KR20050103283A - 폴리머 롱 패스 반사경을 갖는 인광체계 광원 - Google Patents

폴리머 롱 패스 반사경을 갖는 인광체계 광원 Download PDF

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KR20050103283A
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앤드류 제이. 오우더커크
마이클 에프. 웨버
존 에이. 휘틀리
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

광원은 여기광을 발산하는 LED, 여기광을 반사하고 가시 광선을 전송하는 폴리머 다중층 반사경 및 LED로부터 이격된 인광 재료층을 포함한다. 인광 재료는 여기광으로 조사될 때 가시 광선을 발산한다. 폴리머 다중층 반사경은 인광 재료 상에 여기광을 반사한다. 인광 재료의 층은 LED와 폴리머 다중층 반사경 사이에 배치된다.

Description

폴리머 롱 패스 반사경을 갖는 인광체계 광원 {PHOSPHOR BASED LIGHT SOURCES HAVING AN POLYMERIC LONG PASS REFLECTOR}
본 발명은 광원에 관한 것이다. 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명은 발광 다이오드(LED)에서 출사된 빛이 인광체(燐光體) 재료에 부딪혀서 그것을 여기시키며, 그것에 의하여 가시광을 조사하는 광원에 관한 것이다.
구조적으로 LED를 이용하는 백색 광원은 두 개의 기본 구성을 구비할 수 있다. 하나의 기본 구성(본원에서 직접 방사 LED라 언급됨)에서, 상이한 유색 LED의 직접 방사에 의하여 백색광이 발생된다. 그 예로는, 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED의 조합체와, 청색 LED 및 황색 LED의 조합체가 있다. 다른 기본 구성[본원에서 LED 여기 인광체계 광원(PLED)]이라 언급됨)에서, 단일 LED가 협소한 범위의 파장으로 빔을 발생시키며, 그 빔은 인광체 재료에 부딪혀서 그것을 여기시켜, 가시광을 생성한다. 상기 인광체는 별개의 인광체 재료의 혼합물 또는 조합체를 포함할 수 있으며, 상기 인광체에 의하여 조사된 빛은 이것이 인간의 육안에 실질적으로 백색으로 나타나도록 가시 파장 범위 위에서 분포된 다수의 협소한 조사선을 포함할 수 있다.
PLED의 일례로서, 청색을 적색과 녹색 파장으로 변환하는 형광체에 조사하는 청색 LED가 있다. 청색 여기광의 일부는 형광체에 의하여 흡수되지 않으며, 잔류 청색 여기광은 형광체에 의하여 조사된 적색광 및 녹색광과 혼합된다. PLED의 또 다른 예로서, 자외선(UV) 광을 흡수하고 이것을 적색, 녹색 및 청색으로 변환하는 형광체에 조사하는 UV LED가 있다.
직접 방사 백색 LED에 비하여 백색광 PLED의 장점은 장치 노화 및 온도의 함수로서 양호한 색상 안정도와, 양호한 배치 대 배치 및 장치 대 장치의 색상 균일성/반복성을 갖는다. 그러나, PLED는 인광체에 의한 광흡수 및 재방사 과정에서의 비효율성에 기인하여 직접 방사 LED보다 효과가 높지 않을 수 있다.
백색광 PLED는 반사 히트 싱크에서 UV 방사 반도체 다이(칩)를 구비할 수 있다. 반사 히트 싱크는 또한 UV광을 부분적으로 시준하는 작용을 할 수 있다. UV광은 인광체 함유 층의 밑면을 조사하며, 상기 층은 적어도 UV광의 일부를 흡수하며, 가시 영역에서 빛을 다중 파장으로 방사하여, 일반 관찰자에 대하여 실질적으로 백색으로 나타나는 광원을 제공한다. 도1은 이러한 PLED(10)의 일 구성을 도시한다. PLED는 전기 전도성 히트 싱크(14)의 벽에 장착된 반도체 LED(12)를 구비하며, 상기 히트 싱크는 또한 LED(12)로부터 방사된 빛의 일부를 인광체 반사 조립체(16)로 반사한다. 조립체(16)는 광학적으로 투명한 도기 재료(18) 내부에 배치되며, 상기 도기 재료는 PLED(10)에 의하여 조사된 광에 맞추기 위한 렌즈 특징부(20)를 제공하도록 형성될 수 있다. 인광체 조립체(16)는 도2에 보다 상세히 도시되어 있다. 인광체는 바인더와 혼합된 하나 이상의 인광체 재료의 조합체로 하나의 층(22)으로 형성된다. 인광체층(22)의 상부면에는 롱-패스(long-pass; LP) 반사경(24)이 제공될 수 있는바, 상기 반사경(24)은 UV 여기광을 반사시키지만 출사된 가시광을 투과시킨다. 인광체층(22)의 저부에는 쇼트-패스(short-pass; SP) 반사경(26)이 제공될 수 있는바, 상기 반사경(26)은 가시광은 반사시키지만 UV광을 투과시킨다.
소정의 인광체 농도에 대한 인광체층의 최적 두께는 UV광을 효과적으로 흡수하는 것(광학적으로 두꺼운 인광체층에 유리)과 가시광을 효과적으로 흡수하는 것(광학적으로 얇은 인광체층에 유리) 사이의 절충이다. 또한, UV광의 광도가 형광체층(22)의 저부에서 최대가 되고, 또한 인광체층(22)의 상부에서 유용한 빛이 추출되기 때문에, 인광체층(22)의 두께를 최적 두께 이상으로 증가시키면 전체 PLED 출력 및 효율을 급격히 감소시킬 수 있다.
LP 반사경(24) 및 SP 반사경(26)의 존재로 인하여 PLED(10)의 효율이 증가할 수 있다. LP 반사경(24)은 UV광을 인광체층(22)으로 반사시키며, 상기 UV광은 인광체층(22)에 의하여 흡수되지 않고 낭비된다. 이것은 인광체층을 통과하는 UV광의 유효 통로 길이를 증가시키므로, 소정의 인광체층 두께의 경우에 인광체에 의하여 흡수되는 UV광의 양을 증가시킨다. 따라서, 최적의 인광체층 두께는 LP 반사경(24)이 없는 구조와 비교하여 감소될 수 있으므로, 광 발생 효율을 증가시킨다.
인광체층에서 방향적으로 제어되지 않는 광 발생으로 인하여 PLED에서 또 다른 상당한 손실이 발생하며, 그 결과 인광체층(22)에서 발생된 가시광의 절반이 LED를 향하여 역으로 안내된다. 이러한 가시광의 일부는 히트 싱크의 경사벽으로부터 반사에 의하여 포획될 수 있지만, 그 가시광의 대부분은 산란, 흡수 또는 질적으로 감소된다. 이러한 손실은 SP 반사경(26)을 LED(12)와 인광체층(22) 사이에 도시된 바와 같이 배치함으로써 절감될 수 있다.
PLED 구조의 효율을 도욱 향상시키는 것이 바람직하다. 또한 PLED의 제조를 단순화하고 또한 그 단가를 절감시키는 것이 바람직하다.
명세서 전체에 걸쳐 동일한 요소에 동일한 참조부호를 병기한 첨부도면을 참조한다.
도1은 LED-여기 인광체계 광원(PLED)의 개략적인 단면도이다.
도2는 도1의 광원에 사용되는 인광체-반사경 조립체의 단면도이다.
도3은 시트 형태로서 개별 부재로 분할되는 인광체-반사경 조립체를 구비하는 롤을 도시한다.
도4는 캐리어 필름 상의 인광체-반사경 조립체의 개별 부재를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도5 내지 도7은 다른 PLED 구조의 개략적인 단면도이다.
도8은 또 다른 PLED 구조의 개략적인 단면도이다.
도9는 또 다른 PLED 구조의 개략적인 단면도이다.
도10은 도9의 실시예에서와 같이, 전면 조사를 이용하는 또 다른 PLED 구조의 개략적인 단면도이다.
도11은 비결상 집광장치의 구조를 이용하는 PLED 구조의 개략적인 측면도이다.
도12는 도11의 일부의 확대도이다.
도13 및 도14는 도1의 광원에 사용되는 인광체-반사경 조립체의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도15는 두 부품 시스템으로 이루어진 인광체계 광원의 개략적인 단면도이다.
도16은 실시예 1 및 2의 광도 스펙트럼의 그래프이다.
도17은 실시예 3, 4 및 5의 광도 스펙트럼의 그래프이다.
도18은 실시예 6, 7 및 8의 광도 스펙트럼의 그래프이다.
도19는 실시예 9 및 10의 광도 스펙트럼의 그래프이다.
본 발명은 필터링 요소, 즉 LP 및 SP 반사경용으로 폴리머 다층 광학 필름을 이용하는 PLED를 개시한다. 다층 광학 필름은 개별 광학층을 포함하며, 상기 광학층의 적어도 일부는 복굴절성이며, 필름의 두께를 통해 광중계 유닛으로 배열된다. 인접한 광학층은 높은 입사각에 대하여 p-편광의 반사율을 적절히 유지하면서 그것의 누설을 방지하는 굴절률 관계를 갖는다. SP 반사경은 인광체에 의하여 출사된 가시광을 반사시키고 또한 UV 여기광을 투과하도록 배치된 반사 밴드를 생성하는 두께 구배를 갖는 광중계 유닛을 구비한다. LP 반사경은 인광체에 의하여 출사된 가시광을 투과시키고 또한 UV 여기광을 반사시키도록 배치된 반사 밴드를 생성하는 상이한 두께 구배를 갖는 광중계 유닛을 구비한다. PLED의 부품으로서, 폴리머 다층 광학 필름은 평탄한 구성을 갖거나, 적어도 하나는 엠보싱 처리되거나 만곡 형상을 가질 수 있으며, 구면, 포물면, 타원면 또는 다른 형상으로도 무관하다.
적어도 하나의 다층 광학 필름과 인광체층을 구비하는 시이트 재료를 형성하는 단계를 포함하며 PLED를 제조하는 방법이 개시된다. 몇몇 경우에, 인광체층이 두 개의 폴리머 다층 광학 필름, 즉 SP 반사경과 LP 반사경 사이에 개재될 수 있다. 다른 경우에, 인광체층은 단지 하나의 폴리머 다층 광학 필름에 도포될 수 있다. 폴리머 다층 광학 필름 및 인광체층은 인광체-반사경 조립체를 형성한다. 개별 인광체-반사경 조립체 부재는 시트 재료로 절단되고, 투명한 도기 재료에 침지되거나 사출성형되어, 개별적으로 제조된 LED 부품에 결합되는 제1 광학 부품을 형성한다. 상기 시트 재료는 인광체-반사경 조립체 부재를 필요할 때까지 통상의 롤 형태로 유지 및 저장하도록 캐리어 필름을 구비할 수 있다. PLED는 LED를 구비하는 하부를 인광체-반사경 조립체를 포함하는 상부에 결합하는 것에 의하여 제조될 수 있다. 또한, 몇몇 경우에, 시트 재료는 엠보싱 가공될 수 있다.
본 발명은 만곡된 LP 반사경이 인광체층으로부터 이격되어 있거나, 적어도 중심의 밝은 부분으로부터 이격되어, 인광체층에 의하여 흡수되지 않는 UV 여기광이 제한된 범위의 입사각에 걸쳐 LP 반사경에 부딪히며, 인광체층으로 효율적으로 반사되는, PLED 실시예를 개시한다.
본 발명은 전체 내부 반사를 증진시키기 위하여 다층 광학 필름과 인광체층 중 적어도 하나에 인접하여 에어 갭을 이용하는 PLED 실시예를 개시한다.
본 발명은 LP 및/또는 SP 반사경의 성능을 향상시키기 위하여 비결상 집광기 요소의 조합체를 이용하는 PLED 실시예를 개시한다.
본 발명은 LED로부터 출사된 여기광이 인광체층의 전방 주요면에 직접 반사되도록, LED, LP 반사경 및 인광체층이 배열된 PLED 실시예를 개시한다.
개시된 실시예의 상기 및 기타 태양은 하기의 상세한 설명으로부터 명백하게 된다. 그러나, 이것은 청구된 요지에 대한 제한으로 해석되어서는 안되며, 본 발명의 요지는 청구범위에 의해서만 규정된다.
도1 및 도2에 도시된 바와 같은 LP 반사경(24)과 SP 반사경(26) 중 하나 또는 양자를 이용하여 시스템의 효율을 개선할 수 있지만, 비스듬한 입사각에서 반사경의 불충분한 분광 선택성 및 불충분한 반사율에 기인하여 그 개선은 제한된다. 산란 과정에 기초한 LP 거울 또는 필터는 입사각의 함수로서 비교적 일정한 성능을 달성할 수 있지만, 분광 선택성이 불충분하다. 무기 유전재료 스택으로 구성된 LP 거울 및 SP 거울은 협소한 범위의 입사각에 걸쳐 양호한 분광 선택성을 가실 수 있지만, 입사각이 증가함에 따라 분광 블루-시프트(청색 치우침; blue-shift) 및 중간 내지 큰 입사각에서 p-편광의 낮은 반사율(높은 투과율)을 겪을 수 있다. 인광청 입자는 UV 여기광을 산란시키고 또한 넓은 범위의 각도에 걸쳐 자체의 빛을 조사하기 때문에, 종래의 LP 거울 및 SP 거울은 인광청-반사경 조립체 내에서 빛을 관리하는데 있어서 매우 효과적이지 않다.
PLED의 성능은 고분자 다층 광학 필름, 즉 적어도 제1 및 제2 폴리머 재료로 이루어진 수백 또는 수천의 교번 층을 이용하는 것에 의하여 증가될 수 있으며, 그 두께 및 반사율은 UV 파장에 대하여 제한되는 반사 밴드 또는 가시 파장에 대하여 제한되는 반사 밴드와 같은 스펙트럼의 소정 부분에서 소정의 반사율을 달성하도록 선택된다. 예를 들면, 미국 특허 제5,882,774호(Jonza 등) 참조. 또한 이러한 필름에 의하여 발생된 반사 밴드가 무기 등방성 재료의 스택과 관련된 블루-시프트와 유사한 입사각을 갖는 블루-시프트를 경험하는 것에 불구하고, 고분자 다층 광학 필름은 쌍을 이루는 인접한 층이 정합부 또는 준 정합부를 갖도록 처리될 수 있거나, p-편광에 대한 인접한 층 사이의 인터페이스 각각의 반사율이 입사각에 따라 완만하게 감소하거나, 실질적으로 입사각과 무관하거나, 또는 법선으로부터 입사각이 멀어짐에 따라 증가하도록, 필름에 대하여 법선인 z축과 관련하여 오정합 굴절율을 갖도록 처리될 수 있다. 따라서, 이러한 고분자 다층 광학 필름은 매우 비스듬한 입사각에서 조차 p-편광에 대하여 높은 반사율 레벨을 유지할 수 있으므로, 종래 무기 등방성 스택 반사경과 비교하여 반사 필름에 의하여 투과되는 p-편광의 양을 감소시킨다. 이러한 특성을 달성하기 위하여, 폴리머 재료 및 처리 조건은 인접한 광학층 각각에 대하여 x축을 따른 굴절률차가 x축 또는 y(면내)축을 따른 굴절률차의 일부 보다 크지 않도록 선택되는바, 상기 일부는 0.5, 0.25 또는 0.1이다. 대안으로서, x축을 따른 굴절률차는 면내 굴절률차와 부호가 역이다.
고분자 다층 광학 필름을 이용하면, 그것이 위에서 언급한 굴절률 관계를 갖는 여부와 무관하게, 이러한 필름의 가요성 및 성형성에 기인하여 각종의 신규 PLED 실시예 및 제조 방법이 유효하다. 예를 들면, 고분자 다층 광학 필름은 포물면, 구면 또는 타원면의 일부와 같은 3차원 형상을 갖도록 엠보싱, 열성형 또는 다른 공지된 수단으로 영구적으로 변형될 수 있다. 전체 공개된 미국 특허 출원 제2002/0154406호(Merrill 등) 참조. 또한, 부가적인 고분자 다층 필름 실시예의 경우에 미국 특허 제5,540,978호 참조. 강체의 취성 기판 상에 정상적으로 층 대 층으로 기상 증착된 종래의 무기 등방성 스택과 달리, 고분자 다층 광학 필름은 높은 체적의 롤 형태로 제조될 수 있으며, 다른 필름에 적층되거나 코팅되고, 다이 절단되거나 후술된 바와 같이 PLED와 같은 광학계로의 용이한 인컴퍼니(inCompany)를 위하여 작은 조각으로 재분할될 수 있다. 고분자 다층 광학 필름을 재분할하는 적정 방법이 2002년 10월 10일자로 출원된 계류중인 미국 특허 출원 제10/268,118호에 개시되어 있다.
PLED용 다층 광학 필름에 각종 폴리머 재료를 사용할 수 있다. 그러나, 특히, PLED가 UV LED 여기 소오스와 결합된 백색광 인광체 이미터를 구비하는 경우에, 상기 다층 광학 필름은 UV광에 노출된 경우에 열화에 저항하는 재료로 구성된 교번 폴리머층을 구비하는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 특히 바람직한 폴리머 쌍은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)/co-폴리메틸메타크릴레이트(co-PMMA)이다. 또한 고분자 반사경의 UV 안정성은 부자유(hindered) 아민 광 안정제(HALS)와 같은 넌-UV 흡수광 안정제의 인컴퍼니에 의하여 증가될 수 있다. 몇몇 경우에, 고분자 다층 광학 필름은 또한 투명한 금속 또는 금속산화물층을 포함할 수 있다. 예를 들면, PCT 공보 제WO97/01778호(Ouderkirk 등) 참조. 심지어 강한 폴리머 재료 조합체를 바람직하지 않게 저하시킬 수 있는 특히 높은 세기의 UV광을 이용하는 용례에서, 다층 스택을 형성하기 위하여 무기 재료를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 무기 재료층은 등방성이거나, PCT 공보 제WO01/75490호(Weber)에 개시된 것과 같은 형태 복굴절을 나타내도록 제조되어 전술한 바와 같이 향상된 p-편광 반사율을 산출하는 바람직한 굴절률 관계를 가질 수 있다. 그러나, 대부분의 경우에, 무기 재료가 없는, 실질적으로 완전한 중합체가 되어야 하는 다층 광학 필름의 경우에 가장 편리하고 가장 유효하다.
도3은 시트 재료로 이루어진 롤(30)을 도시하는바, 상기 재료는 적어도 하나의 고분자 다충 광학 필름과, 코팅 작업에 의하여 상기 다층 광학 필름에 도포된 실질적으로 균일한 인광체층을 구비한다. 상기 시트 재료는 또한 제2 고분자 다층 광학 필름을 구비하는바, 이것은 도2에 도시된 바와 같이 인광체층이 제1 및 제2 고분자 다층 광학 필름 사이에 개재되는 방식으로 적용된다. 또한 소정의 기계적, 화학적 및/또는 광학 특성을 제공하는 특별한 층 및 코팅이 포함될 수도 있다. 미국 특허 제6,368,699호(Gilbert 등) 참조. 상기 시이트 재료(30)는 또한 캐리어 필름을 포함하는 것이 바람직하다. 시트 재료는 나이프와 같은 기구적인 수단, 정밀 다이 커팅, 또는 상기 미국 특허 출원 제10/268,118호에 개시된 바와 같은 스캐닝 레이저 방사에 의하여 키스-컷(kiss-cut)된다. 상기 키스-컷 라인은 그대로 남아 있는 캐리어 필름을 제외하고 시이트 재료의 불연속 요소(32)를 한정한다. 이러한 요소(32)는 도2에 도시된 것과 유사한 단면 구조를 가질 수 있으며, 임의의 작은 크기를 가질 수 있다. 이러한 요소는 도4에 도시된 바와 같이 하층 캐리어 필름(34)에 의하여 보유된다. PLED-LED 소오스의 구조와 무관-의 제조 동안, 요소(32)는 캐리어 필름으로부터 제거되어 개별 몰드에 배치되며, 상기 몰드에는 도기 재료가 미리 채워져 있거나 재료를 채워 도1에 도시된 바와 같이 PLED를 형성하지만, 반사경 부품은 고분자 다층 광학 필름을 사용한다.
도5 내지 도7은 오목형 다층 광학 필름 LP 반사경을 이용하는 다른 PLED 구조를 도시한다. LP 반사경을 인광체로부터 이격시키고 그것을 인광체를 향하여 그리고 LED(12)를 향하여 절곡시켜 LP 반사경 상에 부딪히는 여기광의 입사각 범위를 축소시키고, 따라서 전술한 블루-시프트 효과에 의하여 야기된 LP 반사경을 통한 UV광의 누설을 감소시키다. 다층 광학 필름은 투명 매체(18)에 침지하기 전에 엠보싱 또는 다른 적절한 가공에 의하여 적절한 형상을 갖는 오목 표면으로 영구적으로 변형된다. LP 또는 SP이던 간에 다층 광학 필름은 각각의 반사 밴드에 속하는 경면(specular) 반사경이다. 다층 광학 필름으로부터의 확산 반사는 일반적으로 무시될 수 있다.
도5에서, PLED(40)는 고분자 다층 광학 필름으로 구성된 선택적인 SP 반사경(44) 상에 배치된 비교적 작은 면적의 인광체층(42)을 구비한다. LP 반사경(46)은 오목 형상을 취하도록 엠보싱 가공되며, 인광체-반사경 조립체의 다른 부품(42, 44)에 인접하여 배치된다. LED(12) 및 히트 싱크(14)는 인광체층(42)의 중심부를 향하여 LED에 의하여 출사된 UV 여기광을 안내하도록 배열되어 있다. UV광은 인광체층(42)의 중심에 또는 그 부근에 최고의 에너지 밀도를 갖는다. 인광체층(42)의 초기 회단시에 흡수되지 않은 UV광은 LP 반사경(46)에 의하여 인광체층을 향하여 반사되기 전에 LP 반사경(46)과 인광체층(42) 사이의 영역(48)을 통과한다. 상기 영역(48)은 투명한 도기 재료(18)로 구성되거나, 또는 다른 고분자 재료, 공기(또는 다른 가스), 또는 유리로 제조될 수도 있다. LP 반사경(46)은 인광체로 반사되는 UV 여기광의 양을 최대화하도록 형성되는 것이 바람직하다.
도6은 인광체층(52), SP 반사경(54) 및 LP 반사경(56)의 사이즈가 증가된 것을 제외하고 PLED(40)와 유사한 PLED(50)를 도시한다. LED(12)로부터 인광체층 및 동일한 히트 싱크(14)까지의 소정 거리의 경우, 보다 큰 LP 반사경(56)은 인광체층의 중심에 보다 만은 빛을 집중시킬 수 있다. 인광체층의 보다 작은 중심의 출사 영역은 LP 반사경의 표면에 대하여 작은 범위의 인광체 조사 빛의 입사각을 제공함으로써, 총 PLED 효율을 향상시킨다. 전과 동일하게, 상기 영역(58)은 투명한 도기 재료(18)로 구성되거나, 또는 다른 고분자 재료, 공기(또는 다른 가스), 또는 유리로 제조될 수도 있다.
도7에 도시된 PLED(60)는 LP 반사경(66)이 광원의 외부면을 형성하는 것을 제외하고 PLED(50)와 유사하다. 상기 영역(68)은 도기 재료(18) 또는 다른 투명한 매체로 충전될 수 있다.
도5 내지 도7의 인광체층은 인광체를 가장 유효한 것으로 제한하기 위하여 연속하거나 패턴 처리될 수 있다. 게다가, 도1 및 도5 내지 도7의 실시예 및 인광체-반사경 조립체가 LED 상부에 그리고 그것과 이격된 상태로 배치된 다른 실시예에서, PLED는 두 개의 절반부, 즉 히트 싱크를 갖는 LED를 구비하는 것과 인광체층과 다층 반사경을 구비하는 것으로 제조될 수 있다. 상기 두 개의 절반부는 개별적으로 제조되어 결합될 수 있거나, 상호 고정될 수 있다. 이러한 구조 기술은 제조를 단순화하며 총 수율을 증가시킬 수 있다.
도8은 본원의 상기 다른 실시예에 유리하게 적용될 수 있는 개념, 즉 LED와 인광층 사이에 에어 갭을 제공하고 및/또는 인광층-반사경 조립체의 하나 이상의 요소에 가장 근접하여 에어 갭을 제공하는 것을 설명한다. 설명의 간명성을 위하여 도면에는 PLED의 몇몇 요소 만이 도시되어 있다. 다층 광합 필름 SP 반사경(74)에 인접하여 LED(12)와 인광체층(72) 사이에 에어 갭(70)이 도시되어 있다. 에어 갭은 포함된 비교적 작은 각도 때문에 LED로부터 출사된 UV광이 인광체층에 도달하는 것에 대하여 최소한의 불리한 영향을 끼친다. 그러나, 에어 갭은 SP 반사경, 인광체층 및 LP 반사경에서 이동하는 빛과 같이 높은 입사각에서 이동하는 빛의 총 내부 반사(TIR)를 가능하게 한다. 도8의 실시예에서, SP 반사경의 효율은 반사경(74)의 저면에서 TIR을 가능하게 하는 것에 의하여 향상된다. 대안으로서, SP 반사경(74)을 제거할 수 있으며, 에어 갭은 인광체층(72) 바로 하방에 형성될 수 있다. 또한, 인광체층(72)의 상부측에 또는 그 상부면 또는 하부면에서 LP 반사경에 인접하여 에어 갭을 형성할 수 있다. 에어 갭을 제공하는 한가지 방법은 기지의 초소형 구조 필름의 이용을 포함하는 것이다. 이러한 필름은 초소형 구조 표면에 대향하는 실질적으로 평탄한 표면을 갖는다. 초소형 구조 표면은 단일 셋트의 선형 v형 홈 또는 프리즘, 소형 피라미드의 어레이를 한정하는 교차하는 다수 셋트의 v형 홈, 한 셋트 이상의 협소한 릿지, 등을 특징으로 할 수 있다. 이러한 필름의 초소형 표면이 다른 평탄한 필름에 맞닿아 배치되는 경우에, 상기 초소형 표면의 최상부 사이에는 에어 갭이 형성된다.
인광체가 하나의 파장(여기 파장)을 갖는 빛을 다른 파장(출사된 파장)으로 변환할 때, 열이 발생한다. 인광체 부근에 에어 갭이 존재하면 인광체로부터 에워싸고 있는 재료까지의 열 전달을 상당히 감소시킬 수 있다. 감소된 열 전달은 측방향으로 열을 제거할 수 있는 인광체층 부근에 유리 또는 투명한 세라믹층을 제공하는 것과 같은 다른 방식으로 보상될 수 있다.
PLED의 효율을 개선하는 또 다른 방법은 LED로부터의 UV광 중 적어도 일부가 인광체층의 저면 상에 UV광 전체를 배향하는 것 보다 오히려 인광체층의 상부(시준)면 상에 LP 방사경에 의하여 직접 반사되도록, LED, 인광체층 및 LP 반사경을 구성하는 것이다. 도9는 이러한 PLED(80)를 도시한다. 히트 싱크(14')는 상기 실시예에서 개량된 것으로, LED(12)와 인광체층(82)은 실질적으로 공통 표면 상에 장칙될 수 있다. SP 반사경이 인광체층 하방에 도시되어 있지만, 대부분의 경우에 요구되지 않는다. 이것은 오목한 타원체 또는 이와 유사한 형상 형태로 엠보싱 가공된 LP 반사경(86)이 LED로부터 직접 출사된 UV 여기광을 인광체층(82)의 상부면(상기 표면은 PLED(80) 전방을 향한다) 상으로 배향하기 때문이다. LED 및 인광체층은 타원체의 초점에 배치되는 것이 바람직하다. 인광체층에 의하여 출사된 가시광은 LP 반사경(86)에 의하여 전달되며, PLED 본체의 둥근 전단부에 의하여 집광되어, 소정 패턴 또는 가시광(바람직하게는 백색광)을 형성한다.
인광체층의 전면으로 직접 배향되는 여기광은 다수의 효과를 갖는다. 인광체층의 가장 밝은 부분(여기광이 가장 강한 부분)은 인광체층의 두께를 통해 방해되는 것보다 오히려 장치의 전방에서 노출된다. 인광체층은 전술한 두께/휘도 균형에 대한 고려 없이 UV 여기광 전체를 실질적을 흡수하도록 상당히 두껍게 제조될 수 있다. 인광체는 은 또는 강화 알루미늄을 포함하는 광대역 금속 거울에 장착될 수 있다.
도10은 LED광이 인광체층의 전면 상에 부딪히는 LED광의 일부는 또한 배면에도 부딪히는 또 다른 PLED 구조를 개략적으로 도시한다. 본 실시예에서, LED(12)에 의하여 출사된 광 일부는 인광체(92)의 배면에 부딪히지만, LED 광 일부는 또한 인광체를 통해 이동하지 않고 인광체층(92)의 전면에 부딪히도록 오목형 LP 반사경(96)으로부터 반사한다. 인광체층(92)에 의하여 출사된 가시광은 조사되는 관찰자 또는 물체를 향하여 LP 반사경(96)을 통과한다. LED 인광체층 및 LP 반사경은 이전 실시예에서 도시된 바와 같이 투명 도기 매체에 포함되거나 부착될 수 있다.
도11은 비결상 집광장치(non-imaging concentrator)의 조합체가 다층 광학 필름의 동작을 강화하도록 배열되어 있는 또 다른 PLED 실시예를 개략적으로 도시한다. 보다 구체적으로 설명하면, LED(12), SP 반사경(104), 인광체층(102) 및 LP 반사경(106) 사이에 도시된 바와 같이 집광기 요소(100a, 100b, 100c)가 마련되어 있다. 집광기 요소는 다층 반사경에 부딪히는 광의 각상 확산을 감소시키는 효과를 가지며, 따라서 도5 내지 도7과 관련하여 전술된 반사 밴드의 블루-시프트를 감소시킨다. 집광장치 요소는 평탄한 측벽을 갖는 단순한 원추형부 형태일 수 있거나, 상기 측벽은 빛의 이동 방향에 따라 시준 또는 초점 작용을 강화하도록 공지된 바와 같이 보다 복잡한 만곡 형상을 취할 수도 있다. 여하튼, 집광장치 요소의 측벽은 반사성이며, 두 개의 단부(하나는 작고, 다른 하나는 큰)는 그렇지 않다. 도11에서, LED(12)는 집광장치(100a)의 작은 단부에 배치된다. 집광장치 요소(100a)는 LED에 의하여 출사된 넓은 각상 범위의 빛을 집광하며, 그 범위는 이러한 빛이 집광장치 요소(100a)의 큰 단부[여기에 SP 반사경(104)이 장착된다]까지 이동하는 시간만큼 감소된다. SP 반사경은 UV 여기광을 집광장치 요소(100b)에 전달하여, 이러한 빛을 인광체층(102) 상에 집광한다(빛의 각상 확산을 증가시키면서). 인광체층(102)에 의하여 하방으로 출사된 넓은 각상 범위의 가시광은 집광장치 요소(100b)에 의하여 SP 반사경(104)에서 보다 협소한 각상 범위로 변환되고, 인광체층(102)을 향하여 반사된다. 반면, 인광체층(102)을 통해 누설하는 UV광과 인광체층(102)에 의하여 상방으로 출사된 가시광은 초기에 넓은 각상 확산을 갖지만, 집광장치 요소(100c)에 의하여 작은 각상 확산으로 변환되어, LP 반사경(106)은 인광체에 의하여 출사된 가시광을 보다 적절히 전달하고 또한 그 UV광을 인광체층을 향하여 적절히 반사시킨다.
가능한 많은 LED 여기광을 포획하기 위하여, 집광요소(100a)의 작은 단부는 도12에 도시된 바와 같이 LED의 측면에 의하여 출사된 적어도 일부 광을 포획하기 위하여 캐비티를 구비할 수 있다.
본원에 도시된 실시예는 각종 인광체 재료와 작용한다. 인광체 재료는 300 내지 450 나노미터 범위의 여기 파장과 가시 파장 범위의 발광 파장을 갖는 조성물에서 무기질인 것이 일반적이다. 협소한 발광 파장 범위를 갖는 인광체 재료의 경우에, 인광체 재료의 혼합물은, 관찰자에 의하여 인지되는 것과 같이, 예를 들면 적색, 녹색 및 청색 조사 인광체의 혼합물과 같이 소정 색상 밸런스를 달성하도록 조성될 수 있다. 보다 넓은 발광 밴드를 갖는 인광체 재료를 보다 높은 색상 표현 지수(rendition index)를 갖는 인광체 혼합물의 경우에 유용하다. 바람직하게는, 인광체는 빠른 방사감쇠율을 가져야 한다. 인광체 혼합물은 LED 또는 필름과 같은 기판에 도포될 수 있는 에폭시, 접착제 또는 고분자 매트릭스와 같은 바인더에 분산된 1-25 미크론 사이즈 범위의 인광체 입자를 포함할 수 있다. 파장을 보다 길게 하기 위하여 약 300 내지 470nm 범위로 빛을 변환하는 인광체는 당업계에 널리 공지되어 있다. 예를 들면, 잉글랜드 에섹스에 소재하는 Phosphor Technology Ltd.에 의하여 제공되는 인광체 라인 참조. 인광체는 회토류가 도핑된 석류석(garnet), 실리케이트 및 다른 세라믹을 포함한다. 본원에서 인광체라는 용어는 형광성 염료와 안료를 포함하는 유기 형광 재료를 포함할 수 있다. 300 내지 470nm 방사선 하에서 매우 안정한 재료, 특히 무기 인광체가 바람직하다.
용어 해설
LED: 가시광선, 자외선 또는 적외선 여부를 떠나 그리고 간섭 또는 비간섭 여부를 떠나 발광하는 다이오드. 본원에 사용된 상기 용어는 통상 또는 슈퍼 라디언트 변종의 여부를 떠나 LED로서 판매되는 비간섭성(그리고 통상 저렴한)의 에폭시-봉입 반도체 소자를 포함한다. 또한 본원에 사용된 상기 용어는 반도체 레이저 다이오드를 포함한다.
가시광: 일반적으로 약 400 내지 700nm의 파장 범위에 속하는 사람의 육안으로 인식 가능한 빛.
광중계유닛(optical repeat unit; ORU): 대응하는 반복층이 동일한 두께를 가질 필요성은 없지만, 다층 광학 필름의 두께를 가로질러 반복하는 적어도 두 개의 개별 층의 스택.
광학 두께: 소정 본체의 물리적인 두께(×굴절률). 일반적으로, 이것은 파장 및 편광의 함수이다.
반사 밴드: 반사율이 비교적 낮은 영역에 의하여 어느 한 측면 상에 접착된 반사율이 비교적 높은 분광 영역.
자외선(UV): 파장이 약 300 내지 약 400nm의 범위에 속하는 빛.
백색광: 사람 눈에 있는 적색, 녹색 및 청색 센서를 자극하여 평범한 관찰자가 백색이라고 간주할 수 있는 현상을 일으키는 빛. 이러한 빛은 적색(통상 따뜻한 백색광으로 불린다)과 청색(통상 차가운 백색광으로 불린다)으로 바아어스될 수 있다.
추가 고찰
본원에 기술된 간섭 반사경은 유기 재료, 무기 재료 또는 유기 및 무기 재료의 조합체로 형성된 반사경을 구비한다. 간섭 반사경은 다층 간섭 반사경일 수 있다. 간섭 반사경은 가요성 간섭 반사경일 수 있다. 고분자, 비고분자 재료로 비가요성 간섭 반사경을 형성할 수 있다. 고분자 및 비고분자 재료를 포함하는 전형적인 필름이 미국 특허 제6,010,751호 및 제6,172,810호, 제EP 733,919A2호 공보에 개시되어 있다.
본원에 기술된 간섭 반사경은 가요성 재료, 플라스틱 재료 또는 변형가능한 재료로 형성될 수 있다. 이러한 간섭 반사경은 통상의 LED와 사용할 수 있는 반경, 즉 0.5 내지 5mm로 편향 가능하거나 만곡될 수 있다. 이러한 가요성 간섭 반사경은 편향되거나 만곡될 수 있으며, 사전 편향 광학 특성을 보유할 수 있다.
본 용례의 목적을 위하여, 콜레스테르(cholesteric) 반사 편광기 및 송의 블록 공중합체와 같은 기지의 자가조립 주기 구조체가 다층 간섭 반사경으로 간주될 수 있다. 좌측 및 우측 키랄(chiral) 피치 요소의 조합체를 사용하여 콜레스테르 거울을 제조할 수 있다.
구체예에서, 인광체를 통한 제1 패스 이후에, 제1 LED로부터 출사된 청색광 일부를 인광체층 상으로 배향하기 위하여 청색광의 모든 파장을 부분적으로 전달하는 롱-패스 필터를 얇은 황색 인광체층과 조합하여 사용할 수 있다.
UV광의 반사를 제공하는 것 뿐만 아니라, 다층 광학 필름의 기능은 사람 눈 손상의 방지를 포함하여 LED 팩키지 내부 또는 외부의 수부적인 요소의 열화를 방지하기 위하여 UV광의 투과를 차단할 수 있는 것이다. 몇몇 실시예에서, LED로부터 가장 먼 UV 반사경의 측면 상에 UV 흡광체를 설치하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 UV 흡광체는 다층 광학 필름 내부에, 그 위에 또는 그것에 인접하여 배치될 수 있다.
간섭 필터를 제조하는 각종의 방법이 당업계에 공지되어 있지만, 전체 폴리머 구조는 다수의 제조 이익 및 가격 이득을 부여할 수 있다. 높은 광투과성과 큰 계수차를 갖는 고온 폴리머가 간섭 필터에 사용되면, 얇고 매우 가요성이 있는 환경적으로 안정한 필터를 제조하여 쇼트-패스(SP) 필터 및 롱-패스(LP) 필터의 광학적 요구를 충족시킬 수 있다. 특히, 미국 특허 제6,531,230호(Weber 등)에 개시된 바와 같은 공압출 다층 간섭 필터는 큰 면적, 가격면에서 유효한 제조 뿐만 아니라 정밀한 파장 선택을 제공할 수 있다. 높은 계수차를 갖는 폴리머 쌍을 이용하면 독립형, 즉 기판을 갖지 않으며 가공이 용이한 매우 얇으며 반사율이 높은 거울을 제조할 수 있다. 이러한 간섭 구조체는 열성형될 때 또는 1mm 정도로 작은 곡률 반경으로 절곡시킬 때 균일이 생기거나 파손되지 않거나 또는 열화되지 않는다.
전체 고분자 필터를 (전술한 바와 같이) 예를 들면 반구형 돔과 같은 각종 3차원 형상으로 열성형될 수 있다. 그러나, 소정의 각상 성능을 생성하기 위하여 돔의 전체 표면에 걸쳐 정확한 양으로 박편화를 제어하는 것에 주의를 기울여야 한다. 간단한 2차원 곡률을 갖는 필터는 3차원보다 복잡한 형상의 필터를 제조하는데 용이하다. 특히, 소정의 얇고 가요성 필터를 예를 들면 실린더의일부와 같은 2차원 형상으로 굴곡시킬 수 있으며, 이 경우에 전체 고분자 필터를 불필요하다. 얇은 고분자 기판 상의 다층 무기질 필터는 두께가 200 미크론 미만인 유리 기판 상에 무기질 다층일 수 있는 것 뿐만 아니라 상기 방식으로 형성될 수 있다. 후자는 스트레스가 낮은 영구 형성을 얻기 위하여 유리 전이점 부근의 온도로 가열될 수도 있다.
롱 패스 필터 및 쇼트 패스 필터에 대한 최적 밴디지(bandedge)는 상기 필터가 내부에서 작동하도록 설계된 시스템에서 LED와 인광체 양자의 방사 분광에 의존한다. 구체예에서, 쇼트 패스 필터의 경우, LED 방사의 실질적으로 모든 것은 인광체를 여기하기 위하여 필터를 통과하며, 인광체 방사의 실질적으로 모든 것은 필터에 의하여 반사되어, LED 또는 흡수될 수 있는 베이스 구조에 집입하지 않는다. 이러한 이유로 인하여, 셔트 패스를 한정하는 밴디지는 LED의 평균 방사 파장과 인광체의 평균 방사 파장 사이의 영역에 위치한다. 구체예에서, 필터는 LED와 인광체 사이에 배치된다. 그러나, 필터가 평면이면, 통상의 LED로부터의 방사는 다양한 각도 및 필터에 의하여 반사되는 소정의 입사각에서 필터와 충돌하며, 인광체에 도달하지 못할 수도 있다. 필터가 거의 일정한 입사각을 유지하기 위하여 만곡되어 있으면, 전체 시스템 성능을 최적화하기 위하여 설계 밴디지를 인광체 및 LED 방사 곡선의 중간보다 큰 파장으로 배치하는 것이 바람직하다. 특히, 인광체 반사의 매우 작은 부분은 포함된 입체각이 매우 작기 때문에 거의 제로 각도로 필터로 배향된다.
또 다른 구체예에서, 롱 패스 반사 필터는 시스템 효율을 향상시키기 위하여 인광체로 귀환하는 LEd 여기광을 재생하기 위하여 LED로부터의 인광체층에 대향하여 배치된다. 구체예에서, LED 방사가 가시 스펙트럼에 있고 또한 인광체 칼라 출력을 밸런스하기 위하여 다량이 요구되는 경우에, 롱 패스 필터를 생략할 수도 있다. 그러나, 청색광과 같은 단파장 광을 부분적으로 투과하는 롱 패스 필터를 사용하여, 법선 입사각보다 높은 각도로 보다 많은 청색광을 통과할 수 있는 분광 앵글 시프트를 통해 청색 LED/황색 인광체 시스템의 각상 성능을 최적화할 수 있다.
또 다른 구체예에서, 필터 상에 발광하는 LED의 입사각을 일정하게 유지하기 위하여 LP 필터를 만곡시킬 수 있다. 이 실시예에서, 인광체 및 LED 양자는 LP 필터의 한 측면을 향한다. 높은 입사각에서, LP 필터는 단파장 광을 반사시키지 않는다. 이러한 이유 때문에, LP 필터의 장파 밴디지가 가능한 인광체 방사가 거의 없게 차당하면서 가능한 파장을 길게 배치할 수 있다. 다시, 밴디지 배치는 전체 시스템 효율을 최적화도록 변경될 수 있다.
'인접'이라는 용어는 상호 근접한 두 개의 물품을 상대적으로 배치하는 것을 나타내는 것으로 정의된다. 인접한 물품은 접촉하거나, 인접한 물품 사이에 배치된 하나 이상의 재료에 의하여 상호 이격될 수 있다.
LED 여기광은 LED 소오스가 발광할 수 있는 빛일 수 있다. LED 여기광은 UV 또는 청색광일 수 있다. 청색광은 또한 보라색광 및 남색광을 포함한다. LED는 레이저 다이오드 및 수직 캐비티 표면 발광 레이저 다이오드를 포함하는 자극 또는 슈퍼 라디언트 방사를 이용하는 장치 뿐만 아니라 자발 방사 장치를 구비한다.
본원에 기술된 인광체층은 연속 또는 불연속층일 수 있다. 인광체 재료 층은 균일하거나 불균일한 패턴일 수 있다. 인광체 재료 층은 예를 들면 10000 micrometer2 미만 또는 500 내지 10000 micrometer2 정도의 평면도에서의 영역을 각각 갖는 다수의 도트와 같은 작은 면적을 갖는 다수의 영역일 수 있다. 구체예에서, 다수의 도트는 예를 들면 적색 방출 도트, 청색 방출 도트 및 녹색 방출 도트와 같은 하나 이상의 상이한 파장에서 가시광을 방출하는 인광체로 형성될 수 있다. 복수개의 파장에서 가시광을 방출하는 도트는 필요할 때 임의의 균일하거나 불균일한 방식으로 배열 및 구성될 수 있다. 예를 들면, 인광체 재료 층은 표면 또는 면적을 따라 불균일한 밀도 구배를 갖는 다수의 도트일 수 있다. 상기 도트는 규칙 또는 불규칙한 형상을 가질 수 있으며, 평면도에서 볼 때 둥글 필요가 없다. 인광체 재료는 다층 광학 필름의 공압출 스킨층일 수 있다.
구성된 인광체층은 후술된 바와 같이 성능면에서 이점을 제공하기 위하여 각종 방식으로 구성될 수 있다. 보다 넓거나 보다 완전한 분광 출력을 제공하기 위하여 다층 인광층 유형을 사용하면, 단파장 인광체로부터의 빛은 다른 인광체에 의하여 재흡수될 수 있다. 고립 도트, 라인 또는 각 인광체 유형의 고립 영역을 포함하는 패턴은 재흡수량을 감소시킨다. 이것은 비흡수된 펌프 빛이 인광체 패턴으로 반사되는 캐비티 유형의 구조에서 특히 유효할 수 있다.
다층 구조는 또한 흡수율을 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 여기 소오스에 가장 근접한 최장 파장 이미터로 각 인광체의 층을 순차적으로 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 이미터에 근접하여 방출된 빛은 평균적으로 출력면 부근에서 방출된 빛보다 큰 범위로 전체 인광체층 내에서 다중 산란을 겪는다. 방출된 최단 파장이 재흡수되는 경향이 있기 때문에, 최단 파장 인광체를 출력면에 가장 근접하게 배치하는 것이 바람직하다. 게다가, 여기광이 다층 구조를 통해 전진할 때 상기 여기광의 점진적으로 낮은 광도를 보정하기 위하여 각 층에 대하여 다른 두께를 사용하는 것이 바람직하다. 유사한 흡수 효율 및 방출 효율을 갖는 인광체층의 경우, 여기측에서 출력측까지 점진적으로 얇아 지는 층은 각 층에서 감소하는 여기 광도에 대한 보정을 제공할 수 있다. 또한 방출된 인광체 빛이 후방으로 산란하여 순서에서 보다 빠른 인광체층에 의하여 재흡수되는 것을 방지하기 위하여 상이한 인광체층 내부에 또는 그 사이에 쇼트 패스 필터를 배치하는 것이 바람직하다.
인광체 코팅을 갖는 필름 구조체를 형성하면, 개별 다이오드 유닛을 분할하기에 적합한 작은 구조체의 어레로 제조하는 것이 가능하다. 예를 들면, 작은 돔 또는 반구체 어레이를 프린트할 수 있으며, 그 각각은 PLED의 경우에 때때로 존재하는 후광 효과(halo effect)를 감소시키는데 유효한다(이에 대해서는 후술됨).
비산란 인광체층은 다층 광학 필름과 조합하여 향상된 광출력을 제공할 수 있다. 비산란 인광체층은 계수 정합 바인더(index-matched binder)(예를 들면, 높은 계수 불활성 나노입자를 갖는 바인더)d 속한 통상의 인광체, 통상의 인광체 조성물의 나노사이즈 입자(예를 들면, 입자 사이즈가 작고 무시할 수 있을 정도로 광을 산란) 또는 양자 도트 인광체를 포함할 수 있다. 양자 도트 인광체는 황화카드늄과 같은 반도체에 기초한 발광체이며, 상기 입자는 전자 구조가 입경에 영향을 받으며 또한 그것에 의하여 제어되도록 충분히 작다. 따라서, 흡수 및 발광 분광은 입경을 통해 제어된다. 양자 도트는 미국 특허 제6,501,091호에 개시되어 있다.
인광체/반사체 조립체를 포함하는 제1 광학 요소가 LED 베이스에 부착되고, 히트 싱크가 인광체층과 간섭 필터가 부착될 수 있는 투명한 히트 싱크를 선택적으로 포함할 수 있는 실시예가 본원에 기술되어 있다. 투명 히트 싱크는 인광체 층/간섭 필터 및 LED 베이스 사이에 배치된 사파이어층을 수 있다. 대부분의 유리는 폴리머보다 높은 열전도율을 가지며, 마찬가지로 상기 기능에 유용할 수 있다. 다른 많은 액정 재료의 열 전도율은 대부분의 유리보다 높으며, 또한 본원에 사용될 수 있다. 사파이어층은 금속 히트 싱크에 의하여 가장자리에서 접촉할 수 있다.
구체예에서, 간섭 필터(즉, 고분자 간섭 필터)를 인광체층으로 코팅하기 전에, 필터 표면은 코팅의 접착을 향상시키기 위하여 처리될 수 있다. 최적 처리는 필터의 표면층 및 인광체 코팅의 재료, 특히 표면에 인광체 입자를 보유하기 위하여 사용되는 바인더에 종속한다. 상기 표면 처리는 표준 코로나 방전 처리 또는 하도층에 후속하는 코로나 방전일 수 있다. 하도층은 일반적으로 두께가 1 미크론 미만이다. 유용한 하도 재료는 PVDC, 술폰화 폴리에스테르 및 바이텔(Vitel)과 같은 다른 비정질 폴리에스테르, 바이넬(Bynel)(Dupont) 및 에드머(Admer)(Mitshui Chemicals)와 같은 말레인산 공중합체, 그리고 엘박스(Elvax)(Dupont)와 같은 EVA가 있다. 인광체층을 위한 바인더는 열가소성 및/또는 열경화성일 수 있으며, 예를 들면 플루오로폴리머 또는 실리콘계 재료일 수 있다.
다른 하도층은 바람직하게는 그 하도층을 증착하는 동안 이온 또는 플라즈마 요소가 폴리머 표면을 퍼붓는 이온빔 또는 가스 플라즈마원과 같은 에너지원으로부터 예를 들면 진공 코팅층을 포함한다. 이러한 하도층은 티타니아(titania)층 또는 실리카층과 같은 무기 재료층이 일반적이다.
단파장광을 가시광으로 저주파 변환하기 위한 인광체 사용에 상당한 주의를 기울였지만, 적외선 방사를 가시광으로 고주파 변환하는 것도 가능하다. 고주파 변환 인광체가 당업계에 널리 공지되어 있으며, 하나의 가시 광자를 발생시키기 위하여 두 개의 적외선 광자를 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 인광체를 펌프하는데 필요한 적외선 LED는 입증되었으며, 매우 효율적이다. 상기 과정을 이용하는 가시광원은 롱 패스(LP) 필터와 쇼트 패스(SP) 필터(각각의 기능이 저주파 변화 변환 시스템과 비교하여 본 경우에 뒤바뀜)의 부가에 의하여 효율을 더욱 높일 수 있다. SP 필터는 가시광을 투과시키면서 IR광을 인광체로 배향시키는데 사용될 수 있으며, LP 필터는 인광체와 LED 사이에 배치되어 방출된 가시광을 목적하는 시스템이나 사용자를 향하여 배향할 수 있다.
SP 또는 LP 필터의 수명은 동일한 시스템에서 LED의 수명보다 길거나 동일한 것이 바람직하다. 고분자 간섭 필터의 열화는 등 두께치 및 따라서 필터가 반사하는 파장을 변화시키는 재료 크리프(creep)를 야기할 수 있다. 최악의 경우, 과열이 폴리머 재료를 용융시켜, 재료의 급격한 유동을 발생시키고, 필터에서 불균일성을 유도할 뿐만 아니라 파장 선택에서도 변화시킬 수 있다.
또한 폴리머 재료의 열화는 그 폴리머 재료에 따라 청색, 보라색 또는 UV 방사선과 같은 단파장(광선) 방사선에 의하여 유도된다. 열화율은 광선 광속 및 폴리머 온도 양자에 종속한다. 온도 및 광속은 일반적으로 LED로부터 멀어질 수록 감소한다. 따라서, 상기 디자인이 허용할 수 있는 만큼 고분자 필터를 LED로부터 멀리 배치하는 것이 고휘도 LED, 특히 UV LED의 경우에 유리하다. 전술한 바와 같은 투명 히트 싱크 상에 폴리머 필터를 배치하면 필터의 수명을 향상시킬 수 있다. 돔형 필터의 경우, 광선 방사선의 광속은 LED로부터의 평방 거리만큼 감소한다. 예를 들면, 곡률 중심에 비방향성의 1와트 LED가 배치된, 반경이 1cm인 반구형 MOF 반사경1/(2π)Watt/cm2 [돔의 표면적=2πcm2]의 평균 광도를 체험한다. 0.5cm 반경에서, 돔에 대한 평균 광도는 상기 값의 4배 또는 2/πW/cm2일 수 있다. LED, 인광체 및 다층 광학 필름으로 구성된 시스템은 광속 및 온도 제어를 고려하여 설계될 수 있다.
다층 반사경에 인접하여 및/또는 인광체 재료에 인접하여 반사 편광기가 배치될 수 있다. 반사 편광기는 바람직한 편광의 빛이 출사되게 하며, 다른 편광을 반사한다. 인광체층 및 당업계에 공지된 다른 필름 요소는 반사 편광기에 의하여 반사된 편광을 편광해제(depolarize)시키며, 인광체층 또는 다층 반사경과 조합한 인광체층의 반사에 의하여, 광은 재생되며, 고상 발광장치(LED)의 편광 광 휘도를 증가시킬 수 있다. 적정 반사 편광기는 예를 들면 콜레스테르 반사 편광기, ¼ 웨이브 위상차판(wave retarder)을 갖는 콜레스테르 반사 편광기, 3M사로부터 입수 가능한 DBEF 반사 편광기 또는 역시 3M사로부터 입수 가능한 DRPF 반사 편광기를 포함한다. 반사 편광기는 인광체에 의하여 출사된 파장 및 각도의 실질적 범위에 걸쳐 광을 편광하는 것이 바람직하며, LED가 청색광을 발광하는 경우에, LED 방출 파장 범위를 반사할 수 있다.
적정 다층 반사경 필름은 복굴절 다층 광학 필름인바, 상기 필름에서, 두 개의 인접한 층의 두께 방향의 굴절률은 실질적으로 정합하며, 매우 크거나 실존하지 않는 브루스터 각도(Brewster angle)(p-편광의 반사율이 제로가 되는 각도)를 갖는다. 이것은 다층 거울의 구조를 가능하게 하며, p-편광에 대한 반사율이 입사각에 따라 완만하게 감소하는 편광기를 입사각과 독립적이거나, 법선으로부터 멀어지는 입사각에 따라 증가한다. 그 결과, 널은 대역폭에 걸쳐 (거울의 경우에 임의 입사 방향에 대한 편광면에 대하여 그리고 편광기의 경우에 선택된 방향에 대하여) 높은 반사율을 갖는 다층 필름을 얻을 수 있다. 이러한 중합체 다층 반사경은 교번하는 제1 및 제2 열가소성 폴리머 층을 구비한다. 교번하는 층은 상기 층에 대하여 평행하게 연장하는 상호 직교하는 x축 및 y축을 가지며 또한 상기 x축 및 y축과 직교하는 z축을 갖는 국부적인 좌표계를 형성하며, 상기 층의 적어도일부는 복굴절성이다. 제1 및 제2층 사이의 굴절률의 절대값은 제1, 제2 및 제3의 상호 직교축을 따라 편광되는 빛에 대하여 각각 △x, △y 및 △z이다. 제3축은 △x가 약 0.95보다 크고 △z가 약 0.05보다 작은 필름의 평면에 대하여 직교한다. 이러한 필름은 예를 들면 미국 특허 제5,882,774호에 개시되어 있다.
도13은 도1의 광원에 사용되는 인광체-반사경 조립체(116)의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다. 다층 반사경(126)이 인광체 재료 층(122)에 인접하여 도시되어 있지만, 다층 반사경(126)은 인광체 재료 층(122)과 다층 반사경(126) 사이에서 빛이 이동할 수 있도록 배치될 필요가 있을 뿐이다. 다층 반사경(126)은 가시광의 적어도 일부를 반사시키고, 예를 들면 UV 또는 청색광과 같은 LED 여기광을 투과시킨다. 다층 반사경(126)은 전술한 쇼트 패스(SP) 반사경으로 언급될 수 있다.
다층 반사경(126)은 본원에 기술된 바와 같이 LED(12)로부터 발광된 빛을 수광하도록 위치설정될 수 있다. 다층 반사경(126)은 임의의 이용 가능한 두께를 가질 수 있다. 다층 반사경(126)은 두께가 5 내지 200 마이크로미터 또는 10 내지 100 마이크로미터일 수 있다. 다층 반사경(126)은 실질적으로 무기 재료가 없을 수 있다.
다층 반사경(126)은 본원에 기술된 바와 같이 UV광, 청색광 또는 보라색광에 노출된 경우에 열화를 방지하는 재료로 형성될 수 있다. 본원에 기술된 다층 반사경은 연장된 시간 주기 동안 고광도 조도 하에서 안정할 수 있다. 고광도 조도는 1 내지 100Watt/cm2의 플럭스 레벨로서 한정되는 것이 일반적일 수 있다. 간섭 반사경에서의 작동 온도는 100℃ 미만 또는 65℃ 미만일 수 있다. 적정의 폴리머 재료는 예를 들면 아크릴 재료, PET 재료, PMMA 재료, 폴리스틸렌 재료, 폴리카보네이트 재료, 3M사(미네소타주 세인트 폴 소재)로부터 입수 가능한 THV 재료, 또는 그 조합체와 같은 UV 저항성 재료를 포함할 수 있다. 이러한 재료 및 PEN 재료는 청색 여기광에 대하여 사용될 수 있다.
다층 반사경(126)은 본원에 기술된 바와 같이 LED(12)를 임의의 이용 가능한 구조로 배치될 수 있다. 구체예에서, 다층 반사경(126)은 인광체층(122)과 LED(12) 사이에 배치된다. 또 다른 구체예에서, 인광체층(122)은 다층 반사경(126)과 LED(12) 사이에 배치된다. 다층 반사경(126)은 UV 또는 청색광을 투과하고 녹색광, 황색광 또는 적색광과 같은 가시광 스펙트럼의 적어도 일부를 반사하도록 구성될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 다층 반사경(126)은 UV, 청색광 또는 녹색광을 투과하고 황색광 또는 적색광과 같은 가시광 스펙트럼의 적어도 일부를 반사하도록 구성될 수 있다.
인광체 재료 층(122)은 LED(12)로부터 조사된 여기광으로 조사되는 경우에 가시광을 조사할 수 있다. 인광체 재료 층(122)은 임의의 이용 가능한 두께를 가질 수 있다. 인광체 재료 층(122)은 예를 들면 폴리에스테르 재료와 같은 바인더를 소정 개수 포함할 수 있다. 또 다른 구체예에서, 인광체 재료층(122)은 접착제 재료를 포함할 수 있다. 또 다른 구체예에서, 접착제 재료는 인광체 재료 층(122)과 고분자 다층 반사경(126) 사이에 배치될 수 있다. 접착제 재료는 광학 기능 접착제일 수 있는바, 즉 연료와 같은 부가적인 광학 재료 또는 산란 입자를 포함할 수 있다.
인광체-반사경 조립체(116)는 각종 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 인광체 재료 층(122)은 고분자 다층 반사경(126) 상에 배치되거나 피복될 수 있다. 인광체 재료 층(122)은 고분자 다층 반사경(126) 상에 유동성 재료로 도포될 수 있다. 인광체 재료 층(122)은 고분자 다층 반사경(126)에 인접하여 고체층으로 적층될 수 있다. 게다가, 인광체 재료 층(122)과 고분자 다층 반사경(126)은 순차적으로 또는 동시에 열경화될 수 있다. 인광체층은 압축성, 탄성중합체일 수 있으며, 성형 구조에 포함될 수도 있다.
인광체-반사경 조립체(116)는 본원에 기술된 바와 같이 그리고 도2에 도시된 바와 같이 인광체 재료 층(122) 상에 배치된 제2 간섭 반사경을 구비할 수 있다. 제2 다층 반사경(26)은 인광체 재료 층(22)에 인접하여 도시되어 있지만, 제2 다층 반사경(26)은 빛이 전술한 바와 같이 인광체 재료 층(22)과 다층 반사경(26) 사이에서 이동할 수 있도록 배치될 필요가 있다.
제2 인광체 재료 층(22)과 고분자 다층 반사경(26)은 예를 들면 평탄, 일정 형상 또는 만곡과 같이 소정 형태로 형성될 수 있다.
도14는 도1의 광원에 사용되는 인광체-반사경 조립체(116)의 또 다른 실시예를 도시하는 단면도이다. 다층 반사경(224)이 인광체 재료 층(122)에 인접하여 도시되어 있지만, 다층 반사경(224)은 인광체 재료 층(222)과 다층 반사경(224) 사이에서 빛이 이동할 수 있도록 배치될 필요가 있을 뿐이다. 다층 반사경(224)은 가시광을 투과사키고, 예를 들면 UV 또는 청색광과 같은 LED 여기광을 반사시키도록 배치된다. 다층 반사경(224)은 전술한 바와 같이 롱 패스(LP) 반사경으로 언급될 수 있다.
다층 반사경(224)은 LED 여기광을 인광체 재료층(222)으로 반사하도록 위치설정되어 있다. 다층 반사경(224)은 임의의 이용 가능한 두께를 가질 수 있다. 다층 반사경(224)은 두께가 5 내지 200 마이크로미터 또는 10 내지 100 마이크로미터일 수 있다. 다층 반사경(224)은 실질적으로 무기 재료가 없을 수 있다.
본원에 기술된 다층 간섭 반사경은 소정의 측방향 두께 구배, 즉 방사경 상의 한 지점에서 반사경 상의 다른 지점까지 상이한 두께를 갖는다. 이러한 반사경은 다증 반사경의 외부 영역을 향하여 LED로부터 출사된 빛의 입사각이 증가할 때 두꺼워질 수 있다. 반사된 파장이 두께 및 입사각에 비례하기 때문에, 외부 영역에서의 반사경 두께는 밴드 시프트의 문제를 보정한다.
다층 반사경(224)은 본원에 기술된 바와 같이 LED(12)를 임의의 이용 가능한 구조로 배치될 수 있다. 구체예에서, 다층 반사경(224)은 인광체층(122)과 LED(12) 사이에 배치된다. 또 다른 구체예에서, 인광체층(222)은 다층 반사경(224)과 LED(12) 사이에 배치된다. 다층 반사경(224)은 UV 또는 청색광을 반사하고 녹색광, 황색광 또는 적색광과 같은 가시광 스펙트럼의 적어도 일부를 투과하도록 구성될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 다층 반사경(224)은 UV, 청색광 또는 녹색광을 반사하고, 황색광 또는 적색광과 같은 가시광 스펙트럼의 적어도 일부를 반사하도록 구성될 수 있다.
인광체 재료 층(222)은 LED(12)로부터 조사된 여기광으로 조사되는 경우에 가시광을 조사할 수 있다. 인광체 재료 층(222)은 임의의 이용 가능한 두께를 가질 수 있다. 인광체 재료 층(22)은 예를 들면 폴리에스테르 재료와 같은 바인더를 소정 개수 포함할 수 있다. 또 다른 구체예에서, 인광체 재료층(222)은 접착제 재료를 포함할 수 있다. 또 다른 구체예에서, 접착제 재료는 인광체 재료 층(222)과 고분자 다층 반사경(224) 사이에 배치될 수 있다. 접착제 재료는 광학 기능 접착제일 수 있다.
인광체-반사경 조립체(216)는 각종 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 인광체 재료 층(222)은 고분자 다층 반사경(224) 상에 배치되거나 피복될 수 있다. 인광체 재료 층(222)은 고분자 다층 반사경(224) 상에 유동성 재료로 도포될 수 있다. 인광체 재료 층(222)은 다층 반사경(224)에 고체층으로 적층될 수 있다. 게다가, 인광체 재료 층(222)과 다층 반사경(224)은 순차적으로 또는 동시에 열경화될 수 있다. 인광체층은 압축성, 탄성중합체일 수 있으며, 성형 구조에 포함될 수도 있다.
인광체-반사경 조립체(216)는 본원에 기술된 바와 같이 그리고 도2에 도시된 바와 같이 쇼트-패스 반사경을 구비할 수 있다. 인광체 재료 층(222)과 다층 반사경(224)은 예를 들면 평탄, 일정 형상 또는 만곡과 같이 소정 형태로 형성될 수 있다.
도15는 두 부품 시스템으로 이루어진 인광체계 광원(310)의 개략적인 단면도이다. 인광체-반사경 부품(311)이 일체형 부품으로 형성될 수 있으며, LED 부품(309)은 일체형 부품으로 공급될 수 있다. PLED(310)는 제2 광학 요소[LED 부품(309)]로부터 출사된 빛을 수광하기 위하여 제1 광학 요소[인광체-반사경 부품(311)]을 위치설정하는 것에 의하여 형성될 수 있다. 구체예에서, LED 부품(309)은 인광체-반사경 부품(311)이 결합하는 표면(313)과 정합하도록 배열 및 구성된 정합면(308)을 가질 수 있다. 인광체-반사경(316)은 위에 설명되어 있다. 인광체-반사경(316)은 광학적으로 투명한 재료(310) 내부에 또는 광학적으로 투명한 재료 표면(320) 상에 배치될 수 있다.
예
본원에서 인광체 발광 측정은 일체형 구체(Optronic Laboratories에 의하여 OL IS-670-LED라 명명)와 고정밀 LED 홀더(Optronic Laboratories에 의하여 OL 700-80-20이라 명명)가 끼워진 스펙트로라디오미터(spectroradiometer; Optronic Laboratories에 의하여 OL 770-LED라 명명)를 이용하여 수행되었다. 스펙트로라디오미터는 입력 포트에서 일체형 구체에 진입하는 전체 방사선 에너지를 기록하도록 측정된다(나노미터당 와트 단위로). 1인치 직경의 디스크로 통상의 펀티를 이용하여 인광체 피복 샘플을 제조하였다. 상기 디스크는 고정밀 LED 홀더 상에 장착하도록 제조된 통상의 필름 어댑터에 끼워진다. 통상의 어댑터는 상기 필름 샘플을 팩키지된 LED의 베이스 상방에서 약 1인치 유지한다. LED를 홀더에 장착하고, 인광체 코팅을 갖는 필름을 어댑터에 배치하고, 상기 어댑터를 발광 다이오 장착부에 고정하며, 상기 다이오드 장착 조립체를 일체형 구체의 진입구에 삽입하는 것에 의하여 측정이 수행되었다. 필요에 따라, 측정된 중립 밀도 필터를 사용하여 스텍트로라디오미터의 검출기에 도달하는 빛의 레벨을 조정하였다.
달리 기재되어 있지 않다면, 하기의 예에서 사용된 다층 광학 필름은 법선 입사에서 동일한 편광 상태를 반사한다(즉, 개별 광학층 각각은 직교하는 면내 축선을 따라 거의 동일한 굴절률을 갖는다).
인광체층의 두께가 주어진 하기의 모든 실시예의 경우에, 두께는 인광체층과 기판 필름의 두께에서 기판 필름의 두께를 빼는 것에 의하여 결정된다. 상기 두께는 다이얼 게이지 스탠드(미국 메사츄세츠주 뉴튼에 소재하는 Fred V. Fowler Co,. Inc.의 카탈로그 번호 52-580-020) 상에 장착된 평탄한 접촉 포인트(Fred V. Fowler Co,. Inc.의 카탈로그 번호 52-525-035)를 구비하는 다이얼 인디케이터(Fred V. Fowler Co,. Inc.의 카탈로그 번호 52-580-020)를 이용하여 측정되었다. 기판 필름의 두께는 기판 필름 상의 일정하지 않은 위치에서 수행된 3회 측정의 평균이었다. 인광체층과 기판 필름의 두께는 인광체층 상의 일정하지 않은 위치에서 수행된 6회 측정의 평균이었다.
예 1
세륨이 도핑된 이트륨 알루미늄 가넷(TAG:Ce) 인광체 코팅이 하기의 과정에 의하여 단일층의 청결한 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 필름 상에 이루어졌다.
12 그램의 플루오르폴리머 수지(미국 아리조나주 챈들러 소재의 Durel Company에 의하여 "Phosphor Ink Part A: Resin Solution", part number: 1NR001, rev:AA, batch number: KY4-035라 명명)를 40 밀리미터 유리병에 넣었다. 15.02 그램의 TAG:Ce 인광체(잉글랜드 스테비니지 소재의 Phosphor Technology, Ltd.에 의하여 QMK58/F-U1 Lot#13235로 명명)를 중량 측정 접시에서 측정하였다. 인광체의 절반을 상기 수지에 첨가하고 그것을 손을 이용하여 스테인레스 스틸 주걱으로 혼합하고, 인광체의 나머지 절반을 첨가하고 그것을 손으로 혼합하는 것에 의하여 상기 인광체를 수지와 혼합하였다. 인광체와 수지는 그 혼합물이 부드러운 조직과 균일한 외형을 가질 때까지 손으로 혼합되었다. 얻어진 인광체 페이스트를 함유하는 병은 뚜껑으로 덮고 약 30분 동안 보틀 롤러(bottle roller) 상에 배치하였다.
폭이 6인치, 길이가 10인치 그리고 두께가 1.5mil인 3M사(미네소타주 세인트폴 소재)의 단일층 청결 PET 필름 시이트를 깨끗한 평탄면 상에 배치하였다. PET 필름의 양 표면을 메타놀이 적셔진 무조면(lint-free) 면직물 피륙으로 닦았다. 인광체 페이스트를 함유하는 병을 보틀 롤러에서 제거하고, 약 5그램의 페이스트를 PET 필름 상의 작은 푸들(puddle)에 넣었다. 인광체 페이스트를 스퀘어 멀티플 클리어런스 도포기(square multiple clearance applicator; 미국 메릴랜드주 콜롬비아 소재의 BYK-Gardner USA에 의하여 PAR-5357로 명명)의 5mil 갭을 이용하여 손으로 코팅하였다. 젖은 필름을 중력 대류 오븐(미국 펜실베니아주 웨스트 체스터 소재의 VWR International, Inc.에 의하여 Model 1350G로 명명) 내에서 30분 동안 약 130℃의 온도로 경화하였다. 경화 이후에, 인광체/수지 코팅 두께는 1.6mil이었다.
YAG:Ce 코팅된 필름의 1인치 직경 디스크를 준비하고, 전술한 바와 같이 스펙트로라디오미터에 장착하였다. 디스크는 인광체 고팅면이 일체형 구체를 향하는 상태로 배향되었다. 약 463nm의 피크 파장을 갖는 청색 LED(미국 오하이오주 스튜벤빌 소재의 Hosfelt Electronics, Inc.에 의하여 Part#25-365로 명명)를 사용하여 인광체를 여기하였다. 청색광에 대하여 평탄한 출구면을 제공하기 위하여 표준형 5mm 팩키지의 상부에서 돔형 렌즈를 가공하여 상기 청색 LED에 대한 팩키지를 변형시켰다. 팩키지의 약 0.18 인치를 상기 팩키지의 상부로부터 제거하였다. LED는 일정한 전력 공급부에 의하여 20milliamp 및 3.46볼트로 급전되었다. 스펙트로라디오미터를 이용하여 기록된 인광체층의 방출 스펙트럼은 도16에서 "예 1"이라고 표시된 곡선으로 도시되어 있다. 스펙트로라디오미터에 의하여 공급된 소프트웨어를 이용하면, 일체형 구체로 출사된 전체 광속(luminous flux)이 0.068 루멘으로 계산되었다.
예 2
교번하는 PET층 및 co-PMMA층을 가지며 약 600nm 내지 약 1070nm의 법선 입사 반사 밴드(반치에서 측정됨)를 갖는 다층 광학 필름(MOF)(미국 특허 제6,531,230호에 따라 제조) 부재를 예 1의 인광체 피복 PET 필름과 예 1의 청색 LED(20 milliamp로 작동) 사이의 필름 어댑터 내부에 배치되었다. 그 스펙트럼을 기록하였고, 도16에서 "예 2"로 표시된 곡선으로 도시되어 있다. 스펙트로라디오미터에 의하여 공급된 소프트웨어를 이용하면, 일체형 구체로 출사된 전체 광속이 0.118 루멘으로 계산되었다. 이것은 73%의 발광 세기로 증가함을 나타낸다.
예 3
황화아연(ZnS) 인광체 코팅이 하기의 과정에 의하여 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 필름 상에 이루어졌다.
20.04 그램의 플루오르폴리머 수지(미국 아리조나주 챈들러 소재의 Durel Company에 의하여 "Phosphor Ink Part A: Resin Solution", part number: 1NR001, rev:AA, batch number: KY4-035라 명명)를 2온스 유리병에 넣었다. 20.06 그램의 ZnS 인광체(잉글랜드 스테비니지 소재의 Phosphor Technology, Ltd.에 의하여 GL29A/N-C1 Lot#11382로 명명)를 중량 측정 접시에서 측정하였다. 인광체의 절반을 상기 수지에 첨가하고 그것을 손을 이용하여 스테인레스 스틸 주걱으로 혼합하고, 인광체의 나머지 절반을 첨가하고 그것을 손으로 혼합하는 것에 의하여 상기 인광체를 수지와 혼합하였다. 인광체와 수지는 그 혼합물이 부드러운 조직과 균일한 외형을 가질 때까지 손으로 혼합되었다. 얻어진 인광체 페이스트를 함유하는 병은 뚜껑으로 덮고 약 24시간 동안 보틀 롤러(bottle roller) 상에 배치하였다.
폭이 6인치, 길이가 10인치 그리고 두께가 1.5mil인 3M사(미네소타주 세인트폴 소재)의 청결한 PET 필름 시이트를 깨끗한 평탄면 상에 배치하였다. PET 필름의 양 표면을 메타놀이 적셔진 무조면 면직물 피륙으로 닦았다. 인광체 페이스트를 함유하는 병을 보틀 롤러에서 제거하고, 약 3그램의 페이스트를 PET 필름 상에 배치하였다. 인광체 페이스트를 스퀘어 멀티플 클리어런스 도포기(미국 메릴랜드주 콜롬비아 소재의 BYK-Gardner USA에 의하여 PAR-5353으로 명명)의 2mil 갭을 이용하여 손으로 코팅하였다. 젖은 필름을 중력 대류 오븐(미국 펜실베니아주 웨스트 체스터 소재의 VWR International, Inc.에 의하여 Model 1350G로 명명) 내에서 30분 동안 약 130℃의 온도로 경화하였다. 경화 이후에, 인광체/수지 코팅 두께는 0.7mil이었다.
ZnS 코팅된 필름의 1인치 직경 디스크를 준비하고, 전술한 바와 같이 스펙트로라디오미터에 장착하였다. 디스크는 인광체 고팅면이 일체형 구체를 향하는 상태로 배향되었다. 약 395nm의 피크 파장을 갖는 UV LED(미국 오하이오주 스튜벤빌 소재의 Hosfelt Electronics, Inc.에 의하여 Part#25-495로 명명)를 사용하여 인광체 형광을 여기하였다. UV광에 대하여 평탄한 출구면을 제공하기 위하여 표준형 5mm 팩키지의 돔형 상부를 가공하여 상기 UV LED에 대한 팩키지를 변형시켰다. 팩키지의 약 0.180 인치를 상기 팩키지의 상부로부터 제거하였다. LED는 일정한 전력 공급부에 의하여 20milliamp 및 3.7볼트로 급전되었다. 스펙트로라디오미터를 이용하여 기록된 인광체층의 방출 스펙트럼은 도17에서 "예 3"이라고 표시된 곡선으로 도시되어 있다. 스펙트로라디오미터에 의하여 공급된 소프트웨어를 이용하면, 일체형 구체로 출사된 전체 광속이 0.052 루멘으로 계산되었다.
예 4
교번하는 PET층 및 co-PMMA층을 가지며 약 320nm 내지 약 490nm의 법선 입사 반사 밴드(반치에서 측정됨)를 갖는 다층 광학 필름(MOF)(미국 특허 제6,531,230호에 따라 제조) 부재를 예 3의 인광체 층의 상부에 있는 필름 어댑터 내부에 배치되었고, 예 3의 UV LED(20 milliamp로 작동)를 여기원으로 사용하였다. 그 스펙트럼을 기록하였고, 도17에서 "예 4"로 표시된 곡선으로 도시되어 있다. 스펙트로라디오미터에 의하여 공급된 소프트웨어를 이용하면, 일체형 구체로 출사된 전체 광속이 0.062 루멘으로 계산되었다. 이것은 실시예 3과 비교할 때 약 19%의 발광 세기로 증가함을 나타낸다.
예 5
다층 광학 필름(MOF) 두 부재를 적층하여 광대역 가시 반사경을 제조하였다. 교번하는 PET층 및 co-PMMA층을 가지며 약 490nm 내지 약 610nm의 법선 입사 반사 밴드(반치에서 측정됨)를 갖는 MOF(미국 미네소타주 세이트폴 소재의 3M사에 의하여 제조) 층을 광학적으로 청결한 접착제를 이용하여 교번하는 PET층 및 co-PMMA층을 가지며 약 710nm 내지 약 710nm의 법선 입사 반사 밴드(반치에서 측정됨)를 갖는 MOF(미국 미네소타주 세이트폴 소재의 3M사에 의하여 제조) 층에 적층하였다. 상기 적층은 예 3의 인광체 피복 PET 필름과 예 3의 UV LED(20 milliamp로 작동) 사이의 필름 어댑터 내에 배치하였다. 다층 광학 필름(MOF) 두 부재를 적층하여 광대역 가시 반사경을 제조하였다. 교번하는 PET층 및 co-PMMA층을 가지며 약 320nm 내지 약 490nm의 법선 입사 반사 밴드(반치에서 측정됨)를 갖는 MOF(미국 미네소타주 세이트폴 소재의 3M사에 의하여 제조) 부재를 인광체층의 상부에 있는 필름 어댑터 내부에 배치하여, LED 측면 상의 가시 거울과 다른 측면 상의 UV/청색 거울 사이에 개재된 인광체층을 갖는 캐비티를 생성하였다. 그 스펙트럼을 기록하였고, 도17에서 "예 5"로 표시된 곡선으로 도시되어 있다. 스펙트로라디오미터에 의하여 공급된 소프트웨어를 이용하면, 일체형 구체로 출사된 전체 광속이 0.106 루멘으로 계산되었다. 이것은 실시예 3과 비교할 때 약 104%의 발광 세기로 증가함을 나타낸다.
예 6
황화아연(ZnS) 인광체 코팅이 하기의 과정에 의하여 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 필름 상에 이루어졌다.
실시예 3에 기재된 인광체 페이스트를 폭이 6인치, 길이가 10인치 그리고 두께가 1.5mil인 청결한 PET 필름 시이트(6) 상에 도포하였다. PET 필름은 청결한 평탄면 상에 배치되었다. PET의 양 표면을 메타놀이 적셔진 무조면 면직물 피륙으로 닦았다. 약 3그램의 페이스트를 PET 필름 상에 배치하였다. 인광체 페이스트를 스퀘어 멀티플 클리어런스 도포기(미국 메릴랜드주 콜롬비아 소재의 BYK-Gardner USA에 의하여 PAR-5353으로 명명)의 4mil 갭을 이용하여 손으로 코팅하였다. 젖은 필름을 중력 대류 오븐(미국 펜실베니아주 웨스트 체스터 소재의 VWR International, Inc.에 의하여 Model 1350G로 명명) 내에서 30분 동안 약 130℃의 온도로 경화하였다. 경화 이후에, 인광체/수지 코팅 두께는 1.3mil이었다.
ZnS 코팅된 필름의 1인치 직경 디스크를 준비하고, 전술한 바와 같이 스펙트로라디오미터에 장착하였다. 디스크는 인광체 고팅면이 일체형 구체를 향하는 상태로 배향되었다. 약 395nm의 피크 파장을 갖는 UV LED(미국 오하이오주 스튜벤빌 소재의 Hosfelt Electronics, Inc.에 의하여 Part#25-495로 명명)를 사용하여 인광체 형광을 여기하였다. UV광에 대하여 평탄한 출구면을 제공하기 위하여 표준형 5mm 팩키지의 상부에서 돔형 상부를 가공하여 상기 UV LED에 대한 팩키지를 변형시켰다. 팩키지의 약 0.180 인치를 상기 팩키지의 상부로부터 제거하였다. LED는 일정한 전력 공급부에 의하여 20milliamp 및 3.7볼트로 급전되었다. 스펙트로라디오미터를 이용하여 기록된 인광체층의 방출 스펙트럼은 도18에서 "예 6"이라고 표시된 곡선으로 도시되어 있다. 스펙트로라디오미터에 의하여 공급된 소프트웨어를 이용하면, 일체형 구체로 출사된 전체 광속이 0.066 루멘으로 계산되었다.
예 7
교번하는 PET층 및 co-PMMA층을 가지며 약 490nm 내지 약 610nm의 법선 입사 반사 밴드(반치에서 측정됨)를 갖는 다층 광학 필름(MOF)(미국 미네소타주 세이트폴 소재의 3M사에 의하여 제조) 층을 예 6의 인광체 피복 PET 필름과 예 3의 UV LED(20 milliamp로 작동) 사이의 필름 어댑터 내에 배치하였다. 그 스펙트럼을 기록하였고, 도18에서 "예 7"로 표시된 곡선으로 도시되어 있다. 스펙트로라디오미터에 의하여 공급된 소프트웨어를 이용하면, 일체형 구체로 출사된 전체 광속이 0.095 루멘으로 계산되었다. 이것은 실시예 6과 비교할 때 약 44%의 발광 세기로 증가함을 나타낸다.
예 8
황화아연(ZnS) 인광체 코팅이 하기의 과정에 의하여 다층 광학 필름(MOF) 상에 이루어졌다.
실시예 3에 기재된 인광체 페이스트를 교번하는 PET층 및 co-PMMA층을 가지며 약 490nm 내지 약 610nm의 법선 입사 반사 밴드(반치에서 측정됨)를 갖는 다층 광학 필름(MOF)(미국 미네소타주 세이트폴 소재의 3M사에 의하여 제조) 시이트 상에 도포하였다. MOF의 양 표면을 메타놀이 적셔진 무조면 면직물 피륙으로 닦았다. 약 3그램의 페이스트를 PET 필름 상에 배치하였다. 인광체 페이스트를 스퀘어 멀티플 클리어런스 도포기(미국 메릴랜드주 콜롬비아 소재의 BYK-Gardner USA에 의하여 PAR-5353으로 명명)의 4mil 갭을 이용하여 손으로 코팅하였다. 젖은 필름을 중력 대류 오븐(미국 펜실베니아주 웨스트 체스터 소재의 VWR International, Inc.에 의하여 Model 1350G로 명명) 내에서 30분 동안 약 130℃의 온도로 경화하였다. 경화 이후에, 인광체/수지 코팅 두께는 1.3mil이었다.
ZnS 코팅된 필름의 1인치 직경 디스크를 준비하고, 전술한 바와 같이 스펙트로라디오미터에 장착하였다. 디스크는 인광체 고팅면이 일체형 구체를 향하는 상태로 배향되었다. 약 395nm의 피크 파장을 갖는 UV LED(미국 오하이오주 스튜벤빌 소재의 Hosfelt Electronics, Inc.에 의하여 Part#25-495로 명명)를 사용하여 인광체 형광을 여기하였다. UV광에 대하여 평탄한 출구면을 제공하기 위하여 표준형 5mm 팩키지의 상부에서 돔형 상부를 가공하여 상기 UV LED에 대한 팩키지를 변형시켰다. 팩키지의 약 0.180 인치를 상기 팩키지의 상부로부터 제거하였다. LED는 일정한 전력 공급부에 의하여 20milliamp 및 3.7볼트로 급전되었다. 스펙트로라디오미터를 이용하여 기록된 인광체층의 방출 스펙트럼은 도18에서 "예 8"이라고 표시된 곡선으로 도시되어 있다. 스펙트로라디오미터에 의하여 공급된 소프트웨어를 이용하면, 일체형 구체로 출사된 전체 광속이 0.066 루멘으로 계산되었다. 이것은 실시예 6과 비교할 때 약 62%의 발광 세기로 증가함을 나타낸다.
예 9
황화아연(ZnS) 인광체 코팅이 하기의 과정에 의하여 실시예 5에 기술된 적층형 다층 광학 필름(MOF) 상에 스크린 인쇄되었다.
150 그램의 플루오르폴리머 수지(미국 아리조나주 챈들러 소재의 Durel Company에 의하여 "Phosphor Ink Part A: Resin Solution", part number: 1NR001, rev:AA, batch number: KY4-035라 명명)를 16온스 유리병에 넣었다. 150 그램의 ZnS 인광체(잉글랜드 스테비니지 소재의 Phosphor Technology, Ltd.에 의하여 GL29A/N-C1 Lot#11382로 명명)를 중량 측정 접시에서 측정하였다. 인광체를 에어 모터에 의하여 구동되는 유리 임펠러를 이용하여 수지와 서서히 혼합하였다. 인광체와 수지는 그 혼합물이 부드러운 조직과 균일한 외형을 가질 때까지 손으로 혼합되었다. 얻어진 인광체 페이스트를 함유하는 병은 뚜껑으로 덮고 약 10분 동안 보틀 롤러(bottle roller) 상에 배치하였다.
상기 인쇄 작업은 스크린 프린터(스웨덴 스톡홀름에 소재하는 Svecia Silkscreen Maskiner에 의하여 Type SSM이라 명명) 상에 장착된 PET 스크린 인티당 280 쓰레드 상에 인치당 28 라인의 회전을 갖는 망판(halftone) 패턴을 이용하여 실시되었다. 망판 패턴은 10%, 50% 및 90% 커버리지를 갖는 3개의 영역으로 구성되어 있다. 패턴은 예 5에 기술된 두 개의 적층형 MOF 필름 시이트 상에 일회 통과로 인쇄된다.
인쇄층은 강제 에어 오븐 내에서 15분 동안 약 138℃의 온도로 경화되었다. 경화 이후에, 인광체/수지 코팅 두께는 0.8mil이었다.
50% 커버리지를 갖는 패턴의 일부로 Zns 코팅된 필름의 1인치 직경 디스크를 준비하고, 전술한 바와 같이 스펙트로라디오미터에 장착하였다. 디스크는 인광체 고팅면이 일체형 구체를 향하는 상태로 배향되었다. 약 395nm의 피크 파장을 갖는 UV LED(미국 오하이오주 스튜벤빌 소재의 Hosfelt Electronics, Inc.에 의하여 Part#25-495로 명명)를 사용하여 인광체 형광을 여기하였다. UV광에 대하여 평탄한 출구면을 제공하기 위하여 표준형 5mm 팩키지의 돔형 상부를 가공하여 상기 UV LED에 대한 팩키지를 변형시켰다. 팩키지의 약 0.180 인치를 상기 팩키지의 상부로부터 제거하였다. LED는 일정한 전력 공급부에 의하여 20milliamp 및 3.7볼트로 급전되었다. 스펙트로라디오미터를 이용하여 기록된 인광체층의 방출 스펙트럼은 도19에서 "예 9"라고 표시된 곡선으로 도시되어 있다. 스펙트로라디오미터에 의하여 공급된 소프트웨어를 이용하면, 일체형 구체로 출사된 전체 광속이 0.052 루멘으로 계산되었다.
예 10
교번하는 PET층 및 co-PMMA층을 가지며 약 320nm 내지 약 490nm의 법선 입사 반사 밴드(반치에서 측정됨)를 갖는 다층 광학 필름(MOF)(미국 미네소타주 세이트폴 소재의 3M사에 의하여 제조) 층을 예 9의 인광체층 상부의 필름 어댑터 내부에 배치하고 예 9의 UV LED(20 milliamp로 작동)를 여기 소오스로 이용하였다. 그 스펙트럼을 기록하였고, 도19에서 "예 10"으로 표시된 곡선으로 도시되어 있다. 스펙트로라디오미터에 의하여 공급된 소프트웨어를 이용하면, 일체형 구체로 출사된 전체 광속이 0.078 루멘으로 계산되었다. 이것은 실시예 9와 비교할 때 약 50%의 발광 세기로 증가함을 나타낸다.
예 11
황화아연(ZnS) 인광체가 피복된 다층 광학 필름(MOF)의 열성형 돔을 하기의 과정으로 제조하였다.
교번하는 PET층 및 co-PMMA층을 가지며 약 590nm 내지 약 710nm의 법선 입사 반사 밴드(반치에서 측정됨)를 갖는 MOF(미국 미네소타주 세이트폴 소재의 3M사에 의하여 제조) 층을 폴리(비닐 크롤라이드) 시이트에 접착하여, 가요성 복합물을 형성한다. 이 복합물을 MOF-PVC라 한다.
MOF-PVC를 MOF 측이 위를 향하는 상태로 깨끗한 평탄면 상에 배치하였다. MOF-PVC의 상부면을 메타놀이 적셔진 무조면 면직물 피륙으로 닦았다. 예 9에 기술된 약 3그램의 ZnS 인광체 페이스트를 MOF-PVC 상에 배치하였다. 인광체 페이스트를 스퀘어 멀티플 클리어런스 도포기(미국 메릴랜드주 콜롬비아 소재의 BYK-Gardner USA에 의하여 PAR-5353으로 명명)의 4mil 갭을 이용하여 손으로 코팅하였다. 젖은 필름을 중력 대류 오븐(미국 펜실베니아주 웨스트 체스터 소재의 VWR International, Inc.에 의하여 Model 1350G로 명명) 내에서 30분 동안 약 130℃의 온도로 경화하였다.
인광체가 피복된 MOF-PVC 복합물을 열성형기에 적재하였다. 상기 층을 270℃의 온도에서 23초 동안 가열하였다. 원형 개구(약 ½ 인치 직경)를 갖는 판을 이용하여, 인광체가 피복된 MOF-PVC를 약 1/2인치의 반구체로 성형하였으며, 상기 반구체의 볼록면에는 인광체가 피독되어 있다. 반구체를 육안으로 검사하면, 상기 반구체는 그 반구체의 외부 영역 부근에 보다 두꺼운 두께를 가지며, 그 반구체의 내부 영역에서 보다 얇은 두께를 갖는 것이 나타난다. 인광체층은 평활하며 연속하며, 균열이나 갈라짐 표시는 나타내지 않는다.
예 12
황화아연(ZnS) 인광체가 피복된 다층 광학 필름(MOF)의 열성형 돔을 하기의 과정으로 제조하였다.
예 11의 MOF-PVC 시이트를 MOF 측이 위를 향하는 상태로 깨끗한 평탄면 상에 배치하였다. MOF-PVC의 상부면을 메타놀이 적셔진 무조면 면직물 피륙으로 닦았다. 예 9에 기술된 약 3그램의 ZnS 인광체 페이스트를 MOF-PVC 상에 배치하였다. 인광체 페이스트를 스퀘어 멀티플 클리어런스 도포기(미국 메릴랜드주 콜롬비아 소재의 BYK-Gardner USA에 의하여 PAR-5353으로 명명)의 2mil 갭을 이용하여 손으로 코팅하였다. 젖은 필름을 중력 대류 오븐(미국 펜실베니아주 웨스트 체스터 소재의 VWR International, Inc.에 의하여 Model 1350G로 명명) 내에서 30분 동안 약 130℃의 온도로 경화하였다.
인광체가 피복된 MOF-PVC 복합물을 열성형기에 적재하였다. 상기 층을 270℃의 온도에서 21초 동안 가열하였다. 원형 개구(약 ½ 인치 직경)를 갖는 판을 이용하여, 인광체가 피복된 MOF-PVC를 약 1/2인치의 반구체로 성형하였으며, 상기 반구체의 볼록면에는 인광체가 피독되어 있다. 반구체를 육안으로 검사하면, 상기 반구체는 그 반구체의 외부 영역 부근에 보다 두꺼운 두께를 가지며, 그 반구체의 내부 영역에서 보다 얇은 두께를 갖는 것이 나타난다. 인광체층은 평활하며 연속하며, 균열이나 갈라짐 표시는 나타내지 않는다.
예 13
세륨이 도핑된 이트륨 알루미늄 가넷(TAG:Ce) 인광체가 피복된 다층 광학 필름(MOF)의 열성형 돔을 하기의 과정으로 제조하였다.
20.01 그램의 플루오르폴리머 수지(미국 아리조나주 챈들러 소재의 Durel Company에 의하여 "Phosphor Ink Part A: Resin Solution", part number: 1NR001, rev:AA, batch number: KY4-035라 명명)를 2온스 유리병에 넣었다. 19.98 그램의 TAG:Ce 인광체(잉글랜드 스테비니지 소재의 Phosphor Technology, Ltd.에 의하여 QMK58/F-U1 Lot#13235로 명명)를 중량 측정 접시에서 측정하였다. 인광체의 절반을 상기 수지에 첨가하고 그것을 손을 이용하여 스테인레스 스틸 주걱으로 혼합하고, 인광체의 나머지 절반을 첨가하고 그것을 손으로 혼합하는 것에 의하여 상기 인광체를 수지와 혼합하였다. 인광체와 수지는 그 혼합물이 부드러운 조직과 균일한 외형을 가질 때까지 손으로 혼합되었다. 얻어진 인광체 페이스트를 함유하는 병은 뚜껑으로 덮고 약 30분 동안 보틀 롤러(bottle roller) 상에 배치하였다.
예 11의 MOF-PVC 시이트를 MOF 측이 위를 향하는 상태로 깨끗한 평탄면 상에 배치하였다. MOF-PVC의 상부면을 메타놀이 적셔진 무조면 면직물 피륙으로 닦았다. YAG:Ce 인광체 페이스트를 MOF-PVC 상에 배치하였다. 인광체 페이스트를 스퀘어 멀티플 클리어런스 도포기(미국 메릴랜드주 콜롬비아 소재의 BYK-Gardner USA에 의하여 PAR-5353으로 명명)의 4mil 갭을 이용하여 손으로 코팅하였다. 젖은 필름을 중력 대류 오븐(미국 펜실베니아주 웨스트 체스터 소재의 VWR International, Inc.에 의하여 Model 1350G로 명명) 내에서 30분 동안 약 130℃의 온도로 경화하였다.
인광체가 피복된 MOF-PVC 복합물을 열성형기에 적재하였다. 상기 층을 270℃의 온도에서 23초 동안 가열하였다. 원형 개구(약 ½ 인치 직경)를 갖는 판을 이용하여, 인광체가 피복된 MOF-PVC를 약 1/2인치의 반구체로 성형하였으며, 상기 반구체의 볼록면에는 인광체가 피독되어 있다. 반구체를 육안으로 검사하면, 상기 반구체는 그 반구체의 외부 영역 부근에 보다 두꺼운 두께를 가지며, 그 반구체의 내부 영역에서 보다 얇은 두께를 갖는 것이 나타난다. 인광체층은 평활하며 연속하며, 균열이나 갈라짐 표시는 나타내지 않는다.
예 14
세륨이 도핑된 이트륨 알루미늄 가넷(TAG:Ce) 인광체가 피복된 다층 광학 필름(MOF)의 열성형 돔을 하기의 과정으로 제조하였다.
예 11의 MOF-PVC 시이트를 MOF 측이 위를 향하는 상태로 깨끗한 평탄면 상에 배치하였다. MOF-PVC의 상부면을 메타놀이 적셔진 무조면 면직물 피륙으로 닦았다. 예 13에 기술된 약 3그램의 YAG:Ce 인광체 페이스트를 MOF-PVC 상에 배치하였다. 인광체 페이스트를 스퀘어 멀티플 클리어런스 도포기(미국 메릴랜드주 콜롬비아 소재의 BYK-Gardner USA에 의하여 PAR-5353으로 명명)의 2mil 갭을 이용하여 손으로 코팅하였다. 젖은 필름을 중력 대류 오븐(미국 펜실베니아주 웨스트 체스터 소재의 VWR International, Inc.에 의하여 Model 1350G로 명명) 내에서 30분 동안 약 130℃의 온도로 경화하였다.
인광체가 피복된 MOF-PVC 복합물을 열성형기에 적재하였다. 상기 층을 270℃의 온도에서 21초 동안 가열하였다. 원형 개구(약 ½ 인치 직경)를 갖는 판을 이용하여, 인광체가 피복된 MOF-PVC를 약 1/2인치의 반구체로 성형하였으며, 상기 반구체의 볼록면에는 인광체가 피독되어 있다. 반구체를 육안으로 검사하면, 상기 반구체는 그 반구체의 외부 영역 부근에 보다 두꺼운 두께를 가지며, 그 반구체의 내부 영역에서 보다 얇은 두께를 갖는 것이 나타난다. 인광체층은 평활하며 연속하며, 균열이나 갈라짐 표시는 나타내지 않는다.
예 15
예 11의 MOF-PVC 시이트를 270℃의 온도에서 16초 동안 가열하였다. 가열된 MOF-PVC 시이트를 진공 보조 상태에서 상업적으로 이용 가능한 5mm의 LED 팩키지의 반구형 렌즈 상방에 걸쳐진다. MOF-PVC는 반구형 렌즈 형상에 대응하는 최종 형상을 취하였다.
형성된 MOF-PVC 투과 스펙트럼을 퍼킨-엘머 람다(Perkin-Elmer Lambda) 9 스펙트로포토미터를 사용하여 측정하였다. 형성된 MOF-PVC의 중심부 스펙트럼은 피크 반사율이 400nm에서 발생하는 상태에서 360nm 및 460nm에서 밴드 에지를 갖는 것으로 도시되어 있다. MOF-PVC의 측정된 스펙트럼 시프트는 성형 과정 중에 발생하는 광학 스택의 슬림화에 기인하였다.
본 발명의 각종 변경 및 수정은 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고 당업자에게 자명하며, 본 발명이 설정된 구체예에 제한받지 않는 것이 당연하다.

Claims (14)

  1. 여기광을 출사하는 LED와,
    상기 여기광을 반사시키고 가시광을 투과시키는 고분자 다층 반사경과,
    상기 LED로부터 이격된 인광체 재료 층을 포함하며,
    상기 인광체 재료는 여기광이 조사될 때 가시광을 출사하고,
    상기 고분자 다층 반사경은 인광체 재료 상에 여기광을 반사시키며, 상기 인광체 재료 층은 LED와 고분자 다층 반사경 사이에 배치된 광원.
  2. 제1항에 있어서, 상기 여기광은 UV광을 포함하는 광원.
  3. 제1항에 있어서, 상기 여기광은 청색광을 포함하는 광원.
  4. 제1항에 있어서, 상기 인광체 재료 층은 접착제를 또한 포함하는 광원.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고분자 다층 반사경은 UV광에 노출될 때 열화를 견디는 고분자 재료를 포함하는 광원.
  6. 제1항에 있어서, 상기 고분자 다층 반사경은 실질적으로 무기 재료가 없는 고분자 재료인 광원.
  7. 제1항에 있어서, 상기 인광체 재료 층은 인광체 재료의 불연속 층인 광원.
  8. 제7항에 있어서, 상기 인광체 재료의 불연속 층은 인광체 재료로 이루어진 복수개의 라인 또는 인광체 재료의 패턴인 광원.
  9. 제7항에 있어서, 상기 인광체 재료의 불연속 층은 인광체 재료로 이루어진 복수개의 도트인 광원.
  10. 제9항에 있어서, 상기 인광체 재료로 이루어진 복수개의 도트 각각은 10000micron2 미만의 면적을 갖는 광원.
  11. 제9항에 있어서, 상기 복수개의 도트는 여기광이 조사될 때 하나 이상의 색상을 조사하는 인광체 재료를 포함하는 광원.
  12. 제9항에 있어서, 상기 복수개의 도트는 여기광이 조사될 때 적색, 녹색 및 청색광을 출사하는 인광체 재료를 포함하는 광원.
  13. 제1항에 있어서, 상기 고분자 다층 반사경은 제1 및 제2 열가소성 폴리머의 교호 층을 포함하며, 상기 층의 적어도 일부는 복굴절성인 광원.
  14. 제9항에 있어서, 적어도 제1 인광체 도트는 제1 파장으로 발광하고, 제2 인광체 도트는 제1 파장과 상이한 제2 파장으로 발광하는 광원.
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