KR20110013501A - 매입형 ｌｅｄ 조명장치 - Google Patents

매입형 ｌｅｄ 조명장치

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KR20110013501A
KR20110013501A KR1020107028831A KR20107028831A KR20110013501A KR 20110013501 A KR20110013501 A KR 20110013501A KR 1020107028831 A KR1020107028831 A KR 1020107028831A KR 20107028831 A KR20107028831 A KR 20107028831A KR 20110013501 A KR20110013501 A KR 20110013501A
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light
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KR1020107028831A
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엘런 제이. 루드
커트 에스. 윌콕스
마리오 알베르토 카스틸로
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루드 라이팅 인코포레이티드
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Abstract

매입형 조명장치(10)는 조명 영역(14)을 향해 있는 구조체(12) 속에 설치된다. 조명장치(10)는 구조체(12) 속에 설치될 수 있도록 형성되고, 조명 개구부(16)를 형성하는 모서리(24)를 구비하는 전방측 단부(22)와, 개구부(16)로부터 매입되어 있는 후방측 단부(26)를 포함하는 지지부재(20)를 포함한다. 지지부재(20) 및 개구부(16)는 중심선(28)을 가진다. 설치판(18)은 후방측 단부(26)에 배치되며, 지지부재(20)와 함께 개구부(16)로 연장되는 개구 영역(30)을 형성한다. LED 배열체(40)는 개구부(16)를 향해 빛(46)을 조사하기 위해 설치판(18)에 설치되는 LED 발광소자(42)들과, 각각의 발광소자(42)들을 위한 렌즈(50)를 포함한다. 각각의 발광소자(42)에는 발광소자 축(44)이 정의된다. 적어도 하나의 발광소자(42)는 제1횡방향(32)으로 중심선을 벗어나 있으며, 그와 결합되는 렌즈(50A)를 구비하고, 렌즈(50A)는 발광소자(42)로부터의 빛이 발광소자 축에 대해서 축을 벗어나는 방향으로 분산되어 개구 영역(30)을 가로지른 후 반대측 횡방향(33)으로 중심선을 벗어나 있는 단부(25) 측에서 개구부(16)를 통과하도록 한다. 이러한 축을 벗어나는 빛의 분산은 장치(10)로부터의 조명각도(48)를 증가시키는 한편 장치(10)가 지지부재(20) 상으로 향하는 단지 최소의 빛(46)만을 가지도록 한다.

Description

매입형 ＬＥＤ 조명장치{RECESSED LED LIGHTING FIXTURE}
본 발명은 조명장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LED를 이용한 매입형(recessed) 조명 장치에 관한 것이다.
근래에, 다양하고 일반적인 조명을 위해 발광 다이오드(LED)의 이용이 증가하고 있으며, 이러한 경향은 LED와, 통상적으로 "LED 모듈"이라고 지칭되기도 하는 LED-어레이(LED-array) 관련 장치의 발전으로 인해 가속화되고 있다. 또한, 고밀도 방출(high-intensity discharge; HID) 램프와 다른 광원을 이용한 기구들에 의해 제공되어온 조명 형태가 현재는 급속도로 LED 모듈에 의해 제공되기 시작하였다. 이러한 조명 적용례들은 도로 조명, 주차장 조명, 공장 조명과 같은 많은 다른 상품들을 포함한다. LED 모듈 개발 영역에서는 물론, 다양한 형태의 조명장치에 LED 모듈을 이용하는 영역에서 창조적인 연구가 계속되고 있다. 후자의 영역이 본 발명에 관계된 영역이다.
일반적으로 매입형 조명장치는 주어진 장치에 의해 조명될 수 있는 구역의 크기에 따라 일정한 제한 사항을 가진다. 매입형 조명장치는 보통 천장, 벽 또는 빛이 조명 구역으로 조사될 수 있는 개구부를 가지는 다른 구조물 상에 설치된다 (매입형 조명은 가장 일반적으로 천장에 사용되는 것으로 알려져 있으므로, 특정 빌딩 구조물을 지칭하고자 하는 경우 천장을 지칭하게 될 것이다; 하지만, 이것은 한정하고자 하는 것이 아니라 임의적인 참고 사항으로 의도되었다는 것이 이해되어야 할 것이다). 조명-산업 분야의 표준은 관찰자가 장치를 바라보았을 때 (장치의 수직 축에 대하여) 매입형 조명 장치의 광원이 45도 이상의 각도로 보이도록 숨겨질 수 있는 충분한 깊이로 천장 속에 매입될 것을 요구한다. 그러한 표준을 준수하게 되면, 일반적으로 장치에 의해 조명되는 영역의 크기가 실질적으로 감소하므로, 특정한 방이나 넓은 영역을 조명하기 위해 더 많은 수의 조명장치가 필요하거나 더 큰 개구부를 가지는 매입형 장치가 필요하게 된다. 이러한 점은, 건축 디자인의 선호도가 더 적은 수의 조명장치 및 더 적은 수의 개구부를 요구하는 쪽으로 흐르는 경우 문제점이 될 수 있다.
