KR20120028353A - 굴절 소자를 갖는 광원 - Google Patents

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Abstract

광 방출 장치는 기판, 그 기판 상에 평면 배열을 갖는 복수의 고체 상태 광 방출 셀들, 및 광원으로부터 방출되는 광이 실질적으로 구형의 방출 패턴을 갖도록, 그 고체 상태 광 방출 셀들과 배열되는 굴절 소자를 포함한다. 또한, 굴절 소자는 방출되는 광을 혼합하기 위해 고체 상태 광 방출 셀들과 배열될 수 있다.

Description

굴절 소자를 갖는 광원{LIGHT SOURCE HAVING A REFRACTIVE ELEMENT}
본 개시물은 광원에 관한 것으로, 보다 구체적으로 굴절 소자를 가진 광원에 관한 것이다.
발광 다이오드 (LED) 와 같은 고체 상태 디바이스는, 백열 램프, 할로겐 램프 및 형광 램프와 같은 종래의 광원을 대체하는 매력적인 후보자이다. LED는 백열 램프 및 할로겐 램프보다 실질적으로 더 높은 광변환 효율을 가지며, 이들 3개 유형의 종래 광원 모두보다 더 긴 수명 시간을 가진다. 또한, LED의 일부 유형은 현재 형광성 (fluorescent) 광원보다 더 높은 변환 효율을 가지며, 여전히 더 높은 변환 효율이 연구실에서 입증되고 있다. 결론적으로, LED는 형광 램프보다 더 낮은 전압을 필요로 하고, 어떤 수은 또는 다른 잠재적으로 위험한 재료도 포함하지 않으므로, 여러 안전과 환경적 혜택을 제공한다.
대표적인 LED는 램버시안 (lambertian) 방출 패턴을 가진다. 이는, LED 로부터 방출된 광이 통상 반구상 아크로 확장된다는 것을 의미한다. 이 방출 패턴은, 모든 방향으로 광을 방출하는, 종래 광원인 백열 램프, 할로겐 램프 및 형광 램프에 대한 대체물로서, LED 광원 또는 다른 고체 상태 조명 디바이스의 이용을 제한할 수 있다. 예를 들면, 백열 전구에 사용되는 LED 광원은 하방으로 원하지 않는 흑점을 초래할 수 있다. 책상, 마루 또는 테이블 램프와 같은, 일반적인 조명 애플리케이션에서, 이것은 작업 또는 읽기를 행할 수 있게 하는 하방 광을 발생시키지 않을 수 있다.
따라서, 당업계에서는, 종래의 백열 램프, 할로겐 램프 및 형광 램프와 더 많이 닮은 방출 패턴을 가지는 고체 상태 광원이 요구되고 있다.
본 개시물의 일 양태에서, 광원은, 기판, 그 기판 상에 평면 배열을 가지는 복수의 고체 상태 광 방출 셀들, 및 광원으로부터 방출된 광이 실질적으로 구형의 방출 패턴을 갖도록 고체 상태 광 방출 셀들과 배열된 굴절 소자를 포함한다.
본 개시물의 다른 양태에서, 광원은, 기판, 실질적으로 동일 방향으로 광을 방출하도록 그 기판 상에 배열된 복수의 고체 상태 광 방출 셀들, 및 광원으로부터 방출된 광이 실질적으로 구형의 방출 패턴을 갖도록 그 고체 상태 광 방출 셀들과 배열된 굴절 소자를 포함한다.
또한, 본 개시물의 또 다른 양태에서, 광원은, 기판, 그 기판 상에 평면 배열을 가지는 복수의 고체 상태 광 방출 셀들, 및 광원으로부터 방출된 광이 실질적으로 구형의 방출 패턴을 갖도록 고체 상태 광 방출 셀들 위에 배치된 굴절 소자를 포함한다.
또한, 본 개시물의 또 다른 양태에서, 광원은, 기판, 그 기판 상에 평면 배열을 가지는 복수의 고체 상태 광 방출 셀들, 및 광이 실질적으로 구형의 방출 패턴으로 광원으로부터 방출되도록 그 고체 상태 광 방출 셀들로부터 방출되는 광을 굴절시키는 굴절 소자를 포함한다.
또한, 본 개시물의 또 다른 양태에서, 광원은, 기판, 그 기판 상의 복수의 고체 상태 광 방출 셀들로서, 고체 상태 광 방출 셀들이 제 1 및 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들을 포함하고, 제 1 세트의 고체 상태 광 방출 셀들 각각이 형광체 층을 포함하고 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들 각각이 형광체 층을 포함하지 않는, 상기 고체 상태 광 방출 셀들, 및 고체 상태 광 방출 셀들과 배열되어 제 1 및 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들로부터 방출된 광을 혼합하는 굴절 소자를 포함한다.
또한, 본 개시물의 또 다른 양태에서, 램프는 베이스 및 그 베이스에 탑재된 투명 전구 부분을 가지는 하우징, 및 그 하우징 내의 광원을 포함한다. 그 광원은, 기판, 그 기판 상에 평면 배열을 가지는 복수의 고체 상태 광 방출 셀들, 및 광원으로부터 방출된 광이 실질적으로 구형의 방출 패턴을 갖도록, 고체 상태 광 방출 셀들과 배열된 굴절 소자를 포함한다.
당업자는, 광원의 단지 예시적인 구성만을 실례로서 도시 및 설명하는 다음의 상세한 설명으로부터 본 발명의 다른 양태들이 쉽게 명백해진다는 것을 이해한다. 주지하는 바와 같이, 본 발명은 광원의 다른 및 상이한 양태들을 포함하며, 그 여러가지 상세들은 모두 본 발명의 정신과 범위로부터 벗어나지 않고, 여러 다른 관점에서 변경이 가능하다. 따라서, 도면과 상세한 설명은 사실상 예시적이며 한정적이지 않은 것으로 간주되어야 한다.
첨부 도면에서, 본 발명의 여러 양태는 한정이 아닌 예시로서 기재된다:
도 1 은 LED의 일 예를 나타낸 측단면 개념도이다.
도 2 는 형광체 물질로 코팅된 LED의 일 예를 나타낸 단면 개념도이다.
도 3a 는 백색 광원의 일 예를 나타낸 상부 개념도이다.
도 3b 는 도 3a 의 백색 광원의 측단면 개념도이다.
도 4a 는 백색 광원의 대체 구성의 일 예를 나타낸 상부 개념도이다.
도 4b 는 도 4a 의 백색 광원의 단면 개념도이다.
도 5 는 광원의 일 예를 나타낸 측단면 개념도이다.
도 6 은 광원의 일 예를 나타낸 측단면 개념도이다.
도 7 은 고체 상태 광 방출 셀들을 갖는 광원을 이용한 램프의 일 예를 나타낸 측면 개념도이다.
이하, 본 발명의 여러 양태를 나타낸 첨부 도면을 참조하여, 본 발명을 좀더 충분히 설명한다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 형태로 구현할 수 있으며, 본 개시물 전체에 나타낸 본 발명의 여러 양태에 한정하는 것으로 해석해서는 안된다. 오히려, 이들 양태가 제공되어, 본 개시물이 완전하고 완벽하게 되며, 그리고 당업자에게 본 발명의 범위를 충분히 전달한다. 도면에 도시된 본 발명의 여러 양태는 축척으로 도시되지 않을 수도 있다. 오히려, 여러 피쳐들의 치수가 명료함을 위해 확대되거나 또는 축소될 수 있다. 또한, 일부 도면은 명료함에 위해 단순화될 수도 있다. 따라서, 도면은 주어진 장치 (예를 들면, 디바이스) 또는 방법의 컴포넌트 모두를 도시하지 않을 수 있다.
