KR20110089090A - 에지 라이트식 조명 장치 - Google Patents

Abstract

과제
LED 를 광원으로 하여, 조명 장치로서 충분한 조도를 갖고, 또한 박형으로 제작할 수 있는 에지 라이트식 조명 장치를 제공한다
해결 수단
거의 원판 형상을 이루는 도광판 (1) 과 도광판 (1) 의 원주 단면으로부터 도광판 (1) 의 내부로 출사 방향을 향해 원주 단면의 주위를 둘러싸도록 배열된 LED 광원 (2) 과 LED 광원 (2) 으로부터 도광판 (1) 에 도입된 광이 출사하는 그 도광판의 출광면과 반대측의 반사면 (1b) 에, 도광판 (1) 을 덮도록 배치된 반사 시트 (3) 와 케이싱 (6) 을 구비하고, 도광판 (1) 의 반사면 (1b) 의 표면에, 광을 난반사시키는 광 난반사부 (9) 가 형성되어 있다.

Description

에지 라이트식 조명 장치 {EDGE-LIGHT TYPE LIGHTING DEVICE}

본 발명은, 원형 도광판의 원주 단면으로부터 LED (발광 다이오드) 의 광을 도광판 내에 입사하여, 그 도광판의 정면에서 광을 출사하는 에지 라이트식 조명 장치에 관한 것이다. 이러한 에지 라이트식 조명 장치는, 특히 사무실이나 가옥의 천정이나 벽면에 장착하여 사용하는 조명 장치로서 유용하다.

최근, 에너지 절약의 관점에서 LED (발광 다이오드) 를 광원으로 한 조명 장치가 개발, 상품화되고 있다. 예를 들어, 천정면에 설치하는 조명 장치 (실링등) 의 경우, LED 광원을, 그 출사면을 수직 하방으로 향하여 설치하여, LED 광원의 직하에 유백색의 투광판을 설치한다. LED 광원으로부터 발한 광은, 그 투광판을 투과·확산하여, 옥내 전체를 조명한다 (특허문헌 1 ∼ 3 참조) . 이와 같은 조명 장치는, LED 광원의 출사면이 조명하고자 하는 공간을 마주 보고 있어서, 「직하 방식의 조명 장치」라고 한다.

일본 공개특허공보 2009－283214호 일본 공개특허공보 2009－54330호 일본 공개특허공보 2003－86006호

그러나, 전술한 직하 방식의 조명 장치는, LED 광원을 탑재한 기판을, 그 조명 장치가 설치되는 천정 또는 벽과 평행으로 배치해야 하는 구조를 갖고 있으므로, 어느 정도의 두께가 필요하다. 현재, 보다 박형의 조명 장치가 요망되고 있다.

본 발명의 목적은, LED 를 광원으로 하고, 조명 장치로서 충분한 조도를 갖고, 또한 박형으로 제작할 수 있는 에지 라이트식 조명 장치를 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에지 라이트식 조명 장치는, 거의 원판 형상을 이루는 도광판과 도광판의 원주 단면 (즉, 거의 원판 형상을 규정하는 원판의 측면에 상당하는 면) 으로부터 도광판의 내부로 출사 방향을 향하여, 원주 단면의 주위를 둘러싸도록 배열된 LED 광원과 LED 광원으로부터 도광판에 도입된 광이 출사하는 그 도광판의 출광면과 반대측의 반사면에 그 도광판을 덮도록 배치된 반사 시트와 LED 광원, 도광판 및 반사 시트를 지지하고, 그것들의 위치 관계를 유지하기 위해 형성된 케이싱을 구비하고, 도광판의 반사면에, 광을 난반사시키는 광 난반사부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 거의 원판 형상을 이루는 도광판의 단면으로부터 내부에 도입된 LED 광원으로부터의 광은, 도광판과 공기와의 계면의 광학적 밀도 차이에 수반하여 전반사를 반복하면서 진행된다. 이 진행 도중에 광 난반사부에 입사하면, 광 난반사부에서 난반사 되어, 도광판과 공기와의 계면에 있어서 임계각 이하가 되어 도광판의 전면에서 외부로 방사된다. 또 광 난반사부를 투과한 광도, 그 도광판의 반사면을 덮도록 배치된 반사 시트에 의해 반사되어, 도광판 내로 되돌아온 후, 도광판의 출광면으로부터 출광한다. 그리고, 이 구성을 채용함으로써, 박형으로 할 수 있고, 또한, 조명 장치로서의 조도도 확보할 수 있는 에지 라이트식 조명 장치를 제공할 수 있다.

광 난반사부가 복수의 도트로 형성되어 있어, 도광판의 원주 단면 측으로부터 도광판의 중심부에 가까워짐에 따라 그 도트 밀도가 높아지는 듯한 패턴, 이른바 포지티브 패턴이어도 된다. 이 패턴에서는, 광 난반사부가 형성되어 있지 않은 반사면의 바탕 부분이 광 전반사부가 된다. 도광판에 입사된 광은, 광 전반사부에서 전반사를 반복하면서 도광판 내부로 진행되어 가는 한편, 그 일부가 광 난반사부에서 난반사하여, 도광판으로부터 출광하여 간다. 이때, 도광판의 반사면으로부터 출사된 광은, 반사 시트에 의해 반사되어 재차 도광판에 입사된 후, 도광판의 출광면으로부터 출광하게 된다. 여기서, 도광판의 원주 단면 측으로부터 도광판의 중심부에 가까워짐에 따라 상기 도트 (광 난반사부) 밀도를 높임으로써, 휘도 불균일을 저감할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「도트 밀도」란, 반사면의 면적에 대해 도트가 차지하는 면적의 비율을 의미하는 것으로서 사용한다.

