KR20070014974A

KR20070014974A - 면 조명 장치

Info

Publication number: KR20070014974A
Application number: KR1020060064827A
Authority: KR
Inventors: 히토시 요시다; 마사유키 시미즈
Original assignee: 가부시키가이샤 모리텍스
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2007-02-01
Also published as: TW200716915A; JP4721803B2; CN1912457A; JP2007033347A

Abstract

단색에서도 휘도 불균일을 일으키지 않고 고휘도가 얻어지며, 혼색한 경우에도 색 불균일이 없는 균일 조명광을 출사할 수 있게 한다.

평면측을 발광면(5)으로 하는 투명 도광판(6R, 6G, 6B)을 적층하여 정면을 발광면(2)으로 하는 투명 도광체(B)를 형성하고, 각 색 LED(4R, 4G, 4B)를 상기 도광판(6R, 6G, 6B)의 측면에 소정 피치로 장착하고, LED(4R, 4G, 4B)를 각 색마다 점등/소등/조광함으로써 임의의 색의 조명광을 조사할 수 있게 하였다.

발광면, LED 장착면, 투명 도광체, 면 조명 장치, LED, 조사광

Description

면 조명 장치{A PLANE ILLUMINATION APPARATUS}

도 1은 본 발명에 따른 면 조명 장치의 일례를 나타낸 단면도.

도 2는 그 요부를 나타낸 사시도.

도 3은 산란 오목부를 확대하여 나타낸 설명도.

도 4는 다른 실시 형태를 나타낸 설명도.

<부호의 설명>

1 : 면 조명 장치 2 : 발광면

3 : LED 장착면 B : 투명 도광체

4R, 4G, 4B : LED 5 : 발광면

6R, 6G, 6B : 투명 도광판 7 : LED 장착공

8 : 바닥면 9 : 산란 오목부

10 : 케이싱 11R, 11G, 11B : 구동 회로

본 발명은 투명 도광체(導光體)의 내부에서 광을 산란시키고, 발광면이 될 정면측으로부터 그 산란광을 균일하게 출사시키는 면 조명 장치에 관한 것이다.

공업 제품의 검사 및 품질 관리 등에 화상 검사가 폭넓게 이용되고 있으며, 공장 내에서 제품을 명료하게 촬상하기 위하여 안정적인 조명광을 장시간 계속 조사할 수 있고 소비 전력도 적은 조명 장치가 요청되고 있다.

따라서, 정면을 발광면으로 하는 투명 도광체의 측면에 LED…가 배열되고, 각 LED…로부터의 조사광을 도광체 내부에서 산란시켜 발광면으로부터 출사시키는 면 조명 장치가 제안된 바 있다.

특허 문헌 1 : 일본특허 제3187280호 공보

이에 따르면, 광원으로서 LED를 사용하고 있으므로 전류 제어에 의해 안정적인 조명광을 장시간 조사할 수 있고, 소비 전력도 적으므로 유지 관리 비용 및 러닝 코스트를 줄일 수 있다.

게다가 최근에는 고휘도 LED가 개발되었으므로, LED로서 이들을 배열함으로써 조명 광원으로서 충분한 밝기도 확보할 수 있다.

그런데, 이러한 종류의 조명 장치를 사용하는 경우, 검사 대상에 따라서는 특정 파장의 광을 투과/반사하기가 어려울 수 있기 때문에 범용 라인에서는 조명광의 파장(색)을 임의로 선택할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 측면에 RGB의 각 색 LED를 차례대로 배열하거나 개개의 소자 내에 RGB 칩이 배열된 컬러 LED를 배열하여 각 색마다 광량 제어를 수행함으로써 임의의 색으로 발광할 수 있도록 한 조명 장치도 제안된 바 있다.

그러나, RGB의 각 색 LED를 빈틈없이 늘어놓는다고 하여도, 부득이하게 소자의 직경만큼의 피치로 배열할 수밖에 없으므로 각 색의 광이 충분히 혼색되지 않아 색 불균일을 발생시킨다는 문제가 있었다. 또한, 단색의 조명광을 조사할 때에는 동색의 LED와의 사이에 3피치만큼의 간격이 형성되어 버리므로 휘도 불균일을 일으키며, 각 색의 소자 수는 1/3이 되기 때문에 단순 계산으로 휘도가 1/3로 저하한다는 문제가 있었다.

