KR20110104058A - 조명 기구에서 장식 조명 효과를 생성하는 발광 장치 - Google Patents

조명 기구에서 장식 조명 효과를 생성하는 발광 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20110104058A
KR20110104058A KR1020117016739A KR20117016739A KR20110104058A KR 20110104058 A KR20110104058 A KR 20110104058A KR 1020117016739 A KR1020117016739 A KR 1020117016739A KR 20117016739 A KR20117016739 A KR 20117016739A KR 20110104058 A KR20110104058 A KR 20110104058A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
guide plate
light emitting
emitting device
light guide
Prior art date
Application number
KR1020117016739A
Other languages
English (en)
Inventor
에릭 부네캠프
Original Assignee
코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. filed Critical 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Publication of KR20110104058A publication Critical patent/KR20110104058A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0073—Light emitting diode [LED]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/232—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating an essentially omnidirectional light distribution, e.g. with a glass bulb
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/61—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using light guides
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0015—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/002—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide, e.g. with collimating, focussing or diverging surfaces
    • G02B6/0021—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide, e.g. with collimating, focussing or diverging surfaces for housing at least a part of the light source, e.g. by forming holes or recesses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00—Globes; Bowls; Cover glasses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2121/00—Use or application of lighting devices or systems for decorative purposes, not provided for in codes F21W2102/00 – F21W2107/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

본 발명은 측면 방출 광원(102) 및 적어도 하나의 광 입력 영역(101a)과 적어도 하나의 광 출력 영역(101b)을 갖는 도광판(101)을 포함하는 발광 장치(100)에 관한 것이다. 그러한 장치(100)는 백열 광원을 대체하기 위해 사용되거나 다양한 장식적인 반짝이는 조명 효과들을 생성하도록 구성될 수 있다. 백열 광원의 광 강도 분포와 부합하는 넓은 광 강도 분포가 달성될 수 있다.

Description

조명 기구에서 장식 조명 효과를 생성하는 발광 장치{LIGHT EMITTING DEVICE CREATING DECORATIVE LIGHT EFFECTS IN A LUMINAIRE}
본 발명은 측면 방출 광원(side emitting light source), 및 적어도 하나의 광 입력 영역과 적어도 하나의 광 출력 영역을 갖는 도광판(light guide plate) - 상기 도광판은 상기 도광판의 세로축(longitudinal axis)에 대해 일반적으로 가로(transverse) 방향으로 연장하도록 배열됨 - 을 포함하는 발광 장치에 관한 것이다.
많은 응용들에서, 예를 들면, 직업 또는 가정 환경에서, 매력적이고 기분 좋은 조명 환경을 생성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 샹들리에는, 매우 장식적이라고 생각되는, 조명 효과를 나타낸다.
샹들리에 및 다른 유형의 조명 기구들은 전형적으로 기분 좋고 장식적인 조명을 달성하기 위해 종래의 백열 광원들을 이용한다.
백열 광원들은 전형적으로 필라멘트에 전류를 가하여, 필라멘트가 백열(glow)하게 하는 것에 의해 전류를 빛으로 변환한다. 필라멘트는 일반적으로 유리 전구의 중심 근처에 매달리고, 이로써 예를 들어 방을 조명하기 위해 사용될 수 있는 방사상의 광 분포(radial distribution of light)를 제공한다.
그러한 방사상의 광 분포는 바람직하지만, 백열 광원들은 짧은 수명 및 유리 전구와 접촉하는 물체들을 태우는 잠재적인 위험과 같은 불리한 점들이 있다. 유리 전구는 일반적으로 필라멘트의 높은 온도로 인해 매우 뜨거워질 수 있다.
백열 광원들을 LED 광원들로 대체하는 것은 위에 언급한 문제들을 경감하거나 제거하고 상당한 효율 증가를 제공할 수 있다.
그러나, 대부분의 LED들은 반구(hemisphere)(입체각 2π sr)로 광을 방출할 수 있을 뿐인 반면, 백열하는 필라멘트를 사용하는 백열 광원들은 일반적으로 전체 구(full sphere)(입체각 4π sr)로 균일하게 광을 방출한다.
전체 원(full circle)으로 광을 방출하는 것은, 광을 유도하여 LED의 측면에서 방출하기 위한 발광 다이오드 패키지들 및 렌즈들에 관한, US 2006/0076568 A1에 기술되어 있다.
US 2006/0076568의 장치의 전형적인 양태(aspect)는 얇은 도광판에서의 광의 인커플링(incoupling)을 허용하는 다소 좁은 광 강도 프로파일(light intensity profile)이다.
그러나 밝은 백열 광원을 대체하기 위해서는 넓은 광 강도 분포를 산출할 수 있는 발광 장치가 요구된다.
또한 직업 또는 가정 환경에서 다양한 광학적인(및 장식적인) 효과들을 생성하기 위해 조정될 수 있는 장치가 요구된다; 예를 들어, 일부 경우에는 매끄럽고 균일한(smooth and homogenous) 광 강도 분포를 달성하는 것이 바람직한 반면, 다른 경우에는 "반짝이는 조명 효과"(sparkling light effect)를 생성하는 것이 바람직할 수 있다.
