CN103748406A

CN103748406A - 用于减小统一眩光值的照明构件和使用该照明构件的照明装置

Info

Publication number: CN103748406A
Application number: CN201280040123.7A
Authority: CN
Inventors: 严俊弼; 成东默; 洪范善; 李东炫; 李容仁
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2032-07-26
Also published as: CN103748406B; EP2745043B1; US20140192540A1; WO2013024978A3; KR20130019504A; EP2745043A4; US9759408B2; KR101279486B1; EP2745043A2; WO2013024978A2

Abstract

本发明公开了一种能减小UGR（统一眩光值）的照明装置，在照明构件中，在穿过漫射板照射到空气间隙的光之中显著散射到左右方向上的光的反射效率通过使用空气间隙外周的粘合材料图案层而增大，并且同时，可以通过去除设置具有特定结构的图案的过程并且增大过程效率来减小UGR。

Description

用于减小统一眩光值的照明构件和使用该照明构件的照明装置

技术领域

本发明涉及一种能减小UGR（统一眩光值）的照明装置。

背景技术

使用各种光源的照明装置出于某些目的而照亮特定场所或起到照亮的作用并且广泛用于照亮夜晚或暗处的环境。

图1是根据现有技术的实例的平板式照明装置的剖视图。在图1中，现有技术的照明装置包括光源10、遮板或反射板20。光源10使用白炽灯、LED、CCFL等。在图1中，虚线所示的光的角度照射到人身上，从而引起视觉上的不适。这种照明装置可以减小UGR，但是不会成为美观或完美的平板式照明装置。

图2是根据现有技术的实例的平板式照明装置的剖视图。

在图2中，照明装置30包括漫射板40，所述漫射板漫射光源10以及从光源10发出的光。从光源10发出的光通过漫射板40照射到外部。漫射板40减少光源10的热点并且用于均匀地发出光。如图2所示，虽然使用了漫射板40，但是虚线所示的角度的光线仍然使人的眼睛不舒服。也就是说，漫射板40会将光散射到非常可能出现UGR的方向上，从而引起眩光，使得使用者的眼睛疲劳，这不符合室内平板式照明装置的标准。

因此，重要的是减小室内平板式照明装置的眩光。由眩光引起的不适的程度由被称为UGR（统一眩光值）的常数来表示。也就是说，UGR是对使用照明装置对人体造成的不适的程度进行量化的值。

当假定从配备有照明装置的天花板到底侧的方向为0度并且平行于天花板的方向为90度时，按照65度至90度的光通量值来计算UGR。也就是说，当减小65度至90度的光通量时，就减小了眩光。在欧洲和美国，室内照明装置使用UGR为19或19以下的照明装置。

如此，如今大部分室内平板式照明装置可以使用反射板或遮板，并且通过嵌入整个照明装置来减小光的角度，以防其传播到影响UGR的宽范围内。在现有技术中，虽然使用了漫射板，能够减小热点的影响，但是仍然不能满足19或19以下的UGR标准。

发明内容

技术问题

本发明的一方面涉及一种照明构件和使用该照明构件的照明装置，所述照明构件在将要被层压的多个板之间形成空气间隙，使用空气间隙外周的粘合材料图案层来增大反射效率，并且同时，通过去除设置具有特定结构的图案的过程并且增大过程效率来减小UGR。

技术方案

根据本发明的实施例，本发明的照明构件包括：粘合材料图案层，形成在漫射板或光学板的一侧上并且形成空气间隙；和光学板，经由粘合材料图案层与漫射板接合在一起并且使穿过空气间隙的光会聚。

根据本发明的另一个实施例，本发明的照明装置包括具有内嵌光源的印刷电路板、形成在设置有所述光源的区域周围的框架部分以及同时将漫射板和光学板***到所述框架部分的内部的***部分；进一步包括照明构件，在所述照明构件中在所述漫射板或所述光学板的底侧上形成空气间隙的粘合材料图案层与所述光学板接合在一起。

