LED照明装置
【課題】眩しさが発生せず、眺める方向に従い光の明るさに差が生じず、かつインテリア的な効果に優れたLED照明装置を提供する。
【解決手段】LED照明装置は、外部へ光を照射するLED、LEDが下面側に備えられながら凸形状に形成され、下面側を介しLEDから入射された光を外側へ拡散させる第1レンズ、及び第1レンズの外側に備えられながら、内面に第1レンズを介し拡散された光を乱反射させる粗面が形成された第2レンズを含む。
【解決手段】LED照明装置は、外部へ光を照射するLED、LEDが下面側に備えられながら凸形状に形成され、下面側を介しLEDから入射された光を外側へ拡散させる第1レンズ、及び第1レンズの外側に備えられながら、内面に第1レンズを介し拡散された光を乱反射させる粗面が形成された第2レンズを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はLED照明装置に関し、より詳しくは眩しさが発生せず眺める方向に従い光の明るさに差がないながらも、インテリア的な効果に優れたLED照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電源を供給され電気エネルギを光エネルギに変換させる照明灯には、通常白熱電球や蛍光灯が用いられる。前記白熱電球は寿命が短く消費電力が非常に高いとの欠点があるが、点灯のための付随的な装置が不要であり、照明器具との組合せが容易であるなどの利点があるので、現在までも広く用いられている。さらに、前記蛍光灯はフィラメントを用いる白熱電球に比べ効率が高く寿命が長いとの利点があるので、白熱電球とともに大衆的に広く用いられている。そして、最近にはハロゲンサイクルを利用したヨード電球、高効率ハロゲン灯、陽光ランプなどが開発され実用化されている。
【0003】
一方、LED(Light Emitting Diode)は従来の光源に比べ小型で、寿命が長く、電気エネルギが光エネルギに直接変換されるので、電力消耗が少なく効率がよいものと知られている。しかし、LEDは光の直進性には優れるが、光の拡散性は不良なので、広い面積を照射しなければならない一般の室内灯には適しないとの問題がある。
【0004】
さらに、図1(LEDから照射された光の光量を、光源を中心にベクトル形式に図式した図)に示されているように、LED10から照射された光は、その進行経路に伴い光量において差が発生するので、眺める方向に従い光の明るさに差が発生し得る。これにより、LED10で照明装置を構成する場合、光が均等に照射されないこともあるとの問題がある。さらに、LED10から照射された光を使用者がそのまま眺める場合、角膜に損傷をもたらし得るとの問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
したがって、本発明は前記のような問題点を解決するため案出されたものであって、本発明の一課題は、LEDから照射された光の直進性を補って光源伝達の範囲を拡張することにより、LEDを光源に用いるとしても広い面積を照射することができながらも、光の照度が光源伝達の範囲全体で均一であり得るLED照明装置を提供することにある。
【0006】
さらに、本発明の他の課題は、LEDから照射された光が立体化して放出でき、インテリア的な効果も優れたLED照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係るLED照明装置は、外部へ光を照射するLED、LEDが下面側に備えられながら凸形状に形成され、下面側を介しLEDから入射された光を外側へ拡散させる第1レンズ、及び第1レンズの外側に備えられながら、内面に第1レンズを介し拡散した光を乱反射させる粗面が形成された第2レンズを含む。
【0008】
ここで、前記第1レンズはLEDから照射された光が入射する第1レンズの底面、第1レンズの底面から上方へ延長されるとともに、第1レンズの底面の中心部で第1レンズの底面と直交する線からの水平距離が上方に行くほど減少する形態を有する第1レンズの側面、及び第1レンズの側面の上端から平行に延長される第1レンズの上面を備えることができる。
【0009】
さらに、前記第1レンズは高さ方向の長さが幅方向の長さより長くなるように形成することができ、前記粗面は第1レンズを介し拡散した光が乱反射されるよう第1レンズ側に突出した複数個の微細突起を備えることができる。このとき、前記微細突起は凸形状または三角形断面を有する形状に形成することができる。
【0010】
一方、前記第2レンズで前記第1レンズの上面と対応する部分は、前記第1レンズ側に陷沒してU−字状の断面を有し得る。このとき、前記U−字状の断面を有する第2レンズ部分は、下面の厚さが側面の厚さより厚いことがある。その他にも、前記第2レンズで前記第1レンズの上面と対応する部分は、厚さが厚くなるように前記第1レンズ側に突出し得る。
【0011】
前記第1レンズの底面には、前記LEDを収容することができる収容溝が形成でき、前記第1レンズと前記第2レンズの間には所定の空間が備えられ得る。このとき、前記空間には光の散乱を助ける立体形状の散乱補助体が備えられ得る。
【0012】
さらに、前記LEDは円形に複数個が備えられ得る。このとき、前記第1レンズの中心部には高さ方向に中空が形成され得る。その他にも、前記第1レンズの底面と前記第2レンズを連結するレンズ連結部をさらに含むことができ、前記レンズ連結部の上面には前記粗面から乱反射された光を上方へ反射させるための反射板が備えられ得る。
【発明の効果】
【0013】
本発明に係るLED照明装置は、第1レンズが光の進行経路側に凸状に突出した形状を有することにより、点光源のLEDを面光源に変化させて光源伝達範囲を拡張させることができる。さらに、本発明に係るLED照明装置は、第1レンズを介し拡散された光が第2レンズの粗面を介し乱反射されたあと外部へ放出されるのでLEDから照射された光が立体化でき、LEDから照射された光が第1レンズと第2レンズを全て通過するように構成されるので、使用者が光源を直接眺めても角膜に損傷を発生させないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】LEDから照射された光の光量を、光源を中心にベクトル形式に図式した図である。
【図2】本発明の実施形態1に係るLED照明装置を示している斜視図である。
【図3】図2に示した照明装置を上側から眺めた透視図である。
【図4】図2のI−I線に沿う断面図である。
【図5】LEDから第1レンズへ入射した光の進行経路と、進行経路に伴う光の光量を図式化した断面図である。
