KR20200087777A - 재구성 가능한 칩-온-보드 발광 다이오드 어레이를 갖는 소스 감지 광학계 - Google Patents

재구성 가능한 칩-온-보드 발광 다이오드 어레이를 갖는 소스 감지 광학계 Download PDF

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Abstract

본 명세서에서 재구성 가능한 칩-온-보드(CoB) 발광 다이오드(LED) 어레이들을 광원들로서 사용하는 소스 감지 광학계가 설명된다. 일 구현에서, 재구성 가능한 CoB LED 어레이는 다양한 조명 시나리오들을 위해 구성 가능한 미리 결정된 수의 LED들을 포함한다. 일 구현에서, 재구성 가능한 CoB LED 어레이는 본 명세서에서 설명되는 소스 감지 광학계와 함께 사용되도록 구성되는 다수의 CoB LED 어레이들이다. 소스 감지 광학계는 재구성 가능한 CoB LED 어레이에 응답하는 표면 형상들을 포함한다. 소스 감지 광학계는 재구성 가능한 CoB LED로부터 구성된 CoB LED 어레이 구성에 기초하여 빔 프로파일 및 방사 패턴 구별을 제공하도록 구성된다. 각각의 구성 가능한 CoB LED 어레이 구성은 근접성 및 표면 형상 기하구조들로 인해 표면 형상들을 통해 상이한 빔 패턴을 방사한다.

Description

재구성 가능한 칩-온-보드 발광 다이오드 어레이를 갖는 소스 감지 광학계
본 출원은 칩-온-보드 발광 다이오드 기반 조명에 관한 것이다.
발광 다이오드들(LED들)과 같은 반도체 광원들은 효율적이고 강건한 풀-스펙트럼 광원들을 제공한다. LED-기반 조명체들(luminaires) 또는 조명 기구들(light fixtures)은 예를 들어 거리 조명과 같은 실외 및 실내 응용들을 위해 사용된다. 특히, 칩-온-보드(chip-on-board, CoB) LED 어레이들은 조명의 타이트한 포커싱/낮은 기하학적 확산을 제공하기 위해 좁은-빔 광 생성과 결합된 고 휘도를 제공한다. CoB LED 어레이들은 일반적으로 하나 이상의 LED 접합들이 제조되고 칩(들)이 인쇄 회로 기판(PCB)에 직접 장착(예를 들어, 부착)되는 하나 이상의 반도체 칩들(또는 "다이들")을 말한다. 칩(들)은 이후 PCB에 와이어 접합되고, 그 후에 칩(들) 및 와이어 연결들을 커버하기 위해 에폭시 또는 플라스틱의 글로브(glob)가 사용될 수 있다. 하나 이상의 이러한 LED 어셈블리들 또는 LED 패키지들은 결국 조명 기구의 공통 장착 보드 또는 기판에 장착될 수 있다.
광학 요소들 또는 구조물들은 생성된 광의 포커싱을 용이하게 하기 위해 CoB LED 어레이들과 함께 사용되어 시준된 또는 준-시준된 광의 좁은 빔을 생성한다. 이러한 광학 요소들은 예를 들어 렌즈들 또는 시준기 렌즈들(총괄하여 "렌즈들")을 포함할 수 있다. 이러한 구조물들은 광원, 예를 들어 CoB LED 어레이에 의해 방출된 광을 포획 및 재지향시켜 그것의 방향성을 향상시킨다.
종래의 CoB LED 어레이 기반의 거리 조명은 도 1에 도시된 바와 같이, 특정 패턴으로 도로 상에 광을 분산시키기 위해 광학 요소 또는 렌즈로서 자유형상 광학계들을 사용한다. 자유형상 광학계들은 거리 또는 도로 유형(고속도로, 도시, 보행자 등) 및 적용 가능한 지역 표준에 의존한다. 일반적으로, CoB LED 어레이는 상당히 단순한 휘도 분포(정사각형, 직사각형 또는 원형 중 하나)를 갖고, 자유형상의 광학계들은 CoB LED 어레이 휘도 분포를 거리에 필요한 특정 분포로 변환하기 위해 사용된다. 자유형상의 광학계의 크기는 광원 크기의 함수이다. 광원 크기가 커질수록 자유형상의 광학계의 크기도 커진다. CoB LED 어레이 기반의 거리 조명의 경우, 이러한 자유형상의 광학계가 커지고 비싸진다. 다수의 가로등 패턴들이 주어지면, 조명체 공급자에 대한 자유형상 광학계 유형들의 수는 다소 과도하게 될 수 있다. 시장에서 저비용의 해결책을 제공하는 것으로 가정되는 CoB LED 어레이 기반 거리 조명에 대해, 재고 목록을 유지하고 크고 복잡한 자유형상의 광학계들을 추적하는 것은 시장 장벽이다.
본 명세서에서는 재구성 가능한 칩-온-보드(CoB) 발광 다이오드(LED) 어레이들을 광원들로서 사용하는 소스 감지 광학계(source sensitive optic)가 설명된다. 일 구현에서, 재구성 가능한 CoB LED 어레이는 다양한 조명 시나리오들에 대해 구성 가능한 미리 결정된 수의 LED들을 포함한다. 일 구현에서, 재구성 가능한 CoB LED 어레이는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 소스 감지 광학계와의 사용을 위해 구성되는 다수의 CoB LED 어레이들이다. 소스 감지 광학계는 재구성 가능한 CoB LED 어레이에 응답하는 표면 형상들을 포함한다. 소스 감지 광학계는 재구성 가능한 CoB LED로부터 구성된 CoB LED 어레이 구성에 기초하여 빔 프로파일 및 방사 패턴 구별을 제공하도록 구성된다. 각각의 구성 가능한 CoB LED 어레이 구성은 근접 및 표면 형상 기하구조들로 인해 표면 형상들을 통해 상이한 빔 패턴을 방사한다.
첨부 도면들과 함께 예로서 주어지는 이하의 설명으로부터 더 상세한 이해가 이루어질 수 있다.
도 1은 종래의 발광 다이오드 조명을 위한 자유형상의 예시이다;
도 2는 특정 구현들에 따른 예시적인 조명 시스템이다;
도 3은 특정 구현들에 따른 도 7에 도시된 바와 같은 소스 감지 광학계에서 사용하기 위한 유형 Ⅰ, 유형 Ⅱ, 및 유형 Ⅲ의 광원 구성들을 갖는 예시적인 CoB LED 어레이이다;
도 4는 특정 구현들에 따른 소스 감지 광학계에서의 유형 Ⅰ 광원의 예시적인 와이어프레임 다이어그램이다;
도 5는 특정 구현들에 따른 소스 감지 광학계에서의 유형 Ⅱ 광원의 예시적인 와이어프레임 다이어그램이다;
도 6은 특정 구현들에 따른 소스 감지 광학계에서의 유형 Ⅲ 광원의 예시적인 와이어프레임 다이어그램이다;
도 7은 특정 구현들에 따른 예시적인 소스 감지 광학계이다;
도 8은 특정 구현들에 따른 도 3의 광원에 대한 소스 감지 광학계의 예시적인 단면이다;
도 9는 특정 구현들에 따른 도 4의 소스 감지 광학계의 다른 예시적인 단면이다;
도 10a 내지 도 10c는 특정 구현들에 따른 유형 Ⅰ, 유형 Ⅱ, 및 유형 Ⅲ 광원들에 대한 빔 프로파일들이다;
도 11a 내지 도 11c는 특정 구현들에 따른 유형 Ⅰ, 유형 Ⅱ, 및 유형 Ⅲ 광원들에 대한 휘도 플럭스 특성들이다;
도 12a 내지 도 12c는 특정 구현들에 따른 유형 Ⅰ, 유형 Ⅱ, 및 유형 Ⅲ 광원들에 대한 광도 플롯들이다;
도 13은 특정 구현들에 따른 조명 기구를 제조하기 위한 흐름도이다.
명료성을 위해 통상적인 조명 시스템들 및 디바이스들에서 발견되는 많은 다른 요소들을 제거하면서, 명확한 이해와 관련된 요소를 도시하기 위해, 재구성 가능한 칩-온-보드(CoB) 발광 다이오드(LED) 어레이들을 광원들로서 갖는 소스 감지 광학계의 사용에 대한 도면들 및 설명들이 간략화되어 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 기술분야의 통상의 기술자들은 다른 요소들 및/또는 단계들이 본 발명을 구현하는 데 바람직하고 및/또는 요구되는 것을 인식할 수 있다. 그러나, 이러한 요소들 및 단계들은 본 기술분야에 잘 알려져 있기 때문에, 그리고 이들이 본 발명의 더 양호한 이해를 용이하게 하지 않기 때문에, 이러한 요소들 및 단계들의 논의는 본 명세서에서 제공되지 않는다.
본 명세서에서 재구성 가능한 CoB LED 어레이들을 광원들로서 사용하는 소스 감지 광학계가 설명된다. 일반적으로, 주어진 조명 환경에 대한 특정 소스 감지 광학계에 대해 재구성 가능한 CoB LED 어레이가 제공된다. 주어진 조명 환경은 특정 소스 감지 광학계 및 재구성 가능한 CoB LED 어레이의 조합에 의해 충족될 수 있는 조명 특성들, 특징들 또는 파라미터들을 제공한다. 도 10a 내지 도 10c, 도 11a 내지 도 11c, 및 도 12a 내지 도 12c는 예시적인 조명 특성들, 특징들 또는 파라미터들을 제공한다. 소스 감지 광학계는 재구성 가능한 CoB LED 어레이의 이점을 이용하도록 설계되고, 광학계는 자유형상, 굴절성, 프레넬 및/또는 반사성 유형의 광학계들 또는 그들의 조합들을 사용하여 구현될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 소스 감지 광학계는 재구성 가능한 CoB LED 어레이에 응답하는 표면 형상들을 포함한다.
재구성 가능한 CoB LED 어레이는 다양한 조명 시나리오들에 대해 구성 가능한 미리 결정된 수의 LED들을 포함한다. 소스 감지 광학계는 재구성 가능한 CoB LED로부터 구성된 CoB LED 어레이 구성에 기초하여 빔 프로파일 및 방사 패턴 구별을 제공하도록 구성된다. 각각의 구성 가능한 CoB LED 어레이 구성은 근접 및 표면 형상 기하구조들로 인해 표면 형상들을 통해 상이한 빔 패턴을 방사한다. 이 구현에서, 재구성 가능한 CoB LED 어레이는 개별적으로 어드레싱 가능한 LED들 및/또는 반도체 칩들을 갖는다.
다른 구현에서, 재구성 가능한 CoB LED 어레이는 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 소스 감지 광학계와 함께 사용하도록 구성되는 다수의 비-구성 가능한 CoB LED들을 포함하거나 또는 지칭할 수 있다. 즉, 재구성 가능한 CoB LED 어레이는 특정 LED 배열들 또는 구성들을 갖는 다수의 개별적인 CoB 제품들을 포함할 수 있다. 이 구현에서, 소스 감지 광학계는 비-구성 가능한 CoB LED 어레이들의 집합에 기초하여 빔 프로파일 및 방사 패턴 구별을 제공하도록 구성된다. 예시적인 예로서, 특정 LED 배열들은 본 명세서에서 설명된 유형 Ⅰ, Ⅱ, 및 Ⅱ 광원들을 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 소스 감지 광학계는 이어서 본 명세서에서 설명된 바와 같이 빔 프로파일 및 방사 패턴 구별을 제공하도록 구성된다. 이 구현에서, 각각의 특정 LED 구성은 상이한 제품일 수 있다.
도 2는 특정 구현들에 따른 예시적인 조명 시스템(200)이다. 조명 시스템(200)은 소스 감지 광학계(215)로 구성된 재구성 가능한 CoB LED 어레이(210)를 포함하는 조명 기구(205)를 포함한다. 재구성 가능한 CoB LED 어레이(210)는 재구성 가능한 CoB LED 어레이(210)를 구성하기 위해 사용자 인터페이스(225) 또는 공급 업체 인터페이스(230)에 연결되는 제어기(220)와 통신하거나 연결된다(총괄하여 "연결된다"). 재구성 가능한 CoB LED 어레이(210) 및 소스 감지 광학계(215)의 형상 및 구성은 예시적이며 본 명세서에서 후술되는 바와 같이 주어진 조명 환경에 의존한다.
사용 중에, 사용자 또는 공급 업체는 언급된 조명 환경에 대한 소스 감지 광학계(215) 및 재구성 가능한 CoB LED 어레이(210)를 선택한다. 일 구현에서, 사용자 및 공급 업체는 이어서 구성 정보를 선택하고 제어기(220)에 제공하기 위해 사용자 인터페이스(225) 또는 공급 업체 인터페이스(230)를 각각 사용할 수 있으며, 제어기는 결국 이하에서 설명되는 바와 같이 언급된 조명 환경에 대해 요청된 조명을 제공하기 위해 재구성 가능한 CoB LED 어레이(210)를 구성한다.
재구성 가능한 CoB LED 어레이(210)는 전기 신호에 응답하여 방사를 생성할 수 있는 임의의 전계 발광 다이오드 또는 다른 유형의 캐리어 주입/접합-기반 시스템을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 재구성 가능한 CoB LED 어레이(210)는 전류에 응답하여 광을 방출하는 반도체-기반 구조물들, 발광 중합체들, 유기 발광 다이오드들(OLED들), 전계 발광 스트립들 등을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 재구성 가능한 CoB LED 어레이(210)는 병렬로 또는 직렬로 연결될 수 있는 다수의 다이들 또는 칩들(총괄하여 칩들)을 포함할 수 있다. 칩들은 그룹으로 또는 개별적으로 어드레싱되거나 제어될 수 있다. 예를 들어, 칩들은 각각 상이한 방사 스펙트럼; 상이한 색 온도; 상이한 색; 또는 상이한 강도를 방출하도록 구성될 수 있다. 일반적으로, 상이한 칩들은 상이한 조명 특성들, 특징들 또는 파라미터들을 위해 구성될 수 있다.
재구성 가능한 CoB LED 어레이(210)는 직사각형들, 별 형상들, 및 원형 형상들을 포함하는 다양한 형상들로 구성될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 도 3과 관련하여 이하에서 설명되는 바와 같이, 재구성 가능한 CoB LED 어레이(210)의 주어진 형상은 상이한 조명 및/또는 방사 패턴들을 제공하기 위해 상이한 서브-형상들로 제어되거나 구성될 수 있다. 즉, 상이한 칩들이 온 또는 오프되도록 구성될 수 있다.
재구성 가능한 CoB LED 어레이(210)는 적외선 스펙트럼, 자외선 스펙트럼, 가시 스펙트럼 및 전체 전자기 스펙트럼의 다른 영역들을 포함하는 넓은 스펙트럼에서 방사를 생성하도록 구성될 수 있다. 재구성 가능한 CoB LED 어레이(210)는 주어진 스펙트럼에 대한 다양한 대역폭들(예를 들어, 좁은 대역폭, 넓은 대역폭)로 방사를 생성하도록 구성 및/또는 제어될 수 있다. 재구성 가능한 CoB LED 어레이(210)는 변화하는 색 온도들을 갖는 다양한 색들로 방사를 생성하도록 구성될 수 있다. 색은 스펙트럼과 교환 가능하게 사용되지만, 색은 일반적으로 관찰자에 의해 인지 가능한 방사의 특성을 지칭한다(그러나 이러한 사용은 이 용어의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다). 따라서, "상이한 색들"이라는 용어들은 상이한 파장 성분들 및/또는 대역폭들을 갖는 다수의 스펙트럼을 암시적으로 지칭한다. 또한, "색"이라는 용어는 백색 및 비-백색 광 양쪽 모두와 관련하여 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 색 온도는 본질적으로 백색 광의 특정 색 콘텐츠 또는 음영(예를 들어, 불그스름한, 푸르스름한)을 지칭한다. 그러나, 색 온도는 또한 비-백색 광을 참조하여 사용될 수 있다.
소스 감지 광학계(215)는 상이한 표면 형상들, 및 각각의 표면 형상과 재구성 가능한 CoB LED 어레이(210)에 대해 주어진 구성의 상호작용에 기초하여 빔 프로파일 및 방사 패턴 구별을 제공하도록 구성된다. 표면 형상들은 재구성 가능한 CoB LED 어레이(210)로부터 이용 가능한 상이한 LED 구성들을 사용하여 상이한 환경 및 조명 시나리오들을 충족시키도록 최적화된다. 일 구현에서, 소스 감지 광학계(215)는 폴리메틸 메타크릴산(PMMA), 폴리카보네이트, 유리 또는 임의의 다른 유사한 재료로부터 성형된다.
제어기(220)는 재구성 가능한 CoB LED 어레이(210)의 동작에 관한 다양한 장치를 기술하는 데 사용될 수 있다. 제어기(220)는 본 명세서에서 논의되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 다수의 방식들(예를 들어, 전용 하드웨어를 갖는)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어기(220)는 본 명세서에서 논의되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 소프트웨어(예를 들어, 마이크로코드)를 사용하여 프로그램될 수 있는 하나 이상의 마이크로프로세서들을 이용하는 프로세서일 수 있다. 제어기(220)는 프로세서를 사용하여 또는 사용하지 않고 구현될 수 있고, 또한 일부 기능들을 수행하기 위한 전용 하드웨어 및 다른 기능들을 수행하기 위한 프로세서(예를 들어, 하나 이상의 프로그램된 마이크로프로세서들 및 연관된 회로)의 조합으로서 구현될 수 있다. 본 개시내용의 다양한 실시예들에서 이용될 수 있는 제어기 컴포넌트들의 예들은 종래의 마이크로프로세서들, ASIC들(application specific integrated circuits), 및 FPGA들(field-programmable gate arrays)을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다.
다양한 구현들에서, 프로세서 또는 제어기는 하나 이상의 저장 매체(일반적으로 본 명세서에서 "메모리"라고 지칭되며, 예를 들어, RAM, PROM, EPROM, 및 EEPROM, 플로피 디스크들, 컴팩트 디스크들, 광학 디스크들, 자기 테이프 등과 같은 휘발성 및 비휘발성 컴퓨터 메모리)와 연관될 수 있다. 일부 구현들에서, 저장 매체는 하나 이상의 프로세서들 및/또는 제어기들에서 실행될 때, 본 명세서에서 논의된 기능들 중 적어도 일부를 수행하는 하나 이상의 프로그램으로 인코딩될 수 있다. 다양한 저장 매체는 프로세서 또는 제어기 내에 고정될 수 있거나, 그 위에 저장된 하나 이상의 프로그램들이 본 명세서에서 논의된 본 개시내용의 다양한 양태들을 구현하기 위해 프로세서 또는 제어기 내에 로딩될 수 있도록 운반 가능할 수 있다. "프로그램" 또는 "컴퓨터 프로그램"이라는 용어들은 본 명세서에서 하나 이상의 프로세서들 또는 제어기들을 프로그래밍하기 위해 이용될 수 있는 임의의 유형의 컴퓨터 코드(예를 들어, 소프트웨어 또는 마이크로코드)를 지칭하기 위한 일반적인 의미로 사용된다.
사용자 인터페이스(225) 및/또는 공급 업체 인터페이스(230)는 재구성 가능한 CoB LED 어레이(210)를 구성하기 위한 인간 사용자 또는 운영자와 제어기(220) 사이의 인터페이스를 지칭할 수 있다. 사용자 인터페이스(225) 및/또는 공급 업체 인터페이스(230)는 스위치들, 전위차계들, 버튼들, 다이얼들, 슬라이더들, 마우스, 키보드, 키패드, 다양한 유형들의 게임 제어기들(예를 들어, 조이스틱들), 트랙 볼들, 디스플레이 스크린들, 다양한 유형들의 그래픽 사용자 인터페이스들(GUI들), 터치 스크린들, 마이크로폰들, 및 일부 형태의 인간-생성 자극을 수신할 수 있고 그에 응답하여 신호를 생성할 수 있는 다른 유형들의 센서들일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 3은 예를 들어 도 7의 소스 감지 광학계(705)와 같은 소스 감지 광학계와 함께 사용하기 위한 유형 Ⅰ, 유형 Ⅱ, 및 유형 Ⅲ의 광원 구성들을 갖는 예시적인 재구성 가능한 CoB LED 어레이(300)이다. 예시적인 구현에서, 유형 Ⅰ 광원 구성은 2000 루멘(lm)을 방출하는 3 x 5mm 어레이일 수 있고, 유형 Ⅱ 광원 구성은 4000lm을 방출하는 3 x 10mm 어레이일 수 있고, 유형 Ⅲ 광원 구성은 6000lm을 방출하는 3 x 15.6mm의 어레이일 수 있다. 유형 Ⅰ 광원 구성은 좁은 빔을 방출하고 각각의 연속하는 더 큰 광원은 더 넓은 빔들을 방출한다. 예시적인 소스 감지 광학계에서 유형 Ⅰ, 유형 Ⅱ, 및 유형 Ⅲ의 광원 구성들의 특성들은 도 10a 내지 도 10c, 도 11a 내지 도 11c, 및 도 12a 내지 도 12c와 관련하여 각각 도시되고 설명된다. 일 구현에서, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 도 3의 재구성 가능한 CoB LED 어레이(300)는 유형 Ⅰ, 유형 Ⅱ, 및 유형 Ⅲ의 광원 구성들 각각에 대해 하나씩, 3개의 비-구성 가능한 CoB LED일 수 있다.
도 3의 재구성 가능한 CoB LED 어레이(300)의 구현에서, 유형 Ⅲ 광원 구성은 유형 Ⅰ 및 유형 Ⅱ 구성들과 같은 다른 구성들이 구현될 수 있는 기초 구성으로 사용될 수 있다. 유형 Ⅲ 구성에 도시된 바와 같이, 유형 Ⅲ 구성 상에 예시적인 X, Y, 및 Z축 표시가 존재한다. 유형 Ⅰ 및 유형 Ⅱ 구성들은 X, Y, 및 Z축 표시에 대해 구성된다. 일 구현에서, 각각의 구성은 X축 상에 중심을 두고 재구성 가능한 CoB LED 어레이(300) 내의 상이한 칩 집합들은 Y축을 따라 구성된다. 일 구현에서, 각각의 구성은 X축 상에 중심을 두고 재구성 가능한 CoB LED 어레이(300) 내의 칩들은 Z축을 따라 구성된다. 일 구현에서, 각각의 구성은 X 축 상에 중심을 두고 재구성 가능한 CoB LED 어레이(300) 내의 칩들은 Y 및 Z 축들을 따라 구성된다. 재구성 가능한 CoB LED 어레이(300)의 형상은 예시적이며, 본 명세서에서 설명된 바와 같이 다른 형상들이 사용될 수 있다. 상이한 구성들은 본 명세서에서 설명된 바와 같이 상이한 조명 특성들, 특징들 또는 파라미터들을 제공할 수 있다.
유형 Ⅰ, 유형 Ⅱ, 및 유형 Ⅲ의 상대적인 구성들은 도 4 내지 도 6과 관련하여 예시된다. 도 4는 소스 감지 광학계(405) 내의 유형 Ⅰ 광원(400)의 예시적인 와이어프레임 도면이다. 도 5는 소스 감지 광학계(405) 내의 유형 Ⅱ 광원(500)의 예시적인 와이어프레임 도면이다. 도 6은 소스 감지 광학계(405) 내의 유형 Ⅲ 광원(600)의 예시적인 와이어프레임 도면이다. 일 구현에서, 유형 Ⅰ 광원(400) 및 유형 Ⅱ 광원(500)은 Y축을 따르는 유형 Ⅲ 광원(600)의 부분 집합들이다. 일반적으로, 각각의 유형 Ⅰ, 유형 Ⅱ, 및 유형 Ⅲ의 상대적 구성들은 소스 감지 광학계(405)와 함께 사용될 수 있다.
도 7은 장착 보드(715) 상에 장착된 소스 감지 광학계(705) 및 CoB LED 어레이(710)를 포함하는 예시적인 조명 기구(700)이다. 일 구현에서, 소스 감지 광학계(705)는 장착 보드(715) 상의 CoB LED 어레이(710) 장착 이후에 장착된다. 소스 감지 광학계(705)는 CoB LED 어레이(710)의 상이한 형상들 및 구성들에 기초하여 상이한 빔 프로파일들 및 방사 패턴들을 제공하기 위해 구성된다. 예를 들어, 제어기(220)와 같은 제어기는 CoB LED 어레이(710)를 적절하게 구성하는 데 사용될 수 있다. 일 구현에서, CoB LED 어레이(710)가 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 다수의 비-구성 가능한 CoB LED 어레이들을 포함하는 경우 제어기가 필요하지 않다. 도 8은 X-Z축들을 따라 취해진 조명 기구(700)의 예시적인 단면이다. 도 9는 Y-Z축들을 따라 취해진 조명 기구(700)의 예시적인 단면이다.
도 10a 내지 도 10c는 특정 구현들에 따른 유형 Ⅰ, 유형 Ⅱ, 및 유형 Ⅲ 광원 구성들에 대한 빔 패턴들을 예시한다. 예시된 바와 같이 유형 Ⅰ 광원은 20도에 중심을 둔 좁은 빔 프로파일을 갖고(도로의 폭을 의미하는 90°H를 따라), 유형 Ⅱ 광원 및 유형 Ⅲ 광원은 더 넓은 빔 프로파일들을 갖는다. 도 11a 내지 도 11c는 특정 구현들에 따른 유형 Ⅰ, 유형 Ⅱ, 및 유형 Ⅲ 광원 구성들에 대한 예시적인 도로 구성에 대한 조도 및 휘도 프로파일들을 예시한다. 도 12a 내지 도 12c는 특정 구현들에 따른 유형 Ⅰ, 유형 Ⅱ, 및 유형 Ⅲ 광원 구성들에 대한 발광 강도 플롯들을 예시한다. 도 12a 내지 도 12c는 CoB의 형상이 변경될 때, 3개의 분포들의 최대 강도(최대 Cd 포인트)가 변하고, 최대 Cd 포인트들의 50%가(이소플롯 곡선 참조) (도면들에서 언급된 바와 같이 거리 측을 따라) 더 넓어지는 것을 나타낸다. 예를 들어, 각각의 유형 Ⅰ 내지 유형 Ⅲ 광원 구성들을 사용할 때 빔 프로파일은 각각 도 12a에서 도 12c로 넓어지고 있다.
도 13은 특정 구현들에 따른 조명 기구를 제조하기 위한 흐름도(1300)이다. 재구성 가능한 CoB LED 어레이는 미리 결정된 형상 및 크기를 갖는 복수의 LED들로 만들어진다(1305). 소스 감지 광학계는 재구성 가능한 CoB LED 어레이의 상이한 CoB LED 어레이 구성들에 응답하여 복수의 표면 형상들을 먼저 변화시킴으로써 만들어진다(1310). 일 구현에서, 재구성 가능한 CoB LED 어레이는 복수의 비-구성 가능한 CoB LED 어레이들이고, 소스 감지 광학계는 각각의 비-구성 가능한 CoB LED 어레이 구성에 응답하여 복수의 표면 형상을 변화시킴으로써 만들어진다. 복수의 표면 형상들은 미리 결정된 조명 임계치들의 집합에 대해 최적화된다(1315). 미리 결정된 조명 임계치들은 빔 프로파일들, 방사 패턴들, 휘도 플럭스, 발광 강도, 색, 및 빔 폭을 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 소스 감지 광학계는 최적화된 복수의 표면 형상들로부터 형성된다(1320). 재구성 가능한 CoB LED 어레이 구성은 조명 기구를 형성하기 위해 소스 감지 광학계에 결합된다(1325).
본 명세서에 설명된 실시예들은 임의의 적합한 발광 디바이스에 통합될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 예를 들어 도 2 내지 도 9의 시스템 및 디바이스들과 같은 예시된 특정 구조물들로 제한되지 않는다.
재구성 가능한 CoB LED 어레이들을 광원들로서 갖는 소스 감지 광학계들을 사용하기 위한, 본 명세서에 설명된 비-제한적 방법들은 청구항들의 사상 및 범위를 유지하면서 다양한 응용들 및 사용들을 위해 수정될 수 있다. 본 명세서에 설명된 및/또는 도면들에 도시된 구현들 및 변형들은 단지 예로서 제시되며 범위 및 사상을 제한하지 않는다. 본 명세서에서의 설명들은 특정 구현에 관해 설명되지만 재구성 가능한 CoB LED 어레이들을 광원들로서 갖는 소스 감지 광학계를 사용하는 모든 구현들에 적용 가능할 수 있다.
일반적으로, 조명 기구는 재구성 가능한 칩-온-보드(CoB) 발광 다이오드(LED) 어레이 및 복수의 표면 형상들을 포함하는 소스 감지 광학계를 포함하고, 소스 감지 광학계는 재구성 가능한 CoB LED 어레이로부터 이용 가능한 상이한 CoB LED 어레이 구성들과 조합하여 복수의 표면 형상들에 기초하여 상이한 빔 프로파일들 및 방사 패턴들을 제공한다. 일 구현에서, 재구성 가능한 CoB LED 어레이는 제어기를 통해 개별적으로 어드레싱 가능하고 선택 가능한 복수의 LED들을 포함한다. 일 구현에서, 재구성 가능한 CoB LED 어레이는 기초 CoB LED 어레이 구성을 포함한다. 일 구현에서, 소스 감지 광학계는 자유형상, 굴절성, 프레넬, 및 반사성 유형 광학계 중 적어도 하나이다. 일 구현에서, 소스 감지 광학계는 폴리메틸 메타크릴산(PMMA), 폴리카보네이트, 및 유리 중 적어도 하나로부터 성형된다. 일 구현에서, 복수의 표면 형상들 중 적어도 하나는 상이한 표면 형상이다. 일 구현에서, 복수의 표면 형상들 중 적어도 하나는 재구성 가능한 CoB LED 어레이 중 적어도 하나의 LED와 상이한 기하학적 관계를 갖는다. 일 구현에서, 재구성 가능한 CoB LED 어레이는 복수의 비-구성 가능한 CoB LED 어레이들을 포함한다. 일 구현에서, 각각의 상이한 CoB LED 어레이 구성들은 비-구성 가능한 CoB LED 어레이이다. 일 구현에서, 상이한 빔 프로파일들 및 방사 패턴들은 휘도 플럭스, 발광 강도, 색, 및 빔 폭 중 적어도 하나에 관하여 달라진다.
일반적으로, 조명 기구를 제조하기 위한 방법은 재구성 가능한 칩-온-보드(CoB) 발광 다이오드(LED) 어레이를 제공하는 단계 및 복수의 표면 형상들을 포함하는 소스 감지 광학계를 제공하는 단계를 포함하고, 소스 감지 광학계는 재구성 가능한 CoB LED 어레이로부터 이용 가능한 상이한 CoB LED 어레이 구성들과 조합하여 복수의 표면 형상들에 기초하여 상이한 빔 프로파일들 및 방사 패턴들을 제공한다. 방법은 조명 기구를 형성하기 위해 재구성 가능한 CoB LED 어레이를 소스 감지 광학계에 결합하는 단계를 더 포함한다. 일 구현에서, 소스 감지 광학계를 제공하는 단계는 상이한 CoB LED 어레이 구성들에 응답하여 복수의 표면 형상들을 변화시키는 단계, 미리 결정된 조명 임계치들의 집합에 대해 복수의 표면 형상들을 최적화하는 단계, 및 복수의 표면 형상들로부터 소스 감지 광학계를 형성하는 단계를 더 포함한다. 일 구현에서, 재구성 가능한 CoB LED 어레이를 제공하는 단계는 개별적으로 어드레싱 가능하고 선택 가능한 복수의 LED들로부터 재구성 가능한 CoB LED 어레이를 형성하는 단계를 포함한다. 일 구현에서, 재구성 가능한 CoB LED 어레이는 기초 CoB LED 어레이 구성을 포함한다. 일 구현에서, 재구성 가능한 CoB LED 어레이는 복수의 비-구성 가능한 CoB LED 어레이들을 포함한다. 일 구현에서, 각각의 상이한 CoB LED 어레이 구성들은 비-구성 가능한 CoB LED 어레이이다. 일 구현에서, 소스 감지 광학계를 제공하는 단계는 소스 감지 광학계를 구현하기 위해 자유 형태, 굴절성, 프레넬, 및 반사성 유형 광학계 중 적어도 하나를 사용하는 단계를 포함한다. 일 구현에서, 소스 감지 광학계를 제공하는 단계는 폴리메틸 메타크릴산(PMMA), 플라스틱, 폴리카보네이트, 및 유리 중 적어도 하나로부터 소스 감지 광학계를 성형하는 단계를 포함한다. 일 구현에서, 복수의 표면 형상들 중 적어도 하나는 상이한 표면 형상을 갖는다. 일 구현에서, 복수의 표면 형상들 중 적어도 하나는 재구성 가능한 CoB LED 어레이의 적어도 하나의 LED와 상이한 기하학적 관계를 갖는다.
본 명세서에서 설명된 바와 같이, 본 명세서에 설명된 방법들은 임의의 특정한 기능(들)을 수행하는 임의의 특정 요소(들)로 제한되지 않고 제시된 방법의 일부 단계들은 반드시 도시된 순서로 발생할 필요는 없다. 예를 들어, 일부 경우들에서 2개 이상의 방법 단계들이 상이한 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 설명된 방법들 중 일부 단계들은 (임의적인 것으로 명시적으로 언급되지 않더라도) 임의적일 수 있고, 따라서 생략될 수 있다. 본 명세서에 개시된 방법들의 이들 및 다른 변형들은, 특히 본 명세서에 설명된 바와 같은 재구성 가능한 CoB LED 어레이들을 광원들로서 갖는 소스 감지 광학계를 이용하는 설명을 고려하여 쉽게 명백해질 것이며, 본 발명의 전체 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
일부 구현들의 일부 특징들은 생략되거나 다른 구현들로 구현될 수 있다. 본 명세서에 설명된 디바이스 요소들 및 방법 요소들은 교환 가능하고 본 명세서에서 설명되는 예들 또는 구현들 중 임의의 것에 사용되거나 생략될 수 있다.
특징들 및 요소들이 위에서 특정 조합들로 기술되어 있더라도, 각각의 특징 또는 요소는 다른 특징들 및 요소들 없이 단독으로 이용될 수 있거나 다른 특징들 및 요소들을 갖거나 갖지 않는 다양한 조합들로 사용될 수 있다.

Claims (18)

  1. 조명 기구로서,
    복수의 LED 구성들로부터 선택된 LED 구성을 갖는 칩-온-보드(CoB) 발광 다이오드(LED) 어레이; 및
    복수의 표면 형상들을 포함하는 광학계 -상기 광학계는 상기 복수의 표면 형상들 및 상기 복수의 LED 구성들로부터 선택된 상기 LED 구성에 기초하여 상이한 빔 프로파일들 및 방사 패턴들을 제공함-
    를 포함하는, 조명 기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 CoB LED 어레이는 제어기를 통해 개별적으로 어드레싱 가능하고 선택 가능한 복수의 LED들을 포함하는, 조명 기구.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광학계는 자유형상, 굴절성, 프레넬 및 반사성 유형 광학계 중 적어도 하나인, 조명 기구.
  4. 제3항에 있어서, 상기 광학계는 폴리메틸 메타크릴산(PMMA), 폴리카보네이트, 및 유리 중 적어도 하나로부터 성형되는, 조명 기구.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 표면 형상들 중 적어도 하나는 상이한 표면 형상을 갖는, 조명 기구.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복수의 표면 형상들 중 적어도 하나는 상기 CoB LED 어레이의 적어도 하나의 LED와 상이한 기하학적 관계를 갖는, 조명 기구.
  7. 제1항에 있어서, 상기 CoB LED 어레이는 복수의 CoB LED 어레이들을 포함하고, 상기 복수의 CoB LED 어레이들 중 각각의 CoB LED 어레이는 미리 결정된 형상 및 크기를 갖는, 조명 기구.
  8. 제1항에 있어서, 상기 CoB LED 어레이의 상기 복수의 LED 구성들의 각각의 LED 구성은 미리 결정된 형상 및 크기를 갖는 CoB LED 어레이인, 조명 기구.
  9. 제1항에 있어서, 상기 상이한 빔 프로파일들 및 방사 패턴들은 휘도 플럭스, 발광 강도, 색, 및 빔 폭 중 적어도 하나에 관하여 달라지는, 조명 기구.
  10. 조명 기구를 제조하기 위한 방법으로서,
    복수의 LED 구성들로부터 선택된 LED 구성을 갖는 칩-온-보드(CoB) 발광 다이오드(LED) 어레이를 제공하는 단계;
    복수의 표면 형상을 포함하는 광학계를 제공하는 단계 -상기 광학계는 상기 복수의 표면 형상 및 상기 복수의 LED 구성들로부터 선택된 상기 LED 구성에 기초하여 상이한 빔 프로파일들 및 방사 패턴들을 제공함-; 및
    상기 조명 기구를 형성하기 위해 상기 CoB LED 어레이와 상기 광학계를 결합하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 광학계를 제공하는 단계는:
    상기 복수의 표면 형상들을 변화시키는 단계;
    미리 결정된 조명 임계치들의 집합에 대해 상기 복수의 표면 형상들을 최적화하는 단계; 및
    상기 복수의 표면 형상들로부터 광학계를 형성하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 CoB LED 어레이를 제공하는 단계는 개별적으로 어드레싱 가능하고 선택 가능한 복수의 LED로부터 상기 CoB LED 어레이를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 CoB LED 어레이는 복수의 CoB LED 어레이들을 포함하고, 상기 복수의 CoB LED 어레이들 중 각각의 CoB LED 어레이는 미리 결정된 형상 및 크기를 갖는, 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 CoB 어레이의 복수의 LED 구성들의 각각의 LED 구성은 미리 결정된 형상 및 크기를 갖는 CoB LED 어레이인, 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 광학계를 제공하는 단계는:
    상기 광학계를 구현하기 위해 자유형상, 굴절성, 프레넬, 및 반사성 유형의 광학계들 중 적어도 하나를 사용하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 광학계를 제공하는 단계는:
    폴리메틸 메타크릴산(PMMA), 플라스틱, 폴리카보네이트, 및 유리 중 적어도 하나로부터 상기 광학계를 성형하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 복수의 표면 형상들 중 적어도 하나는 상이한 표면 형상을 갖는, 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 복수의 표면 형상들 중 적어도 하나는 상기 CoB LED 어레이의 적어도 하나의 LED와 상이한 기하학적 관계를 갖는, 방법.
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