KR101694995B1 - 조명 장치 및 조명 장치의 제어 방법 - Google Patents

조명 장치 및 조명 장치의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광원부; 상기 광원부에서 방출된 빛을 서로 다른 색좌표와 색온도를 지닌 빛들로 변환하는 제1 광 여기부 및 제2 광 여기부; 상기 제1 광 여기부 및 상기 제2 광 여기부에서 변환된 빛들의 색좌표 및 색온도와 다른 빛을 방출하는 제3 광 여기부; 상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 제3 광 여기부로부터 출력된 빛의 R 성분, G 성분, B 성분 각각의 광량에 해당되는 R 성분 신호, G 성분 신호 및 B 성분 신호를 출력하는 RGB 센싱부; 상기 제1 광 여기부로부터 방출된 빛의 색좌표, 상기 제2 광 여기부로부터 방출된 빛의 색좌표 및 상기 제3 광 여기부로부터 방출된 빛의 색좌표로 이루어진 영역 안에 상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 제3 광 여기부로부터 방출된 빛들의 혼합된 빛의 색좌표가 위치하도록 상기 광원부의 광량을 결정하는 제어부; 및 상기 제어부에서 결정된 상기 광원부의 광량에 대응하는 전압을 상기 광원부로 공급하는 전원부;를 포함한다.

Description

조명 장치 및 조명 장치의 제어 방법{LIGHTING DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 실시예는 조명 장치 및 조명 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
최근 들어 조명 장치에 대한 관심이 증가하고 있다. 조명 장치는 특정 장소에 설치되며 장시간 빛을 방출해야 한다. 따라서 조명 장치의 사용자는 조명 장치로부터 방출된 빛에 대한 시감 등과 같은 조명 장치의 특성이 장시간 일정하게 유지되기를 원한다. 조명 장치의 특성이 일정하게 유지되지 못할 경우 사용자들은 눈의 피로나 조명 장치를 이용한 활동에 영향을 받을 수 있다.
또한 조명 장치 제조시 여러 가지 국내 및 국제 규격이 고려된다. 즉, 조명 장치는 국내 및 국제 규격에 따라 제조된다. 이와 같이 조명 장치가 여러 가지 규격에 따라 제조되더라도 설치 이후 장시간 동작시 조명 장치로부터 방출되는 빛이 규격들에 맞아야 한다.
본 실시예는 빛의 색좌표가 일정 영역 안에 위치하도록 제어하는 조명 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 실시예는 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 실시예는 광원부, 상기 광원부에서 방출된 빛을 서로 다른 색좌표와 색온도를 지닌 빛들로 변환하는 제1 광 여기부 및 제2 광 여기부, 상기 제1 광 여기부 및 상기 제2 광 여기부에서 변환된 빛들의 색좌표 및 색온도와 다른 빛을 방출하는 하나 이상의 제3 광 여기부, 상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 하나 이상의 제3 광 여기부로부터 출력된 빛의 R 성분, G 성분, B 성분 각각의 광량에 해당되는 R 성분 신호, G 성분 신호 및 B 성분 신호를 출력하는 RGB 센싱부, 상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 하나 이상의 제3 광 여기부 각각의 색좌표로 이루어진 영역 안에 상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 하나 이상의 제3 광 여기부로부터 출력된 빛의 색좌표가 위치하도록 상기 광원부의 광량을 제어하는 제어부 및 상기 제어부의 제어 하에 상기 광원부의 광량을 변화시키는 전압을 공급하는 전원부를 포함한다.
상기 광원부는 발광 다이오드들을 포함하며, 상기 발광 다이오드들은 서로 같은 색온도를 지닌 빛들을 방출할 수 있다.
상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 하나 이상의 제3 광 여기부 각각은 광 여기 필름을 포함하고, 상기 광 여기 필름은 수지층들 사이에 위치하는 형광체를 포함할 수 있다.
상기 RGB 센싱부는 R 필터, G 필터, 및 B 필터를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제3 광 여기부들은 서로 다른 색온도 및 색좌표를 갖는 빛들을 방출할 수 있다.
상기 제1 광 여기부 및 상기 제2 광 여기부는 백색광을 방출할 수 있다.
상기 전원부는 상기 제어부의 제어 하에 듀티비가 조절된 교류 전압을 공급할 수 있다.
상기 광원부는 발광 다이오드를 포함하며, 상기 발광 다이오드는 상기 교류 전압의 듀티비에 따라 빛의 광량이 변할 수 있다.
상기 제1 광 여기부에 인접하게 상기 제2 광 여기부와 상기 제3 광 여기부가 배치되고, 상기 제2 광 여기부와 상기 제3 광 여기부는 교대로 배치될 수 있다.
