KR20110128757A - Ｌｅｄ 광원 장치 - Google Patents

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KR20110128757A
KR20110128757A KR1020110049238A KR20110049238A KR20110128757A KR 20110128757 A KR20110128757 A KR 20110128757A KR 1020110049238 A KR1020110049238 A KR 1020110049238A KR 20110049238 A KR20110049238 A KR 20110049238A KR 20110128757 A KR20110128757 A KR 20110128757A
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세키 마루야마
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가부시키가이샤 토렌타
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Abstract

[과제] 뛰어난 연색성과 충분한 조도를 갖고, 연속 점등에서도 온도 상승의 영향을 받기 어렵고, 전면에서 보았을 때에 백색광 광원으로서 위화감이 없는 LED 광원 장치.
[해결수단] 백색광을 발하는 제 1 LED 발광 소자(3A)와, 유색광을 발하는 제 2 LED 발광 소자(3C)와, 제 2 LED 발광 소자(3C)를 덮는 복합 프리즘(11)을 구비하고, 제 2 LED 발광 소자(3C)로부터의 유색광을 복합 프리즘(11)으로 기판(3b)의 면에 산란시킨다. 전력 제어부(4)와 광원부(1) 사이에 연결부(5)를 둔다.

Description

ＬＥＤ 광원 장치{LED ILLUMINATING APPARATUS}
본 발명은 연색성(演色性)이 향상되고 글로브(전구)형에 있어서도 온도 상승에 의한 영향이 경감된 LED 광원 장치에 관한 것이다.
백열등은 물론 형광등보다 더욱 에너지 효율이 좋은 광원으로서 발광다이오드(LED)의 보급이 확대되고 있다. LED 광원에 대해서도 형광등의 경우와 같이 연색성이 문제가 되어 여러가지 연구ㆍ대책이 제안되고 있다.
발광색이 다른 복수의 단색 LED 소자를 조합시켜서 피조명면에서 바람직한 연색성을 얻는 LED 광원으로 알려져 있고, 예를 들면, 일본 특허 공개 2003-298118(특허문헌 1), 일본 특허 공개 2004-111357(특허문헌 2)에 공개되어 있다. 특허문헌 1에는 비교적 단파장의 유색광을 발하는 발광 다이오드가 원의 중심과 그 외주 가까이의 4곳에, 적색광을 발하는 발광 다이오드가 같은 원 내의 그 이외의 위치에 거의 점대칭으로 배열된 LED 광원 장치가 기재되어 있다.
도 7은 특허문헌 1의 LED 광원 장치의 발광면측에서의 평면도이고, 특히 LED 기판 위의 LED 발광 소자의 배치를 나타내고 있다. 광원 장치(71)에 있어서, 기판(74) 위에, 400~500㎚와 500~600㎚의 주발광 파장을 갖는 단파장 발광 다이오드(72)와, 600~780㎚의 주발광 파장을 갖는 장파장 발광 다이오드(73)가 배치되어 있다. 단파장 발광 다이오드(72)는 원의 중심과 그 외주 가까이의 4곳에 배치되고, 장파장 발광 다이오드(73)는 원 내의 다른 위치에 거의 점대칭으로 배열되어 있다.
이러한 단색 발광 LED 소자를 조합시킨 광원은 각각의 LED 소자의 광출력이 백색광 발광 LED 소자보다 작기 때문에, 백색광 발광 LED로 구성된 광원에 비해서 광량이 작다. 그 때문에, 복수의 단색 발광 LED 소자로 이루어지는 광원에서는 허용되는 한도까지 설치 밀도를 높여도 실용상 충분한 조도를 얻을 수 없었다.
실용신안 등록 공보 3132253(특허문헌 3)에는 백색광 발광 LED와 단색 발광 LED 소자를 조합시킨 광원 장치가 연색성이 좋고 충분한 조도를 얻을 수 있는 것으로서 기재되어 있다. 이 장치에는 평행한 3개의 직선 상에 LED 소자가 배열되고, 외측의 2열에는 백색 발광 LED 소자가, 그것들의 사이의 1열에는 2개의 적색 발광 LED 소자와 1개의 황색 발광 LED 소자의 조합이 배치되어 있다.
도 8에 특허문헌 3에 기재된 광원 장치의 배치를 나타낸다. 광원(81)에 있어서 백색광 발광 LED(83a,83b)는 기판(82) 위의 외측의 2열에 각각 배열되어 있다. 그리고 2개의 적색광 발광 다이오드(84,84)와 1개의 황색광 발광 다이오드(85)의 조합이 외측의 두 직선의 사이와 다른 직선 상에 배치되어 있다.
