KR101340682B1 - 조명 장치 - Google Patents

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데 벤 안토니 폴 반
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크리, 인코포레이티드
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Abstract

제1, 제2 및 제3 발광 장치는 열 전도 요소, 고상 발광기 및 반사 요소를 각각 포함한다. 제2 장치에서, 전도 요소는 개구를 한정하고, 방출기 및 방사 요소는 전도 요소의 제1 측면 상에 장착된다. 제3 장치에서, 전도 요소는 개구를 한정하고, 전도 요소의 제1 측면의 제1 부분은 구성 표면의 접촉 영역과 접촉되고, 방출기 및 반사 요소는 제1 측면 상에 장착된다. 제4 장치는 전도 요소 및 방출기를 포함하고, 전도 요소의 제1 측면의 제1 부분은 구성 표면의 접촉 영역과 접촉하고, 방출기는 전도 요소의 제1 측면의 제2 부분 상에 장착되고, 전도 요소의 제2 측면은 주변 공기에 노출된다.
열 전도 요소, 고상 발광기, 방사 요소, 구성 표면, 접촉 영역

Description

조명 장치 {LIGHTING DEVICE}
본 출원은 2006년 5월 5일자로 출원된 미국 예비 특허 출원 제60/798,446호의 권리를 주장하며, 그 전체가 본 명세서에 참조된다.
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로, 특히 하나 이상의 고상 발광기를 포함하는 장치에 관한 것이다. 특정한 태양에서, 본 발명은 "리세스식 캔(recessed can)" 조명 장치에 관한 것이다.
매년 미국에서 생산되는 전기의 많은 비율(몇몇 추정치는 25% 정도임)이 조명에 사용된다. 따라서, 에너지 효율이 보다 높은 조명을 제공할 필요가 계속 존재한다. 백열등은 에너지 효율이 매우 낮은 광원이며, 소비하는 전기의 약 90%가 빛이 아닌 열로서 방출된다는 것은 잘 알려져 있다. 형광등은 백열등보다 더 효율적이지만(약 10배), 발광 다이오드와 같은 고상 발광기에 비해 여전히 효율이 낮다.
또한, 고상 발광기, 예를 들어 발광 다이오드의 정상 수명에 비해, 백열등은 일반적으로 약 750 내지 1,000 시간의 상대적으로 짧은 수명을 갖는다. 이에 비해, 예를 들어 발광 다이오드는 일반적으로 50,000 내지 70,000 시간의 수명을 갖는다. 형광등은 백열등보다 긴 수명(예를 들어, 10,000 내지 20,000 시간)을 갖지 만, 덜 양호한 색재현을 제공한다.
색재현은 특정한 램프에 의해 조명될 때 대상물의 표면 색상에서의 시프트의 상대적인 측정값인 연색지수(Color Rendering Index, CRI Ra)를 일반적으로 사용하여 측정된다. CRI Ra는 8개의 기준 색상들로 조명할 때 기준 조명장치의 연색성(color rendition)에 비해 조명 시스템의 연색성이 어떠한가에 대한 측정값들의 수정된 평균값이다. 조명 시스템에 의해 조명되는 시험 색상 세트의 색좌표(color coordinate)가 기준 복사체에 의해 조사되는 동일한 시험 색상의 색좌표와 동일하다면 CRI Ra는 100과 동일하다. 주광(daylight)은 높은 CRI(Ra가 약 100임)를 가지며, 백열등도 비교적 근접하며(Ra가 95보다 큼), 형광등은 덜 정확하다(일반적으로 Ra가 70 내지 80임). 특정 타입의 특수 조명은 매우 낮은 CRI Ra를 갖는다(예를 들어, 수은 증기 또는 나트륨 램프는 약 40 또는 그보다 더 낮은 Ra를 가짐).
통상의 조명 설비에 있어서의 다른 문제는 조명 장치(예를 들어, 전구 등)를 주기적으로 교체해야 하는 필요성이다. 이러한 문제는 접근이 어려운 경우(예를 들어, 둥근 천장, 교각, 고층 빌딩, 교통 터널) 및/또는 교체 비용이 극히 비싼 경우에 특히 두드러진다. 통상적인 종래 설비의 일반적인 수명은 약 20년이며, 이는 적어도 약 44,000시간의 조명 장치 사용에 대응한다(20년 동안 하루 6시간의 사용에 기초함). 조명 장치 수명은 일반적으로 훨씬 더 짧으며, 따라서 주기적인 교체의 필요성을 낳는다.
기존의 LED 구성요소 패키지 및 다른 전자부품이 설비 내에 조립되는 설계가 제공되었다. 이러한 설계에서는, 패키징된 LED가 회로 기판 또는 열 싱크에 직접 장착되고, 회로 기판은 열 싱크에 장착되며, 열 싱크는 필요한 구동 전자부품과 함께 설비 하우징에 장착된다. 많은 경우에, (패키지 부품보다 2차적인) 추가의 광학부가 또한 필요하다.
"발광 다이오드"라는 표현은 기본적인 반도체 다이오드 구조물(즉, 칩)을 언급하도록 본 명세서에 사용된다. (예를 들어) 전자제품 상점에서 판매되는 통상적으로 인지되고 상업적으로 구입 가능한 "LED"는 일반적으로 다수의 부품으로 이루어진 "패키징된(packaged)" 장치를 나타낸다. 이들 패키징된 장치는 일반적으로 미국 특허 제4,918,487호, 제5,631,190호 및 제5,912,477호에 설명된 것들과 같은 반도체 기반 발광 다이오드와, 발광 다이오드를 둘러싸는 다양한 와어어 커넥터들 및 패키지를 포함한다.
예를 들어, 백열등과 같은 다른 광원을 발광 다이오드로 대체할 때, 패키징된 LED는, 예를 들어 중공형 렌즈 및 렌즈에 부착된 베이스 플레이트를 포함하고, 베이스 플레이트가 전원에 전기적으로 결합된 하나 이상의 접촉부를 가진 통상의 소켓 하우징을 갖는 설비와 같은 통상의 조명 설비와 함께 사용되었다. 예를 들어, LED 전구는 전기 회로 기판, 회로 기판에 장착된 복수의 패키징된 LED 및 회로보드에 부착되고 조명 설비의 소켓 하우징에 연결되도록 구성된 연결 포스트를 포함하며, 복수의 LED가 전원에 의해 조명될 수 있도록 구성된다.
발광 다이오드의 개발은 여러 방면에서 조명 산업을 급변시켰지만, 발광 다이오드의 몇몇 특성은 해결해야할 문제가 있으며, 그중 몇몇은 아직 완전히 해결되지 않았다. 예를 들어, (발광 다이오드의 구성과 구조에서 설명된 바와 같이) 임 의의 특정 발광 다이오드의 발산 스펙트럼은 일반적으로 단일 파장 주변에 집중되며, 이는 몇몇 응용예에는 바람직하지만, 다른 응용예들에는 바람직하지 않다(예를 들어, 조명을 제공하는데 있어서, 이러한 발산 스펙트럼은 매우 낮은 CRI Ra를 제공함).
전통적인 리세스식 발광 설비는 천장 조인트에 부착된 수평 금속 스트럿(strut)을 이용하여 천장에 장착된 금속 실린더("캔")를 포함한다. 조정 가능한 활주 플레이트 상에 장착된 실린더 내부에는 전구가 삽입되는 전구 소켓이 있다. 통상적으로 60W 백열등 또는 15W 소형 형광등이 사용된다. 예를 들어, 통상의 리세스식 조명 설비가 도1에 도시되어 있다.
전구의 환형부 둘레에 및 실린더의 하부 내측 에지로 향하여 연장하는 배풀 또는 반사 콘(reflecting cone)이 있다. 장식 링이 실린더의 바닥 에지 둘레에 놓여지고, 천장 내의 원형 절취부를 바로 가까이에 둘러싸는 영역을 덮도록 그리고 광 출구 둘레의 매력적인 에징을 생성하도록 바깥쪽으로 연장한다.
전구의 위치(높이)는 실내에 서 있는 사람들에게 바로 보여지지 않을 수 있고, 설비 아래의 조명은 설비 아래의 영역을 주로 조명하도록 지향된다.
이들 설비들은 상당한 섬광(glare)(리세스됨)을 일으키지 않기 때문에 인기가 있고, 가장 중요한 대상물은 설비들 아래에 위치된다.
이 "캔(can)"은 설비를 통해 실내에서 천장으로의 주변 열 또는 냉기의 손실을 방지하도록 측면들 및 상단부 둘레의 실질적으로 기밀되도록 요구되는 것이 일반적이다. 램프가 캔 내에 장착될 때, 광원에 의해 발생된 많은 열은 캔 내에 포 획되며, 왜냐하면 캔 내의 가열된 공기가 상승하여 캔 내에 포획되기 때문이다. 특정한 절연이 화재를 방지하도록 천장 캐비티 내에서 캔 둘레에 통상 요구된다.
캔 내부의 환경은 고상 조명에 이상적이지 않다. 예를 들어 LED는 백열등 및 형광등 이상의 상당한 에너지 및 수명을 갖지만, LED는 고온에서 잘 작동하지 않는다. LED 광원은 10년간의 작동 수명을 갖는데 반하여 언급한 다른 것들은 단지 수개월 또는 1년 내지 2년의 작동 수명을 갖는다. 그러나, LED가 상승된 온도에서 작동한다면, LED의 수명은 상당히 짧아진다. LED의 접합 온도는 100,000시간의 수명이 바람직하다면 70℃를 초과하지 않아야 한다는 것은 통상적으로 인식된다.
효율적인 개별 LED 광원은 LED 다이의 크기에 따라 3 내지 50 루멘(lumen)의 광원을 제공하는 것이 통상적이다. 60W 백열등을 사용하는 통상적인 리세스된 다운광(downlight)은 약 500 루멘의 광을 제공하므로, LED들이 유사한 광량을 제공하기 위해서는 다수의 LED 광원들이 요구될 수 있다.
"작은 다이(small die)"(통상 300 제곱 마이크로미터)를 사용하여 유사한 광량을 제공하기 위해서는 대략 200개의 다이가 요구될 수 있거나, 대안적으로 "파워(power)" 다이(통상 대략 1 제곱 밀리미터)를 사용하여 10 내지 20개의 다이가 요구될 수 있다.
이상의 이유 및 다른 이유에서, 고상 발광기가 다양한 응용예에서 백열등, 형광등 및 다른 조명 장치 대신에 사용될 수 있도록 하는 방법을 개발하고자 하는 노력이 계속되었다. 또한, 발광 다이오드(또는 다른 고상 발광기)가 이미 사용되 고 있는 곳에서는, 예를 들어 에너지 효율, 연색지수(CRI Ra), 콘트라스트, 광효율(efficacy)(lm/W), 비용 및/또는 사용 시간이 개선된 발광 다이오드(또는 다른 고상 발광기)를 제공하려는 노력이 이루어지고 있다.
본 발명의 제1 태양에서는, 하나 이상의 열 전도 요소, 복수의 고상 발광기 및 하나 이상의 반사 요소를 포함하며, 고상 발광기 및 반사 요소가 열 전도 요소 상에 장착되는 조명 장치가 제공된다.
본 발명의 일 태양에 따른 몇몇 실시예에서, 열 전도 요소는 하나 이상의 전도 요소 개구를 한정한다. 이러한 몇몇 실시예에서, 열 전도 요소는 전도 요소 개구를 둘러싼다.
본 발명의 제1 태양에 따른 몇몇 실시예에서, 반사 요소는 열 전도 요소의 제1 부분 상에 장착된다.
본 발명의 제1 태양에 따른 몇몇 실시예에서, 제2 반사 요소는 열 전도 요소 상에 위치된다.