그러한 장치는 콤팩트(compact)하고, 효율적이고, 제조하는 데 비용이 많이 들지 않아야 한다.
[발명의 개요]
본 발명의 하나의 목적은 상기 요구를 이행하는 것이고 기분 좋고 장식적인 조명 환경을 제공하고 위에 설명된 단점들을 극복하는 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 이 목적 및 다른 목적들은 첨부된 청구항들에 따른 발광 장치에 의해 달성된다.
따라서, 제1 양태에서 본 발명은 적어도 하나의 발광 다이오드 및 상기 발광 다이오드(들)로부터 간격을 두고 배열된 반사층을 포함하는 적어도 하나의 측면 방출 광원, 및 적어도 하나의 광 입력 영역과 적어도 하나의 광 출력 영역을 갖는 도광판을 포함하는 발광 장치와 관련이 있다. 상기 도광판은 상기 도광판의 세로축에 대해 일반적으로 가로 방향으로 연장한다.
상기 도광판은 상기 측면 방출 광원이 배열되는 함몰부(depression)를 포함하고, 이 함몰부는 상기 광 입력 영역을 형성한다.
상기 발광 다이오드(들)에 의해 방출된 광은 상기 광원의 상기 반사층에 입사하고, 입사 각도에 관계없이, 그것은 반사될 것이다. 광은 상기 발광 다이오드(들)의 세로축에 대해 일반적으로 가로 방향으로, 즉, 상기 발광 다이오드(들)와 상기 반사층 사이의 개구(opening)를 통하여 상기 광원에서 나간다.
상기 방출된 광은 상기 도광판의 상기 적어도 하나의 광 입력 영역에 의해 수신된다.
따라서, 상기 광원에 의해 방출된 광은 상기 광 입력 영역을 통하여 상기 도광판에 들어가고, 전반사(total internal reflection; TIR)의 원리에 의해 상기 도광판을 통하여 전파한다. 광은 그 후 상기 도광판의 상기 적어도 하나의 출력 영역으로부터 추출된다.
상기 도광판은 상기 광원으로부터의 상기 광을 혼합하고 유도하고, 또한 상기 추출된 광 강도 분포를 모양짓기(shape) 위해 이용된다.
렌즈와 같은 추가적인 옵틱스(optics)가 요구되지 않기 때문에, 본 발명의 장치는 콤팩트하고 제조하는 데 비용이 많이 들지 않는다.
본 발명의 장치에서, 광은 모든 시야 각도들(viewing angles)에 대하여 거의 일정한 넓은 강도 분포로 상기 광 출력 영역으로부터 추출된다. 상기 장치 주위의 강도 분포는 백열 광원 주위의 광 강도 분포와 실질적으로 유사하다.
따라서, 본 발명의 장치는 백열 광원을 사용하는 조명 기구 안에 개장(retrofitting into a luminaire)하기 위해 구성될 수 있다.
실시예들에서, 상기 광원은 상기 발광 다이오드(들)와 상기 반사층 사이에 배열된 적어도 하나의 파장 변환 재료를 더 포함할 수 있다.
따라서, 광은 상기 광원에서 나가기 전에 파장 변환을 겪는다. 따라서, 광 출력의 색은, 장치의 크기를 증가시키거나 장치에 외부 엘리먼트들을 추가하지 않고도, 사용자의 요구에 맞추어질 수 있다. 광 출력의 색의 조정 또는 변화는 직업 또는 가정 환경에서 매우 장식적인 것으로 간주될 수 있다.
상기 파장 변환 재료는 또한 광이 재분배되도록 광에 산란 효과를 나타낼 수 있고, 이로써 상기 광원의 측면 에지들(lateral edges)로부터의 광 출력을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 상기 도광판은 원형일 수 있다. 이러한 실시예들에서, 상기 광 출력 영역은 광이 전체 원의 방향들(full circle of directions)로 추출되도록 전체 원형 도광판을 따라서 연장한다.
따라서, 방출된 광은 상기 장치 주위에 백열 광원 주위의 광 강도 분포와 실질적으로 유사한 공간 강도 분포를 갖는다. 따라서, 본 발명의 장치는 백열 광원을 대체하기 위해 또는 필라멘트 광 전구, 할로겐 램프 등과 같은 백열 광원들을 위해 통상적으로 사용되는 조명 설비 안에 끼워 맞추기 위해(fitting into a light fixture) 유리하게 사용될 수 있다.
매끄러운 광 강도 패턴을 획득하기 위하여, 상기 함몰부는 전형적으로 상기 도광판의 중심에 배치된다.
바람직한 실시예들에서, 상기 함몰부는 상기 적어도 하나의 광원의 모양과 본질적으로 부합하는 모양을 갖는다.
이것은 상기 도광판으로의 최적의 광 인커플링 효율(light incoupling efficiency)을 허용한다. 광은 효율적으로 상기 광 입력 영역을 통하여 상기 도광판에 들어가고, 상기 장치로부터의 광 출력은 더 증가된다.