그러나, 유색의 발광 다이오드와 백색광 발광 LED를 조합시킨 상기 LED 광원은 그것을 전방에서 보았을 때에 유색 발광 LED가 직접 정면으로 비치기 때문에 위화감을 느낀다. 또, 광택면이 있는 피조사체에는 광원의 반사상이 비치고, 유색광원의 색이 두드러져서 인식될뿐만 아니라 이 상을 응시한 후에 반대색의 잔상이 시야에 남아 위화감을 느끼게 한다.
LED를 광원으로 하는 조명 장치는 최근, 가정용 뿐만 아니라 널리 일반조명에까지 이용되고, 형광등에 대응하는 직접 관상, 환상 등의 형상뿐만 아니라 백열 전구와 유사한 글로브(globe)형의 광원 장치가 시판된다 .
도 9는 종래의 글로브형 LED 전구를 나타내고, 도 10은 그 부분 단면을 나타낸다. 전구(90)는 글로브(91), 꼭지쇠(92), LED 기판(93), 이 LED 기판(93)에 전력을 공급하기 위한 전력 제어부(94), 및 배선(95)으로 이루어진다. 글로브(91)는 원추대 형상이다. 꼭지쇠(92)은 백열 전구와 같이 암나사를 형성하는 소켓에 적합한 나사부(2a)를 갖고, 전력 제어부(94)를 통해서 도시하지 않는 외부 전원으로부터 LED 기판(93)에 전력을 공급하기 위한 전기적 접속 수단이다. LED 기판(93)은 글로브(91)의 두부(頭部)에, 꼭지쇠(92)는 그 기부(基部)에, 전력 제어부(94)는 글로브(91)의 내부에 각각 마련되어 있다. 글로브(91)의 외측에는 LED 기판(93)으로부터 발하는 열의 방산을 위한 핀(91b)이 마련되어 있다.
도 10에 나타내는 바와 같이, LED 기판(93)은 기판(93b)과 그 일면에 고정된 LED 발광 소자(93a)로 이루어진다. 기판(93b)의 다른 면에는 회로 부품(94b)이 부착되어 있다. 전력 제어부(94)는 이 회로 부품(94b)과 글로브(91)의 내부에 마련된 회로 부품(94a)으로 이루어지고, 그것들의 사이는 배선(95)으로 접속되어 있다. 회로 부품(94b)은 반도체 소자를 포함하는 집적 회로(IC)로 이루어진다. 외부 전원(도시 생략)과 꼭지쇠(92)를 통해서 공급된 전력은 전력 제어부(94)에 의해 필요한 형태로 변환되어 LED 발광 소자(93a)에 공급된다.
이러한 LED 전구는 소형이어서 나사 포함식 소켓 등의 상용의 접속 기구에 적합하고, 장착이나 교환이 편리하기 때문에 최근 보급되고 있다. 이 종류의 LED 전구는, 예를 들면 일본 특허 공개 2009-123641(특허문헌 4), 일본 특허 공개 2009-135026(특허문헌 5), 일본 특허 공개 2009-163955(특허문헌 6), 일본 특허 공개 2009-170114(특허문헌 7), 일본 특허 공개 2009-176925(특허문헌 8)에 공개되어 있다.
LED 조명 장치는 백열 전등에 비해서 전력 소비가 적다는 이점은 있지만 그래도 LED로부터의 열에 의한 온도 상승은 피할 수 없다. 그 때문에, 온도 상승을 막기 위해서 핀을 외면에 마련하고 있다. 글로브형 LED 광원 장치에는 외측에 핀과 같은 방열 촉진 수단을 마련하고 있어도 LED 소자로부터 발하는 열의 방산이 충분히 행하여지지 않으므로 장시간 계속해서 점등하면 전구 전체에 특히 글로브 내부에 장착된 전력 제어부의 온도가 상승한다. 이러한 온도 상승은 전력 제어부, 특히 LED 기판에 장치된 회로 부품에 영향을 주고, 장치의 수명을 단축시킨다.
또한, 종래의 글로브형 LED 광원 장치에서는 글로브에 보유된 발광부와 수전 부품이 일체로 형성되어 있기 때문에 일단 소켓 등의 외부 전원 출력 기구에 장착되면 조명광의 방향을 바꿀 수는 없다. 조명광의 방향을 바꾸기 위해서는 소켓 등의 외부 전원 출력 기구의 방향을 바꾸는 방법 이외에는 없기 때문에 그것이 가능한 외부 전원 출력 기구를 필요로 한다.
