KR101410794B1

KR101410794B1 - Light adjusting optical system and led lighting included the same

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Publication number: KR101410794B1
Application number: KR1020120129233A
Authority: KR
Inventors: 현동훈; 노명재
Original assignee: 노명재; 현동훈
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2014-06-24
Anticipated expiration: 2032-11-15
Also published as: KR20140062921A

Abstract

본 발명은 LED 조명용 광 조정 광학계 및 이를 포함하는 LED 조명에 관한 것으로서, 교차파동패턴부를 포함하는 구성으로 이루어지게 함으로써 COB타입 LED모듈이나 COM타입 LED모듈의 멀티칩 패키지형 LED를 LED 조명용 광원으로 유용하게 채택하여 사용할 수 있는 유용함을 제공하며, 특히 COB 또는 COM 타입의 멀티칩 패키지형 LED 자체가 갖는 불연속의 칩 마운팅에 의한 불안정한 칩 구조로 인해 발생되는 불완전한 방사특성을 용이하게 보완할 수 있으면서 종래 많이 발생되던 분리나 분산 패턴 또는 띠무늬 패턴까지 제거할 수 있으며, LED 조명의 성능 향상은 물론 효율 개선을 구현할 수 있는 LED 조명용 광 조정 광학계 및 이를 포함하는 LED 조명에 관한 것이다.The present invention relates to a light adjusting optical system for LED lighting and a LED lighting device including the same, and more particularly, to a multi-chip package LED of a COB type LED module or a COM type LED module as a light source for LED lighting In particular, it is possible to easily compensate incomplete radiation characteristics caused by an unstable chip structure due to discontinuous chip mounting of COB or COM type multi-chip package LED itself, A dispersion pattern or a band pattern can be removed, and the improvement of the performance of the LED lighting as well as the improvement of the efficiency can be realized, and an LED lighting including the same.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a light adjusting optical system for an LED illumination,

본 발명은 LED모듈을 광원으로 하는 엘이디(LED) 조명용 광 조정 광학계 및 이를 포함하는 엘이디 조명에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 COB 타입 LED모듈이나 COM 타입 LED모듈의 멀티칩 패키지형 LED를 LED 조명용 광원으로 유용하게 채택하여 적용할 수 있도록 하되, 이들 COB 또는 COM 타입의 멀티칩 패키지형 LED 자체가 갖는 불연속의 칩 마운팅에 의한 불안정한 칩 구조로 인해 발생되는 불완전한 방사특성을 보완하여줄 수 있도록 하며, 비구면 활용 및 수차 제어를 통해 LED 조명효율을 개선하여줄 수 있도록 한 LED 조명용 광 조정 광학계 및 이를 포함하는 LED 조명에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a light adjusting optical system for an LED lighting using an LED module as a light source and an LED illumination including the same, and more particularly to a multi-chip package LED of a COB type LED module or a COM type LED module, In addition, it is possible to compensate for incomplete radiation characteristics caused by an unstable chip structure due to discontinuous chip mounting of COB or COM type multi-chip package LED itself, And an LED illumination including the optical adjustment optical system for LED illumination, which can improve the LED illumination efficiency through utilization and aberration control.

조명장치를 비롯한 산업전반에 걸쳐 광원으로 LED를 사용하는 경우가 많아지고 있으며, 이에 따라 LED를 효과적이면서 효율적으로 사용하기 위한 각 산업분야에서의 연구 또한 활발히 진행되고 있다.In many cases, LEDs are used as a light source throughout the industry, including lighting devices. Accordingly, researches in various industrial fields have been actively conducted to effectively and efficiently use LEDs.

특히, 기존의 전통 조명을 대체하는 개념의 신(新)조명으로서 LED 조명에 대한 연구가 가장 두각되고 있다.In particular, research on LED lighting has become the most prominent as a new lighting concept replacing traditional traditional lighting.

일반적으로 LED는 광(光)이 직진성의 특성을 갖는 것으로서 점광원이라 할 수 있는데, 이러한 점광원의 유형은 주변에 비해 중심부분에 광 분포가 집중되는 광학특성으로 반짝거림에 의한 눈부심 현상을 초래하는 단점을 지니고 있다.In general, an LED is a point light source because light (light) has a characteristic of a linearity. The type of the point light source is an optical characteristic in which a light distribution is concentrated at a central portion, .

한편, 반도체기술의 발전과 더불어 면광원 형태의 발산광을 내보내는 COB(Chip On Board) 타입이나 COM(Chip On Metal) 타입의 멀티칩 패키지형 LED가 개발되고, 이러한 멀티칩 패키지형 LED를 LED 조명의 광원으로 적용하여 실용화하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.On the other hand, along with the development of semiconductor technology, COB (Chip On Board) type or COM (Chip On Metal) type multi chip package type LED which emits divergent light in the form of surface light source has been developed. And it is attempted to be applied as a light source for practical use.