【図6】第1レンズと第2レンズの間の空間に散乱補助体が備えられた形態のLED照明装置を示している断面図である。
【図7】第1レンズと第2レンズの間の空間に散乱補助体が備えられた形態のLED照明装置を示している断面図である。
【図8】本発明の実施形態2に係るLED照明装置を示している斜視図である。
【図9】図8に示した照明装置を上側から眺めた透視図である。
【図10】図8のII−II線に沿う断面図である。
【図11】本発明の実施形態3に係るLED照明装置を示している斜視図である。
【図12】図11に示した照明装置を上側から眺めた透視図である。
【図13】図11のIII−III線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図を参照しながら本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。しかしながら、本発明が実施形態により制限されるか限定されるものではない。参考までに、本説明で同一の番号は実質的に同一の要素を指し、前記規則の下で他の図に記載された内容を引用して説明することができ、当業者に自明であると判断されるか繰り返される内容は省略され得る。
【0016】
以下、実施形態1のLED照明装置について説明する。
【0017】
図2は、本発明の実施形態1に係るLED照明装置を示している斜視図である。図3は図2に示した照明装置を上側で眺めた透視図であり、図4は図2のI−I線に沿う断面図である。図2〜図4に示されているように、本実施形態に係るLED照明装置はLED110、第1レンズ130及び第2レンズ150を含んで構成される。
【0018】
LED110から照射された光は、第1レンズ130の下面側から前記第1レンズ130に入射される。このため、前記LED110は前記第1レンズ130の下面側に備えられ得る。ここで、前記第1レンズ130の下面側とは、前記第1レンズ130の底面の直ぐ下側を意味することもあるが、前記第1レンズ130の底面にLED110が収容できる収容溝138が形成される場合(図4を参照)、前記底面に形成された収容溝138側を意味することもある。
【0019】
一方、上記下面側を介し第1レンズ130に入射された光は、第1レンズ130を介し第1レンズ130の外側へ拡散され得る。このため、前記第1レンズ130は、図4に示されているように凸形状に形成され得る。即ち、図4に示されているように、前記第1レンズ130は光の進行経路側(図4で上側方向)へ凸状に突出した形状を有し得る。このような形状により、第1レンズ130へ入射した光は、第1レンズ130を透過しながら第1レンズ130の外側界面で外部に屈折し拡散でき、これに伴いLED110を照明装置の光源に用いるとしても光源伝達の範囲が広くなり得る。
【0020】
そして、前記第1レンズ130は高さ方向の長さ(L1)が幅方向の長さ(L2)より長くなるように形成することができる。第1レンズ130をこのように構成すれば、LED110から照射された光がその進行経路に伴い第1レンズ130を透過する厚さにおいて差が発生するので、LED110から照射された光が均一な照度で外部へ放出され得る。
【0021】
図5を参照しながらこれに対し詳述すれば、次の通りである。図5は、LEDから第1レンズに入射した光の進行経路と、進行経路に伴う光の光量を図式化した断面図である。LED110の場合、通常鉛直上方に(図5基準)進む光の光量が最も大きく、鉛直上方からの角度が大きい経路を経由する光であるほど、その光量が少なくなる(図1参照)。しかし、LED110を囲んでいる第1レンズ130を高さ方向の長さ(L1)が幅方向の長さ(L2)より長くなるように形成すれば、最も強い光は第1レンズ130の最も厚い部分を、最も弱い光は第1レンズ130の相対的に薄い部分を通過することになるので、光の進行経路に伴う光の強度が補正され得る。
【0022】
結局、第1レンズ130を光の進行経路側(図4で上側方向)へ凸状に突出した形状、また高さ方向の長さ(L1)が幅方向の長さ(L2)より長い形状に形成すれば、点光源のLED110を面光源に変化させることができるだけでなく、LED110から照射された光を均一な光量で第1レンズ130の外側へ放出することができる。但し、第1レンズの高さ方向の長さは照明装置の大きさなどに応じて制限があり得、このような場合、依然として鉛直上方に進む光は他の経路を進む光に比べ照度が高いことがある。したがって、第1レンズの高さ方向の長さをこれ以上延長させないにも拘わらず、光の光量を調節することができる手段が必要になり得る(このような手段に対しては後述する)。
【0023】
一方、前記第1レンズ130は、図4に示されているように第1レンズの底面132、第1レンズの側面134及び第1レンズの上面136を含むことができる。第1レンズの底面132はLED110から照射された光が入射される面であり、前述した第1レンズ130の下面に対応される。このような第1レンズの底面132には、LED110が収容できる収容溝138が形成され得る。
【0024】
第1レンズの側面134は、前記第1レンズの底面132から上方へ延長されながら、前記第1レンズの底面132の中心部で前記第1レンズの底面132と直交する線(C)からの水平距離(W)が上方に行くほど減少する形態を有する面を言う。このような第1レンズの側面134を有する第1レンズ130は、通常円錐台と類似する形状を有し得る。即ち、第1レンズの底面132の中心部で第1レンズの底面132と直交する線(C)から第1レンズの側面134までの半径が徐々に減少する形態の回転体形状であり得る。これに伴い、第1レンズ130の断面上で一方の側面は緩慢な傾斜を有する弧形状であり得る。第1レンズの上面136は、第1レンズの側面134の上端からフラットに延びる面によって構成される。
【0025】
但し、第1レンズの側面134の形状が前記のような回転体を構成する形状に限定されるものではなく、LED110から入射された光を拡散させることができる形状、即ち前記線(C)から第1レンズの側面134までの水平距離(W)が上方(図4を基準に上側)に行くほど減少する形状であれば、前記第1レンズの側面134の形状で採用され得る。
【0026】
一方、第1レンズの側面134の形状、即ち第1レンズ130の断面上で一方の側面の形状(通常、弧形状)は、その傾斜度などが調節されることにより(例えば、緩慢な傾斜の弧形状または急激な傾斜の弧形状など)第1レンズ130の外側へ拡散される光を適宜分配することができる。
【0027】
