KR20130056291A

KR20130056291A - 조명 장치

Info

Publication number: KR20130056291A
Application number: KR1020137004333A
Authority: KR
Inventors: 노부오 가와무라; 마사히로 요코타; 오사무 오노; 겐 다카하시; 다케시 오오카와; 슈스케 모리타; 다카시 니시무라; 히데미 마츠다
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2013-05-29
Also published as: JP4945690B1; JP2012134115A; WO2012073556A1; KR101490065B1

Abstract

조명 장치는, 기재(2)와, 가시광선을 방출하는 광원(6)과, 광원의 적어도 전면을 덮고, 광원으로부터 방출된 광을 외부로 방출하는 투광 영역을 갖는 투광 커버(4)를 구비하고 있다. 광원은, 기재의 전면 평탄부(2a)에 배치되고, 광원으로부터 방출되는 광의 광도는, 전면 평탄부의 법선 방향에서 강하고, 배면측에서 0으로 되는 지향성을 갖고 있다. 투광 커버는, 광원이 배치된 높이보다 높은 위치에 최대 직경부(4b)를 갖는 불룩한 형상이고, 광원과 대향하는 영역의 투과율이 60％ 이하이다.

Description

조명 장치{LIGHTING APPARATUS}

본 발명의 실시 형태는, 백색 LED와 같이 평면 실장된 좁은 배광 분포를 갖는 광원을 사용한 조명 장치에 관한 것이다.

조명 장치로서는, 필라멘트의 열에 의한 발광을 이용한 백열 전구나, 자외선 여기의 형광체 발광에 의한 형광등이 널리 사용되어 왔지만, 짧은 수명, 적외선 방출(자외선 방출), 수은 사용 문제, 발광 효율 등의 문제를 안고 있었다.

최근, 이들 문제를 해소하는 기술로서, LED 광원이나 EL 광원이 개발되고, 특히 LED 광원은 일반의 조명 장치에의 이용이 가속도적으로 확대되고 있다.

그러나, 일반적인 표면 실장 타입의 LED 광원은, 실장 기판의 법선 방향으로 강하게 광을 방출하고, 실장 기판의 법선 방향과 이루는 각도를 θ로 할 때, cosθ에 비례하여 광도가 감쇠하는 지향성을 갖고 있다. 이것은, 일반적인 LED 광원의 구조가, 1차 광선을 방출하는 LED 칩을, 1차 광선으로부터 2차 광선으로 변환하는 형광체를 포함한 보호층으로 면 형상으로 덮은 구성으로 되어 있기 때문이다. 이 때문에, 전구나 형광등에 LED 광원을 사용한 조명 장치는, 실장 기판의 법선 방향의 광이 강하고, 실장 기판의 측방으로부터 배면 방향에 걸쳐서는 광이 거의 나오지 않는 광도 분포로 된다. 따라서, 정면부터 배면까지 거의 균일한 광도 분포를 갖는 종래의 백열 전구 혹은 형광등과, LED 광원을 사용한 조명 장치를 치환한 경우, 천장이나 벽의 밝기가 현저하게 변하게 되어, 상이한 조도 공간으로 되어 버린다.

LED 광원을 사용한 조명 장치에서 배면 방향까지 광을 방출하는 기술로서는, LED를 실장하는 평면을 다면체로 하여 측면이나 배면 방향을 향하여 배치하는 기술이 있다. 또한, 다른 기술로서, LED 광원의 광에 의해 여기하는 형광체를 투광 커버의 내면에 도포하고, 투광 커버 자체가 빛나도록 한 조명 장치가 있다.

일본 특허 제4076329호 공보 일본 특허 제4290887호 공보 일본 특허 공개 제 2010-27282호 공보 일본 특허 공개 제 2005-05546호 공보

LED 광원을 측면 혹은 배면을 향하게 하여 실장한 경우, 조명 장치의 제조 조립이 번잡해짐과 함께, 기계 강도나 방열성의 설계 곤란이 증대해 버리는 문제가 있다. 또한, 투광 커버에 형광체를 도포한 경우도, 마찬가지로 조명 장치의 제조 조립이 번잡해지는 문제가 있다.

본 발명은 이상의 점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 과제는, 측면 혹은 배면 방향까지 광을 조사시킬 수 있음과 함께 제조가 용이한 조명 장치를 제공하는 것에 있다.

