KR20080099271A - 조명 장치 및 조명 장치 모니터링 방법 - Google Patents

조명 장치 및 조명 장치 모니터링 방법 Download PDF

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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 서로 다른 기본 색을 갖는 다수의 광 방출기, 예를 들어 LED들(L1, L2, L3, L4)을 갖는 색-제어 조명 장치(1)에 관한 것이다. 서로 다른 유전체 필터층(21)으로 덮인 광 다이오드(20)를 포함하는 광 센서들(D1, D2, D3)은 전체 관련 스펙트럼 범위에 걸쳐 확장하는 서로 다른 진동하는 감도 곡선을 갖는 광 방출기(L1, L2, L3, L4)들의 광 출력을 측정한다. 제어 유닛(14)에서, 조명 장치(1)의 실제 색점이 계산되고, 예를 들어 CIE 3자극치(tri-stimulus) 값들로 주어진 타깃 색점((X, Y, Z)target)에 일치하도록, 광 방출기들(L1, L2, L3, L4)의 방출이 개별적으로 적응된다.
조명 장치, 광 방출기, 기본 색, 색점, 감도 곡선

Description

조명 장치, 광센서, 및 조명 장치 모니터링 방법{COLOR-CONTROLLED ILLUMINATION DEVICE}
본 발명은 광 방출기(light emitter) 및 광 센서(photosensor)를 포함하는 조명 장치에 관한 것이다. 또한, 이러한 조명 장치에 적합한 광 센서 및 이러한 조명 장치를 모니터링하기 위한 방법에 관한 것이다.
넓은 범위의 색을 만들어낼 수 있는 조명 장치(램프)를 설계하기 위해서 서로 다른 색의 LED(Light Emitting Diodes)들이 사용될 수 있다. 이 LED들은 모든 가능한 선형 조합(linear combination)을 통해 실현될 수 있는 색상 범위(color gamut)를 나타내는 색상 공간 내의 서브 영역(sub area)을 정의한다. 그러나 고출력 LED(high-power LED)에서, 소산된(dissipated) 전력은 약 185℃에 가깝게 활성 영역(active area)의 온도 증가를 가져온다. 증가하는 온도로 인해, LED들의 강도(intensity)가 감소하고 스펙트럼 피크 위치가 인간의 눈에 띄는 바람직하지 않은 방식으로 시프트(shift)된다. 따라서, 램프에 의해서 방출된 실제 색점(color point)을 결정하기 위해, 램프의 동작 중에, LED 기본 색들(primary colors)에 대한 최신(up to date)의 스펙트럼 정보가 필요하다.
US 2003/111533 A1으로부터, 적색, 녹색 및 청색 LED들이 그들의 광출력에 기초하여 피드백 루프(feedback loop)에서 개별적으로 제어되는 조명 장치가 알려진다. 광출력의 측정은 소정의 제한된 스펙트럼 대역(spectral band)의 광만을 통과시키는 서로 다른 컬러 필터들 뒤에 배치된 감광 요소들에 의해 이루어진다. LED에 의해 방출된 스펙트럼이 이러한 스펙트럼 대역 밖에 있으면, 대응하는 센서는 측정에 사실상 아무런 기여를 하지 않는다.
이러한 상황에 기초하여, 본 발명의 목적은 조명 장치의 색에 대한 간단하고 신뢰할 수 있는 모니터링 및 제어를 위한 수단을 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 제1항에 따른 조명 장치, 청구항 제10항에 따른 광 센서, 및 청구항 제15항에 따른 방법에 의해 달성된다. 바람직한 실시예들은 종속항들에서 개시된다.
제1 양상에 따라 본 발명은 다음의 구성 요소들을 포함하는 조명 장치와 관련된다:
a) 적어도 하나의 광 방출기. 광 방출기는 단일 램프, 또는 동일하거나 다른(distinct) 여러 램프들의 조합일 수 있다. 또한, 하나 보다 많은 광 방출기가 있는 경우 전체 조명 장치의 광출력은 그 조명 장치의 모든 광 방출기들의 광출력의 중첩(superposition)이라는 것이 이해된다.
b) 앞서 언급된 광 방출기의 광출력을 측정하기 위한 적어도 하나의 광 센서. 여기서 광 센서의 감도 곡선(sensitivity curve)은 광 방출기(들)에 의해 커버되는 전체 스펙트럼 범위에 걸쳐 진동하는(oscillating) (준주기적인(quasi-periodic)) 방식으로 확장된다. 광 방출기의 "광출력"은 통상적으로 그의 스펙트럼에 의해 정의되는데, 즉, 단위 파장 당 파장-의존 방출 광도(wavelength-dependent emitted light intensity)(단위: W/m3)로 정의된다. 측정 중에, 이 스펙트럼은 측정 장치의 스펙트럼 감도 곡선과 컨벌루션(convolution)된다.
c) 광 센서로부터의 (측정된 광출력을 나타내는) 측정된 신호들을 수신하기 위해 앞서 언급된 광 센서와 연결되고, 광 방출기(들)의 광출력의 적어도 하나의 특성 값을 결정하도록 구성된 처리 장치. 특성 값은 예를 들어, 광 방출기(들)의 색점 또는 연색지수(Color Rendering Index)를 포함할 수 있다.
