KR101259390B1

KR101259390B1 - 조명장치

Info

Publication number: KR101259390B1
Application number: KR1020077018258A
Authority: KR
Inventors: 래이너 프라이드리치스; 마틴 하우샬터; 조아침 레일; 토마스 레이너스
Original assignee: 오스람 게엠베하; 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2013-04-30
Also published as: US20080137357A1; EP1851479A1; DE102005041065A1; EP1851479B1; JP4729665B2; KR20070104398A; US7862216B2; WO2006086953A1; JP2008529885A

Abstract

차량의 전면영역, 예를 들어, 차량의 헤드라이트(headlight)에 구비되며 작동중 전자기적 광선을 방출하는 조명장치가 개시된다. 상기 조명장치는, 적외선을 방출하는 적어도 하나의 제1, 일차 광원(1), 및 가시광선을 방출하는 적어도 하나의 제2, 일차 광원(2)을 포함한다. 상기 제1, 일차 광원(1) 및 상기 제2, 일차 광원(2)은, 상기 제2, 일차 광원(2)이 상기 제1, 일차 광원(1)을 환히 비추도록 배치됨으로써, 상기 조명장치(22)의 색채 인상(color impression)을 발생하는데, 상기 색채 인상은 상기 적외선 광원(1)에 의해서만 발생한 색채 인상(color impression)과 다르다.

Description

조명장치{Lighting device}

본 발명은 특히, 차량 서치라이트(searchlight)와 같은 차량의 전면영역에 구비되는 조명장치에 관한 것이다.

적외선 광원은 차량에서 조명원으로, 예를 들어, 야간 시력 장치에서 보행자 보호 또는 거리센서의 센서장치로 사용되어야 한다. 적외선 광원의 발광 스펙트럼은 가시광선 스펙트럼의 적색 부분도 대개 포함하는데(도 1 참조), 이는, 관찰자에게 다중의, 원하지 않은 적색 색채 인상(color impression)을 유발한다. 또한, 육안은 적외선에 대해서도, 특히, 가시 스펙트럼의 적색 말단 가까이서 적어도 부분적으로 민감하므로, 이러한 광선도 관찰자에게 원하지 않은, 적색 색채 인상을 남긴다. 차량의 전면영역에서 적색광은 심지어 유효한 규정을 위반한다.

본 발명의 목적은, 적어도 하나의 적외선 광원을 포함하고 관찰자에게 적색 색채 인상을 남기지 않는, 예를 들어, 차량의 전면영역에 사용되는 조명장치를 제공하는 데에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은, 마찬가지로 관찰자에게 적색 색채 인상을 남기지 않는, 적외선 광원을 갖는 차량 서치라이트를 제공하는 데에 있다.

상기 목적은 청구범위 1항의 특징을 갖는 조명장치 및 청구범위 18항의 특징을 갖는 차량 서치라이트에 의하여 해결된다.

상기 조명장치 또는 차량 서치라이트의 바람직한 실시예들은 각각의 종속항들에서 제공된다.

여기서, 특허청구범위의 개시내용은 설명부에서 명백히 기재될 것이다.

본 발명에 따른 조명장치는, 적어도 하나의, 제1 적외선 광원(이하, 일반적으로 "적외선 광원" 이라 칭함), 및 CIE 표준색상표의 가시영역 내에서 색채 위치를 갖는 가시광을 방출하는 적어도 하나의 제2 광원(이하, 일반적으로 "가시광선 광원" 이라 칭함)을 포함하고, 상기 가시광선 광원은 상기 적외선 광원을 환히 비춘다. "환히 비춘다(outshine)" 의 개념 하에서 이와 관련하여, 상기 가시광선 광원의 광선이 상기 적외선 광원의 광선과 혼합되므로, 상기 적외선 광원의 적색 색채 인상이 관찰자에게 실질적으로 감소되고, 예를 들어, 관찰자에게 색채 인상을 발생하는데, 상기 색채 인상은 상기 적외선 광원에 의해서만 발생한 색채 인상과 다르다.

따라서, 상기 적외선 광원의 광선은 관찰자에게 상기 조명장치와의 원하는 거리로 상기 적외선 광원의 적색 색채 인상이 실질적으로 감소되는데, 예를 들어, 상기 적외선 광원에 의해서만 발생하는 색채 인상과 다른 색채 인상이 발생되도록 상기 가시광선 광원의 광선과 혼합될 수 있으므로, 상기 광원은 특히, 예를 들어, 어레이 또는 매트릭스에 적절하게 배치되어야 하는데, 여기서, 상기 광원 사이의 거리는 상기 관찰자와 상기 조명장치와의 거리보다 실질적으로 작다. 또한, 상기 광원의 광선은 광학부재(optics)의 도움으로 혼합될 수도 있다.