광 난반사부가 복수의 도트를 제외한 반사면의 바탕 부분에 형성되고, 또한, 원주 단면 측으로부터 도광판의 중심부에 가까워짐에 따라 그 도트 밀도가 낮아지는 듯한 패턴, 이른바 네거티브 패턴으로 형성되어 있어도 된다. 이 패턴에서는, 도트 부분이 광 전반사부가 된다. 앞의 포지티브 패턴과 마찬가지로, 도광판에 입사된 광은, 전반사부에서 전반사를 반복하면서 도광판의 내부로 진행되어 가는 한편, 그 일부가 광 난반사부에서 난반사하여, 도광판으로부터 출광하여 간다. 이때, 도광판의 반사면으로부터 출사된 광은, 반사 시트에 의해 반사되어 재차 도광판에 입사된 후, 도광판의 출광면으로부터 출광하게 된다. 여기서, 도광판의 원주 단면 측으로부터 도광판의 중심부에 가까워짐에 따라 상기 도트 (광 전반사부) 밀도를 낮춤으로써, 휘도 불균일을 저감할 수 있다.

광 난반사부는, 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄, 레이저 가공에 의한 V 홈 인쇄 등 통상 사용되는 방법에 의해 형성된다. 예를 들면 광 난반사부는, 광을 산란시키는 입자를 도광판의 반사면의 표면에, 예를 들면 인쇄에 의해 도포함으로써 형성할 수 있다. 도광판은, 메타크릴 수지 재료로부터 형성되는 것이어도 된다.

또, 도광판의 출광면의 주위부에는 리플렉터가 고리형으로 형성되어 있어도 된다. 이는 LED 광원으로부터 직접 누설되는 광을 반사시켜, 도광판에 효율적으로 도입시키기 위함이다.

LED 광원은, 도광판의 원주 단면의 전체 주위에 일정 간격으로 배열되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 배치에 의해, 조도 불균일을 줄일 수 있다.

본 발명은 도광판의 출광면에 배치된 광확산용 쉐이드를 더 갖는 것이어도 된다.

도광판은 도넛형이어도 된다. 도넛형의 도광판은, 그 중앙의 구멍에 천정 장착 치구를 구비하여도 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 조명 장치 자체를 박형화할 수 있는 것과 함께, 조도 불균일을 억제하면서 도광판으로부터 광을 효율 좋게 출광시킴으로써, 조명 장치로서 충분한 조도를 얻을 수 있다. 본 발명의 에지 라이트식 조명 장치는, 특히 옥내전용의 조명 장치로서 알맞은 것이다.

도 1 은 에지 라이트식 조명 장치 (20) 의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 2 는 도 1 의 중심선 A － A 를 포함하는 면에서 절단하여, 에지 라이트식 조명 장치 (20) 의 내부 구조를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 3 은 에지 라이트식 조명 장치 (20) 의 구성을 모식적으로 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 4 는 도광판 (1) 의 반사면 (1b) 에 복수 형성된, 도트에 의한 포지티브 패턴의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 는 도광판 (1) 의 반사면 (1b) 에 복수 형성된, 도트에 의한 포지티브 패턴의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6 은 도광판 (1) 의 반사면 (1b) 에 복수 형성된, 도트에 의한 네거티브 패턴의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7 은 도광판 (1) 의 반사면 (1b) 에 복수 형성된, 도트에 의한 네거티브 패턴의 일례를 나타내는 도면이다.

본 발명의 에지 라이트식 조명 장치에 대해, 첨부 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명의 실시는 이들의 형태로 한정되는 것은 아니다.

도 1 은, 에지 라이트식 조명 장치 (20) 의 외관을 나타내는 사시도이다. 이 에지 라이트식 조명 장치 (20) 는, 전체로서 높이가 낮은 원기둥체 (따라서, 어느 정도의 두께를 갖는 원판) 의 형상을 하고 있고, 예를 들어 천정에 장착하는 실링등, 벽면에 장착하는 브래킷등 등에 사용된다. 또한, 원기둥체의 중심선을 (A) 로 나타내고 있다.

도 2 는, 에지 라이트식 조명 장치 (20) 의 내부를 모식적으로 나타내는, 중심선 A를 포함하는 면에서 절단한 단면도이다. 에지 라이트식 조명 장치 (20)는, 도광판 (1) 과 LED 광원 (2) 을 가지고 있다. 도광판 (1) 은, 서로 평행한 상원판면 및 하원판면과, 상원판면의 원주와 하원판면의 원주로 구획되는 평행 띠 형상의 폐곡면 (본 명세서의 「원주 단면」 에 상당) 으로 구성되는 형상, 즉 원기둥 형상을 이루고 있다. 상원판면 및 하원판면은, 정확한 원형이 아니어도 되고, 거의 원형이면 된다. 도광판은, 중앙 부분이 절결된 도넛형이어도 된다.

하원판면은, LED 광원 (2) 에서 나와 도광판 (1) 의 원주 단면 (1c) 으로 입사한 광이 출광하는 출광면 (1a) 을 구성한다. 상원판면은, 출광면 (1a) 에 대향하는 반사면 (1b) 을 구성한다. 그리고 평행 띠 형상의 폐곡면은, LED 광원 (2) 의 광이 입사하는 원주 단면 (1c) 을 구성한다.

