JP7485674B2 - 追加機能を持つｌｅｄ照明装置 - Google Patents

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Description

本開示は、ＬＥＤを利用した照明装置に関するものであり、より詳しくは、追加機能を持つＬＥＤ照明装置に関するものである。
発光ダイオードは、無機光源として、ディスプレイ装置、車両用ランプ、一般照明のような様々な分野に多様に用いられている。特に、発光ダイオードは、寿命が長く消費電力が低いため、既存の照明光源を速い速度で置き換えている。
一方、太陽光は紫外線、可視光及び赤外線の領域に亘って広い波長スペクトルを表す。人体は、太陽光に適応しながら生存してきており、これによって、太陽光の広い波長範囲に亘って広い波長範囲の光を利用している。
一般的な照明は、太陽光とは異なり可視光領域に限定され、可視光以外の波長範囲の光を提供することができない。その結果、照明光源下で生活する一般人は、可視光以外の人体に有益な波長の光を吸収することができない。
本開示の実施例は、可視光を提供する照明機能以外に追加的な機能を持つ照明装置、発光ダイオードパッケージ及び照明システムを提供する。
本開示の実施例は、太陽光に似た可視光を提供すると共に、エネルギー効率の高い照明装置、発光ダイオードパッケージ及び照明システムを提供する。
本開示の実施例は、単純な構造のユニット光源を利用して追加的な機能を持つ照明装置を提供する。
本開示の一実施例に係る照明装置は、単一の発光ダイオードと前記発光ダイオードから放出された光の波長を変換するための波長変換機を含む少なくとも一つの発光ユニットを含み、前記発光ユニットは、白色光を放出すると共に、ビタミンＤの生成に適した光、病原性微生物の殺菌に適した光、又は細胞活性物質の生成に適した光を放出する。
本開示のさらに別の実施例に係る照明装置は、第１発光ユニット、第２発光ユニット及び第３発光ユニットの少なくとも二つの発光ユニットの組合せを含み、第１発光ユニットは、ピーク波長が約２８６ｎｍ～約３０４ｎｍの範囲内の光を放出する第１発光ダイオード及び第１波長変換機を含み、前記第１発光ダイオードで生成された光の一部を外部に放出し、第２発光ユニットは、ピーク波長が約４００ｎｍ～４２０ｎｍの範囲内の光を放出する第２発光ダイオード及び第２波長変換機を含み、前記第２発光ダイオードで生成された光の一部を外部に放出し、第３発光ユニットは、ピーク波長が約２８６ｎｍ～約４７０ｎｍの範囲内の光を放出する第３発光ダイオード及び第３波長変換機を含み、前記第３波長変換機は約６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内に中心波長を有する波長変換物質を含む。
本開示のさらに別の実施例に係る照明装置は、約３００ｎｍ～約４７０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する第１発光ダイオード；約２８６ｎｍ～約３０４ｎｍの範囲内のピーク波長を有する紫外線を放出する第２発光ダイオード；及び前記第１発光ダイオードから放出された光の波長を変換するための波長変換機を含み、白色光を放出すると共に、ビタミンＤの生成に適した光及び細胞活性物質の生成に適した光を放出する。
本開示のさらに別の実施例に係る照明装置は、約３００ｎｍ～約４７０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する第１発光ダイオード；約２８６ｎｍ～約３０４ｎｍの範囲内のピーク波長を有する紫外線を放出する第２発光ダイオード；約６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内のピーク波長を有する第３発光ダイオード；及び前記第１発光ダイオードから放出された光の波長を変換するための波長変換機を含み、前記第１発光ダイオードと前記波長変換機の組合せによって白色光を放出すると共に、前記第２及び第３発光ダイオードで生成された光が外部に放出される。
本開示の一実施例に係る発光ダイオードパッケージは、約３００ｎｍ～約４７０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する第１発光ダイオード；約２８６ｎｍ～約３０４ｎｍの範囲内のピーク波長を有する紫外線を放出する第２発光ダイオード；及び前記第１発光ダイオードから放出された光の波長を変換するための波長変換機を含み、白色光を放出すると共に、ビタミンＤの生成に適した光及び細胞活性物質の生成に適した光を放出する。
本開示のさらに別の実施例に係る発光ダイオードパッケージは、約３００ｎｍ～約４７０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する第１発光ダイオード；約２８６ｎｍ～約３０４ｎｍの範囲内のピーク波長を有する紫外線を放出する第２発光ダイオード；約６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、約７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は約８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内のピーク波長を有する第３発光ダイオード；及び前記第１発光ダイオードから放出された光の波長を変換するための波長変換機を含み、前記第１発光ダイオードと前記波長変換機の組合せによって白色光を放出すると共に、前記第２及び第３発光ダイオードで生成された光が外部に放出される。
また、本開示のさらに別の実施例は、前記照明装置を含む照明システムを提供する。
本開示の一実施例に係る照明装置を説明するための概略的な平面図である。 図１の切り取り線Ａ－Ａに沿って切り取った概略的な断面図である。 波長による人体のビタミンＤの生成効率を示すグラフである。 青色光の波長による危険度を示すグラフである。 従来の青色発光ダイオードを使用した白色光源のスペクトルを示す。 本開示のさらに別の実施例に係る照明装置を説明するための概略的な断面図である。 本開示のさらに別の実施例に係る発光ユニットを説明するための概略的な断面図である。 本開示のさらに別の実施例に係る照明装置を説明するための概略的な平面図である。 図８の切り取り線Ｂ－Ｂに沿って切り取った概略的な断面図である。 本開示の幾つかの実施例に係る照明装置の代表的なスペクトルを説明するためのグラフである。 本開示のさらに別の実施例に係る照明装置を説明するための概略的な平面図である。 図１１の切り取り線Ｃ－Ｃに沿って切り取った概略的な断面図である。 波長による細胞機能活性効率を示すためのグラフである。 本開示のさらに別の実施例に係る照明装置を説明するための概略的な平面図である。 図１４の切り取り線Ｄ－Ｄに沿って切り取った概略的な断面図である。 本開示の一実施例に係る照明装置を説明するための概略的な平面図である。 図１６の切り取り線Ｅ－Ｅに沿って切り取った概略的な断面図である。 青色光の波長による危険度を示すグラフである。 一般的な青色発光ダイオードを使用した白色光源のスペクトルを示す。 本開示の幾つかの実施例に係る白色光源のスペクトルを示す。 波長による人体のビタミンＤの生成効率を示すグラフである。 波長による細胞機能活性効率を示すグラフである。 本開示のさらに別の実施例に係る照明装置を説明するための概略的な平面図である。 本開示のさらに別の実施例に係る照明装置を説明するための概略的な平面図である。 図２４の切り取り線Ｆ－Ｆに沿って切り取った概略的な断面図である。 本開示のさらに別の実施例に係る照明装置を説明するための概略的な平面図である。 本開示のまた別の実施例に係る照明装置を説明するための概略的な平面図である。 本開示のまた別の実施例に係る発光ユニットを説明するための概略的な断面図である。 本開示のまた別の実施例に係る発光ユニットを説明するための概略的な平面図である。
以下、添付の図面を参照して本開示の実施例を詳しく説明する。次に紹介する実施例は、本開示の属する技術分野において通常の技術者に本発明の思想を十分に伝えるための例として提供するものである。よって、本開示は以下で説明する実施例に限定されるのではなく、別の形態で具体化することもできる。そして、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さ等は、便宜のために誇張して表現する場合がある。また、一つの構成要素が別の構成要素の「上部に」又は「上に」あると記載されている場合、各部分が他の部分の「真上部」又は「真上に」ある場合だけでなく、各構成要素と別の構成要素間にさらに別の構成要素が介在する場合も含む。明細書全体に亘って同じ参照番号は同じ構成要素を表す。
本開示の一実施例に係る照明装置は、単一の発光ダイオードと前記発光ダイオードから放出された光の波長を変換するための波長変換機を含む少なくとも一つの発光ユニットを含み、前記発光ユニットは白色光を放出すると共に、ビタミンＤの生成に適した光、病原性微生物の殺菌に適した光、又は細胞活性物質の生成に適した光を放出する。
単一の発光ダイオードを利用して白色光を具現すると共に、ビタミンＤの合成に必要な紫外線を放出できるため、構造を複雑にすることなく追加機能を持つ照明装置を提供することができる。
前記発光ダイオードは、約２８６ｎｍ～約３０４ｎｍの範囲内のピーク波長を有する紫外線を放出できる。より具体的には、前記発光ダイオードは約２９１ｎｍ～約３０１ｎｍの範囲内のピーク波長を有する紫外線を放出することができる。この範囲の紫外線を放出することにより、ビタミンＤを効率的に合成することができる。
幾つかの実施例において、前記波長変換機は、青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含んでもよい。前記蛍光体を用いて白色光を具現することができる。
一実施例において、前記発光ダイオードは、約４００ｎｍ～４２０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する可視光を放出することができ、前記波長変換機は、青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含んでもよい。相対的に短波長の可視光を放出する発光ダイオードを使用することにより、太陽光と似た可視領域のスペクトルを具現することができる。
一方、前記細胞活性物質は、ミトコンドリア内のシトクロムｃオキシダーゼ活性によって生成された一酸化窒素（ｎｉｔｒｉｃ ｏｘｉｄｅ；ＮＯ）になり得る。ＮＯは、痛み緩和及び血液循環の改善等に影響を与えて人体の健康を増進させる。
さらに、細胞内のミトコンドリアに吸収された第２発光ダイオードの光は、ミトコンドリアがより多くのＡＴＰを生成するようにし、代謝を増進させる。
