KR20120002575A - Ｌｅｄ 기반의 램프 및 이를 위한 열관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

제1 방향으로 광을 방출하는 LED 기반의 광원(54)과 이 광원(54)에 광학적으로 그리고 열적으로 결합된 광투과성 요소(50)를 포함하는 램프가 개시된다. 광투과성 요소(50)는 광원에 의해 발생된 열을 주변으로 복사하도록 구성된다. 램프는 LED 기반의 광원(54)에 광학적으로 결합되고 광을 광투과성 요소(50)를 향해 방향 전환하도록 구성된 광학 시스템(55)을 더 포함할 수 있다.

Description

ＬＥＤ 기반의 램프 및 이를 위한 열관리 시스템{LED-BASED LAMPS AND THERMAL MANAGEMENT SYSTEMS THEREFOR}
본 개시 내용은 일반적으로는 광원의 열관리에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 명세서에 개시된 본 발명의 다양한 방법 및 장치는 열복사에 의해 열을 주변으로 효과적으로 소산하도록 구성된 LED 기반의 광원을 채용한 램프에 관한 것이다.
디지털 조명 기술, 즉, 발광다이오드(LED)와 같은 반도체 광원에 기초한 조명은 종래의 형광등, 고휘도 방전 램프(HID) 및 백열전구에 실용적인 대안을 제공한다. LED의 기능적인 장점 및 이점은 높은 에너지 변환 및 광 효율, 내구성, 낮은 동작 비용 및 다수의 다른 점들을 포함한다. LED 기술의 최근의 발전은 많은 용례에서 다양한 발광 효과를 가능케 하는 효율적이고 강건한 풀 스펙트럼 광원을 제공하였다. 이들 광원을 구현하는 조명 기기 및 조명 기구는 서로 다른 색 예컨대 적색, 녹색 및 청색을 생성할 수 있는 하나 이상의 LED를 포함하는 발광 모듈과, 예컨대 본원에 참조로서 포함되는 미국특허 제6,016,038호 및 제6,211,626호에 상세히 논의되는 바와 같이, 다양한 색과 변색 발광 효율을 발생하기 위해 LED의 출력을 독립적으로 제어하는 프로세서를 주 구성으로 한다.
개선되는 효율에도 불구하고, 다양한 형태의 현대의 광원은 상당량의 열을 여전히 생성할 수 있다. 이것은 상응하는 광원을 채용한 램프의 구성에서 상당이 고려될 수 있다. 예컨대 백열 광원에 기반한 램프는 발생한 열의 대부분을 적외선 복사 형태로 소산시킬 수 있다. LED를 비롯한 다른 형태의 광원은 백열 광원처럼 효과적으로 적외선 복사를 통해 열을 소산하지 않는 것이 일반적이다.
광원 또는 램프의 열을 소산시킬 능력은 램프의 상태에 따라 장점은 물론 단점으로도 모두 고려될 수 있다. 광원과 램프를 냉각시키기 위해서는 유익할 수 있지만, 백열 광원의 필라멘트 내에 열을 유지하고 필라멘트를 미리 정해진 온도로 유지할 필요가 있을 때에는 단점으로 고려된다. 사실, 백열 광원을 채용한 조명 기구는 필라멘트의 안정적이고 충분히 높은 동작 온도를 유지할 수 있도록 열을 보유하고 램프를 안전하게 동작시킬 만큼 열을 주변으로 소산하도록 설계된다. 대조적으로, 예컨대 LED 기반의 광원은 LED 기반의 광원의 유효 수명과 동작 특성을 유지하기 위해 LED를 미리 정해진 대체로 낮은 동작 온도로 유지하도록 구성되는 것이 일반적이다.
램프 또는 조명 기구에 사용되는 광원의 형태에 무관하게, 그 설계는 적어도 2 개의 요건-첫째 미리 정해진 방식으로 환경을 조명할 능력, 둘째 사용되는 광원의 형태-에 의해 일반적으로 결정된다. 제1 요건이 조명 기구의 광학적 설계를 일반적으로 결정하는데 비해, 후자는 조명 기구의 구성요소들 사이의 열 소산 특성과 조명 기구와 주변 환경 사이의 열 소산 특성을 결정한다.
LED 기반의 광원의 냉각에 대해서라면, 다수의 양상을 고려해야 한다. 백열 램프보다 더 효율적으로 전기 에너지를 광으로 전환할 수 있지만, LED는 상당한 양의 폐열을 발생시킬 수 있다. 더욱이, LED는 고체 재료 구조 내부에 있고 그에 의해 둘러싸인 작은 영역에 밀집된 광과 열을 발생시키는 것이 일반적인데, 고체 재료 구조는 전자기 스펙트럼의 가시성분을 상당히 투과하지만 적외선 복사에 의한 열의 효과적인 소산을 방해할 수 있다. 이는 공간 조명을 위한 LED 기반의 광원의 설계에서 특히 난해한 고려 사항일 수 있다.
예컨대, LED 기반의 광원을 채용한 조명 기구를 위해 팬에 의한 능동 냉각을 사용하는 것이 가능하지만, 이는 팬의 수명이 LED 구성요소의 수명보다 짧아 조명 기구의 여전히 작동하는 구성요소를 불필요하게 교체하게 되는 다른 문제를 일으킬 수 있다. 팬을 사용하는 또 다른 효과는 공기의 흐름이 있는 곳이라면 정전기에 기인해 흔히 먼지가 쌓인다는 것이다. 하전된 먼지 입자는 접지된 히트싱크, 팬 블레이드 및 팬 그릴에 흔히 부착되며, 이는 모든 냉각 시스템의 효율을 감소시킨다.
열 소산을 개선하기 위한 일부 종래의 해결책은 광원과 적어도 일부 조명 기구 사이에 미리 정해진 열전도성을 제공하도록 시도하고, 조명 기구를 광원을 위한 히트싱크로 사용하도록 본질적으로 시도한다. 다른 종래의 해결책은 열을 환경으로 소산하는 조명 기구의 능력을 개선하는 것을 계획하며, 조명 기구의 표면적을 증가시키는 것으로부터 미리 정해진 램프 동작 조건은 물론 전력 사용 패턴 및 최소 환기를 위한 요건, 거리 및 미리 정해진 주변 온도의 범위 내에서의 조명 기구 사용의 한정을 포함하는 환경 조건을 규정하는 것에 이를 수 있다.
공지된 열관리 해결책은 종래의 예컨대 할로겐 및 비할로겐 백열전구를 위한 대체물로서 사용될 수 있는 LED 기반의 광원의 표면적을 증가시키도록 히트 스프레더(heat spreader)를 사용하는 것을 때때로 포함한다. 하지만 이들 공지된 LED 기반의 광원은 비교적 임의의 방향으로 우수한 전체 열 소산을 제공하도록 시도함이 일반적이다.
