KR20090018627A - Led device with re-emitting semiconductor construction and reflector - Google Patents

Led device with re-emitting semiconductor construction and reflector Download PDF

Info

Publication number
KR20090018627A
KR20090018627A KR1020087030065A KR20087030065A KR20090018627A KR 20090018627 A KR20090018627 A KR 20090018627A KR 1020087030065 A KR1020087030065 A KR 1020087030065A KR 20087030065 A KR20087030065 A KR 20087030065A KR 20090018627 A KR20090018627 A KR 20090018627A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reflector
light
emitting semiconductor
wavelength
semiconductor construction
Prior art date
Application number
KR1020087030065A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
마이클 에이. 하세
Original Assignee
쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 filed Critical 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Publication of KR20090018627A publication Critical patent/KR20090018627A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/08Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a plurality of light emitting regions, e.g. laterally discontinuous light emitting layer or photoluminescent region integrated within the semiconductor body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301Thyristor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301Thyristor
    • H01L2924/13033TRIAC - Triode for Alternating Current - A bidirectional switching device containing two thyristor structures with common gate contact
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1305Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1305Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1306Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50Wavelength conversion elements
    • H01L33/501Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502Wavelength conversion materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Briefly, the present disclosure provides a device comprising: a) an LED capable of emitting light at a first wavelength; b) a re-emitting semiconductor construction which comprises a potential well not located within a pn junction; and c) a reflector positioned to reflect light emitted from the LED onto the re-emitting semiconductor construction. Alternately, the device comprises: a) an LED capable of emitting light at a first wavelength; b) a re-emitting semiconductor construction capable of emitting light at a second wavelength which comprises at least one potential well not located within a pn junction; and c) a reflector which transmits light at said first wavelength and reflects at least a portion of light at said second wavelength. Alternately, the device comprises a semiconductor unit comprising a first potential well located within a pn junction which comprises a LED capable of emitting light at a first wavelength, and a second potential well not located within a pn junction which comprises a re-emitting semiconductor construction.

Description

재발광 반도체 구성 및 반사기를 갖는 LED 소자{LED DEVICE WITH RE-EMITTING SEMICONDUCTOR CONSTRUCTION AND REFLECTOR}LED DEVICE WITH RE-EMITTING SEMICONDUCTOR CONSTRUCTION AND REFLECTOR}

관련 출원과의 상호 참조Cross Reference with Related Application

본 출원은 2006년 6월 12일자로 출원된 미국 가특허 출원 제60/804538호의 이득을 청구하며, 상기 가특허 출원의 개시 내용은 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다.This application claims the benefit of U.S. Provisional Patent Application 60/804538, filed June 12, 2006, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.

본 발명은 광원에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 발광 다이오드(LED)로부터 발광되는 광이 재발광 반도체 구성에 충돌하여 이러한 반도체 구성을 여기시켜 발광된 광의 일부분을 더 긴 파장으로 하향 변환(down-convert)하게 하는 광원에 관한 것이다.The present invention relates to a light source. More specifically, the present invention relates to a light source in which light emitted from a light emitting diode (LED) impinges on a re-emitting semiconductor configuration and excites such semiconductor configuration to down-convert a portion of the emitted light to a longer wavelength. It is about.

발광 다이오드(LED)는 전류가 애노드(anode)와 캐소드(cathode) 사이로 통과할 때 광을 발광하는 고체 반도체 소자이다. 종래의 LED는 하나의 pn 접합부(junction)를 포함한다. pn 접합부는 중간의 도핑되지 않은 영역을 포함할 수 있는데, 이러한 유형의 pn 접합부는 또한 pin 접합부라 부를 수 있다. 비발광 반도체 다이오드와 마찬가지로, 종래의 LED는 일 방향으로, 즉 전자가 n-영역에서 p-영역으로 이동하는 방향으로 훨씬 더 용이하게 전류를 통과시킨다. 전류가 LED를 통해 "순"방향(forward direction)으로 통과할 때, n-영역으로부터의 전자는 p-영역으로부터의 정공(hole)과 재결합되어 광의 광자(photon)를 생성한다. 종래의 LED에 의해 발광된 광은 보기에는 단색성(monochromatic)인데, 즉 이 광은 하나의 좁은 대역의 파장으로 발생한다. 발광된 광의 파장은 전자-정공 쌍 재결합과 관련된 에너지에 대응한다. 가장 간단한 경우에, 이 에너지는 대략적으로 재결합이 발생하는 반도체의 밴드 갭 에너지(band gap energy)이다.Light emitting diodes (LEDs) are solid-state semiconductor devices that emit light when a current passes between an anode and a cathode. Conventional LEDs include one pn junction. The pn junction may comprise an intermediate undoped region, and this type of pn junction may also be called a pin junction. Like non-light-emitting semiconductor diodes, conventional LEDs pass current much more easily in one direction, i.e., the direction in which electrons move from the n-region to the p-region. When current passes through the LED in the "forward" direction, electrons from the n-region recombine with holes from the p-region to produce photons of light. The light emitted by conventional LEDs is monochromatic in appearance, ie this light occurs in one narrow band of wavelengths. The wavelength of the emitted light corresponds to the energy associated with electron-hole pair recombination. In the simplest case, this energy is approximately the band gap energy of the semiconductor where recombination occurs.

종래의 LED는 높은 농도의 전자 및 정공의 둘 모두를 포착(capture)하여 광 생성 재결합을 향상시키는 하나 이상의 양자 우물을 pn 접합부에 추가적으로 포함할 수 있다. 몇몇 연구자들이 백색광 또는 3색 지각의 인간의 눈에 백색으로 보이는 광을 발광하는 LED 소자를 제조하려고 시도해 왔다.Conventional LEDs may additionally include one or more quantum wells at the pn junction that capture both high concentrations of electrons and holes to enhance light generation recombination. Several researchers have attempted to manufacture LED devices that emit white or three-color perceptual light that appears white to the human eye.

일부 연구자들은 서로 다른 파장의 광을 발광하도록 의도된 다수의 양자 우물을 pn 접합부 내에 갖는 LED의 의도된 설계 또는 제조를 보고하고 있다. 이하의 참고 문헌은 그러한 기술에 관련될 수 있다: 미국 특허 제5,851,905호; 미국 특허 제6,303,404호; 미국 특허 제6,504,171호; 미국 특허 제6,734,467호; 문헌[Damilano et al., Monolithic White Light Emitting Diodes Based on InGaN/GaN Multiple-Quantum Wells, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 40 (2001) pp. L918-L920]; 문헌[Yamada et al., Re-emitting semiconductor construction Free High-Luminous-Efficiency White Light-Emitting Diodes Composed of InGaN Multi-Quantum Well, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 41 (2002) pp. L246-L248]; 문헌[Dalmasso et al., Injection Dependence of the Electroluminescence Spectra of Re-emitting semiconductor construction Free GaN-Based White Light Emitting Diodes, phys. stat. sol. (a) 192, No. 1, 139-143 (2003)].Some researchers have reported the intended design or manufacture of LEDs with multiple quantum wells in pn junctions intended to emit light of different wavelengths. The following references may relate to such techniques: US Pat. No. 5,851,905; US Patent No. 6,303,404; US Patent No. 6,504,171; US Patent No. 6,734,467; Damilano et al., Monolithic White Light Emitting Diodes Based on InGaN / GaN Multiple-Quantum Wells, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 40 (2001) pp. L918-L920; Yamada et al., Re-emitting semiconductor construction Free High-Luminous-Efficiency White Light-Emitting Diodes Composed of InGaN Multi-Quantum Well, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 41 (2002) pp. L246-L248]; Dalmasso et al., Injection Dependence of the Electroluminescence Spectra of Re-emitting semiconductor construction Free GaN-Based White Light Emitting Diodes, phys. stat. sol. (a) 192, no. 1, 139-143 (2003).

일부 연구자들은 서로 다른 파장의 광을 독립적으로 발광하도록 의도된 2개의 종래의 LED를 하나의 소자로 조합하는 LED 소자의 의도된 설계 또는 제조를 보고하고 있다. 이하의 참고 문헌은 그러한 기술에 관련될 수 있다: 미국 특허 제5,851,905호; 미국 특허 제6,734,467호; 미국 특허 출원 공개 제2002/0041148 A1호; 미국 특허 출원 공개 제2002/0134989 A1호; 및 문헌[Luo et al., Patterned three-color ZnCdSe/ZnCdMgSe quantum-well structures for integrated full-color and white light emitters, App. Phys. Letters, vol. 77, no. 26, pp. 4259-4261 (2000)].Some researchers have reported the intended design or manufacture of LED devices that combine two conventional LEDs, intended to emit light of different wavelengths independently, into one device. The following references may relate to such techniques: US Pat. No. 5,851,905; US Patent No. 6,734,467; US Patent Application Publication No. 2002/0041148 A1; US Patent Application Publication No. 2002/0134989 A1; And Luo et al., Patterned three-color ZnCdSe / ZnCdMgSe quantum-well structures for integrated full-color and white light emitters, App. Phys. Letters, vol. 77, no. 26, pp. 4259-4261 (2000).

일부 연구자들은 LED 요소에 의해 발광된 광의 일부분을 흡수하고 더 긴 파장의 광을 재발광하도록 의도된 이트륨 알루미늄 가닛(YAG)과 같은 화학적 재발광 반도체 구성을 종래의 LED 요소에 조합하는 LED 소자의 의도된 설계 또는 제조를 보고하고 있다. 미국 특허 제5,998,925호 및 미국 특허 제6,734,467호가 그러한 기술에 관련될 수 있다.Some researchers intend to combine a chemical re-emitting semiconductor construction, such as yttrium aluminum garnet (YAG), to a conventional LED element, which is intended to absorb a portion of the light emitted by the LED element and to re-emit a longer wavelength of light. Reported designs or manufacturing. US Pat. No. 5,998,925 and US Pat. No. 6,734,467 may be related to such techniques.

일부 연구자들은 LED 요소에 의해 발광된 광의 일부분을 흡수하고 더 긴 파장의 광을 재발광하도록 의도된 발광 중심체(fluorescing center)를 기판에 생성하기 위해 I, Al, Cl, Br, Ga 또는 In으로 n-도핑된 ZnSe 기판 상에 성장된 LED의 의도된 설계 또는 제조를 보고하고 있다. 미국 특허 제6,337,536호 및 일본 특허 출원 공개 제2004-072047호가 그러한 기술에 관련될 수 있다.Some researchers suggest that I, Al, Cl, Br, Ga or In be used to create a fluorescing center on the substrate that is intended to absorb a portion of the light emitted by the LED element and to re-emitting light of longer wavelengths. Report the intended design or manufacture of LEDs grown on doped ZnSe substrates. US Patent No. 6,337,536 and Japanese Patent Application Publication No. 2004-072047 may be related to such a technique.

요약하면, 본 발명은 a) 제1 파장의 광을 발광할 수 있는 LED; b) pn 접합부 내에 위치되지 않은 포텐셜 우물을 포함하는 재발광 반도체 구성; 및 c) LED로부터 발광된 광을 재발광 반도체 구성 상으로 반사시키도록 위치된 반사기를 포함하는 소자를 제공한다. 재발광 반도체 구성은 포텐셜 우물에 근접하거나 바로 인접한 흡수층을 추가적으로 포함할 수 있다. 포텐셜 우물은 양자 우물일 수 있다. 일 실시예에서, 재발광 반도체 구성은 제2 파장의 광을 발광할 수 있고, 반사기는 상기 제1 파장의 광을 반사시키고 상기 제2 파장의 광을 투과시킨다. 반사기는 다층 반사기, 비평면형 가요성 다층 반사기, 또는 반사 편광기 층일 수 있다.In summary, the present invention provides a light emitting diode comprising: a) an LED capable of emitting light of a first wavelength; b) a re-emitting semiconductor construction comprising a potential well not located within a pn junction; And c) a reflector positioned to reflect light emitted from the LED onto the re-emitting semiconductor construction. The re-emitting semiconductor construction can additionally include an absorbing layer adjacent or immediately adjacent to the potential well. The potential well may be a quantum well. In one embodiment, the re-emitting semiconductor construction can emit light of a second wavelength, and the reflector reflects light of the first wavelength and transmits light of the second wavelength. The reflector can be a multilayer reflector, a non-planar flexible multilayer reflector, or a reflective polarizer layer.

다른 태양에서, 본 발명은 a) 제1 파장의 광을 발광할 수 있는 LED; b) 제2 파장의 광을 발광할 수 있고 pn 접합부 내에 위치되지 않은 하나 이상의 포텐셜 우물을 포함하는 재발광 반도체 구성; 및 c) 상기 제1 파장의 광을 투과하고 상기 제2 파장의 광의 적어도 일부를 반사하는 반사기를 포함하는 소자를 제공한다. 재발광 반도체 구성은 포텐셜 우물에 근접하거나 바로 인접한 흡수층을 추가적으로 포함할 수 있다. 포텐셜 우물은 양자 우물일 수 있다. 반사기는 LED와 재발광 반도체 구성 사이에 위치될 수 있다. 반사기는 다층 반사기 또는 비평면형 가요성 다층 반사기일 수 있다.In another aspect, the present invention provides a light emitting diode comprising: a) an LED capable of emitting light of a first wavelength; b) a re-emitting semiconductor construction comprising one or more potential wells capable of emitting light of a second wavelength and not located within a pn junction; And c) a reflector that transmits light of the first wavelength and reflects at least a portion of the light of the second wavelength. The re-emitting semiconductor construction can additionally include an absorbing layer adjacent or immediately adjacent to the potential well. The potential well may be a quantum well. The reflector may be located between the LED and the re-emitting semiconductor construction. The reflector may be a multilayer reflector or a non-planar flexible multilayer reflector.

다른 태양에서, 본 발명은 a) i) pn 접합부 내에 위치되고 제1 파장의 광을 발광할 수 있는 LED를 구성하는 제1 포텐셜 우물, 및 ii) pn 접합부 내에 위치되지 않고 재발광 반도체 구성을 구성하는 제2 포텐셜 우물을 포함하는 반도체 유닛; 및 b) LED로부터 발광된 광을 재발광 반도체 구성 상으로 반사시키도록 위치된 반사기를 포함하는 소자를 제공한다. 재발광 반도체 구성은 포텐셜 우물에 근접하거나 바로 인접한 흡수층을 추가적으로 포함할 수 있다. 포텐셜 우물은 양자 우물일 수 있다. 일 실시예에서, 재발광 반도체 구성은 제2 파장의 광을 발광할 수 있고, 반사기는 상기 제1 파장의 광을 반사시키고 상기 제2 파장의 광을 투과시킨다. 반사기는 다층 반사기, 비평면형 가요성 다층 반사기, 또는 반사 편광기 층일 수 있다.In another aspect, the invention constitutes a) i) a first potential well constituting an LED located within a pn junction and capable of emitting light of a first wavelength, and ii) a re-emitting semiconductor construction not located within the pn junction. A semiconductor unit comprising a second potential well; And b) a reflector positioned to reflect light emitted from the LED onto the re-emitting semiconductor construction. The re-emitting semiconductor construction can additionally include an absorbing layer adjacent or immediately adjacent to the potential well. The potential well may be a quantum well. In one embodiment, the re-emitting semiconductor construction can emit light of a second wavelength, and the reflector reflects light of the first wavelength and transmits light of the second wavelength. The reflector can be a multilayer reflector, a non-planar flexible multilayer reflector, or a reflective polarizer layer.

다른 태양에서, 본 발명은 본 발명에 따른 LED 소자를 포함하는 그래픽 디스플레이 장치를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a graphic display device comprising the LED element according to the present invention.

다른 태양에서, 본 발명은 본 발명에 따른 LED 소자를 포함하는 조명 장치를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a lighting device comprising the LED element according to the present invention.

본 출원에서,In this application,

반도체 소자의 층의 스택과 관련하여, "바로 인접한"은 개재층이 없이 순서상 다음을 의미하고, "근접한"은 하나 또는 몇 개의 개재층이 있는 상태에서 순서상 다음을 의미하고, "주위"(surrounding)는 순서상 앞과 뒤 둘 모두를 의미하고, With respect to the stack of layers of a semiconductor device, "immediately adjacent" means next in sequence without intervening layers, and "close" means next in sequence with one or several intervening layers and "around" (surrounding) means both front and back in order,

"포텐셜 우물"(potential well)은 주위 층보다 낮은 전도대 에너지 또는 주위 층보다 높은 가전자대 에너지, 또는 둘 모두를 갖는 반도체 소자 내의 반도체의 층을 의미하고,"Potential well" means a layer of a semiconductor in a semiconductor device having a conduction band energy lower than the surrounding layer or a valence band energy higher than the surrounding layer, or both,

"양자 우물"(quantum well)은 양자화 효과가 우물 내의 전자-정공 쌍 전이 에너지를 상승시키기에 충분히 얇은, 전형적으로 두께가 100 ㎚ 이하인 포텐셜 우물을 의미하고, "Quantum well" means a potential well whose quantization effect is thin enough to elevate the electron-hole pair transition energy in the well, typically 100 nm or less in thickness,

"전이 에너지"(transition energy)는 전자-정공 재결합 에너지를 의미하고,"Transition energy" means electron-hole recombination energy,

"격자-정합"은, 기판 상의 에피택셜 필름과 같이 두 가지의 결정질 재료와 관련하여, 분리되어 있는 각각의 재료가 소정의 격자 상수를 가지는데, 이들 격자 상수가 사실상 동일하며, 전형적으로 서로 0.2% 이하로 차이가 나고, 더욱 전형적으로는 서로 0.1% 이하로 차이가 나고, 가장 전형적으로는 서로 0.01% 이하로 차이가 나는 것을 의미하고,"Grid-matching" refers to two crystalline materials, such as epitaxial films on a substrate, wherein each material that is separated has a predetermined lattice constant, which is substantially the same, typically 0.2 to each other. Less than%, more typically less than 0.1% of each other, most typically less than 0.01% of each other,

"유이격자정합"은, 에피택셜 필름 및 기판과 같이 주어진 두께의 제1 결정질 층 및 제2 결정질 층과 관련하여, 분리되어 있는 각각의 층이 소정의 격자 상수를 가지는데, 이들 격자 상수가 충분히 유사하여 부정합 결함(misfit defect)이 사실상 없이 소정 두께의 제1 층이 당해 층의 평면에서 제2 층의 격자 간격(lattice spacing)을 채용할 수 있음을 의미한다."Georgeous asymmetry" refers to a first crystalline layer and a second crystalline layer of a given thickness, such as an epitaxial film and a substrate, wherein each layer that is separated has a predetermined lattice constant, and these lattice constants are sufficiently Similarly, it means that the first layer of a predetermined thickness can employ the lattice spacing of the second layer in the plane of the layer with virtually no misfit defects.

n-도핑 및 p-도핑 반도체 영역을 포함하는 본 명세서에 설명된 본 발명의 임의의 실시예에서, n 도핑이 p 도핑과 바뀌고 역으로도 성립하는 추가의 실시예가 본 명세서에 개시된 바와 같이 고려되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.In any of the embodiments of the invention described herein, including n-doped and p-doped semiconductor regions, additional embodiments in which n doping is reversed and vice versa are to be considered as disclosed herein. It should be understood.

