KR20120027338A

KR20120027338A - 원격 발광물질 함유 요소를 갖는 고상 조명 장치 및 조명 방법

Info

Publication number: KR20120027338A
Application number: KR1020117029705A
Authority: KR
Inventors: 폴 케네쓰 피카드
Original assignee: 크리, 인코포레이티드
Priority date: 2009-05-13
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2012-03-21
Also published as: TW201102584A; EP2430355A1; US20130063924A1; US9493107B2; EP2430355B1; WO2010132150A1; US8337030B2; US20100290208A1

Abstract

본원 발명에 따르면, 조명 장치는 제1 그룹의 고상 발광기, 발광물질을 함유하는 요소 및 해당 요소로부터 이격되는 제2 그룹의 고상 발광기를 포함한다. 일부 실시예에서, (1) 제1 그룹 중 하나에 의해 방출되는 광의 적어도 50%는 제2 그룹에 의해 방출되는 광이 해당 요소로 진입하기 전까지는 제2 그룹에 의해 방출되는 광과 혼합되지 않으며, (2) 제2 그룹에 의해 방출되어 방출되는 광의 적어도 90%는 제1 그룹에 의해 방출되어 방출되는 광의 90%보다 조명 장치 내에서 더 멀리 이동하고, (3) 제2 그룹에 의해 방출되어 방출되는 광의 평균 이동 거리는 제2 그룹에 의해 방출되어 방출되는 광의 평균 이동 거리보다 더 멀며, 그리고/또는 (4) 조명 장치 외부로 직접적으로 방출되는 제1 그룹에 의해 방출되는 광은 해당 요소에 입사하지 않고 조명 장치 외부로 방출된다.

Description

원격 발광물질 함유 요소를 갖는 고상 조명 장치 및 조명 방법{SOLID STATE LIGHTING DEVICES HAVING REMOTE LUMINESCENT MATERIAL-CONTAINING ELEMENT, AND LIGHTING METHODS}

본 출원은 그 전체 내용이 본 출원에서 원용되는 것으로 2009년 5월 13일 출원된 미국 특허 출원 제12/465,203호의 우선권을 주장한다.

본 발명 요지는 발광물질 함유 요소로부터 이격되고 다른 고상 발광기로부터 이격된 고상 발광기를 갖춘 고상 조명 장치에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 본 발명 요지는 일 그룹의 고상 발광기에 의해 방출된 광이 다른 그룹의 고상 발광기에 의해 방출된 광보다 조명 장치 내에서 더 멀리 이동하는 조명 장치에 관한 것이다.

보다 에너지 효율적인 시스템을 개발하기 위한 시도가 지속적으로 이루어지고 있다. 매년 미국에서 생산되는 전기의 많은 부분(혹자는 최대 25%로 추산함)은 조명에 사용되고 그 중에서도 (예컨대, 다운라이트, 투광 조명, 스포트라이트 및 기타 일반 주거용 또는 상업용 조명 제품과 같은) 일반 조명이 큰 비율을 차지한다. 이런 이유로, 보다 에너지 효율적인 조명의 제공에 대한 지속적인 요구가 존재한다.

고상 발광기(예컨대, 발광 다이오드)는 그 에너지 효율성으로 인하여 많은 주목을 받고 있다. 백열등은 매우 에너지 비효율적인 광원으로 알려져 있는데, 백열등이 소모하는 전기의 약 90%는 광이 아니라 열로 방출된다. 형광등은 백열등에 비해 (약 10배 정도) 효율적이지만 발광 다이오드와 같은 고상 발광기에 비해 여전히 효율이 낮다.

또한, 발광 다이오드와 같은 고상 발광기의 정상 수명에 비해 백열등의 수명은 일반적으로 약 750 내지 1000 시간으로 비교적 짧다. 이에 비해, 발광 다이오드는 수명이 일반적으로 50000 내지 70000 시간이다. 형광등은 백열등보다 수명(예컨대, 10000 내지 20000 시간)이 길지만 색 재현성이 덜 양호하다.

종래의 조명 설비의 또 다른 문제는 조명 장치(예컨대, 전구 등)의 주기적인 교체 필요성이다. 이런 문제는 접근이 어려운 장소(예컨대, 아치형 천장, 가교, 고층 빌딩, 교통 터널) 및/또는 교체 비용이 매우 많이 드는 장소에서 특히 두드러진다. 종래의 조명설비의 일반적인 수명은 약 20년으로, 이는 (20년 동안 매일 6시간 사용한다는 가정하에) 적어도 약 44000 시간만큼 광 발생 장치를 사용하는 것에 대응한다. 광 발생 장치의 수명은 통상적으로 훨씬 더 짧으며, 따라서 주기적인 교체의 필요성을 낳는다.

일반 조명 장치는 통상적으로 색 재현성 면에서, 즉 조명 장치에 의해 조명되는 물체가 그것의 실제 색상으로 지각되는 정도에 의해 평가된다. 색 재현성은 통상적으로 연색지수(CRI Ra)를 이용하여 측정된다. CRI Ra는 여덟 개의 표준 색상을 조명할 때, 조명 시스템의 연색성이 표준 발광체의 연색성에 어느 정도 필적하는가에 대한 비교 측정치의 보정 평균, 즉 특정한 등에 의해 조명되는 물체의 표면 색상 변화의 상대적 척도이다. 만약 조명 시스템에 의해 조명되는 일련의 시험 색상의 색 좌표가 표준 발광체에 의하여 조명되는 동일한 시험 색상의 색 좌표와 동일하다면, CRI Ra는 100과 동일하다. 주광(daylight)은 높은 CRI(거의 100 Ra)를 가지고, 백열등은 비교적 비슷한 값(95보다 큰 Ra)을 가지며, 형광등은 (보통 70 내지 80 Ra로) 정확도가 떨어진다. 특정 유형의 특수 조명은 매우 낮은 CRI(예컨대, 수은 증기 램프나 나트륨 램프는 약 40 또는 그 미만의 Ra를 가짐)를 갖는다. 나트륨 램프는 예를 들어 고속도로 운전자의 응답 시간을 조명하기 위해 사용되지만 낮은 CRI Ra 값으로 인해 감소 추세에 있다(명도와는 상관 없이 낮은 CRI Ra로 인해 가독성이 떨어진다).

따라서 상기 이유 및 다른 이유로 인해, 백열등, 형광등 및 다른 광 발생 장치를 대신하여 고상 발광기를 폭넓고 다양한 적용 분야에 사용할 수 있는 방식을 개발하기 위한 노력이 계속되고 있다. 또한, 발광 다이오드(또는 다른 고상 발광기)를 이미 사용하는 곳에서는 에너지 효율성, 연색지수(CRI Ra), 콘트라스트, 발광 효율(lm/W) 및/또는 사용 시간의 면에서 향상된 발광 다이오드(또는 다른 고상 발광기)를 제공하기 위한 노력이 계속되고 있다.

조명 산업 분야에서 발광 다이오드의 개발이 다양한 방식으로 혁신되어 오긴 했지만 발광 다이오드의 일부 특성은 난점들을 제공해 왔고 그것들 중 일부는 아직도 완전히 해결되지 못했다. 예컨대, 고상 발광기는 표시등 등에서는 흔히 사용되고 있지만 일반 조명용으로는 아직 폭넓게 사용되지 못하고 있다.

가장 흔한 유형의 일반 조명은 백색광(또는 백색광에 가까운 광), 즉 흑체 궤적에 가까운 광, 예컨대 1931 CIE 색상도 상의 흑체 궤적의 약 4 맥아담(MacAdam) 편차 타원 범위 내인 광이다. 1931 CIE 색상도(1931년 수립된 주요 색상에 대한 국제 기준) 및 (1931 색상도와 비슷하지만 색상도 상의 유사한 간격이 색상의 유사한 지각 차이를 반영할 수 있도록 수정된) 1976 CIE 색상도는 주요 색상의 가중 총합으로 색상을 정의함에 있어 유용한 기준을 제공한다.

백색으로 지각되는 광은 필연적으로 색상(또는 파장)이 둘 이상인 광의 조합이기 때문에, 백색광을 발생시킬 수 있는 어떤 단일 발광 다이오드 접합도 개발된 바 없다. "백색" 고상 발광 램프는 상이한 색상의 광을 혼합하는 장치를 제공함으로써, 예컨대, 각각 상이한 색상의 광을 방출하는 발광 다이오드의 사용 및/또는 발광물질을 사용하는 발광 다이오드로부터 방출된 광의 일부 또는 전부를 변환함으로써 만들어진다. 예컨대, 공지된 바와 같이, 일부 램프는 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드를 사용하고, 다른 램프는 (1) 청색광을 발생시키는 하나 이상의 발광 다이오드 및 (2) 발광 다이오드에 의해 방출된 광의 여기에 반응하여 황색광을 방출하는 발광물질(예컨대, 하나 이상의 형광 물질)을 사용하여 청색광과 황색광이 혼합될 때 백색광으로 지각되는 광을 생성한다. 더욱 효율적인 백색 조명에 대한 요구가 있는 한편, 모든 색상에 있어 더욱 효율적인 조명에 대한 일반적인 요구가 존재한다.

하나 이상의 발광물질을 포함하는 종래의 고상 발광 장치의 경우, 여기 광(예컨대 발광 다이오드(들)로부터 방출되어 발광물질(들) 내에서 변환되는 광)의 상당 비율(예컨대, 많은 경우에 최대 20% 내지 25%)은 형광 물질로부터 발광 다이오드(들)로 반사된다(때때로 "후방 산란"으로 지칭되는 현상). 발광 다이오드로 재산란되는 후방 산란 광은 칩 외부로 방출될 가능성이 매우 낮은 까닭에 이런 후방 산란은 에너지의 시스템 손실을 초래한다.

또한, 발광물질에 의해 변환된 광은 종종 전방위(omni-directionally)로 방출되어 광의 50%는 도로 광원(예컨대, 발광 다이오드) 쪽을 향하게 된다.

더욱이, 발광물질(들)이 발광물질 함유 요소(예컨대, 발광물질이 분산된 실질적으로 투명한 요소) 내에 수용된 경우라면, 발광물질 함유 요소의 두께 및/또는 발광물질 함유 요소 내의 발광물질의 배치에 따라 상당한 "자가 흡수"가 일어날 수도 있다. 자가 흡수는 발광물질에 의해 흡수되고 변환되어 재방출되는 광이 발광물질에 재흡수되거나 아니면 발광물질 함유 요소 외부로 방출되지 못할 때 발생하는 것으로 성능(강도) 및 효율성을 저감시킨다.

이런 이유로, 발광 다이오드가 발광물질로부터 이격된 다양한 조명 장치가 제공되어 왔다.

예컨대, 미국 특허 제 5,959,316호(Lowery‘316)는 LED를 균일한 두께의 형광체층과 분리하는 투명 이격자로 덮인 발광 다이오드를 구비한 반도체 장치를 개시한다. 해당 출원의 도 3을 참조하면, LED(18)를 지지하는 반사기(16)를 구비한 리드 프레임(12)이 도시되어 있다. 투명 이격자(50)가 LED(18)를 봉지하고, 투명 이격자(50)의 상측에는 소정 수준의 형광체(52)이 마련된다.

미국 특허 제 6,350,041호(Tarsa‘041)는 분리기를 거쳐 원하는 패턴으로 광을 분산 및/또는 색상을 변화시키는 분산기로 광을 전달하는 고상 광원을 포함하는 고상 발광 램프를 개시한다. 분산기(16)는 (방사상으로 균일한 패턴과 같은) 소정 패턴으로 광을 형성하거나 분산시킬 수 있으며, 적어도 일부 입사 광의 파장을 변화시키기 위해 형광체, 형광 중합체 및/또는 염료와 같은 요소를 함유할 수도 있다.

"원격 형광체 LED 성능의 최적화"라는 주제의 백색 LED 및 고상 조명에 대한 제1차 국제 학회에서 주 등(Zhu et al.)은 (LED칩과 형광체층이 물리적으로 분리된) 원격 형광체 LED에 관심이 날로 커지고 있다는 성명을 낸 바 있다. Zhu et al.은 최초의 원격 형광체 LED구조가 1995년에 제시되었고, 그 이후로 여러 원격 형광체 LED 개념이 제시되어 왔다고 언급하고 있다. Zhu는 최근 10년의 중반기에 이르러서야 비로소 원격 형광체 LED의 유용성이 계량화되었으며 이들 연구는 종래 PC 백색 LED에 대비되는 원격 형광체 LED의 개선된 수명 및 고도의 발광 효율을 보여주었다고 한다.

미국 특허 제 6,936,857호(Doxsee‘857)는 LED 또는 레이저 다이오드 및 형광체를 포함하는 가시광 발광 장치를 개시한다. 일 배열에서, Doxsee‘857은 LED와 형광체 사이에 공간(16)이 존재하며 이런 공간(16)은 진공 상태일수도 있고 투명한 기체 또는 고체로 충전될 수도 있다고 개시한다.

미국 특허 제 6,841,804호(Chen‘804)는 백색 발광 다이오드 장치를 개시한다. Chen‘804에 따르면, 종래의 기술과 달리 해당 장치의 반사 방식은 황색 형광체를 청색 LED에 직접적으로 사용하지 않는다. 대신에, 일 층의 황색 형광체가 반사기, 또는 대안적으로 반사기에 부착되는 투명막에 사용된다. 청색 LED로부터 방출된 청색광이 청색광에 의해 자극된 황색 형광체에 의해 발생된 황색광과 혼합되면 백색광이 발생된다. 그때, 반사기는 구역 또는 물체를 조명하기 위한 백색광을 반사한다. Chen‘804는 황색 형광체가 LED에 직접 사용되지 않음에 따라 형광체가 LED에 의해 발생되는 열에 의해 손상되지 않는다고 언급한다.

