KR102440864B1 - Porous micron-sized particles to tune light scattering - Google Patents

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Abstract

LED의 광학적 기능 다공성 층에서 광 산란을 튜닝하기 위한 시스템 및 방법이 본 명세서에 설명된다. 상기 층은 복수의 서브-미크론 공극 및 폴리머 매트릭스를 갖는 비-흡광 재료 구조를 포함한다. 상기 비-흡광 재료는 상기 층 또는 메시 슬래브 전체에 걸쳐 분산된 복수의 미크론 크기의 다공성 입자를 형성하고, 복수의 서브-미크론 공극은 각각의 미크론 크기의 다공성 입자 내에 위치되거나 각각 메시 슬래브 내의 상호접속된 서브-미크론 공극들의 망을 형성한다. 높은 굴절률 실리콘과 같은 폴리머 매트릭스가 복수의 서브-미크론 공극을 채워 재료들 사이의 계면을 생성한다. 재료들 사이의 굴절률 차이들은 재료들의 계면에서 광 산란이 발생하는 것을 허용한다. 온도의 함수로서 광 산란이 감소되어, LED의 오프 상태 및 온 상태에서 광 산란을 튜닝하기 위한 시스템을 생성할 수 있다.Described herein are systems and methods for tuning light scattering in an optically functional porous layer of an LED. The layer includes a non-light-absorbing material structure having a plurality of sub-micron pores and a polymer matrix. The non-light-absorbing material forms a plurality of micron-sized porous particles dispersed throughout the layer or mesh slab, wherein the plurality of sub-micron-sized pores are located within each micron-sized porous particle or interconnected within each mesh slab. formed a network of sub-micron pores. A polymer matrix, such as high refractive index silicone, fills the plurality of sub-micron pores, creating an interface between the materials. The refractive index differences between the materials allow light scattering to occur at the interface of the materials. Light scattering as a function of temperature can be reduced, creating a system for tuning light scattering in the off and on states of the LED.

Description

광 산란을 튜닝하기 위한 다공성 미크론 크기의 입자들Porous micron-sized particles to tune light scattering

발광 다이오드들은, 셀룰러 전화 카메라용 플래시 소스 및 필라멘트 램프와 같은, 다양한 응용들에서 백색 광원들로서 이용될 수 있다. 그러한 LED들은 본 명세서에서 백색 LED들이라고 지칭될 수 있다.Light emitting diodes can be used as white light sources in a variety of applications, such as filament lamps and flash sources for cellular phone cameras. Such LEDs may be referred to herein as white LEDs.

백색 LED들은 LED들이 온 상태에 있을 때 관찰자의 관점에서 백색 광을 방출하는 것으로 보일 수 있다. 그러나, 그것들은 실제로는 비백색 광을 방출하는 발광 반도체 구조들뿐만 아니라 비백색 광을 관찰자에게 백색으로 보이게 하는 파장 변환 구조들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 백색 LED는 황색 방출 인광체 층에 의해 커버되는 청색 발광 반도체 구조로 형성될 수 있다. 발광 반도체 구조에 의해 방출된 청색 광의 광자들은 청색 광자들로서 황색 방출 인광체 층을 통과하거나 또는 황색 방출 인광체 층에 의해 황색 광자들로 변환될 수 있다. 결국 LED 밖으로 방출되는 청색 및 황색 광자들은 결합하여 LED로부터 방출된 광이 관찰자에게 백색으로 보이게 한다.White LEDs can be seen to emit white light from an observer's point of view when the LEDs are in the on state. However, they may actually consist of light emitting semiconductor structures that emit non-white light as well as wavelength converting structures that make non-white light appear white to the viewer. For example, a white LED may be formed of a blue light emitting semiconductor structure covered by a yellow emitting phosphor layer. Photons of blue light emitted by the light emitting semiconductor structure may either pass through the yellow emitting phosphor layer as blue photons or be converted to yellow photons by the yellow emitting phosphor layer. Eventually the blue and yellow photons emitted out of the LED combine to make the light emitted from the LED appear white to the viewer.

LED들은 또한 다양한 딤톤 설정(dimtone setting)들에 걸쳐 사용될 수 있다. 그러나, 예를 들어 높은 딤톤 설정에서 더 차가운 광을 방출하는 것으로 보이는 LED는 낮은 딤톤 설정에서도 더 차갑게 방출하는 것으로 보일 수 있다. 마찬가지로, 예를 들어 낮은 딤톤 설정에서 더 따뜻한 광을 방출하는 것으로 보이는 LED는 높은 딤톤 설정에서도 더 따뜻하게 방출하는 것으로 보일 수 있다.LEDs can also be used across various dimtone settings. However, for example, an LED that appears to emit cooler light at a high dim tone setting may appear to emit cooler light even at a low dim tone setting. Likewise, for example, an LED that appears to emit warmer light at a low dim tone setting may appear to emit warmer light at a high dim tone setting as well.

LED들에서 사용하기 위한 광학적 기능 다공성 구조(optically functional porous structure), 및 그러한 광학적 기능 다공성 구조를 제조하는 방법이 본 명세서에 설명된다. 상기 광학적 기능 다공성 구조는, 복수의 서브-미크론 공극(sub-micron pore) 및 폴리머 매트릭스(polymer matrix)를 포함하는 유전체 구조일 수 있는 비-흡광 재료(non-light absorbing material) 구조를 포함한다. 상기 비-흡광 재료 구조 자체는 복수의 미크론 크기의 다공성 입자로 구성될 수 있다. 또한, 상기 비-흡광 재료 구조의 굴절률은 제1 온도에서 상기 폴리머 매트릭스의 굴절률과는 상이하여, 상기 비-흡광 재료 구조의 굴절률과 상기 폴리머 매트릭스의 굴절률 사이의 굴절률 차이가 상기 제1 온도에서 광 산란 능력을 갖도록 상기 광학적 기능 다공성 구조 내의 상기 복수의 서브-미크론 공극을 구성하게 된다. 상기 비-흡광 재료 구조의 굴절률과 상기 폴리머 매트릭스의 굴절률 사이의 굴절률 차이는 온도가 변화함에 따라 감소하기 때문에, 상기 복수의 서브-미크론 공극의 광 산란 능력도 이들 대응하는 온도 변화에 따라 달라진다.An optically functional porous structure for use in LEDs, and a method of making such an optically functional porous structure, are described herein. The optically functional porous structure includes a non-light absorbing material structure, which may be a dielectric structure comprising a plurality of sub-micron pores and a polymer matrix. The non-light-absorbing material structure itself may be composed of a plurality of micron-sized porous particles. Further, the refractive index of the non-absorbing material structure is different from the refractive index of the polymer matrix at the first temperature, so that the refractive index difference between the refractive index of the non-absorbing material structure and the refractive index of the polymer matrix is the light at the first temperature. constituting the plurality of sub-micron pores within the optically functional porous structure to have scattering capability. Because the refractive index difference between the refractive index of the non-absorbing material structure and the refractive index of the polymer matrix decreases as the temperature changes, the light scattering ability of the plurality of sub-micron pores also varies with their corresponding temperature changes.

도 1a는 발광 반도체 구조 및 오프 상태 백색 재료 층을 포함하는 예시적인 발광 디바이스(LED)의 다이어그램이다.
도 1b는 폴리머 매트릭스로 채워진 상호접속된 서브-미크론 공극들을 갖는 미크론 크기의 다공성 입자들로 구성된 예시적인 오프 상태 백색 층의 다이어그램이다.
도 1c는 폴리머 매트릭스로 채워진 상호접속된 서브-미크론 공극들을 갖는 메시 슬래브(mesh slab)로 구성된 다른 예시적인 오프 상태 백색 층의 다이어그램이다.
도 2는 서브-미크론 공극들 내에 주입된 실리콘을 갖는 서브-미크론 공극들을 포함하는 미크론 크기의 다공성 유리 비드 입자의 단면의 주사 전자 현미경 사진 예시이다.
도 3a는 25℃에서, 25-45 μm의 직경을 갖고 서브-미크론 공극들을 포함하는 미크론 크기의 다공성 입자들이 로딩된 드롭-캐스팅된 실리콘 층의 예시(사진)이다.
도 3b는 200℃에서, 25-45 μm의 직경을 갖고 서브-미크론 공극들을 포함하는 미크론 크기의 다공성 입자들이 로딩된 드롭-캐스팅된 실리콘 층의 예시(사진)이다.
도 4는 온도의 함수로서 100 nm의 유효 공극 크기를 갖는 25 중량%의 50 μm 크기의 다공성 실리카 입자들을 포함하는 높은 굴절률 실리콘의 150 μm 층을 통한 450 nm에서의 광 투과의 그래픽 표현이다.
도 5는 실리콘으로 채워지고 에어 보이드(air void)들을 포함하는 미크론 크기의 다공성 입자들의 현미경 이미지이다.
도 6은 구동 전류 리드(drive current lead)들이 10 mAmp 내지 400 mAmp로 시프트된 1202 COB 칩 광원으로부터 생성된 광의 색점의 시프트를 예시하는 그래픽 표현이고, 여기서 1202 COB 광원은 폴리머 매트릭스로 채워진 상호접속된 서브-미크론 공극들을 갖는 미크론 크기의 다공성 입자들을 포함하는 최상부의 커버 층을 갖는다.
도 7은 광학적 기능 다공성 구조를 이용하여 광 산란을 튜닝하는 방법의 흐름도이다.1A is a diagram of an exemplary light emitting device (LED) including a light emitting semiconductor structure and an off state white material layer.
1B is a diagram of an exemplary off-state white layer composed of micron-sized porous particles having interconnected sub-micron pores filled with a polymer matrix.
1C is a diagram of another exemplary off-state white layer composed of a mesh slab with interconnected sub-micron pores filled with a polymer matrix.
2 is a scanning electron micrograph illustration of a cross-section of a micron-sized porous glass bead particle comprising sub-micron pores with silicon implanted within the sub-micron pores.
3A is an illustration (photo) of a drop-cast silicon layer loaded with micron-sized porous particles having a diameter of 25-45 μm and containing sub-micron pores at 25° C. FIG.
3B is an illustration (photo) of a drop-cast silicon layer loaded with micron-sized porous particles having a diameter of 25-45 μm and containing sub-micron pores at 200° C. FIG.
4 is a graphical representation of light transmission at 450 nm through a 150 μm layer of high refractive index silicon comprising 25% by weight of 50 μm sized porous silica particles having an effective pore size of 100 nm as a function of temperature.
5 is a microscopic image of micron-sized porous particles filled with silicon and containing air voids.
6 is a graphical representation illustrating the shift in color point of light generated from a 1202 COB chip light source with drive current leads shifted from 10 mAmp to 400 mAmp, wherein the 1202 COB light source is an interconnected polymer matrix filled with It has a top cover layer comprising micron-sized porous particles with sub-micron pores.
7 is a flowchart of a method for tuning light scattering using an optically functional porous structure.

백색 LED들은 온 상태에서는 백색 광을 방출하는 것으로 보일 수 있지만, 그러한 LED들은 오프될 때 파장 변환 재료의 색으로 보일 수 있다. 예를 들어, 황색 방출 인광체 층을 포함하는 백색 LED는 오프될 때, 예컨대 상점 선반 상에서 보일 때, 관찰자에게 황색 또는 녹색으로 보일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 통상의 소비자는 백색 LED를 포함하는 제품이 오프 상태에서조차 백색으로 보일 것으로 기대할 수 있다. 예를 들어, 백색 전구(white light bulb)를 구매하기 위해 상점 안으로 걸어 들어가는 사람은 보통 백색 전구가 실제로 백색으로 보일 것으로 기대할 것이고 그것이 황색 또는 녹색으로 보인다면 전구가 결함이 있다고 생각할 수 있다. 카메라 플래시가 백색으로 보일 것으로 기대할 수 있는 셀룰러 전화 소비자의 경우도 마찬가지일 수 있다. 그러한 제품들은 LED가 오프 상태에서뿐만 아니라 온 상태에서도 백색으로 보인다면 소비자에게 더 시장성이 높을 것이다.White LEDs may appear to emit white light when on, but such LEDs may appear the color of the wavelength converting material when off. For example, a white LED comprising a yellow emitting phosphor layer may appear yellow or green to the viewer when turned off, such as when viewed on a store shelf. Nevertheless, the average consumer can expect products comprising white LEDs to appear white even in the off state. For example, a person walking into a store to buy a white light bulb will usually expect the white light bulb to actually look white, and if it looks yellow or green, they may think the light bulb is defective. The same may be true for cellular phone consumers who can expect their camera flash to appear white. Such products will be more marketable to consumers if the LEDs appear white in the on state as well as in the off state.

LED 조명의 색점의 변화도 선호될 수 있다. 예를 들어, LED 조명들이 어둑해질 때, 사용자는 이들 더 낮은 딤톤 설정들에서 더 따뜻한 색들을 관찰하기를 선호할 수 있다. 반대로, LED 조명들이 밝을 때, 사용자는 더 차가운 색들을 관찰하기를 선호할 수 있다. 구동 전류를 증가시킴으로써 - 이는 온도의 증가로 이어짐 -, 광 산란의 변화가 온도의 변화와 상관된다면 색점의 변화가 발생할 것이다. 이는 부분적으로, 예를 들어, 청색 광이 적색 광보다 더 강하게 광을 산란시키기 때문이다; 따라서, 산란되는 적색 광의 양에 비해 산란되는 청색 광의 상대적 양을 변화시킴으로써, LED로부터 방출된 인지되는 광의 색점을 변화시킬 수 있다.A change in the color point of the LED light may also be preferred. For example, when LED lights dim, the user may prefer to observe warmer colors at these lower dim tone settings. Conversely, when the LED lights are bright, the user may prefer to observe cooler colors. By increasing the drive current - which leads to an increase in temperature - a change in color point will occur if the change in light scattering correlates with the change in temperature. This is in part because, for example, blue light scatters light more strongly than red light; Thus, by changing the relative amount of scattered blue light relative to the amount of scattered red light, one can change the color point of the perceived light emitted from the LED.

오프 상태에서 LED들에 대한 오프 상태 백색 외관을 제공하거나, 또는 조명들이 어둑해질 때 더 따뜻한 색들을 제공하기 위해, 백색, 비-인광체, 불활성 재료들의 과립들이 사용되었다. 이들 과립은 종종 서브-미크론 크기의 과립들인데 그 이유는 이러한 크기의 입자들이 특히 효과적인 광 산란 요소들로서 기능할 수 있기 때문이다. 이러한 재료들의 예들은 티타늄 이산화물(TiO2) 및 지르코늄 산화물(ZrO2)을 포함한다. 이들 재료의 서브-미크론 크기 입자들이 실리콘과 같은 투명 재료와 혼합되고, 비백색 LED 표면 위에 도포되어 그것을 예를 들어 LED 오프 상태에서 관찰자에게 더 백색으로 보이게 할 수 있다. 그러나, 그러한 백색, 비-인광체, 불활성 재료들의 과립들은 디바이스가 온인 동안 백색으로 유지될 수 있고 온 상태에서의 LED로부터 방출된 광의 일부 산란을 야기하여, LED의 루멘 출력을 감소시킬 수 있다.Granules of white, non-phosphor, inert materials have been used to provide an off state white appearance to the LEDs in the off state, or warmer colors when the lights dim. These granules are often sub-micron sized granules because particles of this size can function as particularly effective light scattering elements. Examples of such materials include titanium dioxide (TiO 2 ) and zirconium oxide (ZrO 2 ). Sub-micron sized particles of these materials can be mixed with a transparent material such as silicon and applied over a non-white LED surface to make it appear whiter to the viewer, for example when the LED is off. However, granules of such white, non-phosphor, inert materials can remain white while the device is on and cause some scattering of light emitted from the LED in the on state, reducing the lumen output of the LED.

이들 예에서, 어느 한 상태에서의 광 산란의 크기는 광학적 기능 층 내의 서브-미크론 입자들의 농도, 및 서브-미크론 입자들과 투명 재료 사이의 굴절률 차이에 의존한다. 전자와 관련하여, 서브-미크론 입자들의 농도의 증가는 오프 상태에서의 광 산란을 증가시킬 수 있다. 그러나, 이들 입자의 농도가 증가함에 따라, 이는 온 상태에서 LED의 루멘 출력의 감소로 이어질 수 있다. 또한, 재료들을 처리하는 데 있어서 문제가 있을 수 있다. 예를 들어, 재료들을 혼합하는 것이 점점 더 어려워지는데 그 이유는 서브-미크론 입자들의 농도의 증가와 함께 혼합물의 점도가 증가하기 때문이다. 다른 문제는 높은 입자 로딩으로 인해 최종 층이 너무 부서지기 쉽다는 것일 수 있다.In these examples, the magnitude of light scattering in either state depends on the concentration of sub-micron particles in the optically functional layer, and the difference in refractive index between the sub-micron particles and the transparent material. Regarding the former, increasing the concentration of sub-micron particles can increase light scattering in the off state. However, as the concentration of these particles increases, this can lead to a decrease in the lumen output of the LED in the on state. Also, there may be problems in processing the materials. For example, it becomes increasingly difficult to mix materials because the viscosity of the mixture increases with increasing concentration of sub-micron particles. Another problem may be that the final layer is too brittle due to the high particle loading.

서브-미크론 입자의 굴절률과 투명 층의 굴절률 사이의 굴절률 차이와 관련하여, 그것은 서브-미크론 입자들로부터의 충분한 광 산란이 발생할 수 있도록 충분히 커야 한다. 반대로, 굴절률 차이는 가능한 사용 범위 내의 모든 온도에서 광 산란이 발생하지 않도록 너무 커서는 안 된다. 예를 들어, 투명 층의 굴절률이 서브-미크론 입자의 굴절률과 비교하여 너무 높으면, 투명 층의 굴절률의 감소가 서브-미크론 입자의 굴절률에 충분히 접근하지 않을 수 있고, 사용 범위 내의 모든 온도에 걸쳐 광 산란이 발생할 것이다.Regarding the refractive index difference between the refractive index of the sub-micron particles and the refractive index of the transparent layer, it must be large enough so that sufficient light scattering from the sub-micron particles can occur. Conversely, the refractive index difference should not be too large so that light scattering does not occur at all temperatures within the possible range of use. For example, if the refractive index of the transparent layer is too high compared to the refractive index of the sub-micron particles, the decrease in the refractive index of the transparent layer may not sufficiently approach the refractive index of the sub-micron particles, and the light over all temperatures within the range of use spawning will occur.

LED의 온도는 오프 상태에 비해 온 상태에서 증가할 수 있기 때문에, 그리고 증가된 광 산란이 LED의 루멘 출력을 감소시킬 수 있기 때문에, 온도의 증가와 함께 광 산란이 감소되게 하는 것이 이상적일 것이다. 앞서 설명된 바와 같이, 가장 흔히 사용되는 산란 입자는 TiO2이다. 그러나, TiO2의 굴절률은 높은 반면 흔히 사용되는 투명 층 재료인 실리콘의 굴절률은 더 낮고, 그것들 사이의 굴절률 차이는 0.5보다 크다. 이러한 재료들의 조합을 사용한 온도의 증가는 TiO2와 실리콘 사이의 훨씬 더 큰 굴절 차이를 야기하여, 온 상태에서 훨씬 더 큰 광 산란을 초래할 수 있다. 따라서, 투명 재료에 비해 더 낮은 굴절률을 갖는 산란 입자를 사용하는 것이 더 적합할 수 있다.Since the temperature of the LED can increase in the on state compared to the off state, and because increased light scattering can decrease the lumen output of the LED, it would be ideal to have the light scattering decrease with increasing temperature. As described above, the most commonly used scattering particle is TiO 2 . However, the refractive index of TiO 2 is high while that of silicon, which is a commonly used transparent layer material, is lower, and the refractive index difference between them is greater than 0.5. An increase in temperature using a combination of these materials can result in a much larger refractive difference between TiO 2 and silicon, resulting in even greater light scattering in the on state. Therefore, it may be more suitable to use scattering particles having a lower refractive index compared to a transparent material.

그러한 입자의 예는 1.37의 굴절률을 갖는 MgF2이다. 그것의 굴절률은 1.55의 굴절률을 가질 수 있는, 높은 굴절률 실리콘의 굴절률보다 작지만, 그에 가깝다. 그러나, 2개의 재료 사이의 굴절률 차이가 단지 0.16이기 때문에, 오프 상태에서 충분한 광 산란을 달성하기 위해서는 훨씬 더 큰 농도의 MgF2가 요구될 것이고, 이는 앞서 설명된 바와 같이 재료들을 처리하는 데 있어서 문제들로 이어질 수 있다.An example of such a particle is MgF 2 with a refractive index of 1.37. Its refractive index is less than, but close to, the refractive index of high refractive index silicon, which can have a refractive index of 1.55. However, since the refractive index difference between the two materials is only 0.16, a much higher concentration of MgF 2 will be required to achieve sufficient light scattering in the off state, which is a problem in processing the materials as previously described. can lead to

본 명세서에 설명된 실시예들은 LED 온 및 오프 상태들 둘 다에서 관찰자에게 백색으로 보일 수 있는 백색 LED를 제공하지만, 그럼에도 또한 LED 온 상태에서의 산란을 감소 또는 제거하여, LED 자체의 품질 또는 그의 재료들의 구조에 영향을 주지 않으면서 그러한 LED들을 포함하는 제품들을 관찰자에게 더 심미적으로 만족스럽게 만든다. 본 명세서에 설명된 실시예들은 또한, 낮은 딤톤 설정에서는, 색점이 더 따뜻한 색들로 시프트하는 반면, 높은 딤톤 설정에서는, 색점이 더 차가운 색들로 시프트하도록 색점이 조정될 수 있는 LED 조명을 제공할 수 있다. 그러한 실시예들은 폴리머 매트릭스일 수 있는 투명 재료의 굴절률과, 유전체 재료일 수 있는 비-흡광 재료의 굴절률 사이의 굴절률 차이에 의존할 수 있다.Embodiments described herein provide a white LED that can appear white to the viewer in both LED on and off states, but nevertheless also reduces or eliminates scattering in the LED on state, thereby reducing the quality of the LED itself or its It makes products containing such LEDs more aesthetically pleasing to the viewer without affecting the structure of the materials. Embodiments described herein may also provide LED lighting in which the color point can be adjusted so that, at a low dim tone setting, the color point shifts to warmer colors, while at a high dim tone setting, the color point shifts to cooler colors. . Such embodiments may rely on the difference in refractive index between the refractive index of a transparent material, which may be a polymer matrix, and that of a non-absorbing material, which may be a dielectric material.

일 실시예에서, 비-흡광 재료 구조 자체는 광학적 기능 층 전체에 걸쳐 분산된 미크론 크기의 다공성 입자들로 구성될 수 있고, 여기서 미크론 크기의 다공성 입자들은 입자 자체 내의 상호접속된 서브-미크론 공극들의 망을 포함한다. 일 실시예에서, 비-흡광 재료 구조는 대신에 서브-미크론 공극들의 망을 자체적으로 포함하는 다공성 유전체 재료의 메시 슬래브로 구성될 수 있다. 각각의 경우에 서브-미크론 공극들은 폴리머 매트릭스로 채워져서 폴리머 매트릭스와 비-흡광 재료 사이의 계면을 서브-미크론 공극의 형상으로 형성한다. 이는, 온 상태 대 오프 상태에서의, 또는 낮은 강도 대 높은 강도에서의 LED의 상이한 온도들과 조합하여 - 본 명세서에 설명된 재료들의 굴절률은 온도의 함수로서 변화할 수 있음 - 본 명세서에 개시된 속성들을 갖는 LED를 형성하기 위해 의존된다.In one embodiment, the non-light-absorbing material structure itself may be composed of micron-sized porous particles dispersed throughout the optically functional layer, wherein the micron-sized porous particles are composed of interconnected sub-micron pores within the particle itself. includes the network. In one embodiment, the non-light-absorbing material structure may instead consist of a mesh slab of porous dielectric material that itself contains a network of sub-micron pores. In each case the sub-micron pores are filled with the polymer matrix to form the interface between the polymer matrix and the non-absorbing material in the shape of the sub-micron pores. This is because in combination with different temperatures of the LED in the on versus off state, or at low versus high intensity - the refractive index of the materials described herein can change as a function of temperature - a property disclosed herein are relied on to form an LED with

일 실시예에서, 폴리머 매트릭스의 굴절률은 LED 오프 상태에서의 비-흡광 재료 구조의 굴절률보다 커서, 2개의 재료 사이의 계면에서 광 산란 효과가 발생하는 것을 허용한다. 그러나, LED 온 상태에서는, 온도가 증가함에 따라, 폴리머 매트릭스의 굴절률이 감소하여, 서브-미크론 공극들의 형상의 윤곽을 보여주는, 비-흡광 재료의 굴절률과 서브-미크론 공극들을 채우는 폴리머 매트릭스의 굴절률 사이의 굴절률 차이가 감소하게 되어 결과적으로 비-흡광 재료와 서브-미크론 공극들의 계면에 의한 광 산란이 감소되거나 없어진다. 이들 특징은 LED가 오프 상태에 있을 때 실온과 같은 더 낮은 온도에서 광을 산란시키고 백색으로 보이는, 그리고 LED가 더 높은 온도에서 온 상태에 있을 때 광을 산란시키지 않거나 적어도 산란된 광의 양을 감소시키는 LED 조명을 제공할 수 있고, 이는 LED 조명의 출력의 증가로 해석될 수 있다.In one embodiment, the refractive index of the polymer matrix is greater than the refractive index of the non-absorbing material structure in the LED off state, allowing a light scattering effect to occur at the interface between the two materials. However, in the LED-on state, as the temperature increases, the refractive index of the polymer matrix decreases, between the refractive index of the non-absorbing material and the refractive index of the polymer matrix filling the sub-micron pores, which outlines the shape of the sub-micron pores. The difference in the refractive index of is reduced and consequently light scattering by the interface between the non-absorbing material and the sub-micron pores is reduced or eliminated. These features scatter light at lower temperatures, such as room temperature, and appear white when the LED is in the off state, and do not scatter light or at least reduce the amount of scattered light when the LED is in the on state at a higher temperature. LED lighting can be provided, which can be interpreted as an increase in the output of the LED lighting.

이들 굴절률 속성은 또한 강도의 변화 시에 광 산란을 변화시키는 LED를 제공할 수 있다. 예를 들어, LED의 강도가 높을 때, 온도가 증가할 수 있고 광의 산란이 대응하여 감소할 수 있다. 이는 LED 조명의 색점 설정의 변화를 허용할 수 있다. 예를 들어, 광의 더 차가운 톤들에 기여하는, 그리고 적색 광보다 더 강하게 산란되는 청색 광은, 온도 및 광 산란 능력의 이들 변화에 의해 더 많이 영향을 받을 수 있다. 이 경우에, 광 산란을 감소시킬 수 있는 온도의 증가는 더 많은 청색 광이 검출되는 결과를 야기하여 색점이 더 차가운 색들로 시프트하는 것을 초래할 수 있다. 반대로, LED의 강도가 낮을 때, 온도가 감소할 수 있고 광의 산란이 대응하여 증가할 수 있다. 이 예에서, 온도의 감소 및 광 산란의 증가는 더 적은 청색 광이 검출되는 결과를 야기하여 색점이 더 따뜻한 색들로 시프트하는 것을 초래할 수 있다.These refractive index properties can also provide LEDs that change light scattering upon changes in intensity. For example, when the intensity of the LED is high, the temperature may increase and the scattering of light may correspondingly decrease. This may allow for a change in the color point setting of the LED light. For example, blue light that contributes to cooler tones of light and is scattered more strongly than red light may be more affected by these changes in temperature and light scattering ability. In this case, an increase in temperature that can reduce light scattering can result in more blue light being detected, resulting in a shift of the color point to cooler colors. Conversely, when the intensity of the LED is low, the temperature may decrease and the scattering of light may correspondingly increase. In this example, a decrease in temperature and an increase in light scattering may result in less blue light being detected, resulting in a shift of the color point to warmer colors.

일 실시예에서, 비-흡광 재료의 굴절률은 폴리머 매트릭스의 굴절률보다 커서, 온도의 증가가 광 산란을 감소시키게 된다. 이는 LED 조명의 색점 설정의 변화를 손상시킬 수 있다. 이 실시예는 적어도 예를 들어 온도가 증가함에 따라 바람직하지 않은 그렇지 않으면 발생하게 될 색 시프트를 방지하거나 최소화하기 위해 사용될 수 있다. 온도가 증가함에 따라 광 산란을 증가시킴으로써 색 변화의 감소를 허용한다. 이 실시예는 또한 색점을 더 높은 온도들로서 더 따뜻한 색들로 시프트하기 위해 사용될 수 있다.In one embodiment, the refractive index of the non-absorbing material is greater than the refractive index of the polymer matrix, such that increasing the temperature reduces light scattering. This can impair the change in the color point setting of the LED light. This embodiment can be used at least to prevent or minimize color shifts that would otherwise occur undesirably, for example, as temperature increases. Allows for a decrease in color change by increasing light scattering with increasing temperature. This embodiment can also be used to shift the color point to warmer colors as higher temperatures.

일 실시예에서, 비-흡광 재료 구조 자체는 전체에 걸쳐 분산되는 서브-미크론 공극들의 망을 포함하는 복수의 미크론 크기의 다공성 입자로 구성될 수 있다. 대안적으로, 비-흡광 재료 구조는 서브-미크론 공극들의 망을 자체적으로 포함하는 다공성 유전체 재료의 메시 슬래브로 구성될 수 있다. 이들 실시예의 각각에서, 서브-미크론 공극들은 폴리머 매트릭스로 채워져서 폴리머 매트릭스와 비-흡광 재료 구조 사이의 계면을 대략 서브-미크론 공극의 형상으로 형성한다.In one embodiment, the non-light-absorbing material structure itself may be composed of a plurality of micron-sized porous particles comprising a network of sub-micron pores dispersed throughout. Alternatively, the non-light-absorbing material structure may consist of a mesh slab of porous dielectric material that itself contains a network of sub-micron pores. In each of these embodiments, the sub-micron pores are filled with the polymer matrix to form an interface between the polymer matrix and the non-absorbing material structure in the shape of approximately sub-micron pores.

이들 실시예 각각에서, 폴리머 매트릭스의 굴절률은 LED 오프 상태에서의 비-흡광 재료 구조의 굴절률보다 커서, 2개의 재료 사이의 계면에서 광 산란 효과가 발생하는 것을 허용한다. 그러나, LED 온 상태에서는, 온도가 증가함에 따라, 폴리머 매트릭스의 굴절률이 감소하여, 서브-미크론 공극들의 형상의 윤곽을 보여주는, 비-흡광 재료의 굴절률과 서브-미크론 공극들을 채우는 폴리머 매트릭스의 굴절률 사이의 굴절률 차이가 감소하게 되어 그에 의해 결과적으로 서브-미크론 공극들과 유전체 표면의 계면에 의한 광 산란이 감소되거나 없어진다. 재료들의 이들 동일한 고유 속성은 또한 LED 조명의 색점 설정의 변화를 허용한다. 예를 들어, 낮은 강도에서 LED 조명은 더 따뜻한 톤들을 향해 시프트할 수 있고 높은 강도에서 LED 조명은 더 차가운 톤들을 향해 시프트할 수 있다.In each of these embodiments, the refractive index of the polymer matrix is greater than that of the non-absorbing material structure in the LED off state, allowing a light scattering effect to occur at the interface between the two materials. However, in the LED-on state, as the temperature increases, the refractive index of the polymer matrix decreases, between the refractive index of the non-absorbing material and the refractive index of the polymer matrix filling the sub-micron pores, which outlines the shape of the sub-micron pores. The refractive index difference of is reduced, thereby reducing or eliminating light scattering by the interface of the sub-micron pores and the dielectric surface as a result. These same intrinsic properties of the materials also allow for variations in the color point setting of LED lights. For example, at low intensity the LED light may shift towards warmer tones and at high intensity the LED light may shift towards cooler tones.

비록 비-흡광 재료의 굴절률도 증가된 온도에 응답하여 감소할 수 있지만, 제1 온도와 제2 온도 사이의 굴절률의 변화는 제1 및 제2 온도에서의 폴리머 매트릭스의 굴절률의 변화에 비해 낮다. 비-흡광 재료와 같은 고체 재료들은 훨씬 더 낮은 팽창 계수를 갖고, 따라서 예를 들어 실리콘보다 온도의 함수로서 훨씬 더 작은 굴절률의 변화를 갖는다. 따라서, 온도의 변화는 비-흡광 재료들보다 폴리머 매트릭스의 굴절률에 더 큰 영향을 미친다. 폴리머 매트릭스 및 비-흡광 재료에 관한 더 상세한 사항들은 아래에 설명되고 도 2에 도시되어 있다.Although the refractive index of the non-absorbing material may also decrease in response to increased temperature, the change in refractive index between the first temperature and the second temperature is low compared to the change in the refractive index of the polymer matrix at the first and second temperatures. Solid materials, such as non-absorbing materials, have a much lower coefficient of expansion and thus have a much smaller change in refractive index as a function of temperature than, for example, silicon. Thus, changes in temperature have a greater effect on the refractive index of the polymer matrix than non-absorbing materials. Further details regarding the polymer matrix and the non-absorbing material are described below and shown in FIG. 2 .

추가로 2개의 재료 사이의 굴절률 차이와 관련하여, 오프 상태에서 충분한 광 산란을 달성하기 위해, 각각의 재료의 굴절률 사이의 차이는 특정 최소일 필요가 있다. 특히, 이 최소는 광학적 기능 층 내의 광 산란 입자들의 농도와 같은 요인들에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 재료들 사이의 굴절률의 차이가 더 작을수록, 더 큰 농도의 광 산란 입자들이 재료들 사이의 굴절률들의 상대적으로 작은 차이를 보상하여 더 낮은 농도의 광 산란 입자들로 동등한 굴절률 차이에서보다 큰 레벨들의 광 산란을 달성하는 데 도움이 될 수 있다. 그러나, 그의 형태를 보상하지 않고 층 내에 배치될 수 있는 입자들의 농도에는 제한이 있다. 반대로, 온 상태에서의 광 산란을 충분히 감소시키기 위해, 각각의 재료의 굴절률 사이의 차이는 단지 특정 최대일 수 있다. 2개의 재료 사이의 굴절률 차이가 너무 커서 임의의 합당한 온도 변화 내에서 충분히 감소될 수 없다면, 온 상태에서 기능적으로 효과적인 광 산란의 감소가 발생할 수 없다.Further with regard to the difference in refractive index between the two materials, in order to achieve sufficient light scattering in the off state, the difference between the refractive indices of each material needs to be a certain minimum. In particular, this minimum may be influenced by factors such as the concentration of light scattering particles in the optically functional layer. For example, the smaller the difference in refractive indices between the materials, the greater the concentration of light scattering particles compensates for the relatively small difference in refractive indices between the materials at an equivalent refractive index difference with a lower concentration of light scattering particles. It can help to achieve greater levels of light scattering. However, there is a limit to the concentration of particles that can be placed in a layer without compensating for their morphology. Conversely, in order to sufficiently reduce light scattering in the on state, the difference between the refractive indices of the respective materials can only be a certain maximum. If the refractive index difference between the two materials is too large to be sufficiently reduced within any reasonable temperature change, no functionally effective reduction of light scattering in the on state can occur.

일 실시예에서, 비-흡광 재료의 굴절률과 폴리머 매트릭스의 굴절률 사이의 굴절률 차이는 0.3 이하이다. 일 실시예에서, 비-흡광 재료의 굴절률과 폴리머 매트릭스의 굴절률 사이의 굴절률 차이는 0.2 이하이다. 일 실시예에서, 비-흡광 재료의 굴절률과 폴리머 매트릭스의 굴절률 사이의 굴절률 차이는 0.1 이하이다. 예시적인 실시예에서, 비-흡광 재료의 굴절률과 폴리머 매트릭스의 굴절률 사이의 굴절률 차이는 0.07이다.In one embodiment, the refractive index difference between the refractive index of the non-absorbing material and the refractive index of the polymer matrix is 0.3 or less. In one embodiment, the difference in refractive index between the refractive index of the non-absorbing material and the refractive index of the polymer matrix is 0.2 or less. In one embodiment, the refractive index difference between the refractive index of the non-absorbing material and the refractive index of the polymer matrix is 0.1 or less. In an exemplary embodiment, the refractive index difference between the refractive index of the non-absorbing material and the refractive index of the polymer matrix is 0.07.

본 명세서에 설명된 특징들은 LED가 오프 상태에 있을 때 실온에서 광을 산란시키고 백색으로 보이는, 그리고 LED가 온 상태에 있을 때 광을 산란시키지 않거나 산란된 광의 양을 감소시키는 LED를 제공한다. 색점을 조정하는 것과 같은 다른 실시예들이 본 명세서에 설명되고, 굴절률의 차이들과 온도의 함수로서 굴절률들의 변화들의 동일한 원리들에 의존한다.The features described herein provide an LED that scatters light at room temperature and appears white when the LED is in the off state, and does not scatter light or reduces the amount of scattered light when the LED is in the on state. Other embodiments, such as adjusting the color point, are described herein and rely on the same principles of differences in refractive indices and changes in refractive indices as a function of temperature.

도 1a는 발광 반도체 구조(115), 파장 변환 재료(110), 및 오프 상태 백색 재료 - 이는 서브-미크론 공극들을 포함하는 복수의 미크론 크기의 다공성 입자 또는 메시 슬래브를 포함하는 광학적 기능 다공성 구조(105)일 수 있음 - 를 포함하는 예시적인 발광 디바이스(LED)(100)의 다이어그램이다. 콘택들(120 및 125)은, 회로 보드 또는 다른 기판 또는 디바이스와의 전기적 접속을 위해, 직접 또는 서브마운트와 같은 다른 구조를 통해, 발광 반도체 구조(115)에 결합될 수 있다. 실시예들에서, 콘택들(120 및 125)은, 유전체 재료로 채워질 수 있는, 갭(127)에 의해 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 콘택들 또는 인터커넥트들(120 및 125)은, 예를 들어, 솔더, 스터드 범프들, 또는 금 층들일 수 있다. 서브-미크론 공극들을 포함하는 복수의 미크론 크기의 다공성 입자, 또는 메시 슬래브를 포함하는 광학적 기능 다공성 구조(105)는 LED와 접촉한다.1A shows an optically functional porous structure 105 comprising a light emitting semiconductor structure 115 , a wavelength converting material 110 , and an off-state white material - a mesh slab or a plurality of micron sized porous particles comprising sub-micron pores. ) is a diagram of an exemplary light emitting device (LED) 100 including Contacts 120 and 125 may be coupled to light emitting semiconductor structure 115 , either directly or through another structure such as a submount, for electrical connection to a circuit board or other substrate or device. In embodiments, contacts 120 and 125 may be electrically isolated from each other by gap 127 , which may be filled with a dielectric material. Contacts or interconnects 120 and 125 may be, for example, solder, stud bumps, or gold layers. An optically functional porous structure 105 comprising a mesh slab, or a plurality of micron-sized porous particles comprising sub-micron pores, is in contact with the LED.

일 실시예에서, 발광 반도체 구조(115)는 청색 광을 방출한다. 그러한 실시예들에서, 파장 변환 재료(110)는, 예를 들어, 황색 방출 파장 변환 재료 또는 녹색 및 적색 방출 파장 변환 재료들을 포함할 수 있고, 이는 각각의 인광체들에 의해 방출된 광이 발광 구조(115)에 의해 방출된 청색 광과 결합할 때 백색 광을 생성할 것이다. 다른 실시예들에서, 발광 반도체 구조(115)는 UV 광을 방출한다. 그러한 실시예들에서, 파장 변환 재료(110)는, 예를 들어, 청색 및 황색 파장 변환 재료들 또는 청색, 녹색, 및 적색 파장 변환 재료들을 포함할 수 있다. LED(100)로부터 방출된 광의 스펙트럼을 조정하기 위해 다른 색들의 광을 방출하는 파장 변환 재료들이 추가될 수 있다. 일 실시예에서, 이 LED(100)의 색점은 본 명세서에 설명된 광학적 기능 다공성 구조(105)의 속성들에 기초하여 시프트될 수 있다.In one embodiment, the light emitting semiconductor structure 115 emits blue light. In such embodiments, the wavelength converting material 110 may include, for example, a yellow emission wavelength converting material or green and red emission wavelength converting materials, such that the light emitted by the respective phosphors is a light emitting structure. It will produce white light when combined with the blue light emitted by 115 . In other embodiments, the light emitting semiconductor structure 115 emits UV light. In such embodiments, the wavelength converting material 110 may include, for example, blue and yellow wavelength converting materials or blue, green, and red wavelength converting materials. Wavelength converting materials that emit different colors of light may be added to tune the spectrum of light emitted from LED 100 . In one embodiment, the color point of this LED 100 may be shifted based on the properties of the optically functional porous structure 105 described herein.

도 1b는 광학적 기능 다공성 구조(105)의 일 실시예의 확대도의 다이어그램이고, 여기서 광학적 기능 다공성 구조(105)는 복수의 미크론 크기의 다공성 입자(150)를 포함한다. 각각의 미크론 크기의 다공성 입자(150) 전체에 걸쳐 분산된 것은 서브-미크론 공극들(165)(도 2에 도시됨)의 망이고, 이 서브-미크론 공극들은 이 예시에서 폴리머 매트릭스(180)(백색으로 도시됨)로 채워진다. 복수의 서브-미크론 공극들(165)은 비-흡광 재료(160)((백색으로 도시됨)에 의해 둘러싸인 상호접속된 망을 형성한다. 일 실시예에서, 미크론 크기의 다공성 입자(150)는 미크론 크기의 다공성 유리 비드 입자일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 미크론 크기의 다공성 입자(150)는 미크론 크기의 다공성 실리카 입자일 수 있다. 일 실시예에서, 미크론 크기의 다공성 입자(150)는 미크론 크기의 다공성 마그네슘 불화물 입자이다.1B is a diagram of an enlarged view of one embodiment of an optically functional porous structure 105 , wherein the optically functional porous structure 105 includes a plurality of micron-sized porous particles 150 . Dispersed throughout each micron sized porous particle 150 is a network of sub-micron pores 165 (shown in FIG. 2 ), which in this example are the polymer matrix 180 ( shown in white). The plurality of sub-micron pores 165 form an interconnected network surrounded by a non-light-absorbing material 160 (shown in white). In one embodiment, the micron-sized porous particle 150 comprises: It can be micron-sized porous glass bead particle.In an exemplary embodiment, micron-sized porous particle 150 can be micron-sized porous silica particle.In one embodiment, micron-sized porous particle 150 is Micron-sized porous magnesium fluoride particles.

도 1c는 광학적 기능 다공성 구조(105)의 일 실시예의 확대도의 다이어그램이고, 여기서 광학적 기능 다공성 구조(105)는 복수의 서브-미크론 공극(도시되지 않음)을 갖는 비-흡광 재료(160)로 형성된 메시 슬래브를 포함하고, 이 서브-미크론 공극들은 이 예시에서 폴리머 매트릭스(180)로 채워진다. 이 실시예에서, 폴리머 매트릭스(180)의 상호접속된 망이 메시 슬래브 전체에 걸쳐 형성되고, 폴리머 매트릭스(180)와 그것을 둘러싸는 메시 슬래브의 비-흡광 재료(160) 사이의 계면(도 2의 계면(170)과 유사함)을 갖는다.1C is a diagram of an enlarged view of one embodiment of an optically functional porous structure 105 , wherein the optically functional porous structure 105 is made of a non-light absorbing material 160 having a plurality of sub-micron pores (not shown). formed mesh slab, the sub-micron pores being filled with a polymer matrix 180 in this example. In this embodiment, an interconnected network of polymer matrix 180 is formed throughout the mesh slab, and the interface between the polymer matrix 180 and the non-absorbing material 160 of the mesh slab surrounding it (Fig. 2). interface 170).

도 2는 예시적인 미크론 크기의 다공성 입자(150)의 단면을 예시하는 주사 전자 현미경 사진이다. 미크론 크기의 다공성 입자(150) 전체에 걸쳐 분산된 것은 미크론 크기의 다공성 입자(150) 내에 상호접속된 망을 형성하는 비-흡광 재료(160) 구조에 의해 둘러싸인 서브-미크론 공극들(165)이다. 이 실시예에서, 서브-미크론 공극들(165)은 폴리머 매트릭스(180)로 채워진다. 서브-미크론 공극들(165)을 포함하는 미크론 크기의 다공성 입자(150)에 부딪치는 광은 다양하게 산란될 것인데, 이는 투과를 배제하지 않지만, 그것을 그렇지 않으면 완전히 투명한 구조를 통과할 광의 일부만으로 제한한다. 일 실시예에서, 미크론 크기의 다공성 입자(150)는 미크론 크기의 다공성 유리 비드 입자일 수 있다.2 is a scanning electron micrograph illustrating a cross-section of an exemplary micron-sized porous particle 150 . Dispersed throughout the micron-sized porous particle 150 are sub-micron pores 165 surrounded by a non-light-absorbing material 160 structure that forms an interconnected network within the micron-sized porous particle 150 . . In this embodiment, the sub-micron pores 165 are filled with the polymer matrix 180 . Light impinging on micron-sized porous particles 150 comprising sub-micron pores 165 will be scattered variously, which does not exclude transmission, but limits it to only a fraction of the light that would otherwise pass through the fully transparent structure. do. In one embodiment, the micron-sized porous particles 150 may be micron-sized porous glass bead particles.

일 실시예에서, 폴리머 매트릭스(180)는 실리콘을 포함하는 임의의 광학적 기능 재료; 광학 등급(optical grade) 실리콘 매트릭스와 같은 온도 및 광 내성 매트릭스; 또는 졸-겔 재료, ormocer(organically modified ceramic), 또는 폴리실리젠(polysilizane) 기반 매트릭스와 같은 임의의 다른 적합한 재료일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 폴리머 매트릭스(180)는 높은 굴절률 실리콘일 수 있다. 실리콘의 비제한적인 예들은, 페닐화된 실리콘들(phenylated silicones)(즉, 메틸페닐), 및 높은 굴절률 나노입자들로 채워진 실리콘들을 포함할 수 있다.In one embodiment, the polymer matrix 180 includes any optically functional material including silicon; temperature and light resistant matrices, such as optical grade silicone matrices; or any other suitable material, such as a sol-gel material, an organically modified ceramic (ormocer), or a polysilizane based matrix. In an exemplary embodiment, the polymer matrix 180 may be high refractive index silicon. Non-limiting examples of silicone may include phenylated silicones (ie, methylphenyl), and silicones filled with high refractive index nanoparticles.

일 실시예에서, 폴리머 매트릭스(180)의 굴절률은 미크론 크기의 다공성 입자(150) 또는 메시 슬래브 망의 비-흡광 재료(160)의 굴절률보다 클 수 있다. 일 실시예에서, 폴리머 매트릭스(180)의 굴절률은 미크론 크기의 다공성 입자(150) 또는 메시 슬래브 망의 비-흡광 재료(160)의 굴절률보다 작을 수 있다. 일 실시예에서, 폴리머 매트릭스는 실온에서 적어도 1.4 내지 1.7 범위의 굴절률을 갖는 실리콘이다. 일 실시예에서, 폴리머 매트릭스는 실온에서 적어도 1.46 내지 1.56 범위의 굴절률을 갖는 실리콘이다. 일 실시예에서, 실리콘은 실온에서 적어도 1.50 내지 1.56 범위의 굴절률을 갖는다. 일 실시예에서, 폴리머 매트릭스(180)의 굴절률은 온도가 증가함에 따라 감소할 수 있다. 일 실시예에서, 상승된 온도에서 실리콘의 굴절률은 감소할 수 있고, 실온에서의 굴절률에 대해 개시된 상한 온도보다 낮은 온도에 대해 적어도 1.46으로부터의 범위를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 폴리머 매트릭스의 굴절률은 실온에서의 폴리머 매트릭스의 굴절률과 비교하여 상승된 온도에서 0.1 이하만큼 감소한다.In one embodiment, the refractive index of the polymer matrix 180 may be greater than the refractive index of the micron-sized porous particles 150 or the non-light-absorbing material 160 of the mesh slab network. In one embodiment, the refractive index of the polymer matrix 180 may be less than the refractive index of the micron-sized porous particles 150 or the non-light-absorbing material 160 of the mesh slab network. In one embodiment, the polymer matrix is silicone having a refractive index in the range of at least 1.4 to 1.7 at room temperature. In one embodiment, the polymer matrix is silicone having a refractive index in the range of at least 1.46 to 1.56 at room temperature. In one embodiment, the silicon has a refractive index in the range of at least 1.50 to 1.56 at room temperature. In one embodiment, the refractive index of the polymer matrix 180 may decrease with increasing temperature. In one embodiment, the refractive index of silicon at elevated temperature may decrease and may range from at least 1.46 for temperatures below the disclosed upper temperature limit for refractive index at room temperature. In one embodiment, the refractive index of the polymer matrix decreases by 0.1 or less at elevated temperature as compared to the refractive index of the polymer matrix at room temperature.

앞서 설명된 바와 같이, 각각의 층들에 대해 어떤 재료들이 선택되어야 하는지에 영향을 미치는 것은 실온에서의 재료의 굴절률뿐만 아니라, 또한 재료의 팽창 계수이다. 예를 들어, 그의 최종 상태에서의 비-흡광 재료(160)와 같은 고체 재료들은 훨씬 더 낮은 팽창 계수를 갖고, 따라서 예를 들어 실리콘보다 온도의 함수로서 훨씬 더 작은 굴절률의 변화를 갖는다. 따라서, 온도의 변화는 본 명세서에 설명된 실시예들에서 비-흡광 재료들(160)보다 폴리머 매트릭스(180)의 굴절률에 더 큰 영향을 미친다.As explained above, it is not only the refractive index of the material at room temperature that affects which materials should be selected for each of the layers, but also the coefficient of expansion of the material. For example, solid materials, such as non-light-absorbing material 160 in its final state, have a much lower coefficient of expansion and thus have a much smaller change in refractive index as a function of temperature than, for example, silicon. Accordingly, the change in temperature has a greater effect on the refractive index of the polymer matrix 180 than the non-absorbing materials 160 in the embodiments described herein.

일 실시예에서, 미크론 크기의 다공성 입자(150)는 다공성 실리카 입자를 포함하는 임의의 재료 또는 폴리머 매트릭스(180)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 임의의 다른 적합한 재료로 형성된 유리 비드 입자들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 미크론 크기의 다공성 입자(150)는 다공성 실리카일 수 있다. 비-유리 비드 미크론 크기의 다공성 입자(150)의 비제한적 예는 미크론 크기의 다공성 마그네슘 불화물 입자이다.In one embodiment, micron-sized porous particles 150 may include glass bead particles formed of any material comprising porous silica particles or any other suitable material having a refractive index less than that of polymer matrix 180 . have. In an exemplary embodiment, the micron-sized porous particles 150 may be porous silica. A non-limiting example of a non-glass bead micron-sized porous particle 150 is a micron-sized porous magnesium fluoride particle.

미크론 크기의 다공성 입자(150)의 하한 직경은, 충분한 레벨의 광 산란이 달성될 수 있도록 내부에 서브-미크론 공극들(165)을 포함하는, 충분한 양의 재료를 갖도록 충분히 커야 한다. 반대로, 미크론 크기의 다공성 입자(150)의 상한 직경은 가능한 한 얇은 광학적 기능 층을 유지할 정도로 충분히 작아야 한다. 일 실시예에서 미크론 크기의 다공성 입자(150)는 광학적 기능 층의 두께보다 큰 직경을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 미크론 크기의 다공성 입자(150)는 3 μm 내지 700 μm 범위의 직경을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 미크론 크기의 다공성 입자(150)는 3 μm 내지 150 μm 범위의 직경을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 미크론 크기의 다공성 입자(150)는 50 μm 내지 150 μm 범위의 직경을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 미크론 크기의 다공성 입자(150)는 3 μm 내지 50 μm 범위의 직경을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 미크론 크기의 다공성 입자(150)는 10 μm 내지 50 μm 범위의 직경을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 미크론 크기의 다공성 입자(150)는 10 μm 내지 100 μm 범위의 직경을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 미크론 크기의 다공성 입자(150)는 50 μm의 직경을 가질 수 있다. 특히, 가장 큰 입자들로 가장 강한 효과들이 관찰될 수 있다; 그러나, 광학적 기능 층(105)의 두께도 고려되어야 한다.The lower diameter of the micron-sized porous particle 150 should be large enough to have a sufficient amount of material therein, including sub-micron pores 165 so that a sufficient level of light scattering can be achieved. Conversely, the upper diameter of the micron-sized porous particles 150 should be small enough to keep the optically functional layer as thin as possible. In one embodiment, the micron-sized porous particles 150 may have a diameter greater than the thickness of the optically functional layer. In one embodiment, the micron-sized porous particles 150 may have a diameter in the range of 3 μm to 700 μm. In one embodiment, the micron-sized porous particles 150 may have a diameter in the range of 3 μm to 150 μm. In one embodiment, the micron-sized porous particles 150 may have a diameter in the range of 50 μm to 150 μm. In one embodiment, the micron-sized porous particles 150 may have a diameter in the range of 3 μm to 50 μm. In one embodiment, the micron-sized porous particles 150 may have a diameter in the range of 10 μm to 50 μm. In one embodiment, the micron-sized porous particles 150 may have a diameter in the range of 10 μm to 100 μm. In an exemplary embodiment, the micron-sized porous particles 150 may have a diameter of 50 μm. In particular, the strongest effects can be observed with the largest particles; However, the thickness of the optically functional layer 105 should also be considered.

광학적 기능 층 내의 미크론 크기의 다공성 입자(150)의 충진 밀도와 관련하여, 그것은 가능한 한 얇은 층에서 가능한 한 많은 산란을 얻을 수 있기 위해 가능한 한 높은 것이 바람직하다(여기서 선호되는 층 두께는 50 μm, 100 μm까지, 200 μm까지, 또는 훨씬 더 클 수 있다). 일 실시예에서, 단분산 구(monodisperse sphere)들의 랜덤 충진 한계(random packing limit)는 64 vol%이다. 쌍봉 분포(bimodal distribution)가 사용되는 경우, 미크론 크기의 다공성 입자들(150) 사이의 간극들은 더 작은 크기의 미크론 크기의 다공성 입자들(150)로 채워져서, 최대 충진 분율(packing fraction)을 추가로, 예를 들어 70% 또는 80%까지 증가시킬 수 있다. 사용되는 미크론 크기의 다공성 입자(150)가 단분산이 아니거나, 완전히 단분산이 아닌 일 실시예에서, 40% 내지 55%의 충진 부피 분율(packing volume fraction)들에 도달한다. 더 낮은 충진 밀도도 가능하지만, 그것은 오프 상태 백색 효과를 감소시킬 것이고 또한 층 두께의 증가를 필요로 할 수 있다.Regarding the packing density of the micron-sized porous particles 150 in the optically functional layer, it is preferably as high as possible in order to obtain as much scattering as possible in the thinnest possible layer (here the preferred layer thickness is 50 μm, up to 100 μm, up to 200 μm, or even larger). In one embodiment, the random packing limit of monodisperse spheres is 64 vol%. When a bimodal distribution is used, the gaps between the micron-sized porous particles 150 are filled with the smaller-sized micron-sized porous particles 150, adding a maximum packing fraction. , for example up to 70% or 80%. In one embodiment where the micron-sized porous particles 150 used are not monodisperse or not completely monodisperse, packing volume fractions of 40% to 55% are reached. Lower fill densities are also possible, but they will reduce the off-state white effect and may also require an increase in layer thickness.

일 실시예에서, 미크론 크기의 다공성 입자(150)의 서브-미크론 공극(165)의 크기는 50 내지 400 nm 범위의 직경을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 서브-미크론 공극(165)은 200 nm의 직경을 갖는다. 일 실시예에서, 서브-미크론 공극(165)은 100 nm의 직경을 갖는다.In one embodiment, the size of the sub-micron pores 165 of the micron-sized porous particles 150 may have a diameter in the range of 50 to 400 nm. In an exemplary embodiment, the sub-micron pores 165 have a diameter of 200 nm. In one embodiment, the sub-micron pores 165 have a diameter of 100 nm.

일 실시예에서, 서브-미크론 공극들(165)에 의해 점유된 부피는 미크론 크기의 다공성 입자(150)의 대략 0.6 cm3/gram 내지 1.5 cm3/gram의 범위 내에 있다. 일 실시예에서, 서브-미크론 공극들(165)에 의해 점유된 부피는 미크론 크기의 다공성 입자(150)의 대략 0.8 cm3/gram 내지 1.2 cm3/gram의 범위 내에 있다. 예시적인 실시예에서, 서브-미크론 공극들(165)에 의해 점유된 부피는 미크론 크기의 다공성 입자(150)의 대략 0.9 cm3/gram이다. 광학적 기능 다공성 구조(105) 내의 서브-미크론 공극들(165)에 의해 점유된 부피는, 적어도 사용되는 재료들 및 그들 각각의 속성들, 실온에서 최적의 광 산란을 위해 요구되는 미크론 크기의 다공성 입자들(150)의 수, 및 광학적 기능 다공성 구조(105)의 완전성(integrity)에 따라, 제공된 범위 밖에서 달라질 수 있다.In one embodiment, the volume occupied by sub-micron pores 165 is in the range of approximately 0.6 cm 3 /gram to 1.5 cm 3 /gram of micron-sized porous particle 150 . In one embodiment, the volume occupied by sub-micron pores 165 is in the range of approximately 0.8 cm 3 /gram to 1.2 cm 3 /gram of micron-sized porous particle 150 . In an exemplary embodiment, the volume occupied by sub-micron pores 165 is approximately 0.9 cm 3 /gram of micron-sized porous particle 150 . The volume occupied by the sub-micron pores 165 in the optically functional porous structure 105 is at least the materials used and their respective properties, micron-sized porous particles required for optimal light scattering at room temperature. Depending on the number of elements 150 , and the integrity of the optically functional porous structure 105 , may vary outside the range provided.

일 실시예에서, 그리고 공극 크기에 따라, 표면적 대 공극 부피는 대략 10 m2/gram 내지 40 m2/gram일 수 있다. 광학적 기능 다공성 구조(105) 내의 서브-미크론 공극들(165)에 의해 점유된 표면적 대 공극 부피는, 적어도 사용되는 재료들 및 그들 각각의 속성들, 실온에서 최적의 광 산란을 위해 요구되는 미크론 크기의 다공성 입자들(150)의 수, 및 광학적 기능 다공성 구조(105)의 완전성에 따라, 제공된 범위 밖에서 달라질 수 있다.In one embodiment, and depending on the pore size, the surface area to pore volume may be approximately 10 m 2 /gram to 40 m 2 /gram. The surface area versus pore volume occupied by the sub-micron pores 165 in the optically functional porous structure 105 is at least the materials used and their respective properties, the micron size required for optimal light scattering at room temperature. Depending on the number of porous particles 150 , and the integrity of the optically functional porous structure 105 , may vary outside the range provided.

다공성 비-흡광 재료(160)가 비-흡광 재료(160)(도 1c에 도시된 바와 같은)인 메시 슬래브를 형성하는 예에서, 재료는 다공성 실리카 입자를 포함하는 임의의 재료 또는 폴리머 매트릭스(180)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 임의의 다른 적합한 재료로 형성될 수 있다. LED에서의 응용을 위해, 비-흡광 재료(160)는 높은 광속(light flux), 온도, 및 습도에서 안정적이어야 한다. 일 실시예에서, 무기 재료들이 선호된다. 예시적인 실시예에서, 다공성 비-흡광 재료(160)의 메시 슬래브는 다공성 실리카로 형성될 수 있다.In the example where the porous non-absorbing material 160 forms a mesh slab in which the non-absorbing material 160 (as shown in FIG. 1C ) is formed, the material may be any material comprising porous silica particles or a polymer matrix 180 ) may be formed of any other suitable material having an index of refraction less than that of . For applications in LEDs, the non-absorbing material 160 must be stable at high light flux, temperature, and humidity. In one embodiment, inorganic materials are preferred. In an exemplary embodiment, the mesh slab of porous non-light-absorbing material 160 may be formed of porous silica.

도 3a 및 도 3b는 폴리머 매트릭스(180)(도 1b 및 도 2에 도시된 바와 같은)로서의 실리콘과 미크론 크기의 다공성 입자들(150)(또한 도 1b 및 도 2에 도시된)로서의 다공성 실리카의 혼합물을 포함하는 광학적 기능 다공성 구조(105)의 액적(droplet)의 현미경 이미지들이다. 그 혼합물은 용매, 실리콘, 및 다공성 실리카를 함께 결합시켜 액적을 형성하는 것에 의해 준비되었다. 혼합 후에, 150℃에서 용매가 증발되고 액적이 경화되어 광학적 기능 재료(105)를 형성하였다. 광학적 기능 재료(105)의 각각의 액적 전체에 걸쳐 분산된 것은 미크론 크기의 다공성 실리카 입자들이고 이들의 서브-미크론 공극들(165)(도 2에 도시된 바와 같은)은 실리콘으로 채워진다.3A and 3B show silicon as polymer matrix 180 (as shown in FIGS. 1B and 2) and porous silica as micron-sized porous particles 150 (also shown in FIGS. 1B and 2). Microscopic images of a droplet of optically functional porous structure 105 containing the mixture. The mixture was prepared by bonding solvent, silicon, and porous silica together to form droplets. After mixing, the solvent was evaporated at 150° C. and the droplets were cured to form the optically functional material 105 . Dispersed throughout each droplet of optically functional material 105 are micron-sized porous silica particles whose sub-micron pores 165 (as shown in FIG. 2 ) are filled with silicon.

도 3a의 이미지는 25℃에서의 액적 샘플을 나타낸다. 다공성 실리카 입자들은 액적 자체 내의 복수의 작은 입자에 의해 예시된다. 이 온도에서, 실리콘-로딩된 다공성 실리카 입자들은 적어도 부분적으로 서브-미크론 공극들(165)(도 2에 도시된 바와 같은)을 채우는 실리콘과 다공성 실리카 사이의 굴절률의 차이들로 인해 백색 광을 산란시킨다.The image in Figure 3a shows a droplet sample at 25°C. Porous silica particles are exemplified by a plurality of small particles within the droplet itself. At this temperature, the silicon-loaded porous silica particles scatter white light due to differences in refractive index between the silicon and the porous silica that at least partially fill the sub-micron pores 165 (as shown in FIG. 2 ). make it

도 3b의 이미지는 200℃에서의 액적 샘플을 나타낸다. 이 온도에서, 실리콘-로딩된 다공성 실리카 입자들은 25℃에서 관찰된 실리콘-로딩된 다공성 실리카 입자들보다 적은 백색 광을 산란시킨다. 이는 적어도 부분적으로 상승된 온도에서의 실리콘의 굴절률과 다공성 실리카의 굴절률 사이의 굴절률 차이의 감소에 기인한다.The image in Figure 3b shows a droplet sample at 200°C. At this temperature, the silicon-loaded porous silica particles scatter less white light than the silicon-loaded porous silica particles observed at 25°C. This is due, at least in part, to the reduction in the refractive index difference between the refractive index of silicon and that of porous silica at elevated temperatures.

일 실시예에서, 온도를 일정하게 유지하면서 다른 실리콘과는 상이한 굴절률을 갖는 실리콘을 사용하는 것의 효과가 평가되었다. 25 μm 내지 40 μm의 직경 및 200 nm의 평균 서브-미크론 공극 크기를 갖는 다공성 실리카 비드들로 만들어진 미크론 크기의 다공성 입자들(150)을 1.56의 굴절률을 갖는 실리콘 내에 분산시켜 25℃에서 광을 산란시킨 다공성 구조를 갖는 200 μm 두께의 광학적 기능 층을 형성하였다. 다공성 실리카의 굴절률에 더 가까운, 1.46의 굴절률을 갖는 실리콘으로 대체되었다면, 25℃에서 검출가능한 광 산란이 없었다. (데이터는 제시되지 않음). 이러한 효과는 적어도 부분적으로 재료들 사이의 감소된 굴절률 차이에 기인할 수 있고, 재료들 사이의 굴절률 차이는 대략 0이었다.In one embodiment, the effect of using silicon having a refractive index different from that of other silicon while keeping the temperature constant was evaluated. Micron-sized porous particles 150 made of porous silica beads having a diameter of 25 μm to 40 μm and an average sub-micron pore size of 200 nm are dispersed in silicon having a refractive index of 1.56 to scatter light at 25° C. An optically functional layer with a thickness of 200 μm with a porous structure was formed. There was no detectable light scattering at 25° C. if replaced with silicon with a refractive index of 1.46, which is closer to that of porous silica. (data not shown). This effect may be at least in part due to the reduced refractive index difference between the materials, where the refractive index difference between the materials was approximately zero.

도 4는 미크론 크기의 다공성 입자들(150)로서 50 μm의 직경을 갖는 25 중량%(percent by weight)의 다공성 실리카 비드들을 포함하는, 광학적 기능 다공성 구조(105)(도 1a, 도 1b, 및 도 1c에 도시된 바와 같은)의 능력의 정량적 평가를 예시한다. 100 nm의 유효 공극 크기를 갖는, 다공성 실리카 비드들의 서브-미크론 공극들(165)(도 2에 도시된 바와 같은)은, 온도의 함수로서 광을 산란시키기 위해, 폴리머 매트릭스(180)(도 1b 및 2에 도시된 바와 같은)로서 높은 굴절률 실리콘으로 채워진다. 450 nm의 파장 및 10 W/cm2의 강도를 갖는 광의 직접 투과가, 다양한 온도들에서, 전체에 걸쳐 분포된 미크론 크기의 다공성 실리카 비드들을 포함하는 광학적 기능 다공성 구조(105) 층을 통해 투과된다. 온도들 각각에서 검출된 투과된 광의 강도가 결정된다. 일 실시예에서, 층 상의 레이저 스폿은 직경이 1.3 mm이고 광의 검출은 450 nm 레이저와 정렬되는, 층 뒤에 대략 2 cm에 배치된 5 mm 개구를 갖는 적분구(integrating sphere)의 사용을 통해 발생한다.4 is an optically functional porous structure 105 ( FIGS. 1A , 1B , and as shown in FIG. 1C ). The sub-micron pores 165 (as shown in FIG. 2 ) of porous silica beads, having an effective pore size of 100 nm, form the polymer matrix 180 ( FIG. 1B ) to scatter light as a function of temperature. and 2) filled with high refractive index silicon. Direct transmission of light with a wavelength of 450 nm and an intensity of 10 W/cm 2 is transmitted, at various temperatures, through a layer of optically functional porous structure 105 comprising micron-sized porous silica beads distributed throughout . The intensity of transmitted light detected at each of the temperatures is determined. In one embodiment, the laser spot on the layer is 1.3 mm in diameter and detection of light occurs through the use of an integrating sphere having a 5 mm opening placed approximately 2 cm behind the layer, aligned with a 450 nm laser. .

제1 온도(즉, 30℃에서 층을 통해 투과된 광의 백분율은 0.75%이다. 이 강도는 도 4에 예시된 바와 같이, 1.0 단위인 것으로 결정되고 자체적으로 정규화된다. 제2 온도에서 검출된 투과된 광의 강도가 결정되고, 이는 제1 온도에서 검출된 광의 강도에 대해 정규화된다. 투과된 광의 강도는 층이 겪는 각각의 후속 온도에 대해 측정되고 제1 온도에서 검출된 투과된 광의 강도에 대해 정규화된다. 도 4에 예시된 바와 같이, 층을 통해 투과된 광의 강도는 온도 증가함에 따라 증가하여, 투과된 광의 강도는 층이 30℃를 겪을 때 투과된 광의 강도에 비해 층이 200℃를 겪을 때 30배 더 높아진다. 200℃아래의 온도에서조차 온도가 70℃위로 80℃까지 증가할 때 투과된 광의 강도의 증가가 존재한다. 예를 들어 130℃에서, 층을 통해 투과된 광의 강도는 이 실시예에서 30℃에서 투과된 광의 강도보다 대략 10배 더 높다.The percentage of light transmitted through the layer at the first temperature (i.e., 30° C.) is 0.75%. This intensity is determined to be 1.0 units and normalized to itself, as illustrated in FIG. 4 . Transmission detected at the second temperature The intensity of the emitted light is determined, which is normalized to the intensity of the detected light at the first temperature The intensity of the transmitted light is measured for each subsequent temperature the layer undergoes and normalized to the intensity of the transmitted light detected at the first temperature. As illustrated in Figure 4, the intensity of light transmitted through the layer increases with increasing temperature, such that the intensity of the transmitted light increases when the layer is subjected to 200°C compared to the intensity of the transmitted light when the layer is subjected to 30°C. 30 times higher, even at temperatures below 200° C. There is an increase in the intensity of transmitted light when the temperature increases above 70° C. to 80° C. For example at 130° C., the intensity of light transmitted through the layer is It is approximately 10 times higher than the intensity of transmitted light at 30 °C.

굴절률 변화와는 별개로, 미크론 크기의 다공성 입자들(150) 내에 내부적으로 에어 보이드들이 존재하는 것이 종종 관찰된다. 도 5는 미크론 크기의 다공성 입자들(150) 내의 에어 보이드들(185)(더 넓은 화살표들에 의해 도시된 바와 같은)의 존재를 예시하는 광 현미경 이미지이다. 이들은 미크론 크기의 다공성 입자들(150) 내의 내부 구조로서 현미경 하에서 가시적이다.Apart from the refractive index change, it is often observed that air voids exist internally in the micron-sized porous particles 150 . 5 is a light microscopy image illustrating the presence of air voids 185 (as shown by wider arrows) in micron-sized porous particles 150 . These are visible under the microscope as internal structures within micron-sized porous particles 150 .

에어 보이드들(185)도 본 명세서에 설명된 재료들로 만들어진 광학적 기능 층(105)으로부터의 광의 산란에 기여한다. 에어 보이드들(185)은 서브-미크론 공극들(165)을 폴리머 매트릭스(180)(즉, 실리콘)로 불완전하게 채운 결과로 형성될 수 있지만, 그것들은 서브-미크론 공극들(165) 내부의, 예를 들어 실리콘의 경화 후에 후속 냉각 시에 형성될 수도 있다. 상승된 온도(즉, 150℃에서 실리콘이 경화될 때, 실리콘은 상당히 팽창하는데, 그 이유는 팽창 계수가 높기 때문이다. 온도가 감소함에 따라, 실리콘이 다시 수축하고, 불충분한 가교 결합된 실리콘이 미크론 크기의 다공성 입자들(150) 내로 다시 주입될 수 있다면, 미크론 크기의 다공성 입자들(150) 내의 실리콘은 응력을 받고 국소적 박리(local delamination) 또는 응집 파절(cohesive failures)을 나타낼 수 있다. 예를 들어, LED를 온으로 스위칭함으로써 층이 다시 가열될 때, 실리콘은 다시 팽창하고 에어 보이드들(185)을 완전히 또는 부분적으로 채워서 에어 보이드들이 사라지게 된다. 순 효과(net effect)는 2개의 상이한 온도에서의 샘플들 간의 광 출력에서의 스위칭 진폭이 증가된다는 것이다.Air voids 185 also contribute to scattering of light from the optically functional layer 105 made of the materials described herein. Air voids 185 may form as a result of incomplete filling of sub-micron pores 165 with polymer matrix 180 (ie, silicon), but they For example, it may be formed upon subsequent cooling after curing of the silicone. When the silicone cures at elevated temperatures (i.e., 150°C), the silicone expands significantly because of its high coefficient of expansion. As the temperature decreases, the silicone shrinks again, and insufficiently crosslinked silicone If it can be injected back into the micron-sized porous particles 150, the silicon in the micron-sized porous particles 150 can be stressed and exhibit local delamination or cohesive failures. When the layer is heated again, for example by switching the LED on, the silicon expands again and completely or partially fills the air voids 185, causing the air voids to disappear. The switching amplitude in the light output between samples at temperature is increased.

앞서 설명된 바와, 서브-미크론 공극들(165)을 갖는 미크론 크기의 다공성 입자들(150), 또는 비-흡광 재료(160)로 형성되고, 오프 상태 백색에 대해 본 명세서에 설명된, 서브-미크론 공극들을 갖는 메시 슬래브가 다른 응용들에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 색점 조절, 필라멘트 램프들, 및 스위칭 가능 렌즈들.Sub-micron sized porous particles 150 having sub-micron pores 165 , as previously described, or formed of non-light-absorbing material 160 , as described herein for off-state white, A mesh slab with micron pores may be used in other applications. For example, color point control, filament lamps, and switchable lenses.

색점 조절과 관련하여, 온도의 증가에 따라 색점 시프트가 관찰될 수 있다. 예를 들어, 구동 전류 리드들을 증가시킴으로써 - 이는 LED의 온도를 증가시킴 -, LED 조명의 색점은 더 차가운 광 색들로 시프트될 수 있다. 반대로, 구동 전류 리드들을 감소시킴으로써 - 이는 온도를 감소시킴 -, LED 조명의 색점은 더 따뜻한 색들로 시프트될 수 있다. 이는 적어도 부분적으로 광의 각각의 색이 광을 산란시키는 능력들이 상이한 것에 기인한다. 예를 들어, 청색 광은 적색 광보다 더 강하게 산란된다; 따라서, 앞서 설명된 층들에서, 온도의 증가 시에, 광 산란이 감소하여 상대적으로 더 많은 청색 광이 방출된다. 이 실시예에서, 색점은 더 차가운 백색 광으로 시프트한다. 반대로, 온도의 감소 시에, 광 산란이 증가하여 상대적으로 더 적은 청색 광이 방출된다. 이 실시예에서, 색점은 더 따뜻한 백색 광으로 시프트한다.With respect to color point control, a color point shift can be observed with an increase in temperature. For example, by increasing the drive current leads - which increases the temperature of the LED - the color point of the LED light can be shifted to cooler light colors. Conversely, by reducing the drive current leads - which reduces the temperature - the color point of the LED light can be shifted to warmer colors. This is due, at least in part, to the different abilities of each color of light to scatter light. For example, blue light is scattered more strongly than red light; Thus, in the above-described layers, when the temperature is increased, the light scattering decreases so that relatively more blue light is emitted. In this embodiment, the color point shifts to cooler white light. Conversely, upon a decrease in temperature, light scattering increases and relatively less blue light is emitted. In this embodiment, the color point shifts to warmer white light.

일 실시예에서, 폴리머 매트릭스(180)(도 1b 및 도 2에 도시된 바와 같은)로서 실리콘 내에 분산된, 미크론 크기의 다공성 입자들(150)(도 1b 및 도 2에 도시된 바와 같은)로서 다공성 실리카를 포함하는 층이 1202 COB 칩 상에 퇴적되었고, 이 칩은 밝은 광을 제공하는 그리고 LED 광원 대신에 사용될 수 있는 광원이다. 본 명세서에 설명된 추가 층을 포함하는 1202 COB 칩 조명은 약 25℃의 온도와 연관된 10 mAmp의 구동 전류 리드들을 겪었다. 구동 전류 리드들이 400 mAmp로 증가되었을 때, 85℃까지 대응하는 온도의 증가가 발생하였다. 도 6에 예시된 바와 같이, 주로 적색 광 색을 나타내는 u' 축을 따른 색점 시프트가 발생하였고 85℃에서 더 적은 양의 적색 광이 검출된 데 대해 25℃에서 더 많은 양의 적색 광이 검출되었다.In one embodiment, as micron-sized porous particles 150 (as shown in FIGS. 1B and 2 ) dispersed in silicon as a polymer matrix 180 (as shown in FIGS. 1B and 2 ). A layer comprising porous silica was deposited on a 1202 COB chip, which is a light source that provides bright light and can be used in place of an LED light source. The 1202 COB chip illumination with the additional layer described herein suffered drive current leads of 10 mAmp associated with a temperature of about 25°C. When the drive current leads were increased to 400 mAmp, a corresponding increase in temperature up to 85°C occurred. As illustrated in FIG. 6 , a color point shift occurred along the u′ axis representing predominantly red light color, and a larger amount of red light was detected at 25° C. versus a smaller amount of red light was detected at 85° C.

도 6은 구동 전류 리드들이 10 mAmp에서 400 mAmp로 시프트될 때, 주로 녹색 광 색을 나타내는 v' 축을 따른 상대적으로 더 작은 시프트를 또한 예시한다. 그러나, v' 축을 따른 시프트의 크기가 u' 축을 따른 시프트의 크기보다 작을 뿐만 아니라, 녹색 광 검출의 변화가 더 따뜻한 대 더 차가운 광에 영향을 미칠 정도도 적색 광 검출에서의 동등한 시프트가 더 따뜻한 대 더 차가운 광에 영향을 미칠 정도보다 훨씬 더 작다.Figure 6 also illustrates a relatively smaller shift along the v' axis showing predominantly green light color when the drive current leads are shifted from 10 mAmp to 400 mAmp. However, not only is the magnitude of the shift along the v' axis smaller than the magnitude of the shift along the u' axis, but the extent to which the change in green light detection affects warmer vs. vs. much smaller than it would affect cooler light.

비록 이 예시에서 표현되지는 않았지만, 더 따뜻한 광에서 더 차가운 광으로의 시프트에 각각 대응하는, 더 많은 적색 광의 생성에서 더 적은 적색 광의 생성으로의 시프트의 정도는, 실리콘 내에 분산된 다공성 실리카를 포함하는 미크론 크기의 다공성 입자 층이 1202 COB 칩 조명 위에 배치될 때 상당히 더 크다.Although not represented in this example, the extent of the shift from the production of more red light to the production of less red light, each corresponding to a shift from warmer to cooler light, includes porous silica dispersed in silicon. The micron-sized porous particle layer is significantly larger when placed over the 1202 COB chip illumination.

도 7은 복수의 서브-미크론 공극들(165)(도 1b 및 도 2에 도시된 바와 같은)을 포함하는 광학적 기능 다공성 구조(105)를 이용하여 광 산란을 튜닝하는 방법의 흐름도(700)이다. 일 실시예에서, 방법(700)은 비-흡광 재료(160)(도 1b, 도 1c 및 도 2에 도시된 바와 같은) 내에 형성된 서브-미크론 공극들(165)을(도 2에 도시된 바와 같은)을 폴리머 매트릭스(180)(도 2에 도시된 바와 같은)로 채우는 단계 705를 포함한다. 각각의 경우에 서브-미크론 공극들(165)은 폴리머 매트릭스(180)로 채워져서(705) 폴리머 매트릭스(180)와 비-흡광 재료(160) 사이의 계면(170)(도 2에 도시된 바와 같은)을 서브-미크론 공극(165)의 형상으로 형성한다. 비-흡광 재료(160), 미크론 크기의 다공성 입자들(150), 메시 슬래브 망, 복수의 서브-미크론 공극(165), 및 폴리머 매트릭스(180)의 속성들 및 특성들의 실시예들이 앞서 설명되었다. 재료들의 속성들 및 조직 구조에 기초하여, 본 명세서에 설명된 폴리머 매트릭스(180)로 채워진 서브-미크론 크기의 공극들(165)을 포함하는 비-흡광 재료 구조(160)를 이용하여 광 산란이 튜닝될 수 있다.7 is a flow diagram 700 of a method for tuning light scattering using an optically functional porous structure 105 comprising a plurality of sub-micron pores 165 (as shown in FIGS. 1B and 2 ). . In one embodiment, method 700 removes sub-micron pores 165 (as shown in FIG. 2 ) formed in non-light absorbing material 160 (as shown in FIGS. 1B , 1C and 2 ). step 705 of filling the same) with a polymer matrix 180 (as shown in FIG. 2 ). In each case the sub-micron pores 165 are filled 705 with the polymer matrix 180 so that the interface 170 between the polymer matrix 180 and the non-absorbing material 160 (as shown in FIG. 2 ) same) in the shape of sub-micron pores 165 . Embodiments of the properties and properties of non-absorbing material 160 , micron-sized porous particles 150 , mesh slab network, plurality of sub-micron pores 165 , and polymer matrix 180 have been described above. . Based on the properties and tissue structure of the materials, light scattering is achieved using a non-absorbing material structure 160 comprising sub-micron sized pores 165 filled with the polymer matrix 180 described herein. can be tuned.

서브-미크론 공극들(165)이 폴리머 매트릭스(180)로 채워지면(705), 광학적 기능 다공성 구조(105)는 제1 온도에서 광에 노출된다(710). 서브-미크론 공극들(165)을 채우는 폴리머 매트릭스와 비-흡광 재료(160) 사이의 굴절률 차이를 포함하는, 광학적 기능 다공성 층(105)의 고유 속성들 및 조직 구조 때문에, 제1 온도에서 광 산란이 발생한다.Once the sub-micron pores 165 are filled 705 with the polymer matrix 180 , the optically functional porous structure 105 is exposed 710 to light at a first temperature. Light scattering at a first temperature because of the tissue structure and intrinsic properties of the optically functional porous layer 105 , including the refractive index difference between the non-absorbing material 160 and the polymer matrix filling the sub-micron pores 165 . This happens.

광에의 노출에 응답하여 광 산란의 상대적 양을 튜닝하거나 변경하기 위해, 온도가 변경되고(715), 따라서 광학적 기능 다공성 구조(105)는 제2 온도에서 광에 노출된다(720). 서브-미크론 공극들(165)을 채우는 폴리머 매트릭스와 비-흡광 재료(160) 사이의 굴절률 차이는 온도의 함수로서 변화하기 때문에, 제2 온도에서 발생하는 광 산란의 양이 변화한다.To tune or change the relative amount of light scattering in response to exposure to light, the temperature is changed ( 715 ), such that the optically functional porous structure 105 is exposed to light ( 720 ) at a second temperature. As the difference in refractive index between the polymer matrix filling the sub-micron pores 165 and the non-absorbing material 160 changes as a function of temperature, the amount of light scattering that occurs at the second temperature changes.

일 실시예에서, 폴리머 매트릭스(180)의 굴절률은 온도가 증가함에 따라 감소한다. 이는, 폴리머 매트릭스(180)의 굴절률이 비-흡광 재료(160)의 굴절률보다 큰 한은, 광 산란의 감소를 야기한다. 일 실시예에서, SiO2가 미크론 크기의 다공성 입자들(150)을 형성하는 비-흡광 재료(160)이고, 서브-미크론 공극들(165)(도 2에 도시된 바와 같은)을 채우는 폴리머 매트릭스(180)로서 실리콘이 사용된다. 이 예에서, 실리콘의 굴절률은 SiO2의 굴절률보다 낮다; 따라서, SiO2의 굴절률과 실리콘의 굴절률 사이의 굴절률 차이는 온도가 증가함에 따라 증가하고, 이는 광 산란의 증가로 이어질 것이다. 일 실시예에서, 폴리머 매트릭스(180)는 더 낮은 굴절률 실리콘인 폴리디메틸실록산(PDMS)이다.In one embodiment, the refractive index of the polymer matrix 180 decreases with increasing temperature. This results in a reduction in light scattering as long as the refractive index of the polymer matrix 180 is greater than the refractive index of the non-absorbing material 160 . In one embodiment, SiO 2 is a non-light-absorbing material 160 that forms micron-sized porous particles 150 and a polymer matrix that fills sub-micron pores 165 (as shown in FIG. 2 ). As (180), silicon is used. In this example, the refractive index of silicon is lower than that of SiO 2 ; Therefore, the refractive index difference between the refractive index of SiO 2 and that of silicon increases with increasing temperature, which will lead to an increase in light scattering. In one embodiment, the polymer matrix 180 is a lower refractive index silicone, polydimethylsiloxane (PDMS).

일 실시예에서, 본 명세서에 설명된 바와 같이 미크론 크기의 다공성 입자들(150) 내의 에어 보이드들(185)(도 5에 도시된 바와 같은)의 존재를 통해 굴절률 차이를 넘어서 광이 추가로 튜닝될 수 있다. 온도가 증가함에 따라, 실리콘이 경화되고 상당히 팽창하는데, 그 이유는 그것이 높은 팽창 계수를 갖기 때문이다. 온도가 감소함에 따라, 실리콘이 다시 수축하고, 불충분한 가교 결합된 실리콘이 미크론 크기의 다공성 입자들(150) 내로 다시 주입될 수 있다면, 에어 보이드들(185)이 형성될 수 있고 미크론 크기의 다공성 입자들(150) 내의 나머지 실리콘은 응력을 받고 국소적 박리 또는 응집 파절을 나타낼 수 있다. 이는, 미크론 크기의 다공성 입자들(150) 내의 재료들 사이의 굴절률 차이들에 더하여, 본 명세서에 설명된 재료들로 만들어진 층으로부터의 광의 산란에 기여할 수 있다. 예를 들어, LED를 온으로 스위칭함으로써 층이 다시 가열될 때, 실리콘은 다시 팽창하고 에어 보이드들(185)을 완전히 또는 부분적으로 채운다. 순 효과는 스위칭 진폭이 증가된다는 것이다.In one embodiment, light is further tuned beyond the refractive index difference through the presence of air voids 185 (as shown in FIG. 5 ) in micron-sized porous particles 150 as described herein. can be As the temperature increases, the silicone hardens and expands significantly because it has a high coefficient of expansion. As the temperature decreases, the silicone shrinks again, and if insufficient cross-linked silicone can be injected back into the micron-sized porous particles 150, air voids 185 can form and micron-sized porosity. The remaining silicon in particles 150 may be stressed and exhibit local delamination or cohesive fracture. This may contribute to scattering of light from a layer made of the materials described herein, in addition to refractive index differences between the materials in the micron-sized porous particles 150 . When the layer is heated again, for example by switching the LED on, the silicon expands again and completely or partially fills the air voids 185 . The net effect is that the switching amplitude is increased.

일 실시예에서, 광학적 기능 다공성 구조(105)는, 본 명세서에 설명된 바와 같이 LED 조명들이 온일 때, 동작 동안 LED 조명들의 색점을 시프트하기 위해 사용될 수 있다. 이는 LED의 제1 온도가 제2 온도로 변경됨에 따라 발생할 수 있다. LED의 제2 온도에서 - 제2 온도는 제1 온도보다 큼 -, 광 산란은 감소할 수 있고, 이 경우에 예를 들어 적색 광에 비해 청색 광의 광 산란에서 비례하여 더 큰 감소를 허용할 것이다. 이 경우에 더 많은 청색 광이 방출될 것이기 때문에, LED의 색점은 더 차가운 백색 광으로 시프트한다.In one embodiment, the optically functional porous structure 105 may be used to shift the color point of the LED lights during operation when the LED lights are on as described herein. This may occur as the first temperature of the LED changes to the second temperature. At a second temperature of the LED - the second temperature is greater than the first temperature - light scattering may decrease, in this case allowing for a proportionally greater reduction in light scattering of blue light compared to for example red light . Since more blue light will be emitted in this case, the color point of the LED shifts to cooler white light.

일 실시예에서, 이 방법은 또한 다른 응용들, 예를 들어, 필라멘트 램프들 및 스위칭 가능 렌즈들에서 사용될 수 있다. 이 방법은 또한 온도의 증가가 재료들 사이의 굴절률 차이를 증가시키고 광 산란을 증가시키는 응용들에서 사용될 수 있다.In one embodiment, the method may also be used in other applications, such as filament lamps and switchable lenses. This method can also be used in applications where an increase in temperature increases the refractive index difference between materials and increases light scattering.

실시예들을 상세히 설명하였지만, 본 기술분야의 통상의 기술자들은, 본 설명이 주어지면, 본 발명의 개념의 정신을 벗어나지 않고 본 명세서에 설명된 실시예들에 대한 수정들이 이루어질 수 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 예시되고 설명된 특정 실시예들로 제한되는 것으로 의도되지 않는다.Although embodiments have been described in detail, those skilled in the art will appreciate that, given this description, modifications may be made to the embodiments described herein without departing from the spirit of the inventive concept. . Accordingly, it is not intended that the scope of the invention be limited to the specific embodiments illustrated and described.

Claims (21)

발광 디바이스로서,
자신을 통해 흐르는 구동 전류에 응답하여 1차 광을 방출하도록 배열된 발광 반도체 디바이스;
상기 발광 반도체 디바이스 상에 위치된 그리고 상기 1차 광의 적어도 일부를 흡수하고 그 흡수에 응답하여 상기 1차 광보다 더 긴 파장의 2차 광을 방출하도록 배열된 파장 변환 구조;
상기 발광 반도체 디바이스와 반대편에 상기 파장 변환 구조 상에 위치된, 상기 1차 및 2차 광에 실질적으로 투명한 재료로 형성되고 제1 굴절률 및 서브-미크론 공극들을 갖는, 다공성 구조; 및
상기 다공성 구조 내의 상기 서브-미크론 공극들을 채우고 25℃에서 상기 제1 굴절률과는 상이한 제2 굴절률을 갖는 폴리머를 포함하고, 상기 발광 반도체 디바이스를 통해 구동 전류가 흐르지 않는 상황에서, 그리고 25℃에서 백색 광 외부 조명 하에서, 상기 다공성 구조는 상기 다공성 구조와 상기 폴리머 사이의 계면들로부터의 광 산란을 나타내고 인간 관찰자에게 백색으로 보이게 되어 있는, 발광 디바이스.A light emitting device comprising:
a light emitting semiconductor device arranged to emit primary light in response to a drive current flowing therethrough;
a wavelength converting structure located on the light emitting semiconductor device and arranged to absorb at least a portion of the primary light and in response to the absorption to emit secondary light of a longer wavelength than the primary light;
a porous structure formed of a material substantially transparent to the primary and secondary light and having a first index of refraction and sub-micron pores positioned on the wavelength converting structure opposite the light emitting semiconductor device; and
a polymer that fills the sub-micron voids in the porous structure and has a second refractive index different from the first refractive index at 25°C, with no drive current flowing through the light emitting semiconductor device, and white at 25°C Under light external illumination, the porous structure exhibits light scattering from interfaces between the porous structure and the polymer and appears white to a human observer. 발광 디바이스로서,
자신을 통해 흐르는 구동 전류에 응답하여 1차 광을 방출하도록 배열된 발광 반도체 디바이스;
상기 발광 반도체 디바이스 상에 위치된 그리고 상기 1차 광의 적어도 일부를 흡수하고 그 흡수에 응답하여 상기 1차 광보다 더 긴 파장의 2차 광을 방출하도록 배열된 파장 변환 구조;
상기 발광 반도체 디바이스와 반대편에 상기 파장 변환 구조 상에 위치된, 상기 1차 및 2차 광에 실질적으로 투명한 재료로 형성되고 제1 굴절률 및 서브-미크론 공극들을 갖는, 다공성 구조; 및
상기 다공성 구조 내의 상기 서브-미크론 공극들을 채우고 25℃에서 상기 제1 굴절률과는 상이한 제2 굴절률을 갖는 폴리머를 포함하고 - 온도가 증가함에 따라 상기 제1 굴절률과 상기 제2 굴절률 사이의 차이의 크기가 감소함 -, 상기 다공성 구조는 상기 다공성 구조의 온도가 증가함에 따라 감소하는 상기 다공성 구조와 상기 폴리머 사이의 계면들로부터의 광 산란을 나타내게 되어 있는, 발광 디바이스.A light emitting device comprising:
a light emitting semiconductor device arranged to emit primary light in response to a drive current flowing therethrough;
a wavelength converting structure located on the light emitting semiconductor device and arranged to absorb at least a portion of the primary light and in response to the absorption to emit secondary light of a longer wavelength than the primary light;
a porous structure formed of a material substantially transparent to the primary and secondary light and having a first index of refraction and sub-micron pores positioned on the wavelength converting structure opposite the light emitting semiconductor device; and
and a polymer that fills the sub-micron pores in the porous structure and has a second index of refraction different from the first index of refraction at 25° C. - the magnitude of the difference between the first index of refraction and the second index of refraction with increasing temperature. decreases, wherein the porous structure is adapted to exhibit light scattering from interfaces between the porous structure and the polymer that decreases as the temperature of the porous structure increases. 제2항에 있어서,
상기 구동 전류가 상기 발광 반도체 디바이스를 통해 흐르고 그로부터 상기 1차 광이 방출되는 상황에서, 상기 다공성 구조는, 상기 발광 반도체 디바이스를 통해 구동 전류가 흐르지 않는 상황에서 상기 다공성 구조가 나타내는 광 산란보다 작은 광 산란을 나타내는, 발광 디바이스.3. The method of claim 2,
In a situation where the driving current flows through the light emitting semiconductor device and the primary light is emitted therefrom, the porous structure has a smaller light scattering than the light scattering exhibited by the porous structure in a situation where the driving current does not flow through the light emitting semiconductor device A light emitting device exhibiting scattering. 제2항에 있어서,
상기 발광 반도체 디바이스를 통해 구동 전류가 흐르지 않는 상황에서, 그리고 25℃에서 백색 광 외부 조명 하에서, 상기 다공성 구조는 상기 다공성 구조와 상기 폴리머 사이의 계면들로부터의 광 산란을 나타내고 인간 관찰자에게 백색으로 보이는, 발광 디바이스.3. The method of claim 2,
In a situation where no driving current flows through the light emitting semiconductor device, and under white light external illumination at 25° C., the porous structure exhibits light scattering from the interfaces between the porous structure and the polymer and appears white to a human observer. , a light emitting device. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동 전류가 상기 발광 반도체 디바이스를 통해 흐르고 그로부터 상기 1차 광이 방출되는 상황에서, 상기 2차 광의 적어도 일부, 및 옵션으로 상기 1차 광의 일부가 상기 발광 디바이스로부터의 광 출력으로서 상기 다공성 구조를 통해 투과되도록 상기 다공성 구조가 위치되는, 발광 디바이스.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
In a situation in which the drive current flows through the light emitting semiconductor device and the primary light is emitted therefrom, at least a portion of the secondary light, and optionally a portion of the primary light, forms the porous structure as light output from the light emitting device. wherein the porous structure is positioned to transmit therethrough. 제5항에 있어서,
상기 광 출력은 인간 관찰자에게 백색으로 보이는, 발광 디바이스.6. The method of claim 5,
wherein the light output appears white to a human observer. 제5항에 있어서,
상기 1차 광은 청색 광이고, 상기 파장 변환 구조는 황색 방출 파장 변환 재료, 녹색 방출 파장 변환 재료, 또는 적색 방출 파장 변환 재료 중 하나 이상을 포함하는, 발광 디바이스.6. The method of claim 5,
wherein the primary light is blue light and the wavelength converting structure comprises one or more of a yellow emission wavelength converting material, a green emission wavelength converting material, or a red emission wavelength converting material. 제5항에 있어서,
상기 구동 전류가 상기 발광 반도체 디바이스를 통해 흐르고 그로부터 상기 1차 광이 방출되는 상황에서, 상기 다공성 구조의 온도가 증가함에 따라 상기 광 출력의 색점은 더 차가운 색으로 시프트하는, 발광 디바이스.6. The method of claim 5,
wherein the color point of the light output shifts to a cooler color as the temperature of the porous structure increases in a situation in which the drive current flows through and the primary light is emitted from the light emitting semiconductor device. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
25℃에서 상기 제2 굴절률은 상기 제1 굴절률보다 큰, 발광 디바이스.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
wherein the second index of refraction is greater than the first index of refraction at 25°C. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
25℃에서 상기 제1 굴절률은 상기 제2 굴절률보다 큰, 발광 디바이스.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
wherein the first index of refraction is greater than the second index of refraction at 25°C. 제1항에 있어서,
온도가 증가함에 따라 상기 제1 굴절률과 상기 제2 굴절률 사이의 차이의 크기가 증가하여, 상기 다공성 구조는 상기 다공성 구조의 온도가 증가함에 따라 증가하는 상기 다공성 구조와 상기 폴리머 사이의 계면들로부터의 광 산란을 나타내게 되어 있는, 발광 디바이스. According to claim 1,
The magnitude of the difference between the first refractive index and the second refractive index increases as the temperature increases, so that the porous structure increases as the temperature of the porous structure increases as the temperature of the porous structure increases. A light emitting device, adapted to exhibit light scattering. 제11항에 있어서,
상기 구동 전류가 상기 발광 반도체 디바이스를 통해 흐르고 그로부터 상기 1차 광이 방출되는 상황에서, 상기 다공성 구조는, 상기 발광 반도체 디바이스를 통해 구동 전류가 흐르지 않는 상황에서 상기 다공성 구조가 나타내는 광 산란보다 큰 광 산란을 나타내는, 발광 디바이스.12. The method of claim 11,
In a situation in which the driving current flows through the light emitting semiconductor device and the primary light is emitted therefrom, the porous structure has a greater light scattering than the light scattering exhibited by the porous structure in a situation where no driving current flows through the light emitting semiconductor device. A light emitting device exhibiting scattering. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 서브-미크론 공극들은 400 nm 미만의 공극 크기들을 갖는, 발광 디바이스.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
wherein the sub-micron pores have pore sizes less than 400 nm. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다공성 구조는 상기 서브-미크론 공극들을 갖는 미크론 크기의 입자들을 포함하는, 발광 디바이스.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
wherein the porous structure comprises micron-sized particles having the sub-micron pores. 제14항에 있어서,
상기 미크론 크기의 입자들은 3 μm 내지 150 μm의 입자 크기들을 갖는, 발광 디바이스.15. The method of claim 14,
wherein the micron sized particles have particle sizes between 3 μm and 150 μm. 제14항에 있어서,
상기 미크론 크기의 입자들은 다공성 유리 비드 입자들, 다공성 실리카 입자들, 또는 다공성 마그네슘 불화물 입자들 중 하나 이상을 포함하는, 발광 디바이스.15. The method of claim 14,
wherein the micron sized particles comprise one or more of porous glass bead particles, porous silica particles, or porous magnesium fluoride particles. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다공성 구조는 상기 서브-미크론 공극들을 갖는 다공성 유전체 재료의 메시 슬래브를 포함하는, 발광 디바이스.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
wherein the porous structure comprises a mesh slab of porous dielectric material having the sub-micron pores. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리머는 실리콘, 졸-겔, 유기적으로 개질된 세라믹(organically modified ceramic), 또는 폴리실라잔 중 하나 이상을 포함하는, 발광 디바이스.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
wherein the polymer comprises one or more of silicone, sol-gel, organically modified ceramic, or polysilazane. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 발광 디바이스를 제조하는 방법으로서,
상기 방법은:
용매, 상기 폴리머, 및 미크론 크기의 입자들을 결합시켜 혼합물을 준비하는 단계;
용매를 증발시키는 단계; 및
상기 폴리머를 경화시키는 단계
를 포함하는, 상기 다공성 구조를 형성하는 단계; 및
상기 파장 변환 구조 상에 상기 다공성 구조를 위치시키는 단계를 포함하고, 상기 파장 변환 구조는 상기 다공성 구조와 상기 발광 반도체 디바이스 사이에 위치되는, 방법.A method for manufacturing the light emitting device of any one of claims 1 to 4, comprising:
The method is:
preparing a mixture by combining the solvent, the polymer, and micron-sized particles;
evaporating the solvent; and
curing the polymer
Comprising, forming the porous structure; and
positioning the porous structure on the wavelength converting structure, wherein the wavelength converting structure is located between the porous structure and the light emitting semiconductor device. 삭제delete 삭제delete
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