KR20210045356A - 발광 장치 - Google Patents

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Abstract

발광 장치가 제공된다. 일 실시예에 따른 발광 장치는, 자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제1 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제1 발광 유닛; 자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제2 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제2 발광 유닛; 및 자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제3 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제3 발광 유닛을 포함하고, 상기 제1 발광 유닛, 제2 발광 유닛 및 제3 발광 유닛의 색좌표들에 의해 정의되는 삼각형 영역은 적어도 플랭키안 로커스 상의 일부 구간을 포함하되, 상기 삼각형 내에 포함되는 플랭키안 로커스 상의 최고 색온도는 5000K 이상이고, 최저 색온도는 3000K 이하이다.

Description

발광 장치
본 개시는 발광 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 발광 다이오드를 광원으로 이용하여 조명 기구에 사용할 수 있는 발광 장치에 관한 것이다.
대부분의 생명체는 태양광의 변화에 맞추어 활동하도록 적응되어 왔다. 인간의 몸 또한 오랜 기간 태양광에 적응되어 왔다. 이에 따라, 인간의 하루 주기 생체리듬(Circadian Rhythm)이 태양광의 변화에 따라 변한다. 특히, 아침에는 밝은 태양광 하에서 인체에 코르티졸(cortisol) 호르몬이 분비된다. 코르티졸 호르몬은 스트레스와 같은 외부 자극에 대항하도록 신체 각 기관으로 더 많은 혈액을 공급하도록 하며, 이에 따라, 맥박과 호흡이 증가되어 인체가 잠에서 깨어나 외부 활동을 준비하도록 한다. 낮 시간에는 강한 태양광 아래에서 신체 활동을 하다가 저녁이 되면 멜라토닌 호르몬이 분비되어 맥박, 체온, 혈압을 저하시키고 이에 따라 몸이 나른해져 잠이 들도록 도와준다.
그러나 현대 사회에서는 대부분의 사람들이 태양광 아래에서 신체활동을 하는 것이 아니라 주로 집이나 사무실 등의 실내에서 활동을 한다. 한낮에도 실내에 머무르는 시간이 태양광 아래에서 신체 활동을 하는 시간보다 더 긴 것이 일반적이다.
그런데, 실내 조명 장치는 일반적으로 일정한 스펙트럼 파워 분포(spectral power distribution)를 나타내며, 이러한 스펙트럼 파워 분포는 태양광의 스펙트럼 파워 분포와는 많은 차이가 있다. 예를 들어, 청색, 녹색 및 적색 발광 다이오드를 사용하는 발광 장치의 경우, 청색, 녹색 및 적색의 조합에 의해 백색광을 구현할 수는 있지만, 태양광과 같이 가시영역의 넓은 파장에 걸쳐 스펙트럼 파워 분포를 나타내지 못하고 특정 파장에서 피크를 가지는 분포를 나타낸다.
도 1은 CIE 색좌표 상의 플랭키안 로커스(plankian locus) 상에 위치하는 몇 개의 색 온도들(Color Temperatures)에 대응하는 흑체 복사의 스펙트럼 파워 분포를 나타내며, 도 2는 몇몇 상관 색 온도들(Corelated color temperatures)에 대응하는 종래의 청색 발광 다이오드 칩을 기반으로 한 백색 광원들의 스펙트럼 파워 분포를 나타내는 그래프이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 태양과 같은 흑체 복사의 스펙트럼은 종래의 백색 광원의 스펙트럼과 유사하게 색 온도가 높을 수록 청색 파장 영역에서 강도가 높다. 그러나, 색 온도가 높아질 수록 백색 광원의 스펙트럼은 흑체 복사의 스펙트럼과 뚜렷한 차이를 나타낸다. 예컨대 6500K의 온도에서, 흑체 복사의 스펙트럼은 청색 영역에서 적색 영역으로 광의 강도가 서서히 감소하는 경향을 보인다. 이에 반해, 도 2에 도시되듯이, 청색 발광 다이오드 칩을 기반으로 한 백색 조명 장치는 색 온도가 높을수록 청색 파장 영역의 광이 다른 가시영역에 비해 상대적으로 매우 강해진다.
태양 스펙트럼에 적응해 온 인간의 수정체는 비정상적으로 강한 청색 파장 영역의 광에 의해 손상될 수 있으며, 이에 따라 시력이 나빠질 수 있다. 또한, 망막 세포가 과도한 청색 영역의 에너지에 노출됨으로써 뇌에 비정상적인 신호가 전달되어 코르티졸과 멜라토닌과 같은 호르몬을 비정상적으로 생성하거나 억제하여 신체의 하루 주기 생체 리듬(Circadian Rhythm)에 부정적 영향을 미칠 수 있다.
본 개시는 인간의 수정체나 망막이 비정상적인 청색 영역의 광에 의해 손상되는 것을 방지 또는 완화할 수 있는 발광 장치 및 조명 기구를 제공한다.
또한, 본 개시는 태양광의 스펙트럼 파워 분포 변화에 상응하도록 스펙트럼 파워 분포를 변화시킬 수 있는 발광 장치 및 조명 기구를 제공한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 발광 장치는, 자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제1 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제1 발광 유닛; 자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제2 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제2 발광 유닛; 및 자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제3 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제3 발광 유닛을 포함하고, 상기 제1 발광 유닛, 제2 발광 유닛 및 제3 발광 유닛의 색좌표들에 의해 정의되는 삼각형 영역은 적어도 플랭키안 로커스 상의 일부 구간을 포함하되, 상기 삼각형 내에 포함되는 플랭키안 로커스 상의 최고 색온도는 5000K 이상이고, 최저 색온도는 3000K 이하이다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따른 조명 기구는, 위에서 언급된 발광 장치를 포함한다.
도 1은 CIE 색좌표 상의 플랭키안 로커스(plankian locus) 상에 위치하는 몇 개의 색온도들(Color Temperatures)에 대응하는 흑체 복사의 스펙트럼 파워 분포를 나타내는 그래프이다.
도 2는 몇몇 상관색온도들(Corelated color temperatures)에 대응하는 종래의 청색 발광 다이오드 칩을 기반으로 한 백색 광원들의 스펙트럼 파워 분포를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 다양한 발광 유닛들의 스펙트럼 파워 분포를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개략적인 색좌표를 나타낸다.
도 8은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다..
도 9는 도 8의 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개략적인 색좌표를 나타낸다.