LED 광원 (2) 은, 통상, 미소한 LED 를 일정 간격으로 원주 단면상에 복수 개 배치한 것이다. LED 광원 (2) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 도광판 (1) 의 원주 단면 (1c) 에 대해 출사 방향을 향하여, 원주 단면 (1c) 의 원주를 둘러싸도록 배열되어 있다.

또, 도광판 (1) 의 반사면 (1b) 측에는, 반사면 (1b) 을 덮도록 하여 거의 원 형상의 반사 시트 (3) 가 배치되고, 도광판 (1) 의 출광면 (1a) 측에는 거의 원 형상의 광확산용 쉐이드 (4) 가 배치되어 있다. 또한 출광면 (1a) 의 주위부에는 LED 광원 (2) 으로부터의 광을 효율적으로 도광판 (1) 에 도입하기 위한 리플렉터 (5) 와 LED 광원 (2), 도광판 (1), 반사 시트 (3), 광확산용 쉐이드 (4) 및 리플렉터 (5) 를 지지·저장하여, 그들의 위치 관계를 유지하기 위해 형성된 원통 형상의 케이싱 (6) 이 구비되어 있다.

도 3 은, 에지 라이트식 조명 장치의 분해 사시도이다.

케이싱 (6) 은, 동도에 나타난 바와 같이, 원형의 천판 (6a) 과, 그 둘레 가장자리부에서 하방을 향하여 원통 형상의 측면 (6b) 을 갖는다. 측면 (6b) 의 하부는 개구 되어 있다.

케이싱 (6) 의 재질은, 알루미늄, 철 등의 금속이어도 되고, ABS 등의 수지이어도 된다. 케이싱 (6) 은, 유지해야 하는 각 부재를 고정화하고, 보호할 뿐만 아니라, 방열판으로서의 기능도 담당하므로, 특히 금속인 것이 바람직하다. 금속으로서는 철, SUS, 알루미늄 등을 들 수 있고, 특히 방열성, 가공성의 관점에서 알루미늄이 알맞게 사용된다. 예를 들어, 알루미늄으로 형성되는 경우, 그 천판 (6a) 및 측면 (6b) 을 형성하는 알루미늄 판의 두께는, 한정되는 것은 아니지만, 알루미늄의 금속으로서의 강성을 고려하여, 0.5 ∼ 3 ㎜ 정도가 바람직하다. 0.5 ㎜ 이하의 경우, 그 자체로 각 부재의 고정은 할 수 있지만, 각 부재의 중량에 의해 케이싱 (6) 의 변형이 일어나기 쉽고, 나아가서는 고장으로 연결될 우려가 있다. 0.5 ㎜ 이하의 판을 사용하는 경우에는 다른 프레임, 보강재 등을 병용하면 된다. 3 ㎜ 이상의 경우, 케이싱 (6) 의 중량이 커진다.

또 천판 (6a) 과 측면 (6b) 은 동일 재료로 일체에 성형된 것이어도 되고, 따로따로 형성된 후, 용접, 접착, 나사 고정 등의 방법으로 합쳐진 것이어도 된다. 이 케이싱 (6) 의 천판 (6a) 에는, 실링등이면 방의 천정면에, 브래킷등이면 벽면에 장착되는 장착 기구 (전원의 공급 단자를 포함한다) 가 부속되어 있다.

LED 광원 (2) 은, 통상, 케이싱 (6) 의 측면 (6b) 의 내면에, 거의 전체 주위에 걸쳐 장착되어 있다. LED 광원 (2) 은, LED 를 복수 배치한 장척의 기판인 LED 어레이 기판 (2a) 을 배열하여 구성된다. LED 어레이 기판 (2a) 으로서 LED 어레이 기판 (2a) 의 기판면에 대해 수직으로 발광시키는 탑뷰형, LED 어레이 기판 (2a) 의 기판면에 대해 병행으로 발광시키는 사이드뷰형을 함께 사용할 수 있지만, 도광판 (1) 의 원주 단면 (1c) 에 광을 입사시키는 관점에서, 탑뷰형이 적합하다. 또 LED 어레이 기판 (2a) 은, 케이싱 (6) 의 측면 (6b) 의 내면에 배치할 수 있도록, 곡선적인 가공이 실시된 것이거나, 혹은 유연하게 형상을 바꿀 수 있는 기판의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

LED 어레이 기판 (2a) 에는, 통상, 30 ㎜ 당 1 ∼ 6 개의 LED 가 배치된다. LED 가 원주 30 ㎜ 당 1 개 미만이 되는 조잡한 배치의 경우에는, 도광판 (1) 의 주위로부터 도입되는 광의 균일성이 결여되고, 도광판 (1) 의 주변부에 휘도의 불균일을 생성하는 결과가 된다. 한편, 원주 30 ㎜ 당 6 개보다 많이 배치하는 것은, LED 의 크기의 관점에서, 이 이상 조밀하게 LED 어레이 기판 (2a) 으로 탑재하는 것이 곤란함과 동시에, LED 의 비용의 면에서 바람직하지 않다.

