KR20120091114A - 정의된 분광분포를 이용한 조명장치 - Google Patents

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Abstract

고체 조명 장치들 및 조명 방법들은 선택적으로 적어도 하나의 순백색 또는 근백색을 포함하는 다른 색 출력을 갖는 다수의 고체 이미터들의 사용을 포함한다. 상기 고체 이미터들의 동작은 상기 대상 표면의 분광반사율에 기초한 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하기 위한 적어도 하나의 회로 소자에 의해 제어된다. 적어도 하나의 이미터는 관련된 수동 또는 능동 필터일 수 있다; 상기 필터링 가능한 이미터 및/또는 능동 필터는 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 덜 강조하도록 동작할 수 있다. 대상 표면의 색 인지의 강조 또는 덜 강조 의 활성화 및/또는 변경은 사용자에 의해 선택되거나 자동으로 제어될 수 있다.

Description

정의된 분광분포를 이용한 조명장치{Lighting Device with Defined Spectral Power Distribution}
본 발명은 고체 조명 이미터, 시스템, 및 이를 포함한 장치, 그리고 고체 조명 이미터를 이용하는 조명 방법에 관한 것이다.
색 재현은 일반적으로 연색지수(Color Rendering Index, 이하 CRI Ra)을 이용하여 측정된다. 연색지수란, 8가지 기준 색으로 조명할 때의 참조 래디에이터(reference radiator)와 조명시스템의 연색성을 비교한 정도를 상대적으로 측정하여 수정된 평균을 말한다. 즉, 특정한 램프가 켜졌을 때 어떤 물체의 표면색이 이동하는 상대적인 정도이다. 만약에, 조명 시스템에 의해 조명된 시험용 색들의 세트의 색 좌표와 참조 래이데이터에 의해 조사된 같은 시험용 색들의 세트의 좌표가 같다면 연색지수는 100이다. 일광은 연색지수가 높고(대략 100), 백열등 역시도 상대적으로 이에 근접하고(95이상), 형광등은 덜 정확하다(accurate)(일반적으로 70~80).
고체광원은 순백색 백열등의 유력한 대안으로 알려진 것처럼 유색 또는 순백색의 LED 라이트를 제공하기 위한 것으로 활용될 수 있다. 이 때 순백색은 근백색으로 인지되는 것을 포함하는 개념이다. 고체 광원은 백열등, 할로겐등, 형광등 등의 다른 광원에 비해 상대적으로 높은 효율과 긴 수명의 가능성 때문에 특별히 더 바람직하다. 예를 들어, 고체 조명 장치는 최소한 하나의 유기물 또는 무기물 LED 나 레이저를 포함하기도 한다. 백색 LED 램프의 대표적인 예는 InGaN 및/또는 GaN 으로 구성되고, 일반적으로 YAGrCe 나 BOSE 같은 인광물질로 코팅된 청색 LED 칩의 패키지를 포함한다. 보는 사람은 방출된 청색광 및 황색광의 혼합을 백색광으로 인지한다. 청색 LED를 가진 황색 인광물질을 활성화시키는 것처럼 백색광을 생성하기 위한 다른 방법은 단일의 패키지에 적색, 녹색, 청색(RBG) LED의 혼합 사용을 포함하는 것이다. 적색, 녹색, 청색의 이미터들의 혼합된 스펙트럼의 출력은 보는 사람으로 하여금 백색광으로 인지하게 하기도 한다. 혼합 배출이 보는 사람으로 하여금 백색광으로 인지되게 하는 것과 유사하게 LED들로부터 백색광을 만들어내는 다른 방법은 적색, 녹색, 청색 인광물질을 결합한 LED들을 기반으로 한 자외선(UV)의 사용을 포함하는 것이다. 고체 이미터와 인광물질로부터 백색광을 생산하기 위한 다양한 방법은 미국 특허 제 7,213,940호에 더 자세히 개시되어있다. 상기 특허에서 완전히 설명된 것은 참조문서로 포함된다.
가시광선은 가시 스펙트럼의 각 파장에서 광의 힘을 확인하는 것으로 특징 지워진다. 분광분포(Spectral Power Distribution, SPD)결과는 빛에 관한 기본적인 물리적 데이터를 포함하고, 색의 정량 분석을 위한 시작점을 제공한다. 분광분포는 분광광도계로 측정할 수 있고, 분광분포 곡선이나 다이어그램으로 표현되기도 한다. 분광분포로부터 나온 색의 휘도 및 색도 둘은 CIE 시스템에서 색을 묘사한다. 조명된 표면으로부터 나온 빛의 분광분포는 표면에 의해 흡수된 빛의 분광 분포 및 표면의 고유 분광반사율(reflectance spectral distribution)의 산물이다. 이 점을 분명히 보여주기 위하여, 도 1a-1b 는 각각 이론상 왼쪽 프레임에서는 순백색 광원과 고급형광등의 분광분포 다이어그램을, 가운데 프레임에는 인간 피부의 이론적인 샘플의 분광반사율을, 그리고 오른쪽 프레임에는 반사된 분광분포 다이어그램 결과를 보여준다. 도 1a에서 보여주는 것처럼, 왼쪽 프레임의 이론적인 백색광원 분광분포가 400 나노미터에서 700 나노미터 사이의 모든 파장에 걸쳐서 같은(즉, 평평한) 상대적인 힘을 보여주는 것과 마찬가지로, 오른쪽 프레임의 반사된 분광분포는 가운데 프레임의 이론적인 피부 샘플의 분광반사율과 같은 모양이다. 도 1b의 왼쪽 프레임에서 보여주는 것처럼, 형광등의 경우 400 나노미터와 700 나노미터 사이 범위의 파장에서는 비선형의 분광분포를 보여준다. 이러한 비선형의 분광분포가 가운데 프레임의 고유 분광반사율을 갖는 인간 피부의 이론적인 샘플에 쓰일 때, 반사된 분광분포의 결과는 분광반사율에 따라 달라진다. 도 1a의 이론적인 백색 광의 예와는 상대적으로, 도 1b의 오른쪽 프레임에서 보여주는 반사된 분광분포는 감소된 적색 반사와 (더 적은 정도로) 감소된 청색 반사의 형태의 변형을 보여준다. 도 2는 각각 버터, 토마토 그리고 상추의 가시 파장 분광반사율을 보여준다.
한낮의 태양광의 분광분포 다이어그램은 태양이 특별히 가시광의 모든 파장에서 거의 동등한 양이 존재하는 균형 잡힌 광원이라는 것을 보여준다. 그러한 균형 잡힌 파장의 분배는 현저한 연색성능을(color rending ability) 보여준다. 태양광은 많은 인공적인 광원들과 비교할 때, 대략 5500K 정도의 높은 색 온도에서 태양광을 시원한 광원(cool light source)로 하였을 때 가시 스펙트럼의 청색과 녹색 영역에서 에너지의 양이 많은 것을 보여준다. 태양에 의해서 빛이 만들어지는 것과 유사하게, 백열광은 필라멘트 같은 고체 물질이 발광할 때까지 가열됨으로써 만들어진다. 연색성을 측정하기 위해 사용된 흑체 복사기(blackbody radiator) 역시 빛을 이런 방식으로 생산하기 때문에, 백열등은 연색지수평가에서 매우 높은 점수를 받는다. 비록 백열등과 할로겐등이 가시 스펙트럼에서 짧은 파장의 끝쪽에서 태양광처럼 많은 복사 에너지를 생산하지는 않지만 백열등과 할로겐등은 대게 태양광에 비해 부드럽고 상대적으로 평평한 분광분포를 보여준다.
태양광, 표준 백열등 및 할로겐등과 대조하였을 때, LED와 같은 개별적인 고체 이미터들은 상대적으로 좁은 범위의 파장을 일반적으로 발산한다. 예를 들어, 각 “순색” 적, 녹, 청 다이오드는 약 15나노미터부터 약 30나노미터까지의 반치폭(FWHM) 파장을 가진다. 일반적인 조명 어플리케이션에서 효율을 증가시키고, 백열 이미터나 할로겐 이미터의 특징적인 분광분포를 더 잘 모방하고, 다른 색도를 가지는 많은 LED들로부터 빛을 혼합하고/혼합하거나 하나 이상의 인광물질을 사용하는 고체 이미터를 포함하는 장치의 스펙트럼 출력을 넓히기 위해서 상당한 노력이 있어왔다. 예를 들어, 백열 이미터와 비교했을 때 백색(cool white)와 적색 요소가 부족한 LED/인광물질의 조합으로부터의 방출은 미국특허 7,095,056 에서 개시하고 있는 것처럼 일반적으로 따뜻한 빛을 공급하고 바람직한 색 온도를 얻기 위해서 적색 및/또는 청록색 LED들을 보충하기도 한다.
어떤(certain) 최종 용도는 대상 표면의 인지 색(perception color)의 강조 또는 덜 강조로부터 이득을 얻는다. 예를 들어, 만약 이파리들(잎들) 녹색의 천연색이 강조되거나/강조되고 어떤 원하지 않는 황색이나 갈색의 반점은 강조되지 않는다면 상추와 같은 농산물은 일반적으로 보다 흥미를 끌게 된다. 만약 적색의 껍질 색이 선명하고, 어떤 황색이나 녹색의 껍질 부분이 강조되지 않게 된다면 토마토와 같은 농산물의 경우도 이파리들과 유사하게 보다 더 시각적으로 흥미를 끌게 된다. 보석류는 만약 금속성이나 보석의 색이 선명하게 된다면 시각적으로 더 흥미를 끌게 된다. 미술 작업에 있어서도 만약 유색의 부분들이 보다 선명하다면 더 흥미를 끌게 될 것이다. 영화 재생과 같은 특정한 환경에서는 눈에 띄는 빛깔의 빛을 제공하기 위해서 백열등 같은 넓은 스펙트럼의 광원을 덮어씌우는 컬러젤(color gels)이나 컬러 필터(color filter)를 이용하여 빛의 색을 바꾸는 것이 알려져 있다. 반면에 보는 사람이 주로 색상의 백색 외에 다른 빛을 인지하는 소매점과 같은 다른 환경이라면 앞의 방법과 같은 접근을 활용하는 것은 바람직하지 않다.