前記にように拡散された光の少なくとも一部は、第1レンズ130の外側に備えられた第2レンズ150の粗面152を介し乱反射され得る。このような粗面152は、ブラスト(blast)工程または表面処理などを介し形成され得る。ブラスト工程は、小さい粒子形態の研削材を高圧で材料の表面に噴射することにより材料の表面を粗くする工程である。このようなブラスト工程は、砂などを研削材に用いるサンドブラスト、銅素材のグリットなどを研削材に用いるグリットブラストまたは特殊鋼を研削材に用いるショットブラストなどに分類され得る。
【0028】
第2レンズ150の材質等に従い適切なブラスト工程を行なうことにより、第2レンズ150の内面に粗面152を形成することができる。但し、粗面152の形成方法はこれに限定されず、酸処理などのような表面処理を介し前記粗面152が形成され得る。即ち、第2レンズ150の内面を酸に浸漬して第2レンズ150の内面を腐食させることにより粗面152を得ることもできる。
【0029】
このような粗面152は、第2レンズ150の内面全部に形成することができるが、特定の領域に局部的に形成することもできる。粗面152を全体的に形成するか、または局部的に形成するかの可否は第1レンズ130から拡散された光の必要な反射程度に応じて決定され得る。第1レンズ130の形状(これに伴う光の拡散程度)や光の進行方向などを考慮するとき、第2レンズ150の内面に局部的にのみ粗面152が形成されても、第1レンズ130から拡散された光が十分乱反射を起こしたあと第2レンズ150の外側へ放出することができれば、第2レンズ150の内面中ある特定部分にのみ粗面152が形成され得る。
【0030】
前記粗面152は形成方法に従い多様な形状の断面を有することができ、規則的形状の断面が繰り返されるか、または不規則的形状の断面が繰り返される形態を有することができる。例えば、前記粗面152は第2レンズ150の内側に突出した複数個の微細突起形態に形成され得る。このような微細突起154は、図4に示されているようにその断面が三角形形状の形態であり得る。しかし、微細突起154の形状がこれに限定されるものではない。例えば、微細突起154は第2レンズ150の内側に凸状に突出した形状であり得る。
【0031】
図4を参照しながら粗面152の役割を説明すれば、第1レンズ130を介し拡散された光は、少なくともその一部が粗面152に形成された微細突起154により不規則な方向に反射され得る。このような光の反射は反復的に発生することがあり、光の反射が発生するほどLED110から照射された光は立体化され得る。このように立体化された光は、結局第2レンズ150の外側に放出され得る。この他にも、LED110から照射された光は第1レンズ130と第2レンズ150を全て通過しなければならないので、使用者が光源を直接眺めるとしても角膜に損傷を発生させないようにすることができる。
【0032】
一方、このような反射過程中に光の損失が発生することを防止するため、本実施形態に係るLED照明装置には反射板(図示省略)がさらに備えられ得る。このような反射板は、第1レンズの底面132と第2レンズ150を連結するレンズ連結部160の上面に備えられ得る。粗面152を介し反射された光が、照明装置の後面などのように光の放出が好ましくない方向へ進む場合でも、反射板により再び前面に反射することができるので、光の損失が最少化され得る。
【0033】
このような反射板の位置は、レンズ連結部160の上面に限定されるものではなく、照明装置の形状や照明装置の設置位置などに従い光の放出が望ましくない方向に備えられ得る。さらに、前記反射板はレンズ連結部160の上面全部に備えることができるが、レンズ連結部160の一部にのみ備えることもできる。但し、照明装置の後面を含む照明装置の全体の範囲に亘って光の発散が必要な場合は、前記のような反射板が備えられないこともある。
【0034】
一方、第2レンズ150で第1レンズの上面136と対応する部分156は、第1レンズ130側に陷沒するように構成することができる。即ち、図4に示されているように、第2レンズ150で第1レンズの上面136と対応する部分156は、その断面がU−字状になるように形成することができる。このとき、前記U−字状の断面を有する第2レンズ部分156は、下面の厚さが側面の厚さより厚くなるように形成することができる。第2レンズ150をこのように形成すれば、LED110から鉛直上方に進んだ光が第1レンズ130を通過した後も、その照度が他の経路を進んだ光の照度より依然としてさらに高いとしても、最終的に第2レンズ150の外側に放出される時は光の照度が全体的に均一になり得る。
【0035】
本実施形態に係るLED照明装置は、インテリア的な効果を付け加えるため、図6 及び図7に示されているように第1レンズ130と第2レンズ150の間の空間に散乱補助体172、174を含むことができる。図6及び図7は、第1レンズと第2レンズの間の空間に散乱補助体が備えられた形態のLED照明装置を示している断面図である。前記散乱補助体172、174は、立体形状を有する透明キュービックや玉などでもあり得る。但し、散乱補助体が前記のような立体形状の物体に限定されるものではなく、光の散乱を助けることができる流体などでもあり得る。結局、第1レンズ130を介し拡散された光、または第2レンズ150の粗面152を介し反射された光などは前記散乱補助体172、174により散乱でき、これに伴い最終的に第2レンズ150の外側に放出された光は、インテリア的により優れた感じを有することができる。
【0036】
以下、実施形態2のLED照明装置について説明する。
【0037】
図8は、本発明の実施形態2に係るLED照明装置を示している斜視図である。図9は図8に示した照明装置を上側から眺めた透視図であり、図10は図8のII−II線に沿う断面図である。図8〜図10に示されているように、本実施形態に係るLED照明装置はLED210、第1レンズ230及び第2レンズ250を含んで構成される。一方、前述の構成と同一の(または相当する)部分に対しては同一の(または相当する)参照符号を与え、それに対する詳細な説明は省略する。
【0038】
本実施形態に係るLED照明装置には、4つのLED210が環状に備えられる。このとき、各LED210は第1レンズ230の下面の中心部を基準に等間隔に配置される。本実施形態では、第1レンズ230の下面に前記4つのLED210をそれぞれ収容することができる収容溝238が形成される。
【0039】