상기 함몰부의 모양 및 치수를 변경하는 것에 의해, 다양한 장식적인 조명 효과들이 생성될 수 있다. 예를 들면, 일부 경우에는, 매끄럽고 균일한 광 강도 출력을 생성하는 것이 바람직할 수 있는 반면, 다른 경우에는 반짝이는 조명 효과가 바람직할 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 상기 도광판의 두께는 상기 광 입력 영역을 향하여 점점 테이퍼된다(tapered); 즉, 상기 도광판은 상기 광 입력 영역 근처에서 더 얇고 상기 광 출력 영역 근처에서 더 두껍다. 이것은 광 강도 프로파일을 모양짓기 위한 여분의 자유도를 생성한다.
상기 도파관으로의 광의 인커플링을 더 증가시키기 위하여, (상기 광 입력 영역을 형성하는) 상기 함몰부는 상기 도광판 내의 스루 홀(through hole)일 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 상기 발광 장치는 상기 광원으로부터 다른 곳으로 열을 수송하도록 배열된 히트 싱크(heat sink)를 더 포함한다. 따라서, 본 발명의 발광 장치는 접촉에 의해 야기되는 사용자의 화상을 피하도록 비교적 시원하게 유지될 수 있다. 더욱이, 상기 광원의 수명은 광원 컴포넌트들에서의 감소된 응력(stress) 및/또는 변형(strain)으로 인해 증가될 수 있다.
상기 장치로부터 추출된 광의 산란을 증가시키기 위하여, 상기 광 출력 영역은 마이크로 구조들(microstructures)을 포함할 수 있다.
제2 양태에서, 본 발명은 위에 설명된 발광 장치를 사용하는 조명 기구와 관련이 있다.
본 발명의 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 하기의 상세한 명세로부터, 첨부된 청구항들로부터 및 도면들로부터 명백할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 발광 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 발광 장치를 포함하는 램프이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광원으로부터 방출된 광의 원거리장 각도 광 강도 분포(far-field angular light intensity distribution)의 예시적인 광 강도 프로파일을 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 광원으로부터 방출된 광의 원거리장 각도 광 강도 분포의 예시적인 광 강도 프로파일을 도시한다.
본 발명에 따른 발광 장치(100)의 하나의 실시예가 도 1에 도시되어 있다.
장치(100)는 적어도 하나의 발광 다이오드(103) 및 상기 발광 다이오드(들)(103)로부터 간격을 두고 배열된 반사층(104)을 포함하는 적어도 하나의 측면 방출 광원(102)을 포함한다.
더욱이, 장치는 적어도 하나의 광 입력 영역(101a)과 적어도 하나의 광 출력 영역(101b)을 갖는 도광판(101)을 포함한다. 도광판(101)은 도광판(101)의 세로축에 대해 일반적으로 가로 방향으로 연장하도록 배열된다.
도광판(101)은 상기 측면 방출 광원(102)이 배열되는 함몰부를 포함하고, 상기 함몰부는 상기 광 입력 영역(101a)을 형성한다.
발광 다이오드(들)(103)에 의해 방출된 광은 반사층(104)에 입사하고, 입사 각도에 관계없이, 그것은 반사될 것이다. 반사층(104)은 전형적으로 본질적으로 불투명하고 따라서 실질적으로 어떤 광도 반사층(104)을 통하여 장치(100)에서 나가지 않을 것이다. 대신에, 장치(100)에서 나가는 광은 발광 다이오드(들)(103)와 반사층(104) 사이의 개구에서; 즉, 발광 다이오드(들)(103)의 세로축에 대해 일반적으로 가로 방향으로 나가야 한다.
반사층(104)은 그것에 입사하는 광의 적어도 일부가 반사되도록 구성된다.
반사층은 특정한 재료에 제한되지 않고, 임의의 재료, 예를 들면, Ag 또는 Al과 같은 금속이 사용될 수 있다.
더욱이, 반사층(104)은 장치(100)에서 광의 각도 재분배를 발생시키는 산란 특징들(scattering features)을 포함할 수 있고, 이는 광 추출을 증가시킨다. 그러한 산란 특징들은, 예를 들면, TiO2, ZrO2 또는 다공성 폴리머(porous polymer)의 입자들일 수 있다.
그 층(104)은 또한 장치의 반짝이는 효과를 강화하는 면들(facets)을 포함할 수 있다.
측면 방출 광원(100)은 도광판(101) 내의 함몰부에 배열되고, 이 함몰부는 광 입력 영역(101a)을 형성한다.
여기에 사용될 때, 용어 "광 입력 영역"은 발광 다이오드(들)에 의해 방출된 광이 도광판에 의해 수신되는 도광판의 영역 또는 표면을 의미한다.