이하, 본 발명의 이상화된 구성의 개략도인 도면을 참조하여, 본 발명의 여러 양태를 설명한다. 이로써, 그 결과, 도시의 형상, 예를 들면 제조 기술 및/또는 허용 한계로부터의 변화가 예상된다. 따라서, 본 개시물 전체에 제시되는 본 발명의 여러 양태는 도시된 엘리먼트 (예를 들면, 영역, 층, 섹션, 기판 등) 의 특정 형태에 한정되는 것으로 해석해서는 안되며, 예를 들면, 제조로부터 기인하는 형상의 편차를 포함하는 것으로 해석해야 한다. 예로서, 사각형으로 도시 또는 설명한 엘리먼트는, 엘리먼트들 간에 뚜렷하게 구분되는 변화보다는, 그 에지에서 둥글거나 굽은 피쳐 및/또는 농도 기울기를 가질 수 있다. 따라서, 도면에 나타낸 엘리먼트는 사실상 개략적이며 그들의 형상은 구성요소의 정확한 형상을 나타내려는 것이 아니며, 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아니다.
영역, 층, 섹션, 기판 등과 같은 엘리먼트가, 다른 엘리먼트 "상에 (on)" 로서 지칭하는 경우, 다른 엘리먼트 위에 바로 있거나, 또는 삽입되는 엘리먼트가 존재할 수도 있는 것으로 이해해야 한다. 대조적으로, 한 엘리먼트를 다른 엘리먼트 "바로 위에 (directly on)" 으로서 지칭하는 경우, 삽입된 엘리먼트가 존재하지 않는다. 또한, 한 엘리먼트가 또 다른 엘리먼트 상에 "형성되는 (formed)" 것으로 지칭하는 경우, 다른 엘리먼트 또는 삽입되는 엘리먼트 상에, 성장, 증착, 에칭, 부착, 접속, 연결, 또는 그렇지 않으면, 준비 또는 제조될 수 있는 것으로 이해해야 한다.
또한, 여기서는, "하부 (lower)" 또는 "바닥 (bottom)" 및 "상부 (upper)" 또는 "최상부 (top)" 와 같은, 상대어를, 도면에 도시된 또다른 엘리먼트에 대한 한 엘리먼트의 관계를 설명하기 위하여 사용할 수 있다. 상대어는 도면에 나타낸 방위에 더하여, 장치의 다른 방위를 포괄시키려는 것으로 이해해야 한다. 예로서, 만일 도면의 장치를 뒤집는다면, 다른 엘리먼트의 "하부" 측에 있는 것으로 설명되는 엘리먼트가 다른 엘리먼트의 "상부" 측에 정렬하게 될 것이다. 그러므로, 용어 "하부" 는, 장치의 특정 방위에 따라, "하부" 및 "상부" 양쪽 방위를 포괄할 수 있다. 이와 유사하게, 만일 도면의 장치를 뒤집는다면, 다른 엘리먼트의 "하부에" 또는 "아래에" 있는 것으로서 설명되는 엘리먼트는 다른 엘리먼트 "위에" 정렬하게 될 것이다. 그러므로, 용어 "하부에" 또는 "아래에" 는 위와 아래의 양 방위를 포괄할 수 있다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 (기술적 및 과학적인 용어를 포함하는) 모든 용어는, 본 발명이 속하는 분야의 당업자가 일반적으로 이해하는 것과 같은 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어는, 관련 분야와 이 개시물과 관련해서는, 그들의 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석해야 하는 것으로 이해해야 한다.
여기서 사용하는, 단수 형태 ("a", "an" 및 "the") 는, 달리 명확히 나타내지 않는 한, 또한 복수의 형태를 포함시키려는 것이다. 또한, 용어 "포함하다" 및/또는 "포함하는" 은, 본 명세서에서 사용할 때, 언급한 피쳐, 정수, 단계, 동작, 엘리먼트 및/또는 컴포넌트의 존재를 열거하지만, 하나 이상의 다른 피쳐, 정수, 단계, 동작, 엘리먼트, 컴포넌트 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해해야 한다. 용어 "및/또는" 은 하나 이상의 관련 리스트 항목 중 임의의 조합 및 모든 조합을 포함한다.
이하, 광원의 여러 양태를 설명한다. 그러나, 당업자가 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 이들 양태는 본 발명의 정신과 범위로부터 벗어나지 않고, 다른 광원에도 확장할 수 있다. 광원은, 기판, 고체 상태 광 방출 셀들의 어레이를 형성하기 위하여 그 기판 상에 배열된 복수의 고체 상태 광 방출 셀들, 및 광원으로부터 방출된 광이 실질적으로 구형의 방출 패턴을 갖도록, 그 고체 상태 광 방출 셀들과 배열된 굴절 소자를 포함할 수 있다. 이 광원은, 예를 들면 백열 램프, 형광 램프, 할로겐 램프, 석영 램프, 고밀도 방전 (HID) 램프, 및 네온 램프에 현재 사용하고 있는 종래의 광원의 직접적인 대체물로서 사용할 수 있다.
고체 상태 광 방출 셀들의 일 예는 LED이다. LED는 당업계에 널리 알려져 있으므로, 본 발명의 완전한 설명을 제공하기 위해 간략히만 설명한다. 도 1 은 LED의 일 예를 나타낸 측단면 개념도이다. LED는 불순물을 주입, 또는 도핑한 반도체 재료이다. 이들 불순물은, 물질 내에서 비교적 자유롭게 이동할 수 있는, "전자"와 "홀"을 반도체에 추가한다. 불순물의 종류에 따라서, 반도체의 도핑된 영역은 전자 또는 홀을 주로 가질 수 있는데, 이들 영역을 각각 n형 또는 p형 반도체 영역이라 한다. LED 애플리케이션에서, 반도체는 n형 반도체 영역과 p형 반도체 영역을 포함한다. 이 두 영역 사이의 접합점에 역방향 전기장이 생성되며, 이는 전자와 홀을 접합점으로부터 멀리 이동시켜 활성 영역을 형성시킨다. 역방향 전기장을 극복하기에 충분한 순방향 전압이 p-n 접합점을 가로질러 인가될 때, 전자와 홀이 활성 영역으로 가해져, 결합한다. 전자가 홀과 결합할 때, 그들은 보다 낮은 에너지 레벨까지 떨어지고, 광 형태로 에너지를 방출한다.
도 1 을 참조하면, LED (101) 는 기판 (102), 그 기판 (102) 상의 에피택셜-층 구조 (104), 및 그 에피택셜 층 구조 (104) 상의 한쌍의 전극 (106 및 108) 을 포함한다. 에피택셜 층 구조 (104) 는 2개의 반대로 도핑된 에피택셜 영역들 사이에 개재된 활성 영역 (116) 을 포함한다. 이 예에서, n형 반도체 영역 (114) 은 기판 (102) 상에 형성되며, 그리고 p형 반도체 영역 (118) 은 활성 영역 (116) 상에 형성되지만, 이 영역은 뒤바뀔 수 있다. 즉, p형 반도체 (118) 는 기판 (102) 상에 형성할 수도 있고, n형 반도체 영역 (114) 은 활성 영역 (116) 상에 형성할 수도 있다. 당업자가 용이하게 알 수 있는 바와 같이, 이 개시물 전체에서 설명하는 여러 개념은 임의의 적합한 에피택셜-층 구조에도 확장할 수 있다. 또한, 에피택셜 층 구조 (104) 는 추가적인 층 (미도시) 을 포함할 수 있으며, 광추출층 뿐만 아니라 버퍼층, 핵형성층, 접촉층과 전류 확산층을 포함하지만, 이에 한하지 않는다.
