KR20200111616A - 벽면 조사용 램프 및 이를 사용한 조명 기구 - Google Patents

벽면 조사용 램프 및 이를 사용한 조명 기구 Download PDF

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테츠야 고다
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Abstract

본 발명은 조사광의 밝기의 불균일을 저감시켜 무대상의 벽면을 균일하게 비출 수 있는 램프 및 이를 사용한 조명 기구를 제공하는 것으로,
램프(11)를, 소정의 광을 방사하는 광원체(12)와, 광원체(12)로부터의 광을 받는 저면(30) 및 저면(30)으로부터 받아들인 광을 방사하는 출광면(32)을 갖는 렌즈(14)로 구성되고, 렌즈(14)의 단면에 있어서, 저면(30)의 길이(L1)에 비하여 출광면(32)의 길이(L2)쪽을 길게 설정한다.

Description

벽면 조사용 램프 및 이를 사용한 조명 기구{LAMP FOR LIGHTING A WALL FACE AND LIGHTING DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 무대 상의 벽면을 비추는 조명 기구에 관한 것이다.
종전부터 무대 상의 벽면을 비추는 것을 목적으로 한 다양한 조명 기구가 개발되고 있다. 예를 들어, 확산판을 사용하여 형광 램프로부터의 광을 벽면에 조사하는 조사 기구(특허 문헌 1)나, 확산판을 사용하여 칩 온 보드(이하, 간단히 「COB」라고 함)형의 LED로부터의 컬러광(복수 종류의 색을 포함하는 광)을 벽면에 조사하는 조사 기구, 복수 준비된 LED의 각각에 CPC(Compound Parabolic Concentrator: 복합 포물면형 집광기) 등의 광학계, 또는 리플렉터를 사용하여, 각 LED로부터의 광을 벽면에 조사하는 조명 기구가 개발되어 있다.
일본 공개 특허 평4-282504호 공보
그러나, CPC를 사용하면, 조사한 벽면에 대하여 수평 방향(또는 연직 방향)의 조도 불균일이나, 조사광의 색 불균일이 발생한다. 이는 단일색의 LED를 사용한 경우이어도, 다색의 LED를 사용한 경우이어도 동일하다.
또한, 다색의 LED에 리플렉터를 조합하여 사용하는 경우나, 다색의 COB에 확산판을 조합하여 사용하는 경우에는, 조명 기구를 바닥면에 설치하면 상기 조명 기구로부터 가까운 벽면의 하부만이 밝아지고, 바닥면과 천장면에 각각 조명 기구를 설치하면 각 조명 기구로부터 가까운 벽면의 하부 및 상부가 밝아져, 어느 쪽이든 벽면의 높이 방향의 중앙부가 어두워진다는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 조사광의 밝기의 불균일을 저감시켜 무대 위의 벽면을 균일하게 비출 수 있는 램프 및 이를 사용한 조명 기구를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일국면에 따르면,
소정의 광을 방사하는 광원체와,
상기 광원체로부터의 광을 받는 저면 및 상기 저면으로부터 받아들인 광을 방사하는 출광면을 갖는 렌즈를 구비하는 램프로,
상기 렌즈의 단면에 있어서, 상기 저면의 길이에 비하여 상기 출광면의 길이쪽이 길게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 램프가 제공된다.
바람직하게는 상기 렌즈의 높이는 상기 출광면의 상기 길이의 2배 이상이다.
바람직하게는 상기 렌즈의 상기 저면과, 상기 광원체 사이에는 공간이 설치되어 있다.
바람직하게는 상기 렌즈의 상기 출광면은, 반원통 형상의 이랑이 복수 나열되어 배치된 형상으로 되어 있다.
본 발명의 다른 국면에 따르면,
상술한 램프와, 상기 램프로부터 방사된 광을 반사시키는 리플렉터를 구비하는 조명 기구가 제공된다.
본 발명에 따르면, 단면에서의 저면의 길이에 비하여 출광면의 길이쪽이 길게 설정된, 상기 단면이 「쐐기」 형상의 렌즈를 사용함으로써, 상기 단면으로 보아, 저면에서 받아 들인 광원체로부터의 광의 입사각에 대하여, 출광면으로부터 방사되는 광의 출사각을 좁게 할 수 있다. 이에 의해, 조사광의 밝기의 불균일을 저감시켜 무대상의 벽면을 균일하게 비출 수 있는 램프 및 이를 사용한 조명 기구를 제공할 수 있었다.
도 1은 본 발명이 적용된 실시 형태에 관한 조명 기구(10)의 측면도이다.
도 2는 본 발명이 적용된 실시 형태에 관한 조명 기구(10)의 정면도이다.
도 3은 본 발명이 적용된 실시 형태에 관한 램프(11)의 사시도이다.
도 4는 본 발명이 적용된 실시 형태에 관한 램프(11)의 정면도이다.
도 5는 본 발명이 적용된 실시 형태에 관한 램프(11)의 측면도이다.
도 6은 본 발명이 적용된 실시 형태에 관한 램프(11)의 평면도이다.
도 7은 본 발명이 적용된 실시 형태에 관한 램프(11)의 단면도이다.
도 8은 본 발명이 적용된 실시 형태에 관한 렌즈(14)에서의 출광면(32)의 확대 단면도이다.
도 9는 본 발명이 적용된 실시 형태에 관한 램프(11)에서의 렌즈(14)의 저면(30) 및 광원체(12)의 확대 단면도이다.
도 10은 변형예 1에 관한 램프(11)의 측면도이다.
(조명 기구(10)의 구성)
이하, 도면을 사용하여 본 발명이 적용된 조명 기구(10)의 구성에 대해서 설명한다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 조명 기구(10)는 대략 램프(11)와 리플렉터(16)를 구비하고 있다.
도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 램프(11)는 광원체(12)와 렌즈(14)를 구비하고 있다.
광원체(12)는 띠 형상으로 연장되는 기판(20)과, 이 기판(20)의 길이 방향을 따라서 기판(20)의 표면에 등간격으로 설치된 복수의 (COB)LED(22)를 구비하고 있다.
기판(20)은 상술한 바와 같이 띠 형상으로 연장되는 평판 형상으로 형성되어 있지만, 물론 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 형상이어도 된다. 또한, 기판(20)에서의 LED(22)가 설치되는 표면에는 각 LED(22)에 급전하기 위해 필요한 회로(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
LED(22)는 소정의 색(파장)의 광을 방사하는 발광체이고, LED(22)로부터의 발광량이나 각 LED(22)끼리의 배치 간격에 대해서는, 조명 기구(10)의 용도나 목적에 따라서 적절하게 설정된다. 또한, 광원체(12)를 구성하는 복수의 LED(22)는 모두 동일한 색(파장)의 광을 방사하도록 설정해도 되고, 서로 다른 색(파장)의 광을 방사하도록 설정해도 된다. 또한, LED(22)는 COB에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 SMD(Surface Mount Device) 타입의 LED를 기판(20) 상에 배치하는 등, 다른 형태이어도 된다.
렌즈(14)는 광원체(12)의 기판(20)과 동일하게, 상기 기판(20)의 길이 방향을 따라서 연장되는 봉 형상의 부재이고, 예를 들어 이산화규소나 수지, 유리 등의 재료로 형성되어 있다.
도 4 및 도 5를 참조하여 렌즈(14)의 형상에 대해서 상술한다. 렌즈(14)는 상술한 광원체(12)로부터의 광을 받는 저면(30)과, 상기 저면(30)으로부터 받아 들인 광을 외부로 방사하는 출광면(32)과, 한 쌍의 측면(34)을 갖고 있다. 또한, 렌즈(14)에서의 길이 방향에 직교하는 평면에 의한 단면에서 보면, 도 7에 도시한 바와 같이, 저면(30)의 길이(L1)에 비하여 출광면(32)의 길이(L2)쪽이 길게 설정되어 있다. 즉, 렌즈(14)의 단면은 「쐐기」 형상으로 형성되어 있다.
저면(30)의 길이(L1)는 단면에 있어서, 저면(30)의 양단(36)끼리의 거리를 말한다. 동일하게 출광면(32)의 길이(L2)는 단면에 있어서, 출광면(32)의 양단(38)끼리의 거리를 말한다. 저면(30)의 길이(L1)에 대한 출광면(32)의 길이(L2)의 비가 커짐에 따라서, L1과 L2 사이의 거리(즉, 후술하는 「높이(H)」)가 충분하면(예를 들어, L2의 2배 이상이면), 출광면(32)으로부터 방사되는 광의 수속도(출광면(32)에 대하여 직교하는 방향을 향하여 방사되는 광의 비율)는 증가한다.
출광면(32)은 렌즈(14)의 길이 방향을 따른 반원통 형상의 이랑(50)(렌티큘러 렌즈)을 복수 나열하여 형성되어 있다. 이들 이랑(50)의 갯수나, 각 이랑(50)을 규정하는 원통의 직경 치수 등에 대해서는 특별히 제한은 없다. 또한, 각 이랑(50)을 규정하는 원통의 중심(C)이 도 8에 도시한 바와 같이, 단면에서 출광면(32)의 양단(38)끼리를 연결하는 가상 직선(IL)보다 내측(저면(30)측)에 위치하도록 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 도시하는 렌즈(14)의 출광면(32)측의 단부에는 테두리부(39)가 형성되어 있지만, 이 테두리부(39)는 리플렉터(16)의 베이스(44)(후술)에 렌즈(14)를 고정할 때 사용하는 것이고, 본 발명에 필수의 구성은 아니다.
