KR20100080927A

KR20100080927A - 조명 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20100080927A
Application number: KR1020107010140A
Authority: KR
Inventors: 데 벤 안토니 폴 반; 제럴드 에이치. 니글레이
Original assignee: 크리 엘이디 라이팅 솔루션즈, 인크.
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-07-13
Also published as: CN101821544B; TW200926460A; TWI481068B; KR101722265B1; BRPI0818048B1; US8018135B2; WO2009049019A1; CN101821544A; EP2210036B1; EP2210036A1; BRPI0818048A2; JP2011501417A; US20090184616A1

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 비-백색 광원, 적어도 제1 보충 발광체 및 적어도 제2 보충 발광체를 포함하는 조명 장치에 관한 것이다. 비-백색 광원은 흑체 궤적의 0.01 uV 위에서 아래까지의 영역의 외부에 있고, 430-480nm 및 560-580nm 파장의 포화 광 사이의 곡선과 430-580nm 및 480-560nm 파장의 포화 광 사이의 선분에 의해 규정되는 영역의 내에 있다. 상기 제1 보충 발광체는 465-540nm의 주 방출 파장을 갖는다. 상기 제2 보충 발광체는 600-640nm의 주 방출 파장을 갖는다.

Description

조명 장치 및 그 제조 방법{LIGHTING DEVICE AND METHOD OF MAKING}

본 출원은 참조로서 본 명세서의 전체에 합체된, 2007년 10월 10일자 출원, 미국 특허 가출원 제60/978,880호의 이익을 주장한다.

본 출원은 참조로서 본 명세서의 전체에 합체된, 2008년 3월 18일자 출원, 미국 특허 가출원 제61/037,365호의 이익을 주장한다.

본 발명은 조명 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 본 발명은 하나 이상의 비-백색 광원 및 조명 장치로부터 방출되는 광의 CRI Ra(Color Rendering Index)를 개선시키는 적어도 두 개의 보충 발광체(light emitter)를 구비하는 조명 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 일부 실시예는 광범위한 색 온도에서 높은 CRI Ra의 빛을 각각 방출하는 조명 장치를 제공한다.

색 재현은 통상 CRI Ra를 사용하여 측정된다. CRI Ra는 여덟 개의 기준 색상을 조명할 때 조명 시스템의 연색(演色:color rendition)이 기준 라디에이터의 연색과 어떻게 비교되는지의 상대 측정의 수정된 평균치인 바, 즉 이는 특정 램프에 의해 조명될 때 물체의 표면 색상 시프트의 상대 측정치이다. 조명 시스템에 의해 조명되는 테스트 색상 세트의 색 좌표가 기준 라디에이터에 의해 조사되는 동일 테스트 색상의 좌표와 동일하면 CRI Ra는 100이 된다. 주광(daylight)은 높은 CRI(대략 100의 Ra)를 가지며, 백열 전구도 비교적 근접하고(95보다 큰 Ra), 형광등은 덜 정확하다(통상 70 내지 80의 Ra). 특정 형태의 특수 조명은 매우 낮은 CRI를 갖는다(예를 들어, 수은등 또는 나트륨 램프는 약 40 또는 심지어 그 이하의 낮은 Ra를 갖는다). 나트륨 램프는 예를 들어 고속도로를 밝히는데 사용되지만, CRI Ra 값이 낮을수록 운전자 반응 시간은 현저히 낮아진다(임의의 주어진 밝기에서, CRI Ra가 낮을수록 가독성이 낮아진다). CRI에 대한 추가 정보를 위해서는 국제 조명 위원회(Commission Internationale de l'Eclairage: CIE)의 '광원의 연색성 측정 및 특정 방법(Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources)' CIE 13.3 (1995)을 참조하기 바란다.

본 발명에 관한 태양은 1931 CIE 색도 도표(Chromaticity Diagram) 또는 1976 CIE 색도 도표에 표시될 수 있으며, 이들 양 CIE 색도 도표는 당업자에게 주지되어 있고 쉽게 입수될 수 있는 것이다.

CIE 색도 도표는 두 개의 CIE 파라미터 x, y(1931 도표의 경우) 또는 u', v'(1976 도표의 경우)의 측면에서 인간의 색 지각을 설계한다. 사람의 눈에 의해 지각되는 모든 색조(hue)를 포함하는 개략 도시된(outlined) 공간의 에지 주위에 스펙트럼 색상이 분포된다. 경계선은 스펙트럼 색상에 대한 최대 포화 상태를 나타낸다. 1976 CIE 색도 도표는 1976 CIE 색도 도표 상의 유사한 거리가 유사한 지각되는 색차(differences in color)를 나타내도록 수정된 것을 제외하고는 1931 도표와 유사하다.

1976 도표 상의 유사한 거리가 유사한 지각되는 색차를 나타내기 때문에, 1976 도표 상의 한 점(point)으로부터의 편차(deviation)는 좌표 u', v' 좌표로 표현될 수 있는 바, 예를 들어 점으로부터의 거리는 (Δu'²+Δv'²)^1/2이며, 특정 색조로부터 공통 거리에 각각 위치하는 점들의 궤적에 의해 형성되는 색조는, 그 각각이 특정 색조로부터 공통적인 정도로 다른 것으로 인지될 색조들로 구성된다.

흑체를 따라서 놓이는 색도 좌표[즉, 색 점(color points)]는 플랑크(Planck's) 방정식 E(λ)=Aλ^-5/(e^(B/T)-1)를 따르며, 여기에서 E는 발광 강도이고, λ는 방출 파장이며, 흑체의 온도인 T, 및 A, B는 상수이다. 흑체 궤적 상에 또는 그 근처에 놓이는 색 좌표는 백색 광이 관찰자에게 주는 기쁨을 제공한다. 1976 CIE 도표는 흑체 궤적을 따르는 온도 리스트를 포함한다. 이들 온도 리스트는 이러한 온도의 상승을 초래하는 흑체 라디에이터의 색상 경로를 나타낸다. 피가열체가 백열되면, 이는 먼저 적색으로 빛나고, 이후 황색으로, 다음으로 백색으로 그리고 마지막으로 청색으로 빛난다. 이는 흑체 라디에이터의 피크 방출과 연관된 파장이 빈 변위 법칙(Wien Displacement Law)에 따라 온도가 증가할수록 점점 짧아지기 때문에 발생한다. 흑체 궤적 상에 또는 그 근처에 위치하는 광을 발생시키는 발광체는 따라서 그 색 온도 측면에서 기술될 수 있다.

조명 장치가 색 온도를 조절할 수 있게 하는 방법은 웜 화이트(warm white) 및 쿨 화이트(cool white) 광원의 가변 조합의 사용, 적색, 녹색, 청색 광원 사용을 포함하는 여러가지 방법이 알려져 있다. 그러나, 이들 방법은 모두 일반적으로 저 내지 중의(low to medium) CRI Ra를 제공한다.

발광 다이오드 램프는 150 L/W를 초과하는 콤포넌트 효능을 갖는 백색 광을 생산할 수 있는 것으로 입증되었으며, 다음 10년 이내에 주 조명 장치가 될 것으로 예상된다. 예를 들어 Narukawa, Narita, Sakamoto, Deguchi, Yamada, Mukai: "초고효율 백색 발광 다이오드(Ultra-High Efficiency White Light Emitting Diodes)" Jpn. J. Appl. Phys. 32 (1993) L9 Vol. 45, No. 41, 2006, pp. L1084-L10-86; 및 World Wide Web nichia.com/about_nichia/2006/2006_122001.html을 참조하기 바란다.

많은 시스템은 청색 발광체+ YAG:Ce 또는 BOSE 인광체(phosphors) 또는 Red, Green, Blue InGaN/AlInGaP LED; 또는 UV LED 여기 RGB 인광체를 조합하는 LED에 주로 기초하고 있다. 이들 방법은 양호한 효율을 갖지만 중간 CRI 또는 매우 양호한 CRI 및 낮은 효율을 갖는다. LED에서의 효율 및 CRI 균형(tradeoff) 또한 형광 조명에 대한 조명 산업에서의 쟁점이다. Zukauskas A., Shur M.S., Cacka R. "고체 상태 조명 입문서(Introduction to Solid-State Lighting)" 2002, ISBN 0-471-215574-0, section 6.1.1 page 118을 참조하기 바란다.

일부 조명기구는 황색 나트륨 광을 사용하지만, 대부분의 조명은 연소되는 연료, 백열 광원 또는 주광에 의해 방출되는 색상을 포함하는, 자연 소스의 색상 또는 색 온도와 유사한, 보다 자연스러운 색상의 광을 사용한다.

촛불 및 기타 백열 광원이 누르스름한 색상이지 완전히 백색은 아니라는 것이 분명하므로 "백색 광" 또는 "백색도(whiteness)"라는 용어는 이 색상 범위를 확실하게 커버하지는 못한다. 따라서 조명 색상은 일반적으로 상관 색 온도(CCT: correlated color temperature)에 관하여 양호하게 정의되며, 그 CCT뿐 아니라 플랑크 흑체 궤적(BBL: black body locus)에 대한 그 근접도로서 정의될 필요도 있다.

CRI Ra는 오늘날 색 품질을 측정하기 위해 가장 보편적으로 사용되는 측정법이다. 이 CIE 표준 방법[예를 들면, 국제 조명 위원회(CIE)의 '광원의 연색성 측정 및 특정 방법' CIE 13.3 (1995) 참조]은 테스트 조명이 조사된 8개의 기준 색상 견본의 연색을 기준 광이 조사된 동일 견본의 연색과 비교한다. 50 미만의 CRI Ra를 갖는 조명은 매우 취약하고, 경제 문제에 대한 대안이 없는 용도에만 사용된다. 70 내지 80의 CRI Ra를 갖는 빛은 물체의 색상이 중요하지 않은 일반적인 조명 분야에 대해 용도를 갖는다. 일부 통상적인 내부 조명을 위해서는 80을 초과하는 CRI Ra가 허용될 수 있다.

플랑크 궤적의 4 맥아담(MacAdam) 스텝 편차타원 내의 색 좌표와 85를 초과하는 CRI Ra를 갖는 빛은 통상적인 조명 목적에 더 적합하다. 90을 초과하는 CRI Ra가 바람직하며 보다 양호한 색 품질을 제공한다.

고체 상태 조명에서 가장 보편적으로 사용되는 LED의 일부는 인광체 여기형(phosphor excited) LED이다. 많은 경우에, 황색 인광체(통상 YAG : Ce 또는 BOSE)가 청색 InGaN LED 다이 상에 코팅된다. 황색 인광체 방출 광과 일부 누출 청색 광의 혼합은 백색 광을 생성한다. 이 방법은 통상 5000K CCT를 초과하는 빛을 생성하며, 통상 ∼70 내지 80의 CRI Ra를 갖는다. 웜 화이트 색상을 위해서는, 오렌지 인광체 또는 적색 및 황색 인광체 혼합물이 사용될 수 있다.

표준 "순색(pure colors)"인 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue)의 조합으로 만들어지는 광은, 주로 녹색 LED의 취약한 양자 효율로 인해 그 효율이 좋지 못하다. R+G+B 광은 또한 낮은 CRI Ra로 시달리는 바, 이는 부분적으로 녹색 및 적색 LED의 반값최대폭(full width at half maximum: FWHM) 값이 낮기 때문이다. 순색 LED(즉, 표준 LED)는 대개 약 15nm 내지 약 30nm 범위의 FWHM 값을 갖는다.

적, 녹, 청 인광체와 조합된 UV 기반 LED는 형광 조명과 마찬가지로 상당히 양호한 CRI Ra를 제공한다. 그러나 증가된 스토크스 손실(Stokes loss)로 인해, 이 역시 낮은 효율을 갖는다.

오늘날 최고 효율의 LED는 InGaN으로 제조된 청색 LED이다. 시판중인 장치는 60% 정도의 외부 양자 효율(external quantum efficiency: EQE)을 갖는다. 오늘날 LED에 적합한 최고 효율 인광체는 555nm 근처에서 피크 방출을 갖는 YAG:Ce 및 BOSE 인광체이다. YAG:Ce는 90%를 초과하는 양자 효율을 가지며, 대단히 튼튼하고 양호하게 테스트된 인광체이다. 이 방법을 사용하면, 도 2에 도시하듯이 청색과 황색 사이의 공액선(tie line)을 따라서 거의 모든 색상이 가능하다.

청색 광의 루멘의 비율이 대략 3% 초과 7% 미만이면, 조합된 방출 광은 백색으로 나타나고, 조명에 적합한 빛의 통상적으로 허용가능한 색 경계 내에 포함된다. 이 영역에 만들어진 LED에 대해서는 150 L/W 정도의 높은 효율이 보고되었지만, 시판되는 램프는 일반적으로 70 내지 80 범위의 CRI Ra를 갖는다.

이 방법으로 만들어진 백색 LED 램프는 통상 70 내지 80의 CRI Ra를 갖는다. 스펙트럼으로부터 주로 생략되는 것은 적색 성분이며 어느 정도는 청록색(cyan)이다.

적색 AlInGaP LED는 매우 높은 내부 양자 효율을 갖지만, AlInGaP와 적합한 외피 재료 사이의 큰 굴절율 미스매치로 인해, 많은 광이 내부 전반사(total internal reflection: TIR) 때문에 손실된다. 그럼에도 불구하고, 적색 및 오렌지색 포장 LED는 60 L/W보다 높은 효율을 갖고 시판된다.

일반적인 조명, 결점 및 잠재적 해결책에 대한 추가 정보는 "전반 조명용 발광 다이오드[Light Emitting Diodes (LEDs) for General Illumination]" OID A, edited by Tsao J. Y, Sandia National Laboratories, 2002에서 찾을 수 있을 것이다.

