KR100723912B1 - 발광 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시원한 색 계통(cool white)의 복수개의 제 1 백색 광원 엘이디와 따뜻한 색 계통(warm white)의 복수개의 제 2 백색 광원 엘이디를 분산 조합하여 배열하여 그 광량(전류)을 변화시킴으로써 다양한 색 온도 및 우수한 연색성을 제공할 수 있는 색온도 조정이 가능한 발광 장치에 관한 것이다. 상기 발광 장치는 상관색 온도가 6,000K ~ 8,000K의 복수개의 제 1 백색 광원 엘이디와, 상관색 온도가 2,300K ~ 4,000K의 복수개의 제 2 백색 광원 엘이디로 이루어지고, 상기 복수개의 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디의 분산 조합에 의한 혼색에 의해 넓은 영역의 색온도를 조정한다. 여기서, 상기 복수개의 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디의 입력 전류를 변화시켜 각 백색 엘이디의 광도를 조절함으로써 넓은 영역의 색온도를 조정할 수 있다.
상관 색 온도, 백색 광원 엘이디, 조합, 분산, 전류, 광도

Description

발광 장치{Light Emitting Apparatus}
도 1a 및 도 2a는 본 발명에 따른 색온도 조정이 가능한 발광 장치의 개략적인 평면도 및 종단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 발광 장치에 사용되는 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디의 색도를 나타내는 그래프도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 발광 장치에 사용되는 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디의 스펙트럼 에너지 분포도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 본 발명에 따른 색온도 조정이 가능한 발광 장치
10 : 제 1 백색 광원 엘이디 20: 제 2 백색 광원 엘이디
30 : 전극부
본 발명은 색온도 조정이 가능한 발광 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 시원한 색 계통(cool white)의 복수개의 제 1 백색 광원 엘이디와 따뜻한 색 계통(warm white)의 복수개의 제 2 백색 광원 엘이디를 분산 조합하여 배열하여 그 광량(전류)을 변화시킴으로써 다양한 색 온도 및 우수한 연색성을 제공할 수 있는 색온도 조정이 가능한 발광 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 백색광을 방사하는 파장변환 발광장치(Light emitting Device, 이하 LED라 함)는 대략 460nm의 블루색(Blue)을 방사하는 Ga(In)N 발광소자와 옐로우색(Yellow)을 방사하는 YAG:Ce3+ 인광체를 조합함으로써 최근 생산된다(BY접근방식,US 5,998,925 및 EP 862794 참조).
그러나, 이러한 백색 발광장치는 특정 컬러성분(주로 레드성분)의 부재에 의해 야기되는 낮은 색온도(Color Temperature, 약 6,000~8,000)와 불량한 연색성(Color Rendering, 약 60~70) 때문에, 일반적인 발광장치로서의 사용이 제한적이다.
또한, 그 대안의 방법이 3색(적색, 녹색, 청색)을 혼합하여 백색을 구현하는 방법일 수 있으며(RGB접근법), WO98/39805호에 자세하게 기술 설명이 개시되어 있다.
그러나, 각 RGB발광소자들은 그 재질이나 특성의 차이로 광도(Luminous intensity)가 상이하고, 각 파장 및 광도의 조합에 의해 가시광 스펙트럼 내의 모든 색을 구현가능하나 대량 생산시 균일하게 파장의 비율과 광도의 조합을 만들어내기가 힘들고 실용적으로 사용할 수 있는 광량을 확보하기에는 많은 수의 칩이 필요하여 고비용이 소요된다는 문제점이 있다.