본 발명의 제1 태양에 따른 몇몇 실시예에서, 열 전도 요소의 제3 부분은 구성 표면의 접촉 영역과 접촉되고, 구성 표면은 하나 이상의 표면 개구를 갖고, 접촉 영역은 구성 표면 개구를 둘러싼다.
본 발명의 제1 태양에 다른 몇몇 실시예에서, 열 전도 요소의 제4 부분은 주변 공기에 노출된다.
본 발명의 제2 태양에서는, 하나 이상의 열 전도 요소, 복수의 고상 발광기 및 하나 이상의 반사 요소를 포함하며, 열 전도 요소가 하나 이상의 전도 요소 개구를 한정하고, 고상 발광기 및 반사 요소가 열 전도 요소의 제1 측면 상에 장착되는 조명 장치가 제공된다.
본 발명의 제3 태양에서는, 하나 이상의 열 전도 요소, 복수의 고상 발광기 및 하나 이상의 반사 요소를 포함하며, 열 전도 요소가 하나 이상의 전도 요소 개구를 한정하고, 열 전도 요소의 제1 측면의 제1 부분이 구성 표면의 접촉 영역과 접촉되고, 접촉 영역이 반사 요소가 연장하는 개구를 둘러싸고, 고상 발광기 및 반사 요소가 열 전도 요소의 제1 측면 상에 장착되는 조명 장치가 제공된다.
본 발명의 제4 태양에서는, 하나 이상의 열 전도 요소와 복수의 고상 발광기를 포함하며, 열 전도 요소의 제1 측면의 제1 부분이 구성 표면의 접촉 영역과 접촉되고, 고상 발광기가 열 전도 요소의 제1 측면의 제2 부분 상에 장착되고, 열 전도 요소의 제2 측면은 주변 대기에 노출되는 조명 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 조명 장치는 전도 요소 개구를 덮어서 임의의 고상 발광기에 의해 방출되고 전도 요소 개구를 관통하는 광이 광 투과 플레이트를 관통하는 광 투과 플레이트를 포함한다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 열 전도 요소의 제1 측면은 제1 표면이고, 열 전도 요소의 제2 측면은 제2 표면이고, 제1 표면 및 제2 표면은 서로 실질적으로 평행하고, 제2 표면 상의 임의의 2개의 지점들 사이의 최대 거리의 10%보다 크지 않은 거리로 서로 이격된다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 조명 장치는 하나 이상의 실드(shield) 부재를 포함하고, 실드 부재는 열 전도 요소의 제2 측면으로부터 멀어지도록 열 전도 요소의 제1 측면으로부터 연장된다.
본 발명의 하나의 양호한 태양에서는, 고상 발광기(예를 들어, LED)를 채용하고 실내(예를 들어, 천장에)에 장착될 수 있는 광 설비가 제공되며, 고상 발광기로부터의 열이 실내 환경으로 효과적으로 이송되고, 고상 발광기의 직접적인 시야가 가려지고(섬광을 감소시킴), 그리고/또는 광의 조준 및/또는 혼합 및/또는 여과가 광이 실내로 설비를 나가기 전에 및/또는 나갈 때 제공된다.
본 발명의 다른 양호한 태양에서는, 심미적으로 매력적이고 천장(또는 다른 구성 표면, 예를 들어 벽 또는 플로어) 내로 리세스될 수 있는 고상 발광기(예를 들어, LED)를 이용하는 광 설비가 제공된다. 특히, 본 발명의 실시예에서, 이러한 조명 설비는, 양호하게 섬광을 감소시킬 수 있고, "따뜻한" 색온도를 가질 수 있고, 높은 CRI Ra를 가질 수 있고, 매우 긴 수명을 가질 수 있고, 감소된 화재 위험성(또는 무시 가능한 화재 위험성)을 나타낼 수 있고, 에너지가 효율적일 수 있거나 그리고/또는 쉽게 설치될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면 및 본 발명에 대한 이하의 상세한 설명을 참고하여 더욱 완전하게 이해될 수 있다.
도1은 통상의 리세스된 광 설비의 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 조명 장치의 대표적인 실시예의 단면도이다.
도3은 도2에 도시된 평면 Ⅲ-Ⅲ을 따르는 도면이다.
도4는 본 발명에 따른 조명 장치의 하나의 실시예의 바닥 사시도이다.
도5는 본 발명에 따른 조명 장치의 다른 실시예의 단면도이다.
도6은 본 발명에 따른 조명 장치에 채용될 수 있는 발광 요소의 사시도이다.
도7은 동력 공급원에 전기적으로 연결된 본 발명에 따른 조명 장치를 도시하는 개략도이다.
도8은 광기전성 에너지 수집 장치에 전기적으로 연결된 본 발명에 따른 조명 장치를 도시하는 개략도이다.
도9는 본 발명에 따른 조명 장치의 다른 대표적인 실시예의 사시도이다.
도10은 본 발명에 따른 조명 장치의 다른 대표적인 실시예의 사시도이다.
도11은 본 발명에 따른 조명 장치의 다른 대표적인 실시예의 사시도이다.
도12는 본 발명에 따른 조명 장치의 다른 대표적인 실시예의 사시도이다.
도13은 본 발명에 따른 조명 장치의 다른 대표적인 실시예의 사시도이다.
도14는 본 발명에 따른 조면 장치에 채용될 수 있는 발광 요소의 제2 실시예의 사시도이다.
도15는 본 발명에 따른 조명 장치에 채용될 수 있는 발광 요소의 제3 실시예의 사시도이다.
위에서 주목한 바와 같이, 본 발명의 제1, 제2 및 제3 태양에서는, 하나 이상의 열 전도 요소, 복수의 고상 발광기 및 하나 이상의 반사 요소를 각각 포함하는 발광 장치가 제공된다. 본 발명의 제4 태양에서는, 하나 이상의 열 전도 요소 와 복수의 고상 발광기를 포함하는 조명 장치가 제공된다.
하나 이상의 열 전도 요소는 양호한 열 전도 뿐만 아니라, 배치되는 환경에서 그리고 예를 들어 구조 강성, 마모에 대한 저항성 및 부식 등의 설계 관점에서 적절하게 기능하는데 필요한 다른 특성들을 제공하는 임의의 재료로 이루어질 수 있다. 열 전도 요소가 구성될 수 있는 적합한 재료의 대표적인 예는 알루미늄이다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 열 전도 요소는 하나 이상의 전도 요소 개구를 한정한다. 몇몇의 이러한 실시예에서, 열 전도 요소는 전도 요소 개구를 둘러싼다.
예를 들어, 도2, 도4 및 도9 내지 도12(이하에 상세하게 기술됨)는 전도 요소 개구를 한정하고 둘러싸는 열 전도 요소를 포함하는 조명 장치를 각각 도시한다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예, 예를 들어 도13에서 도시된 조명 장치(이하에 상세하게 기술됨)에서, 열 전도 요소는 하나 이상의 전도 요소 개구를 한정하지만 전도 요소 개구를 둘러싸지 않는다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예, 예를 들어 도2, 도4 및 도9에서 도시된 조명 장치에서, 열 전도 요소는 실질적으로 도넛형이다. "도넛형(toroidal)"이라는 표현은 곡선과 동일한 평면에 놓여 있지만 곡선을 교차하는 라인에 대해 평면 폐쇄 곡선을 회전시킴으로써 생성될 수 있는 형상을 언급하도록 통상의 용도에 일치하여 본 명세서에 사용된다. 즉, "도넛형"이라는 표현은 원형과 동일한 평면에 놓이는 라인에 대하여 원형을 회전시킴으로써 생성될 수 있는 도넛 형상 뿐만 아니라, 동일한 평면에 놓이는 라인에 대하여 사각형, 삼각형, 불규칙한(추상적인) 형상 등을 회전시킴으로써 생성될 수 있는 형상을 포함한다. ("도넛형"을 포함하는) "실질적으로 도넛형"이라는 표현은 구조 상의 각각의 지점에 대한 y 좌표가 도넛형에 대한 공식에 이러한 지점의 x 좌표를 삽입함으로써 얻어진 값의 0.95배 내지 1.05배 내에 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "실질적으로", 예를 들어 "실질적으로 기밀한", "실질적으로 평행한", "실질적으로 환형", "실질적으로 투명한", "실질적으로 원뿔형", "실질적으로 절두원추형(frustoconical)", "실질적으로 원통형", "실질적으로 반타원형", "실질적으로 동심" 등은 예를 들어 인용된 형상부와 적어도 약 95% 대응한다는 것을 의미한다.
"실질적으로 기밀한"이라는 표현은 실질적으로 기밀한 구조가 개구를 침투하는 공기량의 5% 이하 만큼 침투되는 것을 의미한다.
"실질적으로 평행한"이라는 표현은 2개의 라인(또는 2개의 평면)이 90도의 5%의 각도, 즉 최대 4.5도 만큼 서로 분기한다는 것을 의미한다.
"실질적으로 환형"이라는 표현은 구조 상의 각각의 지점에 대한 y 좌표가 환형에 대한 공식에 이러한 지점의 x 좌표를 삽입함으로써 얻어진 값의 0.95배 내지 1.05배 내에 있다는 것을 의미한다.
"실질적으로 원뿔"이라는 표현은 구조 상의 각각의 지점에 대한 y 좌표가 원뿔에 대한 공식에 이러한 지점의 x 좌표를 삽입함으로써 얻어진 값의 0.95배 내지 1.05배 내에 있다는 것을 의미한다.
"실질적으로 절두원추형"이라는 표현은 구조 상의 각각의 지점에 대한 y 좌표가 절두원추형에 대한 공식에 이러한 지점의 x 좌표를 삽입함으로써 얻어진 값의 0.95배 내지 1.05배 내에 있다는 것을 의미한다.
"실질적으로 원통형"이라는 표현은 구조 상의 각각의 지점에 대한 y 좌표가 원통형에 대한 공식에 이러한 지점의 x 좌표를 삽입함으로써 얻어진 값의 0.95배 내지 1.05배 내에 있다는 것을 의미한다.
"실질적으로 동심"이라는 표현은 제1의 실질적으로 원형 자취(circular locus)의 지점들 상의 각각의 지점에 대한 y 좌표가 제1 원형에 대한 공식에 이러한 지점의 x 좌표를 삽입함으로써 얻어진 값의 0.95배 내지 1.05배 내에 있고, 제2의 실질적으로 원형 자취의 지점들 상의 각각의 지점에 대한 y 좌표가 제1 원형에 대한 공식에 이러한 지점의 x 좌표를 삽입함으로써 얻어진 값의 0.95배 내지 1.05배 내에 있고, 제1 원(circle)의 중심과 제2 원의 중심 사이의 거리가 하나의 원의 반경의 5% 이하라는 것을 의미한다.
"실질적으로 반타원형"이라는 표현은 반타원형이 x2/a2 + y2/b2 = 1, 여기서 y ≥ 0 이라는 공식을 갖도록 도시될 수 있고, 구조 상의 각각의 지점에 대한 y 좌표가 이러한 공식에 이러한 지점의 x 좌표를 삽입함으로써 얻어진 값의 0.95배 내지 1.05배 내에 있는 위치에서 가상축이 도시될 수 있다는 것을 의미한다.
"실질적으로 투명한"이라는 표현은 구조에 들어가는 광의 적어도 95%가 대향 측면 상의 구조를 관통하여 나간다는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 열 전도 요소는 하나 이상의 전도 요소 개구를 한정한다. 예를 들어, 열 전도 요소가 실질적으로 도넛형이고, 도넛형은 전도 요소 개구를 한정한다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 열 전도 요소는 실질적으로 환형이다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 열 전도 요소는 열이 확산되는 제2 측면을 갖는다. 몇몇 이러한 실시예에서, 열 전도 요소의 제2 측면은 개선된 열 확산(heat dissipation)을 제공하기 위해서 제2 측면의 표면 영역을 증가시키도록 일련의 핀(fin)[대안적으로 리세스된 슬롯(recessed slot)으로 칭함]을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 핀에 대안적으로 또는 핀에 부가하여, 제2 측면이 그 표면 영역을 더욱더 증가시키거나 그리고/또는 그 열적 저항성을 감소시키고 또한 만족한 외형을 제공하도록 코팅(coat), 처리(treat), 조직화(texture) 또는 패턴(pattern)될 수도 있다.