미국 특허 제7,095,056호(Vitta '056)는 백색 광원에 의해 발생된 광(즉, 백색으로 인지되는 광)을 적어도 하나의 보충 발광 다이오드(LED)에 의해 생성된 광과 조합함으로써 광을 발생시키는 백색 발광 장치 및 방법을 개시한다. 일 태양에서, Vitta '056호는 백색으로 인지될 광을 방출하는 광원, 청록색 광을 생성하는 제1 보충 발광 다이오드(LED), 및 적색 광을 생성하는 제2 보충 LED를 포함하는 장치를 제공하며, 상기 장치로부터 방출되는 광은 백색 강원, 제1 보충 LED, 및 제2 보충 LED에 의해 생성되는 광의 조합을 포함한다. Vitta '056호에 개시된 구성은 CCT를 변화시킬 수 있으며, 장치의 CRI 및 유용성은 더 낮은 색 온도에서 상당히 감소되어, 이 구성을 일반적으로 실내 전반 조명에 바람직하지 않게 만든다.

조명 장치로부터 방출광의 백색도는 다소 주관적이다. 조명에 관해서, 이는 일반적으로 플랑크 흑체 궤적에 대한 그 근접도로서 정의된다. Schubert는 자신의 저서 발광 다이오드(Light-Emitting Diodes), 제2판, 325페이지에서, "조명 소스의 색도 점이 x, y 색도 좌표계에서 흑체 궤적으로부터 0.254mm(0.01인치)를 초과하는 거리만큼 편위되면 백색 조명의 즐거움과 품질이 급속히 감소된다"고 말하고 있다. 이는 조명 산업에서 채택되는 표준인 약 4 맥아담 편차타원의 거리에 해당된다. Duggal A. R.의 "고체 상태 조명용 유기 전계발광 장치(Organic electroluminescent devices for solid-state lighting)" in Organic Electroluminescence edited by Z.H. Kafafi(Taylor and Francis Group, Boca Raton, Florida, 2005)을 참조하기 바란다. 0.01-경험칙은 고품질 조명 소스를 위한 필요 조건이지만 충분 조건은 아님에 유의해야 한다. 플랑크 궤적의 4 맥아담 스텝 편차타원 내에 있는 색 좌표를 갖고 80을 초과하는 CRI Ra를 갖는 조명 장치가 일반적으로 조명 목적 백색 광으로서 허용될 수 있다. 플랑크 궤적의 7 맥아담 편차타원 이내의 색 좌표를 갖고 70을 초과하는 CRI Ra를 갖는 조명 장치가 CFL 및 SSL(solid state lighting: 고체 상태 조명) 장치를 포함하는 여러가지 다른 백색 조명 장치에 대한 최소 표준으로서 사용된다[SSL 조명기구에 대한 DOE-Energy Star Program 요건(DOE - Energy Star Program requirements for SSL Luminaires), 2006 참조].

색 점이 BBL로부터 떨어져있는 거리도 Eu'v'에 관해서 보다 쉽게 정의될 수 있다. 이는 조명 장치의 색 점과 CIE76 색 공간 내에 정의된 BBL 상의 최근접 점 사이의 선의 길이다. 0.0012의 Eu'V'는 BBL 근처 영역에서 싱글 스텝 맥아담 편차타원과 대략 동등하다.

전반 조명은 일반적으로 2,000K 내지 10,000K 사이의 색 온도를 가지며, 전반 조명용 조명 장치의 대다수는 2,700K 내지 6,500K 사이에 있다. 백색 영역은 플랑크 궤적의 Eu'V' 0.01(대략 8 맥아담 편차타원) 이내 및 2,500K와 10,000K 사이에 있으며, 도 1에 도시되어 있다.

본 발명은 높은 CRI, 따뜻하고 차가운 색 온도 및/또는 가변 색 온도를 갖는 조명 장치에 조립될 수 있는 발광체, 예를 들면 LED의 색 조합을 제공한다.

본 발명은 적어도 하나 이상의 비-백색 광원[예를 들면, 회색 기미의 백색(off-white) 또는 저 순도 내지 중 순도 색상을 방출하는 비포화 인광체 LED], 색 스펙트럼의 적색 내지 오렌지색 부분의 광을 방출하는 제2 광원, 및 청색 내지 녹색 스펙트럼의 광을 제3 광원을 포함하는 조명 장치를 제공한다. 일부 실시예에서, 세 개(또는 그 이상)의 광원으로부터의 혼합된 광은 플랑크 흑체 궤적의 4 맥아담 편차타원 이내에 있는 것으로 인지되고 90보다 큰 CRI Ra를 갖는 광 스펙트럼을 형성한다. 또한, 백색 및/또는 회색 기미의 백색 및/또는 자주색 기미(purple-ish) 및/또는 청색 기미의 자주색(blue-ish purple) 및/또는 청색 기미의 녹색으로 인지되는 광을 방출하는 적어도 제4 광원을 사용함으로써 매우 높은 CRI를 유지화면서 색 온도가 변화될 수 있는 조명 장치가 제공된다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서는, 비-백색 인광체-LED와 두 개의 다른 색상 발광 다이오드로부터의 빛을 혼합하여 2,700K 내지 6,500K의 색 온도에 대해 95보다 큰 CRI Ra를 갖는 백색 광을 생성하는 조명 장치가 제공된다. 예를 들어, 대표 실시예에서, 인광체-LED는 색상이 황색 기미가 있으며, 430nm 내지 480nm 범위에서, 바람직하게는 약 465nm에서 피크를 갖는 광을 방출하는 청색 발광 다이오드와 황색 인광체를 포함한다. (많은 다른 것들 중에서) 적절한 인광체는 560nm 내지 580nm의, 바람직하게는 약 570nm의 주 파장을 갖는 YAG:CE 또는 BOSE이다. 이러한 실시예에서 다른 컬러 발광 다이오드는 AlInGaP 및 InGaN(또는 기타 적합한 반도체)로 제조될 수 있으며, 또한 하나 이상의 발광 물질을 포함할 수도 있다. 이러한 장치 내의 다이오드 중 하나[적색/오렌지색(red/orange)에 대해 RO로 명명됨]는 600nm 내지 640nm, 예를 들어 610nm 내지 630nm(예를 들어, 약 619nm)의 주 파장을 갖는 광을 방출해야 하며, 다른 다이오드(블루-시안-그린에 대해 BCG로 명명됨)는 465nm 내지 540nm(예를 들어, 약 495nm)의 주 파장을 갖는 광을 방출해야 한다.

이하의 표 1은 매우 높은 CRI Ra(대략 95 이상)를 갖는 SSL 광에 대해 DOE 색 점에 기초하여 백색 광을 생성하기 위한 대표적인 적절한 색 조합의 매우 작은 선택을 도시한다.

상기 열거한 인광체 LED CIE31 점은 큰 범위에서 선택된 것이다.

시판되는 YAG:Ce 인광체 변형예에 기초한, 점들의 도시(모든 가능성을 포함하지는 않음)가 도 6에서 CIE31 색도 차트의 섹션에 도시되어 있다.

다른 도시가 도 7에 제공되는 바, 여기에서는 특정 점들(A-H로 표식된 검은색 점)이 2,700K 내지 6,500K의 색 온도에 대해 가능한 선택으로서 확인되고 있다. 이들 점은 선택된 색 온도에 대해 이용가능한 전체를 포함하지는 않는다. 선택된 색 온도에 있어서, 인광체 LED의 색 점의 선택은 RO 및 BCG 성분의 주 파장에 종속되며, 430nm, 480nm, 560nm, 580nm으로 둘러싸이지만 +/-0.01 u'v' 백색 영역을 배제하는 영역 내의 거의 모든 곳에 들어갈 수 있다.

LED와 인광체 LED 색상의 많은 조합은 전술한 바와 같이 고 CRI Ra 조명 장치를 생성하도록 선택될 수 있다. 도 8은 비-백색 인광체와 두 개의 보충 LED를 사용하는 고 CRI DOE 3,500K SSL 백색 광에 대한 조합을 도시하는 면적 그래프이다. 축은 보충 LED의 각각에 대한 주 파장을 나타낸다. 인광체 LED의 x-y 좌표는 당업자에게 주지된 표준 색 매칭 공식을 사용하여 산출될 수 있다.

일 예로서, 3,500K 조명 장치는 인광체 LED와 x 0.3598, y 0.4215의 CIE31 색 좌표의 조합을 포함할 수 있다. 이것을 618nm(615-620nm) RO LED 및 488nm(485-490nm) BCG 색과 71:22:7의 루멘 비율로 매치시키면 약 96의 CRI Ra가 주어질 것이다.

도 9 내지 도 11에 각각 도시된 것은 스펙트럼, 14 CRI 색 샘플에 대한 CRI 차트, 및 성분 색상들과 그 결과적인 3,500K 백색 광에 대한 색 좌표 위치를 나타내는 CIE31 차트이다.

본 발명의 제1 태양에 따르면, 조명 장치이며;

제1 그룹의 비-백색 광원으로서, 그 각각이 조명되면 (1) 플랑크 흑체 궤적의 0.01 u'v' 위에 있는 제1 백색-광 경계 곡선과 플랑크 흑체 궤적의 0.01 u'v' 아래에 있는 제2 백색-광 경계 곡선으로 둘러싸이는 영역의 외부와 (2) 약 430nm 내지 약 480nm 범위의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 모든 점을 따라서 연장되는 제1 포화 광 곡선, 약 480nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점으로부터 약 560nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점까지 연장되는 제1 선분, 약 560nm 내지 약 580nm 범위의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 모든 점을 따라서 연장되는 제2 포화 광 곡선, 및 약 580nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점으로부터 약 430nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점까지 연장되는 제2 선분에 의해 둘러싸이는 1976 CIE 색도 도표 상의 영역의 내부에 있는 점을 규정하는 u', v' 색 좌표를 갖는 광을 방출하는 제1 그룹의 비-백색 광원;

그 각각이 약 465nm 내지 약 540nm 범위의 주 방출 파장(dominant emission wavelength)을 갖는 제1 그룹의 보충 발광체; 및

그 각각이 약 600nm 내지 약 640nm 범위의 주 방출 파장을 갖는 제2 그룹의 보충 발광체를 포함하는 조명 장치가 제공된다.

본 발명의 제2 태양에 따르면, 조명 장치이며;

그 각각이 적어도 제1 광원 고체 상태 발광체 및 적어도 제1 발광 물질을 포함하는 제1 그룹의 비-백색 광원으로서, 제1 그룹의 비-백색 광원이 조명되면 (1) 플랑크 흑체 궤적의 0.01 u'v' 위에 있는 제1 백색-광 경계 곡선과 플랑크 흑체 궤적의 0.01 u'v' 아래에 있는 제2 백색-광 경계 곡선으로 둘러싸이는 영역의 외부와 (2) 약 430nm 내지 약 480nm 범위의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 모든 점을 따라서 연장되는 제1 포화 광 곡선, 약 480nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점으로부터 약 560nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점까지 연장되는 제1 선분, 약 560nm 내지 약 580nm 범위의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 모든 점을 따라서 연장되는 제2 포화 광 곡선, 및 약 580nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점으로부터 약 430nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점까지 연장되는 제2 선분에 의해 둘러싸이는 1976 CIE 색도 도표 상의 영역의 내부에 있는 점을 규정하는 u', v' 색 좌표를 갖는 광을 방출하는 제1 그룹의 비-백색 광원;

그 각각이 약 465nm 내지 약 540nm 범위의 주 방출 파장을 갖는 제1 그룹의 보충 발광체; 및

본 발명의 제3 태양에 따르면, 조명 장치이며;