이들 노력에도 불구하고, 조명 산업 분야에서는 원하는 성능(강도, CRI Ra, 효율성, 낮은 비용, 유효 수명)을 실현하고, 대부분의 경우에 장치의 깊이를 줄이는 것, 즉 (1) 조명 장치로부터의 발광축에 수직한 그리고/또는 (2) 조명 장치로부터의 최대 강도의 발광 방향에 수직한 그리고/또는 (3) 조명 장치로부터의 평균 발광 방향에 수직한 그리고/또는 (4) 조명 장치 외부로 방출되는 광이 통과하는 표면(예컨대, 렌즈의 표면)에 수직한 방향으로 장치의 치수를 저감하는 것으로 구현되는, 보다 작은 공간을 차지하는 조명 장치에 대한 요구가 지속적으로 존재한다.

따라서, 보다 높은 에너지 효율, 축소된 사이즈, 향상된 연색지수(CRI Ra), 향상된 광효율(lm/W), 저비용 및/또는 보다 긴 사용 수명을 갖춘 발광 다이오드와 같은 고상 발광기를 폭넓고 다양한 적용분야에서 사용하기 위한 방법에 대한 지속적인 요구가 존재한다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서는, 발광물질을 포함하는 요소가 마련되고, 제1 그룹의 고상 발광기가 마련되고, 제2 그룹의 고상 발광기가 발광물질 함유 요소로부터 이격되어 마련되고, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되는 광의 대부분이 제1 그룹의 발광기에 의해 방출되는 광과 혼합되기에 앞서 발광물질 함유 요소 내로 들어가는 조명 장치가 제공된다. 다른 실시예에서는, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 대부분이 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 대부분보다 조명 장치 내에서 더 먼 거리를 이동한다. 다른 실시예에서는, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 평균 이동 거리가 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 평균 이동 거리보다 적어도 25% 더 멀다.

본 발명 요지에 따르면, 적어도 제1 고상 발광기를 포함하는 제1 그룹의 고상 발광기를 포함하는 조명 장치가 제공된다.

본 발명 요지에 따르면, 적어도 제1 고상 발광기를 포함하는 제1 그룹의 고상 발광기 및 적어도 제2 고상 발광기를 포함하는 제2 그룹의 고상 발광기를 포함하는 조명 장치가 또한 제공된다.

본 발명의 요지에 따르면, 적어도 하나의 발광물질을 포함하는 발광물질 함유 요소를 포함하는 조명 장치가 또한 제공된다.

본 발명 요지에 따르면, (a) 적어도 제1 고상 발광기를 포함하는 제1 그룹의 고상 발광기 및/또는 (b) 적어도 제2 고상 발광기를 포함하는 제2 그룹의 고상 발광기는 물론, 적어도 하나의 발광물질을 포함하는 발광물질 함유 요소를 포함하는 조명 장치가 또한 제공된다.

본 발명 요지의 일부 실시예에 따르면, 적어도 제1 고상 발광기를 포함하는 제1 그룹의 고상 발광기, 적어도 제2 고상 발광기를 포함하는 제2 그룹의 고상 발광기 및 적어도 하나의 발광물질을 포함하는 발광물질 함유 요소를 포함하되, 제2 그룹의 고상 발광기는 발광물질 함유 요소로부터 이격되고, 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출된 광의 적어도 50%는, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출된 광이 발광물질 함유 요소 내로 진입하기 전에는 임의의 제2 그룹 고상 발광기에 의해 방출된 광과 혼합되지 않는 조명 장치가 제공된다.

"제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출된 광의 적어도 50%는, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출된 광이 발광물질 함유 요소 내로 진입하기 전에는 임의의 제2 그룹 고상 발광기에 의해 방출된 광과 혼합되지 않는다"라는 문구에서와 같이, 본 명세서에 사용된 "혼합"이라는 표현은 특정한 영역이 각각의 발광이 "혼합"되는(즉, 각각의 발광이 이런 영역 내에서 혼합된다) 지점으로 간주되기 위해서는 각 발광의 적어도 0.01%가 그 영역을 둘러싸는 제곱 센티미터 크기의 부분 각각을 통과한다는 것을 의미한다.

"제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출된 광의 적어도 50%는, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출된 광이 발광물질 함유 요소 내로 진입하기 전에는 임의의 제2 그룹 고상 발광기에 의해 방출된 광과 혼합되지 않는다"라는 문구에서와 같이, 본 명세서에 사용된 "진입"(또는 "진입되는")이라는 표현은 발광물질 함유 요소 내로 "진입"한 것으로 지칭되는 발광이, 그 후에 발광이 어떤 움직임을 보이든 상관없이, 즉 그것이 발광물질 함유 요소를 통과하든, 발광물질 함유 요소 내에서 반사되든, 발광물질 함유 요소 내에서 흡수되든, 발광물질 내에서 하향 변환 또는 상향 변환되든 상관없이, 그리고 발광이 발광물질 함유 요소 외부로 방출되는지 여부와 상관없이, 그리고 발광이 발광물질 함유 요소 내부에서 유래한 것이지 여부와 상관없이(예컨대, 발광 다이오드가 발광물질 함유 요소에 내장된 경우, 발광 다이오드에 의해 방출되어 발광물질 함유 요소 외부로 방출된 광 또는 발광물질 함유 요소의 두께의 일 부분만을 침투하여 발광물질 함유 요소 외부로 방출되지 못한 광은 "진입"이란 표현이 본 명세서에 규정된 의미대로 발광물질 함유 요소에 "진입"한 것이다) 발광물질 함유 요소에 입사되어 발광물질 함유 요소를 적어도 얼마간의 거리만큼 침투하는 것을 의미한다.

이런 일부 실시예에서, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출된 광의 적어도 75%는 제1 그룹의 고상 발광기의 방출면에 도달하기 전에 발광물질 함유 요소 내로 진입한다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에 따르면, 적 적어도 제1 고상 발광기를 포함하는 제1 그룹의 고상 발광기, 적어도 제2 고상 발광기를 포함하는 제2 그룹의 고상 발광기 및 적어도 하나의 발광물질을 포함하는 발광물질 함유 요소를 포함하되, 제2 그룹의 고상 발광기는 발광물질 함유 요소로부터 이격되고, 제2 그룹 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 적어도 90%는 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 90%보다 조명 장치 내에서 적어도 25% 더 멀리 이동하는 조명 장치가 제공된다.

본 발명 요지의 일부 실시예에 따르면, 적어도 제1 고상 발광기를 포함하는 제1 그룹의 고상 발광기, 적어도 제2 고상 발광기를 포함하는 제2 그룹의 고상 발광기 및 적어도 하나의 발광물질을 포함하는 발광물질 함유 요소를 포함하되, 제2 그룹의 고상 발광기는 발광물질 함유 요소로부터 이격되고, 제2 그룹 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 평균 이동 거리가 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 평균 이동 거리보다 적어도 25% 더 먼 조명 장치가 제공된다.

본 발명 요지의 일부 실시예에 따르면, 제1 그룹의 고상 발광기, 적어도 하나의 발광물질을 포함하는 발광물질 함유 요소, 발광물질 함유 요소로부터 이격된 제2 그룹의 고상 발광기를 포함하되, 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 직접적으로 방출되는 광이 발광물질 함유 요소에 입사하지 않고 조명 장치 외부로 방출되도록 구성되는 조명 장치가 제공된다.

본 발명 요지의 일부 실시예에 따르면, 적어도 제1 고상 발광기를 포함하는 제1 그룹의 고상 발광기, 적어도 제2 고상 발광기를 포함하는 제2 그룹의 고상 발광기 및 적어도 하나의 발광물질을 포함하는 발광물질 함유 요소를 포함하되, 제2 그룹의 고상 발광기는 발광물질 함유 요소로부터 이격되고, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출된 광의 적어도 75%는 제1 그룹의 고상 발광기의 방출면에 도달하기 전에 발광물질 함유 요소 내로 진입하는 조명 장치가 제공된다.

본 발명 요지의 일부 실시예에 따르면, 적어도 제1 고상 발광기를 포함하는 제1 그룹의 고상 발광기, 적어도 제2 고상 발광기를 포함하는 제2 그룹의 고상 발광기 및 적어도 하나의 발광물질을 포함하는 발광물질 함유 요소를 포함하되, 제2 그룹의 고상 발광기는 발광물질 함유 요소로부터 이격되고, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출된 광의 적어도 75%는, 제1 고상 발광기의 방출면에 평행하고 제1 고상 발광기의 방출면 사이에 위치하며, 발광물질 함유 요소의 가장 큰 치수의 5분의 1 이하의 간격만큼 제1 고상 발광기의 방출면으로부터 이격되는 제1 평면에 도달하기 전에 발광물질 함유 요소 내로 진입하는 조명 장치가 제공된다.

본 발명 요지의 일부 실시예에 따르면, 적어도 제1 고상 발광기를 포함하는 제1 그룹의 고상 발광기, 적어도 제2 고상 발광기를 포함하는 제2 그룹의 고상 발광기 및 적어도 하나의 발광물질을 포함하는 발광물질 함유 요소를 포함하되, 제2 그룹의 고상 발광기는 발광물질 함유 요소로부터 이격되고, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 제1 고상 발광기의 방출면에 도달하는 광의 75%는 제1 그룹의 고상 발광기의 방출면에 도달하기 전에 발광물질 함유 요소 내로 진입하는 조명 장치가 제공된다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 발광물질 함유 요소의 적어도 일 부분은 실질적으로 투명하고, 제2 그룹 고상 발광기에 의해 방출된 광의 적어도 75%는 발광물질 함유 요소 및 제1 고상 발광기의 방출면을 통과한다.

상술한 바와 같은 특징을 구비한 일부 실시예를 포함하는 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 발광물질 함유 요소(및/또는 그것의 적어도 하나의 표면)은 제1 그룹의 고상 발광기의 방출면에 실질적으로 평행하다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제1 고상 발광기의 방출면은 발광물질 함유 요소의 적어도 일 부분을 통해 연장된다.

상술한 바와 같은 특징을 구비한 일부 실시예를 포함하는 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 발광물질 함유 요소는 제1 그룹의 고상 발광기가 장착된 제1 지지 요소와 인접한다.

상술한 바와 같은 특징을 구비한 일부 실시예를 포함하는 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제2 그룹 고상 발광기에 의해 방출되는 광은 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되는 광에 의해 둘러싸인다.

상술한 바와 같은 특징을 구비한 일부 실시예를 포함하는 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되는 광은 제2 그룹 고상 발광기에 의해 방출되는 광에 의해 둘러싸인다.

상술한 바와 같은 특징을 구비한 일부 실시예를 포함하는 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 고상 발광기는 그 각각이 제1 그룹의 고상 발광기의 방출면에 실질적으로 평행한 각각의 방출면을 가지는 복수의 고상 발광기를 포함한다.

상술한 바와 같은 특징을 구비한 일부 실시예를 포함하는 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 고상 발광기는 발광물질 함유 요소가 배치되는 제1 지지 요소 개구를 한정하는 제1 지지 요소 상에 장착된다. 이런 일부 실시예에서, 제2 그룹 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 실질적으로 전부는 발광물질 함유 요소 및 제1 지지 요소 개구를 통과한다. 이런 일부 실시예에서, 제2 그룹 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 실질적으로 전부는 발광물질 함유 요소 및 제1 지지 요소 개구를 동시에 통과한다.

상술한 바와 같은 특징을 구비한 일부 실시예를 포함하는 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제1 고상 발광기는 제1 지지 요소 상에 장착되고, 발광물질 함유 요소는 제1 지지 요소가 배치되는 발광물질 함유 요소를 한정한다.

상술한 바와 같은 특징을 구비한 일부 실시예를 포함하는 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제1 고상 발광기는 발광물질 함유 요소 상에 장착된다.

상술한 바와 같은 특징을 구비한 일부 실시예를 포함하는 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제2 그룹 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 실질적으로 전부는 발광물질 함유 요소 내로 진입하고, 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 적어도 50%는 발광물질 함유 요소 내로 진입하지 않는다.

상술한 바와 같은 특징을 구비한 일부 실시예를 포함하는 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 발광물질 함유 요소의 적어도 일 부분은 제1 그룹의 고상 발광기와 제2 그룹 고상 발광기 사이에 배치된다.

상술한 바와 같은 특징을 구비한 일부 실시예를 포함하는 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 조명 장치는 공간을 함께 한정하는 하우징과 확산판을 더 포함하고, 제2 그룹 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 적어도 90%는 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 90%보다 그 공간 내에서 적어도 25% 더 멀리 이동한다.

상술한 바와 같은 특징을 구비한 일부 실시예를 포함하는 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제1 고상 발광기가 조명될 때 제1 고상 발광기는 약 590 nm 내지 650 nm 범위의 주파장을 가지는 광을 방출한다.

상술한 바와 같은 특징을 구비한 일부 실시예를 포함하는 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제1 고상 발광기가 조명될 때 제2 고상 발광기는 약 400 nm 내지 490 nm 범위의 피크파장을 가지는 광을 방출한다.

상술한 바와 같은 특징을 구비한 일부 실시예를 포함하는 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 발광물질이 여기될 때 해당 발광물질은 490 nm 내지 590 nm 범위의 주파장을 가지는 광을 방출한다.