본 실시예의 조명 장치는 광원부, 상기 광원부에서 방출된 빛을 서로 다른 색좌표와 색온도를 지닌 빛들로 변환하는 제1 광 여기부 및 제2 광 여기부, 상기 제1 광 여기부 및 상기 제2 광 여기부에서 변환된 빛들의 색좌표 및 색온도와 다른 빛을 방출하는 하나 이상의 제3 광 여기부, 상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 하나 이상의 제3 광 여기부 로부터 출력된 빛의 R 성분, G 성분, B 성분 각각의 광량에 해당되는 R 성분 신호, G 성분 신호 및 B 성분 신호를 출력하는 RGB 센싱부, 상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 하나 이상의 제3 광 여기부 각각의 색좌표로 이루어진 영역 안에 위치하는 기준 색좌표를 저장하는 메모리부, 상기 RGB 센싱부로부터 R 성분 신호, G 성분 신호 및 B 성분 신호를 입력받아 비교 색좌표를 생성하고 상기 메모리부로부터 읽어들인 기준 색좌표와 비교하여 상기 기준 색좌표와 상기 비교 색좌표와의 오차값을 줄이도록 상기 광원부의 광량을 제어하는 제어부 및 상기 제어부의 제어 하에 상기 광원부의 광량을 변화시키는 전압을 공급하는 전원부를 포함한다.
상기 광원부는 발광 다이오드들을 포함하며, 상기 발광 다이오드들은 서로 같은 색온도를 지닌 빛들을 방출할 수 있다.
상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 하나 이상의 제3 광 여기부 각각은 광 여기 필름을 포함하고, 상기 광 여기 필름은 수지층들 사이에 위치하는 형광체를 포함할 수 있다.
상기 기준 색좌표는 흑체 방사 곡선, 맥아담 곡선 또는 안시빈 곡선에 따라 설정될 수 있다.
복수의 제3 광 여기부들은 서로 다른 색온도 및 색좌표를 갖는 빛들을 방출할 수 있다.
상기 제1 광 여기부 및 상기 제2 광 여기부는 백색광을 방출할 수 있다.
상기 전원부는 상기 제어부의 제어 하에 듀티비가 조절된 교류 전압을 공급할 수 있다.
상기 광원부는 발광 다이오드를 포함하며, 상기 발광 다이오드는 상기 교류 전압의 듀티비에 따라 빛의 광량이 변할 수 있다.
상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 하나 이상의 제3 광 여기부에서 방출된 빛의 각 색온도에서 색상 분포는 Step 3 이내일 수 있다.
상기 제1 광 여기부에 인접하게 상기 제2 광 여기부와 상기 제3 광 여기부가 배치되고, 상기 제2 광 여기부와 상기 제3 광 여기부는 교대로 배치될 수 있다.
본 실시예의 조명 장치 제어 방법은 상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 하나 이상의 제3 광 여기부 로부터 출력된 빛의 R 성분, G 성분, B 성분 각각의 광량에 해당되는 R 성분 신호, G 성분 신호 및 B 성분 신호를 출력하는 단계, 상기 R 성분 신호, G 성분 신호 및 B 성분 신호를 입력받아 비교 색좌표를 생성하는 단계 및 상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 하나 이상의 제3 광 여기부 각각의 색좌표로 이루어진 영역 안에 위치하는 기준 색좌표과 상기 비교 색좌표를 비교하여 상기 기준 색좌표와 상기 비교 색좌표와의 오차값을 줄이도록 상기 광원부의 광량을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 광원부는 발광 다이오드들을 포함하며, 상기 발광 다이오드들은 서로 같은 색온도를 지닌 빛들을 방출할 수 있다.
상기 기준 색좌표는 흑체 방사 곡선, 맥아담 곡선 또는 안시빈 곡선에 따라 설정될 수 있다.
복수의 제3 광 여기부들은 서로 다른 색온도 및 색좌표를 갖는 빛들을 방출할 수 있다.
상기 제1 광 여기부 및 상기 제2 광 여기부는 백색광을 방출할 수 있다.
상기 광량의 제어는 듀티비가 조절된 교류 전압의 공급에 의하여 이루어질 수 있다.
상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 하나 이상의 제3 광 여기부에서 방출된 빛의 각 색온도에서 색상 분포는 Step 3 이내일 수 있다.
본 실시예는 광 여기부들 각각으로부터 방출된 빛들의 색좌표들로 이루어진 영역 내에 조명 장치의 빛의 색좌표가 위치하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸다.
도 2a는 C.I.E. 1931 색좌표계를 나타낸다.
도 2b는 C.I.E. 1931 색좌표계의 일부를 나타낸다.
도 3a는 조명 장치가 제1 광 여기부 및 제2 광 여기부만을 포함했을 경우 색온도 및 색좌표 변화를 나타낸다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치의 색온도 및 색좌표 변화를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는 맥아담 곡선 및 안시-빈 곡선를 고려한 기준 색좌표 설정 및 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치의 동작을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치의 동작을 나타낸다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예들에 따른 조명 장치의 광 여기부들의 배치를 나타낸다.