이에 대하여, 개개의 소자 내에 RGB 칩을 배열한 컬러 LED를 이용하면 그러한 배열 피치에 기인하는 색 불균일을 발생하지는 않으나, 각 칩마다 발광 특성(색상 및 밝기)이 다르기 때문에 색 불균일을 발생하기 쉽고, 컬러 LED를 분해하여 칩을 교환하는 것도 불가능하기 때문에 그러한 색 불균일을 없애기는 어렵다.

게다가, 광을 균일하게 혼색하기 위하여 광확산 처리제 등을 사용하고 있으므로, 휘도가 더욱 저하된다는 문제도 있었다.

아울러 단색 조명을 하는 경우, 고휘도의 광을 조사시키려면 부득이하게 고휘도 LED를 사용할 수밖에 없으며, 휘도는 사용하는 LED의 각 소자의 광학 특성에 의존하기 때문에 그 이상의 밝기로 발광시킬 수 없다.

따라서 본 발명은, 단색에서도 휘도 불균일을 일으키지 않고 고휘도가 얻어지며, 혼색한 경우에도 색 불균일이 없는 균일 조명광을 출사하는 것을 기술적 과제로 하고 있다.

이 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 정면을 발광면으로 하며, 적어도 일측면을 LED 장착면으로 하는 투명 도광체에 발광 파장이 다른 복수 종류의 LED가 장착되고, 각 LED로부터의 조사광을 도광체 내부에서 산란시켜 상기 발광면으로부터 출사하는 면 조명 장치에 있어서, 상기 투명 도광체는, 투명 도광판이 그 발광면을 정면을 향하게 하여 복수층 적층되어 이루어지고, 상기 LED는 상기 도광체의 LED 장착면이 될 각 도광판의 측면에 소정 피치로 장착됨과 동시에, 발광 방향을 따라 배열된 LED의 발광 파장의 조합이 각 열 모두 같게 선정되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 조명 장치에 의하면, 투명 도광체가 예컨대 3층으로 적층된 도광판으로 이루어지고, 각각의 도광판에 RGB의 3원색의 LED가 색별로 배열되어 있으므로, 각 색의 LED로부터 조사된 광은 투명 도광체 내부에서 산란되어 정면의 발광면으로부터 출사된다.

따라서 단색 조명을 하는 경우에는, 어느 한 색의 LED만을 점등하면 그 광이 투명 도광체 내부에서 산란되어 정면의 발광면으로부터 출사된다. LED는 근접시켜 배열할 수 있으므로, RGB의 LED를 일렬로 늘어놓을 때와 같이 동색의 LED와의 사이에 3피치만큼이나 되는 간격이 형성되지 않아, 휘도 불균일을 일으키지 않는다.

또한 한 색 당 소자 수를 줄이지도 않으므로 휘도가 저하하지도 않는다.

나아가 혼색 조명을 하는 경우에는, 임의의 2색 이상의 LED를 점등하면 그 광이 투명 도광체 내부에서 산란되어 발광면으로부터 출사된다. 각 색의 LED를 배열한 도광판은 발광 방향에 대하여 전후에 배치되어 있으므로 색 불균일을 일으키지 않아, 발광면으로부터 균일한 혼색광을 출사시킬 수 있다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

본 예에서는 단색에서도 휘도 불균일을 일으키는 않아 고휘도의 조명광이 얻어지고, 혼색한 경우에도 색 불균일이 없는 균일 조명광을 출사하는 목적을 달성하기 위하여, 투명 도광판을 그 발광면을 정면을 향하게 하여 복수층 적층하여 투명 도광체를 형성하고, 각 도광판의 측면에 LED를 장착함과 함께, 발광 방향을 따라 배열된 LED의 발광 파장의 조합을 각 열 모두 같게 하였다.

도 1은 본 발명에 따른 면 조명 장치의 일례를 나타낸 단면도, 도 2는 그 요부를 나타낸 사시도, 도 3은 산란 오목부를 확대하여 나타낸 설명도, 도 4는 다른 실시 형태를 나타낸 설명도이다.

[실시예 1]

도 1∼도 3에 도시한 면 조명 장치(1)는, 정면을 발광면(2)으로 하고 적어도 일측면을 LED 장착면(3)으로 하는 투명 도광체(B)에 발광 파장이 다른 복수 종류의 LED로서 RGB 삼원색의 LED(4R, 4G, 4B)가 장착되고, 각 LED(4R, 4G, 4B)로부터의 조사광을 도광체(B) 내부에서 산란시켜 발광면(2)으로부터 그 산란광을 균일하게 출사시키는 것이다.