일본 특허 공개 2003-298118 일본 특허 공개 2004-111357 실용신안 등록 공보 3132253 일본 특허 공개 2009-123641 일본 특허 공개 2009-135026 일본 특허 공개 2009-163955 일본 특허 공개 2009-170114 일본 특허 공개 2009-176925
그러므로, 본 발명의 목적은 백색 발광 LED와 함께 이용할 수 있었던 유색의 LED 소자를 정면에서 보더라도 백색광 광원으로서 위화감이 없는 LED 광원 장치를 실현하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 백색 발광 LED와 함께 유색 발광 LED 소자를 이용해도 피조사체의 광택면에 비치는 유색 발광 LED 소자의 반사상에 의한 유해한 효과가 없는 LED 광원 장치를 실현하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 충분한 조도를 얻을 수 있고 온도 상승에 의한 영향이 적은 수명이 길고 콤팩트한 LED 광원 장치를 실현하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 고정된 외부 전원 출력 기구에 장착해도 조명광의 방향을 자유롭게 바꿀 수 있는 LED 광원 장치를 실현하는 것에 있다.
상기 목적을 실현하기 위해서 본 발명의 LED 광원 장치는 LED 발광 디바이스와 이 LED 발광 디바이스를 한면에 배치한 기판을 장치하는 LED 광원 장치에 있어서, LED 발광 디바이스는 주요 LED 발광 소자와, 추가 LED 발광 소자와, 추가 LED 발광 소자를 덮는 광학 제어 소자로 이루어지고, 주요 LED 발광 소자는 백색광을 발하는 발광 소자이며, 추가 LED 발광 소자는 주요 LED 발광 소자가 발하는 백색광과 다른 광을 발하는 발광 소자이며, 광학 제어 소자는 추가 LED 발광 소자의 윤곽을 LED 광원 장치의 정면에서 용이하게 인식할 수 없을 정도로 추가 LED 발광 소자가 발하는 광을 기판의 면의 근방으로 산란하는 능력을 갖는 것을 특징으로 한다.
추가 LED 발광 소자가 발하는 광은 유색광이라도 좋고, 또한 주요 발광 소자가 발하는 백색광과 다른 색온도의 백색광이라도 좋다. 황색, 적색등의 유색광이 유리하다.
본 발명의 LED 광원 장치에 있어서 유리한 광학 제어 소자는 2등변 직각 프리즘(이하, 직각 프리즘이라고 말한다)과 평 볼록 렌즈와 투명한 원주로 이루어지는 복합 프리즘이다. 이것들의 요소는 원주의 한쪽 저면이 직각 프리즘의 직각에 접하는(직각을 낀다) 한면과 밀접하게, 원주의 다른쪽 저면이 평 볼록 렌즈의 평면과 밀접하게, 그리고 직각 프리즘의 직각에 접하는 다른 면이 추가 LED 발광 소자와 마주하게 배치되어 있다. 평 볼록 렌즈의 볼록면은 개방 공간을 향한다.
복합 프리즘의 평 볼록 렌즈는 볼록면이 렌즈의 두께보다 얇지 않고, 그 2배를 넘지 않는 곡률 반경을 가지는 것이 바람직하다. 렌즈의 두께와 같거나 조금 큰 곡률 반경이 특히 적절하다. 평 볼록 렌즈의 초점 거리는 발광 소자로부터 복합 프리즘으로 입사하는 광속이 렌즈의 볼록면에서 산란 광으로서 출사되게 선택하는 것이 좋다.
광학 제어 소자는 유리나 석영, 또한 여러가지의 가소성 합성 수지와 같은 투명고체로 구성된다. 각 부분, 특히 원주부와 평 볼록 렌즈는 일체로 형성되어도 좋다. 원주부의 두께(높이)는 지름과 동등 정도 이하가 적당하며, 예를 들면 반경과 같은 정도로 한다.
추가 LED 발광 소자로부터 출사되어 복합 프리즘에 입사한 광은 주로 평 볼록 렌즈의 볼록면으로부터 넓은 각도로 산란 광으로서 인출되고, 산란 광의 일부는 LED 발광 소자가 마련된 기판의 표면에서, 특히 주요 LED 발광 소자의 부근에서 반사된다. 그리고 LED 기판의 전방으로 인출되지만, 광의 일부는 볼록면으로부터 직접 인출된다. 투명 원주부의 측면에서 인출되는 광도 LED 기판의 전방으로 인출되는 산란 광에 약간 기여한다. 복합 프리즘으로부터 산란된 광은 주요 LED 발광 소자로부터 발한 백색광에 부가되어 혼합되어서 LED 조명 장치로부터 방출되는 광은 연색성이 좋아진다.
