(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ灯器具であって、
一方にのみ発光する面光源であるＬＥＤ光源と、
前記ＬＥＤ光源と結合し、ボディ全体がガラス材質またはポリマー材質で形成されるレンズ構造体とを備え、；
上記レンズ構造体は、ボディの内側ラインを形成する非球面で１次的に前記ＬＥＤ光源の光均一度を誘導するためのものであり、山と谷が形成される屈曲ラインの形態に凹んだ曲面をなし、中心部に前記光源であるＬＥＤ側に向かって突設されたアイシクル（icicle）タイプ光調整突部を含み、Ｘ軸方向入射内面とＹ軸方向入射内面の両方が
0006046252.tif 000015
の断面形状に形成される光入射内面と；
上記ボディの外側ラインを形成する非球面で２次光拡散を誘導してターゲット領域を広く照明できるようにするものであり、Ｘ軸方向出射外面が凸形曲面をなし非対称曲面構造を有する
0006046252.tif 000016
の断面形状に形成され、Ｙ軸方向出射外面が凸形対称曲面構造を有する
0006046252.tif 000017
の断面形状に形成される光出射外面と；を含み、
上記光出射外面は、
下記数式（１）に対する非線形の自由曲面式で表すとき、
T = ax + by + cz + dx2 + ey2 + fz2 + gx3 + hy3 + iz3 + jx4 + ky4 + lz4 + α= 1  （１）
ここで、α＝０であり、ｘ，ｙ，ｚ変数のうちいずれか一つは奇数次項のオーダー係数が必ず０を満たすように形成されて、前記ＬＥＤ光源の表面から法線方面に奇関数形態を有し、車線に垂直の方向へ街灯が前記車線に外れて設置されて中央線から一定距離だけ離れて照明が設置されているため、これに対する配光補正のために前記車線の垂直方向にも奇関数形態を有すると共に、車線方向には左右対称の配光が必要な偶関数形態であることを満たすようにされており、
前記ＬＥＤ灯器具は、前記車線に対して垂直な軸に対して０〜３０度の傾きを形成するように設置されることを特徴とするＬＥＤ灯器具。
【請求項２】
ＬＥＤ灯器具であって、
一方にのみ発光する面光源であるＬＥＤ光源と、
前記ＬＥＤ光源と結合し、ボディ全体がガラス材質またはポリマー材質で形成されるレンズ構造体とを備え、；
上記レンズ構造体は、ボディの内側ラインを形成する非球面で１次的にＬＥＤ光源の光均一度を誘導するためのものであり、山と谷が形成される屈曲ラインの形態に凹んだ曲面をなし、中心部に光源であるＬＥＤ側に向かって突設されたアイシクル（icicle）タイプ光調整突部を含み、Ｘ軸方向入射内面とＹ軸方向入射内面の両方が
0006046252.tif 000018
の断面形状に形成される光入射内面と；
上記ボディの外側ラインを形成する非球面で２次光拡散を誘導してターゲット領域を広く照明できるようにするものであり、Ｘ軸方向出射外面が凸形曲面をなし非対称曲面構造を有する
0006046252.tif 000019
の断面形状に形成され、Ｙ軸方向出射外面が凸形曲面中心部に凹形態の窪んだ谷を有する対称曲面構造で
0006046252.tif 000020
の断面形状に形成される光出射外面と；を含み、
上記光出射外面は、
下記数式（２）に対する非線形の自由曲面式で表すとき、
T = ax + by + cz + dx2 + ey2 + fz2 + gx3 + hy3 + iz3 + jx4 + ky4 + lz4 + α= 1  （２）
ここで、α＝０であり、ｘ，ｙ，ｚ変数のうちいずれか一つは奇数次項のオーダー係数が必ず０を満たすように形成されて、前記ＬＥＤ光源の表面から法線方面に奇関数形態を有し、車線に垂直の方向へ街灯が前記車線に外れて設置されて中央線から一定距離だけ離れて照明が設置されているため、これに対する配光補正のために前記車線の垂直方向にも奇関数形態を有すると共に、車線方向には左右対称の配光が必要な偶関数形態であることを満たすようにされており、