하지만, 상기 COB 또는 COM 타입의 멀티칩 패키지형 LED는 도 1의 예시에서와 같이, 하나의 기판 위에 다수의 칩이 2×2, 3×3,…, n×n의 형태로 불연속 배열되는 제품으로, 이는 불연속의 칩 마운팅(Chip Mounting)에 의해 기본적으로 불안정한 칩 구조를 갖게 되는 것으로서, LED 자체적으로 불완전한 방사특성을 나타내고 있다.However, in the COB or COM type multi-chip package type LED, as in the example of FIG. 1, a plurality of chips are formed on a single substrate, such as 2x2, 3x3, ... , and n × n. This is a chip structure which is basically unstable due to discontinuous chip mounting, and LED itself shows incomplete radiation characteristics.

부연하여, 상기 COB 또는 COM 타입의 멀티칩 패키지형 LED는 적절한 조명제품으로 사용하기 위해 면광원 고유의 램버시안(Lambertian) 배광에 대해 추가적인 광학렌즈를 사용하여 배광을 제어하게 하는데, 이러한 '2차 광학계(광학렌즈)'를 적용하더라도 불연속의 칩 마운팅(Chip Mounting)에 의한 불안정한 칩 구조에 의해 국소적으로 색좌표를 변형시키는 문제를 유발하게 되어 색분리 현상이 발생되는 문제점이 있었다.In addition, the COB or COM type multi-chip packaged LEDs use an additional optical lens to control the light distribution for the Lambertian light source unique to the surface light source for use as an appropriate lighting product, Even if the optical system (optical lens) 'is applied, there is a problem that chromatic separation phenomenon occurs due to the problem of locally deforming the color coordinates due to the unstable chip structure due to discontinuous chip mounting.

특히, 도 5, 도 8, 도 11에서의 (a)에서 보여주는 일 예시에서와 같이, 빛이 조사되는 타겟면에 광(光) 분리되어 패턴이 형성되거나 분산된 패턴 또는 띠무늬 패턴, 황색 얼룩 등이 형성되는 문제점이 발생되고, 이러한 COB 또는 COM 타입의 멀티칩 패키지형 LED를 적용하는데 따른 기술적 어려움이 크기 때문에 업계에서는 이를 해결하고자 하는 별다른 노력없이 단순히 유통제품만을 사용하고 있는 실정이므로 멀티칩 패키지형 LED가 적용된 LED 조명에 대한 성능 향상 및 효율 개선을 전혀 이끌어내지 못하고 있다.
Particularly, as in the example shown in (a) of FIG. 5, FIG. 8, and FIG. 11, a pattern is formed or dispersed in a target surface irradiated with light to form a pattern or a banding pattern, And the technical difficulties in applying such a COB or COM type multi-chip package type LED are so great that the industry has used only a distribution product without much effort to solve the problem. Therefore, It has not been able to improve the performance and efficiency of the LED illumination applied to the LED at all.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, COB타입 LED모듈이나 COM타입 LED모듈의 멀티칩 패키지형 LED를 LED 조명용 광원으로 유용하게 채택하여 적용할 수 있도록 하되, 이들 COB 또는 COM 타입의 멀티칩 패키지형 LED 자체가 갖는 불연속의 칩 마운팅에 의한 불안정한 칩 구조로 인해 발생되는 불완전한 방사특성을 보완하여줄 수 있도록 하며, 삼각함수형의 교차파동패턴 형성을 통해 LED 조명효율을 개선하여줄 수 있도록 한 LED 조명용 광 조정 광학계 및 이를 포함하는 LED 조명을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a COB type LED module or a COM type LED module, Or COM type multi-chip packaged LED itself can compensate for incomplete radiation characteristics caused by unstable chip structure due to discontinuous chip mounting, and can improve LED lighting efficiency by forming a triangular function crossing wave pattern And an LED lighting device including the same.

본 발명은 COB 또는 COM 타입의 멀티칩 패키지형 LED를 2차 광학계를 포함하여 LED 조명으로 활용시 빛이 조사되는 타겟면에 광(光)이 분리되어 패턴이 형성되거나 분산 패턴 또는 띠무늬 패턴, 황색 얼룩 등이 형성되는 문제점들을 개선하여줄 수 있도록 하며, LED 조명의 성능 향상 및 효율 개선을 이끌어낼 수 있도록 한 LED 조명용 광 조정 광학계 및 이를 포함하는 LED 조명을 제공하는데 그 목적이 있다.
When a COB or COM type multi-chip package type LED is used as an LED illumination including a secondary optical system, light is separated from a target surface irradiated with light to form a pattern, or a dispersion pattern or a banding pattern, The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a light adjustment optical system for LED illumination and an LED illumination including the same, which can improve performance and efficiency of LED illumination.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED 조명용 광 조정 광학계는, 불연속의 칩 배열구조를 갖는 멀티칩 패키지형 LED를 광원으로 채택하여 사용하되 상기 멀티칩 패키지형 LED의 발산광에 대한 방사특성을 개선하여주기 위한 것으로서, 비구면의 렌즈구조체이되, 조사면을 향하여 광을 최종 방사 처리하게 되는 렌즈구조체의 외측 표면에 교차파동패턴부가 형성되며;According to an aspect of the present invention, there is provided a light adjustment optical system for LED lighting, comprising: a multi-chip package type LED having a discontinuous chip arrangement structure as a light source, Wherein crossed wave pattern portions are formed on an outer surface of a lens structure that is a lens structure of an aspherical surface and is subjected to final radial processing of light toward the irradiation surface;