결국, 상이한 파장을 가지는 RGB 3개의 발광소자를 조합한 BGB접근방식에서도 사용자가 원하는 예를 들어, 적절한 가격의 조명 또는 백색의 발광을 구현하기 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 상관 색온도가 2500K-8000K 범위, 조도가 300-1,500 럭스 범위로 다양하게 변화 가능하고 기존 백색 LED등에 비해 연색성이 우수하여 색온도 및 조명도가 변화 가능한 학습용 스탠드 및 일반조명등, 간접조명등에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 원하는 분위기의 색 온도를 선택할 수 있는 실내등에 이용할 수 있는 색온도 조정이 가능한 발광 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 색온도 조정이 가능한 발광 장치는, 상관색 온도가 6,000K ~ 8,000K의 복수개의 제 1 백색 광원 엘이디와, 상관색 온도가 2,300K ~ 4,000K의 복수개의 제 2 백색 광원 엘이디로 이루어지고, 상기 복수개의 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디의 분산 조합에 의한 혼색에 의해 넓은 영역의 색온도를 조정하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 복수개의 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디의 입력 전류를 변화시켜 각 백색 엘이디의 광도를 조절하여 넓은 영역의 색온도를 조정함이 바람직하다.
또한, 상기 복수개의 제 1 백색 광원 엘이디와 제 2 백색 광원 엘이디의 조합비가 2:1인 것이 바람직하다.
또한, 상기 색온도가 2500K-8000K 이고, 조도는 광원으로부터 측정면까지의 거리가 대략 1m 일 때 300-1500 럭스인 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광 장치의 전면에는 광원으로부터의 글레어를 방지하기 위하여 투과율이 50% ~ 100% 사이의 광투과 필름을 사용함이 바람직하다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
도 1a 및 도 2a는 본 발명에 따른 색온도 조정이 가능한 발광 장치의 개략적인 평면도 및 종단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 발광 장치에 사용되는 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디의 색도를 나타내는 그래프도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 발광 장치에 사용되는 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디의 스펙트럼 에너지 분포도로서 설명의 편의상 함께 설명하기로 한다.
먼저, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 색온도 조정이 가능한 발광 장치(100)는 시원한 색 계통(cool white)의 복수개의 제 1 백색 광원 엘이디(10)와, 따뜻한 색 계통(warm white)의 복수개의 제 2 백색 광원 엘이디(20)로 이루어지되, 상기 복수개의 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디(10)(20)가 분산 조합에 의한 혼색되어 넓은 영역의 색온도 조정이 가능하도록 되어 있다.
여기서, 시원한 색 계통(cool white)의 제 1 백색 광원 엘이디(10)는 상관색 온도가 6,000K ~ 8,000K 의 상관(相關) 색 온도를 나타내며, 색도 좌표계에서 X 및 Y 값이 각각 대략 0.31 근처에 위치하며, 스펙트럼 에너지 분포에 따라 그 발광 피크 파장(wavelength)이 대략 580nm을 나타낸다(도 2 및 도 3a 참조).
또한, 따뜻한 색 계통(warm white)의 제 2 백색 광원 엘이디(20)는 상관색 온도가 2,300K ~ 4,000K 의 상관 색온도를 나타내며, 색도 좌표계에서 X 및 Y 값이 각각 대략 0.41, 0.44∼0.47 근처에 위치하며, 스펙트럼 에너지 분포에 따라 그 발광 피크 파장이 대략 450nm을 나타낸다(도 2 및 도 3b 참조).
아울러, 도시된 예에서는 제 1 백색 광원 엘이디(10)가 8개의 조립체로 구성되고 제 2 백색 광원 엘이디(20)가 4개의 조립체로 구성되어 제 1 백색 광원 엘이디(10)와 제 2 백색 광원 엘이디(20)의 비율이 2:1로 분산 조합되어 형성되어 있다. 그러나, 본 발명에 있어서 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디(10)(20)의 개수나 조합 비율을 한정하는 것은 아니다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 색온도 조정이 가능한 발광 장치(100)는 인쇄회로 기판(PCB)(1)에 다수의 전극부(30)가 형성되어 있고, 각 전극부(30)상에 복수의 제 1 백색 광원 엘이디(10) 및 제 2 백색 광원 엘이디(20)가 실장되어 있다. 통상적으로 각각의 제 1 백색 광원 엘이디(10)와 제 2 백색 광원 엘이디(20)는 전도성 접착제(미도시)를 매개하여 전극부(30)에 실장된다.