케이싱 (6) 의 측면 (6b) 내반경이 300 ㎜ 이면, 그 내주 길이는 1880 ㎜ 이므로, LED 어레이 기판 (2a) 의 길이를 약 300 ㎜ 로 설계했을 경우, 약 6 개의 기판을 탑재할 수 있고, LED 수로서는 60 개 ∼ 360 개를 배치할 수 있다.

에지 라이트식 조명 장치에 탑재하는 LED 수의 결정 방법은, LED 1 개당 소비 전력 (W) 과 당해 조명 장치로서 설정한 와트 수로부터 일의적으로 구할 수 있다. 즉, 당해 조명 장치로서 설정한 와트 수를 LED 1 개당 소비 전력 (W) 으로 나누면, LED 의 수가 결정된다.

조명 장치의 와트 수는, 조명 공간에 필요한 조도에 따라 임의로 설계할 수 있지만, 형광등 조명으로서는 대체로 10 ∼ 80 W 의 사용이 일반적이다. 에너지 절약의 관점에서 20∼60 W 로 설계되는 것이 바람직하다.

LED 를 탑재한 LED 어레이 기판 (2a) 을 배치하려면, LED 어레이 기판 (2a) 을 복수 준비하고, 측면 (6b) 의 내면에 첩부해 나간다. 이때, LED 에 전원을 공급하는 전선의 배선도 실시한다. 배선된 전선의 단은, 케이싱 (6) 의 천판 (6a) 에 형성한 장착 기구에 접속된다. 또한, 케이싱 (6) 이 금속인 경우, LED 어레이 기판 (2a) 의 장착은, 기판과 케이싱 (6) 이 단락되지 않도록 절연 시트를 개재시켜 실시하는 것이 바람직하다. 이 절연 시트는 방열 기능을 갖는 시트인 것이 더욱 바람직하다.

LED 광원 (2) 의 색에 대해서는, 특별히 제한은 없지만, 조명 장치로서 사용하는데 있어서는 백색인 것이 바람직하다. 또한, 백색 LED 로서는, 청색 LED 와 황색 형광체의 조합에 의해 백색광을 발하는 것이나, 적, 청, 녹 각각의 LED 를 조합함에 따라 백색광을 발하는 것 등을 들 수 있다.

LED 의 발광 부분의 사이즈는, 일반적인 LED 이면, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 도광판 (1) 의 두께 이하의 폭인 편이 바람직하다. 일반적으로 LED 는 발광부에서의 출사 방향의 확대가 법선 방향에 대해 ±60 °(출광각 120 °) 정도인 점에서, 보다 유효하게 도광판에 광을 보내기 위해서는, LED 의 발광 부분의 사이즈는 도광판 (1) 의 두께를 d 로 하면(도 3 참조), 1d 이하, 바람직하게는 0.9d, 더욱 바람직하게는 0.8d 이하가 되는 사이즈가 좋다.

도광판 (1) 은, 광투과성이 양호한 투명 기판인 것이 바람직하다. 그 재질로서는, 예를 들어, 메타크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스티티렌 수지, 폴리올레핀 수지와 같은 열가소성 수지를 들 수 있다. 또, 이들의 2 종 이상을 혼합한 것을 사용해도 되고, 이들 수지의 적층체를 사용해도 된다. 그 중에서도, 투명성, 도광성, 가공성의 점에서 메타크릴 수지가 바람직하다. 메타크릴 수지로서는, 전광선투과율이 90 % 이상인 것이 보다 바람직하다. 메타크릴 수지판에, 난연성이나 대전방지성을 부여한 것이어도 된다.

도광판 (1) 은, 얇은 원기둥 형상인데, 그 정상 모서리부 (頂角部) 가 원을 띄도록 가공되어 있어도 된다. 도광판 (1) 의 두께는, 1 ∼ 10 ㎜, 바람직하게는 1 ∼ 5 ㎜ 이다. 너무 두꺼우면 조명 장치 전체의 중량이 많아진다. 도광판 (1) 의 두께의 하한은, LED 광원 (2) 에서 퍼지면서 출사되는 광을 양호하게 입광시키는 관점에서 결정된다. LED 광원 (2) 과 도광판 (1) 의 원주 단면 (1c) 과의 거리가 길어질수록, 도광판 (1) 두께의 하한은 커진다. 원주 단면 (1c) 과의 거리가 접근하면 도광판 (1) 두께의 하한은 작아지지만, 그래도 LED 발광 부분의 사이즈보다도 커지도록 하는 것이 바람직하다.

도광판 (1) 의 직경은, 30 ∼ 1200 ㎜ 의 범위가 바람직하다. 도광판 (1) 내의 도광 거리는 LED 광원 (2) 에서 최대 600 ㎜ 정도이며, 대향하는 원주부에서 도광할 수 있기 때문에, 이로써 도광판 (1) 직경의 상한이 1200 ㎜ 로 결정된다. 도광판 (1) 의 직경이 이 이상 커지면 광이 도달하기 어려워진다. 도광판 (1) 의 직경은, 실내등에 사용하는 관점에서, 100 ∼ 600 ㎜ 이면 더욱 바람직하다.

도광판 (1) 의 반사면 (1b) 측에 배치되는 반사 시트 (3) 는, 거의 원 형상이며, 도광판을 덮음과 함께, LED 광원 (2) 에서 발한 광을 효율적으로 도광판에 입광시키기 때문에, 도광판 (1) 의 크기를 초과하여, LED 광원 (2) 의 근방까지 늘려 배치되도록 하는 것이 바람직하다. 그 경우, 이를 위해 반사 시트 (3) 의 직경은, LED 광원 (2) 이 배치되어 있는 부분도 덮기 때문에, 도광판 (1) 보다 약간 커진다.

