KR100969907B1

KR100969907B1 - Ｌｅｄ 조명 기구

Info

Publication number: KR100969907B1
Application number: KR1020087020602A
Authority: KR
Inventors: 겐이치로 다나카; 유타카 이와호리; 유지 스즈키
Original assignee: 파나소닉 전공 주식회사
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2010-07-13
Also published as: CN101390451A; JP4720904B2; EP1988752B1; CN101390451B; WO2007099860A1; EP1988752A4; JPWO2007099860A1; US7950832B2; KR20080091248A; EP1988752A1; US20100219760A1

Abstract

LED 조명 기구는, 발광색이 상이한 복수 종류의 LED로 구성된 발광 모듈과, 발광 모듈로부터의 혼합색의 광을 확산시키는 렌즈를 구비한 렌즈 유닛과, 각각의 LED에 입력되는 전류를 제어하는 광출력 컨트롤러와, 발광 모듈로부터 방사되는 광을 감지하는 광센서를 포함한다. 광출력 컨트롤러는, 발광 모듈로부터 발광된 광이 소정의 색도를 갖도록, 감지된 광의 광 레벨에 기초하여 각각의 LED에 입력되는 전류를 피드백 제어한다. 렌즈 유닛은 렌즈로부터의 광을 광센서에 안내하기 위한 광 가이드를 포함하며, 발광 모듈의 광을 광센서에 효율적으로 안내한다.

발광 모듈, 광센서, 광 가이드, 광출력 컨트롤러, 분광 소자

Description

ＬＥＤ 조명 기구 {LED LUMINAIRE}

본 발명은 발광 색이 상이한 복수 종류의 발광 다이오드(LED)를 사용하여 원하는 색도의 광을 방사하는 LED 조명 기구에 관하는 것이다.

국제 특허 공개 WO O0037904호 공보는 종래의 LED 조명 기구를 개시하고 있다. 이 LED 조명 기구는, 발광색이 상이한 복수 종류의 LED(예를 들면, 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED)를 실장한 회로 기판과, 이 회로 기판을 지지하는 기구 본체와, LED의 표면을 커버하는 광학 부재를 구비하고 있다. 이 조명 기구에서는, 원하는 색도의 광(예를 들면, 백색광)을 획득하기 위하여, 모든 LED의 광출력을 검출하는 단일의 포토다이오드와, 각각의 LED의 광출력이 미리 설정된 목표값으로 유지되도록 각각의 LED로의 순방향 전류의 통전량을 피드백 제어하는 컨트롤러를 구비하고 있다. 이 조명 기구에서는, 각각의 LED로부터 방사된 광을 광섬유를 통해 포트다이오드에 전달시키고 있으므로, 모든 LED의 광을 안정적으로 검출하는 것이 어렵다는 문제가 있다. 또한, 제어부는, 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED를 개별적으로 짧은 시간 간격으로 점등시켜, 각각의 색의 광출력 레벨을 검출하고 있으므로, LED 조명 기구로부터 실제로 방사된 광인 각각의 색의 LED로 획득된 혼합색의 광에 따라 색도를 조정하는 것이 어렵다는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 기구 전체로부터 방사되는 혼합색의 광의 색도를 원하는 색도로 정밀하게 조정할 수 있는 LED 조명 기구를 제공하는 것에 있다. 본 발명에 따른 LED 조명 기구는, 발광 색이 상이한 복수 종류의 LED를 구비하여, 이들 LED로부터의 광이 혼합된 혼합색 광(mixed-color light)을 방사하는 하나 이상의 발광 모듈과, 상기 발광 모듈로부터의 광을 확산시키기 위한 렌즈를 갖는 렌즈 유닛과, 상기 발광 모듈의 각각의 LED에 입력되는 전류를 제어하는 광출력 컨트롤러와, 상기 발광 모듈로부터의 혼합색 광을 감지하는 광센서를 포함한다. 상기 광출력 컨트롤러는, 상기 발광 모듈로부터의 혼합색 광이 요구된 색도로 조정될 수 있도록, 상기 광센서에 의해 검출된 특정 색에 대한 광출력 레벨에 기초하여 각각의 LED에 공급되는 전류를 피드백 제어하도록 구성된다. 본 발명의 특징은, 상기 렌즈가 상기 렌즈로부터의 상기 혼합색 광을 상기 광센서에 안내하는 광 가이드를 포함한다는 점이다. 광 가이드의 설치에 의하여, 모든 LED로부터의 광을 혼합한 혼합색 광을 광센서에 효율적으로 전달할 수 있어, 혼합색 광의 색도를 정밀하게 조정할 수 있다.