그 각각이 약 465nm 내지 약 540nm 범위의 주 방출 파장을 갖는 고체 상태 발광체를 포함하는 제1 그룹의 보충 발광체; 및

그 각각이 약 600nm 내지 약 640nm 범위의 주 방출 파장을 갖는 고체 상태 발광체를 포함하는 제2 그룹의 보충 발광체를 포함하는 조명 장치가 제공된다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제1 비-백색 광원은 적어도 제1 광원 고체 상태 발광체 및 적어도 제1 발광 물질을 포함한다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 비-백색 광원은 그 광출력 파장 분산이 적어도 40nm의 반값최대폭 값(FWHM 값)을 갖는 적어도 제1 광원을 포함한다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 비-백색 광원의 각각, 제1 그룹의 보충 발광체의 각각, 및 제2 그룹의 보충 발광체의 각각이 발광하면, (1) 제1 그룹의 비-백색 광원에 의해 발광되는 조명 장치로부터 방출되는 광, (2) 제1 그룹의 보충 발광체에 의해 발광되는 조명 장치로부터 방출되는 광, 및 (3) 제2 그룹의 보충 발광체에 의해 발광되는 조명 장치로부터 방출되는 광의 혼합체는 임의의 추가 광이 없을 경우 1976 CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적 상의 적어도 한 점의 0.01 u'v' 내에 있는 x, y 색 좌표를 갖는 합계 조명을 갖는다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 조명 장치는 적어도 제1 파워 라인을 더 포함하며, 상기 제1 파워 라인에 에너지가 공급되면 조명 장치는 1976 CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적 상의 적어도 한 점의 0.01 u'v' 내에 있는 광을 방출한다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 비-백색 광원의 각각, 제1 그룹의 보충 발광체의 각각, 및 제2 그룹의 보충 발광체의 각각이 발광하면, (1) 제1 그룹의 비-백색 광원에 의해 발광되는 조명 장치로부터 방출되는 광, (2) 제1 그룹의 보충 발광체에 의해 발광되는 조명 장치로부터 방출되는 광, 및 (3) 제2 그룹의 보충 발광체에 의해 발광되는 조명 장치로부터 방출되는 광의 혼합체는 임의의 추가 광이 없을 경우 약 2,000K 내지 약 11,000K 범위의 상관 색 온도를 가질 것이다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 비-백색 광원의 각각, 제1 그룹의 보충 발광체의 각각, 및 제2 그룹의 보충 발광체의 각각이 발광하면, (1) 제1 그룹의 비-백색 광원에 의해 발광되는 조명 장치로부터 방출되는 광, (2) 제1 그룹의 보충 발광체에 의해 발광되는 조명 장치로부터 방출되는 광, 및 (3) 제2 그룹의 보충 발광체에 의해 발광되는 조명 장치로부터 방출되는 광의 혼합체는 임의의 추가 광이 없을 경우 적어도 85의 CRI Ra를 가질 것이다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 비-백색 광원의 각각, 제1 그룹의 보충 발광체의 각각, 및 제2 그룹의 보충 발광체의 각각이 발광하면, (1) 제1 그룹의 비-백색 광원에 의해 발광되는 조명 장치로부터 방출되는 광, (2) 제1 그룹의 보충 발광체에 의해 발광되는 조명 장치로부터 방출되는 광, 및 (3) 제2 그룹의 보충 발광체에 의해 발광되는 조명 장치로부터 방출되는 광의 혼합체는 임의의 추가 광이 없을 경우 적어도 90의 CRI Ra를 가질 것이다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 비-백색 광원의 각각, 제1 그룹의 보충 발광체의 각각, 및 제2 그룹의 보충 발광체의 각각이 발광하면, 제1 그룹의 비-백색 광원에 의해 발광되는 조명 장치로부터 방출되는 광은 조명 장치로부터 방출되는 광의 약 40퍼센트 내지 약 95퍼센트를 포함한다. 이러한 실시예의 일부에서, (1) 제1 그룹의 비-백색 광원은 약 390nm 내지 약 480nm(및 일부 경우에는 약 430nm 내지 약 480nm) 범위의 피크 방출 파장을 갖는 적어도 제1 고체 상태 발광체를 포함하고, 및/또는 (2) 제1 그룹의 비-백색 광원은 약 560nm 내지 약 580nm(및 일부 경우에는 약 565nm 내지 약 575nm) 범위의 주 방출 파장을 갖는 적어도 제1 발광 물질을 포함한다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 보충 발광체는 적어도 40nm의 FWHM 값을 갖는 적어도 하나의 제1 보충 그룹 발광체를 포함한다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 보충 발광체는 약 15 내지 약 30nm 범위의 FWHM 값을 갖는 적어도 하나의 제1 보충 그룹 발광체를 포함한다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제2 그룹의 보충 발광체의 각각은 약 610nm 내지 약 635nm 범위의 주 방출 파장을 갖는다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제2 그룹의 보충 발광체는 적어도 40nm의 FWHM 값을 갖는 적어도 하나의 제2 보충 그룹 발광체를 포함한다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제2 그룹의 보충 발광체는 약 15nm 내지 약 30nm 범위의 FWHM 값을 갖는 적어도 하나의 제2 보충 그룹 발광체를 포함한다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 보충 발광체의 각각은 패키징된(packaged) 발광 다이오드이며 제2 그룹의 보충 발광체의 각각은 패키징된 발광 다이오드이다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 보충 발광체 중 적어도 하나와 제2 그룹의 보충 발광체 중 적어도 하나는 단일 발광 다이오드로서 조합된다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, (1) 제1 비-백색 광원은 적어도 제1 광원 고체 상태 발광체 및 적어도 제1 발광 물질을 포함하며, (2) 제1 그룹의 보충 발광체 중 적어도 하나, 제2 그룹의 보충 발광체 중 적어도 하나, 제1 광원 고체 상태 발광체 및 제1 발광 물질은 단일 발광 다이오드로서 조합된다. 이러한 실시예의 일부에서, 제1 광원 고체 상태 발광체는 발광 다이오드이다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 비-백색 광원의 각각은 조명되면, 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 선분에 의해 둘러싸이는 1931 CIE 색도 도표 상의 영역 내에 있는 점을 규정하는 x, y 색 좌표를 갖는 광을 방출하며, 상기 제1 선분은 제1 점을 제2 점에 연결하고, 상기 제2 선분은 제2 점을 제3 점에 연결하며, 상기 제3 선분은 제3 점을 제4 점에 연결하고, 상기 제4 선분은 제4 점을 제5 점에 연결하며, 상기 제5 선분은 제5 점을 제1 점에 연결하고, 상기 제1 점은 0.32, 0.40의 x, y좌표를 가지며, 상기 제2 점은 0.36, 0.48의 x, y좌표를 갖고, 상기 제3 점은 0.43, 0.45의 x, y좌표를 가지며, 상기 제4 점은 0.42, 0.42의 x, y좌표를 갖고, 상기 제5 점은 0.36, 0.38의 x, y좌표를 갖는다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 비-백색 광원은 단일의 발광체로 구성된다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 보충 발광체는 단일의 발광체로 구성된다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 보충 발광체는 다수의 발광체로 구성된다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제2 그룹의 보충 발광체는 단일의 발광체로 구성된다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제2 그룹의 보충 발광체는 다수의 발광체로 구성된다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 조명 장치는 적어도 제3 그룹의 보충 발광체를 더 포함하며, 상기 제3 그룹의 보충 발광체는 백색, 회색 기미의 백색, 자주색 기미, 청색 기미의 자주색 및/또는 청색 기미의 녹색으로 인지되는 광을 방출하는 적어도 하나의 광원을 포함한다.

본 발명의 일부 실시예는 제1 그룹의 비-백색 광원을 구비하는 조명 장치를 제공하며, 상기 비-백색 광원의 각각은 조명되면 (1) 플랑크 흑체 궤적의 0.01 u'v' 위에 있는 제1 백색-광 경계 곡선과 플랑크 흑체 궤적의 0.01 u'v' 아래에 있는 제2 백색-광 경계 곡선으로 둘러싸이는 영역의 외부와 (2) 약 430nm 내지 약 480nm 범위의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 모든 점을 따라서 연장되는 제1 포화 광 곡선, 약 480nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점으로부터 약 560nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점까지 연장되는 제1 선분, 약 560nm 내지 약 580nm 범위의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 모든 점을 따라서 연장되는 제2 포화 광 곡선, 및 약 580nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점으로부터 약 430nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점까지 연장되는 제2 선분에 의해 둘러싸이는 1976 CIE 색도 도표 상의 영역의 내부에 있는 점을 규정하는 u', v' 색 좌표를 갖는 광을 방출한다. 제2 그룹의 비-백색 광원이 더 포함된다. 상기 제2 그룹의 비-백색 광원의 각각은 조명되면 (1) 상기 제1 백색-광 경계 곡선과 상기 제2 백색-광 경계 곡선으로 둘러싸이는 영역의 외부와 (2) 상기 제1 포화 광 곡선, 상기 제1 선분, 상기 제2 포화 광 곡선, 및 상기 제2 선분으로 둘러싸이는 1976 CIE 색도 도표 상의 영역의 내부에 있는 점을 규정하는 u', v' 색 좌표를 갖는 광을 방출한다. 약 465nm 내지 약 540nm 범위의 주 방출 파장을 갖는 적어도 하나의 제1 보충 발광체도 상기 조명 장치에 포함된다. 약 600nm 내지 약 640nm 범위의 주 방출 파장을 갖는 적어도 하나의 제2 보충 발광체도 제공된다. 상기 제1 그룹의 비-백색 광원은 공통적으로 여기되도록 전기 접속되며, 상기 제2 그룹의 비-백색 광원은 공통적으로 여기되고 상기 제1 그룹의 비-백색 광원과 별도로 여기되도록 전기 접속된다. 상기 적어도 하나의 제1 보충 발광체는 상기 제1 그룹의 비-백색 발광체 또는 상기 제2 그룹의 비-백색 발광체 중 하나와 공통적으로 여기되도록 전기 접속된다.

특정 실시예에서, 상기 제1 그룹의 비-백색 발광체와 상기 제2 그룹의 비-백색 발광체는 CIE31 색도 도표 상의 각각의 색 점 사이의 공액선의 적어도 일부가 약 0.3528, 0.4414; 0.3640, 0.4629; 0.3953, 0.4487; 및 0.3845, 0.4296의 x, y좌표를 갖는 점으로 둘러싸인 구역 내에 포함되도록 각각의 색 점을 갖는다. 이러한 실시예에서, 상기 적어도 하나의 제1 보충 발광체는 약 475nm 내지 약 485nm의 주 파장을 가질 수도 있다. 일부 실시예에서, 상기 적어도 하나의 제1 보충 발광체는 약 480nm의 주 파장을 갖는다. 조명 장치는 약 2500K 내지 약 4000K(많은 경우에 약 2700K 내지 약 3500K의 범위)의 색 온도 및 흑체 궤적의 약 4 맥아담 편차타원 내의 색 점을 가질 수 있다.

또 다른 실시예에서, 상기 제1 그룹의 비-백색 발광체와 상기 제2 그룹의 비-백색 발광체는 CIE31 색도 도표 상의 각각의 색 점 사이의 공액선의 적어도 일부가 약 0.3318, 0.4013; 0.3426, 0.4219; 0.3747, 0.4122; 및 0.3643, 0.3937의 x, y좌표를 갖는 점으로 둘러싸인 구역 내에 포함되도록 각각의 색 점을 갖는다. 이러한 실시예에서, 상기 적어도 하나의 제1 보충 발광체는 약 475nm 내지 약 485nm의 주 파장을 가질 수도 있다. 특정 실시예에서, 상기 적어도 하나의 제1 보충 발광체는 약 480nm의 주 파장을 갖는다. 조명 장치는 약 4000K의 색 온도 및 흑체 궤적의 약 4 맥아담 편차타원 내의 색 점을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 전반 조명, 특수 조명, 및 의학적 적용 및/또는 적응을 위해 사용될 수 있다.

본 발명은 첨부도면 및 이하의 상세한 설명을 참조함으로써 보다 충실하게 이해될 수 있다.

도 1은 흑체 궤적 및 백색 광의 구역을 도시하는 CIE 도표이다.
도 2는 YAG 인광체 변환된 청색 LED로부터 얻을 수 있는 색조의 범위를 도시하는 CIE 도표이다.
도 3은 인광체 LED 효율의 그래프이다.
도 4는 비포화 비-백색 인광체 변환된 LED와 적색/오렌지색 LED의 조합에 의한 백색 광의 발생을 도시하는 CIE 도표이다.
도 5는 비-백색 LED 및 적색/오렌지색 LED 시스템의 특정 조합에서의 CRI Ra 및 효율 대 상관 색 온도의 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예에 사용하기에 적합한 예시적 색 점을 갖는 CIE 도표이다.
도 7은 2700K 내지 6500K의 백색 광을 발생하기 위한 특정 가능한 색 점을 도시하는 CIE 도표이다.
도 8은 비-백색 인광체와 두 개의 보충 LED를 사용하는 고 CRI DOE 3,500K SSL 백색 광에 대한 조합을 도시하는 면적 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예를 포함하는 SSL의 예시적 스펙트럼 도시도이다.
도 10은 본 발명의 일부 실시예를 포함하는 SSL의 CRI Ra 성분의 차트이다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예를 포함하는 예시적 SSL에서의 성분 및 조합된 색 점의 CIE 도표이다.
도 12 내지 도 25는 본 발명의 실시예를 포함하는 예시적 LED 배치의 도시도이다.
도 26 내지 도 31은 본 발명의 일부 실시예를 포함하는 예시적 조명 기구의 도시도이다.
도 32는 본 발명의 일부 실시예를 포함하는 조명 기구의 개략도이다.
도 33은 본 발명의 일부 실시예를 포함하는 LED의 선형 배치의 도시도이다.
도 34는 본 발명의 추가 실시예를 포함하는 조명 기구의 개략도이다.
도 35는 본 발명의 추가 실시예에 따른, 블루/시안/그린 LED를 비-백색 인광체 LED와 동일한 스트링에 조합하는 조명 기구의 개략도이다.

이제 본 발명은 본 발명의 실시예가 도시되어 있는 첨부도면을 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 명세서에 기재된 실시예에 한정되는 것으로 간주되지 않아야 한다. 오히려, 이들 실시예는 본 명세서가 철저하고 완전하도록 그리고 본 발명의 범위를 당업자에게 충분히 전하기 위해 제공되는 것이다. 유사한 구성요소에 대해서는 전체에 걸쳐서 유사한 도면부호가 병기된다. 본 명세서에서 사용되는 "및/또는"이라는 용어는 하나 이상의 관련 열거되는 항목의 임의의 및 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에 사용되는 전문용어는 특정 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐이지, 본 발명의 요지를 제한하려는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태는 달리 언급되지 않는 한 복수 형태도 포함하기 위한 것이다. 또한 "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 본 명세서에 사용될 때, 기술되는 특징, 정수, 단계, 작동, 요소 및/또는 성분을 특정하지만, 하나 이상의 그 다른 특징, 정수, 단계, 작동, 요소, 성분 및/또는 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않음을 알 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 본 명세서에서 각종 요소, 성분, 구역, 층, 섹션 및/또는 파라미터를 기술하기 위해 사용될 수 있지만, 이들 요소, 성분, 구역, 층, 섹션 및/또는 파라미터는 이들 용어에 의해 제한되지 않아야 한다. 이들 용어는 하나의 요소, 성분, 구역, 층 또는 섹션을 다른 구역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해 사용될 뿐이다. 따라서, 이하에서 논의되는 제1 요소, 성분, 구역, 층 또는 섹션은 본 발명의 교시를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 요소, 성분, 구역, 층 또는 섹션으로 지칭될 수 있다.

