KR20130095266A

KR20130095266A - 임의의 광원에 색 매칭된 ｌｅｄ 기반 조명 모듈과 그 방법

Info

Publication number: KR20130095266A
Application number: KR1020137005028A
Authority: KR
Inventors: 제라르드 하버스; 라구람 엘. 브이. 페트루리
Original assignee: 시카토, 인코포레이티드.
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2013-08-27
Also published as: US8746922B2; TW201219694A; JP2013536564A; EP2609361A1; MX2013002280A; CN103119350A; WO2012027506A1; CA2808306A1; US20120224177A1; US20120051045A1; IN2013CN01130A; BR112013004533A2

Abstract

시각적으로 매칭된 색 공간에 기초하여 LED에 기초하지 않은 광원에 시각적으로 색 매칭된 LED 기반 조명 모듈이 구현된다. LED 기반 광원을 LED에 기초하지 않은 광원에 계측상으로 및 시각적으로 매칭하기 위해 시각적으로 매칭된 색 공간이 채용된다. 일 측면으로, 시각적으로 매칭된 색 공간에서 미리 결정된 공차 내에 목표 색점을 달성하기 위해 LED 기반 조명 모듈이 구현된다. 또 다른 측면으로, LED에 기초하지 않은 광원을 시각적으로 매칭하기 위해 LED 기반 조명 모듈이 구현된다. CIE 1931 XYZ 색 공간 내 목표 색점은 시각적으로 매칭된 LED 기반 조명 모듈의 스펙트럼에 적어도 부분적으로 기초하여 도출된다. LED에 기초하지 않은 광원에 시각적으로 매칭된 LED 기반 조명 모듈은 도출된 목표 색점에 기초하여 구현된다.

Description

임의의 광원에 색 매칭된 ＬＥＤ 기반 조명 모듈과 그 방법{LED BASED ILLUMINATION MODULE COLOR MATCHED TO AN ARBITRARY LIGHT SOURCE}

본 발명은 발광다이오드(LED: Light Emitting Diodes)를 포함하는 조명 모듈에 관한 것이다.

이 출원은 2010년 8월 27일자 출원된 미국 출원 제12/870,738호에 대한 우선권의 이익을 주장하며, 상기 특허문헌들의 전체 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

CIE 1931 XYZ 색 공간은 다양한 광원으로부터 방출된 광의 색을 규정하기 위해 널리 사용된다. 광원은 CIE 1931 색 공간으로부터 도출된 그것들 각각의 색점(color point)에 기초하여 비교될 수 있다.

LED를 사용하지 않는 광원과의 시각적 색 매칭(matching)를 달성하기 위해 LED를 광원으로 사용하는 조명 장치의 개선이 요구된다.

LED에 기초하지 않은 광원에 시각적으로 색 매칭된 LED 기반 조명 모듈을 신뢰성 있게 제조하기 위해 시각적으로 매칭된 색 공간에 기초한 색 표적화(color targeting)가 제시된다. LED에 기반하지 않은 광원과 LED 기반 광원을 시각적으로 및 계측상으로(instrumentally) 매칭하기 위해 시각적으로 매칭된 색 공간이 채용된다. 일 측면에서, LED 기반 조명 모듈은 시각적으로 매칭된 색 공간에서 미리 결정된 공차 내의 목표 색점을 얻도록 제작된다. 또 다른 측면에서, LED 기반 조명 모듈은 LED에 기초하지 않은 광원에 시각적으로 매칭하도록 제작되고 CIE 1931 XYZ 색 공간 내 목표 색점은 시각적으로 매칭된 LED 기반 조명 모듈의 스펙트럼에 기초하여 도출된다. 추가의 상세와 실시예 및 기술들은 아래의 상세한 설명에서 설명된다. 이상의 설명은 본 발명을 한정하려는 것은 아니다. 본 발명은 청구범위의 청구항들에 의해 한정된다.

도 1은 장방형 폼 팩터를 가진 LED 기반 조명 모듈(100)을 포함하는 조명기구(luminaire)를 도시하고,
도 2는 원형 폼 팩터를 가진 LED 기반 조명 모듈(100)을 포함하는 조명기구를 도시하고,
도 3a는 도 1에 도시된 것과 같은 LED 기반 조명 모듈(100)의 구성 요소들의 분해도를 도시하고,
도 3b는 도 1에 도시된 것과 같은 LED 기반 조명 모듈(100)의 단면 사시도이고,
도 4는 도 2에 도시된 것과 같은 조명기구(150)의 절개도이고,
도 5는 CIE 1931 XYZ 색 공간에 기초한 (xy) 색도도(chromaticity diagram)를 도시하고,
도 6은 흑체 곡선 위에 LED 모듈들의 색점과 미리 결정된 목표 색점(color point)들을 도시하는 다이어그램이고,
도 7은 각각 3,000 켈빈(K)을 목표로 하는, 6 LED 모듈의 세트와 할로겐 광원의 스펙트럼을 도시하고,
도 8은 할로겐 램프와 LED 기반 조명모듈의 측정된 xy 색도 좌표를 도시하고,
도 9는 CIE 1931 XYZ 색 공간과 할로겐 매칭된 색 공간 내 각각의 삼자극 값(tristimulus value)과 관련된 등색함수(color matching functions)를 도시하고,
도 10은 할로겐 매칭된 색 공간에서 도 7의 6 LED 기반 조명 모듈들의 그룹과 할로겐 광원의 색점들을 도시하고,
도 11은 CIE 1931 색 공간에서 도 7의 6 LED 기반 조명 모듈들의 그룹과 할로겐 광원의 색점들을 도시하고,
도 12는 할로겐 매칭된 색 공간에서 도시된 플랑크 궤적(Planckian locus)에 기초하여 플랑크 궤적과 색 목표를 도시하고,
도 13은 CIE 1931 색 공간에서 색 목표를 도시하고,
도 14는 CIE 발광 계열 D(illuminant series D)의 궤적과 할로겐 매칭된 색 공간에서 도시된 색 목표를 도시하고,
도 15는 CIE 1931 색 공간에서 색점(309)을 도시하고,
도 16은 LED 기반 조명 모듈(100)에 대한 조립 공정의 일부를 도시하는 흐름도이고,
도 17은 시각적으로 매칭된 색 공간에서 LED 기반 조명 모듈을 튜닝하는 방법(600)을 도시하고,
도 18은 시각적으로 매칭된 색 공간에서 LED 기반 모듈을 튜닝하고 시각적으로 매칭되지 않은 제2 색 공간에서 목표 색점을 결정하기 위해 튜닝된 LED 기반 조명 모듈의 스펙트럼을 사용하는 방법(610)을 도시하고,
도 19는 색 튜닝을 수행하기 위해 적어도 하나의 선택형 구성요소를 구비한 LED 기반 조명 모듈을 도시한다.

이제 몇몇 실시예와 배경이 되는 예를 도시하고 있는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 2개의 조명기구의 예를 도시한다. 도 1에 도시된 조명기구는 장방형 폼 팩터(form factor)를 갖는 조명 모듈(100)을 포함한다. 도 2에 도시된 조명기구는 원형의 폼 팩터를 갖는 조명 모듈(100)을 포함한다. 이 예들은 설명의 목적을 위한 것이다. 일반적인 다각형 및 타원 형상의 조명 모듈들의 예도 예상될 수 있다. 조명기구(150)는 조명 모듈(100), 반사체(140), 및 광 고정체(light fixture)(130)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 광 고정체(130)는 히트 싱크이다. 그러나 광 고정체(130)는 다른 구조적 및 장식적 소자(elements)들(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 반사체(140)는 조명 모듈(100)로부터 방출되는 광을 시준 또는 굴절시키기 위해 조명 모듈(100)에 장착된다. 반사체(140)는 알루미늄 또는 구리를 포함하는 재료와 같은 열적 전도성 재료로 만들어지거나 조명 모듈(100)에 열적으로 결합될 수 있다. 열은 조명 모듈(100) 및 열적 전도성 반사체(140)를 통해 전도에 의해 흐른다. 또한 열은 반사체(140) 위에서 열 대류에 의해 흐른다. 반사체(140)는 복합 파라볼라형 집속체(compound parabolic concentrator)일 수 있으며, 포집기는 고반사성 재료로 만들어지거나 코팅될 수 있다. 확산기(diffuser) 또는 반사체(140)와 같은 광학 소자들은, 예컨대 나사(threads), 클램프(clamp), 트위스트-락 장치(twist-lock mechanism), 또는 다른 적당한 장치에 의해 조명 모듈(100)에 분리 가능하게 연결될 수 있다. 조명 모듈(100)을 포함하는 조명기구(150)는 또한 레트로핏(retrofit) 램프일 수 있다.

조명 모듈(100)은 광 고정체(130)에 장착된다. 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 조명 모듈(100)은 히트 싱크(130)에 장착된다. 히트 싱크(130)는 알루미늄 또는 구리를 포함하는 재료와 같은 열적 전도성 재료로 만들어질 수 있고 조명 모듈(100)에 열적으로 결합될 수 있다. 열은 전도에 의해 조명 모듈(100)과 열적 전도성 히트 싱크(130)를 통해서 흐른다. 또한 열은 히트 싱크(130) 위에서 열 대류에 의해 흐른다. 조명 모듈(100)은 히트 싱크(130)에 조명 모듈(100)을 결합시키기 위해 스크류 나사(screw threads)에 의해 히트 싱크(130)에 부착될 수 있다. 조명 모듈(100)의 용이한 제거 및 교체를 가능하게 하기 위해, 조명 모듈(100)은 예컨대, 클램프 장치, 트위스트-락 장치, 또는 다른 적당한 장치에 의해, 히트 싱크(130)에 제거 가능하게 결합될 수 있다. 조명 모듈(100)은 히트 싱크(130)에 열적으로, 예컨대 서멀 그리스(thermal grease), 서멀 테이프, 서멀 패드, 또는 서멀 에폭시를 사용하여 또는 직접적으로 접속되는 적어도 하나의 열적 전도성 표면을 포함한다. LED의 적절한 냉각을 위해, 보드 위 LED들로의 전기 에너지 흐름 1와트 당 적어도 50 제곱 밀리미터, 바람직하게는 100 제곱 밀리미터의 열적 접촉 면적이 사용되어야 한다. 예를 들면, 20개의 LED가 사용되는 경우에, 1000 내지 2000 제곱 밀리미터 히트싱크 접촉 면적이 사용되어야 한다. 더 큰 히트 싱크(130)를 사용하면 더 높은 파워에서 LED(102)가 구동되는 것이 가능하고, 또한 다양한 히트 싱크 디자인을 허용한다. 예를 들면, 어떤 디자인은 히트 싱크의 방향에 덜 종속적인 냉각 용량을 나타낼 수 있다. 또한, 팬 또는 강제 냉각을 위한 다른 수단들이 디바이스로부터 열을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 하부 히트 싱크는 조명 모듈(100)에 전기 접속이 만들어질 수 있도록 애퍼처(aperture)를 포함할 수 있다.