2개 이상의 주요 LED 발광 소자를 1점을 둘러싸는 원주를 따라, 또는 그 안쪽에 배치하고, 추가 LED 발광 소자는 이 원주를 따라 또는 그 외측에 배치할 수 있다. 추가 LED 발광 소자는 상기 원주보다 반경이 큰 별도의 원주를 따라 배치되어도 좋다. 이러한 발광 소자의 배치에 대해서는 추가 LED 발광 소자를 덮는 복합 프리즘의 평 볼록 렌즈의 볼록면을 원의 중심을 향해서 배치하는 것이 유리하다.
2개 이상의 추가 LED 발광 소자를 원주 상 또는 그 안쪽에 배치하고, 주요 LED 발광 소자를 그 원주의 외측에 배치할 수도 있다. 주요 LED 발광 소자는 상기원주보다 반경이 큰 별도의 원주 상에 배치되어도 좋다. 이 경우, 복합 프리즘은 평 볼록 렌즈의 볼록면을 원의 외측을 향해서 배치하는 것이 바람직하다.
2개 이상의 주요 LED 발광 소자를 갖출 경우 같은 색온도의 백색광을 발하는 것이여도 좋지만 서로 다른 색온도의 백색광을 발하는 것이여도 좋다.
주요 LED 발광 소자를 원의 소정의 1개 이상의 반경 위에 배치하고, 추가 LED 발광 소자의 일부 또는 전부를 그것들과는 다른 반경 위에 배치해도 좋다. 전자와 후자의 반경이 교대로 위치하도록 하면 조사 광의 광량 및 색상이 평균화되고, 또한 광원으로부터의 방열도 평균화되기 쉽다. 추가 LED 발광 소자와 주요 LED 발광 소자를 같은 반경 위에 배치해도 좋다. 주요 LED 발광 소자는 원의 중심에 배치해도 좋다.
만족할 수 있는 조도를 얻기 위해서는 3개 이상의 주요 LED 발광 소자와 3개 이상의 추가 LED 발광 소자를 이용하는 것이 바람직하다. 주요 LED 발광 소자는 광원 장치로부터의 광속의 대부분에 기여하기 때문에 많은 경우 추가의 발광 소자보다 발광량이 큰 것을 채용할 수 있다. 추가 LED 발광 소자는 희망의 연색성을 얻는 것을 주된 목적으로 하기 때문에 많은 경우 주요 LED 발광 소자보다 소비 전력이 작은 것이면 좋다. 만약 충분한 광량을 얻을 수 있다면 1개의 LED 발광 소자를 주요 LED 발광 소자에 이용해도 좋다.
추가 LED 발광 소자는 주요 LED 발광 소자가 발하는 백색광보다 장파장 성분이 많은 조성을 주는 것(예를 들면 적색, 황색)으로 할 수 있다. 예를 들면, 추가 LED 발광 소자가 적색광을 발하는 발광 소자이면 백색 발광 소자만의 경우보다 낮은 색온도의 광원을 얻을 수 있고, 진열장의 육류의 조명에 유용하다. 황색광을 발하는 발광 소자를 이용해도 같은 효과를 얻을 수 있다.
추가 LED 발광 소자는 주요 LED 발광 소자가 발하는 백색광보다 단파장 성분이 많은 조성을 주는 것(예를 들면 청색, 녹색)이여도 좋다. 녹색광이나 청색광을 발하는 발광 소자를 이용하면 주요 발광 소자만의 경우보다 높은 색온도의 광원을 얻을 수 있기 때문에 보석이나 녹색의 야채류의 조명에 유용한 광원을 얻을 수 있다.
2개 이상의 추가 LED 발광 소자를 이용할 경우 그 일부가 다른 것과 다른 색을 발하는 것이여도 좋다(예를 들면, 적색과 황색, 청색과 녹색). 적색과 황색의 조합은 진열장의 육류의 조명에 유용하며, 청색과 녹색의 조합은 야채류의 조명에 유용하다.
본 발명의 목적을 실현하기 위해 적절히 개발된 LED 광원 장치는 하나 이상의 LED 발광 소자를 한면에 배치한 LED 기판으로 이루어지는 광원부, LED 발광 소자에 전력을 공급하기 위한 전력 제어부, 및 이 전력 제어부에 외부 전원으로부터 전력을 공급하기 위한 수전 부품으로 이루어지는 LED 광원 장치에 있어서, 전력 제어부는 반도체 소자를 포함하는 것이며, 수전 부품은 전력 제어부와 일체로 형성되고, LED 광원부와 전력 제어부를 연결하는 연결 부품을 구비하고, 전력 제어부는 이 연결 부품을 둘러쌈과 아울러 외부에 대하여 개방된 공간과 상기 연결 부품을 통해 광원부와 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.