"포텐셜 우물", "제1 포텐셜 우물", "제2 포텐셜 우물", 및 "제3 포텐셜 우물"의 각각이 본 명세서에 언급되는 경우, 하나의 포텐셜 우물이 제공될 수 있거나, 또는 전형적으로 유사한 특성을 공유하는 다수의 포텐셜 우물이 제공될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 마찬가지로, "양자 우물", "제1 양자 우물", "제2 양자 우물" 및 "제3 양자 우물"의 각각이 본 명세서에 언급되는 경우, 하나의 양자 우물이 제공될 수 있거나, 또는 전형적으로 유사한 특성을 공유하는 다수의 양자 우물이 제공될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.Where each of "potential well", "first potential well", "second potential well", and "third potential well" is mentioned herein, one potential well may be provided, or is typically similar It should be understood that multiple potential wells may be provided that share the characteristics. Likewise, when each of "quantum well", "first quantum well", "second quantum well" and "third quantum well" is referred to herein, one quantum well may be provided, or typically It should be understood that multiple quantum wells can be provided that share similar characteristics.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구성 내의 반도체의 전도대 및 가전자대의 평탄 대역 다이어그램(층 두께가 척도에 따라 표현되어 있지 않음).1 is a planar band diagram of conduction and valence bands of a semiconductor in a configuration in accordance with one embodiment of the present invention (layer thickness is not represented to scale).

도 2는 다양한 II-VI족 2원 화합물 및 그 합금에 대한 격자 상수 및 밴드 갭 에너지를 나타내는 그래프.2 is a graph showing lattice constants and band gap energies for various Group II-VI binary compounds and alloys thereof.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소자로부터 발광하는 광의 스펙트럼을 나타내는 그래프.3 is a graph showing a spectrum of light emitted from a device according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성 내의 반도체의 전도대 및 가전자대의 평탄 대역 다이어그램(층 두께가 척도에 따라 표현되어 있지 않음).4 is a planar band diagram of conduction and valence bands of a semiconductor in a configuration in accordance with one embodiment of the present invention (layer thickness not shown to scale).

도 5는 본 발명에 따른 소자의 개략 단면도.5 is a schematic cross-sectional view of a device according to the present invention.

도 6은 도 4의 소자에 사용된 재발광 반도체 구성 및 반사기 조립체의 단면도.6 is a cross-sectional view of the re-emitting semiconductor construction and reflector assembly used in the device of FIG.

도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 대안적인 소자의 개략 단면도.7-9 are schematic cross-sectional views of alternative devices in accordance with the present invention.

도 10은 본 발명에 따른 또 다른 소자의 일부분을 도시하는 도면.10 shows a portion of another device according to the invention.

도 11은 본 발명에 따른 또 다른 소자의 개략 단면도.11 is a schematic cross-sectional view of another device according to the invention.

도 12는 도 10의 실시예와 마찬가지로, 전면 조명(front surface illumination)을 이용하는 다른 소자의 개략 측면도.12 is a schematic side view of another element using front surface illumination, similar to the embodiment of FIG. 10.

도 13은 비영상 집광기(nonimaging concentrators)의 배열을 사용하는 소자의 개략 측면도.13 is a schematic side view of a device using an arrangement of nonimaging concentrators.

도 14는 도 12의 일부분의 확대도.14 is an enlarged view of a portion of FIG. 12.

도 15 내지 도 19는 본 발명의 다른 실시예의 개략 측면도.15-19 are schematic side views of another embodiment of the present invention.

본 발명은 LED, 재발광 반도체 구성 및 LED로부터 발광된 광을 재발광 반도체 구성으로 반사하도록 위치된 반사기를 포함하는 소자를 제공한다. 전형적으로, LED는 제1 파장의 광을 발광할 수 있고, 재발광 반도체 구성은 제1 파장의 광을 흡수하고 제2 파장의 광을 재발광할 수 있다. 재발광 반도체 구성은 pn 접합부 내에 위치되지 않은 포텐셜 우물을 포함한다. 재발광 반도체 구성의 포텐셜 우물은 전형적으로는 양자 우물이지만 반드시 그럴 필요는 없다.The present invention provides a device comprising a LED, a re-emitting semiconductor construction, and a reflector positioned to reflect light emitted from the LED into the re-emitting semiconductor construction. Typically, the LED may emit light of a first wavelength, and the re-emitting semiconductor construction may absorb light of the first wavelength and re-light light of the second wavelength. The re-emitting semiconductor construction includes a potential well that is not located within the pn junction. The potential wells of the re-emitting semiconductor construction are typically quantum wells but need not be.

다른 실시예에서, 소자는 제1 파장의 광을 투과하고 제2 파장의 광의 적어도 일부분을 반사하는 반사기를 포함한다. 이러한 반사기는 LED와 재발광 반도체 구성 사이에 위치될 수 있다.In another embodiment, the device includes a reflector that transmits light of the first wavelength and reflects at least a portion of the light of the second wavelength. Such reflectors may be located between the LED and the re-emitting semiconductor construction.

전형적인 작동시, LED는 전류에 응답하여 광자를 방출하고, 재발광 반도체 구성은 LED로부터 방출된 광자의 일부분의 흡수에 응답하여 광자를 방출한다. 일 실시예에서, 재발광 반도체 구성은 포텐셜 우물에 근접한 또는 바로 인접한 흡수층을 추가적으로 포함한다. 흡수층은 전형적으로 LED에 의해 방출된 광자의 에너지보다 작거나 같고 재발광 반도체 구성의 포텐셜 우물의 전이 에너지보다 큰 밴드 갭 에너지를 갖는다. 전형적인 작동시, 흡수층은 LED로부터 방출된 광자의 흡수를 돕는다. 일 실시예에서, 재발광 반도체 구성은, pn 접합부 내에 위치되지 않고 제1 포텐셜 우물의 전이 에너지와 같지 않은 제2 전이 에너지를 갖는 하나 이상의 제 2 포텐셜 우물을 추가적으로 포함한다. 일 실시예에서, LED는 UV LED이다. 그러한 일 실시예에서, 재발광 반도체 구성은, pn 접합부 내에 위치되지 않고 청색 파장 광에 대응하는 제1 전이 에너지를 갖는 하나 이상의 제1 포텐셜 우물과, pn 접합부 내에 위치되지 않고 녹색 파장 광에 대응하는 제2 전이 에너지를 갖는 하나 이상의 제2 포텐셜 우물과, pn 접합부 내에 위치되지 않고 적색 파장 광에 대응하는 제3 전이 에너지를 갖는 하나 이상의 제3 포텐셜 우물을 포함한다. 일 실시예에서, LED는 가시광 LED, 전형적으로 녹색, 청색 또는 자색 LED, 더 바람직하게는 녹색 또는 청색 LED, 가장 바람직하게는 청색 LED이다. 그러한 일 실시예에서, 재발광 반도체 구성은, pn 접합부 내에 위치되지 않고 황색 또는 녹색 파장 광, 더 전형적으로는 녹색 파장 광에 대응하는 제1 전이 에너지를 갖는 하나 이상의 제1 포텐셜 우물과, pn 접합부 내에 위치되지 않고 주황색 또는 적색 파장 광, 더 전형적으로는 적색 파장 광에 대응하는 제2 전이 에너지를 갖는 하나 이상의 제2 포텐셜 우물을 포함한다. 재발광 반도체 구성은 추가적인 포텐셜 우물 및 추가적인 흡수층을 포함할 수 있다.In typical operation, the LED emits photons in response to an electric current, and the re-emitting semiconductor construction emits photons in response to absorption of a portion of the photons emitted from the LED. In one embodiment, the re-emitting semiconductor construction additionally includes an absorbing layer adjacent or immediately adjacent to the potential well. The absorbing layer typically has a band gap energy that is less than or equal to the energy of photons emitted by the LED and greater than the transition energy of the potential wells of the re-emitting semiconductor construction. In typical operation, the absorber layer aids in the absorption of photons emitted from the LED. In one embodiment, the re-emitting semiconductor construction additionally includes one or more second potential wells that are not located within the pn junction and have a second transition energy that is not equal to the transition energy of the first potential well. In one embodiment, the LED is a UV LED. In one such embodiment, the re-emitting semiconductor construction comprises one or more first potential wells not located within the pn junction and having a first transition energy corresponding to blue wavelength light and corresponding to green wavelength light not located within the pn junction. One or more second potential wells with a second transition energy and one or more third potential wells with a third transition energy not located within the pn junction and corresponding to red wavelength light. In one embodiment, the LED is a visible light LED, typically a green, blue or purple LED, more preferably a green or blue LED, most preferably a blue LED. In one such embodiment, the re-emitting semiconductor construction comprises a pn junction with one or more first potential wells not located within the pn junction and having a first transition energy corresponding to yellow or green wavelength light, more typically green wavelength light. One or more second potential wells not located within and having a second transition energy corresponding to orange or red wavelength light, more typically red wavelength light. The re-emitting semiconductor construction can include additional potential wells and additional absorbing layers.

임의의 적합한 LED가 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. LED 및 재발광 반도체 구성을 포함하는 본 발명에 따른 소자의 요소는 (발광층 외에) Si 또는 Ge와 같은 IV족 원소, InAs, AlAs, GaAs, InP, AlP, GaP, InSb, AlSb, GaSb 및 그 합금과 같은 III-V족 화합물, ZnSe, CdSe, BeSe, MgSe, ZnTe, CdTe, BeTe, MgTe, ZnS, CdS, BeS, MgS 및 그 합금과 같은 II-VI족 화합물, 또는 상기의 임의의 것들의 합금을 포함하는 임의의 적합한 반도체로 구성될 수 있다. 적절한 경우에, 반도체는 임의의 적합한 방법에 의해 또는 임의의 적합한 도펀트의 함유에 의해 n-도핑되거나 p-도핑될 수 있다. 전형적인 일 실시예에서, LED는 III-V족 반도체 소자이고, 재발광 반도체 구성은 II-VI족 반도체 소자이다.Any suitable LED can be used in the practice of the present invention. Elements of the device according to the invention, including LED and re-emitting semiconductor constructions, include Group IV elements such as Si or Ge (in addition to the light emitting layer), InAs, AlAs, GaAs, InP, AlP, GaP, InSb, AlSb, GaSb and their alloys. Group III-V compounds, such as ZnSe, CdSe, BeSe, MgSe, ZnTe, CdTe, BeTe, MgTe, ZnS, CdS, BeS, MgS and alloys thereof, or alloys of any of the above It may be composed of any suitable semiconductor including. If appropriate, the semiconductor may be n-doped or p-doped by any suitable method or by the inclusion of any suitable dopant. In a typical embodiment, the LED is a group III-V semiconductor device and the re-emitting semiconductor construction is a group II-VI semiconductor device.

본 발명의 일 실시예에서, LED와 또는 재발광 반도체 구성과 같은 소자의 구성요소의 다양한 층의 조성은 하기의 고려 사항의 관점에서 선택된다. 각각의 층은 전형적으로 이 층에 대해 주어진 두께에서 기판에 유이격자정합(pseudomorphic)이거나 기판에 격자 정합(lattice matched)될 수 있다. 대안적으로, 각각의 층은 바로 인접한 층에 유이격자정합 또는 격자 정합될 수 있다. 포텐셜 우물층 재료 및 두께는 전형적으로 원하는 전이 에너지를 제공하도록 선택되고, 이는 양자 우물로부터 발광될 광의 파장에 대응할 것이다. 예를 들어, 도 2에 460 ㎚, 540 ㎚ 및 630 ㎚로 표기된 점은 InP 기판에 대한 격자 상수(5.8687 옹스트롬 또는 0.58687 ㎚)에 근접한 격자 상수, 및 460 ㎚(청색), 540 ㎚(녹색) 및 630 ㎚(적색)의 파장에 대응하는 밴드 갭 에너지를 갖는 Cd(Mg)ZnSe 합금을 나타낸다. 양자화에 의해 전이 에너지가 우물 내의 벌크 밴드 갭 에너지를 초과하여 상승할 만큼 포텐셜 우물층이 충분히 얇은 경우, 이 포텐셜 우물은 양자 우물로서 간주될 수 있다. 각각의 양자 우물층의 두께는 양자 우물 내의 양자화 에너지의 양을 결정할 것인데, 이 양자화 에너지의 양은 벌크 밴드 갭 에너지에 추가되어 양자 우물 내의 전이 에너지를 결정한다. 따라서, 각각의 양자 우물과 관련된 파장은 양자 우물층 두께의 조정에 의해 조절될 수 있다. 전형적으로 양자 우물층의 두께는 1 ㎚ 내지 100 ㎚, 더 전형적으로는 2 ㎚ 내지 35 ㎚이다. 전형적으로, 양자화 에너지는 밴드 갭 에너지만에 기초하여 예측되는 것에 대해 20 내지 50 ㎚의 파장 감소로 이어진다. 유이격자정합 층들 사이의 격자 상수의 불완전한 정합으로부터 기인하는 변형(strain)을 비롯한 발광층 내의 변형이 또한 포텐셜 우물 및 양자 우물에 대한 전이 에너지를 변경시킬 수 있다.In one embodiment of the invention, the composition of the various layers of components of the device, such as LED and / or re-emitting semiconductor construction, is selected in view of the following considerations. Each layer is typically either pseudomorphic or lattice matched to the substrate at a thickness given for this layer. Alternatively, each layer may be free spaced or lattice matched to the immediately adjacent layer. The potential well layer material and thickness are typically selected to provide the desired transition energy, which will correspond to the wavelength of light to be emitted from the quantum well. For example, the points marked 460 nm, 540 nm and 630 nm in FIG. 2 are the lattice constants close to the lattice constants (5.8687 angstroms or 0.58687 nm) for InP substrates, and 460 nm (blue), 540 nm (green) and A Cd (Mg) ZnSe alloy having a band gap energy corresponding to a wavelength of 630 nm (red) is shown. If the potential well layer is thin enough that the transition energy rises above the bulk band gap energy in the well by quantization, this potential well can be considered as a quantum well. The thickness of each quantum well layer will determine the amount of quantization energy in the quantum well, which is added to the bulk band gap energy to determine the transition energy in the quantum well. Thus, the wavelength associated with each quantum well can be adjusted by adjusting the quantum well layer thickness. Typically the thickness of the quantum well layer is between 1 nm and 100 nm, more typically between 2 nm and 35 nm. Typically, the quantization energy leads to a wavelength reduction of 20-50 nm for what is predicted based only on band gap energy. Strains in the light emitting layer, including strains resulting from incomplete matching of lattice constants between free space matching layers, can also alter the transition energy for potential wells and quantum wells.

변형된 또는 변형되지 않은 포텐셜 우물 또는 양자 우물의 전이 에너지를 계산하기 위한 기술은 당업계에, 예를 들어 문헌[Herbert Kroemer, Quantum Mechanics for Engineering, Materials Science and Applied Physics (Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1994) at pp. 54 -63]; 및 문헌[Zory, ed., Quantum Well Lasers (Academic Press, San Diego, California, 1993) at pp. 72-79]에 공지되어 있고, 이들 둘 모두는 본 명세서에 참고로 포함되어 있다.Techniques for calculating the transition energy of modified or unmodified potential wells or quantum wells are known in the art, for example in Herbert Kroemer, Quantum Mechanics for Engineering, Materials Science and Applied Physics (Prentice Hall, Englewood Cliffs, New). Jersey, 1994) at pp. 54 -63; And Zory, ed., Quantum Well Lasers (Academic Press, San Diego, California, 1993) at pp. 72-79, both of which are incorporated herein by reference.

적외선, 가시광선 및 자외선 대역 내의 발광 파장을 비롯하여 임의의 적합한 발광 파장이 선택될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 발광 파장은 소자에 의해 발광된 광의 조합된 출력이 임의의 색상의 외관을 생성하도록 선택되는데, 이 임의의 색상은 백색 또는 거의 백색, 파스텔색, 마젠타, 시안 등을 포함하는 2개, 3개 또는 그 이상의 단색 광원의 조합에 의해 발생될 수 있다. 다른 실시예에서, 본 발명에 따른 소자는 보이지 않는 적외선 또는 자외선 파장의 광 및 이 소자가 작동 중이라는 표시(indication)로서 가시광선 파장의 광을 발광한다. 전형적으로, LED는 최단 파장의 광자를 방출하여, LED로부터 방출된 광자가 재발광 반도체 구성 내의 포텐셜 우물을 구동하기에 충분한 에너지를 갖는다. 전형적인 일 실시예에서, LED는 III-V족 반도체 소자, 예를 들어 청색 발광 GaN계 LED이고, 재발광 반도체 구성은 II-VI족 반도체 소자이다.Any suitable emission wavelength can be selected, including emission wavelengths in the infrared, visible and ultraviolet bands. In one embodiment of the present invention, the emission wavelength is selected such that the combined output of the light emitted by the device produces an appearance of any color, which color may be white or almost white, pastel, magenta, cyan, or the like. It can be generated by a combination of two, three or more monochromatic light sources comprising. In another embodiment, the device according to the invention emits light of visible wavelengths as light of invisible infrared or ultraviolet wavelengths and an indication that the device is in operation. Typically, the LED emits photons of the shortest wavelengths so that the photons emitted from the LED have sufficient energy to drive the potential wells in the re-emitting semiconductor construction. In a typical embodiment, the LED is a III-V semiconductor device, such as a blue light emitting GaN-based LED, and the re-emitting semiconductor construction is a II-VI semiconductor device.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재발광 반도체 구성 내의 반도체의 전도대 및 가전자대를 도시하는 대역 다이어그램이다. 층 두께는 척도에 따라 표현되어 있지는 않다. 표 I은 본 실시예의 층(1 내지 9)의 조성 및 그 조성에 대한 밴드 갭 에너지(Eg)를 나타낸다. 이러한 구성은 InP 기판 상에서 성장할 수 있다.1 is a band diagram showing conduction and valence bands of a semiconductor in a re-emitting semiconductor construction in accordance with one embodiment of the present invention. Layer thickness is not expressed according to scale. Table I shows the composition of the layers 1-9 of this embodiment and the band gap energy (E g ) for that composition. This configuration can be grown on InP substrates.

Figure 112008084758015-PCT00001
Figure 112008084758015-PCT00001

층(3)은 약 10 ㎚의 두께를 갖는 적색 발광 양자 우물인 하나의 포텐셜 우물을 나타낸다. 층(7)은 약 10 ㎚의 두께를 갖는 녹색 발광 양자 우물인 하나의 포텐셜 우물을 나타낸다. 층(2, 4, 6, 8)은 각각 약 1000 ㎚의 두께를 갖는 흡수층을 나타낸다. 층(1, 5, 9)은 지지층을 나타낸다. 지지층은 양자 우물(3, 7) 및 단파장 LED(20)로부터 발광된 광에 실질적으로 투과성이 되도록 전형적으로 선택된다. 대안적으로, 소자는 흡수층 및/또는 지지층에 의해 분리된 다수의 적색 또는 녹색 발광 포텐셜 우물 또는 양자 우물을 포함할 수 있다.Layer 3 represents one potential well that is a red light emitting quantum well having a thickness of about 10 nm. Layer 7 represents one potential well, which is a green light emitting quantum well having a thickness of about 10 nm. Layers 2, 4, 6 and 8 each represent an absorbing layer having a thickness of about 1000 nm. Layers 1, 5 and 9 represent support layers. The support layer is typically selected to be substantially transparent to the light emitted from the quantum wells 3 and 7 and the short wavelength LED 20. Alternatively, the device may comprise a plurality of red or green light emitting potential wells or quantum wells separated by an absorber layer and / or a support layer.

