KR20120127179A - 조명 장치 - Google Patents

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KR20120127179A
KR20120127179A KR1020110146278A KR20110146278A KR20120127179A KR 20120127179 A KR20120127179 A KR 20120127179A KR 1020110146278 A KR1020110146278 A KR 1020110146278A KR 20110146278 A KR20110146278 A KR 20110146278A KR 20120127179 A KR20120127179 A KR 20120127179A
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condensing
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마사야 니시키노
가즈유키 모리
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교토덴키키 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) LED 로부터의 광을 효율적으로 집광할 수 있는 조명 장치를 제공한다.
(해결 수단) 선 형상으로 배치된 복수의 LED (20) 와, 복수의 LED (20) 로부터의 광을 조사면을 향하여 집광시키는 실린드리컬 형상의 집광 렌즈 (6) 를 구비한다. 집광 렌즈 (6) 의 복수의 LED (20) 측에는 제 1 볼록 렌즈면 (27) 이 형성되고, 집광 렌즈 (6) 의 조사면측에는 제 2 볼록 렌즈면 (31) 이 형성되어 있다. 집광 렌즈 (6) 의 길이 방향과 직교하는 단면에 있어서, 집광 렌즈 (6) 의 양 측부 (26) 는, 복수의 LED (20) 측으로부터 조사면측을 향하여 외측으로 경사져서 연장되어 있다. 복수의 LED (20) 는, 집광 렌즈 (6) 의 제 1 볼록 렌즈면 (27) 에 근접하여 배치 형성되어 있다.

Description

조명 장치 {ILLUMINATING DEVICE}
본 발명은, 예를 들어 화상 처리 검사 등에 있어서 피검사물을 조명하기 위하여 사용되는 조명 장치에 관한 것이다.
종래부터 시트 형상의 종이나 유리 기판, 강판 등의 공업 제품의 품질, 예를 들어 표면 상의 흠집이나 요철 이상, 변형, 이물질의 부착, 혹은 제품 끝면 상태 등을 제조 라인 상에서 검사할 때에는, CCD 카메라 등에 의한 촬상을 이용한 화상 처리 검사가 실시되고 있다. 이 화상 처리 검사에서는, 조사면에 배치된 피검사물을 조명하기 위한 조명 장치가 사용되고 있다.
도 8(a) 에 나타내는 바와 같이, 종래의 조명 장치 (100) 는, 복수의 LED (101) 와, 이 LED (101) 가 선 형상으로 나란히 실장된 프린트 배선 기판 (102) 과, LED (101) 의 전방에 배치 형성된 볼록 렌즈면을 갖는 실린드리컬 형상의 집광 렌즈 (103) 를 구비하고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 각 LED (101) 로부터의 광은, 집광 렌즈 (103) 에 의해 집광됨으로써, 조사면 (104) 을 향하여 띠 형상으로 조사된다.
일본 공개특허공보 2001-215115호
상기 서술한 종래의 조명 장치 (100) 에서는, LED (101) 와 집광 렌즈 (103) 의 이간 거리 (D) 가 작으면, 집광 렌즈 (103) 로부터 사출되는 광의 범위가 넓어져 조사면 (104) 에 있어서의 조사 범위가 넓어져 버리는 점에서, 상기 이간 거리 (D) 를 크게 (집광 렌즈 (103) 의 곡률 반경에 따라서도 다르지만, 일반적으로는 약 20 ? 50 ㎜) 확보할 필요가 있다. 그러나, 이와 같이 LED (101) 와 집광 렌즈 (103) 의 이간 거리 (D) 가 커지면, LED (101) 로부터 발하는 광 중에서, 광축을 포함하는 협각(狹角)인 배광의 광만이 집광 렌즈 (103) 에 입사되게 된다. 이 때문에, LED (101) 로부터 발하는 광 중에서, 외측을 향하는 광각(廣角)인 배광의 광은 집광 렌즈 (103) 에 입사되지 않아 조사면 (104) 의 조명에 기여하지 않는다. 그러므로, LED (101) 로부터의 광을 집광 렌즈 (103) 에 의해 효율적으로 집광할 수 없어, 도 8(b) 에 나타내는 바와 같이, 조사면 (104) 에 있어서의 조도의 피크는 예를 들어 30 ? 40 만 lx 정도가 된다. 최근에는, 화상 처리 검사의 검사 정밀도를 높이기 위하여, 조사면에 있어서의 조도를 더욱 높일 수 있는 조명 장치의 실현이 강하게 요망되고 있다.