전극 (106 및 108) 은 에피택셜 층 구조 (104) 의 표면 상에 형성할 수 있다. p형 반도체 영역 (118) 은 상부 표면에 노출되므로, 그 위에 p형 전극 (106) 을 쉽게 형성할 수 있다. 그러나, n형 반도체 영역 (114) 은 p형 반도체 영역 (118) 및 활성 영역 (116) 아래에 매립된다. 따라서, n형 반도체 영역 (114) 상에 n형 전극 (108) 을 형성하기 위하여, 활성 영역 (116) 및 p형 반도체 (118) 의 부분을 제거하여, 그들 아래에 n형 반도체 영역 (114) 을 노출시킨다. 에피택셜 층 구조 (104) 의 이 부분을 제거한 후, n형 전극 (108) 을 형성할 수 있다.
도 2 는 형광체 (phosphor) 물질로 코팅된 LED의 일 예를 나타낸 단면 개념도이다. 이 예에서, 형광체 층 (203) 은, 당업계에 널리 알려져 있는 수단에 의해 LED (201) 의 상부 표면상에 형성한다. LED의 일 구성에서, 형광체 층 (203) 은 청색 또는 자외선 (UV) LED (201) 로부터 넓은 스펙트럼 백색 광까지 방출되는 단색광으로 변환한다. 그러나, 본 발명은 상이한 색상의 광을 생성하기 위해 다른 LED 및 형광체 조합으로 실시할 수도 있다. 형광체 층 (203) 은, 일 예로서, 에폭시, 실리콘 또는 다른 캐리어에 부유된 형광체 입자를 포함하거나, 또는 캐리어에 용해된 용해성 형광체로부터 구성할 수 있다.
백색 광원을 생성하기 위해서는, 하나 이상의 형광체-계의 청색광 LED를 어레이로 배열할 수도 있다. 백색 광원은, 백열 램프, 할로겐 램프 및 형광 램프에서 오늘날 사용되는 종래의 광원에 대한 직접적인 대체물로서 사용할 수 있다. 이와 다른 방법으로는, 백색 광원은 (빨간색, 다홍색, 오렌지색, 녹색, 청색, 호박색 또는 다른 색상과 같은) 별개의 파장을 방출한 다음, 모든 컬러를 혼합하여 백색 광을 생성할 수 있는, 개별 광 방출 LED로부터 구성할 수 있다. 당업자가 용이하게 알 수 있는 바와 같이, 백색 광원을 생성하기 위하여, LED와 다른 광 방출 셀들의 여러 구성을 사용할 수 있다. 또한, 이전에 언급한 바와 같이, 본 발명은 백색 광을 생성하는 고체 상태 조명 디바이스에 제한되지 않으며, 다른 색의 광을 생성하는 고체 상태 조명 디바이스까지 확장할 수 있다.
이하, 백색 광원의 예를, 도 3a 및 3b 를 참조하여 제시한다. 도 3a 는 백색 광원 (300) 의 예를 나타낸 평면 개념도이고, 도 3b 는 도 3a 의 백색 광원 (300) 의 측단면 개념도이다. 백색 광원 (300) 은 형광체 물질 (303) 로 코팅된 다수의 LED (301) 로 구성될 수 있다. LED (301) 는 유사하거나 다른 출력 (파장 또는 전력) 을 가질 수 있으며, 각 LED (301) 마다 형광체 물질 (303) 이 유사하거나 다를 수 있다. LED (301) 는 기판 (302) 상에 2-차원 평면 방식으로 배열된다. 기판 (302) 은, LED (301) 에 기계적 지지를 제공하는 임의의 적합한 물질로부터 제조할 수 있다. 바람직하게는, 그 물질은 LED (301) 로부터 열을 소산시키기 위해서 열 전도성이 있다. 기판 (302) 은 LED (301) 사이에 전기적 절연을 제공하기 위해 유전체층 (미도시) 을 포함할 수 있다. LED (301) 는 그 유전체층 상의 전도성 회로 층, 와이어 본딩, 또는 이들 또는 다른 방법의 조합에 의해 병렬 및/또는 직렬로 전기적으로 커플링될 수 있다.
도 4a 는 백색 광원 (400) 의 대체 구성의 일 예를 나타낸 상부 개념도이며, 도 4b 는 도 4a 의 백색 광원 (400) 의 단면 개념도이다. 도 3a 및 3b와 관련하여 설명한 것과 유사한 방법으로, 기판 (402) 은 LED (401) 의 어레이를 지지하기 위해 사용할 수 있다. 그러나, 이 구성에서는, 각 개개의 LED 상에 형광체 층을 형성하지 않는다. 대신, 기판 (402) 의 상부 표면 주위에, 원주로 또는 임의의 다른 형태로 연장되는 환상 또는 다른 형상의 경계 (410) 에 의해 한정되는 캐비티 내에 형광체 물질 (408) 을 퇴적시킬 수 있다. 환상의 경계 (410) 는 적합한 금형을 사용하여 형성할 수 있거나, 또는 선택적으로, 기판 (402) 과 별도로 형성하고 접착제 또는 다른 적합한 수단을 사용하여 기판 (402) 에 부착할 수도 있다. 그후, 캐리어 (408) 내의 형광체 입자들의 현탁액을 그 캐비티에 도입할 수 있다. 캐리어 물질은 에폭시 또는 실리콘일 수 있지만, 다른 재료에 기초하는 캐리어도 또한 사용할 수 있다. 그 캐리어 물질을 경화시켜, 형광체 입자를 고정시킨 고체 재료를 생성할 수 있다.
또한, 광원은, 실질적으로 구형의 방출 패턴을 생성하기 위해, LED에 근접한 굴절 소자로 구성할 수 있다. 이하, 일 예를 도 5 를 참조하여 제시한다. 도 5 는 광원 (500) 의 일 예를 나타낸 측단면 개념도이다. 이 예에서, 광원 (500) 은 기판 (502) 상에 배치된 다수의 LED (501) 를 포함한다. 기판 (502) 의 상부 표면 주위에 확장하는 경계 (510) 에 의해 한정되는 캐비티 내에, 형광체 물질 (508) 을 퇴적시킨다. 그 LED (501) 위에, 굴절 소자 (504) 를 배치할 수 있다. 이 굴절 소자 (504) 는 스탠드오프 (standoffs; 512) 를 사용하여 또는 어느 다른 적합한 수단에 의해, 기판 (502) 에 부착할 수 있다. 굴절 소자 (504) 는 유리, 플라스틱 또는 공기와 다른 굴절률을 가지는 어떠한 다른 적합한 굴절 물질일 수 있다. 굴절 소자 (504) 는 부분적인 구로서 도시하지만, 다른 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 부분적인 구는, LED (501) 로부터 방출된 모든 광을 포획하고 그 광의 적어도 일부를 하방으로 안내하기 위하여, 반구 보다는 더 커지만, 완전한 구 보다는 작다. 그 결과는 종래의 백열 램프의 필라멘트의 방출 패턴과 유사한, 실질적으로 구형의 방출 패턴이다. 이 LED (501) 와 굴절 소자 (504) 의 조합은 높은 자속 밀도 LED 소스를 사용하여 소형화할 수 있다. 이 소형화에 의해, 동일한 배열을 다수의 애플리케이션에 사용할 수 있다.