이론에 구애되지 않기를 바라면서, 도 1에 도시된 본 발명의 실시예는 하기의 원리에 따라 동작하는 것으로 믿어진다: LED에 의해 방출되어 재발광 반도체 구성 상으로 반사되는 청색 파장 광자가 흡수되고, 녹색 발광 양자 우물(7)로부터 녹색 파장 광자로서 재발광되거나 적색 발광 양자 우물(3)로부터 적색 파장 광자로서 재발광될 수 있다. 단파장 광자의 흡수는 전자-정공 쌍을 생성하고, 이 전자-정공 쌍은 이어서 양자 우물 내에서 재결합되어 광자가 방출될 수 있다. 소자로부터 발광된 청색, 녹색 및 적색 파장 광의 다색 조합은 백색 또는 거의 백색을 나타낼 수 있다. 소자로부터 발광된 청색, 녹색 및 적색 파장 광의 강도는 각 유형의 양자 우물의 개수의 조작, 필터 또는 반사층의 사용, 및 흡수층의 두께 및 조성의 조작을 포함하는 임의의 적합한 방식으로 평형을 이룰 수 있다. 도 3은 본 발명에 따른 소자의 일 실시예로부터 발광된 광의 스펙트럼을 도시한다.Without wishing to be bound by theory, it is believed that the embodiment of the invention shown in FIG. 1 operates in accordance with the following principles: blue wavelength photons emitted by the LED and reflected onto the re-emitting semiconductor construction, It can be re-emitting as a green wavelength photon from the green luminescent quantum well 7 or as a red wavelength photon from the red luminescent quantum well 3. Absorption of short wavelength photons produces electron-hole pairs, which can then be recombined within the quantum well to release photons. The multicolor combination of blue, green and red wavelength light emitted from the device may represent white or nearly white. The intensity of the blue, green and red wavelength light emitted from the device can be balanced in any suitable manner including the manipulation of the number of each type of quantum wells, the use of filters or reflective layers, and the manipulation of the thickness and composition of the absorbing layer. . 3 shows the spectrum of light emitted from one embodiment of the device according to the invention.

도 1에 도시된 실시예를 다시 참조하면, 흡수층(2, 4, 5, 8)은 LED로부터 방출된 광자의 에너지와 양자 우물(3, 7)의 전이 에너지 사이의 중간에 있는 흡수층에 대한 밴드 갭 에너지를 선택함으로써 LED로부터 방출된 광자를 흡수하도록 구성될 수 있다. 흡수층(2, 4, 6, 8) 내의 광자의 흡수에 의해 발생된 전자-정공 쌍은 전형적으로 양자 우물(3, 7)에 의해 포착되고, 그 후 재결합되고 동시에 광자의 방출이 일어난다. 흡수층은 선택적으로 이들의 두께의 전체 또는 일부에 걸쳐 조성의 구배를 가져 전자 및/또는 정공을 포텐셜 우물을 향해 흐르게 하거나 향하게 할 수 있다.Referring back to the embodiment shown in FIG. 1, the absorbing layers 2, 4, 5, 8 are bands for the absorbing layer which are halfway between the energy of photons emitted from the LED and the transition energy of the quantum wells 3, 7. It can be configured to absorb photons emitted from the LED by selecting the gap energy. Electron-hole pairs generated by absorption of photons in absorbing layers 2, 4, 6, 8 are typically captured by quantum wells 3, 7 and then recombined and at the same time emission of photons takes place. The absorbing layer may optionally have a gradient of composition over all or part of their thickness to direct or direct electrons and / or holes towards the potential well.

본 발명의 일부 실시예에서, LED 및 재발광 반도체 구성은 하나의 반도체 유닛에 제공된다. 이러한 반도체 유닛은 전형적으로 pn 접합부 내에 위치된 제1 포텐셜 우물과 pn 접합부 내에 위치되지 않은 제2 포텐셜 우물을 포함한다. 이 포텐셜 우물들은 전형적으로 양자 우물이다. 이 유닛은 2개 파장의 광을 발광할 수 있는데, 그 중 한 파장은 제1 포텐셜 우물의 전이 에너지에 대응하고 다른 파장은 제2 포텐셜 우물의 전이 에너지에 대응한다. 전형적인 동작시, 제1 포텐셜 우물은 pn 접합부를 통과하는 전류에 응답하여 광자를 방출하고, 제2 포텐셜 우물은 제1 포텐셜 우물로부터 방출된 광자의 일부분의 흡수에 응답하여 광자를 방출한다. 반도체 유닛은 제2 포텐셜 우물 주위의 또는 제2 포텐셜 우물에 근접한 또는 바로 인접한 하나 이상의 흡수층을 추가적으로 포함할 수 있다. 흡수층은 전형적으로 제1 포텐셜 우물의 전이 에너지보다 작거나 같고 제2 포텐셜 우물의 전이 에너지보다 큰 밴드 갭 에너지를 갖는다. 전형적인 동작시, 흡수층은 제1 포텐셜 우물로부터 방출된 광자의 흡수를 돕는다. 반도체 유닛은 pn 접합부 내에 위치되거나 pn 접합부 내에 위치되지 않는 추가적인 포텐셜 우물과, 추가적인 흡수층을 포함할 수 있다.In some embodiments of the invention, the LED and re-emitting semiconductor constructions are provided in one semiconductor unit. Such semiconductor units typically comprise a first potential well located in a pn junction and a second potential well not located in a pn junction. These potential wells are typically quantum wells. The unit can emit light of two wavelengths, one of which corresponds to the transition energy of the first potential well and the other corresponds to the transition energy of the second potential well. In typical operation, the first potential well emits photons in response to a current passing through the pn junction, and the second potential well emits photons in response to absorption of a portion of the photons emitted from the first potential well. The semiconductor unit may further include one or more absorbing layers around or immediately adjacent to or near the second potential well. The absorbing layer typically has a band gap energy less than or equal to the transition energy of the first potential well and greater than the transition energy of the second potential well. In typical operation, the absorbing layer assists in the absorption of photons emitted from the first potential well. The semiconductor unit may include additional potential wells that are located within or not within the pn junction and additional absorber layers.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그러한 반도체 유닛 내의 반도체의 전도대 및 가전자대를 도시하는 대역 다이어그램이다. 층 두께는 척도에 따라 도시되어 있지는 않다. 표 II는 본 실시예에서의 층(1 내지 14)의 조성 및 그 조성에 대한 밴드 갭 에너지(Eg)를 나타낸다.4 is a band diagram showing the conduction and valence bands of a semiconductor in such a semiconductor unit in accordance with one embodiment of the present invention. Layer thickness is not shown to scale. Table II shows the composition of layers 1 to 14 in this example and the band gap energy (E g ) for that composition.

Figure 112008084758015-PCT00002
Figure 112008084758015-PCT00002

층(10, 11, 12, 13, 14)은 pn 접합부, 또는 보다 구체적으로는 pin 접합부를 나타내는데, 이는 중간의 도핑되지 않은("고유" 도핑) 층(11, 12, 13)이 n-도핑된 층(10)과 p-도핑된 층(14) 사이에 개재되기 때문이다. 층(12)은 약 10 ㎚의 두께를 갖는 양자 우물인 pn 접합부 내의 하나의 포텐셜 우물을 나타낸다. 대안적으로, 소자는 pn 접합부 내에 다수의 포텐셜 또는 양자 우물을 포함할 수 있다. 층(4, 8)은 pn 접합부 내에 있지 않은 제2 및 제3 포텐셜 우물을 나타내고, 이들 각각은 약 10 ㎚의 두께를 갖는 양자 우물이다. 대안적으로, 소자는 pn 접합부 내에 있지 않은 추가적인 포텐셜 또는 양자 우물을 포함할 수 있다. 추가의 대안적인 예에서, 소자는 pn 접합부 내에 있지 않은 하나의 포텐셜 또는 양자 우물을 포함할 수 있다. 층(3, 5, 7, 9)은 약 1000 ㎚의 두께를 각각 갖는 흡수층을 나타낸다. 도시되지 않은 전기 접점이 pn 접합부로의 전류의 공급을 위한 경로를 제공한다. 전기 접점은 전기를 통하게 하고 전형적으로 전도성 금속으로 구성된다. 양의 전기 접점이 층(14)에 직접적으로 또는 중간 구조를 통해 간접적으로 전기 접속된다. 음의 전기 접점이 층(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10)들 중 하나 이상에 직접적으로 또는 중간 구조를 통해 간접적으로 전기 접속된다.Layers 10, 11, 12, 13, and 14 represent pn junctions, or more specifically pin junctions, in which the intermediate undoped (“native” doping) layers 11, 12, 13 are n-doped. Interposed between the layer 10 and the p-doped layer 14. Layer 12 represents one potential well in the pn junction, which is a quantum well with a thickness of about 10 nm. Alternatively, the device can include multiple potential or quantum wells within the pn junction. Layers 4 and 8 represent second and third potential wells that are not within the pn junction, each of which is a quantum well having a thickness of about 10 nm. Alternatively, the device may include additional potential or quantum wells that are not in the pn junction. In a further alternative example, the device may include one potential or quantum well that is not within the pn junction. Layers 3, 5, 7, 9 represent absorbing layers each having a thickness of about 1000 nm. Electrical contacts, not shown, provide a path for supply of current to the pn junction. Electrical contacts are electrically conductive and typically consist of a conductive metal. A positive electrical contact is electrically connected directly to layer 14 or indirectly through an intermediate structure. A negative electrical contact is electrically connected directly to one or more of the layers 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 or indirectly through an intermediate structure.

이론에 구애되기를 바라지 않으면서, 본 발명의 이 실시예는 하기의 원리에 따라 동작하는 것으로 믿어진다: 전류가 층(14)으로부터 층(10)으로 통과할 때, 청색 파장 광자는 pn 접합부 내의 양자 우물(12)로부터 방출된다. 층(14)의 방향으로 이동하는 광자는 소자를 떠날 수 있다. 반대 방향으로 이동하는 광자는 흡수되어 제2 양자 우물(8)로부터 녹색 파장 광자로서 또는 제3 양자 우물(4)로부터 적색 파장 광자로서 재발광될 수 있다. 청색 파장 광자의 흡수는 전자-정공 쌍을 생성하고, 이 전자-정공 쌍은 이어서 제2 또는 제3 양자 우물 내에서 재결합하여 광자를 방출할 수 있다. 층(14)의 방향으로 이동하는 녹색 또는 적색 파장 광자는 소자를 떠날 수 있다. 소자로부터 발광된 청색, 녹색 및 적색 파장 광의 다색 조합은 백색 또는 거의 백색을 나타낼 수 있다. 소자로부터 발광된 청색, 녹색 및 적색 파장 광의 강도는 각 유형의 포텐셜 우물의 개수의 조작 및 필터 또는 반사층의 사용을 포함하는 임의의 적합한 방식으로 평형을 이룰 수 있다. 도 3은 본 발명에 따른 소자의 일 실시예로부터 발광된 광의 스펙트럼을 도시한다.Without wishing to be bound by theory, it is believed that this embodiment of the present invention operates in accordance with the following principle: When a current passes from layer 14 to layer 10, the blue wavelength photon is protons in the pn junction. Ejected from well 12. Photons traveling in the direction of layer 14 may leave the device. Photons traveling in the opposite direction can be absorbed and re-emitted as green wavelength photons from the second quantum well 8 or as red wavelength photons from the third quantum well 4. Absorption of the blue wavelength photons produces electron-hole pairs, which can then recombine within the second or third quantum well to emit photons. Green or red wavelength photons traveling in the direction of layer 14 may leave the device. The multicolor combination of blue, green and red wavelength light emitted from the device may represent white or nearly white. The intensity of the blue, green and red wavelength light emitted from the device can be balanced in any suitable manner including the manipulation of the number of potential wells of each type and the use of filters or reflective layers. 3 shows the spectrum of light emitted from one embodiment of the device according to the invention.

도 4에 도시된 실시예를 다시 참조하면, 흡수층(3, 5, 7, 9)은 제1 양자 우물(12)로부터 방출된 광자를 흡수하는 데 특히 적합할 수 있는데, 이는 흡수층들이 제1 양자 우물(12)의 전이 에너지와 제2 및 제3 양자 우물(8, 4)의 전이 에너지 사이의 중간에 있는 밴드 갭 에너지를 갖기 때문이다. 흡수층(3, 5, 7, 9) 내의 광자의 흡수에 의해 발생된 전자-정공 쌍은 전형적으로 제2 또는 제3 양자 우물(8, 4)에 의해 포착되고, 그 후 재결합되고 동시에 광자의 방출이 일어난다. 흡수층은 전형적으로 주위 층과 같이 선택적으로 도핑될 수 있는데, 이는 이 실시예에서 n-도핑일 수 있다. 흡수층은 선택적으로 이들의 두께의 전체 또는 일부에 걸쳐 조성의 구배를 가져 전자 및/또는 정공을 포텐셜 우물을 향해 흐르게 하거나 향하게 할 수 있다.Referring back to the embodiment shown in FIG. 4, the absorbing layers 3, 5, 7 and 9 may be particularly suitable for absorbing photons emitted from the first quantum well 12, in which the absorbing layers are first quantum. This is because it has a band gap energy intermediate between the transition energy of the well 12 and the transition energies of the second and third quantum wells 8, 4. Electron-hole pairs generated by absorption of photons in absorbing layers 3, 5, 7, 9 are typically captured by second or third quantum wells 8, 4, then recombined and simultaneously emit photons This happens. The absorber layer can typically be selectively doped like the surrounding layer, which can be n-doped in this embodiment. The absorbing layer may optionally have a gradient of composition over all or part of their thickness to direct or direct electrons and / or holes towards the potential well.

LED가 가시광선 파장 LED인 경우, 재발광 반도체 구성의 층은 LED로부터 발광된 광에 대해 부분적으로 투과성일 수 있다. 대안적으로, 예를 들어 LED가 UV 파장 LED인 경우, 재발광 반도체 구성의 층들 중 하나 이상은 LED로부터 발광된 광의 많은 부분 또는 실질적으로 또는 완전히 모든 광을 차단할 수 있어, 소자로부터 발광된 광의 많은 부분 또는 실질적으로 또는 완전히 모든 광이 재발광 반도체 구성으로부터 재발광된 광이다. LED가 UV 파장 LED인 경우, 재발광 반도체 구성(10)은 적색, 녹색 및 청색 발광 양자 우물을 포함할 수 있다.If the LED is a visible wavelength LED, the layer of re-emitting semiconductor construction can be partially transmissive to the light emitted from the LED. Alternatively, if the LED is a UV wavelength LED, for example, one or more of the layers of the re-emitting semiconductor construction may block a large portion or substantially or completely all of the light emitted from the LED, thereby providing a large amount of light emitted from the device. Partially or substantially or completely all of the light is re-emitting light from the re-emitting semiconductor construction. If the LED is a UV wavelength LED, the re-emitting semiconductor construction 10 may include red, green and blue light emitting quantum wells.

본 발명에 따른 소자는 도체, 반도체 또는 부도체 재료의 추가적인 층을 포함할 수 있다. 전기 접점층이 추가되어 LED로의 전류의 공급을 위한 경로를 제공할 수 있다. 광 여과층이 추가되어, 구성된 LED에 의해 발광된 광의 광 파장의 평형을 변경하거나 보정할 수 있다.The device according to the invention may comprise an additional layer of conductor, semiconductor or non-conductor material. Electrical contact layers can be added to provide a path for supply of current to the LEDs. A light filtration layer may be added to change or correct the equilibrium of the light wavelengths of light emitted by the constructed LEDs.

일 실시예에서, 본 발명에 따른 소자는 청색, 녹색, 황색 및 적색 대역 내의 4개의 주요 파장(principal wavelength)의 광을 발광함으로써 백색 또는 거의 백색 광을 생성한다. 일 실시예에서, 본 발명에 따른 소자는 청색 및 황색 대역 내의 2개의 주요 파장의 광을 발광함으로써 백색 또는 거의 백색 광을 생성한다.In one embodiment, the device according to the invention produces white or nearly white light by emitting light of four principal wavelengths in the blue, green, yellow and red bands. In one embodiment, the device according to the invention produces white or almost white light by emitting light of two main wavelengths in the blue and yellow bands.

본 발명에 따른 소자는 능동 또는 수동 구성요소, 예를 들어 저항기, 다이오드, 제너 다이오드, 캐패시터, 트랜지스터, 바이폴라 트랜지스터, FET 트랜지스터, MOSFET 트랜지스터, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터, 포토트랜지스터, 광검출기, SCR, 사이리스터(thyristor), 트라이액(triac), 전압 조절기 및 다른 회로 요소를 포함하는 추가적인 반도체 요소를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 소자는 집적 회로를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 소자는 디스플레이 패널 또는 조명 패널을 포함할 수도 있다.The device according to the invention comprises active or passive components such as resistors, diodes, zener diodes, capacitors, transistors, bipolar transistors, FET transistors, MOSFET transistors, insulated gate bipolar transistors, phototransistors, photodetectors, SCRs, thyristors ( It can include additional semiconductor elements, including thyristors, triacs, voltage regulators, and other circuit elements. The device according to the invention may comprise an integrated circuit. The device according to the invention may comprise a display panel or an illumination panel.

본 발명에 따른 소자를 구성하는 LED 및 재발광 반도체 구성은 분자 빔 에피택시(MBE), 화학 기상 증착, 액상 에피택시 및 기상 에피택시를 포함할 수 있는 임의의 적합한 방법에 의해 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 소자의 요소는 기판을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 기판이 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 전형적인 기판 재료는 Si, Ge, GaAs, InP, 사파이어, SiC 및 ZnSe를 포함한다. 기판은 n도핑, p-도핑되거나, 또는 반-절연(semi-insulating)될 수 있으며, 이는 임의의 적합한 방법에 의해 또는 임의의 적합한 도펀트의 함유에 의해 달성될 수 있다. 대안적으로, 본 발명에 따른 소자의 요소는 기판이 없을 수도 있다. 일 실시예에서, 본 발명에 따른 소자의 요소는 기판 상에 형성되고 이어서 기판으로부터 분리될 수 있다. 본 발명에 따른 소자의 요소는 접착제 또는 용접 재료, 압력, 열 또는 그 조합의 사용을 포함하는 임의의 적합한 방법에 의해 함께 결합될 수 있다. 전형적으로, 생성된 결합부(bond)는 투명하다. 결합 방법은 계면 결합 또는 에지 결합을 포함할 수 있다. 선택적으로, 굴절률 정합층 또는 층간 공간(interstitial space)이 포함될 수 있다.The LED and re-emitting semiconductor constructions constituting the device according to the present invention can be prepared by any suitable method which may include molecular beam epitaxy (MBE), chemical vapor deposition, liquid phase epitaxy and vapor phase epitaxy. Elements of the device according to the invention may comprise a substrate. Any suitable substrate can be used in the practice of the present invention. Typical substrate materials include Si, Ge, GaAs, InP, Sapphire, SiC and ZnSe. The substrate may be n-doped, p-doped, or semi-insulating, which may be accomplished by any suitable method or by the inclusion of any suitable dopant. Alternatively, elements of the device according to the invention may be free of substrates. In one embodiment, elements of the device according to the invention can be formed on a substrate and then separated from the substrate. The elements of the device according to the invention can be joined together by any suitable method, including the use of adhesive or welding materials, pressure, heat or a combination thereof. Typically, the resulting bond is transparent. The bonding method may include interfacial bonding or edge bonding. Optionally, a refractive index matching layer or interstitial space may be included.

