KR101507755B1 - 발광 클러스터들을 포함하는 광원 - Google Patents

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KR101507755B1
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마크 살스버리
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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 실질적으로 최적화된 출력 강도로 실질적으로 균형화된 출력을 생성하기 위한 광원을 제공한다. 일 실시예에서, 광원은 제1 타입의 하나 이상의 발광 클러스터 및 하나 이상의 다른 타입의 하나 이상의 발광 클러스터를 포함하고, 이들 클러스터 각각은 하나 이상의 발광 소자를 포함하며, 따라서 모든 발광 소자들이 실질적으로 최적화된 출력 강도를 제공하도록 구동될 때, 제1 타입의 하나 이상의 발광 클러스터의 스펙트럼 출력은 하나 이상의 다른 발광 클러스터의 스펙트럼 출력에 의해 실질적으로 균형화된다.
광원, 발광 클러스터, 발광 소자, LED, 스펙트럼 출력, 최적 출력 강도

Description

발광 클러스터들을 포함하는 광원{LIGHT SOURCE COMPRISING LIGHT-EMITTING CLUSTERS}
본 발명은 조명 분야에 관한 것으로서, 구체적으로는 발광 클러스터들을 포함하는 광원에 관한 것이다.
고체 반도체 및 유기 발광 다이오드(LED)와 같은 발광 장치들의 광속(luminous flux)의 개발 및 개량의 진보는 이러한 장치들이 건축, 연회 및 도로 조명을 포함하는 일반적인 조명 응용들에서 사용하기에 적합하게 하였다. 발광 다이오드는 백열등, 형광등 및 고강도 방전 램프와 같은 광원들과 점점 경쟁할 수 있게 되고 있다. 또한, 선택할 LED 파장들의 증가에 따라, 백색광 및 변색 LED 광원들이 더 대중화되고 있다.
다음은 그러한 광원들의 예를 제공한다. 미국 특허 제5,803,579호 및 제6,523,976호에서, 발광 다이오드들을 포함하는 조명기 조립체는, 모든 LED에 급전될 때, 제1 인식 색조(예를 들어, 청색-녹색)를 나타내고 LED들 중 적어도 하나로부터 투영되는 조명이 상기 제1 인식 색조와 다른 제2 인식 색조(예를 들어, 황색)를 나타내고 나머지 LED들 중 적어도 하나로부터 투영되는 조명과 오버랩되고 혼합되어, 이 오버랩되고 혼합된 조명이 조건 등색(metameric) 백색 칼라를 형성하고, 효과적인 조명기가 되기에 충분한 강도 및 칼라 렌더링 품질을 갖도록 하는 방식으로 차량 지지 부재 상에 복수의 LED를 갖는 것으로 설명되어 있다.
미국 특허 제6,513,949호에는, 백색광을 생성하기 위한 LED/형광-LED 하이브리드 조명 시스템들이 적어도 하나의 발광 다이오드 및 형광 발광 다이오드를 포함하는 것으로 설명되어 있다. 하이브리드 조명 시스템은 백색광을 생성하기 위해 LED들 또는 형광-LED들을 사용하는 종래의 LED 조명 시스템들보다 개선된 성능을 보인다. 특히, 하이브리드 시스템은, 중요한 것으로 간주될 때, LED들의 칼라와 수 및/또는 형광 LED의 형광체를 변경함으로써 상이한 조명 시스템 성능 파라미터들이 다루어지고 최적화되는 것을 가능하게 한다.
미국 특허 제7,014,336호에는, 조명 조건들을 생성하고 변조하기 위한 시스템 및 방법으로서, 원하는 제어가능한 칼라의 고품질 광을 생성하고, 바람직한 재생가능한 칼라들의 광을 생성하기 위한 조명 설비를 제조하고, 조명 설비가 제조된 후에 소정 범위 내에서 광의 칼라 온도 또는 칼라 명암도를 변경하기 위한 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 일 실시예에서는, 소정 범위의 칼라들의 광을 생성할 수 있는 LED 조명 유닛을 이용하여, 광을 제공하거나 주변 광을 보충함으로써, 다양한 응용에 적합한 조명 조건들을 제공한다.
상기 및 다른 광원들에서, 광원의 개별 LED들이 구동되는 상대 전력을 변경함으로써, 광원의 칼라 출력을 변경하는 것이 가능해질 수 있다. 또한, 각각의 LED에 공급되는 전체 전력을 변경함으로써, 광원의 결합 출력 강도를 변경하는 것이 가능해질 수 있다. 그러나, 광원 내의 모든 LED가 그들 각각의 최대 강도로 구 동될 때, 일반적으로 결합 스펙트럼 출력은 예를 들어 CIE 1931 칼라 공간 색도 다이어그램의 중심에서의 백색 포인트와 같은 원하는 출력에 대응하지 않는다. 이것은 종종, 일반적으로 상이한 칼라의 LED들이 상이한 출력 강도 및 효율을 갖기 때문이다. 따라서, 최대 광 출력이 달성될 수 있는 이러한 광원들의 칼라 범위는 패키지(들) 또는 클러스터(들)의 구성 LED 칼라들 중 하나 이상, 일반적으로는 더 높은 출력 효율 및/또는 용량을 갖는 LED 칼라(들)로 치우치게 된다.
결과적으로, 현재 이용 가능한 광원들에서는, 최소 수의 LED(예를 들어, RGB 광원 또는 패키지에서 3개 LED 또는 RAGB 광원 또는 패키지에서 4개 LED)를 선택하여, 제조 비용을 최소화하면서, 각각의 LED가 최적의 출력 강도로 동작하게 함으로써, 그의 결합 최대 출력이 CIE 1931 칼라 공간 색도 다이어그램의 백색 포인트에 또는 다른 바람직한 결합 출력들 부근에 실질적으로 중심을 갖도록 하는 것은 일반적으로 불가능하다. 예를 들어, 이러한 상황은 주어진 칼라에서 또는 주어진 칼라 범위 내에서 최적의 출력 강도가 요구되는 광원들을 설계할 때에도 적용될 수 있다.
따라서, 상기 및 다른 공지된 광원들의 결함들의 일부를 극복하는 개량된 광원 및 조명 시스템이 필요하다.
이러한 배경 정보는 출원인에 의해 본 발명에 관련될 가능성이 있는 것으로 여겨지는 정보를 개시하기 위해 제공된다. 전술한 정보의 어느 것도 본 발명에 대한 종래 기술을 구성하는 것으로 인정하는 것을 의도하지도 않고, 그렇게 해석되지도 않아야 한다.
<발명의 요약>
본 발명의 목적은 발광 클러스터들을 포함하는 광원을 제공하는 것이다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 출력 강도로 스펙트럼 출력을 생성하기 위한 광원이 제공되는데, 이 광원은 적어도 제1, 제2 및 제3 칼라 각각에서의 하나 이상의 발광 소자의 제1 조합을 각자 포함하는 제1 타입의 하나 이상의 발광 클러스터; 상기 제1, 제2 및 제3 칼라 중 하나 이상에서의 하나 이상의 발광 소자의 제2 조합을 각자 포함하는 제2 타입의 하나 이상의 발광 클러스터; 및 상기 발광 클러스터들을 구동하기 위한 구동 소자를 포함하고, 상기 출력 강도로 구동될 때, 상기 스펙트럼 출력은 상기 제1 타입의 상기 하나 이상의 발광 클러스터 및 상기 제2 타입의 상기 하나 이상의 발광 클러스터의 결합된 스펙트럼 출력에 의해 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 출력 강도로 스펙트럼 출력을 생성하기 위한 광원이 제공되는데, 이 광원은 제1 타입 및 하나 이상의 다른 타입 각각의 하나 이상의 발광 클러스터; 및 상기 제1 타입 및 상기 하나 이상의 다른 타입의 상기 하나 이상의 발광 클러스터를 구동하기 위한 구동 소자를 포함하며, 상기 제1 타입의 각각의 클러스터는 각각의 출력 효율들을 갖는 적어도 제1, 제2 및 제3 칼라 각각에서의 하나 이상의 발광 소자를 포함하고, 상기 각각의 출력 효율들 중 하나 이상은 상기 각각의 출력 효율들 중 하나 이상의 다른 출력 효율보다 낮고, 상기 하나 이상의 다른 타입의 각각의 클러스터는 상기 하나 이상의 보다 낮은 각각의 출력 효율을 보상하도록 선택되는 하나 이상의 발광 소자를 포함하며, 따라서 상기 출력 강도를 제공하도록 구동될 때, 상기 제 1 타입의 상기 하나 이상의 발광 클러스터 의 스펙트럼 출력은 상기 하나 이상의 다른 타입의 상기 하나 이상의 발광 클러스터의 스펙트럼 출력에 의해 실질적으로 균형화된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 발광 클러스터들을 포함하는 광원의 평면도.
도 2는 도 1의 2-2 라인을 따라 취한 광원의 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 발광 클러스터들을 포함하는 광원의 평면도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 발광 클러스터들을 포함하는 광원의 평면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 발광 클러스터들을 포함하는 광원의 평면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 발광 클러스터들을 포함하는 광원의 평면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 발광 클러스터들을 포함하는 광원의 평면도.