실시 형태에 의하면, 조명 장치는, 기재와, 가시광선을 방출하는 광원과, 상기 광원의 적어도 전면(前面)을 덮고, 상기 광원으로부터 방출된 광을 외부로 방출하는 투광 영역을 갖는 투광 커버를 구비하고, 상기 광원은, 상기 기재의 전면 평탄부에 배치되고, 상기 광원으로부터 방출되는 광의 광도는, 상기 전면 평탄부의 법선 방향에서 강하고, 배면측에서 0으로 되는 지향성을 갖고, 상기 투광 커버는, 상기 광원이 배치된 높이보다 높은 위치에 최대 직경을 갖는 불룩한 형상이고, 상기 광원과 대향하는 영역의 투과율이 60％ 이하이다.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 전구형의 조명 장치를 도시하는 단면도.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 형광등형의 조명 장치를 도시하는 단면도.
도 3은 LED 광원의 법선 방향에 대한 각도와 광도의 관계를 도시하는 도면.
도 4는 상기 조명 장치의 투광 커버의 투과율과 반값 배광각 2θㆍ1/2과 효율의 관계를 도시하는 도면.
도 5는 상기 전구형의 조명 장치에 있어서의 광선의 진행 방식을 모식적으로 도시하는 조명 장치의 단면도.
도 6은 상기 전구형의 조명 장치에 있어서, 투광 커버의 불룩함을 다양하게 변화시킨 경우의 면적비를 비교하여 도시하는 도면.
도 7은 상기 투광 커버의 불룩함을 다양하게 변화시킨 각각의 조명 장치에 대하여, 투광 커버의 투과율과 반값 배광각 2θㆍ1/2과 효율의 관계를 도시하는 도면.
도 8은 상기 투광 커버의 불룩함을 다양하게 변화시킨 각각의 조명 장치에 대하여, 투광 커버의 투과율과 효율의 관계를 도시하는 도면.
도 9는 상기 투광 커버의 불룩함을 다양하게 변화시킨 각각의 조명 장치에 대하여, 면적비와 반값 배광각 2θㆍ1/2의 관계를 도시하는 도면.
도 10은 상기 투광 커버의 불룩함을 다양하게 변화시킨 각각의 조명 장치에 대하여, 면적비와 효율의 관계를 도시하는 도면.
도 11은 투과율이 상이한 다양한 투광 커버에 대하여, 면적비와 반값 배광각의 관계를 도시하는 도면.
도 12는 제2 실시 형태에 관한 전구형의 조명 장치를 도시하는 단면도.
도 13은 제2 실시 형태에 관한 형광등형의 조명 장치를 도시하는 단면도.
도 14는 제3 실시 형태에 관한 전구형의 조명 장치를 도시하는 단면도.
도 15는 제3 실시 형태에 관한 형광등형의 조명 장치를 도시하는 단면도.
도 16은 제3 실시 형태에 관한 전구형의 조명 장치의 변형예를 도시하는 단면도.
도 17은 제3 실시 형태에 관한 조명 장치에 있어서의, LED 광원의 법선 방향에 대한 각도와 광도의 관계를 도시하는 도면.
도 18은 제4 실시 형태에 관한 전구형의 조명 장치를 도시하는 단면도.
도 19는 제4 실시 형태에 관한 조명 장치에 있어서, 투광 커버를 구성하는 유백 수지재의 투과율을 변화시켰을 때의 광도 분포를 나타내는 레이더 차트.
도 20은 제5 실시 형태에 관한 조명 장치를 도시하는 단면도.
도 21은 제6 실시 형태에 관한 전구형의 조명 장치를 도시하는 단면도.
도 22는 제3 실시 형태에 관한 전구형의 조명 장치의 베이스 및 광원을 도시하는 평면도.
도 23은 제6 실시 형태에 관한 전구형의 조명 장치에 있어서, 광원의 편심량을 변화시켰을 때의 투광 커버 접선과의 이루는 각도와 반값 배광각 2θㆍ1/2 및 효율의 관계를 도시하는 도면.
도 24는 제6 실시 형태에 관한 전구형의 조명 장치에 있어서, 투광 커버의 투과율과, 반값 배광각 2θㆍ1/2 및 효율의 관계를 도시하는 도면.
도 25는 제6 실시 형태에 관한 형광등형의 조명 장치를 도시하는 단면도.
도 26은 제6 실시 형태에 관한 형광등형의 조명 장치의 베이스 및 광원을 도시하는 평면도.
도 27은 제6 실시 형태에 관한 형광형의 조명 장치에 있어서, 광원의 편심량을 변화시켰을 때의 투광 커버 접선과의 이루는 각도와 반값 배광각 2θㆍ1/2 및 효율의 관계를 도시하는 도면.

이하, 도면을 참조하면서, 다양한 실시 형태에 관한 조명 장치에 대하여 상세하게 설명한다.

(제1 실시 형태)

도 1은 제1 실시 형태에 관한 전구형의 조명 장치로서 LED 전구(1)를 도시하고, 도 2는 제1 실시 형태에 관한 형광등형의 조명 장치로서 LED 형광등(11)의 단면을 도시하고 있다. LED 전구(1)는, 중심축에 대하여 회전 대상의 형상을 갖고, LED 형광등(11)은 직선 형상으로 늘린 막대 형상의 입체 형상, 혹은, 곡선 형상으로 늘린 환상을 갖고 있다.

LED 전구(1) 및 LED 형광등(11)은, 전면 평탄부(2a)를 갖는 기재(2)와, 기판(5)에 실장된 LED로 이루어지는 광원(6)과, 투광 커버(4)를 구비하고 있다. 광원(6)이 실장된 기판(5) 및 투광 커버(4)는, 기재(2)의 전면 평탄부(2a)에 지지되어 있다. 광원(6)으로서의 LED는, 이 LED로부터 방출되는 광의 광도가, 전면 평탄부(2a)의 법선 방향에서 강하고, 배면측에서 0으로 되는 지향성을 갖고 있다.

LED 전구(1)의 투광 커버(4)는, 예를 들면 단면이 거의 원형의 일부를 절제한 형상으로 형성되고, 그 개구 단부(4a)가 전면 평탄부(2a)에 고정되어 있다. 또한, LED 형광등(11)의 투광 커버(4)는, 단면이 예를 들면, 구의 일부를 절제한 형상의 가늘고 긴 통 형상으로 형성되고, 그 개구 단부(4a)가 전면 평탄부(2a)에 고정되어 있다. 이에 의해, 투광 커버(4)는, 광원(6)의 전면측 및 측면측을 덮고 있다.

