KR20070067696A

KR20070067696A - 조명 장치

Info

Publication number: KR20070067696A
Application number: KR1020077009712A
Authority: KR
Inventors: 마티어스 에이치. 제이. 반 리즈스위크; 위즈난드 이. 제이 반 쿠텐
Original assignee: 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2005-09-19
Publication date: 2007-06-28
Also published as: EP3428506B1; ES2909042T3; DK3722665T3; WO2006035349A3; CN100520152C; DK4008949T3; PL1805452T3; EP2789894A1; US8240900B2; TW200617322A; US20080137360A1; KR101147342B1; TR201902750T4; EP1805452A2; PL2789894T3; HUE058159T2; PL3722665T3; PL3428506T3; PT3722665T; PT2789894T

Abstract

본 발명은 엔벨로프(2), 베이스(3), 고체 상태의 광원(4) 및 광-아웃커플링 면에 제공된 광학 수단(5)을 포함하는 조명 장치(1)에 관한 것이며, 이 고체 상태의 광원(4)은 광학 수단(5)에 광학적으로 결합되어 있다. 광학 수단(5)으로서 나선형으로 감겨져 있는 광 섬유를 사용하고 통상의 조명 전구 형상인 투명 엔벨로프(2)를 사용하여, 예를 들면, 카본 필라멘트 램프와 같은 통상의 백열 램프와 매우 흡사한 조명 장치(1)를 제공할 수 있다. 고체 상태의 광원(4)인 LED의 긴 수명과 높은 효율로 인해 이 조명 장치(1)는 통상의 백열 램프에 대해 매우 매력적인 대안이 될 것이다. 본 발명에 따른 조명 장치(1)는, 또한, 예를 들면, 조명 장치(1)의 적녹청 LED를 사용하여 큰 색역이 선택되고 조정될 수 있다는 이점을 지닌다. 강도와 컬러 설정을 구동시키고 제어하기 위한 전자 기기가 조명 장치(1)에 포함될 수 있다.

고체 상태의 광원, 광학 수단, 투명 엔벨로프, LED

Description

조명 장치{LIGHTING DEVICE}

본 발명은 엔벨로프(envelope), 베이스(base) 및 고체 상태의 광원을 포함하는 조명 장치에 관한 것이다.

첫 문단에서 언급된 조명 장치는 US6,586,882에 공지되어 있다. 이 미국 특허에서는, 제1 파장 범위의 빛, 바람직하게는 청색 빛을 방출시키는 발광 다이오드와 같은 광전(opto-electronic) 소자를 포함하는 조명 시스템을 개시하고 있다. 또한, 이 조명 시스템에는 이 광전 소자에 의해 방출되는 빛을 흡수하여 제2 파장 범위에서 빛을 다시 방출시키는 변환 수단이 제공된다. 변환 수단은 나선 형상 코일인 본체 상에 제공될 수 있다. 엔벨로프가 공지의 전구의 형상이므로, 이 조명 시스템은 카본 필라멘트 램프의 형상이다.

US6,586,882에 개시된 조명 시스템에 의해 카본 필라멘트와 매우 흡사한 고효율을 지니는 것이 가능하게 됨에도 불구하고, 이 조명 시스템은 광전 소자에 의해 방출된 빛이 적절한 파장을 갖는 빛으로 변환되어야만 하며, 이 변환은 복잡하여 효율이 떨어진다는 단점을 지니고 있다. 또 다른 단점으로는 LED로부터 방출된 빛을 변환 수단을 향해 반사시키기 위해 필요한 엔벨로프 내부면 상의 다층 광 코팅을 들 수 있다. 이로 인해 조명 시스템이 복잡해지고 고비용이 된다.

본 발명의 목적은, 상술된 단점을 지니지 않으면서 고체 상태의 광원에 의해 방출된 빛이 조명 목적을 위해 바로 사용되는 조명 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 이점은 이 조명 장치에 의해 아주 다양한 컬러가 생성될 수 있다는 것이다.

본 발명에 따르면, 이 목적은 광 아웃커플링 면이 제공된 광학 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치에 의해 실현되며, 고체 상태의 광원은 이 광학 수단에 광학적으로 결합되어 있다.