本実施形態において第1レンズ230及び第2レンズ250の形状や機能は、前述の第1実施形態の第1レンズ130及び第2レンズ150と類似する。但し、本実施形態の第1レンズ230の場合、その中心部に高さ方向に中空239が形成されるとの点で第1実施形態の第1レンズ130と差別化される。前記中空239は、第1レンズ230の全体形状と似て、第1レンズ230の下面の中心部で第1レンズ230の下面と直交する線から中空239の縁部までの水平距離が上方に行くほど減少する形態を有することができる。
【0040】
第1レンズ230の内側に前記のような形状の中空239が形成されれば、第1レンズ230の製造がより容易になり得る。通常、第1レンズ230は射出成型で形成されるが、幾多のLED210が用いられ第1レンズ230の全体の大きさが拡大されると、射出成型を介し第1レンズ230を製造するのが容易でないこともある。しかし、第1レンズ230の中心部に高さ方向に中空239を形成すれば、このような製造上の不便さを除去することができる。
【0041】
以下、実施形態3のLED照明装置について説明する。
【0042】
図11は、本発明の実施形態3に係るLED照明装置を示している斜視図である。図12は図11に示した照明装置を上側から眺めた透視図であり、図13は図11のIII−III線に沿う断面図である。図11〜図13に示されているように、本実施形態に係るLED照明装置はLED310、第1レンズ330及び第2レンズ350を含んで構成される。一方、前述の構成と同一の(または相当する)部分に対しては同一の(または相当する)参照符号を与え、それに対する詳細な説明は省略する。
【0043】
本実施形態に係るLED照明装置には6つのLED310が環状に備えられる。このとき、各LED310は第1レンズ330の下面の中心部を基準に等間隔に配置される。本実施形態において、第1レンズ330及び第2レンズ350の形状や機能は、前述の第1実施形態の第1レンズ130及び第2レンズ150と類似する。但し、本実施形態の第1レンズ330の場合、高さ方向の長さが幅方向の長さより短くなるように形成され、第2レンズ350の場合、第1レンズ330の上面と対応する部分356が第1レンズ330側に突出するように形成されるとの点に差がある。
【0044】
照明装置には大きさに伴う制限、またはデザイン的な制限がいつもあり得る。このような制限により、第1レンズ330の高さを十分確保することができないこともある。このような場合、第1レンズ330の上面と対応する第2レンズ部分356を第1レンズ330側に突出するように形成すれば、LED310から照射された光の照度を均一に補正することができる。即ち、第1レンズ330の上面と対応する第2レンズ部分356の厚さが厚くなるように前記対応部分356を第1レンズ330側に突出するように形成すれば、第1レンズ330を鉛直上方に通過した光が再び他の部分に比べ厚い厚さを有する第2レンズ部分356を通過しなければならないので、全体的には光の照度が均一に補正され得る。
【0045】
上述したように、本発明の好ましい実施形態を参照しながら説明したが、当該技術分野の熟練した当業者であれば、請求範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更させ得ることを理解できるはずである。したがって、本発明思想は特許請求の範囲によってのみ把握されなければならず、この均等または等価的な変形全てが本発明思想の範疇に属すると言えるはずである。
【符号の説明】
【0046】
110 LED
130 第1レンズ
132 第1レンズの底面
134 第1レンズの側面
136 第1レンズの上面
138 収容溝
150 第2レンズ
152 粗面
154 微細突起
160 レンズ連結部
【技術分野】
【0001】
本発明はLED照明装置に関し、より詳しくは眩しさが発生せず眺める方向に従い光の明るさに差がないながらも、インテリア的な効果に優れたLED照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電源を供給され電気エネルギを光エネルギに変換させる照明灯には、通常白熱電球や蛍光灯が用いられる。前記白熱電球は寿命が短く消費電力が非常に高いとの欠点があるが、点灯のための付随的な装置が不要であり、照明器具との組合せが容易であるなどの利点があるので、現在までも広く用いられている。さらに、前記蛍光灯はフィラメントを用いる白熱電球に比べ効率が高く寿命が長いとの利点があるので、白熱電球とともに大衆的に広く用いられている。そして、最近にはハロゲンサイクルを利用したヨード電球、高効率ハロゲン灯、陽光ランプなどが開発され実用化されている。
【0003】
一方、LED(Light Emitting Diode)は従来の光源に比べ小型で、寿命が長く、電気エネルギが光エネルギに直接変換されるので、電力消耗が少なく効率がよいものと知られている。しかし、LEDは光の直進性には優れるが、光の拡散性は不良なので、広い面積を照射しなければならない一般の室内灯には適しないとの問題がある。
【0004】
さらに、図1(LEDから照射された光の光量を、光源を中心にベクトル形式に図式した図)に示されているように、LED10から照射された光は、その進行経路に伴い光量において差が発生するので、眺める方向に従い光の明るさに差が発生し得る。これにより、LED10で照明装置を構成する場合、光が均等に照射されないこともあるとの問題がある。さらに、LED10から照射された光を使用者がそのまま眺める場合、角膜に損傷をもたらし得るとの問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
したがって、本発明は前記のような問題点を解決するため案出されたものであって、本発明の一課題は、LEDから照射された光の直進性を補って光源伝達の範囲を拡張することにより、LEDを光源に用いるとしても広い面積を照射することができながらも、光の照度が光源伝達の範囲全体で均一であり得るLED照明装置を提供することにある。
【0006】
さらに、本発明の他の課題は、LEDから照射された光が立体化して放出でき、インテリア的な効果も優れたLED照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係るLED照明装置は、外部へ光を照射するLED、LEDが下面側に備えられながら凸形状に形成され、下面側を介しLEDから入射された光を外側へ拡散させる第1レンズ、及び第1レンズの外側に備えられながら、内面に第1レンズを介し拡散した光を乱反射させる粗面が形成された第2レンズを含む。
【0008】