투광 커버(4)는, 그 단면의 중간 부분이 외측으로 불룩한 형상을 갖고 있다. 투광 커버(4)는, 기재(2)의 전면 평탄부(2a)에 고정되어 있는 개구 단부(4a)의 직경 혹은 폭보다도 큰 직경 혹은 폭으로 형성된 최대 직경부(4b) 혹은 최대 폭부(4b)를 갖는 형상으로 형성되어 있다. 즉, 투광 커버(4)는, 광원(6)이 배치된 높이보다도 높은 위치에 최대 직경부(4b)를 갖는 불룩한 형상으로 형성되어 있다.

LED 전구(1)의 투광 커버(4)는, 폴리카르보네이트제의 수지에 광을 산란하는 산란재를 섞은 재료로 사출 성형에 의해 형성되어 있다. 투광 커버(4)는, 최대 직경부(4b)를 예를 들면 60㎜로 하는 두께 1㎜의 구(球) 형상이며, 배면측 단부(개구 단부)(4a)의 직경을 42㎜로 하고, 최대 직경부(4b)로부터 배면측 단부(4a)까지의 높이를 약 27㎜로 하는 불룩한 형상을 갖고 있다. 또한, 투광 커버(4)는, 투과율이 약 50％로 되도록 두께와 산란재의 농도를 설계하고 있다.

LED 형광등(11)의 투광 커버(4)는, 폴리카르보네이트제의 수지에 광을 산란하는 산란재를 섞은 재료로 압출 성형에 의해 형성되어 있다. 이 투광 커버(4)는, 최대 직경부(4b)를 예를 들면 22㎜로 하는 두께 1㎜의 원통 형상이고, 배면측 단부(개구 단부)(4a)의 직경을 약 14.6㎜로 하는 불룩한 형상을 갖고 있다. 또한, 투광 커버(4)는, 투과율이 약 50％로 되도록 두께와 산란재의 농도를 설계하고 있다.

또한, 기재(2)의 전면 평탄부(2a)의 직경 혹은 폭은, 투광 커버(4)의 개구 단부(4a)의 직경 혹은 폭과 거의 동등하게 형성되어 있다.

투광 커버(4)는, 광원(6)의 적어도 전면을 덮어 광원으로부터 방출된 광을 외부로 방출하는 투광 영역을 갖고 있다. 본 실시 형태에 있어서, 투광 커버(4)는, 그 전역이 광을 투과 가능한 투광 영역을 형성하고 있다. 또한, 실시 형태에 있어서, 전면 평탄부(2a)에 수직한 상측 방향(법선 방향)을 전면 방향, 전면 평탄부(2a)와 평행한 방향을 측면 방향, 전면 평탄부(2a)에 수직한 하측 방향을 배면 방향으로 하고 있다.

LED 전구(1)에서는, 기재(2)의 배면측 단부에, 전원 공급측의 단자인 구금 부재(3)가 설치되어 있다. 기재(2)의 내부에, 광원(6)을 구동하는 구동 회로(7)가 설치되어 있다. 구금 부재(3)로부터 구동 회로(7)에 전력이 공급되고, 이 구동 회로(7)에 의해 광원(6)을 점등한다. 기재(2)는 광원(6)에서 발생하는 열을 빠져나가게 하는 역할도 가져, 예를 들면 열용량이 큰 금속 재료로 구성되어 있다.

LED 형광등(11)에서는, 구동 회로가 조명 장치와는 별도로 설치되어 있다. 그 때문에, 기재(2)는 알루미늄제의 기판(5)과 겸용의 일체 부재로서 구성해도 된다. LED 형광등(11)은, 도 2에 도시한 단면을 1.2m 정도로 늘린 형상을 갖고 있다. 광원(6)은 표면 실장 타입의 LED를, 기재(2)의 전면 평탄부(2a) 상에 직선 상에 복수 배열하여 구성되어 있다.

투광 커버의 투과율은, 종래는 80 내지 90％, 혹은, 투명으로 하고 있는 것에 대하여, 제1 실시 형태에 의하면, 투광 커버(4)의 투과율은 약 50％로 낮게 설정하고 있다.

도 3은 LED 전구(1)에 있어서, 투광 커버(4)의 투과율을 89 내지 32％까지 변화시켰을 때의 배광 분포를 도시하는 도면이고, 종축은 광도, 횡축은 전면 평탄부(2a)의 법선 방향을 0도로 하는 방위 각도이다. 도 4는 도 3에 도시한 투광 커버(4)의 투과율 변동에 의한 반값 배광각(2θㆍ1/2)과 효율의 관계를 도시하고, 종축은 왼쪽에 광도가 반감하는 각도 범위(반값 배광각)를, 오른쪽에 LED 전구(1)의 조명 효율을 각각 나타내고, 횡축은 투광 커버(4)와 동일한 재질, 판 두께의 판편(板片)에서 JIS-K-7361에 기재된 전체 광선 투과율 측정에 기초하는 투과율을 나타내고 있다.

