KR20090082449A - 광원 - Google Patents

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KR20090082449A
KR20090082449A KR20097011167A KR20097011167A KR20090082449A KR 20090082449 A KR20090082449 A KR 20090082449A KR 20097011167 A KR20097011167 A KR 20097011167A KR 20097011167 A KR20097011167 A KR 20097011167A KR 20090082449 A KR20090082449 A KR 20090082449A
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KR
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light
light source
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KR20097011167A
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Inventor
이안 애쉬다운
마크 살스버리
Original Assignee
티아이알 테크놀로지 엘피
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Abstract

본 발명은, 향상된 출력 광학적 품질을 갖는 광원을 제공한다. 일반적으로, 광원은 적어도 제1, 제2 및 제3 색 각각의 하나 이상의 발광 엘리먼트를 포함한다. 이들 발광 엘리먼트들의 결합된 스펙트럼 파워 분포는 일반적으로 스펙트럼 오목 부분을 규정한다. 광원은 또한, 발광 엘리먼트들 중 하나 이상에 의해 방사되는 광의 일부를 흡수하고 오목 부분 내에 위치한 피크를 갖는 상보 스펙트럼 파워 분포에 의해 규정되는 광을 방사하도록 구성 및 배치된 광 여기가능 매체를 포함한다. 발광 엘리먼트들의 스펙트럼 출력과 광 여기가능 매체의 스펙트럼 출력을 결합시킴으로써, 광원의 광학적 품질이 향상된다.
광원, 발광 엘리먼트, 광학적 품질, 광 여기가능 매체, 상보 스펙트럼 파워 분포

Description

광원{LIGHT SOURCE COMPRISING A LIGHT-EXCITABLE MEDIUM}
본 발명은 조명 분야에 관한 것으로, 특히 광 여기가능 매체(light-excitable medium)를 포함하는 광원에 관한 것이다.
고상 반도체 및 유기 발광 다이오드들(LED들) 등의 발광 디바이스들의 광속(luminous flux)의 개발 및 개선으로 인해, 이들 디바이스들이, 건축, 엔터테인먼트 및 도로 조명을 비롯한 전반적인 조명 용도에 이용되기에 적절하게 되었다. 발광 다이오드들은, 백열, 형광, 및 고강도 방전 램프들과 같은 광원들과 점점 더 경쟁하고 있다. 또한, LED 파장들에 대한 선택성이 증가함에 따라, 백색 광 및 색 변동 LED 광원들이 점점 더 인기를 얻고 있다.
백색 LED 광원들은 수많은 방식으로 구성될 수 있다. 이러한 구성 중 하나에서는 적색, 녹색 및 청색 LED들을 포함하는데, 이들의 출력이 혼합되어 백색 광을 생성하게 된다. 대안적으로는, 청색 혹은 자외선(UV) LED 등의 높은 에너지의 LED가, 인광체를 펌핑(pumping)하여 적색 혹은 녹색 등의 다른 색의 광을 방사하는 데에 이용될 수 있으며, 이들과 결합되고, 선택적으로 상보적 LED의 방사와 결합되어 유사한 결과를 달성할 수 있게 된다.
LED들 및 LED 활성화된 인광체들을 결합하는 광원들의 예는, 미국 특허 제 6,799,865호, 제7,005,679호, 및 제6,686,691호에 개시되어 있다. 처음의 두 개의 참조 문헌에서는, 자외선(UV) LED, UV 광을 흡수하고 두 개의 서로 다른 파장(즉, 적색 및 녹색)으로 광을 재방사하도록 구성된 변환 물질, 및 하나 이상의 상보적 LED들(즉, 청색 LED들)을 포함하는 백색 광원이 개시되어 있다. 변환 물질 및 상보적 LED들의 각각의 출력들이 혼합되어 백색 광을 생성하게 된다. 대안적으로는, 후자의 참조 문헌에서는, 백색 광은, 청색 LED를, 청색 광의 일부를 흡수하도록 구성된 적색 및 녹색 인광체들과 결합함으로써 생성되어서, 두 개의 인광체들로부터 방사되는 광, 및 청색 LED로부터 방사되는 흡수되지 않은 광이 혼합되어 백색 광을 생성하게 된다.
LED들을 LED 활성화된 인광체들과 결합시키는 백색 광원들의 다른 예들은, 미국 특허 제6,541,800호, 제6,590,235호, 제6,813,753호, 제6,943,380호 및 제6,501,102호, 및 국제 특허 출원 번호 WO 2006/047306에서 찾을 수 있다.
유사한 유형의 LED 기반 백색 광원이 미국 특허 제6,513,949호에 개시되어 있으며, 여기서는 백색 광을 생성하기 위한 LED/인광체-LED 하이브리드 조명 시스템이, 적어도 하나의 발광 다이오드 및 인광체-발광 다이오드를 포함하는 것으로 개시되어 있으며, 여기서는 서로 다른 조명 시스템 성능 파라미터들이, LED들의 색 및 수 및/또는 인광체 LED의 인광체를 변경함으로써 조정될 수 있다.
또한, 미국 특허 제6,817,735호에서는, 네 개의 서로 다른 유형의 LED들, 즉 청색 발광 다이오드, 청록색 발광 다이오드, 주황색 발광 다이오드 및 적색 발광 다이오드를 포함하며, 이들의 결합이 높은 효율 및 높은 연색 성능(colour rendering performance)을 제공하는 것으로 보고되어 있는 조명 광원이 개시되어 있다. 그러나, 이 참조문헌은, 일반적인 RGB LED들 외에도 주황색 LED를 이용할 것을 필요로 하며, 이는 특정 응용에서는 적절하지 않을 수 있다. 예를 들면, 주황색 LED들은 일반적으로 비효율적이어서, 일반적으로 가능한한 회피되고 있다.
따라서, 전술한 광원들 및 그 밖의 다른 공지된 광원들에 대한 문제점의 일부를 극복하는 광원에 대한 필요성이 존재한다.
이 배경 정보는, 출원인에 의해 본 발명과 관련 가능성이 있는 것으로 여기지는 정보를 제공하기 위한 것이다. 선행하는 정보 중 어느 것도 본 발명에 반하여 종래 기술을 구성하는 것을 허용하지 않으며 이렇게 해석되어서도 않된다.
본 발명의 목적은 광 여기가능한 매체를 포함하는 광원을 제공하는 것이다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 적어도 제1, 제2 및 제3 색 각각의 하나 이상의 발광 엘리먼트 ― 그 결합된 스펙트럼 파워 분포(spectral power distribution)는, 약 550nm와 약 600nm 사이에 위치하는 최저치(minimum)를 갖는 스펙트럼 오목 부분(spectral concavity)을 규정함 ―; 및 상기 발광 엘리먼트들 중 하나 이상에 의해 방사되는 광의 일부를 흡수하고, 상기 오목 부분 내에 위치하는 피크를 갖는 상보 스펙트럼 파워 분포(complementary spectral power distribution)에 의해 규정되는 광을 방사하도록 구성 및 배치되는 광 여기가능 매체를 포함하는 광원이 제공되며; 광원 출력의 광학적 품질은, 상기 상보 스펙트럼 파워 분포와 상기 결합된 스펙트럼 파워 분포의 결합에 의해 향상된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 및 제2 색 각각의 하나 이상의 발광 엘리먼트 ― 그 결합된 스펙트럼 파워 분포는, 약 550nm와 약 600nm 사이의 스펙트럼 결손(spectral deficiency)을 규정함 ―; 및 상기 발광 엘리먼트들 중 하나 이상에 의해 방사되는 광의 일부를 흡수하고, 약 550nm와 약 600nm 사이에 위치하는 피크를 갖는 상보 스펙트럼 파워 분포에 의해 규정되는 광을 방사하도록 구성 및 배치되는 하나 이상의 광 여기가능 매체를 포함하는 광원이 제공되며; 광원 출력의 광학적 품질은, 상기 상보 스펙트럼 파워 분포와 상기 결합된 스펙트럼 파워 분포의 결합에 의해 향상된다.
도 1은 RGB 광원의 스펙트럼 파워 분포의 그래픽 표시.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 광 여기가능 매체를 포함하는 RGB 광원의 스펙트럼 파워 분포의 그래픽 표시.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 협대역 광 여기가능 매체를 포함하는 RGB 광원의 스펙트럼 파워 분포의 그래픽 표시.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 도식적인 정면 측면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원의 도식적인 정면 측면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원의 도식적인 정면 측면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원의 도식적인 정면 측면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원의 도식적인 정면 측면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원의 도식적인 정면 측면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원의 도식적인 정면 측면도.
정의
"발광 엘리먼트(light-emitting element)"라는 용어는, 예를 들어 전위차를 인가하거나 전류를 흘림으로써 활성화될 때, 소정의 영역, 혹은 전자기 스펙트럼 영역들, 예를 들면 가시선 영역, 적외선 및/또는 자외선 영역의 조합 영역 내에서 방사하는 디바이스를 정의하는 데에 이용된다. 이에 따라, 발광 엘리먼트는 단색, 준단색(quasi-monochromatic), 다색 혹은 광대역 스펙트럼 방사 특성들을 가질 수 있다. 발광 엘리먼트들의 예들에는, 반도체, 유기, 혹은 중합체/중합 발광 다이오드들, 광학적 펌핑된(pumped) 인광체 코팅된 발광 다이오드들, 광학적 펌핑된 나노 크리스탈 발광 다이오드들 혹은, 본 기술 분야의 기술자가 용이하게 알 수 있는 그 밖의 유사한 디바이스들이 있다. 또한, 발광 엘리먼트라는 용어는, 방사를 행하는 특정 디바이스를 정의하는 데에 이용되며, 이 특정 디바이스 또는 디바이스들이 배치되는 하우징 혹은 패키지와, 방사를 행하는 이 특정 디바이스와의 결합체를 정의하는 데에 동등하게 이용될 수 있다.