정의들
"발광 소자"라는 용어는, 예를 들어 그 양단에 전위차를 인가하거나 그에 전류를 통과시킴으로써 구동될 때 전자기 스펙트럼의 영역 또는 영역들의 조합, 예를 들어 가시 영역, 적외선 및/또는 자외선 영역의 방사선을 방출하는 장치를 정의하는 데 사용된다. 따라서, 발광 소자는 단색, 준 단색, 다색 또는 광대역 스펙트럼 방출 특성을 가질 수 있다. 발광 소자들의 예는 반도체, 유기 또는 중합체/중합 발광 다이오드들, 광학적으로 펌핑되는 형광체 코팅된 발광 다이오드들, 광학적으로 펌핑되는 나노결정 발광 다이오드들 또는 이 분야의 기술자가 쉽게 이해하는 바와 같은 다른 유사한 장치들을 포함한다. 또한, 발광 소자라는 용어는 방사선을 방출하는 특정 장치, 예를 들어 LED 다이, 칩 또는 이 분야의 기술자가 쉽게 이해하는 바와 같은 다른 그러한 장치를 정의하는 데 사용되며, 전용 또는 공유 기판, 특정 장치(들)의 구동 및/또는 광 출력 수단, 또는 특정 장치 또는 장치들이 배치되는 하우징 또는 패키지와 함께 방사선을 방출하는 특정 장치의 조합을 정의하기 위해 동일하게 사용될 수 있다.
"스펙트럼 전력 분포" 및 "스펙트럼 출력"이라는 용어는 광원, 광원의 발광 소자 클러스터 및/또는 광원의 발광 소자(들)의 전체적인 일반 스펙트럼 출력을 정의하기 위해 상호 교환 가능하게 사용된다. 일반적으로, 이러한 용어들은 광원/발광 소자 클러스터/발광 소자(들)에 의해 방출되는 광의 스펙트럼 내용을 정의하는 데 사용된다.
"칼라"라는 용어는 인간 주체에 의해 인식되는 바와 같은, 광원, 광원의 발광 소자 클러스터 및/또는 광원의 발광 소자(들)의 전체적인 일반 스펙트럼 출력을 정의하는 데 사용된다. 각각의 칼라는 일반적으로, 가시 또는 가시 부근 스펙트럼의 소정 영역, 예를 들어 자외선 내지 적외선 사이의 소정의 피크 파장 또는 파장 범위와 연관되지만, 스펙트럼 조합의 결과적인 칼라로서 일반적으로 인식되고 식별되는 결합된 스펙트럼 전력 분포(스펙트럼 출력) 내의 파장들의 조합을 기술하는 데 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 사용될 때, "대략"이라는 용어는 명목 값으로부터의 +/- 10%의 편차를 나타낸다. 이러한 편차는 구체적인 언급의 여부와 관계없이 본 명세서에서 제공되는 임의의 주어진 값에 항상 포함된다는 것을 이해해야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적, 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
본 발명은 실질적으로 최적화된 출력 강도로 실질적으로 균형화된 스펙트럼 출력을 생성하기 위한 광원을 제공한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 광원은 둘 이상의 발광 클러스터를 포함하고, 각각의 클러스터는 하나 이상의 발광 소자를 포함하며, 따라서 모든 발광 소자가 실질적으로 최적화된 출력 강도로 구동될 때, 제1 발광 클러스터의 스펙트럼 출력은 하나 이상의 다른 발광 클러스터의 스펙트럼 출력에 의해 실질적으로 균형화되어, 광원으로부터 실질적으로 균형화된 스펙트럼 출력이 생성된다.
하나 이상의 동일한 발광 소자들의 클러스터, 예를 들어 동일 조합의 발광 소자 칼라들(예를 들어, 적색, 녹색 및 청색 발광 소자들, 적색, 녹색, 황색 및 청색 발광 소자들 등)을 각자 포함하는 하나 이상의 발광 소자 패키지를 포함하는 광원에서, 주어진 클러스터 내의 모든 발광 소자가 그들 각각의 최대 강도로 구동될 때, 결합된 광 출력은 일반적으로, 예를 들어 CIE 1931 칼라 공간 색도 다이어그램의 중심에서의 백색 포인트와 같은 원하는 결합 스펙트럼 출력에 대응하지 않는다. 이것은 종종, 일반적으로 상이한 칼라의 발광 소자들이 상이한 출력 강도 및 효율을 갖기 때문이다. 따라서, 최대 광 출력이 달성될 수 있는 이러한 광원들의 칼라 범위는 패키지(들) 또는 클러스터(들)의 구성 LED 칼라들 중 하나 이상, 일반적으로는 더 높은 출력 효율 및/또는 용량을 갖는 LED 칼라(들)로 치우치게 된다.
결과적으로, 최소 수의 발광 소자(예를 들어, RGB 클러스터에서 3개 발광 소자 또는 RAGB 클러스터에서 4개 발광 소자)를 선택하여, 제조 비용을 최소화하면서, 각각의 발광 소자가 최적의 출력 강도로 동작하게 함으로써, 그의 결합 최대 출력이 CIE 1931 칼라 공간 색도 다이어그램의 백색 포인트에 또는 다른 바람직한 결합 출력들 부근에 실질적으로 중심을 갖도록 하는 것은 일반적으로 어렵다. 예를 들어, 이러한 상황은 주어진 칼라에서 또는 주어진 칼라 범위 내에서 최적의 출력 강도가 요구되는 광원들을 설계할 때에도 적용될 수 있다.
따라서, 예를 들어 적색, 녹색 및 청색 발광 소자 각각을 포함하는 하나 이상의 동일한 발광 클러스터를 이용하여 원하는 스펙트럼 출력을 달성하기 위해서는, 각각의 구성 발광 소자가 구동되는 상대 전력이 상이한 칼라의 발광 소자들의 출력 효율의 차이를 극복하도록 조정되어야 한다. 따라서, 이것은 각각의 발광 소자가 대략 그의 최대 출력 강도로 또는 그 근처에서 구동될 때에만 얻을 수 있는 최대 광원 출력 강도에 비해 상당한 강도 손실을 가져온다.
그러나, 본 발명의 광원은 클러스터화된 발광 소자들의 상이한 조합들을 이용하여, 그리고 일부 실시예에서는 그러한 발광 클러스터들의 상이한 조합들을 이용하여 그러한 잠재적인 출력 강도의 손실을 줄인다. 예를 들어, 일반적으로, 광원의 실질적으로 균형화된 스펙트럼 출력은, 그 자체들이 일반적으로 다수의 발광 클러스터 내에 구성되는 광원의 다양한 발광 소자들의 각각의 스펙트럼 출력들의 결합에 의해 달성된다. 예를 들어, 광원은 각각의 일반적으로 상이한 조합의 발광 소자들에 의해 일반적으로 정의될 수 있는 둘 이상의 타입 각각에서의 하나 이상의 클러스터를 포함할 수 있다.
후술하는 바와 같이, 그리고 도 1 내지 7에 도시된 예들을 참조하면, 각 타임의 발광 클러스터 내에 사용될 발광 소자들의 조합의 적절한 선택에 의해, 그리고 아마도 각 타입의 발광 클러스터들의 적절한 수를 선택함으로써, 발광 클러스터들 및 그들의 발광 소자들을 실질적으로 최적화된 출력 강도로 또는 그 근처에서 구동할 때에도, 실질적으로 균형화된 스펙트럼 출력이 달성될 수 있다. 더욱이, 후술하는 바와 같이, 각 클러스터 타입의 발광 소자들을 주의 깊게 선택함으로써, 상이한 타입들의 수를 최소화하여, 복수 타입의 발광 클러스터들의 제조와 관련된 제조 비용을 줄일 수 있다. 또한, 이러한 접근법을 이용함으로써, 상이한 칼라의 발광 소자들의 상대 출력들의 상당한 조정이 선택된 타입들의 발광 클러스터들 내의 그들의 수 및 조합의 선택에 의해 직접 다루어질 때, 원하는 실질적으로 균형화된 스펙트럼 출력을 달성하기 위해 각각의 클러스터들 및/또는 발광 소자들에 제공되는 상대적인 구동 전류 또는 신호에 관한 제어가 거의 또는 전혀 필요하지 않을 수 있다.
그러나, 후술하는 바와 같이, 일 실시예에서는, 광원의 스펙트럼 출력을 더 향상시키기 위해, 예를 들어 사용되는 발광 소자들로부터 얻을 수 있는 잠재적인 최대 출력 강도에 대한 커다란 손실 없이 그의 미세 튜닝을 제공하는 제어 소자가 또한 제공된다. 광원의 출력을 모니터링하고, 그의 피드백 구동 제어를 제공하여, 예를 들어 원하는 출력으로부터 소정 범위 또는 허용 한계 내로 출력을 유지하기 위해, 예를 들어 제어 소자에 동작적으로 결합되는 감지 소자를 포함하는 피드백 시스템도 현재 상황에서 고려될 수 있다.
실질적으로 균형화된 광원 스펙트럼 출력
실질적으로 균형화된 스펙트럼 출력은 광원의 발광 클러스터들 및 그의 소자들의 각각의 출력의 결합에 의해 달성 가능한 다양한 광학 및/또는 스펙트럼 출력을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 실질적으로 균형화된 출력은 주어진 칼라 온도, 색도, 칼라 렌더링 인덱스, 칼라 품질 및/또는 이 분야의 기술자가 쉽게 이해하는 다른 스펙트럼, 칼라 및/또는 칼라 렌더링 특성들의 백색 또는 칼라 광을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에서, 예를 들어, 광원은 CIE 1931 칼라 공간 색도 다이어그램의 백색 포인트 상에 실질적으로 중심을 갖는 균형화된 출력을 제공하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 광원은 광원의 발광 클러스터들의 각각의 스펙트럼 출력들의 실질적인 균형을 통해 소정의 칼라 품질 및/또는 칼라 렌더링 인덱스를 달성하도록 구성된다. 다른 실질적으로 균형화된 출력들은 이 분야의 기술자에게 명확할 것이며, 따라서 본 발명의 일반 범위 및 본질로부터 벗어나지 않는 것으로 간주된다.