본 발명의 목적은, LED 로부터의 광을 효율적으로 집광할 수 있는 조명 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 조명 장치에서는, 선 형상으로 배치된 복수의 LED 와, 상기 복수의 LED 로부터의 광을 조사면을 향하여 집광시키는 실린드리컬 형상의 집광 렌즈를 구비하고,
상기 집광 렌즈의 상기 LED 측에는, 그 LED 를 향하여 볼록면 형상으로 되는 제 1 볼록 렌즈면이 형성되고, 상기 집광 렌즈의 상기 조사면측에는, 그 조사면을 향하여 볼록면 형상으로 하는 제 2 볼록 렌즈면이 형성되고, 상기 집광 렌즈의 길이 방향과 직교하는 단면에 있어서, 상기 집광 렌즈의 양 측부는, 상기 복수의 LED 측으로부터 상기 조사면측을 향하여 외측으로 경사져서 연장되어 있고, 상기 복수의 LED 는, 상기 집광 렌즈의 상기 제 1 볼록 렌즈면에 근접하여 배치 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 집광 렌즈는, 실린드리컬 형상의 제 1 집광 렌즈 및 제 2 집광 렌즈로 구성되고, 상기 제 1 집광 렌즈는 상기 복수의 LED 측에 배치 형성되고, 상기 제 2 집광 렌즈는 상기 조사면측에 배치 형성되고, 상기 제 1 집광 렌즈의 입사측에는 상기 제 1 볼록 렌즈면이 형성되고, 상기 제 2 집광 렌즈의 사출측에는 상기 제 2 볼록 렌즈면이 형성되고, 상기 제 1 집광 렌즈의 길이 방향과 직교하는 단면에 있어서, 상기 제 1 집광 렌즈의 양 측부는, 상기 복수의 LED 측으로부터 상기 조사면측을 향하여 외측으로 경사져서 연장되어 있고, 상기 제 1 집광 렌즈와 상기 제 2 집광 렌즈 사이에는, 상기 복수의 LED 로부터의 광을 확산시키기 위한 확산 부재가 개재되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 집광 렌즈는 복수 형성되고, 상기 복수의 집광 렌즈는 그 길이 방향으로 서로 인접하여 배치 형성되어 있고, 상기 확산 부재는, 상기 복수의 집광 렌즈의 길이 방향 전체에 걸쳐, 상기 복수의 집광 렌즈 각각의 상기 제 1 집광 렌즈와 상기 제 2 집광 렌즈 사이에 개재되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 집광 렌즈의 사출측에는, 그 길이 방향으로 연장되는 유지용 오목부가 형성되고, 상기 유지용 오목부에는, 상기 제 2 집광 렌즈 및 상기 확산 부재가 유지되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 LED 가 실장되는 프린트 배선 기판과, 개구부를 갖는 케이싱을 추가로 구비하고, 상기 프린트 배선 기판은, 상기 케이싱의 내부에 배치 형성되어 있고,
상기 제 1 집광 렌즈의 사출측에는, 그 길이 방향과 직교하는 방향에 외측으로 연장되는 1 쌍의 지지편이 형성되고, 상기 1 쌍의 지지편은, 상기 케이싱의 상기 개구부에 지지되고, 상기 제 1 집광 렌즈의 입사측은, 상기 케이싱의 내부에 배치 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 조명 장치에서는, LED 와, 상기 LED 로부터의 광을 조사면을 향하여 집광시키는 단면 원형 형상의 집광 렌즈를 구비하고,
상기 집광 렌즈의 상기 LED 측에는, 그 LED 를 향하여 볼록면 형상으로 하는 제 1 볼록 렌즈면이 형성되고, 상기 집광 렌즈의 상기 조사면측에는, 그 조사면을 향하여 볼록면 형상으로 하는 제 2 볼록 렌즈면이 형성되고, 상기 집광 렌즈의 외측면은, 상기 LED 측으로부터 상기 조사면측을 향하여 외측으로 경사지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있고, 상기 LED 는, 상기 집광 렌즈의 상기 제 1 볼록 렌즈면에 근접하여 배치 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조명 장치에 의하면, 집광 렌즈의 복수의 LED 측에는 볼록면 형상의 제 1 볼록 렌즈면이 형성되고, 복수의 LED 는, 집광 렌즈의 제 1 볼록 렌즈면에 근접하여 배치 형성되어 있기 때문에, LED 로부터 발하는 광 중에서, 광축을 포함하는 협배광의 광 전부와 외측을 향하는 광배광의 광 일부는 함께, 집광 렌즈의 제 1 볼록 렌즈면에 입사되게 된다. LED 로부터의 광이 제 1 볼록 렌즈면에 입사되면, 이 입사된 광의 일부는 제 1 볼록 렌즈면에 의해 LED 의 광축에 가까워지는 방향으로 굴곡되어, 제 2 볼록 렌즈면을 향하여 나아가게 된다. 또한, 제 1 볼록 렌즈면에 입사된 광의 일부는, 집광 렌즈의 내부를 지나 그 양 측부에서 반사된 후에, 제 2 볼록 렌즈면을 향하여 나아가게 된다. 