前記波長変換機は、約６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、約７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は約８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内の中心波長の光を放出することができる。この波長範囲でシトクロムｃオキシダーゼのエネルギー吸収率が相対的により高くなる。特に、シトクロムｃオキシダーゼは７９０ｎｍ～８４０ｎｍの範囲内で最も高い吸収率を表し、８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内でその次に高い吸収率を表す。よって、前記波長変換機は、少なくとも７９０ｎｍ～８４０ｎｍの範囲内、又は８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内に中心波長を有することができる。さらに、前記波長変換物質は蛍光体または量子ドットを含んでもよい。量子ドットは、特に狭い半値幅を有し、よって細胞活性物質の生成に適している。
一方、前記約６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内の中心波長の光を有する波長変換物質から放出された光の放射照度（ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ）は、５７０Ｗ／ｍ２以下になり得る。
さらに別の実施例において、前記発光ダイオードは約２８６ｎｍ～約３０４ｎｍの範囲内の紫外線、又は４００ｎｍ～４２０ｎｍの範囲内の可視光を放出することができる。
一方、前記照明装置は、前記発光ユニットが実装された回路基板をさらに含むことができる。前記回路基板上に複数の発光ユニットを実装することができ、これら発光ユニットは互いに直列、並列または逆並列に連結することができる。
幾つかの実施例において、前記の少なくとも一つの発光ユニットは、少なくとも２種類の互いに異なる発光ユニットを含むことができ、前記の互いに異なる発光ユニットは、それぞれ白色光を放出し、さらに、ビタミンＤの生成に適した光、病原性微生物の殺菌に適した光、又は細胞活性物質の生成に適した光のうち、互いに異なる光を放出することができる。
さらに別の実施例において、前記の少なくとも一つの発光ユニットは、少なくとも３種類の互いに異なる発光ユニットを含むことができ、前記の互いに異なる発光ユニットはそれぞれ白色光を放出すると共に、ビタミンＤの生成に適した光、病原性微生物の殺菌に適した光、又は細胞活性物質の生成に適した光を放出することができる。
本開示のさらに別の実施例に係る照明装置は、第１発光ユニット、第２発光ユニット及び第３発光ユニットの少なくとも二つの発光ユニットの組合せを含み、第１発光ユニットは、ピーク波長が約２８６ｎｍ～約３０４ｎｍの範囲内の光を放出する第１発光ダイオード及び第１波長変換機を含み、前記第１発光ダイオードで生成された光の一部を外部に放出し、第２発光ユニットは、ピーク波長が約４００ｎｍ～４２０ｎｍの範囲内の光を放出する第２発光ダイオード及び第２波長変換機を含み、前記第２発光ダイオードで生成された光の一部を外部に放出し、第３発光ユニットは、ピーク波長が約２８６ｎｍ～約４７０ｎｍの範囲内の光を放出する第３発光ダイオード及び第３波長変換機を含み、前記第３波長変換機は約６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内に中心波長を有する波長変換物質を含む。
前記約６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、約７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は約８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内に中心波長を有する波長変換物質は、量子ドットになり得る。量子ドットは、狭い半値幅で高い強度の変換光を放出できるため、特定波長の光の放出に適している。
一方、前記第１波長変換機及び第２波長変換機は、青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含むことができ、前記第３波長変換機は、緑色蛍光体及び赤色蛍光体をさらに含むことができる。
前記第１発光ユニット、第２発光ユニット及び第３発光ユニットは、それぞれ独立して駆動することができる。
前記第１発光ユニット、第２発光ユニット及び第３発光ユニットは、それぞれ白色光を放出することができる。
特定の実施例において、前記第３発光ダイオードは、ピーク波長が約４００ｎｍ～４２０ｎｍの範囲内の光を放出することができる。
本開示のさらに別の実施例に係る照明装置は、約３００ｎｍ～約４７０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する第１発光ダイオード；約２８６ｎｍ～約３０４ｎｍの範囲内のピーク波長を有する紫外線を放出する第２発光ダイオード；及び前記第１発光ダイオードから放出された光の波長を変換するための波長変換機を含み、白色光を放出すると共に、ビタミンＤの生成に適した光及び細胞活性物質の生成に適した光を放出する。
白色光を具現すると共に、ビタミンＤの生成に必要な紫外線及び細胞活性物質の生成に適した光を放出することができるため、太陽光のように人体に有益な光を提供する照明装置を提供することができる。さらに、本実施例に係る照明装置は、発光ダイオードを用いて光を放出するため、太陽光に不足する紫外線領域でも光を放出でき、太陽光に比べてビタミンＤの生成により適した光を放出することもできる。
前記白色光は、前記第１発光ダイオードと前記波長変換機によって具現することができる。さらに、前記第１発光ダイオードは、約４００ｎｍ～約４２０ｎｍの範囲内のピーク波長を有することができる。
一方、前記波長変換機は、青色蛍光体を含むことができ、前記白色光は前記第１発光ダイオードによるピークと前記青色蛍光体によるピークを有し、前記第１発光ダイオードによるピークと前記青色蛍光体によるピークは、互いに異なる波長に位置し得る。
幾つかの実施例において、前記照明装置は互いに離隔した複数の発光ユニットを含むことができ、それぞれの発光ユニットは前記第１発光ダイオードと前記第１発光ダイオードを覆う前記波長変換機を含む。
さらに、前記発光ユニットは互いに同じか異なる色温度の白色光を具現することができる。
別の実施例において、前記発光ユニットの組合せによって白色光が具現できる。
一方、一実施例において、前記波長変換機は青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含むことができる。別の実施例において、前記波長変換機は青色蛍光体を含まず緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含んだり、オレンジ色蛍光体を含んだりしてもよい。
前記第２発光ダイオードは、ビタミンＤの合成に適した光を放出する。特に、前記第２発光ダイオードは、約２９１ｎｍ～約３０１ｎｍの範囲内のピーク波長を有する紫外線を放出することができる。この範囲の紫外線を放出することにより、ビタミンＤを効率的に合成することができる。
一実施例において、前記第２発光ダイオードは、前記波長変換機から離隔してもよい。第２発光ダイオードから放出された光が波長変換機に進入することを防ぐことにより、第２発光ダイオードから放出された光が波長変換されることを防ぐことができる。これにより、第２発光ダイオードから放出された光の波長変換による光の損失を防ぐことができ、さらに、照明装置の色温度を容易に調節することができる。
一方、前記細胞活性物質は、ミトコンドリア内のシトクロムｃオキシダーゼ活性によって生成された一酸化窒素（ｎｉｔｒｉｃ ｏｘｉｄｅ；ＮＯ）になり得る。ＮＯは、痛み緩和及び血液循環の改善等に影響を与えて人体の健康を増進させる。さらに、前記細胞活性物質の生成に適した光は、細胞内のミトコンドリアに吸収されてミトコンドリアがより多くのＡＴＰを生成するようにし、代謝を増進させる。
一実施例において、前記波長変換機は約６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内のピーク波長の光に波長を変換する波長変換物質を含むことができる。
この波長の範囲でシトクロムｃオキシダーゼのエネルギー吸収率が相対的により高くなる。特に、シトクロムｃオキシダーゼは、７９０ｎｍ～８４０ｎｍの範囲内で最も高い吸収率を表し、８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内でその次に高い吸収率を表す。よって、前記波長変換機は、少なくとも７９０ｎｍ～８４０ｎｍの範囲内、又は８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内にピーク波長を有することができる。さらに、前記波長変換物質は蛍光体または量子ドットを含んでもよい。量子ドットは、特に狭い半値幅を有し、よって細胞活性物質の生成に適している。
別の実施例において、前記照明装置は第３発光ダイオードをさらに含むことができ、前記第３発光ダイオードは約６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、約７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は約８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内のピーク波長の光を放出することができる。
前記約６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、約７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は約８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内のピーク波長の光を有する波長変換物質から放出された光の放射照度（ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ）は、５７０Ｗ／ｍ２以下になり得る。
一実施例において、前記第１発光ダイオードで生成された光は、照明装置の外部に放出されて病原性微生物を殺菌することができる。
別の実施例において、前記照明装置は、病原性微生物の殺菌に適した光を放出する第４発光ダイオードをさらに含むことができる。前記第４発光ダイオードは、前記波長変換機から離隔されてもよい。
