KR101198818B1 - Ｕｇｒ감소용 조명 부재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 확산층 하면에 형성되며, 상기 확산층을 통과한 빛을 아래로 1차 굴절시키는 저굴절층; 및 상기 저굴절층 하면에 형성되며, 상기 저굴절층을 통과한 빛을 소정부분으로 수집하는 집광층을 포함하는 UGR 감소용 조명 부재에 관한 것이다. 이에 의해, 저굴절층을 이용하여 기존의 조명 기구에 비해 UGR 을 감소시킬 수 있다. 또한, 패턴이 형성된 집광층을 이용하여 UGR을 더욱 감소시킬 수 있다.

Description

ＵＧＲ감소용 조명 부재{ILLUMINATING MEMBER FOR REDUCING UNIFIED GLARE RATING}
본 발명은 조명 부재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 저굴절층과 집광층을 이용하여 UGR을 감소시킬 수 있는 UGR 감소용 조명 부재에 관한 것이다.
조명(照明)은 각종 광원을 이용하고, 어떠한 목적을 가지고 특정의 장소를 밝게 하는 행위나 기능이며, 야간이나 어두운 곳에서 환경을 밝게 하기 위해 많이 이용된다.
도 1은 종래 기술의 일 실시형태에 따른 조명 기구의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 조명기구는 광원 (10)과 등기구 (20)로 이루어진다. 광원은 백열전구, LED, CCFL 등이 사용될 수 있으며, 등기구 (20)는 루버 (또는 반사갓) 등을 이용한다. 이와 같은 조명기구는 빛을 내는 광원부 (10)가 사람에게 직접 전달되는 빛이 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 빛의 각도는 사람에게 전달되어 시각적으로 불쾌감을 일으킨다.
따라서, 직접적인 빛이 오지 못하게 루버 (또는 반사갓)을 설치하여 빛을 차단한다. 그러나 이와 같은 구조는 전체적인 조명기구의 크기가 커지거나 천장을 더 깊게 하여 매립해야 하므로 설치 비용 및 시간이 많이 소요된다. 또한, 광원 (10)에서 나오는 빛이 균일하게 분산되지 않아 일부에 집중되는 핫스팟이 발생한다. 최근에는 핫스팟을 줄이고 빛을 균일하게 내기 위하여 조명 기구의 최외각에 확산층을 사용하고 있으며, 이러한 확산층을 사용한 구조를 도 2에 나타낸다.
도 2는 종래 기술의 또 다른 실시형태에 따른 조명 기구의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 도 2를 참조하면, 등기구 (30)에 장착된 광원에서 발산되는 빛은 확산층 (110)을 거쳐 외부로 방출된다. 조명 기구의 최외각에 확산층 (110)을 사용하는 이유는 광원 (10)의 핫스팟 (Hot spot)을 줄이고 빛을 균일하게 내기 위해서이다. 그러나 평판 조명에서 사용하는 확산층 (110)은 핫스팟만을 제거하며, 도시된 바와 같이 점선으로 표시된 각도의 빛은 여전히 사람의 눈에 불쾌감을 준다. 이와 같이 불쾌감을 주는 정도를 나타낸 것이 UGR 수치 (Unified Glare Rating)이다.
UGR은 불쾌글레어를 효과적으로 평가하기 위한 여러가지 방법들을 통합하여 실제적으로 사용할 수 있는 방법으로서, 1987년 CIE에 의해 제안되었다. 즉 UGR은 조명을 사용하는 사람들에게 불쾌감을 주는 정도를 정량화한 값으로서, 이를 수식으로 표현하면,
Figure 112010057335277-pat00001
와 같다.
여기서, L Background 는 배경의 휘도(광원의 영향을 포함하지 않는 값)이고,
L은 관찰자 시야내 광원의 발광부분 휘도이며, ω은 관찰자 시야내 광원의 발광부분 입체각이며, P는 각 광원의 Guth 위치지수이다. 여기서 입체각 ω은 조명기구의 발광면적과 관찰자 위치에서 조명기구까지의 거리로부터 구해진다. 즉,
Figure 112010057335277-pat00002
이며, 여기서 AP는 조명기구 발광부분의 면적이며, r은 관찰자에서 조명기구 발광면적 중심까지의 거리이다. UGR은 Einhorn과 Hopkinson 공식의 특성을 결합한 것이며 Guth의 위치 지수 (position index)를 포함하는데, 이것은 UGR이 글레어를 예측할 수 있는 실용성 있는 주요공식의 장점을 수용한 것이라 할 수 있다. 또한, 읽기, 쓰기, 수업, 및 컴퓨터 작업 등에 적합한 UGR 평가등급의 수치는 19 이하이다. 종래 기술에 따른 조명 기구가 이러한 적합한 UGR 수치를 만족하는지를 알아보기 위해, 도 2에 도시된 조명기구의 빛의 각도에 따른 밝기를 도 3에 나타낸다.
도 3은 종래 기술의 또 다른 실시형태에 따른 조명 기구의 배광분포를 각도별 강도 (intensity)로 나타낸 그래프이다. 도 3을 참조하면, 확산층을 지나 위에서 아래방향으로 수직인 각도 0°를 기준으로 하여, 점선과 같이 60°이상의 각도 내의 빛의 강도를 좌우측의 박스로 표시하였다. 이러한 좌우 박스 내의 값과 UGR 수치는 비례한다. 박스 안의 수치를 참조하면, 확산층 (110)이 형성된 조명기구의 UGR 값은 좌 우측, 즉 -90°내지 -45°과 45°내지 90°에서 각각 20.3 과 20.9의 수치가 도출된다.
따라서, 종래 기술에 따르면, 확산층을 사용한다 하더라도, 핫스팟의 영향을 감소시킬 수는 있으나, 여전히 19이하의 UGR 규격에는 적합하지 않은 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 핫스팟을 제거함과 동시에 UGR을 19이하로 줄일 수 있는 UGR 감소용 조명 부재를 제공하는 데 있다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 UGR 감소용 조명 부재이 구조는, 확산층 하면에 형성되며, 상기 확산층을 통과한 빛을 아래로 1차 굴절시키는 저굴절층; 및 상기 저굴절층 하면에 형성되며, 상기 저굴절층을 통과한 빛을 소정부분으로 수집하는 집광층을 포함한다.
특히, 상기 저굴절층의 광굴절률은 1.0 내지 1.39로 유지하여 UGR을 줄일 수 있다.
또한, 상기 집광층의 광굴절률은 상기 저굴절층의 광굴절률 이상으로 유지하여 UGR을 더욱 줄일 수 있다.
특히, 상기 저굴절층은 접착재료로 구성되어, 확산층과 집광층의 매개체 역할을 하며, 여기서, 상기 접착재료는 불소 (fluorine)를 포함하는 레진 또는 실리콘 계열의 레진일 수 있다.
또한, 상기 저굴절층은 불소 고분자재료로 구성될 수 있다.
특히, 상기 집광층은 시트 또는 기판의 형태일 수 있다.
또한, 상기 집광층은, 상기 저굴절층과 일면이 접하는 몸체부; 및 상기 몸체부의 타면에 형성된 패턴으로 구성될 수 있으며, 이 경우, 상기 패턴은 마이크로 렌즈, 원통형 렌즈, 프리즘 렌즈 중 하나 이상으로 구성함으로써, 집광하고자 하는 광의 위치를 소정의 패턴을 선택함으로써 조절할 수 있다.
본 발명에 의해, 저굴절층을 이용하여 기존의 조명 기구에 비해 UGR 을 감소시킬 수 있다. 또한, 패턴이 형성된 집광층을 이용하여 UGR을 더욱 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술의 일 실시형태에 따른 조명 기구의 단면도.
도 2는 종래 기술의 또 다른 실시형태에 따른 조명 기구의 단면도.
도 3은 종래 기술의 또 다른 실시형태에 따른 조명 기구의 배광분포를 각도별 강도 (intensity)로 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 UGR 감소용 조명 부재의 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 UGR 감소용 조명 부재의 광학적 기능을 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 UGR 감소용 조명 부재를 통과한 빛의 배광 분포도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 일 실시형태에 따른 UGR 감소용 조명 부재에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 UGR 감소용 조명 부재의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 UGR 감소용 조명 부재는 확산층 (110) 아래에 저굴절층 (120)과 집광층 (130)이 순차로 적층되어 있다. 확산층 (110)은 시트(sheet) 또는 기판 (plate)의 형태를 가질 수 있다. 저굴절층 (120)은 확산층 (110)과 집광층 (130) 사이를 접착하는 역학을 함으로써 확산층 (110)과 집광층 (130)을 연결하는 매개체가 된다. 이러한 접착 역할을 하기 위해, 저굴절층 (120)은 불소 (Fluorine)를 포함하는 레진 또는 실리콘 계열의 레진을 사용할 수 있다. 또한, 에틸렌 불포화 그룹을 가지고 있으며 UV/EB에 의해 경화되는 불소고분자 (fluoropolymer)를 사용할 수 있으며, 이 외에도 일반적으로 사용되는 불소계열의 고분자 층이면 사용 가능하다.
또한, 저굴절층 (120)은 소정의 광굴절률을 가지며 UGR을 19이하로 유지하기 위해 1.0 내지 1.39의 광굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 한편, 저굴절층 (120)의 두께는 특별히 한정되지 않는다. 이러한 소정의 광굴절률을 갖는 저굴절층 (120)은 확산층 (110)을 통과한 빛의 경로를 바꾸어 확산층 (120)을 지나, 위에서 아래방향으로 수직인 각도 0°를 기준으로 하여 좌 우측, 즉 -90°내지 -45°과 45°내지 90°각도 내의 빛을 -45°내지 0°과 0°내지 45°로 굴절시킨다. 또한, 집광층 (130)은 저굴절층 (120)을 통과한 빛을, 비추고자 하는 소정의 부분으로 광을 수집하는 역할을 한다. 이를 위해, 집광층 (130)은 저굴절층 (120)과 일면이 접하는 몸체부 (130a)와 몸체부 (130a)의 타면에 형성된 패턴층 (130b)으로 형성될 수 있다. 몸체부 (130a)는 시트 또는 기판을 사용할 수 있으며, 이 둘을 접합하여 사용할 수도 있다. 패턴 (130b)의 형태는 마이크로 렌즈, 원통형 렌즈, 프리즘 형태를 단일 또는 혼합하여 형성할 수 있다. 이러한 패턴 (130b) 형상은 광을 수집하는 역할과 동시에, 저굴절층 (120)을 통과한 빛을 다시 한번 굴절시킴으로써, UGR의 수치를 조정할 수 있는 역할을 한다. 도 5는 저굴절층 (120)과 집광층 (130)의 광학적 기능이 작동하는 원리를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 UGR 감소용 조명 부재의 광학적 기능을 나타내는 단면도이다. 도 5를 참조하면, 등기구층 (30)에 실장된 광원층 (10)으로부터 방출되는 빛은 확산층 (120)을 지나 점선과 같이 굴절될 빛이 저굴절층 (120)의 굴절률에 의해 실선과 같이 굴절하게 된다. 그리고 저굴절층 (120)을 통과한 빛은 저굴절층 (120)보다 굴절률이 높은 집광층 (130)의 표면에 닿게 되면 집광층 (130)의 패턴 (130b)에 따라 또 한번 아래로 굴절되어 집광이 이루어진다. 따라서, 본 발명의 조명 부재는 저굴절층 (120)에 의해 글레어 (Glare)를 1차 감소시키며, 집광층 (130)을 통해 글레어를 2차 감소시킴으로써, 적합한 UGR 수치를 만족시킬 수 있다. 이와 같이 최종 집광된 빛의 배광분포를 도 6에 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 UGR 감소용 조명 부재를 통과한 빛의 배광 분포도이다. 도 6을 참조하면, (a) 는 종래 기술에 따라 확산층 (110)만을 사용한 경우, 확산층 (110)을 통과한 빛의 배광 분포도이다. 또한, (b) 는 본 발명에 따른 조명 부재를 사용한 경우, 확산층 (110), 에어갭 (40), 및 집광층 (130)을 통과한 빛의 배광 분포도이다.
(a)를 참조하면, 배광 분포도 중 좌, 우측으로 60°를 초과하는 부분이 있음을 알 수 있다. 이에 대해 계산된 UGR값은 좌, 우 각각 20.3 및 20.9 로써 적합한 수치인 19를 초과한다. 한편, (b)를 참조하면, 배광 분포도 중 좌, 우측으로 60°를 초과하는 부분이 (a) 비해 매우 감소 되었으며, 수직 아래로 모아지는 빛이 증가하였음을 알 수 있다. 이에 대해 계산된 UGR값은 좌, 우 각각 17.9 및 18.5로써 적합한 수치인 19 미만이다. 따라서, 본 발명에 의한 조명 기구용 부재를 사용할 경우, 핫스팟을 감소함은 물론이고, 전체적인 조명기구의 크기가 커지거나 천장을 더 깊게 하여 매립할 필요없이 적합한 UGR 수치의 규격에 맞출 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 광원 20, 30: 등기구
110: 확산층 120: 저굴절층
130: 집광층 130a: 몸체부
130b: 패턴

Claims (9)

  1. 확산층 하면에 형성되며, 1.0 내지 1.39의 광굴절률을 가지며, 상기 확산층을 통과한 빛을 아래로 1차 굴절시키는 저굴절층; 및
    상기 저굴절층 하면에 형성되며, 상기 저굴절층을 통과한 빛을 소정부분으로 수집하는 집광층을 포함하는 UGR 감소용 조명 부재.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 집광층의 광굴절률은 상기 저굴절층의 광굴절률 이상인 UGR 감소용 조명 부재.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 저굴절층은 접착재료로 구성된 UGR 감소용 조명 부재.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 접착재료는 불소 (fluorine)를 포함하는 레진 또는 실리콘 계열의 레진인 UGR 감소용 조명 부재.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 저굴절층은 불소 고분자재료로 구성된 UGR 감소용 조명 부재.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 집광층은 시트 또는 기판인 UGR 감소용 조명 부재.
  8. 제 1항, 제3항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집광층은,
    상기 저굴절층과 일면이 접하는 몸체부; 및
    상기 몸체부의 타면에 형성된 패턴으로 구성된 UGR 감소용 조명 부재.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 패턴은 마이크로 렌즈, 원통형 렌즈, 프리즘 렌즈 중 하나 이상으로 구성된 UGR 감소용 조명 부재.
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