그래서, 사용자가 그러한 강조 및/또는 덜 강조하는 것을 필수적으로 인지하지 않고 대상의 표면 색의 인지를 강조 및/또는 덜 강조 할 수 있는 고체 광원을 제공하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 색에 있어서 중립적이거나 상당히 순백색처럼 인지되는 고체 광원을 이용하여 대상 표면의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하는 것이다. 어떤 상황에서는 대상 표면의 색 인지의 강조 및/또는 덜 강조 하는 것을 선택적 혹은 자동으로 활성화 및/또는 변경을 가능하도록 하는 것이 더 바람직하다. 어떤 상황에서는 미묘한 색 변화 유틸리티를 가능하게 하는 광원을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 과제는 다른 색을 갖는 고체 이미터들을 포함하는 고체 조명 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는 다른 색을 갖는 고체 이미터들을 이용하는 조명 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 특유의 분광반사율을 갖는 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하기에 적합한 조명장치에 있어서, 상기 조명 장치는 제1파장에서 출력 방출이 피크인 제1고체 이미터 및 상기 제1파장과는 다른 제2파장에서 출력 방출이 피크인 제2고체 이미터를 포함하는 고체 이미터들 및 상기 분광반사율에 기초한 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하기 위해 선택된 종합 분광분포를 출력하기 위한 상기 고체 이미터들의 동작을 제어하기에 적합한 적어도 하나의 회로 소자를 포함하는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 종합 분광분포는 순백색을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1및 제2고체 이미터 중 어느 하나로부터 적어도 일부의 방출을 전환시키는 발광 물질을 적어도 하나 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 고체 이미터들은 상기 제1파장 및 상기 제2파장과는 다른 제3파장에서 출력 방출이 피크인 제3고체 이미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 고체 이미터들은 상기 제1파장, 상기 제2파장, 및 상기 제3파장과는 다른 제4파장에서 출력 방출이 피크인 제4고체 이미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1고체 이미터는 대체로 적색 고체 이미터를 포함하고, 상기 제2고체 이미터는 대체로 청색 고체 이미터를 포함하고, 상기 제3고체 이미터는 대체로 녹색 이미터를 더 포함하고, 상기 제4고체 이미터는 순백색 또는 근백색을 방출하기 위한 발광 물질과 동작적으로 결합된 적어도 하나의 이미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 회로 소자는 상기 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지의 강조 및/또는 덜 강조를 변경하기 위한 종합 분광분포를 출력하는 상기 고체 이미터들의 동작을 사용자에 의해 제어 가능한 회로 소자인 것을 특징으로 하는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 회로 소자는 상기 고체 이미터들의 동작을 제어하기 위한 미리 정해진 다수의 설정들을 포함하고, 상기 미리 정해진 다수의 설정들 중 적어도 하나의 설정은 상기 고체 이미터들이 상기 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하기 위해 선택된 종합 분광분포를 출력하도록 하는 설정인 것을 특징으로 하는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 장치는 적어도 하나의 회로 소자와 동작적으로 결합된 사용자 입력 소자를 더 포함하고, 상기 다수의 미리 정해진 설정들 중 각 설정은 상기 사용자 입력 소자에 의해 선택하는 것을 특징으로 하는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 장치는 상기 적어도 하나의 회로 소자와 동작적으로 결합된 무선 리시버를 더 포함하고, 상기 무선 리시버는 대상 표면의 적어도 어느 하나의 색 인지의 강조 및/또는 덜 강조의 변화를 유발하는 입력 신호를 수신할 수 있도록 제공되는 무선 리시버인 것을 특징으로 하는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 장치는 동작 모드 또는 상기 조명 장치의 동작 상태를 나타내는 사용자가 인지 가능한 신호를 생성할 수 있는 출력 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 장치는 상기 다수의 설정들 중 다수의 설정들 간에 전환을 자동으로 할 수 있는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 대상 표면의 색 인지를 강조할 수 있는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 대상 표면의 색 인지를 덜 강조할 수 있는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 대상 표면의 제1색의 인지를 강조하는 동시에 상기 대상 표면의 제2색의 인지를 덜 강조하는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 장치는 상기 고체 이미터들에 흐르는 전류를 공급하기 위한 다수의 전도성 납들을 포함하는 공동의 리드프레임, 상기 다수의 고체 이미터들을 구조적으로 보조하기 위한 공동의 기질(substrate), 상기 다수의 고체 이미터들의 각 고체 이미터의 빛 방출을 반사하기 위한 공동의 리플렉터 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 장치는 상기 고체 이미터들 중 적어도 하나의 고체 이미터와 상호작용하기 위한 적어도 하나의 필터링 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 장치는 적어도 하나의 상기 필터링 소자가 액정 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 장치는 적어도 하나의 회로 소자와 동작적으로 결합된 무선 리시버를 더 포함하고, 상기 무선 리시버는 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지의 강조 및/또는 덜 강조의 변화를 유발시키는 입력 신호를 수신하도록 제공되는 무선 리시버인 것을 특징으로 하는 조명 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 장치를 포함하는 셀프-밸러스티드(self-ballasted) 램프 또는 전구일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 강조 또는 덜 강조되기 위한 특유의 분광반사율을 갖는 대상 표면과 관련된 색깔을 확인하는 단계; 고체 이미터들은 제1파장에서 출력 방출이 피크인 제1고체 이미터, 및 제1파장과는 다른 제2파장에서 출력 방출이 피크인 제2고체 이미터를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 고체 이미터들을 포함하는 조명 장치를 선택하거나, 상기 고체 이미터들을 포함하는 조명장치의 동작 모드를 선택하거나, 상기 분광반사율에 기초한 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하도록 제공되는 종합 분광분포를 출력하는 단계; 및 상기 확인된 색의 인지를 강조 또는 덜 강조하기 위한 상기 다수의 고체 이미터들에 의해 출력된 종합 분광 분포를 이용하여 상기 대상 표면을 조명하는 단계; 를 포함하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 방법은 상기 분광반사율에 기초하여 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하도록 제공되는 종합 분광분포를 출력하기 위한 고체 조명 이미터들을 포함하는 조명 장치를 선택하는 단계를 더 포함하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 방법은 상기 분광 반사율에 기초한 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하도록 제공되는 종합 분광분포를 출력하기 위한 고체 이미터들을 포함하는 조명장치의 동작 모드를 선택하는 단계를 더 포함하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 방법은 상기 확인하는 단계가 분광반사율 또는 상기 대상 표면의 반사된 분광분포를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서를 사용하는 것을 포함하는 단계인 것을 특징으로 하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 방법은 분광 반사율 또는 상기 대상 표면의 반사된 분광분포의 감지에 반응하는 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하기 위한 상기 고체 이미터들의 하나 이상의 동작 설정들을 사용자의 승인을 위해 자동으로 추천해주는 단계를 더 포함하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 방법은 분광 반사율 또는 상기 대상 표면의 반사된 분광분포의 감지에 반응하는 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하기 위한 상기 고체 이미터들의 하나 이상의 동작 설정을 자동으로 선택하는 단계를 더 포함하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 방법은 조명 장치가 상기 대상 표면의 반사된 분광분포 또는 분광반사율의 상기 감지에 대응하는 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하기 위한 동작 모드에서의 변화를 받는 동안, 상기 고체 이미터들의 종합 루멘 출력 또는 인지된 종합 루멘 출력을 상당한 항수(substantially constant value)로 유지하기 위해 규제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 방법은 상기 고체 이미터들이 상기 제1파장 및 상기 제2파장과는 다른 제3파장에서 출력 방출이 피크인 제3고체 이미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 방법은 상기 확인된 색의 인지를 강조하기 위한 상기 고체 이미터들에 의해 출력된 종합 분광분포를 이용하여 상기 대상 표면을 조명하기 위한 고체 이미터들을 포함하는 조명장치의 동작 모드를 선택하는 단계를 더 포함하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 방법은 상기 확인된 색의 인지를 덜 강조하기 위한 상기 고체 이미터들에 의해 출력된 종합 분광분포를 이용하여 상기 대상 표면을 조명하기 위한 고체 이미터들을 포함하는 조명장치의 동작 모드를 선택하는 단계를 더 포함하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 방법은 사용자 입력을 수신하고 상기 입력에 응답하여 상기 대상 표면의 적어도 하나의 색의 인지를 강조 및/또는 덜 강조하도록 변화하기 위한 종합 분광분포를 출력하는 상기 고체 이미터들의 동작을 조절하는 단계를 더 포함하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 방법은 상기 사용자 입력이 무선 전송에 의해 수신된 것을 특징으로 하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명방법은 상기 조명 장치가 상기 분광 반사율에 기초한 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하도록 제공되는 종합 분광분포를 출력하기 위해 미리 정의되거나 사용자에 의해 정의된 다수의 동작 모드를 갖는 것을 특징으로 하고, 상기 다수의 동작 모드들 중 다른 모드들 간을 자동으로 순환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명방법은 상기 조명 장치가 상기 고체 이미터들 중 적어도 하나의 고체 이미터와 상호 작용하기 위한 적어도 하나의 능동 필터링 소자를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 분광 반사율에 기초한 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하기 위한 상기 적어도 하나의 능동 필터링 소자를 제어하는 단계를 더 포함하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 방법은 상기 조명 장치가 상기 고체 이미터들 중 적어도 하나의 필터링 가능한 고체 이미터와 상호작용하기 위한 적어도 하나의 수동 필터링 소자를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 분광 반사율에 기초한 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하기 위한 상기 적어도 하나의 필터링 가능한 고체 이미터를 선택적으로 작동하는 단계를 더 포함하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 방법은 동작 모드 또는 상기 조명 장치의 동작 상태를 나타내는 사용자가 인지 가능한 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 방법은 상기 분광 반사율에 기초한 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조할 수 있는 종합 분광분포를 출력하도록 제공되는 적어도 하나의 동작 모드를 위한 설정들을 상기 조명 장치와 관련된 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조명 방법은 상기 종합 분광분포가 순백색을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 방법일 수 있다.
본 발명에 의하면 고체 이미터들을 이용하여 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하는 조명 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면 고체 이미터들을 이용하여 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하는 조명 방법을 제공할 수 있다.
도 1a의 왼쪽 프레임에서는 이상적인 백색 이미터의 가시광선 영역의 분광분포 다이어그램을 보여준다. 가운데 프레임에서는 인간 피부의 이론적인 샘플의 분광반사율을 보여주고 오른쪽 프레임에서는 이상적인 백색 이미터를 이용하여 이론상의 피부 샘플을 조명한 상태에서 반사된 분광분포 다이어그램의 결과를 보여준다.
도 1b의 왼쪽 프레임에서는 호화로운 형광등의 가시광선 영역의 분광분포 다이어그램을 보여준다. 가운데 프레임에서는 인간 피부의 이론적인 샘플의 분광반사율을 보여주고, 오른쪽 프레임에서는 형광등을 이용하여 이론상의 피부 샘플을 조명한 상태에서 반사된 분광분포 다이어그램의 결과를 보여준다.
도 2는 가시광선 파장 영역 위에서 버터, 상추 및 토마토의 반사된 분광분포 다이어그램의 결과를 보여준다.
도 3은 백색 광을 생산할 수 있는 단일의 패키지 안에 배열된 4개의 고체 이미터 다이오드를 포함하는 이미터 장치 패키지를 위에서 바라본 사시도이다.
도 4a는 복합적인 이미터 다이오드를 커버하는 렌즈를 갖는, 도 3의 패키지와 상당히 유사한 이미터 장치 패키지를 위에서 바라본 사시도이다.
도 4b는 이미터 다이오드와 관련된 구조를 노출하기 위한 렌즈가 없는 패키지를 보여주는 도 4a의 이미터 장치 패키지의 일부를 위에서 바라본 사시도이다.
도 4c는 도 4b의 이미터 장치 패키지의 부분에 대한 상면도이다.
도 4d는 도 4a, 도 4b 및 도 4c의 이미터 장치 패키지의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전통적인 백열 전구를 대체할 수 있는 모양과 크기를 가진 나사형을 갖는 셀프 벨러스티드(self-ballasted) LED 백열 전구의 간략한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 여러 구성요소들 간의 연결 관계를 보여주는 구조도이다.
도 7은 백색광의 영역과 흑체의 궤적을 보여주는 CIE 다이어그램이다.
본 발명은 다른 색 출력을 갖는 고체 이미터들의 사용을 포함하는 고체 조명 장치 및 조명 방법들에 관한 것이다. 본 발명은 선택적으로 적어도 하나의 순백색 또는 유색 이미터들의 결합을 통한 근백색 이미터들을 포함할 수 있고 대상 표면의 분광반사율에 기초한 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하는 것을 제어하기 위한 고체 이미터들의 동작을 특징으로 한다.
일 측면에서, 본 발명은 특징적인 분광반사율을 갖는 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하기에 적합한 조명 장치에 관한 것으로, 상기 조명 장치는 제1 파장에서 출력 방출이 피크인 제1고체 이미터; 제1파장과는 다른 제2파장에서 출력 방출이 피크인 제2고체 이미터를 포함하는 고체 이미터들; 및 분광반사율에 입각한 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조 하기 위해 선택된 종합 분광분포를 출력하기 위한 고체 이미터들의 동작을 제어하는데 적합한 최소한 하나의 회로소자를 포함한다.
다른 측면으로는, 본 발명은 (a) 특징적인 분광반사율을 갖는 대상의 표면, 강조되거나 덜 강조되는 대상의 표면과 관련된 색을 확인하는 단계; (b) 분광반사율에 기초하여 확인된 색을 강조하거나 덜 강조하기에 적합한 종합 분광분포를 출력하기 위해서, 제1파장에서 출력 방출이 피크인 제1고체 이미터 및 제1 파장과는 다른 제2파장에서 출력 방출이 피크인 제2고체 이미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 이미터들을 포함하는 조명장치 혹은 조명장치의 동작 모드를 선택하는 단계; (c) 확인된 색의 인지를 강조하거나 덜 강조 하기 위한 고체 이미터들에 의한 종합 분광분포 출력을 이용하여 대상 표면을 조명하는 단계; 를 포함하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 측면, 형상 및 실시예는 후술하는 명세서 및 청구항으로부터 보다 완전히 명백하게 될 것이다.
전술한 것과 같이, 본 발명은 대상 표면의 분광반사율에 기초한 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하기 위해 제어되는 고체 이미터들의 동작을 특징으로 하는 고체 이미터들의 사용을 포함하는 고체 조명 장치 및 조명 방법에 관한 것이다. 고체 이미터들은 다른 색을 갖는 이미터들을 포함할 수 있고, 선택적으로 하나의 순백색 또는 유색 이미터들의 결합을 통한 근백색 이미터들을 포함할 수 있다. 각각의 고체 이미터 또는 고체 이미터들의 그룹에 흐르는 전류의 개별적인 제어는 바람직한 효과를 얻기 위한 다수 이미터의 색조와 균형의 조절을 가능하게 한다. 고체 이미터들이 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하기 위해 제어되는 동안, 상기 장치의 종합 분광분포는 바람직하게는 순백색을 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 발명은 많은 다른 형태로 변형될 수 있고, 여기에서 제시하고 있는 구체적인 실시예로만 한정하여 해석되어서는 안 된다. 이러한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 층(layer)나 영역(region)의 크기 및 상대적인 비율은 본 발명을 명확하게 표현하기 위해 과장된 것일 수 있다.
