KR102429992B1 - 유리 층들을 갖는 변환기 - Google Patents

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Abstract

파장 변환 층은 유리 또는 실리콘 다공성 지지체 구조물을 포함할 수 있다. 파장 변환 층은 또한 다공성 유리 또는 실리콘 지지체 구조물을 채우는 파장 변환 입자들 및 바인더의 경화된 부분을 가질 수 있다.

Description

유리 층들을 갖는 변환기
관련 출원(들)에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 12월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제62/608,326호, 2018년 2월 20일자로 출원된 유럽 특허 출원 제18154855.3호, 및 2018년 12월 19일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/226,313호의 이점을 주장하며, 이들은 완전히 제시된 것처럼 참조로 포함된다.
효율, 성능, 광 온도, 밝기 등으로 인해 발광 다이오드들(LED들), 공진 캐비티 발광 다이오드들(RCLED들), 수직 캐비티 표면 발광 레이저(VCSEL), 에지 발광 레이저들을 포함하는 반도체 발광 디바이스들이 바람직하다. 가시 스펙트럼에 걸쳐 작동하는 발광 디바이스들의 생산 또는 제조에서 관심이 있는 재료들은 Ⅲ-Ⅴ족 반도체들, 갈륨, 알루미늄, 인듐, 질소, Ⅲ-질화물 재료들의 2원, 3원, 및 4원 합금 등을 포함할 수 있다.
LED들은 인광체 입자들, 퀀텀 닷들(quantum dots), 염료들 등과 같은 파장 변환 재료들과 함께 배열될 수 있다. 하나 이상의 파장 변환 재료들과 결합된 LED는 백색 광, 다른 색들의 단색 광 등을 생성하도록 제조될 수 있다. LED에 의해 방출된 광은 파장 변환 재료에 의해 변환될 수 있다. 변환되지 않은 광은 결과적인 광 스펙트럼의 일부일 수 있다.
LED는 분배된(dispensed), 스크린 인쇄된, 분무된, 성형된, 전기 영동 증착된, 적층된, 또는 이와 같은 인광체로 코팅될 수 있다. 이는 복잡하고 고가일 수 있지만, 고온 응용들을 위해, 유리에 함유된 인광체 또는 미리 형성된 소결 세라믹 인광체가 LED에 부착될 수 있다. 또한, 미리 형성된 얇은 세라믹 층들을 형성하거나 절단하는 것이 어려울 수 있다.
파장 변환 층은 유리 또는 실리콘 다공성 지지체 구조물을 가질 수 있다. 파장 변환 층은 또한 다공성 유리 또는 실리콘 지지체 구조물을 채우는 파장 변환 입자들 및 바인더의 경화된 부분을 가질 수 있다.
첨부 도면들과 관련하여 예로서 주어진 다음의 설명으로부터 보다 상세한 이해가 이루어질 수 있으며, 도면들에서 유사한 참조 번호들은 유사한 요소들을 나타낸다.
도 1a는 유리 메시를 포함하는 인광체를 갖는 파장 변환 층을 예시한다;
도 1b는 유리 메시를 포함하는 파장 변환 층을 형성하기 위한 과정을 예시한다;
도 1c는 하나 이상의 조명 디바이스들에 유리 실리콘 기판 파장 변환 층을 부착하기 위한 과정을 예시한다;
도 1d는 하나 이상의 조명 디바이스들에 적층된 유리 실리콘 기판 파장 변환 층을 부착하기 위한 과정을 예시한다;
도 1e는 다공성 컴포넌트를 갖는 인광체 필름들을 제조하기 위한 과정을 예시한다;
도 1f는 다공성 컴포넌트를 갖는 인광체 필름들의 제조를 예시한다;
도 2a는 발광 다이오드(LED) 디바이스를 도시하는 다이어그램이다;
도 2b는 다수의 LED 디바이스들을 도시하는 다이어그램이다;
도 2c는 2차 광학계를 갖는 LED 시스템을 도시하는 다이어그램이다;
도 3은 통합된 LED 시스템을 위한 전자 장치 보드의 평면도이다;
도 4a는 LED 디바이스 부착 영역에서 기판에 LED 어레이가 부착된 전자 장치 보드의 평면도이다;
도 4b는 전자 컴포넌트들이 회로 보드의 두 표면들에 장착된 2채널 통합 LED 조명 시스템의 다이어그램이다;
도 5는 예시적인 응용 시스템의 다이어그램이다.
상이한 조명 시스템들 및/또는 발광 다이오드 구현들의 예들이 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 더 완전히 설명될 것이다. 이러한 예들은, 상호 배타적이지 않고, 일례에서 발견되는 특징들은 추가 구현들을 달성하기 위해 하나 이상의 다른 예들에서 발견되는 특징들과 조합될 수 있다. 따라서, 첨부 도면들에 도시된 예들은 단지 예시의 목적들로 제공되며, 이들은 본 개시를 임의의 방식으로 제한하려는 의도는 아니라는 것을 이해할 것이다. 유사한 번호들은 전체에 걸쳐 유사한 요소들을 지칭한다.
제1, 제2, 제3 등의 용어들이 본 명세서에서 다양한 요소들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되어서는 안된다는 점이 이해될 것이다. 이러한 용어들은 하나의 요소를 다른 것과 구별하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 제1 요소는 제2 요소라고 지칭될 수 있고 제2 요소는 제1 요소라고 지칭될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은 연관된 열거 항목들 중 하나 이상의 임의의 그리고 모든 조합들을 포함할 수 있다.
층, 영역, 또는 기판과 같은 요소가 다른 요소 "위에(on)" 존재하거나, 다른 요소 "위로(onto)" 연장된다고 언급되는 경우, 그것이 다른 요소 바로 위에 존재하거나 다른 요소 바로 위로 연장될 수 있거나, 또는 개입 요소들(intervening elements)이 존재할 수도 있다는 점이 이해될 것이다. 반면에, 한 요소가 다른 요소 "바로 위에(directly on)" 있거나 "바로 위로(directly onto)" 연장된다고 언급될 때, 개입 요소들은 존재하지 않는다. 또한, 한 요소가 다른 요소에 "연결된(connected)" 또는 "결합된(coupled)" 것으로 언급될 때, 그것은 다른 요소에 직접 연결 또는 결합되거나 및/또는 하나 이상의 개입 요소들을 통해 다른 요소에 연결 또는 결합될 수 있다. 반면에, 한 요소가 다른 요소에 "직접 연결된(directly connected)" 또는 "직접 결합된(directly coupled)" 것으로 언급될 때, 요소와 다른 요소 사이에 개입 요소들이 존재하지 않는다. 이들 용어들은 도면들에 도시한 임의의 배향 외에 요소의 상이한 배향들을 포함하고자 한다는 것을 이해할 것이다.
"아래(below)", "위(above)", "상부(upper)", "하부(lower)", "수평(horizontal)" 또는 "수직(vertical)"과 같은 상대적 용어들은 도면들에 도시된 한 요소, 층 또는 영역과 다른 요소, 층 또는 영역과의 관계를 기술하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 이들 용어들은 도면들에 도시된 배향 외에 디바이스의 상이한 배향들을 포함하도록 의도된다는 점이 이해될 것이다.