또한, 본 명세서에서는 도면에 도시되어 있는 하나의 요소의 다른 요소에 대한 관계를 설명하기 위해 "하부" 또는 "하위" 및 "상부" 또는 "상위"와 같은 상대 용어가 사용될 수 있다. 이러한 상대 용어는 도면에 도시된 배향에 추가적으로 장치의 다른 배향을 망라하기 위한 것이다. 예를 들어, 도면의 장치가 뒤집어지면, 다른 요소의 "하부"측에 있는 것으로 기술된 요소는 다른 요소의 "상부"측에 배치될 것이다. 따라서 예시적인 용어 "하부"는 도면의 특정 배향에 따라 "하부" 및 "상부"의 양 배향을 망라할 수 있다. 마찬가지로, 도면 중 하나의 도면에서의 장치가 뒤집어지면, 다른 요소의 "아래에" 또는 "밑에" 있는 것으로 기술된 요소가 다른 요소의 "위에" 배향될 것이다. 따라서 예시적인 용어 "아래" 또는 "밑에"는 위와 아래의 양 배향을 망라할 수 있다.

본 명세서에 사용되는 "조명 장치"라는 표현은 빛을 방출할 수 있는 것을 제외하고는 제한되지 않는다. 즉, 조명 장치는 면적이나 체적, 예를 들면 구조물, 수영장 또는 온천, 방, 창고, 지시계, 도로, 주차장, 차량, 표지판, 예를 들면 도로 표지판, 광고판, 배, 장난감, 거울, 용기, 전자 기기, 보트, 비행기, 경기장, 컴퓨터, 원격 오디오 장치, 원격 비디오 장치, 핸드폰, 나무, 창, LCD 디스플레이, 동굴, 터널, 운동장, 가로등 기둥을 조명하는 장치, 또는 인클로저(enclosure)를 조명하는 장치 또는 장치들의 어레이, 또는 에지 또는 후방-조명(back-lighting) 용도로 사용되는 장치(예를 들면, 백라이트 포스터, 표지판, LCD 디스플레이), 전구 대체물(예를 들면, AC 백열등, 저전압 등, 형광등 등을 대체하기 위한 것), 옥외 조명 용도로 사용되는 라이트, 보안 조명 용도로 사용되는 라이트, 외부 거주 조명 용도로 사용되는 라이트(벽걸이형, 기둥/칼럼 장착형), 천정 설비(fixture)/벽 촛대, 하부 캐비넷 조명, 램프(플로어 및/또는 테이블 및/또는 데스크), 조경 조명, 트랙 조명, 작업 조명, 특수 조명, 천정 팬 조명, 기록보관/예술 전시 조명, 고진동/충격 조명 - 작업용 조명 등, 거울/화장대 조명 또는 임의의 기타 발광 장치일 수 있다.

본 발명은 또한, 둘러싸인 공간 및 본 발명에 따른 적어도 하나의 조명 장치를 포함하는 피조명(illuminated) 인클로저(그 용적이 균일하게 또는 불균일하게 조명될 수 있는)로서, 상기 조명 장치가 그 적어도 일부를 (균일하게 또는 불균일하게) 조명하는 피조명 인클로저에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 피조명 영역으로서, 예를 들어 구조물, 수영장 또는 온천, 방, 창고, 지시계, 도로, 주차장, 차량, 표지판, 예를 들면 도로 표지판, 광고판, 배, 장난감, 거울, 용기, 전자 기기, 보트, 비행기, 경기장, 컴퓨터, 원격 오디오 장치, 원격 비디오 장치, 핸드폰, 나무, 창, LCD 디스플레이, 동굴, 터널, 운동장, 가로등 기둥 등으로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나의 항목을 포함하고, 그 내부에 또는 그것 상에 본 명세서에 기재되는 적어도 하나의 조명 장치가 장착되는 피조명 영역에 관한 것이다.

고체 상태 발광체를 언급할 때 본 명세서에서 사용되는 "조명"(또는 "조명된다")이란 표현은, 고체 상태 발광체에 적어도 약간의 전류가 공급되어 고체 상태 발광체가 적어도 약간의 광을 방출하게 하는 것을 의미한다. "조명된다"는 표현은 사람 눈이 광을 연속적으로 방출하는 것으로 인지하게 하는 속도로 고체 상태 발광체가 광을 연속적으로 또는 단속적으로 방출하는 상황 또는 사람 눈이 광을 연속적으로 방출하는 것으로 인지하도록(그리고, 다른 색상이 이들 색상의 혼합체로서 방출되는 경우에) 동일 색상 또는 다른 색상의 다수의 고체 상태 발광체가 광을 단속적으로 및/또는 교호적으로(정시에 중첩되거나 중첩되지 않은 상태로) 방출하는 상황을 망라한다.

루미포르(lumiphor) 또는 발광 물질을 언급할 때 본 명세서에서 사용되는 "여기된다"는 표현은, 적어도 일부 전자기 방사선(예를 들면, 가시광선, 자외선 또는 적외선)이 발광 물질에 접촉하여 그 발광 물질이 적어도 약간의 광을 방출하게 함을 의미한다. "여기된다"는 표현은 사람 눈이 광을 연속적으로 방출하는 것으로 인지하게 하는 속도로 발광 물질이 광을 연속적으로 또는 단속적으로 방출하는 상황 또는 사람 눈이 광을 연속적으로 방출하는 것으로 인지하도록(그리고, 다른 색상이 이들 색상의 혼합체로서 방출되는 경우에) 동일 색상 또는 다른 색상의 다수의 발광 물질이 광을 단속적으로 및/또는 교호적으로(정시에 중첩되거나 중첩되지 않은 상태로) 방출하는 상황을 망라한다.

본 명세서에서 사용되는 "주 방출 파장"이란 표현은 (1) 고체 상태 발광체의 경우에 고체 상태 발광체가 조명되면 방출하는 광의 주 파장을 의미하고 (2) 발광 물질의 경우에 발광 물질이 여기되면 방출하는 광의 주 파장을 의미한다.

본 명세서에서 사용되는 "피크 방출 파장"이란 표현은 (1) 고체 상태 발광체의 경우에 고체 상태 발광체가 조명되면 방출하는 광의 피크 파장을 의미하고 (2) 발광 물질의 경우에 발광 물질이 여기되면 방출하는 광의 피크 파장을 의미한다.

"상관 색 온도"라는 표현은 그 주지된 의미에 따르면, 주지된(즉, 당업자가 쉽고 정확하게 식별할 수 있는) 의미로, 색상에서 가장 근접한 흑체의 온도를 언급하기 위해 사용된다.

본 명세서에서 "주 파장"이란 표현은, 그 주지되고 허용되는 의미에 따르면, 광원의 스펙트럼 파워 분포에서 가장 큰 파워를 갖는 스펙트럼 라인을 언급하기 위해 주지되어 있는 "피크 파장"과 대조적으로, 스펙트럼의 인지된 색상, 즉 광원에 의해 방출되는 광을 보는 것으로부터 인지되는 색감각과 가장 유사한(즉, "색조"와 대략 유사한) 색감각을 생성하는 광의 단독 파장을 지칭하기 위해 사용된다. 사람 눈은 모든 파장을 동등하게 인지하지 못하기 때문에(사람 눈은 황색과 녹색을 적색 및 청색보다 잘 인지한다) 그리고 다수의 고체 상태 발광체(예를 들면, LED)에 의해 방출되는 광은 실제로 광범위한 파장을 갖기 때문에, 인지되는 색상(즉, 주 파장)은 최고 파워를 갖는 파장(피크 파장)과 반드시 동등하지 않다(종종 상이하다). 레이저와 같은 진짜로 단색인 광은 주 파장과 피크 파장이 동일하다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 모든 용어(기술 용어 및 과학 용어를 포함)는 당업자가 보편적으로 이해하는 것과 같은 의미를 갖는다. 또한 보통 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어는 관련 기술 및 본 명세서에 관한 그 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며 본 명세서에서 명확히 정의되지 않는 한 이상적인 의미 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않을 것임을 알 것이다. 또한 당업자라면 다른 특징부에 "인접하여" 배치되는 구조물 또는 특징부에 대한 언급은 인접하는 특징부와 중첩하거나 그 아래에 놓이는 부분을 가질 수도 있음을 알 것이다.

본 명세서에 사용되는 "공통적으로 여기된다"는 표현은, 공통적으로 여기되는 것으로 기술된 항목이, 제1 항목에 에너지가 공급되고 있을 때 제1 항목과 "공통적으로 여기"되고 있는 것으로 기술되는 다른 단수 또는 복수의 항목에도 반드시 에너지가 공급되고 있도록, 공통 에너지 공급 구조물(예를 들면, 공통 파워 라인) 상에 놓여있음을 의미한다.

본 발명에 따르면 임의의 단수 또는 복수의 소정 고체 상태 발광체가 채용될 수 있다. 당업자는 다양한 이러한 발광체를 알고 있으며, 그에 대한 접근이 용이하다. 이러한 고체 상태 발광체는 무기 및 유기 발광체를 포함한다. 이러한 발광체의 형태의 예로는 다양한 발광 다이오드[폴리머 발광 다이오드(PLED)를 포함하는 무기 또는 유기], 레이저 다이오드, 박막 전계발광 장치, 발광 폴리머(light emitting polymers: LEPs)가 포함되며, 이들의 각각은 당업계에 주지되어 있다(따라서 이러한 장치 및/또는 이러한 장치를 제조하기 위한 재료를 상세히 기술할 필요는 없다).

본 발명에 따른 조명 장치는 임의의 소정 개수의 고체 상태 발광체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 조명 장치는 50개 이상의 발광 다이오드를 구비할 수 있거나, 또는 100개 이상의 발광 다이오드 등을 구비할 수 있다.

적절한 LED의 대표 예가 이하의 문헌에 기재되어 있다:

2005년 12월 22일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치(LIGHTING DEVICE)"인 미국 특허 출원 제60/753,138호(발명자: Gerald H. Negley; attorney docket number 931_003 PRO) 및 2006년 12월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/614,180호(그 전체가 본 명세서에 원용됨);

2006년 4월 24일자로 출원되고 발명의 명칭이 "루미포르 필름의 공간적 분리에 의한 LED 내의 스펙트럼 성분 시프팅(SHIFTING SPECTRAL CONTENT IN LEDS BY SPATIALLY SEPARATING LUMIPHOR FILMS)"인 미국 특허 출원 제60/794,379호(발명자: Gerald H. Negley and Antony Paul van de Ven; attorney docket number 931_006 PRO) 및 2007년 1월 19일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/624,811호(그 전체가 본 명세서에 원용됨);

2006년 5월 26일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치(LIGHTING DEVICE)"인 미국 특허 출원 제60/808,702호(발명자: Gerald H. Negley and Antony Paul van de Ven; attorney docket number 931_009 PRO) 및 2007년 5월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/751,982호(그 전체가 본 명세서에 원용됨);

2006년 5월 26일자로 출원되고 발명의 명칭이 "고체 상태 발광 장치 및 그 제조 방법(SOLID STATE LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD OF MAKING SAME)"인 미국 특허 출원 제60/808,925호(발명자: Gerald H. Negley and Neal Hunter; attorney docket number 931_010 PRO) 및 2007년 5월 24일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/753,103호(그 전체가 본 명세서에 원용됨);

2006년 5월 23일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치 및 그 제조 방법(LIGHTING DEVICE AND METHOD OF MAKING)"인 미국 특허 출원 제60/802,697호(발명자: Gerald H. Negley; attorney docket number 931_011 PRO) 및 2007년 5월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/751,990호(그 전체가 본 명세서에 원용됨);

2006년 4월 20일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치 및 조명 방법(LIGHTING DEVICE AND LIGHTING METHOD)"인 미국 특허 출원 제60/793,524호(발명자: Gerald H. Negley and Antony Paul van de Ven; attorney docket number 931_012 PRO) 및 2007년 4월 18일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/736,761호(그 전체가 본 명세서에 원용됨);

2006년 11월 7일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치 및 조명 방법(LIGHTING DEVICE AND LIGHTING METHOD)"인 미국 특허 출원 제60/857,305호(발명자: Antony Paul van de Ven and Gerald H. Negley; attorney docket number 931_027 PRO) 및 2007년 11월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/936,163호(그 전체가 본 명세서에 원용됨);

2006년 8월 23일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치 및 조명 방법(LIGHTING DEVICE AND LIGHTING METHOD)"인 미국 특허 출원 제60/839,453호(발명자: Antony Paul van de Ven and Gerald H. Negley; attorney docket number 931_034 PRO) 및 2007년 8월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/843,243호(그 전체가 본 명세서에 원용됨);

2006년 10월 12일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치 및 그 제조 방법(LIGHTING DEVICE AND METHOD OF MAKING SAME)"인 미국 특허 출원 제60/851,230호(발명자: Gerald H. Negley; attorney docket number 931_041 PRO) 및 2007년 10월 11일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/870,679호(그 전체가 본 명세서에 원용됨);

2007년 5월 8일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치 및 조명 방법(LIGHTING DEVICE AND LIGHTING METHOD)"인 미국 특허 출원 제60/916,608호(발명자: Antony Paul van de Ven and Gerald H. Negley; attorney docket no. 931_072 PRO) 및 2008년 5월 8일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/117,148호(그 전체가 본 명세서에 원용됨);

2008년 1월 22일자로 출원되고 발명의 명칭이 "하나 이상의 루미포르를 갖는 조명 장치 및 그 제조 방법(ILLUMINATION DEVICE HAVING ONE OR MORE LUMIPHORS, AND METHODS OF FABRICATING SAME)"인 미국 특허 출원 제12/017,676호(발명자: Gerald H. Negley and Antony Paul van de Ven; attorney docket no. 931_079 NP) 및 2007년 10월 26일자로 출원된 미국 특허 출원 제60/982,900호(발명자: Gerald H. Negley and Antony Paul van de Ven; attorney docket no. 931_079 PRO)(그 전체가 본 명세서에 원용됨).