반사 시트 (3) 의 재질은, 예를 들어, 백색 폴리에스테르제의 저발포 필름이나, 유리 또는 플라스틱 필름에 반사율이 높은 금속을 증착시킨 것 등을 들 수 있다. 반사 시트 (3) 의 두께는, 통상 50 ∼ 800 ㎛ 정도이다.

도광판 (1) 의 출광면측에는, 광확산용 쉐이드 (4) 가 배치된다. 이러한 광확산용 쉐이드 (4) 는, 거의 원 형상의 평판이고, 그 직경은 케이싱 (6) 의 측면 (6b) 을 커버할 수 있도록, 케이싱 (6) 의 직경과 동일한 정도이거나 조금 큰 정도이다. 두께는, 0.1 ∼ 5 ㎜ 이고, 이 범위보다 너무 두꺼우면 조명 장치 전체의 중량이 많아지기 때문에 바람직하지 않다. 이 범위보다 너무 얇으면 강도를 유지할 수 없다.

광확산용 쉐이드 (4) 는, 투명 기판에 광확산 성능이 부여된 것이고, 종래 공지된 광확산용 쉐이드를 채용할 수 있다. 이러한 투명 기판의 재질로서는, 전술한 도광판과 동일한, 예를 들어, 메타크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리올레핀 수지와 같은 열가소성 수지 등을 들 수 있다. 또, 이들의 2 종 이상을 혼합한 것을 사용해도 되고, 이들 수지의 적층체를 사용해도 된다. 그 중에서도, 성형성, 표면 경도의 점에서 메타크릴 수지가 바람직하다. 또한, 필요에 따라, 광확산용 쉐이드 (4) 의 내측 또는 외측에 프리즘 시트를 배치할 수도 있다 (도시 생략). 또, 광확산용 쉐이드 (4) 를 투명체로 구성하여, 프리즘 시트로 광을 확산시키는 실시도 할 수 있다.

광확산용 쉐이드 (4) 의 투명 기판에 광확산 성능을 부여하는 방법으로서는, 종래 공지된 방법을 채용할 수 있고, 예를 들어, 그 투명 기판의 표면에 요철 형상을 실시하는 방법이나, 투명 기재 안에 그 투명 기재와 굴절률이 상이한 광확산제를 함유시키는 방법 등을 들 수 있다. 이 광확산제로서는, 아크릴계 가교 비드나 MS계 가교 비드 등의 유기계 미립자나, 실리카, 산화 티탄, 황산 바륨 등의 무기계 미립자를 들 수 있고, 필요에 따라 그들의 2 종 이상을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 유기계 미립자가 바람직하다.

광확산용 쉐이드 (4) 로서는, 헤이즈 값이 10 ∼ 99 % 이며, 전광선투과율이 35 ∼ 91 % 인 것이 바람직하게 채용된다.

광확산용 쉐이드 (4) 의 두께는, 통상 0.1 ∼ 5 ㎜ 정도이고, 바람직하게는 0.5 ∼ 4 ㎜ 이다. 광확산용 쉐이드에는, 대전 방지 성능이 부여되어 있어도 된다.

리플렉터 (5) 는, LED 광원 (2) 에서 출사한 광을 양호하게 도광판 (1) 에 입사시키기 위해서, 도광판 (1) 의 출광면측에, LED 광원 (2) 의 근방 및 도광판 (1) 의 둘레 가장자리부를 차폐하도록 하여 배치된다. 리플렉터 (5) 자체는 원고리 형상의 것이다. 리플렉터 (5) 의 외경은, 리플렉터 (5) 를 케이싱 (6) 에 수납하기 위해서, 원통 형상의 측면 (6b) 의 내경보다 작은 것이 바람직하다. 리플렉터 (5) 의 내경은, 도광판 (1) 의 주변부로부터 출사하는 광을 새지 않게 차단하기 위해서, 도광판 (1) 의 직경보다 작은 것이 바람직하다.

리플렉터 (5) 의 재질은 광을 차폐하는 것이면 한정되지 않는다. 금속 판이어도 되고, 반사 시트 (3) 와 동일한 재질, 예를 들어, 백색 폴리에스테르제의 저발포 필름이나, 유리 또는 플라스틱 필름에 반사율이 높은 금속을 증착시킨 것이어도 된다. 그 두께는, 통상 50 ∼ 400 ㎛ 정도이다.

에지 라이트식 조명 장치는, 이상과 같이 도광판 (1) 의 원주 단면 (1c) 에 광을 입사시킨다는 구조를 갖기 때문에, 조명 장치 전체의 높이를 낮게 할 수 있다.

조명 장치 전체의 높이는, 케이싱 (6) 을 커버하는 광확산용 쉐이드 (4) 의 높이이며, 그것은 케이싱 (6) 의 높이에 따라 정해진다. 케이싱 (6) 의 높이는, LED 어레이 기판 (2a) 의 폭과 유격 부분의 합계로 정해지므로, LED 어레이 기판 (2a) 의 폭에 따라 높게도 낮게도 할 수 있다. 통상, LED 어레이 기판 (2a) 의 기판으로서 소정의 좁은 폭의 것을 사용함으로써, 에지 라이트식 조명 장치의 높이를, 5 ∼ 20 ㎜ 정도로 할 수 있다. 이 중에서도, 조명 장치로서는 5 ∼ 10 ㎜ 가 더욱 바람직하다

이와 같이, 도광판 (1) 의 원주 단면 (1c) 으로부터 광을 입사시키는 구조로 함으로써, 박형 조명 장치로 할 수 있다.