층, 영역 또는 기판과 같은 구성요소가 다른 구성요소 상에 “위치한다” 또는 다른 구성요소 상에 “배치된다”는 표현은 그 다른 구성요소에 직접적으로 위치 또는 배치되는 것은 물론 그 사이에 개재되는 구성요소가 있어 간접적으로 위치 또는 배치되는 것을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 이와 달리 구성요소가 다른 구성요소 상에 “직접적으로 위치한다” 또는 다른 구성요소 상에 “직접적으로 배치된다”는 표현은 중간에 개재되는 구성요소가 없는 것을 의미한다. 마찬가지로 하나의 구성요소가 다른 구성요소에 “접속된다” 또는 “연결된다”는 표현은 그 다른 구성요소에 직접적으로 접속 또는 연결되는 것은 물론 그 사이에 개재되는 구성요소가 있어 간접적으로 접속 또는 연결되는 것을 의미할 수 있다. 이와 달리 구성요소가 다른 구성요소에 “직접적으로 접속된다” 또는 “직접적으로 연결된다”는 표현은 중간에 개재되는 구성요소가 없는 것을 의미한다.
기술용어 및 과학용어를 포함하여 본 명세서에서 사용되는 용어는 달리 정의되지 않는 이상 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 사용하고 있는 의미로 이해되어야 한다. 이하에서 사용되는 용어는 그 용어가 본 명세서 및 관련 기술 분야의 맥락 상에서 가지는 의미로서 해석되어야 하고, 별도로 정의되지 않는 한 지나치게 형식적이거나 추상적인 의미로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 “고체 이미터(solid state light emitter)” 또는 “고체 발광 장치(solid light emitting device)”는 발광 다이오드, 레이저 다이오드 및/또는 그 외의 하나 또는 다수의 반도체층을 가지는 반도체 장치를 포함할 수 있다. 여기서 반도체층은 실리콘, 실리콘 카바이드(silicon carbide), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride) 및/또는 이외의 반도체 물질을 포함할 수 있다. 또 사파이어, 실리콘, 실리콘 카바이드 및/또는 마이크로 전자 기판을 포함하는 기판을 가질 수 있다. 또 금속 및/또는 다른 전도성 물질로 된 하나 또는 다수의 접촉층(contact layer)를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 고체 발광 장치는, 노스캘리포니아 더럼(durham, N.C.)의 크리사(Cree, Inc.)에서 제조 판매하고 있는 것과 같은, 실리콘 카바이드 기판에 형성된 III-V 질화물(III-V nitride, 예를 들어 갈륨 나이트라이드) 기반의 발광 다이오드 또는 레이저를 포함할 수 있다. 이러한 발광 다이오드 및/또는 레이저는 소위 “플립 칩(flip-chip)” 방향으로 기판을 투과하여 발광하도록 설계될 수 있다.
본 명세서에서 개시하고 있는 것과 같은 고체 이미터는 포화될 수도(be saturated) 혹은 포화되지 않을 수도 있다. 본 명세서에서 “포화된(saturated)”이라는 용어는 최소한 85%의 순도를 갖는 것을 의미하고 순도(purity)라는 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 의미를 가진다. 순도를 측정하기 위한 방법 역시 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있는 방법을 의미한다.
본 발명의 다양한 실시예는 제1파장에서 출력 방출이 피크인 제1고체 이미터 및 제1 파장과는 다른 제2파장에서 출력 방출이 피크인 제2고체 이미터를 포함하는 고체 이미터들을 활용한다. 고체 이미터들은 제1파장과 제2파장과는 다른 제3파장에서 출력 방출이 피크인 제3고체 이미터를 포함할 수 있다. 제1파장, 제2파장 및 제3파장과는 다른 제4파장에서 출력 방출이 피크인 제4고체 이미터 역시 포함될 수 있다. 고체 이미터들은 바람직하게는 적어도 하나의 LED를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 고체 이미터들의 각각의 이미터는 LED를 포함한다.
종합 분광분포는 서로 다른 파장에서 출력 방출이 피크인 이미터들의 동작을 조절함으로써 대상 표면의 적어도 어느 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하기 위해 최적화 될 수 있다. 대상 표면의 특정한 색 인지를 강조하는 것은 스펙트럼 출력의 로컬 피크(local peak)를 달성하기 위한 하나 이상의 이미터들의 스펙트럼 출력을 조절하여 달성할 수 있다. 예를 들어, 조명 장치가 제어 가능한 적색, 녹색, 청색 및 백색의 LED들을 각각 포함한다면, 토마토와 같이 대상의 표면이 적색과 관련 있는 경우에는 다음과 같은 동작 모드에 의해 적색이 강조될 수 있다: (i) 다른 이미터들에 비해 상대적으로 적색 LED에 흐르는 전류를 증가시키거나 (ii) 녹색 및 청색 LED들에 흐르는 전류를 감소시키거나 (iii) 적색 LED들로 흐르는 전류를 증가시키고 녹색 및 청색 LED들에 흐르는 전류를 감소시키는 것을 결합하여 적색을 강조할 수 있다. 각 LED 에 동일한 전류를 공급하거나 적색, 청색 및 녹색 LED들을 각각 비활성화하는 것과 같은 다른 동작 모드들은 대상 표면의 특정한 색의 강조하지 않거나 덜 강조하는 결과를 낳을 수 있다. 순백색 이미터의 출력 레벨에 의존하는 조명 장치의 종합 스펙트럼 출력은 앞서 말한 것처럼 가능한 동작 모드 중 어느 하나의 모드에서 일반적으로 순백색인 것처럼 인지될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 조명 장치 또는 고체 이미터들은 동작 모드의 변화를 받는다. 동작 모드의 변화에도 불구하고 고체 이미터들로부터 출력되는 총 루멘(lumen)은 주로 상수(constant value)를 유지하기 위해 규제를 받는다. 밝기에 대한 인간의 인지는 색 의존적이기 때문에 인지 상수(constant perceived value)를 상수 대신 사용하기도 한다. 예를 들어, 적색, 녹색, 청색 및 순백색(또는 근백색)의 고체 이미터들을 포함하는 다수의 이미터 장치에서 대상 표면의 적색의 인지를 강조해야 하는 경우와 같이 적색 이미터로 흐르는 전류가 증가하는 경우에는 그와 동시에 모든 이미터들로부터 합해진 루멘 출력(constant lumen output)이나 인지된 루멘 출력(perceived lumen output) 을 변함 없이 유지하기 위해서 청색과 녹색 이미터 및/또는 백색 이미터로 흐르는 전류는 감소할 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 종합 분광분포는 대상 표면의 색의 인지를 강조하도록 선택된다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 종합 분광분포는 대상 표면의 색의 인지를 덜 강조하도록 선택된다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 종합 분광분포는 대상 표면의 제1색의 인지를 강조함과 동시에 대상 표면의 제2색의 인지를 덜 강조하도록 선택된다. 예를 들어, 만약 적색, 녹색, 청색 및 순백색(또는 근백색) 이미터를 포함하는 조명 장치가 토마토를 조명하는데 사용되는 경우를 가정하자. 적색은 토마토의 원숙함을 나타냄과 동시에 보다 매력적이게 만들고 녹색은 토마토가 덜 익었음을 표현할 것이다. 대상 표면인 토마토 껍질 위의 적색의 인지를 강조하고 이와 동시에 토마토 껍질 위의 녹색의 인지를 감소하기 위하여 적색 고체 이미터로 흐르는 전류는 증가될 것이고 녹색 고체 이미터로 흐르는 전류는 감소된다.
본 발명의 일 실시예에서, 대상 표면의 분광반사율에 기초한 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조 하기 위한 (동작을 조절하는 기능이 없는) 조명장치 내부에 있는 고체 이미터들의 동작을 제어하기 위해 적어도 하나의 회로 소자는 미리 조정되거나(pre-arranged) 미리 정해진다.(pre-set) 예를 들어, 적어도 하나의 회로 소자는 멀티 이미터 장치 내부에 하나 이상의 이미터들에 흐르는 전류를 제한하기 위한 하나 이상의 소자들을 포함한다. 조명 장치는 대상 표면의 특정한 색의 인지를 강조하거나 대상 표면의 특정한 색의 인지를 덜 강조하거나 혹은 대상표면의 제1색의 인지를 강조하고 이와 동시에 대상 표면의 제2색의 인지를 덜 강조하기 위한 조절 없이 미리 정해지거나 설치될 수 있다. 상기 실시예에서, 최소한 하나의 회로 소자는 동작 모드나 명령에 대한 프로그래밍과 관련된 설정들; 및/또는 하나이상의 센서들로부터 수신되는 대상 표면의 반사된 분광분포나 분광반사율과 관련된 정보; 및/또는 장치의 동작과 관련된 시간, 온도, 압력, 충격, 전압; 및/또는 하나 이상의 센서로부터 수신하는 전류에 대한 정보;를 저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있다. 상기 실시예에서, 적어도 하나의 회로 소자는 하나 이상의 미리 정의되거나 사용자에 의해서 정의된 명령 집합을 실행하기 위해 구성된 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 대상 표면의 분광반사율에 기초하여 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하기 위한 조명 장치 내부에 있는 고체 이미터들의 작동을 조절하기 위한 입력을 받기 위해서 적어도 하나의 회로 소자가 구성된다. 입력들은 하나의 이미터 또는 다수의 이미터들의 동작의 조정을 허가하기 위한 아날로그 변수 저항들이나 그와 비슷한 연속적인 변수 입력일 수 있다. 또는 입력들은 고체 이미터들이 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하기 위해 선택된 종합 분광분포를 출력하도록, 하나 이상의 다른 미리 정의된 동작 설정들 또는 상태의 선택을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 사용자 입력 소자(a user input element)는 수동적으로 사용할 수 있는 적어도 하나의 버튼, 다이얼, 슬라이더, 또는 스위치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 사용자 입력 소자는 벽에 부착된(mounted) 터치 스크린, 개인용 컴퓨터, 스마트폰, 개인용 데이터 어시스턴트 등과 같은 전기적 장치 인터페이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 사용자 입력 소자는 하나 이상의 각각의 이미터들의 동작을 조절하거나 하나 이상의 미리 정해진 동작 설정을 선택하여, 대상 표면의 적어도 하나의 색의 인지에 대한 강조 및/또는 덜 강조의 변경을 유발하는 관련된 무선 전달장치(도시되지 않음)로부터 입력 신호를 수신하기에 적합한 무선 리시버를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 조명 장치는 대상 표면의 적어도 하나의 색의 인지를 강조 및/또는 덜 강조 하기 위해 선택된 종합 분광분포를 출력하도록 하는 미리 정해진 서로 다른 동작 설정들 혹은 상태들을 포함할 수 있다. 그리고 상기 설정들 또는 상기 상태들 사이를 스위칭 혹은 싸이클링 하는 것은 미리 정해진 스위칭 패턴, 주기, 또는 사용자에 의해 프로그램 가능한 시퀀스에 따라 연속적이거나 상당히 연속적인 기초 위에서 자동적으로 발생할 수 있다. 자동 스위칭은 규칙적인 패턴 안에서 하나 이상의 색들의 상당히 연속적인 변화, 혹은 무작위이거나 어느 정도의 무작위한 패턴 안에서 하나 이상의 색들의 상당히 연속적인 변화 와 같은 미리 정해진 별개의 동작 설정들 사이에서 스위칭 하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 다른 색들을 가지는 이미터들을 포함하는 고체 조명 장치는 대상 표면들의 구체적인 형태들의 조명하기 위한 적어도 하나의 색의 인지를 강조 및/또는 덜 강조 하기 위해서 구체적으로 설계되고 미리 정의된 다수의 동작 상태들 또는 설정들을 포함할 수 있다. 인쇄된 물질, 자연의 물건들, 채색된 예술품, 피부 톤, 자연의 농산물, 구운 요리들, 돌, 나무, 직물, 보석, 장신구, 채색된 금속, 자동차나 이들의 부분집합들 중 어떤 것은 하나 이상의 일치하는 프로그래밍된 동작 상태들을 가질 수 있거나 그렇지 않으면 멀티 이미터 고체 조명 장치 안에 정의된 동작 상태들을 가질 수 있다. 채색되거나 코팅된 표면들의 경우에는, 멀티 이미터 조명 장치의 분광분포는 표면의 지배적인 색으로 최적화되거나 덜 명백한 색을 하이라이트 하기 위해 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 하나 이상의 센서들은 적어도 하나의 회로 소자에 공급되는 하나 이상의 센서들의 출력을 이용하여 대상표면에 의해 반사된 빛의 분광 반사율 및/또는 반사된 분광분포와 같은 특성들을 감지하기 위해 사용될 수 있다. 상기 회로 소자는 대상 표면의 구체적인 타입(types)들을 조명하기 위한 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하기 위한 하나 이상의 동작 설정들을 자동으로 선택하거나 (사용자에 의한 승인을 통해) 추천하기 위한 조명 장치와 관련된다. 상기 센서들은 예를 들어 하나이상의 광도계, 포토다이오드, 노출계, 및 전하 결합 소자 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 멀티 이미터 조명 장치와 관련된 하나 이상의 LED들은 대상 표면에 의해 반사된 빛의 하나 이상의 특성을 감지하기 위한 포토다이오드처럼 작동할 수 있다.