상술한 바와 같은 특징을 구비한 일부 실시예를 포함하는 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 발광물질 함유 요소의 적어도 일 부분은 실질적으로 투명하다.

상술한 바와 같은 특징을 구비한 일부 실시예를 포함하는 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 발광물질 함유 요소의 적어도 일 부분은 반사성이다.

본 발명 요지는 첨부 도면 및 발명 요지에 대한 이하의 상세한 설명을 참조하여 더욱 충분히 이해될 수 있다.

도 1은 본 발명 요지에 따른 조명 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명 요지에 따른 조명 장치를 도시한다.
도 3은 본 발명 요지에 따른 조명 장치를 도시한다.
도 4는 본 발명 요지에 따른 조명 장치를 도시한다.
도 5는 본 발명 요지에 따른 조명 장치를 도시한다.
도 6은 본 발명 요지에 따른 조명 장치를 도시한다.

이하, 발명 요지의 실시예를 도시한 첨부 도면을 참조하여 본 발명 요지를 보다 상세히 설명한다. 하지만, 본 발명 요지는 본 명세서에 기술된 실시예에 한정되는 것으로 해석해서는 안 된다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 철저하고 완전해지도록 하고, 당업자에게 본 발명 요지의 범주를 충분히 전달하기 위해서 제공된다. 유사한 도면 부호는 일관 유사한 구성요소를 가리킨다. 본 명세서에 사용되는 용어 "및/또는"은 관련된 열거 항목 중 하나 이상의 임의의 조합 및 일체의 조합을 포함한다.

본 명세서에 사용되는 용어는 오직 특정한 실시예를 기술하기 위한 목적만을 가지며 발명 요지를 한정하려는 의도는 없다. 본 명세서에 사용되는 단수 형태 "하나 및 상기"는 본문에서 명백히 다른 지시가 없는 한, 복수 형태도 포함한다. 본 명세서에 사용되는 용어인"포함하다" 및 "포함하는"은 언급된 특징, 정수, 단계, 작용, 요소 및/또는 성분의 존재를 명확히 하는 것이지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 작용, 요소, 성분 및/또는 이들 조합의 존재 또는 부가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

고상 발광기와 관련하여 본 명세서에서 사용되는 "조명"(또는 "조명되는")이란 표현은 적어도 얼마간의 전류가 고상 발광기에 공급되어 고상 발광기가 적어도 얼마간의 광을 방출하게 되는 것을 의미한다. "조명되는"이란 표현은 고상 발광기가 육안에 의해 그것이 연속적 또는 단속적으로 광을 방출하는 것으로 지각될 정도로 연속적 또는 단속적으로 광을 방출하는 경우, 또는 동일한 색상 또는 상이한 색상을 가진 복수의 고상 발광기가 육안에 의해 그것들이 연속적 또는 단속적으로 광을 방출하는 것으로 (그리고 상이한 색상들이 방출되는 경우에는, 그들 색상의 혼합으로) 지각되는 방식으로 단속적 및/또는 ("점등" 시간이 서로 중첩되거나 또는 중첩되지 않게) 교호적으로 광을 방출하는 경우를 포괄한다.

발광물질과 관련하여 본 명세서에 사용되는 "여기된"이라는 표현은 적어도 얼마간의 전자기 방사(예컨대, 가시광, 자외선, 또는 적외선)가 발광물질 내로 진입하여 발광물질이 적어도 얼마간의 광을 방출하도록 야기하는 것을 의미한다. "여기된"이라는 표현은 발광물질이 육안에 의해 그것이 연속적 또는 단속적인 발광으로 지각되는 정도로 연속적 또는 단속적으로 광을 방출하는 경우, 또는 동일한 색상 또는 상이한 색상을 가진 복수의 발광물질이 육안에 의해 그것들이 연속적 또는 단속적으로 광을 방출하는 것으로 (그리고 상이한 색상들이 방출되는 경우에는, 그들 색상의 혼합으로) 지각되는 방식으로 단속적 및/또는 ("점등" 시간이 서로 중첩되거나 또는 중첩되지 않게) 교호적으로 광을 방출하는 경우를 포괄한다.

본 명세서에서, 층, 영역, 또는 기판과 같은 일부 요소가 다른 요소 "상"에 위치하거나 "상으로" 연장되는 것으로서 지칭될 때, 그 요소는 다른 요소 상에 직접 위치하거나 다른 요소 상으로 직접 연장되는 것일 수도 있으며 또는 중간 개재 요소가 존재할 수도 있다. 이에 반해, 일부 요소가 다른 요소 "상에 직접" 위치하거나 "상으로 직접" 연장되는 것으로 본 명세서에 지칭되는 경우에는 중간 개재 요소는 존재하지 않는다. 또한, 어떤 요소가 다른 요소와 "연결" 또는 "결합"되는 것으로서 본 명세서에 지칭될 때, 그 요소는 다른 요소에 직접적으로 연결되거나 결합되는 것일 수도 있고 아니면 중간 개재 요소가 존재할 수도 있다. 이에 반해, 일부 요소가 다른 요소와 "직접적으로 연결" 또는 "직접적으로 결합"되는 것으로 본 명세서에 지칭되는 경우에는 중간 개재 요소는 존재하지 않는다. 또한, 제1 요소가 제2 요소 "상에" 있다는 표현은 제2 요소가 제1 요소 "상에" 있다는 표현과 같은 의미이다.

비록 본 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어가 다양한 요소, 부품, 영역, 층, 부분 및/또는 특성을 설명하기 위해 사용될 수도 있지만, 이들 요소, 부품, 영역, 층, 부분 및/또는 특성은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 이들 용어는 단지 어떤 요소, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위해서 사용된다. 따라서, 후술하는 제1 요소, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명 요지의 교지에서 벗어나지 않고 제2 요소, 부품, 영역, 층, 또는 부분으로 지칭될 수도 있다.

"하부", "기부", "하측", "상부" "상단" 또는 "상측"과 같은 상대어가 도면에 도시되는 일 요소와 타 요소 사이의 관계를 기술하기 위하여 본 명세서에 사용될 수 있다. 이런 상대어는 도면에 묘사된 장치의 배향 이외에도 그와 다른 장치의 배향 또한 포괄하려는 의도를 가진다. 예컨대, 도면의 장치가 뒤집힌다면, 타 요소의 "하부에"위치하는 것으로 기술된 요소는 그때 타 요소의 "상부에" 위치하게 된다. 그러므로, 예시적인 용어인 "하부"는 도면의 특정 배향에 따라 "하부" 및 "상부"의 배향 양측 모두를 포괄할 수 있다. 마찬가지로, 도면들 중 하나에 도시된 장치가 뒤집힌다면, 타 요소의 "하측" 또는 "바로 밑에" 있는 것으로 묘사된 요소는 그때 다른 요소의 "상측"에 위치하게 된다. 그러므로 예시적인 용어인 "하측" 또는 "바로 아래"는 상측 및 하측 배향 양측 모두를 포괄한다.

본 명세서에 사용되는 "조명 장치"라는 표현은 그것이 발광 능력이 있는 장치를 가리킨다는 것을 제외하고는 제한적인 의미로 사용되지는 않는다. 즉, 조명 장치는 일정 면적 또는 용적, 예컨대 구조물, 수영장, 온천, 실내, 창고, 표시기, 도로, 주차장, 차량, 도로 표지판 따위의 신호판, 광고판, 선박, 완구, 거울, 용기, 전자 장비, 보트, 항공기, 경기장, 컴퓨터, 원격 오디오 장비, 원격 비디오 장비, 휴대폰, 수목, 창문, LCD 디스플레이, 동굴, 터널, 정원, 가로등 지주 등을 조명하는 장치, 또는 밀봉체를 조명하는 장치 혹은 장치의 배열, 또는 측광 또는 역광 조명(예컨대, 백 라이트 포스터, 신호판, LCD 디스플레이), (교류용 백열 전구, 저전압 등, 형광등 등을 대신하기 위한) 전구 대체물에 사용되는 장치, 실외 조명용 전등, 안전 조명용 전등, (벽걸이형, 지주/기둥걸이형) 주택 외부 조명, 천장용 조명설비 및 벽 돌출 촛대, 언더캐비넷 조명, 램프(마루 및/또는 탁자, 책상용), 조경용 조명, 트랙 조명, 국부 조명, 특수 조명, 천장 선풍기용 램프, 문서/예술품 전시용 조명, 작업등 등과 같은 내진동/내충격 조명, 거울/장신구용 조명에 사용되는 전등, 또는 임의의 기타 발광 장치일 수도 있다.

또한, 본 발명 요지는 밀폐된 공간 및 본 발명에 따른 적어도 하나의 조명 장치를 포함하는 밀봉체로서, 밀폐된 공간의 적어도 일 부분을 (균일하게 또는 불균일하게) 조명하는 조명 장치에 의해 조명을 받는 (그 용적이 균일하게 또는 불균일하게 조명될 수 있는) 밀봉체에 관한 것이기도 하다.

또한, 본 발명 요지는 구조물, 수영장, 온천, 실내, 창고, 표시기, 도로, 주차장, 차량, 도로 표지판 따위의 신호판, 간판 조명, 선박, 완구, 거울, 용기, 전자 장비, 보트, 항공기, 경기장, 컴퓨터, 원격 오디오 장비, 원격 비디오 장비, 휴대폰, 수목, 창문, LCD 디스플레이, 동굴, 터널, 정원, 가로등 기둥 등으로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나의 항목을 포함하고 그 내부 또는 그 위에 본 명세서에서 설명된 적어도 하나의 조명 장치를 갖춘 조명 대상 면적에 관한 것이기도 하다.

제 1구조와 제2 구조 사이의 공간 관계를 나타내기 위하여 본 명세서에 사용된 "인접하는"이란 표현은, 제1 구조와 제2 구조가 서로 접하거나 (또는 제1구조와 제2구조가 서로 접촉하는) 경우처럼 제1 및 제2 구조가 서로 바로 이웃하여 위치한다는 의미이거나, 또는 제1 구조가 제2 구조와 약간의 간격을 두고 위치하거나 제1 구조와 제2 구조 사이에 다른 구조가 배치되지 않거나 제1 구조와 제2 구조 사이에 다른 유사한 구조가 배치되지 않는다는 의미이다.

본 명세서에 사용된 "실질적으로 투명"하다는 표현은 실질적으로 투명한 것을 특징으로 하는 구조의 경우 적어도 그 구조의 95%는 조명 장치의 고상 발광기 및 발광물질에 의하여 방출되는 범위 내의 파장으로 입사되는 가시광의 적어도 90%가 통과되도록 허용한다는 의미이다.

"실질적으로 평행"하다는 표현은 두 평면이 90도의 10%, 즉 9.0도로, 또 어떤 경우에는 3.0도 이하의 각도로 서로 분기된다는 것을 의미한다. 비교적 얇고 평평한 구성요소와 제1 평면 간의 관계를 나타낼 때 사용되는 "실질적으로 평행"하다는 표현은, 그 구성요소의 주요 면을 따라 한정되는 표면이든 아니면 그 구성요소와 실질적으로 대칭인 평면이든 그 둘 중 하나와 제1 평면 간의 관계를 나타내는 것이다.

본 명세서에 사용된 "실질적으로 전부"라는 표현은 적어도 90%, 일부 경우에는 적어도 95%, 또 일부의 경우에는 99%를 의미한다.

달리 명시되지 않는다면, 본 명세서에 사용되는 (기술 및 학술 용어를 포함하는) 모든 용어는 본 발명 요지가 속한 기술 분야의 당업자가 통상적으로 이해하는 바와 동일한 의미를 가진다. 흔히 사용되는 사전에 명시되는 이런 용어들은 관련 기술 분야 및 본 개시물의 내용상 의미와 일관되는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명시적으로 정의되지 않는 한, 이상화되거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 또한 기술 분야의 당업자는 다른 형상부에 "인접하게"배치되는 구조 또는 형상부에 대한 언급 내용에는 인접하는 형상부와 중첩되거나 그 기저를 이루는 부분이 있을 수도 있다는 것을 인식할 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명 요지에 따르면, 적어도 제1 고상 발광기를 포함하는 제1 그룹의 고상 발광기, 적어도 제2 고상 발광기를 포함하는 제2 그룹의 고상 발광기 및 적어도 하나의 발광물질을 포함하는 발광물질 함유 요소를 포함하는 조명 장치가 제공된다.

제1 그룹의 고상 발광기는 단일 고상 발광기로 구성되거나 복수의 고상 발광기를 포함할 수도 있다.

제2 그룹의 고상 발광기 또한 단일 고상 발광기로 구성되거나 복수의 고상 발광기를 포함할 수도 있다.

임의의 원하는 고상 발광기 또는 발광기들이 본 발명 요지에 따라 채택될 수 있다. 기술 분야의 당업자는 폭넓고 다양한 종류의 이런 발광기를 인식하고 있으며 또한 이미 사용해 왔다. 이런 발광기에는 무기 및 유기 발광기가 포함된다. 이런 발광기의 예시적인 유형에는 폭넓고 다양한 종류의 발광 다이오드(중합체 발광 다이오드(PLEDs)를 포함하는 무기 또는 유기 발광 다이오드), 레이저 다이오드, 박막 전계발광 장치, 발광 중합체(LEPs)가 포함되며, 이런 다양한 각각의 발광기는 기술 분야에 널리 알려져 있다(따라서 이런 장치 및/또는 그 장치의 구성 물질에 대해서는 상세히 설명을 할 필요가 없을 것이다).

각각의 발광기는 서로 유사하거나 상이할 수도 있고, 아니면 임의의 조합일 수도 있다(즉, 한 가지 유형의 고상 발광기가 복수로 존재하거나, 둘 이상의 유형을 각각 지닌 고상 발광기가 하나 이상 있을 수도 있다).

본 발명 요지에 따른 조명 장치는 원하는 임의의 수의 고상 발광기를 포함할 수 있다. 예컨대, 본 발명 요지에 따른 조명 장치는 두 개의 고상 발광기, 또는 50개 이상의 고상 발광기, 또는 100개 이상의 고상 발광기 등을 포함할 수 있다.

발광 다이오드는 전류를 광으로 변환시키는 반도체 장치이다. 폭넓고 다양한 발광 다이오드가 계속 확장되고 있는 용도를 위해 계속 증가하는 다양한 분야에서 사용되고 있다.

본 명세서에서"발광 다이오드"란 표현은 기본 반도체 다이오드 구조(즉, 칩)를 지칭하기 위하여 사용된다. 전자 제품 매장에서 판매하는 흔히 알려진 상업적으로 입수 가능한 "LED"는 일반적으로 다수의 부품으로 구성된 "패키지" 장치를 가리킨다. 이들 패키지 장치는 미국 특허 제4,918,487호, 제5,631,190호, 제5,912,477호에 설명된 것들(이에 국한되지는 않지만)과 같은 반도체 기반 발광 다이오드 및 다양한 결선, 그리고 발광 다이오드를 캡슐화한 패키지를 포함한다.

공지된 바와 같이, 발광 다이오드는 반도체 활성(발광)층의 전도대와 가전자대 간의 대역 간극 전체에 걸친 전자 여기에 의해 광을 발생시킨다. 전자 전이는 대역 간극에 따라 결정되는 파장에서 광을 발생시킨다. 따라서 발광 다이오드에 의해 방출되는 광(파장)의 색상은 발광 다이오드 활성층의 반도체 물질에 의해 좌우된다.

제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되는 광의 색상(또는 색상들, 또는 색상대, 또는 색상대들)은 임의의 원하는 색상(또는 색상들, 또는 색상대, 또는 색상대들)이 될 수 있다. 예컨대, 제1 그룹의 고상 발광기는 적색, 녹색, 청색, 청록색 또는 적색 발광기, 녹색 고상 발광기, 청색 발광기 및/또는 청록색 발광기의 조합일 수 있다. 일부 실시예에서는, 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되는 광의 주파장은 약 590 nm 내지 650 nm의 범위 내에 있다.

제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되는 광의 색상(또는 색상들, 또는 색상대, 또는 색상대들)은 임의의 원하는 색상(또는 색상들, 또는 색상대, 또는 색상대들)이 될 수 있다. 일부 실시예에서는, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되는 광의 피크 파장은 약 400 nm 내지 490 nm의 범위 내에 있다.

제1 그룹의 고상 발광기 및 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되는 광의 색상(및/또는 색상대)의 조합은 임의의 원하는 색상들(또는 색상대, 또는 색상대들)의 조합이 될 수도 있거나, 또는 제1 그룹의 고상 발광기 및 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되는 광의 색상(또는 색상들, 또는 색상대, 또는 색상대들)이 서로 동일하거나 유사할 수도 있다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 고상 발광기에 속한 각각의 고상 발광기는, (예컨대, 20 nm 이하, 일부의 경우에는 10 nm 이하, 일부의 경우에는 5 nm 이하만큼 차이 나는) 대체로 유사한 주파장 및/또는 피크 파장의 광을 방출한다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제2 그룹의 고상 발광기에 속한 각각의 고상 발광기는 대체로 유사한 파장(예컨대, 20 nm이하, 일부 경우에는 10 nm이하, 또 일부 경우에는 5 nm 이하만큼 차이 나는 주파장 및/또는 피크 파장)의 광을 방출한다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 발광물질 함유 요소의 모든 발광물질은, (예컨대, 40 이하의 맥아담 편차 타원, 일부 경우에 20 이하의 맥아담 편차 타원, 일부 경우에 10 이하의 맥아담 편차 타원만큼 차이 나는) 대체로 유사한 색상의 광을 방출한다.

폭넓고 다양한 종류의 발광물질이 기술 분야의 당업자에게 알려져 있으며, 임의의 이런 물질 또는 이런 물질들의 임의의 조합이 본 발명 요지에 따라 사용될 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 발광물질이 형광체, 신틸레이터, 주간대기광 테이프(day glow tape), 자외선 조사시 가시 스펙트럼으로 백열하는 잉크 등에서 선택될 수 있다. 발광물질(또는 발광물질들)은 하향 변환형이거나 상향 변환형, 또는 이들의 조합일 수도 있다.

발광물질에 의해 방출되는 광의 색상(또는 색상들, 또는 색상대, 또는 색상대들)은 임의의 원하는 색상(또는 색상들, 또는 색상대, 또는 색상대들)일 수 있다. 일부 실시예에서, 발광물질에 의해 방출되는 광의 주파장은 약 490 nm 내지 약 590 nm의 범위 내에 있다. 잘 알려진 발광물질의 대표적인 예는 YAG이다.

적합한 발광 다이오드, 발광물질, 봉지체를 포함하는 적합한 고상 발광기는 이하의 특허 출원에서 기술된다.

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2006년 12월 21일 출원된 미국 특허 출원 제11/614,180호(현재 미국 특허 공개 제2007/0236911호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2007년 1월 19일 출원된 미국 특허 출원 제11/624,811호(현재 미국 특허 공개 제2007/0170447호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2007년 5월 22일 출원된 미국 특허 출원 제11/751,982호(현재 미국 특허 공개 제2007/0274080호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2007년 5월 24일 출원된 미국 특허 출원 제11/753,103호(현재 미국 특허 공개 제2007/0280624호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2007년 5월 22일 출원된 미국 특허 출원 제11/751,990호(현재 미국 특허 공개 제2007/0274063호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2007년 4월 18일 출원된 미국 특허 출원 제11/736,761호(현재 미국 특허 공개 제2007/0278934호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2007년 11월 7일 출원된 미국 특허 출원 제11/936,163호(현재 미국 특허 공개 제2008/0106895호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2007년 8월 22일 출원된 미국 특허 출원 제11/843,243호(현재 미국 특허 공개 제2008/0084685호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2007년 10월 11일 출원된 미국 특허 출원 제11/870,679호(현재 미국 특허 공개 제2008/0089053호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2008년 5월 8일 출원된 미국 특허 출원 제12/117,148호(현재 미국 특허 공개 제2008/0304261호) 및

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2008년 1월 22일 출원된 미국 특허 출원 제12/017,676호(현재 미국 특허 공개 제2009/0108269호)(대리인 문서 번호 P0982;931-079NP).

상술한 바와 같이, 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 조명 장치는 적어도 하나 이상의 발광물질과 더불어, 두 개보다 많은 고상 발광기 그룹, 예컨대 제3 그룹의 고상 발광기, 일부 경우에는 제4 그룹의 고상 발광기 등을 포함할 수 있다. 이런 실시예에서, 각각의 고상 발광기 및/또는 발광물질(들)은 임의의 원하는 파장이나 색상을 방출할 수 있도록 선택될 수 있고, 임의의 원하는 위치에 임의의 원하는 조합으로 임의의 원하는 광 혼합의 조합이 되도록 배치 또는 배향될 수 있다. 기술 분야의 당업자는 상이한 파장과 색상을 지닌 다양한 조합의 광을 잘 알고 있고 수월하게 예상할 수 있다.

일부 실시예에서, 제1 그룹의 고상 발광기에 속한 고상 발광기, 제2 그룹의 고상 발광기에 속한 고상 발광기 및 발광물질은, 그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2007년 5월 8일 공고된 미국 특허 제7,213,940호에 설명된 바와 같이, 높은 효율 및 높은 CRI Ra를 지닌 백색광으로 지각되는 광 방출을 제공할 수 있도록 선택되고 배향되고 배치된다.

일반적으로, 임의의 수의 색상을 지닌 광이 본 발명 요지에 따른 조명 장치에 의해 혼합될 수 있다. 광 색상 혼합의 대표적 예는 이하의 특허 출원에서 설명된다.

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2006년 12월 20일 출원된 미국 특허 출원 제11/613,714호(현재 미국 특허 공개 제2007/0139920호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2006년 12월 20일 출원된 미국 특허 출원 제11/613,733호(현재 미국 특허 공개 제2007/0137074호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2007년 4월 18일 출원된 미국 특허 출원 제11/736,799호(현재 미국 특허 공개 제2007/0267983호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2007년 4월 19일 출원된 미국 특허 출원 제11/737,321호(현재 미국 특허 공개 제2007/0278503호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2008년 5월 8일 출원된 미국 특허 출원 제12/117,122호(현재 미국 특허 공개 제2008/0304260호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2008년 5월 8일 출원된 미국 특허 출원 제12/117,131호(현재 미국 특허 공개 제2008/0278940호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2008년 5월 8일 출원된 미국 특허 출원 제12/117,136호(현재 미국 특허 공개 제2008/0278928호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2007년 5월 8일 공고된 미국 특허 제7,213,940호,

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 "조명 장치 및 조명 방법(LIGHTING DEVICE AND LIGHTING METHOD)"이라는 발명의 명칭으로 2006년 12월 1일 출원된 미국 특허 출원 제60/868,134호(발명자; 안토니 폴 반 더 벤 및 제랄드 에이치 네글리; 대리인 문서 번호 931_035PRO),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2007년 11월 30일 출원된 미국 특허 출원 제11/948,021호(현재 미국 특허 공개 제2008/0130285호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2008년 10월 9일 출원된 미국 특허 출원 제12/248,220호(현재 미국 특허 공개 제2009/0184616호)(대리인 문서 번호 P0967; 931-040 NP)

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2007년 12월 6일 출원된 미국 특허 출원 제11/951,626호(현재 미국 특허 공개 제2008/0136313호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 2008년 2월 22일 출원된 미국 특허 출원 제12/035,604호(현재 미국 특허 공개 제2008/0259589호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로 "높은 CRI 및 높은 광 효율을 지닌 온백색 조명(WARM WHITE ILLUMINATION WITH HIGH CRI AND HIGH EFFICACY)"라는 발명의 명칭으로 2007년 12월 27일 출원된 미국 특허 출원 제60/990,435호(발명자; 안토니 폴 반 더 벤 및 제랄드 에이치 네글리; 대리인 문서 번호 931_081 PRO).

본 발명 요지는, 백색광을 생성하기 위해 적색광, 녹색광 및 청색광의 임의의 원하는 조합이 제공되는 실시예, 예컨대 적색 발광물질과 함께 적어도 하나의 청색 고상 발광기 및 적어도 하나의 녹색 고상 발광기를 포함하는 장치(즉, 청색광을 방출하는 적어도 하나의 고상 발광기, 녹색광을 방출하는 적어도 하나의 고상 발광기 및 적색광을 방출하는 발광물질을 포함하는 장치), 또는 적어도 하나의 청색 고상 발광기, 적어도 하나의 녹색 고상 발광기, 적어도 하나의 적색 고상 발광기 및 적색 발광물질을 포함하는 장치, 또는 적어도 하나의 청색 고상 발광기, 적어도 하나의 녹색 발광물질 및 적어도 하나의 적색 고상 발광기를 포함하는 장치(즉, 청색 고상 발광기, 녹색 고상 발광기, 적색 고상 발광기, 청색 발광물질, 녹색 발광물질 및 적색 발광물질 중에서 또는 선택적으로 임의의 원하는 파장이나 색상의 광을 방출하는 발광기(고상 발광기 및/또는 발광물질)의 조합 중에서 선택된 발광기의 임의의 조합을 포함할 수 있는 장치) 등을 제공한다.

발광물질 함유 요소는 적어도 하나의 발광물질을 포함하는 임의의 요소가 될 수 있다. 기술 분야의 당업자는 하나 이상의 발광물질을 포함하는 폭넓고 다양한 종류의 요소를 익히 알고 있으며 또한 용이하게 제조할 수 있다.

예컨대, 본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 발광물질 함유 요소(또는 요소들)는 실질적으로 투명한 물질(들) 내부에 분산되는 발광물질 및/또는 실질적으로 투명한 물질(들)의 하나 이상의 표면에 배치되는 발광물질을 갖는 하나 이상의 실질적으로 투명한 물질을 포함할 수 있다. 기술 분야의 당업자는 발광물질 함유 요소, 예컨대, 에폭시, 실리콘, 유리, 금속 산화물 또는 다른 적합한 물질 등으로 제조되는 바인더를 포함하고, 해당 바인더 내부에 분산 및/또는 발광물질 함유 요소의 일측 또는 양측 주요면에 도포되는 하나 이상의 발광물질(들)을 갖는 요소에 대하여 잘 알고 있다. 일부 실시예에서, 발광물질 함유 요소는 보다 큰 구조의 일부분일 수 있다(예컨대, 하나의 일체형 구조가 하나 이상의 실질적으로 투명한 물질(들)로 구성된 제1 영역 및 발광물질 함유 요소를 구비하는 제2 영역을 포함할 수 있고, 일부 실시예에서는, 제1 영역이 제2 그룹의 고상 발광기로부터 발광물질 함유 요소까지 연장될 수 있고 이에 따라 일체형 구조는 제2 그룹의 고상 발광기와 접촉하지만 일체형 구조의 일부분인 발광물질 함유 요소는 제2 그룹의 고상 발광기로부터 이격된다).

본 발명 요지에 따른 다른 실시예에서, 발광물질 함유 요소(또는 요소들)는 하나 이상의 반사성 (본 명세서에 사용되는 "반사성"이라는 표현은 거울면은 물론 광 반사의 의미를 포괄한다) 물질(또는 적어도 부분적으로 반사성인 물질) 및 발광물질 함유 요소 내부에 분산 및/또는 발광물질 함유 요소의 일측 또는 양측 표면에 도포되는 발광물질(들)을 포함할 수 있다. 예컨대, 일부 실시예에서, 발광물질 함유 요소는 하나 이상의 고상 발광기로부터 방출된 광(이런 광은 하나 이상의 고상 발광기로부터 방출되어 다른 발광물질에 의해 변환되는 광을 포함할 수 있다)에 의해 여기되는 발광물질을 그 표면에 도포한 반사성 물질로 구성될 수 있다. 또한 예시적인 목적의 일부 실시예에서, 발광물질 함유 요소는 반사성 물질(또는 물질들) 및 광을 반사되기 전에 통과시키는 실질적으로 투명한 물질(또는 물질들)로 구성될 수 있다.

광을 반사하는 반사기의 능력은 기술 분야의 당업자가 잘 알고 있는 임의의 원하는 방식으로 부여될 수 있다. 예컨대, 반사기(들)은 하나 이상의 반사성(및/또는 거울면, 본 명세서에서 "반사성"이란 용어는 반사성 및 선택적으로 거울면을 지칭하기 위해서 사용된다) 물질을 포함할 수 있으며, 그리고/또는 반사성을 지니도록 [연마(polishing)과 같은] 처리를 거치거나, 반사성 물질에 코팅되어 적층 및/또는 부착되는 비반사성 또는 단지 부분적으로만 반사성인 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 기술 분야의 당업자는 알루미늄이나 은, 브래그(Bragg) 반사기를 형성하는 유전체 스택, 유리 위에 코팅하는 이색성 반사기(예컨대, www.lumascape.com/pdf/literature/C1087US.pdf에서 기술된 것과 같은), 임의의 기타 박막 반사기 등과 같은 다양한 반사성 물질을 잘 알고 있다. 기술 분야의 당업자는, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 천연 및 합성 고무, 폴리카보네이트 또는 폴리카보네이트 공중합체, PAR(폴리(4,4’-이소프로필리딘페닐렌 테레프탈레이트/이소프탈레이트) 공중합체), PEI(폴리에테르이미드) 및 LCP(액정 중합체)를 포함하는, 반사성 물질에 코팅되어 적층 또는 부착될 수 있는 비반사성 또는 부분적으로 반사성 구조를 만드는 데 적합한 다양한 물질을 잘 알고 있다. 반사기(들)은, Alanod(http;//www.alanod.de/opencms/alanod/index.html_2063069299.html.)와 같은 회사로부터 구입 가능한, 은을 포함한 다양한 코팅이 된 고 반사성 알루미늄 시트나 유리로 제작될 수 있다. 본 발명 요지에 따른 조명 장치가 하나보다 많은 반사기를 포함하는 경우에, 반사성 반사기들은 동일한 재료로 제작될 수 있으며, 또는 임의의 반사기(들)이 상이한 재료로 제작될 수도 있다.

발광물질 함유 요소는 필요에 따라 단일 요소로 이루어질 수 있거나, 또는 다른 요소와 접촉하거나 접촉하지 않을 수 있는 복수의 하부 요소로 구성될 수도 있다.

발광물질 함유 요소의 적어도 일부가 투명하고, 일부의 고상 발광기가 발광물질 함유 요소에 장착되는 실시예(예컨대, 후술하는 실시예 3과 실시예 6)와 같은 일부 실시예에서, 일부 고상 발광기의 기부는 반사성일 수 있으며, 따라서 그렇지 않을 경우 고상 발광기로 진입하여 내부에서 재흡수될 가능성이 있는 광을 반사시킬 수 있다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 조명 장치는 공간을 함께 한정하는 하우징과 확산판을 더 포함한다.

기술 분야의 당업자는 하우징을 구성할 수 있는 다양한 재료와 하우징의 다양한 형태에 대하여 잘 알고 있고 충분히 예상할 수 있으며, 그런 재료로 제작되고 그런 형태를 갖춘 하우징은 본 발명 요지에 따라 채택될 수 있다. 하우징을 포함하는 일부 실시예에서, 하우징 내측 표면의 적어도 일부는 고 반사성을 갖는다. 기술 분야의 당업자는 하우징에 사용되는 다양한 반사성 물질을 잘 알고 있으며 용이하게 구입할 수 있다. 이런 목적으로 고 반사성 표면 제작에 사용하기에 적합한 재료의 대표적인 예는 후루카와(일본 회사)에서 MCPET？라는 상표로 판매하는 재료이다.

기술 분야의 당업자는 다양한 확산판을 잘 알고 있고, 확산판 제작에 사용되는 다양한 재료를 수월하게 예상할 수 있으며, 확산판이 취할 수 있는 다양한 형태에 대하여 잘 알고 있고 그리고/또는 예상할 수 있다. 임의의 확산판, 재료 및/또는 형태가 확산판을 포함하는 실시예에서 확산판으로 채택될 수 있다. 기술 분야의 당업자가 이해하는 바와 같이, 본 발명 요지에 따른 조명 장치의 확산판은 입사광에 대하여 초점 조정, 확산 등과 같은 임의의 원하는 작용을 가할 수 있도록 선택될 수 있다.

확산판(또는 복수의 확산판)을 포함하는 본 발명 요지에 따른 실시예에서, 확산판(또는 확산판들)은 임의의 원하는 위치 및 배향으로 배치될 수 있다.

본 발명 요지에 따른 실시예는 본 발명 요지의 이상적인 실시예를 개략적으로 도시하는 단면도(및/또는 평면도)를 참조하여 본 명세서에 기술된다. 이에 따라, 제조 기술 및/또는 허용 공차 등으로 인한 도시된 형태의 변형을 예상할 수 있다. 따라서, 본 발명 요지의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역들의 특정 형태에 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며, 예컨대 제조 과정에서 비롯되는 형태 상의 변화가 포함되어야만 한다. 예컨대, 직사각형으로 도시되거나 기술된 성형 영역은 일반적으로 둥글거나 만곡된 형상을 가질 수 있다. 따라서 도면에 도시되는 영역들은 본래 개략적인 것이어서, 그것들의 형태는 장치 내의 영역의 정확한 형태를 도시하려는 의도는 없으며 또한 본 발명 요지의 범위를 제한하려는 의도도 없다.

도 1 내지 도 6에서 도시되는 조명 장치는 단면도로 도시된다. 이들 단면도는 본래 원형인 조명 장치의 제공을 위해 중심축을 중심으로 회전할 수 있다. 대안적으로, 단면도는 조명 장치의 제공을 위해 사각형, 직사각형, 오각형, 육각형 등과 같은 다각형의 변들을 형성하도록 복제될 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 단면도의 중심에 위치한 물체는 단면도의 가장자리에 위치한 물체에 의해 완전히 또는 부분적으로 둘러싸일 수 있다.

도 1은 본 발명 요지에 따른 조명 장치(10)를 도시한다. 조명 장치(10)는 제1 그룹의 고상 발광기(11), 제2 그룹의 고상 발광기(12) 및 (도 1에 도시된 배향상) 하측 표면이 발광물질로 코팅된 투명 요소를 포함하는 발광물질 함유 요소(13)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 그룹의 고상 발광기(12)는 발광물질 함유 요소(13)로부터 이격된다.

제1 그룹의 고상 발광기(11)는 적색광을 방출하는 발광 다이오드를 포함할 수 있고, 제2 그룹의 고상 발광기(12)는 청색광을 방출하는 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 발광물질은 황색광을 방출하는 형광체일 수 있다.

고상 발광기(12)는 열도전성 기판(14)에 장착된다. 고상 발광기(12)는 확대식 원뿔형 반사기(15)로 둘러싸인다. 반사기(15)는 MCPET 또는 Dupont과 같은 고 반사성 백색 물질을 포함할 수 있다. 고상 발광기(12)로부터 방출된 광은 발광물질 함유 요소(13)에 충돌한다. 발광물질 함유 요소(13)는, 형광체와 투명 요소(또는 적어도 부분적으로 투명한 요소) 사이에 반사 방지용 또는 굴절률 조정 물질을 추가하는 구성 및/또는 비형광체 코팅 측면에 패턴화된 또는 무작위한 요철을 부여하는 구성을 포함하여, 광 추출을 최대화할 수 있는 여러 가지 임의의 구성을 취할 수 있다. 투명한 물질은 중합체 또는 유리일 수 있으며, 구조적이거나 또는 간단한 부유막(suspended film)일 수 있다.

일 예로서, 제1 그룹의 고상 발광기(11)는 (도 1에 도시된 배향상) 형광체 코팅 렌즈의 상측과 동일한 평면 상에 고리형의 미세 신호 적색 발광 다이오드로서 배열될 수 있다. 제1 그룹의 고상 발광기(11)는 열도전성 환형 기판(16)에 장착될 수 있다. 적색 포화 광은 불포화 청색광/황색광 혼합과 조합되어 다양한 색 온도의 백색광을 발생시킨다. 또한, 필요에 따라 연색성의 향상을 위해, (예컨대, 477 nm에 일치하거나 근접하는 피크 파장을 지닌 광을 발생시키는) 미세 신호 청색 발광 다이오드가 적색 발광 다이오드와 혼합될 수도 있다. 이런 전체 구조는 고 반사성 확산 백색 물질을 지닌 확대식 대형 원뿔 반사기(17)에 의해 둘러싸인다. 황색/적색 또는 황색/적색/청색광의 조합은 확산판(18)을 통과하는데, 실시예에서, 확산판은 표면 처리되거나 패턴화되거나 무작위적인 이차렌즈 상의 표면 구조이거나 투명 렌즈 전면에 배치되는 확산막이다. 실시예에서, 확산판(18)은 일관된 백색광을 산출하기 위한 색상 혼합을 제공하는 것은 물론 미세 신호 발광 다이오드의 개개의 점 광원을 가리기 위한 충분한 차폐를 제공한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 그룹의 고상 발광기(11)로부터 방출된 광은 발광물질 함유 요소(13)에 입사하지 않고 곧바로 조명 장치(10) 외부로 방출될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 광이 반사되지 않고 발광기로부터 조명 장치의 방출구를 통과하는 경우, 광은 조명 장치 외부로 직접 방출된다. 도 1의 조명 장치(10)에서, 조명 장치(10)의 방출구는 반사기(17)에 의해 한정된다.

도 2는 본 발명 요지에 따른 조명 장치(20)의 다른 실시예이다. 조명 장치(20)는 제1 그룹의 고상 발광기(21), 제2 그룹의 고상 발광기(22) 및 (도 2에 도시된 배향상) 하측 표면이 발광물질로 코팅된 투명 요소를 포함하는 환형 발광물질 함유 요소(23)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 그룹의 고상 발광기(22)는 발광물질 함유 요소(23)로부터 이격된다.

제1 그룹의 고상 발광기(21)는 적색광을 방출하는 발광 다이오드를 포함할 수 있고, 제2 그룹의 고상 발광기(22)는 청색광을 방출하는 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 발광물질은 황색광을 방출하는 형광체일 수 있다. 제1 그룹의 고상 발광기(21)는 열도전성 기판(26) 위에 장착된다.

조명 장치(20)가 (예컨대, 적색광을 방출하는) "섬" 형상의 발광 다이오드가 중심에 위치하고 형광체 코팅 요소를 통해 광을 방출하는 (예컨대 청색광을 방출하는) 고리형 발광 다이오드를 제공한다는 점을 제외하고면, 조명 장치(20)는 도 1에 도시된 조명 장치(10)과 유사하다. 적색 발광 다이오드는 일정한 고 반사성 확산 백색 반사기에 반사되는 경우에 더욱 가시적이 되는 경향을 보이기 때문에 어떤 경우에는 고리의 외측이 아닌 중심부로 그 위치를 이동시키는 것이 차폐에 유리하다. 도 2에 도시된 조명 장치(20)의 다른 양태는 도 1에 도시된 조명 장치(10)의 양태와 유사하다.

도 3은 본 발명 요지의 추가적인 실시예에 따른 조명 장치(30)의 단면도이다. 조명 장치(30)는 제1 그룹의 고상 발광기(31), 제2 그룹의 고상 발광기(32) 및 (도 3에 도시된 배향상) 하측 표면에 발광물질이 코팅된 실질적으로 투명한 요소를 포함할 수 있는 발광물질 함유 요소(33)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 그룹의 고상 발광기(32)는 발광물질 함유 요소(33)로부터 이격된다.

제1 그룹의 고상 발광기(31)는 적색광을 방출하는 발광 다이오드를 포함할 수 있고, 제2 그룹의 고상 발광기(32)는 청색광을 방출하는 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 발광물질은 황색광을 방출하는 형광체일 수 있다.