도 7c는 제2 광 여기부와 제3 광 여기부가 서로 마주보도록 배치된 것을 나타낸다.
다음으로 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치를 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치는 광원부(100), 제1 광 여기부(110), 제2 광 여기부(130) 및 하나 이상의 제3 광 여기부(150), 광량 센싱부(200), 제어부(300) 및 전원부(400)를 포함한다.
도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치는 제1 광 여기부(110) 및 제2 광 여기부(130)와 더불어 하나의 제3 광 여기부(150)를 포함하고, 이후에 설명되는 도 5에 도시된 조명 장치는 제1 광 여기부 (110) 및 제2 광 여기부(130)와 더불어 복수의 제3 광 여기부들(150a, 150b)을 포함한다.
광원부(100)는 복수의 발광 다이오드들 (Light Emitting Diode)을 포함할 수 있다. 광원부(100)의 발광 다이오드들은 서로 같은 색온도를 지닌 빛들을 방출할 수 있다. 이에 따라 광원부(100)의 구성이 간단해 질 수 있다.
제1 광 여기부(110), 제2 광 여기부(130) 및 하나 이상의 제3 광 여기부(150)는 광원부(100)로부터 방출된 빛이 입사되어 서로 다른 파장을 지닌 빛들을 방출한다.
이를 위하여 제1 광 여기부(110), 제2 광 여기부(130) 및 하나 이상의 제3 광 여기부(150) 각각은 광 여기 필름 (Photo Luminescent Film)을 포함할 수 있다. 광 여기 필름은 수지층과 형광체를 포함하며, 형광체는 수지층들 사이에 위치한다. 광원부(100)에서 방출된 빛은 광 여기 필름의 형광체를 여기시키고 형광체는 특정 파장의 빛을 방출한다.
이 때 제1 광 여기부(110) 및 제2 광 여기부(130)는 서로 다른 색온도와 서로 다른 색좌표를 지닌 빛들을 방출한다. 즉, 제1 광 여기부(110)는 제1 색온도 및 제1 색좌표를 지닌 빛을 방출하고, 제2 광 여기부(130)는 제1 색온도 및 제1 색좌표와 다른 제2 색온도 및 제2 색좌표를 지닌 빛을 방출한다.
본 발명의 실시예는 조명 장치이므로 제1 광 여기부(110) 및 제2 광 여기부(130)는 백색광을 방출할 수 있다. 이 때 제1 광 여기부(110) 및 제2 광 여기부(130) 각각은 6500 K 의 색온도를 지닌 빛과 2700 K의 색온도를 지닌 빛을 방출할 수 있다.
하나 이상의 제3 광 여기부(150)는 제1 광 여기부(110) 및 제2 광 여기부(130)의 색온도 및 색좌표와 다른 빛을 방출한다.
RGB 센싱부(200)는 제1 광 여기부(110) 내지 제3 광 여기부(130)로부터 출력된 빛의 R(red) 성분, G(green) 성분, B(blue) 성분 각각의 광량에 해당되는 R 성분 신호, G 성분 신호 및 B 성분 신호를 출력한다. 즉, RGB 센싱부(200)는 복수의 광 여기부들(110, 130, 150)이 방출한 빛들이 혼합된 빛의 R(red) 성분, G(green) 성분, B(blue) 성분 각각의 광량을 센싱한다.
빛의 R(red) 성분, G(green) 성분, B(blue) 성분의 검출을 위하여 RGB 센싱부(200)는 R 필터, G 필터, 및 B 필터를 포함할 수 있다. R 필터, G 필터, 및 B 필터는 해당 성분을 통과시킨다. 즉, R 필터는 R 성분을, G 필터는 G 성분을, 그리고 B 필터는 B 성분을 통과시킨다.
이 때 RGB 센싱부(200)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 컨버터(미도시)를 포함할 수 있다. 아날로그/디지털 컨버터를 포함할 경우 제1 광량 신호, 제2 광량 신호 및 제3 광량 신호는 디지털 신호일 수 있다.
제어부(300)는 제1 광 여기부(110), 제2 광 여기부(120) 및 하나 이상의 제3 광 여기부(130) 각각의 색좌표로 이루어진 영역 안에 제1 광 여기부(110), 제2 광 여기부(120) 및 하나 이상의 제3 광 여기부(150)로부터 출력된 빛의 색좌표가 위치하도록 광원부(100)의 광량을 제어한다. 제어부(300)의 동작에 대해서는 이후에 상세히 설명된다.
전원부(400)는 제어부(300)의 제어 하에 광원부(100)의 광량을 변화시키는 전압을 공급한다.
이 때, 전원부(400)는 제어부(300)의 제어 하에 듀티비가 조절된 교류 전압을 광원부(100)에 공급할 수 있다. 이를 위하여 전원부(400)는 PWM (Pulse Width Modulation) 발생기를 포함할 수 있다. 광원부(100)가 발광 다이오드를 포함할 경우 발광 다이오드는 교류 전압의 듀티비에 따라 빛의 광량이 변할 수 있다.
