KR102442174B1 - 조명 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조명 장치(100)와 관련이 있다. 상기 조명 장치(100)는 광 자극을 제공하는 제1 피크 파장 근처에서 제1 주요 광도 피크를 가지는 제1 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 방출하도록 구성되는 제1 광원(102), 상기 제1 피크 파장과 상이한 제2 피크 파장 근처에서 제2 주요 광도 피크를 가지는 제2 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 방출하도록 구성되는 제2 광원(104), 및 상기 제1 피크 파장 및 상기 제2 피크 파장과 상이한 제3 피크 파장 근처에서 제3 주요 광도 피크를 가지는 제3 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 방출하도록 구성되는 제3 광원(106)을 포함하되, 상기 조명 장치(100)는 상기 제1 광원(102)의 광도와 상기 제2 광원(104)의 광도를 조정하도록 구성되어, 상기 제1 광원(102) 및 상기 제2 광원(104) 간 상대 광도(relative light intensity)를 제공하고, 상기 조명 장치(100)는 상기 제1 광원(102) 및 상기 제2 광원(104) 간 상기 상대 광도의 조정을 보정하기 위해, 상기 제3 광원(106)의 광도를 조정하도록 구성된다.

Description

조명 장치

본 발명은 조명 장치에 관한 것이다.

광은 인간의 웰빙에 근본적인 역할을 한다. 사실상, 하루 동안 자연광의 색상 스펙트럼과 광도는 다양하다. 아침에는 일광이 더 푸르러지면서 각성도를 자극한다. 저녁에는 자연광이 더 붉어져 긴장을 완화한다. 보다 구체적으로, 아침의 청색광은 코티솔(cortisol)을 증가시키고, 멜라토닌(melatonin)을 감소시켜 집중력과 주의력을 향상시키는 반면, 더 온화한 붉은 색조는 체내 멜라토닌을 증가시키고 코티솔을 감소시켜 긴장을 완화하는 것으로 알려져 있다.

이에따라 사람들은 웰빙 및 생산성 향상을 위해 자연광을 모방하는데 관심이 있다. 최근 LED 기반 조명 기술의 발달로 실내에서도 원하는 자연광을 구현할 수 있다. 그러나 작업장의 조명은 수행할 작업에 맞게 조정해야 하며, 개개인의 필요에 따라 조정되어야 한다. 따라서 조정 가능한 실내 환경용 조명 자료에 대한 바람이 있다.

본 발명은 방출된 광의 스펙트럼 광 분포를 개선할 수 있는 조명 장치를 제공하는 목적이 있다.

첫 번째 측면에 따라 조명 장치가 제공된다. 조명 장치로서,

광 자극을 제공하는 제1 피크 파장 근처에서 제1 주요 광도 피크를 가지는 제1 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 방출하도록 구성되되, 제1 피크 파장은 450 nm 내지 490 nm 의 파장범위를 가지고, 콜드 백색광(cold white light) 방출기인 제1 광원;

제1 피크 파장과 상이한 제2 피크 파장 근처에서 제2 주요 광도 피크를 가지는 제2 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 방출하도록 구성되되, 제2 피크 파장은 440 nm 내지 450 nm 또는 490 nm 내지 500 nm 의 파장범위를 가지고, 제1 피크 파장과 제2 피크 파장은 가시 스펙트럼 파장범위의 10% 이내의 파장범위 내에서 가깝고, 콜드 백색광 방출기인 제2 광원; 및

제1 피크 파장 및 제2 피크 파장과 상이한 제3 피크 파장 근처에서 제3 주요 광도 피크를 가지는 제3 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 방출하도록 구성되되, 제3 피크 파장은 500 nm 내지 700 nm 의 파장범위를 가지고, 웜 백색광(warm white light) 방출기인 제3 광원을 포함하며,

조명 장치는 제1 광원의 광도와 제2 광원의 광도를 조정하도록 구성되어, 제1 광원 및 제2 광원 간 상대 광도(relative light intensity)를 제공하고,

조명 장치는 제1 광원 및 제2 광원 간 상대 광도의 조정을 보정하기 위해, 제3 광원의 광도를 조정하도록 구성되는 장치.

따라서 조명 장치는 스펙트럼 광 분포를 조정하여 개선해 준다. 제2 광원의 광도에 상대되는 제1 광원의 광도를 조정하고, 제3 광원의 광도를 보정하면, 조명 장치가 출력하는 전체 광을 실질적으로 유지할 수 있다. 따라서 제1 광원과 제2 광원 간 상대 광도에 변동이 있지만, 조명 장치가 방출하는 광에 대한 인지 변화가 줄어든다.

제1 광원이 방출하는 광은 자극 효과가 있는 반면, 제2 광원이 방출하는 광은 자극 효과가 없을 수 있다. 따라서 조명 장치는 실질적으로 스펙트럼 광 분포를 변경하지 않고 유지하면서, 조명 장치가 비추는 사용자가 인지하는 자극 및 비자극 간 효과적인 전환을 가능하게 해준다.