前記ＬＥＤ灯器具は、前記車線に対して垂直な軸に対して０〜３０度の傾きを形成するように設置されることを特徴とするＬＥＤ灯器具。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、非対称自由曲面数式を適用したＬＥＤ街灯用ＬＥＤ光拡散レンズに関するもので、より詳しくは、非対称の自由曲面数式を適用して均斉度（Uniformity ratio of illumination）を高められるようにし、特に、高速道路の周辺与件及び車線特性に合うＬＥＤ街灯として諸機能を発揮するようにＬＥＤ光源を制御できるようにし、高速道路専用のＬＥＤ街灯を市場に適用できるようにした非対称自由曲面数式を適用したＬＥＤ光拡散レンズに関するものである。
【０００２】
背景技術
最近、照明装置をはじめとした産業全般にわたって、エネルギー節減のために光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を採択する場合が多くなっており、これによりＬＥＤを効果的且つ効率的に使用するための各産業分野における研究も活発に進められている。
【０００３】
しかし、ＬＥＤ光源は、光の直進性が強い特性を有するもので、通常、点光源に近いＬＥＤの光エネルギー放射形態は、図１に示したように、周辺に比べて中心部分に光分布が集中するガウス分布をなす。これは、中心光が周辺に比べて非常に強いため、ぎらつきによる眩しさ現象及び光害をもたらすことになる。
【０００４】
このような中心光集中による眩しさ現象及び光害の短所を補完するために、ＬＥＤ側に結合使用することによりＬＥＤの光分布を拡散調整するための光学レンズ（拡散レンズ）が開発されている。
【０００５】
しかし、現在まで開発されて適用されている大部分のＬＥＤ光拡散用光学レンズ（拡散レンズ）を考察すると、点光源であるＬＥＤに対して光拡散を通して面光源の形態に光調整するものの、光調整されたＬＥＤの放射形態は、図２のように、ランベルト分布をなしていて依然として中心光が周辺に比べて強く作用しており、均等な明るさを誘導できず、ＬＥＤ光源の光拡散調整には依然として十分でないのが実情である。
【０００６】
すなわち、中心光集中によるぎらつきがもたらす眩しさ現象を取り除けていないばかりか、光調整効率が大きく劣り、これは、光拡散などＬＥＤの発散光調整に相当な困難が存在することを立証している。
【０００７】
一方、ＬＥＤは、様々な長所により、室内照明用、室外照明用、バックライト用など各産業分野に多様に活用され、市場が拡大傾向にあるが、各々の使用先に合う光分布調整及びそれによる安定した光学特性が求められているにもかかわらず、従来開発及び提案されているＬＥＤ光拡散用光学レンズは、ＬＥＤの発散光に対して単純に光拡散だけを誘導しており、各使用先別の特性にかかわらずＸ軸方向またはＹ軸方向のどちらか一軸方向に対してだけ光拡散を誘導するように光調整するため、各使用先別の特殊性に応じた照明効率及びエネルギー効率を最大限導き出すことができずにいる。
【０００８】
かかる短所の克服のために、本出願人は、ＬＥＤの光源に対して各使用先別の特殊性に応じた照明効率及びエネルギー効率を最大限導き出せるよう多大な関心をもって持続的に研究及び開発に参与しており、以下にこのためのＬＥＤ用光拡散レンズを提案する。
【０００９】
敷衍すると、現在、ＬＥＤを光源として採択したＬＥＤ照明が一般街灯や保安灯、トンネル灯などに多様に適用されているが、高速道路用ＬＥＤ照明はないのが実情である。
【００１０】
また、現在運用されている高速道路用街灯はもちろんのこと、一般ＬＥＤ街灯を高速道路用街灯に単純に用途変更して適用するとしても、ＬＥＤ照明の均斉度（Uniformity ratio of illumination；一定の空間における光の均一な分布程度）が低いため、運転手の疲労を誘発することになり、高速道路の特性上、高速運行する車の安全運行に役立たないのが実情である。
【００１１】
発明の開示
本発明は、上記のような問題点などを勘案して案出されたものであり、その目的は、非対称の自由曲面数式を適用することにより、ＬＥＤ光制御による均斉度（Uniformity ratio of illumination；一定の空間における光の均一な分布程度）を高められるようにし、特に高速道路の周辺与件及び車線特性に合うＬＥＤ街灯として諸機能を発揮するように光制御できるようにし、高速道路専用のＬＥＤ街灯を市場に提供できるようにした非対称自由曲面数式を適用したＬＥＤ光拡散レンズを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、ＬＥＤ光源に対してＸ軸方向とＹ軸方向への全方向光調整を制御することにより、全方向光放射調整が可能なディフューザー（diffuser）として機能しながら、高速道路の特性に合う面光源ソリューションを提供できるようにし、メンテナンスの簡素化も導き出せるようにした非対称自由曲面数式を適用したＬＥＤ光拡散レンズを提供することにある。