따라서, 일반적으로 가로 방향으로 광원(102)으로부터 방출된 광은 도광판(101)의 광 입력 영역(101a)에 의해 수신되고, 그 후 어떤 실질적인 광 손실도 없이 도광판(101) 내에서 전파한다. 일반적으로 광이 도광판에 들어가지 전에 그것을 시준할 필요는 없다. 일반적으로, 도광판은 전반사(TIR)의 원리에 따라 동작하고, 이로써 도광판을 통하여 이동하는 광은 도광판의 재료와 도광판을 직접 둘러싸는 재료, 예를 들면, 공기, 클래딩(cladding) 등의 굴절률들의 차이에 기초하여 도광판의 표면들에서 반사된다. 광이 법선에 충분히 가까운 각도로 표면과 마주치는 경우에만, 광은 도광판에서 나갈 수 있다.
본 발명에서, 광은 적어도 하나의 광 출력 영역(101b)을 통하여 도광판(101)에서 나갈 것이다(도 1에서 화살표로 도시됨).
여기에 사용될 때, 용어 "광 출력 영역"은 도광판으로부터 광이 추출되는 도광판의 영역 또는 표면을 의미한다.
전형적으로 도광판(101)은 유리 또는 폴리머, 예를 들면, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 또는 폴리카보네이트와 같은 광학적으로 투명한 또는 반투명한 재료를 포함한다.
용어 "광학적으로 투명한"은 도광판이 도광판을 통하여 지나가는 소망의 파장의 광을 전혀 흡수하지 않거나 또는 소량만을 흡수하는 것을 의미한다. 투명한 재료들은 그것을 통하여 볼 수 있다. 즉, 그것들은 선명한 이미지가 통과하게 한다.
용어 "광학적으로 반투명한"은 광이 그것들을 통하여 확산적으로만(only diffusely) 지나가게 하는 재료를 나타낸다. 즉, 그 재료는 이미지를 흐리게 한다.
발광 다이오드(들)(103)와 반사층(104) 사이에 적어도 하나의 파장 변환 재료(105)가 배열된다.
광은 모든 시야 각도들에 대하여 거의 일정한 넓은 강도 분포로 광 출력 영역(101b)에서 나간다. 장치(100) 주위의 강도 분포는 백열 광원 주위의 광 강도 분포와 실질적으로 유사하다.
따라서, 본 발명의 장치는 백열 광원을 사용하는 조명 기구 안에 개장하기 위해 적절히 구성된다.
여기에 사용될 때, 용어 "개장하는 것"(retrofitting)은 필라멘트 광 전구, 할로겐 램프 등과 같은 백열 광원들을 위해 통상적으로 사용되는 조명 설비 안에 끼워 맞추는 것을 의미한다. 즉, 통상적으로 백열 광원을 사용하는 조명 기구 안에 본 발명에 따른 발광 장치를 개장하는 것은 조명 기구 내의 백열 광원을 본 발명에 따른 발광 장치로 대체하는 것을 의미한다.
본 발명의 실시예들에서, 광원(102)은 발광 다이오드(들)(103)와 반사층(104) 사이에 배열된 적어도 하나의 파장 변환 재료(105)를 더 포함한다.
여기에 사용될 때, 용어 "파장 변환 재료"는 제1 파장의 광을 흡수하여 제2의 더 긴 파장의 광을 방출하게 되는 재료를 나타낸다. 광을 흡수하면, 재료 내의 전자들은 더 높은 에너지 레벨로 여기된다. 더 높은 에너지 레벨로부터 다시 이완(relaxation)되면, 그 여분의 에너지는 흡수된 것보다 더 긴 파장을 갖는 광의 형태로 재료로부터 방출된다. 따라서, 이 용어는 형광성(fluorescent) 및 인광성(phosphorescent) 파장 변환 양쪽 모두와 관련이 있다.
본 장치에서는 임의의 종류의 파장 변환 재료, 예를 들면, YAG:Ce와 같은 인광 물질 입자들이 사용될 수 있다.
광원(102)에서 파장 변환 재료(105)의 사용은 장치의 크기를 증가시키거나 장치에 외부 엘리먼트들을 추가하지 않고도, 광 출력의 색이 사용자의 요구에 맞추어지게 한다. 이것은 또한 직업 또는 가정 환경에서 장식적인 것으로 간주될 수 있다.
게다가, 파장 변환 재료(105)는 광에 산란 효과를 나타낼 수 있고, 이로써 광을 재분배하고 광원(102)의 측면 에지들로부터의 광 출력을 증가시킬 수 있다.
용어 "발광 다이오드(들)와 반사층 사이에 배열된"은 파장 변환 재료(105)가 발광 다이오드(들)(103)와 반사층(104) 사이에 샌드위치되는 것을 의미한다. 그러나, 그것은 또한 발광 다이오드(들)(103)와 반사층(104)이 적어도 하나의 발광 다이오드에 의해 방출된 광을 위한 도파 영역(wave guiding region)(미도시)의 경계를 정할 수 있고(delimit), 파장 변환 재료(105)는 그러한 도파 영역의 측면 에지들에 배열될 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
실시예들에서, 도광판(101)은 원형이다. 이것은 광이 전체 구(입체각 4π sr)로 실질적으로 균일하게 방출되는 것을 허용한다.
원형 도광판의 사용은 또한 광의 강도 분포가 종래의 백열 필라멘트와 비슷하도록 모양지어지는 것을 허용한다.
