KR20110106366A - 발광 다이오드 루미네어 - Google Patents

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KR20110106366A
KR20110106366A KR1020117016189A KR20117016189A KR20110106366A KR 20110106366 A KR20110106366 A KR 20110106366A KR 1020117016189 A KR1020117016189 A KR 1020117016189A KR 20117016189 A KR20117016189 A KR 20117016189A KR 20110106366 A KR20110106366 A KR 20110106366A
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Abstract

루미네어 (luminaire) 는 개구를 가진 조명 기구, 상기 개구를 통해 광을 방출하기 위해 상기 조명 기구 내에 배치된 적어도 하나의 LED, 및 상기 적어도 하나의 LED를 냉각시키도록 구성된 팬을 포함한다.

Description

발광 다이오드 루미네어{LIGHT EMITTING DIODE LUMINAIRE}
분야
본 발명은 발광 디바이스에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 발광 다이오드 루미네어에 관한 것이다.
배경
발광 다이오드 (LED) 는 백열 램프 및 형광 램프와 같은 종래의 광원들을 대체하기 위한 매력적인 후보이다. LED는 백열 램프보다 실질적으로 더 높은 광변환 효율을 갖고, 모든 타입의 종래 광원들보다 더 긴 수명을 갖는다. 또한, 일부 타입의 LED들은 이제 형광 광원보다 더 큰 변환 효율을 가지며, 더욱더 높은 변환 효율이 실험으로 입증된 바 있다.
광원으로서 LED를 사용하는 것의 장점에도 불구하고, 소비자 수락은 이들 자원들의 종래의 광원 (즉, 백열 램프 또는 형광 램프) 을 사용한 조명 기구 (light fixture) 로의 적응성에 의해, 적어도 어느 정도는, 결정될 것이다. 종래 광원을 직접적으로 대체하기 위해 설계된 LED 광원은 소비자 수락을 촉진하는 데 도움이 될 수 있고, 이에 의해 조명 산업을 혁신할 수도 있다. 불행하게도, 예를 들면 백열광 전구와 같은 기존 광원들을 직접적으로 대체하는 LED 광원을 설계함에 있어서는 상당한 난관이 존재한다.
본 발명의 일 양태에서, 루미네어 (luminaire) 는 개구를 가진 조명 기구 (light fixture), 상기 개구를 통하여 광을 방출하기 위해 상기 조명 기구 내에 배치된 적어도 하나의 LED, 및 상기 적어도 하나의 LED를 직접적으로 냉각시키기 위해 상기 조명 기구 내에 배치된 고상 팬 (solid-state fan) 을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에서, 루미네어는 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 LED, 상기 적어도 하나의 LED를 포함하는 조명기구를 포함하고, 상기 조명 기구는 상기 적어도 하나의 LED로부터 방출된 광을 통과시키도록 구성된 개구, 및 상기 적어도 하나의 LED를 직접적으로 냉각시키기 위해 상기 조명 기구 내에 배치된 고상 팬을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 루미네어는 개구를 가진 조명 기구, 상기 개구를 통해 광을 방출하기 위해 상기 조명 기구 내에 배치된 적어도 하나의 LED를 포함하고, 상기 적어도 하나의 LED는 히트 싱크 (heat sink) 및 상기 적어도 하나의 LED를 냉각시키기 위해 상기 조명 기구 내에 배치된 고상 팬과 열접촉하지 않는다.
본 발명의 추가의 양태에서, 루미네어는 개구를 가진 조명 기구, 상기 개구를 통하여 광을 방출하기 위해 상기 조명 기구 내에 배치된 적어도 하나의 LED, 및 상기 적어도 하나의 LED를 직접적으로 냉각시키기 위해 상기 조명 기구 내에 배치된 팬을 포함하고, 상기 팬은 어떠한 운동하는 부품도 포함하지 않는다.
본 발명의 다른 양태들은 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 용이하게 명백하다는 것이 인지될 것이며, 본 상세한 설명에는 실례로서 LED 의 예시적 구성만이 도시 및 설명되어 있다. 인식되는 바와 같이, 본 발명은 다른 상이한 양태들을 포함하고 그것의 몇몇 상세들은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 모든, 다양한 다른 관점에서 변형될 수 있다. 따라서, 본 도면 및 상세한 설명은 본질적으로 예시적인 것이며 한정적이지 않은 것으로 간주되어야 한다.
본 첨부된 도면들에는 본 발명의 다양한 양태들이, 한정의 방법에 의해서가 아닌, 예시의 방법으로서 도시되어 있다.
도 1은 LED의 일례를 도시한 개념 단면도이고,
도 2는 형광체 층을 가진 LED의 일례를 도시한 개념 단면도이고,
도 3a는 LED 어레이의 일례를 도시한 개념 평면도이고,
도 3b는 도 3a의 LED 어레이의 개념 단면도이고,
도 4a는 LED 어레이의 다른 구성의 일례를 도시한 개념 평면도이고,
도 4b는 도 4a의 LED 어레이의 개념 단면도이고,
도 5는 LED 루미네어의 개념 측면도이고,
도 6은 리세스된 (recessed) 조명 응용을 위한 LED 루미네어의 개념 측면도이다.
