KR20170005893A - 조명 장치 - Google Patents

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KR20170005893A
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light guide
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세이지 기노시타
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주식회사 쿠라레
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Abstract

직하 조도를 높일 수 있고, 또한 조도 분포에 이방성을 갖게 할 수 있는 엣지 라이트 방식의 조명 장치를 제공한다. 도광판(2)의 출사면(2d)으로부터 출사시키는 광이, 조건 (1) Etotal/Em＞2.0과 조건 (2) Etotal(20˚,0˚)/Etotal(20˚, 90˚)＞1.2를 만족하고 있다. 단, 출사면(2d)으로부터 출사되는 광의 평균 광도를 Em, Z축 방향으로 출사되는 광의 모든 광도를 Etotal, 출사되는 광의 Z축 방향에 대한 각도 θ가 20˚, 출사되는 광의 X축 방향에 대한 각도 Φ가 0˚일 때의 출사되는 광의 모든 광도 Etotal(20˚, 0˚)를, ΣΔPi(20°, 0°)/Δω, 출사되는 광속의 Z축 방향에 대한 각도 θ가 20˚, 출사되는 광의 X축 방향에 대한 각도 Φ가 90˚일 때의, 출사면(2d)으로부터 출사되는 광의 모든 광도 Etotal(20˚, 90˚)를, ΣΔPi(20°, 90°)/Δω로 한다.

Description

조명 장치{ILLUMINATION DEVICE}
본 발명은, 도광판의 적어도 한쪽의 측면측에 배치한 LED 등의 1차 광원으로부터 광을 도광판 내에 입사하여, 상기 도광판의 한쪽의 주면(출사면)으로부터 광을 출사하는 엣지 라이트 방식의 조명 장치에 관한 것으로, 특히 오피스나 주택 등의 천장 등에 부착하여 사용하는 조명 기구로서 적합한 엣지 라이트 방식의 조명 장치에 관한 것이다.
최근, LED의 발광 효율의 향상과 저가격화에 의해, LED를 광원으로 하는 조명 장치가 보급되고 있다. LED 광원을 사용한 조명 장치에 있어서, 특히 오피스나 주택 등의 천장 등에 부착하여 사용하는 조명 장치는, 이 조명 장치의 출사면과 대향하는 저면(底面)측의 당해 평면 위에, LED를 격자상으로, 또는 방사상으로 점배열시킨 직하 방식의 조명 장치가 보급되어 있다.
하지만, 직하 방식의 조명 장치에서는, LED가 직접 저면에 점상으로 배치되어 있으므로, 빛의 눈부심이 강하여 직시(直視)할 수 없을 뿐 아니라, 면상의 발광체로서는 밝기의 균일성이 부족하다. 이를 경감하기 위하여, 유백색의 확산판 등을 조명 장치의 커버로서 사용하고 있는데, 광의 이용 효율을 저하시키고 있다.
한편, 액정 텔레비젼이나 퍼스널 컴퓨터 등에서의 액정 표시 장치의 백라이트로서, 엣지 라이트 방식이 알려져 있다. 엣지 라이트 방식의 백라이트에는 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트) 등의 투명 고분자로 이루어진 투명판상의 도광판이 설치되어 있다
이 도광판의 저면에는 백색 도트(산란 도트)가 인쇄되고, 이 도트의 크기, 밀도 등을 조정함으로써, 도광판 내를 전파하고 있는 광의 일부가 백색 도트에 쏘였을 때, 산란되어, 시인(출사면) 방향으로 출사된다.
엣지 라이트 방식의 백라이트는 도광판의 적어도 한쪽의 측면측에 배치한 1차 광원(LED 등)으로부터 광을 도광판 내에 입사하고, 상기 도광판의 한쪽의 주면(출사면) 전체로부터 광을 출사시킴으로써, 면상의 광으로 조명할 수 있다. 엣지 라이트 방식에서는 1차 광원을 직시할 수 없기 때문에, 빛의 눈부심이 없고, 외관 품위가 뛰어나다.
따라서, 이 엣지 라이트 방식의 백라이트를 오피스나 주택 등의 천장 등에 부착하여 사용하는 조명 기구에 적용하게 되었다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 배경에는 LED의 발광 효율의 향상과, 가격의 저하에 의해, LED를 광원으로 하는 조명 기구에 있어서는, 박형이 가능해지고, 그에 따라 조명 장치의 경량화가 가능하고, 또한, LED의 특징인 조광 제어를 할 수 있음으로써, LED를 광원으로 하는 엣지 라이트 방식의 조명 장치가 보급되어 오고 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 특개평10-160938호
특허문헌 1과 같은 엣지 라이트 방식의 조명 장치를 오피스나 주택 등의 천장 등에 부착하여 사용하는 조명 기구에 적용한 경우, 이 조명 장치(엣지 라이트 방식의 조명 기구)에서는 예를 들어 정사각형상의 도광판의 주면(출사면)으로부터 면상의 광으로서 출사하고, 조명 장치의 직하 및 그 주변을 비출 수 있다.
하지만, 엣지 라이트 방식의 조명 장치에 사용되고 있는 도광판이 백색 도트(산란 도트) 인쇄인 경우, 도광판의 주면(출사면)으로부터 출사되는 광은 등방적인 분포이기 때문에, 정면 방향을 밝게 비출 수 없어, 광의 이용 효율이 높지 않다.
또한, 오피스나 주택 등의 천장 등에 부착하여 사용하는 조명 장치는 일반적으로 광을 유효하게 이용하고 있다고는 할 수 없다. 예를 들어, 오피스에서는 책상 위나 통로 등, 어느 특정 범위만을 특히 고조도로 비추면 되고, 천장을 고조도로 해도 의미가 없다. 조명 장치의 직하 조도가 보다 높아지는 조도 패턴으로 비출 필요가 있다.
또한, 종래의 엣지 라이트 방식의 조명 장치에서는 도광판의 주면(출사면)으로부터 출사한 면상의 광이 등방적으로 퍼지기 때문에, 조명 장치의 직하 조도를 보다 높게 하도록 비출 수 없다. 또한, 도광판의 주면(출사면)으로부터 출사한 면상의 광이 등방적으로 퍼져서 비추기 때문에, 예를 들어, 조명 용도에 따라서는 조도 분포에 이방성을 갖게 할 수 없는 경우가 있어도 대응할 수 없다.
