KR20120024860A - 광원을 둘러싸는 봉입체를 갖는 조명 장치 - Google Patents

광원을 둘러싸는 봉입체를 갖는 조명 장치 Download PDF

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KR20120024860A
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빈센트 에스. 디. 기에렌
베렌드 제이. 더블유. 테르 위므
요하네스 피. 엠. 안셈스
코넬리아 티. 스타아츠
데오도루스 지. 엠. 엠. 카펜
씨. 트레우르니에트 데오도르
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 광원, 바람직하게는 LED와 발광 재료를 둘러싸는 봉입체를 포함하는 조명 장치를 제공한다. 봉입체는 투과부와 반사부를 포함하며, 반사부는 반사성 세라믹 재료를 포함한다. 세라믹 재료는 방열을 위해 사용될 수 있다.

Description

광원을 둘러싸는 봉입체를 갖는 조명 장치{ILLUMINATION DEVICE WITH AN ENVELOPE ENCLOSING A LIGHT SOURCE}
본 발명은 광원을 둘러싸는 봉입체를 구비한 조명 장치 및 이러한 조명 장치를 구비한 스폿 발광체와 같은 램프에 관한 것이다.
투과성 세라믹 층을 구비한 조명 장치가 해당 분야에 공지되어 있다. 투과성 세라믹 층 또는 발광성 세라믹, 그리고 그 제조 방법이 해당 분야에 공지되어 있다. 예를 들어, US2005/0269582가 참조된다. 그 밖의 문헌 중에서, US2005/0269582는 발광층에 의해 방출된 빛의 경로에 배치된 세라믹 층과 결합된 반도체 발광 소자에 대해 설명한다. 세라믹 층은 발광 재료와 같은 파장 변환 재료로 구성되거나 이를 포함한다.
투과성 커버 및 발광 재료를 갖는 조명 장치는 예컨대 US2007/0114562에 기재되어 있다. 이 문헌은 반도체 발광체 및 반투명 재료를 포함하는 황색 및 적색 조명 시스템을 예로서 설명한다. 시스템은 CIE 색도도 상의 특정한 색 좌표를 갖는 각각의 ITE 적색 및 황색 컬러 빈(color bin) 내에 속하는 방사를 갖는다. 발광 재료는 하나 이상의 발광 재료를 포함할 수 있다. 조명 시스템은 신호등 또는 자동차 표시장치의 적색등 및 황색등으로 사용될 수 있다.
US2007/0114562는 반도체 발광체가 배치된 지지체, 반도체 발광체 위에 지지체 상에 배치된 커버 - 이들 커버 및 지지체는 반도체 발광체를 수용하는 내부 용적을 함께 형성함 -, 및 내부 용적 내에 배치되어 반도체 발광체를 봉지하는 봉지체를 포함하는 LED 조명 시스템에 대해 더 설명한다. 발광 재료는 커버의 내면에 배치된다.
종래 기술의 시스템의 단점은 발광 재료가 받게 되는 열이 증가한다는 사실 때문에 그러한 시스템(고광도 용례)이 용이하게 소형화되거나 출력이 증가되지 않는다는 점일 수 있다. 이 열은 발광 재료를 열화시키고/또는 열 소염의 원인이 될 수 있다. 더욱이, 조명 장치의 다른 부품들도 역시 비교적 높은 온도를 견딜 수 없을 것이다.
따라서 본 발명의 양태는 이러한 단점들 중 하나 이상을 바람직하게 더욱 방지하는 대체 조명 장치를 제공하는 것이다.
또한, 광원과 발광 재료를 둘러싸는 봉입체를 포함하는 조명 장치에 있어서, 발광 재료 광과 광원 광의 혼합을 촉진하는 봉입체("혼합 챔버")를 제공하는 것이 일반적으로 요구된다. 마찬가지로, 조명 장치가 상이한 파장의 광을 발생시키는 광원을 포함할 때, 광의 혼합도 역시 요구될 수 있다. 따라서 바람직하게는 방열도 역시 촉진하는 혼합 챔버를 위한 대체 반사성 재료를 제공하는 것도 역시 요구된다.
제1 양태에 있어서, 본 발명은 광원 광을 발생시키도록 구성된 광원 바람직하게는 발광 다이오드(LED)를 둘러싸는 봉입체를 포함하는 조명 장치를 제공하며, 봉입체는 투과부(본 명세서에서는 "창" 또는 "방출 창"으로도 역시 지시됨) - 이 투과부는 광원 광의 적어도 일부를 투과시켜 자신의 하류에 조명 장치 광을 제공하도록 구성됨 -, 및 광원 광의 적어도 일부를 반사하도록 구성된 반사부 - 이 반사부는 반사성 세라믹 재료를 포함함 - 를 포함한다.
본 실시형태에서, 광원은 예컨대 RGB LED(적녹청 발광 다이오드), 또는 RGB 조합, 청색 및 황색의 조합, 또는 청색, 황색 및 적색의 조합 등과 같은 백색 광을 제공하도록 구성된 복수의 다이오드를 포함할 수 있다. 선택적으로, 조명 장치는 유색 광을 제공하도록 구성될 수 있다.
다른 실시형태에서, 광원은 구동 조건에 따라 상이한 미리 정해진 파장의 광을 제공할 수 있는 하나의 광원 또는 (복수의 LED와 같은) 복수의 광원이다. 따라서, 구체적인 실시형태에서, 조명 장치는 센서 신호 또는 사용자 입력 장치 신호에 응답하여 조명 장치 광의 색을 제어하도록 구성된 (조명 장치에 또는 그 외부에 부착된) 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
"상류" 및 "하류"라는 용어는 발광 수단(본 명세서에서는 LED와 같은 광원)으로부터의 광의 전파에 대한 항목 또는 특징 요소의 구성에 관한 것이며, 발광 수단으로부터의 광선 내부의 제1 위치에 비해 발광 수단에 더 인접한 광선 내의 제2 위치는 "상류"이고, 발광 수단으로부터 더 먼 광선 내부의 제3 위치는 "하류"이다.
바람직한 실시형태에서, 본 발명은 이러한 조명 장치를 제공하는데, 봉입체는 광원 광의 적어도 일부를 흡수하여 발광 재료 광을 방출하도록 구성된 발광 재료를 더 둘러싸고, 봉입체는 광원 광의 적어도 일부, 발광 재료 광의 적어도 일부, 또는 광원 광의 적어도 일부와 발광 재료 광의 적어도 일부 양쪽을 투과시켜, 투과부 하류에 조명 장치 광을 제공하도록 구성된 투과부, 및 광원 광의 적어도 일부, 발광 재료 광의 적어도 일부, 또는 광원 광의 적어도 일부와 발광 재료 광의 적어도 일부 양쪽을 반사하도록 구성된 반사부를 포함하며, 반사부는 반사성 세라믹 재료를 포함한다. 구체적으로, 투과부는 발광 재료 광의 적어도 일부, 또는 광원 광의 적어도 일부와 발광 재료 광의 적어도 일부 양쪽을 투과시키도록 구성된다.
따라서, 추가의 양태에 따르면, 본 발명은, 광원 광을 발생시키도록 구성된 광원, 바람직하게는 LED와, 광원 광의 적어도 일부를 흡수하여 발광 재료 광을 방출하도록 구성된 발광 재료를 둘러싸는 봉입체를 포함하는 조명 장치를 제공하는데, 봉입체는 광원 광의 적어도 일부, 발광 재료 광의 적어도 일부, 또는 광원 광의 적어도 일부와 발광 재료 광의 적어도 일부 양쪽을 투과시켜, 투과부 하류에 조명 장치 광을 제공하도록 구성된 투과부, 및 광원 광의 적어도 일부, 발광 재료 광의 적어도 일부, 또는 광원 광의 적어도 일부와 발광 재료 광의 적어도 일부 양쪽을 반사하도록 구성된 반사부를 포함하며, 반사부는 반사성 세라믹 재료를 포함한다.
유리하게도, 그러한 조명 장치는 우수한 색 혼합, 효율적인 방열을 갖고, 강건한 효율적인 광원일 수 있다. 이것은 구체적으로 세라믹 재료의 사용은 물론 광원으로부터 원격의 발광 재료의 사용에 기인한다(후자의 실시형태). 세라믹 재료는 비교적 우수한 열전도성을 가질 수 있다. 바람직하게, 열전도성은 적어도 약 5W/mK, 적어도 약 15W/mK, 더욱 더 바람직하게는 약 100W/mK이다. YAG는 약 6W/mK 범위의 열전도성을 갖고, 다결정 알루미나(PCA)는 약 20W/mK 범위이고, AlN(질화알루미늄)은 약 150W/mK 이상의 범위이다.
바람직하게, 반사부는 광원 광의 적어도 일부와 발광 재료 광의 적어도 일부를 반사하도록 구성된다. 또한, 바람직하게, 투과부는 구체적으로 광원 광이 파장 스펙트럼의 가시 영역 내에 있을 때 광원 광의 적어도 일부를 투과시키고 발광 재료 광의 적어도 일부를 투과시키도록 구성된다.
이하, 본 발명은 광원의 바람직한 실시형태로서 LED를 참조하여 더 기재된다. 따라서 이하 "LED"라는 용어는 달리 지시되거나 문맥으로부터 명확하지 않는 한 일반적으로 광원을 나타내지만, 바람직하게는 LED를 나타낸다. 또한, "LED"라는 용어는 구체적으로 고체 상태 조명(고체 상태 LED)을 나타낸다.
바람직하게, 발광 재료는 만일 존재한다면 LED로부터 원격으로 배치된다. 본 명세서에서, "LED로부터 원격"이란 구체적으로 발광 재료가 LED 다이로부터 0이 아닌 거리에 배치된 것을 나타낸다. 바람직하게, LED 다이와 발광 재료 사이의 최단 거리는 0.5 내지 50mm의 범위 안이고, 구체적으로 3 내지 20mm의 범위 안이다. LED 다이는 LED의 광 방출면이다.