본 발명에 따른 조명장치는, 상기 적외선 광원으로부터 방출된 전자기적 광선의 가시적 적색 부분을 차단하기 위한 필터를 사용해서는 안되는 장점을 제공한다. 상기 적외선 광원의 적색 스펙트럼 부분으로 인해 상기 조명장치의 적색 색채 인상과 달리, 상기 조명장치의 적색 색채 인상이 상기 적외선에 의해서만 발생되지 필터의 사용으로 인해 발생되는 것을 방해할 수 있는데, 이는 이러한 필터가 상기 원하는 적외선을 차단해야 했기 때문이다.

바람직한 실시예에서, 상기 제2 광원은 CIE 표준색상표의 백색 영역 내의 색상 위치(color point)를 갖는 가시광선을 방출한다.

또한, 바람직하게는 상기 조명장치의 백색 색채 인상이 발생된다. 상기 조명장치의 백색 색채 인상은 예를 들어, 위에서 이미 언급한 바와 같이, 백색 가시광선 광원을 사용하여 적외선 광원을 환히 비춤으로써 발생될 수 있다. 그러나, 상기 적외선 광원으로부터 방출된 가시적 적색 광이 예를 들어, 녹색 가시광선과 혼합되는데, 마찬가지로, 상기 조명장치의 백색 색채 인상이 발생되는 것도 고려할 수 있다.

관찰자에게 백색 색채 인상을 발생하는 조명장치는, 상기 조명장치로부터 발생된 가시광선이 간단하게 서치라이트의 광으로 통합될 수 있는 장점을 제공한다. 또한, 바람직하게는, 백색 색채 인상을 갖는 조명장치가 위치(표시) 광(position light)으로 추가적으로 사용될 수 있다.

바람직하게는, 적외선 광원으로 반도체 계열 발광 다이오드 칩이 사용된다. 이러한 발광 다이오드 칩은, 작동중 전자기적 광선을 발생하는 데에 적합한 활성 에피택시 층 시퀀스를 포함한다.

광선발생을 위해서, 상기 에피택시 층 시퀀스는 예를 들어, pn 접합, 이중 헤테로 구조, 단일 양자 웰 구조 또는 특히 바람직하게는, 다중 양자 웰 구조를 포함한다. 양자 웰 구조의 표시는 치수에 대한 어떠한 정보를 포함하고 있지 않다. 따라서, 상기 양자 웰 구조는 무엇보다도, 양자 통(quantum troughs), 양자 와이어(quantum wires), 양자 점(quantum points), 및 이러한 구조의 각각의 조합을 포함한다.

작동중 적외선을 방출하는 데에 적합한 발광 다이오드 칩은 예를 들어, 비소(As) 화합물 반도체 물질에 근거한다.

"비소 화합물 반도체 물질에 근거하면서" 라는 것은, 전술한 바와 관련하여, 상기 활성 에피택시 층 시퀀스 또는 이의, 적어도 하나의 층이 비소 III 화합물 반도체 물질, 바람직하게는, Al_nGa_mIn₁ _-n- _mAs를 포함하고, 여기서, 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 그리고 n+m ≤ 1이다. 이때, 이러한 물질은 강제적이지 않게, 위의 수식에 따른 수학적으로 정확한 수식을 포함해야 한다. 오히려, 하나 또는 다수의 도핑물질 및, Al_nGa_mIn₁ _-n- _mAs 물질의 특징적인 물리적 특성을 실질적으로 변경하지 않는 추가적인 구성요소를 포함할 수 있다. 간단히 하기 위해서, 이러한, 부분적으로 적은 양에 의하여 또 다른 물질을 대체할 수 있더라도, 위의 수식은 결정격자(Al, Ga, In, As)의 실질적인 구성요소만을 포함한다.

조명장치의 바람직한 실시예에서, 상기 적외선 광원의 피크(peak) 파장은 가까운 적외선 영역 내에 위치하며 예를 들어, 850nm이다. 예를 들어, 850nm의 피크 파장을 갖는 가까운 적외선 영역으로부터의 적외선은 바람직하게는, 상업적으로 이용가능한 카메라 시스템에 의하여 양호하게 검출될 수 있다.

가시광선 광원에서도 바람직하게는, 전자기적 광선을 발생하는 데에 적합한 에피택시 층 시퀀스를 갖는 반도체 계열 발광 다이오드 칩이 중요하다. 상기 가시광선 광원의 반도체 칩은 바람직하게는 인화물 화합물 반도체 물질 또는 질화물 화합물 반도체 물질에 근거하는데, 이는 이러한 에피택시 층 시퀀스는 청색 또는 녹색 가시광선을 발생할 수 있기 때문이다.

"인화물 화합물 반도체 물질에 근거하면서" 라는 것은, 전술한 바와 관련하여, 상기 활성 에피택시 층 시퀀스 또는 이의, 적어도 하나의 층이 인화물 III 화합물 반도체 물질, 바람직하게는, Al_nGa_mIn₁ _-n- _mP를 포함하고, 여기서, 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 그리고 n+m ≤ 1이다. 이때, 이러한 물질은 강제적이지 않게, 위의 수식에 따른 수학적으로 정확한 수식을 포함해야 한다. 오히려, 하나 또는 다수의 도핑물질 및, Al_nGa_mIn₁ _-n- _mP 물질의 특징적인 물리적 특성을 실질적으로 변경하지 않는 추가적인 구성요소를 포함할 수 있다. 간단히 하기 위해서, 이러한, 부분적으로 적은 양에 의하여 또 다른 물질을 대체할 수 있더라도, 위의 수식은 결정격자(Al, Ga, In, As)의 실질적인 구성요소만을 포함한다.