집광 렌즈의 길이 방향과 직교하는 단면에 있어서, 집광 렌즈의 양 측부는, 복수의 LED 측으로부터 조사면측을 향하여 외측으로 경사져서 연장되어 있기 때문에, 집광 렌즈의 양 측부에서 반사되는 광의 사출각은 입사각보다 작아진다. 이로 인해, 집광 렌즈의 양 측부에서 반사된 광은, LED 의 광축에 대하여 대략 평행하게 나아가게 되어, 제 2 볼록 렌즈면으로부터 사출되는 광은 협배광인 광이 된다. 따라서, LED 로부터의 광의 집 광 효율을 높일 수 있어, 조사면에서의 조도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 의하면, 집광 렌즈는, 제 1 집광 렌즈 및 제 2 집광 렌즈로 구성되고, 그들 사이에는 확산 부재가 개재되어 있기 때문에, LED 로부터의 광이 확산 부재에 의해 확산됨으로써, 조사면에 LED 의 이미지가 비치는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 의하면, 확산 부재는, 복수의 집광 렌즈의 길이 방향 전체에 걸쳐, 복수의 집광 렌즈 각각의 제 1 집광 렌즈와 제 2 집광 렌즈 사이에 개재되어 있다. 복수의 집광 렌즈를 그 길이 방향으로 인접하여 배치 형성한 경우에는, 서로 인접하는 1 쌍의 집광 렌즈 사이에 이음매가 생기게 된다. 이 때문에, 집광 렌즈의 길이 방향에 있어서의 조사면의 조도 분포에서는, 이 이음매에서의 조도가 저하되는 경향이 있지만, 상기 서술한 바와 같이 확산 부재를 제 1 집광 렌즈와 제 2 집광 렌즈 사이에 개재시킴으로써, 상기 조도 분포를 거의 균일하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 의하면, 제 1 집광 렌즈의 사출측에는, 그 길이 방향으로 연장되는 유지용 오목부가 형성되어 있기 때문에, 이 유지용 오목부에 제 2 집광 렌즈 및 확산 부재를 유지시킴으로써, 제 2 집광 렌즈 및 확산 부재의 제 1 집광 렌즈에 대한 위치 결정을 용이하게 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 의하면, 제 1 집광 렌즈의 사출측에는, 그 길이 방향과 직교하는 방향에 외측으로 연장되는 1 쌍의 지지편이 형성되어 있기 때문에, 1 쌍의 지지편을 케이싱의 개구부에 지지시킴으로써, 집광 렌즈의 케이싱에 대한 위치 결정을 용이하게 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 의하면, 집광 렌즈의 LED 측에는 볼록면 형상의 제 1 볼록 렌즈면이 형성되고, LED 는 집광 렌즈의 제 1 볼록 렌즈면에 근접하여 배치 형성되어 있기 때문에, LED 로부터 발하는 광 중에서, 광축을 포함하는 협배광의 광 전부와 외측을 향하는 광배광의 광 일부는 함께, 집광 렌즈의 제 1 볼록 렌즈면에 입사되게 된다. LED 로부터의 광이 제 1 볼록 렌즈면에 입사되면, 이 입사된 광의 일부는 제 1 볼록 렌즈면에 의해 LED 의 광축에 가까워지는 방향으로 굴곡되어, 제 2 볼록 렌즈면을 향하여 나아가게 된다. 또한, 제 1 볼록 렌즈면에 입사된 광의 일부는, 집광 렌즈의 내부를 지나 그 외측면에서 반사된 후에, 제 2 볼록 렌즈면을 향하여 나아가게 된다. 집광 렌즈의 외측면은, LED 측으로부터 조사면측을 향하여 외측으로 경사지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있기 때문에, 집광 렌즈의 외측면에서 반사되는 광의 사출각은 입사각보다 작아진다. 이로 인해, 집광 렌즈의 외측면에서 반사된 광은, LED 의 광축에 대하여 대략 평행하게 나아가게 되어, 제 2 볼록 렌즈면으로부터 사출되는 광은 협배광인 광이 된다. 따라서, LED 로부터의 광의 집광 효율을 높일 수 있어, 조사면에서의 조도를 높일 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 조명 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 도 1 의 조명 장치의 일부를 분해하여 나타내는 분해 사시도이다.
도 3 은, 도 1 중의 A-A 선에 의한 조명 장치의 단면도이다.
도 4 는, 도 1 중의 B-B 선에 의한 조명 장치의 단면도이다.
도 5 의 (a) 는, 도 1 의 조명 장치에 있어서의 광로를 나타내는 도면이고, (b) 는, 광학 소프트의 시뮬레이션에 의해 구한, 도 1 의 조명 장치에 의한 조사면의 조도 분포를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 조명 장치의 집광 렌즈를 분해하여 나타내는 분해 사시도이다.
도 7 은, 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 조명 장치의 일부를 분해하여 나타내는 분해 사시도이다.
