KR100220304B1 - 일반 조명용 방전 램프 및 일반 조명용 조명 기구 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일반 조명용 방전 램프는 역 상관 색 온도 Mr 및 콘트라스트 감지 지수 M을 가지며, 당해 콘트라스트 감지 지수 M 및 역 상관 색 온도 Mr이 하기 관계식을 만족시킨다.
Description
제1도는 본 발명의 기본 개념을 설명하기 위한 콘트라스트 감지 지수 M, 상관 색 온도 T 및 역 상관 색 온도 Mr 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
제2도는 본 발명의 기본 개념을 설명하기 위한 콘트라스트 감지 지수 M을 나타낸다.
제3도는 통상적인 방전 램프의 콘트라스트 감지 지수 M, 상관 색 온도 T 및 역 상관 색 온도 Mr 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
제4도는 본 발명에 따른 방전 램프의 스펙트럼 출력 분포를 나타내는 그래프이다.
제5도는 본 발명에 따른 다른 방전 램프의 스펙트럼 출력 분포를 나타내는 그래프이다.
제6도는 본 발명에 따른 또 다른 방전 램프의 스펙트럼 출력 분포를 나타내는 그래프이다.
제7도는 본 발명에 따른 또 다른 방전 램프의 스펙트럼 출력 분포를 나타내는 그래프이다.
제8도는 본 발명에 따른 또 다른 방전 램프의 스펙트럼 출력 분포를 나타내는 그래프이다.
제9도는 본 발명에 따른 또 다른 방전 램프의 스펙트럼 출력 분포를 나타내는 그래프이다.
제10도는 본 발명에 따른 일반 조명용 조명 기구의 구성을 나타내는 다이아그램이다.
제11도는 1960uv 색도도 상에서 기준 발광체의 색 포인트로부터 시험 광원의 색 포인트까지의 거리를 나타내는 그래프이다.
제12도는 본 발명에 따른 또 다른 일반 조명용 조명 기구의 구성을 나타내는 다이아그램이다.
본 발명은 실내 조명의 색상 환경을 바람직하게 디자인하기 위한 일반 조명용 방전 램프 및 일반 조명용 조명 기구에 관한 것이다.
현재, "색상 재현의 충실도를 기술하는 방법"이 광원의 색상 표현 특성을 정량적으로 평가하기 위해 사용된다. 이러한 방법은 표준 발광체와 비교해 볼 때, 시험 램프(test lamp)에 의해 재현된 발광체 색상의 충실도를 정량적으로 기술하기 위해 사용되고, "광원의 색상 표현 특성을 기술하는 방법"에서 규정되어 있다[참조:CIE(Commission Internationale de 1' Eclairage:International Commission on Illumination)Pub., 13. 2(1974)]. 색상 표현 특성은 일반적인 색상 표현 지수 Ra의 값에 의해 표현된다. 더욱이, 현재 일반적인 색상 표현 지수 Ra와 광 효율을 향상시키기 위해 방전 램프가 개발되고 있다.
색상 재현 충실도의 평가 이외에, "색상 재현의 프레퍼런스(preference)를 기술하는 방법"이 연구되고 있다. 이러한 방법에 따르면, 시험 램프에 의해 재현된 색상이 표준 발광체의 색상으로부터 변화된 경우, 색상 변화가 바람직한 방향 또는 바람직하지 못한 방향으로 일어났다고 정량적으로 기술한다. 색상 재현의 프레퍼런스 평가가 광원의 가장 중요한 색상 표현 특성들 중의 하나 일지라도, 이의 표준화된 방법은 아직 만들어지지 않고 있다. 이 방법은 추가의 연구에서 표준화될 것이다.
색상 재현의 프레퍼런스는 주로 사람의 피부색 및 식품, 썩기 쉬운 꽃 및 식물의 색상에 대해 기술된다. 이들 중에서, 육류 및 어류와 같은 식품을 위한 식품 디스플레이 램프와 꽃 및 식물을 위한 식물 조명 램프가 이미 개발되어 있다. 그러나, 이들 램프는 소위 특수 목적용 램프이고, 이들에 의해 재현된 광의 색상은 핑크색이다. 따라서, 이러한 특수한 목적의 램프는 일반 조명용 램프로서 널리 사용될 수 없다.
가정, 사무실 및 상점에서 사용되는 일반 조명용 램프의 개발에 있어서, 뚜렷한 특징을 가지며 사람의 피부, 꽃, 식물 및 벽과 같은 조명 환경에서 중요한 대상의 색상을 적절하게 재현할 수 있는 램프를 개발하는 것이 필수적이다. 본 발명의 발명자들은 특히 사람 피부의 색상 재현의 프레퍼런스를 향상시키고, 실험에 의해 바람직한 피부색 영역을 기술하며, 바람직한 색상을 가진 광으로 사람의 피부를 비추기 위한 방전 램프를 제조하려고 하였다[참조:계류 중인 미합중국 특허원 제08/467,291호].