ここで、前記第1レンズはLEDから照射された光が入射する第1レンズの底面、第1レンズの底面から上方へ延長されるとともに、第1レンズの底面の中心部で第1レンズの底面と直交する線からの水平距離が上方に行くほど減少する形態を有する第1レンズの側面、及び第1レンズの側面の上端から平行に延長される第1レンズの上面を備えることができる。
【0009】
さらに、前記第1レンズは高さ方向の長さが幅方向の長さより長くなるように形成することができ、前記粗面は第1レンズを介し拡散した光が乱反射されるよう第1レンズ側に突出した複数個の微細突起を備えることができる。このとき、前記微細突起は凸形状または三角形断面を有する形状に形成することができる。
【0010】
一方、前記第2レンズで前記第1レンズの上面と対応する部分は、前記第1レンズ側に陷沒してU−字状の断面を有し得る。このとき、前記U−字状の断面を有する第2レンズ部分は、下面の厚さが側面の厚さより厚いことがある。その他にも、前記第2レンズで前記第1レンズの上面と対応する部分は、厚さが厚くなるように前記第1レンズ側に突出し得る。
【0011】
前記第1レンズの底面には、前記LEDを収容することができる収容溝が形成でき、前記第1レンズと前記第2レンズの間には所定の空間が備えられ得る。このとき、前記空間には光の散乱を助ける立体形状の散乱補助体が備えられ得る。
【0012】
さらに、前記LEDは円形に複数個が備えられ得る。このとき、前記第1レンズの中心部には高さ方向に中空が形成され得る。その他にも、前記第1レンズの底面と前記第2レンズを連結するレンズ連結部をさらに含むことができ、前記レンズ連結部の上面には前記粗面から乱反射された光を上方へ反射させるための反射板が備えられ得る。
【発明の効果】
【0013】
本発明に係るLED照明装置は、第1レンズが光の進行経路側に凸状に突出した形状を有することにより、点光源のLEDを面光源に変化させて光源伝達範囲を拡張させることができる。さらに、本発明に係るLED照明装置は、第1レンズを介し拡散された光が第2レンズの粗面を介し乱反射されたあと外部へ放出されるのでLEDから照射された光が立体化でき、LEDから照射された光が第1レンズと第2レンズを全て通過するように構成されるので、使用者が光源を直接眺めても角膜に損傷を発生させないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】LEDから照射された光の光量を、光源を中心にベクトル形式に図式した図である。
【図2】本発明の実施形態1に係るLED照明装置を示している斜視図である。
【図3】図2に示した照明装置を上側から眺めた透視図である。
【図4】図2のI−I線に沿う断面図である。
【図5】LEDから第1レンズへ入射した光の進行経路と、進行経路に伴う光の光量を図式化した断面図である。
【図6】第1レンズと第2レンズの間の空間に散乱補助体が備えられた形態のLED照明装置を示している断面図である。
【図7】第1レンズと第2レンズの間の空間に散乱補助体が備えられた形態のLED照明装置を示している断面図である。
【図8】本発明の実施形態2に係るLED照明装置を示している斜視図である。
【図9】図8に示した照明装置を上側から眺めた透視図である。
【図10】図8のII−II線に沿う断面図である。
【図11】本発明の実施形態3に係るLED照明装置を示している斜視図である。
【図12】図11に示した照明装置を上側から眺めた透視図である。
【図13】図11のIII−III線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図を参照しながら本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。しかしながら、本発明が実施形態により制限されるか限定されるものではない。参考までに、本説明で同一の番号は実質的に同一の要素を指し、前記規則の下で他の図に記載された内容を引用して説明することができ、当業者に自明であると判断されるか繰り返される内容は省略され得る。
【0016】
以下、実施形態1のLED照明装置について説明する。
【0017】
図2は、本発明の実施形態1に係るLED照明装置を示している斜視図である。図3は図2に示した照明装置を上側で眺めた透視図であり、図4は図2のI−I線に沿う断面図である。図2〜図4に示されているように、本実施形態に係るLED照明装置はLED110、第1レンズ130及び第2レンズ150を含んで構成される。
【0018】
LED110から照射された光は、第1レンズ130の下面側から前記第1レンズ130に入射される。このため、前記LED110は前記第1レンズ130の下面側に備えられ得る。ここで、前記第1レンズ130の下面側とは、前記第1レンズ130の底面の直ぐ下側を意味することもあるが、前記第1レンズ130の底面にLED110が収容できる収容溝138が形成される場合(図4を参照)、前記底面に形成された収容溝138側を意味することもある。
【0019】
一方、上記下面側を介し第1レンズ130に入射された光は、第1レンズ130を介し第1レンズ130の外側へ拡散され得る。このため、前記第1レンズ130は、図4に示されているように凸形状に形成され得る。即ち、図4に示されているように、前記第1レンズ130は光の進行経路側(図4で上側方向)へ凸状に突出した形状を有し得る。このような形状により、第1レンズ130へ入射した光は、第1レンズ130を透過しながら第1レンズ130の外側界面で外部に屈折し拡散でき、これに伴いLED110を照明装置の光源に用いるとしても光源伝達の範囲が広くなり得る。
【0020】
そして、前記第1レンズ130は高さ方向の長さ(L1)が幅方向の長さ(L2)より長くなるように形成することができる。第1レンズ130をこのように構成すれば、LED110から照射された光がその進行経路に伴い第1レンズ130を透過する厚さにおいて差が発生するので、LED110から照射された光が均一な照度で外部へ放出され得る。
【0021】
図5を参照しながらこれに対し詳述すれば、次の通りである。図5は、LEDから第1レンズに入射した光の進行経路と、進行経路に伴う光の光量を図式化した断面図である。LED110の場合、通常鉛直上方に(図5基準)進む光の光量が最も大きく、鉛直上方からの角度が大きい経路を経由する光であるほど、その光量が少なくなる(図1参照)。しかし、LED110を囲んでいる第1レンズ130を高さ方向の長さ(L1)が幅方向の長さ(L2)より長くなるように形成すれば、最も強い光は第1レンズ130の最も厚い部分を、最も弱い光は第1レンズ130の相対的に薄い部分を通過することになるので、光の進行経路に伴う光の強度が補正され得る。
【0022】
結局、第1レンズ130を光の進行経路側(図4で上側方向)へ凸状に突出した形状、また高さ方向の長さ(L1)が幅方向の長さ(L2)より長い形状に形成すれば、点光源のLED110を面光源に変化させることができるだけでなく、LED110から照射された光を均一な光量で第1レンズ130の外側へ放出することができる。但し、第1レンズの高さ方向の長さは照明装置の大きさなどに応じて制限があり得、このような場合、依然として鉛直上方に進む光は他の経路を進む光に比べ照度が高いことがある。したがって、第1レンズの高さ方向の長さをこれ以上延長させないにも拘わらず、光の光量を調節することができる手段が必要になり得る(このような手段に対しては後述する)。
【0023】
一方、前記第1レンズ130は、図4に示されているように第1レンズの底面132、第1レンズの側面134及び第1レンズの上面136を含むことができる。第1レンズの底面132はLED110から照射された光が入射される面であり、前述した第1レンズ130の下面に対応される。このような第1レンズの底面132には、LED110が収容できる収容溝138が形成され得る。
【0024】
第1レンズの側面134は、前記第1レンズの底面132から上方へ延長されながら、前記第1レンズの底面132の中心部で前記第1レンズの底面132と直交する線(C)からの水平距離(W)が上方に行くほど減少する形態を有する面を言う。このような第1レンズの側面134を有する第1レンズ130は、通常円錐台と類似する形状を有し得る。即ち、第1レンズの底面132の中心部で第1レンズの底面132と直交する線(C)から第1レンズの側面134までの半径が徐々に減少する形態の回転体形状であり得る。これに伴い、第1レンズ130の断面上で一方の側面は緩慢な傾斜を有する弧形状であり得る。第1レンズの上面136は、第1レンズの側面134の上端からフラットに延びる面によって構成される。
【0025】
但し、第1レンズの側面134の形状が前記のような回転体を構成する形状に限定されるものではなく、LED110から入射された光を拡散させることができる形状、即ち前記線(C)から第1レンズの側面134までの水平距離(W)が上方(図4を基準に上側)に行くほど減少する形状であれば、前記第1レンズの側面134の形状で採用され得る。
【0026】
一方、第1レンズの側面134の形状、即ち第1レンズ130の断面上で一方の側面の形状(通常、弧形状)は、その傾斜度などが調節されることにより(例えば、緩慢な傾斜の弧形状または急激な傾斜の弧形状など)第1レンズ130の外側へ拡散される光を適宜分配することができる。
【0027】
前記にように拡散された光の少なくとも一部は、第1レンズ130の外側に備えられた第2レンズ150の粗面152を介し乱反射され得る。このような粗面152は、ブラスト(blast)工程または表面処理などを介し形成され得る。ブラスト工程は、小さい粒子形態の研削材を高圧で材料の表面に噴射することにより材料の表面を粗くする工程である。このようなブラスト工程は、砂などを研削材に用いるサンドブラスト、銅素材のグリットなどを研削材に用いるグリットブラストまたは特殊鋼を研削材に用いるショットブラストなどに分類され得る。
【0028】
第2レンズ150の材質等に従い適切なブラスト工程を行なうことにより、第2レンズ150の内面に粗面152を形成することができる。但し、粗面152の形成方法はこれに限定されず、酸処理などのような表面処理を介し前記粗面152が形成され得る。即ち、第2レンズ150の内面を酸に浸漬して第2レンズ150の内面を腐食させることにより粗面152を得ることもできる。
【0029】
このような粗面152は、第2レンズ150の内面全部に形成することができるが、特定の領域に局部的に形成することもできる。粗面152を全体的に形成するか、または局部的に形成するかの可否は第1レンズ130から拡散された光の必要な反射程度に応じて決定され得る。第1レンズ130の形状(これに伴う光の拡散程度)や光の進行方向などを考慮するとき、第2レンズ150の内面に局部的にのみ粗面152が形成されても、第1レンズ130から拡散された光が十分乱反射を起こしたあと第2レンズ150の外側へ放出することができれば、第2レンズ150の内面中ある特定部分にのみ粗面152が形成され得る。
【0030】
前記粗面152は形成方法に従い多様な形状の断面を有することができ、規則的形状の断面が繰り返されるか、または不規則的形状の断面が繰り返される形態を有することができる。例えば、前記粗面152は第2レンズ150の内側に突出した複数個の微細突起形態に形成され得る。このような微細突起154は、図4に示されているようにその断面が三角形形状の形態であり得る。しかし、微細突起154の形状がこれに限定されるものではない。例えば、微細突起154は第2レンズ150の内側に凸状に突出した形状であり得る。
【0031】
図4を参照しながら粗面152の役割を説明すれば、第1レンズ130を介し拡散された光は、少なくともその一部が粗面152に形成された微細突起154により不規則な方向に反射され得る。このような光の反射は反復的に発生することがあり、光の反射が発生するほどLED110から照射された光は立体化され得る。このように立体化された光は、結局第2レンズ150の外側に放出され得る。この他にも、LED110から照射された光は第1レンズ130と第2レンズ150を全て通過しなければならないので、使用者が光源を直接眺めるとしても角膜に損傷を発生させないようにすることができる。
【0032】
一方、このような反射過程中に光の損失が発生することを防止するため、本実施形態に係るLED照明装置には反射板(図示省略)がさらに備えられ得る。このような反射板は、第1レンズの底面132と第2レンズ150を連結するレンズ連結部160の上面に備えられ得る。粗面152を介し反射された光が、照明装置の後面などのように光の放出が好ましくない方向へ進む場合でも、反射板により再び前面に反射することができるので、光の損失が最少化され得る。
【0033】
このような反射板の位置は、レンズ連結部160の上面に限定されるものではなく、照明装置の形状や照明装置の設置位置などに従い光の放出が望ましくない方向に備えられ得る。さらに、前記反射板はレンズ連結部160の上面全部に備えることができるが、レンズ連結部160の一部にのみ備えることもできる。但し、照明装置の後面を含む照明装置の全体の範囲に亘って光の発散が必要な場合は、前記のような反射板が備えられないこともある。