더욱이, 균형화된 출력은 아마도 상황 내에서 정해지거나 또는 광원이 사용되는 소정의 응용에 의해 정해지는 소정 범위의 수용 가능한 출력들 내에서 다양한 정도로 달성될 수 있다는 것을 알 것이다. 예를 들어, 광원은 그의 발광 클러스터들이 실질적으로 최적화된 출력 강도를 제공하도록 동작될 때 광원의 스펙트럼 출력이 해당 응용을 위해 적절히 균형화된 출력을 제공하도록 설계될 수 있다. 그러한 균형 또는 허용 한계의 정도는 예를 들어 적절히 달성 가능한 최적 값으로부터 또는 게다가 광원이 그 아래에 있을 경우에 해당 응용에 적합하지 않은 것으로 간주될 수 있는 임계치로부터 소정 백분율 편차 내에 있도록 정의될 수 있다. 주어진 광원에 대한 출력 사양들, 및 광원이 사용되는 응용에 대해 수용 가능한 그들로부터의 수용 가능한 편차는 응용마다 다르며, 이 분야의 기술자에게 명확할 것이다.
이 분야의 기술자는 본 발명의 일반 범위 및 본질로부터 벗어나지 않고 주어진 광원, 및 그 광원이 사용되는 응용에 대해 요구되는 실질적으로 균형화된 출력을 결정하고 정의할 때 다른 사항들이 고려될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 그러한 고려 사항들은 주어진 광원의 제조에 사용되는 소정 타입의 발광 소자들, 발광 소자 재료들 및/또는 광학 컴포넌트들의 스펙트럼 및/또는 동작 한계들, 노화, 다양한 동작 특성 및/또는 환경 조건들에 기인하는 그러한 컴포넌트들의 출력 특성들의 경시적인 변화 및/또는 변동(예를 들어, 강도 변동, 스펙트럼 시프트 및/또는 확장, 광학 컴포넌트들의 열화 등) 및 예를 들어 아마도 높은 출력 강도의 발광 소자들에 의해 유발되는 다른 효과들을 포함할 수 있지만, 그에 한정되지 않는다.
실질적으로 최적인 광원 출력 강도
실질적으로 최적화된 광원의 출력 강도는 일반적으로 광원의 각각의 발광 소자가 대략 각각의 최적 출력 강도로 또는 그 근처에서 광을 방출하도록 구동될 때 제공되는 광원의 출력 강도에 기인한다. 일반적으로, 대략 실질적으로 최적화된 출력 강도로 또는 그 근처에서 동작하는 광원은 각각의 발광 소자를 충분히 사용하는데, 즉 각각의 발광 소자를 대략 그의 완전한 출력 잠재력에서 또는 그 근처에서 사용한다.
일반적으로, 각각의 발광 소자는 각각의 발광 소자를 구동하기 위한 이용 가능 구동 전류, 및 각각의 발광 소자의 각각의 출력 칼라/스펙트럼에 주로 의존하는 각각의 발광 소자의 출력 효율에 의해서만 제한되는 최적 출력 강도로 동작한다. 이 실시예에서, 따라서, 실질적으로 최적인 출력 강도는 각각의 발광 클러스터 내의 선택된 발광 소자들에 의해 달성될 수 있는 최대 출력 강도로서 정의될 수 있다.
다른 실시예에서, 각각의 발광 소자의 출력 강도는 균형화된 출력을 더 달성하기 위해, 칼라 혼합 및 따라서 광원의 스펙트럼 출력을 미세 튜닝하기 위해 최대 이용 가능 출력 강도에 대해 조정된다. 예를 들어, 대략 최대 출력 강도로 또는 그 근처에서 구동될 때, 이상적인 출력의 제1 허용 한계 내에서 실질적으로 균형화된 출력이 제공되도록 하나 이상의 발광 클러스터가 선택될 수 있으며, 하나 이상의 발광 클러스터의 발광 소자들의 추가 튜닝은 이상적인 출력의 일반적으로 더 제한적인 제2 허용 한계 내인 더 실질적으로 균형화된 출력을 달성할 수 있다. 제2 허용 한계 내의 출력을 달성하기 위해 희생되는 출력 강도는 발광 소자 강도들의 튜닝을 정당화하기에 충분할 만큼 총 출력 강도에 비해 작을 수 있다. 결과적으로, 최적 출력 강도는 제1 허용 한계 내의 실질적으로 균형화된 출력을 생성하는 선택된 발광 클러스터들에 의해 달성 가능한 최대 출력 강도로서 정의되거나, 제2 허용 한계 내의 출력을 달성하도록 선택되는 다양한 발광 소자 및/또는 클러스터의 조정된 출력 강도로서 정의될 수 있다. 일례로, 일 실시예에서, 각각의 클러스터의 강도는 실질적으로 최적인 출력 강도를 유지하면서 약 +/- 15-20%의 범위 내에서 변할 수 있다. 예를 들어, 사용되는 클러스터들의 수, 주어진 응용에 대해 요구되는 출력 품질에 대한 허용 한계, 및 이 분야의 기술자에게 자명한 바와 같은 다른 팩터들에 따라, 더 크거나 작은 범위들도 고려될 수 있다.
이 분야의 기술자는 본 발명의 일반 범위 및 본질을 벗어나지 않고 주어진 광원 및 그의 다양한 발광 클러스터 및/또는 그의 소자들의 최적 출력 강도를 결정할 때 다른 사항들도 고려될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 그러한 고려 사항들은 기계적인 효과들, 광 출력 불안정성 및/또는 편차(예를 들어, 강도 변동, 스펙트럼 시프트 및/또는 확장, 광학 컴포넌트들의 열화 등) 및 예를 들어 아마도 높은 출력 강도의 발광 소자들에 의해 유발되는 다른 효과들을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
광원
광원은 일반적으로 하나 이상의 발광 소자를 각자 포함하는 둘 이상의 발광 클러스터를 포함한다. 일반적으로, 각 클러스터의 하나 이상의 발광 소자는 투명 윈도우, 광원 출력을 지향시키기 위한 렌즈, 출력의 스펙트럼 성분을 선택하기 위한 필터, 각각의 클러스터 출력들을 더 혼합하고 결합하기 위한 확산기 등 중 하나 이상을 포함할 수 있는 광원의 출력을 향해 광을 방출하도록 구성된다. 또한, 일 실시예에서, 각각의 발광 클러스터는 반사기, 렌즈 등과 같은 주요 출력 광학계를 포함한다. 다른 실시예에서, 각각의 클러스터는 클러스터의 출력을 더 결합하고 혼합하기 위한 보조 광학계를 더 포함한다.
일반적으로, 광원은 구동 모듈, 구동/제어 모듈, 구동 회로, 하드웨어 및/또는 소프트웨어, 및/또는 균형된 출력을 실질적으로 유지하면서 실질적으로 최적인 출력 강도를 제공하도록 광원을 구동하는 것을 허가하는 다른 구동 수단들을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는 구동 소자에 의해 구동되도록 더 구성된다. 예를 들어, 구동 소자는 각각의 클러스터의 발광 소자들을 구동하도록 구성되는 하나 이상의 인쇄 회로 보드(PCB) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 클러스터는 각각의 또는 공유되는 기판 및 PCB에 실장될 수 있다.
이 분야의 기술자가 쉽게 이해하듯이, 하나 이상의 히트싱크, 능동형 또는 수동형 냉각 시스템 등과 같은 이 분야에 공지된 열 관리 시스템들도 본 상황에서 고려될 수 있다.
더욱이, 마이크로컨트롤러, 하드웨어, 펌웨어 및/또는 소프트웨어 플랫폼, 제어 회로 및/또는 다른 제어 수단 및/또는 모듈들을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는 옵션인 제어 소자도 향상된 제어로 광원의 클러스터들의 발광 소자들을 구동하여 광원의 출력에 대한 향상된 제어를 제공하기 위해 구동 소자에 동작적으로 결합되거나, 구동 소자의 일부로서 일체로 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 광원은 실질적으로 동일한 구동 전류를 각각의 발광 클러스터에, 그리고 그 안에 포함된 각각 발광 소자에 제공하도록 구성되는 제어/구동 소자를 포함한다. 각각의 클러스터의 발광 소자들의 적절한 선택에 의해, 즉 각각의 발광 소자의 상대적 출력 효율의 함수로서의 적절한 선택에 의해, 실질적으로 균형화된 광원 출력이 실질적으로 최적인 출력 강도에서 달성될 수 있다. 예를 들어, 발광 소자들의 둘 이상의 칼라의 각각으로부터 실질적으로 동일한 출력을 제공함으로써 균형화된 출력이 정의되는 일 실시예에서, 보다 낮은 효율을 나타내는 칼라의 발광 소자들의 수와 보다 높은 효율을 나타내는 칼라의 발광 소자들의 수의 비율을 보다 높은 효율과 보다 낮은 효율의 비율과 실질적으로 동일하도록 선택함으로써, 실질적으로 균형화된 출력이 달성될 수 있다.
발광 소자의 각각의 칼라가 광원의 전체 스펙트럼 출력에 대해 사전 선택된 기여를 제공하게 함으로써 균형화된 출력이 정의되는 유사한 실시예에서, 예를 들어 가시 스펙트럼의 소정 영역을 향해 왜곡(skew)될 수 있는 소정 스펙트럼 내용을 갖도록 선택되는 광원 스펙트럼 출력을 제공하기 위해, 상이한 타입의 클러스터들(예를 들어, 동일하거나 상이한 칼라들의 상이한 수의 발광 소자들을 갖는 클러스터들)에 의해 제공되는 각각의 칼라의 발광 소자들의 수의 비율은 원하는 광원 출력 및 사용되는 발광 소자의 각각의 칼라의 각각의 출력 효율 양자를 해결하도록 선택될 수 있다. 즉, 보다 낮은 출력 효율을 갖는 제1 칼라의 발광 소자들의 수와 보다 높은 효율을 갖는 다른 칼라의 발광 소자들의 수의 비율은 (전술한 바와 같은) 발광 소자들의 각각의 효율들 및 광원의 스펙트럼 출력을 균형화하는 데 필요한 발광 소자들의 각각의 스펙트럼 기여들의 비율 양자의 함수로서 선택될 수 있다.