다양한 발광 물질(루미포르 또는 발광 매체로도 알려져 있고, 예를 들어 그 전체가 본 명세서에 원용되는 미국 특허 제6,600,175호에 개시되어 있음)은 당업자에게 주지되어 있으며 이용가능하다. 예를 들어, 인광체는 여기 방사선의 공급원에 의해 여기될 때 반응 방사선(예를 들면, 가시 광선)을 방출하는 발광 물질이다. 많은 예에서, 반응 방사선은 여기 방사선의 파장과 다른 파장을 갖는다. 발광 물질의 다른 예로는 자외선이 조사될 때 가시광선 스펙트럼에서 빛나는 신틸레이터(scintillator), 데이 글로우 테잎(day glow tape) 및 잉크가 포함된다.

발광 물질은 다운-컨버팅(down-converting), 즉 광자(photon)를 더 낮은 에너지 레벨(더 긴 파장)로 변환시키는 물질 또는 업-컨버팅(up-converting), 즉 광자를 더 높은 에너지 레벨(더 짧은 파장)로 변환시키는 물질로 분류될 수 있다.

LED 장치에 발광 물질을 포함시키는 것은 다양한 방법으로 이루어지며, 한 가지 대표적인 방법은 예를 들어 블렌딩 또는 코팅 공정에 의해 전술한 바와 같이 투명한 외피 재료(예를 들면, 에폭시-기반, 실리콘-기반, 유리-기반 또는 금속산화물-기반 재료)에 발광 물질을 첨가하는 것이다.

전술했듯이, 본 발명에 따른 일부 실시예에서, 비-백색 광원은 적어도 하나의 인광체-LED를 포함한다. 인광체-LED는 (예를 들어 청색 또는 보라빛 청색 또는 보라색 광을 방출하는) 발광체에 대해 발광 다이오드의 광에 의해 여기되는 발광 물질을 코팅하거나, 둘러싸거나 근접 배치시킴으로써 이루어진다. 종종, 발광 물질은 황색 광을 방출하도록 선택되며, 청색광과 황색광의 조합은 백색 광을 만들 수 있다. 흔히 사용되는 인광체는 YAG:Ce이다. 발광 물질에 의해 여기되는 광은 발광 다이오드에 의해 여기된 광의 일부와 조합될 수 있으며, 조합된 광은 발광 다이오드 또는 인광체와는 다른 색조 및 순도를 갖는다.

"백색 LED"(즉, 백색 LED 램프)는 통상, 약 455nm의 광을 방출하는 발광 다이오드 및 약 570nm의 황색 주 파장을 갖는 인광체 YAG:Ce를 사용하여 생산된다. 루멘 청색 광의 비율이 대략 3% 초과 7% 미만이면, 조합 방출 광은 백색으로 나타나며, 조명에 적합한 광의 대체로 허용가능한 색 경계 내에 들어간다(도 2 참조).

이러한 인광체 램프의 효율은, 청색 광보다는 황색 광에 대해 훨씬 민감한 눈의 민감도로 인해, 더 많은 비율의 청색 광이 황색으로 변환될수록 이상적으로 계속 증가할 것이다. 그러나, 실제로는, 청색 광의 일부가 기생(parasitic) 흡수로 인해 소실되고 요구되는 두꺼운 인광체 층으로 인해 더 많은 비율의 황색 광이 재흡수됨에 따라 조합 광의 효율이 피크를 갖는다. 피크 효율 및 상기 피크 효율의 색 온도는 통상 약 2퍼센트 청색 루멘 출력이다(도 3 참조).

고효율은 (1) 인광체 입자 크기의 신중한 선택과, (2) 청색 발광체에 대한 인광체의 위치[예를 들면, 2005년 12월 22일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치(LIGHTING DEVICE)"인 미국 특허 출원 제60/753,138호(발명자: Gerald H. Negley; attorney docket number 931_003 PRO) 및 2006년 12월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/614,180호 참조(그 전체가 원용됨)], 및/또는 (3) 결합제 내의 인광체의 밀도에 의해 달성될 수 있다. 인광체를 사용하기 위한 방법은 인광체를 청색 발광체 상에 직접 얇은 층으로서 코팅하는 단계, 인광체를 청색 발광체 주위의 투명 매체 내에 또는 발광 다이오드와 분리된 층으로서 분산시키는 단계를 포함한다. 본 발명자는 청색 발광체로부터 공간적으로 분리되는 약 5마이크로미터의 입자 크기가 개선된 결과를 제공한다는 것을 알아냈다.

특정 색상의 인광체 램프를 얻기 위해, 인광체의 양이 변경될 수 있다. 예를 들어, 백색 인광체 LED에 있어서는, 청색 발광 다이오드를 코팅하기 위해 대략 20중량 퍼센트의 투명 결합제가 인광체와 조합될 수 있다. 결합제 내의 인광체 양을 증가시킴으로써, LED의 색상은 황색 쪽으로 이동할 것이며, 역으로 인광체의 양이 감소되면 광의 색상이 청색 쪽으로 이동할 것이다.

다른 조합은 405nm 내지 490nm의 발광 다이오드, 및 550nm 내지 600nm 범위의 주 파장 방출을 갖는 발광 물질을 사용할 수 있다.

상기 방법을 사용하여 백색 LED 램프를 제조할 수 있지만, 통상적으로 그 CRI는 예를 들어 70 미만으로 낮은 Ra이다.

이러한 램프의 CRI를 증가시키는 방법은 다른 것에 의해 기재되었으며, 방출되는 적색 광을 증가시키기 위해 적색 인광체를 황색 인광체와 함께 추가하는 것을 포함한다. 이러한 방법은 매우 높은 CRI, 일부 경우에는 96 정도의 높은 Ra를 달성했지만, 청색 여기된 적색 인광체의 사용과 연관된 스토크스 손실로 인해 효율은 일반적으로 매우 낮다.

본 발명의 발명자, van de Ven 및 Negley는, 대개 황색 기미 색조를 갖고 적색 LED와 조합되는 인광체 LED를 포함하는 조명 장치를 개시하였다[예를 들어, (1) 2006년 4월 20일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치 및 조명 방법(LIGHTING DEVICE AND LIGHTING METHOD)"인 미국 특허 출원 제60/793,524호(발명자: Gerald H. Negley and Antony Paul van de Ven; attorney docket number 931_012 PRO) 및 2007년 4월 18일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/736,761호(그 전체가 본 명세서에 원용됨); (2) 2006년 4월 20일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치 및 조명 방법(LIGHTING DEVICE AND LIGHTING METHOD)"인 미국 특허 출원 제60/793,518호(발명자: Gerald H. Negley and Antony Paul van de Ven; attorney docket number 931_013 PRO) 및 2007년 4월 18일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/736,799호(그 전체가 본 명세서에 원용됨); (3) 2006년 4월 20일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치 및 조명 방법(LIGHTING DEVICE AND LIGHTING METHOD)"인 미국 특허 출원 제60/793,530호(발명자: Gerald H. Negley and Antony Paul van de Ven; attorney docket number 931_014 PRO) 및 2007년 4월 19일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/737,321호(그 전체가 본 명세서에 원용됨); (4) 2006년 11월 7일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치 및 조명 방법(LIGHTING DEVICE AND LIGHTING METHOD)"인 미국 특허 출원 제60/857,305호(발명자: Antony Paul van de Ven and Gerald H. Negley; attorney docket number 931_027 PRO) 및 2007년 11월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/936,163호(그 전체가 본 명세서에 원용됨); (5) 2007년 5월 8일자로 특허 허여되고 발명의 명칭이 "조명 장치 및 조명 방법(LIGHTING DEVICE AND LIGHTING METHOD)"이며 그 전체가 본 명세서에 원용되는 미국 특허 제7,213,940호(발명자: Antony Paul van de Ven and Gerald H. Negley; attorney docket number 931_035 NP), 2006년 12월 1일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치 및 조명 방법(LIGHTING DEVICE AND LIGHTING METHOD)"이며 그 전체가 본 명세서에 원용되는 미국 특허 출원 제60/868,134호(발명자: Antony Paul van de Ven and Gerald H. Negley; attorney docket number 931_035 PRO), 2007년 11월 30일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치 및 조명 방법(LIGHTING DEVICE AND LIGHTING METHOD)"이며 그 전체가 본 명세서에 원용되는 미국 특허 출원 제11/948,021호(발명자: Antony Paul van de Ven and Gerald H. Negley; attorney docket number 931_035 NP2); 및 (6) 2006년 12월 7일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치 및 조명 방법(LIGHTING DEVICE AND LIGHTING METHOD)"인 미국 특허 출원 제60/868,986호(발명자: Antony Paul van de Ven and Gerald H. Negley; attorney docket number 931_053 PRO) 및 2007년 12월 6일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/951,626호(그 전체가 본 명세서에 원용됨) 참조]. 이들 조명 장치는 3,500K 미만의 색 온도에 대해 90보다 큰 CRI Ra를 달성할 수 있고 매우 양호한 효율을 달성할 수 있다. 도 4에서의 CIE31 도표는 적절한 좌표와 더불어 선택될 때 비-백색 인광체 LED가 플랑크 흑체 궤적 상에 있거나 그 흑체 궤적에 가까운 광을 생성하기 위해 적색 LED와 어떻게 혼합될 수 있는지를 도시한다. 도 5는 이러한 구성에서 달성될 수 있는 효율 및 고 CRI Ra를 도시한다. 이러한 장치는, 추가 성분의 필요없이, 3,500K 이하의 색 온도에서 높은 CRI Ra를 제공하는데 특히 효과적이다.

본 발명의 조명 장치는 임의의 소정 방식으로 전기를 공급받을 수 있다. 숙련자는 다양한 전력 공급 장치에 익숙하며, 임의의 이러한 장치는 본 발명과 함께 사용될 수 있다. 본 발명의 조명 장치는 임의의 소정 전원에 전기 접속(또는 선택 접속)될 수 있으며, 당업자는 이러한 다양한 전원에 익숙하다.

본 발명의 실시에 사용될 수 있는 회로의 대표적인 예가 이하 문헌에 기재되어 있다:

2005년 12월 21일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치(LIGHTING DEVICE)"인 미국 특허 출원 제60/752,753호(발명자: Gerald H. Negley, Antony Paul van de Ven and Neal Hunter; attorney docket number 931_002 PRO) 및 2006년 12월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/613,692호(그 전체가 본 명세서에 원용됨);

2006년 6월 1일자로 출원되고 발명의 명칭이 "냉각이 구비된 조명 장치(LIGHTING DEVICE WITH COOLING)"인 미국 특허 출원 제60/809,959호(발명자: Thomas G. Coleman, Gerald H. Negley and Antony Paul van de Ven; attorney docket number 931_007 PRO) 및 2007년 1월 24일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/626,483호(그 전체가 본 명세서에 원용됨);

2006년 5월 5일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치(LIGHTING DEVICE)"인 미국 특허 출원 제60/798,446호(발명자: Antony Paul van de Ven; attorney docket number 931_008 PRO) 및 2007년 5월 3일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/743,754호(그 전체가 본 명세서에 원용됨);

2006년 5월 31일자로 출원되고 발명의 명칭이 "조명 장치 및 조명 방법(LIGHTING DEVICE AND METHOD OF LIGHTING)"인 미국 특허 출원 제60/809,595호(발명자: Gerald H. Negley; attorney docket number 931_018 PRO) 및 2007년 5월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/755,162호(그 전체가 본 명세서에 원용됨);

2006년 9월 13일자로 출원되고 발명의 명칭이 "로우 사이드 MOSFET 전류 제어를 갖는 부스트/플라이백 전력 공급 토폴로지(BOOST/FLYBACK POWER SUPPLY TOPOLOGY WITH LOW SIDE MOSFET CURRENT CONTROL)"인 미국 특허 출원 제60/844,325호(발명자: Peter Jay Myers; attorney docket number 931_020 PRO), 및 2007년 9월 13일자로 출원되고 발명의 명칭이 "로드에 전력을 공급하기 위한 회로(CIRCUITRY FOR SUPPLYING ELECTRICAL POWER TO LOADS)"인 미국 특허 출원 제11/854,744호(그 전체가 본 명세서에 원용됨);

2007년 6월 14일자로 출원되고 발명의 명칭이 "고체 상태 발광체를 구비하는 조명 장치용 전력 변환 장치 및 방법(DEVICES AND METHODS FOR POWER CONVERSION FOR LIGHTING DEVICES WHICH INCLUDE SOLID STATE LIGHT EMITTERS)"인 미국 특허 출원 제60/943,910호(발명자: Peter Jay Myers; attorney docket number 931_076 PRO) 및 2008년 5월 8일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/117,280호(그 전체가 본 명세서에 원용됨);

2008년 1월 23일자로 출원되고 발명의 명칭이 "주파수 변환된 디밍 신호 발생(FREQUENCY CONVERTED DIMMING SIGNAL GENERATION)"인 미국 특허 출원 제61/022,886호(발명자: Peter Jay Myers, Michael Harris and Terry Given; attorney docket no. 931_085 PRO) 및 2008년 3월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/039,926호(그 전체가 본 명세서에 원용됨).