임의의 적합한 반사기가 본 발명의 소자에 사용될 수 있다. 전형적으로, 다층 반사기가 사용되는데, 이는 비평면형 가요성 다층 반사기일 수 있다. 다층 반사기는 중합체 다층 광학 필름, 즉 수십, 수백 또는 수천 개의 적어도 제1 및 제2 중합체 재료의 교번 층을 갖는 필름을 포함하는데, 그 두께 및 굴절률은 UV 파장으로 제한된 반사 대역 또는 가시광선 파장으로 제한된 반사 대역과 같은 스펙트럼의 원하는 부분에서 원하는 반사도를 달성하도록 선택된다. 예를 들어, 미국 특허 제5,882,774호(존자(Jonza) 등)를 참조하라. 이들 필름에 의해 생성된 반사 대역은 또한 무기 등방성 재료의 스택과 관련된 청색-이동(blue-shift)과 유사한 입사각과 관련된 청색-이동을 경험하지만, 중합체 다층 광학 필름은 인접한 층 쌍이 필름에 대해 수직한 z-축과 관련된 정합 또는 거의 정합하는 또는 의도적으로 비정합하는 굴절률을 갖도록 처리되어 p-편광된 광에 대해 인접한 층들 사이의 각 계면의 반사도가 입사각에 따라 천천히 감소하거나, 입사각에 실질적으로 무관하거나 또는 법선으로부터 멀어지는 입사각에 따라 증가하게 될 수 있다. 따라서, 그러한 중합체 다층 광학 필름은 심지어 매우 경사진 입사각에서도 p-편광된 광에 대해 높은 반사도 레벨을 유지할 수 있어, 종래의 무기 등방성 스택 반사기에 비하여 반사 필름에 의해 투과된 p-편광된 광의 양을 감소시킨다. 이들 특성을 달성하기 위해, 중합체 재료 및 처리 조건은, 인접한 광학층의 각각의 쌍에 대해 (필름의 두께에 평행한) z-축을 따른 굴절률의 차이가 x 또는 y (평면내) 축을 따른 굴절률 차이의 비율 이하가 되도록 선택되는데, 그 비율은 0.5, 0.25 또는 심지어 0.1이다. 대안적으로, z축을 따른 굴절률 차이는 평면내 굴절률 차이에 대해 부호가 반대일 수 있다.Any suitable reflector can be used in the device of the present invention. Typically, a multilayer reflector is used, which may be a non-planar flexible multilayer reflector. Multilayer reflectors include polymeric multilayer optical films, ie, films having alternating layers of at least tens, hundreds, or thousands of first and second polymeric materials, the thickness and refractive index of which are limited by reflection bands or visible wavelengths limited by UV wavelengths. It is chosen to achieve the desired reflectivity in the desired portion of the spectrum, such as the reflection band. See, for example, US Pat. No. 5,882,774 (Jonza et al.). The reflection bands produced by these films also experience a blue-shift associated with an angle of incidence similar to the blue-shift associated with a stack of inorganic isotropic materials, but polymer multilayer optical films are characterized in that adjacent pairs of layers are perpendicular to the film. the reflectivity of each interface between adjacent layers with respect to the p-polarized light is slowly reduced with incident angle, or substantially independent of the incident angle, treated to have a matching or nearly matching or intentionally mismatched refractive index associated with the z-axis, or It may increase with an angle of incidence away from the normal. Thus, such polymeric multilayer optical films can maintain high reflectivity levels for p-polarized light even at very inclined angles of incidence, thereby reducing the amount of p-polarized light transmitted by the reflective film compared to conventional inorganic isotropic stack reflectors. Decrease. In order to achieve these properties, the polymer material and the processing conditions require that for each pair of adjacent optical layers the difference in refractive index along the z-axis (parallel to the thickness of the film) is the difference in refractive index along the x or y (in-plane) axis. Is selected to be equal to or less than 0.5, 0.25 or even 0.1. Alternatively, the refractive index difference along the z axis may be opposite in sign to the in-plane refractive index difference.

또한, 중합체 다층 광학 필름을 사용함으로써, 전술한 굴절률 관계를 또한 갖든지 또는 갖지 않든지 간에 그러한 필름의 가요성 및 성형성에 의해 다양한 새로운 실시예 및 구성 방법이 이용 가능하게 된다. 예를 들어, 중합체 다층 광학 필름은 포물면, 구 또는 타원면의 일부와 같은 3차원 형상을 갖도록 엠보싱, 열성형 또는 다른 공지된 수단에 의해 영구적으로 변형될 수 있다. 일반적으로, 미국 특허 출원 공개 제2002/0154406호(메릴(Merrill) 등)를 참조하라. 또한, 추가적인 중합체 다층 필름 실시예에 대해 미국 특허 제5,540,978호(쉬렌크(Schrenk))를 참조하라. 통상 강성의 취성 기판 상에 층층이 기상 증착되는 종래의 무기 등방성 스택과는 달리, 중합체 다층 광학 필름은 큰 체적의 롤 형태로 제조될 수 있고, 또한 다른 필름에 적층되어 코팅될 수 있고, 이하에 더 설명되는 바와 같이 광학 시스템 내로의 용이한 포함(incorporation)을 위해 작은 조각으로 다이 커팅되거나 또는 다른 방식으로 세분될 수 있다. 적합한 중합체 다층 광학 필름 세분 방법은 2002년 10월 10일 출원된 계류 중인 미국 특허 출원 제10/268,118호에 개시되어 있다.In addition, the use of polymeric multilayer optical films enables various new embodiments and construction methods to be exploited by the flexibility and formability of such films, with or without the aforementioned refractive index relationships. For example, the polymeric multilayer optical film may be permanently modified by embossing, thermoforming or other known means to have a three-dimensional shape, such as a portion of a paraboloid, sphere or ellipsoid. In general, see US Patent Application Publication No. 2002/0154406 (Merrill et al.). See also US Pat. No. 5,540,978 (Schrenk) for further polymeric multilayer film examples. Unlike conventional inorganic isotropic stacks, in which layer layers are usually vapor deposited on rigid, brittle substrates, polymeric multilayer optical films can be made in the form of large volumes of rolls, also laminated and coated on other films, and further described below. As described, it may be die cut or otherwise subdivided into small pieces for easy incorporation into the optical system. Suitable polymer multilayer optical film subdivision methods are disclosed in pending US patent application Ser. No. 10 / 268,118, filed Oct. 10, 2002.

광범위한 중합체 재료가 LED 포함 소자용 다층 광학 필름에 사용하기에 적합하다. 그러나, 특히 소자가 UV LED 여기원에 결합된 백색광 재발광 반도체 구성을 포함하는 경우, 다층 광학 필름은 바람직하게는 UV 광에 노출될 때 열화에 견디는 재료로 구성된 교번하는 중합체 층을 포함한다. 이 점에 있어서는, 특히 바람직한 중합체 쌍은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)/코-폴리메틸메타크릴레이트(co-PMMA)이다. 중합체 반사기의 UV 안정성은 장해 아민 광 안정제(HALS)와 같은 비-UV 흡수 광 안정제의 포함에 의해 또한 증가될 수 있다. 일부 경우에, 중합체 다층 광학 필름은 또한 투명한 금속 또는 금속 산화물 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, PCT 공보 WO 97/01778호(오더커크(Ouderkirk) 등)를 참조하라. 강한 중합체 재료 조합 조차도 허용할 수 없을 만큼 열화시키는 특히 고강도 UV 광을 사용하는 적용예에서, 무기 재료를 사용하여 다층 스택을 형성하는 것이 유리할 수도 있다. 무기 재료층은 등방성일 수 있고, PCT 공보 WO 01/75490호(웨버(Weber))에 설명된 바와 같이 복굴절성을 나타내도록 제조될 수 있으며, 따라서 전술된 바와 같이 향상된 p-편광 반사도를 얻는 유리한 굴절률 관계를 갖는다. 그러나, 대부분의 경우, 다층 광학 필름이 무기 재료 없이 사실상 완전히 중합체인 것이 가장 편리하고 비용 효율적이다.A wide range of polymeric materials is suitable for use in multilayer optical films for LED containing devices. However, especially when the device comprises a white light re-emitting semiconductor construction coupled to a UV LED excitation source, the multilayer optical film preferably comprises an alternating polymer layer composed of a material that resists degradation when exposed to UV light. In this respect, particularly preferred polymer pairs are polyethylene terephthalate (PET) / co-polymethylmethacrylate (co-PMMA). The UV stability of the polymer reflector can also be increased by the inclusion of non-UV absorbing light stabilizers such as Hindered Amine Light Stabilizers (HALS). In some cases, the polymeric multilayer optical film may also include a transparent metal or metal oxide layer. See, eg, PCT Publication WO 97/01778 (Ouderkirk et al.). In applications where particularly high intensity UV light is used, which allows even strong polymer material combinations to be unacceptably degraded, it may be advantageous to form a multilayer stack using inorganic materials. The inorganic material layer can be isotropic and can be made to exhibit birefringence as described in PCT Publication WO 01/75490 (Weber), thus advantageously obtaining improved p-polarized reflectivity as described above. Has a refractive index relationship. In most cases, however, it is most convenient and cost effective for the multilayer optical film to be substantially polymer completely without inorganic materials.

도 5 및 도 6은 재발광 반도체 구성(22)이 (둘 모두가 도시되어 있는) 장파장 통과(LP) 반사기(24) 및 단파장 통과(SP) 반사기(26)의 하나 또는 둘 모두와 조합되어 조합된 반사기-재발광기 구성(16)을 형성하는 일 실시예를 도시한다. 산란 공정에 기초하는 LP 반사기 또는 필터는 입사각의 함수로서 상대적으로 일정한 성능을 달성할 수 있다. 무기 유전체 재료의 스택으로부터 구성된 LP 및 SP 미러는 좁은 범위의 입사각에 걸쳐 양호한 스펙트럼 선택성(spectral selectivity)을 가질 수 있다. 소자(10)는 마운트(mount, 14) 상에 LED(12)를 추가적으로 포함하고, 볼록면(20)을 갖는 캡슐(18)을 포함할 수 있다.5 and 6 combine the re-emitting semiconductor construction 22 in combination with one or both of the long pass (LP) reflector 24 and the short pass (SP) reflector 26 (both shown). One embodiment of forming a reflector-re-light emitter configuration 16 is shown. LP reflectors or filters based on scattering processes can achieve relatively constant performance as a function of angle of incidence. LP and SP mirrors constructed from stacks of inorganic dielectric materials may have good spectral selectivity over a narrow range of angles of incidence. The device 10 further includes an LED 12 on a mount 14 and may include a capsule 18 having a convex surface 20.

LED 및 재발광 반도체 구성이 하나의 반도체 유닛을 구성하는 경우, 단지 장파장 통과(LP) 반사기(24)만이 필요할 수 있다.If the LED and re-emitting semiconductor constructions constitute one semiconductor unit, only a long pass (LP) reflector 24 may be needed.

도 7 내지 도 9는 오목형 다층 광학 필름 LP 반사기(46, 56)를 이용하는 소자(40, 50, 60)의 대안적인 구성을 도시한다. 재발광 반도체 구성(42, 52)으로부터 LP 반사기(46, 56)를 이격시키고 이를 만곡시켜 재발광 반도체 구성(42, 52) 및 LED(12)에 오목면을 제공하는 것은 LP 반사기(46, 56) 상에 충돌하는 여기광의 입사각의 범위를 감소시키는 것을 돕고, 이에 의해 그 청색 이동 효과에 의해 발생되는 LP 반사기(46, 56)를 통한 LED 광의 누설을 감소시킨다. 바람직하게는, 다층 광학 필름은 엠보싱 또는 다른 적합한 공정에 의해 투명 매질(18) 내에 침지되기 전에 적합한 형상의 오목면으로 영구적으로 변형된다. 다층 광학 필름은 LP이든 SP이든지 간에 각각의 반사 대역 내에서 경면 반사기이다. 다층 광학 필름으로부터의 확산 반사는 전형적으로 무시할 수 있다.7-9 show alternative configurations of elements 40, 50, 60 using concave multilayer optical film LP reflectors 46, 56. FIGS. The separation of the LP reflectors 46, 56 from the re-emitting semiconductor constructions 42, 52 and bending them to provide concave surfaces for the re-emitting semiconductor constructions 42, 52 and the LEDs 12 is an LP reflector 46, 56. It helps to reduce the range of the angle of incidence of the excitation light impinging on), thereby reducing the leakage of LED light through the LP reflectors 46, 56 generated by its blue shifting effect. Preferably, the multilayer optical film is permanently deformed into a concave surface of a suitable shape before being immersed in the transparent medium 18 by embossing or other suitable process. The multilayer optical film is a mirror reflector within each reflection band, whether LP or SP. Diffuse reflections from multilayer optical films are typically negligible.

도 7에서, 소자(40)는 중합체 다층 광학 필름으로 구성된 선택적인 SP 반사기(44) 상에 배치된 상대적으로 작은 면적의 재발광 반도체 구성 층(42)을 포함한다. LP 반사기(46)는 오목 형상을 획득하도록 엠보싱되고 재발광 반도체 구성-반사기 조립체의 다른 구성요소(42, 44)에 가까이 위치되어 있다. LED(12) 및 히트 싱크(14)는 LED에 의해 발광된 여기광을 재발광 반도체 구성 층(42)의 중심부를 향하도록 배열된다. 바람직하게는, 여기광은 재발광 반도체 구성 층(42)의 중심에서 또는 중심 근처에서 가장 큰 영향력을 갖는다. 재발광 반도체 구성 층(42)의 최초 횡단시 흡수되지 않은 여기광은 LP 반사기(46)와 재발광 반도체 구성 층(42) 사이의 영역(48)을 통과하고, 이어서 LP 반사기(46)에 의해 재발광 반도체 구성 층을 향해 다시 반사된다. 영역(48)은 투명한 포팅 재료(18) 또는 대안적으로는 다른 중합체 재료, 또는 공기(또는 다른 가스) 또는 유리로 구성될 수 있다. LP 반사기(46)는 바람직하게는 재발광 반도체 구성으로 다시 반사된 여기광의 양을 최대화하도록 성형된다.In FIG. 7, device 40 includes a relatively small area of re-emitting semiconductor construction layer 42 disposed on an optional SP reflector 44 composed of a polymer multilayer optical film. The LP reflector 46 is embossed to obtain a concave shape and positioned close to the other components 42 and 44 of the re-emitting semiconductor construction-reflector assembly. The LED 12 and the heat sink 14 are arranged to direct the excitation light emitted by the LED toward the center of the re-emitting semiconductor construction layer 42. Preferably, the excitation light has the greatest influence at or near the center of the re-emitting semiconductor construction layer 42. The excitation light that is not absorbed at the first crossing of the re-emitting semiconductor component layer 42 passes through the region 48 between the LP reflector 46 and the re-emitting semiconductor component layer 42, and then is caused by the LP reflector 46. Reflected back towards the re-emitting semiconductor construction layer. Region 48 may be comprised of transparent potting material 18 or alternatively another polymeric material, or air (or other gas) or glass. LP reflector 46 is preferably shaped to maximize the amount of excitation light reflected back to the re-emitting semiconductor construction.

도 8은 재발광 반도체 구성 층(52), SP 반사기(54), 및 LP 반사기(56)의 크기가 증가되어 있는 것을 제외하고는 소자(40)와 유사한 소자(50)를 도시한다. LED(12)로부터 재발광 반도체 구성 층까지의 주어진 거리 및 동일한 히트 싱크(14) 기하학적 구조의 경우, 더 큰 LP 반사기(56)는 재발광 반도체 구성 층의 중심에서 더 높은 광의 집속도(concentration)를 얻을 것이다. 재발광 반도체 구성 층의 더 작은 중앙 발광 면적은 LP 반사기의 표면에 재발광된 광의 더 작은 범위의 입사각을 제공하여, 전체 기기 효율을 향상시킨다. 이전과 같이, 영역(58)은 포팅 재료(18) 또는 다른 중합체 재료, 또는 공기(또는 다른 가스), 또는 유리로 구성될 수 있다.FIG. 8 shows device 50 similar to device 40 except that the size of re-emitting semiconductor construction layer 52, SP reflector 54, and LP reflector 56 is increased. For a given distance from the LED 12 to the re-emitting semiconductor component layer and the same heat sink 14 geometry, the larger LP reflector 56 has a higher concentration of light at the center of the re-emitting semiconductor component layer. Will get The smaller central emission area of the re-emitting semiconductor construction layer provides a smaller range of angles of incidence of re-emitting light on the surface of the LP reflector, improving overall device efficiency. As before, region 58 may be comprised of potting material 18 or other polymeric material, or air (or other gas), or glass.

도 9에 도시된 소자(60)는 LP 반사기(66)가 이제 광원의 외부면을 형성하는 것을 제외하고는 소자(50)와 유사하다. 영역(68)은 포팅 재료(18) 또는 다른 투명 매질로 충전될 수 있다.The element 60 shown in FIG. 9 is similar to the element 50 except that the LP reflector 66 now forms the outer surface of the light source. Region 68 may be filled with potting material 18 or other transparent medium.

도 7 내지 도 9의 재발광 반도체 구성 층은 연속적이거나 가장 효율적인 위치로 재발광 반도체 구성을 한정하도록 패터닝될 수 있다. 게다가, 도 5 및 도 7 내지 도 9의 실시예와 재발광 반도체 구성-반사기 조립체가 LED 위에 배치되고 그로부터 이격되어 있는 다른 실시예에서, 소자는 2개의 반부(half)로 제조될 수 있다. 즉, 하나는 히트 싱크를 갖는 LED를 포함하고, 다른 하나는 재발광 반도체 구성 층 및 다층 반사기(들)를 포함한다. 이들 2개의 반부는 별도로 제조되어, 이어서 함께 결합되거나 또는 다른 방식으로 고정될 수 있다. 이러한 구성 기술은 제조를 단순화하고 전체 수율을 증가시키는 것을 도울 수 있다.The re-emitting semiconductor construction layers of FIGS. 7-9 can be patterned to define the re-emitting semiconductor construction in a continuous or most efficient position. In addition, in the embodiments of FIGS. 5 and 7 and 9 and in other embodiments in which the re-emitting semiconductor construction-reflector assembly is disposed above and spaced apart from the LEDs, the device may be manufactured in two halves. That is, one includes an LED with a heat sink and the other includes a re-emitting semiconductor component layer and multilayer reflector (s). These two halves can be made separately and then joined together or otherwise fixed. Such construction techniques can help to simplify manufacturing and increase overall yield.