일반적으로, 임의의 양호한 고상 발광기 또는 발광기들은 본 발명에 따라 채용될 수 있다. 당업자라면 넓고 다양한 이러한 발광기들을 쉽게 사용할 수 있다. 이러한 고상 발광기는 무기적 및 유기적 발광기를 포함한다. 이러한 형태의 발광기의 예들은 다양한 [폴리머 발광 다이오드(PLEDs)를 포함하여, 무기적 또는 유기적] 발광 다이오드, 레이저 다이오드, 박막 전기발광 장치, 발광 폴리머(LEPs)를 포함하고, 그 다양성은 당업계에 공지되어 있다(그러므로, 이러한 장치들 및/또는 이러한 장치들이 이루어지는 재료들을 상세하게 기술할 필요는 없다).
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 고상 발광기는 LED이다.
발광 다이오드는 전류를 광으로 변환하는 공지된 반도체 장치이다. 다양한 발광 다이오드는 광범위한 목적을 위하여 상당히 다양한 분야에 사용된다.
더 구체적으로, 발광 다이오드는 p-n 접합 구조물을 가로질러 전위차가 인가될 때 광(자외선, 가시광선 또는 적외선)을 발산하는 반도체 장치이다. 발광 다이오드 및 여러 관련 구조물을 만드는 수많은 공지의 방법이 존재하며, 본 발명은 그러한 장치 중 어느 것도 채용할 수 있다. 예를 들어, 지(Sze)의 "반도체 장치의 물리학(Physics of Semiconductor Devices)"[1981년 제2판(2d Ed. 1981)]의 제12장 내지 제14장과 지(Sze)의 "현대 반도체 장치 물리학(Modern Semiconductor Device Physics)"(1998)의 제7장은 발광 다이오드를 포함한 다양한 광자 장치를 설명한다.
"발광 다이오드"라는 표현은 기본적인 반도체 다이오드 구조물(즉, 칩)을 칭하도록 본 명세서에 사용된다. (예를 들어) 전자제품 상점에서 판매되는 통상적으로 인지되고 상업적으로 구입 가능한 "LED"는 일반적으로 다수의 부품으로 이루어진 "패키징된(packaged)" 장치를 나타낸다. 이들 패키징된 장치는 일반적으로 미국 특허 제4,918,487호, 제5,631,190호 및 제5,912,477호에 설명된 것들과 같은 반도체 기반 발광 다이오드와, 다양한 와이어 연결부 및 발광 다이오드를 둘러싸는 패키지를 포함한다.
공지된 바와 같이, 발광 다이오드는 반도체 활성(발광) 층의 전도대와 가전자대 사이의 밴드 갭을 가로질러 전자를 여기시킴으로써 광을 발생시킨다. 전자 전이는 밴드 갭에 따라 변하는 파장의 광을 발생시킨다. 따라서, 발광 다이오드에 의해 발산되는 광의 색상(파장)은 발광 다이오드의 활성층의 반도체 재료에 따라 달라진다.
채용된 임의의 발광 다이오드 또는 다이오드들은 임의의 발광 다이오드들 중에서 선택될 수 있다. 다양한 발광 다이오드는 쉽게 얻을 수 있고, 또한 당업자에게 잘 알려져 있으므로, 이러한 장치 및/또는 이러한 장치가 이루어지는 재료를 상세하게 기술할 필요는 없다.
적합한 LED의 대표적인 예들이 이하에서 기술된다.
(1) 본 명세서에 의해 전체가 참조되는, 2005년 12월 22일자로 출원된 "조명 장치(Lighting Device)"라는 표제의 미국 특허 출원 제60/753,138호[발명자: 게랄드 에이치. 네글레이(Gerald H. Negley); 대리인 문서 번호 931_003 PRO].
(2) 본 명세서에 의해 전체가 참조되는, 2006년 4월 24일자로 출원된 "공간적으로 분리하는 루미퍼 필름에 의한 LED 내의 이동 스펙트럼 콘텐트(Shifting Spectral Content in LEDs by Spartially Separating Lumiphor Film)"라는 표제의 미국 특허 출원 제60/794,379호[발명자: 게랄드 에이치. 네글레이 및 안토니 폴 반 데 벤(Antony Paul van de Ven); 대리인 문서 번호 931_006 PRO].
(3) 본 명세서에 의해 전체가 참조되는, 2006년 5월 26일자로 출원된 "조명 장치"라는 표제의 미국 특허 출원 제60/808,702호(발명자: 게랄드 에이치. 네글레이 및 안토니 폴 반 데 벤; 대리인 문서 번호 931_009 PRO).
(4) 본 명세서에 의해 전체가 참조되는, 2006년 5월 26일자로 출원된 "고상 발광기 장치 및 그 제조 방법(Solid State Light Emitting Device and Method of Making Same)"이라는 표제의 미국 특허 출원 제60/808,925호(발명자: 게랄드 에이치. 네글레이; 대리인 문서 번호 931_010 PRO).
(5) 본 명세서에 의해 전체가 참조되는, 2006년 5월 23일자로 출원된 "조명 장치 및 제조 방법(Lighting Device and Method of Making)"이라는 표제의 미국 특허 출원 제60/802,697호(발명자: 게랄드 에이치. 네글레이; 대리인 문서 번호 931_011 PRO).
(6) 본 명세서에 의해 전체가 참조되는, 2006년 8월 23일자로 출원된 "조명 장치 및 조명 방법(LIGHTING DEVICE AND LIGHTING METHOD)"이라는 표제의 미국 특허 출원 제60/839,453호(발명자: 안토니 폴 반 데 벤 및 게랄드 에이치. 네글레이; 대리인 문서 번호 931_034 PRO).
(7) 본 명세서에 의해 전체가 참조되는, 2006년 11월 7일자로 출원된 "조명 장치 및 조명 방법"이라는 표제의 미국 특허 출원 제60/857,305호(발명자: 안토니 폴 반 데 벤 및 게랄드 에이치. 네글레이; 대리인 문서 번호 931_027 PRO).
(8) 본 명세서에 의해 전체가 참조되는, 2006년 10월 12일자로 출원된 "조명 장치 및 그 제조 방법(LIGHTING DEVICE AND METHOD OF MAKING SAME)"이라는 표제의 미국 특허 출원 제60/851,230호(발명자: 게랄드 에이치. 네글레이(Gerald H. Negley); 대리인 문서 번호 931_041 PRO).
백색으로 지각되는 광은 기본적으로 둘 이상의 색상(또는 파장)의 혼합이므로, 백색광을 발생시킬 수 있는 단일 발광 다이오드 접합체는 개발되어 있지 않다. 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드로 형성된 발광 다이오드 픽셀을 갖는 "백색" LED 램프가 생산되고 있다. (1) 청색광을 발생시키는 발광 다이오드, (2) 발광 다이오드에 의해 발산된 광에 의한 여기에 응답하여 황색 광을 발산하는 발광 재료(예를 들어, 인광체)를 포함하고, 청색광과 황색광이 혼합될 때 백색광으로 지각되는 광을 발생시키는 다른 "백색" LED가 생산되고 있다.
또한, 원색이 아닌 색상들의 조합을 생성하기 위해 원색들을 혼합하는 것은 이 기술 및 다른 기술에서 대체로 잘 이해된다. 일반적으로, 1931 CIE 색도도(Chromaticity Diagram)(1931년에 수립된 원색의 국제 표준) 및 1976 CIE 색도도(1931 색도도와 유사하지만, 도표 상의 유사한 거리가 유사한 지각 색상의 차이를 나타내도록 수정됨)는 원색들의 가중합으로서 색상을 형성하는데 유용한 기준을 제공한다.
효율적인 백색 LED 램프의 CRI Ra는 백열등 소스(약 100의 Ra)에 비교하여 일반적으로 낮다. 추가적으로, LED를 위한 색 온도는 일반적으로 "더 차갑고"(~5500K), 이에 따라 백열 전구 또는 CCFL 전구(~2800K)의 색 온도가 다소 양호하지 못하다. LED 내의 이들 양쪽의 불완전성들은 다른 LED의 추가 또는 선택된 포화도에 이른 색들의 루미퍼에 의해 개선될 수 있다. 위에서 지적된 바와 같이, 본 발명에 따른 광원은 특정한 (x, y) 색도 좌표의 광원의 특정한 색상 "혼합"을 이용할 수 있다{본 명세서에 의해 전체로 참조되는, 2005년 12월 21일자로 출원된 "조명 장치(Lighting Device)"라는 표제의 미국 특허 출원 제60/752,555호[발명자: 안토니 폴 반 데 벤(Antony Paul Van de Ven) 및 게랄드 에이치. 네글레이(Gerald H. Negley, Antony)] 참조}. 예를 들어, 추가의 선택된 포화도에 이른 소스로부터 의 광은 임의의 변색 영역 없이 균일한 조명을 제공하도록 광범위한 스펙트럼 소스로 혼합될 수 있고, 양호하다면 심미적인 이유를 위하여, 개별 발광기들은 조명원 또는 개구가 직접 보여질 때 분별 장치 또는 분별 색상 영역들로 보이지 않을 수 있도록 이루어질 수 있다.
따라서 발광 다이오드는 개별적으로 또는 임의의 조합으로 사용될 수 있고, 선택에 따라서는 임의의 원하는 지각 색상(백색 포함)의 광을 발생시키기 위해 하나 이상의 발광 재료[예를 들어, 인광체 또는 신틸레이터(scintillator)] 및/또는 필터와 함께 사용될 수 있다. 따라서, 예를 들어 에너지 효율, 연색지수(CRI Ra), 광효율(lm/W), 및/또는 사용 시간을 향상시키기 위해 기존의 광원을 발광 다이오드 광원으로 교체하려는 노력이 진행되는 영역은 광의 특정 색상 또는 색상 혼합에 한정되지 않는다.
다양한 발광 재료[본원에 참조로 합체된 미국 특허 제6,600,175호에 개시된 바와 같이 "루미퍼(lumiphors)" 또는 "루미퍼릭(luminophoric)"으로도 알려짐]가 공지되어 있으며, 당업자가 구입하는 것이 가능하다. 예를 들어, 인광체는 여기 복사열원에 의해 여기될 때 반응 복사열(예를 들어, 가시광)을 발산하는 발광 재료이다. 많은 예에서, 반응 복사열은 여기 복사열의 파장과는 상이한 파장을 갖는다. 발광 재료의 다른 예는 신틸레이터, 자외선의 조사시에 가시 스펙트럼으로 빛을 내는 데이 글로우(day glow) 테이프 및 잉크를 포함한다.
발광 재료는 하향 변환, 즉 광자를 더 낮은 에너지 레벨(더 긴 파장)로 변환하는 재료 또는 상향 변환, 즉 광자를 더 높은 에너지 레벨(더 짧은 파장)로 변환 하는 재료인 것으로 분류될 수 있다.
채용한다면, 발광 재료(또는 재료들)은 임의의 양호한 발광 재료일 수 있다. 위에서 주목한 바와 같이, 당업자에게는 다양한 발광 재료에 익숙하고 쉽게 이용할 수 있다. 하나 이상의 발광 재료들은 하향 변환 또는 상향 변환일 수 있거나 양쪽 형태의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 하나 이상의 발광 재료들은 자외선 광 등의 조명과 동시에 가시 스펙트럼 내에 성장하는 인광체, 신틸레이터, 데이 글로우 테이프 및 잉크로부터 선택될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 "루미퍼(lumiphor)"라는 표현은 임의의 발광 요소, 즉 쉽고 다양하게 이용할 수 있고 당업자에게 잘 알려진 발광 재료를 포함하는 임의의 요소를 칭한다.