도 8 의 (a) 는, 종래의 조명 장치에 있어서의 광로를 나타내는 도면이고, (b) 는, 광학 소프트의 시뮬레이션에 의해 구한, 종래의 조명 장치에 의한 조사면의 조도 분포를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 조명 장치의 각종 실시형태에 대하여 설명한다.
[제 1 실시형태]
먼저, 도 1 ? 도 5 를 참조하여, 제 1 실시형태의 조명 장치에 대하여 설명한다. 도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 조명 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2 는 도 1 의 조명 장치의 일부를 분해하여 나타내는 분해 사시도이며, 도 3 은 도 1 중의 A-A 선에 의한 조명 장치의 단면도이고, 도 4 는 도 1 중의 B-B 선에 의한 조명 장치의 단면도이며, 도 5(a) 는 도 1 의 조명 장치에 있어서의 광로를 나타내는 도면이고, 도 5(b) 는 광학 소프트의 시뮬레이션에 의해 구한, 도 1 의 조명 장치에 의한 조사면의 조도 분포를 나타내는 도면이다.
본 실시형태의 조명 장치 (1) 는, 케이싱 (2) 과, 케이싱 (2) 에 자유롭게 착탈할 수 있게 장착되는 단면 コ 자 형상의 커버 (3) 를 구비하고 있다. 케이싱 (2) 에는, 선 형상 광원 (4), 복수의 점등 회로 유닛 (5) 및 집광 렌즈 (6) 가 수납되어 있다. 이하, 조명 장치 (1) 의 구성에 대하여 상세히 설명한다.
케이싱 (2) 은, 가로로 긴 바닥판 (7) 과, 바닥판 (7) 의 일측 단부(端部)로부터 대략 수직으로 연장되는 측판 (8) 과, 바닥판 (7) 의 타측 단부로부터 대략 수직으로 연장되는 복수의 지지판 (9) 과, 바닥판 (7) 의 양 단부로부터 대략 수직으로 연장되는 1 쌍의 단판(端板) (10) 을 갖고 있다. 복수의 지지판 (9) 은, 바닥판 (7) 의 길이 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 케이싱 (2) 은, 이들 바닥판 (7), 측판 (8), 복수의 지지판 (9) 및 1 쌍의 단판 (10) 에 의해, 상면에 개구부 (11) 를 갖는 박스 형상으로 구성되어 있다. 바닥판 (7) 의 외면에는, 길이 방향으로 방열 핀군 (13) 이 형성되어 있다. 또한, 케이싱 (2) 은, 알루미늄 등의 방열성이 높은 금속으로 형성되어 있다.
커버 (3) 는, 가로로 긴 천판 (14) 과, 천판 (14) 의 양측 단부로부터 대략 수직으로 연장되는 1 쌍의 측판 (15, 16) 을 갖고 있다. 천판 (14) 에는, 가로로 길며 또한 직사각형 형상의 조사창 (17) 이 형성되어 있다. 일방의 측판 (15) 의 높이는, 타방의 측판 (16) 의 높이보다 높게 구성되어 있다. 커버 (3) 가 케이싱 (2) 에 장착되면, 천판 (14) 에 의해 케이싱 (2) 의 상면 (즉, 개구부 (11) 가 형성된 면) 이 덮임과 함께, 일방의 측판 (15) 에 의해 케이싱 (2) 의 일측면 (즉, 복수의 지지판 (9) 이 형성된 면) 이 덮인다.
선 형상 광원 (4) 은, 복수 (본 실시형태에서는 4 개) 의 선 형상 광원 유닛 (18) 이 서로 인접하여 배치됨으로써 구성되어 있다 (도 2 및 도 4 참조). 각 선 형상 광원 유닛 (18) 은, 프린트 배선 기판 (19) 과, 프린트 배선 기판 (19) 에 직선 형상으로 일렬로 나란히 실장된 복수의 LED (20) 를 갖고 있다. LED (20) 는, 고휘도형의 파워 LED 로 구성되어 있다. LED (20) 로부터의 광은 그 광축 (C) (도 3 참조) 을 중심으로 입체 형상으로 펼쳐진 배광을 이루어, 광축 (C) 을 중심으로 하는 소정 범위의 입체각 (즉, 유효 발광각) 내에 그 대부분이 방사된다. 또한, 프린트 배선 기판 (19) 은 알루미늄으로 형성되어 있다. 각 선 형상 광원 유닛 (18) 은, 그 프린트 배선 기판 (19) 을 케이싱 (2) 의 바닥판 (7) 의 내면에 밀접하게 장착하고 있다. 이로 인해, 선 형상 광원 (4) 의 복수의 LED (20) 는, 전체적으로 직선 형상으로 배치된다. 또한, LED (20) 의 발열은, 케이싱 (2) 의 바닥판 (7) 에 열 전도되고, 방열 핀군 (13) 에 의해 케이싱 (2) 의 외부로 방열된다.
