KR20130120556A - Ｌｅｄ 조명 장치 - Google Patents

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KR20130120556A
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제라드 하버스
마크 에이. 퓨
루스 멘느 티. 드
존 에스. 이리베리
피터 케이. 쳉
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시카토, 인코포레이티드.
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Abstract

본 발명은, 상면 및 상기 상면의 반대편에 위치한 바닥면을 구비한 회로 보드(104); 상기 회로 보드의 상기 상면 상에 설치되는 하나 이상의 LED(102); 상기 회로 보드의 상기 바닥면 상의 제 1 세트의 열 접촉 영역(148); 및 상기 회로 보드의 상기 상면 상의 제 2 세트의 열 접촉 영역(148)을 포함하고, 상기 제 2 세트의 열 접촉 영역은 LED에 인접하여 노출되는 것을 특징으로 하는 조명 장치를 제공한다.

Description

ＬＥＤ 조명 장치{ILLUMINATION DEVICE WITH LIGHT EMITTING DIODES}
본 발명은 일반적으로 일반 조명 분야에 관한 것으로, 특히 LED를 사용하는 조명 장치에 관한 것이다.
일반적인 조명 기구에서 LED를 사용하는 것이 아직 제한적인 이유는, LED 칩의 최대 온도가 제한되어 있고, LED 칩의 수명이 온도와 강하게 관련되어 있어서 조명 장치에 의해 생성되는 광 출력 레벨 또는 광속(flux)이 제한받고 있기 때문이다. LED 칩의 온도는 시스템 내의 냉각 용량과 장치의 전력 효율(유입되는 전력에 대한 LED와 LED 시스템에 의해 생성되는 광 파워)에 의해 결정된다. LED를 사용하는 조명 장치는 또한 일반적으로 컬러 포인트 불안정에 기인하는 컬러 품질의 불량 또한 겪고 있다. 컬러 포인트 불안정은 각 부분에서뿐만 아니라 시간에 따라 변화한다. 컬러 품질의 불량은 연색성 불량으로 특징지어지는데, 이는 파워가 전혀 또는 거의 없는 대역을 갖는 LED 광원에 의해 생성되는 스펙트럼 때문이다. 또한, LED 사용 조명 장치는 일반적으로 컬러에서 공간 및/또는 각도 변화를 가진다. 또한, LED를 사용하는 조명 장치는 비싸다. 그 이유는 무엇보다 광원의 컬러 포인트를 유지하기 위해 요구되는 컬러 제어 전자 기기 및/또는 센서가 필요하다는 점 또는 애플리케이션을 위한 컬러 및/또는 플럭스 요구를 만족시키도록 생산된 LED의 선별이 필요하다는 점 때문이다.
그 결과, LED 사용 조명 장치의 개선이 요구된다.
발광 장치는 둘러싸는 측벽에 의해 형성되는 광 믹싱 캐비티 내의 복수의 LED를 사용하여 생산된다. 일 실시예에서, 연속하는 원형 또는 타원형 측벽이 사용되거나, 대안으로 복수의 측벽이 비연속적인 다각형 형상으로 사용되어도 좋다. 측벽은 측벽의 바닥 근처, 즉 LED 근처의 단면 영역이 측벽의 상부 근처, 즉 출력 포트 근처의 단면 영역보다 더 크거나 작도록 비스듬하게 되어도 좋다. 측벽은 둘러싸는 히트 싱크의 부분으로 전체적으로 형성되어도 좋고, 대안으로 히트 싱크 내의 캐비티 안으로 삽입이어도 좋다. 반사 측벽은 확산 물질로 코팅되어도 좋고 및/또는 하나 이상의 인광물질로 커버되어도 좋다. 일 실시예에서, 상이한 타입의 파장 변환 재료, 예를 들어, 인광 물질이 캐비티의 상이한 위치에 배치된다. 예를 들어, 패턴은 측벽 또는 중앙 리플렉터 상의 복수의 인광 물질을 사용하여 형성되어도 좋다. 또한, 하나 이상의 인광물질은 조명 장치의 출력 포트를 커버하는 윈도우 상에 배치되어도 좋다. 또한, LED 사이의 영역은 부분적으로 또는 전체적으로 하나 이상의 인광 물질로 커버되어도 좋고, 또는 LED 상의 렌즈가 얇은 레이어의 인광물질로 코팅되어도 좋다. 또한, LED는 보드 상의 광축 주위를 대칭으로 회전하게 배치되어도 좋다.
도 1 및 2는 광원으로 LED를 사용하는 조명 장치의 일 실시예의 사시도,
도 3은 조명 장치의 분해 사시도,
도 4a, 4b는 복수의 히트 싱크가 사용되는 조명 장치의 일 실시예의 사시도 및 단면도,
도 5는 다수의 LED, 및 다각형 형상의 측벽을 사용하는 고체 상태 조명 장치의 다른 실시예의 분해 사시도,
도 6은 다운 광 구성 또는 작업 조명을 위한 스팟 램프와 같은 다른 유사한 구성의 조명 장치의 애플리케이션의 측면도,
도 7a, 7b는 조명 장치를 위한 LED 상의 상이한 배치 패턴을 도시한 도면,
도 7c는 조명 장치를 위한 LED의 다른 배치 패턴을 도시한 도면,
도 8a, 8b, 8c는 조명 장치와 사용되어도 좋은 LED 보드의 상면도,
도 9a, 9b는 각각 조명 장치의 다른 실시예의 사시도 및 상면도,
도 10a, 10b는 각각 다른 조명 장치의 상면 및 저면 사시도,
도 10c는 도 10a에 도시된 것과 유사한 조명 장치의 다른 상면 사시도,
도 11a, 11b는 각각 도 10a,10b에 도시된 조명 장치의 측면도 및 상면도,
도 12는 보드의 바닥면에 열적으로 연결되는 추가 히트 싱크와 리플렉터를 구비한 조명 장치(200)의 바닥 사시도,
도 13은 도 11a, 11b에 도시된 조명 장치의 부분 절단 사시도,
도 14a, 14b, 14c는 조명장치의 다른 실시예의 사시도,
도 15a, 15b는 캐비티 내부에 상이한 타입의 인광물질, 예를 들어, 적색 인광물질 및 녹색 인광물질의 패턴을 가진 측벽의 사시도,
도 16은 리플렉터 어레이를 구비한 조명 장치의 다른 실시예를 도시한 도면,
도 17은 더 큰 조명 모듈을 형성하도록 함께 조립되는 복수의 조명 장치를 도시한 도면,
도 18은 6각형 리플렉터를 구비한 조명 장치를 도시한 도면,
도 19a는 다른 조명 장치의 단면도이고 도 19b,19c는 상면도,
도 2Oa, 2Ob, 2Oc, 2Od는 조명 장치와 사용되는 윈도우의 여러 형상의 단면도,
도 21은 인광 물질의 패터닝된 레이어로 커버되는 윈도우의 저면도,
도 22a, 22b는 조명 장치의 상부에 배치되는 리플렉터에 의해 생성되는 광선 각도 상에 윈도우의 개구 사이즈의 영향을 도시한 도면, 및
도 23은 원하는 컬러 포인트를 생성하도록 전기적으로 제어 가능한 조명 장치의 단면도이다.
도 1, 도 2는 LED 조명 장치의 일 실시예를 도시하고, 여기서 도 2는 LED 조명 장치(100)의 내부를 도시한 단면도를 나타낸다. 여기서 밝혀지듯이, LED 조명 장치는 LED가 아니지만, LED 광원 또는 설비 또는 LED 광원의 컴포넌트 부분 또는 설비로 이해되어야 하고, 하나 이상의 LED 다이 또는 LED 패키지를 포함하는 LED 보드를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도 3은 LED 조명 장치(100)의 분해 사시도이다. 도 4a, 4b는 복수의 히트 싱크가 사용되는 LED 조명 장치(100)의 일 실시예의 사시도 및 단면도이다. LED 조명 장치(100)는 히트 스프레더 또는 히트 싱크(130)에 부착되거나 결합되는 LED 보드(104) 상에 설치되는 LED(102)와 같은 하나 이상의 고체 상태 발광 소자를 포함한다. 보드(104)는 보드(104)의 상면에 부착되는 반사 플레이트(106) 또는 반사 상면을 포함해도 좋다. 반사 플레이트(106)는 높은 열 전도도를 가진 물질로 만들어도 좋고 보드(104)와 열 접촉에 의해 배치되어도 좋다. LED 조명 장치(100)는 보드(104)에 연결되는 반사 측벽(110)을 추가로 포함한다. 반사 플레이트(106)를 구비한 보드(104) 및 측벽(110)은 LED 조명 장치(100) 내의 캐비티(101)를 구획하고, LED(102)로부터 방사된 광은 출력 포트(120)를 통해 나갈 때까지 캐비티 안에서 반사되며 일부는 흡수된다. 출력 포트(120)를 나가기 전에 캐비티(101) 내의 광을 반사하는 것은 광 믹싱, 및 LED 조명 장치(100)로부터 발산된 광의 보다 균일한 분산을 제공하는 효과를 가진다.
반사 측벽(110)은 높은 반사율과 내구성을 가진 물질을 만드는데 처리된 알루미늄 계 물질과 같은 높은 열 전도 물질로 만들어져도 좋다. 예를 들어, 독일 회사 Alanod에 의해 제작된 Miro®로 일컬어진 물질이 측벽(110)으로 사용되어도 좋다. 측벽(110)의 높은 반사력은 알루미늄을 윤내는 것 또는 하나 이상의 반사 코팅으로 측벽(110)의 내면을 커버하는 것 중 하나에 의해 달성될 수 있다. 원하는 경우, 측면(110)의 반사면은 도 4a에 도시된 바와 같이, 히트 싱크 내부에 배치되는 분리 삽입물을 사용하여 달성되어도 좋고, 여기서 삽입물은 고 반사 물질로 만들어진다. 예를 들어, 삽입물은 상부 또는 바닥에 더 큰 개구를 가지는 측벽 섹션에 따라 (보드(106)에 측벽(110)을 설치하기 전에)상부 또는 바닥으로부터 히트 싱크 안으로 삽입될 수 있다. 측벽(110)의 내부는 정반사 또는 확산 반사 중 하나가 될 수 있다. 높은 정반사 코팅의 예는 산화로부터 은 레이어를 보호하는 투명 레이어를 구비한, 은 거울이다. 높은 확산 반사 코팅의 예는 산화 티타늄(TiO2), 산화 아연(ZnO), 및 황산 바륨(BaSO4) 입자, 또는 이들 물질의 혼합물을 포함한 코팅이다. 일 실시예에서, 캐비티(101)의 측벽(110)은 TiO2, ZnO, BaSO4 입자 또는 이들 물질의 화합물을 포함해도 좋은 백색 페인트의 베이스 레이어로 코팅되어도 좋다. 간단히 하도록 여기서는 인광물질로 일반적으로 불리우는 인광 물질 또는 발광 염료와 같은 파장 변환 재료를 포함하는 오버 코팅 레이어가 사용되어도 좋다. 예를 들어, 사용해도 좋은 인광 물질은 Y3Al5O12:Ce, (Y,Gd)3Al5O12:Ce, CaS:Eu, SrS:Eu, SrGa2S4:Eu, Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce, Ca3Sc2Si3O12:Ce, Ca3Sc2O4:Ce, Ba3Si6O12N2:Eu, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu, CaAlSiN3:Eu를 포함한다. 대안으로, 인광 물질은 측벽에 직접적으로, 즉 베이스 코팅 없이 부가되어도 좋다.
반사 측벽(110)은 광이 조명 장치(100)를 빠져나가는 출력 포트(120)를 구획해도 좋다. 다른 실시예에서, 반사 측벽(110)의 상부 위에 설치되는 반사 상부(121)는 도 3의 파선으로 도시된 바와 같이 출력 포트(120)를 구획하는 데 사용되어도 좋다. 출력 포트(120)는 윈도우(122)를 포함해도 좋고, 이는 광이 나갈 때 광을 확산하도록 투명 또는 반투명이어도 좋다. 윈도우(122)는 예를 들어 TiO2, ZnO, BaSO4, 또는 전체 가시 스펙트럼에 대해 낮은 흡수성을 갖는 다른 물질로 만들어진 분산 입자를 포함하는 아크릴 물질로 제작되어도 좋다. 다른 실시예에서, 윈도우(122)는 하나의 또는 양 사이드 상에 마이크로 구조체를 가지는 투명 또는 반두명 플레이트가 되어도 좋다. 예를 들어, 마이크로 구조체는 렌즈렛(lenslet) 어레이 또는 홀로그램 마이크로 구조체가 되어도 좋다. 대안으로, 윈도우(122)는 결정(사파이어) 또는 세라믹(알루미나) 중 하나의 형상으로 AlO2로 제작되어도 좋고 이는 그 강도(내 스크래치성), 및 높은 열전도율 때문에 이롭다. 윈도우의 두께는 예를 들어 0.5mm에서 1.5 mm 사이에 있어도 좋다. 원하는 경우, 윈도우는 분산 특성을 가져도 좋다. 그라운드 사파이어 디스크는 양호한 광학 분산 특성을 가지므로, 윤내는 것을 필요로 하지 않는다. 대안으로, 분산 윈도우는 모래 또는 비드 블래스티드(bead blasted) 윈도우 또는 플라스틱 디퓨져가 되어도 좋고, 이는 몰딩 동안 물질 안으로 분산 입자를 분산시키는 것에 의해 또는 몰드를 표면 조직화하는 것에 의해 분산이 만들어진다.
캐비티(101)는 LED(102)가 광을 고체 인캡슐런트(encapsulent) 물질이 아닌 비-고체 물질로 방출하도록, 공기 또는 불활성 기체 등 비-고체 물질로 채워져도 좋다. 예를 들어, 캐비티는 밀봉되고 캐비티를 채우는 데 아르곤 가스가 사용되어도 좋다. 대안으로, 질소가 사용되어도 좋다.
도 1 및 2에서 측벽(110)은 연속 튜브 형상을 가지는 것으로 도시되지만 다른 형상이 사용되어도 좋다. 예를 들어, 측벽은 타원 형상(원형 형상 포함)의 하나의 연속적인 측벽으로 형성되어도 좋고, 또는 복수 측벽이 비연속적인 형상, 예를 들어, 삼각형, 사각형, 또는 다각형을 형성하는 데 사용되어도 좋다(간략하게, 측벽은 일반적으로 여기서 복수로 일컬어질 것이다). 또한, 원하는 경우, 측벽은 연속 및 비연속적인 부분을 포함하여도 좋다. 또한, 측벽(110)에 의해 구획되는 캐비티(101)는 바닥(즉, LED(102) 근처)과 상부(즉, 출력 포트(120) 근처)에서 상이한 크기의 단면을 갖도록 비스듬하게 되어도 좋다.
보드(104)는 부착된 LED(102)에 전원(미도시)으로의 전기적 접속을 제공한다. 또한, 보드(104)는 보드의 사이드와 보드(104)의 바닥에 LED(102)에 의해 생성되는 열을 전도하고, 이는 히트 싱크(130, 도 3, 4a, 4b에 도시됨), 또는 조명 설비 및/또는 팬과 같이 열을 소산시키는 다른 메커니즘에 열적으로 결합되어도 좋다. 일부 실시예에서, 보드(104)는 예를 들어 측벽(110)을 둘러싸는 보드(104)의 상부에 열적으로 연결된 히트 싱크에 열을 전도한다.
예를 들어, 도 4a, 4b는 바닥 히트 싱크(130), 상부 히트 싱크(132), 및 점선으로 도시된 광축 OA를 따라 바닥과 상부 히트 싱크(130,132) 사이에 배치된 보드(104)를 구비한 조명 장치(100)를 도시한다. 일 실시예에서, 보드(104)는 열 에폭시에 의해 히트 싱크(130,132)에 접합되어도 좋다. 대안으로 또는 부가적으로, 히트 싱크(130,132)는 도 4b에 도시된 바와 같이 히트 싱크(130,132) 사이에 보드(104)를 클램핑하도록 스레드(130line 및 132line)를 통해 함께 스크류 결합되어도 좋다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 보드(104)는 때때로 예를 들어 열 그리스, 열 테이프, 또는 열 에폭시를 사용하여 화살표로 표시된 바와 같이 상부 및 바닥 히트 싱크(130,132)에 열적으로 연결되는 상면과 바닥면 모두 위에 히트 스프레더로 일컬어지는 열 접촉 영역(148)을 포함하여도 좋다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 측벽(110)은 분리 삽입물(110insert)을 사용하여 형성되고, 이것은 히트 싱크(132) 안에 삽입되고 예를 들어, 열 에폭시 또는 스레드(110thread, 135), 또는 볼트로 고정된다. 착탈 가능한 측벽 삽입물(110sidewall _ insert)은 삽입물(110insert) 내에 배치되고 측벽을 구획하는 데 사용되어도 좋다. 측벽 삽입물(110sidewall _ insert)은 예를 들어 독일 기업 Alanod에 의해 제조된 Miro 27 Silver 타입의 Miro®로 일컬어지는 물질로 제작되어도 좋다. 또한, 원하는 경우, 측벽 삽입물(110sidewall _ insert)은 예를 들어 도 15a, 15b와 함께, 도 4a와 관련하여 도시된 바와 같은 고 분산 반사 코팅 및/또는 하나 이상의 파장 변환 재료로 코팅되거나 침지 되어도 좋다(측벽 삽입물(110sidewall _ insert)이 플라스틱, 세라믹, 유리, 또는 다른 적절한 물질로 제조되는 경우). 조명 장치의 컬러 포인트 조절은 측벽 삽입물(110sidewall _ insert) 및/또는 윈도우(122)를 배치하는 것에 의해 달성되어도 좋고, 윈도우는 유사하게 하나 이상의 파장 변환 재료로 코팅되거나 침지되어도 좋다. 도 4b는 직선 형상을 갖는 측벽을 도시하지만, 측벽(110)은 임의의 원하는 형상, 예를 들어, 커브, 비-수직, 기울어진 등의 형상을 가져도 좋다. 일 실시예에서, 삽입물(110insert)이 상부로부터 히트 싱크(132) 안으로 삽입될 때, 추가 히트 싱크(142)가 상부 히트 싱크(132)에 연결되어도 좋고 히트 싱크(132) 내의 제자리에 삽입물(110insert)을 클램핑하는 데 사용되어도 좋다. 추가 히트 싱크(142)는 옵션이라는 것을 유의해야 한다. 삽입물(110insert)이 바닥으로부터 히트 싱크(132) 안으로 삽입될 때, 바닥 히트 싱크(130)가 제자리에 삽입물(110insert)을 클램핑해도 좋다. 대안으로, 측벽(110)은 히트 싱크(132)로부터 일체로 형성되어도 좋다. 윈도우(122)는 예를 들어 삽입물(110insert)과 히트 싱크(142 또는 132) 사이에 클램핑하는 것과 같이 클램프 또는 글루를 사용하여 삽입물(110insert)에 설치되어도 좋다. 바닥 히트 싱크는 전기 접속이 보드(104)에 만들어질 수 있도록 개구(130)를 포함해도 좋다. 디퓨져 또는 리플렉터(140)와 같은 광학 소자는 예를 들어 스레드(133,141) 또는 클램프 또는 다른 적절한 메커니즘으로 상부 히트 싱크(132)에 착탈 가능하게 연결되어도 좋다. 일 실시예에서, 리플렉터(140,도 4a)는 추가 히트 싱크(142)로부터 일체로 형성되거나 히트 싱크(142)에, 예를 들어 히트 싱크(142)(도 4b)의 테이퍼 처리된 벽(142taper)에 설치되어도 좋다.
LED 보드(104)는 하나 이상의 LED 다이 또는 LED 패키지가 설치되는 보드이다. 보드는 열 접촉 영역이 되는 상면과 바닥면 상에 예를 들어 30μm ~100μm의 비교적 두꺼운 구리 레이어를 구비하는, 예를 들어 0.5mm 두께의 FR4 보드가 되어도 좋다. 보드(104)는 열 바이어스(vias)를 또한 포함해도 좋다. 대안으로, 보드(104)는 금속 코어 PCB 또는 적절한 전기 연결구를 가진 세라믹 서브마운트라도 좋다. 알루미나(세라믹 형태의 산화알미늄) 또는 질화알루미늄(역시 세라믹 형태임)으로 만들어진 것과 같은 다른 타입의 보드가 사용되어도 좋다. 측벽(110)은 추가 히트 싱크 영역을 제공하도록 보드(104)에 열적으로 연결되어도 좋다.
LED의 양호한 냉각을 위해, 적어도 50mm2, 바람직하게 100mm2 이상의 열 접촉 영역이 보드 상의 LED로 들어가는 1 와트 당 사용되어야 한다. 예를 들어, 12개의 LED가 사용되는 경우 600 ~ 1200mm2의 히트 싱크 접촉 영역이 사용되어야 한다. 보드의 양 사이드 상의 접촉 영역을 사용하는 것에 의해 보드의 지름은 60 mm에서40mm로 감소되어 보드의 비용을 감소시키며, 조명 장치의 전체 크기와 부피 또한 감소시키고 기존 조명 설비 디자인에 사용을 더 용이하게 만든다.
다시 도 3을 참조하면, 반사 플레이트(106)는 LED(102) 주위의 보드(104)의 상면에 설치되어도 좋다. 반사 플레이트(106)는 캐비티(101) 안에서 하방 반사하는 광이 일반적으로 출력 포트(120) 쪽으로 되돌아 반사되도록 반사율이 커도 좋다. 또한, 반사 플레이트(106)는 추가 히트 스프레더로 작동하도록 높은 열 전도도를 가져도 좋다. 예를 들어, 반사 플레이트(106)는 강화 알루미늄을 포함하는 물질로 제작되어도 좋다. 반사 플레이트(106)는 LED(102) 사이의 중앙 부품을 포함하지 않아도 좋지만, 원하는 경우, 예를 들어 많은 수의 LED(102)가 사용되는 경우, 반사 플레이트(106)가 LED(102) 사이의 부분, 대안으로 도 14a, 14b, 19a에 도시된 바와 같이 중앙 분배기(central diverter)를 포함해도 좋다. 반사 플레이트(106)의 두께는 대략 LED(102)의 서브 마운트와 동일한 두께 또는 약간 더 두꺼워도 좋다. 반사 플레이트는 대안으로 3M(미국)에 의해 판매되는 Vikuiti™ 과 같은 높은 반사율의 얇은 물질로 만들어져도 좋고, 이는 65μm의 두께를 가지고, LED의 광 출력 영역에 홀이 펀치되고, LED, 및 보드(104)의 나머지 위로 설치된다. 측벽(110)과 반사 플레이트(106)는 열적으로 연결되고 원하는 경우 한 조각으로 생산되어도 좋다. 반사 플레이트(106)는 예를 들어 열 전도 풀 또는 테이프를 사용하여 보드(104) 상에 설치되어도 좋다. 다른 실시예에서, 보드(104)의 상면 그 자체는 반사율이 높게 형성되어 반사 플레이트(106)에 대한 필요를 제거한다. 한편, 반사 코팅이 보드(104)에 적용될 수도 있는데, 코팅은 예를 들어 에폭시, 실리콘, 아크릴, 또는 NMP(N-Methylpyrrolidone) 물질과 같은 투명 바인더 안에 침지된 TiO2, ZnO, 또는 BaSO4로 만들어진 백색 입자로 구성된다. 대안으로, 코팅은 예를 들어 YAG:Ce와 같은 인광 물질로 만들어져도 좋다. 인광 물질 및/또는 TiO2, ZnO 또는 GaSO4 물질의 코팅은 직접 보드(104)에 또는 예를 들어 반사 플레이트(106)에, 예를 들어 스크린 인쇄에 의해 도포되어도 좋다. 일반적으로 스크린 인쇄에서 작은 도트가 피착된다. 윈도우(122) 위에 보다 균일하거나 보다 피크의 휘도 분포를 달성하기 위해 도트의 크기와 공간적 분포가 변화될 수 있으므로, 도 4a에 도시된 것과 같은 실시예에서 생성된 광선에서 보다 균일하거나 또는 보다 피크의 조명 패턴을 용이하게 할 수 있다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 복수의 LED(102)가 조명 장치(100)에 사용되어도 좋다. LED(102)는 조명 장치(100)의 반사 플레이트(106)(또는 보드(104))에서 캐비티(101)의 중앙에서 출력 포트(110)의 중앙으로 연장하는 광축 주위에 회전 대칭으로 배치되어, LED의 발광면 또는 p-n 접합은 광축으로부터 등거리이다. 조명 장치(100)는 더 많거나 더 적은 LED를 가져도 좋지만, 6 ~ 10개의 LED가 LED(102)의 유용한 양이라는 것이 발견되었다. 일 실시예에서, 12 또는 14개의 LED가 사용된다. 많은 수의 LED가 사용되는 경우, 비교적 낮은, 예를 들어 24V와 700mA 이하의 순방향 전압 및 전류를 유지하기 위해, LED를 복수의 스트링으로, 예를 들어 6 또는 7개의 LED를 두 스트링으로 결합하는 것이 바람직할 수 있다. 원하는 경우, 다수의 LED는 직렬로 배치되어도 좋지만 그러한 구성은 전기 안전 문제를 가져올 수도 있다.
일 실시예에서, LED(102)는 Philips Lumileds Lighting에 의해 제조된 Luxeon Rebel과 같은 LED 패키지이다. OSRAM(Ostar package), Luminus Devices(미국), 또는 Tridonic(오스트리아)에서 제작된 것과 같은 다른 타입의 패키지 LED 또한 사용되어도 좋다. 여기 정의된 바와 같이, LED 패키지는 와이어 본드 연결 또는 스터드 범프와 같은 전기 연결구를 포함하고 가능한 광학 소자, 열적, 기계적, 및 전기적 인터페이스를 포함하는 하나 이상의 LED 다이의 어셈블리이다. LED(102)는 LED 칩 위로 렌즈를 포함해도 좋다. 대안으로, 렌즈 없는 LED가 사용되어도 좋다. 렌즈 없는 LED는 인광물질을 포함하는 보호 레이어를 포함해도 좋다. 인광물질은 바인더 내에 분산으로 적용되거나 분리 플레이트로 적용될 수 있다. 각각의 LED(102)는 하나 이상의 LED 칩 또는 다이에 포함되고, 이는 서브 마운트 상에 설치되어도 좋다. LED 칩은 일반적으로 약 1mm x 1mm x 0.5mm의 크기를 가지지만, 이 크기는 변경해도 좋다. 일부 실시예에서, LED(102)는 복수의 칩을 포함해도 좋다. 복수의 칩은 유사하거나 상이한 컬러, 예를 들어 적, 녹, 청의 광을 발광할 수 있다. 또한, 상이한 인광물질 레이어가 동일한 서브마운트 상의 상이한 칩에 적용되어도 좋다. 서브마운트는 세라믹 또는 다른 적절한 물질이 되어도 좋고, 일반적으로 바닥면 상에 전기 접촉 패드를 포함하고, 이는 보드(104) 상의 접점에 연결된다. 대안으로, 전기 본드 와이어는 칩을 마운팅 보드에 전기적으로 연결되는 데 사용되어도 좋고, 이것은 차례로 전원에 연결된다. 전기 접촉 패드를 따라, LED(102)는 LED 칩에 의해 생성된 열이 발산될 수 있는 서브마운트의 바닥면 상에 열 접촉 영역을 포함해도 좋다. 열 접촉 영역은 보드(104) 상의 열 스프레드 레이어에 연결된다.
LED(102)는 직접 발광에 의하거나 (예를 들어 상이한 인광 물질 레이어가 LED에 적용되는 경우) 인광물질 변환에 의해서, 상이하거나 동일한 컬러를 발광할 수 있다. 그러므로, 조명 장치(100)는 적, 녹, 청, 황, 또는 청록색과 같은 임의 조합의 컬러 LED(102)를 사용하거나, LED(102)는 모두 동일한 컬러의 광을 생성하거나 모두 백색광을 생성해도 좋다. 예를 들어, LED(102)는 인광물질(또는 다른 파장 변환 수단)과 함께 사용되는 경우 모두 청색 또는 UV 광을 방출해도 좋고, 인광물질은 예를 들어 출력 포트(120)의 윈도우(122) 내 또는 상에 있어도 좋고, 측벽(110)의 내부에 적용되거나 캐비티 내부에 배치된 다른 컴포넌트에 적용되며, 그리하여 조명 장치(100)의 출력 광은 원하는 컬러를 가지게 된다. 인광 물질은 다음 화학식에 의해 표시되는 세트로부터 선택된다: Y3Al5O12:Ce, (YAG:Ce, 또는 단순 YAG로도 알려짐) (Y,Gd)3Al5O12:Ce, CaS:Eu, SrS:Eu, SrGa2S4:Eu, Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce, Ca3Sc2Si3O12:Ce, Ca3Sc2O4:Ce, Ba3Si6O12N2:Eu, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu, CaAlSiN3:Eu.
일 실시예에서, YAG 인광물질이 측벽(110)과 캐비티 바닥(101)의 반사 플레이트(106)에 사용되고, CaAlSiN3:Eu, 또는 (Sr5Ca)AlSiN3 :Eu 와 같은 적색 발광 인광물질이 출력포트(120)의 윈도우(122) 상에 사용된다. 캐비티를 구획하는 측벽의 형상과 높이를 선택하는 것에 의해, 그리고 캐비티 내의 어느 부분이 인광물질로 커버될지 아닌지를 선택하는 것에 의해, 그리고 윈도우 상의 인광 물질 레이어의 레이어 두께를 최적화하는 것에 의해, 모듈로부터 발광되는 광의 컬러 포인트가 원하는 바에 따라 조절될 수 있다.
도 5는 조명 장치(100')가 추가 렌즈(102)와 상이한 모양의 측벽(110'), 출력 포트(120), 및 윈도우(122')를 포함하는 것을 제외하고, 도 3에 도시된 조명 장치(100)와 유사한 고체 상태 조명 장치(100')의 다른 실시예의 분해 사시도이다. 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 조명 장치(100')는 육각 튜브 측벽(110)을 포함하고, 이는 6각형 출력 포트(120')와 윈도우(122')를 구획한다. 측벽은 사각형, 5각형, 또는 다른 다각형을 포함하는 다른 형상을 가져도 좋다. 조명장치의 측벽으로 사각형, 5각형, 또는 6각형 단면의 튜브의 사용은 원형 단면 튜브에 상대적으로 우수한 광 믹싱을 제공할 수도 있다. 다수의 LED를 사용하므로, 측벽은 LED와 동일하거나 정수배의 측면을 갖는 다각형 단면을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어 12개의 LED를 사용하면, 12 면 다각형, 즉 12각형, 또는 24 또는 36 면이 사용되어도 좋다. 또한, LED의 수가 변경되면 장치의 다른 부분을 필수적으로 변경하지 않고 측면의 수가 용이하게 변경되도록 측벽에 대하여 삽입물을 사용하는 것이 바람직하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 조명 장치(100')는 회전 대칭으로 배치된 6개의 LED(102)를 포함한다. 반사 플레이트(106')는 6개의 LED(102)를 수용하도록 구성된다. 도 5에서 볼 수 있듯이, 반사 플레이트(106')는 LED(102)의 중심 사이에 배치되도록 구성된 중앙 부분(106')을 포함한다.
도 6 은 다운 광(down light) 구성 또는 작업 조명을 위한 스팟 램프와 같은 다른 유사한 구성의 조명 장치의 애플리케이션의 측면도이다, 측벽(110)의 일부는 광 믹싱 캐비티(101) 내부의 LED(102)가 보이도록 절단되어 보여진다. 도시된 바와 같이, 조명 장치(100)는 광 믹싱 캐비티(101)로부터 발광되는 광을 평행하게 하기 위한 리플렉터(140)를 추가로 포함한다. 리플렉터(140)는 알루미늄 또는 구리를 포함하는 물질과 같은 열 전도 물질로 만들어져도 좋고, 도 4a를 참조로 설명된 바와 같이, 측벽을 따라 또는 통과하여, 보드 상의 히트 스프레더에 열적으로 연결되어도 좋다. 열은 보드에 부착된 열 스프레더, 열 전도 측벽, 및 열 전도 리플렉터(140)를 통해 전도를 통해 화살표(143)로 도시된 바와 같이 흐른다. 열은 또한 화살표로 표시된 바와 같이 리플렉터(140) 위로 열 대류를 통해 흐른다. 보드 상의 열 스프레더는 조명 기구에 부착되거나 도 3 및 도 4a에 도시된 바와 같이 히트 싱크(130) 및/또는 히트 싱크(132)와 같은 히트 싱크에 부착되어도 좋다.
도 7a,7b는 둘 다 중앙에서 광축에 회전 대칭을 유지하는 보드(104') 상의 LED(102)의 상이한 배치 패턴을 도시한다. 도 7a에서, LED(102)는 보드(104) 상에 방사상으로 구성되어 광축(103) 주위에 회전 대칭으로, 즉, 모든 LED 칩, 특히 p-n 접합이 중심축(103)으로부터 모두 거의 동일한 거리 R에 있다. 도 7b는 보드(104') 상에 직교 배치된 LED(102)를 도시한다(위에 놓인 반사 플레이트(106') 없이). LED의 직교 배치는 컴포넌트를 선택 및 배치하는 기기에서 선호된다. 그러나, 도 7b에서 볼 수 있는 바와 같이, LED 칩은 모두 중심 축(103)으로부터 거의 동일한 거리 R'에 있고 그러므로 중심 축(103) 주위에 회전 대칭이다.
도 7c는 보드 (104") 상의 4개의 LED(102')의 다른 배치를 도시하며, LED(102')는 렌즈를 포함하지 않다. 도시된 바와 같이, LED(102')는 LED 서브마운트(102submount) 하나에 복수의 칩(102chip)을 포함해도 좋다. 복수 칩의 그룹은 점선으로 표시되는 바와 같이 중심에 대해 회전 대칭을 이룬다. 일부 실시예에서, 예를 들어 도 7a,7b에 도시된 바와 같이, 렌즈가 예를 들어 칩 보호와 광 출력 개선을 위해 사용되어도 좋다. 칩(102chip)은 예를 들어, 적(R),녹(G), 청(B), 및 도 7c에 표시된 바와 같이 인광 물질 변환 광(W)과 같은 상이한 컬러의 광을 출력해도 좋다. 도시된 바와 같이, 각각의 컬러 칩(102chip)은 서브마운트(102submount) 상에 상이한 상대적 위치를 가질 수 있고, 이는 광 컬러 균일성을 개선한다. 대안으로, 칩(102chip)은, 칩에 직접 부착되거나 조명 장치 내의 다른 곳에 배치된 인광 물질 (적, 녹, 청, 황, 호박색, 등)을 펌핑하는 동일한 색상 예를 들어, 청 또는 UV일 수 있다. 그러므로, 임의의 원하는 조합의 컬러 발광 칩 및 인광 물질이 사용되어도 좋다.
도 8a, 8b, 8c는 각각 3개 LED 보드, 5개 LED 보드(104five), 및 7개 LED 보드(104seven)(때때로 집합적으로 보드(104)로 불림)의 평면도이고, 이것들은 조명 장치(100)에서 사용되어도 좋다. LED(102)의 윤곽은 점선으로 도시되어 있다. 보드(104)는 LED(102) 상의 전기 패드가 연결되는 전기 패드(142)를 포함한다. 전기 패드(142)는 예를 들어 구리와 같은 금속 트레이스에 의해 접점(144)에 연결되고, 이것에는 와이어, 브리지 또는 다른 외부 전원이 연결된다. 일부 실시예에서, 전기 패드(142)는 보드(104)를 통과하는 바이어(vias)가 되어도 좋고 보드의 반대측, 즉 바닥에 전기 접속이 만들어진다. 보드(104)는 중앙에 보드의 바닥측으로부터 액세스의 허용을 위해 사용되는 개구(146)를 포함하여도 좋다. 보드(104)는 히트 스프레더(148)를 또한 포함하고, 이는 구리 또는 다른 적절한 금속이 되어도 좋다. 히트 스프레더(148)는 열을 LED(102)로부터 발산하고 열을 열 바이어스(150)에 의해 보드(104)의 상부로부터 보드(104)의 바닥으로 전달한다. 또한, 히트 스프레더(148)는 보드(104)의 바닥에 열 전달을 돕도록 개구(146)의 에지 주위로 연장해도 좋다.
도 9a는 조명 장치(200)의 사시도이고 이는 조명 장치(100)와 유사하지만, 반사 플레이트(106)가 측벽(210)의 일부로 대체된다. 측벽(210)은 Alanod의 Miro® 물질과 같은 단일 소자로부터 조립되고 조인트(211)에서 결합한다. 측벽의 바닥 부분(212)은 보드(204)에서 LED(102) 사이에 고정되도록 구부러진다. 측벽(210)과 바닥 반사면(반사 플레이트(106) 대신에)을 위해 단일 소자를 사용하는 것은 유리하게 비용을 감소시킨다.
도 9b는 측벽(210)에 히트 스프레더(220)가 결합된 조명 장치(200)의 상면을 도시한다. 히트 스프레더(220)는 예를 들어 주름 잡힌 시트 금속으로 형성되어도 좋고 측벽(210)과 열 접촉하는 리브(222)를 포함한다. 히트 스프레더(220)는 보드(204)와 또한 접촉해도 좋다. 히트 스프레더(220)는 컨벡션을 통과하여 열 교환을 증진하도록 관통된 홀을 포함해도 좋다. 또한, 히트 스프레더(220)는 복사에 의한 방사를 최대화하도록 검정색 물질로 만들어지거나 검정색으로 페인팅되어도 좋다.
도 10a,10b는 도 9a,9b에 도시된 조명장치(200)에 유사한 조명 장치(200')의 상부 및 하부 사시도이다. 조명장치(200')는 그러나 방사상의 핀(232)과 중앙에 광 반사성 6각형 캐비티(234)를 가진 히트 싱크(230)를 사용한다. 히트 싱크(230)는 압출 성형, 주조, 몰딩, 기계 가공 등에 의해 알루미늄과 같은 열전도 물질로 제조되어도 좋다. 일 실시예에서, 도 10a에 도시되는 것과 유사한 조명 장치(200")의 상부 사시도인 도 10c에 도시된 바와 같이, 교환 가능한 측벽(210")이 히트 싱크(230")의 중앙 캐비티(234") 안으로 삽입될 수 있다. 교환 가능한 측벽(210")은 광 믹싱 캐비티(201')를 위해 상이한 구성, 즉 상이한 형상을 갖지만, 히트 싱크(230") 안으로 삽입되도록 구성되거나 그렇지 않으면 히트 싱크(230")에 탑재되도록 구성되며, 그에 의해 상이한 측벽을 수용하기 위해 히트 싱크(230") 자체를 다시 설계할 필요를 제거한다.
도 10a,10b를 다시 참조하면, 중앙 캐비티(234)의 코너는 측벽(210)과 같은 시트 금속 삽입물의 사용을 용이하게 하는 굴곡 반경을 가져도 좋다. 대안으로, 히트 싱크(230)의 중앙 캐비티(234) 내측 벽은 예를 들어 히트 싱크(230)의 내부에 고 반사성 코팅을 적용하는 것에 의해 반사도를 높게 만들어 져도 좋다. 일 실시예에서, 고 반사성 백색 페인트, 또는 (반사성이 보호되고 및/또는 강화된) 금속 또는 이색성 코팅이 히트 싱크(230)의 내부에 도포되어도 좋다. 또한, 원하는 경우, 히트 싱크(230)의 내벽은 부분적으로 또는 완전히 인광 물질로 커버되어도 좋다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 히트 싱크(230)는 예를 들어 스크류 또는 글루, 또는 클램핑에 의해 보드(204) 상의 히트 스프레더에 열적으로 결합되어도 좋다. 열 페이스트 또는 열 테이프가 보드(204) 상의 히트 스프레더와 히트 싱크(230) 사이에 사용되어도 좋다.
일 실시예에서, 히트 싱크(230)의 높이는 약 12mm이고 중앙의 마주하는 벽 사이의 거리(D로 표시됨)는 거의 동일하게, 즉 12mm가 되어도 좋다. 이 치수를 가진 히트 싱크(230)의 표면 영역은 약 3500 mm2, 즉 약 5.4 평방 인치가 되어도 좋고, 이는 히트 싱크(230)의 냉각 용량의 하나의 파라미터이고 약 2W의 전력의 손실을 제공한다. 더 높은 전력, 예를 들어 약 10W의 조명 장치에 대하여, 히트 싱크(230)는 냉각 파워를 증가시키기 위해 더 길게 만들어질 수 있다. 히트 싱크(230)의 길이를 증가시키면 조명 장치(200')의 광 캐비티(201)의 믹싱 길이가 증가되는 이점이 있으며, 이는 출력 포트에서 광 분산의 향상된 균일성을 제공한다. 조명 장치(200')의 측벽에 연결되는(또는 형성되는) 히트 싱크의 사용으로, 광 믹싱 및 냉각의 기능이 결합되어 조명장치의 히트 싱크를 측벽으로부터 분리하는 장치에 비해 조명장치의 길이가 감소된다. 원하는 경우, 8각형, 5각형 또는 다른 다각형 형상과 같은, 다른 형상이 광학 캐비티(201)를 위해 사용되어도 좋다. 또한, 중앙 캐비티(234)는 LED 근처의 마주하는 벽 사이의 거리 D가 LED로부터 더 먼 위치의 마주하는 벽 사이의 거리와 상이하게, 예를 들어 더 크거나 더 작도록 테이퍼형상을 갖는다.
도 11a, 11b는 히트 싱크(23)와 리플렉터(240)를 구비한 조명 장치(200')의 평면도 및 측면도이다. 리플렉터(240)는 알루미늄, 구리, 또는 이들의 합금과 같은 금속으로 만들어져도 좋고, 열 분산을 돕도록 히트 싱크(230)에 열적으로 연결된다. 이 구성의 이점은 광을 균일화하기 위해 추가 디퓨져를 필요로 하지 않는 것이고, 이것은 처리 효율을 증가시킨다.
도 12는 보드(204)의 바닥면에 열적으로 연결되는 추가 히트 싱크(250)와 리플렉터(240)를 구비한 조명 장치(200')의 바닥 사시도이다. 히트 싱크(250)는 복수의 핀 또는 다른 유사한 형상으로 구성되어도 좋다. 제 2 히트 싱크(250)를 사용하는 것은 LED(102)가 더 높은 전력에서 구동되는 것을 허용하고, 상이한 히트 싱크 디자인 또한 허용하여 냉각 용량이 히트 싱크의 방향에 덜 의존하도록 한다. 또한, 팬 또는 강제 냉각을 위한 다른 수단이 장치로부터 헤드를 제거하는 데 사용되어도 좋다.
도 13은 통합된 컬러 믹싱 캐비티(310), 히트 싱크(320), 및 리플렉터(312)를 구비한 조명 장치(200)와 유사한 조명 장치(300)의 다른 실시예의 사시도이다. 도 13에서 히트 싱크(320)의 일부가 절단되어, 보드(304) 아래로 연장하는 히트 싱크(320)에 의해 형성되는 바닥 캐비티(308)와 LED(102)를 구비한 보드(304)를 보여준다. 바닥 캐비티(308)는 LED(102)를 구동하는 전기-기계 부품 또는 하우징 전자기기를 수용하기 위해 사용되어도 좋다. 대안으로, 바닥 캐비티(308)는 팬을 수용해도 좋다. 조명 장치(300)는 히트 싱크(320)에 연결된 리플렉터(312) 또한 포함한다. 리플렉터(312)는 예를 들어 클램프의 스크류에 의해 착탈 가능하게 결합되어도 좋다.
도 14a는 마주하는 측벽 사이의 거리가 측벽의 상부, 즉 출력 포트(362)에서 보다 측벽의 바닥, 즉 반사 플레이트(356)에서 더 작은 6각형의 테이퍼 형상을 갖는 반사 측벽(360)을 구비하는 조명 장치(350)의 다른 실시예의 사시도이다. 도 14a의 조명 장치(350)는 LED(102)로부터 큰 각도로 방출된 광을 보드(354)의 법선에 대해 더 좁은 각도로 조향하도록 구성된 6각형 테이퍼 형상의 중앙 리플렉터(350)를 구비하고 있다. 다시 말해, 보드(354)의 평행선에 인접한 LED(102)에 의해 방사된 광은, 조명 장치에 의해 방사된 광이 LED에 의해 직접 방사된 광의 원뿔 각에 비해 더 작은 원뿔 각을 갖도록 출력 포트(362)를 향해 상향으로 조향된다. 더 작은 각도로 광을 반사하는 것에 의해, 조명 장치(350)는 예를 들어, 눈부심 문제(사무실 조명, 일반 조명) 때문에, 또는 필요하고 가장 효과적인 경우에만(작업 조명 또는 캐비닛 아래 조명) 광을 보내는 것이 바람직한 효율 문제 때문에, 큰 각도를 갖는 광이 꺼려지는 응용에서 사용될 수 있다. 또한, 중앙 리플렉터(352)가 없는 장치에 비해 조명장치(350)에서는 큰 각도로 반사된 광이 출력 포트(362)에 도달하기 전에 광 믹싱 캐비티(351) 안에서 덜 반사되므로 광 추출 효율이 개선된다. 이는 광 터널 또는 통합기와 조합하여 사용될 때 특히 유리한데, 그 이유는 믹싱 캐비티 안에서 훨씬 더 자주 주위에 광이 바운스 되어 큰 각도의 광속을 제한하는 데 유리하기 때문이다. 보드(354) 상의 반사 플레이트(356)는 추가 히트 스프레더로 사용되어도 좋다.
도 14b는 디퓨져로 작용하는 출력 포트(362) 위의 윈도우(364)와 디퓨져 윈도우(364) 위로 LED(102)로부터의 광을 분산하도록 구성된 중심 돔 리플렉터를 구비한 조명 장치(350)의 다른 사시도이다. 돔 리플렉터(353)는 거울과 같은 반사 특성 또는 확산 중 어느 하나를 가져도 좋다. 윈도우(364)는 하나 이상의 인광 물질을 포함해도 좋다. 이색성 미러(366) 레이어가 LED(102)와 윈도우(364) 안 또는 위의 인광물질 사이에서 윈도우(364)에 결합되어도 좋다. 이색성 미러(366)는 인광물질 전환에 의해 생성되는 더 긴 파장을 가진 광을 투과하도록 청색광은 대부분 반사하도록 구성되어도 좋다.
도 14c는 테이퍼 형상의 측벽(360)에 부착된 6각형 측벽 연장부(361)를 구비한 조명 장치(350)의 다른 사시도를 도시한다. 측벽 연장부(361)의 일부는 도 14c에서 절단되어 보여진다. 측벽 연장부(361)는 측벽(360)보다 테이퍼 처리가 작고 일 실시예에서 테이퍼 형상이 아니라도 좋다. 더 심하게 테이퍼 처리된 측벽(360)을 사용하여 광을 미리 평행하게 함으로써 광 믹싱 캐비티(351)을 통해 더 높은 전송 효율이 달성된다.
도 15a,15b는 캐비티(101) 내부에 상이한 타입의 인광물질, 예를 들어, 적색 인광물질 및 녹색 인광물질의 패턴을 가진 측벽(110)의 사시도이다. 일 실시예에서, 조명 장치는 광 믹싱 캐비티(101)의 상이한 영역에 배치되는 상이한 타입의 인광 물질을 포함해도 좋다. 예를 들어, 적색 및 녹색 인광 물질이 측벽(110) 또는 보드(104)에 배치되어도 좋고, 황색 인광 물질이 윈도우 내에 내장되거나 윈도우의 상면 또는 바닥면 위에 배치되어도 좋다. 일 실시예에서, 도 14c에 도시된 바와 같은 중앙 리플렉터는 예를 들어, 제 1 영역 위에 적색 인광물질 그리고 분리된 제 2 영역 위에 녹색 인광 물질의 상이한 타입의 패턴을 가져도 좋다. 다른 실시예에서, 상이한 타입의 인광 물질, 예를 들어, 적색 및 녹색 인광물질이 측벽(110) 상의 상이한 영역에 배치되어도 좋다. 예를 들어, 하나의 타입의 인광물질 110R이 제 1 영역에, 예를 들어 스트라이프, 점, 또는 다른 패턴으로 측벽(110) 상에 패터닝되어도 좋고 다른 타입의 인광 물질(110G)이 측벽의 상이한 제 2 영역 상에 배치된다. 원하는 경우, 추가 인광 물질이 캐비티(101) 내의 상이한 영역에 배치되거나 사용되어도 좋다. 또한, 원하는 경우, 단일 타입의 파장 변환 재료가 캐비티(101) 내, 예를 들어 측벽 상에 패터닝되어 사용되어도 좋으며, 이때 110G로 표시된 영역은 인광 물질이 없으며, 예를 들어 반사성 또는 확산성을 갖는다. 분리된 영역에 상이한 인광 물질을 배치한 예기치 못한 결과는, 인광 물질이 도포되기 전에 결합되는 장치에 비해 광 품질 및 성능 결과가 개선된다는 것이다. 표 1은 분리된 인광 물질과 혼합된 인광 물질 사이에 측정된 성능 차이를 보여준다.
공간적으로 분리된
인광 물질로 코팅된 캐비티		 혼합된 인광 물질로
코팅된 캐비티
측정된 광 파워 1.27W 1.25W
측정된 컬러 렌더링 인덱스 Ra 82 Ra 77
측정된 색온도 2917 K 2960 K
표 1의 제 2 열은 도 19a에 도시된 것에 유사한 캐비티의 측벽이 두 인광 물질의 교차 줄무늬로 코팅된 실험의 결과를 보여준다. 바닥의 지름은 22 mm이고 상부의 지름은 18 mm인 반면, 이 실험에서 캐비티의 높이는 약 6 mm이다. 이 특정 실험에서 평면 반사 Miro (Alanod에 의해 생산된 타입 Miro 27 Silver) 거울이 13.5 mm의 지름을 가진 캐비티의 바닥에서 사용되었다. 사용된 인광 물질은 YAG:Ce 인광물질과 SrCaAlSiN3:Eu 인광 물질이고, 이것들은 각각 약 2 mm 및 3 mm의 수직 줄무늬로 배치된다. 거의 동일한 컬러 포인트와 상호 관련된 색온도에서, 우리는 약간 더 높은 출력(1.25 W에 대해 1.27 W)과 컬러 렌더링 인덱스에서 큰 이득을 달성했다. Ra 80의 컬러 렌더링 인덱스는 많은 상업적 조명 애플리케이션에서 최소치로 일반적으로 인정된다. 또한, 상이한 영역에 인광물질을 도포하는 것은 컬러 밸런스의 제어를 단순화하며, 예를 들어 하나의 인광 물질의 영역은, 다른 인광 물질의 영역을 동일하게 유지하면서, 증가될 수 있다. 대안으로, 제 1 인광물질은 제 2 인광 물질의 일부를 덮도록 연장될 수 있다.
일 실시예에서, 단일 타입의 파장 변환 재료가 측벽 상에, 예를 들어 도 4b에 도시된 측벽 삽입물(110sidewall _ insert) 위에 패터닝되어도 좋다. 예를 들어, 적색 인광 물질은 측벽 삽입물(110sidewall _ insert)의 상이한 영역에 패터닝 되어도 좋고, 황색 인광 물질은 도 4b에 도시된 윈도우(122)를 커버해도 좋다. 인광 물질의 커버리지 및/또는 농도는 상이한 색온도를 생성하기 위해 변화되어도 좋다. 표 2는 455 nm의 청색광을 가지고 표시된 색온도를 생성할 때 윈도우(122)를 100% 커버하는 황색 인광 물질과 측벽 삽입물(110sidewall _ insert) 상의 적색 인광 물질의 커버리지와 농도(부피로)의 퍼센트를 나타낸다. 적색의 커버리지 영역과 및/또는 적색과 황색 인광 물질의 농도는, LED(102)에 의해 생성되는 청색광이 455 nm로부터 변화하면 원하는 색온도를 생성하기 위해 변경될 필요가 있을 것임을 이해해야 한다. LED(102), 측벽 삽입물(110sidewall_insert)상의 적색 인광 물질, 및 윈도우(122) 상의 황색 인광 물질의 컬러 성능은, 조립된 부분들이 원하는 색온도를 생성하도록 조립 전에 측정되고 성능에 기초하여 선택될 수 있다. 적색 인광 물질의 두께는 예를 들어 40㎛ ~ 80㎛, 더욱 특정하면 60㎛ ~ 70㎛라도 좋고, 황색 인광 물질은 예를 들어 50㎛ ~ 100㎛, 더욱 특정하면 70㎛ ~ 90㎛라도 좋다.
색온도 커버리지 %(적색) 농도(적색) 농도(황색)
4000°K 40%±5% 13.5%±2% 20%±3%
3000°K 70%±5% 16%±2% 26%±3%
2700°K 100% 17%±2% 29%±3%
다른 실시예에서, 적색 인광 물질의 단일 연속 레이어가 측벽 위에, 예를 들어 도 4b에 도시된 측벽 삽입물(110sidewall _ insert) 상에 사용되어도 좋다. 측벽을 100% 커버하는 연속 적색 인광 물질과 윈도우(122)를 커버하는 황색 인광 물질은 상이한 색온도를 생성하는 상이한 농도를 가져도 좋다. 표 3은 455nm의 청색광을 가지고 표시된 색온도를 생성하는 때 윈도우(122)를 100% 커버하는 황색 인광 물질과 측벽 삽입물(110sidewall _ insert) 상의 적색 인광 물질의 농도(부피로)를 나타낸다. 적색과 황색 인광 물질의 농도는 LED(102)에 의해 생성된 청색광이 455nm로부터 변화하면 원하는 색온도를 생성하도록 변화할 필요가 있을 것임을 이해해야 한다. LED(102), 측벽 삽입물(110sidewall _ insert) 상의 적색 인광 물질, 및 윈도우(122) 상의 황색 인광 물질의 컬러 성능은 조립된 부분들이 원하는 색온도를 생성하도록 조립되기 전에 측정되고 성능에 기초하여 선택된다. 적색 인광 물질의 두께는 예를 들어 70㎛ ~ 110㎛, 더욱 특정하면 85㎛ ~ 95㎛라도 좋고, 황색 인광 물질은 예를 들어 50㎛ ~ 100㎛, 더욱 특정하면 70㎛ ~ 90㎛라도 좋다.
색온도 농도(적색) 농도(황색)
4000°K 2.5%±2% 20%±3%
3000°K 8%±2% 26%±3%
2700°K 16%±2% 29%±3%
도 16은 조명 장치(350a)의 다른 실시예를 도시하고, 이는 조명 장치(350a) 내의 각 LED(102)가 분리된 개별 측벽 리플렉터(360a)에 의해 둘러 싸인다는 것을 제외하고 도 14a에 도시된 조명 장치(350)에 유사하며, 측벽 리플렉터(360a)는 포물선, 혼합 포물선, 타원 형상, 또는 다른 적절한 형상을 가져도 좋다. 조명 장치(350a)로부터의 광은 큰 각도로부터 더 작은 각도로, 예를 들어 2x90도 각도에서 2x60 각도 또는 2x45 각도 광선으로 시준된다. 조명 장치(350a)는 예를 들어 다운 광 또는 캐비닛 아래 광과 같은 직접 광원으로 사용되거나, 이는 예를 들어 도 9a,9b에 도시된 바와 같은 측벽(210)에 의해 구획되는 바와 같이 광 믹싱 캐비티 안으로 광을 주입하는데 사용될 수 있다. 조명 장치(350a)는 도 4a에 도시된 바와 같이 상부 및 바닥의 히트 싱크 사이에 열적으로 결합되어도 좋다.
도 17은 더 큰 조명 모듈(380)을 형성하도록 함께 조립되는 복수의 조명 장치(350)를 도시한다. 도 17에 도시된 중심 조명 장치(350)는 아래 놓인 LED(102)가 보이도록 부분적으로 윈도우(364)가 절단되어 도시된다. 원하는 경우, 조명 장치(350)는 리니어 구조체, 반원 또는 원 구조체, 6각형으로 가깝게 패키지된 구조체, 또는 다른 원하는 형상을 형성하도록 상이한 구성으로 배열될 수 있다.
도 18은 6각형 리플렉터(390)를 구비한 조명 장치(350)를 도시한다. 6각형 리플렉터(390)는 윈도우(364)가 부분 절단된 조명 장치(350)를 보여주기 위해 절단 부(392)에 의해 도시되어 있다. 6각형 리플렉터(390)는 예를 들어 금속 시트와 같은 높은 열 전도 물질로 만들어져도 좋고, 예를 들어 도 19a에 도시된 바와 같이 히트 싱크(610) 또는 LED 보드(354)에 열적으로 결합되어도 좋다. 육각 리플렉터(390)를 사용하면 복수의 리플렉터를 함께 적층하여 콤팩트한 콜리메이터 어레이를 형성하는 것이 가능해지는 이점이 있다. 또한 (원형 형상과 달리) 6각형 형상의 리플렉터는 리플렉터로부터 나오는 광의 (컬러 및 휘도) 균일성을 더욱 용이하게 한다.
도 19a는 도 1, 2에 도시된 조명 장치(100)에 유사한 조명 장치(600)의 다른 실시예의 단면도를 도시한다. 조명 장치(600)는 히트 싱크(608)에 탑재되는 보드(604) 상에 LED(102)가 설치되는 것으로 도시되어 있다. 또한, 측벽(610)은 바닥, 예를 들어 LED(102) 근처의 캐비티(601)의 절단 영역이 상부, 예를 들어 LED(102)의 반대쪽의 캐비티(601)의 절단 영역보다 더 크도록 테이퍼 처리된 것으로 도시되어 있다. 조명 장치(100)에서와 같이, 조명 장치(600)의 측벽(610)은 연속 형상, 예를 들어 도 19b에 도시된 바와 같은 원형(타원형) 또는 도 19c에 도시된 바와 같은 비연속 다각형 형상, 또는 이것들을 조합한 형상을 갖는 캐비티(601)를 구획해도 좋다.
조명 장치(600)는 캐비티(601)의 중앙에 배치되는 분배기(diverter)(602)를 추가로 포함해도 좋다. 이 분배기(602)의 사용은 광을 LED(102)로부터 윈도우(622)를 향하여 조향하는 것에 의해 조명 장치(600)의 효율 개선을 돕는다. 도 19a에서, 분배기(602)는 콘 형상을 가지는 것으로 도시되지만, 원하는 경우 예를 들어 반 돔 형상 또는 구형 캡, 또는 비구면 리플렉터 형상과 같은 대안 형상이 사용되어도 좋다. 또한 도 19b,19c에 도시된 바와 같이, 분배기(602)는 평면도가 여러 형상을 가져도 좋다. 분배기(602)는 정반사 반사 코팅, 분산 코팅을 가질 수 있거나 하나 이상의 인광 물질로 코팅될 수 있다. 분배기(602)의 높이는, 분배기(602)의 상부와 윈도우(622) 사이에 작은 공간이 있도록, 캐비티(601) 높이보다 더 작아도 좋다(예를 들어, 캐비티 높이의 거의 절반).
일 실시예에서, CaAlSiN3 :Eu, 또는 (Sr5Ca)AlSiN3:Eu 와 같은 적색 발광 인광물질이 윈도우(622) 상에 사용되고, YAG 인광물질이 캐비티(601)의 바닥에서 측벽(610)과 보드(601) 상에 사용된다. 캐비티의 측면의 형상을 선택하는 것에 의해, 그리고 캐비티 내의 어느 부분이 인광물질로 커버될지 아닐지를 선택하는 것에 의해, 그리고 윈도우 상의 인광 물질 레이어의 레이어 두께를 최적화하는 것에 의해, 모듈로부터 방사되는 광의 컬러 포인트가 고객이 원하는 컬러로 튜닝될 수 있다.
일 실시예에서, 너무 많은 청색 광이 조명 장치(600)로부터 발광되는 것을 방지하기 위해 청색 필터(622filter)가 윈도우(622)에 결합되어도 좋다. 청색 필터(622filter)는 흡수하지 않거나 매우 조금 흡수하는 이색성 타입 또는 흡수성 타입이라도 좋다. 일 실시예에서, 필터(622filter)는 청색에 대해 5% ~ 30%의 투과율을 갖고 더 긴 파장을 가진 광에 대해서는 매우 높은 투과율을 갖는다.
도 2Oa, 2Ob, 2Oc, 2Od는 윈도우의 여러 단면 형상을 나타낸다. 윈도우(622)는 측벽(610)의 상부 안으로 또는 위에 배치된다. 이들 단면도에서 측벽(610)의 일부만 보여진다.
도 20a에서, 윈도우(622)는 측벽(610)의 상부에 설치된 것으로 도시되어 있다. 측벽(610)과 윈도우(622) 사이의 갭(623)을 실링하여 밀봉 캐비티(601)(도 19a)를 형성함으로써 먼지나 습기가 캐비티(601) 안에 들어갈 수 없도록 하는 이점이 있다. 실링 물질은 예를 들어 에폭시 또는 실리콘 물질로서 측벽(610)과 윈도우(622) 사이의 갭(623)을 채우는 데 사용되어도 좋다. 윈도우(622)와 측벽(610)의 물질의 열 팽창 계수의 차이 때문에 시간이 경과해도 플렉시블한 상태로 남아있는 물질을 사용하는 것이 이로울 수 있다. 대안으로, 윈도우(622)는 유리 또는 투명 세라믹 물질로 만들어 지고 측벽(610) 위에 솔더링되어도 좋다. 상기 경우에서, 윈도우(622)의 에지에 알루미늄, 은, 구리, 또는 금과 같은 금속 물질이 도금되고, 솔더 페이스트가 측벽(610)과 윈도우(622) 사이에 도포된다. 윈도우(622)와 측벽(610)을 가열하는 것에 의해, 솔더가 용융하여 측벽(610)과 윈도우(622) 사이에 양호한 연결을 제공한다.
도 20b에서, 윈도우(622)는 윈도우의 내면, 즉 캐비티(601)를 마주하는 표면 상에 추가 레이어(634)를 구비한다. 추가 레이어(624)는 백색 분산 입자, 또는 인광 물질과 같은 파장 변환 특성을 구비한 입자를 포함해도 좋다. 레이어(624)는 스크린 인쇄, 스프레이 인쇄, 또는 파우더 코팅에 의해 윈도우(622)에 도포될 수 있다. 스크린 인쇄 또는 스프레이 인쇄를 위해, 일반적으로 입자가 폴리 우레탄 기반 라커 또는 실리콘 물질이 될 수 있는 바인더에 함침된다. 분말 코팅을 위해, 바인딩 물질이 낮은 녹는 점을 갖고 또한 윈도우(622)가 가열될 때 균일한 레이어를 형성하는 작은 펠릿(pellet) 형태의 분말 혼합물에 혼합되거나, 또는 코팅 프로세스 중에 입자들이 부착되는 윈도우(622)에 베이스 코팅이 도포된다. 대안으로, 분말 코팅을 전기장을 사용하여 도포하고 인광 물질 및 윈도우를 오븐에서 구워 인광물질이 윈도우에 영구적으로 부착되도록 해도 좋다. 알맞은 컬러와 광학 특성을 얻기 위해, 분말코팅 프로세스 동안, 예를 들어 레이저와 분광계, 및/또는 검출기, 또는 및/또는 카메라를 사용하는 것에 의해, 전방 산란 및 후방 산란 모드 모두에서, 윈도우에 도포된 레이어(624)의 광학 특성 및 두께를 모니터해도 좋다.
도 20c에서, 윈도우(622)는 윈도우의 내부와 외부에 각각 하나씩 2개의 추가 레이어(624, 626)를 포함한다. 외부 레이어(626)는 TiO2, ZnO, 및/또는 BaSO4입자와 같은 백색 산란 입자라도 좋다. 조명 장치(600) 밖으로 나오는 광의 컬러를 최종 조절하기 위해 레이어(626)에 인광 물질 입자가 부가되어도 좋다. 내부 레이어(624)는 인광 물질과 같은 파장 변환 입자를 포함해도 좋다.
도 20d에서, 윈도우(622)는 2개의 추가 레이어(624,628)를 또한 구비하지만, 둘다 윈도우(622)의 동일한 내면 상에 있다. 두 레이어가 도시되지만 추가 레이어가 사용되어도 좋다는 것이 이해되어야 한다. 일 구성에서, 윈도우(622)에 가장 가까운 레이어(624)는 외부에서 볼 때 윈도우가 백색으로 보이고 각도에 따라 균일한 광을 출력하도록 백색 산란 입자를 포함하고, 레이어(628)는 적색 발광 인광 물질을 포함한다. 측벽(610) 및/또는 보드(604)의 표면은 황색 또는 녹색 방출 인광 물질로 코팅되어도 좋다.
인광 물질 변환 프로세스는 열을 생성하고 그러므로 윈도우(622) 및 예를 들어 윈도우(622) 상의 레이어(624) 내의 인광 물질은 너무 뜨겁게 되지 않도록 구성되어야 한다. 이 목적을 위해, 윈도우(622)는 예를 들어 1W/(mK)보다 작지 않은, 높은 열전도도를 가져도 좋고, 윈도우(622)는 솔더, 열 페이스트 또는 열 테이프와 같은 낮은 열 저항을 가진 물질을 사용하는 히트 싱크 역할을 하는 측벽에 열적으로 연결되어도 좋다. 윈도우에 좋은 물질은 알루미나로 불리는 폴리-크리스탈 또는 세라믹 형태와 사파이어로 불리는 결정 형태로 사용될 수 있는 산화 알루미늄이다.
도 21은 인광 물질의 패턴화된 레이어(624)로 커버되는 윈도우(622)의 저면도이다. 레이어(624)를, 원한다면 2가지 타입의 파장 변환 물질을 사용하여, 형성하기 위해, 웨지(wedge) 또는 파이-형상 패턴이 사용될 수 있으며, 여기서 웨지는 예를 들어 교차하는 적색 발산 인광 물질(624R)과 녹색 발산 인광 물질(624G)을 갖는다. 도 21에 도시된 바와 같은 방사상 패턴을 이용하는 것은 반사 콜리메이터(collimator)ol와 함께 사용될 때 양호한 컬러 믹싱을 제공할 수 있다. 원한다면, 예를 들어 크기, 두께, 및 밀도가 변하는 작은 점과 같은 다른 패턴이 사용되어도 좋다.
도 22a,22b는 조명 장치(600)(도 19a에 도시된 바와 같이)의 상부에 배치된 리플렉터(640)에 의해 생성된 광선 각도에 대한 윈도우의 개구 사이즈의 영향을 도시한다. 도 22a, 22b의 결과를 위해 사용된 모델은 리플렉터로부터 나오는 광선에 대해 전체 각도를 최소로 하는 합성 포물선 컨센트레이터 설계에 기초한다. 전체 각도는 광이 리플렉터(640)로부터 방출되는 각도이고, 따라서 이 각도를 벗어나는 광이 없거나 아주 적은 각도이다. 예를 들어 다운 광에 대하여, 이 전체 각도는 일반적으로 100 ~ 120도(리플렉터 개구의 법선에 대해 60도 절단됨)의 범위에 있지만, 스팟 램프에 대해서는, 이 전체 각도는 20 ~ 80도의 범위이다.
도 22a는 고 반사 물질로 만들어진 합성 포물선 컨센트레이터인 리플렉터(640)의 단면도를 나타낸다. 컨센트레이터의 입력 지름에 대한 측정치(D) 및 전체 광선 각도 측정치, 출력 지름(Dout)이 표시되어 있다. 합성 포물선 컨센트레이터는 키가 큰 경향이 있지만 축소된 길이 형태로 사용되며, 이는 종종 빔 각도를 증가시키는 개구 크기 D의 함수로서 빔 각도는 리플렉터(640)의 두 출력 지름의 크기 즉, 약 50mm의 출력 지름(Dout)을 가지는 MR16 리플렉터 램프 크기, 및 약 120mm의 출력 지름(Dout)을 가지는 PAR38 크기의 출력 지름(Dout)의 두 크기에 대하여 도 22b에 도시된다.
MR16 램프 등직경 리플렉터의 사이즈에 있어서, 일반적인 개구 크기는 스팟 램프에 대하여 10 ~ 30mm의 범위이고, MR16 다운-광에 대해서는 개구 크기는 약 40mm여도 좋다. PAR 38 등직경 리플렉터에 있어서, 일반적인 개구 크기는 20mm ~ 75mm이고, 예를 들어 스팟 램프에 대해서는 50mm이지만, PAR 38 다운-광 기능에 대해서는 개구 크기는 100mm보다 작아야만 한다.
본 명세서에서 주어진 개구의 크기는 절단 각도가 더 넓어지는 경향이 있으므로 최대 크기로 고려되어야 한다. 또한, 중심 광선 세기는 리플렉터의 입력 영역에 비해 리플렉터의 출력의 영역에 비례하여 증가한다.
도 23은 원하는 컬러 포인트를 생성하도록 전자적으로 제어 가능한 조명 장치(600)의 단면도이다. 조명 장치(600)(도 23에 도시된)의 광 출력의 컬러는 2개 이상의 청색 LED(102B,102b)를 사용하는 것에 의해 변화되며, 이때 하나가 다른 LED보다 더 낮은 피크 파장을 갖는다. 하나의 청색 LED(102b)는 430nm에서 450nm 범위의 피크 파장을 갖는 반면, 다른 LED(102B)는 450nm에서 470nm 범위의 피크 파장을 가져도 좋다. 2개 이상의 LED가 사용되는 경우, 더 낮은 파장을 가진 LED는 모두 전기적으로 연결되어도 좋고, 더 긴 파장을 가진 LED는 더 낮은 파장을 가진 더 낮은 LED로부터 전기적으로 분리되어 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다. 더 긴 파장 LED(102B)의 그룹보다 더 낮은 파장 LED(102b)의 그룹을 통해 상이한 전류를 구동할 수 있는 드라이버(670)가 공급된다. 드라이버(670)는 보드(604)를 통해 LED(102B,102b)에 연결되지만 도시 목적으로 연결이 도 23에서 파선으로 도시됨을 이해해야한다. 조명 장치(600)에서 하나 이상의 인광 물질이 더 높은 파장의 광보다 더 낮은 파장의 광에 상이하게 반응하므로, 상이한 컬러 광 출력이 달성되고, 이는 2개의 상이한 스트링의 LED(102B,102b)를 통과하는 전류를 변경하는 것에 의해 제어될 수 있다. 옵션으로, 조명 장치(600)의 컬러 또는 광 출력을 측정하고, 드라이버(670)를 제어하는 피드백 루프 안에 측정치를 제공하기 위해 캐비티 내부에서 센서(672)가 사용된다. 센서(672)는, 도 23에 도시되는 바와 같이, 조명 장치(600)의 출력 윈도우에, 또는 캐비티의 바닥, 상부, 또는 측면 상에, 또는 부분 투명 분배기(602) 내부에 설치되어도 좋다.
본 발명은 개시 목적으로 특정 실시예와 관련하여 도시되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 여기 설명된 실시예는 염료를 포함하는, 임의의 필요한 파장 변환 재료를 이용해도 좋고 인광 물질의 사용에 제한되지 않는다. 여러 적용 및 변경이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 만들어져도 좋다. 그러므로, 첨부된 특허 청구범위의 범위 및 의의는 전술한 상세한 설명에 제한되지 않아야 한다.

Claims (21)

  1. 상면 및 상기 상면의 반대편에 위치한 바닥면을 구비한 회로 보드,
    상기 회로 보드의 상기 상면 상에 설치되고, 제 1 컬러 성능을 가지는 하나 이상의 LED,
    상기 회로 보드의 상기 바닥면 상의 제 1 세트의 열 접촉 영역,
    상기 회로 보드의 상기 상면 상에 위치하고, 상기 LED들에 인접하여 노출되는 제 2 세트의 열 접촉 영역,
    상기 회로 보드의 상기 바닥면 상의 상기 제 1 세트의 열 접촉 영역에 열적으로 연결되고, 상기 회로 보드로의 전기적 연결을 위한 제 1 개구를 구비하는 제 1 히트 싱크,
    상기 회로 보드의 상기 상면 상의 상기 제 2 세트의 열 접촉 영역에 열적으로 연결되고, 상면과 바닥면, 및 상기 상면에서 상기 바닥면으로의 제 2 개구를 구비하는 제 2 히트 싱크,
    상기 제 2 히트 싱크의 상기 제 2 개구 내부의 반사 측벽 삽입물,
    상기 반사 측벽 삽입물의 제 1 영역을 커버하고, 제 2 컬러 성능을 생성하는 제 1 타입의 파장 변환 재료,
    상기 제 2 개구를 커버하는 제 2 히트 싱크에 연결되는 윈도우 및
    상기 윈도우 상에 위치하고, 제 3 컬러 성능을 생성하고, 제 1 타입의 파장 변환 재료와는 다른 제 2 타입의 파장 변환 재료를 포함하고,
    상기 제 2 히트 싱크는 상기 하나 이상의 LED에 의해 발산되는 광이 상기 제 2 개구를 통해 지나가도록 상기 회로 보드와 상기 하나 이상의 LED에 대하여 배치되고,
    상기 하나 이상의 LED의 제 1 컬러 성능, 상기 반사 측벽 삽입물 상의 제 1 타입의 파장 변환 재료의 제 2 컬러 성능 및 상기 윈도우 상의 제 2 타입의 파장 변환 재료의 제 3 컬러 성능은 상기 윈도우를 통해 발산되는 광의 요구되는 컬러 포인트를 생성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 LED는 하나 이상의 LED 패키지인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 LED는 중앙 위치로부터 등거리에 배열되는 p-n 접합을 구비한 복수의 LED인 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 열 접촉 영역은 연속적이고, 상기 제 2 세트의 열 접촉 영역은 연속적인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 열 접촉 영역은 상기 하나 이상의 LED 안으로 가는 입력 전압 와트 당 25mm2 이상의 연결된 접촉 영역을 구비하고, 상기 제 2 세트의 열 접촉 영역은 상기 하나 이상의 LED 안으로 가는 입력 전압 와트 당 25mm2의 연결된 접촉 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 열 접촉 영역과 상기 제 2 세트의 열 접촉 영역은 금과 구리 중 하나 이상를 포함하고, 두께가 30μm 이상인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로 보드를 통과하는 복수의 바이어스를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 LED는 복수의 LED이고, 상기 회로 보드는 중앙 개구를 포함하며, 상기 중앙 개구는 상기 복수의 LED의 중앙에 배치되고, 상기 중앙 개구는 구리 또는 알루미늄 중 하나 이상으로 도금된 측벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 위치에서 상기 보드의 상기 상면에 설치되는 광 검출기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로 보드의 상기 상면에 반사 코팅을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 반사 코팅은 흰색 분산 페인트(white diffuse paint)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 흰색 분산 페인트는 TiO2, ZnO, 또는 BaSO4 입자 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로 보드의 상기 상면에 연결되는 반사 플레이트를 추가로 포함하고, 상기 반사 플레이트는 상기 하나 이상의 LED에서 발산된 광이 방해받기 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 LED는 상면을 구비하고 상기 반사 플레이트는 상기 반사 플레이트의 상면이 하나 이상의 LED의 상기 상면보다 0.2mm 이상 높지 않도록 상기 회로 보드의 상기 상면에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 개구의 반사 측벽 삽입물의 제 2 영역을 커버하는, 상기 제 1 및 제 2 타입과 다른 타입의 파장 변환 재료를 추가로 포함하고, 상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역과 상이한 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 히트 싱크의 상기 상면에 연결되는 리플렉터를 추가로 포함하고,
    상기 리플렉터는 상기 제 2 히트 싱크 내의 상기 제 2 개구와 정렬되는 입구 포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 리플렉터는 하나 이상의 스크류 또는 클램프로 상기 제 2 히트 싱크에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. LED 조명 장치에 있어서,
    상면과 상기 상면의 반대편에 위치한 바닥면을 구비하고, 상기 바닥면 상의 제 1 열 접촉 영역과 상기 상면 상의 제 2 열 접촉 영역을 구비하는 회로 보드;
    상기 회로 보드의 상기 상면 상에 설치되고, 제 1 컬러 성능을 가지는 하나 이상의 LED;
    상기 회로 보드의 상기 바닥면 상의 상기 제 1 열 접촉 영역에 열적으로 연결되는 제 1 히트 싱크;
    상기 회로 보드의 상기 상면 상의 상기 제 2 열 접촉 영역에 열적으로 연결되는 제 2 히트 싱크를 포함하고,
    상기 제 2 히트 싱크는 상기 제 1 히트 싱크와 상기 제 2 히트 싱크 사이에 수용된 상기 회로 보드와 함께 상기 제 1 히트 싱크에 연결되고,
    상기 제 2 히트 싱크는 상면과 바닥면, 상기 상면에서 상기 바닥면으로의 개구를 포함하고, 상기 제 2 히트 싱크는 상기 하나 이상의 LED에 의해 발산된 광이 상기 개구를 통과하여 지나가도록 설치되는 상기 하나 이상의 LED에 대하여 배치되고,
    LED 조명 장치는 추가로,
    상기 제 2 히트 싱크의 상기 개구 내부에 설치되는 반사 측벽 삽입물,
    상기 반사 측벽 삽입물의 제 1 영역을 커버하고, 제 2 컬러 성능을 생성하는 제 1 타입의 파장 변환 재료,
    상기 반사 측벽 삽입물에 연결되는 윈도우 및
    상기 윈도우 상에 위치하고, 제 3 컬러 성능을 생성하고, 제 1 타입의 파장 변환 재료와는 다른 제 2 타입의 파장 변환 재료를 포함하고,
    상기 하나 이상의 LED의 제 1 컬러 성능, 상기 반사 측벽 삽입물 상의 제 1 타입의 파장 변환 재료의 제 2 컬러 성능 및 상기 윈도우 상의 제 2 타입의 파장 변환 재료의 제 3 컬러 성능은 상기 윈도우를 통해 발산되는 광의 요구되는 컬러 포인트를 생성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 LED는 하나 이상의 LED 패키지인 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 개구 내부의 반사 측벽 삽입물의 제 2 영역을 커버하는, 상기 제 1 및 제 2 타입과 다른 타입의 파장 변환 재료를 추가로 포함하고, 상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역과 상이한 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 히트 싱크의 상기 상면에 연결된 리플렉터를 추가로 포함하고, 상기 리플렉터는 상기 제 2 히트 싱크 내의 상기 개구와 정렬되는 입구 포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.

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