본 발명에 따른 조명 장치로부터의 혼합 광(mixed light) 출력에 관하여, 본 발명은 또한 2700K, 3000K 또는 3500K의 색 온도를 갖는 흑체 궤적 상의 광에 근접하는 이러한 혼합 광, 즉 이하의 혼합 광에 관한 것이다:

제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 선분에 의해 둘러싸이는 1931 CIE 색도 도표 상의 영역 내에 있는 x, y 색 좌표를 갖는 혼합 광으로서, 상기 제1 선분은 제1 점을 제2 점에 연결하고, 상기 제2 선분은 제2 점을 제3 점에 연결하며, 상기 제3 선분은 제3 점을 제4 점에 연결하고, 상기 제4 선분은 제4 점을 제5 점에 연결하며, 상기 제5 선분은 제5 점을 제1 점에 연결하고, 상기 제1 점은 0.4578, 0.4101의 x, y좌표를 가지며, 상기 제2 점은 0.4813, 0.4319의 x, y좌표를 갖고, 상기 제3 점은 0.4562, 0.4260의 x, y좌표를 가지며, 상기 제4 점은 0.4373, 0.3893의 x, y좌표를 갖고, 상기 제5 점은 0.4593, 0.3944의 x, y좌표를 갖는(즉, 2700K에 근접한) 혼합 광; 또는

제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 선분에 의해 둘러싸이는 1931 CIE 색도 도표 상의 영역 내에 있는 x, y 색 좌표를 갖는 혼합 광으로서, 상기 제1 선분은 제1 점을 제2 점에 연결하고, 상기 제2 선분은 제2 점을 제3 점에 연결하며, 상기 제3 선분은 제3 점을 제4 점에 연결하고, 상기 제4 선분은 제4 점을 제5 점에 연결하며, 상기 제5 선분은 제5 점을 제1 점에 연결하고, 상기 제1 점은 0.4338, 0.4030의 x, y좌표를 가지며, 상기 제2 점은 0.4562, 0.4260의 x, y좌표를 갖고, 상기 제3 점은 0.4299, 0.4165의 x, y좌표를 가지며, 상기 제4 점은 0.4147, 0.3814의 x, y좌표를 갖고, 상기 제5 점은 0.4373, 0.3893의 x, y좌표를 갖는(즉, 3000K에 근접한) 혼합 광; 또는

제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 선분에 의해 둘러싸이는 1931 CIE 색도 도표 상의 영역 내에 있는 x, y 색 좌표를 갖는 혼합 광으로서, 상기 제1 선분은 제1 점을 제2 점에 연결하고, 상기 제2 선분은 제2 점을 제3 점에 연결하며, 상기 제3 선분은 제3 점을 제4 점에 연결하고, 상기 제4 선분은 제4 점을 제5 점에 연결하며, 상기 제5 선분은 제5 점을 제1 점에 연결하고, 상기 제1 점은 0.4073, 0.3930의 x, y좌표를 가지며, 상기 제2 점은 0.4299, 0.4165의 x, y좌표를 갖고, 상기 제3 점은 0.3996, 0.4015의 x, y좌표를 가지며, 상기 제4 점은 0.3889, 0.3690의 x, y좌표를 갖고, 상기 제5 점은 0.4147, 0.3814의 x, y좌표를 갖는(즉, 3500K에 근접한) 혼합 광.

본 발명은 또한, 둘러싸인 공간 및 본 명세서에 기재된 적어도 하나의 조명 장치를 포함하는 피조명 인클로저로서, 상기 조명 장치가 그 적어도 일부를 조명하는 피조명 인클로저에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 표면 및 본 명세서에 기재된 적어도 하나의 조명 장치를 포함하는 피조명 표면으로서, 상기 조명 장치가 조명되면, 조명 장치는 상기 표면의 적어도 일부를 조명하게 될 피조명 표면에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 본 발명에 따른 조명 장치를 제조하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 개략 도시하는 단면(및/또는 평면)도를 참조하여 본 명세서에서 설명된다. 그러므로, 예를 들어 제조 기술 및/또는 공차의 결과로서 도면의 형상으로부터의 편차가 예상된다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 구역의 특정 형상에 한정되는 것으로 간주되지 않아야 하며, 예를 들어 제조에 기인하는 형상의 편차를 포함해야 한다. 예를 들어, 직사각형으로 도시 또는 설명되는 모델링된 구역은 통상 원형 또는 곡선형 특징을 가질 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구역은 속성상 개략적이며, 그 형상은 장치의 구역의 정확한 형상을 도시하려는 것이 아니고 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다.

본 발명에 따른 조명 장치의 다수의 특정 실시예가 후술하는 도 12 내지 도 35에 도시되어 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 개별 LED 패키지로서 도시된 인광체, RO 및 BCG 발광체를 클러스터 포맷으로 도시한 기호도(symbolic view)이다. 도 12에서뿐 아니라 도 13 내지 도 18에서 "A"는 인광체 LED를 나타내고, "B"는 RO LED를 나타내며, "C"는 BCG LED를 나타낸다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED로서 도시된 인광체, RO 및 BCG 발광체를 라인 포맷으로 도시한 기호도이다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른, 단일 LED에 조합된 RO 및 BCG 발광체와, 별도 패키지로서의 인광체 LED의 기호도이다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 단일 패키지에 조합된 RO 및 인광체 LED 발광체와, 별도 LED 패키지 내의 BCG의 기호도이다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른, LED로서 도시된 RO 발광체와, 단일 패키지에 조합된 BCG 및 인광체 LED 발광체의 기호도이다.

도 17은 모든 발광체가 단일 패키지에 조합되는, 본 발명에 따른 조명 장치의 일 실시예의 기호도이다. 본 발명에 따른 조명 장치 내에는 다수의 패키지가 사용될 수 있음에 유의해야 한다.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른, 다수의 개별 패키징된 발광체의 어레이의 기호도이다.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 관통-구멍 패키지 LED의 사시도이다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른, 반사체 컵을 갖지 않는 LED의 측면도이다.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른, 반사체 컵을 갖는 RO/BCG LED의 측면도이다.

도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른, 반사체 컵을 갖는 인광체 LED의 측면도이다.

도 19 내지 도 22에 도시된 개별 관통 구멍 LED는 본 발명의 실시예에 따른 고체 상태 조명 기구를 제공하도록 조합될 수 있음에 유의해야 한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 하나 이상의 LED가 도 19 내지 도 22에 도시된 형태의 단일 패키지에 조합될 수도 있다. 따라서, 예를 들어, RO LED와 BCG LED가 단일 패키지에 조합될 수 있다. 패키지는 두 개의 리드를 가질 수 있거나, 또는 LED의 개별 제어가 필요할 경우에는 셋 이상의 리드를 가질 수 있다.

도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른, RO 및 BCG 발광체를 구비하는 SMD LED의 평면도이다.

도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른, 원형 배치된 인광체 LED, RO 및 BCG 발광체를 구비하는 SMD LED의 평면도이다. 인광체 여기 발광 다이오드는 요구 루멘을 보상하기 위해 RO 및 BCG 발광 다이오드보다 클 수 있음에 유의해야 한다.

도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른, 발광체들이 직선 배치된 것을 제외하면 도 24에 도시된 장치의 평면도이다.

도 26은 테이퍼진 시트 또는 공동 내에서 다수의 광이 혼합되는, 본 발명의 일 실시예에 따른 테이퍼형 혼합 장치의 사시도이다.

도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른, 광이 내부 반사되는 고반사 경면 또는 확산 람베르트(Lambertian) 형태 재료(101)(예를 들면, 일본 회사 Furukawa가 판매하는 MCPET^®) 및 확산기(102)를 갖는 공동 혼합 챔버의 측면도이다. 확산기(102)는 예를 들어 단일 요소 또는 다중 요소일 수 있다. 예를 들어, 확산기(102)는 필름일 수 있거나, 또는 렌즈에 몰딩되는 패턴일 수 있다. 적절한 확산기 재료가 예를 들어 Bayer, RPC Photonics, Luminit, Fusion Optix, 3M 및/또는 Bright View Technologies에 의해 제공될 수 있다.

도 28은 반사기(105) 내에 제공되고 히트 싱크(106) 상에 장착되는 큰 LED(103) 및 작은 LED(104)를 도시하는 본 발명에 따른 조명 장치의 측면도이다.

도 29는 제2 렌즈/확산기(107)를 갖는 SMD LED(도 24 및 도 25에 따른)를 사용하는, 본 발명에 따른 조명 장치의 일 실시예의 측면도이다.

도 30은 LED(108), 전원 유닛(power supply unit: PSU)과 콘트롤러(109), 히트 싱크(110), 텍스처 가공된 확산기(111), 광/색 센서(112), 반사기(113) 및 파워 커넥터(114)를 구비하는, 본 발명에 따른 안정기 내장형(self ballasted) 램프로서 제공되는 조명 장치의 일 실시예의 절취 측면도이다. 이러한 안정기 내장형 램프는 본 명세서에 기재된 발광체의 조합을 2006년 11월 30일자로 출원되고 발명의 명칭이 "안정기 내장형 고체 상태 조명 장치(SELF-BALLASTED SOLID STATE LIGHTING DEVICES)"인 미국 특허 출원 제60/861,824호(발명자: Gerald H. Negley, Antony Paul van de Ven, Wai Kwan Chan, Paul Kenneth Pickard 및 Peter Jay Myers; attorney docket no. 931_052 PRO), 2007년 5월 8일자로 출원된 미국 특허 출원 제60/916,664호(attorney docket no. 931_052 PRO2), 및 2007년 11월 29일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/947,392호(attorney docket no. 931_052 NP)(그 전체가 본 명세서에 원용됨)에 기재된 안정기 내장형 램프에 합체시킴으로써 제공될 수 있다.

도 31은 광학 공동[큰 인광체 LED(116) 및 반사체(117)를 포함]과 상기 공동 내에 장착되지 않는 센서(118)(전원 유닛 및 콘트롤러에 연결됨) 사이에 광학 링크[광섬유 장치 또는 도광 장치(115)]를 갖는 본 발명에 따른 조명 장치의 일 실시예의 측면도이다.

도 32는 선형 포맷으로 배치되는 LED[인광체 LED(119), RO LED(120) 및 BCG LED(121)]를 포함하는 본 발명에 따른 조명 장치의 일 실시예의 평면도이다.

도 33은 본 발명에 따른 조명 장치의 일 실시예의 전기 및 제어 회로의 개략 블록선도이다. 도 33에 도시된 회로에서, 인광체 LED(122), RO LED(123) 및 BCG LED(124)는 LED에 의해 생성된 조합 색상을 BBL 상에 또는 그 근처에 있도록 제어하기 위해 제어될 수 있다. 도 33에 도시된 LED의 개별 스트링(본 명세서에 사용되는 "스트링"이란 표현은 적어도 두 개의 광원이 전기적으로 직렬 접속됨을 의미)은 개별 제어될 수 있지만, 의존 제어될 수도 있다. 따라서, 예를 들어, 조명 장치의 색 온도는 2007년 11월 28일자로 출원되고 발명의 명칭이 "고체 상태 조명 장치 및 그 제조 방법(SOLID STATE LIGHTING DEVICES AND METHODS OF MANUFACTURING THE SAME)"인 미국 특허 출원 제60/990,724호(발명자: Gerald H. Negley, Antony Paul van de Ven, Kenneth R. Byrd and Peter Jay Myers; attorney docket no. 931_082 PRO) 및 2008년 4월 1일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/041,404호(그 전체가 본 명세서에 원용됨)에 기재된 제조시에 확립될 수 있다. 상기 회로는 또한 정류기("RECT"), 디머(dimmer: "DIM") 및 역률 콘트롤러(power factor controller: "PFC")를 구비한다.

도 33에 추가 도시되어 있듯이, 색 온도는 예를 들어, 조절식 전원 유닛[LED PSU(127), RO LED PSU(128) 및 BCG LED PSU(129)]에 정보를 제공하는 광 센서(125) 및/또는 온도 센서(126)에 의해, LED에 인가되는 전류/전압을 조절하여[LED PSU(127)는 인광체 LED(122)에 공급되는 전류/전압을 조절하고, LED PSU(128)는 RO LED(123)에 공급되는 전류/전압을 조절하며, LED PSU(129)는 BCG LED(124)에 공급되는 전류/전압을 조절] 조명 장치의 색 점을 유지하거나 아니면 제어하도록 유지될 수 있다. 이러한 감지는 상이한 LED의 에이징에서의 변동 및/또는 상이한 LED의 온도 반응에서의 변동을 보상할 수 있다. 적절한 감지 기술은 당업자에게 공지되어 있으며, 2007년 6월 14일자로 출원되고 발명의 명칭이 "고체 상태 발광체를 구비하는 조명 장치용 전력 변환 장치 및 방법(DEVICES AND METHODS FOR POWER CONVERSION FOR LIGHTING DEVICES WHICH INCLUDE SOLID STATE LIGHT EMITTERS)"인 미국 특허 출원 제60/943,910호(발명자: Peter Jay Myers; attorney docket number 931_076 PRO) 및 2008년 5월 8일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/117,280호(그 전부가 본 명세서에 원용됨)에 기재되어 있다.