광 자극이라는 표현은 사람이나 동물에 대한 생물학적 및/또는 행동적 영향을 유도하는데 적합한 광으로 해석될 수 있다. 생물학적 및/또는 행동적 영향에는 멜라토닌 분배, 체온, 코티솔 분비, 심박수, 경보, 인지 성능, 정신운동수행, 뇌혈류 및/또는 EEG 반응이 포함될 수 있다.

제1 피크 파장은 450 nm 내지 512 nm의 파장범위를, 바람직하게는 450 nm 내지 490 nm의 파장범위를 가진다.

제1 광원은 콜드 백색광 방출기일 수 있고, 제1 피크 파장은 450 nm 내지 512 nm 파장범위를 가진다.

따라서 제1 광원이 방출하는 광은 멜라놉신 수용체 감도가 일반적으로는 450 nm 내지 520 nm에서, 470 nm 내지 490 nm 범위에서 최고 민감도를 가지는 것으로 보고되므로 자극적인 효과를 가질 수 있다. 따라서 제1 광원이 방출하는 광은 체내 코티솔을 증가하고 멜라토닌을 억제할 수 있으며, 조명 장치가 비추는 사용자의 집중력과 주의력을 향상시킬 수 있다.

제2 피크 파장은 440 nm 내지 450 nm 또는 490 nm 내지 500 nm의 파장범위를 가진다.

제2 피크 파장이 440 nm 내지 450 nm의 파장범위를 가지면, 제2 피크 파장은 제1 피크 파장보다 최소 7nm 더 작은 것이 바람직하다.

제2 피크 파장이 490nm 내지 500nm의 파장범위를 가지면, 제2 피크 파장은 제1 피크 파장보다 최소 7nm 더 큰 것이 바람직하다.

이러한 피크 파장의 차이는 자극 효과와 인지된 상대 광도의 균형을 맞출 수 있는 가능성을 제공하는 데 적합하다.

제2 피크 파장범위는 제1 피크 파장의 파장범위, 즉 450 nm 내지 490 nm 에 가깝지만 이 파장 범위를 벗어난다. 따라서 제2 피크 파장을 갖는 광에 의해 멜라토닌의 저압이 달성될 수 있다. 제2 광원이 방출하는 광은 이에 따라 더 적은 자극 효과를 가질 수 있다.

제2 광원은 적어도 70 nm의 스펙트럼 파장범위에 걸쳐 50%의 광도를 가진다.

제3 광원은 녹색광(green light) 방출기이고, 제3 피크 파장은 490 nm 내지 580 nm 의 파장범위 이내에 있다.

제3 광원은 적색광 방출기일 수 있고, 제3 피크 파장은 630 nm 내지 700 nm 의 파장범위 내에 있다.

조명 장치는, 제1 피크 파장, 제2 피크 파장, 및 제3 피크 파장과 상이한 제4 피크 파장 근처에서 제4 주요 광도 피크를 가지는 제4 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 분출하도록 구성된 제4 광원을 더 포함하되, 조명 장치는, 제3 광원의 조정과 함께 제1 광원과 제2 광원 간 상대 광도의 조정을 보정하기 위해, 제4 광원의 광도를 조정하도록 구성된다.

따라서 조명 장치가 방출하는 광의 전체적인 스펙트럼 광 분포에 대한 개선된 조정이 이루어진다. 원하는 광의 색을 더 정확하게 균형 맞출 수 있다.

제4 광원은 적색광 방출기이고, 제4 피크 파장은 630 nm 내지 700 nm 의 파장범위 이내에 있다.

조명 장치는, 제1 피크 파장 및 제2 피크 파장과 상이한 추가 피크 파장 근처에서 추가 주요 광도 피크를 가지는 추가 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 방출하도록 구성된 추가 광원을 더 포함하되, 추가 피크 파장은 제1 광원에 의해 제공된 광 자극을 강화하도록 선택된다.

조명 장치는 추가 광원의 광도를 조정하도록 구성된다.

추가 광은 580 nm 내지 630 nm 범위 이내의 피크 파장에서 주요 광도 피크를 가진다.

추가 광원은 더 긴 파장 광원, 즉 가시 스펙트럼의 주황색-적색 부분의 580 nm 내지 630 nm 에서 광을 노출시킬 수 있다. 580 nm 내지 630 nm 범위 내의 광은 멜라놉신 발색단(melanopsin chromophore) 재생 및 내제적광민감성망막 신경절세포(intrinsically　photosensitive retinal ganglion cells, ipRGCs)의 증가된 내성 강괌도를 촉발할 수 있다. 따라서 멜라닌의 강화된 억제 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 추가 적용 범위는 하기 제시된 상세한 설명에서 명백해질 것이다. 단, 발명의 우선적 실시예를 나타내는 반면, 상세한 설명과 구체적인 예는, 본 발명의 범위 내 다양한 변경이 상세 기술로부터 통상의 기술자에게 명백해지기 때문에, 예시를 통해서만 제공된다는 것을 이해해야 한다.

따라서 본 발명은 기술된 장치의 특정 구성 부품 또는 그러한 장치 및 방법으로 기술된 방법의 단계에 국한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 또한, 여기서 사용되는 용어는 특정 실시예만을 기술하기 위한 것이며, 제한하려는 의도는 아니라는 것을 이해해야 한다. 명세서와 청구항에 사용되는 '하나의' 뜻을 가지는 'a', 'an' 및 '상기'의 뜻을 가지는 'the' 및 'said'는 문맥이 명확하게 달리 지시하지 않는 한 하나 이상의 요소가 있음을 의미한다는 점에 유의해야 한다. 따라서 예를 들어 '하나의 유닛' 또는 '상기 유닛'이 언급되면 여러 장치를 포함할 수 있다. 또한 '포함하다'의 뜻을 가지는 'comprising' 'including' 'containing'및 이와 유사한 단어는 다른 요소나 단계를 배제하지 않는다.

본 발명은 방출된 광의 스펙트럼 광 분포의 개선이 가능한 조명 장치를 제공하는 효과가 있다.

본 발명의 상기 및 다른 측면은 본 발명의 실시예를 보여주는 도면을 참고하여 좀 더 자세히 설명될 것이다. 도면은 발명을 특정 실시예로 제한하는 것으로 여겨져서는 안 된다. 대신에 발명을 설명하고 이해하는데 사용된다.
도면에서 알 수 있듯이, 레이어와 영역의 크기는 예시 목적으로 과장되어 있으므로, 본 발명 실시예의 일반적 구조 예시가 제공된다. 동일한 참조 번호는 본 명세서에서 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 조명 장치를 도시한다.
도 2a는 제1 상황에서 조명 장치가 방출하는 광의 스펙트럼 분포를 도시한다.
도 2b는 제2 상황에서 도 2와 동일한 조명 장치가 방출하는 광의 스펙트럼 분포를 도시한다.
도 3a는 조명 장치가 방출하는 광의 스펙트럼 분포를 도시한다.
도 3b는 도 3a와 동일한 조명 장치가 방출하는 광의 또 다른 스펙트럼 분포를 도시한다.
도 4는 조명 장치가 방출하는 광의 스펙트럼 분포를 도시한다.
도 5는 조명 장치가 방출하는 광의 스펙트럼 분포를 도시한다.

현재 선호되는 발명의 실시예를 보여주는 도면을 참조하여, 본 발명이 보다 상세하게 기술 될 것이다. 그러나 본 발명은 여러가지 실시예로 구현될 수 있으며 여기에 명시된 실시예에 한정된 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 이러한 실시예는 철저함과 완전성을 제공하며, 본 발명의 범위를 통상의 기술자에게 완전히 전달하기 위해 제공된다.

도 1은 조명 장치(100)를 도시한다. 조명 장치(100)는 제1 광원(102), 제2 광원(104) 및 제3 광원(106)을 포함한다. 조명 장치(100)는 제1 광원(102), 제2 광원(104) 및 제3 광원(106) 각각을 제어하기 위한 회로(108)를 포함한다. 조명 장치(100)는 제1 광원(102), 제2 광원(104) 및 제3 광원(106) 각각이 방출하는 광을 혼합하고 확산하기 위해 배열된 광 확산 요소(110)를 포함할 수 있다. 그 결과 공간 균일성을 개선하여 광을 방출할 수 있다. 조명 장치(100)가 방출하는 광의 스펙트럼 분포(112)를 보다 균일하게 분포할 수 있다. 광 확산 요소(110)는 제1 광원(102), 제2 광원(104) 및 제3 광원(106) 각각이 방출하는 광을 분산 및/또는 광 확산 요소(110) 내에서 다중 반사하여 혼합할 수 있다.

제1 광원(102)은 제1 피크 파장(λ₁) 근처에서 제1 주요 광도 피크 (P₁)를 가지는 제1 스펙트럼 광 분포(Γ₁)에 해당되는 광을 방출하도록 구성된다(도 2a 참조). 제1 광원(102)은 하기에 설명된 바와 같이 광 자극을 제공하는 광을 방출하도록 더 구성된다.

제2 광원(104)은 제2 피크 파장(λ₂) 근처에서 제2 주요 광도 피크 (P₂)를 가지는 제2 스펙트럼 광 분포(Γ₂)에 해당되는 광을 방출하도록 구성된다. 제2 피크 파장(λ₂)은 제1 피크 파장(λ₁)과 다르다.

제3 광원(106)은 제3 피크 파장(λ₃) 근처에서 제3 주요 광도 피크 (P₃)를 가지는 제3 스펙트럼 광 분포(Γ₃)에 해당되는 광을 방출하도록 구성된다. 제3 피크 파장(λ₃)은 제1 피크 파장 및 제2 피크 파장과 다르다(도 2a 참조). 제1 광 분포(Γ₁) 및 제2 광 분포(Γ₂)는 겹치는 것으로 도 2a에 도시되어 있지만, 대안적으로 겹치지 않는 파장범위를 포함할 수 있다. 이를 위해 제1 피크 파장(λ₁)과 제2 피크 파장(λ₂)은 가시 스펙트럼 파장범위의 10% 이내의 파장범위 내에서 가까울 수 있다.

조명 장치(100)는 제1 광원(102) 및 제2 광원(104)의 광도를 조정하도록 구성되어, 제1 광원(102)과 제2 광원(104) 간 상대 광도(R_1,2)를 제공한다. 이를 설명하기 위해, 도 2a는, 제1 광원(102)이 방출하는 광의 광도(I₁)가 제2 광원(104)이 방출하는 광의 광도(I₂) 보다 클 수 있도록, 상대 광도(R_1,2)가 설정된 제1 상황(114)에서 조명 장치가 방출하는 광의 스펙트럼 분포를 도시한다.

대조적으로, 도 2b는 제2 상황(116)에서 동일한 조명 장치(100)가 방출하는 광의 스펙트럼 분포를 도시한다. 제2 상황(116)에서, 제1 광원(102)과 제2 광원(104)이 방출하는 광의 광도는 제1 상황(114)과 비교하여 조정된다. 비제한적인 예로서, 제2 광원(104)이 방출하는 광의 광도(I'₂)가 제1 광원(102)이 방출하는 광의 광도(I'₁) 보다 클 수 있도록 상대 광도(R'_1,2)가 구해진다.

따라서 조명 장치(100)가 방출하는 광(112)의 스펙트럼 광 분포는 원하는 값으로 설정될 수 있다. 제2 광원(104)이 방출하는 광은 비자극 효과를 가질 수 있는 반면, 제1 광원(102)이 방출하는 광은 자극 효과를 가지기 때문에, 상대 광도(R_1,2)를 원하는 값으로 조정하여 자극의 정도를 원하는 값으로 설정할 수 있다.

상대 광 비율의 상대 비율은 어느 값으로도 이해될 수 있다. 상대 광도는, 기타 광원에 상대되는 제2 광원(104) 또는 제1 광원(102) 중 하나가 방출하는 광이 실질적으로 없거나 광이 없는 경우, '0' 또는 무한한 것을 포함할 수 있다.

조명 장치(100)는 제1 광원(102) 및 제2 광원(104) 간 상대 광도의 조정을 보정하기 위해, 제3 광원(106)의 광도를 조정하도록 더 구성된다. 따라서 조명 장치(100)는 조명 장치(100)가 방출하는 광(112)의 스펙트럼 광 분포를 실질적으로 변경하지 않고 유지하면서 상대 광도(R_1,2)를 조정할 수 있다. 다시, 도 2a와 2b를 참조하면, 이는 제3 광원(106)의 다양한 광도로 예시되며 I₃과 I'₃를 비교해본다.

하기에서는 도 3a와 3b를 참조하여 조명 장치(100)가 달성할 수 있는 광 자극의 예가 설명된다.

멜라놉신 수용체(melanopsin receptors) 감도가 450 nm 내지 490 nm 에 있는 것으로, 일반적으로는 450 nm 내지 520 nm 범위 내에, 470 nm 내지 490 nm 범위에서 최고 민감도를 가진다. 따라서 450 nm 내지 490 nm 에서 방출되는 광은, 예를 들어 체내 호르몬 분비, 심박수, 체온, 수면 성향 및/또는 각성도에 영향을 미친다. 또한, 동물은 상기 파장 범위에서 광의 영향을 받는다. 이를 위해, 멜라놉신 광 수용체(melanopsin photoreceptors)는 파장 범위에 민감하며, 480 nm 전후의 청색광 파장에서 피크 광 흡수를 가진다. 다른 파장의 광은 480 nm 에서 벗어날 때 효율이 감소하면서 멜라놉신 신호 체계를 활성화한다는 점에 유의할 수 있다.

따라서 제1 광원(102)이 방출하는 광은 인체 내 코티솔을 증가시키고 멜라토닌의 생성을 억제함으로써 자극적인 효과를 가질 수 있다. 그 결과 조명 장치가 비추는 사용자의 집중력과 주의력이 향상될 수 있다.

상기 자극을 달성하기 위해, 제1 피크 파장(λ₁)을 450 nm 내지 512 nm 범 위 내로, 바람직하게는 450 nm 내지 490 nm 의 범위 이내로 선택할 수 있다.

따라서, 제1 피크 파장 근처에서 제1 주요 광도 피크를 가지는 제1 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 방출하도록 구성되되, 제1 피크 파장은 450 nm 내지 512 nm 의 파장범위를 가지고 더 바람직하게는 450 nm 내지 490 nm 의 파장범위를 가진다.

제1 피크 파장(λ₁)은 460 nm 내지 490 nm 범위 내에서 선택할 수 있다.

제1 피크 파장(λ₁)은 450 nm 초과의 파장을 포함하는 파장 범위 내에서 선택할 수 있다.

제1 피크 파장(λ₁)은 512 nm 미만, 바람직하게는 490 nm　미만의 파장을 포함하는 파장 범위 내에서 선택할 수 있다.

제1 피크 파장(λ₁)은 470 nm 내지 490 nm 범위 내에서 선택할 수 있다.

제1 피크 파장(λ₁)은 480 nm 에서 선택할 수 있다.

제1 광원(102)은, 예를 들어 460 nm 에서 청색광을 배출할 수 있다. 제1 광원(102)은 발광 다이오드(light emitting diode) 또는 레이저 다이오드(laser diode)일 수 있다.

대체 광원을 제공하기 위해, 예를 들어 일반적으로 400 nm 내지 500 nm 범위 내에 있는 것으로 정의되는 가시광의 청색 파장 범위에서 (참조: Edwin R. Jones. Physics 153 Class Notes. University of South Carolina, 1999), 제2 피크 파장(λ₂)은 440 nm 내지 450 nm 또는 490 nm 내지 500 nm 의 범위 이내일 수 있다. 이 파장 범위 내의 광은, 450 nm 내지 490 nm 범위, 예를 들어 460 nm 에서, 제1 피크 파장 근처에서 제1 주요 광도 피크를 가지는 제1 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광보다 더 낮은 자극 효과를 갖는다.

당업자는 주어진 색상에 해당하는 파장 범위에 대한 상이한 정의가 존재한다는 것을 알고 있다. 청색은, 예를 들어 대안적으로 424 nm 내지 491 nm 의 파장 범위 내로 정의될 수 있다 (참조: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 1966).

제2 광원(104)은, 예를 들어 440 nm 내지 450 nm 범위에서 '로얄 블루'로도 알려진 청색광을 방출할 수 있다. 제1 광원(102)은 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드일 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 조명 장치(100)는 제1 광원(102) 및 제2 광원(104)의 광도를 조정하여 제1 광원(102) 및 제2 광원(104) 간 상대 광도(R_1,2)를 제공하도록 구성된다. 따라서, 상대 광도(R_1,2)는 조명 장치(100)가 방출하는 광(112)의 자극의 정도를 결정한다. 구체적으로, 조명 장치(100)가 방출하는 광(112)(도 3a 참조)은 자극 효과를 갖는데, 이는 제1 광원(102)이 방출하는 광의 광도(I1)가 제2 광원(104)이 방출하는 광도(I₂) 보다 크기 때문이다. 대조적으로, 도 3b에서 상대 광도는, 제2 광원(104)이 방출하는 광의 광도(I'₂)가 제1 광원(102)이 방출하는 광의 광도(I'₁) 보다 큰 R'_1,2 로 변경된다. 따라서 도 3b에서 방출된 광(112)은 자극 효과가 더 낮거나 없다.

대안적으로, 제1 피크 파장(λ₁)은 470 nm 내지 490 nm 범위 내에서 선택할 수 있다. 제2 피크 파장(λ₂)은 450 nm 내지 470 nm 또는 490 nm 내지 500 nm 범위 내에서 선택할 수 있다. 제1 피크 파장 및 제2 피크 파장은 5nm 이상, 바람직하게는 7nm만큼 상이 할 수 있다. 제1 광원(102) 및 제2 광원(104) 간 상대 광도(R_1,2)의 조정을 보정하기 위해, 조명 장치(100)는 제3 광원(106)의 광도를 조정하도록 더 구성되며, 이는 제3 광원(106)의 다양한 광도로 예시된다. 도 3a 와 도 3b에 도시된 I₃과 I'₃를 각각 비교해본다. I'₃ 은 I₃ 보다 크다. 조명 장치(100)는 자신이 방출하는 광(112)의 스펙트럼 광 분포를 실질적으로 변경하지 않고 유지하면서 상대 광도(R_1,2 대 R'_1,2)를 조정할 수 있다. 이에 의해 방출된 광(112)의 전체 광 분포에 대한 감소된 인지 변화가 달성된다.

제3 광원(106)은 백색광을 방출하는 발광 다이오드일 수 있다. 백색광은 단파장 LED, 예를 들어 넓은 스펙트럼 광 분포와 함께, 전형적으로 500 nm 내지 700 nm 범위 내 약 450 내지 470 나노미터의 청색광이 비추는 일광 물질 발광(phosphor material emitting light)과 함께 일광을 사용함으로써 생성될 수 있다.

대안적으로, 제1 광원(102)은 콜드 백색광 방출기일 수 있고 (도 4의 실선 참조), 제1 피크 파장은 앞에 언급된 대로 450 nm 내지 490 nm 범위 이내일 수 있다.

제2 광원(104)은 콜드 백색광 방출기일 수 있고, 제2 피크 파장은 440 nm 내지 450 nm 범위를 가질 수 있다(도 4의 파선 참조). 따라서 각각의 콜드 백색광 방출기가 방출하는 광의 상대 광도는 조명 장치가 방출하는 광의 자극 효과를 조정하기 위해 사용될 수 있다.

제2 광원(104)은 대안적으로 콜드 백색광 방출기일 수 있고, 제2 피크 파장은 490 nm 내지 500 nm 범위 이내일 수 있다.

콜드 백색광 방출기는 색 온도가 5000 K CCT ~ 9500 K CCT인 백색광을 생성하는 광원으로 정의될 수 있다. 여기서 CCT(color correlated temperature)는 상관색 온도로, 광의 CCT는 인지된 색상이 동일한 밝기 및 명시된 관찰 조건에서 주어진 자극의 상관색 온도와 가장 유사한 플란키안 라디에이터(Planckian radiator)의 온도로 정의된다. 당업자는 다른 색 온도 범위를 백색광 방출기의 색을 정의하는데 사용될 수 있음을 인식한다.

이를 위해, 제3 광원(106)은 웜 백색광 방출기일 수 있고, 제3 피크 파장은 540 nm 내지 650 nm 범위 이내일 수 있다(도 4의 1점 쇄선 참조). 이에 따라 조명 장치(100)는 방출한 광(112)의 색상 균형 제어를 향상 시킬 수 있다.

웜 백색광 방출기는 색 온도가 1600 K CCT ~ 4000 K CCT인 백색광을 생성하는 광원으로 정의될 수 있다.

광원은 색 온도가 3700 K CCT ~ 5500 K CCT인 백색광을 생성하는 광원으로 정의될 수 있는 중성 백색광 방출기일 수 있다.

비제한적인 예시로서, 제2 광원은 최소 70 nm 이상의 스펙트럼 파장 범위에 걸쳐 50%의 광도를 가질 수 있다.

당업자는 조명 장치가 실질적으로 단일 파장에서 방출하는 광원을 포함할 수 있음을 인식한다. 광은 중앙 방출 파장의 약 4% ~ 10% 인 반치전폭(full width at half maximum, FWHM)을 갖는 좁은 스펙트럼 범위에 해당하는 단일 파장에서 방출될 수 있다.

전술한 설명에서, 조명 장치는 좁은 파장 범위에서 광을 방출하는 발광 다이오드, 콜드 광 방출기 및/또는 웜 광 방출기를 포함한다.

조명 장치(100)는 도 5에 도시한 바와 같이 발광 다이오드와 같은 적어도 3개의 협 대역 광 방출기를 포함한다. 협 대역 광 방출기는 기설정된 중앙 파장에서 광을 방출하도록 구성된다. 조명 장치(100)는 RGB 방출기(red-green-blue light emitter)라고 할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 광원(102) 및 제2 광원(104)은 가시 범위의 청색 스펙트럼 범위에서 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 비제한적인 예시로서, 제1 광원(102)은 상기 논의된 바와 같이 광 자극을 제공하는, 450 nm 내지 490 nm 범위 내 제1 피크 파장(λ₁) 근처에서 제1 주요 광도 피크 (P₁)를 가지는 제1 스펙트럼 광 분포(Γ₁)에 해당되는 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 제2 광원(104)은 440 nm 내지 450 nm 또는 490 nm 내지 500 nm 범위 내 제2 피크 파장(λ₂) 근처에서 제2 주요 광도 피크(P₂)를 가지는 제2 스펙트럼 광 분포(Γ₂)에 해당되는 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 따라서 제1 광원(102) 및 제2 광원(104)은 각각 제1 청색광 방출기(B₁) 및 제2 청색광 방출기(B₂)라고 할 수 있다. 제3 광원(106)은 또한 녹색광 방출기(G)일 수 있고, 490 nm 내지 580 nm 범위 내 제3 피크 파장(λ₃) 근처에서 제3 주요 광도 피크(P₃)를 가지는 제3 스펙트럼 광 분포(Γ₃)에 해당되는 광을 방출하도록 구성될 수 있다.

제3 광원(106)은 녹색광 방출기(G)일 수 있고, 520 nm 내지 560 nm 범위 내 제3 피크 파장(λ₃) 근처에서 제3 주요 광도 피크(P₃)를 가지는 제3 스펙트럼 광 분포(Γ₃)에 해당되는 광을 방출하도록 구성될 수 있다.

대안적으로 제3 광원은 적색광 방출기(R) 일 수 있고, 제3 피크 파장은 630 nm 내지 700nm의 범위 내에 있음을 주목할 수 있다.

제 3 피크 파장은 640 nm 내지 700 nm의 범위 내에 있을 수 있다.

조명 장치(100)는 제4 피크 파장(λ₄) 근처에서 제4 주요 광도 피크(P₄)를 가지는 제4 스펙트럼 광 분포(Γ₄)에 해당되는 광을 분출하도록 구성된 제4 광원(미도시)을 더 포함한다. 이때, 제4 피크 파장은 제1 피크 파장, 제2 피크 파장, 및 제3 피크 파장과 상이하다. 제4 광원은 적색광 방출기(R)일 수 있고, 제4 피크 파장은 630 nm 내지 700 nm 범위 내에 있다(도 5 참조).

제4 피크 파장은 640 nm 내지 700 nm 범위 내에 있을 수 있다.

조명 장치(100)는 제3 광원(106)의 조정과 함께 제1 광원(102)과 제2 광원(104) 간 상대 광도의 조정을 보정하기 위해, 제4 광원의 광도를 조정하도록 더 구성된다

이에 따라 조명 장치(100)는 가시 스펙트럼의 상이한 색상 범위에 걸쳐 광을 방출할 수 있다. 방출된 광의 색상은 백색광을 제공하도록 혼합될 수 있다. 조명 장치가 방출하는 광은 제1 광원(102) 및 제2 광원(104)이 방출하는 광의 광도에 의해 많거나 적은 자극 효과를 가질 수 있다.

조명 장치(100)는 추가 피크 파장(λ_f) 근처에서 추가 주요 광도 피크(P_f)를 가지는 추가 스펙트럼 광 분포(Γ_f)에 해당되는 광을 분출하도록 구성된 추가 광원을 더 포함한다 (도 5의 파선 참조). 이때, 추가 피크 파장(λ_f)은 제1 피크 파장(λ₁), 제2 피크 파장(λ₂)과 상이하다. 조명 장치(100)는 추가 광원의 광도를 조정하도록 추가로 구성될 수 있다. 추가 피크 파장(λ_f)은 제1 광원(102)이 제공하는 광 자극을 향상시키기 위해 선택될 수 있다.

비제한적인 예로서, 추가 광은 580 nm 내지 630 nm 의 범위 이내 피크 파장에서 주요 광도 피크(P_f)를 가질 수 있다.

추가 광원은 더 긴 파장 광원, 즉 가시 스펙트럼의 주황색-적색 부분의 580 nm 내지 630 nm 에서 광을 노출시킬 수 있다. 580 nm 내지 630 nm 범위 내의 광은 멜라놉신 발색단(melanopsin chromophore) 재생 및 내제적광민감성망막 신경절세포(intrinsically　photosensitive retinal ganglion cells, or ipRGCs)의 증가된 내성 강괌도를 유발할 수 있다. 따라서 멜라닌의 강화된 억제 효과를 얻을 수 있다. 이에 따라 개선된 자극을 제공하는 조명 장치(100)가 제공될 수 있다.

조명 장치(100)는 제1 시점에서 추가 광원으로부터 광을 방출하고, 제2 시점에서 제1 광원(102)으로부터 광을 방출하도록 구성될 수 있다는 것을 알아야 한다. 제1 광원(102)이 방출하는 청색광에 의해 예시되는 더 짧은 파장에 비해, 추가 광원이 방출하는 주황색 광으로 예시되는 더 긴 파장의 광에 대한 사전 노출은 집행뇌 반응(executive brain responses)에 대한 광의 후속 영향을 향상시킨다.

상기 설명에서, 조명 장치는 사람을 비추는 것으로 예시되었다. 그러나 당업자는 다른 실시예에서 애완 동물 또는 가축과 같은 동물을 비출 수 있음을 인식한다. 적용 가능한 경우, 사람을 비추는 조명 장치의 상기 언급된 이점은 동물에도 적용된다.

조명 제어 방법이 추가로 제공될 수 있다. 해당 방법으로서,

제1 광원과 제2 광원 간 상대 광도에 대한 조정을 포함하되,

제1 광원은, 광 자극을 제공하는 제1 피크 파장 근처에서 제1 주요 광도 피크를 가지는 제1 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 방출하도록 구성되고,

제2 광원은, 제1 피크 파장과 상이한 제2 피크 파장 근처에서 제2 주요 광도 피크를 가지는 제2 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 방출하도록 구성되며,

제1 광원 및 제2 광원 간 상대 광도의 조정을 보정하기 위해, 제1 피크 파장 및 제2 피크 파장과 상이한 제3 피크 파장 근처에서 제3 주요 광도 피크를 가지는 제3 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 방출하도록 구성되는 제3 광원의 광도에 대한 조정을 포함하는 방법.

상기 방법은, 제3 광원의 조정과 함께 제1 광원과 제2 광원 간 상대 광도의 조정을 보정하기 위해, 제2 피크 파장 및 제3 피크 파장과 상이한 제4 피크 파장 근처에서 제4 주요 광도를 가지는 제4 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 분출하도록 구성된 제4 광원의 광도에 대한 조정을 더 포함한다.

광도의 조정은, 제1 피크 파장 및 상기 제2 피크 파장과 상이한 추가 피크 파장 근처에서 추가 주요 광도 피크를 가지는 추가 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 방출하도록 구성된 추가 광원을 더 포함하되,

상기 추가 피크 파장은 상기 제1 광원에 의해 제공된 상기 광 자극을 강화하도록 선택된다.

당업자는 본 발명이 상술된 바람직한 실시예로 제한되지 않음을 인식한다. 이와 대조적으로, 청구항의 범위 내에서 수정 및 변형이 다양하게 이뤄질 수 있다.

예를 들어, 조명 시스템이 제공될 수 있다. 조명 시스템은 제1 조명 장치 및 제2 조명 장치를 포함하되, 제1 조명 장치는 공간에서 제1 영역을 비추도록, 제2 조명 장치는 공간에서 제2 영역을 비추도록 구성되고, 제2 조명 장치는 공간에서 제2 영역을 비추도록 구성되되, 제1 영역과 제2 영역은 상이하다. 각 조명 장치에 대해 상기 언급된 특징은 상기에서 설명되었다. 따라서 과도한 반복을 피하기 위해, 상기를 참조하면 된다. 조명 시스템의 장점은 제1 조명 장치의 제1 광원과 제2 광원 간 상대 광도는, 제2 조명 장치의 제1 광원과 제2 광원 간 상대 광도와 다를 수 있다는 것이다. 이에 따라 제1 영역과 제2 영역에 대한 광 자극은 다를 수 있다. 제1 조명 장치 및 제2 조명 장치 각각은 상대 광도의 조정을 보정하기 위해 제3 광원의 광도를 조정하도록 더 구성되어, 조명 시스템은, 제1 조명 장치 및 제2 조명 장치가 방출하는 광의 스펙트럼 광 분포를 실질적으로 변경하지 않고 유지하면서, 두 영역의 상대 광도를 조정할 수 있게 해준다. 따라서 한 공간에 자극의 정도가 상이한 각각의 영역이 존재하면서, 조명이 균등하게 비춰질 수 있다. 예를 들어 제2 영역이 자극을 주지 않거나 최소로 자극을 하는 반면, 제1 영역은 자극 될 수 있다.

제1 영역 및 제2 영역은 부분적으로 겹쳐질 수 있다. 제1 영역 및 제2 영역은 부분적으로 분리, 즉 겹치지 않을 수 있다.

자극 효과는 종종 청색광과 관련이 있다고 말할 수 있다. 그러나 상기 언급된 파장은 일부 참조 문헌에 따라 녹색광으로 간주될 수 있다. 명확성을 위해, 파장 간격이 청녹색 또는 심지어 녹색광을 포함할 수 있는 경우에도 청색광을 언급했다.

또한 개시된 실시예에 대한 변형은 도면, 발명, 청구항에 대한 연구에서 청구된 발명을 실시할 때 당업자에 의해 이해되고 영향을 받을 수 있다.

Claims (9)

1. 조명 장치로서,
   광 자극을 제공하는 제1 피크 파장 근처에서 제1 주요 광도 피크를 가지는 제1 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 방출하도록 구성되되, 상기 제1 피크 파장은 450 nm 내지 490 nm 의 파장범위를 가지고, 콜드 백색광(cold white light) 방출기인 제1 광원(102);
   제2 피크 파장 - 상기 제2 피크 파장은 상기 제1 피크 파장과 상이함 - 근처에서 제2 주요 광도 피크를 가지는 제2 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 방출하도록 구성되되, 상기 제2 피크 파장은 440 nm 내지 450 nm 또는 490 nm 내지 500 nm 의 파장범위를 가지고, 상기 제1 피크 파장과 상기 제2 피크 파장은 가시 스펙트럼 파장범위의 10% 이내의 파장범위 내에서 가깝고, 콜드 백색광 방출기인 제2 광원(104);
   제3 피크 파장 - 상기 제3 피크 파장은 상기 제1 피크 파장 및 상기 제2 피크 파장과 상이함 - 근처에서 제3 주요 광도 피크를 가지는 제3 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 방출하도록 구성되되, 상기 제3 피크 파장은 500 nm 내지 580 nm 의 파장범위를 가지고, 녹색광(green light) 방출기인 제3 광원(106); 및
   추가 피크 파장 - 상기 추가 피크 파장은 상기 제1 피크 파장 및 상기 제2 피크 파장과 상이함 - 근처에서 추가 주요 광도 피크를 가지는 추가 스펙트럼 광 분포에 해당되는 광을 방출하도록 구성되되, 상기 추가 광은 580 nm 내지 630 nm 의 파장범위에 해당되는 피크 파장에서 주요 광도 피크를 가지는 추가 광원을 포함하되,
   제4 피크 파장 - 상기 제4 피크 파장은 상기 제1 피크 파장, 상기 제2 피크 파장, 및 상기 제3 피크 파장과 상이함 - 근처에서 제4 스펙트럼 광 분포를 가지는 광을 분출하도록 구성된 제4 광원을 더 포함하며, 상기 제4 광원은 적색광(red light) 방출기이고, 상기 제4 피크 파장은 630 nm 내지 700 nm 의 파장범위 내에 있으며,
   상기 조명 장치(100)는 상기 제1 광원(102)의 광도와 상기 제2 광원(104)의 광도를 조정하도록 구성되어, 상기 제1 광원(102) 및 상기 제2 광원(104) 간 상대 광도(relative light intensity)를 제공하고,
   상기 조명 장치(100)는 상기 제1 광원(102) 및 상기 제2 광원(104) 간 상기 상대 광도의 조정을 보완하기 위해, 상기 제3 광원(106) 및 제4 광원의 광도를 조정하여 상기 조명 장치가 출력하는 전체 광이 유지되도록 구성된 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 광원(104)은 적어도 70 nm의 스펙트럼 파장범위에 걸쳐 50%의 광도를 가지는 조명 장치.
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7. 제1항에 있어서,
   상기 장치는 상기 추가 광원의 광도를 조정하도록 구성되는 조명 장치.
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