KR102347922B1

KR102347922B1 - 조명용 광학렌즈 및 이를 이용한 조명장치

Info

Publication number: KR102347922B1
Application number: KR1020190161609A
Authority: KR
Inventors: 이소영; 강선구
Original assignee: 이소영; 강선구
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2022-01-06
Also published as: KR20210071436A

Abstract

조명용 광학렌즈 및 이를 이용한 조명장치를 개시한다. 본 발명은 전방 시야를 확보하기 위한 넓은 수평 시야각을 갖는 배광분포와 특정 영역에 높은 조도값을 형성하여 시인성을 개선할 수 있다.

Description

조명용 광학렌즈 및 이를 이용한 조명장치{LIGHTING OPTICAL LENS AND LIGHTING DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 조명용 광학렌즈 및 이를 이용한 조명장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 전방 시야를 확보하기 위한 넓은 수평 시야각을 갖는 배광분포와 특정 영역에 높은 조도값을 형성하여 시인성을 개선한 조명용 광학렌즈 및 이를 이용한 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자전거는 사람의 힘으로 바퀴를 회전시켜 움직이는 2륜차를 통칭하는 이동 수단이다.

최근에는 자전거가 단순히 이동 수단으로만 인식되는 것이 아니라, 생활체육과 운동 및 레저 등과 같이 널리 활용되고 있는 추세이다.

일례로, 자전거를 활용하는 라이더(rider)들은 출퇴근용으로 자전거를 활용하거나, 뿐만 아니라 휴일이나 여가시간을 이용하여 전문적인 레저 활동 또는 운동용으로 활용하고 있다.

특히, 새벽이나 퇴근 이후의 저녁시간에 자전거를 타는 경우가 늘어나고 있어서, 자전거를 어두운 야간에 타는 경우에는 시야의 확보가 어려워 사고의 위험이 증가될 수 있으므로, 자전거에 헤드램프(또는 전조등)을 설치하여 사용하고, 있다.

도 1은 일반적인 자전거용 헤드램프의 설치 상태를 예시도로서, 주로 자전거(10)의 핸들(11)에 헤드램프(20)를 설치하여 사용한다.

도 2는 종래기술에 따른 프로젝션 헤드램프의 구성을 나타낸 예시도로서, 반사경(21)과, 반사경(21)의 내부에 설치되어 빛을 출력하는 램프(22)와, 반사경(21)의 전측에 설치되어 램프(22)에서 출력된 빛이 일정 배광 패턴을 형성하며 출력되게 하는 렌즈(23)를 포함하여 구성된다.

이러한 헤드램프(20)는 자전거의 전방 일정 영역, 예를 들면 주행방향 전측을 단순하게 비추는 구조로만 제작되어, 전조등이 비추는 영역이 매우 제한적이고, 자전거의 야간 주행시 충분한 안전성을 확보하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 자전거에 여러 개의 전조등을 설치하면, 자전거의 구조가 전체적으로 복잡해지는 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-1534623호(발명의 명칭: 듀얼 모드를 적용한 자전거용 라이트 장치)에는, 자전거의 주행 중에 LED의 온오프 동작이나 밝기 등을 자유롭게 변경 가능한 기술이 개시되어 있다.

또한, 한국등록특허 제10-1639531호(발명의 명칭: 자전거 조명 장치)에는, 자전거 주행시 자전거의 주행 상태 및 주행 환경에 맞춰 전방의 시야를 확보하고 후방의 다른 자전거 주행자 또는 차량으로부터 시인성을 높일 수 있는 기술이 개시되어 있다.

그러나 종래기술에 따른 자전거 조명장치는 단순히 밝기의 제어를 통해 시인성을 향상 시키는 구성으로서, 특정 영역에 집중되는 배광만을 제공하여 주변을 살피기 위한 넓은 배광은 함께 제공하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 전동 킥보드, 전동 스쿠터, 모터사이클 등과 같은 모빌리티 장치에 설치되는 조명장치도 단순히 밝기의 제어를 통해 시인성을 향상 시킬수 있을 뿐, 넓은 배광과 함께 제공하지 못하는 문제점이 있다.