연결 부품은 투명성 및 형상 자기 보유성을 갖는 것이 바람직하다. 광원부와 전력 제어부를 잇는 연결 부품은 LED 발광 소자로부터 발하는 열을 효율적으로 배출하기 위해서 금속 등의 열전도가 뛰어난 재료로 구성하는 것이 바람직하다.
광원부는 원주장, 기타의 주상, 또는 반장의 형상이여도 좋고, LED 발광 소자는 그 최상부에 둘 수 있다. LED 발광 소자에 대한 기판은 광원부의 상부에 둘 수 있다.
광원부 및 전력 제어부는 모두 가소성 또는 후경화성의 합성 수지로 형성된 외곽을 갖추어도 좋다. 광원부의 외곽의 측면 및 저부는 가소성 또는 후경화성의 합성 수지로 형성할 수 있다. 합성 수지는 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리카보네트 수지, 폴리에스텔 수지, 아크릴 수지, 요소 수지로부터 선택할 수 있다(코폴리머(copolymer)라도 좋음).
광원부는 앞에서 설명한 것과 같은 주요 LED 발광 소자와 추가 LED 발광 소자의 조합으로 구성되는 것이 바람직하다.
광원 장치는 외곽의 측면, 저부, 또는 그 양쪽에 내부에 관통하는 환기를 위한 구멍을 형성해도 좋다. 특히 광원부의 측면과 저부가 모두 합성 수지제일 경우에는 저부에 환기 구멍을 형성하는 것이 바람직하다.
<발명의 효과>
본 발명에 의하면, 조명되는 물품의 종류에 따라 바람직한 연색성을 얻을 수 있고 또한 충분한 조도를 갖는 LED 광원 장치를 실현할 수 있다. 본 발명의 LED 광원 장치는 백색광을 발하는 LED 발광 소자와 유색광을 발하는 추가 LED 발광 소자를 갖추기 때문에, 추가 LED 발광 소자의 선택에 의해 희망의 연색성이 실현된다. 또한, 추가 LED 발광 소자에 임하는 광학 제어 소자(복합 프리즘)를 마련함으로써 추가 LED 발광 소자로부터의 유색광을 적당하게 산란시켜 산란 광 및 기판의 표면에서의 반사광을 이용하여 색상을 조정할 수 있다.
본 발명의 LED 광원 장치는 전면에서 보았을 때에 백색광 광원으로서 위화감이 없고, 또한, 광택이 있는 피조사면에 반사상이 비쳐도 백색광 광원으로서 인식된다. 또한, 응시한 후에 반대색의 잔상이 시야에 남는 결점이 없다.
본 발명에 의하면, 충분한 조도를 얻을 수 있고, 또한 장시간의 점등에 의한 온도 상승을 억제할 수 있기 때문에 수명이 긴 글로브형 LED 광원 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 LED 광원 장치는 LED 광원부와 전력 제어부 사이에 연결 부품을 구비하고, 연결 부품과 그것을 둘러싸는 외부에 대하여 개방된 공간을 통해 전력 제어부가 광원부와 이격되어 있기 때문에 LED 발광 소자로부터 발하는 열의 대부분이 연결 부품의 표면에서 외부로 방산되어 전력 제어부에 도달하는 열은 지극히 적다. 이것에 의해, 장시간 점등을 계속했을 때에도 전력 제어부의 온도 상승을 억제할 수 있기 때문에 전력 제어부에 포함되는 반도체 소자의 고온에 의한 열화를 피할 수 있고, 전력 제어부가 광원부와 직결되어 있을 경우에 비해 전력 제어부, 나아가서는 광원 장치 전체의 수명이 늘어난다.
도 1은 본 발명의 실시형태인 LED 램프의 측면도
도 2는 본 발명에 의한 LED 램프(도 1)의 부분 단면도
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 광원부의 요점부를 나타내는 평면도
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 광원부의 부분 단면도
도 5는 본 발명의 제 1 실시형태에 이용하는 복합 프리즘의 정면도
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 광원부의 요점부를 나타내는 평면도
도 7은 기존의 LED 광원 장치의 정면도
도 8은 기존의 다른 LED 광원 장치의 정면도
도 9는 기존의 글로브형 LED 전구의 측면도
도 10은 기존의 글로브형 LED 전구의(도 9）부분 단면도
도 1 및 도 2는 본 발명의 제 1 실시형태인 LED 램프를 나타낸다. 도 2는 도 1의 LED 램프의 부분 단면도이다. LED 램프(10)는 광원부(1), 꼭지쇠(2), 전력 제어부(4), LED 광원부(1)와 전력 제어부(4)를 연결하는 연결관(5)으로 이루어진다. 광원부(1)는 LED 기판(3)(도 3 참조)과 외곽(1a)을 갖는다. 연결관(5)은 접혀 구부릴 수 있는 금속관이다.