본 발명은 본 발명의 여러 양태들이 도시된 첨부 도면을 참조하여 이후 더 충분히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 본 명세서를 통해 제시되는 본 발명의 여러 양태들에 한정되는 것으로 해석되지 않고 여러 상이한 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려 이들 양태들은 본 명세서가 철저하고 완전해지고, 당업자에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하도록 제공된다. 도면에 도시되는 본 발명의 여러 양태들은 크기를 조정하여 도시되지 않을 수도 있다. 오히려, 여러 피처들의 크기는 명확화를 위해 확대되거나 축소될 수도 있다. 또한, 도면의 일부는 명확화를 위해 단순화될 수도 있다. 그러므로, 본 도면들은 주어진 장치 (예를 들어, 디바이스) 또는 방법의 모든 컴포넌트들을 나타내지 않을 수도 있다.
본 발명의 여러 양태들은 본 발명의 이상화된 구성의 개념도인 도면을 참조하여 본 명세서에서 설명될 것이다. 따라서, 결과적인 도면의 형상으로부터의 변형은, 예를 들어, 제조 기술 및/또는 공차가 예상될 수 있다. 그러므로 본 명세서를 통해 제시되는 본 발명의 여러 양태는 본 명세서에서 설명되고 도시되는 엘리먼트 (예를 들어, 영역, 층, 섹션, 기판, 등) 의 특정 형상에 한정되는 것으로 해석되는 것이 아니라, 예를 들어, 제조로부터 발생한 형상의 변형은 포함해야 한다. 예를 들어, 직사각형으로 설명되거나 도시된 엘리먼트는 한 엘리먼트에서 다른 엘리먼트로 불연속 변화하는 것보다 그 에지에서 농도 구배 및/또는 구형 피처 또는 곡선 피처를 가질 수도 있다. 그러므로, 도면에 도시된 엘리먼트들은 본질적으로 개략적인 것이며, 그들의 형상들은 엘리먼트의 정확한 형상을 도시하도록 의도하는 것이 아니고 또한 본 발명의 범위를 한정하도록 의도하는 것이 아니다.
영역, 층, 섹션, 기판 등과 같은 엘리먼트가 다른 엘리먼트 "상" 에 존재하는 경우, 직접적으로 다른 엘리먼트 상에 존재할 수 있거나 개재되는 엘리먼트들이 존재할 수도 있다. 반대로, 엘리먼트가 다른 엘리먼트 "상에 직접적으로" 존재하는 것으로 지칭되는 경우, 개재되는 엘리먼트들은 존재하지 않는다. 엘리먼트가 다른 엘리먼트 상에 "형성된" 것으로 지칭되는 경우, 이는 다른 엘리먼트 또는 개재되는 엘리먼트 상에 성장, 피착, 에칭, 부착, 연결, 결합, 또는 그렇지 않으면 제조 또는 제작될 수 있다.
또한, "하부" 또는 "바닥" 및 "상부" 또는 "상단" 과 같은 상대적인 용어가, 도면에서 도시된 바처럼 한 엘리먼트의 다른 엘리먼트에 대한 관계를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향 외에 장치의 다른 배향을 포함하도록 의도되었다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 도면 내의 장치가 전도되면, 다른 엘리먼트들의 "하부" 측 상에 존재하는 것으로 설명된 엘리먼트들은 그 다른 엘리먼트들의 "상부" 측 상으로 배향되게 될 것이다. 따라서, "하부" 라는 용어는 장치의 특정 배향에 따라 "하부" 와 "상부"의 배향 모두를 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 도면의 장치가 전도되면, 다른 엘리먼트들의 "아래" 또는 "밑에"로 설명된 엘리먼트들은 상기 엘리먼트들의 "위로" 배향되게 된다. 따라서, "아래" 또는 "밑에" 라는 용어는 위 및 아래의 배향 모두를 포함할 수 있다.
다르게 규정되지 않으면, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술적 및 과학적 용어 포함) 는 본 발명이 포함되는 기술 분야의 당업자에게 일반적으로 인지되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 규정된 바와 같은 용어들은 관련 분야와 본 명세서의 문맥에서의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 한다는 것이 이해될 것이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은, 단수형 표현 "하나", "일", "그"는 문맥상 분명히 다르게 표시되지 않으면 복수형 또한 포함하는 것으로 의도된다. "포함하다" 및/또는 "포함하는" 이라는 용어가 본 상세한 설명에서 사용될 때, 언급된 특징, 정수, 단계, 동작, 엘리먼트, 및/또는 컴포넌트의 존재를 명기하는 것이지만 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 엘리먼트, 컴포넌트, 및/또는 그들의 그룹의 부가 또는 존재를 배제하지 않는다는 것 또한 인지될 것이다. "및/또는" 이라는 용어는 하나 이상의 관련 열거 아이템 중 임의의 및 모든 조합을 포함한다.