도 34는 도 33에 도시된 실시예와 유사하지만, RO LED(136) 및 BCG LED(137)와 함께 두 가지 형태의 인광체 LED[즉, 보다 황색 기미의 인광체 LED(134) 및 보다 청색 기미의 인광체 LED(135)]를 포함하는, 색 온도의 조절과 고 CRI의 유지를 가능하게 하는 본 발명에 따른 조명 장치의 일 실시예의 회로의 개략 블록 선도이다. LED(134 내지 137)의 각 스트링은 대응 PSU(138 내지 141)를 갖는다. 이러한 실시예는 미국 특허 출원 제60/990,724호 및 제61/041,404호를 참조하여 전술한 제조 방법과 함께 사용하기에 특히 적합할 수 있다. 보다 청색 기미의 인광체 LED 및 보다 황색 기미의 인광체 LED는 요구되는 인광체 LED 색 점을 정확히 매치시키기 위해 사용된다. 도 34에 도시된 실시예는 또한 광 센서(142) 및 온도 센서(143)를 구비한다. 경우에 따라, 도 34에 도시된 실시예는 LED로부터 광 센서(136)로 광을 취득하기 위해 선택적 파이버 또는 가이드(144)를 구비할 수 있다.

도 35는 본 발명의 일부 실시예를 포함하는 조명 장치용 회로의 개략 블록 선도이다. 도 35에 도시하듯이, BCG LED(130)는 하나 이상의 인광체 LED(131)와 동일한 스트링에 구비될 수 있다. 특히, 두 개의 약간 상이한 색조의 인광체 변환된 LED가 별도 스트링에, 즉 보다 청색 기미의 인광체 LED(131) 및 보다 황색 기미의 인광체 LED(132)에 제공될 수 있다. 두 개의 스트링을 통한 구동 전류는 조명 장치의 전체 색상을 설정하도록 조절될 수 있다. 두 개의 스트링을 통한 전류는 보다 황색 기미의 인광체 LED 및 보다 청색 기미의 인광체 LED의 색 점 사이의 공액선을 따라서 이동하도록 조절될 수 있다. RO LED를 통한 전류는 인광체 LED의 조합된 색 점을 BBL 근처로 견인하도록 조절될 수 있다.

도 35에 도시된 실시예에서, BCG LED(130)는 인광체 변환된 LED(131)(및/또는 132)의 하나 이상과 직렬로 추가되거나 이를 대체할 수도 있다. BCG LED를 인광체 LED와 동일한 스트링에 제공하는 것은, 세 개의 구동 유닛만을 필요로 하므로 전원 설계를 단순화시킬 수 있다. 따라서, 미국 가출원 제60/990,724호에 기재된 제조 방법은 수정이 거의 또는 전혀 없이 사용될 수 있다.

특정 실시예에서, BCG LED(130)는 보다 청색 기미의 인광체 LED(131) 중 하나를 대체한다. 청색 기미 인광체 LED(131)의 이러한 대체는 3500K 조명 장치를 만드는 것처럼 2700K 조명 장치를 만들기 위해 인광체 LED의 색 점의 동일한 조합이 사용될 수 있게 하며, 장치는 모두 92 이상, 및 일부 경우에는 94 이상의 CRI Ra를 가질 수 있다.

예를 들어, 인광체 LED는 0.3640, 0.4629; 0.3953, 0.4487; 0.3892, 0.438; 0.3577, 0.4508의 CIE31 색도 도표의 색도 구역 경계 좌표를 갖는 제1 색 빈(color bin) 및 0.3577, 0.4508; 0.3892, 0.4380; 0.3845, 0.4296; 0.3528, 0.4414의 CIE31 색도 도표의 색도 구역 경계 좌표를 갖는 제2 색 빈으로부터 선택될 수 있다. 제1 색 빈으로부터 인광체 LED의 제1 스트링이 제공되고 제2 색 빈으로부터 인광체 LED의 제2 스트링이 제공된다. 제2 스트링은 보다 적은 수의 인광체 LED를 갖지만, 약 475nm 내지 약 480nm 범위의 주 파장을 갖는 추가 BCG LED를 갖는다. 대안적으로, BCG LED는 제1 스트링으로부터 인광체 LED 중 하나를 대체할 수 있다. 약 615nm 내지 약 625nm 범위의 주 파장을 갖는 RO LED(133)의 제3 스트링도 제공된다. 이러한 구성은 92보다 크고 일부 경우에 94보다 큰 CRI Ra와 함께 약 2500K 내지 약 4000K(많은 경우 약 2700K 내지 약 3500K)의 색 온도를 갖는 조명 장치를 제공하도록 각종 LED를 통한 전류를 제어할 수 있다. 또한, 조명 장치의 색 점은 BBL의 7 맥아담 편차타원 이내에 있을 수 있으며, 일부 실시예에서는 BBL의 4 맥아담 편차타원 이내에 있을 수 있다.

일부 실시예에서는, 전술한 두 구역을 통과하는 공액선을 제공하는 다른 인광체 LED 색 빈이 사용될 수 있다.

다중 BCG LED가 사용되는 다른 실시예에서, BCG LED는 인광체 LED 스트링의 각각으로부터 LED를 대체할 수 있다. 따라서, 인광체 변환된 LED가 두 개의 인광체 LED 스트링 각각에 있는 BCG로 대체될 수 있다. 이러한 실시예의 일 예는 약 4000K의 색 온도와 92 이상의 CRI Ra를 갖는 조명 장치를 생산할 수 있다. 특히, 인광체 LED는 0.3426, 0.4219; 0.3747, 0.4122; 0.3696, 0.4031; 0.3373, 0.4118의 CIE31 색도 도표의 색도 구역 경계 좌표를 갖는 제1 색 빈 및 0.3373, 0.4118; 0.3696, 0.4031; 0.3643, 0.3937; 0.3318, 0.4013의 CIE31 색도 도표의 색도 구역 경계 좌표를 갖는 제2 색 빈으로부터 선택될 수 있다. 제1 색 빈으로부터 인광체 LED의 제1 스트링이 제공되고 제2 색 빈으로부터 인광체 LED의 제2 스트링이 제공된다. 각각의 스트링은 약 475nm 내지 약 480nm 범위의 주 파장을 갖는 하나의 BCG LED를 갖는다. 약 615nm 내지 약 625nm 범위의 주 파장을 갖는 RO LED의 제3 스트링도 제공된다.

표 2는 2,500K 내지 6,500K의(100K 단계) 색 온도 및 대략 5nm 단계의 RO 및 BCG 조합에 대한 데이터 점을, 최고 CRI를 달성하기 위한 최적의 인광체 램프 CIE31 x-y 좌표와 함께 나타낸다.

이하의 예는 본 발명의 각종 태양을 강조하기 위한 것이며, 단지 예시적인 목적으로만 제공되는 것이다. 이하의 예는 청구범위에서 한정되는 본 발명의 범위를 제한하기 위해 사용되어서는 안된다.

예

발광 다이오드는 150L/W보다 큰 효율을 갖는 백색 광을 생성할 수 있는 것으로 나타났으며, 차기 십년 내에 지배적인 조명 장치가 될 것으로 예상된다. LED 기반 조명 기구는 이미 60L/W까지의 효율을 갖고 시판되고 있다. 많은 시스템은 청색+YAG:Ce 또는 BOSE, 또는 RGB InGaN/AlInGaP LED 또는 UV LED 여기 RGB 인광체를 조합하는 LED에 주로 기초하고 있다. 이들 방법은 양호한 효율을 갖지만 중간의 CRI를 가질 뿐이다. 이들 방법은 특히 2700K 내지 4000K의 색 온도에서 높은 CRI와 고효율을 나타내지 못했다. 미국 특허 제7,213,940호에 기재된 일반적인 접근법은, 85 lumen/watt의 벽 플러그 효율, 2865K의 CCT에서 92의 CRI Ra를 갖는 웜-화이트 조명 기구를 실증하고 백색 광을 생성하기 위해 사용되었다. 고효율 AlInGaP 적색 LED와 와이드 스펙트럼 황색 기미의 인광체 LED를 조합함으로써, 고효율 고-CRI 웜-화이트 조명이 생성되었다.

색 점이 흑체 궤적 위로 양호하게 떨어지고 색상이 분명히 황색이도록 YAG:Ce 인광체가 452nm 피크 청색 InGaN LED와 조합되었다. 이 점은 Blue+YAG:Ce 시스템에 대한 피크 효율과 일치했지만 이는 백색 LED 램프가 아니다.

이 광을 적색 기미의 AlInGaP LED의 광과 혼합하면, 황색을 다시 흑체 궤적으로 견인할 수 있으며 웜 화이트 광을 생성할 수 있다. 도 4는 적색 LED와 Blue/YAG 공액선 상의 각종 황색 및 황색 기미 점 사이의 공액선을 도시한다.

이 접근법에 의해, 예외적인 CRI를 갖는 고효율 웜 화이트 광이 생성되었다. 황색 인광체 LED와 적색 LED의 조합은 광의 CRI 및 효율을 현저히 향상시켰다. 초기 실험은 3500K보다 낮은 색 온도에 대한 90보다 큰 CRI Ra와 매우 양호한 효율을 달성하였다.

도 5는 이 초기 배치에서 달성될 수 있는 효율 및 고 CRI를 도시한다.

완전한 통합(전원, 광학계 등) LED 광 유닛은 Atlanta Ga, USA 소재의 CSA 국제 연구소(NIST에 의해 인증된 NVLAP)에서 테스트되었으며(리포트 #1859182-1). 열평형에서 하기 결과를 갖는 것으로 밝혀졌다. 619 루멘, 2865K, 85LPW, CRI Ra 92, 120VAC, 7.28 W, PF=0.97(25℃의 실온에서 열평형을 달성하기 위한 90분의 작동 이후).

다른 예에서, Morrisville, NC 소재의 LED Lighting Fixtures로부터의 LR6은 보다 청색 기미의 인광체 LED 중 하나를 480nm 지배적인 BCG LED로 대체함으로써 BCG LED를 구비하도록 수정되었다. LR6은 통상 2700K의 색 온도를 가질 것이다. BCG LED를 추가함으로써 LR6은, BBL에 매우 근접하고 ∼60L/W의 효율 및 95의 CRI Ra를 갖는 3500K 설비를 제공하도록 튜닝될 수 있다.

본 명세서에 기재된 장치의 임의의 둘 이상의 구조적 부분은 합체될 수 있다. 본 명세서에 기재된 장치의 임의의 구조적 부분은, 필요할 경우 함께 홀딩되는 둘 이상의 부분으로 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 특정 실시예가 요소들의 특정 조합을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 교시를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합도 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 기재되고 도면에 도시된 특정 예시적 실시예에 제한되는 것으로 간주되지 않아야 하며, 다양한 도시된 실시예의 요소들의 조합을 망라할 수도 있다.

본 명세서의 장점이 제공되는 한, 본 발명의 취지 및 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 당업자에 의해 이루어질 수 있다. 따라서, 개시된 실시예는 단지 예시적인 목적으로만 제공된 것이며, 후술하는 청구범위에 의해 한정되는 본 발명을 제한하는 것으로 간주되지 않아야 함을 알아야 한다. 따라서 후술하는 청구범위는 문언적으로 기재된 요소들의 조합뿐 아니라, 실질적으로 동일한 결과를 얻기 위해 실질적으로 동일한 방식으로 실질적으로 동일한 기능을 수행하기 위한 모든 동등한 요소를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서 청구범위는 이상에서 구체적으로 도시되고 기술된 것과 개념적으로 동등한 것을 포함하고 본 발명의 필수 사상이 담긴 것도 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

