KR101733138B1 - 반도체 광원 - Google Patents

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벤야민 클라우스 크룸마허
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오스람 오엘이디 게엠베하
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Abstract

본 발명은 반도체 광원(1)에 관한 것으로서, 상기 반도체 광원(1)의 실시 예에서 상기 반도체 광원은 2개 이상의 표면 소자(2)를 포함한다. 상기 표면 소자들(2) 각각은 상기 반도체 광원(1)의 작동 중에 자외 또는 가시 방사선(R)을 발생하기 위한 반도체 재료를 포함한다. 이 경우 방사선(R)은 상기 표면 소자들(2)의 정확히 하나의 주 표면(3)에서 방출된다. 상기 반도체 광원(1)의 작동 시간 외에, 가시 방사선에 대한 상기 표면 소자들(2)의 반사율은 적어도 80%에 달한다. 추가로, 상기 표면 소자들(2)은 적어도 10㎜의 평균 지름(L)을 갖는다. 또한, 상기 표면 소자들(2)의 주 표면(3)은 비스듬한 각도(α)로 배치되어 서로 마주보고 있다. 상기 주 표면들(3) 사이의 각도(α)는 30°(30°포함) 내지 120°이다.

Description

반도체 광원 {SEMICONDUCTOR LIGHT SOURCE}
본 발명은 반도체 광원에 관한 것이다.
간행물 DE 20 2008 010 884 U1호에는 조명 기구가 제시되어 있다.
본 발명의 과제는 사전 설정된 방사 특성 곡선을 보여주는 반도체 광원을 제공하는 것이다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에 따라, 상기 반도체 광원은 적어도 2개의 표면 소자(surface element)를 포함한다. 이 경우 상기 표면 소자들은 특히 서로 독립적으로 배치될 수 있고/있거나 제조된 분리된 개별 소자들이며, 상기 소자들은 바람직하게 평평하거나 평면형으로 형성되어 있다. 표면 소자는 특히, 평균 지름이 상기 표면 소자의 평균 두께보다 더 큰 소자를 의미한다. 특히 평균 지름은 평균 두께의 적어도 10배, 바람직하게는 적어도 백배에 달한다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에 따라, 표면 소자들은 반도체 광원의 작동 중에 자외 방사선 또는 가시 방사선을 발생하기 위한 각각 하나의 유기 또는 무기 반도체 재료를 포함한다. 다른 말로 표현하자면, 상기 표면 소자들은 작동 중에 활성적으로 가시 방사선 또는 자외 방사선을 발생시킬 목적으로 설치되었다. 따라서, 상기 표면 소자들은 반도체 광원의 작동 중에 방사선을 방출하는 활성 소자이다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에 따라, 표면 소자들은 각각 정확히 하나의 주 표면에서 작동 중에 발생된 방사선을 방출한다. 다시 말해, 상기 표면 소자들은 하나의 주 표면에서 평면으로, 특히 완전 평면으로 또는 근본적으로 완전 평면으로 방사하는 소자일 수 있다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에 따라, 적어도 광원의 작동 시간 외에 가시 방사선에 대한 표면 소자들의 반사율은 적어도 80%, 특히 적어도 85%, 바람직하게는 적어도 92%이다. 이 경우 상기 반사율은 반도체 광원의 작동 중에 방사선을 방출하는 표면 소자의 전체 주 표면에 대해 평균(average)할 수 있다. 반사율은 바람직하게 450㎚ (450㎚ 포함) 내지 780㎚의 전체 가시 스펙트럼 범위에서, 적어도 언급한 스펙트럼 범위를 넘어 평균치가 구해지는 방식으로, 언급한 값들을 초과한다. 이 경우 반사율은 반사된 방사선 용량 및 입사되는 방사선 용량의 지수이다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에 따라, 표면 소자들의 평균 지름은 각각 적어도 10㎜, 바람직하게 적어도 30㎜이다. 