한편, 사람의 피부색 이외의 대상들, 예를 들면, 꽃 및 식물의 색상 재현에 관해, 본 발명의 발명자들은 조명 색상 환경을 수 년간의 연구 결과를 기초로 한 평가 기준으로서 콘트라스트의 감지(feeling) 개념으로부터 발전된 콘트라스트 감지 지수(an index for feeling of contrast)를 사용함으로서 평가될 수 있음을 명백히 나타내었다[참조:Visual Clarity and feeling of Contrast, Color Research and Application, by Hashimoto et al., 19, 3, June, (1994); and "New Method for Specifying Color Rendering Properties of Light Source based on the Feeling of Contrast" by Hashimoto et al., J. Illum. Engng. Inst. Jpn. Vol. 79, no. 11, 1995].
그러나, 콘트라스트 감지 지수와 같은 평가 기준이 세워져 있지 않기 때문에, 꽃 및 식물과 같은 색상을 띤 대상들을 일반적인 조명 환경에서 충분히 아름답고 선명하게 보이도록 만드는 방전 램프 및 조명 기구가 제조되지 않았다.
본 발명의 일반 조명용 방전 램프는 역 상관 색 온도(reciprocal correlated color temperature) Mr 및 콘트라스트 감지 지수 M을 가지며, 여기서, 콘트라스트 감지 지수 M 및 역 상관 색 온도 Mr은 하기 관계식을 만족시킨다:
본 발명의 한 양태에서, 방전 램프의 발광체 색상의 색 포인트(color print)는 1960uv 색도도 상의 흑체 궤적으로부터 색 포인트까지의 거리가 -0.003보다 크고 +0.010보다 작은 범위 내에서 존재한다.
본 발명의 다른 양태에서, 방전 램프의 발광체 색상의 색 포인트는 1960uv 색도도 상의 흑체 궤적으로부터 색 포인트까지의 거리가 0 보다 크고 +0.010보다 작은 범위 내에서 존재한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 방전 램프는 형광 램프이며, 녹색 인광 물질과 적색 인광 물질의 혼합물 또는 청색 인광 물질, 녹색 인광 물질 및 적색 인광 물질의 혼합물을 포함하는데, 여기서, 청색 인광 물질은 400내지 460의 파장 밴드에서 피이크 파장을 가지고, 녹색 인광 물질은 500내지 550의 파장 밴드에서 피이크 파장을 가지며, 적색 인광 물질은 600내지 670의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 청색 인광 물질은 400내지 460의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는 Eu2+-활성화된 청색 인광 물질이고, 녹색 인광 물질은 500내지 550의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는 Tb3+-활성화 되거나 Tb3+및 Ce3+-공동 활성화된 녹색 인광 물질이며, 적색 인광 물질은 600내지 670의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는 Eu3+-활성화된 적색 인광 물질 또는 Mn2+또는 Mn4+-활성화된 적색 인광 물질이다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 방전 램프는 형광 램프이고, 청색-녹색 인광 물질, 녹색 인광 물질 및 적색 인광 물질의 혼합물, 또는 청색 인광 물질, 청색-녹색 인광 물질, 녹색 인광 물질 및 적색 인광 물질의 혼합물을 포함하며, 여기서, 청색 인광 물질은 400내지 460의 파장 밴드에서 피이크 파장을 감지고, 청색-녹색 인광 물질은 470내지 495의 파장 밴드에서 피이크 파장을 가지며, 녹색 인광 물질은 500내지 550의 파장 밴드에서 피이크 파장을 가지고, 적색 인광 물질은 600내지 670의 파장 밴드에서 피이크 파장을 가진다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 청색 인광 물질은 400내지 460의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는 Eu2+-활성화된 청색 인광 물질이고, 청색-녹색 인광 물질은 470내지 495의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는 Eu2+-활성화된 청색-녹색 인광 물질이며, 녹색 인광 물질은 500내지 550의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는 Tb3+-활성화 되거나 Tb3+및 Ce3+-공동 활성화된 녹색 인광 물질이고, 적색 인광 물질은 600내지 670의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는 Eu3+-활성화된 적색 인광 물질 또는 Mn2+또는 Mn4+-활성화된 적색 인광 물질이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 조명 발광체를 발산시키기 위한 본 발명의 일반 조명용 조명 기구는 콘트라스트 감지 지수 M 및 역 상관 색 온도 Mr을 가지는데, 여기서 콘트라스트 감지 지수 M 및 역 상관 색 온도 Mr은 다음 관계식을 만족시킨다.
본 발명의 한 양태에서, 조명 기구는 램프, 하나 이상의 반사판 및 전도판을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에서, 조명 기구는 다수의 램프를 포함한다.
따라서, 여기에 기재된 본 발명은 가정, 상점, 사무실등의 주요 조명에 특히 적합한 바람직한 조명 색상 환경을 얻기 위한 일반 조명용 방전 램프 및 일반 조명용 조명 기구를 제공하는 이점을 갖는다.
당해 분야의 숙련가들은 첨부된 도면과 관련 하기의 상세한 설명들을 읽고 이해하면 본 발명의 이러한 이점 및 다른 이점들을 명확히 알게 될 것이다.
이하, 본 발명은 예시적인 실시예들에 의해 기술될 것이다.
먼저, 본 발명의 발명자들에 의해 독자적으로 개발된 콘트라스트 감지 지수 M에 대해 기술한다.
제2도에 나타낸 바와 같이, 조명 램프에 의해 비춰진 색상을 띤 대상의 콘트라스트 감지도는 나야타니(Nayatani)등에 의한 비선형 색 외형 모델의 4색 혼합물의 각 구성 색상(R, Y, G, B)의 명도(B) 및 채도(Mr-g, My-b)로 이루어진 3차원 공간에서의 가무트 영역(gamut area)에 의해 표시된다[참조:나야타니 등, Color Research and Application, 20, 3, (1995)]. 가무트 영역이 점점 커질수록, 콘트라스트 감지도도 증가된다.
표 1은 콘트라스트 감지 지수 M의 4가지 시험 색상들의 스펙트럼 복사 인자를 나타낸다.
적색의 구성색이 콘트라스트의 감지에 크게 기여하기 때문에, 적색의 구성색이 기준으로 사용된다. 따라서, 4색 구성원들의 가무트 영역은 적색의 구성색, 청색의 구성색 및 녹색의 구성색으로 이루어진 삼각형 영역과 적색의 구성색, 황색의 구성색 및 녹색의 구성색으로 이루어진 삼각형 영역의 합에 의해 결정된다.
4색 구성원들이 가무트 영역을 기준으로 하여, 콘트라스트 감지 지수 M은 하기 식 1에 의해 표현될 수 있다.
여기서, G(S, 1000(lx))는 시험 광원 S 및 조도 1000(lx)하에서 4색 구성원들의 가무트 영역이고, G(D65, 1000(lx))는 표준 발광체 D65및 표준 조도 1000(lx)하에서 4색 구성원들의 가무트 영역이다.
보다 구체적으로, 임의의 조명 램프 S로부터 발산된 발광체 하에서 4색 구성원들의 가무트 영역이 표준 발광체 D65로부터 발산된 발광체 하에서의 것과 동일한 경우, 즉 표준 발광체 D65로부터 발산된 발광체의 것과 동일한 콘트라스트 감지가 얻어지는 경우, 조명 램프 S의 콘트라스트 감지 지수 M은 100으로 표준화한다.
이어서, 가정, 상점 및 사무실에서의 주된 조명에 사용되는 일반 조명용 방전 램프에 적합한 바람직한 조명 색상 환경이 얻어지는 콘트라스트 감지지수 M의 범위를 상세히 기술하기 위해, 상이한 콘트라스트 감지 지수들을 가진 다양한 형광 램프들을 실험에 의해 제조한다. 형광 램프 샘플들을 사용하여 평가 실험을 수행한다.
이 실험에서 사용된 샘플 램프들은 3가지 색상의 인광 물질들, 즉 녹색 인광 물질, 청색 인광 물질 및 적색 인광 물질의 혼합물을 사용하여 제조한다. 예를 들면, LaPO4:Ce3+, Tb3+(표 2에서 LAP로 표시)는 녹색 인광 물질로서 사용되고, Sr10(PO4)6Cl2:Eu2+(표 2에서 SCA로 표시) 및 Sr2P2O7:Eu2+(BA42N으로 표시)는 청색 인광 물질로서 사용되며, Y2O3:Eu3+(표 2에서 YOX로 표시) 및 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn4+(표 2에서 MFG로 표시)는 적색 인광 물질로서 사용된다.
실험은 크기가 170(cm)150(cm)180(cm)이고 천장에 각각의 샘플 램프들이 제공된 관측 부스(observation booth)에서 실시한다. 벽, 바닥 및 데스크는 각각 N8.5, N5 및 N7을 갖는다. 시험 대상들을 데스크 위에 놓는다. 시험 대상들은 심홍색 장미, 적색, 분홍색 및 백색 카네이션, 황색 소국화, 보라빛 내지 자주빛을 띤 적색 엉겅퀴 및 자주색 또는 분홍색이 균형잡힌 화이트 유스토마스(white eustomas)와 같은 다양한 색상의 꽃들 및 식물들; 유리; 석고 모형; 손 거울; 작은 다다미 매트; 신문; 잡지; 토마토; 레몬; 오렌지; 피망; 및 15색 챠트이다. 실험은 동일한 상관 온도를 가진 각각의 샘플 램프에 대해 관측 부스에서 수행한다. 샘플 램프들이 일반적인 실내 조명 환경으로서 바람직한지 아닌지의 평가 기준을 기초로 하여 샘플 램프들을 평가한다. 표 2는 평가 실험에 사용된 샘플 램프들 및 그 결과를 나타낸다.
표 2에서, 각각의 샘플 램프의 샘플 수, 사용된 인광 물질의 종류 및 이의 중량비, 상관 색 온도, 1960 색도도상의 흑체 궤적으로부터 시험 광원의 색 포인트까지의 거리(+는 흑체 궤적의 좌측 상부에 존재하는 시험 광원의 색 포인트의 거리를 나타내고, -는 흑체 궤적의 우측 하부에 존재하는 시험 광운의 색 포인트의 거리를 나타낸다), 콘트라스트 감지 지수 M 및 평가 결과들은 이 순서대로 좌측에서부터 우측으로 칼럼 안에 나타내었다.
표 2에서 명백히 알 수 있는 바와 같이, 바람직한 일반적인 실내 조명 환경을 제공하는 방전 램프의 콘트라스트 감지 지수 M의 범위는 상관 색 온도 차이에 따라 다르다는 것이 확인 되었다. 따라서, 제1도에서, 상관 색 온도(T), 역 상관 색 온도(Mr=10 /T) 및 콘트라스트 감지 지수 M의 관계를 나타내었다. 제1도에서, ○, △ 및는 방전 램프의 평가 결과를 나타내고; ○는 방전 램프가 실내 조명 환경으로서 적합함을 나타내며, △는 방전 램프가 실내 조명 환경으로서 적합한 한계에 있음을 나타내고,는 방전 램프가 실내 조명 환경으로서 부적합함을 나타낸다. 제1도에서, 숫자 1 내지 28에 의해 표시된 포인트들은 표 2에서 동일한 숫자들에 의해 표시된 샘플 램프들에 상응한다. 제1도로부터, 일반적인 조명으로서 적합한 조명 환경을 제공할 수 있는 방전 램프의 콘트라스트 감지 지수 M의 범위가 평행선 영역에 의해 표시됨을 알 수 있다.
이어서, 현재 널리 사용되고 있는 일반 조명용 방전 램프에 대해 산정하여, 이에 의해 상관 색 온도 T, 역 상관 색 온도 Mr 및 콘트라스트 감지 지수 M 간의 관계를 얻는다. 결과는 제3도에 나타내었다. 제1도에서와 같이, 제3도 중의 평행선 영역은 샘플 방전 램프를 평가하기 위한 상기 실험에 의해 수득된 일반적인 조명으로서 바람직한 조명 환경을 제공하는 방전 램프의 콘트라스트 감지 지수 M의 범위를 나타낸다.
제3도에서, 포인트(29) 내지 (44)는 다음과 같이 다양한 종류의 램프들을 나타낸다:"주광"형광 램프(6500K, Ra74)에 대한 포인트(29); 3-밴드형 "주광" 형광 램프(6700K, Ra88)에 대한 포인트(30); 색상 표현 특성이 향상된 "주광" 형광 램프(6500K, Ra94)에 대한 포인트(31); 색상 표현 특성이 높은 "주광" 형광 램프 D65(6500K, Ra98)에 대한 포인트(32); "중성" 형광 램프(5200K, Ra70)에 대한 포인트(33); 3-밴드형 "중성" 형광 램프(5000K, Ra88)에 대한 포인트(34); 색상 표현 특성이 높은 "중성" 형광 램프(5000K, Ra99)에 대한 포인트(35); 색상 표현 특성이 향상된 "중성" 형광 램프(5000K, Ra92)에 대한 포인트(36); "쿨 화이트(cool white)" 형광 램프(4200K, Ra61)에 대한 포인트(37); 색상 표현 특성이 향상된 "쿨 화이트" 형광 램프(4500K, Ra91)에 대한 포인트(38); "백색" 형광 램프(3500K, Ra60)에 대한 포인트(39); 3-밴드형 "웜 화이트(warm white)" 형광 램프(3000K, Ra88)에 대한 포인트(40); 박물관용 형광 램프(3000K, Ra95)에 대한 포인트(41); 색상 표현 특성이 높은 "웜 화이트" 형광 램프(2700K, Ra95)에 대한 포인트(42); 색상 표현 특성이 높은 고압 나트륨 램프(2500K, Ra85)에 대한 포인트(43); 및 금속 할라이드 램프(4230K, Ra88)에 대한 포인트(44).
제3도로부터 명백히 할 수 있는 바와 같이, 일반적으로 실내 조명으로서 바람직한 조명 환경을 제공하는 방전 램프의 콘트라스트 감지 지수 M의 범위 내에 어떠한 통상적인 일반 조명용 램프도 존재하지 않는다. 2600K 내지 10000K의 범위 내의 상관 색 온도를 가진 방전 램프가 일반 조명용 방전 램프로서 실용적으로 적용 가능하다.
제1도로부터, 일반 조명용 방전 램프의 바람직한 콘트라스트 감지 지수 M은 상관 색 온도 T 및 역 상관 색 온도 Mr(106/T)가 다음을 만족시키는 범위 내에서 존재한다는 것이 확인 되었다.
상술한 바와 같이, 제1도의 평행선 영역 내에 존재하는 방전 램프의 콘트라스트 감지 지수 M을 설정함으로서, 조명 환경의 색상을 바람직하게 재현할 수 있는 일반 조명용 방전 램프 및 일반 조명용 조명 기구가 제공될 수 있다.
이하, 제4도 내지 제9도, 즉 본 발명에 따른 일반 조명용 방전 램프의 예들과 관련하여 본 발명을 기술한다.
제4도 내지 제9도는 일반 조명용 방전 램프로서 제조된 형광 램프들의 상대적인 스펙트럼 분포를 나타내는 그래프이다. 각각의 형광 램프들은 각각 400내지 460, 500내지 550및 600내지 670의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는 인광 물질의 혼합물을 사용하여 제조할 수 있다. 예를 들면, 400내지 460의 파장 밴드에서 피이크 파장을 가진 인광 물질은 Sr2P2O7:Eu2+; Sr10(PO4)6Cl2:Eu2+; (Sr, Ca)10(PO4)6Cl2:Eu2+; (Sr, Ca)10(PO4)6Cl2·nB2O3:Eu2+및 BaMg2Al16O27:
Eu2+을 포함한다. 500내지 550의 파장 밴드에서 피이크 파장을 가진 인광 물질은 LaPO4:Ce3+, Tb3+; La2O3·0.2SiO2·0.9P2O:Ce3+, Tb3+; CeMgAl11O19:Tb3+; 및 GdMgB5O10:Ce3+, Tb3+을 포함한다. 600내지 670의 파장 밴드에서 피이크 파장을 가진 인광 물질은 Y2O3:Eu3+; GdMgB5O10:Ce3+, Tb3+, Mn2+; GdMgB5O10:Ce3+, Mn2+; Mg6As2O11:Mn4+; 및 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn4+을 포함한다. 이하, 상기 언급한 전형적인 인광 물질의 혼합물을 사용함으로서 제조된 형광 램프의 몇 가지 예들을 기술한다.
먼저, 3개의 인광 물질들을 사용하여 제조된 6700K의 샘플 램프의 예를 기술한다. 이러한 샘플 램프는 Sr2P2O7:Eu2+, LaPO4:Ce3+, Tb3+및 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn4+를 약 27:28:45의 중량비로 사용하여 제조되고, 표 2의 샘플 램프(8)에 상응한다. 제4도는 이러한 형광 램프의 상대적인 스펙트럼 분포를 나타낸다.
표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 청색 인광 물질로서 Sr2P2O7:Eu2+를 사용함으로서 콘트라스트 감지 지수가 특히 높은 방전 램프를 제조할 수 있다. 또한, Sr2P2O7:Eu2+는 피부색의 적색화를 조절하는데 유효하다. 더욱이, 이러한 예에서와 같이, 적색 인광 물질로서 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn4+을 사용함으로서 특히 심홍색 장미 및 적색 카네이션이 아름답고 선명하게 보이도록 한다. 따라서, 이러한 형광 램프는 통상적인 3-밴드형 형광 램프의 것보다 훨씬 우수한 색상 특성을 갖는다.
이어서, 4개의 인광 물질을 사용하여 제조된 5000K 및 3000K의 샘플 램프들의 예를 기술한다. 제5도 및 제6도는 각각 이들 샘플 램프의 상대적인 스펙트럼 분포를 나타낸다. 이들 샘플 램프는 모두 Sr10(PO4)6Cl2:Eu2+; LaPO4:Ce3+, Tb3+; Y2O3:Eu3+; 및 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn4+를 사용하여 제조된다. 5000K의 샘플 램프는 상기 4개의 인광 물질들을 약 17:27:22:33의 중량비로 사용하여 제조하며, 표 2에서 샘플 램프(16)에 상응한다. 3000K의 샘플 램프는 상기 4개의 인광 물질들을 약 1.6:21:47:31의 중량비로 사용하여 제조하며, 표 2에서 샘플 램프(20)에 상응한다. 이러한 방법에서, 인광 물질의 동일한 혼합물이 사용되는 경우 조차도, 혼합된 인광 물질들의 중량비를 변화시킴으로서 상이한 상관 색 온도를 가진 형광 램프들이 제조될 수 있다.
4개의 인광 물질들의 혼합물을 사용하여 제조된, 제5도 및 제6도에 나타낸 상대적인 스펙트럼 분포를 가진 샘플 램프들은 녹색의 나뭇잎과 같은 녹색을 특히 아름답게 보이도록 만들 수 있다. 혼합된 인광 물질들의 중량비를 조절함으로서, 바람직한 사람의 피부색을 재현할 수 있다. 제5도에 나타낸 상대적인 스펙트럼 분포를 가진 샘플 램프는 또한 피부색을 바람직하게 만들 수 있다. 제6도에 나타낸 상대적인 스펙트럼 분포를 가진 샘플 램프는 백열 램프의 것과 동등한 색상 특성을 갖는다.
이어서, 5개의 인광 물질들을 사용하여 제조된 6700K의 샘플 램프의 예를 기술한다. 제7도는 Sr2P2O7:Eu2+; Sr10(PO4)6Cl2;Eu2+; LaPO4:Ce3+, Tb3+; Y2O3:Eu3+; 및 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn4+의 혼합물을 약 10:16:28:4.5:41의 중량비로 사용하여 제조된 형광 램프의 상대적인 스펙트럼 분포를 나타내는 그래프이다. 이러한 예의 형광 램프는 표 2에서 샘플 램프(7)에 상응한다.
이어서, 청색-녹색 인광 물질을 포함하는 혼합물을 사용하여 제조된 샘플 램프의 예를 하기에 나타낸다.
제8도 및 제9도는 Sr10(PO4)6Cl2:Eu2+; Sr4Al14O25:Eu2+; LaPO4:Ce3+, Tb3+; Y2O3:Eu3+; 및 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn4+를 사용하여 제조된 형광 램프의 상대적인 스펙트럼 분포를 나타내는 그래프이다. 제8도에 나타낸 상대적인 스펙트럼 분포를 가진 형광 램프는 5개의 인광 물질들을 약 30:15:26:11:18의 중량비로 사용하여 제조된 6700K의 형광 램프이고, 표 2에서 샘플 램프(9)에 상응한다. 제9도에 나타낸 상대적인 스펙트럼 분포를 가진 형광 램프는 5개의 인광 물질들을 약 17:9:23:26:26의 중량비로 사용하여 제조된 5000K의 형광 램프이고, 표 2에서 샘플 램프(17)에 상응한다.
이러한 형광 램프들은 청색-녹색 인광 물질로서 Sr4Al14O25:Eu2+를 사용한다. 이러한 인광 물질들은 적색, 황색, 녹색 및 청색을 균형있게 재현하는데 유효하다. 또한, 사람의 피부색이 바람직하게 재현된다.
전형적인 인광 물질들의 혼합물 및 이의 중량비를 변화시켜 수득한 방전 램프의 예들을 상기 기술하였으나, 본 발명은 상술한 예들에 한정되지 않는다. 본 발명의 충분한 효과는 제1도의 평행선 영역 내에 존재하는 방전 램프의 콘트라스트 감지 지수 M을 설정함으로서 수득될 수 있다. 더욱이, 상술한 예들 이외에, 다양한 인광 물질의 혼합물들이 사용될 수 있음이 명백하다.
상술한 바와 같이, 조명 환경의 색상을 바람직하게 재현할 수 있는 방전 램프를 수득하는 효과 이외에, 여러 가지 효과들이 인광 물질들의 혼합물을 다양화시킴으로서 수득될 수 있다. 보다 구체적으로, 수득되는 색상 환경의 디자인에 따른 인광 물질들의 상이한 혼합물을 사용하면서 콘트라스트 감지 지수 M 및 역 상관 색 온도 Mr을 다음을 만족시키는 범위내로 유지함으로서 다양한 특징들을 가진 램프를 제조할 수 있다:
상술한 스팩트럼 분포를 가진 샘플 램프 이외에, 표 2의 실험에서 사용된 샘플 램프들 중 특히 두드러진 특징을 가진 램프들을 기술한다.
표 2의 샘플 램프들 (1), (2) 및 (3)은 7100K의 상관 색 온도를 초과하는 상관 색 온도 T를 갖는다. 상술한 바와 같이, 적색 인광 물질로서 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn4+를 사용하면 적색을 선명하고 아름답게 보이도록 만드는데 유효하다. 그러나, 실내 공간이 전체적으로 다소 적색으로 보이도록 비춰진다. 그 결과, 램프가 실제 상관 색 온도보다 낮은 상관 색 온도를 갖는 것 처럼 보인다. 따라서, 색상을 선명하게 재현하면서 통상적인 램프보다 우수한 고도의 백색도 및 투명도를 유지하기 위해, 표 2의 샘플 램프들 (1), (2) 및 (3)으로서 7100K보다 높고 10000K보다 낮거나 같은 상관 색 온도 T를 가진 램프를 사용하는 것이 유효하다.
표 2의 샘플 램프들 (23), (24), (25) 및 (26)은 웜 화이트 영역(2600K≤T≤3150K)에서 상관 색 온도 T를 갖는다. 통상적인 "웜 화이트" 형광 램프, 예를 들면, 3-밴드형 "웜 화이트" 형광 램프는 특히 적색 재현 능력이 불량하고, 백열 램프의 것보다 열등한 색상 특성을 갖는다. 그러나, 표 2의 샘플 램프들 (23), (24), (25) 및 (26)은 백열 램프의 것과 적어도 동등한 색상 특성을 가지며, 백열 램프로부터 발산되는 것과 유사한 발광체의 색상을 갖는다.
또한, 1960u,v 색도도 상의 흑체 궤적으로부터 색 포인트까지의 거리 Δu,v가 -0.003보다 크고 +0.010보다 작도록 1960u,v 색도도 상의 영역 내에 존재하는 형광 램프로부터 발산되는 발광체의 색 포인트를 설정함으로서 흰 벽이 하얗게 보이도록 만들 수 있다. 이러한 형광 램프는 일반적인 조명을 위해 천연 조명 색상을 가진 램프로서 적합하다. 더욱이, 상기 거리가 Δu,v가 0 보다 크고 +0.010보다 작도록 1960u,v 색도도 상의 영역 내에 존재하는 형광 램프로부터 발산되는 발광체의 색 포인트를 설정함으로서 램프 효능을 향상시킬 수 있다.
제11도에 나타낸 바와 같이, 1960u,v 색도도 상의 흑체 궤적으로부터 시험 광원의 색 포인트 까지의 거리 Δu,v는 CIE 1960u,v 색도도 상의 교차점 P와 색 포인트 S간의 거리 SP로서 정의하는데, 여기서, S(u,v)는 광원으로 부터의 발광체의 색 포인트이고, P(uo, vo)는 색 포인트 S로부터 흑체 궤적까지 그려진 수직선의 교차점이다. 색 포인트 S가 흑체 궤적의 좌측 상부(약간 녹색의 발광체 부분)상에 존재하는 경우에, 1960u,v 색도도 상의 기준 발광체의 색 포인트로부터 시험 광원의 색 포인트까지의 거리는 포지티브(Δu,v＞0)로서 정의되고, 색 포인트 S가 흑체 궤적의 우측하부(약간 적색의 발광체 부분)상에 존재하는 경우에, 상기 거리는 네가티브(Δu,v＜0)로서 정의된다.
상기 언급된 예에서, 본 발명에 따른 형광 램프의 몇 가지 예들을 기술한다. 형광 램프의 경우에서와 같이 적절한 색상 환경을 제공하는 고강도 방전 램프도 실현시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 콘트라스트 감지 지수 M 및 역 상관 색 온도 Mr을 다음을 만족시키는 범위 내에서 설정함으로서 상술한 예에서 기술된 형광 램프의 것과 동일한 효과를 수득할 수 있다.
조명 기구가 조명 발광체를 상대적인 스펙트럼 분포로, 예를 들면, 제4도 내지 제9도에 나타낸 바와 같이 통과시키기 위한 반사판 또는 전도판을 적어도 하나 갖는 한, 조명 기구에 대한 상술한 형광 램프의 것과 동일한 효과가 수득될 수 있다. 제10도는 본 발명의 예인 일반 조명용 조명 기구의 구성을 나타낸다.
제10도에 나타낸 조명 기구는 조명 기구 본체(45), 램프(46) 및 전도판(47)을 갖는다. 전도판(47)은, 예를 들면, 전도판(47)을 통해 전도된 광(48)의 상대적인 스펙트럼 분포가 램프(46)로부터 발산되는 광에 따라 제4도 내지 제9도에 나타낸 상대적인 스펙트럼 분포들 중의 하나와 동일해지도록 제조한다. 램프(46)로부터 발산되어 전도판(47)을 통해 전도된 광(48)은, 예를 들면, 제4도 내제 제9도의 상대적인 스펙트럼 분포들 중의 하나를 갖기 때문에, 콘트라스트 감지 지수 M, 상관 색 온도 T 및 역 상관 색 온도 Mr간의 관계는 다음을 만족시킨다:
따라서, 이러한 조명 기구를 이용하여 실내 공간에 보다 우수한 색상 환경이 제공될 수 있다. 본 발명의 조명 기구가 전도된 광(48)의 콘트라스트 감지 지수 M이 상기 언급한 관계를 만족시킬 수 있도록 디자인되는 한, 본 발명의 충분한 효과가 수득될 수 있다. 따라서, 일반적인 색상 표현 지수 Ra를 향상시키도록 디자인된 통상적인 일반 조명용 램프가 램프(46)로서 사용될 수도 있다.
더욱이, 본 발명의 조명 기구가 전도된 광선(48)의 콘트라스트 감지 지수 M가 상기 언급한 관계식을 만족시킬 수 있도록 디자인되는 한, 본 발명의 충분한 결과가 수득될 수 있다. 따라서, 다수의 램프들이 램프(46)로서 사용되는 경우 조차, 동일한 효과가 수득될 수 있다. 다수의 램프들을 사용하는 조명 기구의 구성은 제12도에 나타내었다.
제12도에 나타낸 조명 기구는 조명 기구 본체(45), 조명 기구 본체(45)에 공급된 다수의 램프들(49), (50) 및 (51) 및 전도판(47)을 포함한다. 램프들 (49), (50) 및 (51)은 각각 상이한 상대적인 스펙트럼 분포를 가질 수 있다. 다수의 램프들(49), (50) 및 (51)이 사용되는 경우, 램프들 (49), (50) 및 (51)로부터 발산되는 광선들이 합해져서 전도된 광선(48)으로서 전도판(47)을 통과한다. 전도판(47)은 전도된 광(48)이, 예를 들면, 제4도 내지 제9도에 나타낸 상대적인 스펙트럼 분포들 중의 하나를 가질 수 있도록 램프들 (49), (50) 및 (51)로부터 발산되는 광에 따라 디자인된다. 따라서, 이러한 예에서도 콘트라스트 감지 지수 M, 상관 색 온도 T 및 역 상관 색 온도 Mr간의 관계는 다음을 만족시킨다:
그 결과, 실내 공간에 보다 우수한 색상 환경이 제공된다.
제10도 내지 제12도에 나타낸 예에는 램프에 따라 디자인된 전도판만을 사용하는 조명 기구가 나타나있다. 그러나, 예를 들면, 제4도 내지 제9도에 나타낸 상대적인 스펙트럼 분포들 중의 하나를 갖도록 램프에 따라 반사판이 제조되는 경우 조차도, 상기 언급한 예의 것과 동일한 효과가 수득될 수 있다. 더욱이, 전도판 및 반사판이 둘 다 사용되는 경우 조차도, 조명 발광체로서 조명 기구로부터 발산되는 광이 제4도 내지 제9도에 나타낸 상대적인 스펙트럼 분포들 중의 하나를 가질 수 있도록 전도판 및 판사판이 제조되면, 동일한 효과가 수득될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따라, 실내 조명 색상 환경이 추가로 향상되도록 실내에 놓인 꽃들 및 식물들의 색상을 재현할 수 있는 일반 조명용 방전 램프 및 일반 조명용 조명 기구가 실현될 수 있다.
당해 분야에 숙련가들은 본 발명의 범위 및 취지에서 벗어나지 않고도 다양한 기타 수정의 가능함을 알 수 있으며, 이러한 수정을 용이하게 실시할 수 있다. 따라서, 여기에 첨부된 특허 청구의 범위는 상술한 기술 내용을 제한하려는 의도가 아니며, 오히려 특허 청구의 범위는 광범위하게 해석될 수 있다.
Claims (10)
- 역 상관 색 온도 Mr 및 콘트라스트 감지 지수 M을 가지며, 당해 콘트라스트 감지 지수 M 및 역 상관 색 온도 Mr이 하기 관계식을 만족시키는 일반 조명용 방전 램프.
- 제1항에 있어서, 방전 램프의 발광체 색상의 색 포인트가 1960uv 색도도 상의 흑체 궤적으로부터 색 포인트까지의 거리가 -0.003보다 크고 +0.010보다 작은 범위 내에서 존재하는 일반 조명용 방전 램프.
- 제1항에 있어서, 방전 램프의 발광체 색상의 색 포인트가 1960uv 색도도 상의 흑체 궤적으로부터 색 포인트까지의 거리가 0보다 크고 +0.010보다 작은 범위 내에서 존재하는 일반 조명용 방전 램프.
- 제1항에 있어서, 방전 램프가 형광 램프이며, 녹색 인광 물질 및 적색 인광 물질의 혼합물 또는 청색 인광 물질, 녹색 인광 물질 및 적색 인광 물질의 혼합물을 포함하고, 당해 청색 인광 물질이 400내지 460의 파장 밴드에서 피이크 파장을 가지고, 당해 녹색 인광 물질이 500내지 550의 파장 밴드에서 피이크 파장을 가지며, 당해 적색 인장 물질이 600내지 670의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는 일반 조명용 방전 램프.
- 제4항에 있어서, 청색 인광 물질이 400내지 460의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는 Eu2+-활성화된 청색 인광 물질이고, 녹색 인광 물질이 500내지 550의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는 Tb3+-활성화되거나 Tb3+및 Ce3+-공동 활성화된 녹색 인광 물질이며, 적색 인광 물질이 600내지 670의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는 Eu3+-활성화된 적색 인광 물질 또는 Mn2+또는 Mn4+-활성화된 적색 인광 물질인 일반 조명용 방전 램프.
- 제1항에 있어서, 방전 램프가 형광 램프이고, 청색-녹색 인광 물질, 녹색 인광 물질 및 적색 인광 물질의 혼합물, 또는 청색 인광 물질, 청색-녹색 인광 물질, 녹색 인광 물질 및 적색 인광 물질의 혼합물을 포함하며, 당해 청색 인광 물질이 400내지 460의 파장 밴드에서 피이크 파장을 가지고, 당해 청색-녹색 인광 물질이 470내지 495의 파장 밴드에서 피이크 파장을 가지며, 당해 녹색 인광 물질이 500내지 550의 파장 밴드에서 피이크 파장을 가지고, 당해 적색 인광 물질이 600내지 670의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는 일반 조명용 방전 램프.
- 제6항에 있어서, 청색 인광 물질이 400내지 460의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는 Eu2+-활성화된 청색 인광 물질이고, 청색-녹색 인광 물질이 470내지 495의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는 Eu2+-활성화된 청색-녹색 인광 물질이며, 녹색 인광 물질이 500내지 550의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는 Tb3+-활성화되거나 Tb3+및 Ce3+-공동 활성화된 녹색 인광 물질이고, 적색 인광 물질이 600내지 670의 파장 밴드에서 피이크 파장을 갖는 Eu3+-활성화된 적색 인광 물질 또는 Mn2+또는 Mn4+-활성화된 적색 인광 물질인 일반 조명용 방전 램프.
- 콘트라스트 감지 지수 M 및 역 상관 색 온도 Mr을 가지며, 당해 콘트라스트 감지 지수 M 및 역 상관 색 온도 Mr이 다음 관계식을 만족시키는 조명 발광체를 발산시키기 위한 일반 조명용 조명 기구.
- 제8항에 있어서, 램프, 하나 이상의 반사판 및 전도판을 포함하는 조명 기구.
- 제8항에 있어서, 다수의 램프를 포함하는 조명 기구.
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