광원으로서 LED를 이용하는 매입형 조명장치를 개발하기 위해 다양한 노력이 이루어지고 있다. 하지만, 조명 산업에서는 상기에서 고려된 문제점 및 관심사를 해결하기 위한 LED를 이용한 개선된 매입형 조명장치의 필요성이 매우 크다. 더욱 상세하게는, 상대적으로 작은 크기를 가지면서도 큰 영역을 조명할 수 있는 LED-기반 매입형 조명장치가 필요할 뿐 아니라, 그러한 목적을 제공하기 위한 개선된 LED 렌즈도 필요하다.
본 발명의 목적은 상술한 내용을 포함한 종래 기술의 일부 문제점과 단점을 극복하기 위한 개선된 매입형 조명장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다양한 설치 장소 및 상황에 손쉽게 이용될 수 있는 개선된 매입형 조명장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 조명-산업 표준을 준수하면서도 큰 크기의 조명을 제공할 수 있는 개선된 매입형 조명장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적과 다른 목적이 어떻게 이루어지는지는 이하 설명과 도면으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 조명 영역을 향해 있는 구조체 속에 설치되는 개선된 매입형 조명장치에 관한 것이다. 개선된 조명장치는, (1) 상기 구조체 속에 설치될 수 있도록 형성되고, 조명 개구부를 형성하는 모서리를 구비하는 전방측 단부와, 상기 조명 개구부로부터 매입되어 있는 후방측 단부를 구비하는 지지부재를 포함하고, 상기 지지부재 및 상기 개구부는 중심선을 가지며, (2) 상기 후방측 단부에 배치되며, 상기 지지부재와 함께 상기 개구부로 연장되는 개구 영역을 형성하는 설치판; 및 (3) 상기 설치판에 설치되는 LED 배열체를 포함한다. 상기 LED 배열체는 (a) 상기 개구부를 향해 빛을 조사하기 위해 상기 설치판에 설치되는 LED 발광소자(emitter)들을 포함하고, 상기 발광소자 각각에는 발광소자 축이 정의되며, (b) 상기 발광소자 각각를 위한 렌즈를 포함한다. 적어도 하나의 발광소자는 제1횡방향으로 중심선을 벗어나 있고(off-cneterline), 그와 결합되는 렌즈는 상기 발광소자로부터의 빛이 상기 발광소자 축에 대해서 축을 벗어나는(off-axial) 방향으로 분산되어 상기 개구 영역을 가로지른 후 반대측 횡방향으로 중심선을 벗어나 있는 단부 측에서 상기 개구부를 통과하도록 형성된다. 이러한 축을 벗어나는 빛의 분산은 상기 조명장치로부터의 조명각도를 증가시키는 한편 오직 최소의 빛만이 상기 지지부재 상으로 향하도록 한다.
여기서 사용하고 있는 "LED 발광소자"라는 용어는 본 산업에서 공지된 용어인 "LED 패키지(LED package)"의 형태일 수 있는 LED 조명원 또는 LED 조명 광을 제공하기 위한 다른 형태의 LED 조명원을 지칭한다. 일부 실시예들에 따른 LED 패키지는 하나 또는 복수의 발광 다이오드를 그 기저부에 구비한다. 이러한 복수의 다이오드들은 공통된 색의 빛(common-color light)을 생산하는 동일한 파장의 빛을 방출할 수도 있다. 다르게는, 복수의 다이오드들은 상이한 파장의 빛을 방출하여 상이한 색들이 혼합되는 원하는 색의 빛을 얻도록 할 수도 있다. 매우 광범위한 LED 발광소자들이 적용 가능하다는 것이 당업자에게 이해되어야 할 것이다.