상기 교차파동패턴부는 렌즈구조체의 외측 표면 전체에 걸쳐 산과 골의 굴곡이 반복되는 사인파형의 파동을 정해진 간격을 두고 교차 배열함에 의해 형성된 굴곡 패턴인 것을 특징으로 한다.And the cross wave pattern part is a curved pattern formed by crossing and arranging the sine wave waveforms in which the bending of the mountain and the bone are repeated over the entire outer surface of the lens structure at a predetermined interval.

바람직하게, 상기 교차파동패턴부는 아래의 조건식 1을 만족시키도록 형성될 수 있다.Preferably, the crossing wave pattern portion may be formed to satisfy the following conditional expression (1).

조건식 1)Conditional expression 1)

여기서, 상기 Z는 비구면 표면함수, R은 곡률, K는 코닉상수, A는 패턴깊이, b는 패턴주기, D,E,F,G는 비구면 계수임.Here, Z is an aspherical surface function, R is a curvature, K is a conic constant, A is a pattern depth, b is a pattern period, and D, E, F and G are aspheric coefficients.

바람직하게, 상기 R(곡률)과 b(패턴주기)에 대한 A(패턴깊이)의 경계조건이 아래의 조건식 2와 조건식 3을 만족시키도록 형성될 수 있다.Preferably, the boundary condition of A (pattern depth) with respect to R (curvature) and b (pattern period) may be formed to satisfy the following conditional expressions 2 and 3.

조건식 2)Conditional expression 2)

조건식 3)Conditional expression 3)

한편, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED 조명은, 상술한 구성 및 조건식을 갖는 LED 조명용 광 조정 광학계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided an LED illumination device including the light adjustment optical system for LED illumination having the above-described configuration and conditional expression.

본 발명에 따르면, COB타입 LED모듈이나 COM타입 LED모듈의 멀티칩 패키지형 LED를 LED 조명용 광원으로 유용하게 채택하여 사용할 수 있는 유용함을 제공하며, 특히 COB 또는 COM 타입의 멀티칩 패키지형 LED 자체가 갖는 불연속의 칩 마운팅에 의한 불안정한 칩 구조로 인해 발생되는 불완전한 방사특성을 용이하게 보완할 수 있으면서 종래 많이 발생되던 분리나 분산 패턴 또는 띠무늬 패턴 및 황색 얼룩 등을 제거할 수 있으며, LED 조명의 성능 향상은 물론 효율 개선을 구현할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, a multi-chip package type LED of a COB type LED module or a COM type LED module is usefully used as a light source for LED lighting, and in particular, a COB or COM type multi- It is possible to easily compensate incomplete radiation characteristics caused by an unstable chip structure due to discontinuous chip mounting, and it is possible to remove separation, dispersion pattern, banding pattern and yellow stain which have been conventionally generated, The efficiency improvement can be achieved.

또한, LED 조명의 응용범위를 넓힐 수 있으며, LED 조명의 사용 목적에 적합하면서도 효율과 성능은 향상시킬 수 있고 저가 구현이 가능한 유용함을 제공할 수 있으며, 기존에 COB 또는 COM 타입의 멀티칩 패키지형 LED가 사용되어 설치된 LED 조명의 성능 및 효율 개선에 활용할 수 있다.
In addition, it is possible to broaden the application range of LED lighting, provide efficiency that is suitable for the purpose of LED lighting, efficiency and performance can be improved, and it is possible to provide a low cost implementation. Conventionally, LEDs can be used to improve the performance and efficiency of installed LED lighting.