방출 패턴은 임의 갯수의 변수를 변경함으로써 변경할 수 있다. 이들 변수로는, 굴절 소자 (504) 의 형상 및 LED (501) 에 대한 굴절 소자 (504) 의 위치를 들 수 있다. 광원을 종래의 백열 램프, 할로겐 램프 및 형광 램프에서 대체 광원으로 사용하려는 애플리케이션에서는, 균일한 광 분포를 최적화하기 위해 이들 변수를 변경할 수 있다. 이와 다른 방법으로는, 책상, 테이블, 마루 또는 독서 램프 또는 다른 유사한 애플리케이션의 경우에 필요로 할 수 있는 것에 따라서, 이들 변수를 변경하여, 더 많은 광을 하방으로 안내할 수도 있다. 당업자는, 이 개시물 전체에 제시하는 교시에 기초하여, 어떠한 특정 조명 애플리케이션에도, 이들 변수를 최선으로 변경하는 방법을 쉽게 결정할 수 있을 것이다.
이와 다른 방법으로는, 백색 광원을 생성하기 위해, 굴절 소자 (504) 의 내부의 표면에, 형광체 물질을 형성함으로써, LED (501) 위에 바로 형광체 물질을 퇴적할 필요성을 제거할 수 있다. 형광체 물질을 굴절 소자 (504) 에 도포함으로써, LED (501) 에서 발생하는 열을 감소시키고, 그 결과, LED (501) 는 개선된 신뢰성과 긴 수명을 가진 보다 많은 광을 출력하게 된다. 또한, 형광체에 의해 발생하는 열을 굴절 소자 (504) 상에 보다 넓게 분산하므로, 형광체가 더 적은 열화, 더 적은 컬러 쉬프트, 더 우수한 안정성, 및 더 많은 광 출력을 겪게 된다. 결론적으로, 만일 그것이 형광체에 의해 완전히 캡슐화되는 경우라면, LED (501)에 의해 산란되지 않으면 흡수되는, 형광체 산란으로부터 기인하는 광은 더 이상 문제가 아니며, 그 결과 광 출력을 증가시킨다.
도 5 와 관련하여 설명한 광원은 차가운 백색 컬러를 생성하는 경향이 있다. 차가운 백색은 푸른 색조를 가지는 경향이 있어, 그 광은 차가운 느낌을 준다. 차가운 백색 광원은 차가운 백색의 색조를 수반하는 옥외 애플리케이션에 도움이 된다. 그러나, 광원을 종래의 실내 조명원에 대한 직접적인 대체물로 사용하는 경우, 백열 램프가 발하는 약간 노란색 광과 유사한 더 따뜻한 백색이 보다 바람직할 수 있다. 불행히도, 따뜻한 백색을 발생하는 전통적인 광원은 차가운 백색을 발생하는 광원보다 더 낮은 효능을 가지는 경향이 있다. 광원의 일 구성에서, LED에 근접한 굴절 소자는 따뜻하고 차가운 광 사이에 효능 간극에 다리를 놓는데 사용할 수 있다. 이하, 이 구성의 일 예를, 도 6 을 참조하여 제공한다. 당업자가 용이하게 알 수 있는 바와 같이, 이 구성과 관련하여 제공된 여러 양태는, 다른 색의 광뿐만 아니라 다른 명암의 백색을 발생하기 위해 확장할 수 있다.
도 6 은 광원 (600) 의 일 예를 나타낸 측단면 개념도이다. 이 예에서, 광원 (600) 은 기판 (602) 상에 2차원 평면 방식으로 배열된 다수의 LED (601) 로 구성될 수 있다. LED (601) 의 제 1 세트는 백색 광을 발생하기 위해 형광체 물질 (603) 로 코팅된 청색 LED (601) 로 구성될 수 있다. LED (601) 의 제 2 세트는 빨간색, 다홍색 (red-orange), 오렌지색, 호박색 또는 다른 어떤 색, 또는 별개의 파장을 방출하는 이들의 임의의 조합으로 구성될 수 있다. 기판 (602) 은 도 3 과 관련하여 이전에 설명한 것과 유사할 수 있다. 즉, 기판 (602) 은, LED (601) 에 기계적 지지를 제공하는 임의의 적합한 물질로부터 제조할 수 있다. 바람직하게는, 그 물질은 LED (601) 로부터 열을 소산시키기 위해서 열 전도성이 있다. 기판 (602) 은 LED (601) 사이에 전기적 절연을 제공하는 유전체층 (미도시) 을 포함할 수 있다. LED (601) 는 그 유전체층 상의 전도성 회로 층, 와이어 본딩, 또는 이들 또는 다른 방법의 조합에 의해 병렬 및/또는 직렬로 전기적으로 커플링될 수 있다.
굴절 소자 (604) 를 스탠드오프 (612) 또는 어떤 다른 적합한 수단을 이용하여, LED (601) 상부에 배치할 수 있다. 도 5 와 관련하여 이전에 설명한 바와 같이, 굴절 소자 (604) 는 유리, 플라스틱, 또는 공기와 다른 굴절률을 가지는 임의의 다른 적합한 굴절 물질일 수 있다. 굴절 소자 (604) 는 부분적인 구로 나타내며, 형광체 (603) 로 코팅된 청색 LED (601) 에 의해 발생하는 백색광을, 보다 따뜻한 백색을 발생하는 빨간색, 다홍색, 오렌지색, 호박색 및/또는 다른 컬러 광과 혼합하여, 적합한 매체를 제공한다. 그러나, 굴절 소자 (604) 는 다른 형상을 가질 수도 있다. 이 예에서, 굴절 소자 (604) 의 부분적인 구 형태는 따뜻한 백색 광의 적어도 일부분을 하방으로 안내하기 위해 사용할 수 있다. 그 결과는 종래의 백열 램프의 필라멘트의 방출패턴과 유사한, 실질적으로 구형의 방출 패턴이다.
도 5 와 관련하여 이전에 설명한 바와 같이, 광의 명암 (shading) 은 임의 개수의 변수를 수정함으로써 변경할 수 있다. 이들 변수로는, 굴절 소자 (604) 의 형상 및 LED (601) 에 대한 굴절 소자 (604) 의 위치를 들 수 있다. 이들 변수는 따뜻한 백색 광을 좋은 효능으로 제공하면서 애플리케이션에서 균일한 광 분포를 최적화하기 위하여, 변경할 수 있다. 당업자는, 이 개시물 전체에 제시된 교시에 기초하여, 어떠한 특정 조명 애플리케이션에도, 이들 변수를 최선으로 변경하는 방법을 쉽게 결정할 수 있을 것이다.
이와 다른 방법으로는, 굴절 소자 (604) 의 내부 표면에 형광체 물질을 형성함으로써, 청색 LED 위에 형광체를 직접 퇴적할 필요성을 제거할 수 있다. 이 구성에서, 청색 LED로부터 방출된 광은, 형광체로 코팅된 굴절 소자의 내부 표면에 충격을 가할 때, 넓은 스펙트럼 백색 광으로 변환된다. 형광체 물질에 영향을 받지 않는, 빨간색, 다홍색, 오렌지색, 호박색 및/또는 다른 컬러 LED로부터 방출된 광은, 굴절 소자에 의한 백색 광과 혼합하여, 보다 따뜻한 백색 컬러를 발생한다. 그후, 보다 따뜻한 백색 광은 굴절 소자에 의해 안내되어, 원하는 방출 패턴을 생성한다. 굴절 소자의 내부 표면 상에 형광체 물질을 형성함으로써, 이 개시물에 이전에 설명한 모든 부수적인 이점을 실현할 수 있다.