【００１３】
本発明のまた他の目的は、内／外面の両方に非球面を有し、自由曲面を最大限活用できるようにすることにより、数値制御による微細コントロールまで可能にして光制御による精密性を高められるようにし、高速道路の照射面のターゲット領域に対して均斉度を高めることにより、照明効率及びエネルギー効率の向上を可能にする非対称自由曲面数式を適用したＬＥＤ光拡散レンズを提供することにある。
【００１４】
本発明のまた他の目的は、高速道路の可視性を改善することにより、運転手の疲労発生を低減させ、安全運行を図れるようにした非対称自由曲面数式を適用したＬＥＤ光拡散レンズを提供することにある。
【００１５】
上述の目的を達成するための本発明は、ボディ全体がガラス材質またはポリマー材質で形成されるレンズ構造体からなり；上記レンズ構造体は、ボディの内側ラインを形成する非球面で１次的にＬＥＤ光源の光均一度を誘導するためのものであり、山と谷が形成される屈曲ラインの形態に凹んだ曲面をなし、中心部に光源であるＬＥＤ側に向かって突設されたアイシクル（icicle）タイプ光調整突部を含み、Ｘ軸方向入射内面とＹ軸方向入射内面の両方が
0006046252.tif 000002
の断面形状に形成される光入射内面と；上記ボディの外側ラインを形成する非球面で２次光拡散を誘導してターゲット領域を広く照明できるようにするものであり、Ｘ軸方向出射外面が凸形曲面をなし非対称曲面構造を有する
0006046252.tif 000003
の断面形状に形成され、Ｙ軸方向出射外面が凸形対称曲面構造を有する
0006046252.tif 000004
の断面形状に形成される光出射外面と；を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、上述の目的を達成するための本発明は、ボディ全体がガラス材質またはポリマー材質で形成されるレンズ構造体からなり；上記レンズ構造体は、ボディの内側ラインを形成する非球面で１次的にＬＥＤ光源の光均一度を誘導するためのものであり、山と谷が形成される屈曲ラインの形態に凹んだ曲面をなし、中心部に光源であるＬＥＤ側に向かって突設されたアイシクル（icicle）タイプ光調整突部を含み、Ｘ軸方向入射内面とＹ軸方向入射内面の両方が
0006046252.tif 000005
の断面形状に形成される光入射内面と；上記ボディの外側ラインを形成する非球面で２次光拡散を誘導してターゲット領域を広く照明できるようにするものであり、Ｘ軸方向出射外面が凸形曲面をなし非対称曲面構造を有する
0006046252.tif 000006
の断面形状に形成され、Ｙ軸方向出射外面が凸形曲面中心部に凹形態の窪んだ谷を有する対称曲面構造で
0006046252.tif 000007
の断面形状に形成される光出射外面と；を含むことを特徴とする。
【００１７】
望ましくは、上記光出射外面は、下の数式に対する非線形の自由曲面式で表すとき、x，y，z変数のうちいずれか一つは奇数次項のオーダー係数が必ず０を満たすように形成されることができる。
（数式）
T = ax + by + cz + dx2 + ey2 + fz2 + gx3 + hy3 + iz3 + jx4 + ky4 + lz4 + α= 1
ここで、α=0である。
【００１８】
本発明によれば、非対称の自由曲面数式を適用したＬＥＤ光拡散レンズを提供することにより、光源であるＬＥＤの光制御によるターゲット領域に対する均斉度（Uniformity ratio of illumination；一定の空間における光の均一な分布程度）を大きく高めることができ、特に外郭か都心または片道４車線か２車線など高速道路の周辺与件と車線特性に合う光制御及び照明効率を発揮する高速道路専用のＬＥＤ街灯を提供することができ、これを通して新しい市場を開拓することができるとの有用点を達成できる。
【００１９】
本発明は、入射面と出射面の両方を非球面に形成し、非対称の自由曲面を最大限活用することにより、非球面係数などの調整を通して曲面をより自由に修正及び変更でき、自由曲面による数値設計及び数学的設計を可能にするものであり、数値制御を通して微細なコントロールまで可能であるため、光制御による精密性を高めることができるとの有用点を達成できる。