다른 실시예에서, 광원은 각 타입의 클러스터에 대해 독립적인 강도 제어를 제공하도록 구성되는 제어/구동 소자를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 발광 소자의 제1 세트를 포함하는 제1 타입의 클러스터는 하나 이상의 발광 소자의 다른 세트를 포함하는 다른 타입의 클러스터와 다른 강도로 구동될 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 이상적인 균형화된 출력에 대한 제1 허용 범위 내의 최대 전력으로 실질적으로 균형화된 출력을 달성할 수 있지만, 광원의 다양한 발광 클러스터 타입의 출력 강도들의 상대적 튜닝을 이용하여, 향상된 균형, 즉 이상적인 균형화된 출력에 대한 제2의 더 제한적인 허용 한계 내에 위치하는 실질적으로 균형화된 출력을 달성할 수 있다. 출력 강도들의 미세하거나 비교적 대략적인 튜닝을 포함할 수 있는 그러한 튜닝은 광원의 스펙트럼 출력 균형의 정밀화에서 달성되는 이익을 고려할 때 수용 가능한 출력 강도의 손실을 해결하는 재정의된 실질적으로 최적인 출력 강도를 생성할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 광원은 각각의 발광 클러스터의 각각의 발광 소자에 대해 독립적인 강도 제어를 제공하도록 구성되는 제어/구동 소자를 포함한다. 이 분야의 기술자가 이해하듯이, 이전 실시예와 관련하여 설명된 바와 같이, 그러한 정밀한 강도 제어는 광원의 스펙트럼 출력의 훨씬 더 미세한 튜닝을 가능하게 하여, 각각의 발광 소자에 최대 전류가 인가될 때 달성 가능한 최상의 출력 강도에 대한 수용 가능한 강도 마진 내의 실질적으로 최적인 출력 강도를 제공하면서, 훨씬 더 큰 균형화된 출력을 제공할 수 있다.
광원은 옵션으로서, 클러스터들에 의해 방출되는 광의 일부를 감지하고, 이 광을 클러스터들에 의해 방출되는 광을 나타내는 전기 신호로 변환하기 위한, 예를 들어 광 검출기 또는 다른 감지 수단과 같은 하나 이상의 센서를 포함하는 감지 소자를 더 포함할 수 있다. 감지 소자들의 예는 반도체 광 다이오드, 광 센서, LED 또는 하나 이상의 주파수 범위 내의 광을 검출하도록 구성되는, 이 분야의 기술자가 쉽게 이해하는 바와 같은 다른 광학 센서들과 같은 다양한 타입의 광학 센서를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 클러스터들은, 각각의 클러스터로부터 방출되는 광의 일부가 감지 소자로 지향되어, 감지 수단에 동작적으로 결합된 옵션인 모니터링 수단을 통해 광원의 출력이 모니터링될 수 있도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 클러스터들은 단일 센서에 대해 실질적으로 대칭으로 배치될 수 있으며, 따라서 다양한 클러스터에 의해 방출되는 광의 실질적으로 동일한 부분들이 센서 위에 입사되거나, 센서들의 조합이 각각의 클러스터에 대해 협동으로 사용될 수 있다. 다양한 예시적인 클러스터-센서 구성이 첨부 도면들에 도시되어 있다. 다른 그러한 구성들도 이 분야의 기술자에게 명확할 것이며, 따라서 본 발명의 일반 범위 및 본질로부터 벗어나지 않는 것으로 의도된다.
일반적으로, 옵션인 감지 및 모니터링 소자(들)는 개별 및/또는 결합 강도 및/또는 그의 스펙트럼 출력을 모니터링하기 위해 광원 및 그의 다양한 발광 클러스터의 출력을 평가하도록 구성될 수 있다. 이러한 감지 및 모니터링 수단을 전술한 바와 같은 옵션인 광원 제어 소자에 동작적으로 결합함으로써, 실질적으로 일정한 출력이 유지되도록 광원의 출력이 모니터링되고 조정될 수 있다. 예를 들어, 제1 타입의 발광 클러스터의 출력의 제어가 다른 타입의 출력에 대해 조정될 수 있는 일 실시예에서는, 광원의 발광 클러스터들 및/또는 발광 소자들의 출력의 자연 변동에도 불구하고, 광원의 출력, 특히 광원의 스펙트럼 균형이 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다. 예를 들어, 노화, 및 이 분야의 기술자가 쉽게 이해하는 바와 같은 다른 기계적 및/또는 전기적 효과들 중 하나 이상에 기인하는 출력 변동들은 이 실시예에서 옵션인 감지, 모니터링, 제어 및 구동 소자들의 동작 협조에 의해 조정될 수 있다.
이 분야의 기술자가 이해하듯이, 옵션인 감지, 모니터링, 제어 및 구동 수단들의 다양한 조합이 본 상황에서 본 발명의 일반 범위 및 본질로부터 벗어나지 않고 고려될 수 있다. 예를 들어, 발광 클러스터들에 의해 방출되는 광의 일부를 하나 이상의 감지 소자로 재지향시키기 위해 전용 광 수집 소자(예를 들어, 반사 소자)가 포함될 수 있거나, 광이 직접적으로, 또는 상이한 타입의 안내 및/또는 반사되는 출력들(예를 들어, 광 가이드, 광원 출력 광학계로부터의 내부 반사 등)에 의해 간접적으로 감지 소자로 지향될 수 있다.
발광 클러스터
광원 내의 발광 클러스터들의 다양한 배열과 같이, 본 발명에 의해 교시되는 결과들을 얻기 위한 각각의 발광 클러스터 내의 발광 소자들의 다양한 배열이 가능하다. 일반적으로, 본 발명에서 고려되는 클러스터들은 실질적으로 최적인 광원 출력 강도에서 실질적으로 균형화된 광원 출력을 달성할 수 있는 다양한 조합들 중 하나의 조합으로 하나 이상의 발광 소자를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 클러스터는 하나 이상의 칼라의 하나 이상의 발광 소자를 포함한다. 예를 들어, 발광 클러스터는 단일 칼라 및/또는 피크 파장(예를 들어, 모든 적색(R), 황색(A), 녹색(G), 청색(B) 등)의 하나 이상의 발광 소자, 또는 상이한 칼라들 및/또는 파장들 및 아마도 상이한 조합들(예를 들어, RGB, RRGB, R1R2GB, AGBB 등 - 아래 첨자는 유사한 칼라 범위들 내에서 발광하는 발광 소자들의 상이한 피크 파장들을 식별한다)의 발광 소자들을 포함할 수 있다. 또한, 상이한 타입의 발광 소자들(예를 들어, 반도체, 유기 또는 중합체/중합 발광 다이오드들, 광학적으로 펌핑되는 형광체 코팅된 발광 다이오드들, 광학적으로 펌핑되는 나노결정 발광 다이오드들 등) 및 상이한 크기의 발광 소자들도 동일 클러스터 내에 조합될 수 있다.
일 실시예에서, 주어진 클러스터의 각각의 발광 소자는 단일 하우징 또는 패키지 내에 조합되고 제조된다. 예를 들어, 패키지는 모두가 동일 칼라, 상이한 칼라 또는 이들의 상이한 조합들일 수 있는 발광 소자들의 클러스터를 조합하도록 제조될 수 있다. 예를 들어, 단일 패키지 클러스터는 하나 이상의 발광 소자, 및 옵션으로서 전용 출력 광학계, 열 관리 시스템, 구동 소자 및 발광 소자 패키지를 제조하기 위해 이 분야의 기술자가 쉽게 사용하고 이해하는 다른 컴포넌트들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 그러한 클러스터 패키지들은 소정의 광원 구성으로 빠르고 쉬운 조립을 위해 사전 조립 및/또는 제조될 수 있다. 그러한 패키지 클러스터들의 사용은 소정 실시예들에서 발광 소자 광학계 및 클러스터들에 대한 전력 접속들을 간단하게 할 수도 있다. 이 분야의 기술자가 이해하듯이, 본 발명의 범위 및 본질을 벗어나지 않고, 클러스터들 및 패키지 클러스터들의 다양한 조합이 고려될 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 클러스터는 4개의 발광 소자를 포함하며, 더 낮은 상대적 효율을 가진 주어진 칼라의 발광 소자는 감소된 상대적 효율을 보상하여 클러스터의 출력 칼라 균형을 향상시키기 위해 2배가 된다. 그러한 클러스터들의 예는 RRGB 클러스터, RGGB 클러스터 및 RGBB 클러스터를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 현재 이용 가능한 청색 발광 소자들은 일반적으로 그에 대응하는 적색 또는 녹색 발광 소자들보다 높은 출력을 제공하며, 따라서 현재의 기술들에서는, 특히 광원의 스펙트럼 출력이 균형화되어, 청색 성분이 적색, 녹색, 황색 또는 다른 발광 소자의 성분을 어둡게 하지 않는 실질적으로 백색 또는 칼라 출력을 제공해야 할 때에는, RRGB 또는 RGGB 옵션이 RGBB 옵션보다 적합할 수 있다는 점에 유의한다. 그러나, 발광 소자 기술이 더 진보함에 따라, 적색 또는 녹색 발광 소자들은 그들에 대응하는 청색 발광 소자보다 효율적이 될 수 있으며, 그 상황에서는 RGBB 솔루션이 유용하게 된다. 또한, 단일 발광 패키지 내에 구성되는 발광 클러스터를 고려할 때, 4 발광 소자 구성은 패키지 내의 공간을 가장 효율적으로 이용하도록 밀접하게 패키징되면서, 3개의 발광 소자만을 포함하는 패키지보다 큰 출력 강도를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 클러스터는 동일한 4개의 발광 소자를 포함한다. 이러한 실시예는 예를 들어, 균형화된 출력이 각각의 발광 소자 칼라로부터의 실질적으로 동일한 스펙트럼 기여에 의해 정의될 때, 그리고 각각의 출력 효율 및/또는 최적 출력 강도들이 1:2:2의 비율로 실질적으로 정의되는 3개의 상이한 칼라의 발광 소자들(예를 들어, 적색, 녹색 및 청색)의 조합을 고려할 때, 실질적으로 최적인 출력 강도에서 실질적으로 균형화된 출력을 제공할 수 있다. 즉, 주어진 칼라의 발광 소자의 효율이 2개의 다른 칼라 중 어느 한 칼라의 발광 소자의 효율의 대략 절반일 때, 상기 솔루션은 종래의 RGB 클러스터에 비해 상당한 이익을 제공할 수 있다. 그러나 효율비는 일반적으로 그렇게 정의되지 않는다. 예를 들어, 현재의 발광 소자 기술을 이용할 때, 가장 효율적인 청색 광의 기여가 3 발광 소자 RGB 클러스터에서보다 비례하여 낮지만, RRGB 클러스터들만을 포함하는 광원에서는 최고 출력이 아마도 적색으로 치우친 스펙트럼의 영역들에서 달성되는 반면, RGGB 클러스터들만을 포함하는 광원에서는 최고 출력이 아마도 녹색으로 치우칠 것이다.