또한, 상기 복수개의 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디(10)(20)는 각 전극부(30)를 통해 전원부(미도시) 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 전원부로부터의 입력 전류를 변화시켜 각 백색 엘이디의 광도를 조절하여 복수개의 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디(10)(20)가 분산 조합되어 표출됨으로써 넓은 영역의 색온도 조합이 가능하도록 되어 있다.
여기서, 상기 전원부(미도시) 및 각 전극(30)을 통해, 복수개의 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디(10)(20)로 입력 전류가 공급되며, 복수개의 제 1 백색 광원 엘이디(10)에서는 상관색 온도가 6,000K ~ 8,000K이고, 피크 파장이 580nm인 광(光)이 1차적으로 발생되고, 복수개의 제 2 백색 광원 엘이디(20)에서는 상관색 온도가 2,300K ~ 4,000K이고, 발광 피크 파장이 대략 450nm인 광이 역시 1차적으로 발생된다.
그 결과, 발광 장치(100)에서는 복수개의 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디(10)(20)의 일차광들이 조합되어 혼색됨으로써 발광 색 온도가 2500K-8000K인 넓은 영역의 색온도 조합이 가능한 광을 발광할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에 따른 발광 장치(100)는 복수개의 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디(10)(20)를 조합 배열한 후, 입력 전류(광량)를 적절히 조절하는 것에 의해 사용자가 원하는 다양한 색 온도 및 우수한 연색성을 구현할 수 있게 되는 것이다.
여기서, 본 발명에 따른 발광 장치의 전면에는 광원으로부터의 글레어를 방지하기 위하여 투과율이 50% ~ 100% 사이의 광투과 필름을 사용할 수도 있다.
이와 같이, 사용자가 원하는 다양한 색 온도의 조정이 가능함으로써, 외과 수술 조명용으로 사용되는 무영등, 원하는 장소의 색온도를 재현할 수 있어 화장이 잘되었는 지를 평가하는 화장등, 원하는 분위기의 색 온도를 선택할 수 있는 거실 실내등에 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 최적의 학습효과를 기대할 수 있는 학습용 스탠드 조명에 다양하게 채용할 수 있고, 자동차 및 실내외의 조명용으로 다양하게 응용할 수 있다.
아울러, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 색온도 조정이 가능한 발광 장치(100)를 사용하여 입력 전류 변화(광원의 광도 변화)에 따른 색온도 변화를 실험예를 설명하면 다음과 같다.
실험예 1)
먼저, 제 1 광원으로서의 시원한 색 계통(cool white)의 제 1 백색 광원 엘이디(10)로 이루어진 8개의 조립체와, 제 2 광원으로서의 따뜻한 색 계통(warm white)의 제 2 백색 광원 엘이디(20)로 이루어진 4개의 조립체를 도 1a 및 도 1b에 도시된 구성과 같이 2:1 비율로 분산 배치하고 상기 제 1 광원과 제 2 광원의 전류를 각각 870mA와 50mA로 조정하여 상관 색 온도와 상기 광원으로부터 측정면까지 1m 떨어진 거리에서의 조도를 측정하여 하기의 표 1에 나타내었다.
여기서, 상기 제 1 광원은 상관 색 온도가 7,500K, X좌표는 0.31, Y좌표는 0.32로 제작된 백색 엘이디(LED)이고, 상기 제 2광원은 상관 색온도가 2,500K, X좌표가 0.47, Y좌표가 0.41로 제작된 백색 엘이디를 사용하였다.