도 10은 본 명세서의 다른 실시예에 유리하게 적용될 수 있는 개념, 즉 LED와 재발광 반도체 구성 층 사이에 공기 갭을 제공하고/하거나 재발광 반도체 구성-반사기 조립체의 하나 이상의 요소의 부근에 공기 갭을 제공하는 것을 설명한다. 소자의 단지 일부 요소만이 설명을 간단히 하기 위해 본 도면에 도시되어 있다. 공기 갭(70)은 LED(12)와 재발광 반도체 구성 층(72), 즉 인접한 다층 광학 필름 SP 반사기(74) 사이에 도시되어 있다. 공기 갭은 관련된 상대적으로 작은 각도 때문에 재발광 반도체 구성 층에 도달하는 LED로부터의 여기광에 대해 최소한의 악영향을 받는다. 그러나, 공기 갭은 SP 반사기(74), 재발광 반도체 구성 층(72) 및 LP 반사기 내에서 진행하는 광과 같은 큰 입사각으로 진행하는 광의 내부 전반사(TIR)를 가능하게 한다. 도 10의 실시예에서, SP 반사기(74)의 효율은 반사기(74)의 하부면에서 TIR을 가능하게 함으로써 향상된다. 대안적으로, SP 반사기(74)는 제거될 수 있고, 공기 갭이 재발광 반도체 구성 층(72) 아래에 직접 형성될 수 있다. 공기 갭은 또한 재발광 반도체 구성 층(72)의 상부 측에 또는 그 상부 또는 하부면에서 LP 반사기에 인접하여 형성될 수 있다. 공기 갭을 제공하기 위한 일 접근법은 공지된 미세구조화된 필름의 사용을 포함한다. 그러한 필름은 미세구조화된 표면에 대향하는 실질적으로 평평한 표면을 갖는다. 미세구조화된 표면은 한 세트의 선형 v-형 홈 또는 프리즘, 소형 피라미드의 어레이를 형성하는 다수의 교차 세트의 v-형 홈, 한 세트 이상의 좁은 리지(ridge) 등에 의해 특징지워질 수 있다. 그러한 필름의 미세구조화된 표면이 다른 평평한 필름에 대해 배치될 때, 공기 갭은 미세구조화된 표면의 최상부 부분들 사이에 형성된다.FIG. 10 illustrates a concept that may be advantageously applied to other embodiments herein, that is, providing an air gap between the LED and the re-emitting semiconductor component layer and / or in the vicinity of one or more elements of the re-emitting semiconductor component-reflector assembly. To provide. Only some elements of the device are shown in this figure for the sake of simplicity. The air gap 70 is shown between the LED 12 and the re-emitting semiconductor construction layer 72, ie, the adjacent multilayer optical film SP reflector 74. The air gap is minimally affected by the excitation light from the LED reaching the re-emitting semiconductor component layer because of the relatively small angle involved. However, the air gap enables total internal reflection (TIR) of light traveling at large angles of incidence, such as light traveling within the SP reflector 74, re-emitting semiconductor construction layer 72, and LP reflector. In the embodiment of FIG. 10, the efficiency of the SP reflector 74 is improved by enabling TIR at the bottom surface of the reflector 74. Alternatively, the SP reflector 74 can be removed and an air gap can be formed directly under the re-emitting semiconductor construction layer 72. An air gap may also be formed adjacent to the LP reflector at the top side or at its top or bottom side of the re-emitting semiconductor construction layer 72. One approach to providing an air gap involves the use of known microstructured films. Such films have a substantially flat surface opposite the microstructured surface. The microstructured surface may be characterized by a set of linear v-shaped grooves or prisms, multiple cross sets of v-shaped grooves forming an array of small pyramids, one or more sets of narrow ridges, and the like. When the microstructured surface of such a film is disposed against another flat film, an air gap is formed between the top portions of the microstructured surface.

재발광 반도체 구성이 일 파장(여기 파장)의 광을 다른 파장(발광 파장)으로 변환함에 따라, 열이 발생될 수 있다. 재발광 반도체 구성 근처의 공기 갭의 존재는 재발광 반도체 구성으로부터 주위 재료로의 열 전달을 상당히 감소시킬 수 있다. 감소된 열 전달은 다른 방식으로, 예를 들어 열을 측방향으로 제거할 수 있는 재발광 반도체 구성 층 근처에 유리 또는 투명 세라믹의 층을 제공함으로써 보상될 수 있다.As the re-emitting semiconductor construction converts light of one wavelength (excitation wavelength) to another wavelength (emission wavelength), heat may be generated. The presence of an air gap near the re-emitting semiconductor construction can significantly reduce heat transfer from the re-emitting semiconductor construction to the surrounding material. Reduced heat transfer can be compensated in other ways, for example by providing a layer of glass or transparent ceramic near the layer of re-emitting semiconductor that can laterally remove heat.

본 발명에 따른 소자의 효율을 향상시키는 또 다른 접근법은, LED로부터의 여기광의 적어도 일부가 재발광 반도체 구성 층의 하부면 상에 모든 여기광을 향하게 하기보다는 재발광 반도체 구성 층의 상부(관측)면 상에 직접 LP 반사기에 의해 반사되도록 LED, 재발광 반도체 구성 층 및 LP 반사기를 구성하는 것이다. 도 11은 그러한 소자(80)를 도시한다. 히트 싱크(14')는 LED(12) 및 재발광 반도체 구성 층(82)이 일반적으로 동일 평면에 장착될 수 있도록 상기의 실시예로부터 변형되어 있다. SP 반사기(84)는 재발광 반도체 구성 층의 아래에 도시되어 있지만, 많은 경우에 요구되지 않을 것이다. 이는 오목 타원면 또는 유사한 형상의 형태로 엠보싱된 LP 반사기(86)가 LED로부터 재발광 반도체 구성 층(82)의 상부면 상에 직접 UV 여기광을 향하게 하고, 이 표면은 소자(80)의 전방을 향하기 때문이다. LED 및 재발광 반도체 구성 층은 바람직하게는 타원면의 초점에 배치된다. 재발광 반도체 구성 층에 의해 발광된 가시광은 LP 반사기(86)에 의해 투과되고 소자 몸체의 둥근 전방 단부에 의해 수광되어 원하는 패턴 또는 가시 (바람직하게는, 백색) 광을 형성한다.Another approach to improving the efficiency of the device according to the invention is that at least a portion of the excitation light from the LED is directed to the top (observation) of the re-emitting semiconductor construction layer rather than directed all the excitation light on the bottom surface of the re-emitting semiconductor construction layer. It is to configure the LED, the re-emitting semiconductor construction layer and the LP reflector to be reflected by the LP reflector directly on the face. 11 shows such a device 80. The heat sink 14 ′ has been modified from the above embodiment so that the LED 12 and the re-emitting semiconductor construction layer 82 may generally be mounted in the same plane. The SP reflector 84 is shown underneath the re-emitting semiconductor construction layer, but in many cases will not be required. This causes the LP reflector 86 embossed in the form of a concave ellipsoid or similar shape to direct UV excitation light directly from the LED onto the top surface of the re-emitting semiconductor construction layer 82, which surface faces the front of the device 80. For heading. The LED and re-emitting semiconductor construction layers are preferably arranged at the focal point of the ellipsoid. Visible light emitted by the re-emitting semiconductor construction layer is transmitted by the LP reflector 86 and received by the rounded front end of the device body to form the desired pattern or visible (preferably white) light.

재발광 반도체 구성 층의 전방면에 직접 여기광을 향하게 하는 것은 다수의 이득을 갖는다. 재발광 반도체 구성 층의 가장 밝은 부분 - 여기서 여기광이 가장 강함 - 은 이제 재발광 반도체 구성 층의 두께를 통해 가려지기보다는 소자의 전방에서 노출된다. 재발광 반도체 구성 층은 실질적으로 더 두껍게 제조되어 상기에 언급된 두께/밝기 절충(tradeoff)에 대한 걱정 없이 실질적으로 모든 UV 여기광을 흡수하게 한다. 재발광 반도체 구성은 은 또는 강화 알루미늄을 포함하는 광대역 금속 미러 상에 장착될 수 있다.Directing excitation light directly to the front face of the re-emitting semiconductor construction layer has a number of benefits. The brightest portion of the re-emitting semiconductor component layer, where the excitation light is the strongest, is now exposed in front of the device rather than obscured through the thickness of the re-emitting semiconductor component layer. The re-emitting semiconductor construction layer is made substantially thicker to absorb substantially all UV excitation light without worrying about the thickness / brightness tradeoff mentioned above. The re-emitting semiconductor construction can be mounted on a broadband metal mirror comprising silver or reinforced aluminum.

도 12는 LED 광이 재발광 반도체 구성 층의 전방면 상에 충돌하지만 LED 광의 일부가 후방면 상에도 또한 충돌하는 다른 실시예를 개략적으로 도시한다. 이 실시예에서, LED(12)에 의해 발광된 일부 광은 재발광 반도체 구성 층(92)의 후방면 상에 충돌하지만, 일부 LED 광은 또한 오목형 LP 반사기(96)로부터 반사하여 재발광 반도체 구성을 통해 횡단하지 않고 재발광 반도체 구성 층(92)의 전방면을 타격한다. 이어서, 재발광 반도체 구성 층(92)에 의해 발광된 가시광은 LP 반사기(96)를 통과하여 관측자 또는 피조명체를 향한다. LED, 재발광 반도체 구성 층 및 LP 반사기는 모두 이전의 실시예에서 나타낸 바와 같이 투명한 포팅 매질에 침지되거나 부착될 수 있다.12 schematically illustrates another embodiment where the LED light impinges on the front face of the re-emitting semiconductor construction layer but some of the LED light also impinges on the back face. In this embodiment, some light emitted by the LED 12 impinges on the rear surface of the re-emitting semiconductor construction layer 92, while some LED light is also reflected from the concave LP reflector 96 to reflect the re-emitting semiconductor. The front surface of the re-emitting semiconductor construction layer 92 is hit without traversing through the construction. The visible light emitted by the re-emitting semiconductor construction layer 92 then passes through the LP reflector 96 towards the observer or illuminator. The LED, re-emitting semiconductor component layer and LP reflector can all be immersed or attached to a transparent potting medium as shown in the previous embodiment.

도 13은 비영상 집광기의 조합이 다층 광학 필름의 작동을 향상시키기 위해 배열되는 다른 실시예를 개략적으로 도시한다. 구체적으로, 집광기 요소(100a, 100b, 100c)가 LED(12), SP 반사기(104), 재발광 반도체 구성 층(102) 및 LP 반사기(106) 사이에 도시된 바와 같이 제공된다. 집광기 요소는 다층 반사기 상에 충돌하는 광의 각도 분산(angular spread)을 감소시키는 효과를 가져, 따라서 도 7 내지 도 9와 관련하여 전술된 반사 대역의 청색 이동을 감소시킨다. 집광기 요소는 평평한 측벽을 갖는 단순한 원추형 섹션(conical section)의 형태일 수 있거나, 또는 측벽은 광의 이동 방향에 따른 시준 또는 집광 작용을 향상시키기 위해 공지된 바와 같이 더 복잡한 만곡 형상을 취할 수 있다. 어느 경우든, 집광기 요소의 측벽은 반사성이고, (하나는 작고 하나는 큰) 2개의 단부는 반사성이 아니다. 도 13에서, LED(12)는 집광기(100a)의 작은 단부에 배치된다. 집광기 요소(100a)는 LED에 의해 발광되는 넓은 각도 범위의 광을 집광하고, 이 범위는 그러한 광이 SP 반사기(104)가 장착되는 집광기 요소(100a)의 큰 단부로 이동될 때는 감소된다. SP 반사기는 UV 여기광을 집광기 요소(100b)로 투과시키고, 이 집광기 요소는 (광의 각도 분산을 증가시키면서) 재발광 반도체 구성 층(102) 상에 그러한 광을 집광한다. 재발광 반도체 구성 층(102)에 의해 하향으로 발광된 넓은 각도 범위의 가시광은 집광기 요소(100b)에 의해 SP 반사기(104)에서 더 좁은 각도 범위로 변환되고, 여기서 광은 재발광 반도체 구성 층(102)을 향해 다시 상향 반사된다. 한편, 재발광 반도체 구성 층(102)을 통해 누설된 여기광 및 재발광 반도체 구성 층(102)에 의해 상향으로 발광된 가시광은 처음에는 넓은 각도 분산을 갖지만, 집광기 요소(100c)에 의해 더 작은 각도 분산으로 변환되어 LP 반사기(106)가 재발광 반도체 구성에 의해 발광된 가시광을 더 양호하게 투과하고 재발광 반도체 구성 층을 향해 여기광을 다시 반사할 것이다.FIG. 13 schematically illustrates another embodiment where a combination of non-imaging collectors is arranged to enhance the operation of a multilayer optical film. Specifically, light collector elements 100a, 100b, 100c are provided as shown between LED 12, SP reflector 104, re-emitting semiconductor construction layer 102 and LP reflector 106. The collector element has the effect of reducing the angular spread of light impinging on the multilayer reflector, thus reducing the blue shift of the reflection band described above with respect to FIGS. The collector element may be in the form of a simple conical section with flat sidewalls, or the sidewalls may take on a more complex curved shape as is known to enhance collimation or condensing action along the direction of light movement. In either case, the side walls of the collector element are reflective and the two ends (one small and one large) are not reflective. In FIG. 13, the LED 12 is disposed at the small end of the light collector 100a. The light collector element 100a collects a wide range of light emitted by the LED, which range is reduced when such light is moved to the large end of the light collector element 100a on which the SP reflector 104 is mounted. The SP reflector transmits UV excitation light to the light collector element 100b, which collects such light on the re-emitting semiconductor construction layer 102 (increasing the angular dispersion of light). The wide angular range of visible light emitted downward by the re-emitting semiconductor component layer 102 is converted by the condenser element 100b into a narrower angular range in the SP reflector 104, where the light is converted into the narrow-emitting semiconductor component layer ( Is reflected back up again. On the other hand, the excitation light leaked through the re-emitting semiconductor component layer 102 and the visible light emitted upward by the re-emitting semiconductor component layer 102 initially have a wide angular dispersion, but are smaller by the light collector element 100c. Converted to angular dispersion, the LP reflector 106 will better transmit visible light emitted by the re-emitting semiconductor construction and reflect back the excitation light towards the re-emitting semiconductor construction layer.

가능한 한 많은 LED 여기광을 포착하기 위해, 집광기 요소(100a)의 작은 단부는 도 14에 도시된 바와 같이 LED의 면에 의해 발광된 적어도 일부의 광을 포착하기 위한 공동(cavity)을 가질 수 있다.To capture as much LED excitation light as possible, the small end of the collector element 100a may have a cavity to capture at least some of the light emitted by the face of the LED, as shown in FIG. 14. .

추가 논의Further discussion

본 명세서에 설명된 간섭 반사기는 유기, 무기, 또는 유기 및 무기 재료의 조합으로 형성된 반사기를 포함한다. 간섭 반사기는 다층 간섭 반사기일 수 있다. 간섭 반사기는 가요성 간섭 반사기일 수 있다. 가요성 간섭 반사기는 중합체, 비중합체 재료, 또는 중합체 및 비중합체 재료로부터 형성될 수 있다. 중합체 및 비중합체 재료를 포함하는 예시적인 필름은 모두가 본 명세서에 참조로 포함되어 있는 미국 특허 제6,010,751호 및 제6,172,810호와, 유럽 특허 공개 제733,919 A2호에 개시되어 있다.The interference reflector described herein includes a reflector formed of organic, inorganic, or a combination of organic and inorganic materials. The interference reflector may be a multilayer interference reflector. The interference reflector can be a flexible interference reflector. Flexible interference reflectors can be formed from polymers, non-polymeric materials, or polymeric and non-polymeric materials. Exemplary films comprising polymeric and nonpolymeric materials are disclosed in US Pat. Nos. 6,010,751 and 6,172,810, and European Patent Publication No. 733,919 A2, both of which are incorporated herein by reference.

본 명세서에 설명된 간섭 반사기는 가요성, 가소성, 또는 변형성 재료로부터 형성될 수 있고, 그 자체가 가요성, 가소성 또는 변형성일 수 있다. 이들 간섭 반사기는 종래의 LED에 사용 가능한 반경, 즉 0.5 내지 5 ㎜로 만곡되거나 또는 휠 수 있다. 이들 가요성 간섭 반사기는 휘거나 만곡될 수 있고, 사전 굴절 광학 특성(pre-deflection optical property)을 여전히 유지한다.The interference reflector described herein can be formed from a flexible, plastic, or deformable material, and can itself be flexible, plastic, or deformable. These interference reflectors can be curved or bent to the radius available for conventional LEDs, ie 0.5 to 5 mm. These flexible interference reflectors can be bent or curved and still maintain pre-deflection optical properties.

콜레스테릭 반사 편광기 및 특정 블록 공중합체와 같은 공지된 자체 조립식의 주기적인 구조가 이러한 적용을 위한 다층 간섭 반사기인 것으로 고려된다. 콜레스테릭 미러는 좌측 및 우측 카이랄(chiral) 피치 요소의 조합을 사용하여 제조될 수 있다.Known self-assembled periodic structures such as cholesteric reflective polarizers and certain block copolymers are considered to be multilayer interference reflectors for this application. Cholesteric mirrors can be made using a combination of left and right chiral pitch elements.

예시적인 실시예에서, 모든 파장의 청색광을 부분적으로 투과하는 장파장 통과 필터가 얇은 황색 재발광 반도체 구성 층과 조합하여 사용되어 재발광 반도체 구성을 먼저 통과한 후에 LED로부터 재발광 반도체 구성 층 상으로 다시 일부 청색광을 향하게 할 수 있다.In an exemplary embodiment, a long pass filter that partially transmits blue light of all wavelengths is used in combination with a thin yellow re-emitting semiconductor component layer to first pass through the re-emitting semiconductor component and then back from the LED onto the re-emitting semiconductor component layer. May direct some blue light.

UV 광의 반사를 제공하는 것에 부가하여, 다층 광학 필름의 기능은 UV 광의 투과를 차단하여 인간 눈의 손상 방지를 포함하여 LED 패키지의 내부 또는 외부의 후속의 요소의 열화를 방지할 수 있다. 일부 실시예에서, LED로부터 가장 먼 UV 반사기의 측면에 UV 흡수기를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 UV 흡수기는 다층 광학 필름 내에, 그 상에 또는 그에 인접하게 있을 수 있다.In addition to providing reflection of UV light, the function of the multilayer optical film can block the transmission of UV light to prevent deterioration of subsequent elements inside or outside the LED package, including preventing damage to the human eye. In some embodiments, it may be advantageous to include a UV absorber on the side of the UV reflector furthest from the LED. Such UV absorbers can be in, on or adjacent to the multilayer optical film.

