KR20150054630A

KR20150054630A - 조명장치

Info

Publication number: KR20150054630A
Application number: KR1020140061675A
Authority: KR
Inventors: 유미 하뉴다; 츠요시 도야마; 하루오 야구라; 나오토 도쿠하라; 다카유키 오노
Original assignee: 도시바 라이텍쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2015-05-20
Also published as: JP2015095337A; JP6252746B2; CN204062860U

Abstract

휘도 불균일이 발생하는 것을 감소시킬 수 있는 조명장치를 제공한다.
조명장치(10)는 광원(21) 및 집광기(23)를 구비한다. 광원(21)은 면 형상의 발광면(28)을 갖는다. 집광기(10)는 일단측에 발광면(28)으로부터의 광이 입사되는 입사 개구(36)를 갖고 또한 타단측에 광이 출사되는 출사 개구(37)를 갖는 통형상으로 형성된다. 집광기(23)는 일단측과 발광면(28) 사이에 간극(44)을 개재하여 배치되고, 출사 개구(37)측에서 보아 입사 개구(36)보다 발광면(28)의 외형쪽이 크다.

Description

조명장치{LIGHTING DEVICE}

본 발명은 집광기를 구비한 조명장치에 관한 것이다.

종래, 예를 들어 스튜디오나 무대 등에서 사용되는 스폿라이트 등의 조명장치에서는 예를 들어 COB 모듈 등의 면형상의 발광면을 갖는 광원, 및 이 광원으로부터의 광을 집광하기 위해 포물선의 회전 대칭 형상으로 형성된 집광기 등을 사용하는 조명장치가 있다.

집광기가 금속재료로 형성되어 있거나 금속부를 갖는 경우, 집광기와 발광면 사이에 공간 절연 거리를 확보할 필요가 있으므로, 집광기와 발광기 사이에는 간극이 설치되어 있다.

일본 공개특허공보 제2012-89394호

그러나, 집광기와 발광면 사이에 간극이 있으면 그 간극의 영향으로 집광기에 줄무늬가 비추어져 휘도 불균일이 발생하는 문제가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 휘도 불균일의 발생을 감소시킬 수 있는 조명장치를 제공하는 것이다.

실시형태의 조명장치는 광원 및 집광기를 구비한다. 광원은 면형상의 발광면을 갖는다. 집광기는 일단측에 발광면으로부터의 광이 입사되는 입사 개구를 갖고 또한 타단측에 광이 출사되는 출사 개구를 갖는 통형상으로 형성된다. 집광기는 일단측과 발광면 사이에 간극을 개재하여 배치되고, 출사 개구측에서 보아 입사 개구보다 발광면의 외형쪽이 크다.

본 발명에 따르면 집광기의 출사 개구측에서 보아 입사 개구보다도 발광면의 외형쪽을 크게 함으로써, 집광기와 발광면 사이에 간극이 있어도 휘도 불균일의 발생이 감소되는 것을 기대할 수 있다.

도 1은 일 실시형태를 도시한 조명장치의 측면도이다.
도 2는 동 조명장치의 반사체를 렌즈측에서 본 면광원의 발광면 및 반사체로 형성되는 발광면의 허상을 도시한 모식도이다.
도 3은 동 조명장치의 반사체의 기능의 설명도이다.
도 4는 동 조명장치의 사시도이다.
도 5는 동 조명장치의 측면도이다.
도 6은 동 조명장치의 내부 구조를 도시한 사시도이다.

이하, 일 실시형태를 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

도 1, 도 4 및 도 5에서 조명장치(10)로서 예를 들어 스튜디오나 무대 등에서 사용되는 스폿라이트의 구성을 도시한다. 조명장치(10)는 광축(z)을 중심으로 하는 통형상의 하우징(11), 하우징(11) 내의 후방부측에 배치되는 광원부(12), 하우징(11) 내의 전방부측에 배치되는 렌즈(13), 및 렌즈(13)를 광축 방향으로 이동시켜 조사각을 조정하는 조정기구(도시하지 않음) 등을 구비하고 있다.