LED 장치에 발광 재료를 포함시키는 것은 예를 들어 혼합 또는 코팅 공정에 의해, 위에서 기술한 바와 같이, 상술한 투명하거나 또는 반투명한 캡슐 재료(예를 들어, 에폭시계, 실리콘계, 또는 유리계, 금속산화계 등의 재료)에 발광 재료를 첨가함으로써 달성될 수 있다.
예를 들어, 미국 특허 제6,963,166호[야노(Yano) '166]은 통상적인 발광 다이오드 램프가 발광 다이오드 칩, 발광 다이오드 칩을 피복하기 위한 총탄형 반투명 하우징, 발광 다이오드 칩에 전류를 공급하기 위한 리드, 및 균일한 방향으로 발광 다이오드 칩의 발산을 반사하기 위한 컵 반사기를 포함하고, 발광 다이오드 칩이 제1 수지 부분으로 둘러싸이고, 또한 제2 수지 부분으로 둘러싸이는 것을 개 시하고 있다. 야노 '166에 따르면, 제1 수지 부분은 컵 반사기를 수지 재료로 충전하고, 컵 반사기의 하부에 발광 다이오드 칩이 장착된 후에 와이어에 의해 음극 및 양극을 리드에 전기적으로 접속시킨 후에 경화시킴으로써 얻어진다. 야노 '166에 따르면, 인광체가 제1 수지 부분에 산재되어, 발광 다이오드 칩으로부터 발산된 광(A)에 의해 여기되고, 여기된 인광체는 광(A)보다 긴 파장을 가진 형광["광(B)]을 발생시키고, 광(A)의 일부가 인광체를 포함하는 제1 수지 부분을 투과하며, 그 결과 광(A)과 광(B)을 혼합한 광(C)이 조명으로서 사용된다.
상술한 바와 같이, "백색 LED 광"(즉, 백색 또는 거의 백색으로 지각되는 광)은 백색 백열 램프의 잠재적인 대체품인 것으로 조사되었다. 백색 LED 램프의 대표적인 예는 YAG와 같은 인광체로 코팅된 인듐 갈륨 니트라이드(InGaN) 또는 갈륨 니트라이드(GaN)로 만들어진 청색 발광 다이오드 칩의 패키지를 포함한다. 그러한 LED 램프에서, 청색 발광 다이오드 칩은 약 450㎚의 파장으로 발산을 일으키고, 그러한 발산을 받은 인광체는 약 550㎚의 정점 파장을 가진 황색 형광을 발생시킨다. 예를 들어, 몇몇 설계에서, 백색 발광 다이오드는 청색 발광 반도체 발광 다이오드의 출력 표면에 세라믹 인광체 층을 형성함으로써 제조된다. 발광 다이오드 칩으로부터 발산된 청색 광선의 일부는 인광체를 통과하는 한편, 발광 다이오드 칩으로서 발산된 청색 광선의 일부는 인광체에 의해 흡수되며, 인광체는 여기되어 황색 광선을 발산한다. 발광 다이오드로부터 발산된 청색 광선의 일부는 인광체를 투과하며, 인광체에 의해 발산된 황색광과 혼합된다. 관찰자는 청색광과 황색광의 혼합광을 백색광으로 지각한다.
역시 상술한 바와 같이, 다른 타입의 LED 램프에서는, 자외선을 발산하는 발광 다이오드가 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 광선을 발생시키는 인광체 재료와 조합된다. 그러한 "RGB LED 램프"에서, 발광 다이오드 칩으로부터 복사된 자외선은 인광체를 여기시켜서, 인광체가 적색, 녹색 및 청색 광선을 발산하게 하고, 이 광선들은 혼합되었을 때 사람의 눈에 백색광으로 지각된다. 결과적으로, 이들 광선의 혼합광으로서 백색광이 또한 얻어질 수 있다.
하나 이상의 루미퍼는 각각 상술한 바와 같이 당업자에게 공지된 다양한 루미퍼 중 임의의 루미퍼일 수 있다. 예를 들어, 각각의 루미퍼는 하나 이상의 인광체를 포함할 있다(또는 하나 이상의 인광체로 구성되거나 또는 기본적으로 구성될 수 있다). 하나 이상의 루미퍼는 원한다면 예를 들어 에폭시, 실리콘, 유리, 금속산화물 또는 임의의 다른 적절한 재료로 만들어진 하나 이상의 고투과성(예를 들어, 투명 또는 실질적으로 투명하거나 다소 확산성인) 바인더를 더 포함할 수 있다(또는 하나 이상의 고투과성 바인더로 구성되거나 또는 기본적으로 구성될 수 있다)(예를 들어 하나 이상의 바인더를 포함하는 임의의 주어진 루미퍼에서, 하나 이상의 인광체가 하나 이상의 바인더 내에 산재될 수 있음). 예를 들어, 루미퍼가 두꺼울수록, 대체로 인광체의 중량%는 낮을 수 있다. 인광체의 중량%의 대표적인 예는 약 3.3 중량% 내지 약 4.7 중량%를 포함하지만, 상술한 바와 같이, 루미퍼의 전체적인 두께에 따라, 일반적으로 인광체의 중량%는 예를 들어 0.1 중량% 내지 100 중량%까지의 임의의 값일 수 있다(예를 들어, 순수한 인광체를 고온 등방압 성형 공정에 의해 처리함으로써 형성된 루미퍼). 채용한다면, 이러한 루미퍼는 많은 수의 잘 알려진 첨가제, 예를 들어 디퓨저(diffuser), 스캐터러(scatterer), 틴트(tint) 등을 더 포함할 수 있다.
채용된 임의의 루미퍼는 임의의 루미퍼들 중에 선택될 수 있다. 다양한 루미퍼들은 쉽게 입수 가능하고 당업자에게 잘 알려져 있으므로, 이러한 장치 및/또는 이러한 장치를 이루는 재료를 상세하게 기술할 필요는 없다.
본 발명에 따른 장치에서 사용하기에 적합한 루미퍼의 대표적인 예는, 본 발명에 따른 장치에서 사용하기에 적합한 발광 다이오드들을 위에서 개시한 특허 출원들에서 기술한 것들 뿐만 아니라, 본 명세서에 의해 전체가 참조되는, "조명 장치 및 조명 방법(LIGHTING DEVICE AND LIGHTING METHOD)"이라는 표제의 2006년 8월 23일자로 출원된 미국 특허 출원 제60/839,453호[발명자: 안토니 폴 반 데 벤(Antony Paul van de Ven) 및 게랄드 에이치. 네글레이(Gerald H. Negley); 대리인 문서 번호 931_034 PRO]에서 개시된 것들을 포함한다.
상술한 바와 같이, 임의의 원하는 수의 고상 발광기를 포함할수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 조명 장치는 50개 이상의 발광 다이오드를 포함할 수 있거나, 또는 100개 이상의 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 일반적으로, 현행의 발광 다이오드에서는, 다수의 작은 발광 다이오드를 사용함으로써 더 큰 효율이 달성될 수 있다(예를 들어, 0.1 ㎟의 표면적을 각각 갖는 100개의 발광 다이오드 대 0.4 ㎟의 표면적을 각각 갖는 25개의 발광 다이오드; 다른 면에서는 동일함).
유사하게, 낮은 전류 밀도에서 작동하는 발광 다이오드는 대체로 더 효율적이다. 임의의 특정한 전류를 사용하는 발광 다이오드가 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 본 발명의 일 태양에서, 50 밀리암페어 이하의 전류를 각각 사용하는 발광 다이오드가 채용될 수 있다.
다수의 고상 발광기(광의 단일 지점원에 반대로)를 가짐으로써, 광원은 그림자에 의해 덜 영향을 받으며, 즉, 발광 영역보다 더 작은 대상물이 발광 영역의 전방에 놓여 있는 경우, 광선의 일부분만이 차단될 것이다. 광원은 휴이겐스(Huygens) 원리(각각의 소스는 구면 파로서 전방에 작용)를 따르기 때문에, 그림자의 관찰이 보여지지 않고, 조명원의 단지 약간의 흐림(dimming)이 보여진다(다닐 필라멘트가 채용되어, 광이 실질적으로 흐려지고 그림자가 관찰되는 것과 대조됨).
고상 발광기는, (1) 가시 스펙트럼 내의 다른 파장 범위 내에서 광을 방출하는 2개 이상의 발광 다이오드와, (2) 적외선 스펙트럼 내의 다른 파장 범위 내에서 광을 방출하는 2개 이상의 발광 다이오드와, (3) 자외선 스펙트럼 내의 다른 파장 범위 내에서 광을 방출하는 2개 이상의 발광 다이오드와, (4) 가시 스펙트럼 내의 광을 방출하는 하나 이상의 발광 다이오드 및 적외선 스펙트럼 내의 광을 방출하는 하나 이상의 발광 다이오드와, (5) 가시 스펙트럼 내의 광을 방출하는 하나 이상의 발광 다이오드 및 자외선 스펙트럼 등 내의 광을 방출하는 하나 이상의 발광 다이오드를 포함하여, 적외선광, 가시광 및 자외선광의 범위 내에서 임의의 양호한 파장 또는 파장들(또는 파장 범위 또는 파장 범위들)의 광을 방출할 수 있다.
반사 요소는 임의의 적합한 반사 재료로 이루어질 수 있다. 당업자라면 다양한 이러한 재료에 익숙해 있고, 쉽게 입수할 수 있다. 반사 요소로 이루어질 수 있는 적합한 재료의 대표적인 예는 후루카와(일본 회사)에 의해 MCPET 상표로 판매 된 재료이다.
반사 요소는 임의의 양호한 형상일 수 있다. 반사 요소의 대표적인 형상의 예는 중공 원뿔형(또는 실질적으로 원뿔형), 중공 절두원추형(또는 실질적으로 절두원추형), 중공 원통형(또는 실질적으로 원통형) 및 중공 반타원형(또는 실질적으로 반타원형)을 포함하거나, 중공 원뿔형(또는 실질적으로 원뿔형), 중공 절두원추형(또는 실질적으로 절두원추형), 중공 원통형(또는 실질적으로 원통형) 및 중공 반타원형(또는 실질적으로 반타원형) 중에 개별적으로 선택된 하나 이상의 부분들을 포함하는 임의의 형상을 포함한다. 선택적으로, 반사 요소는 수많은 오목한 표면을 포함할 수 있고, 하나 이상의 발광 다이오드는 임의의 또는 모든 이러한 오목한 표면 상에 장착될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 반사기는 반사기 상의 광 입사가 개구를 향하여 반사되고 지향하도록 고 반사 평면(>90%)을 포함한다. 다른 실시예에서, 반사기를 만곡 표면을 포함한다.
다른 실시예에서, 특히 링 또는 둥근 고정구(fixture)에 관련하여, 반사기는 개별 방사기로부터의 광이 개구의 평면 내에서의 유사한 지점으로 지향되도록 콘(cone) 또는 일련의 각면(facet)을 포함한다.
본 발명에 따른 제2 및 제3 태양에서, 그리고 본 발명의 제4 태양에 따른 몇몇 실시예에서, 고상 발광기 및 반사 요소는 열 전도 요소의 제1 측면 상에 장착된다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 열 전도 요소의 제1 측면의 제1 부분(즉, 반사 표면이 장착되는 부분)과 열 전도 요소의 제1 측면의 제2 부분(즉, 고상 발광기가 장착되는 부분)은 제1 부분이 제2 부분의 반경방향 바깥쪽에 있는 상태로 실질적으로 동심이다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 열 전도요소의 제1 측면의 제2 부분(즉, 고상 발광기가 장착되는 부분)은 전도 요소 개구를 둘러싼다.