(제 1 실시형태)
도 3은 제 1 실시형태에 의한 광원부의 중요한 부분를 나타내고 있다. 이 도면에서는 편의상 광학 제어 소자는 제외되어 있다. LED 기판(3)은 기판(3b)과, 그 위에 마련한 3개의 LED 발광 소자(3A), 9개의 LED 발광 소자(3B), 및 9개의 LED 발광 소자(3C)로 이루어진다. LED 발광 소자(3A)는 최소 반경의 원주(R1)를 따라, LED 발광 소자(3C)는 최대 반경의 동심원의 원주(R3)를 따라, LED 발광 소자(3B)는 R3보다 약간 작은 반경의 동심원의 원주(R2)를 따라 각각 배치되어 있다. 9개의 LED 발광 소자(3B)는 원의 중심의 주변에 40도씩 이격된 반경 위에 배치되고, LED 발광 소자(3C)는 그 사이를 이등분하는 반경 위에 위치하고 있다. 3개의 LED 발광 소자(3A)도 마찬가지로 LED 발광 소자(3C)와 공통의 반경 위에 위치하고 있다.
LED 발광 소자(3A)는 색온도가 높은 백색광(예를 들면, 6500°K)을 발한다. LED 발광 소자(3B)는 광출력이 가장 크고 약간 낮은 색온도(예를 들면, 3400°K)로 발광한다. LED 발광 소자(3C)는, 예를 들면 황색 발광하는 LED 발광 소자이며 광출력은 가장 작다. LED 발광 소자(3A 및 3B)가 본 발명의 「주요 LED 발광 소자」에, LED 발광 소자(3C)가 본 발명의 「추가 LED 발광 소자」에 각각 상당한다.
도 4는 도 3의 선분 Ⅳ-Ⅳ에 따른 부분 단면을 나타낸다. LED 발광 소자(3C)의 전면(광 방출면)에 각각 복합 프리즘(11)(도 3에서는 생략되어 있음)으로 이루어지는 광학 제어 소자가 마련되어 있다. 복합 프리즘(11)은 직각 프리즘(21), 투명한 원주부(22), 및 평 볼록 렌즈(23)로 이루어진다. 직각 프리즘(21)은 직각을 끼는 면(21a 및 21b)과, 그것들과 45도의 각도를 이루는 사면(21c)을 갖는다. 원주부(22)는 저면(22d 및 22e)을 갖는다. 평 볼록 렌즈(23)는 평면(23f)과 볼록면(23g)을 갖는다. 원주부(22)와 평 볼록 렌즈(23)는 전자의 저면(22e)과 평 볼록 렌즈의 평면(23f)에 있어서 일체로 융합되어 있고, 이들은 설명의 편의를 위한 가상의 평면이다. 직각 프리즘(21)의 면(21a)은 LED 발광 소자(3C)에 임하고 있다. 복합 프리즘(11)은 볼록면(23g)이 원(R1,R2,R3)의 중심을 향하게 배치되어 있다.
도 5는 복합 프리즘(11)의 평 볼록 렌즈(23) 측의 정면도이다.
(제 1 실시형태의 작용)
복합 프리즘(11)은 원주부(22)의 저면(22d)이 직각 프리즘의 직각을 끼는 면(21b)과 밀접하고, 원주의 다른 저면(22e)이 평 볼록 렌즈의 평면(23f)과 밀접하게 구성되고, 직각 프리즘(21)의 직각을 끼는 다른 면(21a)이 LED 발광 소자(3C)에 마주하게 배치되어 있다. 이 구성과 배치에 의해 추가 LED 발광 소자(3C)로부터 발한 유색광은 복합 프리즘(11)을 통과하고, 주로 평 볼록 렌즈(23)의 볼록면(23g) 으로부터 넓은 각도로 산란 광으로서 인출되고, 일부는 기판(3b)의 면(LED 소자가 설치된 면)에 의해 반사되고, 일부는 직접 LED 기판(3)의 전면으로 인출된다. 원주부(22)의 측면에서 산란되는 광도 LED 기판(3)의 전면으로 인출되는 산란 광에 약간 기여한다.
복합 프리즘(11)으로부터의 산란에 기인하는 상술한 유색광과 LED 발광 소자(3A)로부터 발하는 비교적 높은 색온도(예를 들면, 6500°K)의 백색광이 LED 발광 소자(3B)로부터 발하는 다소 낮은 색온도(예를 들면, 3400°K)의 백색광에 가해져 적절한 연색성을 갖는 백색광이 LED 램프(10)의 광원부(1)로부터 조명광으로 방출된다.