도 3a는 도 1에 도시된 LED 기반 조명 모듈(100)의 구성요소들을 도시하는 분해도이다. 본 명세서에 있어서 LED 기반 조명 모듈은 LED가 아니고, LED 광원 또는 고정체 또는 LED 광원 또는 고정체의 구성요소 부분이라는 것을 유념해야 한다. LED 기반 조명 모듈(100)은 하나 이상의 LED 다이(die) 또는 패키징된 LED들 및 LED 다이 또는 패키징된 LED들이 부착되는 마운팅 보드를 포함한다. LED 기반 조명 모듈(100)은 마운팅 보드(104)에 탑재된 LED(102)와 같은 하나 이상의 고체 상태 발광 요소들을 포함한다. 마운팅 보드(104)는 마운팅 베이스(101)에 부착되고 마운팅 보드 고정링(103)에 의해 제자리에 고정된다. 또한, LED(102)가 탑재된 마운팅 보드(104)와 마운팅 보드 고정링(103)은 광원 서브-어셈블리(115)를 구성한다. 광원 서브-어셈블리(115)는 LED(102)를 사용하여 전기 에너지를 광으로 변환한다. 광원 서브-어셈블리(115)로부터 방출된 광은 색 혼합 및 색 변환을 위해 광 변환 서브-어셈블리(116)에 조향된다. 광 변환 서브-어셈블리(116)는 캐비티 바디(105) 및 출력창(108)을 포함하고, 선택사항으로 하부 반사체 인서트(insert) (106) 및 측벽 인서트(107) 중 적어도 하나를 포함한다. 출력창(108)은 캐비티 바디(105)의 상부에 고정된다. 캐비티 바디(105)는 내부 측벽들을 포함하고, 이 내부 측벽들은 캐비티 바디(105)가 광원 서브-어셈블리(115) 위에 탑재될 때 LED(102)로부터 출력창(108)으로 광을 조향한다. 하부 반사체 인서트(106)는 선택적으로 마운팅 보드(104) 위에 배치되어도 좋다. 하부 반사체 인서트(106)는 각 LED(102)의 광 방출 부분이 하부 반사체 인서트(106)에 의해 차단되지 않도록 구멍들을 포함한다. 측벽 인서트(107)는 선택사항으로, 캐비티 바디(105)가 광원 서브-어셈블리(115) 위에 탑재될 때 측벽 인서트(107)의 내부면들이 광을 LED(102)로부터 출력창(108)으로 조향하도록, 캐비티 바디(105) 내부에 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 캐비티 바디(105)의 내부 측벽들은 조명 모듈(100)의 위에서 볼 때 형상이 장방형이지만, 다른 형상들도 생각할 수 있다(예컨대, 클로버 형상 또는 다각형). 또한, 캐비티 바디(105)의 내부 측벽들은 도시된 것처럼 출력창(108)에 수직이 아니라 마운팅 보드(104)로부터 출력창(108)을 향해 외측으로 테이퍼 형상을 가질 수 있다.

도 3b는 도 1에 도시된 LED 기반 조명 모듈(100)의 단면 사시도이다. 이 실시예에서, 측벽 인서트(107), 출력창(108), 및 마운팅 보드(104)에 배치된 하부 반사체 인서트(106)는 LED 조명 모듈(100) 내에 광 혼합 캐비티(109)를 구획하며, LED(102)로부터 방출된 광의 일부는 출력창(108)을 통해 나갈 때까지 그 내부에서 반사된다. 출력창(108)을 통해 나가기 전에 캐비티(109) 내에서 광을 반사하는 것은 광을 혼합하는 효과가 있고 LED 기반 조명 모듈(100)로부터 방출되는 광의 더욱 균일한 분포를 제공한다. 캐비티 바디(105)의 측벽들의 부분들, 또는 선택사항으로 측벽 인서트(107)의 부분들은 파장 변환 재료로 코팅될 수 있다. 또한, 출력창(108)의 부분들은 동일하거나 상이한 파장 변환 재료로 코팅될 수 있다. 또한, 하부 반사체 인서트(106)의 부분들은 동일하거나 상이한 파장 변환 재료로 코팅되어도 좋다. 이들 재료의 광 변환 특성과 캐비티(109) 내에서 광의 혼합의 결과로 출력창(108)에 의해 색 변환된 광이 출력된다. 파장 변환 재료의 화학적 특성과 캐비티(109)의 내부면들 위의 코팅재의 기하구조 특성(예컨대, 층 두께, 형광체 입자 크기, 형광체 혼합물, 및 입자 밀도)을 조정함으로써, 출력창(108)에 의해 출력되는 광의 고유한 색 특성들, 예컨대 색점, 색온도, 및 연색지수(CRI: color rendering index)가 지정될 수 있다.

본 명세서에 있어서, 파장 변환 재료는 임의의 단일 화학적 화합물이거나 색 변환 기능을 수행하는, 예컨대 한 피크 파장의 광을 흡수하고 또 다른 피크 파장에서 광을 방출하는, 다양한 화학적 화합물들의 혼합물이다.

캐비티(109)는 LED(102)가 비고체 재료 내로 광을 방출하도록, 예컨대 공기 또는 불활성 가스와 같은 비고체 재료로 충전될 수 있다. 예로서, 캐비티는 밀폐될 수 있고 캐비티를 충전하기 위해 아르곤 가스가 사용될 수 있다. 대안으로, 질소가 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 캐비티(109)는 고체 충전물(encapsulent)재료로 충전될 수 있다. 예를 들면, 캐비티를 충전하기 위해 실리콘이 사용될 수 있다.

LED(102)는 상이한 색이나 동일한 색을 직접 방출에 의해 또는 형광체 변환에 의해 방출하는 것이 가능하며, 예를 들면 형광층들은 LED 패키지의 일부로서 LED에 도포된다. 따라서, 조명 모듈(100)은 적색, 녹색, 청색, 황색, 또는 청록색(cyan)과 같은 유색 LED(102)의 임의의 조합을 사용하거나, LED(102)는 모두 동일한 색의 광을 생성하거나 백색 광을 생성할 수 있다. 예를 들면, LED(102)는 모두 청색 광 또는 UV 광 어느 하나를 방출할 수 있다. 형광체(또는 다른 파장 변환 수단)와 함께 사용되는 경우, 형광체는 조명 모듈(100)의 출력 광이 원하는 색상을 갖도록, 예컨대 출력창(108) 내 또는 위에 있거나, 캐비티 바디(105)의 측벽에 도포되거나, 캐비티의 내부에 배치된 다른 구성요소들(도시되지 않음)에 도포될 수 있다.

마운팅 보드(104)는 부착된 LED(102)에 대해 전원(도시되지 않음)으로의 전기 접속을 제공한다. 일 실시예에서, LED(102)는 Philips Lumileds Lighting에 의해 제조된 Luxeon Rebel과 같은 패키징된 LED이다. OSRAM(Ostar 패키지), Luminus Devices(미국), Cree(미국), Nichia(일본), 또는 Tridonic(오스트리아)와 같은 다른 타입의 패키징된 LED도 사용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 패키징된 LED는 와이어 본드 접속(wire bond connections) 또는 스터드 범프(stud bump)와 같은 전기 접속을 포함하는 하나 이상의 LED 다이(die)의 어셈블리이고 광학 소자와 열적, 기계적 및 전기적 인터페이스들을 포함할 수도 있다. LED(102)는 LED 칩들 위에 렌즈를 포함할 수 있다. 대안으로, 렌즈가 없는 LED가 사용될 수도 있다. 렌즈가 없는 LED는 형광체를 포함하는 보호층을 포함할 수 있다. 형광체는 바인더 내 분산재로서 도포되거나, 별도의 층(layer)으로서 적용될 수 있다. 각 LED(102)는 하나 이상의 LED 칩 또는 다이를 포함하며, 이것은 서브마운트 위에 탑재될 수 있다. LED 칩은 통상 약 1mm x 1mm x 0.5 mm의 크기를 갖지만, 이 치수들은 변할 수 있다. 어떤 실시예에 있어서는, LED(102)는 다수의 칩들을 포함할 수 있다. 다수의 칩들은 유사하거나 상이한 색, 예컨대 적색, 녹색, 및 청색을 방출하는 것이 가능하다. 또한, 다양한 형광체층이 동일한 서브마운트 위의 상이한 칩들 위에 도포될 수 있다. 상기 서브마운트는 세라믹 또는 다른 적당한 재료가 될 수 있다. 서브마운트는 통상 마운팅 보드(104) 위의 접점(contacts)들에 결합되는 전기 접촉 패드들을 하부면 위에 포함한다. 대안으로, 칩들을 마운팅 보드에 전기적으로 접속하기 위해 전기적 본드 와이어들이 사용될 수 있다. 전기적 접촉 패드들과 함께, LED(102)는 서브마운트의 하부면 위에 열적 접촉 영역을 포함하며 이것을 통해 LED 칩들에 의해 발생된 열이 배출될 수 있다. 상기 열적 접촉 영역들은 마운팅 보드(104) 위의 열 확산층들에 결합된다. 열 확산층들은 마운팅 보드(104)의 상부, 하부 또는 중간층의 어디에나 배치될 수 있다. 열 확산 층들은 그 상부, 하부 또는 중간층의 어느 것이라도 접속하는 바이어(vias)에 의해 접속될 수 있다.

어떤 실시예에서는, 마운팅 보드(104)는 LED(102)에 의해 발생된 열을 보드(104)의 측면들과 보드(104)의 바닥에 전도한다. 일 실시예에서, 마운팅 보드(104)의 하부는 마운팅 베이스(101)를 경유하여 (도 1 및 도 2에 도시된) 히트 싱크(130)에 열적으로 접속될 수 있다. 다른 실시예들에서, 마운팅 보드(104)는 히트 싱크, 또는 광 고정체 및/또는 팬과 같은 열을 발산시키기 위한 다른 장치에 직접 접속될 수 있다. 어떤 실시예에 있어서는, 마운팅 보드(104)는 보드(104)의 상부에 열적으로 접속된 히트 싱크에 열을 전도한다. 예를 들면, 마운팅 보드 고정링(103)과 캐비티 바디(105)는 마운팅 보드(104)의 상부면으로부터 열을 전도 발산시킬 수 있다. 마운팅 보드(104)는, 예를 들면 두께가 0.5mm이고 30㎛ ~ 100㎛의 비교적 두꺼운 구리층을 열적 접촉 영역으로서 역할을 하는 상부면 및 하부면 위에 갖는 FR4 보드일 수 있다. 다른 실시예들에서, 보드(104)는 금속 코어 인쇄회로기판(PCB)이거나 적당한 전기 접속부를 갖는 세라믹 서브마운트일 수 있다. 알루미나(세라믹 형태의 산화 알루미늄), 또는 질화 알루미늄(역시 세라믹 형태)으로 만들어진 다른 타입의 보드들이 사용될 수 있다.

