JP2013157323A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】後方配光を具現できる照明装置を提供すること。
【解決手段】 本発明の実施形態は照明装置に関するもので、放熱体は、少なくとも３以上の側面を備える多角形の柱状を有し、前記放熱体上に配置されて、前記側面が前記放熱体の中心の方向に所定の角度傾いた部材と、前記部材の側面のうち、少なくとも一つ以上の側面に配置された光源部とを備え、前記光源部は、基板と、前記基板の中心を基準として対称になるように、前記基板上に配置される２以上の発光素子と、前記発光素子のそれぞれの上に配置される２以上のレンズ部とを備えることによって、米国の後方配光規定（Ｅｎｅｒｇｙ ｓｔａｒ）及びＡＮＳＩ規定を全て満たしつつ、後方配光特性を大きく改善できて暗部を除去することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、後方配光が具現された照明装置に関する。

ここでは、本開示に関する背景技術が提供されるが、これらが必ずしも公知技術を意味するものではない。

今日、住居環境が発達するにつれて、室内照明は既存の蛍光灯やハロゲンランプ等による白色照明で室内の照明色、すなわち、色温度を多様に表現してインテリア照明の高級化が進められている。特に、上記高級化されたインテリア照明の最も代表的な照明機器として、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とする光源装置を適用しようとする努力が根気強く進められている。

上記ＬＥＤは小型で効率が良く、鮮明な色の光を発光することのできる素子である。また、半導体素子であるため損傷の心配が少なく、初期駆動特性及び耐震性に優れ、また、ＯＮ／ＯＦＦ点灯のような反復に強いという長所を持っている。このため、各種表示器や多様な光源として広く利用されており、超高輝度、高効率のＲ,Ｇ,ＢのＬＥＤがそれぞれ開発され、このようなＬＥＤを用いた大画面のＬＥＤディスプレイが商用化されている。

従来のＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤの光が放出される角度が概ね９０°〜 １４０°の角度を保持するのが通常である。したがって、このような光の放出角度によって多数のＬＥＤが印刷回路基板に配置されて実装される間隔が設定される。すなわち、上記間隔設定は、ＬＥＤから放出された光が光透過カバーに入射される時、光が途切れて暗い区間（暗域：ｄａｒｋ ｚｏｎｅ）が発生しないようにするために、ＬＥＤ間の間隔が稠密に配置されて相当に多数のＬＥＤが要求されるのと同時に、ＬＥＤから放出された光が相互隣接するＬＥＤから放出された光と一定区間重なって暗域を解消するために光透過カバーがＬＥＤと相当な間隔で配置されなければならない。

これに伴い、上記照明機器は、多数のＬＥＤを要求することに伴う製品の製作単価を高める要因となり、光透過カバーとＬＥＤとの相当な間隔は、照明機器の厚さを増加させて製品を大型化させる問題点があった。

本発明の目的は、後方配光を具現できる照明装置を提供することにある。

本発明の目的は、既存のビーム角度（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ １２０°）を１６５°〜１８０°の広角で拡散できる照明装置を提供することにある。

本発明の目的は、光源部の勾配角（１４°〜１６°）で暗部の発生を除去できる照明装置を提供することにある。

本発明の目的は、米国の後方配光規定（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔａｒ）とＡＮＳＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）規定を満たす新しい構造の照明装置を提供することにある。

本発明の目的は、標準向け及び電子向け開発に備えた後方配光設計技術力を確保することができる照明装置を提供することにある。

本発明の目的は、プライマリー（Ｐｒｉｍａｒｙ）レンズ（例えば、ビーム角度≧１６０°）を用いて後方配光特性を実現した照明装置を提供することにある。

本発明の実施形態による照明装置において、放熱体は、少なくとも３以上の側面を備える多角形の柱状を有し、前記放熱体上に配置されて前記側面が前記放熱体の中心方向に所定の角度で傾いた部材と、前記部材の側面のうち少なくとも一つ以上の側面に配置された光源部とを備え、前記光源部は、基板と、前記基板の中心を基準として対称になるように前記基板上に配置される２以上の発光素子と、前記発光素子のそれぞれの上に配置される２以上のレンズ部とを備える。

本発明の実施形態による照明装置において、前記部材は、三角、四角、六角、八角を含んだ多角柱のうちの一つ、もしくは円錐である。

本発明の実施形態による照明装置において、前記所定の角度は１４°〜１６°である。

本発明の実施形態による照明装置において、前記レンズ部は１６５°〜１８０°のビーム角度を有する。

本発明の実施形態による照明装置において、前記レンズ部は、前記基板上に配置された底面と、前記発光素子を覆うように前記底面から膨らむように形成されたレンズとを備える。

本発明の実施形態による照明装置において、前記レンズは半球形又は球形の形状を有し、前記レンズ及び底面はエポキシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン系樹脂のいずれか一つ、もしくはその混合物から成り立つ。