미리 정의된 동작 상태들의 선택 및/또는 스테이터스(status)는 사용자가 하나 이상의 사용자가 감지할 수 있는 출력을 통해 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 고체 조명 장치는 다른 동작 모드들의 선택과 일치하는 하나 이상의 발신음들(beeps) 혹은 톤들(tones)을 출력하기에 적합한 가청음 제너레이터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 고체 조명 장치는 장치의 동작 모드나 동작 스테이터스를 확인하기에 알맞은 가청 스피치(speech)를 출력하기에 적합한 스피치 제너레이터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 고체 조명 장치는 주된 조명 도구(primary lighting utility)에 배열되어 있는 이미터들로부터 분리된 하나 이상의 표시등처럼 시각으로 인지할 수 있는 스테이터스 확인 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 고체 이미터들을 이용한 하나 이상의 이미터들은 고체 조명 장치의 동작 모드나 동작 스테이터스를 확인하기 위한 동작 모드의 선택을 기반으로 미리 정의된 시퀀스(sequence) 안에서 일시적으로 번쩍이거나 밝게 하거나 어둡게 할 수 있도록 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 청각적 혹은 시각적으로 인지 가능한 스테이터스 확인 소자의 동작은 사용자 입력 소자를 통해서 사용자에 의해 선택적으로 가능하게 되거나 가능하지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 다수의 고체 이미터들은 공동의 이미터 패키지 안에 배치될 수 있다. 이미터 패키지는 (a) 고체 이미터에 흐르는 전류를 공급하기 위해 배열된 다수의 전도성 납(lead)를 포함하는 공동의 리드 프레임(lead frame), (b) 고체 이미터를 보조하기 위해 구조적으로 배열된 공동의 기질(substrate), (c) 다수의 고체 이미터들의 각 이미터가 방출하는 빛을 반사하기 위해 배열된 공동의 리플렉터(reflector) 중에서 바람직하게는 적어도 하나, 보다 바람직하게는 적어도 둘, 그리고 더욱 바람직하게는 (a)에서 (c)에 이르는 세 개 형상 모두를 포함할 수 있다. 단일의 패키지 안에 다른 색을 가지는 이미터들을 두는 것은 다른 색의 소스를 가깝게 둠으로써 색의 혼합을 강화할 수 있다.
임의의 바람직한 파장들과 파장 영역의 고체 이미터들은 본 발명의 다양한 실시예에서 활용될 수 있다. 이미터들은 하나 이상의 순백색 이미터들 또는 근백색 이미터들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 순백색 이미터는 하나 이상의 청색 LED들 및 황색 인광물질의 결합, 및/또는 하나 이상의 자외선 LED들 및 적색, 녹색, 청색 인광물질의 결합으로 구성될 수 있다. 상기 근백색 이미터는 LED들 및 인광물질의 청색이동된 황색(blue-shifted yellow) 결합으로 구성될 수 있다. 적어도 하나의 순백색 이미터들 및/또는 근백색 이미터들을 이용한 결합이건 아니건 간에, 이미터들은 대체로 적색(principally red), 대체로 청색(principally blue), 대체로 녹색(principally greed), 대체로 청록색(principally cyan), 및 대체로 황색 및/또는 호박색(principally yellow and/or amber)과 같은 이미터들을 하나 이상(바람직하게는 다수) 더 포함할 수 있다. 앞서 말한 색들이나 색의 범위에서 다른 색깔들을 갖는 이미터들은 바람직하게는 (바람직하게는 적어도 둘, 더 바람직하게는 적어도 셋, 더 바람직하게는 적어도 넷, 더 바람직하게는 적어도 다섯) 단일의 조명 장치에 제공될 수 있다.
본 명세서에서 고체 이미터에 사용된 대체로 적색(principally red) 이라는 용어는 바람직하게는 약 590nm 부터 약 680nm, 더 바람직하게는 약 595nm 부터 약 675nm, 보다 바람직하게는 약 600nm 부터 670nm, 그리고 더욱더 바람직하게는 약 610nm 부터 약 660nm의 파장 영역 안에서 이미터의 출력이 지배적이거나(dominant) 출력이 피크인 것을 의미한다.
본 명세서에서 고체 이미터에 사용된 대체로 청색(principally blue) 이라는 용어는 바람직하게는 약 400nm 부터 약 480nm, 더 바람직하게는 약 405nm 부터 약 475nm, 보다 바람직하게는 약 410nm 부터 470nm, 그리고 더욱더 바람직하게는 약 420nm 부터 약 460nm의 파장 영역 안에서 이미터의 출력이 지배적이거나(dominant) 출력이 피크인 것을 의미한다.
본 명세서에서 고체 이미터에 사용된 대체로 녹색(principally green) 이라는 용어는 바람직하게는 약 510nm 부터 약 575nm, 더 바람직하게는 약 510nm 부터 약 575nm의 파장 영역 안에서 이미터의 출력이 지배적이거나(dominant) 출력이 피크인 것을 의미한다.
본 명세서에서 고체 이미터에 사용된 대체로 청록색(principally cyan) 이라는 용어는 바람직하게는 약 480nm 부터 약 510nm의 파장 영역 안에서 이미터의 출력이 지배적이거나(dominant) 출력이 피크인 것을 의미한다.
본 명세서에서 고체 이미터에 사용된 대체로 황색 및/또는 호박색(principally yellow and/or amber) 이라는 용어는 바람직하게는 약 575nm 초과부터(above) 약 590nm의 파장 영역 안에서 이미터의 출력이 지배적이거나(dominant) 출력이 피크인 것을 의미한다.
많은 예시에서 고체 이미터들 및 발광(lumiphoric)물질들은 대략 20nm보다 짧은 반치폭 파장(full width half maximum wavelength) 스펙트럼들을 갖는 것처럼 상대적으로 좁은 방출 영역 파장(wavelength emission ranges)을 갖는 것으로 인식되어 있다. 그럼에도 불구하고 상기 이미터들과 변환 물질들에 개별적인 색을 부여하는 것은 출력 파장의 피크가 상기 개별적인 색을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 개별적인 이미터들 및 발광 물질은 일반적으로 방출이 최대화되고 지배적이거나 피크인 파장을 가진다. 그러나 개별적인 이미터들 및 발광 물질은 지배적이거나 피크인 파장에 비해 일반적으로 채도와 효율 면에서 상당히 감소된 방출을 다른 파장의 영역에서도 가진다.
본 발명의 일 실시예에서, 단일의 장치 혹은 패키지, 혹은 그 대신에 다른 원색을 갖는 고체 이미터의 다른 그룹들에 있는 고체 이미터들 중 각 이미터로 흐르는 전류는 독립적으로 제어될 수 있다. 다른 원색을 갖는 다른 고체 이미터로 흐르는 전류의 독립적인 제어는 사용자로 하여금 광속(luminous flux)을 조절하는 것뿐만 아니라 출력색을 조절 또는 조율하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 적어도 하나의 전류 조절기(current adjuster)는 전류를 조절하기 위하여 각각의 고체 이미터나 고체 이미터들의 다른 그룹에 직접적으로 연결되거나 스위칭 가능하게 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 바람직한 광속 및/또는 출력 색을 제공하기 위하여 다른 고체 이미터로 전류가 공급되는 동안, 고체 이미터들 중 하나 이상의 고체 이미터는 비활성화 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 다른 원색의 이미터들의 숫자 및/또는 크기는 바람직한 광속 및/또는 출력 색을 제공하기 위해 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 고체 이미터 패키지의 종합 방출을 조정하기 위해 앞서 말한 방법들 중 어떤 하나이상의 방법은 추가적인 이점을 위해 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 본 명세서에서 설명한 패키지나 장치 내부에 다른 원색의 고체 이미터들은 도 7의 흑체의 궤적을 나타내는 선의 800 nm 코너로부터 나오는 구부러진 선에서 보여진 것처럼 CIE 색도도 위에 그려진 흑체의 궤적을 따르거나 그 근처에 있는 하나 이상의 포인트들을 삼각형으로 나누기 위해 동작적으로 조절되거나 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 선행하는 하나 이상의 포인트들은 1931 CIE 색도도 상 흑체 궤적 위에 적어도 한 포인트로 된 열 개의 MacAdam 타원들 내부에 존재할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 고체 이미터들은 다른 파장에서 방사 출력이 피크인 같은 원색(예를 들어, 대체로 적색, 대체로 청색, 대체로 청록색, 대체로 황색 및/또는 대체로 호박색)의 멀티 이미터들을 포함할 수 있다. 상기 같은 원색의 이미터들은 다른 파장에서 출력 방출이 피크를 가질 수 있는데, 어떤 경우에는 피크인 파장의 차이가 바람직하게는 적어도 약 2 nm, 더 바람직하게는 적어도 약 4 nm, 보다 바람직하게는 적어도 약 8 nm, 보다 더 바람직하게는 적어도 약 15 nm, 그보다 더 바람직하게는 적어도 30 nm, 그보다 더욱더 바람직하게는 약 40 nm 일 수 있다. 예를 들어, 두 개의 대체로 적색 LED들은 약 640 nm 의 파장에서 방출이 피크인 제1 적색 이미터와 640 nm의 적색 LED와 상대적으로 35 nm의 차이를 나타내는 약 605 nm 의 파장에서 방출이 피크인 제2 포틀랜드 오렌지(Portland orange)색 LED를 포함할 수 있고 두 개의 대체로 녹색 LED들은 약 525 nm 의 파장에서 방출이 피크인 제1 녹색 이미터와 약 560 nm 의 파장에서 방출이 피크인 제2 녹색 LED를 포함할 수 있으며, 두 개의 대체로 청색 LED들은 약 450 nm 의 파장에서 방출이 피크인 제1 청색 이미터와 약 460 nm 의 파장에서 방출이 피크인 제2 청색 LED를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 각 이미터로 흐르는 전류는 독립적으로 제어 가능하다. 다른 피크 파장을 갖는 같은 원색 내부의 다수 이미터의 사용은 강화된 색 제어 능력을 제공할 수 있고, 종합 방출 스펙트럼의 폭을 강화할 수 있다. 다른 원색의 다수 이미터들은 (임의적으로 하나 이상의 다른 원색 중 어떤 것의 내부에 다수 이미터들을 포함할 수 있음) 하나 이상의 인광물질과 고체 이미터의 조합으로 구현된 하나 이상의 순백색 혹은 근백색 이미터들의 결합으로 제공 될 수 있다. 다수의 고체 이미터들의 개별 고체 이미터로 흐르는 전류의 독립적인 제어는 다수의 이미터들의 균형과 색조의 조절을 가능하게 한다.
본 발명의 어떤 실시예에서, 멀티 이미터 장치 또는 패키지의 개별 고체 이미터는 가시광선 영역에서의 방출로 주로 특징 지워진다. 본 명세서에서 개시된 것처럼 고체 이미터 장치들 또는 패키지들의 다양한 실시예에는 자외선 스펙트럼에서 방사 출력이 피크인 어떤 고체 이미터에 대한 것은 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 적어도 하나의 고체 이미터는 상기 적어도 하나의 고체 이미터와 상호작용하기에 적합하고 관련된 필터링 소자를 가질 수 있다. 상기 필터링 소자는 이미터(들)에 의해 특정한 스펙트럼 내용 출력을 약화시킨다. 상기 필터링 소자는 같은 “필터링가능한” 이미터들을 만들기 위해 단일의 고체 이미터나 다수의 고체 이미터들과 관련될 수 있다. 필터링 소자는 하나 이상의 고체 이미터들 위에(over) 등각으로 코팅될 수 있다. 필터는 필름의 형태로 적용될 수 있고, 혹은 바인더, 접착제 또는 봉합제 같은 중간물질 안에 분사된 파티클들로 조합될 수 있다. 필터링 소자의 두께 및/또는 농도(concentration)는 필터링의 정도 및/또는 필터링의 효과를 달리하기 위한 개별적인 고체 이미터들에 대하여 다양해질 수 있다. 필터링 소자는 수동적으로 혹은 능동적으로 제어될 수 있다. 능동 필터링 소자의 한 예는 액정 소자를 포함한다. 전압은 액정의 정렬에 선택적으로 영향을 줄 수 있도록 액정에 공급되고, 그로 인해 필터링 유틸리티가 증가 또는 감소된다. 능동 필터링 소자는 하나 이상의 이미터들 위에 부착(on) 혹은 위로(over) 필름처럼 쌓일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 능동 필터링 소자는 이미터에 의한 필터링 소자의 전도열을 줄이기 위하여 하나 이상의 이미터들을 공간적으로 분리되거나 원격으로 위치되도록 할 수 있다. 원격으로 위치된 필터링 소자는 연관된 고체 이미터와 열에 의해 거의 연결되지 않을 수 있다. 필터링 소자의 원격 대체는 다른 원색들의 이미터들의 방출간 혼합을 증진하는 효과가 있을 수 있다. 다양한 실시예에서 고체 이미터와 원격으로 위치한 필터링 소자간의 거리는 바람직하게는 대략 0.5mm, 더 바람직하게는 대략 1.0mm, 보다 더 바람직하게는 대략 1.5 mm일 수 있다.
수동 필터링 소자는 상기 필터링 소자가 전혀 없는 유사한 색이나 색상 고리상 반대 색의 이미터와 짝을 이루는 색의 고체 이미터 위에 제공될 수 있다. 필터링된 이미터와 필터링 되지 않은 이미터의 선택적인 동작은 필터에 의해 영향을 받는 특정한 색의 인지를 강조 또는 덜 강조할 수 있다. 예를 들어, 녹색 파장의 전달을 약화시키기에 적합한 필터를 가진 이미터는 대상 표면에서 녹색의 인지를 선택적으로 덜 강조하도록 선택적으로 활성화 될 수 있다. 자홍색(magenta) 이미터 또는 청색 과 적색의 조합으로 된 이미터는 대상 표면의 녹색의 인지에 영향을 주도록 부가적이나 대신하여 활성화 될 수 있다.
필터들과 고체 이미터들의 조합을 이용한 발광체(lumiphor)의 추가적인 예는 미국 공개 특허 제 2008/0130265호 에 개시되어 있다. 본 발명은 상기 특허 출원 명세서 기재를 모두 포함한다. 상기 공개 특허는 고체 이미터를 이용한 광 필터의 사용에 대해서 개시하고 있고, 광 이미터에 의해 방출되는 최소한의 빛의 부분은 필터에 접촉하고, 최소한의 빛의 부분은 필터를 통과한다. 발광체는 경우에 따라 고체 이미터와 필터의 조합으로 제공될 수 있다. 고체 이미터에 의해 방출된 적어도 일부의 빛은 빛을 방출하는 것에 반응하여 발광체에 의해 흡수되고, 발광체에 의해 방출된 빛 중 필터로 향한 적어도 일부의 빛은 필터에 의해 반사될 수 있다. 조명 장치는 발광체를 포함한 고체 조명 이미터 및 필터링 소자를 더 포함할 수 있다. 상기 필터링 소자는 상기 광 이미터에 의해 방출된 빛의 적어도 제1부분을 통과시키도록 하고 발광체의 자극에 기초하여 발광체에 의해 방출된 빛의 제2부분을 반사한다.
본 발명의 어떤 실시예에서, 본 명세서에서 개시된 것과 같은 고체 이미터들은 인광물질, 신틸레이터(scintillator), 발광 잉크 들과 같은 하나 이상의 발광 물질과 관련될 수 있다. 상기 발광 물질은 입력 파장 영역의 빛을 수신하고 이에 응답하여 원했던 다양한 색들(순백색으로 인지될 수 있는 색들의 조합을 포함)의 다른 피크 파장 또는 파장 영역의 빛을 재 방출하는 것을 발생시킬 수 있다. 발광 물질은 더 높은 피크 파장 스펙트럼 또는 더 낮은 피크 파장 스펙트럼을 각각 내보내는 것처럼 업-컨버팅(up-converting) 기능 또는 다운-컨버팅(down-converting) 기능을 제공할 수 있다. 고체 이미터 패키지들 안에 발광 물질을 포함하는 것은 봉합재에 상기 물질을 더하거나, 렌즈에 상기 물질을 더하거나, 혹은 하나 이상의 LED들 위에 직접 상기 물질을 코팅하여 이루어질 수 있다. 발광 물질들은 하나 이상의 개별적인 고체 이미터 위에 등각으로 코팅될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 다른 고체 이미터 혹은 다른 고체 이미터들의 그룹에 비해 개별적인 고체 이미터나 고체 이미터들의 그룹에는 발광물질의 코팅을 더 두껍게 하는 것 및/또는 발광 물질의 농도를 더 진하게 하는 것이 적용될 수 있다. 광선 분색기(Dispersers), 분산된 물질들(scattering materials), 및/또는 굴절률 정합제(index matching materials)과 같은 다른 물질들은 봉합재에 포함되거나 발광 물질들과 결합될 수도 아닐 수도 있다. 분광기(collimator)를 포함하지만 분광기로만 제한되지 않는 다양한 시각적 요소들은 본 발명의 실시예들에 따라 고체 이미터 패키지에 제공 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 적어도 하나의 발광 물질은 고체 이미터로부터 공간적으로 분리되어 원격으로 위치될 수 있다. 중간물질 및/또는 빈 공간에 의해 고체 이미터로부터 발광 물질을 분리함으로써 적어도 하나의 발광 물질을 원격배치 할 수 있다. 원격으로 위치한 발광 물질은 관련된 고체 이미터와 열에 의한 결합은 거의 없게 된다. 발광 물질의 원격 배치는 다른 원색 이미터들의 방출을 혼합하는 것을 증진시키는 이득이 있다. 다양한 실시예들에서, 고체 이미터와 원격으로 위치된 인광물질(들) 간의 거리는 바람직하게는 약 0.5mm, 더 바람직하게는 약 1.0mm, 보다 더 바람직하게는 약 1.5mm 정도이다.
관련된 발광 물질을 갖는 고체 이미터로부터의 방출은 즉각 반응하여 다른 파장으로 전환하기 위해 발광체에 의해 완전히 흡수되거나 부분적으로 흡수된다. 그 결과, 고체 이미터와 발광체의 조합에서는 (바람직하게는 가시광선 영역에서 각각의 색의 피크를 갖는) 한 색의 피크 또는 두 색의 피크들을 방출하는데 적합할 수 있다.
하나 이상의 발광 물질들은 (예를 들어, 하나 이상의 제1발광체 및 하나 이상의 제2발광체) 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있다. 적어도 하나의 제1발광체 및 적어도 하나의 제2발광체 각각은 개별적으로 인광물질을 포함하거나, 필수로 하여 구성되거나, 구성될 수 있다. 각 발광 물질은, 원한다면, 에폭시, 실리콘, 유리, 또는 어떤 다른 적합한 물질로 만든 하나 이상의 고 전도성(투명 혹은 상당히 투명하거나 약간 분산된) 바인더들을 더 포함하거나, 필수로 하여 구성되거나, 구성될 수 있다. 예를 들어, 만약 발광 물질이 하나 이상의 바인더들을 포함한다면, 하나 이상의 인광물질들은 하나 이상의 바인더들 내부로 분산될 수 있다. 일반적으로, 발광체가 더 두꺼워 질수록, 인광물질의 무게 비율(weight percentage)은 낮아질 수 있다. 발광체의 전체적인 두께에 의지하는 인광물질의 무게 비율은 일반적으로 0.1 무게비율로부터 100 무게비율 사이에 어떤 값을 가진다.
본 발명의 일 실시예에서, 적어도 하나의 발광 물질은 적어도 하나의 고체 이미터와 상호작용하고, 하나 이상의 고체 이미터들로부터 적어도 몇몇 입사 방출을 다른 피크 파장이나 파장 영역의 방출로 출력하도록 전환하기 위해 배치된다. 적어도 하나 이상의 발광 물질의 피크 파장과 적어도 하나 이상의 연관된 고체 이미터 간 거리는 바람직하게는 적어도 약 10nm, 더 바람직하게는 약 20nm, 더욱더 바람직하게는 약 30nm, 보다 더 바람직하게는 약 40nm, 그 보다 더 바람직하게는 약 50nm이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에서 따르는 고체 조명 이미터 패키지(50)은 공동의 서브마운트(14)와 공동의 리드프레임(11) 위로(위에 부착되어 혹은 인접하여) 배열된 다수의(예를 들어 4개) 독립적인 제어 가능한 고체 이미터들(12A-12D)를 포함할 수 있다. 도 3에서는 비록 4개의 고체 이미터들(12A-12D)만 도시하고 있으나, 단일의 패키지에 구현될 수 있는 고체 이미터들의 어떤 바람직한 숫자(예를 들어, 2, 3, 5, 6, 또는 그 이상)로 이해되어야 한다. 패키지(50)는 리드프레임(11) 주변을 혹은 적어도 부분적으로 리드프레임(11)을 둘러싼 몰드 패키지 바디(10)와 패키지(50)의 중심 지역 위에 마운트 된 렌즈(20)를 포함할 수 있다. 비록 렌즈(20)는 도면에서 상당히 반구형으로 보여지나, 다른 렌즈 모양도 사용될 수 있다. 서브마운트(14)와 와이어 본드(18) 위 또는 위쪽에 제공되는 전도성 트레이스(conductive trace)(19)는 이미터들(12A-12D)와 패키지 바디(10)의 사이드로부터 연장된 전기 납들(electrical leads)(15A-15D, 16A-16D) 사이에 전기적 전도성 경로를 제공한다. 이중 와이어 본드(18)는 전선의 열을 감소시키고 전류의 분배를 용이하게 하는데 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 패키지 바디(10)의 반대쪽에 서로 반대 극성의(예를 들어, 양극, 음극) 납들(15A-15D, 16A-16D)이 배열되고, 이를 통해 상기 리드프레임을 직렬로 사용하여 패키지들을 연결하는 것을 용이하게 해준다. 레지스트레이션 특징(registration features) 또는 몰딩 디프레션(molding depression)(8A-8D)은 패키지 바디(10)의 코너에 인접하여 제공될 수 있다. 주변부 리플렉터(21)는 렌즈(20) 아래에 제공될 수 있다. 혼합기(mixer), 디퓨저(diffuser) 등과 같은 다양한 선택적인 형상들 중 임의의 것은 렌즈(20)대신 혹은 렌즈(20)에 더하여 제공될 수 있다.
상기 패키지(50)는 납들(15A-15D, 16A-16D)과 그것에 따르는 크림핑/트리밍(crimping/trimming) 을 포함하여 7.0mm X 9.0mm 의 길이와 폭을 가질 수 있다. 하나로 구성된 패키지에 배치된 4개의 이미터들(12A-12D)의 각 이미터는 적어도 하나의 인접한 이미터로부터 약 1.0mm미만, 바람직하게는 약 0.5mm미만의 측면 옆모서리 간격을 갖도록 배열될 수 있다. 그처럼 근접한 측면 간격은 포인트 소스(point source)가깝게 하기 위해 바람직하고, 그렇게 함으로써 다른 색들의 다수 이미터들이 동시에 작동될 때 별개의 색의 근원(color source)의 인지를 최소화할 수 있다. 그래서 색 혼합(color mixture) 및 어둠 감소(shadow reduction)를 증진시킨다. 각 고체 이미터(12A-12D)는 1.0mm2의 상부 방출 표면(전면상의) 지역을 가질 수 있다. 4개의 고체 이미터(12A-12D)가 있을 때, 대략 63mm2의 전체 전면 패키지 지역에서 고체 이미터 상부 방출 표면 또는 전면 지역의 비율은 대략 4/63 혹은 6.3%이다.
본 발명의 다른 실시예에서, 하나 이상의 이미터들은 적어도 대략 1.4mm2의 상부 방출 표면(전면상의)을 가질 수 있다; 약 64mm2 의 동일한 전반적인 전면 패키지 지역 안에 이러한 4개의 이미터들이 존재한다고 가정했을 때, 전체 전면 패키지 지역에서 고체 이미터 상부 방출 표면 또는 전면 지역의 비율은 적어도 대략 5.6/63 또는 적어도 대략 8.9%이다. 비슷한 실시예에서, 내장된(integral) 리드프레임을 가지고 선택적으로 내장된 ESD 장치들을 포함하는 다수 이미터 패키지들은 전체 상부 표면 패키지 지역(전면상의)에서 고체 이미터 상부 표면 지역의 비율은 바람직하게는 적어도 대략 4%, 더 바람직하게는 적어도 대략 5%, 더욱더 바람직하게는 대략 6%, 보다 더 바람직하게는 대략 7%, 보다 더욱더 바람직하게는 대략 8%, 이보다 더 바람직하게는 대략 9%, 이보다 더욱더 바람직하게는 대략 10%인 것으로 특징지워진다. 본 명세서에서 설명한 것과 같은 멀티 이미터 패키지 안에는, 적어도 하나 또는 각 다른 색 고체 이미터(예를 들어, 적색 및 청색, 선택적으로 적어도 하나의 추가 이미터로 인해 보충되는) 또는 다른 고체 이미터/발광체 조합(예를 들어, 청색 이미터/황색 인광물질 조합) 은 바람직하게는 전체 패키지 상부 전면 지역에서 고체 이미터 상부 표면 지역 또는 전면 지역의 비율이 적어도 대략 1/63(또는 대략 1.6%), 더 바람직하게는 적어도 대략 1.4/63(또는 대략 2.2%) 일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 패키지는 적어도 하나의 발광체로 변환된(lumiphor-converted) 고체 이미터를 포함하는 다른 원색의 다수의 고체 이미터를 갖도록 설정된다. 상기 발광체로 변환된 고체 상태 이미터는 백색광 또는 어떤 적합한 색의 광 또는 영역을 생산하기 위해서 하나 이상의 다른 고체 이미터들의 방출과 다를 수도 있고, 상당히 유사할 수도 있다.