【００２０】
本発明は、高速道路専用のＬＥＤ街灯に適用時、高速道路の照射面のターゲット領域に対して均斉度（Uniformity ratio of illumination；一定の空間における光の均一な分布程度）を高められるため、高速道路の可視性を改善できるのはもちろんのこと、運転手の疲労発生をなくし、安全運行を図ることができるとの有用点を達成できる。
【００２１】
本発明は、高速道路の特性に合う面光源ソリューションを提供することができると共に、光源であるＬＥＤの発散光を１次調整する１次レンズを使用しなくてもよいとの長所を提供でき、これを通して均斉度と照明効率及びエネルギー効率まで向上させることができ、メンテナンスの簡素化も可能であるとの有用点を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、ＬＥＤ光源の一般的な光エネルギー放射形態を示した図面である。
【図２】図２は、従来の光拡散レンズによって光調整されるＬＥＤ光源の放射形態を示した図面である。
【図３】図３は、本発明の一実施例による非対称自由曲面数式を適用したＬＥＤ光拡散レンズを示した外形斜視図である。
【図４】図４は、本発明によるＬＥＤ光拡散レンズにおいて、図３のＸ−Ｘ線で切り取った状態を示した断面図である。
【図５】図５は、本発明によるＬＥＤ光拡散レンズにおいて、図３のＹ−Ｙ線で切り取った状態を示した断面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施例によるＬＥＤ光拡散レンズが適用された配光曲線を示した放射パターンデータである。
【図７】図７は、本発明の一実施例によるＬＥＤ光拡散レンズが適用された光分布密度データである。
【図８】図８は、本発明の他の実施例による非対称自由曲面数式を適用したＬＥＤ光拡散レンズを示した外形斜視図である。
【図９】図９は、本発明によるＬＥＤ光拡散レンズにおいて、図６のＸ−Ｘ線で切り取った状態を示した断面図である。
【図１０】図１０は、本発明によるＬＥＤ光拡散レンズにおいて、図６のＹ−Ｙ線で切り取った状態を示した断面図である。
【図１１】図１１は、本発明による非対称自由曲面数式を適用したＬＥＤ光拡散レンズを含むＬＥＤ灯器具の設置状態を示した概略例示図である。
【図１２】図１２は、本発明による非対称自由曲面数式を適用したＬＥＤ光拡散レンズのまた他の実施例を示した例示図である。
【図１３】図１３は、本発明において、光出射外面の自由曲面条件を説明するために示したシミュレーションデータ及び図面である。発明を実施するための最良の形態  本発明の添付図面を参照して望ましい実施例を説明すると次の通りである。本発明の実施例による非対称自由曲面数式を適用したＬＥＤ光拡散レンズは、ＬＥＤが光源として使用され、非対称の自由曲面数式が適用されたＬＥＤ光源のディフューザー（diffuser）として機能するようにしたものであり、図３乃至図５のように、ボディ全体がガラス材質またはポリマー（Polymer）系材質で形成されるレンズ構造体１００からなる。
【００２３】
この時、上記ポリマー系材質としては、ポリカーボネート（Poly Carbonate；ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（Poly Methyl Methacrylate；ＰＭＭＡ）、環状オレフィン共重合体（Cyclo Olefin Copolymer；ＣＯＣ）などを例に挙げることができ、これらのうちいずれか１種を選択使用できる。
【００２４】
上記レンズ構造体１００は、ボディの内側ラインを形成し、Ｘ軸方向とＹ軸方向の両方に対して軸対称構造を有するように形成される曲面の光入射内面１１０と、ボディの外側ラインを形成し、Ｘ軸方向に対して非対称構造であり、Ｙ軸方向に対して対称構造を有するように形成される曲面の光出射外面１２０とを含むように構成される。
ここで、光源であるＬＥＤは、光入射内面１１０の下側に配置される。
【００２５】
上記光入射内面１１０と光出射外面１２０は、非球面に構成することにより、非球面コーニック定数及び非球面係数などの調整によって曲面自由度を最大限活用できるようにし、これを通して光源であるＬＥＤの発散光に対して放射経路及び光分布を自由に任意調整できるようにすることが望ましい。