본 발명에 따른 LED 조명 기구는, 적색, 녹색 및 청색과 같은 소정의 색도를 규정하는 특정 색에 대한 광 레벨의 기준값을 기억하는 기억 수단을 더 포함한다. 상기 광출력 컨트롤러는 상기 기억 수단에 기억된 상기 기준값에 기초하여 각각의 LED에 입력되는 전류를 제어한다. 그 결과, 기억 수단 내의 각각의 색에 대한 광 레벨의 기준값의 선택에 의해 상이한 값의 색도의 광을 생성하는 LED 조명 기구를 실현할 수 있다.

상기 광센서는, 각각의 특정 색의 광을 선택적으로 투과시키도록 구성된 복수의 색 필터와, 각각의 색 필터를 통과한 광의 특정 색에 대한 광 레벨을 각각 검출하는 복수의 레벨 센서를 포함한다. 따라서, 발광 모듈 내의 복수 종류의 LED로부터 동시에 또한 개별적으로 방사된 특정 색의 광 레벨을 검출할 수 있다.

이와 달리, 상기 광센서는, 하나 이상의 발광 모듈로부터의 혼합색 광을 특정 색의 광으로 분광하는 분광 소자와, 상기 분광 소자에 의해 분광된 각각의 특정 색에 대한 광 레벨을 검출하는 레벨 센서를 포함할 수도 있다.

상기 렌즈 유닛에, 상기 광센서에 근접하는 집광부가 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 광 가이드는 단면적이 상기 렌즈에 근접한 부분에서보다 상기 집광부를 향해 더 작게 형성되어, 혼합색 광을 광 센서에 효율적으로 전달할 수 있다.

본 발명은, 복수의 발광 모듈이 각각 대응하는 렌즈와 광센서 사이의 거리가 상이한 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 각각의 렌즈로부터 광센서에 이르는 광로 길이가 긴 광 가이드의 단면적이, 광로 길이가 짧은 광 가이드보다 커지게 된다. 이러한 구성으로, 광 가이드의 광로 길이의 대소에 관계없이, 복수의 발광 모듈로부터 일정한 광량의 광을 광센서에 입사시키는 것이 가능하여, 기구 전체의 광에 따라 발광색을 원하는 색도로 제어할 수 있다.

상기 광센서는, 기구 본체에 지지된 회로 기판 상에 상기 발광 모듈과 함께 실장되는 것이 가능하다. 이 경우, 렌즈 유닛으로부터 광센서까지의 광 가이드의 거리가 단축되어, 간략한 구성을 갖는 렌즈 유닛을 실현할 수 있다.

이와 달리, 상기 광센서를 기구 본체의 배면측에 배치하는 것도 가능하다. 이 경우, 광 가이드는 기구 본체의 앞면측으로부터 발광 모듈을 실장하는 회로 기판을 관통하여 기구 본체의 배면측으로 연장하도록 구성되고, 광센서에 연결된다.

또한, 상기 광센서는 기구 본체와 별체로 형성된 제어 유닛 내에 수용되는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 광 가이드는 상기 회로 기판을 관통하여 상기 기구 본체의 배면측으로 연장하며, 광 가이드와 상기 광센서가 광섬유에 의해 연결된다. 이 구성에 의해, 기구 본체와 별체로 되는 제어 유닛에 발광 모듈로부터의 혼합색 광을 효과적으로 전달할 수 있고, LED 조명 기구 설계의 자유도를 높일 수 있다.

또한, 상기한 렌즈 유닛에 반사체를 형성하는 것도 바람직하다. 이 반사체는, 렌즈 앞면으로부터 입사하는 외부 광을 반사하여, 상기 광 가이드로부터 상기 광센서에 이르는 경로에 발광 모듈로부터의 광이 지향되어, 주변 광의 영향을 제거한다. 그 결과, 발광 모듈로부터의 혼합색 광만을 광센서에 의해 검출할 수 있으므로, 정확한 색도 조절을 행할 수 있다.

상기 반사체는 렌즈 유닛 내에 형성된 공동 캐비티(hollow cavity)의 일면에 형성할 수 있다. 또한, 이 반사체는 렌즈 유닛 내에 형성되어, 렌즈로부터 전달되는 혼합색 광이 광센서측으로 반사되도록 함으로써, 발광 모듈로부터의 혼합색을 효율적으로 광센서에 모을 수가 있다.

또한, 본 발명의 LED 조명 기구는 주변 광의 색도에 합치하는 광을 방사하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 주변 광을 검출하는 주변광 센서가 설치되고, 이 주변광 센서는 복수 종류의 LED의 발광색에 대응하는 특정 색에 대한 광 레벨을 검출한다. 검출된 광 레벨은 광출력 컨트롤러에 출력된다. 광출력 컨트롤러는, 혼합색 광의 광 레벨의 비율이 주변광 센서로부터 출력된 광 레벨의 비율과 일치되도록, 하나 이상의 상기 발광 모듈의 각각의 LED에 입력되는 전류를 제어한다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, LED 조명 기구는 공존하는 다른 조명 기구의 색도와 거의 동일한 색도를 갖는 광을 방사할 수 있다. 그 결과, LED 조명 기구를 사용하여 넓은 범위에 걸쳐 균일한 색도의 광을 방사할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 조명 기구의 저면도이다.

도 2는 상기한 실시예의 LED 조명 기구의 부분 절단 정면도이다.

도 3은 상기한 실시예의 LED 조명 기구의 단면도이다.

도 4는 상기한 실시예의 LED 조명 기구에 사용되는 발광 모듈을 나타낸 단면도이다.

도 5는 상기한 실시예의 LED 조명 기구의 본체를 나타낸 사시도이다.

도 6은 상기한 실시예의 LED 조명 기구에 사용되는 렌즈 유닛을 나타낸 저면도이다.

도 7은 상기한 렌즈 유닛의 단면도이다.

도 8은 상기한 실시예의 LED 조명 기구에 사용되는 장식 링의 사시도이다.

도 9는 상기한 실시예의 LED 조명 기구의 회로 구성을 나타낸 블록도이다.

도 10은 상기한 실시예의 LED 조명 기구의 일례를 나타내는 개략도이다.

도 11은 상기한 실시예의 LED 조명 기구의 제1 변형예를 나타낸 단면도이다.

도 12는 상기한 실시예의 LED 조명 기구의 제2 변형예를 나타낸 단면도이다.

도 13은 상기한 실시예의 LED 조명 기구의 제3 변형예를 나타낸 단면도이다.

도 14는 상기한 실시예의 LED 조명 기구의 제4 변형예를 나타낸 단면도이다.

도 15는 상기한 실시예의 LED 조명 기구의 제5 변형예를 나타낸 단면도이다.

도 16은 도 14의 LED 조명 기구에 사용되는 색 필터를 나타내는 개략도이다.

도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 조명 기구를 나타낸 단면도이다.

도 18은 상기한 실시예의 LED 조명 기구의 제1 변형예를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 조명 기구를 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한다. 본 실시예의 LED 조명 기구는 천정 조명(ceiling light)으로서 구성되며, 도 2에 나타낸 바와 같이, 천정(100)에 장착되는 원반형의 기구 본체(10)와, 기구 본체(10)의 앞면에 배치되는 복수의 발광 모듈(20)과, 발광 모듈(20)을 기구 본체(10)의 앞면에서 커버하는 렌즈 유닛(40)을 포함한다. 기구 본체(10)의 앞면에는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 원형의 리세스(12)가 형성되어, 복수의 발광 모듈(20) 및 렌즈 유닛(40)을 수용할 수 있다. 또한, 리세스(12)의 외주에는 렌즈 유닛(40)을 에워싸는 장식 링(50)이 장착되어, 기구 본체(10)를 천정(100)에 고정하는 나사(15)를 은폐한다. 장식 링(50)은, 도 8에 나타낸 바와 같이, 장식 링(50)의 배면에서 돌출하는 훅(hook)(52)을 기구 본체(10)의 구멍(14)에 걸어 맞추어, 기구 본체(10)에 착탈 가능하게 장착된다.

각각의 발광 모듈(20)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 기판(21)의 표면에 복수의 상이한 색을 발광하는 발광 다이오드, 즉 적색 LED(22), 녹색 LED(23), 청색 LED(24)를 배치하여, 백색의 혼합 광을 발광하는 것이 가능하도록 구성된다. 각각의 LED는 베어칩(bare chip)으로서 준비되어, 기판(21) 상의 회로 패턴에 이들 베어칩이 와이어 본딩으로 전기 접속된다. 이들 LED와 와이어가 투명한 밀봉 수지(예를 들면, 실리콘 수지나 에폭시 수지)로 밀봉되어, 복수의 LED를 수용한 발광부(25)를 형성한다. 그리고, LED는 플립-칩(flip-chip) 방식으로 기판(21)에 실장될 수도 있다. 기판(21)의 표면 주위에는, 각각의 LED에 회로 패턴을 통하여 전기 접속되는 전극(26)이 형성되고, 기판(21)의 배면에는, 열전도성이 높은 절연 재료의 유기 그린 시트(green sheet)(28)가 설치된다. 이 유기 그린 시트(28)는, 알루미늄이나 구리와 같은 열전도성이 높은 금속으로 성형되는 기구 본체(10)에 고착되고, LED에서 발생하는 열을 기구 본체(10)에 방열한다.

복수의 발광 모듈(20)은, 기구 본체(10)의 앞면에 형성한 원형의 리세스(12) 내에 수용되는 단일의 회로 기판(30)에 실장되고, 기구 본체(10)의 중심의 주위에 배열된다. 회로 기판(30)에는 복수의 원형 개구(34)가 형성되어, 각각의 발광 모듈(20)의 발광부(25)가 각각의 개구(34)에서 노출된다. 발광 모듈(20)의 기판(21)의 둘레의 전극(26)은 회로 기판(30)의 배면에 형성된 회로 패턴에 전기 접속된다. 각각의 발광 모듈(20)의 기판(21)의 배면에 형성된 유기 그린 시트(28)를 기구 본체(10)에 고착함으로써, 회로 기판(30)이 기구 본체(10)에 유지된다. 유기 그린 시트(28)는 충전재(실리카 또는 알루미나 등)를 고충전한 에폭시 수지층과 같은 열 전도성이 높고 가열시의 유동성이 높은 가역성 시트 재료로 형성되고, 가열하여 소성 변형시킴으로써 기구 본체(10)에 고착된다.

광출력 콘트롤러(60)의 전자 회로는 전자 부품이 실장된 회로 기판(30)으로 구성되며, 각각의 발광 모듈(20) 내의 각각의 LED(22, 23, 24)에 공급하는 전류를 제어하여 발광 모듈(20)로부터 방사되는 광의 색도를 조정한다. 광출력 컨트롤러(60)는 기구 본체(10)의 배면측에 배치된 전원 유닛(110)으로부터 배선(32)을 통하여 전원이 공급된다. 또한, 회로 기판(30)에는, 각각의 발광 모듈(20)로부터 방사되는 광을 검출하는 광센서(80)가 실장된다.

렌즈 유닛(40)은, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 각각 발광 모듈(20)에 대응하는 형태로 배치된 복수의 렌즈(42)를 일체로 구비한 형상으로 투명 재료로 성형되어, 회로 기판(30)의 앞면을 덮는 형태로 기구 본체(10)의 앞면에 나사(11)로 고정된다. 나사(11)는 렌즈 유닛(40)의 주위 둘레에 형성된 보스(boss)(41)에 기구 본체(10)의 배면 측으로부터 삽입된다. 렌즈 유닛(40)의 주위 둘레에는 기구 본체(10)의 원형 리세스(12)의 주위 둘레에 합치되는 측벽(43)이 형성된다. 각각의 렌즈(42)는 프레즈넬 렌즈(Fresnel lens)로서 설계되어 대응하는 발광 모듈(20)로부터 방사되는 광을 분배한다. 각각의 렌즈(42)는 회로 기판(30) 측으로 돌출하는 돌출부(44)를 구비하고, 돌출부(44)의 상단 주위 둘레를 회로 기판(30)의 원형 개구(34)의 주위 둘레에 접촉시켜, 각각의 발광 모듈(20)과 각각의 렌즈를 일치시킨다. 각각의 발광 모듈(20)의 발광부(25)는 돌출부(44)의 상단에 형성된 리세스(45) 내에 수용된다. 돌출부(44)의 외측 형상은 캐비티(45)의 측면으로부터 입 사하는 광을 내부 반사시켜 렌즈(42)의 출사면에 안내하도록 설계되어 있다.

렌즈 유닛(40)은 각각의 발광 모듈(20)로부터 방사되는 광의 일부를 렌즈 유닛(40)의 중앙의 집광부(46)에 안내하기 위한 광 가이드(47)를 포함한다. 집광부(46)는 모아진 광을 회로 기판(30) 상의 광센서(80)를 향해 방사하는 볼록 렌즈 형상으로 된다. 집광부(46)의 외면에는 반사막(48)이 형성되어, 주변 광이 광센서(80)에 입사되는 것을 방지한다. 렌즈 유닛(40)은 전체가 투명 재료, 예를 들면 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 또는 유리로 성형되거나, 또는 투명 재료와 금속 재료를 병용하여 성형된다. 후자의 경우, 광 가이드(47)와 집광부(46)를 투명 재료로 형성하고, 나머지의 부분을 금속 재료로 형성함으로써, LED의 발광에 따른 열의 방열을 촉진할 수 있다.

광센서(80)는, 적색 LED(22), 녹색 LED(23) 및 청색 LED(24)로부터 방사되는 광을 선택적으로 투과하는 3개의 색 필터(도시하지 않음)와, 가시광 영역의 전역에 이르는 수광 감도를 가지는 복수의 포토다이오드인 광 레벨 센서(도시하지 않음)로 구성되며, 적색, 녹색, 청색의 광 레벨을 동시에 검출하여, 각각의 색에서 검출한 광 레벨을 광출력 컨트롤러(60)에 출력한다. 그리고, 1개의 레벨 센서만을 사용하여, 시분할 처리에 의해 각각의 색의 레벨을 소정 간격을 두고 검출할 수도 있다.

광출력 컨트롤러(60)는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 기억부(65) 및 색 신호 작성부(66)를 구비한다. 기억부(65)는 적색, 녹색, 청색 각각의 광출력 레벨의 기준값을 유지하고, 색신호 작성부(66)는 이들 기준값에 따른 강도의 광이 각각의 LED(22, 23, 24)로부터 방사되도록 하는 전류 명령값을 각각의 색에 대하여 작성한 다. 이 전류 명령값은 구동 회로 R(62), 구동 회로 G(63), 구동 회로 B(64)에 보내지고, 여기서 결정된 전류가 각각의 발광 모듈(20) 내의 LED(22, 23, 24)에 공급되어, 각각의 LED를 발광시킨다. 통상적으로, 기억부(65)는 LED의 발광색을 혼합함으로써 발광 모듈(20)로부터의 백색 광을 실현하도록 기준값을 결정하기 위해 배치된다.

광 센서(80)에 의해 검출된 각각의 색의 광 레벨은 색신호 작성부(66)에 보내지고, 검출된 각각의 색의 광 레벨이 기억부(65)에 유지된 기준값에 일치하도록 하는 개개의 전류 명령값을 결정하는 피드백 제어가 행해져, 발광 모듈(20)로부터 방사되는 색의 색도를 일정한 값으로 유지한다.

본 실시예에 따른 LED 조명 기구에서는, 도 1 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 복수의 렌즈(42)가 렌즈 유닛(40)의 중심의 집광부(46)로부터 상이한 거리의 위치에 배치되기 때문에, 각각의 발광 모듈(20)로부터 광센서(80)까지의 광 가이드(47)의 광로 길이가 상이하게 하고 있다. 이와 같은 상이한 광로 길이에 의해, 광센서(80)에 입사하는 광량에 불균일이 발생하게 될 것이며, 이러한 불균일을 억제하기 위하여, 긴 광로 길이를 갖는 광 가이드(47)는, 짧은 광로 길이의 광 가이드에 비하여, 큰 단면적을 갖도록 함으로써, LED 조명 기구 전체에서 발광된 광의 색도의 검출 정밀도가 향상된다.

본 실시예에 따른 LED 조명 기구는, 발광 모듈(20)로부터 방사되는 광을 감지하는 광센서(80)에 추가하여, 주위의 광을 감지하는 주변광 센서(90)가 구비되어, 주위의 광원으로부터의 광의 색도에 합치하는 광을 발광 모듈(20)로부터 방사 시키는 추가의 조화 기능을 수행한다. 주변광 센서(90)는, 위의 광센서(80)와 마찬가지로, 적색, 녹색, 청색에 대한 광 레벨을 개별적으로 검출하도록 기구 본체(10)의 앞면 주위 둘레부에 배치된다. 이 조화 기능을 행하는 경우, 색 신호 작성부(66)는, 기억부(65)에 기억된 기준 전류 명령 대신에, 주변광 센서(90)에 의해 검출된 3가지 색의 광에 대한 광 레벨을 수신하도록 배치되고, 이 3가지 색에 대한 광 레벨의 비율에 따른 전류 명령을 각각의 색에 대하여 결정하고, 결정된 전류 명령을 각각의 LED(22, 23, 24)에 입력함으로써, 각각의 발광 모듈(20)로부터의 광의 색도를 주변 광의 색도에 합치시킨다. 도 10은 위의 조화 기능을 이용한 조명 시스템의 일례를 나타낸다. 조명 시스템은 복수의 LED 조명 기구(L)를 기준으로 되는 1개의 조명 기구(X)의 주위에 배치하여, 기준 조명 기구로부터 방출되는 광의 색도를 그 주위의 LED 조명 기구(L)로부터의 광의 색도와 조화시킨다.

본 실시예에서는, 2개의 주변광 센서(90)를 기구 본체(10)의 외주부에 서로 직경 방향으로 대향하는 위치에 설치하고 있고, 2개의 주변광 센서(90)에 의해 검출된 각각의 색의 광 레벨의 평균값에 따라 각각의 LED에 공급하는 전류를 피드백 제어하고 있다. 주변광 센서(90)의 수는 2개로 제한되지 않고, 1개 또는 3개 이상 설치해도 된다. 주변광 센서(90)를 복수 개 설치하는 경우에는, 필요한 주변 광만을 선택하기 위해 1개 또는 그 이상의 주변광 센서(90)를 선택적으로 비작동 상태로 하기 위한 스위치를 LED 조명 기구에 설치하여, 불필요주변 주변 광의 영향을 배제할 수 있다.

도 11은 상기한 실시예의 제1 변형예를 나타낸 것이며, 렌즈(42)로부터 집광 부(46)에 이르는 광 가이드(47)의 단면적, 즉 두께를 집광부(46) 측을 향해 점차적으로 작게 함으로써, 집광부(46)로의 광의 전달 효율을 높이고 있다.

도 12는 상기한 실시예의 제2 변형예를 나타내고, 광센서(80)를 마주보는 렌즈 유닛(40)의 배면에 집광부(46)의 볼록부를 형성하고 있다.

도 13은 상기한 실시예의 제3 변형예를 나타내고, 광센서(80)에 대응하는 렌즈 유닛(40)의 앞면의 중심부에 반사체(48)를 매설하고, 반사체(48)로부터 배면측의 부분을 광센서(80)를 향해 돌출시켜, 이 부분을 집광부(46)로 하고 있다.

도 14는 상기한 실시예의 제4 변형예를 나타내고, 렌즈 유닛(40)의 앞면의 중심부에 단면이 삼각형인 반사체(48)를 매설하여, 외부 광이 광센서(80)에 입사하는 것을 방지하는 동시에, 광 가이드(47)를 통과한 광을 광센서(80) 측으로 반사시켜, 광센서에의 광의 입사 효율을 높이고 있다.

도 15 및 도 16은 상기한 실시예의 제5 변형예를 나타내고 있다. 이 변형예에서, 광센서(80)는, 광 가이드(47)를 통해 전달되는 광 "H"를 적색, 녹색, 청색의 각각의 색으로 분광하는 분광 소자(81)와, 분광된 각각의 색의 광 레벨을 검출하는 레벨 센서인 복수의 포토다이오드(82, 83, 84)로 구성된다. 이 분광 소자(81)는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 렌즈 유닛(40)의 집광부(46)의 배면 상의 회절 격자로서 형성되어 있지만, 렌즈 유닛(40)과 별체로서 형성해도 된다.