(제 2 실시형태)
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 광원부의 요점부를 나타낸다. 광원부 이외에 관해서는 제 1 실시형태와 같아서 설명을 생략한다. LED 기판(33)은 기판(3b)과, 그 위에 마련한 5개의 LED 발광 소자(33A) 및 5개의 LED 발광 소자(33C)로 이루어지고, 외곽(1a)에 수용되어 있다. LED 발광 소자(33A)는 안쪽의 원주(R11)를 따라 배치되고, LED 발광 소자(33C)는 원주(R11)와 동심의 외측의 원주(R12)를 따라 배치되어 있다. LED 발광 소자(33A)는 원의 중심의 주변에 72도씩 이격된 반경 위에 배치되고, LED 발광 소자(33C)는 그 사이를 이등분하는 반경 위에 위치하고 있다. LED 발광 소자(33C)는 복합 프리즘(11)(도시 생략)에 덮여져 있다. 복합 프리즘(11)은 볼록면(23g)이 원(R11,R12)의 중심을 향하게 배치되어 있다.
LED 발광 소자(33A)는 백색광(예를 들면, 색온도 6500°K)을 발한다. LED 발광 소자(33C)는 황색 발광하는 LED 발광 소자이며 광출력은 작다. LED 발광 소자(33A)가 청구항의 「주요 LED 발광 소자」에 상당하고, LED 발광 소자(33C)가 「추가 LED 발광 소자」에 상당한다.
제 1 실시형태에 있어서의 LED 발광 소자(3C), 제 2 실시형태에 있어서의 LED 발광 소자(33C)로서 각각 적색 발광의 것을 이용해도 좋다. 또는, 녹색 발광으로 할 수도 있다.
10 : LED 램프 1 : 광원부
1a : 외곽 2 : 꼭지쇠
3 : LED 기판 3b : 기판
3A,3B,3C : LED 발광 소자 R1,R2,R3 : 원주
4 : 전력 제어부 5 : 연결관
11 : 복합 프리즘 21 : 직각 프리즘
22 : 원주부 23 : 평 볼록 렌즈
21a : 직각 프리즘 면 21b : 직각 프리즘 면
21c : 사면(직각 프리즘에서） 22d : 원주부의 저면
22e : 원주부의 저면 23f : 평 볼록 렌즈의 평면
23g : 평 볼록 렌즈의 볼록면 33 : LED 기판
33A : LED 발광 소자 33C : LED 발광 소자
R11, R12 : 원주 72 : 발광 다이오드
73 : 발광 다이오드 74 : 기판
81 : 광원 82 : 기판
83a,83b : 백색 발광 LED 84 : 적색 발광 LED
85 : 황색 발광 LED 90 : 전구
91 : 글로브 91b : 핀
92 : 꼭지쇠 93 : LED 기판
93a : LED 발광 소자 93b : 기판
94 : 전력 제어부 94a : 회로 부품
94b : 회로 부품 95 : 배선

Claims (10)

  1. LED 발광 디바이스와, 이 LED 발광 디바이스를 한면에 배치한 기판을 장치하는 LED 광원 장치에 있어서:
    상기 LED 발광 디바이스는 주요 LED 발광 소자, 추가 LED 발광 소자, 그리고 이 추가 LED 발광 소자를 덮고 있는 광학 제어 소자로 이루어져 있고,
    상기 주요 LED 발광 소자는 백색광을 발하는 발광 소자이며,
    상기 추가 LED 발광 소자는 상기 주요 LED 발광 소자가 발하는 백색광과 다른 광을 발하는 발광 소자이며,
    상기 광학 제어 소자는 상기 추가 LED 발광 소자의 윤곽을 상기 LED 광원 장치의 정면에서 용이하게 인식할 수 없을 정도로 상기 추가 LED 발광 소자가 발하는 광을 상기 기판의 정면 근방으로 산란하는 능력을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 LED 광원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 추가 LED 발광 소자가 유색광을 발하는 것을 특징으로 하는 LED 광원 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 제어 소자는 2등변 직각 프리즘과 평 볼록 렌즈와 투명한 원주로 이루어지는 복합 프리즘이며,
    이 복합 프리즘은 상기 원주의 한쪽 저면이 상기 직각 프리즘의 직각에 접하는 한면과 밀접하게, 상기 원주의 다른쪽 저면이 상기 평 볼록 렌즈의 평면과 밀접하게, 상기 직각 프리즘의 직각에 접하는 다른 면이 상기 추가 LED 발광 소자의 하나와 마주보게, 또한 상기 평 볼록 렌즈의 볼록면이 개방 공간을 향하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 광원 장치.