지지부재 및 개구 영역에 대하여 사용된 "중심선"이라는 용어는 적어도 하나의 측면 공간(lateral dimension)의 중심을 지시하는 선을 의미한다. 예를 들어, 상기 조명장치는 단지 하나의 측면 공간에서 대해서 대칭인 조명 개구부를 구비할 수 있다. 이러한 예시에서, 상기 중심선은 그 대칭축을 따르는 선이 될 것이다. 다르게는, 상기 지지부재에는 비대칭적인 형상을 가지는 조명 개구부가 형성될 수도 있다. 이러한 예시에서, 상기 중심선은 그러한 형상의 대략적인 중심을 따라 놓여질 것이며, 중심축을 벗어나는 발광소자는 바람직하게는 그 대략적인 중심으로부터 가장 멀리 떨어진 가용 위치에 위치하게 된다. 용어 "중심선"은 결코 지지부재 또는 조명 개구부의 형상을 어떤 특정한 형상으로 제한하지 않는다.
일부 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 설치판은 실질적으로 평평하다.
가장 바람직한 실시예에 따르면, 상기 설치판은 비주변 구역(non-peripheral region)을 둘러싸는 주변 구역(peripheral region)을 구비한다. 일부 실시예들에 따르면, 축 방향을 벗어나는 빛의 분산을 위해 형성된 렌즈(들)를 구비하는 발광 소자(들)는 주변 구역에 위치하며, 적어도 하나의 다른 발광소자는 비주변 구역에 위치한다. 비주변 구역에 있는 발광소자에는 단지 최소의 빛이 발광소재로부터 상기 지지부재 상으로 향하도록 빛을 발광소자에 대해 축 방향으로 빛을 분산시키는 렌즈가 결합된다. 바람직하게는 상기 주변 구역은 상기 개구부와 중심이 같은 고리 형태를 가진다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조명 개구부가 더 작은 단면 치수를 가지도록 축을 벗어나는 빛의 분산을 위해 형성되는 렌즈를 구비하는 발광소자만을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 할 것이다.
사실상, 그러한 일부 실시예들에 따르면 방향성 조명을 위해 발광소자 축에 대해서 편중 측(preferential side)을 향해 축을 벗어나도록 LED 광을 분산시키는 렌즈를 구비하는 단지 하나의 발광소자가 구비될 수도 있다.
일부 다른 실시예들에 따르면, 단지 세 개의 발광소자들을 구비할 수 있는 작은 크기의 조명 개구부가 제공되며, 각각의 발광소자들은 발광소자 빛이 상기 조명 개구부를 반경 방향으로 가로질러 진행하여 축을 벗어나 분산되도록 하는 렌즈를 구비한다. 따라서, 매우 작은 치수의 조명 개구부를 가지는 조명장치가 상대적으로 넓은 지역을 조명할 수 있는 매우 큰 조명각도를 제공할 수 있게 된다. LED들은 매우 작은 크기를 가지므로, 조명 장치의 크기는 단지 LED 렌즈의 치수에 의존하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 큰 조명 각도를 제동하는 작은 크기의 조명장치는 손전등과 같은 휴대용 구조체를 포함하는 매우 다양한 작은 구조체 속에 설치될 수 있다.
조명장치를 빠져나가는 LED 조명광이 매우 큰 각도를 가지도록 하는 축을 벗어나는 빛의 분산은 선택된 발광소자로부터 거의 대부분의 빛이 축을 벗어나 진행하도록 특별히 설계된 LED 렌즈에 의해 달성된다. 상기 렌즈의 표면의 형상은 빛의 손실이 최소화될 수 있도록 빛이 내부 전반사(total internal reflection; TIR)되도록 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, LED 발광소자로부터의 빛이 발광소자 축에 대해서 편중 측으로 축을 벗어나도록 하는 렌즈가 제공된다. 그러한 편중 측으로 축을 벗어나는 빛의 분산은 빛이 매우 확장된 각도로 매입형 조명장치를 빠져나가도록 하여 조명장치의 크기를 크게 하지 않고도 더 넓은 지역을 조명할 수 있게 한다. 이러한 광 발광소자로부터의 축을 벗어나는 빛의 분산은 대부분의 빛이 편중 측을 향하도록 특별히 설계된 렌즈가 발광소자 덮도록 위치함으로써 달성된다.
개선된 렌즈는 광 수집 개구부가 형성된 발광소자-인접 기저 단부, 기저 단부로부터 연장되고 공동이 형성된 내부면, 편중 측으로 빛이 향하도록 형성되는 출력-단부면 및 빛이 상기 출력-단부면으로 향하도록 내부 전반사를 위해 형성되는 외부 측면을 포함한다. 상기 내부면은 상기 발광소자 축에 대해 형성되는 포위 측면(surrounding lateral surface)과, 빛이 상기 편중 측을 향하여 진행하도록 형성되는 단부면을 포함한다. 상기 포위 측면은 실질적으로 원통형을 가지며, 실질적으로 원형의 단면을 가지는 직원통 형상(right cylinderical shape)을 가진다. 상기 발광소자로부터의 빛은 대부분 상기 편중 측을 향하면서 상기 출력-면을 빠져나간다.
여기서 개선된 렌즈의 출력-단부면을 빠져나가는 빛에 대해서 사용된 "대부분"이라는 용어는 출력-단부면이, 상기 출력-단부면에 도달하는 빛이 주로 상기 편중 측을 향하여 상기 출력-단부면을 빠져나가도록 형성된다는 것을 의미한다.
렌즈의 표면은 최소화된 빛의 손실을 얻기 위해 고효율의 광출력을 가지도록 형성된다. 개선된 렌즈는 약 80-95% 효율의 발광소자 광 이용도를 가진다. 일부 바람직한 실시예에 따르면, 발광소자로부터의 빛이 단지 13% 손실된다(조명에 직접 이용되지 않는다).
"직원통 형상"이라는 용어는 그 형상에 관계없이 전체 원통형 경로를 따라 발광소자 축에 대하여 실질적으로 평행하게 연장되는 직선에 의해 형성되는 표면을 의미한다. 바람직한 직원통 형상은 실질적으로 원형 경로의 선의 연장(movemnet) 의해 형성되며, 더욱 바람직하게는 발광소자 축과 동일축을 가지는 표면이다.
단지 곧은 형태의 선의 연장에 의해 형성되는 표면에 한정되지 않은 다양한 다른 형상의 포위 측면이 형성 가능하다. 일부 다른 실시예들에 따르면, 포위 측면은 위치에 따라 상이한 단면적을 가지는 형상을 포함하는 다양한 고리 형상을 가질 수도 있다. 포위 측면은 발광소자 축에 대하여 기울어져 형성될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 단부면은 상기 편중 측을 향해 기울어져 있고, 상기 발광소자 축 근처에서 상기 비편중(non-preferential side) 측 상에 있으며, 상기 기저 단부와 가장 멀리 떨어진 위치에서 상기 포위 측면과 만나는 볼록부로 전환되는 실질적으로 평면인 평면부를 구비한다.
바람직한 실시예에 따르면, 외부 측면은 상기 기저 단부로부터 연장되어 출력-단부면의 근접부에서 종료되도록 연장되며, 상기 출력-단부면의 근접부에서 발광소자 축으로부터의 외부 측면까지의 거리는 상기 편중 측에서 최대이며, 비편중 측으로 향하면서 서서히 감소한다. 상기 외부 측면은 편중 측에서 최대가 되고, 비편중 측으로 향할수록 서서히 감소하는 발광소자 축에 대하여 발산하는 각도를 가진다. 상기 외부 측면은 실질적으로 직선에 의해 형성될 수도 있다. 도시된 바람직한 실시예에 따르면, 상기 외부 측면은 실질적으로 볼록 형상을 형성하는 곡선에 의해 형성된다.
상기 외부 측면의 각도는 발광소자 축에 대하여 상기 외부 측면이 종료되는 지점까지의 거리를 변화시킨다. 이러한 거리는 상기 발광소자 축에 실질적으로 평행하고 편중 측을 향해 오프셋(offset)되어 있는 출력-단부 축을 정의한다. 외부 측면의 각도는 발광소자 축을 포함하는 평면에서 측정된다. 개선된 렌즈는 양쪽으로 대칭인 것이 가장 일반적이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 출력-단부면은 실질적으로 평평한다. 상기 발광소자-인접 기저 단부는 상기 발광소자 축에 실질적으로 수직한 평면이다. 바람직하게는, 상기 출력-단부면은 상기 비편중 측을 향해 기울어져 있으며, 상기 편중 측에서 상기 기저 단부의 평면으로부터 가장 멀리 떨어진 출력-단부면의 모서리를 구비한다.
더 바람직한 실시예에 따르면, 편중 측으로 축을 벗어나는 빛의 분산을 위한 각각의 렌즈는 그와 결합되는 발광소자를 덮는 별개의 조각(piece)이다. 바람직하게는 각각의 렌즈는 상기 외부 측면에 대한 외부 플랜지를 포함한다. 상기 외부 플랜지는 바람직하게는 상기 렌즈를 그와 결합되는 발광소자에 장착하는 동안 상기 편중 측의 방향을 지시하는 기준 표시를 포함한다.