"스펙트럼 파워 분포" 및 "스펙트럼 출력"이라는 용어는, 광원 및/또는 그 발광 엘리먼트(들)의 전체적 일반적 스펙트럼 출력을 정의하는 데에 상호교환가능하게 이용된다. 일반적으로, 이들 용어들은, 광원/발광 엘리먼트(들)에 의해 방사되는 광의 스펙트럼 성분을 정의하는 데에 이용된다.
"색"이라는 용어는, 인간에 의해 인식되는, 광원 및/또는 그 발광 엘리먼트 (들)의 전체적 일반적 출력을 정의하는 데에 이용된다. 각 색은 통상적으로 가시 혹은 근가시 스펙트럼(visible or near-visible spectrum), 예를 들면 자외선과 적외선 사이(자외선과 적외선을 포함함)의 지정된 영역 내의 지정된 피크 파장 혹은 파장들의 범위와 연관되어 있지만, 또한 일반적으로 스펙트럼 결합으로 인해 생성된 색으로서 인식되고 식별되는 결합된 스펙트럼 파워 분포 내의 이러한 파장들의 결합을 나타내는 데에 이용될 수 있다.
본원에서 사용되는 "약(about)"이라는 용어는, "약"이라는 용어가 명목 파장으로부터의 +/-50nm의 변동을 가리키는 파장에 대한 언급이 없는 한, 명목 값으로부터의 +/-10%의 변동을 가리킨다. 이러한 변동은, 이것이 구체적으로 언급되는지에 관계없이, 본원에 제공되는 임의의 지정된 값 내에 항상 포함됨을 알아야 한다.
본원에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 가진다.
본 발명은, 광원의 출력의 광학적 품질을 향상시키는 광 여기가능 매체를 포함하는 광원을 제공한다. 광원은, 적어도 제1 및 제2 색, 혹은 적어도 제1, 제2 및 제3 색의 하나 이상의 발광 엘리먼트를 포함하며, 이들 발광 엘리먼트들의 결합된 스펙트럼 파워 분포는 일반적으로, 약 550nm와 약 600nm 사이의 스펙트럼 결손, 예를 들면, 이 영역 내에 위치한 최저치를 갖는 오목 부분을 규정한다. 광원은 또한, 발광 엘리먼트들 중 하나 이상에 의해 방사되는 광의 일부를 흡수하고, 이 범위, 예를 들면 이 범위 내에 규정된 스펙트럼 파워 분포 내의 오목 부분 내에 위치 한 피크를 갖는 상보 스펙트럼 파워 분포에 의해 규정되는 광을 방사하도록 구성 및 배치된 광 여기가능 매체를 포함한다. 발광 엘리먼트들의 스펙트럼 출력과, 광 여기가능 매체의 스펙트럼 출력을 결합함으로써, 광원의 광학적 품질이 향상된다.
광원의 각종 실시예들은 도 4 내지 도 10에 도시되어 있으며, 여기서 동일한 부분들은 동일한 참조 부호를 이용하여 나타낸다. 명확성을 위해, 이하의 설명에서는, 도 4의 실시예를 특히 참조한다. 그러나, 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 이하의 일반적인 설명은, 도 5 내지 도 10의 실시예들과, 본원의 이하에서 인용되는 변형들 및/또는 치환의 서로 다른 수 또는 결합, 및/또는 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 명백하게 될 이러한 다른 변형들을 포함할 수 있는, 본 발명의 다른 실시예들에도 동등하게 적용될 수 있음을 알 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 일반적으로, 각각 엘리먼트들(102, 104, 106)로서 도 4에 도시된, 적어도 세 개의 색 각각의 하나 이상의 발광 엘리먼트를 포함한다. 광원의 발광 엘리먼트들은, 패키지(108) 등의 각자의 패키지들 내에 장착되거나, 혹은 하나 이상의 공유 패키지 내에서 결합될 수 있다. 패키지들(108) 각각은 선택적으로, 발광 엘리먼트들에 의해 방사되는 광의 적어도 일부를 광원의 출력으로 보내기 위한 하나 이상의 렌즈, 확산기, 필터 및/또는 본 기술 분야에 공지된 그 밖의 다른 이러한 광학적 엘리먼트(이에 제한되는 것은 아님)를 포함할 수 있는 주요 출력 옵틱스(primary output optics)를 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 패키지 옵틱스는, 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있는 바와 같이, 다른 광학적 구성이 유사한 효과를 제공할 것으로 간주될 때 필요하지 않을 수 있다.
일반적으로, 발광 엘리먼트들(102, 104, 106)은, 기판 등의 위에서 자신의 각자의 패키지 혹은 공유 패키지(108) 내에 동작가능하게 장착된다. 공유된 구동 메카니즘 및/또는 각자의 구동 메카니즘, 예를 들면, 구동기, 구동 회로 등은 발광 엘리먼트들 및 전원(114)에 동작가능하게 결합되어 발광 엘리먼트들을 구동할 수 있다. 선택적 제어 모듈, 예를 들면 마이크로컨트롤러, 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어의 결합 등도 또한 구동 메카니즘에 포함되어 이에 동작가능하게 결합되어서, 발광 엘리먼트들의 출력 및/또는 광원의 결합된 출력을 제어하고 가능하게는 최적화할 수 있다. 이하에 보다 상세하게 설명될 본 개시물의 일반적 범주 및 특성으로부터 벗어나지 않고 본원에서는 각종 구동 및 선택적 제어 시스템들이 고려될 수 있다.
이들 각자의 패키지 및/또는 공유 패키지(108) 내의 발광 엘리먼트들(102, 104, 106)은, 광원의 광 출력(112)을 일반적으로 규정하는 광원 하우징(110) 등 내에 장착될 수 있다. 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 바와 같이, 하우징(110)은, 각종 광학적 효과를 제공하기 위한 다수의 광학적 및/또는 비광학적 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이들 컴포넌트들은, 원하는 효과를 제공하기 위해 다양하게 결합되어 이용되는 다수의 반사성 표면들, 렌즈들, 확산기들, 필터들 등(이에 제한되는 것은 아님)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 광원은, 도 4 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 세 개 이상의 서로 다른 색의 개별적인 발광 엘리먼트들을 포함하거나, 혹은 본 개시물의 일반적인 범주 및 특성으로부터 벗어나지 않고 이러한 엘리먼트들의 결합, 클러스터, 구성, 덩어리 및/또는 어레이를 포함할 수 있다. 또한, 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 하나 이상의 발광 엘리먼트는, 이들이 동일하거나 혹은 서로 다른 색, 동일하거나 혹은 서로 다른 유형, 및/또는 동일하거나 혹은 서로 다른 사이즈를 가지는 것에 상관없이, 각자의 패키지들, 혹은 하나 이상의 공유 패키지 내에 장착되어 동작될 수 있음을 알 것이다.
또한, 각종 광학적 구성 및/또는 동작 구성이 고려될 수 있다. 즉, 광원은, 도 4 내지 도 9에 도시된 바와 같은, 세 개 이상의 독립적인 발광 엘리먼트들, 각 선택된 색에 대한 이러한 엘리먼트들의 하나 이상의 어레이(예를 들면, 적색 발광 엘리먼트들의 어레이, 녹색 발광 엘리먼트들의 어레이, 및 청색 발광 엘리먼트들의 어레이 등), 혹은 이들의 서로 다른 결합 및/또는 공간적 구성을 포함할 수 있다.
또한, 이와 유사한 광원들이, 각각 제1 및 제2 색(예를 들면, 적색 및 청색)만으로 된 하나 이상의 발광 엘리먼트를 포함하도록 설계되어서, 발광 엘리먼트들 중 하나 이상에 의해 방사되는 광의 일부가 광 여기가능 매체에서 흡수되어 발광 엘리먼트들의 결합된 스펙트럼 파워 분포에 상보적인 스펙트럼 범위로 재방사되게 한다. 예를 들면, 약 550nm와 약 600nm 사이의 스펙트럼 결손은, 발광 엘리먼트들의 결합된 스펙트럼 파워 분포에 의해 나타나서, 광 여기가능 매체에 의해 방사되는 광의 스펙트럼 파워 분포에 의해 상보될 수 있게 된다.
또한, 둘 이상의 광 여기가능 매체의 결합, 혹은 둘 이상의 스펙트럼 기 여(contribution)의 결합을 제공하는 광 여기가능 매체가, 본 개시물의 일반적인 범주 및 특성으로부터 벗어나지 않고 본원에서 고려될 수 있음을 알 것이다. 예를 들면, 광 여기가능 매체 혹은 매체들은, 예를 들면 약 550nm와 600nm 사이에서 나타나는 스펙트럼 결손 내에서 광을 방사하지만, 또한 다른 범위의 가시 스펙트럼 내에서 광을 방사하도록 구성되어서, 이들 영역들 내에서 하나 이상의 발광 엘리먼트로부터의 방사를 상보하거나, 혹은 이들 영역들 내의 또다른 스펙트럼 결손을 다루게 될 수 있다.