마운팅 보드(104)는 LED(102) 위의 전기 패드들이 접속되는 전기 패드들을 포함한다. 전기 패드들은 금속(예컨대, 구리) 트레이스에 의해 와이어, 브리지 또는 다른 외부 전원이 접속되는 접점에 전기적으로 접속된다. 어떤 실시예들에서는, 전기 패드들은 보드(104)를 관통하는 바이어(vias)일 수 있으며 전기 접속은 보드의 반대 측면, 즉 하부 위에 만들어진다. 도시된 바와 같이 마운팅 보드(104)는 장방형의 차원을 갖는다. 마운팅 보드(104)에 탑재된 LED(102)는 장방형 마운팅 보드(104) 위에 다양한 구성으로 배열될 수 있다. 일 실시예에서 LED(102)는 마운팅 보드(104)의 길이 방향의 행과 폭 방향의 열로 배열된다. 또 다른 예에서, LED(102)들은 육각형의 밀집된 구조로 배열된다. 그와 같은 배열에서 각 LED는 인접한 것들로부터 동일한 거리에 있다. 그와 같은 배열은 광원 서브-어셈블리(115)로부터 방출된 광의 균일성과 효율을 증가시키기 위해 바람직하다.

도 4는 도 2에 도시된 것과 같은 조명기구(150)의 절개도를 도시한다. 반사체(140)는 조명 모듈(100)에 분리 가능하게 결합된다. 반사체(140)는 트위스트-락 장치에 의해 조명 모듈(100)에 결합된다. 반사체(140)는 반사체 고정링(110)의 개구를 통해 반사체(140)가 조명 모듈(100)에 접촉하도록 함으로써 조명 모듈(100)과 정렬된다. 반사체(140)는 광학 축(OA: optical axis)에 대하여 반사체(140)를 체결 위치까지 회전시킴으로써 조명 모듈(100)에 결합된다. 체결 위치에서, 반사체(140)는 마운팅 보드 고정링(103)과 반사체 고정링(110) 사이에 억압된다. 체결 위치에서, 반사체(140)의 짝을 이루는 열적 계면(123)과 마운팅 보드 고정링(103) 사이에 계면 압력이 생성될 것이다. 이런 방식에서, LED(102)에 의해 발생된 열은 마운팅 보드(104)를 경유하고 마운팅 보드 고정링(103)과 계면(123)을 통과하여 반사체(140)로 전도될 것이다. 또한, 복수의 전기 접속이 반사체(140)와 고정링(103) 사이에 형성될 것이다.

조명 모듈(100)은 전기적 인터페이스 모듈(EIM: electrical interface module)(120)을 포함한다. 도시된 것과 같이, EIM(120)은 고정 클립(137)들에 의해 조명 모듈(100)에 분리 가능하게 부착될 것이다. 다른 실시예에서, EIM(120)은 EIM(120)을 마운팅 보드(104)에 결합하는 전기 커넥터에 의해 조명 모듈(10)에 분리 가능하게 부착될 수도 있다. EIM(120)은 또한 다른 체결 수단, 예컨대 나사 체결구(screw fastener), 리벳(rivet), 또는 스냅-핏(snap-fit) 커넥터에 의해 조명 모듈(100)에 결합될 수도 있다. 도시된 바와 같이 EIM(120)은 조명 모듈(100)의 캐비티 내부에 위치된다. 이 방식에서, EIM(120)은 조명 모듈(100) 내에 포함되고 조명 모듈(100)의 하부로부터 접근이 가능하다. 다른 실시예에서, EIM(120)은 광 고정체(130) 내에 적어도 부분적으로 위치될 수 있다. EIM(120)은 전기 신호를 광 고정체(130)로부터 조명 모듈(100)로 통신한다. 전기 전도체(132)는 광 고정체(130)와 전기 커넥터(133)에서 접속된다. 예를 들면, 전기 커넥터(133)는 네트워크 통신 응용에서 흔히 사용되는 RJ 커넥터일 수 있다. 다른 예에서, 전기 전도체(132)는 나사 또는 클램프에 의해 광 고정체(130)에 결합될 수 있다. 다른 예에서, 전기 전도체(132)는 분리 가능한 슬립-핏(slip-fit) 전기 커넥터에 의해 광 고정체(130)에 결합될 수도 있다. 커넥터(133)는 전도체(134)들에 접속된다. 전도체(134)들은 EIM(120)에 탑재된 전기 커넥터(121)에 분리 가능하게 접속된다. 유사하게, 전기 커넥터(121)는 RJ 커넥터 또는 임의의 적당한 분리 가능한 전기 커넥터일 수 있다. 커넥터(121)는 EIM(120)에 고정적으로 결합된다. 전기 신호(135)는 전도체(132), 전기 커넥터(133), 전도체(134) 및 전기 커넥터(121)를 거쳐 EIM(120)에 전달된다. 전기 신호(135)는 파워 신호 및 데이터 신호를 포함할 수 있다. EIM(120)은 전기 신호(135)를 전기 커넥터(121)로부터 EIM(120)의 적당한 전기 접촉 패드로 경로 설정한다. 예를 들면, EIM(120) 내의 전도체(139)는 커넥터(121)를 EIM(120)의 상부면 위의 전기 접촉 패드(131)에 접속할 수 있다. 도시된 예에서, 스프링 핀(122)은 전기 접촉 패드(131)를 마운팅 보드(104)에 분리 가능하게 접속한다. 스프링 핀들은 EIM(120)의 상부면 위에 배치된 접촉 패드들을 마운팅 보드(104)의 접촉 패드들에 접속한다. 이런 방식에서, 전기 신호들은 EIM(120)으로부터 마운팅 보드(104)로 전달된다. 마운팅 보드(104)는 LED(102)를 마운팅 보드(104)의 접촉 패드들에 적절히 접속하기 위한 전도체를 포함한다. 이런 방식에서, 전기 신호는 마운팅 보드(104)로부터 적절한 LED(102)에 전달되어 광을 발생시킨다. EIM(120)은 인쇄회로기판(PCB), 금속 코어 PCB, 세라믹 기판, 또는 반도체 기판으로 제작될 수 있다. 알루미나(세라믹 형태의 알루미늄 산화물), 또는 알루미늄 질화물(역시 세라믹 형태)로 만들어진 것과 같은 다른 타입의 보드가 사용될 수도 있다. EIM(120)은 복수의 삽입 성형된(insert molded) 금속 전도체를 포함하는 플라스틱 부품으로서 제작될 수 있다.

마운팅 베이스(101)는 광 고정체(130)에 교체 가능하게 결합된다. 도시된 예에서, 광 고정체(130)는 히트 싱크로서 작동한다. 마운팅 베이스(101) 및 광 고정체(130)는 열적 계면(136)에서 서로 결합된다. 열적 계면에서, 마운팅 베이스(101)의 일부와 광 고정체(130)의 일부는 조명 모듈(100)이 광 고정체(130)에 결합될 때 접촉하게 된다. 이런 방식에서, LED(102)에 의해 발생된 열은 마운팅 보드(104)를 경유해서 마운팅 베이스(101)와 계면(136)을 거쳐 광 고정체(130)로 전도될 수 있다.

조명 모듈(100)을 제거 및 교체하기 위해, 조명 모듈(100)은 광 고정체(130)로부터 접속 분리되고 전기 커넥터(121)가 분리된다. 일 예에서, 전도체(134)는 조명 모듈(100)과 광 고정체(130) 사이에 충분한 분리를 허용하기에 충분한 길이를 포함하여 조작자가 커넥터(121)를 분리하기 위해 광 고정체(130)와 조명 모듈(100) 사이에 도달하는 것을 가능하게 한다. 또 다른 예에서, 커넥터(121)는 광 고정체(130)로부터 조명 모듈(100)의 이동이 커넥터(121)를 분리하는 작용을 하도록 배열될 수 있다. 또 다른 예에서, 전도체(134)는 스프링-고정된 릴(spring-loaded reel) 주위에 감긴다. 이 방식에서, 전도체(134)는 커넥터(121)의 접속 및 해제를 허용하기 위해 릴로부터 풀어서 연장될 수 있으며, 그 다음 전도체(134)는 스프링-고정된 릴의 작용에 의해 릴에 전도체(134)를 감아서 복귀될 수 있다.

각각 상이한 파장 변환 특성을 갖는 광 혼합 캐비티(109)의 2개 이상의 파장 변환 구성요소들을 가지고, LED 기반 조명 모듈(100)은 높은 정밀도를 갖는 미리 결정된 또는 목표 색점을 생성할 수 있다.

도 5는 CIE 1931 XYZ 색 공간에 기초한 (xy) 색도도를 도시한다. CIE 1931 색 공간은 3개의 등색 함수에 기초한다. 삼자극 값은 CIE 1931 색 공간을 3차원 색 공간으로 표현한다. 각각의 등색 함수는 주어진 스펙트럼 S(λ)을 식(1)에서와 같이 3개의 삼자극 값(X,Y,Z)의 각각에 관련시킨다.

도 5의 xy 색도도는 3차원 CIE 1931 XYZ 색 공간을 명도가 무시된 2차원 공간(XY)에 투영한 것이다. 각각의 색 좌표 (x,y)는 식 (2)에서와 같이 3개의 삼자극 값의 함수로서 표현될 수 있다.

CIE 1931 색 공간의 단순한 투영 변환(projective transformation)인 다른 색 공간들이 존재한다. 예를 들면, CIE 1960 균일 색 척도(color scale)(CIE 1960 UCS)와 CIE 1976 균일 색 척도(CIE 1976 UCS)의 양자는 CIE 1931 XYZ 색 공간의 단순한 변환이다. CIE 1960 UCS는 식 (3)에서와 같이 2차원 색도(uv)를 3개의 삼자극 값들의 함수로서 표현한다.

CIE 1976 UCS는 식 (4)에서와 같이 2차원 색도(u'v')를 3개의 삼자극 값들의 함수로서 표현한다.