실험예 2)
실험예 1과 동일하게, 제 1 광원으로서의 시원한 색 계통(cool white)의 제 1 백색 광원 엘이디(10)로 이루어진 8개의 조립체와, 제 2 광원으로서의 따뜻한 색 계통(warm white)의 제 2 백색 광원 엘이디(20)로 이루어진 4개의 조립체를 도 1a 및 도 1b에 도시된 구성과 같이 2:1 비율로 분산 배치하고 상기 제 1 광원과 제 2 광원의 전류를 각각 270mA와 600mA로 상기 실험예 1과 다르게 조정하여 상관 색 온도와 상기 광원으로부터 1m 떨어진 거리에서의 조도를 측정하여 역시, 하기의 표 1에 나타내었다.
실험예 3)
실험예 1과 동일하게, 제 1 광원으로서의 시원한 색 계통(cool white)의 제 1 백색 광원 엘이디(10)로 이루어진 8개의 조립체와, 제 2 광원으로서의 따뜻한 색 계통(warm white)의 제 2 백색 광원 엘이디(20)로 이루어진 4개의 조립체를 도 1a 및 도 1b에 도시된 구성과 같이 2:1 비율로 분산 배치하고 상기 제 1 광원과 제 2 광원의 전류를 각각 50mA와 560mA로 상기 실험예 1과 다르게 조정하여 상관 색 온도와 상기 광원으로부터 1m 떨어진 거리에서의 조도를 측정하여 역시, 하기의 표 1에 나타내었다.
표 1
타깃 전류(mA)
상관 색 온도 조도(럭스) 제1광원 제2광원
실험예 1 6,816 755.3 870 50
실험예 2 3,802 523.5 270 600
실험예 3 2,809 308.2 50 560
상술한 표 1에서와 같이, 입력 전류(광도)를 변화시켜 복수개의 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디(10)(20)를 분산 조합하여 측정한 결과 입력 전류의 변화에 따라 상관 색온도를 다양하게 구현됨을 알 수가 있다.
따라서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 색온도 조정이 가능한 발광 장치에 의하면, 시원한 색 계통(cool white)의 복수개의 제 1 백색 광원 엘이디와 따뜻한 색 계통(warm white)의 복수개의 제 2 백색 광원 엘이디를 분산 조합하여 배열하여 그 광량(전류)을 변화시킴으로써 다양한 색 온도 및 연색성을 제공할수 있음으로, 외과 수술 조명용으로 사용되는 무영등, 원하는 장소의 색온도를 재현할 수 있어 화장이 잘되었는 지를 평가하는 화장등, 원하는 분위기의 색 온도를 선택할 수 있는 거실 실내등에 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 색온도 및 조도 조정 가능한 학습용 스탠드, 거실이나 침실용 실내등, 백화점의 장식장에 전시된 상품에 따라 색온도 변화 가능한 장식장 조명등이나 외부 조명 연출용 간접등, 차량용 실내외 조명등으로 다양하게 채용할 수 있는 효과가 있다.
지금까지 본 발명에 따른 바람직한 구체예를 들어 본 발명을 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐 본 발명을 제한하려는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 영역으로부터 일탈하는 일 없이도 다양한 변화 및 수정이 가능함은 물론이나 이 또한 본 발명의 영역 내임을 유의하여야만 할 것이다.

Claims (5)

  1. 상관색 온도가 6,000K ~ 8,000K의 복수개의 시원한 색 계통의 제 1 백색 광원 엘이디와,
    상관색 온도가 2,300K ~ 4,000K의 복수개의 따뜻한 색 계통의 제 2 백색 광원 엘이디로 이루어지며,
    상기 복수개의 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디의 입력 전류를 변화시켜 각 백색 엘이디의 광도를 조절함과 동시에 상기 복수개의 제 1 및 제 2 백색 광원 엘이디를 분산 배치하여 조합함으로써, 그 혼색에 의한 색온도가 2500K-8000K의 범위로 조정되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 제 1 백색 광원 엘이디와 제 2 백색 광원 엘이디의 분산 조합비가 2:1 인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    광원으로부터 측정면까지의 거리가 1m 일 때 300-1500 럭스인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    광원으로부터의 글레어를 방지하기 위한 투과율 50% ~ 100% 사이의 광투과 필름을 사용한 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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