본 발명은 고체 상태의 광원을 광학 수단에 광학적으로 결합시킴으로써, 이 고체 상태의 광원에 의해 방출되는 빛을 광학 수단으로 이동시키는 것이 가능할 것이라는 인식에 기초한다. 이들 광학 수단은 조명 장치 내부에서 별도의 소자를 형성하며 엔벨로프에 통합되지 않는다. 또한, 광학 수단에는 이 광학 수단으로부터의 빛의 아웃커플링을 가능하게 하는 표면이 제공되어야만 한다. 이것은 광학 수단의 적절한 표면 조도(roughness)를 선택함으로써 달성될 수 있다.

이러한 방식으로, 본 발명에 따른 조명 장치는, 고체 상태의 광원에 의해 생성되는 것과 동일한 스펙트럼 분포(spectral distribution)를 지니는 고체 상태의 광원으로부터 빛을 방출시킬 것이다.

바람직한 실시예에서, 고체 상태의 광원은 적어도 하나의 LED를 포함한다. 발광 다이오드(LED)는 오늘날 조명 분야에 있어 널리 사용되고 있다. 이용도가 높고 적절한 가격으로 인해 LED는 이들 유형의 조명 장치에 대해 바람직한 광원이 되었다. 하나의 LED를 사용하므로, 조명 장치의 컬러는 LED의 선택에 의해 결정된다. 예를 들어, 호박색(amber-colored)의 LED를 사용하면, 응접실에서 사용할 수 있는 분위기 좋고 편안한 빛을 만들 수 있다.

추가의 실시예에서, 고체 상태의 광원은, 동작시, 상이한 컬러의 빛을 방출하는 세 개의 LED를 포함한다. 세 개의 LED를 사용함으로써 1931 CIE 색도도(Chromaticity Diagram)의 큰 색역(color gamut)으로부터 원하는 컬러를 선택하는 가능성을 제공한다. 즉, 세 개의 LED 컬러가 꼭지점인 삼각형이 모든 컬러를 둘러싼다. 세 개의 상이한 컬러의 LED 간의 강도 비율을 변화시킴으로써, 이 삼각형 내의 모든 컬러가 조정될 수 있다.

추가의 실시예에서, 광학 수단은 나선형으로 감겨질 수 있는 광 섬유를 포함한다. 광 섬유를 사용함으로써 아주 다양한 장식용 램프가 가능하다. 광 섬유의 일단 또는 양단은 LED에 광학적으로 결합되어야만 한다. 세 개의 LED가 사용되는 경우, 이 세 개의 LED에 결합된 단 하나의 광 섬유를 사용하는 것이 가능하다. 따라서, 광 섬유는 이 세 개의 LED에 의해 생성된 혼합 컬러를 수신하고 방출시킨다. 또는, 각각의 LED에 결합되어 있는 각각의 광 섬유를 사용하는 것도 가능하다. 그 결과, 램프는 각각이 상이한 컬러의 빛을 방출시키는 세 개의 광 섬유를 지닐 것이다. 광 섬유의 일단 또는 양단을 LED 또는 LED들에 결합시키는 것 또한 가능하다. 양단이 결합되는 후자의 경우, 광 섬유 전반에 걸쳐 좀 더 균일한 빛 분포가 가능하다.

추가의 실시예는 엔벨로프가, 발광성 재료로 코팅된 내부면을 갖는 것을 특징으로 한다.

발광성 재료로 내부면을 코팅함으로써, 단 하나만의 LED가 사용된 경우에서도, 더 다양한 컬러의 램프를 만드는 것이 가능할 것이다.

조명 장치는 스크류 베이스(screw base) 또는 베요넷 베이스(bayonet base)를 갖는 것이 바람직하다.

오늘날 대부분의 통상적인 광 전구에는 공지된 E14, E26 또는 E27 베이스와 같은 스크류 베이스 또는 베요넷 베이스가 제공된다. 본 발명에 따른 조명 장치에 동일한 유형의 베이스를 제공함으로써, 기존의 광 전구와 호환가능하여 기존의 램프를 새로운 조명 장치로 아주 쉽게 대체할 수 있다.