현재 이용 가능한 가장 효율적인 광원들 중에는 반도체 발광 디바이스들 또는 자외선(UV) 또는 적외선(IR) 광 출력을 방출하는 디바이스들과 같은 광 출력 방출 디바이스들이 있다. 이러한 디바이스들은 발광 다이오드들, 공진 캐비티 발광 다이오드들, 수직 캐비티 레이저 다이오드들, 에지 발광 레이저들 등(이하 "LED들")을 포함할 수 있다. 예를 들어 LED들은 그들의 압축된 크기 및 저전력 요구들에 의해, 많은 상이한 응용들에서 매력적인 후보들일 수 있다. 예를 들어, 카메라들 및 휴대폰들과 같은 휴대용 배터리 구동 디바이스들의 광원들(예를 들어, 플래시 광들 및 카메라 플래시들)로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 자동차 조명, HUD(head up display) 조명, 원예 조명, 거리 조명, 비디오를 위한 토치(torch), 일반 조명(예를 들어, 가정, 상점, 사무실 및 스튜디오 조명, 극장/무대 조명 및 건축 조명), 증강 현실(AR) 조명, 가상 현실(VR) 조명, 디스플레이들을 위한 백라이트들, 및 IR 분광법으로 또한 사용될 수 있다. 단일 LED는 백열 광원보다 덜 밝은 빛을 제공할 수 있으므로, 다중 접합 디바이스들 또는 LED들의 어레이들(예를 들어, 모놀리식 LED 어레이들, 마이크로 LED 어레이들 등)은 더 밝을 것을 원하거나 요구하는 응용들을 위해 사용될 수 있다.
본 명세서에서 주어진 예에서 파장 변환 층은 유리(예를 들어, 석영) 또는 실리콘 다공성 지지체 재료를 포함할 수 있다. 다공성 지지체 구조물은 적층된 메시 층들일 수 있다. 특정 배열들은 무기 인광체 입자들일 수 있는 파장 변환 입자들을 포함할 수 있고, 실리콘 바인더를 가질 수 있고, 굴절률을 증가시키기 위해 바인더로서 필러들을 갖는 실리콘을 가질 수 있는 등이다. 파장 변환 층은 광원, 발광 다이오드(LED) 등에 부착될 수 있다. 본 명세서에서 주어진 광 디바이스들의 예들은 황색 방출 인광체와 결합된 청색 방출 발광 다이오드(LED), 녹색 및 적색 방출 인광체 입자들과 결합된 청색 방출 LED, 청색 및 황색 방출 인광체 입자들과 결합된 자외선(UV) 방출 LED, 및 청색, 녹색, 적색 방출 인광체 입자들과 결합된 UV 방출 LED 등 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
적층된 메시 층은 각각의 직조 섬유들에 의해 생성된 다수의 캐비티들에 걸쳐 연장되는 직조 섬유들 또는 스트링들을 포함하는 지지체 재료(예를 들어, 유리, 실리콘, 석영)일 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 기판들(1102)은 다수의 캐비티들의 범위를 연장하도록 직조된다. 또한, 기판들(1102)은 하나 이상의 캐비티가 메시 기판의 다수의 층들에 걸쳐 있는 것을 허용할 수 있는 구성으로 적층된다. 메시를 생성하기 위해 사용되는 재료 단면의 한 단부가 메시의 치수의 100% 또는 실질적으로 100%에 걸쳐 연장되도록, 직조 재료(예를 들어, 유리, 실리콘, 석영)가 직조될 수 있다. 예로서, 제1 단부는 적층된 메시의 제2 단부에 대해 대향하는 단부에 있도록, 제1 직조 지지체 재료는 적층된 메시의 제1 에지에 있는 제1 단부 및 적층된 메시의 제2 에지에 있는 제2 에지를 가질 수 있다.
파장 변환 층에서 이용되는 인광체 입자들은 분배된, 스크린 인쇄된, 분무된, 성형된, 전기 영동 증착된, 적층된, 또는 그와 유사한 것일 수 있다. 특정 응용들에서, 유리 또는 사전 형성된 세라믹 인광체 내의 인광체의 처리는 사전 형성된 얇은 세라믹 층들을 형성하거나 절단하는 데에 고비용이거나 어려울 수 있다.
도 1a는 유리 메시를 포함하는 인광체를 갖는 파장 변환 층(1100)을 예시한다. 파장 변환 층(1100)은 석영 또는 유리 기판들(1102), 인광체 또는 다른 광 파장 변환 입자들(1104), 및 바인더(1106)의 조합으로 형성될 수 있다. 유리 기판은 인광체 입자들, 실리콘 바인더들, 석영 또는 석영 메시에 근접하게 일치하는 굴절률을 갖는 유리 필러들 등으로 채워진 얇은 석영 메시를 포함할 수 있다.
기판(1102)은 2차원 또는 3차원 패턴들로 배열된 순서화되거나 무작위적인 섬유들, 또는 그와 유사한 것을 이용하여 메시, 시트로서 형성될 수 있다. 다양한 재료들 또는 정렬된 배열들로 형성된 다수의 동종 또는 이종 층들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 최외측 층은 연속적인 유리 또는 석영 시트일 수 있다. 메시 간격, 효과적인 공극 크기, 공극 유체 연결성, 또는 그와 같은 것들은 기판(1102) 전체에 걸쳐 인광체 입자들 및 바인더 재료의 대기압, 낮은 압력 또는 높은 압력 배치를 허용하도록 배열될 수 있다.
인광체 입자들과 같은 광 파장 변환 입자들은 여기 또는 방사 에너지를 흡수하고 흡수된 에너지를 여기 파장과 상이한 파장의 방사로서 방출할 수 있는 발광 재료들일 수 있다. 예를 들어, 인광체 입자들은 여기 에너지가 인광체에 의해 재방출됨에 따라 대부분의 광자들이 제공되도록 고도의 광 흡수체일 수 있고 실질적으로 100%의 양자 효율들을 가질 수 있다. 발광 디바이스가 효율적인, 흡수성 인광체로 직접 광을 방출할 수 있는 경우, 인광체는 방출된 광을 효율적으로 추출하고 파장 변환을 할 수 있다.
광 파장 변환 입자들은 유기 p, 퀀텀 닷들, 유기 반도체들, II-VI 또는 III-V 반도체들, II-VI 또는 III-V 반도체 퀀텀 닷들 또는 나노결정들, 염료들, 중합체들, 또는 발광 재료들 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 백색 방출 LED는 청색 발광 LED를, 청색 광의 일부를 흡수하고 황색 광을 방출하는 Y3Al5O12:Ce3+와 같은 파장 변환 재료로 페어링하는 것으로부터 기인할 수 있다. 사용될 수 있는 인광체 입자들의 다른 예들은 알루미늄 가넷 인광체 입자들을 포함한다.
(Lu1-x-y-a-bYxGdy)3(Al1-zGaz)5O12:CeaPrb　 식(1)
여기서, 0<x<1, 0<y<1, 0<z
Figure 112020074609596-pct00001
0.1, 0<a
Figure 112020074609596-pct00002
0.2 및 0<b
Figure 112020074609596-pct00003
0.1이고, Lu3Al5O12:Ce3+　및 Y3Al5O12:Ce3+은 황색-녹색 영역의 광을 방출한다. 다른 예는 적색 범위 내의 광을 방출하는 Sr2Si5N8:Eu2+와 같은 (Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-aOa:Euz2+　일 수 있고, 여기서, 0
Figure 112020074609596-pct00004
a<5, 0<x
Figure 112020074609596-pct00005
1, 0
Figure 112020074609596-pct00006
y
Figure 112020074609596-pct00007
1, 및 0<z
Figure 112020074609596-pct00008
1 일 수 있다.
다른 적합한 녹색, 황색, 및 적색 방출 인광체들은 예를 들어, SrSi2N2O2:Eu2+를 포함하는 (Sr1-abCabBac)SixNyOz:Eua　2+　(a=0.002-0.2, b=0.0-0.25, c=0.0-0.25, x=1.5-2.5, y=1.5-2.5, z=1.5-2.5); 예를 들어, SrGa2S4:Eu2+를 포함하는 (Sr1-u-v-xMguCavBax)(Ga2-y-zAlyInzS4):Eu2+; Sr1-xBaxSiO4:Eu2+; 또는 예를 들어, CaS:Eu2+　및 SrS:Eu2+를 포함하는 (Ca1-xSrx)S:Eu2+　-여기서, 0<x<1임-를 포함할 수 있다.
적합한 황색/녹색 방출 인광체들의 예들은 Lu3-x-yMyAl5-zAzO12:Cex,　여기서 M = Y, Gd, Tb, Pr, Sm, Dy; A = Ga, Sc 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00009
0.2); Ca3-x-yMySc2-zAzSi3O12:Cex, 여기서 M = Y, Lu; A = Mg, Ga 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00010
0.2); Ba2-x-yMySiO4:Eux,　여기서 M = Sr, Ca, Mg 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00011
0.2); Ba2-x-y-zMyKzSi1-zPzO4Eux,　여기서 M = Sr, Ca, Mg 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00012
0.2); Sr1-x-yMyAl2-zSizO4-zNz:Eux, 여기서 M = Ba, Ca, Mg 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00013
0.2); M1-xSi2O2N2:Eux, 여기서 M = Sr, Ba, Ca, Mg 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00014
0.2); M3-xSi6O9N4:Eux, 여기서 M = Sr, Ba, Ca, Mg 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00015
0.2); M3-xSi6O12N2:Eux, 여기서 M = Sr, Ba, Ca, Mg 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00016
0.2); Sr1-x-yMyGa2-zAlzS4:Eux, 여기서 M = Ba, Ca, Mg 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00017
0.2); Ca1-x-y-zMzS:CexAy, 여기서 M = Ba, Sr, Mg; A = K, Na, Li 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00018
0.2); Sr1-x-zMzAl1+ySi4.2-yN7-yO0.4+y:Eux, 여기서 M = Ba, Ca, Mg 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00019
0.2); Ca1-x-y-zMySc2O4:CexAz, 여기서 M = Ba, Sr, Mg; A = K, Na, Li 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00020
0.2); Mx-zSi6-y-2xAly+2xOyN8-y:Euz, 여기서 M = Ca, Sr, Mg 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00021
0.2); 및 Ca8-x-yMyMgSiO4Cl2:Eux, 여기서 M = Sr, Ba 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00022
0.2)를 포함할 수 있다.
적합한 적색 방출 인광체 입자들의 예들은 Ca1-x-zMzS:Eux,　여기서 M = Ba, Sr, Mg, Mn 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00023
0.2); Ca1-x-yMySi1-zAl1+zN3-zOz:Eux, 여기서 M = Sr, Mg, Ce, Mn 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00024
0.2); Mg4Ge1-xO5F:Mnx,　여기서 (0<x
Figure 112020074609596-pct00025
0.2); M2-xSi5-yAlyN8-yOy:Eux,　여기서 M = Ba, Sr, Ca, Mg, Mn 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00026
0.2); Sr1-x-yMySi4-zAl1+zN7-zOz:Eux,　여기서 M = Ba, Ca, Mg, Mn 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00027
0.2); 및 Ca1-x-yMySiN2:Eux,　여기서 M = Ba, Sr, Mg, Mn 및 (0<x
Figure 112020074609596-pct00028
0.2)를 포함한다.
특정 배열들에서, 인광체는 인광체가 아니라 비활성인 입자들을 갖는 부분들, 활성화 도펀트를 갖지 않는 인광체 결정들을 갖는 부분들 등을 포함할 수 있고, 그에 의해 이러한 부분들은 광을 흡수 및 방출하지 않게 된다. 예를 들어, SiNx는 비활성 입자들로서 포함될 수 있다. 세라믹 인광체에서 활성화 도펀트는 또한 예를 들어, 표면에 가장 가까운 인광체 입자들이 가장 높은 도펀트 농도를 갖도록 점차로 변화될 수 있다. 표면으로부터의 거리가 증가함에 따라, 인광체 내의 도펀트 농도는 감소할 수 있다. 도펀트 프로파일은 선형, 계단형, 거듭제곱 법칙 프로파일 등과 같은 임의의 형상을 취할 수 있고, 다수의, 변화하는 또는 혼합된 도펀트 농도를 포함할 수 있다.
특정 배열들에서, 기판의 부분들은 실질적으로 인광체 또는 도펀트가 없을 수 있다. 인광체 두께 및 활성화 도펀트의 로딩은 원하는 방출 파장(들) 또는 스펙트럼을 생성하도록 맞춰질 수 있다. 인광체는 다수의 유형들의 인광체 입자들을 포함할 수 있고, 그들 각각은 동일한 또는 상이한 파장들의 광을 방출한다. 인광체 입자들의 다수의 유형들은 단일 동형 인광체로 혼합되거나 형성될 수 있다. 인광체 입자들의 다수의 유형들은 또한 기판(1102) 내에 스택 또는 복수의 인광체 층들을 구성하는 별개의 층들에 형성될 수 있다. 다수의 기판 층들은 또한 다층 스택을 형성하기 위해 함께 본딩될 수 있다. 파장 변환 층(1100)은 또한 에폭시에 배치된 형상 추종(conformal) 인광체 층들 또는 인광체 입자들과 같은 종래의 인광체 층들과 함께 사용될 수 있다.
파장 변환 층(1100)은 다양한 유형들의 LED들을 포함할 수 있다. LED에 의해 방출되는 변환되지 않은 광은 추출된 광의 결과적인 스펙트럼 또는 파장(들)의 일부일 수 있다. LED들은 결합될 수 있다. 조합들은 황색 방출 파장 변환 입자들과 결합된 청색 방출 LED, 녹색 및 적색 방출 파장 변환 입자들과 결합된 청색 방출 LED, 청색 및 황색 방출 파장 변환 입자들과 결합된 UV 방출 LED, 청색, 녹색, 및 적색 방출 파장 변환 입자들과 결합된 UV 방출 LED 등을 포함할 수 있다. 광의 다른 색들을 방출하는 파장 변환 입자들은 구조체로부터 원하는 추출된 스펙트럼 또는 광의 파장(들)을 야기하기 위해 이용될 수 있다.
바인더들은 파장 변환 입자들(1104)을 기판(1102)에 함께 유지하거나 부착하기 위해 사용될 수 있다. 바인더들은 유기, 무기, 유기 및 무기 등일 수 있다. 유기 바인더들은 아크릴레이트, 니트로셀룰로스 등일 수 있다. 유기/무기 바인더는 임의의 미리 결정된 기준을 충족시키기 위한 메틸 또는 페닐 실리콘, 플루오르화 실리콘들, 높은 굴절률 실리콘들과 같은 실리콘일 수 있다. 무기 바인더들은 졸-겔(sol-gel), TEOS의 졸-겔, 졸-겔 또는 MTMS, 액체 유리, 나트륨 실리케이트, 칼륨 실리케이트, 물 유리, 다공성 기판들을 포화시킬 수 있는 낮은 점도를 갖는 재료 등일 수 있다.
바인더들은 또한 물리적 또는 광학적 특성들을 조정하는 필러들을 포함할 수 있다. 필러들은 무기 나노입자들, 실리카, 유리 입자들, 섬유들, 굴절률을 증가시키는 재료들 등을 포함할 수 있다. 필러들은 또한 광학 성능을 증가시키는 재료들, 산란을 촉진하는 재료들, 열 성능을 증가시키는 재료들, 밝기를 증가시키는 재료들 등을 포함할 수 있다.
도 1a의 파장 변환 층(1100)은 실질적으로 정사각형, 직사각형, 다각형, 육각형, 원형, 또는 임의의 다른 적합한 또는 적합한 형상일 수 있다. 특정 배열들에서, 파장 변환 층(1100)은 LED 근처에 위치하기 전에 싱귤레이트될 수 있다. 특정 배열들에서, 파장 변환 층(1100)은 LED에 부착된 이후에 싱귤레이트될 수 있다. 파장 변환 층(1100)은 LED에 직접 부착되거나, LED에 근접하여 배치될 수 있는 등이다. 파장 변환 층(1100)은 무기 층, 중합체 시트, 두꺼운 접착제 층, 작은 공극, 또는 임의의 다른 적합한 구조물들에 의해 LED로부터 분리될 수 있다. LED와 파장 변환 층(1100) 사이의 공간은 500μm 미만, 나노미터 미만, 대략 몇 밀리미터 등일 수 있다.
다수의 유형들의 파장 변환 구조물들이 디바이스 내에서 사용될 수 있다. 실리콘 및 유리 메시 파장 변환 층은 성형된 중합체 및 퀀텀 닷 포함 파장 변환 층과 조합될 수 있다. 또한, 필터 또는 금속 반사기는 파장 변환 층(1100)의 적어도 일부 위에 형성될 수 있다. 필터는 다른 필터 층들 또는 상이한 반사 구조물들에 의해 흡수되는 파장 변환 층들에 의해 방출된 스펙트럼 또는 파장(들)의 부분들을 재순환시킬 수 있다. 필터들은 분산 브래그 반사기를 형성하는 유전체 층들의 스택일 수 있다. 파장 변환 층(1100)에서, 측벽을 통해 빠져나가는 광을 재순환시키기 위해 금속 반사기들이 사용될 수 있다.
특정 배열에서, 2개의 파장 변환 재료를 갖는 디바이스는 청색 피크 파장, 녹색 피크 파장, 및 적색 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 이러한 배열은 녹색 및 청색 피크 파장들 사이, 녹색 및 적색 피크 파장들 사이, 또는 양쪽 모두에 대한 피크 파장을 갖는 반사된 광을 허용할 수 있다.
도 1b는 유리 메시를 포함하는 파장 변환 층을 형성하는 과정(1200)을 예시한다. 본 명세서의 개시는 유리 메시를 일례로서 기재할 수 있지만, 메시는 유리, 석영, 실리콘 등과 같은 적용 가능한 재료일 수 있다는 점이 이해될 것이다. 단계(1200)에서, 유리 또는 실리콘 유리 메시가 제공될 수 있다(1202). 유리 메시는 2차원 또는 3차원 패턴으로 배열되고, 부분적으로, 실질적으로, 또는 그와 유사하게 융합될 때까지 가열되는 유리 스레드들 또는 섬유들의 다수의 층들로부터 구축될 수 있다. 유리 섬유들 사이의 충분한 간격은 3차원 구조물에 연속적인 개방 공극 공간이 존재하도록 배열될 수 있다. 유리 메시는 인광체 또는 바인더 슬러리로 채워질 수 있다(1204). 인광체 또는 바인더 슬러리(slurry)는 무기 또는 다른 필러들을 포함할 수 있다. 충전은, 정상 대기 압력에서 슬러리 내로 딥핑(dipping)함으로써, 고압 주입들에 의해, 저압 가능 충전, 또는 그와 유사한 것에 의해 완료될 수 있다. 인광체 또는 바인더 슬러리는 부분적으로, 실질적으로, 또는 그와 유사하게 경화될 때까지 가열되거나 UV 조사된 실리콘을 또한 포함할 수 있다. 바인더 슬러리는 또한 메시 위에 스프레이 코팅되어 메시의 양 측면들에 얇거나 조밀하게 패킹된 인광체 층들을 생성할 수 있다.
조합된 유리 메시 기판 및 인광체 또는 바인더는 싱귤레이트되어 LED에 인접하여 부착되거나 배치될 수 있다(1206). 경화(1208) 중 또는 후에, 결합된 유리 메시 기판 및 인광체 또는 바인더를 LED에 고정하기 위해 접촉부 위치 설정, 접착제 부착, 구조적 배치 등이 이용될 수 있다. 다수의 LED들에 대한 부착(1210)을 위해, 경화(1212) 중 또는 후에, LED에 대한 결합된 유리 메시 기판 및 인광체 또는 바인더를 고정하기 위해 접촉부 위치 설정, 접착제 부착, 구조적 배치 등을 포함할 수 있다. 또한, 구조물은 패키징 이전에 싱귤레이트되고 분리될 수 있다.
도 1c는 유리 실리콘 기판 파장 변환 층을 하나 이상의 조명 디바이스들에 부착하는 과정(1300)을 예시한다. 조명 디바이스는 광을 생성할 수 있는 LED 또는 임의의 다른 디바이스일 수 있다. 유리 또는 실리콘 유리 메시(1302)가 제공될 수 있다. 접착제(1304)가 이후에 도포된다. 접착제 또는 글루 오버플로우 또는 임의의 다른 과정을 원하는 대로 감소시키기 위해, 스핀 코팅, B-스테이징된 실리콘을 이용하는 스핀 코팅, 또는 이와 유사한 것에 의해 접착제가 도포될 수 있다. 이후에 유리 또는 실리콘 메시(1302)는 예컨대 접착제 층에 의해 하나 이상의 싱귤레이트된 LED들(1306)에 부착될 수 있다. 메시(1302)는 싱귤레이트된다(1308). 메시(1302) 및 하나 이상의 싱귤레이트된 LED들(1306)의 조합은 또한 패키징을 위해 반전되고 준비될 수 있다.
도 1d는 적층된 유리 실리콘 기판 파장 변환 층을 하나 이상의 조명 디바이스들에 부착하기 위한 과정(1400)을 예시한다. 조명 디바이스는 LED 또는 광을 생성할 수 있는 임의의 다른 디바이스일 수 있다. 유리 또는 실리콘 유리 메시(1411)가 제공될 수 있다. 인광체 또는 바인더(1413)는 유리 또는 실리콘 유리 메시(1411)에 압력 또는 열 적층될 수 있다. 인광체 또는 바인더(1413)는 구조적 지지체를 제공할 수 있다. 결합된 메시(1402)와 인광체 또는 바인더(1413)는 파장 변환 층을 형성할 수 있고, 다음으로, 이것은 예를 들어 접착제 층과 함께 하나 이상의 LED들(1406)에 부착된다. 파장 변환 층은 싱귤레이트될 수 있다(1408). 파장 변환 층 및 하나 이상의 LED들(1406)의 조합은 또한 패키징을 위해 반전되고 준비될 수 있다.
도 1e는 다공성 컴포넌트를 갖는 인광체 필름들을 생성하는 과정(1500)을 예시한다. 제1 색 점을 갖는 제1 변환기 필름이 생성될 수 있고(1502) 제2 색 점을 갖는 제2 변환기 필름이 생성될 수 있다(1504). 제1 색 점 및 제2 색 점은 제1 변환기 필름 및 제2 변환기 필름이 다공성 컴포넌트 상에 적층될 때, 결과적인 파장 변환 층의 색 점이 미리 결정된 색 점이 되도록 할 수 있다. 제1 및 제2 인광체 필름들은 다공성 컴포넌트 상에 적층되어, 미리 결정된 색 점을 갖는 파장 변환 층을 생성할 수 있다(1506).
도 1f는 다공성 컴포넌트를 갖는 파장 변환 필름(1604)을 제조하기 위한 과정(1600)을 예시한다. 제1 색 점을 갖는 제1 인광체 필름 및 제2 색 점을 갖는 제2 인광체 필름은 단계(1602)에서 미리 결정된 색 점을 위해 다공성 컴포넌트 상으로 적층되어 파장 변환 층(1604)을 생성한다. 파장 변환 층(1604)은 본 명세서에서 더 논의되는 바와 같이, 도 2a의 파장 변환 층(206)에 대응할 수 있다.
도 2a는 예시적인 실시예에서 LED 디바이스(200)의 다이어그램이다. LED 디바이스(200)는 기판(202), 활성 층(204), 파장 변환 층(206), 및 1차 광학계(208)를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, LED 디바이스는 파장 변환 층 및/또는 1차 광학계를 포함하지 않을 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 활성 층(204)은 기판(202)에 인접할 수 있고, 여기될 때 광을 방출할 수 있다. 기판(202) 및 활성 층(204)을 형성하기 위해 사용되는 적합한 재료들은 사파이어, SiC, GaN, 실리콘을 포함하고, 보다 구체적으로 AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb를 포함하지만 이에 제한되지 않는 Ⅲ-V 반도체들, ZnS, ZnSe, CdSe, CdTe를 포함하지만 이에 제한되지 않는 Ⅱ-VI 반도체들, Ge, Si, SiC를 포함하지만 이에 제한되지 않는 IV족 반도체들, 및 이들의 혼합들 또는 합금들로부터 형성될 수 있다.
파장 변환 층(206)은 활성 층(204)과 멀리 떨어지거나, 근접하거나, 바로 위에 있을 수 있다. 활성 층(204)은 파장 변환 층(206) 내로 광을 방출한다. 파장 변환 층(206)은 활성 층(204)에 의해 방출된 광의 파장을 더 변경하도록 작용한다. 파장 변환 층을 포함하는 LED 디바이스들 종종 인광체 변환 LED들(PCLED)로서 지칭된다. 파장 변환 층(206)은 예를 들어, 하나의 파장의 광을 흡수하고 상이한 파장의 광을 방출하는 투명 또는 반투명 바인더 또는 매트릭스 내의 인광체 입자들, 또는 세라믹 인광체 요소와 같은 임의의 발광 재료를 포함할 수 있다. 파장 변환 층(206)은 제1 변환기 점을 갖는 제1 변환기 필름 및 제2 변환기 점을 갖는 제2 변환기 필름이 본 명세서에서 개시된 바와 같이 다공성 컴포넌트 상에 적층되어, 파장 변환 층(206)을 미리 결정된 색 점으로 제조하도록, 미리 결정된 색 점을 가질 수 있다.
1차 광학계(208)는 LED 디바이스(200)의 하나 이상의 층들 상에 또는 그 위에 있을 수 있고, 1차 광학계(208)를 통해 활성 층(204) 및/또는 파장 변환 층(206)으로부터 광이 통과하는 것을 허용한다. 1차 광학계(208)는 하나 이상의 층들을 보호하고, 적어도 부분적으로 LED 디바이스(200)의 출력을 성형하도록 구성된 렌즈 또는 캡슐화된 것일 수 있다. 1차 광학계(208)는 투명 및/또는 반투명 재료를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 1차 광학계를 통한 광은 램버시안 분포(Lambertian distribution) 패턴에 기초하여 방출될 수 있다. 1차 광학계(208)의 하나 이상의 특성들이 램버시안 분포 패턴과 상이한 광 분포 패턴을 생성하도록 수정될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
도 2b는 예시적인 실시예에서 픽셀들(201A, 201B, 및 201C)뿐만 아니라 2차 광학계(212)를 갖는 LED 어레이(210)를 포함하는 조명 시스템(220)의 단면도를 도시한다. LED 어레이(210)는 각자의 파장 변환 층(206B), 활성 층(204B) 및 기판(202B)을 각각 포함하는 픽셀들(201A, 201B, 및 201C)을 포함한다. LED 어레이(210)는 웨이퍼 레벨 공정 기술들을 이용하여 제조된 모놀리식 LED 어레이, 500 마이크로미터 이하의 치수들을 갖는 마이크로 LED, 또는 그와 유사한 것일 수 있다. LED 어레이(210) 내의 픽셀들(201A, 201B, 및 201C)은 어레이 분할, 또는 대안적으로 픽 앤 플레이스(pick and place) 기술들을 이용하여 형성될 수 있다.
LED 디바이스들(200B)의 하나 이상의 픽셀들(201A, 201B, 및 201C) 사이에 도시된 공간들(203)은 공극을 포함할 수 있거나, 접촉부(예를 들어, n-접촉부)일 수 있는 금속 재료와 같은 재료에 의해 채워질 수 있다.
2차 광학계(212)는 렌즈(209) 및 도파관(207) 중 하나 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서 2차 광학계들이 도시된 예에 따라 논의되지만 2차 광학계들(212)은 입사 광을 확산시키기 위해(발산 광학계), 또는 입사 광을 시준된 빔 내로 수집하기 위해(시준 광학계) 사용될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 예시적인 실시예들에서, 도파관(207)은 집광기일 수 있고, 포물선 형상, 원뿔 형상, 경사진 형상(beveled shape), 또는 그와 유사한 것과 같이 광을 집중시키기 위한 임의의 적용 가능한 형상을 가질 수 있다. 도파관(207)은 입사 광을 반사 또는 재지향시키기 위해 사용되는 유전체 물질, 금속화 층, 또는 그와 유사한 것들로 코팅될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 조명 시스템은 파장 변환 층(206B), 1차 광학계(208B), 도파관(207), 및 렌즈(209) 중 하나 이상을 포함하지 않을 수 있다.
렌즈(209)는 SiC, 알루미늄 산화물, 다이아몬드, 또는 그와 유사한 것들 또는 그들의 조합과 같은 임의의 적용 가능한 투명 재료로 형성될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 렌즈(209)는 렌즈(209)로의 광 입력의 빔을 수정하여 렌즈(209)로부터의 출력 빔이 원하는 광도 사양을 효율적으로 충족하도록 사용될 수 있다. 추가적으로, 렌즈(209)는 예를 들어, LED 어레이(210)의 픽셀들(201A, 201B, 및/또는 201C)의 점등 및/또는 소등 외관을 결정함으로써, 하나 이상의 심미적 목적을 제공할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 통합된 LED 조명 시스템을 위한 전자 장치 보드(310)의 평면도이다. 대안적인 실시예들에서, 2개 이상의 전자 장치 보드들이 LED 조명 시스템을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, LED 어레이는 별도의 전자 장치 보드 상에 있을 수 있거나, 또는 센서 모듈은 별도의 전자 장치 보드 상에 있을 수 있다. 예시된 예에서, 전자 장치 보드(310)는 전원 모듈(312), 센서 모듈(314), 연결 및 제어 모듈(316) 및 기판(320)에의 LED 어레이의 부착을 위해 예약된 LED 부착 영역(318)을 포함한다.
기판(320)은 트랙들, 트레이스들, 패드들, 비아들, 및/또는 와이어들과 같은 전도성 커넥터들을 사용하여 전기적 컴포넌트들, 전자적 컴포넌트들 및/또는 전자 모듈들을 기계적으로 지지하고, 그에 대한 전기적 결합을 제공할 수 있는 임의의 보드일 수 있다. 전원 모듈(312)은 전기 및/또는 전자 요소들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전원 모듈(312)은 AC/DC 변환 회로, DC/DC 변환 회로, 디밍(dimming) 회로, 및 LED 구동 회로를 포함한다.
센서 모듈(314)은 LED 어레이가 구현되는 응용에 필요한 센서들을 포함할 수 있다.
연결 및 제어 모듈(316)은 시스템 마이크로컨트롤러, 및 외부 디바이스로부터 제어 입력을 수신하도록 구성된 임의의 유형의 유선 또는 무선 모듈을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 모듈은 하나 이상의 전자 장치 보드들(310)에 납땜될 수 있는 개별적인 회로 보드들 상에 배치된 전기 및/또는 전자 컴포넌트들을 지칭할 수 있다. 그러나, 용어 모듈은 또한 유사한 기능들을 제공하지만, 동일한 영역에서 또는 상이한 영역들에서 하나 이상의 회로 보드들에 개별적으로 납땜될 수 있는 전기 및/또는 전자 컴포넌트들을 지칭할 수 있다.
도 4a는 일 실시예에서 LED 디바이스 부착 영역(318)에서 기판(320)에 부착된 LED 어레이(410)를 갖는 전자 장치 보드(310)의 평면도이다. 전자 장치 보드(310)는 LED 어레이(410)와 함께 LED 시스템(400A)을 나타낸다. 추가적으로, 전원 모듈(312)은 Vin(497)에서 전압 입력을 수신하고 트레이스들(418B)을 통해 연결 및 제어 모듈(316)로부터 제어 신호들을 수신하고, 트레이스들(418A)을 통해 구동 신호들을 LED 어레이(410)에 제공한다. LED 어레이(410)는 전원 모듈(312)로부터의 구동 신호들을 통해 턴 온 및 오프된다. 도 4a에 도시된 실시예에서, 연결 및 제어 모듈(316)은 트레이스(418C)를 통해 센서 모듈(314)로부터 센서 신호들을 수신한다.
도 4b는 회로 보드(499)의 2개의 표면들 상에 탑재된 전자 컴포넌트들을 갖는 2채널 통합 LED 조명 시스템의 일 실시예를 도시한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, LED 조명 시스템(400B)은 그 위에 장착된, 디머 신호들 및 AC 전력 신호들을 수신하기 위한 입력들 및 AC/DC 변환기 회로(412)를 갖는 제1 표면(445A)을 포함한다. LED 시스템(400B)은 그 위에 장착된, 디머 인터페이스 회로(415), DC-DC 변환기 회로들(440A 및 440B), 마이크로컨트롤러(472)를 갖는 연결 및 제어 모듈(416)(본 예에서는 무선 모듈), 및 LED 어레이(410)를 갖는 제2 표면(445B)을 포함한다. LED 어레이(410)는 2개의 독립적인 채널들(411A 및 411B)에 의해 구동된다. 대안적인 실시예들에서, 단일 채널은 LED 어레이에 구동 신호들을 제공하기 위해 사용될 수 있거나, 또는 임의의 개수의 다수의 채널들이 LED 어레이에 구동 신호들을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
LED 어레이(410)는 LED 디바이스들의 2개의 그룹들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 그룹 A의 LED 디바이스들은 제1 채널(411A)에 전기적으로 결합되고, 그룹 B의 LED 디바이스들은 제2 채널(411B)에 전기적으로 결합된다. 2개의 DC-DC 변환기들(440A 및 440B) 각각은 LED 어레이(410) 내의 LED들의 각각의 그룹(A 및 B)을 구동하기 위한 단일 채널들(411A 및 411B)을 통해 각각의 구동 전류를 각각 제공할 수 있다. LED들의 그룹들 중 하나 내의 LED들은 LED들의 제2 그룹 내의 LED들과 상이한 색 점을 갖는 광을 방출하도록 구성될 수 있다. LED 어레이(410)에 의해 방출되는 광의 복합 색 점의 제어는 각각 단일 채널(411A 및 411B)을 통해 개별 DC/DC 변환기 회로들(440A 및 440B)에 의해 인가되는 전류 및/또는 듀티 사이클을 제어함으로써 범위 내에서 튜닝될 수 있다. 도 4b에 도시된 실시예는 (도 3 및 도 4a에 설명된 바와 같이) 센서 모듈을 포함하지 않지만, 대안적인 실시예는 센서 모듈을 포함할 수 있다.
예시된 LED 조명 시스템(400B)은 LED 어레이(410) 및 LED 어레이(410)를 동작시키기 위한 회로가 단일 전자 장치 보드 상에 제공되는 통합된 시스템이다. 회로 보드(499)의 동일 표면 상의 모듈들 사이의 연결은 예를 들어, 트레이스들(431, 432, 433, 434, 및 435) 또는 금속화물들(도시되지 않음)과 같은 표면 또는 서브 표면 상호연결들에 의해 모듈들 사이의 전압들, 전류들, 및 제어 신호들을 교환하기 위해 전기적으로 결합될 수 있다. 회로 보드(499)의 반대 표면들 상의 모듈들 사이의 연결들은 비아들 및 금속화물들(도시되지 않음)과 같은 보드 상호연결들을 통해 전기적으로 결합될 수 있다.
실시예들에 따르면, LED 어레이가 드라이버 및 제어 회로로부터 별개의 전자 장치 보드 상에 있는 LED 시스템들이 제공될 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, LED 시스템은 구동기 회로로부터 분리된 전자 장치 보드 상의 전자 장치 중 일부를 갖는 LED 어레이를 가질 수 있다. 예를 들어, LED 시스템은 LED 어레이들과는 별개의 개별 전자 장치 보드 상에 위치된 전력 변환 모듈 및 LED 모듈을 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, LED 시스템은 다채널 LED 구동기 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, LED 모듈은 임베디드 LED 캘리브레이션 및 설정 데이터 및, 예를 들어, LED들의 3개의 그룹들을 포함할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 임의의 수의 LED들의 그룹들이 하나 이상의 응용들과 함께 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 각각의 그룹 내의 개별 LED들은 직렬로 또는 병렬로 배열될 수 있고, 상이한 색 점들을 갖는 광이 제공될 수 있다. 예를 들어, 따뜻한 백색 광은 제1 그룹의 LED들에 의해 제공될 수 있고, 차가운 백색 광은 제2 그룹의 LED들에 의해 제공될 수 있고, 중성 백색 광은 제3 그룹에 의해 제공될 수 있다.
도 5는 애플리케이션 플랫폼(560), LED 시스템들(552 및 556), 및 2차 광학계(554 및 558)를 포함하는 예시적인 시스템(550)을 도시한다. LED 시스템(552)은 화살표들(561a 및 561b) 사이에 도시된 광 빔들(561)을 생성한다. LED 시스템(556)은 화살표들(562a 및 562b) 사이에 도시된 광 빔들(562)을 생성한다. 도 5에 도시된 실시예에서, LED 시스템(552)으로부터 방출된 광은 2차 광학계(554)를 통과하고, LED 시스템(556)으로부터 방출된 광은 2차 광학계(558)를 통과한다. 대안적인 실시예들에서, 광 빔들(561 및 562)은 어떤 2차 광학계도 통과하지 않는다. 2차 광학계는 하나 이상의 광 가이드들일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 하나 이상의 광 가이드들은 에지 발광일 수 있거나 광 가이드의 내부 에지를 정의하는 내부 개구를 가질 수 있다. LED 시스템들(552 및/또는 556)은 그들이 하나 이상의 광 가이드들의 내부 에지(내부 개구 광 가이드) 또는 외부 에지(에지 발광 광 가이드) 내로 광을 주입하도록 하나 이상의 광 가이드들의 내부 개구들 내에 삽입될 수 있다. LED 시스템들(552 및/또는 556) 내의 LED들은 광 가이드의 일부인 베이스의 둘레 주위에 배열될 수 있다. 일 구현에 따르면, 베이스는 열 전도성일 수 있다. 일 구현에 따르면, 베이스는 광 가이드 위에 배치되는 방열 요소에 결합될 수 있다. 방열 요소는 열 전도성 베이스를 통해 LED들에 의해 생성된 열을 수신하고 수신된 열을 소산하도록 배열될 수 있다. 하나 이상의 광 가이드들은 LED 시스템들(552 및 556)에 의해 방출된 광이 예를 들어, 기울기를 갖는, 챔퍼링된 분포, 좁은 분포, 넓은 분포, 각도 분포 등과 같은 원하는 방식으로 성형되도록 할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 시스템(550)은 휴대폰의 카메라 플래시 시스템, 실내 주거용 또는 산업용 조명, 거리 조명과 같은 실외 광, 자동차, 의료 디바이스, 증강 현실(AR)/가상 현실(VR) 디바이스들, 및 로봇 디바이스들일 수 있다. 도 3에 도시된 통합된 LED 조명 시스템, 도 4a에 도시된 LED 시스템(400A)은 예시적인 실시예들에서 LED 시스템들(552 및 556)을 예시한다.
예시적인 실시예들에서, 시스템(550)은 휴대폰의 카메라 플래시 시스템, 실내 주거용 또는 산업용 조명, 거리 조명과 같은 실외 광, 자동차, 의료 디바이스, AR/VR 디바이스들, 및 로봇 디바이스들일 수 있다. 도 4a에 도시된 LED 시스템(400A) 및 도 4b에 도시된 LED 시스템(400B)은 예시적인 실시예들에서 LED 시스템들(552 및 556)을 예시한다.
애플리케이션 플랫폼(560)은 본 명세서에서 논의된 바와 같이 라인(565) 또는 다른 적용 가능한 입력을 통해 전력 버스를 경유하여 LED 시스템들(552 및/또는 556)에 전력을 제공할 수 있다. 또한, 애플리케이션 플랫폼(560)은 LED 시스템(552) 및 LED 시스템(556)의 작동을 위해 라인(565)을 통해 입력 신호들을 제공할 수 있으며, 이 입력은 사용자 입력/선호도, 감지된 판독, 미리 프로그램된 또는 자율적으로 결정된 출력 등에 기초할 수 있다. 하나 이상의 센서들은 애플리케이션 플랫폼(560)의 하우징의 내부 또는 외부에 있을 수 있다.
다양한 실시예들에서, 애플리케이션 플랫폼(560) 센서들 및/또는 LED 시스템(552 및/또는 556) 센서들은 시각 데이터(예를 들어, LIDAR 데이터, IR 데이터, 카메라를 통해 수집된 데이터 등), 오디오 데이터, 거리 기반 데이터, 이동 데이터, 환경 데이터 또는 그와 유사한 것, 또는 이들의 조합 등과 같은 데이터를 수집할 수 있다. 데이터는 객체, 개인, 차량 등과 같은 물리적 항목 또는 엔티티와 관련될 수 있다. 예를 들어, 감지 장비는 ADAS/AV 기반 애플리케이션에 대한 객체 근접 데이터를 수집할 수 있으며, 이는 물리적 항목 또는 엔티티의 검출에 기초하여 검출 및 후속 동작을 우선순위화할 수 있다. 데이터는 예를 들어, LED 시스템(552 및/또는 556)에 의해 IR 신호와 같은 광학 신호를 방출하고, 방출된 광 신호에 기초하여 데이터를 수집하는 것에 기초하여 수집될 수 있다. 데이터는 데이터 수집을 위한 광 신호를 방출하는 컴포넌트와는 상이한 컴포넌트에 의해 수집될 수 있다. 예를 계속하면, 감지 장비는 자동차 상에 위치될 수 있고 VCSEL을 사용하여 빔을 방출할 수 있다. 하나 이상의 센서들은 방출된 빔 또는 임의의 다른 적용 가능한 입력에 대한 응답을 감지할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 애플리케이션 플랫폼(560)은 자동차를 나타낼 수 있고 LED 시스템(552) 및 LED 시스템(556)은 자동차 헤드라이트들을 나타낼 수 있다. 다양한 실시예들에서, 시스템(550)은 조향 가능한 광 빔들을 갖는 자동차를 나타낼 수 있고, 여기서 조향 가능한 광을 제공하기 위해 LED들이 선택적으로 활성화될 수 있다. 예를 들어, LED들의 어레이는 형상 또는 패턴을 정의 또는 투영하거나 도로의 선택된 섹션들만을 조명하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, LED 시스템들(552 및/또는 556) 내의 적외선 카메라들 또는 검출기 픽셀들은 조명을 요구하는 장면(도로, 횡단 보도 등)의 부분들을 식별하는 센서들일 수 있다.
실시예들이 상세하게 설명되었으며, 본 기술분야의 통상의 기술자들은 본 설명이 주어지면, 본 발명의 개념의 사상으로부터 벗어나지 않고 본 명세서에 설명된 실시예들에 대한 수정들이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 예시되고 설명된 특정 실시예들로 제한되는 것으로 의도되지 않는다.

Claims (38)

  1. 파장 변환 층으로서,
    서로 결합된 복수의 적층된 석영 또는 유리 메시 층들을 포함하는 다공성 지지체 구조물; 및
    파장 변환 입자들 및 바인더를 포함하는 경화된 혼합물을 포함하고, 상기 경화된 혼합물은 상기 적층된 메시 층들의 내부 및 사이에서 상기 다공성 지지체 구조물을 채우고 상기 복수의 적층된 메시 층들을 함께 본딩하는, 파장 변환 층.
  2. 제1항에 있어서, 상기 바인더는 실리콘을 포함하는, 파장 변환 층.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적층된 메시 층들은 직조 지지체 재료를 포함하는, 파장 변환 층.
  4. 제3항에 있어서, 제1 직조 지지체 재료는 상기 적층된 메시 층들의 가로 치수의 실질적으로 100%에 걸쳐 연장되는 섬유들 또는 스트링들을 포함하는, 파장 변환 층.
  5. 제1항에 있어서, 상기 바인더는 굴절률을 증가시키기 위해 구성된 하나 이상의 필러들을 포함하는, 파장 변환 층.
  6. 제1항에 있어서, 상기 파장 변환 입자들은 상기 파장 변환 층 상에 입사하는 광을 변환하도록 구성되는, 파장 변환 층.
  7. 제1항에 있어서, 상기 파장 변환 입자들은 인광체 입자들을 포함하는, 파장 변환 층.
  8. 제1항에 있어서, 상기 파장 변환 입자들은 미리 형성된 세라믹 인광체를 포함하는, 파장 변환 층.
  9. LED 디바이스로서,
    (a) 활성 층; 및
    (b) 상기 활성 층으로부터 방출된 제1 광의 파장을 변환하고 제2 광을 방출하도록 구성된 파장 변환 층을 포함하고, 상기 파장 변환 층은:
    (i) 서로 결합된 복수의 적층된 석영 또는 유리 메시 층들을 포함하는 다공성 지지체 구조물; 및
    (ii) 파장 변환 입자들 및 바인더를 포함하는 경화된 혼합물을 포함하고, 상기 경화된 혼합물은 상기 적층된 메시 층들의 내부 및 사이에서 상기 다공성 지지체 구조물을 채우고 상기 복수의 적층된 메시 층들을 함께 본딩하는, LED 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 바인더는 실리콘을 포함하는, LED 디바이스.
  11. 제9항에 있어서, 상기 적층된 메시 층들은 직조 지지체 재료를 포함하는, LED 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 제1 직조 지지체 재료는 상기 적층된 메시 층들의 가로 치수의 실질적으로 100%에 걸쳐 연장되는 섬유들 또는 스트링들을 포함하는, LED 디바이스.
  13. 파장 변환 층을 준비하는 방법으로서,
    제1 색 점을 갖는 제1 인광체 필름을 생성하는 단계;
    제2 색 점을 갖는 제2 인광체 필름을 생성하는 단계;
    상기 제1 인광체 필름 및 상기 제2 인광체 필름을, 서로 결합된 복수의 적층된 석영 또는 유리 메시 층들을 포함하는 다공성 컴포넌트 상에 적층하여, 결과적인 파장 변환 층이 미리 결정된 색 점을 나타내도록 하는 단계;
    상기 적층된 메시 층들의 내부 및 사이에서 상기 다공성 컴포넌트를 상기 결과적인 파장 변환 층으로 채우는 단계; 및
    상기 복수의 적층된 메시 층들을 함께 본딩하도록 상기 결과적인 파장 변환 층을 경화하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 인광체 필름 및 제2 인광체 필름은 바인더를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 바인더는 굴절률을 증가시키기 위해 하나 이상의 필러들을 포함하는, 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 적층된 메시 층들은 직조 지지체 재료를 포함하는, 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 파장 변환 층을 싱귤레이트하고 조명 디바이스를 부착하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제13항에 있어서, 다수의 조명 디바이스들을 상기 파장 변환 층에 부착하고 결합된 조명 디바이스들 및 파장 변환 층을 싱귤레이트하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 파장 변환 층으로서,
    서로 결합된 복수의 적층된 석영 또는 유리 메시 층들을 포함하는 다공성 지지체 구조물; 및
    상기 다공성 지지체 구조물 상에 적층된 파장 변환 입자들 및 바인더를 포함하는 경화된 층을 포함하고, 상기 경화된 층은 상기 적층된 메시 층들의 내부 및 사이에서 상기 다공성 지지체 구조물을 채우고 상기 복수의 적층된 메시 층들을 함께 본딩하는, 파장 변환 층.
  20. 제19항에 있어서, 상기 바인더는 실리콘을 포함하는, 파장 변환 층.
  21. 삭제
  22. 제19항에 있어서, 상기 적층된 메시 층들은 직조 지지체 재료를 포함하는, 파장 변환 층.
  23. 제22항에 있어서, 제1 직조 지지체 재료는 상기 적층된 메시 층들의 가로 치수의 실질적으로 100%에 걸쳐 연장되는 섬유들 또는 스트링들을 포함하는, 파장 변환 층.
  24. 제19항에 있어서, 상기 바인더는 굴절률을 증가시키기 위해 구성된 하나 이상의 필러들을 포함하는, 파장 변환 층.
  25. 제19항에 있어서, 상기 파장 변환 입자들은 상기 파장 변환 층 상에 입사되는 광을 변환하도록 구성되는, 파장 변환 층.
  26. 제19항에 있어서, 상기 파장 변환 입자들은 인광체 입자들을 포함하는, 파장 변환 층.
  27. 제19항에 있어서, 상기 파장 변환 입자들은 미리 형성된 세라믹 인광체를 포함하는, 파장 변환 층.
  28. LED 디바이스로서,
    (a) 활성 층; 및
    (b) 상기 활성 층으로부터 방출된 제1 광의 파장을 변환하고 제2 광을 방출하도록 구성된 파장 변환 층을 포함하고, 상기 파장 변환 층은:
    (i) 서로 결합된 복수의 적층된 석영 또는 유리 메시 층들을 포함하는 다공성 지지체 구조물; 및
    (ii) 상기 다공성 지지체 구조물 상에 적층된 파장 변환 입자들 및 바인더를 포함하는 경화된 층을 포함하고, 상기 경화된 층은 상기 적층된 메시 층들의 내부 및 사이에서 상기 다공성 지지체 구조물을 채우고 상기 복수의 적층된 메시 층들을 함께 본딩하는, LED 디바이스.
  29. 제28항에 있어서, 상기 바인더는 실리콘을 포함하는, LED 디바이스.
  30. 삭제
  31. 제28항에 있어서, 상기 적층된 메시 층들은 직조 지지체 재료를 포함하는, LED 디바이스.
  32. 제31항에 있어서, 제1 직조 지지체 재료는 상기 적층된 메시 층들의 가로 치수의 실질적으로 100%에 걸쳐 연장되는 섬유들 또는 스트링들을 포함하는, LED 디바이스.
  33. 파장 변환 층을 준비하는 방법으로서,
    제1 색 점을 갖는 제1 인광체 필름을 생성하는 단계 - 상기 제1 인광체 필름은 제1 파장 변환 인광체 입자들 및 제1 바인더를 포함함 -;
    제2 색 점을 갖는 제2 인광체 필름을 생성하는 단계 - 상기 제2 인광체 필름은 제2 파장 변환 인광체 입자들 및 제2 바인더를 포함함 -;
    상기 제1 인광체 필름 및 상기 제2 인광체 필름을, 서로 결합된 복수의 적층된 석영 또는 유리 메시 층들을 포함하는 다공성 컴포넌트 상에 적층하여, 결과적인 파장 변환 층이 미리 결정된 색 점을 나타내게 하는 단계;
    상기 적층된 메시 층들의 내부 및 사이에서 상기 다공성 컴포넌트를 상기 결과적인 파장 변환 층으로 채우는 단계; 및
    상기 복수의 적층된 메시 층들을 함께 본딩하도록 상기 결과적인 파장 변환 층을 경화하는 단계를 포함하는, 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 바인더들 중 하나 또는 둘 다는 굴절률을 증가시키기 위한 하나 이상의 필러들을 포함하는, 방법.
  35. 삭제
  36. 제33항에 있어서, 상기 적층된 메시 층들은 직조 지지체 재료를 포함하는, 방법.
  37. 제33항에 있어서, 상기 파장 변환 층을 싱귤레이트하고 조명 디바이스를 부착하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  38. 제33항에 있어서, 상기 파장 변환 층에 다수의 조명 디바이스들을 부착하고, 결합된 조명 디바이스들 및 파장 변환 층을 싱귤레이트하는 단계를 더 포함하는, 방법.


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