JP6158829B2 - 空間照明方法 - Google Patents

Description

本発明は空間照明方法に関し、より詳しくは、事務室などの室内照明時、エネルギー効率を高めることができる空間照明方法に関する。

一般に、事務室などの室内の照明は、天井に設けられる多数の蛍光灯を使用している。光源として蛍光灯は比較的低廉であるという特徴があるが、寿命が相対的に短く、使用期間が長くなるほど明るさが減少するようになる。

また、光を放出する角度である放射角度が１２０度以上に室内空間を全体的に類似な照度で照明する特徴がある。

前述した寿命が相対的に短いし、使用によって明るさが徐々に減少する問題点を有する光源としての蛍光灯の問題点を解決するために、寿命が非常に長く、電力消費が少ないＬＥＤを室内照明装置に使用するための技術が開発されている。

その例として、韓国登録特許１０−１０５２４５７号のようにＬＥＤを光源として使用するランプは、そのＬＥＤから放出される光を拡散板やレンズを使用して放射角度を１２０度以上に広げて室内を照明する。

しかしながら、このような従来の空間照明方法は効率が高いＬＥＤを使用しながらもエネルギー低減の効果を大きく得ることができなかった。したがって、既存の蛍光灯に取り替えるためのＬＥＤ面発光装置も該当室内空間を全体的に照明するためのものであって、水平面照度と鉛直面照度との関係を考慮しないものである。

以下、従来の空間照明方法を添付した図面を参照してより詳細に説明する。

図１は、従来の空間照明方法を説明するための説明図である。

図１を参照すると、従来の空間照明方法は、放射角度が１００度以上の隣接した複数の照明（Ｌ１、Ｌ２）を使用して鉛直面照度と水平面照度を類似するように設定した。

即ち、特定の位置で物体の水平な面の照度と垂直な面の照度がほぼ同一になるようにして室内空間全体を照明するようになる。

図１では、説明の便宜のために上記放射角度内への各照明（Ｌ１、Ｌ２）の光進行経路（Ａ１〜Ａ４）（Ｂ１〜Ｂ４）を図示した。各照明（Ｌ１、Ｌ２）の高さは全て底面からｈの高さに同一に位置する。

この際、各照明（Ｌ１、Ｌ２）から直下方向の照度測定点（Ｐ１、Ｐ４）は光進行経路（Ａ１、Ｂ１）が最も短いため、単一照明の設置時、最も照度が高くなり、反対に、放射角度の外郭へ行くほど底面の照度は低くなるようになる。

これは、照度が光源からの距離の自乗に反比例するためである。

この際、照明（Ｌ１）の直下方向の照度測定点（Ｐ１）は照明（Ｌ１）の光進行経路（Ａ１）と他の照明（Ｌ２）の光進行経路（Ｂ４）が重畳され、したがって、該当位置の照度測定点（Ｐ１）の照度は２つの照明（Ｌ１、Ｌ２）から照射される光量により決定される。

また、照度測定点（Ｐ２）は照明（Ｌ１）の光進行経路（Ａ２）と照明（Ｌ２）の光進行経路（Ｂ３）が重畳される位置であり、２つの照明（Ｌ１、Ｌ２）との距離によって照度が決定される。

上記２つの照度測定点（Ｐ１、Ｐ２）に各々影響を及ぼす光進行経路は、各々Ａ１とＢ４、Ａ２とＢ３であり、この際、光量はＡ１＞Ａ２＞Ｂ３＞Ｂ４の関係があり、したがって、２つの照度測定点（Ｐ１、Ｐ２）の照度は同一な程度と見ることができる。

これは、全ての照度測定点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）に同一に適用できる。

このように隣接した２つの照明（Ｌ１、Ｌ２）の影響により上記隣接した２つの照明（Ｌ１、Ｌ２）が照明する空間全体は均一な照度を有するようになる。

また、図１で、２つの照明（Ｌ１、Ｌ２）の間の空間に任意の照度測定点（Ｐ）を考慮する時、各照明（Ｌ１、Ｌ２）の光はその放射角度が広くて、その任意の照度測定点（Ｐ）の垂直な面の照度である鉛直面照度と上記水平な面の照度である水平面照度がほぼ同一な水準になる。