"질화물 화합물 반도체 물질에 근거하면서" 라는 것은, 전술한 바와 관련하여, 상기 활성 에피택시 층 시퀀스 또는 이의, 적어도 하나의 층이 질화물 III 화합물 반도체 물질, 바람직하게는, Al_nGa_mIn₁ _-n-mN을 포함하고, 여기서, 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 그리고 n+m ≤ 1이다. 이때, 이러한 물질은 강제적이지 않게, 위의 수식에 따른 수학적으로 정확한 수식을 포함해야 한다. 오히려, 하나 또는 다수의 도핑물질 및, Al_nGa_mIn₁ _-n- _mN 물질의 특징적인 물리적 특성을 실질적으로 변경하지 않는 추가적인 구성요소를 포함할 수 있다. 간단히 하기 위해서, 이러한, 부분적으로 적은 양에 의하여 또 다른 물질을 대체할 수 있더라도, 위의 수식은 결정격자(Al, Ga, In, As)의 실질적인 구성요소만을 포함한다.

상기 CIE 표준색상표의 백색 영역 내의 색상 위치를 갖는 가시광선을 방출하는 발광 다이오드 칩은 바람직하게는 루미네선스 전환물질을 포함하는데, 상기 루미네선스 전환물질은 예를 들어, 상기 발광 다이오드 칩 위에 직접 배치되거나, 방사방향으로 상기 발광 다이오드 칩에 후치되는 코팅 안에 배치된다. 상기 루미네선스 전환물질은, 작동중 상기 발광 다이오드 칩에 의해 발생한 상기 전자기적 광선의 일부를 일반적으로 상대적으로 긴 파장의 또 다른 광선으로 전환하므로, 상기 루미네선스 전환물질을 포함한 상기 발광 다이오드 칩은 전환된 광선과 전환되지않은 광선의 혼합 광선을 방출한다. 예를 들어, 작동중 청색 광을 방출하는 발광 다이오드 칩과, 상기 청색 광의 충분한 부분을 황색 광으로 전환하는 루미네선스 전환물질이 사용되면, 상기 루미네선스 물질을 포함한 발광 다이오드 칩은, 관찰자에게 백색 색채 인상을 남기는 청색과 황색 스펙트럼 부분의 혼합 광을 방출한다.

루미네선스 전환물질을 포함한 발광 다이오드 칩은 예를 들어, 특허명세서 WO 98/12757과 WO 97/50132에 기재되어 있으며, 이와 관련하여 그 개시내용은 재귀적 방법에 의하여 기재될 것이다.

또한, 상기 가시광선 발광 다이오드 칩 또는 적외선 발광 다이오드 칩 또는 상기 두 개의 발광 다이오드 칩에서 바람직하게는 박막 발광 다이오드 칩이 중요하다.

박막 발광 다이오드 칩은 특히, 하기의 특징에 의하여 특징지워진다.

- 캐리어 부재로 향한, 광선을 발생하는 에피택시 층 시퀀스의 제 1 주요

평면에는 상기 에피택시 층 시퀀스에서 발생한 전자기적 광선의 적어도 하나

의 일부를 반사층으로 재귀반사하는 반사층이 배치되거나 형성되고,

- 상기 에피택시 층 시퀀스는 20㎛ 이하의 영역, 특히 10㎛ 영역 내의 두께를 갖는다.

바람직하게는, 상기 에피택시 층 시퀀스는, 이상적인 경우 상기 에피택시 층 시퀀스의 광의 대략적으로 에르고딕(ergodic) 분할을 유발하는, 즉, 가능한한 에르고딕 통계학적 분산방법을 포함하는 혼합구조를 포함하는 적어도 하나의 평면을 갖는 적어도 하나의 반도체 층을 포함한다.

박막-발광다이오드칩의 기본원리는 예를 들어, 아이 슈니쳐(I. Schnitzer) 등등에 의하여 Appl. Phys. Lett. 63(16), 1993년 10월 18일, 2174-2176에 기재되어 있으며 그 개시내용은 재귀적 방법에 의하여 기재되어 있다.

박막-발광다이오드칩은 거의 람베르트(Lambert)식 표면 방사기에 가까우며, 따라서 특히, 차량 서치라이트에 적용하기에 적합하다.

대안적으로, 상기 가시광선 광원에서 글로 램프(glow lamp)가 중요할 수 있다.

