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KR20080099352A - 조명 소자를 위한 열 관리 방법 및 조명 고정구 - Google Patents

조명 소자를 위한 열 관리 방법 및 조명 고정구 Download PDF

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KR20080099352A
KR20080099352A KR1020087025649A KR20087025649A KR20080099352A KR 20080099352 A KR20080099352 A KR 20080099352A KR 1020087025649 A KR1020087025649 A KR 1020087025649A KR 20087025649 A KR20087025649 A KR 20087025649A KR 20080099352 A KR20080099352 A KR 20080099352A
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KR
South Korea
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light
lighting
led
leds
environment
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Application number
KR1020087025649A
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English (en)
Inventor
에드워드 노트룹
조지 지. 뮬러
프레드릭 엠. 모겐
이호르 에이. 리스
케빈 제이. 도울링
Original Assignee
필립스 솔리드-스테이트 라이팅 솔루션스, 인크.
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 필립스 솔리드-스테이트 라이팅 솔루션스, 인크. filed Critical 필립스 솔리드-스테이트 라이팅 솔루션스, 인크.
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Abstract

팬, 상변화 재료, 전도성 폴리머, 보유성 화합물, 배기구, 덕트 및 다른 열 설비를 포함하는 방사 및 대류 열 설비를 포함하는 LED 조명 시스템용 능동형 및 수동형 열 또는 냉각 설비를 제공하기 위한 방법 및 시스템이 제공된다.
조명 소자, 열 설비, LED, 광원

Description

조명 소자를 위한 열 관리 방법 및 조명 고정구{THERMAL MANAGEMENT METHODS AND APPARATUS FOR LIGHTING DEVICES}
본 발명은 조명 소자를 위한 열 관리 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 명세서에 참고로 반영된 특허 및 특허 출원에서 확인되는 것들을 포함하는 칼라 제어식 조명 제공 방법 및 시스템이 이 분야의 전문가에게 공지되어 있다. 이러한 방법 및 시스템은 상이한 광원들의 조합, 상이한 제어 프로토콜, 광학 설비, 소프트웨어 프로그램, 조명 시스템 구성 및 기타 개선에 의해 가능한 제어를 포함하는 개선된 조명 제어로부터 이익을 얻을 수 있다.
본 명세서에는, 칼라 온도 제어식 조명을 포함하는 백색 및 비 백색 제어식 조명을 제공하기 위한 방법 및 시스템을 포함하는 제어식 조명 제공 방법 및 시스템이 제공된다.
본 명세서에 개시되는 방법 및 시스템은 가변 광학 설비 및 고정 광학 설비를 포함하는 LED 기반 조명 유닛과 같은 조명 유닛으로부터의 광을 수정하기 위한 광학 설비를 포함한다.
또한, 다양한 상업적 응용에 있어서 멀티 칼라 조명 유닛을 이용하기 위한 방법 및 시스템이 제공된다.
또한, 조명 설계자 및 설치자가 환경 내의 조명의 질을 향상시키는 것을 돕는 방법을 포함하는 조명 제어 방법 및 시스템이 제공된다.
또한, 지능형 조광기, 스위치, 소켓 및 고정구는 물론, 이들을 프로그래밍하고 이용하기 위한 설비가 제공된다.
또한, 광 센서 및 순방향 전압 센서를 수반하는 센서 피드백을 포함하는 조명 기술의 다양한 센서 피드백 응용이 제공된다. 또한, 시간 기반 파라미터 상에 동작하는 조명 방법 및 시스템이 제공된다.
본 명세서에 개시되는 방법 및 시스템은 적색, 녹색, 청색, 호박색, 백색, 오렌지색 및 UV LED로 이루어진 그룹으로부터 선택된 복수의 LED, LED로부터 나오는 광의 칼라를 제어하기 위한 제어기, LED로부터 나오는 광의 칼라 및 칼라 온도 중 적어도 하나를 감지하기 위한 센서, 및 센서로부터의 입력에 기초하여 LED로부 터 나오는 광의 칼라를 조절하기 위한 피드백 루프를 포함하는 조명 시스템을 위한 방법 및 시스템을 포함한다.
본 명세서에 개시되는 방법 및 시스템은 적색, 녹색, 청색, 호박색, 백색, 오렌지색 및 UV LED로 이루어진 그룹으로부터 선택된 복수의 LED, LED로부터 나오는 광의 칼라를 제어하기 위한 제어기, 및 사용자의 동작에 응답하여 LED로부터 나오는 광을 수정하기 위한 가변 광학 설비를 포함하는 조명 시스템을 포함한다.
본 명세서에 개시되는 방법 및 시스템은 적색, 녹색, 청색, 호박색, 백색, 오렌지색 및 UV LED로 이루어진 그룹으로부터 선택된 복수의 LED, LED로부터 나오는 광의 칼라를 제어하기 위한 제어기, LED로부터 나오는 광을 수정하기 위한 광학 설비, 및 광학 설비의 변화를 유발시키기 위한 액추에이터를 포함하는 조명 시스템을 포함한다.
방법 및 시스템은 적색, 녹색, 청색, 호박색, 백색, 오렌지색 및 UV LED로 이루어진 그룹으로부터 선택된 복수의 LED를 제공하는 단계, LED로부터 나오는 광의 칼라를 제어하는 단계, LED로부터 나오는 광의 칼라 및 칼라 온도 중 적어도 하나를 감지하는 단계, 및 센서로부터의 입력에 기초하여 LED로부터 나오는 광의 칼라를 조절하기 위하여 피드백 루프를 이용하는 단계를 포함하는 조명 제공 방법을 더 포함한다.
방법 및 시스템은 또한, 적색, 녹색, 청색, 호박색, 백색, 오렌지색 및 UV LED로 이루어진 그룹으로부터 선택된 복수의 LED로부터 광을 제공하는 단계, LED로부터 나오는 광의 칼라 및 칼라 온도 중 적어도 하나를 제어하는 단계, LED로부터 나오는 광을 수정하기 위한 광학 설비를 제공하는 단계, 및 LED로부터 나오는 광의 수정을 변경하기 위하여 광학 설비의 변화를 유발시키는 단계를 포함하는 조명 제공 방법을 포함한다.
광학 설비는 유체 충전 렌즈, MEMS 소자, 디지털 미러 또는 기타 광학 설비일 수 있다.
방법 및 시스템은 또한, 카메라를 제공하는 단계, 카메라를 제어하기 위한 프로세서를 제공하는 단계, 적색, 녹색, 청색, 호박색, 백색, 오렌지색 및 UV LED로 이루어진 그룹으로부터 선택된 복수의 LED를 포함하는 조명 시스템을 제공하는 단계, 및 프로세서를 이용하여 카메라 및 조명 시스템을 동시에 제어하는 단계를 포함하는 동영상 환경 조명 방법을 포함할 수 있다.
방법 및 시스템은 프로세서 및 복수의 LED를 포함하는 조명 시스템을 위한 조명 제어 설비를 제공하는 단계, 및 사용자가 조명 시스템에 의해 생성되는 조명 조건을 변경하는 것을 허용하기 위하여 사용자 인증을 요구하기 위한 설비를 제공하는 단계를 포함하는 조명 시스템 제어 제공 방법을 포함한다.
방법 및 시스템은 적색, 녹색, 청색, 호박색, 백색, 오렌지색 및 UV LED로 이루어진 그룹으로부터 선택된 복수의 LED를 포함하는 조명 유닛을 제공하는 단계, 조명 유닛으로부터 나오는 광의 복수의 칼라 온도, 복수의 칼라 및 복수의 강도 중 적어도 하나를 나타내는 스케일을 제공하는 단계, 및 인터페이스를 제공하는 단계를 포함하는 설정 가능 광 제공 방법을 포함하는데, 상기 인터페이스는 사용자가 광 출력에 대응하는 스케일의 설정시 인터페이스를 설정함으로써 조명 유닛으로부 터 나오는 광을 설정하는 것을 허용한다.
방법 및 시스템은 또한, 백색 광의 칼라 온도의 범위를 나타내는 스케일을 구성하는 것을 포함한다.
방법 및 시스템은 또한, 조명 유닛용 소켓을 제공하는 단계를 포함하는 조명 제어 제공 방법을 포함하는데, 소켓은 소켓 내에 배치되도록 적응되는 조명 유닛에 대한 조명 제어 신호를 저장하고 처리하기 위한 프로세서 및 메모리를 포함한다. 방법 및 시스템은 또한, 소켓이 외부 신호원으로부터 조명 제어 신호를 수신하기 위한 통신 설비를 더 포함하는 방법을 포함한다.
LED 광원과 같은 반도체 소자는 열에 의해 손상될 수 있으므로, 시스템은 조명 유닛으로부터 열을 제거하기 위한 열 설비를 포함할 수 있다. 열 설비는 조명 유닛에 공기 흐름을 제공하기 위한 팬 또는 유사한 메카니즘, 열 전도 유체의 흐름을 제공하기 위한 펌프 또는 유사한 설비, 공기의 흐름을 허용하는 배기구와 같은 대류 설비 또는 임의의 다른 종류의 대류 설비와 같은 임의의 열 흐름 관리 설비일 수 있다. 팬 또는 기타 대류 설비는 프로세서 및 서모스탯과 같은 온도 센서의 제어 하에 필요할 때 냉각을 제공하고 필요하지 않을 때 냉각을 제공하지 않을 수 있다.
열 설비는 또한, 금속, 합금 또는 기타 열 전도 재료의 전도 플레이트 또는 패드, 광원 지지 보드와 다른 설비 사이의 갭 패드, 광원과 같은 발열 소자와 회로 소자 사이의 열 전도 경로와 같은 전도 설비, 또는 광원으로부터 열을 수신하고 트랩핑하도록 발열 소자를 코팅하기 위한 폴리머와 같은 열 보유 설비일 수 있다. 열 설비는 열이 조명 유닛으로부터 방사되는 것을 허용하는 방사 설비일 수 있다. 유체 열 설비는 조명 유닛으로부터 열을 방출하도록 액체 또는 기체의 흐름을 허용할 수 있다. 유체는 물, 클로로플루오르카본, 냉각제 등일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 전도 플레이트는 알루미늄 또는 구리이다. 실시예들에서, 열 전도 경로는 광원 지지 회로 보드에서 하우징으로 열을 전도하여, 하우징이 조명 유닛으로부터 열을 방사하게 한다.
광원의 한 형태는 LED 모듈이다. LED 모듈은 본 명세서에 기술된 다양한 컴포넌트, 서브어셈블리, 보드, 제품, 고정구, 하우징, 응용, 이용 방법 및 환경에서 광원으로 이용될 수 있다. 일 실시예에서, LED 모듈은 기판, 하나 이상의 LED 다이(상황에 따라 전술한 광원과 같은 임의의 다른 발광원을 포함할 수 있다), LED 다이로부터의 광을 모듈 밖으로 반사시키기 위한 반사기, 실리콘 수지 또는 사출 성형 플라스틱 필러와 같은 필러(그 내부에 보다 많은 광이 통과하는 것을 허용하기 위한 구멍 또는 공간을 가질 수 있다), 렌즈 또는 기타 광학 설비(본 명세서에서 기술되는 임의 타입의 광학 설비일 수 있다), 및 모듈에서 다른 전자 컴포넌트로의 외부 전기 접속을 제공하기 위한 하나 이상의 리드를 구비한 LED 패키지를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 반사기 및 반사기에 유지되는 컴포넌트는 리드의 상부에 배치된다. 와이어 본드가 LED 다이를 반사기의 에지에 접속시킬 수 있다. 서브마운트가 후술하는 바와 같이 LED 다이로부터 방출되는 광의 강도를 제어하기 위한 하나 이상의 다른 전자 컴포넌트를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 적어도 하나의 LED 다이, 및 LED 다이를 위한 패키지를 구비한 LED 모듈과 같은 광원을 포함하는데, 패키지는 서브마운트를 포함하며, 서브마운트는 LED를 제어하기 위한 전자 컴포넌트를 포함하고, 전자 컴포넌트는 적어도 3개의 상이한 강도 레벨 사이에서 LED 다이의 강도 및 외관 강도 중 적어도 하나의 제어를 용이하게 한다.
간단한 구성의 통상의 LED 모듈은 LED 다이를 구비한 회로에서 서브마운트로서 기능하는 ESD 보호 다이오드를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 서브마운트는 다른 전자 컴포넌트로 보강될 수 있다.
다른 실시예의 LED 모듈은 본 명세서에서 기술되는 다양한 컴포넌트, 서브어셈블리, 보드, 제품, 고정구, 하우징, 응용, 이용 방법 및 환경에서 광원으로서 이용되는 LED 모듈을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, LED 모듈은 또한 기판, 하나 이상의 LED 다이(상황에 따라 전술한 광원과 같은 임의의 다른 발광원을 포함할 수 있다), LED 다이로부터의 광을 모듈 밖으로 반사시키기 위한 반사기, 실리콘 수지 또는 사출 성형 플라스틱 필러와 같은 필러(그 내부에 보다 많은 광이 통과하는 것을 허용하기 위한 구멍 또는 공간을 가질 수 있다), 렌즈 또는 기타 광학 설비(본 명세서에서 기술되는 임의 타입의 광학 설비일 수 있다), 및 모듈에서 다른 전자 컴포넌트로의 외부 전기 접속을 제공하기 위한 하나 이상의 리드를 구비한 LED 패키지를 포함할 수 있다. 이 경우, 리드들 중 하나는 반사기의 측부에 접속될 수 있다. 전체 패키지는 컴포넌트들을 적절히 유지하기 위한 사출 성형 플라스틱과 같은 사출 성형을 포함할 수 있다. 와이어 본드가 LED 다이를 반사기의 에지에 접속시킬 수 있다. 서브마운트가 후술하는 바와 같이 LED 다이로부터 방출되는 광의 강도를 제어하기 위한 하나 이상의 다른 전자 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이 경 우, 서브마운트는 LED 다이 및 반사기 바로 아래에 배치되지 않고, 기판 상의 반사기 컵에 근접 배치되어 LED 다이에 전기 접속된다.
다른 실시예에서, LED 모듈은 본 명세서에서 기술되는 다양한 컴포넌트, 서브어셈블리, 보드, 제품, 고정구, 하우징, 응용, 이용 방법 및 환경에서 광원으로서 이용될 수 있다. 이 실시예에서, LED 모듈은 또한 기판, 하나 이상의 LED 다이(상황에 따라 전술한 광원과 같은 임의의 다른 발광원을 포함할 수 있다), LED 다이로부터의 광을 모듈 밖으로 반사시키기 위한 반사기, 실리콘 수지 또는 사출 성형 플라스틱 필러와 같은 필러(그 내부에 보다 많은 광이 통과하는 것을 허용하기 위한 구멍 또는 공간을 가질 수 있다), 플라스틱 수납 소자, 렌즈 또는 기타 광학 설비(본 명세서에서 기술되는 임의 타입의 광학 설비일 수 있다), 및 모듈에서 다른 전자 컴포넌트로의 외부 전기 접속을 제공하기 위한 하나 이상의 리드를 구비한 LED 패키지를 포함할 수 있다. 이 경우, 리드들은 반사기의 측부에 접속될 수 있다. 다른 실시예들에서와 같이, 와이어 본드가 LED 다이를 반사기의 에지에 접속시킬 수 있다. 서브마운트가 후술하는 바와 같이 LED 다이로부터 방출되는 광의 강도를 제어하기 위한 하나 이상의 다른 전자 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이 경우, 서브마운트는 LED 다이 및 반사기 바로 아래에 배치되지 않고, LED 다이와 함께 반사기의 컵 내에 배치된다. 실시예들에서, LED 모듈은 마스크 프로세스에 의해 제조될 수 있다.
LED 다이 및 서브마운트를 포함하는 LED 패키지의 다른 실시예들은 이 분야의 전문가들에 의해 이해될 수 있으며, 본 명세서에 포함된다. 실시예들에서, LED 다이는 고출력 LED 다이일 수 있다. 실시예들에서, LED 다이는 5 와트 이상의 LED 다이일 수 있다.
기판은 금속 코어 기판, 세라믹 기판, 금속/세라믹 기판, FR4 기판, 사파이어 기판, 사파이어/실리콘 기판, 또는 탄화실리콘 기판과 같은 임의의 통상적인 LED 패키지용 기판일 수 있다.
본 명세서에서 기술되는 다양한 실시예에서, LED는 서브마운트의 전자 컴포넌트들에 의해 제어될 수 있다. 기본적인 "온" 및 "오프" 또는 보호 회로를 제공하는 것 외에, 발명의 실시예들에서 패키지 내의 LED로 집적된 서브마운트에 배치된 전자 컴포넌트들은 예를 들어 LED에 대한 전류 레벨을 제어함으로써, LED에 대한 전류의 펄스 진폭을 제어함으로써(펄스 진폭 변조), LED에 대한 전류의 펄스 폭을 제어함으로써(펄스 폭 변조) 또는 이들의 임의의 조합에 의해, LED로부터 방출되는 광의 강도 또는 외관 강도를 제어할 수 있다. 따라서, 이러한 제어를 제공하기 위해 본 명세서에 기술되는 다양한 실시예는 서브마운트 내에 구현될 수 있다.
서브마운트 및 LED 다이들의 그룹은 패키지 내에 있을 수 있다. 서브마운트는 단일 LED 다이와 조합될 수 있으며, 서브마운트 및 LED 다이(들)는 다양한 물리 패키지 내에 집적될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
실시예들에서, LED 패키지의 서브마운트는 LED 다이(들) 및 서브마운트 중 적어도 하나를 냉각하기 위한 열 설비를 포함할 수 있다. 열 설비는 전술한 바와 같은 임의의 열 설비일 수 있다. 실시예들에서, 열 설비는 펠티에 효과 소자, 예를 들어 물 또는 다른 냉각 유체로 서브마운트를 냉각하기 위한 유체 냉각 설비, 예를 들어 서브마운트를 둘러싸고 서브마운트 또는 LED 다이로부터의 열을 수용하기 위한 보유 설비, 예를 들어 서브마운트로부터 열을 전도하기 위한 열 전도 플레이트 또는 갭 패드, 예를 들어 나노 재료로 제조되고 능동적 냉각을 위해 서브마운트 상에 분사된 MEMS 소자와 같은 마이크로 머신, 마이크로 팬 또는 기타 열 설비일 수 있다.
MEMS 능동 냉각 소자는 예를 들어 LED 패키지를 냉각하기 위한 열 설비로서 기능하도록 서브마운트 내에 집적될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 흑연 재료를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 박막 보드 또는 박막 보드들을 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 상변화 재료를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 탄화 실리콘 재료, 다이아몬드 재료 및 갈륨 비소 재료 중 적어도 하나를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 열 전도 재료를 제공하고 폴리머를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 세라믹 재료 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 열 페이스트 또는 열 인터페이스 재료(TIM)를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 에폭시를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 우레탄을 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 산화 베릴륨을 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 알루미나 재료를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 LED 지지 플랫폼의 배면에 있을 수 있는 LED용 제어 회로를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다. 플랫폼은 열 전도 재료를 포함하거나 이로 구성될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 열 보유 화합물을 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 팬을 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 액체 냉각 설비를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다. 액체 냉각 설비는 액체를 이용할 수 있다. 액체는 물, 클로로플루오르카본 및/또는 하이드로카본일 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고, 공기가 LED의 환경으로부터 배출되는 것을 허용하는 적어도 하나의 배기구를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고, 열이 LED의 환경으로부터 방사되는 것을 허용하기 위해 플랫폼에 접속되는 핀을 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고, 공기가 LED의 환경으로부터 배출되는 것을 허용하는 덕트를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다. LED는 램프 내에 배치되고, 덕트는 램프 내에 배치된다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 전구 내의 구멍을 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다. 전구는 공기를 광원의 환경 밖으로 이동시키기 위한 소형 팬을 포함할 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 조명 고정구 밖으로 공기를 이동시키기 위한 조명 고정구 내의 팬의 배치를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 LED 기반 램프 내의 소형 팬의 배치를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있 다. 플랫폼은 조명 고정구 내에 결합되도록 설계된 LED 기반 램프를 포함할 수 있다. LED 기반 램프는 공기가 램프 밖으로 배출되는 것을 허용하는 구멍을 포함할 수 있다. 구멍은 조명 고정구의 중심을 통해 들어오고 조명 고정구의 측부로 나가도록 구성될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고, LED의 환경으로부터 공기를 제거하기 위한 덕트를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고, 이중 벽 조명 고정구의 벽들 사이의 공기를 이동시키기 위한 설비를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다. 플랫폼은 이중벽 조명 고정구를 포함할 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 LED 램프 내의 구멍을 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다. 플랫폼은 반사기 타입의 조명 고정구를 포함할 수 있다. LED는 반사기 타입의 조명 고정구 내에 배치되는 LED 램프 내에 배치될 수 있다. 구멍은 램프의 에지를 향해 공기를 이동시키도록 배치될 수 있어, 보다 차가운 공기가 램프의 중앙으로 순환될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고, LED의 환경에서 공기의 순환을 촉진하기 위한 대류 설비를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다. 대류 설비는 지향성 대류 설비일 수 있다. 대류 설비는 공기가 곡선 흐름 패턴으로 흐르게 할 수 있다. 대류 설비는 공기를 LED 기반 램프의 중앙으로 순환시키고 공기를 LED 기반 램프의 에지 밖으로 배출하는 농형 팬일 수 있다. LED 기반 램프는 천장에 표면 실장될 수 있는 퍽 내에 구성될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 변속 팬을 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다. 변속 팬은 LED 기반 램프 내에 배치될 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고, LED 기반 램프 내에 배치된 스위치 가능 팬을 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다. 플랫폼은 LED 기반 램프를 포함할 수 있다.
특히, 변속 및 스위치 가능 팬은 상이한 시간에 상이한 양의 냉각이 이루어지는 것을 허용한다. 예를 들어, 팬은 사람이 있을 때(그래서 잡음이 교란할 때) 스위치 오프 또는 턴 다운될 수 있고, 사람이 없을 때 턴온 또는 턴업될 수 있다. 실시예들에서, 시스템은 열 검출기, 사운드 검출기, 중량 검출기 또는 모션 검출기와 같이 사람의 존재를 검출하기 위한 검출기를 포함할 수 있다. 따라서, 프로세 서의 제어하에, 조명 고정구는 냉각이 가장 필요할 때(예를 들어, LED의 환경이 가열될 때), 그리고 냉각이 가장 편리할 때(예를 들어, 사람이 없을 때) 대류 설비로 그 자신을 냉각시킬 수 있다. 프로세서는 LED의 수명에 대한 열의 역효과와 환경에 대한 잡음의 역효과 사이의 트레이드오프를 나타내는 프로그래밍과 같은 프로그래밍에 응답할 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 팬을 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다. 팬이 동작하지 않을 때 알람 상태를 표시하기 위한 LED도 제공될 수 있다.
광은 플랫폼 및 플랫폼용 표면 실장 설비를 포함하는 환경 내에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있어, 플랫폼이 평면 상에 배치될 수 있다. 플랫폼은 퍽 형상의 하우징을 포함할 수 있다. 퍽 형상의 하우징은 열 설비를 포함할 수 있다. 열 설비는 팬일 수 있다. 팬은 농형 팬일 수 있다. 퍽 형상의 하우징을 수납하도록 구성된 천장 타일도 제공될 수 있다. 천장 타일은 퍽 형상의 하우징에 집적될 수 있다. 천장 타일은 전력 설비 및 조명 시스템용 데이터 설비 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 천장 타일은 고정구에 공기 흐름을 제공하기 위한 덕트와 연결될 수 있다. 천장 타일은 능동형 냉각 설비를 포함할 수 있다. 냉각 설비는 액체 냉각 설비일 수 있다. 냉각 설비는 공기 냉각 설비일 수 있다.
광은 조명 고정구를 포함할 수 있는 LED 지지 플랫폼, 및 LED의 환경으로부 터 열을 제거할 수 있고, LED의 환경으로부터 열이 방산되는 것을 허용하는 조명 고정구에 대한 인서트를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경 내에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다. 조명 고정구는 형광 조명 고정구일 수 있고, 열 설비는 LED의 환경으로부터 열이 방산되는 것을 허용하는 형광 조명 고정구에 대한 인서트를 포함하거나 이로 구성될 수 있다.
광은 조명 고정구를 포함할 수 있는 LED 지지 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고, 플랫폼과 LED의 환경으로부터 열을 수용하기 위한 열 전도 재료 사이에 접촉을 유지하기 위한 압력 생성 설비를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경 내에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다. 압력 생성 설비는 복수의 스프링을 포함할 수 있다. 스프링은 전기적 접속을 제공할 수 있다. 열 전도 재료는 열 패드일 수 있다. 열 전도 재료는 에폭시일 수 있다. 열 전도 재료는 열 보유 재료일 수 있다.
광은 LED를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 복수의 핀을 구비한 금속 코어를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 열 설비를 포함하는 환경에 배치되는 복수의 LED 또는 기타 광원에 의해 제공될 수 있다. 핀은 팬의 일부를 형성할 수 있다.
본 명세서에 설명되는 팬 또는 대류 설비는 공기 흐름에 의해 발생하는 잡음을 줄일 수 있는 잡음 완충 설비를 포함할 수 있다. 잡음 완충 설비는 수동형 잡음 완충 설비일 수 있다. 수동형 잡음 완충 설비는 잡음 흡수 재료일 수 있다. 잡음 완충 설비는 능동형 잡음 완충 설비일 수 있다. 능동형 잡음 완충 설비는 상 이한 방향으로 사운드를 반사하기 위한 복수의 블레이드를 포함할 수 있다. 능동형 잡음 완충 설비는 잡음 소거 설비를 포함할 수 있다. 잡음 완충 설비는 사람의 귀에 잡음이 들리지 않도록 열 설비의 공기 흐름 속도를 조절하는 것을 포함할 수 있다. 잡음이 들리지 않게 하는 것은 공기 흐름에 의해 발생하는 잡음의 주파수를 시프트하는 것을 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명되는 팬 또는 대류 설비는 센서 피드백 설비에 응답할 수 있다. 센서 피드백 설비는 사운드 센서를 포함할 수 있다. 센서는 진동 센서 또는 모션 센서일 수 있다. 센서는 모션이 검출되지 않을 때 열 설비를 가속할 수 있다. 센서는 모션이 검출될 때 열 설비의 동작을 감속할 수 있다. 센서는 모션이 검출될 때 잡음 소거 설비를 가속할 수 있다. 센서는 모션이 검출되지 않을 때 잡음 소거 설비를 감속할 수 있다. 수동형 잡음 완충 설비는 비금속 고정구를 포함할 수 있다. 수동형 잡음 완충 설비는 고정구의 러버 피쳐를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 러버 피쳐는 와셔 또는 소켓일 수 있다. 수동형 잡음 소거 설비는 고정구의 형상일 수 있다. 고정구는 반사 잡음을 줄이기 위해 불규칙한 형상을 가질 수 있다. 고정구는 절연 재료를 구비할 수 있다. 절연 재료는 잡음을 흡수하도록 고정구의 외측에 배치될 수 있다.
본 발명의 개시를 위해 본 명세서에서 사용되는 용어 "LED"는 전기 신호에 응답하여 광을 생성할 수 있는 임의의 발광 다이오드 또는 다른 타입의 캐리어 주입/접합 기반 시스템을 포함하는 것으로 이해해야 한다. 따라서, 용어 LED는 전류에 응답하여 광을 방출하는 다양한 반도체 기반 구조, 발광 폴리머, 발광 스트립, 전기 냉광 스트립 등을 포함하지만, 이에 한하지 않는다.
특히, 용어 LED는 적외선 스펙트럼, 자외선 스펙트럼 및 가시 스펙트럼의 다양한 부분(일반적으로 약 400 나노미터 내지 약 700 나노미터의 광 파장을 포함한다) 중 하나 이상의 스펙트럼의 광을 생성하도록 구성될 수 있는 모든 타입의 발광 다이오드(반도체 및 유기 발광 다이오드를 포함한다)를 지칭한다. LED의 몇몇 예는 다양한 타입의 적외선 LED, 자외선 LED, 적색 LED, 청색 LED, 녹색 LED, 황색 LED, 호박색 LED, 오렌지색 LED 및 백색 LED를 포함하지만 이에 한하지 않는다(후술됨). 또한, LED는 주어진 스펙트럼에 대해 다양한 대역폭(예를 들어, 좁은 대역폭, 넓은 대역폭)을 가진 광을 생성하도록 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
예를 들어, 본질적으로 백색 광을 생성하도록 구성된 LED(예를 들어, 백색 LED)의 일 구현은 조합하여 본질적으로 백색 광을 형성하도록 혼합되는 상이한 냉광 스펙트럼을 각각 방출하는 다수의 다이를 포함할 수 있다. 다른 구현에 있어서, 백색광 LED는 제1 스펙트럼을 가진 냉광을 상이한 제2 스펙트럼으로 변환하는 인광 재료와 연관될 수 있다. 이 구현의 일례에서, 비교적 짧은 파장 및 좁은 대역폭 스펙트럼을 가진 냉광은 인광 재료를 펌핑하고, 인광 재료는 다소 더 넓은 스펙트럼을 가진 보다 긴 파장의 광을 방출한다.
또한, 용어 LED는 LED의 물리적 및/또는 전기적 패키지 타입을 제한하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, LED는 상이한 광 스펙트럼을 각각 방출하도록 구성된 다수의 다이(개별적으로 제어 가능하거나 가능하지 않을 수 있다)를 구비한 단일 발광 소자를 지칭할 수 있다. 또한, LED는 LED의 통 합부(예를 들어, 소정 타입의 백색 LED)로서 간주되는 인광과 연관될 수 있다. 일반적으로, 용어 LED는 패키지화된 LED, 패키지화되지 않은 LED, 표면 실장 LED, 칩-온-보드 LED, 방사형 패키지 LED, 전력 패키지 LED, 소정 타입의 보유 및/또는 광학 소자(예를 들어, 확산 렌즈)를 포함하는 LED 등을 지칭할 수 있다.
"광원"이라는 용어는 전술한 바와 같은 LED 기반 광원, 백열광원(예를 들어, 필라멘트 램프, 할로겐 램프), 형광원, 인광원, 고강도 방전원(예를 들어, 나트륨 증기, 수은 증기 및 할로겐화 금속 램프), 레이저, 다른 타입의 냉광원, 전기 냉광원, 파이로 냉광원(예를 들어, 화염), 양초 냉광원(예를 들어, 가스 맨틀, 탄소 아크 광원), 광 냉광원(예를 들어, 가스 방전원), 전자 포화를 이용한 캐소드 냉광원, 갈바노 냉광원, 크리스탈 냉광원, 키네 냉광원, 열 냉광원, 마찰 냉광원, 초음파 냉광원, 라디오 냉광원 및 냉광 폴리머를 포함하지만 이에 한하지 않는 다양한 광원 중 임의의 하나 이상을 지칭한다는 것을 이해해야 한다.
주어진 광원은 가시 스펙트럼 내의 전자기 방사, 가시 스펙트럼 밖의 전자기 방사, 또는 이들의 조합을 생성하도록 구성될 수 있다. 따라서, "광" 및 "방사"라는 용어는 본 명세서에 교환 가능하게 사용된다. 또한, 광원은 통합 컴포넌트로서 하나 이상의 필터(예를 들어, 칼라 필터), 렌즈 또는 기타 광학 컴포넌트를 포함할 수 있다. 또한, 광원은 표시 및/또는 조명을 포함하지만 이에 한하지 않는 다양한 응용을 위해 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. "조명원"은 내부 또는 외부 공간을 효과적으로 조명할 수 있는 충분한 강도를 가진 광을 생성하도록 특별히 구성된 광원이다.
"스펙트럼"이라는 용어는 하나 이상의 광원에 의해 생성되는 광의 임의의 하나 이상의 주파수(또는 파장)를 지칭한다는 것을 이해해야 한다. 따라서, "스펙트럼"이라는 용어는 가시 범위의 주파수(또는 파장) 뿐만 아니라, 적외선, 자외선, 및 다른 영역의 전체 전자기 스펙트럼의 주파수를 지칭한다. 또한, 주어진 스펙트럼은 비교적 좁은 대역폭(본질적으로 소수의 주파수 또는 파장 성분) 또는 비교적 넓은 대역폭(다양한 상대적 강도를 가진 여러 개의 주파수 또는 파장 성분)을 가질 수 있다. 또한, 주어진 스펙트럼은 2개 이상의 다른 스펙트럼의 혼합(예를 들어, 다수의 광원으로부터 각각 방출되는 광의 혼합)의 결과일 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 개시를 위해, "칼라"라는 용어는 "스펙트럼"이라는 용어와 교환 가능하게 사용된다. 그러나, "칼라"라는 용어는 일반적으로 관측자가 인식할 수 있는 광의 특성을 주로 지칭하는 데 사용된다(이러한 용도는 이 용어의 범위를 제한하려는 의도는 없다). 따라서, "상이한 칼라"라는 용어는 상이한 파장 성분 및/또는 대역폭을 가진 상이한 스펙트럼을 암시적으로 지칭한다. 또한, "칼라"라는 용어는 백색 및 비 백색 광 양자와 관련하여 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 명세서에서 "칼라 온도"라는 용어는 일반적으로 백색 광과 관련하여 사용되지만, 이러한 용도는 이 용어의 범위를 제한하려는 의도는 없다. 칼라 온도는 본질적으로 백색 광의 특정 칼라 내용 또는 농도(예를 들어, 적색, 청색)를 지칭한다. 통상적으로 주어진 광 샘플의 칼라 온도는 본질적으로 해당 광 샘플과 동일한 스펙트럼을 방출하는 흑체 발광원의 절대 온도(K)에 따라 특성화된다. 일반적으로 백색 광의 칼라 온도는 약 700K(일반적으로 사람의 눈으로 볼 수 있는 최초의 것으로 간주됨) 내지 10,000K의 범위 내에 있다.
일반적으로 보다 낮은 칼라 온도는 보다 현저한 적색 성분 또는 "보다 따뜻한 느낌"을 갖는 백색 광을 나타내는 반면, 일반적으로 보다 높은 칼라 온도는 보다 현저한 청색 성분 또는 "보다 차가운 느낌"을 갖는 백색 광을 나타낸다. 예를 들어, 산불은 약 1,800K의 칼라 온도를 갖고, 통상의 백열 전구는 약 2,848K의 칼라 온도를 가지며, 이른 아침의 햇빛은 약 3,000K의 칼라 온도를 갖고, 흐린 대낮의 하늘은 약 10,000K의 칼라 온도를 갖는다. 약 3,000K의 칼라 온도를 가진 백색광 아래서 본 칼라 화상은 비교적 붉은 색조를 갖는 반면, 약 10,000K의 칼라 온도를 가진 백색광 아래서 본 동일한 칼라 화상은 비교적 파란 색조를 갖는다.
본 명세서에서 "조명 유닛" 및 "조명 고정구"라는 용어는 동일하거나 상이한 타입의 하나 이상의 광원을 포함하는 장치를 지칭하기 위해 교환 가능하게 사용된다. 주어진 조명 유닛은 광원(들)에 대한 다양한 실장 배열, 봉입/하우징 배열 및 형상 및/또는 전기 및 기계 접속 구성 중 어느 하나를 가질 수 있다. 또한, 주어진 조명 유닛은 선택적으로, 광원(들)의 동작에 관련된 다양한 다른 컴포넌트(예를 들어, 제어 회로)와 연관될 수 있다(예를 들어, 이를 포함하고, 이와 결합되고, 그리고/또는 함께 패키지될 수 있다). "LED 기반 조명 유닛"은 전술한 바와 같은 하나 이상의 LED 기반 광원만을 또는 다른 비 LED 기반 광원을 함께 포함하는 조명 유닛을 지칭한다.
본 명세서에서 "프로세서" 또는 "제어기"라는 용어는 하나 이상의 광원의 동작에 관련된 다양한 장치를 기술하기 위해 교환 가능하게 사용된다. 프로세서 또는 제어기는 본 명세서에 설명되는 다양한 기능을 수행하도록 소프트웨어(예를 들어, 마이크로코드 또는 펌웨어)를 이용하여 프로그래밍되는 하나 이상의 마이크로프로세서를 이용하는 전용 하드웨어, 또는 소정의 기능을 수행하기 위한 전용 하드웨어 및 다른 기능을 수행하기 위한 프로그래밍된 마이크로프로세서 및 관련 회로의 조합과 같이 다양한 방법으로 구현될 수 있다.
다양한 구현에 있어서, 프로세서 또는 제어기는 하나 이상의 저장 매체(일반적으로 본 명세서에서는 "메모리", 예를 들어 RAM, PROM, EPROM 및 EEPROM과 같은 휘발성 및 불휘발성 컴퓨터 메모리, 플로피 디스크, 컴팩트 디스크, 광 디스크, 자기 테이프 등으로 지칭된다)와 연관될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 저장 매체는 하나 이상의 프로세서 및/또는 제어기 상에서 실행될 때 본 명세서에서 설명되는 기능들 중 적어도 일부를 수행하는 하나 이상의 프로그램으로 인코딩될 수 있다. 다양한 저장 매체는 프로세서 또는 제어기 내에 고정되거나, 운반 가능하여, 그에 저장된 하나 이상의 프로그램이 본 명세서에서 설명되는 본 발명의 다양한 양태를 구현하도록 프로세서 또는 제어기 내로 로딩될 수 있다. 본 명세서에서 "프로그램" 또는 "컴퓨터 프로그램"이라는 용어는 일반적으로 저장된 명령 시퀀스의 검색에 의한 것을 포함하여 하나 이상의 프로세서 또는 제어기를 프로그래밍하는 데 사용될 수 있는 임의 타입의 컴퓨터 코드(예를 들어, 소프트웨어 또는 마이크로코드)를 지칭하는 데 사용된다.
본 명세서에서 "어드레스 가능"이라는 용어는 그 자신을 포함하여 다수의 소자에 대해 의도된 정보(예를 들어, 데이터)를 수신하고 그에 대해 의도된 특정 정보에 선택적으로 응답하도록 구성된 소자(예를 들어, 일반적으로 광원, 조명 유닛 또는 고정구, 하나 이상의 광원 또는 조명 유닛과 연관된 제어기 또는 프로세서, 다른 비 조명 관련 소자 등)를 지칭하는 데 사용된다. "어드레스 가능"이라는 용어는 종종 다수의 소자가 소정의 통신 매체 또는 매체들을 통해 함께 결합되는 네트워크 환경(또는 후술되는 "네트워크")과 관련하여 사용된다.
일 구현에 있어서, 네트워크에 결합된 하나 이상의 소자는 네트워크에 결합된 하나 이상의 다른 소자에 대한 제어기로서 기능할 수 있다(예를 들어, 마스터/슬레이브 관계). 다른 구현에 있어서, 네트워크 환경은 네트워크에 결합된 소자들 중 하나 이상을 제어하도록 구성된 하나 이상의 전용 제어기를 포함할 수 있다. 일반적으로, 네트워크에 결합된 다수의 소자 각각은 통신 매체 또는 매체들 상에 존재하는 데이터에 액세스할 수 있지만, 주어진 소자는 예를 들어 그에게 할당된 하나 이상의 특정 식별자(예를 들어 "어드레스")에 기초하여 네트워크와 데이터를 선택적으로 교환(즉, 데이터를 송수신)하도록 구성된다는 점에서 "어드레스 가능"일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "네트워크"라는 용어는 네트워크에 결합된 임의의 둘 이상의 소자 사이 및/또는 다수의 소자 사이에서의 정보(예를 들어, 장치 제어용, 데이터 저장용, 데이터 교환용 등)의 전달을 용이하게 하는 둘 이상의 소자(제어기 또는 프로세서 포함)의 임의의 상호접속을 지칭한다. 쉽게 이해되는 바와 같 이, 다수의 소자를 상호접속하기에 적합한 네트워크의 다양한 구현은 다양한 네트워크 토폴로지 중 어느 하나를 포함하고, 다양한 통신 프로토콜 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 다양한 네트워크에서, 두 소자 사이의 어느 하나의 접속은 두 시스템 사이의 전용 접속, 또는 대안으로 비전용 접속을 나타낼 수 있다. 두 소자에 대해 의도된 정보를 전송하는 것 외에, 이러한 비전용 접속은 두 소자 중 어느 하나에 대해 반드시 의도되지는 않은 정보를 전달할 수 있다(예를 들어, 개방 네트워크 접속). 또한, 본 명세서에서 설명되는 소자들의 다양한 네트워크는 네트워크 전반에서 정보 전달을 용이하게 하기 위하여 하나 이상의 무선, 유선/케이블 및/또는 광섬유 링크를 이용할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "사용자 인터페이스"라는 용어는 사람 사용자 또는 오퍼레이터와, 사용자와 소자(들) 간의 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 소자 사이의 인터페이스를 지칭한다. 본 발명의 다양한 구현에서 사용될 수 있는 사용자 인터페이스의 예는 스위치, 사람-기계 인터페이스, 오퍼레이터 인터페이스, 전위차계, 버튼, 다이얼, 슬라이더, 마우스, 키보드, 키패드, 다양한 타입의 게임 제어기(예를 들어 조이스틱), 트랙볼, 디스플레이 스크린, 다양한 타입의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI), 터치스크린, 마이크로폰, 및 사람이 생성한 자극의 일부 형태를 수신하고 이에 응답하여 신호를 생성할 수 있는 다른 타입의 센서를 포함하지만 이에 한하지 않는다.
전술한 개념들 및 후술하게 될 추가 개념들의 모든 조합은 본 명세서에 개시되는 발명의 내용의 일부인 것으로 고려된다는 것을 이해해야 한다.
LED 기반 광원과 특히 관련된 소정 실시예들을 포함하는 본 발명의 다양한 실시예가 아래에 설명된다. 그러나, 본 발명은 임의의 특정 구현 방식에 제한되는 것은 아니며, 본 명세서에 명시적으로 설명된 다양한 실시예는 주로 예시를 위한 것이라는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 설명되는 다양한 개념은 LED 기반 광원, LED를 포함하지 않는 다른 타입의 광원을 포함하는 다양한 환경, LED 및 다른 타입의 광원을 함께 포함하는 환경, 및 비 조명 관련 소자들만을 또는 다양한 타입의 광원과 조합하여 포함하는 환경에서 적절히 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 환경에서 소자로서 기능할 수 있는 조명 유닛(100)의 일례를 나타낸다. 도 1과 관련하여 아래에 설명되는 것과 유사한 LED 기반 조명 유닛의 몇몇 예는 예를 들어 본 명세서에 참고로 반영된, "Multicolored LED Lighting Method and Apparatus"라는 명칭으로 2000년 1월 18일자로 Mueller 등에게 허용된 미국 특허 제6,016,038호 및 "Illumination Components"라는 명칭으로 2001년 4월 3일자로 Lys 등에게 허여된 미국 특허 제6,211,626호에서 찾을 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 도 1에 도시된 조명 유닛(100)은 조명 유닛 시스템에서 단독으로 또는 다른 유사한 조명 유닛과 함께 이용될 수 있다(예를 들어, 도 2와 관련하여 후술됨). 단독으로 또는 다른 조명 유닛과 함께 사용되는 조명 유닛(100)은 일반적인 내부 또는 외부 공간 조명, 피사체 또는 공간의 직접 또 는 간접 조명, 극장 또는 다른 오락 기반/특수 효과 조명, 장식 조명, 안전 지향 조명, 차량 조명, 디스플레이 및/또는 판촉 조명(예를 들어, 광고 및/또는 소매/소비자 환경), 조합된 조명 및 통신 시스템 등을 포함하지만 이에 한하지 않는 다양한 응용은 물론 다양한 표시 및 정보 목적으로 이용될 수 있다.
또한, 도 1과 관련하여 설명되는 것과 유사한 하나 이상의 조명 유닛은 다양한 형상 및 전기/기계 결합 구조를 가진 다양한 형태의 광 모듈(통상의 소켓 또는 고정구에 사용하는 데 적합한 교체 또는 개조 모듈 또는 전구를 포함)을 포함하지만 이에 한하지 않는 다양한 제품은 물론, 다양한 소비자 및/또는 가정용 제품(예를 들어, 야간 등, 완구, 게임 또는 게임 컴포넌트, 오락 컴포넌트 또는 시스템, 가정용품, 전기 제품, 주방용품, 세정용품 등)에 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 도 1에 도시된 조명 유닛(100)은 하나 이상의 광원 (104A, 104B, 104C, 104D; 집합적으로 104)를 포함할 수 있는데, 이들 광원 중 하나 이상은 하나 이상의 발광 다이오드(LED)를 포함하는 LED 기반 광원일 수 있다. 이 실시예의 한 양태에서, 광원들(104A, 104B, 104C, 104D) 중 임의의 둘 이상은 상이한 칼라(예를 들어, 각각 적색, 녹색, 및 청색)의 광을 생성하는 데 적합할 수 있다. 도 1은 4개의 광원(104A, 104B, 104C, 104D)을 도시하고 있지만, 본질적으로 백색인 광을 포함하는 다양한 상이한 칼라의 광을 생성하는 데 적합한 상이한 수 및 다양한 타입의 광원(LED 기반 광원, LED 기반 및 비 LED 기반 광원의 조합 등 모두)이 후술하는 바와 같이 조명 유닛(100)에 이용될 수 있으므로 조명 유닛은 이에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 조명 유닛(100)은 또한 광원으로부터 다양한 강도의 광을 생성하기 위하여 광원(104A, 104B, 104C, 104D)을 구동하기 위한 하나 이상의 제어 신호를 출력하도록 구성되는 프로세서(102)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 프로세서(102)는 각 광원에 의해 생성되는 광의 강도를 개별적으로 제어하기 위해 각 광원에 대한 적어도 하나의 제어 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 광원을 제어하기 위해 프로세서에 의해 생성될 수 있는 제어 신호의 몇몇 예는 펄스 변조 신호, 펄스폭 변조 신호(PWM), 펄스 진폭 변조 신호(PAM), 펄스 변위 변조 신호, 아날로그 제어 신호(예를 들어, 전류 제어 신호, 전압 제어 신호), 전술한 신호들의 조합 및 변조, 또는 다른 제어 신호를 포함하지만 이에 한하지 않는다. 일 양태에서, 프로세서(102)는 다른 전용 회로(도 1에 도시되지 않음)를 제어할 수 있는데, 이 전용 회로는 광원 각각의 강도를 변경하도록 광원을 제어한다.
본 명세서에 따른 조명 시스템은 효율적인 방식으로 LED를 동작시킬 수 있다. 일반적인 LED 성능 특성은 LED에 의해 인출되는 전류의 양에 의존한다. 최적 효율은 최대 명도가 발생하는 레벨보다 낮은 전류에서 얻어질 수 있다. 일반적으로 LED는 합리적인 수명 기대치를 유지하면서 LED에 의해 전달되는 명도를 증가시키기 위하여 그의 최대 효율 동작 전류 이상에서 양호하게 구동된다. 결과적으로, PWM 신호의 최대 전류 값이 변할 수 있을 때 증가된 효율이 제공될 수 있다. 예를 들어, 원하는 광 출력이 최대 요구 출력보다 작은 경우, 전류 최대치 및/또는 PWM 신호 폭은 감소될 수 있다. 이것은 예를 들어 펄스 진폭 변조(PAM)를 유발할 수 있지만, LED를 구동하는 데 사용되는 전류의 폭 및 진폭은 LED 성능을 최적화하도록 변할 수 있다. 일 실시예에서, 조명 시스템은 또한 LED를 통한 전류의 진폭 제어만을 제공하는 데 적합할 수 있다. 본 명세서에 제공되는 많은 실시예가 LED를 구동하기 위해 PWM 및 PAM을 이용하는 것을 기술하고 있지만, 본 명세서에 설명되는 LED 제어를 달성하기 위한 많은 기술이 존재하며, 따라서 본 발명의 범위는 임의의 하나의 제어 기술에 의해 한정되지 않는다는 것을 이 분야의 전문가는 이해할 것이다. 실시예들에서, 펄스 주파수 변조(PFM), 또는 PWM 및 PAM 중 하나 또는 양자와 조합하는 것과 같이 펄스 변위 변조(PDM)와 같은 다른 기술을 이용할 수 있다.
펄스 폭 변조(PWM)는 특정 기간 동안 LED에 거의 일정한 전류를 공급하는 것을 수반한다. 시간 또는 펄스 폭이 짧을수록, 관측자는 보다 낮은 명도의 광을 관측하게 될 것이다. 인간의 눈은 소정 기간에 걸쳐 수신하는 광을 통합하며, LED를 통한 전류가 펄스 지속 기간에 관계 없이 동일한 광 레벨을 생성할 수 있지만, 눈은 긴 펄스보다는 짧은 펄스를 조광기로서 인지하게 된다. PWM 기술은 본 발명이 이러한 제어 기술로 제한되는 것은 아니지만 LED를 구동하기 위해 선호되는 기술들 중 하나로 간주된다. 둘 이상의 칼라 LED가 조명 시스템에 제공될 때, 칼라들은 혼합되고, LED의 강도 또는 인지 강도를 변경함으로써 많은 칼라 변경이 생성될 수 있다. 일 실시예에서, 3 칼라의 LED(예를 들어 적색, 녹색 및 청색)가 제공되며, 칼라 각각은 그의 명백한 강도를 변경하도록 PWM에 의해 구동된다. 이 시스템은 수백만 칼라의 생성을 가능하게 한다(예를 들어, PWM 채널 각각에 대해 8비트 제어 가 이용되는 경우 1670만 칼라).
일 실시예에서, LED는 PWM으로 변조되는 것은 물론, LED를 구동하는 전류의 진폭을 변조한다(펄스 진폭 변조 또는 PAM). 도 15는 LED 효율 곡선(1502)을 나타낸다. 도 15로부터 알 수 있듯이, LED 효율은 최대로 증가한 후 효율이 감소된다. 일반적으로, LED는 만족스러운 수명 기대치를 유지하면서 보다 높은 명도를 달성하기 위하여 그 최대 효율을 초과하는 전류 레벨로 구동된다. 일반적으로 그 목적은 만족스러운 수명을 유지하면서 LED로부터 출력되는 광을 최대화하는 것이다. 일 실시예에서, LED는 보다 낮은 강도가 요구될 때 보다 낮은 전류 최대치로 구동될 수 있다. PWM이 계속 이용될 수 있지만, 원하는 광 출력에 따라 최대 전류 강도 또한 변할 수 있다. 예를 들어, 1504와 같은 최대 동작점으로부터 출력되는 광의 강도를 줄이기 위하여, 전류의 진폭은 최대 효율이 달성될 때까지 감소될 수 있다. LED 명도의 추가 감소를 원하는 경우, 외관 명도를 줄이기 위하여 PWM 동작이 감소될 수 있다.
조명 유닛(100)의 일 실시예에서, 도 1에 도시된 광원들(104A, 104B, 104C, 104D) 중 하나 이상은 프로세서(102)에 의해 함께 제어되는 다수의 LED의 그룹 또는 다른 타입의 광원(예를 들어, 다양한 병렬 및/또는 직렬 접속의 LED들 또는 다른 타입의 광원들)을 포함할 수 있다. 또한, 광원들(104A, 104B, 104C, 104D) 중 하나 이상은 다양한 가시 칼라(본질적으로 백색인 광 포함), 백색 광의 다양한 칼라 온도, 자외선 또는 적외선을 포함하지만 이에 한하지 않는 임의의 다양한 스펙트럼(즉, 파장 또는 파장 대역)을 갖는 광을 생성하는 데 적합한 하나 이상의 LED 를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 조명 유닛(100)의 다른 양태에서, 조명 유닛(100)은 다양한 가변 칼라 광을 생성하도록 구성되고 배열될 수 있다. 예를 들어, 조명 유닛(100)은 특히, 광원들 중 둘 이상에 의해 생성되는 프로세서 제어 가변 강도 광이 혼합 칼라 광(다양한 칼라 온도를 가진 본질적으로 백색인 광을 포함)을 생성하도록 조합되도록 배열될 수 있다. 구체적으로, 혼합 칼라 광의 칼라(또는 칼라 온도)는 (예를 들어, 프로세서(102)에 의해 출력되는 하나 이상의 제어 신호에 응답하여) 광원들의 각 강도들 중 하나 이상을 변경함으로써 변경될 수 있다. 또한, 프로세서(102)는 특히 다양한 정적 또는 시간에 따라 변하는(동적) 멀티 칼라(또는 멀티 칼라 온도) 조명 효과를 생성하기 위하여 광원들 중 하나 이상에 제어 신호를 제공하도록 구성(예를 들어 프로그래밍)될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 조명 유닛(100)은 또한 다양한 정보를 저장하기 위한 메모리(114)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(114)는 프로세서(102)에 의해 실행하기 위한(예를 들어, 광원에 대한 하나 이상의 제어 신호를 생성하기 위하여) 하나 이상의 조명 프로그램은 물론, 다양한 칼라의 광을 생성하는 데 유용한 다양한 타입의 데이터(예를 들어, 후술하는 보정 정보)을 저장하는 데 사용될 수 있다. 또한, 메모리(114)는 조명 유닛(100)을 식별하기 위하여 국부적으로 또는 시스템 레벨에서 사용될 수 있는 하나 이상의 특정 식별자(예를 들어, 일련 번호, 어드레스 등)를 저장할 수 있다. 다양한 실시예에서, 이러한 식별자는 예를 들어 제조자에 의해 사전에 프로그래밍될 수 있으며, 이후 (예를 들어, 조명 유닛에 위 치한 소정 타입의 사용자 인터페이스를 통해, 조명 유닛에 의해 수신되는 하나 이상의 데이터 또는 제어 신호를 통해, 등등) 변경 가능하거나 변경 가능하지 않을 수 있다. 대안으로, 이러한 식별자는 현장에서 조명 유닛의 최초 이용시에 결정될 수 있으며, 또한 이후 변경 가능하거나 변경 가능하지 않을 수 있다.
도 1의 조명 유닛(100)에서 다수의 광원을 제어하고 조명 시스템에서(예를 들어 도 2와 관련하여 후술됨) 다수의 조명 유닛(100)을 제어하는 것과 관련하여 발생할 수 있는 하나의 과제는 거의 유사한 광원들 사이의 광 출력의 잠재적으로 인지 가능한 차이와 관련된다. 예를 들어, 각각의 동일한 제어 신호에 의해 구동되는 시각적으로 동일한 2개의 광원이 주어질 때, 각각의 광원에 의해 출력되는 광의 실제 강도는 상당히 다를 수 있다. 이러한 광 출력의 차이는 예를 들어 광원들 간의 근소한 제조 차이, 생성되는 광의 각각의 스펙트럼을 상이하게 변경할 수 있는 광원들의 시간에 따른 정상적인 마모 등을 포함하는 다양한 요인에 기인할 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 제어 신호와 결과적인 강도 사이의 특정 관계가 알려지지 않은 광원들은 "비보정" 광원으로 지칭된다.
도 1에 도시된 조명 유닛(100)에 하나 이상의 비보정 광원을 사용하는 것은 예측 불가능하거나 비보정된 칼라 또는 칼라 온도를 가진 광의 발생을 유발할 수 있다. 예를 들어, 0에서 255(0-255) 범위의 조정 가능한 파라미터를 가진 대응하는 제어신호에 의해 각각 제어되는 제1 비보정 적색 광원 및 제1 비보정 청색 광원을 포함하는 제1 조명 유닛을 고려한다. 이 예의 목적을 위하여, 적색 제어 신호가 0으로 설정되는 경우, 청색 광이 생성되는 반면, 청색 제어 신호가 0으로 설정 되는 경우에는 적색광이 생성된다. 그러나, 양 제어신호가 0이 아닌 값들로부터 변하는 경우, 상당히 다른 다양한 칼라가 생성될 수 있다(예를 들어, 이 예에서는 적어도 많은 상이한 자주빛 색조가 가능하다). 구체적으로, 아마도 특정 원하는 칼라(예를 들어, 라벤더)가 125의 값을 가진 적색 제어 신호 및 200의 값을 가진 청색 제어신호에 의해 제공된다.
이제, 제1 조명 유닛의 제1 비보정 적색 광원과 거의 유사한 제2 비보정 적색 광원, 및 제1 조명 유닛의 제1 비보정 청색 광원과 거의 유사한 제2 비보정 청색 광원을 고려한다. 전술한 바와 같이, 비보정 적색 광원들 양자가 각각의 동일한 제어 신호에 의해 구동되는 경우에도, 각각의 적색 광원에 의해 출력되는 광의 실제 강도는 상당히 다를 수 있다. 유사하게, 비보정 청색 광원들 양자가 각각의 동일한 제어 신호에 의해 구동되는 경우에도, 각각의 청색 광원에 의해 출력되는 광의 실제 강도는 상당히 다를 수 있다.
전술한 것을 상기할 때, 전술한 바와 같이 혼합 칼라 광을 생성하기 위하여 다수의 비보정 광원이 조명 유닛에서 조합하여 사용되는 경우, 동일한 제어 조건하에 상이한 조명 유닛에 의해 생성되는 광의 관측되는 칼라(또는 칼라 온도)는 상당히 다를 수 있다는 것을 이해해야 한다. 구체적으로, 다시 위의 라벤더 예를 고려하면, 125의 적색 제어 신호 및 200의 청색 제어 신호를 이용하여 제1 조명 유닛에 의해 생성되는 제1 라벤더는 사실상 125의 적색 제어 신호 및 200의 청색 제어 신호를 이용하여 제2 조명 유닛에 의해 생성되는 제2 라벤더와 상당히 다를 수 있다. 일반적으로, 제1 및 제2 조명 유닛은 그들의 비보정 광원에 의해 비보정 칼라를 생 성한다.
전술한 것에 비추어, 본 발명의 일 실시예에서, 조명 유닛(100)은 임의의 주어진 시간에 보정된(예를 들어, 예측 가능한, 재생 가능한) 칼라를 가진 광의 생성을 용이하게 하는 보정 수단을 포함한다. 일 양태에서, 보정 수단은 상이한 조명 유닛들에 사용되는 유사한 광원들 간의 상당한 차이를 보상하기 위하여 조명 유닛의 적어도 일부 광원의 광 출력을 조정하도록 구성된다.
예를 들어, 일 실시예에서, 조명 유닛(100)의 프로세서(102)는 광원(들)에 대한 제어 신호에 소정의 방식으로 실질적으로 대응하는 보정된 강도의 광을 출력하기 위하여 광원들(104A, 104B, 104C, 104D) 중 하나 이상을 제어하도록 구성된다. 상이한 스펙트럼 및 각각의 보정 강도를 가진 광을 혼합한 결과로서 보정된 칼라가 생성된다. 본 실시예의 일 양태에서, 각 광원에 대한 적어도 하나의 보정 값이 메모리(114)에 저장되며, 프로세서는 보정된 강도를 생성하기 위하여 대응하는 광원에 대한 제어 신호에 각각의 보정 값을 적용하도록 프로그래밍된다.
이 실시예의 일 양태에서, 하나 이상의 보정값이 한번 (예를 들어 조명 유닛 제조/테스트 단계 동안) 결정될 수 있으며 프로세서(102)에 의해 사용하기 위해 메모리(114)에 저장될 수 있다. 다른 양태에서, 프로세서(102)는 예를 들어 하나 이상의 포토센서의 도움으로 하나 이상의 보정 값을 동적으로 (예를 들어 매 시간마다) 도출하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 포토센서(들)는 조명 유닛에 결합되는 하나 이상의 외부 컴포넌트이거나, 대안으로 조명 유닛 자체의 일부로서 통합될 수 있다. 포토센서는 조명 유닛과 통합되거나 관련될 수 있고 조명 유닛의 동작과 관련하여 프로세서(102)에 의해 모니터될 수 있는 신호원의 일례이다. 이러한 신호원의 다른 예는 도 1에 도시된 신호원(124)과 관련하여 후술된다.
하나 이상의 보정 값을 도출하기 위하여 프로세서(102)에 의해 구현될 수 있는 하나의 예시적인 방법은 광원에 기준 제어 신호를 인가하는 단계, 및 광원에 의해 생성된 광의 강도를 (예를 들어, 하나 이상의 광 센서를 통해) 측정하는 단계를 포함한다. 프로세서는 측정된 강도와 적어도 하나의 기준 값(예를 들어, 기준 제어 신호에 응답하여 명목상 예상되는 강도를 나타냄)의 비교를 행하도록 프로그래밍될 수 있다. 이러한 비교에 기초하여, 프로세서는 광원에 대한 하나 이상의 보정 값을 결정할 수 있다. 구체적으로, 프로세서는 기준 제어 신호에 적용될 때 광원이 기준 값(즉, 예상 강도)에 대응하는 강도를 가진 광을 출력하도록 보정 값을 도출할 수 있다.
다양한 양태에서, 하나의 보정 값은 주어진 광원에 대한 전체 범위의 제어 신호/ 출력 강도에 대해 도출될 수 있다. 대안으로, 구분 선형 방식으로 비선형 보정 함수를 근사화하기 위하여 상이한 제어 신호/출력 강도 범위에 대해 각각 적용되는 다수의 보정 값이 주어진 광원에 대해 도출될 수 있다(즉, 다수의 보정 값 "샘플"이 얻어질 수 있다).
다른 양태에서, 도 1에도 도시된 바와 같이, 조명 유닛(100)은 선택적으로, 다수의 사용자 선택 가능 설정 또는 기능(예를 들어, 일반적으로 조명 유닛(100)의 광 출력의 제어, 조명 유닛에 의해 생성될 다양한 사전 프로그래밍된 조명 효과의 변경 및/또는 선택, 선택된 조명 효과의 다양한 파라미터의 변경 및/또는 선택, 조 명 유닛에 대한 어드레스 또는 일련 번호와 같은 특정 식별자의 설정 등) 중 임의의 것을 용이하게 하기 위하여 제공되는 하나 이상의 사용자 인터페이스(118)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 사용자 인터페이스(118)와 조명 유닛 간의 통신은 유선 또는 케이블, 또는 무선 전송을 통해 달성될 수 있다.
일 구현에 있어서, 조명 유닛의 프로세서(102)는 사용자 인터페이스(118)를 모니터하고, 인터페이스의 사용자 조작에 적어도 부분적으로 기초하여 광원(104A, 104B, 104C, 104D) 중 하나 이상을 제어한다. 예를 들어, 프로세서(102)는 광원 중 하나 이상을 제어하기 위한 하나 이상의 제어 신호를 생성함으로써 사용자 인터페이스의 조작에 응답하도록 구성될 수 있다. 대안으로, 프로세서(102)는 메모리에 저장된 하나 이상의 사전 프로그래밍된 제어 신호를 선택하거나, 조명 프로그램을 실행함으로써 생성되는 제어 신호를 수정하거나, 메모리로부터 새로운 조명 프로그램을 선택, 실행하거나, 또는 광원 중 하나 이상에 의해 생성되는 광에 작용함으로써 응답하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 일 구현에 있어서, 사용자 인터페이스(118)는 프로세서(102)로의 전력을 인터럽트하는 하나 이상의 스위치(예를 들어, 표준형 벽 스위치)를 구성할 수 있다. 이 구현의 일 양태에서, 프로세서(102)는 사용자 인터페이스에 의해 제어되는 전력을 모니터하고, 또한 사용자 인터페이스의 조작에 의해 발생하는 전력 인터럽션의 지속 기간에 적어도 부분적으로 기초하여 광원(104A, 104B, 104C, 104D) 중 하나 이상을 제어하도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 프로세서는 특히, 예를 들어 메모리에 저장된 하나 이상의 사전 프로그래밍된 제어 신호를 선 택하거나, 조명 프로그램을 실행함으로써 생성되는 제어 신호를 수정하거나, 메모리로부터 새로운 조명 프로그램을 선택, 실행하거나, 또는 광원 중 하나 이상에 의해 생성되는 광에 작용함으로써 전력 인터럽션의 소정의 지속 기간에 응답하도록 구성될 수 있다.
도 1은 또한, 조명 유닛(100)이 하나 이상의 다른 신호원(124)으로부터 하나 이상의 신호(122)를 수신하도록 구성될 수 있다는 것을 보여준다. 일 구현에 있어서, 조명 유닛의 프로세서(102)는 사용자 인터페이스와 관련하여 전술한 것과 유사한 방식으로 광원(104; 104A, 104B, 104C, 104D) 중 하나 이상을 제어하기 위하여 신호(들)(122)를 단독으로 또는 다른 제어 신호(예를 들어, 조명 프로그램을 실행함으로써 생성되는 신호, 사용자 인터페이스로부터의 하나 이상의 출력 등)와 조합하여 이용할 수 있다.
프로세서(102)에 의해 수신되어 처리될 수 있는 신호(들)(122)의 예는 하나 이상의 오디오 신호, 비디오 신호, 전력 신호, 다양한 타입의 데이터 신호, 네트워크(예를 들어 인터넷)로부터 얻은 정보를 나타내는 신호, 소정의 검출 가능/감지 조건을 나타내는 신호, 조명 유닛으로부터의 신호, 변조 광을 구성하는 신호 등을 포함하지만 이에 한하지 않는다. 다양한 구현에 있어서, 신호원(들)(124)은 조명 유닛(100)과 떨어져서 배치되거나, 조명 유닛의 컴포넌트로서 포함될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 하나의 조명 유닛(100)으로부터의 신호가 네트워크를 통해 다른 조명 유닛(100)으로 전송될 수 있다.
도 1의 조명 유닛(100)에서 사용되거나 이 조명 유닛과 관련하여 사용될 수 있는 신호원(124)의 몇몇 예는 소정의 자극에 응답하여 하나 이상의 신호(122)를 생성하는 다양한 센서 또는 트랜스듀서 중 임의의 것을 포함한다. 이러한 센서의 예는 다양한 타입의 환경 조건 센서, 예를 들어 열 감지(예를 들어, 온도, 적외선) 센서, 습도 센서, 모션 센서, 포토센서/광센서(예를 들어 전자기 방사의 하나 이상의 특정 스펙트럼에 민감한 센서), 사운드 또는 진동 센서 또는 기타 압력/동력 트랜스듀서(예를 들어, 마이크로폰, 압전 소자) 등을 포함하지만 이에 한하지 않는다.
신호원(124)의 추가 예는 전기 신호 또는 특성(예를 들어, 전압, 전류, 전력, 저항, 용량, 인덕턴스 등) 또는 화학/생물학적 특성(예를 들어, 산성도, 하나 이상의 특정 화학 또는 생물학적 작용제, 박테리아 등의 존재)을 모니터하고 신호 또는 특성의 측정 값에 기초하여 하나 이상의 신호(122)를 제공하는 다양한 계측/검출 소자를 포함한다. 신호원(124)의 또 다른 예는 다양한 타입의 스캐너, 화상 인식 시스템, 음성 또는 기타 사운드 인식 시스템, 인공 지능 및 로보틱스 시스템 등을 포함한다.
신호원(124)은 또한 조명 유닛(100), 프로세서(102), 또는 매체 재생기, MP3 재생기, 컴퓨터, DVD 재생기, CD 재생기, 텔레비젼 신호원, 카메라 신호원, 마이크로폰, 스피커, 전화, 셀룰러폰, 인스턴트 메신저 소자, SMS 소자, 무선 소자, 개인일정 관리 소자 및 기타 등등과 같은 많은 이용 가능한 신호 발생 소자 중 임의의 것일 수 있다.
일 실시예에서, 도 1에 도시된 조명 유닛(100)은 또한, 광원(104A, 104B, 104C, 104D)에 의해 생성되는 광을 선택적으로 처리하기 위한 하나 이상의 광학 설비(130)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 광학 설비는 생성된 광의 공간 분포 및 전파 방향 중 하나 또는 양자를 변경하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 하나 이상의 광학 설비는 생성된 광의 확산 각도를 변경하도록 구성될 수 있다. 이 실시예의 일 양태에서, 하나 이상의 광학 설비(130)는 특히, 생성된 광의 공간 분포 및 전파 방향 중 하나 또는 양자를 (소정의 전기 및/또는 기계적 자극에 응답하여) 가변적으로 변경하도록 구성될 수 있다. 조명 유닛(100)에 포함될 수 있는 광학 설비의 예는 반사 재료, 굴절 재료, 반투명 재료, 필터, 렌즈, 미러 및 광섬유를 포함하지만 이에 한하지 않는다. 광학 설비(130)는 또한, 인광 재료, 냉광 재료, 또는 생성된 광에 응답하거나 상호작용할 수 있는 기타 재료를 포함할 수 있다.
도 1에도 도시된 바와 같이, 조명 유닛(100)은 조명 유닛(100)의 임의의 다양한 다른 소자에 대한 결합을 용이하게 하기 위하여 하나 이상의 통신 포트(120)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 통신 포트(120)는, 조명 유닛들 중 적어도 일부가 어드레스 가능하고(예를 들어 특정 식별자 또는 어드레스 가짐) 네트워크를 통해 전송되는 특정 데이터에 응답하는 네트워크 조명 시스템으로서 다수의 조명 유닛을 함께 결합하는 것을 용이하게 할 수 있다.
구체적으로, 후술하는(예를 들어 도 2와 관련하여) 네트워크 조명 시스템 환경에서, 데이터가 네트워크를 통해 전송될 때, 네트워크에 결합된 각 조명 유닛의 프로세서(102)는 그에 관련된(예를 들어, 몇몇 경우에, 네트워크 조명 유닛들의 각 식별자에 의해 지시됨) 특정 데이터(예를 들어, 조명 제어 명령)에 응답하도록 구성될 수 있다. 주어진 프로세서가 그에 대해 의도된 특정 데이터를 식별하면, 데이터를 판독하고, 예를 들어 수신된 데이터에 따라(예를 들어, 광원에 대한 적절한 제어 신호를 생성함으로써) 그의 광원에 의해 생성되는 조명 조건을 변경할 수 있다. 일 양태에서, 네트워크에 결합된 각 조명 유닛의 메모리(114)에는 예를 들어 프로세서(102)가 수신하는 데이터에 대응하는 조명 제어 신호들의 테이블이 로딩될 수 있다. 프로세서(102)가 네트워크로부터 데이터를 수신하면, 프로세서는 테이블을 참조하여 수신 데이터에 대응하는 제어 신호를 선택하고, 조명 유닛의 광원을 적절히 제어할 수 있다.
이 실시예의 일 양태에서, 주어진 조명 유닛의 프로세서(102)는 네트워크에의 결합 여부에 관계 없이 소정의 프로그램 가능 조명 응용을 위한 조명 산업에서 통상적으로 이용되는 조명 명령 프로토콜인 DMX 프로토콜(예를 들어, 미국특허 제6,016,038호 및 제6,211,626호에 설명됨)로 수신되는 조명 명령/데이터를 번역하도록 구성될 수 있다. 그러나, 다양한 실시예에 따른 조명 유닛은 각각의 광원을 제어하기 위하여 다른 타입의 통신 프로토콜에 응답하도록 구성될 수 있으므로, 본 발명의 목적에 적합한 조명 유닛은 이에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
일 실시예에서, 도 1의 조명 유닛(100)은 하나 이상의 전원(108)을 포함 및/또는 그에 결합될 수 있다. 다양한 양태에서, 전원(108)의 예는 AC 전원, DC 전원, 배터리, 태양광 전원, 열전 또는 기계 기반 전원 등을 포함하지만 이에 한하지 않는다. 또한, 일 양태에서, 전원(108)은 외부 전원에 의해 수신되는 전력을 조명 유닛(100)의 동작에 적합한 형태로 변환하는 하나 이상의 전력 변환 소자를 포함하거나 이에 연관될 수 있다.
도 1에는 명시적으로 나타나 있지 않지만, 조명 유닛(100)은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 여러 상이한 구조 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 예를 들어, 주어진 조명 유닛은 광원에 대한 다양한 실장 배열, 광원을 부분적으로 또는 완전히 봉입하기 위한 봉입/하우징 배열 및 형상, 및/또는 전기 및 기계 접속 구조 중 어느 하나를 가질 수 있다. 구체적으로, 조명 유닛은 통상의 소켓 또는 고정구 배열(예를 들어, 에디슨 타입 스크류 소켓, 할로겐 고정구 배열, 형광 고정구 배열 등)에 전기 및 기계적으로 결합하기 위한 대체물 또는 "개장물"로서 구성될 수 있다.
또한, 전술한 하나 이상의 광학 설비는 조명 유닛에 대한 봉입/하우징 배열에 부분적으로 또는 완전히 통합될 수 있다. 또한, 주어진 조명 유닛은 선택적으로, 광원의 동작에 관련된 다양한 다른 컴포넌트(예를 들어, 프로세서 및/또는 메모리와 같은 제어 회로, 하나 이상의 센서/트랜스듀서/신호원, 사용자 인터페이스, 디스플레이, 전원, 전력 변환 소자 등)와 연관될 수 있다(예를 들어, 포함하거나, 결합되거나, 그리고/또는 함께 패키지될 수 있다).
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 조명 시스템(200)의 일례를 나타낸다. 도 2의 실시예에서, 도 1과 관련하여 전술한 것과 유사한 다수의 조명 유닛(100)이 함께 결합되어 네트워크 조명 시스템을 구성한다. 그러나, 도 2에 도시된 조명 유닛의 특정 구성 및 배열은 예시적인 것일 뿐, 본 발명을 도 2에 도시된 특정 시스템 토폴로지로 한정하려는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다.
또한, 도 2에는 명시적으로 도시되지 않았지만, 네트워크 조명 시스템(200)은 하나 이상의 사용자 인터페이스는 물론, 센서/트랜스듀서와 같은 하나 이상의 신호원을 포함하도록 유연하게 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 하나 이상의 사용자 인터페이스 및/또는 센서/트랜스듀서와 같은 하나 이상의 신호원(도 1과 관련하여 전술됨)은 네트워크 조명 시스템(200)의 조명 유닛들 중 하나 이상과 연관될 수 있다. 대안으로(또는 전술한 것에 더하여), 하나 이상의 사용자 인터페이스 및/또는 하나 이상의 신호원이 네트워크 조명 시스템(200)에서 "독립식" 컴포넌트로서 구현될 수 있다. 이들 소자는 독립식 컴포넌트이던, 하나 이상의 조명 유닛(100)에 특히 연관되던, 네트워크 조명 시스템의 조명 유닛들에 의해 공유될 수 있다. 달리 말해서, 하나 이상의 사용자 인터페이스 및/또는 센서/트랜스듀서와 같은 하나 이상의 신호원은 네트워크 조명 시스템에서 시스템의 임의의 하나 이상의 조명 유닛의 제어와 관련하여 사용될 수 있는 "공유 자원"을 구성할 수 있다.
도 2의 실시예에 도시된 바와 같이, 조명 시스템(200)은 하나 이상의 조명 유닛 제어기(이하, "LUC")(208A, 208B, 208C, 208D)를 포함할 수 있으며, 각각의 LUC는 그에 결합된 하나 이상의 조명 유닛(100)과 통신하고 일반적으로 이를 제어하는 역할을 한다. 도 2는 주어진 LUC에 직렬로 결합된 4개의 조명 유닛(100)을 나타내고 있지만, 다른 수의 조명 유닛(100)이 다양한 상이한 통신 매체 및 프로토콜을 이용하여 다양한 상이한 구조로 주어진 LUC에 결합될 수 있으므로, 본 발명은 이에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
도 2의 시스템에서, 각각의 LUC는 또한, 하나 이상의 LUC와 통신하도록 구성된 중앙 제어기(202)에 결합될 수 있다. 도 2는 스위칭 또는 결합 소자(204)를 통해 중앙 제어기(202)에 결합된 4개의 LUC를 도시하고 있지만, 다양한 실시예에 따르면 다른 수의 LUC가 중앙 제어기(202)에 결합될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, LUC 및 중앙 제어기는 다양한 상이한 통신 매체 및 프로토콜을 이용하여 다양한 구조로 함께 결합되어 네트워크 조명 시스템(200)을 구성할 수 있다. 더욱이, LUC 및 중앙 제어기의 상호접속 및 조명 유닛의 각 LUC에 대한 상호접속은 상이한 방식으로(예를 들어, 상이한 구성, 통신 매체 및 프로토콜을 이용하여) 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 중앙 제어기(202)는 LUC와 이더넷 기반 통신을 구현하도록 구성될 수 있으며, 또한 LUC는 조명 유닛(100)과 DMX 기반 통신을 구현하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 이 실시예의 일 양태에서, 각 LUC는 어드레스 가능 이더넷 기반 제어기로서 구성될 수 있으며, 따라서 이더넷 기반 프로토콜을 이용하여 특정 고유 어드레스(또는 고유 어드레스 그룹)를 통해 중앙 제어기(202)에 식별될 수 있다. 이러한 방식으로, 중앙 제어기(202)는 결합된 LUC들의 네트워크 전반에서 이더넷 통신을 지원하도록 구성될 수 있으며, 각각의 LUC는 그에 대해 의도된 통신에 응답할 수 있다. 또한, 각각의 LUC는 중앙 제어기(202)와의 이더넷 통신에 기초하여 예를 들어 DMX 프로토콜을 통해 그에 결합된 하나 이상의 조명 유닛으로 조명 제어 정보를 전송할 수 있다.
보다 구체적으로, 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 LUC(208A, 208B, 208C, 208D)는, 조명 제어 정보가 조명 유닛(100)으로 전송될 수 있기 전에 중앙 제어기(202)가 LUC에 의해 번역되어야 하는 LUC에 대한 상위 레벨 명령을 통신하도록 구성될 수 있다는 점에서 "지능형"이 되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 조명 시스템 오퍼레이터는 조명 유닛들의 서로에 대한 특정 배치가 주어질 때 전파 무지개 색("무지개 체이스")의 출현을 생성하는 방식으로 조명 유닛마다 칼라를 변화시키는 칼라 변경 효과를 생성하기를 원할 수 있다. 이 예에서, 오퍼레이터는 이를 달성하기 위해 중앙 제어기(202)에 간단한 명령을 제공할 수 있으며, 또한 중앙 제어기는 이더넷 기반 프로토콜을 이용하여 하이 레벨 명령을 하나 이상의 LUC에 전송하여 "무지개 체이스"를 생성할 수 있다. 명령은 예를 들어 타이밍, 강도, 색조, 채도 또는 다른 관련 정보를 포함할 수 있다. 주어진 LUC는 이러한 명령을 수신한 때 명령을 번역하여 적절한 조명 제어 신호를 생성한 후 임의의 다양한 신호 전송 기술(예를 들어, PWM)을 통해 DMX 프로토콜을 이용하여 그가 제어하는 하나 이상의 조명 유닛으로 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템에서 다수의 상이한 통신 구현(예를 들어 이더넷/DMX)을 이용하는 전술한 예는 단지 예시적일 뿐 본 발명을 이러한 특정 예로 한정하지 않는다는 것을 이해해야 한다.
도 3을 참조하면, 각각의 경우에 선택적 통신 설비(120)를 구비하는 조명 ㅇ유닛(100)에 대한 다양한 구성이 제공될 수 있다. 구성은 선형 구성(302)(실시예들에서 곡선일 수 있다), 원형 구성(308), 타원 구성(304) 또는 다양한 구성(302, 304, 308)의 집합을 포함한다. 조명 유닛(100)은 또한, 혼합 칼라를 생성하기 위하여 적색, 녹색 및 청색 LED를 포함하는 다양한 혼합체로서 다양한 칼라의 LED를 포함하는 것은 물론, 백색광의 가변 칼라 및 칼라 온도를 생성하기 위하여 하나 이상의 다른 LED를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색은 호박색, 백색, UV, 오렌지색, IR 또는 기타 칼라의 LED와 혼합될 수 있다. 호박색 및 백색 LED는 백색의 가변 칼라 및 칼라 온도를 제공하도록 혼합될 수 있다. LED 칼라들의 임의의 조합은 LED가 적색, 녹색, 청색, 호박색, 백색, 오렌지색, UV 또는 다른 칼라인 것에 관계 없이 전 범위의 칼라를 생성할 수 있다. 본 명세서를 전반에서 기술되는 다양한 실시예는 조명 유닛(100)에서의 모든 가능한 LED의 조합을 포함하며, 따라서 가변 칼라, 강도, 채도 및 칼라 온도의 광이 필요에 따라 프로세서(102)의 제어하에 생성될 수 있다. LED와 인광과 같은 다른 메카니즘과의 조합도 본 명세서에 포함된다.
광에 대해 적색, 녹색 및 청색의 혼합이 넓은 범위의 추가 혼합 칼라를 생성하는 이들의 능력 때문에 제안되었지만, 이들 시스템의 일반적인 칼라 품질 또는 칼라 렌더링 능력은 모든 응용에 대해 이상적이지는 않다. 이것은 주로 현재의 적색, 녹색 및 청색 발광기의 좁은 대역폭에 기인한다. 그러나, 보다 넓은 대역의 발광원들은 예를 들어 표준 CRI 인덱스에 의해 측정되는 바와 같이 양호한 칼라 렌더링을 가능하게 한다. 몇몇 경우에, 이것은 현재 이용할 수 없는 LED 스펙트럼 출력을 필요로 할 수 있다. 그러나, 보다 넓은 대역의 광원들이 이용 가능하게 될 것으로 알려져 있으며, 이러한 보다 넓은 대역의 광원들은 본 명세서에 기술되는 조명 유닛(100)의 광원으로서 포함된다.
또한, 백색 LED(통상적으로 청색 또는 UV LED 플러스 인광 메카니즘을 통해 생성됨)의 추가는 이러한 광원들로부터 제어할 수 있거나 선택할 수 있는 칼라 온도에서 여전히 제한하고 있는 '보다 양호한' 백색을 제공한다.
적색, 녹색 및 청색 혼합물에 백색을 추가하는 것은 이용가능한 칼라의 전체 범위를 증가시키지 않을 수 있지만, 혼합물에 보다 넓은 대역의 광원을 추가할 수 있다. 이 혼합물에 호박색 광원을 추가하는 것은 또한 전 범위를 채움으로써 칼라를 더욱 개선할 수 있다.
이러한 조명 유닛(100)으로서의 광원들의 조합은 바람직한 광 스펙트럼을 충실하게 재생할 수 있도록 가시 스펙트럼을 채우는 것을 도울 수 있다. 이들은 다른 광원들 또는 바람직한 광 특성에 대응하는 광범위한 일광 등가물 또는 보다 많은 이산 파형을 포함한다. 바람직한 특성은 소정 파장들이 흡수 또는 감쇠되는 환경을 포함할 수 있는 이유 때문에 스펙트럼의 부분들을 제거할 수 있는 능력을 포함한다. 예를 들어 물은 광의 대부분의 비 청색 및 비 녹색 칼라를 흡수 및 감쇠하는 경향이 있으며, 따라서 수중 응용은 조명 유닛(100)의 청색 및 녹색 광원을 조합하는 광으로부터 이익을 얻을 수 있다.
호박색 및 백색 광원은 칼라 온도 선택 가능 백색 광원을 제공할 수 있으며, 생성되는 광의 칼라 온도는 2개의 광원의 색채 좌표를 연결하는 선에 의해 흑체 곡선을 따라 선택될 수 있다. 칼라 온도 선택은 조명원에 대한 특정 칼라 온도 값을 지정하는 데 유용하다.
오렌지색은 백색 LED 기반 광원과 조합하여 조명 유닛(100)으로부터의 제어 가능 칼라 온도 광을 제공하는 데 사용될 수 있는 스펙트럼 특성을 가진 또 하나의 칼라이다.
백색광과 조명 유닛(100)의 광원으로서의 다른 칼라의 광과의 조합은 풀, 스파, 자동차, 빌딩 내부(상용 및 주거용), 비 주실 조명과 같은 간접 조명 응용, 상용 POS 조명, 판촉, 완구, 뷰티, 신호, 항공, 해양, 의약, 잠수함, 공간, 군대, 소비자, 캐비넷 하부 조명, 사무실 가구, 풍경화, 거주 일체 주방, 홈 극장, 욕실, 수도, 식당, 데크, 차고, 홈 오피스, 가전 제품, 거실, 묘비 조명, 박물관, 사진, 예술 응용 등과 같은 많은 상용 및 가정용 응용을 위한 다목적 광을 제공할 수 있다.
도 4 및 후속 도면을 참조하면, 광원(104)(예를 들어 LED 시스템 및 대부분의 발광체)은 고정구로부터의 광 빔을 쉐이핑하고 제어하기 위해 고정 또는 정적 광학 설비(130)는 물론 동적 또는 가변 광학 설비를 이용할 수 있다. 구체적으로, 가변 광학계는 고정구로부터 방출되는 광 빔의 빔 확산 또는 각도 또는 단순히 프로파일의 불연속 또는 연속 조정을 제공한다. 특성은 벽 워싱 고정구와 같은 고정구로부터의 거리가 다른 표면들에 대한 프로파일의 조정을 포함하지만 이에 한하지 않는다. 다양한 실시예에서, 가변 광학 특성은 수동으로 조정되거나, 모션 제어에 의해 조정되거나, 자동으로 동적 제어될 수 있다.
가변 광학계의 동작은 전기 모터, 압전 소자, 열 액추에이터, 모터, 자이로, 서보, 레버, 기어, 기어 시스템, 스크류 드라이브, 드라이브 메카니즘, 플라이휠, 휠, 또는 모션 제어를 위한 많은 공지 기술 중 하나와 같은 임의 종류의 액추에이터를 통해 이루어질 수 있다. 수동 제어는 렌즈, 확산 재료, 반사 표면 또는 굴절 소자의 상대적 구조를 변경하는 조정 메카니즘을 통해 이루어질 수 있다. 조정 메카니즘은 슬라이딩 소자, 레버, 스크류, 또는 다른 간단한 기계 소자 또는 간단한 기계 소자들의 조합을 이용할 수 있다. 수동 조정 또는 모션 제어 조정은 광학 표면의 만곡이 시스템을 통과하거나 광학 시스템에 의해 반사 또는 굴절되는 광을 굽히고 쉐이핑하는 것을 허용할 수 있다.
동작은 또한, 전자기 모터 또는 많은 동작 재료 및 소자 중 하나를 통해 이루어질 수 있다. 광학 설비(130)는 또한, 압전 소자, MEMS 소자, 열 액추에이터, 프로세서(102) 및 많은 다른 형태의 액추에이터와 같은 다른 액추에이터를 포함할 수 있다.
광범위한 광학 설비(130)가 광을 제어하는 데 사용될 수 있다. 브래그 셀 또는 홀로그래픽 필름과 같은 소자들은 고정구의 출력을 변화시키기 위한 광학 설비(130)로서 이용될 수 있다. 브래그 셀 또는 음향-광학 변조기는 다른 이동 메카니즘 없이 광의 이동을 제공할 수 있다. 광 빔의 칼라(색조, 채도 및 명암)은 물론 형태를 제어하는 조합은 광원에 대한 많은 양의 동작 제어를 유발한다. 편광 필름의 이용은 눈부심을 줄여 일반적으로는 보기 어려운 반사면을 제공하는 피사체의 조명 및 관측을 허용하는 데 사용될 수 있다. 이동 렌즈 및 쉐이핑된 비 촬상 표면은 광을 안내하고 쉐이핑하기 위한 광학 경로를 제공할 수 있다.
다른 실시예들에서, 광학 경로를 제공하기 위하여 유체 충전 표면 및 형상이 조작될 수 있다. 이러한 형상은 광원(104)과 조합하여 유체 충전 재료의 표면 및 부피 전체에서 가변 광학 특성을 제공할 수 있다. 유체 충전 재료는 또한, 발광 소자에 대한 열 방산 메카니즘을 제공할 수 있다. 유체는 물, 폴리머, 실리콘 수지 또는 다른 투명 또는 반투명 액체 또는 임의 타입의 기체 및 바람직한 광학 또는 열 특성을 가진 혼합물일 수 있다.
다른 실시예들에서, 교질화되고 충전된 형상은 상기 형상을 균일하게 조명하기 위하여 광원(104)과 함께 사용될 수 있다. 광 전파 및 확산은 형상을 통한 광의 산란을 통해 이루어질 수 있다.
다른 실시예들에서, 스캐닝을 위해 레이저 광학계에서 사용되는 것(예를 들어, 바코드 스캐너 또는 3D 지형 스캐너)과 같은 스피닝 미러 시스템이 광 빔을 지향하고 이동시키는 데 사용될 수 있다. 광원(104)을 빠르게 턴온 및 턴오프하는 능력과의 조합은 광 빔이 보다 큰 영역으로 확산되는 것을 허용하고, 가변 패턴 형상을 그리도록 칼라를 변경할 수 있다. 광 패턴을 편향시키고 변경하기 위한 다른 광학 설비(130)가 문헌에 공지되고 기술되어 있다. 이들은 스텝퍼 또는 검류계 모터 및 칼라(HS&V) 및 강도 양자의 정밀한 시간 효과 또는 정적 제어를 생성하기 위한 보다 복잡한 로보틱 메카니즘에 의해 구동되는 기계적 미러와 같은 빔 조정을 위한 방법을 포함한다. 광학 설비(130)는 또한, 광빔을 제어하고 조정하기 위하여 압전체를 통해 생성되는 음파를 이용하는 음향-광학 변조기를 포함한다. 이들은 또한, 예를 들어 텍사스 인스트루먼트사로부터 입수할 수 있는 디지털 미러 소자 및 디지털 광 프로세서를 포함한다. 이들은 또한, 그레이팅 광 밸브 기술(GLV)은 물론, 무기물 디지털 광 편향을 포함한다. 이들은 또한, 예를 들어 메사추세츠 공과 대학에서 개발된 유전체 미러를 포함한다.
광의 형태 및 텍스쳐의 제어는 빔의 형상 제어 뿐만 아니라 광이 그의 빔을 가로질러 패터닝되는 방법의 제어를 포함할 수 있다. 이러한 기술의 이용 예는 비주얼 판촉에서 있을 수 있는데, 이 경우 제품 스포트라이트가 생성되면서 다른 매체가 등위 방식으로 재생된다. 제품이 프리젠테이션 동안 하이라이트되는 기간 동안에 보이스-오버 또는 뮤직-오버 또는 심지어 비디오가 재생될 수 있다. 이동하고 춤추는 광은 비주얼 판촉 목적을 위해 A/V 소스와 조합하여 이용될 수 있다.
다양한 광학 설비에 관한 추가 자료는 본 명세서에 참고로 반영된 다음 문헌 및 공보에서 발견할 수 있다: Optoelectronics, Fiber Optics, and Laser Cookbook by Thomas Petruzzellis 322 pages; McGraw-Hill/TAB Electronics; ISBN:0070498407;(May 1, 1997);Digital Diffractive Optics:An Introduction to Planar Diffractive Optics and Related Technology by B. Kress, Patrick Meyrueis. John Wiley & Sons;ISBN:0471984477;1 edition(October 25, 2000); Optical System Design by Robert E. Fischer, Biljana Tadic-Galeb, McGraw-Hill Professional; ISBN:0071349162;1st edition(June 30, 2000); and Feynman Lectures On Physics(3 Volume set) by Richard Phillips Feynman Addison-Wesley Pub Co; ISBN:0201021153;(June 1970).
광학 설비(130)는 또한, 보조 광학계, 즉 광을 쉐이핑하고 형성하기 위하여 LED 어레이에 추가되는 광학계(플라스틱, 유리, 화상, 비화상)를 포함할 수 있다. 이것은 광의 상이한 출력 특성이 생성되도록 광을 분산하거나, 좁히거나, 확산시키거나, 회절시키거나, 굴절시키거나 반사시키는 데 사용될 수 있다. 이들은 고정되거나 가변될 수 있다. 이들은 광 파이프, 렌즈, 광 가이드 및 광섬유 및 임의의 다른 광 전송 재료일 수 있다.
다른 실시예들에서, 비촬상 광학계가 광학 설비(130)로서 사용된다. 비촬상 광학계는 통상의 렌즈를 사용하지 않는다. 이들은 광을 확산하고 지향하기 위하여 쉐이핑된 표면을 이용한다. 이산 광원을 이용하는 고정구가 갖는 기본적인 과제는 칼라 음영을 줄이거나 없애고 균일하고 동등한 광 출력을 생성하기 위하여 광을 혼합하는 것이다. 과제의 일부는 광을 흡수하지 않고 원하는 방향 또는 방식으로 광을 바운드시키고 반사시키는 고효율 표면의 이용이다. 광학 설비(130)는 광을 지향하여 조명 유닛(100)으로부터 광학 조명 형태를 생성하는 데 사용될 수 있다.
특정 광학 설비(130)는 다양하다. 도 4는 광원(104)으로부터의 광에 광학적으로 작용하는 광학 설비(130)의 일례를 나타낸다. 광학 설비(130)에 의해 생성되는 광학 효과의 변화를 유발하는 액추에이터(402)가 포함된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 액추에이터(402)는 광학 설비(130), 이 경우에는 렌즈(130)의 방향을 변경하는 전기 기계적 액추에이터일 수 있다. 액추에이터(402)는 광원(104)으로부터 광학 설비(130)에 의해 수신되는 광의 방향을 기울여 변경한다.
도 5는 액추에이터(402)에 의한 동작의 다른 형태를 나타낸다. 이 경우, 액추에이터는 광학 설비의 변경, 이 경우 렌즈(130)의 폭의 변경을 유발한다. 렌즈는 선택적으로, 압축 가능 유체를 포함하여 동작시 유체를 팽창시킬 수 있다. 팽 창시 광학 설비(130)의 광학 효과는 팽창되지 않은 상태에서와 다르다. 액추에이터(402)는 광학 설비에 포함된 재료의 온도를 변경함으로써, 가스 또는 다른 유체 재료를 광학 설비(130) 내에 압축시킴으로써, 또는 기타 등등에 의해 그러한 변경을 유발할 수 있다. 액추에이터(402)는 프로세서 또는 유사한 설비의 제어하에 있을 수 있다. 광학 설비(130)는 또한, 도 4의 액추에이터(402)와 같이 기울일 수 있으며, 따라서 각각의 경우에 조명 유닛(100)으로부터의 광에 작용하는 광범위한 광학 효과를 생성할 수 있다.
도 6을 참조하면, 프로세서(102)는 광원(104) 및 광학 설비(130)의 액추에이터(402) 양자를 동작시키는 데 사용된다. 선택적으로, 2개의 프로세서(102)가 2개의 소자와 함께 사용될 수 있다. 프로세서(102)는 신호원(124)에 동작 접속되어, 신호원(124)으로부터 입력을 수신할 수 있다(그리고, 선택적으로, 신호원(124)과 피드백 루프로 동작한다). 실시예들에서, 신호원(124)은 센서이다. 따라서, 프로세서(102)는 제어 신호를 광원(104) 및 액추에이터(402)에 제공하여, 광원(104)과 광학 설비(130)를 조화시킴으로써 원하는 타입의 조명 또는 디스플레이를 생성할 수 있다. 예를 들어, 액추에이터(402)는 예를 들어 벽과 같은 주어진 표면 부분 전체로 광을 확산하기 위하여 광원(104) 밖으로 나오는 광 빔의 각도를 조절하는 데 사용될 수 있다. 실시예들에서, 광원(104)은 코브 광 시스템과 같은 선형 조명 시스템의 일부일 수 있으며, 광학 설비(130)는 코브 광 시스템으로부터의 광의 각도를 설정하여 벽 전체에 유연하게 확산시켜 벽 위에 칼라 워시를 제공한다.
임의의 조건을 감지하기 위해, 또는 온도, 힘, 전기, 열 유동량, 전압, 전 류, 자장, 피치, 롤, 편요각, 가속도, 회전력, 바람, 난기류, 흐름, 압력, 체적, 유체 레벨, 광학 특성, 광도, 전자기파, 무선 주파수 방사, 사운드, 음향 레벨, 데시벨, 미립자 밀도, 연기, 오염 밀도, 양전자 방사, 광 레벨, 칼라, 칼라 온도, 칼라 채도, 적외선 방사, X 레이 방사, 자외선 방사, 가시 스펙트럼 방사, 상태, 논리 상태, 비트 바이트, 워드, 데이터, 심볼, 및 본 명세서에 기술되고 본 명세서에 참고로 반영된 문헌에 기술되고 이 분야의 전문가들이 알고 있는 많은 다른 것들과같은 임의의 종류의 신호를 전송하기 위해 많은 타입의 신호원(124)이 이용될 수 있다.
도 7은 광학 설비(702), 이 경우 광원(104)으로부터의 광의 광학 경로를 변경하는 렌즈(702)의 동작 효과를 변경하기 위한 기계적 액추에이터(704)를 나타낸다. 이 경우, 렌즈(702)의 형상은, 액추에이터(704)와 통합되거나 원격 제어와 같이 분리된 시스템의 일부일 수 있는 프로세서(102)의 제어하에 선형 소자(708)를 이동시키는 액추에이터(704)의 선형 이동에 의해 변경된다. 프로세서(102)는 선택적으로, 광원(104)도 제어하며, 따라서 렌즈 및 광원(104) 양자는 동시에 제어되어 조명 유닛(100)으로부터 나오는 조명의 조정된 변경을 제공할 수 있다. 프로세서(102)는 또한 선택적으로, 도 6과 관련하여 설명된 것과 같은 임의의 센서일 수 있는 신호원(124)에 응답한다. 따라서, 액추에이터(704)는 선형 소자(708)를 슬라이딩시켜 렌즈(702)를 구부림으로써 렌즈(702)가 광원(104)으로부터 수신하는 광의 굴절률을 변경한다. 광원(104)은 선형 광원, 원형 광원, 사각 광원 또는 다른 형상으로 배열될 수 있다. 렌즈(702)는 광원(104)으로부터 나오는 광의 빔 각도를 변경하여 벽 또는 피사체에 상이한 광 패턴을 투사하는 것과 같이 다양한 조명 효과를 생성할 수 있다. 액추에이터(704)는 전기 기계적 소자, 스크류 드라이브 메카니즘(예를 들어 컴퓨터 프린터에서 사용되는 것), 스크류 드라이브, 또는 이 분야의 전문가에게 알려진 선형 이동을 위한 다른 소자들과 같은 임의 타입의 선형 이동 제공 액추에이터일 수 있다.
도 8은 프로세서의 제어하에 변경하도록 광학 설비(130)를 동작시키는 또 하나의 시스템을 나타낸다. 이 경우, 광학 설비는 기체 또는 액체와 같은 압축 가능 유체(808)를 포함하는 유체 충전 렌즈(802)이다. 액추에이터(804)는 유체를 렌즈(802)의 내부 챔버로 전달하기 위한 밸브(810)를 포함한다. 액추에이터(804)는 특성상 전기 기계적, 전기적 또는 기계적일 수 있는 펌프 또는 유사한 설비이다. 액추에이터(804)는 유체(808)를 렌즈(802) 내부로 또는 밖으로 펌핑하여 렌즈(802)가 형상을 변경하고 따라서 광이 렌즈(802)를 통해 전송되는 것과 다르게 광을 구부리게 한다. 실시예들에서, 유체(808)는 광에 영향을 미치도록 선택될 수 있는데, 예를 들어 렌즈는 반투명일 수 있어, 방전 효과를 생성하거나 광의 일부를 굴절시키는 기포를 가질 수 있다. 물, 공기, 유체 폴리머 등과 같은 임의의 다양한 유체가 사용될 수 있다. 액추에이터(804)는 선택적으로, 프로세서(102)에 의해 제어되는데, 프로세서는 액추에이터와 통합되거나 그로부터 분리될 수 있으며, 또한 신호원(124)에 선택적으로 응답할 수 있다. 프로세서(102)는 선택적으로, 광원(104)을 제어하며, 따라서 광원의 조정된 제어(예를 들어, 광의 칼라, 강도, 채도, 및 칼라 온도)는 렌즈(802)에 의한 광에 대한 효과가 달성될 수 있다.
도 9는 예를 들어 챔버(908) 내의 유체의 양을 증가시키거나 챔버의 온도를 변경하여 챔버(908) 내 가스의 체적 팽창을 유도함으로써 렌즈의 내부 챔버(908) 내의 압력 변화를 유도하는 가압 시스템(904)에 응답하여 동작하는 또 하나의 광학 설비(130), 이 경우 유체 충전 렌즈(902)를 나타낸다. 가압 시스템(904)은 선택적으로, 전술한 타입의 센서와 같은 신호원(124)으로부터의 제어하에 광원(104)을 제어할 수 있는 프로세서(102)에 의해 제어될 수 있다.
도 10을 참조하면, 디지털 미러(1002)가 광학 설비(130)로서 기능할 수 있다. 디지털 미러는 광원(104)으로부터의 광을 반사시킨다. 디지털 미러는 선택적으로 디지털 미러의 반사 특성을 지배하는 프로세서(102)의 제어하에 있다. 프로세서(102)는 선택적으로 광원(104)을 제어하며 선택적으로 센서와 같은 신호원(124)으로부터의 신호(122)에 응답한다. 따라서, 프로세서(102)는 디지털 미러(1002)의 반사 특성을 이용하여 광원(104)으로부터 생성되는 광의 조정을 용이하게 한다. 텍사스 인스투르먼트사로부터 구입할 수 있는 DMD/DLP 디지털 미러와 같은 임의의 공지된 디지털 미러 기술이 이용될 수 있다.
도 11을 참조하면, 스피닝 미러 시스템(1102)이 광학 설비(130)로서 기능할 수 있다. 다른 실시예에서와 같이, 스피닝 미러 시스템은 그와 통합되거나 분리될 수 있는 프로세서(102)의 제어에 응답한다. 프로세서는 선택적으로 스피닝 미러 시스템(1102)에 의해 반사되는 광을 생성하는 광원(104)을 제어한다. 프로세서는 선택적으로 신호원(124)에 응답하고, 예를 들어 센서(124)로부터 신호(122)를 수신한다. 실시예들에서, 센서(124)는 조명 조건을 감지하여 프로세서(102)로의 폐루 프 피드백이 조화된 방식으로 광원(104) 및 스피닝 미러 시스템(1102) 양자를 제어하여 스피닝 미러 시스템으로부터 반사되는 광의 최적 조건을 생성하는 것을 허용한다. 스피닝 미러 시스템은 바코드 스캐너 및 3D 지형 스캐너와 같은 많은 다른 산업 또는 상용 시스템의 공지된 특징이다. 이들은 원하는 방향으로 광 빔을 지향하고 제어하는 데 사용될 수 있다. 프로세서(102)의 제어하에 광원(104)으로부터 생성되는 광의 타이밍을 정확하게 제어하는 능력과 조합하여 광원(104) 및 스피닝 미러 시스템(1102)의 조합은 예를 들어 보다 큰 영역으로 빔을 확산시키고 칼라를 변경하고 가변 패턴의 형상을 그리기 위하여 광빔 방향의 개선된 제어를 허용한다.
도 11의 스피닝 미러 시스템(1102) 및 도 10의 디지털 미러 시스템(1002)은 광빔을 조정하도록 설계된 소자들의 예이다. 이러한 많은 소자는 광학 분야의 전문가에게 공지되어 있으며, 이러한 임의의 소자는 본 명세서에 포함되는 것으로 의도된다.
도 12를 참조하면, 그레이팅 광 밸브(GLV)(1202)가 도 1의 조명 유닛(100)의 광학 설비(130)로서 기능할 수 있다. 그레이팅 광 밸브(1202)는 프로세서(102; 도시되지 않음)의 제어하에 광원(104; 도시되지 않음)으로부터 광을 수신할 수 있다. GLV는 특정 화상 포인트 또는 화소를 나타내는 다수의 리본 구조(1204, 1208) 각각으로부터 광이 반사되는 방식을 변경하기 위하여 마이크로-전기 기계 시스템(MEMS) 기술 및 광학 물리를 이용한다. 리본들은 예를 들어 도 12에 도시된 바와 같이 초기 상태(1204)와 가압 상태(1208) 사이에서 작은 거리를 이동할 수 있다. 리본들이 이동할 때, 이들은 반사 광의 파장을 변경한다. 또한, 주어진 화소들이 스위치 온 및 오프되는 속도를 변경함으로써 계조가 달성될 수 있다. 결과 화상은 밝은 광원을 이용하여 큰 무대와 같은 다양한 환경에, 또는 저전력 광원을 이용하여 작은 소자 상에 투사될 수 있다. GLV에서, 화소는 실리콘 칩의 표면에 형성되며, 투사원이 된다.
GLV 기술에 대한 추가 정보는 본 명세서에 참고로 반영된 "Diffractive Optical MEMs Use Grating Light Valve Technique," by Christopher Gudeman, Electrical Engineering Times, March 18, 2002에서 찾을 수 있다.
도 12를 계속 참조하면, GLV(1202)는 공간 광 변조기이다. GLV(1202)는 공기 갭(1210) 위에 걸쳐진 병렬 마이크로 리본들의 어레이로 구성된다. GLV(1202)는 리본들이 상이한 상태들 사이에서 동작될 수 있도록 구성된다. 리본들(1204, 1208)은 높은 응력하에 있으며, 따라서 동작하지 않을 때 단단하게 유지된다. 리본의 상층은 일반적으로 광에 대한 반사층 및 정전 동작을 위한 전극으로 기능하는 알루미늄과 같은 금속이다. 리본에 전압이 인가될 때, 정전 인력이 도 12의 리본(1208)과 같은 상태로 리본을 하향 편향시킨다. 리본의 하위 층들은 정전력과 균형을 이루고 강도 및 스트레스 균형을 제공하여 리본이 그 폭에 걸쳐 편평하게 유지되도록 하는 스프링과 같은 복원력을 제공하는 화학양론적 Si3N4 및 SiO2 필름과 같은 한 세트의 재료 층일 수 있다. 실시예들에서, 리본들은 약 500 mm의 길이, 10 mm의 폭, 300 nm의 두께를 가지며, 예를 들어 0.5 mm 이하의 갭으로 가까이 떨어져 있다.
GLV(1202)는 교대하는 "능동형" 리본 및 "바이어스" 리본을 가질 수 있다. 바이어스 리본은 단일 공통 제어 접속을 가질 수 있으며 바닥 전극(1212)과 동일한 접지 전위로 유지될 수 있다. 각각의 능동형 기본 전극에 대한 개별 전기 접속은 독립적인 동작을 제공할 수 있다.
능동형 리본의 전압이 접지 전위로 설정될 때, 모든 리본은 편향되지 않으며 소자는 미러로서 동작한다. 능동형 리본에 대한 전압이 증가될 때, 이 어레이 영역은 광을 편향시키기 시작하여 반사되는 광을 감쇠시킨다.
GLV(1202)의 실시예들에서, 리본들은 수천번 복제되어 1차원 회절 소자 어레이를 형성한다. 실시예들에서, 회절 소자들은 소자들 사이에 공간이 없이 완전하다.
도 13을 참조하면, 음향-광학 변조기(1302)가 광학 설비(130)로서 기능할 수 있다. 또한, 조절 가능 필터로서 그리고 브래그 셀로서 공지된 음향-광학 변조기(1302)는 예를 들어 압전 트랜스듀서(1304)와 같은 트랜스듀서(1304)에 의해 생성되는 음파를 수신하도록 설계된 크리스탈로 구성된다. 음향 정상파는 본질적으로 도플러 효과로 인해 크리스탈의 굴절률 변경을 유발하며, 따라서 크리스탈은 조절 가능 회절 그레이팅으로서 기능한다. 예를 들어 광원(104)으로부터의 입사광은 트랜스듀서(1304)에 의해 유도되는 음향 정상파의 파장에 따라 가변 정도로 크리스탈에서 반사된다. 트랜스듀서(1304)는 예를 들어 임의 타입의 신호를 크리스탈을 통해 전송되는 음향 신호로 변환하기 위하여 프로세서(102)에 응답할 수 있다. 따라서, 변조기(1302)는 광원(104)으로부터의 광의 변경을 이용하여 효과를 조절할 수 있다.
도 14를 참조하면, 광원(104)으로부터의 광을 피사체(1404)로 반사시키도록 조명 시스템(1400)이 설계된다. 피사체(1404)는 바코드가 판독되는 피사체, 회로 보드 상에 배치되는 반도체 소자 등과 같이, 머신 비젼 시스템 하에 관측되는 피사체일 수 있다. 피사체가 조명되는 머신 비젼 시스템 또는 다른 시스템에서, 하나 또는 적은 수의 빔 각도로부터가 아니라 다양한 빔 각도로부터 조명을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 많은 빔 각도의 제공은 조잡한 반사를 줄이며, 피사체의 보다 부드러운 관측을 제공한다. 이러한 빔 각도를 생성하기 위한 시스템이 도 14에서 볼 수 있다. 도 14에서, 광원(104)으로부터의 광을 피사체(1404)로 반사시키기 위한 반사면(1402)이 제공된다. 반사면(1402)은 실질적으로 포물선형이며, 따라서 광원(104)으로부터의 광은 광이 광원(104)으로부터 반사면(1402)에 부딪히는 각도에 관계 없이 거의 피사체(1404)로 반사된다. 표면은 미러면으로 처리되거나 모든 방향으로 거의 동일하게 빛을 반사하는 매트 램버틴(matte Lambertian) 표면으로 처리될 수 있다. 결과적으로, 피사체(1404)는 많은 상이한 각도로부터 조명되어 조잡한 반사 없이 보여질 수 있게 된다. 피사체(1404)는 선택적으로 비젼 시스템(1414)의 일부이거나 이와 동작 접속될 수 있는 카메라(1412)에 의해 선택적으로 관측될 수 있다. 카메라는 예를 들어 피사체 위로부터 관측 축(1410)을 따라 배치된 반사면(1402) 내의 공간(1418)을 통해 피사체를 관측할 수 있다. 피사체(1404)는 이동 플랫폼(1408)일 수 있는 플랫폼(1408) 상에 위치할 수 있다. 플랫폼(1408), 광원(104), 비젼 시스템(1414) 및 카메라(1412)는 각각 프로세서(102)의 제어하에 있을 수 있으며, 따라서 피사체의 관측 및 피사체의 조명은 예를 들어 상 이한 조명 칼라하에 피사체를 관측할 수 있도록 조정될 수 있다. 도 14에 도시된 것과 같은 시스템이 연속 확산 조명을 생성할 수 있다. 이러한 시스템은 본 명세서에 참고로 반영된 1997년 2월 18일에 허여된 미국 특허 제5,604,550호 및 2000년 5월 9일자로 허여된 미국 특허 제6,059,421호와 같은 팀 화이트에게 허여된 특허들에서 찾을 수 있다.
도 16을 참조하면, 광학 설비(130A, 130B)는 입사광(1608)을 쉐이핑하고 형성하기 위해 제공된다. 광을 반사시켜 출력단에서 특정 광 패턴을 생성하는 광 파이프(1602)가 제공된다. 상이한 형상의 광 파이프(1604)는 상이한 패턴을 생성한다. 일반적으로, 이러한 보조 광학계는 촬상형이던 아니던 플라스틱, 유리, 미러 또는 다른 재료로 제조되는지에 관계 없이 광을 쉐이핑하고 형성하기 위하여 조명 유닛(100)에 추가될 수 있다. 이러한 광학 설비(130A, 130B)는 상이한 광 출력 특성이 생성되도록 광을 분사시키거나 좁히거나 확산시키거나 회절시키거나 굴절시키거나 반사시키는 데 사용될 수 있다. 이들은 고정형이거나 가변형일 수 있다. 그 예는 광 파이프, 렌즈, 광 가이드 및 광섬유 및 임의의 다른 광 전송 재료, 또는 이들의 임의 조합일 수 있다.
도 17을 참조하면, 하나 이상의 조명 유닛(100)으로부터의 광을 조명 재료(1702)로 전달하는 광 파이프(1704)가 광학 설비로서 기능한다. 조명 유닛(100)은 선택적으로 선택된 칼라, 칼라 온도, 강도 등의 광을 광 파이프(1704)의 내부로 전송하도록 조명 유닛(100)을 제어하는 중앙 제어기(202)에 의해 제어된다. 다른 실시예들에서, 조명 유닛(100)이 그 자신의 프로세서(102)를 포함하는 실시예에서 와 같이 중앙 제어기(202)는 필요하지 않다. 실시예들에서, 하나 이상의 조명 유닛(100)은 데이터 포트, 수신기, 송신기 등과 같은 통신 설비를 구비할 수 있다. 이러한 조명 유닛(100)은 예를 들어 다른 조명 유닛(100)에 대해 데이터를 송수신할 수 있다. 따라서, 광 파이프 내의 조명 유닛(100)의 체인이 광 뿐만 아니라 파이프(1704) 내에 배치되는 조명 유닛에 대한 제어 신호를 전송하는 데이터를 포함하는 데이터를 파이프(1704)를 따라 전송할 수 있다. 재료(1702)는 임의 타입의 피사체를 포함하는 조명을 위해 선택된 것과 같은 임의의 재료일 수 있다. 중앙 제어기(202)는 재료(1702)의 특징에 기초하여 조명하기 위하여 파이프를 통해 전송되는 조명을 제어할 수 있다. 실시예들에서, 내부(1704)는 유체, 젤, 폴리머, 가스, 액체, 증기, 고체, 크리스탈, 광섬유 재료 또는 다른 재료와 같은 실질적으로 광을 투과하는 재료로 충전될 수 있다. 실시예들에서, 재료는 유연한 재료일 수 있으며, 따라서 광 파이프(1704)는 유연하게 될 수 있다. 광 파이프(1704)는 플라스틱, 러버, 크리스탈, PVC, 유리, 폴리머, 금속, 합금 또는 다른 재료와 같은 유연한 재료 또는 단단한 재료로 제조될 수 있다.
도 18을 참조하면, 광원(104)으로부터의 칼라를 혼합하기 위한 칼라 혼합 시스템(1802)이 제공된다. 칼라 혼합 시스템은 경계(1810)에서 만나는 2개의 대향하는 절두 원뿔부(1804, 1808)로 구성된다. 광원(104)으로부터의 광은 칼라 혼합 시스템 내로 전달되어 두 부분(1804, 1808)의 내면으로부터 반사된다. 반사는 광을 혼합하여 칼라 혼합 시스템(1802)의 말단으로부터 혼합 광을 생성한다. 본 명세서에 참고로 반영된 윌리암스의 미국 특허 제2,686,866호는 다수의 광원으로부터의 광을 반사하고 혼합하기 위하여 2개의 역 원뿔을 이용하는 칼라 혼합 조명 장치를 보여준다. 이와 같은 칼라 혼합 시스템과 광원(104)으로부터의 칼라 변경을 조합함으로써 사용자는 다양한 조명 효과를 생성할 수 있다.
다른 칼라 혼합 시스템은 칼라 변경 광원(104)과 함께 양호하게 동작할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 참고로 또한 반영된 윌리암스의 미국 특허 제2,673,923호는 칼라 혼합을 위해 일련의 렌즈 플레이트를 이용하고 있다.
도 19를 참조하면, 복수의 원통형 렌즈 소자(1902)를 포함하는 광학 설비(130)가 도시되어 있다. 이러한 원통형 소자는 광원(104)으로부터의 광을 회절시켜, 광원(104)으로부터의 광에 기초하여 다양한 패턴의 상이한 칼라를 생성한다. 원통은 마이크로렌즈 내지 통상의 렌즈 범위의 다양한 크기를 가질 수 있다.
도 20을 참조하면, 마이크로렌즈 어레이(2002)가 광학 설비(130)로서 도시되어 있다. 마이크로렌즈 어레이(2002)는 벌집 구조로 정렬된 복수의 미세 육각 렌즈를 포함한다. 마이크로렌즈는 선택적으로 굴절 또는 회절형이며, 직경이 수 미크론 정도일 수 있다. 마이크로렌즈 어레이는 퓨즈 실리카 및 실리콘과 같은 표준 재료 및 다양한 렌즈를 가능하게 하는 인화갈륨과 같은 보다 새로운 재료를 이용하여 제조될 수 있다. 마이크로렌즈는 재료의 일측 상에 또는 1 미크론 내에 정렬된 기판의 양측 상에 렌즈들과 함께 제조될 수 있다. 20 내지 80 옹스트롱 RMS의 표면 거칠기 값이 일반적이며, 다양한 코팅의 추가는 매우 높은 투과 속도를 가진 렌즈를 생성할 수 있다. 마이크로렌즈 어레이(2002)는 광원(104)으로부터의 광을 굴절 또는 회절시켜 다양한 효과를 생성할 수 있다.
도 21을 참조하면, 또 하나의 마이크로렌즈 어레이(2102)는 복수의 거의 원형인 렌즈 소자를 포함한다. 또한, 어레이(2102)는 실리카와 같은 통상의 재료로 구성될 수 있으며, 수 미크론 범위의 렌즈 직경을 갖는다. 어레이(2102)는 광원(104)으로부터의 광에 작용하여 다양한 칼라 및 광학 효과를 생성할 수 있다.
도 22를 참조하면, 마이크로렌즈 어레이가 신축성 재료(2202) 내에 배치되어, 광학 설비(130)가 어레이를 포함하는 재료를 굽히고 쉐이핑함으로써 구성될 수 있다.
도 23을 참조하면, 신축성 재료의 마이크로렌즈 어레이(2302)가 광원(104)으로부터 광을 수신하기 위한 원통 형상을 형성하도록 감겨져 있다. 이러한 구성은 예를 들어 고유한 모습을 가진 광 투과 램프 음영으로서 이용될 수 있다.
도 24를 참조하면, 축(2408) 주위에 마이크로렌즈 어레이(2402)를 감기 위한 시스템이 제공될 수 있다. 드라이브 메카니즘(2404)이 제어기(2412)의 제어하에 신축성 어레이(2402)를 감거나 풀 수 있다. 제어기는 또한 조명 유닛(100)을 제어할 수 있으며(예를 들어, 도 2의 구성 및 중앙 제어기(202)를 참조), 따라서 어레이(2402)는 사용자의 선택에 따라 조명 유닛(100)의 정면에 배치되거나 그와 떨어져 감겨진다. 실질적으로 단단한 부재(2410)가 신축성 재료(2402)의 에지에 인장 강도를 제공하여 드라이브 메카니즘(2404)에 의해 구동될 때 신축성 재료(2402)를 감는 것을 쉽게 해준다. 시스템은 조명 유닛(100)으로부터의 직접 광 또는 어레이(2402)의 동작에 의해 변경된 광을 교대로 제공하기 위해 사용될 수 있다.
도 25를 참조하면, 색도 차트(2500)가 인간의 시각의 3D 칼라 공간으로부터 의 칼라를 나타낸다. 이 차트는 2D 차트이므로, 다이어그램(2500)은 2개의 축, 즉 색조 및 채도만을 나타낸다. 차트(2500)의 형태는 인간 시각의 측정에 기초하는 3 자극 값으로부터 도출된다. 외측의 편자형 곡선(2502)은 약 400 nm 내지 700 nm 파장 범위의 칼라 또는 색조의 순수 파장을 나타내는 순수 스펙트럼 라인이다. 라인(2504)은 스펙트럼 곡선의 단부들을 연결하는 '퍼플 라인'이다. 어떠한 스펙트럼 파장도 눈에 이들 칼라를 자극하지 못한다.
인간이 인지하는 모든 칼라는 스펙트럼 라인(2502)과 퍼플 라인(2504)에 의해 정의되는 영역 내에 있다. 임의의 두 소스 칼라가 주어질 때, 이들 칼라를 상이한 양으로 혼합하여 만들 수 있는 모든 칼라는 이들을 연결한 라인 상에 있게 된다. 예를 들어 이진 상보 백색은 적당한 양으로 C3(2510)을 형성할 수 있는 다이아그램(2500) 내의 두 소스 C1(2506) 및 C2(2508)에 의해 만들어질 수 있다.
이것의 3 칼라에 대한 확장은 칼라의 전체 범위를 크게 넓힌다. 예를 들어 포인트(2512, 2514, 2516)는 적색, 녹색 및 청색(RGB) 범위를 형성한다. 3개의 포인트는 시스템의 주요 칼라들이다. 삼각형 내의 칼라들은 칼라 범위, 즉 시스템에 의해 생성될 수 있는 칼라들을 나타낸다. 정확한 주요 칼라들은 일반적으로 큰 범위를 제공하도록 주의 깊게 선택된다.
외측 스펙트럼 라인(2502)은 칼라에 대해 가능한 가장 높은 순도를 나타낸다. 영역 또는 범위 칼라들의 중앙으로의 이동은 채도를 낮추며, 이것은 본질적으로 칼라에 백색을 추가하는 것이다.
그러나, 양질의 백색 광은 또한 광원을 칼라들의 팔레트에 매칭시키고 칼라 의 스펙트럼에 가중치를 제공하는 칼라 렌더링 인덱스(CRI)에 의해 정의된다. 칼라들의 RGB 쌍은 일반적으로 낮은 CRI를 생성하지만, 백색 LED 및 인광의 이용을 통해 CRI가 크게 개선될 수 있다. 상이한 광원의 제어를 제공함으로써 백색 조명 유닛(100)이 흑체 곡선(2518)을 따라 이동하여 백색 광의 상이한 칼라 온도를 생성할 수 있다.
도 26은 본 명세서에 기술되는 다양한 실시예의 조명 시스템에 대한 항공기 환경(2604)을 나타낸다. 하나 이상의 조명 유닛(100)이 내부 객실(2602)에 또는 외부에 배치되어 칼라 변경 조명을 생성할 수 있다. 더 자세한 것은 본 명세서에 참고로 반영된 출원들에 기술되어 있다.
도 27은 복수의 조명 유닛(100)을 구비한 항공기 내부(2602)를 나타낸다. 조명 유닛은 내부 천장(2714)에 또는 바닥(2712)을 따라 예를 들어 지향성 광(2704)으로서 사용될 수 있다. 광은 좌석 환경(2710)을 조명하는 데 이용될 수 있다. 실시예들에서, 조명 유닛(100)은 대안으로 예를 들어 도 2와 관련하여 기술된 바와 같이 중앙 제어기(202)의 제어하에 환경(2602)에 대해 백색 광 조명 또는 칼라 광 조명을 제공할 수 있다. 실시예들에서, 조명은 항공기 주 컴퓨터 시스템과 같은 다른 컴퓨터 시스템과 협동으로 제어될 수 있다. 따라서, 조명 유닛(100)은 심미적 조명, 알람 조명, 안전 조명, 조명 오락, 조건 또는 데이터의 표시 또는 많은 다른 목적으로 이용될 수 있다. 실시예들에서, 광은 일광 주기를 모방하여 그 날의 시각에 기초하여 다양한 조건을 제공하기 위하여 칼라 및 칼라 온도를 변경할 수 있다.
도 28은 버스(2800)와 같은 차량의 내부를 나타낸다. 조명 유닛(100)은 천장(2802)을 따라, 시트(2808) 위에, 또는 통로(2804)를 따라 배치되어 심미, 표시, 안전, 데이터, 경고, 오락 또는 다른 목적을 위해 백색 광 조명 또는 가변 칼라 온도 내지 칼라 조명 범위의 다양한 조명 효과를 제공할 수 있다. 각각의 경우에, 광은 개별 제어기를 갖거나 차량(2800)에 대한 제어 시스템의 일부를 선택적으로 이룰 수 있는 중앙 제어기(202)에 의해 관리될 수 있다.
도 29는 표시될 피사체(2904)를 조명하기 위한 시스템(2902)을 나타낸다. 조명 유닛(100)은 예를 들어 프로세서(102)의 제어하에 피사체(2904)를 조명할 수 있다. 실시예들에서, 프로세서(102)는 통상의 조명 시스템과 같은 다른 컴퓨터 시스템, 또는 안전 시스템, 난방 또는 냉방 시스템, 보안 시스템 등과 같이 환경을 제어하기 위한 컴퓨터 시스템에 통합될 수 있다. 피사체를 조명하기 위한 조명 유닛(100)은 도 3과 관련하여 기술된 바와 같이 멀티 칼라 광 및 백색 광 양자를 생성하기 위한 소자들을 포함할 수 있다. 따라서, 조명 시스템은 통상의 백색 광(선택된 칼라 온도를 포함)은 물론 비 백색 광(예를 들어, 심미적 효과를 생성하거나, 경고를 발하거나, 조건의 표시를 제공하는 등등을 위하여)으로 피사체(2904)를조명할 수 있다.
피사체가 표시되는 이러한 하나의 환경(2902)은 소매 환경이다. 피사체(2904)는 의류, 액세서리, 전자제품, 완구, 식품 또는 임의의 다른 소매품과 같은 판매 상품들의 항목일 수 있다. 조명 유닛(100)은 원하는 조명 형태로 피사체(2904)를 조명하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 적절한 칼라 온도의 백색 광 은 대낮에 나타나는 칼라와 같은 트루 칼라로 항목을 렌더링할 수 있다. 이것은 칼라가 매우 중요한 식품 항목 또는 의류 항목에 대해 바람직할 수 있다. 다른 경우에, 조명 유닛(100)은 특정 칼라로 항목을 조명하여, 예를 들어 플래싱하거나, 체이싱 무지개로 항목을 워싱하거나, 특이한 칼라로 항목을 조명함으로써 항목에 주의를 끌 수 있다. 다른 경우에, 조명은 녹색과 같은 특정 칼라로 판매중인 항목을 렌더링하는 것과 같이 데이터를 표시할 수 있다. 조명은 중앙 제어기에 의해 제어될 수 있으며, 따라서 상이한 항목들이 사용자에 의해 선택되는 임의의 스케쥴에 따라 상이한 칼라 및 칼라 온도로 조명될 수 있다. 조명 시스템은 또한, 사용자의 카드 또는 핸드헬드 소자와 같은 다른 컴퓨터 시스템과 상호작용할 수 있다. 예를 들어, 광은 사용자의 핸드헬드 소자로부터의 신호에 반응하여 특정 사용자가 접근할 때 특정 칼라로 조명되는 피사체(2904)에 대해 사용자가 할인을 받을 수 있다는 것을 나타낼 수 있다. 조명 유닛(100)은 신호원(124)을 생성하는 다양한 센서와 결합될 수 있다. 예를 들어, 피사체(2904)는 시스템이 판매자의 접근을 검출하는 경우 상이하게 조명될 수 있다.
제어된 조명 조건 하에 표시될 피사체(2904)는 오락 환경, 박물관, 화랑, 도서관, 집, 작업장 등과 같은 다른 환경에도 존재한다.
도 30을 참고하면, 조명 유닛(100)은 사인(3000)을 조명하도록 구성될 수 있다. 실시예들에서, 사인(3000)은 도 17과 관련하여 개시된 바와 같은 광 투과 재료로 제조될 수 있다. 따라서, 사인(3000)은 네온 광이 방전하는 방식과 유사하게 조명 유닛(100)의 광으로 방전될 수 있다. 사인(3000)은 글자, 심볼, 번호 또는 다른 구성으로, 사인을 그러한 방식으로 구성하거나 원하는 구성을 형성하기 위하여 함께 결합되는 하위 요소들을 제공함으로써 구성될 수 있다. 조명 유닛(100)으로부터의 광은 백색 광, 다른 칼라의 광 또는 가변 칼라 온도의 광일 수 있다. 일 실시예에서, 사인(3000)은 곡선 요소, 직선 요소, T 접합, V 및 U형 요소 등과 같은 다양한 하위 요소를 포함하는 키트로부터 이루어질 수 있다.
도 31을 참조하면, 사인(3000)은 빌딩(3100)의 외부에 배치될 수 있다. 이러한 사인(3000)은 예를 들어 빌딩 내부에, 바닥, 벽 또는 천장에, 복도에, 수중에, 물이 아닌 액체에 잠기거나 많은 다른 환경에 표시될 수 있다.
도 32를 참고하면, 사인(3200)은 후방 조명 디스플레이 부분(3202) 및 글자, 번호, 로고, 그림 등과 같은 구성(3204)을 포함할 수 있다. 후방 조명 부분(3202) 및 구성(3204)의 조명은 대조적인 칼라 및 다양한 심미적 효과를 제공하도록 조정될 수 있다.
도 33을 참조하면, 헬스 케어 제공자(3300)가 복수의 조명 유닛(100)을 포함하는 조명 시스템(3308) 하에 환자(3302)에게 헬스 케어를 제공하는 의료 환경이 도시되어 있다. 조명 유닛(100)은 선택된 칼라 온도의 백색 광과 같은 백색 광은 물론 칼라 광을 생성할 수 있다. 실시예들에서, 조명 시스템(3308)은 프로세서(202)의 제어하에 백색 및 비 백색 광 양자를 제공할 수 있다. 프로세서(202)는 수술실, 응급실 또는 다른 의료 환경을 위한 조명 시스템과 같은 다른 조명 시스템의 일부일 수 있다. 조명 시스템(3308)은 환자(3302)의 영역에 제어된 광을 제공하는 데 사용될 수 있다. 광의 제어는 직접 제어 또는 원격 제어일 수 있다. 헬 스 케어 제공자(3300) 또는 다른 오퍼레이터는 조명 시스템(3308)을 제어하여 원하는 조명 조건을 정확히 제공할 수 있다. 예를 들어, 한 외과 의사는 광의 주어진 칼라 또는 칼라 또는 칼라 온도에 대한 강한 선호를 가질 수 있는 반면, 다른 외과 의사는 상이한 선호를 가질 수 있다. 시스템(3308)은 각자가 선호하는 칼라 및 칼라 온도를 선택하는 것을 허용한다. 또한, 수술과 같은 프로시져 동안, 조명 조건을 변경하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 적색인 동맥은 적색 광 아래 보다 생생하게 보이는 반면, 정맥은 청색 광 아래 보다 생생하게 보인다. 따라서, 관측되고 있는 특정 시스템에 따라 헬스 케어 제공자는 환경에 맞도록 조명을 변경할 수 있다. 다른 의료 응용 또한 제어하에 조명 조건을 변경하는 것에 의해 이익을 얻을 수 있는데, 예를 들어 제공자는 이상적인 조명 조건하에 X 레이, 차트, 그래프, 그림 또는 다른 테스트 결과를 보거나, 예를 들어 피부색 등을 관찰하기 위하여 이러한 조건하에 환자를 보기를 원할 수 있다.
도 34를 참조하면, 프로세서(202)의 제어하의 조명 유닛(100)을 구비한 조명 시스템(3400)이 예술품(3402)을 조명하는 데 사용된다. 박물관, 화랑, 집, 작업장, 영화관 등과 같은 예술이 전시되는 환경에서, 조명 유닛(100)에 의해 허용되는 선택된 칼라 온도의 백색 광 아래 피사체를 전시하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 이상적인 칼라 및 칼라 온도는 시각, 주변 조명 조건, 관측 대상 및 관측자의 선호에 따라 변할 수 있다. 따라서, 칼라 및 칼라 온도의 제어를 허용하여 이상적인 관측 조건을 생성하는 것이 바람직하다. 실시예들에서, 조명 시스템(3400)은 환경을 위한 조명 시스템, 보안 시스템, 알람 시스템 등과 같은 다른 컴퓨터 시 스템에 통합되며, 따라서 환경의 관리인은 다양한 스케쥴에 따라 각각의 피사체(3402)에 대해 원하는 조명 조건을 제공할 수 있다. 실시예들에서, 예술품(3402)은 예를 들어 조명 시스템(3400)으로부터 그들을 조명하는 광의 칼라에 따라 나타나거나 사라지는 다양한 상이한 칼라를 포함함으로써 칼라 변화를 이용하도록 설계될 수 있다. 따라서, 예술품(3402)은 조명 유닛(100)으로부터의 조명에 기초하여 동적일 수 있으며, 피사체(3402)의 동적 특징은 예술품(3402)의 설계의 일부일 수 있다.
도 35를 참조하면, 피사체(3502)는 조명 시스템(3402)에 의해 조명된다. 이 경우, 피사체(3502)는 3차원 피사체이다. 피사체(3502)는 또한 그 자신의 조명을 제공하기 위하여 내부적으로 조명될 수 있다. 따라서, 피사체(3502)는 조명 시스템(3402)으로부터의 칼라 및 칼라 온도의 변경과 상호작용할 수 있는 매체로서 광의 칼라 및 칼라 온도를 포함할 수 있다.
도 36은 전경 피사체(3602) 및 배경(3604)을 조명 유닛(100)과 함께 나타내고 있다. 따라서, 전경 피사체(3602) 및 배경(3604) 양자는 다양한 칼라, 강도 또는 칼라 온도로 조명될 수 있다. 일 실시예에서, 전경 피사체(3602) 및 배경(3604)의 조명은 예를 들어 상보적 조명을 생성하기 위하여 프로세서(102)에 의해 조정될 수 있다. 예를 들어, 이 둘의 칼라는 배경(3604)의 칼라가 전경 피사체(3602)의 칼라에 상보적인 칼라가 되도록 조정될 수 있으며, 따라서 배경(3604)이 적색일 때, 전경 피사체(3602)는 녹색일 수 있다. 임의의 환경의 임의의 피사체(3602)는 전경 피사체(3602)로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 이것은 소매 환경 에서의 상품 항목, 디스플레이 환경에서의 예술품, 안전 환경에서의 위급물, 작업 환경에서의 공구 등일 수 있다. 예를 들어, 프로세서(102)가 안전 시스템의 일부인 경우, 피사체(3602)는 소방관일 수 있으며, 배경(3604)은 소방관이 사용자에게 최대로 주목될 수 있게 화재 경보시에 조명되도록 소방관을 유지하는 경우일 수 있다. 유사하게, 배경(3604)과 피사체(3602) 사이의 콘트라스트를 관리함으로써 소매 환경의 오퍼레이터는 피사체(3602)에 주의를 불러 구매를 자극할 수 있다.
도 37은 프로세서(3710)를 구비한 조명 시스템(3702) 아래의 시트(3708)에 있는 사람(3704)을 나타낸다. 시트(3708)는 백색은 물론 가변 강도 및 칼라 온도의 비 백색 조명을 포함하는 칼라 제어 조명을 제공하기 위한 조명 유닛(100)을 포함할 수 있는 조명 시스템(3702)에 의해 사람(3704)의 조명을 허용하도록 배치된다. 시트(3708)는 이발사의 의자, 뷰티 샵 의자, 치과 의자, 소매점 의자, 헬스 케어 의자, 극장 의자, 수송 의자, 비행기 의자, 자동차 의자, 버스 의자 등과 같은 임의 환경의 임의 타입의 의자일 수 있다. 프로세서(3710)의 제어하에, 조명 시스템(3702)은 사람(3704) 또는 다른 사람일 수 있는 시스템(3702)의 오퍼레이터에 의해 원하는 대로 시트(3708) 및 사람(3704)의 영역을 조명할 수 있다. 예를 들어, 치과 의사는 광의 칼라 및 칼라 온도를 조정하여, 예를 들어 태양광 아래서 보이는 것과 같이 치아 칼라를 나타내기 위하여 사용자의 입 모습의 정확한 연출을 제공할 수 있다. 유사하게, 뷰티 샵 오퍼레이터 또는 이발사는 헤어 칼라, 메이크업 칼라 등을 이들 특징이 태양광 내지 실내 환경 범위의 다양한 조명 환경에서 보이는 대로 나타낼 수 있다. 영화관, 놀이터, 비행기 시트, 다른 수송 시트 등과 같은 오락 장소를 위한 좌석 환경의 오퍼레이터는 음악, 텔레비젼 프로그래밍, 영화, 비디오 게임 등과 같은 다른 오락과 조화를 이루어 임의의 원하는 스케쥴에 따라 시스템(3702)으로 라이트 쇼를 생성할 수 있다. 따라서, 본 명세서 전반에 기술되는 방법 및 시스템은 시트(3708)를 구비한 좌석 환경에 조명을 제공하도록 보다 일반적으로 이용될 수 있다.
도 38은 캐비넷(3804)의 환경에 있는 조명 유닛(100)을 구비한 조명 시스템(3802)을 나타낸다. 하나의 바람직한 실시예에서, 선형 캐비넷 조명 시스템(3802)이 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같은 제어기(202)의 제어하에 백색 및 비 백색 칼라 조명 양자를 제공한다. 환경은 선택적으로 카운터 또는 작업 공간과 같은 캐비넷(3804) 아래의 표면(3808)을 포함한다. 캐비넷(3802)은 도어를 갖거나 예를 들어 선반을 구비한 개방 캐비넷(3802)일 수 있다. 종종, 표면 또는 작업 공간을 조명하기 위해 캐비넷 아래에 조명을 갖는 것이 바람직하다. 환경에 따라, 백색 및 비 백색 칼라 양자의 조명과 같은 가변 칼라, 칼라 온도, 강도 및 채도의 광으로 캐비넷 아래 영역을 조명하도록 설계된 조명 시스템(3802)을 구비하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어 도 3과 관련하여 기술된 바와 같이, 선형 조명 시스템(3802), 곡선 시스템 또는 다양한 구성의 광과 같은 가변 구성의 조명 시스템이 이용될 수 있다. 실시예들에서, 조명 시스템(3802)은 캐비넷 아래 영역의 침입을 최소화하기 위하여 낮은 프로파일로 설계될 수 있다. 다른 실시예들에서, 표면(3808)은 예를 들어 칼라 변경의 존재하에 애니메이션되는 패턴을 위에 포함시킴으로써 예를 들어 칼라 변경을 하이라이팅하기 위하여 조명 시스템(3802)과 상호작 용하도록 구성되거나 설계되거나 수정될 수 있다.
도 39는 캐비넷 환경의 피사체(3902)를 조명하기 위하여 예를 들어 도 38과 관련하여 기술된 바와 같이 캐비넷 아래의 조명 시스템(3802)을 이용하는 것을 나타내고 있다. 피사체(3902)는 작업물, 디스플레이, 기구, 공구, 음식 등과 같이 제어된 조명으로부터 이익을 얻는 임의의 피사체일 수 있다. 조명 시스템(3802)으로부터의 조명은 재료, 패턴 또는 다른 특성과 같은 피사체의 특징에 기초하여 피사체(3902)를 조명하는 데 적합하도록 구성될 수 있다.
도 40은 작업장 환경(4000)의 조명 시스템을 나타낸다. 환경은 하나 이상의 조명 시스템(4002, 4004)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 조명 시스템(4002)이 거의 수평인 하나 이상의 조명 유닛(100)으로 구성될 수 있다. 제2 조명 시스템(4004)은 거의 수직은 조명 유닛들(100)로 구성될 수 있다. 조명 시스템(4002, 4004)은 책상, 열람석, 사무실, 작업 의자, 도서관 의자, 또는 유사한 작업장 환경과 같은 환경(4000)을 조명하는 데 이용될 수 있다. 조명 시스템(4002, 4004)은 다양한 칼라, 칼라 온도 및 강도의 백색 및 비 백색 칼라 조명을 제공할 수 있으며, 따라서 시스템(4002, 4004)은 통상의 조명은 물론 심미, 오락, 또는 예를 들어 분석 또는 조사를 위해 바람직한 조명 조건으로 작업장 피사체를 조명하거나 라이트 쇼 또는 다른 오락 효과를 제공하거나 데이터 또는 상태를 표시하는 것과 같은 실용적 효과를 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 센서와 같은 신호원(124)과 조합하여, 작업장 조명 시스템(4002, 4004)은 공장 라인의 속도, 주식 포트폴리오의 크기, 외부 온도, 사무실 내의 사람의 존재, 누군가를 만날 수 있는지의 여부 등과 같은 데이터 조건을 표시하기 위하여 주어진 칼라 또는 강도로 조명할 수 있다.
도 41은 좌석 환경(4100)의 조명 시스템을 나타낸다. 좌석 환경은 극장, 홈 시어터, 영화관, 수송 환경, 또는 개인들이 그룹으로 앉는 기타 환경일 수 있다. 조명 시스템(4102)이 예를 들어 오락 제공을 보완하기 위하여, 데이터 조건(예를 들어 알람의 존재)을 표시하기 위하여 등등 심미, 오락 및 실용적 효과를 생성하기 위하여 다양한 칼라, 칼라 온도 및 강도의 백색 및 비 백색 칼라 조명으로 환경(4100)을 조명할 수 있다. 조명 시스템(4102)은 시트 위에 있거나, 예를 들어 바닥(4104)을 따라 환경(4100) 내의 그 밖의 어딘가에 있을 수 있다.
도 42는 다른 오락 환경(4200)의 조명 시스템을 나타낸다. 시트(4204)가 디스플레이(4202)에 근접 배치되어 있다. 시트는 긴 의자 또는 등받이 의자와 같은 가정 오락 시트, 또는 비행기 시트, 다른 수송 시트, 영화 또는 극장 시트, 비디오 게임 콘솔 시트, 또는 다른 오락 시트(4204)일 수 있다. 디스플레이는 텔레비젼, 비디오 프로젝터 스크린, 예술품, 액정 디스플레이, 플라즈마 스크린 디스플레이, 영화관 스크린 또는 기타 디스플레이(4202)일 수 있다. 조명 유닛(100)을 구비한 조명 시스템(4208)이 디스플레이(4202) 상에 오락 제공을 보완하기 위하여 칼라 라이트 쇼와 같은 심미, 오락 및 실용적 효과를 생성하기 위하여 다양한 칼라, 칼라 온도 및 강도의 백색 및 비백색 칼라 조명을 제공할 수 있으며, 또한 선택된 칼라 온도의 백색광과 같은 주변 조명을 제공할 수 있다. 본 명세서에 기술된 다른 시스템과 같이, 조명 시스템(4208)은 다가오는 시각, 다가오는 프로그램, 전화의 울림 등과 같은 데이터 조건을 표시하는 데 이용될 수 있다.
도 43은 카메라(4302)를 구비한 환경의 조명 시스템(4304)을 나타낸다. 조명 시스템(4304)은 조명 유닛(100)의 어레이이거나 카메라(4302)의 플래시 부착물과 같은 단일 조명 유닛(100)일 수 있다. 조명 유닛(100) 및 조명 시스템(4304)은 예를 들어 환경 또는 환경 내의 피사체를 조명하기 위하여 백색 및 비백색 광의 칼라, 칼라 온도, 채도 및 강도 제어를 조명 유닛(100)에 제공하기 위한 중앙 제어기(202)를 포함할 수 있다. 제어기(202)는 예를 들어 조명을 카메라(4302)의 설정과 조화시키기 위하여 카메라(4302)의 제어와 함께 조명을 제어할 수 있다. 실시예들에서, 카메라(4302)는 비젼 시스템에 연결된 처리 기능을 가진 스마트 카메라일 수 있으며, 따라서 조명 시스템(4304)은 비젼 시스템에 의한 화상의 처리에 응답하여 제어될 수 있다. 즉, 카메라(4302)는 조명 시스템(4304)에 대한 조명 제어 신호를 생성하기 위한 신호원(124)으로 기능할 수 있다. 따라서, 조명은 카메라에 의해 촬영되거나 기록되고 있는 피사체에 대해 적합하도록 조정될 수 있다. 카메라(4302)는 필름 카메라, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 스틸 카메라, 동화상 카메라, 또는 다른 임의 타입의 카메라일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 카메라(4302)는 카메라의 노광 특성 및 조명 시스템(4304)에 의해 생성되는 조명 조건을 제어기(202)를 통해 동시에 제어하는 사용자에 의한 조정된 제어하의 동화상 카메라이다. 다른 실시예에서, 카메라(4304)는 프로젝터이며, 조명 시스템(4304)은 프로젝터 램프는 물론 제어된 조명 조건을 생성하기 위한 조명 시스템으로 기능한다.
본 명세서에 개시된 방법 및 시스템은 중앙 제어기(202)는 물론 조명 유닛 제어기(208)를 포함하는 다양한 광 제어용 방법 및 시스템을 포함한다. 조명 제어의 일 그룹은 유선 및 무선 조광 제어를 포함하는 조광 제어를 포함한다. 통상의 조광기는 전압 제어 또는 저항 부하를 이용하는 통상의 방식으로만이 아니라 프로세서(102)를 이용하여 전압의 레벨을 번역함으로써 출력을 스케일 및 제어함으로써 조명 유닛(100)과 함께 이용될 수 있다. 조광기 스위치의 편재로 인하여 대부분의 사람들에게 친숙한 스타일 및 인터페이스와 조합하여, 본 발명의 하나의 특징은 조광기 스위치의 위치(선 또는 회전)가 전력 주기 제어를 통해 칼라 온도 또는 강도를 나타내는 것을 허용한다. 즉, 각각의 온 또는 오프 주기에서 모드가 변경될 수 있다. 특수 스위치가 광을 턴오프할 필요 없이 다수의 모드를 허용할 수 있다. 이러한 기술을 이용하는 제품의 일례는 칼라 키네틱스로부터 입수할 수 있는 칼라 다이얼이다.
도 44를 참조하면, 제어기(202)는 슬라이드(4402) 및 스위치(4404)를 포함한다. 슬라이드는 조명 유닛(100)에 전압 입력을 제공할 수 있으며, 스위치(4404)는 사용자가 예를 들어 칼라 워시, 특정 칼라 또는 칼라 온도, 플래싱 칼라 시리즈 등을 선택함으로써 동작 모드들 간에서 스위칭하는 것을 허용한다.
도 45는 2개의 슬라이드(4502, 4504)와 하나의 스위치(4508)를 구비한 제어기(202)를 나타낸다. 슬라이드는 다수 차원의 제어를 허용하며, 스위치는 사용자가 동작 모드를 스위칭하는 것을 허용한다. 예를 들어, 하나의 슬라이드(4502)는 강도를 제어하는 반면, 다른 스위치(4504)는 칼라 온도를 제어할 수 있다. 스위치(4508)는 동작 모드를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에서, 슬라이드(4502, 4504) 및 스위치(4508)는 칼라, 칼라 온도, 강도, 색조, 및 가변 속성의 조명 쇼의 트리거링과 같은 광범위한 변수를 제어하는 데 사용될 수 있다.
도 46은 조명 유닛(100)의 제어기(202)로서 기능할 수 있는 다이얼(4602)을 나타낸다. 다이얼(4602)은 사용자가 칼라, 칼라 온도 등과 같은 변수를 조정하는 것을 허용할 수 있다. 다이얼(4602)은 예를 들어 다양한 라이트 쇼를 용이하게 하기 위하여 제어 모드들 사이에서 스위치하기 위한 스위치 메카니즘(다이얼(4602)을 누름으로써 동작됨)을 포함할 수 있다.
도 47은 2개의 다이얼(4702, 4704)을 구비한 제어기(202)를 나타낸다. 다이얼(4702, 4704)은 예를 들어 다이얼(4702, 4704)을 누름으로써 상이한 모드를 동작시키기 위한 스위치를 각각 구비할 수 있다. 다이얼(4702, 4704)은 전압, 칼라, 칼라 온도, 강도, 채도 또는 하나 이상의 조명 유닛(100)의 다른 속성과 같은 임의의 다양한 변수를 제어할 수 있다.
도 48은 홈 네트워크에서 다수의 조명 유닛(100)을 제어하기 위한 시스템(4800)을 나타낸다. 홈 네트워크 제어기(4802)가 네트워크(4804)(통상의 네트워크, 유선, 전력 라인, 무선 네트워크 또는 기타 데이터 설비일 수 있다)를 통해 제어 신호를 전달한다. 각각의 조명 유닛(100)은 조명 유닛 제어기(208A, 208B, 208C, 208D)에 응답하여 홈 네트워크 제어기(4802)로부터의 신호에 응답하여 조명 변경을 제공한다. 홈 네트워크 제어기의 예는 조명 유닛(100)을 제어하기 위한 중앙식 제어 시스템(4802)을 포함한다. 다른 예는 루트론의 RadioRA 등은 물론 라이트터치의 홈터치 시스템과 같은 분산형 제어 시스템을 포함한다.
도 49를 참조하면, 스위치(4902)는 프로세서(102), 메모리(114) 및 통신 설비(120)를 포함한다. 스위치(4902)는 사무실 네트워크, 인터넷 또는 홈 네트워크(4804)와 같은 네트워크에 연결될 수 있다. 각 스위치(4902)(도 44-47에 도시된 것과 같은 다양한 형태를 나타낼 수 있다)는 다른 스위치(4902) 또는 소자가 위치할 수 있는 임의의 장소로부터 임의의 조명 유닛(100)의 제어를 제공하기 위해 통신 설비(120)를 통해 통신 신호에 응답하는 지능형 소자일 수 있다. 이러한 스위치(4902)는 칼라 키네틱스의 칼라 다이얼과 같은 조명 제어기에서와 같이 쇼를 트리거하기 위하여(예를 들어, 칼라 키네틱스로부터 입수할 수 있는 iPlayer 2와 같은 조명 제어 플레이어를 이용하여) 스마트 인터페이스 및 네트워크를 통해 통합될 수 있다. 따라서, 스위치(4902)는 백색 또는 비 백색 칼라의 다양한 심미적, 실용적 또는 오락 효과를 생성하기 위해 라이트 쇼와 함께 프로그래밍될 수 있다. 실시예들에서, 시스템(4800)의 오퍼레이터는 예를 들어 인터넷과 같은 외부 소스로부터 쇼를 처리, 생성 또는 다운로드할 수 있다. 쇼는 임의 종류의 통신 설비(120)를 통해 스위치로 전송될 수 있다. 다양한 스위치(4902)가 임의의 주어진 조명 유닛(100)을 재생하고 제어하도록 프로그래밍될 수 있다. 실시예들에서, 설정은 네트워크(4804) 또는 웹 인터페이스와 같은 다른 인터페이스를 통해 제어될 수 있다.
프로세서(102) 및 메모리(114)를 구비한 스위치(4902)는 업그레이드 가능 조명 유닛(100)을 가능하게 하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 상이한 능력, 쇼 또는 특징을 가진 조명 유닛(100)이 제공되어 사용자가 상용 소프트웨어 프로그램의 상이한 버젼에서와 같이 상이한 능력으로 업그레이드하는 것을 허용할 수 있다. 업 그레이드 가능성은 특징을 추가하고, 버그를 해결하고, 성능을 개선하고, 프로토콜을 변경하고, 능력 및 호환성 및 많은 다른 것을 추가하기 위한 펌웨어를 포함한다.
도 50을 참조하면, 흐름도(5000)는 저장된 모드 및 전력 주기 이벤트에 기초하여 조명 유닛(100)에 제어 신호를 전달하기 위한 단계를 나타낸다. 단계 5002에서, 오퍼레이터는 예를 들어 메모리(114)에 조명 제어를 위한 모드를 저장할 수 있다. 이어서, 시스템은 단계 5004에서 전력을 온 또는 오프하는 것과 같은 전력 이벤트를 찾을 수 있다. 단계 5004에서 전력 이벤트가 없는 경우, 시스템은 단계 5006에서 그러한 이벤트를 기다린다. 단계 5004에서 전력 이벤트가 존재하는 경우, 단계 5008에서 시스템은 모드를 변경한다. 모드는 조명 유닛(100)에 대한 신호가 없는 휴지 모드이거나, 정상 칼라 변경, 플래싱 모드, 고정 칼라 모드 또는 상이한 강도의 모드들과 같은 임의의 다양한 상이한 모드일 수 있다. 모드는 백색 및 비 백색 조명 모드를 포함할 수 있다. 모드는 주기적으로 구성될 수 있으며, 따라서 단계 5008에서의 모드 변경시, 저장된 다음 모드가 메모리(114)로부터 검색되고, 이 모드에 대한 신호가 조명 제어 유닛으로 전달된다. 실시예들에서, 예를 들어 스위치(4902)와 같은 스위치 또는 도 44-47과 관련하여 기술된 스위치, 슬라이드, 다이얼, 또는 조광기와 같은 다른 스위치를 이용한다. 시스템은 단계 5010에서 예를 들어 스위치로부터 입력 신호를 취할 수 있다. 현재 모드에 따라, 스위치(4902)로부터의 입력 신호는 단계 5012에서 상이한 제어 신호를 생성하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 모드가 정상 칼라 변경인 경우, 조광기로부터의 입력은 변경 속도를 가속 또는 감속할 수 있다. 모드가 단일 칼라인 경우, 조광기 신호는 광의 강도를 증가 또는 감소시킴으로써 모드를 변경할 수 있다. 물론, 단계 5012는 다수의 스위치, 다이얼, 조광기, 슬라이더 등으로부터 다수의 입력을 취하여 상이한 모드의 보다 많은 변조를 제공할 수 있다. 마지막으로, 단계 5014에서, 변조된 신호는 조명 유닛(100)으로 전송될 수 있다.
도 51을 참조하면, 흐름도(5100)는 조명 제어 신호를 생성하기 위한 단계를 나타낸다. 단계 5104에서, 시스템은 예를 들어 메모리(114)에 모드를 저장할 수 있다. 이어서, 단계 5108에서, 시스템은 예를 들어 센서, 컴퓨터 또는 기타 신호원과 같은 신호원(124)으로부터 입력을 취할 수 있다. 단계 5110에서, 시스템은 예를 들어 모드의 주기에 기초하여 또는 예를 들어 신호원(124)으로부터의 신호의 특성에 기초하여 메모리로부터 모드를 재호출함으로써 시스템의 모드를 결정할 수 있다. 이어서, 단계 5112에서, 시스템은 이전 단계에서 결정된 모드에 기초하여 조명 유닛에 대한 제어 신호를 생성할 수 있다. 마지막으로, 단계 5114에서, 시스템은 제어 신호를 조명 유닛(100)으로 전달할 수 있다.
도 52는 중앙 제어기(202), 버스, 유선, 네트워크, 전력 라인 또는 회로와 같이 제어기(202)로부터의 신호를 조명 유닛 제어기(208A, 208B, 208C, 208D)로 전달하기 위한 통신 설비(204), 및 가변 칼라, 칼라 온도, 강도 등의 백색 또는 비 백색 조명과 같은 조명을 제공함으로써 신호에 응답하는 조명 유닛(100)을 포함하는 조명 시스템(5200)의 일 실시예를 나타낸다. 도 52는 또한 인터넷(5202)과 같은 네트워크에 대한 중앙 제어기(202)의 접속을 나타낸다. 개별 조명 유닛 제어 기(208A, 208B, 208C, 208D)는 또한 컴퓨터 네트워크(5202)에 직접 접속될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 중앙 제어기(202) 또는 개별 조명 유닛 제어기(208A, 208B, 208C, 208D)는 각각 인터넷(5202)에 접속된 오퍼레이터와 같은 외부 소스로부터 조명 제어 신호를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들에서, 사용자 제어를 제한하는 것이 바람직할 수 있다. 조명 설계자, 인테리어 장식자 및 건축가는 종종 이들의 환경에 대해 소정의 룩(look)을 생성하기를 선호하고, 시간이 지나도 그대로 유지되는 것을 원한다. 불행하게도, 시간이 지남에 따라, 전구 교체를 포함하는 환경의 유지는 종종 최초 설계와 다른 특성을 가진 전구와 같은 조명 유닛이 선택된다는 것을 의미한다. 이것은 상이한 와트수, 칼라 온도, 스펙트럼 특성 또는 다른 특성을 포함할 수 있다. 미래의 환경 조명에 대한 설계자의 제어를 개선하기 위한 설비를 구비하는 것이 바람직하다.
도 53을 참조하면, 조명 유닛(100)은 사용자가 스케일(5304)로부터 하나 이상의 칼라 또는 칼라 온도를 선택하는 것을 허용하는 다이얼(5302)을 포함한다. 예를 들어, 스케일은 백색광의 상이한 칼라 온도를 포함할 수 있다. 조명 설계자는 설치자가 다이얼과 함께 스케일(5304) 상의 적절한 위치를 설정함으로써 선택할 수 있는 광의 특정 칼라 온도의 이용을 지정할 수 있다.
도 54는 어느 하나의 경우에 스케일(5304) 상에서, 백색광의 특정 칼라 온도를 설정하기 위하여, 또는 비 백색광의 특정 칼라를 선택하기 위하여 도 53의 다이얼처럼 사용될 수 있는 슬라이드 메카니즘(5402)을 나타낸다. 또한, 설계자는 특 정 설정을 지정할 수 있으며, 설치자는 설계 계획에 따라 이를 설정할 수 있다. 조절 가능한 조명 유닛(100)의 제공은 설계자 및 설치자에게 환경의 조명의 올바른 유지에 대한 훨씬 많은 제어를 제공한다.
도 55는 네트워킹에 이용되는 표준 CAT 5 케이블 타입과 같은 데이터 케이블을 수납하기 위한 데이터 포트(5502)를 구비한 조명 유닛(100)을 나타낸다. 따라서, 조명 유닛(100)은 예를 들어 네트워크로부터 데이터를 수신할 수 있다. 통신 설비(120)에 대한 조명 유닛(100)의 접속을 허용함으로써, 시스템은 조명 설계자 또는 설치자가 데이터를 복수의 조명 유닛(100)으로 전송하여 이들을 공통 제어 및 조명 모드에 있게 함으로써 전체 환경의 조명에 대한 보다 큰 일관성을 제공하는 것을 허용한다.
도 56은 조명 유닛(100)을 수납하기 위한 소켓(5602) 또는 고정구를 나타낸다. 이 경우, 소켓(5602)은 예를 들어 조명 유닛(100)에 제어 신호를 제공하기 위한 프로세서(102)를 포함한다. 소켓(5602)은 통신 설비(120)에 접속될 수 있으며, 따라서 예를 들어 제어기(202)로부터 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 소켓(5602)은 조명 유닛 제어기로서 기능할 수 있다. 소켓(5602)에 제어를 설정함으로써, 조명 설계자 또는 설치자는 전구가 제거되거나 소켓(5602) 내에 교체되는 것과 관계 없이 공지 위치에 제어 신호를 제공할 수 있다. 따라서, 환경 조명 시스템은 소켓(5602)에 의해 배열될 수 있으며, 이어서 임의의 상이한 조명 유닛(100)이 각각의 소켓(5602)으로 전송된 제어 신호에 응답하여 설치될 수 있다. 소켓(5602)은 백열, 형광, 할로겐, 금속 할로겐화물, LED 기반 광 등을 포함하는 임의 종류의 전 구를 수납하도록 구성될 수 있다. 따라서, 프로세서(102)에 의해 통상의 소켓에 지능이 제공될 수 있다. 실시예들에서, 전력 라인을 통해 데이터가 제공될 수 있으며, 따라서 이 분야에 공지된 전력 라인 캐리어 기술을 이용하여 환경을 재기입할 필요가 없게 되는데, X10 시스템이 그 하나의 예이고, 홈 터치 시스템이 다른 예이다.
전술한 실시예들에서, 고정구 또는 네트워크는 칼라, 칼라 온도, 강도, 채도 및 스펙트럼 특성을 포함하는 특정 룩으로 설정하기 위한 명령을 조명 유닛(100)에 제공할 수 있다. 따라서, 설계자가 최초 설계를 설정할 때, 설계자는 한 세트의 특정 전구 파라미터를 지정할 수 있으며, 따라서 조명 유닛(100)이 교체될 때, 고정구 또는 네트워크는 조명 유닛(100)을 후속 제어되는 특정 세트의 값으로 초기화하는 시동 루틴을 수행할 수 있다. 실시예들에서, 조명 유닛(100)은 전력이 턴온될 때 그 자신을 네트워크에 식별시킨다. 조명 유닛(100) 또는 고정구 또는 소켓(5602)은 통신 설비(120)를 통해 중앙 제어기(202)에 의해 어드레스를 할당 받을 수 있다. 따라서, 고정구 또는 소켓(5602)과 관련된 어드레스가 존재하며, 조명 유닛(100)의 제어는 그 어드레스에 대응한다. 조명 유닛(100) 파라미터는 조명 유닛(100), 소켓(5602) 또는 고정구, 케이블 종단에 또는 중앙 제어기(202)에 위치하는 메모리(114)에 설정될 수 있다. 이제, 조명 유닛(100)은 이들 파라미터로 설정될 수 있다. 이후, 조명 유닛(100)이 파워 업될 때, 조명 유닛은 설계자에 의해 선택된 파라미터 세트 내에 이미 설정된 간단한 명령 값을 수신한다.