도 1은 기존에 광원으로 사용되고 있는 불연속 칩 배열구조를 갖는 멀티칩 패키지형 LED의 유형을 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 의한 LED 조명용 광 조정 광학계에 적용하기 위한 교차파동패턴부의 구조형태를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 있어 교차파동패턴부가 적용된 LED 조명용 광 조정 광학계의 일 예시를 보인 3D 랜더링(rendering) 도면.
도 4는 도 3의 일 예시에 따른 LED 조명용 광 조정 광학계에서의 패턴 형성 유무에 따른 방사특성을 나타낸 도면.
도 5는 도 3의 일 예시에 따른 LED 조명용 광 조정 광학계에서의 패턴 형성 유무에 따른 RGB 챠트(chart)를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 있어 교차파동패턴부가 적용된 LED 조명용 광 조정 광학계의 다른 예시를 보인 3D 랜더링(rendering) 도면.
도 7은 도 6의 다른 예시에 따른 LED 조명용 광 조정 광학계에서의 패턴 형성 유무에 따른 방사특성을 나타낸 도면.
도 8은 도 6의 다른 예시에 따른 LED 조명용 광 조정 광학계에서의 패턴 형성 유무에 따른 RGB 챠트(chart)를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 있어 교차파동패턴부가 적용된 LED 조명용 광 조정 광학계의 또 다른 예시를 보인 3D 랜더링(rendering) 도면.
도 10은 도 9의 또 다른 예시에 따른 LED 조명용 광 조정 광학계에서의 패턴 형성 유무에 따른 방사특성을 나타낸 도면.
도 11은 도 9의 또 다른 예시에 따른 LED 조명용 광 조정 광학계에서의 패턴 형성 유무에 따른 RGB 챠트(chart)를 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an exemplary view showing a type of a multi-chip package LED having a discrete chip array structure used as a light source.
2 is an exemplary view showing a structure of a cross wave pattern portion for use in a light adjustment optical system for LED lighting according to the present invention.
3 is a 3D rendering drawing showing an example of a light adjusting optical system for LED illumination to which a crossing wave pattern portion is applied in the present invention.
FIG. 4 is a view showing a radiation characteristic according to whether or not a pattern is formed in the light adjusting optical system for LED illumination according to one example of FIG. 3; FIG.
FIG. 5 is a view showing an RGB chart according to the presence or absence of pattern formation in the light adjusting optical system for LED illumination according to one example of FIG. 3; FIG.
6 is a 3D rendering drawing showing another example of a light adjusting optical system for LED illumination to which a crossing wave pattern portion is applied in the present invention.
FIG. 7 is a view showing radiation characteristics depending on whether or not a pattern is formed in the light adjusting optical system for LED illumination according to another example of FIG. 6; FIG.
8 is a view showing an RGB chart according to the presence or absence of pattern formation in the light adjustment optical system for LED illumination according to another example of FIG.
9 is a 3D rendering drawing showing still another example of a light adjustment optical system for LED illumination to which a crossed wave pattern portion is applied in the present invention.
10 is a view showing radiation characteristics depending on whether or not a pattern is formed in a light adjustment optical system for LED illumination according to another example of FIG.
11 is a view showing an RGB chart according to whether or not a pattern is formed in the light adjusting optical system for LED illumination according to still another example of FIG.

본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention will become more apparent from the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings.

본 발명에 의한 LED 조명용 광 조정 광학계는 도 1에 나타낸 바와 같은 불연속의 칩 마운팅(Chip Mounting)에 의한 불안정한 칩 구조를 갖는 COB(Chip On Board) 타입이나 COM(Chip On Metal) 타입의 멀티칩 패키지형 LED를 광원으로 적용하되 상기 COB 또는 COM 타입의 멀티칩 패키지형 LED의 발산광을 광 제어하여 방사특성을 개선하여주기 위한 것으로서, 비구면의 렌즈구조체이되 조사면을 향하여 광을 최종 방사 처리하도록 구비된 외측 표면에 도 2에서 보여주는 예시에서와 같이, 전체면적에 걸쳐 산과 골의 굴곡이 반복되는 사인파형의 파동을 정해진 간격을 두고 상호 교차 배열함으로써 굴곡 패턴을 형성시킨 교차파동패턴부(Cross-wave pattern part)(10)를 갖는 구성으로 이루어진다.The light adjusting optical system for LED lighting according to the present invention is a COB (Chip On Board) type or COM (Chip On Metal) type multi chip type package having an unstable chip structure by discontinuous chip mounting as shown in FIG. Type LED as a light source to improve the radiation characteristics by optically controlling the divergent light of the COB or COM type multi chip package type LED. The LED structure is an aspherical lens structure and is configured to perform final radiation processing of light toward the irradiation surface 2, a sine wave pattern in which the bending of the mountain and the bone are repeated over the entire area is arranged in a mutually intersecting arrangement at predetermined intervals to form a cross-wave pattern pattern part (10).

이때, 상기 교차파동패턴부(10)를 외측 표면에 갖는 비구면의 렌즈구조체는 유리, 폴리카보네이트(Poly Carbonate; PC), 폴리메틸메타크릴레이트(Poly Methyl Methacrylate; PMMA), 싸이클로올레핀코폴리머(Cyclo Olenfin Copolymer; COC) 중에서 선택된 어느 1종으로 이루어지되 내부 전체가 동일재질로 채워지는 렌즈를 의미한다.At this time, the aspherical lens structure having the cross wave pattern part 10 on the outer surface may be formed of glass, polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), cycloolefin copolymer (COC), but the inside of the lens is filled with the same material.

여기서, 상기 교차파동패턴부(10)는 산과 골의 굴곡이 반복되는 사인파형의 파동이 수평방향과 수직방향에 대해 교차 배열함으로써 얻어지는 굴곡 패턴으로서, 이는 삼각함수형(Trigonometric)의 패턴으로 형성됨을 의미하는 것이다.Here, the cross wave pattern part 10 is a bending pattern obtained by crossing the waves of the sinusoidal waveform, in which the bending of the mountain and the bone are repeated, with respect to the horizontal direction and the vertical direction, meaning that it is formed in a pattern of a trigonometric shape .