발광물질 함유 요소(33)는 형광체가 코팅된 실질적으로 투명한 방열판일 수 있다. 투명 방열판(또는 실질적으로 투명한 방열판)은 (1) 원래 투명하거나 투명해지도록 만들 수 있는 재료, (2) (예컨대, 적어도 1 W/m-K의 열도전성을 가지는) 우수한 열 도전체인 재료 중 임의의 재료(또는 재료들의 조합)로 제작될 수 있다. 적합한 재료의 대표적인 예로는 질화 알루미늄(AlN), 탄화규소(SiC), 다이아몬드, 다이몬드상 카본(DLC), 임의의 다양한 투명 중합체 재료(transparent polymeric material), 임의의 다양한 세라믹 재료 및 임의의 다양한 유리 재료가 있다. 대안적으로, 실질적으로 투명한 방열판은 (예컨대, 유리처럼 중간의 열도전성 또는 낮은 열도전성을 가지는) 실질적으로 투명한 물질 및 실질적으로 투명한 물질 내부에 배치되는 고도의 열전도 능력을 가진 하나 이상의 요소(예컨대, 하나 이상의 전선, 막대, 층, 조각, 영역 및/또는 은)를 포함할 수 있다. 적합한 투명 방열판의 대표적인 예는 그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로, "하나 이상의 고상 발광기를 포함하는 조명 장치"라는 발명의 명칭으로 2008년, 10월 24일 출원된 미국 특허 출원 제61/108,130호(발명자: 안토니 폴 반 더 벤 및 제랄드 에이치. 네글레이; 대리인 문서 번호 931_092 PRO)와, 그 전체 내용이 본 명세서에서 인용 참증된 것으로, 2009년 7월 30일 출원된 미국 특허 출원 제12/512,653호(현재 미국 특허 공개 번호_)(대리인 문서 번호 P1010;931-092 NP)에 기술되어 있다.

도 3에 도시된 조명 장치(30)에서, 적색 발광 다이오드용 회로 패턴은 투명 방열판(즉, 발광물질 함유 요소(33))의 표면 위에 직접적으로 복제된다. 적색 발광 다이오드를 "역광 조명"함으로써 차폐는 보다 수월하게 성취되며 최소한의 확산으로 우수한 색상 혼합이 가능해진다. 이는 또한 간결한 구현방식이기도 하다.

도 4는 본 발명 요지에 따른 조명 장치(40)의 단면도이다. 조명 장치(40)는 제1 그룹의 고상 발광기(41), 제2 그룹의 고상 발광기(42, 일부 실시예에서는, 단일한 고상 발광기로 구성된다) 및 발광물질 함유 요소(43)를 포함할 수 있다. 발광물질 함유 요소(43)는 (도 4에 도시된 배향상) 하측 표면에 발광물질이 코팅된 고 반사성 확산 백색 반사기를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 그룹의 고상 발광기(42)는 발광물질 함유 요소(43)로부터 이격된다.

제4 실시예에 대한 설명에서, 발광물질 함유 요소(43)는 형광체를 가지는 반사기이다. 대안적으로, 발광물질 함유 요소(43)는 발광물질, 반사기, 또는 양자 모두로서 작용할 수 있는 반사기 또는 요소일 수 있는 발광물질(예컨대, 형광체)일 수 있다.

제1 그룹의 고상 발광기(41)는 적색광을 방출하는 발광 다이오드를 포함할 수 있고, 제2 그룹의 고상 발광기(42)는 청색광을 방출하는 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 발광물질은 황색광을 방출하는 형광체일 수 있다.

조명 장치(40)는 형광체가 코팅된 고 반사성 확산 백색 반사기 위로 광을 방출하는 단일한 청색 발광 다이오드(대안적으로, 필요에 따라 복수의 청색 발광 다이오드도 가능하다)를 발광물질 함유 요소(43)로 사용할 수 있다. 청색 발광 다이오드는 또한 고 반사성 확산 백색 반사기 커버를 장착한 원뿔형 받침대 상에 지지될 수도 있다. 청색광은 형광체에 충돌하여 황색광을 발생시킨다. 변환되지 않은 상태로 형광체층에 침투한 임의의 청색광은 고 반사성 확산 백색 반사기와 부딪쳐 형광체층 내부로 재차 되반사된다. 유용한 방향으로 방출되지 않은, 형광체에 의해 발생된 임의의 황색광도 또한 재반사되어 활성 반사기 영역 내로 재차 향하게 된다. 램버튼 방출 특성에 의해, 가장 강한 방출은 방출 표면에 수직하게 된다. 따라서 실시예의 형광체 기판은 발광 다이오드 또는 발광 다이오드들로부터 멀리 벗어난 방향으로 광을 진행시키기 위해 평탄면이 아니라 원뿔 형태를 취한다. 백색 확산 반사기를 갖춘 원뿔형 받침대는 그것에 충돌하는 광을 발광 다이오드 또는 발광 다이오드들로부터 멀리 벗어난 방향으로 진행시키는 데 도움을 준다. 이 광은 각이 지거나 매끄러운 형태의 거울면 반사기(47)에 의해 집적되어 확산판(48)으로 "향한다". 적색 발광 다이오드(또는 선택적으로 적색+청색 발광 다이오드)(41)는 청색/황색 혼합 광과 혼합되어 백색광을 발생하기 위하여 발광물질 함유 요소(43) 상측에 배치되는 열도전성 기판(46) 위에 설치된다.

도 5는 본 발명 요지에 따른 조명 장치(50)의 일 실시예이다. 조명 장치(50)는 제1 그룹의 고상 발광기(51), (이 실시예에서는 단일한 고상 발광기로 구성된) 제2 그룹의 고상 발광기(52) 및 (도 5에 도시된 배향상) 하측 표면에 발광물질이 코팅된 고 반사성 확산 백색 반사기를 포함할 수 있는 발광물질 함유 요소(53)를 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 그룹의 고상 발광기(52)는 발광물질 함유 요소(53)로부터 이격된다.

제1 그룹의 고상 발광기(51)는 적색광을 방출하는 발광 다이오드를 포함할 수 있고, 제2 그룹의 고상 발광기(52)는 청색광을 방출하는 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 발광물질은 황색광을 방출하는 형광체일 수 있다.

조명 장치(50)에서 가시광 직접 발광 다이오드와 확산판(58) 간의 거리를 최대화하고, 적색 발광 다이오드와 주위 물질 간의 대비율을 감소시키기 위해 적색(또는 적색+청색) 발광 다이오드(51)가 거울면 "집광" 반사기(57)의 기부에 보다 가까이 위치한다는 점을 제외하고, 조명 장치(50)는 조명 장치(40)와 유사하다. 적색 발광 다이오드(또는 선택적으로 적색+청색 발광 다이오드)를 명도가 높은 반사기 하단부에 배치함으로써, 발광 다이오드를 최소한의 확산으로 차폐하는 능력이 향상된다.

도 6은 본 발명 요지에 따른 조명 장치(60)를 도시한다. 조명 장치(60)는 제1 그룹의 고상 발광기(61), (일부 실시예에서는 단일 고상 발광기로 구성되는) 제2 그룹의 고상 발광기(62) 및 하측 원뿔형 표면(즉, 도 6에 도시된 배향상 하측)에 발광물질이 코팅된 투명 방열판을 구비할 수 있는 발광물질 함유 요소(63)를 포함한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 그룹의 고상 발광기(62)는 발광물질 함유 요소(63)로부터 이격된다.

제1 그룹의 고상 발광기(61)는 발광 다이오드 적색광을 방출하는 발광 다이오드를 포함할 수 있고, 제2 그룹의 고상 발광기(62)는 청색광을 방출하는 발광 다이오드일 수 있으며, 발광물질은 황색광을 방출하는 형광체일 수 있다.

조명 장치(60)가 (비록 조명 장치(60)의 발광물질 함유 요소가 조명 장치(30)의 발광물질 함유 요소의 형태와 다른 형태라 하더라도) 제3 실시예의 요소와 유사한 발광물질 함유 요소를 포함한다는 점을 제외하고는, 조명 장치(60)는 조명 장치(40)와 유사하다. 청색광은 하단부 원뿔형 표면에 코팅된 형광체에 부딪힌다. 변환되지 않은 청색광은 투명 방열판에 그레이징 반사로 반사되어 형광체층으로 후퇴하든지, 아니면 투명 방열판을 통과하여 전달된다. 황색광은 반사기(65 또는 67)중 하나 또는 양측 모두로 방출되어 확산판(68)을 거쳐 튕겨나가든지, 아니면 발광물질 함유 요소(63)를 거쳐 (도 6에 도시된 배향상) 상향으로 전달된다. 발광물질 함유 요소(63)를 거쳐 전달되는 청색 및 황색광은, 발광물질 함유 요소(63)의 상단 수평면 위에 직접적으로 복제된 회로를 통해 연결되는 적색(또는 적색+청색) 발광 다이오드(61)를 역광 조명한다. 방출되는 모든 광은 광을 차폐하고 혼색하는 확산판(68)을 통해 진행된다.

상술한 각각의 조명 장치(10, 20, 30, 40, 50 및 60)에서, 청색 발광 다이오드(즉, 청색광을 방출하는 발광 다이오드)는 황색광을 발생하기 위해 원격 형광체를 여기시킨다. 원격 형광체를 구동하는 청색 고상 발광기를 사용함으로써, 고상 발광기의 발광물질에 대한 근접도는 훨씬 더 낮아지며, 이로써 청색 고상 발광기에 입사되어 재흡수되는 방출 입체각이 훨씬 작아지게 된다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서는, 광이 발광기로부터 더 멀리 벗어나 광을 유도하는 다른 광학 구조를 향하도록 하기 위한 추가 구조가 도입된다.

원격 발광물질은 광원이 (예컨대 상기 실시예에서 청색칩/ 형광체 성분의 황색 발광 다이오드 장치와 같은) 별도의 장치에 상당히 더 분배되도록 함으로써, 비교적 미세한 신호의 적색 발광다이오드가 원격 형광체 기판 상부에 매우 근접하게 또는 직접 배치될 수 있게 하고 혼색용 확산판에서의 확산 각도를 낮추고 광 손실을 줄인다.

이들 실시예는 보다 효율적인 전체 시스템을 제공하기 위하여 고유의 향상된 황색광 추출 성능을 갖춘 형광체를 미세 신호 적색 발광다이오드와 조합한다.

적색 발광기를 고리형 황색 발광기 중심에 배치하거나 적색 발광기를 원격 발광물질 함유 요소의 상부에 직접 배치함으로써, 크게 작은 확산으로도 개개의 발광 다이오드를 감출 수 있다. 이는 보다 제한적인 광 분배와 보다 큰 중심 "천공" 및 보다 얕은 혼합 챔버의 깊이로 이어지며, 이에 따라 향상된 광추출 효율성, 보다 적은 재료의 사용 및 보다 간결하고 보다 보편적으로 설치 가능한 기구를 제공하게 된다.

상술한 바와 같이, 또한 본 발명 요지는 백색광을 생성하기 위해 적색광, 녹색광 및 청색광의 임의의 원하는 조합이 제공되는 실시예를 제공한다. 이에 따라, 상술한 임의의 실시예는, 상술한 바와 같은 적색광, 황녹색광 및 청색광을 방출하는 발광기의 조합을 대신하여, 적색광, 녹색광 및 청색광(선택적으로, 추가적인 색상들)을 방출하는 발광기를 포함할 수 있다. 예컨대, 상술한 임의의 실시예에서, 청색 고상 발광기는 청색 고상 발광기와 녹색 고상 발광기의 혼합으로, 그리고/또는 황녹색 발광물질은 녹색 발광물질로 대체될 수 있으며, 그리고/또는 황녹색 발광물질은 적색 발광물질로, 적색 고상 발광기는 녹색 고상 발광기 등으로 대체될 수 있다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제2 고상 발광기에 의해 방출된 광의 적어도 75%는 제1 고상 발광기의 방출면에 도달하기 전에 발광물질 함유 요소 내로 진입한다.

본 명세서에 사용되는 "고상 발광기의 방출면"이라는 표현(예컨대, "제1 고상 발광기의 방출면")은 (1) 고상 발광기의 발광축에 수직하는 면(예컨대, 발광이 반구형인 경우, 방출면은 반구의 평평한 부분에 걸쳐 존재하고, 발광이 원뿔형인 경우에는, 방출면은 원뿔축에 수직하게 된다), (2) 고상 발광기의 최대 강도의 발광 방향에 수직한 면(예컨대, 최대 세기의 발광이 수직이면 상기 면은 수평이 된다), (3) 평균 발광 방향에 수직한 면을 의미한다(달리 말해, 최대 강도는 제1 방향이지만, 제1 방향의 일측으로 10도 기울어진 제2 방향에서의 강도가 제1 방향의 타측으로 10도 기울어진 제3 방향의 강도보다 크다면 평균 강도는 제2 방향과 제3 방향의 강도 차이로 인해 제2 방향 측으로 다소 이동하게 된다). 따라서 제1 실시예에서, 고상 발광기(11) 각각의 발광 면은 발광물질 함유 요소(13)의 상단부 및 하단부 표면과 평행하다.

본 명세서에 사용되는 (예컨대, "제1 고상 발광기에 의해 방출된 광의 적어도 75%는 제1 고상 발광기의 발광면 상의 한 점을 포함하는 면에 도달하기 전에 발광물질 함유 요소 내로 진입한다"라는 표현에서) "제1 고상 발광기에 의해 방출된 광"이라는 표현은 제1 고상 발광기에 의해 방출되어 제1 고상 발광기의 방출면에 도달하기 전에 발광물질에 의해 변환되지 않았거나 또는 변환된(즉, 발광물질에 의해 흡수되어 발광물질에 의해 재방출된) 광을 포함한다.