これによって、空間上・下側の全体が明るく見える。この際、空間の上側は暗くて、作業空間（下側）は明るくなければならない必要性が台頭される場合、これを解決するために別途の補助照明をさらに具備しなければならないなどの問題が発生する。

韓国登録特許１０−１０５２４５７号明細書

上記のような問題点を勘案した本発明が解決しようとする技術的課題は、鉛直面照度を調節することができる空間照明方法を提供することにある。

上記のような課題を解決するための本発明空間照明方法は、複数のＬＥＤ照明モジュールを用いた空間照明方法であって、上記複数のＬＥＤ照明モジュールは配光条件の制御によって、一定体積を有する空間内のある一地点での鉛直面照度と水平面照度の配分率を調節することを特徴とする。

本発明の空間照明方法は、水平面照度と鉛直面照度の配分率を適切に、即ち室内空間の用途によって配分することができるので、その照明の効率を高めて電気エネルギーを低減することができる効果がある。

また、本発明は水平面照度と鉛直面照度の配分率を適切に調節できることによって、例えば一般事務室や読書室のような室内空間の場合、鉛直面より水平面照度を高めて、ホテルの廊下やマートなどのサイド商品陳列空間の場合、水平面照度より鉛直面照度をより高めて、該当空間の用途によって適切に調節することによって、照明による集中力の向上を期待することができる効果がある。

従来の空間照明方法を説明するための説明図である。 本発明の空間照明方法を説明するための説明図である。 本発明の他の実施形態に係る空間照明方法の配光パターン説明図である。 上記図３の配光パターンを形成するためのＬＥＤ照明モジュールの断面構成図である。 上記図３の配光パターンを形成するためのＬＥＤ照明モジュールの断面構成図である。

以下、本発明の好ましい実施形態に係る空間照明方法について添付した図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態では、空間照明方法として複数個のＬＥＤ照明モジュールが配置された空間で上記ＬＥＤ照明モジュールの配光条件を制御することによって、空間内の全体的な水平面照度と鉛直面照度の配分率を調節することを説明する。

以下、まず各照明モジュールの放射角度を制限することを説明する。

図２は、本発明の好ましい実施形態に係る空間照明方法を説明するための説明図である。図２では、上記空間内鉛直面照度を低めて、水平面照度を増加させることを一例として説明する。

図２を参照すると、本発明の好ましい実施形態に係る空間照明方法は、隣接した第１及び第２照明（Ｌ１、Ｌ２）により照明される空間の鉛直面照度を低めて、照明を水平面照度を増加させることができるようにその放射角度（θ１、θ２）を制限する。

ここで、θ１、θ２は第１及び第２照明（Ｌ１、Ｌ２）の放射角度である。

上記放射角度θ１、θ２を従来の図１の第１及び第２照明が放射角度より小さくして第１照明（Ｌ１）が単独に使われる場合、光放出経路（Ａ１〜Ａ３）の最外郭に位置する照度測定点（Ｐ３）の照度は、図１の従来の空間照明方法での最外郭位置の領域（Ｐ４）の照度に比べてより高い照度特性を表す。

これは、上記放射角度（θ１）を縮めることによって、第１光源（Ｌ１）からの距離が縮まったためであり、また光源の全体光量を集中させて、第１光源（Ｌ１）の光量が鉛直面側に分散されず、水平面側に集中したためである。

これによって、第１光源（Ｌ１）の放射角度（θ１）を縮めるほど鉛直面照度は減少し、水平面照度は増加するようになる。

上記のように鉛直面照度を低めて水平面照度を高めることによって、上記第１及び第２照明（Ｌ１、Ｌ２）が従来より低電力で従来と同一な水平面照度を得ることができるようになり、したがって、エネルギーをより低減することができるようになる。

本実施形態では、鉛直面照度を低めて水平面照度を高めることを一例として説明したが、これに限定されるものではない。

前述したように、第１及び第２照明（Ｌ１、Ｌ２）の光放射角度（θ１、θ２）の制限によって鉛直面照度と水平面照度の割合を決定することができる。即ち、光放射角度（θ１、θ２）が減少するほど鉛直面照度は低くなるようになり、これと反対に、水平面照度が増加するようになる。