도 3 및 도 4로부터, 투광 커버(4)의 투과율을 낮게 해 가면 효율은 열화되어 가지만, 배광각이 확대되어 가는 것을 알 수 있다. 이것은, 지향성이 강한 광원(6)을 사용하는 경우, 투광 커버(4)를 직접 투과하는 광을 제한하고, 투광 커버(4)의 내부에서 광을 반사 확산시켜 내보냄으로써 마치 투광 커버(4) 자체가 광원처럼 작용하기 때문이다. 구체적으로는, 투광 커버(4)의 투과율이 60％ 이상에서는 지향성이 강한 광이 투광 커버(4)를 투과해 버리고, 투광 커버(4)의 투과율이 40％ 이하에서는 배광각의 확대는 포화되어 단순히 효율이 열화될 뿐이다. 따라서, 투광 커버(4)의 투과율은 40％ 내지 60％로 설정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 도 1에 도시한 불록한 형상의 투광 커버(4)를 갖는 LED 전구(1)에서는, 광도가 반감하는 범위를 종래의 120도로부터 290도로 확대할 수 있다. 마찬가지로, 도 2에 도시한 불룩한 투광 커버(4)를 갖는 LED 형광등(11)에서는, 광도가 반감하는 범위를 종래의 120도로부터 220도로 확대할 수 있다. 즉, LED 전구(1) 및 LED 형광등(11)에 의하면, 광도가 높은 각도 범위를 확대할 수 있어, 전면 평탄부(2a)의 측면측에도 강한 광을 조사하는 것이 가능하게 된다.

또한, 투광 커버(4)의 투과율이 60％ 이하로 되면, 상술한 바와 같이, 투광 커버(4) 내부에서의 반사 산란광에 의해 투광 커버(4) 자체가 전역에서 거의 동일한 휘도로 빛나기 때문에, 제1 실시 형태와 같이 구 형상이며 균일한 두께로 한 투광 커버(4)에서는 아주 불균일이 없는 배광 분포와 휘도 분포를 실현할 수 있다. 특히, 종래의 높은 투과율의 투광 커버를 사용한 LED 전구와 비교하면, LED 광원에 대응하는 투광 커버(4) 상의 매우 높은 휘도 부분을 없애어, 투광 커버(4) 전역을 약간 낮은 동일 휘도로 빛나게 할 수 있다. 그 때문에, 눈부심을 대폭 경감시킬 수 있다. 결과로서, 제1 실시 형태에서 나타낸 바와 같은 불룩한 형상을 갖고 균일 두께이며, 낮은 투과율의 투광 커버(4)를 사용함으로써, 종래의 백열 전구나 형광등에 가까운 조명 장치를 실현할 수 있다.

도 5 또는 도 11을 사용하여, 제1 실시 형태의 상세한 작용을 설명한다.

도 5는 도 1에 도시한 LED 전구(1)의 광선의 진행 방식을 도시한 도면이다. 도면 중의 광선 A, B, C, D는, 광원(6)으로부터 방출되어 투광 커버(4)에 이르는 도중의 광선이며, 파선의 화살표와 원은 투광 커버(4)에 의해 반사 산란되는 2차 광선을 나타내고 있다. 전술한 바와 같이, 제1 실시 형태에 있어서, 2차 광선은 투광 커버(4) 내부의 확산재에 의해 충분히 확산되기 때문에, 투광 커버(4)의 표면의 법선 방향으로부터 이루는 각도를 θ로 하였을 때, cosθ에 따르는 배광 분포로 광을 방출한다. 도면 중의 원은, 이 cos 분포에 따르는 확산 광선의 광도를 모식적으로 나타내고, 가장 긴 파선 화살표는 투광 커버(4)의 표면의 법선 방향을 향하고 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에서는, 투광 커버(4)의 모든 영역이 광원(6)으로부터의 광을 받는 구성인 것을 알 수 있다. 또한, 투광 커버(4)로부터 반사 산란되어 외부로 방출되는 광선은, 모두 투광 커버(4)의 법선 방향을 주방향으로 하는 cos 분포이고, 구 형상의 불룩한 형상이 넓고 자연스러운 배광 분포를 실현하고 있는 것을 알 수 있다. 특히, 배면 방향으로의 조사에 관해서는, 광선 D의 궤적으로 나타내는 바와 같이, 불룩한 투광 커버(4)의 배면측(광원측) 구 형상 영역이 강하게 관여하고 있고, 이 영역을 크게 함으로써 보다 강하게 배면 방향으로 광을 조사할 수 있는 것을 알 수 있다.

도 6, 도 7, 도 8, 도 9, 도 10은 전술한 효과를 검증한 결과를 도시하고 있다.

도 6의 (a) 내지 (d)는 최대 직경부(4b)를 60㎜로 하여 각종 불룩함을 변화시킨 구 형상의 투광 커버(4)를 사용한 LED 전구(1)를 도시하고 있다. 불룩함을 수치화하기 위해서, 배면 방향으로부터 본 LED 전구의 최대 면적을 A, 배면 방향으로부터 본 LED 전구의 투광 영역 면적을 B로 하고, B/A를 ΔS로 하여 퍼센트 표기하고 있다. 검증한 LED 전구에서는 ΔS를 0, 17, 29, 38％로 하고 있지만, 제1 실시 형태의 LED 전구(1)에서는 ΔS는 51％이다.