설명된 조명 장치는 광 방출기(들)의 전체 스펙트럼 범위에 걸쳐 확장되는 감도 곡선을 갖는 광 센서를 사용한다. 광 방출기(들)에 의해 생성될 수 있는 모든 방출 스펙트럼에 대해, 광 센서는 따라서 조명 장치의 광출력의 측정에 기여한다. 이는 실제 광출력의 특성 부여(characterization)를 위해 최대한의 양의 정보가 사용가능하다는 것을 보장한다.
본 발명의 또 다른 전개에 따르면, 조명 장치는 서로 다른 방출 스펙트럼을 갖는 적어도 두 개의 광 방출기를 포함한다. 이것은 광 방출기들의 상대적 광도를 변화시킴으로써 다른 색점들을 생성할 수 있도록 한다. 서로 다른 방출 스펙트럼을 갖는 광 방출기들의 실제 수는 조명 장치에서 임의적으로 클 수 있다. 바람직하게, 조명 장치는 서로 다른 방출 스펙트럼(예를 들어, 최대값이 적색, 녹색, 및 청색에 있는)을 갖는 세 개(또는 그 이상)의 광 방출기를 포함한다. 이 경우에 전체 색 공간의 넓은 서브 공간(sub space)을 커버(cover)할 수 있는 세 개의 기본 색상들이 사용가능하다.
적어도 두 개의 광 방출기가 존재하는 경우, 처리 장치는 그들을 닫힌 루프(closed loop)에서 개별적으로 구동하도록 특별히 구성되어, 그들의 공통 광출력(common light output)이 광출력의 주어진 특성 값, 구체적으로, 주어진 색점과 최적으로 일치하도록 할 수 있다. 이와 관련하여, "최적 일치(optimal match)"는 조명 장치의 광출력이 (ⅰ) 미리 결정된 특성 값과 일치하거나 (ⅱ) 상기 특성 값에 가능한 한 가깝게 접근하는 것을 의미한다(예를 들어, 색 거리(color-distance)의 미리 결정된 메트릭(predetermined metric)을 갖는 미리 결정된 색 공간 내의 주어진 색점에, 사용되는 광 방출기들로서 가능한 한 가까이 접근함). 조명 장치의 광 방출의 피드백 제어를 이루기 위한 처리 장치의 적절한 구조(design)는 당업자들에 의해 쉽게 설계될 수 있다. 적절한 제어기(controller)들의 예는 문헌에서 더 찾을 수 있다(예를 들어 US 2005/122065 A1, US 2003/111533 A1, US 2005/062446 A1 참조).
본 발명의 또 다른 실시예에서, 조명 장치는 바람직하게 광 방출기(들)의 광출력을 측정하기 위한 서로 다른(distinct) 스펙트럼 감도 곡선을 갖는 적어도 두 개의 광 센서를 포함하고, 여기서 상기 각 감도 곡선은 광 방출기(들)에 의해 커버되는 전체 스펙트럼 범위에 걸쳐 진동하는 방식으로 확장한다. 광 센서 응답의 서로 다른 진동하는 (준주기적) 감도 곡선은 개별 광 센서들의 측정이, 서로 다른 스펙트럼을 구별할 수 있도록, 서로로부터 독립적이고 충분히 다르다는 것을 보장한다.
다른 스펙트럼 감도 곡선을 갖는 광 센서들의 수가 많을수록, 그들의 공통 측정으로부터 획득될 수 있는 분광 해상도(spectral resolution)가 더 좋아진다. 바람직하게 조명 장치는 서로 다른 감도 곡선을 갖는 세 개의 광 센서들을 포함하는데, 이는 이 개수가 정확성과 비용 사이에서 좋은 절충안을 제공하기 때문이다. 물론 더 많은 수의 광 센서들이 사용될 수도 있다.
광 방출기들이 원칙적으로 임의의 종류의 램프(또는 램프들의 그룹)일 수 있지만, 이들이 LED, 인광물질 변환(phosphor converted) LED, 레이저, 인광물질 변환 레이저, 색을 띤(colored) 형광 램프, 필터링된(filtered) (색을 띤) 할로겐 램프 및/또는 필터링된 (색을 띤) UHP(Ultra High Performance) 램프를 포함하는 것이 바람직하다.
조명 장치의 광 센서는 구체적으로 유전체층으로 덮인 광 다이오드(photodiode)로서 실현될 수 있다. 이 실시예는 아래에서 별도로 더 상세히 설명된다.