다른 색을 갖는 다수의 독립적인 제어가능한 고체 이미터들의 존재는 소형 광원들로부터 높은 플럭스(flux)를 갖는 색 변화를 요구하는 어플리케이션을 위한 설계의 융통성을 제공한다. 본 명세서에서 설명한 것과 같은 다수 이미터 패키지의 각 이미터는 요구되는 어플리케이션을 위한 강화된 색 혼합 및 어둠 감소를 제공하기 위하여 바람직하게는 근접하게 배치된다.
본 발명의 일 실시예에서, 오락용 조명은 높은 광속을 갖는 스피닝 컬러(spinning color)를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 색이 변하는 전구는(color changing light bulb) 적어도 하나의 고체 이미터 패키지를 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 본 명세서에서 설명한 것과 같이 다수의 패키지를 포함할 수 있다. 상기 색이 변하는 전구는 R16, MR16, MR16A 및 MR16B 전구타입을 포함하지만 이것들로만 제한되는 것은 아니고 적합한 타입의 다른 전구가 될 수 있다.
본 명세서에서 설명한 것과 같은 이미터 패키지들은 광 혼합 소자 및/또는 다양한 타입의 조명 장치들과 관련되거나 집적될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 이미터 패키지의 스펙트럼은 발광 물질을(예를 들어, 발광 필름) 공간적으로 분리하여 포함하는 것에 의해 이동된다. 미국 공개 특허 제 2007/0170447 호 Negley는 이에 대하여 개시하고 있다. 본 발명은 상기 특허 출원 명세서 기재를 모두 포함한다. 제1 및 제2발광체(예를 들어, 발광 필름, 발광 코팅 및/또는 발광 디스퍼션(dispersions)는 서로로부터 간격을 두고 있다. 바람직하게는 적어도 하나의 제2발광체는 적어도 하나의 고체 이미터에 관한 적어도 하나의 제1발광체의 외부나 상기 제1발광체로부터 떨어져서 간격을 두고 위치한다. 그러한 이동은 바람직하게는 향상된 연색 평가 지수를 이용한 조합된 방출을 제공하도록 이루어진다. 서로 떨어져 위치한 발광체의 존재는 다른 색들을 방출하기 위해 배열한 다수의 고체 이미터들을 포함하는 이미터 패키지들의 사용으로 얻는 이득처럼, 분별되는 색들의 동시 방출의 인지를 최소화 하기 위해서 강화된 색 혼합을 제공할 수 있다. 본 명세서에서 설명한 것과 같은 고체 이미터 패키지들(50, 50’)은 앞서 언급한 Negley 의 미국 공개 특허 제 2007/017447호 에서 개시하고 있는 하나 이상의 형상 중 하나와 조합될 수 있다.
본 발명의 어떤 실시예에서, 미국 공개 특허 제2008/0308825호 Chakraborty에서 개시하고 있는 것처럼, 본 명세서에서 설명한 것과 같은 패키지들(50, 50’)은 그룹 이미터들 및/또는 개별적인 이미터들에 비해 불규칙한(non-uniform) 배치로 배열된 빛 산란 물질들을 사용하여 강화 및/또는 조율 될 수 있다. 앞서 언급한 것처럼, 포인트 소스(point source)를 가깝게 하기 위해 서로 가까운 곳에 있는 다른 색을 갖는 이미터들을 위치하는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 다른 색을 갖는 이미터들이 동시에 작동될 때 별개의 색 근원의 인지를 최소화할 수 있다. 본 명세서에서 설명한 도 3의 이미터들(12A-12D)같은 다른 색의 이미터들(또는 이미터들 및 이미터/인광물질 조합)을 포함하는 이미터 패키지들은 보는 사람이 직접 패키지를 마주하였을 때(예를 들어, 패키지 바디(10)의 위쪽 표면에 상당히 직각으로 볼 때), 순백색 또는 원하는 혼합색으로 인지되는 빛을 발생하기 위한 조합으로 작동될 수 있다. 그러나 보는 사람이 측면에서 바라보거나(예를 들어, 패키지 바디(10) 의 상부 표면에 상당히 평행하게 바라보는 경우) 어떤 각도에서 바라보는 경우 순백색 또는 다른 원하는 혼합색 대신 별개의 색들을 가진 빛이 인지될 수 있다. 패키지 바디(10)의 위쪽 표면에 대해 수직한 방향의 이미터들로부터 발산되는 빛은 감소된 농도(예를 들어, 낮은 농도 혹은 제로 농도)의 분산된 소자들 또는 다른 타입의 분산된 소자들과 상호작용 하는 것에 반해, 패키지 바디(10)의 위쪽 표면에 대해 직각으로 방출되는 빛의 밀도를 과도하게 줄이지 않고 별개의 색을 가진 빛이 인지되는 효과를 극복하기 위해서 하나 이상의 분산된 소자(scattering elements)(예를 들어, 봉합재 안에 흩어진 분산된 소자)는 빛과 상호작용 하도록 배열될 수 있다.
개별적으로 제어가능한 고체 이미터들은 전류의 어떤 적절한 레벨을 이용하여 작동한다.
본 발명의 일 실시예에서, 각 이미터들은 적어도 대략 700mA까지의 전류로 작동되는데 적합할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 350mA, 700mA 또는 그 이상의 전류는 고체 이미터 패키지 내부에 각 이미터에 공급될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 본 명세서에서 설명한 것과 같은 다른 원색들을 갖는 이미터들을 포함하는 빛 방출 패키지(light emission package)는 바람직하게는 적어도 대략 300lm, 더 바람직하게는 적어도 대략 350lm, 보다 더 바람직하게는 적어도 대략 400lm 의 전체 출력을 가진다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 본 명세서에서 설명한 것과 같은 고체 이미터 패키지는 적어도 대략 80의 CRI를 가진다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 본 명세서에서 설명한 것과 같은 고체 이미터 패키지는 적어도 대략 25 lm/W의 효율을 가진다.
계속해서 도 3을 참조하면, 리드 프레임(11)은 바람직하게는 금속과 같은 열 전도성 물질을 포함할 수 있다. 그리고 리드프레임(11)은 바람직하게는 전기적으로 활성화되거나 활성화되지 않는 히트싱크로 정의된다. 서브마운트(14)는 열전도성이지만 전기적으로 절연된 알루미늄 나이트라이드나 세라믹 등과 같은 물질을 포함할 수 있다. 서브마운트(14)는 열 전도성 페이스트(paste)의 사용을 포함하는 어떤 종래의 방법을 사용하여 리드프레임(11)에 부착될 수 있다. 앞서 언급한 서브마운트, 트레이스(19), 및 와이어본드(18)에 주어진 전기적으로 절연된 특성은 고체 이미터들(12A-12D)로부터 고체 이미터들(12A-12D)로 향하는 전기 전도성 경로를 만들기 위해 제공될 수 있다.
제너 다이오드(zener diode)와 같은 정전방전(ESD) 장치들(13A-13D) 또는 이를 대신하여 세라믹 커패시터, 과전압 억제(TVS) 다이오드, 멀티레이어 배리스터(MLV), 및/또는 쇼트키 다이오드(Schottky diodes)와 같은 ESD 장치들은 패키지(50)에 내장되고, 해로운 정전기로부터 고체 이미터(12A-12D)를 보호하기 위해 서브마운트(14) 위쪽에 배치 된다.
본 발명의 도면에서 보여지는 실시예에서, 각 고체 이미터(12A-12D)는 연관된 ESD 장치(13A-13D)를 가진다. 예를 들어 만약 다수의 이미터들(12A-12D)이 직렬로 연결되어야만 하는 본 발명의 다른 실시예에서, 장치(50)를 통과하는 각각 분리된 어드레서블 경로(addressable path) 또는 분리된 전도성 경로는 연관된 ESD 장치(13A-13D)를 포함할 수 있다. 각각의 ESD 장치(13A-13D)는 서브마운트(14) 위에 노출될 수 있다.
금속 또는 다른 전도성 슬러그(slug) 같은 열 전도성 히트싱크는 바람직하게는 서브마운트(14) 아래에 제공되고 고체 이미터들(12A-12D)로부터 패키지(50)의 아래쪽으로 열을 확산하기 위해 리드프레임(11)을 통하여 서브마운트(14)와 열적 교류를 한다. 상기 히트싱크는 바람직하게는 전기적으로 활성화하지 않고, 전기적으로 절연된 서브마운트의 사용을 통하여 만들어 질 수 있다. 상기 히트싱크는 완전하게(integrally) 리드프레임(예를 들어, 틈새게이지의 리드프레임의 부분 또는 질량 및/또는 두께를 강화한 리드프레임)을 이용하여 형성되거나, 히트싱크는 어떤 적합한 제조공정에 따라 리드프레임에 근접하게 위치될 수 있다. 만약 서브마운트가 제공된다면, 상기 히트싱크는 바람직하게는 고체 이미터들로부터 발산되는 열의 측면 확산을 강화하기 위한 서브마운트 보다 길거나/길고 넓게 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 이미터들(12A-12B, 및 선택적으로 ESD 장치들(13A-13D))이 리드프레임(11)의 표면 상이나 그 위에 마운트 되면서 서브마운트(14)는 제거될 수 있다. 상기 리드프레임은 전기적으로 활성화 될 수도 있고 활성화 되지 않을 수 있다. 만약 리드프레임의 전부나 부분을 전기적으로 절연시키길 원한다면 상기 리드프레임과 상기 이미터들 사이에 전기적 절연 물질(얇은 필름이나 선택적으로 패턴화된 지역(selectively patterned area))을 배치하고, 상기 이미터들 및/또는 ESD 장치들(13A-13D)에 전기적 연결을 제공하기 위해 전기적 트레이스 및/또는 와이어본드들을 포함할 수 있다. 그 대신에 혹은 부가적으로, 전기적 절연 물질은 상기 리드프레임의 적어도 한 부분과 히트싱크나 슬러그의 전기적 절연을 증진시키기 위한 근본적인 히트싱크나 슬러그사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 선택적으로 ESD 장치들을 가진 고체 이미터들은 히트싱크나 슬러그 표면상이나 그 위에 마운트 될 수 있다. 상기 히트싱크나 슬러그는 전기적으로 활성화 될 수 있고, 임의적으로 상기 히트싱크나 상기 슬러그 아래에 배치된 전기적 절연 물질에 마운트 된 장치를 위한 아래쪽 접촉처럼 사용될 수 있다. 그 대신에 혹은 부가적으로, 전기적 절연 물질은 앞서 언급된 상기 히트싱크와 배치된 상기 이미터들 사이에 혹은 상기 슬러그와 배치된 상기 이미터들 사이에 선택적으로 패턴화되거나 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 이미터들(12A-12D)는 백색광을 방출하기 위해 대체적으로 적색 LED(12D), 인광물질을 결여한 대체적으로 청색 LED(12B), 대체적으로 녹색 LED(12C), 및 연관된 황색(또는 다른) 인광물질을 갖는(청색 LED(12A)/황색 인광물질의 조합으로 된) 다른 대체적으로 청색 LED(12A) 를 포함할 수 있다. 각각의 고체 이미터(12A-12D)는 납들(leads) 의 다른 쌍들(15A-16A, 15B-16B, 15C-16C, 15D-16D)을 통해 독립적으로 제어가능하다. 상기 패키지(50)는 따라서 어떤 1, 2, 3, 또는 4개의 LED들(12A-12D)과 함께 동작할 수 있다.