그래서, 본 발명은 직하 조도를 보다 높일 수 있고, 또한 조도 분포에 이방성을 갖게 할 수 있는 엣지 라이트 방식의 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기목적을 달성하기 위하여 청구항 1에 기재된 발명은, 도광판의 적어도 한쪽의 측면측에 1차 광원이 설치되고, 상기 도광판은 출사면, 상기 출사면에 대향하는 저면, 및 적어도 일측면에 형성된 상기 1차 광원으로부터 출사된 광을 입사시키는 입사 단면을 갖는 엣지 라이트 방식의 조명 장치로서, X축과, X축에 직교하는 Y축으로 구성되는 X-Y 평면의 법선을 Z축으로 하고, 상기 1차 광원은 X축에 평행하게 배치되어 있고, 상기 도광판은 상기 X-Y 평면에 평행하게 배치되어 있고, 상기 도광판의 입사 단면은 X-Z 평면에 평행이고, 상기 도광판은 상기 저면에 소정 피치로 형성된 X축 방향에 평행한 복수의 오목조 패턴과, 상기 출사면에 소정 피치로 형성된 Y축 방향에 평행한 복수의 볼록조 패턴을 갖고 있고,
상기 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광이,
상기 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광의 평균 광도를 Em, 상기 도광판의 출사면으로부터 Z축 방향으로 출사되는 광의 모든 광도를 Etotal로 하였을 때에 하기의 조건 (1)을 만족하고,
또한, 상기 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광의 Z축 방향에 대한 각도 θ가 20°, 상기 출사면으로부터 출사되는 광의 X축 방향에 대한 각도 Φ가 0°일 때의, 상기 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광의 모든 광도 Etotal(20°, 0°)을
Etotal(20 °, O°)＝ΣΔPi(20°, O°)/Δω
로 하고, 상기 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광의 Z축 방향에 대한 각도 θ가 20°, 상기 출사면으로부터 출사되는 광의 X축 방향에 대한 각도 Φ가 90°일 때의, 상기 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광의 모든 광도 Etotal(20°, 90°)을
Etotal(20 °, 9O°)＝ΣΔPi(20°, 9O°)/Δω로 했을 때에,
하기의 조건 (2)도 함께 만족하는 것을 특징으로 하고 있다.
Etotal/Em＞2.0 … 조건 (1)
Etotal(20 °, O°)/Etotal(20 °, 9O°)＞1.2 … 조건 (2)
단, 상기 ΔPi(θ, Φ)는 상기 도광판의 출사면을 복수의 미소 구획으로 칸막이했을 때에 각 구획으로부터 (θ, Φ) 방향으로 Δω의 미소 입체각 내에 출사하는 광속, Σ는 상기 도광판의 출사면의 복수의 미소 구획에 대한 총합이다.
청구항 2에 기재된 발명은 상기 도광판의 출사면에 형성된 상기 볼록조 패턴이, 단면이 사다리꼴 형상 또는 렌티큘러 렌즈 형상 또는 포물선상인 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 3에 기재된 발명은 상기 도광판의 출사면에 형성된 상기 볼록조 패턴이, 단면 형상이 하기의 식에 따르는 곡선상인 것을 특징으로 하고 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
청구항 4에 기재된 발명은 상기 도광판의 저면에 형성된 상기 오목조 패턴이, 단면이 V자상이고 꼭대기부가 75˚ 내지 105˚로 설정되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 5에 기재된 발명은 상기 오목조 패턴이 상기 입사 단면으로부터 멀어짐에 따라 조밀하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 6에 기재된 발명은 상기 도광판의 저면측에는 광을 반사하는 반사 시트를 갖고, 상기 도광판의 출사면측에는 광학 시트를 갖고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 7에 기재된 발명은 상기 도광판의 저면측에 광을 반사하는 반사 시트를 갖고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 8에 기재된 발명은 상기 조명 장치가 천장에 부착하여 천장 조명으로서 사용되는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 직하 조도가 우수하고, 또한 조도 분포에 이방성을 갖고 있는 엣지 라이트 방식의 조명 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 엣지 라이트 방식의 조명 장치를 도시한 분해 사시도.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도.
도 3은 본 발명의 실시형태에서의 조명 장치의 도광판의 저면에 형성한 단면이 V자상의 오목조의 사면에 광이 입사하여 출사면측에 반사하는 모습을 도시한 도면.
도 4a는 엣지 라이트 방식의 조명 장치의 연직 하방으로 거리 L을 두어 조도 측정기를 배치한 상태를 도시한 도면.
도 4b는 엣지 라이트 방식의 조명 장치와 조도 측정기간의 거리가 무한대로 가정한 상태를 도시한 도면.
도 5는 도광판의 출사면을 복수의 미소 구획으로 칸막이하였을 때, 각 구획으로부터 출사하는 광속(光束)을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시형태에서의 조명 장치의 직하 조도 평가값(직하 광도/평균 광도)의 결과를 도시한 도면.
도 7a는 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광속의 조도 분포의 이방성을 설명하기 위한 도면.
도 7b는 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광속의 조도 분포의 이방성을 설명하기 위한 도면.
도 8은 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광속의 Z축 방향에 대한 각도 θ가 20˚일 때에 있어서, 각도 Φ가 90˚인 경우의 전 광도값에 대한 각도 Φ가 0˚인 경우의 전 광도값의 비(조도 분포의 이방성 평가값)의 결과를 도시한 도면.
도 9는 엣지 라이트 방식의 조명 장치의 조도 얼룩의 측정을 설명하기 위한 도면.
도 10a는 X축 방향에서의 조도 얼룩의 측정 결과를 도시한 도면.
도 10b는 Y축 방향에서의 조도 얼룩의 측정 결과를 도시한 도면.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 엣지 라이트 방식의 조명 장치를 도시한 분해 사시도, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다. 또한, 본 실시형태에 따른 엣지 라이트 방식의 조명 장치(1)에서는 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향을 도면과 같이 정의하고, Y축 방향이 이 조명 장치(1)의 좌우 방향, X축 방향이 상하 방향, Z축 방향이 광의 출사 방향으로 하고 있다.
도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 엣지 라이트 방식의 조명 장치(1)는 투명 수지(예를 들어, 아크릴 수지) 등으로 형성된 투명 구조체인 도광판(2), 이 도광판(2)의 좌우 방향(Y축 방향)의 양면(이하, 「입사 단면」이라고 함)(2a, 2b)측에 각각 배치된 각 발광 유닛(3a, 3b), 도광판(2)의 배면(이하, 「저면」이라고 함)(2c)측에 설치된 반사 시트(4), 도광판(2)의 전면(이하, 「출사면」이라고 함)(2d)측에 설치된 광학 시트로서의 확산 시트(5)를 주 구성 부재로서 구비하고 있다. 또한, 이 조명 장치(1)를 오피스나 주택 등의 천장에 설치한 경우에는, 반사 시트(4)측이 천장면에 위치하고, 확산 시트(5)측으로부터 하방(바닥면측)을 향하여 광속이 출사된다.
도광판(2)의 저면(2c)에는 상하 방향(X축 방향)으로 연장되는 오목조(7)가 소정 간격으로 복수 형성되어 있다. 또한, 도광판(2)의 출사면(2d)에는 좌우 방향(Y축 방향)으로 연장되는 단면 형상이 사다리꼴 형상의 볼록조(8)가 좌우 방향(Y축 방향)으로 연장되는 단면 형상이 사다리꼴 형상의 오목조(9)를 사이에 끼우도록 하여 소정의 피치로 복수 형성되어 있다(도광판(2)의 상세에 대해서는 후술한다).