(예컨대 "제2 고상 발광기에 의해 방출된 광의 적어도 75%는 제1 고상 발광기의 방출면에 도달하기 전에 발광물질 함유 요소 내로 진입한다"는 표현에서) "제1 고상 발광기의 방출면에 도달하기 전에 발광물질 함유 요소 내로 진입한다"는 표현은 광이 제1 고상 발광기의 방출면을 통과하는 때는 그 광이 이미 발광물질 함유 요소 내로 진입한 후라는 의미이다.

예컨대, 제1 실시예에서(그리고 제2 및 제3 실시예에서도 마찬가지로, 그리고 가능하게는 정밀한 기하학적 형상에 따라 다른 도시된 실시예에서도), 제2 그룹의 고상 발광기(12)에 속하는 각각의 고상 발광기에 의해 방출된 광의 적어도 75%는 제1 그룹의 고상 발광기(11)에 속하는 임의의 고상 발광기의 방출면(이런 방출면은 발광물질 함유 요소(13)의 기부면 상측에 위치하는 것으로 도시됨)에 도달하기 전에 발광물질 함유 요소(13) 내로 진입한다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제 2그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 적어도 90%는 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 90%보다 조명 장치 내부에서 적어도 25% 먼 거리를 이동한다. 예컨대, 상술한 제1 실시예에서(그리고 도시된 다른 실시예에서도 마찬가지로), 제 2그룹의 고상 발광기(12)에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 적어도 90%는 제1 그룹의 고상 발광기(11)에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 90%보다 조명 장치 내부에서 적어도 25% 더 먼 거리를 이동한다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제 2그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 적어도 90%는 하우징에 의해 한정된 공간 내에서, 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 90%보다 적어도 25% 먼 거리를 이동한다. 예컨대, 도 1에서 공간은 (기판(16)은 물론) 확산판(18), 확대식 원뿔형 반사기(15) 및 확대식 원뿔형 반사기(17)에 의해 한정된다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 평균 이동 거리는 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 평균 이동 거리보다 적어도 25%는 더 멀다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 발광물질 함유 요소의 적어도 일부분은 실질적으로 투명하고, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되는 광의 적어도 75%는 발광물질 함유 요소 및 제1 고상 발광기의 방출면을 통과한다.

예컨대, 제1 실시예에서(그리고 제2 및 제3 실시예에서도 마찬가지로, 그리고 가능하게는 정밀한 기하학적 형상에 따라 제6 실시예에서도), 제2 그룹의 고상 발광기(12)에 의해 방출되는 광의 적어도 75%는 실질적으로 투명한 발광물질 함유 요소(13) 및 제1 그룹의 고상 발광기(11)에 속하는 고상 발광기의 방출면을 통과한다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 발광물질 함유 요소는 제1 고상 발광기의 방출면에 실질적으로 평행하다. 예컨대, 상술한 제1 실시예에서(그리고 제2 및 제3 실시예에서도 마찬가지로), 발광물질 함유 요소(13)는 제1그룹의 고상 발광기(11)에 속하는 고상 발광기 각각의 방출면에 실질적으로 평행하다.

본 발명에 따른 일부 실시예에서, 제1 고상 발광기의 방출면은 발광물질 함유 요소의 적어도 일부분을 관통하여 연장된다. 예컨대, 만약 제1 실시예가 제1 그룹의 고상 발광기(11)에 속하는 적어도 하나의 고상 발광기가 약간 더 아래에 배치되어 그것의 방출면이 발광물질 함유 요소(13)를 관통하여 연장되도록 수정된다면, 이 특성이 나타날 수 있다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 발광물질 함유 요소는 제1 고상 발광기가 설치되는 제1 지지 요소에 인접할 수 있다. 예컨대, 상술한 제1 실시예에서(제2 실시예에서도 마찬가지로), 발광물질 함유 요소(13)는 제1 그룹의 고상 발광기(11)에 속하는 각각의 고상 발광기가 설치되는 지지 요소(즉, 기판(16))에 인접할 수 있다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제2 고상 발광기에 의해 방출되는 광은 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되는 광에 의해 둘러싸인다. 예컨대, "제2 고상 발광기에 의해 방출되는 광은 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되는 광에 의해 둘러싸인다"라는 표현에서처럼 본 명세서에 사용되는 "둘러싸인다"는 용어는 (1) 제2 고상 발광기로부터의 발광의 대칭축 또는 (2) 제2 고상 발광기로부터의 최대 강도의 발광 방향과 동일 선상에 있는 축, 및/또는 (3) 제2 고상 발광기로부터의 평균 발광 방향과 동일 선상에 있는 축이 제1 그룹의 고상 발광기에 포함된 고상 발광기 쌍들 각각을 연결하는 선분에 의해 한정되는 경계를 가지는 적어도 하나의 구역을 통과한다는 의미이다. 일부 실시예에서는 이에 더하여, (1) 제1 그룹의 고상 발광기에 포함되는 고상 발광기가 대체로 동일한 평면에 위치하는데, 즉 제1 그룹의 어떤 고상 발광기도 해당 고상 발광기와 제1 그룹의 다른 고상 발광기 간 거리의 25%를 넘지 않는 간격으로(어떤 경우에는 10% 이하의 간격으로) 이격되는 평면이 존재하며, 그리고/또는 (2) 제1 고상 발광기로부터의 발광의 대칭선 각각, 제1 고상 발광기로부터의 최대 강도의 발광 방향 각각, 및/또는 제1 고상 발광기로부터의 평균 발광 방향 각각은 (a) 제2 고상 발광기로부터의 발광의 대칭선, (b) 제2 고상 발광기로부터의 최대 강도의 발광 방향, 및/또는 (c) 제2 고상 발광기로부터의 평균 발광 방향과 30도 이하의(어떤 경우에는 10도 이하의) 차이를 가진다.

예컨대, 상술한 제1 실시예에서, 제2 그룹의 고상 발광기(12)에 의해 방출된 광은 제1 그룹의 고상 발광기(11)에 의해 방출된 광에 의해 둘러싸이는데, 즉 발광물질 함유 요소(13)의 둘레에 연장되는 제1 그룹의 고상 발광기(11)에 속하는 고상 발광기들을 연결하는 선분들은(이들 선분은 발광물질 함유 요소(13) 둘레에 연장되는 삼각형 형태를 취하거나, 발광물질 함유 요소(13) 둘레에 연장되는 규칙적 또는 불규칙한 형태의 사각형, 오각형, 육각형 등의 형태를 취한다), (1) 제2 그룹 고상 발광기(12)에 속하는 각각의 고상 발광기로부터의 발광의 대칭축이 통과하고, (2) 제2 그룹 고상 발광기(12)에 속하는 각각의 고상 발광기로부터의 최대 강도의 발광 방향과 동일 선상인 축이 통과하며, (3) 제2 그룹 고상 발광기(12)에 속하는 각각의 고상 발광기로부터의 평균 발광 방향과 동일 선상인 축이 통과하는 영역을 함께 한정한다. 또한, 상술한 제1 실시예에서, 제1 그룹의 고상 발광기(11)에 포함되는 고상 발광기는 실질적으로 동일 평면 상에 있다. 또한, 상술한 제1 실시예에서, 제1 고상 발광기(11)로부터의 발광의 대칭선 각각, 제1 고상 발광기(11)로부터의 최대 강도의 발광 방향 각각, 및/또는 제1 고상 발광기(11)로부터의 평균 발광 방향 각각은 (a) 제2 고상 발광기(12)로부터의 발광의 대칭선 각각, (b) 제2 고상 발광기(12)로부터의 최대 강도의 발광 방향 각각, 및/또는 (c) 제2 고상 발광기(12)로부터의 평균 발광 방향 각각과 10도 이하의 차이를 가진다.

후술하는 제2 실시예(도 2를 참조할 것)에서, 제1 그룹의 고상 발광기(21)에 의해 방출된 광은 제2 그룹의 고상 발광기(22)에 의해 방출된 광에 의해 둘러싸이는데, 즉 (도 2에 도시된 배향상) 기판(26) 바로 아래의 공간 둘레에 연장되고 기판(26)과 동일한 치수 및 배향을 갖는, 제2 그룹 고상 발광기(22)에 속하는 고상 발광기들을 연결하는 선분(line segment)들은(이들 선분은 기판(26) 바로 아래의 공간 둘레에 연장되고, 기판(26)과 동일한 치수 및 배향을 갖는 삼각형 형태를 취하거나 기판(26) 바로 아래의 공간 둘레에 연장되고, 기판(26)과 동일한 치수 및 배향을 갖는 규칙적 또는 불규칙한 형태의 사각형, 오각형, 육각형 등의 형태를 취한다), (1) 제1 그룹의 고상 발광기(21)에 속하는 각각의 고상 발광기로부터의 발광의 대칭축이 통과하고(의미상, 축은 광이 이동하는 방향을 따라 도 2에 도시된 배향에서 하향으로는 물론 상향으로도 연장되기 때문), (2) 제1 그룹의 고상 발광기(21)에 속하는 각각의 고상 발광기로부터의 최대 강도의 발광 방향과 동일 선상인 축이 통과하며(의미상, 축은 광이 이동하는 방향을 따라 양측 반대 방향으로 모두 연장되기 때문에), (3) 제1 그룹의 고상 발광기(21)에 속하는 각각의 고상 발광기로부터의 평균 발광 방향과 동일 선상인 축이 통과하는 영역을 함께 한정한다. 또한, 후술하는 제2 실시예에서, 제2 그룹 고상 발광기(22)에 포함되는 고상 발광기는 대체로 동일 평면상에 있다. 또한, 상술한 제2 실시예에서, 제2 고상 발광기(22)로부터의 발광의 대칭선 각각, 제2 고상 발광기(22)로부터의 최대 강도의 발광 방향 각각, 및/또는 제2 고상 발광기(22)로부터의 평균 발광 방향 각각은 (a) 제1 고상 발광기(21)로부터의 발광의 대칭선 각각, (b) 제1 고상 발광기(21)로부터의 최대 강도의 발광 방향 각각, 및/또는 (c) 제1 고상 발광기(21)로부터의 평균 발광 방향 각각과 10도 이하의 차이를 가진다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제1 그룹의 고상 발광기는 제1 고상 발광기의 방출면에 실질적으로 평행한 각각의 방출면을 각각 갖는 복수의 고상 발광기를 포함한다. 예컨대, 상술한 제1 실시예에서(그리고 다른 실시예에서도 마찬가지로), 제1 그룹의 고상 발광기(11)에 속하는 각 고상 발광기의 각각의 방출면은 동일 평면상에 있다. 본 명세서에 사용되는 "실질적으로 평행"이라는 표현은 동일 평면도 포괄한다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제1 고상 발광기는 발광물질 함유 요소가 배치되는 제1 지지 요소 개구를 한정하는 제1 지지 요소 상에 장착된다. 예컨대, 제1 실시예에서, 제1 그룹의 고상 발광기(11)에 속하는 각각의 고상 발광기는 발광물질 함유 요소(13)가 배치되는 개구를 한정하는 환형 제1 지지 요소(기판(16)) 상에 장착된다. (본 명세서에 기술된 제1 실시예를 포함하는) 일부 실시예에서, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 실질적으로 전부는 발광물질 함유 요소 및 제1 지지 요소 개구를 통과한다. (본 명세서에 기술된 제1 실시예를 포함하는) 일부 실시예에서, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 실질적으로 전부는 발광물질 함유 요소 및 제1 지지 요소 개구를 동시에 통과한다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제1 고상 발광기는 제1 지지 요소에 장착되고, 발광물질 함유 요소는 제1 지지 요소가 배치되는 발광물질 함유 요소 개구를 한정한다. 예컨대, 상술한 제2 실시예에서, 제1 그룹의 고상 발광기(21)에 속하는 각각의 고상 발광기는 제1 지지 요소(기판(26))에 장착되고, 환형 발광물질 함유 요소(23)는 제1 지지 요소(26)가 배치되는 발광물질 함유 요소 개구를 한정한다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제1 고상 발광기는 발광물질 함유 요소 상에 장착된다. 예컨대, 상술한 제1 실시예에서(그리고 제2, 제3 및 제6 실시예에서도 마찬가지로), 제1 그룹의 고상 발광기(11)에 속하는 각각의 고상 발광기는 발광물질 함유 요소(13) 상에 장착된다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 실질적으로 전부는 발광물질 함유 요소 내로 진입하고, 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 적어도 50%는 발광물질 함유 요소 내로 진입하지 않는다. 예컨대, 제1 실시예에서(그리고 제2, 제3, 제4 및 제6 실시예에서도 마찬가지로, 그리고 가능하게는 정밀한 기하학적 형상에 따라 제5 실시예에서도), 제2 그룹의 고상 발광기(12)에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 대체로 모든 광은 발광물질 함유 요소(13) 내로 진입하고, 제1 그룹의 고상 발광기(11)에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 적어도 50%는 발광물질 함유 요소(13) 내로 진입하지 않는다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 발광물질 함유 요소의 적어도 일 부분은 제1 그룹의 고상 발광기와 제2 그룹의 고상 발광기 사이에 배치된다. 예컨대, 제4 실시예에서(그리고 제3 및 제6 실시예에서도 마찬가지로), 발광물질 함유 요소(43)의 적어도 일 부분은 제1 그룹의 고상 발광기(41)와 제2 그룹의 고상 발광기(42) 사이에 배치된다.

본 발명 요지는 또한, 제1 및 제2 고상 발광기를 본 명세서에 기술된 임의의 조명 장치에서 조명하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.