본 발명의 조명 장치는 구성 표면, 예를 들어, 천장, 벽 또는 플로어 내에 설치될 수 있다. 조명 장치를 설치하는 하나의 방법에 따라서, 구성 표면 개구는 구성 표면 내에 형성되고, 조명 장치는 열 전도 요소의 접촉 영역(즉, 열 전도 요소의 제1 측면의 제1 부분)이 구성 표면 개구를 둘러싸도록 위치되고(예를 들어, 제1 측면의 제1 부분은 구성 표면 개구에 적어도 인접한 위치들에서 구성 표면과 접촉할 수 있고), 이어서 조명 장치는 (당업자에게는 본 발명에 따른 조명 장치와 같은 조명 장치를 다른 구성 표면에 부착시키는 다양한 방식에 익숙한) 임의의 적합한 방식으로 구성 표면에 부착된다.
본 발명의 상세한 설명(이전의 명세서 단락 포함)에서 사용된 바와 같은 "접촉하는(in contact with)"이라는 표현은 제2 구조물과 "접촉하는" 제1 구조물이 제2 구조물과 직접 접촉할 수 있거나, 하나 이상의 간섭 구조물(즉, 간접 접촉)에 의해 제2 구조물로부터 분리될 수 있으며, 제1 및 제2 구조물과 하나 이상의 간섭 구조물이 제1 및 제2 구조물의 표면 및 하나 이상의 간섭 구조물의 표면으로부터 선택된 다른 표면과 직접 접촉되는 하나 이상의 표면을 각각 가진다는 것을 의미한다.
본 발명에 다른 몇몇 실시예에서, 다른 발광기(즉, 고상 발광기와 다름)가 포함될 수 있다. 예를 들어, 복수의 고상 발광기를 포함하는 본 발명에 따른 조명 장치는 하나 이상의 백열 발광기 및/또는 하나 이상의 형광 발광기를 더 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 각각의 다른 발광기로부터의 광은 원하는 경우에 함께 혼합될 수 있다.
상술된 바와 같이, 선택적인 광 투과 플레이트가 원한다면 포함될 수 있다. 본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 약간의 산란 반사율(diffuse reflectance)을 갖는 반사기를 이용하여 다수의 방출기로부터의 광을 반사기 상의 동일 지점으로 지향시키거나, 대안적으로, 광이 개구 내의 공통 지점으로 지향되는 경우에 혼합 또는 산란 기능을 가질 수 있고 개구를 덮는 광 투과 플레이트를 이용함으로써, 개별 발광기로부터의 광은 혼합될 수 있다.
이러한 광 투과 플레이트는, 유리, 플라스틱, 크리스탈 재료 또는 복합 재료와 같은 투명한 재료를 포함할 수 있고, 조직화된 표면 또는 표면들을 포함할 수 있고, 이러한 조직화된 표면은 에칭, 연마, 임프린팅(imprinting), 코팅 또는 캐스팅에 의해 형성되고, 임의의 실시예에서 광을 혼합하는 것에 부가하여 광이 양호한 사출 각도를 형성하도록 홀로그래픽 타입 형상 또는 마이크로 렌즈 또는 렌즈모양 타입 렌즈 배치와 같은 형상을 포함할 수 있다.
광 투과 플레이트는, 포함된다면, 원한다면, 산란 재료, 루미퍼, 착색제, 스캐터링 입자, 나노 입자 및 다른 굴절률의 영역들을 포함할 수 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 광 투과 플레이트의 표면은, 포함된다면, 플레 이트를 통해 투과된 광량을 최대화하도록 비반사 표면 재료 또는 그와 같은 것으로 처리될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 조명 장치의 몇몇 실시예는, 원한다면, 고상 발광기의 관찰을 차단하기 위해서 열 전도 요소의 제2 측면으로부터 멀어지도록 열 전도 요소의 제1 측면으로 연장되는 실드 부재를 포함한다. 이러한 실드 부재는, 제공된다면, 임의의 적합한 재료, 예를 들어 반사요소를 형성하는데 적합한 임의의 재료로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 렌즈 및/또는 하나 이상의 반사기는 반사 요소에 의해 그 반사 이전에 발광기의 광을 시준하기 위해서 고상 발광기에 인접한 열 전도 요소 상에 장착될 수 있다.
당업자에게는 고상 발광기를 다양한 구조물에 부착시키는 다양한 방식에 익숙해 있고, 이러한 방식들은 고상 발광기를 본 발명에 따른 열 전도 요소에 부착시키도록 채용될 수 있다.
예를 들어, LED는 열 전도 요소의 제1 측면 상에 장착될 수 있고, 열 전도 요소에 열적으로 연결될 수 있으며, 이에 의해 LED에 의해 발생된 열은 열 전도 요소의 본체를 통해 전도되어 열 전도 요소의 제2 측면 상으로 확산된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 고상 발광기는 방출된 광이 제1 측면의 평면(및/또는 전도 요소 개구)에 수직인 축의 +/- 70의 각도 내에서 실질적으로 지향되도록 위치된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 방출기로부터의 광은 광의 상당한 부분이 전도 요소 개구를 향해 그리고 통해 반사되도록 반사 요소 상에 사출된다.
당업자에게는 발광 요소를 다양한 구조물에 부착시키는 다양한 방식에 익숙해 잇고, 이러한 방식들은 본 발명에 따라 채용될 수 있다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 고상 발광기는 당업자에게 공지된 바와 같이 예를 들어 열적 유동을 촉진하는 전도 테이프, 에폭시 또는 임의의 다른 적합한 중간층(interlayer)을 이용하여, 발광기(예를 들어, 칩)를 열적으로 싱킹(sinking)함으로써 열 전도 요소에 부착된다.
고상 발광기에 의해 생성된 열 하중은 열 전도 요소의 표면에 거쳐 그리고 열 전도 요소의 깊이를 통해 분산된다. 고상 발광기가 열 전도 요소의 표면 영역에 거쳐서 더욱 균일하게 분산될수록, 가열 하중은 더욱더 균일하게 분산된다. 결과적으로, 열 전도 요소는 더욱 효율적인 열 확산을 제공할 수 있고, 결과적으로 열 전도 요소는 원한다면 다른 경우에서보다 더 작게 이루어질 수 있다.
하나 이상의 발광 요소(즉, 루미퍼)는, 제공될 때, 임의의 양호한 형태일 수 있다. 예를 들어, 일 태양에서, 본 발명에 따른 조명 장치는 제1 발광 재료를 포함하는 하나 이상의 발광 요소를 포함할 수 있고, 발광 요소는 발광 요소 및 열 전도 요소 및/또는 반사 요소가 내부 공간을 한정하도록 조명 장치에 부착되고, 하나 이상의 고상 발광기는 내부 공간 내에 위치된다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예에서, 조명 장치는 적어도 제1 발광 요소 영역 및 제2 발광 요소 영역을 포함하는 하나 이상의 발광 요소를 포함하고, 제1 발광 요소 영역은 제1 발광 재료를 포함하고, 제2 발광 요소 영역은 제2 발광 재료를 포 함하고, 제1 발광 재료는 여기되면서 제1 파장(또는 파장의 범위)의 광을 방출하고, 제2 발광 재료는 여기되면서 제2 파장(또는 파장의 범위)의 광을 방출하고, 제2 파장(또는 파장의 범위)은 제1 파장(또는 파장의 범위)과 다르다.
대안적으로 또는 부가적으로, 하나 이상의 발광 요소는 하나 이상의 반사 요소(들)의 적어도 일부분의 부분으로 또는 부분 상에 제공될 수 있다.
마찬가지로, 하나 이상의 색상 표면 및/또는 색상 필터가 발광 요소에 대하여 본 명세서에 기술된 바와 같이 임의의 위치에서 제공될 수 있다.
이러한 발광 요소, 색상 표면 및/또는 색상 필터는, (1) 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 라인 세그먼트에 의해 둘러싸여진 1931 CIE 색도도 상의 영역 내에 있는 지점을 한정하는 x, y 색 좌표를 갖고, 제1 라인 세그먼트는 제1 지점을 제2 지점에 연결하고, 제2 라인 세그먼트는 제2 지점을 제3 지점에 연결하고, 제3 라인 세그먼트는 제3 지점을 제4 지점에 연결하고, 제4 라인 세그먼트는 제4 지점을 제5 지점에 연결하며, 제5 라인 세그먼트는 제5 지점을 제1 지점에 연결하고, 제1 지점은 0.32, 0.40의 x, y 좌표를 가지고, 제2 지점은 0.36, 0.48의 x, y 좌표를 가지며, 제3 지점은 0.43, 0.45의 x, y 좌표를 가지고, 제4 지점은 0.42, 0.42의 x, y 좌표를 가지고, 제5 지점은 0.36, 0.38의 x, y 좌표를 갖는 광의 조합을 혼합하는 것과 같은 임의의 양호한 방식으로 광의 조합을 제공하고, (2) 600 nm 내지 630 nm 범위의 우세한 파장을 갖거나(2006년 4월 20일에 출원된 미국 특허 출원 제60/793,524호, 2006년 4월 20일에 출원된 미국 특허 출원 제60/793,518호, 2006년 4월 20일에 출원된 미국 특허 출원 제60/793,530호, 2006년 11월 7일에 출원된 미국 특허 출원 제60/875,305호, 2006년 12월 4일에 출원된 미국 특허 출원 제11/566,440호 및 2006년 12월 7일에 출원된 미국 특허 출원 제60/868,986호에서 개시된 바와 같이), 자외선 광을 방출하는 LED에 의해 여기된 발광 요소로부터 (백색광으로 인식되는 광을 제공하도록) 빨간색, 녹색 및 청색 광의 조합을 제공하도록 채용될 수 있다.
본 발명에서 사용하는데 적합한 대표적인 예들은 본 명세서에 개시내용 전체가 참조되는 2007년 2월 22일에 출원된 "조명 장치 및 조명하는 방법, 조명 필터 및 광을 필터링하는 방법(LIGHTING DEVICE AND METHODS OF LIGHTING, LIGHT FILTERS AND METHODS OF FILTERING LIGHT)"이라는 표제의 미국 특허 출원 제60/891,148호(발명자: 안토니 폴 반 데 벤; 대리인 문서 번호 931_057 PRO)에서 개시된 것들을 포함한다.
일반적으로, 임의의 수의 색상들의 광은 본 발명에 따른 발광 장치에 의해 조합될 수 있다. 광 색상의 조합의 대표적인 예는 이하에서 기술되어 있다.
(1) 본 명세서에 의해 전체가 참조되는, 2005년 12월 21일자로 출원된 "조명 장치 및 조명 방법(Lighting Device and Lighting Method)"이라는 표제의 미국 특허 출원 제60/752,555호(발명자: 안토니 폴 반 데 벤 및 게랄드 에이치. 네글레이; 대리인 문서 번호 931_004 PRO).
(2) 본 명세서에 의해 전체가 참조되는, 2005년 12월 21일자로 출원된 "조명용 사인 및 방법(SIGN AND METHOD FOR LIGHTING)"이라는 표제의 미국 특허 출원 제60/752,556호(발명자: 게랄드 에이치. 네글레이 및 안토니 폴 반 데 벤; 대리인 문서 번호 931_005 PRO).
(3) 본 명세서에 의해 전체가 참조되는, 2006년 4월 20일자로 출원된 "조명 장치 및 조명 방법"이라는 표제의 미국 특허 출원 제60/793,524호(발명자: 안토니 폴 반 데 벤; 대리인 문서 번호 931_012 PRO).
(4) 본 명세서에 의해 전체가 참조되는, 2006년 4월 20일자로 출원된 "조명 장치 및 조명 방법"이라는 표제의 미국 특허 출원 제60/793,518호(발명자: 게랄드 에이치. 네글레이 및 안토니 폴 반 데 벤; 대리인 문서 번호 931_013 PRO).