【００２６】
上記光入射内面１１０は、山と谷が形成される屈曲ラインの形態に凹んだ曲面をなし、中心部に光源であるＬＥＤ側に向かって突設されたアイシクル（icicle）タイプ光調整突部１１１を有するように構成されるものであり、Ｘ軸方向入射内面１１０ｘとＹ軸方向入射内面１１０ｙの両方が
0006046252.tif 000008
の断面形状を有するように形成される。
【００２７】
上記光入射内面１１０は、光源であるＬＥＤの発散光が入射され始める部分であると共に、ＬＥＤの発散光に対して１次拡散光ユニットとして機能することで光分布を調整できる部分であり、中心部で内部反射（reflection）及び屈折（refraction）の同時作用により、ＬＥＤから発散されて入射される入射光を光調整すると共に、中心部の外側ではＬＥＤの入射光を屈折させることにより、面光源になるように均等に光拡散させることができるようにしたものである。
【００２８】
すなわち、上記光入射内面１１０は、上述の作用を通して光源であるＬＥＤから放射される発散光に対して全体的に均等な明るさを誘導するように光制御する部分であり、数値制御を通して各フィールド別に微細に光をコントロールし光分布を調整できるようにし、１次的に全体的な光均一度（light uniformity）を導き出せるようにしたものである。
【００２９】
下記表１は、本発明において光入射内面１１０に対する非球面データを示したものである。
【００３０】
【表１】
0006046252.tif 000009
【００３１】
ここで、表１では、軸対称構造の非球面を有する光入射内面１１０が非球面曲率値（radius）とコーニック定数（conic constant）及び非球面表面係数（aspheric coefficient）を有していることを示しているが、これは、非球面曲率値とコーニック定数及び非球面表面係数を調整できることを示すもので、光源であるＬＥＤの発散光に対して放射経路及び光分布を任意通り自由に調整できることを示し、光均一度（light uniformity）を具現するための非球面データを有するものである。
【００３２】
敷衍すると、一般的に光軸を中心に回転対称性高次非球面は次のような数式１で表すことができる。
【００３３】
【数１】
0006046252.tif 000010
【００３４】
すなわち、非球面方程式である数式１は、コーニック定数及び非球面係数を含む式で構成され、非球面形状を表す値になる。
【００３５】
この時、非球面係数を除いた式に、ｋ＝０であれば球面、−１＜ｋ＜０であれば楕円、ｋ＝−１であれば放物面、ｋ＜−１であれば双曲線で表すことができるが、上記コーニック定数の曲面を逸脱した程度を意味する非球面係数を適用すると、非球面係数を調整することにより、非球面による自由度を高めることができ、非球面形状を自由に設計できることを表すもので、光入射内面１１０を通して光源であるＬＥＤの発散光に対して１次的に全体的な光均一度（light uniformity）を合わせるための光調整を行なえることを表している。
【００３６】
上記光出射外面１２０は、光入射内面１１０によって１次的に光均一度を導き出した光を再び拡散させて２次的に光を制御することにより、ターゲット領域を広く照らせるようにしたものであり、Ｘ軸方向出射外面１２０ｘが凸形曲面をなし非対称曲面構造を有する
0006046252.tif 000011
の断面形状に形成され、Ｙ軸方向出射外面１２０ｙが
0006046252.tif 000012
の断面形状を有するように形成される。
【００３７】
上記光出射外面１２０は、光入射内面１１０によって１次的に光均一度を導き出した光に対して屈折作用を通して２次的に拡散を誘導することにより、ターゲット領域に向かうように出光させる部分であり、高速道路の照射面のターゲット領域に対してより広い面積をカバーすると共に均等な明るさで照明できるようにしたものである。
【００３８】
ここで、上記光出射外面１２０は、Ｘ軸方向に対して非対称構造であり、Ｙ軸方向に対して対称構造を有する非線形の自由曲面に形成されるものであり、自由曲面の形状に対して数値解析的に表現したとき、次の数式２のように自由曲面式（Ｔ）を表すことができる。
（数式２）