1차 광원으로서의 발광 유닛(3a, 3b)은 도광판(2)의 좌우 방향(Y축 방향)의 양측에 상하 방향(X축 방향)을 따라 각각 배치되어 있고, 각 발광 유닛(3a, 3b) 내에는 도광판(2)의 상하 방향(X축 방향)을 따라 직선상으로 소정 간격으로 광원으로서의 LED(발광 다이오드)(1O)가 복수 배치되어 있다. LED(1O)의 배치 간격은 예를 들어 수mm 내지 20mm 정도이다. 또한, 광원으로서는 LED(10) 이외에도, 냉음극관 등의 연속적인 광원이라도 좋다.
각 발광 유닛(3a, 3b)의 각 LED(광원)(1O)로부터 발광한 광은 도광판(2)의 양측의 입사 단면(2a, 2b)으로부터 도광판(2) 내의 좌우 방향(Y축 방향)으로 출사된다.
반사 시트(4)는 도광판(2)의 양측의 입사 단면(2a, 2b)으로부터 입사된 광 중의 도광판(2)의 저면(2c)으로부터 밖으로 출사한 광을 다시 도광판(2)으로 입사시키는 기능을 갖고 있다. 이 반사 시트(4)는 반사율 95% 이상의 것이 광의 이용 효율이 높아서 바람직하다. 반사 시트(4)의 재질은 알루미늄은 스테인레스 등의 금속박이나, 백색 도장, 발포 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 수지 등을 들 수 있다.
도광판(2)의 전면측(정면측)인 출사면(2d)측에 설치된 확산 시트(5)는 도광판(2)의 출사면(2d)으로부터 출사된 광을 적절하게 균일화시켜서, 명암 얼룩을 억제하여 외관을 향상시키는 기능을 갖고 있다.
오피스나 주택의 천장에 사용되는 조명 장치는 직접 조명 장치의 발광면이 시인되므로 외관 품위가 중시되기 때문에, 확산 시트를 1매 또는 복수매 사용하는 경우가 있다.
이 확산 시트(5)는 확산성을 갖는 수지로 제작된 판상물(예를 들어 PMMA, PC 등)이라도 좋고, 이들 판을 열성형하여 3차원 형상으로 가공한 보호 커버상이라도 좋다. 한편, 오피스나 주택에서도 간접 조명과 같이, 직접 조명 장치가 시인되지 않는 것은 확산 시트 또는 확산판의 사용은 필수가 아니다. 먼지 등으로부터 조명 장치를 보호하기 위해서, 출사측에 투명 커버 등을 설치해도 좋다.
(도광판(2)의 저면(2c)의 구성)
도 1에 도시한 바와 같이, 도광판(2)의 저면(2c)에는 소정의 피치로 형성된 오목조(7)가 형성되어 있다. 이들 오목조(7)는 단면 형상이 V자상으로 형성되어 있고, X축 방향으로 연장되어 있다. 또한, 이 오목조(7)의 패턴은 입사 단면(2a, 2b)으로부터 멀어짐에 따라 조밀하게 형성되어 있다.
도광판(2)의 저면(2c)에 형성한 단면이 V자상의 오목조(7)는 꼭지각이 75° 내지 105°로 설정되어 있다. 또한, 도광판(2)의 저면(2c)에 형성한 오목조(7)의 높이(깊이)는 0.001mm 내지 0.1mm 정도의 범위 내에서 설정된다.
그리고, 본 실시형태와 같이, 도광판(2)의 저면(2c)에 형성한 오목조(7)의 단면이 V자상일 경우, V자상의 오목조(7)는 입사 단면(2a, 2b)에 대하여 평행하게 형성되어 있고, V자상의 오목조(7)의 꼭지각을 상기 범위로 하면, 출사면(2d)으로부터 출사되는 광의 정면 방향의 광도(光度)를 보다 높게 할 수 있다. 또한, 도광판(2)의 저면(2c)에 형성한 오목조(7)는 도광판(2)의 끝으로부터 끝까지 늘어 놓은 오목조일 필요는 없고, 오목조(7)의 높이의 수배 내지 수천배 정도의 것이라도 좋다.
다음에, 상기 도광판(2)의 저면(2c)에 단면이 V자상의 오목조(꼭지각이 100°근방)(7)가 형성되어 있는 경우에, 정면 방향의 휘도가 향상하는 원리를, 도 3을 참조하여 설명한다.
도 1에 도시한 조명 장치(1)에 있어서, 도광판(2)의 입사 단면(2a, 2b)으로부터 입사한 광은 도광판(2)의 저면(2c)에 형성된 V자상의 오목조(7)에서 소정의 방향으로 반사되어서 출사면(2d)으로부터 출사하거나, V자상의 오목조(7)를 투과하여 일단 도광판(2)의 저면(2c)으로부터 나가고, 하부에 배치되어 있는 반사 시트(4)에서 확산되고, 다시 도광판(2)으로 입사하여 출사면(2d)으로부터 출사하거나 하지만, 정면 방향으로 출사하는 광은 저면(2c)의 V자상의 오목조(7)에서 소정의 방향으로 반사된 것이 주된 것이다.
도광판(2)의 출사면(2d)과 저면(2c)에 있어서, X-Y 평면에 평행한 면에서 전반사하면서 전파하고 있는 광 중에는 도 3에 도시한 광선 C와 같이, 도광판(2)의 저면(2c)에 형성된 V자상의 오목조(7)의 사면에 입사하는 경우가 있다. 또한, 도 3에서는, 광선 C의 오목조(7)의 사면에 대한 앙각은 10°이고, Y축과 이루는 각도가 23°이다.
상기 광선 C는, V자상의 오목조(7)의 경사면에서, 입사 단면(또는 X-Z 평면)과 평행한 면 위에서 Z축과 이루는 각도가 22도의 방향으로 반사광 C'로서 전반사된다. 이 반사광의 일부는, 출사면(2d)에 형성되어 있는 단면이 사다리꼴 형상의 볼록조(도 3에서는 볼록조(8'))의 사면으로부터 출사한 경우에는, 정면 방향(Z축 방향)으로 출사된다. 이 때문에, 정면 방향으로 출사하는 광의 광도를 향상시킬 수 있다.
또한 도광판(2)의 내부를 전파하고 있는 광 중, 광선 D는 출사면(2d)에 형성되어 있는 단면이 사다리꼴 형상의 볼록조(도 3에서는 볼록조(8))의 사면에서 전반사됨으로써, 광선 C에 편향된다. 즉, 출사면(2d)에 형성되어 있는 단면이 사다리꼴 형상의 볼록조(도 3에서는 볼록조(8))의 사면에 의해, 광선 C가 배증됨으로써, 정면 방향으로 출사하는 광의 광도를 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 도 3에서는, 광선 D는 X-Y 평면과 이루는 각도가 19°이고, Y축과 이루는 각도가 16°이다.