상기 삼각함수형의 패턴을 갖는 교차파동패턴부(10)는 LED 조명의 광원(발광체)으로 사용하기 위한 COB(Chip On Board) 타입이나 COM(Chip On Metal) 타입의 멀티칩 패키지형 LED가 불연속의 칩 배열구조에 의해 기본적으로 가질 수밖에 없는 자체 불완전한 조명특성을 보완할 수 있도록 빛을 제어하여주는 기능을 발휘하게 된다.The cross wave pattern part 10 having the triangular function pattern may be a COB (Chip On Board) type or a COM (Chip On Metal) type multi chip package type LED for use as a light source The chip arrangement structure is used to control the light so as to compensate for the incomplete illumination characteristic which is essentially inevitable.

부연하여, 상기 삼각함수형의 교차파동패턴부(10)는 빛의 조사면에 도달되도록 출사되는 빛에 대해 교차 파동에 의한 굴곡 패턴이 사방 굴절작용을 수행함으로써 불연속의 칩 배열구조에 의해 자체 불완전한 조명특성을 갖는 멀티칩 패키지형 LED의 방사패턴에 변화를 유도하게 되며, 이러한 배광 제어와 더불어 종래 멀티칩 패키지형 LED를 광원으로 사용하였을 때 빛이 도달되는 타겟면에 형성되었던 빛의 분리 패턴이나 분산 패턴 또는 띠무늬 패턴 및 황색 얼룩을 제거하는 작용을 한다.In addition, the triangular cross wave pattern part 10 has a function of performing a quadratic refraction action on the light emitted so as to reach the light irradiation surface by the cross wave, so that the self-incomplete illumination Chip package type LED having the characteristics of the conventional multi-chip package type LED. In addition to this light distribution control, when the conventional multi-chip package type LED is used as a light source, a light separation pattern or dispersion Pattern or streak pattern and yellow stain.

또한, 상기 삼각함수형의 교차파동패턴부(10)는 그 교차파동의 굴곡 패턴에 대해 아래의 조건식 1(비구면 패턴 수식)을 만족시키도록 형성시킴이 조명효율의 개선을 위해 바람직하다 할 수 있다.In addition, it is preferable that the triangular cross wave pattern portion 10 is formed so as to satisfy the following conditional expression 1 (aspheric surface pattern formula) with respect to the bending pattern of the cross wave.

조건식 1)Conditional expression 1)

여기서, 상기 Z는 비구면 표면함수, R은 곡률, K는 코닉상수, A는 패턴깊이, b는 패턴주기, D~G(D,E,F,G)는 비구면 계수임.Here, Z is an aspherical surface function, R is a curvature, K is a conic constant, A is a pattern depth, b is a pattern period, and D to G (D, E, F, and G) are aspheric coefficients.

덧붙여, 상기 삼각함수형의 교차파동패턴부(10)는 배광패턴의 변화를 최소화함과 아울러 국소적으로 발생될 수 있는 색좌표에 변형에 의한 황색 패턴 및 얼룩만을 제거할 수 있도록 하기 위해, 상기 조건식 1에 있어서 R(곡률)과 b(패턴주기)에 대한 A(패턴깊이)의 경계조건을 갖는 아래 조건식 2와 조건식 3을 만족시키도록 구성함이 더욱 바람직하다 할 수 있다.In order to minimize the change of the light distribution pattern and to remove only the yellow pattern and the stain due to deformation in the color coordinates that can be generated locally, the triangular function type cross wave pattern unit 10 satisfies the condition (1) It is more preferable to satisfy the following conditional expression (2) and conditional expression (3) having a boundary condition of A (pattern depth) with respect to R (curvature) and b

조건식 2)Conditional expression 2)

여기서, R(곡률)에 대하여 A(패턴깊이)가 너무 깊게 형성되면 오히려 광 조정에 따른 배광패턴의 변화가 심해지는 문제가 발생되며, 만약 멀티칩 패키지형 LED에 있어 칩 마운팅 상태가 불완전하지 않고 완벽하다면 A(패턴깊이)는 0이 될 수도 있다 할 것이다.If the A (pattern depth) is too deep with respect to R (curvature), a problem that the light distribution pattern changes due to light adjustment becomes rather serious, and if the chip mounting state of the multi-chip package LED is incomplete If it is perfect, A (pattern depth) may be zero.

조건식 3)Conditional expression 3)

여기서, b(패턴주기)는 A(패턴깊이)와의 관계에서 너무 넓게 형성되면 상쇠에 의한 광 개선 효과보다는 역효과로 인해 오히려 새로운 패턴이 타겟면에 생성될 수 있으며, 너무 좁게 형성되면 표면에서의 법선 변화가 너무 커져서 광 조정에 따른 배광패턴의 변화가 심하게 되고 광원인 멀티칩 패키지형 LED의 자체 불완전한 칩 마운팅 구조에 기인한 2차 렌즈 적용에 따른 타겟면의 황색얼룩만을 제거하는 기능을 상실하게 된다.Here, if b (pattern period) is formed too wide in relation to A (pattern depth), a new pattern may be generated on the target surface due to adverse effect rather than a light enhancement effect due to the inferiority. If it is formed too narrowly, The change of the light distribution pattern due to the light adjustment becomes severe and the function of removing only the yellowish stain on the target surface due to the application of the secondary lens due to the self-incomplete chip mounting structure of the multi-chip package LED as the light source is lost .