상기 조명장치의 바람직한 실시예에서, 각각의 광원에는 정확하게, 광선형성을 위한 일차 광학부재(primary optical unit)가 상기 조명장치의 방사방향으로 후치된다. 바람직하게는, 상기 일차 광학부재는, 상기 광원에 의해 방출되는 광선의 발산을 줄이는 데에 적합하다. 이는, 예를 들어, 상기 광원에 의해 방출된 광은 일차 광학부재를 통하여 유출될 때, 그 발산이 상기 일차 광학부재의 유출 이후 상기 일차 광학부재으로의 진입시 보다 작도록 영향받는다.

상기 일차 광학부재에서, 예를 들어, 광학 집광기가 중요한데, 바람직하게는 촬상하지 않는(non-imaging) 광학 집광기(optical concentraor)가 중요할 수 있다. 상기 광학 집광기는, 광선결합을 위해 구비되는 광선 입사개구부 및 광선분리를 위해 구비되는 광선 출사개구부를 포함한다. 일반적으로, 상기 광학 집광기가 자체의 표시에 따라 광선의 "집광기" 로 사용되면, 상기 광선은 상기 광선 입사개구부에 결합되고 상기 광선 출사개구부로부터 분리된다. 전술한 방법은 정확히 반대방법인데, 즉, 광학 집광기를 일차 광학부재로 사용할 때, 상기 광학 집광기는, 상기 광원의 광선이 상기 광선 출사개구부에 결합되고, 상기 집광기를 통과하고 상기 광선 입사개구부로부터 감소된 발산으로 분리된다.

상기 일차 광학부재는, 적어도 부분적으로, 하기와 같은 광학소자의 유형, 즉, 복합 포물선 집광기(CPC; compound parabolic concentrator), 복합 타원형 집광기(CEC; compound elliptic concentrator) 및/또는 복합 쌍곡선 집광기(CHC; compound hyperbolic concentrator)의 유형에 따라 형성될 수 있다. 이러한 일차 광학부재는 특히, 광선의 발산을 줄일 뿐만 아니라 상기 일차 광학부재를 통과하는 광선이 특히, 실질적으로 균질한 광선 두께가 상기 일차 광학부재의 출사 이후 실현되도록 양호하게 혼합되는 장점을 제공한다.

또한, 상기 일차 광학부재의 측면은, 예를 들어, 고차 곡률(curvature)을 갖는 자유형태면을 포함할 수 있다.

또한, 상기 일차 광학부재에서, 예를 들어, 반구로 구현된 반사경이 중요할 수 있다. 상기 조명장치가 반사경을 포함하는 경우, 상기 가시광선 광원은 예를 들어 디포커싱(defocus)되어 반사경 내에 배치될 수 있다.

상기 일차 광학부재는 적어도 부분적으로 피라미드 무딘 형태(pyramid dull-shaped) 및/또는 원추 무딘 형태(cone dull-shaped)로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 일차 광학부재는 절연물질로 이루어진 완전몸체일 수 있다. 상기 광선 입사개구부를 통하여 상기 발광 다이오드 광학부재 안으로 진입하는 전자기적 광선은 바람직하게는, 둘러싸는 매체에 대한 상기 완전몸체의 측면 한계면에서 반사될 수 있다. 상기 완전몸체에 적합한 절연물질은 예를 들어, 유리, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC) 또는 폴리아크릴에스테르이미드(PMMI)이다.

상기 일차 광학부재는, 상기 광원으로부터 방출된 전자기적 광선의 적어도 일부를 반사하는 데에 적합한 반사하는 측벽을 구비할 수 있다. 그리고 나서, 상기 측벽은 적어도 부분적으로 CPC, CEC 또는 CHC의 유형에 따라 형성된다.

또한, 각각의 광원에는 개별적으로 정확히 하나의 일차 광학부재가 후치되는 것이 아니라 다수의 광원에 공통(common) 일차 광학부재가 광선형성을 위해서 상기 조명장치의 방사방향으로 후치될 수도 있다.

상기 조명장치는 다수의 적외선 광원을 더 포함할 수 있다. 이러한 조명장치는 개별적인 소자로 또는 하나 또는 다수의 공통 모듈, 예를 들어, 하나 또는 다수의 소자 하우징 내부에 존재할 수 있다. 상기 가시광선 광원은 마찬가지로 개별적으로 존재하거나 하나 또는 다수의 적외선 광원과 함께 공통 소자 하우징에 통합될 수 있다.

적합한 소자 하우징은 예를 들어, 특허출원명세서 WO 02/084749에 기재되어 있으며, 그 개시내용은 이와 관련하여 재귀적 방법에 의하여 기재되어 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 광원이 공통 캐리어, 예를 들어, 인쇄회로기판(PCB)위에 배치될 수 있다.

다수의 적외선 광원은 어레이(array) 또는 매트릭스(matrix)로 배치될 수 있다. 상기 가시광선 광원은 상기 어레이 또는 상기 매트릭스에 부착되거나 통합될 수 있다. 상기 적외선 광원이 어레이를 형성하는 경우, 예를 들어, 상기 가시광선 광원은 상기 어레이의 중앙에 통합되거나 대안적으로 상기 어레이에 부착되는 것을 고려할 수 있다. 또한, 예를 들어, 두 개의 가시광선 광원도 상기 어레이의 중앙에 통합되거나 각각 상기 어레이의 말단에도 배치될 수 있다. 이와 마찬가지로, 하나 또는 다수의 가시광선 광원은 매트릭스의 중앙에 배치되거나 상기 매트릭스의 하나 또는 다수의 완전한 로우(row) 또는 컬럼(column)을 대체할 수 있다.

또 다른, 바람직한 실시예에서, 상기 조명장치는 적어도 하나의 일차 광학부재에 더하여, 적어도 부분적으로 순환하면서 상기 일차 광학부재의 광출사면 주위에 배치된 광섬유(fiber optics)를 포함한다. 이러한 광섬유에는 적어도 하나의 가시광선 광원이 결합되므로, 상기 광섬유는 가시광선을 방출하고 상기 적외선 광원으로부터 발생하는 적색 인상과 중첩된다. 이미 위에서 기재한 바와 같이, 이러한 실시예에서도, 각각의 적외선 광원에는 일차 광학부재가 후치되지 않거나 다수의 적외선 광원에는 일차 광학부재가 공통으로 상기 조명장치의 방사방향으로 후치되지 않을 수 있다.

상기 조명장치의 바람직한 실시예에서, 상기 제1 및 제2 광원 또는 경우에 따라서는 일차 광학부재에는 방사방향으로 적어도 하나의, 또 다른 광학소자가 후치된다. 이 경우, 상기 또 다른 광학소자는 상기 조명장치의 최종적인 방사특성을 형성한다.

바람직하게는, 상기 조명장치의 방사특성을 형성하기 위한 상기 또 다른 광학소자는 광섬유 및/또는 투사렌즈를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 상기 가시광선 광원은 측면으로 상기 일차 광학부재에 결합된다. 상기 일차 광학부재에서 완전몸체가 중요한 경우, 이와 관련하여 상기 완전몸체에는 예를 들어, 측면 플랜지가 구비된다. 상기 일차 광학부재에서 반사경이 중요한 경우, 상기 적외선 광원은 예를 들어 디포커싱되어 상기 반사경 안에 위치하고 상기 가시광선 광원이 상기 반사경 외부에 배치되므로, 상기 가시광선 광원도 마찬가지로 디포커싱되어 상기 반사경에 결합된다. 또한, 상기 가시광선 광원은 측면으로, 상기 투사렌즈 또는 상기 광섬유와 같은 상기 또 다른 광학소자에 결합되는 것도 고려할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 조명장치는 예를 들어, 위치(표시) 광, 서치라이트 또는 신호램프에 포함될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 조명장치는 차량 서치라이트에 포함된다. 바람직하게는, 여기서, 상기 적외선 광원의 방사특성은 원거리 전조등 형태의 방사특성을 포함하며, 상기 가시광선 광원은 상대적으로 넓은 조명 필드를 갖는 방사특성을 포함한다. 전술한 바와 같이, "원거리 전조등 형태의 방사특성" 으로 방사특성이 이해되는데, 이는 원거리 전조등의 UNECE 규정 112의 규정에 맞는 것이다.

상기 차량 서치라이트의 또 다른, 바람직한 실시예에서, 상기 가시광선 광원의 방사특성이 위치 광 형태이다. 전술한 바와 같이, "위치 광 형태의 방사특성" 으로 방사특성이 이해되는데, 이는 위치 광의 UNECE 규정 7의 규정에 맞는 것이다.

하지만, 상기 가시광선 광원의 방사특성이 원거리 전조등 형태의 방사특성을 포함하고 상기 적외선 광원의 방사특성이 어떤 또 다른 조명필드를 발생하는 것도 고려할 수 있다. 또한, 상기 적외선 광원 및 상기 가시광선 광원의 방사특성은 두 가지 모두 원거리 전조등 형태일 수도 있다.

상기 적외선 광원 및/또는 가시광선 광원의 방사특성은 또한, 전조등의 빛 형태이거나 커브(curve) 광 형태일 수도 있다. 전술한 바와 같이, "혼합 광 형태의 방사특성" 으로 방사특성이 이해되는데, 이는 혼합 광의 UNECE 규정 112의 규정에 맞는 것이며, "커브 광 형태의 방사특성" 으로 방사특성이 이해되는데, 이는 커브 광의 UNECE 규정 112의 규정에 맞는 것이다.

본 발명은 예를 들어, 적외선에 민감한 카메라와 관련하여 도로공간의 조명장치로 적합하다. 이러한 형태의 시스템은 야간 시력 시스템, 보행자 보호의 센서 시스템 또는 차량의 거리센서에 사용될 수 있다. 여기서, 적외선 광원을 구비한 조명은 특히, 상대적으로 높은 방사성능에서도 도로 사용자를 눈부시게 할 수 없는 장점을 제공한다.

도 1은 반도체 계열 적외선 발광 다이오드의 발광 스펙트럼을 도시한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LEC 칩을 구비한 그라우팅 웰(grouting well)의 개략적 도면이다.