前記第４発光ダイオードは、約４００ｎｍ～約４２０ｎｍの範囲内のピーク波長を有することができ、さらに約４００ｎｍ～約４１０ｎｍのピーク波長、さらには約４０５ｎｍのピーク波長を有することができる。
一方、前記照明装置は、前記第１から第３発光ダイオードが実装された回路基板をさらに含むことができる。
本開示のさらに別の実施例に係る照明装置は、約３００ｎｍ～約４７０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する第１発光ダイオード；約２８６ｎｍ～約３０４ｎｍの範囲内のピーク波長を有する紫外線を放出する第２発光ダイオード；約６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、約７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は約８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内のピーク波長を有する第３発光ダイオード；及び前記第１発光ダイオードから放出された光の波長を変換するための波長変換機を含み、前記第１発光ダイオードと前記波長変換機の組合せによって白色光を放出すると共に、前記第２及び第３発光ダイオードで生成された光が外部に放出される。
第１発光ダイオードと一緒に第２及び第３発光ダイオードを含むことにより、人体のビタミンＤの合成及び細胞活性物質の生成を助ける。
前記照明装置は、前記波長変換機から離隔され、約４００ｎｍ～約４２０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する第４発光ダイオードをさらに含むことができる。前記第４発光ダイオードで生成された光は、病原性微生物の殺菌に使用できる。
本開示のさらに別の実施例に係る発光ダイオードパッケージは、約３００ｎｍ～約４７０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する第１発光ダイオード；約２８６ｎｍ～約３０４ｎｍの範囲内のピーク波長を有する紫外線を放出する第２発光ダイオード；及び前記第１発光ダイオードから放出された光の波長を変換するための波長変換機を含み、白色光を放出すると共に、ビタミンＤの生成に適した光及び細胞活性物質の生成に適した光を放出する。
本開示のさらに別の実施例に係る発光ダイオードパッケージは、約３００ｎｍ～約４７０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する第１発光ダイオード；約２８６ｎｍ～約３０４ｎｍの範囲内のピーク波長を有する紫外線を放出する第２発光ダイオード；約６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、約７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は約８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内のピーク波長を有する第３発光ダイオード；及び前記第１発光ダイオードから放出された光の波長を変換するための波長変換機を含み、前記第１発光ダイオードと前記波長変換機の組合せによって白色光を放出すると共に、前記第２及び第３発光ダイオードで生成された光が外部に放出される。
本開示のさらに別の実施例に係る照明システムは、室内空間に配置された照明装置を含むが、前記照明装置は上で説明した照明装置の一つである。
以下、添付の図面を参照して本開示の実施例について詳しく説明する。
図１は本開示の一実施例に係る照明装置を説明するための概略的な平面図であり、図２は図１の切り取り線Ａ－Ａに沿って切り取った概略的な断面図である。
図１及び図２を参照すると、照明装置は回路基板１１、発光ユニット２１及びモールディング部３１を含むことができる。
回路基板１１は、発光ユニット２１に電源を供給するための回路パターンを有し得る。回路基板１１は、印刷回路ボードでもよく、例えば、メタル－ＰＣＢでもよい。発光ユニット２１が搭載された回路基板１１は、発光モジュールとして照明装置内に配置できる。
発光ユニット２１は、白色光を具現するための単位光源として少なくとも一つが回路基板１１上に実装される。複数の発光ユニット２１は、互いに多様な方式で電気的に連結することができ、例えば、直列、並列または直並列に連結することができる。
発光ユニット２１は、発光ダイオード２１ａと波長変換機２１ｂを含む。本実施例において、発光ダイオード２１ａはＵＶＢの紫外線を放出することができ、具体的には、約２８６ｎｍ～約３０４ｎｍの範囲内、より具体的には約２９１ｎｍ～約３０１ｎｍの範囲内に中心波長を有する光を放出できる。この範囲内の紫外線が人体に照射されると、ビタミンＤが効率的に合成され得る。発光ダイオード２１ａは、例えばＩＩＩ族窒化物半導体を用いて形成された無機発光ダイオードであり、公知の発光ダイオードチップを使用することができ、フリップチップ型、垂直型または水平型等、その構造も特に限定されない。
波長変換機２１ｂは、発光ダイオード２１ａから放出された光の波長を変換する。波長変換機２１ｂは、発光ダイオード２１ａを覆うことができる。特に、発光ダイオード２１ａが複数の場合、波長変換機２１ｂがそれぞれ発光ダイオード２１ａを覆うことができる。しかし、本開示はこれに限定されるのではなく、発光ダイオード２１ａが一つの波長変換機２１ｂで一緒に覆われてもよい。例えば、モールディング部３１が波長変換物質を含んで発光ダイオード２１ａを覆うこともできる。
波長変換機２１ｂは、発光ダイオード２１ａで生成された光の波長を変換させて白色光を具現する波長変換物質を含む。一実施例において、波長変換機２１ｂは青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含んでもよい。別の実施例において、波長変換機２１ｂは、青色蛍光体及びオレンジ色蛍光体を含んでもよい。別の実施例において、波長変換機は蛍光体の代わりに、又は蛍光体に加えて量子ドットを含むこともできる。波長変換機２１ａは、例えばシリコン樹脂またはガラスに、蛍光体または量子ドットが分散された構造を有することができる。
青色蛍光体の例としては、ＢＡＭ系、Ｈａｌｏ－Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ系またはアルミネート系の蛍光体を挙げることができ、例えば、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｍｎ２＋、ＢａＭｇＡｌ１２Ｏ１９：Ｍｎ２＋又は（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）ＰＯ４Ｃｌ：Ｅｕ２＋を含むことができる。青色蛍光体は、例えば４４０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内にピーク波長を有する。
緑色蛍光体の例としては、ＬｕＡＧ（Ｌｕ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）、ＹＡＧ（Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）、Ｇａ－ＬｕＡＧ（（Ｌｕ，Ｇａ）３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）、Ｇａ－ＹＡＧ（（Ｇａ，Ｙ）３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）、ＬｕＹＡＧ（（Ｌｕ，Ｙ）３（Ａｌ,Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）、Ｏｒｔｈｏ－Ｓｉｌｉｃａｔｅ（（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋）、Ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ（（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ２＋）、β－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋、Ｃａ－α－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋、又はＴｈｉｏ Ｇａｌｌａｔｅ（ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋）を挙げることができる。緑色蛍光体は、５００ｎｍ～６００ｎｍの範囲内にピーク波長を有することができる。
赤色蛍光体の例としては、Ｎｉｔｒｉｄｅ、Ｓｕｌｆｉｄｅ、Ｆｌｕｏｒｉｄｅ又はＯｘｙｎｉｔｒｉｄｅ系の蛍光体を挙げることができ、具体的には、ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋）、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ２：Ｅｕ２＋、又は（Ｓｒ，Ｃａ）２ＳｉＳ４：Ｅｕ２＋等を挙げることができる。赤色蛍光体は、６００ｎｍ～７００ｎｍの範囲内にピーク波長を有することができる。
発光ダイオード２１ａと波長変換機２１ｂの組合せによって白色光を具現することができる。発光ダイオード２１ａが放出する紫外線は、大部分が波長変換機２１ａによって波長変換され、波長変換されなかった一部の紫外線が外部に放出される。紫外線は肉眼で観察できないため、外部に放出される光では波長変換機２１ｂによって可視光に波長変換された光が観察される。よって、照明装置から放出される可視光のスペクトルは、波長変換機２１ｂ内の波長変換物質の組合せによって決まる。波長変換物質による白色光の具現は、従来の青色発光ダイオードを用いた白色光と異なり、青色波長による眼球疾患や皮膚疾患の発生を防ぐことができる。これについては、図４及び図５を参照して再度説明する。
モールディング部３１は、発光ユニット２１を覆うことができる。モールディング部３１は、外部環境から発光ユニット２１を保護することができる。モールディング部３１は、例えばシリコン樹脂のような透明樹脂または透明ガラスで形成することができる。必要に応じて、モールディング部３１は波長変換物質を含んでもよい。
一方、発光ダイオード２１ａで生成されて外部に放出される紫外線は、ビタミンＤの合成に使用される。皮膚細胞内の７－ｄｅｈｙｄｒｏｃｈｏｌｅｓｔｅｒｏｌがＵＶＢを通じて反応してＣｈｏｌｅｃａｌｃｉｆｅｒｏｌ（ビタミンＤ３）が合成されることが知られている。図３は、波長による人体のビタミンＤの生成効率を表すためのグラフであり、ＣＩＥ １７４：２００６に公開されたものである。