결합된 스펙트럼 파워 분포
광원의 발광 엘리먼트들에 의해 방사되는 광은 일반적으로, 예를 들면 광원을 구비한 각자의 발광 엘리먼트 패키지 옵틱스, 광원 출력 옵틱스 및/또는 그 밖의 다른 광학 소자들의 결합을 통해 혼합 및 결합되어서, 실질적으로 결합된 스펙트럼 파워 분포를 발생시킨다. 이 결합된 스펙트럼 파워 분포는, 일반적으로 각 발광 엘리먼트, 이들의 클러스터, 그룹, 덩어리 및/또는 어레이의 스펙트럼/색 기여를 나타내며, 대부분의 경우에, 적어도 부분적으로 광원의 출력의 광학적 품질을 결정한다.
도 1에서, 6500K에서의 일반적인 RGB 스펙트럼이 예시되어 있다. 예를 들어 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드들 등의 용이하게 이용가능한 발광 엘리먼트들의 일반적인 결합을 나타내는 이 결합된 스펙트럼 파워 분포는, 약 550nm와 약 600nm 사이의 일반적인 스펙트럼 결손을 규정한다. 일반적인 관점에서, 본원에서 이 범위 내에 위치되는 최저치 B를 갖는 스펙트럼 오목 부분 A로서 예시적으로 기술되는 이 스펙트럼 결손은, 예를 들면 발광 엘리먼트 기반 RGB 광원들의 비교적 낮은 연색 지수(colour rendering index; CRI)에 대한 주요 기여 팩터들(main contribution factors) 중 하나이다.
본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 서로 다른 색들의 세 개 이상의 발광 엘리먼트들의 다양한 결합은, 이러한 스펙트럼 오목 부분을 생성할 수 있으며, 이에 의해 연색성(colour rendition), 및 이하에서 보다 상세히 정의되는 다른 이러한 광원 출력 품질들과 관련된 유사한 스펙트럼 결손을 갖게 될 수 있다. 예를 들면, 적색 및/또는 오렌지 레드(orange-red), 녹색 및/또는 황록색, 및 시안, 청색 및/또는 청보라색(violet-blue) 발광 엘리먼트들이 서로 다른 피크 출력 파장들(예를 들면, 각각 610-660nm, 500-530nm 및 420-500nm) 내에 있을 수 있다. 그 밖의 다른 유사한 색들도 또한 고려될 수 있다. 또한, 서로 다른 발광 엘리먼트들은 서로 다른 대역폭, 스펙트럼 파워 분포, 및/또는 출력 효율을 가질 수 있으며, 이에 따라 각각이 도 1에 도시된 스펙트럼 특성에 의해 광범위하게 정의되는 결합된 스펙트럼 출력을 생성할 수 있는(즉, 약 550nm 내지 약 600nm 범위 내에서 스펙트럼 오목 부분으로서 본원에서 칭해지는 스펙트럼 결손을 규정할 수 있는) 다수의 가능한 스펙트럼 결합들이 발생될 수 있다.
예를 들면, 약 380nm 내지 약 530nm의 가시광을 발생시킬 수 있는 높은 플럭스(high-flux)의 알루미늄 인듐 갈륨 질화물(aluminium-indium-gallium-nitride; AlInGaN) 발광 엘리먼트들이 이용가능하며, 약 610nm 내지 약 660nm의 가시광을 발생시킬 수 있는 높은 플럭스의 알루미늄 인듐 갈륨 인화물(AlInGaP) 발광 엘리먼트 들이 이용가능하지만, 일반적으로 약 530nm 내지 약 610nm의 영역 내에서 피크 파장들을 갖는 상업적으로 이용가능한 적절한 반도체 발광 엘리먼트들은 존재하지 않는다. 즉, 약 585nm 내지 약 595nm의 영역 내에서 피크 파장들을 갖는 높은 플럭스의 AlInGaP 호박색 발광 엘리먼트들이 이용가능하지만, 이들은 일반적으로, 이러한 발광 엘리먼트의 포맷이, 예를 들어 상대적으로 양호한 연색 지수(CRI) 및/또는 상대적으로 특정한 색 온도가 요망되는 대부분의 응용에 일반적으로 부적절하게 되게 하는 과도한 온도 의존성 및 좁은 스펙트럼 대역폭을 나타낸다.
일 실시예에서, 세 개 이상의 색의 발광 엘리먼트들에 의해 정의되는 스펙트럼 오목 부분은, 약 550nm 내지 약 600nm의 범위 내에 위치한 최저치를 포함한다. 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자가 알 수 있는 바와 같이, 이 최저치는, 로컬 최저치, 혹은 글로벌 최저치로 구성되거나, 혹은 이 범위 내의 이러한 많은 최저치로 구성될 수 있다. 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 명백해지는 바와 같이, 이 범위 밖, 예를 들면 약 650nm를 초과하고 약 420nm 미만에 있거나, 또한 예를 들면 470nm와 500nm 사이에 있는 다른 가시 최저치들도 또한 존재할 수 있다.
다른 실시예에서는, 세 개 이상의 색의 발광 엘리먼트들에 의해 규정되는 스펙트럼 오목 부분은, 약 560nm 내지 약 590nm의 범위 내에 위치한 최저치를 포함한다.
또다른 실시예에서는, 세 개 이상의 색의 발광 엘리먼트들에 의해 규정되는 스펙트럼 오목 부분은, 약 570nm 내지 약 585nm의 범위 내에 위치한 최저치를 포함 한다.
또다른 실시예에서는, 세 개 이상의 색의 발광 엘리먼트들에 의해 규정되는 스펙트럼 오목 부분은, 약 575+/-5nm 혹은 약 580+/-5nm에 위치하는 최저치를 포함한다.
또한, 이용가능한 발광 엘리먼트들의 유형, 및 그 출력 특성의 다양성으로 인해, 본원에 개시 및 예시되는 스펙트럼 오목 부분은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 세 개 이상의 발광 엘리먼트 색들의 주어진 결합에 기인하는 스펙트럼 오목 부분은, 주로 오목 부분에 인접한 피크 출력들을 생성하는 발광 엘리먼트들(즉, 적색 및 녹색)의 스펙트럼 파워 분포에 따라, 거의 대칭인 것으로부터 완전하게 비대칭인 것까지의 범위를 가질 수 있다. 또한, 발광 엘리먼트들에 의해 방사되거나, 혹은 다시 발광 엘리먼트 피크들의 테일 엔드(tail ends)에 의해 발생되는 하나 이상의 측파대의 결과로서, 다양한 파동, 상승 및/또는 딥(dips)이 오목 부분 내에서 명백하게 나타날 수 있다. 이러한 변동은 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 이해될 것이며, 이에 따라 본 개시물의 일반적인 범주 및 특성으로부터 벗어나는 것을 의미하지는 않는다.
또한, 이와 유사한 광원들이, 각각 제1 및 제2 색(예를 들면, 적색 및 청색)만으로 된 하나 이상의 발광 엘리먼트를 포함하도록 설계되어서, 전술한 영역 내에 스펙트럼 결손을 규정하게 되지만, 또한 가시 스펙트럼의 다른 영역들, 즉 이 스펙트럼의 녹색 및/또는 황색 영역들 내에 또다른 스펙트럼 결손을 규정하는 것도 또한 가능하다. 이러한 추가의 결손을 나타내는 상보 스펙트럼 파워 분포는, 예를 들면, 추가의 광 여기가능 매체, 혹은 또한 예를 들면, 다양한 피크 방사를 나타내는 통상의 광 여기가능 매체를 통하여 제공될 수 있다. 이러한 광 여기가능 매체는 또한, 예를 들면 주어진 가시 스펙트럼의 영역에서 광을 방사하는 하나 이상의 상대적으로 약한 발광 엘리먼트들(예를 들면, 녹색, 황색 및/또는 호박색/주황색 발광 엘리먼트들 등)로부터의 방사를 보충하는 것이 이로울 수 있다.
광 여기가능 매체
발광 엘리먼트들의 결합된 스펙트럼 출력에 의해 규정되는 스펙트럼 결손 및/또는 오목 부분 내의 스펙트럼 성분의 부족을 보상하고, 이에 의해 광원의 출력 품질을 향상시키기 위해, 인광체 등의 광 여기가능 매체가 광원 내에 포함되며, 발광 엘리먼트들 중 하나 이상에 의해 펌핑되도록 구성된다. 본 발명의 다른 실시예들에 따른 광 여기가능 매체의 예시적인 위치들 및 구성들을 나타내는 도 4 내지 도 10에서, 거기에, 혹은 그 내부에 광 여기가능 매체가 적용 및/또는 장착되는 컴포넌트 혹은 그 일부의 쉐이딩(shading)으로서, 광 여기가능 매체가 예시되며, 이들 각각은 참조 부호 116, 216, 316, 416, 516, 616 및 716으로 표시되어 있다.