점등 회로 유닛 (5) 은, 각 선 형상 광원 유닛 (18) 에 대응하여 복수 (본 실시형태에서는 4 개) 형성되어 있다 (도 2 참조). 각 점등 회로 유닛 (5) 은, 복수의 전자 부품 (21) 이 실장된 프린트 배선 기판 (22) 을 갖고 있다. 이들 복수의 전자 부품 (21) 에 의해, LED (20) 를 점등시키기 위한 점등 회로가 구성되어 있다. 각 점등 회로 유닛 (5) 의 프린트 배선 기판 (22) 은, 케이싱 (2) 의 측판 (8) 의 내면에 서로 인접하여 장착되어 있다. 선 형상 광원 유닛 (18) 의 프린트 배선 기판 (19) 과 점등 회로 유닛 (5) 의 프린트 배선 기판 (22) 은, 케이블 (도시 생략) 을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 전원 장치 (12) 로부터의 소정의 전력이 케이블 (30) 을 통하여 각 점등 회로 유닛 (5) 에 공급되면, 각 점등 회로 유닛 (5) 의 점등 회로가 구동되어 각 선 형상 광원 유닛 (18) 의 LED (20) 가 점등된다.
집광 렌즈 (6) 는, 실린드리컬 형상의 제 1 집광 렌즈 (23) 및 제 2 집광 렌즈 (24) 로 구성되어 있다. 제 1 집광 렌즈 (23) 는 LED (20) 측에, 제 2 집광 렌즈 (24) 는 조사면 (25) 측에 배치되어 있다.
제 1 집광 렌즈 (23) 의 길이 방향과 직교하는 단면에 있어서, 제 1 집광 렌즈 (23) 의 양 측부 (26) 는, 복수의 LED (20) 측으로부터 조사면 (25) 측을 향하여 외측으로 경사져서 연장되어 있다. 제 1 집광 렌즈 (23) 의 입사측에는, 제 1 볼록 렌즈면 (27) 이 형성되어 있다. 제 1 집광 렌즈 (23) 의 사출측에는, 그 길이 방향으로 연장되는 유지용 오목부 (28) 가 형성되어 있다. 또한, 이 유지용 오목부 (28) 의 양 측부에는, 1 쌍의 지지편 (29) 이 형성되어 있다. 이들 1 쌍의 지지편 (29) 은, 제 1 집광 렌즈 (23) 를 케이싱 (2) 내에 수용하였을 때에, 케이싱 (2) 의 개구 상측 가장자리부 (구체적으로는, 측판 (8) 및 복수의 지지판 (9) 의 각 상단부) 에 재치된다. 이로 인해, 제 1 집광 렌즈 (23) 는 케이싱 (2) 의 내부에 배치 형성되고, 그 제 1 볼록 렌즈면 (27) 은 복수의 LED (20) 에 근접하여 배치 형성되게 된다. 후술하는 바와 같이, 제 1 집광 렌즈 (23) 는, LED (20) 로부터의 광을 제 2 집광 렌즈 (24) 를 향하여 집광시키는 집광 기능과, LED (20) 로부터의 광을 그 내부에서 반사시켜 제 2 집광 렌즈 (24) 를 향하여 유도하는 도광 기능을 갖고 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 제 1 집광 렌즈 (23) 의 치수로서, 높이 (h1) 는 약 22.4 ㎜, 제 1 볼록 렌즈면 (27) 의 폭 (w) 은 약 7 ㎜, 제 1 볼록 렌즈면 (27) 의 곡률 반경은 약 7 ㎜ 로 구성되어 있다 (도 3 참조). 또한, 제 1 볼록 렌즈면 (27) 과 LED (20) 의 이간 거리 (d) 는 약 3 ㎜ 로 구성되어 있다.
제 2 집광 렌즈 (24) 의 사출측에는, 제 2 볼록 렌즈면 (31) 이 형성되어 있다. 제 2 집광 렌즈 (24) 의 입사측에 있어서의 양측 단부에는, 좌우 바깥쪽으로 연장되는 1 쌍의 가압편 (32) 이 형성되어 있다. 제 2 집광 렌즈 (24) 의 입사측은, 1 쌍의 가압편 (32) 과 함께 제 1 집광 렌즈 (23) 의 유지용 오목부 (28) 에 재치된다. 또한, 제 1 집광 렌즈 (23) 와 제 2 집광 렌즈 (24) 사이에는, LED (20) 로부터의 광을 확산시키기 위한 확산 시트 (33) (확산 부재를 구성한다) 가 개재되어 있다. 제 2 집광 렌즈 (24) 의 1 쌍의 가압편 (32) 은, 커버 (3) 의 조사창 (17) 의 둘레 가장자리부와 제 1 집광 렌즈 (23) 의 1 쌍의 지지편 (29) 사이에 가압 유지된다. 또한, 제 2 집광 렌즈 (24) 의 제 2 볼록 렌즈면 (31) 은, 커버 (3) 의 조사창 (17) 을 통하여 외부로 약간 돌출되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 제 2 집광 렌즈 (24) 의 치수로서, 높이 (h2) 는 약 6 ㎜, 제 2 볼록 렌즈면 (31) 의 곡률 반경은 약 12 ㎜ 로 구성되어 있다 (도 3 참조).