図３を参照すると、２９８ｎｍの紫外線がビタミンＤの生成に最も効率的であり、約２９１ｎｍ～３０１ｎｍの範囲内で最高効率に対して約９０％以上の効率を表す。また、約２８６ｎｍ～３０４ｎｍの範囲で最高効率に対して約７０％以上の効率を表し、２８１ｎｍ～３０６ｎｍの範囲で最高効率に対して約５０％以上の効率を表す。発光ダイオード２１ａのピーク波長が２９８ｎｍの時にビタミンＤの生成に最も効率的であり、２８６ｎｍ～３０４ｎｍの範囲内の時にビタミンＤの生成に７０％以上という相対的に良好な効率を表す。
ビタミンＤは、カルシウムの代謝に関与し、ビタミンＤの欠乏は骨の成長に大きな障害をもたらす。ビタミンＤの適正レベルを維持するために、一般的に提示されているビタミンＤの一日の推奨量は国によって差があるが、凡そ４００ＩＵ～８００ＩＵの範囲内であり、引き上げられている趨勢にある。一例として、国際照明委員会（ＣＩＥ）では、１０００ＩＵのビタミンＤを生成するために必要なＵＶＢ露出量を提示しており、これは真夏の正午の太陽光の基準で、第２スキンタイプの体全体に対して約２１Ｊ／ｍ２～３４Ｊ／ｍ２である。一方、ＡＣＧＩＨ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ｇｏｖｅｒｍｅｎｔａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｈｙｇｉｅｎｉｓｔｓ）で提供されるＵＶＢに対する人体露出安全範囲に対する基準値は、２９０ｎｍの場合は４７Ｊ／ｍ２で、２９７ｎｍの場合は約６５Ｊ／ｍ２で、３００ｎｍの場合は１００Ｊ／ｍ２である。
よって、照明装置から照射されるＵＶＢの照射量は、安全範囲を超えない範囲でビタミンＤの合成に使用できるように調節する必要がある。特に、ＵＶＢの紫外線領域でも波長が長いほど一日の許容基準値が増加するため、発光ダイオード２１ａのピーク波長は２９８ｎｍ、又はそれよりも長波長、例えば２９８ｎｍ～３０１ｎｍの範囲内であることがより多くの紫外線を照射することができるため、ビタミンＤの合成機能を持つ照明装置により適している。
一方、図４は青色光の波長による危険度を表すグラフである。
青色光は、眼球疾患や皮膚疾患を誘発することが知られており、特に、４３０ｎｍ～４４０ｎｍの間に最も強い危険度を表す。４２０ｎｍ～４５５ｎｍの波長範囲は、危険度が最も高い値を基準に９０％以上の危険度を示し、４１３ｎｍ～４６５ｎｍは７０％以上の危険度を、４１１ｎｍ～４７６ｎｍは５０％以上の危険度を示す。
図５は、従来技術に従って青色発光ダイオードを使用した白色光源のスペクトルを表す。
図５を参照すると、従来技術による白色光源は、青色発光ダイオードと一緒に黄色蛍光体、又は緑色蛍光体と赤色蛍光体を使用して白色光を具現する。色温度によって、蛍光体の種類、蛍光体の量が調節でき、色温度が高いほど青色光の強度が増加する。
従来、白色光源に使用されていた青色発光ダイオードは、凡そ４３０ｎｍ～４７０ｎｍの範囲内に中心波長（ピーク波長）を有する。この範囲内の青色光は、図４に示したように、危険度が相対的に高い。さらに、青色発光ダイオードから放出された光は、蛍光体から放出された光と混ざって白色光を具現する。よって、白色光源の色温度が増加するほど青色光の強度も増加し、眼球疾患や皮膚疾患を誘発する危険性が増加する。
これに対して、図１及び図２の実施例は、紫外線を放出する発光ダイオードを使用するため、発光ダイオード２１ａから放出された光は白色光の具現に使用されない。つまり、可視領域の光は波長変換機２１ｂから放出された光によって具現される。これにより、照明装置から放出される光の可視領域のスペクトルは、太陽光のように全可視領域で大体似た強度を有することができ、図５のように、特定波長の光、例えば青色領域の光が他の領域の光よりも非正常的に高い強度を有する必要がない。よって、本実施例に係る照明装置は、人体に対する危険度を減らすことができる。
図６は、本開示のさらに別の実施例に係る照明装置を説明するための概略的な断面図である。
図６を参照すると、本実施例に係る照明装置は図１及び図２を参照して説明した照明装置とほぼ類似するが、フィルター４１をさらに含むことに違いがある。
フィルター４１は、発光ユニット２１から外部に放出される不要な紫外線を遮断することができる。例えば、フィルター４１は約３０１ｎｍ～約４００ｎｍの範囲内の光を遮断してこの範囲内の紫外線によって人体に有害な影響を及ぼすことを防ぐことができる。上記範囲の光は、例えば、波長変換物質によって放出され得る。よって、フィルター４１は波長変換機２１ｂの外部に配置される。フィルター４１は、モールディング部３１内に配置することもでき、図示したように、モールディング部３１の外部に配置することもできる。フィルター４１としては、例えば、バンドパスフィルターを使用することができる。
一方、前述の実施例において、発光ユニット２１は発光ダイオード２１ａとそれを覆う波長変換機２１ｂを含むと説明したが、パッケージ形態で提供することもできる。図７は、本開示のさらに別の実施例に係る発光ユニットを説明するための概略的な断面図である。ここで、図７は従来のパッケージ形態の発光素子を概略的に示している。
図７を参照すると、発光ユニット２１は発光ダイオード２１ａ及び波長変換機２１ｂを含む。発光ダイオード２１ａは、ハウジング２０のキャビティ内に実装することができ、波長変換機２１ｂはキャビティ内で発光ダイオード２１ａを覆う。一方、発光ダイオード２１ａはボンディングワイヤを通じてリード電極に電気的に連結することができる。
図７のパッケージは一例であり、多様な種類のパッケージを使用することができる。また、波長変換機２１ｂも多様な形状で発光ダイオード２１ａを覆うことができる。一方、発光ユニット２１がパッケージ形態で提供される場合、モールディング部３１は省略することもできる。
図８は本開示のさらに別の実施例に係る照明装置を説明するための概略的な平面図であり、図９は図８の切り取り線Ｂ－Ｂに沿って切り取った概略的な断面図である。
図８及び図９を参照すると、本実施例に係る照明装置は図１及び図２を参照して説明した照明装置とほぼ類似するが、発光ユニット２３が紫外線発光ダイオード２１ａの代わりに紫色系列の短波長可視光を放出する発光ダイオード２３ａを含むことに違いがある。
つまり、発光ダイオード２３ａは、約４００ｎｍ～４２０ｎｍの範囲内にピーク波長を有し、この範囲の波長の光は病原性微生物の殺菌に適している。特に、発光ダイオード２３ａは、約４００ｎｍ～４１０ｎｍのピーク波長、さらに、約４０５ｎｍのピーク波長の光を放出することができる。約４０５ｎｍの波長は、細菌の細胞内に存在する物質であるポルフィリン（Ｐｏｒｐｈｙｒｉｎ）に吸収されて活性酸素を生成し、生成された活性酸素が蓄積されて細胞壁を破壊することにより殺菌作用が起こる。このように、上記範囲の可視領域の波長は、眼球疾患や皮膚疾患を誘発しないと同時に、病原性微生物の殺菌に適している。本明細書において殺菌（ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ）とは、病原性微生物の増殖を減らしたり妨害したりするために、病原性微生物を殺したり損傷させたりすることを意味する。
波長変換機２３ｂは、発光ダイオード２３ａの光を青色、緑色及び赤色光に変換する波長変換物質を含むことができる。別の実施例において、前記波長変換機２３ｂは発光ダイオード２３ａの光を青色及びオレンジ色の光に変換する青色及びオレンジ色波長変換物質を含んでもよい。波長変換物質の種類については、図１及び図２を参照して説明したものと類似するため、重複を避けるために詳しい説明は省略する。
発光ダイオード２３ａで生成された光の一部は、波長変換物質によって長波長可視光に変換され、一部は波長変換されずに照明装置の外部に放出される。発光ダイオード２３ａで生成されて外部に放出された光は、波長変換物質によって波長変換された光と混ざって白色光を具現し、さらに、殺菌機能を行う。
殺菌機能を強化するために、発光ダイオード２３ａで生成されて外部に放出される波長の光の放射照度は、波長変換物質で波長変換された光の放射照度よりも大きい場合がある。しかし、本開示がこれに限定されるのではない。例えば、図４を参照して説明した通り、青色領域の波長の光による危険を減らすために、発光ダイオード２３ａで生成されて外部に放出される光の放射照度を、波長変換物質で波長変換された光の放射照度よりも小さくすることもできる。
図１０は、発光ダイオード２３ａと波長変換機２３ａの組合せによって具現された多様な色温度の白色光のスペクトルの例を表す。
図１０を参照すると、各色温度の白色光は、発光ダイオード２３ａから放出された光と蛍光体から放出された光の組合せによって具現される。また、全ての色温度において発光ダイオード２３ａから放出された光の放射照度が青色蛍光体から放出された光の放射照度よりも小さくなり得る。色温度が増加するほど発光ダイオード２３ａから放出された光の放射照度も増加するが、青色蛍光体から放出された青色光の放射照度がより大きく増加する。また、発光ダイオード２３ａから放出された光の放射照度は、緑色蛍光体から放出された光の放射照度よりも小さく、赤色蛍光体から放出された光の放射照度よりも小さくなり得る。
これにより、発光ダイオード２３ａから放出された光によって眼球疾患や皮膚疾患の誘発をさらに防ぐことができる。しかし、上述した通り、４００ｎｍ～４２０ｎｍの範囲内の波長は、人体に対する危険度が相対的に低いため、放射照度をより増加させることもできる。
本実施例によると、紫色系列の発光ダイオード２３ａを使用することにより、眼球疾患や皮膚疾患を誘発しないと共に、殺菌機能を持つ照明装置を提供することができる。
図１１は本開示のさらに別の実施例に係る照明装置を説明するための概略的な平面図で、図１２は図１１の切り取り線Ｃ－Ｃに沿って切り取った概略的な断面図である。
図１１及び図１２を参照すると、本実施例に係る照明装置は図１及び図２を参照して説明した照明装置とほぼ類似するが、発光ユニット２５が発光ダイオード２５ａを含み、波長変換機２５ｂが可視光領域の波長変換物質と共に近赤外線領域の波長変換物質をさらに含むことに違いがある。
発光ダイオード２５ａは、図１及び図２を参照して説明したＵＶＢを放出する発光ダイオード２１ａでもよく、図８及び図９を参照して説明した紫色系列の発光ダイオード２３ａでもよく、他の紫外線または青色光を放出する発光ダイオードでもよい。
発光ダイオード２５ａから放出された光は、波長変換機２５ｂの波長変換物質に吸収されて波長変換され、波長変換された光が照明装置の外部に放出される。さらに、発光ダイオード２５ａで生成された光の一部は、外部に放出される場合もあり、よって、図１及び図２を参照して説明したビタミンＤの生成機能や、図８及び図９を参照して説明した殺菌機能を発揮することができる。