한편, 도 3은 본 발명에 있어 상술한 광 제어특성을 발휘하는 교차파동패턴부(10)를 적용시킨 LED 조명용 광 조정 광학계(100)의 일 예시를 보인 것으로서, 불연속의 칩 마운팅(Chip Mounting)에 의한 불안정한 칩 구조를 갖는 COB(Chip On Board) 타입이나 COM(Chip On Metal) 타입의 멀티칩 패키지형 LED를 광원으로 채택하여 사용함을 기본 원칙으로 한다.3 illustrates an example of a light adjustment optical system 100 for LED illumination to which the cross wave pattern unit 10 exhibiting the light control characteristic described above is applied in the present invention. In the case of discontinuous chip mounting, (Chip On Board) type or COM (Chip On Metal) type multi-chip package type LED having an unstable chip structure by using the LED as a light source.

이러한 일 예시에 따른 LED 조명용 광 조정 광학계(100)는 본원출원인에 의해 제안 및 특허등록된 국내등록특허 제10-1053951호의 아이시클형(icicle type) 광조정돌부를 포함하는 렌즈구조체의 형상을 기본 구성으로 갖는 것이되, 상술한 삼각함수형의 교차파동패턴부(10)를 외측 표면에 형성시킨 구성으로 이루어진다.The light adjustment optical system 100 for LED illumination according to one example of the present invention may be configured such that the shape of the lens structure including the icicle type light adjustment protrusion of the Korean Patent No. 10-1053951 proposed and patented by the applicant of the present application, And the above-described triangular cross wave pattern portion 10 is formed on the outer surface.

이때, 상기 일 예시에 따른 LED 조명용 광 조정 광학계(100)에 적용시킬 수 있는 교차파동패턴부(10)에 대해 비구면 표면함수(Z)의 비구면 패턴 수식으로 설명하면 아래와 같다.Here, the following description will be made with respect to the aspheric surface pattern formula of the aspherical surface function Z with respect to the cross wave pattern portion 10 applicable to the light adjustment optical system 100 for LED illumination according to one example.

이는 상기한 조건식 1과 조건식 2 및 조건식 3을 만족시킴을 나타내고 있다.This indicates that the conditional expression 1, the conditional expression 2 and the conditional expression 3 are satisfied.

이와 같은 상기한 비구면 수식 및 조건을 만족하는 일 예시에 따른 LED 조명용 광 조정 광학계(100)의 방사특성 및 RGB 챠트 데이터는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같으며, 광학계(100)의 렌즈구조체는 동일한 구성을 갖되 교차파동패턴부(10)가 형성되느냐 또는 그렇지 않느냐에 따른 비교 데이터이다.The radiation characteristics and RGB chart data of the light adjustment optical system 100 for LED illumination according to one example satisfying the above-mentioned aspherical surface formulas and conditions are as shown in FIGS. 4 and 5, and the lens structure of the optical system 100 Is comparative data according to whether or not the cross wave pattern portion 10 has the same configuration or not.

여기서, 도 4 및 도 5에 있어 (a)는 교차파동패턴부가 없는 경우이고, (b)는 교차파동패턴부가 있는 경우를 나타낸 데이터이다.4 and 5, (a) shows a case where there is no cross wave pattern portion, and (b) is data that shows a case where a cross wave pattern portion exists.

도 4의 (a)에서는 X축과 Y축의 배광패턴에 편차가 있음을 보여주는 반면에 도 4의 (b)에서는 교차파동패턴부의 광 제어 기능에 따라 X축과 Y축의 배광패턴에 편차가 사라진 방사특성을 보여주고 있다.4 (a) shows a variation in the light distribution pattern between the X-axis and the Y-axis, whereas FIG. 4 (b) Respectively.

도 5의 (a)에서는 광원인 멀티칩 패키지형 LED의 불연속 칩 배열구조에 따라 빛의 조사면에 분리 패턴과 분산 패턴이 형성됨을 보여주고 있는데, 이와는 달리 도 5의 (b)에서는 분리 패턴과 분산 패턴이 제거되고 황색 얼룩이 없으며 균일한 밝기를 형성하고 있음을 보여주고 있다.In FIG. 5 (a), a separation pattern and a dispersion pattern are formed on a light irradiation surface according to a discrete chip arrangement structure of a multi-chip package type LED as a light source. In contrast, in FIG. 5 (b) Shows that the dispersed pattern is removed, no yellow spots are formed, and uniform brightness is formed.