다음으로, 도 3 및 도 5 를 참조하여, 본 실시형태의 조명 장치 (1) 에 의한 조명에 대하여 설명한다. 선 형상 광원 (4) 의 각 LED (20) 가 점등되면, LED (20) 로부터 발하는 광은, 제 1 집광 렌즈 (23) 의 제 1 볼록 렌즈면 (27) 에 입사된다. 상기 서술한 바와 같이, LED (20) 는 제 1 집광 렌즈 (23) 의 제 1 볼록 렌즈면 (27) 에 근접하여 배치 형성되어 있기 때문에, LED (20) 로부터 발하는 광 중에서, 광축 (C) 을 포함하는 협각인 배광 (협배광) 의 광 전부와 외측을 향하는 광각인 배광 (광배광) 의 광 일부는 함께, 제 1 집광 렌즈 (23) 의 제 1 볼록 렌즈면 (27) 에 입사되게 된다.
제 1 집광 렌즈 (23) 에 입사된 광의 일부는, 제 1 볼록 렌즈면 (27) 에 의해 LED (20) 의 광축 (C) 방향으로 굴곡되어, 제 1 집광 렌즈 (23) 내를 제 2 집광 렌즈 (24) 를 향하여 나아가게 된다 (제 1 집광 렌즈 (23) 의 집광 기능). 또한, 제 1 집광 렌즈 (23) 에 입사된 광의 일부는, 제 1 집광 렌즈 (23) 의 내부를 지나 양 측면 (26) 에서 반사된 후에, 제 2 집광 렌즈 (24) 를 향하여 나아가게 된다 (제 1 집광 렌즈 (23) 의 도광 기능). 상기 서술한 바와 같이, 제 1 집광 렌즈 (23) 의 양 측면 (26) 은, LED (20) 측으로부터 조사면 (25) 측을 향하여 외측으로 경사져서 연장되어 있기 때문에, 반사되는 광의 사출각 (θ2) 은 입사각 (θ1) 보다 작아진다. 이로 인해, 제 1 집광 렌즈 (23) 의 양 측면 (26) 에서 반사된 광은, LED (20) 의 광축 (C) 에 대하여 대략 평행하게 나아가게 된다. 이와 같이 하여, 제 1 집광 렌즈 (23) 로부터 사출되는 광은, 광축 (C) 에 대하여 대략 평행한 광이 된다.
제 1 집광 렌즈 (23) 로부터 사출된 광은, 확산 시트 (33) 에 의해 확산된 후에, 제 2 집광 렌즈 (24) 에 입사된다. 제 2 집광 렌즈 (24) 로부터 사출된 광은, LED (20) 의 광축 (C) 에 가까워지는 방향으로 굴곡되어 협배광인 광이 되고, 조사면 (25) 에 띠 형상으로 수속(收束)되어 조사된다 (도 5(a) 참조).
본 실시형태의 조명 장치 (1) 에서는, LED (20) 로부터의 협배광의 광과 광배광의 광 일부가 함께 제 1 집광 렌즈 (23) 에 입사됨과 함께, 제 1 집광 렌즈 (23) 로부터 사출되는 광이 광축 (C) 에 대하여 대략 평행한 광이 되기 때문에, LED (20) 로부터의 광을 조사면 (25) 의 조명에 효율적으로 기여하게 할 수 있다. 그러므로, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 조사면 (25) 에 있어서의 조도의 피크는 예를 들어 80 ? 90 만 lx 가 되어, 종래의 조명 장치보다 대폭 높아진다. 또한, 제 1 집광 렌즈 (23) 와 제 2 집광 렌즈 (24) 사이에는 확산 시트 (33) 가 형성되어 있기 때문에, LED (20) 로부터의 광이 확산 시트 (33) 에 의해 확산됨으로써, LED (20) 의 이미지가 조사면 (25) 에 비치는 것이 방지된다.
[제 2 실시형태]
다음으로, 제 2 실시형태의 조명 장치에 대하여 설명한다. 도 6 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 조명 장치의 집광 렌즈를 분해하여 나타내는 분해 사시도이다. 또한, 이하에 나타내는 각 실시형태에 있어서, 상기 제 1 실시형태와 실질적으로 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
본 실시형태의 조명 장치 (1A) 에서는, 집광 렌즈 (6) 는 복수 (본 실시형태에서는 2 개) 형성되고, 복수의 집광 렌즈 (6) 는, 그 길이 방향으로 서로 인접하여 배치 형성되어 있다. 확산 시트 (33A) 는, 복수의 집광 렌즈 (6) 의 길이 방향 전체에 걸쳐, 각 집광 렌즈 (6) 의 제 1 집광 렌즈 (23) 와 제 2 집광 렌즈 (24) 사이에 개재되어 있다.