바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 렌즈에 이용되는 광 발광소자는 적어도 하나의 LED 및 상기 LED를 덮는 일차 렌즈를 포함하는 LED 패키지이고, 본 발명의 따른 렌즈는 상기 일차 렌즈를 덮도록 위치하는 이차 렌즈이다. 상기 일차 렌즈는 발광소자 축에 대하여 실질적으로 반복적으로 대칭인 조명 패턴을 가지며, 일부 실시예들에 따르면, 상기 일차 렌즈는 실질적으로 반구 형상이다.
본 발명에 따른 렌즈의 표면 형상은 의도한 렌즈의 적용환경 및 요구되는 편중 측을 향해 조사되는 빛의 비율에 기초한다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 렌즈는 발광된 빛의 약 75%가 편중 측을 향하고, 약 12%가 비편중 측을 향하도록 형성된다. 다른 실시예에 따르면, 상기 렌즈는 발광된 빛의 약 55%가 편중 측을 향하고, 약 45%가 비편중 측을 향하도록 형성된다. 예를 들어, 상기 렌즈는 지면을 조명하기 위하여 둥근 형태의 자취(footprint)를 만들어 내도록 형성되거나, 벽걸이 장치를 위하여 사각형 형태의 자취를 만들어 내도록 형성될 수도 있다.
렌즈 표면에 대하여 여기서 사용된 "~향해 경사진"이라는 용어는 빛이 이동하는 두 매체(렌즈 및 공기) 사이 경계의 빛-방출 측을 향한다는 것 나타낸다. 더욱 상세하게는, 만약 빛이 공기로부터 렌즈 물질로 이동한다면, "~향해 경사진"은 렌즈 물질에 접해 있는 경계 측을 향한다는 것을 나타낸다. 반대로, 만약 빛이 렌즈 물질로부터 공기로 이동한다면, "~향해 경사진"은 경계의 공기 측을 향한다는 것을 나타낸다.
빛-분산 방향에 대해 여기서 사용된 "편중 측"이라는 용어는 조명이 요구되는 (발광소자 축에 대한) 측면 방향을 의미한다. 빛-분산 방향에 대해 여기서 사용된 "비편중 측"이라는 용어는 조명이 요구되지 않는 측면 방향을 의미한다. 상기 비편중 측은 일반적으로 상기 편중 축의 실질적으로 반경 방향의 반대측이다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 렌즈에 의해 발광소자 축에 대해 축에서 벗어난 방향 및 축 방향으로 빛이 분산되는 모습을 도시한 매입형 LED 조명장치의 개략적인 측면도이다.
도 2는 지지부재의 일부를 도시한 도 1의 매입형 LED 조명장치의 개략적인 측면도이다.
도 3은 LED 조립체와 지지부재의 일부를 도시한 매입형 LED 조명장치의 다른 개략적인 측면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 LED 조명장치의 저면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 LED 렌즈에 의해 오직 축을 벗어난 방향으로 빛이 분산되는 모습을 도시한 개략적인 측면도이다.
도 6은 모든 빛이 축을 벗어난 방향으로 분산되는 모습을 도시한 다른 개략적인 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 LED 렌즈에 의해 오직 축 방향으로 빛이 분산되는 모습을 도시한 개략적인 측면도이다.
도 8은 모든 빛이 축 방향으로 분산되는 모습을 도시한 다른 개략적인 측면도이다.
도 9는 매입형 LED 조명장치의 저면 사시도이다.
도 10은 매입형 LED 조명장치의 평면 사시도이다.
도 11은 축을 벗어나는 빛의 분산을 위한 렌즈의 확대 측면도이며, 축을 벗어나 빛이 분산되는 모습을 도시한다.
도 12는 도 11의 렌즈에 의해 빛이 축을 벗어나 분산되는 모습을 도시한 확대 측면도이다.
도 13은 도 11의 렌즈의 확대 사시도이다.
도 14는 내부면을 도시한 도 11의 렌즈의 확대된 투명 사시도이다.
도 15는 도 11의 렌즈의 선 15-15를 따라 절개한 확대 단면도이다.
도 16은 도 11의 렌즈의 선 16-16를 따라 절개한 확대 단면도이다.
도 17은 본 발명에 따른 렌즈에 의한 축을 벗어나는 빛 분산의 극 칸델라(polar candela) 곡선이다.
도 18은 본 발명에 따른 렌즈에 의한 축을 벗어나는 빛 분산의 이소풋캔들 플롯(isofootcandle plot)이다.
도 1 내지 도 10은 바람직한 실시예에 따른 매입형 조명장치(10)가 조명 영역(14)을 향해 있는 구조체(12) 속에 설치된 모습을 도시한 것이다. 조명장치(10)는 구조체(12) 속에 설치될 수 있도록 형성되는 지지부재(20)를 포함한다. 지지부재는 조명 개구부(16)를 형성하는 모서리(24)를 구비하는 전방측 단부(22)와, 개구부(16)로부터 매입되어 있는 후방측 단부(26)를 포함한다. 지지부재(20) 및 개구부(16)는 중심선(28)을 가진다. 조명장치(10)는 LED 배열체(40)를 구비하는 설치판(18)을 더 포함하고, LED 배열체(40)는 개구부(16)를 향해 빛(46)을 조사하기 위해 설치판(18)에 설치되는 LED 발광소자(42)들과, 각각의 발광소자(42)들을 위한 렌즈(50)를 포함한다. 설치판(18)은 후방측 단부(26)에 배치되며, 지지부재(20)와 함께 개구부(16)로 연장되는 개구 영역(30)을 형성한다. 각각의 발광소자(42)에는 발광소자 축(44)이 정의된다. 적어도 하나의 발광소자(42)는 제1횡방향(32)으로 중심선을 벗어나 있으며, 그와 결합되는 렌즈(50A)를 구비하고, 렌즈(50A)는 발광소자(42)로부터의 빛이 발광소자 축에 대해서 축을 벗어나는 방향으로 분산되어 개구 영역(30)을 가로지른 후 반대측 횡방향(33)으로 중심선을 벗어나 있는 단부(25) 측에서 개구부(16)를 통과하도록 형성된다. 이러한 축을 벗어나는 빛의 분산은 장치(10)로부터의 조명각도(48)를 증가시키는 한편 장치(10)가 지지부재(20) 상으로 향하는 단지 최소의 빛(46)만을 가지도록 한다.
도 1, 도 2 및 도 5 내지 8은 분리된 조각으로서 각각 결합되는 발광소자(42)를 덮고 있는 렌즈(50)를 도시하고 있다. 하지만, 일부 조명장치에는 복수의 렌즈(50)가 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 하며, 도 1 내지 도 10에 도시된 장치와 같이, 렌즈(50)들은 각각의 렌즈가 원하는 방향으로 향해 있는 단일 형성 부재 속에 포함될 수도 있다.
도 2는 실질적으로 평평한 설치판(18)을 가장 잘 도시한다. 도 2 및 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 설치판(18)은 비주변 구역(19)을 둘러싸는 주변 구역(17)을 가진다. 축방향을 벗어나는 빛의 분산를 위해 형성된 렌즈(50A)를 구비하는 발광소자(42)는 주변 구역(17)에 위치하고, 적어도 하나의 다른 발광소자(42)는 비주변 구역(19)에 위치한다. 비주변 구역(19) 상의 발광소자(42)는 발광소자(42)로부터 단지 최소의 빛(46)이 지지부재(20) 상으로 향하도록 하는 축 방향의 빛의 분산을 위한 렌즈(50B)를 구비한다. 도 3, 도 4 및 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이, 주변 구역(17)은 개구부와 중심이 같은 고리 형태를 가진다.
도 11 내지 도 18은 빛이 광 발광소자(42)로부터 발광소자 축(44)에 대해 편중 측으로 축 방향을 벗어나 진행하도록 하는 렌즈(50A)를 도시한다. 도 1 내지 도 10은 렌즈(50A)를 이용하는 매입형 조명장치(10)의 바람직한 실시예를 도시한다.
렌즈(50A)는, 광 수신 개구부(52A)가 형성된 발광소자 인접 기저 단부(52)와, 기저 단부(52)로부터 연장되고 공동(54A)이 형성된 내부면(54)과, 편중 측(35)으로 빛(46)이 향하도록 형성되는 출력-단부 면(57) 및 빛(46)이 출력-단부 면(57)으로 향하도록 내부 전반사를 위해 형성되는 외부 측면(59)을 포함한다. 내부면(54)은 발광소자 축(44)에 대해 동심원으로 형성되는 원형의 원통형 형상을 가지는 포위 측면(55)과, 빛(46)이 편중 측(35)을 향하여 진행하도록 형성되는 단부면(56)을 포함한다. 도 11 및 도 12에 가장 잘 도시된 바와 같이, 발광소자(42)로부터의 빛(46)은 대부분 편중 측(35)을 향하면서 출력-면(57)을 빠져나간다.
도 15 및 도 16에 가장 잘 도시된 바와 같이, 단부면(56)은 편중 측(35)을 향해 기울어져 있고, 발광소자 축(44) 근처에서 볼록부(56B)로 전환되는 실질적으로 평면인 평면부(56A)를 구비한다. 도 15에 가장 잘 도시된 바와 같이, 볼록부(56B)는 비편중 측(37) 위에 있으며, 기저 단부(52)와 가장 멀리 떨어진 위치(56C)에서 포위 측면(55)과 만난다.
도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 외부 측면(59)는 기저 단부(52)로부터 연장되어, 출력-단부면(57)의 근접부에서 종료되도록 연장된다. 출력-단부면(57)의 근접부에서, 발광소자 축(44)으로부터의 외부 측면(59)까지의 거리는 편중 측(35)에서 최대(59A)이며, 비편중 측(37)으로 향하면서 거리(59B)가 되도록 서서히 감소한다. 외부 측면(59)은 편중 측(35)에서 최대가 되고(즉, 각도(58A)), 비편중 측으로 향할수록 서서히 감소하는(즉, 각(58B)) 각도를 가지도록 발광소자 축(44)에 대하여 발산한다. 거리(59A, 59B) 및 각도(58A, 58B)는 LED-조명 발광소자 축(44)과 실질적으로 평행하고, 편중 측(35)을 향하여 오프셋(offset)되어 있는 출력 단부 축(57A)을 정의한다.
도 15에 더 도시된 바와 같이, 출력 단부면(57)은 실질적으로 평평하다. 발광소자-인접 기저 단부(52)는 발광소자 축(44)에 실질적으로 수직한 평면이다. 출력-단부면(57)은 비편중 측(37)을 향해 기울어져 있으며, 편중 측(35)에서 기저 단부(52)의 평면으로부터 가장 멀리 떨어진 출력-단부면(57)의 모서리(57B)를 가진다.
도 11 및 도 13 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 렌즈(50A)는 외부 측면(59)을 둘러싸는 외부 플랜지(53)를 포함한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 외부 플랜지(53)는 편중 측(35)의 방향을 지시하여, 렌즈(50A)를 그와 결합되는 발광소자(42)에 장착하는데 도움을 줄 수 있도록 하는 기준 표시(reference mark)(51)를 포함한다.
본 발명의 사상이 특정 실시예들과 관계되어 도시되고 설명되었지만, 이러한 실시예들은 예시에 해당하는 것이며, 발명의 사상을 제한하기 위한 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다.

Claims (18)

  1. 조명 영역을 향해 있는 구조체 속에 설치되는 매입형 조명장치로서,
    상기 구조체 속에 설치될 수 있도록 형성되고, 조명 개구부가 형성하는 모서리를 구비하는 전방측 단부와, 상기 조명 개구부로부터 매입되어 있는 후방측 단부를 구비하는 지지부재;
    상기 후방측 단부에 배치되며, 상기 지지부재와 함께 상기 개구부로 연장되는 개구 영역을 형성하는 설치판; 및
    (a) 상기 개구부를 향해 빛을 조사하기 위해 상기 설치판에 설치되는 하나 이상의 LED 발광소자 및 (b) 상기 발광소자 각각을 위한 렌즈를 구비하는 LED 배열체를 포함하고,
    상기 지지부재 및 상기 개구부는 중심선을 가지고,
    상기 발광소자 각각에는 발광소자 축이 정의되며,
    발광소자 중 적어도 하나는 제1횡방향으로 중심선을 벗어나 있고, 그와 결합되는 렌즈는 상기 발광소자로부터의 빛이 상기 발광소자 축에 대해서 축을 벗어나는 방향으로 분산되어 상기 개구 영역을 가로지른 후 반대측 횡방향으로 중심선을 벗어나 있는 단부 측에서 상기 개구부를 통과하도록 형성되어, 상기 조명장치로부터의 조명각도를 증가시키는 한편 오직 최소의 빛만이 상기 지지부재 상으로 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 매입형 조명장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설치판은 실질적으로 평평한 것을 특징으로 하는 매입형 조명장치.