따라서, 본 발명의 장치(100)는 백열 광원을 대체하기 위해 또는 필라멘트 광 전구, 할로겐 램프 등과 같은 백열 광원들을 위해 통상적으로 사용되는 조명 설비 안에 끼워 맞추기 위해 유리하게 사용된다.
도 2에는, 투명한 유리 엔벨로프(glass envelope)(201)를 포함하는 램프(200)가 도시되어 있다. 엔벨로프(201)의 내부에는, 본 발명에 따른 발광 장치(202)가 배치되어 있다. 발광 장치(202)는 백열하는 필라멘트와 같은 백열 광원과 유사한 공간 강도 분포를 갖는 광을 방출할 수 있다. 램프(200)는 베이스(203)를 더 포함할 수 있고 이 베이스 위에 발광 장치(202)가 배열되거나 이 베이스에 발광 장치가 연결된다. 베이스(203)는 전형적으로 전기 커넥터를 포함하고, 이 전기 커넥터는 필라멘트 광 전구와 같은 백열 광원을 사용하는 램프의 소켓 커넥터와 결합(mating)할 수 있도록 구성된다.
본 발명의 원형 도광판은 평평하거나 위쪽으로 또는 아래쪽으로 만곡할 수 있다(curved). 예를 들면, 도광판은 발광 다이오드(들)를 통한 축 주위로 및 발광 다이오드(들)의 축에 수직으로 포물선 모양을 가질 수 있다.
대안적으로, 도광판은 정다각형, 즉, 등각이고 등변인 다각형으로서 모양지어질 수 있다. 이로써 "램프의 주위로 걷고 있는" 때조차, 장치의 반짝이는 효과를 생성하거나 강화할 수 있는 면들(facets)이 도광판(101)의 광 출력 영역(101b)에 형성된다. 언급한 바와 같이, 측면 방출 광원(102)은 도광판(101)의 함몰부에 배열되고, 이 함몰부는 적어도 하나의 광 입력 영역(101a)을 형성한다.
함몰부는 바람직하게는 도광판(101)의 중심에 배치된다. 이로써 매끄러운 광 강도 패턴이 달성될 수 있다.
함몰부는 다양한 수의 모양들로, 예를 들면 원통, 정사각형, 다각형의 모양으로 존재할 수 있다.
소망의 광 분포 효과에 따라서, 광 입력 영역(101a)을 형성하는 함몰부의 파라미터들, 예를 들면, 길이, 직경, 깊이 등이 또한 변경될 수 있다. 더욱이, 길이, 두께, 대칭성 등과 같은 도광판의 치수들이 또한 변경될 수 있다.
도광판(101) 및 함몰부의 특성들을 조정함으로써, 다수의 고유한 3차원 광 강도 프로파일들이 달성될 수 있다.
최선의 결과는 함몰부(101a)가 본질적으로 적어도 하나의 광원(103)의 모양과 부합하는 모양을 갖는 경우에 달성된다. 예를 들면, 광원이 원통형이라면, 함몰부는 원통 또는 다각형의 모양을 갖는 것이 바람직한 반면, 정사각형 모양의 함몰부는 정사각형 모양의 광원을 수용하는 것이 바람직하다. 따라서 도광판(101)으로의 최적의 광 인커플링 효율이 달성된다. 광은 효율적으로 광 입력 영역(101a)을 통하여 도광판(101)에 들어가고, 장치(100)로부터의 광 출력은 더 증가된다.
본 발명의 실시예들에서, 도광판(101)의 두께는 광 입력 영역(101a)을 향하여 점점 테이퍼된다.
그러한 실시예들에서, 도광판(101)은 광 입력 영역(101a) 근처에서 더 얇고 광 출력 영역(101b) 근처에서 더 두껍다. 이것은 광 강도 프로파일을 모양짓기 위한 여분의 자유도를 생성한다.
도광판(101)은 또한 종래의 백열 램프의 필라멘트를 가장(simulate)하도록 약간 변형될 수 있다.
함몰부, 및 도광판의 모양 및 치수들을 각각 변경함으로써 다수의 광 강도 프로파일들, 및 장식적인 조명 효과들이 달성될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 발광 장치를 떠나는 광의 xz 평면 상에 투사된 원거리장 각도 광 강도 분포
Figure pct00001
의 예시적인 광 강도 프로파일을 도시하고, 여기서
Figure pct00002
는 z축으로부터의 극 각도(polar angle)이고
Figure pct00003
는 x축으로부터의 xy 평면에서의 방위각 좌표(azimuthal coordinate)이다. 전체(full) 3차원 강도는 z축 주위의 회전의 표면(surface of revolution)이다(이 예시적인 경우에 z축 주위에 토러스(torus)를 생성함).
도 3에 도시된 광 강도 프로파일은 조명 애플리케이션 소프트웨어 제품인 LightTools® 버전 6.1.0을 이용하여 본 발명의 일 실시예를 모델링함으로써 생성되었다. 첨부 도면들에서 제시된 임의의 다른 광 강도 프로파일은 본 발명의 특정한 실시예와 관련되고, 그것은 다르게 명기되지 않는 한 유사한 방식으로 생성되었다는 것을 이해해야 한다.