상기 서술한 바와 같이 집광 렌즈 (6) 를 배치 형성한 경우에는, 서로 인접하는 1 쌍의 집광 렌즈 (6) 사이에 이음매 (34) 가 생기게 된다. 이 때문에, 집광 렌즈 (6) 의 길이 방향에 있어서의 조사면 (25) 의 조도 분포에서는, 이 이음매 (34) 에서의 조도가 저하되는 경향이 있지만, 본 실시형태와 같이 확산 시트 (33) 를 배치 형성함으로써, 상기 조도 분포를 거의 균일하게 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 집광 렌즈 (6) 를 2 개 형성하도록 구성하였지만, 조명 장치 (1A) 의 용도 등에 따라 그 수는 적절히 설정할 수 있다. 또한, 복수의 집광 렌즈 (6) 전체의 길이에 따라, 선 형상 광원 (도시 생략) 전체의 길이, 즉 선 형상 광원 유닛의 수를 적절히 조절하면 된다.
[제 3 실시형태]
다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태의 조명 장치에 대하여, 도 7 의 분해 사시도를 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 조명 장치 (1B) 는, 스폿 형상 광원 (35) 및 집광 렌즈 (6B) 가 케이싱 (도시 생략) 에 배치 형성됨으로써 구성되어 있다. 스폿 형상 광원 (35) 은, 프린트 배선 기판 (19B) 과, 프린트 배선 기판 (19B) 에 실장된 1 개의 LED (20B) 를 갖고 있다.
집광 렌즈 (6B) 는, 단면 원형 형상의 제 1 집광 렌즈 (23B) 및 제 2 집광 렌즈 (24B) 로 구성되어 있다. 제 1 집광 렌즈 (23B) 의 입사측에는, 제 1 볼록 렌즈면 (27B) 이 형성되어 있고, 이 제 1 볼록 렌즈면 (27B) 은 LED (20B) 에 근접하여 배치 형성된다. 제 1 집광 렌즈 (23B) 의 외측면 (36) 은, LED (20B) 측으로부터 조사면 (도시 생략) 측을 향하여 외측으로 경사지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 제 1 집광 렌즈 (23B) 의 사출측에는, 직사각형 형상의 유지용 오목부 (28B) 가 형성되어 있다. 또한, 제 1 집광 렌즈 (23B) 의 사출측에 있어서의 전체 둘레에는, 직경 방향 바깥쪽으로 연장되는 직사각형 형상의 지지편 (29B) 이 형성되어 있다. 이 지지편 (29B) 은, 상기 제 1 실시형태와 동일하게, 케이싱의 개구부에 지지되게 된다.
제 2 집광 렌즈 (24B) 의 사출측에는, 제 2 볼록 렌즈면 (31B) 이 형성되어 있다. 제 2 집광 렌즈 (24B) 의 입사측에는, 직경 방향 바깥쪽으로 연장되는 직사각형 형상의 가압편 (32B) 이 형성되어 있다. 제 2 집광 렌즈 (24B) 의 입사측은 제 1 집광 렌즈 (23B) 의 유지용 오목부 (28B) 에 유지되고, 제 1 집광 렌즈 (23B) 와 제 2 집광 렌즈 (24B) 사이에는 직사각형 형상의 확산 시트 (33B) 가 개재되어 있다. 제 2 집광 렌즈 (24B) 의 가압편 (32B) 은, 커버 (도시 생략) 의 조사창의 둘레 가장자리부와 제 1 집광 렌즈 (23B) 의 지지편 (29B) 사이에 가압 유지된다.
본 실시형태의 조명 장치 (1B) 에서는, 상기 제 1 실시형태와 동일하게, 제 1 집광 렌즈 (23B) 로부터 사출되는 광은, LED (20B) 의 광축 (도시 생략) 에 대하여 대략 평행한 광이 되어, 확산 시트 (33B) 에 의해 확산된 후에, 제 2 집광 렌즈 (24B) 에 입사된다. 제 2 집광 렌즈 (24B) 로부터 사출된 광은, LED (20B) 의 광축에 가까워지는 방향으로 굴곡되어 협배광인 광이 되어, 조사면 (도시 생략) 을 향하여 스폿 형상으로 집광된다. 따라서, 본 실시형태의 조명 장치 (1B) 에 있어서도, 상기 제 1 실시형태와 동일한 작용 효과가 달성된다.
이상, 본 발명에 따른 조명 장치의 여러 가지 실시형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 여러 가지의 변형 내지 수정이 가능하다.