一方、波長変換機２５ｂは、発光ダイオード２５ａで生成された光を吸収してそれよりも長波長の光を放出する波長変換物質を含む。波長変換機２５ｂは、例えば、上述したような青色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体を含んでもよく、青色蛍光体とオレンジ色蛍光体を含んでもよく、また、前記発光ダイオード２５ａが青色発光ダイオードの場合、緑色蛍光体と赤色蛍光体、又はオレンジ色蛍光体を含むことができる。これら蛍光体の種類については、図１及び図２を参照して説明したものと類似するため、重複を避けるために詳しい説明は省略する。
一方、波長変換機２５ｂは、約６０５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内の赤色光または近赤外線を放出する波長変換物質を含む。特に、前記波長変換物質は、例えば６０５ｎｍ～６５５ｎｍ、６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内の中心波長を有する光を放出することができる。
上記範囲内の波長の光は、ミトコンドリア内で細胞活性物質を生成する。具体的には、ミトコンドリア内のシトクロムｃオキシダーゼは、光受容体として６０５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内の光を吸収して活動力が増加し、これにより、ＮＯを生成する。ＮＯは、痛み緩和及び血液循環の改善等に影響を与えて人体の健康を増進させる。また、シトクロムｃオキシダーゼ蛋白質の活性はＡＴＰ生成に寄与し、細胞損傷治療にも影響を及ぼす。
特に、６０５ｎｍ～６５５ｎｍ、６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲でシトクロムｃオキシダーゼのエネルギー吸収率が相対的に高い。特に、シトクロムｃオキシダーゼのエネルギー吸収率は、図１３に示した通り、７９０ｎｍ～８４０ｎｍの波長範囲内で最も高く、約８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内でその次に高く、約６０５ｎｍ～６５５ｎｍの波長範囲内でその次に高い。
シトクロムｃオキシダーゼのエネルギー吸収率が相対的に高い波長の光を放出する波長変換物質を採択することにより、健康増進効率を向上させることができる。
前記波長変換物質は、例えば、蛍光体でもよく、量子ドットでもよい。特に、量子ドットを使用することにより、狭い半値幅を有する光を放出することができるため、細胞活性物質の生成により効率的である。
一方、６０５ｎｍ～６５５ｎｍの範囲の光を放出する波長変換物質は、白色光を具現するための波長変換物質と重複するため、別途追加する必要がなく、白色発光装置の色温度に影響を及ぼさないように、視感度が低い範囲、つまり約６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内の中心波長を有する光を放出する波長変換物質が主に使用できる。
一方、細胞活性のために照明装置から放出される光の放射照度は、５７０Ｗ／ｍ２以下になり得、さらに、１００Ｗ／ｍ２以下になり得る。５７０Ｗ／ｍ２は、光生物学的安全規格（ＩＥＣ ６２４７１）で赤外線の範囲の光に対する危険グループ１（ｒｉｓｋ ｇｒｏｕｐ １）の限界値を示し、１００Ｗ／ｍ２は、免除（ｅｘｅｍｐｔ）に該当する。５７０Ｗ／ｍ２未満の放射照度を有するようにすることにより、照明装置で相対的に長時間人体に害を与えないと共に、細胞活性物質の生成作用を行うように駆動することができる。
本実施例によると、室内の生活空間だけでなく、空港や病院のように多くの人が活動する空間で、人体の健康を増進させるために使用することができる。
本実施例によると、一種類の発光ダイオード２５ａを採択しながらも、白色光と一緒に細胞活性物質を生成できる光を放出できる照明装置を提供することができる。さらに、発光ダイオード２５ａの選択により、ビタミンＤの合成や殺菌機能が追加された照明装置を提供することができる。
図１４は本開示のさらに別の実施例に係る照明装置を説明するための概略的な平面図であり、図１５は図１４の切り取り線Ｄ－Ｄに沿って切り取った概略的な断面図である。
図１４及び図１５を参照すると、本実施例に係る照明装置は、図１及び図２を参照して説明した照明装置とほぼ類似するが、発光ユニット２１、２３、２５が互いに異なる発光ダイオード２１ａ、２３ａ、２５ａを含むことに違いがある。
発光ユニット２１は図１及び図２を参照して説明した発光ユニット２１と同一であり、発光ユニット２３は図８及び図９を参照して説明したものと同一であり、発光ユニット２５は図１１及び図１２を参照して説明した発光ユニット２５と同一である。
発光ユニット２１、２３、２５は、回路基板１１上に多様な方式で整列される。例えば、発光ユニット２１、２３、２５は、同じ列に同じ種類の発光ユニットが配置されるように整列されてもよく、同じ種類の発光ユニットが互いに遠く離れるように配置されてもよい。
また、発光ユニット２１、２３、２５は、同じ種類の発光ユニット同士が独立的に駆動することもできるように電気的に連結でき、これにより特定機能が同時にまたは互いに異なる時間に遂行されることができる。
例えば、発光ユニット２１、２３、２５全体を作動させる場合、ビタミンＤの生成、殺菌及び細胞活性機能が同時に遂行され得る。また、発光ユニット２１、２３、２５を個別的に作動させる場合、ビタミンＤの生成、殺菌及び細胞活性機能のいずれかの機能が遂行され得る。
本実施例によると、照明装置をプログラムしてビタミンＤの生成が活発な時間帯と殺菌機能が活発な時間帯、及び細胞活性機能が活発な時間帯を調節することができる。例えば、ビタミンＤの生成は正午に近い時間帯に主に行われるようにすることができる。
一方、本実施例において、三種類の発光ユニット２１、２３、２５を共に含む照明装置について説明するが、本開示はこれに限定されるのではない。例えば、三種類の発光ユニット２１、２３、２５のうち二つの発光ユニットの組合せを含む照明装置が提供される場合もある。
上で多様な照明装置について説明したが、本開示がこれら特定実施例に限定されるのではない。例えば、発光ユニット２３、２５は図７を参照して説明した発光ユニット２１のようにパッケージ形態で提供されてもよい。さらに、発光ユニット２１、２３、２５から放出される光を均一に混ぜるために拡散板を追加してもよい。
図１６は本開示の一実施例に係る照明装置を説明するための概略的な平面図であり、図１７は図１６の切り取り線Ｅ－Ｅに沿って切り取った概略的な断面図である。
図１６及び図１７を参照すると、照明装置は回路基板１１１、第１発光ダイオード１２１、第２発光ダイオード１２３、第３発光ダイオード１２５及び波長変換機１３１を含むことができる。
回路基板１１１は、第１から第３発光ダイオード１２１、１２３、１２５に電源を供給するための回路パターンを有することができる。回路基板１１１は、印刷回路ボードでもよく、例えばメタル－ＰＣＢでもよい。第１から第３発光ダイオード１２１、１２３、１２５が搭載された回路基板１１１が発光モジュールとして照明装置内に配置され得る。
第１発光ダイオード１２１は、白色光を具現するための光源として少なくとも一つが回路基板１１１上に実装される。第１発光ダイオード１２１は、例えばＩＩＩ族窒化物半導体、例えばＡｌＧａＩｎＮ系列の半導体を用いて形成された無機発光ダイオードであり、公知の発光ダイオードチップを使用することができ、フリップチップ型、垂直型または水平型等、構造も特に限定されない。
複数の第１発光ダイオード１２１は互いに多様な方式で電気的に連結でき、例えば直列、並列、又は直並列に連結することができる。複数の第１発光ダイオード１２１は、照明装置によって多様に配列することができる。例えば、面照明装置のために複数の第１発光ダイオード１２１が２次元に配列でき、チューブ型照明装置のために第１発光ダイオード１２１が一列に配列されてもよい。
第１発光ダイオード１２１は、紫外線または可視光を放出することができ、例えば、約３００ｎｍ～約４７０ｎｍの範囲内のピーク波長を有することができる。特に、第１発光ダイオード１２１は約４００ｎｍ～約４２０ｎｍの範囲内のピーク波長を有することができる。第１発光ダイオード１２１が紫外線を放出する場合、大部分の紫外線は波長変換機１３１によって波長変換され、これにより第１発光ダイオード１２１から紫外線が外部に放出することを防ぐことができる。さらに、４００ｎｍ～４２０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する第１発光ダイオードを使用する場合、紫外線による安全問題を事前に取り除くことができる。さらに、約４００ｎｍ～約４２０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する第１発光ダイオードを使用する場合、紫外線に比べて波長変換によるエネルギーの損失を減らすことができ、青色光による眼球疾患や皮膚疾患の誘発を防ぐことができる。これについては、図１８～図２０を参照して後で再度説明する。
波長変換機１３１は、第１発光ダイオード１２１から放出された光の波長を変換させる。波長変換機１３１は、例えば、蛍光体または量子ドットを含有するモールディング部になり得る。波長変換機１３１は、第１発光ダイオード１２１を覆う。複数の第１発光ダイオード１２１が回路基板１１１上に実装された場合、波長変換機１３１は複数の第１発光ダイオード１２１を全て覆うことができる。
波長変換機１３１は、第１発光ダイオード１２３の光と一緒に白色光を具現するための波長変換物質を含む。一実施例において、波長変換機１３１は青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含むことができる。別の実施例において、波長変換機１３１は青色蛍光体及びオレンジ色蛍光体を含むことができる。別の実施例において、第１発光ダイオード１２１が青色発光ダイオードの場合、波長変換機１３１は青色蛍光体を含まず、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含んだり、或いはオレンジ色蛍光体を含んでもよい。別の実施例において、波長変換機は蛍光体の代わりに、或いは蛍光体にさらに量子ドットを含むこともできる。