ここで、水平面照度の増加は室内の水平面平均照度が増加することを意味する。

上記第１及び第２照明（Ｌ１、Ｌ２）は、ＬＥＤを光源とするＬＥＤ照明モジュールのものが好ましく、そのＬＥＤ照明モジュールの各々の光放射角度（θ１、θ２）を１０から９０度の範囲になるようにして、室内空間の鉛直面照度と水平面照度の割合を２：８から４：６になるようにする。

上記光放射角度（θ１、θ２）を１０度未満とする場合、照明される面積が小さ過ぎて、９０度以上とする場合、鉛直面照度の減少効果が低下して、エネルギー低減の効果が大きく表れない。

このように従来と同一な照明を使用しながら放射角度を制限して鉛直面照度を減らす場合、水平面照度の増加によって机などの作業空間の明るさはより明るくなるようになるが、室内の壁面や、パーテーションなど、垂直に設置された構造物は暗く見えるようになる。これは、室内の全体的な照度が暗く感じられることがある。

しかしながら、実質的に作業がなされる水平面照度は従来に比べて明るくなり、これは作業者が室内の照明を消灯した状態で作業空間のみにスタンド照明を設置したことと類似な効果を出すことができ、作業者が作業に集中することができる集中力をより向上させることができるようになる。

特に、モニタの場合には通常的に照明が設けられる天井面と垂直に位置するので、人がモニタを注視して作業する間、上記照明の鉛直面照度が影響を及ぼすようになる。したがって、上記照明の鉛直面照度を低めるようになれば、モニタで入射及び反射される上記照明光が減少するようになることで、モニタ画面がより鮮明に見えるようになる。即ち、垂直に設けられるモニタの画面に入射される鉛直面照度に関与する光量を減らしてモニタ画面をより鮮明に表示されるようにすることができる。

以下の＜表１＞は縦横１０ｃｍ、高さが３ｍの暗室にＬＥＤの電力が約４６０Ｗになるように照明を設置し、かつ放射角度を６０度と３０度に各々制限した状態のシミュレーション結果を表したものである。

水平面照度の測定は作業空間の高さである底面から０．８５ｍの高さでなされたものであり、鉛直面照度の測定はモニタが設けられる高さ程度である底面から１ｍの高さでなされたものである。

上記放射角度が６０度の状態で鉛直面照度の平均値と水平面照度の平均値と、鉛直面照度の平均値の割合は約３０：７０になることが分かり、放射角度が３０度の場合、２２：７８の割合になることが分かる。

即ち、放射角度を縮めるほど鉛直面照度は減るようになり、したがって、水平面照度が増加するようになることを確認することができた。

図３は、本発明の他の実施形態に係る空間照明方法の配光パターン説明図である。

図３を参照すると、本発明は１つのＬＥＤ照明モジュールの光放射角度は前述した１０から９０度の範囲であり、そのＬＥＤ照明モジュールで放射された光は垂直面で原形に近い配光パターン（ＬＰ）を有するようになる。

この際、配光パターン（ＬＰ）は分割された領域（ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤ）からなる。

このように配光パターン（ＬＰ）が多数の領域からなるようにすれば、その光パターンの中央と縁の照度差を改善することができ、光の集中により濃い影が生じることが防止できるようになる。

また、同一な光放射角度を使用する照明において、１つの配光パターン（ＬＰ）を多数の領域（ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤ）に分割する場合、鉛直面照度と水平面照度の割合に若干の変化があった。

以下の＜表２＞は各々上記＜表１＞の実験と同一な条件で実験し、かつ１つの配光パターンを４個の領域に分けてシミュレーションした結果である。

このように本発明は、配光条件であるＬＥＤ照明モジュールの放射角度の調節と、そのＬＥＤ照明モジュールの配光パターンの分割により鉛直面照度と水平面照度の割合を調節することができ、したがって、必要によって鉛直面照度を極端的に低めてエネルギー低減の効果を高めるようになる。

図４は、上記図３のように配光パターンが複数個の領域に分割されるようにするＬＥＤ照明モジュールの一実施構成図である。

図４を参照すると、本発明に適用されるＬＥＤ照明モジュールは多数のＬＥＤチップ１が相互離隔した位置に実装された基板２と、上記多数のＬＥＤチップ１で放射される光の放射角度を１０から９０度に制限すると共に、各ＬＥＤチップ１の光を分割して１つの配光パターンを多数の領域に分割するリフレクター３を含むことができる。

上記リフレクター３の内面には多数に分割された領域（ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤ）を形成することができるように内側に分割された反射面を有することができ、このような反射面を形成しなくても上記ＬＥＤチップ１の配置間隔を調節することによって、分割された領域に光を反射することが可能である。

図５は、本発明に適用できるＬＥＤ照明モジュールの他の実施断面構成図である。

図５を参照すると、本発明に適用できるＬＥＤ照明モジュールは、基板２０に各々異なる方向に傾斜するように配置されたＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０の放射角度を１０から９０度の範囲に限定するリフレクター３０を含むことができる。

このような構成は、中空のカップ形状のリフレクター３０で全体ＬＥＤチップ１０の光放射角を１０から９０度に制限しながら、ＬＥＤチップ１０自体の光放出面の指向角に差を置いて、上記分割された領域（ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤ）からなる配光パターン（ＬＰ）を形成することができる。

また、図面に図示してはいないが、別途の分割のための手段、例えば、レンズなどの光学手段を用いて分割された領域からなる配光パターンを形成することができる。

本実施形態では、一定の体積を有する空間内照明の水平面照度と鉛直面照度の配分率を適切に調節するものとして、ＬＥＤ照明モジュールの放射角度と、配光パターンの領域区分などを一例として説明したが、これに限定されるものではない。即ち、上記空間内に配置されるＬＥＤ照明モジュール間距離、照明モジュール自体の明るさ、照明モジュールと作業面までの距離、照明モジュールと壁面までの距離など、多様な条件のうち、ある一条件または複合的な適用に変更されることもできる。

本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の技術的要旨を逸脱しない範囲内で多様に修正、変形されて実施できることは、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に当たって自明なものである。

１、１０ ＬＥＤ
２、２０ 基板
３、３０ リフレクター

Claims (4)

1. 複数のＬＥＤ照明モジュールを用いた空間照明方法であって、
   一定体積を有する空間内には、前記複数のＬＥＤ照明モジュールが備えられ、
   前記複数のＬＥＤ照明モジュールは、第１照明と、前記第１照明と隣接して離隔されるように備えられる第２照明とを含み、
   前記第１照明及び前記第２照明の放射角度の調節及び、前記第１照明及び前記第２照明の配光パターンの分割によって、前記第１照明及び前記第２照明が配置される前記一定体積を有する空間内のある一地点での鉛直面照度と水平面照度の相互間の配分率を調節し、
   前記複数のＬＥＤ照明モジュールは、
   基板に設置された複数のＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップの光放射角度を１０から９０度に制限するためのリフレクターを含み、
   前記複数のＬＥＤチップは、互いに異なる指向角を有するように互いに異なる方向に傾斜され、かつ、互いに離隔配置されて、前記複数のＬＥＤチップから放射された光が複数の互いに異なる領域を形成し、
   前記リフレクターの内面に配置された反射面は、前記ＬＥＤチップから放射された光が複数の互いに相異なる領域を形成するようにガイドして分割パターンの配光を提供し、
   前記鉛直面照度と水平面照度の割合は、２：８〜３：７であることを特徴とする、空間照明方法。
2. 前記放射角度は１０〜９０度であり、
   前記配光パターンは少なくとも２つ以上の領域に分割されたことを特徴とする、請求項１に記載の空間照明方法。
3. 前記リフレクターは前記複数のＬＥＤチップ全体を覆いかぶせて、放射光をガイドするように中空のカップ形態に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の空間照明方法。
4. 前記複数のＬＥＤ照明モジュールの各々の放射角度は互いに相異することを特徴とする、請求項１または２に記載の空間照明方法。

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