도광판 (1) 의 반사면 (1b) 에는, 광을 난반사시키기 위한 광 난반사부 (9) 가 형성되어 있다. 광 난반사부 (9) 는, 도광판 (1) 의 반사면 (1b) 에 일정한 모양이 생기도록 요철 (간유리) 가공을 실시하여 형성해도 되고, 도광판 (1) 의 반사면 (1b) 에 일정한 모양이 생기도록 잉크 등을 부착시켜 형성해도 된다. 이 모양은, 도광판 (1) 의 반사면 (1b) 에 복수 형성된 거의 원 형상, 거의 삼각형 형상, 거의 사각형 형상 등으로 이루어지는 서로 중복하지 않는 도형의 집합이어도 되고, 동심원으로 복수 배열된 원고리 형상 도형의 집합이어도, 선 형상 도형의 집합이어도 된다. 이 명세서에서는, 전자의 서로 독립된 도형의 집합으로 이루어지는 모양을 「도트 모양」이라고 하고, 1 개 1 개의 도형을「도트」라고 한다. 후자의 원고리 형상 또는 선 형상의 도형을 「스트라이프」라고 한다.

도 4 ∼ 7 은, 도광판 (1) 의 반사면 (1b) 에 복수 형성된 거의 원 형상의 도트 패턴을 나타내는 도면이다.

모양을 형성하는 방법으로서 예를 들어, 잉크 등을 스크린 인쇄나 증착하는 방법을 들 수 있다. 그 중에서도, 스크린 인쇄에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 잉크로서는, 종래 공지된 것을 채용할 수 있다. 예를 들어, 산화 티탄 미립자, 실리카 미립자, 아크릴계 비드, 미세 중공 입자 등, 광을 난반사 또는 산란시키기 위한 미립자를 포함하는 휘발 경화형 또는 자외선 경화형의 잉크를 들 수 있다. 스크린 인쇄는, 실온 부근에서 도광판에 상기 잉크를 도포한 후, 실온 ∼ 80 ℃ 정도로 건조함으로써, 혹은 자외선을 조사함으로써 실시된다.

도광판 (1) 의 반사면 (1b) 에 모양을 형성하는 경우, (1) 도트나 스트라이프 등에 대응하는 부분에 요철 가공하거나 잉크 등을 부착시키는 방법과 (2) 도트나 스트라이프 등 이외의 바탕 부분에 대해 요철 가공하거나 잉크 등을 부착시키는 방법이 있다. 전자를 「포지티브 패턴」, 후자를 「네거티브 패턴」이라고 한다.

도 4 와 도 5 는, 포지티브 패턴으로 만들어진 거의 원 형상의 도트 모양을 나타내는 도면이다. 검은 원이 도트인데, 실제로 이와 같은 검은 색으로는 한정하지 않는다. 도트 모양을 요철 가공으로 만든 경우나 흰 잉크를 사용한 경우, 도트의 색은 백색이 된다. 유색의 잉크를 사용하면, 도트의 색은 그 잉크의 색이 된다. 도트의 형상은, 특별히 한정되지 않고, 원 형상, 삼각형 형상, 사각형 형상, 마름모 형상, 육각형 형상 등이어도 된다.

포지티브 패턴으로 도트 모양을 만드는 경우, 광 난반사부 (9) 는, LED 광원 (2) 이 배치되어 있는 원주 단면 (1c) 측보다 중심부에 가까워짐에 따라, 그 도트 밀도가 높아지도록 형성한다. 도트 밀도가 높아지도록 형성하는 방법으로서는, (1) 도 4 에 나타내는 바와 같이 인접하는 도트사이의 피치(중심간 거리)를 일정하게 하여, LED 광원 (2) 이 배치되어 있는 원주 단면 (1c) 측보다 중심으로 가까워짐에 따라, 1 개의 도트 면적을 크게 해가는 방법이나, (2) 도 5 에 나타내는 바와 같이 1 개의 도트 면적을 일정하게 하여, LED 광원 (2) 이 배치되어 있는 원주 단면 (1c) 측보다 중심으로 가까워짐에 따라, 인접하는 도트 사이의 피치를 짧게 해가서, 그 도트 밀도를 높여 가는 방법 등을 들 수 있다.

도 6 과 도 7 은, 네거티브 패턴으로 만들어진 거의 원 형상 도트 모양을 나타내는 도면이다. 흰 도트 모양이 바탕 부분을 나타낸다. 통상 도광판 (1) 은 투명하므로, 도트는 이와 같은 흰 색을 하고 있는 것은 아니다. 검은 부분은, 요철 가공이나 잉크의 도포로 도트 이외의 부분, 즉 네거티브 패턴이 형성된 부분이지만, 실제로 이와 같은 검은 색으로는 한정하지 않는다. 요철 가공으로 만든 경우나, 흰 잉크를 사용한 경우, 네거티브 패턴의 색은 백색이 된다. 유색의 잉크를 사용하면, 네거티브 패턴의 색은 그 잉크의 색이 된다.