한편, 도 6은 본 발명에 있어 상술한 광 제어특성을 발휘하는 교차파동패턴부(10)를 적용시킨 LED 조명용 광 조정 광학계(200)의 다른 예시를 보인 것으로서, 불연속의 칩 마운팅(Chip Mounting)에 의한 불안정한 칩 구조를 갖는 COB(Chip On Board) 타입이나 COM(Chip On Metal) 타입의 멀티칩 패키지형 LED를 광원으로 채택하여 사용함을 기본 원칙으로 한다.6 illustrates another example of the optical adjustment optical system 200 for LED illumination to which the cross wave pattern unit 10 exhibiting the light control characteristic described above is applied in the present invention. The optical modulation optical system 200 includes a discontinuous chip mounting, (Chip On Board) type or COM (Chip On Metal) type multi-chip package type LED having an unstable chip structure by using the LED as a light source.

이러한 다른 예시에 따른 LED 조명용 광 조정 광학계(200)는 본원출원인에 의해 제안 및 특허등록된 국내등록특허 제10-1109581호의 확장형 아이시클타입(icicle type) 광조정돌부를 포함하는 렌즈구조체의 형상을 기본 구성으로 갖는 것이되, 상술한 삼각함수형의 교차파동패턴부(10)를 외측 표면에 형성시킨 구성으로 이루어진다.The light adjusting optical system 200 for LED illumination according to another example of the present invention may be a lens structure including an expandable type icicle type light adjusting protrusion of the Korean Patent No. 10-1109581 proposed and patented by the present applicant And has the above-described triangular function type cross wave pattern portion 10 formed on the outer surface.

이때, 상기 다른 예시에 따른 LED 조명용 광 조정 광학계(200)에 적용시킬 수 있는 교차파동패턴부(10)에 대해 비구면 표면함수(Z)의 비구면 패턴 수식으로 설명하면 아래와 같다.Here, the aspheric surface pattern function of the aspheric surface function Z with respect to the cross wave pattern part 10 applicable to the light adjustment optical system 200 for LED illumination according to another example will be described below.

이와 같은 상기한 비구면 수식 및 조건을 만족하는 다른 예시에 따른 LED 조명용 광 조정 광학계(200)의 방사특성 및 RGB 챠트 데이터는 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같으며, 광학계(200)의 렌즈구조체는 동일한 구성을 갖되 교차파동패턴부(10)가 형성되느냐 또는 그렇지 않느냐에 따른 비교 데이터이다.The radiation characteristics and RGB chart data of the light adjustment optical system 200 for LED illumination according to another example satisfying the above aspherical formulas and conditions are as shown in Figs. 7 and 8, and the lens structure of the optical system 200 Is comparative data according to whether or not the cross wave pattern portion 10 has the same configuration or not.

여기서, 도 7 및 도 8에 있어 (a)는 교차파동패턴부가 없는 경우이고, (b)는 교차파동패턴부가 있는 경우를 나타낸 데이터이다.7 and 8, (a) shows a case in which there is no cross wave pattern portion, and (b) shows data in which there is a cross wave pattern portion.

도 7의 (a)에서는 X축과 Y축의 배광패턴에 편차가 있음을 보여주는 반면에 도 7의 (b)에서는 교차파동패턴부의 광 제어 기능에 따라 X축과 Y축의 배광패턴에 편차가 사라진 방사특성을 보여주고 있다.In FIG. 7 (a), there is a deviation in the light distribution pattern between the X-axis and the Y-axis, whereas in FIG. 7 (b) Respectively.

도 8의 (a)에서는 광원인 멀티칩 패키지형 LED의 불연속 칩 배열구조에 따라 빛의 조사면에 빛이 분리 형성되거나 분산된 패턴 및 잡광이 존재함을 보여주고 있는데, 도 8의 (b)에서는 분리되거나 분산된 패턴 및 잡광이 제거되고 황색 얼룩이 없으며 균일한 밝기를 형성하고 있음을 보여주고 있다.8A shows that light is separated or formed on a light irradiation surface according to a discrete chip arrangement structure of a multi-chip package type LED which is a light source, and a pattern and a dispersed pattern exist. In FIG. 8B, Shows that the separated or dispersed patterns and the blurred light are removed, no yellow spots are formed, and uniform brightness is formed.

한편, 도 9는 본 발명에 있어 상술한 광 제어특성을 발휘하는 교차파동패턴부(10)를 적용시킨 LED 조명용 광 조정 광학계(300)의 또 다른 예시를 보인 것으로서, 불연속의 칩 마운팅(Chip Mounting)에 의한 불안정한 칩 구조를 갖는 COB(Chip On Board) 타입이나 COM(Chip On Metal) 타입의 멀티칩 패키지형 LED를 광원으로 채택하여 사용함을 기본 원칙으로 한다.9 shows another example of the optical adjustment optical system 300 for LED illumination to which the cross wave pattern unit 10 exhibiting the light control characteristic described above is applied in the present invention. Chip type LEDs of a COB (Chip On Board) type or a COM (Chip On Metal) type having an unstable chip structure by using a LED as a light source.