도 7 및 도 8은, 도 6의 (a) 내지 (d)에 도시한 LED 전구에 대하여, 횡축을 투과율로 한 경우의 반값 배광각과 효율의 영향을 각각 도시하고 있다. 투과율이 60％ 이하에서 배광 분포가 확대되는 것, 투과율이 40％ 이상에서 효율 열화가 현저해지지 않는 것은 도 4에서 설명한 대로이다. ΔS에 착안하면, ΔS가 0％, 즉 반구 형상의 투광 커버(4)에서는 배광 분포의 확대나 효율 손실 억제의 효과는 매우 작고, ΔS가 클수록 효과가 현저하게 나타나는 것을 알 수 있다.

도 9 및 도 10은, 도 7 및 도 8의 그래프의 횡축을 ΔS로 바꾼 그래프를 도시하고 있다. 이들 도면으로부터, 투과율이 40 내지 60％의 범위에서는, ΔS를 크게 하면 배광 분포가 확대됨과 함께, 효율 손실이 경감되는 것을 알 수 있다. 광원(6)의 배면측까지 충분히 광을 조사하고자 하면, 반값 배광각은 180도 이상인 것이 바람직하고, 이 경우, ΔS는 20％ 이상으로 하면 된다. 투광 커버(4)의 투과율은 40 내지 60％가 바람직하고, 60％ 이상의 높은 투과율에서는 광원(6)으로부터의 광선이 투광 커버(4)를 투과해 버려 배광이 확대되지 않고, 40％ 이하의 낮은 투과율에서는 투광 커버(4)를 광선이 빠져나가기 어려워져 효율이 크게 열화된다.

도 11은 도 2에 도시한 LED 형광등(11)에 대하여 마찬가지의 검증을 행한 결과를 도시하고 있다. LED 형광등(11)도 마찬가지로, 투광 커버(4)의 불룩함(면적비) ΔS는 20％ 이상, 투과율은 40 내지 60％가 최적의 특성을 얻을 수 있는 범위로 된다.

이어서, 다른 실시 형태에 관한 조명 장치에 대하여 설명한다. 후술하는 다른 실시 형태에 있어서, 전술한 제1 실시 형태와 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.

(제2 실시 형태)

도 12는 제2 실시 형태에 관한 전구형의 조명 장치로서 LED 전구(1)를 도시하고, 도 13은 제2 실시 형태에 관한 형광등형의 조명 장치로서 LED 형광등(11)의 단면을 도시하고 있다. LED 전구(1)는, 중심축에 대하여 회전 대상의 형상을 갖고, LED 형광등(11)은, 도시의 단면을 직선 형상으로 늘린 막대 형상의 입체 형상, 혹은, 도시의 단면을 서클 형상으로 늘린 원환상을 갖고 있다.

도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태에 의하면, 투광 커버(4)는, 광원(6)보다도 높은 위치에서 불룩한 형상을 갖고, 그 두께는, 전면측의 부분에서 두껍고, 배면측의 부분에서 얇게 형성되어 있다. 투광 커버(4)의 재료는, 전술한 제1 실시 형태와 동일하지만, 투광 커버(4)의 두께는, 예를 들면 전면측의 최대 두께 부분에서 4㎜의 두께로 하고, 배면측 단부의 두께가 0.8㎜로 되도록 서서히 얇게 하고 있다. 이와 같이, 투광 커버(4)의 두께를 전면 영역에서 두껍게, 측면 혹은 배면측에서 서서히 얇게 함으로써, 전면측의 투광 커버(4)의 휘도가 낮고 배면측에서 높아지는 불균일이 발생하지만, 투광 커버(4)의 형상에 의해 달성할 수 있는 배광 분포보다도 한층 더 배면측의 광도를 올릴 수 있다.

또한, 제2 실시 형태와 같이 투광 커버(4)의 투과율이 부분적으로 상이한 경우라도, 제1 실시 형태에서 설명한 배광각 확대 효과에 의해, 광원에 대향하는 투광 커버(4)의 투과율은 60％ 이하인 것이 바람직하다.

(제3 실시 형태)

도 14는 제3 실시 형태에 관한 전구형의 조명 장치로서 LED 전구(1)를 도시하고, 도 15는 제4 실시 형태에 관한 형광등형의 조명 장치로서 LED 형광등(11)의 단면을 도시하고 있다. LED 전구(1)는, 중심축에 대하여 회전 대상의 형상을 갖고, LED 형광등(11)은 직선 형상으로 늘린 막대 형상의 입체 형상, 혹은, 원환상을 갖고 있다.

제3 실시 형태에 의하면, 투광 커버(4)는, 개구 단부(4a)보다도 직경 혹은 폭이 큰 최대 직경부(4b) 혹은 최대 폭부(4b)를 갖는 불룩한 형상으로 형성되어 있다. 또한, 투광 커버(4)는, 최대 직경부(4b) 혹은 최대 폭부(4b)를 경계로, 전면측과 배면측의 상하 2개로 분할되고, 전면측 부분(8a) 및 배면측 부분(8b)의 2개의 부분으로 구성되어 있다. 이들 전면측 부분(8a) 및 배면측 부분(8b)은, 최대 직경부(4b) 혹은 최대 폭부(4b)에 의해 서로 연결되어 있지만, 각각에 동일한 두께이며 투과율이 상이한 재료로 형성되어 있다. 배면측 부분(8b)의 투과율은, 전면측 부분(8a)의 투과율보다도 높게 설정되어 있다. 예를 들면, 투광 커버(4)의 전면측 부분(8a)은 투과율 53％, 배면측 부분(8b)은 투과율 86％로 형성되어 있다.