네거티브 패턴으로 도트 모양을 만드는 경우, 광 난반사부 (9) 는, LED 광원 (2) 이 배치되어 있는 원주 단면 (1c) 측보다 중심부에 가까워짐에 따라, 그 도트 밀도가 낮아지도록 형성하는 것이 바람직하다. 도트 밀도가 낮아지도록 형성하는 방법으로서는, (3) 도 6 에 나타내는 바와 같이 인접하는 도트 사이의 피치 (중심간 거리) 를 일정하게 하여, LED 광원 (2) 이 배치되어 있는 원주 단면 (1c) 측보다 중심으로 가까워짐에 따라, 1 개의 도트 면적을 작게 해가는 방법이나, (4) 도 7 에 나타내는 바와 같이, 1 개의 도트 면적을 일정하게 하여, LED 광원 (2) 이 배치되어 있는 원주 단면 (1c) 측보다 중심으로 가까워짐에 따라, 인접하는 도트 사이의 피치를 길게 해서, 그 도트 밀도를 낮추어 가는 방법 등을 들 수 있다.

또, 이러한 도트의 배열은, 도 4 ∼ 도 7 에 나타내는 바와 같이, 도광판 (1) 의 형상이 원판이기 때문에, 중심으로부터 주위에 걸쳐 방사 형상으로 배열되어 있거나, 도광판 (1) 의 중심점을 중심으로 하여 동심원주를 따라 배열되어 있는 것이 바람직하다. 그러나 이들이 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 임의의 1 개의 도트의 중심으로부터 그 도트와 인접하는 도트의 중심을 연결함으로써, 정삼각형이 그려지도록, 즉 허니컴 형상으로 배열되어 있어도 된다.

또, 1 개의 도트 면적은, 통상 0.01 ∼ 3.0 ㎟, 바람직하게는 0.01 ∼ 2.5 ㎟ 이다. 인접하는 도트 사이의 피치는, 통상 0.5 ∼ 3.0 ㎜, 바람직하게는 1.0 ∼ 2.0 ㎜ 이다.

단위면적당 차지하는 잉크 도포 면적의 비율은, 전술한 패턴을 형성하도록, 적절히 설정할 수 있지만, 도광판 입사단 부근에서는 10 ∼ 60 % 가 바람직하고, 광원으로부터 가장 멀어지는 영역에서는, 70 % 이상이 되는 것이 바람직하다.

이상의 구성에 의해, LED 광원 (2) 에서 출사한 광은, 도광판 (1) 의 원주 단면 (1c) 으로부터 도광판 (1) 내에 입사한다. 그리고 이 입사광은, 도광판 (1) 내에서 도광판과 공기와의 계면의 광학적 밀도차이에 수반하여 전반사를 반복하면서 진행된다. 이 진행 도중에 광 난반사부에 입사하면, 광 난반사층에서 난반사하고, 도광판과 공기와의 계면에서 임계각 이하가 되어 도광판의 전면에서 외부로 방사된다. 또 광 난반사부를 투과한 광도, 그 도광판의 반사면을 덮도록 배치된 반사 시트에 의해 반사되어, 도광판 내로 되돌아온 후, 도광판의 출광면으로부터 출광한다. 그리고, 이 구성을 채용함으로써, 조명 장치로서는 박형이면서, 충분한 조도를 얻을 수 있는 조명 장치를 제공할 수 있다.

실시예

＜에지 라이트형 조명 장치＞

도 2 의 단면도에 나타내는 바와 같이 에지 라이트형 조명 장치 (20) 을 제작했다.

도 2 에 있어서, 광확산용 램프 쉐이드로서 ＜키모토 주식회사 제조＞ 「GM7」 (두께 180 ㎛ ) 을 성형한 것을 사용했다. 도광판 (1) 으로서 ＜스미토모 화학 주식회사 제조＞ 메타크릴 수지 조성물 「스미펙스 (등록상표) E005」 (직경 350 ㎜, 두께 5 ㎜ ) 를 사용했다. 도광판 (1) 의 반사면 (1b) 에는, 인접하는 도트 사이의 피치 (중심간 거리) 를 일정하게 하여, LED 광원 (2) 이 배치되어 있는 원주 단면 (1c) 측보다 중심에 가까워짐에 따라 1 개의 도트 면적이 커지도록 광 난반사부 (9) 를 스크린 인쇄에 의해 형성했다. 스크린 인쇄에 사용한 잉크의 배합은, 휘발 경화형 수지 잉크 = 76.8 중량 %, 아크릴 비드 = 16.4 중량 %, 실리카 미립자 = 3.2 중량 %, 형광체 = 3.6 중량 % 이다. 반사 시트 (3) 로서 ＜토오레 주식회사 제조＞ 「E60」 (두께 150 ㎛ ) 을 사용했다. 케이싱 (6) 은 두께 1 ㎜ 의 알루미늄 판으로 제작했다. LED 광원 (2) 으로서 ＜니치아 화학공업 주식회사 제조＞ 의 백색 LED 를 사용했다. LED 어레이 기판 (2a) 은, 케이싱 (6) 의 내면에 방열 테이프를 사용하여 고정했다. 리플렉터 (5) 로서 ＜토오레 주식회사 제조＞ 「E60」 (두께 150 ㎛ ) 을 배치했다. 도광판 (1) 의 원주 단면에 120 개의 LED 를 설치했다.

