KR20080064854A - 흡수 필터를 갖는 인광체-변환 전계발광 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 1차 방사선을 방출하기 위한 방출하기 위한 전계발광 광원(2), 1차 방사선을 2차 방사선으로 적어도 부분적으로 변환하기 위한 인광체 물질을 갖는 광-변환성 요소(3), 및 방출된 2차 방사선의 스펙트럼에서 하나 이상의 경계 파장의 바깥에 있는, 필터층(7a, 7b, 7c, 7d) 상에 투사된 2차 방사선을 흡수하기 위한 필터층(7a, 7b, 7c, 7d)을 포함하는 인광체-변환 전계발광 소자에 관한 것이다.
인광체-변환 전계발광 소자, 전계발광 광원, 광-변환성 요소, 필터층.
Description
본 발명은 광을 변환하기 위한 인광체층 및 변환된 광을 부분적으로 흡수하기 위한 필터층을 갖는 전계발광 소자, 및 비히클 중 상기 광원의 용도에 관한 것이다.
전계발광 광원 (LED) 및 광-변환성 인광체층, 전형적으로 인광체 분말의 층 및 다결정성 인광체층을 갖는 인광체-변환 전계발광 소자 (pcLED)는 공지되어 있다. 이러한 종류의 pcLED에서, LED는 1차 방사선을 방출하는데, 그의 적어도 일부는 LED 상에 배열된 인광체층에 의해 흡수되며, 더 긴 파장의 2차 방사선으로 재방출된다. 이 과정을 색채 변환 또는 광 변환이라고도 한다. 용도에 따라, 1차 방사선 모두가 2차 방사선으로 변환되거나, 또는 변환이 단지 부분적인 경우에는 1차 방사선과 2차 방사선을 혼합함으로써, 예를 들면 백색광과 같은 상이한 색채의 광이 생성될 수 있다.
문헌 DE 10340005는 일정한 색채점(color point)을 갖는 pcLED 소자를 개시한다. 이 경우, pcLED 소자는 기재상에 마운트된 LED, 및 LED에 의해 방출된 광의 색채를 변화시키기 위한 인광체 입자를 함유하는 광-투과성 수지로 제조된 투명 캡슐구조(encapsulation)를 갖는다. 방출된 광의 색채점은, 나중 단계에서 수지 내 로 도입되는 염료에 의해 변화된다. 이러한 방식으로 생성된, 2차 방사선, 및 투과율에 따라 소정 비율의 1차 방사선을 포함하는 스펙트럼은 넓은 범위의 파장을 포괄하는데, 이는 1차 및 2차 방사선의 스펙트럼 폭이 염료에 의해 변화되지 않기 때문이다. 예를 들어 자동차 산업 또는 지시 광에서와 같은 특정 용도에서는 좁은 영역의 스펙트럼만을 방출하며 안정한 색채점을 갖는 광원이 요구된다. pcLED에 대해 현재 이용가능한 인광체는 이러한 용도로는 너무 넓으며 색채점이 최적이 아닌 스펙트럼 범위의 광을 방출한다.
따라서, 본 발명의 목적은 좁은 영역의 스펙트럼의 광을 방출하며 안정한 색채점을 갖는 인광체-변환 전계발광 소자를 제공하는 것이다.
이러한 목적은, 1차 방사선을 방출하기 위한 전계발광 광원, 1차 방사선을 2차 방사선으로 적어도 부분적으로 변환하기 위한 인광체 물질을 갖는 광-변환성 요소, 및 방출된 2차 방사선의 스펙트럼에서 하나 이상의 경계 파장의 바깥에 있는, 필터층 상에 투사된 2차 방사선을 흡수하기 위한 필터층을 포함하는 인광체-변환 전계발광 소자에 의해 달성된다. 경계 파장이라 지칭되는 것은 필터층이 상기 파장으로부터 2차 방사선을 10％ 넘게 흡수하는 경우의 파장이다. "바깥"이라는 용어는 두 가지 흡수 가능성, 즉 경계 파장 미만에서의 흡수 가능성 및 경계 파장 초과에서의 흡수 가능성을 포괄한다. 경계 파장 미만에서의 광의 흡수는 이 경우에 1차 방사선의 완전한 흡수를 포함한다. 2차 방사선 스펙트럼 중 원치않는 부분의 흡수로 인해, 방출되는 스펙트럼 범위를 정해진 방식으로 제한할 수 있으며, 1차 및 2차 방사선의 방출 최대치에서의 가능한 변화와 사실상 독립적인 방출을 위한 색채점을 정밀하게 설정할 수 있다. 2차 방사선의 방출은 광-변화성 요소에서 등방성으로 일어나기 때문에, 광-변환성 요소로부터의 방사선의 방출은, 부분적으로는 전계발광 광원의 표면에 평행하기도 한 넓은 각 범위에 걸쳐서 일어난다. 이 경우, "전계발광 광원 (또는 LED)"이라는 용어는 무기 또는 유기 전계발광층을 갖는 광원을 지칭한다.
한 실시양태에서, 필터층은 제1 경계 파장 미만 및 제2 경계 파장 초과의 2차 방사선을 흡수한다. 낮은 제1 경계 파장 및 높은 제2 경계 파장에 의해, 좁은 밴드의 방출 스펙트럼을 필요로 하는 용도를 위한 광원을 생성시킬 수 있다. 방출 스펙트럼의 좁은 범위로 인해, 색채점을 훨씬 더 정밀하게 정하거나 또는 색채점을 의도적으로 바람직한 범위로 이동시킬 수 있다.
한 실시양태에서, 광-변환성 요소를 전계발광 광원에 광학적으로 커플링시킨다. 이러한 커플링에 의해, 1차 방사선은 2차 방사선으로의 효과적인 변환을 위한 개선된 방식으로 광-변환성 요소에 커플링된다.
다른 실시양태에서, 필터층은 전계발광 광원으로부터 떨어져 있는 광-변환성 요소의 측면 상에 배열된다. 전계발광 광원으로부터 떨어져 있는 광-변환성 요소의 측면 상의 코팅에 의해 달성되는 것은, 광-변환성 요소로부터 방출된 2차 방사선이 바람직하게는 필터층의 흡수 작용에 의해 흡수된다는 것이다. 다른 배열에서, 필터층은 광-변환성 요소 상에 배열되는 것이 아니라, 전계발광 광원에 의해 방출된 광이 지나가는 통로 상에 위치하거나 전계발광 광원 및 광-변환성 요소를 적어도 부분적으로 둘러싸는 광학 소자 상에 배열된다. 이러한 종류의 광학 소자 는 예를 들어 렌즈 또는 광 가이드일 수 있다.
이 경우, 필터층은 무기 또는 유기 안료 물질의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 안료 물질은 200 ℃ 이하에서 열적으로 안정되므로, 높은 전력 밀도를 갖는 전계발광 광원, 이른바 파워 LED의 제조에 사용할 수 있다. 안료 물질이 필터층 내에서 열적으로 안정하기 때문에, 필터링 작용이 안정되며, 따라서 인광체-변환 전계발광 소자의 사용 수명 동안 안정한 색채점이 얻어진다. 이러한 종류의 열적 안정성을 갖는 물질은 CoO-Al2O3, TiO2-CoO-NiO-ZrO2, CeO-Cr2O3-TiO2-Al2O3, TiO2-ZnO-CoO-NiO, Bi-바나데이트, (Pr,Z,Si)-O, (Ti,Sb,Cr)-O, Ta 산질화물(oxinitride), Fe2O3, (Zn,Cr,Fe)-O, CdS-CdSe, TaON 또는 울트라마린 (Na8 -10Al6Si6O24S2 -4)을 포함하는 군으로부터 선택되는 물질을 포함한다. 하이픈과 함께 나타낸 물질은 혼합 산화물이며, 흔히 무기 안료의 제조에 사용된다.
다른 실시양태에서, 필터층은 고 및 저 굴절률을 교대로 갖는 층들을 포함하는 층 시스템을 포함한다. 이러한 종류의 간섭 필터는 여러 용도에서 경계 파장을 정확하게 조정한다. 이 경우, 하나 이상의 층들은 광-흡수 특성을 가질 수도 있다.
또 다른 실시양태에서, 광-변환성 요소는 광-변환성 요소의 표면에 대해 수직과 평행한 전달 방향을 갖는 2차 방사선에 대해 30％ 초과의 투과율을 갖는데, 이는 광-변환성 요소 또는 주변에서 2차 방사선의 흡수를 감소시킴으로써 2차 방사 선이 방출되는 효율을 증가시킨다. 표면에 대해 수직이라는 것은 광-변환성 요소의 표면에 대해 수직인 벡터(vector)를 지칭한다. 필터층을 갖는 인광체-변환 전계발광 소자는 2차 방사선이 방출될 때 전달된 방사선의 필요한 강도를 얻기 위해 특히 높은 광 수율을 요구하는데, 이는 광량의 일부가 필터층의 흡수 작용에 의한 결과로서 상실되기 때문이다.
이러한 효율은 고체의 이론적인 밀도의 95％를 초과하는 밀도를 갖는 단결정성 세라믹 형태 또는 인광체 단결정 형태의 인광체 물질에 의해 달성될 수 있다. 이러한 종류의 인광체 물질은 2차 방사선에 대해 낮은 산란능, 따라서 2차 방사선에 대해 증가된 광 수율을 갖는다. 다른 효율적인 실시양태에서, 광-변환성 요소는, 인광체 물질이 내부에 매입된 매트릭스 물질을 포함하며, 이 경우 매트릭스 물질과 인광체 물질의 굴절률 차이는 0.1 미만이다.
효율적인 실시양태에서 바람직하게 사용되는 인광체 물질은 하기 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함한다.
상기 경우, 예를 들어 MI에 대해 MI = (Ca, Sr, Mg, Ba)이라고 표시한 것은 괄호안에 나타낸 개별적인 요소뿐만 아니라 이들 요소의 혼합물도 의미하기 위한 것이다.
다른 실시양태에서, 인광체 물질은 루모겐(Lumogen) 물질이다. 루모겐이라는 것은 전형적으로 페릴렌 염료를 기재로 하는 고도로 효율적인 유기 염료를 지칭 한다.
본 발명은 또한 제1항에 청구된 인광체-변환 전계발광 소자의, 비히클 중의 광원으로서의 용도에 관한 것이다. 자동차 분야에 있어서, 특정 용도에서 광원의 방출을 위해서는 엄격한 스펙트럼 범위가 요구된다.
본 발명의 상기 측면 및 다른 측면은 이하에 기재된 실시양태로부터 자명하며, 그를 참고로 하여 설명될 것이다.
첨부된 도면에서:
도 1은 광-변환성 요소 상에 배열된 필터층을 갖는 본 발명에 따른 인광체-변환 전계발광 소자의 한 실시양태를 나타낸다.
도 2는 렌즈 상에 배열된 필터층을 갖는 본 발명에 따른 인광체-변환 전계발광 소자의 다른 실시양태를 나타낸다.
도 3은 (Y0 .7Gd0 .3)3Al5O12:Ce(1％), Pr(0.1％)로 제조된 광-변환성 요소를 갖는 청색(blue) LED에 대해 Fe2O3 필터층의 존재 및 부재하의 강도 분포를 나타낸다.
도 4는 신호 색채에 대해 삽입된 정의를 갖는 CIE1931 도표에서 도 3으로부터의 pcLED의 색채점을 나타낸다.
도 5는 SrSi2O2N2:Eu(2％)로 제조된 광-변환성 요소를 갖는 청색 LED에 대해 TiO2-ZnO-CoO-NiO 필터층의 존재 및 부재하의 강도 분포를 나타낸다.
도 6은 신호 색채에 대해 삽입된 정의를 갖는 CIE1931 도표에서 도 5로부터의 pcLED의 색채점을 나타낸다.
도 7은 (Y0 .7Gd0 .3)3Al5O12:Ce(1％), Pr(0.2％)로 제조된 광-변환성 요소를 갖는 청색 LED에 대해 TaON 필터층의 존재 및 부재하의 강도 분포를 나타낸다.
도 8은 신호 색채에 대해 삽입된 정의를 갖는 CIE1931 도표에서 도 7로부터의 pcLED의 색채점을 나타낸다.
도 1은 베이스(4)에 적용되며 예를 들어 1차 방사선을 방출하는 무기 또는 유기 전계발광층(여기에 자세히 나타내지는 않음)을 갖는 전계발광 광원(2) (LED), 및 1차 방사선을 2차 방사선으로 적어도 부분적으로 변환시키기 위한, LED 상에 배열된 광-변환성 요소(3), 및 방출된 2차 방사선의 스펙트럼에서 적어도 경계 파장의 바깥에 있는 2차 방사선을 흡수하기 위한 필터층(7a, 7b, 7c)을 가지며, 여기서 상기 광-변환성 요소(3)는 방출 방향(5)을 나타내고, 필터층(7a, 7b, 7c)은 이 실시양태에서 LED(2)로부터 떨어져 있는 광-변환성 요소(3)의 측면 상에 배열되어 있는 것인, 본 발명에 따른 인광체-변환 전계발광 소자(1)를 나타낸다. 필터층의 영역(7a 및 7c)에 적용되는 광-변환성 요소의 측면은 필터층에 대한 대안으로서 굴절층으로 덮일 수도 있다. 이 경우라면, 필터층은 영역(7b) 상에서만 연장된 것이다. 또한, 인광체-변환 전계발광 소자는 이 실시양태에서 랜즈인 광학 소자(6)를 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 광학 소자는 예를 들어 광 가이드 또는 반사체 시스템의 형태를 취할 수도 있다. 필터층은 제1 경계 파장 미만 및 제2 경계 파장 초과의 2차 방사선의 흡수를 위해 제1 및 제2 경계 파장을 가질 수 있다. 이러한 목적을 위해, 필터층은 각각 하나 이상의 경계 파장을 갖는 2개 이상의 서브- 필터-층을 포함할 수도 있다.
도 2는 필터층(7d)이 광-변환성 요소(3) (도 1에서와 같음)에 적용되는 것이 아니라 렌즈(6)에 적용되는 본 발명에 따른 다른 실시양태를 나타낸다. 상기 렌즈(6)는 조밀한 투명 물질로 구성될 수 있는데, 이는 필터층(7d)이 방출 방향(5)에서 봤을 때 외부에 존재하는 렌즈(6)의 표면에 적용됨 (도 2에 나타낸 바와 같음)을 의미한다. 또는, 이러한 종류의 렌즈(6)는 그와 광-변환성 요소(3) 사이의 경계에 있는 공간을 완전히 채울 수 없는데, 이는 렌즈(6)가 광-변환성 요소(3)에 인접한 내부 표면 (외부 표면과 반대임)을 또한 가지며 여기에 필터층(7d)이 동등하게 충분히 적용될 수 있음을 의미한다.
전계발광 광원(2)는 예를 들어 사파이어 또는 유리와 같은 기재, 및 2개의 전극 사이에 배열된 하나 이상의 유기 또는 무기 전계발광층을 가지며 상기 기재에 적용된 전계발광 적층 구조를 포함한다. 이 경우, 인광체-변환 전계발광 소자(1)은 동일 및/또는 상이한 1차 방사선을 방출하기 위한 다수개의 전계발광 광원(2)를 포함할 수도 있다. 상기 경우에서 광-변환성 요소(3)는 상기 1차 방사선을 적어도 부분적으로 흡수하기 위해 1차 방사선의 빔(beam) 경로 상에 배열된다. 여기서 상기 요소는 전계발광 광원(2)에 직접 적용될 수 있거나 또는 투명 물질에 의해 전계발광 광원(2)에 광학적으로 커플링될 수 있다. 광-변환성 요소(3)를 전계발광 광원(2)에 광학적으로 커플링시키는 경우에 있어서, 예를 들어 광-변환성 요소(3)와 전계발광 광원(2) 사이에 1차 방사선에 대해 1.4 내지 3의 굴절률을 갖는 탄성 또는 경질 물질, 예를 들면 부가 가교결합된 가교결합성 2-성분 실리콘 고무로 제조 되거나 또는 고온에서 광원 및 광-변환성 요소에 접속되는 유리 물질로 제조되기도 하는 부착층을 사용할 수 있다. 이뿐만 아니라, 광-변환성 요소(3)을발광 광원(2)와 가까이 접촉하도록 위치시켜 이들 둘 사이의 거리가 평균적으로 1차 방사선의 평균 파장의 30배 미만, 바람직하게는 상기 평균 파장의 10배 미만, 특히 바람직하게는 상기 평균 파장의 3배 미만이도록 하는 것이 특히 유리하다. 그러나, 다른 실시양태에서, 배열, 크기, 기하구조 또는 물질이 상이한 다수개의 광-변환성 요소를 하나 이상의 전계발광 광원에 광학적으로 접속시킬 수도 있다. LED에 상대적인 광-변환성 요소(3)의 배열에 따라, 예를 들어 도 1 및 2에 나타낸 실시양태에서와는 다르게 필터층(7a, 7b, 7c, 7d)을 배열할 수 있다. 이 경우에 중요한 것은 2차 방사선의 적어도 일부가 경계 파장 바깥에서의 흡수를 위한 필터층 상에 투사되도록, 달리 말하면 2차 방사선의 적어도 일부가 필터층을 통과하지 않도록 필터층을 배열해야 하는 것이다. 특정 실시양태에서, 2차 광의 전부가 경계 파장 바깥에서 흡수되지는 않는 것이 유리할 수 있다. 이는 한편으로는, 층의 두께를 변화시키거나 또는 안료를 농축시킴으로써 흡수 용량을 감소시키는 경우, 배열로 인해 2차 방사선의 전부가 통과하는 필터층을 사용해서 달성할 수 있다. 이에 대한 대안으로서, 2차 방사선의 일부가 필터층을 통과할 필요가 없도록 필터층을 배열시킬 수도 있다.
필터층은 예를 들어, 바람직하게는 장기간 동안 200 ℃ 이하의 온도 및 고 광속(luminous flux)에서 안정한 안료 물질, 또는 고 및 저 굴절률을 교대로 갖는 유전체 층들로 구성된다.
열적으로 안정된 무기 안료 물질은 예를 들어 상이한 스펙트럼 범위에 대해 이하의 물질을 포함한다:
청색: CoO-Al2O3
울트라마린
녹색: TiO2-CoO-NiO-ZrO2
CeO-Cr2O3-TiO2-Al2O3
TiO2-ZnO-CoO-NiO
황색: Bi-바나데이트
(Pr, Z, Si) 산화물
(Ti, Sb, Cr) 산화물
Ta 산질화물
적색: Fe2O3
(Zn, Cr, Fe) 산화물
CdS-CdSe
TaON.
안료 물질은 필터층을 제조하기 위해 200 nm 미만의 입자 크기로 사용되는 것이 바람직하며, 입자는 비-산란성 매트릭스 물질 중에 균일하게 분포된다. 이뿐만 아니라, 목표하는 온도 범위에 사용될 수 있는 것은 금속 프탈시아닌 또는 페릴 렌의 군으로부터 선택되는 안정한 유기 안료 물질이다.
안료가 무기 안료인 경우, 필터층을 적용하는데 사용되는 매트릭스 물질은 예를 들어 공기 중에서 T = 350 ℃로 가열함으로써 제거될 수 있다. 이러한 방식으로 필터층의 안정성을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 인광체-변환 전계발광 소자가 적용시 경계 파장 바깥 또는 2개의 경계 파장 사이에 적정량의 광을 제공할 수 있도록 하기 위해서는, 광-변환성 요소에 대하여 특히 고 효율 (즉, 2차 방사선에 대해 가능한 낮은 재흡수 용량을 가짐)의 인광체 물질을 사용하는 것이 중요하다. 이들 물질은 2차 방사선에 대해 30％ 초과의 투과율을 가져야 하며 (광이 표면에 대해 수직과 평행하게 투사되는 경우), 40％ 이상의 더 높은 투과율 수치가 훨씬 더 바람직하다. 이러한 종류의 유기 또는 무기 인광체 물질은 다양한 방식으로 이하의 것들로서 제조될 수 있다:
a) 인광체 물질을 압축 및 소결시킴으로써 고체의 이론적인 밀도의 95％를 초과하는 밀도로 제조되는 다결정성 세라믹 물질.
b) 인광체 단결정.
c) 매트릭스 물질 내에 매입된 무기 또는 유기 인광체 물질 (매트릭스 물질과 인광체 물질의 굴절률 차이는 0.1 미만임).
이러한 종류의 효율적인 광-변환성 요소를 위한 무기 인광체 물질은 예를 들어 하기 군으로부터 선택되는 물질을 포함한다.
상기 경우, 예를 들어 MI에 대해 MI = (Ca, Sr, Mg, Ba)라고 표시한 것은 괄호안에 나타낸 개별적인 요소뿐만 아니라 이들 요소의 혼합물도 의미하기 위한 것이다.
이러한 종류의 효율적인 광-변환성 요소를 위한 유기 인광체 물질은 예를 들 어 PMMA와 같은 매트릭스 물질 내에 매입되는 페릴렌 염료를 기재로 하는 물질, 예를 들면 루모겐 물질이다. 황색으로부터 오렌지색, 적색, 청색 및 녹색을 통한 색채 공간을 포괄하는 고도로 효율적인 투명한 물질을 얻을 수 있다. 또한, 통상의 증착 기술에서 사용되는 것과 같은 분말 형태의 인광체 물질을 웨이퍼 형태의 광-변환성 요소로 가공하는 것이 가능하다. 이러한 목적을 위해, 분말화된 인광체를 유기 (예, PMMA, PU 등) 또는 무기 (예, Al2O3) 매트릭스 물질 내에 혼합하고, 웨이퍼로 가공하고, 세분한다.
본 발명에 따른 인광체-변환 전계발광 소자를 필터층이 없는 상응하는 pcLED와 비교하여 얻은 방출 스펙트럼의 강도 분포, 및 CIE1931 도표에서 상기 스펙트럼을 사용해서 얻은 색채점은 도 3, 및 도 4, 5 및 6, 및 도 7 및 8에서의 3개의 실시양태를 참고하여 나타낸다.
도 3은 광-변환성 요소 상에서 도 1에 나타낸 바와 같은 배열로 필터층 (실선 그래프(31))의 부재, 0.3 ㎛ 두께의 Fe2O3 필터층 (Sicotrans 2816) (점선 그래프(71))의 존재하에 1000 ㎛ 두께의 투명한 (Y0 .7Gd0 .3)3Al5O12:Ce(1％), Pr(0.1％) 세라믹을 갖는 청색 방출성 LED (평균 방출 파장은 452 nm임)의 방출 스펙트럼을 나타낸다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 황색 신호 색채는 이러한 방식으로 필터층 (311: 필터층이 없는 pcLED의 색채점; 711: 필터층이 있는 pcLED의 색채점)을 사용해서 생성된다. 광-변환 효율은 대략 50％이다. 이는 분산성 인광체-분말층 (적합한 방출 스펙트럼을 가짐)을 사용해서 얻어지는 효율을 초과한다.
도 5는 광-변환성 요소 상에서 도 1에 나타낸 바와 같은 배열로 필터층 (실선 그래프(32))의 부재, 0.3 ㎛ 두께의 TiO2-ZnO-CoO-NiO 필터층(Dainichiseika TM3330) (점선 그래프(72))의 존재하에 200 ㎛ 두께의 반투명한 SrSi2O2N2:Eu(2％) 세라믹의 방출 스펙트럼 및 청색 방출성 LED (평균 방출 파장은 461 nm임)의 방출 스펙트럼을 나타낸다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 이러한 방식으로 색채 필터 (321: 필터층이 없는 pcLED의 색채점; 721: 필터층이 있는 pcLED의 색채점)를 사용해서 녹색 신호 색채가 얻어진다. 광-변환 효율은 대략 70％이다. 이는 분산성 인광체-분말 층(적합한 방출 스펙트럼을 가짐)을 사용해서 얻어지는 효율을 초과한다.
도 7은 광-변환성 요소 상에서 도 1에 나타낸 바와 같은 배열로 필터층 (실선 그래프(33))의 부재, 2 ㎛ 두께의 TaON 필터층 (Cerdec) (점선 그래프(73))의 존재하에 800 ㎛ 두께의 투명한 (Y0 .7Gd0 .3)3Al5O12:Ce(1％), Pr(0.2％) 세라믹의 방출 스펙트럼 및 청색 발광성 LED(평균 방출 파장은 455 nm임)의 방출 스펙트럼을 나타낸다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 호박색 신호 색채는 이러한 방식으로 색채 필터 (331: 필터층이 없는 pcLED의 색채점; 731: 필터층을 갖는 pcLED의 색채점)을 사용해서 얻어진다. 광-변환 효율은 대략 60％이다. 이는 분산성 인광체-분말 층(적합한 방출 스펙트럼을 가짐)을 사용해서 얻어지는 효율을 초과한다.
도면을 참고로 상기 개시내용에 설명된 실시양태는 본 발명에 따른 인광체-변환 전계발광 소자의 예를 나타낼 뿐이며, 청구범위를 이들 실시예로 한정하는 것 으로 이해되지는 않는다. 마찬가지로 청구범위에 의해 제공되는 보호범위에 의해 포함되는 다른 실시양태도 당업자에게 자명할 것이다. 종속 청구항의 번호체계는 청구범위의 다른 조합들이 본 발명의 유리한 실시양태를 구성하지 않음을 암시하려는 의도는 아니다.
Claims (15)
1차 방사선을 방출하기 위한 전계발광 광원(2), 1차 방사선을 2차 방사선으로 적어도 부분적으로 변환하기 위한 인광체 물질을 갖는 광-변환성 요소(3), 및 방출된 2차 방사선의 스펙트럼에서 하나 이상의 경계 파장의 바깥에 있는, 필터층 (7a, 7b, 7c, 7d) 상에 투사된 2차 방사선을 흡수하기 위한 필터층(7a, 7b, 7c, 7d)을 포함하는 인광체-변환(phosphor-converted) 전계발광 소자.
제1항에 있어서, 필터층(7a, 7b, 7c, 7d)이 제1 경계 파장 미만 및 제2 경계 파장 초과의 2차 방사선을 흡수하는 것을 특징으로 하는 인광체-변환 전계발광 소자.
제1항 또는 제2항에 있어서, 광-변환성 요소(3)가 전계발광 광원(2)에 광학적으로 커플링된 것을 특징으로 하는 인광체-변환 전계발광 소자.
제3항에 있어서, 필터층(7a, 7b, 7c, 7d)이 전계발광 광원(2)으로부터 떨어져 있는 광-변환성 요소(3)의 측면 상에 배열된 것을 특징으로 하는 인광체-변환 전계발광 소자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 필터층(7a, 7b, 7c, 7d)이 전계 발광 광원(2) 및 광-변환성 요소(3)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 광학 소자(6) 상에 배열된 것을 특징으로 하는 인광체-변환 전계발광 소자.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 필터층(7a, 7b, 7c, 7d)이 무기 또는 유기 안료 물질의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 인광체-변환 전계발광 소자.
제6항에 있어서, 안료 물질이 200 ℃ 이하에서 열적으로 안정된 것을 특징으로 하는 인광체-변환 전계발광 소자.
제7항에 있어서, 안료 물질이 CoO-Al2O3, TiO2-CoO-NiO-ZrO2, CeO-Cr2O3-TiO2-Al2O3, TiO2-ZnO-CoO-NiO, Bi-바나데이트, (Pr,Z,Si)-O, (Ti,Sb,Cr)-O, Ta 산질화물(oxinitride), Fe2O3, (Zn,Cr,Fe)-O, CdS-CdSe, TaON 또는 울트라마린 (Na8 -10Al6Si6O24S2-4)을 포함하는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 인광체-변환 전계발광 소자.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 필터층(7a, 7b, 7c, 7d)이, 고 굴절률 및 저 굴절률을 교대로 갖는 층들을 포함하는 층 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 인광체-변환 전계발광 소자.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 광-변환성 요소(3)가 광-변환성 요소(3)의 표면에 대해 수직과 평행한 전달 방향을 갖는 2차 방사선에 대해 30％ 초과의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 인광체-변환 전계발광 소자.
제10항에 있어서, 인광체 물질이 고체의 이론적인 밀도의 95％를 초과하는 밀도를 갖는 다결정성 세라믹, 또는 인광체 단결정인 것을 특징으로 하는 인광체-변환 전계발광 소자.
제10항에 있어서, 광-변환성 요소(3)가, 인광체 물질이 내부에 매입된 매트릭스 물질을 포함하며, 이 경우 매트릭스 물질과 인광체 물질의 굴절률 차이가 0.1 미만인 것을 특징으로 하는 인광체-변환 전계발광 소자.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 인광체 물질이 하기 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 인광체-변환 전계발광 소자.
제12항에 있어서, 인광체 물질이 루모겐(Lumogen) 물질인 것을 특징으로 하는 인광체-변환 전계발광 소자.
제1항에 청구된 인광체-변환 전계발광 소자의, 비히클 중 광원으로서의 용도.
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