  3. 제1항에 있어서,
    각각의 렌즈는 그와 결합되는 발광소자를 덮는 별개의 조각인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  4. 조명 영역을 향해 있는 구조체 속에 설치되는 매입형 조명장치로서,
    상기 구조체 속에 설치될 수 있도록 형성되고, 조명 개구부를 형성하는 모서리를 구비하는 전방측 단부와, 상기 조명 개구부로부터 매입되어 있는 후방측 단부를 구비하는 지지부재;
    상기 후방측 단부에 배치되며, 상기 지지부재와 함께 상기 개구부로 연장되는 개구 영역을 형성하는 설치판;
    상기 개구부를 향해 빛을 조사하기 위해 상기 설치판에 설치되는 하나 이상의 LED 발광소자;
    제1횡방향으로 중심선을 벗어나 있는 상기 발광소자를 위한 렌즈를 포함하고,
    상기 지지부재 및 상기 개구부는 상기 중심선을 가지고,
    상기 발광소자에는 발광소자 축이 정의되며,
    상기 렌즈는 상기 발광소자로부터의 빛이 상기 발광소자 축에 대해서 축을 벗어나는 방향으로 분산되어 상기 개구 영역을 가로지른 후 반대측 횡방향으로 중심선을 벗어나 있는 단부 측에서 상기 개구부를 통과하도록 형성되어, 상기 조명장치로부터의 조명각도를 증가시키는 한편 오직 최소의 빛만이 상기 지지부재 상으로 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 매입형 조명장치.
  5. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 설치판은 조명 개구부 평면과 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  6. 제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 설치판은 비주변 구역을 둘러싸는 주변 구역을 구비하고,
    축 방향을 벗어나는 빛의 분산을 위해 형성된 하나 이상의 렌즈를 구비하는 하나의 이상의 발광 소자는 주변 구역에 위치하며,
    하나 이상의 다른 발광소자는 비주변 구역에 위치하며, 비주변 구역에 있는 발광소자에는 단지 최소의 빛이 발광소재로부터 상기 지지부재 상으로 향하도록 발광소자에 대해 축 방향으로 빛을 분산시키는 렌즈가 결합되는 것을 특징으로 하는 매입형 조명장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 주변 구역은 상기 개구부와 중심이 같은 고리 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  8. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    빛이 상기 발광소자 축에 대해 편중 측으로 축 방향을 벗어나 진행하도록 하는 각각의 렌즈는,
    개구부를 형성하는 발광소자-인접 기저 단부;
    기저 단부로부터 연장되고 공동이 형성된 내부면;
    상기 편중 측으로 빛이 향하도록 형성되는 출력-단부 면; 및
    빛이 상기 출력-단부 면으로 향하도록 내부 전반사(TIR)를 위해 형성되는 외부 측면을 포함하고,
    상기 내부면은 (a) 상기 발광소자 축에 대해 형성되는 포위 측면과, (b)빛이 상기 편중 측을 향하여 진행하도록 형성되는 단부면을 구비하며,
    상기 발광소자로부터의 빛이 대부분 상기 편중 측을 향하면서 상기 출력-면을 빠져나가는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 포위 측면은 실질적으로 원통형인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  10. 제9항에 있어서,
    실질적으로 원통형인 상기 포위 측면은 실질적으로 원형의 단면을 가지는 직원통 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 내측 단부면은 상기 편중 측을 향해 기울어져 있고, 상기 발광소자 축 근처에서 볼록부로 전환되는 실질적으로 평면인 평면부를 구비하며, 상기 볼록부는 상기 비편중 측 상에 있으며, 상기 기저 단부와 가장 멀리 떨어진 위치에서 상기 포위 측면과 만나는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  12. 제1항, 제4항 또는 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    외부 측면은 상기 기저 단부로부터 출력-단부면의 근접부까지 연장되며, 상기 출력-단부면의 근접부에서, 발광소자 축으로부터의 외부 측면까지의 거리는 상기 편중 측에서 최대이며, 비편중 측으로 향하면서 서서히 감소하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 외부 측면은 편중 측에서 최대가 되고, 비편중 측으로 향할수록 서서히 감소하는 발광소자 축에 대하여 발산하는 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 출력-단부면은 실질적으로 평평한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  15. 제1항, 제4항 또는 제14항에 있어서,
    상기 발광소자-인접 기저 단부는 상기 발광소자 축에 실질적으로 수직한 평면인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 출력-단부면은 상기 비편중 측을 향해 기울어져 있으며, 상기 편중 측에서 상기 기저 단부의 평면으로부터 가장 멀리 떨어진 출력-단부면의 모서리를 구비하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 외부 측면을 둘러싸는 외부 플랜지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 외부 플랜지는 상기 렌즈를 상기 발광소자에 장착하는 동안 상기 편중 측의 방향을 지시하는 기준 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
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