＜광 난반사부의 도트 패턴＞

도광판 (1) 의 가상적인 중심선 A (단변에 수직인 선) 로 하면, 그 중심선 A 에 관해서 좌우 대칭의, 거의 원 형상의 도트 패턴을 실시하였다. 또, 도트의 피치 (중심간 거리) 를 일정하게 하여, LED 광원 (2) 이 배치되어 있는 원주 단면 (1c) 측보다 중심으로 가까워짐에 따라, 1 개의 도트 면적을 커지도록 성형했다 (도 4 참조). 도트의 피치는 1.7 ㎜, 최소 직경은 0.9 ㎜, 최대 직경은 1.6 ㎜ 이다.

또한, 본 발명은, 하기의 (1) ∼ (9) 의 조명 장치를 제공한다 :

(1) 조명 장치

거의 원판 형상을 이루는 도광판과,

상기 도광판의 원주 단면으로부터 그 도광판의 내부로 출사 방향을 향해, 상기 원주 단면의 주위를 둘러싸도록 배열된 LED 광원과,

상기 LED 광원으로부터 상기 도광판에 도입된 광이 출사하는 그 도광판의 출광면과 반대측의 반사면에 그 도광판을 덮도록 배치된 반사 시트와,

상기 LED 광원, 상기 도광판 및 상기 반사 시트를 지지하고, 그들의 위치 관계를 유지하기 위해 형성된 케이싱을 구비하고,

상기 도광판의 반사면에, 광을 난반사시키는 광 난반사부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 에지 라이트 방식 조명 장치.

(2) 조명 장치

상기 광 난반사부가 복수의 도트 형상으로 형성되고, 또한 상기 원주 단면 측으로부터 상기 도광판의 중심부에 가까워짐에 따라 그 도트 밀도가 높아지는 패턴으로 형성되어 있는 상기 (1) 에 기재된 조명 장치.

(3) 조명 장치

상기 광 난반사부가 복수의 도트를 제외한 상기 반사면의 바탕 부분에 형성되고, 또한 상기 원주 단면 측으로부터 상기 도광판의 중심부에 가까워짐에 따라 그 도트 밀도가 낮아지는 패턴으로 형성되어 있는 상기 (1) 에 기재된 조명 장치.

(4) 조명 장치

상기 광 난반사부는, 광을 산란시키는 입자를, 상기 도광판의 반사면의 표면에 도포함으로써 형성되어 있는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 조명 장치.

(5) 조명 장치

상기 도광판이 메타크릴 수지 재료로부터 형성되는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 조명 장치.

(6) 조명 장치

상기 LED 광원이 상기 도광판의 원주 단면의 전체 주위에, 일정 간격으로 배열되어 있는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 조명 장치.

(7) 조명 장치

상기 도광판의 두께는 1 ∼ 10 ㎜ 이고, 직경은 30 ∼ 1200 ㎜ 인 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 조명 장치.

(8) 조명 장치

상기 도광판의 출광면 주위부와 LED 광원과의 사이에, 리플렉터가 고리 형상으로 형성되어 있는 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 조명 장치.

(9) 조명 장치

상기 도광판의 상기 출광면측에 배치된 광확산용 쉐이드를 추가로 갖는 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 조명 장치.

1 : 도광판
1a : 출광면
1b : 반사면
1c : 원주 단면
2 : LED 광원
2a : LED 어레이 기판
3 : 반사 시트
4 : 광확산용 쉐이드
5 : 리플렉터
6 : 케이싱
9 : 광 난반사부
20 : 에지 라이트식 조명 장치

Claims (9)

1. 거의 원판 형상을 이루는 도광판과,
   상기 도광판의 원주 단면으로부터 그 도광판의 내부로 출사 방향을 향해, 상기 원주 단면의 주위를 둘러싸도록 배열된 LED 광원과,
   상기 LED 광원으로부터 상기 도광판에 도입된 광이 출사하는 그 도광판의 출광면과 반대측의 반사면에 그 도광판을 덮도록 배치된 반사 시트와,
   상기 LED 광원, 상기 도광판 및 상기 반사 시트를 지지하고, 그들의 위치 관계를 유지하는 위해 형성된 케이싱을 구비하고,
   상기 도광판의 반사면에, 광을 난반사시키는 광 난반사부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 에지 라이트 방식 조명 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 광 난반사부가 복수의 도트 형상으로 형성되고, 또한 상기 원주 단면 측으로부터 상기 도광판의 중심부에 가까워짐에 따라 그 도트 밀도가 높아지는 패턴으로 형성되어 있는 조명 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 광 난반사부가 복수의 도트를 제외한 상기 반사면의 바탕 부분에 형성되고, 또한 상기 원주 단면 측으로부터 상기 도광판의 중심부에 가까워짐에 따라 그 도트 밀도가 낮아지는 패턴으로 형성되어 있는 조명 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 광 난반사부는, 광을 산란시키는 입자를, 상기 도광판의 반사면의 표면에 도포함으로써 형성되어 있는 조명 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 도광판이 메타크릴 수지 재료로부터 형성되는 조명 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 LED 광원이 상기 도광판의 원주 단면의 전체 주위에, 일정 간격으로 배열되어 있는 조명 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 도광판의 두께는 1 ∼ 10 ㎜ 이고, 직경은 30 ∼ 1200 ㎜ 인 조명 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 도광판의 출광면 주위부와 LED 광원과의 사이에, 리플렉터가 고리 형상으로 형성되어 있는 조명 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 도광판의 상기 출광면측에 배치된 광확산용 쉐이드를 추가로 갖는 조명 장치.

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