有益效果

根据本发明的实施例，在照明构件中，在穿过漫射板照射到空气间隙的光之中，显著散射到左右方向上的光的反射效率通过使用空气间隙外周的粘合材料图案层而增大，并且同时，可以通过去除设置具有特定结构的图案的过程并且增大过程效率来减小UGR。

根据本发明的另一个实施例，本发明的照明装置包括光学板，所述光学板形成有微透镜图案并且执行会聚功能，从而通过向下收集穿过空气间隙的光来进一步减小UGR。

附图说明

图1是根据现有技术的实例的平板式照明装置的剖视图。

图2是根据现有技术的实例的平板式照明装置的剖视图。

图3至图7示出了根据本发明的粘合材料图案层的多种实施实例。

图8和图9分别示出了根据本发明的照明装置的分解透视图和组合透视图。

图10示出了应用于根据本发明的照明装置的光学板结构的实施例。

图11示出了透镜图案的下垂度（sag）。

图12示出了UGR与下垂度之间的关系，而图13示出了光效率与下垂度之间的关系。

图13示出了图10所示的根据本发明的光学板的结构中调节微透镜图案的填充因数以减小UGR的结果。

图14和图15是按照用于根据本发明的光学板的微透镜图案的填充因数的UGR模拟结果。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。在整个说明书中，相同的附图标记用于指代相同的元件，并且相同元件的重复描述将会被省略。应当理解，虽然术语“第一”、“第二”等在本文中用于描述多种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅仅用于使一个元件与另一个元件区分开。

在图3中，本发明提供了一种照明构件，所述照明构件包括：粘合材料图案层130，形成在漫射板110底侧并形成空气间隙132；和光学板120，经由粘合材料图案层130与漫射板接合在一起并且使穿过空气间隙的光会聚。

特别是，漫射板110和光学板120由以下结构形成：在漫射板或光学板的一侧将具有粘合性能的粘合材料图案化，而不是使用特制的隔断壁构件来彼此间隔开。这里，漫射板或光学板的一侧意味着漫射板与光学板相对的结合表面，并且光学图案设置在与光学板的一侧相对的另一侧上。在这种情况下，光学图案可以是微透镜阵列图案124。

在本发明的粘合材料图案层130中，特制的隔断壁被设置成在每个板之间设置人造的空气间隙，改善了对漫射板自身图案化并且增设隔断壁的模制过程或粘合过程的问题，并且可以消除特制结构与漫射板之间的粘合可靠性问题。

图4至图7示出了形成根据本发明的粘合材料图案层的实例。构成本发明的粘合材料图案层的图案可以形成在漫射板的一侧上以及与漫射板结合的光学板的一侧上。在本实施例中，例如，据描述，粘合材料图案层形成在漫射板的一侧上。

如图4所示，本发明的粘合材料图案层130可以设置通过粘合剂分隔开的多个图案P1、P2，通过在漫射板110的一侧上网版印刷液态粘合剂来实现。因此，消除了制造特制图案的过程，从而简化了工艺。

构成上述图4中的粘合材料图案层的图案可以被图案化成沿着漫射板的边缘具有恒定的厚度，并且被设置成上述粘合图案的部分***到随后将会描述的图9的***部分中。当然，相比之下，可以使用双面胶带来形成设置特制粘合材料图案层的粘合图案，以简化工艺。

在图5中，图5的结构是与图4的粘合材料图案层的布置方式不同的结构，并且在第一方向上或者与第一方向垂直的第二方向上设置在漫射板110的底侧上的多个肋图案P3、P4可以通过网版印刷液态粘合材料或粘附双面胶带的方法来设置。

可替代地，另一方面，如图6所示的结构，构成粘合材料层的图案可以被设置成以下配置，通过在漫射板或光学板的底侧网版印刷粘合材料或者粘附双面胶带以允许均匀地或不均匀地布置至少一个独立的图案P4。

可替代地，如图7所示的结构，图案能够实施为以下结构：例如双面胶带的粘合材料图案P5设置在漫射板110的一侧上，并且间隔光学构件SP设置在双面胶带的中间。光学构件SP可以使用例如PET的透明基板。

如上所述，在漫射板中建立隔断壁并且在漫射板与光学片之间形成空气间隙的现有方法，会在隔断壁的模制过程或粘附隔断壁的过程中，或者在粘附之后设置并粘附本发明的粘合材料图案层时，在结构上造成粘合可靠性问题；可以与该粘附同时地设置空气间隙以简化工艺并提高性能。

图8示出了包括根据本发明的照明构件的照明装置的实施例。

本发明的照明装置包括：具有内嵌光源的印刷电路板；形成在设置有光源的区域周围的框架部分T；以及***部分，同时将漫射板110和光学板120***到框架部分的内部。也就是说，在照明装置中，漫射板110和光学板120同时层压在形成在框架部分T内部的单槽结构的***部分中。

特别是，漫射板110或光学板120的一侧设有粘合材料图案层130与光学板120的组合结构，所述粘合材料图案层形成在漫射板的底侧且形成空气间隙，所述光学板经由粘合材料图案层130与漫射板接合在一起并且使穿过空气间隙的光会聚。

例如，图8的结构示出了作为一个实例的能让框架部分H、T分开的结构，但是另一方面，框架部分H、T被配置为一体，并且能够形成并安装凹槽，所述凹槽将图3所示漫射板110或光学板120同时***框架部分内部。当漫射板和光学板作为层压结构同时***时，图3至图7的粘合材料图案层P1被图案化在漫射板和光学板的结合表面上，并且空气层（以下，被称为空气间隙）经由粘合材料图案层形成在漫射板与光学板之间，使得通过空气间隙可以提高光学特性。

以下将会描述包括配备有独立结构的框架部分而非这种一体式结构的框架的实施例。

也就是说，在图8和图9所示的结构中，框架部分H、T由第一框架H和第二框架T独立形成，并且间隔部分作为上述***部分设置在第一框架H和第二框架T的组合结构中。漫射板110和光学板120同时***到***部分中，并且粘合材料图案层130设置在漫射板110的底侧，从而在不需要特制结构的情况下形成接合和空气间隙。

特别地，本发明的照明装置包括：第一框架H，包括基座H1和形成在基座部分外部的边缘隔断壁H2，所述基座设置具有内嵌光源的印刷电路板；和第二框架T，包括与边缘隔断壁H2相对应的外部框架T1以及从外部框架向中心部分弯曲进而设置成独立结构的导架T3，其中外部框架的中心部分T2是开放的。特别是，在这种情况下，图5所示的间隔部分220形成在第一框架和第二框架的组合结构中，并且漫射板110和光学板120同时***到间隔部分中。也就是说，第二框架T的配置之中的导架T3包括有一端***导架中的漫射板110以及形成有微透镜图案的用于会聚的光学板120，并且粘合材料图案层130设置成使得空气间隙形成在漫射板与粘合材料图案层130之间的结合表面上。

特别是，第一框架H形成为使得与形成有边缘隔断壁H2的基座H1相对应的前部是开放的，并且具有内嵌光源的印刷电路板P设置在形成有边缘隔断壁H2的基座部分H1的内表面上。另外，更优选的是，反射层（未示出）进一步形成在印刷电路板的表面和发光体的内侧上以提高光反射的效率。

形成为从顶部覆盖第一框架H的边缘隔断壁H12的第二框架T联接成按照与第一框架H的边缘隔断壁相对应的形状进行构造并交错的结构。漫射板110和光学板120联接成***到由边缘隔断壁的顶部和第二框架T形成的***部分中的结构，并且光学板120的侧面暴露给顶部框架T的中心。

在图9中，本发明的第一框架H的边缘隔断壁H2是在垂直方向上从基座嵌入的隔断壁结构，并且隔断壁支撑部分H3在边缘隔断壁H2的顶部处在水平方向上从隔断壁伸出。用于边缘隔断壁H2的顶部的隔断壁支撑部分H3的部分联接成与第二框架T接触的结构。

特别是，在本发明中，第二框架T包括从底部形成在垂直方向上的外部框架T1以及连接到外部框架且弯曲到外部框架的导架T3。

特别是，导架T3包括：第一引导部分210，与边缘隔断壁的顶部和导架的一端结合在一起；和第二引导部分230，形成有起于第一引导部分210的台阶D，并且设置与边缘隔断壁的顶侧分隔开的间隔部分220。间隔部分220就是上述的***部分，使得漫射板110和光学板120同时***并层压在单槽中。即，漫射板110和光学板120的各自一端交错成***到由边缘隔断壁H2的顶侧和导架T3形成的间隔部分220中。特别是，通过图3至图7中所述的粘合材料图案层在漫射板和光学板的粘合侧设置强接合和空气间隙。

从光源发出的光穿过漫射板110，并且穿过漫射板的光被空气间隙折射以进入光学板120的底部。然后，在穿过漫射板照射到空气间隙的光中明显散射到左右方向的光被折射以输入到光学板，使得空气间隙可以减小UGR。

特别是，微透镜图案阵列形成在光学板120的一侧上以使穿过空气间隙的光会聚到使用者想照亮的部分上来传播光，并且同时使穿过空气间隙的光再次折射，从而调节UGR的水平。

优选的是，本发明的光学板120包括基本上形成在基座构件122上的多个微透镜图案124。

特别是，在本实施例中，能够通过调节透镜图案的下垂度以使用形成有微透镜图案124的光学板来减小UGR。图11示出了图10所示的透镜图案的下垂度。如图11所示，下垂度表示透镜的高度b除以透镜的直径a，并且下垂度可以表示为公式1。

{公式1}

下垂度=透镜的高度/透镜的直径

微透镜图案阵列MLA的每个透镜的下垂度越大，光越会被折射到从天花板朝着底侧的方向上，从而减小URG。

然而，被称为旁瓣（side-lobe）的侧面漏光性能会通过微透镜阵列的透镜的下垂度在预定的区段产生，这不满足UGR条件。另外，透镜的下垂度越大，在入射光的方向上返回的循环特性增大，使得大量反射增大，这会导致光效率减小。

也就是说，如果透镜的下垂度太高（下垂度大于0.35），那么满足了UGR条件，但是减小了光效率。另外，如果透镜的下垂度太低（下垂度小于0.1），那么光效率的降低被最小化，但是没有满足UGR条件。

如此，当过度缩小光的发射角度范围来减小UGR时，也就是说，当透镜的下垂度太大时，光所照亮的区域以及光效率会减小。在这种情况下，与具有低的透镜的下垂度的照明装置相比，需要更多照明装置来照亮相同的面积。也就是说，通常，透镜的下垂度越大，UGR值减小，但是光效率的大小也会减小（与漫射板相比小于90%）。

因此，应当在满足UGR标准的情况下确定用于使光效率的降低最小化并且使光照明的面积最大化的微透镜阵列的透镜的下垂度。

图12示出了URG与下垂度之间的关系，并且图13示出了光效率与下垂度之间的关系。

图12和图13是照明装置的面积为600mm×600mm并且照明装置的亮度为400lux的情况。

在图12中，UGR小于19的室内照明条件的透镜的下垂度的区段是0.1～0.22或0.35～0.5。当透镜的下垂度是0.25～0.35时，由于侧瓣（65度与90度之间的漏光性能），UGR反而增大。因此，当透镜的下垂度是0.25～0.35时，没有满足UGR小于19的室内照明条件。另外，在图10中，透镜的下垂度越大，光通量会减小，从而降低光效率。因此，在给定光效率的情况下，最优选的是，透镜的下垂度应当被确定为在0.1～0.25或0.35～0.5的范围内。同样地，当确定要降低透镜的下垂度时，也就是说，确定在0.1～0.25或0.35～0.5的范围内，UGR减小并且可以使光效率的降低最小化。

图14示出了调节微透镜图案124的填充因数以减小图10所示的根据本发明的光学板的结构中的UGR的结果。

也就是说，调节本发明的微透镜图案124的填充因数的方法可以实施为不同的使用本发明的光学板来调节UGR减小的方法。在这种情况下，本发明的微透镜图案124的填充因数满足在0.5～1.0的范围内。（在这种情况下，填充因数被定义为单位面积的基座构件中微透镜图案的面积所占的比例。）

在这种情况下，如上述图12所示，对于光通量在特定下垂度的范围内降低的问题，单位面积的基座构件中微透镜图案的面积所占的填充因数被调节在0.5～1.0的范围内，从而防止光通量减小，进而减小UGR。

当通过将在本发明中透射光的光学板120的表面上形成的微透镜图案的填充因数实施为50％至100％来透射光时，能够减小UGR。在图示结构中，虽然微透镜图案的形状图示为以相同的形状和大小均匀设置的结构，但是与此相反，也可以使用互不相同的形状来均匀地设置微透镜图案。此外，透镜的形状包括圆形、椭圆形、棱镜形（prism）、透镜形、R-棱镜形（R-prism）的任一种形状。特别是，在100％的填充因数的情况下，透镜图案的截面形状不是圆形，而是多边形（例如，六边形、八边形）。

图14和图15是根据本发明的光学板的微透镜图案的填充因数的UGR模拟结果（根据透镜大小：80μm，透镜的下垂度：0.45）。当查看图示结果时，相同下垂度的透镜图案的填充因数越大，UGR减小。特别是，如上述现有技术所述，当UGR为19或19以下时可应用于照明装置，但是调节本发明的光学板的透镜图案的结构可以实施为使UGR值在16.0～17.0的范围内。

特别是，如上述现有技术所述，当UGR为19或19以下时，以上已经说明这种UGR能够应用于照明装置。从这个观点来看，将本发明的光学板的透镜图案的填充因数调节成最多为50％～82％的结构可以实施为使UGR值在16.3～17.3的范围内。当然，当填充因数是82％～100％时，UGR值进一步减小。

当然，当填充因数小于50％时，还存在UGR值变得小于19的情况，但是在这种情况中，构成光学板的透镜的雾度减小，从而增大光学透射率。因此，从照明装置的外部可以看见由例如LED的光源引起的热点，使得透镜的会聚效果大为下降，从而无法实现照明装置的功能。

另外，光学板120的基座构件122可以基本上使用由透明材料制成的合成树脂，例如，可以使用PC、PMMA和PET薄膜的任意一种。形成在基座构件122的表面上的微透镜图案124一体地形成在基座构件的表面上，或者可以通过涂覆和图案化特殊树脂的过程来形成，并且例如，微透镜图案可以通过使用热和压力对透明板进行模制的一体式透镜图案来形成，或者在透明板上涂覆树脂并使用热和压力将树脂固化来形成。在微透镜图案124中，优选的是，透镜图案的大小在20μm至80μm的范围内，并且微透镜图案的下垂度（高度H:直径R）是0.1～0.5。

特别是，微透镜图案的填充因数被调节在0.5～1.0的范围内，并且同时，微透镜图案的下垂度形成在0.1～0.25或0.35～0.5的范围内以满足19或19以下的UGR。特别是，在本发明的相同下垂度下，微透镜图案阵列的填充因数增大，从而降低UGR。在透镜图案的下垂度大的区域（0.35～0.5）中，UGR减小，并且同时光学效率降低。在透镜图案的下垂度小的区域（0.1～0.25）中，当增大填充因数时，减小了UGR并且防止了光学效率降低。因此，更优选地，下垂度形成在0.1～0.25的范围内。结果，通过特殊值的下垂度来调节填充因数，从而实现能调节UGR值使其进一步降低的照明装置。

尽管参考本发明的示例性实施例示出并且描述了本发明，但是本领域技术人员会理解，在不脱离由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改。因此，本发明的范围不是由本发明的详细描述限定，而是由所附权利要求书限定，并且该范围内的所有不同之处被理解为包括在本发明中。