이와 같은 구성에 있어서도, 전술한 제2 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 상기 구성의 경우, 투광 커버(4)를 구성하는 2부분(8a, 8b)의 경계에서 투광 커버의 휘도 불균일이 발생한다. 이와 같은 휘도 불균일을 완화하기 위해서, 도 16에 도시한 바와 같이, 전면측 부분(8a)과 배면측 부분(8b)과 경계(9)를, LED 전구(1)의 중심축에 대하여 비스듬하게 형성하고, 2부분(8a, 8b)을 쐐기 형상으로 조합해도 된다. 이 경우, 경계(9)에 있어서, 전면측 부분(8a) 및 배면측 부분(8b)이 투광 커버(4)의 직경 방향으로 겹쳐서 위치하고 있다. 이에 의해, 경계 부분에서의 외견의 휘도차를 완화하여, 휘도 불균일을 저감하는 것이 가능하게 된다.

도 17은 도 14에 도시한 LED 전구(1)에 있어서, 투광 커버(4)의 배면측 부분(8b)의 투과율을 각종 변화시켰을 때의 전구(1)의 배광 분포를 각각 도시하고, 종축은 광도, 횡축은 전면 평탄부(2a)의 법선 방향을 0도로 하는 방위 각도이다. 이 도면으로부터, 배광 분포로서는, 도 1에 도시한 균일 투과율의 투광 커버(4)(상 53％, 하 53％)가 최량이지만, 측면 방향으로 강한 광도를 내는 특정 용도에서는, 제2 및 제3 실시 형태에서 설명한 구성(상 53％, 하 86％)(상 53％, 하 89％)도 유효한 것을 알 수 있다. 투광 커버(4)의 상하 부분에서 투과율을 변화시켜도 LED 전구(1)의 배광 분포를 변화시킬 수 있어, 용도에 맞춘 배광 분포를 제공할 수 있다.

(제4 실시 형태)

도 18은 제4 실시 형태에 관한 전구형의 조명 장치로서 LED 전구(1)를 도시하고 있다. LED 전구(1)는, 중심축에 대하여 회전 대상의 형상을 갖고 있다. 제4 실시 형태에 관한 LED 전구(1)에서는, 투광 커버(4)의 상반 부분(전면측 부분)(8a)을 두께 2.4㎜의 반구 형상으로 하고, 반구의 하단 원형 부분으로부터 배면측에 대략 원통 형상이며 높이 약 20㎜의 하반 부분(배면측 부분)(8b)을 형성하고 있다. 투광 커버(4)의 하반 부분(8b)은, 그 상단부는 두께 2.4㎜이지만, 하방을 향하여 서서히 두께가 얇아져, 하단의 개구 단부(4a)에서는 두께 0.8㎜로 형성되어 있다.

투광 커버(4)의 내면은, 개구 단부(4a)측을 향하여 직경이 확대되는 테이퍼 형상으로 형성되어, 커버의 개구 단부(4a)가 최대 내경을 갖고 있다. LED 전구(1)의 그 밖의 구성은 전술한 다양한 실시 형태와 동일하다.

이와 같은 구성에 의하면, 투광 커버(4)를 사출 성형 프로세스에 의해 1부품으로 형성할 수 있어, 제조 비용을 저감할 수 있다.

도 19는 투광 커버(4)를 구성하는 유백 수지재의 투과율을 변화시켰을 때의 광도 분포를 레이더 차트로 나타낸 것이다. LED 전구(1)의 전면을 상측 방향으로 하여 각 방위를 향하는 광도를 나타내고 있다. 투과율은, 투광 커버(4)의 전면 영역의 두께 2.4㎜의 경우의 투과율로 나타내고 있다.

이 도면으로부터, 전면 투과율로 60％ 이하의 저투과율로 함으로써, 급격하게 배면측으로의 광도가 강해지는 것을 알 수 있다. 본 실시 형태에서는, 투광 커버(4)의 형상이 구로부터 변형되기 때문에, 측면 방향의 광도가 강해지는 분포로 되지만, 사출 성형에 의해 투광 커버(4)를 1부품으로서 형성할 수 있어, 광(廣)배광과 저비용을 양립시킬 수 있다.

(제5 실시 형태)

도 20은 제5 실시 형태에 관한 LED 형광등(11)을 도시하고 있다. 전술한 다양한 실시 형태에 관한 조명 장치에 있어서, 제8 실시 형태에 관한 조명 장치와 같이, LED 기판(5)을 기재(2)와 겸용하여, 부품 개수를 삭감해도 된다. 투광 커버(4)의 최대 두께부가 3㎜ 이상으로 되면, 조명 장치로서의 강도를 투광 커버(4)에 의해 확보할 수 있기 때문에, 강도적으로 투광 커버를 기재로서 활용할 수 있어, 부품수 삭감이 가능하게 된다.

전술한 제1 실시 형태에서는 LED 전구(1) 혹은 LED 형광등(11)의 구성을 구체적으로 나타냈지만, 배광 분포의 효과는, 불룩한 형상, 또한, 적절한 범위의 투과율로 설정된 투광 커버(4)에 의해 발휘되는 것이며, 그 밖의 구성은 적시 변형해도 된다.

