JP2014216322A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 従来の蛍光灯に代わる照明装置を提供すること。【解決手段】 本発明の実施形態による照明装置は、上面と側面、及び前記側面に形成された第1及び第2結合構造を含む結合構造とを含む放熱部;前記放熱部の上面に配置された光源部;前記光源部の上に配置されて、前記放熱部の第1結合構造と結合する第1結合部を含むレンズ部;前記レンズ部の上に配置された光学部材と、前記放熱部の第2結合構造と結合する第2結合部とを含むカバー部;を含む。このような実施形態による照明装置は、従来の蛍光灯を代替することができ、生産コストを下げることができ、放出される光のユニフォーミティーを向上させることができ、レンズ部を光源部上に安定的に固定させることができるという長所がある。【選択図】 図1

Description

本発明の実施形態は、照明装置に関する。
発光ダイオード(LED)は、電気エネルギーを光に変換する半導体素子の一種である。発光ダイオードは、蛍光灯、白熱灯などの既存の光源に比べて、低消費電力、半永久的な寿命、素早い応答速度、安全性、環境にやさしいという長所を有する。よって、従来の光源を発光ダイオードに代替するための多くの研究が進められており、発光ダイオードは、室内外で用いられる各種ランプ、液晶表示装置、電光板、街灯などの照明装置の光源として使用が増加する傾向にある。
実施形態の目的は、従来の蛍光灯に代わる照明装置を提供することにある。
また、実施形態の他の目的は、生産コストを下げることができる照明装置を提供することにある。
また、実施形態の他の目的は、放出される光のユニフォーミティーを向上させることができる照明装置を提供することにある。
また、実施形態の他の目的は、レンズ部を光源部の上に安定的に固定させることができる照明装置を提供することにある。
また、実施形態の他の目的は、電源提供部を安定的に固定させることができる照明装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の実施形態による照明装置は、上面と側面、及び前記側面に形成された第1及び第2結合構造を含む結合構造とを含む放熱部;前記放熱部の上面に配置された光源部;前記光源部の上に配置されて、前記放熱部の第1結合構造と結合する第1結合部を含むレンズ部;前記レンズ部の上に配置された光学部材と、前記放熱部の第2結合構造と結合する第2結合部とを含むカバー部;を含む。このような実施形態による照明装置は、従来の蛍光灯を代替することができ、生産コストを下げることができ、放出される光のユニフォーミティーを向上させることができ、レンズ部を光源部の上に安定的に固定させることができるという長所がある。
本発明の実施形態による照明装置によれば、従来の蛍光灯を代替することができるという長所がある。
また、生産コストを下げることができるという長所がある。
また、放出される光のユニフォーミティーを向上させることができるという長所がある。
また、レンズ部を光源部の上に安定的に固定させることができるという長所がある。
また、電源提供部を安定的に固定させることができるという長所がある。
実施形態による照明装置の分解斜視図である。 図1に示された照明装置の断面図である。 図1に示された照明装置の両端のうち一端側の断面図である。 図2に示された放熱部のみの斜視図である。 図1に示されたレンズ部を下から見た斜視図である。 他の実施形態による照明装置の断面図である。 さらに他の実施形態による照明装置の断面図である。 図7に示された照明装置からカバー部を除いた後の斜視図である。 図7に示されたレンズ部を下から見た斜視図である。
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、本発明による実施形態の説明において、いずれか一つのエレメント(element)が他のエレメントの「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、二つのエレメントが互いに直接(directly)接触するか、又は一つ以上の別のエレメントが前記二つのエレメントの間に配置されて(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、添付された図面を参照して本発明の実施形態による照明装置を説明する。
図1は、実施形態による照明装置の分解斜視図であり、図2は図1に示された照明装置の断面図であり、図3は図1に示された照明装置の両端のうち一端側の断面図である。
図1ないし図3を参照すると、実施形態による照明装置は、従来の蛍光灯を代替することができるチューブ(tube)タイプの照明装置である。
実施形態による照明装置は、放熱部100、光源部300、レンズ部500及びカバー部700を含む。
放熱部100は、光源部300と電源提供部800から放出される熱を外部に放熱する。
放熱部100には光源部300と電源提供部800が配置され、放熱部100はレンズ部500及びカバー部700と結合することができる。また、放熱部100はキャップ部900とも結合することができる。
放熱部100は、一方向に一貫した断面を有する。ここで、前記一方向は、放熱部100の長手方向である。
放熱部100は、中空の筒状である。また、放熱部100は、開口された両側部を有する。放熱部100の内部には電源提供部800が配置され、放熱部100の両側部はキャップ部900とそれぞれ結合することができる。
図4を参照して、放熱部100を具体的に説明することにする。
図4は、図2に示された放熱部100のみの断面図である。
図1ないし図4を参照すると、放熱部100は、上面110、側面120及び下面130を含む。上面110、側面120及び下面130は、放熱部100の収納部150を定義することができる。
放熱部100の上面110の上には光源部300が配置される。具体的に、放熱部100の上面110の上面に光源部300の回路パターン層310と発光素子330を配置することができる。放熱部100の上面110は平坦であってもよいが、これに限定される訳ではなく、上面110は、一部又は全部が上又は下へ凸であったり凹であってもよい。
放熱部100の側面120は、上面110と下面130との間に配置される。具体的に、側面120は、上面110及び下面130と連結される。
放熱部100の側面120は、レンズ部300及びカバー部700と結合する。具体的に、放熱部100の側面120は、レンズ部300及びカバー部700と結合のために、第1結合構造121と第2結合構造123を有する。
第1結合構造121は第1結合溝であってもよく、第2結合構造123は第2結合溝であってもよい。
第1結合溝121と第2結合溝123は、放熱部100の長手方向(一方向)に沿って所定の深さに凹んだ溝である。
第1結合溝121と第2結合溝123は、放熱部100の両側面120にそれぞれ配置され、第1結合溝121は第2結合溝123の上に配置することができる。
第1結合溝121はレンズ部500の結合部530と結合する。具体的に、第1結合溝121にレンズ部500の結合部530を挿入することができる。第1結合溝121により、別途の締結手段、例えばスクリューやリベット又は接着剤等を使用せずに、レンズ部500を光源部300の上に固定させることができる。
第2結合溝123は、カバー部700の結合部730と結合する。具体的に、第2結合溝123にカバー部700の結合部730を挿入することができる。第2結合溝123を介して、カバー部700は放熱部100にスライディング方式で結合することができる。
放熱部100の下面130は、カバー部700とともに実施形態による照明装置の外観を形成することができる。放熱部100の下面130とカバー部700は結合して円筒形の形状を有する。
放熱部100の下面130は所定の曲率を有しているが、これに限定される訳ではなく、放熱部100の下面130は上面110のように平坦であってもよい。
放熱部100の下面130の外面には、下面130の外面面積を広げるために、図7に示されているように、複数の放熱フィンが配置することができる。
放熱部100の収納部150は中空の空間であって、前記収納部150には電源提供部800を配置することができる。
放熱部100は熱放出効率に優れた金属材質又は樹脂材質であってもよい。放熱部100の熱伝導率は150W/(mK)以上であってもよい。例えば、放熱部100は熱伝導率が約400W/(mK)の銅、熱伝導率が約250W/(mK)のアルミニウム、陽極酸化処理された(anodized)アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金であってもよい。また、ポリマー(polymer)のように金属ロードされた(metal loaded)プラスチック物質、例えば、エポキシ又は熱伝導性セラミック物質(例えば、アルミニウムシリコンカーバイト(AlSiC)(熱伝導率が約170ないし200W/(mK))であってもよい。
再び図1ないし図3を参照すると、光源部300は放熱部100の上に配置される。具体的に、光源部300は放熱部100の上面110の外面に配置することができる。
光源部300は、回路パターン層310と発光素子330を含む。
回路パターン層310は放熱部100の上面110の外面に配置され、発光素子330は回路パターン層310の上に複数配置することができる。複数の発光素子330は、一定間隔で離隔して回路パターン層310の上に配置することができる。
回路パターン層310は、複数の発光素子330と電気的に連結されて複数の発光素子330に電源を提供する。
回路パターン層310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く、例えば、印刷回路基板(PCB:Printed Circuit Board)はFR−4 PCB(Epoxy Resin)、メタルコア(Metal Core)PCB、フレキシブル(Flexible)PCB、セラミックPCBなどであってもよい。
また、回路パターン層310は、透明又は不透明の樹脂に回路パターンが印刷されたものであってもよい。ここで、前記樹脂は、前記回路パターンを有する薄い絶縁シート(sheet)であってもよい。
回路パターン層310の上面は、発光素子330が配置される面であって、光を効率的に反射する材質、もしくは、光が効率的に反射されるカラー、例えば、白色、銀色などでコーティングすることができる。
発光素子330は、複数で回路パターン層310の上面に一列に配置することができる。
発光素子330は、黄色、赤色、緑色、青色及び白色等の可視光線領域内の光を放出する発光ダイオード(Lighting Emitting Diode)チップ(chip)、もしくは、紫外線領域内の紫外線光(Ultraviolet light)を放出する発光ダイオードチップであってもよい。ここで、発光ダイオードチップは、水平型(Lateral Type)、垂直型(Vertical Type)又は、フリップ型チップであってもよい。
発光素子330は、HV(High−Voltage)LEDパッケージであってもよい。HV LEDパッケージ内のHV LEDチップは、チップ内に区分された発光領域を複数個有し、それぞれの発光領域は電極によって電気的に連結される。発光領域の配列により、AC又はDC電源で駆動され、発光領域の個数に応じて単一発光領域を有する発光素子よりも高い電圧で駆動される。一般的に、単一チップの駆動電圧と発光素子の個数の乗よりも大きい電圧を印加してはじめて動作する。そして、HV LEDパッケージは、内部の発光領域が複数個なので、おおよそ1W水準の高い消費電力を有する。
発光素子330は、一般的に消費電力と光の強さが比例するため、HV LEDパッケージなら従来のLEDパッケージの個数に比べて1/5〜1/2程度を用いて同等水準の照明装置を製作することができる。このようにHV LEDパッケージを用いれば発光素子の個数を従来の一般的なLEDパッケージより減らすことができるので、実施形態による照明装置の生産コストを下げることができる。
レンズ部500は、光源部300の上に配置されて発光素子330から放出された光を拡散させることができる。また、レンズ部500は、放熱部100と結合して光源部300の上に安定的に固定することができる。
レンズ部500の個数は発光素子330の個数に対応する。具体的に、複数のレンズ部500は、複数の発光素子330と一対一、又は、一対多で対応する。すなわち、一つのレンズ部500は一つの発光素子330、又は、数個の発光素子330に対応して結合することができる。レンズ部500は、発光素子330の数を減らすことができ、実施形態による照明装置の生産コストを下げることができる。
図1及び図5を参照して、レンズ部500を具体的に説明することにする。
図5は、図1に示されたレンズ部500を下から見た斜視図である。
図1ないし図5を参照すると、レンズ部500は、拡散部510、結合部530及びガイド部550を含む。
レンズ部500の拡散部510は、光源部300の発光素子330の上に配置され、発光素子330から放出される光を拡散させることができる。ここで、拡散部510は、発光素子330から放出される光を前方向と側方向に均等に拡散させ、カバー部700から放出される光のユニフォーミティー(uniformity)を向上させることができる。
拡散部510の底面は、発光素子330が挿入される溝515を有している。
拡散部510は、シリコン樹脂又はエポキシ樹脂のような透光性樹脂であってもよい。
拡散部510は、全体的又は部分的に分散した蛍光体を含んでいてもよい。発光素子330が青色発光ダイオードである場合、拡散部510に含まれた蛍光体は、ガーネット(Garnet)系(YAG,TAG)、シリケート(Silicate)系、ナイトライド(Nitride)系、及びオキシナイトライド(Oxynitride)系の何れか一つ以上を含んでいてもよい。
拡散部510に黄色系列の蛍光体のみが含まれるようにして自然光(白色光)を具現することができるが、演色指数の向上と色温度の低減のために緑色系列の蛍光体や赤色系列の蛍光体をさらに含めることができる。
拡散部510に様々な種類の蛍光体が混ざり合った場合、蛍光体の色相による添加の割合は、赤色系列の蛍光体よりは緑色系列の蛍光体を、緑色系列の蛍光体よりは黄色系列の蛍光体をさらに多く用いることができる。黄色系列の蛍光体としてはガーネット系のYAG、シリケート系、オキシナイトライド系を用い、緑色系列の蛍光体としてはシリケート系、オキシナイトライド系を用い、赤色系列の蛍光体はナイトライド系を用いることができる。透光性樹脂に様々な種類の蛍光体が混ざり合ったもの以外にも、赤色系列の蛍光体を有する層、緑色系列の蛍光体を有する層、及び黄色系列の蛍光体を有する層をそれぞれ別個に分けて構成することができる。
レンズ部500の結合部530は放熱部100と結合する。具体的に、結合部530は、放熱部100の第1結合溝121と結合することができる。結合部530は、放熱部100の二つの側面120とそれぞれ結合するため、拡散部510の両側にそれぞれ配置することができる。拡散部510の一方に配置された第1結合部530が放熱部100の第1側面120に配置された第1結合溝121に結合した後、拡散部510のもう一方に配置された第2結合部が放熱部100の第2側面に配置された第1結合部に結合することができる。
結合部530は、延長部531とフック533を含む。
延長部531は拡散部510の一方から延びたものであり、フック533は延長部531の端から延びたものである。延長部531は放熱部100の上面110の上に配置され、フック533は放熱部100の第1結合溝121に挿入することができる。このような結合部530によって、発光素子330の上に拡散部510を固定することができる。
レンズ部500のガイド部550は、拡散部510の底面に配置することができる。ガイド部550は、拡散部510の底面から下へ突出したものである。このようなガイド部550は、発光素子330の両側をガイドして、拡散部510が発光素子330の上の正確な位置に固定されるようにすることができる。
結合部530とガイド部550を同時に用いれば、拡散部510を堅固に固定させることができる。具体的に、二つの結合部530は、拡散部510が放熱部100の長手方向と垂直方向に動くことを制限し、二つのガイド部550は、拡散部510を放熱部100の長手方向に動くことを制限して、拡散部510を発光素子330の上にしっかりと固定させることができる。
再び図1ないし図3を参照すると、カバー部700は放熱部100と結合して、実施形態による照明装置の外観を形成する。
カバー部700は、放熱部100と同様に一方向に一貫した断面を有する。
カバー部700は、光学部材710と結合部730を含む。
光学部材710は、一部分が開口した円筒形状である。ここで、開口された一部分に放熱部100が配置される。
光学部材710は、レンズ部500から放出される光をそのまま透過させることもでき、拡散させることもできる。また、光学部材710は、レンズ部500から放出される光を散乱又は励起させることもできる。
光学部材710の内面には乳白色の塗料がコーティングされたり、光学部材710の内部に含まれていてもよい。乳白色の塗料は、光を拡散させる拡散剤を含んでいてもよい。光学部材710の内面の表面粗さは、光学部材710の外面の表面粗さより大きくてもよい。これは、レンズ部500からの光が十分に散乱及び拡散されて外部に放出させるためである。
結合部730は、光学部材710の開口を形成する両側から光学部材710の内部方向に突出したものである。結合部730は、図4に示された放熱部100の第2結合溝123と結合することができる。結合部730は、第2結合溝123にスライディング方式で挿入することができる。
カバー部700の材質は、ガラス(glass)、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)などであってもよい。ここで、ポリカーボネートは、耐光性、耐熱性、強度が優れている。
カバー部700は、外部からレンズ部500が見えるように透明であってもよく、不透明であってもよい。
図3に示されているように、実施形態による照明装置は、電源提供部800とキャップ部900をさらに含む。
電源提供部800は、支持基板810と、前記支持基板810の上に配置される所定の部品830とを含む。前記部品830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、光源部300の駆動を制御する駆動チップ、光源部300を保護するためのESD(ElectroStatic discharge)及び保護素子などを含めることができるが、これに限定はしない。
キャップ部900は、放熱部100とカバー部700の両側にそれぞれ配置される。具体的に、キャップ部900は、互いに結合した放熱部100とカバー部700の両側部に結合することができる。
キャップ部900は固定部910を有する。固定部910は、キャップ部900の内部から放熱部100の収納部150方向に突出したものである。固定部910には、ネジ930が貫通する所定の穴が形成される。前記穴にネジ930を結合させることにより、電源提供部800とキャップ部900は結合することができる。
キャップ部900は、従来の蛍光灯を代替することができるように、従来の蛍光灯が有するピン950を有していてもよい。ピン950の形状と大きさは、従来の蛍光灯のピンの規格に伴ったものであってもよい。
電源提供部800は、キャップ部900と連結され、放熱部100の収納部150内部に配置される。具体的に、電源提供部800の支持基板810が、キャップ部900の固定部910とネジ930を介して結合することによって、電源提供部800は放熱部100の収納部150内部に固定することができる。
図6は、他の実施形態による照明装置の断面図である。
図6に示された照明装置は、図1ないし図3に示された照明装置において、放熱部100、レンズ部500及びカバー部700が相違する。以下では、相違した部分を中心に他の実施形態による照明装置を説明することにする。
図6を参照すると、放熱部100’は、光源部(図示せず)及びレンズ部500’が配置される上面110と、カバー部700’と結合する結合溝123’とを有する。
上面110は、レンズ部500’の結合部530’の側面をガイドするガイド部115を有する。ガイド部115は、カバー部700’の結合部730とカバー部700’のガイド部750との間に配置することができる。また、ガイド部115は、上面110の上面からカバー部700’方向に突出したものであってもよい。
カバー部700’は、光学部材710、結合部730及びガイド部750を含む。光学部材710と結合部730は、図2に示された光学部材710と結合部730の形状と少々相違しているとしても、その機能は同一なので、具体的な説明は省略する。
ガイド部750は、レンズ部500’の結合部530’の上面をガイドする。ガイド部750は、光学部材710の内面から突出したものであって、ガイド部750の端はレンズ部500’の結合部530’の上面に配置することができる。このようなガイド部750により、レンズ部500’は放熱部100’の上での動きを制限することができる。
放熱部100’のガイド部115とカバー部700’のガイド部750が同時に適用されれば、レンズ部500’をさらに堅固に固定させることができる。特に、放熱部100’にレンズ部500’が装着された後に、カバー部700’がスライディング方式で放熱部100’に結合すれば、自動でカバー部700’のガイド部750はレンズ部500’の結合部530’をガイドすることができる。
図7は、さらに他の実施形態による照明装置の断面図であり、図8は、図7に示された照明装置からカバー部700を除去した後の斜視図であり、図9は、図7に示されたレンズ部500’’を下から見た斜視図である。
図7ないし図9に示された照明装置は、図1ないし図3に示された照明装置における放熱部100とレンズ部500が相違する。以下では、相違した部分を中心にさらに他の実施形態による照明装置を説明することにする。
図7ないし図9を参照すると、放熱部100’’はガイド部125を有する。ガイド部125は、放熱部100’’の側面から放熱部100’’の上面110の上に突出したものである。このようなガイド部125の外面は、カバー部700の光学部材をガイドして、カバー部700が放熱部100’’にスライディング方式で結合する時、安定して結合するようにできる。ガイド部125と側面との間に、図4に示された第1結合溝121と類似の結合溝を形成することができる。前記結合溝は、レンズ部500’’の結合部530’’と結合することができる。
放熱部100’’のガイド部125は、レンズ部500’’の結合部530’’と結合するフック127を有する。フック127は、ガイド部125の端からレンズ部500’’側方向に突出したものであってもよい。
レンズ部500’’は、放熱部100’’のフック127と放熱部100’’の上面110との間に結合する結合部530’’を有する。結合部530’’は、放熱部100’’のフック127と対応するフック533’’を有する。フック533’’は、放熱部100’’のフック127と放熱部100’’の上面110との間に挟まれて固定することができる。
レンズ部500’’はガイド部550,570を有する。第1ガイド部550は、図5に示されたガイド部550と同一なので、具体的な説明は省略する。第2ガイド部570は拡散部510の底面に配置され、第1ガイド部550とともに発光素子(図示せず)をガイドすることができる。具体的に、第1ガイド部550は、発光素子の4つの側面のうち互いに向かい合う一対の面をガイドし、第2ガイド部570は他の残りの一対の面をガイドすることができる。
以上において実施形態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、本実施形態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、実施形態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範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
100 放熱部 110 上面
120 側面 121 第1結合溝
123 第2結合溝 130 下面
150 収納部 300 光源部
310 回路パターン層 330 発光素子
500 レンズ部 510 拡散部
515 溝 530 結合部
531 延長部 533 フック
550 ガイド部 700 カバー部
710 光学部材 730 結合部
800 電源提供部 810 支持基板
830 部品 900 キャップ部
910 固定部 950 ピン

Claims (10)

  1. 上面と側面、及び前記側面に形成された第1及び第2結合構造を含む結合構造とを含む放熱部と、
    前記放熱部の上面に配置された光源部と、
    前記光源部の上に配置されて、前記放熱部の第1結合構造と結合する第1結合部を含むレンズ部と、
    前記レンズ部の上に配置された光学部材と、前記放熱部の第2結合構造と結合する第2結合部とを含むカバー部と、
    を含む、照明装置。
  2. 前記レンズ部の第1結合部は、
    前記放熱部の上面の上に配置された延長部と、
    前記延長部と結合し、前記放熱部の第1結合構造に挿入されるフックと、
    を含む、請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記放熱部の側面は、前記上面の両側にそれぞれ連結された、請求項1又は2に記載の照明装置。
  4. 前記放熱部は、前記側面から延びたガイド部をさらに含み、
    前記レンズ部の第1結合部は、前記放熱部のガイド部と前記放熱部の上面との間に結合し、
    前記ガイド部の外面は、前記カバー部の光学部材をガイドする、請求項1に記載の照明装置。
  5. 前記放熱部のガイド部はフックを含み、
    前記フックは、前記ガイド部の端から前記レンズ部側に突出し、
    前記レンズ部の第1結合部は、前記ガイド部のフックと前記放熱部の上面との間に挿入されるフックを含む、請求項4に記載の照明装置。
  6. 上面と側面、及び前記側面に形成された結合構造を含む放熱部と、
    前記放熱部の上面に配置された光源部と、
    前記光源部の上に配置され、第1結合部を含むレンズ部と、
    前記レンズ部の上に配置された光学部材、前記放熱部の結合構造と結合する第2結合部、及び前記レンズ部の第1結合部の上面をガイドするガイド部を含むカバー部と、
    を含み、
    前記放熱部の上面は、前記レンズ部の第1結合部の一側をガイドし、前記カバー部の第2結合部と前記カバー部のガイド部との間に配置されたガイド部を含む、照明装置。
  7. 前記光源部は、前記放熱部の上面に配置された回路パターン層と前記回路パターン層の上に配置された発光素子とを含む、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の照明装置。
  8. 前記レンズは、前記発光素子から放出される光を拡散する拡散部をさらに含み、
    前記拡散部の底面は、前記発光素子が挿入される溝を有する、請求項7に記載の照明装置。
  9. 前記レンズ部は、前記拡散部の底面に配置され、前記発光素子をガイドするガイド部をさらに含む、請求項8に記載の照明装置。
  10. 前記放熱部は中空の空間を有し、
    前記照明装置は、
    前記放熱部の空間内に収納された電源提供部と、
    前記放熱部と前記カバー部の両側に結合し、前記電源提供部を前記放熱部の空間内に固定させるための固定部を有するキャップ部と、
    をさらに含む、請求項1ないし9のいずれか1項に記載の照明装置。
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