KR20170126439A - 향상된 발광 다이오드 조명기구 - Google Patents

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KR20170126439A
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퓨릴룸, 인크.
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Abstract

향상된 발광 다이오드 조명기구가 개시된다. 일 실시예에 따르면, 장치는 제1 LED 어레이를 포함하고, 제1 LED 어레이는 하향 방향으로 제1 광을 출력한다. 장치는 제2 LED 어레이를 포함하고, 제2 LED 어레이는 상향 방향으로 제2 광을 출력한다. 장치는 제1 LED 어레이와 제2 LED 어레이 사이에 하프를 더 포함한다.

Description

향상된 발광 다이오드 조명기구{AN ADVANCED LIGHT EMITTING DIODE LUMINAIRE}
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 개시내용은 2014년 11월 14일에 "LED Lamp"라는 명칭으로 출원된 미국 가특허 출원 제62/123,332호, 2015년 10월 19일에 "Advanced LED Lamp"라는 명칭으로 출원된 미국 가특허 출원 제62/243,586호를 우선권 청구하고, 둘 모두 본원에 참조로 포함된다.
본 개시내용을 일반적으로 조명 시스템들에 관한 것이고, 더 특별하게는 향상된 발광 다이오드 조명기구에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)들은 긴 수명, 에너지 절감 및 빠른 시동 시간과 같이, 전통적인 백열등 및 형광등에 비해 몇몇 장점들을 소유한다. LED들은 교통 신호등, 대형 광고 옥외게시판, 교통수단, 플래시조명 및 일반 조명을 포함하는 이들의 응용예들에서 계속 확장되고 있다. 그러나, 테이블 및 플로어 램프들은, 오늘날, 전통적인 백열등 및 형광등에 관해 여전히 크게 설계된다. 대다수의 LED 개량 전구용(retrofit bulb) 대체 제품들은 하급 조명 품질(연색성) 및 발광 패턴을 제공한다.
향상된 발광 다이오드 조명기구가 개시된다. 일 실시예에 따르면, 장치는 제1 LED 어레이를 포함하고, 제1 LED 어레이는 하향 방향으로 제1 광을 출력한다. 장치는 제2 LED 어레이를 포함하고, 제2 LED 어레이는 상향 방향으로 제2 광을 출력한다. 장치는 제1 LED 어레이와 제2 LED 어레이 사이에 하프(harp)를 더 포함한다.
엘리먼트들의 구현예 및 조합의 다양한 신규한 상세항목들을 포함한, 위의 그리고 다른 바람직한 특징들이, 이제 첨부 도면들에 관해 더 특별하게 기술되고 청구항들에서 지정될 것이다. 특별한 방법들 및 장치들이 제한으로서가 아니라 단지 예시에 의해 도시된다는 것이 이해될 것이다. 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 바와 같이, 본원에 설명되는 원리들 및 특징들은 다양한 그리고 다수의 실시예들에서 사용될 수 있다.
본 명세서의 일부로서 포함되는 첨부 도면들은 본 개시된 시스템 및 방법의 다양한 실시예들을, 위에서 주어진 일반적 기재와 함께 예시하며, 하기에 주어지는 바람직한 실시예의 상세한 설명은 본 개시내용의 원리들을 설명하고 교시하는 역할을 한다.
도 1은 일 실시예에 따른, 예시적인 향상된 LED 조명기구를 예시한다.
도 2는 일 실시예에 따른, 예시적인 광원 모듈의 예시적인 조명 컴포넌트들을 예시한다.
도 3은 일 실시예에 따른, 본 조명기구를 위한 전자 컴포넌트들의 예시적인 블록도를 예시한다.
도 4는 또다른 실시예에 따른, 본 조명기구를 위한 전자 컴포넌트들의 예시적인 블록도를 예시한다.
도 5는 일 실시예에 따른, 예시적인 쿨 대 웜 출력 컬러 트랜지션을 예시한다.
도 6은 일 실시예에 따른, 본 조명기구의 예시적인 밝기조절(dimming) 기능성 및 컬러 혼합을 예시한다.
도 7은 일 실시예에 따른, 본 조명기구의 수면 모드 프로파일의 예시적인 그래프를 예시한다.
도 8은 일 실시예에 따른, 본 조명기구의 기상 프로파일의 예시적인 그래프를 예시한다.
도 9는 일 실시예에 따른, 다수의 채널들의 컬러 혼합에 대한 이상 구성(out-of-phase configuration)에서 본 조명기구의 채널들의 사용을 예시한다.
도면들이 반드시 축척에 맞게 그려지지는 않으며, 구조들 또는 기능들의 엘리먼트들이 일반적으로 도면들 전반에 걸쳐 예시적인 목적으로 참조 번호들에 의해 일반적으로 표현된다는 것에 유의해야 한다. 도면들이 본원에 기술되는 다양한 실시예들의 기재를 용이하게 하기 위해서만 의도된다는 것에 또한 유의해야 한다. 도면들은 본원에 기술되는 교시들의 모든 양태를 기술하지는 않으며, 청구항들의 범위를 제한하지 않는다.
향상된 발광 다이오드 조명기구가 개시된다. 일 실시예에 따르면, 장치는 제1 LED 어레이를 포함하고, 제1 LED 어레이는 하향 방향으로 제1 광을 출력한다. 장치는 제2 LED 어레이를 포함하고, 제2 LED 어레이는 상향 방향으로 제2 광을 출력한다. 장치는 제1 LED 어레이와 제2 LED 어레이 사이에 하프를 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 조명기구는 높은 광 출력 및 높은 연색 지수(color rendering index)를 제공하여 높은 품질의 광을 제공하는 광원을 가지는 고체 상태 조명 테이블 램프이다. 광원은 사용자 선택가능한 커스터마이즈드 광 출력을 위한 색온도들의 범위를 생성하기 위해 블루 LED들 및 상이한 색온도들에서의 화이트 LED들을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 광원은 상이한 상관된 색온도(CCT)들에서 LED들의 클러스터들을 통해 구현되는 색-변경 엘리먼트를 가진다. 이는 최종-사용자가 자신의 요구들 또는 선호도를 위한 조명을 커스터마이즈하도록 한다. 조명기구는 통합형 야간-조명 및 안전을 위한 자동 밝기조절을 가지는 틸트 센서를 특징으로 한다. 조명기구는 모바일 응용예를 통해 그리고/또는 램프 자체 상의 디스플레이를 통해, 벽 스위치를 통해 제어될 수 있다. 조명기구는 방 안의 또는 보안 네트워크(예를 들어, 홈 네트워크, 지그비 또는 블루투스 무선 표준) 상의 다른 조명기구들과 통신하여 동기화된 조명기구들에 걸쳐 일정한 색온도를 유지하고 최종-사용자를 위한 쾌적한 환경을 제공할 수 있다.
또다른 실시예에 따르면, 조명기구는 업-다운(up-down) 구성에서 전방향성 광을 출력하는 광원을 가지는 갓(shade)을 포함한다. 일 실시예에 따르면, 업-다운 구성은 램프 하프를 이용한다. 조명기구를 위한 광원은 갓을 가지는 램프 소켓 내에 전통적인 백열전구의 광 출력을 복제하는 전방향성 광 분포를 제공한다. 일 실시예에 따르면, 광원은 하프 설계 내에 포함된다. 하프는 전통적인 램프 갓과 함께 사용될 수 있다. 조명기구는 전통적인 LED 대체 전구들보다 훨씬 더 밝은 광원을 전달하기 위한 능력을 가진다.
조명기구는, 테이블 램프, 플로어 램프, 스콘스(sconce), 천장 조명, 또는 샹들리에를 포함하지만 이에 제한되지 않는, 임의의 조명기구일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 조명기구는 (밝기조절가능한) 높은 광 출력에서 높은 품질의 광을 제공하여 실내 환경 내에서 최종 사용자의 경험을 향상시킨다. 본 조명기구는, 접대, 주거 및 노인(senior) 생활 환경들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 어느 곳에서나 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 1은 예시적인 향상된 LED 조명기구를 제공한다. 조명기구(100)는 갓(110), 조명기구 본체(120), 광원 모듈(130), 터치스크린 패널(140), 및 드라이버 및 제어 모듈(150)을 포함한다. 갓(100)은 직물, 플라스틱, 또는 다른 반투명한 또는 불투명한 재료로 만들어진 임의의 표준 조명 갓일 수 있다. 조명기구 본체(120)는 터치스크린 패널(140), 드라이버 및 제어 모듈(150), 및 본 조명기구에 의해 사용되는 임의의 추가적인 전자 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 터치 스크린 패널(140), 드라이버 및 제어 모듈(150), 및 임의의 추가적인 전자 컴포넌트들은 조명기구 본체(120) 내에 있지 않다(예를 들어, 조명기구(100)에 부착되지 않은 별도의 인클로저 내에, 조명기구 본체(120)에 대한 베이스로서 조명기구(100)에 부착되는 별도의 인클로저 내에, 또는 램프 갓(110) 내에 있거나, 또는 컴포넌트들이 상이한 위치들 사이에서 분할된다). 광원 모듈(130)은 하프에 장착되는 하나 이상의 LED 광원들을 포함한다. 하프는 램프 갓(110)을 조명기구 본체(120)에 상호접속시킨다. 하프는 하기에 더 상세히 기술된다.
일 실시예에 따르면, 도 2는 예시적인 광원 모듈의 예시적인 조명 컴포넌트들을 예시한다. 조명 컴포넌트들(200)은 램프 갓 마운트(210), 상부 히트 싱크(220), 상부 디퓨저 및 LED 어레이(230), 하프(240), 하부 디퓨저 및 LED 어레이(250), 하부 히트 싱크(260), 및 베이스 마운트(270)를 포함한다.
램프 갓 마운트(210)는 스파이더(spider)/반사기/하프 피터(harp fitter)를 가지는 임의의 표준 조명 갓이 조명기구(100)와 함께 사용되도록 한다. 램프 갓(110)은 장식성 너트 또는 피니얼(finial)(미도시됨)을 사용하여 램프 갓 마운트(210)에 부착될 수 있다.
상부 히트 싱크(220)는 상부 디퓨저 및 LED 어레이(230)로부터의 열을 전도한다. 일 실시예에 따르면, 상부 히트 싱크(220)는 하프(240)의 최상부 상에 장착되며, 상부 디퓨저 및 LED 어레이(230)와 동일한 풋프린트를 가진다.
상부 디퓨저 및 LED 어레이(230)는 하부 디퓨저 및 LED 어레이(250)보다 더 낮은 강도의 조도를 제공한다. 그것은 전체적인 전방향성 광 출력을 전달하고, 전통적인 백열 조명 전구 솔루션의 외관 및 느낌을 모방한다. 일 실시예에 따르면, 상부 디퓨저 및 LED 어레이(230)는 2개의 블루 LED들, 4개의 화이트 LED들을 (상이한 CCT들을 가지고) 가진다. LED들의 배향 및 방향성으로 인해, 상부 디퓨저 및 LED 어레이(230)는 개량 CFL 또는 LED 전구보다 실질적으로 더 많은 하향 광을 생산한다. 상부 디퓨저 및 LED 어레이(230)는 하부 디퓨저 및 LED 어레이(250)와 동일한 채널들(예를 들어, 321-324, 421-426) 및 컬러 변경 능력을 가진다. 광은 하부 디퓨저 및 LED 어레이(250)와 동일한 레이트에서 밝기조절하고 컬러를 변경하는 것 둘 모두를 할 수 있어서 동작에서의 연속성을 유지하는데 유용하며 따라서 밝기조절 및 컬러 변경 능력은 동기화되어 유지된다. 일 실시예에 따르면, 상부 디퓨저 및 LED 어레이(230)는 상부 히트 싱크(220) 상에 장착된다. LED들은 디퓨저 내의 LED 보드(예를 들어, 상부 디퓨저 및 LED 어레이(230) 및 하부 디퓨저 및 LED 어레이(250)) 상에 장착된다.