또한, 렌즈(14)를 정면에서 보았을 때(도 4 참조), 저면(30)의 양단(36)끼리 연결하는 직선(SL1)과, 출광면(32)의 양단(38)끼리 연결하는 직선(SL2) 사이의 거리를 높이(H)라고 한다. 그리고, 렌즈(14)의 높이(H)는 출광면(32)의 길이(L2)의 2배 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 이 높이(H)는 출광면(32)의 길이(L2)의 2배보다 길어짐에 따라서, 저면(30)으로부터 렌즈(14) 내에 들어간 광이 출광면(32)으로부터 방사될 때까지 측면(34)에서 반사되는 횟수가 증가함으로써, 출광면(32)으로부터 방사되는 광의 수속도는 증가하고, 출광면(32)으로부터 방사되는 광의 불균일은 감소하는 것이 된다.
본 실시 형태에 관한 렌즈(14)의 출광면(32)은 도 4에 도시한 바와 같이 광의 방사 방향을 향하여 볼록의 원호 형상으로 형성되어 있지만, 출광면(32)의 양단(38)끼리 연결하는 직선 형상이어도 된다. 단, 출광면(32)으로부터 방사되는 광의 수속도의 측면에서, 본 실시 형태와 같이 출광면(32)을 원호 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 렌즈(14)의 길이 방향에 직교하는 면(이하, 「단면(35)」이라고 함)은 저면(30)으로부터 출광면(32)을 향하여 외측으로 확장되도록 경사져 있지만, 이를 대신하여 단면(35)을 길이 방향으로 직교하도록 연직 상하 방향으로 연장되는 면으로 해도 된다.
또한, 렌즈(14)의 저면(30)과, 광원체(12)(보다 구체적으로는 각 LED(22))와는 서로 이격하여 배치되고, 저면(30)과 광원체(12) 사이에 공간을 설치하는 것이 바람직하다. 추가적으로 말하면, 도 9에 도시한 바와 같이, 저면(30)과 광원체(12) 사이의 거리(W)는 LED(22)의 개방각(반치각)(θ)의 반의 각도(i), 렌즈(14)의 굴절률(N) 및 각도(i)의 광이 저면(30)과 교차되는 점(P1)으로부터, 광원체(12)를 지나는 법선과 저면(30)의 교점(P2)까지의 길이(a)의 관계에서, 이하의 수식이 성립하도록 설정하는 것이 바람직하다.
Figure pat00001
Figure pat00002
그리고, 각도가 i’인 광이 렌즈(14)의 측면(34)에서 전반사되도록 렌즈(14)의 단면 형상을 설정한다.
또한, 본 실시 형태에서는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 광원체(12)와 렌즈(14)를 조합한 세트가 복수(3세트) 1조로서 램프(11)가 구성되어 있지만, 이 세트의 수는 1개 또는 2개, 또는 4개 이상이어도 된다. 또한, 복수의 세트는 길이 방향으로 서로 평행으로 나열되어 있지만, 길이 방향에 직교하는 방향으로 서로 평행으로 나열되어도 되고, 서로 각도를 형성하여 나열되어도 된다.
리플렉터(16)는 램프(11)로부터 방사된 광의 일부를 반사시켜 원하는 방향을 향하는 역할을 갖고 있고, 반사재(40), 측판(42) 및 베이스(44)를 구비하고 있다.
반사재(40)는 램프(11)로부터 방사된 광의 일부 또는 전부를 반사시키기 위한 판재이고, 본 실시 형태에서는 판재를 상기 판재의 길이 방향에 직교하는 방향으로 복수의 개소를 절곡함으로써 전체로서 필요한 곡면이 구성되어 있다. 물론, 판재를 매끄럽게 구부림으로써 필요한 곡면을 구성해도 된다. 본 실시 형태에서는 반사재(40)로 형성되는 반사면의 초점(F)이 3세트 중의 중앙 램프(11)에서의 중앙부에 위치하도록 리플렉터(16)에 대한 램프(11)의 위치가 설정되어 있다.
측판(42)은 반사재(40)의 양측단 가장자리에 부착된 한 쌍의 판재이다. 본 실시 형태에서는 반사재(40)의 양측단 가장자리에 요철을 형성하고, 두 측판(42)에 반사재(40)의 볼록부를 끼워넣기 위한 노치가 형성되어 있다. 그리고, 반사재(40)의 볼록부를 측판(42)의 노치에 끼워 넣음으로써, 반사재(40)와 양측판(42)이 조합되어 있다.
베이스(44)는 측판(42)의 도면 중 하단부에 설치된 판재이고, 상기 베이스(44)의 도면 중 상 표면에 램프(11)를 구성하는 각 광원체(12) 및 렌즈(14)가 설치되어 있다.
(조명 기구(10)의 특징)
본 실시 형태에서는 단면에서 저면(30)의 길이(L1)에 비하여 출광면(32)의 길이(L2)쪽이 길게 설정된, 상기 단면이 「쐐기」 형상의 렌즈(14)를 사용함으로써, 상기 단면으로 보아, 저면(30)에서 받아 들이는 광원체(12)로부터의 광의 입사각에 대하여, 출광면(32)으로부터 방사되는 광의 출사각을 좁게 할 수 있다. 즉, 출광면(32)으로부터 방사되는 광의 수속도를 증가시킬 수 있다. 이에 의해, 조사광의 밝기의 불균일을 저감시켜 무대상의 벽면을 균일하게 비출 수 있는 램프(11) 및 이를 사용한 조명 기구(10)를 제공할 수 있다.
또한, 렌즈(14)의 높이(H)를 출광면(32)의 길이(L2)의 2배 이상으로 설정함으로써, 출광면(32)으로부터 방사되는 광의 수속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 렌즈(14)의 저면(30)과 광원체(12) 사이에 공간을 설치함으로써, 저면(30)으로부터 렌즈(14) 내에 들어간 광 중, 렌즈(14)의 측면(34)에서 전반사하여 출광면(32)으로부터 나오는 광의 비율을 증가시킬 수 있다.
(변형예 1)
상술한 실시 형태에서의 렌즈(14)의 출광면(32)은 이랑(50)을 복수 나열하여 형성되어 있지만, 이를 대신하여 도 10에 도시한 바와 같이, 출광면(32)을 매끄러운 면(단면에서는 단순한 직선 형상)으로 형성해도 된다.
(변형예 2)
상술한 실시 형태에서의 렌즈(14)는 봉 형상으로 형성되어 있고, 복수의 LED(22)로부터의 광을 하나의 렌즈(14)에서 받도록 이루어져 있지만, 이를 대신하여 광원체(12)를 구성하는 하나 하나의 LED(22)에, 대응하는 렌즈(14)를 각각 설치해도 된다. 물론, 몇 개의 LED(22)를 한 단위로 하여, 각 단위에 대응하는 렌즈(14)를 각각 설치해도 된다.
(변형예 3)
상술한 실시 형태에서는 광원체(12)의 광원으로서 LED(22)를 사용하고 있지만, 광원의 종류로서는 이에 한정되는 것은 아니고, 백열구나 유기 EL 등 다른 종류의 광원을 사용할 수 있다.
이번에 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라, 특허청구범위에 의해 나타내어지고, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
10: 조명 기구 11: 램프
12: 광원체 14: 렌즈
16: 리플렉터 20: 기판
22: LED 30: 저면
32: 출광면 34: 측면
35: 단면 36: (저면(30)의) 단
38: (출광면(32)의) 단 39: 테두리부
40: 반사재 42: 측판
44: 베이스 50: 이랑(렌티큘러 렌즈)
L1: (저면(30)의) 길이 L2: (출광면(32)의) 길이
H: (렌즈(14)의) 높이
SL1: (저면(30)의 양단(36)끼리 연결하는) 직선
SL2: (출광면(32)의 양단(38)끼리 연결하는) 직선
C: (이랑(50)을 규정하는 원통의) 중심
IL: (출광면(32)의 양단(38)끼리 연결하는) 가상 직선

Claims (5)

  1. 소정의 광을 방사하는 광원체, 및
    상기 광원체로부터의 광을 받는 저면 및 상기 저면으로부터 받아 들이는 광을 방사하는 출광면을 갖는 렌즈를 구비하는 조사 기구로서,
    상기 렌즈의 단면에 있어서, 상기 저면의 길이에 비하여 상기 출광면의 길이가 길게 설정되어 있는, 램프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈의 높이는 상기 출광면의 상기 길이의 2배 이상인, 램프.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 렌즈의 상기 저면과, 상기 광원체 사이에는 공간이 설치되어 있는, 램프.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 렌즈의 상기 출광면은 반원통 형상의 이랑이 복수 나열되어 배치된 형상인, 램프.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 램프와, 상기 램프로부터 방사된 광을 반사시키는 리플렉터를 구비하는 조명 기구.
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