도 17은 광센서(80)를 기구 본체(10)의 배면에 배치한 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 조명 기구를 나타내며, 광센서(80)는 기구 본체(10)와 별체로 형성한 제어 유닛(70) 내에 수용된 광출력 컨트롤러(60)에 배선(88)을 통해 접속되어 있 다. 이 경우, 렌즈 유닛(40)에 형성된 광 가이드(47)는 렌즈 유닛(40)의 배면 중앙으로부터 회로 기판(30)을 관통하여 기구 본체(10)의 배면을 향해 연장하며, 광센서(80)에 광학적으로 결합된다. 광센서(80)는 기구 본체(10)의 배면에서 돌출하고 있는 튜브(16) 내에 배치된 단열 슬리브(18)의 일단에 지지되어, 기구 본체(10)로부터의 열적 영향을 적게 하고 있고, 광 가이드(47)의 선단부가 이 단열 슬리브(18) 내에 삽입되어 렌즈(42)로부터의 광을 광센서(80)에 출력한다. 제어 유닛(70)은 각각의 LED에 전력을 공급하기 위한 전원 유닛에 연결된다. 그 외의 구성은 제1 실시예와 마찬가지이므로, 동일한 요소에 대하여는 동일한 부호로 나타낸다.

도 18은 제2 실시예의 제1 변형예를 나타내고, 기구 본체(10)와 별체의 제어 유닛(70) 내에, 광출력 컨트롤러(60)와 함께 광센서(80)를 배치하고, 렌즈 유닛(40)의 배면 중앙으로부터 연장하는 광 가이드(47)와 광센서(80)를 광섬유(72)를 통하여 광학적으로 연결하고 있다. 광 가이드(17)의 일단은, 기구 본체(10)의 배면에 돌출하는 튜브(16) 내에 배치한 단열 슬리브(18) 내에 삽입되어, 여기서 광섬유(72)의 일단과 접속되고, 광섬유(72)의 타단은 제어 유닛(70) 내에서 광센서(80)에 연결된다. 이 변형예에서는, 렌즈 유닛(40)의 중앙에 공동 캐비티(45)가 형성되고, 공동 캐비티(45)의 벽면에 반사막(48)이 형성되어 있고, 공동 캐비티(45)의 배면측으로 연장하는 광 가이드(47)에 렌즈 유닛(40)의 앞면측으로부터의 광이 입사하는 것을 방지하고 있다.

전술한 실시예 및 그 변형예에서 나타낸 각각의 특징은 다른 실시예 및 변형 예에 나타낸 특징으로 치환되거나 또는 조합될 수 있으며, 그와 같은 구성 또한 본 발명의 범위에 포함된다.

또한, 전술한 실시예가 각각의 발광 모듈을 적색 LED(22), 녹색 LED(23) 및 청색 LED(24)로 구성한 예를 나타내고 있지만, 본 발명은 반드시 이것으로만 한정되지 않고, 그 외의 특정 색을 발광하는 LED를 포함하는 모든 이용 가능한 LED를 조합시켜 원하는 혼합색을 얻을 수 있다.

Claims

LED(발광 다이오드) 조명 기구에 있어서,

발광 색이 상이한 복수 종류의 LED를 구비하고, 이들 LED로부터의 광이 혼합된 혼합색 광(mixed-color light)을 방사하는 하나 이상의 발광 모듈;

하나 이상의 상기 발광 모듈로부터의 광을 지향시키는 렌즈를 갖는 렌즈 유닛;

하나 이상의 상기 발광 모듈의 각각의 상기 복수 종류의 LED에 입력되는 전류를 제어하는 광출력 컨트롤러;

하나 이상의 상기 발광 모듈로부터 방사되는 혼합색 광을 감지하는 광센서; 및

상기 렌즈로부터의 상기 혼합색 광을 상기 광센서에 안내하며, 상기 렌즈 유닛과 일체로 형성되는 광 가이드

를 포함하며,

상기 광센서는, 상기 혼합색 광으로부터, 상기 복수 종류의 LED로부터 방사된 광의 색에 각각 대응하는 특정 색에 대한 광 레벨을 추출하도록 구성되며,

상기 광출력 컨트롤러는, 하나 이상의 상기 발광 모듈로부터의 혼합색 광이 요구된 색도를 갖도록, 상기 광센서에 의해 추출된 상기 광 레벨에 기초하여 각각의 상기 복수 종류의 LED에 공급되는 전류를 피드백 제어하도록 구성되는,