이상 설명한 굴절 소자의 여러 구성은 현재 알려져 있거나 또는 추후 개발될, 당업계에 알려져 있는 임의의 수단에 의해 제작될 수 있다. 굴절 소자의 내부 표면은 LED로부터 방출된 광을 보다 잘 확산하는 확산 코팅을 가질 수도 있다. 또한, 굴절 소자의 내부 표면은 열 소산을 용이하게 하는 추가적인 물질로 코팅할 수도 있다. 또한, 굴절 소자에는 디바이스의 열소산 능력을 더욱 향상하기 위해 다중 개구 (예를 들면, 슬릿, 벤트 및/또는 홀) 를 형성할 수 있다.
이전에 언급한 바와 같이, 실질적으로 구형의 방출 패턴으로 따뜻한 백색 광을 발생하는 광원은, 종래의 백열 램프, 할로겐 램프 및 형광 램프에서 대체 광원으로 기능하기에 매우 적합하다. 이하, 일 예를 도 7 을 참조하여 제시한다. 도 7 은 고체 상태 광 방출 셀들을 갖는 광원 (700) 을 사용하는 램프 (710) 의 일 예를 나타낸 측면 개념도이다. 램프 (710) 는 베이스 (716) 위에 투명 전구 부분 (714) (예를 들면, 유리, 플라스틱 등) 을 탑재한 하우징 (712) 을 포함할 수 있다. 투명 전구 부분 (714) 은 램프 (710) 로부터 방출된 광을 보다 우수하게 확산하는 내부 확산 코팅을 가질 수 있다. 또한, 투명 전구 부분 (714) 의 내부 표면은 열 소산을 용이하게 하는 추가적인 물질로 코팅할 수도 있다. 이와 다른 방법으로는, 투명 전구 부분 (714) 은 확산 및/또는 열 소산을 비슷하게 제공하는 유체 또는 가스로 충전할 수도 있다. 투명 전구 부분 (714) 은 넥 (neck) 부분 (720) 으로부터 연장하는 실질적으로 원형 또는 타원 부분 (718) 으로 나타내지만, 투명 전구 부분 (714) 은 특정 애플리케이션에 따라 다른 형상과 형태를 취할 수 있다.
광원 (700) 은 하우징 (712) 내에 배치할 수도 있다. 광원 (700) 은 예로서, 이 개시물 전체에 제시된 구성, 또는 고체 상태 광 방출 셀들 및 굴절 소자의 배열을 이용하는 임의의 다른 적합한 구성을 포함하여, 여러 형식을 취할 수 있다.
베이스 (716) 에 고정된 플레이트 (722) 는 광원 (700) 에 대한 지지를 제공한다. 램프 (710) 의 일 구성에서, 광원 (700) 을 플레이트 (722) 로부터 분리하기 위해, 플레이트 (722) 로부터 연장하는 스탠드오프 (724) 를 이용한다. 플레이트 (722) 는 일 예로서, 유리를 포함하는, 임의의 적합한 절연 물질로도 구성할 수 있다. 유리의 경우, 광원 (700) 을 밀봉하기 위해 하우징 (712) 의 투명 전구 부분 (714) 을 플레이트 (722) 에 융합시킬 수도 있다.
이전에 설명한 바와 같이, 굴절 소자 (704) 는 스탠드오프 (미도시) 에 의해 기판 (702) 에 부착할 수 있다. 이와 다른 방법으로는, 굴절 소자 (704) 는 플레이트 (722) 또는 하우징 (712) 의 어느 다른 지점에 부착할 수 있다.
팬 (726) 은 광원 (700) 을 냉각하기 위해 사용할 수 있다. 팬 (726) 은 기류를 생성하여 광원 (700) 을 냉각하는, 전자 팬 또는 임의의 다른 적합한 디바이스일 수 있다. 전자 팬 (electronic fan) 은 코로나 바람의 개념을 일반적으로 이용하는 디바이스이다. 코로나 바람은 강한 전기장에 의해 생성되는 물리적 현상이다. 이들 강한 전기장은, 한결같이 도체의 표면 상에 상주하는 전하가 축적되는 경향이 있는 전기 전도체의 팁 (tips) 에서 종종 발견된다. 전기장이 코로나 방전 개시 전압 기울기로서 알려져 있는 어떤 강도에 도달할 때, 주위 공기는 도체의 팁과 같은 극성으로 이온화된다. 그러면, 팁은 그것을 둘러싸고 있는 이온화된 공기 분자를 반발시켜, 기류를 생성한다. 코로나 바람을 이용하여 기류를 생성하는 전자 팬의 비제한적인 예로는 Ventiva 또는 Thorrn Micro Technologies, Inc. 에 의해 개발된 RSD5 고체 상태 팬이 있다. 팬 (726) 은 도 7 에 나타낸 바와 같이 광원 (700) 에 탑재할 수 있지만, 하우징 (712) 의 어디에서도 탑재할 수 있다. 당업자는 전체 디자인 변수들에 기초하여 어떤 특정 애플리케이션에 가장 적합한 팬의 위치를 쉽게 결정할 수 있을 것이다.
이와 다른 방법으로는, 플레이트 (722) 보다 위에서 광원 (700)을 지지하고, 그리고 그 광원 (700) 으로부터 열을 소산하기 위하여, 히트 파이프를 이용할 수 있다. 후자의 기능과 관련하여, 팬 (726) 과 함께, 또는 그 대신에 히트 파이프를 이용할 수 있다. 히트 파이프는, 베이스 (716) 내의 다수의 벤트를 통하여 히트 파이프로부터 열을 소산하는 기능을 하는, 베이스 (716) 내의 이격된 열전도성 수평 플레이트들의 스택을 통하여 연장할 수 있다.
또한, 플레이트 (722) 는 베이스 (716) 상에서 광원 (700) 으로부터 전기적 컨택 (730a 및 730b) 까지 와이어 (728a 및 728b) 를 루트를 정하는 수단을 제공한다. 램프 (710) 의 일 구성에서, 이전에 설명한 스탠드오프 (724) 는 중공일 수 있으며, 와이어 (730a 및 730b) 는 플레이트 (722) 로부터 중공 스탠드오프 (724) 를 통하여 광원 (700) 까지 루트를 취할 수 있다. 램프 (710) 의 또 다른 구성에서, 와이어 (728a 및 728b) 그들 자신은 광원 (700) 을 플레이트 (722) 에서 분리하기 위하여 사용할 수 있으며, 스탠드오프 (724) 에 대한 필요성을 제거할 수 있다. 후자의 구성에서, 와이어 (728a 및 728b) 는 플레이트 (722) 의 피드쓰루 (feedthrough) 홀에 스팟 용접됨과 함께, 스팟(spot) 용접된 와이어의 또 다른 세트는 베이스 (716) 상의 피드쓰루 홀로부터 전기적 컨택 (730a 및 730b) 까지 연장될 수 있다.