도 2a는 C.I.E. 1931 색좌표계를 나타내고, 도 2b는 C.I.E. 1931 색좌표계의 일부를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 조명장치는 색좌표를 조절할 수 있는 영역을 증가시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예와 다르게 조명 장치가 제1 광 여기부(110) 및 제2 광 여기부(130)만을 포함할 경우 조명 장치의 빛의 색좌표는 제1 광 여기부(110)로부터 방출된 빛의 색좌표와 제2 광 여기부(130)로부터 방출된 빛의 색좌표를 잇는 직선을 따라 변한다.
반면에 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치는 제1 광 여기부(110) 및 제2 광 여기부(130)와 더불어 하나 이상의 제3 광 여기부(150)를 포함한다. RGB 센싱부(200)는 제1 광 여기부(110) 내지 제3 광 여기부(130)로부터 출력된 빛의 R 성분 신호, G 성분 신호 및 B 성분 신호를 출력한다.
제어부(300)는 R 성분 신호, G 성분 신호 및 B 성분 신호를 이용하여 삼자극값 (tristimulus value) X, Y, Z을 계산한다. 삼자극값 X, Y, Z의 계산은 물체에 비치는 조명의 종류, 반사율 (reflectance)에 의해 정의되는 표면, 그리고 R 성분, G 성분 및 B 성분에 대한 색대응함수 (color matching function)를 이용하여 이루어질 수 있다.
제어부(300)는 삼자극값 X, Y, Z를 통하여 광 여기부들(110, 130, 150)이 방출한 빛의 색좌표를 계산한다. 색좌표 x는 X/(X+Y+Z)에 의하여 계산되고 색좌표 y는 Y/(X+Y+Z)에 의하여 계산되며 z는 1-(x+y)에 의하여 계산될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 제어부(300)가 삼자극값의 계산, 색좌표의 계산 등이 순차적으로 이루어지는 것으로 설명되었으나 R 성분 신호, G 성분 신호 및 B 성분 신호 입력시 해당 색좌표값이 제어부(300)에 미리 저장되어 있을 수도 있다.
제어부(300)는 계산된 색좌표가 제1 광 여기부(110), 제2 광 여기부(120) 및 하나 이상의 제3 광 여기부(130)로부터 방출된 빛들 각각의 색좌표로 이루어진 영역을 벗어난 경우 광원부(100)의 광량을 제어하여 조명 장치의 빛이 상기 영역 안에 위치하도록 한다. 이 때 조명 장치의 빛은 복수의 광 여기부들(110, 130, 150)이 방출한 빛들의 혼합된 빛이다.
이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 광 여기부(110)로부터 방출된 빛의 색좌표, 제2 광 여기부(130) 로부터 방출된 빛의 색좌표 및 제3 광 여기부(150) 로부터 방출된 빛의 색좌표로 이루어진 삼각형 내부 영역에 위치하는 색좌표를 지닌 빛을 방출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 조명 장치는, 제1 광 여기부(110)로부터 방출된 빛의 색좌표, 제2 광 여기부(130)로부터 방출된 빛의 색좌표 및 하나 이상의 제3 광 여기부(150)로부터 방출된 빛의 색좌표로 이루어진 내부 영역에 위치하는 기준 색좌표에 따라 광원부(100)의 광량을 조절할 수 있다.
이를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 조명장치는 메모리부(500)를 더 포함할 수 있다. 메모리부(500)는 기준 색좌표를 저장한다. 도면을 참조하여 기준 색좌표가 설명된다.
도 2의 C.I.E. 1931 색좌표계에는 흑체 방사 곡선 (black body radiation curve)이 도시되어 있다. 흑체 방사 곡선은 조명 장치에서 방출된 빛의 색온도를 표현하기 위한 것으로 조명 장치의 색온도에 대한 국제 표준이다.
메모리부(500)의 기준 색좌표는 흑체 방사 곡선 상의 일부 점들에 대한 색좌표이거나, 흑체 방사 곡선과 근접하는 일부 점들에 대한 색좌표일 수 있다.
제1 내지 제3 광 여기부(110, 130, 150)로부터 방출된 빛의 색좌표를 통하여 기준 색좌표를 구하기 위하여 광원부(100)의 광량이 변하도록 조명 장치의 제조 과정 중에 광원부(100)가 제어될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 조명 장치의 제조 과정 중에 광원부(100)의 광량 변화에 따라 제1 내지 제3 광 여기부(110, 130, 150)에서 방출된 빛의 R 성분, G 성분 및 B 성분의 광량이 측정 장치에 의하여 구하여진다.