이하 다양한 양태의 LED 루미네어가 제시될 것이다. 그러나, 당업자라면 용이하게 인지할 수 있는 바와 같이, 이들 양태들은 본 발명으로부터 일탈하지 않는 LED 루미네어의 양태까지 확장될 수 있다. LED 루미네어는 예를 들면, 리세스된 (recessed) 조명, 표면-탑재 조명, 펜던트 조명, 촛대 (sconces), 코브 조명 (cove lights), 트랙 조명 (track lights), 언더캐비넷 조명 (undercabinet lights), 랜드스케이프 또는 아웃도어 조명, 플러드 조명 (flood lights), 서치 조명, 거리 조명, 스트로브 조명 (strobe lights), 베이 조명 (bay lights), 스트립 조명 (strip lights), 인더스트리얼 조명 (industrial lights), 이머전시 조명, 밸런스드 암 램프 (balanced arm lamps), 액센트 조명 (accent lights), 배경 조명, 및 기타 조명 기구 (light fixture) 들을 포함하는, 종래의 광원에 대한 직접 대체로서 구성될 수 있다.
본 명세서에서 사용된, 용어 "루미네어"는 광원을 가진 조명 기구를 의미할 것이다. 용어 "조명 기구"는 광원 이외의 루미네어의 모든 컴포넌트들 (예를 들면, 쉘 또는 하우징, 광원 냉각용 팬, 광 유도용 리플렉터, 등) 을 포함할 것이다. 용어 "LED 루미네어"는 하나 이상의 LED를 포함하는 광원을 가진 루미네어를 의미할 것이다. LED는 당해 기술분야에서 잘 알려져 있고, 따라서, 간략하게 논의되는 것만으로 본 발명의 완전한 설명을 제공할 것이다.
도 1은 LED의 일례를 도시한 개념 단면도이다. LED는 불순물이 함침 또는 도핑된 반도체 재료이다. 이들 불순물들은 반도체에 "전자" 및 "정공"을 부가하고, 이들은 그 재료 내에서 상대적으로 자유롭게 이동할 수 있다. 불순물의 종류에 따라, 반도체의 도핑된 영역은 주로 전자 또는 정공을 가질 수 있으며, 각각 n-형 또는 p-형 반도체 영역으로 지칭된다. 도 1을 참조하면, LED (100) 는 n-형 반도체 영역 (104) 및 p-형 반도체 영역 (108) 을 포함한다. 2 영역들 사이의 접합 (junction) 에서는 역방향의 전기장이 생성되고, 이것은 전자들 및 정공들이 그 접합으로부터 벗어나서 활성 영역 (106) 을 형성하도록 야기한다. 역방향의 전기장을 극복하기에 충분한 순방향 전압이 한 쌍의 전극 (110, 112) 을 통하여 p-n 접합에 걸쳐 적용되는 경우, 전자들과 정공들은 활성 영역 (106) 내로 강제되어 재결합한다. 전자들이 정공들과 재결합하는 경우, 그들은 더 낮은 에너지 레벨로 떨어지고 광 (light) 형태의 에너지를 방출한다.
본 예에서는, n-형 반도체 영역 (104) 이 기판 (102) 상에 형성되어 있고, p-형 반도체 영역 (108) 이 활성 층 (106) 상에 형성되어 있지만, 그 영역들이 반대가 될 수도 있다. 즉, p-형 반도체 영역 (108) 이 기판 (102) 상에 형성되고, n-형 반도체 영역 (104) 이 활성 층 (106) 상에 형성될 수도 있다. 당업자라면 용이하게 인지할 수 있는 바와 같이, 본 명세서를 통하여 설명된 다양한 개념들은 임의의 적절한 층상 구조에 확장될 수도 있다. 또한, LED (100) 에는 광 추출 층들 뿐만 아니라 버퍼 층 (또는 영역), 핵 생성 층 (또는 영역), 콘택트 층 (또는 영역) 및 전류 확산 층 (영역) 을 포함하지만 이에 한정되지는 않는, 추가의 층들 또는 영역들 (미도시) 이 포함될 수도 있다.
p-형 반도체 영역 (108) 은 그 상단면에서 노출되어 있고, 따라서, p-형 전극 (112) 은 그 위에 용이하게 형성될 수 있다. 그러나, n-형 반도체 영역 (104) 은 p-형 반도체 층 (108) 및 활성 층 (106) 아래에 묻혀진다. 그에 따라, n-형 반도체 영역 (104) 상에 n-형 전극 (110) 을 형성하기 위해서는, 당해 기술분야에서 잘 알려진 수단으로 활성 층 (106) 및 p-형 반도체 영역 (108) 의 일부분을 제거하여 그 아래의 n-형 반도체 층 (104) 을 노출시킴으로써, 컷 아웃 영역 (cutout area) 또는 "메사 (mesa)"를 형성한다. 이 부분이 제거된 이후에, n-형 전극 (110) 이 형성될 수 있다.