문헌 1. 한국등록특허 제10-1534623호(발명의 명칭: 듀얼 모드를 적용한 자전거용 라이트 장치) 문헌 2. 한국등록특허 제10-1639531호(발명의 명칭: 자전거 조명 장치)

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 전방 시야를 확보하기 위한 넓은 수평 시야각을 갖는 배광분포와 특정 영역에 높은 조도값을 형성하여 시인성을 개선한 조명용 광학렌즈 및 이를 이용한 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예는 조명용 광학렌즈로서, 서로 다른 빛이 측면으로부터 입사되도록 형성된 입사부와, 상기 입사된 빛이 출력되도록 형성된 출사부와, 상기 입사부로 입사된 빛이 서로 다른 배광패턴을 형성하며 상기 출사부로 전반사되도록 하는 전반사부를 구비한 렌즈부를 포함한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈는 렌즈부로부터 출력되는 빛을 임의의 배광 패턴으로 변환하여 출력하는 프로젝션 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 입사부는 렌즈부의 길이방향 측면에 상기 렌즈부의 수평방향과 직교하는 방향 또는 상기 렌즈부의 수평방향과 일정 각도의 기울기를 형성한 경사진 방향 중 어느 하나의 방향에서 입사되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 입사부는 렌즈부의 길이방향 측면에 상기 렌즈부의 수직방향과 직교하는 방향 또는 상기 렌즈부의 수직방향과 일정 각도의 기울기를 형성한 경사진 방향 중 어느 하나의 방향에서 입사되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 입사부는 제1 빛이 입사되는 제1 입사부; 및 상기 제1 입사부와 일정 거리 이격되어 제2 빛이 입사되는 제2 입사부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 출사부는 상기 제1 입사부로부터 입사된 빛이 출력되고, 빛의 출력방향으로 볼록 형상의 곡률을 갖는 제1 출사부; 및 상기 제2 입사부로부터 입사된 빛이 출력되도록 하고, 빛의 출력방향으로 볼록 형상의 곡률을 갖는 제2 출사부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 전반사부는 제1 출사부 방향으로 볼록 형상의 곡률 또는 볼록 형상의 비구면을 형성하고, 상기 제1 입사부로 입사된 빛을 상기 제1 출사부로 전반사하는 제1 전반사부; 제2 출사부 방향으로 오목 형상의 곡률 또는 오목 형상의 비구면을 형성하고, 상기 제2 입사부로부터 입사된 빛을 제2 출사부로 전반사하는 제2 전반사부; 및 상기 제2 전반사부와 구획되고, 제2 출사부 방향으로 오목 형상의 곡률 또는 오목 형상의 비구면을 형성하며, 상기 제2 입사부로 입사된 빛을 상기 제2 출사부로 전반사하는 제3 전반사부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 제2 전반사부는 상기 제2 전반사부로부터 전반사된 빛의 적어도 일부가 컷오프 쉴드에서 전반사되어 제2 출사부로 출력되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 제2 출사부는 제3 전반사부로부터 전반사된 빛을 전반사하는 제4 전반사부; 및 상기 제4 전반사부와 단차를 형성하여 구성되고 상기 제4 전반사부로부터 전반사된 빛을 제2 출사부로 전반사하는 제5 전반사부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 실시 예에 따른 제5 전반사부는 제2 전반사부의 초점이 형성되는 영역에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 전반사부의 곡률은 다음의 타원 함수의 수식

으로부터 산출되는 타원체의 곡률 중 일부 섹션의 곡률인 것을 특징으로 하고, 여기서, a는 타원체의 장축에 대한 중심축으로부터의 거리이고, b는 타원체의 단축에 대한 중심축으로부터의 거리이다.