LED 조명 기구.
제1항에 있어서,

상기 요구된 색도를 규정하는 특정 색에 대한 각각의 광 레벨의 기준값을 기억하는 기억 수단을 더 포함하며,

상기 광출력 컨트롤러는 상기 기억 수단에 기억된 상기 기준값에 기초하여 각각의 상기 복수 종류의 LED에 입력되는 전류를 제어하는,

LED 조명 기구.
제1항에 있어서,

상기 광센서는, 상기 특정 색의 광을 선택적으로 투과시키도록 구성된 복수의 색 필터와, 상기 복수의 색 필터를 통과한 광의 특정 색에 대한 각각의 광 레벨을 검출하도록 구성된 복수의 레벨 센서를 포함하는, LED 조명 기구.
제1항에 있어서,

상기 광센서는, 상기 혼합색 광을 상기 특정 색의 광으로 분광하는 분광 소자와, 상기 분광 소자에 의해 분광된 각각의 특정 색에 대한 광 레벨을 검출하는 레벨 센서를 포함하는, LED 조명 기구.
제1항에 있어서,

상기 렌즈 유닛에, 상기 광센서에 근접하는 집광부가 일체로 형성되며,

상기 광 가이드는 단면적이 상기 렌즈에 근접한 부분에서보다 상기 집광부를 향해 더 작게 형성되는,

LED 조명 기구.
제1항에 있어서,

복수의 상기 발광 모듈은, 각각 대응하는 렌즈가 상이한 광로 길이의 각각의 광 가이드에 의해 상기 광센서로부터 떨어져 있는 상이한 위치에 배치되며,

상기 광 가이드는 더 짧은 광로 길이의 상기 광 가이드보다 더 큰 단면적을 갖는,

LED 조명 기구.
제1항에 있어서,

하나 이상의 상기 발광 모듈과 상기 광센서를 그 위에 실장하는 회로 기판; 및

상기 회로 기판을 지지하는 기구 본체

를 더 포함하는 LED 조명 기구.
제1항에 있어서,

하나 이상의 상기 발광 모듈을 그 위에 실장하는 회로 기판; 및

상기 회로 기판을 앞면에서 지지하는 기구 본체

를 더 포함하며,

상기 광 가이드는 상기 회로 기판을 관통하여 상기 기구 본체의 배면측으로 연장하고, 상기 기구 본체의 배면측에 배치된 상기 광센서에 연결되는,

LED 조명 기구.
제1항에 있어서,

기구 본체;

상기 기구 본체와 별체로 형성되어, 상기 광센서를 수용하는 제어 유닛; 및

하나 이상의 상기 발광 모듈을 실장하도록 구성된 회로 기판

을 더 포함하며,

상기 회로 기판은 상기 기구 본체의 앞면에 지지되며,

상기 광 가이드는 상기 회로 기판을 관통하여 상기 기구 본체의 배면측으로 연장하고, 광섬유에 의해 상기 광센서에 연결되는,

LED 조명 기구.
제1항에 있어서,

상기 렌즈측에 형성되고, 상기 렌즈의 앞면으로부터 입사하는 외부 광을 반사하여, 상기 광 가이드로부터 상기 광센서에 이르는 경로에 외부 광이 입사하는 것을 방지하는 반사체를 더 포함하는, LED 조명 기구.
제10항에 있어서,

상기 반사체는, 상기 렌즈 유닛 내에 형성된 공동 캐비티(hollow cavity)의 일면에 제공되는, LED 조명 기구.
제10항에 있어서,

상기 반사체는, 렌즈 유닛 내에 형성되어 렌즈로부터 전달되는 광을 상기 광센서를 향해 반사하는, LED 조명 기구.
제1항에 있어서,

주위의 광을 감지하는 주변광 센서를 더 포함하며,

상기 주변광 센서는, 주위의 광으로부터, 상기 복수 종류의 LED로부터 방사된 광의 색에 대응하는 특정 색에 대한 광 레벨을 추출하고, 추출한 광 레벨을 상기 광출력 컨트롤러에 출력하며,

상기 광출력 컨트롤러는, 상기 발광 모듈로부터의 혼합색 광이 상기 주변광 센서로부터 출력된 광 레벨의 비율과 동일한 비율의 광 레벨을 갖도록, 상기 발광 모듈 내의 상기 복수 종류의 LED의 각각에 입력되는 전류를 제어하는,

LED 조명 기구.