JP2013168367A

JP2013168367A - ヘイズ可変フィルムを有する発光ダイオード照明システム

Info

Publication number: JP2013168367A
Application number: JP2013024016A
Authority: JP
Inventors: Hyun Seok Ku; チョ，ヒョン・ソク; Hyung Joon Paik; パク，ヒョン・ジュン; Hyo Gil Cha; チャ，ヒョ・ジル; Chang Ho Kan; カン，チャン・ホ; Hyun Cheol Nam; ナム，ヒョン・チョル
Original assignee: SKC Haas Display Films Co Ltd
Current assignee: SK Microworks Solutions Co Ltd
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2013-08-29
Also published as: US9157599B2; US20130208501A1; KR20130091892A

Abstract

【課題】単一のシステムで直接／間接照明およびその混合照明が可能なLED照明システムを提供する。
【解決手段】照明面としての透明基材２０を備えた筐体３０、前記筐体３０内に配置されたＬＥＤ光源４０、および前記透明基材２０に取り付けられたヘイズ可変フィルム１０を含み、前記ヘイズ可変フィルム１０の透明度は電力の適用に応じて変化し、かつ前記ヘイズ可変フィルム１０は印加電圧／電流の強さによって変化する光に対するヘイズを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用する照明システムに関し、より具体的には、ＬＥＤと共にヘイズ可変フィルムを使用する照明システムであって、室内エモーショナル（ｅｍｏｔｉｏｎａｌ）照明に使用されうる照明システムに関する。

照明の歴史が電気を光に変換する白熱灯を用いて１００年以上前に始まって以来、フィラメントおよび放電発光光源が広く使用されてきた。しかし、このようなフィラメントおよび放電発光光源は、高い電力消費および劣った耐久性という問題があった。さらにそれらは不都合なことに低いエネルギー効率を有しているが、その理由は供給される電力のほとんどが熱の形態で消散され、その際にエネルギーの約５〜２８％しか光に変わらないからである。また、最近の環境への懸念のせいで、ＬＥＤは、従来の光源の代替物としてより重要となってきている。

ＬＥＤは典型的には何ら水銀成分を含まず、よって環境に優しい。それは少なくとも５万時間の長寿命、および（低いエネルギー効率を有する白熱灯と比較して）約９０％の高いエネルギー効率を有している。よって、ＬＥＤの用途範囲が徐々に広がっている。

ＬＥＤ光源を使用する室内照明技術は、ＬＥＤから放射された光が透明なカバー（透明アクリルカバー）を通って直接照明を提供するか、または拡散カバー（例えば、拡散アクリルカバー）を通って間接照明を提供することを可能にする。現在、直接照明および間接照明それぞれに適合した別個の照明システムを使用することが必要である。

さらに、２以上の相関色温度（ＣＣＴ）を提供するために、それぞれのＣＣＴを有するＬＥＤを使用することが現在必要であり、照明システムの製造コストの望ましくない増大をもたらす。

よって、上記問題に対処することができる新規のＬＥＤ照明システムの開発の要求が存在する。

一方で、様々な機能を有する薄フィルム材料が開発され、および液晶材料についての研究がなされるにつれて、光透過率またはヘイズを調節することができるフィルムが近年開発された。液晶および懸濁粒子のような機能性材料を使用することにより、このヘイズ可変フィルムまたは透過率可変フィルムが製造される。

液晶または懸濁粒子を使用するヘイズまたは透過率可変フィルムにおいては、液晶または懸濁粒子は２枚の透明導電フィルム間に配置される。電場がかけられない場合には、この液晶分子または懸濁粒子はランダムに配向される。光が散乱され、それによりフィルムが不透明になるので、そのフィルムのヘイズは最大化される。一方、電場がかけられる場合には、液晶分子または懸濁粒子は充分に配向される。その場合には、光はフィルムを通過して、よって膜を透明にする。よって、電場の強さを調節することによって可視光の平均透過率が調節されうる。

例えば、韓国特許第３１８８６８号は、強誘電性／反強誘電性液晶材料、並びにウレタンアクリラートおよび（メタ）アクリラートを含んでなるポリマーを含む液晶、並びにこれを使用するヘイズ可変膜を開示する。

このヘイズ可変膜についてはその要求の増大について注目が集まっており、そしてそれを様々な分野に適用する試みがあった。

韓国特許第３１８８６８号公報

よって、本発明の目的は、ヘイズ可変フィルムを使用することによって、１つの照明システムにおいて直接照明および間接照明を調節することができ、かつ単一種のＬＥＤ光源で様々なＣＣＴを提供することができるＬＥＤ照明システムを提供することである。

本発明の一形態に従って、照明面としての透明基材を含む筐体；前記筐体内に配置されたＬＥＤ光源；および前記透明基材に取り付けられたヘイズ可変フィルムを含み、前記ヘイズ可変フィルムの透明度は電力の適用に応じて変化し、かつ前記ヘイズ可変フィルムは印加電圧または印加電流の強さによって変化する光に対するヘイズを有する、ＬＥＤ照明システムが提供される。

本発明のＬＥＤ照明システムは、直接照明、間接照明、およびこれらの混合照明を単一の照明システムで提供することができ、かつ単一種のＬＥＤ光源でさまざまなＣＣＴを提供することができ、それによりそれを室内エモーショナル照明などに有用にする。

図１は、本発明のある実施形態に従う直接光型ＬＥＤ照明システムを示す（ここでは、ヘイズ可変フィルムに接続された電源は示されていない）。図２は、本発明の別の実施形態に従う側光型ＬＥＤ照明システムを示す（ここでは、ヘイズ可変フィルムに接続された電源は示されていない）。図３は、ヘイズ可変フィルムが透明であるかヘイズであるかに応じた（ａ：透明状態、ｂ：ヘイズ状態）ＬＥＤ照明システムの外観およびビーム角の変化を示す。図４は、ヘイズのレベルに応じた（ａ：低ヘイズ、ｂ：中程度のヘイズ、ｃ：高ヘイズ）ＬＥＤ照明システムの外観およびビーム角の変化を示す。

本発明の上記および他の目的および特徴は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明からより明確に理解されるであろう。
以下、本発明が詳細に説明される。

本発明のＬＥＤ照明システムは照明面としての透明基材を含む筐体；前記筐体内に配置されたＬＥＤ光源；および前記透明基材に取り付けられたヘイズ可変フィルムを含み、前記ヘイズ可変フィルムの透明度は電力の適用に応じて変化し、かつ前記ヘイズ可変フィルムは印加電圧または印加電流の強さによって変化する光に対するヘイズを有する。

ヘイズ可変フィルムは透明基材の上側および／もしくは下側に取り付けられうるか、または少なくとも２つの透明基材の間に積層されうる。

本発明に使用されるヘイズ可変フィルムは印加電圧または印加電流の強さによって変化する光に対するヘイズを有する。ヘイズ可変フィルムのヘイズは印加電圧または印加電流の強さに反比例して変化しうる。ヘイズ可変フィルムが取り付けられている透明基材を通った光のビーム角はヘイズのレベルに比例して変化しうる。よって、本発明のＬＥＤ照明システムは、ヘイズ可変フィルムのヘイズレベルに応じて直接照明、間接照明、およびこれらの混合照明を提供することができる。

例えば、電圧または電流がヘイズ可変フィルムに印加されない場合には、このフィルムは最大ヘイズで不透明になり、その結果ＬＥＤ光源から放射された光はそのフィルムを通過する際に拡散されて、間接照明の効果を生じさせる。これに対して、ヘイズ可変フィルムに電圧または電流が印加される場合には、そのフィルムは最小ヘイズで透明になり、その結果ＬＥＤ光源から放射された光はその拡散無しにそのフィルムを直接通過して、直接照明の効果を生じさせる。さらに、ヘイズ可変フィルムに中程度の強さで電圧または電流が印加される場合には、そのフィルムは中程度のレベルのヘイズで半透明になり、それにより直接照明と間接照明との混合効果を生じさせる。

本発明において使用されるヘイズ可変フィルムは印加される電圧または電流の強さによって変化する分光透過率、すなわち、様々な波長での光透過率を有することができる。よって、ヘイズ可変フィルムは放射光、すなわち、ヘイズ可変フィルムを通過する光の相関色温度（ＣＣＴ）を変えることができる。ＬＥＤ照明システムにおいては、様々な電気的要因、例えば、電圧、電流などによって、ヘイズ可変フィルムのヘイズおよび分光透過率が独立して調節されうる。例えば、ヘイズを制御するための要因として電圧を使用するようにＬＥＤ照明システムが設計される場合には、電流は分光透過率またはＣＣＴを調節するための要因として使用されうる。その結果、ＬＥＤ照明システムのヘイズとＣＣＴとの両方が同時に調節されうる。

よって、本発明のＬＥＤ照明システムが同じ光源が使用される場合でさえ照明のＣＣＴを変えることができる。

フィルムの透明度が電力の適用に応じて変化し、かつフィルムが印加電圧または印加電流の強さによって変化する光に対するヘイズを有する限りは、ヘイズ可変フィルムのためにあらゆるフィルムが使用されうる。

好ましくは、ヘイズ可変フィルムは、１種以上の液晶または１種以上の懸濁粒子を含むヘイズ可変層；並びにこのヘイズ可変層の両面上に積層される透明導電フィルムを含むことができる。透明導電フィルムはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）ベースフィルムでありうる。