一方、青色蛍光体の例としては、ＢＡＭ系、Ｈａｌｏ－Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ系またはアルミネート系の蛍光体を挙げることができ、例えば、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｍｎ２＋、ＢａＭｇＡｌ１２Ｏ１９：Ｍｎ２＋又は（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）ＰＯ４Ｃｌ：Ｅｕ２＋を含むことができる。青色蛍光体は、例えば４４０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内にピーク波長を有することができる。
緑色蛍光体の例としては、ＬｕＡＧ（Ｌｕ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）、ＹＡＧ（Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）、Ｇａ－ＬｕＡＧ（（Ｌｕ，Ｇａ）３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）、Ｇａ－ＹＡＧ（（Ｇａ，Ｙ）３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）、ＬｕＹＡＧ（（Ｌｕ，Ｙ）３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）、Ｏｒｔｈｏ－Ｓｉｌｉｃａｔｅ（（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋）、Ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ（（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ２＋）、β－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋、Ｃａ－α－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋、又はＴｈｉｏ Ｇａｌｌａｔｅ（ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋）を挙げることができる。緑色蛍光体は、５００ｎｍ～６００ｎｍの範囲内にピーク波長を有することができる。
赤色蛍光体の例としては、Ｎｉｔｒｉｄｅ、Ｓｕｌｆｉｄｅ、Ｆｌｕｏｒｉｄｅ又はＯｘｙｎｉｔｒｉｄｅ系の蛍光体を挙げることができ、具体的には、ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋）、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ２：Ｅｕ２＋、又は（Ｓｒ，Ｃａ）２ＳｉＳ４：Ｅｕ２＋等を挙げることができる。赤色蛍光体は、６００ｎｍ～７００ｎｍの範囲内にピーク波長を有することができる。
第１発光ダイオード１２１と波長変換機１３１の組合せによって多様な色温度の白色光が具現できる。
一方、前述の通り、青色光は眼球疾患や皮膚疾患を誘発することが知られている。図１８は青色光の波長による危険度を表すグラフである。
図１８を参照すると、特に、４３０ｎｍ～４４０ｎｍ間に最も強い危険度を示す。４２０ｎｍ～４５５ｎｍの波長範囲は、危険度が最も高い値を基準に９０％以上の危険度を示す、４１３ｎｍ～４６５ｎｍは７０％以上の危険度を、４１１ｎｍ～４７６ｎｍは５０％以上の危険度を示す。一方、紫外線は人体に害を及ぼし、特に、２７０ｎｍ～２８０ｎｍ間に最も強い危険度を示す。
図１９は、一般的な青色発光ダイオード１２１を使用した白色光源のスペクトルを表す。
図１９を参照すると、一般的に白色光源は青色発光ダイオードと一緒に黄色蛍光体、又は緑色蛍光体と赤色蛍光体を使用して白色光を具現することができる。色温度によって蛍光体の種類、蛍光体の量が調節され、色温度が高いほど青色光の強度が増加する。
白色光源に使用される青色発光ダイオードは凡そ約４３０ｎｍ～約４７０ｎｍの範囲内にピーク波長を有する。この範囲内の青色光は、図１８に図示したように危険度が相対的に高い。よって、白色光源の色温度が増加するほど青色光の強度も増加して眼球疾患や皮膚疾患を誘発する危険性が増加する。
一方、図２０は本開示の幾つかの実施例に係る白色光源のスペクトルを表す。特に、図２０は紫色発光ダイオード１２１と波長変換機１３１の組合せによって具現された多様な色温度の白色光のスペクトルの例を表す。
図２０を参照すると、各色温度の白色光は約４００ｎｍ～約４２０ｎｍの範囲内にピーク波長を有する紫色発光ダイオード１２１から放出された光と蛍光体から放出された光の組合せによって具現される。
ここで、波長変換機１３１は青色蛍光体を含み、さらに、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含む。これら蛍光体は、紫色発光ダイオード１２１から放出された光を吸収して青色光、緑色光及び赤色光を放出する。
図２０に示した多様な色温度の白色光は、紫色発光ダイオード１２１によるピークと青色蛍光体によるピークを有する。これらのピークは、特に色温度が高いほどはっきりと表れる。紫色発光ダイオード１２１によるピークと青色蛍光体によるピークは互いに異なる波長に位置する。特に、青色蛍光体は紫色発光ダイオード１２１から放出された光の波長を長波長に変換するため、青色蛍光体によるピークは紫色発光ダイオード１２１によるピークよりも長波長に位置する。
また、全ての色温度において、発光ダイオード１２１から放出された光の放射照度の方が、青色蛍光体から放出された光の放射照度よりも小さくなり得る。色温度が増加するほど発光ダイオード１２１から放出された光の放射照度も増加するが、青色蛍光体から放出された青色光の放射照度がより大きく増加する。また、発光ダイオード１２１から放出された光の放射照度は緑色蛍光体から放出された光の放射照度よりも小さく、赤色蛍光体から放出された光の放射照度よりも小さくなり得る。
これにより、第１発光ダイオード１２１から放出された光によって眼球疾患や皮膚疾患の誘発をさらに防ぐことができる。しかし、上述したように、約４００ｎｍ～約４２０ｎｍの範囲内の波長は、人体に対する危険度が相対的に低いため、放射照度をさらに増加させることもできる。
さらに、約４００ｎｍ～約４２０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する発光ダイオード１２１から放出された光は、殺菌機能を有し得る。そのために、前記発光ダイオード１２１は、特に、約４００ｎｍ～約４１０ｎｍのピーク波長、さらには、約４０５ｎｍのピーク波長を有する光を放出することができる。約４００ｎｍ～約４２０ｎｍの範囲内の短波長可視光線は、眼球疾患や皮膚疾患に対する危険度が相対的に低く、病原性微生物に対する殺菌能力が大きいため、照明装置に好適に使用されて殺菌機能を行うことができる。
再度図１６及び図１７を参照すると、第２発光ダイオード１２３はＵＶＢの紫外線を放出することができ、具体的には約２８６ｎｍ～約３０４ｎｍの範囲内に、より具体的には約２９１ｎｍ～約３０１ｎｍの範囲内にピーク波長を有する光を放出できる。この範囲内の紫外線が人体に照射されると、ビタミンＤが効率的に合成される。発光ダイオード１２３は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体を用いて形成された無機発光ダイオードであり、公知の発光ダイオードチップを使用することができ、フリップチップ型、垂直型または水平型等、その構造も特に限定されない。
第２発光ダイオード１２３は、波長変換機１３１から離隔されて回路基板１１１上に実装することができ、よって、第２発光ダイオード１２３から放出された光が波長変換機１３１に吸収されることを防ぐことができる。これにより、第２発光ダイオード１２３から放出される光の放射照度が向上し得る。また、第２発光ダイオード１２３を波長変換機１３１から離隔させることにより、第２発光ダイオード１２３から放出された光が波長変換されることを防ぐことができ、よって、ストークシフトによるエネルギー損失を防ぐことができる。しかし、本開示は必ずしもこれに限定されるのではなく、第２発光ダイオード１２３を波長変換機１３１内に配置することもできる。
一方、第２発光ダイオード１２３で生成されて外部に放出される紫外線は、ビタミンＤの合成に使用される。皮膚細胞内７－ｄｅｈｙｄｒｏｃｈｏｌｅｓｔｅｒｏｌがＵＶＢを通じて反応してＣｈｏｌｅｃａｌｃｉｆｅｒｏｌ（ビタミンＤ３）が合成されることが知られている。図２１は、波長による人体のビタミンＤ生成効率を表すためのグラフであり、ＣＩＥ １７４：２００６に公開されたものである。
図２１を参照すると、２９８ｎｍの紫外線がビタミンＤの生成に最も効率的であり、約２９１ｎｍ～３０１ｎｍの範囲内で最高効率に対して約９０％以上の効率を示す。また、約２８６ｎｍ～約３０４ｎｍの範囲で最高効率に対して約７０％以上の効率を示し、約２８１ｎｍ～約３０６ｎｍの範囲で最高効率に対して約５０％以上の効率を示す。発光ダイオード１２３のピーク波長が２９８ｎｍの時にビタミンＤの生成に最も効率的であり、約２８６ｎｍ～約３０４ｎｍの範囲内の時にビタミンＤの生成に７０％以上の相対的に良好な効率を示す。
ビタミンＤは、カルシウムの代謝に関与し、ビタミンＤの欠乏は骨の成長に大きな障害をもたらす。ビタミンＤの適正レベルを維持するために、一般的に提示されているビタミンＤの一日の推奨量は国によって差があるが、凡そ４００ＩＵ～８００ＩＵの範囲内であり、引き上げられている趨勢にある。一例として、国際照明委員会（ＣＩＥ）では、１０００ＩＵのビタミンＤを生成するために必要なＵＶＢ露出量を提示しており、これは真夏の正午の太陽光の基準で第２スキンタイプの体全体に対して約２１Ｊ／ｍ２～約３４Ｊ／ｍ２である。一方、ＡＣＧＩＨ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ｇｏｖｅｒｍｅｎｔａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｈｙｇｉｅｎｉｓｔｓ）で提供されるＵＶＢに対する人体露出安全範囲に対する基準値は、２９０ｎｍの場合は４７Ｊ／ｍ２、２９７ｎｍの場合は約６５Ｊ／ｍ２、３００ｎｍの場合は１００Ｊ／ｍ２である。
よって、照明装置から照射されるＵＶＢの照射量は、安全範囲を超えない範囲でビタミンＤの合成に使用できるように調節する必要がある。特に、ＵＶＢの紫外線領域でも波長が長いほど一日の許容基準値が増加するため、第２発光ダイオード１２３のピーク波長は２９８ｎｍ、又はそれよりも長波長、例えば２９８ｎｍ～３０１ｎｍの範囲内であることでより多くの紫外線を照射することができるため、ビタミンＤの合成機能を持つ照明装置により適している。
第２発光ダイオード１２３は、第１発光ダイオード１２１と独立的に駆動でき、よって、第１発光ダイオード１２１が作動している間、必要に応じてオンにしたりオフにしたりすることができる。