간섭 필터를 생성하기 위해 다양한 방법이 당업계에 알려져 있지만, 모든 중합체 구성은 다수의 제조 및 비용 이득을 제공할 수 있다. 높은 광학 투과율 및 큰 굴절률 차이를 갖는 고온 중합체가 간섭 필터 분야에 이용되는 경우, 얇고 매우 가요성인 환경적으로 안정된 필터는 단파장 통과(SP) 및 장파장 통과(LP) 필터의 광학적 필요성에 부합하도록 제조될 수 있다. 특히, 미국 특허 제6,531,230호(웨버 등)에 개시된 바와 같은 공압출된 다층 간섭 필터가 정확한 파장 선택 뿐만 아니라 넓은 면적, 비용 효율적인 제조를 제공할 수 있다. 높은 굴절률 차이를 갖는 중합체 쌍을 사용함으로써 자립식인, 즉 기판을 갖지 않지만 아주 쉽게 처리되는 매우 얇은 고반사 미러를 구성할 수 있게 한다. 그러한 간섭 구조는 열성형될 때 또는 1 ㎜ 만큼 작은 곡률 반경으로 굴곡될 때 균열되거나 분쇄되거나 또는 다른 방식으로 열화되지 않을 것이다.While a variety of methods are known in the art for producing interference filters, any polymer configuration can provide a number of manufacturing and cost benefits. When high temperature polymers with high optical transmittances and large refractive index differences are used in the interference filter field, thin, highly flexible, environmentally stable filters may be manufactured to meet the optical needs of short pass (SP) and long pass (LP) filters. Can be. In particular, a coextruded multilayer interference filter as disclosed in US Pat. No. 6,531,230 (Weber et al.) Can provide not only accurate wavelength selection but also large area, cost effective manufacturing. The use of polymer pairs with high refractive index differences makes it possible to construct very thin high reflection mirrors that are self-supporting, ie have no substrate but are very easily processed. Such interference structures will not crack, crush or otherwise degrade when thermoformed or when bent to a radius of curvature as small as 1 mm.

전부가 중합체인 필터는 예를 들어 (후술되는 바와 같이) 반구형 돔과 같은 다양한 3D 형상으로 열성형될 수 있다. 그러나, 원하는 각도 성능을 생성하기 위해 돔의 전체 표면에 걸쳐 정확한 양으로 박화(thinning) 제어하는 데에 주의를 기울여야 한다. 간단한 2차원 곡률을 갖는 필터는 3D 복합 형상의 필터보다 생성하기가 용이하다. 특히, 임의의 얇은 가요성 필터는 예를 들어 원통의 일부와 같은 2D 형상으로 굴곡될 수 있고, 이 경우 전체가 중합체인 필터가 필요하지는 않다. 얇은 중합체 기판 상의 다층 무기 필터는 이러한 방식으로 성형될 뿐만 아니라, 두께가 200 마이크로미터 미만인 유리 기판 상의 무기 다층도 성형될 수 있다. 무기 다층은 유리 전이 온도에 근접한 온도로 가열되어 낮은 응력을 갖는 영구적인 형상을 얻어야 할 필요가 있을 수 있다.The filters, which are all polymers, can be thermoformed into various 3D shapes, such as, for example, hemispherical domes (as described below). However, care must be taken to control thinning in the correct amount across the entire surface of the dome to produce the desired angular performance. Filters with simple two-dimensional curvature are easier to produce than filters of 3D composite shape. In particular, any thin flexible filter can be bent into a 2D shape, for example as part of a cylinder, in which case it is not necessary to have a filter that is entirely polymer. The multilayer inorganic filter on the thin polymer substrate can be molded in this manner as well as the inorganic multilayer on the glass substrate having a thickness of less than 200 micrometers. The inorganic multilayer may need to be heated to a temperature close to the glass transition temperature to obtain a permanent shape with low stress.

장파장 통과 필터 및 단파장 통과 필터를 위한 최적의 대역 에지(bandedge)는 필터가 작동하도록 설계되는 시스템 내의 LED 및 재발광 반도체 구성 둘 모두의 발광 스펙트럼에 따를 것이다. 예시적인 실시예에서, 단파장 통과 필터의 경우, 실질적으로 모든 LED 발광이 필터를 통과하여 재발광 반도체 구성을 여기하고, 재발광 반도체 구성의 실질적으로 모든 발광이 필터에 의해 반사되어 이들이 LED 또는 이들이 흡수될 수 있는 그 베이스 구조에 진입하지 않게 한다. 이러한 이유로, 단파장 통과 형성 대역 에지는 LED의 평균 발광 파장과 재발광 반도체 구성의 평균 발광 파장 사이의 영역에 배치된다. 예시적인 실시예에서, 필터는 LED와 재발광 반도체 구성 사이에 배치된다. 그러나, 필터가 평면형이면, 전형적인 LED로부터의 발광은 다양한 각도에서 필터를 타격할 수 있고, 일부 입사각에서는 필터에 의해 반사되어 재발광 반도체 구성에 도달하지 못할 것이다. 필터가 거의 일정한 입사각을 유지하도록 만곡되지 않으면, 재발광 반도체 구성 및 LED 발광 곡선의 중간점보다 큰 파장에 설계 대역 에지를 배치시켜 전체 시스템 성능을 최적화하기를 원할 수도 있다. 특히, 재발광 반도체 구성의 매우 작은 발광은 끼인 입체각(included solid angle)이 매우 작기 때문에 거의 0도의 입사각으로 필터를 향하게 된다.The optimal bandedge for long pass filters and short pass filters will depend on the emission spectrum of both the LED and re-emitting semiconductor configurations in the system in which the filter is designed to operate. In an exemplary embodiment, in the case of a short pass filter, substantially all of the LED emission passes through the filter to excite the re-emitting semiconductor configuration, and substantially all of the emission of the re-emitting semiconductor configuration is reflected by the filter so that they are absorbed by the LEDs or they are absorbed. Do not enter the base structure where possible. For this reason, the short pass pass band edge is disposed in the region between the average emission wavelength of the LED and the average emission wavelength of the re-emitting semiconductor construction. In an exemplary embodiment, the filter is disposed between the LED and the re-emitting semiconductor construction. However, if the filter is planar, light emission from a typical LED may strike the filter at various angles, and at some angles of incidence, will not be reflected by the filter and reach the re-emitting semiconductor construction. If the filter is not curved to maintain a nearly constant angle of incidence, it may be desirable to place the design band edge at wavelengths greater than the midpoint of the re-emitting semiconductor construction and the LED emission curve to optimize overall system performance. In particular, very small light emission of the re-emitting semiconductor construction is directed towards the filter at an angle of incidence of almost zero degrees because the included solid angle is very small.

다른 예시적인 실시예에서, 장파장 통과 반사 필터는 LED로부터 재발광 반도체 구성 층의 반대쪽에 배치되어, 시스템 효율을 향상시키도록 LED 여기광을 재발광 반도체 구성으로 다시 재생시킨다. 예시적인 실시예에서, LED 발광이 가시광 스펙트럼이고 재발광 반도체 구성 색상 출력에 대해 평형을 이루기 위해 LED 발광의 많은 양이 필요하면 장파장 통과 필터는 생략될 수 있다. 그러나, 예를 들어 청색광과 같은 단파장 광을 부분적으로 투과하는 장파장 통과 필터가 사용되어 수직 입사시 큰 각도에서 더 많은 청색광을 통과시키는 스펙트럼 각도 이동(spectral angle shift)을 통해 청색 LED/황색 재발광 반도체 구성 시스템의 각도 성능을 최적화할 수 있다.In another exemplary embodiment, the long pass reflecting filter is disposed opposite the re-emitting semiconductor construction layer from the LED, regenerating the LED excitation light back to the re-emitting semiconductor construction to improve system efficiency. In an exemplary embodiment, the long pass filter may be omitted if the LED emission is in the visible light spectrum and a large amount of LED emission is required to balance the re-emitting semiconductor construction color output. However, a blue LED / yellow re-emitting semiconductor is provided through a spectral angle shift that uses a long pass filter that partially transmits short wavelength light, for example blue light, to pass more blue light at large angles upon vertical incidence. Optimize the angular performance of your configuration system.

추가의 예시적인 실시예에서, LP 필터는 필터 상에 LED 발광된 광의 거의 일정한 입사각을 유지하기 위해 만곡된다. 이 실시예에서, 재발광 반도체 구성 및 LED 둘 모두는 LP 필터의 일 측을 향한다. 큰 입사각에서, LP 필터는 단파장 광을 반사하지 않을 것이다. 이러한 이유로, 재발광 반도체 구성의 발광을 가급적 적게 차단하면서 LP 필터의 장파장 대역 에지가 가급적 긴 파장에 배치될 수 있다. 또한, 대역 에지 배치는 전체 시스템 효율을 최적화하도록 변경될 수 있다.In a further exemplary embodiment, the LP filter is curved to maintain a nearly constant angle of incidence of the LED emitted light on the filter. In this embodiment, both the re-emitting semiconductor construction and the LEDs are directed to one side of the LP filter. At large angles of incidence, the LP filter will not reflect short wavelength light. For this reason, the long wavelength band edge of the LP filter can be disposed at the longest wavelength possible while blocking the light emission of the re-emitting semiconductor construction as little as possible. In addition, the band edge placement can be changed to optimize the overall system efficiency.

용어 "인접한"은 서로 가까운 2개 용품의 상대적 위치를 나타내기 위해 본 명세서에서 정의된다. 인접한 품목은 접촉하거나, 또는 인접한 품목들 사이에 하나 이상의 재료가 배치된 상태로 서로 이격될 수 있다.The term "adjacent" is defined herein to indicate the relative position of two articles close to each other. Adjacent items may be contacted or spaced apart from one another with one or more materials disposed between adjacent items.

LED 여기광은 LED 광원이 발광할 수 있는 임의의 광일 수 있다. LED 여기광은 UV 또는 청색광일 수 있다. 청색광은 또한 자색 및 남색광을 포함한다. LED는 동시 발광 소자 뿐만 아니라 레이저 다이오드 및 수직 공진 표면 발광 레이저 다이오드를 포함하는 유도 발광 또는 초방사성 발광을 사용하는 소자를 포함한다.The LED excitation light may be any light that the LED light source can emit. The LED excitation light can be UV or blue light. Blue light also includes purple and indigo light. LEDs include not only co-emitting devices, but also devices using inductive or super-radiative light emission, including laser diodes and vertical resonant surface emitting laser diodes.

본 명세서에 설명된 재발광 반도체 구성의 층은 연속 또는 불연속 층일 수 있다. 재발광 반도체 구성 재료의 층은 균일 또는 불균일 패턴일 수 있다. 재발광 반도체 구성 재료의 층은 작은 면적을 갖는 복수의 영역일 수 있다 예시적인 실시예에서, 이 복수의 영역은 각각 예를 들어 적색 발광 영역, 청색 발광 영역 및 녹색 발광 영역과 같은 하나 이상의 서로 다른 파장의 가시광을 발광하는 재발광 반도체 구성으로부터 형성될 수 있다. 복수의 파장의 가시광을 발광하는 영역은 요구되는 바에 따라 임의의 균일 또는 불균일 방식으로 배열되고 구성될 수 있다. 예를 들어, 재발광 반도체 구성 재료의 층은 표면 또는 영역을 따라 불균일한 밀도 구배를 갖는 복수의 영역일 수 있다. 이 영역은 임의의 일정한 또는 일정하지 않은 형상을 가질 수 있다.The layers of the re-emitting semiconductor construction described herein may be continuous or discontinuous layers. The layer of re-emitting semiconductor construction material may be a uniform or non-uniform pattern. The layer of re-emitting semiconductor construction material may be a plurality of regions having a small area. In an exemplary embodiment, each of the plurality of regions is one or more different from each other, for example, a red emitting region, a blue emitting region and a green emitting region. It can be formed from a re-emitting semiconductor construction that emits visible light of a wavelength. The regions emitting a plurality of wavelengths of visible light can be arranged and configured in any uniform or non-uniform manner as desired. For example, the layer of re-emitting semiconductor construction material can be a plurality of regions having a non-uniform density gradient along the surface or region. This region may have any constant or non-uniform shape.

구조화된 재발광 반도체 구성 층은 이하에 설명되는 바와 같이 성능상 이득을 제공하기 위해 다수의 방식으로 구성될 수 있다. 다수 유형의 재발광 반도체 구성이 더 넓은 또는 더 충분한 스펙트럼 출력을 제공하는 데 사용될 때, 단파장 재발광 반도체 구성으로부터의 광은 다른 재발광 반도체 구성에 의해 재흡수될 수 있다. 각각의 재발광 반도체 구성 유형의 분리된 라인 또는 분리된 영역을 포함하는 패턴은 재흡수량을 감소시킨다. 이는 흡수되지 않은 펌프 광(pump light)이 재발광 반도체 구성 패턴으로 재반사되는 공동형 구성에서 특히 효과적일 것이다.The structured re-emitting semiconductor construction layer can be constructed in a number of ways to provide performance gains, as described below. When many types of re-emitting semiconductor constructions are used to provide wider or more spectral output, light from short-wavelength re-emitting semiconductor constructions can be absorbed by other re-emitting semiconductor constructions. The pattern comprising separate lines or separated regions of each type of re-emitting semiconductor construction reduces the amount of reabsorption. This will be particularly effective in cavity configurations where pump light that has not been absorbed is reflected back into the re-emitting semiconductor construction pattern.

재발광 반도체 구성/반사기 조립체를 포함하는 제1 광학 구성요소가 이후에 LED 베이스에 부착될 수 있고, 히트 싱크가 선택적으로 투명한 히트 싱크를 포함할 수 있고 이 히트 싱크에는 재발광 반도체 구성 층 및 간섭 필터가 부착될 수 있는 실시예들이 본 명세서에 개시된다. 투명한 히트 싱크는 재발광 반도체 구성 층/간섭 필터와 LED 베이스 사이에 배치된 사파이어 층일 수 있다. 대부분의 유리는 중합체보다 높은 열전도도를 갖고, 마찬가지로 이러한 기능에 유용할 수 있다. 많은 다른 결정질 재료의 열전도도는 대부분의 유리보다 높고 또한 여기에 사용될 수 있다. 사파이어 층은 금속 히트 싱크에 의해 에지에서 접촉될 수 있다.A first optical component comprising a re-emitting semiconductor construction / reflector assembly may then be attached to the LED base, and the heat sink may optionally include a transparent heat sink, which includes the re-emitting semiconductor component layer and interference Embodiments in which a filter can be attached are disclosed herein. The transparent heat sink may be a sapphire layer disposed between the re-emitting semiconductor construction layer / interference filter and the LED base. Most glasses have higher thermal conductivity than polymers and can likewise be useful for this function. The thermal conductivity of many other crystalline materials is higher than most glasses and can also be used here. The sapphire layer can be contacted at the edge by a metal heat sink.

SP 또는 LP 필터의 수명은 바람직하게는 동일한 시스템 내의 LED의 수명보다 크거나 같다. 중합체 간섭 필터의 열화는 층 두께 값을 변경시키는, 따라서 필터가 반사하는 파장을 변경시키는 재료 크리프(creep)를 초래할 수 있는 과열에 기인할 수 있다. 최악의 경우, 과열은 중합체 재료를 녹게 하여, 재료의 급속한 흐름 및 파장 선택의 변경으로 이어질 뿐만 아니라 필터 내의 불균일성을 일으킨다.The lifetime of the SP or LP filter is preferably greater than or equal to the lifetime of the LEDs in the same system. Degradation of the polymer interference filter may be due to overheating, which can result in material creep that changes the layer thickness value and thus the wavelength that the filter reflects. In the worst case, overheating melts the polymeric material, leading to rapid flow of the material and changes in wavelength selection as well as causing nonuniformity in the filter.

중합체 재료의 열화는 중합체 재료에 따라 청색, 자색 또는 UV 방사선과 같은 단파장 (화학) 방사선에 의해 또한 유도될 수 있다. 열화의 속도는 화학 광 플럭스 및 중합체의 온도 둘 모두에 좌우된다. 온도 및 플럭스 둘 모두는 일반적으로 LED로부터의 거리가 증가함에 따라 감소한다. 따라서, 고휘도 LED, 특히 UV LED의 경우에 설계가 허용할 수 있는 한 LED로부터 멀리 중합체 필터를 배치하는 것이 유리하다. 전술한 바와 같은 투명한 히트 싱크 상에 중합체 필터를 배치함으로써 또한 필터의 수명을 향상시킬 수 있다. 돔형 필터의 경우, 화학 방사선의 플럭스는 LED로부터의 거리의 제곱에 따라 감소한다. 예를 들어, 곡률 중심에 단일 방향성 1 와트 LED가 배치된 1 ㎝의 반경을 갖는 반구형 MOF 반사기는 1/(2π) W/㎠(돔의 표면적 = 2π ㎠)의 평균 강도를 가질 것이다. 0.5 ㎝ 반경에서, 돔의 평균 강도는 상기 값의 4배 또는 2/π W/㎠이다. LED, 재발광 반도체 구성 및 다층 광학 필름의 시스템은 광 플럭스 및 온도 제어를 고려하여 설계될 수 있다.Degradation of the polymeric material may also be induced by short wavelength (chemical) radiation such as blue, purple or UV radiation, depending on the polymeric material. The rate of degradation depends on both the chemical light flux and the temperature of the polymer. Both temperature and flux generally decrease as the distance from the LED increases. Thus, in the case of high brightness LEDs, especially UV LEDs, it is advantageous to place the polymer filter away from the LED as far as the design allows. Placing the polymer filter on a transparent heat sink as described above can also improve the life of the filter. For domed filters, the flux of actinic radiation decreases with the square of the distance from the LED. For example, a hemispherical MOF reflector with a radius of 1 cm with a unidirectional 1 watt LED placed in the center of curvature will have an average intensity of 1 / (2π) W / cm 2 (surface area of the dome = 2π cm 2). At a radius of 0.5 cm, the average strength of the dome is 4 times that value or 2 / π W / cm 2. The system of LEDs, re-emitting semiconductor constructions, and multilayer optical films can be designed taking into account light flux and temperature control.