また、ヘイズ可変層は液晶として、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）または高分子組織化液晶（ｐｏｌｙｍｅｒ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｓ；ＰＡＬＣ）を含むことができる。例えば、液晶はネマチック液晶、強誘電性液晶および反強誘電性液晶からなる群から選択されることができ、これらはヘイズ可変層においてポリマー樹脂、例えば、アクリル樹脂と混合される（韓国特許第３１８８６８号を参照）。

あるいは、ヘイズ可変層は懸濁粒子として偏光性粒子を含む懸濁液が微細滴の形態でポリマー樹脂中に分散されている組成物を有することができる。

市販のヘイズ可変フィルムの例には、ＮＳＧ（日本板硝子株式会社）、旭硝子株式会社、およびセントラル硝子株式会社、日本国；ＲＦＩ（リサーチフロンティアズインコーポレーテッド）、米国；サンゴバン（ＳａｉｎｔＧｏｂａｉｎ）、フランス；およびＳＰＤＩ、ＤＭＤｉｓｐｌａｙａｎｄＫｕｋｙｏｕｎｇＧ＆Ｍ、大韓民国が挙げられうる。

本発明のＬＥＤ照明システムにおいては、透明基材は透明ガラス、透明アクリル板などでありうる。

ＬＥＤ光源はＬＥＤ照明システムに典型的に使用されるものであり得る。

筐体はＬＥＤ照明システムに典型的に使用されるものであることができ、かつ特定の形状および材料に限定されない。

本発明のＬＥＤ照明システムはＬＥＤ光源から放射される光が透明基材に直接到達する直接光型（ｄｉｒｅｃｔｌｉｇｈｔ−ｔｙｐｅ）；または透明基材とＬＥＤ光源との間に導光板が追加的に配置されており、かつＬＥＤ光源から放射された光がこの導光板を通って透明基材に到達する側光型（ｓｉｄｅｌｉｇｈｔ−ｔｙｐｅ）でありうる。

図１は、本発明の直接光型ＬＥＤ照明システムを示す。この直接光型ＬＥＤ照明システム１は、少なくとも１つのＬＥＤ光源４０が筐体３０の内側に配置されており、かつ透明基材２０が対向する側に配置されているように構成される。この透明基材２０は筐体３０のカバーとして働く。ヘイズ可変フィルム１０は透明基材２０上に積層される。ＬＥＤ光源４０から放射された光は透明基材２０に向かって直接移動し、透明基材２０およびヘイズ可変フィルム１０を通って、そして直接光型ＬＥＤ照明システム１の外側に向かって放射される。

図２は、本発明の側光型照明システムを示す。この側光型ＬＥＤ照明システム２は、少なくとも１つのＬＥＤ光源４０が透明基材２０に対して側面位置で筐体３０の内側に配置されており、この透明基材２０は筐体３０のカバーとして働くように構成される。ヘイズ可変フィルム１０は透明基材２０上に積層される。ＬＥＤ光源４０から放射された光が導光板５０を通って移動し、透明基材２０およびヘイズ可変フィルム１０を通って、そして側光型ＬＥＤ照明システム２の外側に向かって放射されるように、導光板５０が透明基材２０とＬＥＤ光源４０との間に筐体３０内で配置される。

本発明の直接光型ＬＥＤ照明システム１および側光型ＬＥＤ照明システム２においては、電源（図１および２においては示されていない）がヘイズ可変フィルム１０およびＬＥＤ光源４０のそれぞれに接続される。

本発明のＬＥＤ照明システムは、ヘイズ可変フィルムのヘイズレベルを調節することによって、ＬＥＤ光源から放射された光を直接照明、間接照明、またはこれらの混合照明に変換することができる。さらに、このＬＥＤ照明システムはＬＥＤ光源から放射された光の均一性およびビーム角を変えることができる。

図３はヘイズ可変フィルムのヘイズの変化に応じた、本発明の一実施形態のＬＥＤ照明システムの外観およびビーム角を示す。図３の上部分に示されるように、ヘイズ可変フィルムのヘイズ機能が停止させられる場合には（ａ）、ヘイズ可変フィルムは透明になり、その結果ＬＥＤ光源から放射された光が完全に透過される。一方、ヘイズ可変フィルムのヘイズ機能が作動させられる場合には（ｂ）、ヘイズ可変フィルムは半透明または不透明になり、それによりＬＥＤ光源から放射された光がそのフィルムを通る際に拡散されて、柔らかで間接的な照明の効果をもたらす。図３の下の部分に示されるように、ビーム角試験の結果は、ヘイズ可変フィルムがヘイズ状態（ｂ）にある場合には、それが透明状態（ａ）にある場合よりもＬＥＤ照明の均一性およびビーム角が増大されうる。