다른 실시예에서는, 원하는 칼라 균형을 제공하기 위해 둘 이상의 타입의 클러스터가 사용되며, 각각의 클러스터는 하나 이상의 발광 소자를 포함한다. 일반적으로, 클러스터들 중 적어도 하나는 3 또는 4개의 발광 소자를 포함하는 반면, 다른 클러스터들은 원하는 스펙트럼 균형을 제공하는 데 필요한 상이한 수의 발광 소자를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 발광 소자들 및 그들 각각의 수의 선택은 발광 소자들의 각각의 효율, 및 결과적으로 각각의 최적 출력 강도에 기초한다.
예를 들어, 현재 이용 가능한 대량 생산된 RGB 발광 소자들의 주어진 세트의 성능 사양들에 기초하여, 최적 출력 조건들 하에, 즉 광원이 비교적 균형화된 백색 광 출력을 제공하도록 설계될 때, 적절한 칼라 균형을 제공하기 위해 3R:3G:2B의 칼라 비율이 선택될 수 있다. 이러한 비율을 달성하기 위하여, 일 실시예에서, 광원은 동일한 수의 2개의 상이한 타입의 클러스터, 즉 RRGB 및 RGGB 클러스터들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 주어진 광원은 각 타입의 하나, 둘, 셋 또는 그 이상의 클러스터를 포함할 수 있다. 대안으로, 광원은 2개의 RGB 클러스터마다 하나의 RG 클러스터를 포함할 수 있다.
대량 제조된 발광 소자들의 성능이 향상됨에 따라, 각 클러스터 내의 발광 소자들의 비율이 변경될 수 있다. 예를 들어, 위의 예의 클러스터들은 적색 발광 소자들의 일반 효율이 녹색 및 청색 발광 소자들의 효율을 능가하는 경우에 RGBB 및 RGGB 클러스터들에 의해 교체될 수 있다. 그러한 다른 변형들은 이 분야의 기술자에게 명확하며, 따라서 본 발명의 일반 범위 및 본질로부터 벗어나지 않는 것으로 의도된다.
대안으로, 광원은 각자가 3개의 발광 소자만을 포함하는 클러스터들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 RGB 및 AGB 클러스터들의 조합을 포함할 수 있으며, 따라서 황색 발광 소자들의 출력은 녹색 및 청색 발광 소자들에 비해 적색 발광 소자들의 출력과 균형을 이룬다.
다른 실시예에서, 단일 칼라 클러스터들이 다중 칼라 클러스터들로 조합된다. 예를 들어, 하나 이상의 다른 칼라의 효율보다 크게 낮은 효율을 갖는 칼라를 사용할 때, 제1 클러스터는 3개의 상이한 칼라의 발광 소자를 포함할 수 있는 반면, 제2 클러스터는 3개의 동일한 칼라의 발광 소자를 포함할 수 있다. 또한, 그러한 구성은 주어진 발광 소자의 실질적으로 더 낮은 상대적 출력을 보상하는 데 적합한 4:1:1 비율을 달성할 수 있다.
다른 실시예에서, 광원은 3 발광 소자 클러스터들 및 4 발광 소자 클러스터들의 조합을 포함할 수 있다. 그러한 하나의 예는 동일한 수의 RGB 및 RGGB 클러스터들의 조합을 포함할 수 있으며, 따라서 2:3:2의 발광 소자 비율이 제공될 수 있다. 동일하지 않은 수의 그러한 클러스터들도 다른 비율들을 달성하기 위해 고려될 수 있다.
다른 실시예에서, 광원은 R1G1G2B 및 R1R2G1B 클러스터들과 같은 클러스터들의 조합을 포함할 수 있으며, 여기서 아래 첨자는 적색 또는 녹색 발광 소자들의 상이한 피크 파장들을 지시한다. 또한, 청색 LED들도 상이한 파장들을 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 발광 클러스터들은 상이한 크기의 발광 소자들을 포함할 수도 있으며, 따라서 더 낮은 출력 효율을 갖는 발광 소자는 더 높은 출력 효율을 갖는 것보다 크도록 선택될 수 있다. 결과적으로, 그러한 클러스터의 출력 균형은 더 약한 발광 소자의 출력이 그 크기에 의해 적어도 부분적으로 보상됨에 따라 향상될 수 있다. 일 실시예에서, 상이한 크기의 발광 소자들에 의해 제공되는 보상은 광원이 설계되는 응용에 대해 요구되는 실질적으로 균형화된 출력을 제공하기에 충분하다. 다른 실시예에서, 광원은 상이한 크기의 발광 소자들을 갖는 제1 타입의 하나 이상의 클러스터, 및 각자가 상이한 크기의 발광 소자들을 옵션으로 포함하는 하나 이상의 다른 타입의 클러스터를 포함하며, 따라서 광원의 결합된 출력은 클러스터 출력들의 결합에 의해 실질적으로 균형화된다. 이 분야의 기술자는 본 발명의 일반 범위 및 본질을 벗어나지 않고 상이한 크기의 발광 소자들을 갖는 다른 클러스터들의 조합들이 고려될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
또한, 이 분야의 기술자는 클러스터들 내의 발광 소자들이 적색, 녹색 및 청색과 다른 다양한 칼라를 방출할 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 예를 들어, 클러스터들은 황색 또는 청록색 발광 소자들, 형광체 코팅된 발광 소자들, 또는 다른 타입의 현재 또는 미래의 발광 소자들을 포함할 수 있다.
또한, 쉽게 이해되듯이, 발광 클러스터들의 다양한 배열이 가능하다. 이들은 직사각 또는 정사각 어레이로, 또는 둘 이상의 동심 원으로, 또는 아마도 2개의 상이한 평면에 배열될 수 있다. 하나 이상의 선형 어레이도 사용될 수 있다.
클러스터들의 수도 선택된 구성, 그 안에 포함된 다양한 발광 소자들의 의도된 비율 및/또는 주어진 응용에 필요한 총 출력 강도에 따라 변할 수 있다. 더욱이, 소정 사례들에서는, 홀수의 클러스터를 구비하여 광원 출력의 향상된 칼라 균형을 제공하는 것이 이로울 수 있다.
본 발명은 이제 특정 예들을 참조하여 설명될 것이다. 아래의 예들은 본 발명을 임의의 방식으로 제한하는 것을 의도하는 것이 아니라, 본 발명의 실시예들을 설명하는 것을 의도한다.
예들
예 1
이제, 도 1 및 2를 참조하여, 일반적으로 번호 100으로 참조되고, 본 발명의 일 실시예에 따르는 광원이 설명된다. 광원(100)은 일반적으로 6개의 발광 클러스터를 포함하며, 그 중 3개는 각각 클러스터(102)와 같은 제1 타입의 클러스터이고, 다른 3개는 각각 클러스터(104)와 같은 제2 타입의 클러스터이다. 발광 클러스터들(102, 104)은 각각 소자들(106, 108, 110) 각각과 같은 적색, 녹색 및 청색 발광 소자들을 포함하며, 이 특정 실시예에서 청색 발광 소자(110)의 출력 강도(또는 출력 효율)는 적색 및 녹색 발광 소자들(106, 108) 각각의 출력 강도보다 약 1.5배 크다. 따라서, 실질적으로 최적인 출력 강도에서의 발광 소자의 각각의 칼라에 의한 실질적으로 동일한 기여에 의해 정의되는 실질적으로 균형화된 출력을 제공하기 위해, 각각의 클러스터(102)는 2개의 적색 발광 소자(106), 하나의 녹색 발광 소자(108) 및 하나의 청색 발광 소자(110)를 포함하는 반면, 각각의 클러스터(104)는 하나의 적색 발광 소자(106), 2개의 녹색 발광 소자(108) 및 하나의 청색 발광 소자(110)를 포함하여, 약 3:3:2의 R:G:B의 비율이 얻어진다.