이러한 또 다른 예시에 따른 LED 조명용 광 조정 광학계(300)는 본원출원인이 국내특허출원 제10-2012-0030324호에서 제안한 내용에서의 렌즈구조체(비구면 렌즈)의 형상을 기본 구성으로 포함하는 것이되, 상술한 삼각함수형의 교차파동패턴부(10)를 외측 표면에 형성시킨 구성으로 이루어진다.The light adjustment optical system 300 for LED illumination according to another embodiment includes a lens structure (aspherical lens) as a basic configuration in the contents proposed by the present applicant in Korean Patent Application No. 10-2012-0030324, The cross wave pattern portion 10 of the triangular function type described above is formed on the outer surface.

이때, 상기 또 다른 예시에 따른 LED 조명용 광 조정 광학계(300)에 적용시킬 수 있는 교차파동패턴부(10)에 대해 비구면 표면함수(Z)의 비구면 패턴 수식으로 설명하면 아래와 같다.Here, the aspheric surface pattern function of the aspheric surface function Z with respect to the cross wave pattern part 10 applicable to the light adjustment optical system 300 for LED illumination according to another example will be described below.

이와 같은 상기한 비구면 수식 및 조건을 만족하는 또 다른 예시에 따른 LED 조명용 광 조정 광학계(300)의 방사특성 및 RGB 챠트 데이터는 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같으며, 광학계(200)의 렌즈구조체는 동일한 구성을 갖되 교차파동패턴부(10)가 형성되느냐 또는 그렇지 않느냐에 따른 비교 데이터이다.The radiation characteristics and RGB chart data of the light adjustment optical system 300 for LED illumination according to another example satisfying the above aspherical formulas and conditions are as shown in Figs. 10 and 11, and the lens structure of the optical system 200 Is comparative data according to whether or not the crossing wave pattern portion 10 is formed or not.

여기서, 도 10 및 도 11에 있어 (a)는 교차파동패턴부가 없는 경우이고, (b)는 교차파동패턴부가 있는 경우를 나타낸 데이터이다.10 and 11, (a) shows a case where there is no cross wave pattern portion, and (b) shows data when a cross wave pattern portion exists.

도 10의 (a)와 (b)는 교차파동패턴부(10)의 형성 유무에 따라 광 제어 기능이 달라지므로 배광패턴의 구조에 차이가 발생됨을 보여주고 있다.10A and 10B show that the light control function is different depending on whether the cross wave pattern unit 10 is formed or not, so that a difference occurs in the structure of the light distribution pattern.

도 11의 (a)에서는 광원인 멀티칩 패키지형 LED의 불연속 칩 배열구조에 따라 빛의 조사면에 빛이 분리되어 형성되거나 잡광이 존재하고 광 집중률이 떨어짐을 보여주고 있는데, 도 11의 (b)에서는 분리 형성되는 패턴 및 잡광이 제거되고 황색 얼룩이 없으며 광 집중률이 우수함을 보여주고 있다.In FIG. 11A, light is separated or formed on a light irradiation surface according to a discrete chip arrangement structure of a multi-chip package type LED as a light source, ) Shows that the patterns and the separated light are removed, the yellow spots are not present, and the light concentration ratio is excellent.

이상에서, 본 발명에서 설명되는 멀티칩 패키지형 LED는 이미 상술한 바와 같이, 하나의 기판 위에 다수의 칩이 2×2, 3×3,…, n×n의 형태로 불연속 배열되는 COB 또는 COM 타입의 LED로 구체화할 수 있다.As described above, in the multi-chip package type LED described in the present invention, a plurality of chips are formed on one substrate, such as 2x2, 3x3, ... , COB or COM type LEDs discontinuously arranged in the form of nxn.

이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 이러한 실시예에 극히 한정되지 않는다 할 것이며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 기술분야의 당업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 치환이 이루어질 수 있다 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Modifications or substitutions may be made.

10: 교차파동패턴부
100,200,300: 광 조정 광학계10: Cross wave pattern part
100, 200, 300: Light adjusting optical system

Claims

Chip package type LED having a discontinuous chip arrangement structure is used as a light source and the emission characteristic of the multi chip package LED is improved.
An intersecting wave pattern portion is formed on an outer surface of a lens structure which is a lens structure of an aspheric surface and is subjected to final radial processing of light toward the irradiation surface;
Wherein the crossing wave pattern part is a curved pattern formed by crossing and arranging the sine wave waveforms in which the bending of the mountain and the bone are repeated over the entire outer surface of the lens structure,
Wherein the crossing wave pattern portion satisfies the following conditional expression (1).
Conditional expression 1)

Here, Z is an aspherical surface function, R is a curvature, K is a conic constant, A is a pattern depth, b is a pattern period, and D, E, F and G are aspheric coefficients.

delete

The method according to claim 1,
Wherein a boundary condition of A (pattern depth) with respect to R (curvature) and b (pattern period) satisfies Conditional Expression 2 and Conditional Expression 3 below.
Conditional expression 2)

Conditional expression 3)

The LED illumination device according to claim 1 or 2, further comprising a light adjusting optical system for LED illumination.