第３発光ダイオード１２５は、波長変換機１３１から離隔されて回路基板１１１上に実装できる。第３発光ダイオード１２５から放出された光は、実質的に波長変換機１３１に進入せずに外部に放出される。これにより、第３発光ダイオード１２５から放出される光の放射照度が向上し得る。
第３発光ダイオード１２５は、第１発光ダイオード１２１に直列または並列に連結することができ、または第１発光ダイオード１２１から独立的に駆動することもできる。
第３発光ダイオード１２５は、細胞活性に適した光を放出する。第３発光ダイオード１２５は、例えば、約６０５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内のピーク波長を有する光を放出することができる。第３発光ダイオードは、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系列またはＡｌＧａＩｎＡｓ系列の半導体で形成することができる。
約６０５ｎｍ～約９３５ｎｍの範囲内の赤色光または近赤外線は、ミトコンドリア内で細胞活性物質を生成する。具体的には、ミトコンドリア内のシトクロムｃオキシダーゼは、光受容体として６０５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内の光を吸収して活動力が増加し、これにより、ＮＯを生成する。ＮＯは痛み緩和及び血液循環の改善等に影響を与えて人体の健康を増進させる。また、シトクロムｃオキシダーゼ蛋白質の活性は、ＡＴＰの生成に寄与し、細胞損傷治療にも影響を及ぼす。
特に、第３発光ダイオード１２５は、約６０５ｎｍ～６５５ｎｍ、約６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、約７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は約８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内のピーク波長を有する光を放出することができる。この範囲でシトクロムｃオキシダーゼのエネルギー吸収率が相対的に高い。特に、シトクロムｃオキシダーゼのエネルギー吸収率は、図２２に示したように、７９０ｎｍ～８４０ｎｍの波長範囲内で最も高く、約８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内でその次に高く、約６０５ｎｍ～６５５ｎｍの波長範囲内でその次に高い。
シトクロムｃオキシダーゼのエネルギー吸収率が相対的に高い波長の光を放出する第３発光ダイオード１２５を採択することにより、健康増進効率を向上させることができる。
さらに、複数の第３発光ダイオード１２５を使用する場合、上記波長範囲中の特定波長範囲内で光を放出する発光ダイオード、例えば、効率が高い７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内の光を放出する発光ダイオードを複数個使用することもでき、各波長範囲の光を均等に放出するために多様な発光ダイオードを使用することもできる。
また、６０５ｎｍ～６５５ｎｍの範囲の光を放出する発光ダイオードは、白色光の色温度に影響を及ぼし得るため、白色発光装置の色温度に影響を与えないように、視感度が低い範囲、つまり、約６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、約７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は約８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内のピーク波長を有する光を放出する第３発光ダイオード１２５を主に使用できる。
本実施例において、照明装置に細胞活性機能を付加するために、第３発光ダイオード１２５から放出される光の放射照度は、白色光を具現する第１発光ダイオード１２１及び波長変換機１３１から放出される光の同一波長における放射照度よりも大きい。これにより、本実施例において、細胞活性機能は第３ダイオード１２３によって遂行される。
一方、第３発光ダイオード１２５の駆動時間と第１発光ダイオード１２１の駆動時間は、同じ場合もあるが、これに限定されるのではない。照明装置の設置位置によって、第３発光ダイオード１２５の駆動時間を調節することができる。特に、第３発光ダイオード１２５の使用時間または放射照度の大きさは、人体に対する危害性を考慮して調節できる。
例えば、照明装置から放出される第３発光ダイオード１２５の放射照度は５７０Ｗ／ｍ２以下になり得、さらに、１００Ｗ／ｍ２になり得る。５７０Ｗ／ｍ２は光生物学安全規格（ＩＥＣ ６２４７１）で赤外線の範囲の光に対する危険グループ１（ｒｉｓｋ ｇｒｏｕｐ １）の限界値を示しており、１００Ｗ／ｍ２は免除（ｅｘｅｍｐｔ）に該当する。５７０Ｗ／ｍ２未満の放射照度を有するようにすることにより、照明装置で相対的に長時間人体に害を与えないと共に、細胞活性物質の生成作用を行うように駆動することができる。
一実施例において、照明装置は第３発光ダイオード１２５よりも第１発光ダイオード１２１をより多く含むことができ、よって、照明に適した強さの光を放出することができる。しかし、本開示がこれに限定されるのではない。
一方、本実施例において、第３発光ダイオード１２５が細胞活性機能を行うための光を放出することを説明したが、第３発光ダイオード１２５の代わりに波長変換物質が使用されることもある。例えば、赤色領域または赤外線領域の光を放出する蛍光体や量子ドットを使用できる。特に、量子ドットは狭い半値幅を有するため、細胞活性機能に適した波長の光を放出することができる。細胞活性機能を持つ波長変換物質は、波長変換機１３１内に含有されて第１発光ダイオード１２１で生成された光を波長変換させることもでき、第１発光ダイオード１２１と他の発光ダイオード上に配置させることもできる。この場合、前記の他の発光ダイオードは第１発光ダイオード１２１に比べて長波長の光を放出することができ、これによって、波長変換によるエネルギーの損失を減らすことができる。
本実施例の照明装置は、細胞活性機能を含むことにより、室内の生活空間だけでなく、空港や病院のように多くの人が活動する空間で人体の健康を増進させるために使用することができる。
図１６及び図１７において、複数の第１発光ダイオード１２１と、一つの第２発光ダイオード１２３、及び一つの第３発光ダイオード１２５を図示しているが、複数の第２発光ダイオード１２３及び複数の第３発光ダイオード１２５が基板１１１上に配置されてもよい。
図２３は、本開示のさらに別の実施例に係る照明装置を説明するための概略的な断面図である。
図２３を参照すると、本実施例に係る照明装置は、図１６及び図１７を参照して説明した照明装置と凡そ類似するが、第４発光ダイオード１２７をさらに含むことに違いがある。重複を避けるために、同じ構成要素に対する説明は省略し、第４発光ダイオード１２７に対して具体的に説明する。
第４発光ダイオード１２７は、波長変換機１３１から離隔されて回路基板１１１上に実装され得る。第４発光ダイオード１２７から放出された光は、実質的に波長変換機１３１に進入せず外部に放出される。これにより、第４発光ダイオード１２７から放出される光の放射照度が向上し得る。
第４発光ダイオード１２７は、第１発光ダイオード１２１に直列または並列に連結することができ、また第１発光ダイオード１２１から独立的に駆動することもできる。
一方、第４発光ダイオード１２７は白色光以外の病原性微生物の殺菌に適した光を放出する。第４発光ダイオード１２７は、例えば約４００ｎｍ～約４２０ｎｍのピーク波長、さらに、約４００ｎｍ～約４１０ｎｍのピーク波長、さらには、約４０５ｎｍのピーク波長を有する光を放出することができる。約４０５ｎｍの波長は、細菌の細胞内に存在する物質であるポルフィリン（Ｐｏｒｐｈｙｒｉｎ）に吸収されて活性酸素を生成し、生成された活性酸素が蓄積して細胞壁を破壊することにより、殺菌作用が起こる。このように、上記範囲の可視領域の波長は、眼球疾患や皮膚疾患を誘発しないと同時に、病原性微生物の殺菌に適している。本明細書において殺菌（ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ）とは、病原性微生物の増殖を減らしたり妨害したりするために病原性微生物を殺したり損傷させたりすることを意味する。
第４発光ダイオード１２７は、第１発光ダイオード１２１と同じ波長の光を放出することもできるが、これに限定されるのではなく、第１発光ダイオード１２１と別の波長の光を放出することもできる。第４発光ダイオード１２７を第１発光ダイオード１２１と別途配置することにより、殺菌機能を効率的に提供することができる。
本実施例において、照明装置に殺菌機能を付加するために、第４発光ダイオード１２７から放出される光の放射照度は、白色光源から放出される光の同一波長における放射照度よりも大きくなり得る。さらに、第４発光ダイオード１２７から放出される光の放射照度は、ピーク波長が第１発光ダイオード１２１から照明装置の外部に放出される光の放射照度よりも大きくなり得る。これにより、本実施例の照明装置は、第１発光ダイオード１２１に比べて第４発光ダイオード１２７によって殺菌機能が主に遂行される。
一方、第４発光ダイオード１２７の駆動時間と第１発光ダイオード１２１の駆動時間は同じ場合があるが、これに限定されるのではなく、照明装置の設置位置によって第４発光ダイオード１２７の駆動時間を調節することができる。特に、第４発光ダイオードの使用時間または放射照度の大きさは、人体に対する危害性を考慮して調節することができる。
例えば、照明装置から放出される第４発光ダイオード１２７の放射照度は、１Ｗ／ｍ２以下になり得、さらに、０．１Ｗ／ｍ２以下になり得る。１Ｗ／ｍ２は光生物学的安全規格（ＩＥＣ ６２４７１）で３００ｎｍ～７００ｎｍの範囲内の青色光に対する危険グループ１（ｒｉｓｋ ｇｒｏｕｐ １）の限界値を表し、０．１Ｗ／ｍ２は免除（ｅｘｅｍｐｔ）に該当する。１Ｗ／ｍ２未満の放射照度を有するようにすることにより、照明装置で相対的に長い時間殺菌作用をするように駆動することができる。
本実施例によると、室内の生活空間だけでなく、空港や病院のように多くの人が活動する空間で病原性微生物を殺菌することができるため、病原性微生物による人体感染を防ぐことができる。
図２４は本開示のさらに別の実施例に係る照明装置を説明するための概略的な平面図であり、図２５は図２４の切り取り線Ｆ－Ｆに沿って切り取った概略的な断面図である。