하프(240)는 상부 디퓨저 및 LED 어레이(230) 및 램프 갓(110) 모두를 지지한다. 하프(240)는 상부 디퓨저 및 LED 어레이(230)로의 전기 접속을 허용하는 튜브를 포함한다. 하부 디퓨저 및 LED 어레이(250)내의 하부 LED 보드로부터의 접속들은 튜브를 통과하여 상부 디퓨저 및 LED 어레이(230) 내의 상부 LED 보드까지 이어진다. 일 실시예에 따르면, 하부 LED 보드는 LED들의 다수의 뱅크들, 온도 센서 및 2개의 커넥터들을 포함한다. 하나의 커넥터는 드라이버 및 제어 모듈(150)에 대한 통신들을 제공하고, 제2 커넥터는 상부 LED 보드에 신호들을 제공한다. 상부 LED 보드는 하부 LED 보드 및 드라이버 및 제어 모듈(150)과 통신하기 위한 커넥터를 포함한다. 하프(240)는 또한 LED 소스들(예를 들어, 상부 디퓨저 및 LED 어레이(230) 및 하부 디퓨저 및 LED 어레이(250))로부터 열을 소모시키기 위한 추가적인 방법으로서 작용한다. 하프는 패스너 나사들을 이용하여 하부 및 상부 히트 싱크들(260 및 220)에 부착한다.
일 실시예에 따르면, 하부 디퓨저 및 LED 어레이(250)는 주 광원이다. 일 실시예에 따르면, 하부 디퓨저 및 LED 어레이(250)는 10개의 블루, 및 20개의 화이트 LED들을 (상이한 CCT들과 가지고) 가진다. 하부 디퓨저 및 LED 어레이(250)는 하부 히트 싱크(260) 상에 장착된다. 하부 히트 싱크(260)는:
1. 하부 디퓨저 및 LED 어레이(250) 내에서 LED들의 전달된 열에 대한 열 소모를 수행한다;
2. 하프(240)에 대한 장착 메커니즘을 제공한다;
3. 임의의 램프 본체(120) 상에 나사고정될 수 있다;
4. 하부 디퓨저 및 LED 어레이(250) 내에 LED들을 위한 인클로즈된 그리고 안전한 와이어링 도관을 제공한다.
하부 디퓨저 및 LED 어레이(250)는, 조명을 위해 쿨 화이트 색 온도로부터 표준 백열 웜 화이트(2700K) 모드로 아래로 컬러를 변경하여 2200K까지 아래로 웜 밝기조절 효과를 제공하는, 멀티-채널 화이트 LED 광원이다. 하부 디퓨저 및 LED 어레이(250)는 또한 일주율 동기화(circadian rhythm synchronization)를 위한, 그리고 5000K를 넘는 더 차가운 색온도를 제공하기 위한 블루 LED를 또한 포함한다. 상부 디퓨저 및 LED 어레이(230) 및 하부 디퓨저 및 LED 어레이(250)는 LED들에 의해 방출되는 광을 확산시켜서 개별 LED들로부터의 섀도잉(shadowing)을 경감시키는 광 디퓨저들을 포함한다. 광 디퓨저들은 일 실시예에서 아크릴이다. 대안적인 실시예들에서, 디퓨저는 폴리카보네이트 플라스틱 재료로 만들어진다. 광 디퓨저는 LED 어레이들을 보호하고 최종-사용자가 뜨거운 전자 컴포넌트들을 터치하는 것으로부터 보호하는데 유용하다. 일 실시예에 따르면, 광 디퓨저는 몰딩되고, LED 보드 뿐만 아니라, 하프(240)를 통해 진행하는 전기 접속을 커버한다.
도 3은, 일 실시예에 따라, 본 조명기구를 위한 전자 컴포넌트들의 예시적인 블록도를 예시한다. 전자 컴포넌트들(300)은 드라이버 및 제어 모듈(310), 광원 모듈(320), 및 터치스크린 패널 및 제어(330)를 포함한다.
드라이버 및 제어 모듈(310)은 벽 소켓으로부터 입력 라인 전압을 취하고 그것을 더 관리가능한 전압 출력으로 전환시키기 위해 사용되는 AC-DC 컨버터(311)를 또한 포함한다. 일 실시예에 따르면, AC-DC 컨버터(311)는 멀티-채널 밝기조절가능 LED 드라이버(312), 마이크로프로세서(313), 및 USB 충전기들(314)에 전력 공급한다.
마이크로프로세서(313)는 LED들을 이용한 밝기조절의 상호작용, LED들의 변경 및 제어의 레이트, 터치스크린(331)의 제어, 및 가속도계(334) 및 온도 센서(332)를 이용한 작동을 조절하여 보호 특징들을 제공한다. 마이크로프로세서(313)는 무선 모듈(333)(예를 들어, Wi-Fi, 블루투스 및/또는 지그비)을 제어하고 조절한다. 하부 및 상부 LED 어레이 보드들(예를 들어, 각자 하부 디퓨저 및 LED 어레이(250) 및 상부 디퓨저 및 LED 어레이(230) 내의)은 각각 보드 상에 통합되는 온도 센서를 가진다. 마이크로프로세서(313)는 하부 및 상부 LED 어레이 보드들의 온도들 모두를 모니터링한다.
센서를 사용하여, 마이크로프로세서(313)는 온도를 모니터링하여 LED 어레이 보드 상의 LED들에 대한 안전 동작 조건을 보증한다. 예를 들어, 온도는 LED의 접합 온도 아래에서 유지된다. 일 실시예에 따르면, 온도 센서 범위의 상한은 95℃로 설정되고 따라서 마이크로프로세서(313)가 과열된 LED 어레이 보드에 대한 출력 전류를 감소시킨다. 마이크로프로세서(313)에 대해 설정된 온도 제한은, 그것이 LED의 최대 접합 온도에 기초하는 범위까지 변경할 수 있다. 접합 온도는 LED 제조자들마다 달라질 수 있다.
하부 및 상부 LED 어레이 보드들의 온도들이 특정된 온도(예를 들어, 95℃)를 초과하는 경우, 마이크로프로세서(313)는 과열된 LED 어레이 보드에 대한 출력 전류를 낮춘다. 구동 전류를 낮추는 것은 보드 상의 LED들의 빨라지는 성능저하를 방지한다. 마이크로프로세서(313)는 또한 조명기구 베이스(120)의 주변 기온을 모니터링한다. 이러한 3개의 데이터 포인트들을 사용하여, 마이크로프로세서(313)는 높은 LED 온도들이 컴포넌트/제조 에러로 인한 것인지의 여부, 또는 조명기구(100)가 부적절하게 높은 주변 온도 환경을 겪고 있는지의 여부를 결정할 수 있다.
드라이버 및 제어 모듈(310)은 어느 포트 상에라도 2.1A까지를 제공하는 2개의 USB 충전 리셉터클들을 포함하고, 전자 디바이스(예를 들어, 폰 또는 태블릿)가 소켓 내에서 충전되도록 조정한다.
드라이버 및 제어 모듈(310)은 상이한 채널들 사이에서 스위칭할 수 있고 미리 설정될 레벨들 또는 최종-사용자에 의해 요구되는 레벨들에 따라 밝기조절될 수 있는 멀티-채널 밝기조절가능 LED 드라이버(312)를 포함한다. 정전류원은 상이한 회로들에 대한 전류의 전달을 변경함으로써 CCT들 사이에서 밝기조절하고 스위칭할 수 있다. LED 드라이버(312)는 AC-DC 컨버터(311)로부터 DC 하향-변환 전압을 취하고, 정전류를 4개의 출력 채널들(321-324) 및 이들의 대응하는 LED들에 제공한다. LED 드라이버(312)는 마이크로프로세서(313)를 통해 밝기조절가능하고 제어된다. 단일 멀티-채널 디바이스로서 예시되지만, LED 드라이버(312)는 단일 채널 디바이스들의 조합일 수 있다.
전자 컴포넌트들(300)은 LED들의 4개의 뱅크들, 즉 5000K (90 CRI+ 에서), 2700K (90+ CRI 에서), 2200K (80+ CRI에서) 및 블루 LED들(450-470nm 사이의 로얄 블루 LED들 뿐만 아니라 470-490nm 사이의 레귤러 블루 LED들 모두)에 전력 공급하기 위해 4개의 채널들(321-324)을 가지는 LED 보드를 가지는 광원 모듈(320)을 포함한다. 2200K LED들이 밝기조절 조건에서만 사용됨에 따라, 2200K LED들의 광출력은 2700K LED들의 광출력보다 훨씬 더 낮다.
5000K에서 2700K로의 컬러 트랜지션은 2개 사이의 색온도들을 제공한다. 이러한 트랜지션의 한 가지 이러한 실행이 도 5에 도시된다. 램프(100)가 웜 백열등 타입 조명(2700K)에 있을 때, 조명기구(100)는 전체 광 출력에서 150W의 전통적인 백열 전구에 준하여 방출한다. 밝기조절 기능성은, 약 800 루멘스(대략 60W의 전통적인 전구)에서, 웜 밝기조절 프로파일이 가능해지고 도 6에 도시된 바와 같은 비를 따르도록 설정된다.
쿨 화이트 색온도 범위 내에서, LED들의 5000K 뱅크는 색 온도를 대략 4900-5100K로 가져온다. 광이 훨씬 더 차가운 색 온도(예컨대, 일광 6500K CCT 또는 8000K까지 훨씬 더 차가운)로 이동하게 하기 위해, 블루 LED들의 뱅크가 서브 50% 강도 프로파일에서 사용되어 5000K와 6500K 또는 심지어 8000K 사이의 사용자 선택가능 범위로 색온도를 이동시킨다.
조명기구 터치스크린 제어(331)가 사전 설정들, 및 최종-사용자가 광 출력을 커스터마이즈하거나 이용가능한 설정들을 사용하도록 하는 슬라이더 내에 구축된다. 마이크로프로세서(313)는 최종-사용자의 손가락 경련의 감도를 제거하여 광 출력 레벨들 사이의 매끄러운 트랜지션을 허용하도록 프로그래밍된다. 마이크로프로세서(313)는, 최종 사용자가 2개 값들 사이에서 진동하는 GUI/터치스크린(140)으로 인해 시스템 내에 유입할 수 있는 펄럭임(flitter) 및 깜박임(flicker)을 제거한다.
60-와트 사전설정 버튼이 터치스크린(140) 상에서 이용가능하다. 60-와트 사전설정 버튼은, 광속이 2700K에서 대략 800 루멘스 및 90보다 더 크거나 같은 CRI를 가지는 전통적인 백열 조명 전구를 모방하도록 조명기구(100)를 구성한다.
100-와트 사전설정 버튼이 터치스크린(140) 상에서 이용가능하다. 100-와트 사전설정 버튼은, 광속이 2700K에서 대략 1600 루멘스 및 90보다 더 크거나 같은 CRI를 가지는 전통적인 백열 조명 전구를 모방하도록 조명기구(100)를 구성한다.
작업 사전설정 버튼이 터치스크린(140) 상에서 이용가능하다. 작업 사전설정 버튼은, 색온도가 90보다 더 크거나 같은 CRI에서 대략 2600 루멘스의 높은 광속을 가지고 대략 5000K에 있도록 조명기구(100)를 구성한다. 이러한 색온도 및 강도는 사용자가 더 기민하고 생산적이도록 하기 위해 환경을 풍부하게 하는 광을 최종-사용자에게 제공하는데 유용하다.
수면 사전설정 버튼이 터치스크린(140) 상에서 이용가능하다. 수면 사전설정 버튼은 수면 모드를 활성화시킨다. 최종-사용자는 일몰을 시뮬레이트하는 시간 지속기간을 선택하고, 광을 기존의 설정으로부터 2700K로(그것이 아직 그 설정에 있지 않은 경우) 이동시킴으로써 수면 모드를 구성할 수 있다. 일단 조명기구(100)가 2700K에 있으면, 그것은 2200K로 추가로 밝기조절하기 시작한다. 일 실시예에 따르면, 수면 사이클의 지속기간은 1분에서 30분 사이에서 최종-사용자에 의해 설정될 수 있다. 수면 모드의 끝에서, 사용자는 조명이 야간등 모드를 위한 가장 낮은 설정에서 끝나거나 완전히 꺼진 상태에서 끝나도록 선택할 수 있다.
2200K 광원은 거의 최소의 블루 파장 방출을 가진다. 이러한 블루 파장의 부재로 몸이 멜라토닌을 생성하게 하고 자연적인 일주율을 유지하여 더 양호한 밤 수면을 조장하는 것을 보조하도록 한다. 일 실시예에 따르면, 도 7은 다양한 LED 색온도들의 출력을 포함하는 수면 모드 프로파일의 그래프를 제공한다. 수면 모드 프로파일(700)은 10-분 수면 루틴에 대해 정규화되지만, 최종-사용자가 수면 사이클 지속기간 동안 선택하는 어떠한 것에 대해서도 스케일링될 수 있다.
야간 조명 사전설정 버튼이 터치스크린(140) 상에서 이용가능하다. 야간 조명 사전설정 버튼은 조명기구의 오프 스크린 상에 위치된다. 일 실시예에 따르면, 야간 조명은 여러번 야간 조명 아이콘을 두드림으로써 순환될 수 있는 3개의 상이한 낮은 광 조도 설정들을 가진다. 야간 조명 사전설정 버튼은 초승달(가장 낮은 광 출력 설정)로부터 반달(중간 광 출력 설정)로 그리고 보름달(가장 높은 광 출력 설정)까지 순환할 것이다. 광 출력은 인체의 일주율을 간섭하지 않도록 하기 위해 2200K에서의 블루 파장을 억제한다.
조명기구(100)는 알람을 설정하는 능력을 특징으로 한다. 알람은 조명 및 사운드 알람의 조합을 특징으로 한다. 최종-사용자는 터치스크린(140) 상의 설정 스크린으로부터 특정 시간까지 알람을 설정할 수 있다. 알람이 일단 설정되면, 통지 심볼은 AM/PM 통지 위의 클록 위에 생성된다. 기상 사이클은, 그것이 2200K에서 시작하는 일출을 시뮬레이트하여 2700K에서 5000K까지의 출력을 통해 이동하도록 설정된다. 블루 LED들이 기상 사이클에 추가되어 멜라토닌 분비를 억제하고 수면 단계에서 깨어나도록 사람의 능력을 향상시킨다. 기상 루틴의 프로파일이 도 8에 도시된다. 알람 시간이 설정되기 전에 조명 알람이 수 분간 시작되고 450-490nm 사이에서 복사되는 블루 파장들을 가지는 높은 강도의 화이트 광을 통해 계속된다. 알람은 또한 사용자에게 기상을 알리는 오디오 신호 또는 버저를 가진다.
터치스크린 패널 및 제어(330)는 틸트 센서(334)를 포함한다. 조명기구(100)는, 조명기구(100)가 쓰러지는 경우, 조명기구(100)의 출력이 약해져서 열원에 대해 생성되는 열을 감소시키도록, 안전 모드를 특징으로 한다. 조명기구가 대략 45도를 넘어 기울어질 때, 조명기구는 사용자가 여전히 볼 수 있도록 주변광을 여전히 제공할, 매우 낮은 광 출력 모드(야간조명 모드에 매우 가까움)로 강도를 저하시킨다.
조명기구(100)는 마스터/슬래이브 (원격) 구성에서 동작하는 추가적인 조명기구들을 가지는 룸 설정에서 동작할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 마스터 조명기구는 추가적인 2-8개 조명기구들을 제어할 수 있다. 마스터 조명기구는 컬러를 다른 조명 기구들과 동기적으로 (예를 들어, 원하는 컬러를 유지하도록 모든 조명기구들과의 색온도들을 밸런싱하는) 유지하는 능력을 가진다. 원격 조명기구들 각각은 그것의 밝기 및 온/오프 상태를 개별적으로 제어하지만, 색온도는 마스터 조명기구에 의해 제어된다. 일 실시예에서, 원격 조명기구는 무선 모듈(333)을 통해 방 안의 다른 램프들의 색온도를 또한 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 원격 조명기구는 마스터 램프에서 발견되는 터치스크린 구성 사용자 인터페이스가 없으며, 전자식 또는 전자기계식 스위치들 및/또는 다이얼들에 의해 제어된다. 마스터 조명기구는 모든 조명기구들의 강도 및 색온도를 동일한 레벨로 가져오기 위해 터치스크린(140) 상의 동기화 버튼을 가진다. 무선 모듈(333)을 사용하면, 조명 기구들은 무선 기술(예를 들어, RF, WiFi, 블루투스, 지그비 등)을 사용하여 쌍을 이룬다.
본 조명기구(100)는 컬러 시프팅 깜빡임 감소를 가지는 펄스폭 변조(PWM) 기반 높은 루멘의 출력을 허용한다. 종래의 LED 조명에서의 PWM 밝기 조절은 다수의 LED 채널(N-채널들, 여기서 N은 임의의 수일 수 있음)에서 모두-온 또는 모두-오프 방식으로 사용된다. 이는 2가지 문제점들을 유입한다:
1. 입력 전원에 대한 전력 요구가 동시적인 N-채널들의 구동으로 인해 더 높다. 이는, N-채널들의 전체 전류 요구를 한꺼번에 지원할 필요성으로 인해, 입력 전원의 설계를 더 크게, 더 고가로, 그리고 덜 효율적으로 만든다.
2. LED 조명 기구(light fixture)의 결과적인 광 출력은 모두 온 또는 모두 오프이다. 이는 카메라 장비에서 보여질 수 있는 스트로브 라이트 유사 효과를 생성할 뿐만 아니라, 조명에 노출되는 사람들에 있어서 물리적인 부작용들을 야기한다.
일 실시예에 따르면, 도 9에 예시된 바와 같은 이상 구성에서 N-채널들을 사용함으로써, 조명기구(100)는 다수의 채널들을 컬러 혼합할 뿐만 아니라 PWM 기간에 걸쳐 안정적인 광 출력을 유지할 수 있다. 본 조명기구(100)는 입력 전원에 대한 전력 요구들을 감소시켜서 최소화된 사이즈 및 최적화된 효율성을 허용하는데, 왜냐하면 시스템이 다수의 스택화된 N-채널 전류 펄스들에 더 이상 노출되지 않기 때문이다. 본 조명기구(100)는 다수의 색온도 LED 채널들을 사용하여 매우 높은 루멘의 출력을 허용할 뿐만 아니라, 전통적인 PWM 기반 컬러 혼합이 발생시키는 모두-온 및 모두-오프 깜박임 효과를 제거한다. 이는 그것을 높은 출력 컬러 시프팅 조명 설계에 대해 이상적이도록 만든다. 마이크로프로세서(313)는 PWM 기반 컬러 혼합 프로세스를 제어하고, 채널들(321-324) 각각에 대한 LED 드라이버(312)에 시그널링한다.
또다른 실시예에 따르면, 도 4는 본 조명기구를 위한 전자 컴포넌트들의 예시적인 블록도를 예시한다. 전자 컴포넌트들(400)은 드라이버 및 제어 모듈(410), 터치스크린 패널 및 제어(430), 및 광원 모듈(420)을 포함한다.
드라이버 및 제어 모듈(410)은 상이한 채널들 사이에서 스위칭하고, 미리 설정된 레벨들 또는 최종-사용자에 의해 요구되는 레벨들에 따라 밝기조절할 수 있는 멀티-채널 밝기조절가능 LED 드라이버(412)를 포함한다. 터치스크린 패널 및 제어(430)는 조명기구(100)로부터의 광원(130)의 직접적인 제어를 허용한다. 조명기구(100)는 일단 꺼지거나 다시 켜지면, 그것의 이전 설정들을 유지하는 능력을 가진다. 정전류원은 상이한 회로들에 대한 전류의 전달을 변경함으로써 CCT들 사이에서 밝기조절하고 스위칭한다. LED 드라이버(412)는 AC-DC 컨버터(411)로부터 DC 하향-변환된 전압을 취하고, 정전류를 6개의 출력 채널들(421-426) 및 이들의 대응하는 LED들에 제공한다. LED 드라이버(412)는 마이크로프로세서(413)를 통해 밝기조절가능하고 제어된다.
드라이버 및 제어 모듈(410)은 벽 소켓으로부터 입력 라인 전압을 취하여 그것을 더 관리가능한 전압 출력으로 전환시키는데 사용되는 AC-DC 컨버터(411)를 또한 포함한다. 일 실시예에 따르면, AC-DC 컨버터(411)는 멀티-채널 밝기조절가능 LED 드라이버(412), 마이크로프로세서(413), 무선 모듈(414) 및 USB 충전기(416)를 조절한다.
일 실시예에 따르면, 마이크로프로세서(413)는 조명기구(100)의 브레인이다. 마이크로프로세서(413)는 LED들을 이용한 밝기조절의 상호동작, LED들의 변경 및 제어의 레이트, 터치스크린(140) 동작과의 협업, 및 가속도계(415) 및 온도 센서(432)를 이용한 작용을 제어하여 보호 특징들을 제공한다. 마이크로프로세서(413)는 무선 모듈(414)(예를 들어, Wi-Fi, 블루투스 및/또는 지그비)을 제어하고 조절한다.
일 실시예에 따르면, 무선 모듈(414)은 드라이버 및 제어 모듈(410)의 일부분이다. 무선 모듈(414)은 Wi-fi 모듈, 블루투스 칩셋 및/또는 지그비 모듈을 포함한다. 무선 모듈(414)은 조명기구(100)에 대한 무선 접속성 및 제어를 허용한다.
드라이버 및 제어 모듈(410)은 조명기구(100)의 보호 및 안전 특징으로서 설계되는 가속도계(415)를 또한 포함한다. 가속도계(415)는, 조명기구(100)가 45도를 넘어 기울어지는 때를 검출하여 낮은 전력 조도 모드로 진행하여 낮은 조도 레벨들을 제공하는 동시에 조명 기구(100)에 분배되는 열 및 전력을 감소시킨다. 테이블 램프(100)는 전자 디바이스 충전을 위한 하나 이상의 USB 충전기들(416)을 포함한다. USB 충전기(416)는 조명기구(100)의 베이스(120)에서 제공되고, 태블릿 및 스마트폰을 포함한, 전자 디바이스들에 대한 2.1A까지의 충전 용량을 제공할 수 있다.
광원 모듈(420)은 상이한 상관된 색온도(CCT)들(5000K, 4000K, 3000K, 2700K, 2200K)에서 높은 전력의 클러스터들, 세라믹-기반 LED들(미도시됨)을 포함한다. LED들은 2200K에 대한 것을 제외하고는 90을 초과하는 연색 지수(CRI)를 가지는 높은 조명 품질을 제공하며, 여기서 이들은 80+ CRI일 것이다. 또다른 실시예에서, 조명기구는 블루 LED들을 통합하여 일주율을 조절한다. LED들은 상향 방향 및 하향 방향 구성 둘 모두로 배치되어 전통적인 테이블 램프의 전방향성 외관 및 느낌을 제공한다. Brightview Technologies, Luminit 또는 Fusion Optix와 같은 벤더들로부터의 광학품(optics) 및/또는 디퓨저들이 사용되어 광을 섞는 동시에 시스템의 전자기기들로부터의 보호를 제공한다. 조명기구(100)의 광원 모듈(420) 상에 6개의 상이한 채널들이 존재한다. 채널 1(421), 채널 2(422), 채널 3(423), 채널 4(424) 및 채널 5(425)는 상이한 CCT들(각자, 5000K, 4000K, 3000K, 2700K, 2200K)을 제공하고, 채널 6(426)은 대략 470nm의 파장을 가지는 블루 LED들의 뱅크를 구동시킨다.
광원 모듈(420)은 특정 LED들에 대한 밝기 조절 제어를 제공하여 감소된 전력 소모로 낮은 레벨들의 주변 조도를 제공하는 야간 조명 모드를 지원한다. LED들을 포함하는 광원 모듈(420)은 5 피트까지의 낙하 충돌(dropped impact)에도 무사할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 터치스크린 패널 및 제어(430)는 조명기구(100)의 제어를 허용한다. 터치스크린(140)은 알람 시계 기능성을 제공하여, 오디오 큐를 이용하는 것 뿐만 아니라 조명기구(100)를 조명시킴으로써 최종사용자가 기상하는데 도움이 된다. 최종-사용자는 터치스크린(140)을 사용하여, 잘 시간이 되었을 때 적절한 조명을 설정하여, 일주율에 대해 신체를 조정하기 위해 조명을 더 양호하게 이용할 수 있다.
터치스크린 패널 및 제어(430)는 다양한 특징들을 추가할 수 있는 조명기구(100)를 사용하기에 용이한 고도의 제어가능성을 사용자들에게 제공한다. 주된 사용은 조명기구(100)의 광원(130) 상의 6개의 상이한 채널들(421-426)을 제어하는 것이다. 터치 스크린 패널 및 제어(430)는 단순한 방식으로 CCT를 설정하고, 직관적 사용자 인터페이스를 통해 컬러 및 밝기조절 모두를 제어한다. 낮춤(turn down) 서비스를 제공하는 호텔들에 대해, 조명기구(100)는 디스플레이(140)의 터치로 조정되어 손님/사용자를 위한 안락한 웜 환경을 제공할 수 있다.
터치스크린 패널 및 제어(430)는 온도 센서(432)를 포함한다. 온도 센서(432)는 방 안의 조명기구(100)의 주변 동작 온도에 대한 피드백을 제공한다.
접대를 위한 또다른 실시예에서, 조명기구(100)는 체크인/체크 아웃 시 켜지고 꺼져서 조명기구(100)에 대한 무선 접속을 통해 호텔 소유주에게 추가적인 에너지 절감을 제공할 수 있다. 이러한 특징은 청소 및 유지관리 직원에 의해 무효화될 수 있을 뿐만 아니라, 통상적인 동작을 허용한다.
일 실시예에 따르면, 본 테이블 조명기구(100)는 전자 컴포넌트들(300 및 400)(광원, 드라이버 및 제어를 포함함)이 복수의 베이스들(120) 및 갓들(110)과 교환가능해지도록 한다. 이는 조명기구(100)가 특정 외관 및 스타일에 대해 커스터마이즈될 수 있도록 하는 유연성을 제공한다.
본 조명기구(100)는 블루 LED들을 사용하여 5000K를 넘는 LED들의 뱅크의 조명 상관 색온도(CCT)를 더 차가운 범위(예를 들어, 6500K로 또는 심지어 8000K로) 시프트시킨다. 대안적인 실시예에서, 본 조명기구(100)는 이상 구성에서 5000K의 LED들의 뱅크를 2700K의 LED들의 뱅크와 혼합하여 5000K와 2700K 사이의 CCT들을 획득한다. 추가적인 실시예에서, 2200K의 LED들의 뱅크는, 2700K의 LED들의 뱅크의 광 출력이 대략 800 루멘스일 때까지 전력 공급되지 않는다. 조명기구(100)는 이후 2200K의 LED들의 뱅크에 전력 공급함으로써 밝기조절한다. 웜 밝기조절은 60와트의 백열 전구에 준하여 시작한다.
후속하는 기재에서, 기재의 명료함 및 간결함의 목적으로, 개략도에 도시된 다수의 컴포넌트들 모두가 기재되지는 않는다. 다수의 컴포넌트들은 도면들에 도시되어 본 기술분야의 통상의 기술자에게 본 시스템 및 방법에 대한 완전히 가능한 개시내용을 제공한다. 컴포넌트들 중 다수의 동작이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 이해될 것이다.
본원에 개시되는 추가적인 특징들 및 교시들 각각은 다른 특징들 및 교시들과는 별도로 또는 함께 이용되어 교시된 콘텐츠를 제공하기 위한 시스템 및 방법을 제공할 수 있다. 별도로 그리고 조합으로, 이러한 추가적인 특징들 및 교시들 중 다수를 이용하는 대표적인 예들이 첨부 도면들에 관련하여 더 상세히 기술된다. 이러한 상세한 기재는 단지 본 교시들의 바람직한 양태들을 구현하기 위해 더 상세히 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려주도록(teach) 의도되며, 본 개시내용의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 따라서, 후속하는 상세한 설명에서 개시되는 특징들의 조합은 가장 넓은 의미로 교시들을 구현하는데 필수적이지 않을 수도 있으며, 대신, 단지 본 교시들의 특별히 대표적인 예들을 기술하도록 교시된다.
또한, 대표적인 예들 및 종속 청구항들의 다양한 특징들은, 본 교시들의 추가적인 유용한 실시예들을 제공하기 위해 구체적이고 명시적으로 열거되지 않는 방식으로 조합될 수 있다. 추가로, 기재 및/또는 청구항들에서 개시되는 모든 특징들이, 원래 개시내용의 목적을 위해서 뿐만 아니라, 실시예들 및/또는 청구항들에서의 특징들의 조성들과는 무관하게 청구되는 발명 대상을 제한할 목적으로, 별도로 그리고 서로 독립적으로 개시되도록 의도된다는 것에 명백히 유의한다. 엔티티들의 그룹들의 모든 값 범위들 및 표시들이, 원래 개시내용의 목적을 위해서 뿐만 아니라 청구되는 발명 대상을 제한할 목적으로, 모든 가능한 중간 값 또는 중간 엔티티를 개시한다는 것에 또한 명백히 유의한다. 도면들에 도시된 컴포넌트들의 디멘젼들 및 형상들이, 본 교시들이 어떻게 실행되는지에 대한 이해를 돕도록 설계되지만, 예들에 도시된 디멘젼들 및 형상들을 제한하도록 의도되지는 않는다는 것에 또한 명백히 유의한다.
위의 예시적인 실시예들은 향상된 LED 조명기구를 구현하는 다양한 실시예들을 예시하기 위해 위에서 기술되었다. 개시된 예시적인 실시예들로부터의 다양한 수정들 및 이탈들이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 발생할 것이다. 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 의도되는 발명 대상은 후속하는 청구항들에서 설명된다.

Claims (23)

  1. 장치로서,
    제1 LED 어레이 ― 상기 제1 LED 어레이는 하향 방향으로 제1 광을 출력함 ― ;
    제2 LED 어레이 ― 상기 제2 LED 어레이는 상향 방향으로 제2 광을 출력함 ― ; 및
    상기 제1 LED 어레이와 상기 제2 LED 어레이 사이의 하프(harp)
    를 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 LED 어레이를 위한 제1 디퓨저 및 상기 제2 LED 어레이를 위한 제2 디퓨저를 추가로 포함하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 LED 어레이를 위한 제1 히트 싱크 및 상기 제2 LED 어레이를 위한 제2 히트 싱크를 추가로 포함하고, 상기 하프는 상기 제1 LED 어레이 및 상기 제2 LED 어레이 모두를 위한 추가적인 히트 싱크인 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 LED 어레이 및 상기 제2 LED 어레이를 위한 멀티-채널 밝기조절가능(dimmable) LED 드라이버를 추가로 포함하는 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 멀티채널 밝기조절가능 LED 드라이버를 제어하는 마이크로프로세서를 추가로 포함하는 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    가속도계를 추가로 포함하는 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    무선 모듈을 추가로 포함하는 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    터치스크린 디스플레이를 추가로 포함하는 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    USB 충전기를 추가로 포함하는 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    온도 센서를 추가로 포함하는 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    60 와트 모드, 100 와트 모드, 작업 모드, 기상 모드, 및 수면 모드를 위한 상기 터치스크린 디스플레이 상의 하나 이상의 버튼들을 추가로 포함하는 장치.
  12. 방법으로서,
    기상 모드가 선택될 때 블루 LED로부터의 블루 광을 증가시키는 단계; 및
    상기 기상 모드가 선택될 때 화이트 LED로부터의 화이트 광을 점진적으로 증가시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기상 모드가 요청될 때 가청 알람을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 기상 모드에 대한 시간 기간을 설정하기 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    이상(out-of-phase) 구성에서 상기 화이트 광과 상기 블루 광을 혼합하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  16. 방법으로서,
    수면 모드가 선택될 때 블루 LED로부터의 블루 광을 감소시키는 단계; 및
    상기 수면 모드가 선택될 때 화이트 LED로부터의 화이트 광을 점진적으로 감소시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    야간 조명 모드 또는 오프 모드 중 하나에서 상기 수면 모드 동작을 종료시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 수면 모드에 대한 지속기간을 설정하기 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    이상 구성에서 상기 화이트 광과 상기 블루 광을 혼합시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 블루 광과 상기 화이트 광의 조합을 쿨 화이트로부터 웜 화이트로 변경시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 블루 LED를 사용하여 5000K를 넘는 상관된 색 온도를 시프트시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    이상 구성에서 2700K의 LED들의 뱅크와 5000K의 LED들의 뱅크를 혼합시키는 단계를 추가로 포함하고, 상관된 색 온도들은 5000K와 2700K 사이인 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    2200K의 LED들의 뱅크는, 2700K의 LED들의 뱅크의 출력이 대략 800 루멘스일 때까지 전력 공급되지 않는 방법.
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