반사 편광기는 다층 반사기에 인접하고/하거나 재발광 반도체 구성 재료에 인접하게 배치될 수 있다. 반사 편광기는 다른 편광을 반사하면서 바람직한 편광의 광이 발광되게 한다. 당업계에 공지된 재발광 반도체 구성 층 및 다른 필름 구성요소가 반사 편광기에 의해 반사된 편광된 광을 편광 해소(depolarize)할 수 있고, 재발광 반도체 구성 층 또는 다층 반사기와 조합된 재발광 반도체 구성 층의 반사에 의해 광이 재생되어 고체 광 소자(LED)의 편광된 광의 휘도를 증가시킬 수 있다. 적합한 반사 편광기는 예를 들어 콜레스테릭 반사 편광기, ¼파 지연기를 갖는 콜레스테릭 반사 편광기, 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수가능한 DBEF 반사 편광기, 또는 쓰리엠 컴퍼니로부터 또한 입수가능한 DRPF 반사 편광기를 포함한다. 반사 편광기는 바람직하게는 재발광 반도체 구성에 의해 발광된 광을 상당한 파장 및 각도 범위에 걸쳐 편광하고, LED가 청색광을 발광하는 경우에 마찬가지로 LED 발광 파장 범위를 반사할 수 있다.The reflective polarizer may be disposed adjacent to the multilayer reflector and / or adjacent to the re-emitting semiconductor construction material. Reflective polarizers allow light of a desired polarization to be emitted while reflecting other polarizations. Re-emitting semiconductor construction layers and other film components known in the art can polarize depolarized light reflected by reflective polarizers and are combined with re-emitting semiconductor construction layers or multilayer reflectors Light may be regenerated by the reflection of the layer to increase the brightness of the polarized light of the solid state optical device (LED). Suitable reflective polarizers include, for example, cholesteric reflective polarizers, cholesteric reflective polarizers with quarter wave retarders, DBEF reflective polarizers available from 3M Company, or DRPF reflective polarizers also available from 3M Company. . The reflective polarizer preferably polarizes the light emitted by the re-emitting semiconductor construction over a significant wavelength and angular range and can likewise reflect the LED emission wavelength range when the LED emits blue light.

적합한 다층 반사기 필름은 복굴절 다층 광학 필름이며, 여기서 2개의 인접한 층의 두께 방향으로의 굴절률이 실질적으로 정합하고 매우 크거나 존재하지 않는 브루스터 각(p-편광된 광의 반사율이 0이 되는 각도)을 갖는다. 이는 p-편광된 광에 대한 반사도가 법선으로부터 멀어지는 입사각에 따라 천천히 감소하거나, 입사각과 무관하거나, 또는 입사각에 따라 증가하는 다층 미러 및 편광기의 구성을 가능하게 한다. 그 결과, 넓은 대역폭에 걸쳐 (미러의 경우 임의의 입사 방향에 대한 그리고 편광기의 경우 선택된 방향에 대한 편광 평면 모두에 대해) 높은 반사도를 갖는 다층 필름이 달성될 수 있다. 이들 중합체 다층 반사기는 제1 및 제2 열가소성 중합체의 교번 층을 포함한다. 이 교번 층은 이 층에 대해 평행하게 연장하는 서로 수직인 x 및 y축과 x 및 y축에 수직인 z축을 갖는 로컬 좌표계를 형성하고, 여기서 층들의 적어도 일부는 복굴절성이다. 제1 및 제2 층들 사이의 굴절률의 차이의 절대값은 상호 수직하는 제1, 제2 및 제3 축을 따라 편광된 광에 대해 각각 Δx, Δy 및 Δz이다. 제3 축은 필름의 평면에 수직이며, 여기서 Δx는 약 0.05보다 크고, Δz는 약 0.05보다 작다. 이들 필름은 예를 들어 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제5,882,774호에 설명되어 있다.Suitable multilayer reflector films are birefringent multilayer optical films, where the refractive index in the thickness direction of two adjacent layers is substantially matched and has a Brewster angle (an angle at which the reflectance of p-polarized light becomes zero) that is very large or nonexistent. . This allows the construction of multilayer mirrors and polarizers whose reflectivity to p-polarized light slowly decreases with, or is independent of, or increases with the angle of incidence away from the normal. As a result, a multilayer film with high reflectivity can be achieved over a wide bandwidth (both in the polarization plane for any direction of incidence for the mirror and for the selected direction for the polarizer). These polymeric multilayer reflectors include alternating layers of first and second thermoplastic polymers. This alternating layer forms a local coordinate system with x and y axes perpendicular to each other extending parallel to this layer and z axis perpendicular to the x and y axes, where at least some of the layers are birefringent. The absolute value of the difference in refractive index between the first and second layers is Δx, Δy and Δz for light polarized along the mutually perpendicular first, second and third axes, respectively. The third axis is perpendicular to the plane of the film, where Δx is greater than about 0.05 and Δz is less than about 0.05. These films are described, for example, in US Pat. No. 5,882,774, which is incorporated herein by reference.

도 15는 본 발명의 다른 실시예, 즉 소자(210)의 개략 단면도이다. 비평면형 다층 반사기(224)는 재발광 반도체 구성(222)에 인접한 것으로 도시되어 있지만, 비평면형 다층 반사기(224)는 광이 재발광 반도체 구성(222)과 다층 반사기(224) 사이에서 진행할 수 있도록 위치되기만 하면 된다. 비평면형 다층 반사기(224)는 예컨대 UV 또는 청색광과 같은 LED 여기광을 반사하고 가시광을 투과한다. 이러한 비평면형 다층 반사기(224)는 전술한 바와 같이 장파장 통과(LP) 반사기라 부를 수 있다. 상기의 배열은 광학적으로 투명한 재료(220) 내에 배치될 수 있다.15 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the present invention, namely device 210. Although non-planar multilayer reflector 224 is shown adjacent to re-emitting semiconductor construction 222, non-planar multilayer reflector 224 allows light to travel between re-emitting semiconductor construction 222 and multilayer reflector 224. Just be located. Non-planar multilayer reflector 224 reflects LED excitation light, such as UV or blue light, and transmits visible light. This non-planar multilayer reflector 224 may be referred to as a long pass (LP) reflector as described above. The arrangement above can be disposed in an optically transparent material 220.

비평면형 다층 반사기(224)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 LED(212)로부터 광을 수광하도록 위치될 수 있다. 비평면형 다층 반사기(224)는 임의의 사용 가능한 두께일 수 있다. 비평면형 중합체 다층 반사기(224)는 두께가 5 내지 200 마이크로미터 또는 10 내지 100 마이크로미터일 수 있다. 비평면형 다층 반사기(224)는 선택적으로 무기 재료가 사실상 없을 수 있다.Non-planar multilayer reflector 224 may be positioned to receive light from LED 212 as described herein. Non-planar multilayer reflector 224 can be any available thickness. Non-planar polymeric multilayer reflector 224 may be between 5 and 200 micrometers or between 10 and 100 micrometers in thickness. Non-planar multilayer reflector 224 may optionally be substantially free of inorganic material.

비평면형 다층 반사기(224)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 UV, 청색광 또는 자색광에 노출될 때 열화에 견디는 재료로 형성될 수 있다. 본 명세서에 설명된 다층 반사기는 장시간 동안 고강도 조명하에서 안정할 수 있다. 고강도 조명은 일반적으로 1 내지 100 W/㎠의 플럭스 레벨로 정의될 수 있다. 간섭 반사기에서의 작동 온도는 100℃ 이하, 또는 65℃ 이하일 수 있다. 적합한 예시적인 중합체 재료는 예를 들어 아크릴 재료, PET 재료, PMMA 재료, 폴리스티렌 재료, 폴리카르보네이트 재료, 쓰리엠(미국 미네소타주 세인트 폴 소재)으로부터 입수가능한 THV 재료 및 그 조합으로 형성된 UV 저항성 재료를 포함할 수 있다. 이들 재료 및 PEN 재료가 청색 여기광으로 사용될 수 있다.Non-planar multilayer reflector 224 may be formed of a material that resists degradation when exposed to UV, blue light, or violet light, as described herein. The multilayer reflector described herein can be stable under high intensity illumination for a long time. High intensity illumination can generally be defined as a flux level of 1 to 100 W / cm 2. The operating temperature at the interference reflector may be 100 ° C. or less, or 65 ° C. or less. Suitable exemplary polymeric materials include, for example, UV resistant materials formed from acrylic materials, PET materials, PMMA materials, polystyrene materials, polycarbonate materials, THV materials available from 3M (St. Paul, MN), and combinations thereof. It may include. These materials and PEN materials can be used as blue excitation light.

비평면형 다층 반사기(224)는 그 길이, 폭, 또는 둘 모두를 따라 불균일한 두께 또는 두께 구배를 가질 수 있다. 비평면형 다층 반사기(224)는 비평면형 다층 반사기(224)의 내부 영역(223)에서의 제1 두께와, 비평면형 다층 반사기(224)의 외부 영역(225)에서의 제2 두께를 가질 수 있다. 반사기의 표면을 가로지르는 두께의 차이는 스펙트럼 반사율의 대응하는 차이 또는 이동(shift)과 관련되고, 얇은 영역이 두꺼운 영역에 비해 청색 이동된다. 두께 구배를 생성할 수 있는 다양한 방식이 있다. 예를 들어, 두께 구배는 일부를 열거하자면 열성형, 엠보싱, 레이저 엠보싱, 또는 압출 등에 의해 형성될 수 있다.Non-planar multilayer reflector 224 may have a non-uniform thickness or thickness gradient along its length, width, or both. The non-planar multilayer reflector 224 may have a first thickness in the inner region 223 of the non-planar multilayer reflector 224 and a second thickness in the outer region 225 of the non-planar multilayer reflector 224. . The difference in thickness across the surface of the reflector is related to the corresponding difference or shift in the spectral reflectivity and the thin areas are blue shifted relative to the thick areas. There are various ways in which thickness gradients can be created. For example, the thickness gradient may be formed by thermoforming, embossing, laser embossing, extrusion, or the like, to name a few.

도 15에 도시된 바와 같이, 내부 영역(223) 두께는 외부 영역(225) 두께보다 클 수 있다. 내부 영역(223) 두께의 증가는 "후광 효과"(halo effect)로 알려진 바람직하지 않은 효과를 감소시킬 수 있다. "후광 효과"는 청색 여기광 및 황색 변환광의 평형이 LED의 시야각의 함수로 변화하는 이 기술 분야에 알려진 문제점이다. 여기서, 내부 영역(223) 두께는 축상 청색 투과를 감소시키기 위해 외부 영역(225) 두께보다 클 수 있다.As shown in FIG. 15, the thickness of the inner region 223 may be greater than the thickness of the outer region 225. Increasing the thickness of the interior region 223 may reduce the undesirable effect known as the "halo effect". "Halo effect" is a problem known in the art that the balance of blue excitation light and yellow conversion light changes as a function of the viewing angle of the LED. Here, the thickness of the inner region 223 may be greater than the thickness of the outer region 225 to reduce the axial blue transmission.

도 16에 도시된 바와 같이, 외부 영역(325) 두께는 내부 영역(323) 두께보다 클 수 있다. 상기 배열은 광학적으로 투명한 재료(320) 내에 배치될 수 있다.As shown in FIG. 16, the thickness of the outer region 325 may be greater than the thickness of the inner region 323. The arrangement can be disposed within the optically transparent material 320.

비평면형 다층 반사기는 본 명세서에 설명된 바와 같이 LED를 갖는 임의의 사용 가능한 구성 내에 위치될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 비평면형 다층 반사기는 재발광 반도체 구성과 LED 사이에 위치된다(예를 들어, 도 17 참조). 다른 예시적인 실시예에서, 재발광 반도체 구성은 비평면형 다층 반사기와 LED 사이에 위치된다(예를 들어, 도 15 및 도 16 참조).The non-planar multilayer reflector can be located in any available configuration with LEDs as described herein. In an exemplary embodiment, the non-planar multilayer reflector is located between the re-emitting semiconductor construction and the LED (see, eg, FIG. 17). In another exemplary embodiment, the re-emitting semiconductor construction is located between the non-planar multilayer reflector and the LED (see, eg, FIGS. 15 and 16).

비평면형 다층 반사기(224/324)는 UV 또는 청색광을 반사시키고 녹색광, 황색광 또는 적색광과 같은 가시광 스펙트럼의 적어도 일부를 투과하도록 구성될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 비평면형 다층 반사기(224/324)는 UV, 청색광 또는 녹색광을 반사시키고 황색광 또는 적색광과 같은 가시광 스펙트럼의 적어도 일부를 투과하도록 구성될 수 있다.The non-planar multilayer reflector 224/324 can be configured to reflect UV or blue light and transmit at least a portion of the visible light spectrum, such as green light, yellow light or red light. In another exemplary embodiment, the non-planar multilayer reflector 224/324 can be configured to reflect UV, blue or green light and transmit at least a portion of the visible light spectrum, such as yellow or red light.

재발광 반도체 구성(222/322)은 LED(212/312)로부터 발광된 여기광으로 조명될 때 가시광을 발광할 수 있다. 재발광 반도체 구성 재료는 임의의 사용 가능한 두께일 수 있다.Re-emitting semiconductor construction 222/322 can emit visible light when illuminated with excitation light emitted from LEDs 212/312. The re-emitting semiconductor construction material can be any available thickness.

도 17은 본 발명의 소자(410)의 다른 실시예의 개략 단면도이다. 비평면형 다층 반사기(426)는 재발광 반도체 구성(422)에 인접한 것으로 도시되어 있지만, 비평면형 다층 반사기(426)는 광이 재발광 반도체 구성(422)과 비평면형 다층 반사기(426) 사이에서 진행할 수 있도록 위치되기만 하면 된다. 비평면형 다층 반사기(426)는 가시광을 반사하고 예컨대 UV 또는 청색광과 같은 LED 여기광을 투과한다. 이러한 비평면형 다층 반사기(426)는 전술한 바와 같이 단파장 통과(SP) 반사기라 부를 수 있다. 상기의 배열은 광학적으로 투명한 재료(420) 내에 배치될 수 있다.17 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of an element 410 of the present invention. Although non-planar multilayer reflector 426 is shown adjacent to re-emitting semiconductor construction 422, non-planar multilayer reflector 426 allows light to travel between re-emitting semiconductor construction 422 and non-planar multilayer reflector 426. All you have to do is place it. Non-planar multilayer reflector 426 reflects visible light and transmits LED excitation light, such as UV or blue light, for example. This non-planar multilayer reflector 426 may be referred to as a short pass SP reflector as described above. The arrangement above may be disposed in an optically transparent material 420.

비평면형 다층 반사기(426)는 동일한 재료를 포함할 수 있고, 전술한 비평면형 다층 반사기(424)와 유사한 방식으로 형성될 수 있다. 재발광 반도체 구성 층(422)은 또한 위에 설명되어 있다.Non-planar multilayer reflector 426 may comprise the same material and may be formed in a similar manner to non-planar multilayer reflector 424 described above. Re-emitting semiconductor construction layer 422 is also described above.

비평면형 다층 반사기(426)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 LED(412)를 갖는 임의의 사용 가능한 구성 내에 위치될 수 있다. 도 17에 도시된 예시적인 실시예에서, 비평면형 다층 반사기(426)는 재발광 반도체 구성(422)과 LED(412) 사이에 위치된다. 다른 예시적인 실시예에서, 재발광 반도체 구성(422)은 비평면형 다층 반사기(426)와 LED(412) 사이에 위치된다. 대안적인 실시예에서, 비평면형 다층 반사기(426)는 LED(412)를 향하는 반구형 오목 형상이다. 그러한 설계는 LED(412)에 의해 발광된 광이 수직한 또는 거의 수직한 입사각으로 비평면형 다층 반사기(426)를 타격할 수 있게 한다. 다층 반사기(426)의 비평면형 기하학적 구조는 실질적으로 모든 단파 광이 LED(412)로부터 발산하는 측면 또는 방향에 관계없이 이 광이 비평면형 다층 반사기(426)를 통과할 수 있게 한다.Non-planar multilayer reflector 426 may be located in any available configuration with LEDs 412 as described herein. In the exemplary embodiment shown in FIG. 17, a non-planar multilayer reflector 426 is positioned between the re-emitting semiconductor construction 422 and the LED 412. In another exemplary embodiment, the re-emitting semiconductor construction 422 is positioned between the non-planar multilayer reflector 426 and the LED 412. In an alternative embodiment, the non-planar multilayer reflector 426 is hemispherical concave toward the LED 412. Such a design allows the light emitted by the LED 412 to strike the non-planar multilayer reflector 426 at a vertical or near vertical angle of incidence. The non-planar geometry of the multilayer reflector 426 allows this light to pass through the non-planar multilayer reflector 426 regardless of the side or direction in which substantially all shortwave light diverges from the LED 412.

도 18은 본 발명의 소자(510)의 다른 실시예의 개략 단면도이다. 제1 비평면형 다층 반사기(524)는 재발광 반도체 구성(522)으로부터 이격된 것으로 도시되어 있지만, 제1 비평면형 다층 반사기(524)는 광이 재발광 반도체 구성(522)과 제1 비평면형 다층 반사기(524) 사이에서 진행할 수 있도록 위치되기만 하면 된다. 제1 비평면형 다층 반사기(524)는 예를 들어 UV 또는 청색광과 같은 LED 여기광을 반사하고 가시광을 투과한다. 이러한 제1 비평면형 다층 반사기(524)는 전술한 바와 같이 장파장 통과(LP) 반사기라 부를 수 있다. 상기 배열은 광학적으로 투명한 재료(520) 내에 배치될 수 있다.18 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of an element 510 of the present invention. Although the first non-planar multilayer reflector 524 is shown spaced apart from the re-emitting semiconductor construction 522, the first non-planar multilayer reflector 524 has light reflected from the re-emitting semiconductor construction 522 and the first non-planar multilayer. It only needs to be positioned so that it can travel between the reflectors 524. The first non-planar multilayer reflector 524 reflects LED excitation light, such as for example UV or blue light, and transmits visible light. The first non-planar multilayer reflector 524 may be referred to as a long pass (LP) reflector as described above. The arrangement can be disposed within the optically transparent material 520.

제2 비평면형 다층 반사기(526)는 재발광 반도체 구성 재료(22)에 인접한 것으로 도시되어 있지만, 제2 비평면형 다층 반사기(526)는 광이 재발광 반도체 구성 재료(522)와 제2 비평면형 다층 반사기(526) 사이에서 진행할 수 있도록 위치되기만 하면 된다. 제2 비평면형 다층 반사기(526)는 가시광을 반사하고 예를 들어 UV 또는 청색광과 같은 LED 여기광을 투과한다. 이러한 제2 비평면형 다층 반사기(526)는 전술한 바와 같이 단파장 통과(SP) 반사기라 부를 수 있다.While the second non-planar multilayer reflector 526 is shown adjacent to the re-emitting semiconductor construction material 22, the second non-planar multilayer reflector 526 has no light emitting the re-emitting semiconductor construction material 522 and the second non-planar construction. It only needs to be positioned so that it can run between the multilayer reflectors 526. The second non-planar multilayer reflector 526 reflects visible light and transmits LED excitation light, for example UV or blue light. The second non-planar multilayer reflector 526 may be referred to as a short pass SP reflector as described above.

재발광 반도체 구성(522)은 제1 비평면형 중합체 다층 반사기(524)와 제2 비평면형 중합체 다층 반사기(526) 사이에 배치된 것으로 도시된다. 재발광 반도체 구성(522)은 위에 설명되어 있다.Re-emitting semiconductor construction 522 is shown disposed between first non-planar polymeric multilayer reflector 524 and second non-planar polymeric multilayer reflector 526. Re-emitting semiconductor construction 522 is described above.