(도광판(2)의 출사면(2d)의 구성)
도 2에 도시한 바와 같이, 도광판(2)의 출사면(2d)에는, 소정의 피치로 복수형성된 단면이 사다리꼴 형상의 볼록조(8)와 인접하는 각 볼록조(8) 사이에 끼워지도록 하여 단면이 사다리꼴 형상의 오목조(9)가 형성되어 있다. 이들 볼록조(8) 및 오목조(9)는 Y축 방향(좌우 방향)으로 연장되어 있다.
상기한 볼록조(8)의 일반적인 높이는 예를 들어 0.001 내지 0.1mm의 범위 내로 설정되어 있고, 볼록조(8)의 일반적인 경사 각도는 예를 들어 30 내지 60°의 범위 내로 설정되어 있다.
또한, 상기 설명에 있어서 도광판(2)의 출사면(2d)에 형성한 볼록조(8)는 사다리꼴 형상이었지만, 이것 이외에도 렌티큘러 렌즈 형상이나 포물선상, 또는 하기 식 (1)로 규정되는 곡선이라도 좋다.
[수학식 2]
Figure pat00002
또한, 이 식 (1)은 식 (8)의 K, C, D 내지 M의 각 파라미터를 한정하지 않는 일반식이며, D 내지 M 중 적어도 하나는 O이 아닌 것이다. 특히, 식 (1) 중의 K는 -1인 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 조명 장치(1)는 상기한 도광판(2)의 저면(2c)에 형성된 V자상의 오목조(7)와 출사면(2d)에 형성한 볼록조(8)를 갖고 있음으로써, 이하에 서술하는 바와 같이 직하 조도를 보다 높일 수 있고, 또한 조도 분포에 이방성을 갖게 하는 것이 가능해졌다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 상기한 엣지 라이트 방식의 조명 장치(1)를 천장(11)에 설치하고, 그 연직 하방으로 거리 L을 두어서 조도 측정기(12)를 놓고 직하 조도를 측정하는 경우, 도광판(2)의 형상이나 사이즈, 측정기(12)와의 측정 거리 L의 차이에 의해 직하 조도의 측정값이 바뀌기 때문에, 직하 조도가 어느 정도 우수한지를 객관적으로 판단하는 것이 어려웠다.
또한, 마찬가지로 조도 분포의 이방성을 어느 정도 갖고 있는지를 객관적으로 판단하는 것도 어려웠다.
예를 들어, 측정 거리가 같은 경우에, 도광판의 사이즈가 커지면 직하 조도의 측정값도 높아지고, 도광판의 사이즈가 작아지면 직하 조도의 측정값도 작아진다. 따라서, 예를 들어 사이즈가 다른 도광판을 갖는 각 조명 장치의 직하 조도를 단순히 측정한 것만으로는, 직하 조도가 우수한지 여부를 객관적으로 평가할 수 없다.
그래서, 본 발명자는 도광판의 사이즈나 측정기의 측정 방법에 의존하지 않고, 직하 조도가 어느 정도 우수한지 여부를 판정하기 위한 조건, 및 조도 분포가 이방성을 갖고 있는지 여부를 판정하기 위한 조건에 대하여 고찰한 결과, 후술하는 조건 (1)에 의해 직하 조도가 어느 정도 우수한지 여부를 판단할 수 있고, 또한, 후술하는 조건 (2)에 의해 조도 분포가 이방성을 갖고 있는지 여부를 판단할 수 있음을 발견하였다.
(직하 조도를 평가하기 위한 조건 (1)의 설명)
도 4b에 도시한 바와 같이, 조명 장치(1)와 측정기(12) 사이의 거리가 무한대(∞)라고 가정하면, 조명 장치(1)를 미소한 점, 측정기(12)도 미소한 점으로 간주할 수 있다.
이 경우에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 예를 들어 정사각형상의 도광판(2)의 출사면을 복수의 미소 구획으로 칸막이했을 때에, 각 구획으로부터 출사하는 광속ΔPi(θ＝0)은 모두 직하 방향으로 향하고 있다. 따라서, 도 5에서의 도광판(2)의 출사면으로부터 직하 방향으로 출사되는 광속의 모든 광도 Etotal(θ＝0)은 이하의 식 (2)로 나타낼 수 있다.
또한, θ는 출사면으로부터의 광속의 Z축 방향에 대한 각도를 나타내고 있고, θ＝0은 광속의 출사 방향이 직하 방향(Z축 방향)인 것을 나타내고 있다(도 7a 참조). ΔPi(θ, Φ)는 상기 도광판의 출사면을 복수의 미소 구획으로 칸막이했을 때에 각 구획으로부터 (θ, Φ) 방향으로 Δω의 미소 입체각 내에 출사하는 광속이라고 정의한다.
Etotal(θ＝0)＝ΣΔPi(θ＝0)/Δω …식 (2)
또한, 도광판(2)의 출사면으로부터 출사되는 광속의 모든 광도를 Etotal(θ, Φ)의 일반식은 이하의 식 (3)으로 나타낼 수 있다. 또한, Φ는 Z축을 중심으로 하여, 출사면으로부터 출사되는 광의 X축 방향에 대한 각도를 나타내고 있다(도 7A 참조).
Etotal(θ, Φ)＝ΣΔPi(θ, Φ)/Δω …식 (3)
그리고, 도광판(2)의 출사면으로부터 출사되는 광의 평균 광도를 Em, 도광판(2)의 출사면으로부터 출사되는 전 광속을 Pall로 하면, Em은 이하의 식 (4)로 나타낼 수 있다. 또한, 광속의 단위는 루멘(lm)이다.
Em＝Pall/2π …식 (4)
그리고, 도광판(2)의 출사면으로부터 출사되는 광속의 평균 광도 Em의 값에 대한 도광판(2)의 출사면으로부터 직하 방향으로 출사되는 광의 모든 광도(직하 광도) Etotal(θ＝O)의 값의 비(직하 광도/평균 광도(＝Etotal(θ＝O)/Em))를 산출함으로써, 이 직하 광도/평균 광도의 값(이하, 「직하 조도 평가값」이라고 함)으로부터 직하 조도가 우수한지 여부를 객관적으로 평가할 수 있다.
도 6은, 상기한 조명 장치(1)의 도광판(2)의 출사면(2d)에 형성한 볼록조(8)의 형상을, 렌티큘러 렌즈 형상(부호 a), 사다리꼴 형상(부호 b), 포물선상(부호 c)으로 한 경우의 직하 조도 평가값의 결과를 나타내는 실험 데이터이다. 또한, 도광판(2)의 저면(2c)에는 상기한 꼭지각 100°의 V자상의 오목조(7)가 형성되어 있다.
또한, 도 6의 부호 d는 비교용 도광판에서의 직하 조도 평가값이다. 이 비교용 도광판은 본 발명과 같이 저면에 V자상의 오목조와 출사면에 볼록조가 각각 형성되어 있지 않은 평면상의 양면이며, 또한 저면에 도트상의 반사부가 복수 형성되어 있다.
도 6에 있어서, 렌티큘러 렌즈 형상(부호 a)의 경우에서는, 종횡비를 20(%), 30(%), 35(%), 40(%), 50(%)로 변화시키고, 사다리꼴 형상(부호 b)의 경우에서는, 밑각(底角)을 30°, 40°, 45°, 50°, 55°, 60°로 변화시키고, 포물선상(부호 c)의 경우에서는, 이차 함수의 상수 a를 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3으로 변화시켰을 때의 값이다. 또한, 도 6의 가로축은 이들의 수치를 변화시켜서 각각 형성한 도광판을 갖는 조명 장치의 종류(1 내지 6)를 나타내고 있다.
또한, 상기 종횡비는 렌티큘러 렌즈의 수직 단면을 추적하는(trace) 원의 반경을 R로 하고, 렌티큘러 렌즈를 형성하는 원호의 탑(top)으로부터 현까지의 거리 r로 하면, r/2R×100(%)가 된다.
도 6의 직하 조도 평가값의 실험 결과로부터 명백한 바와 같이, 부호 d의 비교용 도광판(저면에 도트상의 반사부를 갖는 구성)에서는, 직하 조도 평가값은 1.8 정도였다. 이에 대하여, 본 발명의 도광판(2)과 같이, 출사면(2d)의 볼록조(8)의 형상을 렌티큘러 렌즈 형상(부호 a), 사다리꼴 형상(부호 b), 포물선상(부호 c)으로 형성하고, 저면(2c)에 V자상의 오목조(7)를 형성한 경우에서는, 직하 조도 평가 값은 2.3 내지 4.7 정도이고, 비교용 도광판(부호 d)보다도 직하 방향으로의 출사율이 높은 것을 알 수 있다.
따라서, 직하 광도/평균 광도(＝Etotal(θ＝O)/Em)의 값(직하 조도 평가값)이 적어도 2.0 이상이면, 직하 조도가 우수한 조명 장치라고 판단할 수 있으므로, 상기한 조건 (1)은 이하와 같다.
Etotal(θ＝0)/Em＞2.0 …조건 (1)
(조도 분포의 이방성을 평가하기 위한 조건 (2)의 설명)
도 7a, 도 7b는 도광판(2)의 출사면으로부터 출사되는 광의 조도 분포의 이방성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a는, 출사면으로부터 출사되는 광의 Z축 방향에 대한 각도 θ가 20°, 출사면으로부터 출사되는 광의 X축 방향에 대한 각도 Φ가 0°인 것을 나타내고 있다. 도 7a의 경우에서는, 도광판(2)의 출사면으로부터의 광이 X축 방향(각 발광 유닛(3a, 3b)(LED(l0))의 배열 방향과 평행 방향)측에 비스듬히 하방으로 출사하고 있는 상황을 나타내고 있다.
또한, 도 7b는, 출사면으로부터 출사되는 광의 Z축 방향에 대한 각도 θ가 20°, 출사면으로부터 출사되는 광의 X축 방향에 대한 각도 Φ가 90°인 것을 나타내고 있다. 도 7b의 경우에서는, 도광판(2)의 출사면(2d)로부터의 광이 Y축 방향(각 발광 유닛(3a, 3b)(LED(10))의 배열 방향과 직교하는 방향)측에 비스듬히 하방으로 출사하고 있는 상황을 나타내고 있다.
도 7a의 경우에 있어서, 도광판(2)의 출사면으로부터 출사되는 광의 모든 광도 Etotal(θ, Φ)은 식 (3)에 기초하여, 이하의 식 (5)로 나타낼 수 있다.
Etotal(20°, O°)＝ΣΔPi(20°, O°)/Δω …식 (5)
또한, 도 7b의 경우에 있어서, 도광판(2)의 출사면으로부터 출사되는 광의 모든 광도 Etotal(θ, Φ)은 식 (3)에 기초하여, 이하의 식 (6)으로 나타낼 수 있다.
Etotal(20°, 90°)＝ΣΔPi(20°, 90°)/Δω …식 (6)
그리고, 본 발명에서는, 도광판(2)의 출사면으로부터 광속이 출사될 때에, 도 7a, 도 7b의 경우에서의 조도 분포의 이방도를, 이하의 식 (7)과 같이 정의한다.
Etotal(20°, 0°)/Etotal(20°, 90°) …식 (7)
즉, 예를 들어 출사면(2d)으로부터 출사되는 광의 Z축 방향에 대한 각도 θ가 20°일 때에 있어서, 각도 Φ가 90°인 경우의 전 광도값에 대한 각도 Φ가 0°인 경우의 전 광도값의 비를 산출함으로써, 이 비의 값(이하, 「조도 분포의 이방성 평가값」이라고 함)으로부터 조도 분포의 이방성의 정도를 객관적으로 평가할 수 있다.
도 8은, 출사면(2d)으로부터 출사되는 광의 Z축 방향에 대한 각도 θ가 20°일 때에 있어서, 각도 Φ가 90°인 경우의 전 광도값에 대한 각도 Φ가 0°인 경우의 전 광도값의 비(조도 분포의 이방성 평가값)의 결과를 나타내는 실험 데이터이다. 도 8에서는, 상기한 조명 장치(1)의 도광판(2)의 출사면(2d)에 형성한 볼록조(8)의 형상을 렌티큘러 렌즈 형상(부호 a), 사다리꼴 형상(부호 b), 포물선상(부호 c)으로 한 경우의 조도 분포의 이방성 평가값의 결과를 나타내고 있다. 또한, 도광판(2)의 저면(2c)에는 상기한 꼭지각 100°의 V자상의 오목조(7)가 형성되어 있다.
또한, 도 8의 부호 d는 비교용 도광판의 조도 분포의 이방성 평가값이다. 이 비교용 도광판은 본 발명과 같이 저면에 V자상의 오목조와 출사면에 볼록조가 각각 형성되어 있지 않은 평면상의 양면이고, 또한 저면에는 인쇄 도트 호칭되는 백색 도트(산란 도트)가 인쇄되고, 반사부가 복수 형성되어 있다.
도 8에 있어서, 렌티큘러 렌즈 형상(부호 a)의 경우에서는 종횡비를 20(%), 30(%), 35(%), 40(%), 50(%)로 변화시키고, 사다리꼴 형상(부호 b)의 경우에서는 밑각을 30°, 40°, 45°, 50°, 55°, 60°로 변화시키고, 포물선상(부호 c)의 경우에서는, 이차 함수의 상수 a를 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3으로 변화시켰을 때의 값이다. 또한, 도 8의 가로축은 이들 수치를 변화시켜서 각각 형성한 도광판을 갖는 조명 장치의 종류(1 내지 6)를 나타내고 있다.
도 8의 조도 분포의 이방성 평가값의 실험 결과로부터 명백한 바와 같이, 부호 d의 비교용 도광판(저면에 도트상의 반사부를 갖는 구성)에서는, 조도 분포의 이방성 평가값은 0.98 정도이고, 이것은 Φ＝0°방향보다도 Φ＝90°방향으로의 출사가 많은 것을 나타내고 있다.
바꿔 말하면 도광판 내부의 광 전파 방향으로 평행한 방향에 출사광이 많고, 광의 전파 방향과 직교하는 방향에는 적은 것을 나타내고 있다. 이에 대하여, 본 발명의 도광판(2)과 같이, 출사면(2d)의 볼록조(8)의 형상을 렌티큘러 렌즈 형상(부호 a), 사다리꼴 형상(부호 b), 포물선상(부호 c)으로 형성하고, 저면(2c)에 V자상의 오목조(7)를 형성한 경우에서는 조도 분포의 이방성 평가값은 1.2 내지 1.9 정도이고, 모두 1 이상이다.
즉, 본 발명의 도광판을 사용한 경우, Φ＝9O°방향보다도, Φ＝O° 방향으로의 출사가 많은 것을 나타내고 있고, 성능이 크게 다르다. 비교용 도광판(부호 d)보다도 조도 분포에 이방성을 갖고 있다고 판단할 수 있다.
따라서, 상기한 조도 분포의 이방도(Etotal(2O °, O°)/Etotal(2O°, 90°) 식 (5))가 적어도 1.2 이상이면, 조도 분포에 이방성을 갖고 있는 조명 장치라고 판단할 수 있으므로, 상기한 조건 (2)는 이하와 같다.
Etotal(20 °, O°)/Etotal(20 °, 90°)＞1.2 …조건 (2)
이와 같이, 도광판(2)의 저면(2c)에 V자상의 오목조(7)를 형성하고, 도광판(2)의 출사면(2d)에 사다리꼴 형상(또는 렌티큘러 렌즈 형상이나 포물선상)의 볼록조(8)를 형성하고, 상기의 조건 (1), 조건 (2)를 만족하도록 설정하고 있으므로, 직하 조도가 우수하고, 또한 조도 분포에 이방성을 갖고 있는 엣지 라이트 방식의 조명 장치(1)를 제공할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 엣지 라이트 방식의 조명 장치(1)는 조도 분포에 이방성을 갖고 있다. 그래서, 예를 들어, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 조명 장치(1)를 천장에 설치하고, 직하로부터 X축 방향(각 발광 유닛(3a, 3b)(LED(l0))의 배열 방향과 평행 방향), 및 Y축 방향(각 발광 유닛(3a, 3b)(LED(lO))의 배열 방향과 직교하는 방향)을 따른 주변부에서의 조도 얼룩을 측정하였다. 또한, 도 9에 도시한 조명 장치(1)는 한 변이 600mm의 정사각형상이며, 바닥(측정면)으로부터 2m 상방의 천장에 설치되어 있다.
도 1Oa는 상기한 조명 장치(1)의 도광판(2)의 출사면(2d)에 형성한 볼록조(8)의 형상을 렌티큘러 렌즈 형상(부호 a), 사다리꼴 형상(부호 b), 포물선상(부호 c)으로 한 경우의 X축 방향에서의 조도 얼룩의 측정 결과이고, 도 10b는 Y축 방향에서의 조도 얼룩의 측정 결과이다. 또한, 도광판(2)의 저면(2c)에는 상기한 꼭지각 100°의 V자상의 오목조(7)가 형성되어 있다. 도 10a, 도 10b에 있어서, 렌티큘러 렌즈 형상(부호 a)의 종횡비는 20(%), 사다리꼴 형상(부호 b)의 밑각은 50°, 포물선상(부호 c)의 이차 함수의 상수 a는 1.1이다.
또한, 도 10a의 가로축의 A, B, C는 직하 조명 영역으로부터의 X축 방향의 측정 위치(30Omm, 60Omm, 90Omm)이고, 도 10b의 가로축의 D, E, F는 직하 조명 영역으로부터의 Y축 방향의 측정 위치(30Omm, 600mm, 900mm)이다.
도 10a, 도 10b에서는, 조명 장치(1)의 바로 아래의 조도를 기준으로 하여 (조도 얼룩이 1.00으로 한 경우), 이 수치가 1.00으로부터 작아질수록 조도가 저하되는 것을 의미하고 있다. 즉, 조도 얼룩의 수치가 1.00에 가까울수록 직하의 조도에 가깝고, 조도 얼룩의 수치가 작을수록 조도가 낮아진다.
따라서, 도 1Oa에 도시한 X축 방향에 있어서는, 측정 위치 C(900mm)에서도 조도 얼룩이 0.65 내지 0.78 정도이고, 조도가 그다지 저하되어 있지 않다. 한편, 도 10b에 도시한 Y축 방향에 있어서는, 측정 위치 D(300mm)에서의 조도 얼룩이 0.70 내지 0.79 정도이고, 측정 위치 C(900mm)에서의 조도 얼룩이 0.40 정도이고, 조도가 X축 방향보다도 대폭으로 저하되어 있다.
이와 같이, 본 발명의 엣지 라이트 방식의 조명 장치(1)는 X축 방향에 대해서는 조도 분포의 균일성을 증가시키고, Y축 방향에 대해서는 조도 분포에 큰 이방성을 갖도록 하여 비출 수 있다.
실시예
(실시예 1)
WO2006/013969호 공보의 실시예에 기재된 방법에 준하고, 높이 H 0.02mm이고 천단면에 O.02mm의 평탄부를 가지고, 경사면의 경사각이 50°인 단면이 사다리꼴 형상의 오목조 패턴을 형성하고, 상기 사다리꼴 형상의 오목조 패턴은 폭이 0.054mm이고, 이웃하는 패턴 간에는 0.006mm의 평탄부를 가지는 출사면측의 스탬퍼 1을 제작하였다.
한편, 저면측의 스탬퍼(이하, 스탬퍼 2)는 높이 0.006mm이고 꼭지각이 100°(경사각 R＝40°)의 프리즘 패턴을 소정의 간격으로 배열시키고, 마찬가지로 니켈 전주(電鑄)층을 형성하고, 이 원반을 박리하여 제작하였다.
이들 스탬퍼 1 및 스탬퍼 2를 전사형으로 하여 사출 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 삽입하고, 사출 성형법으로 도광판을 얻었다. 얻어진 도광판의 외측 치수는 가로×세로×높이가 600×600×3(mm)이었다.
상기 도광판은 출사면이 사다리꼴 형상의 볼록조와 오목조가 교대로 배치되어 있고, 저면에는 V자상의 오목조가 높이 0.006mm, 평균 밑각에 해당하는 오목조의 입사 단면측의 X축에 평행한 경사면의 저면에 대한 평균 경사도 R은 40°이고, V자상의 오목조의 피치는 입사 단면측 0.557mm로부터 도광판의 중앙부 0.121mm까지 점차 완만하게 감소하도록 변화시켰다.
또한, 발광 유닛으로서, 산켄 덴키 가부시키가이샤 제조의 형번(型番) SEPWA2OO1의 멀티칩 LED 모듈(외측 치수 13.7mm, 발광 길이 11.4mm)을 사용하였다.
1차 광원을 형성하기 위하여 43개의 발광 유닛을 등간격(13.9mm)으로 배치시켜서, 상기 도광판의 저면의 오목조 패턴과 평행한 단면을 입사 단면으로 하고, 이 입사 단면을 X축에 평행하게 배치시키고, 이 대향하는 2개의 입사 단면을 따라, 1차 광원을 배치시켰다. 이 발광 유닛은 대향하는 2개의 입사 단면에 배치되기 때문에, 합계 2×43＝86개 사용하였다.
그리고, 도광판의 저면(2c)에는 반사 시트(4)(토레 가부시키가이샤 제조: 형번 E6SL)를 배치하고, 이들 부재를 금속 프레임에 수납시켰다. 그리고, 이 위로부터 폴리스티렌제의 지지 프레임으로 배면의 금속 프레임을 결합시켰다.
이와 같이 하여 형성한 조명 장치에 있어서, 각 발광 유닛에 대하여 인버터를 연결하여 10OV 콘센트에 접속할 수 있도록 하여 광학 성능을 측정하였다. 전 광속은 상기 조명 장치를 Lapsphere사 제조의 적분구에 넣어 측정하였다. 이 측정값을 2π로 나누어 평균 광도를 구하였다.
광도 측정은 휘도계(코니카 미놀타 센싱 가부시키가이샤 제조: CA2000)를 사용하였다. 도광판의 중심으로부터, 3m 이격한 위치에 측정기를 설치하고, 도광판의 발광 영역을 포함하도록 휘도 측정 영역을 정하여 평균 휘도를 구하였다. 이 평균 휘도를 외관상의 측정 면적을 곱하여 광도를 구하였다. 이 광도는 도광판의 발광면의 중심을 기준으로, 도광판의 출사면의 법선 방향에 대하여, 20°기울어진 방향에 있어서, X축 방향으로 기울였을 때의 광도 E(20°, O°)와 Y축 방향으로 기울였을 때의 광도 E(20°, 90°), 정면 방향의 광도 E(θ＝O)를 측정하였다.
이 결과, 직하 조도 평가값은 3.86, 조도 분포의 이방성 평가값: E(20°, 0°)/E(20°, 90°)는 1.37이었다.
또한, 상기 조명 장치로부터 2m 이격한 평면에 있어서, 도 9에 도시한 A, B, C, D, E, F 지점과 직하에 조도계(코니카 미놀타 센싱 가부시키가이샤 제조: T-1OM)을 두어 조도를 측정하고, A/D , B/E, C/F의 조도비를 구하였다.
이 결과, 직하 조도는 200lx, A/D＝1.28, B/E＝1.64, C/F＝1.76이 되고, 조도 분포에 이방성이 있었다.
(실시예 2)
실시예 1에 있어서, 출사측의 스탬퍼에 형성된 오목조를 렌티큘러 패턴으로 하고, 그 종횡비만을 여러가지로 변경하여 도광판을 제작한다. 또한, 오목조의 렌티큘러 패턴은 폭이 0.05mm이고, 이웃하는 패턴 간에는 0.001mm의 평탄면을 갖는다.
표 1에 얻어진 도광판을 실시예 1과 같은 조명 장치에 삽입하였다고 하고, 광학 평가를 행한 결과를 수치 계산으로 구하여 정리하였다. 수치 계산은 실시예 1의 실측값에 맞도록 조건을 정하여 수행하였다.
Figure pat00003
모두 직하 조도 평가값은 2 이상, 이방성 평가값도 1.2 이상이고, 2m 아래의 조도 평가면에서의 조도비도 이방성을 나타내고 있었다.
(실시예 3)
실시예 1에 있어서, 출사측의 스탬퍼에 형성된 오목조의 패턴을, 오목조의 단면 형상이 포물선상의 것으로 변경하여 도광판을 제작한다. 상기 포물선의 단면 형상은 y＝ax2로 정의되고, 계수 a를 다양하게 변경하였다. 또한, 상기 포물선상의 패턴은 폭이 0.05mm이고, 이웃하는 패턴 간에는 0.001mm의 평탄면을 갖는다.
표 2에 얻어진 도광판을 실시예 1과 같은 조명 장치에 삽입하였다고 하고, 광학 평가를 행한 결과를 수치 계산으로 구하여 정리하였다.
Figure pat00004
모두 직하 조도 평가값은 2 이상, 이방성 평가값도 1.2 이상이고, 2m 아래의 조도 평가면에서의 조도비도 이방성을 나타내고 있었다.
(실시예 4)
실시예 1에 있어서, 출사측의 스탬퍼에 형성된 오목조의 패턴을, 오목조의 단면 형상이 하기의 식 (8)에 따르는 곡선상의 것으로 변경하여 도광판을 제작하였다. 또한, 상기 곡선상의 패턴은 폭이 0.06mm이고, 이웃하는 패턴 간에는 0.001mm 의 평탄면을 갖는다.
[수학식 3]
Figure pat00005
얻어진 도광판을 실시예 1과 같은 조명 장치에 삽입하여 광학 평가를 행하였다. 이 결과, 직하 조도 평가값은 3.68, 조도 분포의 이방성 평가값은 1.32이었다.
또한, 직하 조도는 206lx, A/D＝1.27, B/E＝1.52, C/F＝1.57이 되고, 조도 분포에 이방성이 있었다.
(실시예 5)
실시예 2에 있어서, 출사측의 스탬퍼에 형성된 오목조를 종횡비 20%의 렌티큘러 패턴에 고정하고, 도광판의 저면의 V자상 오목조의 꼭지각을 변경한 경우이다.
표 3에 얻어진 도광판을 실시예 1과 같은 조명 장치에 삽입하였다고 하고, 광학 평가를 행한 결과를 수치 계산으로 구하여 정리하였다.
Figure pat00006
V자상 오목조의 꼭지각이 75°, 85°, 100°에서는 직하 조도 평가값, 조도 분포의 이방성 평가값 모두 조건을 충족하고 있었지만, V자상 오목조의 꼭지각이 105°에서는 직하 조도 평가값, 조도 분포의 이방성 평가값 모두 조건을 충족하지 않았고, 특히 직하 조도에 있어서 낮은 값이 되었다. 또한, V자상 오목조의 꼭지각이 70°에서는 조도 분포의 이방성 평가값이 조건을 충족하지 않았고, 조도 분포도 등방적이었다.
(실시예 6)
실시예 4에 있어서, 출사측의 스탬퍼에 형성된 오목조의 패턴에 있어서, 식 (8)로 정의되는 패턴에 고정하고, 도광판의 저면의 V자상 오목조의 꼭지각을 변경한 경우이다.
표4에 수득된 도광판을 실시예 1과 같은 조명 장치에 삽입하였다고 하고, 광학 평가를 행한 결과를 수치 결과로 구하여 정리하였다.
Figure pat00007
V자상 오목조의 꼭지각이 80°, 95°, 100°에서는 직하 조도 평가값, 조도 분포의 이방성 평가값 모두 조건을 충족하고 있었지만, V자상 오목조의 꼭지값이 70°, 105°에서는 조도 분포의 이방성 평가값의 조건을 충족하지 않았고, 조도 분포가 등방적이 되었다.
(실시예 7)
실시예 3에 있어서, 출사측의 스탬퍼에 형성된 오목조의 패턴에 있어서, 포물선의 2차 계수가 1.1로 정의되는 패턴에 고정하고, 도광판의 저면의 V자상 오목조의 꼭지각을 변경한 경우이다.
표 5에 얻어진 도광판을 실시예 1과 같은 조명 장치에 삽입하였다고 하고, 광학 평가를 행한 결과를 수치 계산으로 구하여 정리하였다.
Figure pat00008
V자상 오목조의 꼭지각이 80°, 100°, 105°에서는 직하 조도 평가값, 조도 분포의 이방성 평가값 모두 조건을 충족하였다.
V자상 오목조의 꼭지각이 75°에서는 도 9의 2배각 영역 내의 조도 균일성이 높고, 거의 조도가 균일하고, 이것보다 외측(3배각 영역으로부터 외측)으로부터 조도 분포의 이방성이 발현되었다. 또한, V자상 오목조의 꼭지각이 70°에서는 조도 분포의 이방성 평가값의 조건을 충족하지 않았고, 조도 분포는 도광 방향(Y축 방향)과 평행한 쪽으로의 출사가 다소 많은, 조도 분포가 되었다.
(비교예 1)
이 비교예는 PMMA제의 평판(판 두께 3mm)의 저면에 인쇄 도트를 부여하여 도광판을 제작한 경우이다.
도광판의 저면에는 입광 단면으로부터 멀어질수록 조밀해지도록 조밀(粗密)화한 백색 인쇄 도트를 형성하고(도광판 중앙부에서 도트 밀도 대(大)), 휘도 분포를 소정의 분포로 하였다. 얻어진 도광판을 실시예 1과 같은 조명 장치에 삽입하여, 광학 평가를 행하였다.
이 결과, 직하 조도 평가값은 1.80이고, 조도 분포의 이방성 평가값은 0.98이고, Y축과 평행 방향으로의 출사 성분이 X축과 평행 방향의 출사 성분보다 많고, 본 발명품과 분포가 반대였다.
또한, 직하 조도는 118lx, A/D＝0.97, B/E＝O.98, C/F＝O.98이 되고, 조도 분포는 대부분 등방적이었다.
1: 조명 장치
2: 도광판
2c: 저면
2d: 출사면
3a, 3b: 발광 유닛
4: 반사 시트
5: 확산 시트
7: 오목조
8: 볼록조
10: LED

Claims (8)

  1. 도광판의 적어도 한쪽의 측면측에 1차 광원이 설치되고, 상기 도광판은 출사면, 상기 출사면에 대향하는 저면, 및 적어도 일측면에 형성된 상기 1차 광원으로부터 출사된 광을 입사시키는 입사 단면을 갖는 엣지 라이트 방식의 조명 장치로서,
    X축과, X축에 직교하는 Y축으로 구성되는 X-Y 평면의 법선을 Z축으로 하고, 상기 1차 광원은 X축에 평행하게 배치되어 있고, 상기 도광판은 상기 X-Y 평면에 평행하게 배치되어 있고, 상기 도광판의 입사 단면은 X-Z 평면에 평행이고,
    상기 도광판은 상기 저면에 소정 피치로 형성된 X축 방향에 평행한 복수의 오목조 패턴과, 상기 출사면에 소정 피치로 형성된 Y축 방향에 평행한 복수의 볼록조 패턴을 갖고 있고,
    직하 조도를 높임과 동시에 조도 분포에 이방성을 갖게 하기 위해 상기 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광이,
    상기 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광의 평균 광도를 Em, 상기 도광판의 출사면으로부터 Z축 방향으로 출사되는 광의 모든 광도를 Etotal로 하였을 때에 하기의 조건 (1)을 만족하고,
    또한, 상기 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광의 Z축 방향에 대한 각도 θ가 20°, 상기 출사면으로부터 출사되는 광의 X축 방향에 대한 각도 Φ가 0°일 때의, 상기 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광의 모든 광도 Etotal(20°, 0°)을
    Etotal(20 °, O°)＝ΣΔPi(20°, O°)/Δω
    로 하고, 상기 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광의 Z축 방향에 대한 각도 θ가 20°, 상기 출사면으로부터 출사되는 광의 X축 방향에 대한 각도 Φ가 90°일 때의, 상기 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광의 모든 광도 Etotal(20°, 90°)을
    Etotal(20 °, 9O°)＝ΣΔPi(20°, 9O°)/Δω로 했을 때에,
    하기의 조건 (2)도 함께 만족하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
    Etotal/Em＞2.0 … 조건 (1)
    Etotal(20 °, O°)/Etotal(20 °, 9O°)＞1.2 … 조건 (2)
    단, 상기 ΔPi(θ, Φ)는 상기 도광판의 출사면을 복수의 미소 구획으로 칸막이했을 때에 각 구획으로부터 (θ, Φ) 방향으로 Δω의 미소 입체각 내에 출사하는 광속, Σ는 상기 도광판의 출사면의 복수의 미소 구획에 대한 총합이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판의 출사면에 형성된 상기 볼록조 패턴은 단면이 사다리꼴 형상 또는 렌티큘러 렌즈 형상 또는 포물선상인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판의 출사면에 형성된 상기 볼록조 패턴은 단면 형상이 하기의 식에 따르는 곡선상인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
    [수학식 4]
    Figure pat00009
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판의 저면에 형성된 상기 오목조 패턴은 단면이 V자상이고 꼭대기부가 75˚ 내지 105˚로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 오목조 패턴은 상기 입사 단면으로부터 멀어짐에 따라 조밀하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판의 저면측에는 광을 반사하는 반사 시트를 갖고, 상기 도광판의 출사면측에는 광학 시트를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판의 저면측에 광을 반사하는 반사 시트를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 조명 장치는 천장에 부착하여 천장 조명으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
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