실시예들에서, 고정구, 소켓(5602) 또는 조명 유닛(100)은 설치시의 칼라 설 정, 정확한 칼라 제어를 제공하기 위한 새로운 설정 또는 미세 조정을 명령할 수 있다. 실시예들에서, 조명 유닛(100)은 다른 곳에 기술된 바와 같이 칼라 온도 제어를 허용한다. 조명 유닛(100)은 설정 가능하지만, 고정구 자체는 특정 칼라 온도 또는 칼라의 설정을 위한 명령 또는 값을 저장한다. 고정구는 설정되므로, 설계자 또는 건축가는 모든 설정 가능 조명 유닛(100)이 설치되거나 교체될 때 올바르게 설정되는 것을 보장할 수 있다. 어드레스 가능 고정구는 고정구에서 케이블의 말단이 프로그래밍되거나 설정된 값을 갖는 케이블 접속을 통해 달성될 수 있다. 이 값은 메모리(114) 내의 저장을 통해 또는 전력 라인을 통해 설정된다. 고정구 및 다른 것들에 대한 파라미터의 세트를 생성하고 설정하기 위하여 칼라 키네틱스로부터 입수할 수 있는 Zapi와 같은 소형 핸드헬드 소자로 물리적 접속이 이루어질 수 있다. 예를 들어 리모델링 동안과 같이, 환경이 시간에 따라 변경되는 경우, 이들 값은 환경에 대한 새로운 룩을 반영하도록 갱신 및 변경될 수 있다. 사람이 고정구마다 가서 이들 값을 재설정하거나 이들 파라미터를 원격으로 변경하여 전체 설치를 빠르게 설정할 수 있다. 예를 들어 호텔 로비에서와 같이, 영역이 리모델링되거나 리페인팅되는 경우, 칼라 온도 또는 칼라가 재설정될 수 있으며, 예를 들어, 로비의 모든 조명유닛(100)을 3500K의 백색광으로 설정할 수 있다. 이어서, 미래에, 임의의 조명 유닛(100)이 교체 또는 업그레이드되는 경우, 플러그 인된 임의의 전구가 그 새로운 값으로 설정될 수 있다. 설치 파라미터에 대한 변경은 예를 들어 네트워크 명령, 또는 RF 또는 IR 통신과 같은 무선 통신에 의해 다양한 방식으로 행해질 수 있다.
다양한 실시예에서, 설정은 고정구 또는 소켓(5602)에서, 케이블의 말단에서, 케이블의 근단에서, 또는 중앙 제어기에서 발생할 수 있다. 설정은 조명 유닛(100)의 시동시 데이터를 판독하기 위한 설비와 함께 임의의 이들 소자에 삽입되는 하나의 메모리(114)일 수 있다.
도 57을 참조하면, 다른 실시예들에서, 사용자 조정을 방지하거나 금지하는 것이 바람직할 수 있다. 조명 유닛(100)은 다른 사용자가 아니라 조명 설계자 또는 설치자가 파라미터에 대한 조정 및 변경을 할 수 있도록 프로그래밍될 수 있다. 이러한 시스템은 다른 사람이 설정을 쉽게 변경하는 것을 방지하기 위한 잠금 설비를 포함할 수 있다. 이것은 현재 상태를 저장하기 위해 메모리(114)의 형태를 취하지만, 패스워드 가능 사용자만이 변경을 행할 수 있게 할 수 있다. 하나의 실시예는 네트워크에, 또는 조명 유닛(100) 또는 네트워크에 대한 액세스를 허용하는 소자에 접속되는 조명 유닛(100)이다. 소자는 두 소자 사이 또는 소자와 네트워크 사이의 신뢰를 확보하는 초기 통신을 행하는 인증된 소자일 수 있다. 이러한 소자는 일단 접속을 확보한 경우 패턴, 칼라, 효과 또는 주변 센서 또는 외부 소자와 같은 다른 소자들 간의 관계의 선택 또는 수정을 허용할 수 있다. 도 57은 인증된 사용자만이 조명 유닛(100)으로부터 조명 조건을 변경하는 것을 허용하기 위한 단계를 나타내는 흐름도(5700)이다. 시스템은 단계 5702에서 예를 들어 메모리(114)에 모드를 저장할 수 있다. 시스템은 네트워크 또는 무선 소자를 통해 명령을 전송하는 것과 같이 모드를 변경하기 위한 사용자에 의한 시도와 같은 사용자 이벤트(5704)를 검출할 수 있다. 단계 5708에서, 시스템은 예를 들어 패스워드를 요청 하거나, 저장된 패스워드를 검색하거나, 조명 유닛(100)의 모드를 변경하기 위해 사용자가 찾고 있는 소자의 소자 식별자를 검사함으로써 조명 유닛(100)의 모드를 변경하도록 인증되어 있는지의 여부를 질의한다. 단계 5708에서 사용자가 인증되지 않은 경우, 시스템은 단계 5710에서 이전 모드를 유지하고, 선택적으로 조명 설계자, 설치자 또는 다른 개인에게 모드를 변경하려는 인증되지 않은 시도를 통지한다. 단계 5708에서 사용자가 인증된 경우, 사용자는 단계 5714에서 모드를 변경할 수 있다. 인증된 사용자만이 이벤트를 트리거하는 것을 허용하기 위한 설비는 컴퓨터 프로그래밍 분야에 널리 공지되어 있으며, 임의의 이러한 설비들이 조명 유닛(100)과 함께 사용되는 프로세서(102) 및 메모리(114)와 함께 이용될 수 있다.
다른 실시예들에서, 조명 설계자는 시간에 따라 또는 시각 또는 계절에 기초하여 칼라의 변경을 지정할 수 있다. 조명 유닛(100)이 온 상태의 시간 양을 측정하고 그의 조명 이력에 관한 정보를 컴팩트 형태로 저장하는 것이 이롭다. 이것은 광의 유용한 사용 이력을 제공하며, 다른 측정치 중에서 이용 수명 및 전력 인출에 상관될 수 있다. 지능 네트워크 조명 유닛(100)은 시간에 따른 그 자신의 상태 및 그 주변의 환경 상태에 대한 다양한 유용한 정보를 저장할 수 있다. 도 58을 참조하면, 조명 유닛은 히스트그램(5800), 즉 시간에 따른 조명의 값 및 시간을 나타내는 차트를 저장할 수 있다. 히스토그램은 메모리(114)에 저장될 수 있다. 히스토그램은 조명 유닛(100)에 대한 온 시간 대 오프 시간을 차트화할 수 있다. 히스토그램은 예를 들어 후에 빌딩 제어 시스템과 통합되는 중앙 제어기(202) 내로 결합될 수 있는 사용 패턴의 모델을 개발하기 위하여 방 거주와 같은 다른 데이터와 상 관될 수 있다. 도 58은 가파르게 변하는 값을 나타내지만, 히스토그램(5800)은 일출에서 일몰로의 전이 등과 같이 시간에 따라 부드럽게 변하는 값을 나타낼 수도 있다.
실시예들에서, 조명 유닛(100)은 단순히 시각만이 아니라 태양시(일출, 일몰)도 저장하고 달 주기, 조수 패턴 및 다른 상대적인 시간 이벤트(추수 계절, 휴일, 사냥 계절, 농게 계절 등)와 같은 다른 시간 측정치를 제공하는 데 사용될 수 있는 천문 시계에 기초하는 타이밍 기능을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 타이밍 설비를 이용하여, 제어기(202)는 시간 기반 이벤트에 관한 데이터를 저장하고, 이들에 기초하여 제어 신호에 대한 조정을 행할 수 있다. 예를 들어, 조명 유닛(100)은 여름에 시원한 칼라 온도를, 겨울에는 따뜻한 칼라 온도를 허용할 수 있다.
도 61을 참조하면, 흐름도(6100)는 조명 제어 신호를 생성하기 위해 타이밍 알고리즘을 적용하는 단계를 나타낸다. 단계 6102에서, 시스템은 예를 들어 메모리(114)에 타이밍 알고리즘을 저장할 수 있다. 단계 6104에서, 시스템은 예를 들어 시스템 클럭과 같은 타이밍 설비 또는 다른 타이밍 설비로부터 시간을 결정할 수 있다. 단계 6108에서, 시스템은 메모리로부터 타이밍 알고리즘을 검색할 수 있다. 단계 6110에서, 시스템은 알고리즘을 실행하기 위해 센서 등으로부터의 데이터와 같은 다른 데이터가 필요한지를 결정할 수 있다. 그러한 경우, 단계 6112에서, 시스템은 다른 데이터를 가져 올 수 있다. 단계 6110에서 다른 데이터가 필요하지 않은 경우, 또는 다른 필요한 데이터가 얻어진 경우, 단계 6114에서 시스템은 타이밍 데이터에만, 또는 적용 가능하다면 다른 데이터에도 알고리즘을 적용한다. 이어서, 단계 6118에서, 시스템은 알고리즘의 출력에 기초하여 조명 제어 신호를 트리거할 수 있다.
실시예들에서, 조명 제어 유닛은 마이크로소프트사의 아웃룩과 같은 달력 프로그램과 같은 소프트웨어 프로그램에 기초하여 타이밍 신호를 수신할 수 있으며, 따라서 조명 유닛(100)은 약속에 대한 경고에 기초하여 조명을 디스플레이 또는 표시하거나, 휴일과 같은 특별한 날에 특정 쇼를 생성할 수 있다. 예를 들어, 조명 유닛(100)은 성 패트릭 데이 등에 녹색 쇼를 나타낼 수 있다. 유사한 시간 또는 날짜 기반 신호들이 PDA, PC 및 시간 및 날짜 기반 데이터를 포함하는 소프트웨어를 실행하는 다른 소자로부터 올 수 있다.
도 59를 참조하면, 흐름도(5900)는 데이터의 항목에 기초하여 조명 유닛 제어 이벤트를 트리거하기 위한 단계를 나타낸다. 단계 5902에서, 시스템은 예를 들어 메모리(114)에 데이터를 저장할 수 있다. 단계 5904에서, 시스템은 메모리(114)에 다시 데이터에 대해 작용하는 알고리즘을 저장할 수 있다. 단계 5908에서, 시스템은 알고리즘을 데이터에 적용한 후, 단계 5910에서 특정 조명 제어 신호와 같은 이벤트를 트리거할 수 있다. 흐름도(5900)는 조명 제어 신호가 임의 종류의 데이터에 기초하여 트리거되어 원시 데이터를 제어 신호로 변환하는 다양한 알고리즘을 적용하는 것을 나타낸다. 예를 들어, 데이터는 주식 포트폴리오의 레벨, 온도, 온-오프 상태, 전압, 전류, 자장 레벨 또는 임의 다른 종류의 데이터일 수 있다.
도 60을 참조하면, 흐름도(6000)는 센서로부터의 데이터에 기초하여 조명 제어를 트리거하는 단계를 나타낸다. 단계 6002에서, 시스템은 조명 제어 신호를 생성하기 위한 제어 알고리즘을 저장할 수 있다. 단계 6004에서, 시스템은 예를 들어 센서의 형태인 신호원(124)으로부터 데이터를 수신함으로써 조건을 감지할 수 있다. 임의 종류의 센서가 이용될 수 있다. 이어서, 단계 6008에서, 시스템은 알고리즘을 감지 데이터에 적용할 수 있다. 마지막으로, 단계 6010에서, 알고리즘의 출력이 조명 유닛(100)으로의 조명 신호의 제어를 트리거하는 데 사용된다. 실시예들에서, 센서는 광 센서일 수 있으며, 센서는 단계 6008에서 알고리즘이 센서에 의해 측정되는 조명 조건에 기초하여 조명 제어 신호를 수정하는 피드백 루프에 기초하여 조명 신호의 제어를 제공할 수 있다. 실시예들에서, 폐루프 피드백 시스템은 스펙트럼 특성을 판독하고, 광 출력을 수정 또는 변경하기 위하여 사용자 입력 또는 추가 주변 광원에 기초한 피드백에 기초하여 칼라 렌더링 인덱스, 칼라 온도, 칼라, 강도, 또는 다른 조명 특성을 조정할 수 있다.
피드백 시스템은 폐루프이던 개루프이던 백색광을 렌더링함에 있어서 특정 용도를 가질 수 있다. 호박색을 포함하는 것과 같은 몇몇 LED는 동작 영역에 따라 큰 파장 및 강도 변화를 가질 수 있다. 몇몇 LED는 또한 시간에 따라 빠르게 열화될 수 있다. 온도 변화를 보상하기 위하여, 피드백 시스템은 LED가 동작하는 온도의 양호한 표시를 제공하는 LED의 순방향 전압을 측정하기 위하여 센서를 이용할 수 있다. 실시예들에서, 시스템은 전체 고정구가 아니라 LED의 스트링에 대해 순방향 전압을 측정하고 평균 값을 취할 수 있다. 이것은 LED의 동작 온도를 수 퍼 센트 내로 예측하는 데 이용될 수 있다. 광의 성능에 관한 실험 데이터에 기초한 예측 곡선을 통해 수명 변화를 관리할 수 있다.
인광 변환과 같은 다른 메카니즘을 통해 호박색 또는 적색을 생성하는 LED를 통해 열화가 어드레스될 수 있으며, 이것은 보다 안정된 재료, 다이 또는 프로세스를 통해 이루어진다. 결과적으로, CRI 또한 크게 개선될 수 있다. LED 플러스 푸른 백색 또는 적색 LED는 양호한 CRI를 가진 칼라 온도 가변 백색 광원을 가능하게 한다.
다른 실시예들에서, LED 시스템에 통합된 라인 전압 전원과 함께, 전력 라인 캐리어(PLC)는 시스템이 보다 간단해지는 것을 가능하게 한다. LED 시스템의 설치는 복잡하며, 현재는 종종 전원, 데이터 와이어링 및 이들 소자의 보이지 않는 설치를 요구한다. 예를 들어, 10개의 코브 광은 설치되고 숨겨져야 하는 데이터(제어기) 및 전원을 전달하기 위한 소자를 필요로 한다. 이들 소자의 이용에 의해 추가 비용이 발생한다. 이러한 시스템의 효율을 개선하기 위하여, 라인 전압에 플러그 인될 수 있는 LED 고정구 또는 고정구들의 라인이 제조될 수 있다. 라인 전압에 직접 플러그 인되는 LED 기반 시스템은 전체 시스템 비용 절감을 제공하며 설치를 크게 쉽게 한다. 이러한 시스템은 기존 전력 시스템(120 또는 220VAC)에 적합하며, 데이터는 무선 제어(여러 표준 IR, RF, 음향 등 중 하나)를 통해 개별적으로 와이어링되거나 제공될 수 있다. 이러한 시스템은 자동으로 저전압 시스템으로 간주되지는 않는다. 규정 인가는 상이할 수 있다. 최근의 저전력 개발은 라인 전압 응용이 추가 컴포넌트를 거의 갖지 않는 집적 회로와 함께 직접 사용되는 것을 가 능하게 한다. DMX와 같은 프로토콜이 조명 유닛(100)과 통신하는 데 사용될 수 있지만, 특정 프로토콜에 대한 요구는 존재하지 않는다.
본 명세서에 포함된 조명 유닛(100)은 모든 통상의 전구 타입을 닮도록 구성된 조명 유닛(100)을 포함하며, 따라서 조명 유닛(100)은 이러한 환경에 적합한 고정구 및 환경에 맞게 편리하게 개조될 수 있다. 이러한 개조 조명 유닛(100)은 전술한 바와 같이 그리고 본 명세서에 참고로 반영된 출원들에서 모든 타입의 통상의 소켓은 물론, 통상의 조명 스위치, 조광기 및 턴온 및 턴오프에 또는 통상의 전구를 제어하는 데 적합한 다른 제어를 이용하도록 설계될 수 있다. 본 명세서에 포함된 개조 조명 유닛(100)은 A15 Med, A19 Med, A21 Med, A21 3C Med, A23 Med, B10 블런트 팁, B10 크리스탈, B10 캔들, F15, GT, C7 캔들, C7 DC 베이, C15, CA10, CA8, G16/1/2 캔드, G16-1/2 Med, G25 Med, G30 Med, G40 Med, S6 캔드, S6 DC 베이, S11 캔드, S11 DC 베이, S11 인터, S11 Med, S14 Med, S19 Med, LINESSTRA 2-베이스, T6 캔드, T7 캔드, T7 DD 베이, T7 인터, T8 캔드, T8 DC 베이, T8 인터, T10 Med, T6-1/2 인터, T6-1/2 DC 베이, R16 Med, ER30 Med, ER40 Med, BR30 Med, BR40 Med, R14 인터, R14 Med, K19, R20 Med, R40 Med, R40 Med, R40 Med Skrt, R40 Mog, R52 Mog, P25 Med, PS25 3C, PS25 Med, PS30 Med, PS35 Mog, PS52 Mog, PAR38 Med Skrt, PAR38 Med Sid Pr, PAR46 Scrw Trm, PAR46 Mog End Pr, PAR46 Med Sid Pr, PAR56 Scrw Trm, PAR56 Mog End Pr, PAR64 Scrw Trm, 및 PAR64 Ex Mog End Pr과 같은 백열 램프를 포함한다. 또한, 개조 조명 유닛(100)은 BT4, T3, T4 BI-PIN, T4 G9, MR16, MR11, PAR14, PAR16, PAR16 GU10, PAR20, PAR30, PAR30LN, PAR36, PAR38 미디엄 Skt., PAR38 미디엄 사이드 프롱, AR70, AR111, PAR56 Mog End Pr, PAR64 Mog End Pr, T4 DC 베이오넷, T3, T4 미니 Can, T3, T4 RSC 버블 엔드, T10 및 MB19와 같은 통상의 텅스텐/할로겐 램프를 포함한다. 조명 유닛(100)은 또한 E17, ET18, ET23.5, E25, BT37, BT56, PAR20, PAR30, PAR38, R40, TRSC 베이스, T Fc2 베이스, T G12 베이스, T G8.5 베이스, T 모굴 베이스, 및 TBY22d 베이스 램프와 같은 고강도 방전 램프를 닮도록 구성된 개조 램프를 포함할 수 있다. 조명 유닛은 또한 T2 축 베이스, T5 소형 바이핀, T8 미디엄 바이핀, T12 미디엄 바이핀, U형 t-12, OCTRON T-8 U형, OCTRON T8 리세스 더블 콘택, T12 리세스 더블 콘택, T14-1/2 리세스 더블 콘택, T6 싱글 핀, T8 싱글 핀, T12 싱글 핀, ICETRON, 서클라인 4-핀 T-19, PENTRON CIRCLINE 4-핀 T5, DULUX, DULUX S/3, DULUX D, DULUX D/E, DULUX T, DULUX T/E, DULUX T/E/IN, DULUX L, DULUX F, DULUX EL 트리플, DULUX EL, TWIST DULUX EL CLASSIC, DULUX BULLET, DULUX EL 로우 프로파일 GLOVE, DULUX EL GLOBE, DULUE EL REFLETOR, 및 DULUX EL 서클라인과 같은 형광 램프를 닮도록 구성될 수 있다. 조명 유닛(100)은 또한 의료용, 머신 비젼, 또는 에어 필드/에어크래프트 램프, 오디오 비주얼 램프, 특수용 열 램프, 스튜디오, 극장, TV 및 비디오 램프, 프로젝터 램프, 방전 램프, 잠수함 램프, 수중 램프, 및 HBO, HMD, HMI, HMP, HSD, HSR, HTI, LINEX, PLANON, VIP, XBO 및 XERADEX 램프와 같은 광-광학 방전 램프와 같은 다른 산업 또는 상용 응용과 같은 특수 램프를 포함할 수 있다. 다른 램프 타입은 실배니아사로부터의 실배니아 램프 및 밸러스트 제품 카탈로그 2002와 같은 제조자를 조명하기 위한 제품 카탈로그, 또는 제너럴 일렉트릭 및 필립스사로부터 제공되는 유사한 카탈로그에서 찾을 수 있다.
도 62 및 후속 도면을 참조하면, 일반적으로 LED는 특정 파장에 중심을 가진 좁은 방사 스펙트럼, 즉 고정 칼라를 생성한다. 다수의 LED 및 추가 칼라 혼합을 통해, 본 명세서의 다른 곳에서 기술하고 있는 바와 같이, 다양한 선명한 칼라가 제공될 수 있다.
통상적인 LED 기반 광 시스템에서는 종종 수명 문제 때문에 정전류 제어가 선호된다. 너무 많은 전류는 LED를 파괴하거나 유효 수명을 줄일 수 있다. 너무 적은 전류는 적은 광을 생성하며 비효율적이거나 비효과적인 LED의 이용이다.
또한, LED로부터 출력되는 광은 전류 변화의 결과로서 파장이 시프트될 수 있다고 알려져 있다. 일반적으로, 출력의 시프트는 대부분의 응용에 대해 바람직하지 않은 것으로 생각되어 왔는데, 이는 안정된 광 칼라가 안정되지 않은 것보다 선호되어 왔기 때문이다.
보다 높은 전력 등급(>100mA)을 가진 LED 광원의 최근의 개발은 최대 전류를 공급하지 않고도 LED 시스템을 효과적으로 동작시키는 것을 가능하게 만들었다. 이러한 동작 범위는 전류의 함수로서 변하는 파장 출력을 갖는 LED 기반 조명 유닛(100)을 제공하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 광의 상이한 파장을 생성하도록 의도되는 방식으로 LED에 공급되는 전류를 변경함으로써 상이한 파장의 광을 제공하기 위한 방법 및 시스템을 포함한다. 이들 실시예는 개선된 품질의 칼라 및 개선된 품질의 백색광을 생성하는 것을 도울 수 있다.
정전류원을 매우 빠르게 턴온 및 턴오프하면 외관 LED 출력 강도를 제어할 수 있다. 제어 기술은 다양하지만, 이러한 하나의 기술은 본 명세서의 다른 곳에서 그리고 본 명세서에 참고로 반영된 문헌에서 기술된 펄스폭 변조(PWM)이다.
통상의 PWM 출력은 마이크로프로세서 제어하에 변할 수 있는 폭을 갖는 디지털 신호(사각파)이다. 전류 변경 또는 아날로그 제어와 같은 다른 기술이 사용될 수 있지만, 종종 수명 효과, 열악한 제어 및 다수의 LED 소자에 걸친 출력 편차 때문에 결점을 갖는다. 아날로그 제어는 또한 광 출력을 잠재적으로 감쇠시키는 긴 간격을 구비한 시스템 분기를 갖는다.
최근의 LED 개발은 커다란 광 출력을 생성할 수 있는 보다 높은 전력 패키지를 포함한다. LED는 단지 몇년만에 적은 루멘을 생성하는 것에서 수십 루멘의 광 출력을 생성하는 것으로 시프트되었다. 다른 LED에서와 같이, 루밀레드스로부터의 Luxeon 라인과 같은 최근의 보다 높은 전력의 패키지 개발과 함께, LED에 제공되는 전류가 변함에 따라 출력 파장이 시프트된다. 그러나, 이전 LED 세대와 달리, 요구되는 전류 변화는 소자를 손상시키지 않는다. 초기의 저전력 소자들이 유사한 특성 파장 시프트를 보이지만, 시프트의 양은 적으며, LED 자체에 대한 역효과 없이 쉽게 제어할 수 없다. 새로운 전력 패키지의 전류 제어는 소자에 대한 손상 없이 중요할 수 있다. 따라서, 이것은 훨씬 더 큰 스펙트럼 시프트를 생성할 수 있다. 몇몇 시스템에서, 이 시프트는 바람직하지 않을 수 있다. 그러나, 시프트는 본 명세서에 기술되는 소정의 새로운 방법 및 시스템을 가능하게 한다.
가변 백색 칼라 온도를 생성하도록 LED를 제어하고 생성 및 심지어 사용 동 안 유닛마다 일관된 칼라를 생성하도록 LED 기반 조명 유닛(100)을 제어하고 보정하기 위한 실시예들이 본 명세서에 기술된다.
보정 기술은 LED의 변조를 단순히 변경하는 것이 아니라 출력 파장 또는 칼라를 실제로 시프트하는 것이다. 눈의 감도는 예를 들어 본 명세서에 참고로 반영된 Wyszecki and Stiles, Color Science second Edition, Section 5.4에 기술된 바와 같이 스펙트럼에 따라 변한다. 전류 변화는 또한 광원의 좁은 방사를 확장할 수 있으며, 이것은 광원의 채도를 보다 넓은 스펙트럼 광원을 향해 시프트시킨다. 따라서, LED의 전류 제어는 제어 및 보정 목적 양자를 위해 제어된 파장의 시프트를 허용한다.
도 62를 참조하면, 약 400 내지 700 nm의 가시 스펙트럼에서, 눈의 감도는 파장에 따라 변한다. 차트(6200)에 도시된 바와 같이, 눈의 감도는 이 범위의 에지에서 최소이고, 녹색의 중간인 555 nm 근처에서 최대이다.
도 63을 참조하면, 개략도(6300)는 PWM 신호의 펄스 형상을 나타낸다. 전류를 빠르게 변경하는 동시에 PWM을 통해 강도를 조절함으로써 보다 넓은 스펙트럼 광원이 생성될 수 있다. 도 63은 2개의 PWM 신호(6302, 6304)를 나타낸다. 양 제어 신호는 온일 때 LED에 동일한 전류 레벨을 제공하며, 펄스의 폭은 외관 또는 인지 강도를 변경하도록 변한다. 상부 PWM 신호 A(6302)는 하부 신호 B(6304)보다 좁다. 결과적으로, 상부 신호(6302)는 보다 적은 외관 출력을 갖는다. 이것은 충분한 속도로 발생하며, 따라서 큰 플릭커는 존재하지 않는다. 이 속도는 일반적으로 수백 헤르쯔 이상이다. 2개의 온 시간들 사이의 시간인 전체 듀티 싸이클은 10 밀리초 이하일 수 있다.
도 64를 참조하면, 개략도(6400)는 또한 2개의 PWM 신호(6402, 6404)를 나타낸다. 이 경우, 2개의 PWM 신호 (6402, 6404)는 전류 레벨 및 폭 양자에서 변한다. 상부 신호(6402)는 하부 신호(6404)보다 좁은 펄스폭을 갖지만, 더 높은 전류 레벨을 갖는다. 결과적으로, 상부 신호(6402)에서 보다 좁은 펄스는 증가된 전류 레벨을 오프셋한다. 결과적으로, 2개의 인자(온 시간 및 전류 레벨)의 조정에 따라, 양 광출력은 유사한 명도를 갖는 것으로 보일 수 있다. 제어는 전류 레벨과 온 시간 사이의 균형이다.
그러나, 전술한 바와 같이, 많은 고전력 LED의 특성 중 하나는 전류의 함수인 커다란 파장 시프트이다. 따라서, 조정된 전류 제어와 함께 PWM을 이용하여, 여러 이점을 생성하기 위하여 적은 양만큼 칼라(파장)가 변하는 조명 유닛(100)이 생성될 수 있다. 먼저, 단일 LED로부터 강도의 변화 없이 칼라(색조)의 변화가 이루어질 수 있다. 둘째, 전류 레벨의 빠른 변경은 관측시 보다 채도가 낮고 보다 넓은 스펙트럼 원을 생성하는 다수의 방사 스펙트럼을 생성할 수 있다. 셋째, 조명 유닛(100)으로부터의 조합된 광에서 LED들의 다수의 스트링 또는 채널의 제어를 통해 보다 양호한 추가적인 혼합을 생성하기 위하여 다수의 조명 유닛(100)에서 변경이 유도될 수 있다. 따라서, 고품질의 넓은 스펙트럼 LED 기반 광원을 제공하기 위하여 다수의 좁은 스펙트럼의 채도가 높은 LED 조명 유닛(100)이 조합될 수 있다.
도 65의 개략도는 LED의 색조를 시프트하기 위하여 빠른 파장 시프트를 이용 한 결과를 나타낸다. 최초 방사 스펙트럼(6502)은 비교적 좁은 대역의 방사이다. 결과 스펙트럼(6504)은 전류를 변경함으로써 결과될 수 있는 시프트를 나타낸다. 그러나, 단순히 전류를 변경하는 것은 LED 출력도 변경한다는 것에 유의해야 하는데, 이는 점선의 전류 변조 출력들(6504)의 피크 값이 다른 이유이다. 보다 높은 전류는 보다 많은 전류를 생성하며, 그 역도 성립한다. V(람다) 곡선으로부터 다른 효과가 존재한다는 점에 유의해야 하지만, 비교적 적은 시프트에 대해 이것은 중요하지 않을 수 있다. 이러한 감도 조정은 또한 제어 신호에 포함될 수 있다. 인지된 출력 강도는 후술하는 PWM 방법을 이용하는 것과 같은 신호 변조의 조정에 의해 변경될 수 있다.
도 66의 개략도(6600)는 고품질의 백색을 생성하기 위하여 전류 및 펄스폭을 동시에 시프트한 후 RG 및 B와 같은 다수의 광원을 혼합함으로써 보다 양호한 품질의 광을 생성하기 위한 목적으로 전류를 변경하고 PWM을 조정한 효과를 나타낸다. 칼라 렌더링 인덱스와 같은 메트릭 또는 통상의 백색 광원과의 직접 비교를 통해 고품질이 판정될 수 있다. 본질적으로, 스펙트럼은 다수의 시프트된 스펙트럼을 생성하도록 전류 및 온 시간을 빠르게 제어함으로써 형성된다. 파장은 전후로 요동하며, 이것은 보다 넓은 스펙트럼 출력을 생성한다. 따라서, 최초 스펙트럼(6602)은 전류 시프트만큼 보다 넓은 스펙트럼(6604)으로 시프트되며, 조정된 강도 제어는 PWM에서의 변경에 의해 향상된다.
도 62 내지 66과 관련하여 기술된 제어는 신호원(124)으로서 광 센서를 이용하는 것과 같은 피드백 루프, 또는 펄스폭 변조 및 펄스 진폭 변조의 다양한 조합 의 함수로서 광 파장 및 강도 출력을 저장하는 탐색표 또는 유사한 설비를 포함하는 다양한 실시예와 함께 제공될 수 있다.
실시예들에서, 조명 시스템은 하나의 목적(오락, 무드, 효과)을 위해 높은 채도의 칼라를 생성할 수 있으며, 다른 목적을 위해 스펙트럼 특성과 함께 변할 수 있는 칼라 온도를 가진 양호한 품질의 가변 백색광을 생성할 수 있다. 따라서, 단일 고정구는 칼라에 대한 좁은 대역폭의 광원을 가질 수 있으며, 이어서 양호한 백색을 만들기 위하여 또는 보다 넓은 스펙트럼 칼라 특성을 가진 비백색광을 만들기 위하여 넓은 스펙트럼을 얻도록 전류 및 PWM 제어 모드로 변경될 수 있다. 또한, 제어 모드는 시스템으로부터 출력되는 광을 더 제어하기 위하여 전술한 다양한 광학 설비(120)와 조합될 수 있다.
도 67을 참조하면, 개략도(6700)는 전류 제어가 칼라 LED와 같은 협대역 광원의 인지된 확대를 제공할 수 있다는 것을 나타낸다. 도 68을 참조하면, 광원으로서의 다수의 LED가 LED에 제공되는 전류를 변화시킨 결과로서의 인지된 확대와 결합될 때, 훨씬 더 넓은 대역의 광원이 제공될 수 있다.
실시예들에서, 방법 및 시스템은 오퍼레이터가 넓은 스펙트럼을 스위핑하는 것을 허용하기 위한 제어 루프 및 고속 전류원을 포함할 수 있다. 이것은 다양한 조건에서 적절한 동작을 보장하기 위해 피드-포워드 시스템에서 또는 피드백과 함께 행해질 수 있다.
도 69를 참조하면, 제어 시스템(6900) 실시예는 다양한 공지 방법을 이용할 수 있다. 따라서, 제어 설비(6902)는 전류 제어 모드(6904)(그 자체는 PWM 스트림 에 의해 제어될 수 있다)와 개별 PWM 모드(6908) 사이에서 스위칭될 수 있다. 이러한 시스템은 원하는 출력 강도 및 칼라를 생성하도록 균형화된 파장 및 PWM 제어를 위한 PWM을 통한 동시 전류 제어를 포함할 수 있다. 도 69는 스트링 내의 하나 이상의 LED를 제어하기 위한 마이크로프로세서와 같은 제어기로부터 2개의 제어 신호를 생성하기 위한 하나의 가능한 실시예의 개략도(6900)를 나타낸다. 다수의 이러한 스트링은 전류 및 온-오프 제어에 기초하여 칼라(HSB) 및 스펙트럼이 변할 수 있는 광 고정구를 생성하는 데 사용될 수 있다. PWM 신호는 또한 맥심 등으로부터 변환기와 같은 PWM 디지털-아날로그 변환기(DAC)일 수 있다.
특정 출력 값에 대응하는 함수들은 PWM 신호에 대한 명목 값 및 LED 출력의 결과적인 편차를 결정함으로써 미리 보정될 수 있다. 이들이 탐색표에 저장되거나, LED 제어 신호로부터 원하는 값의 맵핑을 허용하는 함수가 생성될 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 조명 시스템의 열 관리에 관한 것이다. 실시예들에서, 열 관리 시스템은 조명 시스템의 일부로서 이용되어 조명 시스템의 열에 민감한 부분으로부터 열을 제거할 수 있다. 실시예들에서, 열 관리 시스템은 전구, 개조 전구, 또는 커스텀 조명 솔루션에서 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 적절한 열 관리 기능을 구비한 조명 시스템은 보다 높은 광 출력으로 동작하여 보다 긴 수명을 달성하거나 개선될 수 있다.
도 70은 통상의 에디슨 스타일 전구 소켓(7000)의 일부를 나타낸다. 소켓은 일반적으로 플라스틱, 세라믹 또는 절연 재료의 외측 부분(7008)을 포함한다. 일반적으로, 파스너(7012)에 의해 외측 부분(7008)에 부착되는 내측 쉘(7010)이 외측 부분에 장착된다. 쉘은 일반적으로 관련 전구(이 도면에는 도시되지 않음)로의 전력의 전달을 용이하게 하기 위하여 쉘에 급전하도록 전기 전도 부재(7004)(예를 들어, 와이어)에 접속된다. 소켓(7000)은 또한 파스너(7014)를 통해 플레이트, 고정구 또는 다른 플랫폼에 실장될 수 있다. 이 분야의 전문가가 이해할 수 있듯이, 관련 전구는 이러한 타입의 소켓 안에 나사로 끼워지며, 소켓(7000)은 조명 고정구 또는 플랫폼(7002)과 연관된다. 통상의 전구에 의해 발생하는 열은 내측 쉘(7010)을 통해 부분적으로 소켓(7000)으로 전달되며, 와이어(7004)를 통과하여 외측 부분으로, 결국 플랫폼(7002) 자체로 흐른다. 본 명세서에 많은 실시예가 스크류 베이스 및 소켓과 관련하여 설명되지만, 베이스/소켓 접속은 목적을 달성하도록 설계된 임의 수의 기계 및/또는 전기적 인터페이스일 수 있다는 것을 이해해야 한다. 일 실시예에서, 이러한 베이스/소켓 인터페이스는 간단한 전도체 세트(예를 들어 와이어)일 수 있다.
출원인은 조명 시스템 자체에 트랩되는 열을 줄이기 위하여 생성 열을 많이 소켓 또는 플랫폼으로 전달하는 조명 시스템을 설계하는 것이 유용하다는 것을 인식하고 이해하였다. 실시예들에서, 조명 시스템은 통상의 조명 소켓(예를 들어 소켓(7000))을 통해 열을 전달하도록 설계된다. 실시예들에서, 조명 시스템은 생성 열을 많이 조명 시스템과 연관된 플랫폼 또는 고정구(7002)로 직접 전달하도록 설계된다. 실시예들에서, 조명 시스템은 조명 시스템의 보다 민감한 부분으로부터의 열을 보다 민감하지 않은 부분으로 전달하도록 설계된다. 실시예들에서, 조명 시스템은 LED 기반 조명 시스템이다.
도 71은 내부 열 전달 부재를 포함하는 본 발명의 원리에 따른 조명 시스템(7100)을 나타낸다. 조명 시스템은 통상의 전구 소켓(예를 들어, 도 70에 도시된 소켓)과 연관되기에 적합한 베이스 부재(7102)를 포함한다. 조명 시스템(7100)은 또한, 하우징(7108)을 포함한다. 하우징(7108) 내에는 LED(7112), 회로 보드(7114) 및 열 전도 백 플레이트(7110)(예를 들어, 회로 보드 또는 금속 코어 보드 상에 실장되는 금속 플레이트)를 포함하는 LED 조명 시스템이 실장된다. 열 전도 백 플레이트(7110)는 베이스 부재(7102)와 또한 열적으로 연관된 다른 열 전도 전달 플레이트(7104)와 열적으로 연관되어 있다.
조명 시스템(7100)은 열 부하에 민감하지 않은 영역으로의 내부 생성 열의 전달을 용이하게 하도록 설계된다. 예를 들어, LED(7112)는 많은 열을 생성할 수 있지만, LED로부터 적절히 열이 제거되지 않는 경우 열에 민감할 수 있다. 도 71에 도시된 구조는 LED에 의해 생성되는 열이 열 전도 백 플레이트(7110)로, 전달 플레이트(7104)로, 그리고 베이스 부재(7102)로 어떻게 전달될 수 있는지를 설명하기 위해 제공된다. 열이 베이스 부재(7102)로 전달되면, 열은 또한 소켓의 내측 쉘(예를 들어 내측 쉘(7010))로 전달될 수 있다. 이 시스템은 조명 시스템(예를 들어 LED)의 민감한 영역으로부터 열을 효과적으로 제거하며, 열을 보다 민감하지 않은 영역, 가능하게는 관련 조명 고정구(예를 들어 7002)로 전달한다. 일 실시예에서, 어셈블리(7110, 7104)는 1 부품 어셈블리로 설계될 수 있다.
도 72는 히트 싱크를 포함하는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 도 71에 도시된 것과 유사한 LED 조명 시스템이 이 실시예에 사용된다. LED 조명 시스템은 LED(7112), 회로 보드(7114) 및 열 전도 백 플레이트(7110)를 포함한다. 열 전도 백 플레이트는 열 전도 히트 싱크(7208)와 연관될 수 있다. 조명 시스템은 히트 싱크(7208)에 공기 흐름을 제공하기 위한 배기구(7202)를 구비한 하우징(7204)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 열은 LED로부터 히트 싱크로 전달되며, 배기구는 공기 흐름을 허용하여 히트 싱크로부터 열을 제거한다. 이 분야의 전문가는 히트 싱크(7208)가 다양한 형태를 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 실시예들에서, 히트 싱크의 열 용량이 조명 시스템으로부터 요구되는 열을 제거하는 데 적절할 수 있을 때 하우징(7204)은 배기되지 않을 수 있다. 실시예들에서, 히트 싱크는 하우징(7204) 자체일 수 있다. 백 플레이트(7110)는 다른 내부 히트 싱크를 요구하지 않고 열 전도 형태의 하우징(7204)과 연관될 수 있다. 일 실시예에서, 하우징 또는 쉘 설계는 최대 열 전달을 제공하도록 특정 표면 처리로 컨투어 또는 설계될 수 있다.
도 73은 소켓 열 전달 부재(7304)와 연관된 본 발명의 원리에 따른 조명 시스템을 나타낸다. 조명 시스템(7300)은 내부 조명 시스템으로부터 열의 상당한 양을 소켓 열 전달 부재(7304)로 전달하기에 적합하다. 소켓 열 전달 부재(7304)는 플레이트(7302)(예를 들어, 조명 고정구의 열 전도 부분)과 열적으로 연관되어 있다. 조명 시스템(7300)은 전술한 바와 같이 백 플레이트(7110), LED(7112) 및 회로 보드(7114)를 포함하며, 백 플레이트(7110)는 하우징(7308)을 통과하며, 조명 시스템이 소켓(7118)(전술한 소켓(7000)과 유사할 수 있다) 안에 나사로 결합될 때 소켓 열 전달 부재(7302)와 접촉하기에 적합하다. 따라서, 조명 시스템에 의해 생 성되는 열은 소정의 상당 부분이 조명 고정구로 전달될 수 있으며, 따라서 조명 시스템의 보다 민감한 영역으로부터 제거될 수 있다.
도 74는 신축성 열 전달 부재와 연관된 본 발명의 원리에 따른 조명 시스템(7400)을 나타낸다. 조명 시스템(7400)은 신축성 열 전달 부재(7402)를 포함한다. 신축성 열 전달 부재(7402)는 콘택(7408) 및 신축성 양부하 소자(예를 들어 스프링)를 포함한다. 조명 시스템은 소켓(도면에 도시되지 않음) 안에 나사 결합될 때, 백 플레이트(7110)는 콘택(7408)과 접촉하며, 콘택(7408)은 조명 시스템이 소켓 내에 적절히 자리 잡을 때까지 부하 소자를 누르게 된다. 이어서, 조명 시스템에 의해 생성된 열은 열 전달 부재(7402)로, 가능하게는 다른 시스템으로 전달된다.
도 75는 열 전달 설비(7502)를 포함하는 본 발명의 원리에 따른 조명 시스템(7500)을 나타낸다. 조명 시스템(7500)은 LED(7112), 회로 보드(7114) 및 백 플레이트(7110)를 포함하는 LED 라이트를 포함한다. 백 플레이트는 열 전도 하우징(7512)에 열적으로 연관된다. 하우징은 렌즈(7514)와 연관된다. 조명 시스템은 내측 표면(7518)을 포함하는 열 전달 설비(7502)와 연관된다. 내측 표면(7518)은 라이트가 전기 설비와 기계적으로 연관될 때(예를 들어, 라이트가 소켓(7118) 내에 나사 결합되거나, 소켓 내로 가압되거나 끼워질 때) 하우징(7512)과 결합하거나 열적으로 관련된다. 소켓(7118)은 포인트(7508)에서 열 전달 설비(7502)를 통과하는 전도체와 연관될 수 있다. 열 전달 설비(7502)는 또한, 램프가 존재하는지를 나타내기 위한 센서(7510)를 포함할 수 있다. 조명 시스템(예를 들어 전구)은 또한 이 러한 센서(도시되지 않음)를, 또는 열 전달 설비 내의 센서 대신에 포함할 수 있다. 센서는 조명 시스템이 열 전달 설비(7502)와 적절히 결합되어 있다는 것을 조명 시스템 프로세서(도면에 도시되어 있지 않지만 도 1의 프로세서(102)와 유사)에 표시할 수 있다. 실시예들에서, 이것은 조명 시스템의 지능적 조정을 가능하게 한다. 예를 들어, 조명 시스템은 열 전달 설비(7502)와 연관되지 않지만 조명 시스템이 최적 전력 이하의 부하(예를 들어 최적 전력의 75%)로 동작할 때만 적절히 동작할 수 있다. 조명 시스템이 열 전달 시스템(7502)과 적절히 연관되지 않았음을 센싱 시스템이 감지하는 경우, 프로세서는 조명 시스템에 의해 방산되는 전력을 감소시킬 수 있다. 조명 시스템이 열 전달 설비(7502)와 적절히 연관되었음을 센싱 시스템이 감지하는 경우, 프로세서는 조명 시스템에 의해 방산되는 전력을 의도 또는 최적 전력으로 증가시킬 수 있다. 램프 또는 소켓 내의 온도 센서는 시스템의 열 흐름을 결정하는 데 이용될 수 있으며, 프로세서는 조정을 위해 램프에 전달되는 전력을 조정할 수 있다.
실시예들에서, 열 전달 설비(7502)와 연관되는 동안 동작하도록 최적화되고 열 전달 설비(7502)와 연관되지 않을 때 동작하도록 최적화되는 조명 시스템이 제공된다. 조명 시스템과 열 전달 설비(7502)의 연관을 결정하기 위한 메카니즘은 수동형(예를 들어, 조명 시스템 측의 스위치) 또는 자동형(예를 들어, 전술한 센서)일 수 있다. 전술한 바와 같이, 센싱 시스템은 조명 시스템 또는 열 전달 설비와 연관될 수 있다. 센싱 시스템이 열 전달 설비와 연관되는 경우, 전력 조정 제어는 조명 시스템의 외측에서 발생하거나(예를 들어, 전력은 라이트의 외측에서 턴 다운된다) 센서가 조명 시스템에 (예를 들어 전력 라인, IR, RF, 유선 또는 무선을 통해) 신호를 전송할 수 있다.
실시예들에서, 센서(7510)는 근접 센서, 초음파 센서, 자기 센서, 전기 센서, 전기 기계 센서, 기계 센서 또는 다른 스타일의 센서일 수 있으며, 조명 시스템 내에, 열 전달 설비 내에, 또는 의도하는 기능을 수행하도록 다른 곳에 배치될 수 있다.
실시예들에서, 조명 시스템(7500)은 램프 하우징(7512)과 소켓 표면(7518) 사이에 배치되는 열 전도 재료(7520)(예를 들어 갭 패드)를 포함할 수 있다. 열 전도 재료(7520)는 기계적으로 관대하여, 램프/재료/소켓의 보다 양호한 열 접촉을 보장하도록 램프가 소켓 내에 자리 잡는 동안 누를 수 있다. 일 실시예에서, 열 전도 재료(7520)는 램프에 부착될 수 있다. 일 실시예에서, 열 전도 재료는 소켓에 부착될 수 있다. 일 실시예에서, 사용자는 열 전도 재료(7520)를 램프와 소켓 사이에 배치할 수 있다. 일 실시예에서 램프의 표면 및/또는 소켓의 표면은 램프와 소켓 사이의 열 접촉을 보다 양호하게 만들도록 처리되거나 변경될 수 있다. 예를 들어, 램프 표면은 소켓 표면과 보다 양호하게 결합하기 위한 금속 털을 포함할 수 있다.
도 76은 빌딩 배기 시스템(7604)와 연관된 본 발명의 원리에 따른 조명 시스템(7602)를 나타낸다. 실시예들에서, 연관은 열적 연관이며, 조명 시스템에서 배기 시스템으로 열을 전달하도록 설계된다. 예를 들어, 일반적인 배기 시스템은 양호한 열 전달 특성을 가진 재료(예를 들어 알루미늄)으로 제조되므로 열적 연관은 성질상 기계적이거나, 배기 시스템으로부터의 공기 흐름은 조명 시스템을 냉각하는 데 사용되므로 열적 연관은 성질상 대류적일 수 있다. 배기 시스템(7604)은 조명 시스템(7602) 상으로의 공기의 흐름을 교란하거나 바꾸는 표면 특징(예를 들어 공기 채널)을 가질 수 있다. 이러한 조명 시스템은 강제 환기 시스템 및/또는 현수 천장에 통합될 수 있다.
도 77은 열 전도 빌딩 재료(7704)와 연관된 본 발명의 원리에 따른 조명 시스템(7702)을 나타낸다. 실시예들에서, 조명 시스템(7702)은 빔, 스터드, 벽 건축 재료, 천장 건축 재료, 바닥 건축 재료 또는 다른 열 전도 빌딩 재료와 열적으로 연관된다. 본 발명에 따른 구성에 있어서, 조명 시스템에 의해 발생하는 열은 빌딩 재료로 전달될 수 있다. 일 실시예에서, 빌딩 재료는 다른 빌딩 재료와 연관될 수 있다.
도 78은 열 전도 빌딩 재료(7804)와 연관된 본 발명에 따른 조명 시스템(7802)을 나타낸다. 실시예들에서, 빌딩 재료(7804)는 접합 박스, 하우징, 전기 박스, 또는 전기 하우징 시스템과 연관된 다른 시스템이다. 빌딩 재료(7804)는 또한 예를 들어 파이핑, 도관(7808) 등과 같은 다른 빌딩 재료와 연관될 수 있다.
도 79는 열 전도 빌딩 재료(7904)와 연관된 본 발명에 따른 조명 시스템(7902)을 나타낸다. 실시예들에서, 빌딩 재료(7902)는 천장 타일, 바닥 타일, 벽 타일 또는 다른 건축 장식 재료일 수 있다.
도 80은 열 전도 빌딩 재료(8004)와 연관된 본 발명에 따른 조명 시스템(8002)를 나타낸다. 실시예들에서, 빌딩 재료(8004)는 콘크리트, 석재, 또는 빌 딩의 건축 또는 장식에 이용되는 다른 재료일 수 있다. 예를 들어, 빌딩 재료(8004)는 조명 시스템(8002)을 끼우는 데 적합한 콘트리트 바닥일 수 있으며, 조명 시스템(8002)에 의해 발생하는 열은 바닥으로 전달될 수 있다.
도 81은 열 전도 하우징(8102)을 포함하는 본 발명의 원리에 따른 조명 시스템(8100)을 나타낸다. 실시예들에서, 열 전도 하우징(8102)은 LED 조명 시스템(8104)과 열적으로 연관된다. LED 조명 시스템(8104)은 다른 실시예들과 관련하여 전술한 종류(예를 들어, 열 전도 또는 백 보드 상에 실장된 LED)일 수 있다. 실시예들에서, 열 전도 하우징(8102)은 열 전도 재료(예를 들어 금속 또는 세라믹)로 제조될 수 있다. 실시예들에서, 하우징(8102)은 기계 가공되거나, 성형되거나 주조되거나 포밍될 수 있다.
본 명세서에서 많은 실시예는 수동형 열 관리 시스템 및 방법을 설명하고 있지만, 본 발명의 원리에 따른 조명 시스템은 능동형 냉각을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명 시스템은 열을 제거하기 위하여 조명 시스템을 가로질러 또는 조명 시스템을 통해 공기를 능동적으로 이동시키는 팬 또는 다른 소자를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 능동형 냉각 시스템은 개조 조명 시스템의 일부로서 포함될 수 있다. 일 실시예에서, 능동형 냉각 시스템은 조명 시스템을 하우징하는 것으로 의미되는 조명 고정구와 연관될 수 있다.
램프 소켓은 특히, LED 조명 시스템과 결합하도록(예를 들어, 소정의 호환성 있는 기계적 또는 전기적 인터페이스를 이용하여) 설계될 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 소켓은 또한 다른 통상의 조명 시스템(예를 들어, 백열, 할로겐, 형광) 과의 호환성을 허용하거나, 또는 방지하도록(예를 들어, 통상의 시스템과 전기적으로 호환될 수 없는 조명 시스템의 설치를 피하기 위하여) 설계될 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 소켓은 소정 크기의 라이트(예를 들어, 고전력 소모 라이트)와의 호환성을 허용하거나 방지하도록 설계될 수 있다.
도 82는 본 발명의 원리에 따른 열 관리 시스템을 구비한 조명 시스템(8200)을 나타낸다. 일 실시예에서, 조명 시스템(8200)은 LED(8208), 플랫폼(8202), 히트 싱크 핀(8204) 및 모듈라 커낵터(8210)를 포함한다. 일 실시예에서, LED(8208)는 LED(8208)에 의해 생성되는 열을 플랫폼(8202)으로 전달하는 방식으로 플랫폼(8202) 상에 실장된다. 플랫폼(8202)은 열 전도 재료(예를 들어, 금속)로 제조된다. 히트 싱크 핀(8204)은 플랫폼과 열적으로 연관된다(예를 들어, 동일 금속 부품으로부터 스탬핑된다). 이런 배열은 LED(8208)로부터의 열의 플랫폼(8202)으로의 전달 및 LED로부터의 열을 핀(8204)이 방산하는 것을 촉진한다. 실시예들에서, 플랫폼(8202)은 다른 열 전도 표면(예를 들어, 실장면)과 더 연관될 수 있다. 플랫폼은 모듈라 커넥터(8210)와 연관될 수 있다(예를 들어, 동일 금속 부품으로부터 스탬핑될 수 있다). 모듈라 커넥터(8210)는 다른 조명 시스템(8200)의 다른 모듈라 커넥터를 접속하는 데 적합하거나 그에 접속될 수 있다. 이러한 방법은 조명 시스템(8200)의 스트링을 생성하는 데 이용될 수 있다. 조명 시스템들(8200)의 접속은 유연할 수 있으며, 스트링 구성의 변경을 허용한다. 예를 들어, 조명 시스템들(8200) 간의 접속은 측면 이동을 허용하는 핀 접속일 수 있다. 일 실시예에서, 커낵터(8210)는 회전 이동을 허용하는 조인트일 수 있다. 일 실시예에서, 조명 시 스템(8200)은 히트 싱크 핀(8204) 없이 제조될 수 있다.
도 83은 연결 구조(8300)의 복수의 조명 시스템(8200)을 나타낸다. 연결 구조(8300)는 코브, 채널 레터, 채널 또는 다른 영역을 조명하는 데 사용될 수 있다. 연결 구조는 신축성이 필요하거나 요구되는 영역을 조명하기 위한 신축성 조명 시스템으로서 사용될 수 있다.
도 84는 본 발명의 원리에 따른 조명 시스템(8400)을 나타낸다. 일 실시예에서, LED 라이트(8410)는 기계 설비(8408)의 이용을 통해 소켓(8402)과 밀접하여 연관될 수 있다. 기계 설비(8408)는 LED 라이트(8410)와 소켓(8402)의 양의 기계적 결합을 유발하도록 설계된 레버, 스크류, 스냅 커낵터 또는 다른 기계 설비일 수 있다. 소켓(8402)은 열 전도성일 수 있으며, LED 라이트(8410)의 하우징도 열 전도성일 수 있고, 두 표면 간의 양의 기계적 접속은 LED 라이트(8410)에서 소켓(8402)으로의 열 전달을 촉진하도록 설계될 수 있다. 일 실시예에서, 열 전도성 연성 재료(8404)가 표면 접속 영역을 증가시키고 LED 라이트(8410)에서 소켓(8402)으로의 열 전달을 용이하게 하기 위하여 LED 라이트(8410)의 표면과 소켓 결합 표면 사이에 사용될 수 있다.
실시예들에서, 시스템(100)은 열 전도 플레이트, 금속 플레이트, 갭 패드, 액체 열 전도 재료, 보유 설비, 팬, 배기구, 또는 광원(104)으로부터의 열을 제거하기 위한 다른 설비와 같은 열 설비(8500)를 포함할 수 있다.
LED 광원(104)과 같은 반도체 소자는 열에 의해 손상될 수 있으며, 따라서 시스템(100)은 조명 유닛(100)으로부터 열을 제거하기 위한 열 설비(8500)를 포함 할 수 있다. 도 85를 참조하면, 열 설비(8500)는 조명 유닛(100)에 공기 흐름을 제공하기 위한 팬(8504) 또는 유사한 메카니즘과 같은 대류 설비(8502), 열 전도 유체의 흐름을 제공하기 위한 펌프 또는 유사한 설비, 공기의 흐름을 허용하기 위한 배기구(8508) 또는 임의의 다른 종류의 대류 설비(8510)와 같이 열의 흐름을 관리하기 위한 임의의 설비일 수 있다. 팬(8504) 또는 대류 설비(8510)는 필요할 때 냉각을 제공하고 필요하지 않을 때 오프 상태를 유지하는 서모스탯과 같은 온도 센서 및 프로세서(102)의 제어하에 있을 수 있다.
열 설비(8500)는 또한, 금속, 합금 또는 다른 열 전도 재료의 전도 플레이트 또는 패드와 같은 전도 설비(8512), 광원(104) 지지 보드(8518)와 다른 설비 사이의 갭 패드(8514), 광원(104) 및 회로 소자와 같은 열 생성 소자들 사이의 열 전도 경로, 또는 광원(104)으로부터의 열을 수신하고 트랩하도록 열 생성 소자를 코팅하기 위한 폴리머와 같은 열 보유 설비일 수 있다. 열 설비(8500)는 조명 유닛(100)으로부터 열이 방사되는 것을 허용하기 위한 방사 설비(8520)일 수 있다. 유체 열 설비(8521)는 액체 또는 기체의 흐름이 조명 유닛(100)으로부터 열을 방출하는 것을 허용할 수 있다. 유체는 물, 클로로플루오르카본, 냉각제 등일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 전도 플레이트는 알루미늄 또는 구리이다. 실시예들에서, 열 전도 경로(8522)는 광원(104) 지지 회로 보드(8518)로부터의 열을 하우징(8528)으로 전도하여, 하우징(8530)이 조명 유닛(100)으로부터 열을 방출하게 한다.
도 86을 참조하면, 광원(104)의 일 형태는 LED 모듈(8602)이다. LED 모듈(8602)은 다양한 컴포넌트, 서브어셈블리, 보드(8518), 제품, 고정구, 하우 징(8608), 응용, 이용 방법 및 본 명세서에 설명되는 환경에서 광원(104)으로 이용될 수 있다. 일 실시예에서, LED 모듈(8602)은 기판(8610), 하나 이상의 LED 다이(8612)(상황에 따라 전술한 광원(104)과 같은 임의의 다른 발광원을 포함할 수 있다), LED 다이(8612)로부터의 광을 모듈(8602) 밖으로 반사시키기 위한 반사기(8614), 실리콘 수지 또는 사출 성형 플라스틱 필러와 같은 필러(8618)(보다 많은 광이 통과하는 것을 허용하기 위한 구멍 또는 공간을 포함할 수 있다), 렌즈(8620) 또는 다른 광학 설비(8622)(본 명세서 전반에서 설명되는 임의 타입의 광학 설비일 수 있다), 및 모듈(8602)에서 다른 전자 컴포넌트로의 외부 전기 접속을 제공하기 위한 하나 이상의 리드(8624)를 구비한 LED 패키지를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 반사기(8614) 및 반사기(8614) 내에 유지되는 컴포넌트는 리드(8624)의 상부에 배치된다. 와이어 본드(8628)가 LED 다이(8612)를 반사기(8614)의 에지에 접속시킬 수 있다. 서브마운트(8630)가 후술하는 바와 같이 LED 다이(8612)로부터 방출되는 광의 강도를 제어하기 위한 하나 이상의 다른 전자 컴포넌트를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 적어도 하나의 LED 다이(8612) 및 LED 다이(8612)를 위한 패키지를 구비한 LED 모듈(8602)과 같은 광원을 포함하는데, 패키지는 서브마운트(8630)를 포함하고, 서브마운트(8630)는 LED를 제어하기 위한 전자 컴포넌트를 포함하며, 전자 컴포넌트는 LED의 강도 및 외관 강도 중 적어도 하나의 적어도 3개의 다른 강도 레벨 사이에서의 제어를 용이하게 한다.
도 87은 LED 다이(8612)를 구비한 회로에서 서브마운트(8630)로서 기능하는 ESD 보호 다이오드(8702)를 구비한 통상의 LED 모듈(8602)의 간단한 구조를 나타낸 다. 실시예들에서, 서브마운트는 후술하는 바와 같이 다른 전자 컴포넌트로 보강될 수 있다.
도 88은 도 86의 LED 모듈과 같이 다양한 컴포넌트, 서브어셈블리, 보드(8518), 제품, 고정구, 하우징(8608), 응용, 이용 방법, 및 본 명세서에 설명되는 환경에서 광원(104)으로 이용될 수 있는 LED 모듈(8602)의 다른 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, LED 모듈(8602)은 또한, 기판(8610), 하나 이상의 LED 다이(8612)(상황에 따라 전술한 광원(104)과 같은 임의의 다른 발광원을 포함할 수 있다), LED 다이(8612)로부터의 광을 모듈(8602) 밖으로 반사시키기 위한 반사기(8614), 실리콘 수지 또는 사출 성형 플라스틱 필러와 같은 필러(8618)(보다 많은 광이 통과하는 것을 허용하기 위한 구멍 또는 공간을 포함할 수 있다), 렌즈(8620) 또는 다른 광학 설비(8622)(본 명세서 전반에서 설명되는 임의 타입의 광학 설비일 수 있다), 및 모듈(8602)에서 다른 전자 컴포넌트로의 외부 전기 접속을 제공하기 위한 하나 이상의 리드(8624)를 구비한 LED 패키지를 포함할 수 있다. 이 경우, 리드들(8624) 중 하나는 반사기(8614)의 측부에 접속될 수 있다. 전체 패키지는 컴포넌트들을 적절히 유지하기 위한 사출 성형 플라스틱과 같은 사출 성형물(8804)을 포함할 수 있다. 와이어 본드(8628)가 LED 다이(8612)를 반사기(8614)의 에지에 접속시킬 수 있다. 서브마운트(8630)가 후술하는 바와 같이 LED 다이(8612)로부터 방출되는 광의 강도를 제어하기 위한 하나 이상의 다른 전자 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이 경우, 서브마운트(8630)는 LED 다이(8612) 및 반사기(8614)의 바로 아래에 배치되는 것이 아니라 기판(8610) 상의 반사기 컵에 근 접 배치되며, LED 다이(8612)에 전기 접속된다.
도 89는 도 86 및 88의 LED 모듈과 같이 다양한 컴포넌트, 서브어셈블리, 보드(8518), 제품, 고정구, 하우징(8608), 응용, 이용 방법, 및 본 명세서에서 설명되는 환경에서 광원(104)으로 사용될 수 있는 LED 모듈(8602)의 다른 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, LED 모듈(8602)은 또한, 기판(8610), 하나 이상의 LED 다이(8612)(상황에 따라 전술한 광원(104)과 같은 임의의 다른 발광원을 포함할 수 있다), LED 다이(8612)로부터의 광을 모듈(8602) 밖으로 반사시키기 위한 반사기(8614), 실리콘 수지 또는 사출 성형 플라스틱 필러와 같은 필러(8618)(보다 많은 광이 통과하는 것을 허용하기 위한 구멍 또는 공간을 포함할 수 있다), 플라스틱 봉입 소자(8902), 렌즈(8620) 또는 다른 광학 설비(8622)(본 명세서 전반에서 설명되는 임의 타입의 광학 설비일 수 있다), 및 모듈(8602)에서 다른 전자 컴포넌트로의 외부 전기 접속을 제공하기 위한 하나 이상의 리드(8624)를 구비한 LED 패키지를 포함할 수 있다. 이 경우, 리드(8624)는 반사기(8614)의 측부에 접속될 수 있다. 다른 실시예에서와 같이, 와이어 본드(8628)가 LED 다이(8612)를 반사기(8614)의 에지에 접속시킬 수 있다. 서브마운트가(8630)가 후술하는 바와 같이 LED 다이(8612)로부터 방출되는 광의 강도를 제어하기 위한 하나 이상의 다른 전자 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이 경우, 서브마운트(8630)는 LED 다이(8612) 및 반사기(8614) 아래에 직접 배치되는 것이 아니라 LED 다이(8612)와 함께 반사기(8614)의 컵 내에 배치된다. 실시예들에서, LED 모듈(8602)은 마스크 프로세스에 의해 제조될 수 있다.
LED 다이(8612) 및 서브마운트(8630)를 포함하는 LED 패키지의 다른 실시예는 이 분야의 전문가들에 의해 이해될 수 있으며, 본 명세서에 포함된다. 실시예들에서, LED 다이(8612)는 고전력 LED 다이일 수 있다. 실시예들에서, LED 다이(8612)는 5 와트 이상의 LED 다이일 수 있다.
도 86, 88 및 89의 실시예들의 기판(8610)은 금속 코어 기판, 세라믹 기판, 세라믹/금속 기판, FR4 기판, 사파이어 기판, 실리콘/사파이어 기판 또는 탄화실리콘 기판과 같은 임의의 통상의 LED 패키지용 기판일 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 다양한 실시예에서, LED(8602)는 서브마운트(8630)의 전자 컴포넌트에 의해 제어될 수 있다. 기본 온 및 오프 또는 보호 회로를 제공하는 것 외에도, 본 발명의 실시예들에서, 패키지(8904) 내에 LED(8612)와 집적된 서브마운트(8630)에 배치된 전자 컴포넌트는 예를 들어 LED에 대한 전류의 레벨을 제어함으로써, LED에 대한 전류의 펄스 진폭을 제어함으로써(펄스 진폭 변조), LED에 대한 전류의 펄스 폭을 제어함으로써(펄스 폭 변조), 또는 이들의 임의 조합에 의해 LED(8602)로부터 방출되는 광의 강도 또는 외관 강도를 제어할 수 있다. 따라서, 이러한 제어를 제공하기 위한 본 명세서에서 설명되는 다양한 실시예는 도 86, 88 및 89와 관련하여 개시되는 타입의 패키지 및 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예에서와 같이 서브마운트(8630)에서 구현될 수 있다.
도 90을 참조하면, 서브마운트(8630), 패키지(8904) 내의 LED 다이(8612) 그룹 및 조절기(9002)를 나타내는 개략도가 제공된다. 조절기(9002)는 전류 조절기일 수 있다. 조절기(9002)는 입력 신호(9004)를 조절할 수 있다. 서브마운 트(8630)는 단일 LED 다이(8612)와 결합될 수 있으며, 서브마운트(8630)와 LED 다이(8612)는 도 86, 88 및 89와 관련하여 설명된 것과 같은 다양한 물리적 패키지, 또는 서브마운트(8630) 및 LED 다이(8612)를 포함하는 다양한 구성의 다른 LED 패키지(8904) 내에 집적될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 도 90 및 후속 도면들의 개략도는 이들 도면과 관련하여 개시되는 컴포넌트들을 포함할 수 있는 임의의 다양한 물리적 패키지를 포함하는 것으로 의도된다.
도 91을 참조하면, 실시예들에서, LED 패키지(8904)의 서브마운트(8630)는 LED 다이 및 서브마운트(8630) 중 적어도 하나를 냉각하기 위한 열 설비(8500)를 포함할 수 있다. 열 설비는 전술한 바와 같은 임의의 열 설비일 수 있다. 열 설비는 입력 신호(9004)와 연관될 수 있다. 실시예들에서, 열 설비(8500)는 펠티에 효과 소자, 물 또는 다른 냉각 유체로 서브마운트(8630)를 냉각하기 위한 것과 같은 유체 냉각 설비(9102), 서브마운트(8630)를 둘러싸고 서브마운트(8630) 또는 LED 다이(8612)로부터의 열을 수용하기 위한 것과 같은 보유 설비(9104), 서브마운트(8630)로부터 열을 전도하기 위한 것과 같은 열 전도 플레이트(9108) 또는 갭 패드(8514), 나노 재료로 제조되고, 예를 들어 능동적 냉각을 위해 서브마운트(8630) 상에 분사된 MEMS 소자(9110)와 같은 마이크로 머신, 마이크로 팬 또는 기타 열 설비일 수 있다.
도 92를 참조하면, MEMS 능동형 냉각 소자(9110)는 예를 들어 LED 패키지(8904)를 냉각하기 위한 열 설비(8500)로서 기능하기 위하여 서브마운트(8630) 내에 포함될 수 있다. MEMS 능동형 냉각 소자(9110)는 입력 신호(9004)와 연관될 수 있다.
도 93을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 흑연 재료를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)을 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 흑연 재료는 개별 열 플랫폼에 제공될 수 있거나, 이는 LED(8602)가 배치되는 플랫폼을 포함할 수 있다.
도 94를 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 박막 보드 또는 박막 보드들을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다.
도 95를 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 상변화 재료를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 상변화 재료는 아리조나 피닉스의 OptoLum에 의해 제공되는 것 또는 나노섬에 의해 제공되는 상변화 재료인 나노섬 PCM+과 같은 재료일 수 있다.
도 96을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 탄화 실리콘 재료, 다이아몬드 재료 및 갈륨 비소 재료 중 적어도 하나를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 이러한 재료들은 LED의 환경으로부터 열을 수용하고 LED로부터 열을 전도하기 위한 갭 패드 또는 유사한 설비를 형성하는 데 이용될 수 있다.
도 97을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 폴리머를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있으며 열 전도 재료를 제공하는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 실시예들에서, 열 전도 폴리머 또는 열가소성 열 전도 화합물은 탄소, 금속 및/또는 세라믹 필러를 이용할 수 있다. 실시예들에서, 열 전도 폴리머는 LED로부터 열을 수용하기 위하여 LED를 지지하는 플랫폼의 영역 내로 사출 성형될 수 있다. 실시예들에서, 열 전도 폴리머는 LCS, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 화이버 충전 합성물 및 폴리설폰을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 열 전도 폴리머는 아크리올니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리카보네이트 및 나일론과 같은 중간 온도 저항 화합물을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 열 전도 폴리머는 탄소, 흑연, 탄소 블랙, 알루미늄 또는 다양한 금속과 같은 열 전도 필러 재료로 충전된 폴리머로 구성된다. 실시예들에서, 열 전도 폴리머는 예를 들어 LED(8602)를 지지하는 회로 보드와 조명 고정구와 같은 조명 유닛(100)의 하우징 사이의 공간을 충전하기 위하여 LED(8602) 및 플랫폼의 환경에 맞도록 히트 싱크 내로 성형될 수 있다. 다른 실시예에서, 폴리머는 열 교환기로 이용될 수 있다.
도 98을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 세라믹 재료를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 세라믹 재료는 LED에 대한 플랫폼 및 다른 회로 컴포넌트를 형성하는 데 사용되거나, 개별 열 플레이트로서 사용되거나, 조명 유닛(100)의 하우징의 일부를 형성하는 데 사용될 수 있다.
도 99를 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 열 페이스트를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 열 페이스트는 아크틱 실버사에 의해 제공되는 아크틱 실버 3과 같은 마이크로화된 실버, 신에쯔 G751, 실리콘 수지 페이스트, 예를 들어 질화 붕소, 질화 알루미늄의 혼합물을 포함하는 나노섬 블루 II와 같은 멀티세라믹 열 인터페이스 화합물, 다중 합성 캐리어 유체 내로 합성된 다른 나노파우더, 나노섬으로부터의 나노섬 실버 XTC와 같은 현탁 유체 내로의 실버 혼합물, 나노섬으로부터의 나노섬 PCM+과 같은 상변화 재료, 또는 예를 들어 실버 옥사이드로 형성된 실버 그리스와 같은 임의의 공지된 열 페이스트일 수 있다. 열 페이스트는 LED(8602) 및 다른 회로 컴포넌트 내부 또는 주위의 공간을 채워서 LED(8602)로부터 떨어져서 이들 컴포넌트로부터 열을 흡수하기 위하여 이용될 수 있다.
도 100을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 에폭시를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광 원(104)에 의해 제공될 수 있다. 에폭시는 멜코의 TCE-003과 같은 알루미늄 산화물 충전 에폭시, 아크틱 실버의 아크틱 실버 열 에폭시와 같은 실버계 에폭시, 아크틱 알루미나 열 접착제와 같은 알루미나 접착제 또는 임의의 다른 타입의 열 에폭시와 같은 열 에폭시일 수 있다. 에폭시는 다양한 열 컴포넌트를 커버하거나 둘러싸는 데, 그리고 컴포넌트들 사이의 갭을 충전하는 데, 컴포넌트들을 보호를 돕는 데, LED(8602) 및 다른 컴포넌트로부터 열을 수용하는 데 이용될 수 있다.
도 101을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 우레탄을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 실시예들에서, 우레탄은 Dis-a-Paste 2000-A/B, Dia-a-Paste 2001-PMF, 또는 아프텍 래버러토리사에 의해 제공되는 다른 우레탄 접착제, 또는 또한 아프텍 래버러토리사에 의해 제공되는 Dis-a-Paste 2310-PBM 또는 Dis-a-Paste 2311-PMF, 또는 커넥티컷 로키 힐의 헨켈 록타이트사의 Hysol U-09FL 우레탄 접착제와 같은 열 전도성 접착제일 수 있다.
도 102를 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 베릴륨 산화물을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다.
도 103을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 알루미나 재료를 포함하거나 이것으로 구성 될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다.
도 104를 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고, LED(8602) 지지 플랫폼의 배면 상에 있을 수 있는 LED(8602)에 대한 제어 회로를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 플랫폼은 본 명세서에 설명되는 임의의 열 전도 재료와 같은 열 전도 재료를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다.
도 105를 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 열 보유 화합물을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 열 보유 화합물은 우레탄 보유 화합물, 열 본딩 비드를 갖는 화합물, 밀봉제, 유전체 수지, MG 케미칼의 832-TC 열 보유 화합물과 같은 Bis F 수지, 실리콘 수지 보유 화합물, 열 전도 수지 또는 다른 보유 화합물일 수 있다. 실시예들에서, 보유 화합물은 전기 컴포넌트들 사이의 모든 갭 내에 충전되며, LED(8602)로부터 열을 수용한다.
도 106을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 팬을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다.
도 107을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 액체 냉각 설비를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 액체 냉각 설비는 액체를 이용할 수 있다. 액체는 물, 클로로플루오르카본, 액체 질소, 및/또는 하이드로카본일 수 있다. 액체 냉각 설비는 외부 액체 공급원 및 LED(8602)의 환경의 안팎으로 액체를 이동시키기 위한 액체 교환 설비를 포함할 수 있다. 액체 냉각 설비는 LED(8602)를 지지하는 플랫폼에 부착된 히트 싱크를 통해 액체를 순환시킬 수 있으며, 따라서 LED로부터 열이 히트 싱크로 방출되어 LED(8602)의 환경으로부터 액체에 의해 배출될 수 있다. LED(8602)로부터 떨어져서, 액체 냉각 설비는 열을 공기 중으로 방출하기 위한 방열 소자(10702)를 포함할 수 있다. 소정 실시예에서, 액체 냉각은 팬과 같은 대류 설비와 같은 다른 열 설비보다 조용할 수 있다. 액체 냉각 설비는 시스템을 통해 액체를 이동시키기 위한 추진기 및 액체 냉각 시스템의 방열 소자(10702)를 냉각시키기 위한 하나 이상의 팬을 포함할 수 있다.
도 108을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고, LED(8602)의 환경 밖으로 공기가 배출되는 것을 허용하기 위한 적어도 하나의 배기구를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 배기구는 LED(8602)의 환경으로부터 더운 공기가 벗어나는 것을 허용하기 위하여 LED(8602)를 커버하는 하우징 또는 광학 설비 내에 있을 수 있다.
도 109를 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고, LED(8602)의 환경으로부터 열이 방출되는 것을 허용하기 위해 플랫폼에 접속되는 핀을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 핀은 LED를 지지하는 플랫폼 또는 아키텍쳐 조명 고정구의 하우징에 접속될 수 있다.
도 110을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 LED(8602)의 환경으로부터 공기가 방출되는 것을 허용하기 위한 덕트를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. LED(8602)는 램프 내에 배치되고, 덕트는 램프 내에 배치된다. 덕트는 LED(8602)를 하우징하는 고정구의 하우징을 통해 하우징의 외부로 연결되거나, LED(8602)를 커버하는 광학 설비를 통해 연결될 수 있다.
도 111을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 전구 내의 구멍을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 전구는 광원(104)의 환경 밖으로 공기를 이동시키기 위한 소형 팬을 포함할 수 있다.
도 112를 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602) 의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고, 조명 고정구의 밖으로 공기를 이동시키기 위한 조명 고정구 내의 팬을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 조명 고정구는 본 명세서 전반에 설명되는 임의 타입의 조명 고정구일 수 있다.
도 113을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 LED 기반 램프 내의 소형 팬을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 플랫폼은 조명 고정구에 결합되도록 설계된 LED 기반 램프를 포함할 수 있다. LED 기반 램프는 공기가 램프 밖으로 배출되는 것을 허용하기 위한 구멍을 포함할 수 있다. 구멍은 조명 고정구의 중앙으로 들어오고 조명 고정구의 측부로 나가도록 구성될 수 있다.
도 114를 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고, LED(8602)의 환경으로부터 공기를 제거하기 위한 덕트를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다.
도 115를 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고, 이중 벽 조명 고정구의 벽들 사이에 공기를 이동시키기 위한 설비를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있 다. 플랫폼은 이중 벽 조명 고정구를 포함할 수 있다.
도 116을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 LED 램프 내의 구멍을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 플랫폼은 반사형 조명 고정구를 포함할 수 있다. LED(8602)는 반사형 조명 고정구 내에 배치된 LED 램프 내에 배치될 수 있다. 구멍은 공기가 램프의 에지를 향해 이동하도록 배치될 수 있으며, 따라서 보다 차가운 공기가 램프의 중앙으로 순환할 수 있다.
도 117을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고, LED(8602)의 환경에서 공기의 순환을 촉진하기 위한 대류 설비를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 대류 설비는 지향성 대류 설비일 수 있다. 대류 설비는 공기가 곡선 흐름 패턴으로 흐르게 할 수 있다. 대류 설비는 공기를 LED 기반 램프의 중앙으로 순환시키고 공기를 LED 기반 램프의 에지 밖으로 배출시키는 농형 팬일 수 있다. LED 기반 램프는 천장에 표면 실장될 수 있는 퍽으로 구성될 수 있다. 실시예들에서, 팬은 다양한 산업용 팬, 원심력 팬, 추진기, 걸이형 송풍기, 이중 농형 송풍기 등과 같은 임의의 다른 종류의 팬 또는 송풍기일 수 있다.
도 118을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 변속 팬을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 변속 팬은 LED 기반 램프 내에 배치될 수 있다.
도 119를 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고 LED 기반 램프 내에 배치된 스위칭 가능 팬을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 플랫폼은 LED 기반 램프를 포함할 수 있다.
도 120을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 팬을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 팬이 동작하지 않을 때 알람 조건을 표시하기 위한 LED가 또한 제공될 수 있다.
도 121을 참조하면, 광은 플랫폼, 및 플랫폼이 편평면 상에 배치될 수 있도록 플랫폼에 대한 표면 실장 설비를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 플랫폼은 퍽 형상의 하우징을 포함할 수 있다. 퍽 형상의 하우징은 열 설비를 포함할 수 있다. 열 설비는 팬일 수 있다. 팬은 농형 팬일 수 있다. 퍽 형상의 하우징을 수납하도록 구성된 천장 타일이 또한 제공될 수 있다. 천장 타일은 퍽 형상의 하우징에 통합될 수 있다. 천장 타일은 조명 시스템에 대한 전력 설비 및 데이터 설비 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 천장 타일은 공기 흐름을 고정구에 제공하기 위한 덕트에 연관될 수 있다. 천장 타일은 능동형 냉각 설비를 포함할 수 있다. 냉각 설비는 액체 냉각 설비일 수 있다. 냉각 설비는 공기 냉각 설비일 수 있다. 실시예들에서, 냉각 설비는 펠티에 모듈과 같은 열전 냉각 효과에 기초하여 펠티에 냉각 설비일 수 있다. 펠티에 모듈은 n-p 및 p-n 접합과 같은 n 및 p 형 반도체 재료의 층들로 구성된다. 각각의 접합은 라디에이터와 열 접촉을 갖는다. 전류가 스위치 온될 때, 하나의 라티에이터는 냉각하며 다른 라디에이터는 가열한다. 펠티에 모듈은 종종 펠티에 냉각기 또는 펠티에 냉장기로서 알려진 전력 능동형 히트 싱크를 제공하기 위해 다수의 층을 구비한 캐스케이드 형태로 셋업될 수 있다. 실시예들에서, 팬은 펠티에 냉각기의 방사 소자의 능동 냉각을 제공하는 데 이용될 수 있다. 소정 실시예의 펠티에 냉각기는 멜코 또는 크리오테크에 의해 제공되는 것과 같은 통상의 펠티에 모듈일 수 있다.
도 122를 참조하면, 광은 조명 고정구를 포함할 수 있는 LED(8602) 지지 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고, LED(8602)의 환경으로부터 열이 방산되는 것을 허용하는 조명 고정구로의 인서트를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 조명 고정구는 형광 조명 고정구일 수 있으며, 열 설비(8500)는 열이 LED(8602)의 환경으로부터 방산되는 것을 허용하는 형광 조명 고정구로의 인서트를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다.
도 123을 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있고, LED(8602)의 환경으로부터 열을 수용하기 위한 열 전도 재료와 플랫폼 사이의 접촉을 유지하기 위한 압력 생성 설비를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 압력 생성 설비는 복수의 스프링(12302)을 포함할 수 있다. 스프링(12302)은 전기적 접속을 제공할 수 있다. 열 전도 재료는 열 패드일 수 있다. 열 전도 재료는 에폭시일 수 있다. 열 전도 재료는 열 보유 재료일 수 있다.
도 124를 참조하면, 광은 LED(8602)를 지지하기 위한 플랫폼, 및 LED(8602)의 환경으로부터 열을 제거할 수 있는 복수의 핀을 구비한 금속 코어를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있는 열 설비(8500)를 포함하는 환경에 배치된 복수의 LED(8602) 또는 다른 광원(104)에 의해 제공될 수 있다. 핀은 팬의 일부를 구성할 수 있다.
본 명세서에 설명되는 팬 또는 대류 설비는 공기의 흐름에 의해 발생하는 잡음을 줄일 수 있는 잡음 완충 설비를 포함할 수 있다. 잡음 완충 설비는 수동형 잡음 완충 설비일 수 있다. 수동형 잡음 완충 설비는 잡음 흡수 재료일 수 있다. 잡음 완충 설비는 능동형 잡음 완충 설비일 수 있다. 능동형 잡음 완충 설비는 상이한 방향으로 사운드를 반사시키기 위한 복수의 블레이드를 포함할 수 있다. 능동형 잡음 완충 설비는 잡음 소거 설비를 포함할 수 있다. 잡음 완충 설비는 잡음이 사람의 귀에 들리지 않게 하기 위하여 열 설비의 공기 흐름 속도를 조절할 수 있다. 잡음이 사람의 귀에 들리지 않게 하는 것은 공기 흐름에 의해 발생하는 잡음의 주파수를 시프트하는 것을 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명되는 팬 또는 대류 설비는 센서 피드백 설비에 응답한다. 센서 피드백 설비는 사운드 센서를 포함한다. 센서는 진동 센서 또는 모션 센서일 수 있다. 센서는 모션이 검출되지 않을 때 열 설비를 가속시킬 수 있다. 센서는 모션이 검출될 때 열 설비의 동작을 감속시킬 수 있다. 센서는 모션이 검출될 때 잡음 소거 설비를 가속시킬 수 있다. 센서는 모션이 검출되지 않을 때 잡음 소거 설비를 감속시킬 수 있다. 수동형 잡음 완충 설비는 비금속 고정구를 포함할 수 있다. 수동형 잡음 완충 설비는 고정구의 러버 피쳐를 제공할 수 있다. 러버 피쳐는 와셔 또는 소켓일 수 있다. 수동형 잡음 완충 설비는 고정구의 형상일 수 있다. 고정구는 반사 잡음을 줄이기 위하여 불규칙한 형상을 가질 수 있다. 고정구는 절연 재료를 구비할 수 있다. 절연 재료는 잡음을 흡수하기 위하여 고정구의 외부에 배치될 수 있다.
여러 실시예가 설명되었지만, 다양한 변경, 수정 및 개량이 이 분야의 전문가에게는 자명하다. 이러한 변경, 수정 및 개량은 본 개시의 일부인 것으로 의도되며, 본 개시의 사상 및 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 본 명세서에 제공되는 몇몇 예는 특정 기능들 또는 구조적인 요소들의 조합을 포함하지만, 이러한 기능들 및 요소들은 동일하거나 다른 목적을 달성하도록 본 발명에 따라 다른 방법으로 조합될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 구체적으로, 일 실시예와 관련하여 설명된 동작, 요소 및 특징은 다른 실시예들에서 유사하거나 다른 역할로부터 배제되는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 전술한 설명 및 첨부된 도면은 예시적인 것이며, 제한적인 것으로 의도되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 조명 환경에서 소자로서 기능할 수 있는 조명 유닛의 일례.
도 2는 복수의 조명 유닛 및 중앙 제어기를 구비한 조명 시스템.
도 3은 조명 시스템(100)의 다양한 구성을 나타내는 도면.
도 4는 조명 유닛(100)으로부터의 광에 대해 광학적으로 동작하는 광학 설비.
도 5는 광학 설비의 다른 실시예.
도 6은 조명 시스템의 제어와 관련하여 프로세서에 의해 제어되고 센서로부터 입력을 수신할 수 있는 광학 설비의 개략도.
도 7은 광학 설비의 동작 효과를 변경하기 위한 기계 액추에이터.
도 8은 프로세서의 제어하에 변경되도록 광학 설비를 동작시키는 다른 시스템.
도 9는 프로세서의 제어하에 구성을 변경하도록 광학 설비를 동작시키는 다른 시스템.
도 10은 광 시스템으로부터의 광을 반사시키는 디지털 미러 광학 설비.
도 11은 스피닝 미러 시스템 광학 설비.
도 12는 그레이팅 광 밸브 광학 설비.
도 13은 음향-광학 변조기를 광학 설비로서 나타낸 도면.
도 14는 다양한 빔 각도로부터 피사체 상에 광을 반사시키는 조명 시스템.
도 15는 강도에 따라 변하는 LED 효율 패턴.
도 16은 조명 시스템으로부터의 발광을 쉐이핑하고 형성하기 위한 보조 광학 설비의 일례.
도 17은 광 파이프 광학 설비를 구비한 조명 시스템의 구성.
도 18은 칼라 혼합 시스템.
도 19는 복수의 원통형 소자를 구비한 광학 설비.
도 20은 마이크로렌즈 어레이 광학 설비.
도 21은 마이크로렌즈 어레이 광학 설비의 다른 구성.
도 22는 마이크로렌즈 어레이 광학 설비를 지지하는 신축성 재료.
도 23은 신축성 마이크로렌즈 어레이 광학 설비의 원통형 구성.
도 24는 신축성 마이크로렌즈 어레이 광학 설비를 감기 위한 시스템.
도 25는 색도 다이어그램.
도 26은 조명 시스템의 항공기 환경.
도 27은 다목적 조명 시스템의 항공기 내부 환경.
도 28은 다목적 조명 시스템의 차량 환경.
도 29는 디스플레이 중인 피사를 조명하기 위한 환경.
도 30은 하나 이상의 조명 유닛을 포함하는 사인.
도 31은 하나 이상의 조명 유닛을 구비한 외부 사인.
도 32는 사인 조명 시스템의 다른 환경.
도 33은 조명 시스템의 의료 환경.
도 34는 조명 시스템 아래의 예술품.
도 35는 조명 시스템 아래의 3차원 피사체.
도 36은 조명 시스템을 각각 구비한 전경 피사체 및 배경.
도 37은 조명 시스템 하의 시트에 있는 사람.
도 38은 캐비넷 환경의 조명 시스템.
도 39는 캐비넷 환경의 피사체를 위한 조명 시스템.
도 40은 작업장 환경의 조명 시스템.
도 41은 좌석 환경의 조명 시스템.
도 42는 오락 환경의 조명 시스템.
도 43은 카메라 환경의 조명 시스템.
도 44는 슬라이드 및 스위치를 구비한 광 제어기.
도 45는 2개의 슬라이드와 하나의 스위치를 구비한 광 제어기.
도 46은 다이얼을 구비한 광 제어기.
도 47은 이중 다이얼 광 제어기.
도 48은 조명 시스템을 제어하는 홈 네트워크 제어 시스템의 개략도.
도 49는 다이얼 기반 조명 제어 유닛의 개략도.
도 50은 메모리를 구비한 조광기를 이용하여 조명을 제어하는 단계를 나타내는 흐름도.
도 51은 저장된 모드에 기초하여 조명을 제어하는 단계를 나타내는 흐름도.
도 52는 컴퓨터 네트워크로부터의 입력을 구비한 조명 제어 시스템의 개략 도.
도 53은 조명 조건을 설정하기 위한 다이얼을 구비한 조명 유닛.
도 54는 조명 조건을 설정하기 위한 슬라이드를 구비한 조명 유닛.
도 55는 조명 조건을 제어하기 위한 데이터를 수신하는 포트를 구비한 조명 유닛.
도 56은 조명 조건을 제어하기 위한 프로세서를 포함하는 베이스를 구비한 조명 유닛.
도 57은 인증된 사용자만이 조명 조건을 변경하는 것을 허용하기 위한 단계를 나타내는 흐름도.
도 58은 조명 조건을 제어하기 위한 모드.
도 59는 조명 이벤트를 트리거하기 위하여 데이터 상에 작용하는 저장 알고리즘을 이용하는 단계를 나타내는 흐름도.
도 60은 조명 제어 신호를 트리거하기 위하여 감지된 조건에 알고리즘을 적용하는 단계를 나타내는 흐름도.
도 61은 조명 조건을 제어하기 위해 타이밍 알고리즘을 적용하기 위한 단계를 구비한 흐름도.
도 62는 광에 대한 눈의 응답을 나타내는 개략도.
도 63은 PWM 신호의 사각파를 나타내는 개략도.
도 64는 PAM/PWM 신호의 사각파를 나타내는 개략도.
도 65는 전류 시프트의 결과로서 LED로부터 출력된 광의 스펙트럼 시프트를 나타내는 개략도.
도 66은 전류 제어 및 PWM 제어의 조합에 기초하여 LED로부터 출력된 광의 변조 스펙트럼 시프트를 나타내는 개략도.
도 67은 LED 시스템에서 전류 및 펄스 폭의 변조 제어에 기초하여 인지된 파장의 확대를 나타내는 개략도.
도 68은 전류 및 펄스폭으로 다수의 LED를 변조하여 얻을 수 있는 스펙트럼.
도 69는 전류 제어 및 PWM 제어를 제공할 수 있는 제어기의 개략도.
도 70은 통상의 에디슨 스타일 전구 소켓의 일부.
도 71은 내부 열 전달 부재를 포함하는 본 발명의 원리에 따른 조명 시스템.
도 72는 히트 싱크를 포함하는 본 발명의 다른 실시예.
도 73은 소켓 열 전달 부재와 연관된 본 발명의 원리에 따른 조명 시스템.
도 74는 신축성 열 전달 부재와 연관된 본 발명의 원리에 따른 조명 시스템.
도 75는 열 전달 설비를 포함하는 본 발명의 원리에 따른 조명 시스템.
도 76은 빌딩 배기 시스템과 연관된 본 발명의 원리에 따른 조명 시스템.
도 77은 열 전도 빌딩 재료와 연관된 본 발명의 원리에 따른 조명 시스템.
도 78은 열 전도 빌딩 재료와 연관된 본 발명에 따른 조명 시스템.
도 79는 열 전도 빌딩 재료와 연관된 본 발명에 따른 조명 시스템.
도 80은 열 전도 빌딩 재료와 연관된 본 발명에 따른 조명 시스템.
도 81은 본 발명의 원리에 따른 열 전도 하우징(8102)을 포함하는 조명 시스템.
도 82는 본 발명의 원리에 따른 열 관리 시스템을 구비한 조명 시스템.
도 83은 접속 구조의 복수의 조명 시스템.
도 84는 본 발명의 원리에 따른 조명 시스템.
도 85는 조명 시스템의 열 설비.
도 86은 서브마운트를 포함하는 LED 모듈.
도 87은 통상의 LED 모듈의 간단한 구조.
도 88은 통상의 LED 모듈의 간단한 구조.
도 89는 서브마운트를 구비한 LED 모듈의 다른 실시예.
도 90은 패키지 내의 서브마운트와 LED 다이 그룹을 나타내는 개략도.
도 91은 다양한 실시예의 열 설비를 구비한 LED 모듈.
도 92는 MEMS 능동형 냉각 소자의 서브마운트 내로의 통합을 나타내는 도면.
도 93은 LED, 플랫폼 및 흑연 열 설비를 나타내는 도면.
도 94는 LED, 플랫폼 및 박막 열 설비를 나타내는 도면.
도 95는 LED, 플랫폼 및 상변화 재료의 열 설비를 나타내는 도면.
도 96은 LED, 플랫폼 및 갭 패드 열 설비를 나타내는 도면.
도 97은 LED, 플랫폼 및 도전성 폴리머 열 설비를 나타내는 도면.
도 98은 LED, 플랫폼 및 세라믹 열 설비를 나타내는 도면.
도 99는 LED, 플랫폼 및 열 페이스트 열 설비를 나타내는 도면.
도 100은 LED, 플랫폼 및 열 에폭시 설비를 나타내는 도면.
도 101은 LED, 플랫폼 및 우레탄 열 설비를 나타내는 도면.
도 102는 LED, 플랫폼 및 베릴륨 산화물 열 설비를 나타내는 도면.
도 103은 LED, 플랫폼 및 알루미나 열 설비를 나타내는 도면.
도 104는 LED, 및 LED 플랫폼의 배면에 배치되는 제어 회로를 구비한 플랫폼을 나타내는 도면.
도 105는 LED, 플랫폼 및 열 보유 설비를 나타내는 도면.
도 106은 LED, 플랫폼 및 팬 타입 열 설비를 나타내는 도면.
도 107은 LED, 플랫폼 및 액체 냉각 열 설비를 나타내는 도면.
도 108은 LED, 플랫폼 및 배기구 기반 열 설비를 나타내는 도면.
도 109는 LED, 플랫폼 및 핀 기반 열 설비를 나타내는 도면.
도 110은 LED, 플랫폼 및 덕트 기반 열 설비를 나타내는 도면.
도 111은 LED, 플랫폼 및 열 설비를 나타내는 도면.
도 112는 LED, 플랫폼 및 열 설비를 나타내는 도면.
도 113은 LED, 플랫폼 및 소형 팬 열 설비를 나타내는 도면.
도 114는 LED, 플랫폼 및 열 설비를 나타내는 도면.
도 115는 LED, 플랫폼 및 이중 벽 열 설비를 나타내는 도면.
도 116은 LED, 플랫폼 및 열 설비를 나타내는 도면.
도 117은 LED, 플랫폼 및 열 설비를 나타내는 도면.
도 118은 LED, 플랫폼 및 변속 팬 열 설비를 나타내는 도면.
도 119는 LED, 플랫폼 및 열 설비를 나타내는 도면.
도 120은 LED, 플랫폼 및 스위칭 가능 팬 열 설비를 나타내는 도면.
도 121은 LED, 플랫폼 및 퍽 형상의 하우징 내의 열 설비를 나타내는 도면.
도 122는 LED, 플랫폼 및 형광 조명 고정구 내로의 삽입을 위한 열 설비를 나타내는 도면.
도 123은 LED, 플랫폼 및 LED 플랫폼과 열 설비 간의 접촉을 향상시키기 위한 스프링을 구비한 열 설비를 나타내는 도면.
도 124는 LED, 플랫폼 및 팬의 블레이드가 방사 열 설비는 물론 대류 열 설비를 제공하는 팬 기반 열 설비를 나타내는 도면.

Claims (1)

  1. LED 기반 조명 디바이스;
    적어도 하나의 열 전도부를 구비하는 조명 고정 플랫폼; 및
    상기 적어도 하나의 열 전도부에 장착되고 상기 LED 기반 조명 디바이스와 기계적 및 전기적으로 결합되도록 구성된 조명 소켓
    을 포함하는 장치로서,
    상기 조명 디바이스가 상기 조명 소켓과 결합되어 광을 생성하도록 동작될 경우, 상기 조명 디바이스에 의해 생성된 열을 상기 조명 디바이스로부터 상기 조명 고정 플랫폼의 상기 적어도 하나의 열 전도부로 전달하는 장치.
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