본 발명 요지는 또한, 적어도 제1 고상 발광기를 포함하는 제1 그룹의 고상 발광기를 조명하는 단계와, 제2 그룹의 고상 발광기를 조명하는 단계로서, 적어도 제2 고상 발광기를 포함하고, 제2 고상 발광기는 적어도 하나의 발광물질을 포함하는 발광물질 함유 재료로부터 이격되는, 제2 그룹의 고상 발광기를 조명하는 단계를 포함하되, 제2 고상 발광기에 의해 방출되는 광의 적어도 75%가 제1 고상 발광기의 방출면에 도달하기 전에 발광물질 함유 요소 내로 진입하는 것인 방법에 관한 것이다.

본 발명 요지는 또한, 적어도 제1 고상 발광기를 포함하는 제1 그룹의 고상 발광기를 조명하는 단계와, 제2 그룹의 고상 발광기를 조명하는 단계로서, 적어도 제2 고상 발광기를 포함하고 제2 고상 발광기는 적어도 하나의 발광물질을 포함하는 발광물질 함유 물질로부터 이격되는 제2 그룹의 고상 발광기를 조명하는 단계를 포함하되, 제2 고상 발광기에 의해 방출되는 광의 적어도 90%가 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 90%보다 조명 장치 내부에서 적어도 25% 더 먼 거리를 이동하는 것인 방법에 관한 것이다.

본 발명 요지는 또한, 적어도 제1 고상 발광기를 포함하는 제1 그룹의 고상 발광기의 조명하는 단계와, 제2 그룹의 고상 발광기를 조명하는 단계로서, 적어도 제2 고상 발광기를 포함하고 제2 고상 발광기는 적어도 하나의 발광물질을 포함하는 발광물질 함유 물질로부터 이격되는 제2 그룹의 고상 발광기를 조명하는 단계를 포함하되, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되는 광의 평균 이동 거리가 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 평균 이동 거리보다 적어도 25% 더 먼 것인 방법에 관한 것이다.

본 발명 요지의 조명 장치는 임의의 원하는 방식으로 전기를 공급받을 수 있다. 당업자는 폭넓고 다양한 전원 공급 장치를 알고 있고, 그런 임의의 장치가 본 발명 요지와 관련하여 채택될 수 있다. 본 발명 요지의 조명 장치는 임의의 원하는 전원에 전기적으로 접속(또는 선택적으로 접속)될 수 있으며, 기술 분야의 당업자는 이런 다양한 전원에 대하여 잘 알고 있다.

본 발명 요지의 조명 장치에 모두가 적합한 것으로 조명 장치에 전기를 공급하는 장치 및 조명 장치용 전원 공급기의 대표적인 예는 다음과 같다.

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로, 2007년 1월 24일 출원된 미국 특허 출원 제11/626,483호(현재 미국 특허 공개 제2007/0171145호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로, 2007년 5월 30일 출원된 미국 특허 출원 제11/755,162호(현재 미국 특허 공개 제2007/0279440호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로, 2007년 9월 13일 출원된 미국 특허 출원 제11/854,744호(현재 미국 특허 공개 제2008/0088248호),

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로, 2008년 5월 8일 출원된 미국 특허 출원 제12/117,280호(현재 미국 특허 공개 제2008/0309255호), 및

그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로, 2008년 12월 4일 출원된 미국 특허 출원 제12/328,144호(현재 미국 특허 공개 제2009/0184666호)(대리인 문서 번호 P0987; 931-085NP)에 기술되어 있다.

본 발명 요지에 따른 조명 장치는, (에디슨 소켓에 삽입하는) 에디슨 커넥터, GU-24 처럼 기술 분야의 당업자에게 알려진 다양한 임의의 전기 커넥터를 포함할 수 있다.

본 발명 요지에 따른 일부 실시예에서, 조명 장치는 안전기 내장형 장치이다. 예컨대, 일부 실시예에서, 조명 장치는 (예컨대, 벽면 리셉터클에 플러그를 삽입하는 방식, 에디슨 소켓에 나사 결합되는 방식, 회로에 고정 결선되는 방식 등에 의해) AC 전류에 직접적으로 접속될 수 있다. 안정기 내장형 장치의 대표적인 예는, 그 전체 내용이 본 출원에서 참조로서 포함된 것으로, 2007년 11월 29일 출원된 미국 특허 출원 제11/947,392호(현재 미국 특허 공개 2008/0130298호)에 기술되어 있다.

본 발명 요지의 임의의 실시예는 요소들의 특정한 조합을 참조하여 도시되었으며, 다양한 다른 조합 또한 본 발명 요지의 교지를 벗어나지 않고 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 기술되고 도면에 도시된 특정한 예시적 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며, 또한 도시된 다양한 실시예의 요소들의 조합들을 포괄할 수 있다.

본 발명 요지의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 본 개시 내용의 이점을 제공하는 많은 변경 및 수정이 기술 분야의 당업자에 의해 이루어질 수 있다. 그러므로, 도시된 실시예는 단지 예시의 목적으로 기재되었으며, 이하의 특허청구범위에 의한 한정되는 바처럼 본 발명을 제한하는 것으로 취급되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 이하의 특허청구범위는 실제로 기재된 요소의 조합뿐만 아니라 실질적으로 동일한 결과를 얻기 위한 실질적으로 동일한 방법으로 실질적으로 동일한 기능을 수행하기 위한 일체의 등가 요소를 포함하는 것으로 이해하여야 한다. 그러므로, 본 특허청구범위는 구체적으로 상술되고 도시된 대상, 개념적으로 동등한 대상, 그리고 또한 본 발명 요지의 근본적인 사상을 구체화한 대상을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에 기술된 조명 장치를 구성하는 임의의 둘 이상의 구조 부품은 통합될 수 있다. 본 명세서에 기술된 조명 장치를 구성하는 임의의 구조 부품은 필요에 따라 서로 결합되는 둘 이상의 부품들로 제공될 수 있다. 마찬가지로, 임의의 둘 이상의 기능들이 동시에 수행될 수 있으며, 그리고/또는 임의의 기능이 일련의 단계들에서 수행될 수 있다.

Claims

조명장치이며,
적어도 제1 고상 발광기를 포함하는 제1 그룹의 고상 발광기,
적어도 제2 고상 발광기를 포함하는 제2 그룹 고상 발광기, 및
적어도 하나의 발광물질을 포함하는 발광물질 함유 요소를 포함하고,
제2 그룹의 고상 발광기는 발광물질 함유 요소로부터 이격되고,
제1 고상 발광기에 의해 방출된 광의 적어도 50%는 제2 고상 발광기에 의해 방출된 광이 발광물질 함유 요소에 진입하기 전까지는 임의의 제2 그룹 고상 발광기에 의해 방출된 광과 혼합되지 않는 조명 장치.
조명장치이며,
적어도 제1 고상 발광기를 포함하는 제1 그룹의 고상 발광기,
적어도 제2 고상 발광기를 포함하는 제2 그룹 고상 발광기 및
적어도 하나의 발광물질을 포함하는 발광물질 함유 요소를 포함하고,
제2 그룹의 고상 발광기는 발광물질 함유 요소로부터 이격되고,
제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 적어도 90%는 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 90%보다 조명 장치 내부에서 적어도 25% 더 멀리 이동하는 조명 장치.
조명장치이며,
적어도 제1 고상 발광기를 포함하는 제1 그룹의 고상 발광기,
적어도 제2 고상 발광기를 포함하는 제2 그룹 고상 발광기 및
적어도 하나의 발광물질을 포함하는 발광물질 함유 요소를 포함하고,
제2 그룹의 고상 발광기는 발광물질 함유 요소로부터 이격되고,
제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 평균 이동 거리는 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 평균 이동 거리보다 적어도 25% 더 먼 조명장치.
고상 조명 장치이며,
제1 그룹의 고상 발광기,
적어도 하나의 발광물질을 포함하는 발광물질 함유 요소,
발광물질 함유 요소로부터 이격되는 제2 그룹의 고상 발광기를 포함하고,
제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 직접적으로 방출되는 광이 발광물질 함유 요소에 입사하지 않고 조명 장치 외부로 방출되도록 구성되는 고상 조명 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 고상 발광기에 의해 방출되는 광의 적어도 75%가 제1 고상 발광기의 방출면에 도달하기 전에 발광물질 함유 요소 내로 진입하는 조명 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 발광물질 함유 요소의 적어도 일 부분은 실질적으로 투명하고,
제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되는 광의 적어도 75%는 발광물질 함유 요소 및 제1 고상 발광기의 방출면을 통과하는 조명 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 발광물질 함유 요소는 제1 고상 발광기의 방출면에 실질적으로 평행인 조명 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 고상 발광기의 방출면은 발광물질 함유 요소의 적어도 일 부분을 통하여 연장되는 조명 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 그룹의 고상 발광기는, 제1 고상 발광기의 방출면에 실질적으로 평행인 각각의 방출면을 각각 가지는 복수의 고상 발광기를 포함하는 조명 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 고상 발광기에 의해 방출되는 광은 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되는 광에 의해 둘러싸이는 조명 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 고상 발광기에 의해 방출되는 광은 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되는 광에 의해 둘러싸이는 조명 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 고상 발광기는 발광물질 함유 요소가 배치되는 제1 지지 요소 개구를 한정하는 제1 지지 요소 상에 장착되는 조명 장치.
제12항에 있어서, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 실질적으로 전부가 발광물질 함유 요소 및 제1 지지 요소 개구를 통과하는 조명 장치.
제12항에 있어서, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 실질적으로 전부가 발광물질 함유 요소 및 제1 지지 요소 개구를 동시에 통과하는 조명 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 고상 발광기는 제1 지지 요소 상에 장착되고, 발광물질 함유 요소는 제1 지지 요소가 배치되는 발광물질 함유 요소 개구를 한정하는 조명 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 고상 발광기는 발광물질 함유 요소 상에 장착되는 조명 장치.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 실질적으로 전부는 발광물질 함유 요소 내에 진입하고,
제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 적어도 50%는 발광물질 함유 요소 내에 진입하지 않는 조명 장치.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 발광물질 함유 요소의 적어도 일 부분은 제1 그룹의 고상 발광기와 제2 그룹의 고상 발광기 사이에 있는 조명 장치.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 발광물질 함유 요소의 적어도 일 부분은 실질적으로 투명한 조명 장치.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 발광물질 함유 요소의 적어도 일 부분은 반사성인 조명 장치.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 발광물질 함유 요소는 제1 고상 발광기가 장착되는 제1 지지 요소에 인접하여 위치하는 조명 장치.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
공간을 함께 한정하는 하우징 및 확산판을 더 포함하고,
제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 적어도 90%는 제1 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 조명 장치 외부로 방출되는 광의 90%보다 그 공간 내에서 적어도 25% 더 멀리 이동하는 조명 장치.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 그룹의 고상 발광기로부터 방출되는 광과 발광물질 함유 요소로부터 방출되는 광이 혼합되도록 더 구성되는 고상 조명 장치.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 발광물질에 의해 방출되어 고상 조명 장치 외부로 방출되는 광과 제2 그룹의 고상 발광기에 의해 방출되어 고상 조명 장치 외부로 방출되는 광의 조합은 임의의 추가적인 광 없이 1931 CIE 색상도 상의 제1 영역 내에서, 제1 선분은 제1 점과 제2 점을 연결하고, 제2 선분은 제2 점과 제3 점을 연결하며, 제3 선분은 제3 점과 제4 점을 연결하고, 제4 선분은 제4 점과 제5 점을 연결하며, 제5 선분은 제5 점과 제1 점을 연결하고, 제1 점은 0.32, 0.40의 x, y 좌표, 제2 점은 0.36, 0.48의 x, y 좌표, 제3 점은 0.43, 0.45의 x, y 좌표, 제4 점은 0.42, 0.42의 x, y 좌표, 제5 점은 0.36, 0.38의 x, y 좌표를 가지는, 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 선분에 의해 에워싸인 한 점을 정하는 x, y 색 좌표를 갖는 하위 혼합(sub-mixture)광을 발생하며,
제1 그룹의 고상 발광기에서 방출되는 광은 적색 및/또는 주황색인 고상 조명 장치.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 그룹의 고상 발광기는 적색, 녹색, 청색 및/또는 청록색 광 중 하나 이상의 광을 방출하는 발광기를 포함하는 고상 조명 장치.
제1항 내지 제23항 및 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 발광물질 및 제2 그룹의 고상 발광기는 혼합 시에 백색광으로 지각되는 광을 방출하는 고상 조명 장치.
제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 그룹의 고상 발광기는 발광물질 함유 요소의 면과 대체로 동일 평면인 기판 상에 장착되는 고상 조명 장치.
제27항에 있어서, 기판은 발광물질 함유 요소를 둘러싸는 고상 조명 장치.
제27항에 있어서, 기판은 발광물질 함유 요소에 의해 둘러싸이는 고상 조명 장치.
제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 발광물질 함유 요소는 기판을 포함하는 고상 조명 장치.
제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 조명 장치는 발광물질 함유 요소로부터 방출되는 광을 집적하여 고상 조명 장치의 방출구로 광을 반사시키도록 구성된 이차 반사기를 포함하는 고상 조명 장치.
제31항에 있어서, 제1 그룹의 고상 조명 장치는 발광물질 함유 요소와 조명 장치의 방출구 사이에 배치되는 고상 조명 장치.
제31항에 있어서, 발광물질 함유 요소는 제1 그룹의 고상 조명 장치와 고상 조명 장치의 방출구 사이에 배치되는 고상 조명 장치.