【0034】
一方、第2レンズ150で第1レンズの上面136と対応する部分156は、第1レンズ130側に陷沒するように構成することができる。即ち、図4に示されているように、第2レンズ150で第1レンズの上面136と対応する部分156は、その断面がU−字状になるように形成することができる。このとき、前記U−字状の断面を有する第2レンズ部分156は、下面の厚さが側面の厚さより厚くなるように形成することができる。第2レンズ150をこのように形成すれば、LED110から鉛直上方に進んだ光が第1レンズ130を通過した後も、その照度が他の経路を進んだ光の照度より依然としてさらに高いとしても、最終的に第2レンズ150の外側に放出される時は光の照度が全体的に均一になり得る。
【0035】
本実施形態に係るLED照明装置は、インテリア的な効果を付け加えるため、図6 及び図7に示されているように第1レンズ130と第2レンズ150の間の空間に散乱補助体172、174を含むことができる。図6及び図7は、第1レンズと第2レンズの間の空間に散乱補助体が備えられた形態のLED照明装置を示している断面図である。前記散乱補助体172、174は、立体形状を有する透明キュービックや玉などでもあり得る。但し、散乱補助体が前記のような立体形状の物体に限定されるものではなく、光の散乱を助けることができる流体などでもあり得る。結局、第1レンズ130を介し拡散された光、または第2レンズ150の粗面152を介し反射された光などは前記散乱補助体172、174により散乱でき、これに伴い最終的に第2レンズ150の外側に放出された光は、インテリア的により優れた感じを有することができる。
【0036】
以下、実施形態2のLED照明装置について説明する。
【0037】
図8は、本発明の実施形態2に係るLED照明装置を示している斜視図である。図9は図8に示した照明装置を上側から眺めた透視図であり、図10は図8のII−II線に沿う断面図である。図8〜図10に示されているように、本実施形態に係るLED照明装置はLED210、第1レンズ230及び第2レンズ250を含んで構成される。一方、前述の構成と同一の(または相当する)部分に対しては同一の(または相当する)参照符号を与え、それに対する詳細な説明は省略する。
【0038】
本実施形態に係るLED照明装置には、4つのLED210が環状に備えられる。このとき、各LED210は第1レンズ230の下面の中心部を基準に等間隔に配置される。本実施形態では、第1レンズ230の下面に前記4つのLED210をそれぞれ収容することができる収容溝238が形成される。
【0039】
本実施形態において第1レンズ230及び第2レンズ250の形状や機能は、前述の第1実施形態の第1レンズ130及び第2レンズ150と類似する。但し、本実施形態の第1レンズ230の場合、その中心部に高さ方向に中空239が形成されるとの点で第1実施形態の第1レンズ130と差別化される。前記中空239は、第1レンズ230の全体形状と似て、第1レンズ230の下面の中心部で第1レンズ230の下面と直交する線から中空239の縁部までの水平距離が上方に行くほど減少する形態を有することができる。
【0040】
第1レンズ230の内側に前記のような形状の中空239が形成されれば、第1レンズ230の製造がより容易になり得る。通常、第1レンズ230は射出成型で形成されるが、幾多のLED210が用いられ第1レンズ230の全体の大きさが拡大されると、射出成型を介し第1レンズ230を製造するのが容易でないこともある。しかし、第1レンズ230の中心部に高さ方向に中空239を形成すれば、このような製造上の不便さを除去することができる。
【0041】
以下、実施形態3のLED照明装置について説明する。
【0042】
図11は、本発明の実施形態3に係るLED照明装置を示している斜視図である。図12は図11に示した照明装置を上側から眺めた透視図であり、図13は図11のIII−III線に沿う断面図である。図11〜図13に示されているように、本実施形態に係るLED照明装置はLED310、第1レンズ330及び第2レンズ350を含んで構成される。一方、前述の構成と同一の(または相当する)部分に対しては同一の(または相当する)参照符号を与え、それに対する詳細な説明は省略する。
【0043】
本実施形態に係るLED照明装置には6つのLED310が環状に備えられる。このとき、各LED310は第1レンズ330の下面の中心部を基準に等間隔に配置される。本実施形態において、第1レンズ330及び第2レンズ350の形状や機能は、前述の第1実施形態の第1レンズ130及び第2レンズ150と類似する。但し、本実施形態の第1レンズ330の場合、高さ方向の長さが幅方向の長さより短くなるように形成され、第2レンズ350の場合、第1レンズ330の上面と対応する部分356が第1レンズ330側に突出するように形成されるとの点に差がある。
【0044】
照明装置には大きさに伴う制限、またはデザイン的な制限がいつもあり得る。このような制限により、第1レンズ330の高さを十分確保することができないこともある。このような場合、第1レンズ330の上面と対応する第2レンズ部分356を第1レンズ330側に突出するように形成すれば、LED310から照射された光の照度を均一に補正することができる。即ち、第1レンズ330の上面と対応する第2レンズ部分356の厚さが厚くなるように前記対応部分356を第1レンズ330側に突出するように形成すれば、第1レンズ330を鉛直上方に通過した光が再び他の部分に比べ厚い厚さを有する第2レンズ部分356を通過しなければならないので、全体的には光の照度が均一に補正され得る。
【0045】
上述したように、本発明の好ましい実施形態を参照しながら説明したが、当該技術分野の熟練した当業者であれば、請求範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更させ得ることを理解できるはずである。したがって、本発明思想は特許請求の範囲によってのみ把握されなければならず、この均等または等価的な変形全てが本発明思想の範疇に属すると言えるはずである。
【符号の説明】
【0046】
110 LED
130 第1レンズ
132 第1レンズの底面
134 第1レンズの側面
136 第1レンズの上面
138 収容溝
150 第2レンズ
152 粗面
154 微細突起
160 レンズ連結部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外部へ光を照射するLED、