일반적으로 LED의 복사 냉각 성분은 전통적으로 더 많이 이용된 열전도 및 열대류에 비해 대수롭지 않다. 열복사가 일반적으로 비효과적인 것은 필라멘트 또는 방전보다 훨씬 실온에 가까운 온도와 결합된 LED 칩 또는 LED 패키지의 작은 크기에 기인한다. 라디에이터 플레이트가 냉각 수단으로서 조명 기구에 포함될 수 있지만, 충분한 면적의 라디에이터를 포함할 만큼 물리적 공간이 충분하지 않을 수 있다.
다른 공지된 LED 기반의 조명 시스템은 특수하게 구성된 집 또는 건물 창을 내부 조명을 위한 광원의 형태로서 활용한다. 그와 같은 창은 단열 수단에 의해 분리된 2 개의 이격된 판유리를 포함할 수 있고, 한 방향으로 광을 유도하고 반대 방향으로 열을 유도하도록 하나의 판유리에 광원이 배치될 수 있다. 조명 시스템은 창의 내면을 통한 열의 전도를 막으면서 내부 조명을 제공하기 위한 창에 사용된다. 다른 유사한 LED 기반의 조명 시스템은 광학 기판의 일면에 배치된 LED를 포함한다. LED에 의해 방출된 광은 광학 기판 안으로 방출되고 이를 통해 광원 반대편으로 방출된다. 열전도성 재료의 층이 LED가 있는 광학 기판의 측면에 가해져 열 분산 수단으로 작용한다. 하지만 양쪽의 조명 시스템은 광원의 한 측면의 공간으로 열을 소산하면서 다른 측면으로 조명한다.
본 개시 내용은 조명 시스템 내부의 열 방출을 개선하는 것에 관한 것으로서, 광 방출과 대체로 동일한 방향으로 조명 시스템의 선단을 통해 조명 시스템으로부터 환경으로 열을 소산하는 것을 개선하기 위한 독창적인 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 일 양태에 있어서, 본 발명은 제1 방향으로 광을 방출하는 LED 기반의 광원과 이 LED 기반의 광원에 광학적으로 그리고 열적으로 결합된 광투과성 요소를 포함하는 램프에 관한 것이다. 광투과성 요소는 LED 기반의 광원에 의해 발생된 열을 광투과성 요소를 통해 주변으로 실질적으로 제1 방향으로 전달하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 램프는 LED 기반의 광원에 광학적으로 결합되고 광을 광투과성 요소를 향해 방향 전환하도록 구성된 광학 시스템을 더 포함한다. 광투과성 요소는 이 광투과성 요소와 주변 사이의 계면이 광투과성 요소로부터 적외선 복사의 방출을 개선하기 위한 제1 코팅의 하나 이상의 층으로 코팅될 수 있다. 제1 코팅은 미리 정해진 열전도성을 제공하도록 더 구성될 수 있다. 광투과성 요소는 이 광투과성 요소와 램프의 내부 사이의 계면이 적외선 복사가 광투과성 요소 안으로 반사되는 것을 촉진하기 위한 제2 코팅의 하나 이상의 층으로 코팅될 수 있다. 제2 코팅은 미리 정해진 열전도성을 제공하도록 더 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 램프는 LED 기반의 광원을 광투과성 요소에 열적으로 결합하는 히트 파이프(heat pipe)를 더 포함한다. 히트 파이프는 제1 및 제2 코팅에 열적으로 연결될 수 있다.
광투과성 요소는 제1 열전도성을 갖는 제1 재료를 구비한 하나 이상의 제1 요소와 제1 열전도성보다 큰 제2 열전도성을 갖는 제2 재료를 구비한 하나 이상의 제2 요소를 포함할 수 있다. 특정한 실시예에 따르면, 제1 재료는 광학적으로 투명하다. 또한, 하나 이상의 제2 요소는 하나 이상의 제1 요소에 열적으로 연결된 벌집 구조를 형성할 수 있다.
다수의 실시예에서, 램프는 밀봉 시스템을 더 포함하며, 광학적 시스템과 광투과성 요소는 내부 공간을 형성하고, 밀봉 시스템, 광학 시스템 및 광투과성 요소는 협동하여 내부 공간을 주변으로부터 밀봉할 수 있다. 내부 공간은 미리 정해진 압력으로 진공화될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 광학적으로 투명한 요소는 일체로 형성된 화합 재료 예컨대 다결정 세라믹을 포함한다.
일반적으로, 다른 양태에 있어서, 본 발명은 제1 방향으로 광을 방출하는 LED 기반의 광원(54); 이 광원에 광학적으로 그리고 열적으로 결합된 광투과성 요소-광투과성 요소는 LED 기반의 광원에 의해 발생된 열을 광투과성 요소를 통해 주변으로 실질적으로 제1 방향으로 전달하도록 구성됨-; 및 LED 기반의 광원에 광학적으로 결합되고 광을 광투과성 요소를 향해 안내하도록 구성된 광학 시스템을 포함하는 램프에 관한 것이다. 광학 시스템 및 광투과성 요소는 미리 정해진 압력으로 진공화되거나 단열 유체가 채워진 내부 공간을 형성한다.
다른 양태에 있어서, 램프의 LED 광원으로부터의 열을 램프의 광투과성 요소를 경유해 소산시키기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 LED 광원과 광투과성 요소를 광학적으로 그리고 열적으로 결합시키는 단계, 및 LED 광원에 의해 발생된 열을 광투과성 요소를 통해 램프의 외부로 전달하도록 광투과성 요소를 구성하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 본 개시 내용의 목적을 위해, "LED"라는 용어는 전기 신호에 응답하여 복사를 발생시킬 수 있는 전계 발광 다이오드 또는 다른 형태의 담체 주입/접합 기반의 시스템을 포함하는 것으로 이해해야 한다. 따라서 LED라는 용어는 전류에 응답하여 광을 방출하는 다양한 반도체 기반의 구조, 발광 폴리머, 유기 발광다이오드(OLED), 전계 발광 스트립 등을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 특히 LED라는 용어는 적외선 스펙트럼, 자외선 스펙트럼 및 (대략 400nm 내지 대략 700nm의 복사 파장을 일반적으로 포함하는) 가시 스펙트럼의 다양한 부분 중의 하나 이상의 복사를 발생하도록 구성될 수 있는 (반도체 및 유기 발광다이오드를 비롯한) 모든 형태의 발광다이오드를 가리킨다. LED의 일부 예는 다양한 형태의 적외선 LED, 자외선 LED, 적색 LED, 청색 LED, 녹색 LED, 황색 LED, 호박색 LED, 오렌지색 LED 및 백색 LED(아래에 더 설명됨)를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. LED는 주어진 스펙트럼(예컨대 좁은 대역폭, 넓은 대역폭)을 위한 다양한 대역폭(예컨대 반치폭 또는 FWHM)과 주어진 일반적인 색채 범주화 내에서 다양한 주파장을 갖는 복사를 발생시키도록 구성 및/또는 제어될 수 있음을 또한 알아야 한다.
예컨대 본질적으로 백색인 광을 발생시키도록 구성된 LED(예컨대 백색 LED)의 하나의 구현은 조합되면 혼합되어 본질적으로 백색의 광을 형성하는 전계 발광의 서로 다른 스펙트럼을 각각 방출하는 다수의 다이를 포함할 수 있다. 다른 구현에서, 백색 LED는 제1 스펙트럼을 갖는 전계 발광을 이와 다른 제2 스펙트럼으로 전환하는 인광 재료와 결합될 수 있다. 이 구현의 일례에서, 비교적 짧은 파장과 좁은 대역 스펙트럼을 갖는 전계 발광은 인광 재료를 "펌핑"하며, 펌핑된 인광 재료는 다소 더 넓은 스펙트럼을 갖는 더 긴 파장 복사를 방사하게 된다.
LED라는 용어는 LED의 물리적 및/또는 전기적 패키지 형태를 한정하지 않는다는 것도 이해할 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이, LED는 서로 다른 복사 스펙트럼을 각각 방출하도록 구성된 다수의 다이를 갖는 단일한 발광 소자(예컨대 개별적으로 제어 가능하거나 가능하지 않을 수 있음)를 가리킬 수 있다. 또한 LED는 LED(예컨대 백색 LED의 일부 형태)의 필수 요소로 고려되는 인광체와 결합된다. 일반적으로, LED라는 용어는 패키지된 LED, 패키지되지 않은 LED, 표면실장 LED, COB(chip-on-board) LED, T 패키지 실장 LED, 방사상 패키지 LED, 파워 패키지 LED, 포장의 일부 형태 및/또는 광학 요소(예컨대 확산 렌즈)를 포함하는 LED 등을 가리킬 수 있다.
"광원"이라는 용어는 (앞서 정의한 바와 같은 하나 이상의 LED를 포함하는) LED 기반의 광원 및 다른 형태의 전계 발광 광원을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아닌 다양한 복사원 중 하나 이상을 가리키는 것으로 이해된다. 주어진 광원은 가시 스펙트럼 내부, 가시 스펙트럼 외부 또는 양자의 조합인 전계 발광 복사를 발생시키도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서, "광" 및 "복사"라는 용어는 호환 가능하게 사용된다. 또한, 광원은 하나 이상의 필터(예컨대 색 필터), 렌즈 또는 그 밖의 광학 구성요소를 필수 구성요소로서 포함할 수 있다. 또한, 광원은 지시, 표시 및/또는 조명을 포함하지만 이에 한정되지 않은 다양한 용례를 위해 구성될 수 있다고 이해된다. "조명원"은 특히 내부 또는 외부 공간을 효과적으로 조명하도록 충분한 세기를 갖는 복사를 발생시키도록 구성된 광원이다. 이러한 맥락에서, "충분한 세기"는 주변 조명(즉 간접적으로 인지될 수 있고 예컨대 전체 또는 부분이 인지되기 전에 다양한 간섭면들 중의 하나 이상으로부터 반사될 수 있는 광)을 제공하도록 공간 또는 환경에서 발생된 가시 스펙트럼 내의 충분한 복사 출력을 가리킨다. ("루멘"이란 단위는 모든 방향으로 광원으로부터 출력된 전체 광을 복사 출력 또는 "광속"이란 표현으로 나타내도록 흔히 채용된다.)
"발광 유닛"이란 용어는 동일하거나 서로 다른 형태의 하나 이상의 광원을 포함하는 장치를 가리키는 것으로 본 명세서에 사용된다. 주어진 발광 유닛은 다양한 광원(들)을 위한 장착 배치체, 인클로저/하우징 배치체 및 형태, 및/또는 전기 및 기계적 연결 구성 중의 하나를 구비할 수 있다. 또한, 주어진 발광 유닛은 광원(들)의 동작에 관계된 다양한 다른 구성요소(예컨대 제어 회로)와 결합(예컨대 이들을 포함하거나 이들에 결합되거나 그리고/또는 이들과 함께 패키징)될 수 있다. "LED 기반의 발광 유닛"은 단독 또는 다른 비LED 기반의 광원과 결합된 전술한 하나 이상의 LED 기반의 광원을 포함하는 발광 유닛을 가리킨다. "다중 채널" 발광 유닛은 서로 다른 복사 스펙트럼을 각각 발생시키도록 구성된 적어도 2개의 광원을 포함하는 LED 기반 또는 비LED 기반의 발광 유닛을 가리키며, 각각의 서로 다른 광원의 스펙트럼은 다중 채널 발광 유닛의 "채널"로서 언급될 수 있다.
"램프," "조명 기기" 또는 "조명 기구"라는 용어는 특정한 형태 인자, 조립체 또는 패키지인 하나 이상의 발광 유닛의 구현 또는 배치체를 가리키도록 본 명세서에서 사용된다. 더 구체적으로, "램프"라는 용어는 조명 기기 내의 모듈 형태의 용도를 위한 것이며 조명 기기에 광원을 제공하는 장치를 가리키도록 본 명세서에 사용된다. 램프는 동일하거나 호환형의 다른 램프로 용이하게 교체되도록 구성될 수 있다. 램프는 하나 이상의 광원 또는 램프에 광원을 제공하는 발광 유닛을 일반적으로 포함한다.
전술한 개념 및 더 상세히 후술되는 추가의 개념의 모든 조합은 (이와 같은 개념이 서로 모순되지 않는다면) 본 명세서에 개시되는 독창적인 주제의 일부로서 의도된다는 것을 알아야 한다. 특히, 본 명세서의 말미에 등장하는 청구된 주제의 모든 조합은 본 명세서에 개시된 독창적인 주제의 일부로서 의도된다. 참조로서 포함되는 다른 어떤 개시 내용에도 나타나는 본 명세서에 명백하게 사용되는 용어는 여기에 개시된 특정 개념과 가장 일치하는 의미에 따라야 한다는 것도 알아야 한다.
도면의 서로 다른 도(그림)에서 유사한 참조 부호는 동일한 부분을 가리킨다. 또한 도면은 반드시 일정한 비율인 것은 아니며, 그 대신 본 발명의 원리를 설명할 때 일반적으로 강조된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 램프의 단면을 보여준다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 램프의 단면을 보여준다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 램프의 광투과성 요소의 평면도를 보여준다.
도 3b는 도 3a에 도시된 광투과성 요소의 입면도를 보여준다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 램프의 광투과성 요소의 평면도를 보여준다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 램프를 위한 창의 평면도를 보여준다.
도 5b는 도 5a의 창의 단면 A-A를 보여준다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 램프의 단면을 보여준다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 램프의 단면을 보여준다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 램프의 단면을 보여준다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 램프의 단면을 보여준다.
일반적으로 램프의 구성에 있어서, LED 기반의 광원을 이용한 LED 램프의 열 소산은 난제일 수 있다. LED는 일반적으로 백열전구의 필라멘트보다 훨씬 더 낮은 동작 온도를 필요로 하면서 상당량의 열을 발생시킬 수 있다. 예컨대 많은 기존 형태의 백열전구 중의 하나의 대체물로서 사용되도록 설계된 LED 램프는 램프 내의 LED의 과열을 방지할 수 있도록 백열전구 대응물과는 다른 열 소산 특성을 필요로 한다. LED 램프가 열을 환경으로 단순히 방출하도록 LED 램프를 히트싱크로서 구성하는 것은 램프에서 LED를 충분히 냉각시키기에 충분하지 않을 수 있다. 열을 LED 램프의 단지 임의의 부분으로부터 단지 임의의 방향으로 소산하면 특히 LED 램프가 특정한 형태의 기기와 조합되어 사용될 때 열 축적을 일으킬 수 있다. 따라서 LED 램프는 요망되는 열관리 특성을 제공하도록 구성될 필요가 있을 수 있다. 더 일반적으로, 출원인은 LED 램프나 상응하는 기기가 광을 환경으로 방출하는 방향으로 열을 램프로부터 효과적으로 소산하는 것이 유익함을 인지 및 인식하게 되었다.
전술한 내용을 고려하면, 본 발명의 다양한 실시예 및 구현은 열적으로 관리되는 램프에 관한 것이다.
본 발명의 양태에 따르면, LED 기반의 광원을 포함하는 LED 램프가 제공된다. LED 기반의 광원은 하나 이상의 LED를 포함할 수 있다. 램프는 LED 기반의 광원에 광학적으로 그리고 열적으로 결합된 광투과성 요소를 포함한다. 램프 및 구체적으로는 광투과성 요소는 LED 기반의 광원에 의해 발생된 열을 광투과성 요소를 통해 램프의 외부로 전달하도록 구성된다. 램프는 LED 기반의 광원에 광학적으로 결합된 광학 시스템을 더 채용할 수 있으며, 광학 시스템은 광을 LED로부터 광투과성 요소로 방향 전환하도록 구성된다.
본 발명의 일부 실시예에 따른 램프의 단면이 도 1에 도시된다. 램프는 적어도 하나의 LED 기반의 광원(110) 및 광투과성 요소(120)를 포함한다. 램프는 LED 기반의 광원(110)에 의해 방출된 광을 광 경로(101)를 실질적으로 따라 광투과성 요소(120) 쪽으로 향하게 하도록 일반적으로 구성된다. 램프는 광투과성 요소(120)와 LED 기반의 광원(110)을 열적으로 연결하며, 광투과성 요소를 통해 열을 주변으로 전달하도록 구성된 히트 파이프(130)를 포함한다.
다른 실시예에 따른 램프의 단면이 도 2에 도시된다. 램프는 LED 기반의 광원(210)과 광투과성 요소(220)를 포함한다. 램프는 광투과성 요소(220)와 LED 기판의 광원(210)을 광학적으로 연결하는(201) 반사체(230)를 더 포함한다. LED 기반의 광원(210)은 광이 실질적으로 반사되는 반사체(230)를 바로 향해 광을 실질적으로 방출하도록 배치된다. 광은 광투과성 요소(220) 또는 반사체(230)를 향해 반사될 수 있다. 이들 실시예에 따른 램프는 LED 기반의 광원(210)에 의해 방출된 광을 광투과성 요소(220)를 향해 반사체(230)에 의해 광경로를 따라 실질적으로 방향 전환하도록 구성된다. 램프는 LED 기반의 광원(210)으로부터 실질적으로 광투과성 요소(220)로, 그리고 광투과성 요소(220)를 통해 주변으로 열을 전달하도록 더 구성된다.
광투과성 요소
광투과성 요소는 램프의 내피 또는 외피의 적어도 일부를 제공하도록 구성될 수 있다. 광투과성 요소는 실시예에 따라 평탄하고 대체로 만곡된 구체, 배 형태, 관 또는 다른 형태를 가질 수 있다. 광투과성 요소는 미리 정해진 광학적 특성을 광투과성 요소에 제공하도록 적어도 부분적으로 결정될 수 있는 미리 정해진 두께의 프로파일, 표면 결 또는 표면 조도(roughness)를 가질 수 있다. 광투과성 요소를 가로지르고 통과하여 열을 소산하기 위해, 일부 실시예에서, 광투과성 요소는 일체형 열전도성을 제공하도록 구성된다. 예컨대, 우수한 일체형 열전도성은 광투과성 요소에 온도 구배가 낮은 더욱 균일한 온도 프로파일을 가질 능력과 상당량의 열을 소산할 능력을 제공할 수 있다.
일부 실시예에서, 광투과성 요소는 광투과성 요소와 램프의 외측 사이의 계면의 적어도 일부가 제1 코팅의 하나 이상의 층으로 선택적으로 코팅될 수 있다. 제1 코팅은 광투과성 요소로부터 램프의 외측으로 적외선은 물론 가시 및 그 밖의 비가시 복사를 위한 요망되는 방사율을 제공하도록 구성될 수 있다. 제1 코팅은 미리 정해진 열전도성을 제공하도록 더 구성될 수 있다. 광투과성 요소를 통한 열전달은 외부 매체의 대류에 의해 추가로 영향을 받을 수 있다. 외부 매체는 공기나 물, 또는 예컨대 램프의 용례에 따른 다른 물질일 수 있다. 제1 코팅은 미리 정해진 대류 및 복사 열전달 특성의 조합을 제공하도록 더 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 광투과성 요소는 광투과성 요소와 램프의 내부 사이의 계면의 적어도 일부가 적외선은 물론 가시 및 그 밖의 비가시 복사를 광투과성 요소 안으로 반사하도록 제2 코팅의 하나 이상의 층으로 선택적으로 코팅될 수 있다. 제2 코팅은 미리 정해진 열전도성을 제공하도록 더 구성될 수 있다. 외부에 있는 제1 코팅을 위한 이들 각각의 램프의 내부를 향한 제2 코팅과 인접한 대류와 관련하여 유사한 고려가 적용된다. 따라서 제2 코팅은 또한 미리 정해진 대류 열전달 특성을 제공하도록 구성될 수 있다. 제2 코팅의 대류 열전달 특성은 실시예에 따라 높거나 낮을 수 있다.
단층 및 다층의 제1 및 제2 코팅의 다수의 구성을 구상할 수 있다. 또한 제1 및 제2 코팅의 복사 및 대류 열전달 특성에 대한 고려는 광투과성 요소가 코팅되지 않은 경우 적용되거나 코팅되지 않은 광투과성 요소의 각각의 표면에 적용될 수 있음에 유의한다.
일부 실시예에서, 제1 및/또는 제2 코팅은 적외선 또는 비가시 복사를 위한 미리 정해진 투과율을 제공하면서 가시광을 위한 미리 정해진 투과율을 제공하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 코팅은 가시광을 위한 투과율과 적외선 또는 비가시 복사를 위한 투과율 사이의 미리 정해진 비율을 제공하도록 구성될 수 있다. 광투과성 요소의 재료 조성을 결정하기 위해 유사한 고려 사항을 적용할 수 있다.
일부 실시예에서, 광투과성 요소는 일체로 형성된 화합 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, 광투과성 요소는 비정질, 결정질 또는 다결정 재료, 유리 또는 투명 플라스틱의 다수의 이종 중의 하나, 또는 고도로 순수하거나 도핑된 YAG(yttrium aluminum garnet), 다결정 알루미나, 질화알루미늄 또는 그 밖의 적절한 재료 등의 세라믹을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 광투과성 요소는 광투과성 요소 내부에 우수한 열 소산을 제공하거나 그에 대한 효과적인 열 커플링을 허용하도록 일체로 형성된 히트 파이프를 포함하거나 히트 파이프의 적어도 일부를 포함하도록 구성될 수 있다. 일체로 형성된 히트 파이프는 광투과성 요소를 통해 매우 효과적으로 열을 소산하도록 구성될 수 있다. 일체로 형성된 히트 파이프는 예컨대 도 3a와 도 3b, 또는 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 방식으로 구성될 수 있다.
도 3a는 나선형 히트 파이프(310)를 포함하는 광투과성 요소(300)의 평면도를 보여준다. 히트 파이프(310)는 적어도 부분적으로 투명하거나 반투명할 수 있다. 도 3b는 도 3a의 광투과성 요소의 입면도를 보여준다. 도 3b는 광투과성 요소(300)를 동작 가능하게 배치하기 위한 프레임(340)도 역시 보여주며, LED 기반의 광원(도시 생략)을 열적으로 연결하기 위해 프레임(340)에 동작 가능하게 연결된 외부 히트 파이프(330)의 일부를 추가로 보여준다. 도 4는 프레임이 없는 광투과성 요소(400)의 다른 예를 보여준다. 도 4에 도시된 광투과성 요소의 히트 파이프(410)는 돌출형 스포크를 갖는 링으로서 형성된다. 링과 스포크는 실시예에 따라 일체 또는 별체로 형성될 수 있다. 300 또는 400과 같은 광투과성 요소는 예컨대 실질적으로 방사상 내측 또는 외측 방향이나 양방향으로 미리 정해진 열전달 특성을 제공하도록 구성될 수 있음에 유의한다. 일부 실시예에서, 외부 히트 파이프와 광투과성 요소는 프레임을 통해 열적으로 서로 연결된다. 다른 실시예에서, 외부 히트 파이프는 광투과성 요소(도시 생략)의 히트 파이프와 일체로 서로 연결될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 광투과성 요소는 미리 정해진 방식으로 광을 굴절시키도록 구성될 수 있다. 광투과성 요소의 굴절 특성은 광투과성 요소의 기하학적 형상이나 재료 조성, 또는 예컨대 그 표면 또는 계면 중의 하나 이상, 그리고 광투과성 요소가 코팅된 경우 제1 코팅 및/또는 제2 코팅을 포함하는 하나 이상의 성질에 의해 결정될 수 있다.
일부 실시예에서, 광투과성 요소는 제1 재료를 포함하는 하나 이상의 제1 요소와 제2 재료를 포함하는 하나 이상의 제2 요소로부터 평탄, 비평탄 또는 3차원 측지학적 복합 물체로서 형성될 수 있다. 광투과성 요소를 통한 우수한 열적 연결성을 보장하기 위해, 제1 및 제2 요소 사이의 긴밀한 열접촉이 요구된다. 긴밀한 열접촉은 예컨대 제1 및 제2 요소를 일체로 형성하는 것에 의해 제공될 수 있다. 또한, 열접촉은 예컨대, 적절히 유사한 열팽창 계수를 갖는 재료를 채용하는 것, 제1 및 제2 요소를 압력 끼워맞춤하는 것, 또는 제1 및 제2 요소를 적어도 동작 온도 조건에서 압력 끼워맞춤을 제공하도록 구성하는 것에 의해 제공될 수 있다.
하나 이상의 제2 요소는 하나 이상의 제1 요소를 배치하기 위한 평탄 또는 비평탄 구조를 형성하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 제1 요소는 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등의 형태를 비롯한 불규칙하거나 규칙적인 형태를 갖도록 구성될 수 있다. 제2 재료는 제1 재료보다 큰 열전도성을 가질 수 있다. 2개의 재료 중의 적어도 하나는 광학적으로 투명할 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 광투과성 요소의 제1 및 제2 요소 사이의 계면은 추가의 미리 정해진 광학적 특성을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 계면은 미리 정해진 형태의 단면 및/또는 계면 조도를 제공하도록 구성될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 적절한 복합 광투과성 요소(500)를 보여준다. 도 5a는 평면도를 보여주고, 도 5b는 도 5a의 A-A 선을 따른 단면을 보여준다. 복합 광투과성 요소(500)는 벌집 구조(510)와 복수의 광학적으로 투명한 모듈(515)을 구비한다. 벌집 구조는 히트 파이프(520)에 열적으로 연결되며, 히트 파이프(520)는 LED 기반의 광원(도시 생략)에 의해 발생된 열을 광투과성 요소에 전달하도록 구성된다.
광원과 광투과성 요소 사이의 열적 연결
본 발명의 실시예에 따른 램프는 LED 기반의 광원을 광투과성 요소에 열적으로 결합하기 위한 히트 파이프를 채용할 수 있다. 히트 파이프는 제1이나 제2 코팅 또는 양쪽 코팅에 선택적으로 열적으로 연결될 수 있다. 더욱이, 히트 파이프의 적어도 일부가 광투과성 요소와 선택적으로 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 램프는 LED 기반의 광원과 광투과성 요소 사이의 열적 연결이 광학 시스템에 의해 촉진되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 광학 시스템은 LED 기반의 광원과 광투과성 요소를 열적으로 결합시키기 위한 요망되는 열전도성의 하나 이상의 히트 파이프 또는 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 램프는 LED 기반의 광원이 광투과성 요소의 내측에 배치되도록 구성될 수 있으며, 광투과성 요소는 열을 내측으로부터 외측으로, 또 외측으로부터 주변으로 전달하도록 구성된다. 램프는 LED 기반의 광원이 내측에 열전도성 있게 연결되도록 더 구성될 수 있다. LED 램프는 LED 기반의 광원이 광을 광투과성 요소에 향하거나 바로 그쪽으로 방출시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 램프는 LED가 광투과성 요소에 배치되거나 그로부터 멀리 배치되는 가에 무관하게 하나 이상의 히트 파이프를 포함할 수 있음에 유의한다.
광학 시스템
일부 실시예에서, 광학 시스템은 적어도 가시뿐만 아니라 적외선 및/또는 자외선인 광을 굴절 및/또는 반사할 수 있고 축광(photoluminescent) 재료를 구비한 요소를 포함할 수 있는 다수의 광학 요소를 포함한다. 광학 시스템은 자체로 또는 광투과성 요소와 조합으로 미리 정해진 혼색 및/또는 빔 형성 특성을 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 광학 시스템은 LED 기반의 광원과 광투과성 요소 사이에 열적 연결성을 제공하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 광학 시스템은 적어도 하나의 히트 파이프를 포함한다.
밀봉 시스템
램프는 광학 시스템 및/또는 광투과성 요소와 같은 램프의 하나 이상의 다른 구성요소와 협동하여 예컨대 램프의 내부 공간을 기밀되게 밀봉하는 밀봉 시스템을 선택적으로 채용할 수 있다. 내부 공간은 예컨대 광학 시스템과 광투과성 요소에 의해 형성될 수 있다. 내부 공간은 요망되는 효과에 따라 미리 정해진 높거나 낮은 열전도성을 제공하도록 선택된 유체 물질로 채워질 수 있다. 유체 물질은 기체 및/또는 액체일 수 있다. 기체로 채워지는 경우, 내부 공간은 미리 정해진 압력으로 채워질 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 내부 공간은 미리 정해진 압력으로 진공화될 수 있다.
이하 구체적인 예를 참조하여 본 발명을 설명한다. 아래의 예는 본 발명의 실시예를 설명하도록 의도된 것이며 어떤 식으로든 본 발명을 한정하도록 의도된 것은 아니다.
예 1
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 또 다른 예시적인 램프의 단면도를 보여준다. 램프의 광투과성 요소는 예컨대 일체로 형성된 화합 재료 또는 측지학적 돔의 일부로부터 전술한 방식으로 구성될 수 있는 창(50)을 포함한다. 광투과성 요소는 창(50)의 내면에 예컨대 화학적 기상 증착(CVD)에 의해 배치된 저방사율 코팅(58)과 투명한 다이아몬드 코팅(57)을 구비한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 예시적인 램프는 LED(54)에 의해 발생된 열을 기판(53)으로부터 창(50)으로 보내도록 구성된 히트 파이프(52)를 더 포함한다. 광학 시스템은 내부 공간(56) 내로, 예컨대 광투과성 요소에 향하게 광을 다시 반사시키도록 구성된 벽(55)을 포함한다. LED(54)는 컨트롤러 및 동력원(도시 생략)에 동작 가능하게 연결된다.
내부 공간(56)은 불량한 열전달 특성(도시 생략)을 제공하도록 구성될 수 있다. 도시된 예의 램프는 LED(54)와 창(50) 사이에 증대된 열적 연결을 제공하고 램프의 나머지 구성요소 예컨대 벽(55)에 대한 열전도성을 감소시키도록 구성된다. 또한, 벽(55)은 불량한 열도체가 되도록 구성될 수도 있다. 예컨대, 벽은 단열재로서 작용하는 재료로 제작될 수 있다.
내부 공간(56)은 유체(도시 생략)로 채워질 수 있는데, 예컨대 LED(54), 기판(53) 또는 벽(55)과 같은 램프의 구성요소와 창(50) 사이에 유체를 통한 불량한 열전달이 제공된다. 이와 달리, 내부 공간은 미리 정해진 압력으로 진공화되거나, 열전달을 거의 하지 않는 유체 예컨대 단열재로서 작용하는 유체로 채워질 수 있다. 유체는 적절한 기체 예컨대 공기, 아르곤, 크립톤, 질소 또는 이산화탄소일 수 있다. 또는, 해당 분야의 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 익히 알고 있을 그 밖의 물질이 요망되는 열전도성을 기초로 선택될 수 있다.
열 방출은 벽(55)을 통해 외부로 전달되도록 의도된 열의 양에 주로 의존하지만 적어도 부분적으로는 열을 환경으로 방출할 수 있는 벽(55)의 외면의 면적에 의존하므로, 벽(55)과 기판(53) 사이에 우수한 단열을 제공하도록 다른 램프들(도시 생략)이 구성될 수 있다. 그러한 예의 램프는 내부 공간에 불량한 열전달 특성을 제공하도록 진공화되거나 적절한 유체로 채워질 수 있다.
예 2
도 7은 다른 예시적인 램프의 단면을 보여준다. 램프의 LED(730)는 광투과성 요소(710)의 내면에 또는 그에 인접하여 동작 가능하게 배치된다. LED(730)는 광투과성 요소에 배치되거나 그에 열적으로 연결된 개별적인 기판(도시 생략)에 동작 가능하게 배치될 수 있다.
LED(730)는 LED를 제어하기 위한 컨트롤러 및 전원(도시 생략)에 동작 가능하게 연결된다. LED는 광투과성 요소(710)로부터 실질적으로 멀어지게 광을 방출하도록 배향된다. 광학적으로 투명한 멤브레인(770)은 내부 공간(740)을 단열 거리 링(750)에 의해 형성된 분리 공간(760)으로부터 분리시킨다. 분리 공간은 예컨대 공기로 채워지거나 진공화될 수 있다.
예시적인 램프의 내부 공간(740)은 내부 공간을 통한 열의 대류를 억제하도록 진공화된다. 멤브레인(770)과 반사체(720)는 적외선 복사를 광투과성 요소(710)를 향해 하향 반사시키도록 구성된다. 램프는 LED(730)에 의해 발생된 열이 광투과성 요소 안으로 실질적으로 소산되도록 구성되며, 광투과성 요소는 낮은 온도 구배의 온도 프로파일을 가질 수 있도록 열을 실질적으로 광투과성 요소를 통해 분산시키도록 구성된다. 광투과성 요소는 열을 그 외면으로부터 주변으로 실질적으로 방출하도록 더 구성된다. 광투과성 요소는 예컨대 일체로 형성된 히트 파이프를 포함할 수 있다.
예 3
도 8은 또 다른 예시적인 램프의 단면을 보여준다. 램프의 LED(830)는 광투과성 요소(810)의 내면이나 그에 인접하여 동작 가능하게 배치된다. LED(830)는 광투과성 요소에 배치되고 열적으로 연결된 개별적인 기판(도시 생략)에 동작 가능하게 배치될 수 있다.
이 램프의 광투과성 요소(830)는 낮은 적외선 방사율 코팅(815), 높은 열전도성 코팅(817) 및 유리 디스크(819)를 포함한다. 낮은 적외선 방사율 코팅은 디스크(819)에 배치되고 열적으로 우수하게 연결된 코팅에 배치되고 열적으로 연결된다. 낮은 적외선 방사율 코팅은 적외선 열이 내부 공간(840) 안으로 방출되는 것을 억제하도록 구성된다. 코팅은 예컨대 인듐주석산화물(ITO), 다이아몬드, 또는 다른 적절한 익히 공지된 재료를 비롯한 다수의 재료로 이루어질 수 있다. 코팅(815, 817) 및 디스크(819)의 두께는 일정한 비례로 도시된 것은 아니다.
LED(830)는 835에 포함되는 LED를 제어하기 위한 컨트롤러 및 전원에 동작 가능하게 연결(833)된다. LED는 광투과성 요소(810)로부터 반사체(820)를 향해 광을 방출하도록 배향된다. 예시적인 램프의 내부 공간(840)은 내부 공간을 통한 열의 대류를 억제하도록 진공화된다. 반사체(820)는 적외선 복사를 광투과성 요소(810)를 향해 하향 반사하도록 구성된다.
램프는 LED(830)에 의해 발생된 열이 광투과성 요소(810) 안으로 실질적으로 소산되도록 구성되며, 광투과성 요소는 낮은 온도 구배의 온도 프로파일을 가질 수 있도록 열을 실질적으로 광투과성 요소를 통해 분산시키도록 구성된다. 광투과성 요소(810)는 열을 그 외면으로부터 주변으로 실질적으로 방출시키도록 더 구성된다. 광투과성 요소(810)는 예컨대 일체로 형성된 히트 파이프를 포함할 수 있다.
예 4
도 9는 또 다른 예시적인 램프의 단면을 보여준다. 램프의 LED(930)는 미리 정해진 열전도성을 제공하도록 구성되고 램프의 상부(950)에 동작 가능하게 연결되지만 그로부터 단열된 기판(920)에 배치된다. 기판은 램프의 상부(950)에 일체화될 수 있는 LED와 전원 및/또는 컨트롤러(도시 생략) 사이의 동작 연결을 촉진하기 위해 전기 전도 또는 전기 절연은 물론 열전도 및 단열 재료의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. LED(930)는 컨트롤러 및 전원(도시 생략)에 동작 가능하게 연결된다.
단열부(940)는 LED(930) 반대편의 기판(920)에 인접하여 배치된다. 이 예시적인 램프의 광투과성 요소는 복사에 의해 높은 열방사율을 제공하도록 구성된 창(910)을 형성한다. 또한, 열은 예컨대 창의 외면으로부터 대류에 의해 주변으로 분배될 수도 있다. 창과 기판 사이의 기계적인 연결은 우수한 열전도성을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대 창과 기판은 일체로 형성되고 그리고/또는 히트 파이프를 이용하여 열적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(920)과 창(910) 사이의 공간은 우수한 열전도체인 투명한 유체로 채워질 수 있고, 이 투명한 유체는 기체 또는 액체일 수 있다.
창(910)은 하나 이상의 적어도 광학적으로 투명한 재료로 된 일체로 형성된 본체로서 형성될 수 있다. 창은 미리 정해진 광학적 굴절 및/또는 반사 특성을 제공하도록 미리 정해진 단층 또는 다층의 조성, 두께 프로파일, 표면 결 또는 표면 조도를 제공하도록 구성될 수 있다. 창은 복합 형태로 구성되고 측지학적 돔(도시 생략)의 일부로서 구성될 수 있다.
LED(930)는 광을 창(910)을 향해 방출하도록 배치된다. 각각의 LED는 각각의 LED에 의해 방출된 광을 반사하는 반사체와 조합되어 배치될 수 있다. LED와 인접한 기판(920)의 표면은 광학적으로 반사하는 그리고/또는 적외선을 반사하는 코팅으로 코팅될 수 있다. 램프는 미리 정해진 조명 및 열 소산 특성의 조합을 제공하도록 구성된다.
본 발명의 여러 가지 실시예가 본 명세서에 설명되고 도시되었지만, 당업자라면 본 명세서에 기재된 기능을 수행하고 그리고/또는 결과 및/또는 장점의 하나 이상을 얻기 위한 다양한 다른 수단 및/또는 구조체를 구상할 수 있고, 각각의 그러한 변형 및/또는 수정은 본 명세서에 기재된 본 발명의 실시예의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 더 일반적으로, 당업자라면 본 명세서에 기재된 모든 파라미터, 치수, 재료 및 구성이 예시적인 의미이며, 실제적인 파라미터, 치수, 재료 및/또는 구성은 본 발명의 교시가 사용되는 특정한 용례(들)에 의존한다는 것을 익히 알 것이다. 당업자라면 통상적인 실험만으로도 본 명세서에 기재된 본 발명의 특정한 실시예에 많은 균등물이 있음을 인지하거나 확인할 수 있을 것이다. 따라서 전술한 실시예는 단지 예로서 제시되며 본 발명의 실시예는 첨부된 특허청구범위와 그 균등물의 범위 내에서 구체적으로 기재되고 청구된 것과 다르게 실행될 수 있음을 이해한다. 이와 같이 개시된 본 발명의 실시예는 본 명세서에 개시된 각각의 개별적인 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트 및/또는 방법에 관한 것이다. 또한, 2 이상의 그와 같은 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트 및/또는 방법의 임의의 조합은 그러한 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트 및/또는 방법이 서로 모순되지 않는다면 본 개시내용의 독창적인 범위에 포함된다.
본 명세서에 정의되고 사용되는 모든 정의는 사전적인 정의, 참조로 포함된 문서 내의 정의 및/또는 정의된 용어의 일상적인 의미를 포함하는 것으로 이해해야 한다.
본 명세서와 특허청구범위에 사용되는 부정관사의 단수 표현은 반대로 명시되지 않는 한 "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해해야 한다.
본 명세서와 특허청구범위에 사용되는 "및/또는"이란 구는 등위 접속된 요소들 중의 "어느 하나 또는 양쪽" 즉 일정한 경우에 접속적으로 존재하고 다른 경우에 비접속적으로 존재하는 요소들을 의미하는 것으로 이해해야 한다. "및/또는"으로 열거된 여러 요소 즉 등위 접속된 요소의 "하나 이상"은 동일한 방식으로 파악해야 한다. "및/또는" 절에 의해 구체적으로 식별된 요소 이외의 다른 요소가 이러한 구체적으로 식별된 요소와의 관련 여부와 무관하게 선택적으로 존재할 수 있다.
본 명세서와 특허청구범위에 사용되는 "또는"은 앞서 정의한 "및/또는"과 동일한 의미를 갖는 것으로 이해해야 한다. 예컨대, 목록에서 항목들을 분류할 때, "또는"이나 "및/또는"은 포괄적인 것 즉 다수 또는 목록상의 요소 및 선택적으로는 목록에 없는 추가의 항목 중의 적어도 하나를 포함하지만 하나보다 많은 것도 역시 포함하는 것으로 파악된다. "~ 중의 단지 하나" 또는 "~ 중의 정확히 하나"와 같이 반대로 명시된 용어이거나 "구성되는"으로 특허청구범위에 사용된 때의 용어만이 다수 또는 목록상의 요소들 중의 정확히 하나의 요소를 포함하는 것을 의미할 것이다.
반대로 명시되지 않은 한, 하나보다 많은 단계 또는 작용을 포함하는 청구된 모든 방법에서, 방법의 단계 또는 작용의 순서는 방법의 단계 또는 작용이 열거된 순서로 반드시 한정되는 것은 아니다.
특허청구범위 및 전술한 명세서에서, "구비하는," "포함하는," "지니는," "가지는," "함유하는," "수반하는," "보유하는" 및 "이루어진" 등과 같은 모든 이행구는 개방적인 의미 즉 "포함하지만 한정되지 않는" 의미로 이해해야 한다. "구성되는" 및 "본질적으로 구성되는"이란 이행구만이 각각 폐쇄 또는 반폐쇄 이행구이다.
마지막으로, 특허청구범위의 참조 번호는 단지 편의를 위한 것이며 어떠한 식으로든 한정적인 것으로 해석하지 않아야 한다.

Claims (20)

  1. 제1 방향으로 광을 방출하는 LED 기반의 광원(54); 및
    상기 LED 기반의 광원(54)에 광학적으로 그리고 열적으로 결합된 광투과성 요소(50)
    를 포함하며,
    상기 광투과성 요소(50)는 상기 LED 기반의 광원(54)에 의해 발생된 열을 상기 광투과성 요소(50)를 통해 실질적으로 상기 제1 방향으로 주변에 전달하도록 구성되는 램프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 LED 기반의 광원(54)에 광학적으로 결합되고 상기 광을 상기 광투과성 요소(50)를 향해 안내하도록 구성된 광학 시스템(55)을 더 포함하는 램프.
  3. 제2항에 있어서, 밀봉 시스템을 더 포함하며, 상기 광학 시스템과 상기 광투과성 요소는 내부 공간을 형성하고, 상기 밀봉 시스템, 상기 광학 시스템 및 상기 광투과성 요소는 협동하여 상기 내부 공간을 상기 주변으로부터 밀봉하는 램프.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광투과성 요소(50)는 상기 광투과성 요소와 상기 주변 사이의 계면에서 상기 광투과성 요소로부터의 적외선 방출이 용이하도록 제1 코팅(57)의 하나 이상의 층으로 코팅된 램프.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 코팅(57)은 미리 정해진 열전도성을 갖는 램프.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광투과성 요소(50)는 상기 광투과성 요소와 상기 램프의 내부 사이의 계면에서 상기 광투과성 요소 안으로의 적외선 반사가 용이하도록 제2 코팅(58)의 하나 이상의 층으로 코팅된 램프.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 코팅(58)은 미리 정해진 열전도성을 갖는 램프.
  8. 제1항에 있어서, 상기 LED 기반의 광원(54)과 상기 광투과성 요소(50)를 열적으로 연결하는 열전도 요소를 더 포함하는 램프.
  9. 제8항에 있어서, 상기 열전도 요소는 히트 파이프(52)인 램프.
  10. 제1항에 있어서, 상기 광투과성 요소는 제1 열전도성을 갖는 제1 재료를 구비한 하나 이상의 제1 요소와 상기 제1 열전도성보다 큰 제2 열전도성을 갖는 제2 재료를 구비한 하나 이상의 제2 요소를 포함하는 램프.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 재료는 광학적으로 투명한 램프.
  12. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 요소는 상기 하나 이상의 제1 요소에 열적으로 연결된 벌집 구조를 형성하는 램프.
  13. 제1항에 있어서, 상기 광투과성 요소에 적어도 부분적으로 매립된 히트 파이프를 더 포함하는 램프.
  14. 제1항에 있어서, 상기 LED 기반의 광원은 상기 광투과성 요소에 배치되고 열전도 가능하게 연결된 램프.
  15. 제1 방향으로 광을 방출하는 LED 기반의 광원(54);
    상기 LED 기반의 광원(54)에 광학적으로 그리고 열적으로 결합된 광투과성 요소(50) - 상기 광투과성 요소(50)는 상기 LED 기반의 광원(54)에 의해 발생된 열을 상기 광투과성 요소(50)를 통해 실질적으로 상기 제1 방향으로 주변에 전달하도록 구성됨 -; 및
    상기 LED 기반의 광원(54)에 광학적으로 결합되고 상기 광을 상기 광투과성 요소(50)를 향해 안내하도록 구성된 광학 시스템(55)
    을 포함하며,
    상기 광학 시스템 및 상기 광투과성 요소는 미리 정해진 압력으로 진공화되거나 단열 유체로 채워진 내부 공간을 형성하는 램프.
  16. 제15항에 있어서, 상기 LED 기반의 광원(54)과 상기 광투과성 요소(50)를 열적으로 연결하는 열전도성 요소를 더 포함하는 램프.
  17. 제16항에 있어서, 상기 열전도성 요소는 히트 파이프(52)인 램프.
  18. 제16항에 있어서, 상기 광투과성 요소는 제1 열전도성을 갖는 제1 재료를 구비한 하나 이상의 광학적으로 투명한 제1 요소와 상기 제1 열전도성보다 큰 제2 열전도성을 갖는 제2 재료를 구비한 하나 이상의 제2 요소를 포함하는 램프.
  19. 제16항에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 요소는 상기 하나 이상의 제1 요소에 열적으로 연결된 벌집 구조를 형성하는 램프.
  20. 램프의 LED 광원(54)으로부터의 열을 상기 램프의 광투과성 요소(50)를 통해 소산시키기 위한 방법으로서,
    (a) 상기 LED 광원(54)과 상기 광투과성 요소(50)를 광학적으로 그리고 열적으로 결합시키는 단계, 및
    (b) 상기 LED 광원(54)에 의해 발생된 열을 상기 광투과성 요소(54)를 통해 상기 램프의 외부로 전달하도록 상기 광투과성 요소(54)를 구성하는 단계
    를 포함하는 방법.
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