광 센서가 광 다이오드를 포함하는 경우, 광 방출기들이 실장된(mounted) 기판에 이 광 다이오드가 통합되는(integrated) 것이 바람직하다. 기판은 예를 들어 실리콘(Si)일 수 있다.
원칙적으로, 임의의 기하학적 구조의 광 방출기 및 광 센서들이 가능하다. 바람직한 실시예에서, 광 센서들은 광 방출기들 사이에 분산된 방식으로 배치된다. 광 방출기들이 예를 들어 평면에서 매트릭스 구조(matrix arrangement)로 배치된 LED들인 경우, 한 광 센서는 각 두 개의 이웃한 광 방출기들 사이에 배치될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 처리 장치는, 다양한 동작 조건에서의 각 광 방출기의 적어도 하나의 특성 값과 광 센서의 대응하는 측정된 신호 사이의 보정된 관계(calibrated relation)를 포함하는 저장소(예를 들어, RAM, ROM, EPROM, 하드 디스크 기타 등등)를 포함한다. 필요한 경우, 다른 모든 광 방출기들이 오프(off)되어 있는 동안 특정 광 방출기가 온(on)되어 있으면 처리 장치는 그 특정 광 방출기의 실제 색점을 쉽게 결정할 수 있다.
제2 양상에 따라, 본 발명은 주어진 스펙트럼 범위, 예를 들어, 가시광선의 범위 또는 500nm 내지 700nm의 파장 범위에 걸쳐 진동하는 방식으로 확장되는 감도 곡선에 의해 특성화되는 광 센서와 관련된다. 이러한 광 센서는 상술된 종류의 조명 장치에서 특히 유익하게 사용될 수 있다.
앞서 언급된 종류의 광 센서에서, 감도 곡선이 (관련 스펙트럼 범위에서) 각 두 개의 이웃한 국부적 최대값(local maxima) 사이에서 상기 두 개의 국부적 최대값 중 더 작은 것의 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 20%의 양으로 진동하는 경우, 스펙트럼의 구별이 구체적으로 이루어질 수 있다. 즉, 감도 곡선의 최소값은 가장 작은 이웃한 국부적 최대값의 90%보다 작아야 하고, 바람직하게는 80%보다 작아야 한다.
바람직한 실시예에서, 광 센서는 유전체층으로 덮인 광 다이오드를 포함한다. 그 유전체층의 유전율 및/또는 구체적 두께를 적절하게 선택함으로써, 서로 다른 준주기적인 필터링 비헤이비어(behavior)들을 얻을 수 있고, 이로써 유전체층 및 광 다이오드의 조합이 원하는 진동하는 감도 곡선을 나타내도록 할 수 있다.
앞서 언급된 유전체층은 바람직하게 이산화규소(SiO2) 및/또는 이산화 티타늄(TiO2)을 포함한다. 또한 실리콘 나이트라이드(Si3N4)가 사용가능할 수도 있다.
유전체층의 두께는 바람직하게 50nm 내지 2.5μm의 범위 내에 있고, 가장 바람직하게는 100nm 내지 800nm의 범위에 있다. 유전체층은 광 다이오드 전체에 걸쳐 균일한 두께일 수 있다. 대안적으로, 유전체층의 두께는 다양할 수 있는데, 예를 들어, 층이 쐐기(wedge)의 형태를 가질 때 그렇다. 유전체 물질은 검출될 광에 대해 투과성을 가져야 한다.
본 발명은 적어도 하나의 광 방출기, 예를 들어 LED를 갖는 조명 장치를 모니터링하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법에 따르면 광 방출기의 광출력은 광 방출기의 전체 스펙트럼 범위에 걸쳐 진동하는 방식으로 확장하는 감도 곡선으로 측정된다.
본 방법의 또 다른 전개에 따르면, 적어도 두 개의 광 방출기가 설명된 방식으로 측정되고, 그러면 광 방출기들은 그들의 공통 광 방출이 주어진 특성 값, 구체적으로, 주어진 색점과 최적으로 일치하도록 측정된 광출력에 기초하여 개별적으로 제어된다.
본 방법은 상술된 종류의 조명 장치에서 실행될 수 있는 단계들을 일반적인 형태로 포함한다. 따라서, 방법의 세부사항, 이점 및 개선에 대한 더 많은 정보를 위해 앞선 설명에 대한 참조가 이루어진다.
이들 및 본 발명의 다른 양상들은 이하에 설명되는 실시예(들)를 참조하여 명백해지고 명료해질 것이다. 이 실시예들은 첨부된 도면의 도움으로 예시로서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 조명 장치의 개략도를 도시한다.
도 2는 Si 기판 내에 통합된, 단일층 유전체 필터(single layered dielectric filter)를 가진 광 다이오드를 개략적으로 도시한다.
도 3은 서로 다른 두께의 단일층 유전체 필터들을 가진 광 다이오드들의 세 개의 예시적인 필터 응답 곡선을 도시한다.