本発明の実施形態による照明装置において、前記レンズは非球面レンズ（ａｓｐｈｅｒｉｃｓ）である。

本発明の実施形態による照明装置において、前記レンズ部は前記底面に反射層が形成されている。

本発明の実施形態による照明装置において、前記発光素子はＬＥＤチップ又はＵＶ ＬＥＤチップである。

本発明の実施形態による照明装置において、前記部材の側面に少なくとも２以上の光源部が配置される。

本発明の実施形態による照明装置において、前記部材は、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）を含んだ金属、又は、これら金属の合金のいずれか一つで構成される。

本発明の実施形態による照明装置において、前記部材は、熱伝導性を有する熱伝導性樹脂材質で構成される。

本発明の実施形態による照明装置において、前記部材を覆うように前記発熱体上に配置され、下部に開口部を有するカバーをさらに備える。

本発明の実施形態による照明装置において、前記カバーは、前記下部と対応する上部と、前記下部と上部との間に中央部を有し、前記開口部の直径は、前記放熱体の上面直径より小さいか同じであり、前記中央部の直径は、前記放熱体の上面直径より大きい。

本発明の実施形態による照明装置において、前記カバーは、内部面、外部面、内部面及び外部面、内部のいずれか一つに少なくとも一つ以上の蛍光体を含む。

本発明の実施形態による照明装置において、前記カバーは、前記光源部から発光された光の少なくとも一部を前記放熱体方向に反射させる反射物質を含む。

本発明の実施形態による照明装置において、前記放熱体は、上面と、前記上面と連結されて所定の傾きを有する一部の領域を含む側面を有する本体を備え、前記一部の領域の傾きは、前記上面と平行な仮想線を基準として４５°以上を有する。

本発明の実施形態による照明装置において、前記放熱体は、前記本体外周面に複数の放熱ピンが配置され、前記放熱ピンの少なくとも一部が前記傾きを有する側面を形成する。

本発明の実施形態による照明装置において、前記照明装置の全体の高さ、前記カバーの高さ、前記カバーの直径、前記カバー下部の直径、前記部材下部の大きさ、前記部材上部の大きさ、前記カバーの厚さが４６．５〜４７．５：２４〜２５：３０〜３１：２０〜２１：１３．５〜１４．５：６．６〜７．５：１の比率を有する。

本発明の他の実施形態による照明装置において、放熱体は、少なくとも３以上の側面を備える多角形の柱状を有し、前記放熱体上に配置されて、前記側面が前記放熱体の中心の方向に所定の角度傾いた部材と、前記部材の側面のうち、少なくとも一つ以上の側面に配置されて、基板と前記基板の中心を基準として対称になるように前記基板上に配置される２以上の発光素子を有する光源部と、前記発光素子上に配置されたレンズを有するレンズ部とを備え、前記レンズは円筒形状の側面と前記側面上に曲面形状を備える曲面部を有し、前記放熱体は、上面と前記上面の平行な仮想の直線を基準として傾いた傾きを有する側面を有する本体を備える。

実施形態による照明装置の斜視図である。 照明装置の分解斜視図である。 照明装置の正面図である。 照明装置の平面図である。 光源部の斜視図である。 光源部の側面図である。 レンズの寸法例を示す図面である。 レンズの波長（Ｗａｖｅ Ｌｅｎｇｔｈ）対ＲＩ（ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ ｉｎｄｅｘ）関係を示すグラフである。 レンズの波長（Ｗａｖｅ Ｌｅｎｇｔｈ）対透過率（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）関係を示すグラフである。 レンズのビーム角度（Ｂｅａｍ Ａｎｇｌｅ）と光効率（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を示す色座標である。 米国の後方配光規定の全方向ランプ（Ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｌａｍｐ）の光度分布要求を説明するための図面である。 ＡＮＳＩ規定を満たす実施形態の照明装置のサイズを示す例示図である。 ＡＮＳＩ規定を満たす実施形態の照明装置のサイズを示す例示図である。 既存の照明装置の色座標を示す図面である。 実施形態による照明装置の色座標を示す図面である。 既存の照明装置の光度分布をシミュレーションした結果画面を上部（Ｔｏｐ）から見た様子である。 既存の照明装置の光度分布をシミュレーションした結果画面を正面（Ｆｒｏｎｔ）から見た様子である。 既存の照明装置の光度分布をシミュレーションした結果画面を側面４５°から見た様子である。 実施形態による照明装置の光度分布をシミュレーションした結果画面を上部（Ｔｏｐ）から見た様子である。 実施形態による照明装置の光度分布をシミュレーションした結果画面を正面（Ｆｒｏｎｔ）から見た様子である。 実施形態による照明装置の光度分布をシミュレーションした結果画面を側面４５°から見た様子である。

図面において各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されるか、省略されるか、又は概略的に示された。また、各構成要素の大きさは、実際の大きさを全体的に反映するものではない。

また、本発明による実施例の説明において、各基板の「上又は下（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）」に形成されるものと記載される場合において、上又は下（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）は、二つの同一の基板が互いに直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）接触するか、又は一つ以上の別の基板が当該同一の基板の間に配置されて（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）形成されることを全て含む。また、上又は下（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）と表現される場合、一つの基板を基準として上側方向だけではなく下側方向の意味も含まれる。

以下では、本発明が属する技術分野で通常の知識を持った者が本発明を容易に実施できるようにするために、本発明の好ましい実施例に関して、添付された図面を参照して詳しく説明することにする。

照明装置の実施形態
図１は実施例による照明装置の斜視図であり、図２は照明装置の分解斜視図であり、図３は照明装置の正面図であり、図４は照明装置の平面図である。

実施例の照明装置は、図１ないし図４に示されるように、カバー１００、光源部２００、放熱体３００、回路部４００、内部ケース５００及びソケット６００を含んで構成される。

前記カバー１００は、前記放熱体３００上に配置され、下部に開口部１１０が形成されており、中が空いているバルブ（ｂｕｌｂ）形状をしている。前記カバー１００は、前記放熱体３００と結合する際に前記開口部１１０を介して前記光源部２００と部材３５０とを内部に挿入するようになっている。したがって、前記カバー１００が前記放熱体３００に結合すると、前記光源部２００と前記部材３５０は前記カバー１００によって囲まれることになる。

この時、前記カバー１００と前記放熱体３００の結合は、接着剤を介して結合されてもよく、回転結合方式及びフック結合方式などの多様な方式で結合することができる。前記回転結合方式は、前記放熱体３００のねじ溝に前記カバー１００のねじ山を結合する方式であって、前記カバー１００の回転によって前記カバー１００と前記放熱体３００を結合する方式である。そして、前記フック結合方式は、前記カバー１００の凸が前記放熱体３００の溝に嵌って前記カバー１００と前記放熱体３００を結合する方式である。また、カバー１００は複数の突出部（図示せず）を備え、放熱体３００は複数の突出部と対応する複数の凹みを備えてもよい。

複数の突出部は、放熱体３００の複数の凹みに挿入されて覆われるのに適合した形状であってもよい。例えば、突出部のチップ（ｔｉｐ）は、突出部が放熱体４００に覆われるように台形（ｔｒａｐｅｚｏｉｄａｌ）の形状であってもよい。

このように、前記カバー１００は前記放熱体３００上に配置され、下部に開口部１１０を有してもよい。また、前記カバー１００は、前記下部と対応する上部と、前記下部と上部との間に中央部を有し、前記下部の開口部１１０の直径は、前記放熱体３００の上面直径より小さいか同じであり、前記中央部の直径は、前記放熱体３００の上面直径より大きく形成することができる。

前記カバー１００は、前記光源部２００と光学的に結合する。もう少し具体的に説明すると、前記カバー１００は、前記光源部２００の発光素子（図６の２２０参照）からの光を拡散、散乱、又は励起させることができる。また、一部は反射して、一部は励起させる反射物質を少なくとも一部に配置することもできる。具体的に説明すると、前記カバー１００は、前記光源部２００からの光を励起させるために、前記カバー１００の内部面、外部面、内部面及び外部面、内部のいずれか一つに、少なくとも一つ以上の蛍光体を有してもよい。

また、前記カバー１００は、内部面に乳白色塗料がコーティングされてもよい。ここで、前記乳白色塗料は、光を拡散させる拡散材を含んでもよい。

また、前記カバー１００は、内部面の表面粗さが外部面の表面粗さより大きいこともある。これは、前記光源部２００からの光を十分に散乱及び拡散させるためである。

前記カバー１００は、ガラス（ｇｌａｓｓ）材質やプラスチック、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂材質で形成することができる。ここで、ポリカーボネート（ＰＣ）は、耐光性、耐熱性及び強度に優れた性質を有している。

前記カバー１００は、外部から前記光源部２００と前記部材３５０が見える透明な材質で形成することができ、内部が見えない不透明な材質で形成することもできる。このような前記カバー１００は、ブロー（ｂｌｏｗ）成形を介して形成することができる。

また、前記カバー１００は、前記光源部２００から発光された光の少なくとも一部を前記放熱体３００方向に反射させる反射物質を含むことができる。また、カバー１００の内面は腐食処理することができる。さらに、所定のパターンは、カバー１００の外面に適用することができる。このような特徴によって、光源モジュール２００から放出される光を散乱することができる。したがって、使用者の眩しさを防ぐことができる。

前記光源部２００は、前記放熱体３００上に配置された前記部材３５０に配置することができる。もう少し具体的に説明すると、前記光源部２００は、前記部材３５０の側面のうち一つ以上の側面に配置することができる。この時、前記部材３５０は、所定の角度に傾いた側面を有する多角柱で構成することができる。

例えば、前記部材３５０は、放熱体の中心の方向に１４°〜１６°の角度に傾いた側面を有しており、三角、四角、六角、八角を備える多角柱のうちの一つか、又は円錐で構成することができる。このように、部材の側面に配置された光源部は、カバーを介して光を拡散させることで後方配光の性能を改善することができる。

前記照明装置は、前記部材３５０の側面に少なくとも２つ以上の光源部２００を配置することができる。実施例では、前記部材３５０が四角形構造の柱を有して、４つの側面に前記光源部２００がそれぞれ配置された例を示した。しかし、これに限定されるのではなく、前記部材３５０の側面の一部に配置することもできる。前記部材３５０の構成に対しては、後に詳しく説明することにする。

前記光源部２００は、基板２１０と、前記基板２１０上に配置された少なくとも１つ以上の発光素子（図６の２２０参照）と、前記基板２１０の発光素子２２０上に配置された１６５°〜１８０°のビーム角度を有するレンズ部２３０とを備えている。前記光源部２００については、後述する図５ないし図１０で詳しく説明することにする。

引き続き、図２を参照して説明すると、前記放熱体３００は、前記カバー１００と結合して、前記光源部２００からの熱を外部に放熱する役割をする。前記放熱体３００は、所定の体積を有し、上面３１０及び本体３３０を有する。すなわち、前記放熱体３００は、上面３１０と、前記上面３１０と連結して所定の傾きを有する一部の領域を含む側面を有する本体３３０とを備えている。この時、前記一部の領域の傾きは、前記上面３１０と平行な仮想線を基準として４５°以上の範囲を有してもよい。

前記放熱体３００の上面３１０には、前記部材３５０が配置される。そして、前記上面３１０には前記カバー１００が結合される。この時、前記上面３１０は、前記カバー１００の開口１１０と対応する形状を有してもよい。

前記放熱体３００は、前記本体３３０外周面に複数の放熱ピン３７０を配置することができ、前記放熱ピン３７０の少なくとも一部が傾きを有する側面を形成することができる。この時、前記傾きは、前記放熱体３００の上面と平行な仮想線を基準として４５°以上の範囲を有してもよい。

前記放熱ピン３７０は、前記放熱体３００の外面から外側方向に延びて形成されたり、前記外面に結合して構成することもできる。このような構造を有する前記放熱ピン３７０は、全て前記放熱体３００の放熱面積を広げることによって放熱効率を向上させることができる。

一方、他の例として、前記放熱体３００は、前記放熱ピン３７０を有さないこともある。

前記放熱体３００は、前記回路部４００と前記内部ケース５００が収納される収納部（図示せず）を内部に形成することができる。

前記放熱体３００の上面３１０に配置される前記部材３５０は、前記放熱体３００の上面３１０と一体に形成することもでき、前記放熱体３００の上面３１０に結合によって構成することもできる。

前記部材３５０は、所定の角度（例えば、１４°〜１６°）に傾いた側面を有する多角柱、又は円錐で構成することができる。例えば、前記部材３５０は四角柱でもよい。前記四角柱の部材３５０は、上面と底面、そして４つの側面を有する。他の例として、前記部材３５０は多角柱だけでなく、円柱又は楕円柱でもよい。前記部材３５０が円柱又は楕円柱の場合、前記光源部２００の基板２１０は軟性基板でもよい。

前記部材３５０の側面には、前記光源部２００を配置することができる。すなわち、４つの側面全てに前記光源部２００を配置することもでき、４つの側面のうちいくつかの側面に前記光源部２００を配置することもできる。また、前記部材３５０の側面に少なくとも２つ以上の光源部２００を配置することができる。実施例では、４つの側面全てに前記光源部２００が配置された場合を例として示した。

実施例では、放熱体の中心の方向に所定の角度（例えば、１４°〜１６°）に傾いた４つの側面を有する四角柱形態で構成し、前記４つの側面に前記光源部２００をそれぞれ配置することによって、前記光源部２００の勾配角で暗部の発生を除去することができる。また、前記光源部２００の発光素子２２０上に、１６５°〜１８０°のビーム角度（Ｂｅａｍ Ａｎｇｌｅ）を有するプライマリー（Ｐｒｉｍａｒｙ）レンズを配置して後方配光特性を向上させることができる。

前記部材３５０は、熱伝導性を有する材質で構成することができる。これは、前記光源部２００から発生する熱を外部に素早く放出するためである。前記部材３５０の材質は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）などと前記金属の合金でもよい。又は、熱伝導性を有する熱伝導性プラスチックでもよい。前記熱伝導性プラスチックは金属より重さが軽く、単方向性の熱伝導性を有する利点がある。

引き続き、図２を参照して説明すると、前記回路部４００は、外部から電源の供給を受け、供給を受けた電源を前記光源部２００に合うように変換して前記光源部２００に供給する。

前記回路部４００は、前記放熱体３００の内部に配置される。具体的に、前記回路部４００は、前記内部ケース５００に収納されて、前記内部ケース５００とともに前記放熱体３００の下部内側に形成された収納部（図示せず）に収納される。

前記回路部４００は、前記回路基板４１０と、前記回路基板４１０上に載置される多数の部品４３０を含んで構成することができる。この時、前記回路基板４１０は四角形の板状を有するが、これに限定されず多様な形態を有してもよい。例えば、円形、楕円形、又は多角形の板状でもよい。このような前記回路基板４１０は、絶縁体に回路パターンが印刷されたものでもよい。

前記回路基板４１０は、前記光源部２００の基板２１０と電気的に連結される。前記回路基板４１０と前記基板２１０の電気的連結は、ワイヤー（ｗｉｒｅ）を介して連結することができる。前記ワイヤーは、前記放熱体３００の内部に配置され、前記回路基板４１０と前記基板２１０とを連結することができる。

前記多数の部品４３０は、例えば、外部電源から提供される交流電源を直流電源に変換する直流変換装置と、前記光源部２００の駆動を制御する駆動チップと、前記光源部２００を保護するためのＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）保護素子などを備えることができる。

引き続き、前記内部ケース５００は、内部に前記回路部４００を収納する。前記内部ケース５００は、前記回路部４００を収納するために収納部５１０を有してもよい。前記収納部５１０は円筒状でもよいが、前記放熱体３００の収納部（図示せず）の形状に応じて変わることもある。

前記内部ケース５００は前記放熱体３００の内部に収納される。さらに具体的には、前記内部ケース５００の収納部５１０は、前記放熱体３００の下面（図示せず）に形成された収納部（図示せず）に収納される。

前記内部ケース５００は前記ソケット６００と結合する。前記内部ケース５００は、前記ソケット６００と結合する連結部５３０を有してもよい。前記連結部５３０は、前記ソケット６００のねじ溝構造と対応するねじ山構造を有してもよい。

前記内部ケース５００は不導体で構成することができる。したがって、前記回路部４００と前記放熱体３００との間の電気的短絡を防止することができる。このような前記内部ケース５００は、プラスチック又は樹脂材質で構成することができる。

最後に、前記ソケット６００は前記内部ケース５００と結合する。さらに具体的には、前記ソケット６００は、前記内部ケース５００の連結部５３０と結合する。

前記ソケット６００は、従来の在来式白熱電球のような構造を有してもよい。前記ソケット６００は、前記回路部４００と電気的に連結される。この時、前記回路部４００と前記ソケット６００の電気的連結はワイヤー（ｗｉｒｅ）を介して連結することができる。したがって、前記ソケット６００に外部電源が印加されれば、前記ソケット６００を介して前記回路部４００に外部電源が供給され、前記回路部４００で変換された電源が前記光源部２００に供給されることになる。前記ソケット６００は、前記連結部５３０のねじ山構造と対応するねじ溝構造を有する。

上述のとおり、実施例の照明装置は、前記放熱体３００上に所定の角度（１４°〜１６°）に側面が傾いた部材３５０を配置して、前記部材３５０の側面に光源部２００を配置し、前記光源部２００の発光素子２２０上に１６５°〜１８０°のビーム角度を有するレンズ部２３０を配置することによって、米国の後方配光規定（Ｅｎｅｒｇｙ ｓｔａｒ）及びＡＮＳＩ規定を満たしつつも、後方配光特性を具現することができて暗部を除去することができる。

光源部の構成形態
図５は光源部の斜視図であり、図６は光源部の側面図であり、図７はレンズ部の寸法例を示す図面である。

前記光源部２００は、図５及び図６に示されるように、基板２１０と、前記基板２１０上に少なくとも１つ以上の発光素子２２０とが配置されている。実施例の図面では、一つの基板２１０上に４つの発光素子２２０が対称構造で構成された例を示した。より具体的には、４つの発光素子２２０は、基板２１０の中心で対称となるように基板上に配置される。

また、前記光源部２００は、前記基板２１０の発光素子２２０上に配置されたレンズ部２３０をさらに備えることができる。この時、前記レンズ部２３０は、１６５°〜１８０°のビーム角度を有し、非球面レンズ（ａｓｐｈｅｒｉｃｓ）２３１で構成することができる。

前記レンズ部２３０は、図６に示されるように、前記発光素子２２０上にそれぞれ配置された非球面レンズ２３１と、前記非球面レンズ２３１と一体に形成されて前記基板２１０上に配置された底面２３２とで構成することができる。ここで、前記非球面レンズ２３１は、前記底面２３２において垂直に形成された円筒状の側面と、前記の側面の上部に形成された半球形状の曲面を成している。前記レンズ２３１は、凸、半球形、球形のうち選択されるいずれか一つの形状を有することができ、前記レンズ２３１と前記底面２３２は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン系樹脂、又はその混合物で形成することができる。

前記の構成を有する前記レンズ２３１は、前記発光素子２２０から出る光の指向角を増加させて、前記照明装置の線型光源の均一性を向上させることができる。

一方、前記レンズ部２３０は、次のような最適化データを有する。

図７を参照すると、前記レンズ２３１は円形（Ｃｉｒｃｕｌａｒ）で構成することができ、前記レンズ２３１の背後表面（Ｒｅａｒ Ｓｕｒｆａｃｅ）が非球面を有してもよい。そして、前記レンズ２３１の直径（Ｄｉａｍｅｔｅｒ）は３．７４４ｍｍ、二つのレンズ２３１の中心の間の距離は６ｍｍ、前記底面２３２の大きさは１０ｍｍ、前記レンズ部２３０の厚さが０．１ｍｍと設計することができる。この時、前記レンズ２３１の側面上端の直径は、前記の側面の高さに応じて前記レンズ２３１の直径よりも大きくも小さくも設計することができる。

また、前記レンズ部２３０は、前記底面２３２に反射層（図示せず）を形成することができる。この時、前記反射層は、金属、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、錫（Ａｇ）、チタニウム（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）を含む金属物質の中から選択される少なくとも何れか一つの物質で単層又は複合層に蒸着（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、メッキ（ｐｌａｔｉｎｇ）、印刷（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）等の方法で形成することもできる。

前記レンズ部２３０の下部に配置された前記基板２１０は四角形の板状を有するが、これに限定されず、円形、多角形などの多様な形態を有してもよい。

前記基板２１０は、例えば、１０×１０×１．７（ｍｍ）の大きさで構成することができる。この時、前記発光素子２２０のチップの大きさ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ）は、１．３×１．３×０．１（ｍｍ）の大きさを有する。

また、前記基板２１０は、絶縁体に回路パターンが印刷されたものであってもよい。例えば、印刷回路基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ)、メタル コア（Ｍｅｔａｌ Ｃｏｒｅ）ＰＣＢ、フレキシブル（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ）ＰＣＢ、セラミックＰＣＢなどを含むことができる。また、前記基板２１０は、印刷回路基板上にＬＥＤチップを直接ボンディングできるＣＯＢ（Ｃｈｉｐｓ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）タイプを使用することもできる。また、前記基板２１０は、光を効率的に反射する材質で形成されたり、表面が光を効率的に反射するカラー（例えば、白色、銀色など）で形成することもできる。また、前記基板２１０は、表面が光を効率的に反射する材質や、光が効率的に反射するカラー（例えば、白色、銀色など）でコーティングすることができる。例えば、前記基板２１０は、表面を通して光が反射する反射率が７８％以上の特性を有する。

図２を参照すると、前記基板２１０は、前記放熱体３００に収納される前記回路部４００と電気的に連結される。前記基板２１０と前記回路部４００は、ワイヤー（ｗｉｒｅ）（図示せず）を介して連結することができる。この時、前記ワイヤーは、前記放熱体３００を貫通して前記基板２１０と前記回路部４００とを電気的に連結する。

前記発光素子２２０は、赤色（Ｒｅｄ）、緑色（Ｇｒｅｅｎ）、青色（Ｂｌｕｅ）の光を放出する発光ダイオード（ＬＥＤ）チップやＵＶを放出する発光ダイオード（ＬＥＤ）チップでもよい。ここで、前記発光ダイオード（ＬＥＤ）チップは、水平型（Ｌａｔｅｒａｌ Ｔｙｐｅ）、又は、垂直型（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｔｙｐｅ）でもよく、青色（Ｂｌｕｅ）、赤色（Ｒｅｄ）、黄色（Ｙｅｌｌｏｗ）、又は、緑色（Ｇｒｅｅｎ）を発散することができる。

前記発光素子２２０は蛍光体を有してもよい。前記蛍光体は、ガーネット（Ｇａｒｎｅｔ）系（ＹＡＧ、ＴＡＧ）、ケイ酸塩（Ｓｉｌｉｃａｔｅ）系、窒化物（Ｎｉｔｒｉｄｅ）系、及びオキシ窒化物（Ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）系の何れか一つ以上でもよい。又は、蛍光体は、黄色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体の何れか一つ以上であってもよい。

実施例では、１．３×１．３×０．１（ｍｍ）の大きさを有し、青色（Ｂｌｕｅ）ＬＥＤ＋黄色（Ｙｅｌｌｏｗ）蛍光体の特性を有するＬＥＤチップを使用した。この時、ＬＥＤチップの散乱（Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）は９２％以上であり、１２０°以上のランバート（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）を有する。

レンズのシミュレーション結果
図８は、レンズの波長（Ｗａｖｅ Ｌｅｎｇｔｈ）対ＲＩ（ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ ｉｎｄｅｘ）の関係を示すグラフであり、図９は、レンズの波長（Ｗａｖｅ Ｌｅｎｇｔｈ）透過率（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）関係を示すグラフであり、図１０は、レンズのビーム角度（Ｂｅａｍ Ａｎｇｌｅ）と光効率（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を示す色座標である。

まず、図８を参照すると、実施例のレンズ部２３０は、波長が増加するほどＲＩが減少することが示された。ここで、グラフの横軸は波長、縦軸はＲＩを示す。

そして、前記レンズ部２３０は、図９のグラフのように、波長が３００から４１２．５までの区間では透過率が急激に増加してからは、４１２．５以上波長が増加しても透過率はほとんど一定に維持された。ここで、グラフの横軸は波長、縦軸は透過率を示す。

また、前記レンズ部２３０は、図１０の色座標のように、１６５°〜１８０°のビーム角度を有することが示され、９０％以上の光効率を有すると実験を通じて明らかになった。

米国の後方配光規定（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔａｒ）及びＡＮＳＩ規定
図１１は、米国の後方配光規定の全方位ランプ（Ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｌａｍｐ）の光度分布要求を説明するための図面であり、図１２及び図１３は、ＡＮＳＩ規定を満たす実施例の照明装置の寸法を示す例示図である。

前記ＡＮＳＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）規定は、米国の工業器具物に対する規格又は基準を、あらかじめ指定しておくことを言う。前記ＡＮＳＩ規定には、実施例の照明装置のような器具物に対しても、その基準を備えている。

実施例による照明装置はＡＮＳＩ規定を満たすために、前記照明装置の全体の高さ、前記カバー１００の高さ、前記カバー１００の直径、前記カバー１００下部の直径、前記部材３５０下部の大きさ、前記部材３５０上部の大きさ、前記カバー１００の厚さを、４６．５〜４７．５：２４〜２５：３０〜３１：２０〜２１:１３：５〜１４．５：６．６〜７．５：１の比率で設計することができる。

例えば、図１２及び図１３を参照すると、実施例による照明装置は、前記照明装置の全体の高さが９４．１１４ｍｍ、前記カバー１００の高さが４８．９６４ｍｍ、前記カバー１００の直径が６１．３５２ｍｍ、前記カバー１００下部の直径が４０．９２４ｍｍ、前記部材３５０下部の大きさが２８ｍｍ、前記部材３５０上部の大きさが１４．３５１ｍｍ、前記カバー１００の厚さが２ｍｍと設計することができる。この時、図１２及び図１３において、一点鎖線で表示した部分がＡＮＳＩ規定による大きさを示したもので、実施例の照明装置はＡＮＳＩ規定を満たすことが分かる。

一方、前記米国の後方配光規定は、照明装置又は照明器具が所定の光度（Ｉｕｍｉｎｏｕｓ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）分布（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を有さなければならないという規定である。前記米国の後方配光規定において、全方位ランプの光度分布要求は、図１１のとおりである。

図１１に示された米国の後方配光規定を参照すると、照明装置の１３５°と１８０°との間では、少なくとも全光束（ｆｌｕｘ（ｌｍｅｎｓ））の５％が発光しなければならないという要求がある。

実施例の照明装置は、図１１に示された米国の後方配光規定、特に、照明装置の１３５°と１８０°との間で、少なくとも全光束の５％が発光しなければならないという要求を満たしていることが、次のシミュレーション結果を通じて確認することができる。

シミュレーション結果
図１４は、既存の照明装置の色座標を示す図面であり、図１５は実施例による照明装置の色座標を示す図面である。

既存の照明装置は、図１４の色座標のように、０〜１３５°間の最大（Ｍａｘ）／最小（Ｍｉｎ）光度が１．０００／０．８００と示され、平均光度が０．９１７と示された。そして、最大（Ｍａｘ）／最小（Ｍｉｎ）光度の偏差率は８．３％／１１．７％と示され、１３５°〜１８０°間のフラックス（Ｆｌｕｘ）比率は１０．８％と示された。

これに比べて、実施例の照明装置は、図１５の色座標のように、０〜１３５°間の最大（Ｍａｘ）／最小（Ｍｉｎ）光度が１．０００／０．７６１と示され、平均光度が０．９５１と示された。そして、最大（Ｍａｘ）／最小（Ｍｉｎ）光度の偏差率は、５．０％／１９．０％と示され、１３５°〜１８０°間のフラックス（Ｆｌｕｘ）比率は１３．５％と示された。

色座標の結果からも分かるように、実施例の照明装置は、既存の照明装置に比べて１３５°〜１８０°間のフラックス（Ｆｌｕｘ）比率が増加したことが分かる。図１６は、既存の照明装置の光度分布をシミュレーションした結果画面であって、図１６ａは既存の照明装置の光度分布を上部（Ｔｏｐ）から見た様子であり、図１６ｂは、正面（Ｆｒｏｎｔ）から見た様子であり、図１６ｃは側面４５°から見た様子である。

そして、図１７は、実施例による照明装置の光度分布をシミュレーションした結果画面であって、図１７ａは実施例の照明装置の光度分布を上部（Ｔｏｐ）から見た様子であり、図１７ｂは正面（Ｆｒｏｎｔ）から見た様子であり、図１７ｃは側面４５°から見た様子である。

図１６及び図１７のシミュレーションの結果、既存の照明装置は、最大（Ｍａｘ）／最小（Ｍｉｎ）明るさ（Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）が１０．０％と示され、実施例の照明装置は最大（Ｍａｘ）／最小（Ｍｉｎ）明るさ（Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）が６６．１％と示された。この結果からも分かるように、実施例の照明装置が、既存の照明装置に比べて、最大（Ｍａｘ）／最小（Ｍｉｎ）明るさ（Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）が５６％以上増加したことが分かる。

図１６及び図１７のシミュレーションの結果画面を比較してみると、既存の照明装置では、中心部に暗部が存在していることが確認された。これに反し、実施例の照明装置は中心部に暗部が発見されず、光度（ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）分布（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）が全体的に均一に分布していることが確認された。

したがって、実施例の照明装置は、米国の後方配光規定で要求している後方配光特性が大きく改善されたことを示すものである。また、既存に存在した暗部も大きく減ったことをシミュレーション結果を通じて確認することができた。
下の表は、実施例のシミュレーションの結果（標準化）を示したものである。

実施例においては、シミュレーションの結果を通じて、前記部材３５０の形状、前記光源部２００の位置、勾配角などの条件が満たされる時、米国の後方配光規定及びＡＮＳＩ規定を満たすことが明らかになった。

このように構成された実施例による照明装置は、米国の後方配光規定及びＡＮＳＩ規定を満たすように放熱体上に所定の角度で側面が傾いた部材を配置し、前記部材の側面に光源部を配置して、前記光源部の発光素子上にレンズを配置することによって、本発明の技術的課題を解決することができる。

以上において実施例を中心に説明したが、これは単に例示であるだけであって、本発明を限定する訳ではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性を外れない範囲で、以上において例示されない様々な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施例に具体的に示された各構成要素は、変形して実施することができる。そして、このような変形と応用に係る相違点は、添付の特許請求の範囲において規定する本発明の技術的範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

また、以上において、本発明の実施例に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ずしも一つの実施例にのみ限定される訳ではない。さらに、各実施例において例示された特徴、構造、効果などは、実施例が属する分野における通常の知識を持つ者によって、他の実施例についても組み合わせ又は変形されて実施可能である。したがって、このような組み合わせと変形に関係した内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (22)

1. 放熱体は、
   少なくとも３以上の側面を含む多角形の柱状を有し、前記放熱体上に配置されて前記側面が前記放熱体の中心方向に所定の角度で傾いた部材と、
   前記部材の側面のうち少なくとも一つ以上の側面に配置された光源部と、を備え、
   前記光源部は、
   基板と、
   前記基板の中心を基準として対称になるように前記基板上に配置される２以上の発光素子と、
   前記発光素子のそれぞれの上に配置される２以上のレンズ部と、を備える照明装置。
2. 前記部材は、三角、四角、六角、八角を含んだ多角柱のうちの一つ、もしくは円錐である、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記所定の角度は１４°〜１６°である、請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記レンズ部は、１６５°〜１８０°のビーム角度を有する、請求項１又は２に記載の照明装置。
5. 前記レンズ部は、
   前記基板上に配置された底面と、
   前記発光素子を覆うように前記底面から膨らむように形成されたレンズと、を備える、請求項４に記載の照明装置。
6. 前記レンズは半球形又は球形の形状を有し、
   前記レンズ及び底面はエポキシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン系樹脂のいずれか一つ、もしくはその混合物から成り立つ、請求項５に記載の照明装置。
7. 前記レンズは非球面レンズ（ａｓｐｈｅｒｉｃｓ）である、請求項５に記載の照明装置。
8. 前記レンズ部は、前記底面に反射層が形成されている、請求項５に記載の照明装置。
9. 前記発光素子はＬＥＤチップ又はＵＶ ＬＥＤチップである、請求項５に記載の照明装置。
10. 前記照明装置は、前記部材の側面に少なくとも２以上の光源部が配置された、請求項１又は２に記載の照明装置。
11. 前記部材は、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）を含んだ金属、又は、これら金属の合金のいずれか一つで構成される、請求項１又は２に記載の照明装置。
12. 前記部材は、熱伝導性を有する熱伝導性樹脂材質で構成される、請求項１又は２に記載の照明装置。
13. 前記照明装置は、前記部材を覆うように前記発熱体上に配置され、下部に開口部を有するカバーをさらに備える、請求項１又は２に記載の照明装置。
14. 前記カバーは、前記下部と対応する上部と、前記下部と上部との間に中央部を有し、前記開口部の直径は、前記放熱体の上面直径より小さいか同じであり、前記中央部の直径は、前記放熱体の上面直径より大きい、請求項１３に記載の照明装置。
15. 前記カバーは、内部面、外部面、内部面及び外部面、内部のいずれか一つに少なくとも一つ以上の蛍光体を含む、請求項１３に記載の照明装置。
16. 前記カバーは、前記光源部から発光された光の少なくとも一部を前記放熱体方向に反射させる反射物質を含む、請求項１３に記載の照明装置。
17. 前記放熱体は、上面と、前記上面と連結されて所定の傾きを有する一部の領域を含む側面を有する本体を備え、前記一部の領域の傾きは、前記上面と平行な仮想線を基準として４５°以上を有する、請求項１又は２に記載の照明装置。
18. 前記放熱体は、前記本体外周面に複数の放熱ピンが配置され、前記放熱ピンの少なくとも一部が前記傾きを有する側面を形成する、請求項１７に記載の照明装置。
19. 前記照明装置は、前記照明装置の全体の高さ、前記カバーの高さ、前記カバーの直径、前記カバー下部の直径、前記部材下部の大きさ、前記部材上部の大きさ、前記カバーの厚さが４６．５〜４７．５：２４〜２５：３０〜３１：２０〜２１：１３．５〜１４．５：６．６〜７．５：１の比率を有する、請求項１又は２に記載の照明装置。
20. 放熱体は、
    少なくとも３以上の側面を備える多角形の柱状を有し、前記放熱体上に配置されて、前記側面が前記放熱体の中心の方向に所定の角度傾いた部材と、
    前記部材の側面のうち、少なくとも一つ以上の側面に配置されて、基板と前記基板の中心を基準として対称になるように前記基板上に配置される２以上の発光素子を有する光源部と、
    前記発光素子上に配置されたレンズを有するレンズ部と、を備え、
    前記レンズは円筒形状の側面と前記側面上に曲面形状を備える曲面部を有し、
    前記放熱体は、上面と前記上面の平行な仮想の直線を基準として傾いた傾きを有する側面を有する本体を備える、照明装置。
21. 前記所定の角度は１４°〜１６°である、請求項２０に記載の照明装置。
22. 前記レンズ部は、１６５°〜１８０°のビーム角度を有する、請求項２０に記載の照明装置。

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