(5) 본 명세서에 의해 전체가 참조되는, 2006년 4월 20일자로 출원된 "조명 장치 및 조명 방법"이라는 표제의 미국 특허 출원 제60/793,530호(발명자: 안토니 폴 반 데 벤 및 게랄드 에이치. 네글레이; 대리인 문서 번호 931_014 PRO).
(6) 본 명세서에 개시 내용 전체가 참조되는, 2006년 4월 12일자로 출원된 "조명 장치 및 조명 방법"이라는 표제의 미국 특허출원 제11/566,440호(발명자: 안토니 폴 반 데 벤 및 게랄드 에이치. 니글레이; 대리인 문서 번호 931_035 NP).
(7) 본 명세서에 개시 내용 전체가 참조되는, 2006년 7월 12일자로 출원된 "조명 장치 및 조명 방법"이라는 표제의 미국 특허출원 제60/868,986호(발명자: 안토니 폴 반 데 벤 및 게랄드 에이치. 니글레이; 대리인 문서 번호 931_053 PRO).
본 발명의 조명 장치에서 고상 발광기는 임의의 소정 패턴으로 배열되고, 임의의 소정 방식으로 장착되고, 임의의 소정 방법으로 전기를 공급받을 수 있다. 당업자는 매우 다양한 장치배열, 장착 방식 및 전력 공급 장치에 정통하며, 임의의 이러한 장치배열, 방식 및 장치는 본 발명과 함께 채용될 수 있다. 본 발명의 조명 장치는 임의의 소정 전원이 전기적으로 연결(또는 선택적으로 연결)될 수 있으 며, 당업자는 다양한 이러한 전원에 정통하다.
예를 들어, 다중 다이가 사각 그리드를 포함하는 많은 방식으로 또는 일련의 동심 링으로서 배열될 수 있다. 이들 장치배열은 조사원의 유효 크기(면적)를 증가시킨다.
가시광원의 장치배열, 가시광원을 장착하기 위한 장착 구조 및 방식, 가시광원에 전기를 공급하기 위한 장치, 가시광원용 하우징, 가시광원용 고정구, 가시광원용 전원 및 완성된 조명 조립체의 대표적인 예들이 하기 문헌들에 개시되어 있으며, 이들 문헌 모두는 본 발명의 조명 장치에 적절할 수 있다.
(1) 본 명세서에 개시 내용 전체가 참조되는, 2005년 12월 21일자로 출원된 "조명 장치"라는 표제의 미국 특허출원 제60/752,753호(발명자: 게랄드 에이치. 니글레이, 안토니 폴 반 데 벤 및 닐 헌터; 대리인 문서 번호 931_002 PRO).
(2) 본 명세서에 개시 내용 전체가 참조되는, 2006년 5월 5일자로 출원된 "조명 장치"라는 표제의 미국 특허출원 제60/798,446호(발명자: 안토니 폴 반 데 벤; 대리인 문서 번호 931_008 PRO).
(3) 본 명세서에 개시 내용 전체가 참조되는, 2006년 9월 18일자로 출원된 "조명 장치, 조명 조립체, 고정구 및 이들의 사용 방법"이라는 표제의 미국 특허출원 제60/845,429호(발명자: 안토니 폴 반 데 벤; 대리인 문서 번호 931_019 PRO).
(4) 본 명세서에 개시 내용 전체가 참조되는, 2006년 9월 21일자로 출원된 "조명 조립체, 조명 조립체 설치 방법 및 광 교체 방법"이라는 표제의 미국 특허출원 제60/846,222호(발명자: 안토니 폴 반 데 벤 및 게랄드 에이치. 니글레이; 대리 인 문서 번호 931_021 PRO).
(5) 본 명세서에 개시 내용 전체가 참조되는, 2006년 5월 31일자로 출원된 "조명 장치 및 조명 방법"이라는 표제의 미국 특허출원 제60/809,618호(발명자: 게랄드 에이치. 니글레이, 안토니 폴 반 데 벤 및 토마스 지. 코울맨; 대리인 문서 번호 931_017 PRO).
(6) 본 명세서에 개시 내용 전체가 참조되는, 2006년 11월 13일자로 출원된 "조명 장치, 조사된 인클로저 및 조명 방법"이라는 표제의 미국 특허출원 제60/858,558호(발명자: 게랄드 에이치. 니글레이; 대리인 문서 번호 931_026 PRO).
또한, 임의의 소정 회로 소자가 본 발명에 따른 조명 장치에 에너지를 공급하기 위해 채용될 수 있다. 본 발명을 실시하는데 사용될 수도 있는 회로 소자의 대표적인 예들이 하기 문헌들에 개시되어 있다.
(1) 본 명세서에 개시 내용 전체가 참조되는, 2006년 6월 1일자로 출원된 "냉각부를 갖는 조명 장치"라는 표제의 미국 특허출원 제60/809,959호(발명자: 토마스 지. 코울맨, 게랄드 에이치. 니글레이 및 안토니 폴 반 데 벤; 대리인 문서 번호 931_007 PRO).
(2) 본 명세서에 개시 내용 전체가 참조되는, 2006년 5월 31일자로 출원된 "조명 장치 및 조명 방법"이라는 표제의 미국 특허출원 제60/809,595호(발명자: 게랄드 에이치. 니글레이; 대리인 문서 번호 931_018 PRO).
(3) 본 명세서에 개시 내용 전체가 참조되는, 2006년 9월 13일자로 출원된 "하부측 모스펫 전류 제어부를 갖춘 부스터/플라이백 전원 토폴로지"라는 표제의 미 국 특허출원 제60/844,325호(발명자: 피터 제이 마이어; 대리인 문서 번호 931_020 PRO).
본 발명의 몇몇 실시예에서, 전력은 전도성 트랙을 거쳐 고상 발광기로 공급된다. 이러한 전도성 트랙은 전기를 전도시키는 임의의 적절한 구조체일 수 있다. 당업자는 매우 다양한 형태로 제공되는 매우 다양한 전도성 트랙에 정통하여 이를 용이하게 제공할 수 있다. 예를 들어, 전도성 트랙은 열 전도 요소[및/또는 조명 장치의 추가적인 구성요소(들)] 상에 형성된, 페인팅된 또는 프린팅된 금속 도금된 트레이스이거나, 열 전도 요소의 표면 또는 표면들을 따라 배치된 와이어 또는 리드 프레임일 수 있다.
본 명세서에 사용되는 "전도성 트랙"이란 용어는 전도성부를 포함하고, 임의의 다른 구조체, 예를 들어 하나 이상의 절연층을 추가로 포함할 수도 있는 구조체를 말한다. 예를 들어, 특히, 전기를 전도시킬 수 있는 하우징 상에 장착되는 전도성 트랙은 절연층 및 전도층으로 구성될 수도 있으며(이 경우, 전도성 트랙의 절연층은 하우징과 접촉하고 전도성 트랙의 전도층은 하우징과 접촉하지 않는 상태에서 전도성 트랙이 하우징에 장착되며), 하나 이상의 발광 다이오드 칩이 전도성 트랙의 전도층에 전기적으로 연결되어 발광 다이오드 칩이 전기에 의해 전력이 공급되어 조사될 수 있다.
예를 들어, 이전 단락에 사용된 기재 "상에 페이팅된", "상에 프린팅된"에서, 또는 본 명세서의 임의의 부분에 사용된 기재, 예를 들어 "상에 장착된"에서 "상에"라는 기재는 제2 구조체 "상에" 존재하는 제1 구조체가 제2 구조체와 접촉되 거나 하나 이상의 개재 구조체에 의해 제2 구조체로부터 분리될 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 일 태양에서, 전도성 트랙은(그리고 전도성 트랙에 의해 고상 발광기도 마찬가지로) 커플링될 수 있는데, 즉 하나 이상의 전원에, 예를 들어, 하나 이상의 배터리에 그리고/또는 전기 설비에 (영구적으로 또는 선택적으로) 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, (1) 전기가 정상 상태하에서 전기 설비를 통해 조명 장치에 정상적으로 공급되는(예를 들어, 그리드에 연결되는), 그리고 (2) 전기 설비가 차단되는 경우(예를 들어, 정전인 경우), 하나 이상의 스위치가 폐쇄되어 전력이 고상 발광기의 일부(예를 들어, 적어도 약 5% 또는 적어도 약 20%) 또는 전체에 공급될 수 있는, 회로 소자가 제공될 수 있다. 필요한 경우, 양호하게는 전기 설비가 차단되었을 때를 검출하여, 고상 발광기의 적어도 일부에 배터리 전력을 자동으로 통전시키는 장치가 추가로 제공된다.
당업자는 전원에 전도성 트랙을 (영구적으로 또는 선택적으로) 전기적으로 연결시키는 다양한 방식에 정통하며, 임의의 이러한 방식은 본 발명에 따라 채용될 수 있다.
장치의 2개의 구성요소가 "전기적으로 연결"된다 라는 본 명세서의 기재는 2개의 구성요소 사이에서 전기적으로 연결되는 구성요소가 없다는 것을 의미하는데, 그런 구성요소의 삽입은 장치에 의해 제공되는 기능 또는 기능들에 물질적으로 영향을 미친다. 예를 들어, 2개의 구성요소가 장치에 의해 제공되는 기능 또는 기능들에 물질적으로 영향을 미치지 않는 소형 저항기(실제로, 2개의 구성요소를 연결 시키는 와이어가 소형 저항기라고 생각할 수 있음)를 2개의 구성요소 사이에 갖더라도, 2개의 구성요소는 전기적으로 연결되어 있다고 말할 수 있다. 마찬가지로, 장치가 추가적인 기능을 수행하는 것은 허용하지만, 추가적인 구성요소를 포함하지 않는다는 것을 제외하곤 동일한 장치에 의해 제공되는 기능 또는 기능들에 물질적으로 영향을 미치지 않는 추가적인 전기적 구성요소를 2개의 구성요소가 2개의 구성요소 사이에 갖더라도, 2개의 구성요소는 전기적으로 연결되어 있다고 말할 수 있다. 유사하게는, 서로 직접 연결되거나, 회로 기판이나 다른 매체 상의 와이어 또는 트레이스의 대향하는 단부에 직접 연결되는 2개의 구성요소는 전기적으로 연결된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 고상 발광기는 하나 이상의 광전 에너지 수집 장치(즉, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 하나 이상의 광전지를 포함하는 장치)에 (영구적으로 또는 선택적으로) 임의로 연결되어, 에너지가 광전 에너지 수집 장치로부터 고상 발광기로 공급될 수 있다.
하나 이상의 휘도 증진 필름이 본 발명에 따른 조명 장치에 선택적으로 더 포함될 수 있다. 이러한 필름은 당해 기술 분야에 주지되어 있으며 용이하게 입수될 수 있다. 휘도 증진 필름(예를 들어, 3M으로부터 상업적으로 입수할 수 있는 BEF 필름)은 선택적인 것이며, 채용되는 경우, 휘도 증진 필름은 수광각(acceptance angle)을 한정함으로써 더 방향성인 광원을 제공한다. "수광되지"않은 광은 고 반사성 광원 인클로저에 의해 재순환된다. 양호하게는, (WFT에 의해서와 같이, 하나 이상의 추출 필름에 의해 선택적으로 교체될 수 있는) 휘도 증진 필름은 채용되는 경우, 발산된 광원의 시야각을 한정하여 제1(또는 최초 가능) 경로 상의 광을 추출할 가능성을 증가시키도록 최적화된다.