일반적으로, 발광 클러스터들(102, 104)은 각각의 및/또는 공유되는 구동 소자들(도시되지 않음)과 함께 기판(111) 상에 실장된다. 발광 클러스터들(102, 104)은 또한 일반적으로, 발광 클러스터들(102, 104) 및 이들의 각각의 발광 소자들(106, 108, 110)로부터 열을 제거하기 위해 이 분야에 일반적으로 알려진 각각의 및/또는 공유되는 열 관리 시스템들을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 클러스터들(102, 104)은 클러스터들(102, 104)로부터 방출되는 광을 수집하고 검출하기 위해 광원(100)의 중심축 상에 위치하는 옵션인 광 센서(112) 주위에 원형으로 교대로 배열된다. 이 분야에 공지된 마이크로컨트롤러 또는 다른 제어 수단과 같은 옵션인 제어 소자(도시되지 않음)가 구동 소자와 센서(112) 사이에 동작적으로 결합되고, 클러스터들(102, 104) 및 옵션으로 이들의 각각의 발광 소자들(106, 108, 110)의 각각의 출력 강도를 조정하여, 광원(100)의 출력 칼라 균형을 조정하고 실질적으로 유지하는 데 사용될 수 있다. 이러한 제어 수단은 광원의 출력 강도를 조정하고 실질적으로 유지하는 데에도 사용될 수 있다.
각각의 클러스터(102, 104)는 또한 옵션으로서, 광을 광원 출력(118)으로 지향시키기 위한 주요 및 보조 출력 광학계(114, 116)를 각각 포함할 수 있으며, 이들은 윈도우, 렌즈, 확산기, 하나 이상의 필터 및/또는 이 분야의 기술자에게 공지된 다른 그러한 광학 소자들을 포함할 수 있다. 원하는 칼라 균형은, 모든 클러스터(102, 104)로부터의 광이 완전히 오버랩되지 않을 수 있는 근거리 장에서는 아마도 달성되지 못하지만, 일반적으로 광이 옵션인 주요 광학계(114), 보조 광학계(116) 및/또는 광원 출력(118) 중 하나 이상에 의해(예를 들어, 원거리 장에서) 적당히 혼합되는 경우에는 달성될 것이다. 이 분야의 기술자는 본 예에서 다양한 출력 광학계가 고려될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 즉, 유사한 결과들을 제공하기 위해 다양한 발광 클러스터(102, 104)와 일체로 형성되거나 그 외부에 있는 다양한 광학 소자들이 고려될 수 있으며, 따라서 이들은 본 발명의 의도 범위 밖에 있는 것으로 간주되지 않아야 한다.
예 2
이제, 도 3을 참조하여, 일반적으로 번호 200을 사용하여 참조되고, 본 발명의 일 실시예에 따르는 광원이 설명된다. 광원(200)은 일반적으로 4개의 발광 클러스터를 포함하며, 그 중 2개는 각각 클러스터(202)와 같은 제1 타입의 클러스터이고, 나머지 2개는 각각 클러스터(204)와 같은 제2 타입의 클러스터이다. 발광 클러스터들(202)은 각각 제1 피크 파장(R1)에 의해 정의되는 소자(206)와 같은 하나의 적색 발광 소자, 상이한 피크 출력 파장들(G1, G2)에 의해 각각 정의되는 소자들(208, 209)과 같은 2개의 녹색 발광 소자, 및 소자(210)와 같은 하나의 청색 발광 소자를 포함한다. 발광 클러스터들(204)은 각각 상이한 피크 출력 파장들(R1, R2)에 의해 각각 정의되는 소자(206, 207)와 같은 2개의 적색 발광 소자, 하나의 녹색 발광 소자(208) 및 하나의 청색 발광 소자(210)를 포함한다. 따라서, 클러스터들(202, 204)의 조합은 R1G1G2B + R1R2G1B로서 표현될 수 있으며, 덜 효율적인 적색 및 녹색 발광 소자들로부터의 방출들이 조합된 클러스터 타입들 내의 발광 소자들의 향상된 표현에 의해 실질적으로 균형화될 뿐만 아니라, 상이한 피크 출력 파장들을 각각 갖는 적색 및 녹색 발광 소자들을 제공함으로써 향상된 결합 스펙트럼 출력이 제공될 수 있다. 따라서, 이 실시예는, 청색 발광 소자들(210)의 출력 강도(또는 출력 효율)가 적색 및 녹색 발광 소자들(206, 207 및 208, 209) 각각의 출력 강도보다 약 1.5배 클 때, 그러나 예 1에서와 같이 이러한 효율 차이를 직접 다루는 것이 광원이 설계되는 응용에 대해 원하는 그리고/또는 필요한 허용 한계 내에서 충분히 균형화된 출력을 제공하지 못할 때, 각각의 칼라로부터의 실질적으로 동일한 스펙트럼 기여에 의해 다시 정의되는 실질적으로 균형화된 출력을 제공한다. 특히, 이 실시예는 실질적으로 최적인 출력 강도에서 칼라 균형을 더 정밀화하는 것을 가능하게 한다.
이 분야의 기술자는 예를 들어, 실질적으로 동일한 출력 효율을 갖는 발광 소자들이 사용되는 경우에 광원의 원하는 균형화된 출력이 스펙트럼의 청색 영역 내의 급강하(dip)를 나타내는 스펙트럼 전력 분포에 의해 정의될 때에도 유사한 광원이 사용될 수 있다는 것을 알 것이다. 현재 상황에서, 상이한 상대적 효율을 갖는 발광 소자들을 고려할 때, 다른 그러한 균형화된 출력들도 고려될 수 있다.
이 분야의 기술자가 쉽게 이해하듯이, 예 1의 광원(100)의 설계 및 제조와 관련하여 설명된 다른 고려 사항들도 광원(200)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 발광 클러스터들(202, 204)은 각각의 및/또는 공유되는 구동 소자들을 통해 기판 상에 실장될 수 있고, 발광 클러스터들(204, 204) 및 이들의 각각의 발광 소자들(206, 207, 208, 209, 210)로부터 열을 제거하기 위해 각각의 및/또는 공유되는 열 관리 시스템들을 포함할 수 있다. 그러나, 이 예에서, 클러스터들(202, 204)은 클러스터들(202, 204)로부터 방출되는 광을 수집하고 검출하기 위해 광원(200)의 중심축 상에 위치하는 옵션인 광 센서(212) 주위에 정사각 또는 직사각형으로 교대로 배열된다. 다시, 옵션인 제어 소자를 사용하여, 클러스터들(202, 204) 및 옵션으로서 이들의 각각의 발광 소자들(206, 207, 208, 209, 210)의 각각의 출력 강도를 조정함으로써, 광원(200)의 출력 칼라 균형 및/또는 출력 강도를 조정하고 실질적으로 유지할 수 있다.
각각의 클러스터(202, 204)는 또한 옵션으로서, 방출 광을 광원 출력으로 지향시키기 위해 주요 광학계 및 옵션으로서 보조 광학계를 포함할 수 있으며, 이들 광학계는 다시 윈도우, 렌즈, 확산기, 하나 이상의 필터 등을 포함할 수 있다. 이 분야의 기술자는 다시, 유사한 결과들을 제공하기 위해, 다양한 발광 클러스터(202, 204)와 일체이거나 그 외부에 있는지에 관계없이, 다양한 출력 광학계가 본 예에서 고려될 수 있으며, 따라서 이들은 본 개시의 목적 범위 밖에 있는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
예 3
이제, 도 4를 참조하여, 일반적으로 번호 300으로 참조되고, 본 발명의 일 실시예에 따르는 광원이 설명된다. 광원(300)은 일반적으로 8개의 발광 클러스터를 포함하며, 그 중 4개는 클러스터(302)와 같은 제1 타입의 클러스터이고, 다른 2개는 각각 클러스터(303)와 같은 제2 타입의 클러스터이며, 나머지 2개는 각각 클러스터(304)와 같은 제3 타입의 클러스터이다. 발광 클러스터들(302, 303, 304)은 각각 소자들(306, 308, 310) 각각과 같은 하나 이상의 적색, 녹색 및/또는 청색 발광 소자를 포함하며, 이 특정 실시예에서 청색 발광 소자들(310)의 출력 강도(또는 출력 효율)는 적색 발광 소자들(306)의 출력 강도보다 약 2배 크며, 녹색 발광 소자(308)의 출력 강도보다 약 1.5배 크다. 따라서, 실질적으로 최적인 출력 강도에서 각각의 칼라에서 실질적으로 동일한 스펙트럼 기여를 제공함으로써 다시 정의되는 실질적으로 균형화된 출력을 제공하기 위하여, 발광 소자 클러스터들(302)은 각각 하나의 적색 발광 소자(306), 하나의 녹색 발광 소자(308) 및 하나의 청색 발광 소자(310)를 포함하고, 발광 클러스터들(303)은 각각 2개의 적색 발광 소자(306)를 포함하며, 발광 클러스터들(304)은 각각 하나의 녹색 발광 소자(308)를 포함하여, 약 4:3:2의 R:G:B 비율이 얻어진다.
예를 들어, 대응적으로 상이한 상대적 출력 효율들을 갖는 발광 소자들이 사용되는 경우에 광원의 원하는 균형화된 출력이 가시 스펙트럼의 특정 영역을 향해 치우치는 스펙트럼 전력 분포에 의해 정의될 때에도 유사한 광원이 사용될 수 있다는 것을 이 분야의 기술자는 알 것이다.