투명 도광체(B)는, 본 예에서는 평면부를 발광면(5)으로 하는 투명 도광판(6R, 6G, 6B)이 그 발광면(5)을 정면을 향하게 하여 3층으로 적층되어 이루어지고, LED 장착면(3)이 될 각 투명 도광판(6R, 6G, 6B)의 측면에 LED 장착공(7…)이 6개씩 등 피치로 형성되어 있으며, 적색 LED(4R), 녹색 LED(4G) 및 청색 LED(4B)가 각도광판(6R, 6G, 6B)마다 배열되어 있다.

이에 따라, 발광 방향을 따라 배열된 LED(4R, 4G, 4B)의 발광 파장의 조합이 각 열 모두 같게 선정되게 된다.

각 투명 도광판(6R, 6G, 6B)의 바닥면(8)에는 각 LED(4R, 4G, 4B)로부터 입사된 광을 산란시키는 산란 오목부(9…)가 형성되어 있다.

이 산란 오목부(9…)는 LED 장착면(3)과 평행한 선형으로 형성되며, LED 장착면(3)에서 벗어남에 따라 피치가 좁아지도록 형성되어 있다.

이와 같이 선형의 산란 오목부(9…)의 피치를 변화시킴으로써, LED 장착면(3)에 가까운 측은 산란광의 양을 적게 하고, LED 장착면(3)으로부터 멀어짐에 따라 산란광의 양을 많게 함으로써 발광면(5)으로부터 균일한 산란광이 조사되도록 할 수 있다.

산란 오목부(9)의 형상은 임의이지만, V자 홈이나 도 3에 도시한 바와 같이 레이저 가공에 의해 바닥면의 직경×깊이가 0.1mm×0.1mm인 원추 형상의 도트 형태의 피트를 0.1mm 피치로 연속 형성함으로써 선형으로 형성되어 있다.

원추 형상의 피트를 연속 형성한 경우에는, V자 홈에 비해 LED(4R, 4G, 4B)로부터 입사된 광을 보다 랜덤하게 산란시킬 수 있고, 이에 따라 발광면(2)으로부터 조사되는 광의 균일성이 향상된다.

아울러, 투명 도광체(B)는 발광면(2) 및 LED 장착면(3)을 개방하고, 그 이외의 면을 광 산란판으로 에워싸는 케이싱(10)에 수납되어 있다.

이에 따라, 발광면(2) 및 LED 장착면(3) 이외의 면에 광 산란판이 밀착되어, 이들 각 면으로부터 외부로 출사되는 산란광을 도광체(B) 내부로 반사시켜 그 일부를 조명광으로서 유효 이용할 수 있다.

한편, 각 색 LED(4R, 4G, 4B)에는 각 색마다 LED(4R, 4G, 4B)를 점등/소등하고 조광(調光)하는 구동 회로(11R, 11G, 11B)가 접속되어, 발광 파장마다 광량을 컨트롤 할 수 있게 되어 있다.

이상이 본 발명의 일 구성예이며, 다음 그 작용에 대하여 설명한다.

면 조명 장치(1)는 투명 도광체(B)가 3층으로 적층된 도광판(6R, 6G, 6B)으로 이루어지고, 각각의 바닥면(8)에 각 LED(4R, 4G, 4B)로부터 입사된 광을 산란시키는 산란 오목부(9…)가 형성되어 있으므로, 각 색의 LED로부터 조사된 광은 산란 오목부(9…)에서 산란되어 그 일부가 도광판(6R, 6G, 6B)의 발광면(5)을 지나 도광체(B)의 발광면(2)을 향한다.

또한, 도광체(B)의 발광면(2) 이외의 면에 도달한 광은 케이싱(10)에 의해 도광체(B) 내부로 반사되어 그 일부가 조명광으로서 유효 이용된다.

그리고 단색 조명을 하는 경우에는, 구동 회로(11R, 11G, 11B)에 의해 LED(4R, 4G, 4B) 중 어느 한 색만을 점등시키면 그 광이 먼저 대응하는 투명 도광판(6R, 6G, 6B)의 산란 오목부(9…)나 주위의 산란판에서 산란되고, 그 산란광이 도광체(B)의 발광면(3)을 향한다.

이 때, 각 색 LED(4R, 4G, 4B)는 근접시켜 배열할 수 있으므로, RGB의 LED를 일렬로 늘어놓을 때와 같이 동색의 LED와의 사이에 3피치만큼이나 되는 간격이 형성되지 않아 휘도 불균일을 발생시키지 않으므로, 균일한 단색 조명이 얻어진다.

또한, 한 색 당 소자 수를 줄이지도 않으므로 휘도가 저하하지도 않는다.