図２４及び図２５を参照すると、本実施例に係る照明装置は、図１６及び図１７を参照して説明した照明装置と凡そ類似するが、波長変換機２３１が第１発光ダイオード１２１上にそれぞれ形成されたことに違いがある。つまり、図１６及び図１７において波長変換機１３１は複数の第１発光ダイオード１２１を全て覆うが、本実施例においてそれぞれの第１発光ダイオード１２１は、個別的に波長変換機２３１で覆われる。
第１から第３発光ダイオード１２１、１２３、１２５と波長変換機２３１内の波長変換物質は、上述した通りのため、詳しい説明は省略する。
一方、第１発光ダイオード１２１がそれぞれ波長変換機２３１で覆われるため、第２発光ダイオード１２３及び第３発光ダイオード１２５は第１発光ダイオード１２１間に配置されてもよい。また、複数の第２発光ダイオード１２３及び複数の第３発光ダイオード１２５を第１発光ダイオード１２１間に均一に分布することができ、これにより、第２発光ダイオード１２３及び第３発光ダイオード１２５から放出される光が白色光と混ざり得る。一方、図示してはいないが、第２発光ダイオード１２３又は第３発光ダイオード１２５を外部環境から保護するために、透明モールディング部で覆うこともできる。
本実施例において、第１発光ダイオード１２１と波長変換機２３１によって照明のための光源ユニット２２１が提供される。それぞれの光源ユニット２２１は、第１発光ダイオード１２１と波長変換機２３１の組合せによって白色光を具現することができる。一実施例において、光源ユニット２２１は全て同じ色温度の白色光を具現することができる。別の実施例において、光源ユニット２２１は互いに異なる色温度の白色光を具現することができる。例えば、発光ダイオード１２１が互いに異なるピーク波長の光を放出することもでき、波長変換機２３１が互いに異なる波長変換物質を含むこともできる。さらに別の実施例において、光源ユニット２２１は白色光を具現する代わりに別の色の光を具現することもでき、これら光源ユニット２２１の組合せによって白色光が具現されてもよい。
図２６は、本開示のさらに別の実施例に係る照明装置を説明するための概略的な平面図である。
図２６を参照すると、本実施例に係る照明装置は、図２４及び図２５を参照して説明した照明装置と凡そ類似するが、第４発光ダイオード１２７をさらに含むことに違いがある。
第４発光ダイオード１２７は、図２３を参照して説明した発光ダイオード１２７と同じであるため、重複を避けるために詳しい説明は省略する。
図２７は、本開示のさらに別の実施例に係る照明装置を説明するための概略的な平面図である。
図２７を参照すると、本実施例に係る照明装置は図１６及び図１７を参照して説明した照明装置と凡そ類似するが、フィルター４１をさらに含むことに違いがある。
フィルター４１は、発光ユニット１２１から外部に放出される不要な紫外線を遮断することができる。例えば、フィルター４１は約３０１ｎｍ～約４００ｎｍの範囲内の光を遮断してこの範囲内の紫外線によって人体に有害な影響を及ぼすことを防ぐことができる。上記範囲の光は、例えば、第１発光ダイオード１２１又は波長変換物質によって放出できる。よって、フィルター４１は波長変換機１３１の外部に配置できる。フィルター４１としては、例えば、バンドパスフィルターを使用することができる。
一方、フィルター４１の代わりに、又はフィルター４１にさらに拡散板を配置することができる。拡散板は、第１発光ダイオード１２１及び波長変換機１３１によって生成された白色光と、第２発光ダイオード１２３及び第３発光ダイオード１２５から放出される光を混ぜることができる。
フィルター４１又は拡散板は、図２７の実施例に限定されず、別の実施例にも適用できる。
一方、前述の実施例において、発光ユニット２２１が発光ダイオード１２１と波長変換機２３１を含み、発光ダイオード１２１が回路基板１１１上に直接実装されたことを図示及び説明したが、発光ユニット２２１はパッケージ形態で提供される場合もある。これについて、図２８を参照して説明する。
図２８は、本開示のさらに別の実施例に係る発光ユニットを説明するための概略的な断面図である。ここで、図２８はパッケージ形態の発光素子を概略的に示している。
図２８を参照すると、発光ユニット２２１は発光ダイオード１２１及び波長変換機２３１を含む。発光ダイオード１２１はハウジング１２０のキャビティ内に実装することができ、波長変換機２３１はキャビティ内で発光ダイオード１２１を覆う。一方、発光ダイオード１２１は、ボンディングワイヤを通じてリード電極に電極的に連結できる。
図２８のパッケージは一例であり、多様な種類のパッケージを使用することができる。また、波長変換機２３１も多様な形状で発光ダイオード１２１を覆うことができる。
本実施例においては、発光ユニット２２１がパッケージ形態で提供されたことについて説明するが、第２発光ダイオード１２３、第３発光ダイオード１２５及び第４発光ダイオード１２７もパッケージ形態で提供されて回路基板１１１上に実装できる。
図２９は、本開示のさらに別の実施例にかかる発光ユニットを説明するための概略的な断面図である。
図２９を参照すると、本実施例に係る発光ユニットは、第１発光ダイオード１２１、第２発光ダイオード１２３及び第３発光ダイオード１２５が全て一つのパッケージ内に実装されたことを特徴とする。つまり、図２８の実施例においては、それぞれの発光ダイオードパッケージは一つの発光ダイオードを含むが、本実施例においては、発光ダイオードパッケージは第１から第３発光ダイオード１２１、１２３、１２５を含む。一方、波長変換機２３１は第１発光ダイオード１２１を覆うことができ、これにより、パッケージ内に発光ユニット２２１を提供することができる。
一方、モールディング部２３０が前記発光ユニット２２１、第２発光ダイオード１２３及び第３発光ダイオード１２５を覆うことができる。モールディング部２３０は、例えばシリコン樹脂のような透明な樹脂または透明なガラスで形成することができる。必要に応じて、モールディング部２３０は波長変換物質を含んでもよい。
本実施例によると、回路基板１１１上に第１から第３発光ダイオードを含む発光ダイオードパッケージを実装することができる。前記発光ダイオードパッケージはまた、前述の第４発光ダイオード１２７をさらに含んでもよい。
回路基板１１１上に複数の発光ダイオードパッケージを実装することができ、これら発光ダイオードパッケージは、全て同じ構造を有することもできるが、必ずしもこれに限定されるのではない。つまり、多重追加機能を同様に有する発光ダイオードパッケージが回路基板１１１上に配置されてもよく、又は互いに異なる追加機能を持つ発光ダイオードパッケージが回路基板１１１上に配置されて多重追加機能を持つ照明装置が提供されてもよい。また、個別発光ダイオードパッケージが白色光を具現することもできるが、これに限定されるのではなく、複数の発光ダイオードパッケージの組合せによって白色光が具現されてもよい。
上で多様な照明装置について説明したが、本開示がこれら特定の実施例に限定されるのではない。
一方、前記照明装置は室内の生活空間だけでなく、病院や空港のように多くの人が利用する室内空間に設置することができる。よって、前記照明装置が設けられた照明システムをさらに提供することができる。この照明システムは、日常的に照明機能と共に上述した追加機能を行うように照明装置を作動することができる。
以上、本開示の多様な実施例について説明したが、本発明はこれら実施例に限定されるのではない。また、一つの実施例に対して説明した事項や構成要素は、本発明の技術的思想から逸脱しない限り、別の実施例にも適用することができる。

Claims (12)

  1. 回路基板、および
    前記回路基板上に設けられる複数の発光ユニットを備え、
    前記複数の発光ユニットの少なくとも一つは、
    ３００ｎｍから４７０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する第１発光ダイオード；
    前記第１発光ダイオードよりも短い波長を有する第２発光ダイオード；及び
    前記第１発光ダイオードを覆い、前記第１発光ダイオードから放出された光の波長を変換するための波長変換機を含み、
    前記波長変換機は、前記光の一部を、細胞内のミトコンドリアによって吸収され、前記ミトコンドリアがより多くのＡＴＰを生成して代謝を増進する赤色光または近赤外線に変換する波長変換物質を含み、
    前記複数の発光ユニットは、白色光を放出すると共に、ビタミンＤの生成に適した光及びを容易にし、細胞活性物質の生成に適した光を放出し、
    前記赤色光または前記近赤外線の照度は、５７０Ｗ／ｍ ２ 未満である、照明装置。
  2. 前記波長変換機は、前記第１発光ダイオードによって生成する前記光の一部を長波長の可視光に変換し、
    前記第１発光ダイオードによって生成され、外部に放出される前記光の照度は、前記波長変換物質によって波長変換された光の照度よりも低い、請求項１に記載の照明装置。
  3. 前記発光ユニットは、互いに同じ或いは異なる色温度の白色光を具現する、請求項２に記載の照明装置。
  4. 前記波長変換機は、青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含む、請求項１に記載の照明装置。
  5. 前記第２発光ダイオードは、２９１ｎｍ～３０１ｎｍの範囲内のピーク波長を有する紫外線を放出する、請求項１に記載の照明装置。
  6. 前記第２発光ダイオードは、前記波長変換機から離隔される、請求項５に記載の照明装置。
  7. 前記細胞活性物質は、ミトコンドリア内のシトクロムｃオキシダーゼ活性によって生成された一酸化窒素である、請求項１に記載の照明装置。
  8. 前記波長変換機は、６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内のピーク波長の光に波長を変換する波長変換物質を含む、請求項７に記載の照明装置。
  9. 第３発光ダイオードをさらに含み、
    前記第３発光ダイオードは、６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内のピーク波長の光を放出する、請求項７に記載の照明装置。
  10. 前記６８５ｎｍ～７０５ｎｍ、７９０ｎｍ～８４０ｎｍ、又は８７５ｎｍ～９３５ｎｍの範囲内のピーク波長の光を有する波長変換物質から放出された光の放射照度は、５７０Ｗ／ｍ２以下である、請求項９に記載の照明装置。
  11. 病原性微生物の殺菌に適した光を放出する第４発光ダイオードをさらに含み、
    前記第４発光ダイオードは、前記波長変換機から離隔される、請求項１に記載の照明装置。
  12. 前記第４発光ダイオードは、４００ｎｍ～４２０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する、請求項１１に記載の照明装置。
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