전기적 컨택 (730a 및 730b) 의 배열 및 연결하는 램프 베이스의 물리적 형상은 특정 애플리케이션에 따라 변할 수 있다. 일 예로서, 램프 (710) 는 도 7에 나타낸 바와 같이, 베이스 (716) 의 팁에서의 하나의 전기적 컨택 (730a) 및 다른 전기적 컨택 (730b) 으로서 기능하는 나사 캡을 가진, 나사 캡 구성을 가진 베이스 (716) 를 가질 수 있다. 램프 소켓 (미도시) 의 컨택은 전류를 베이스 (716) 를 통하여 광원 (700) 으로 통과시키게 한다. 이와 다른 방법으로는, 베이스는 전기적 컨택 또는 기계적 지지체로만 사용되는 캡을 가진 바요넷 (bayonet) 캡을 가질 수 있다. 일부 소형 램프는 쐐기형 베이스와 와이어 컨택을 가질 수 있으며, 일부 자동차와 특수 목적 램프는 와이어에의 접속을 위한 나사 단자를 포함할 수 있다. 어떤 특정 애플리케이션에 대한 전기적 컨택의 배열은 그 애플리케이션의 디자인 변수들에 의존할 것이다.
전기적 컨택 (730a 및 730b) 을 통하여 광원 (700) 및 팬 (726) 에 전력을 인가할 수 있다. 가정, 오피스 빌딩 또는 다른 시설의 벽-플러그 (wall-plug) 에 연결된 램프 소켓으로부터 직류 (DC) 전압을 생성하기 위해, AC-DC 컨버터 (미도시) 를 사용할 수 있다. AC-DC 컨버터에 의해 생성된 직류 전압은, 광원 (700) 과 팬 (726) 을 구동하도록 구성된 드라이버 회로 (미도시) 에 제공할 수 있다. AC-DC 컨버터와 드라이버 회로는 베이스 (716) 에, 광원 (700) 에, 또는 하우징 (712) 내의 다른 어느 곳에도, 위치할 수 있다. 일부 애플리케이션에서는, AC-DC 컨버터가 불필요할 수도 있다. 일 예로서, 광원 (700) 과 팬 (726) 은 교류 (AC) 전력용으로 설계할 수도 있다. 이와 다른 방법으로는, 전원은, 자동차 애플리케이션에서 있을 수 있는 경우와 같이, DC 일 수 있다. 어떤 특정 애플리케이션에 대한 전력 전달 (power delivery) 회로의 특정 디자인은 충분히 당업자의 능력 이내이다.
이전에 더 자세히 설명한 바와 같이, 백색 광원은 다수의 광 방출 셀들과 함께 배열된 형광체로 구성될 수 있다. 이와 다른 방법으로는, 백색 광원을 생성하기 위해, 하우징 (712) 의 투명 전구 부분 (714) 의 내부 표면 상에, 형광체 물질을 형성할 수 있다. 램프의 또 다른 구성에서, 백색 광원은 하우징 (712) 의 투명 전구 부분 (714) 에 형광체 물질을 매립하여, 제조할 수도 있다. 이들 개념은 발명의 명칭이 "Phosphor Housing for Light Emitting diode Lamp" 인 미국 특허출원 제 12/360,781호에 좀더 자세히 설명하고 있으며, 그 내용을 여기에 전부 개시하는 것처럼, 참조로서 포함한다.
이 개시물의 여러 양태는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위하여 제공한다. 당업자는 이 개시물 전체에서 제시하는 양태에 대한 여러 수정을 쉽게 알 수 있을 것이며, 여기에 개시한 개념은 램프 상에서의 유리 인클로저와 베이스의 형상 또는 직경, 및 전기적 컨택의 배열에 관계없이, 다른 램프 구성에도 확장할 수 있다. 예로서, 이들 개념은, 당업계에서, A 시리즈, B 시리즈, C-7/F 시리즈, ER, G 시리즈, GT, K, P-25/PS-35 시리즈, BR 시리즈, MR 시리즈, AR 시리즈, R 시리즈, RP-1l/S 시리즈, PAR 시리즈, 선형 시리즈, 그리고 T 시리즈; ED17, ET, ET-18, ET23.5, E-25, BT-28, BT-37, BT-56 으로서 일반적으로 지칭하는, 전구 형상에 적용할 수 있다. 또한, 이들 개념은 당업계에서, 소형 칸델라 나사 베이스 El0 및 E11, 칸델라 나사 베이스 E12, 중간 칸델라 나사 베이스 E17, 중간 나사 베이스 E26, E26D, E27 및 E27D, 모굴 (mogul) 나사 베이스 E39, 모굴 Pf P40s, 중간 스커트 E26/50x39, 칸델라 DC 베이, 칸델라 SC 베이 B15, BA15D, BA15S, D.C. 바요넷 (Bayonet), 2-러그 슬리브 B22d, 3-러그 슬리브 B22-3, 중간 Pf P28s, 모굴 바이-포스트 (bi-post) G38, 베이스 RSC, 나사 단자, 디스크 베이스, 단일 컨택, 중간 바이-포스트, 모굴 엔드 프롱 (mogul end prong), 스페이드 (spade) 커넥터, 모굴 프리포커스 (pre-focus) 및 외부 모굴 엔드 프롱; 애드미디엄-스커티드 (admedium skirted), 미디엄-스커티드 (medium skirted), 포지션-오리엔티드 모굴 (position-oriented mogul), BY22 D. Fc2, 세라믹 스페이드 시리즈 (J, G, R), RRSC, RSC; 단일 핀 시리즈, 바이-핀 (bi-pin) 시리즈, G, GX, 2G 시리즈로서 일반적으로 지칭하는 베이스 크기에 적용할 수도 있다. 따라서, 특허청구범위는 이 개시물의 여러 양태에 한정하려는 것이 아니라, 특허청구범위의 표현과 부합하는 전체 범위를 부여하려는 것이다. 당업자가 알고 있거나 이후 알게 될, 이 개시물 전체에서 설명한 여러 양태의 엘리먼트에 대한 모든 구조적 및 기능적 균등물을, 참고로 여기에 명시적으로 포함시키고, 특허청구범위에 의해 포괄하려는 것이다. 또한, 여기에 개시한 것은, 그런 개시물을 특허청구범위에 명시적으로 언급하는지에 관계없이, 공개되게 하려는 것이 아니다. 엘리먼트를 명시적으로 어구 "~하는 수단" 을 이용하여 인용하거나, 또는 방법 청구항의 경우에, 그 엘리먼트를 어구 "~하는 단계" 를 이용하여 인용하지 않는 한, 청구범위 엘리먼트는 35 U. S. C.§112, 단락 6의 조항 하에서 해석해서는 안된다.

Claims (87)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 평면 배열을 갖는 복수의 고체 상태 광 방출 셀들; 및
    광원으로부터 방출되는 광이 실질적으로 구형의 방출 패턴을 갖도록, 상기 고체 상태 광 방출 셀들에 대해 배열되는 굴절 소자를 포함하는, 광원.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 방출되는 광이 백색 광이 되도록 상기 고체 상태 광 방출 셀들에 대해 배열되는 형광체 (phosphor) 를 더 포함하는, 광원.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고체 상태 광 방출 셀들의 각각은 형광체 층을 포함하는, 광원.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상에 경계를 더 포함하고,
    상기 고체 상태 광 방출 셀들은 상기 경계의 내부에 배열되며,
    상기 광원이 상기 경계의 내부에 퇴적되는 형광체를 더 포함하는, 광원.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고체 상태 광 방출 셀들은 제 1 및 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들을 포함하고,
    상기 제 1 세트의 고체 상태 광 방출 셀들 각각은 형광체 층을 포함하고, 상기 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들 각각은 형광체 층을 포함하지 않는, 광원.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 굴절 소자가 상기 고체 상태 광 방출 셀들에 대해 배열되어, 상기 제 1 및 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들로부터 방출되는 광을 혼합하는, 광원.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 광 방출 셀들 각각은 청색 LED를 포함하고, 상기 제 2 세트의 광 방출 셀들 각각은 상기 청색 LED 보다 장파장을 방출하는 것을 갖는 LED를 포함하는, 광원.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 세트의 광 방출 셀들 각각은 빨간색, 다홍색, 오렌지색 또는 호박색 LED를 포함하는, 광원.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 고체 상태 광 방출 셀들과 마주보는 표면 및 상기 표면상의 형광체 층을 포함하는, 광원.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 고체 상태 광 방출 셀들과 마주보는 확산 코팅된 표면을 포함하는, 광원.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 기판에 부착되는, 광원.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 공기와는 다른 굴절률을 갖는, 광원.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 고체 상태 광 방출 셀들 위에 배치되는 부분적 구형 형상을 갖는, 광원.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 굴절 소자의 부분적 구형 형상은 반구보다 더 크지만 완전한 구보다 더 작은, 광원.
