KR20180112887A

KR20180112887A - Ugr 감소용 조명부재 및 이를 포함하는 조명기구

Info

Publication number: KR20180112887A
Application number: KR1020170042836A
Authority: KR
Inventors: 양희제; 정동환
Original assignee: 희성전자 주식회사
Priority date: 2017-04-03
Filing date: 2017-04-03
Publication date: 2018-10-15

Abstract

본 발명은 조명기구에 장착되어 UGR (Unified Glare Rating) 을 감소시킴으로써 사용자의 눈부심을 감소시킬 수 있는 조명부재 및 이를 포함하는 조명기구에 관한 것이다.
발명의 일 실시예에 따른 UGR 감소용 조명부재는, 광학 플레이트; 산란입자와 레진을 포함하고, 상기 광학 플레이트의 일면에 형성되어 상기 광학 플레이트로 입사되는 광을 확산시키는 확산층; 및 다수의 광학 패턴을 포함하고, 상기 광학 플레이트의 상기 확산층이 형성된 면과 대향하는 면에 배치되어 상기 광학 플레이트로부터 방출되는 광을 집광시키는 집광층; 을 포함하고, 상기 광학 패턴은 비구면의 렌즈 형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조명부재 및 조명기구에 따르면, UGR을 효과적으로 감소시키면서도 우수한 발광 효율을 가지고 공간 상에서의 균일한 배광 능력을 발휘할 수 있는 조명기구를 제공할 수 있다. 또한, 조명기구를 간단한 구조로 형성할 수 있고, 비용적으로 경제적인 UGR 감소용 조명기구를 제공할 수 있다.

Description

UGR 감소용 조명부재 및 이를 포함하는 조명기구 {Illuminating member for reducing Unified Glare Rating and illuminating device including thereof}

본 발명은 UGR (Unified Glare Rating) 감소용 조명부재 및 이를 포함하는 조명기구에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 조명기구에 장착되어 UGR을 감소시킴으로써 사용자의 눈부심을 감소시킬 수 있는 조명부재 및 이를 포함하는 조명기구에 관한 것이다.

실내에 설치된 조명기구는 설치된 공간을 밝히는 것과 동시에 사용자의 눈부심을 줄이는 것이 중요하다. 조명에 의한 눈부심에 따른 불쾌감의 정도는 UGR Unified Glare Rating) 라는 상수를 이용하여 표현되고, UGR은 조명을 사용하는 사람들에게 불쾌감을 주는 정도를 정량화한 표준규격 값이다.

UGR은 조명장치가 설치된 천장에서 바닥면을 바라보는 방향을 0deg, 천장과 평행한 방향을 90deg로 할때, 65deg ~ 90deg로 나오는 광속 (flux, 단위 lm) 의 값으로 계산된다. 통상 UGR이 19이하인 값을 가지는 것이 실내 조명장치로서 적합하다.

이에, 65deg ~ 90deg의 범위에서 방출되는 광속을 줄이기 위하여 다양한 구조의 조명기구 또는 이에 포함되는 조명부재가 개발되고 있는 추세이다.

도 1은 종래의 평판 조명장치를 도시한 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 조명장치 (10) 는 광원 (1) 과 차광판 또는 반사갓 (2) 을 포함한다. 광원 (1) 으로는 백열전구, LED, CCFL 등 다양한 광원이 이 사용될 수 있다. 광원 (1) 으로부터 방출된 빛은 다양한 각도로 방출되게 된다. 이때, 점선으로 표시된 각도로 방출되는 빛이 사용자에게 전달되게 되면, 시각적으로 불쾌감을 일으킨다. 이에 종래의 조명장치 (10) 는 차광판 또는 반사갓 (2) 을 포함함으로써 점선으로 방출되는 빛의 각도와 방향을 조정하도록 구성된다.

하지만, 도 1과 같은 종래의 조명장치 (10) 는 UGR을 감소시킬 수는 있으나, 평판의 조명으로 제조하기에 한계가 있다. 또한, 종래의 조명장치 (10) 는 UGR을 감소시키기 위하여 지나치게 좁은 영역으로 빛을 집광시키기 때문에 넓은 공간에서의 실내 조명으로 사용하기에는 부적합하다는 문제점을 가진다.

조명기구 분야에서 UGR을 효과적으로 감소시키면서도 우수한 발광 효율을 가지고 공간 상에서의 균일한 배광 능력을 발휘할 수 있는 조명기구 기술에 대한 요구가 점차 확대되고 있다. 나아가, 이러한 조명기구 관련 기술의 구현은 간단하면서도 경제적일 필요성이 있다.

1. 한국 특허공개 제 10-2013-0053937 호 (발명의 명칭 :　조명 부재 및 이를 이용한 조명기기)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 조명기구에 장착되어 UGR을 효과적으로 감소시키면서도 우수한 발광 효율을 가지고 공간 상에서의 균일한 배광 능력을 발휘할 수 있는 조명부재를 제공함에 있다.

또한, 조명기구를 간단한 구조로 형성할 수 있고, 경제적으로 UGR 감소용 조명을 구현할 수 있도록 하는 조명부재를 제공함에 있다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 UGR 감소용 조명부재는, 광학 플레이트; 산란입자와 레진을 포함하고, 상기 광학 플레이트의 일면에 형성되어 상기 광학 플레이트로 입사되는 광을 확산시키는 확산층; 및 다수의 광학 패턴을 포함하고, 상기 광학 플레이트의 상기 확산층이 형성된 면과 대향하는 면에 배치되어 상기 광학 플레이트로부터 방출되는 광을 집광시키는 집광층; 을 포함하고, 상기 광학 패턴은 비구면의 렌즈 형상인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 비구면 렌즈의 출사면은 이하의 [관계식 1] 과 계수값에 따른 형상을 가질 수 있다.

[관계식 1]

(이때, r = 0.7, k = -4.5, A₄= 5.863, A₆= -0.1)

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 비구면 렌즈 형상의 Sag 값 (높이(h)/지름(R)) 이 0.4 내지 0.7의 범위에 포함될 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 집광층은 상기 광학 플레이트에 상기 광학 패턴이 임프린팅 (imprinting) 되어 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 집광층은 상기 광학 플레이트에 접착제를 매개로 부착되고, 상기 접착제는, 허니콤 형상으로 제조된 OCA 필름이고 상기 집광층과 상기 광학 플레이트 사이에서 에어 갭 (air gap) 을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 산란입자는 SiO₂, TiO₂, Al₂O₃ 를 포함하는 군에서 선택된 어느 하나 또는 하나 이상의 조합으로 구성되는 무기 산화물일 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 UGR 감소용 조명기구는, 본 발명의 조명부재를 포함하여, UGR 값이 18이하로 구현되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 UGR 감소용 조명부재에 따르면, UGR을 효과적으로 감소시키면서도 우수한 발광 효율을 가지고 공간 상에서의 균일한 배광 능력을 발휘할 수 있는 조명기구를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 UGR 감소용 조명부재에 따르면, 조명기구를 간단한 구조로 형성할 수 있고, 비용적으로 경제적인 UGR 감소용 조명기구를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 평판 조명장치를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 UGR 감소용 조명부재를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 4는 광학 패턴의 비구면 렌즈 형상을 도시한 개략적인 그래프이다.
도 5는 집광층에 형성되는 광학 패턴의 다양한 형상에 따른 배광 분포를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 UGR 감소용 조명부재를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 7은 광학 플레이트와 집광층 사이에 게재되는 OCA 필름의 형상에 따른 배광 분포를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 따른 UGR 감소용 조명부재 및 조명기구에 대하여 자세히 설명한다.

본 발명의 UGR 감소용 조명부재 (100, 200) 는 조명기구의 광원의 하측에 배치되어, 광원으로부터 입사되는 광을 산란 및 집광시키면서 투과시키는 역할을 한다. 조명부재 (100, 200) 외의 기타 조명기구의 구성에 대해서는 본 발명에서 별도로 한정되지 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 UGR 감소용 조명부재를 도시한 개략적인 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면을 도시한 개략적인 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 조명부재 (100) 는 광학 플레이트 (110), 광학 플레이트의 일면에 형성된 확산층 (120), 확산층 (120) 과 대향하는 면에 형성된 집광층 (130) 을 포함한다.

광학 플레이트 (110) 는 조명부재 (100) 의 기재 또는 기판이 되는 구성으로서, 조명부재 (100) 로 입사되는 광을 투과시킬 수 있도록 투광성 있는 재질로 형성된다. 광학 플레이트 (110) 는 투광성 있는 합성수지 필름으로 형성될 수 있으며, 예컨대 광학 플레이트 (110) 는 PC (polycarbonate), PS (polystyrene), PMMA (Polymethyl methacrylate) 및 PET (Polyethylene terephthalate) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.

확산층 (120) 은 광학 플레이트의 일면에 형성되어 상기 광학 플레이트 (110) 로 입사되는 광을 확산시킨다. 확산층 (120) 은 투명수지 (121) 에 다수의 산란입자 (122) 를 포함하여, 광학 플레이트 (110) 의 일면에 도포되어 형성될 수 있다.

투명수지 (121) 는 광을 투과시키면서 산란입자 (122) 를 적절히 분포시킬 수 있는 공지의 투명수지가 채용될 수 있다. 투명수지 (121) 는 광학 플레이트 (110) 와의 접착성이 좋으면서 산란입자 (122) 를 골고루 분산시키고 산란입자 (122) 의 침전을 방지할 수 있는 바인더 수지일 수 있다. 예컨대, 투명수지 (121) 는 아크릴계 수지와, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 멜라민계 수지 등일 수 있다. 본 발명에서 특별히 한정되지 않는다.

투명수지 (121) 는 조명기구의 휘도 (brightness) 를 유지하기 위하여, 투과성이 가능한 한 높은 것이 사용되는 것이 바람직하다.

확산층 (120) 은 조명의 시야각 특성을 향상시키기 위하여 광원에서부터 방출된 광을 확산시키기 위한 구성으로서, 확산층 (120) 에 포함되는 산란입자 (122) 는 조명부재 (100) 로 입사되는 광을 확산시켜 소정의 광 산란각 분포를 부여하는 역할을 한다.

산란입자 (122) 는 무기 입자 또는 유기 입자일 수 있다. 무기 입자로는 SiO2 (Silicon dioxide), TiO2 (Titanium dioxide), Al2O3 (Aluminium oxide) 와 같은 산화물 입자가 사용되는 것이 바람직하고, 유기 입자로는 높은 투광성을 갖는 재료로 이루어진 플라스틱 비즈가 사용되는 것이 바람직하다. 여기서, 플라스틱 비즈는 PMMA (Polymethyl methacrylate), PC (polycarbonate), PS (polystyrene) 등의 소재로 형성된 것일 수 있다. 다만, 이러한 산란입자 (122) 의 종류는 예시적인 것이므로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 입사되는 광에 소정의 산란각을 부여하여 확산시킬 수 있는 것이라면 적절한 것이 채용될 수 있음은 물론이다.

산란입자 (122) 의 크기는 균일한 것이 바람직하고, 예컨대 0.5 에서 5.0 ㎛ 의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 산란입자 (122) 의 크기가 균일하면 입자의 산란 특성이 거의 동일하고 따라서 확산층 (120) 에서의 헤이즈 값을 쉽게 제어할 수 있다.

확산층 (120) 의 헤이즈 값이 너무 낮으면 광원으로부터 방출된 광을 반사하게 되거나 사용자의 눈부심을 유발할 수 있고, 헤이즈 값이 너무 높으면 확산층의 표면이 하얗게 불투명해지는 문제점이 생길 수 있다. 조명부재 (100) 에서 확산층 (120) 의 헤이즈 값은 0.5<hs<30 범위에 속하도록 구성되는 것이 바람직하며, 산란입자 (122) 는 확산층 (120) 의 표면을 적절하게 거칠게 하여 헤이즈 값이 전술한 범위에 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 확산층 (120) 에 상이한 입자 크기를 갖는 2 이상의 종류의 산란입자 (122) 가 포함될 수도 있고, 상술한 무기 입자와 유기 입자가 혼합되어 포함될 수도 있다.

투명수지 (121) 와 산란입자 (122) 간의 굴절률 차이는 0.02 에서 0.20 의 범위인 것이 바람직하다. 이 차이가 0.02 보다 작으면, 확산층 (120) 이 광을 확산시키는 정도가 작아 부적합하고, 차이가 0.20 보다 크면 광이 확산층 (120) 의 전체가 백색 또는 반투명이 되도록 확산되기 때문에 부적합하다. 보다 바람직하게는 굴절율 차이가 0.03 에서 0.15 의 범위일 수 있다.

집광층 (130) 은 다수의 광학 패턴을 포함하고, 확산층 (120) 과 대향하는 면에 배치되어 광학 플레이트 (110) 로부터 방출되는 광을 집광시킨다.

집광층 (130) 의 광학 패턴 (131) 은 광학 플레이트 (110) 의 표면에 일체형으로 형성되거나 또는 별도의 수지를 도포하여 패터닝하는 임프린팅 (imprinting) 공정으로 구현될 수 있다. 예시적으로 집광층 (130) 은 광학 플레이트 (110) 를 열 및 압력을 이용하여 몰딩하여 렌즈 패턴을 일체형으로 구현되거나, 광학 플레이트 (110) 상에 수지를 도포하고 광학 패턴 (131) 을 형성한 후 열 또는 빛을 이용하여 경화시키는 방식으로 형성될 수 있다.

이때, 집광층 (130) 에 포함되는 다수의 광학 패턴 (131) 은 비구면의 렌즈 형상으로 형성된다. 이러한 광학 패턴 (131) 에 대해서는 도 4 및 도 5를 추가적으로 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 4는 광학 패턴의 비구면 렌즈 형상을 도시한 개략적인 그래프이고, 도 5는 집광층에 형성되는 광학 패턴의 다양한 형상에 따른 배광 분포를 나타내는 그래프이다.

구면이 아닌 비구면 (比球面, aspheric surface) 은 눈과 마찬가지로 중심부에서 주변부로 점진적으로 편평해지는 구조를 하고 있으며, 기존의 구면 형상을 포물면이나 쌍곡면 같이 변화시킨 형상을 의미한다.

도 4를 참조하면, 광학 패턴 (131) 은 이러한 비구면 렌즈 형상을 가지며, 비구면 렌즈의 출사면은 도시된 그래프의 궤적에 따를 수 있다. 도 4의 그래프의 궤적은 이하의 [관계식 1] 과 계수값에 따른 것이다.

[관계식 1]

x는 광축으로부터 수직방향의 거리를 의미하고, Z는 비구면 정점의 접평면과 x점까지의 거리를 의미한다. r은 비구면 정점에서의 곡률반경 (즉 렌즈의 출사면의 곡률반경) 이고, k는 원추계수 또는 코닉상수 (conic constant) 이고, A4 는 4차항 비구면 계수, A6 는 6차항 비구면 계수 값이다.

본 발명의 광학 패턴 (131) 은 r = 0.7, k = -4.5, A4 = 5.863, A6 = -0.1 인 경우의 (x,Z) 궤적에 따른 비구면의 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

각각의 계수 값이 r > 0.7, k > -4.5, A4 > 5.863, A6 > -0.1 인 경우, 렌즈의 높이 (h) 대비 지름 (R) 이 커지게 되고, 이에 따라 집광층 (130) 에서의 집광 효과가 저하되게 되고, 공간 상의 배광 형태가 좌우로 퍼지게 되어 조명으로서 활용하기에 부적절하다. 반대로 각각의 계수 값이 r < 0.7, k < -4.5, A4 < 5.863, A6 < -0.1 인 경우, 렌즈의 높이 (h) 대비 지름 (R) 이 작아지게 되고, 이에 따라 집광층 (130) 에서의 집광 효과가 과도하게 생기게 되어, 공간 상의 배광 형태가 매우 좁아지게 되어 조명으로서 활용하기에 부적절하다.

본 출원인의 반복 실험에 따라, 계수 값이 r > 0.7, k > -4.5, A4 > 5.863, A6 > -0.1 인 경우 UGR 값이 22이상으로 측정되어 본 발명의 UGR을 감소하기 위한 목적에 부합하지 않으며, 계수 값이 r < 0.7, k < -4.5, A4 < 5.863, A6 < -0.1 인 경우 UGR 값은 18이하로 측정되어 본 발명의 UGR을 감소하기 위한 목적에는 부합하나 좁은 배광 형태로 인하여 조명으로서 사용하기에 부적절하다는 결론에 이르게 되었다. 이에, 본 발명의 광학 패턴 (131) 의 비구면 렌즈의 출사면을 상기의 [관계식 1] 에 따르며 계수 값이 r = 0.7, k = -4.5, A4 = 5.863, A6 = -0.1 일 때의 (x,Z) 궤적에 따라 형성함으로써, 조명기구의 UGR을 감소시키면서도 적합한 배광 형태를 구현한다.

도 5의 배광 분포에 관한 그래프는 본 발명의 광학 패턴 (131) 의 출사면의 형상이 도 4에 도시된 궤적과 같이 비구면으로 형성되는 경우의 효과를 설명하기 위한 것이다. 구체적으로, 도 5의 (a)는 종래의 구면의 광학 패턴이 사용되는 경우의 배광 분포를 도시한 그래프이고, 도 5의 (b)는 본 발명의 비구면 광학 패턴이 사용되는 경우의 배광 분포를 도시한 그래프이다.

도 5의 (a)의 배광 분포 그래프에 따르면, 구면의 출사면으로부터 광이 출사되기 시작하는 지점의 부근에서 -80deg 내지 -70deg 사이 또는 +70deg 내지 +80deg 사이의 영역으로 광이 방출되는 것이 관측된다. 반면, 도 5의 (b)의 배광 분포 그래프에 따르면, 비구면의 출사면으로부터 광이 출사되기 시작하는 지점의 부근에서 -80deg 내지 -70deg 사이 또는 +70deg 내지 +80deg 사이의 영역으로 광이 방출되지 않는 것을 확인할 수 있다.

이 경우 계산된 UGR 값을 비교하면, 도 5의 (a)의 배광 분포 그래프에 따른 UGR 값은 +90deg 에서 18.9, 0deg에서 18.8로 산출되고, 도 5의 (b)의 배광 분포 그래프에 따른 UGR 값은 90deg 에서 18.0, 0deg에서 18.0으로 산출되어, 본 발명의 광학 패턴 (131) 이 비구면 렌즈의 형상으로 형성되는 경우 보다 개선된 UGR 값의 결과가 나오는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 5의 (a)의 배광 분포에 비하여 도 5의 (b)의 배광 분포의 좌우측 면적이 좁게 변화되고, 이로써 비구면의 렌즈를 사용하는 경우 조명기구로부터 수직 아래로 모아지는 빛이 증가하였음을 확인할 수 있다. 이에, 본 발명의 비구면 렌즈를 사용하는 경우 종래의 구면 렌즈 대비 UGR 값이 개선되면서 (즉, 18 이하로 낮아지면서) 광효율이 108% 이상으로 향상되는 결과를 얻을 수 있게 된다.

다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 광학 패턴 (131) 은 비구면 렌즈 형상을 가지면서, 렌즈의 Sag 값 (높이(h)/지름(R)) 이 0.4 내지 0.7의 범위에 포함되도록 형성될 수도 있다. 렌즈의 Sag 값의 조절을 통해 UGR 을 줄일 수 있는데, 렌즈의 Sag 값이 높을수록 빛은 천장에서 바닥면을 바라보는 방향으로 더 굴절되게 되고, 이에 따라 UGR가 감소되는 효과를 나타낼 수 있다.

다만, Sag 값이 일정 구간에서는 사이드 로브 (side-lobe) 라는 측면 빛샘 현상이 발생하게 되며, 이는 UGR 조건을 만족시키지 못하는 결과를 가져온다. 또한, 렌즈들의 Sag가 높아질수록 광이 들어오는 방향으로 되돌아가는 리사이클 (recycle) 현상이 심해져서 반사가 많이 일어나고 이는 광효율을 감소시키는 결과를 가져온다. 다시 말해, UGR 값을 줄이기 위해 광의 발산 각도 범위을 과도하게 좁히게 되면 (즉, 렌즈의 Sag 값을 너무 높이면) 광효율이 낮아질 뿐만 아니라 빛이 조사되는 면적 또한 줄어들게 된다. 이 경우, 렌즈의 Sag 값이 낮은 조명 장치와 비교하여 동일한 면적을 조명하기 위해 더 많은 조명장치가 요구된다.

Sag 값이 기설정된 값 보다 높으면 (본 발명에서는 Sag 값이 0.7 이상이면) UGR 조건은 만족하나 광효율이 떨어지게 되고, Sag 값이 너무 낮으면 (본 발명에서는 Sag 값이 0.4 이하이면) 광효율 감소는 최소화되나 UGR 조건을 만족하지 못하게 된다. 따라서 UGR 값이 19이하인 기준에 부합되게 하면서 광효율이 낮아지는 것을 최소화함과 동시에 광의 조사 면적 또한 최대한 유지하는 방식으로 비구면 렌즈의 형상 및 Sag 값이 결정되어야 하고, 본 발명에서는 광학 패턴 (131) 의 비구면 렌즈의 Sag 값의 범위를 0.4 이상 0.7 이하로 구성한다.

집광층 (130) 의 광학 패턴 (131) 은 동일한 형상과 사이즈로 균일하게 배치되는 구조를 도시한다. 기설정된 UGR 값과 배광 특성을 유지하기 위하여 동일한 형상과 사이즈의 광학 패턴 (131) 이 균일하게 배치되는 것이 바람직하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 서로 다른 크기의 광학 패턴 (131) 이 불균일하게 배치하는 것도 가능하다. 다만 이러한 경우라도, 광학 패턴 (131) 은 비구면 렌즈의 형상으로 형성되고 상술한 바와 같이 비구면 렌즈의 출사면의 형상이 결정되어야 한다.

집광층 (130) 의 광학 패턴 (131) 의 채움율 (fill factor) 은 특별히 한정되지 않으나, 본 발명에서 Sag 값의 범위를 0.4 이상 0.7 이하로 구성하는 경우 광학 패턴 (131) 의 채움율은 40% 내지 80% 인 것이 바람직하다. 채움율이 증가함에 따라 투과하는 광의 집광도가 높아지게 되므로 UGR 이 낮아지는 효과가 나타난다. 다만, 채움율을 소정의 값 이상 높이게 되면 광효율이 낮아질 뿐만 아니라 빛이 조사되는 면적 또한 줄어들게 되므로, 적절한 조명 면적을 유지하기 위하여 80% 이하의 비율을 갖도록 광학 패턴 (131) 이 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 UGR 감소용 조명부재에 대하여 자세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 UGR 감소용 조명부재를 도시한 개략적인 사시도이고, 도 7은 광학 플레이트와 집광층 사이에 게재되는 OCA 필름의 형상에 따른 배광 분포를 나타내는 그래프이다.

도 6을 참조하면, UGR 감소용 조명부재 (200) 는 광학 플레이트 (210), 광학 플레이트의 일면에 형성된 확산층 (220), 확산층 (220) 과 대향하는 면에 배치된 집광층 (230), 광학 플레이트 (210) 와 집광층 (230) 을 매개하는 접착층 (240) 을 포함한다.

본 실시예에 다른 조명부재 (200) 는 도 2 내지 도 5를 참조하여 상술한 조명부재 (100) 와 전체적으로 유사하나, 광학 플레이트 (210) 와 집광층 (230) 을 매개하는 접착층 (240) 을 포함한다는 점에서 차이가 있다. 구체적으로, 광학 플레이트 (210), 확산층 (220), 집광층 (230) 의 특징은 상술한 광학 플레이트 (110), 확산층 (120), 집광층 (130) 과 동일하다.

이에, 상술한 실시예에 따른 조명부재 (100) 와 동일한 특징에 대해서는 구체적인 설명을 생략하고, 이하에서는 집광층 (230) 이 접착층 (240) 을 매개로 광학 플레이트 (210) 의 일면에 배치되는 기술적 특징에 대하여 설명하도록 한다.

집광층 (230) 은 접착층 (240) 을 매개로하여 광학 플레이트 (210) 의 일면에 부착된다. 여기서, 접착층 (240) 은 허니콤 형상으로 제조된 OCA 필름이다. 허니콤 형상의 접착층 (240) 은 집광층 (240) 과 광학 플레이트 (210) 사이에서 에어 갭 (air gap, A) 을 형성한다.

광학 플레이트 (210) 를 투과한 광은 에어 갭 (A) 을 통과하면서 일차로 굴절하게 되고, 에어 갭 (A) 을 통과한 빛은 집광층 (230) 의 광학 패턴 (231) 에 따라 또 한번 굴절되어 집광이 이루어진다. 따라서, 본 실시예에 따른 조명 부재 (200) 는 허니콤 접착층 (240) 에 의해 형성된 에어 갭의하여 글레어 (Glare) 를 1차 감소시키며, 집광층 (230) 의 광학 패턴 (231) 에 의하여 글레어를 2차 감소시킴으로써 적합한 UGR 값을 얻도록 구현할 수 있다.