도 3A 및 도 3B는 다양한 실시예에 따른 칩 배치의 개략적 사시도이며,

도 4, 도 5, 및 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조명장치의 개략적 사시도 및 세부사항을 나타낸다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조명장치의 개략적 사시도이다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 조명장치의 개략적 사시도이다.

도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 조명장치의 개략적 사시도이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 및 백색 LED 칩을 구비한 소자 하우징의 개략적 사시도이다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서치라이트의 개략도이다.

도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치의 방사특성의 개략도이다.

이하, 본 발명은 도 2, 도 3A 및 도 3B, 도 4 내지 도 14와 관련한 실시예들을 참조로 하여 보다 상세히 설명될 것이다.

실시예들 및 도면에서, 동일하거나 동일하게 작용하는 부재들은 도면에서 동일한 참조부호를 갖는다. 도면의 부재들은 정확한 크기로 볼 수 없지만, 오히려 보다 양호한 이해를 위해 부분적으로 과장되어 크게 도시된다.

도 2에 도시된 실시예에서, 제1 적외선 광원으로서 작동중 적외선을 방출하는 반도체 계열의, 4개의 발광 다이오드 칩(1)(이하, 간략하게 "적외선 LED 칩" 이라 칭함), 및 제2 가시광선 광원으로서 작동중 백색 가시광선을 방출하는 발광 다이오드 칩(2)(이하, 간략하게 "백색 LED 칩" 이라 칭함)이 그라우팅 웰(grouting well)(3)의 바닥(31) 위에 고정된다. 상기 LED 칩(1, 2)은 하나의 어레이 안에 배치되는데, 여기서, 상기 백색 칩(2)은 각각 두 개의, 적외선 LEC 칩(1) 사이의 중앙에 존재한다.

상기 설명의 대부분에서 이미 기재된 바와 같이, 상기 적외선 LED 칩(1)에서 예를 들어, GaAs 계열 박막 칩이 중요하다. 이러한 적외선 LEC 칩(1)의 상기 발광 스펙트럼은 도 1에 도시되어 있다. 상기 발광 스펙트럼의 피크 파장은 여기서 850nm이다. 상기 백색 LED 칩(2)은 예를 들어, 상기 설명의 대부분에서 이미 기재된 바와 같이, 청색 가시광을 방출하는 LED 칩이며, 상기 청색 가시광은 부분적으 로 루미네선스 전환물질로부터 황색 광으로 전환되므로, 백색 혼합 광이 발생된다.

상기 그라우팅 웰(3)은 전술한 바와 같이, 굽어진 플랜지(32)를 상기 바닥(31)의 측면에서 구비하는데, 그 형태는 광선형성에 사용된다. 또한, 상기 그라우팅 웰(3)은 반사하는 세라믹 물질을 포함한다.

대안적으로, 상기 적외선 LED 칩(1)과 상기 백색 LED 칩(2)은 예를 들어, 도 3A에 도시된 바와 같이, 하나의 어레이에 배치될 수 있는데, 상기 어레이에는 백색 LED 칩(1)이 상기 어레이의 최외곽 위치중의 하나에 배치된다.

상기 적외선 LEC 칩(1)과 상기 백색 LED 칩(2)의 가능한 매트릭스 배치가 도 3B에 도시되어 있다. 여기서, 상기 백색 LED 칩(2)은 상기 매트릭스의 중아에 배치되며, 상기 매트릭스의 모든 또 다른 위치는 적외선 LED 칩(1)에 의해 점유된다. 또한, 이러한 매트릭스 배치에서 상기 백색 LED 칩(2)은 또 다른 위치에 존재하거나 상기 매트릭스는 다수의 백색 LED 칩(2), 바람직하게는 대칭적으로 배치된 다수의 백색 LED 칩(2)을 포함하는 것도 고려할 수 있다.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 그라우팅 웰(3)은 인쇄회로기판(4)에 설치되고 하나의 LED 모듈(5)을 형성한다. 상기 그라우팅 웰(3)은, 상기 LED 칩(1, 2)이 전기접촉될 수 있는 콘택면(6)을 더 포함한다. 상기 그라우팅 웰(3)의 콘택면(6)은 인쇄회로기판(PCB)(4)의 도체경로(7)에 의하여 전기외부콘택면(8)과 도전적으로 연결된다. 상기 외부콘택면(8)은 역 플러그(9)에 의하여 외부와의 간단한 플러그연결에 의하여 접촉될 수 있다. 또한, 상기 인쇄회로기판(4)은 전술한 바와 같이, 상기 LED 모듈(5)을 고정하기 위한 통과 핀(11)을 수용하기 위해 구비된 통과 홀(10)을 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 그라우팅 웰(3) 위의, 상기 LED 칩(1, 2)에는 그 방사방향으로 일차 광학부재(12), 전술한 바와 같이, CPC 형태의 광학부재가 배치될 수 있다.