Claims

1.一种照明构件，包括：

漫射板；以及

光学板，经由粘合材料图案层形成空气间隙，与所述漫射板接合在一起，并且包括使光会聚的光学图案。

2.如权利要求1所述的照明构件，其中，所述粘合材料图案层通过一体式结构或独立结构的图案而形成在所述漫射板或所述光学板的外部边缘上。

3.如权利要求1所述的照明构件，其中，所述粘合材料图案层是在第一方向上或在与所述第一方向垂直的第二方向上设置在所述漫射板或所述光学板的一侧上的多个肋图案。

4.如权利要求1所述的照明构件，其中，所述粘合材料图案层在所述漫射板或所述光学板的一侧上均匀地或不均匀地配备有至少一个独立图案。

5.如权利要求1所述的照明构件，其中，所述粘合材料图案层被涂覆到接合在所述漫射板或所述光学板的一侧上的间隔光学构件的***上。

6.如权利要求1至5的任一项所述的照明构件，其中，所述粘合材料图案层使用粘合性树脂层或双面胶带。

7.一种照明装置，包括：

具有内嵌光源的印刷电路板；

形成在设置有所述光源的区域周围的框架部分；以及

同时将漫射板和光学板***到所述框架部分的内部的***部分，

进一步包括照明构件，在所述照明构件中在所述漫射板或所述光学板的底侧上形成空气间隙的粘合材料图案层与所述光学板接合在一起。

8.如权利要求7所述的照明装置，其中，所述粘合材料图案层通过一体式结构或独立结构的图案而形成在所述漫射板或所述光学板的外部边缘上。

9.如权利要求7所述的照明装置，其中，形成有所述粘合材料图案层的区域被***到所述***部分的内部。

10.如权利要求7所述的照明装置，其中，所述粘合材料图案层在所述漫射板或所述光学板的一侧上配备有均匀的或不均匀的图案。

11.如权利要求10所述的照明装置，其中，所述粘合材料图案层是在第一方向上或在与所述第一方向垂直的第二方向上设置在所述漫射板或所述光学板的一侧上的多个肋图案。

12.如权利要求7所述的照明装置，其中，所述粘合材料图案层被涂覆到接合在所述漫射板或所述光学板的一侧上的间隔光学构件的***上。

13.如权利要求7所述的照明装置，其中，所述框架部分包括：

第一框架，容纳所述印刷电路板；以及

第二框架，独立地与所述第一框架组合，并且通过在组合部位形成间隔部分来设置所述***部分。

14.如权利要求7所述的照明装置，其中，***到所述***部分中的所述光学板的另一侧设有形成有所述微透镜图案的、用于会聚的所述光学板。

15.如权利要求7所述的照明装置，其中，所述第一框架包括配备有所述印刷电路板的基座以及形成在所述基座外部的边缘隔断壁。

16.如权利要求15所述的照明装置，其中，所述第二框架包括：

与所述边缘隔断壁相对应的外部框架，所述外部框架的中心部分是开放的；以及

导架，从所述外部框架向所述中心部分弯曲并且形成所述第一框架和所述间隔部分。

17.如权利要求16所述的照明装置，其中，所述导架包括：

第一引导部分，与所述边缘隔断壁的顶部和所述导架的一端结合在一起；以及

第二引导部分，形成有起于所述第一引导部分的台阶，并且设置有与所述边缘隔断壁的顶部间隔开的所述间隔部分，

其中，所述漫射板和所述光学板的各自一端***到所述间隔部分中。

18.如权利要求14所述的照明装置，其中，所述光学板包括形成在基座构件上的多个微透镜图案，并且所述微透镜图案的下垂度（高度H:直径R）在0.1～0.25或0.35～0.5的范围内。

19.如权利要求14所述的照明装置，其中，所述光学板包括形成在所述基座构件上的多个微透镜图案，并且所述微透镜图案的填充因数在0.5～1.0的范围内。

20.如权利要求18所述的照明装置，其中，所述微透镜图案的下垂度（高度H:直径R）在0.1～0.5的范围内。

21.如权利要求14所述的照明装置，其中，所述微透镜图案的透镜图案的大小是20μm至80μm。