(제6 실시 형태)

도 21 및 도 22는 제6 실시 형태에 관한 전구형의 조명 장치로서 LED 전구(1)를 도시하고 있다. LED 전구(1)는, 중심축에 대하여 회전 대상의 형상을 갖고 있다. 제6 실시 형태에 관한 LED 전구(1)의 기본 구성은 제1 실시 형태와 동일하고, 제1 실시 형태와의 차이는 광원(6)이 중심축 C로부터 r=14㎜만큼 편심한 주변 영역에 배치되어 있는 점이다.

도 21, 도 22에 도시한 바와 같이, 전구(1)는, 예를 들면 LED로 이루어지는 복수의 광원(6)을 구비하고, 이들 광원은, 기재(2)의 전면 평탄부(2a) 상에 있어서, 중심축 C를 중심으로 하는 반경 r=14㎜의 원 상에 서로 등간격 이격하여 배치되어 있다.

투광 커버(4)는, 60㎜의 최대 직경부(4a)를 갖는 불룩한 형상이며, 두께는 1.5㎜, 투과율은 50％이다. 투광 커버(4)의 최대 직경부(4b)와 광원(6)이 실장된 전면 평탄부(2a)의 높이 방향(전면 평탄부(2a)에 수직인 방향)의 간격은 20㎜, 전면 평탄부(2a)는 48㎜의 최대 직경이며, 주변에서 투광 커버(4)를 지지하고 있다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 제1 실시 형태와 같이 광원(6)을 기재(2)의 중심에 배치한 구성에 대하여, 효율은 동등하게 하면서 반값 배광각을 17도 확대할 수 있다. 도 21의 광선 화살표는, 광원(6)을 주변 배치하는 것에 의한 반값 배광각의 확대 작용을 모식적으로 설명한 것이다. 광원(6)은, 실장면인 전면 평탄부(2a)의 법선 방향으로 가장 강하게 광을 방출하지만, 이 가장 강한 법선 방향의 광은, 광원(6)이 편심하고 있기 때문에 투광 커버(4)의 경사진 면에 각도 α(실시예에서는 29도)로 입사한다. 투광 커버(4)는, 입사한 광을 충분히 반사 산란하도록 투과율 60％ 이하로 설정되어 있기 때문에, 투광 커버(4)로부터 내외로 반사 산란되는 2차 광선(파선 화살표)은, 주방향이 α만큼 경사져, 결과적으로 배광을 확대하는 작용을 발휘한다.

도 23은 도 21에 도시한 LED 전구(1)에 있어서, 광원(6)의 편심량 r을 0 내지 21㎜로 변화시켜, 대향하는 투광 커버(4)와 입사광의 각도 α를 0 내지 47도로 변동시켰을 때의, 반값 배광각 2θㆍ1/2 및 효율의 변동을 도시한 것이다. 이 도면으로부터, 각도 α가 16도를 초과하는 부근부터 급격하게 배광이 확대되고, 또한, 효율에 거의 영향을 주지 않는 것을 알 수 있다.

도 24는 광원(6)을 중심축 C로부터 7㎜(각도 α로 14도) 편심한 위치에 배치하였을 때의 배광 확대 작용과 투광 커버(4)의 투과율의 관계를 도시한 것이다. 종축의 Δ2θㆍ1/2과 Δ 효율은, 광원(6)을 r=7㎜ 편심시켰을 때의 2θㆍ1/2 및 효율로부터, 광원(6)을 중앙 배치시켰을 때의 2θㆍ1/2 및 효율을 차감한 것이다.

도면으로부터, 광원 편심에 의한 2θㆍ1/2 증대 효과는, 투광 커버(4)의 투과율이 60％ 이하에서 현저해지는 것을 알 수 있다. 이것은, 투과율이 높으면 광원(6)으로부터 나온 광이 그대로 투광 커버(4)를 빠져나가 버리는 비율이 많아지기 때문이다. 따라서, 광원(6)은, 최대한 투광 커버(4)에 근접하도록 배치하여, 광원(6)으로부터 출사된 광이 투광 커버(4)에 비스듬히 입사하도록 함과 함께, 투광 커버(4)는 60％ 이하의 투과율로 하여, 광원(6)으로부터의 광을 충분히 반사 확산시키는 것이 바람직하다.

제6 실시 형태에서는, 광원(6)의 배치와 투광 커버(4)의 투과율을 설계적으로 변화시키고 있는 뿐으로, 간단한 구성으로, 생산상의 비용 상승을 초래하지 않고 배광 분포를 확대할 수 있다. 제6 실시 형태에서는, LED 전구(1)로서의 미관을 고려하여, 투과 커버(4)를 균일 투과율로 구 형상으로 구성하고 있지만, 본 전구(1)는, 광원(6)으로부터 출사되어 강한 지향성을 갖는 광을, 대향하는 투광 커버의 경사면에 입사시킴으로써 측면 방향으로 편향시키는 것이며, 상세한 광원 실장 구조, 투광 커버 형상, 재질, 기재 형상은 이 형태에 한정되는 것이 아니고, 적절히 변경 가능하다.

도 25, 도 26은 제2 실시 형태에 관한 형광등형의 조명 장치로서 LED 형광등(11)을 도시하고 있다. LED 형광등(11)의 기본적인 구성은 제1 실시 형태의 LED 형광등과 동일하지만, 광원(6)을 2열로 배치하고, 투광 커버(4)에 접근한 위치에 배치하고 있다. 즉, 판상의 기재(2)는, 투광 커버(4)의 중심으로부터 7.75㎜ 외측에 설치되어 있다. 광원(6)은, 중심축 C로부터 편심한 주변 영역에 배치되어 있고, 그 배치는 폭 16㎜의 전면 평탄부(2a)에 대하여 중심축 C로부터 r=6.5㎜ 이격된 위치에 2열로 배열되어 있다. 투광 커버(4)는, Φ25이며 두께 1.0㎜의 구 형상의 유백 수지로 형성되고, 그 투과율은 50％로 낮게 설정되어 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 반값 배광각을 241도로 확대할 수 있어, 제1 실시 형태와 같이 1열의 광원 배치에 대하여 상대적으로 14도 확대할 수 있다. 도 27은, 도 25에 도시한 LED 형광등(11)에 있어서, 광원(6)의 편심량 r을 변화시켜, 대향하는 투광 커버(4)와 입사광의 각도 α를 0 내지 34도로 변동시켰을 때의, 광도가 반감하는 각도 범위 : 2θㆍ1/2 및 효율의 변동을 검증한 것이다.

도면으로부터, α가 16도를 초과하는 부근부터 급격하게 2θㆍ1/2이 증대하고(광원(6)을 중앙 배치한 경우와 비교하여 5도 이상 향상), 또한, 효율에 거의 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있다.

이상 상술한 각 실시 형태에 따르면, 측면 혹은 배면 방향까지 광을 조사시킬 수 있음과 함께 염가로 제조하는 것이 가능한 조명 장치를 제공할 수 있다.

본 발명은 상기 실시 형태 그대로 한정되는 것이 아니라, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적당한 조합에 의해, 다양한 발명을 형성할 수 있다. 예를 들면, 실시 형태에 나타내어지는 전체 구성 요소로부터 몇 가지의 구성 요소를 삭제해도 된다. 또한, 상이한 실시 형태에 걸친 구성 요소를 적절히 조합해도 된다.

1 : LED 전구
2 : 기재
2a : 전면 평탄부
3 : 구금 부재
4 : 투광 커버
4a : 개구 단부(배면측 단부)
4b : 최대 직경부, 최대 폭부
5 : LED 기판
6 : 광원
7 : 구동 회로
8a : 전면측 부분(상반 부분)
8b : 배면측 부분(하반 부분)
9 : 경계

Claims

기재와, 가시광선을 방출하는 광원과, 상기 광원의 적어도 전면을 덮고, 상기 광원으로부터 방출된 광을 외부로 방출하는 투광 영역을 갖는 투광 커버를 구비하고,
상기 광원은, 상기 기재의 전면 평탄부에 배치되고, 상기 광원으로부터 방출되는 광의 광도는, 상기 전면 평탄부의 법선 방향에서 강하고, 배면측에서 0으로 되는 지향성을 갖고,
상기 투광 커버는, 상기 광원이 배치된 높이보다 높은 위치에 최대 직경을 갖는 불룩한 형상이고, 상기 광원과 대향하는 영역의 투과율이 60％ 이하인, 조명 장치.
제1항에 있어서,
상기 투광 커버의 평균한 투과율이 40％ 이상인, 조명 장치.
제2항에 있어서,
상기 광원의 법선 방향과, 상기 광원의 법선이 교차하는 상기 투광 커버의 면 법선 방향이 이루는 각도를 α로 할 때, 각도 α가 16도 이상으로 되도록 상기 광원이 중심축으로부터 편심하여 배치되어 있는, 조명 장치.
제1항에 있어서,
상기 투광 영역은, 배면측으로부터 본 상기 투광 영역의 면적이 배면측으로부터 본 조명 장치의 면적에 대하여 20％ 이상인, 조명 장치.
제1항에 있어서,
상기 광원의 법선 방향과, 상기 광원의 법선이 교차하는 상기 투광 커버의 면 법선 방향이 이루는 각도를 α로 할 때, 각도 α가 16도 이상으로 되도록 상기 광원이 중심축으로부터 편심하여 배치되어 있는, 조명 장치.
제1항에 있어서,
상기 투광 커버는, 상기 투광 영역의 상기 광원에 대향하는 부분의 투과율보다도, 상기 투광 영역의 배면측 단부 부분의 투과율쪽이 높은, 조명 장치.
제6항에 있어서,
상기 투광 커버는 대략 일정한 투과율의 재료로 형성되고, 상기 투광 영역의 상기 광원에 대향하는 부분의 상기 투광 커버의 두께보다도, 상기 투광 영역의 배면측 단부 부분의 상기 투광 커버의 두께쪽이 얇게 형성되어 있는, 조명 장치.
제6항에 있어서,
상기 투광 커버가 투과율이 상이한 복수의 재료로 형성되고, 상기 투광 영역의 상기 광원에 대향하는 부분의 재료 투과율보다도, 상기 투광 영역의 배면측 단부 부분의 재료 투과율쪽이 높게 되어 있는, 조명 장치.
제1항에 있어서,
상기 투광 커버는, 최대 직경부로부터 배면측으로 연장되는 배면측 영역을 갖고, 상기 배면측 영역의 내경은, 상기 투광 커버의 개구 단부에서 최대로 되는 전구형인, 조명 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
백열 전구를 모의한 LED 광원을 갖는 전구형의 조명 장치인, 조명 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
형광등을 모의한 LED 광원을 갖는 형광등형의 조명 장치인, 조명 장치.