그리고, 하우징(11)은 예를 들어 금속제로, 전면(前面)에는 광원부(12)로부터 발해져 렌즈(13)에서 집광된 소정의 조사각의 광을 투광하는 개구부(16)가 형성되어 있다. 하우징(11)의 후방부에는 광원부(12)(후술하는 방열기)가 배치되는 돌출부(17)가 형성되고, 상기 돌출부(17)의 상면, 하면, 배면 및 양측면의 각각에 통기구(18)가 형성되어 있다. 각 통기구(18)는 통기성을 갖는 망 등으로 덮여져 있다.

또한, 도 1, 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이 광원부(12)는 광원(21), 광원(21)의 후방부측에 배치되는 방열기(22), 광원(21)과 렌즈(13) 사이에 배치되는 집광기(23), 방열기(22)측의 전방측에 배치되는 차광판(24), 및 집광기(23)와 렌즈(13) 사이에 배치되는 광확산 수단(25)을 구비하고 있다.

광원(21)은 예를 들어 히트 스프레더 등의 평판 형상의 기판(27), 및 상기 기판(27)의 전면에 실장된 복수의 발광소자를 구비하고 있고, 광을 출사하는 평면형상의 발광면(28)이 형성되어 있다. 예를 들어, 광원(21)은 평판 형상의 기판(21)의 전면에 발광소자로서의 복수의 LED 소자가 실장되고 또한 형광체를 함유한 투명한 밀봉수지로 복수의 LED소자를 일체로 덮은 COB(Chip On Board) 모듈로 구성되어 있다. 발광면(28)은 밀봉 수지의 전면으로 구성되고, 원형의 외형 형상으로 형성되어 있다. LED소자에는 청색광을 발광하는 청색 LED 소자가 사용되고, 형광체에는 청색광에 의해 여기하여 황색광을 발광하는 황색 형광체가 사용된다. 형광체에는 황색광에 추가하여 오렌지색광을 발광하는 오렌지색 발광체 등을 사용해도 좋다.

또한, 방열기(22)는 광원(21)의 기판(27)을 열전도 가능하게 부착하는 예를 들어 동 등의 금속제 베이스(31)를 구비하고 있고 또한 상기 베이스(31)의 후방측에 배치되는 예를 들어 알루미늄 등의 금속재료로 형성된 평판 형상의 복수의 방열핀(32)을 구비하고 있다. 또한, 광원(21)의 충전부와 방열기(22)측은 전기적으로 절연되어 있다.

복수의 방열핀(32)은 상하방향으로 세워진 상태로, 또한 수평방향(광축(z)측에서 보아 좌우방향)으로 서로 간격을 둔 상태로 병설되어 있다. 베이스(31)에는 복수개의 히트 파이프(33)의 일단이 수평 방향을 따라서 부착되고, 각 히트 파이프(33)의 타단이 방열기(22)의 측부를 지나 복수의 방열핀(32)을 관통하고 또한 복수의 방열핀(32)에 열전도 가능하게 접속되어 있다.

방열기(22)는 돌출부(17) 내에 배치되어 하우징(11)에 부착되어 있고, 하우징(11)과 함께 어스 전위가 된다. 방열기(22)의 상면, 하면 및 배면에 대응하여 하우징(11)의 상면, 하면 및 배면의 각 통기구(18)가 배치되어 있고 또한 방열기(22)의 양측부를 지나는 복수개의 히트 파이프(33) 부분에 대응하여 하우징(11)의 양측의 통기구(18)가 배치되며, 방열기(22)에 대한 양호한 통기성이 얻어지고 높은 방열 성능이 확보되어 있다.

또한, 집광기(23)는 예를 들어 금속제이고, 광축(z)을 중심으로 하는 통형상으로 형성되며 광축 방향으로 개구되어 있다. 즉, 집광기(23)는 원통 형상이고 일단측인 후방측에 발광면(28)으로부터 출사되는 광이 입사되는 원형의 입사개구(36)가 형성되며, 타단측인 전방측에 입사된 광이 렌즈(13)를 향하여 출사되는 원형의 출사 개구(37)가 형성되어 있다. 입사 개구(36)의 내부직경보다도 출사 개구(37)의 내부직경쪽이 크며, 또한 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 입사 개구(36)의 내부직경보다도 발광면(28)의 외부직경쪽이 크며, 즉 출사개구(37)측(광축방향)에서 보아 입사개구(36)보다도 발광면(28)의 외형쪽이 큰 관계를 갖고 있다.

집광기(23)의 내면에는 광축(z)을 중심으로 하여 쌍곡선의 회전 대칭 형상의 반사면(38)이 형성되어 있다. 반사면(38)의 쌍곡선의 초점(39)은 발광면(28)을 연장한 평면상에 위치되어 있다. 또한, 반사면(38)의 쌍곡선의 초점(39)은 발광면(28)을 연장한 평면보다 후방측에 위치하고 있어도 좋다. 이와 같은 반사면(38)의 형상은, 렌즈(13)의 초점을 광원(21) 부근에 배치한 경우에, 발광면(28)으로부터의 광이 렌즈(13)에 효과적으로 들어가는 형상으로 되어 있다.

그리고, 도 2에 도시한 바와 같이 집광기(23)를 렌즈(13)측에서 보면, 반사면(38)에 발광면(28)의 허상(40)이 비추어 들어가고, 발광면(28)의 주위에서 발광면(28)을 연장한 평면상에 발광면(28)의 허상(40)이 연속하여 연장되어 있는 것처럼 보인다. 또한, 쌍곡선의 반사면(38)에서도 발광면(28)으로부터의 광을 집광하므로, 발광면(28)으로부터의 광이 렌즈(13)에 효과적으로 입사된다.

도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이 집광기(23)의 전방측 주위에는 플랜지부(41)가 형성되어 있다. 플랜지부(41)를 이용한 부착수단(42)에 의해 집광기(23)가 방열기(22)에 대하여 절연 상태로 부착되어 있다. 부착 수단(42)에는 예를 들어 PPS(폴리페닐렌설파이드 수지) 등의 내열성 수지재료로 원통 형상으로 형성된 복수의 부착부재(43)가 이용되고 있다. 이들 부착부재(43)의 일단은 방열기(22)의 베이스(31)의 전면에 나사로 고정되고, 타단에는 플랜지부(41)가 나사로 고정되어 있다.

집광기(23)는 발광면(28)과의 사이에 간극(44)이 형성되도록 부착수단(42)에 의해 배치되어 있다.

집광기(23)와 발광면(28) 사이에 간극(44)을 형성하는 이유는, 가령 어스 전위의 방열기(22)에 금속부재로 금속제의 집광기(23)가 지지된 경우, 어스 전위의 집광기(23)와 점등전력이 공급되는 충전부를 갖는 광원(21)의 발광면(28)과의 사이에 소정의 공간 절연 거리를 확보하기 위해 간극(44)이 필요해진다.

본 실시형태에서는 집광기(23)를 절연성을 갖는 부착부재(43)로 지지하고 있으므로, 집광기(23)는 어스 전위가 되는 것은 아니다. 단, 광원(21)에는 예를 들어 80V의 직류전원이 공급되므로 80V의 전압극측과 0V극측의 이극(異極)간에는 전위차가 있으므로, 집광기(23)에 의해 이들 이극간을 단락하지 않도록 집광기(23)와 발광면(28) 사이에 소정의 공간 절연 거리를 확보하기 위한, 간극(44)이 필요해져 있다.

또한, 상술한 출사개구(37)측에서 보아 입사개구(36)보다 발광면(28)의 외형쪽이 큰 크기는, 반사면(38)에 형성되는 허상(40)에 간극(44)의 영향에 의한 줄무늬의 그림자가 나타나지 않는 크기로 되어 있다.

또한, 차광판(24)은 광원(21)의 주위를 둘러싸도록 대략 "コ" 형상으로 되어 있고 방열기(22)의 전방측 위치에서, 하우징(11)내의 광이 조사되는 전방부측과 방열기(22)가 배치되는 후방부측을 앞뒤로 칸막이하도록 설치되어 있다. 차광판(24)에 의해, 집광기(23)와 발광면(28)의 간극(44)으로부터 하우징(11) 내에 나오는 광, 및 집광기(23)로부터 나와도 렌즈(13)에 입사되지 않는 광이 방열기(22)를 수납한 하우징(11)의 돌출부(17) 내에 침입하는 것을 방지하여, 돌출부(17)에 형성되어 있는 통기구(18)로부터 광누출이 발생하는 것이 방지된다.

차광판(24)은 광원(21)에 가까운 중앙측보다도 외측이 전방을 향하여 경사져 있다. 이 경사진 차광판(24)의 측부 위치에 하우징(11)의 통기구(18)가 배치되어 있다.

또한, 광 확산수단(25)은 집광기(23)의 출사개구(37)보다 크게 형성되고, 출사 개구(37)로부터 출사되는 광을 입사하고 확산시켜 투과시킨다. 광 확산수단(25)에는 예를 들어 확산판, 플라이아이 렌즈 등이 사용된다. 또한, 광 확산수단(25)은 사용하는 것이 바람직하지만 필수는 아니다.

또한, 렌즈(13)는 집광기(23)로부터 출사되는 광을 입사하고 집광하여 하우징(11)의 개구부(16)로부터 전방으로 투광한다. 렌즈(13)는 본 실시형태에서는 프레넬 렌즈가 사용되고 있지만 볼록 렌즈 등이어도 좋다. 또한, 광 확산수단(25)을 사용하고 있는 경우에는 집광기(23)로부터 출사되어 광 확산수단(25)을 투과한 광이 렌즈(13)에 입사된다.

다음에, 도 3에서 집광기(23)의 기능을 설명한다.

집광기(23)의 반사면(38)은 발광면(28)을 연장한 평면의 P, B에 초점을 갖는 쌍곡선의 회전 대칭 형상으로 형성되어 있다. 반사면(38)의 점(S)이 그리는 쌍곡선은 P, S간의 선과 B, S간의 선의 길이의 차가 일정해져 있다. 그리고, 발광면(28)으로부터 발해진 광은 P, B간의 면에서 발해진 것처럼 집광기(23)의 출사 개구(37)로부터 출사된다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이 집광기(23)를 렌즈(13)측에서 보면, 반사면(38)에 발광면(28)의 허상(40)이 비추어 들어가고, 발광면(28)의 주위에서 발광면(28)을 연장한 평면상에 발광면(28)의 허상(40)이 연속하여 연장되도록 형성된다.

또한, 집광기(23)와 발광면(28) 사이에는 금속제의 집광기(23)와 충전부를 갖는 발광면(28) 사이에 소정의 공간 절연 거리를 확보하기 위한 간극(44)이 있다. 여기에서, 가령, 집광기(23)의 입사 개구(36)의 내부직경이 발광면(28)의 외부직경과 동일 또는 작았던 경우, 반사면(38)에는 간극(44)을 통하여 비발광부가 비추어 들어가는 영역 A가 형성되고, 광축 방향에서 본 경우에 영역 A가 허상(40)으로 그림자가 되어 나타나 줄무늬 모양이 형성되어 있는 것처럼 보여 휘도 불균일이 발생한다.

본 실시형태에서는 입사 개구(36)의 내부직경보다도 발광면(28)의 외부직경쪽을 크게 하고 있으므로, 반사면(38)의 영역 A에는 간극(44)을 통하여 발광면(28)이 비추어 들어가므로, 광축 방향에서 본 경우에도 영역 A가 허상(40)으로 그림자가 되어 나타나지 않아 줄무늬 모양은 보이지 않고, 휘도 불균일의 발생을 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태의 조명장치(10)에서는 집광기(23)의 출사 개구(37)측에서 보아 입사 개구(36)보다도 발광면(28)의 외형쪽을 크게 함으로써 집광기(23)와 발광면(28) 사이에 간극(44)이 있어도 휘도 불균일이 발생하는 것을 감소시킬 수 있다.

출사 개구(37)측에서 보아 발광면(28)의 주위에 발광면(28)의 허상(40)을 형성하는 반사면(38)을 갖는 집광기(23)에 의해 조사광의 조사각을 작게 해도, 광원(21)의 광을 렌즈(13)가 유효하게 취입할 수 있어 소형이고 광출력 효율이 좋은 조명장치(10)를 제공할 수 있다.

반사면(38)은 쌍곡선의 회전 대칭 형상으로 형성되어 있으므로, 발광면(28)의 주위에 발광면(28)의 허상(40)을 형성하는 집광기(23)를 용이하게 형성할 수 있다. 상기 반사면(38)의 형상은, 조사광의 조사각을 작게 하기 위해 렌즈(13)의 초점을 광원(21) 부근에 배치한 경우에, 발광면(28)으로부터의 광이 렌즈(13)에 효과적으로 들어가는 형상이 되어 광출력 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 반사면(38)에 의해 발광면(28)으로부터의 광을 집광할 수 있으므로, 렌즈(13)의 초점을 광원(21) 부근에 배치하여 조사각을 작게 하는 것이 가능해지고, 광원(21)과 렌즈(13)의 거리를 작게 할 수 있어 조명장치(10)를 소형화할 수 있다.

반사면(38)의 쌍곡선의 초점(39)이 발광면(28)을 연장한 평면상에 위치하므로, 렌즈(13)의 초점을 광원(21) 부근에 배치하여 조사각을 작게 했을 때에도 발광면(28)으로부터의 광을 렌즈(13)에 유효하게 취입할 수 있다.

또한, 부착수단(42)의 절연성을 갖는 부착부재(43)에 의해 집광기(23)를 방열기(22)에 대하여 절연상태로 부착함으로써, 어스 전위가 되는 경우의 집광기(23)와 충전부를 갖는 광원(21)의 발광면(28)과의 사이의 공간 절연 거리를 고려하지 않아도 되고 광원(21)의 이극간의 단락 방지만을 고려하면 되므로, 간극(44)의 치수를 작게 하는 것이 가능해진다. 그에 따라 발광면(28)을 작게 할 수 있어, 발광면(28)의 광출사량에 대한 집광기(23)에 입사되는 광량의 비율이 증가하고 광취출 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 부착부재(43)를 금속제로 하고, 집광기(23)를 금속재료를 대신하여 절연재료로 형성해도 좋다. 이 경우, 집광기(23)의 반사면(38)의 영역에는 금속반사막을 증착함으로써 높은 반사율을 확보할 수 있다. 또한, 집광기(23)의 플랜지부(41)에는 부착부재(43)에 나사 고정하는 부분의 주변영역에 금속반사막을 형성하지 않음으로써, 부착부재(43)에 금속재료를 사용하고 있어도 금속반사막과 방열기(22)측의 절연성을 확보할 수 있다.

또한, 조명장치(10)의 점등시, 광원(21)에서 발생하는 열은 베이스(31)로부터 복수개의 히트파이프(33)를 거쳐 복수의 방열핀(32)에 전달된다. 방열기(22)는 하우징(11)의 돌출부(17) 내에 배치되어 있고, 방열기(22)의 상면, 하면 및 배면에 대응하여 하우징(11)의 상면, 하면 및 배면의 각 통기구(18)가 배치되어 있으며 또한 방열기(22)의 양측부를 통과하는 복수개의 히트파이프(33)의 부분에 대응하여 하우징(11)의 양측의 통기구(18)가 배치되고, 방열기(22)의 방열핀(32)에 대한 양호한 통기성이 얻어져 높은 방열성이 얻어진다.

또한, 조명장치(10)의 투광방향이 상방향이고, 또한 렌즈(13)가 광원(21)에 가까운 플러드 상태인 경우, 방열기(22)로부터의 열이 하우징(11) 내를 상방으로 흐르려고 하지만, 렌즈(13)로 덮개를 하고 있는 상태가 되므로, 하우징(11) 내에서 열이 가득차, 방열효율이 저하될 우려가 있다. 본 실시형태에서는 차광판(24)의 외측이 전방을 향하여 기울어져 있고 또한 상기 기울어진 차광판(24)의 측부 위치에 하우징(11)의 통기구(18)가 배치되어 있으므로, 하우징(11) 내를 상방으로 흐르는 방열기(22)로부터의 열이 차광판(24) 및 통기구(18)를 통하여 하우징(11)의 밖으로 흐르기 쉬워져 방열효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 집광기(23)와 발광면(28)의 간극(44)으로부터 하우징(11) 내에 나오는 광, 및 집광기(23)로부터 나와도 렌즈(13)에 입사되지 않는 광 등의 하우징(11) 내의 광을 효과적으로 이용해도 좋다. 예를 들어, 이동 기구에 의해 이동하는 렌즈의 위치를 표시하는 스케일에 하우징(11) 내의 광을 직접 또는 도광부재 등을 사용하여 간접적으로 인도하고, 주위가 어두운 상황에서도 시인하기 쉽게 할 수 있다. 이 경우, 스케일에 대하여 항상 광을 인도하는 것은 아니고, 예를 들어 차광판 등으로 스케일의 점등/소등을 선택할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 스케일에 한정되지 않고 그 밖에도 하우징(11) 내의 광을 효과적으로 이용해도 좋다.

또한, 조명장치는 스폿라이트에 한정되지 않고 광원(21)과, 집광기(23)를 구비하는 기구구조이면 어떠한 조명장치에도 적용할 수 있다.

본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는 예로서 제시한 것이고, 본 발명의 범위를 한정하려는 의도는 없다. 이들 신규의 실시형태는 그 밖의 여러가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러가지 생략, 치환, 변경할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함되고 또한 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

10: 조명장치 21: 광원
22: 방열기 23: 집광기
28: 발광면 36: 입사 개구
37: 출사 개구 38: 반사면
39: 초점 40: 허상
42: 부착 수단 44: 간극

Claims

면형상의 발광면을 갖는 광원과;
일단측에 상기 발광면으로부터의 광이 입사되는 입사 개구를 갖고 또한 타단측에 광이 출사되는 출사개구를 갖는 통형상으로 형성되고, 상기 일단측과 상기 발광면 사이에 간극을 개재하여 배치되며, 상기 출사 개구측에서 보아 상기 입사 개구보다 상기 발광면의 외형쪽이 큰 집광기를 구비하는, 조명장치.
제 1 항에 있어서,
상기 집광기는 상기 출사 개구측에서 보아 상기 발광면의 주위에 상기 발광면의 허상을 형성하는 반사면을 구비하는, 조명장치.
제 2 항에 있어서,
상기 발광면의 외형의 크기는 상기 출사 개구측에서 보아 상기 반사면에 형성되는 허상에 상기 간극에 의한 그림자가 나타나지 않은 크기인, 조명장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 반사면은 쌍곡선의 회전 대칭 형상으로 형성되어 있는, 조명장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 반사면의 쌍곡선의 초점이 상기 발광면을 연장한 평면상에 위치하는, 조명장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광원을 열적으로 접속된 상태로 부착하는 금속제의 방열기와;
상기 집광기를 상기 방열기에 대하여 절연 상태로 부착하는 부착 수단을 구비하는, 조명장치.