  15. 기판;
    실질적으로 동일 방향으로 광을 방출하도록 상기 기판 상에 배열되는 복수의 고체 상태 광 방출 셀들; 및
    광이 실질적으로 구형의 방출 패턴으로 광원으로부터 방출되도록, 상기 고체 상태 광 방출 셀들에 대해 배열되는 굴절 소자를 포함하는, 광원.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 방출되는 광이 백색 광이 되도록 상기 고체 상태 광 방출 셀들에 대해 배열되는 형광체 (phosphor) 를 더 포함하는, 광원.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 고체 상태 광 방출 셀들의 각각은 형광체 층을 포함하는, 광원.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 기판 상에 경계를 더 포함하고,
    상기 고체 상태 광 방출 셀들은 상기 경계의 내부에 배열되며,
    상기 광원이 상기 경계의 내부에 퇴적되는 형광체를 더 포함하는, 광원.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 고체 상태 광 방출 셀들은 제 1 및 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들을 포함하고,
    상기 제 1 세트의 고체 상태 광 방출 셀들 각각은 형광체 층을 포함하고, 상기 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들 각각은 형광체 층을 포함하지 않는, 광원.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 굴절 소자가 상기 고체 상태 광 방출 셀들에 대해 배열되어, 상기 제 1 및 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들로부터 방출되는 광을 혼합하는, 광원.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 광 방출 셀들 각각은 청색 LED를 포함하고, 상기 제 2 세트의 광 방출 셀들 각각은 상기 청색 LED 보다 장파장을 방출하는 것을 갖는 LED를 포함하는, 광원.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 2 세트의 광 방출 셀들 각각은 빨간색, 다홍색, 오렌지색 또는 호박색 LED를 포함하는, 광원.
  23. 제 15 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 고체 상태 광 방출 셀들과 마주보는 표면 및 상기 표면상의 형광체 층을 포함하는, 광원.
  24. 제 15 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 고체 상태 광 방출 셀들과 마주보는 확산 코팅된 표면을 포함하는, 광원.
  25. 제 15 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 기판에 부착되는, 광원.
  26. 제 15 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 공기와는 다른 굴절률을 갖는, 광원.
  27. 제 15 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 고체 상태 광 방출 셀들 위에 배치되는 부분적 구형 형상을 갖는, 광원.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 굴절 소자의 부분적 구형 형상은 반구보다 더 크지만 완전한 구보다 더 작은, 광원.
  29. 기판;
    상기 기판 상에 평면 배열을 갖는 복수의 고체 상태 광 방출 셀들; 및
    광원으로부터 방출되는 광이 실질적으로 구형의 방출 패턴을 갖도록, 상기 고체 상태 광 방출 셀들 위에 배치되는 굴절 소자를 포함하는, 광원.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 방출되는 광이 백색 광이 되도록, 상기 고체 상태 광 방출 셀들에 대해 배열되는 형광체 (phosphor) 를 더 포함하는, 광원.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 고체 상태 광 방출 셀들의 각각은 형광체 층을 포함하는, 광원.
  32. 제 29 항에 있어서,
    상기 기판 상에 경계를 더 포함하고,
    상기 고체 상태 광 방출 셀들은 상기 경계의 내부에 배열되며,
    상기 광원이 상기 경계의 내부에 퇴적되는 형광체를 더 포함하는, 광원.
  33. 제 29 항에 있어서,
    상기 고체 상태 광 방출 셀들은 제 1 및 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들을 포함하고,
    상기 제 1 세트의 고체 상태 광 방출 셀들 각각은 형광체 층을 포함하고, 상기 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들 각각은 형광체 층을 포함하지 않는, 광원.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 굴절 소자가 상기 고체 상태 광 방출 셀들에 대해 배열되어, 상기 제 1 및 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들로부터 방출되는 광을 혼합하는, 광원.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 광 방출 셀들 각각은 청색 LED를 포함하고, 상기 제 2 세트의 광 방출 셀들 각각은 상기 청색 LED 보다 장파장을 방출하는 것을 갖는 LED를 포함하는, 광원.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 제 2 세트의 광 방출 셀들 각각은 빨간색, 다홍색, 오렌지색 또는 호박색 LED를 포함하는, 광원.
  37. 제 29 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 고체 상태 광 방출 셀들과 마주보는 표면 및 상기 표면상의 형광체 층을 포함하는, 광원.
  38. 제 29 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 고체 상태 광 방출 셀들과 마주보는 확산 코팅된 표면을 포함하는, 광원.
  39. 제 29 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 기판에 부착되는, 광원.
  40. 제 29 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 공기와는 다른 굴절률을 갖는, 광원.
  41. 제 29 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 고체 상태 광 방출 셀들 위에 배치되는 부분적 구형 형상을 갖는, 광원.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 굴절 소자의 부분적 구형 형상은 반구보다 더 크지만 완전한 구보다 더 작은, 광원.
  43. 기판;
    상기 기판 상에 평면 배열을 갖는 복수의 고체 상태 광 방출 셀들; 및
    광이 실질적으로 구형의 방출 패턴으로 광원으로부터 방출되도록, 상기 고체 상태 광 방출 셀들로부터 방출되는 광을 굴절시키는 수단를 포함하는, 광원.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 방출되는 광이 백색 광이 되도록, 상기 고체 상태 광 방출 셀들에 대해 배열되는 형광체 (phosphor) 를 더 포함하는, 광원.
  45. 제 43 항에 있어서,
    상기 고체 상태 광 방출 셀들의 각각은 형광체 층을 포함하는, 광원.
  46. 제 43 항에 있어서,
    상기 기판 상에 경계를 더 포함하고,
    상기 고체 상태 광 방출 셀들은 상기 경계의 내부에 배열되며,
    상기 광원이 상기 경계의 내부에 퇴적되는 형광체를 더 포함하는, 광원.
  47. 제 43 항에 있어서,
    상기 고체 상태 광 방출 셀들은 제 1 및 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들을 포함하고,
    상기 제 1 세트의 고체 상태 광 방출 셀들 각각은 형광체 층을 포함하고, 상기 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들 각각은 형광체 층을 포함하지 않는, 광원.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 굴절시키는 수단은 상기 고체 상태 광 방출 셀들에 대해 배열되는 굴절 소자를 포함하여, 상기 제 1 및 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들로부터 방출되는 광을 혼합하는, 광원.