또한, 상기 실시 예에 따른 제1 전반사부의 타원체의 곡률은 상기 제1 전반사부로부터 전반사된 빛의 광경로와 렌즈부의 수직방향을 포함하는 평면으로 구분하는 섹션의 곡률이고, 상기 제2 전반사부의 타원체의 곡률은 상기 제2 전반사부로부터 전반사된 광경로와 렌즈부의 수직방향을 포함하는 평면으로 구분하는 섹션의 곡률인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 전반사부로부터 반사된 빛의 일부를 전반사하여 출사부의 배광 패턴에 컷오프 라인을 형성하는 컷오프 쉴드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 프로젝션 렌즈부의 수평곡선(Horizontal curve) 초점과 전반사부의 수평곡선(Horizontal curve) 허초점은 동일한 초점으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 프로젝션 렌즈부는 제1 출사부로부터 입력된 빛이 발산되도록 제1 배광 패턴을 형성하고, 빛의 출력방향으로 오목 형상의 곡률을 형성한 프로젝션 렌즈 제1 입사부; 및 제2 출사부로부터 입력된 빛이 집중되도록 제2 배광 패턴을 형성하고, 빛이 입력되는 방향으로 볼록 형상의 곡률을 형성한 프로젝션 렌즈 제2 입사부; 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈를 이용한 조명장치는 빛이 측면으로부터 입사되도록 형성된 입사부와, 상기 입사된 빛이 출력되도록 형성된 출사부와, 상기 입사부로 입사된 빛이 서로 다른 배광패턴을 형성하며 상기 출사부로 전반사되도록 하는 전반사부를 구비한 렌즈부;와 상기 렌즈부로부터 출력되는 빛을 임의의 배광 패턴으로 변환하여 출력하는 프로젝션 렌즈부;를 구비한 광학렌즈; 상기 광학렌즈로 빛을 출력하는 복수의 광원부; 상기 광학렌즈 및 광원부를 수납하는 하우징; 및 상기 광원부로 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 하우징은 길이방향의 단면 형상이 직사각 형상, 일측이 볼록한 '⊂' 형상, 에어포일(Airfoil) 형상 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전방 시야를 확보하기 위한 넓은 수평 시야각을 갖는 배광분포와 특정 영역에 높은 조도값을 형성하여 시인성을 개선하여 야간 주행중 안전성을 향상 시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 자전거용 헤드램프의 설치 상태를 예시도.
도 2는 종래기술에 따른 프로젝션 헤드램프의 구성을 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈를 나타낸 평면도.
도 5는 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈를 나타낸 측면도.
도 6은 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈의 입사부 배치를 설명하기 위한 예시도.
도 7은 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈의 입사부 배치를 설명하기 위한 다른 예시도.
도 8은 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈의 동작을 설명하기 위한 예시도.
도 9는 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈의 동작을 설명하기 위한 다른 예시도.
도 10은 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈의 동작을 설명하기 위한 또 다른 예시도.
도 11은 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈의 동작을 설명하기 위한 또 다른 예시도.
도 12는 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈의 배광분포를 나타낸 예시도.
도 13은 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈의 배광분포를 나타낸 다른 예시도.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈를 이용한 조명장치를 나타낸 예시도.
도 15는 도 14의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈를 이용한 조명장치를 나타낸 평면도.
도 16은 도 14의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈를 이용한 조명장치를 나타낸 측단면도.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 발명의 기술적 요지와 직접적 관련이 없는 구성에 대해서는 본 발명의 기술적 요지를 흩뜨리지 않는 범위 내에서 생략하였음에 유의하여야 할 것이다.

또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 발명자가 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 적절한 용어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다는 표현은 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

또한, "‥부", "‥기", "‥모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 그 둘의 결합으로 구분될 수 있다.

또한, "적어도 하나의" 라는 용어는 단수 및 복수를 포함하는 용어로 정의되고, 적어도 하나의 라는 용어가 존재하지 않더라도 각 구성요소가 단수 또는 복수로 존재할 수 있고, 단수 또는 복수를 의미할 수 있음은 자명하다 할 것이다.

또한, 각 구성요소가 단수 또는 복수로 구비되는 것은, 실시 예에 따라 변경가능하다 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈 및 이를 이용한 조명장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈를 나타낸 평면도이며, 도 5는 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈를 나타낸 측면도이고, 도 6은 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈의 입사부 배치를 설명하기 위한 예시도이며, 도 7은 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈의 입사부 배치를 설명하기 위한 다른 예시도이고, 도 8은 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈의 동작을 설명하기 위한 예시도이며, 도 9는 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈의 동작을 설명하기 위한 다른 예시도이고, 도 10은 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈의 동작을 설명하기 위한 또 다른 예시도이며, 도 11은 도 3의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈의 동작을 설명하기 위한 또 다른 예시도이다.

도 3 내지 도 11에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈(100)는 렌즈부(110)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 렌즈부(110)는 입사된 빛이 미리 설정된 광 경로를 따라 이동할 수 있도록 구성된 투명 재질의 부재로서, 서로 다른 경로로 입사되는 빛이 렌즈부(110)의 측면으로부터 입사되도록 입사부(111)가 구성될 수 있다.

상기 입사부(111)는 렌즈부(110) 몸체의 길이방향 일측에 돌출되어 설치되어 광원부(130)로부터 출력된 빛이 상기 렌즈부(110)의 측면에서 입사되도록 구성되고, 제1 입사부(111a)와, 제2 입사부(111b)로 구성될 수 있다.

상기 제1 입사부(111a)는 광원부(130)로부터 출력된 빛이 입사되고, 상기 입사된 빛은 제1 경로를 따라 이동하여 예를 들면, 제1 배광 패턴(P1)을 형성하며 출력되도록 한다.

상기 제2 입사부(111b)는 렌즈부(110)의 몸체 측면에 제1 입사부(111a)와 일정 거리 이격되어 설치되고, 광원부(130)로부터 출력된 빛이 입사되어 제2 경로를 따라 이동하여 예를 들면, 제2 배광 패턴(P2)을 형성하며 출력되도록 한다.

또한, 상기 입사부(111)는 렌즈부(110)로부터 빛이 출력되는 방향, 즉 렌즈부(110)의 길이방향 측면에 상기 렌즈부(110)가 설치된 수평방향과 직교하는 측면 방향 또는 상기 렌즈부(110)의 수평방향과 일정 각도(θ1) 기울어진 방향에서 빛이 입사되도록 입사부(111-1)를 형성할 수도 있다.

또한, 상기 입사부(111)는 상기 렌즈부(110)의 수평방향과 일정 각도(θ2)의 기울어진 방향에서 빛이 입사되도록 입사부(111-2)를 형성할 수도 있다.

또한, 상기 입사부(111)는 렌즈부(110)로부터 빛이 출력되는 방향과 수직인 렌즈부(110)의 길이방향 측면에서, 상기 렌즈부(110)의 수직방향과 일정 각도(θ3) 기울어진 방향에서 빛이 입사되도록 입사부(111-3)를 형성할 수도 있다.

또한, 상기 입사부(111)는 렌즈부(110)의 수직방향과 일정 각도(θ4) 기울어진 방향에서 빛이 입사되도록 입사부(111-3)를 형성할 수도 있다.

또한, 상기 렌즈부(110)는 입사부(111)로 입사된 빛이 출력되도록 렌즈부(110)의 몸체 길이방향 말단부에 출사부(112)가 형성될 수 있다.

상기 출사부(112)는 제1 입사부(111a)와 제2 입사부(111b)로 각각 입사된 빛이 서로 다른 광 경로를 따라 이동하여 출력되도록 제1 출사부(112a)와 제2 출사부(112b)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1 출사부(112a)는 제1 입사부(111a)로부터 입사된 빛이 출력되고, 렌즈부(110) 몸체의 길이방향 말단부, 즉 상기 빛의 출력방향측으로 곡률을 형성한 볼록 형상으로 구성될 수 있다.

상기 제2 출사부(112b)는 제2 입사부(111b)로부터 입사된 빛이 출력되고, 렌즈부(110) 몸체의 길이방향 말단부측에 제1 출사부(112a)와 구분되어 설치된다.

또한, 상기 제2 출사부(112b)는 빛의 출력방향으로 곡률을 형성한 볼록 형상으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 렌즈부(110)는 입사부(111)로 입사된 빛이 서로 다른 배광패턴을 형성하며 상기 출사부(112)로 전반사되도록 하는 전반사부(113)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 전반사부(113)는 제1 입사부(111a)로 입사된 빛을 제1 출사부(112a)로 전반사하는 제1 전반사부(113a)와, 제2 입사부(111b)로 입사된 빛을 컷오프 쉴드(114)로 전반사하여 제2 출사부(112b)로 출력되도록 하는 제2 전반사부(113b)와, 제2 입사부(111b)로 입사된 빛을 제2 출사부(112b)로 전반사하는 제2 전반사부(113b)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1 전반사부(113a)는 제1 입사부(111a)로 입사된 빛을 전반사하여 제1 출사부(112a)로 광경로가 변경되도록 하고, 상기 제1 출사부(112a) 방향으로 곡률을 형성한 볼록 형상 또는 비구면의 볼록 형상으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 제1 전반사부(113a)는 볼록 형상의 전반사면을 통해 제1 입사부(111a)로부터 입사된 빛이 제1 출사부(112a)방향으로 분산되는 배광 패턴을 형성하며 전반사되도록 한다.

즉, 상기 제1 전반사부(113a)는 넓은 배광 배턴(또는 배광 분포)을 형성하기 위해 제1 전반사부(113a)에서 허초점을 형성하여 넓은 수평 시야각을 갖는 배광 패턴이 형성되도록 한다.

상기 제2 전반사부(113b)는 제2 입사부(111b)로 입사된 빛을 전반사하여 제2 출사부(112b)로 광경로가 변경되도록 하고, 상기 제2 출사부(112b) 방향으로 곡률을 형성한 오목 형상 또는 비구면의 오목 형상으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 제2 전반사부(113b)는 오목 형상의 전반사면을 통해 제2 입사부(111b)로부터 입사된 빛이 컷오프 쉴드(114) 방향으로 집광되도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 제2 전반사부(113b)는 모든 섹션의 제2 전반사부 섹션 곡선의 초점이 제2 전반사부(113b)의 수평 곡선(Horizontal curve)의 허초점과 거리가 'R'인 위치에 배치되도록 한다.

상기 제3 전반사부(113c)는 제2 전반사부(113b)와 구획되어 설치되고, 제2 출사부(112b) 방향으로 오목 형상의 곡률 또는 오목 형상의 비구면을 형성하며, 제2 입사부(111b)로부터 입사된 빛을 전반사하여 제2 출사부(112b) 방향으로 집광되는 배광 패턴을 형성하며 전반사되도록 한다.

또한, 상기 전반사부(113)는 다음의 타원 함수의 수식으로부터 산출되는 타원체의 적어도 일부의 곡률을 갖도록 구성될 수 있다.

여기서, a는 타원체의 장축에 대한 중심축으로부터의 거리이고, b는 타원체의 단축에 대한 중심축으로부터의 거리이다.

즉, 상기 전반사부(113)의 제1 내지 제 3 전반사부(113a, 113b, 113c)는 타원체(E)의 곡률 중 일부 섹션의 곡률값을 갖도록 구성된다.

여기서, 상기 제1 전반사부(113a)의 타원체(E)의 곡률은 상기 제1 전반사부(113a)로부터 전반사된 빛의 광경로와 렌즈부(110)의 수직방향을 포함하는 평면으로 구분하는 섹션의 곡률이다.

또한, 상기 제2 전반사부(113b)의 타원체(E)의 곡률은 상기 제2 전반사부(113b)로부터 전반사된 광경로와 렌즈부(110)의 수직방향을 포함하는 평면으로 구분하는 섹션의 곡률이다.

또한, 상기 렌즈부(110)는 전반사부(113)로부터 반사된 빛의 일부를 전반사하여 출사부(112)의 배광 패턴에 컷오프 라인을 형성하는 컷오프 쉴드(114)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 컷오프 쉴드(114)는 제1 전반사부(113a)로부터 제1 출사부(112a)측으로 전반사되는 빛의 컷오프 라인을 형성하는 제1 컷오프 쉴드(114a)와, 제2 전반사부(113b)로부터 제2 출사부(112b)측으로 전반사되는 빛의 컷오프 라인을 형성하는 제2 컷오프 쉴드(114b)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 렌즈부(110)는 제2 출사부(112b)에 제4 전반사부(115a)와, 상기 제4 전반사부(115a)와 일정 거리 이격되어 제5 전반사부(115b)가 단차를 형성하도록 구성함으로써, 제1 광경로(L1) 또는 제2 광경로(L2)를 따라 이동하는 제2 및 제3 전반사부(113b, 113c)로부터의 빛이 전반사되도록 한다.

즉, 상기 제4 전반사부(115a)는 제3 전반사부(113c)로부터 전반사되어 제1 광경로(L1)를 따라 이동하는 빛을 전반사하여 제5 전반사부(115b)에 입사되도록 한다.

상기 제5 전반사부(115b)는 제4 전반사부(115a)와 단차를 형성하여 구성되고, 상기 제4 반사부(115a)로부터 전반사된 빛을 전반사하여 제2 출사부(11b)로 출력되도록 한다.

또한, 상기 제5 전반사부(115b)는 제2 전반사부(113b)의 초점이 형성되는 위치에 설치될 수 있고, 상기 제5 전반사부(115b)의 위치는 'A' ='B' + 'C' - 이때, A는 제2 전반사부의 초점 거리이고, B는 제2 전반사부로부터 제4 전반사부까지의 거리이며, C는 제4 전반사부와 제5 전반사부 사이이 거리 임 - 로부터 산출될 수 있다.

또한, 상기 광학렌즈(100)는 프로젝션 렌즈부(120)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 프로젝션 렌즈부(120)는 렌즈부(110)로부터 출력되는 빛을 임의의 배광 패턴으로 변환하여 출력하는 구성으로서, 상기 렌즈부(110)와 일정 거리 이격되어 구성될 수 있다.

또한, 상기 프로젝션 렌즈부(120)는 프로젝션 렌즈부(120)의 수평곡선(Horizontal curve) 초점과 전반사부(113)의 수평곡선(Horizontal curve) 허초점이 동일한 초점으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 프로젝션 렌즈부(120)는 렌즈부(110)의 제1 출사부(112a)로부터 빛이 입력되는 프로젝션 렌즈 제1 입사부(121)와, 렌즈부(110)의 제2 출사부(112b)로부터 빛이 입력되는 프로젝션 렌즈 제2 입사부(122)로 구성될 수 있다.

상기 프로젝션 렌즈 제1 입사부(121)는 빛이 출력되는 방향으로 곡률을 형성한 오목 형상으로 구성될 수 있다.

오목 형상의 프로젝션 렌즈 제1 입사부(121)는 렌즈부(110)의 제1 출사부(112a)로부터 입력된 빛이 발산되는 제1 배광 패턴(P1)을 형성하며 출력되도록 함으로써, 도 12과 같은 넓은 시야각의 배광 패턴이 형성될 수 있도록 한다.

상기 프로젝션 렌즈 제2 입사부(122)는 빛이 입력되는 방향으로 곡률을 형성한 볼록 형상으로 구성될 수 있다.

볼록 형상의 프로젝션 제2 입사부(122)는 렌즈부(110)의 제2 출사부(112b)로부터 입력된 빛이 제2 배광 패턴(P2)을 형성하며 출력되도록 함으로써, 도 13과 같이 좁은 시야각에 빛이 집중되는 높은 조도의 배광 패턴이 형성될 수 있도록 한다.

다음은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈를 이용한 조명장치를 설명한다.

우선, 동일한 구성요소에 대한 반복적인 설명은 생략하고, 동일한 구성요소에 대하여 동일한 도면부호를 사용한다.

도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈를 이용한 조명장치를 나타낸 예시도이고, 도 15는 도 14의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈를 이용한 조명장치를 나타낸 평면도이며, 도 16은 도 14의 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈를 이용한 조명장치를 나타낸 측단면도이다.

도 3 내지 도 11과, 도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명용 광학렌즈를 이용한 조명장치(200)는 광학렌즈(100)와, 하우징(210)과, 전원 공급부(220)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 광학렌즈(100)는 서로 다른 빛이 측면으로부터 입사되도록 형성된 복수의 입사부(111)와, 상기 입사된 빛이 출력되도록 형성된 복수의 출사부(112)와, 상기 입사부(111)로 입사된 빛이 서로 다른 배광패턴을 형성하며 상기 출사부(112)로 전반사되도록 하는 복수의 전반사부(113)를 구비한 렌즈부(110)와, 상기 렌즈부(110)로부터 출력되는 빛을 임의의 배광 패턴으로 변환하여 출력하는 프로젝션 렌즈부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 광원부(130)는 광학렌즈(100)로 빛을 출력하는 구성으로서, 복수의 입사부(111)에 각각 설치되어 상기 입사부(111)로 빛을 출력하며, LED 등의 발광소자로 구성될 수 있다.

상기 하우징(210)은 내부에 수납공간이 형성되어 광학렌즈(100), 광원부(130) 및 전원 공급부(220)가 수납되도록 구성된다.

또한, 상기 하우징(210)은 주행중의 저항이 감소될 수 있도록 하우징(210)의 길이방향 단면 형상을 직사각 형상, 일측이 볼록한 '⊂' 형상, 에어포일(Airfoil) 형상 중 어느 하나로 구성될 수 있고, 바람직하게는 에어포일 형상으로 구성될 수 있다.

그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 형상으로 변경하여 실시할 수 있음은 당업자에게 있어서 자명할 것이다.

상기 전원 공급부(220)는 광원부(130)로 전원을 공급하는 구성으로서, 1차 전지 또는 2차 전지로 구성될 수 있다.

또한, 상기 전원 공급부(220)와 광원부(130) 사이에 스위치 또는 버튼을 설치하여 조명장치(200)의 온/오프 동작을 제어하도록 구성할 수도 있다.

따라서, 전방 시야를 확보하기 위한 넓은 수평 시야각을 갖는 배광분포와 특정 영역에 높은 조도값을 형성하여 시인성을 개선하여 자전거, 전동 킥보드, 전동스쿠터, 모터 사이클과 같은 모빌리티 장치의 야간 주행중 안전성을 향상 시킬 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 도면번호는 설명의 명료성과 편의를 위해 기재한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다.

또한, 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.

100 : 광학 렌즈 110 : 렌즈부
111 : 입사부 111a : 제1 입사부
111b : 제2 입사부 112 : 출사부
112a : 제1 출사부 112b : 제2 출사부
113 : 전반사부 113a : 제1 전반사부
113b : 제2 전반사부 113c : 제3 전반사부
114 : 컷오프 쉴드 114a : 제1 컷오프 쉴드
114b : 제2 컷오프 쉴드 115a : 제4 전반사부
115b : 제5 전반사부 120 : 프로젝션 렌즈부
121 : 프로젝션 렌즈 제1 입사부 122 : 프로젝션 렌즈 제2 입사부
130 : 광원부 200 : 조명장치
210 : 하우징 220 : 전원 공급부

Claims

빛이 측면으로부터 입사되도록 형성된 입사부(111)와, 상기 입사된 빛이 출력되도록 형성된 출사부(112)와, 상기 입사부(111)로 입사된 빛이 서로 다른 배광패턴을 형성하며 상기 출사부(112)로 전반사되도록 하는 전반사부(113)를 구비한 렌즈부(110); 및
상기 렌즈부(110)로부터 출력되는 빛을 임의의 배광 패턴으로 변환하여 출력하는 프로젝션 렌즈부(120);를 포함하되,
상기 프로젝션 렌즈부(120)는 출사부(112)로부터 입력된 빛이 발산되도록 제1 배광 패턴을 형성하고, 빛의 출력방향으로 오목 형상의 곡률을 형성한 프로젝션 렌즈 제1 입사부(121); 및
상기 출사부(112)로부터 입력된 빛이 집중되도록 제2 배광 패턴을 형성하고, 빛이 입력되는 방향으로 볼록 형상의 곡률을 형성한 프로젝션 렌즈 제2 입사부(122);를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명용 광학렌즈.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 입사부(111)는 렌즈부(110)의 길이방향 측면에 상기 렌즈부(110)의 수평방향과 직교하는 방향 또는 상기 렌즈부(110)의 수평방향과 일정 각도(θ1, θ2)의 기울기를 형성한 경사진 방향 중 어느 하나의 방향에서 입사되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 조명용 광학렌즈.
제 3 항에 있어서,
상기 입사부(111)는 렌즈부(110)의 길이방향 측면에 상기 렌즈부(110)의 수직방향과 직교하는 방향 또는 상기 렌즈부(110)의 수직방향과 일정 각도(θ3, θ4)의 기울기를 형성한 경사진 방향 중 어느 하나의 방향에서 입사되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 조명용 광학렌즈.
제 4 항에 있어서,
상기 입사부(111)는 제1 빛이 입사되는 제1 입사부(111a); 및
상기 제1 입사부(111a)와 일정 거리 이격되어 제2 빛이 입사되는 제2 입사부(111b) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명용 광학렌즈.
제 5 항에 있어서,
상기 출사부(112)는 상기 제1 입사부(111a)로부터 입사된 빛이 출력되고, 빛의 출력방향으로 볼록 형상의 곡률을 갖는 제1 출사부(112a); 및
상기 제2 입사부(111b)로부터 입사된 빛이 출력되도록 하고, 빛의 출력방향으로 볼록 형상의 곡률을 갖는 제2 출사부(112b) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명용 광학렌즈.
제 6 항에 있어서,
상기 전반사부(113)는 제1 출사부(112a) 방향으로 볼록 형상의 곡률 또는 볼록 형상의 비구면을 형성하고, 상기 제1 입사부(111a)로 입사된 빛을 상기 제1 출사부(112a)로 전반사하는 제1 전반사부(113a);
제2 출사부(112b) 방향으로 오목 형상의 곡률 또는 오목 형상의 비구면을 형성하고, 상기 제2 입사부(111b)로 입사된 빛을 제2 출사부(112b)로 출력되도록 하는 제2 전반사부(113b); 및
상기 제2 전반사부(113b)와 구획되고, 제2 출사부(112b) 방향으로 오목 형상의 곡률 또는 오목 형상의 비구면을 형성하며, 상기 제2 입사부(111b)로 입사된 빛을 상기 제2 출사부(112b)로 전반사하는 제3 전반사부(113c) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명용 광학렌즈.
제 7 항에 있어서,
상기 제2 전반사부(113b)로부터 전반사된 빛의 적어도 일부는 컷오프 쉴드(114)에서 전반사되어 제2 출사부(112b)로 출력되는 것을 특징으로 하는 조명용 광학렌즈.
제 7 항에 있어서,
상기 제2 출사부(112b)는 제3 전반사부(113c)로부터 전반사된 빛을 전반사하는 제4 전반사부(115a); 및
상기 제4 전반사부(115a)와 단차를 형성하여 구성되고 상기 제4 전반사부(115a)로부터 전반사된 빛을 제2 출사부(11b)로 전반사하는 제5 전반사부(115b);를 더 포함하되,
상기 제5 전반사부(115b)는 제2 전반사부(113b)의 초점이 형성되는 영역에 설치되는 것을 특징으로 하는 조명용 광학렌즈.
제 7 항에 있어서,
상기 전반사부(113)의 곡률은 다음의 타원함수의 수식