이어서 혼색 조명을 하는 경우에는, 구동 회로(11R, 11G, 11B)에 의해 LED(4R, 4G, 4B)의 임의의 2색 이상의 LED를 점등하면, 그 광이 먼저 대응하는 투명 도광판(6R, 6G, 6B)의 산란 오목부(9…)나 주위의 산란판에서 산란되고, 그 산란광이 도광체(B)의 발광면(3)을 향한다.

각 색의 LED(4R, 4G, 4B)를 배열한 도광판(6R, 6G, 6B)은 발광 방향에 대하여 전후에 배치되어 있으므로, 색 불균일을 일으키지 않고 발광면(3)으로부터 균일한 혼색광을 출사시킬 수 있다.

이 때, 필요에 따라 각 색 LED(4R, 4G, 4B)의 광량을 컨트롤하면 임의의 색의 조명광을 조사할 수 있다.

[실시예 2]

전술한 설명에서는 각 색의 LED(4R, 4G, 4B)를 각 도광판(6R, 6G, 6B)마다 개별적으로 장착한 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 발광 방향을 따라 배열된 LED(4R, 4G, 4B)의 발광 파장의 조합이 각 열 모두 같으면 그 순서가 서로 다른 경우이어도 좋으며, 예컨대 도 4에 도시한 바와 같이 3층의 도광판(6U, 6M, 6D)의 각각에 RGB의 LED(4R, 4G, 4B가이 발광 방향으로 겹쳐지지 않도록 배열하여도 좋다.

또한 LED는 2색 이상이면 3색에 한정되지 않으며, 아울러 가시광에 한정되지 않고 발광 파장이 다른 것이면 적외광이나 자외광을 발광하는 것이어도 좋다.

나아가, 구동 회로(11R, 11G, 11B)는 점등/소등만을 하고 광량의 컨트롤을 하지 않는 것이어도 좋다.

그리고 또한 고휘도 단색 조명으로서 사용하는 경우에는, 도 4에서 3층(복수 층)의 도광판(6U, 6M, 6D)의 각각에 RGB의 LED(4R, 4G, 4B) 대신 임의의 발광 색의 LED, 예컨대 고휘도 백색 LED를 배열하면, 단순 계산으로 3배의 휘도의 단색 조명으로서 사용할 수 있다.

본 발명은 투명 도광체의 내부에서 광을 산란시켜 발광면이 될 정면측으로부터 그 산란광을 균일하게 출사시키는 면 조명 장치의 용도에 적합하다.

Claims

정면을 발광면으로 하며, 적어도 일측면을 LED 장착면으로 하는 투명 도광체에 발광 파장이 다른 복수 종류의 LED가 장착되고, 각 LED로부터의 조사광을 도광체 내부에서 산란시켜 상기 발광면으로부터 출사하는 면 조명 장치에 있어서,

상기 투명 도광체는, 투명 도광판이 그 발광면을 정면을 향하게 하여 복수층 적층되어 이루어지고,

상기 LED는 상기 도광체의 LED 장착면이 될 각 도광판의 측면에 소정 피치로 장착됨과 동시에, 발광 방향을 따라 배열된 LED의 발광 파장의 조합이 각 열 모두 같게 선정되어 있는 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 LED를 발광 파장마다 점등/소등하거나, 또는 조광하는 구동 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 투명 도광체가 LED의 종류에 상응한 수만큼 상기 도광판을 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 각 도광판마다 발광 파장이 같은 LED가 장착된 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 투명 도광체가 RGB 각 색의 LED를 장착한 3층의 투명 도광판을 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 각 도광판의 바닥면부에 상기 LED로부터 입사된 광을 산란시키는 산란 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 산란 오목부가 LED 장착면과 평행한 선형으로 형성되고, 또한 LED 장착면에서 벗어남에 따라 피치가 좁아지도록 형성된 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 선형의 산란 오목부가 그 길이 방향으로 도트 형태의 피트를 연속 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 투명 도광체의 발광면 및 LED 장착면 이외의 면이 광 산란판으로 에워싸여져서 이루어지는 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
정면을 발광면으로 하며, 적어도 일측면을 LED 장착면으로 하는 투명 도광체에 복수의 LED가 장착되고, 각 LED로부터의 조사광을 도광체 내부에서 산란시켜 상기 발광면으로부터 출사하는 면 조명 장치에 있어서,

상기 투명 도광체는, 투명 도광판이 그 발광면을 정면을 향하게 하여 복수층 적층되어 이루어지고,

상기 LED는 상기 도광체의 LED 장착면이 될 각 도광판의 측면에 소정 피치로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.