도 4는 색 공간의 대응하는 점으로의 측정치의 벡터의 매핑을 도시한다.
도면의 같은 참조 번호는 동일한 또는 유사한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 조명 장치(1)의 한 실시예를 개략적으로 도시한다. 장치는 기판(12) 상에 배치되고 옵틱(optic)(11)으로 통합된 서로 다른 색(예를 들어, 녹색, 적색, 청색 및 호박색)을 가진 네 개의 LED(또는 일련의 LED들) L1, L2, L3, 및 L4를 포함한다. LED L1-L4의 광출력을 측정하기 위해 네 개의 LED들 사이에 세 개의 광 센서 D1, D2, 및 D3가 배치된다. 광 센서 D1, D2, 및 D3은 유전체 필터층(21)으로 덮인 광 다이오드(20)로 실현된다. 일반적으로, 조명 장치는 k개의 광 센서 및 기본 색을 가진 n개의 광 방출기를 포함할 수 있고, 즉, 도면은 k=3 및 n=4인 구체적인 경우를 도시한다.
도 3은 광 센서 D1, D2, 및 D3의 세 개의 유전체 필터층(21)에 대해 임의의 단위들로 스펙트럼 필터 응답 S(즉, 주어진 광도를 갖는 파장 λ의 단색 조명 하에서 필터를 통과하는 신호)를 나타낸다. 응답 곡선 C1, C2, 및 C3가 준주기적으로 진동하고 전체 관련 스펙트럼 범위, 즉 400nm 보다 작은 파장으로부터 800nm 보다 큰 파장에 걸쳐 확장한다는 것을 볼 수 있다. 도시된 응답 곡선 C1, C2, C3는 구체적으로 두께 1μm 내지 2.5μm의 SiO2 단일층을 갖는 단일층 유전체 필터 광 다이오드들에 대응된다. 전체 광 센서 D1, D2, 및 D3의 스펙트럼 감도는 그들의 필터층(21)의 도시된 필터 응답 곡선 C1, C2, C3와, 그와 관련된 광 다이오드(20)의 스펙트럼 감도의 곱으로 결정된다는 것을 이해해야 한다.
도 1은 기판(12)의 표면에 광 센서 D1, D2, D3를 개략적으로 도시한다. 이들의 복잡성이 적기 때문에, 단일층 유전체 필터(single-layered dielectric filters, SDF)를 가진 이러한 광 센서들은 기판(12)에 쉽게 통합될 수 있다. 이는 도 2에서 더 상세히 도시된다. 서브마운트(submount) 또는 기판(12)은 예를 들어 Si로 이루어질 수 있다. n형 구역(n-doped zone)(23)과 p형 구역(22)은, 예를 들어 SiO2로 이루어진 단일 유전체층(21)에 의해 덮인 광 다이오드(20)를 구성한다. 유전체 물질(그리고 따라서 유전율) 및 그의 두께를 적절하게 선택함으로써, 전체 광 센서의 스펙트럼 감도 곡선은 원하는 바대로 구성될 수 있다.
도 1은 광 센서 D1, D2, 및 D3의 신호들이 증폭기(13)에 의해 증폭된 다음 제어 유닛(14)의 일부인 "색점 계산 유닛"(15)에 전달된다는 것을 더 도시한다. 제어 유닛(14)은 "색 제어 유닛"(16) 및 LED 드라이버들(17)을 더 포함한다. 색 제어 유닛(16)은 측정된 신호들 (S1, S2, S3)measured로부터 색점 계산 유닛(15)에 의해 결정된 색점을 외부 입력부(18)에 의해 제공된 타깃(target) 색점 (X, Y, Z)target과 비교하고, 여기서 색점은 예를 들어 CIE 3자극치(tri-stimulus) 값에 의해 표시될 수 있다. 이 비교의 결과에 기초하여, 색 제어 유닛(16)은, LED L1, L2, L3, 및 L4에 연결되며 LED들로의 전류(DC, PWM 등)의 평균 진폭을 조정함으로써 LED들의 평균 광을 조정하는 LED 드라이버들에게 조정된 구동 신호를 전송한다.
설명된 조명 장치(1)에서, TDM(time division multiplex) 기술은 기본 색들, 즉 LED L1, L2, L3 및 L4의 기본 색들 중 임의의 것의 스펙트럼을 특성화(characterize)하기 위해 사용될 수 있다. 이 기술에 따르면, 네 개의 기본 색들의 서로 다른 색점들에 대한 측정은 하나의 색만을 온으로 하고 나머지는 오프로함으로써 순차적으로 수행된다. 예를 들어 녹색 LED L1만이 온되면, 광 센서 D1, D2, 및 D3로부터의 아래의 세 개의 다른 신호들(예를 들어, 광전류)이 측정된다:
Figure 112008058680458-PCT00001
이 식들에서, 인수 F1, F2, 및 F3은 각각 센서 유닛 D1, D2, 및 D3의 실제 필터 함수에 대응된다. 인수 g1, g2, g3는 상수이고, 인수 ps(λ)는 광 다이오드의 스펙트럼 감도에 대응되고, 이는 세 개의 광 센서 D1, D2, 및 D3에 대해 동일한 것으로 가정된다. Fi(i=1; 2; 3)는 광 센서의 스펙트럼 필터 응답 곡선들 C1, C2, 및 C3에 대응된다는 것을 유의해야 한다(도 3 참조). 마지막으로, 인수 pL1은 활성화된 LED L1의 방출 스펙트럼이다.