LED 기반의 광원 내의 원격의 발광 재료는 시스템 효율에 대해, 구체적으로 낮은 색 온도(온백색)를 갖는 광의 발생을 위해 매우 유리한 것으로 보인다. 투과성 지지체 또는 필름에 발광 재료 코팅을 적용하면, 아주 소량의 광만이 흡수될 가능성이 다소 높은 LED 안으로 되반사될 수 있으므로, 높은 시스템 효율을 얻을 수 있다. LED로부터 원격의 발광 재료를 사용하면 LED 패키지 내에 발광 재료가 있는 시스템에 비해 약 50%의 효율 이득을 얻을 수 있다.
발광 재료 층을 방출 창의 표면, 구체적으로 방출면(즉, 하류면)에 적용하면, 램프가 꺼진 때와 백색 광으로 조명되는 때에 해당 표면의 다소 포화된 색점을 얻을 수 있다. 방출 창의 나타나는 색의 포화의 정도는 본 발명에 따라 LED와 (확산성, 반투명 재료) 방출 창 사이에 발광 재료를 적용하는 것에 의해 감소될 수 있다. (반투명) 방출 창은 (광이 예컨대 빔 형상화를 위해 더 조작될 수 있는 추가의 선택적 광학 시스템을 위한) 가상 방사 창으로 작용한다. 발광 재료 층과 반투명 방출 창 사이의 거리가 증가하면, 반투명 방출 창의 색의 포화는 더 감소된다.
"세라믹"이란 용어는 해당 분야에 공지된 것이며, 구체적으로 열의 작용과 후속하는 냉각에 의해 준비된 무기 비금속 고체를 나타낼 수 있다. 세라믹 재료는 결정질 또는 부분 결정질 구조를 가질 수 있거나, 비정질 즉 유리일 수 있다. 대부분의 통상의 세라믹은 결정질이다. 세라믹이란 용어는 구체적으로 함께 소결되어 (분말과 대조되는) 조각들을 형성하는 재료를 나타낸다. 전형적인 세라믹 재료들이 본 명세서에 기재되며, 본 명세서에 인용되는 참조문헌에도 역시 기재되어 있다. 본 명세서에 사용되는 세라믹은 바람직하게는 다결정 세라믹이다. 반사성 세라믹 재료는 일 실시형태에서 반사성 세라믹 코팅일 수도 있다.
봉입체는 구체적으로는 광원으로부터의 모든 광을 수신하도록 구성된다. 또한, 봉입체는 구체적으로 실질적으로 투과부를 통해서만 광원 및/또는 발광 재료의 광의 탈출을 허용하도록 구성된다. 따라서 봉입체는 혼합 챔버로서 지시될 수도 있다. 혼합 챔버는 상이한 파장으로 광을 발생시키는 복수의 광원이 사용될 때 적절할 수 있다. 혼합은 광원으로부터 원격으로 배치된 (발광 재료 광을 제공하도록 광원으로부터의 광의 일부를 흡수하는) 발광 재료가 사용될 때에도 역시 적절할 수 있다.
투과부는 창이라고도 할 수 있다. 바람직하게, 투과부는 반투명하다. 이는 다른 무엇보다도 관찰자가 봉입체 내부의 광원(들)과 선택적인 광학계를 인지하지 못하게 할 수 있다.
광원이란 용어는 (따라서) 복수의 광원을 나타낼 수 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 조명 장치는 복수의 광원을 포함한다. 또한, 발광 재료란 용어는 복수의 발광 재료를 나타낼 수 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 발광 재료는 (2 내지 4개의 발광 재료와 같은) 복수의 발광 재료를 포함한다. 마찬가지로, "반사부" 및 "투과부"라는 용어는 각각 복수의 반사부와 투과부를 나타낼 수 있다.
전술한 바와 같이, 세라믹 재료의 사용은 열의 상대적으로 효율적인 전달을 허용할 수 있고, 세라믹 재료가 히트 싱크와 접촉된 경우에는 더욱 그러할 수 있다. 히트 싱크는 해당 분야에 공지된 것이며, 구체적으로 (직접 또는 방사) 열접촉을 이용하여 다른 물체로부터 열을 흡수하거나 발산하는 물체를 나타낼 수 있다. 바람직하게, 히트 싱크는 광원과 물리적으로 접촉된다. 따라서, "세라믹 재료가 히트 싱크와 접촉된다"라는 문구 및 이와 유사한 문구들은 세라믹 재료가 히트 싱크와 물리적으로 접촉하는 구성을 바람직하게 나타낸다. 다른 바람직한 실시형태에서, 반사부는 히트 싱크와 접촉하는데, 이것은 방열을 더욱 우수하게 촉진할 수 있다. 열은 구체적으로 광원에 의해 그리고 발광 재료 내부에서 발생될 수 있다(스토크스 손실).
구체적인 실시형태에서, 히트 싱크는 세라믹 재료를 포함하고, 더욱 구체적으로 세라믹 재료이다. 이 방식으로, 히트 싱크와 반사부는 일 실시형태에서 하나의 단일한 세라믹 조각으로 제공될 수 있다. 그에 따라, 열전달이 훨씬 더 개선될 수 있다. 한편, (세라믹) 히트 싱크는 그 자체로 열에너지의 발산을 허용할 수 있다. 히트 싱크를 (반사부와 히트 싱크가 일체화된 실시형태를 포함하는) 세라믹 반사부 및/또는 세라믹 투과부와 접촉되게 배치하는 것에 의해, 반사성 및/또는 투과성 세라믹 부분이 각각 이 방식으로 히트 싱크의 기능도 역시 가질 수 있고 그에 따라 추가의 발산을 촉진할 수 있으므로, 발산이 증대될 수 있다.
일 실시형태에서, 세라믹 재료는 Al2O3, AlN, SiO2, Y3Al5O12(YAG), Y3Al5O12 유사체, Y2O3, TiO2 및 ZrO2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 재료에 기초한다. Y3Al5O12 유사체란 용어는 YAG와 실질적으로 동일한 격자 구조를 갖지만 Y 및/또는 Al 및/또는 O, 구체적으로 Y 및/또는 Al이 각각 Sc, La, Lu 및 G 중 하나 이상과 같은 다른 이온에 의해 적어도 부분적으로 대체된 가닛 시스템을 나타낸다.
바람직한 실시형태에서, 세라믹 재료인 Al2O3이 반사성 재료로서 적용된다. Al2O3은 약 1300 내지 1700℃의 범위, 구체적으로 약 1300 내지 1500℃의 범위, 더 구체적으로 약 1300 내지 1450℃의 범위의 온도에서 소결될 때 높은 반사성을 갖도록 만들어질 수 있다. 이 재료는 해당 분야에 "브라운" PCA(다결정 알루미나)로서도 역시 공지되어 있다.
"기초한"이란 문구는 세라믹 재료를 만드는 시작 재료가 예컨대 Al2O3 또는 Y3Al5O12(YAG)와 같은 본 명세서에 지시된 재료 중 하나 이상으로 실질적으로 이루어진 것을 나타낸다. 하지만, 이것은 소량의 (잔류) 결합 재료, Al2O3를 위한 Ti와 같은 도펀트, 또는 일 실시형태에서의 YAG를 위한 Ce의 존재를 배제하지 않는다.
일 실시형태에서, 투과부는 히트 싱크에 열을 전달하도록 더 구성된다. 다른 실시형태에서, 투과부는 히트 싱크의 일부이다. 이들 실시형태의 장점은 LED에 의해 발생된 열이 주변으로 효과적으로 옮겨진다는 것이다.
당업자에게 명확한 바와 같이, 발광 재료 광과 조명 장치 광은 적어도 부분적으로 또는 완전히 파장 스펙트럼의 가시 범위(즉, 380 내지 780nm) 안에 있다. 광원은 일 실시형태에서 가시 범위에서 역시 방출되지만, 일 실시형태에서 달리 또는 추가로 UV 범위에서도 역시 방출될 수 있다. 전술한 바와 같이, 바람직한 실시형태에서, 광원은 LED를 포함한다. 추가의 실시형태에서, 광원은 청색 광을 발생시키도록 구성된 LED이다. 청색 발광원은 그 자체로 사용되거나, 예컨대 백색 광을 제공하도록 발광 재료와 조합으로 사용되거나, 다른 파장에서 광을 발생시키는 하나 이상의 다른 LED와 조합으로 사용될 수 있다. 그러한 실시형태의 조합들도 역시 적용될 수 있다. 청색 방출 LED와 (청색 광에 의해 여기되는) 황색 방출 발광 재료를 사용하면, 추가의 적색 방출 LED가 제공될 수 있다. 저온으로 색점에 맞추고/또는 조명 장치에 의해 제공되는 광의 CRI를 증가시키도록 적색 방출 LED를 사용할 수 있다. 발광 재료는 적색 광에 대한 높은 투과를 갖도록 선택될 수 있다. 예컨대 YAG:Ce를 사용할 수 있다. 따라서, 조명 장치는 적색 광을 발생시키도록 구성된 LED를 더 포함할 수 있다. 따라서, 일 실시형태에서, LED 광원은 청색 광을 제공하도록 구성되며, 조명 장치는 황색 방출 발광 재료 및 선택적으로는 녹색, 황색, 오렌지 또는 적색, 구체적으로 적색으로 방출하도록 구성된 하나 이상의 다른 발광 재료를 더 포함하며, 황색 방출 발광 재료 및 선택적으로는 하나 이상의 다른 발광 재료는 지시되는 색으로 방출하도록 청색 광의 적어도 일부를 흡수하도록 구성되며, 선택적으로 조명 장치는 가시 범위로, 구체적으로 녹색, 황색, 오렌지 또는 적색 중 하나 이상으로, 구체적으로 적색으로 광을 제공하도록 구성된 하나 이상의 추가의 LED 광원을 더 포함한다. 이것은 CRI 및/또는 효율을 개선하는데 특히 중요할 수 있다.
따라서, 일 실시형태에서, 조명 장치는 발광 재료를 포함하며, 발광 재료는 (청색) 광원 광과 함께 백색 조명 장치 광을 제공하도록 구성된다. 또 다른 실시형태에서, 광원은 285 내지 400nm, 구체적으로 300 내지 400nm 범위로부터 선택된 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성된 LED를 포함하며, 발광 재료는 이 (UV/푸르스름한) 광의 적어도 일부를 흡수하여 (가시 범위의) 광을 방출하도록 구성된다. 그러한 실시형태에서, 조명 장치는 발광 재료를 포함하며, 발광 재료는 (UV/푸르스름한) 광과 함께 백색 조명 장치 광을 제공하도록 구성되거나, 일 실시형태에서, 유색 광을 제공하도록 구성될 수 있다.
일 실시형태에서, 발광 재료의 적어도 일부가 투과부의 상류면의 코팅 내에 제공된다. 투과부는 광원을 향한 상류면과 조명 장치의 외부를 향한 하류면을 갖는다. 발광 재료의 적어도 일부가 상류면 및/또는 하류면, 바람직하게는 상류면의 코팅으로서 제공될 수 있다. 바람직하게, 광원 및 발광 재료는 서로 물리적으로 접촉하지 않는다(즉, 광원과 발광 재료 사이는 0이 아닌 최단 거리이다).
"광원 광의 적어도 일부, 발광 재료 광의 적어도 일부, 또는 광원 광의 적어도 일부와 발광 재료 광의 적어도 일부 양쪽을 투과시킨다"와 같은 문구는 각각 광원 광의 일부 또는 전체, 발광 재료 광의 일부 또는 전체, 및 광원 광의 일부 또는 전체와 발광 재료 광의 일부 또는 전체를 나타낸다. "적어도"라는 용어는 본 명세서의 실시형태에서 "모두" 또는 "완전히"도 역시 나타낼 수 있다. "투과성"이란 용어는 투과성을 갖는 항목에 수직으로 제공되는 스펙트럼의 가시 부분의 광의 적어도 일부가 해당 항목을 통과할 수 있다는 것을 나타낸다. 바람직하게, 투과는 적어도 약 10%, 더욱 바람직하게는 적어도 약 20%, 더 더욱 바람직하게는 적어도 약 40%, 훨씬 더 바람직하게는 약 80% 이상(수직 조사)이다. 여기에서, 투과라는 용어는 가시 파장 범위(380 내지 780nm)에 걸친 평균을 갖는 투과에 관한 것이다. 투과성을 갖는 항목은 반투명(광의 투과 및 산란)하거나 투명(실질적으로 방해받지 않는 투과)할 수 있다. 투명 및 반투명이란 용어는 해당 분야에 공지된 것이다. 본 명세서에서 "반사성"이란 용어는 반사성을 갖는 항목에 수직으로 제공되는 스펙트럼의 가시 부분의 광의 적어도 일부가 해당 항목에 의해 반사될 수 있다는 것을 나타낸다. 바람직하게, 반사는 적어도 약 80%, 더 바람직하게는 적어도 약 90%, 더 더욱 바람직하게는 적어도 약 95%, 그리고 훨씬 더 바람직하게는 적어도 약 99% 이상(수직 조사)이다. 여기에서, 반사라는 용어는 가시 파장 범위(380 내지 780nm)에 걸친 평균을 갖는 반사에 관한 것이다. 반사는 정반사성(반사각은 실질적으로 입사각임), 확산성(산란성), 또는 선택적으로 양쪽일 수 있다.
일 실시형태에서, 발광 재료의 적어도 일부가 투과부에 임베딩된다. 투과부를 만들 때, 발광 재료는 투과부를 만들도록 예컨대 시작 재료(들)와 조합될 수 있다. 예컨대, 투과부가 세라믹 재료일 때, 세라믹 재료를 만들기 위한 시작 재료(들)에 발광 재료를 추가할 수 있다. "임베딩된"이란 용어는 따라서 발광 재료를 투과성 부분 내의 실체/실체들로서 나타낼 수 있다. 하지만, 발광 재료는 일 실시형태에서 세륨 코팅 가닛 세라믹과 같은 세라믹 재료 안에도 역시 준비될 수 있다. 후자 형태의 세라믹 재료는 본 명세서에서 발광 세라믹으로도 지시된다. 예컨대 YAG:Ce 세라믹을 만드는 것이 해당 분야에 공지되어 있다(하기 내용 역시 참조). 이렇게 해서, 투과성(구체적으로 반투명성) 및 발광성의 창이 제공될 수 있다.
이미 전술한 바와 같이, 투과부는 투과성 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 이것은 세라믹 재료가 종래 기술에서 제안되었을 수 있는 폴리머 투과성 부분과는 대조되게 비교적 효율적으로 방열할 수 있으므로 방열을 훨씬 더 개선할 수 있다. 세라믹 재료는 Al2O3, AlN, SiO2, Y3Al5O12(YAG), Y3Al5O12 유사체, Y2O3, TiO2 및 ZrO2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 재료에 기초한다. 바람직한 실시형태에서, 세라믹 재료인 Al2O3은 투과성 재료로서 적용된다. Al2O3은 예컨대 약 1500 내지 2000℃, 구체적으로 1600 내지 2000℃의 범위의 온도에서 소결될 때 높은 반사성을 갖게 될 수 있다. 또한, 바람직하게, 투과부는 히트 싱크와 접촉한다.
구체적인 실시형태에서, 발광 재료의 적어도 일부가 광원의 하류와 투과부의 상류에 배치되고(위의 내용 역시 참조), 투과부는 바람직하게는 실질적으로 투명하다. 발광 재료는 일 실시형태에서 LED 다이와 같은 광원에 배치되거나(발광 재료 LED 거리가 0임), LED 상의 수지에 임베딩될 수 있지만, 발광 재료는 광원으로부터 원격으로 그리고 투과부로부터 원격으로 배치된 층으로도 역시 제공될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 발광 재료는 투과부의 코팅으로서 제공된다(위의 내용 역시 참조). 그러한 실시형태에서, 투과부는 반드시 반투명한 것은 아니지만, 투명할 수도 있으며, 이는 투과율의 관점에서 유익할 수 있다. 따라서 다른 실시형태에서, 투과부는 반투명할 수 있다.
일 실시형태에서, 봉입체는 육각형 단면을 가질 수 있다. 이것은 유리하게도 광 혼합을 개선할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 봉입체는 원형 단면을 가진다. 바람직하게, 반사부는 원형 또는 육각형 단면을 갖는다. 반사부는 예컨대 원통 또는 육각형 관을 포함할 수 있으며, 투과부가 원통 또는 관의 한쪽 개구를 폐쇄한다. 투과부는 예컨대 평탄할 수 있거나, 돔의 형상을 할 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 본 명세서에 정의된 조명 장치를 포함하는 스폿 발광체와 같은 램프를 제공한다.
또 다른 실시형태에서, 램프는 복수의 조명 장치, 구체적으로 2 또는 4개의 조명 장치를 포함할 수 있다. 특히, 그러한 램프는 복수의 조명 장치를 지지하도록 구성된 지지 구조체를 더 포함할 수 있다. 또한, 지지 구조체는 반사부들 각각의 적어도 일부를 제공하도록 구성될 수 있다. 추가로 또는 이와 달리, 지지 구조체는 발광 다이오드(LED) 광원을 각각 지지하도록 구성될 수 있다. 또한, 지지 구조체는 세라믹 재료를 포함하거나 세라믹 재료로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 지지 구조체는 (따라서) 히트 싱크로서 구성될 수 있고 히트 싱크 하우징 내의 히트 싱크와 선택적으로 접촉되거나 일체화될 수 있다. 따라서 지지체는 LED 광원의 열에너지의 일부를 발산하도록 더 구성될 수 있는 반사성 세라믹 재료일 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 방열을 위한 조명 장치에서의 세라믹 재료의 사용을 제공하며, 이것은 투과부 및/또는 반사부 및/또는 다른 부분일 수 있다.
본 발명의 구체적인 요소들이 아래에 더욱 상세히 설명된다.
조명 장치
조명 장치는 본 명세서에서 간단히 "장치"라고도 지시된다. 반투명한 방출 창과 같은 투과부는 LED(들)를 향한 상류면과 조명 장치의 외부를 향한 하류면을 갖는다.
전술한 바와 같이, 이 투과부 또는 방출 창은 광이 조명 장치로부터 탈출할 수 있도록 구성된다. 하지만, 방출 창의 하류에 배치될 수 있는 조명 장치 광을 안내하거나 이 광에 영향을 주는 시준기, 반사체, 광 가이드, 광학 층과 같은 추가의 광학계가 배제되지 않는다.
본 발명에 있어서, 매우 높은 효율과 우수한 연색성을 갖는 원격의 발광 재료 모듈과 램프가 실현될 수 있다.
본 발명의 조명 장치는 백색 광과 같은 미리 정해진 색을 갖는 광을 발생시키도록 구체적으로 구성될 수 있다.
제안된 구성은 일부 스폿 램프 내의 용적 및 빔 구속조건에 따라 대면적 조명, 분위기 조명(예컨대 광 타일), 백라이팅(예컨대 포스터 박스), 다운라이터(downlighter), 백열(GLS) 또는 TL 대체 램프와 같은 확산 개장 램프, 및 월 워셔에 적용될 수 있다. 조명 장치는 예컨대 가정, 접객 영역, 사무실, 상점 내의 실내와, 거리 조명과 같은 실외에 사용될 수 있다. "개장"이라는 용어는 해당 분야에 공지되어 있으며, 예컨대 US5463280을 참조한다.
이하, LED와 발광 재료, 투과성 창 및 세라믹에 관한 추가의 세부 내용이 각각 제공될 것이다.
LED 및 발광 재료
일 실시형태에서, LED는 청색 방사를 방출하도록 구성되고, 발광 재료는 (a) 청색 LED 방사의 적어도 일부를 흡수하여 녹색 방사를 방출하도록 구성된 녹색 발광 재료와, (b) 청색 LED 방사의 적어도 일부, 녹색 방사의 적어도 일부, 또는 청색 LED 방사의 적어도 일부와 녹색 방사의 적어도 일부 양쪽을 흡수하여 적색 방사를 방출하도록 구성된 적색 발광 재료를 포함한다. 이 방식으로, 미리 정해진 색의 광이 백색 광이 될 수 있다. 구체적으로, LED 출력, 청색 LED 방사 스펙트럼 및 발광 재료 양에 따라, 상이한 색 온도의 백색 광이 조성될 수 있다.
다른 실시형태에서, LED는 청색 방사를 방출하도록 구성되고, 발광 재료는 a) 청색 방사의 적어도 일부를 흡수하여 황색 방사를 방출하도록 구성된 황색 발광 재료와, (b) 청색 LED 방사의 적어도 일부, 황색 방사의 적어도 일부, 또는 청색 방사의 적어도 일부와 황색 방사의 적어도 일부 양쪽을 흡수하여 황색 방사와는 상이한 방사 파장으로 방사를 방출하도록 구성된 하나 이상의 다른 발광 재료를 포함한다. 또한, 이 방식으로, 미리 정해진 색의 광은 백색 광일 수 있다. 구체적으로, 청색 LED 방사 스펙트럼, LED 출력 및 발광 재료 양에 따라, 상이한 색 온도의 백색 광이 조성될 수 있다. 구체적인 실시형태에서, 발광 재료는 (a) 황색 발광 재료 이외에 (b) 청색 LED 방사의 적어도 일부, 황색 방사의 적어도 일부, 또는 청색 방사의 적어도 일부와 황색 방사의 적어도 일부 양쪽을 흡수하여 적색 방사를 방출하도록 구성된 적색 발광 재료를 더 포함한다. 이 적색 발광 재료는 구체적으로 CRI를 더욱 개선하도록 적용될 수 있다.
일 실시형태에서, 조명 장치는 LED 방사를 방출하도록 구성된 복수의 발광 다이오드(LED), 구체적으로 대략 2 내지 100개, 더 구체적으로 대략 4 내지 64개를 포함한다.
본 명세서에서 백색 광이란 용어는 당업자에게 공지되어 있다. 구체적으로 이것은 약 2000 내지 20000K, 구체적으로 2700 내지 20000K 사이의 상관 색온도(CCT)를 갖고, 일반적인 조명을 위해서는 구체적으로 약 2700K와 6500K의 범위이고, 백라이팅 목적을 위해서는 구체적으로 약 7000K와 20000K의 범위이며, 구체적으로 BBL로부터 약 15SDCM(standard deviation of color matching) 내에 있으며, 구체적으로 BBL로부터 약 10SDCM 내에 있으며, 훨씬 더 구체적으로 BBL로부터 약 5SDCM 내에 있는 광에 관련된다. "미리 정해진 색"이라는 용어는 색의 삼각형 내의 임의의 색에 관련될 수 있지만, 특히 백색 광을 언급할 수 있다.
"청색 광" 또는 "청색 방사"라는 용어는 구체적으로 약 410 내지 490nm 범위의 파장을 갖는 광에 관련된다. "녹색 광"이란 용어는 구체적으로 약 500 내지 570nm 범위의 파장을 갖는 광에 관련된다. "적색 광"이란 용어는 구체적으로 약 590 내지 650nm 범위의 파장을 갖는 광에 관련된다. "황색 광"이란 용어는 구체적으로 약 560 내지 590nm 범위의 파장을 갖는 광에 관련된다. "푸르스름한 광"이란 용어는 약 380 내지 410nm 범위의 광을 나타내도록 사용된다. 가시광은 약 380 내지 780nm의 범위에 있는 것으로 간주된다.
전술한 용어들은 구체적으로 발광 재료가 예컨대 각각 약 500 내지 570nm, 약 560 내지 590nm 및 약 590 내지 650nm의 범위 밖의 파장(들)의 방사를 갖는 광대역 방사를 가질 수 있다는 것을 배제하지 않는다. 하지만, 그러한 발광 재료(또는 각각의 LED)의 방사의 주요 파장은 각각 본 명세서에서 주어진 범위 내에서 발견될 것이다. 따라서 "~의 범위 내의 파장을 갖는"이란 문구는 구체적으로 방사가 특정한 범위 내에서 주요 방사 파장을 가질 수 있다는 것을 나타낸다.
특히 바람직한 발광 재료는 구체적으로 각각 3가의 세륨 또는 2가의 유로퓸으로 도핑된 가닛과 질화물로부터 선택된다. 가닛의 실시형태는 구체적으로 A3B5O12 가닛을 포함하며, A는 적어도 이트륨 또는 루테튬을 포함하고, B는 적어도 알루미늄을 포함한다. 그러한 가닛은 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr) 또는 세륨과 프라세오디뮴의 조합으로 도핑될 수 있고, 구체적으로 Ce로 도핑될 수 있다. 특히, B는 알루미늄(Al)을 포함하지만, B는 갈륨(Ga) 및/또는 스칸듐(Sc) 및/또는 인듐(In), 구체적으로 약 20%까지의 Al, 더 구체적으로 약 10%까지의 Al도 역시 부분적으로 포함하며(즉, B 이온은 Al 90 몰% 이상과 Ga, Sc 및 In 중 하나 이상의 10 몰% 이하로 본질적으로 이루어짐), B는 구체적으로 약 10%까지의 갈륨으로 이루어질 수 있다. 다른 변형례에서, B와 O는 Si와 N으로 적어도 부분적으로 대체될 수 있다. 원소 A는 구체적으로 이트륨(Y), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb) 및 루테튬(Lu)으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 또한, Gd 및/또는 Tb은 구체적으로 A의 약 20%의 양까지만 존재한다. 구체적인 실시형태에서, 가닛 발광 재료는 (Y1-xLux)3B5O12:Ce로 이루어지며, x는 0 이상 1 이하이다.
":Ce"라는 용어는 발광 재료 내의 금속 이온의 일부(즉, 가닛 내의 "A" 이온의 일부)가 Ce로 대체된 것을 나타낸다. 예컨대, (Y1-xLux)3Al5O12:Ce라고 가정하면, Y 및/또는 Lu의 일부가 Ce로 대체된 것이다. 이러한 표시는 당업자에게 공지된 것이다. Ce는 일반적으로 A를 10% 미만으로 대체할 것이며, 일반적으로 Ce 농도는 (A에 대해) 0.1 내지 4%, 구체적으로 0.1 내지 2%의 범위일 것이다. 1% Ce 및 10% Y로 가정하면, 전체의 정확한 식은 (Y0.1Lu0.89Ce0.01)3Al5O12일 수 있다. 가닛 내의 Ce는 당업자에 공지된 바와 같이 실질적으로 또는 단지 3가 상태이다.
일 실시형태의 적색 발광 재료는 (Ba,Sr,Ca)S:Eu, (Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu 및 (Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 이들 화합물에서, 유로퓸(Eu)은 실질적으로 또는 단지 2가이며, 지시된 2가 양이온 중 하나 이상을 대체한다. 일반적으로, Eu는 양이온의 10% 미만의 양, 구체적으로 이것이 대체하는 양이온(들)에 대해 약 0.5 내지 10의 범위, 더욱 구체적으로 약 0.5 내지 5%의 범위로 존재할 것이다. ":Eu"라는 용어는 금속 이온의 일부가 Eu(이들 예에서는 Eu2+)로 대체된 것을 나타낸다. 예컨대 CaAlSiN3:Eu 내의 2% Eu로 가정하면, 정확한 식은 (Ca0.98Eu0.02)AlSiN3일 수 있다. 일반적으로 2가 유로퓸은 전술한 2가 알칼리 토류 양이온과 같은 2가 양이온, 구체적으로는 Ca, Sr 또는 Ba를 대체할 것이다.
재료 (Ba,Sr,Ca)S:Eu은 MS:Eu로도 역시 나타낼 수 있고, M은 바륨(Ba), 스트론튬(Sr) 및 칼슘(Ca)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소이며, 구체적으로 M은 이 화합물에서 칼슘 또는 스트론튬, 또는 칼슘 및 스트론튬, 더 구체적으로 칼슘을 포함한다. 여기에서, Eu가 도입되어, M(즉, Ba, Sr 및 Ca 중 하나 이상)의 적어도 일부를 대체한다.
또한, 재료 (Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu은 M2Si5N8:Eu으로도 역시 지시될 수 있으며, M은 바륨(Ba), 스트론튬(Sr) 및 칼슘(Ca)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소이며, 구체적으로 M은 이 화합물에서 Sr 및/또는 Ba를 포함한다. 추가의 구체적인 실시형태에서, M은 (Eu의 존재를 고려하지 않고) Sr 및/또는 Ba으로 이루어지며, 구체적으로 50 내지 100%, 구체적으로 50 내지 90% Ba과 50 내지 0%, 구체적으로 50 내지 10% Sr, 구체적으로 Ba1.5Sr0.5Si5N8:Eu(즉, 75% Ba, 25% Sr)이다. 여기에서, Eu가 도입되어, M(즉, Ba, Sr 및 Ca 중 하나 이상)의 적어도 일부를 대체한다.
마찬가지로, 재료 (Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu는 MAlSiN3:Eu로도 역시 지시될 수 있으며, M은 바륨(Ba), 스트론튬(Sr) 및 칼슘(Ca)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소이며, 구체적으로 이 화합물에서 M은 칼슘 또는 스트론튬, 또는 칼슘과 스트론튬, 더 구체적으로는 칼슘을 포함한다. 여기에서, Eu가 도입되어, M(즉, Ba, Sr 및 Ca 중 하나 이상)의 적어도 일부를 대체한다.
본 명세서에서 발광 재료라는 용어는 구체적으로 종종 발광 재료로도 역시 지시되는 무기 발광 재료에 관련된다. 이들 용어는 당업자에게 공지되어 있다.
투과부(방출 창)
구체적으로 투과성 창의 하류면으로부터 0이 아닌 거리에 (일 실시형태의 반투명한) 투과부 또는 방출 창이 배치된다. 이 방출 창은 조명 장치 광이 조명 장치로부터 탈출할 수 있도록 구성된다.
일 실시형태의 방출 창은 유기 재료를 포함한다. 바람직한 유기 재료는 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PE(폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌), PC(폴리카보네이트), P(M)MA(폴리(메틸)메타크릴레이트), PEN(폴리에틸렌 나프탈레이트), COC(시클로올레핀 코폴리머) 및 PDMS(폴리디메틸실록산)로 이루어진 군으로부터 선택된다. 하지만, 다른 실시형태에서, 방출 창은 무기 재료를 포함한다. 바람직한 무기 재료는 유리, (융합된) 석영, 세라믹 및 실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 세라믹이다. 전술한 바와 같이, 특정한 실시예에서, 투과부는 투과성 세라믹 재료를 포함한다.
일 실시형태의 방출 창은 반투명하다. 예컨대, 전술한 재료는 진성의 반투명한 성질을 가질 수 있거나, 재료를 (예컨대 모래 분사 또는 산 식각에 의해 예컨대 프로스팅 처리하여) 반투명하게 만들 수 있다. 그러한 방법은 해당 분야에 공지되어 있다. 반투명한 방출 창은 일부 광이 통과할 수 있게 하지만, 반투명한 재료를 통해 보이는 내부(즉, 방출 창으로부터 상류인 조명 장치의 상류 물체)는 실질적으로 확산되거나 흐릿하다.
전술한 바와 같이, 추가의 실시형태에서, 방출 창은 발광 재료의 적어도 일부를 포함한다. 다른 실시형태에서, 발광 재료(층)를 포함하는 방출 창은 (실질적으로 상이한 방사 색 또는 실질적으로 유사한 방사 색을 가질 수 있는) 발광 재료의 일부도 역시 포함하는 코팅이 상류측에 더 제공된다.
세라믹
투과성 세라믹층 또는 발광 세라믹, 및 이들을 준비하는 방법이 해당 분야에 공지되어 있다. 예컨대 미국 특허 출원 제10/861,172호(US2005/0269582), 미국 특허 출원 제11/080,801호(US2006/0202105), 또는 WO2006/097868, WO2007/080555, US2007/0126017 및 WO2006/114726이 참조된다. 문헌들 및 구체적으로 이들 문헌에 제공되는 세라믹 층의 준비에 관한 정보는 본 명세서에 참조로서 포함된다.
세라믹 층은 구체적으로 자체 지지 층일 수 있고, 반도체 장치와 별개로 형성될 수 있으며, 일 실시형태에서, 완성된 반도체 장치에 부착될 수 있고, 또는 다른 실시형태에서, 반도체 장치를 위한 성장 기판으로 사용될 수 있다. 세라믹 층은 반투명하거나 투명하며, 이는 등각 발광 재료 층(즉, 분말 층)과 같은 투명하지 않은 파장 변환 층과 연관된 산란 손실을 감소시킬 수 있다. 발광 세라믹 층은 박막 또는 등각 발광 재료 층보다 더 강건할 수 있다. 또한, 발광 세라믹 층이 견고하므로, 렌즈와 제2 광학계와 같이 역시 견고한 추가의 광학 요소에 광학적 접촉을 하기가 더 용이할 수 있다.
일 실시형태의 세라믹 발광 재료는 발광 재료 입자의 표면이 연화되기 시작하여 액면층이 형성될 때까지 분말 발광 재료를 고온에서 가열하는 것에 의해 형성할 수 있다. 일부 용융된 입자 표면은 입자들이 결합되는 "네크"를 형성하게 되는 입자간 질량 수송(interparticle mass transport)을 촉진한다. 네크를 형성하는 질량의 재분배는 소결 중에 입자의 수축을 일으키고 입자들의 견고한 응집물을 형성한다. 단축 또는 등정적(isostatic) 압축 단계와 수행된 "녹색 본체" 또는 소결된 사전 치밀화된 세라믹의 진공 소결은 낮은 잔류 내부 다공도를 갖는 다결정 세라믹 층을 형성하는데 필요할 수 있다. 세라믹 발광 재료의 반투명도 즉 이것이 형성하는 산란의 양은 가열 또는 압축 조건, 제작 방법, 사용되는 발광 재료 입자 전구체 및 발광 재료의 적절한 결정 격자를 조절하는 것에 의해 높은 불투명도로부터 높은 투명도로 제어될 수 있다. 발광 재료 이외에, 알루미나와 같은 다른 세라믹 형성 재료가 예컨대 세라믹의 형성을 촉진하거나 세라믹의 굴절 지수를 조절하도록 포함될 수 있다. 2개 이상의 결정 성분을 포함하거나 결정질과 비정질 또는 유리질 성분의 조합을 포함하는 다결정 복합 재료도 역시 예컨대 옥소니트리도실리케이트(oxonitridosilicate) 발광 재료와 니트리도실리케이트(nitridosilicate) 발광 재료와 같은 2개의 개별적인 분말 발광 재료를 코파이어링(cofiring)하는 것에 의해서도 형성될 수 있다.
구체적인 실시형태에서, 세라믹 발광 재료는 전통적인 세라믹 공정에 의해 형성될 수 있다. "녹색 본체"는 구체적으로 건식 압축, 테이프 캐스팅, 슬립(slib) 캐스팅에 의해 형성된다. 그 다음 이 녹색 본체는 상승된 온도에서 가열된다. 이 소결 단계 중에, 네크 형성 및 입자간 질량 수송이 발생한다. 이것은 다공도의 큰 감소와 그에 따른 세라믹 본체의 수축을 일으킨다. 잔류 다공도는 소결 조건(온도, 가열, 휴지, 분위기)에 의존한다. 수행된 "녹색 본체" 또는 소결된 사전 치밀화된 세라믹의 고온의 단축 또는 고온의 등정적 또는 진공 소결은 낮은 잔류 내부 다공도를 갖는 다결정 세라믹 층을 형성하는데 필요할 수 있다.
예컨대 발광 세라믹 층으로 형성될 수 있는 발광 재료의 예는 황녹 범위의 광을 방출하는 Lu3Al5O12:Ce3+, Y3Al5O12:Ce3+ 및 Y3Al4.8Si0.2O11.8N0.2:Ce3+와 같은 일반식 (Lu1-x-y-a-bYxGdy)3(Al1-z-cGazSic)5O12-cNc:CeaPrb - 여기서, 0≤x<1, 0≤y<1, 0≤z≤0.1, 0<a≤0.2, 0≤b≤0.1, 0≤c<1 -; 그리고 적색 범위의 광을 방출하는 Sr2Si5N8:Eu2+와 같은 (Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-aOa:Euz 2+ - 여기서, 0≤a<5, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1 및 0<z≤1 - 을 갖는 알루미늄 가닛 발광 재료를 포함한다. 적절한 Y3Al5O12:Ce3+ 세라믹 슬래브는 N.C. Charlotte 소재의 Baikowski International Corporation으로부터 구입할 수 있다. 예컨대 SrSi2N2O2:Eu2+를 포함하는 (Sr1-a-bCabBac)SixNyOz:Eua 2+(a=0.002-0.2, b=0.0-0.25, c=0.0-0.25, x=1.5-2.5, y=1.5-2.5, z=1.5-2.5); 예컨대 SrGa2S4:Eu2+를 포함하는 (Sr1-u-v-xMguCavBax)(Ga2-y-zAlyInzS4):Eu2+; 예컨대 SrBaSiO4:Eu2+를 포함하는 (Sr1-x-yBaxCay)2SiO4:Eu2+; 예컨대 CaS:Eu2+ 및 SrS:Eu2+를 포함하는 Ca1-xSrxS:Eu2+ - 여기서 0≤x≤1 -; 예컨대 CaAlSiN3:Eu2+ 및 CaAl1.04Si0.96N3:Ce3+를 포함하는 (Ca1-x-y-zSrxBayMgz)1-n(Al1-a+bBa)Si1-bN3-bOb:REn - 여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1, 0≤a≤1, 0≤b≤1 및 0.002≤n≤0.2이며, RE는 유로퓸(II)과 세륨(III)으로부터 선택됨 -; 그리고 예컨대 Ca0.75Si8.625Al3.375O1.375N0.625:Eu0.25을 포함하는 Mx V+Si12-(m+n)Alm+nOnN16-n - 여기서, x=m/v, M은 금속, 바람직하게는 Li, Mg, Ca, Y, Sc, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택됨 - 을 포함하는 다른 녹색, 황색 및 적색 발광 재료도 역시 적절하다.
결합제 또는 주변 재료로 굴절 지수 내의 큰 광학적 불연속을 갖는 발광 재료 입자를 포함하는 발광 분말 필름과 달리, 또, 광학적 불연속이 없는 단일의 거대 발광 재료 입자로서 광학적으로 거동하는 단결정 발광 본체와 달리, 다결정 발광 세라믹은 상이한 발광 재료 입자들 사이의 계면에 (실질적으로) 단지 작은 광학적 불연속만이 있는 치밀하게 패킹된 개별적인 발광 재료 입자로서 거동할 수 있다. 광학적 불연속을 감소시킴으로써, 단결정 발광 본체의 광학적 성질에 접근하게 된다. 따라서 (투명성을 가능케 하는 입방체 결정 구조를 보여주는) LuAG와 같은 발광 세라믹은 광학적으로 거의 동질이며, 발광 세라믹을 형성하는 발광 재료와 동일한 굴절 지수를 갖는다. 등각 발광 재료 층이나 수지와 같은 투명한 재료 내에 배치된 발광 재료 층과 달리, 발광 세라믹은 일반적으로 발광 재료 자체 이외의 (유기 수지 또는 에폭시와 같은) 결합 재료를 필요로 하지 않으므로, 개별적인 발광 재료 입자들 사이의 상이한 굴절 지수의 공간 또는 재료가 매우 작게 된다. 그 결과, 발광 세라믹은 층 내에 더 많은/또는 더 큰 광학적 불연속을 보이는 등각 발광 재료 층과 달리 투명하거나 반투명하게 된다.
전술한 바와 같이, 구체적인 실시형태에서, 투과성 세라믹 층은 (전술한 바와 같이) 세륨 함유 가닛 세라믹, 구체적으로 A3B5O12:Ce 가닛 세라믹 - 여기서, A는 적어도 루테튬을 포함하고, B는 적어도 알루미늄을 포함함 -, 더 구체적으로 (Y1-xLux)3B5O12:Ce 가닛 세라믹 - 여기서, x는 0보다 크고 1 이하 - 을 포함한다. 구체적으로 B는 알루미늄이다. "투과성 세라믹 층이 세륨 함유 가닛 세라믹을 포함한다"는 문구는 구체적으로 그러한 재료(본 명세서의 본 실시형태에서는 가닛)로 실질적으로 또는 전적으로 이루어진 세라믹에 관한 것이다.
투과성 세라믹 층은 해당 분야에 공지된 것으로, 전술한 내용을 참조한다. 투명한 세라믹 층의 투명도는 층의 산란 성질을 위한 치수로서 투과율을 이용하여 정의될 수 있다. 투과율은 확산 광원으로부터 멀어지도록 세라믹 층을 통해 (또한 내부 반사 또는 산란 후에) 투과되는 광의 양과 세라믹 층을 조사하는 확산 광원으로부터 방출된 광의 양의 비율로서 구체적으로 정의된다. 예를 들면 투과율은 약 120 마이크로미터와 같은 예컨대 0.07 내지 2mm 범위의 두께를 갖는 세라믹 층을 590과 650nm 사이의 주요 파장을 갖는 적색 광의 분산 방출기 전면에 장착한 다음, 위에서 정의된 비율을 측정하는 것에 의해 얻을 수 있다.
일부 세라믹은 높은 반사성을 갖도록 만들어질 수도 있다. 예컨대, 알루미나는 반사성이 높을 수 있다(99% 반사 또는 심지어 99.5% 반사).
구체적인 실시형태에서, 반사성 세라믹 재료는 예컨대 400 내지 750nm의 파장 범위에서 >95%, 거의 >98% 범위의 평균 반사를 갖는다. 예컨대, 다결정 알루미나는 약 98 내지 99%의 범위에서 400 내지 500nm 범위, 약 99 내지 99.5의 범위에서 500 내지 750nm 범위의 반사를 갖는 것으로 준비되었다.
투과성 재료 구체적으로 투과성 세라믹 재료는 예컨대 450 내지 750nm 범위에서 적어도 99%, 또는 심지어 적어도 99.5%의 평균 투과율을 갖는다.
해당 참조 부호가 해당 부분을 지시하는 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 단지 예시로서 설명한다.
도 1a 내지 도 1j는 조명 장치의 실시형태들을 개략적으로 도시한다.
도 2는 (코팅 또는 임베딩) 발광 재료를 포함하는 투과부와 히트 싱크의 온도 측정치를 광원에 공급되는 전력의 함수로서 보여주며, 투과부는 세라믹, 유리, 폴리카보네이트 또는 PET 층이다.
도 3a 내지 도 3d는 각각 4개 또는 2개의 조명 장치를 구비한 램프의 추가의 실시형태를 개략적으로 보여준다.
도면들은 반드시 축적에 맞춘 것은 아니다.
도 1a는 본 발명에 따른 조명 장치(1)의 실시형태를 개략적으로 도시한다. 조명 장치(1)는 발광 다이오드(LED)와 같은 광원 광(11)을 발생시키도록 구성된 광원(10)을 둘러싸는 봉입체(100)를 포함한다. 봉입체(100)는 광원(10)을 둘러싸는 공동 또는 챔버(30)를 형성한다. 일반적으로, 봉입체(100)는 적어도 기부 또는 기판(150) 및 인클로저부(101)를 포함하는데, 이 인클로저부(101)는 상이한 형상을 가질 수 있다.
봉입체(100)는 투과부(110) - 이 투과부는 광원 광(11)의 적어도 일부를 투과시켜 투과부(110)의 하류에 조명 장치 광(2)을 제공함 - 와, 광원 광(11)의 적어도 일부를 반사하도록 구성된 반사부(120)를 포함한다. 반사부(120)는 반사성 세라믹 재료를 포함한다.
도 1a의 개략적으로 도시된 실시형태에서, 봉입체(100)는 기판(150)과 인클로저부(101)로 본질적으로 이루어지며, 후자는 벽(들)(160)과 투과부(110)로 본질적으로 이루어진다. 벽(들)(160)은 본질적으로 반사부(120)로 이루어진다. 이렇게 해서, 봉입체는 반사부(120)와 투과부(110)를 포함한다.
기판(150)은 히트 싱크(200)를 포함하거나 히트 싱크(200)로서 기능할 수 있다. 이렇게 해서, 반사부(120)는 히트 싱크(200)와 접촉할 수 있다.
도 1a에 도시된 실시형태에서, 봉입체(100)는 광원 광(11)의 적어도 일부를 흡수하고 발광 재료 광(21)을 방출하도록 구성된 발광 재료(20)를 추가로 봉입한다. 따라서, 본질적으로 그러한 실시형태에서, 봉입체(100)는 광원 광(11)의 적어도 일부와 발광 재료 광(21)의 적어도 일부로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 투과시키도록 구성된 투과부(110)를 포함한다. 그에 따라 투과부(110) 하류에 조명 장치 광(2)이 제공될 수 있다. 또한 반사부(120)는 광원 광(11)의 적어도 일부와 발광 재료 광(21)의 적어도 일부로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 반사하도록 구성될 수 있다. 반사부(120)는 반사성 세라믹 재료를 포함할 수 있다.
창 또는 방출 창으로 지시되는 투과부(110)는 광원(10)을 향한 상류면(111)과 외부를 향한 하류면(112)을 포함한다. 본 실시형태에서, 발광 재료(20)의 적어도 일부(본 도면에서는 모두 발광 재료(20)임)는 투과부(110)의 상류면(111)에 코팅(113)에 제공된다.
조명 장치(1)에서, 광원(10)은 투과부(110)의 상류에 있고, 투과부(110)는 광원(10)의 하류에 있다. 상류면(111)은 하류면(112)의 상류이지만, 상류면(111)은 물론 광원(10)의 하류이다.
참조 부호 d는 광원(10) 구체적으로 LED 다이와 발광 재료(20) 사이의 최단 거리를 나타낸다.
광원(10)에 의해 발생된 광(11)은 반사부(들)(120)에서 반사될 수 있고, 반사광의 대부분은 직접광과 함께 투과부(110)를 통해 결국 챔버(30)에서 방출될 수 있다. 조명 장치(1)에서 방출되는 광은 참조 부호 2로 지시된다. 도 1a의 실시형태에서, 장치 광(2)은 발광 재료 광(21)과 광원 광(11)을 포함할 수 있다.
도 1a의 개략적으로 도시된 실시형태는 예컨대 육면체, 도넛 형태, 육각형, 또는 원형 (관형) 장치(1)의 단면일 수 있다.
도 1b는 봉입체(100)가 돔 부분을 포함하는 실시형태를 개략적으로 보여준다. 본 실시형태에서, 투과부(110)는 돔으로서 구성된다. 개략적으로 도시된 본 실시형태에서, 또한 발광 재료(20)는 단지 예로서 포함되며, 또한 예로서 투과부(110)의 상류면(111)의 코팅으로서 도시된다.
도 1c는 발광 재료(20)가 없는 실시형태를 개략적으로 도시하며, 변형례에서 광원(들)(10)은 발광 재료(도시 생략)에 기초한 백색 발광 LED를 포함할 수 있다. 광원(들)(10)(여기서는 예로서 4개의 광원(10)이 도시됨)은 예컨대 RGB LED일 수 있거나, RGB 색 또는 백색 광을 제공하는 다른 색 조합 (청-황, 청-황-적 등)을 개별적으로 제공하는 LED일 수 있다.
도 1d 및 도 1e는 본 발명의 실시형태에 따른 조명 장치(1)의 예의 평면도를 개략적으로 보여주며, 전자는 봉입체(100)가 관형(예컨대 도 1a 참조), 관-돔형(예컨대 도 1b 참조), 또는 돔 형상을 가질 수 있는 실시형태를 보여주며, 후자는 봉입체(100)가 육각형 형상(예컨대 도 1a 참조)을 가질 수 있는 실시형태를 보여준다.
도 1f는 발광 재료(20)가 광원(들)(10)의 하류와 투과부(110)의 상류에 배치된 실시형태를 개략적으로 보여준다. 예컨대, 발광 재료(20)를 (상류면 및/또는 하류면에) 코팅으로서 포함하거나 발광 재료(20)를 임베딩 재료(도시됨)로서 포함하는 투과성 중간 창(130)이 제공될 수 있다. 예컨대, 이 투과성 중간 창(130)은 발광 재료를 포함하는 폴리머 포일일 수 있거나, 바람직하게는 발광 세라믹 재료일 수 있다.
챔버(30)는 본 실시형태가 개략적으로 도시되는 이 방식으로, 중간 창(130) 상류의 제1 챔버(30')와 중간 창(130) 하류의 제2 챔버(30")로 분할된다. 대체로, 더 많은 중간 창(130)이 존재할 수 있다. 중간 창(130)은 (예컨대 세륨 도핑된 YAG 및/또는 유로퓸 도핑된 질화물과 같은 채색된 발광 재료(20)가 사용되는 때) 채색될 수 있지만, 투과부(110)로부터 0이 아닌 거리에 배치된 발광 재료를 포함하는 중간 창(130)은 투과부(110)가 반투명할 때 이 반투명부는 (투과부(110)가 실질적으로 무색일 때) 백색으로 인지될 수 있다는 장점을 갖는다.
도 1g는 벽(들)(160)이 벽(들)의 내측에 반사부(참조 부호 120으로 지시됨)를 갖는 실시형태를 개략적으로 보여준다. 그러한 벽(들)은 히트 싱크(200)이거나 히트 싱크로 기능할 수 있다. 따라서 이 방식으로 투과부(110)는 히트 싱크(200)와 접촉할 수도 있다. 반사성 세라믹 재료(120)는 일 실시형태에서 (벽(160)에 대한) 반사성 세라믹 코팅일 수 있다.
위의 도 1a 내지 도 1g에 도시되지 않았지만, 광원(들)(10)이 차지하지 않은 봉입체(100) 내부의 기판(150)의 영역은 일반적으로 반사성 재료도 역시 포함할 것이며, 반사성 재료는 실시형태에서 반사부(120)(즉, 세라믹 반사체)일 수도 있다.
도 1h는 인클로저부(101)가 실질적으로 돔으로 구성된 실시형태를 보여준다. 따라서 여기에서 봉입체(100)는 기판(150)과 돔을 포함하며, 후자는 투과부(110)를 포함한다. 기판(150)이 히트 싱크(200)를 포함하거나 히트 싱크로서 기능할 수 있으므로, 투과부(110)는 이 방식으로 히트 싱크(200)와 접촉할 수도 있다. 돔은 일 실시형태 - 도시되지 않음 - 에서 반사부(120)와 투과부(110)도 역시 포함할 수 있다 것에 유의한다. 이 실시형태에서, 예를 들어, 광원(들)(10)이 차지하지 않은 봉입체(100) 내부의 기판(150)의 영역은 반사성 재료의 반사부(들)(120)를 포함한다. 이들 반사성 세라믹 재료부(들)(120)는 일 실시형태에서 (예컨대 기판(150)에 대한) 반사성 세라믹 코팅일 수 있다. 광원(들)(10)이 차지하지 않은 봉입체(100) 내부의 기판(150)의 영역의 적어도 일부에 배치된 반사성 세라믹 재료부(들)(120)는 본 명세서에서 또한 반사성 세라믹 기부(126)로서 지시된다(아래 내용 역시 참조).
도 1i는 본 도면에서는 예를 들어 투과성 발광 세라믹이 투과부(110)로서 (그리고 그에 따라 또한 발광 재료(20)로서) 적용되며, 더 상세하게는 광원(들)(10)이 차지하지 않은 봉입체(100) 내부의 기판(150)의 영역이 여기에서 반사성 세라믹 기부(126)로서 지시되는 반사부(들)(120)와 같은 반사성 재료를 포함하는 점을 제외하면, 도 1a에 개략적으로 도시된 실시형태와 유사한 실시형태를 개략적으로 보여준다. 반사성 세라믹 기부(들)(126)는 일 실시형태에서 또한 반사성 세라믹 재료 코팅(들)일 수 있다.
예를 들면, 봉입체(100)의 일부, 예컨대 (모든) 반사부(들)(120)를 압출 공정 또는 사출 성형 공정으로 제조하는 것이 가능할 수 있다. 이것은 투과부(110)에도 역시 적용될 수 있다.
도 1j는 투과부(110)를 통해 장치(1)로부터 방출되는 조명 장치 광(2)을 시준하도록 구성된 광학계(170) 및 조명 장치(1)를 포함하는 고광도 실시형태의 예로서 스폿 발광체와 같은 램프(5)를 개략적으로 보여준다.
도 3a 내지 도 3d는 복수의 조명 장치(1) 예컨대 4개(도 3a 내지 도 3c) 또는 2개(도 3d)의 조명 장치를 포함하는 램프(5)의 실시형태를 개략적으로 보여준다. 램프(5)는 부착부(300), 히트 싱크(도시 생략)를 포함하는 히트 싱크 하우징(201)을 또한 지시하는 중간부(201), 및 복수의 조명 장치(1)를 포함하는 조명부를 포함한다. 대체로, 도 1a 내지 도 1i에 도시된 실시형태 중 임의의 하나는 도 3a 내지 도 3d에 개략적으로 도시된 실시형태들 중의 복수의 조명 장치를 제공하도록 사용 및 적응될 수 있다.
여기에서 도 1j 및 도 3a 내지 도 3d에 개략적으로 도시된 실시형태들은 또한 LED 개장 램프로서 지시된다.
개략적으로 도시된 실시형태들은 히트 싱크 하우징(201)에 포함될 수 있는 히트 싱크에 장착되거나 그 일부일 수 있는 지지 구조체(180)를 포함한다. 지지 구조체(180)는 복수의 조명 장치(1)를 지지하도록 구성된다. 또한, 지지 구조체(180)는 반사부들(120) 각각의 적어도 일부를 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 지지 구조체(180)는 발광 다이오드(LED) 광원(10)을 각각 지지하도록 구성될 수 있다. 이러한 모든 선택사항들이 도 3a 내지 도 3d에 개략적으로 도시된다. 지지 구조체(180)는 히트 싱크 하우징(201) 내의 히트 싱크에 부착되거나 히트 싱크와 일체화될 수 있다(아래 내용 역시 참조).
도 3a는 단면 형태의 지지 구조체(180)의 날개들에 의해 둘러싸인 4개의 조명 장치를 포함하는 실시형태를 개략적으로 보여준다. 실제로, 지지 구조체(180)는 조명 장치(1)의 지지체(150)를 형성한다(도 3b 참조). 또한, 지지 구조체(180)는 구체적으로 광원(10)으로부터 멀어지도록 유리하게 열전달을 일으키는 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 따라서 지지 구조체는 히트 싱크(200)로서도 역시 구성된다. 또한, 전술한 실시형태에서, 바람직하게 지지 구조체(180)는 반사성을 갖는다. 따라서 지지 구조체(180)는 각각의 조명 장치(1)의 반사부(120)로서도 역시 구성된다.
지지 구조체(180) 및 히트 싱크 하우징(201) 내의 히트 싱크는 하나의 일체형 세라믹 부분일 수 있으며, 지지 구조체(180)의 적어도 일부는 바람직하게 반사성을 갖는다. 이 방식으로 방열의 관점에서 유리한 일체형 세라믹 요소가 제공될 수 있다. 지지 구조체(180)는 열 분산기, 전기 절연체 및 광 반사체의 기능을 가질 수 있다. 또한, 투과부(110)도 역시 세라믹일 수 있으므로, 이들 부분들 역시 방열을 개선할 수 있고, 히트 싱크의 기능을 실제로 가질 수도 있다.
도 3c는 도 3a 및 도 3b에 개략적으로 도시된 실시형태의 단면의 예를 개략적으로 보여준다. 이들 실시형태는 (각각 "자체" 챔버(30)를 갖는) 상이한 격실을 갖는 일종의 네 잎 클로버 모양을 보여주는 것에 유의한다. 개별적인 격실 내의 광원들(10)은 백색 광을 제공하도록 구성될 수 있지만, 유색 광을 제공하도록 구성될 수도 있다. 일 실시형태에서, 발광 재료를 사용하여 광원 광의 적어도 일부를 전환할 수 있다(위의 내용 참조).
구체적인 실시형태에서, 발광 재료는 투과부(들)(110)의 적어도 일부에 대한 내부 코팅으로서 제공된다(예를 들어, 도 1a, 도 1b 및 도 1h도 또한 참조).
다른 실시형태에서, 발광 재료는 투과부(들)(110)의 적어도 일부에 내부 코팅으로서 적용되며, (전술한 가닛 재료와 같은) 청색 광에 의해 여기되면 황색 방출을 제공하도록 더 구성된 황색 방출 발광 재료를 포함한다. 전술한 발광 재료를 포함하는 조명 장치(들)(1) 내의 광원들(10) 중 하나 이상은 청색 광을 제공하도록 구성되고, 추가로, 전술한 발광 재료를 포함하는 조명 장치(들)(1) 내의 광원들(10) 중 하나 이상은 적색 광을 제공하도록 구성된다. 이렇게 해서, 큰 색상 범위가 달성될 수 있다.
또한 발광 재료의 혼합물이 제공될 수 있다. 이것은 달리 지시되지 않는 한 본 명세서에 기재된 모든 실시형태를 위해 적용될 수 있다.
도 3d(단면도)는 램프(1)가 "단지" 2개의 조명 장치(1)를 포함하는 것을 제외하면 도 3a 내지 도 3c에 개략적으로 도시된 것과 동일한 실시형태를 개략적으로 보여준다. 또한, 지지 구조체(180)의 적어도 일부는 조명 장치(1)의 지지체(150)의 기능, 히트 싱크(200)의 기능 및 반사부(120)의 기능을 갖는다.
전술한 예에서, LED 광원은 PCB 상에 배치될 수 있거나, 지지체(150)와 같은 세라믹 재료에 직접 배치될 수도 있다.
세라믹은 비활성이므로 긴 수명을 갖는 반면(이는 LED의 (예상) 수명에 부합할 수 있다는 것을 의미함), 플라스틱, 금속 및 유기 코팅은 시간에 따라 열화될 것이다. 이는 세라믹이 화염성(flame rating)을 필요로 하지 않는다는 것도 역시 의미한다. 세라믹은 다수의 전용 플라스틱 화합물보다 더 우수한 높은 반사성(99%보다 높은 전반사)을 갖도록 만들어질 수 있다. 위에 제시된 바와 같이, 세라믹은 (35W/mK까지 또는 그보다도 높은) 좋은 열전도성을 갖도록 설계될 수 있다. 시스템 레벨의 열 성능은 LED와 히트 싱크 사이의 전기 절연체가 더 이상 필요하지 않다는 사실 때문에 금속 히트 싱크를 사용한 것보다 우수할 수 있다. 세라믹 서브마운트가 사용될 때, 수명은 우수한 CTE(열팽창 계수) 정합 때문에 증가할 수 있다. 따라서 세라믹 부품을 지지체, 히트 싱크, 및 투과부로서 구비한 "모든" 세라믹 장치는 반사부에서의 높은 반사율, 창을 통한 우수한 투과율, 및 전반적인 우수한 히트 싱크 성질의 장점을 갖고 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명은 (완전한) 세라믹 LED 개장 램프도 역시 제공한다.
따라서, 유리하게도, 세라믹 재료는 고광도 및/또는 고온 용례에 적용될 수 있다:
작은 표면에 다수의 고출력 LED를 구비한 용례에서;
열전도성 세라믹은 설계의 금속 부분으로 열을 전도하고;
열전도성 세라믹은 예컨대 발광 재료를 위한 담체의 역할을 하도록 적절한 광학적 품질을 가짐. 만일 반투명성이나 (확산기로서) 더 많은 산란이 필요하다면;
발광 재료는 세라믹의 상부에 층으로 사용되거나 세라믹 매트릭스에 통합되어 예컨대 청색 LED 광을 변환할 수 있고;
세라믹 재료는 높은 플럭스와 고온에 높은 저항을 갖는다. 폴리머의 황변과 같은 유기 재료의 손상이나 변형이 없으며;
세라믹은 사양에 따라 치수화 및 형상화될 수 있으며;
따라서, 세라믹 재료는 방열을 위해 조명 장치(1)에 사용될 수 있으며, 또한, 동일한 세라믹 재료가 투과부 또는 반사부로서 사용될 수 있다.
예
기판에는 히트 싱크를 갖는 LED들이 고밀도로 배치되며(예컨대 260mm2에 9개의 LED 또는 310mm2에 16개의 LED가 있음), 변환 챔버 내의 발광 재료의 거리가 짧은(발광 재료 인접도 ~5-10mm) 장치를 제작하였다. 발광 재료는 투과부를 제공하도록 세라믹에 통합하거나 적절한 코팅에 적용하였다.
투과부인 세라믹 재료는 시험하고 (발광 재료를 포함하는 투과부인) 유리, 폴리카보네이트 및 PET 필름과 비교하였다. 각각 LED에 제공된 전력의 함수인 이들 부분들의 온도 이외에, 히트 싱크의 온도도 역시 측정하였다. 측정치(도 2)는 세라믹 상의 원격의 인광체가 폴리카보네이트(PC) 또는 유리 상의 온도보다 낮은 60℃인 것을 보여주었다.
도 2는 다음의 온도 곡선들 즉 발광 재료를 포함하는 PET 참조 투과성 재료의 발광 재료 온도(별); 발광 재료가 상류 코팅인 폴리카보네이트 투과성 재료의 발광 재료 온도(정육면체); 발광재료가 상류 코팅인 유리 투과성 재료의 발광 재료 온도(삼각형); 발광 재료가 상류 코팅인 폴리카보네이트 세라믹 투과성 재료의 발광 재료 온도(다이아몬드); 및 히트 싱크의 참조 온도를, 입력 전력의 함수로서, 위에서 아래로 보여준다.
본 명세서에서, "실질적으로 모든 방사" 또는 "실질적으로 이루어지는"과 같은 "실질적으로"라는 용어는 당업자에게 이해될 것이다. "실질적으로"라는 용어는 "전적으로," "완전히", "모두" 등으로 실시형태를 포함할 수도 있다. 따라서, 실시형태에서는, "실질적으로"라는 형용사가 제거될 수도 있다. 적용 가능한 경우, "실질적으로"라는 용어는 90% 이상, 이를테면 95% 이상, 구체적으로 99% 이상, 더 구체적으로 99.5 이상 100%를 포함하는 것에도 역시 관련될 수 있다. "포함하다"라는 용어는 "포함하다"라는 용어가 "이루어지다"를 의미하는 실시형태도 역시 포함한다. 값에 선행하는 "약"이라는 용어는 당업자라면 알 수 있듯이 값들이 약간의 편차가 있을 수 있는 실시형태들을 나타내지만, 값들이 실질적으로 정확히 지시된 해당 값들인 실시형태들 역시 포함할 수 있다. 일반적으로, 약 400nm와 같은 값들은 당업자라면 알고 있는 바와 같이 390.5 내지 400.5nm를 포함할 수 있다.
본 명세서의 장치들은 특히 작동 중인 것으로 기재된다. 예컨대, "청색 LED"라는 용어는 작동 중에 청색 광을 발생시키는 LED를 언급하는데, 즉 이 LED는 청색 광을 방출하도록 구성된다. 당업자라면 명확히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 작동 방법이나 작동 중인 장치로 제한되지 않는다.
전술한 실시형태는 본 발명을 제한하는 것이 아니라 설명하는 것임을 알아야 하며, 당업자라면 첨부된 특허청구범위로부터 벗어나지 않으면서 다수의 대체 실시형태를 설계할 수 있을 것이다. 특허청구범위에서, 괄호 사이에 놓인 모든 참조 부호는 청구항을 제한하는 것으로 해석하지 않아야 한다. "포함하는" 이란 동사와 그 활용의 사용이 청구항에 언급된 것들 이외의 요소나 단계의 존재를 배제하는 것은 아니다. 요소에 대한 단수 표현은 해당 요소가 복수로 존재하는 것을 배제하지 않는다. 여러 수단을 열거하는 장치 청구항의 경우, 이들 수단의 여러 개가 하드웨어의 하나 또는 동일한 항목에 의해 구현될 수 있다. 특정한 측정치가 서로 상이한 종속 청구항에서 열거된다는 단순한 사실이 이들 측정치의 조합이 유리하게 사용될 수 없음을 나타내는 것은 아니다.

Claims (15)

  1. 광원 광(11)을 발생시키도록 배치된 발광 다이오드(LED) 광원(10)을 둘러싸는 봉입체(envelope; 100)를 포함하는 조명 장치(1)로서,
    상기 봉입체(100)는,
    투과부(110) - 상기 투과부는, 상기 광원 광(11)의 적어도 일부를 투과시킴으로써, 상기 투과부(110)의 하류에 조명 장치 광(2)을 제공하도록 배치됨 -, 및
    상기 광원 광(11)의 적어도 일부를 반사하도록 배치된 반사부(120) - 상기 반사부(120)는 반사성 세라믹 재료를 포함함 -
    를 포함하는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투과부(110) 및 상기 반사부(120)는 히트 싱크(200)와 접촉하는 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 투과부(110)는 열을 상기 히트 싱크(200)에 전달하도록 또한 배치되는 조명 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 투과부(110)는 상기 히트 싱크(200)의 일부인 조명 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히트 싱크(200)는 세라믹 재료를 포함하는 조명 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투과부(110)는 투과성 세라믹 재료를 포함하는 조명 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세라믹 재료는, Al2O3, AlN, SiO2, Y3Al5O12, Y3Al5O12 유사체, Y2O3, TiO2 및 ZrO2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 재료들에 기초하는 조명 장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 봉입체(100)는 육각형 단면을 갖는 조명 장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 봉입체(100)는, 상기 광원 광(11)의 적어도 일부를 흡수하며 발광 재료 광(21)을 방출하도록 배치된 발광 재료(20)를 또한 둘러싸며,
    상기 봉입체(100)는,
    상기 광원 광(11)의 적어도 일부, 또는 상기 발광 재료 광(21)의 적어도 일부, 또는 상기 광원 광(11)의 적어도 일부와 상기 발광 재료 광(21)의 적어도 일부를 투과시킴으로써, 상기 투과부(110)의 하류에 조명 장치 광(2)을 제공하도록 배치된 상기 투과부(110), 및
    상기 광원 광(11)의 적어도 일부, 또는 상기 발광 재료 광(21)의 적어도 일부, 또는 상기 광원 광(11)의 적어도 일부와 상기 발광 재료 광(21)의 적어도 일부를 반사하도록 배치된 상기 반사부(120) - 상기 반사부(120)는 반사성 세라믹 재료를 포함함 -
    를 포함하는 조명 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광원(10)은 청색 광을 발생시키도록 배치된 LED이며, 상기 발광 재료(20)는 상기 광원 광(11)과 함께 백색 조명 장치 광(2)을 제공하도록 배치되는 조명 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 발광 재료(20)의 적어도 일부는 상기 투과부(110)의 상류면(111)에 대한 코팅(113)에 제공되는 조명 장치.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 발광 재료(20)의 적어도 일부는 상기 투과부(110)에 임베딩되는 조명 장치.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투과부(110)는 반투명한 조명 장치.
  14. 램프(5)로서,
    제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 조명 장치(1)를 포함하는 램프.
  15. 제14항에 있어서,
    복수의 조명 장치들(1) 및 지지 구조체(180)를 포함하고,
    상기 지지 구조체(180)는 상기 복수의 조명 장치들(1)을 지지하도록 배치되고, 상기 지지 구조체(180)는 반사부들(120) 각각의 적어도 일부를 제공하도록 배치되며, 발광 다이오드(LED) 광원들(10) 각각을 지지하도록 배치되는 램프.
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