T = ax + by + cz + dx2 + ey2 + fz2 + gx3 + hy3 + iz3 + jx4 + ky4 + lz4 + α = 1
【００３９】
ここで、ｚが独立変数になり独立変数が３個であるため、従属変数まで合わせると原則的に４次関数になるが、関数ｆ(ｘ，ｙ，ｚ)＝ｔと定義し、このとき、Ｔ＝１とレベルセット（level set）して単一数式に展開したものであり、α＝０になるもので、これは最終的に３次元の非対称自由曲面式を表すものである。
【００４０】
このとき、本発明では光出射外面１２０を形成するにあたって、ｘ，ｙ，ｚ変数のうちいずれか一つは奇数次項のオーダー係数が必ず０を満たすように構成することにより、車線の垂直方向にも奇関数形態を有するようにし、車線方向には左右対称形の配光が必要な偶関数形態を有するようにして配光補正効率及び光拡散効率を大きく広げられるようにすることが望ましい。
【００４１】
すなわち、上記光出射外面１２０は、上記数式２での３次元形状制約条件を満たすものであって、図１５での左側シミュレーションデータを参照すれば、下の数式３で再び表すことができる。
（数式３）
T = 0x + 3.37y + 3.85z + -0.461x2 + 1.17y2 + 0z2 + 0x3 + 0y3 + 0.0627z3 + 0.127x4 + 0y4 + -0.0922z4 + 0 = 1
【００４２】
ここで、上記数式条件を考察すると、ｘ変数の一次側と三次側（奇数次項）オーダー係数が０を示し、ｙ変数の三次側オーダー係数が０を示している。
【００４３】
従って、上記光出射外面１２０は、ｘ，ｙ，ｚ変数のうちいずれか一つは奇数次項のオーダー係数が必ず０を満たしていることを示しており、これは一方にのみ発光する面光源であるＬＥＤの表面から法線方面に奇関数形態を有していなければならず、車線に垂直の方向へ街灯が車線に外れて設置されて中央線から一定距離だけ離れて照明が設置されているため、これに対する配光補正のためには車線の垂直方向にも奇関数形態を有さなければならない反面、車線方向には左右対称形の配光が必要な偶関数形態であることを満たす条件であることを示している。
【００４４】
このように、上述の一実施例の構造を有する本発明によるＬＥＤ光拡散レンズ１００は、片道４車線の高速道路用ＬＥＤ街灯に適するように設計されたものであり、広幅を有する韓国内高速道路または米国やロシア等の大陸における設置に適した高速道路用ＬＥＤ街灯を提供できるようにしたものである。
【００４５】
図６は、本発明の一実施例によるＬＥＤ光拡散レンズと光源であるＬＥＤとがアセンブリーされた状態での配光曲線を示した放射パターンデータであって、図６の放射パターンで示しているように、本発明によるＬＥＤ光拡散レンズの光制御によって二重拡散処理の放射パターンを有する配光を有していることを示している。
【００４６】
このとき、本発明によるＬＥＤ光拡散レンズがＬＥＤ光源に対してＸ軸方向に２０〜４０度の画角に光調整する配光を行うことを示し、Ｙ軸方向に１１０〜１３０度の画角に光調整する配光を行うことを示している。
【００４７】
すなわち、本発明は、対称構造の光入射内面と非対称構造の光出射外面を効果的に構造配置設計することにより、Ｘ軸方向とＹ軸方向に対して二重画角を有するように光調整及び制御していることを示しており、より広い幅を有する８車線の高速道路や大陸等に設置できる高速道路用ＬＥＤ街灯に有用な光拡散レンズとして機能できることを示している。
【００４８】
図７は、本発明の一実施例によるＬＥＤ光拡散レンズと光源であるＬＥＤとがアセンブリーされた状態での光分布密度を示したデータであって、片道４車線の高速道路幅を勘案して高さ１２ｍ及び配列間隔２８ｍで設置した場合のシミュレーションデータである。
【００４９】
図７では、Ｘ軸方向とＹ軸方向に対して各々の光調整及び制御を行っていることを示しており、面光源の形態を取り、高速道路の照射面のターゲット領域に対して均等な明るさを有することを示していて、高い均斉度を発揮できることを示している。
【００５０】
特に、図７において左側下の円形で表記された部分は、Ｘ軸方向にも光均一度が形成されることを示す部分であるが、これは、アイシクル（icicle）タイプ光調整突部１１１を有する光入射内面１１０の内部形状により均一な光制御が行われることを示すもので、従来技術では見られない部分である。
【００５１】
一方、本発明では、高速道路の車線幅及び非球面の適用によって、光出射外面１２０においてＸ軸方向出射外面１２０ｘ及びＹ軸方向出射外面１２０ｙに対する曲面の修正または変形作業を行なえ、図９及び図１０の他の実施例で示しているように、Ｘ軸方向出射外面１２０ｘに対して凸形曲面をなし非対称曲面構造を有する
0006046252.tif 000013
の断面形状を有するように修正または変形がなされることができ、Ｙ軸方向出射外面１２０ｙに対して
0006046252.tif 000014
の断面形状を有するように修正または変形がなされることができる。
敷衍すると、上述の他の実施例を有するＸ軸方向出射外面１２０ｘと、凸形曲面中心部に凹形態の窪んだ谷１２１を形成した構造を有するＹ軸方向出射外面１２０ｙは、光入射内面１１０を通して光均一度を維持するように光制御されたＬＥＤの発散光に対して光拡散をより拡張誘導できるようにしたものである。
ここで、図８は、図９と図１０の変形曲面を有する他の実施例の外形図を示したものである。
【００５２】
このような、他の実施例の構造を有する本発明によるＬＥＤ光拡散レンズ１００は、片道２車線の高速道路用ＬＥＤ街灯に適するように設計されたもので、韓国内高速道路または日本や欧州等の場所に適した高速道路用ＬＥＤ街灯を提供できるようにしたものである。
【００５３】
更に、本発明の実施例による非対称自由曲面数式を適用したＬＥＤ光拡散レンズ１００は、光出射外面１２０のＸ軸方向出射外面１２０ｘに対して非球面コーニック定数及び非球面係数などを調整することにより曲面を修正または変形できるものであり、光拡散レンズ１００を通してＸ軸方向出射光に対して自体的に１０〜３０度の傾きを形成するように屈折して照射するようにすることができ、時には図１３に示した例示のように、光源であるＬＥＤと結合したＬＥＤ灯器具を街灯の垂直ポール（pole）軸に対して０〜３０度の傾きを形成するように設置できるものである。
【００５４】
このように、本発明ではＸ軸方向出射外面１２０ｘに対する光拡散レンズ１００の曲面調整を行ったり、または光拡散レンズ１００を街灯に傾けて設置することにより、更に広いターゲット領域を均等な明るさでカバーできるようになり、高速道路専用のＬＥＤ街灯に対する適合性及び更なる有用性の発揮を可能にするものである。
【００５５】
また、本発明の実施例を有する非対称自由曲面数式を適用したＬＥＤ光拡散レンズ１００は、Ｘ軸方向出射外面１２０ｘとＹ軸方向出射外面１２０ｙとを含む非球面による光出射外面１２０の大きさ及び曲面形状を修正及び変形することにより、高速道路に設置する際、ＬＥＤ灯器具の配置間隔を調整できるなど有用さを提供できるものである。
【００５６】
図１２は、本発明による非対称自由曲面数式を適用したＬＥＤ光拡散レンズのまた他の実施例を示した外形図であって、ＬＥＤ光拡散レンズの全体的な大きさ及び曲面形状の変形例示を示しており、高速道路の周辺与件と車線幅によって適用できる類型を示したものである。
【００５７】
以上で説明した実施例は本発明の望ましい実施例を説明したものに過ぎず、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想と特許請求の範囲内で該当技術分野の当業者によって修正と変形または置換がなされ得るものであり、これは本発明の技術的範囲に属するものである。
【００５８】
産業上の利用可能性
本発明は、非対称の自由曲面数式を適用することにより、均斉度（Uniformity ratio of illumination）を高められると共に、高速道路の周辺与件及び車線特性に合うＬＥＤ街灯として全ての機能を発揮するようにＬＥＤ光源を制御できるようにしたものであり、産業上の利用可能性を有する非対称自由曲面数式を適用したＬＥＤ光拡散レンズに関するものである。
【符号の簡単な説明】
【００５９】
１００：ＬＥＤ光拡散レンズ
１１０：光入射内面
１１０ｘ：Ｘ軸方向入射内面
１１０ｙ：Ｙ軸方向入射内面
１２０：光出射外面
１２０ｘ：Ｘ軸方向出射外面
１２０ｙ：Ｙ軸方向出射外面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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