조명 장치이며,
제1 그룹의 비-백색 광원으로서, 비-백색 광원의 각각이 조명되면 (1) 플랑크 흑체 궤적의 0.01 u'v' 위에 있는 제1 백색-광 경계 곡선과 플랑크 흑체 궤적의 0.01 u'v' 아래에 있는 제2 백색-광 경계 곡선으로 둘러싸이는 영역의 외부와 (2) 약 430nm 내지 약 480nm 범위의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 모든 점을 따라서 연장되는 제1 포화 광 곡선, 약 480nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점으로부터 약 560nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점까지 연장되는 제1 선분, 약 560nm 내지 약 580nm 범위의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 모든 점을 따라서 연장되는 제2 포화 광 곡선, 및 약 580nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점으로부터 약 430nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점까지 연장되는 제2 선분에 의해 둘러싸이는 1976 CIE 색도 도표 상의 영역의 내부에 있는 점을 규정하는 u', v' 색 좌표를 갖는 광을 방출하는 제1 그룹의 비-백색 광원과,
그 각각이 약 465nm 내지 약 540nm 범위의 주 방출 파장을 갖는 제1 그룹의 보충 발광체와,
그 각각이 약 600nm 내지 약 640nm 범위의 주 방출 파장을 갖는 제2 그룹의 보충 발광체를 포함하는
조명 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 그룹의 비-백색 광원은 적어도 제1 광원 고체 상태 발광체 및 적어도 제1 발광 물질을 포함하는
조명 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 그룹의 비-백색 광원은 적어도 40nm의 FWHM 값을 갖는 적어도 제1 광원을 포함하는
조명 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹의 비-백색 광원의 각각, 상기 제1 그룹의 보충 발광체의 각각, 및 상기 제2 그룹의 보충 발광체의 각각이 발광하면, (1) 상기 제1 그룹의 비-백색 광원에 의해 발광되었던 상기 조명 장치로부터 방출되는 광, (2) 상기 제1 그룹의 보충 발광체에 의해 발광되었던 상기 조명 장치로부터 방출되는 광, 및 (3) 상기 제2 그룹의 보충 발광체에 의해 발광되었던 상기 조명 장치로부터 방출되는 광의 혼합체는 임의의 추가 광이 없을 경우 1976 CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적 상의 적어도 한 점의 0.01 u'v' 내에 있는 x, y 색 좌표를 갖는 합계 조명을 갖는
조명 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명 장치는 적어도 제1 파워 라인을 더 포함하며, 상기 제1 파워 라인에 에너지가 공급되면, 상기 조명 장치는 1976 CIE 색도 도표 상의 흑체 궤적 상의 적어도 한 점의 0.01 u'v' 내에 있는 광을 방출하는
조명 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹의 비-백색 광원의 각각, 상기 제1 그룹의 보충 발광체의 각각, 및 상기 제2 그룹의 보충 발광체의 각각이 발광하면, (1) 상기 제1 그룹의 비-백색 광원에 의해 발광되었던 상기 조명 장치로부터 방출되는 광, (2) 상기 제1 그룹의 보충 발광체에 의해 발광되었던 상기 조명 장치로부터 방출되는 광, 및 (3) 상기 제2 그룹의 보충 발광체에 의해 발광되었던 상기 조명 장치로부터 방출되는 광의 혼합체는 임의의 추가 광이 없을 경우 약 2,000K 내지 약 11,000K 범위의 상관 색 온도를 갖는
조명 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹의 비-백색 광원의 각각, 상기 제1 그룹의 보충 발광체의 각각, 및 상기 제2 그룹의 보충 발광체의 각각이 발광하면, (1) 상기 제1 그룹의 비-백색 광원에 의해 발광되었던 상기 조명 장치로부터 방출되는 광, (2) 상기 제1 그룹의 보충 발광체에 의해 발광되었던 상기 조명 장치로부터 방출되는 광, 및 (3) 상기 제2 그룹의 보충 발광체에 의해 발광되었던 상기 조명 장치로부터 방출되는 광의 혼합체는 임의의 추가 광이 없을 경우 적어도 85의 CRI Ra를 갖는
조명 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹의 비-백색 광원의 각각, 상기 제1 그룹의 보충 발광체의 각각, 및 상기 제2 그룹의 보충 발광체의 각각이 발광하면, 상기 제1 그룹의 비-백색 광원에 의해 발광되었던 상기 조명 장치로부터 방출되는 광은 상기 조명 장치로부터 방출되는 광의 약 40퍼센트 내지 약 95퍼센트를 포함하는
조명 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹의 비-백색 광원은 약 390nm 내지 약 480nm 범위의 피크 방출 파장을 갖는 적어도 제1 광원 고체 상태 발광체를 포함하는
조명 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹의 비-백색 광원은 약 560nm 내지 약 580nm 범위의 주 방출 파장을 갖는 적어도 제1 발광 물질을 포함하는
조명 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹의 보충 발광체는 적어도 40nm의 FWHM 값을 갖는 적어도 제1 보충 그룹 제1 발광체를 포함하는
조명 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹의 보충 발광체는 약 15nm 내지 약 30nm 범위의 FWHM 값을 갖는 적어도 제1 보충 그룹 제1 발광체를 포함하는
조명 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 그룹의 보충 발광체의 각각은 약 610nm 내지 약 635nm 범위의 주 방출 파장을 갖는
조명 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 그룹의 보충 발광체는 적어도 40nm의 FWHM 값을 갖는 적어도 제2 보충 그룹 제1 발광체를 포함하는
조명 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 그룹의 보충 발광체는 약 15nm 내지 약 30nm 범위의 FWHM 값을 갖는 적어도 제2 보충 그룹 제1 발광체를 포함하는
조명 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹의 보충 발광체의 각각은 패키징된 발광 다이오드이며, 상기 제2 그룹의 보충 발광체의 각각은 패키징된 발광 다이오드인
조명 장치.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹의 보충 발광체 중 적어도 하나와 상기 제2 그룹의 보충 발광체 중 적어도 하나는 단일 발광 다이오드로서 조합되는
조명 장치.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 비-백색 광원은 적어도 제1 광원 고체 상태 발광체 및 적어도 제1 발광 물질을 포함하며,
상기 제1 그룹의 보충 발광체 중 적어도 하나와, 상기 제2 그룹의 보충 발광체 중 적어도 하나와, 상기 제1 광원 고체 상태 발광체와, 상기 제1 발광 물질은 단일 발광 다이오드로서 조합되는
조명 장치.
제18항에 있어서,
상기 제1 광원 고체 상태 발광체는 발광 다이오드인
조명 장치.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비-백색 광원의 각각은 조명되면, 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 선분에 의해 둘러싸이는 1931 CIE 색도 도표 상의 영역 내에 있는 점을 규정하는 x, y 색 좌표를 갖는 광을 방출하며, 상기 제1 선분은 제1 점을 제2 점에 연결하고, 상기 제2 선분은 상기 제2 점을 제3 점에 연결하며, 상기 제3 선분은 상기 제3 점을 제4 점에 연결하고, 상기 제4 선분은 상기 제4 점을 제5 점에 연결하며, 상기 제5 선분은 상기 제5 점을 상기 제1 점에 연결하고, 상기 제1 점은 0.32, 0.40의 x, y좌표를 가지며, 상기 제2 점은 0.36, 0.48의 x, y좌표를 갖고, 상기 제3 점은 0.43, 0.45의 x, y좌표를 가지며, 상기 제4 점은 0.42, 0.42의 x, y좌표를 갖고, 상기 제5 점은 0.36, 0.38의 x, y좌표를 갖는
조명 장치.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹의 비-백색 광원은 단일의 발광체로 구성되는
조명 장치.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명 장치는 적어도 제3 그룹의 보충 발광체를 더 포함하며, 상기 제3 그룹의 보충 발광체는 백색, 회색 기미의 백색, 자주색 기미, 청색 기미의 자주색 및/또는 청색 기미의 녹색으로 인지되는 광을 방출하는 적어도 하나의 광원을 포함하는
조명 장치.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비-백색 광원의 각각은 적어도 하나의 제1 광원 고체 상태 발광체 및 적어도 하나의 발광 물질을 포함하는
조명 장치.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹의 보충 발광체의 각각 및 상기 제2 그룹의 보충 발광체의 각각은 고체 상태 발광체인
조명 장치.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명 장치는 제2 그룹의 비-백색 광원을 더 포함하며, 상기 제2 그룹의 비-백색 광원의 각각은 조명되면 (1) 제1 백색-광 경계 곡선과 제2 백색-광 경계 곡선으로 둘러싸이는 영역의 외부와 (2) 제1 포화 광 곡선, 제1 선분, 제2 포화 광 곡선, 및 제2 선분으로 둘러싸이는 1976 CIE 색도 도표 상의 영역의 내부에 있는 점을 규정하는 u', v' 색 좌표를 갖는 광을 방출하고;
상기 제1 그룹의 비-백색 광원은 공통적으로 여기되도록 전기 접속되며;
상기 제2 그룹의 비-백색 광원은 공통적으로 여기되고 상기 제1 그룹의 비-백색 광원과 별도로 여기되도록 전기 접속되며;
상기 제1 그룹의 보충 발광체는 상기 제1 그룹의 비-백색 발광체 또는 상기 제2 그룹의 비-백색 발광체 중 하나와 공통적으로 여기되도록 전기 접속되는 적어도 하나의 제1 그룹 보충 발광체를 포함하는
조명 장치.
제25항에 있어서,
상기 제1 그룹의 비-백색 발광체와 상기 제2 그룹의 비-백색 발광체는 CIE31 색도 도표 상의 각각의 색 점 사이의 공액선의 적어도 일부가 약 0.3528, 0.4414; 0.3640, 0.4629; 0.3953, 0.4487; 및 0.3845, 0.4296의 x, y좌표를 갖는 점으로 둘러싸인 구역 내에 포함되도록 각각의 색 점을 갖는
조명 장치.
제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명 장치는 약 2500K 내지 약 4000K의 색 온도 및 흑체 궤적의 약 4 맥아담 편차타원 내의 색 점을 갖는
조명 장치.
제25항에 있어서,
상기 제1 그룹의 비-백색 광원과 상기 제2 그룹의 비-백색 광원은 CIE31 색도 도표 상의 각각의 색 점 사이의 공액선의 적어도 일부가 약 0.3318, 0.4013; 0.3426, 0.4219; 0.3747, 0.4122; 및 0.3643, 0.3937의 x, y좌표를 갖는 점으로 둘러싸인 구역 내에 포함되도록 각각의 색 점을 갖는
조명 장치.
제25항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제1 보충 발광체는 약 475nm 내지 약 485nm의 주 파장을 갖는
조명 장치.
제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명 장치는 약 4000K의 색 온도 및 흑체 궤적의 약 4 맥아담 편차타원 내의 색 점을 갖는
조명 장치.
조명 장치이며,
제1 그룹의 비-백색 광원 및 적어도 하나의 보충 발광체를 포함하는 제1 스트링으로서, 상기 제1 그룹의 비-백색 광원의 각각이 조명되면 (1) 플랑크 흑체 궤적의 0.01 u'v' 위에 있는 제1 백색-광 경계 곡선과 플랑크 흑체 궤적의 0.01 u'v' 아래에 있는 제2 백색-광 경계 곡선으로 둘러싸이는 영역의 외부와 (2) 약 430nm 내지 약 480nm 범위의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 모든 점을 따라서 연장되는 제1 포화 광 곡선, 약 480nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점으로부터 약 560nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점까지 연장되는 제1 선분, 약 560nm 내지 약 580nm 범위의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 모든 점을 따라서 연장되는 제2 포화 광 곡선, 및 약 580nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점으로부터 약 430nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점까지 연장되는 제2 선분에 의해 둘러싸이는 1976 CIE 색도 도표 상의 영역의 내부에 있는 점을 규정하는 u', v' 색 좌표를 갖는 광을 방출하는 제1 스트링과,
제2 그룹의 비-백색 광원을 포함하는 제2 스트링으로서, 상기 제2 그룹의 비-백색 광원의 각각은 조명되면 (1) 플랑크 흑체 궤적의 0.01 u'v' 위에 있는 제1 백색-광 경계 곡선과 플랑크 흑체 궤적의 0.01 u'v' 아래에 있는 제2 백색-광 경계 곡선으로 둘러싸이는 영역의 외부와 (2) 약 430nm 내지 약 480nm 범위의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 모든 점을 따라서 연장되는 제1 포화 광 곡선, 약 480nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점으로부터 약 560nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점까지 연장되는 제1 선분, 약 560nm 내지 약 580nm 범위의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 모든 점을 따라서 연장되는 제2 포화 광 곡선, 및 약 580nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점으로부터 약 430nm의 파장을 갖는 포화 광을 나타내는 점까지 연장되는 제2 선분에 의해 둘러싸이는 1976 CIE 색도 도표 상의 영역의 내부에 있는 점을 규정하는 u', v' 색 좌표를 갖는 광을 방출하는 제2 스트링과,
제2 그룹의 보충 발광체를 포함하는 제3 스트링으로서, 상기 제2 그룹의 보충 발광체의 각각이 약 600nm 내지 약 640nm 범위의 주 방출 파장을 갖는 제3 스트링을 포함하는
조명 장치.
제31항에 있어서,
상기 적어도 하나의 보충 발광체는 조명되면 약 430nm 내지 약 480nm 범위의 파장을 갖는 광을 방출하는
조명 장치.
제31항 또는 제32항에 있어서,
상기 제1 그룹의 비-백색 광원은 상기 제2 그룹의 비-백색 광원에 의해 방출되는 광보다 더 청색 기미가 있는 광을 방출하고, 상기 제2 그룹의 비-백색 광원은 상기 제1 그룹의 비-백색 광원에 의해 방출되는 광보다 더 황색 기미가 있는 광을 방출하는
조명 장치.
제31항 또는 제32항에 있어서,
상기 제1 그룹의 비-백색 광원은 0.3577, 0.4508; 0.3892, 0.4380; 0.3845, 0.4296; 및 0.3528, 0.4414의 CIE31 색도 도표 상의 좌표 사이에서 연장되는 선분에 의해 둘러싸이는 색도 구역을 갖는 제1 색 빈 내에 있는 광을 방출하고, 상기 제2 그룹의 비-백색 광원은 0.3640, 0.4629; 0.3953, 0.4487; 0.3892, 0.438; 및 0.3577, 0.4508의 CIE31 색도 도표 상의 좌표 사이에서 연장되는 선분에 의해 둘러싸이는 색도 구역을 갖는 제2 색 빈 내에 있는 광을 방출하는
조명 장치.
제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹의 비-백색 광원의 각각, 상기 적어도 하나의 보충 발광체의 각각 및 상기 제2 그룹의 비-백색 광원의 각각이 발광하면, (1) 상기 제1 그룹의 비-백색 광원에 의해 발광되었던 상기 조명 장치로부터 방출되는 광, (2) 상기 적어도 하나의 보충 발광체에 의해 발광되었던 상기 조명 장치로부터 방출되는 광, 및 (3) 상기 제2 그룹의 비-백색 광원에 의해 발광되었던 상기 조명 장치로부터 방출되는 광의 혼합체는 임의의 추가 광이 없을 경우 적어도 85의 CRI Ra를 갖는
조명 장치.
제31항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹의 비-백색 광원의 각각, 상기 적어도 하나의 보충 발광체의 각각 및 상기 제2 그룹의 비-백색 광원의 각각이 발광하면, (1) 상기 제1 그룹의 비-백색 광원에 의해 발광되었던 상기 조명 장치로부터 방출되는 광, (2) 상기 적어도 하나의 보충 발광체에 의해 발광되었던 상기 조명 장치로부터 방출되는 광, 및 (3) 상기 제2 그룹의 비-백색 광원에 의해 발광되었던 상기 조명 장치로부터 방출되는 광의 혼합체는 임의의 추가 광이 없을 경우 약 2,000K 내지 약 11,000K 범위의 상관 색 온도를 갖는
조명 장치.