  4. LED 발광 디바이스와, 이 LED 발광 디바이스를 한면에 배치한 기판으로 적어도 이루어지는 LED 광원 장치에 있어서:
    상기 LED 발광 디바이스는 1이상의 주요 LED 발광 소자와, 1이상의 추가 LED 발광 소자와, 1이상의 광학 제어 소자로 이루어지고,
    상기 추가 LED 발광 소자는 각각 상기 광학 제어 소자로 덮여지고,
    상기 광학 제어 소자는 2등변 직각 프리즘과 평 볼록 렌즈와 투명한 원주로 구성되는 복합 프리즘으로 이루어지고,
    이 복합 프리즘은 상기 원주의 한쪽 저면이 상기 직각 프리즘의 직각에 접하는 한면과 밀접하게, 상기 원주의 다른쪽 저면이 상기 평 볼록 렌즈의 평면과 밀접하게, 그리고 상기 직각 프리즘의 직각에 접하는 다른 면은 상기 추가 LED 발광 소자와 마주하게 상기 평 볼록 렌즈의 볼록면은 개방 공간을 향하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 광원 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 주요 LED 발광 소자가 소정의 원주를 따라 또는 그 안쪽에 배치되고, 상기 추가 LED 발광 소자는 상기 원주의 외측에 배치되며, 상기 평 볼록 렌즈의 볼록면이 상기 원주의 중심을 향하게 상기 복합 프리즘을 배치한 것을 특징으로 하는 LED 광원 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 추가 LED 발광 소자는 소정의 원주를 따라 또는 그 안쪽에 배치되고, 상기 주요 LED 발광 소자는 상기 원주의 외측에 배치되며, 상기 평 볼록 렌즈의 볼록면이 상기 원주의 중심과 반대 방향으로 향하게 상기 복합 프리즘을 배치한 것을 특징으로 하는 LED 광원 장치.
  7. LED 발광 디바이스를 한면에 배치한 LED 기판으로 이루어지는 LED 광원부, 상기 LED 발광 디바이스에 전력을 공급하기 위한 전력 제어부, 및 이 전력 제어부에 외부 전원으로부터 전력을 공급하기 위한 수전 부품으로 이루어지고, 상기 전력 제어부가 반도체 소자를 포함하는 LED 광원 장치에 있어서:
    상기 전력 제어부는 상기 수전 부품과 일체로 형성되고,
    이 LED 광원 장치는 상기 LED 광원부와 상기 전력 제어부를 연결하는 연결 부품을 구비하고,
    상기 전력 제어부는 이 연결 부품을 둘러쌈과 아울러 외부에 대하여 개방된 공간과 상기 연결 부품을 통해 상기 광원부와 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 광원 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연결 부품은 투명성 및 형상 자기 보유성을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 광원 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 LED 발광 디바이스는 하나 이상의 LED 발광 소자와, 이 LED 발광 소자를 한면에 배치한 기판과, 각각 상기 LED 발광 소자의 하나를 덮는 광학 제어 소자로 이루어지고,
    이 광학 제어 소자는 2등변 직각 프리즘과 평 볼록 렌즈와 투명한 원주로 이루어지는 복합 프리즘이며,
    이 복합 프리즘은 상기 원주의 한쪽 저면이 상기 직각 프리즘의 직각을 끼는 한면과 밀접하게, 상기 원주의 다른쪽 저면은 상기 평 볼록 렌즈의 평면과 밀접하게, 또한 상기 직각 프리즘의 직각을 끼는 다른 면이 상기 LED 발광 소자의 하나와 마주하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 광원 장치.
  10. LED 발광 소자를 포함하는 LED 발광 디바이스와, 이 LED 발광 디바이스를 한면에 배치한 기판으로 이루어지는 LED 광원 장치에 있어서:
    이 LED 광원 장치는 상기 LED 발광 소자를 덮는 복합 프리즘을 갖추고,
    이 복합 프리즘은 2등변 직각 프리즘과 평 볼록 렌즈와 투명한 원주로 구성되며,
    상기 원주는 한쪽 저면이 상기 직각 프리즘의 직각에 접하는 한면과 밀접하게, 다른쪽 저면이 상기 평 볼록 렌즈의 평면과 밀접하게, 상기 직각 프리즘은 직각으로 접하는 다른 면이 상기 LED 발광 소자에 마주하게, 또한 상기 평 볼록 렌즈는 상기 볼록면이 개방 공간을 향하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 광원 장치.
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