CIE 1960 UCS 색 공간은 일반적으로 균일 색도의 표현으로서 CIE 1976 UCS 색공간에 의해 대체되었다. 그러나, CIE 1960 UCS 색 공간은 여전히 색도의 표현으로서 유용하며 이는 상관 색온도(CCT)의 등온선이 CIE 1960 UCS에서 플랑크 궤적에 수직 정렬되기 때문이다. CIE 1960 UCS 환경에서, 이격도(degree of departure)는 일정한 CCT의 선을 따른 플랑크 궤적과 광원에 의해 생성된 광의 색점 사이의 거리이다. 이격도는 CIE 1960 UCS에서 △uv의 단위로 지칭된다. 따라서, 백색 광원의 색점은 CCT 값과 △uv 값, 즉 CIE 1960 색 공간에서 측정된 흑체 곡선으로부터의 이격도로서 기술될 수 있다. 결론적으로 LED 기반 조명 모듈(100)에 의해 출력된 광의 색에 대한 규격은 미리 결정된 공차 내의 CCT 값과 미리 결정된 공차 내의 △uv 값으로서 표현될 수 있다는 것이다. 도 6은 때로는 플랑크 궤적이라고 지칭되고 수평축에 평행한 흑체 곡선(400)의 플롯과 CIE 1960 색도도의 환경에서 수직축을 따른 △uv의 단위를 도시한다. 목표 색점(256-258)은 예시적인 목표 색점으로서 도시되어 있다. 목표 색점으로부터의 이격도는 △uv의 단위로 지칭된다. 광원의 색점이 미리 결정된 목표 색점으로부터 현저히 변할 때, 광의 색은 원하는 색과 다르게 지각될 것이다. 또한 광원이 서로 근접해 있을 때, 예를 들면 액센트 조명 또는 디스플레이에서, 약간의 색 차이라도 눈에 띄고 원치 않는 것으로 간주된다.

목표 색점에 근접한 광을 발생하는 광원을 생산하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 일반 조명의 목적으로 사용될 때, LED 기반 조명 모듈(100)은 특정 상관 색온도(CCT)를 갖는 백색광을 발생시키는 것이 바람직하다. CCT는 흑체 복사체의 온도에 관련 있고 통상 2700K와 6000K 사이의 온도가 일반 조명 목적으로 유용하다. 더 높은 색온도는 색이 푸르스름하기 때문에 "차갑다(cool)"고 하는 반면, 더 낮은 온도는 더 많은 황-적색을 포함하기 때문에 "따듯하다(warm)"고 한다. 예를 들면, 2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 4200K, 5000K, 6500K의 CCT가 종종 바람직하다. 또 다른 예에서, CIE 발광 계열 A, B, C, D, E, F 중 어느 것을 목표로 하는 LED 기반 조명 모듈로부터 방출된 광이 바람직하다.

도 5에 도시된 바와 같이, CIE 1931 색 공간에서 흑체 복사체의 색도는 곡선(200)으로 표현된다. 이 곡선은 때로는 플랑크 궤적으로 지칭된다. 이상적으로는, 광원은 흑체 곡선(200) 위의 목표 색점에 있는 광을 발생시킨다. 그러나 실제로는, 현재의 공정을 사용하여 제조된 LED 광원의 광출력에 대한 정밀 제어가 곤란하기 때문에 특히 LED 광원을 가지고 흑체 곡선(200) 위의 목표 색점에 있는 광을 발생시키는 것은 어렵다. 통상, 광원에 의해 발생된 광의 색점과 흑체 곡선(200) 위의 목표 색점 사이에는 약간의 거리가 있을 수 있으며, 이것은 흑체 곡선 위의 목표 색점으로부터 이격도라고 알려져 있다.

LED는 통상 그 스펙트럼 파워 분포로부터 도출된 다양한 특성에 기초하여 생산 후에 그룹으로 분류된다(binned). LED의 비용은 상기 그룹(bin)의 크기(분포)에 의해 결정된다. 예를 들면, 특정 LED는 그것의 피크 파장의 값에 기초하여 그룹으로 분류될 수 있다. LED의 피크 파장은 LED의 스펙트럼 파워 분포의 크기가 최대인 파장이다. 피크 파장은 청색 LED의 스펙트럼 파워 분포의 색 측면(color aspect)을 규정하기 위한 흔한 측정기준이다. 스펙트럼 파워 분포(예컨대, 우세 파장, xy 색점, uv 색점 등)에 기초하여 LED를 그룹으로 분류하기 위해 다수의 다른 측정기준이 흔히 사용된다. 청색 LED는 보통 5nm의 피크 파장의 범위를 갖는 그룹으로 판매를 위해 분리된다.

전술한 바와 같이, LED 기반 조명 모듈(100)은 복수의 LED(102)를 갖는 보드(104)를 포함한다. 보드(104)에 탑재되는 복수의 LED(102)는 특정 스펙트럼 파워 분포를 갖는 광을 발생시킬 수 있다. 이 스펙트럼 파워 분포의 색 측면은 그 중심 파장에 의해 규정될 수 있다. 중심 파장은 스펙트럼 파워 분포의 영역의 절반이 중심 파장보다 작은 파장으로부터의 기여에 기초하고 스펙트럼 파워 분포의 영역의 다른 절반이 중심 주파수보다 큰 파장으로부터의 기여에 기초하는 파장이다. 복수의 보드에 대해서, 중심 파장의 표준편차가 계산될 수 있다. 어떤 생산 실시예에 있어서, 예를 들면, 보드들이 스펙트럼 파워 분포의 충실한 매칭을 위해 신중하게 선택된 LED들 또는 작은 그룹으로부터의 LED들로 채워지는 경우에, 복수 보드들의 중심 파장의 표준편차는 0.1nm 미만일 수 있다. 물론, 약 0.1nm 이하의 중심 파장의 표준편차를 갖는 보드를 생산할 때 비용은 크게 증가한다. 다른 실시예에서, 복수 보드들의 중심 파장의 표준편차는 0.5nm 미만일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 복수 보드들의 중심 파장의 표준편차는 2.0nm 미만일 수 있다.

LED 기반 조명 모듈(100)은 미리 결정된 공차 내에 여전히 목표 색점을 유지하면서 넓은 스펙트럼 파워 분포를 갖는 LED를 수용하는 것이 가능하다. 또한, LED 기반 조명 모듈(100) 사이에 충실하게 매칭된 색점들을 달성하면서, 각각 상이한 스펙트럼 파워 분포, 예컨대 중심 파장의 큰 표준편차를 갖는 하나 이상의 LED를 갖는 복수의 LED 모듈(100)이 생성될 수 있으며, 이때 LED 모듈(100)들의 매칭 색점들은 목표 색점으로부터 미리 결정된 공차 내에 있다. 광 혼합 캐비티(109)의 2개 이상의 파장 변환 구성요소들을 사용함으로써, LED 기반 조명 모듈(100)에 의해 방출된 광의 색점은 정밀하게 제어될 수 있다. 예를 들면, 출력창(108)을 통과하는 생성된 광이 미리 결정된 목표 색점의 미리 결정된 공차 내에 있는 색점을 갖도록, LED 기반 조명 모듈(100)의 조립 동안에, 2개 이상의 파장 변환 구성요소가 각각의 파장 변환 특성과 LED(102)에 의해 발생된 광의 스펙트럼 파워 분포에 기초하여 선택될 수 있다. LED 기반 조명 모듈(100)의 파장 변환 구성요소들은 0.009와 0.0035(원한다면, 0.002와 같이 더 작은) 사이의 원하는 이격도(△u'v')를 생성하도록 선택될 수 있다.

도 16은 LED 기반 조명 모듈(100)에 대한 조립 공정의 일부를 도시하는 흐름도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 복수의 파장 변환 구성요소 각각은 변화하는 파장 변환 특성을 가지고 생산된다(단계 502 및 단계 504). 원한다면, 파장 변환 구성요소는 LED 기반 조명 모듈(100)을 조립하는 업체에 의해 또는 LED 기반 조명 모듈(100)을 조립하는 업체에 파장 변환 구성요소를 제공하는 외부 업체에 의해 생산될 수 있다. 파장 변환 구성요소의 상이한 파장 변환 특성은, 예를 들면, 파장 변환 구성 요소 내 또는 위의 파장 변환 재료의 두께 및/또는 농도를 변화시킴으로써, 생성될 수 있다. 파장 변환 재료의 농도 및/또는 두께는 (CIE 1960 색도도에서) 0.001의 △uv 이하만큼 상이한 파장 변환 특성을 갖는 구성요소를 생산하기 위해 변경될 수 있다. 예를 들면, 상이한 농도 및/또는 두께의 황색 파장 변환 재료를 가지고 복수의 출력창(108)이 생산될 수 있다. 마찬가지로, 상이한 농도 및/또는 두께의 적색 파장 변환 재료를 가지고 복수의 측벽 인서트(107)(또는 하부 반사체 인서트(106))가 생산될 수 있다. 원한다면, 상이한 농도 및/또는 두께를 갖지만, 동일한 조성(formulation)의 파장 변환 재료가 각각의 구성요소, 예를 들면 측벽 인서트(107) 또는 출력창(108)을 위해 사용될 수 있다. 또한, 상이한 조성의 파장 변환 재료가 사용될 수 있다. 예를 들면, 다양한 파장 변환 재료들의 상이한 혼합이 사용될 수 있다. 예를 들면, 측벽 인서트(107)는 상이한 비율의 적색 및 황색 형광체에 의해 동일하거나 상이한 농도 및 두께로 코팅될 수 있다. 마찬가지로, 상기 구성요소의 상이한 영역들이 상이한 파장 변환 재료로 코팅될 수 있다. 또한, 동일한 농도 및 두께가 사용되지만, 구성요소 위의 커버리지(coverage) 영역의 양이 상이할 수 있다. 예를 들면, 측벽 인서트의 커버되지 않은 부분의 양이 변할 수 있다.

복수의 파장 변환 구성요소의 파장 변환 특성이 측정된다(단계 506 및 단계 508). 파장 변환 구성요소는 테스트 장치 위에 놓이며, 테스트 장치는 기지의 스펙트럼 파워 분포 및 색점을 갖는 광을 발생시키는 광원, 예컨대 LED(102)를 갖는 보드(104)를 포함한다. 파장 변환 구성요소가 테스트 장치 위에 분리되어 놓이고 예컨대 분광계와 적분구(integrating sphere)를 사용하여 색점 이동이 측정된다. 원한다면, 간섭 필터(dichroic filter)를 사용한 강도 측정이 적분구 측정에 추가로 또는 대신하여 실시될 수 있으며, 또는 Konica-Minolta에 의해 생산된 것(CL-200 색채계)과 같은 색채계(colorimeter)가 사용될 수 있다. 각 구성요소에 대한 측정된 파장 변환 특성은 저장된다. 구성요소들의 파장 변환 특성에 대해 자기참조 측정(self referencing measurement)이 사용될 수 있다. 예를 들면, LED(102)와 측정된 구성요소의 전체 스펙트럼 파워 분포에 의해 생성된 색점은 파장 변환된 광을 배제한 스펙트럼 파워 분포에 의해 생성된 색점에 비교되어 자기 참조 △uv 값을 생성할 수 있다.

파장 변환 구성요소의 색점 이동이 도 5의 CIE 1931 색도도에 도시되어 있다. 예를 들어 445nm의 청색 광을 발생하는 테스트 광원의 색점이 색도도에서 색점(210)으로 도시되어 있다. 예를 들어 측벽 인서트(107)의 위 또는 내부의 파장 변환 재료에 의해 생성된 색점이 점(220)으로 도시되어 있으며 이것은 예컨대 630nm의 우세 파장에 대응한다. 테스트 광원을 가지고 측벽 인서트(107)에 의해 생성된 색점 이동은 점선(222)을 따르며, 이때 이동량은 광 혼합 캐비티(109)의 기하구조와 측벽 인서트(107) 위의 파장 변환 재료의 두께 및/또는 농도에 의존할 것이다. 예를 들면, 테스트 광원을 가지고 측벽 인서트(107) 중 하나에 의해 생성된 측정된 색점은 점(224)에 의해 도시되어 있고 측벽 인서트(107) 없이 테스트 광원에 의해 생성된 색점(예컨대, 점(210))으로부터 이동(△xy)은 선(226)에 의해 도시된다.

예를 들어 출력창(108)의 위 또는 내부의 파장 변환 재료에 의해 생성된 색점이 점(230)으로 도시되어 있으며 이것은 예컨대 570nm의 우세 파장에 대응한다. 테스트 광원을 가지고 출력창(108)에 의해 생성된 색점 이동은 출력창(108) 위의 파장 변환 재료의 두께 및/또는 농도에 의존하여 점선(232)을 따른다. 예를 들면, 테스트 광원을 가지고 출력창(108)들 중 하나에 의해 생성된 측정된 색점이 점(234)에 의해 도시되어 있고 출력창(108) 없이 테스트 광원에 의해 생성된 색점(예컨대, 점(210))으로부터 이동(△xy)이 선(236)에 의해 도시된다. 원한다면, 상이한 조성의 파장 변환 재료들이 파장 변환 구성요소 위에 사용될 수도 있으며, 이것은 파장 변환 재료에 의해 생성된 색점을 (화살표 240로 도시된 바와 같이) 변경할 수 있고, 따라서 색점 이동의 기울기가 변할 수 있다.

통상, LED마다 스펙트럼 파워 분포에 차이가 존재한다. 예를 들면, 452nm에서 청색 광을 발생시키게 된 LED는 450nm와 455nm 이상 사이의 범위에 있는 광을 통상 발생시킬 것이다. 또 다른 실시예에서, 청색 광을 발생시키게 된 LED는 440nm와 475nm 사이의 범위에 있는 광을 발생시킬 수 있다. 이 실시예에서, 한 LED와 다른 LED의 스펙트럼 파워 분포의 차이는 8%만큼 될 수 있다. 따라서, 조립 공정 동안에, LED(102)의 스펙트럼 파워 분포 및/또는 색점은 각각의 LED 기반 조명 모듈(100)에 대해 측정될 수 있다(도 16의 단계 510). LED의 스펙트럼 파워 분포에서의 변동은 일정하고 정확한 색점을 갖는 LED 기반 광원을 생산하는 것이 어려운 이유들 중 하나이다. 그러나, LED 기반 조명 모듈(100)은 개별적으로 선택될 수 있는 파장 변환 특성을 갖는 2개 이상의 파장 변환 구성요소를 포함하기 때문에, 상기 구성요소들의 적절한 파장 변환 특성은 LED(102)의 스펙트럼 파워 분포의 큰 변동이 목표 색점으로부터 0.0035 미만의 미리 결정된 공차, 예컨대 △u'v' 내에 있는 색점을 생성하도록 선택될 수 있다. 목표 색점은 예컨대, 2700K, 3000K, 4000K, 또는 흑체 곡선 상의 다른 온도의 CCT일 수 있으며, 대안으로 목표 색점은 흑체 곡선에서 떨어져 있을 수 있다.

도 6은 CIE 1960 UCS 색도도로부터 LED 모듈들의 색점과 흑체 곡선 상의 미리 결정된 목표 색점들을 도시하며, 상기 색도도에서 수평축은 CCT를 나타내고 수직축은 흑체 곡선(400)으로부터 이격도(△uv)를 나타낸다. 목표 색점은 예를 들면 흑체 곡선(400) 상의 4000K, 3000K 및 2700K일 수 있다. 원한다면 다른 목표 CCT들이나 흑체 곡선(400)에서 떨어져 있는 색점들이 사용될 수 있다. 도 6은 목표 색점들의 각각에 대해 미리 결정된 공차를 직사각형으로 도시한다. 예를 들면, CCT는 4000K의 목표 색점에서 ±90K만큼 변할 수 있는 반면, 3000K에서는 ±55K만큼 변할 수 있고, 2700K에서는 ±50K 변할 수 있다. CCT에 대해 미리 결정된 이들 공차는 흑체 곡선 상의 각각의 목표 색점에 중심을 둔 2단계 맥아담 편차 타원(MacAdam ellipse) 내에 있다. 각각의 CCT에 대한 흑체 곡선으로부터의 이격(△uv)에 대한 미리 결정된 공차는 ±0.001이다. 이 예에서, △uv는 흑체 곡선(400) 위로 0.001 거리만큼 변하고(양의 공차 값으로 표현될 때, +0.001) 흑체 곡선(400) 아래로 0.001 거리만큼 변할 수 있다(음의 공차로 표현될 때, -0.001). △uv에 대한 미리 결정된 이 공차는 흑체 곡선 위의 각각의 목표 색점 위에 중심을 둔 1단계 맥아담 편차 타원 내에 있다. 도 6에 도시된 CCT 및 △uv이 대한 미리 결정된 공차는 2단계 맥아담 편차 타원 내에 있고 또한 0.0035의 △u'v'의 공차 내에 있다. 목표 색점들로부터 도시된 공차 내 색점들은 너무 가깝기 때문에 광원을 나란히 보더라도 대부분의 사람은 색 차이를 식별할 수 없다.

상기 색도도는 참고를 위해서 3000K에 중심을 둔 2개의 색선(color line)을 도시한다. 색선(402)은 제1 파장 변환 재료에 의해 생성된 색점 이동에 대응한다. 본 실시예에서, 색선(402)은 출력창(108) 위의 황색 형광체 코팅이다. 색선(404)은 제2 파장 변환 재료에 의해 생성된 색점 이동에 대응한다. 본 실시예에서, 색선(404)은 측벽 인서트(107) 위의 적색 형광체 코팅이다. 색선(402)은 황색 형광체에 의해 생성된 광의 색점에서 이동의 방향을 지시한다. 색선(404)은 적색 형광체에 의해 생성된 광의 색점에서 이동 방향을 지시한다. 제1 파장 변환 재료와 제2 파장 변환 재료는 그것들 각각의 색점에서 이동 방향이 평행하지 않도록 선택된다. 황색 형광체 및 적색 형광체의 이동 방향은 평행하지 않기 때문에, LED 기반 조명 모듈(100)에 의해 방출된 광의 색점 이동의 방향은 임의 지정될 수 있다. 이것은 전술한 바와 같이 각각의 형광체의 적당한 두께 및/또는 농도를 선택함으로써 달성될 수 있다. 예를 들면, 작은 점(412, 414, 416, 418)들은 상이한 파장 변환 구성요소들을 사용하여 하나의 LED 기반 조명 모듈(100)에 의해 생성된 색점들을 그래프에 표시한 것이다. 예를 들면, 점(412)은 한 세트의 파장 변환 구성요소들을 가진 LED 기반 조명 모듈(100)에 대한 색점을 도시한다. 상이한 출력창(108)을 선택함으로써, LED 기반 조명 모듈(100)에 대한 색점은 점(414)으로 이동된다. 도시된 것과 같이, 점(412)에서 점(414)까지 색점의 차이는 색선(402)과 평행하다. 그 다음 점(416)에 의해 도시된 색점을 생성하기 위해 상이한 측벽 인서트(107)가 선택된다. 점(414)에서 점(416)까지 색점의 차이는 색선(404)과 평행하다. 이것은 3000K 목표 내에 있지만, 출력창(108)을 교체함으로써 색점을 개선하려는 시도는 점(418)에 의해 도시된 색점을 제공하며, 점(416)와 점(418) 사이의 이동은 색선(402)과 평행하다. 다시 출력창(108)을 교체함으로써 LED 기반 조명 모듈(100)의 색점은 색선(402)을 따라 이동하여 큰 점(420)에 의해 도시된 색점을 생성하며, 이것은 흑체 곡선 위의 3000K의 목표 색점으로부터 미리 결정된 공차 내에 있다.

전술한 바와 같은 주어진 색 공간 내에 정확한 색 표적화에 추가하여, 색 표적화가 수행되는 색 공간은 상이한 기술의 광원들 사이의 시각적으로 지각할 수 있는 색 차이를 최소화하기 위해 중요하다. 예를 들면, 도 7은 3000K에서 할로겐 광원과 각각 3000K를 목표로 하는 한 세트의 6개 LED 모듈의 스펙트럼을 도시한다. 양 광원은 CIE 1931 색 공간에서 계측상으로 밀접하게 매칭되지만, 시각적으로는 밀접하게 매칭되지 않는다. 도 8은 할로겐 램프와 LED 기반 조명 모듈의 측정된 색점을 도시한다. 양 광원들은 3000K +/- 50K의 등온선과 0.001의 최대 △uv의 선들에 구획된 색 목표 윈도우 내에 있다. 만일 양 광원들이 LED 기반 조명 모듈이라면, 이들 두 모듈은 시각적으로 구별할 수 없을 것이다. 또한, 만일 양 광원들이 할로겐 램프라면, 그것들은 시각적으로 구별할 수 없을 것이다. 그러나, CIE 1931 색 공간과 관련된 등색 함수는 스펙트럼이 크게 변화하는 광원들의 색도를 정확히 표현하지 않는다. 도 7에서와 같이, 할로겐 램프의 스펙트럼과 LED 기반 조명 모듈의 스펙트럼은 매우 다르다. 할로겐 램프는 광대역 스펙트럼 응답을 보여주는 반면, LED 기반 조명 모듈은 적색, 황색, 및 청색 파장 범위에서 일련의 피크를 보여준다. CIE 1931 XYZ 색 공간의 결함으로 인해, 비 LED에 기반 광원들에 계측상으로 매칭된 LED 기반 광원들은 시각적으로 매칭하지 않는 경향이 있다. 이것은 방출 스펙트럼이 크게 상이한 광원으로부터 방출되는 광의 지각된 색을 정확히 표현하는데 있어서 CIE 1931 XYZ 색 공간의 실패를 지시한다. 또한, 이것은 LED와 같은 고체 상태 기술에 기초하지 않은 광원(예컨대, 할로겐, 수은 아크, 제논 아크, 메탈 할라이드 램프, 고휘도 방전 램프, 및 백열등)에 색상 매칭되는 것으로 지각된 광을 발생시키는 LED 기반 광원의 신뢰할 수 있는 제조에 대해 문제를 야기한다. 시각적으로 매칭된 색 공간은 비 LED 기반 광원과 LED 기반 광원을 계측상으로 및 시각적으로 매칭하기 위해 채용된다. 시각적으로 매칭된 색 공간에서, 목표 색점에서 LED 기반 조명 모듈로부터 방출된 광은 동일한 목표 색점에서 고체 상태 기술에 기초하지 않은 목표 광과 시각적으로 매칭한다. 이런 방식으로, LED 기반 광원과 고체 상태 기술에 기초하지 않은 목표 광은 시각적으로 및 계측상으로 매칭될 수 있다.

도 9는 CIE 1931 XYZ 색 공간의 각각의 삼자극 값과 관련된 등색 함수를 도시한다. 또한, 예를 들면, 할로겐 램프를 LED 기반 광원에 시각적으로 및 계측상으로 매칭시키기 위해 설계된 시각적으로 매칭된 색 공간과 관련된 등색 함수가 역시 도시되어 있다. 일 실시예에서, 할로겐 매칭된 색 공간과 관련된 등색 함수(CMF'_x, CMF'_y, CMF'_z)는 2009년 5월 부다페스트에서 개최된 CIE 중간 미팅에서 제시된 Peter Csuti와 Janos Schanda의 논문 "A Better Description of Metameric Experience of LED Clusters"에 더욱 상세하게 설명되어 있으며, 이 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다. LED 기반 조명 모듈은 할로겐 매칭된 색 공간에서 LED 기반 조명 모듈을 할로겐 광원에 계측상으로 매칭함으로써 할로겐 광원을 시각적으로 매칭하기 위해 튜닝(tuning)될 수 있다. 유사한 방식으로, 등색 함수는 할로겐 광원 또는 고체 상태 기술에 기초하지 않은 임의의 다른 광원에 LED 기반 조명 모듈을 시각적으로 및 계측상으로 매칭하기 위해 생성될 수 있다.

할로겐 매칭된 색 공간은 3개의 등색 함수(CMF'_x, CMF'_y, CMF'_z)에 기초한다. 3개의 삼자극 값(X', Y', Z')은 할로겐 매칭된 색 공간을 3차원 색 공간으로 표현한다. 각각의 등색 함수는 식(5)에서와 같이 주어진 스펙트럼 S(λ)을 3개의 삼자극 값(X', Y', Z') 각각에 관련시킨다.

할로겐 매칭된 색 공간의 색도는 명도가 무시된 2차원 공간(x'y') 위에 3차원 할로겐 매칭된 색 공간의 투영으로서 표현될 수 있다. 각각의 색 좌표(x',y')는 식 (6)에서와 같이 3개의 삼자극 값의 함수로서 표현될 수 있다.

도 10은 할로겐 매칭된 색 공간에서 평가된 도 7의 LED 기반 조명 모듈 6개의 그룹(302)과 할로겐 광원의 색점들을 도시한다. 그룹(302)의 LED 기반 광원들의 각각은 할로겐 광원(301)과 시각적으로 매칭한다. 시각적 매칭을 결정하기 위한 다수의 실험적 방법들이 존재한다. 일 실시예로서, 한 그룹의 색 정상 개인들이 할로겐 광원과 LED 기반 광원을 관측하고 두 개의 광원들 사이에 광의 색에 있어서 어떤 차이가 있는지 판정한다. 서로 간에 상대 색의 개별적인 관측 의견의 불일치가 시작될 때 두 광원이 상기 그룹에 의해 시각적으로 매칭되는 것으로 판정된다. 개인들 각자 간에 두 광원들 사이의 상대 색 차이에 관한 일반적인 일치가 존재하지 않는 시점에서, 시각적 매칭이 달성된다. 각 개인은 색을 다르게 지각하기 때문에, 개인들 사이의 일반적인 불일치는 두 개의 광원 사이의 색 차이가 무시할 수 있다는 것과 지각된 차이가 비교 대상인 두 개 광원보다 각 개인의 지각적 감수성에 의해 지배된다는 것을 지시한다. 또 다른 실시예에서, 색의 차이가 실험에 의해 형성될 수 있는 색의 최소 식별 가능 차이(just noticeable difference)보다 작을 때 광원들은 시각적으로 매칭하는 것으로 간주된다.

도 10은 또한 시각적으로 매칭된 색 공간에서 색 목표(304)를 도시한다. 전술한 바와 같이, LED 모듈의 그룹의 각각의 LED 모듈은 색 목표(304) 내에 색점을 달성하도록 튜닝될 수 있다. 색 목표(304)는 여러 가지 방법으로 설정될 수 있다. 예를 들면, 색 목표(304)는 할로겐 광원(301)의 색점 위에 중심을 둔 할로겐 매칭된 색 공간 내 원이 될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 색 목표(304)는 0.001과 0.004 사이의 이격도(△x'y')에 의해 규정된 지름을 갖는 원이 될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 지름은 0.002의 이격도(△x'y')이다. 도시된 것과 같이, 색 목표(304)는 플랑크 궤적으로부터의 일정한 이격의 선들과 일정한 CCT의 선들에 의해 구획된다. 도시된 실시예에서, 색 목표(304)는 제1 측면은 할로겐 광원(301)의 CCT보다 작은 50K의 선에 의해 구획되고, 제2 측면은 할로겐 광원(301)의 CCT보다 큰 50K 라인에 의해 구획되고, 제3 측면은 할로겐 광원(301)의 이격도보다 위의 0.001의 이격도(△uv)의 선에 의해 구획되고, 제4 측면은 할로겐 광원의 이격도보다 아래의 0.001의 이격도(△uv)의 선에 의해 구획된다. 도시된 것과 같이, 색 목표(304)의 중심은 할로겐 광원(301)의 측정된 색점에 있다. 그러나 색 목표(304)는 할로겐 매칭된 색 공간의 임의의 다른 원하는 색점 주위에 중심을 둘 수 있다. 예를 들면, 색 목표(304)는 다수의 할로겐 광원들의 평균 색점 주위에 중심을 둘 수 있다. LED 기반 조명 모듈 6개 중 5개는 색 목표(304) 내에 있고 색 목표(304) 내에 중심을 둔 할로겐 광원에 계측상으로 매칭된다.

도 11은 CIE 1931 색 공간에서 평가된 도 7의 LED 기반 조명 모듈 6개의 그룹(302)과 할로겐 광원(301)의 색점들의 플롯을 도시한다. CIE 1931 색 공간과 할로겐 매칭된 색 공간 사이의 차이로 인해, 할로겐 광원(301)의 색점은 LED 기반 조명 모듈의 그룹(302)의 색점과 계측상으로 매칭되지 않는다. 그러나 그룹(302) 내 LED 기반 조명 모듈들 각각은 할로겐 광원(301)과 시각적으로 매칭한다. 따라서, 시각적으로 및 계측상으로 LED 기반 조명 모듈을 할로겐 광원에 매칭하기 위해, 그것들 각각 색점이 CIE 1931 색 공간과 상이한 등색 함수로부터 도출된 할로겐 매칭된 색 공간에서 측정된다.

도 11은 또한 LED 기반 조명 모듈들의 그룹의 하나의 색점(303)을 CIE 1931 색 공간에 도시한다. 색점(303)은 전술한 식(1) 및 식 (2)에서와 같이 아래 있는(underlying) LED 기반 조명 모듈의 스펙트럼과 CIE 1931 등색 함수에 기초하여 계산될 수 있다. LED 기반 조명 모듈은 시각적으로 할로겐 광원과 매칭하기 때문에, CIE 1931 색 공간에 표현된 이 모듈의 색점은 CIE 1931 색 공간에 색 목표(305)를 설정하기 위한 기준으로서 사용될 수 있다. 색 목표(305)는 여러 가지 방법으로 설정될 수 있다. 예를 들면, 색 목표(305)는 LED 기반 조명 모듈의 색점(303)에 중심을 둔 CIE 1931 색 공간 내의 원이 될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 색 목표(305)는 플랑크 궤적으로부터 고정된 이격도의 선들과 일정한 CCT의 선들에 의해 구획된 다각형일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 색 목표(305)는 할로겐 광원에 시각적으로 매칭된 다수의 LED 기반 조명 모듈의 평균 색점에 중심이 위치할 수 있다.

도 10을 참조하여 전술한 바와 같이, LED 기반 조명 모듈에 대한 색 목표는 시각적으로 매칭된 색 공간에서 임의의 광원의 색점 부근에 설정될 수 있다. 또한, 도 11을 참조하여 설명한 바와 같이, 색 목표는 CIE 1931 색 공간에서 임의의 광원에 시각적으로 매칭된 측정된 LED 기반 광원 부근에 설정될 수 있다. 또한, 색 목표는 시각적으로 매칭된 색 공간 내 기준 발광체(reference illuminant) 부근에 설정될 수도 있다. 또한, 색 목표는 CIE 1931 색 공간에서 기준 발광체를 모방하는 광원에 시각적으로 매칭된 측정된 LED 기반 광원 부근에 설정될 수 있다.

도 12는 할로겐 매칭된 색 공간에 구성된 플랑크 궤적을 도시한다. 플랑크 궤적 상의 색 목표에 기초한 색 목표(306)는 할로겐 매칭된 색 공간에 설정될 수 있다. 일 실시예에서, 색 목표는 플랑크 궤적으로부터의 고정된 이격도를 갖는 선들과 일정한 CCT의 선들에 의해 구획된 다각형에 기초할 수 있다. 도시된 실시예에서, 색 목표(306)는 제1 측면은 2950K의 선에 의해 구획되고, 제2 측면은 3050K의 선에 의해 구획되고, 제3 측면은 플랑크 궤적의 위 0.001의 이격도의 선에 의해 구획되고, 제4 측면은 플랑크 궤적의 아래 0.001의 이격도의 선에 의해 구획된다. 도 12는 LED 기반 조명 모듈의 색점(303)과 할로겐 광원의 색점(303) 모두가 미리 정해진 색 목표(306) 내에 있는 것을 도시한다. 두 색점(303, 303)은 모두 할로겐 매칭된 색 공간에서 계측상으로 매칭되고 각각의 광원들은 시각적으로 매칭한다.

도 13은 CIE 1931 색 공간에 색 목표(307)를 도시한다. 색 목표(307) 내에서 제조된 LED 기반 조명 모듈은 3000K 근처의 흑체를 모방하는 할로겐 광원에 시각적으로 매칭한다. CIE 1931 색 공간의 색점(303)은 전술한 식(1) 및 식 (2)에 따라 색점(303)의 기지의 스펙트럼에 기초하여 계산될 수 있다. 색 목표(307)는 다수의 상이한 방법으로 설정될 수 있다. 일 실시예에서, 색 목표(307)는 색 목표(306)와 같은 방식으로 정해지고 CIE 1931 색 공간에서 색점(303) 부근에 중심이 위치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 색 목표(307)는 3000K 근처의 흑체를 모방하는 할로겐 광원에 시각적으로 매칭되는 다수의 LED 기반 조명 모듈의 평균 색점 부근에 중심을 가질 수 있다. CIE 1931 색 공간은 시각적으로 및 계측상으로 할로겐 광원 및 LED 기반 광원에 매칭하지 않기 때문에, CIE 1931 색 공간의 플랑크 궤적을 따라 LED 모듈을 제조하는 것은 동일한 색 목표 내에서 제조된 할로겐 광원에 시각적으로 매칭하는 광원을 제공하지 않을 것이다.

도 14는 할로겐 매칭된 색 공간에 그려진 CIE 발광 계열 D의 궤적을 도시한다. 계열 D 궤적에 기초한 색 목표(308)는 할로겐 매칭된 색 공간에 설정될 수 있다. 일 실시예에서, 색 목표는 플랑크 궤적으로부터의 고정된 이격도를 갖는 선들과 일정한 CCT의 선들에 의해 구획된 다각형에 기초할 수 있다. 도시된 실시예에서, 색 목표(308)는 일 측면이 4030K의 선에 의해 구획되고, 제2 측면이 4170K의 선에 의해 구획되고, 제3 측면이 계열 D 궤적 위 0.001의 이격도의 선에 의해 구획되고, 제4 측면이 계열 D 궤적의 아래 0.001의 이격도의 선에 의해 구획된다. 색점(310)은 4100K 근처의 계열 D 발광체를 모방하도록 설계된 할로겐 광원에 시각적으로 매칭하는 LED 기반 조명 모듈의 측정된 색점이다. 이 실시예에서, 할로겐 광원은 Eiko Ltd에 의해 제조된 것이다. 또 다른 실시예에서, LED 기반 조명 모듈은 일광에 시각적으로 직접 매칭하도록 제조될 수 있을 것이다.

도 15는 CIE 1931 색 공간 내의 색 목표(309)를 도시한다. 색 목표(309) 내에서 제조된 LED 기반 조명 모듈은 4100K 근처의 계열 D 발광체를 모방하는 비 LED 기반 광원에 시각적으로 매칭한다. 시각적으로 매칭된 LED 기반 조명 모듈의 색점(310)은 도 14에서 할로겐 매칭된 색 공간에 도시되어 있고 도 15에서 CIE 1931 색 공간에 도시되어 있다. CIE 1931 색 공간의 색점(310)은 전술한 식(1) 및 식(2)에 따라서 LED 기반 조명 모듈의 기지의 스펙트럼에 기초하여 계산될 수 있다. 색 목표(309)는 다수의 상이한 방법으로 설정될 수 있다. 일 실시예에서, 색 목표(309)는 색 목표(308)과 동일한 방식으로 정해질 수 있고 CIE 1931 색 공간의 색 목표(309) 부근에 중심을 둘 수 있다. 또 다른 실시예에서, 색 목표(309)는 4100K 근처에서 계열 D 발광체를 모방하는 광원에 시각적으로 매칭되는 다수의 LED 기반 조명 모듈들의 평균 색점 부근에 중심을 둘 수 있다. CIE 1931 색 공간은 시각적으로 및 계측상으로 할로겐 광원 및 LED 기반 광원들과 매칭하지 않기 때문에, CIE 1931 색 공간 내 계열 D 발광체의 궤적을 따라 LED 모듈을 제조하는 것은 동일한 색 목표 내에서 제조된 할로겐 광원에 시각적으로 매칭하는 광원을 제공하지 않을 것이다.

도 17은 시각적으로 매칭된 색 공간에서 LED 기반 조명 모듈의 튜닝 방법(600)을 도시한다. 방법(600)은 시각적으로 매칭된 색 공간(예컨대, 할로겐 매칭된 색 공간)에서 LED 기반 조명 모듈의 제1 색점을 측정하는 단계를 포함한다(단계 601). 방법(600)은 또한 시각적으로 매칭된 색 공간에서 목표 광의 색점에 상기 측정된 색점을 비교하는 단계를 포함한다(단계 602). 예를 들면, 목표 광은 할로겐 광원일 수 있고 목표 색점은 시각적으로 매칭된 색 공간에서 할로겐 광원의 색점일 수 있다. 목표 광은 조명원으로서 LED를 포함하지 않는 임의의 광원 또는 발광체일 수 있다. 방법(600)은 또한 LED 기반 조명 모듈의 제1 선택형 구성요소를 선택하는 단계를 포함한다(단계 603). 상기 선택은 상기 측정된 색점이 목표 색점의 미리 결정된 공차 내에 있도록 이루어진다. 상기 색점과 목표 색점은 시각적으로 매칭된 색 공간에서 표현되기 때문에, 목표 색점에서 LED 기반 조명 모듈로부터 방출된 광은 동일한 색점에서 목표 광에 시각적으로 매칭한다.

도 18은 시각적으로 매칭된 색 공간에서 LED 기반 조명 모듈을 튜닝하고 튜닝된 LED 기반 조명 모듈의 스펙트럼을 사용하여 시각적으로 매칭되지 않은 제2 색 공간에서 목표 색점을 결정하는 방법(610)을 도시한다. 방법(610)은 제1 색 공간(시각적으로 매칭된 색 공간)에서 LED 기반 조명 모듈의 색점을 측정하는 단계를 포함한다(단계 611). 목표 광은 조명원으로서 LED를 포함하지 않는 임의의 광원 또는 발광체일 수 있다. 방법(610)은 또한 LED 기반 조명 모듈의 제1 선택형 구성요소를 선택하는 단계를 포함한다(단계 612). 상기 선택은 상기 측정된 색점이 제1 색 공간에서 목표 광(예를 들면, 할로겐 광원)의 목표 색점의 미리 결정된 공차 내에 있도록 선택된다. 색점과 목표 색점은 시각적으로 매칭된 색 공간에서 표현되기 때문에, 목표 색점에서 LED 조명 모듈로부터 방출된 광은 동일한 색점에서 목표 광에 매칭한다. 다음 단계(단계 613)에서, 목표 색점은 LED 기반 조명 모듈로부터 방출된 광의 스펙트럼에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 색 공간에 결정된다. 예를 들면, 제2 색 공간은 CIE 1931 색 공간일 수 있다. 목표 광에 시각적으로 매칭된 LED 기반 조명 모듈의 측정된 스펙트럼에 기초하여, CIE 1931 색 공간 내 상기 모듈의 색점은 식 (1) 및 식 (2)를 사용하여 계산될 수 있다. 일 실시예에서 상기 계산된 색점은 CIE 1931 색 공간에서 목표 색점으로서 취급될 수 있다. 예를 들면, CIE 1931 색 공간은 할로겐 광원에 시각적으로 매칭되지 않고, 따라서 CIE 1931 색 공간에 표현된 할로겐 광원의 색점은 시각적으로 매칭된 LED 기반 조명 모듈의 색점과 상이할 것이다. 그 결과, CIE 1931 색 공간에 표현된 할로겐 광원의 색점은 시각적으로 매칭된 LED 기반 조명 모듈을 생성하기에 적당한 목표 색점이 아니다. 다음 단계(단계 614)에서, 제2 LED 기반 조명 모듈의 색점이 제2 색 공간에서 측정된다. 다음 단계(단계 615)에서, 제2 LED 기반 조명 모듈의 제1 선택형 구성요소는 상기 측정된 색점이 제2 색 공간에서 목표 색점의 미리 결정된 공차 내에 있도록 선택된다. 이와 같이, LED 기반 조명 모듈들은 결과로서 얻어진 모듈들이 LED에 기초하지 않은 광에 시각적으로 매칭하도록 CIE 1931 색 공간에서 색 튜닝된다. LED 기반 조명 모듈의 생산에서 유용한 상당한 양의 색 측정 장치가 CIE 1931 색 공간의 등색 함수로 프로그램 되기 때문에, CIE 1931 색 공간 내 튜닝은 바람직할 수 있다.

설명을 위해 위에서 어떤 특정 실시예들이 개시되었지만, 이 특허 문헌의 내용은 전술한 특정 실시예에 한정되지 않으며 일반적으로 적용된다. 일 실시예에서, 할로겐 매칭된 색 공간이 도입되고 할로겐 광원에 시각적으로 매칭하기 위한 LED 기반 조명 모듈의 튜닝이 설명된다. 그러나, 다른 실시예에서는, LED 기반 조명 모듈을 LED를 포함하지 않은 임의의 광원에 시각적으로 매칭하기에 적합한 임의의 색 매칭된 색 공간이 이용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 색 튜닝을 수행하기 위한 선택형 구성요소를 갖는 LED 기반 조명 모듈이 논의된다. 또 다른 실시예에서, 도 19는 LED(102) 및 제1 선택형 구성요소(620)를 포함하는 LED 기반 조명 모듈(100)을 도시한다. 또한 제2 선택형 구성요소(621)가 선택사항으로 포함될 수도 있다. LED 기반 조명 모듈(100)은 고체 상태 기술에 기초하지 않은 광에 시각적으로 및 계측상으로 매칭되지 않은 복합 광(625)을 발생시킨다. LED(102)로부터 방출된 광(622)의 제1 부분은 제1 또는 제2 선택형 구성요소의 어느 하나에 의한 변환 없이 복합 광(625)에 기여할 수 있다. LED(102)로부터 방출된 광의 제2 부분(623)은 제1 선택형 구성요소(620)에 의해 색이 변환되고 복합 광(625)에 기여한다. 선택사항으로, LED(102)로부터 방출된 광의 제3 부분(624)은 제2 선택형 구성요소(621)에 의해 색이 변환되고 복합 광(625)에 기여한다. 다른 실시예에서, 일반적인 색 튜닝 능력(예컨대, 전자적 색 튜닝, 기계적 조정에 의한 튜닝, 및 화학적 조성 및/또는 농도의 변경에 의한 튜닝)을 가진 LED 기반 조명 모듈이 LED를 포함하지 않은 임의의 광원에 시각적 매칭을 달성하기 위해 최종 조립 이전 또는 이후에 채용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 고체 상태 기술에 기초하지 않은 광에 시각적으로 매칭된 LED 기반 조명 모듈의 스펙트럼에 적어도 부분적으로 기초하여 색 목표를 표적으로 하는 CIE 1931 색 공간 내 LED 기반 조명 모듈의 색 튜닝이 논의된다. 그러나, 다른 실시예에서, LED 기반 조명 모듈들은 고체 상태 기술에 기초하지 않은 광에 시각적으로 매칭된 LED 기반 조명 모듈의 스펙트럼에 적어도 부분적으로 기초하여 다른 색 공간(예컨대, CIE 1931 표준 측색 관측자 및 CIE 1964 보조 표준 측색 관측자 중 어느 것에 기초한 색 공간)에서 색 튜닝될 수 있다.

따라서, 청구범위에서 제시된 것과 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 전술한 실시예들의 다양한 수정, 적응, 및 다양한 특징들의 조합이 실행될 수 있다.

Claims

조명 모듈에 있어서,
스펙트럼 파워 분포를 갖는 일정량의 광을 생성하는 하나 이상의 발광 다이오드(LED); 및
상기 스펙트럼 파워 분포의 함수인 제1 파장 변환 특성을 갖는 제1 유형의 파장 변환 재료를 포함하는 제1 선택형 구성요소를 포함하고,
상기 제1 선택형 구성요소는 상기 조명 모듈로부터 방출된 광을 생성하기 위해 상기 하나 이상의 LED로부터의 상기 일정량의 광의 일부를 변환하고,
상기 제1 파장 변환 특성은 시각적으로 매칭된 색 공간 내 제2 색점에서 LED를 포함하지 않는 광원으로부터 방출된 광과 최소 식별 가능 차이(just noticeable difference)보다 적은 차이를 가진 시각적으로 매칭된 색 공간 내 제1 색점에서 상기 조명 모듈로부터 방출된 광을 생성하기 위해 상기 하나 이상의 LED로부터의 상기 일정량의 광의 상기 일부를 변환하고,
상기 제2 색점은 시각적으로 매칭된 색 공간 내 상기 제1 색점의 0.002의 이격도(degree of departure)(△x'y') 내에 있는, 조명 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 파장 변환 특성과 다른 제2 파장 변환 특성을 갖는 제2 유형의 파장 변환 재료를 포함하는 제2 선택형 구성요소를 추가로 포함하고,
상기 제1 선택형 구성요소의 제1 파장 변환 특성과 상기 제2 선택형 구성요소의 제2 파장 변환 특성은 상기 하나 이상의 LED로부터의 상기 일정량의 광의 상기 일부를 변환하여 상기 제1 색점을 생성하는, 조명 모듈.
제 1 항에 있어서,
LED를 포함하지 않는 광원은 A 계열 발광체, B 계열 발광체, C 계열 발광체, D 계열 발광체, E 계열 발광체, F 계열 발광체, 및 흑체 복사체로 구성된 그룹에서 취해진 발광체를 모방하는 광원인, 조명 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 광원은 할로겐 램프, 소형 금속 할라이드 램프(halide lamp), 고휘도 방전 램프, 및 형광등으로 구성된 그룹에서 취해지는, 조명 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 선택형 구성요소들은 하나 이상의 LED에 의해 방출된 일정량의 광의 일부를 일정량의 변환된 광으로 변환하고,
상기 조명 모듈로부터 방출된 광은 상기 일정량의 변환된 광을 포함하는, 조명 모듈.
제 1 항에 있어서,
CIE 1931 색 공간 내 목표 색점에서 상기 조명 모듈로부터 방출된 광은 CIE 1931 색 공간 내 동일한 색점에서 LED를 포함하지 않는 광원으로부터 방출된 광에 시각적으로 매칭하지 않는, 조명 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 하나 이상의 LED를 둘러싸는 반사성 바닥면;
상기 바닥면과 상기 하나 이상의 LED를 둘러싸는 하나 이상의 반사성 측벽; 및
상기 하나 이상의 반사성 측벽에 접속되는 창을 추가로 포함하는, 조명 모듈.
제 7 항에 있어서,
상기 제1 선택형 구성요소 및 제2 선택형 구성요소 각각은 상기 반사성 바닥면, 상기 하나 이상의 반사성 측벽, 및 상기 창 중 하나 이상을 포함하는, 조명 모듈.
제 8 항에 있어서,
상기 하나 이상의 반사성 측벽은 상기 하나 이상의 반사성 측벽을 형성하도록 위치된 측벽 인서트(insert)인, 조명 모듈.
제 7 항에 있어서,
상기 제1 선택형 구성요소는 상기 창이고 상기 제2 선택형 구성요소는 상기 하나 이상의 반사성 측벽인, 조명 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 선택형 구성요소 및 제2 선택형 구성요소는 그것들 각각의 파장 변환 특성을 위해 선택 가능한, 조명 모듈.
시각적으로 매칭된 색 공간에서 LED 기반 조명 모듈의 제1 색점을 측정하는 단계;
상기 시각적으로 매칭된 색 공간 내 목표 광의 목표 색점과 측정된 제1 색점을 비교하는 단계; 및
상기 측정된 제1 색점이 상기 목표 색점의 미리 결정된 공차 내에 있도록 상기 LED 기반 조명 모듈의 제1 선택형 구성요소를 선택하는 단계를 포함하고,
상기 목표 광은 LED에 의해 생성되지 않고,
상기 목표 색점에서 상기 LED 기반 조명 모듈로부터 방출된 광은 상기 목표 색점에서 상기 목표 광에 시각적으로 매칭하는, 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 시각적으로 매칭된 색 공간은 CIE 1931 색 공간의 복수의 등색 함수(color matching function)와 상이한 복수의 등색 함수에 기초하는, 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 제1 선택형 구성요소는 제1 파장 변환 특성을 가진 제1 유형의 파장 변환 재료를 포함하는, 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 목표 광은 A 계열 발광체, B 계열 발광체, C 계열 발광체, D 계열 발광체, E 계열 발광체, F 계열 발광체, 및 흑체 복사체로 구성된 그룹에서 취해진 발광체인, 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 목표 광은 할로겐 램프, 소형 금속 할라이드 램프, 고휘도 방전 램프, 및 형광등으로 구성된 그룹에서 취해지는 광원인, 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 측정된 제1 색점이 상기 목표 색점의 지정된 공차 내에 있도록 제2 파장 변환 특성을 가진 제2 유형의 파장 변환 재료를 포함하는 제2 선택형 구성요소를 선택하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 제1 선택형 구성요소의 제1 유형의 파장 변환 재료는 상기 LED 기반 조명 모듈의 하나 이상의 LED에 의해 발생된 일정량의 광에 응답하여 상기 시각적으로 매칭된 색 공간에서 제1 방향을 따라 색점 이동을 생성하고,
상기 제2 선택형 구성요소의 제2 유형의 파장 변환 재료는 상기 하나 이상의 LED에 의해 발생된 상기 일정량의 광에 응답하여 상기 시각적으로 매칭된 색 공간에서 제2 방향을 따라 색점 이동을 생성하며,
상기 제1 방향과 제2 방향은 평행하지 않은, 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 미리 결정된 공차는 상기 시각적으로 매칭된 색 공간 내 상기 목표 색점으로부터 0.0035의 이격도 내에 있는, 방법.
제1 색 공간에서 제1 LED 기반 조명 모듈로부터 방출된 광의 색점을 측정하는 단계;
측정된 색점이 상기 제1 색 공간에서 목표 광의 목표 색점의 미리 결정된 공차 내에 있도록 상기 제1 LED 기반 조명 모듈의 제1 선택형 구성요소를 선택하는 단계; 및
상기 LED 기반 조명 모듈로부터 방출된 광의 스펙트럼에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 측정된 색점에 대응하는 목표 색점을 제2 색 공간에서 결정하는 단계를 포함하고,
상기 선택하는 단계에서, 상기 LED 기반 조명 모듈로부터 방출된 광은, 상기 제1 LED 기반 조명 모듈의 색점이 상기 제1 색 공간 내 상기 목표 색점의 미리 결정된 공차 내에 있을 때, 상기 목표 광에 시각적으로 매칭되는, 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 제2 색 공간에서 제2 LED 기반 조명 모듈로부터 방출된 광의 색점을 측정하는 단계; 및
상기 측정된 색점이 상기 제2 색 공간에서 상기 목표 색점의 미리 결정된 공차 내에 있도록 상기 제2 LED 기반 조명 모듈의 제1 선택형 구성요소를 선택하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 목표 광은 LED에 의해 발생되지 않는, 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 제2 색 공간은 CIE 1931 색 공간인, 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 목표 광은 A 계열 발광체, B 계열 발광체, C 계열 발광체, D 계열 발광체, E 계열 발광체, F 계열 발광체, 및 흑체 복사체로 구성된 그룹에서 취해지는, 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 목표 광은 할로겐 램프, 소형 금속 할라이드 램프(halide lamp), 고휘도 방전 램프, 및 형광등으로 구성된 그룹에서 취해지는, 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 제1 색 공간은 CIE 1931 색 공간의 복수의 등색 함수와 상이한 복수의 등색 함수에 기초하는, 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 제1 LED 기반 조명 모듈로부터 방출된 광은 상기 제2 색 공간에서 측정된 상기 LED 기반 조명 모듈의 색점이 상기 제2 색 공간에서 상기 목표 광의 목표 색점에 접근할 때 상기 목표 광에 시각적으로 매칭하지 않는, 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 측정된 색점이 상기 제1 색 공간에서 상기 목표 광의 목표 색점의 미리 결정된 공차 내에 있도록 상기 제1 LED 기반 조명 모듈의 제2 선택형 구성요소를 선택하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제 21 항에 있어서,
상기 측정된 색점이 상기 제2 색 공간에서 상기 목표 색점의 미리 결정된 공차 내에 있도록 상기 제2 LED 기반 조명 모듈의 제2 선택형 구성요소를 선택하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
조명 장치에 있어서,
스펙트럼 파워 분포를 갖는 일정량의 광을 발생시키는 하나 이상의 LED; 및
상기 조명 장치로부터 방출된 일정량의 복합 광을 생성하기 위해 상기 하나 이상의 LED로부터의 상기 일정량의 광의 일부를 변환하는 수단을 포함하고,
상기 수단은 상기 스펙트럼 파워 분포에 기초하여 상기 조명 장치의 최종 조립 이전에 선택되고,
상기 조명 장치로부터 방출된 상기 복합 광의 색점은 목표 색점에 접근하고,
상기 목표 색점에서 상기 조명 장치로부터 방출된 광은 동일한 목표 색점에서 LED를 포함하지 않는 광원으로부터 방출된 광에 시각적으로 매칭하는, 조명 장치.
제 30 항에 있어서,
상기 수단은 제1 파장 변환 특성을 가진 제1 유형의 파장 변환 재료를 포함하는 제1 선택형 구성요소를 포함하고,
상기 제1 선택형 구성요소는 상기 하나 이상의 LED로부터의 상기 일정량의 광의 상기 일부를 변환하여 상기 조명 장치로부터 방출된 광을 생성하고,
상기 제1 파장 변환 특성은 상기 하나 이상의 LED로부터의 상기 일정량의 광의 상기 일부를 변환하는, 조명 장치.
제 31 항에 있어서,
상기 수단은 제1 파장 변환 특성과 다른 제2 파장 변환 특성을 가진 제2 유형의 파장 변환 재료를 포함하는 제2 선택형 구성요소를 포함하고,
상기 제1 선택형 구성요소의 제1 파장 변환 특성 및 상기 제2 선택형 구성요소의 제2 파장 변환 특성은 상기 하나 이상의 LED로부터의 상기 일정량의 광의 상기 일부를 변환하는, 조명 장치.