図４はヘイズ可変フィルムのヘイズレベルに応じた、本発明の一実施形態のＬＥＤ照明システムの外観およびビーム角を示す。図４の上部分に示されるように、ヘイズ可変フィルムのヘイズレベルが低ヘイズ（ａ）から中間状態（ｂ）を通って、高ヘイズ（ｃ）まで増大するにつれて、ＬＥＤ照明システムの外観が変化する。すなわち、ヘイズ可変フィルムのヘイズレベルを制御することによって、直接照明と間接照明との間の比率が調節されうる。図４の下の部分に示されるように、ヘイズ可変フィルムのヘイズレベルが（ａ）から（ｂ）を通って（ｃ）まで増大するのに比例して、ＬＥＤ光源から放射された光のビーム角は増大しうる。

さらに、本発明のＬＥＤ照明システムは、従来の複数のＬＥＤ光源を必要とせずに、単一種のＬＥＤ光源から放射された光が４，０００Ｋ、５，３００Ｋ、６，５００ＫなどのさまざまなＣＣＴで、ＬＥＤ照明システムの外側に向かって放射されうるように、ヘイズ可変フィルムの分光透過率を調節することができる。よって、単一種のＬＥＤ光源を使用する本発明のＬＥＤ照明システムは、ヘイズ可変フィルムの分光透過率を調節することにより様々なＣＣＴを有する光を発生させることができ、それにより、エモーショナル照明を提供する。

上述のように、直接照明および間接照明それぞれを提供するために別個の透明シートおよび拡散シートを必要とする従来のＬＥＤ照明システムと比較して、本発明のＬＥＤ照明システムは単一のヘイズ可変フィルムを使用して、直接照明、間接照明、およびこれらの混合照明を提供することができるので、本発明のＬＥＤ照明システムは有利である。さらに、本発明のＬＥＤ照明システムは単一種のＬＥＤ光源のみを使用するが、本発明のＬＥＤ照明システムは様々なＣＣＴを提供することができ、それにより、様々なＣＣＴを提供するために従来必要とされていたＬＥＤ光源の数を少なくすることができる。よって、本発明のＬＥＤ照明システムは最終的にはその製造コストを下げることができ、このことはＬＥＤ照明産業において照明システムを市販するのに有利である。本発明のＬＥＤ照明システムは室内エモーショナル照明などに有用である。

本発明は、上記具体的な実施形態に関して説明されたが、当業者によって本発明について、様々な修飾および変更がなされることができ、この修飾および変更された本発明も特許請求の範囲によって特定される本発明の範囲内に包含されると認識されるべきである。

１直接光型ＬＥＤ照明システム
２側光型ＬＥＤ照明システム
１０ヘイズ可変フィルム
２０透明基材
３０筐体
４０ＬＥＤ光源
５０導光板

Claims

照明面としての透明基材を含む筐体；
前記筐体内に配置されたＬＥＤ光源；および
前記透明基材に取り付けられたヘイズ可変フィルム
を含む、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明システムであって、
前記ヘイズ可変フィルムの透明度が電力の適用に応じて変化し、かつ前記ヘイズ可変フィルムは印加電圧または印加電流の強さによって変化する光に対するヘイズを有する、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明システム。
前記ＬＥＤ照明システムが、前記ヘイズ可変フィルムのヘイズレベルに応じて、直接照明、間接照明、またはこれらの混合照明を提供する請求項１に記載のシステム。
前記ヘイズ可変フィルムが印加電圧または印加電流の強さによって変化する分光透過率を有し、並びに放射された光の相関色温度（ＣＣＴ）を変える請求項１に記載のシステム。
前記ＬＥＤ光源から放射された光が前記透明基材に直接到達する請求項１に記載のシステム。
前記透明基材と前記ＬＥＤ光源との間に導光板をさらに含み、前記ＬＥＤ光源から放射された光が前記導光板を通って前記透明基材に到達する請求項１に記載のシステム。
前記透明基材が透明ガラスおよび透明アクリル板からなる群から選択される請求項１に記載のシステム。
前記ヘイズ可変フィルムが少なくとも２つの透明基材の間に積層されている請求項１に記載のシステム。
前記ヘイズ可変フィルムが、１種以上の液晶または１種以上の懸濁粒子を含むヘイズ可変層と、前記ヘイズ可変層の両面上に積層されたインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）ベース透明導電フィルムとを含む請求項１に記載のシステム。
前記液晶がネマチック液晶、強誘電性液晶および反強誘電性液晶からなる群から選択され、かつ前記ヘイズ可変層において前記液晶がポリマー樹脂と混合されている請求項８に記載のシステム。