도 3에 도시된 매끄럽고 균일한 광 강도 프로파일은 종래의 백열 램프를 직접 대체하는 목적에 적합하다.
도 4는 반짝이는 조명 효과가 바람직한 경우에 적당한 광 강도 프로파일을 도시한다.
따라서, 도광판(101) 및 함몰부의 특성들의 조정은, 각각이 일반적으로 특정한 사용자 요구 및/또는 조명 환경 요건에 따른 상이한 광 강도 특성들을 갖는, 다양한 발광 장치들이 제조되는 것을 허용한다.
본 발명의 실시예들에서, 함몰부는 (도 1에 도시된) 도광판(101) 내의 스루 홀이다. 이것은 도광판(101)으로의 광의 증가된 인커플링을 허용한다.
대안적인 실시예들에서, 발광 장치(100)는 광원(102)으로부터 다른 곳으로 열을 수송하도록 적응된 히트 싱크(106)를 더 포함한다. 따라서, 본 발명의 발광 장치(100)는 접촉에 의해 야기되는 사용자의 화상을 피하도록 비교적 시원하게 유지될 수 있다. 더욱이, 광원(102)의 수명은 광원 컴포넌트들에서의 감소된 응력(stress) 및/또는 변형(strain)으로 인해 증가될 수 있다.
실시예들에서, 광 출력 영역(101b)은 마이크로 구조들(microstructures)을 포함한다. 따라서, 도광판으로부터 추출된 광은 장치(100)의 광 출력 영역(101b)에서 나갈 때 산란을 겪는다.
본 발명은 특정한 유형의 마이크로 구조들에 제한되지 않고, 출력 광의 산란을 증가시키기 위해, 예를 들면, 홀로그래픽 구조(holographic structures)와 같은 임의의 유형의 마이크로 구조들이 사용될 수 있다.
이러한 구조들은 매우 장식적인 것으로 간주될 수 있는, 발광 장치의 반짝이는 효과를 더 강화할 수 있다.
더욱이, 도광판(101)은 요구되는 강도 프로파일을 조정(tune)하기 위하여 새김눈들(notches)을 포함할 수 있다. 그러한 새김눈들은 광 입력 영역으로부터 광 출력 영역으로 연장하는 도광판의 영역에 배열될 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 장치는 도광판(101)이 그 위에 배열되는 반사층(미도시)을 더 포함한다; 즉, 히트 싱크(106)와 도광판(101) 사이에 반사층이 샌드위치될 수 있다. 그러한 반사층은 아래쪽 방향으로 방출된 광을 반사하여 광의 손실을 막을 것이고, 이로써 장치(100)로부터의 광 추출을 증가시킨다.
더욱이, 바람직하게는 정반사성(specularly reflective)인 추가적인 반사층의 사용은, 흡수에 의한 광 손실을 초래할 수 있는, 히트 싱크와 도광판 사이의 광학적 접촉을 피한다.
본 발명의 실시예들에서는, 도광판(101)의 개별 함몰부들에 다수의 광원들(102)이 배열될 수 있다. 그러면 다이내믹하고 연속적인 반짝이는 효과가 달성될 수 있다. 상이한 색들을 가진 다수의 LED들이 또한 사용될 수 있고, 이것은 장식적인 조명 효과를 한층 더 증가시킬 수 있다.
본 발명은 또한 위에 설명된 발광 장치(100)를 포함하는 조명 기구와 관련이 있다.
또한, 본 발명은 발광 장치의 사용뿐만 아니라 그것의 제조를 위한 프로세스와 관련이 있다.
본 발명은 주로 몇몇 실시예들에 관하여 위에 설명되었다. 그러나, 이 기술의 숙련자에 의해 즉시 이해되는 바와 같이, 위에 개시된 것들과 다른 실시예들이, 첨부된 청구항들에 의해 규정된, 발명의 범위 안에서 동등하게 가능하다. 예를 들면, 본 발명은 특정한 수의 광원들 또는 발광 장치들에 제한되지 않는다. 그것은 특정한 유형의 발광 다이오드, 파장 변환 재료 또는 반사 재료에 제한되지도 않고, 임의의 그러한 재료 또는 재료들의 조합이 이용될 수 있다.
결론으로, 본 발명은 백열 광원을 대체하기 위해 또는 백열 광원들을 위해 통상적으로 사용되는 조명 설비 안에 끼워 맞추기 위해 사용될 수 있는 발광 장치에 관한 것이고, 그 장치는 또한 다양한 장식적인 반짝이는 조명 효과들(decorative light sparkling effects)을 생성하도록 구성될 수 있다. 광원은 측면 방출 광원 및 적어도 하나의 광 입력 영역과 적어도 하나의 광 출력 영역을 갖는 도광판을 포함한다. 광원은 도광판의 함몰부에 배열되고, 그 함몰부는 적어도 하나의 광 입력 영역을 형성한다. 이 발명의 발광 장치는 전체 구(입체각 4π sr)로 균일하게 광을 방출할 수 있고, 매우 콤팩트한 디자인이 달성된다. 본 발명의 장치는 넓은 강도 분포의 광이 달성되고, 백열 광원 주위의 광 강도 분포와 부합하게 한다.