  49. 제 47 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 광 방출 셀들 각각은 청색 LED를 포함하고, 상기 제 2 세트의 광 방출 셀들 각각은 상기 청색 LED 보다 장파장을 방출하는 것을 갖는 LED를 포함하는, 광원.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상기 제 2 세트의 광 방출 셀들 각각은 빨간색, 다홍색, 오렌지색 또는 호박색 LED를 포함하는, 광원.
  51. 제 43 항에 있어서,
    상기 광을 굴절시키는 수단은 상기 상기 고체 상태 광 방출 셀들과 마주보는 표면 및 상기 표면상의 형광체 층을 갖는 굴절 소자를 포함하는, 광원.
  52. 제 43 항에 있어서,
    상기 광을 굴절시키는 수단은 상기 고체 상태 광 방출 셀들과 마주보는 확산 코팅된 표면을 갖는 굴절 소자를 포함하는, 광원.
  53. 제 43 항에 있어서,
    상기 광을 굴절시키는 수단은 상기 기판에 부착되는, 광원.
  54. 제 43 항에 있어서,
    상기 광을 굴절시키는 수단은 공기와는 다른 굴절률을 갖는, 광원.
  55. 제 43 항에 있어서,
    상기 광을 굴절시키는 수단은 상기 고체 상태 광 방출 셀들 위에 배치되는 부분적 구형 형상을 갖는 굴절 소자를 포함하는, 광원.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 굴절 소자의 부분적 구형 형상은 반구보다 더 크지만 완전한 구보다 더 작은, 광원.
  57. 기판;
    상기 기판 상의 복수의 고체 상태 광 방출 셀들로서, 상기 고체 상태 광 방출 셀들은 제 1 및 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들을 포함하고, 상기 제 1 세트의 고체 상태 광 방출 셀들 각각은 형광체 (phosphor) 층을 포함하고, 상기 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들 각각은 형광체 층을 포함하지 않는, 상기 고체 상태 광 방출 셀들; 및
    상기 고체 상태 광 방출 셀들에 대해 배열되어 상기 제 1 및 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들로부터 방출되는 광을 혼합하는 굴절 소자를 포함하는, 광원.
  58. 제 57 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 광 방출 셀들 각각은 청색 LED를 포함하고, 상기 제 2 세트의 광 방출 셀들 각각은 상기 청색 LED 보다 장파장을 방출하는 것을 갖는 LED를 포함하는, 광원.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 제 2 세트의 광 방출 셀들 각각은 빨간색, 다홍색, 오렌지색 또는 호박색 LED를 포함하는, 광원.
  60. 제 58 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 광원으로부터 방출되는 광이 실질적으로 구형의 방출 패턴을 갖도록, 상기 고체 상태 광 방출 셀들에 대해 배열되는, 광원.
  61. 제 58 항에 있어서,
    상기 기판 상에 경계를 더 포함하고,
    상기 고체 상태 광 방출 셀들은 상기 경계의 내부에 배열되며,
    상기 광원이 상기 경계의 내부에 퇴적되는 형광체를 더 포함하는, 광원.
  62. 제 58 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 고체 상태 광 방출 셀들과 마주보는 표면 및 상기 표면상의 형광체 층을 포함하는, 광원.
  63. 제 58 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 고체 상태 광 방출 셀들과 마주보는 확산 코팅된 표면을 포함하는, 광원.
  64. 제 58 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 기판에 부착되는, 광원.
  65. 제 58 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 공기와는 다른 굴절률을 갖는, 광원.
  66. 제 58 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 고체 상태 광 방출 셀들 위에 배치되는 부분적 구형 형상을 갖는, 광원.
  67. 제 66 항에 있어서,
    상기 굴절 소자의 부분적 구형 형상은 반구보다 더 크지만 완전한 구보다 더 작은, 광원.
  68. 베이스 및 상기 베이스에 탑재되는 투명 전구 부분을 갖는 하우징; 및
    상기 하우징 내의 광원을 포함하고,
    상기 광원은,
    기판;
    상기 기판 상에 평면 배열을 갖는 복수의 고체 상태 광 방출 셀들; 및
    상기 광원으로부터 방출되는 광이 실질적으로 구형의 방출 패턴을 갖도록, 상기 고체 상태 광 방출 셀들에 대해 배열되는 굴절 소자를 포함하는, 램프.
  69. 제 68 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 방출되는 광이 백색 광이 되도록, 상기 고체 상태 광 방출 셀들에 대해 배열되는 형광체 (phosphor) 를 더 포함하는, 램프.
  70. 제 68 항에 있어서,
    상기 고체 상태 광 방출 셀들의 각각은 형광체 층을 포함하는, 램프.
  71. 제 68 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 기판 상에 경계를 더 포함하고,
    상기 고체 상태 광 방출 셀들은 상기 경계의 내부에 배열되며,
    상기 광원이 상기 경계의 내부에 퇴적되는 형광체를 더 포함하는, 램프.
  72. 제 68 항에 있어서,
    상기 고체 상태 광 방출 셀들은 제 1 및 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들을 포함하고,
    상기 제 1 세트의 고체 상태 광 방출 셀들 각각은 형광체 층을 포함하고, 상기 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들 각각은 형광체 층을 포함하지 않는, 램프.
  73. 제 72 항에 있어서,
    상기 굴절 소자가 상기 고체 상태 광 방출 셀들에 대해 배열되어 상기 제 1 및 제 2 세트의 고체 상태 광 방출 셀들로부터 방출되는 광을 혼합하는, 램프.
  74. 제 72 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 광 방출 셀들 각각은 청색 LED를 포함하고, 상기 제 2 세트의 광 방출 셀들 각각은 상기 청색 LED 보다 장파장을 방출하는 것을 갖는 LED를 포함하는, 램프.
  75. 제 74 항에 있어서,
    상기 제 2 세트의 광 방출 셀들 각각은 빨간색, 다홍색, 오렌지색 또는 호박색 LED를 포함하는, 램프.
  76. 제 68 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 고체 상태 광 방출 셀들과 마주보는 표면 및 상기 표면상의 형광체 층을 포함하는, 램프.
  77. 제 68 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 고체 상태 광 방출 셀들과 마주보는 확산 코팅된 표면을 포함하는, 램프.
  78. 제 68 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 기판에 부착되는, 램프.
  79. 제 68 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 공기와는 다른 굴절률을 갖는, 램프.
  80. 제 68 항에 있어서,
    상기 굴절 소자는 상기 고체 상태 광 방출 셀들 위에 배치되는 부분적 구형 형상을 갖는, 램프.
  81. 제 80 항에 있어서,
    상기 굴절 소자의 부분적 구형 형상은 반구보다 더 크지만 완전한 구보다 더 작은, 램프.
  82. 제 68 항에 있어서,
    상기 하우징 내에 배열되는 팬을 더 포함하여 상기 고체 상태 광 방출 셀들을 냉각하는, 램프.
  83. 제 68 항에 있어서,
    상기 베이스는 램프 소켓과 전기적으로 그리고 기계적으로 짝을 이루도록 구성되는, 램프.
  84. 제 68 항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 고체 상태 광 방출 셀들에 커플링되는 전기적 컨택들을 포함하는, 램프.
  85. 제 84 항에 있어서,
    상기 베이스는 램프 소켓과 기계적으로 짝을 이루도록 구성되는 캡을 포함하고, 상기 캡은 상기 전기적 컨택들 중의 하나를 포함하는, 램프.
  86. 제 85 항에 있어서,
    상기 베이스는 전기적 컨택들 중 다른 전기적 컨택을 갖는 팁을 더 포함하는, 램프.
  87. 제 85 항에 있어서,
    상기 캡은 나사 캡을 포함하는, 램프.
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