도 10은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개략적인 색좌표를 나타낸다.
도 11은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개략적인 색좌표를 나타낸다.
도 12는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 13은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 14는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 15는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개략적인 색좌표를 나타낸다.
도 16은 본 개시의 일 예에 따른 발광 소자들의 스펙트럼 파워 분포를 설명하기 위한 그래프이다.
도 17 내지 도 28은 도 16의 발광 소자들을 이용하여 구현되는 다양한 스펙트럼들과 이에 대응하는 상관색온도에서의 흑체 복사(기준 광원)의 스펙트럼을 대비하여 나타낸 그래프들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 개시의 일 실시예에 따른 발광 장치는, 자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제1 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제1 발광 유닛; 자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제2 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제2 발광 유닛; 및 자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제3 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제3 발광 유닛을 포함하고, 상기 제1 발광 유닛, 제2 발광 유닛 및 제3 발광 유닛의 색좌표들에 의해 정의되는 삼각형 영역은 적어도 플랭키안 로커스 상의 일부 구간을 포함하되, 상기 삼각형 내에 포함되는 플랭키안 로커스 상의 최고 색온도는 5000K 이상이고, 최저 색온도는 3000K 이하이다.
이하에서, 플랭키안 로커스 및 특정 색좌표는 특별한 언급이 없는 한 미국 표준 협회(American National Standards Institute, ANSI)에 의하여 규정된 CIE-1931 좌표계에서의 플랭키안 로커스 및 색좌표를 의미한다. CIE-1931 좌표계는 간단한 수식 변환에 의해 1976 좌표계로 쉽게 변경될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 청색 발광 다이오드 칩을 사용하지 않고 자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩을 사용함으로써 청색 파장의 광에 의해 수정체나 망막이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 플랭키안 로커스 상의 3000K 내지 5000K 범위의 색온도를 구현할 수 있어, 태양광의 스펙트럼 파워 분포 변화에 상응하도록 스펙트럼 파워 분포를 변화시킬 수 있는 발광 장치를 제공할 수 있다.
상기 최고 색온도를 증가시키고, 최저 색온도를 감소시킴으로써 태양광의 스펙트럼에 더 유사한 광을 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 최고 색온도는 6000K 이상이고 최저 색온도는 2700K 이하일 수 있다. 나아가, 상기 최고 색온도는 6500K 이상일 수 있다. 더욱이, 상기 최고 색온도는 10000K 이상이고, 상기 최저 색온도는 1800K 이하일 수 있다.
한편, 상기 제2 발광 유닛의 색좌표는 CIE-1931 좌표계 상에서 플랭키안 로커스 위쪽에 위치하고, 상기 제1 발광 유닛의 색좌표는 제2 및 제3 발광 유닛들보다 색온도 5000K에 더 가깝고, 상기 제3 발광 유닛의 색좌표는 제1 및 제2 발광 유닛들보다 색온도 3000K에 더 가까울 수 있다.
상기 제1 내지 제3 발광 유닛들은 디밍 방식으로 작동하여 상기 삼각형 내에 포함되는 플랭키안 로커스 상의 색온도들을 연속적으로 구현하도록 구성될 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 발광 장치는 복수의 제1 발광 유닛들, 복수의 제2 발광 유닛들 및 복수의 제3 발광 유닛들을 포함할 수 있다. 복수의 발광 유닛들을 채택함으로써 발광 장치의 광 출력을 증가시킬 수 있다.
한편, 상기 발광 장치는 베이스를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 발광 유닛들, 제2 발광 유닛들 및 제3 발광 유닛들은 상기 베이스 상에 규칙적으로 배열될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 발광 유닛들, 제2 발광 유닛들 및 제3 발광 유닛들은 일 열로 또는 행렬로 배열될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 제1 발광 유닛, 제2 발광 유닛 및 제3 발광 유닛이 하나의 단위를 이루며, 하나의 단위 내의 제1 내지 제3 발광 유닛들은 삼각형을 이루도록 배열될 수 있다.
나아가, 상기 제1 내지 제3 발광 유닛들은 삼각형을 이루는 하나의 단위에 이웃하는 단위는 역삼각형을 이루도록 배열될 수 있다.
또한, 인접한 제1 발광 유닛들 사이의 거리, 인접한 제2 발광 유닛들 사이의 거리 및 인접한 제3 발광 유닛들 사이의 거리는 동일할 수 있다.
상기 발광 장치는 자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제4 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제4 발광 유닛을 더 포함할 수 있으며, 상기 제4 발광 유닛의 색좌표는 상기 제3 발광 유닛의 색좌표 근처에 위치할 수 있다.
나아가, 상기 제3 발광 유닛의 색좌표는 CIE-1931 좌표계 상에서 플랭키안 로커스 위쪽에 위치하고, 상기 제4 발광 유닛의 색좌표는 CIE-1931 좌표계 상에서 플랭키안 로커스 아래쪽에 위치할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따른 조명 기구는 발광 장치를 포함하며, 상기 발광 장치는, 자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제1 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제1 발광 유닛; 자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제2 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제2 발광 유닛; 및 자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제3 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제3 발광 유닛을 포함하고, 상기 제1 발광 유닛, 제2 발광 유닛 및 제3 발광 유닛의 색좌표들에 의해 정의되는 삼각형 영역은 적어도 플랭키안 로커스 상의 일부 구간을 포함하되, 상기 삼각형 내에 포함되는 플랭키안 로커스 상의 최고 색온도는 5000K 이상이고, 최저 색온도는 3000K 이하이다.
상기 최고 색온도를 증가시키고 최저 색온도를 감소시킴에 따라 태양광에 더 가까운 광을 구현할 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 상기 최고 색온도는 6500K 이상일 수 있으며, 상기 최저 색온도는 2700K 이하일 수 있다.
상기 발광 장치는 베이스를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 내지 제3 발광 유닛들은 상기 베이스 상에 규칙적으로 배열될 수 있다.
한편, 상기 제1 내지 제3 발광 유닛들은 디밍 방식으로 구동되도록 구성될 수 있다.
상기 발광 장치는, 자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제4 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제4 발광 유닛을 더 포함할 수 있으며, 상기 제4 발광 유닛의 색좌표는 상기 제3 발광 유닛의 색좌표 근처에 위치할 수 있다.
나아가, 상기 제3 발광 유닛의 색좌표는 CIE-1931 좌표계 상에서 플랭키안 로커스 위쪽에 위치하고, 상기 제4 발광 유닛의 색좌표는 CIE-1931 좌표계 상에서 플랭키안 로커스 아래쪽에 위치할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 다양한 실시예들에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 발광 장치(100)는 베이스(110), 제1 발광 유닛(122), 제2 발광 유닛(124) 및 제3 발광 유닛(126)을 포함한다.
베이스(110)는 인쇄회로보드와 같이 각 발광 유닛(122, 124, 126)에 전력을 공급하기 위한 회로 배선을 포함할 수 있다. 또한, 베이스(110) 상에 집적회로 소자 등이 실장될 수도 있다.
제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126)은 베이스(110) 상에 배열될 수 있다. 베이스(110) 상에 복수개의 제1 발광 유닛들(122), 복수개의 제2 발광 유닛들(124) 및 복수개의 제3 발광 유닛들(126)이 배열될 수 있다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이 제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126)이 하나의 단위가 되어 한 열 내에 반복하도록 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 세 종류의 서로 다른 발광 유닛들(122, 124, 126)이 베이스(110) 상에 배열된 것에 대해 설명하지만, 반드시 세 종류의 발광 유닛들에 한정되는 것은 아니며, 2종류나 또는 4 종류 이상의 발광 유닛들이 배열될 수도 있다.
제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126)은 유사한 구조를 가질 수 있으며, 다만, 상기 제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126)은 각각 대체로 플랭키안 로커스 상의 특정 색온도에 대응하는 광을 방출한다. 우선, 발광 유닛의 구조에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 각각의 발광 유닛(122, 124, 126)은 발광 다이오드 칩(23) 및 파장변환기(25)를 포함하며, 하우징(21) 및 몰딩부(25)를 포함할 수 있다.
하우징(21)은 전기적 연결을 위한 리드들을 가지며, 캐비티를 가질 수 있다.
발광 다이오드 칩(23)은 하우징(21)의 캐비티 내에 실장될 수 있으며, 리드들에 전기적으로 연결된다. 발광 다이오드 칩(23)은 일반적으로 수평형 발광 다이오드 칩일 수 있으며, 따라서, 본딩 와이어들에 의해 리드들에 전기적으로 연결될 수 있다.
발광 다이오드 칩(23)은 청색 발광 다이오드 칩에 비해 단파장의 광을 방출한다. 예컨대, 발광 다이오드 칩(23)은 보라색 칩 또는 자외선 칩일 수 있다. 특히, 발광 다이오드 칩(23)은 300 내지 440nm 범위 내, 구체적으로 380 내지 440nm 범위 내, 더 구체적으로 400 내지 420nm 범위 내의 피크 파장을 가지는 광을 방출할 수 있다.
제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126)이 모두 동일한 피크 파장의 광을 방출하는 동종의 발광 다이오드 칩(23)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 위 범위 내에서 서로 다른 피크 파장의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩들을 포함할 수도 있다. 다만, 제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126)은 모두 청색 발광 다이오드 칩보다 단파장의 광을 방출하며, 따라서, 상기 제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126)을 이용하여 방출되는 광은 청색 영역의 광의 강도가 종래의 발광 광원에 비해 약하다.
파장변환기(25)는 발광 다이오드 칩(23)을 덮도록 하우징(21)의 캐비티 내에 배치될 수 있다. 파장변환기(25)는 발광 다이오드 칩(23)에서 방출된 광을 그 보다 장파장의 광으로 변환한다.
파장변환기(25)는 한 종류 이상의 형광체를 포함할 수 있다. 발광 다이오드 칩(23)과 파장변환기(25)를 이용하여 원하는 색온도의 광을 방출하는 발광 유닛이제공될 수 있다.
파장변환기(25)는 예를 들어 청색 형광체, 녹색 형광체, 황색 형광체 또는 적색 형광체를 포함할 수 있다. 청색 형광체의 예로는 BAM계, Halo-Phosphate계 또는 알루미네이트계의 형광체를 들 수 있으며, 예를 들어, BaMgAl 10O 17:Mn 2+, BaMgAl 12O 19:Mn 2+ 또는 (Sr,Ca,Ba)PO 4Cl:Eu 2+ 를 포함할 수 있다. 청색 형광체는 예를 들어 440 내지 500nm 범위 내에 피크 파장을 가질 수 있다.
녹색 또는 황색 형광체의 예로는 LuAG(Lu 3(Al,Gd) 5O 12:Ce 3+), YAG(Y 3(Al,Gd) 5O 12:Ce 3+), Ga-LuAG((Lu,Ga) 3(Al,Gd) 5O 12:Ce 3+), Ga-YAG ((Ga,Y) 3(Al,Gd) 5O 12:Ce 3+), LuYAG ((Lu,Y) 3(Al,Gd) 5O 12:Ce 3+), Ortho-Silicate ((Sr,Ba,Ca,Mg) 2SiO 4:Eu 2+), Oxynitride ((Ba,Sr,Ca)Si 2O 2N 2:Eu 2+), 또는 Thio Gallate (SrGa 2S 4:Eu 2+) 를 들 수 있다. 녹색 또는 황색 형광체는 500 내지 600nm 범위 내에 피크 파장을 가질 수 있다.
적색 형광체의 예로는 Nitride, Sulfide, Fluoride 또는 Oxynitride 계의 형광체를 들 수 있고, 구체적으로, CASN (CaAlSiN 3:Eu 2+), (Ba,Sr,Ca) 2Si 5N 8:Eu 2+, (Ca,Sr)S 2:Eu 2+), 또는 (Sr,Ca) 2SiS 4:Eu 2+ 등을 들 수 있다. 적색 형광체는 600 내지 700nm 범위 내에 피크 파장을 가질 수 있다.,
몰딩부(27)는 파장변환기(25)를 덮도록 하우징(21)의 캐비티에 형성된다. 몰딩부(27)는 광에 투명한 재료로 형성된다. 특히, 몰딩부(27)는 메틸계 실리콘 또는 페닐계 실리콘으로 형성될 수 있으며, 더욱이, 페닐계 실리콘으로 형성될 수 있다. 페닐계 실리콘은 자외선에 의해 황변이 발생되기 쉽지만, 메틸계 실리콘에 비해 강도가 높다. 특히, 본 실시예에서, 발광 다이오드 칩(23)에서 방출된 광은 파장변환기(25)에 의해 장파장의 광으로 변환되므로, 황변 발생을 걱정할 필요가 없어 페닐계 실리콘을 사용할 수 있다.
본 실시예에서, 몰딩부(27)가 파장변환기(25)를 덮도록 형성된 것을 예시하였으나, 몰딩부(27)와 파장변환기(25)가 일체로 형성될 수도 있다. 즉, 파장변환기(25)가 형광체와 함께 몰딩부를 포함할 수 있으며, 따라서, 파장변환기를 덮는 몰딩부는 생략될 수 있다.
본 실시예에서, 발광 다이오드 칩(23)이 수평형이고, 본딩 와이어들을 이용하여 리드들에 전기적으로 연결되는 것으로 설명하지만, 발광 다이오드 칩(23)은 수평형에 한정되는 것은 아니며, 수직형 또는 플립칩 타입의 발광 다이오드 칩일 수도 있다. 또한, 상기 수직형 또는 플립칩 타입의 발광 다이오드 칩이 하우징(21)의 캐비티 내에 실장되어 사용될 수도 있다. 나아가, 플립칩 타입의 발광 다이오드 칩은 하우징(21) 없이 직접 베이스(110) 상에 실장될 수도 있다. 도 5는 플립칩 타입의 발광 다이오드 칩(23a)을 포함하는 발광 유닛을 도시한다. 파장변환기(25a)는 발광 다이오드 칩(23a)의 상면 및 측면을 덮을 수 있다. 발광 다이오드 칩(23a)의 하면에 본딩 패드들이 형성되며, 따라서, 파장변환기(25a)가 형성된 발광 다이오드 칩(23a)이 직접 본딩 패드들을 이용하여 베이스(110) 상에 실장될 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126)은 각각 플랭키안 로커스 상의 색온도에 대응하는 광을 방출하며, 이에 대해, 도 6을 참조하여 상세히 설명한다. 도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 다양한 발광 유닛들의 스펙트럼 파워 분포를 나타내는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 상관 색 온도 2700K에서 6500K의 발광 유닛들의 스펙트럼 파워 분포가 개시된다. 각각의 발광 유닛들은 청색 발광 다이오드 칩보다 단파장인 발광 다이오드 칩과 파장변환기를 포함하며, 평균 연색 지수는 95 이상이다. 발광 다이오드 칩은 예를 들어 약 416nm의 피크 파장을 가질 수 있으며, 각 발광 유닛의 상관 색 온도 및 95 이상의 평균 연색 지수를 구현하기 위해 형광체들이 적합하게 선택된다.
도 6에 도시되듯이, 2700K에서 6500K로 색온도가 증가함에 따라 청색 파장 영역의 강도가 증가한다. 그러나, 청색 파장 영역의 광은 청색 형광체로부터 방출되므로, 특정 파장에서 비정상적으로 높은 강도를 나타내는 것은 아니다. 또한, 발광 다이오드 칩으로부터 방출된 광의 강도보다 형광체에서 방출된 광의 강도가 더 높다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 발광 유닛들을 사용함으로써 종래의 청색 발광 다이오드 칩을 사용하는 발광 유닛에 비해 청색 영역의 강도를 낮출 수 있다.
더욱이, 종래 기술에 따른 청색 발광 다이오드 칩 기반의 백색 광원과 본 실시예의 발광 유닛들을 사용한 광원의 스펙트럼 차이는 IES TM-30-15에 의해 계산되는 충실도 지수(fidelity index, Rf)를 통해서 명확하게 확인된다. 표 1은 청색 발광 다이오드 칩 기반의 광원들의 상관색온도들에 따른 평균 연색 지수(CRI) 및 충실도 지수를 나타낸 것이고, 표 2는 본 실시예에 따른 발광 유닛들의 상관 색온도들에 따른 평균 연색 지수와 충실도 지수를 나타낸다.
Figure pct00001
표 1을 참조하면, 청색 발광 다이오드 칩 기반의 종래의 광원은 CRI 95이상을 충족하더라도 충실도 지수가 상대적으로 낮은 값을 나타낸다. 특히, 상관 색 온도가 낮은 영역에서는 CRI와 충실도 지수의 차이가 크지 않지만, 상관 색 온도가 높은 영역에서는 CRI와 충실도 지수의 차이가 크다.
이에 반해, 보라색 발광 다이오드 칩 기반의 본 실시예의 발광 유닛들은 CRI와 충실도 지수의 차이가 크지 않은 것을 확인할 수 있다. 따라서, 보라색 발광 다이오드 칩 기반의 광원을 이용함으로써 태양광의 실제 스펙트럼에 더 유사한 광을 방출할 수 있다.
한편, 본 실시예의 발광 유닛들을 하나의 발광 장치 내에 배열함으로써 하나의 발광 장치로 다양한 색온도를 구현할 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개략적인 색좌표를 나타낸다. 여기서는, 도 3에서 설명한 바와 같이, 제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126)을 이용한 발광 장치에 대해 설명한다.
제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126)은 각각 색 온도가 6500K, 4000K 및 2700K일 수 있다. 이들 발광 유닛들(122, 124, 126)은 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 베이스(110) 상에 배열될 수 있다.
한편, 아침 또는 저녁의 태양광에 대응하는 광을 구현하기 위해 2700K의 발광 유닛들(126)이 작동되고 한 낮의 태양광에 대응하는 광을 구현하기 위해 6500K의 발광 유닛들(122)이 작동될 수 있다. 또한, 아침과 한 낮의 중간 또는 한 낮과 저녁의 중간 정도의 태양광에 대응하는 광을 구현하기 위해 4000K의 발광 유닛들(124)이 작동될 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126) 중 필요한 발광 유닛들을 요구되는 색 온도에 따라 작동시킴으로써 하루 주기의 태양광의 스펙트럼 변화에 맞춰 광원의 색온도를 변화시킬 수 있다.
본 실시예에서, 제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126)이 각각 색 온도 6500K, 4000K 및 2700K인 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 색 온도들을 가질 수도 있다. 다만, 이들 발광 유닛들(122, 124, 126)은 플랭키안 로커스 선 상에 또는 그 근처에 위치한다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 특정 색온도의 광을 구현하기 위해, 제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126) 중 특정 발광 유닛이 작동할 수 있다. 이에 따라, 제1 발광 유닛(122)이 작동하는 동안 제2 및 제3 발광 유닛들(124, 126)은 오프 상태를 유지하며, 제2 발광 유닛(124)이 작동하는 동안, 제1 및 제3 발광 유닛들(122, 126)이 오프 상태를 유지하고, 제3 발광 유닛(126)이 작동하는 동안 제1 및 제2 발광 유닛들(122, 124)이 오프 상태를 유지한다. 그러나 본 개시는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 6500K와 4000K 사이의 상관 색온도를 구현하기 위해 제1 발광 유닛(122)과 제2 발광 유닛(124)을 디밍 방식으로 구동할 수 있으며, 4000K와 2700K 사이의 상관 색 온도를 구현하기 위해 제2 발광 유닛(124)과 제3 발광 유닛(126)을 디밍 방식으로 구동할 수도 있다. 이에 따라, 제1 내지 제3 발광 유닛들(122, 124, 126)을 조합하여 6500K와 2700K 사이의 대부분의 상관 색 온도에 대응하는 광을 구현할 수 있다.
도 8은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치(200)를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 9는 도 8의 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개략적인 색좌표를 나타낸다.
우선, 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 장치(200)는 도 3의 발광 장치(100)와 유사하나, 색온도가 서로 다른 두 종류의 발광 유닛들(222, 224)이 배열된 것에 차이가 있다. 즉, 제1 발광 유닛들(222) 및 제2 발광 유닛들(224)이 베이스(210) 상에 배열된다. 제1 발광 유닛들(222)과 제2 발광 유닛들(224)은 서로 교번하여 배열될 수 있다.
베이스(210)는 앞서 설명한 베이스(110)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 또한, 제1 발광 유닛들(222) 및 제2 발광 유닛들(224)의 구조는 도 4 또는 도 5를 참조하여 설명한 바와 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 제1 발광 유닛(222)은 예를 들어 6500K의 색 온도를 가질 수 있으며, 제2 발광 유닛(224)은 예를 들어 2700K의 색 온도를 가질 수 있다. 6500K와 2700K의 색 온도를 갖는 발광 유닛들(222, 224)을 이용하여 한 낮의 태양광의 스펙트럼에 대응하는 광 및 아침 또는 저녁의 태양광의 스펙트럼에 대응하는 광을 구현할 수 있다.
나아가, 6500K의 제1 발광 유닛(222)과 2700K의 제2 발광 유닛(224)을 디밍 방식으로 작동시킴으로써 6500K와 2700K 사이의 다른 상관 색 온도를 갖는 광을 구현할 수 있다. 예를 들어, 4000K의 색 온도를 갖는 광을 구현하기 위해 6500K의 제1 발광 유닛들(222)과 2700K의 제2 발광 유닛들(224)을 혼합하여 작동시킬 수 있다.
본 실시예에 따르면, 발광 유닛들의 종류를 줄일 수 있어 발광 장치의 작동을 더 단순화할 수 있다.
도 10은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개략적인 색좌표를 나타낸다. 본 실시예에 따른 발광 장치는 세 종류의 발광 유닛들, 즉 제1 내지 제3 발광 유닛들(322, 324, 326)을 포함하며, 이들 발광 유닛들은 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 베이스(110) 상에 배열될 수 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 각 발광 유닛들(322, 324, 326)은 모두 자외선 칩 또는 보라색 칩을 포함하며, 발광 다이오드 칩에서 방출된 광의 파장 변환을 위한 파장변환기를 포함한다. 다만, 본 실시예의 발광 유닛들(322, 324, 326)의 색좌표는 도 7을 참조하여 설명한 것과 차이가 있으며, 이러한 색좌표는 발광 다이오드 칩과 파장변환기를 이용하여 설정된다. 이하에서는 본 실시예의 발광 장치의 특징적인 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
본 실시예에 있어서, 제1 발광 유닛(322), 제2 발광 유닛(324) 및 제3 발광 유닛(326)은 플랭키안 로커스 상의 색온도 3000K 내지 5000K를 구현하도록 배치된다. 도 7의 실시예와 달리, 제1 내지 제3 발광 유닛들(322, 324, 326)은 플랭키안 로커스 상의 색좌표를 나타낼 필요는 없다.
제1 발광 유닛(322)은 제2 및 제3 발광 유닛들(324, 326)에 비해 색온도 5000K에 가까운 색좌표를 가지며, 제3 발광 유닛(326)은 제1 및 제2 발광 유닛들(322, 324)에 비해 색온도 3000K에 가까운 색좌표를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 제1 발광 유닛(322)은 색 온도 5000K일 수 있으며, 제3 발광 유닛(326)은 색온도 3000K일 수도 있다.
한편, 제2 발광 유닛(324)은 CIE-1931 색좌표계 상에서 플랭키안 로커스 곡선보다 위쪽에 위치하는 색좌표를 가진다. 특히, 제2 발광 유닛(324)의 x 좌표는 플랭키안 로커스 상의 색온도 5000K와 색온도 3000K 사이의 x 좌표 범위 내에 있을 수 있다.
나아가, 제1 발광 유닛(322)의 색좌표와 제2 발광 유닛(324)의 색좌표를 연결하는 직선, 제2 발광 유닛(324)의 색좌표와 제3 발광 유닛(326)의 색좌표를 연결하는 직선, 및 제1 발광 유닛(322)의 색좌표와 제3 발광 유닛(326)의 색좌표를 연결하는 직선은 어느 것도 플랭키안 로커스 상의 5000K와 3000K 사이 영역을 가로지르지 않는다. 즉, 제1 내지 제3 발광 유닛들(322, 324, 326)의 색좌표들에 의해 삼각형 영역이 정의되며, 플랭키안 로커스 상의 색온도 5000K와 색온도 3000K 사이의 곡선 부분은 상기 삼각형 영역 내에 배치된다. 특정 실시예에 있어서, 제1 발광 유닛(322)의 색좌표와 제2 발광 유닛(324)의 색좌표를 연결하는 직선은 색온도 5000K를 지날 수 있으며, 제2 발광 유닛(324)의 색좌표와 제3 발광 유닛(326)의 색좌표를 연결하는 직선은 색온도 3000K를 지날 수 있다. 또한, 제1 발광 유닛(322)의 색좌표와 제3 발광 유닛(326)의 색좌표를 연결하는 직선은 색온도 5000K 또는 색온도 3000K를 지날 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 내지 제3 발광 유닛들(322, 324, 326)을 디밍 방식으로 구동함으로써 색온도 3000K 내지 5000K 범위 내의 플랭키안 로커스 상의 모든 색온도들을 구현할 수 있다. 더욱이, 제1 내지 제3 발광 유닛들(322, 324, 326) 어느 것도 청색 발광 다이오드 칩을 포함하지 않기 때문에 청색 영역에서 비정상적으로 높은 강도의 광이 방출되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따라 구현되는 최대 색온도(CTmax)는 제1 발광 유닛(322) 및 제2 발광 유닛(324)의 선택에 따라 5000K 이상이 될 수 있으며, 최저 색온도(CTmin)는 제2 발광 유닛(324)과 제3 발광 유닛(326)의 선택에 따라 3000K 이하가 될 수 있다.
색온도 3000K와 5000K는 하루 동안의 광의 스펙트럼 변화에 대응하기 위한 최소 요구사항으로, 이 범위에서 태양광의 스펙트럼 변화에 대응하는 광을 유사하게 방출할 수 있다.
태양광에 더 유사한 광을 구현하기 위해, 상기 최고 색온도(CTmax)는 더 증가될 수 있으며, 최저 색온도(CTmin)도 더 감소될 수 있다. 예를 들어, 상기 최고 색온도(CTmax)는 6000K 이상, 6500K 이상, 나아가 10000K 이상일 수 있다. 또한, 상기 최저 색온도(CTmin)는 2700K 이하, 나아가, 1800K 이하일 수 있다.
제1 발광 유닛(322)은 구현하고자 하는 색온도 범위에서 최고 색온도(CTmax)에 대응하는 색좌표의 x좌표와 동일하거나 그보다 작은 x좌표값을 가지며, 제2 발광 유닛(324)은 구현하고자 하는 색온도 범위의 x 좌표 범위 내의 값을 가지고, 제3 발광 유닛(326)은 구현하고자 하는 색온도 범위에서 최저 색온도(CTmin)에 대응하는 색좌표의 x좌표와 동일하거나 그보다 큰 x 좌표값을 갖는다.
예를 들어, 도 11은 1800K 내지 10000K 범위 내의 플랭키안 로커스 상의 색온도를 구현할 수 있는 일 실시예의 색좌표를 보여준다. 제1 발광 유닛(322)은 색온도 10000K의 x좌표와 같거나 그보다 큰 x 좌표값을 가지며, 제2 발광 유닛(322)은 1800K와 10000K 사이의 x 좌표값을 갖고, 제3 발광 유닛(326)은 색온도 1800K의 x좌표와 같거나 그보다 큰 x 좌표값을 갖는다. 한편, 제2 발광 유닛(324)의 y 좌표는 제2 발광 유닛(324)의 색좌표가 플랭키안 로커스 위쪽에 위치하도록 설정된다. 또한, 제1 발광 유닛(322) 및 제3 발광 유닛(326)의 y 좌표값은 0 내지 1 사이에서 제1 내지 제3 발광 유닛들(322, 324, 326)의 색좌표들에 의해 정의되는 삼각형 영역이 색온도 1800K 내지 10000K 사이의 플랭키안 로커스를 포함하도록 설정된다.
도 10 및 도 11의 실시예들에 있어서, 플랭키안 로커스 상의 색온도들은 제1 내지 제3 발광 유닛들(322, 324, 326)을 디밍방식으로 작동함으로써 구현될 수 있다. 이에 따라, 최저 색온도(CTmin) 내지 최고 색온도(CTmax) 범위 내의 모든 색온도를 구현할 수 있다. 상기 최고 색온도(CTmax) 및 최저 색온도(CTmin) 이외의 색온도는 모두 3종류의 발광 유닛들(322, 324, 326) 모두를 작동하여 구현된다. 상기 최고 색온도(CTmax)는 제1 발광 유닛(322), 제1 발광 유닛(322)과 제2 발광 유닛(324)의 조합, 제1 발광 유닛(322)과 제3 발광 유닛(326)의 조합, 또는 제1 내지 제3 발광 유닛들(322, 324, 326)의 조합을 통해 구현될 수 있고, 최저 색온도(CTmin)는 제3 발광 유닛(326), 제2 발광 유닛(324)과 제3 발광 유닛(326)의 조합, 제1 발광 유닛(322)과 제3 발광 유닛(326)의 조합, 또는 제1 내지 제3 발광 유닛들(322, 324, 326)의 조합을 통해 구현될 수 있다. 이와 같이, 대부분의 색온도들은 3종류의 발광 유닛들(322, 324, 326)을 디밍방식으로 모두 작동하여 구현된다. 도 7을 참조하여 설명한 발광 장치는 특정 색온도를 구현하기 위해 일부 발광 유닛은 작동을 중지한 상태로 대기한다. 그러나 본 실시예에 있어서, 모든 발광 유닛들이 함께 구동될 수 있으며, 이에 따라, 조명 기구에 필요한 발광 유닛들의 개수를 줄일 수 있다.
한편, 제1 내지 제3 발광 유닛들(322, 324, 326)은 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 베이스 상에서 하나의 열 내에서 반복하도록 배열될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방식으로 배열될 수 있다. 도 12 내지 도 14는 제1 내지 제3 발광 유닛들(322, 324, 326)을 베이스(310) 상에 다양한 방식으로 배열한 발광 장치들(300, 400, 500)을 보여준다. 여기서, 베이스(310)는 도 3을 참조하여 설명한 베이스(110)와 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
우선, 도 12를 참조하면, 제1 내지 제3 발광 유닛들(322, 324, 326)이 행렬로 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 유닛들(322)이 하나의 행에 배치되고, 제2 발광 유닛들(324)이 다음 행에 배치되며, 제3 발광 유닛들(326)이 그 다음 행에 배열될 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 발광 유닛들(322, 324, 326)이 같은 열 내에 함께 배치될 수 있다.
도 13을 참조하면, 제1 발광 유닛(322), 제2 발광 유닛(324) 및 제3 발광 유닛(326)이 하나의 단위로 삼각형으로 배열되고, 이들 단위가 동일하게 반복되도록 배열될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 도 12의 발광 장치(300)에 비해 더 균일한 광을 방출할 수 있는 발광 장치(400)가 제공될 수 있다.
또한, 도 14를 참조하면, 제1 발광 유닛(322), 제2 발광 유닛(324) 및 제3 발광 유닛(326)이 하나의 단위로 삼각형으로 배열되고, 이들 단위가 반복하여 배치되는 또 다른 방식을 보여준다. 즉, 삼각형으로 배열된 하나의 단위에 이웃하는 단위는 역삼각형 형상을 갖는다. 특히, 동일한 발광 유닛들 사이의 거리는 일정할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 유닛들(322) 사이의 거리, 제2 발광 유닛들(324) 사이의 거리 및 제3 발광 유닛들(326) 사이의 거리는 서로 동일할 수 있다. 이에 따라, 발광 장치(500)는 발광 장치(400)에 비해 더욱 균일한 광을 방출할 수 있다.
도 15는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 개략적인 색좌표를 나타낸다.
도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 장치는 제1 내지 제4 발광 유닛들(422, 424, 426, 428)을 포함한다. 제1 내지 제4 발광 유닛들(422, 424, 426, 428)은 모두 자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩과 파장변환기를 포함한다.
한편, 제1 내지 제4 발광 유닛들(422, 424, 426, 428)의 색좌표들에 의해 사각형 영역이 정의되며, 요구되는 플랭키안 로커스는 상기 사각형 영역 내에 위치한다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제4 발광 유닛들(422, 424, 426, 428)의 조합을 통해 사각형 내에 위치하는 플랭키안 로커스 상의 색온도를 모두 구현할 수 있다.
특히, 제1 발광 유닛(422)은 색온도 10000K 근처의 색좌표를 가지며, 제2 발광 유닛(424)은 CIE-1931 좌표계 상의 플랭키안 로커스 위쪽에 위치하는 색좌표를 가질 수 있다. 한편, 제3 발광 유닛(426) 및 제4 발광 유닛(428)은 색온도 1800K 근처에 위치할 수 있으며, 제3 발광 유닛(426)은 플랭키안 로커스 위쪽에 위치하고, 제4 발광 유닛(428)은 플랭키안 로커스 아래쪽에 위치할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 색온도 1800K 내지 10000K의 색온도를 구현할 수 있는 발광 장치가 제공될 수 있다. 그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 내지 제4 발광 유닛들(422, 424, 426, 428)은 예를 들어 3000K 내지 5000K 범위 또는 그 이상의 색온도 범위를 구현할 수 있도록 설정될 수도 있다.
도 16은 본 개시의 일 예에 따른 제1 내지 제3 발광 유닛들의 스펙트럼 파워 분포를 설명하기 위한 그래프이고, 도 17 내지 도 28은 도 16의 발광 유닛들을 이용하여 구현되는 다양한 스펙트럼들과 이에 대응하는 상관 색 온도에서의 흑체 복사(기준 광원)의 스펙트럼을 대비하여 나타낸 그래프들이다.
제1 내지 제3 발광 유닛들은 모두 피크 파장이 약 416nm인 보라색 발광 다이오드 칩을 포함한다. 또한, 제1 발광 유닛은 청색 형광체, 녹색 형광체, 황색 형광체 및 적색 형광체를 포함하며, 색좌표 (x, y)는 (0.2638, 0.2756)이고 상관 색 온도는 13597K이며, Duv는 0.0043이다. 제2 발광 유닛은 청색 형광체, 녹색 및 황색 형광체, 적색 형광체를 포함하며, 색좌표 (x, y)는 (0.3860, 0.4354)이고, 상관 색온도는 4222K이며, Duv는 0.0236이다. 제3 발광 유닛은 청색 형광체, 녹색 및 황색 형광체, 및 적색 형광체를 포함하며, 색좌표 (x, y)는 (0.5439, 0.4055)이고, 상관 색 온도는 1822K이고, Duv는 0.000이다.
상기 제1 내지 제3 발광 유닛들을 디밍 방식으로 작동함으로써 색온도 1800K 내지 10000K 범위의 다양한 색온도들을 구현할 수 있다. 도 17 내지 도 18은 상기 제1 내지 제3 발광 유닛들을 이용하여 구현된 다양한 색온도에서의 스펙트럼을 기준 광원과 대비하여 나타낸 것이다.
도 17 내지 도 28을 참조하면, 제1 내지 제3 발광 유닛들에 의해 구현되는 다양한 색온도에서의 스펙트럼은 가시영역에서 흑체 복사에 의한 스펙트럼과 대체로 매칭되는 것을 확인할 수 있다. 특히, 높은 색온도에서도 청색 영역의 광의 강도가 다른 영역의 광의 강도보다 비정상적으로 높지 않은 것을 확인할 수 있다.
한편, 표 2는 상기 제1 내지 제3 발광 유닛들을 이용하여 구현되는 다양한 색온도에서의 평균연색지수(CRI) 및 충실도 지수(Rf)를 나타낸다.
Figure pct00002
표 2를 참조하면, 제1 내지 제3 발광 유닛들을 조합하여 색온도를 구현함으로써 CRI 뿐만 아니라 Rf도 높은 값을 유지할 수 있으며, 따라서, 태양광에 유사한 광을 구현할 수 있다.
또한, 제1 내지 제3 발광 유닛들을 모두 사용하여 정해진 범위 내의 색온도를 구현할 경우, 동일한 소비 전력하에서 실제 사용되는 발광 유닛들의 개수를 줄일 수 있다. 이하에서, 이에 대해 구체적으로 설명한다. 다양한 실시예들을 서로 대비하기 위해 각 발광 유닛의 구동 전압을 3V로, 소비 전력을 27W로 고정하였다.
우선, 도 7의 실시예와 유사하게, 각각의 색온도에 대응하는 세 종류의 발광 유닛들(122, 124, 126)을 스위칭 온/오프 방식으로 소비전력 27W로 구동할 경우, 각 발광 유닛들은 90개씩 사용된다. 예를 들어, 6500K의 색온도를 구현하기 위해 90개의 제1 발광 유닛들(122)이 동작하며, 4000K의 색온도를 구현하기 위해 90개의 제2 발광 유닛들(122)이 동작하고, 2700K의 색온도를 구현하기 위해 90개의 제3 발광 유닛들(126)이 동작한다. 또한, 한 종류의 발광 유닛(예컨대 122)이 동작하는 동안, 다른 발광 유닛들(예컨대, 124 및 126)은 대기 상태를 유지한다.
따라서, 소비 전력 27W로 구동하기 위해 전체 270개의 발광 유닛들이 요구되며, 90개의 발광 유닛들만 동작한다. 한편, 도 7의 실시예에서, 세 종류의 발광 유닛들(122, 124, 126)을 디밍 방식으로 구동할 경우, 전체 270개 중에서 180개의 발광 유닛들이 동작하고, 90개의 발광 유닛들은 대기 상태를 유지할 것이다.
한편, 도 9의 실시예와 유사하게, 2 종류의 발광 유닛들(222, 224)을 디밍 방식으로 소비 전력 27W로 구동할 경우, 각 발광 유닛들은 90개씩 사용될 수 있다. 따라서, 전체 180개의 발광 유닛들로 요구되는 색온도를 구현할 수 있다. 다만, 도 9의 실시예에서는 예컨대 6500K와 2700K 사이의 플랭키안 로커스 상의 색온도를 구현하기는 어려우며, 플랭키안 로커스 아래에 위치하는 색좌표의 광이 방출된다.
한편, 제1 내지 제3 발광 유닛들(322, 324, 326)을 모두 사용하여 요구되는 색온도 범위를 디밍 방식으로 소비 전력 27W로 구동할 경우, 각 발광 유닛들은 예컨대 60개씩 사용될 수 있다. 따라서, 전체 180개의 발광 유닛들을 이용하여 원하는 색온도의 광을 구현할 수 있다.
또한, 제1 발광 유닛(322) 또는 제3 발광 유닛(326)이 구현하려는 색온도와 동일한 색좌표를 갖는 경우, 제1 발광 유닛들(322) 또는 제2 발광 유닛들(326)은 90개씩 사용될 수 있다. 이 경우에도, 제2 발광 유닛들(324)은 60개만 사용될 수 있어 도 6의 스위칭 온/오프 구동 방식에 비해 필요한 발광 유닛들의 개수를 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명의 다양한 실시예들에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이들 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 특정 실시예에서 소개한 구성요소는 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다른 실시예에 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제1 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제1 발광 유닛;
    자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제2 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제2 발광 유닛; 및
    자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제3 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제3 발광 유닛을 포함하고,
    상기 제1 발광 유닛, 제2 발광 유닛 및 제3 발광 유닛의 색좌표들에 의해 정의되는 삼각형 영역은 적어도 플랭키안 로커스 상의 일부 구간을 포함하되,
    상기 삼각형 내에 포함되는 플랭키안 로커스 상의 최고 색온도는 5000K 이상이고, 최저 색온도는 3000K 이하인 발광 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 최고 색온도는 6000K 이상이고 최저 색온도는 2700K 이하인 발광 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 최고 색온도는 6500K 이상인 발광 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 최고 색온도는 10000K 이상이고, 상기 최저 색온도는 1800K 이하인 발광 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 발광 유닛의 색좌표는 CIE-1931 좌표계 상에서 플랭키안 로커스 위쪽에 위치하고,
    상기 제1 발광 유닛의 색좌표는 제2 및 제3 발광 유닛들보다 색온도 5000K에 더 가깝고,
    상기 제3 발광 유닛의 색좌표는 제1 및 제2 발광 유닛들보다 색온도 3000K에 더 가까운 발광 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 발광 유닛들은 디밍 방식으로 작동하여 상기 삼각형 내에 포함되는 플랭키안 로커스 상의 색온도들을 연속적으로 구현하도록 구성되는 발광 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    복수의 제1 발광 유닛들, 복수의 제2 발광 유닛들 및 복수의 제3 발광 유닛들을 포함하는 발광 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    베이스를 더 포함하고,
    상기 제1 발광 유닛들, 제2 발광 유닛들 및 제3 발광 유닛들은 상기 베이스 상에 규칙적으로 배열된 발광 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 발광 유닛들, 제2 발광 유닛들 및 제3 발광 유닛들은 일 열로 또는 행렬로 배열된 발광 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 발광 유닛, 제2 발광 유닛 및 제3 발광 유닛이 하나의 단위를 이루며, 하나의 단위 내의 제1 내지 제3 발광 유닛들은 삼각형을 이루도록 배열된 발광 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 발광 유닛들은 삼각형을 이루는 하나의 단위에 이웃하는 단위가 역삼각형을 이루도록 배열된 발광 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    인접한 제1 발광 유닛들 사이의 거리, 인접한 제2 발광 유닛들 사이의 거리 및 인접한 제3 발광 유닛들 사이의 거리는 동일한 발광 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제4 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제4 발광 유닛을 더 포함하되,
    상기 제4 발광 유닛의 색좌표는 상기 제3 발광 유닛의 색좌표 근처에 위치하는 발광 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제3 발광 유닛의 색좌표는 CIE-1931 좌표계 상에서 플랭키안 로커스 위쪽에 위치하고,
    상기 제4 발광 유닛의 색좌표는 CIE-1931 좌표계 상에서 플랭키안 로커스 아래쪽에 위치하는 발광 장치.
  15. 발광 장치를 포함하는 조명 기구에 있어서,
    상기 발광 장치는,
    자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제1 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제1 발광 유닛;
    자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제2 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제2 발광 유닛; 및
    자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제3 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제3 발광 유닛을 포함하고,
    상기 제1 발광 유닛, 제2 발광 유닛 및 제3 발광 유닛의 색좌표들에 의해 정의되는 삼각형 영역은 적어도 플랭키안 로커스 상의 일부 구간을 포함하되,
    상기 삼각형 내에 포함되는 플랭키안 로커스 상의 최고 색온도는 5000K 이상이고, 최저 색온도는 3000K 이하인 조명 기구.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 최고 색온도는 6500K 이상이고, 상기 최저 색온도는 2700K 이하인 조명 기구.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 발광 장치는 베이스를 더 포함하되,
    상기 제1 내지 제3 발광 유닛들은 상기 베이스 상에 규칙적으로 배열된 조명 기구.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 발광 유닛들은 디밍 방식으로 구동되도록 구성된 조명 기구.
  19. 청구항 15에 있어서,
    자외선 또는 보라색 발광 다이오드 칩 및 제4 파장변환기를 포함하는 적어도 하나의 제4 발광 유닛을 더 포함하되,
    상기 제4 발광 유닛의 색좌표는 상기 제3 발광 유닛의 색좌표 근처에 위치하는 조명 기구.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 제3 발광 유닛의 색좌표는 CIE-1931 좌표계 상에서 플랭키안 로커스 위쪽에 위치하고,
    상기 제4 발광 유닛의 색좌표는 CIE-1931 좌표계 상에서 플랭키안 로커스 아래쪽에 위치하는 조명 기구.
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