상기 각 실시형태에서는, 제 1 집광 렌즈 (23, 23B) 와 제 2 집광 렌즈 (24, 24B) 를 별체로 구성하였지만, 이들을 일체로 구성해도 된다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 확산 부재를 두께가 얇은 확산 시트 (33, 33A, 33B) 로 구성하였지만, 이것 대신에 약간 두께가 큰 확산 플레이트로 구성해도 된다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, LED (20, 20B) 를 칩형의 파워 LED 로 구성하였지만, 포탄형의 LED 로 구성해도 된다.
1, 1A, 1B, 100 : 조명 장치
2 : 케이싱
6, 6A, 6B, 103 : 집광 렌즈
11 : 개구부
19, 19B, 102 : 프린트 배선 기판
20, 20B, 101 : LED
23, 23B : 제 1 집광 렌즈
24, 24B : 제 2 집광 렌즈
25, 104 : 조사면
27, 27B : 제 1 볼록 렌즈면
28, 28B : 유지용 오목부
29, 29B : 지지편
31, 31B : 제 2 볼록 렌즈면
33, 33A, 33B : 확산 시트

Claims (6)

  1. 선 형상으로 배치된 복수의 LED 와, 상기 복수의 LED 로부터의 광을 조사면을 향하여 집광시키는 실린드리컬 형상의 집광 렌즈를 구비하고,
    상기 집광 렌즈의 상기 LED 측에는, 그 LED 를 향하여 볼록면 형상으로 하는 제 1 볼록 렌즈면이 형성되고, 상기 집광 렌즈의 상기 조사면측에는, 그 조사면을 향하여 볼록면 형상으로 하는 제 2 볼록 렌즈면이 형성되고, 상기 집광 렌즈의 길이 방향과 직교하는 단면에 있어서, 상기 집광 렌즈의 양 측부는, 상기 복수의 LED 측으로부터 상기 조사면측을 향하여 외측으로 경사져서 연장되어 있고, 상기 복수의 LED 는, 상기 집광 렌즈의 상기 제 1 볼록 렌즈면에 근접하여 배치 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광 렌즈는, 실린드리컬 형상의 제 1 집광 렌즈 및 제 2 집광 렌즈로 구성되고, 상기 제 1 집광 렌즈는 상기 복수의 LED 측에 배치 형성되고, 상기 제 2 집광 렌즈는 상기 조사면측에 배치 형성되고, 상기 제 1 집광 렌즈의 입사측에는 상기 제 1 볼록 렌즈면이 형성되고, 상기 제 2 집광 렌즈의 사출측에는 상기 제 2 볼록 렌즈면이 형성되고, 상기 제 1 집광 렌즈의 길이 방향과 직교하는 단면에 있어서, 상기 제 1 집광 렌즈의 양 측부는, 상기 복수의 LED 측으로부터 상기 조사면측을 향하여 외측으로 경사져서 연장되어 있고, 상기 제 1 집광 렌즈와 상기 제 2 집광 렌즈 사이에는, 상기 복수의 LED 로부터의 광을 확산시키기 위한 확산 부재가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 집광 렌즈는 복수 형성되고, 상기 복수의 집광 렌즈는 그 길이 방향으로 서로 인접하여 배치 형성되어 있고, 상기 확산 부재는, 상기 복수의 집광 렌즈의 길이 방향 전체에 걸쳐, 상기 복수의 집광 렌즈 각각의 상기 제 1 집광 렌즈와 상기 제 2 집광 렌즈 사이에 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 집광 렌즈의 사출측에는, 그 길이 방향으로 연장되는 유지용 오목부가 형성되고, 상기 유지용 오목부에는, 상기 제 2 집광 렌즈 및 상기 확산 부재가 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 LED 가 실장되는 프린트 배선 기판과, 개구부를 갖는 케이싱을 추가로 구비하고, 상기 프린트 배선 기판은, 상기 케이싱의 내부에 배치 형성되어 있고,
    상기 제 1 집광 렌즈의 사출측에는, 그 길이 방향과 직교하는 방향에 외측으로 연장되는 1 쌍의 지지편이 형성되고, 상기 1 쌍의 지지편은, 상기 케이싱의 상기 개구부에 지지되고, 상기 제 1 집광 렌즈의 입사측은, 상기 케이싱의 내부에 배치 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  6. LED 와, 상기 LED 로부터의 광을 조사면을 향하여 집광시키는 단면 원형 형상의 집광 렌즈를 구비하고,
    상기 집광 렌즈의 상기 LED 측에는, 그 LED 를 향하여 볼록면 형상으로 하는 제 1 볼록 렌즈면이 형성되고, 상기 집광 렌즈의 상기 조사면측에는, 그 조사면을 향하여 볼록면 형상으로 하는 제 2 볼록 렌즈면이 형성되고, 상기 집광 렌즈의 외측면은, 상기 LED 측으로부터 상기 조사면측을 향하여 외측으로 경사지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있고, 상기 LED 는, 상기 집광 렌즈의 상기 제 1 볼록 렌즈면에 근접하여 배치 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
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