서로 다른 광학 필터들 F1, F2, F3가 사용되기 때문에 S11 내지 S13의 신호들은 서로 다르다. 따라서, 방출된 광에서 피크 파장, 피크 높이, 또는 펄스 폭이 변경될 때 신호들은 서로 다르게 변경될 것이다.
보정 프로시저(calibration procedure)에서, 해당 LED들의 스펙트럼 데이터는 (별개의 분광계(spectrometer)에 의해) 측정되고, 그 LED의 색점을 획득된 센서 신호들 S11 내지 S13과 관련시키는 데 사용될 수 있다. 도 4는 독립적으로 결정된 관련된 3자극치(tri-stimulus) 값들 (X, Y, Z)로의 센서 신호들의 벡터 (S11, S12, S13)의 결과적인 매핑을 도시한다. 이 매핑은 측정에 의해 획득된 3D 테이블(table)에 의해 계산되고 제어기(14)에 저장될 수 있다.
저장된 데이터를 가능한 한 적게 유지하기 위해, 입방체(cube)들로 분할된 3D 색 공간을 생각할 수 있고, 여기서 각 입방체는 특정 색점(X, Y, Z)을 나타낸다. 다음, (ⅰ) 이러한 입방체의 중심을 기술하고 (ⅱ) 예를 들어, 최소 2차 거 리(minimum quadratic distance)로, 실제 센서 값들(S11, S12, S13)에 가장 잘 맞는 트리플(triple) (S*11, S*12, S*13)을 찾기 위해 알고리즘이 사용될 수 있다(도 4).
본 발명의 원리들은, 바람직하게 LED 또는 인광물질 변환 LED에 기초하여, 다중-기본 색 램프(multi-primary colored lamp)에 적용될 수 있다. 본 발명에 의해 극복되는 몇몇 문제들은 다음과 같다:
- 온도의 변화, 전류의 변화, LED의 노화(aging), 인광물질 또는 드라이버 전자장치(electronic)의 노화로 인해 발생하는 색점의 변경이 측정되고 수정되어, 안정된 색점을 가져온다.
- PWM(pulse-width modulated) 구동을 위한 요구사항이 없다.
- 센서들의 양은 기본 색들의 양에 의해 결정되지 않고, 오히려 요구되는 측정 정확성에 의해 결정된다. 따라서, 센서들의 양은 램프 내의 LED들의 양보다 적을 수 있다.
- LED의 빈(bin) 또는 유형이 변경되는 경우 요구되는 (전형적으로 협대역의 매칭된 필터 시스템에 대한), 매칭된 필터들의 재설계(redesign)를 피한다.
본 발명에 의해 얻어지는 이점들은 다음을 포함한다:
- LED들의 손쉬운 특성화;
- 단일층 유전체 필터를 사용하는 적은 복잡성의 센서들;
- 센서들이 쉽게 실리콘 서브마운트에 통합될 수 있음;
- TDM(Time Division Multiplexed) 색 특성화(color characterization)에 서(n-1 개의 기본 색들(primaries)이 오프됨), 오직 k=3개의 필터링된 센서들이 장치의 n > 3개의 기본 색들 각각의 피크 위치, 높이 및 반치폭(half-width)을 결정함;
- 크기조정가능(scalable): k(k > 3)보다 많은 필터링된 센서를 사용하면 각 LED 당 더 높은 분광 해상도를 얻을 수 있음;
- 준주기적 필터 특성으로 인해, 필터링된 센서들은 사용된 기본 색들에 대해 독립적임;
- 모든 LED들이 오프되면, 환경 광(evironmental light)의 보상(compensation)이 가능함.
따라서 본 발명은 LED 기반 광원에서의 고도로 정밀한 색점 안정화를 위한 매우 간단한 해결책을 제공한다. 각 기본 색의 스펙트럼 정보는 단일층 유전체 필터(SDF)를 가진 센서들을 이용함으로써 획득된다. 필터들은 파장의 함수로서 준주기적 광대역 응답을 가지며, 따라서 서로 다른 기본 색들을 감지(sensing)하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 가능한 적용은 특히:
- 둘 이상의 기본 색을 갖는 조명 장치를 이용하여 높은 품질 및 장기간(long-term)의 안정된 광 생성을 가능하게 하기 위한 능동적인 색 피드백 제어(active color feedback control);
- 높은 품질 및 장기간의 광 생성을 위한 외부 피드백으로서의 조명 시스템.
