KR20210121260A - Led 조명 장치 및 그것을 갖는 조명 시스템 - Google Patents

Led 조명 장치 및 그것을 갖는 조명 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20210121260A
KR20210121260A KR1020217029720A KR20217029720A KR20210121260A KR 20210121260 A KR20210121260 A KR 20210121260A KR 1020217029720 A KR1020217029720 A KR 1020217029720A KR 20217029720 A KR20217029720 A KR 20217029720A KR 20210121260 A KR20210121260 A KR 20210121260A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
light
emitting unit
wavelength
lighting device
Prior art date
Application number
KR1020217029720A
Other languages
English (en)
Inventor
송준호
한보용
Original Assignee
서울반도체 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울반도체 주식회사 filed Critical 서울반도체 주식회사
Publication of KR20210121260A publication Critical patent/KR20210121260A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/003—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/0005—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor for pharmaceuticals, biologicals or living parts
    • A61L2/0011—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor for pharmaceuticals, biologicals or living parts using physical methods
    • A61L2/0029—Radiation
    • A61L2/0047—Ultraviolet radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/0005—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor for pharmaceuticals, biologicals or living parts
    • A61L2/0011—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor for pharmaceuticals, biologicals or living parts using physical methods
    • A61L2/0029—Radiation
    • A61L2/0052—Visible light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/08—Radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/08—Radiation
    • A61L2/084—Visible light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/08—Radiation
    • A61L2/10—Ultraviolet radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/24—Apparatus using programmed or automatic operation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18—Radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18—Radiation
    • A61L9/20—Ultraviolet radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/0616—Skin treatment other than tanning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/04—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
    • F21V23/0435—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by remote control means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters
    • H05B47/11—Controlling the light source in response to determined parameters by determining the brightness or colour temperature of ambient light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
    • A61L2202/10—Apparatus features
    • A61L2202/11—Apparatus for generating biocidal substances, e.g. vaporisers, UV lamps
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
    • A61L2202/10—Apparatus features
    • A61L2202/14—Means for controlling sterilisation processes, data processing, presentation and storage means, e.g. sensors, controllers, programs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
    • A61L2202/20—Targets to be treated
    • A61L2202/25—Rooms in buildings, passenger compartments
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2209/00—Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/10—Apparatus features
    • A61L2209/11—Apparatus for controlling air treatment
    • A61L2209/111—Sensor means, e.g. motion, brightness, scent, contaminant sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0635—Radiation therapy using light characterised by the body area to be irradiated
    • A61N2005/0643—Applicators, probes irradiating specific body areas in close proximity
    • A61N2005/0645—Applicators worn by the patient
    • A61N2005/0647—Applicators worn by the patient the applicator adapted to be worn on the head
    • A61N2005/0648—Applicators worn by the patient the applicator adapted to be worn on the head the light being directed to the eyes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/065—Light sources therefor
    • A61N2005/0651—Diodes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/065—Light sources therefor
    • A61N2005/0651—Diodes
    • A61N2005/0652—Arrays of diodes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
    • A61N2005/0659—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used infrared
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
    • A61N2005/0661—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used ultraviolet
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
    • A61N2005/0662—Visible light
    • A61N2005/0663—Coloured light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2131/00—Use or application of lighting devices or systems not provided for in codes F21W2102/00-F21W2121/00
    • F21W2131/20—Lighting for medical use
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
    • F21Y2113/13—Combination of light sources of different colours comprising an assembly of point-like light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

일 실시예에 따른 조명 장치는, RTC를 포함하는 컨트롤러; LED 드라이버; 및 LED 조명 기구를 포함하고, 상기 LED 조명 기구는, 약 300 내지 470nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 제1 발광 다이오드와 파장변환기를 포함하여 조명용 광을 방출하는 제1 발광 유닛; 및 약 286nm 내지 약 304nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 비타민 D 생성에 적합한 광을 방출하는 제2 발광 유닛, 약 605 내지 935nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 세포 활성 물질을 생성하기에 적합한 광을 방출하는 제3 발광 유닛, 및 약 400nm 내지 약 430nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 병원성 미생물을 살균하기에 적합한 광을 방출하는 제4 발광 유닛 중 적어도 하나의 발광 유닛을 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 LED 드라이버를 제어하여 상기 LED 조명 기구 내에 포함된 제2 발광 유닛, 제3 발광 유닛 또는 제4 발광 유닛에서 방출되는 광의 복사 조도를 시간에 따라 변화시킨다.

Description

LED 조명 장치 및 그것을 갖는 조명 시스템
본 개시는 조명 장치 및 조명 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 발광 다이오드를 광원으로 이용하는 조명 장치 및 조명 시스템에 관한 것이다.
발광 다이오드는 무기 광원으로서, 디스플레이 장치, 차량용 램프, 일반 조명과 같은 여러 분야에 다양하게 이용되고 있다. 특히, 발광 다이오드는 수명이 길고, 소비 전력이 낮아 기존 조명 광원을 빠르게 대체하고 있다.
태양광은 자외선, 가시광 및 적외선 영역에 걸쳐 넓은 파장 스펙트럼을 나타낸다. 인체는 태양광에 적응하여 생존해 왔으며, 이에 따라, 태양광의 넓은 파장 범위에 걸쳐 넓은 파장 범위의 광을 이용한다.
이에 반해, 일반적인 조명은 태양광과 달리 주로 가시광 영역에 한정되며, 가시광 이외의 파장 범위의 광을 제공하지 못한다. 그 결과, 조명 광원 하에서 생활하는 일반인은 가사광 이외의 인체에 유익한 파장의 광을 흡수하지 못한다. 예를 들어, 태양광은 인체에서 비타민 D 합성에 필요한 자외선을 방출하는 것이 잘 알려져 있다. 그러나 조명 광원은 비타민 D 합성에 필요한 자외선을 방출하지 못하며, 따라서, 조명 광원 하에서 오래 업무를 수행하는 사람들은 비타민 D가 부족하게 될 수 있다.
한편, 최근에는 스마트 조명 기술이 개발되고 있다. 예를 들어, 사용자가 리모트 컨트롤러, 모바일 앱, 개인용 컴퓨터(PC) 또는 서버를 이용하여 조명 장치의 외부로부터 제어 신호를 입력함으로써 조명 기구의 색온도 및 밝기를 다양한 모드로 조절 할 수 있다. 그러나 이러한 스마트 조명 기술은 리모트 컨트롤러, 모바일 앱, 개인용 컴퓨터(PC) 또는 서버와 같은 소프트 웨어를 필요로 한다. 따라서, 소프트 웨어의 전원이 오프되는 것과 같은 다양한 이유에 의해 소프트 웨어와 조명 장치의 연결이 차단된 경우, 조명 기구의 다양한 모드를 변화시킬 수 없는 문제점이 있다.
본 개시의 실시예들은 일반 조명 기능과 함께 적어도 하나의 추가적인 기능을 보유함과 아울러, 적어도 상기 추가적인 기능을 시간에 따라 변화시킬 수 있는 조명 장치 및 그것을 갖는 조명 시스템을 제공한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 조명 장치는, RTC(real time clock)를 포함하는 컨트롤러; LED 드라이버; 및 LED 조명 기구를 포함하고, 상기 LED 조명 기구는, 약 300 내지 470nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 제1 발광 다이오드와 파장변환기를 포함하여 조명용 광을 방출하는 제1 발광 유닛; 및 약 286nm 내지 약 304nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 비타민 D 생성에 적합한 광을 방출하는 제2 발광 유닛, 약 605 내지 935nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 세포 활성 물질을 생성하기에 적합한 광을 방출하는 제3 발광 유닛, 및 약 400nm 내지 약 430nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 병원성 미생물을 살균하기에 적합한 광을 방출하는 제4 발광 유닛 중 적어도 하나의 발광 유닛을 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 LED 드라이버를 제어하여 상기 LED 조명 기구 내에 포함된 제2 발광 유닛, 제3 발광 유닛 또는 제4 발광 유닛에서 방출되는 광의 복사 조도를 시간에 따라 변화시킨다.
또한, 본 개시의 또 다른 실시예들은 상기 조명 장치를 포함하는 조명 시스템을 제공한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 조명 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 조명 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
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 청색광의 파장에 따른 위험도를 나타내는 그래프이다.
도 6은 일반적인 청색 발광 다이오드를 사용한 백색광원의 스펙트럼을 나타낸다.
도 7은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 백색광원의 스펙트럼을 나타낸다.
도 8은 파장에 따른 인체의 비타민 D 생성 효율을 나타내기 위한 그래프이다.
도 9는 파장에 따른 세포 기능 활성 효율을 나타내기 위한 그래프이다.
도 10은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 11은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 개시의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 개시는 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 개시의 일 실시예에 따른 조명 장치는, RTC를 포함하는 컨트롤러; LED 드라이버; 및 LED 조명 기구를 포함하고, 상기 LED 조명 기구는, 약 300 내지 470nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 제1 발광 다이오드와 파장변환기를 포함하여 조명용 광을 방출하는 제1 발광 유닛; 및 약 286nm 내지 약 304nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 비타민 D 생성에 적합한 광을 방출하는 제2 발광 유닛, 약 605 내지 935nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 세포 활성 물질을 생성하기에 적합한 광을 방출하는 제3 발광 유닛, 및 약 400nm 내지 약 430nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 병원성 미생물을 살균하기에 적합한 광을 방출하는 제4 발광 유닛 중 적어도 하나의 발광 유닛을 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 LED 드라이버를 제어하여 상기 LED 조명 기구 내에 포함된 제2 발광 유닛, 제3 발광 유닛 또는 제4 발광 유닛에서 방출되는 광의 복사 조도를 시간에 따라 변화시킨다.
제1 발광 유닛에 의해 조명용 광을 방출함과 아울러, 비타민 D 생성에 필요한 자외선, 세포 활성 물질을 생성하기에 적합한 광, 또는 병원성 미생물을 살균하기에 적합한 광을 방출할 수 있어, 태양광과 유사하게 인체에 유익한 광을 제공하는 조명 장치를 제공할 수 있다. 더욱이, 본 실시예에 따른 조명 장치는 발광 다이오드를 이용하여 광을 방출하므로, 태양광에 부족한 자외선 영역에서도 광을 방출할 수 있어, 태양광에 비해 비타민 D 생성에 더 적합한 광을 방출할 수도 있다.
나아가, 본 실시예에 따르면, RTC를 포함하는 컨트롤러를 조명 장치 내에 배치함으로써 소프트 웨어와 같은 외부 입력 장치를 통한 입력 신호 없이도 조명 장치가 설정된 시나리오에 따라 자동적으로 조명 기기를 제어할 수 있다. 따라서, 계절별 시간에 따라 비타민 D 생성에 적합한 자외선이나 세포 활성 물질을 생성하기에 적합한 광 또는 병원성 미생물을 살균하기에 적합한 광의 복사 조도를 자동적으로 시간에 따라 변화시킬 수 있다.
본 명세서에서, 용어 살균(sterilization)은 병원성 미생물의 증식을 감소시키거나 방해하도록 병원성 미생물을 죽이거나 손상시키는 것을 의미한다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 LED 드라이버를 구동하여 태양광의 색온도 변화에 상응하도록 상기 LED 조명 기구의 색온도를 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 일주기 동안 색온도가 변화하는 태양광과 유사하게 색온도가 변하는 조명 장치를 제공할 수 있다.
한편, 상기 조명 장치는 상기 제2 발광 유닛, 제3 발광 유닛 또는 제4 발광 유닛의 계절별 시간에 따른 광도 세기의 변화 시나리오를 저장한 메모리를 더 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 메모리에 저장된 시나리오에 따라 상기 제2 발광 유닛, 제3 발광 유닛 또는 제4 발광 유닛의 복사 조도를 변화시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 발광 유닛은 상기 제1 발광 다이오드와 상기 파장변환기에 의해 백색광을 구현할 수 있다.
나아가, 상기 제1 발광 다이오드는 약 400nm 내지 약 430nm 범위 내의 피크 파장을 가질 수 있다. 또한, 상기 파장변환기는 청색 형광체를 포함하고, 상기 백색광은 상기 제1 발광 다이오드에 의한 피크와 상기 청색 형광체에 의한 피크를 가지며, 상기 제1 발광 다이오드에 의한 피크와 상기 청색 형광체에 의한 피크는 서로 다른 파장에 위치할 수 있다.
나아가, 상기 파장변환기는 녹색 형광체 및 적색 형광체를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 조명 장치는, 복수의 제1 발광 유닛들을 포함할 수 있으며, 상기 제1 발광 유닛들은 서로 동일하거나 다른 색온도의 백색광을 구현할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 조명 장치는 복수의 제1 발광 유닛들을 포함하되, 상기 제1 발광 유닛들의 조합에 의해 백색광이 구현될 수 있다.
한편, 상기 제2 발광 유닛은 약 291nm 내지 약 301nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 자외선을 방출할 수 있다. 이 범위의 자외선은 인체에서 비타민 D를 효율적으로 합성한다.
상기 제2 발광 유닛은 상기 파장변환기로부터 이격될 수 있다. 제2 발광 유닛에서 방출된 광이 파장변환기로 진입하는 것을 방지함으로써 제2 발광 유닛에서 방출된 광이 파장변환되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 제2 발광 유닛에서 방출된 광의 파장변환에 따른 광 손실을 방지할 수 있다. 나아가, 제2 발광 유닛에서 방출된 광이 파장변환기에 입사되어 파장변환된 광이 방출되는 것을 방지함으로써 조명 장치의 색온도를 쉽게 조절할 수 있다.
한편, 상기 세포 활성 물질은 미토콘드리아 내의 cytochrome c oxidase 활성에 의해 생성된 일산화질소(nitric oxide; NO)일 수 있다. NO는 통증 완화 및 혈액 순환 개선 등에 영향을 주어 인체의 건강을 증진시킨다. 나아가, 상기 세포 활성 물질을 생성하기에 적합한 광은 세포 내 미토콘드리아에 흡수되어 미토콘드리아가 더 많은 ATP를 생성하도록 하며 대사를 증진시킨다.
일 실시예에 있어서, 상기 파장변환기는 약 685~705nm, 790~840nm, 또는 875~935nm 범위 내의 피크 파장의 광으로 파장을 변환하는 파장변환물질을 포함할 수 있으며, 상기 LED 조명 기기는, 상기 제2 발광 유닛 또는 제4 발광 유닛을 포함할 수 있다. 상기 파장변환기가 위 범위 내의 피크 파장의 광을 방출할 경우, 상기 제1 발광 유닛은 세포 활성 물질을 생성하기에 적합한 광을 방출할 수 있으며, 따라서, 제3 발광 유닛은 생략될 수 있다.
한편, 상기 제3 발광 유닛은 약 685~705nm, 약 790~840nm, 또는 약 875~935nm 범위 내의 피크 파장의 광을 방출할 수 있다.
이 파장 범위에서 cytochrome c oxidase의 에너지 흡수율이 상대적으로 더 높다. 특히, cytochrome c oxidase는 790~840nm 범위 내에서 가장 높은 흡수율을 나타내며, 875~935nm 범위 내에서 그 다음으로 높은 흡수율을 나타낸다.
한편, 일 실시예에 있어서, 상기 제4 발광 유닛에서 방출되는 광의 피크 파장은 제1 발광 다이오드에서 방출되는 광의 피크 파장과 같을 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 제4 발광 유닛에서 방출되는 광의 피크 파장은 제1 발광 다이오드에서 방출되는 광의 피크 파장과 다를 수 있다. 특히, 상기 제4 발광 유닛에서 방출되는 광의 피크 파장은 약 405nm일 수 있다.
한편, 상기 조명 장치는 상기 제1 발광 유닛과, 상기 제2 내지 제3 발광 유닛들 중 적어도 하나의 발광 유닛들이 실장된 회로 기판을 더 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따른 조명 시스템은, 조명 장치; 및 상기 조명 장치에 신호를 입력하기 위한 소프트웨어를 포함하고, 상기 조명 장치는, RTC를 포함하는 컨트롤러; LED 드라이버; 및 LED 조명 기구를 포함하고, 상기 LED 조명 기구는, 약 300 내지 470nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 제1 발광 다이오드와 파장변환기를 포함하여 조명용 광을 방출하는 제1 발광 유닛; 및 약 286nm 내지 약 304nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 비타민 D 생성에 적합한 광을 방출하는 제2 발광 유닛, 약 605 내지 935nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 세포 활성 물질을 생성하기에 적합한 광을 방출하는 제3 발광 유닛, 및 약 400nm 내지 약 430nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 병원성 미생물을 살균하기에 적합한 광을 방출하는 제4 발광 유닛 중 적어도 하나의 발광 유닛을 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 LED 드라이버를 제어하여 상기 LED 조명 기구 내에 포함된 제2 발광 유닛, 제3 발광 유닛 또는 제4 발광 유닛에서 방출되는 광의 복사 조도를 시간에 따라 변화시킨다.
상기 소프트웨어는, 리모트 컨트롤러, 모바일 앱, PC 또는 서버를 포함할 수 있다. 상기 소프트웨어를 이용하여 다양한 모드에서 조명 장치를 구동할 수 있다.
또한, 상기 소프트웨어는 상기 컨트롤러와 무선 통신할 수 있으며, 이를 위해 조명 장치 내에 통신 모듈이 내장될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 개시의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 조명 시스템(1000)을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 시스템(1000)은 조명 장치(1100)와 조명 장치를 동작시키기 위한 소프트웨어(1200)를 포함할 수 있다.
조명 장치(1100)는 컨트롤러(1110), LED 드라이버(1130), LED 조명 기구(luminaire, 1150) 및 메모리(1170)를 포함한다. 한편, 소프트웨어(1200)는 리모트 컨트롤러(1210), 모바일 앱(1230), 또는 개인용 컴퓨터나 서버(1250) 등을 포함할 수 있다. 소프트 웨어(1200)와 조명 장치(1100)는 유선 또는 무선 통신 모듈을 통해 서로 통신할 수 있다.
LED 조명 기구(1150)는 복수의 발광 유닛들을 갖는 발광 장치를 포함한다. LED 조명 기구(1150)는 일반적인 LED 등기구를 포함할 수 있으며, 나아가, 다양한 색온도의 광을 구현할 수 있다. 한편, LED 조명 기구(1150)는 일반적인 조명 기능 이외에 추가적인 기능을 갖는다. 추가적인 기능은 예를 들어 비타민 D 합성을 위한 자외선을 방출하거나, 살균 기능을 갖는 광을 방출하거나 또는 세포 활성을 위한 적색광이나 적외선을 방출하는 것과 관련된다. 이를 위해, 상기 발광 장치는 비타민 D 합성에 적합한 자외선을 방출하는 발광 유닛이나, 보라색 계열의 가시광을 방출하는 발광 유닛, 또는 적외선을 방출하는 발광 유닛을 포함할 수 있다. 발광 장치의 구체적은 구성에 대해서는 도 3을 참조하여 뒤에서 다시 상세하게 설명된다.
소프트웨어(1200)는 조명 장치(1100)를 동작시키기 위한 신호를 송신하며, 컨트롤러(1110)는 소프트웨어(1200)로부터 전송된 신호를 수신하여 LED 드라이버(1130)를 구동한다. 이에 따라, LED 드라이버(1130)는 LED 조명 기구(1150) 내의 발광 유닛들을 동작시켜 조명을 위한 광을 조사하도록 함과 아울러, 추가적인 기능을 발휘하도록 발광 유닛들을 동작시킨다. LED 드라이버(1130)는 펄스폭 변조 방식 등을 이용하여 디밍 방식으로 발광 유닛들을 구동할 수 있다.
또한, 소프트웨어(1200)는 신호를 송신하여 LED 조명 기구(1150)의 모드를 변경할 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어(1200)는 LED 조명 기구(1150)가 태양광의 변화에 따라 색온도를 변화시키거나 추가적인 기능을 발휘하는 모드를 설정할 수도 있고, 또는 시간에 따라 색온도의 변화 및 추가적인 기능의 변화에 대해 사용자가 지정한 모드를 설정할 수도 있다.
예를 들어, 리모트 컨트롤러(1210)는 입력 신호를 송신하고, 무선 통신 모듈을 통해 신호를 수신한 컨트롤러(1110)는 리모트 컨트롤러(1210)의 입력 신호에 따라 설정된 모드에 따라 LED 드라이버(1130)를 구동할 수 있다. 신호는 모바일 앱(1230)을 통해서 전달될 수도 있으며, PC나 서버(1250)를 통해서 전달될 수도 있다.
본 실시예에 따르면, 사용자가 조명 장치(1100)의 외부로부터 리모트 컨트롤러(1210), 모바일 앱(1230) 또는 서버(1250) 등을 이용하여 제어 신호를 입력함으로써 조명 기구(1150)의 색온도 및 밝기를 조절하거나 조명 기구의 추가적인 기능을 조절하는 모드를 설정하도록 할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 소프트웨어(1200)를 통해 LED 조명 기구(1150)의 모드를 변화시키는 것에 대해 설명하지만, 컨트롤러(1110)에 유선으로 연결된 스위치를 조절함으로써 사용자가 직접 LED 조명 기구(1150)의 다양한 모드를 변경할 수도 있으며, 또는, 센서를 LED 조명 기구(1150)에 설치하여 센서를 통해 LED 조명 기구(1150)의 모드를 변경하도록 할 수도 있다.
한편, 컨트롤러(1110)는 RTC(real time clock)를 포함한다. RTC는 집적회로의 형태로 컨트롤러(1110)에 포함될 수 있다. 컨트롤러(1110)에 RTC가 포함되기 때문에, 제어 모듈(1110)은 설정된 모드에 따라 외부로부터의 신호를 수신하지 않고도 조명 기구(2150)를 스케줄에 따라 제어할 수 있다.
예를 들어, 계절별 시간에 따른 태양광의 색온도 및 밝기, 자외선의 세기, 적외선의 세기 등이 메모리(1170)에 저장될 수 있으며, 컨트롤러(1110)는 RTC를 이용하여 계절별 시간에 따른 태양광에 유사한 광을 방출하도록 조명 기구(1150) 내의 발광 장치를 제어할 수 있다. 이에 따라, 조명 기구(1150)는 낮 시간 동안 태양광의 스펙트럼 변화에 따라 발광 장치에서 방출되는 광의 스펙트럼을 변화시키면서 실내 공간을 조명할 수 있다.
메모리(1170)는 또한 미리 지정한 시간에 따른 태양광의 색온도 및 밝기, 자외선의 세기, 적외선의 세기 등의 시나리오를 저장할 수 있으며, 컨트롤러(110)는 메모리(1170)에 저장된 시나리오에 따라 RTC를 이용하여 조명 기구(1150) 내의 발광 장치를 제어할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 조명 장치(1300)를 설명하기 위한 개략적인 사시도이고, 도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 발광 장치(100)를 설명하기 위한 개략적인 평면도이며, 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 발광 유닛(121)을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
우선, 도 2를 참조하면, 조명 장치(1300)는 조명 기구(1150)를 가지고 있다. 조명 기구(1150)는 조명 장치(1300)의 외형을 정의한다. 조명 기구(1150)는 면 조명 기구일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 튜브형 또는 램프형 조명 기구일 수도 있다. 조명 장치(1300)는 일반 가정용으로 사용될 수도 있으며, 사무용으로 사용될 수도 있다. 도 1을 참조하여 설명된 컨트롤러(1100), LED 드라이버(1130) 및 메모리(1170)는 조명 기구(1150)의 내부에 실장될 수 있다.
조명 기구(1150)는 도 3에 도시한 바와 같은 발광 장치(100)를 포함한다. 발광 장치(100)는 회로 기판(111) 상에 실장된 발광 유닛들(121, 123, 125, 127)을 포함할 수 있다. 각 발광 유닛들(121, 123, 125, 127)은 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 각 발광 유닛들의 구성에 대해서는 뒤에서 상세하게 설명된다.
회로 기판(111)은 제1 내지 제4 발광 유닛들(121, 123, 125, 127)에 전원을 공급하기 위한 회로 패턴을 가질 수 있다. 회로 기판(111)은 인쇄회로보드일 수 있으며, 예컨대 메탈-PCB일 수 있다. 제1 내지 제4 발광 유닛들(121, 123, 125, 127)이 탑재된 회로 기판(111)이 발광 모듈로서 조명 장치 내에 배치될 수 있다.
제1 발광 유닛(121)은 백색광을 구현하기 위한 광원으로서 적어도 하나가 회로 기판(111) 상에 실장된다. 제1 발광 유닛(121)은 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 발광 다이오드(21)와 파장변환기(31)를 포함할 수 있다. 제1 발광 다이오드(21)는 예를 들어 Ⅲ족 질화물 반도체, 예컨대 AlGaInN계열의 반도체를 이용하여 형성된 무기 발광 다이오드로, 공지된 발광 다이오드 칩을 사용할 수 있으며, 플립칩형, 수직형 또는 수평형 등 그 구조도 특별히 한정되지 않는다.
복수의 제1 발광 다이오드들(21)이 서로 다양한 방식으로 전기적으로 연결될 수 있으며, 예컨대 직렬, 병렬 또는 직병렬 연결될 수 있다. 복수의 제1 발광 다이오드(21)는 조명 장치에 따라 다양하게 배열될 수 있다. 예를 들어, 면 조명 장치를 위해 복수의 제1 발광 다이오드(21)가 2차원으로 배열될 수 있으며, 튜브형 조명 장치를 위해, 제1 발광 다이오드들(21)이 일렬로 배열될 수도 있다.
제1 발광 다이오드(21)는 자외선 또는 가시광을 방출할 수 있으며, 예를 들어, 약 300 내지 약 470nm 범위 내의 피크 파장을 가질 수 있다. 특히, 제1 발광 다이오드(21)는 약 400nm 내지 약 430nm 범위 내의 피크 파장을 가질 수 있다. 제1 발광 다이오드(21)가 자외선을 방출하는 경우, 대부분의 자외선은 파장변환기(31)에 의해 파장변환되며, 이에 따라 제1 발광 다이오드(21)로부터 자외선이 외부로 방출되는 것이 방지될 수 있다. 나아가, 400 내지 430nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 제1 발광 다이오드를 사용할 경우, 자외선에 의한 안전 문제를 사전에 제거할 수 있다. 더욱이, 약 400 내지 약 430nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 제1 발광 다이오드를 사용할 경우, 자외선에 비해 파장변환에 따른 에너지 손실을 줄일 수 있으며, 청색광에 의한 안구질환이나 피부질환 유발을 방지할 수 있다. 이에 대해서는 도 5를 참조하여 뒤에서 다시 설명한다.
파장변환기(31)는 제1 발광 다이오드(21)에서 방출된 광의 파장을 변환시킨다. 파장변환기(31)는 예를 들어 형광체 또는 양자점을 함유하는 수지층일 수 있다. 파장변환기들(31)이 각각 제1 발광 다이오드들(21)을 덮을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 파장 변환기(31)가 복수의 제1 발광 다이오드들(21)을 모두 덮을 수도 있다.
파장 변환기(31)는 제1 발광 다이오드(23)의 광과 함께 백색광을 구현하기 위한 파장변환물질을 포함한다. 일 실시예에서, 파장변환기(31)는 청색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 파장변환기(31)는 청색 형광체 및 오렌지색 형광체를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 발광 다이오드(21)가 청색 발광 다이오드인 경우, 파장변환기(31)는 청색 형광체 없이 녹색 형광체 및 적색 형광체를 포함하거나 또는 오렌지색 형광체를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 파장변환기는 형광체 대신 또는 형광체에 더하여 양자점을 포함할 수도 있다.
한편, 청색 형광체의 예로는 BAM계, Halo-Phosphate계 또는 알루미네이트계의 형광체를 들 수 있으며, 예를 들어, BaMgAl10O17:Mn2+, BaMgAl12O19:Mn2+ 또는 (Sr,Ca,Ba)PO4Cl:Eu2+ 를 포함할 수 있다. 청색 형광체는 예를 들어 440 내지 500nm 범위 내에 피크 파장을 가질 수 있다.
녹색 형광체의 예로는 LuAG(Lu3(Al,Gd)5O12:Ce3+), YAG(Y3(Al,Gd)5O12:Ce3+), Ga-LuAG((Lu,Ga)3(Al,Gd)5O12:Ce3+), Ga-YAG ((Ga,Y)3(Al,Gd)5O12:Ce3+), LuYAG ((Lu,Y)3(Al,Gd)5O12:Ce3+), Ortho-Silicate ((Sr,Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu2+), Oxynitride ((Ba,Sr,Ca)Si2O2N2:Eu2+), β-SiAlON:Eu2+, Ca-α-SiAlON:Eu2+, 또는 Thio Gallate (SrGa2S4:Eu2+) 를 들 수 있다. 녹색 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(CaAlSiN3:Eu2+), (Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu2+, (Ca,Sr)S2:Eu2+, 또는 (Sr,Ca)2SiS4:Eu2+ 등을 들 수 있다. 적색 형광체는 600 내지 700nm 범위 내에 피크 파장을 가질 수 있다.
제1 발광 다이오드(21)와 파장변환기(31)의 조합에 의해 다양한 색온도의 백색광이 구현될 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 청색광은 안구질환이나 피부 질환을 유발하는 것으로 알려져 있다. 도 5는 청색광의 파장에 따른 위험도를 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 특히, 430nm 내지 440nm 사이에 가장 강한 위험도를 나타낸다. 420 내지 455nm의 파장범위는 위험도가 가장 높은 값을 기준으로 90% 이상의 위험도를 나타내며, 413 내지 465nm는 70% 이상의 위험도를 411 내지 476nm는 50% 이상의 위험도를 나타낸다. 한편, 자외선은 인체에 해를 끼치며 특히, 270 내지 280nm 사이에 가장 강한 위험도를 나타낸다.
도 6는 일반적인 청색 발광 다이오드(21)를 사용한 백색광원의 스펙트럼을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 일반적으로 백색 광원은 청색 발광 다이오드와 함께 황색 형광체, 또는 녹색 형광체와 적색 형광체를 사용하여 백색광을 구현할 수 있다. 색온도에 따라 형광체의 종류, 형광체의 양이 조절되며, 색온도가 높을 수록 청색광의 강도가 증가한다.
백색광원에 사용되는 청색 발광 다이오드는 대체로 약 430nm 내지 약 470nm 범위 내에 피크 파장을 갖는다. 이 범위 내의 청색광은 도 5에 도시한 바와 같이 위험도가 상대적으로 높다. 따라서, 백색 광원의 색온도가 증가할수록 청색광의 강도도 증가하여, 안구질환이나 피부질환을 유발할 위험성이 증가한다.
한편, 도 7은 본 개시의 몇몇 실시예들에 따른 백색광원의 스펙트럼을 나타낸다. 특히, 도 7은 보라색 발광 다이오드(21)와 파장변환기(31)의 조합에 의해 구현된 다양한 색온도의 백색광의 스펙트럼의 예들을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 각 색온도의 백색광은 약 400nm 내지 약 430nm 범위 내에 피크 파장을 갖는 보라색 발광 다이오드(21)에서 방출된 광과 형광체들에서 방출된 광의 조합에 의해 구현된다.
여기서 파장변환기(31)는 청색 형광체를 포함하며, 나아가, 녹색 형광체 및 적색 형광체를 포함한다. 이들 형광체들은 보라색 발광 다이오드(21)에서 방출된 광을 흡수하여 청색광, 녹색광 및 적색광을 방출한다.
도 7에 도시된 다양한 색온도의 백색광은 보라색 발광 다이오드(21)에 의한 피크와 청색 형광체에 의한 피크를 가진다. 이들 피크들은 특히 색온도가 높을수록 뚜렷하게 나타난다. 보라색 발광 다이오드(21)에 의한 피크와 청색 형광체에 의한 피크는 서로 다른 파장에 위치한다. 특히, 청색 형광체는 보라색 발광 다이오드(21)에서 방출된 광의 파장을 장파장으로 변환하므로, 청색 형광체에 의한 피크는 보라색 발광 다이오드(21)에 의한 피크보다 장파장에 위치한다.
또한, 모든 색온도에서 발광 다이오드(21)에서 방출된 광의 복사 조도가 청색 형광체에서 방출된 광의 복사 조도보다 작을 수 있다. 색온도가 증가할수록 발광 다이오드(21)에서 방출된 광의 복사 조도도 증가하지만, 청색 형광체에서 방출된 청색광의 복사 조도가 더 크게 증가한다. 또한, 발광 다이오드(21)에서 방출된 광의 복사 조도는 녹색 형광체에서 방출된 광의 복사 조도보다 작고 적색 형광체에서 방출된 광의 복사 조도보다 작을 수 있다.
이에 따라, 제1 발광 다이오드(21)에서 방출된 광에 의해 안구 질환이나 피부질환이 유발되는 것을 더욱 방지할 수 있다. 그러나 앞에서 설명한 바와 같이 약 400nm 내지 약 430nm 범위 내의 파장은 인체에 대한 위험도가 상대적으로 낮기 때문에, 복사 조도를 더 증가시킬 수도 있다.
나아가, 약 400nm 내지 약 430nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 발광 다이오드(21)에서 방출된 광은 살균 기능을 가질 수 있다. 이를 위해, 상기 발광 다이오드(21)는 특히 약 400nm 내지 약 410nm의 피크 파장, 더 나아가, 약 405nm의 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 약 400nm 내지 약 430nm 범위 내의 단파장 가시광선은 안구질환이나 피부질환에 대한 위험도가 상대적으로 낮으며, 병원성 미생물에 대한 살균 능력이 크므로, 조명 장치에 적합하게 사용되어 살균 기능을 수행할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 제2 발광 유닛(123)은 UVB의 자외선을 방출하는 자외선 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 이 자외선 발광 다이오드는 구체적으로 약 286nm 내지 약 304nm 범위 내, 더 구체적으로는 약 291nm 내지 약 301nm 범위 내에 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 이 범위 내의 자외선이 인체에 조사되었을 때, 비타민D가 효율적으로 합성될 수 있다. 상기 자외선 발광 다이오드는 예를 들어 Ⅲ족 질화물 반도체를 이용하여 형성된 무기 발광 다이오드로, 공지된 발광 다이오드 칩을 사용할 수 있으며, 플립칩형, 수직형 또는 수평형 등 그 구조도 특별히 한정되지 않는다.
제2 발광 유닛(123)의 자외선 발광 다이오드는 제1 발광 유닛(121)과 달리 자외선 발광 다이오드에서 방출된 광의 파장을 변환하기 위한 파장 변환기를 포함할 필요가 없다. 또한, 제2 발광 유닛(123)은 제1 발광 유닛(121)의 파장변환기(31)로부터 이격될 수 있으며, 이에 따라, 자외선 발광 다이오드에서 방출된 광이 파장변환기(31)에 흡수되는 것을 방지할 수 있어, 제2 발광 유닛(123)에서 방출되는 광의 복사 조도가 향상될 수 있다. 나아가, 제2 발광 유닛(123)을 파장변환기(31)로부터 이격시킴으로써 자외선 발광 다이오드에서 방출된 광이 파장변환되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서, 스토크 쉬프트에 의한 에너지 손실을 방지할 수 있다. 그러나 본 개시가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 발광 유닛(123)이 파장변환기를 포함할 수도 있으며, 제1 발광 유닛(121)의 파장변환기(31) 내에 배치될 수도 있다.
한편, 제2 발광 유닛(123)에서 외부로 방출되는 자외선은 비타민D 합성에 사용된다. 피부 세포 내 7-dehydrocholesterol이 UVB를 통해 반응하여 Cholecalciferol(비타민 D3)이 합성되는 것으로 알려져 있다. 도 8은 파장에 따른 인체의 비타민 D 생성 효율을 나타내기 위한 그래프로 CIE 174:2006에 공개된 것이다.
도 8을 참조하면, 298nm의 자외선이 비타민 D 생성에 가장 효율적이며, 약 291 내지 301nm 범위 내에서 최고 효율에 대해 약 90% 이상의 효율을 나타낸다. 또한, 약 286 내지 약 304nm 범위에서 최고 효율에 대해 약 70% 이상의 효율을 나타내며, 약 281 내지 약 306nm 범위에서 최고 효율에 대해 약 50% 이상의 효율을 나타낸다. 발광 다이오드(23)의 피크 파장이 298nm일 때, 비타민 D 생성에 가장 효율적이며, 약 286 내지 약 304nm 범위 내일 때, 비타민 D 생성에 70% 이상의 상대적으로 양호한 효율을 나타낼 것이다.
비타민 D는 칼슘 대사에 관여하며, 비타민 D의 결핍은 뼈의 성장에 커다란 장애를 초래한다. 비타민 D의 적정 레벨을 유지하기 위해 일반적으로 제시되는 비타민 D의 일일 권장량은 국가에 따라 차이가 있으며, 대체로 400~800IU 범위 내이며, 상향 조정되는 추세이다. 일 예로, 국제 조명 위원회(CIE)에서는 1000 IU의 비타민 D를 생성하기 위해 필요한 UVB 노출량을 제시하고 있으며, 이는 한여름 정오의 태양광 기준으로 제2 스킨 타입의 전체 바디에 대해 약 21 내지 약 34 J/m2이다. 한편, ACGIH(American Conference of Govermental Industrial Hygienists)에서 제공되는 UVB에 대한 인체 노출 안전 범위에 대한 기준치는 290nm의 경우 47 J/m2이며, 297nm의 경우 약 65 J/m2이고, 300nm의 경우 100 J/m2이다.
따라서, 조명장치에서 조사되는 UVB의 조사량은 안전범위를 초과하지 않는 범위에서 비타민 D 합성에 사용될 수 있도록 조절될 필요가 있다. 특히, UVB의 자외선 영역에서도 파장이 길 수록 일일 허용 기준치가 증가하므로 제2 발광 다이오드(23)의 피크 파장은 298nm 또는 그보다 장파장, 예컨대 298 내지 301nm 범위 내인 것이 더 많은 자외선을 조사할 수 있어 비타민 D 합성 기능을 갖는 조명 장치에 더욱 적합하다.
제2 발광 유닛(123)은 제1 발광 유닛(121)과 독립적으로 구동될 수 있으며, 따라서, 제1 발광 유닛(121)가 동작하고 있는 동안, 필요에 따라 턴온되거나 턴오프될 수 있다. 특히, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, RTC를 포함하는 컨트롤러(1110)에 의해 제1 발광 유닛(121)에서 방출되는 자외선의 강도가 시간에 따라 자동으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 제2 발광 유닛(123)은 태양광의 하루 동안의 자외선 조사 강도 변화에 대응하여 자외선을 조사할 수 있으며, 또는, 사용자가 미리 설정한 값에 따라 외부 입력 없이 자동으로 자외선 조사 강도를 변화시킬 수 있다.
제3 발광 유닛(125)은 세포 활성에 적합한 적색광 또는 적외선을 방출한다. 제3 발광 유닛(125)은 제1 발광 유닛(121)의 파장변환기(31)로부터 이격되어 회로기판(111) 상에 실장될 수 있다. 제3 발광 유닛(125)에서 방출된 광은 실질적으로 파장변환기(31)로 진입하지 않고 외부로 방출될 수 있다. 이에 따라, 제3 발광 유닛(125)에서 방출되는 광이 파장변환기(31)에 의해 흡수되어 손실되는 것을 방지할 수 있다.
제3 발광 유닛(125)은 예컨대 AlGaInP 계열 또는 AlGaInAs 계열의 반도체로 형성된 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 이 경우, 제3 발광 유닛(125)은 발광 다이오드에서 방출된 광의 파장을 변환하기 위한 파장변환기 없이 요구되는 파장의 광을 방출할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제3 발광 유닛(125)은 AlGaInN 계열의 반도체로 형성된 발광 다이오드와, 적색광 또는 적외선으로 파장변환하는 파장변환기를 포함할 수 있다. 예를 들어, AlGaInN 계열의 발광 다이오드는 자외선이나 청색광을 방출할 수 있으며, 파장변환기는 자외선 또는 청색광을 적색광 또는 적외선으로 파장변환할 수 있다. 여기서, 상기 파장변환기는 앞서 설명한 바와 같은 적색 형광체 또는 양자점을 포함할 수 있다. 특히, 양자점은 좁은 반치폭을 갖는 적색광 또는 적외선으로 파장 변환할 수 있어 특정 타겟 파장의 광을 방출하기에 적합하다.
제3 발광 유닛(125)는 제1 발광 유닛(121)에 직렬 또는 병렬 연결될 수 있으며, 또는 제1 발광 유닛(121)으로부터 독립적으로 구동될 수도 있다.
세포 활성에 적합한 광은 예컨대 약 605 내지 935nm 범위 내의 피크 파장을 갖는다. 약 605 내지 약 935nm 범위 내의 적색광 또는 근적외선은 미토콘드리아 내에서 세포 활성 물질을 생성한다. 구체적으로, 미토콘드라아 내의 cytochrome c oxidase는 광 수용체로서 605 내지 935nm 범위 내의 광을 흡수하여 활동력이 증가하며, 이에 따라, NO를 생성한다. NO는 통증 완화 및 혈액순환 개선 등에 영향을 주어 인체의 건강을 증진한다. 또한, cytochrome c oxidase 단백질의 활성은 ATP 생성에 기여하며, 세포 손상 치료에도 영향을 미친다.
특히, 제3 발광 유닛(125)은 약 605~655nm, 약 685~705nm, 약 790~840nm, 또는 약 875~935nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 이 범위에서 cytochrome c oxidase의 에너지 흡수율이 상대적으로 높다. 특히, cytochrome c oxidase의 에너지 흡수율은 도 9에 도시한 바와 같이, 790~840nm 파장 범위 내에서 가장 높고, 약 875~935nm 범위 내에서 그 다음으로 높으며, 약 605~655nm 파장 범위 내에서 그 다음으로 높다.
cytochrome c oxidase의 에너지 흡수율이 상대적으로 높은 파장의 광을 방출하는 발광 다이오드 또는 파장변환기를 채택함으로써 건강 증진 효율을 향상시킬 수 있다.
나아가, 복수의 제3 발광 유닛(125)을 사용할 경우, 위 파장범위 중 특정 파장 범위 내에서 광을 방출하는 발광 다이오드들, 예를 들어 효율이 높은 790~840nm, 또는 875~935nm 범위 내의 광을 방출하는 발광 다이오드들을 복수개 사용할 수도 있고, 각 파장 범위들의 광을 골고루 방출하도록 다양한 발광 다이오드들을 사용할 수도 있다.
또한, 제3 발광 유닛(125)이 605~655nm 범위의 광을 방출할 경우, 제1 발광 유닛들(121)에서 방출되는 백색광의 색온도에 영향을 미칠 수 있다. 이 경우, 조명 장치에서 방출되는 광의 색온도는 제1 발광 유닛(121) 뿐만 아니라 제3 발광 유닛(125)에서 방출되는 광을 포함하여 제어된다. 한편, 조명 장치의 색온도에 영향을 주지 않도록, 시감도가 낮은 범위, 즉, 약 685~705nm, 약 790~840nm, 또는 약 875~935nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 제3 발광 유닛들(125)이 주로 사용될 수 있다.
본 실시예에서, 조명 장치에 세포 활성 기능을 부가하기 위해, 제3 발광 유닛(125)에서 방출되는 광의 복사 조도는 백색광을 구현하는 제1 발광 유닛들(121)에서 방출되는 광의 동일 파장에서의 복사 조도보다 크며, 따라서, 본 실시예에 있어서, 세포 활성 기능은 제3 발광 유닛(123)에 의해 주로 수행된다.
한편, 제3 발광 유닛(125)의 구동 시간과 제1 발광 유닛(121)의 구동 시간은 동일할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 조명 장치의 설치 위치에 따라 제3 발광 유닛(125)의 구동 시간이 조절될 수 있다. 나아가, 제3 발광 유닛(125)에서 방출되는 광의 복사 조도는 도 1을 참조하여 설명한 컨트롤러(1110)에 의해 시간에 따라 자동으로 조절될 수 있다.
한편, 제3 발광 유닛(25)의 사용시간 또는 복사 조도의 크기는 인체에 대한 위해성을 고려하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 조명 장치로부터 방출되는 제3 발광 유닛(125)의 복사 조도는 570W/m2 이하일 수 있으며, 나아가, 100W/m2 이하일 수 있다. 570W/m2은 광생물학적 안전 규격(IEC 62471)에서 적외선 범위의 광에 대한 위험 그룹 1(risk group 1)의 한계값을 나타내며, 100W/m2은 면제(exempt)에 해당한다. 570W/m2 미만의 복사 조도를 갖도록 함으로써 조명 장치에서 상대적으로 긴 시간 동안 인체에 해를 주지 않으면서 세포 활성 물질 생성 작용을 하도록 구동될 수 있다.
본 실시예의 조명 장치는 세포 활성 기능을 포함함으로써 실내 생활 공간뿐만 아니라, 공항이나 병원과 같이 다수의 사람들이 활동하는 공간에서 인체의 건강을 증진하도록 사용될 수 있다.
제4 발광 유닛(127)은 병원성 미생물을 살균하기에 적합한 광을 방출한다. 제4 발광 유닛(127)은 제1 발광 유닛(121)의 파장변환기(31)로부터 이격되어 회로기판(11) 상에 실장될 수 있다. 제4 발광 유닛(127)에서 방출된 광은 실질적으로 파장변환기(31)로 진입하지 않고 외부로 방출될 수 있다. 이에 따라, 제4 발광 유닛(127)에서 방출되는 광의 복사 조도가 향상될 수 있다.
제4 발광 유닛(127)은 제1 발광 유닛(121)에 직렬 또는 병렬 연결될 수 있으며, 또는 제1 발광 유닛(121)으로부터 독립적으로 구동될 수도 있다.
제4 발광 유닛(127)은 예컨대 약 400 내지 약 430nm의 피크 파장, 나아가, 약 400 내지 약 410nm의 피크 파장, 더 나아가, 약 405nm의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 약 405nm의 파장은 세균의 세포 내에 존재하는 물질인 포피린(Porphyrin)에 흡수되어 활성 산소를 생성하고, 생성된 활성 산소가 축적되어 세포벽을 파괴함으로써 살균작용이 일어난다. 이와 같이, 위 범위의 가시 영역의 파장은 안구질환이나 피부질환을 유발하지 않으면서 병원성 미생물을 살균하기에 적합하다.
제4 발광 유닛(127)의 발광 다이오드는 제1 발광 유닛(121)의 발광 다이오드와 동일 파장의 광을 방출할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 발광 유닛(121)의 발광 다이오드와 다른 파장의 광을 방출할 수도 있다. 특히, 제4 발광 유닛(127)은 파장변환기를 포함하지 않는 점에서 제1 발광 유닛(121)과 구별될 수 있다. 제4 발광 유닛(127)를 제1 발광 유닛(121)과 별도로 배치함으로써 살균 기능을 효율적으로 제공할 수 있다. 다만, 제1 발광 유닛(121)이 살균 기능에 적합한 광을 방출하는 경우, 제4 발광 유닛(127)은 생략될 수도 있다.
본 실시예에서, 조명 장치에 살균 기능을 부가하기 위해, 제4 발광 유닛(127)에서 방출되는 광의 복사 조도는 제1 발광 유닛(121)에서 방출되는 광의 동일 파장에서의 복사 조도보다 클 수 있다. 나아가, 제4 발광 유닛(127)에서 방출되는 광의 복사 조도는 피크 파장이 제1 발광 유닛(121)에서 조명 장치 외부로 방출되는 광의 복사 조도보다 클 수 있다. 이에 따라, 본 실시예의 조명 장치는 제1 발광 유닛(121)에 비해 제4 발광 유닛(127)에 의해 살균 기능이 주요하게 수행된다.
한편, 제4 발광 유닛(127)의 구동 시간과 제1 발광 유닛(121)의 구동 시간은 동일할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 조명 장치의 설치 위치에 따라 제4 발광 유닛(127)의 구동 시간이 조절될 수 있다. 특히, 제4 발광 유닛(127)의 사용시간 또는 복사 조도의 크기는 인체에 대한 위해성을 고려하여 조절될 수 있다.
예를 들어, 조명 장치로부터 방출되는 제4 발광 유닛(127)의 복사 조도는 1W/m2 이하일 수 있으며, 나아가, 0.1W/m2 이하일 수 있다. 1W/m2은 광생물학적 안전 규격(IEC 62471)에서 300 내지 700nm 범위 내 청색광에 대한 위험 그룹 1(risk group 1)의 한계값을 나타내며, 0.1W/m2은 면제(exempt)에 해당한다. 1W/m2 미만의 복사 조도를 갖도록 함으로써 조명 장치에서 상대적으로 긴 시간 동안 살균 작용을 하도록 구동될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 실내 생활 공간뿐만 아니라, 공항이나 병원과 같이 다수의 사람들이 활동하는 공간에서 병원성 미생물을 살균할 수 있어 병원성 미생물에 의한 인체 감염을 방지할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 내지 제4 발광 유닛들(121, 123, 125, 127)은 회로 기판(111) 상에 각각 적어도 하나 배치될 수 있다. 특히, 제1 발광 유닛(121)은 조명용 광의 세기를 고려하여 다른 발광 유닛들보다 더 많이 배치될 수 있다.
한편, 본 실시예에서, 제1 내지 제4 발광 유닛들(121, 123, 125, 127)이 모두 회로 기판(111) 상에 배치된 것을 도시 및 설명하고 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시는 조명을 위한 제1 발광 유닛(121)과 함께 적어도 하나의 추가 기능을 수행할 수 있는 발광 유닛을 포함할 수 있으며, 따라서, 제2 내지 제4 발광 유닛들(123, 125, 127) 중 1개 또는 2개의 발광 유닛들은 생략될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 발광 유닛들(121, 123), 제1 및 제3 발광 유닛들(121, 125), 또는 제1 및 제4 발광 유닛들(121, 127)이 회로 기판(111) 상에 배치될 수 있으며, 또는 제1 내지 제3 발광 유닛들(121, 123, 125), 제1, 제2 및 제4 발광 유닛들(121, 123, 127), 또는 제1, 제3 및 제4 발광 유닛들(121, 125, 127)이 회로 기판(111) 상에 배치될 수도 있다.
또한, 본 실시예에서 동종의 발광 유닛들이 같은 열에 배치된 것으로 도시하였으나, 본 개시는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 동종의 발광 유닛들이 서로 멀리 떨어지도록 배치될 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 발광 유닛(121)이 조명용 광원으로 사용되면서 또한 살균 기능에 적합한 광을 방출할 경우, 제4 발광 유닛(127)은 생략될 수도 있다. 또한, 제1 발광 유닛(121)이 조명용 광원으로 사용되면서 세포 활성에 적합한 광을 방출하기 위한 형광체나 양자점을 포함할 경우, 제3 발광 유닛(125)은 생략될 수도 있다. 나아가, 제1 발광 유닛(121)이 조명용 광원으로 사용되면서 비타민 D 합성에 적합한 자외선을 방출할 경우, 제2 발광 유닛(123)은 생략될 수도 있다.
나아가, 본 실시예에 있어서, 제1 발광 유닛들(121)은 각각 백색광을 방출하는 것으로 설명하지만, 본 개시는 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 복수의 제1 발광 유닛들(121)이 조합하여 백색광을 구현할 수도 있다. 예를 들어, 제1 발광 유닛들(121)은 색온도가 높은 발광 유닛들과 색온도가 낮은 발광 유닛들을 포함할 수 있으며, 이들 발광 유닛들에서 방출되는 광을 조절하여 조명 장치의 색온도를 조절할 수 있다. 또한, 제1 발광 유닛들(121) 각각은 백색광을 구현하지 않고, 적어도 두 개의 제1 발광 유닛들(121)의 조합에 의해 백색광을 구현할 수도 있다.
한편, 상기 제1 내지 제4 발광 유닛들(121, 123, 125, 127)의 구동은 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 RTC를 포함하는 컨트롤러를 이용하여 시간에 따라 제어될 수 있으며, 제어에 필요한 정보는 메모리(1170)에 저장될 수 있다. 예를 들어, 메모리(1170)는 계절별 하루 동안의 시간에 따른 태양광의 스펙트럼 분포를 저장할 수 있으며, 컨트롤러(1110)는 메모리(1170)에 저장된 태양광의 계절별 시간에 따른 스펙트럼 분포에 대응하는 광을 구현하도록 제1 내지 제4 발광 유닛들(121, 123, 125, 127)을 구동할 수 있다. 다른 실시예에서, 사용자는 계절별 시간에 따른 스펙트럼 분포를 미리 설정할 수 있으며, 컨트롤러(1110)는 설정된 스펙트럼 분포 변화에 따라 제1 내지 제4 발광 유닛들(121, 123, 125, 127)을 구동할 수 있다.
도 10은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 제1 발광 유닛(121)을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 여기서, 도 10은 패키지 형태의 발광 유닛(121)을 개략적으로 나타낸다.
도 10을 참조하면, 발광 유닛(121)은 발광 다이오드(21) 및 파장변환기(131)를 포함한다. 발광 다이오드(21)는 하우징(20)의 캐비티 내에 실장될 수 있으며, 파장변환기(131)는 캐비티 내에서 발광 다이오드(21)를 덮는다. 한편, 발광 다이오드(21)는 본딩 와이어들을 통해 리드 전극들에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 10의 패키지는 일 예이며, 다양한 종류의 패키지가 사용될 수 있다. 또한, 파장변환기(131)도 다양한 형상으로 발광 다이오드(21)를 덮을 수 있다.
본 실시예에서, 제1 발광 유닛(121)이 패키지 형태로 제공된 것에 대해 설명하지만, 제2 발광 유닛(123), 제3 발광 유닛(125) 및 제4 발광 유닛(127)도 패키지 형태로 제공되어 회로 기판(111) 상에 실장될 수 있다. 다만, 이들 발광 유닛들(123, 125, 127)은 파장변환기(131)를 포함하지 않을 수 있다.
도 11은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 유닛은 제1 발광 유닛(121), 제2 발광 유닛(123) 및 제3 발광 유닛(125)이 모두 하나의 패키지 내에 실장된 것을 특징으로 한다. 즉, 도 10의 실시예에서 각각의 발광 다이오드 패키지는 하나의 발광 다이오드를 포함하나, 본 실시예에서, 발광 다이오드 패키지는 제1 발광 유닛(121)과 함께 제2 및 제3 발광 유닛들(123, 125) 중 적어도 하나를 포함한다.
한편, 몰딩부(130)가 캐비티를 채워 발광 유닛들(121, 123, 125)을 덮을 수 있다. 몰딩부(130)는 예컨대 실리콘 수지와 같은 투명 수지 또는 투명 유리로 형성될 수 있다. 필요에 따라, 몰딩부(131)는 파장변환물질을 포함할 수도 있다.
본 실시예에 따르면, 회로 기판(111) 상에 제1 내지 제3 발광 유닛들을 포함하는 발광 다이오드 패키지가 실장될 수 있다. 상기 발광 다이오드 패키지는 또한 앞서 설명한 제4 발광 유닛(127)을 더 포함할 수도 있다.
회로 기판(111) 상에 복수의 발광 다이오드 패키지들이 실장될 수 있으며, 이들 발광 다이오드 패키지들은 모두 동일한 구조를 가질 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 다중 추가 기능을 동일하게 갖는 발광 다이오드 패키지들이 회로 기판(111) 상에 배치될 수도 있으며, 또는 서로 다른 추가 기능을 갖는 발광 다이오드 패키지들이 회로 기판(111) 상에 배치되어 다중 추가 기능을 갖는 조명 장치가 제공될 수도 있다. 또한, 개별 발광 다이오드 패키지가 백색광을 구현할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 발광 다이오드 패키지들의 조합에 의해 백색광이 구현될 수도 있다.
앞에서 다양한 조명 장치에 대해 설명하였으나, 본 개시가 이들 특정 실시예에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 조명 장치는 실내 생활 공간 뿐만 아니라 병원이나 공항과 같이 다수의 사람들이 이용하는 실내 공간에 설치될 수 있다. 따라서, 상기 조명 장치가 설치된 조명 시스템이 또한 제공될 수 있다. 이 조명 시스템은 일상적으로 조명 기능과 함께 위에서 설명된 추가 기능을 수행하도록 조명 장치를 작동할 수 있다.
이상에서, 본 개시의 다양한 실시예들에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이들 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 하나의 실시예에 대해서 설명한 사항이나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한, 다른 실시예에도 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 조명 장치에 있어서,
    RTC를 포함하는 컨트롤러;
    LED 드라이버; 및
    LED 조명 기구를 포함하고,
    상기 LED 조명 기구는,
    약 300 내지 470nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 제1 발광 다이오드와 파장변환기를 포함하여 조명용 광을 방출하는 제1 발광 유닛; 및
    약 286nm 내지 약 304nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 비타민 D 생성에 적합한 광을 방출하는 제2 발광 유닛, 약 605 내지 935nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 세포 활성 물질을 생성하기에 적합한 광을 방출하는 제3 발광 유닛, 및 약 400nm 내지 약 430nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 병원성 미생물을 살균하기에 적합한 광을 방출하는 제4 발광 유닛 중 적어도 하나의 발광 유닛을 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 LED 드라이버를 제어하여 상기 LED 조명 기구 내에 포함된 제2 발광 유닛, 제3 발광 유닛 또는 제4 발광 유닛에서 방출되는 광의 복사 조도를 시간에 따라 변화시키는 조명 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 LED 드라이버를 구동하여 태양광의 색온도 변화에 상응하도록 상기 LED 조명 기구의 색온도를 변화시키는 조명 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 발광 유닛, 제3 발광 유닛 또는 제4 발광 유닛의 계절별 시간에 따른 광도 세기의 변화 시나리오를 저장한 메모리를 더 포함하는 조명 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광 유닛은 상기 제1 발광 다이오드와 상기 파장변환기에 의해 백색광을 구현하는 조명 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드는 약 400nm 내지 약 430nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 조명 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 파장변환기는 청색 형광체를 포함하고,
    상기 백색광은 상기 제1 발광 다이오드에 의한 피크와 상기 청색 형광체에 의한 피크를 가지며, 상기 제1 발광 다이오드에 의한 피크와 상기 청색 형광체에 의한 피크는 서로 다른 파장에 위치하는 조명 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 파장변환기는 녹색 형광체 및 적색 형광체를 더 포함하는 조명 장치.
  8. 청구항 4에 있어서,
    복수의 제1 발광 유닛들을 포함하되, 상기 제1 발광 유닛들은 서로 동일하거나 다른 색온도의 백색광을 구현하는 조명 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    복수의 제1 발광 유닛들을 포함하되, 상기 제1 발광 유닛들의 조합에 의해 백색광이 구현되는 조명 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 발광 유닛은 약 291nm 내지 약 301nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 자외선을 방출하는 조명 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 발광 유닛은 상기 파장변환기로부터 이격된 조명 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 세포 활성 물질은 미토콘드리아 내의 cytochrome c oxidase 활성에 의해 생성된 일산화질소(nitric oxide; NO)인 조명 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 파장변환기는 약 685~705nm, 약 790~840nm, 또는 약 875~935nm 범위 내의 피크 파장의 광으로 파장을 변환하는 파장변환물질을 포함하고,
    상기 LED 조명 기구는, 상기 제2 발광 유닛 또는 제4 발광 유닛을 포함하는 조명 장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    제3 발광 유닛은 약 685~705nm, 약 790~840nm, 또는 약 875~935nm 범위 내의 피크 파장의 광을 방출하는 조명 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 제4 발광 유닛에서 방출되는 광의 피크 파장은 제1 발광 다이오드에서 방출되는 광의 피크 파장과 다른 조명 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제4 발광 유닛에서 방출되는 광의 피크 파장은 약 405nm인 조명 장치.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광 유닛과, 상기 제2 내지 제3 발광 유닛들 중 적어도 하나의 발광 유닛들이 실장된 회로 기판을 더 포함하는 조명 장치.
  18. 조명 장치; 및
    상기 조명 장치에 신호를 입력하기 위한 소프트웨어를 포함하고,
    상기 조명 장치는,
    RTC를 포함하는 컨트롤러;
    LED 드라이버; 및
    LED 조명 기구를 포함하고,
    상기 LED 조명 기구는,
    약 300 내지 470nm 범위 내의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 제1 발광 다이오드와 파장변환기를 포함하여 조명용 광을 방출하는 제1 발광 유닛; 및
    약 286nm 내지 약 304nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 비타민 D 생성에 적합한 광을 방출하는 제2 발광 유닛, 약 605 내지 935nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 세포 활성 물질을 생성하기에 적합한 광을 방출하는 제3 발광 유닛, 및 약 400nm 내지 약 430nm 범위 내의 피크 파장을 가지며 병원성 미생물을 살균하기에 적합한 광을 방출하는 제4 발광 유닛 중 적어도 하나의 발광 유닛을 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 LED 드라이버를 제어하여 상기 LED 조명 기구 내에 포함된 제2 발광 유닛, 제3 발광 유닛 또는 제4 발광 유닛에서 방출되는 광의 복사 조도를 시간에 따라 변화시키는 조명 시스템.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 소프트웨어는, 리모트 컨트롤러, 모바일 앱, PC 또는 서버를 포함하는 조명 시스템.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 소프트웨어는 상기 컨트롤러와 무선 통신하는 조명 시스템.
KR1020217029720A 2019-02-19 2020-02-19 Led 조명 장치 및 그것을 갖는 조명 시스템 KR20210121260A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962807333P 2019-02-19 2019-02-19
US62/807,333 2019-02-19
US16/793,329 2020-02-18
US16/793,329 US11350496B2 (en) 2019-02-19 2020-02-18 LED lighting apparatus and lighting system having the same
PCT/KR2020/002388 WO2020171586A1 (ko) 2019-02-19 2020-02-19 Led 조명 장치 및 그것을 갖는 조명 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210121260A true KR20210121260A (ko) 2021-10-07

Family

ID=72040687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217029720A KR20210121260A (ko) 2019-02-19 2020-02-19 Led 조명 장치 및 그것을 갖는 조명 시스템

Country Status (7)

Country Link
US (2) US11350496B2 (ko)
EP (1) EP3929484A4 (ko)
KR (1) KR20210121260A (ko)
CN (1) CN112534188A (ko)
CA (1) CA3130742A1 (ko)
MX (1) MX2021009590A (ko)
WO (1) WO2020171586A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021107694A1 (de) * 2021-03-26 2022-09-29 Aurora Lichtwerke Gmbh Lineares Leuchtmittel zur Keimreduktion
EP4067729A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-05 TISOFT, Wojciech Jedrzejewski Solar light simulator lamp
KR102294968B1 (ko) * 2021-06-16 2021-08-30 (주)제니트 엘리베이터용 가시광 항균조명장치
KR102390513B1 (ko) * 2021-08-20 2022-04-26 주식회사 유사이언스 레이저 다이오드 기반 살균 조명등
KR102642026B1 (ko) * 2021-08-26 2024-03-04 재단법인 구미전자정보기술원 양자점 기반 파장변환형 조명장치
US11876155B2 (en) * 2021-10-07 2024-01-16 Creeled, Inc. Broad electromagnetic spectrum light-emitting diode packages
MX2022006193A (es) * 2022-05-20 2022-06-16 Herman Diaz Arias Dispositivo para dar a lamparas de iluminacion led capacidad para la destruccion de coronavirus.
WO2024017704A1 (en) 2022-07-18 2024-01-25 Signify Holding B.V. Controlling an ultraviolet light system
WO2024094487A1 (en) * 2022-11-01 2024-05-10 Signify Holding B.V. Lighting device with an improved performance while mimicking sunlight

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6462713A (en) 1987-09-02 1989-03-09 Nippon Oxygen Co Ltd Pressure reducing valve with pressure gauge
US20080091250A1 (en) * 2002-09-26 2008-04-17 Lumiport, Llc Light therapy desk lamp
US20050177140A1 (en) * 2004-02-06 2005-08-11 Harvey Jay Pulsed light treatment apparatus and associated method with preliminary light pulse generation
EP2069015A2 (en) * 2006-08-31 2009-06-17 Voltarc Technologies Inc. Lamp for stimulating vitamin d production and method of making the same
KR20100051476A (ko) 2008-11-07 2010-05-17 삼성엘이디 주식회사 Ｌｅｄ 패키지
TWM368301U (en) * 2009-05-18 2009-11-11 Sinetics Associates Internat Co Ltd Organism growth light-emitting apparatus mimicking full spectrum of sunshine
US20130231719A1 (en) * 2010-11-12 2013-09-05 Attila SOLTESZ-NAGY Arrangement for adjusting the uvb to uva ratio of artificial uv light
RU2581864C2 (ru) * 2011-01-04 2016-04-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Уф-излучающие люминофоры
US20120263793A1 (en) * 2011-04-14 2012-10-18 Franco Vitaliano Bio-nano-plasmonic elements and platforms
US11109458B2 (en) * 2012-11-08 2021-08-31 Applied Biophotonics Ltd. Phototherapy system with dynamic drive for light-emitting diodes
TWI497688B (zh) * 2012-12-27 2015-08-21 Ind Tech Res Inst 照明裝置及其光源模組
CN103925513A (zh) * 2013-01-14 2014-07-16 北京创盈光电科技有限公司 多功能led空气净化灯
CN104006306A (zh) * 2013-02-22 2014-08-27 台达电子工业股份有限公司 发光二极管灯具及其应用于植物生长的用途及发光二极管单元
US20160129279A1 (en) * 2014-07-09 2016-05-12 Akari Systems, Inc. Wearable therapeutic light source
US11000694B2 (en) * 2014-10-24 2021-05-11 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Use of lasers for treating and reversing fibrosis
WO2016067609A1 (ja) 2014-10-28 2016-05-06 株式会社 東芝 白色光源および白色光源システム
WO2016184852A1 (en) * 2015-05-16 2016-11-24 Danmarks Tekniske Universitet Lamp for sunshine simulation
US9900957B2 (en) * 2015-06-11 2018-02-20 Cree, Inc. Lighting device including solid state emitters with adjustable control
EP3311423B1 (en) * 2015-06-16 2018-10-31 Philips Lighting Holding B.V. A lighting assembly emitting a portion of uv light
EP3375010B1 (en) * 2015-11-10 2021-07-21 Signify Holding B.V. Tunable white light source with variable uv component
CN205252136U (zh) * 2015-11-11 2016-05-25 崔剑 一种杀菌灯具
KR20170120260A (ko) 2016-04-20 2017-10-31 (주)썬웨이브 살균 및 조명장치
US10595376B2 (en) * 2016-09-13 2020-03-17 Biological Innovation & Optimization Systems, LLC Systems and methods for controlling the spectral content of LED lighting devices
US11272594B2 (en) * 2016-10-31 2022-03-08 Hubbell Incorporated Multi-array lighting system for providing high intensity narrow spectrum light
CN206398501U (zh) * 2017-01-13 2017-08-11 潍坊恒信电器有限公司 一种能杀菌消毒的陶瓷氙气植物补光灯
US10446722B2 (en) * 2017-09-29 2019-10-15 Samsung Electronics Co., Ltd. White light emitting device
US10546843B2 (en) * 2017-11-03 2020-01-28 Ideal Industries Lighting Llc White light emitting devices having high luminous efficiency and improved color rendering that include pass-through violet emissions
KR101910488B1 (ko) 2018-02-01 2018-10-24 주식회사 젬 비타민d 합성 건강조명 시스템
US10371325B1 (en) * 2018-06-25 2019-08-06 Intematix Corporation Full spectrum white light emitting devices
US10420184B1 (en) * 2019-01-25 2019-09-17 Biological Innovation And Optimization Systems, Llc Bio-dimming lighting system

Also Published As

Publication number Publication date
MX2021009590A (es) 2021-09-08
US20200267814A1 (en) 2020-08-20
EP3929484A4 (en) 2022-11-23
EP3929484A1 (en) 2021-12-29
US11737184B2 (en) 2023-08-22
US11350496B2 (en) 2022-05-31
CN112534188A (zh) 2021-03-19
WO2020171586A1 (ko) 2020-08-27
CA3130742A1 (en) 2020-08-27
US20220295613A1 (en) 2022-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20210121260A (ko) Led 조명 장치 및 그것을 갖는 조명 시스템
CN108292657A (zh) 用于持续消毒的基于发光二极管的结构及包含其的照明器
KR102652715B1 (ko) 세포 활성 기능을 갖는 led 조명 장치
EP2686880B1 (en) Led component
KR102601418B1 (ko) 살균 기능을 갖는 led 조명 장치
KR20200130320A (ko) 발광 장치
EP3872402A1 (en) Lighting apparatus and lighting system having same
KR101075411B1 (ko) 광치료용 백색 엘이디 광원장치
CN110402494A (zh) 用于持续消毒的led结构和照明器
JP7485674B2 (ja) 追加機能を持つｌｅｄ照明装置
CN104006306A (zh) 发光二极管灯具及其应用于植物生长的用途及发光二极管单元
KR20200036115A (ko) Led 실내 조명
KR20130102438A (ko) 광 요법 기능성 조명장치의 구성 방법.
TWM323899U (en) Phototherapy device with broad bandwidth