측정된 R 성분, G 성분 및 B 성분의 광량을 이용하여 삼자극값 X, Y, Z가 계산된다. 삼자극값 X, Y, Z를 통하여 해당 색좌표가 계산될 수 있고, 삼자극값 X, Y, Z를 통하여 계산된 색좌표가 흑체 방사 곡선 상이나 흑체 방사 곡선에 근접할 경우 계산된 색좌표가 기준 색좌표가 될 수 있다. 이와 같이 얻어진 기준 색좌표가 메모리부(500)에 저장된다. 이 때 기준 색좌표는 앞서 설명된 바와 같이 광 여기부들로부터 방출된 빛들의 색좌표들로 이루어진 영역 안에 위치한다.
한편, 제어부(300)는 RGB 센싱부(200)로부터 R 성분 신호, G 성분 신호 및 B 성분 신호를 입력받아 비교 색좌표를 생성하고 메모리부(500)로부터 읽어들인 기준 색좌표와 비교하여 기준 색좌표와 비교 색좌표와의 오차값을 줄이기 위한 듀티비 (duty ratio) 제어신호를 출력한다. 이 때, 비교 색좌표를 생성하기 위하여 제어부(300)는 R 성분 신호, G 성분 신호 및 B 성분 신호를 통하여 해당 삼자극값을 계산하고, 삼자극값을 이용하여 비교 색좌표를 계산한다.
본 발명의 실시예와 다르게 조명 장치가 제1 광 여기부(110) 및 제2 광 여기부(130)만을 포함할 경우 조명 장치는 흑체 방사 곡선에 가까운 색온도를 지닌 빛을 방출하기 어렵다. 예를 들어, 제1 광 여기부(110)가 6500 K의 색온도를 지닌 빛을 방출하고, 제2 광 여기부(130)가 2700 K의 색온도를 지닌 빛을 방출할 경우, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 광 여기부(110) 및 제2 광 여기부(130)로부터 방출되는 빛의 광량 변화에 따라 나타나는 빛의 색온도 및 색좌표 변화는 직선을 따라 이루어진다. 이에 따라 빛의 색온도와 색좌표의 변화는 흑체 방사 곡선의 색온도 및 색좌표 변화와 차이가 크다.
반면에 본 발명의 실시예와 같이 조명 장치가 제1 광 여기부(110) 및 제2 광 여기부(130)만 아니라 제3 광 여기부(150)를 포함할 경우 흑체 방사 곡선의 색온도 및 색좌표와 유사한 빛을 방출할 수 있다. 예를 들어, 제1 광 여기부(110)가 6500 K의 빛을 방출하고, 제2 광 여기부(130)가 2700 K의 빛을 방출하며 제3 광 여기부(150)가 녹색빛을 띤 백색 (greenish white) 빛을 방출할 경우 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치는 제1 광 여기부(110) 내지 제3 광 여기부(150)의 광량 변화에 의하여 흑체 방사 곡선을 따라 변하는 색온도 및 색좌표를 지닌 빛을 방출할 수 있다.
앞서의 설명에서는 조명 장치의 색온도에 대한 기준으로 흑체 방사 곡선이 언급되었으나 조명 장치의 또다른 기준인 맥아담 곡선 (MacAdam curve)이나 안시-빈 곡선 (Ansi bin curve)을 고려하여 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치의 기준 색좌표가 설정될 수 있다.
도 4a에 도시된 맥아담 곡선은 동일 색온도에서의 색분포를 나타낸 그래프이다. 특정 색온도에서 바깥쪽 타원으로 갈수록 특정 색온도에서의 색분포가 크다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 다르게 조명 장치가 6500 K의 색온도를 지닌 제1 광원(110)과 2700 K의 색온도를 지닌 제2 광원(130)만으로 이루어진 경우 조명 장치가 내는 빛의 색온도 5000 K, 4000 K, 및 3500 K에서의 색분포가 커진다. 따라서 조명 장치의 특성이 악화됨을 알 수 있다.
반면에 본 발명의 실시예에 같이 각 색온도에서 색상 분포가 Step 3 이내가 되도록 기준 색좌표가 설정될 경우 앞서 설명된 바와 같이 기준 색좌표에 맞도록 광원부(100)의 광량이 제어되고 이에 따라 제1 내지 제3 광 여기부(110, 130, 150)의 광량이 변화됨으로써 조명 장치의 특성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치의 광 여기부들(110, 130, 150)에서 방출된 빛의 각 색온도에서 색상 분포는 Step 3 이내가 될 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 다르게 조명 장치가 6500 K의 색온도를 지닌 빛을 방출하는 제1 광 여기부(110)와 2700 K의 색온도를 지닌 빛을 방출하는 제2 광 여기부(130)만으로 이루어진 경우 조명 장치가 내는 빛의 색온도 변화가 안시빈 곡선 중심부에 위치하지 않는 경우가 발생한다.
반면에 본 발명의 실시예의 경우 조명 장치가 방출하는 빛의 색온도 변화가 안시빈 곡선 중심과 가깝도록 기준 색좌표가 설정될 수 있고 기준 색좌표에 맞도록 광원부(100)의 광량 제어가 이루어진다. 이에 따라 제1 내지 제3 광 여기부(110, 130, 150)의 광량이 변화됨으로써 조명 장치의 특성을 향상시킬 수 있다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치는 4개 이상의 광 여기부를 포함할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치를 나타낸다. 도 5의 조명 장치는 4개의 광 여기부를 포함하나, 4개 이상의 광 여기부를 포함하는 것도 가능하다.
복수의 제3 광 여기부(150a, 150b)는 제1 및 제2 광 여기부(110, 130)의 색온도 및 색좌표와 다른 빛을 방출한다. 또한 복수의 제3 광 여기부들(150a, 150b) 역시 서로 다른 색온도 및 색좌표를 갖는 빛들을 방출한다. 즉, 제3 광 여기부(150a)로부터 방출된 빛의 색좌표 및 색온도는 또다른 제3 광 여기부(150b)로부터 방출된 빛의 색좌표 및 색온도와 다르다.
이에 따라 제1 광 여기부(110), 제2 광 여기부(130) 및 복수의 제3 광 여기부(150a, 150b)의 각 색좌표로 이루어진 영역 내부(점선 사각형 내부)에 조명 장치의 빛의 색좌표가 위치되도록 광원부(100)의 광량이 제어될 수 있다.
또한 제1 광 여기부(110), 제2 광 여기부(130) 및 복수의 제3 광 여기부(150a, 150b)의 각 색좌표로 이루어진 영역 내부(점선 사각형 내부)에 기준 좌표들이 위치하며 제어부(300)는 기준 좌표들과 실제 방출되는 빛의 색좌표와의 오차가 줄어들도록 광원부(100) 의 광량을 제어한다. 이에 따라 제1 광 여기부(110), 제2 광 여기부(130), 및 복수의 제3 광 여기부들(150a, 150b)의 광량이 변화하므로 본 발명의 실시예와 같이 조명 장치는 색좌표를 조절할 수 있는 영역이 증가시킬 수 있다.
도 7a는 본 발명의 실시예들에 따른 조명 장치의 광 여기부들의 배치를 나타낸다. 도 7 a의 상측에 도시된 바와 같이, 제1 광 여기부(110)에 인접하게 제2 광 여기부(130)와 제3 광 여기부(150)가 배치될 수 있다. 이 때 제2 광 여기부(130)와 제3 광 여기부(150)는 교대로 배치될 수 있다. 이 때 제1 광 여기부(110)는 6500 K 근처의 빛을 방출할 수 있다.
또한 도 7a의 하측에 도시된 바와 같이, 제1 광 여기부(110)에 인접하게 제2 광 여기부(130)와 제3 광 여기부(150)가 배치될 수 있다. 이 때 제2 광 여기부(130)와 제3 광 여기부(150)는 교대로 배치될 수 있다. 이 때 제1 광 여기부(110)는 6500 K 근처의 빛을 방출하고, 제2 광 여기부(130)는 2700 K 근처의 빛을 방출할 수 있다.
도 7b는 도 7a의 상측에 도시된 광 여기부들(110, 130, 150)을 A 방향과 B 방향에서 본 것이다. 도 7b 상측 도면은 B 방향에서 본 것을 나타내고, 도 7b 하측 도면은 A 방향에서 본 것을 나타낸다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 광원부(100)는 PCB (Printed Circuit Board)에 장착된 복수 개의 발광 다이오드들을 포함한다. 발광 다이오드들의 일부는 제1 광 여기부(110)의 영역에 위치할 수 있고, 발광 다이오드들의 나머지는 제2 광여기부(130) 및 제3 광 여기부(150)의 영역에 위치할 수 있다. 제어부(300)는 듀티비 제어를 통하여 광원부(100)에 포함된 각 발광 다이오드의 광량을 변화시킬 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이 제2 광 여기부(130)와 제3 광 여기부(150)는 교대로 배치되고, 제1 광 여기부(110)에 인접하게 배치될 수 있다. 제2 광 여기부(130)와 제3 광 여기부(150)는 교대로 배치될 경우, 제2 광 여기부(130)와 제3 광 여기부(150)가 차지하는 면적은 도 7c과 같이 제2 광 여기부와 제3 광 여기부가 서로 마주보면서 위치하는 경우 제2 광 여기부와 제3 광 여기부가 차지하는 면적에 비하여 작다. 이에 따라 제2 광 여기부(130)와 제3 광 여기부(150)는 교대로 배치될 경우, 조명 장치의 부피가 줄어들 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
광원부(100)
제1 광 여기부(110)
제2 광 여기부(130)
제3 광 여기부(150, 150a, 150b)
RGB 센싱부(200)
제어부(300)
전원부(400)
메모리부(500)

Claims (26)

  1. 광원부;
    상기 광원부에서 방출된 광을 서로 다른 색좌표와 색온도를 지닌 광들로 변환하는 제1 광 여기부 및 제2 광 여기부;
    상기 제1 광 여기부 및 상기 제2 광 여기부에서 변환된 광들의 색좌표 및 색온도와 다른 광을 방출하는 제3 광 여기부;
    상기 광원부, 상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 제3 광 여기부로부터 출력된 광들이 혼합된 혼합광의 R 성분, G 성분, B 성분 각각의 광량에 해당되는 R 성분 신호, G 성분 신호 및 B 성분 신호를 출력하는 RGB 센싱부;