마지막으로 본 발명에서 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 다른 요소들 또는 단계들을 제외시키지 않고, "한(a)" 또는 "한(an)"은 복수를 배제하지 않고, 단일 프로세서 또는 다른 유닛이 여러 수단들의 기능을 이행할 수 있다는 것을 유의해야 한다. 본 발명은 신규한 특성적 특징(characteristic feature)들 각각 및 전부에, 및 특성적 특징들의 조합들 각각 및 전부를 포함한다. 또한, 청구항들 내의 참조 번호는 그의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다.

Claims (16)

  1. 조명 장치(1)로서,
    a) 적어도 하나의 광 방출기(light emitter)(L1, L2, L3, L4);
    b) 상기 광 방출기(L1, L2, L3, L4)의 광출력을 측정하기 위한 적어도 하나의 광 센서(photosensor)(D1, D2, D3) - 상기 광 센서의 감도 곡선(sensitivity curve)은 상기 광 방출기(L1, L2, L3, L4)의 전체 스펙트럼 범위에 걸쳐 진동하는 방식으로(in an oscillating way) 확장됨-;
    c) 광 센서로부터의 측정 신호를 수신하기 위해 상기 광 센서(D1, D2, D3)에 연결되고, 상기 광 방출기(L1, L2, L3, L4)의 광출력의 특성 값(characteristic value)을 결정하도록 구성된 처리 장치(14)
    를 포함하는 조명 장치(1).
  2. 제1항에 있어서,
    서로 다른 방출 스펙트럼을 갖는 적어도 두 개의 광 방출기(L1, L2, L3, L4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치(1).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 처리 장치(14)는, 광 방출기들의 공통 광출력(common light output)이 광출력의 주어진 특성 값, 구체적으로 주어진 색점(X, Y, Z)과 최적으로 일치하도 록, 상기 광 방출기들(L1, L2, L3, L4)을 닫힌 제어 루프(closed control loop)에서 개별적으로 구동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 조명 장치(1).
  4. 제1항에 있어서,
    서로 다른(distinct) 스펙트럼 감도 곡선을 갖는 적어도 두 개의 광 센서(D1, D2, D3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치(1).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광 방출기(L1, L2, L3, L4)는 LED들, 인광물질 변환(phosphor converted) LED들, 레이저들(LASERs), 인광물질 변환 레이저들, 색을 띤(colored) 형광 램프, 필터링된(filtered) (색을 띤) 할로겐 램프 및/또는 필터링된 (색을 띤) UHP(Ultra High Performance) 램프로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조명 장치(1).
  6. 제1항에 있어서,
    제10항에 따른 광 센서(D1, D2, D3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치(1).
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광 센서는 상기 광 방출기(L1, L2, L3, L4)가 실장된(mounted) 기 판(12)에 통합되는 것을 특징으로 하는 조명 장치(1).
  8. 제1항에 있어서,
    상기 처리 장치(14)는 상기 광 방출기(L1, L2, L3, L4)의 광출력의 적어도 하나의 특성 값과 상기 광 센서(D1, D2, D3)의 대응하는 신호들(S11, S12, S13) 사이의 보정된 관계(calibrated relation)를 포함하는 저장소를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치(1).
  9. 제1항에 있어서,
    상기 특성 값은 상기 광 방출기(L1, L2, L3, L4)의 가능한 색점(color points)(X, Y, Z) 또는 연색지수(Color Rendering Index)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치(1).
  10. 주어진 스펙트럼 범위에 걸쳐 진동하는 방식으로 확장하는 감도 곡선을 갖는 광 센서(D1, D2, D3).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 감도 곡선은 각 두 개의 이웃한 국부적 최대값(local maxima) 사이에서 상기 두 개의 국부적 최대값 중 더 작은 것의 적어도 10%의 양으로, 바람직하게 적 어도 20%의 양으로 진동하는 것을 특징으로 하는 광 센서(D1, D2, D3).
  12. 제10항에 있어서,
    유전체층(21)으로 덮인 광 다이오드(photodiode)(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센서(D1, D2, D3).
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유전체층(21)은 이산화규소(SiO2) 및/또는 이산화 티타늄(TiO2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센서(D1, D2, D3).
  14. 제12항에 있어서,
    상기 유전체층(21)은 50nm 내지 2.5μm 범위, 바람직하게는 100nm 내지 800nm 범위 내의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 광 센서(D1, D2, D3).