- 여기서, a는 타원함수의 장축에 대한 중심축으로부터의 거리이고, b는 타원함수의 단축에 대한 중심축으로부터의 거리 임 - 으로부터 산출되는 타원체의 곡률 중 일부 섹션의 곡률인 것을 특징으로 하는 조명용 광학렌즈.
제 10 항에 있어서,
상기 제1 전반사부(113a)의 타원체의 곡률은 상기 제1 전반사부(113a)로부터 전반사된 빛의 광경로와 렌즈부(110)의 수직방향을 포함하는 평면으로 구분하는 섹션의 곡률이고,
상기 제2 전반사부(113b)의 타원체의 곡률은 상기 제2 전반사부(113b)로부터 전반사된 광경로와 렌즈부(110)의 수직방향을 포함하는 평면으로 구분하는 섹션의 곡률인 것을 특징으로 하는 조명용 광학렌즈.
제 11 항에 있어서,
상기 전반사부(113)로부터 반사된 빛의 일부를 전반사하여 출사부(112)의 배광 패턴에 컷오프 라인을 형성하는 컷오프 쉴드(114)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명용 광학렌즈.
제 12 항에 있어서,
상기 프로젝션 렌즈부(120)의 수평곡선(Horizontal curve) 초점과 전반사부(113)의 수평곡선(Horizontal curve) 허초점은 동일한 초점으로 이루어진 것을 특징으로 하는 조명용 광학렌즈.
삭제
빛이 측면으로부터 입사되도록 형성된 입사부(111)와, 상기 입사된 빛이 출력되도록 형성된 출사부(112)와, 상기 입사부(111)로 입사된 빛이 서로 다른 배광패턴을 형성하며 상기 출사부(112)로 전반사되도록 하는 전반사부(113)를 구비한 렌즈부(110);와 상기 렌즈부(110)로부터 출력되는 빛을 임의의 배광 패턴으로 변환하여 출력하되, 상기 출사부(112)로부터 입력된 빛이 발산되도록 제1 배광 패턴을 형성하고, 빛의 출력방향으로 오목 형상의 곡률을 형성한 프로젝션 렌즈 제1 입사부(121)와, 상기 출사부(112)로부터 입력된 빛이 집중되도록 제2 배광 패턴을 형성하고, 빛이 입력되는 방향으로 볼록 형상의 곡률을 형성한 프로젝션 렌즈 제2 입사부(122)로 이루어진 프로젝션 렌즈부(120);를 구비한 광학렌즈(100);
상기 광학렌즈(100)로 빛을 출력하는 복수의 광원부(130);
상기 광학렌즈(100) 및 광원부(130)를 수납하는 하우징(210); 및
상기 광원부(130)로 전원을 공급하는 전원 공급부(220)를 포함하는 조명용 광학렌즈를 이용한 조명장치.
제 15 항에 있어서,
상기 하우징(210)은 길이방향의 단면 형상이 직사각 형상, 일측이 볼록한 '⊂' 형상, 에어포일(Airfoil) 형상 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 조명용 광학렌즈를 이용한 조명장치.