또한, 조명 장치의 베이스는 고체 상태의 광원을 구동시키기 위한 전원이 제공된 전자 구동 수단을 포함할 수 있다. 이 전자 구동 수단은 조명 장치의 간선(mains) 전압 입력을 고체 상태의 광원을 구동시키기에 적합한 출력값으로 변형시킨다. 또한, 전자 구동 수단에는 상기 조명 장치의 광 출력 및/또는 컬러를 제어하도록 구성된 제어 장치가 제공된다. 이러한 특징으로 인해 조명 장치의 빛의 강도 - 디밍(dimming) 특징 - 및/또는 컬러가 제어될 수 있다. 예를 들면, 이러한 제어는 원격 제어 사용자 인터페이스에 의해 수행될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 조명 장치를 개략적으로 도시한 도면;

도 2는 세 개의 LED와 하나의 공통 광 섬유를 지니는 본 발명에 따른 실시예를 도시하는 도면.

도 3은 각각이 별도의 광 섬유를 지니는 세 개의 LED를 갖는, 본 발명에 따른 실시예를 도시하는 도면.

본 발명의 이들 양태 및 다른 양태는 도면과 이하에 설명되는 실시예를 참조하는 제한되지 않는 예로부터 명백하며, 이에 의해 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 조명 장치(1)의 예를 도시한다. 이 조명 장치는, 예를 들면, 공지의 백열 전구로 익숙한 유리 전구와 같은 엔벨로프(2)를 지닌다. 고체 상태의 조명 장치에서는 엔벨로프(2)가 비워져 있을 필요는 없다는 것을 주목한다. 엔벨로프(2)는 또한 공기 또는 다른 소정의 기체를 포함할 수도 있다. 이 엔벨로프(2)는, 현재의 백열 전구와 호환가능해지도록 그 외부 면이 스크류 베이스(8) 또는 베요넷 베이스로 형성된 베이스(3)에 접속된다.

조명 장치(1)의 내부에는, 예를 들면, 하나 이상의 LED와 같은 고체 상태의 광원(4), 및 간선 전압 입력(230V AC 또는 110V AC)을 고체 상태의 광원(4)을 구동시키기에 적합한 신호로 변형시키기 위한 전자 구동 수단(7)을 포함한다.

조명 장치(1)는 또한 고체 상태의 광원(4)에 결합된 광 섬유(5)를 포함한다. 동작 시, 고체 상태의 광원(4)은 빛을 방출하여 이 빛을 광 섬유(5)로 전달한다. 광 섬유(5)에는 광-아웃커플링 면이 제공되는데, 이로 인해 광 섬유(5)로부터 빛이 방출된다. 광-아웃커플링 면은 광 섬유(5)가 그 면 전체에 걸쳐 균일하게 빛을 방출시키는 방식으로 설계될 수 있다. 또는, 나선형으로 감겨진 광 섬유의 경우, 나선형 부분(52)으로부터는 상대적으로 빛을 더 많이 방출시키고, 나선형 부분(52)과 고체 상태의 광원(4) 사이의 접속을 형성하는 부분(51)으로부터는 빛을 덜 방출시키도록 설계될 수 있다. 이것은, 예를 들면, 광 섬유(5)를 따라 표면 조도를 선택함으로써 달성될 수 있다. 이러한 방식으로, 광 섬유를 따른 방출은 카본 필라멘트 램프의 방출와 매우 유사할 것이다.

도 1에서, 광 섬유(5)의 양단(10)이 고체 상태의 광원(4)에 접속되어 있다. 이 고체 상태의 광원(4)에 의해 방출된 빛이 이제 이 양단에서 광 섬유(5) 내로 진입하게 되어, 광 섬유(5) 전반에 걸쳐 빛이 더 균일하게 분포될 것이다. 또는, 광 섬유의 양단(10) 중 한 단만이 고체 상태의 광원(4)에 광학적으로 결합될 수 있고, 이 경우 나머지 한 단(10)은 고체 상태의 광원(4)에 광학적으로 결합되지 않는다.

추가의 옵션은 광 섬유(5)의 양단(10)을 고체 상태의 광원(4)의 상이한 LED들에 광학적으로 결합시켜, 조명 장치(1)의 더 좋은 광 출력을 가능하게 하는 것이다.

도 1의 실시예에서, 광원을 직접 보는 것을 막기 위한 차폐물(9)이 고체 상태의 광원(4)을 둘러싸고 있다.

엔벨로프(2)가 투명 유리로 만들어진 경우, 이 조명 장치(1)는 장식적으로 가치가 높을 것이다. 호박색의 LED와 나선형으로 감겨진 광 섬유를 사용함으로써, 이 조명 장치(1)는 좋은 분위기를 만들어내는 데 자주 사용되는 공지의 카본 필라멘트 램프와 아주 유사해질 것이다. 이 카본 필라멘트 램프는 그것이 비싸고 약하며, 시감 효능이 매우 낮다는 결점이 있다. 본 발명에 따른 조명 장치(1)는 이러한 결점들을 극복한다. 이 조명 장치는 좋은 분위기를 만들면서, 아주 긴 수명과 함께 높은 광 출력을 제공한다. 이 둘을 비교해보면, 호박색 LED는 통상적으로 시감 효능이 20-40 lm/W이고 그 수명이 75,000 시간 이상인데 비해, 카본 필라멘트 램프는 시감 효능이 2-3 lm/W이고 그 수명이 1000 시간에 미치지 못한다. 이로 인해 이러한 유형의 조명 장치는 낮은 서비스 비용과 낮은 에너지 소모가 매우 중요한 장식 전문 분야에 특히 적합하다.

이 조명 장치(1)에 포함될 수 있는 추가의 특징은, 엔벨로프(2)의 내부면에 제공된 발광성 재료의 코팅(6)이다. 이 코팅(6)은 고체 상태의 광원(4)으로부터 방출된 빛의 컬러를 바꿀 수 있다. 또한, 조명 장치(1)의 외양은 엔벨로프(2)가 전구 형상인 경우, 널리 보급되어 있는 백열 램프와 유사할 것이다. 이 조명 장치는 백열 램프를 대체하기에 매우 적합하다.

도 2와 도 3은 세 개의 LED(41,42,43)를 포함하는 고체 상태의 광원을 지니는 실시예를 도시한다. 이 세 개의 LED(41,42,43)는, 예를 들면, 적색, 녹색, 청색의 세 개의 상이한 컬러를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 세 개의 LED 컬러가 꼭지점인 1931 CIE 색도도의 컬러 삼각형에 따라 조명 장치(1)를 모든 컬러로 조정하는 것이 가능할 것이다. 특히, 이것은 아주 다양한 흰색 설정(white setting)의 선택을 가능하게 한다.

도 2에서, 세 개의 LED(41,42,43)에 의해 방출된 빛은, 그것이 예를 들면 광 섬유와 같은 광학 수단(5)으로 진입하기에 앞서 혼합된다. 이 세 개의 컬러는 LED(41,42,43)에 광학적으로 접촉되어 있고 그 위에 위치하고 있는 빛 산란 소자(11)에 의해 혼합될 수 있다. 광 섬유의 양단(10)은 균일하게 혼합된 빛을 잡을 수 있도록 이 광 산란 소자(11)와 광학적으로 접촉되어 있다.

도 3에서, 고체 상태의 광원(4)의 각각의 LED(41,42,43)에 광 섬유가 적용된다. 이 광 섬유는 단 하나의 LED의 경우에서와 유사한 방식으로 각각의 LED(41,42,43)에 결합될 수 있다. 이 조명 장치(1)는, 세 개의 광 섬유를 지니고 있고, 각각이 상이한 컬러의 빛을 방출하므로 장식적 가치가 더 높다.

본 발명에 따른 조명 장치(1)가 일반적으로 사용되는 백열 램프를 대신하여 사용되는 경우 이점이 있다. 그러므로 조명 장치(1)의 베이스(3)는 스크류 베이스이거나 베요넷 베이스인 것이 바람직하다. 특히, 유형 E14, E26 또는 E27의 스크류 베이스는 종종 램프용으로 사용된다.

조명 장치(1)가 표준 백열 램프와 완전히 호환가능하게 되기 위해서는, 조명 장치(1)가 간선 전압 공급(일반적으로 230V AC 또는 110V AC)을, 고체 상태의 광원(4)을 구동시키기에 적합한 출력 신호(일반적으로 약 2V DC)로 변환하기 위한, 전원이 제공되는 전자 구동 수단(7)을 포함할 필요가 있다. 또한, 이 전자 구동 장치(7)은 조명 장치(1)의 컬러와 강도(또는 광 출력) 설정을 제어하기 위한 전자 회로를 포함할 수 있다. 컬러와 강도는 원격 제어 장치, 베이스(3)의 버튼 또는 다른 유형의 사용자 인터페이스에 의해 제어될 수 있다. 이를 위해, 구동 수단(7)은 강도와 컬러 설정을 위한 제어 장치 및 전원을 포함할 수 있다. 이 전자 구동 수단은 베이스(3)에 제공될 수 있다.

본 발명은 투명 엔벨로프 또는 그 내부면이 발광성 재료로 코팅된 엔벨로프를 가지며 표준 베이스가 제공된 통상의 전구 형상의 조명 장치에 제한되지 않는 다. 본 발명은 또한 예를 들면, 튜브의 양단에 접속기를 지니는 관 형상의 램프에도 적용가능하지만, 호환가능하지 않는 조명 장치 또한 고려될 수 있다.

요약해보면, 본 발명은 엔벨로프(2), 베이스(3), 고체 상태의 광원(4) 및 광-아웃커플링 면이 제공된 광학 수단(5)을 포함하는 조명 장치(1)에 관한 것이며, 이 고체 상태의 광원(4)은 광학 수단(5)에 광학적으로 결합되어 있다. 광학 수단(5)으로서 나선형으로 감겨져 있는 광 섬유를 사용하고 통상의 조명 전구 형상인 투명 엔벨로프(2)를 사용하여, 예를 들면, 카본 필라멘트 램프와 같은 통상의 백열 램프와 매우 흡사한 조명 장치(1)를 제공할 수 있다. 고체 상태의 광원(4)으로서의 LED의 긴 수명과 높은 효율로 인해, 이 조명 장치(1)는 통상의 백열 램프에 대해 매우 매력적인 대안이 될 것이다. 본 발명에 따른 조명 장치(1)는, 또한, 예를 들면, 조명 장치(1)의 적색, 녹색, 청색 LED를 사용하여 큰 색역이 선택되고 조정될 수 있다는 이점을 지닌다. 강도와 컬러 설정을 구동시키고 제어하기 위한 전자 기기가 조명 장치(1)에 포함될 수 있다.

Claims

조명 장치(1)에 있어서,

엔벨로프(2), 베이스(3) 및 고체 상태의 광원(4)을 포함하고,

상기 조명 장치(1)는 광-아웃커플링 면이 제공된 광학 수단(5)을 더 포함하고, 상기 고체 상태의 광원(4)은 상기 광학 수단(5)에 광학적으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항에 있어서, 상기 고체 상태의 광원(4)은 적어도 하나의 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제2항에 있어서, 상기 고체 상태의 광원(4)은 동작 시 상이한 컬러의 빛을 방출하는 세 개의 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항, 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 수단(5)은 광 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제3항에 있어서, 상기 광학 수단(5)은 상기 세 개의 LED 각각에 대해 광 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 광 섬유는 나선형으로 감긴 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제4항, 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 섬유에는 두 개의 단부(10)가 제공되며, 이 두 개의 단부 모두는 상기 고체 상태의 광원(4)에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제7항에 있어서, 상기 고체 상태의 광원(4)은 상기 광 섬유의 상기 두 개의 단부(10)에 결합되는, 광 섬유 각각에 대한 두 개의 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항, 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 엔벨로프(2)는 발광성 재료의 코팅(6)이 제공된 내부면을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스(3)는 스크류 베이스(8) 또는 베요넷 베이스인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 장치(1)는 상기 고체 상태의 광원(4)을 구동시키기 위한, 전원이 제공된 전자 구동 수단(7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제11항에 있어서, 상기 전자 구동 장치(7)에는 상기 조명 장치(1)의 광 출력 및/또는 컬러를 제어하도록 구성된 제어 장치가 또한 제공되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.