  15. 적어도 하나의 광 방출기(L1, L2, L3, L4)를 갖는 조명 장치(1)를 모니터링(monitoring)하기 위한 방법으로서, 상기 광 방출기(L1, L2, L3, L4)의 광출력은 상기 광 방출기(L1, L2, L3, L4)의 전체 스펙트럼 범위에 걸쳐 진동하는 방식으로 확장하는 감도 곡선(C1, C2, C3)으로 측정되는 모니터링 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    적어도 두 개의 광 방출기들(L1, L2, L3, L4)이 측정되고, 상기 광 방출기들의 공통 광 방출이 주어진 특성 값, 구체적으로 주어진 색점(X, Y, Z)과 최적으로 일치하도록, 상기 측정된 광출력에 기초하여 개별적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 모니터링 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100965804B1 (ko) * 2009-05-19 2010-06-24 삼성교정기술원(주) 삼자극값을 이용한 광색채분석장치의 탐측기

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050259424A1 (en) 2004-05-18 2005-11-24 Zampini Thomas L Ii Collimating and controlling light produced by light emitting diodes
US7729941B2 (en) 2006-11-17 2010-06-01 Integrated Illumination Systems, Inc. Apparatus and method of using lighting systems to enhance brand recognition
US8013538B2 (en) 2007-01-26 2011-09-06 Integrated Illumination Systems, Inc. TRI-light
GB2452716A (en) * 2007-09-11 2009-03-18 Verivide Ltd Illumination arrangement for colour assessment apparatus and method
US8742686B2 (en) 2007-09-24 2014-06-03 Integrated Illumination Systems, Inc. Systems and methods for providing an OEM level networked lighting system
EP2236007B1 (en) * 2008-01-23 2012-12-26 Koninklijke Philips Electronics N.V. Consistent colour calibration in led-based lighting infrastructure
US8755911B2 (en) 2008-03-06 2014-06-17 Koninklijke Philips N.V. Device for generating light with a variable color
US8255487B2 (en) * 2008-05-16 2012-08-28 Integrated Illumination Systems, Inc. Systems and methods for communicating in a lighting network
WO2009144644A1 (en) * 2008-05-27 2009-12-03 Nxp B.V. Light sensor arrangement
DE102008025874A1 (de) * 2008-05-29 2009-12-03 Just Normlicht Gmbh Vertrieb + Produktion Einrichtung zur visuellen Farbabmusterung
KR20110053453A (ko) * 2008-08-15 2011-05-23 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 상이한 영역들로부터 오는 광의 모니터링
US20160053977A1 (en) 2008-09-24 2016-02-25 B/E Aerospace, Inc. Flexible led lighting element
US8585245B2 (en) 2009-04-23 2013-11-19 Integrated Illumination Systems, Inc. Systems and methods for sealing a lighting fixture
US8592748B2 (en) 2009-09-10 2013-11-26 Just Normlicht Gmbh Vertrieb + Produktion Method and arrangement for simulation of high-quality daylight spectra
DE102010024090A1 (de) 2010-06-17 2011-12-22 Bavaria Digital Technik Gmbh Farbprüfleuchte
EP2586272A2 (en) * 2010-06-24 2013-05-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. A relative flux sensor and a method of determining a ratio between maximum light intensities, a control device, a color tunable lamp, a luminaire and a computer program product
US8384294B2 (en) 2010-10-05 2013-02-26 Electronic Theatre Controls, Inc. System and method for color creation and matching
US8593074B2 (en) 2011-01-12 2013-11-26 Electronic Theater Controls, Inc. Systems and methods for controlling an output of a light fixture
US8723450B2 (en) 2011-01-12 2014-05-13 Electronics Theatre Controls, Inc. System and method for controlling the spectral content of an output of a light fixture
US9066381B2 (en) 2011-03-16 2015-06-23 Integrated Illumination Systems, Inc. System and method for low level dimming
US8710770B2 (en) 2011-07-26 2014-04-29 Hunter Industries, Inc. Systems and methods for providing power and data to lighting devices
US11917740B2 (en) 2011-07-26 2024-02-27 Hunter Industries, Inc. Systems and methods for providing power and data to devices
US10874003B2 (en) 2011-07-26 2020-12-22 Hunter Industries, Inc. Systems and methods for providing power and data to devices
US20150237700A1 (en) 2011-07-26 2015-08-20 Hunter Industries, Inc. Systems and methods to control color and brightness of lighting devices
US9609720B2 (en) 2011-07-26 2017-03-28 Hunter Industries, Inc. Systems and methods for providing power and data to lighting devices
US9521725B2 (en) 2011-07-26 2016-12-13 Hunter Industries, Inc. Systems and methods for providing power and data to lighting devices
EP2767144B1 (en) 2011-10-12 2017-01-11 B/E Aerospace, Inc. Methods, apparatus and articles of manufacture to calibrate lighting units
CN102748632A (zh) * 2012-07-06 2012-10-24 浙江大学 一种自适应变色灯具
US8894437B2 (en) 2012-07-19 2014-11-25 Integrated Illumination Systems, Inc. Systems and methods for connector enabling vertical removal
US9185766B2 (en) 2012-10-11 2015-11-10 General Electric Company Rolling blackout adjustable color LED illumination source
DE102012110429B4 (de) 2012-10-31 2014-07-10 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zum Beleuchten einer Stoffoberfläche
US9379578B2 (en) 2012-11-19 2016-06-28 Integrated Illumination Systems, Inc. Systems and methods for multi-state power management
US9420665B2 (en) 2012-12-28 2016-08-16 Integration Illumination Systems, Inc. Systems and methods for continuous adjustment of reference signal to control chip
US9485814B2 (en) 2013-01-04 2016-11-01 Integrated Illumination Systems, Inc. Systems and methods for a hysteresis based driver using a LED as a voltage reference
US10918030B2 (en) 2015-05-26 2021-02-16 Hunter Industries, Inc. Decoder systems and methods for irrigation control
US10228711B2 (en) 2015-05-26 2019-03-12 Hunter Industries, Inc. Decoder systems and methods for irrigation control
US10030844B2 (en) 2015-05-29 2018-07-24 Integrated Illumination Systems, Inc. Systems, methods and apparatus for illumination using asymmetrical optics
US10060599B2 (en) 2015-05-29 2018-08-28 Integrated Illumination Systems, Inc. Systems, methods and apparatus for programmable light fixtures
CN108141945B (zh) * 2015-10-15 2020-06-16 飞利浦照明控股有限公司 照明布置及系统、计算机可读存储介质和移动通信设备
CN106341924B (zh) * 2016-09-20 2017-09-26 浙江农林大学 一种感应环境的led夜灯的控制方法及装置
EP3324437B1 (en) 2016-11-16 2019-03-13 Melexis Technologies NV Device with light emitting diodes
JP6892138B2 (ja) * 2019-03-01 2021-06-18 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 位置特定システム、位置特定方法及び位置特定プログラム
JP7247700B2 (ja) * 2019-03-26 2023-03-29 セイコーエプソン株式会社 分光カメラ装置および検査システム
EP3999908B1 (en) * 2019-07-15 2023-12-20 Signify Holding B.V. Laser phosphor based light source with improved brightness
US10801714B1 (en) 2019-10-03 2020-10-13 CarJamz, Inc. Lighting device

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6088142A (en) * 1997-03-13 2000-07-11 Oplink Communications, Inc. System and method for precision wavelength monitoring
US6606120B1 (en) * 1998-04-24 2003-08-12 Foveon, Inc. Multiple storage node full color active pixel sensors
US6495964B1 (en) * 1998-12-18 2002-12-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. LED luminaire with electrically adjusted color balance using photodetector
US6411046B1 (en) * 2000-12-27 2002-06-25 Koninklijke Philips Electronics, N. V. Effective modeling of CIE xy coordinates for a plurality of LEDs for white LED light control
US6507159B2 (en) * 2001-03-29 2003-01-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Controlling method and system for RGB based LED luminary
US6630801B2 (en) * 2001-10-22 2003-10-07 Lümileds USA Method and apparatus for sensing the color point of an RGB LED white luminary using photodiodes
US20030111533A1 (en) 2001-12-19 2003-06-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. RGB led based white light control system with quasi-uniform color metric
US20050133879A1 (en) * 2003-04-07 2005-06-23 Takumi Yamaguti Solid-state imaging device, signal processing device, camera, and spectral device
JP3978153B2 (ja) * 2003-06-12 2007-09-19 富士フイルム株式会社 光干渉基材、標的検出用基材、並びに、標的検出装置及び標的検出方法
EP1649730B1 (en) 2003-07-23 2013-03-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Control system for an illumination device incorporating discrete light sources
US7132644B2 (en) * 2003-10-02 2006-11-07 Mazet Gmbh Photo sensor for standardized color measurement
JP2005129877A (ja) 2003-10-22 2005-05-19 Sc Technology Kk 発光ダイオードの配列、結線方法
US7119500B2 (en) 2003-12-05 2006-10-10 Dialight Corporation Dynamic color mixing LED device
TWI243239B (en) * 2004-03-31 2005-11-11 Benq Corp Digital still camera for detecting chromaticity coordinate and related color temperature and method thereof
US7012382B2 (en) * 2004-04-30 2006-03-14 Tak Meng Cheang Light emitting diode based light system with a redundant light source
US20060000963A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-05 Ng Kee Y Light source calibration
US7208738B2 (en) * 2005-02-28 2007-04-24 Sundar Natarajan Yoganandan Light source utilizing an infrared sensor to maintain brightness and color of an LED device
CA2619613C (en) * 2005-08-17 2015-02-10 Tir Technology Lp Digitally controlled luminaire system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100965804B1 (ko) * 2009-05-19 2010-06-24 삼성교정기술원(주) 삼자극값을 이용한 광색채분석장치의 탐측기

Also Published As

Publication number Publication date
US8022632B2 (en) 2011-09-20
TW200746901A (en) 2007-12-16
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TWI445448B (zh) 2014-07-11

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