KR20110109737A - 전면판 및 이를 포함하는 조명등기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조명등기구 환경 내에서 작업 또는 생활시에 시야에 느껴지는 현휘 조정이 가능한 전면판 및 이를 포함하는 조명등기구에 관한 것으로, 조명등기구용 전면판에 포함되어 있는 다수의 패턴이 배열된 구조층에 의한 집광 효과 및 광확산층에 의한 광확산 효과를 동시에 나타내어 현휘 조정을 가능하게 하는 전면판 및 이를 포함하는 조명등기구에 관한 것이다.

Description

전면판 및 이를 포함하는 조명등기구 {FRONT PLATE FOR LIGHT LAMP AND LIGHTING APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 광학 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광원에 인접 배치되는 전면판 및 이를 포함하는 조명등기구에 관한 것이다.

일상 생활 및 작업 공간 내에서는 환경에 적당한 밝기 유지를 위해 조명 기구를 사용하게 된다. 이러한 밝기를 조도(Lux)로 나타내는데 일반적으로 전체 조명의 조도는 국부 조명에 의한 조도의 10% 이상인 것이 바람직하며, 국부 조명 및 넓은 배광에 의한 측면광이 밝을 경우 눈에 불편함을 느끼기 시작한다. 하나의 조명등기구 경우에는 사람이 30도 위로 바라볼 때 조명 빛이 밝을 경우 불편함을 느낀다고 알려져 있다.

따라서, 현재 조명 등기구 설치시 넓은 배광에 의한 눈부심을 방지하고자 보호갓을 사용하는 등 이를 개선하기 위한 방안이 개발되어 적용 되어지고 있지만 설치 공간 증가 및 추가 비용 발생 등의 문제가 심각하다. 이에 따라 조명 전면판 조명등기구용 전면판과 같이 불쾌감을 개선할 수 있는 광학 부재 개발이 필요하다.

종래 조명등기구용 전면판은 기재층 및 상기 기재층의 일면에 광확산층이 형성된 구조로 되어 있어, 광이 광확산층을 통해 입사한 뒤 확산되어 기재층을 통과하는 원리로 이루어져 불쾌 현휘를 유발할 수 있었다.

본 발명은 집광 기능 및 확산 기능을 동시에 가지는 조명등기구용 전면판을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 집광 기능 및 확산 기능을 동시에 가지는 광학 부재를 사용함으로써 불쾌 현휘가 개선된 조명등기구를 제공하고자 한다.

이에 본 발명은 바람직한 제1 구현예로서 기재층; 상기 기재층의 상면에 형성된, 다수의 패턴이 배열된 구조층; 및 상기 기재층의 하면 또는 상기 구조층의 상면에 형성된 광확산층을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명등기구용 전면판을 제공한다.

상기 구현예에 의한 패턴은 그 형태가 다각뿔, 원뿔, 마이크로 렌즈 및 렌티큘러 렌즈 중에서 선택되는 것일 수 있다.

상기 구현예에 의한 패턴은 그 높이가 50~150㎛인 것일 수 있다.

상기 구현예에 의한 패턴은 선형 또는 비선형으로 배열된 것일 수 있다.

상기 구현예에 의한 광확산층은 폴리스티렌, 올레핀계, 메틸메타크릴레이트, 스티렌-아크릴계 공중합체 및 실리카계 입자로 구성된 군에서 선택된 입자를 포함하는 것일 수 있다.

상기 구현예에 의한 입자는 그 크기가 1~50㎛인 것일 수 있다.

본 발명은 바람직한 제2구현예로서 광원; 및 기재층; 상기 기재층의 상면에 형성된, 다수의 패턴이 배열된 구조층; 및 상기 기재층의 하면 또는 상기 구조층의 상면에 형성된 광확산층을 포함하는 전면판을 포함하는 조명등기구를 제공한다.