이 분야의 기술자가 쉽게 이해하듯이, 예 1의 광원(100)의 설계 및 제조와 관련하여 설명된 다른 고려 사항들도 광원(300)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 발광 클러스터들(302, 303, 304)은 각각의 및/또는 공유되는 구동 수단과 함께 기판 상에 실장될 수 있으며, 발광 클러스터들(302, 303, 304) 및 이들 각각의 발광 소자들(306, 308, 310)로부터 열을 제거하기 위해 각각의 및/또는 공유되는 열 관리 시스템들을 포함할 수 있다. 이 예에서, 클러스터들(302, 303, 304)은 클러스터들(302, 303, 304)로부터 방출되는 광을 수집하고 검출하기 위해 광원(300)의 중심축에 위치하는 옵션인 광 센서(312) 주위에 원형으로 배열된다. 다시, 옵션인 제어 수단을 사용하여, 클러스터들(302, 303, 304) 및 옵션으로서 이들 각각의 발광 소자들(306, 308, 310)의 각각의 출력 강도를 조정함으로써, 광원(300)의 출력 칼라 균형 및/또는 출력 강도를 조정하고 실질적으로 유지할 수 있다.
각각의 클러스터(302, 303, 304)는 또한 옵션으로서, 방출 광을 광원 출력으로 지향시키기 위한 주요 광학계 및 옵션으로서 보조 광학계를 포함할 수 있으며, 이들 광학계는 다시 윈도우, 렌즈, 확산기, 하나 이상의 필터 등을 포함할 수 있다. 이 분야의 기술자는 다시, 유사한 결과들을 제공하기 위해, 다양한 발광 클러스터들(302, 303, 304)과 일체이거나 이들의 외부에 있는지에 관계없이, 다양한 출력 광학계가 이 예에서 고려될 수 있으며, 따라서 이들은 본 발명의 목적 범위 밖에 있는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
예 4
이제, 도 5를 참조하여, 일반적으로 번호 400을 이용하여 참조되고, 본 발명의 일 실시예에 따르는 광원이 설명된다. 광원(400)은 일반적으로 8개의 발광 클러스터를 포함하며, 이들 중 4개는 각각 클러스터(402)와 같은 제1 타입의 클러스터이고, 나머지 4개는 클러스터(404)와 같은 제2 타입의 클러스터이다. 발광 클러스터들(402, 404)은 각각 소자들(406, 408, 410) 각각과 같은 적색, 녹색 및 청색 발광 소자들을 포함하며, 이 특정 실시예에서 청색 발광 소자들(410)의 출력 강도(또는 출력 효율)는 녹색 발광 소자들(408)의 출력 강도보다 1.5배 크고, 적색 발광 소자(406)의 출력 강도와는 대략 동일하다. 따라서, 실질적으로 최적인 출력 강도에서 실질적으로 균형화된 출력(예를 들어, 균형화된 백색광)을 제공하기 위해, 발광 클러스터들(402)은 각각 적색 발광 소자(406), 녹색 발광 소자(408) 및 청색 발광 소자(410) 중 하나를 포함하는 반면, 발광 클러스터들(404)은 각각 하나의 적색 발광 소자(406), 하나의 청색 발광 소자(410) 및 2개의 녹색 발광 소자(408) 중 하나를 포함하며, 약 2:3:2의 R:G:B 비율이 얻어진다.
이 분야의 기술자가 쉽게 이해하듯이, 예 1의 광원(100)의 설계 및 제조와 관련하여 설명된 다른 고려 사항들도 광원(400)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 발광 클러스터들(402, 404)은 각각의 및/또는 공유되는 구동 수단과 함께 기판 상에 실장될 수 있으며, 발광 클러스터들(402, 404) 및 이들 각각의 발광 소자들(406, 408, 410)로부터 열을 제거하기 위해 각각의 및/또는 공유되는 열 관리 시스템들을 포함할 수 있다. 이 예에서, 클러스터들(402, 404)은 클러스터들(402, 404)로부터 방출되는 광을 수집하고 검출하기 위해 광원(400)의 중심축에 위치하는 옵션인 광 센서(412) 주위에 동심원 형태로 배열된다. 다시, 옵션인 제어 수단을 사용하여, 클러스터들(402, 404) 및 옵션으로서 이들 각각의 발광 소자들(406, 408, 410)의 각각의 출력 강도를 조정함으로써, 광원(400)의 출력 칼라 균형 및/또는 출력 강도를 조정하고 실질적으로 유지할 수 있다.
각각의 클러스터(402, 404)는 또한 옵션으로서, 방출 광을 광원 출력으로 지향시키기 위한 주요 광학계 및 옵션으로서 보조 광학계를 포함할 수 있으며, 이들 광학계는 다시 윈도우, 렌즈, 확산기, 하나 이상의 필터 등을 포함할 수 있다. 이 분야의 기술자는 다시, 유사한 결과들을 제공하기 위해, 다양한 발광 클러스터들(402, 404)과 일체이거나 이들의 외부에 있는지에 관계없이, 다양한 출력 광학계가 이 예에서 고려될 수 있으며, 따라서 이들은 본 발명의 목적 범위 밖에 있는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
예 5
이제, 도 6을 참조하여, 일반적으로 번호 500을 이용하여 참조되고, 본 발명의 일 실시예에 따르는 광원이 설명된다. 광원(500)은 일반적으로 8개의 발광 클러스터를 포함하며, 이들 중 4개는 각각 클러스터(502)와 같은 제1 타입의 클러스터이고, 나머지 4개는 클러스터(504)와 같은 제2 타입의 클러스터이다. 발광 클러스터들(502)은 각각 소자들(506, 508, 510) 각각과 같은 적색, 녹색 및 청색 발광 소자들을 포함하는 반면, 발광 클러스터들(504)은 각각 소자들(507, 508, 510) 각각과 같은 황색, 녹색 및 청색 발광 소자들을 포함한다. 따라서, 클러스터들(502, 504)의 조합은 RGB + AGB로 표현될 수 있으며, 적색 및 황색 발광 소자들 양자는 실질적으로 최적인 출력 강도에서 실질적으로 균형화된 출력을 달성하기 위해 제공되고 조합된다.
이 예에서, 클러스터들(502, 504) 간의 보상 및 균형은 상이한 출력 효율에 대한 보상과 특별히 연관되는 것이 아니라, 실질적으로 균형화된 백색광에 의해 정의되는 원하는 스펙트럼 출력을 달성하기 위해 이들 클러스터에 의한 가시 스펙트럼의 적색-황색 영역에서의 스펙트럼 기여의 정밀화를 위한 보상과 연관된다. 이 예에서, 적색 발광 소자와 황색 발광 소자 간의 보상은 상이한 피크 출력 파장들의 적색 및 녹색 발광 소자들(R1, R2, G1, G2)의 예 2의 광원(200)의 실질적으로 균형화된 출력에 대한 기여와 유사하다.
이 분야의 기술자가 쉽게 이해하듯이, 예 1의 광원(100)의 설계 및 제조와 관련하여 설명된 다른 고려 사항들도 광원(500)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 발광 클러스터들(502, 504)은 각각의 및/또는 공유되는 구동 수단과 함께 기판 상에 실장될 수 있으며, 발광 클러스터들(502, 504) 및 이들 각각의 발광 소자들(506, 508, 510)로부터 열을 제거하기 위해 각각의 및/또는 공유되는 열 관리 시스템들을 포함할 수 있다. 이 예에서, 클러스터들(502, 504)은 클러스터들(502, 504)로부터 방출되는 광을 수집하고 검출하기 위해 광원(500)의 중심축에 위치하는 옵션인 광 센서(512) 주위에 원형으로 배열된다. 다시, 옵션인 제어 수단을 사용하여, 클러스터들(502, 504) 및 옵션으로서 이들 각각의 발광 소자들(506, 508, 510)의 각각의 출력 강도를 조정함으로써, 광원(500)의 출력 칼라 균형 및/또는 출력 강도를 조정하고 실질적으로 유지할 수 있다.
각각의 클러스터(502, 504)는 또한 옵션으로서, 방출 광을 광원 출력으로 지향시키기 위한 주요 광학계 및 옵션으로서 보조 광학계를 포함할 수 있으며, 이들 광학계는 다시 윈도우, 렌즈, 확산기, 하나 이상의 필터 등을 포함할 수 있다. 이 분야의 기술자는 다시, 유사한 결과들을 제공하기 위해, 다양한 발광 클러스터들(502, 504)과 일체이거나 이들의 외부에 있는지에 관계없이, 다양한 출력 광학계가 이 예에서 고려될 수 있으며, 따라서 이들은 본 발명의 목적 범위 밖에 있는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
예 6
이제, 도 7을 참조하여, 일반적으로 번호 600을 이용하여 참조되고, 본 발명의 일 실시예에 따르는 광원이 설명된다. 광원(600)은 일반적으로 6개의 발광 클러스터를 포함하며, 이들 중 4개는 각각 클러스터(602)와 같은 제1 타입의 클러스터이고, 나머지 2개는 클러스터(604)와 같은 제2 타입의 클러스터이다. 발광 클러스터들(602, 604)은 각각 소자들(606, 608, 610) 각각과 같은 적색, 녹색 및 청색 발광 소자들을 포함하며, 이 특정 실시예에서 청색 발광 소자들(610)의 출력 강도(또는 출력 효율)는 녹색 발광 소자들(608)의 출력 강도보다 1.33배 크고, 적색 발광 소자(606)의 출력 강도와는 대략 동일하다. 따라서, 실질적으로 최적인 출력 강도에서 실질적으로 균형화된 출력(예를 들어, 균형화된 백색광)을 제공하기 위해, 발광 클러스터들(602)은 각각 적색 발광 소자(606), 녹색 발광 소자(608) 및 청색 발광 소자(610) 중 하나를 포함하는 반면, 발광 클러스터들(604)은 각각 하나의 적색 발광 소자(606), 하나의 청색 발광 소자(610) 및 2개의 녹색 발광 소자(608) 중 하나를 포함하며, 약 3:4:3의 R:G:B 비율이 얻어진다.
이 분야의 기술자가 쉽게 이해하듯이, 예 1의 광원(100)의 설계 및 제조와 관련하여 설명된 다른 고려 사항들도 광원(600)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 발광 클러스터들(602, 604)은 각각의 및/또는 공유되는 구동 수단과 함께 기판 상에 실장될 수 있으며, 발광 클러스터들(602, 604) 및 이들 각각의 발광 소자들(606, 608, 610)로부터 열을 제거하기 위해 각각의 및/또는 공유되는 열 관리 시스템들을 포함할 수 있다. 이 예에서, 클러스터들(602, 604)은 선형으로 배열된다. 그러나, 이 예에는 포함되지 않은 옵션인 감지 및 제어 수단이 광원(600)의 출력 칼라 균형 및/또는 출력 강도를 조정하고 실질적으로 유지하기 위해 고려될 수 있다.
클러스터들(602, 604)에 의해 방출되는 광을 광원 출력으로 지향시키기 위해 주요 광학계 및/또는 보조 광학계가 다시 사용될 수 있으며, 이들 광학계는 다시 윈도우, 렌즈, 확산기, 하나 이상의 필터 등을 포함할 수 있다. 이 분야의 기술자는 다시, 유사한 결과들을 제공하기 위해, 다양한 발광 클러스터들(602, 604)과 일체이거나 이들의 외부에 있는지에 관계없이, 다양한 출력 광학계가 이 예에서 고려될 수 있으며, 따라서 이들은 본 발명의 목적 범위 밖에 있는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
이 분야의 기술자는 본 발명의 전술한 실시예들이 예들이며, 많은 방법으로 변경될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그러한 현재 또는 미래의 변형들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 것으로 간주되어야 하며, 이 분야의 기술자에게 명확하듯이, 모든 그러한 변경들은 아래의 청구항들의 범위 내에 포함되는 것을 의도한다.

Claims (25)

  1. 소정의 출력 강도로 스펙트럼 출력을 생성하기 위한 광원으로서,
    제1 타입의 하나 이상의 발광 클러스터 - 각각의 클러스터는 적어도 제1 칼라, 제2 칼라 및 제3 칼라 각각의 하나 이상의 발광 소자의 제1 조합을 포함함 -;
    제2 타입의 하나 이상의 발광 클러스터 - 각각의 클러스터는 상기 제1 칼라, 상기 제2 칼라 및 상기 제3 칼라 중 하나 이상의 칼라의 하나 이상의 발광 소자의 제2 조합을 포함함 -; 및
    상기 발광 클러스터들을 구동하기 위한 구동 소자
    를 포함하고,
    상기 출력 강도로 구동될 때, 상기 스펙트럼 출력은, 상기 제1 타입의 상기 하나 이상의 발광 클러스터와 상기 제2 타입의 상기 하나 이상의 발광 클러스터의 결합된 스펙트럼 출력에 의해 제공되는 광원.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동 소자는 실질적으로 동일한 구동 전류 강도를 통해 상기 발광 클러스터들 각각을 구동하도록 구성되는 광원.
  3. 제1항에 있어서, 상기 구동 소자에 연결되어 동작하며, 상기 스펙트럼 출력을 향상시키기 위해서 상기 제1 타입에 대한 구동 신호를 상기 제2 타입에 대하여 조정하도록 구성된 제어 소자를 더 포함하는 광원.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어 소자는, 상기 스펙트럼 출력을, 이상적인 스펙트럼 출력의 제1 허용 한계 내에 있는 것으로부터 상기 이상적인 스펙트럼 출력의 제2 허용 한계 내에 있는 것으로 향상시키도록 구성되는 광원.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제어 소자에 연결되어 동작하며, 상기 광원의 출력을 감지하며, 상기 출력을 나타내는 신호에 응답하여 상기 클러스터들의 출력을 추가 제어하기 위해 상기 신호를 상기 제어 소자로 전달하기 위한 감지 소자를 더 포함하는 광원.
  6. 제1항에 있어서, 상기 스펙트럼 출력은 백색광을 포함하는 광원.
  7. 제6항에 있어서, 상기 백색광은 사전 선택된 임계치 위의 칼라 렌더링 인덱스에 의해 정의되는 광원.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 칼라, 상기 제2 칼라 및 상기 제3 칼라 각각의 상기 발광 소자들의 각각의 수는 상기 발광 소자들의 각각의 칼라 종속 출력 효율의 함수로서 선택되는 광원.
  9. 제8항에 있어서, 주어진 칼라의 상기 발광 소자들의 상기 각각의 수에 대한 다른 칼라의 상기 발광 소자들의 상기 각각의 수의 비율은, 상기 다른 칼라의 상기 발광 소자들의 상기 각각의 칼라 종속 출력 효율에 대한 상기 주어진 칼라의 상기 발광 소자들의 상기 각각의 칼라 종속 출력 효율의 비율과 대략 동일한 광원.
  10. 제8항에 있어서, 주어진 칼라의 상기 발광 소자들의 상기 각각의 수에 대한 다른 칼라의 상기 발광 소자들의 상기 각각의 수의 비율은, 상기 다른 칼라의 상기 발광 소자들의 상기 각각의 칼라 종속 출력 효율에 대한 상기 주어진 칼라의 상기 발광 소자들의 상기 각각의 칼라 종속 출력 효율의 비율에 비례하는 광원.
  11. 제1항에 있어서, 상기 광원은 제3 타입의 하나 이상의 발광 클러스터를 더 포함하는 광원.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제3 타입의 상기 발광 클러스터들 각각은 상기 제1 칼라, 상기 제2 칼라 및 상기 제3 칼라 중 하나 이상의 칼라의 하나 이상의 발광 소자의 제3 조합을 포함하는 광원.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제2 타입의 상기 발광 클러스터들 각각은 상기 제1 칼라, 상기 제2 칼라 및 상기 제3 칼라 각각의 하나 이상의 발광 소자를 포함하는 광원.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제1 타입은 상기 제2 타입과 다른 수의 발광 소자들을 포함하는 광원.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1 타입은 상기 제2 타입과 동일한 수의 발광 소자들을 포함하는 광원.
  16. 제1항에 있어서, 상기 제2 타입은 상기 제1 칼라, 상기 제2 칼라 및 상기 제3 칼라와 다른 칼라의 하나 이상의 발광 소자를 포함하는 광원.
  17. 소정의 출력 강도로 스펙트럼 출력을 생성하기 위한 광원으로서,
    제1 타입 및 하나 이상의 다른 타입 각각의 하나 이상의 발광 클러스터; 및
    상기 제1 타입 및 상기 하나 이상의 다른 타입의 상기 하나 이상의 발광 클러스터를 구동하기 위한 구동 소자
    를 포함하고,
    상기 제1 타입의 각각의 클러스터는 각각의 출력 효율들을 갖는 적어도 제1 칼라, 제2 칼라 및 제3 칼라 각각의 하나 이상의 발광 소자를 포함하고, 상기 각각의 출력 효율들 중 하나 이상의 출력 효율은 상기 각각의 출력 효율들 중 하나 이상의 다른 출력 효율보다 낮으며,
    상기 하나 이상의 다른 타입의 각각의 클러스터는, 상기 하나 이상의 보다 낮은 각각의 출력 효율을 보상하여, 상기 출력 강도를 제공하도록 구동될 때, 상기 제1 타입의 상기 하나 이상의 발광 클러스터의 스펙트럼 출력이 상기 하나 이상의 다른 타입의 상기 하나 이상의 발광 클러스터의 스펙트럼 출력에 의해 실질적으로 균형화되도록 선택된 하나 이상의 발광 소자를 포함하는 광원.
  18. 제17항에 있어서, 주어진 칼라의 상기 발광 소자들의 수에 대한 다른 칼라의 상기 발광 소자들의 수의 비율은 상기 발광 소자들의 상기 각각의 출력 효율들의 비율에 반비례하는 광원.
  19. 제17항에 있어서, 주어진 칼라의 상기 발광 소자들의 수에 대한 다른 칼라의 상기 발광 소자들의 수의 비율은 상기 발광 소자들의 상기 각각의 출력 효율들의 역비(inverse ratio)와 대략 동일한 광원.
  20. 제17항에 있어서, 상기 구동 소자에 연결되어 동작하며, 상기 스펙트럼 출력을 향상시키기 위해서 상기 제1 타입의 상기 하나 이상의 클러스터의 출력 강도를 상기 하나 이상의 다른 타입의 상기 하나 이상의 클러스터의 출력 강도에 대하여 제어하도록 구성된 제어 소자를 더 포함하는 광원.
  21. 제17항에 있어서, 상기 구동 소자에 연결되어 동작하며, 상기 스펙트럼 출력을 향상시키기 위해서 상기 발광 소자들의 출력 강도를 서로에 대하여 제어하도록 구성된 제어 소자를 더 포함하는 광원.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제어 소자는 상기 스펙트럼 출력의 미세 튜닝을 제공하며, 상기 스펙트럼 출력의 대략 튜닝(coarse tuning)은 상기 제1 타입의 상기 하나 이상의 클러스터와 상기 하나 이상의 다른 타입의 상기 하나 이상의 클러스터의 조합에 의해 제공되는 광원.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제어 소자에 연결되어 동작하며, 상기 광원의 출력을 감지하며, 상기 출력을 나타내는 신호에 응답하여 상기 클러스터들의 출력을 추가 제어하기 위해 상기 신호를 상기 제어 소자로 전달하기 위한 감지 소자를 더 포함하는 광원.
  24. 제17항에 있어서, 상기 스펙트럼 출력은 백색광을 포함하는 광원.
  25. 제24항에 있어서, 상기 백색광은 사전 선택된 임계치 위의 칼라 렌더링 인덱스에 의해 정의되는 광원.
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