도 2는 형광체 (phosphor) 층을 가진 LED의 일례를 도시한 개념 단면도이다. 본 예시에서, LED (100) 의 상단면에는 당해 기술분야에서 잘 알려진 수단에 의해 형광체 층 (202) 이 형성되어 있다. 형광체 층 (202) 은 LED (100) 에 의해 방출된 광의 일부분을, 그 LED (100) 로부터 방출된 광과 다른 스펙트럼을 가진 광으로 전환시킨다. 백색 LED 광원은 스펙트럼의 블루 영역 (blue region) 의 광을 방출하는 LED 및 블루 광을 옐로우 광으로 전환시키는 형광체를 이용하여 구성될 수 있다. 백색 광원은 종래의 광원에 대한 대체 램프로서 매우 적합하다; 그러나, 본 발명은 다른 LED 및 형광체 조합들로 실시되어 다른 컬러의 광을 생성할 수도 있다. 형광체 층 (202) 은, 예를 들면, 복수 또는 상이한 형광체 타입들, 캐리어 내에 떠 있는 형광체 입자들을 포함할 수 있고, 또는 캐리어 내에 용해된 가용성 형광체로 구성될 수도 있다.
LED 루미네어의 구성에서는, LED 어레이를 이용함으로써 증가된 휘도 (luminance) 를 제공할 수도 있다. 도 3a는 LED 어레이의 일례를 도시한 개념 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 LED 어레이의 개념 단면도이다. 본 예에서, 기판 (302) 상에는 당해 기술분야에서 잘 알려진 수단으로 일정 수의 형광체-코팅된 LED (200) 를 형성할 수 있다. LED (200) 로부터 연장된 본드 와이어 (미도시) 는 기판 (302) 의 표면 상의 트레이스 (trace) 에 접속될 수 있고, 병렬 및/또는 직렬 또는 직렬-병렬 형식으로 LED (200) 와 접속한다. 통상적으로, LED (200) 는 각 스트림에 한류 저항기 (current limiting resistor)(미도시) 를 가진 직렬 LED들의 병렬 스트림들에서 접속될 수 있다. 기판 (302) 은 LED (200) 에 대한 지지를 제공할 수 있고 하우징 (미도시) 내에 탑재될 수 있는 임의의 적절한 재료일 수 있다.
도 4a는 LED 어레이의 다른 구성의 일례를 도시한 개념 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 LED 어레이의 개념 단면도이다. 도 3a 및 도 3b에 관해 설명된 것과 유사한 방식으로, 하우징 (미도시) 에의 탑재용으로 설계된 기판 (302) 은 LED (100) 의 어레이를 지지하도록 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 구성에서, 각각의 개별 LED 상에는 형광체 층이 형성되어 있지 않다. 대신에, 형광체 (406) 는 기판 (302) 의 외면을 둘러싸고 원주방향으로 연장하는 환형 링 (404) 에 의해 경계지어진 캐비티 (402) 내에 퇴적되어 있다. 환형 링 (404) 은 기판 (302) 을 형성하는 재료에 원통형상의 홀을 보링 (boring) 함으로써 형성될 수 있다. 다르게는, 기판 (302) 및 환형 링 (404) 은 적절한 몰드 (mold) 로 형성될 수 있고, 또는 환형 링 (404) 은 기판 (302) 과 별도로 형성되어 접착제 또는 다른 적절한 수단을 이용하여 기판에 부착될 수 있다. 후자의 구성에서, 환형 링 (404) 은 일반적으로 LED (100) 이전에 기판 (302) 에 부착된다, 그러나, 일부 구성들에서는, LED (400) 가 먼저 부착될 수도 있다. LED (100) 와 환형 링 (404) 이 기판 (302) 에 부착되면, 캐리어에서 형광체 입자들의 서스펜션 (suspension) 이 캐비티 (402) 내로 도입될 수 있다. 캐리어 재료는 에폭시 (epoxy) 또는 실리콘 (silicone) 일 수 있으나, 다른 재료에 기초한 캐리어들이 또한 이용될 수도 있다. 캐리어 재료가 경화됨으로써 형광체 입자들이 고정된 고체 재료를 생성할 수 있다.
도 5는 LED 루미네어의 개념 측면도이다. LED 루미네어는 조명 기구 (500) 를 포함할 수 있고, 여기서 조명 기구 (500) 는, 예를 들어, 알루미늄과 같은 열전도 재료로 만들어진 쉘 (502) 을 포함할 수 있다. 쉘 (502) 은 리세스된 (recessed) 조명 응용을 위한 원통형상으로 도시되어 있지만, 표면-탑재 조명, 펜던트 조명, 촛대 조명 (sconce lighting), 코브 조명 (cove lighting), 트랙 조명 (track lighting), 언더캐비넷 조명 (undercabinet lighting), 랜드스케이프 또는 아웃도어 조명, 거리 조명, 인더스트리얼 조명 (industrial lighting), 이머전시 조명, 데스크 조명, 배경 조명, 및 기타 조명 기구 등의 다른 조명 응용을 위한 것으로 구성될 수도 있다. 당업자라면 임의 특정 응용을 위한 적절한 구성의 쉘을 용이하게 결정할 수 있을 것이다.
LED 어레이 (504) 는 조명 기구 (502) 내에 배치되어 있다. LED 어레이 (504) 는 도 2 내지 도 4에 관하여 앞서 논의한 구성들 중의 임의 구성 또는 이미 알려져 있거나 미래에 개선될 임의의 다른 적절한 구성을 포함하는, 다양한 형태들을 취할 수 있다. LED 어레이가 LED 루미네어에 대해 매우 적절하지만, 당업자라면 본 명세서를 통해 제시된 다양한 개념들이 어레이를 필수적으로 한정하는 것이 아니며, 단일의 LED를 가진 LED 루미네어에 확장될 수 있는 것임을 용이하게 인지할 것이다.
조명 기구 (500) 는 광원을 지지하기 위한 베이스 (506) 를 포함한다. 베이스 (506) 는 쉘 (502) 의 통합된 부분이거나, 임의의 적절한 수단에 의해 부착될 수도 있다. 베이스 (506) 에 고정된 플레이트 (508) 는 LED 어레이 (504) 를 지닌다. LED 루미네어의 일 구성에서, 플레이트 (508) 로부터 연장하는 스탠드오프 (standoff)(510) 는 LED 어레이 (504) 와 플레이트 (508) 를 분리하기 위해 사용된다. 본 구성은 LED 어레이 (504) 의 근처에 팬 (512) 을 탑재하기 위한 수단을 제공한다. 스탠드오프 (510) 는 LED 어레이 (504) 의 기판 내의 홀 (hole) 을 통해 밀어 넣어질 수 있는 원추형 헤드를 가진 비전도성 (예를 들면, 플라스틱, 세라믹) 스탠드오프일 수 있다. 다르게는, 스탠드오프 (510) 는 LED 어레이 (504) 에 접착되거나, 또는 다르게는 LED 어레이 (504) 가 나사로 탑재될 수 있도록 하는 내부 나사산을 포함할 수 있다. LED 어레이 (504) 를 탑재하기 위한 다른 방법들은, 본 명세서를 통해 제시된 교시로부터 당업자에게 매우 명백할 것이다. 플레이트 (508) 는, 예를 들면 플라스틱, 카드보드 (cardboard), 또는 이와 유사한 재료를 포함하는, 임의의 적절한 절연 재료로 구성될 수 있다.
팬 (512) 은 고상 (solid-state) 팬일 수 있다. 고상 팬은 운동하는 부품없이 공기 흐름을 생성하기 위해 사용된 디바이스이다. 기본적으로, 고상 팬은 전도체 상의 전하를 이용하여 공기를 이온화시키고, 그 전도체 상의 전하와 동일한 극성을 갖는 이온화된 공기 분자를 발생시킨다. 전극은 같은 극성으로 하전된 (like-charged) 이온 분자들을 밀어내어 전기 또는 이온 바람을 생성한다. 고상 팬의 비한정의 예시로는 "Thorrn Micro Technologies, Inc."에 의해 개발된 RSD5 고상 팬 (solid-state fan) 이 존재한다. RSD5는 전기 도통을 위한 자유 전자들을 가진 이온 리치 가스 (ion rich gas) 를 생성하는 일련의 라이브 와이어 (live wire) 를 사용한다. 라이브 와이어는 그 라이브 와이어를 부분적으로 감싸는 반 원통형상으로 윤곽지어진, 대전되지 않은 전도판 (conducting plate) 내에 놓인다. 발생한 전기장 내에서, 그 이온들은 중성 공기 분자를 그 라이브 와이어로부터 그 플레이트로 푸싱 (pushing) 하여 공기 흐름을 생성한다.
플레이트 (508) 상에 팬 (512) 을 배치시킨다는 것은 LED 어레이 (504) 를 직접적으로 냉각시키기 위한 수단을 제공하고, 이에 의해 히트 싱크 (heat sink) 의 필요성을 제거하는 것을 의미한다. 본 명세서에서 사용된 "직접적으로" 냉각시킨다는 것은 팬 (512) 에 의해 생성된 공기 흐름 내에 LED 어레이 (504) 를 배치시키는 것을 의미한다. 반면에, 팬에 의해 "간접적으로" 냉각된 LED 어레이는, LED 어레이에 부착되는 열전도성 재료가 그 팬에 의해 생성된 공기 흐름 내에 배치된다는 것을 의미한다. 예를 들면, LED 어레이용 히트 싱크를 냉각시키기 위해 사용된 팬은 간접 냉각의 형태일 수 있다. LED 어레이 (504) 의 바로 위에 팬 (512) 이 탑재되어 있지만, 팬 (512) 은 조명 기구 (500) 의 다른 장소에 배치되어 여전히 LED 어레이 (504) 의 직접 냉각을 제공할 수도 있다. 당업자라면 전체 설계 파라미터들에 기초하여 임의의 특정 응용에 관한 가장 적절한 LED 어레이 (504) 및 팬 (512) 의 배치를 용이하게 결정할 수 있을 것이다.
조명 기구 (500) 는 전원 (미도시) 으로부터 LED 어레이 (504) 및 팬 (512) 으로 와이어 516a 및 516b을 라우팅하기 위한 소형 개구 (aperture) 를 포함할 수 있다. LED 루미네어의 일 구성에서, 와이어 516a 및 516b는 전술한 플라스틱 중공 스탠드오프 (510) 를 통하여 전원으로부터 LED 어레이 (504) 로 라우팅될 수도 있다. 가정, 사무실용 빌딩, 또는 기타 시설에서 일반적으로 발견되는 AC 전원으로부터 DC 전압을 생성하기 위해 AC-DC 컨버터 (미도시) 가 사용될 수도 있다. AC-DC 컨버터에 의해 생성된 DC 전압은 LED 어레이 (504) 와 팬 (512) 모두를 구동하도록 구성된 구동 회로 (미도시) 에 제공될 수 있다. AC-DC 컨버터 및 구동 회로는 플레이트 (508) 상에, LED 어레이 (504) 상에, 또는 조명 기구 (500) 의 다른 임의 장소에 배치될 수 있다. 일부 응용들에서는, AC-DC 컨버터가 필요치 않을 수도 있다. 예를 들면, LED 어레이 (504) 와 팬 (512) 은 AC 전력용으로 설계될 수도 있다. 다르게는, 전력원 (power source) 은, 경우에 따라 자동차 응용에서와 같은, DC 일 수도 있다. 임의의 특정 응용에 대한 전력공급회로의 특정 설계는 당업자의 역량 범위 내에서 용이하다.
조명 기구 (500) 는 특정 응용에 따라 다양한 형태를 취할 수 있다. 리세스된 조명 응용에서, 예를 들어, 조명 기구 (500) 는 절연 콘택트 (IC) 또는 비절연 콘택트용으로 설계될 수 있다. 도 6에는 리세스된 천장에서의 IC 응용에 관한 조명 기구 (602) 의 일례가 도시되어 있다. 조명 기구 (602) 는 외부 쉘 (602a) 및 내부 벽 (602b) 으로 구성된다. 내부 벽 (602a) 은 LED 어레이 (504) 에 대한 히트 싱크로 작용한다. 팬 (512) 은 내부 벽 (602b) 의 벤트 (vent; 614) 근처에 배치되어 있고, 이 것은 2 개의 벽들 (602a, 602b) 사이의 갭에 공기가 흐를 수 있도록 한다. 공기 흐름은 가열된 내부 벽 (602b) 로부터 외부 쉘 (602a) 을 열적으로 절연시키고, 이에 따라 열과 원하지 않는 공기 흐름으로부터 천장의 절연 및 다른 재료들을 보호한다.
당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위해 본 발명에 대한 다양한 양태들이 제공되었다. 본 명세서를 통해 제시된 양태들에 대한 다양한 변형은 당업자에게 용이하게 명백할 것이며, 본 명세서에 개시된 개념들은 유리, 플라스틱 또는 다른 인클로저 (enclosure) 와 베이스의 직경 또는 형상 그리고 램프 상의 전기 콘택트들의 배열에 관계없이, 다른 LED 램프 구성에 확장될 수도 있다. 따라서, 본 청구항들은 본 명세서의 여러 양태들로 한정될 것을 의도하는 것이 아니며, 본 청구항의 언어와 일치하는 전체 범위에 따른다. 당업자에게 공지되어 있거나 장차 공지될 본 명세서를 통해 설명된 다양한 양태들의 엘리먼트들에 대한 모든 구조상 및 기능상 등가물은 참조에 의해 본 명세서에 명백히 포함되며 청구항들에 의해 포함되는 것을 의도한다. 또한, 본 명세서에 개시되지 않은 사항은 그러한 개시가 청구항에서 명백하게 언급되어 있는지 여부에 관계없이 공지된 것으로 간주된다. 청구항 엘리먼트가 "~를 위한 수단"이라는 표현을 사용하여 명백히 기재되지 않거나, 방법 청구항의 경우에, 청구항 엘리먼트가 "~을 위한 단계"라는 표현을 사용하여 기재되지 않으면, 35 U.S.C.§112의 제 6항에 의해 해석되어서는 안 된다.

Claims (64)

  1. 개구를 가진 조명 기구 (light fixture); 및
    상기 개구를 통해 광을 방출하기 위해 상기 조명 기구 내에 배치된 적어도 하나의 LED를 포함하고,
    상기 조명 기구는 상기 적어도 하나의 LED를 직접적으로 냉각시키기 위해 배치된 고상 팬 (solid-state fan) 을 더 포함하는, 루미네어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED는 LED들의 어레이를 포함하는, 루미네어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    형광체 (phosphor) 를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 LED의 각각은 상기 형광체를 통해 광을 방출하도록 배열된, 루미네어.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 적어도 하나의 LED의 각각 상에 형광체 층을 포함하는, 루미네어.
  5. 제 3 항에 있어서,
    캐비티를 가진 기판을 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 LED 및 상기 형광체는 상기 캐비티 내에 존재하는, 루미네어.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED 및 상기 팬을 지지하는 플레이트를 더 포함하는, 루미네어.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 조명 기구에 부착된 베이스를 더 포함하고,
    상기 베이스는 상기 플레이트를 지지하는, 루미네어.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 플레이트는 상기 적어도 하나의 LED 및 상기 팬에 와이어를 커플링하기 위한 피드스루 (feedthrough) 를 제공하는, 루미네어.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED는 복수의 중공 스탠드오프들 (standoffs) 을 통해 상기 플레이트에 의해 지지되고, 또한 상기 적어도 하나의 LED는 전력원에 대한 커플링을 위한 와이어들을 포함하고, 상기 와이어들의 각각은 상기 스탠드오프들 중의 하나를 통해 라우팅 (routing) 되는, 루미네어.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명 기구의 상기 개구를 덮는 렌즈를 더 포함하는, 루미네어.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 리세스된 (recessed) 조명 기구를 포함하는, 루미네어.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 리세스된 조명 기구는 절연형 천장 또는 벽을 위해 구성되는, 루미네어.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 리세스된 조명 기구는 비절연형 천장 또는 벽을 위해 구성되는, 루미네어.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 외부 벽 및 내부 벽을 포함하고, 상기 외부 벽과 상기 내부 벽 사이에는 공기 흐름 경로가 형성되는, 루미네어.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 벤트 (vent) 를 포함하는, 루미네어.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 트랙 조명 (track lighting) 구성에서의 트랙에 부착되도록 구성되는, 루미네어.
  17. 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 LED;
    상기 적어도 하나의 LED를 포함하는 조명 기구 (light fixture) 로서, 상기 적어도 하나의 LED로부터 방출된 상기 광을 통과시키도록 구성된 개구를 포함하는, 상기 조명 기구; 및
    상기 적어도 하나의 LED를 직접적으로 냉각시키기 위해 상기 조명 기구 내에 배치된 고상 팬 (solid-state fan) 을 포함하는, 루미네어.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED는 LED들의 어레이를 포함하는, 루미네어.
  19. 제 17 항에 있어서,
    형광체를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 LED의 각각은 상기 형광체를 통해 광을 방출하도록 배열된, 루미네어.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 적어도 하나의 LED의 각각 상에 형광체 층을 포함하는, 루미네어.
  21. 제 19 항에 있어서,
    캐비티를 가진 기판을 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 LED 및 상기 형광체는 상기 캐비티 내에 존재하는, 루미네어.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED 및 상기 팬을 지지하는 플레이트를 더 포함하는, 루미네어.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 조명 기구에 부착된 베이스를 더 포함하고,
    상기 베이스는 상기 플레이트를 지지하는, 루미네어.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 플레이트는 상기 적어도 하나의 LED 및 상기 팬에 와이어를 커플링하기 위한 피드스루 (feedthrough) 를 제공하는, 루미네어.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED는 복수의 중공 스탠드오프들 (standoffs) 을 통해 상기 플레이트에 의해 지지되고, 또한 상기 적어도 하나의 LED는 전력원에 커플링하기 위한 와이어들을 포함하고, 상기 와이어들의 각각은 상기 스탠드오프들 중의 하나를 통해 라우팅 (routing) 되는, 루미네어.
  26. 제 17 항에 있어서,
    상기 조명 기구의 상기 개구를 덮는 렌즈를 더 포함하는, 루미네어.
  27. 제 17 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 리세스된 조명 기구를 포함하는, 루미네어.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 리세스된 조명 기구는 절연형 천장 또는 벽을 위해 구성되는, 루미네어.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 리세스된 조명 기구는 비절연형 천장 또는 벽을 위해 구성되는, 루미네어.
  30. 제 17 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 외부 벽 및 내부 벽을 포함하고, 상기 외부 벽과 상기 내부 벽 사이에는 공기 흐름 경로가 형성되는, 루미네어.
  31. 제 17 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 벤트 (vent) 를 포함하는, 루미네어.
  32. 제 17 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 트랙 조명 (track lighting) 구성에서의 트랙에 부착되도록 구성되는, 루미네어.
  33. 개구를 가진 조명 기구 (light fixture);
    상기 개구를 통해 광을 방출하기 위해 상기 조명 기구 내에 배치된 적어도 하나의 LED로서, 히트 싱크 (heat sink) 와 열접촉하지 않는, 상기 적어도 하나의 LED; 및
    상기 적어도 하나의 LED를 냉각시키기 위해 상기 조명 기구 내에 배치된 고상 팬 (solid-state fan) 을 포함하는, 루미네어.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED는 LED들의 어레이를 포함하는, 루미네어.
  35. 제 33 항에 있어서,
    형광체 (phosphor) 를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 LED의 각각은 상기 형광체를 통해 광을 방출하도록 배열된, 루미네어.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 적어도 하나의 LED의 각각 상에 형광체 층을 포함하는, 루미네어.
  37. 제 35 항에 있어서,
    캐비티를 가진 기판을 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 LED 및 상기 형광체는 상기 캐비티 내에 존재하는, 루미네어.
  38. 제 33 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED 및 상기 팬을 지지하는 플레이트를 더 포함하는, 루미네어.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 조명 기구에 부착된 베이스를 더 포함하고,
    상기 베이스는 상기 플레이트를 지지하는, 루미네어.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 플레이트는 상기 적어도 하나의 LED 및 상기 팬에 와이어를 커플링하기 위한 피드스루 (feedthrough) 를 제공하는, 루미네어.
  41. 제 38 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED는 복수의 중공 스탠드오프들 (standoffs) 을 통해 상기 플레이트에 의해 지지되고, 또한 상기 적어도 하나의 LED는 전력원에 커플링하기 위한 와이어들을 포함하고, 상기 와이어들의 각각은 상기 스탠드오프들 중의 하나를 통해 라우팅 (routing) 되는, 루미네어.
  42. 제 33 항에 있어서,
    상기 조명 기구의 상기 개구를 덮는 렌즈를 더 포함하는, 루미네어.
  43. 제 33 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 리세스된 조명 기구를 포함하는, 루미네어.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 리세스된 조명 기구는 절연형 천장 또는 벽을 위해 구성되는, 루미네어.
  45. 제 43 항에 있어서,
    상기 리세스된 조명 기구는 비절연형 천장 또는 벽을 위해 구성되는, 루미네어.
  46. 제 33 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 외부 벽 및 내부 벽을 포함하고, 상기 외부 벽과 상기 내부 벽 사이에는 공기 흐름 경로가 형성되는, 루미네어.
  47. 제 33 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 벤트 (vent) 를 포함하는, 루미네어.
  48. 제 33 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 트랙 조명 (track lighting) 구성에서의 트랙에 부착되도록 구성되는, 루미네어.
  49. 개구를 가진 조명 기구 (light fixture);
    상기 개구를 통해 광을 방출하기 위해 상기 조명 기구 내에 배치된 적어도 하나의 LED; 및
    상기 적어도 하나의 LED를 직접적으로 냉각시키기 위해 상기 조명 기구 내에 배치된 팬으로서, 움직이는 부품을 포함하지 않는, 상기 팬을 포함하는, 루미네어.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED는 LED들의 어레이를 포함하는, 루미네어.
  51. 제 49 항에 있어서,
    형광체 (phosphor) 를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 LED의 각각은 상기 형광체를 통해 광을 방출하도록 배열된, 루미네어.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 적어도 하나의 LED의 각각 상에 형광체 층을 포함하는, 루미네어.
  53. 제 51 항에 있어서,
    캐비티를 가진 기판을 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 LED 및 상기 형광체는 상기 캐비티 내에 존재하는, 루미네어.
  54. 제 49 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED 및 상기 팬을 지지하는 플레이트를 더 포함하는, 루미네어.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 조명 기구에 부착된 베이스를 더 포함하고,
    상기 베이스는 상기 플레이트를 지지하는, 루미네어.
  56. 제 54 항에 있어서,
    상기 플레이트는 상기 적어도 하나의 LED 및 상기 팬에 와이어를 커플링하기 위한 피드스루 (feedthrough) 를 제공하는, 루미네어.
  57. 제 54 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED는 복수의 중공 스탠드오프들 (standoffs) 을 통해 상기 플레이트에 의해 지지되고, 또한 상기 적어도 하나의 LED는 전력원에 커플링하기 위한 와이어들을 포함하고, 상기 와이어들의 각각은 상기 스탠드오프들 중의 하나를 통해 라우팅 (routing) 되는, 루미네어.
  58. 제 49 항에 있어서,
    상기 조명 기구의 상기 개구를 덮는 렌즈를 더 포함하는, 루미네어.
  59. 제 49 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 리세스된 조명 기구를 포함하는, 루미네어.
  60. 제 59 항에 있어서,
    상기 리세스된 조명 기구는 절연형 천장 또는 벽을 위해 구성되는, 루미네어.
  61. 제 59 항에 있어서,
    상기 리세스된 조명 기구는 비절연형 천장 또는 벽을 위해 구성되는, 루미네어.
  62. 제 49 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 외부 벽 및 내부 벽을 포함하고, 상기 외부 벽과 상기 내부 벽 사이에는 공기 흐름 경로가 형성되는, 루미네어.
  63. 제 49 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 벤트 (vent) 를 포함하는, 루미네어.
  64. 제 49 항에 있어서,
    상기 조명 기구는 트랙 조명 (track lighting) 구성에서의 트랙에 부착되도록 구성되는, 루미네어.
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