도 1은 본 발명 일구현예에 따른 조명등기구용 전면판에서의 광경로를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 구현예에 의한 조명등기구용 전면판의 종단면 사진이다.
<도면 부호의 상세한 설명>
11: 투과광
12: 입사광
10: 구조층
20: 기재층
30: 광확산층

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 조명등기구용 전면판은 기재층 상부에 다수의 패턴이 배열된 구조층이 형성되어 있고, 상기 기재층의 하부 또는 상기 구조층의 상부에 광확산층이 형성되어 있는 구조를 가진다.

본 발명에 따른 조명등기구용 전면판에 있어서, 상기 다수의 패턴이 배열된 구조층은 집광 기능을 수행하고, 상기 광확산층은 광확산 기능을 수행하는 바, 종래 조명등기구용 전면판이 광확산층에 의한 광확산 기능만을 나타내어 불쾌 현휘를 발생시키는 문제점을 해결하는 동시에 현휘 제어가 가능하다는데 그 특징이 있다.

상기에 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 전면판은 하부에서 상부 방향으로 광확산층, 기재층 및 구조층이 순차적으로 형성되어 있는 구조 또는 기재층, 구조층 및 광확산층이 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 전면판에 있어서, 도 1에 나타난 바와 같이, 광확산층(30), 기재층(20) 및 구조층(10)이 순차적으로 형성된 구조의 경우, 입사광(12)이 광확산층을 통해 입사하여 확산된 채 기재층을 통과한 후, 구조층을 통과하면서 구조층에 형성된 다수의 패턴에 의해 집광된 후 투과광(11)으로 되는 원리로 이루어져 불쾌 현휘의 발생을 억제시킬 수 있다.

본 발명에 따른 전면판에 있어서, 기재층, 구조층 및 광확산층이 순차적으로 형성된 구조의 경우, 광이 기재층을 통해 입사한 후, 구조층을 통과하면서 구조층에 형성된 다수의 패턴에 의해 집광되고, 광확산층을 통과하면서 확산이 되지만, 광확산층에서의 광의 확산 정도는 구조층에서의 집광 정도에 의해 조절되므로, 광확산층만을 통과할 때 유발되는 불쾌 현휘를 억제시킬 수 있다.

기재층은 접착력 및 광투과도가 높아야하며, 휘도의 편차가 없어야 한다. 기재층의 두께는 10~200㎛가 바람직하며, 10㎛미만이면 전면판의 기계적 물성 및 내열성이 부족하게 되고, 200㎛ 초과하면 전면판이 두꺼워지는 문제가 있다.

구조층이 집광 기능 및 현휘 제어 기능을 수행하기 위해, 상기 구조층에 배열된 패턴의 최적화된 높이, 형상 및 배열 방식을 가지는 것이 바람직하다.

즉, 상기 패턴의 높이는 우수한 집광 효과를 위해 50~150㎛인 것이 바람직하며, 50㎛ 미만인 경우 집광 효과가 저하되고, 150㎛ 초과인 경우 과다 집광에 의한 램프 비침이 발생되는 문제점이 있다.

한편 패턴의 높이가 50~150㎛ 범위 내에서도 높이에 따라 측면휘도비, 배광각 등이 변화되므로 패턴의 높이를 조절하여 현휘 제어가 가능한다.

또한, 상기 패턴의 형상은 우수한 집광 효과와 아울러 조명등기구 특성상 양방향 광특성 균일화를 향상시키기 위하여 다각뿔, 원뿔, 마이크로 렌즈 및 렌티큘러 렌즈 중에서 적어도 어느 하나의 형상으로, 선형 또는 비선형으로 배열된 것이 바람직하다.

광확산층은 광확산 효과를 고려하여, 베이스 수지, 기타 첨가물 및 광확산 입자를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 베이스 수지로는 폴리카보네이트 수지와 폴리스티렌 수지가 1 : 9 ~ 9 : 1의 중량비율로 혼합된 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 올레핀계 수지, 메틸메타크릴레이트 수지 및 스티렌-아크릴계 공중합 수지 중 선택된 것일 수 있으며, 내열성이 강화된 수지를 사용할 수도 있다. 또한 기타 첨가물로는 UV 안정제, 산화 방지제 등이 사용될 수 있다. 광확산 입자로서 폴리스티렌, 올레핀계, 메틸메타크릴레이트, 스티렌-아크릴계 공중합체 및 실리카계 입자로 구성된 군에서 선택된 유기 또는 무기 입자를 포함하며, 역시 유기 또는 무기 입자는 역시 광확산 효과를 고려하여 그 크기가 1~50㎛인 것이 바람직하다. 이때, 상기 유기 또는 무기 입자는 다분산 또는 단분산 형태로 분산된 상태일 수 있다.

본 발명에 따른 조명등기구용 전면판에 있어서, 기재층, 구조층 및 광확산층은 베이스 수지가 공압출되어 형성되며, 동일한 종류의 베이스 수지 또는 서로 다른 종류의 베이스 수지를 공압출하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 베이스 수지로는 폴리카보네이트 수지와 폴리스티렌 수지가 1 : 9 ~ 9 : 1의 중량비율로 혼합된 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 올레핀계 수지, 메틸메타크릴레이트 수지 및 스티렌-아크릴계 공중합 수지 중 선택된 것일 수 있으며, 또한, 내열성이 강화된 수지를 사용할 수도 있다.

여기서, 광확산층은 광확산 입자 및 기타 첨가제를 일정량 배합한 후, 기재층과 동일하거나 필요에 따라 다른 베이스 수지를 투과광 제어 목적에 맞도록 혼합하여 Chip 상태로 제조한 뒤, 기재층 및 구조층과 함께 공압출하여 제조한다.

본 발명은 또한, 다수의 패턴이 배열된 구조층을 포함하는 전면판을 포함하는 조명등기구에 관한 것으로, 상기 조명등기구에 포함되어 있는 광원으로는 점광원, 예를 들어 LED 등이 적합하며, 특히 다운라이트 조명에 적합하나 조명등기구에 사용될 수 있는 광원이라면 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 상기 조명등기구는 다수의 패턴이 배열된 구조층에 의한 집광 효과로 인하여, 종래 조명등기구에서 집광을 위해 요구되었던 보호갓, 집광기능을 가지는 프리즘, 렌즈타입의 시트 등과 같은 추가적인 부재를 필요로 하지 않는 장점을 가진다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

기재층, 다수의 패턴이 배열된 구조층 및 광확산층의 베이스 수지로서 모두 내열폴리스티렌 수지를 사용하여, 상기 기재층의 상면 및 하면에 각각 구조층 및 광확산층이 형성된 조명등기구용 전면판을 아래와 같이 제조하였다.

우선, 내열폴리스티렌 수지(PSJAPAN사, G9001)에 첨가제로서 UV안정제와 산화방지제를 배합하고, 광확산제로서 크기가 5㎛인 실리카 입자(KOLON 인더스트리)를 배합하여 Chip 상태로 제조하였다.

내열폴리스티렌 수지(PSJAPAN사, G9001) 400kg/hr를 1축 스크류 직경 120mm인 압출기에 투입하여 220~240℃에서 압출하였고, 4각뿔 패턴 구조를 갖는 인각롤을 사용하여 패턴의 폭이 300㎛, 높이는 80㎛이고, 광확산층의 두께가 100㎛인 조명등기구용 전면판을 제조하였다.

<실시예 2>

실시예 1에서 패턴의 높이가 150㎛이 되도록 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 조명등기구용 전면판을 제조하였다.

<비교예 1>

패턴이 형성된 구조층이 포함되지 않은 조명등기구용 전면판으로 코오롱사의 DP421을 준비하였다. 상기 코오롱사의 DP421은 기재층 및 상기 기재층의 하면에 형성된 광확산층을 포함하는 조명등기구용 전면판으로서, 상기 기재층 및 광확산층은 내열 폴리스티렌 수지로 제조된 것이며, 그 전체 두께가 1500㎛인 조명등기구용 전면판이다.

<비교예 2>

기재층, 다수의 패턴의 배열된 구조층 및 광확산층의 베이스 수지로서 내열폴리스티렌 수지를 사용하여, 상기 기재층의 상면 및 하면에 각각 구조층 및 광확산층이 형성된 조명등기구용 전면판을 아래와 같이 제조하였다.

우선, 내열폴리스티렌 수지(PSJAPAN사, G9001)에 첨가제로서 UV안정제와 산화방지제를 배합하고, 광확산제로서 실리카 입자(KOLON 인더스트리)를 배합하여 Chip 상태로 제조하였다.

내열폴리스티렌 수지(PSJAPAN사, G9001) 400kg/hr를 1축 스크류 직경 120mm인 압출기에 투입하여 220~240℃에서 압출하였고, 4각뿔 패턴 구조를 갖는 인각롤을 사용하여 패턴의 폭이 300㎛, 높이는 30㎛이고, 광확산층의 두께가 100㎛인 조명등기구용 전면판을 제조하였다.

<비교예 3>

비교예 2에서 패턴의 높이가 180㎛이 되도록 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 조명등기구용 전면판을 제조하였다.

<비교예 4>

비교예 2에서 패턴의 높이가 150㎛, 광확산층의 두께가 0㎛이 되도록 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 조명등기구용 전면판을 제조하였다.

상기 실시예 및 비교예의 조명등기구용 전면판을 하기와 같이 정면 휘도에 대한 60°측면 휘도비를 측정하였다. 정면 휘도에 대한 60°측면 휘도비가 같을 경우를 1.0으로 하여 상대비율로 나타내었으며, 그 결과는 표 1과 같다.

상기 실시예 및 비교예의 조명등기구용 전면판을 하기와 같이 배광각을 측정하였으며, 그 결과는 표 1과 같다.

(1) 휘도 평가

600mm x 600mm LED 조명등기구에 실시예 및 비교예의 조명등기구용 전면판을 각각 장착하고 휘도계(모델명 : PR880, PHOTO RESEARCHER, 미국)를 사용하여 정면 휘도와 정면에 대한 60°휘도를 측정하여 측면 휘도비를 구하였다 (측면 휘도비 = 측면 휘도/정면 휘도)

(2) 배광각 평가

600mm x 600mm LED 조명 등기구에 실시예 및 비교예의 조명등기구용 전면판을 각각 장착하고 배광기(Neo Light 2000, PIMACS CO., LTD, 한국)를 사용하여 측정하였다.

구분	패턴		광확산층 두께	측면휘도비	배광각
	폭	높이
실시예1	300㎛	80㎛	100㎛	0.71	65.7°
실시예2	300㎛	150㎛	100㎛	0.63	61.6°
비교예1	-	-	100㎛	0.93	114.2°
비교예2	300㎛	30㎛	100㎛	0.88	98.5°
비교예3	300㎛	180㎛	100㎛	0.54	52.7°
비교예4	300㎛	150㎛	-	0.53	50.1°

상기 측면휘도비 및 배광각 평가 결과, 본 발명의 실시예에 의한 전면판은 불쾌 현휘가 개선되어 조명등기구용으로 적합함을 알 수 있었다. 본 발명의 실시예에 의하면, 전면판은 높이가 80㎛, 150㎛인 패턴과 광확산층을 포함하며, 측면휘도비가 0.71, 0.63이고, 배광각이 65.7°, 61.6°이다.

이에 비하여 비교예에 의한 전면판의 경우, 비교예 1 및 비교예 2는 측면휘도비가 각각 0.93 및 0.88이고, 배광각은 각각 114.2°및 98.5°로서 실시예에 의한 전면판에 비해 측면휘도비와 배광각이 크므로 눈부심 현상이 나타났다. 또한, 비교예 3 및 비교예 4는 측면휘도비가 각각 0.54 및 0.53이고, 배광각은 52.7°, 50.1°로서 실시예에 의한 전면판에 비해 측면휘도비와 배광각이 작으므로 눈부심 현상은 없으나 조명이 어두워 조명등기구용으로 적합하지 않음을 알 수 있었다.

즉, 실시예와 비교예 1을 비교하면 다수의 패턴이 형성된 구조층의 유무에 따른 측면휘도비 및 배광각 평가 결과를 알 수 있으며, 전술한 바와 같이, 비교예 1이 실시예에 비해 측면휘도비 및 배광각의 수치가 크므로, 구조층이 존재하지 않을 경우 눈부심 현상이 일어난다는 것을 확인하였다. 이로부터 구조층은 집광 기능을 수행한다는 것을 알 수 있다.

실시예와 비교예 2를 비교하면 구조층에 형성된 패턴의 높이에 따른 측면휘도비 및 배광각 평가 결과를 알 수 있으며, 전술한 바와 같이, 비교예 2가 실시예에 비해 측면휘도비 및 배광각의 수치가 크므로, 패턴의 높이가 낮으면 눈부심 현상이 일어난다는 것을 확인하였다. 이로부터 구조층에 형성된 패턴의 높이가 낮으면 구조층이 적절한 집광 기능을 수행할 수 없다는 것을 알 수 있다.

실시예와 비교예 3을 비교하면 역시 구조층에 형성된 패턴의 높이에 따른 측면휘도비 및 배광각 평가 결과를 알 수 있으며, 비교예 3은 실시예에 비해 측면휘도비 및 배광각의 수치가 작은 것으로 나타났고, 패턴의 높이가 높으면 과다 집광에 의해 필요 이상의 직진광이 발생되고, 이로 인해 LED 램프 부분은 아주 밝고, 램프와 램프 사이는 상대적으로 어두워보여 광균일도가 떨어지므로 조명등기구로 적합하지가 않다는 것을 알 수 있다.

실시예와 비교예 4를 비교하면 광확산층의 유무에 따른 측면휘도비 및 배광각 평가 결과를 알 수 있으며, 전술한 바와 같이, 비교예 4가 실시예에 비해 측면휘도비 및 배광각의 수치가 작으므로, 광확산층이 존재하지 않으면 눈부심 현상은 없으나 조명이 어두워 조명등기구용으로 적합하지 않다는 것을 확인하였다. 이로부터 전면판에 광확산층이 형성되어 있지 않으면 광확산 기능을 제대로 수행할 수 없어 조명등기구용으로 적합하지 않다는 것을 알 수 있다.

한편, 실시예 1 및 실시예 2의 결과에서 구조층 패턴의 높이에 따라 측면휘도비 및 배광각이 달라지므로, 구조층 패턴의 높이를 조절하여 전면판의 현휘를 제어할 수 있다.

따라서, 다수의 패턴이 배열된 구조층을 포함하는 전면판을 조명등기구에 적용할 경우 조명등기구의 측면광을 줄여주어 불쾌 현휘를 개선할 수 있을 것임을 알 수 있다.

또한, 실시예에 의한 전면판을 조명등기구에 적용할 경우 측면광을 줄여주기 위한 별도의 보호갓 또는 집광 기능을 가진 프리즘이나 렌즈타입의 시트를 함께 사용할 필요가 없어 조명 등기구 조립작업을 단순화시킬 수 있고 비용을 절감할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (7)

1. 기재층;
   상기 기재층의 상면에 형성된, 다수의 패턴이 배열된 구조층; 및
   상기 기재층의 하면 또는 상기 구조층의 상면에 형성된 광확산층을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명등기구용 전면판.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 패턴은 그 형태가 다각뿔, 원뿔, 마이크로 렌즈 및 렌티큘러 렌즈 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조명등기구용 전면판.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 패턴은 그 높이가 50~150㎛인 것을 특징으로 하는 조명등기구용 전면판.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 패턴은 선형 또는 비선형으로 배열된 것을 특징으로 하는 조명등기구용 전면판.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 광확산층은 폴리스티렌, 올레핀계, 메틸메타크릴레이트, 스티렌-아크릴계 공중합체 및 실리카계 입자로 구성된 군에서 선택된 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명등기구용 전면판.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 입자는 그 크기가 1~50㎛인 것을 특징으로 하는 조명등기구용 전면판.
   
7. 광원; 및
   기재층; 상기 기재층의 상면에 형성된, 다수의 패턴이 배열된 구조층; 및 상기 기재층의 하면 또는 상기 구조층의 상면에 형성된 광확산층을 포함하는 전면판
   을 포함하는 조명등기구.
   
   
   

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