Claims (13)

  1. 발광 장치(100)로서,
    적어도 하나의 발광 다이오드(103) 및 상기 발광 다이오드(들)(103)로부터 간격을 두고 배열된 반사층(104)을 포함하는 적어도 하나의 측면 방출 광원(102); 및
    적어도 하나의 광 입력 영역(101a)과 적어도 하나의 광 출력 영역(101b)을 갖는 도광판(101)을 포함하고,
    상기 도광판(101)은 상기 도광판(101)의 세로축(longitudinal axis)에 대해 일반적으로 가로(transverse) 방향으로 연장하고,
    상기 도광판(101)은 상기 측면 방출 광원(102)이 배열되는 함몰부(depression)를 포함하고, 상기 함몰부는 상기 광 입력 영역(101a)을 형성하는, 발광 장치(100).
  2. 제1항에 있어서, 백열 광원을 사용하는 조명 기구 안에 개장(retrofitting into a luminaire)하기 위해 구성된, 발광 장치(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광원(102)은 상기 발광 다이오드(들)(103)와 상기 반사층(104) 사이에 배열된 적어도 하나의 파장 변환 재료(105)를 더 포함하는, 발광 장치(100).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도광판(101)은 원형인, 발광 장치(100).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 함몰부는 상기 도광판(101)의 중심에 있는, 발광 장치(100).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 함몰부(101a)는 상기 적어도 하나의 광원(103)의 모양과 본질적으로 부합하는(match) 모양을 갖는, 발광 장치(100).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도광판(101)의 두께는 상기 광 입력 영역(101a)을 향하여 점점 테이퍼되는(tapered), 발광 장치(100).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 함몰부는 상기 도광판(101) 내의 스루 홀(through hole)인, 발광 장치(100).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(102)으로부터 다른 곳으로 열을 수송하도록 배열된 히트 싱크(heat sink)(106)를 더 포함하는, 발광 장치(100).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 출력 영역(101a)은 마이크로 구조들(microstructures)을 포함하는, 발광 장치(100).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 발광 장치(100)를 포함하는 램프(200).
  12. 제11항에 있어서,
    백열 광원을 개장하기 위해 구성된 전기 커넥터를 갖는 베이스(203) 및 유리 엔벨로프(glass envelope)(201)를 더 포함하는, 램프(200).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 발광 장치(100) 또는 램프(200)를 포함하는 조명 기구.
KR1020117016739A 2008-12-18 2009-12-11 조명 기구에서 장식 조명 효과를 생성하는 발광 장치 KR20110104058A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08172147.4 2008-12-18
EP08172147 2008-12-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110104058A true KR20110104058A (ko) 2011-09-21

Family

ID=41786003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117016739A KR20110104058A (ko) 2008-12-18 2009-12-11 조명 기구에서 장식 조명 효과를 생성하는 발광 장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20110249467A1 (ko)
EP (1) EP2380049A1 (ko)
JP (1) JP2012513083A (ko)
KR (1) KR20110104058A (ko)
CN (1) CN102257414A (ko)
TW (1) TW201033540A (ko)
WO (1) WO2010070557A1 (ko)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL2655956T3 (pl) 2010-12-22 2020-12-28 Signify Holding B.V. Urządzenie oświetleniowe i sposób wytwarzania urządzenia oświetleniowego
CN102691890A (zh) * 2011-03-21 2012-09-26 欧司朗股份有限公司 全向照明装置
US8926158B2 (en) * 2012-04-30 2015-01-06 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Array illumination system
WO2014033997A1 (ja) * 2012-08-30 2014-03-06 パナソニック株式会社 電球形ランプ
WO2014033996A1 (ja) * 2012-08-30 2014-03-06 パナソニック株式会社 電球形ランプ
JP6339092B2 (ja) * 2012-12-03 2018-06-06 フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ 光ガイドを用いた発光アレンジメント
US9366396B2 (en) 2013-01-30 2016-06-14 Cree, Inc. Optical waveguide and lamp including same
US9869432B2 (en) 2013-01-30 2018-01-16 Cree, Inc. Luminaires using waveguide bodies and optical elements
US9411086B2 (en) 2013-01-30 2016-08-09 Cree, Inc. Optical waveguide assembly and light engine including same
US9291320B2 (en) 2013-01-30 2016-03-22 Cree, Inc. Consolidated troffer
US9625638B2 (en) 2013-03-15 2017-04-18 Cree, Inc. Optical waveguide body
US9442243B2 (en) 2013-01-30 2016-09-13 Cree, Inc. Waveguide bodies including redirection features and methods of producing same
US9519095B2 (en) 2013-01-30 2016-12-13 Cree, Inc. Optical waveguides
US9690029B2 (en) 2013-01-30 2017-06-27 Cree, Inc. Optical waveguides and luminaires incorporating same
USD732709S1 (en) 2013-03-13 2015-06-23 GE Lighting Solutions, LLC LED lamp with an elevated light unit
US9366799B2 (en) 2013-03-15 2016-06-14 Cree, Inc. Optical waveguide bodies and luminaires utilizing same