前記LEDが下面側に備えられながら凸形状に形成され、前記下面側を介し前記LEDから入射された光を外側へ拡散させる第1レンズ、及び
前記第1レンズの外側に備えられながら、内面に前記第1レンズを介し拡散された光を乱反射させる粗面が形成された第2レンズ
を含むLED照明装置。
【請求項2】
前記第1レンズは、前記LEDから照射された光が入射される第1レンズの底面、前記第1レンズの底面から上方へ延長されるとともに、前記第1レンズの底面の中心部で前記第1レンズの底面と直交する線からの水平距離が上方に行くほど減少する形態を有する第1レンズの側面、及び前記第1レンズの側面の上端から一直線に延長される第1レンズの上面を備えることを特徴とする請求項1に記載のLED照明装置。
【請求項3】
前記第1レンズは、高さ方向の長さが幅方向の長さより長くなるように形成されることを特徴とする請求項1に記載のLED照明装置。
【請求項4】
前記粗面は、前記第1レンズを介し拡散された光が乱反射されるよう前記第1レンズ側に突出した複数個の微細突起を備えることを特徴とする請求項1に記載のLED照明装置。
【請求項5】
前記微細突起は、凸形状または三角形断面を有する形状に形成されることを特徴とする請求項4に記載のLED照明装置。
【請求項6】
前記第2レンズで前記第1レンズの上面と対応する部分は、前記第1レンズ側に陷沒してU−字状の断面を有することを特徴とする請求項2に記載のLED照明装置。
【請求項7】
前記U−字状の断面を有する第2レンズ部分は、下面の厚さが側面の厚さより厚いことを特徴とする請求項6に記載のLED照明装置。
【請求項8】
前記第2レンズで前記第1レンズの上面と対応する部分は、厚さが厚くなるように前記第1レンズ側に突出したことを特徴とする請求項2に記載のLED照明装置。
【請求項9】
前記第1レンズの底面には、前記LEDを収容することができる収容溝が形成されることを特徴とする請求項2に記載のLED照明装置。
【請求項10】
前記第1レンズと前記第2レンズの間には所定の空間が備えられ、前記空間には光の散乱を助ける立体形状の散乱補助体が備えられることを特徴とする請求項1に記載のLED照明装置。
【請求項11】
前記LEDは、円形に複数個が備えられることを特徴とする請求項1に記載のLED照明装置。
【請求項12】
前記第1レンズの中心部には、高さ方向に中空が形成されることを特徴とする請求項11に記載のLED照明装置。
【請求項13】
前記第1レンズの底面と前記第2レンズを連結するレンズ連結部をさらに含み、前記レンズ連結部の上面には前記粗面から乱反射された光を上方へ反射させるための反射板が備えられることを特徴とする請求項2に記載のLED照明装置。
【請求項1】
外部へ光を照射するLED、
前記LEDが下面側に備えられながら凸形状に形成され、前記下面側を介し前記LEDから入射された光を外側へ拡散させる第1レンズ、及び
前記第1レンズの外側に備えられながら、内面に前記第1レンズを介し拡散された光を乱反射させる粗面が形成された第2レンズ
を含むLED照明装置。
【請求項2】
前記第1レンズは、前記LEDから照射された光が入射される第1レンズの底面、前記第1レンズの底面から上方へ延長されるとともに、前記第1レンズの底面の中心部で前記第1レンズの底面と直交する線からの水平距離が上方に行くほど減少する形態を有する第1レンズの側面、及び前記第1レンズの側面の上端から一直線に延長される第1レンズの上面を備えることを特徴とする請求項1に記載のLED照明装置。
【請求項3】
前記第1レンズは、高さ方向の長さが幅方向の長さより長くなるように形成されることを特徴とする請求項1に記載のLED照明装置。
【請求項4】
前記粗面は、前記第1レンズを介し拡散された光が乱反射されるよう前記第1レンズ側に突出した複数個の微細突起を備えることを特徴とする請求項1に記載のLED照明装置。
【請求項5】
前記微細突起は、凸形状または三角形断面を有する形状に形成されることを特徴とする請求項4に記載のLED照明装置。
【請求項6】
前記第2レンズで前記第1レンズの上面と対応する部分は、前記第1レンズ側に陷沒してU−字状の断面を有することを特徴とする請求項2に記載のLED照明装置。
【請求項7】
前記U−字状の断面を有する第2レンズ部分は、下面の厚さが側面の厚さより厚いことを特徴とする請求項6に記載のLED照明装置。
【請求項8】
前記第2レンズで前記第1レンズの上面と対応する部分は、厚さが厚くなるように前記第1レンズ側に突出したことを特徴とする請求項2に記載のLED照明装置。
【請求項9】
前記第1レンズの底面には、前記LEDを収容することができる収容溝が形成されることを特徴とする請求項2に記載のLED照明装置。
【請求項10】
前記第1レンズと前記第2レンズの間には所定の空間が備えられ、前記空間には光の散乱を助ける立体形状の散乱補助体が備えられることを特徴とする請求項1に記載のLED照明装置。
【請求項11】
前記LEDは、円形に複数個が備えられることを特徴とする請求項1に記載のLED照明装置。
【請求項12】
前記第1レンズの中心部には、高さ方向に中空が形成されることを特徴とする請求項11に記載のLED照明装置。
【請求項13】
前記第1レンズの底面と前記第2レンズを連結するレンズ連結部をさらに含み、前記レンズ連結部の上面には前記粗面から乱反射された光を上方へ反射させるための反射板が備えられることを特徴とする請求項2に記載のLED照明装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2010−114059(P2010−114059A)
【公開日】平成22年5月20日(2010.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−34127(P2009−34127)
【出願日】平成21年2月17日(2009.2.17)
【出願人】(505058089)ヒュンダイ テレコミュニケーション カンパニー リミテッド (4)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年5月20日(2010.5.20)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年2月17日(2009.2.17)
【出願人】(505058089)ヒュンダイ テレコミュニケーション カンパニー リミテッド (4)
【Fターム(参考)】
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