상기 기재한 LED 모듈(5)중의 다수가 CPC 형태의 광학부재(12)을 구비하거나 구비하지 않고서 또 다른 캐리어(13)에 배치되고 통과 핀에 의하여 거기에 고정된다. 전술한 바와 같이, 상기 LED 모듈(5)은 일차 광학부재(12)를 구비하지 않고 상기 캐리어(13) 위에 설치된다(도 6 참조). 그러나, 상기 LED 모듈(5)의 그라우팅 웰(3)에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각 하나의 일차 광학부재(12), 예를 들어, CPC 형태의 광학부재가 안착되는 것을 고려할 수도 있다. 또한, 다수의 LED 모듈(5)에는 공통 일차 광학부재(12)가 할당될 수 있다(도시되지 않음).

상기 또 다른 캐리어(13)는 작동중 상기 LED 모듈(5)에 의해 발생한 열의 냉각체로도 사용된다. 이를 위해, 상기 캐리어(13)는 전술한 바와 같이, 상기 LED 모듈(5)에 의해 전향된 표면에 냉각 리브(rib)(131)를 구비한다. 바람직하게는, 상기 캐리어(13)는 보다 양호한 열 전도를 위해서 양호한 열 전도성을 갖는 금속, 예를 들어, 구리를 포함한다. 이하, 상기 LED 모듈(5)의 방사방향으로 도 다른 광학소자, 전술한 바와 같이, 투사렌즈(14)가 배치되며, 상기 투사렌즈(14)는 마찬가지로 통과 핀(pin)(11)에 의해 상기 캐리어(13)에 고정된다. 상기 LED 모듈(5) 및 상기 투사렌즈(14)를 통과 핀(11)을 사용하여 상기 캐리어(13)에 고정함으로써, 상기 LED 모듈(4)을 상호 조정하고 상기 투사렌즈(14)에 대해 조정할 수 있다.

투사렌즈(14)에 대안적으로, 상기 LED 모듈(5)에는 또 다른 광학소자로서 광 섬유(15)도 방사방향으로 후치될 수 있다(도 7 참조). 여기서, 상기 LED 칩(1, 2)으로부터 작동중 발생한 광선은 상기 광섬유(15)의 섬유(151)에 결합된다. 바람직하게는, 각각의 LED 칩(1, 2)은 광선을, 상기 LED 칩(1, 2)에 명백히 할당된 상기 광섬유(15)의 섬유(151)에 결합한다. 상기 광섬유(15)는 마찬가지로 통과 핀(11)에 의해, 마찬가지로 상술한 바와 같이 냉각 리브(131)를 구비하는 상기 캐리어(13)에 고정된다.

상술한 실시예와의 차이점은, 도 8 및 도 9에 도시된 실시예에서 상기 조명장치(22)는 전술한 바와 같이 반구로 구현된 일차 광학소자로서 반사경(16)을 포함한다는 점이다. 상기 반사경(16)은 마찬가지로 캐리어(13)에 설치되는데, 여기서, 상기 캐리어는 개별적인 냉각 리브(131)를 구비하지 않는다. 상기 반사경(16)의 내부에는 LED 모듈(5)이 디포커싱되어 배치된다(도 9 참조). 또한, 상기 반사경(16)에는 방사방향으로 또다른 광학소자로서 투사렌즈(14)가 후치된다.

도 10에 도시된 조명장치는 적외선 광원(2) 및 가시광선 광원(1)을 포함한다. 여기서, 상기 적외선 광원(2)은 상기 일차 광학부재(12)에 결합되고 상기 가시광선 광원(1)은 순환하면서 상기 제1 광학부재(12)에 배치된 광섬유(23)에 결합된다. 상기 일차 광학부재(12) 및 상기 순환하는 광섬유(23)에는 방사방향으로 다시 투사렌즈(14)가 후치된다.

LED 모듈(5)에 대안적으로, 상술한 실시예에서, 적어도 하나의 백색 LED 칩(2) 및 적외선 LED 칩(2)을 구비한 소자 하우징(18)을 포함하는 발광다이오드소자(LED 소자)(17)가 사용될 수도 있다. 적합한 LED 소자(17)는 도 11에 도시되어 있다. 여기서, 상기 백색 LED 칩(2)이 설치된, 중앙에 배치된 리세스(181) 및 상기 적외선 LED 칩(1)이 설치된, 상대적으로 작은, 측면의 리세스(182)를 구비한 소자 하우징(18)이 중요하다. 상기 두 개의 LED 칩(1, 2)은 각각 본딩 와이어(19)를 지나 본딩 패드(20)에 전기접촉된다. 상기 본딩 패드(20)는 측면에서 상기 소자 하우징으로부터 돌출하는 접속부(183)와 도전연결된다. 이러한 소자(17)도 인쇄회로기판(PCB)(4)에 설치될 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 상술한 조명장치(22)는 차량 서치라이트(21)에 의해 포함될 수 있다. 이러한 차량 서치라이트의 방사특성은 적외선 광선의 부분(이하, "적외선 방사특성" 이라 칭함) 및 상기 백색 광선의 부분(이하, "백색 방사특성" 이라 칭함)도 포함한다.

상기 방사특성의 이러한 부분은 상기 조명장치(22)의 광선을 형성하는 소자, 예를 들어, 상기 광섬유(22), 상기 또 다른 광학소자(14), 및 경우에 따라서는 상기 그라우팅 웰(3)의 플랜지(32)를 원하는 대로 조정한다.

상기 가시 방사특성은 예를 들어, 위치(표시) 광 형태로, 수평 방사각도(x축)와 수직 방사각도(y축)에 따라서 도 3에 도시된 퍼센트 세기 값이 개략적으로 도시된 바와 같다.

상기 적외선 방사특성은 예를 들어, 수평 방사각도(x축) 및 수직 방사각도(y축)에 따라서 두 개의 로우(row) 및 4개의 컬럼(column)을 갖는 10개의 적외선 LED 칩2)의 매트릭스 형태의 배치의, 시뮬레이션된 퍼센트 세기 값이 개략적으도 도시된 바와 같다.

본 발명은 상기 실시예들을 참조로 한 설명부에 의하여 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명은 특허청구범위 또는 실시예들에 명백하게 제공되지 않더라도 각각의 새로운 특징뿐만 아니라, 특허청구범위의 특징들의 각각의 조합을 포함하는 특징들의 각각의 조합을 포함한다. 특히, 본 발명은 상기 조명장치의 소정의 방사특성으로 제한되지 않는다.

Claims

차량의 전면영역에 구비되며, 작동중 전자기적 광선을 방출하는 조명장치(22)에 있어서,

적외선을 방출하고, 발광 다이오드 칩을 포함하는 복수의 제1 일차 광원(1); 및

CIE 표준색상표의 백색 영역 내의 색상 위치(color point)를 갖는 가시광선을 방출하고, 발광 다이오드 칩을 포함하는 적어도 하나의 제2 일차 광원(2)을 포함하고,

상기 제1 일차 광원(1) 및 상기 제2 일차 광원(2)은, 상기 제2 일차 광원(2)이 상기 제1 일차 광원들(1)을 환히 비추도록 배치되고,

상기 제1 일차 광원 및 적어도 하나의 제2 일차 광원의 발광 다이오드 칩들은 어레이(array) 또는 매트릭스(matrix)로 배치되고,

상기 제1 일차 광원 및 적어도 하나의 제2 일차 광원의 발광 다이오드 칩들은 공통 그라우팅 웰(grouting well)의 바닥 상에 고정되고,

상기 공통 그라우팅 웰은 반사 세라믹 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제2 일차 광원(2)을 사용하여 상기 제1 일차 광원(1)을 비춤으로써, 사람 관찰자를 위해서 백색 색채 인상(color impression)을 발생시키는 것을 특징으로 하는 조명장치.
삭제
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 발광 다이오드 칩은 박막 발광 다이오드 칩인 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서,

각각의 광원(1, 2)에는 일차 광학부재(primary optical unit)(12)가 상기 조명장치(22)의 방사방향으로 후치되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서,

복수의 광원(1, 2)에는 공통 일차 광학부재(12)가 상기 조명장치의 방사방향으로 후치되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제6항에 있어서,

상기 일차 광학부재(12)는, 광원(1, 2)으로부터 방출된 광선의 발산을 줄이도록 형성되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제6항에 있어서,

상기 일차 광학부재(12)는 적어도 부분적으로 CPC 형태, CEC 형태, CHC 형태, 피라미드 무딘 형태(pyramid dull-shaped) 및 원추 무딘 형태(cone dull-shaped) 또는 그들이 조합된 형태 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제6항에 있어서,

상기 일차 광학부재는 반사경(16)인 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 일차 광원(1) 및 제2 일차 광원(2)이 공통 캐리어(4) 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제11항에 있어서,

상기 캐리어(4)는 인쇄회로기판(PCB)인 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 일차 광원(1) 및 제2 일차 광원(2)이 공통 소자 하우징(18) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제1 일차 광원(1) 및 제2 일차 광원(2) 또는 일차 광학부재(12)에는 방사방향으로 적어도 하나의 추가적인 광학소자(14, 15)가 후치되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제15항에 있어서,

상기 추가적인 광학소자는 광섬유(fiber optic)(15) 및 투사렌즈(14) 또는 그들 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 일차 광원(1)에 방사방향으로 후치되는 적어도 하나의 일차 광학부재(12)를 포함하고,

상기 일차 광학부재(12)의 출사면 주위를 순환하면서, 적어도 부분적으로, 적어도 하나의 광섬유(fiber optics)(23)가 배치되며, 상기 광섬유(23)에는 적어도 하나의 제2 일차 광원(2)이 배치되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 일차 광원의 피크(peak) 파장은 850 nm인 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 따른 적어도 하나의 조명장치(22)를 구비하는 차량 서치라이트.
제19항에 있어서,

제1 일차 광원(1)의 광선은 원거리 전조등 형태의 방출 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 차량 서치라이트.
제20항에 있어서,

제2 일차 광원(2)의 광선은 위치(표시) 광(position light) 형태의 방출 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 차량 서치라이트.