US10209429B2 (en) 2013-03-15 2019-02-19 Cree, Inc. Luminaire with selectable luminous intensity pattern
US10502899B2 (en) * 2013-03-15 2019-12-10 Ideal Industries Lighting Llc Outdoor and/or enclosed structure LED luminaire
US9645303B2 (en) * 2013-03-15 2017-05-09 Cree, Inc. Luminaires utilizing edge coupling
US10379278B2 (en) * 2013-03-15 2019-08-13 Ideal Industries Lighting Llc Outdoor and/or enclosed structure LED luminaire outdoor and/or enclosed structure LED luminaire having outward illumination
US10436970B2 (en) 2013-03-15 2019-10-08 Ideal Industries Lighting Llc Shaped optical waveguide bodies
US9798072B2 (en) 2013-03-15 2017-10-24 Cree, Inc. Optical element and method of forming an optical element
JP6146734B2 (ja) * 2013-03-19 2017-06-14 スタンレー電気株式会社 半導体発光装置とその製造方法
US10416377B2 (en) 2016-05-06 2019-09-17 Cree, Inc. Luminaire with controllable light emission
US11719882B2 (en) 2016-05-06 2023-08-08 Ideal Industries Lighting Llc Waveguide-based light sources with dynamic beam shaping
US10274661B1 (en) * 2016-07-28 2019-04-30 Rockwell Collins, Inc. Compact waveguide backlight system and method
CN113646579A (zh) 2019-03-26 2021-11-12 昕诺飞控股有限公司 发光装置
JP2020170104A (ja) * 2019-04-04 2020-10-15 株式会社ジャパンディスプレイ 電子機器

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2134902C (en) * 1994-04-07 2000-05-16 Friedrich Bertignoll Light diffusing apparatus
US6330111B1 (en) * 2000-06-13 2001-12-11 Kenneth J. Myers, Edward Greenberg Lighting elements including light emitting diodes, microprism sheet, reflector, and diffusing agent
US6607286B2 (en) * 2001-05-04 2003-08-19 Lumileds Lighting, U.S., Llc Lens and lens cap with sawtooth portion for light emitting diode
US7160012B2 (en) * 2002-01-07 2007-01-09 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glëhlapen mbH Lamp
DE102004020122B4 (de) * 2004-04-24 2007-06-06 Diehl Aerospace Gmbh LED-Röhren-Hybridbeleuchtungseinrichtung
US8297801B2 (en) * 2004-07-16 2012-10-30 Osram Sylvania Inc. Light emitting diode disc optic with heat sink housing
US7524091B2 (en) * 2004-08-09 2009-04-28 Valeo Sylvania Llc Led bulb refractive relector
DK2789894T3 (en) * 2004-09-29 2019-03-18 Philips Lighting Holding Bv Lighting device
TWI317829B (en) * 2004-12-15 2009-12-01 Epistar Corp Led illumination device and application thereof
US7293908B2 (en) * 2005-10-18 2007-11-13 Goldeneye, Inc. Side emitting illumination systems incorporating light emitting diodes
EP1954982A4 (en) * 2005-11-30 2011-11-30 Showa Denko Kk LIGHT GUIDE ELEMENT, PLANAR LIGHT SOURCE DEVICE HAVING THIS LIGHT GUIDE ELEMENT, AND DISPLAY APPARATUS USING THE SAME LIGHT SOURCE DEVICE
US7375379B2 (en) * 2005-12-19 2008-05-20 Philips Limileds Lighting Company, Llc Light-emitting device
EP2137561B1 (en) * 2007-04-12 2018-03-21 Philips Lighting Holding B.V. Improved light guide and light-output device
US7976206B2 (en) * 2008-12-17 2011-07-12 U-How Co., Ltd. Structure of light bulb

Also Published As

Publication number Publication date
CN102257414A (zh) 2011-11-23
JP2012513083A (ja) 2012-06-07
TW201033540A (en) 2010-09-16
WO2010070557A1 (en) 2010-06-24
EP2380049A1 (en) 2011-10-26
US20110249467A1 (en) 2011-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110104058A (ko) 조명 기구에서 장식 조명 효과를 생성하는 발광 장치
JP5711147B2 (ja) Ｌｅｄ、光ガイド及びリフレクタを備える光源
JP5551714B2 (ja) Ｌｅｄ、光ガイド及びリフレクタを備える光源
US8602621B2 (en) Optical element and light source comprising the same
EP3063466B1 (en) Illumination device for direct-indirect illumination
TWI451140B (zh) 具有光源及光導之照明裝置
KR101810235B1 (ko) 발광 장치 및 조명기구
WO2014138163A1 (en) Light-emitting diode light bulb generating direct and decorative illumination
JP6072785B2 (ja) 光導波路
JP6118317B2 (ja) 光導波路
JP2017504944A (ja) 照明デバイス
US20170108193A1 (en) Illuminating device
WO2016181789A1 (ja) 光束制御部材、発光装置および照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid