KR20160077144A - 향상된 광증백 및 컬러 선호도를 위한 램프 - Google Patents

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KR20160077144A
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개리 로버트 앨런
덩케 카이
마크 에드워드 카민스키
윌리엄 윈더 비어스
토마스 제이. 보일
토마스 알렉산더 크냅
칼 크리스티안 어드리스
케빈 제임스 빅
토마스 클린
조슈아 이안 린타마키
올리비아 래 빅
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지이 라이팅 솔루션스, 엘엘씨
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Abstract

한 실시형태에서, 본 개시는 적어도 하나의 고체 상태 광 에미터를 포함하는 광원을 제공한다. 광원은, 동작에서, 적어도 약 105의 조명 선호도 지수(LPI)를 갖는 실질적으로 화이트의 광을 방출하고, 광원으로부터의 이 방출은 적어도 약 1%의 UV-바이올렛 플럭스를 포함한다. 본 개시의 램프, 광원, 및 방법의 사용은, 에너지 효율적인 LED 기반 조명 하에서 리넨 및 의류를 디스플레이할 능력을 제공할 수도 있고, (특히 화이트의) 의류에 대해, 종래 기술의 LED 램프에 의한 조명 하에서 보다 더 깨끗하게 보이게 만드는 효과를 부여할 수도 있다.

Description

향상된 광증백 및 컬러 선호도를 위한 램프{LAMPS FOR ENHANCED OPTICAL BRIGHTENING AND COLOR PREFERENCE}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은, 선출원인 2014년 9월 9일자로 출원된 함께 계류 중인 공동 소유의 국제 출원 PCT/US2014/054868의 일부 계속 출원이다. 본 출원은 또한, 35 USC 119(e)하에서, 2013년 10월 28일자로 출원된 공동 소유의 가출원 61/896445로부터의 이점을 주장한다. 이들 출원은 그들 전체가 본원에서 개시되는 것처럼 참조에 의해 본원에 통합된다.
분야
본 발명은 조명 기술에 관한 것으로, 특히, LED 기반 램프 및 광원(light source)에 관한 것이다.
일반적인 조명을 위한 램프 및 광원은 많은 형태를 취할 수도 있다. 소매 설정(retail setting)에서 사용되는 조명에 대해(뿐만 아니라, 주거, 환대, 병원, 교육, 박물관, 및 상업적 조명 등등을 위해), 높은 연색성 지수(color rendering index; CRI)를 갖는 램프 또는 광원이 역사적으로 소망되고 있다. 역사적으로, 백열(incandescent) 및 할로겐 램프가 이러한 설정에 대한 소망의 특성을 제공하기 위해 사용되는 통상적인 타입의 광원이었다. 높은 연색성(color rendering) 외에, 또는 높은 연색성 대신, 몇몇 광원은 높은 컬러 선호도를 제공할 수도 있는데, 이에 의해, 몇몇 또는 대부분의 컬러는 기준 발광원(reference illuminant)과 비교하여 현시(appearance)를 향상하였다(예를 들면, REVEAL® 브랜드 하의 GE의 향상된 컬러 제품). 램프 및 광원은 또한 애플리케이션의 소망의 빔 분포 속성을 만족하는 지향성 조명을 제공할 수도 있다. 이들 역사적 광원은 보통은 빠른 웜업 및 응답 시간, 높은 광 강도 출력을 가지며, 양호한 연색성 또는 컬러 선호도 특성을 가지지만, 불량한 효능 및 상대적으로 짧은 램프 수명이 문제가 될 수도 있다. 보다 최근에 개발된 고강도 방전(high intensity discharge; HID) 램프, 특히 세라믹 메탈 할라이드(ceramic metal halide; CMH) 램프는, 높은 CRI, 높은 컬러 선호도, 및 더 높은 빔 강도와 함께, 역사적인 램프 타입보다 훨씬 더 높은 효능을 제공할 수도 있지만, 불충분한 램프 수명, 수명에 걸친 그리고 램프마다의 불량한 컬러 제어, 및 보다 높은 비용이 문제가 될 수 있다.
이들 기존의 기술이 일반적으로 허용가능한 성능을 제공하지만, 성능, 및/또는 컬러 품질에서의 추가적인 향상, 및/또는 제조 단가에서의 감소, 및/또는 증가된 콘센트(wall plug) 에너지 효율성, 및/또는 증가된 램프 수명 및 신뢰성이 바람직할 것이다.
최근, 고체 상태 광(solid state light; SSL) 에미터(예를 들면, 발광 다이오드 또는 LED; 레이저 다이오드 또는 LD; 및 유기 발광 다이오드 또는 OLED)에 기초한 광원이 중심이 되고 있는데, 전력을 광으로 변환함에 있어서의 이들의 아주 높은 효율성, 백열 및 할로겐 램프와 비교했을 때의 긴 수명, 스펙트럼 재단(tailoring), 소형 사이즈 및 고휘도를 가능하게 하는 다양하게 이용가능한 컬러, 및 빠르게 줄어들고 있는 비용 덕택이다. 본 발명은 SSL 광원에 의해 가능하게 되는 스펙트럼 재단 기회 덕택의 화이트 및 컬러 오브젝트를 조명하는 새로운 성능과 주로 관련된다.
많은 공지의 LED 칩(종종 다이로 칭해짐)은, 갈륨 질화물, 아연 산화물, 실리콘 탄화물, 또는 이들의 조합과 같은 그러나 이들로 제한되지는 않는 반도체 재료를 포함하는 적어도 하나의 반도체 층을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 많은 공지의 LED 칩은, 식 IniGajAlkN(여기서 0<i; 0<j; 0<k 및 i+j+k=1)으로 표현되는 것과 같은 In, Ga, Al 및 N의 질화물 화합물 반도체를 포함할 수도 있다.
많은 공지의 LED 기반 광원은, 일반적인 조명 애플리케이션 및 많은 특수한 애플리케이션 예컨대 소매 세팅에서 사용하기 위해, 실질적으로 화이트로 보이는 광을 생성하도록 구성되었다. 많은 공지의 LED 기반 광원은, 특히 연색성 지수(CRI) 및 소정의 레드 컬러의 오브젝트(예를 들면, R9)의 렌더링과 관련하여, 우수한 연색성 속성을 달성하기 위한 광의 재단된 스펙트럼 파워 분포를 갖는다.
특히, 화이트 및 컬러의 오브젝트의 혼합물을 구비하는 화이트 및 밝은 컬러의 의복 또는 소매 상품 세팅과 관련하여, 의류, 및 소매 상품 세팅과 같은 소매 상품 아이템을 조명하는 데 사용하기 위한 화이트 LED 램프를 지속적으로 향상시키려는 일반적인 소망이 존재한다. 물론, 이러한 광원은 또한, 소매 상품 이외의 애플리케이션, 예컨대 예를 들면, 주거, 환대, 교육, 박물관, 병원, 상점, 만찬, 상업용, 및 다른 컬러 민감 애플리케이션에서 선호되는 발광원일 수도 있다.
한 실시형태에서, 본 개시는 적어도 하나의 고체 상태 광 에미터를 포함하는 광원을 제공한다. 광원은, 동작에서, 적어도 약 105의 조명 선호도 지수(Lighting Preference Index; LPI)를 갖는 실질적으로 화이트의 광을 방출하고, 광원으로부터의 이 방출은 적어도 약 1%의 UV-바이올렛 플럭스(UV-violet flux)를 포함한다.
다른 실시형태에서, 본 개시는, 적어도 하나의 고체 상태 화이트 광 에미터; 적어도 하나의 고체 상태 화이트 광 에미터로부터 옐로우 광을 선택적으로 흡수하도록 구성되는 옐로우 흡수 컬러 필터; 및 적어도 하나의 고체 상태 UV-바이올렛 에미터를 포함하는 광원을 제공한다.
다른 실시형태에서, 본 개시는 적어도 하나의 고체 상태 광 에미터를 포함하는 광원을 제공한다. 광원은, 동작시, 형광 오브젝트의 현시적 휘도(apparent brightness)를 향상시키거나 또는 향상시킬 수 있고, 또한, 적어도 약 105의 조명 선호도 지수(LPI)를 갖는 실질적으로 화이트의 광을 방출한다.
또 다른 실시형태에서, 본 개시는, 적어도 하나의 고체 상태 광 에미터를 포함하는 광원을 이용하여 형광 오브젝트(fluorescent object)를 조명하는 것을 포함하는 방법을 제공한다. 광원은, 동작에서, 적어도 약 105의 조명 선호도 지수(LPI)를 갖는 실질적으로 화이트의 광을 방출하고, 적어도 약 1%의 UV-바이올렛 플럭스를 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 본 개시는 반사성 또는 굴절성 빔 성형 광학장치(beam-forming optic)를 포함하는 지향성 램프; 빔 성형 광학장치와 광학적으로 연통하는 광 엔진; 및 광 엔진으로부터의 복사 플럭스를 컬러 필터링하기 위한 옐로우 흡수 컬러 필터를 제공한다. 광 엔진은 UV-바이올렛 LED 칩 및 블루 LED 칩의 어레이를 포함한다. 어레이는, 그 발광면의 적어도 일부 상에서, 형광체 조성물(phosphor composition)로 코팅된다. 형광체 조성물은 적어도 하나의 옐로우 또는 옐로우-그린 형광체, 및 적어도 하나의 레드 형광체를 포함한다. 광 엔진은 적어도 약 1%의 UV-바이올렛 플럭스를 방출하고, 이 UV-바이올렛 플럭스는 지향성 램프에 의해 방출되는 것이 바람직하다. 지향성 램프는, 동작에서, 적어도 약 105의 조명 선호도 지수(LPI)를 갖는 실질적으로 화이트의 광을 방출한다.
본 발명의 양태 및/또는 특징 및 이들의 부수적인 이익 및/또는 이점 중 많은 것은, 첨부의 도면과 연계하여 취해지는 상세한 설명을 참조하는 것에 의해 보다 쉽게 명확해지고 이해될 것인데, 도면은 일정 축척이 아닐 수도 있으며, 도면에서:
도 1은, 통상적인 형광 오브젝트의 방출 스펙트럼을, UV-바이올렛 여기(excitation)의 다양한 파장의 함수로서 묘사한다.
도 2는, 형광 방출 강도의 피크가 나타내어지는 경우에서의 도 1과 동일한 데이터 대 형광 오브젝트의 형광(fluorescence)을 여기시키고 있는 UV-바이올렛 LED의 파장을 묘사한다.
도 3은 세 개의 등색 함수(color matching function) 대 사람 망막에 대한 광의 파장을 디스플레이한다.
도 4는 약 2700 K의 공칭 CCT를 갖는 여러 개의 실질적으로 화이트의 광원의 컬러 포인트를 포함하는 색도 공간(ccx, ccy)의 플롯을 제공한다.
도 5a 및 도 5b는 추가적인 UV-바이올렛 플럭스가 없는, 그리고 추가적인 UV-바이올렛 플럭스를 갖는 컬러 포인트에 대한 비교 스펙트럼 파워 분포를 도시한다.
도 6은 다양한 컬러 온도에 대한 흑체 곡선 및 "백체 라인(white-body line)"의 위치를 묘사한다.
도 7a는 먼셀(Munsell) 시스템의 색상(hue)의 10 개의 카테고리를 묘사한다.
도 7b는 주어진 CRV(color rendition vector; 연색 벡터)에 포함되는 여러 성분을 예시한다.
도 7c는 주어진 조건 하에서의 네오디뮴 백열 램프에 대한 많은 연색 벡터를 나타낸다.
도 8a는 종래 기술의 LED 제품에 대한 스펙트럼 파워 분포 곡선이다.
도 8b는 다른 종래 기술의 LED 제품에 대한 스펙트럼 파워 분포 곡선이다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시형태에 따른 어레이의 개략적인 뷰를 개시한다.
도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 실시형태에 따른 CoB 어레이에서의 블루 LED 칩 및 UV-바이올렛 칩의 예시적인 레이아웃을 묘사한다.
도 11은, 본 발명의 실시형태에 따른, 약 406 nm에서 피크 파장을 갖는 36 개의 UV-바이올렛 LED 칩, 및 36 개의 블루 LED 칩을 포함하는 예시적인 형광체 변환 CoB 어레이(phosphor-converted CoB array)로부터 생성되는 SPD를 디스플레이한다.
도 12는 종래 기술의 세라믹 메탈 할라이드(CMH) 램프로부터 생성되는 SPD를 디스플레이한다.
도 13a 및 도 13b는 통상적인 YAG 및 질화물 형광체에 대한 통상적인 여기 및 방출 스펙트럼을 도시한다.
본 개시의 실시형태는 적어도 하나의 고체 상태 광 에미터를 포함하는 광원에 관한 것으로, 광원은 동작에서 형광 오브젝트의 현시적 휘도를 향상시킬 수 있고, 광원은 동작에서 향상된 컬러 선호도, 예를 들면 적어도 약 100의 조명 선호도 지수(LPI)를 갖는 실질적으로 화이트의 광을 방출한다. 본원에서, 용어 "LPI"는, 통상적인 관찰자에 의한 그 발광원(광원)의 선호도의 레벨을, 광범위한 화이트 및 컬러의 오브젝트의 그 광원 하에서의 현시에 기초하여 정량화하는 조명 선호도 지수(LPI)에 대한 정량적 식에 의해 정의된다. LPI는 하기에서, 그리고 2014년 9월 9일자로 출원된 공동 소유의 국제 출원 PCT/US2014/054868에서 추가로 설명되는데, 이 출원은 참조에 의해 통합된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "광원"은, 시스템 복잡도가 증가하는 순서의 하기의 광의 소스 중 임의의 것을 포함한다.
(a) 광원은 고체 상태 광원(SSL) 에미터, 예컨대 LED 칩 또는 LD 칩 또는 발광 트랜지스터(light emitting transistor; LET) 칩, 또는 OLED 패널, 또는 다른 SSL 에미터를 지칭할 수도 있다. SSL 에미터의 정의는 반도체를 기계적으로 지지하기 위한 그리고 반도체에 대한 전기적 접속을 제공하기 위한 반도체 접합 및 수단을 포함할 수도 있다;
(b) 광원은 광 엔진을 지칭할 수도 있는데, 광 엔진은 통상적으로, SSL 에미터 중 일부 또는 전체로부터의 기여를 포함하는 광의 방출을 제공하는 복수의 SSL 에미터이다;
(c) 광원은 조명 모듈(lighting module)을 지칭할 수도 있는데, 조명 모듈은 통상적으로는 지지 구조체 상에 마운팅되는 광 엔진이다. 조명 모듈은 통상적으로, 반도체 접합으로부터 열 관리 시스템으로의 열 경로뿐만 아니라, 전기적 연결을 포함할 수도 있고, 광학 컴포넌트 또는 시스템을 포함할 수도 있다;
(d) 광원은 램프를 지칭할 수도 있는데, 램프는 통상적으로 조명 모듈, 전자 드라이버, 광학 컴포넌트 또는 시스템, 열 관리 컴포넌트 또는 시스템, 베이스 또는 커넥터, 및 옵션적으로, 제어부를 포함할 수도 있다. 램프는 A19, BR30, PAR38과 같은 폼팩터, 또는 다른 지향성 또는 전방향 폼팩터를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 광원은 조명 기구(luminaire)를 지칭할 수도 있는데, 조명 기구는 하나 이상의 램프 또는 램프를 통상적으로 포함하는 컴포넌트, 및 고정구(fixture), 예컨대 트로퍼(troffer)를 포함할 수도 있다;
(e) 광원은 조명 시스템을 포함할 수도 있는데, 조명 시스템은 일반적으로 복수의 램프 또는 조명 기구이며, 이들은 시스템 레벨에서 상호접속되어 제어될 수도 있다.
상기 광원 중 임의의 것은, 본 개시의 지침에 따라, 형광 오브젝트의 현시적 휘도를 향상시킬 수 있고 동작에서 향상된 컬러 선호도, 예를 들면, 적어도 약 100의 조명 선호도 지수(LPI)를 갖는 실질적으로 화이트의 광을 방출할 수 있도록 구성되거나 적응될 수도 있다.
본원에서, 용어 "SSL"은 일반적으로, 예를 들면, LED, LD, OLED, 및 발광 트랜지스터(LET 및 OLET)와 같은 다른 SSL 기술 등등과 같은 임의의 반도체 복사원(radiation source)을 지칭한다.
형광 오브젝트의 현시적 휘도의 향상을 제공하도록 광원을 구성하기 위해, 광원은 적어도 하나의 UV-바이올렛 SSL 에미터를 포함할 것이다. 또한, 향상된 컬러 선호도를 갖는 실질적으로 화이트의 광을 광원이 제공하기 위해서, 광원은 또한, 컬러 선호도를 향상시키는 스펙트럼 파워 분포(SPD)를 갖도록 수정된 화이트 광원을 포함할 것이다. 몇몇 실시형태에서, 화이트 광원은 컬러 선호도를 향상시킬 수 있는 것으로 필터링될 것이다(예를 들면, 네오디뮴 유리에 의해 필터링될 것이다). UV-바이올렛 SSL 에미터 및 광원의 SPD의 향상된 컬러 선호도 "부분"(및 광원의 복합 SPD를 생성하는 데 필요한 임의의 필터링)의 조합은, 광원의 상기 다섯 개의 레벨((a) 내지 (e)) 중 임의의 하나에서 수행될 수도 있다.
예를 들면, 몇몇 실시형태에서, 옐로우 광의 흡수를 제공하는 네오디뮴 화합물을, LED 칩 내에(즉, 에미터 레벨에서); 또는 LED 패키지의 봉지재(encapsulant)의 일부로서, 또는 광 엔진을 둘러싸는 구조체의 일부로서; 또는 램프 또는 조명 기구에서의 확산기(diffuser) 또는 광학장치의 일부로서; 또는 조명 시스템에서의 복수의 램프 또는 조명 기구 중 일부 또는 전체를 엔클로징하는(enclosing) 필터의 일부로서 배치할 수도 있다. 옐로우 광의 흡수는 컬러 선호도를 향상시키는 하나의 모드일 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 광원의 SPD의 UV-바이올렛 부분을, 예를 들면, 임의의 하나 이상의 하기의 방식으로 제공할 수도 있다: 하나 이상의 UV-바이올렛 LED 에미터는 LED 패키지 내에 배치될 수도 있거나, 또는 칩 온 보드(chip-on-board; CoB) 어레이에 배치될 수도 있거나; 또는 하나 이상의 UV-바이올렛 광 엔진은 복수의 광 엔진 사이에서 배치될 수도 있거나; 또는 하나 이상의 UV-바이올렛 광원은 복수의 광원 사이에 배치될 수도 있거나; 또는 하나 이상의 UV-바이올렛 램프 또는 조명 기구는 조명 시스템에서의 조명 기구용의 복수의 램프 사이에 배치될 수도 있거나; 등등일 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 향상된 컬러 선호도를 수여하는 광원의 SPD의 부분은, 예를 들면 다음에 의해 제공될 수도 있다: LED 패키지 내의 또는 CoB 어레이의 하나 이상의 향상된 컬러 선호도 LED; 또는 복수의 광 엔진 사이에서의 하나 이상의 향상된 컬러 선호도 광 엔진; 복수의 조명 모듈 사이에서의 하나 이상의 향상된 컬러 선호도 조명 모듈; 또는 조명 시스템의 복수의 램프 또는 조명 기구 사이에서의 하나 이상의 향상된 컬러 선호도 램프 또는 조명 기구; 등등.
제1 양태에서, 본 발명은, 광증백제(optical brightening agent; OBA)를 포함하는 오브젝트를 밝게 하는 능력을 제공하는 광원을 제공한다. 특히, 이 제1 양태에서, 본 발명은 적어도 하나 또는 복수의 고체 상태 광 에미터를 포함하는 광원을 제공한다. 광원은, 동작시, 실질적으로 화이트로 보이는 복사 플럭스를 생성한다. 광원으로부터 복사하는 복사 플럭스의 어떤 비율이 UV-바이올렛 광 파장 범위 안에 있다. 이러한 비율은 OBA를 포함하는 오브젝트를 증백하는 데 유효하도록 선택된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "증백한다(brighten)" 또는 "증백하는(brightening)"은 일반적으로, 마치 조명 레벨이 더 높았던 것처럼, 또는 마치 오브젝트의 반사율이 더 높았던 것처럼, OBA를 포함하는 오브젝트로 하여금 조명된 오브젝트의 백색도(whiteness) 또는 휘도의 시각적 인식을 향상시키게 하는 광원을 지칭한다. 이것은 통상적으로, OBA가 형광 복사(fluorescence radiation)를 방출하게끔 자극되도록, 광원이 가시광 외에 UV-바이올렛을 방출할 때 가능하다. 형광 복사선이 블루 파장 영역에 있으면, 백색도는 통상적으로 향상될 것이다. 형광 복사선이 다른 컬러 대역에 있으면, 다른 컬러의 생동감(vibrancy)이 향상될 수도 있다. 통상적으로, 이들 효과는, 오브젝트가 그 표면에 형광 안료(fluorescent pigment)를 포함할 때 발생할 수도 있다. 본원에서, 용어 광증백제(OBA)는 화이트에 대해서 뿐만 아니라 컬러의 오브젝트에 대해서도 증백제를 포함하는 것을 의미한다.
"제1 양태", "제2 양태" 등등에 대한 임의의 언급은 반드시 상호 배타적인 실시형태를 언급하는 것은 아니다는 것을 유의해야 한다. 따라서, 상기에서 설명되는 바와 같이 증백제를 포함하는 오브젝트를 증백하는 능력을 제공하는 광원은 또한, 하기의 다른 양태에서 상세히 설명되는 바와 같이, 다른 면을 특징으로 할 수도 있다.
본원에서, 용어 "복사 플럭스"는, 가시 범위 및 UV 범위의 광원에 의해 방출되는 광의 합을 나타내는데, 광원이 약간의 통상적으로 비가시적인 UV 광을 방출할 수도 있기 때문이다. 본원에서, "UV-바이올렛" 광 파장 범위는 약 425 nm보다 작은, 예를 들면, 약 420 nm보다 작은, 예를 들면, 약 410 nm보다 작은 것으로 정의될 수도 있다. 북미 조명 학회(Illumination Engineering Society of North America; IESNA) 조명 핸드북, 1984 참조서(Reference Volume)는, 자외선 광의 가장 긴 범위 UVA를 315 내지 400 nm를 포함하도록, 그리고 가시 범위를 380 내지 770 nm를 포함하도록 정의한다는 것을 유의한다. 당해 분야의 숙련된 자에 의해 이해되는 바와 같이, UV와 가시 파장의 범위에는 중첩이 존재할 수도 있다. 따라서, 본 개시의 목적을 위해, UV 범위는 범위 315 nm 내지 400 nm를 포함하도록 정의될 수도 있고; 가시 범위는 400 nm 내지 770 nm를 포함하도록 정의될 수도 있다. 더 상세히 설명되는 바와 같이, 현존하는 OBA에 대해 효과적인 파장의 범위는 약 380 내지 약 420 nm이고, 이것은, 정의된 바와 같이, UV와 가시 범위의 가교 역할을 한다. "UV-바이올렛" 광 파장 범위는 약 350 nm로부터 약 425 nm까지, 예를 들면, 약 380 nm 내지 약 420 nm, 예를 들면, 약 400 nm 내지 약 410 nm로서 정의될 수도 있다. "UV-바이올렛"에 대해 선택될 파장 범위는, 일반적으로, 선택된 오브젝트에 대한 증백 효과(brightening effect)를 최대화하도록, 동시에 또한 임의의 UV-바이올렛 복사 방출의 임의의 유해한 효과(예를 들면, 재료의 열화, 또는 안전성 문제, 또는 감소된 효율성 등등)를 경감하거나 최소화하도록 선택된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로 화이트의"는, 통상적으로, 약 2000 K 내지 약 10000 K(보다 전형적으로는 약 2700 K로부터 약 6500 K까지)의 범위의 CCT를 특징으로 하며, 도 6의 하한(606) 및 상한(608)에 의해 묘사되는 바와 같이, 흑체 궤적(blackbody locus; BBL), 또는 백체 라인(white-body line; WBL) 중 어느 하나로부터 단지 약 10 스텝 맥아담 타원(MacAdam ellipse)만큼만 편향되는 컬러 포인트를 갖는 발광원 또는 광원을 지칭한다. 이 해석은 본원에서 제공되는 바와 같이 화이트 광의 인식에 관한 원칙에 적용된다. 대안적으로, "실질적으로 화이트의 광"은, 넓은 의미에서, 예를 들면, 쿨 화이트(cool white), 웜 화이트(warm white), 또는 두 화이트의 조합; 등등과 같은 화이트 광의 다수의 변형체를 포함하도록 해석될 수도 있다.
광원이 OBA를 포함하는 오브젝트를 조명하기 위해 사용되는 경우, 오브젝트는, UV-바이올렛 광 파장 범위의 복사 플럭스가 없는 동일한 광원과 비교하여, 일반적으로 더 밝게 보일 수도 있다.
증백제는 통상적으로, 형광 재료, 광 미백(whitening) 재료, 인광(phosphorescent) 재료, 또는 형광 안료 등등 중 하나 이상으로부터 선택될 수도 있다. 조명 기술에서 숙련된 자에 의해 이해되는 바와 같이, 형광 재료는 통상적으로 상대적으로 더 짧은 파장(예를 들면, UV-바이올렛)에서 여기되고, 흡수된 에너지를 상대적으로 더 긴 파장(예를 들면, 가시)에서 방출한다. 종종 광 증백제(optical brightener), 광 증백제(optical brightening agent), 형광 증백제 또는 형광 미백제(용어는 실질적으로 유의어로서 간주될 수도 있다)로도 칭해지는 광 미백 재료는, 전자기 스펙트럼의 자외선 및 바이올렛 영역의 광을 흡수하는 무색 염료(colorless dye)이며, 가시 스펙트럼의 다른 영역, 예를 들면, 블루 영역을 재방출한다. 이들 재료는 직물 및 종이의 화이트 현시를 향상시켜, 미백 또는 증백 효과를 야기하고, 통상적으로는, 반사되는 블루 광의 전체 양을 증가시키는 것에 의해 재료를 덜 노랗게 보이게 만들기 위해 종종 사용된다. 종종 "야광(glow-in-the-dark)" 또는 "블랙 라이트(black-light)" 안료(용어는 실질적으로 유의어로서 간주될 수도 있다)로도 칭해지는 형광 안료 재료는, 전자기 스펙트럼의 자외선 및 바이올렛 영역의 광을 흡수하는 무색 염료(colorless dye)이며, 가시 스펙트럼의 다른 영역, 예를 들면, 그린, 옐로우, 및 레드 영역을 재방출한다. 이들 재료는 컬러의 종이, 직물 및 페인트의 생동감을 향상시켜, 증백 효과를 야기하고, 통상적으로는, 재료를, 마치 이들이 자체 발광되거나 또는 보통과는 다르게 밝게 채색된 것처럼 보이게 만들기 위해 종종 사용된다.
몇몇 실시형태에서, 증백제는, 스틸벤(stilbene) 또는 스틸벤 유도체, 쿠마린(coumarin) 또는 쿠마린 유도체, 티오펜(thiophene) 또는 티오펜 유도체, 비스아졸 또는 비스아졸(bisazole) 유도체, 벤즈옥사존(benzoxazone) 또는 벤즈옥사존 유도체, 또는 피라졸린(pyrazoline) 또는 피라졸린 유도체 등등으로부터 선택되는 화학 물질을 포함할 수도 있다. 다른 화학 물질은, 이들이 오브젝트에 광증백성을 부여하는 데 유효하면, 가능하다. 몇몇 실시형태에서, 증백제는, 그것의 형광 여기 파장이 약 350 내지 약 425 nm의 범위 안에 있을 수도 있도록 선택된다. 통상적으로는, 증백제는 약 420 내지 약 700 nm의 파장에서 형광 방출을 가질 수도 있다. 광증백제의 경우, 보통은, 그 피크 형광 방출이 블루 범위, 또는 약 420 내지 480 nm에 있다.
많은 실시형태에서, 증백제를 포함하는 오브젝트는, 종이, 포장 재료, 직물, 의류, 페인트, 치아, 머리카락, 또는 벽, 또는 심지어 증백제를 포함하도록 구성되는 조명 기구를 포함할 수도 있다. 머리카락, 피부 및 치아는, 화장품 또는 샴푸와 같은 개인 케어 제품(personal care product)의 애플리케이션을 통해 증백제를 포함하도록 구성될 수도 있다. 때로는 광증백제를 포함할 수도 있는 다른 재료는 플라스틱, 장난감, 직물 등등을 포함할 수도 있다.
도 1의 스펙트럼은 통상적인 화이트 면 타월(cotton towel)의 방출 스펙트럼을 UV-바이올렛 여기의 다양한 파장의 함수로서 묘사한다. 가로좌표 상의 파장은 나노미터 단위이고, 세로좌표 상의 방출 강도는 임의의("임의") 단위이다. 증백 응답을 제공하는 방출된 광의 파장의 범위를 결정하기 위해, 그리고 OBA로부터의 형광 방출의 강도를, 입사 UV-바이올렛 여기 광의 파장의 함수로서 결정하기 위해, 형광체 특성 분광기(phosphor characterization spectrometer)가 사용되었다. 각각의 내포된 곡선은 UV-바이올렛 LED의 상이한 여기 파장을 나타낸다. 방출 스펙트럼의 피크는 약 435 nm이고, 화이트 타월에 대해 시각적으로 인식가능한 "블루-화이트" 향상을 제공하게 된다. 도 2는, 형광 방출 강도의 피크가 나타내어지는 경우에서의 도 1과 동일한 데이터 대 OBA의 형광을 여기시키고 있는 UV-바이올렛 LED의 파장을 묘사한다. 도 2의 곡선으로부터의 주요 결과는, 증백 효과의 여기에 대한 개시(효과가 약 360 nm에서 발생하는 최대 효과의 약 절반을 초과하는 경우)가 UV-바이올렛 LED의 여기 파장에 대해 약 410 nm에서 발생하고, 더 짧은 여기 파장에서 증가하여, 약 360 nm에서 최대 효과에 도달하지만, 그러나 420 nm와 더 긴 여기 파장은 OBA를 갖는 이 특정 오브젝트에 대해 그만큼 효과적이지 않다. 바람직한 여기 파장이 일반적으로 약 410 nm 미만에서 존재하는 광범위한 다른 화이트 직물에서, 시각적 관찰은 유사한 결과를 제공했다.
본 발명의 몇몇 실시형태에서, UV-바이올렛의 파장 범위 안에 있는 광원의 복사 플럭스의 비율은, 그것이 실질적으로 화이트의 컬러 포인트를 실질적으로 교란하지 않도록 선택된다. 본원에서, "UV-바이올렛 플럭스의 비율" 또는 "UV-바이올렛 범위에서의 복사 플럭스의 비율"은, 식 1에서 주어지는 바와 같이, 실질적으로 화이트의 광원의 UV-바이올렛 광 부분의 파장 통합 플럭스(와트 단위)를, 실질적으로 화이트의 광원의 파장 통합 가시 플럭스(와트 단위)로 나눈 것이 되도록 정의한다:
Figure pct00001
,
여기서
Figure pct00002
[W/nm 단위]는 스펙트럼 복사 플럭스, 즉 단위 파장 구간[nm 단위]당 복사 플럭스[와트 단위]이며, 스펙트럼 파워 분포(SPD)로서 또한 칭해진다. 알 수 있는 바와 같이, 이 식 1에서는 "UV-바이올렛" 범위와 "가시" 범위 사이의 파장에서 중첩이 존재하지만; 그럼에도 불구하고, 당해 분야의 숙련된 자는 각각의 범위에 대한 각각의 복사 플럭스를 결정할 수 있다.
본 개시의 실시형태에서, 광원의 총 복사 플럭스는 UV-바이올렛 범위의 몇몇 광을 포함하지만, UV-바이올렛 범위의 광의 양은, UV-바이올렛 플럭스로부터의 기여를 포함하는 광원의 컬러 포인트가 실질적으로 화이트가 되는 것이 교란될 정도로 그렇게 많지는 않다.
이것은, UV-바이올렛 광이, 충분히 짧은 파장에서 그리고 UV-바이올렛 플럭스의 충분히 낮은 비율로 방출되면, 사람 눈에 의한 컬러의 인식에 실질적으로 기여하지 않기 때문이다. 이것은, 세 개의 등색 함수(
Figure pct00003
) 대 사람 망막에 대한 광의 파장을 디스플레이하는(각각, 곡선 302, 304, 306) 도 3에서 알 수 있다. 1931 CIE 컬러 시스템에서의 기본 측광(photometric) 및 측색(colorimetric) 값(예를 들면, 루멘, 및 색도 좌표(ccx 및 ccy), 및 상관된 컬러 온도(correlated color temperature; CCT))은 이들 세 개의 등색 함수에 걸친 광원의 SPD의 적분으로서 계산된다. 이와 같이, 등색 함수의 세 개 모두가 아주 작은 임의의 파장에서의 광원으로부터의 방출은, 광원의 컬러 포인트에 대해, 상응하여 아주 약한 기여도를 가질 것이다. 도 3으로부터, 약 410 nm보다 더 짧은 파장을 갖는 광원으로부터의 방출은 광원의 색도(즉, ccx, ccy, 및 CCT)에 대해 아주 약한 영향력을 가질 것이다는 것이 명백하다.
이 효과를 정량화하기 위해, 도 4는 약 2700 K의 공칭 CCT를 갖는 실질적으로 화이트의 광원의 컬러 포인트(412, 414, 416, 등등)를 포함하는 색도 공간(ccx, ccy)의 플롯(400)을 제공한다. 광원의 CCT가 2500 K인 등온선(402), 및 광원의 CCT가 3000 K인 등온선(404)이 플롯에 포함된다. 곡선(406)은 흑체 궤적(BBL)인데, 흑체 궤적 상의 색도 포인트(410)는 BBL 상의 CCT=2725 K인 컬러 포인트를 나타내며, 그 컬러 포인트는, 본원에서 참조로 통합되는, 참조 표준 ANSI C78.377-2008에서 2700 K 빈(bin)으로서 명목상 칭해지는 미국 표준 협회(American National Standards Institute; ANSI) 컬러 빈의 윤곽을 표시하는 사변형(quadrangle)(408)의 중심 포인트로서 기능한다. 미국 에너지국(Department of Energy; DoE)에 의한 에너지 스타 인증을 받기 위해서는, LED 교체 램프는, 본원에서 참조로 통합되는, 버전 1.1 일체형 LED 램프 시방서의 요건을 충족해야 하는데, 그 요건은, 램프의 색도가 ANSI C78.377-2008에 의해 제공되는 것과 같이 자신의 공칭 CCT에 대응하는 사변형 내에 위치되어야 한다는 요건을 포함한다. 본원에서, 에너지 스타 인증은, 본 발명의 모든 실시형태의 필수적인 목적 또는 목표로서가 아니라, 80의 최소 CRI 요건과 함께, 공칭 CCT에 대응하는 사변형 내에 놓여 있는 컬러 포인트에 의해 정의되는 바와 같은 컬러 품질을 포함하는 LED 광원에 대한 품질의 업계 인식 표준으로서 참조된다. 따라서, 사변형(408)은 공칭 CCT=2700 K에 대한 에너지 스타 등급의 자격을 받는 색도의 범위를 나타낸다. 2700 K와 함께, 실내 애플리케이션에 대해 의도되는 3000 K, 3500 K, 및 4000 K의 다른 공칭 CCT 값; 및 또한 실외, 산업계 또는 다른 애플리케이션에 대해 의도될 더 높은 공칭 CCT 값에 대해 유사한 요건 및 사변형이 이해될 것이다. 색도 포인트(412)는, 2775 K의 CCT를 가지며, BBL(406)로부터 ANSI 사변형(408)의 둘레까지의 거리의 약 삼분의 일에 대응하는 양만큼 BBL 위에 위치되는 통상적인 상업적으로 입수가능한 웜 화이트(warm-white; WW) LED 광원의 것이다. 이 광원이 중심 색도(410)를 가지지는 않지만, 이 광원은 사변형(408) 내에 놓이며, 따라서 공칭 2700 K 광원으로서 자격을 얻는다. 사변형(408) 내의 임의의 색도는 표준에 따른 허용가능한 색도(컬러) 포인트에 있는 것으로 간주된다. ANSI 사변형의 사이즈는, (2700 K 사변형의 경우) 중심 포인트(410)로부터 7 스텝 맥아담 타원(409)의 최대 편차에 근사하도록 선택되었다. 일 스텝 맥아담 타원은, 중심 컬러 포인트로부터의 컬러 공간에서의 편차가 통상적인 관찰자에 의한 검출가능성의 임계치에 있게 되는 중심 포인트를 둘러싸는 컬러 공간에서의 궤적을 나타낸다. 약 2 내지 4 맥아담 타원까지의 편차는 통상적인 관찰자에 의해 겨우 인식가능하고, 따라서 일반적으로 허용가능하지만; 약 5 또는 그 이상의 맥아담 타원의 편차는 쉽게 인식가능하고 따라서 광원의 유저에 의해 허용가능하지 않을 수도 있다.
다시, 주어진 광원으로부터의 컬러 포인트에서의 편차가 얼마나 허용가능한지를 예시하기 위한 목적으로, 도 4의 논의를 계속한다. 예를 들면, 주어진 실질적으로 화이트의 광원의 컬러 포인트(412)가 2700 K 사변형(408) 내에 놓이면, 예를 들면 광원에 대한 UV-바이올렛 플럭스의 추가에 기인하여 약 2 내지 4 맥아담 타원 내에 놓이는 새로운 컬러로 나타나게 되는 그 컬러 포인트로부터의 편차는, 따라서, 컬러 포인트(412)를 갖는 광원의 일반적으로 허용가능한 변형이라고 생각될 수 있다. 따라서, 컬러 포인트(412)에 중심을 두는 2 스텝 타원(430) 및 4 스텝 타원(432)은, 컬러 포인트(412) 더하기 추가적인 UV-바이올렛 플럭스를 갖는 플럭스를 생성하는 광원에 대한 컬러 포인트의 일반적으로 허용가능한 범위를 나타낸다.
도 5a는 추가적인 UV-바이올렛 플럭스가 없는 컬러 포인트(412)에 대응하는 SPD(500)를 제공한다. 도 5b의 SPD(502)는, 410 nm의 파장에서 5%의 UV-바이올렛 플럭스를 추가 또는 보충한 SPD(500)를 나타낸다. 복합 SPD(502)는, 컬러 포인트(412)를 중심에 두는 2 스텝 맥아담 타원(430)의 아주 약간 밖에 놓이는 도 4의 컬러 포인트(420)를 생성한다. 보충적인 UV-바이올렛이 없는 SPD(500)를 나타내는 컬러 포인트(412)와 410 nm의 파장에서 5%의 UV-바이올렛 플럭스를 갖는 SPD(502)를 나타내는 컬러 포인트(420) 사이의 약 2 스텝 맥아담 타원의 컬러 시프트는 UV-바이올렛 플럭스 때문이다.
SPD(500) 더하기 보충적인 UV-바이올렛 플럭스를 포함하는 광원에 대한 컬러 포인트(414, 416, 418, 420, 422, 423, 424, 426, 428)는, 테이블 I에 따라 라벨링되는 UV-바이올렛 파장에 대한 최대치와 % UV-바이올렛 플럭스의 함수로서 도 4에서 플롯된다.
Figure pct00004
2 스텝 맥아담 타원(430)과의 컬러 포인트(420 및 422)의 비교에 의해 알 수 있는 바와 같이, 410 nm의 파장에서 5% UV-바이올렛 플럭스의 추가, 또는 405 nm의 파장에서 10% UV-바이올렛 플럭스의 추가는 단지 약 2 스텝 맥아담 타원의 컬러 포인트에서의 시프트를 생성하고, 이것은 단지 겨우 인식가능한 컬러 편차를 나타내고, 따라서 컬러 애플리케이션을 구별함에 있어서도 허용가능할 것이다. 실질적으로 5% 미만의 UV-바이올렛 플럭스 및 410 nm 미만의 UV-바이올렛 파장을 갖는 임의의 복합 광원은 2 스텝 맥아담 타원 내에 컬러 포인트를 생성할 것이다. 실질적으로 10% 미만의 UV-바이올렛 플럭스 및 405 nm 미만의 UV-바이올렛 파장을 갖는 임의의 복합 광원은 또한, 2 스텝 맥아담 타원 내에 컬러 포인트를 생성할 것이다.
4 스텝 맥아담 타원(432)과의 컬러 포인트(424 및 426)의 비교에 의해 알 수 있는 바와 같이, 415 nm의 파장에서 5% UV-바이올렛 플럭스, 또는 410 nm의 파장에서 10% UV-바이올렛 플럭스는, 단지 약 4 스텝 맥아담 타원의 컬러 포인트에서의 시프트를 생성하고, 이것은 겨우 인식가능한 컬러 편차를 나타내고, 따라서 대부분의 통상적인 애플리케이션에서 허용가능할 것이다. 실질적으로 5% 미만의 UV-바이올렛 플럭스 및 415 nm 미만의 UV-바이올렛 파장을 갖는 임의의 복합 광원은 2 스텝 맥아담 타원 내에 컬러 포인트를 생성할 것이다. 실질적으로 10% 미만의 UV-바이올렛 플럭스 및 410 nm 미만의 UV-바이올렛 파장을 갖는 임의의 복합 광원은 또한, 4 스텝 맥아담 타원 내에 컬러 포인트를 생성할 것이다.
4 스텝 맥아담 타원(432)과의 컬러 포인트(428)의 비교에 의해 알 수 있는 바와 같이, 420 nm의 파장에서 5% UV-바이올렛 플럭스는, 4 스텝 맥아담 타원을 상당히 초과하는 컬러 포인트에서의 시프트를 생성하고, 이것은 일반적으로 허용불가능한 컬러 편차를 나타내고, 따라서 많은 통상적인 애플리케이션에서 허용가능하지 않을 수도 있다. 실질적으로 5% 미만의 UV-바이올렛 플럭스 및 420 nm 미만의 UV-바이올렛 파장을 갖는 임의의 복합 광원은 4 스텝 맥아담 타원을 상당히 초과하는 컬러 포인트를 생성할 것이고, 일반적으로 허용불가능할 수도 있다.
몇몇 다른 실시형태에서, 퍼센트 UV-바이올렛 플럭스와 UV-바이올렛 파장 둘 다는, 복합 광원의 컬러 포인트를 시프트하도록 선택된다. 통상적으로는, 광원의 스펙트럼의 나머지와 결합될 때 CIE 컬러 공간에서의 UV-바이올렛 에미터의 위치가, 백체 궤적(WBL)을 향해, BBL 아래로 시프트되는 복합 컬러 포인트로 나타나기 때문에, 컬러 포인트의 인식된 백색도는, UV-바이올렛 에미터로부터의 상대적으로 강한 기여로 인해 WBL에 더 가깝게 되는 덕택에, 향상된다.
본 개시의 대응하는 제1 방법 양태가 존재하는데, 그 제1 방법 양태는 오브젝트를 더 밝게 만들기 위한 방법에 관련된다. 이 양태에서, 방법은 증백제를 포함하는 오브젝트를 광원으로부터의 광에 노출시키는 단계를 포함하고, 광원은 복수의 고체 상태 에미터를 포함하고 향상된 컬러 선호도(예를 들면, 약 100보다 더 큰 LPI)를 갖는 실질적으로 화이트의 광을 방출한다. 램프로부터의 광이 실질적으로 화이트인 것으로 보이지만, 광은 또한 자신의 복사 플럭스의 약 1%로부터 약 30%까지(예를 들면, 약 5%로부터 약 10%까지)를 UV-바이올렛 광 파장 영역에서 포함한다. 오브젝트는 증백제, 예를 들면, 형광 재료 또는 광 미백 재료 중 하나 이상을 포함한다. 상기에서 언급된 바와 같이, 증백제는 증백제와 연계하여 상기에서 언급된 재료 및/또는 화학 물질 중 임의의 것을 포함할 수도 있다. 통상적으로, 증백제는 약 350 nm로부터 약 425 nm까지의 파장을 갖는 광에 의해 형광성으로 여기될 수도 있고, 약 420 내지 약 700 nm의 파장에서 형광 방출을 가질 수도 있다. 일반적으로, 오브젝트는, 상기에서 언급된 증백제를 포함하는 오브젝트 중 임의의 것, 예를 들면, 종이, 포장 재료, 직물, 의류, 페인트, 치아, 벽, 또는 조명 기구 등등일 수도 있다.
본 발명의 제2 양태에서는, UV-바이올렛 파장 범위의 특정 출력의 관점에서 광원이 개시된다. 특히, 이 양태는 복수의 고체 상태 광 에미터를 포함하는 광원을 제공한다. 광원은, 동작시, 실질적으로 화이트로 보이는 복사 플럭스를 생성한다. 광원의 복사 플럭스의 약 1% 이상, 예를 들면, 약 1%로부터 약 30%까지가 UV-바이올렛 광 파장 범위 안에 있다. 보다 특정한 실시형태에서는, 광원의 복사 플럭스의 약 5%로부터 약 10%까지가 UV-바이올렛 광 파장 범위 안에 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, UV-바이올렛 광 파장 범위는 약 425 nm보다 작을 수도 있고, 예를 들면, 약 420 nm보다 작을 수도 있고, 예를 들면, 약 410 nm보다 작을 수도 있다. 통상적으로, UV-바이올렛 광 파장 범위는 약 350 nm로부터 약 425 nm까지, 예를 들면, 약 380 nm 내지 약 410 nm, 예를 들면, 약 400 nm 내지 약 410 nm일 수도 있다. 하나의 구체적이고 예시적인 실시형태에서, 광원의 복사 플럭스의 약 10%가 약 400 내지 405 nm의 파장에 있다. 그러나, 본 발명은 이 구체적인 실시형태로 결코 제한되는 것은 아니다.
복수의 고체 상태 에미터는 통상적으로 하나 이상의 LED 칩을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 복수의 고체 상태 광 에미터는 LD, 또는 OLED 디바이스, 또는 LED, LD, 및 OLED 디바이스의 조합, 또는 임의의 다른 타입의 고체 상태 광 에미터를 포함할 수도 있다.
이 제2 양태에 따르면, LED 칩을 활용하는 동안, UV-바이올렛 범위의 복사 플럭스의 선택된 범위를 달성하는 다양한 방식이 존재한다. 예를 들면, 광원은, 광원이 동작 중일 때 실질적으로 화이트로 보이는 광을 생성하도록 구성되는 하나 이상의 LED 칩의 제1 세트를 포함할 수도 있고, 하나 이상의 UV-바이올렛 LED 칩의 제2 세트를 더 포함할 수도 있다. 많은 공지된 UV-바이올렛 LED 칩; 예를 들면, 약 407 nm에서 피크 방출을 가지며 GE Lighting에 의해 VIO 명칭 하에서 판매되는 매력적인 UV-바이올렛 LED이 활용될 수도 있지만, 다른 것도 또한 가능하다. 통상적으로, 하나 이상의 UV-바이올렛 LED 칩은, 상기에서 설명된 바와 같이, UV-바이올렛 파장 범위의 피크 방출을 포함할 수도 있다.
대안적으로, 블루 광 및 UV-바이올렛 광을 방출할 수 있는 LED를 광원이 포함하는 것이 가능할 수도 있다. 후자는, 예를 들면, 약 430 nm에서 피크 방출을 포함할 수도 있지만, 약 405 nm에서 잔여 방출을 또한 갖는 몇몇 타입의 "광대역" LED 칩을 이용하여 달성가능하다. 적절한 형광체 또는 형광체의 조합의 선택을 통해, 피크 방출은 실질적으로 화이트의 광으로 형광체 변환되고(phosphor-converted) 한편 잔여 방출은 광원이 동작 중일 때 형광체 변환되지 않는다. 적절한 형광체 또는 형광체의 조합은 일반적으로 "광대역" 칩으로부터 블루 광을 흡수 변환하고 바이올렛 광을 흡수 변환하지 않는다.
통상적으로, 광원은, UV-바이올렛 LED 칩의 수보다, 실질적으로 화이트로 보이는 광을 생성하도록 구성되는 더 많은 수의 LED 칩을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 광원은, 화이트 광을 생성하도록 구성되는 약 50개로부터 약 150개까지의 LED 및 약 1개부터 약 15개의 UV-바이올렛 방출 LED 칩을 포함할 수도 있다. 애플리케이션에 따라, 각각의 칩의 다른 수도 가능하다.
몇몇 선택된 실시형태에서, 실질적으로 화이트로 보이는 광을 생성하도록 구성되는 하나 이상의 LED 칩, 및 하나 이상의 UV-바이올렛 LED 칩은, 각각, 실질적으로 동일한 전류에서 구동될 수도 있고, 및/또는 직렬로 연결된다. 광원의 제조 및/또는 조립 동안 "화이트" LED(들) 및 UV-바이올렛 LED(들)를 동일한 스트링 상에 배치하는 것이 편리할 수도 있다. 몇몇 선택된 실시형태에서, 실질적으로 화이트로 보이는 광을 생성하도록 구성되는 하나 이상의 LED 칩, 및 하나 이상의 UV-바이올렛 LED 칩은, 각각, 실질적으로 전압 매칭될 수도 있다.
몇몇 실시형태에 따르면, 실질적으로 화이트로 보이는 광을 생성하도록 구성되는 하나 이상의 LED 칩, 및 하나 이상의 UV-바이올렛 LED 칩은 회로 기판, 예를 들면, 금속 코어 인쇄 회로 기판(metal-core printed circuit board; MCPCB) 상에 마운팅된다. 이것은 칩 온 보드(COB) 어레이에서 달성될 수도 있다. 예를 들면, 종래 기술에서는, 다수의 타입의 칩 온 보드 어레이 광 엔진이 공지되어 있으며, 예를 들면, Cree MT-G 어레이(예를 들면, Cree MT-G2 어레이) 또는 Nichia 110 어레이를 포함한다. 본 개시의 몇몇 광원을 달성하기 위해, 이들 공지된 칩 온 보드 어레이 광 엔진 중 많은 것을 보충적인 수의 UV-바이올렛 LED 칩으로 적절히 수정하는 것이 가능할 수도 있다. COB 어레이에서, LED 칩은, 일반적으로, 회로 기판, 예를 들면, MCPCB 상으로 직접적으로 솔더링된다(또는 공융 부착되거나, 또는 도전성 에폭시 등등에 의해 부착된다). COB 기술은 가끔은 "직접적인 칩 부착(direct chip attachment)", 또는 DCA로 칭해질 수도 있다. 이것은, 개개의 집적 회로로서 전통적인 조립 또는 패키징 공정을 받는 대신, LED 칩이 그들의 최종 회로 기판 상에 직접적으로 마운팅되어 전기적으로 상호접속되는 반도체 조립 기술을 가리킨다. COB 프로세스는 종종 세 개의 주요 단계: 다이 부착 또는 다이 마운트; 와이어본딩; 및 옵션적으로 다이 및 와이어의 캡슐화로 구성된다. 일반적으로 공지되어 있는 바와 같이, MCPCB는 열 전도성 베이스, 통상적인 알루미늄, 전기 비전도성/열 전도성 절연층 및 통상적으로 구리로 만들어지는 전기 전도성 회로층을 포함하는 적층식 구조체를 포함한다.
본 개시의 제3 양태에서, 광증백제(OBA)를 포함하는 오브젝트를 증백할 수 있는 광원은 또한, 향상된 컬러 선호도를 제공하도록 스펙트럼적으로 재단된다. 특히, 이 제3 양태에서, 본 발명은 복수의 고체 상태 광 에미터를 포함하는 광원을 제공한다. 광원은, 동작시, 실질적으로 화이트로 보이는 복사 플럭스를 생성한다. 광원으로부터 복사하는 복사 플럭스의 비율은 UV-바이올렛 광 파장 범위 안에 있다. 이러한 비율은 OBA를 포함하는 오브젝트를 증백하는 데 유효하도록 선택된다. 추가적으로, 광원의 스펙트럼의 가시 부분은, "기준 광원(reference light source)"을 특징으로 하는 LPI=100의 레벨 위에 LPI가 있게끔 컬러 선호도를 향상시키도록 수정된다. 본원에서, 용어 "기준 광원"은, 테스트 광원의 상관 컬러 온도(CCT)와 동일한 CCT를 가지며, 흑체 복사에 대한 플랑크 법칙(Planck's law)에 의해 정의되는 플랑크의(Planckian) 또는 흑체 스펙트럼 분포에 의해 정의되는 스펙트럼을 갖는 광을 생성하는 광원인 것으로 정의된다. 플랑크 법칙은, 광원(B)의 휘도(W/sr·m3 단위)를 파장(λ)(미터 단위) 및 절대 온도(T)(K 단위)의 함수로서
Figure pct00005
로서 정의하는데, 여기서 h는 프랑크 상수이고 kB는 볼쯔만 상수이다. CRI의 정의에 의해, 기준 광원은 CRI=100을 가질 것이다. 또한, LPI의 정의에 의해, 기준 광원은 LPI=100을 가질 것이다. CRI에서 약 5포인트만큼 차이가 나는 광원 사이의 컬러 충실도 차이가 그런 것처럼, LPI는, LPI에서 약 5 포인트만큼 차이가 나는 광원 사이의 인식된 컬러 선호도 차이가 통상적인 관찰자에 의해 거의 동등하게 인식되도록 캘리브레이팅된다. 따라서, 용어 "향상된 컬러 선호도"는 본원에서, LPI가 기준 광원(LPI=100을 가짐)의 것보다 적어도 약 5포인트만큼 더 크다는 것을 의미한다, 즉, LPI는 약 105보다 더 크거나, 약 110보다 더 크거나, 또는 약 120보다 더 크다는 것을 의미한다. 약 570 nm 내지 약 600 nm의 파장 범위의 옐로우 광을 흡수하기 위한 수단을 광원 내에 포함하는 것에 의해, 예를 들면, GE에 의해 REVEAL® 브랜드의 백열, 할로겐 및 LED 램프 제품에 의해 실시되는 바와 같이, Nd 도핑 글래스 흡수체의 사용에 의해, 기준 광원(예를 들면, 백열 램프)에 비해 약 10 포인트 이상만큼 LPI가 향상될 수도 있다는 것이 알려져 있다. 참조에 의해 본원에 통합되는 국제 특허 출원 PCT/US2014/054868에서 개시되어 있는 바와 같이, LED 에미터 및 형광체(및, 옵션적으로는, 흡수체 또는 컬러 필터)의 조합에 의한 LED 광원의 스펙트럼을 재단하는 것에 의해 기준 광원에 비해 20 포인트 이상만큼 LPI가 향상될 수도 있다는 것이 또한 알려져 있다.
OBA의 여기(excitation)는 실질적으로 화이트의 광원의 플럭스(802)를 UV-바이올렛 광원의 플럭스(804)로 보충하는 것에 의해 달성될 수도 있다는 것이 일반적으로 알려져 있다. 이것은, "Crisp White Technology DS 138"을 갖는 LUXEON CoB(
Figure pct00006
2014 Philips Lumileds Lighting Company)에 대한 제품 사양서에 기인할 수도 있는 도 8a에서 일반적으로 묘사되거나; 또는, SORAA, inc.에 양도된 특허 공개 공보 US-2013/0313516-A1에 기인할 수도 있는 도 8b에 도시된 바와 같이, 실질적으로 화이트의 광원의 플럭스(806)를 UV-바이올렛 광원의 플럭스(808)로 보충하는 것에 의한다. 도 8a 또는 도 8b의 양쪽 종래 기술의 경우에서, 광원은 OBA의 여기를 생성하고, 컬러 포인트를 BBL 상에 또는 근처에 유지하고, 상대적으로 높은 CRI를 제공하였다. 이것은 광원 SPD의 최적화: 흑체 기준 광원을 시뮬레이팅하여, 일반적으로 양호한 컬러 충실도(즉, 높은 CRI)를 달성하지만, 컬러 선호도(즉, LPI)에 대한 어떠한 고려도 없는 시도를 위한 전통적인 모드의 특성이다. 결과적으로, 화이트 오브젝트의 백색도 및 휘도를 향상시키는 목적으로 OBA를 단독으로 여기시키기 위해 UV-바이올렛 플럭스를 통합하는 종래 기술에 대한 LPI 값은, 그들 각각의 CCT 값에서 흑체 기준 광원에 관계가 있는 LPI 값에 상응하여 가깝다. 이것은 하기의 테이블 II에서 요약된다. 대조적으로, 통상적인 관찰자에 의해 인식될 때 컬러의 대부분 또는 전체뿐만 아니라 화이트가 향상되도록, 단순히 컬러 충실도(CRI)를 향상시키는 것이 아니라 컬러 선호도(LPI)를 향상시키는 것이 본 개시의 실시형태에 대한 일반적인 목적이다.
Figure pct00007
컬러 선호도를 수반하는 제3 양태를 설명하는 것에 따라, 조명 업계에서의 많은 숙련된 자는 최근까지, 컬러 선호도가 임의의 단일의 현존하는 컬러 메트릭에 의해 충분히 정량화될 수 없다는 것을 믿지 않았다는 것을 유의하는 것이 중요하다. 두 개 이상의 메트릭을 결합하여 컬러 선호도를 더 잘 설명하기 위한 몇몇 시도가 발표되었다. 그러나, 스펙트럼의 수치적 재단에 의해 광원의 컬러 선호도의 최적화를 가능하게 하기 위해 충분히 정량적인 엄밀함으로 컬러 선호도를 정의하는 컬러 선호도 메트릭에 대한 업계 표준의 제안이 존재했던 것으로 보이지는 않는다. 소정의 정량적인 컬러 선호도 메트릭이 존재하더라도, 이들은, 통상적인 관찰자에 대한 최적의 컬러 선호도를 달성하기 위한 광원 또는 스펙트럼을 설계할 때, 최적화 파라미터로서의 그들의 용도의 자격을 박탈하는 어떤 방식에서 일반적으로 불완전하다.
거의 반세기 동안, 연색성 지수(CRI)는 광원의 컬러 품질을 묘사하는 주요 방법이었다. 그러나, 그 유효성은, 그 계산 방법으로 인해, 특히, LED에서 종종 볼 수 있는, 급격한 경사를 포함하는 스펙트럼 파워 분포(SPD) 대 파장을 다룰 때 본질적으로 제한된다. 그 단점에 기인하여, 다양한 대안적인 메트릭이 제안되었다. 그러나, 대안적인 컬러 품질 메트릭은 조명 제품의 소비자 선호도를 정확하게 정량화하기 위해 노력하고 있다.
Houser와 동료들은, 저자 K.W. Houser, M. Wei, A. David, M.R. Krames, 및 X.S. Shen의 Optics Express, volume 21, #8, 10393-10411 (2013)의 "Review of measures for light-source color rendition and considerations for a two-measure system for characterizing color rendition"에서 개발된 다양한 컬러 품질 메트릭의 대부분의 상세한 고찰 및 비교를 제공한다. 일반적으로, 여러 컬러 품질 메트릭은, 그들의 의도 및 계산 방법에 따라 세 개의 폭 넓은 카테고리: 충실도(fidelity), 차별성(discrimination), 선호도(preference)로 분할될 수 있다. CRI를 포함하는 충실도 메트릭은, 테스트 발광원이 더 좋은 것으로 또는 더 나쁜 것으로 인식되는지의 여부에 무관하게, 그리고 기준 발광원이 대부분의 관찰자에 의해 실제 선호되는지의 여부에 대한 고려 없이, 기준 발광원과의 절대 차이를 정량화한다. 차별성 메트릭은, 테스트 발광원 하에서 렌더링될 수 있는 컬러 공간의 전체 영역을 정량화하고, 채도(saturation) 및 색상(hue) 왜곡의 극치 레벨(extreme level)에서 최대화된다. 현존하는 컬러 선호도 메트릭은 유저 컬러 선호도의 정량적 척도를 제공하기 위해 개발되었지만, 그러나 어느 것도, 메트릭이 설계 최적화에서 목표 파라미터로서 사용될 수도 있도록, 광원의 최적화를 가능하게 하는 목표 값과 함께, 관찰자 데이터에 대한 충분한 상관관계를 제공하지 않는다.
일반적으로, 관찰자는, 컬러를 더 돋보이게 하는 향상된 레벨의 채도를 선호한다는 것이 밝혀졌다. 그러나, 하이 레벨의 채도, 또는 색상에서의 시프트는, 컬러 및 오브젝트의 자연스럽지 못한 렌더링으로 귀결될 수 있다. 예를 들면, 둘 다 차별성 메트릭인 색역 영역 지수(Gamut Area Index; GAI) 및 색역 영역 스케일(Gamut Area Scale; Qg)은, 컬러 채도의 어느 한계까지 관찰자 선호도와 아주 양호한 상관관계를 제공하는데, 그 한계를 넘어서면, GAI 및 Qg는 계속 증가하지만, 관찰자 선호도는 급격하게 감소한다. 따라서, GAI 또는 Qg와 같은 컬러 채도 메트릭은 관찰자 선호도와 잘 정렬하지 않는 것 같이 보인다. 게다가, 관찰자는 또한, 컬러 채도와는 어느 정도 무관하게, 플랑크(흑체) 궤적과 관련이 있는 발광원의 컬러 포인트에 의해 구동되는, 더 백색처럼 보이는 광원을 선호하는 경향이 있다.
컬러 선호도 카테고리에서의 몇몇 널리 공지된 메트릭은 플래터리 지수(Flattery Index; Rf), 컬러 선호도 지수(Color Preference Index; CPI), 및 메모리 연색성 지수(Memory Color Rendering Index; MCRI)를 포함한다. 이들 메트릭 세 개 모두 여덟 개 내지 열 개의 테스트 컬러 샘플의 색도 좌표(chromaticity coordinate)에 대해 "이상적인" 구성을 가지며, 각각은 이들 목표 값으로부터의 편차를 정량화한다. 플래터리 지수는 선호도를 목표로 하는 제1 메트릭이었고 동일하지 않은 가중(unequal weighting)을 갖는 열 개의 컬러 샘플을 사용하였다. 그러나, CRI와의 유사성을 유지하기 위해, 목표 색도 시프트는 그들의 실험값의 1/5로 감소되었고, 자신의 영향력을 크게 감소시켰다. CPI는 선호되는 색도 시프트에 대한 실험값을 유지하였고, 컬러 선호도의 더 나은 표현으로 나타났다. 그러나, 그것은 테스트 컬러 샘플의 자신의 선택에서 다소 제한되고, 동일한 여덟 개의 포화되지 않은 테스트 컬러를 CRI로서 사용한다. 포화되지 않은(파스텔) 테스트 컬러는 고도로 포화된 광원의 영향력을 평가할 수 없다. MCRI는 열 개의 컬러의 친숙한 오브젝트의 이상적인 색도 구성을 정의하기 위해 관찰자의 기억을 사용한다. 또한, 상기 메트릭 중 어느 것도 테스트 소스의 "백색도", 또는 컬러 포인트를 고려하지 않는다. 이 점에 대해, 저자 J.P. Freyssinier 및 M.S. Rea는, Journal of Light and Visual Environment, volume 37, #2&3, pp. 46-50 (2013)의 "Class A color designation for light sources used in general illumination"에서, "클래스 A 조명"에 대한 일련의 기준을 추천했는데, 이들은 CRI (>80), GAI (80-100), 컬러 포인트("화이트" 라인 근처)에 대해 제한을 부과한다. 이들 조건이 추천된 설계 공간을 정의하지만, 식별된 최적의 값이 존재하지 않고, 세 개의 특성의 가중이 추천되지 않았기 때문에, 이들은 컬러 선호도를 최대화하는 스펙트럼 또는 광원을 규정하도록 최적화될 수 없다.
따라서, 컬러 선호도를 정량화하는 목적으로, 본원에서는, LPI 메트릭이 활용될 것이며; 이 메트릭은 하기에서 그리고 참조에 의해 통합되는 국제 출원 PCT/US2014/054868에서 충분히 설명되고 정의된다. LPI는, 인구 통계학적 모집단 중으로부터 관찰자 선호도의 측정치와의 상관관계를 제공하도록 정량적으로 그리고 객관적으로 정의되고 캘리브레이팅된다. 또한, LPI 메트릭은, 광범위한 LPI 값을 갖는 다양한 광원에 대해 관찰자로부터 예상 컬러 선호도 응답을 유도해 내기 위해, 광원의 스펙트럼을 최적화하기 위해 사용될 수 있는 예측 메트릭인 것으로 설명된다. LPI는, 광원의 컬러 선호도 특성을 최적화하기 위한 설계 규칙을 제공하기 위한, 및/또는 다른 측광(photometric), 측색(colorimetric), 및 다른 설계 응답과 함께, 컬러 선호도를 포함하는 스펙트럼의 다수의 응답 최적화를 설계하기 위한 정량적 메트릭으로서 사용될 수도 있다.
LPI 메트릭은 두 파라미터: 조명 소스의 백색도 및 소스에 의해 조명되는 오브젝트의 컬러 현시의 함수이다. 특정 LPI 함수는, 백색도 및 컬러 현시의 설명 이후에, 하기에서 정의된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 백색도는 색도 다이어그램 상의 "화이트 라인"(또는 백체 라인, 또는 WBL)에 대한 컬러 포인트의 근접도를 가리키는데, "WBL"은 하기의 발행물에서 정의된다: 저자 M.S. Rea & J. P. Freyssinier의 Color Research & Application, volume 38, #2, pp. 82-92 (2013)의 "White Lighting"(이하, "Rea 참고문헌"이라 함). Rea 참고문헌은 참조에 의해 본원에 통합된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "화이트 라인"은, 2700 K로부터 6500 K까지의 선택된 컬러 온도에 대한 CCX 및 CCY 컬러 좌표에서 보고되는 바와 같은, 하기의 표 III의 컬러 포인트에 의해 정의된다.
Figure pct00008
도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 그리고 테이블 III에서 정의되는 바와 같이, "화이트 라인"(604)(종종 "백체 라인"(WBL), "백체 곡선", 또는 "백체 궤적"으로도 칭해짐)은 높은 컬러 온도(예를 들면, 4000 K 위)에서 흑체 곡선(602) 약간 위에 있고 또한 낮은 컬러 온도에서는 흑체 곡선 아래에 있다. 연구는, WBL(604) 상의 조명이 "화이트" 광인 것의 인간 인식에 대응할 수도 있다는 것을 나타낸다. WBL은 넓은 범위의 컬러 온도에 대해 제안되지만, 약 2700 K와 약 3000 K(즉, 웜 화이트, 소비자가 종종 선호하는 CCT 값을 가짐) 사이의 컬러 온도의 경우, WBL은 흑체 궤적에서 약 0.010 Duv 아래에 있는데, Duv는 1976 CIELUV 색도 공간에서의 흑체 궤적으로부터의 거리를 나타낸다.
하기의 식은 약 2700 K와 약 3000 K 사이의 CCT를 갖는 임의의 컬러 포인트에 대한 백색도 메트릭을 제공하도록 스케일링된다. 이 백색도 메트릭은 플랑크 궤적 상의 임의의 포인트에 대해 제로 또는 실질적으로 0이 될 것이고, WBL 상의 임의의 포인트에 대해 1(실질적으로 1)이 될 것이다:
Figure pct00009
,
여기서 Duv는, 식 (2)의 목적을 위해, u-v 공간에서의 플랑크 궤적으로부터의 컬러 포인트의 거리이다(주: 흑체 라인 아래의 값은 식 (1)에서 음의 값이다). 예를 들면, 흑체의 0.010 아래의 포인트의 경우, 식 (2)에 -0.010을 삽입할 것이다. (약 2700 K와 약 3000 K의 범위 밖의 CCT를 갖는 컬러 포인트의 경우, 백색도는, 과도한 실험 없이, 도 6에서의 컬러 포인트의 포지션의 검사에 의해 근사될 수 있다; 예를 들면, 조명 소스가 "화이트 라인" 상의 컬러 포인트를 가지면, 마찬가지로 1의 백색도 값을 가질 것이다). 하기에서 추가로 설명되는 바와 같이, 조명 소스의 컬러 포인트가 "화이트 라인"에 접근함에 따라, LPI는 증가하고, 어느 방향으로든 멀어짐에 따라 감소한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 컬러 현시는 연색성의 복합 척도인데, 이것은 조명 소스의 순 채도 값(Net Saturation Value; NSV)(예를 들면, 향상된 채도를 나타내지만 과도하게 포화되지 않은 NSV에 대해 상대적으로 더 높은 LPI 값이 획득된다), 및 색상 왜곡 값(Hue Distortion Value; HDV)(예를 들면, 최소 또는 제로의 색상 왜곡을 나타내는 HDV에 대해 상대적으로 더 높은 LPI 값이 획득된다)의 함수이다. NSV 및 HDV 둘 다가 하기에서 더 상세히 설명될 것이다.
조명 선호도 지수(LPI)는, 1600개의 수정된 먼셀 글로시 스펙트럼 반사율(Munsell glossy spectral reflectance)의 완전한 데이터베이스를 사용하여 컬러의 어레이를 선택하는 것에 의해, 테스트 컬러 샘플의 편향되지 않은 선택을 사용하여 개발되었다. 이들 1600 개의 컬러는, 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 특히 M.W. Derhak & R.S. Berns에 의한 Color and Imaging Conference, 2012(1), 191-194 (2012)에서의 "Analysis and Correction of the Joensuu Munsell Glossy Spectral Database"의 관점에서 이해될 것이다. 컬러의 이 어레이를 사용하는 것은, 색상, 명암도(value), 및 크로마(chroma)의 먼셀 분류 시스템을 활용하는 컬러 공간의 상당 부분의 커버리지를 허용한다.
당해 분야의 숙련된 자에 의해 이해되는 바와 같이, 이 어레이에서의 각각의 컬러는 그 색상(각각에서 4 개의 하위 카테고리를 갖는 10개의 카테고리의 총 40 개의 항목을 갖는다), 크로마(0 내지 16의 범위이다), 및 명암도(0 내지 10의 범위이다)의 관점에서 먼셀 시스템에 의해 정의된다. 색상의 10 개의 카테고리는 도 7a에서 묘사되고 라벨링된다. 채도, 또는 크로마, 및 색상의 모든 레벨은, 통계적 카운트 방식(statistical count approach)에서 동등하게 가중되고 취급되며, 저자 A. Zukauskas, R. Vaicekauskas, F. Ivanauskas, H. Vaitkevicius, P. Vitta, 및 M.S. Shur의 IEEE J. Sel . Top. Quantum Electron., 15(6), 1753 (2009)의 "Statistical approach to color quality of solid-state lamps"에서 논의되는 것과 유사한 방식을 따른다.
모든 1600 개의 컬러 샘플의 컬러 포인트는 동일한 컬러 온도에서, 조명 소스(즉, 테스트 광원) 및 CIE 기준 발광원, 또는 플랑크 복사체(Planckian radiator) 둘 다에 의해 렌더링될 때와 같이, 계산된다. CIE 기준 발광원은, 흑체 복사에 대한 플랑크 법칙을 사용하여, 조명 소스의 CCT로부터 결정되는 스펙트럼을 갖는다. 플랑크 법칙은, 광원(B)의 휘도(W/sr·m3 단위)를 파장(λ)(미터 단위) 및 절대 온도(T)(K 단위)의 함수로서
Figure pct00010
로서 정의하는데, 여기서 h는 프랑크 상수이고 kB는 볼쯔만 상수이다.
그 다음, 이들 컬러 포인트(컬러 좌표로도 칭해짐) 모두는 CIELAB 색공간으로 변환되고 연색 벡터(CRV)가 생성된다. CRV는 기준 발광원에 대한 컬러 현시 시프트의 크기 및 방향의 표현이다. 도 7b는 각각의 CRV에 포함되는 성분을 예시한다. 반경 방향 성분, 또는 ΔCab는 크로마, 또는 채도에서의 시프트를 정량화하는데, 원점(origin)에서 멀어지는 시프트는 채도에서의 증가를 의미하고 원점을 향하는 시프트는 채도에서의 감소를 의미한다. 방위각 성분, 또는 Δhab는 색상에서의 변화를 정량화하며 라디안 단위의 각도 변화에 의해 표현될 수 있다. 특정 먼셀 값에서의 CRV의 벡터 플롯은 a*-b* 색도 평면 상에서의 컬러 시프트의 시각적 표현으로서 생성될 수 있다. 도 7b는, 소비자에 의해 일반적으로 선호되는 제품인 네오디뮴 백열 램프에 대한 먼셀 값 5에서의 CRV(702)를 나타낸다. 벡터 플롯에서 알 수 있는 바와 같이, 네오디뮴 램프는, 특히 레드 및 그린 성분(각각, 벡터 플롯의 우측 및 좌측에 있음)에서 향상된 채도를 생성한다. 컬러 옐로우(Y), 레드(R), 퍼플(P), 블루(B), 및 그린(G)에 대응하는 근사 벡터 방향은 도 7c의 삽입물(704)에서 나타내어진다.
그 다음, 모든 1600 개의 먼셀 컬러에 대한 각각의 CRV의 반경 방향 및 방위각 성분은, 각각, 크로마 및 색상에서의 시프트를 정량화하도록 결정된다. 이러한 큰 샘플 사이즈로 인해, CRV의 크기 및 방향은 통계적 카운트에 의해 표현될 수 있다.
순 채도 값(NSV)은, 감소된 채도를 갖는 샘플의 비율만큼 감소되는, 향상된 채도를 갖는 테스트 샘플의 비율을 나타낸다. 채도의 향상된 레벨은, 평균 인식 차이의 임계치를 초과하는, 그러나 과채도(over-saturation) 한계 미만의 크로마에서의 증가(ΔCab > 0)에 의해 나타내어진다. 감소된 채도 레벨(ΔCab < 0)은, 크로마가 평균 인식 차이의 동일한 임계치를 넘어 감소되는 경우에만 카운트된다. 평균 인식 차이 값은 다음의 발행물: 저자 M. Mahy, L. Van Eycken, & A. Oosterlinck의 Color Research and Application, volume 19, #2, pp. 105-121 (1994)의 "Evaluation of Uniform Color Spaces Developed after the Adoption of CIELAB and CIELUV"에 기초하는데, 이 발행물은 CIELAB 공간에서 평균 인식능력 반경이 2.3인 것을 발견했다. 과채도 한계의 경우, 다음의 발행물에 기초하여 ΔCab = 15의 값이 선택된다: 저자 Y. Ohno의 Presentation at LEDs 2012, Oct. 11-12, San Diego, CA (2012)의 "Color Quality Design for Solid State Lighting". 이 연구에서, 포화된 컬러의 경우 한계까지 선호도에서의 증가가 발견되었고, 선호도 응답은 채도의 높은 레벨에 대해 감소했다. 대략 ΔCab = 15의 값 근처에서, 선호도 응답은 채도가 없는, 또는 ΔCab = 0에 필적했고, 이들 두 값 사이에서 선호도 응답은 증가했다.
개개의 NSV 값(NSVi)은 먼셀 시스템의 10개의 메인 색상 카테고리에 대해 계산되고, 총 NSV는 10 개의 색상에 걸친 평균으로서 취해진다. 본 개시에서 사용되는 바와 같이, NSV는 식 (3) 및 식 (4)에 의해 정의되는데:
Figure pct00011
,
Figure pct00012
,
여기서 ΔCab는 CRV의 반경 방향 성분이고 인식된 크로마, 또는 채도에서의 시프트를 나타내고, i는 먼셀 시스템의 10 개의 메인 색상 카테고리에 대한 색상 카테고리를 나타낸다. 영역 -2.3 < ΔCab < 2.3의 경우, 채도에서의 변화는 통상적인 관찰자에 의해 인식되지 않을 수도 있으며 따라서 향상 또는 악화로서 카운트되지 않는다.
색상 왜곡 값(HDV)은 색상을 변경시키고 있는 테스트 샘플의 가중된 비율을 나타낸다. 상대적으로 더 높은 LPI 값에 도달하는 것에 대해, (한계까지) 증가된 크로마가 일반적으로 기여하지만, (색상에서의 변화가 크로마 변화보다 최종 LPI 값에 대해 상대적으로 더 약한 기여 인자이긴 하지만) 색상에서의 변화는 일반적으로 바람직하지 않다.
당해 분야의 숙련된 자에 의해 이해되는 바와 같이, 먼셀 컬러 시스템은 통상적으로 40 개의 색상 하위 카테고리(10개의 메인 색상 카테고리의 각각에 4 개의 하위 카테고리)로 분할된다. HDV를 계산하기 위해, Δhab > π/20 라디안(또는 원의 40분의 1)인 경우에서의 다음 색상 하위 카테고리로 변하는 테스트 컬러의 비율은, 색상 하위 레벨 사이의 분리(π/20 라디안)에 의해 스케일링되는 평균 Δhab 값에 의해 가중된다. 이 추가적인 가중은 아주 많은 양의 색상 왜곡을 고려하기 위해 사용되는데, 이 경우, 거의 모든 테스트 컬러가, 카운트될 임계치를 초월하는 색상 왜곡을 겪기 때문에, 비율 단독은 아주 높은 비율에서 한계에 접근한다. 이들 계산을 위해, 색상 왜곡의 방향은 중요하지 않으며, 따라서 시계방향 및 반시계방향 둘 다에서의 왜곡에 대해 Δhab > 0이다. NSV에서와 같이, 개개의 HDV 값(HDVi)이 먼셀 시스템의 10 개의 메인 색상 카테고리에 대해 계산되고, 총 HDV가 10 개의 색상에 걸친 평균으로서 취해진다. 본 개시에서 사용되는 바와 같이, HDV는 식 (5) 및 식 (6)에 의해 정의되는데:
Figure pct00013
,
Figure pct00014
,
여기서 Δhab는 CRV의 방위각 성분이고 인식된 색상에서의 시프트를 나타내고, i는 먼셀 시스템의 10 개의 메인 색상 카테고리에 대한 색상 카테고리를 나타내고, Δhab,avg,i는 색상 i 내의 모든 컬러에 대한 평균 Δhab 값이다.
다음에, NSV 및 HDV가 식 (7)에 따라 컬러 현시 값으로 병합된다:
Figure pct00015
식 (7)에서, HDV는 관찰자 선호도 응답에 대한 최상의 매치를 제공하기 위해 NSV에 대해 가중된다는 것을(즉, 인자에 의해 분할된다는 것을) 유의한다. 실제로는, 보통 달성되는 컬러 현시의 가장 높은 값은 약 1이지만, 이론적으로는, NSV = 100 및 HDV = 0에서 2의 값에 도달할 수 있다.
마지막으로, LPI 식은 식 8에 의해 정의되는데:
Figure pct00016
,
여기서 백색도는 식 (2)에서 정의되고 컬러 현시는 식 (7)에서 정의된다. 다른 조명 메트릭에서와 같이, 기준 흑체 발광원에 대해 100의 기초값을 매기도록, "100"의 파라미터가 선택된다. CRI와 유사한 크기로 LPI 변화를 스케일링하기 위해, "50"의 파라미터가 선택된다. 예를 들면, CRI 시스템을 사용할 때, 통상적인 네오디뮴 백열 램프는 약 20 포인트만큼 불리하게 될(penalized) 수도 있어서, 기준에 대한 CRI = 100에 비해 약 80의 CRI를 가지게 되며, 한편 동일한 네오디뮴 백열 램프는 LPI 시스템에서는 약 20 포인트만큼 보상받아, 기준에 대한 LPI = 100에 비해, 약 120의 LPI를 가지게 될 수도 있다. 관찰자 선호도 데이터에 대한 최상의 적합을 제공하기 위해, 38%의 백색도 및 62%의 컬러 현시의 가중 인자가 선택되었다. 이들 가중 인자는 관찰자 설정에 의존하며, 특히 상이한 인구학적 또는 문화적 그룹으로부터의 추가적인 관찰자 선호도 데이터를 통한 미래의 개발에서 수정될 수도 있다. 그러나, 이것은, 테스트 모집단의 것과 유사한 컬러 선호도를 갖는 관찰자 모집단에 대한 컬러 선호도의 레벨을 정량화하고 최적화하기 위해, 현재 정의된 바와 같이, LPI의 유효성을 감소시키지 않는다.
식 (2), (7) 및 (8)의 단순한 조합인 LPI에 대한 대안적인 "마스터" 식이 식 (9)로서 나타내어진다:
Figure pct00017
상기에서 예시되는 마스터 식의 항으로 LPI를 다시 나타내는 목적은, 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가, 어떠한 과도한 실험 없이도, 본 개시의 지침을 사용하여, 컬러 사이언스의 파라미터로부터 유도할 수 있는 값을 이 지수(index)가 제공한다는 것을 보여주는 것이다. LPI는 NSV와 함께 증가하지만, HDV가 증가함에 따라 감소한다. 별개로, LPI는 Duv가 "화이트 라인"의 것에 도달함에 따라 증가한다. 실제로는, 일반적으로 도달가능한 LPI에 대한 가장 높은 값은, 백색도 = 1 및 컬러 현시 = 1에 대응하는 대략 150이지만; 그러나 LPI = 181의 이론적 최대 값이 존재하며, 이 경우 백색도 = 1이고 컬러 현시 = 2이다.
요약하면, LPI 메트릭은 다음의 단계(반드시 이 순서는 아님)에 의해 결정될 수도 있다:
(a) 테스트 발광원에 의해 방출되는 광의 스펙트럼을, 1-2 nm, 또는 더 미세한 정밀도를 갖는 그것의 스펙트럼 파워 분포(SPD)로서 제공함;
(b) 테스트 발광원의 SPD로부터 컬러 포인트(컬러 온도 및 Duv)를 결정함;
(c) 식 (2)를 사용하여 Duv로부터 백색도 성분을 계산함;
(c') 테스트 발광원의 컬러 온도로부터 기준 스펙트럼을 결정함;
(d') 기준 및 테스트 발광원 둘 다에 대한 CIELAB 컬러 공간에서의 모든 1600 개의 먼셀 컬러의 컬러 포인트를 계산;
(e') 기준 스펙트럼을 기준으로, 테스트 발광원에 대한 연색 벡터를 계산;
(f') 식 (4) 및 식 (6)를 각각 사용하여 순 채도 값 및 색상 왜곡 값을 계산;
(g') 식 (7)을 사용하여 컬러 현시 성분을 계산; 그리고
(d) 단계 (c)로부터의 백색도 성분 및 단계 (g')로부터의 컬러 현시 성분을 식 (8)을 사용하여 LPI로 병합.
본원에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 화이트로 보이는 광을 생성하도록 구성되는 하나 이상의 SSL 에미터"는 화이트 광을 달성하는 다양한 모드를 가리킬 수도 있다. "실질적으로 화이트"에 대응하는 컬러 포인트를 생성하기 위해, 광원은 가시 스펙트럼의 일반적으로 블루, 그린 및 레드의 부분의 각각에서 상당한 양의 플럭스를 생성해야 한다. 몇몇 형광체, 예를 들면, YAG:Ce 형광체를 "옐로우"로 칭하는 것이 일반적이고, 블루 또는 UV-바이올렛 LED에 의해 여기되는 "옐로우 형광체"를 사용하여 실질적으로 화이트의 광원을 생성하는 것이 가능하지만, 옐로우 형광체는 통상적으로 레드 및 그린 방출의 조합을 포함하며, 따라서 가시 스펙트럼의 그린 및 레드 부분에서의 방출의 요건을 만족하게 된다는 것이 이해된다. 스펙트럼의 부분(블루, 그린, 레드)의 각각은 직접적인 LED 에미터(예를 들면, 블루 LED, 또는 그린 LED, 또는 레드 LED, 또는 동일한 반도체로부터 상이한 컬러의 컬러 에미터를 제공하는 본질적으로 화이트의 LED)에 의해; 또는 형광체 또는 퀀텀닷과 같은 에너지 다운 컨버터, 또는 UV LED 또는 바이올렛 LED 또는 블루 LED 또는 그린 LED에 의해 제공될 수도 있는 여기 광보다 더 긴 파장(더 낮은 에너지)의 광을 방출하는 다른 컨버터에 의해 생성될 수도 있다. LED 이외의 SSL 에미터를 고려하여, 실질적으로 화이트의 광을 생성하기 위해 에너지 컨버터 및 직접적인 에미터의 동일한 조합이 사용될 수도 있다.
예를 들면, 실질적으로 화이트로 보이는 광을 생성하도록 구성되는 하나 이상의 LED 광원은 다음 중 적어도 하나로부터 선택될 수도 있다: (1) 본질적으로 화이트의 광을 방출하는 LED; (2) 옐로우 형광체에 복사적으로(radiationally) 커플링되도록 구성되는 블루 LED; (3) 레드 및 그린 형광체의 조합에 복사적으로 커플링되도록 구성되는 블루 LED; (4) 옐로우 형광체에 복사적으로 커플링되도록 구성되는 UV-바이올렛 LED; (5) 레드 및 그린 형광체의 조합에 복사적으로 커플링되도록 구성되는 UV-바이올렛 LED; (6) 레드, 그린, 및 블루 형광체의 조합에 복사적으로 커플링되도록 구성되는 UV-바이올렛 LED; (7) 원격 형광체 배열 또는 CoB의 동일한 형광체에 복사적으로 커플링되도록 구성되는 UV-바이올렛 LED 및 블루 LED의 조합; (8) 블루 시프트 옐로우 형광체(blue-shifted yellow phosphor), 또는 그린 형광체 더하기 직접 방출하는 레드 LED(direct-emitting red LED)에 복사적으로 커플링되도록 구성되는 블루 LED를 포함하는 BSY+R 또는 BSY-R 또는 BSYR("블루 시프트 옐로우 더하기 레드")로 칭해지는 LED 광원의 클래스; (9) 레드 방출 중 일부 또는 전체가 블루 LED에 의해 여기되는 폭이 좁은 레드 형광체로부터 생성되는 BSY+R 광원의 변형체; (10) 레드, 그린 및 블루 LED(RGB)의 조합; (11) 레드, 그린, 블루, 및 하나 이상의 추가적인 컬러의 LED(예를 들면, RGBA(앰버; 황갈색))의 조합 또는 이들의 조합; 등등. LED 칩으로부터 화이트의 광을 생성하기 위한 이들 실시형태 중 많은 것에서, 블루 LED는 약 425 nm 이상의 파장에서, 예를 들면, 약 425 nm 내지 약 490 nm의 파장에서, 예를 들면, 약 425 nm로부터 약 450 nm까지, 예를 들면, 약 450 nm에서 피크 방출을 포함할 수도 있다. 블루 LED는, 옵션적으로 패키지화되는, 면 발광 InGaN/GaN(인듐 갈륨 질화물/갈륨 질화물) 기반의 발광 다이오드(LED) 칩을 포함할 수도 있다. LED 칩으로부터 화이트의 광을 생성하기 위한 이들 실시형태 중 많은 것에서, UV-바이올렛 LED는 약 315 nm 이상의 파장에서, 예를 들면, 약 380 nm 내지 약 420 nm의 파장에서, 예를 들면, 약 400 nm로부터 약 410 nm까지의 파장에서 피크 방출을 포함할 수도 있다.
도 9a 내지 도 9d는 실질적으로 화이트로 보이는 광을 생성하도록 구성되는 하나 이상의 광원, 및 하나 이상의 UV-바이올렛 광원의 어레이의 고도의 개략도를 개시한다. 도 9a는, 베이스(902)에 고정되는 복수(여기서는 명확화를 위해 단지 여섯 개만 도시됨)의 블루 또는 화이트 광원(실질적으로 화이트로 보이는 광을 생성하도록 구성됨)(906) 및 적어도 하나의 UV-바이올렛 광원(904)을 구비하는 기본 어레이(900)인 것이 의도된다. 이 도 9a에서, 광원(906)은 본질적으로 화이트일 수도 있거나 또는 등각적으로 코팅된 형광체를 여기하는 블루 광원일 수도 있거나, 또는 RGB 어레이의 일부일 수도 있다. 도 9a에서는 광원(906)과 별개의 형광체가 활용되지 않는다.
도 9b는, PCB(922) 상에 마운팅되는, 화이트 광을 방출하도록 구성되는 복수의 LED(926) 및 적어도 하나의 UV-바이올렛 LED 칩(924)을 포함하는 광원의 개략적인 어레이(920)를 묘사한다. 도 9b의 좌측은 측면도이고, 도 9b의 우측은 평면도이다. LED(926)의 각각은 봉지재(928)에 패키지화되거나 또는 캡슐화된다. 봉지재(928)는 LED(926)로부터의 광을 실질적으로 화이트의 광으로 변환할 수 있는 형광체 재료(구체적으로 도시되지 않음)를 포함한다.
도 9c는, 하나 이상의 UV-바이올렛 LED 칩(944), 및 화이트 광을 방출하도록 구성될 수 있는 복수의 LED 칩(946)을 포함하는 COB 어레이(940)의 개략적인 측면도(좌측) 및 평면도(우측)를 도시한다. LED는 기판(942) 상에 마운팅된다. LED는 형광체 층(948)으로 오버코팅되거나 오버몰딩되는데, 형광체 층(948)은 LED(946)로부터의 광을 실질적으로 화이트의 광으로 변환할 수 있다. 통상적으로, 형광체 층(948)은 하나 이상의 UV-바이올렛 LED 칩(944)로부터의 광을 감지할 수 있을 정도로는 흡수하지 않도록 구성된다.
도 9d는 원격 형광체 구성의 어레이(960)의 개략도를 묘사한다. 어레이(960)는, 하나 이상의 UV-바이올렛 LED(964) 및 화이트 광을 방출하도록 구성될 수 있는 복수의 LED 칩(966)이 마운팅되는 기판(962)을 포함한다. 형광체 층(968)은 이격된 또는 원격 구성으로 존재하는데, 형광체 층(968)은 LED(966)로부터의 광을 실질적으로 화이트의 광으로 변환할 수 있다. 도 9a 내지 도 9d의 각각에서, 추가적인 레드 LED가 존재할 수도 있지만, 구체적으로 도시되지는 않는다.
도 9a 내지 도 9d 중 임의의 것에서, 어레이는, 충분한 옐로우 광이 흡수되어 약 105 또는 더 높은 LPI의 레벨로 컬러 선호도를 향상시키게 되도록, 본질적으로 LED로부터 방출되는 광의 모두가 흡수체에 의해 필터링되도록, 흡수체 또는 컬러 필터(구체적으로 도시되지는 않음)에 의해 둘러싸일 수도 있다.
몇몇 광 엔진 실시형태는, 블루 및 UV-바이올렛 플럭스 둘 다의 상당한 비율이 형광체에 의해 흡수되어 여기 파장보다 더 긴 파장을 갖는 광을 생성하게 되도록 칩의 어레이 상으로 등각적으로 코팅되는 형광체에 복사적으로 커플링되는, 블루 LED 칩 및 UV-바이올렛 LED 칩 둘 다를 포함하며, 또한 동시에 블루 및 UV-바이올렛 플럭스의 둘 다의 충분한 비율이 형광체를 통해 누출하여 광 엔진으로부터 방출되는 실질적으로 화이트의 플럭스에 기여하는 것을 허용하는 CoB 어레이를 포함할 수도 있다. 블루 광에 의해, 예를 들면 약 450 nm에서 여기될 때 높은 흡수 및 높은 양자 효율성을 갖는 LED 광 엔진에서 사용되는 대부분의 형광체는 또한, UV-바이올렛 광에 의해, 예를 들면, 약 400-410 nm에서 여기될 때 높은 흡수 및 높은 양자 효율성을 나타낸다. 형광체의 조성 및 두께와 함께, CoB 어레이에서의 블루 LED 칩 및 UV-바이올렛 LED 칩의 비율을 조정하는 것에 의해, 화이트 오브젝트의 OBA를 여기시키기 위한, 그리고 소망의 컬러 포인트를 달성하기 위한 소망의 비율의 UV-바이올렛 플럭스를 갖는 실질적으로 화이트의 광이 생성될 수 있다. 이 실시형태는 다음의 이점을 제공한다: (1) 단일 컴포넌트의 조명 모듈; (2) 최소 조립; (3) 특수 UV-바이올렛이 패키지화된 LED의 회피, 그로 인한 저렴한 비용; (4) 지향성 조명 애플리케이션을 위한 극도로 작은 발광면(light emitting surface; LES); (5) 지향성 조명 애플리케이션에서의 빔 분포에 걸친 UV-바이올렛과 블루의 우수한 컬러 혼합. CoB 어레이에서의 블루 LED 칩과 UV-바이올렛 칩의 가능한 레이아웃의 예가, 약 1%, 약 3%, 약 5%, 약 10%, 약 30%, 및 약 50%의 UV-바이올렛:블루 LED 칩의 비율을 (각각) 제공하는 도 10a 내지 도 10f에서 도시된다.
통상적인 경우에서와 같이, UV-바이올렛 또는 블루 광에 의해 여기될 때 형광체의 흡수 및 양자 효율성이 대략 동일하면, 광원의 방출되는 결과적으로 나타나는 UV-바이올렛 플럭스 대 블루 플럭스의 비율은 또한 약 1%, 약 3%, 약 5%, 약 10%, 약 30%, 및 약 50%일 것이다. UV-바이올렛 파장, 및 목표 컬러 포인트에 의존하여, 약 10% 내지 약 50%의 UV-바이올렛:블루 LED 칩의 비율이 OBA 여기의 소망의 레벨을 제공한다는 것을 통상적으로 알 수 있다.
소정의 실시형태에서, 상기에서 논의되는 바와 같이, 블루 LED 및 UV-바이올렛 LED를 포함하는 LED 칩의 어레이는 형광체, 예컨대 옐로우 형광체로 등각적으로 코팅될 수도 있다. 항상 필수적인 것은 아니지만, 광원의 UV-바이올렛 방출 LED 칩에 의해 방출되는 UV-바이올렛 광을 실질적으로 흡수하지 않는 "옐로우" 형광체를 선택하는 것이 유익할 수도 있다. 이러한 옐로우 형광체는 일반적으로, 하나 이상의 UV-바이올렛 LED 칩으로부터 방출되는 광에 대해 실질적으로 투명하도록(예를 들면, 50%를 넘는 투과율) 선택될 수도 있다. 이러한 선택의 기술적 효과는, 광원이 형광 오브젝트의 광원의 증백 효과를 나타내는 것을 용이하게 하는 것이다. 형광체에 의한 UV-바이올렛 광의 과도한 흡수는 이것을 방해할 수도 있다. 이것은 블루 및 UV-바이올렛 LED 칩의 어레이 둘 다가 하나 이상의 형광체로 오버코팅되는(예를 들면, 등각적으로 오버코팅되는) 실시형태에서 특히 유익할 수도 있다. 예를 들면, 몇몇 적절한 옐로우 형광체는 YAG 또는 TAG 시스템에서 형광체를 포함할 수도 있다. 다른 옐로우 형광체도 가능하다.
상기에서 언급된 바와 같이, 실질적으로 화이트의 광을 생성하기 위한 몇몇 실시형태는 레드 형광체를 활용할 수도 있다. 항상 필수적인 것은 아니지만, 광원의 UV-바이올렛 방출 LED 칩에 의해 방출되는 UV-바이올렛 광을 실질적으로 흡수하지 않도록 몇몇 레드 형광체가 선택되는 것이 유익할 수도 있다. 이러한 선택의 기술적 효과는, 광원이 형광 오브젝트의 광원의 증백 효과를 나타내는 능력을 방해하지 않으면서, 블루 광의 화이트 광으로의(또는 화이트 광의 레드가 보충된 화이트 광으로의) 변환을 효율적으로 용이하게 하는 것이다. 몇몇 실시형태에서, 이러한 레드 형광체는 황화물 또는 질화물, 예를 들면, 무기 황화물 또는 질화물 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 하나 이상의 UV-바이올렛 LED 칩으로부터 방출되는 광에 대해 실질적으로 투명하도록(예를 들면, 50%를 넘는 투과율) 선택되는 레드 형광체를 활용하는 것이 유익할 수도 있다. 다시, 이것은 블루 및 UV-바이올렛 LED 칩의 어레이가 하나 이상의 형광체로 오버코팅되는(예를 들면, 등각적으로 오버코팅되는) 실시형태에서 특히 유익할 수도 있다. 본 개시를 위한 몇몇 적절한 레드 황화물 형광체는, 예를 들면, 레드의 유로퓸(Eu) 도핑 알카라인 토류 금속 황화물 형광체, 예를 들면, (Ca, Sr)S:Eu를 포함할 수도 있다.
그러면, 일반적으로, 광원의 증백 활용을 위한 UV-바이올렛 강도를 최대로 활용하기 위해, 그리고 가장 높은 시스템 효율성을 달성하기 위해, 광원의 선택된 UV-바이올렛 성분에 대한 방출 파장에서 상대적으로 낮은 여기 및/또는 흡수를 갖는 형광체를 선택하는 것이 특히 유익할 수도 있다. LED 애플리케이션에서 옐로우 형광체로서 Ce3 + 도핑 가넷(garnet) 형광체(예를 들면, YAG:Ce)를 활용하는 것이, 그리고 LED 애플리케이션에서 레드 형광체로서 질화물 또는 산질화물 형광체를 사용하는 것이 전통적이다. 다음의 두 도면, 도 13a 및 도 13b는, 각각, YAG(즉, YAG:Ce) 및 질화물(즉, (SrCa)AlSiN3:Eu)에 대한 통상적인 여기 및 방출 스펙트럼을 도시한다. 도 13a에서 알 수 있는 바와 같이, 옐로우 YAG 형광체는 350 nm 내지 400 nm 범위의 UV 복사의 낮은 흡수량을 갖는 것이 바람직하다. 도 13a에서 여기 곡선은 1302이고, 도 13a에서 방출 곡선은 1304이다. 그러나, 여기서 선택되는 통상적인 질화물 레드 형광체 (SrCa)AlSiN3:Eu는 350 nm 내지 400 nm 범위의 UV 복사의 꽤 높은 흡수를 갖는다. 도 13b에서 여기 곡선은 1322이고, 도 13b에서 방출 곡선은 1324이다. 따라서, 본 발명의 출원인은, 광원의 선택된 UV-바이올렛 성분에 대한 방출 파장에서 상대적으로 낮은 여기 및/또는 흡수를 갖는 형광체를 선택해야 한다는 것을 알게 되었다.
본 발명의 출원인은, 도 13c 및 도 13d에서 도시되는 바와 같이, 400 nm 근처에서 그리고 아래에서 꽤 낮은 흡수의 양을 갖는 Ce3 + 또는 Eu2 + 도핑된 황화물 형광체(예를 들면, (Ca, Sr)S: Eu(미츠이(Mitsui) R630 N 및 R660 N))를 선택하는 것이 유익하고; 따라서, 황화물 형광체는, 약간의 UV-바이올렛 광을 또한 방출하도록 의도되는 LED 기반 광원에서 사용하기 위한 질화물 형광체에 대한 대안으로서 놀랍게도 양호한 후보로서 간주될 수도 있다는 것을 더 확인하였다. 도 13c는 미츠이 R630 N 레드 황화물 형광체에 대한 여기 곡선(1342), 및 그 방출 곡선(1344)을 묘사한다. 도 13d는 미츠이 R660 N 레드 황화물 형광체에 대한 여기 곡선(1362), 및 그 방출 곡선(1364)을 묘사한다.
다른 실시형태는 좁은 대역의 딥 레드 형광체, 예컨대 4가의 망간(tetravalent manganese)으로 도핑된 형광체(예를 들면, K2MnF6　또는 K2SiF6:Mn4 +와 같은 헥사플루오로메탈레이트(hexafluorometallate))를 활용할 수도 있다. 이들은 단독의 레드 형광체로서, 또는 다른 레드 형광체와 조합하여 활용될 수도 있다.
본 개시의 양태에 따르면, 광원은 지향성 램프인 램프, 예컨대 PAR, BR 또는 MR 램프로서 구성되는 램프, 예를 들면, PAR38, BR30 또는 MR16 램프일 수도 있다. 이러한 지향성 램프는 목이 짧은 램프(short neck lamp) 또는 목이 긴 램프(long neck lamp)일 수도 있다. 지향성 램프는, 미국 에너지국의 일체형 LED 램프에 대한 에너지 스타 적합 기준(초안 3)에 의해, 120도의 원뿔 각도(강도의 반값 전폭(full-width at half-maximum), FWHM) 내에 자신의 광 출력의 적어도 80%를 갖는 램프로서 정의될 수도 있다. 이들은 넓은 빔 패턴(투광 램프(flood lamp)) 또는, 예를 들면, FWHM < 20°를 특징으로 하는 빔 강도 분포를 갖는 폭이 좁은 빔 패턴(예를 들면, 스팟 램프) 중 어느 하나를 가질 수도 있는데, 몇몇 램프 표준은 6-10°만큼 작은 각도에 대해 규정된다. 이러한 지향된 램프는 통상적으로 15도의 각도 분포보다 더 작은, 예를 들면, 10도보다 더 작은 광 빔을 방출하도록 구성될 수도 있다. 그것의 빔 분포는 실질적으로 가우시안 형상으로 될 수도 있다.
통상적으로, 본 개시의 양태에 따른 램프는, 광을 분포, 성형, 분산, 지향, 또는 집속하여, 및/또는 다른 기능을 수행하여 광 엔진으로부터 복사하는 광을 조작하기 위한 광학 컴포넌트(예를 들면, 하나 이상의 확산기, 렌즈, 도파관, 반사기 등등)를 더 포함할 수도 있다. 일반적으로, 이러한 광학 컴포넌트는 광 엔진과 광학적으로 연통할 수도 있다. 예를 들면, 램프는 광 엔진과 광학적으로 연통하는 프레스넬(Fresnel) 렌즈를 더 포함할 수도 있다. 가시 광을 투과시키도록 의도되는 많은 광학 컴포넌트(예를 들면, 렌즈 및 확산기)는 수지 재료, 예컨대 폴리머(예를 들면, 폴리카보네이트, PMMA 등등) 및/또는 실리콘(silicone)을 포함할 수도 있다.
다양한 타입의 광 확산 재료가 기술분야에서 널리 공지되어 있으며 광 확산 시트(light diffuser sheet)로서 사용에 적합하다. 일반적으로, 광 확산 시트는, 입사 광을 확산 또는 산란시켜 "소프터(softer)" 광을 생성하는 재료이다. 미국 캘리포니아 토런스(Torrance)의 Luminit LLC는, 본 발명의 실시형태에서의 사용에 적합될 수도 있는 광 확산 재료의 제품 라인을 제공한다. 본 발명은 임의의 특정한 타입의 또는 공급자의 광 확산 시트로 제한되지 않으며, Luminit LLC로부터의 제품은 본원에서 단지 예시적인 목적만으로 설명된다는 것이 이해되어야 한다. 기술분야에서 숙련된 자는, 광 확산 시트 또는 재료가, 본 개시에 따른 광 엔진 또는 램프에 의해 방출되는 광의 최종 소망되는 확산 특성의 함수로서, 아주 다양하고 이용가능한 재료로부터 선택될 수도 있다는 것을 인식한다.
일반적으로, 이러한 광학 컴포넌트는, UV-바이올렛 광 파장 범위의 복사 플럭스에 의해 실질적으로 열화되지 않도록 선택되는 광학 재료를 포함할 수도 있다. 즉, 많은 일반적인 재료가 시간에 걸친 열화를 겪을 수 있기 때문에, 광학 컴포넌트로서 사용하기 위해, UV-바이올렛 광에 내성을 갖는 광학 재료를 선택하는 것이 일반적으로 바람직할 수도 있다. 따라서, 광학 재료는, 시간(예를 들면, 램프의 수명)에 걸친 UV-바이올렛 광에 대한 노출시에도 그 광학적 속성이 실질적으로 변하지 않는 재료로부터 선택될 수도 있다. 특히, 광학 컴포넌트는 약 380 nm 내지 약 425 nm의 파장 범위의 광에 의해 실질적으로 열화되지 않는, 바람직하게는 약 350 nm 내지 약 425 nm의 파장 범위의 광에 의해 실질적으로 열화되지 않는 재료를 포함할 수도 있다.
몇몇 실시형태에 따르면, 광학 엔진을 포함하는 램프에서의 (많은 반사성 재료 이외의) 많은 광학 재료는, 상기에서 정의되는 바와 같이, UV-바이올렛 광 파장 범위의 복사 플럭스를 실질적으로 투과시키도록(예를 들면, 약 50%보다 더 많이 투과시킴) 선택될 수도 있다. 예를 들면, 렌즈 또는 확산기 또는 다른 투과성 광학 컴포넌트가 UV-바이올렛 광 파장 범위의 복사 플럭스에 너무 낮은 투과성을 가지면, 광증백 효과는 발생하지 않을 수도 있다. 구체적으로는, 광학 재료는 약 400 nm 내지 약 425 nm의 파장 범위의 광에 대해 실질적으로 투명하거나 또는 반투명일 수도 있고, 더 좁게는, 약 380 nm 내지 약 425 nm의 파장 범위의 광에 대해 실질적으로 투명하거나 또는 반투명일 수도 있고, 더 좁게는, 약 370 nm 내지 약 425 nm의 파장 범위의 광에 대해 실질적으로 투명하거나 또는 반투명일 수도 있다. 이 맥락에서, "실질적으로 투명하거나 또는 반투명한"은 약 50% 투과율, 바람직하게는 적어도 약 90% 투과율을 포함하도록 의도된다. 한편, 반사성 재료의 경우, 이들은 일반적으로 광에 대해 높은 투과율을 가질 필요가 없지만, 반사성 재료가 UV-바이올렛 파장 범위의 광을, 소망되는 경우에, 반사할 수 있는 것이 바람직할 수도 있다.
많은 실시형태에서, 약 350 nm 미만의 모든 파장에서 약 10%보다 작은 투과율을 가질 수도 있는 광학 재료를 선택하는 것이 유익할 수도 있다. 이것은 안전성을 향상시키는 데 유익할 수 있고, 그 결과 유해한 파장이 거의 방출되지 않게 된다. 종종, 광학 재료는, 폴리머 또는 유리질 물질(vitreous substance) 또는 광 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 광학 재료는 실리콘 또는 아크릴, 예를 들면, PMMA 또는 플렉시글라스(Plexiglas) 또는 ALTUGLAS를 포함할 수도 있다. 적절한 광학 재료의 몇몇 특정 예는, 예를 들면, Arkema(아케마)사의 ALTUGLAS V825UVA100 또는 PLEXIGLAS-Me 또는 PLEXIGLAS-G를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 그러면, 광학 재료는, Arkema사의 ALTUGLAS V825UVA100의 것과 유사하거나 근사하는 흡수 스펙트럼을 가져야 한다.
본 개시에 따른 램프의 하나의 예시적인 실시형태는, 히트 싱크(heat sink)와 열 연통하는, 기판 어레이 상의 칩인 광 엔진을 포함한다. 광 엔진은 반사성 원뿔(예를 들면, ALANOD)의 바닥에 있을 수도 있고, 모듈로부터의 광은 프레스넬 렌즈 및 LUMINIT 확산기에 의해 분산되고 확산된다.