도 19는 본 발명의 소자(610)의 다른 실시예의 개략 단면도이다. 제1 비평면형 다층 반사기(624)는 재발광 반도체 구성 재료(622)에 인접한 것으로 도시되어 있지만, 제1 비평면형 다층 반사기(624)는 광이 재발광 반도체 구성 재료(622)와 제1 비평면형 다층 반사기(624) 사이에서 진행할 수 있도록 위치되기만 하면 된다. 제1 비평면형 다층 반사기(624)는 예를 들어 UV 또는 청색광과 같은 LED 여기광을 반사하고 가시광을 투과한다. 이러한 제1 비평면형 다층 반사기(624)는 전술한 바와 같이 장파장 통과(LP) 반사기라 부를 수 있다. 상기의 배열은 광학적으로 투명한 재료(620) 내에 배치될 수 있다.19 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of an element 610 of the present invention. While the first non-planar multilayer reflector 624 is shown adjacent to the re-emitting semiconductor construction material 622, the first non-planar multilayer reflector 624 has no light from the re-emitting semiconductor construction material 622 and the first non-planar construction. It only needs to be positioned so that it can run between the multilayer reflectors 624. The first non-planar multilayer reflector 624 reflects LED excitation light, such as, for example, UV or blue light, and transmits visible light. The first non-planar multilayer reflector 624 may be referred to as a long pass (LP) reflector as described above. The arrangement above may be disposed in an optically transparent material 620.

제2 비평면형 다층 반사기(626)는 재발광 반도체 구성 재료(622)에 인접한 것으로 도시되어 있지만, 제2 비평면형 다층 반사기(626)는 광이 재발광 반도체 구성 재료(622)와 제2 비평면형 다층 반사기(626) 사이에서 진행할 수 있도록 위치되기만 하면 된다. 제2 비평면형 다층 반사기(626)는 가시광을 반사하고 예를 들어 UV 또는 청색광과 같은 LED 여기광을 투과한다. 이러한 제2 비평면형 다층 반사기(626)는 전술한 바와 같이 단파장 통과(SP) 반사기라 부를 수 있다.While the second non-planar multilayer reflector 626 is shown adjacent to the re-emitting semiconductor construction material 622, the second non-planar multilayer reflector 626 has the light re-emitting semiconductor construction material 622 and the second non-planar construction. It only needs to be positioned so that it can run between the multilayer reflectors 626. The second non-planar multilayer reflector 626 reflects visible light and transmits LED excitation light, such as, for example, UV or blue light. The second non-planar multilayer reflector 626 may be referred to as a short pass SP reflector as described above.

재발광 반도체 구성 층(622)은 제1 비평면형 다층 반사기(624)와 제2 비평면형 다층 반사기(626) 사이에 배치된 것으로 도시된다. 재발광 반도체 구성(622)은 위에 설명되어 있다.The re-emitting semiconductor construction layer 622 is shown disposed between the first non-planar multilayer reflector 624 and the second non-planar multilayer reflector 626. Re-emitting semiconductor construction 622 is described above.

본 발명에 따른 소자는 그래픽 디스플레이 장치, 예를 들어 대형 또는 소형 스크린 비디오 모니터, 컴퓨터 모니터 또는 디스플레이, 텔레비전, 전화기 또는 전화기 디스플레이, 개인 휴대 정보 단말기 또는 개인 휴대 정보 단말기 디스플레이, 호출기 또는 호출기 디스플레이, 계산기 또는 계산기 디스플레이, 게임기 또는 게임기 디스플레이, 장난감 또는 장난감 디스플레이, 대형 또는 소형 기기 또는 대형 또는 소형 기기 디스플레이, 자동차 대시보드 또는 자동차 대시보드 디스플레이, 자동차 인테리어 또는 자동차 인테리어 디스플레이, 선박 대시보드 또는 선박 대시보드 디스플레이, 선박 인테리어 또는 선박 인테리어 디스플레이, 항공기 대시보드 또는 항공기 대시보드 디스플레이, 항공기 인테리어 또는 항공기 인테리어 디스플레이, 교통 제어기 또는 교통 제어기 디스플레이, 광고 디스플레이, 또는 광고 표지 등의 구성요소 또는 필수 구성요소일 수 있다.The device according to the invention is a graphic display device, for example a large or small screen video monitor, a computer monitor or display, a television, a telephone or telephone display, a personal digital assistant or personal digital assistant display, a pager or pager display, a calculator or Calculator display, game console or game console display, toy or toy display, large or small appliance or large or small appliance display, car dashboard or car dashboard display, car interior or car interior display, ship dashboard or ship dashboard display, ship Interior or ship interior display, aircraft dashboard or aircraft dashboard display, aircraft interior or aircraft interior display, traffic controller Or a component or an essential component such as a traffic controller display, an advertisement display, or an advertisement sign.

본 발명에 따른 소자는 액정 디스플레이(LCD) 또는 이와 유사한 디스플레이의 구성요소 또는 필수 구성요소, 즉 이러한 디스플레이에 대한 백라이트와 같은 것일 수 있다. 일 실시예에서, 본 발명에 따른 반도체 소자는 특히 본 발명에 따른 반도체 소자에 의해 발광된 색상을 LCD 디스플레이의 컬러 필터에 정합시킴으로써 액정 디스플레이용 백라이트로서 사용하도록 구성된다.The device according to the invention can be such as a component or an essential component of a liquid crystal display (LCD) or similar display, ie a backlight for such a display. In one embodiment, the semiconductor device according to the invention is particularly adapted for use as a backlight for liquid crystal displays by matching the color emitted by the semiconductor device according to the invention to the color filter of the LCD display.

본 발명에 따른 소자는 조명 장치, 예를 들어 자립식 또는 내장형 조명 설비 또는 램프, 조경 또는 건축 조명 설비, 핸드헬드 또는 차량 장착 램프, 자동차 헤드라이트 또는 미등, 자동차 내부 조명 설비, 자동차용 또는 자동차 이외 용도의 신호기, 도로 조명 장치, 교통 제어 신호기, 선박 램프 또는 신호기 또는 내부 조명 설비, 항공기 램프 또는 신호기 또는 내부 조명 설비, 대형 또는 소형 기기 또는 대형 또는 소형 기기 램프 등의 구성요소 또는 필수 구성 요소; 또는 적외선, 가시광선 또는 자외선 광원으로서 사용되는 임의의 소자 또는 구성요소일 수 있다.The device according to the invention is a lighting device, for example a self-supporting or built-in lighting fixture or lamp, a landscape or architectural lighting fixture, a handheld or vehicle mounted lamp, an automobile headlight or taillight, an automobile interior lighting fixture, a car or other than Components or essential components such as signals for use, road lighting devices, traffic control signals, ship lamps or signals or interior lighting equipment, aircraft lamps or signals or interior lighting equipment, large or small equipment or large or small equipment lamps; Or any device or component used as an infrared, visible or ultraviolet light source.

본 발명의 다양한 변형 및 변경은 본 발명의 범주 및 원리로부터 벗어남이 없이 당업계의 숙련자에게 명백하게 될 것이며, 본 발명이 전술한 예시적인 실시 형태들로 부당하게 한정되지 않음을 이해하여야 한다.Various modifications and alterations of this invention will become apparent to those skilled in the art without departing from the scope and principles of this invention, and it should be understood that this invention is not unduly limited to the exemplary embodiments described above.

Claims (28)

a) 제1 파장의 광을 발광할 수 있는 LED;a) an LED capable of emitting light of a first wavelength; b) pn 접합부 내에 위치되지 않은 포텐셜 우물을 포함하는 재발광 반도체 구성; 및b) a re-emitting semiconductor construction comprising a potential well not located within a pn junction; And c) LED로부터 발광된 광을 재발광 반도체 구성 상으로 반사시키도록 위치된 반사기를 포함하는 소자.c) a reflector positioned to reflect light emitted from the LED onto the re-emitting semiconductor construction. 제1항에 있어서, 상기 재발광 반도체 구성은 상기 적어도 하나의 포텐셜 우물 중 적어도 하나에 근접하거나 바로 인접한 흡수층을 추가적으로 포함하는 소자.The device of claim 1, wherein the re-emitting semiconductor construction further comprises an absorbing layer immediately adjacent or immediately adjacent to at least one of the at least one potential wells. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 포텐셜 우물은 양자 우물을 포함하는 소자.The device of claim 1, wherein the at least one potential well comprises a quantum well. 제1항에 있어서, 반사기는 다층 반사기인 소자.The device of claim 1, wherein the reflector is a multilayer reflector. 제1항에 있어서, 반사기는 비평면형 가요성 다층 반사기인 소자.The device of claim 1, wherein the reflector is a non-planar flexible multilayer reflector. 제1항에 있어서, 반사기는 반사 편광기 층인 소자.The device of claim 1, wherein the reflector is a reflective polarizer layer. 제1항에 따른 소자를 포함하는 그래픽 디스플레이 장치.A graphic display device comprising the device of claim 1. 제1항에 따른 소자를 포함하는 조명 장치.Lighting device comprising the device according to claim 1. 제1항에 있어서, 재발광 반도체 구성은 제2 파장의 광을 발광할 수 있고, 반사기는 상기 제1 파장의 광을 반사시키고 상기 제2 파장의 광을 투과하는 소자.The device of claim 1, wherein the re-emitting semiconductor construction can emit light of a second wavelength and the reflector reflects light of the first wavelength and transmits light of the second wavelength. 제9항에 있어서, 반사기는 재발광 반도체 구성에 근접하여 위치된 간섭 반사기이고, 소자는 재발광 반도체 구성에 바로 인접한 TIR 촉진층을 추가적으로 포함하고, TIR 촉진층은 상기 제1 파장에서 제1 굴절률을 그리고 제2 파장에서 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는 소자.10. The reflector of claim 9, wherein the reflector is an interference reflector positioned proximate to the re-emitting semiconductor construction, the device further comprising a TIR facilitating layer immediately adjacent the re-emitting semiconductor construction, wherein the TIR facilitating layer comprises a first refractive index at the first wavelength. And a second refractive index that is less than the first refractive index at the second wavelength. a) 제1 파장의 광을 발광할 수 있는 LED;a) an LED capable of emitting light of a first wavelength; b) 제2 파장의 광을 발광할 수 있고 pn 접합부 내에 위치되지 않은 적어도 하나의 포텐셜 우물을 포함하는 재발광 반도체 구성; 및b) a re-emitting semiconductor construction comprising at least one potential well that can emit light of a second wavelength and is not located within a pn junction; And c) 상기 제1 파장의 광을 투과하고 상기 제2 파장의 광의 적어도 일부를 반사하는 반사기를 포함하는 소자.c) a reflector that transmits light of the first wavelength and reflects at least a portion of the light of the second wavelength. 제11항에 있어서, 상기 재발광 반도체 구성은 상기 적어도 하나의 포텐셜 우물 중 적어도 하나에 근접하거나 바로 인접한 흡수층을 추가적으로 포함하는 소자.12. The device of claim 11, wherein the re-emitting semiconductor construction further comprises an absorbing layer adjacent or immediately adjacent to at least one of the at least one potential wells. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 포텐셜 우물은 양자 우물을 포함하는 소자.The device of claim 11, wherein the at least one potential well comprises a quantum well. 제11항에 있어서, 반사기는 LED와 재발광 반도체 구성 사이에 위치되는 소자.The device of claim 11, wherein the reflector is located between the LED and the re-emitting semiconductor construction. 제11항에 있어서, 반사기는 다층 반사기인 소자.The device of claim 11, wherein the reflector is a multilayer reflector. 제11항에 있어서, 반사기는 비평면형 가요성 다층 반사기인 소자.The device of claim 11, wherein the reflector is a non-planar flexible multilayer reflector. 제11항에 따른 소자를 포함하는 그래픽 디스플레이 장치.Graphic display device comprising the device according to claim 11. 제11항에 따른 소자를 포함하는 조명 장치.Lighting device comprising the device according to claim 11. a)a) i) pn 접합부 내에 위치되고 제1 파장의 광을 발광할 수 있는 LED를 구성하는 제1 포텐셜 우물, 및 i) a first potential well located within the pn junction and constituting an LED capable of emitting light of a first wavelength, and ii) pn 접합부 내에 위치되지 않고 재발광 반도체 구성을 구성하는 제2 포텐셜 우물을 포함하는 반도체 유닛; 및 ii) a semiconductor unit comprising a second potential well that is not located within a pn junction and constitutes a re-emitting semiconductor construction; And b) LED로부터 발광된 광을 재발광 반도체 구성 상으로 반사시키도록 위치된 반사기를 포함하는 소자.b) a reflector positioned to reflect light emitted from the LED onto the re-emitting semiconductor construction. 제19항에 있어서, 상기 재발광 반도체 구성은 상기 적어도 하나의 포텐셜 우물 중 적어도 하나에 근접하거나 바로 인접한 흡수층을 추가적으로 포함하는 소자.20. The device of claim 19, wherein the re-emitting semiconductor construction further comprises an absorbing layer adjacent or immediately adjacent to at least one of the at least one potential wells. 제19항에 있어서, 적어도 하나의 포텐셜 우물은 양자 우물을 포함하는 소자.The device of claim 19, wherein the at least one potential well comprises a quantum well. 제19항에 있어서, 재발광 반도체 구성은 제2 파장의 광을 발광할 수 있고, 반사기는 상기 제1 파장의 광을 반사시키고 상기 제2 파장의 광을 투과하는 소자.20. The device of claim 19, wherein the re-emitting semiconductor construction can emit light of a second wavelength, and a reflector reflects light of the first wavelength and transmits light of the second wavelength. 제22항에 있어서, 반사기는 재발광 반도체 구성에 근접하여 위치된 간섭 반사기이고, 소자는 재발광 반도체 구성에 바로 인접한 TIR 촉진층을 추가적으로 포함하고, TIR 촉진층은 상기 제1 파장에서 제1 굴절률을 그리고 제2 파장에서 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는 소자.23. The device of claim 22, wherein the reflector is an interference reflector positioned proximate to the re-emitting semiconductor construction, the device further comprising a TIR facilitating layer immediately adjacent the re-emitting semiconductor construction, wherein the TIR facilitating layer comprises a first refractive index at the first wavelength. And a second refractive index that is less than the first refractive index at the second wavelength. 제19항에 있어서, 반사기는 다층 반사기인 소자.The device of claim 19, wherein the reflector is a multilayer reflector. 제19항에 있어서, 반사기는 비평면형 가요성 다층 반사기인 소자.20. The device of claim 19, wherein the reflector is a non-planar flexible multilayer reflector. 제19항에 있어서, 반사기는 반사 편광기 층인 소자.The device of claim 19, wherein the reflector is a reflective polarizer layer. 제19항에 따른 소자를 포함하는 그래픽 디스플레이 장치.20. Graphic display device comprising the device according to claim 19. 제19항에 따른 소자를 포함하는 조명 장치.Lighting device comprising the device according to claim 19.
KR1020087030065A 2006-06-12 2007-06-11 Led device with re-emitting semiconductor construction and reflector KR20090018627A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US80453806P 2006-06-12 2006-06-12
US60/804,538 2006-06-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090018627A true KR20090018627A (en) 2009-02-20

Family

ID=38832113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087030065A KR20090018627A (en) 2006-06-12 2007-06-11 Led device with re-emitting semiconductor construction and reflector

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP2033237A4 (en)
JP (1) JP2009540617A (en)
KR (1) KR20090018627A (en)
CN (1) CN101467273B (en)
TW (1) TW200810156A (en)
WO (1) WO2007146863A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130139382A (en) 2009-04-30 2013-12-20 젤티크 애스세틱스, 인코포레이티드. Device, system and method of removing heat from subcutaneous lipid-rich cells

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008012316B4 (en) * 2007-09-28 2023-02-02 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Semiconductor light source with a primary radiation source and a luminescence conversion element
DE102013212372A1 (en) * 2013-06-27 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Optical assembly
CN105865668B (en) * 2015-01-20 2019-12-10 北京纳米能源与系统研究所 Pressure sensing imaging array, equipment and manufacturing method thereof
WO2021066050A1 (en) * 2019-10-02 2021-04-08 富士フイルム株式会社 Backlight and liquid crystal display device
JP2024044397A (en) * 2022-09-21 2024-04-02 株式会社トプコン plant sensor
JP2024044396A (en) * 2022-09-21 2024-04-02 株式会社トプコン plant sensor

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3559446B2 (en) * 1998-03-23 2004-09-02 株式会社東芝 Semiconductor light emitting element and semiconductor light emitting device
JP3358556B2 (en) * 1998-09-09 2002-12-24 日本電気株式会社 Semiconductor device and manufacturing method thereof
US6853012B2 (en) * 2002-10-21 2005-02-08 Uni Light Technology Inc. AlGaInP light emitting diode
US7091653B2 (en) * 2003-01-27 2006-08-15 3M Innovative Properties Company Phosphor based light sources having a non-planar long pass reflector
US7136408B2 (en) * 2004-06-14 2006-11-14 Coherent, Inc. InGaN diode-laser pumped II-VI semiconductor lasers
US7223998B2 (en) * 2004-09-10 2007-05-29 The Regents Of The University Of California White, single or multi-color light emitting diodes by recycling guided modes
US7045375B1 (en) * 2005-01-14 2006-05-16 Au Optronics Corporation White light emitting device and method of making same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130139382A (en) 2009-04-30 2013-12-20 젤티크 애스세틱스, 인코포레이티드. Device, system and method of removing heat from subcutaneous lipid-rich cells

Also Published As

Publication number Publication date
EP2033237A1 (en) 2009-03-11
CN101467273B (en) 2012-05-09
TW200810156A (en) 2008-02-16
WO2007146863A1 (en) 2007-12-21
CN101467273A (en) 2009-06-24
EP2033237A4 (en) 2013-10-02
JP2009540617A (en) 2009-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7863634B2 (en) LED device with re-emitting semiconductor construction and reflector
US7541610B2 (en) LED device with re-emitting semiconductor construction and converging optical element
US7952110B2 (en) LED device with re-emitting semiconductor construction and converging optical element
KR102239625B1 (en) Light emitting device
US20070284565A1 (en) Led device with re-emitting semiconductor construction and optical element
KR20090015966A (en) Adapted led device with re-emitting semiconductor construction
KR20090016694A (en) Led device with re-emitting semiconductor construction and optical element
KR20090018627A (en) Led device with re-emitting semiconductor construction and reflector
CN109757120B (en) Light emitting device package
US20140061667A1 (en) Semiconductor chip, display comprising a plurality of semiconductor chips and methods for the production thereof
US9478703B2 (en) Light emitting device
US11367809B2 (en) Light emitting device package
KR102252472B1 (en) Light emittng device
US20190074410A1 (en) Light emitting device package
KR102252474B1 (en) Light emittng device
KR102185689B1 (en) Light emitting device and light emitting device package including the same
KR102252475B1 (en) Light emitting device module
KR102114937B1 (en) Light emitting device and light emitting device package including the same
US11374153B2 (en) Light emitting device package
KR101754910B1 (en) Light emitting device
KR102379835B1 (en) Light emitting device package
KR20150141407A (en) Light emitting device
KR102182021B1 (en) Light emitting device
KR20140097605A (en) Light emitting device
KR20190117142A (en) Light emitting device package

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination