공간의 확보에도 유리할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 집광렌즈 및 그 집광렌즈를 구비한 조명장치는, 하나의 집광렌즈가 하나의 발광소자에 각각 장착되는 단일렌즈로 이용될 수 있을 뿐만 아니라 복수개의 집광렌즈를 통합시킨 통합렌즈로서 이용될 수도 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따르면, 집광렌즈의 확장성을 향상시킬 수 있다.

상기와 같은 통합렌즈는 복수개의 집광렌즈를 하나의 부품으로 일체화시킨 렌즈 어레이로써, 복수개의 발광소자를 사용하는 경우 집광렌즈의 제조 비용 부담 및 작업 공정을 모두 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 집광렌즈가 도시된 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 집광렌즈에 의해서 광원의 광선이 집광되는 상태를 나타낸 상태도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 집광렌즈를 구비한 조명장치의 일예가 도시된 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 집광렌즈를 구비한 조명장치의 다른 예가 도시된 단면도이다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 집광렌즈(100)가 도시된 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 집광렌즈(100)에 의해서 광원(10)의 광선(R)이 집광되는 상태를 나타낸 상태도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 집광렌즈(100)는 광원(10)의 광선(R)을 집광시키는 광학 부재로써, 집광렌즈 본체(110), 제1 입사부(120), 제2 입사부(130), 및 제3 입사부(140)를 포함한다.

광원(10)은 광선(R)을 발생하는 물체로써, 일반적으로 발광소자가 광원(10)으로 이용된다. 이하, 본 실시예에서는 전류를 빛으로 변환시키는 발광소자(10)의 주위에 형광체를 배치한 LED 패키지 타입의 광원(10)를 사용하는 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 설계조건에 따라 다양한 광원(10)이 사용될 수 있다.

집광렌즈 본체(110)는 광원(10)의 전방에 배치되는 부재로써, 광선(R)이 통과되는 투명소재로 형성될 수 있다. 집광렌즈 본체(110)는 광원(10)을 덮는 구조로 형성될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 입사부(120)는 광원(10)에서 발사되는 광선(R) 및 집광렌즈(100)의 광축(A) 사이에 형성된 발사 각도(θ)에 따라 광선(R)을 선택적으로 입사시키는 복수개의 굴절면(122, 124, 126)을 구비할 수 있다.

여기서, 광축(A)은 복굴절을 일으키지 않는 광선(R)의 경로 또는 광학계를 회전시켜도 광학적으로 차이가 나지 않는 축을 의미한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 집광렌즈(100)의 광축(A)은 광원(10)의 중심에서 전방을 향하는 직선 형상으로 형성된다.

그리고, 발사 각도(θ)는 광선(R)과 광축(A)의 사이에 형성되는 각도이다. 따라서, 광선(R)의 발사 각도(θ)가 작아짐에 따라 광선(R)은 전방으로 발사될 수 있으며, 광선(R)의 발사 각도(θ)가 커짐에 따라 광선(R)은 좌우 방향으로 경사지게 발사될 수 있다.

일측에 따르면, 상기 제1 입사부(120)는 제1 굴절면(122), 제2 굴절면(124), 및 제3 굴절면(126)을 구비할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 제1 굴절면(122)과 제2 굴절면(124) 및 제3 굴절면(126)이 집광렌즈 본체(110)의 후방부에 광축(A)을 중심으로 동심원 구조로 배치된 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 집광렌즈(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

제1 굴절면(122)은 광원(10)의 광선(R) 중에서 발사 각도(θ)가 제1 설정 각도(θ1)보다 작은 제1 광선(R1)이 입사되는 면이다. 제1 굴절면(122)은 광원(10)의 전방에 대향되게 배치될 수 있다. 이와 같은 제1 굴절면(122)은 광축(A)과 직교하는 단면 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 굴절면(122)은 광축(A)이 중심을 관통하는 원판 형상으로 형성될 수 있다.

제2 굴절면(124)은 광원(10)의 광선(R) 중에서 발사 각도(θ)가 제1 설정 각도(θ1) 이상이고 제2 설정 각도(θ2)보다 작은 제2 광선(R2)이 입사되는 면이다. 제2 굴절면(124)은 제1 굴절면(122)의 외측에 둘러싸는 형상으로 배치될 수 있다. 이와 같은 제2 굴절면(124)은 광축(A)과 평행한 단면 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제2 굴절면(124)은 제1 굴절면(122)의 가장자리를 따라 광축(A)과 평행한 구조의 원통 형상으로 형성될 수 있다.

제3 굴절면(126)은 광원(10)의 광선(R) 중에서 발사 각도(θ)가 제2 설정 각도(θ2) 이상인 제3 광선(R3)이 입사되는 면이다. 제3 굴절면(126)은 제2 굴절면(124)의 외측에 둘러싸는 형상으로 배치될 수 있다. 이와 같은 제3 굴절면(126)은 광원(10)을 원점으로 하는 원형의 단면 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제3 굴절면(126)은 제2 굴절면(124)의 외측을 둘러싸는 통 형상으로 형성되되, 제3 광선(R3)이 입사되는 부분이 광원(10)을 중심으로 하는 구형의 면으로 형성될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제2 입사부(130)는 제1 입사부(120)로 입사된 광선(R) 중에서 발사 각도(θ)가 제1 설정 각도(θ1)보다 큰 제2 광선(R2)과 제3 광선(R3)을 전방으로 전반사시키는 복수개의 전반사면(132, 134)을 구비할 수 있다.

일측에 따르면, 제2 입사부(130)는 제1 전반사면(132) 및 제2 전반사면(134)을 구비할 수 있다.

제1 전반사면(132)은 제2 굴절면(124)에 입사된 제2 광선(R2)을 전방으로 전반사시키는 면이다. 제1 전반사면(132)은 제2 굴절면(124)의 외측에 둘러싸는 형상으로 배치될 수 있다.

제2 전반사면(134)은 제3 굴절면(126)에 입사된 제3 광선(R3)을 광축(A)과 평행하게 전방으로 전반사시키는 면이다. 제2 전반사면(134)은 제3 굴절면(126)의 외측에 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있다.

상기와 같은 제1 전반사면(132) 또는 제2 전반사면(134) 중 적어도 하나는 광원(10)을 원점으로 하는 포물형의 단면 형상으로 형성될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 제1 전반사면(132)과 제2 전반사면(134)이 모두 포물형의 단면 형상으로 형성된 것으로 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제3 입사부(140)는 제2 입사부(130)에서 전반사된 제2 광선(R2)과 제3 광선(R3), 및 제2 입사부(130)에 의해 전반사되지 않은 제1 광선(R1)을 입사시켜 광선(R)들을 광축(A)과 평행하게 전방으로 굴절시키는 복수개의 굴절면(142, 144)을 구비할 수 있다.

일측에 따르면, 제3 입사부(140)는 제4 굴절면(142) 및 제5 굴절면(144)을 구비할 수 있다.

제4 굴절면(142)은 제1 굴절면(122)에 입사된 제1 광선(R1) 및 제1 전반사면(132)에서 전반사된 제2 광선(R2)이 입사되는 면이다. 제4 굴절면(142)은 제1 굴절면(122)과 제1 전반사면(132)의 전방에 배치될 수 있다. 이와 같은 제4 굴절면(142)은 제1 광선(R1)과 제2 광선(R2)을 광축(A)과 평행한 방향으로 굴절시키기 위하여 전방으로 볼록한 곡선의 단면 형상으로 형성될 수 있다.

제5 굴절면(144)은 제2 전반사면(134)에서 반사된 제3 광선(R3)이 입사되는 면이다. 제5 굴절면(144)은 제2 전반사면(134)의 전방에 배치될 수 있다. 이와 같은 제5 굴절면(144)은 제3 광선(R3)을 광축(A)과 평행한 방향으로 굴절시키기 위하여 광축(A)과 직교하는 단면 형상으로 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 집광렌즈(100)의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

광원(10)에서 발산되는 광선(R) 중에서 제1 광선(R1)은, 제1 설정 각도(θ1)보다 작은 발사 각도(θ)로 제1 입사부(120)의 제1 굴절면(122)으로 입사된다. 이와 같은 제1 광선(R1)은 제1 굴절면(122)에서 발사 각도(θ)가 감소되는 방향으로 1차 굴절된다.

그런 다음에, 제1 광선(R1)은 집광렌즈 본체(110)를 통과한 후 제3 입사부(140)의 제4 굴절면(142)에 입사된다. 이와 같은 제1 광선(R1)은 제4 굴절면(142)에서 발사 각도(θ)가 감소되는 방향으로 2차 굴절되며, 그 과정에서 제1 광선(R1)은 광축(A)과 평행한 상태로 집광렌즈(100)의 전방으로 발사될 수 있다.

광원(10)에서 발산되는 광선(R) 중에서 제2 광선(R2)은, 제1 설정 각도(θ1) 이상이고 제2 설정 각도보다 작은 발사 각도(θ)로 제1 입사부(120)의 제2 굴절면(124)으로 입사된다. 이와 같은 제2 광선(R2)은 제2 굴절면(124)에서 발사 각도(θ)가 증가되는 방향으로 1차 굴절된다.

그런 다음에, 제2 광선(R2)은 집광렌즈 본체(110)를 통과한 후 제2 입사부(130)의 제1 전반사면(132)에서 발사 각도가 감소되는 방향으로 반사된다. 이때, 제2 광선(R2)은 제1 전반사면(132)에 의해 전방으로 반사되되, 광축(A)과는 거의 평행한 방향으로 반사된다.

반사된 제2 광선(R2)은 집광렌즈 본체(110)를 통과한 후 제3 입사부(140)의 제4 굴절면(142)에 입사된다. 이와 같은 제2 광선(R2)은 제4 굴절면(142)에서 발사 각도(θ)가 감소되는 방향으로 2차 굴절되며, 그 과정에서 제2 광선(R2)은 광축(A)과 평행한 상태로 집광렌즈(100)의 전방으로 발사될 수 있다.

광원(10)에서 발산되는 광선(R) 중에서 제3 광선(R3)은, 제2 설정 각도(θ2) 이상의 발사 각도(θ)로 제1 입사부(120)의 제3 굴절면(126)으로 입사된다. 이와 같은 제3 광선(R3)은 제3 굴절면(126)에서 발사 각도(θ)가 굴절되지 않는다. 왜냐하면, 제3 굴절면(126)이 광원(10)을 중심으로 하는 원형의 단면으로 형성되어 제3 광선(R3)이 제3 굴절면(126)에 수직하게 입사되기 때문이다.

그런 다음에, 제3 광선(R3)은 집광렌즈 본체(110)를 통과한 후 제2 입사부(130)의 제2 전반사면(134)에서 발사 각도가 감소되는 방향으로 반사된다. 이때, 제3 광선(R3)은 제2 전반사면(134)에 의해 전방으로 반사되되, 광축(A)과 평행한 방향으로 반사된다.

반사된 제3 광선(R3)은 집광렌즈 본체(110)를 통과한 후 제3 입사부(140)의 제5 굴절면(144)에 입사된다. 이와 같은 제3 광선(R3)은 제5 굴절면(144)에서 굴절되지 않고 그대로 집광렌즈(100)의 전방으로 발사될 수 있다. 왜냐하면, 제5 굴절면(144)은 광축(A)에 직교하는 평면 형상의 단면으로 형성되어 제3 광선(R3)이 제5 굴절면(144)에 수직하게 입사되기 때문이다.

위에서 설명한 바와 같이, 광원(10)의 광선(R)은 발사 각도(θ)에 따라 서로 다른 경로를 통해 굴절 또는 반사됨으로써, 집광렌즈(100)의 전방으로 광축(A)과 평행하게 발사될 수 있으며, 기존의 집광렌즈보다 작게 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 집광렌즈(100)를 구비한 조명장치(200)의 일예가 도시된 단면도이다. 참고로, 도 3에서 도 1과 도 2에 도시된 참조부호와 동일 유사한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 조명장치(200)는 집광렌즈(100), 발광소자(10) 및 회로 기판(210)을 포함한다. 집광렌즈(100)는 도 1과 도 2에 도시된 집광렌즈(100)와 동일 유사한 구성이고 발광소자(10)도 도 1과 도 2에 도시된 광원(10)에 해당되는 부재이므로, 집광렌즈(100)와 발광소자(10)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

발광소자(10)는 집광렌즈(100)의 후방에 배치될 수 있으며, 회로 기판(210)에 실장될 수 있다. 회로 기판(210)은 발광소자(10)의 작동을 제어하기 위한 회로가 구비될 수 있다. 또한, 집광렌즈(100)도 회로 기판(210) 상에 안정적으로 장착될 수 있다.

본 실시예에 따른 조명장치(200)는, 단수개의 회로 기판(210) 상에 복수개의 발광소자(10)가 서로 다른 위치에 배치될 수 있으며, 각각의 발광소자(10)에 집광렌즈(100)가 장착될 수 있다. 즉, 집광렌즈(100)는 복수개의 발광소자(10)에 각각 장착되는 단일렌즈로 사용될 수 있다.

상기와 같은 조명장치(200)의 집광렌즈(100)가 콤팩트하게 구성되므로, 조명장치(200)는 기존의 조명장치보다 작은 크기로 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 집광렌즈(100)를 구비한 조명장치(300)의 다른 예가 도시된 단면도이다. 참고로, 도 4에서 도 1과 도 2에 도시된 참조부호와 동일 유사한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명장치(300)는 렌즈 커버(320), 발광소자(10) 및 회로 기판(310)을 포함한다.

렌즈 커버(320)에는 복수개의 집광렌즈(100)가 형성될 수 있다. 집광렌즈(100)는 도 1과 도 2에 도시된 집광렌즈(100)와 동일 유사한 구성이고 발광소자(10)도 도 1과 도 2에 도시된 광원(10)에 해당되는 부재이므로, 집광렌즈(100)와 발광소자(10)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

발광소자(10)는 집광렌즈(100)의 후방에 배치될 수 있으며, 회로 기판(310)에 복수개가 실장될 수 있다. 회로 기판(310)은 발광소자(10)의 작동을 제어하기 위한 회로가 구비될 수 있다. 또한, 렌즈 커버(320)도 회로 기판(310) 상에 안정적으로 장착될 수 있다.

본 실시예에 따른 조명장치(300)는, 단수개의 회로 기판(310) 상에 복수개의 발광소자(10)가 서로 다른 위치에 배치될 수 있으며, 단수개의 렌즈 커버(320)에 의해 복수개의 발광소자(10)가 덮이는 구조로 형성될 수 있다. 상기와 같은 렌즈 커버(320)에는 복수개의 발광소자(10)와 대응되는 위치에 집광렌즈(100)가 각각 형성될 수 있다. 따라서, 렌즈 커버(320)는 렌즈 어레이와 같은 통합 렌즈로써, 복수개의 집광렌즈(100)이 일체로 형성되기 때문에 조명장치(300)의 전체 부품수 및 조립공수를 줄일 수 있다.

상기와 같은 조명장치(300)의 렌즈 커버(320)가 콤팩트하게 구성되므로, 조명장치(300)는 기존의 조명장치보다 작은 크기로 형성될 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 광원, 발광소자
100: 집광렌즈
110: 집광렌즈 본체
120: 제1 입사부
130: 제2 입사부
140: 제3 입사부
200, 300: 조명 장치
210, 310: 회로 기판
320: 렌즈 커버
A: 광축
R: 광선
θ: 발사 각도

Claims

광원의 광선을 집광시키는 집광렌즈에 있어서,
상기 광원에서 발사되는 광선 및 상기 집광렌즈의 광축 사이에 형성된 발사 각도에 따라 상기 광선을 선택적으로 입사시키는 복수개의 굴절면을 구비한 제1 입사부;
상기 제1 입사부로 입사된 광선 중에서 상기 발사 각도가 설정 각도보다 큰 광선을 전방으로 전반사시키는 복수개의 전반사면을 구비한 제2 입사부; 및
상기 제2 입사부에서 전반사된 광선 및 상기 제2 입사부에 의해 전반사되지 않은 광선을 입사시켜 상기 광선들을 전방으로 굴절시키는 복수개의 굴절면을 구비한 제3 입사부;
을 포함하는 집광렌즈.
제1항에 있어서,
상기 제1 입사부는,
상기 광원의 광선 중에서 상기 발사 각도가 제1 설정 각도보다 작은 광선이 입사되도록 상기 광원의 전방에 배치된 제1 굴절면;
상기 광원의 광선 중에서 상기 발사 각도가 상기 제1 설정 각도 이상이고 제2 설정 각도보다 작은 광선이 입사되도록 상기 제1 굴절면의 외측에 둘러싸는 형상으로 배치된 제2 굴절면; 및
상기 광원의 광선 중에서 상기 발사 각도가 상기 제2 설정 각도 이상인 광선이 입사되도록 상기 제2 굴절면의 외측에 둘러싸는 형상으로 배치된 제3 굴절면;
을 구비한 집광렌즈.
제2항에 있어서,
상기 제1 굴절면은 상기 광축과 직교하는 단면 형상으로 형성된 집광렌즈.
제2항에 있어서,
상기 제2 굴절면은 상기 광축과 평행한 단면 형상으로 형성된 집광렌즈.
제2항에 있어서,
상기 제3 굴절면은 상기 광원을 원점으로 하는 원형의 단면 형상으로 형성된 집광렌즈.
제2항에 있어서,
상기 제2 입사부는,
상기 제2 굴절면에 입사된 광선이 전방으로 전반사되도록 상기 제2 굴절면의 외측에 둘러싸는 형상으로 배치된 제1 전반사면; 및
상기 제3 굴절면에 입사된 광선이 상기 광축과 평행하게 전방으로 전반사되도록 상기 제3 굴절면의 외측에 둘러싸는 형상으로 배치된 제2 전반사면;
을 구비한 집광렌즈.
제6항에 있어서,
상기 제1 전반사면 또는 상기 제2 전반사면 중 적어도 하나는 상기 광원을 원점으로 하는 포물형의 단면 형상으로 형성된 집광렌즈.
제6항에 있어서,
상기 제3 입사부는,
상기 제1 굴절면에 입사된 광선 및 상기 제1 전반사면에서 전반사된 광선이 입사되도록 상기 제1 굴절면과 상기 제1 전반사면의 전방에 배치된 제4 굴절면; 및
상기 제2 전반사면에서 반사된 광선이 입사되도록 상기 제2 전반사면의 전방에 배치된 제5 굴절면;
을 구비한 집광렌즈.
제8항에 있어서,
상기 제4 굴절면은 상기 제1 굴절면에 입사된 광선 및 상기 제1 전반사면에서 전반사된 광선이 상기 광축과 평행하게 굴절되도록 전방으로 볼록한 곡선의 단면 형상으로 형성된 집광렌즈.
제8항에 있어서,
상기 제5 굴절면은 상기 제2 전반사면에서 전반사된 광선이 상기 광축과 평행하게 굴절되도록 상기 광축과 직교하는 단면 형상으로 형성된 집광렌즈.
제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 집광렌즈;
상기 집광렌즈에 광선을 제공하도록 상기 집광렌즈의 후방에 배치된 발광소자; 및
상기 발광소자가 실장된 회로 기판;
를 포함하는 조명장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 집광렌즈가 형성된 렌즈 커버;
상기 집광렌즈에 광선을 제공하도록 상기 집광렌즈의 후방에 배치된 발광소자; 및
상기 발광소자가 실장된 회로 기판;을 포함하며,
상기 발광소자는 상기 회로 기판의 서로 다른 위치에 각각 배치되고, 상기 집광렌즈는 상기 렌즈 커버에 상기 발광소자와 대응되는 위치에 각각 형성된 조명장치.