비록 상기 이미터들(12A-12D)은 인광물질 같은 발광 물질과 고체 이미터의 구체적인 조합을 구현한 것처럼 설명되어 왔다 하더라도, 본 명세서에 개시된 고체 이미터들과 발광 물질들의 개수는 임의의 바람직한 개수와 색들로 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
도 4a-4d는 도 3과 관련되어 설명된 패키지(50)가 상당히 유사한 이미터 장치 패키지(50’)을 묘사하고 있다. 상기 패키지(50’)는 공동의 서브마운트(14’) 및 공동의 리드프레임(11’)위로 배치된 4개의 고체 이미터들(12A’-12D’)를 포함할 수 있다. 상기 패키지(50’)는 상기 서브마운트(14’) 주위로 몰드 패키지 바디(10’)를 포함할 수 있고 패키지(50’)의 중앙 지역 표면 위로 마운트된 렌즈(20’)를 포함할 수 있다. 상기 서브마운트(14’)의 표면상이나 위에 제공된 전도성 트레이스(19’)는 와이어본드(18’)와 함께 상기 고체 이미터들(12A’-12D’)과 상기 패키지 바디(10’)의 사이드로부터 연장된 전기 납들(15A’-15D’, 16A’-16D’) 사이에 전기적 전도성 경로를 제공한다. 상기 납들(15A’-15D’, 16A’-16D’)은 상기 패키지 바디(10’)의 반대 쪽에 양극 또는 음극과 같이 극성을 달리하여 배열될 수 있다. 레지스트레이션 특징 또는 몰딩 디프레션(8A’-8D’)은 상기 패키지 바디(10’)의 코너들에 인접하여 형성될 수 있다. 주변 반사면(21’)은 상기 렌즈(20’) 아래에 제공될 수 있다. 선택적으로 내장 및/또는 상기 리드프레임(11’) 에 내장되어 형성된 열 전도성 히트싱크 또는 슬러그(17’)는 상기 패키지(50’)의 뒤쪽 사이드를 따라 노출되어 있고, 상기 고체 이미터들(12A’-12D’)로부터 열을 확산하기 위하여 상기 서브마운트(14’)와 열적 교류를 한다. 상기 히트싱크 또는 슬러그(17’)는 바람직하게는 상기 서브마운트(14’)의 전면 지역보다 더 큰 노출된 표면 지역을 가질 수 있다.
고체 이미터들을 포함하는 패키지들의 형상 및 자세한 구성은 로(Loh)의 미국 공개 특허 제 2008/0121921 호 ; 로(Loh)의 미국 공개 특허 제 2008/0012036 호; 로(Loh)의 미국 공개 특허 제 2007/0253209 호 ; 로(Loh)의 미국 특허 제 7,456,499호 등에 개시되어 있다. 본 명세서에서 설명한 것과 같은 고체 이미터 패키지들은 앞서 언급한 로(Loh)의 미국 특허 및 미국 공개특허들 중 어느 하나 이상의 형상들과 조합될 수 있다. 이중 두께 리드프레임 구성; 일반적인 전기 트레이스 패턴들; 및 다양한 구성요소들의 제조(fabrication) 물질 및 방법들을 포함할 수 있으나 이것들로만 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에서, 위에서 언급한 고체 이미터 패키지(50, 50’)는 고체 이미터들에 발광체들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 실시예와 비교하였을 때, 적어도 두 개의 다른 LED들(12A-12D)은 인광물질 같은 다른 발광 물질로 코팅될 수 있다. 그 대신에 다른 색을 갖는 이미터들과 상호작용하기 위해 배치된 다수의 발광 물질들은 결합될 수 있다. 그리고 그러한 결합은 코팅되거나(예를 들어, 등각으로 코팅하는 것) 그렇지 않으면 적어도 둘, 적어도 셋, 또는 적어도 네 개의 고체 이미터들(12A-12D) 위로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 다수의 인광물질들이 하나의 고체 이미터, 두 개의 고체 이미터, 세 개 혹은 그 이상의 고체 이미터와 상호작용하기 위해 배치되면서, 다수의 발광 물질들은 봉합재로 결합 및/또는 렌즈 상에 코팅되거나, 렌즈와 함께 집적될 수 있다. 다수의 발광 물질들 및 다수의 고체 이미터들의 다양한 조합들은 브랜드(Brandes)의 미국 공개 특허 제 2006/0152140호, 메덴도르프(Medendorp)의 미국 공개특허 제 2007/0223219호 에서 개시하고 있다. 본 명세서는 참조된 미국 공개특허의 내용을 모두 포함한다. LED 다이(die) 구성요소들 및 인광물질 종류들 중 적절한 선택에 의하여, 관심 있는 색 온도로의 근사한 접근은 광 방출 장치의 광 출력에서 이루어질 수 있다. 방출 지역이나 정면의 크기 및/또는 다수 이미터 패키지 내부에 노출된 개별적인 이미터들의 숫자는 브랜드(Brandes)의 미국 공개 특허 제 2006/0152140호 에서 개시된 것처럼 다른 색들을 갖는 이미터들 사이에서 퍼포먼스 차이를 적어도 부분적으로 보상하기 위하여 다양해질 수 있다.
본 발명에 의한 장치들은 미국 특허 제 7,213,940호에서 개시된 것처럼 사용될 수 있다. 본 발명은 상기 특허의 출원 명세서 및 공개 공보의 기재를 모두 포함한다. 본 명세서에서 개시된 고체 이미터 패키지를 떠나는 빛의 조합은 어떤 추가적인 빛이 없는 경우에 (0.32, 0.40), (0.36, 0.48), (0.43, 0.45), (0.42, 0.42), (0.36, 0.38) 의 좌표들을 갖는 포인트들에 의해 정의되는 1931 CIE 색도도 상의 어떤 지역 내부에 (x, y) 색 좌표를 갖는 빛의 서브 믹스쳐(sub-mixture)를 생산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 본 명세서에서 개시된 것처럼 다수의 고체 이미터들을 포함하는 램프 또는 전구를 포함할 수 있다. 상기 램프 또는 전구는 종래의 형광등 또는 할로겐 등을 대체할 수 있는 크기 및 모양을 가진다. A19 전구 또는 PAR 38 전구 일 수 있으나 이것들로만 제한되는 것은 아니고 본 명세서에서 개시된 것처럼 동작하기에 적합한 것이면 된다. 본 발명의 구조들 및 방법들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 기술자에 의해 인식될 수 있는 다른 표준 형태의 램프들 및 전구들로 구현되거나 수행될 수 있다. 도 5에 따르면, 고체 램프 또는 고체 전구(100)은 돌출한 바닥 접촉면(119)를 갖는 나삿니가 있는 스크류타입(screw-type) 에디슨 베이스(105) 및 도시하지는 않았으나 종래의 조명 기구의 암소켓(female socket)과 일치하도록 배열되고 분리된 나삿니가 있는 접촉면(120)을 포함할 수 있고 분리된 나삿니가 있는 접촉면(120)은 바닥 접촉면(119)에 달려 있다. 고성능의 고체 이미터의 열배출 관점에서 보면, 전구(100)으로부터의 열 전달은 도시되지 않은 하나 이상의 핀들 또는 열 전달을 증진시키기에 적합한 다른 구조들에 의해 강화될 수 있다. 다수의 LED들(111-115)은 반사하는 내부표면(122)을 가진 리플렉터(121)에 의해 형성된 공간(124) 내부에 있는 기질(substrate,110) 또는 다른 표면 위에 설치된다. 도 5에서 보여지는 것처럼, 상기 LED들(111-115)은 서로 크기가 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 보다 큰 이미터(111)은 순백색 LED 또는 근백색 LED를 포함하고, 비백색 이미터들(non-white emitters)은 작은 크기의 LED들(112-115)로 구현될 수 있다. 렌즈(125)는 리플렉터 공간(124)의 일단 위로 배치된다. 파팅 물질(potting material) 또는 밀폐제(116)는 상기 LED들(111-115) 근처에 배치될 수 있다. 도시되지는 않았으나 짝을 이루는 전기적 소켓 안으로 전구(100)가 삽입 되자마자, 전원이 상기 접촉면(119, 120) 및 관련된 내부 컨덕터들(119A, 120A)를 통해서 전구(100)으로 공급된다. 적어도 하나의 회로 소자(130)는 상기 컨덕터들(119A, 120A)로부터 전원을 공급받고, 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하기 위해 선택된 종합 분광분포를 출력하기 위한 상기 LED 이미터들(111-115)의 작동을 제어한다. 상기 적어도 하나의 회로 소자(130)은 바람직하게는 밸러스트(ballast)를 포함할 수 있다. 사용자 입력 소자(135)는 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지의 강조 및/또는 덜 강조하는 것의 변화를 허용하기 위해 상기 회로 소자(130)과 동작적으로 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 사용자 입력 소자(135)는 적어도 하나의 수동으로 동작하는 버튼, 다이얼, 슬라이더, 또는 스위치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 사용자 입력 소자(135)는 하나 이상의 이미터들의 동작을 개별적으로 조절함에 의하거나 본 명세서의 앞에서 설명한 것처럼 하나 이상의 미리 정해진 동작 설정들의 선택에 의하여, 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지의 강조 및/또는 덜 강조하는 것의 변화를 유발하기 위해서 도시되지는 않았지만 관련된 무선 트랜스미터로부터 입력 신호를 수신하기에 적합한 무선 리시버를 포함할 수 있다.
비록 도 5에서 보여지는 상기 전구는 다수의 개별적인 LED들(111-115)를 포함하지만, 앞서 언급한 상기 패키지들(50, 50’)와 같은 하나 이상의 멀티 이미터 패키지들은 개별적인 LED들을 대신할 수 있는 것으로 인식되어야 한다. 다수의 멀티 이미터 패키지들은 병렬로 또는 직렬로 연결될 수 있고 함께 또는 각자 제어될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템(201) 내부의 멀티 이미터 조명 장치(200)의 다양한 구성요소간 연결을 보여주는 구조 다이어그램을 나타낸다. 상기 조명 시스템(201)은 인터페이스(220)를 통해 전력원(202)과 동작적으로 연결된 조명 장치(200)을 포함할 수 있다. 상기 인터페이스(220)는 소켓이나 플러그와 연관될 수 있는 것과 같은 하나 이상의 전기적 접촉면을 의미한다. 하나 이상의 회로 소자(230)은 상기 파워 인터페이스(220)로부터 전력을 받고, 지역 사용자 입력 소자(235) 및/또는 관련된 무선 트랜스미터(238)로부터 신호들을 수신하기 위해 배열된 무선 리시버(237)로부터 사용자 입력 명령들을 수신한다. 메모리 및/또는 마이크로프로세서를 포함할 수 있는 상기 적어도 하나의 회로 소자(230)은 고체 이미터들(211,212,213)과 동작적으로 결합된다. 상기 이미터들(212,213)은 선택적으로 하나 이상의 관련된 발광 물질을 포함할 수 있고, 상기 이미터(212)와 선택적으로 관련된 적어도 하나의 수동 필터 및 상기 이미터(213)과 선택적으로 관련된 적어도 하나의 능동 필터 같은 필터들(222,223)과 관련될 수 있다. 적어도 하나의 센서(231)은 적어도 하나의 회로 소자(230)에 신호를 보내도록 배치될 수 있다. 하나 이상의 센서들(231)은 대상 표면의 분광반사율이나 반사된 분광분포를 감지 및/또는 상기 조명 장치(201)의 동작과 관련된 어떤 바람직한 상태를 감지하도록 제공될 수 있다. 상기 상태는 이를 테면 동작 기간과 같은 시간, 온도, 압력, 충격, 전압 및/또는 전류와 같은 것이 될 수 있지만 열거한 것들로만 제한되는 것은 아니다. 하나 이상의 상태 확인 소자(232)는 시각, 청각, 또는 진동과 같은 사용자가 인지할 수 있고 동작 모드를 나타내는 적어도 하나의 출력 신호 또는 상기 장치의 동작 상태를 제공하기 위환 적어도 하나의 상기 회로 소자(230)과 동작적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 상태 확인 소자(232)는 사용자에 의해 동작되는 장치, 지역 모니터링 장치, 또는 원격 모니터링 스테이션에 장치 동작 상태를 나타내는 신호를 유선 또는 무선으로 제공할 수 있다.
상기 조명 장치(200)은 본 명세서에서 설명한 것처럼 동작할 수 있다. 상기 조명 장치(200)은 도시되지는 않았으나 대상 표면에 근접하여 배치될 수 있다. 각 고체 이미터(211, 212, 213) 또는 유사한 고체 이미터 그룹들로 흐르는 전류 및 상기 능동 필터링 소자(223)로 흐르는 전류의 개별적인 제어는 적어도 하나의 회로 소자(230)에 의해 이루어지고, 상기 전류의 제어는 밸런스의 조절을 가능하게 하고, 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지의 바람직한 강조 및/또는 덜 강조하는 것을 수행하는 상기 다수 이미터들(211-213)의 색조의 조절을 가능하게 한다. 상기 이미터들(211-213) 및 선택적 능동 소자(223)의 상기 제어는 하나 이상의 미리 정의된 동작 상태 또는 설정들을 포함할 수 있고/있거나 상기 적어도 하나의 센서(231)로부터 수신된 신호에 응답하는 상기 회로 소자들에 의해 선택되거나 추천되는 하나이상의 상태를 포함할 수 있다. 상기 고체 이미터들(211-213)이 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하기 위해 제어되는 동안, 상기 장치(200)의 종합 분광분포는 바람직하게는 순백색광을 포함한다.
본 발명의 일 실시예는 본 명세서에서 개시한 것과 같은 멀티 이미터 장치, 패키지, 또는 전구를 적어도 하나 포함하는 램프나 조명 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 조명 장치는 다수의 고체 이미터 패키지들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 본 명세서에서 개시한 것과 같은 다수의 고체 이미터 패키지들은 단일의 램프나 장치 안에 집적되고/집적되거나 직렬로 혹은 병렬로 동작적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 본 명세서에서 개시된 것과 같은 고체 이미터 장치들, 패키지들 또는 전구들은 적어도 하나의 공동 전류 조절 소자와 동작적으로 결합될 수 있다. 다른 실시예에서, 각 고체 이미터 장치, 패키지, 또는 전구는 적어도 하나의 전용 전류 조절기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 조명 장치는 천장, 벽 또는 다른 표면에 매입하여 설치될 수 있다. 다른 실시예에서, 조명장치는 트랙 마운팅(track mounting)을 위해 배치될 수 있다.
본 명세서에서는 대상 표면의 구체적 타입들의 조명을 위한 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하기 위한 형상을 가진 LED들을 각각 포함하는 다양한 장치들, 전구들, 램프들, 및 조명 장치들을 개시하였다.
이상에서는 본 발명의 측면, 양상 및 실시예들을 참조하여 본 발명에 관하여 설명하였으나, 이로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상술한 것 이외에 본 명세서로부터 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다양한 변형예, 수정예, 및 변경예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 본 명세서에서 개시된 양상은 별도의 언급이 없는 이상 본 명세서에서 개시된 다른 양상과 조합 될 수 있다. 따라서, 이하의 특허청구범위의 발명의 범위는, 그 기술적 사상 내의 본 발명의 모든 변형예, 수정예, 및 변경예를 전부 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다.
8A~8D: 몰딩 디프레션
10:패키지 바디
11:리드프레임
12A~12D:이미터
13A~13D:ESD 장치
14:서브마운트
15A~15D, 16A~16D: 납
18:와이어 본드
19:전도성 트레이스
20:렌즈
21:리플렉터
50:패키지

Claims (38)

  1. 특유의 분광반사율을 갖는 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하기에 적합한 조명장치에 있어서, 상기 조명 장치는;
    제1파장에서 출력 방출이 피크인 제1고체 이미터 및 상기 제1파장과는 다른 제2파장에서 출력 방출이 피크인 제2고체 이미터를 포함하는 고체 이미터들; 및
    상기 분광반사율에 기초한 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하기 위해 선택된 종합 분광분포를 출력하기 위한 상기 고체 이미터들의 동작을 제어하기에 적합한 적어도 하나의 회로 소자;
    를 포함하는 조명 장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 종합 분광분포는 순백색을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1및 제2고체 이미터 중 어느 하나로부터 적어도 일부의 방출을 전환시키는 발광 물질을 적어도 하나 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고체 이미터들은 상기 제1파장 및 상기 제2파장과는 다른 제3파장에서 출력 방출이 피크인 제3고체 이미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고체 이미터들은 상기 제1파장, 상기 제2파장, 및 상기 제3파장과는 다른 제4파장에서 출력 방출이 피크인 제4고체 이미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1고체 이미터는 대체로 적색 고체 이미터를 포함하고, 상기 제2고체 이미터는 대체로 청색 고체 이미터를 포함하고, 상기 제3고체 이미터는 대체로 녹색 이미터를 더 포함하고, 상기 제4고체 이미터는 순백색 또는 근백색을 방출하기 위한 발광 물질과 동작적으로 결합된 적어도 하나의 이미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 회로 소자는 상기 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지의 강조 및/또는 덜 강조를 변경하기 위한 종합 분광분포를 출력하는 상기 고체 이미터들의 동작을 사용자에 의해 제어 가능한 회로 소자인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 회로 소자는 상기 고체 이미터들의 동작을 제어하기 위한 미리 정해진 다수의 설정들을 포함하고,
    상기 미리 정해진 다수의 설정들 중 적어도 하나의 설정은 상기 고체 이미터들이 상기 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지를 강조 및/또는 덜 강조하기 위해 선택된 종합 분광분포를 출력하도록 하는 설정인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조명 장치는 적어도 하나의 회로 소자와 동작적으로 결합된 사용자 입력 소자를 더 포함하고,
    상기 다수의 미리 정해진 설정들 중 각 설정은 상기 사용자 입력 소자에 의해 선택하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 조명 장치는 상기 적어도 하나의 회로 소자와 동작적으로 결합된 무선 리시버를 더 포함하고,
    상기 무선 리시버는 대상 표면의 적어도 어느 하나의 색 인지의 강조 및/또는 덜 강조의 변화를 유발하는 입력 신호를 수신할 수 있도록 제공되는 무선 리시버인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 조명 장치는 동작 모드 또는 상기 조명 장치의 동작 상태를 나타내는 사용자가 인지 가능한 신호를 생성할 수 있는 출력 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 조명 장치는 상기 다수의 설정들 중 다수의 설정들 간에 전환을 자동으로 할 수 있는 조명 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 대상 표면의 색 인지를 강조할 수 있는 조명 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 대상 표면의 색 인지를 덜 강조할 수 있는 조명 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 대상 표면의 제1색의 인지를 강조하는 동시에 상기 대상 표면의 제2색의 인지를 덜 강조하는 조명 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 조명 장치는
    상기 고체 이미터들에 흐르는 전류를 공급하기 위한 다수의 전도성 납들을 포함하는 공동의 리드프레임, 상기 다수의 고체 이미터들을 구조적으로 보조하기 위한 공동의 기질(substrate), 상기 다수의 고체 이미터들의 각 고체 이미터의 빛 방출을 반사하기 위한 공동의 리플렉터;
    중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 조명 장치는 상기 고체 이미터들 중 적어도 하나의 고체 이미터와 상호작용하기 위한 적어도 하나의 필터링 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 조명 장치는 적어도 하나의 상기 필터링 소자가 액정 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 조명 장치는 적어도 하나의 회로 소자와 동작적으로 결합된 무선 리시버를 더 포함하고, 상기 무선 리시버는 대상 표면의 적어도 하나의 색 인지의 강조 및/또는 덜 강조의 변화를 유발시키는 입력 신호를 수신하도록 제공되는 무선 리시버인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 조명 장치를 포함하는 셀프-밸러스티드(self-ballasted) 램프 또는 전구.
  21. 강조 또는 덜 강조되기 위한 특유의 분광반사율을 갖는 대상 표면과 관련된 색깔을 확인하는 단계;
    고체 이미터들은 제1파장에서 출력 방출이 피크인 제1고체 이미터, 및 제1파장과는 다른 제2파장에서 출력 방출이 피크인 제2고체 이미터를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 고체 이미터들을 포함하는 조명 장치를 선택하거나, 상기 고체 이미터들을 포함하는 조명장치의 동작 모드를 선택하거나, 상기 분광반사율에 기초한 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하도록 제공되는 종합 분광분포를 출력하는 단계; 및
    상기 확인된 색의 인지를 강조 또는 덜 강조하기 위한 상기 다수의 고체 이미터들에 의해 출력된 종합 분광 분포를 이용하여 상기 대상 표면을 조명하는 단계;
    를 포함하는 조명 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 조명 방법은 상기 분광반사율에 기초하여 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하도록 제공되는 종합 분광분포를 출력하기 위한 고체 조명 이미터들을 포함하는 조명 장치를 선택하는 단계를 더 포함하는 조명 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 조명 방법은 상기 분광 반사율에 기초한 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하도록 제공되는 종합 분광분포를 출력하기 위한 고체 이미터들을 포함하는 조명장치의 동작 모드를 선택하는 단계를 더 포함하는 조명 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 조명 방법은 상기 확인하는 단계가 분광반사율 또는 상기 대상 표면의 반사된 분광분포를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서를 사용하는 것을 포함하는 단계인 것을 특징으로 하는 조명 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 조명 방법은 분광 반사율 또는 상기 대상 표면의 반사된 분광분포의 감지에 반응하는 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하기 위한 상기 고체 이미터들의 하나 이상의 동작 설정들을 사용자의 승인을 위해 자동으로 추천해주는 단계를 더 포함하는 조명 방법.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 조명 방법은 분광 반사율 또는 상기 대상 표면의 반사된 분광분포의 감지에 반응하는 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하기 위한 상기 고체 이미터들의 하나 이상의 동작 설정을 자동으로 선택하는 단계를 더 포함하는 조명 방법.
  27. 제21항에 있어서,
    상기 조명 방법은,
    조명 장치가 상기 대상 표면의 반사된 분광분포 또는 분광반사율의 상기 감지에 대응하는 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하기 위한 동작 모드에서의 변화를 받는 동안,
    상기 고체 이미터들의 종합 루멘 출력 또는 인지된 종합 루멘 출력을 상당한 항수(substantially constant value)로 유지하기 위해 규제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 방법.
  28. 제21항에 있어서,
    상기 조명 방법은 상기 고체 이미터들이 상기 제1파장 및 상기 제2파장과는 다른 제3파장에서 출력 방출이 피크인 제3고체 이미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 방법.
  29. 제21항에 있어서,
    상기 조명 방법은 상기 확인된 색의 인지를 강조하기 위한 상기 고체 이미터들에 의해 출력된 종합 분광분포를 이용하여 상기 대상 표면을 조명하기 위한 고체 이미터들을 포함하는 조명장치의 동작 모드를 선택하는 단계를 더 포함하는 조명 방법.
  30. 제21항에 있어서,
    상기 조명 방법은 상기 확인된 색의 인지를 덜 강조하기 위한 상기 고체 이미터들에 의해 출력된 종합 분광분포를 이용하여 상기 대상 표면을 조명하기 위한 고체 이미터들을 포함하는 조명장치의 동작 모드를 선택하는 단계를 더 포함하는 조명 방법.
  31. 제23항에 있어서,
    상기 조명 방법은 사용자 입력을 수신하고 상기 입력에 응답하여 상기 대상 표면의 적어도 하나의 색의 인지를 강조 및/또는 덜 강조하도록 변화하기 위한 종합 분광분포를 출력하는 상기 고체 이미터들의 동작을 조절하는 단계를 더 포함하는 조명 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 조명 방법은 상기 사용자 입력이 무선 전송에 의해 수신된 것을 특징으로 하는 조명 방법.
  33. 제 21항에 있어서,
    상기 조명방법은
    상기 조명 장치가 상기 분광 반사율에 기초한 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하도록 제공되는 종합 분광분포를 출력하기 위해 미리 정의되거나 사용자에 의해 정의된 다수의 동작 모드를 갖는 것을 특징으로 하고,
    상기 다수의 동작 모드들 중 다른 모드들 간을 자동으로 순환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 방법.
  34. 제 21항에 있어서,
    상기 조명방법은
    상기 조명 장치가 상기 고체 이미터들 중 적어도 하나의 고체 이미터와 상호 작용하기 위한 적어도 하나의 능동 필터링 소자를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 분광 반사율에 기초한 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하기 위한 상기 적어도 하나의 능동 필터링 소자를 제어하는 단계를 더 포함하는 조명 방법.
  35. 제 21항에 있어서,
    상기 조명 방법은
    상기 조명 장치가 상기 고체 이미터들 중 적어도 하나의 필터링 가능한 고체 이미터와 상호작용하기 위한 적어도 하나의 수동 필터링 소자를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 분광 반사율에 기초한 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조하기 위한 상기 적어도 하나의 필터링 가능한 고체 이미터를 선택적으로 작동하는 단계를 더 포함하는 조명 방법.
  36. 제21항에 있어서,
    상기 조명 방법은 동작 모드 또는 상기 조명 장치의 동작 상태를 나타내는 사용자가 인지 가능한 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 조명 방법.
  37. 제21항에 있어서,
    상기 조명 방법은 상기 분광 반사율에 기초한 상기 확인된 색을 강조 또는 덜 강조할 수 있는 종합 분광분포를 출력하도록 제공되는 적어도 하나의 동작 모드를 위한 설정들을 상기 조명 장치와 관련된 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는 조명 방법.
  38. 제 21항에 있어서,
    상기 조명 방법은 상기 종합 분광분포가 순백색을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 방법.
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