이와 같이, 허니콤 형상의 접착층 (240) 을 포함함으로써 얻는 배광 분포는 도 7에 비교하여 도시된다. 도 7의 (a)는 종래의 전면 필름 형태의 OCA 접착층이 사용되는 경우의 배광 분포를 도시한 그래프이고, 도 7의 (b)는 허니콤 형태의 OCA 접착층이 사용되는 경우의 배광 분포를 도시한 그래프이다.

도 7의 (a)의 배광 분포 그래프에 따르면, 광이 출사되기 시작하는 지점의 부근에서 -80deg 내지 -70deg 사이 또는 +70deg 내지 +80deg 사이의 영역으로 상당히 많은 양의 광이 방출되는 것이 관측되는 반면, 도 7의 (b)의 배광 분포 그래프에 따르면, -80deg 내지 -70deg 사이 또는 +70deg 내지 +80deg 사이의 영역으로 광이 방출되지 않으면서 도 7의 (a)의 배광 분포에 비하여 배광 분포의 좌우측 면적이 좁게 변화되고 것을 확인할 수 있다.

이 경우 계산된 UGR 값을 비교하면, 도 7의 (a)의 배광 분포 그래프에 따른 UGR 값은 +90deg 에서 21로 산출되고, 도 7 (b)의 배광 분포 그래프에 따른 UGR 값은 +90deg 에서 18.5로 산출되어, 허니콤 형태의 OCA 접착층 (240) 이 사용되는 경우 필름 형태의 OCA 접착층이 사용되는 경우 보다 개선된 UGR 값의 결과가 나오는 것을 확인할 수 있다.

이로써, 허니콤 형태의 접착층 (240) 을 매개로 하여 에어 갭 (A) 을 형성하게 되면 조명기구로부터 수직 아래로 모아지는 빛을 증가시킬 수 있고, 종래의 필름 형태의 OCA를 사용하는 경우에 비해 UGR 값이 개선되면서 (즉, 18.5 이하로 낮아지면서) 광효율이 향상되는 결과를 얻을 수 있게 되어 이점이 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100, 200 … UGR 감소용 조명부재
110, 210 … 광학 플레이트
120, 220 … 확산층
121 … 투명수지
122 …. 산란입자
130, 230 … 집광층
131, 231 … 광학 패턴
240 … 접착층
A … 에어 갭

Claims

광학 플레이트;
산란입자와 레진을 포함하고, 상기 광학 플레이트의 일면에 형성되어 상기 광학 플레이트로 입사되는 광을 확산시키는 확산층; 및
다수의 광학 패턴을 포함하고, 상기 광학 플레이트의 상기 확산층이 형성된 면과 대향하는 면에 배치되어 상기 광학 플레이트로부터 방출되는 광을 집광시키는 집광층; 을 포함하고,
상기 광학 패턴은 비구면의 렌즈 형상인 것을 특징으로 하는, UGR 감소용 조명부재.
제1항에 있어서,
상기 비구면 렌즈의 출사면은 이하의 [관계식 1] 과 계수값에 따른 형상을 가지는 것을 특징으로 하는, UGR 감소용 조명부재.
[관계식 1]

(이때, r = 0.7, k = -4.5, A₄= 5.863, A₆= -0.1)
제1항에 있어서,
상기 비구면 렌즈 형상의 Sag 값 (높이(h)/지름(R)) 이 0.4 내지 0.7의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는, UGR 감소용 조명부재.
제1항에 있어서,
상기 집광층은 상기 광학 플레이트에 상기 광학 패턴이 임프린팅 (imprinting) 되어 형성되는 것을 특징으로 하는, UGR 감소용 조명부재.
제1항에 있어서,
상기 집광층은 상기 광학 플레이트에 접착층를 매개로 부착되고,
상기 접착층은, 허니콤 형상으로 제조된 OCA 필름이고 상기 집광층과 상기 광학 플레이트 사이에서 에어 갭 (air gap) 을 형성하는 것을 특징으로 하는, UGR 감소용 조명부재.
제1항에 있어서,
상기 산란입자는 SiO₂, TiO₂, Al₂O₃ 를 포함하는 군에서 선택된 어느 하나 또는 하나 이상의 조합으로 구성되는 무기 산화물인 것을 특징으로 하는, UGR 감소용 조명부재.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 조명부재를 포함하여, UGR 값이 18이하로 구현되는 것을 특징으로 하는, 조명기구.