예컨대, 정사각형 수평 단면을 갖는 표면 소자들의 경우, 평균 지름은 평면도로 볼 때 상기 표면 소자들의 에지 길이에 상응한다. 표면 소자들이 예를 들어 직사각형으로 형성되면, 표면 소자들의 종 측과 횡 측 에지 길이들의 비율은 바람직하게 최대 5이고, 상기 평균 지름은 에지 길이들의 평균값으로부터 얻어진다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에 따라, 표면 소자들의 주 표면들은 서로 비스듬한 각도로 배치되고 서로 마주본다. 이 경우 상기 주 표면들 사이의 각도는 바람직하게 30°(30°포함) 내지 120°, 특히 45°(45°포함) 내지 75°, 특히 바람직하게는 55°(55°포함) 내지 65°이다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에서, 상기 반도체 광원은 적어도 2개의 표면 소자를 포함한다. 상기 표면 소자들은 각각 반도체 광원의 작동 중에 자외 방사선 또는 가시 방사선을 발생하기 위하여 반도체 재료를 포함한다. 이 경우 방사선은 표면 소자들의 정확히 하나의 주 표면에서 방출된다. 반도체 광원의 작동 시간 외에, 가시 방사선에 대한 상기 표면 소자들의 반사율은 적어도 80%이다. 또한, 상기 표면 소자들은 적어도 10㎜의 평균 지름을 갖는다. 더 나아가 상기 표면 소자들의 주 표면들은 비스듬한 각도로 배치되고 서로 마주본다. 이 경우 상기 주 표면들 사이의 각도는 30°(30°포함) 내지 120°이다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에 따라, 표면 소자들 중 제 1 표면 소자의 주 표면으로부터 방출된 방사선의 일부분은 상기 제 1 표면 소자의 주 표면 쪽을 향하는 제 2 표면 소자의 주 표면에 입사된다. 제 2 표면 소자의 주 표면에서는 바람직하게 정확히 한 번의 반사가 이루어지고, 이어서 관련되는 방사선의 부분이 반도체 광원으로부터 방출된다. 다른 말로 표현하자면, 제 2 표면 소자는 제 1 표면 소자에 의해서 방출되는 방사선의 일부분에 대한 미러를 형성하고, 이러한 과정은 반대로도 이루어진다.
표면 소자들이 특히 방출된 방사선을 적어도 부분적으로 상호 반사함으로써 그리고 서로 경사진(angled) 배치에 의해 반도체 광원의 방사 특성 곡선이 조절될 수 있다. 예를 들어 적어도 하나의 공간 방향과 관련하여 방사선이 방출되는 입체각 범위가 작아지면 작아질수록, 상기 공간 방향과 관련한 표면 소자들의 주 표면들 사이의 각도는 작다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에 따라, 표면 소자들 중 적어도 하나의 표면 소자 또는 모든 표면 소자의 방사 특성 곡선은 다음과 같은 관계식을 따른다:
I(β) = Imax cos(β).
이때 Imax는 표면 소자에 의해서 특정 방향으로, 특히 표면 소자의 주 표면의 수직선에 평행한 방향으로 방출되는 최대 방사선 세기이다. β는 주 표면의 수직선에 대한 각도이고, I는 상기 각도 β에 의해 규정된 방향을 따라서 배치된 표면 소자의 세기이다. 상기 방사 특성 곡선은 바람직하게는 최대 0.2 Imax 또는 최대 0.1 Imax의 오차, 특히 최대 0.05 Imax, 바람직하게는 0.02 Imax의 오차를 갖는 인용한 관계식을 따른다. 다른 말로 표현하면 I(β) = Imax (cos(β)±T)이고, 이때 T는 0.2 또는 0.1 또는 0.05 또는 0.02이다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에 따라, 이웃하는 2개의 표면 소자 사이의 간격은 서로 마주보는 표면 소자들의 주 표면 사이의 각도(α)와 관련한 각이등분선(angle bisector)에 수직 방향으로 표면 소자들의 평균 지름의 0.15배 (0.15배 포함) 내지 0.35배 또는 1.75배 (1.75배 포함) 내지 2.25배이다. 다른 말로 표현하자면, 표면 소자들은 가로 방향으로 서로 이격되어 있다. 이 경우 상기 간격은 각각 표면 소자들의 평균 지름을 기준으로 비교적 작거나 또는, 비교적 크다.
반도체 광원의 적어도 한 실시 예에 따라 방사 특성 곡선은 적어도 25°(25°포함) 내지 70°, 특히 50°(50°포함) 내지 65°의 각도 범위에서 세기 최댓값을 갖는다. 이 경우 각도는 서로 마주보는 표면 소자들의 주 표면들 간의 각 이등분선을 기준으로 한다. 다른 말로 표현하자면, 최대 세기는 방사 각도를 기준으로, 반도체 광원 및/또는 표면 소자들의 주 연장 방향에 수직 방향으로 방출되는 것이 아니라, 서로 상이한 방향으로 방출된다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에 따라, 작동 중에 반도체 광원에 의해서 발생된 방사선의 비율(상기 방사선 비율은 주 표면들 중 적어도 하나의 주 표면으로부터 떨어져서 마주하는 절반 공간에서 방사됨)은 20% (20% 포함) 내지 40%, 특히 30% (30% 포함) 내지 40%이다. 이 경우 절반 공간은 특히, 예컨대 서로 마주보는 표면 소자들의 주 표면들 사이의 각이등분선을 기준으로 90°내지 180°(180°이하)의 입체각 범위에 의해 형성되었다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에 따라, 상기 반도체 광원의 방사 특성 곡선은 회전 대칭적이지 않다. 특히 상기 반사 특성 곡선은, 반도체 광원의 평면도로 볼 때, 정확히 하나의 또는 정확히 2개의 대칭 축을 갖는다. 예를 들어 반도체 광원에 의해서 발생된 방사선은 반도체 광원의 평면도로 볼 때 서로 수직인 2개의 방향으로 상이하게 급격히 확장된다. 다시 말해, 방사 특성 곡선의 반감 각(half- value angle)은 특히 2개의 대칭축을 따라서 또는 상기 하나의 대칭축을 따라서 그리고 상기 하나의 대칭 축에 수직 방향으로 서로 이동된다.
이 경우 반감 각은 특히 특정 방향으로 최대 방사선 세기 또는 최대 광선속을 기준으로 방사선 세기가 절반으로 떨어지는 각도이다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에 따라, 표면 소자들은 각각 유기 발광 다이오드들을 포함한다. 개별 표면 소자들의 주 표면들은 상기 유기 발광 다이오드들에 의해 바람직하게는 각각 적어도 50%까지, 특히 적어도 80%까지 또는 적어도 90%까지 덮여 있다. 다른 말로 표현하자면, 바람직하게 표면 소자들의 전체 또는 근본적으로 전체 주 표면은 유기 발광 다이오드에 의해 덮여 있다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에 따라, 표면 소자들 중 하나의 표면 소자 또는 모든 표면 소자는 유기 발광 다이오드이다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에 따라, 표면 소자들 중 하나의 표면 소자 또는 모든 표면 소자들은 적어도 4개의 무기 광전자 반도체 칩, 특히 적어도 6개의 무기 광전자 반도체 칩, 특히 적어도 10개의 무기 광전자 반도체 칩을 포함한다. 반도체 칩들에 의해 덮여진 개별 표면 소자의 주 표면의 비율은 특히 각각 최대 5%, 바람직하게는 각각 초대 3%이다. 다른 말로 표현하자면, 반도체 칩들의 주 표면은 실제로 덮여있지 않을 수 있다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에 따르면, 표면 소자들은 방사선의 입사각이 방사선의 반사각과 동일하도록 가시 방사선을 적어도 부분적으로 반사한다. 다른 말로 표현하자면, 표면 소자들은 비확산 방식으로 반사된다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에 따라, 표면 소자들은 상기 반도체 광원의 평면도로 볼 때 서로 상이한 표면적을 갖는다. 다른 말로 하자면, 평면 투사도에서는 특히 반도체 광원의 주 연장 평면에 의해 및/또는 반도체 광원의 주 방사 방향에 수직인 평면에 의해 규정되는 방식으로, 표면 소자들이 동일하지 않은 표면적을 나타낸다. 이 경우 표면 소자들의 주 표면들은 개별 주 표면들의 평면도에서 볼 때 동일한 표면적을 나타낸다. 다른 말로 표현하자면, 표면 소자들은 주 연장 평면에 대해 그리고/또는 주 방사 방향에 대해 서로 상이한 다양한 방위를 가질 수 있다.
반도체 광원의 적어도 한 가지 실시 예에 따라, 표면 소자들은 가시 방사선 및 자외 방사선에 대해 방사선 투과성을 갖는다. 다시 말해, 표면 소자들은 투명하지도 않고 반투명하지도 않다.
후속해서 본 발명에 따른 반도체 광원은 실시 예들을 인용하는 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 이 경우 각 도면에서 동일한 소자들에는 동일한 도면 부호가 제공되었다. 그러나 각 도면은 척도에 맞게 도시된 것이 아니라, 오히려 개별 소자들은 이해를 도울 목적으로 과도하게 크게 도시될 수 있다.
도 1, 도 4 및 도 6 내지 도 11은 본 발명에 따른 반도체 광원들의 실시 예를 도시한 개략적인 단면도이고,
도 2, 도 3 및 도 5는 본 발명에 따른 반도체 광원들의 방사 특성 곡선을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 1에는 반도체 광원(1)의 실시 예가 도시되어 있다. 상기 반도체 광원(1)은 2개의 표면 소자(2)를 포함한다. 상기 표면 소자들 각각은 주 표면(3)을 가지며, 상기 주 표면을 통해서는 반도체 광원(1)의 작동 중에 가시 및/또는 자외 스펙트럼 범위의 전자기 방사선(R)이 방출된다.
또한, 상기 표면 소자들(2)의 주 표면들(3)은 전체 주 표면들(3)에 대한 평균치로 가시 방사선에 대하여 바람직하게는 적어도 95%의 반사율을 갖는다. 즉, 표면 소자들(2)은 가시 방사선에 대해 투과성을 갖지 않는다. 반도체 광원(1)의 주 표면들(3)은 적어도 반도체 광원(1)의 작동 시간 외에는 반사 표면들로서 작용한다. 예컨대 표면 소자들(2)은 각각 주 표면에서 금속으로 코팅된 유리로 된 캐리어를 갖는다.
또한, 표면 소자들(2)은 바람직하게 표면 방사체 및/또는 람베르트식 방사체이다. 이는 방향에 따른 방사선 세기I(β)가 거의 관계식 I(β) = Imax cos (β)을 따른다는 것을 의미할 수 있다. 각도(β)는 각각 주 표면들(3)에 대한 수직선을 지시한다.
표면 소자들(2)의 두 개의 주 표면(3)(상기 주 표면들에서는 반도체 광원(1)의 작동 중에 방사선이 발생됨)은 각각 평면형으로 형성되어 있고, 비스듬한 각도(α)로 서로 상대적으로 배치되어 있으며, 서로로부터 가로 방향(x)으로 간격(D)을 갖는다(도 1a의 측면도 및 도 1b의 평면도 비교). 크기가 동일한 표면 소자들(2)은 에지 길이(L)를 갖는 거의 정사각형 수평 단면을 가지며, 이 경우 상기 에지 길이(L)는 표면 소자들(2)의 평균 지름에 상응한다. 하지만, 평면도(도 1b를 참조)에서 수평 단면의 정사각형 표면 소자들(2)은 직사각형으로 나타난다.
표면 소자들(2)의 주 표면들(3)이 반사적으로 작용하고 서로 구부려진 채로 배치됨으로써, 표면 소자들(2)에 의해서 방출된 방사선(R1, R2)의 일부분이 각각 서로 마주 보는 다른 표면 소자(2)에 입사된다. 각각 다른 표면 소자(2)로의 한 번의 반사 그리고 반도체 광원(1)으로부터의 후속하는 방사선 방출을 통해서 반도체 광원(1)에 의해 방출된 방사선(R)의 방사 특성 곡선이 형성된다. 세기 최댓값은 주 표면들(3) 사이의 각도(α)의 각이등분선(H)의 방향(z)으로 방출된다.
각도(α)는 30°(30°포함) 내지 120°, 바람직하게는 55°(55°포함) 내지 65°이다. 이 경우와는 달리, 도 1 및 도 2에 따른 실시 예들에서 각도(α)는 약 90°이다. 표면 소자들(2) 사이의 간격(D)은 에지 길이(L)의 약 0.15배이다. 표면 소자들(2)의 이격에 의해 표면 소자들(2)에 의해서 반도체 광원(1)의 작동 중에 발생된 방사선(R)의 일부분이 주 표면들(3)로부터 떨어져서 마주하는 절반 공간에 이를 수 있다. 반도체 광원(1)은 예를 들어 커버 조명 기구로서 사용되며, 그 결과 방사선(R)의 대부분이 커버를 떠나 방출되며, 상대적으로 작은 방사선 비율이 커버에 이른다. 이로 인해 반도체 광원(1)에 의한 조명이 관찰자에게는 더욱 안락하게 느껴질 수 있다.
반도체 광원(1)의 방사 특성 곡선은 도 2에 도시되어 있다. 각이등분선(H)에 상대적으로 각도(ρ)에 따라 방향에 따른 세기(I)가 도시되어 있다(실선 참조). 표면 소자들(2)의 람베르트식 방사 특성 곡선과 비교하면(파선과 비교), 방사선은 전진 방향 또는 z-방향으로 뚜렷하게 더 급격히 편향되었다. 다른 말로 하자면, 람베르트식 방사체와 비교해 볼 때, 반도체 광원(1) 방사의 확산각 또는 반감 각이 뚜렷하게 감소되었다.
도 3에는 표면 소자들(2)의 주 표면들(3) 사이의 상이한 각도들(α)을 갖는 상이한 반도체 광원들(1)의 각도(ρ)에 따라 각도에 따른 방사 세기(I)가 도시되어 있다. 비교 대상으로는 람베르트식 방사체의 방사 특성 곡선이 추가로 표시되어 있다(SL로 표시된 곡선 참조). 표면 소자들(2)은 가로 방향으로 0과는 다른 간격(D)(이때, D ≤ 0.15 x L)을 갖기 때문에, 상대적으로 작은 방사선 비율이 주 표면들(3)로부터 떨어져서 마주하는 절반 공간으로 방출된다. 상기 절반 공간은 각이등분선(H)을 기준으로 90° 내지 180°(180°이하)의 각도 범위를 갖는다.
서로 마주보는 주 표면들(3) 사이의 크기가 큰 확산각에 있어서, 예를 들어 α=120°에 있어서, 방사 특성 곡선은 람베르트식 방사체의 방사 특성 곡선에 접근된다. 크기가 작은 확산각에 있어서는, 예를 들어 α=40°또는 α=60°에 있어서, 방사는 작은 각도(ρ)로 포커싱되어 있다. α=90°의 확산각에 있어서는 이미 확연히 큰 방사선(R) 비율이 60°＜ρ＜80°의 각도 범위로 방출된다(람베르트식 방사체와 비교).
α=40°, α=60°, α=90°및 α=120°의 각에 있어서 반감 각(θ50)은 35°, 38°, 42°또는 45°이다. 반감 각(θ50)은 광선속의 50%가 방사되는 각도들에 상응한다.
도 4에 따른 반도체 광원(1)(도 4a에 따른 측면도 및 도 4b에 따른 3차원 도면을 참조)에서는 표면 소자들(2) 사이의 간격(D)이 증가되었다. 이로 인해 z방향으로 방출된 방사선(R)을 기준으로 주요 방사선 비율(R3)이 주 표면들(3)로부터 떨어져서 마주하는 절반 공간으로 방출된다. 방사선(R, R3)의 세기 비율은 상기 방사선(R, R3)을 나타나는 화살표들의 폭으로 표시되었다.
도 5에는 상이한 반도체 광원들(1)에 있어서 방사선(R)의 각도에 따른 세기(I)가 표면 소자들(2) 사이의 상이한 간격들(D)의 방사각을 따라서 도시되어 있다. 이 경우 표면 소자들(2) 사이의 각도(α)는 약 60°이다. 각도에 따른 방사선 세기(I)는 D ≤ 0.15 x L, D = 0.5 x L, D = 1.0 x L 및 D = 2.0 x L로 도시되어 있다. D ≤ 0.15 x L인 경우 곡선은 거의 도 3에 도시된 α=60°의 곡선에 상응한다. 바로 앞에서 언급한 α=60°의 곡선은 표면 소자들(2) 사이의 간격(D)이 비교적 작은 경우를 위한 비교 대상으로서 표시되었다. 반도체 광원(1)에 의해서 작동 중에 발생된 방사선 그리고 z-방향으로 방사된 방사선(R)을 측정한, 방사선(R3)의 비율(상기 반사선 비율은 주 표면들(3)로부터 떨어져서 마주하는 절반 공간으로 방출됨)은 D=0.5xL에서 약 19%, D=1.0xL에서 약 27% 그리고 D=2.0xL에 대해 약 36%이다.
표면 소자들(2) 사이의 비교적 큰 상대 간격들(D)에 있어서, 즉 특히 D=1.0xL 그리고 D=2.0xL에 있어서, 각도에 따른 방사선 세기(I)는 약 35°(35°를 포함하여) 내지 65°의 각도들(ρ)에서 최댓값을 갖는다. 간격(D)이 증가함에 따라 비교적 더 많은 방사선 비율도 90°＜ρ≤180°의 각도를 갖고 주 표면들(2)로부터 떨어져서 마주하는 절반 공간으로 방출된다.
도 6a에 따르면, 표면 소자들(2)은 각각 유기 발광 다이오드들(4)을 포함한다. 상기 유기 발광 다이오드들(4)은 실제로 각각 해당 표면 소자들(2)의 전체 주 표면들(3)을 덮는다. 반도체 광원(1)의 작동 시간 외에 표면 소자들(2)의 높은 방사율은 특히 반사성으로 형성된 유기 발광 다이오드들(4)의 평면 전극들로부터 기인한다. 마찬가지로 표면 소자들(2) 각각은 하나의 유기 발광 다이오드에 의해 형성될 수도 있다.
도 6b에 따르면, 표면 소자들은 각각 적어도 4개의 무기 광전자 반도체 칩(5)을 포함하고, 상기 무기 광전자 반도체 칩은 주 표면(3)의 작은 면적만을 덮는다. 거의 반도체 칩(5)의 형태로 된 포인트 광원들이 사용되기는 하지만, 표면 소자들(2) 각각은 전체적으로 볼 때 람베르트식 방사 프로파일을 가질 수 있다.
다른 모든 실시 예들에도 도시된 바와 같이, 표면 소자들(2)의 평균 지름(L)은 예를 들어 각각 1㎝ 내지 100㎝, 특히 3㎝ 내지 30㎝이다. 주 표면들(3)은 확산 반사성을 띄는 것이 아니라, 반사시 방사선의 적어도 대부분의 량이 반사의 법칙이 적용되며, 그 결과 반사된 방사선의 반사각이 상기 반사된 방사선의 입사각과 동일하다.
도 6c에는 반도체 광원(1)의 평면도로 반감 각(θ50)을 참조하여 방사 특성 곡선이 도시되어 있다. 상기 방사 특성 곡선은 2개의 대칭 축(S1, S2)을 갖고, 상기 대칭 축들은 서로 직각으로 방향 설정되었다. 반감 각(θ50)은 y-방향 대칭축(S2)을 따라서보다 대칭 축(S1)을 따라서(즉, x-방향을 따라서) 더 작다. 더 정확히 말하자면, 빔 선속이 x-방향을 따라서 이루어지고, 그에 반해 y-방향을 따라서는 거의 빔 선속이 이루어지지 않는다.
빔 형성 또는 빔 선속은 특히 다른 모든 실시 예들에서 같이, 렌즈들 또는 곡선 반사기들 없이 이루어진다. 빔 형성은 마찬가지로 바람직하게 평면형의, 비교적 면적이 큰 주 표면(3)으로의 반사에 의해서 유일하게 달성될 수 있다. 다시 말해, 반도체 광원(1)은 광학적으로 회절성 또는 반사성으로 작용하는 추가의 빔 형성 소자들을 갖지 않을 수 있다.
도 7에는 반도체 광원(1)의 실시 예가 도시되어 있으며, 상기 반도체 광원에서는 반도체 광원(1)이 다수의 표면 소자(2)를 포함한다. 표면 소자들(2)의 각각 2개의 주 표면(3)은 둘씩 짝을 지어 서로 마주 본다. 측면도에서는(도 7a와 비교), 반도체 광원(1)이 톱니형 형상을 갖는다. 다른 말로 표현하면, 표면 소자들(2)은 지붕(roof) 모양으로 배치되어 있다. 모든 표면 소자들(2)은 y-방향을 따라서 장착면(M)과 같은 높이로 폐쇄된다.
방사선(R)은 실제로 장착면(M)으로부터 멀리 방출되며, 상기 장착면에는 개별 표면 소자들(2)이 설치될 수 있다. 장착면(M)에서 표면 소자들(2) 서로는 간격(D)을 가지며, 장착면(M)으로부터 떨어져서 마주하는 표면 소자들(2)의 에지 영역에서는 표면 소자들(2)이 각각 도 7의 도시와는 다르게 접촉한다. 도 7의 도시와는 달리, 마찬가지로 다른 모든 실시 예들에 나타난 바와 같이 간격(D)은 0이며, 즉 표면 소자들(2)은 예컨대 둘씩 짝을 지어 접촉된다.
도 8에 따른 실시 예에서 장착면(M)의 평면도 또는 투사도로 볼 때(도 8b 및 도 8d 참조), 표면 소자들(2)은 둘씩 짝을 지어 상이한 표면적을 갖는다. 그러나 도 8a 및 도 8c의 측면도에 비교하며, 표면 소자들(2)은 동일한 크기로 형성되었다. 쌍으로 된 표면 소자(2)의 각이등분선(H)은 장착면(M)에 대하여 90°와 다른 각도를 갖는다. 도 8a에 따르면, 각이등분선(H)은 상이한 방향으로 가리키며, 도 8c에 따르면 모든 각이등분선(H)은 도 7에 따른 실시 예와 동일한 방향으로 가리킨다.
도 9에는 반도체 광원(1)의 추가 실시 예의 단면도가 도시되어 있다. 쌍으로 이루어진 표면 소자(2a, 2b)는 다른 표면 소자들(2)에 의해 공간적으로 서로로부터 분리되어 있다. 장착면(M)은 반구형의, 구면 형상을 갖는다. 본 실시 예에서는 실제로 표면 소자들(2a, 2b)만 서로 비스듬한 각도로 배치되어 있다. 표면 소자들(2, 2a, 2b)은 각각 평면형으로 또는 평평하게 형성되어 있다.
도 10에 따른 실시 예에서 표면 소자들(2)은 바닥면이 없는 4면체 각뿔과 유사한 등변 삼각형으로 형성되어 있다. 표면 소자들(2)은 각각 서로 이격되어 있다. 도 10에 따른 다수의 반도체 광원들(1)은 가로 방향으로 이웃하는 방식으로 배치되고, 크기가 큰 결합 광원을 형성할 수 있다.
도 10에 따른 실시 예에서, 표면 소자들(2)은 정사각형 수평 단면을 갖고, 반사기와 유사하게 정육면체형으로 배치되어 있다(도 11a의 평면도와 비교). 도 11b에는 도 11a에 따른 다수의 반도체 광원(1')이 하나의 반도체 광원(1)으로 이루어져 있다. 또한, 이 경우 개별 반도체 광원(1')은 도 10에 도시된 바와는 달리 서로 상이한 각도로 최대 방사선 세기를 방출한다.
본 발명은 실시 예들을 참조하는 상세한 설명에 의해 한정되지 않는다. 오히려 본 발명은 각각의 새로운 특징 그리고 각각의 특징 조합을 포함하며, 상기 특징 또는 특징들의 조합 자체가 특허청구범위 또는 실시 예들에 명시적으로 기재되어 있지 않더라도, 특히 각각의 특징 조합은 특허청구범위에 포함된 것으로 간주한다.
본 특허 출원서는 독일 특허 출원서 10 2009 037 415.9호를 우선권으로 주장하며, 상기 우선권 서류의 공개 내용은 본 출원서에 인용의 형태로 수용된다.

Claims (14)

  1. 2개 이상의 표면 소자(2)를 갖는 반도체 광원(1)으로서,
    상기 표면 소자들(2) 각각은 상기 반도체 광원(1)의 작동 중에 자외 또는 가시 방사선(R)을 발생하기 위한 반도체 재료(4)를 포함하고, 방사선(R)은 상기 표면 소자들(2)의 정확히 하나의 주 표면(3)에서 방출되며,
    상기 반도체 광원(1)의 작동 시간 외에, 가시 방사선에 대한 상기 표면 소자들(2)의 반사율은 적어도 80%이고,
    상기 표면 소자들(2)의 평균 지름(L)은 적어도 10㎜이며,
    상기 주 표면들(3)은 서로 비스듬한 각도(α)로 배치되어 서로 마주보고 있으며, 그리고
    상기 주 표면들(3) 사이의 각도(α)는 30° 내지 120°이고,
    각도(α)의 각이등분선(H)에 수직 방향으로 이웃하는 2개의 표면 소자(2) 간의 간격(D)이 평균 지름(L)의 0.15배 내지 0.35배 또는 1.75배 내지 2.25배이며, 그리고
    작동 중에 발생된 방사선(R)의 20% 내지 40%의 방사선 비율이 상기 주 표면들(3)로부터 떨어져서 마주한 절반 공간으로 방출되고, 그리고
    상기 표면 소자들(2)은 방사선 불투과성이고 유기 발광 다이오드들(4)을 포함하며, 상기 유기 발광 다이오드들 각각은 상기 표면 소자(2)의 주 표면(3)의 적어도 90%를 덮는,
    반도체 광원.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면 소자들(2) 중 제 1 표면 소자의 주 표면(3)으로부터 방출된 방사선(R)의 일부분이, 상기 주 표면(3) 쪽을 향하는 상기 표면 소자들(2) 중 제 2 표면 소자의 주 표면(3)에서 정확히 한번 반사되고, 이어서 상기 반도체 광원(1)으로부터 상기 방사선(R)의 일부분이 방출되고, 상기 제 1 표면 소자와 상기 제 2 표면 소자는 서로 마주보는,
    반도체 광원.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면 소자들(2)의 평균 지름(L) 각각은 3㎝ 내지 30㎝인,
    반도체 광원.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    각이등분선(H)에 상대적인 방사각을 기준으로, 상기 반도체 광원(1)의 방사 특성 곡선이 25° 내지 70°의 각 범위에서 적어도 세기 최댓값을 갖는,
    반도체 광원.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 표면 소자들(2)은 지붕(roof) 모양으로 배치되는,
    반도체 광원.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    반도체 광원(1)의 평면도에서 볼 때, 방사 특성 곡선이 하나 또는 2개의 대칭축(S)을 갖고,
    상기 방사 특성 곡선의 반감 각(θ50)이 2개의 대칭축(S)을 따라서, 또는 하나의 대칭축(S)을 따라서 그리고 상기 대칭축에 수직 방향으로 서로로부터 이동되며, 그리고
    상기 반감 각(θ50)은, 최대 방사선 세기를 기준으로 하여 방사선 세기가 절반으로 떨어지는 각인,
    반도체 광원.
  8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    최대 0.1 Imax의 오차를 갖는 표면 소자들(2)의 방사 특성 곡선은 하기의 관계식을 따르며:
    I(β) = Imax cos(β),
    이때 Imax는 방향에 대한 최대 방사선 세기이고, β는 해당 표면 소자(2)의 수직선에 대한 각도이며, I는 상기 각도 β에 의해 규정된 방향을 따라서 수행되는 해당 표면 소자(2)의 방사선 세기인,
    반도체 광원.
  9. 삭제
  10. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    표면 소자들(2)은 각각 방사선(R)의 입사각이 반사각과 동일하도록 가시 방사선을 적어도 부분적으로 반사하는,
    반도체 광원.
  11. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    표면 소자들(2)은 각뿔형, 반구형 또는 정육면체형으로 배치되고,
    빔 형성이 렌즈들 또는 곡선 반사기들 없이 이루어짐으로써, 결과적으로 빔 형성이 주 표면들(3)으로의 반사에 의해서 유일하게 달성되고, 그리고 반도체 광원(1)은 광학적으로 회절성 또는 반사성으로 작용하는 추가의 빔 형성 소자들을 갖지 않는,
    반도체 광원.
  12. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 반도체 광원(1)이 복수의 표면 소자(2)를 포함하며, 상기 표면 소자들(2)은 단면에서 볼 때 톱니형으로 배치되는,
    반도체 광원.
  13. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 표면 소자들(2)이 반도체 광원(1)의 평면도에서 볼 때, 서로 상이한 표면적을 나타내는,
    반도체 광원.
  14. 삭제
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