    상기 R 성분 신호, 상기 G 성분 신호 및 상기 B 성분 신호로부터 상기 혼합광의 색좌표를 계산하고, 계산된 상기 혼합광의 색좌표가 상기 제1 광 여기부로부터 방출된 광의 색좌표, 상기 제2 광 여기부로부터 방출된 광의 색좌표 및 상기 제3 광 여기부로부터 방출된 광의 색좌표로 이루어진 영역 안에 위치하도록 상기 광원부의 광량을 결정하는 제어부; 및
    상기 제어부에서 결정된 상기 광원부의 광량에 대응하는 전압을 상기 광원부로 공급하는 전원부;를 포함하고,
    상기 광원부는, 제1 광원, 제2 광원, 및 제3 광원을 포함하고,
    상기 제1 광원에서 방출된 광과 상기 제1 광 여기부에서 방출된 광에 의해 발생된 광은, 제1 백색광이고,
    상기 제2 광원에서 방출된 광과 상기 제2 광 여기부에서 방출된 광에 의해 발생된 광은, 상기 제1 백색광과 다른 색온도를 갖는 제2 백색광이고,
    상기 제3 광원에서 방출된 광과 상기 제3 광 여기부에서 방출된 광에 의해 발생된 광은, 상기 제1 백색광 및 상기 제2 백색광과 다른 색온도를 갖는 제3 백색광인, 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 발광 다이오드들을 포함하고,
    상기 발광 다이오드들은 서로 같은 색온도를 지닌 광들을 방출하는 조명 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 제3 광 여기부 각각은 광 여기 필름을 포함하고,
    상기 광 여기 필름은 수지층들 사이에 위치하는 형광체를 포함하는 조명 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 RGB 센싱부는 R 필터, G 필터, 및 B 필터를 포함하는 조명 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제3 광 여기부는 복수이고,
    상기 복수의 제3 광 여기부는 서로 다른 색온도 및 색좌표를 갖는 광들을 방출하는 조명 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 제어부로부터 듀티비 제어신호를 제공받고, 상기 듀티비 제어신호에 대응하는 교류 전압을 상기 광원부로 공급하는 조명 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 RGB 센싱부에서 센싱된 상기 R 성분 신호, 상기 G 성분 신호 및 상기 B 성분 신호를 이용하여 삼자극값을 계산하고, 계산된 상기 삼자극값을 기초로 상기 혼합광의 색좌표를 계산하는, 조명 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광 여기부에 인접하게 상기 제2 광 여기부와 상기 제3 광 여기부가 배치되고,
    상기 제2 광 여기부와 상기 제3 광 여기부는 교대로 배치된 조명 장치.
  10. 광원부;
    상기 광원부에서 방출된 광을 서로 다른 색좌표와 색온도를 지닌 광들로 변환하는 제1 광 여기부 및 제2 광 여기부;
    상기 제1 광 여기부 및 상기 제2 광 여기부에서 변환된 광들의 색좌표 및 색온도와 다른 광을 방출하는 제3 광 여기부;
    상기 광원부, 상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 제3 광 여기부로부터 출력된 광들이 혼합된 혼합광의 R 성분, G 성분, B 성분 각각의 광량에 해당되는 R 성분 신호, G 성분 신호 및 B 성분 신호를 출력하는 RGB 센싱부;
    상기 제1 광 여기부로부터 방출된 광의 색좌표, 상기 제2 광 여기부로부터 방출된 광의 색좌표 및 상기 제3 광 여기부로부터 방출된 광의 색좌표로 이루어진 영역 안에 위치하는 기준 색좌표를 저장하는 메모리부;
    상기 RGB 센싱부로부터 R 성분 신호, G 성분 신호 및 B 성분 신호를 입력받아 상기 혼합광의 비교 색좌표를 생성하고, 상기 메모리부로부터 읽어들인 상기 기준 색좌표와 비교하여 상기 기준 색좌표와 상기 비교 색좌표와의 오차값을 줄이도록 상기 광원부의 광량을 결정하는 제어부; 및
    상기 제어부에서 결정된 상기 광원부의 광량에 대응하는 전압을 상기 광원부로 공급하는 전원부;를 포함하고,
    상기 광원부는, 제1 광원, 제2 광원, 및 제3 광원을 포함하고,
    상기 제1 광원에서 방출된 광과 상기 제1 광 여기부에서 방출된 광에 의해 발생된 광은, 제1 백색광이고,
    상기 제2 광원에서 방출된 광과 상기 제2 광 여기부에서 방출된 광에 의해 발생된 광은, 상기 제1 백색광과 다른 색온도를 갖는 제2 백색광이고,
    상기 제3 광원에서 방출된 광과 상기 제3 광 여기부에서 방출된 광에 의해 발생된 광은, 상기 제1 백색광 및 상기 제2 백색광과 다른 색온도를 갖는 제3 백색광인, 조명 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광원부는 발광 다이오드들을 포함하고,
    상기 발광 다이오드들은 서로 같은 색온도를 지닌 광들을 방출하는 조명 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 제3 광 여기부 각각은 광 여기 필름을 포함하고,
    상기 광 여기 필름은 수지층들 사이에 위치하는 형광체를 포함하는 조명 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 기준 색좌표는 흑체 방사 곡선, 맥아담 곡선 또는 안시빈 곡선에 따라 설정된 조명 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제3 광 여기부들은 복수이고,
    상기 복수의 제3 광 여기부는 서로 다른 색온도 및 색좌표를 갖는 광들을 방출하는 조명 장치.
  15. 삭제
  16. 제10항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 제어부로부터 듀티비 제어신호를 제공받고, 상기 듀티비 제어신호에 대응하는 교류 전압을 상기 광원부로 공급하는 조명 장치.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 RGB 센싱부에서 센싱된 상기 R 성분 신호, 상기 G 성분 신호 및 상기 B 성분 신호를 이용하여 삼자극값을 계산하고, 계산된 상기 삼자극값을 기초로 상기 혼합광의 비교 색좌표를 계산하는, 조명 장치.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 제3 광 여기부에서 방출된 광의 각 색온도에서 색상 분포는 Step 3 이내인 조명 장치.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 제1 광 여기부에 인접하게 상기 제2 광 여기부와 상기 제3 광 여기부가 배치되고,
    상기 제2 광 여기부와 상기 제3 광 여기부는 교대로 배치된 조명 장치.
  20. 광원부와, 상기 광원부에서 방출된 광을 서로 다른 색온도와 서로 다른 색좌표를 지닌 광들로 변환하는 제1 광 여기부, 제2 광 여기부 및 제3 광 여기부를 포함하는 조명 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 광원부, 상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 제3 광 여기부로부터 출력된 광들이 혼합된 혼합광의 R 성분, G 성분, B 성분 각각의 광량에 해당되는 R 성분 신호, G 성분 신호 및 B 성분 신호를 출력하는 단계;
    상기 R 성분 신호, G 성분 신호 및 B 성분 신호를 입력받아 상기 혼합광의 비교 색좌표를 생성하는 단계; 및
    메모리부에 저장된 기준 색좌표과 상기 비교 색좌표를 비교하여 상기 기준 색좌표와 상기 비교 색좌표와의 오차값을 줄이도록 상기 광원부의 광량을 결정하는 단계;를 포함하고,
    상기 광원부는, 제1 광원, 제2 광원, 및 제3 광원을 포함하고,
    상기 제1 광원에서 방출된 광과 상기 제1 광 여기부에서 방출된 광에 의해 발생된 광은, 제1 백색광이고,
    상기 제2 광원에서 방출된 광과 상기 제2 광 여기부에서 방출된 광에 의해 발생된 광은, 상기 제1 백색광과 다른 색온도를 갖는 제2 백색광이고,
    상기 제3 광원에서 방출된 광과 상기 제3 광 여기부에서 방출된 광에 의해 발생된 광은, 상기 제1 백색광 및 상기 제2 백색광과 다른 색온도를 갖는 제3 백색광인, 조명 장치의 제어 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 광원부는 발광 다이오드들을 포함하고,
    상기 발광 다이오드들은 서로 같은 색온도를 지닌 광들을 방출하는 조명 장치의 제어 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 기준 색좌표는 흑체 방사 곡선, 맥아담 곡선 또는 안시빈 곡선에 따라 설정된 조명 장치의 제어 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 제3 광 여기부는 복수이고,
    상기 복수의 제3 광 여기부는 서로 다른 색온도 및 색좌표를 갖는 광들을 방출하는 조명 장치의 제어 방법.
  24. 삭제
  25. 제20항에 있어서,
    결정된 상기 광원부의 광량에 대응하는 듀티비 제어신호를 상기 광원부로 전원을 공급하는 전원부로 제공하는 단계;를 더 포함하는, 조명 장치의 제어 방법.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 제1 광 여기부, 상기 제2 광 여기부 및 상기 제3 광 여기부에서 방출된 광의 각 색온도에서 색상 분포는 Step 3 이내인 조명 장치의 제어 방법.
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