본원에서 원하는 효과를 제공할 것으로 간주될 수 있는 복수의 공지된 인광성 화합물들(phosphorescent compounds) 및 화합물 페밀리(compound families)가 존재하며, 더욱 많은 유사한 것이 발견되기를 기다리고 있다. 예를 들면, 본 컨텍스트에 적용가능한 인광체 페밀리들은, 황화물, 산화물, 알루민산염, 규산염, 질화물, 샐리온(salions), 붕산염, 인산염, 양자점 나노크리스탈(quantum dot nanocrystals), 및 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 이해될 수 있는 그 밖의 다른 이러한 페밀리들을 포함할 수 있다(이에 제한되는 것은 아님). 인광성 화합물들의 특정 예는, YAG:Ce, TAG:Ce, 다양한 술포셀레늄화물(sulfoselenides) 및 규산염, 및 그 피크 파장들이 스펙트럼 오목 부분의 영역 내에 있는 양자점 나노크리스탈을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 그 밖의 다른 이러한 화합물들 및 물질들은, 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 명백할 것이다.
일 실시예에서, 광 여기가능 매체는, 그 피크 파장이 광 여기 매체의 피크 여기 파장에 근접하게 매칭되는 발광 엘리먼트에 광학적으로 결합되어 있다. 이 파장은, 발광 엘리먼트의 특정 사항에 따라 달라질 것이며, 예를 들면, 각각 업 변환 인광체 및 다운 변환 인광체 등의, 다운 변환 매체에 대한 자외선, 청색 및/또는 녹색 대역들, 및 업 변환 매체에 대한 적색 또는 적외선 대역 내에서 선택될 수 있다.
본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자가 알 수 있는 바와 같이, 하나 이상의 서로 다른 색의 하나 이상의 발광 엘리먼트가 광 여기가능 매체를 여기(예를 들면, 펌핑)시키는 데에 이용될 수 있다. 예를 들면, 적색, 녹색 및 청색 발광 엘리먼트들이 이용되는 일 실시예에서, 청색 발광 엘리먼트(들)는, 광 여기가능 매체에 대한 펌프 및 광원 출력의 컴포넌트 양쪽 모두로서 작용한다. 다른 실시예에서는, 청색 및 녹색 발광 엘리먼트들 양쪽 모두가 펌프로서 이용될 수 있다. 또다른 실시예에서는, 추가의 UV 발광 엘리먼트가, 배타적으로, 혹은 청색 및/또는 녹색 발광 엘리먼트들과 결합하여 펌프로서 이용될 수 있다. 또다른 실시예에서는, 적색 및/또는 IR 발광 엘리먼트가 광 여기가능 매체를 펌핑 및 업 변환하는데에 이용된다.
광 여기가능 매체의 펌프가 스펙트럼 가시 부분에서 선택되는 일 실시예에서, 펌프는, 이중 목적, 즉 1) 예를 들면 광원 출력의 청색, 녹색, 및/또는 적색 기여를 제어하는 것, 및 2) 광 여기가능 매체를 펌핑하는 것을 수행할 수 있다. 이 실시예는, UV 또는 IR 발광 엘리먼트 등의 하나 이상의 개별적인 펌프 발광 엘리먼트로서 더 적은 수의 발광 엘리먼트가 필요하게 되지 않을 것을 요구한다. 이 실시예에서, 청색, 녹색 및/또는 적색 출력과 광 여기가능 매체 출력을 결합시키는 것으로 인해, 하나 이상의 다른 색에 대한 그들의 각각의 강도가 또한 연결될 수 있다.
펌프 발광 엘리먼트가 스펙트럼의 가시 부분 이외의 부분, 예를 들면, 자외선, 근자외선, IR, 혹은 근IR에서 선택되는 일 실시예에서, 광 여기가능 매체의 출력이 다른 색의 출력에 연결되지 않을 때 색 제어가 향상될 수 있다.
일반적으로, 광 여기가능 매체의 스펙트럼 파워 분포는, 발광 엘리먼트들의 결합된 스펙트럼 출력에 의해 규정되는 스펙트럼 오목 부분 내에 위치한 피크 출력을 가질 것이다. 예를 들면, 일 실시예에서, 피크는 약 550nm와 약 600nm 사이에 위치될 수 있다. 다른 실시예에서는, 피크는 약 560nm와 약 590nm 사이에 위치될 수 있다. 또다른 실시예에서는, 피크는 약 570nm와 585nm 사이에 위치될 수 있다. 또다른 실시예에서, 피크는, 약 575+/-5nm 혹은 약 580+/-5nm에 위치될 수 있다.
다른 실시예들에서, 광 여기가능 매체, 혹은 이들의 결합은 또한, 가시 스펙 트럼의 다른 영역 내에 위치되는 피크 출력을 포함하여서, 예를 들면 광원의 결합된 스펙트럼 출력의 추가의 스펙트럼 결손을 나타내거나, 혹은 다시 주어진 색(예를 들면, 녹색, 황색 및/또는 호박색/주황색 발광 엘리먼트)의 하나 이상의 발광 엘리먼트의 출력을 보충하게 될 것이다.
또한, 광 여기가능 매체는, 협대역 광 여기가능 매체 혹은 광대역 광 여기가능 매체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 협대역 광 여기가능 매체는, 그 반치폭(half-width)이 스펙트럼 오목 부분의 반치폭보다 작고, 하나 이상의 발광 엘리먼트의 반치폭보다 작고/작거나 모든 발광 엘리먼트들의 반치폭보다 작은 스펙트럼 출력을 포함할 수 있다. 이러한 협대역 광 여기가능 매체는, 스펙트럼 오목 부분의 일반적인 주변 내에서 광원에 대한 정확한 스펙트럼 기여를 제공할 수 있다.
한편, 혹은 협대역 광 여기가능 매체과 결합하여, 광대역 광 여기가능 매체가, 그 반치폭이 발광 엘리먼트들 중 하나 이상의 반치폭보다 크며, 모든 발광 엘리먼트들의 반치폭보다 크며/크거나 스펙트럼 오목 부분의 반치폭보다 큰 스펙트럼 출력을 포함할 수 있다. 이러한 광대역 광 여기가능 매체는, 스펙트럼 오목 부분의 일반적인 주변부 내에서 광원에 대한 스펙트럼 기여를 제공하고, 다른 스펙트럼 영역 내의 광원의 스펙트럼 기여를 보충하는 것 양쪽 모두를 행할 수 있다. 예를 들면, 광대역 광 여기가능 매체는, 진한 적색의 광원의 스펙트럼 성분을 증가시키는 데에 이용될 수 있으며, 여기서 일반적인 발광 다이오드들은 종종 결손된다. 그 밖의 다른 이러한 고려사항들은 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 명백하다.
광 여기가능 매체를 하나 이상의 펌프 발광 엘리먼트에 광학적으로 결합시키기 위해, 다양한 구성들이 고려될 수 있다. 일 실시예에서, 광 여기가능 매체는, 제조 단계에서 펌프 발광 엘리먼트 패키지의 렌즈 내에 삽입된다(예를 들면, 도 4 및 도 8 참조). 이로 인해, 렌즈가 광 방사기 자체로 작용하게 된다. 이러한 구성의 몇몇 이점은, 발광 엘리먼트들이 장착되는 PCB 내에 추가의 열이 도입되지 않을 수 있으며, 발광 엘리먼트들 및 광 여기가능 매체의 출력 색들이 잘 혼합될 수 있다는 사실을 포함한다. 또한, 상승된 온도에 반복적으로 노출되어 일부 광 여기가능 매체(예를 들면, 양자점 인광체 등)가 열화되기 때문에, 일반적으로 광을 흡수하고 동작 동안 가열되는 발광 엘리먼트로부터 이러한 광 여기가능 매체를 떨어뜨려 놓는 것이 수명 및 이러한 매체의 속성을 연장시킬 수 있다. 다른 예에서는, 광 여기가능 매체가 렌즈 자체의 에지 혹은 표면에 적용될 수 있다(예를 들면, 도 5 참조). 이 실시예는, 예를 들면 광 여기가능 매체에 의해 방사되는 광의 포커싱을 행하기 위한 보정 옵틱스에 대한 필요성을 감소시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 광 여기가능 매체는, 펌프 발광 엘리먼트(들) 바로 위에, 예를 들면 LED 다이 등의 위에 바로 배치된다.
다른 실시예에서는, 광 여기가능 매체는, 발광 엘리먼트 패키지 등의 인캡슐런트 물질(encapsulant material) 내에 삽입된다.
또다른 실시예에서는, 광 여기가능 매체는, 예를 들면 광원 하우징 내의 외부 투과 플레이트 상에 배치될 수 있다(예를 들면, 도 7, 9 및 10 참조). 이에 따라, 광원을 두 가지 모드로 동작시킬 수 있는데, 그 첫 번째는 그 플레이트를 포함 하여서 출력 품질을 향상시킬 수 있으며, 반면에 그 두 번째에서는 그 플레이트를 포함하지 않아서 더 낮은 출력 품질을 제공할 것이다. 또한, 이 실시예는 발광 엘리먼트들을 교체하지 않고 광 여기가능 매체를 교체하는 이점을 제공할 수 있다. 예를 들면, 광 여기가능 매체의 저하가 발광 엘리먼트들의 저하를 초과하는 경우, 광 여기가능 매체를 새로운 것으로 교체하는 것을 고려할 수 있다.
또한, 광 여기가능 매체를, 발광 엘리먼트들과는 개별적인 컴포넌트에 적용함으로써, 광 여기가능 매체에 행해지는 가열이 감소되어 그 수명이 연장될 수 있다. 일반적으로, 원격 컴포넌트 위에 배치되거나 혹은 그 내에 배치될 때 광 여기가능 매체에 행해지는 온도 범위는 종종, 발광 엘리먼트 다이 혹은 칩 상에 바로 배치되는 경우에 겪게 되는 온도 범위보다 훨씬 적다. 예를 들면, 발광 엘리먼트 인캡슐런트가 견뎌야 하는 온도 범위는 약 -40℃ 내지 260℃이며, 반면에 원격 컴포넌트가 견뎌야 하는 온도 범위는 일반적으로 약 -40℃ 내지 60℃이다. 특정 광 여기가능 매체는 온도 변화에 크게 영향받기 때문에, 이 실시예는, 이러한 온도 감응 매체를 이용할 때 유용하게 될 수 있다. 예를 들면, 동작 온도가 약 100℃에서 250℃로 증가할 때 YAG 인광체의 효율은 40%만큼 감소한다. 이에 따라, 광원의 원격 컴포넌트 상에 배치되는 광 여기가능 매체를 포함하는 실시예는 이러한 문제를 회피할 수 있다.
광원 내의 그 밖의 다른 이러한 광 여기가능 매체 구성도 또한 고려될 수 있다. 예를 들면, 광 여기가능 매체는, 광원의 출력 옵틱스(예를 들면, 도 6 참조), 하우징, 혹은 하나 이상의 펌프 발광 엘리먼트에 의해 방사되는 광의 적어도 일부 를 수광하도록 위치된 광원의 다른 부분에 적용될 수 있다. 광 여기가능 매체가 투과 모드에서 이용되도록 배치되는 본 발명의 일 실시예에서, 광 여기가능 매체는 에폭시 등과 같은 투과 매체에서 산재될 수 있으며, 반면에, 반사 모드에서 이용되도록 배치될 때, 이는 예를 들면 알루미늄으로 처리된 아크릴 등과 같은 미러 표면에 적용될 수 있다. 이들 및 그 밖의 다른 이러한 변형은 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 명백하며, 이에 따라 이들은 본 개시물의 일반적인 범주 및 특성으로부터 벗어나는 것을 의미하는 것은 아니다.
광학적 품질
위에서 제시한 바와 같이, 광원은, 적어도 제1, 제2 및 제3 색들 각각의 하나 이상의 발광 엘리먼트만을 이용하여 이용가능하게 되는 것에 비해 향상된 출력 광학적 품질을 제공한다. 일반적으로, 광원의 광학적 품질은, 광원의 스펙트럼 품질, 즉 원하는 특성을 가지며/가지거나 물체를 조명하는 데에 이용될 때 바람직한 결과를 발생시키는 출력 스펙트럼 파워 분포를 생성할 수 있는 광원의 능력으로서 정의될 수 있다. 광원의 출력 품질의 의미 내에 통상적으로 포함되는 이러한 특성/결과는, 출력 색도, 색 온도, CRI, 색 품질, 효율, 및 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있는 그 밖의 다른 이러한 광학적/동작적 품질을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들면, 일 실시예에서, 광원의 출력 품질은, 그 CRI에 의해 정의되며, 여기서 광 여기가능 매체에 의해 방사되는 광과 발광 엘리먼트들에 의해 방사되는 광의 결합이 광원의 CRI를 증가시킨다. 예 7 및 8(도 2 및 도 3 각각을 참조)에 서, 광대역 및 협대역 광 여기가능 매체 각각을 포함하는 광원에 대해 이러한 개선이 보고되어 있다. 이들 광원들 각각은, 적어도 세 개의 색들 각각의 하나 이상의 발광 엘리먼트들과, 발광 엘리먼트들에 의해 방사된 광의 일부를 흡수하고 약 550nm 내지 약 600nm의 범위 내에 위치한 피크 파장의 광을 재방사하도록 구성된 광 여기가능 매체를 포함한다.
본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 본원에서 개시된 바와 같이, 이러한 광 여기가능 매체와, 적어도 제1, 제2 및 제3 색의 발광 엘리먼트들과 결합시킴으로써 유사한 방식으로 다른 출력 품질들이 영향을 받을 수 있음을 용이하게 알 것이다. 예를 들면, 서로 다른 색의 발광 엘리먼트들의 상대적 강도들을 조정하여서, 또한 광 여기가능 매체에 의해 방사되는 광의 상대적인 강도를 조정함으로써, 광원의 출력 색도, 색 온도, CRI, 효율 및/또는 색 품질이, 광 여기가능 매체가 없었을 때보다 더 큰 결과를 갖도록 조정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 광원은, 광원의 출력을 모니터링하고, 선택적으로 각종 발광 엘리먼트들, 이들의 그룹들, 어레이들 혹은 클러스터들의 각각의 출력들을 조정하여 실질적으로 원하는 출력 품질을 유지하는 피드백 시스템을 더 포함한다. 예를 들면, 광원은, 광원의 스펙트럼 출력을 검출하고 이들 측정치들을 광원 모니터링 및 제어 모듈(예를 들면, 마이크로컨트롤러, 통합된 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어, 등)에 전송하기 위한 하나 이상의 광학적 센서들을 포함할 수 있다. 그 후, 이 모니터링 및 제어 모듈은, 발광 엘리먼트들에 제공되는 구동 전류를 조정하여서 광원의 결합된 출력을 조정할 수 있다.
예를 들면, 전술한 바와 같이, 광원은, 적어도 제1, 제2 및 제3 색의 각각의 하나 이상의 발광 엘리먼트, 및 발광 엘리먼트들 중 하나 이상에 의해 방사되는 광의 일부를 흡수하고 발광 엘리먼트들의 결합된 출력에 의해 정의되는 스펙트럼 오목 부분 내의 광을 방사하도록 구성 및 배치되는 광 여기가능 매체를 포함할 수 있다. 광원의 출력을 검출하도록 구성된 선택적 감지 엘리먼트를 이용함으로써, 발광 엘리먼트들에 의해, 그리고 간접적으로 광 여기가능 매체에 의해 제공되는 스펙트럼 출력이 조정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 적색, 녹색 및 청색 발광 엘리먼트들, 및 청색 발광 엘리먼트에 의해서만 트리거(trigger)되는 광 여기가능 매체를 이용함으로써, 광원의 스펙트럼 출력은, 적색, 녹색 및 청색 발광 엘리먼트들의 출력 강도를 독립적으로 조정하고 청색 강도의 조정을 통해 광 여기가능 매체의 강도를 간접적으로 조정함으로써 조정될 수 있다. 적색, 녹색 및 청색 발광 엘리먼트들, 및 청색 및 녹색 발광 엘리먼트들 양쪽 모두에 의해 트리거되는 광 여기가능 매체를 이용함으로써, 광원의 스펙트럼 출력은, 적색, 녹색 및 청색 발광 엘리먼트들의 출력 강도를 독립적으로 조정하고 녹색 및 청색 강도들의 조정을 통해 광 여기가능 매체의 강도를 조정함으로써 조정될 수 있다. 그 밖의 다른 이러한 결합은 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 명백하다.
다른 실시예에서는, 광원은, 세 개의 가시 발광 엘리먼트 색(예를 들면, 적색, 녹색 및 청색)과, 하나의 부분적으로 혹은 완전히 가시불가능한 발광 엘리먼트(예를 들면, UV, 근 UV, IR, 근 IR 등)를 포함하여서, 광 여기가능 매체의 출력 강도가 가시 발광 엘리먼트들의 강도에 연결되지 않게 될 수 있다. 이 실시예는, 네 개의 독립적으로 조정가능한 출력들을 제공할 수 있기 때문에, 더 큰 다양성 및/또는 조정가능성을 제공할 수 있다. 예를 들면, 각 발광 엘리먼트의 상대적인 강도는, 광 여기가능 매체에 의해 제공되며 UV 혹은 근 UV 발광 엘리먼트에 의해 유지되는 실질적으로 일정한 백그라운드 스펙트럼 파워 분포에 대해 상대적으로 조정될 수 있다. 대안적으로는, 이 백그라운드 스펙트럼 파워 분포도 또한 조정될 수 있다. 선택적으로 모니터링되는 광원 출력의 함수로서 각 엘리먼트의 상대적인 강도를 조정함으로써 광원의 출력의 광학적 품질에 대한 더 큰 제어가 행해질 수 있다.
전술한 실시예들 및 그 밖의 다른 이러한 실시예들 각각에서, 광원의 출력 품질은, 적어도 부분적으로 광 여기가능 매체의 출력에 대해 상대적인 이들 조정으로 인해, 원하는 출력 품질로 조정되고 실질적으로 발광 엘리먼트 출력의 조정가능성에 의해 유지될 수 있다. 다르게는 출력 피드백 메카니즘 혹은 시스템으로 칭해지는 이 선택적 모니터링 및 제어 시스템은, 이용 동안 원하는 광원 출력 품질을 유지하는 것을 도울 수 있다. 발광 엘리먼트 및/또는 광 여기가능 매체의 출력은 사용 동안 혹은 시간이 지남에 따라 변경될 수 있기 때문에(예를 들면, 열 효과, 에이징(ageing) 효과 등), 이러한 선택적인 모니터링 및 제어 시스템들을 이용함으로써 원하는 출력 품질을 더 양호하게 유지할 수 있게 될 수 있다. 예를 들면, 발광 엘리먼트들 중 하나 이상, 혹은 또한 광 여기가능 매체의 출력 스펙트럼 파워 분포가 변경되는 경우, 그 출력은 원하는 출력 품질을 제공하도록 조정될 수 있다. 이는 또한, 예를 들면 서로 다른 색 온도들에 대한 원하는 색 품질(예를 들면, CRI, CQS 등)을 유지하기를 원할 때 적용가능할 수 있다. 이에 따라, 서로 다른 출력 품질 특성을 요구하고, 동일한 세트의 발광 엘리먼트들 및 광 여기가능 매체를 이용하는 서로 다른 응용에 대해 동일한 광원이 이용될 수 있다.
본 발명에 대해 이하 특정 예들을 참조하여 설명하기로 한다. 이하의 예들은 본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 것이며 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하려는 것은 아님을 알 것이다.
예들
예 1:
이제 도 4를 참조하여, 전반적으로 참조 부호 100으로 칭해지는, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원에 대해 이하에서 설명한다. 광원(100)은 일반적으로, 각각 엘리먼트들(102, 104, 106)과 같은, 적어도 제1, 제2 및 제3 색, 예를 들면 적색, 녹색 및 청색(RGB) 각각의 하나 이상의 발광 엘리먼트를 포함한다. 발광 엘리먼트들(102, 104, 106)은, 광원 하우징(110) 등의 내에 그 자체가 장착되는 패키지(108)와 같은 각각의 패키지들 내에 장착된다.
패키지들(108)은 일반적으로, 발광 엘리먼트들(102, 104, 106)에 의해 방사되는 광의 적어도 일부의 방향 지시를 위한 주요 출력 옵틱스를 제공한다. 이러한 출력 옵틱스는, 하나 이상의 렌즈, 확산기, 필터 및/또는 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있는 그 밖의 다른 이러한 광학 소자들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
하우징(110)은 일반적으로, 내부 공동을 규정하는 본체를 포함하는데, 그 내부에는 발광 엘리먼트들(102, 104, 106)이 장착되어 동작하며, 또한 출력(112)을 포함한다. 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 바와 같이, 하우징(110)은, 각종 광학적 효과를 제공하기 위한 다수의 광학적 및/또는 비광학적 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이들 컴포넌트들은, 원하는 효과를 제공하기 위해 서로 다르게 결합되어 이용되는 하나 이상의 반사 표면, 렌즈, 확산기, 필터 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
광원(100)은, 서로 다른 색의 세 개의 개별적인 발광 엘리먼트들을 포함하는 것으로 예시되어 있지만, 이러한 엘리먼트들의 결합, 클러스터, 구성, 덩어리 및/또는 어레이도 또한 본 개시물의 일반적인 범주 및 특성으로부터 벗어나지 않고 고려될 수 있다. 또한, 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 하나 이상의 발광 엘리먼트는, 이들이 동일한 색 혹은 서로 다른 색인지, 동일한 유형 혹은 서로 다른 유형인지, 및/또는 동일한 사이즈 혹은 서로 다른 사이즈인지에 관계없이, 본원에 예시된 바와 같은 각각의 패키지들(108), 혹은 하나 이상의 공유 패키지 내에 장착되어 동작할 수 있음을 알 것이다.
또한, 각종 광학적 및/또는 동작적 구성이 고려될 수 있다. 즉, 광원(100)은, 본원에서 예시된 바와 같이, 서로 다른 결합 및/또는 공간적 구성으로 된, 각각의 선택된 색에 대한 세 개 이상의 독립적인 발광 엘리먼트들, 혹은 이러한 엘리먼트들의 하나 이상의 어레이들(예를 들면, 적색 발광 엘리먼트들의 어레이, 녹색 발광 엘리먼트들의 어레이 및 청색 발광 엘리먼트들의 어레이 등)을 포함할 수 있 다.
발광 엘리먼트들(102, 104, 106)은 일반적으로 기판 등의 위의 그들 각각의 하우징들(108) 내에 장착된다. 공유된 구동 수단 및/또는 각자의 구동 수단, 예를 들면 구동기, 구동 모듈, 구동 회로 등은, 예를 들면 그들 각자의 기판들을 통하여 전원(114) 및 발광 엘리먼트들(102, 104, 106) 사이에 동작가능하게 결합되어서, 발광 엘리먼트들(102, 104, 106)을 구동한다. 마이크로컨트롤러 등의 선택적 제어 수단도 또한 구동 수단에 포함되어 이에 동작가능하게 결합되어서, 발광 엘리먼트들(102, 104, 106)의 출력을 제어하고, 가능하게는 최적화한다. 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 바와 같이, 본 개시물의 일반적인 범주 및 특성으로부터 벗어나지 않고 각종 구동 및 선택적 제어 수단이 본원에서 고려될 수 있으며, 이에 따라 본원에서는 더 이상 설명될 필요가 없다.
일반적으로, 발광 엘리먼트들(102, 104, 106)의 결합된 스펙트럼 파워 분포는, 도 1에서 나타낸 일반적 프로파일, 즉 각각의 발광 엘리먼트 색에 대응하는 세 개의 피크 출력들의 결합과, 적색 및 녹색 피크들 사이의 스펙트럼 오목 부분 A를 가질 수 있다.
스페트럼 오목 부분 내의 스펙트럼 성분의 결핍을 보상하여서, 광원(100)의 출력 품질을 향상시키기 위해, 인광체 등의 광 여기가능 매체(116)가 청색 발광 엘리먼트(106)의 패키지(108) 내에 삽입된다. 이에 따라, 발광 엘리먼트(106)에 의해 방사되는 청색 광은 광 여기가능 매체(116)에 의해 흡수되어, 광원의 출력 품질의 향상에 이바지하는 범위 내에서 재방사될 수 있다. 예를 들면, 광 여기가능 매 체(116)의 방사는, 오목 부분 A 내에 위치된 피크를 갖는 협대역 혹은 광대역 스펙트럼 성분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 피크는, 약 550nm와 약 600nm 사이의 범위, 약 560nm와 약 590nm 사이의 범위, 약 570nm와 약 585nm 사이의 범위, 혹은 그 밖의 다른 유사한 범위들 내에 있을 수 있다.
광 여기가능 매체는, 예를 들면, 녹색 발광 엘리먼트, 적색 발광 엘리먼트 및/또는 청색 및 녹색 발광 엘리먼트들의 결합에 의해 여기되도록(예를 들면, 펌핑되도록) 동등하게 선택될 수 있음을 알 것이다.
예 2:
이제 도 5를 참조하여, 전반적으로 참조 부호 200으로 칭해지는, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원에 대해 이하 설명한다. 광원(200)은, 예 1의 광원(100)과 매우 유사하게 설계되어 동작할 수 있다. 이는 일반적으로, 각각 엘리먼트들(202, 204, 206)과 같은, 적어도 제1, 제2 및 제3 색, 예를 들면 적색, 녹색 및 청색(RGB) 각각의 하나 이상의 발광 엘리먼트를 포함하며, 이들은 광원 하우징(210) 등의 내에 그 자체가 장착되는 각자의 패키지 및/또는 공유 패키지들(208) 내에 장착된다.
그러나, 이 예에서는, 인광체 등의 광 여기가능 매체(216)는, 청색 발광 엘리먼트의 패키지(208)의 내부 및/또는 외부 표면 상에 제공된다. 예를 들면, 청색 발광 엘리먼트(206)의 패키지(208)가 주요 출력 렌즈를 규정하는 경우, 광 여기가능 매체(216)는 이 렌즈의 외부 표면 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 발광 엘리먼트(206)에 의해 방사되는 청색 광은, 광 여기가능 매체(216)에 의해 흡수되고 광 원의 출력 품질의 향상에 이바지하는 범위 내에서 재방사될 수 있다. 예를 들면, 광 여기가능 매체(216)의 방사는 또한, 도 1의 오목 부분 A, 즉 전술한 예 1에서 정의된 바와 같은 범위 내에 위치하는 피크를 갖는 협대역 혹은 광대역 스펙트럼 성분을 포함할 수 있다.
또한, 광 여기가능 매체는, 예를 들면, 녹색 발광 엘리먼트, 적색 발광 엘리먼트 및/또는 청색 및 녹색 발광 엘리먼트들의 결합에 의해 여기되도록(예를 들면, 펌핑되도록) 동등하게 선택될 수 있음을 알 것이다.
예 3:
이제 도 6을 참조하여, 전반적으로 참조 부호 300으로 칭해지는, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원에 대해 이하에 설명한다. 광원(300)은 예 1의 광원(100)과 매우 유사하게 설계되어 동작할 수 있다. 이는 일반적으로, 각각 엘리먼트들(302, 304, 306)과 같은, 적어도 제1, 제2 및 제3 색, 예를 들면 적색, 녹색 및 청색(RGB) 각각의 하나 이상의 발광 엘리먼트를 포함하며, 이들은 광원 하우징(310) 등의 내에 그 자체가 장착되는 각자의 패키지 및/또는 공유 패키지들(308) 내에 장착된다.
그러나, 이 예에서는, 인광체 등의 광 여기가능 매체(316)는, 하우징(310)의 출력(312)의 내부 및/또는 외부 표면 상에 제공되거나, 혹은 또한 하우징(310)의 출력(312) 내에 삽입된다. 예를 들면, 광원 출력(312)이 주요 혹은 보조 출력 렌즈를 규정하는 경우, 광 여기가능 매체(316)는, 이 렌즈의 내부 및/또는 외부 표면 상에 배치될 수 있으며/있거나 이 렌즈 내에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 발광 엘 리먼트(306)에 의해 방사되는 청색 광은, 이것이 출력(312)에 도달하여 광원의 출력 품질의 향상에 이바지하는 범위 내에서 재방사될 때 광 여기가능 매체(316)에 의해 흡수될 수 있다. 예를 들면, 광 여기가능 매체(316)의 방사는 또한, 도 1의 오목 부분 A, 즉 전술한 예 1에서 규정된 바와 같은 범위 내에 위치한 피크를 갖는 협대역 또는 광대역 스펙트럼 성분을 포함할 수 있다.
또한, 광 여기가능 매체는, 예를 들면, 녹색 발광 엘리먼트, 적색 발광 엘리먼트 및/또는 청색 및 녹색 발광 엘리먼트들의 결합에 의해 여기되도록(예를 들면, 펌핑되도록) 동등하게 선택될 수 있음을 알 것이다.
예 4:
이제 도 7을 참조하여, 전반적으로 참조 부호 400으로 칭해지는, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원에 대해 이하에 설명한다. 광원(400)은 예 1의 광원(100)과 매우 유사하게 설계되어 동작할 수 있다. 이는 일반적으로, 각각 엘리먼트들(402, 404, 406)과 같은, 적어도 제1, 제2 및 제3 색, 예를 들면 적색, 녹색 및 청색(RGB) 각각의 하나 이상의 발광 엘리먼트를 포함하며, 이들은 광원 하우징(410) 등의 내에 그 자체가 장착되는 각자의 패키지 및/또는 공유 패키지들(408) 내에 장착된다.
그러나, 이 예에서는, 인광체 등의 광 여기가능 매체(416)는, 하우징(410) 내에 배치되는 개별적인 엘리먼트로서 제공되어서, 발광 엘리먼트(406)에 의해 방사되는 청색 광이 광 여기가능 매체(416)에 의해 흡수되어 광원의 출력 품질을 향상시키는 데에 이바지하는 범위 내에서 재방사될 수 있게 된다. 예를 들면, 광 여 기가능 매체(416)의 방사는 또한, 도 1의 오목 부분 A, 즉 전술한 예 1에서 정의된 바와 같은 범위 내에 위치하는 피크를 갖는 협대역 혹은 광대역 스펙트럼 성분을 포함할 수 있다.
또한, 광 여기가능 매체는, 예를 들면, 녹색 발광 엘리먼트, 적색 발광 엘리먼트 및/또는 청색 및 녹색 발광 엘리먼트들의 결합에 의해 여기되도록(예를 들면, 펌핑되도록) 동등하게 선택될 수 있음을 알 것이다.
예 5:
이제 도 8을 참조하여, 전반적으로 참조 부호 500으로 칭해지는, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원에 대해 이하에 설명한다. 광원(500)은 예 1의 광원(100)과 매우 유사하게 설계되어 동작될 수 있다. 이는 일반적으로, 각각 엘리먼트들(502, 504, 506)과 같은, 적어도 제1, 제2 및 제3 색, 예를 들면 적색, 녹색 및 청색(RGB) 각각의 하나 이상의 발광 엘리먼트를 포함하며, 이들은 광원 하우징(510) 등의 내에 그 자체가 장착되는 각자의 패키지 및/또는 공유 패키지들(508) 내에 장착된다.
그러나, 이 예에서는, 광원(500)은 제4 색의 하나 이상의 추가의 발광 엘리먼트, 예를 들면 하나 이상의 자외선(UV) 혹은 적외선(IR) 발광 엘리먼트들(509)과, 추가의 발광 엘리먼트(들)((509)의 하우징 내에 삽입되는, 인광체 등의 광 여기가능 매체(516)를 더 포함한다. 이에 따라, 발광 엘리먼트(들)(509)에 의해 방사되는 UV 혹은 IR 광은, 광 여기가능 매체(516)에 의해 흡수되고, 광원의 출력 품질에 이바지하는 범위 내에서 재방사될 수 있다. 예를 들면, 광 여기가능 매 체(516)의 방사는 또한, 도 1의 오목 부분 A, 즉 전술한 예 1에서 정의된 바와 같은 범위 내에 위치하는 피크를 갖는 협대역 혹은 광대역 스펙트럼 성분을 포함할 수 있다.
광 여기가능 매체는, 녹색 발광 엘리먼트 및/또는 청색 발광 엘리먼트와 추가의 UV 발광 엘리먼트(들)의 결합, 혹은 적색 발광 엘리먼트 및 추가의 IR 발광 엘리먼트(들)의 결합에 의해 여기되도록(예를 들면, 펌핑되도록) 동등하게 선택되며, 예를 들면 도 6 및 도 7의 예들에서 나타낸 바와 같이 이러한 결합에 의한 이것의 여기를 허용하도록 배치될 수 있음을 알 것이다.
예 6:
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 여기가능 매체를 포함하는 RGB 광원의 스펙트럼 출력의 그래픽 표시를 제공한다. 광 여기가능 매체는 일반적으로, 청색 및/또는 녹색 발광 엘리먼트들(즉, 각각 약 470nm와 약 520nm의 피크 출력들), 혹은 UV 및/또는 근 UV 발광 엘리먼트에 의해 방사되는 광의 일부가 흡수되고, 약 550nm와 약 600nm 사이, 약 560nm와 약 590nm 사이, 약 570nm와 약 585nm 사이, 혹은 약 575+/-5nm 혹은 약 580+/-5nm에 위치하는 피크를 갖는 광대역 출력으로서 재방사되도록 배치된다. 최저치 B를 갖는 스펙트럼 오목 부분 A를 나타내는 RGB 광원의 출력을 나타내는 도 1의 스펙트럼 출력과 비교할 때, 광 여기가능 매체에 의해 방사되는 광대역 스펙트럼 파워 분포의 피크는 이 오목 부분 내에 해당되어서, 이 영역 내의 광원의 스펙트럼 성분을 증가시키게 된다. 또한, 광 여기가능 매체의 광대역 특성으로 인해, 스펙트럼 출력은, 스펙트럼 성분이 결손 및/또는 결핍된 다른 영역들, 즉 약 650nm를 초과하는 원(far) 적색 영역 내에서 증가하게 된다. 결과적으로, 광원의 출력 품질은, 스펙트럼 출력의 재분포에 의해 향상된다. 이 예에서, 이 광원의 CRI는, 광대역 광 여기가능 매체가 이용될 때 47에서 63으로 증가된다.
예 7:
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 여기가능 매체를 포함하는 RGB 광원의 스펙트럼 출력의 그래픽 표시를 제공한다. 광 여기가능 매체는 일반적으로, 청색 및/또는 녹색 발광 엘리먼트들(즉, 각각 약 470nm와 약 520nm의 피크 출력들을 가짐), 혹은 UV 및/또는 근 UV 발광 엘리먼트에 의해 방사되는 광의 일부가 흡수되고, 약 550nm와 약 600nm 사이, 약 560nm와 약 590nm 사이, 약 570nm와 약 585nm 사이, 혹은 약 575+/-5nm 혹은 약 580+/-5nm에 위치하는 피크를 갖는 협대역 출력으로서 재방사되도록 배치된다. 최저치 B를 갖는 스펙트럼 오목 부분 A를 나타내는 일반적인 RGB 광원의 출력을 나타내는 도 1의 스펙트럼 출력과 비교할 때, 광 여기가능 매체에 의해 방사되는 협대역 스펙트럼 파워 분포의 피크는 이 오목 부분 내에 해당되어서, 광원의 출력 품질을 향상시키게 된다. 이 예에서, 이 광원의 CRI는, 협대역 광 여기가능 매체가 이용될 때 47에서 79로 증가된다.
예 8:
이제 도 9를 참조하여, 전반적으로 참조 부호 600으로 칭해지는, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원에 대해 이하에 설명한다. 광원(600)은 예 1의 광원(100)과 매우 유사하게 설계되어 동작할 수 있다. 이는 일반적으로, 각각 엘리먼트들(602, 604, 606)과 같은, 적어도 제1, 제2 및 제3 색, 예를 들면 적색, 녹색 및 청색(RGB) 각각의 하나 이상의 발광 엘리먼트를 포함하며, 이들은 광원 하우징(610) 등의 내에 그 자체가 장착되는 각자의 패키지 및/또는 공유 패키지들(608) 내에 장착된다.
이 예에서는, 하나 이상의 인광체 등의 결합을 포함할 수 있거나, 혹은 또한 예를 들어 둘 이상의 피크 방사 파장들을 나타내는 물질에 의해 규정될 수 있는 광 여기가능 매체(616)가 하우징(610) 내에 배치되는 개별적인 엘리먼트로서 제공되어서, 발광 엘리먼트(606)에 의해 방사되는 청색 광이 광 여기가능 매체(616)에 의해 흡수되고 광원의 출력 품질의 향상에 이바지하는 범위들의 결합 내에서 재방사될 수 있게 된다. 예를 들면, 광 여기가능 매체(616)의 방사는 또한, 도 1의 오목 부분 A, 즉 전술한 예 1에서 정의된 바와 같은 범위 내에 위치한 피크를 갖는 협대역 혹은 광대역 스펙트럼 성분과, 더 낮은 파장들에 위치한 피크를 갖는, 즉 예를 들면 녹색에서 황색까지의 범위의 색을 나타내는 협대역 혹은 광대역 스펙트럼 성분을 포함할 수 있다. 이 실시예는, 예를 들면 녹색 혹은 황록색 발광 엘리먼트가 예를 들면 청색 발광 엘리먼트에 비해 더 낮은 출력 효율 및/또는 피크 강도를 나타낼 때 향상된 출력 품질을 제공할 수 있다. 이에 따라, 청색 발광 엘리먼트에 의해 방사되는 청색 광의 일부를 녹색 혹은 황색으로 다운 변환함으로써, 가시 스펙트럼의 녹색 혹은 황색 영역의 광원의 출력이 스펙트럼의 청색 영역의 출력에 비해 증가되어서, 가까운 장래의 응용을 위한 더 나은 조정된 광원 스펙트럼 파워 분포를 잠재적으로 제공하게 된다.
예 9:
이제 도 10을 참조하여, 전반적으로 참조 부호 700으로 칭해지는, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원에 대해 이하에 설명한다. 광원은 일반적으로, 각각 엘리먼트들(702, 706)과 같은, 적어도 제1 및 제2 색, 예를 들면 적색 및 청색 각각의 하나 이상의 발광 엘리먼트를 포함하며, 이들은 광원 하우징(710) 등의 내에 그 자체가 장착되는 각자의 패키지 및/또는 공유 패키지들(708) 내에 장착된다.
이 예에서는, 하나 이상의 인광체 등의 결합을 포함할 수 있거나, 혹은 또한 예를 들어 하나 이상의 피크 방사 파장들 혹은 스펙트럼을 나타내는 물질에 의해 규정될 수 있는 광 여기가능 매체(716)가 하우징(710) 내에 배치되는 개별적인 엘리먼트로서 제공되어서, 발광 엘리먼트(706)에 의해 방사되는 청색 광이 광 여기가능 매체(716)에 의해 흡수되고 광원의 출력 품질의 향상에 이바지하는 하나 이상의 스펙트럼 범위들에서 재방사될 수 있게 된다. 예를 들면, 광 여기가능 매체(716)의 방사는 또한, 도 1의 오목 부분 A, 혹은 이 영역, 즉 전술한 예 1에서 정의된 바와 같은 영역에서 나타나는 스펙트럼 결손 내에 위치한 피크를 갖는 협대역 혹은 광대역 스펙트럼 성분을 포함하여서, 예를 들면, 가시 스펙트럼의 적색, 주황색/호박색 및 청색 영역들 내의 피크들을 나타내는 결합된 스펙트럼 파워 분포를 제공하게 될 수 있다.
광 여기가능 매체(716)의 방사는 또한, 더 낮은 파장들에 위치한 피크를 갖는, 즉 예를 들면 녹색에서 황색까지의 범위의 색을 나타내는 협대역 혹은 광대역 스펙트럼 성분과, 광원의 결합된 스펙트럼 파워 분포를 포함하여서, 예를 들면, 가 시 스펙트럼의 적색, 녹색/황색, 주황색/호박색 및 청색 영역들 내의 피크들을 나타내게 된다.
UV 발광 엘리먼트 등의 추가의 발광 엘리먼트는, 광 여기가능 매체 또는 매체들을 펌핑하거나, 혹은 또한 청색 발광 엘리먼트에 의해 제공되는 광 여기가능 매체의 펌핑을 보충하는 데에 이용될 수 있음을 알 것이다. 또한, 업 변환 광 여기가능 매체가 유사한 효과를 제공하는 데에 이용될 수 있음을 알 것이다. 또한, 광 여기가능 매체는, 예를 들면 적색 발광 엘리먼트에 의해 여기되도록(예를 들면, 펌핑되도록) 동등하게 선택될 수 있음을 알 것이다.
본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 전술한 실시예들은 예들이며, 많은 방식으로 변경될 수 있음을 알 것이다. 이러한 현재 변형 혹은 미래의 변형은, 본 발명의 정신 및 범주로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않으며, 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 이러한 모든 변경들은 이하의 특허청구범위의 범주 내에 포함되는 것을 의도한다.

Claims (25)

  1. 광원으로서,
    적어도 제1, 제2 및 제3 색 각각의 하나 이상의 발광 엘리먼트 ― 그 결합된 스펙트럼 파워 분포(spectral power distribution)는, 약 550nm와 약 600nm 사이에 위치하는 최저치(minimum)를 갖는 스펙트럼 오목 부분(spectral concavity)을 규정함 ―; 및
    상기 발광 엘리먼트들 중 하나 이상에 의해 방사되는 광의 일부를 흡수하고, 상기 오목 부분 내에 위치하는 피크를 갖는 상보 스펙트럼 파워 분포(complementary spectral power distribution)에 의해 규정되는 광을 방사하도록 구성 및 배치되는 광 여기가능 매체(light-excitable medium)
    를 포함하며,
    상기 광원 출력의 광학적 품질은, 상기 상보 스펙트럼 파워 분포와 상기 결합된 스펙트럼 파워 분포의 결합에 의해 향상되는 광원.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상보 스펙트럼 파워 분포는 실질적으로 협대역 스펙트럼 파워 분포인 광원.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 협대역 스펙트럼 파워 분포의 반치폭(half-width)은, 상기 발광 엘리먼트들 중 하나 이상의 반치폭보다 작은 광원.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 협대역 스펙트럼 파워 분포의 반치폭은, 상기 스펙트럼 오목 부분의 반치폭보다 작은 광원.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상보 스펙트럼 파워 분포는, 실질적으로 광대역 스펙트럼 파워 분포인 광원.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광대역 스펙트럼 파워 분포의 반치폭은, 상기 발광 엘리먼트들 중 하나 이상의 반치폭보다 큰 광원.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 광대역 스펙트럼 파워 분포의 반치폭은, 상기 스펙트럼 오목 부분의 반치폭보다 큰 광원.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 최저치는 약 560nm와 약 590nm 사이에 위치하는 광원.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 최저치는, 약 570nm와 약 585nm 사이에 위치하는 광원.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 최저치는, 약 575nm와 약 580nm 사이에 위치하는 광원.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 실질적으로 가시불능인 제4 색의 하나 이상의 발광 엘리먼트를 포함하며, 상기 광 여기가능 매체는, 상기 제4 색의 상기 하나 이상의 발광 엘리먼트에 의해 방사되는 광의 일부를 흡수하도록 구성 및 배치되는 광원.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제4 색은, 적외선, 근적외선, 자외선 및 근자외선으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 광원.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 색은 적색, 녹색 및 청색으로 각각 구성되는 광원.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광원은, 상기 광학적 품질을 더욱 향상시키기 위해 녹색 광을 방사하도록 구성 및 배치된 또 다른 광 여기가능 매체를 포함하는 광원.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 광 여기가능 매체는, 상기 발광 엘리먼트들 중 선택된 하나 이상의 패키지 컴포넌트 상에 배치되며, 상기 발광 엘리먼트들 중 상기 선택된 하나 이상에 의해 방사되는 광의 일부를 흡수하도록 구성되는 광원.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 광 여기가능 매체는, 상기 발광 엘리먼트들과는 별개인 광원 컴포넌트 상에 배치되는 광원.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 광학적 품질은, 상기 광원의 색 품질, 연색 지수(colour rendering index), 색도(chromaticity) 및 효율과, 색 온도 중 하나 이상을 포함하는 광원.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 광원의 구동 메카니즘에 동작가능하게 결합되어, 상기 광학적 품질을 감지하고, 상기 구동 메카니즘을 통하여 상기 발광 엘리먼트들의 출력을 조정함으 로써 요구에 따라 상기 광학적 품질을 조정하기 위한 피드백 시스템을 더 포함하는 광원.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 광 여기가능 매체는 인광성 물질(phosphorescent material)을 포함하는 광원.
  20. 광원으로서,
    적어도 제1 및 제2 색 각각의 하나 이상의 발광 엘리먼트 ― 그 결합된 스펙트럼 파워 분포는, 약 550nm와 약 600nm 사이의 스펙트럼 결손(spectral deficiency)을 규정함 ―; 및
    상기 발광 엘리먼트들 중 하나 이상에 의해 방사되는 광의 일부를 흡수하고, 약 550nm와 약 600nm 사이에 위치하는 피크를 갖는 상보 스펙트럼 파워 분포에 의해 규정되는 광을 방사하도록 구성 및 배치되는 하나 이상의 광 여기가능 매체
    를 포함하며,
    상기 광원 출력의 광학적 품질은, 상기 상보 스펙트럼 파워 분포와 상기 결합된 스펙트럼 파워 분포의 결합에 의해 향상되는 광원.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 색은, 약 660nm와 690nm 사이의 범위의 피크 파장에 의해 규정되 며, 상기 제2 색은, 약 430nm와 550nm 사이의 범위의 피크 파장에 의해 규정되는 광원.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 색은 적색이며, 상기 제2 색은 청색인 광원.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 상보 스펙트럼 파워 분포는 약 550nm 미만에 위치한 또다른 피크를 가져서, 상기 광학적 품질을 더욱 향상시키는 광원.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1 색은 적색이며, 상기 제2 색은 청색이며, 상기 상보 스펙트럼 파워 분포는, 주황색에서 호박색(amber)까지의 범위의 색을 나타내는 제1 피크, 및 녹색에서 황색까지의 범위의 색을 나타내는 제2 피크를 포함하는 광원.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 광원은, 대략 녹색에서 황색까지의 범위의 제3 색의 하나 이상의 발광 엘리먼트를 더 포함하는 광원.
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