또한, 하나 이상의 산란층이 본 발명에 따른 조명 장치에 선택적으로 포함될 수있다. 산란층(들)은 루미퍼 층 내에 포함될 수 있고 그리고/또는 개별 산란층이 제공될 수 있다. 매우 다양한 개별 산란층과, 조합된 발광층 및 산란층은 당업자에게 주지되어 있으며, 임의의 이러한 층이 본 발명의 조명 장치에 채용될 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 하나 이상의 장수명 냉각 장치(예를 들어, 매우 긴 수명을 갖는 팬)를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 장수명 냉각 장치(들)는 "차이니스 팬(Chinese fan)"으로서 공기를 이동시키는 압전 또는 자기저항 재료(예를 들어, MR, GMR 및/또는 HMR 재료)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 장치의 냉각시, 통상적으로 경계층을 파괴시킬 만큼의 공기만이 10 내지 15℃의 온도 강하를 유발하는데 필요하다. 따라서, 이러한 경우, 강한 "미풍(breeze)"이나 높은 유체 유량(높은 CFM)이 통상적으로 요구되지 않는다(이에 따라, 종래의 팬이 필요가 없다).
본 발명에 따른 장치는 발산된 광의 투영된 성질을 추가로 변경시키기 위해 2차 광학계를 더 포함할 수 있다. 이러한 2차 광학계는 당업자에게 주지되어 있기 때문에, 본 명세서에서 상세히 기재할 필요가 없으며, 필요한 경우에 임의의 이러한 2차 광학계가 채용될 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 센서 또는 대전 장치 또는 카메라 등을 추가로 포함 할 수 있다. 예를 들어, 당업자는 하나 이상의 사건을 감지하고, 이러한 감지에 응답하여 광의 조사 및 보안 카메라의 작동 등을 개시하는 장치(예를 들어, 물체 또는 사람의 운동을 감지하는 운동 감지기)에 정통하며, 이러한 장치에 용이하게 접근할 수 있다. 대표적인 예로서, 본 발명에 따른 장치는 본 발명에 따른 조명 장치 및 운동 센서를 포함하여, (1) 광이 조사되는 동안, 운동 센서가 이동을 감지하는 경우, 보안 카메라가 작동되어 감지된 운동의 위치에서의 또는 감지된 운동의 위치 주위의 시각 데이터를 기록하거나, (2) 운동 센서가 이동을 감지하는 경우, 광은 감지된 운동의 위치 근방 구역을 조사하고, 보안 카메라가 작동되어 감지된 운동의 위치에서의 또는 감지된 운동의 위치 주위의 시각 데이터를 기록하는 것 등을 하도록 구성될 수 있다.
도2는 본 발명에 따른 조명 장치(10)의 대표적인 실시예의 단면도이며, 도2에 도시된 조명 장치는 구조면[이 경우, 천장(14)]에 부착되어 있는 것으로 도시되어 있다. 도2에 도시된 조명 장치(10)는 열 전도 요소(11), 복수의 고상 발광기(12)[본 실시예에서, 고상 발광기(12)는 LED(12)임] 및 반사 요소(13)를 포함한다. 조명 장치(10)는 천장(14)을 절단한 사실상 원형인 구조면 개구(15)에 인접한 천장(14)의 접촉 구역에 부착되어 있다.
열 전도 요소(11)는 제1 측면(16) 및 제2 측면(17)을 갖는다. 열 전도 요소(11)의 제1 측면(16)의 제1 부분은 천장(14)과 접촉하고, LED(12)는 열 전도 요소(11)의 제1 측면(16)의 제2 부분에 열적으로 부착되고, 반사 요소(13)는 열 전도 요소(11)의 제1 측면(16)의 제3 부분 상에 장착된다. 반사 요소(13)는 구성면 개구(15) 내로 연장된다. 도2로부터 알 수 있는 바와 같이, 열 전도 요소(11)의 제1 측면(16)의 제1 및 제2 부분은 동심이며, 제1 부분은 제2 부분의 반경방향 외부에 존재한다.
열 전도 요소(11)는 전도 요소 개구(18)를 형성한다. 열 전도 요소(11)는 실질적으로 도넛형이고, 환형이다.
전도 요소 개구(18)는 광투과 판(19)으로 덮여, 임의의 LED(12)에서 발산되어 전도 요소 개구(18)를 통과하는 광은 광투과 판(19)을 통과해야만 한다. LED(12)는 대체로 전도 요소 개구(18) 위로 뾰족하게 나와 있지만, 전도 요소 개구(18) 내에 존재하지는 않는다. 반사 요소(13)는 LED에 의해 발산된 광을 개구(18) 아래로 그리고 개구(18)를 통해 혼합시키고 그리고/또는 반사시킨다.
도2에 도시된 바와 같이, 열 전도 요소(11)의 제1 측면(16)은 전도 요소 개구(18)를 둘러싼다.
도2에 도시된 바와 같이, 열 전도 요소(11)의 제1 측면(16)은 제1 표면이고, 열 전도 요소(11)의 제2 측면(17)은 제2 표면이며, 제1 표면 및 제2 표면은 사실상 서로 평행하고, 제2 표면상의 임의의 두 지점 사이의 최대 거리[즉, 이 경우에는 열 전도 요소(11)의 직경]의 10% 이하의 거리만큼 서로 이격되어 있다.
도2에 또한 도시된 바와 같이, 열 전도 요소의 제2 측면은 대기에 노출된다. LED(12)에 의해 발생된 열은 열 전도 요소(11)의 본체를 통해 전도되어, 열 전도 요소(11)의 제2 측면의 텍스쳐 표면상에서 실내 대기 환경으로 방산된다.
도3은 도2의 Ⅲ-Ⅲ 평면을 따르는 도면이다.
도4는 도4에 도시된 조명 장치가 광투과 판(19)을 갖지 않으며 반사면(13)에 의한 광의 반사 이전에 LED(12)의 광을 시준하는 렌즈 또는 반사기(20)를 갖는다는 점을 제외하곤, 도2 및 도3에 도시된 조명 장치와 유사한 조명 장치의 일 실시예의 저면 사시도이다.
도5는 본 발명에 따른 조명 장치(30)의 다른 실시예의 단면도이다. 조명 장치(30)는 열 전도 요소(11)의 제1 측면(16)으로부터 열 전도 요소(11)의 제2 측면(17)으로부터 멀어지게 연장되는 실드 부재(21)를 추가로 포함한다는 점을 제외하곤, 도2에 도시된 조명 장치(10)와 유사하다.
도6은 고상 발광기에 의해 조사되는 경우, 청색 광, 녹색 광 또는 노란색 광을 발산하는 발광 재료 중에서 선택되는 발광 재료를 각각 갖는 복수의 구역을 갖는 발광 요소의 사시도이다. 도6에 도시된 구역은 각 구역의 발광 재료의 유형을 나타내도록 표시되어 있는데, 구역 내에 표시된 "B"는 이 구역이 고상 발광기에 의해 조사되는 경우 청색 광을 발산하는 발광 재료를 함유하고 있다는 것을 나타내고, 구역 내에 표시된 "G"는 이 구역이 고상 발광기에 의해 조사되는 경우 녹색 광을 발산하는 발광 재료를 함유하고 있다는 것을 나타내고, 구역 내에 표시된 "Y"는 이 구역이 고상 발광기에 의해 조사되는 경우 노란색 광을 발산하는 발광 재료를 함유하고 있다는 것을 나타낸다.
도7은 전원(41)에 전기적으로 연결된 본 발명에 따른 조명 장치(40)를 도시하는 개략도이다.
도8은 광전 에너지 수집 장치(51)에 전기적으로 연결된 본 발명에 따른 조명 장치(50)를 도시하는 개략도이다.
도9는 본 발명에 따른 조명 장치(60)의 대표적인 실시예의 단면도이며, 도9에 도시된 조명 장치(60)는 구조면[이 경우, 천장(61)]에 부착되어 있는 것으로 도시되어 있다. 도9에 도시된 조명 장치(60)는 열 전도 요소(62), 복수의 고상 발광기(63)[본 실시예에서, 고상 발광기(63)는 LED(63)임] 및 반사 요소(64)를 포함한다.
열 전도 요소(62)는 전도 요소 개구(65)를 형성한다. 열 전도 요소(62)는 전도 요소 개구(65)를 둘러싼다. 열 전도 요소(62)는 반사성인 구역(66)을 포함함으로써, 추가적인 반사 요소를 제공한다.
도9에 도시된 바와 같이, 열 전도 요소(62)의 일부분은 실내 대기에 노출된다. LED(63)에 의해 발생된 열은 열 전도 요소(62)의 본체를 통해 전도되어, 열 전도 요소(62)로부터 실내 대기 환경으로 방산된다.
도10은 본 발명에 따른 조명 장치(70)의 다른 대표적인 실시예의 사시도이다. 도10에 도시된 조명 장치(70)는 환형 열 전도 요소(71), 복수의 고상 발광기(도10에는 미도시) 및 반사 요소(72)(즉, 내부면이 반사성인 요소)를 포함한다.
열 전도 요소(71)는 전도 요소 개구(73)를 형성하고 전도 요소 개구(73)를 둘러싼다.
열 전도 요소(71)는 실내 대기에 노출된다.
도11은 본 발명에 따른 조명 장치(80)의 또 다른 대표적인 실시예의 사시도이다. 도11에 도시된 조명 장치(80)는 열 전도 요소(81), 복수의 고상 발광기(도 11에는 미도시) 및 반사 요소(72)(즉, 내부면이 반사성인 요소)를 포함한다.
열 전도 요소(81)는 전도 요소 개구(83)를 형성하고 전도 요소 개구(83)를 둘러싼다.
열 전도 요소(81)는 실내 대기에 노출된다.
도12는 본 발명에 따른 조명 장치(90)의 또 다른 대표적인 실시예의 사시도이다. 도12에 도시된 조명 장치(80)는 한 쌍의 열 전도 요소(91), 복수의 고상 발광기(94) 및 반사 요소(92)(즉, 내부면이 반사성인 요소)를 포함한다.
열 전도 요소(91)는 전도 요소 개구(93)를 형성하지만 전도 요소 개구(93)를 둘러싸지는 않는다.
열 전도 요소(91)는 실내 대기에 노출된다.
도13은 본 발명에 따른 조명 장치(100)의 또 다른 대표적인 실시예의 사시도이다. 도13에 도시된 조명 장치(100)는 열 전도 요소(101), 복수의 고상 발광기(도13에는 미도시) 및 반사 요소(102)(즉, 내부면이 반사성인 요소)를 포함한다.
열 전도 요소(101)는 전도 요소 개구(103)를 형성하고 전도 요소 개구(103)를 둘러싼다.
열 전도 요소(101)는 실내 대기에 노출된다.
또한, 본 발명은 본 명세서에 개시된 프로파일 중 임의의 프로파일(예를 들어, 도2, 도5 또는 도9 내지 도13에 도시된 프로파일 중 임의의 프로파일)을 반으로(또는 임의의 다른 비율로) 절단함으로써 생성되는 디자인에 의해 달성될 수 있는 조명 장치에 관한 것으로, 고상 발광기는 "일 측면형(one-sided)" 고정구를 생성하기 위해 단지 하나의 측면 상에 존재한다. 이러한 "일 측면형" 고정구는 비교적 긴 길이로 연장될 수 있는 사실상 선형인 고정구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도16에는 도12의 디자인이 절단된 디자인으로부터 달성될 수 있는 고정구가 도시되어 있다. 도16을 참조하면, 열 전도 요소(111), 복수의 고상 발광기(112) 및 반사 요소(113)(즉, 내부면이 반사성인 요소)를 포함하는 조명 장치(110)가 도시되어 있다. 열 전도 요소(111)는 전도 요소 개구(114)를 형성하지만 전도 요소 개구(114)를 둘러싸지는 않는다.
또한, 본 발명은 도넛형 고정구를 생성하도록 본 명세서에 개시된 프로파일 중 임의의 프로파일(예를 들어, 도2, 도5 또는 도9 중 임의의 도면에 도시된 프로파일)을 회전시키거나, 정사각형, 직사각형, 확장된 직사각형과 같은 규칙적인 형상 또는 (단부 섹션이 있거나 또는 없는) 불규칙한 형상을 생성하도록 압출함으로써 생성되는 디자인에 의해 달성될 수 있는 조명 장치에 관한 것이다.
도14는 고상 발광기에 의해 조사되는 경우, 청색 광, 녹색 광,노란색 광 또는 빨간색 광을 발산하는 발광 재료 중에서 선택되는 발광 재료를 각각 갖는 복수의 구역을 갖는 발광 요소의 제2 실시예의 사시도이다. 도14에 도시된 구역은 각 구역의 발광 재료의 유형을 나타내도록 표시되어 있는데, 구역 내에 표시된 "B"는 이 구역이 고상 발광기에 의해 조사되는 경우 청색 광을 발산하는 발광 재료를 함유하고 있다는 것을 나타내고, 구역 내에 표시된 "G"는 이 구역이 고상 발광기에 의해 조사되는 경우 녹색 광을 발산하는 발광 재료를 함유하고 있다는 것을 나타내고, 구역 내에 표시된 "Y"는 이 구역이 고상 발광기에 의해 조사되는 경우 노란색 광을 발산하는 발광 재료를 함유하고 있다는 것을 나타내고, 구역 내에 표시된 "R"은 이 구역이 고상 발광기에 의해 조사되는 경우 빨간색 광을 발산하는 발광 재료를 함유하고 있다는 것을 나타낸다.
도15는 고상 발광기에 의해 조사되는 경우, 청색 광, 녹색 광 또는 빨간색 광을 발산하는 발광 재료 중에서 선택되는 발광 재료를 각각 갖는 복수의 구역을 갖는 발광 요소의 다른 실시예의 사시도이다. 도15에 도시된 구역은 각 구역의 발광 재료의 유형을 나타내도록 표시되어 있는데, 구역 내에 표시된 "B"는 이 구역이 고상 발광기에 의해 조사되는 경우 청색 광을 발산하는 발광 재료를 함유하고 있다는 것을 나타내고, 구역 내에 표시된 "G"는 이 구역이 고상 발광기에 의해 조사되는 경우 녹색 광을 발산하는 발광 재료를 함유하고 있다는 것을 나타내고, 구역 내에 표시된 "R"은 이 구역이 고상 발광기에 의해 조사되는 경우 빨간색 광을 발산하는 발광 재료를 함유하고 있다는 것을 나타낸다.
본 명세서에 개시된 조명 장치의 임의의 2개 이상의 구조적 부분은 통합될 수 있다. 본 명에서에 개시된 조명 장치의 임의의 구조적 부분은 필요한 경우, 함께 유지되는 2개 이상의 부분으로 제공될 수 있다.

Claims (59)

  1. 열 전도 요소와,
    복수의 고상 발광기와,
    반사 요소를 포함하는 조명 장치이며,
    고상 발광기는 열 전도 요소의 제1 측면의 적어도 제1 부분 상에 있고,
    반사 요소는 열 전도 요소의 제1 측면의 제2 부분 상에 있고, 고상 발광기들 중 하나 이상의 고상 발광기로부터 방출된 광의 적어도 일부분이 반사 요소에 의해 반사되도록 위치되는, 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    열 전도 요소는 제1 측면 및 제2 측면을 갖고, 열 전도 요소는 전도 요소 개구를 형성하는, 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    전도 요소 개구는 광 투과 플레이트에 의해 덮여져서, 임의의 고상 발광기에 의해 방출되어 전도 요소 개구를 관통하는 광이 광 투과 플레이트를 관통하는, 조명 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    열 전도 요소는 전도 요소 개구를 둘러싸는, 조명 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    열 전도 요소의 제3 부분은 구성 표면의 접촉 영역과 접촉되고, 구성 표면은 구성 표면 개구를 갖고, 접촉 영역은 구성 표면 개구를 둘러싸는, 조명 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    열 전도 요소의 제4 부분은 주변 공기에 노출되는, 조명 장치.
  8. 열 전도 요소와, 복수의 고상 발광기를 포함하는 조명 장치이며,
    열 전도 요소는 제1 측면 및 제2 측면을 갖고, 열 전도 요소의 제1 측면은 하나 이상의 표면을 포함하고, 열 전도 요소의 제1 측면의 제1 부분은 구성 표면의 접촉 영역과 접촉하도록 구성되고,
    고상 발광기는 열 전도 요소의 제1 측면의 제2 부분 상에 장착되고, 열 전도 요소의 제2 측면은 주변 공기에 노출되는, 조명 장치.
  9. 제2항, 제3항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    열 전도 요소의 제1 측면은 제1 표면이고, 열 전도 요소의 제2 측면은 제2 표면을 포함하고, 제1 표면 및 제2 표면은 서로 평행하며 제2 표면 상의 임의의 2개의 지점들 사이의 최대 거리의 10% 이하의 거리만큼 서로 이격되는, 조명 장치.
  10. 제2항, 제3항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    실드 부재를 더 포함하고,
    실드 부재는 열 전도 요소의 제2 측면으로부터 멀어지도록 열 전도 요소의 제1 측면으로부터 연장되는, 조명 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    반사 요소는 구성 표면 개구로 연장되는, 조명 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    열 전도 요소는 환형이고, 열 전도 요소의 제1 측면의 제1 부분 및 열 전도 요소의 제1 측면의 제3 부분은 동심이고, 열 전도 요소의 제1 측면의 제3 부분은 열 전도 요소의 제1 측면의 제1 부분의 반경방향 바깥쪽에 있는, 조명 장치.
  13. 제1항 내지 제3항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    고상 발광기들 중 적어도 제1 고상 발광기는 발광 다이오드인, 조명 장치.
  14. 제1항 내지 제3항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    배터리와,
    배터리를 고상 발광기들 중 하나 이상의 고상 발광기에 선택적으로 전기적으로 연결하는 회로 소자를 더 포함하는, 조명 장치.
  15. 제1항 내지 제3항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    광기전성 에너지 수집 장치와,
    광기전성 에너지 수집 장치를 고상 발광기들 중 하나 이상의 고상 발광기에 연결하는 회로 소자를 더 포함하는, 조명 장치.
  16. 제9항에 있어서,
    반사 요소는 구성 표면 개구로 연장되는, 조명 장치.
  17. 제9항에 있어서,
    열 전도 요소는 환형이고, 열 전도 요소의 제1 측면의 제1 부분 및 열 전도 요소의 제1 측면의 제3 부분은 동심이고, 열 전도 요소의 제1 측면의 제3 부분은 열 전도 요소의 제1 측면의 제1 부분의 반경방향 바깥쪽에 있는, 조명 장치.
  18. 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 적어도 하나의 열 전도 요소와,
    상기 열 전도 요소의 상기 제1 측면 상에 장착되는 복수의 고상 발광기와,
    적어도 하나의 반사 요소와,
    적어도 하나의 실드 부재를 포함하는 조명 장치이며,
    상기 열 전도 요소의 상기 제1 측면은 적어도 제1 표면을 포함하고, 상기 열 전도 요소는 적어도 하나의 전도 요소 개구를 형성하고,
    상기 반사 요소는 또한 상기 열 전도 요소의 상기 제1 측면에 장착되고,
    상기 실드 부재는 상기 열 전도 요소의 상기 제2 측면으로부터 멀어지도록 상기 열 전도 요소의 상기 제1 측면으로부터 연장하는, 조명 장치.
  19. 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 적어도 하나의 열 전도 요소와,
    상기 열 전도 요소의 상기 제1 측면의 제2 부분 상에 장착되는 복수의 고상 발광기와,
    적어도 하나의 반사 요소를 포함하는 조명 장치이며,
    상기 열 전도 요소의 상기 제1 측면은 적어도 제1 표면을 포함하고, 상기 제1 측면의 제1 부분은 구성 표면의 접촉 영역과 접촉하고, 상기 구성 표면은 적어도 하나의 구성 표면 개구를 갖고, 상기 접촉 영역은 상기 구성 표면 개구를 둘러싸고, 상기 열 전도 요소는 적어도 하나의 전도 요소 개구를 형성하고, 상기 제2 측면은 제2 표면을 포함하고, 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면은 서로에 대해 평행하고 상기 제2 표면 상의 임의의 두 지점들 사이의 최대 거리의 10% 이하의 거리만큼 서로 이격되고,
    상기 반사 요소는 상기 열 전도 요소의 상기 제1 측면의 제3 부분 상에 장착되고, 상기 반사 요소는 상기 구성 표면 개구 내로 연장하는, 조명 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제1 측면의 제1 부분은 구성 표면의 접촉 영역과 접촉하고,
    상기 구성 표면은 적어도 하나의 구성 표면 개구를 갖고,
    상기 접촉 영역은 상기 구성 표면 개구를 둘러싸고,
    상기 복수의 고상 발광기는 상기 열 전도 요소의 상기 제1 측면의 제2 부분 상에 장착되고,
    상기 반사 요소는 상기 열 전도 요소의 상기 제1 측면의 제3 부분 상에 장착되고,
    상기 반사 요소는 상기 구성 표면 개구 내로 연장하는, 조명 장치.
  21. 하나 이상의 열 전도 요소와,
    복수의 고상 발광기와,
    적어도 제1 반사 요소를 포함하는, 조명 장치이며,
    상기 고상 발광기는 상기 열 전도 요소의 적어도 제1 부분 상에 장착되고, 상기 제1 반사 요소는 상기 고상 발광기들 중 하나 이상의 고상 발광기로부터 방출된 광의 적어도 일부분이 상기 제1 반사 요소에 의해 반사되도록 위치되고,
    상기 열 전도 요소의 제2 부분은 주변 공기에 노출되는, 조명 장치.
  22. 하나 이상의 열 전도 요소와,
    복수의 고상 발광기와,
    적어도 제1 및 제2 반사 요소를 포함하는, 조명 장치이며,
    상기 고상 발광기는 상기 열 전도 요소의 적어도 제1 부분 상에 장착되고, 상기 제1 반사 요소는 상기 고상 발광기들 중 하나 이상의 고상 발광기로부터 방출된 광의 적어도 일부분이 상기 제1 반사 요소에 의해 반사되도록 위치되고,
    상기 제2 반사 요소는 상기 열 전도 요소 상에 위치되는, 조명 장치.
  23. 하나 이상의 열 전도 요소와,
    복수의 고상 발광기와,
    적어도 제1 반사 요소를 포함하는, 조명 장치이며,
    상기 고상 발광기는 상기 열 전도 요소의 적어도 제1 부분 상에 장착되고, 상기 제1 반사 요소는 상기 고상 발광기들 중 하나 이상의 고상발광기로부터 방출된 광의 적어도 일부분이 상기 제1 반사 요소에 의해 반사되도록 위치되고,
    상기 열 전도 요소의 제2 부분은 구성 표면의 접촉 영역과 접촉하고, 상기 구성 표면은 하나 이상의 구성 표면 개구를 갖고, 상기 접촉 영역은 상기 구성 표면 개구를 둘러싸는, 조명 장치.
  24. 열 전도 요소와,
    복수의 고상 발광기와,
    반사 요소를 포함하는, 조명 장치이며,
    상기 열 전도 요소는 제1 측면 및 제2 측면을 갖고, 열 전도 요소의 제1 측면의 제1 부분은 구성 표면의 접촉 영역과 접촉하도록 구성되고,
    고상 발광기는 열 전도 요소의 적어도 제2 부분 상에 장착되고, 반사 요소는 고상 발광기들 중 하나 이상의 고상 발광기로부터 방출된 광의 적어도 일부분이 반사 요소에 의해 반사되도록 위치되는, 조명 장치.
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
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