본 개시의 실시형태는 또한 광원을 만드는 하나 이상의 방법을 제공한다. 이들 실시형태는, 어레이 상의 블루 LED 칩 및 UV-바이올렛 LED 칩 위에 형광체 층을 등각적으로 코팅하는 단계를 적어도 포함하는 방법을 포함하고, 어레이는 회로 기판 상에 마운팅되는 UV-바이올렛 LED 칩 및 블루 LED 칩을 포함한다. 형광층은 UV-바이올렛 파장 범위의 광에 대해 실질적으로 투명하도록 선택될 수도 있다. 통상적으로, "등각적 코팅"은 수지 및 형광체를 포함하는 혼합물을 UV-바이올렛 LED 칩 및 블루 LED 칩에 도포하는 것을 포함한다. 수지는, 예를 들면, 에폭시 또는 실리콘, 예를 들면, 낮은 지수의(low-index) 실리콘, 또는 열적으로 경화될 수 있는 또는 UV 경화될 수 있는 다른 폴리머 재료일 수도 있다. 유익하게는, 광 투과성 폴리머는, 실시가능한 한 그 굴절률이 LED 칩의 굴절률과 가까워지도록 선택될 수도 있다. 통상적으로, 형광체 및 수지의 혼합물의 코팅은 약 20 내지 약 200 미크론의 범위의 두께를 가질 수도 있다. 수지에 대한 적어도 하나의 형광 재료의 중량 부하는 통상적으로 100당 50 내지 99 중량부의 범위에 있을 수도 있다. 다른 중량 부하 범위 및 두께도 가능하다.
본 개시의 다른 방법 실시형태는, 블루 LED만이 형광체 변환되도록 구성되는 방식으로 형광층을 가지면서, 하나 이상의 블루 LED 및 하나 이상의 UV-바이올렛 LED를 포함하는 COB 어레이를 등각적으로 코팅하기 위한 방법을 포함한다. 이러한 방법은, 실질적으로 평면인 회로 기판의 제1 측 상에 복수의 블루 LED 칩을 마운팅하는 것, 및 회로 기판의 제1 측 상에 복수의 UV-바이올렛 LED 칩을 마운팅하는 것을 포함한다. 복수의 UV-바이올렛 LED 칩의 각각의 상면은 마스크를 배치하는 것에 의해 선택적으로 마스킹된다. 복수의 블루 LED 칩의 각각의 상면 상으로 재료를 등각적으로 코팅하기에 효과적인 방식으로 등각적인 코팅 재료(예를 들면, 등각적인 형광체 코팅 재료)가 기판의 제1 측에 제공되고, 그 다음 마스크를 제거한다. 만약 UV-바이올렛 LED 칩에 대해서가 아니라 블루 LED 칩에 대해서 등각적인 형광체 코팅을 선택적으로 제공하기에 방법이 효과적이라면, 많은 공지의 마스크의 사용을 통한 방식을 포함해서 마스킹은 다양한 방식으로 수행될 수도 있다.
예
도 11은, 약 406 nm에서 피크 파장(1304)을 갖는 36개의 UV-바이올렛 LED 칩, 및 약 453 nm에서 피크 파장(1106)을 갖는 36 개의 블루 LED 칩을 포함하는 예시적인 CoB 어레이로부터 생성되는 SPD(1102)(점선)를 디스플레이한다. CoB는, 실리콘 안에 캡슐화된 옐로우-그린 YAG 형광체 및 질화물 레드 형광체를 포함하는 등각적으로 코팅된 형광체에 의해 균일하게 피복된다. 어레이로부터의 광(SPD(1102))은 약 6%의 UV-바이올렛 플럭스를 포함하고, 약 3111 K의 복합 CCT, 약 0.001의 Duv, 약 84의 CRT, 약 85의 LPI를 갖는다. 중량에서 약 6%의 Nd2O3 및 약 0.03 인치(약 0.7 mm)의 두께를 갖는 Nd 도핑된 글래스를 포함하는, 광 엔진을 둘러싸는 옐로우 흡수체를 추가하는 것에 의해, 약 3284의 CCT, 약 -0.003의 Duv, 약 91의 CRI, 및 약 109의 LPI를 갖는, OBA의 양호한 여기에 충분한 약 7%의 UV-바이올렛 플럭스 외에 향상된 컬러 선호도를 구비하는 SPD(1108)가 획득된다. 곡선(1108)의 일부(1110)는 옐로우 흡수체 때문에 스펙트럼의 옐로우 부분에 오목부를 나타낸다.
도 12의 실시형태의 컬러 포인트, CRI, 및 LPI의, 몇몇 종래 기술의 LED 광원의 것과의 비교는 하기의 테이블 IV에서 도시된다. 두 개의 종래 기술의 LED 광원의 컬러 포인트 및 CRI 값이 본 실시형태의 것과 아주 유사하지만, 종래 기술과 본 실시형태 사이의 LPI에서의 약 10 포인트의 차이는, 통상적인 소매 상품 테스트 설치에서, 종래 기술과 대비하여 본 실시형태에 대해 대부분의 관찰자가 강한 선호도를 나타내는 것으로 귀결되었다.
소매 상품 테스트 설치에서, 화이트 및 다양한 컬러의 의복을 포함하는 조명을 받은 상품의 직접적인 나란한 비교는, 도 11의 실시형태 대 현직(incumbent) 광원(도 12)으로 이루어졌다. 현직 광원은, 약 2950 K의 CCT, 약 -0.004의 Duv, 약 87의 CRI, 및 약 110의 LPI를 갖는, 약 5%의 UV-바이올렛 플럭스(OBA의 양호한 여기에 대해 충분함) 외에 향상된 컬러 선호도를 구비하는 도 12의 SPD(1202)를 생성하는 낮은 와트의 세라믹 메탈 할라이드(CMH) 지향성 램프였다. 소매 상인은, LED의 상당한 LPW 및 수명 이점에도 불구하고, 그리고 CMH만큼 높은 또는 더 높은 CRI 값을 LED가 달성함에도 불구하고, 현직 CMH 광원을 LED 광원으로 교체하기를 꺼려 했는데, 그 이유는, LED 광원이 통상적으로, CMH에 의해 제공되는 소매 환경에서의 상품 및 비품의 특별한 컬러 향상(컬러 충실도와는 무관함), 특히 광범위한 컬러의 상품의 컬러 선호도 향상 및 화이트 오브젝트에 대한 증백 효과를 복제할 수 없을 것이라고 인식되었기 때문이다. CMH에 대해 약 110의 LPI 값에 의해 정량화되는 바와 같이, 컬러 선호도 향상은 본원에서 제공되는(그리고 특허 출원 PCT/US2014/054868에서 설명되는) LPI 메트릭의 편차로부터, 도 11의 SPD(1108)에서 알 수 있는 바와 같이 본 실시형태의 약 570 nm로부터 약 600 nm까지의 파장 범위에서의 억제된 옐로우 광의 범위(1110)와 유사한, 약 550 nm로부터 약 590 nm까지의 파장 범위에서의 도 12의 CMH SPD(1202)의 옐로우 광의 억제에 의해 주로 구동되는 향상된 순 채도 값(NSV)에 기인하는 것으로, 이해될 수 있다.
Figure pct00018
본 개시의 언급된 실시형태는, LED 램프를 이용한 소매 물품(예를 들면, 리넨 및/또는 의류) 디스플레이 문제에 대한 해결책을, 의류에 미리 통상적으로 존재하는 미백(예를 들면, 블루잉("bluing")) 형광 재료를 눈에 띄게 만드는 방식으로 제공할 수도 있다. 본 개시의 램프, 광원, 및 방법의 사용은, 에너지 효율적인 LED 기반 조명 하에서 리넨 및 의류를 디스플레이할 능력을 제공할 수도 있고, (특히 화이트의) 의류에 대해, 종래 기술의 LED 램프에 의한 조명 하에서 보다 더 깨끗하게 보이게 만드는 효과를 부여할 수도 있다.
본 개시에서, 한 층이 다른 층 또는 기판 "상에" 또는 "위에" 있는 것으로 설명될 때, 그 층은, 그렇지 않다고 명시적으로 언급되지 않는 한, 서로 직접적으로 접촉하거나 또는 그들 사이에 다른 층 또는 피쳐를 구비할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 이러한 용어는 단순히 층의 서로에 대한 상대적 위치를 설명하는 것이며, 상대적인 위치인 위 또는 아래가 뷰어에 대한 디바이스의 방향에 의존하기 때문에, 반드시 "의 상부 상에"를 의미하는 것은 아니다.
상기 설명 및/또는 첨부의 도면은, 본원에서 언급되는 임의의 프로세스에 대한 단계의 고정된 순서 또는 시퀀스를 암시하도록 의도되지는 않으며; 대신 임의의 프로세스는, 순차적으로 나타내어진 단계의 동시적 수행을 포함하지만 이것에 제한되지는 않는, 실행가능한 임의의 순서로 수행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명이 소정의 실시형태의 관점에서 설명되었지만, 기술분야의 숙련된 자에 의해 다른 형태가 채택될 수 있을 것이다는 것은 명백하다. 따라서, 본 발명의 범위는 하기의 특허청구범위에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (36)

  1. 적어도 하나의 고체 상태 광 에미터(solid state light emitter)를 포함하는 광원에 있어서,
    상기 광원은 동작에서 적어도 약 105의 조명 선호도 지수(Lighting Preference Index; LPI)를 갖는 실질적으로 화이트의 광을 방출하며 적어도 약 1%의 UV-바이올렛 플럭스(UV-violet flux)를 포함하는, 광원.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 UV-바이올렛 플럭스는 적어도 약 5%인, 광원.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 UV-바이올렛 플럭스는 많아도 약 30%인, 광원.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LPI는 적어도 약 110인, 광원.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 LPI는 많아도 145인, 광원.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 고체 상태 광 에미터는, LED 칩, LD 칩, 무기 발광 트랜지스터, 유기 LET 칩, 또는 OLED 패널 중 하나 이상을 포함하는, 광원.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 광 엔진인, 광원.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 지지 구조체 상에 광 엔진을 포함하는 조명 모듈(lighting module)인, 광원.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 조명 모듈을 포함하는 램프 및/또는 조명 기구(luminaire)인, 광원.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 복수의 램프 또는 복수의 조명 기구를 포함하는 조명 시스템인, 광원.
  11. 광원에 있어서,
    적어도 하나의 SSL 에미터를 포함하는 광 엔진 - 상기 광 엔진은 동작에서 적어도 약 105의 조명 선호도 지수(LPI)를 갖는 실질적으로 화이트의 광을 방출함 - 을 포함하고,
    상기 광원은 적어도 하나의 고체 상태 UV-바이올렛 에미터를 더 포함하는, 광원.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광 엔진은 복수의 캡슐화된 형광체와 조합하는 블루 LED를 포함하는, 광원.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 캡슐화된 형광체는 적어도 하나의 옐로우 또는 옐로우-그린 형광체를 포함하는, 광원.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 광 엔진은 적어도 하나의 레드 LED를 더 포함하는, 광원.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 캡슐화된 형광체는 적어도 하나의 레드 형광체를 추가로 포함하는, 광원.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레드 형광체는, UV-바이올렛 광에 의해 실질적으로 여기되지 않는 및/또는 UV-바이올렛 광을 흡수하지 않는 레드 형광체를 포함하는, 광원.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레드 형광체는 4가의 망간 도핑된 헥사플루오로메탈레이트 착체(tetravalent manganese-doped hexafluorometallate complex)를 포함하는, 광원.
  18. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레드 형광체는 유로퓸 도핑된 황화물 형광체(europium-doped sulfide phosphor)를 포함하는, 광원.
  19. 광원에 있어서,
    적어도 하나의 고체 상태 화이트 광 에미터;
    상기 적어도 하나의 고체 상태 화이트 광 에미터로부터의 옐로우 광을 선택적으로 흡수하도록 구성되는 옐로우 흡수 컬러 필터; 및
    적어도 하나의 고체 상태 UV-바이올렛 에미터를 포함하는, 광원.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 광원은 동작에서 형광 오브젝트의 현시적 휘도(apparent brightness)를 향상시킬 수 있는, 광원.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 광원은 동작에서 적어도 약 105의 조명 선호도 지수(LPI)를 갖는 실질적으로 화이트의 광을 방출하는, 광원.
  22. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 광원은 동작에서 적어도 약 1%의 UV-바이올렛 플럭스를 방출하는, 광원.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 옐로우 흡수 컬러 필터는 상기 적어도 하나의 고체 상태 화이트 광 에미터와 그리고 옵션적으로 또한 상기 적어도 하나의 고체 상태 UV-바이올렛 에미터와 광학적으로 연통하는, 광원.
  24. 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 옐로우 흡수 컬러 필터는 네오디뮴 화합물을 포함하는 폴리머 및/또는 글래스를 포함하는, 광원.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 옐로우 흡수 컬러 필터는
    (a) LED 패키지 내에 배치되거나, 또는
    (b) 상기 적어도 하나의 고체 상태 화이트 광 에미터를 포함하는 광 모듈로부터의 광을 필터링하는 광 필터 구조체이거나, 또는
    (c) 램프 또는 조명 기구에서의 확산기 또는 광학장치(optic)이거나, 또는
    (d) 조명 시스템에서의 복수의 램프 또는 조명 기구로부터의 광을 필터링하는 컬러 필터 구조체인, 광원.
  26. 적어도 하나의 고체 상태 광 에미터를 포함하는 광원에 있어서,
    상기 광원은 동작에서 형광 오브젝트의 현시적 휘도를 향상시킬 수 있고 적어도 약 105의 조명 선호도 지수(LPI)를 갖는 실질적으로 화이트의 광을 방출할 수 있는, 광원.
  27. 방법에 있어서,
    적어도 하나의 고체 상태 광 에미터를 포함하는 광원으로 형광 오브젝트를 조명하는 단계를 포함하고, 상기 광원은 동작에서 적어도 약 105의 조명 선호도 지수(LPI)를 갖는 실질적으로 화이트의 광을 방출하며 적어도 약 1%의 UV-바이올렛 플럭스를 포함하는, 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 방법은 상기 형광 오브젝트의 현시적 휘도를 향상시키기 위한 것인, 방법.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 형광 오브젝트는 광증백제(optical brightening agent; OBA)를 포함하는 오브젝트를 포함하는, 방법.
  30. 지향성 램프에 있어서,
    반사성 또는 굴절성 빔 성형 광학장치;
    상기 빔 성형 광학장치와 광학적으로 연통하는 광 엔진 - 상기 광 엔진은 UV-바이올렛 LED 칩 및 블루 LED 칩의 어레이를 포함하고, 상기 어레이는, 자신의 방출면 중 적어도 일부 상에서, 적어도 하나의 옐로우 또는 옐로우-그린 형광체 및 적어도 하나의 레드 형광체를 포함하는 형광체 조성물로 코팅되고, 상기 광 엔진은 적어도 약 1%의 UV-바이올렛 플럭스를 방출함 - ; 및
    상기 광 엔진으로부터의 복사 플럭스를 컬러 필터링하기 위한 옐로우 흡수 컬러 필터를 포함하고,
    상기 지향성 램프는, 동작에서, 적어도 약 105의 조명 선호도 지수(LPI)를 갖는 실질적으로 화이트의 광을 방출하는, 지향성 램프.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 광 엔진과 광학적으로 연통하는 렌즈를 더 포함하는, 지향성 램프.
  32. 제30항 또는 제31항에 있어서,
    상기 램프는 PAR 또는 BR 또는 MR 폼팩터를 포함하는, 지향성 램프.
  33. 제30항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 UV-바이올렛 플럭스는 약 5% 내지 약 10%인, 지향성 램프.
  34. 제30항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LPI는 약 105로부터 약 145까지인, 지향성 램프.
  35. 제30항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 옐로우 흡수 컬러 필터는 네오디뮴 화합물로 도핑된 폴리머 및/또는 글래스를 포함하는, 지향성 램프.
  36. 제30항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레드 형광체는 질화물 형광체 또는 황화물 형광체를 포함하는, 지향성 램프.
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