KR20120036852A - 리모트 표면 상에 개별 루미포르 함유 영역을 갖는 조명 디바이스 - Google Patents

리모트 표면 상에 개별 루미포르 함유 영역을 갖는 조명 디바이스 Download PDF

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안토니 피. 밴 데 벤
제럴드 에이치. 네글리
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크리, 인코포레이티드
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Abstract

반도체 디바이스는 전압 인가시 제1 피크 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성되는 반도체 발광 디바이스(LED), 및 LED로부터 떨어져 위치하는 복수의 개별 루미포르 함유 영역을 포함한다. 루미포르 함유 영역은 LED로부터 떨어져 위치하는 렌즈, 반사 요소 또는 그 조합 상에 위치할 수 있다. 루미포르 함유 영역은 LED로부터 떨어져 위치하는 요소 내에 위치할 수 있다.

Description

리모트 표면 상에 개별 루미포르 함유 영역을 갖는 조명 디바이스 {LIGHTING DEVICES WITH DISCRETE LUMIPHOR-BEARING REGIONS ON REMOTE SURFACES THEREOF}
본 발명은 조명 디바이스에 관한 것으로, 특히, 파장 변환 물질을 포함하는 반도체 발광 디바이스에 관한 것이다.
발광 다이오드 및 레이저 다이오드는 충분한 전압 인가시 광을 발생할 수 있는 공지된 고체 상태 전자 디바이스이다. 발광 다이오드 및 레이저 다이오드는 일반적으로 발광 디바이스들("LED들")이라 할 수 있다. 발광 디바이스는 일반적으로 사파이어(sapphire), 실리콘(silicon), 실리콘 카바이드(silicon carbide), 갈륨 비소(gallium arsenide) 등의 기판 상에 성장한 에피택셜층에 형성된 pn접합을 포함한다. LED에 의해 발생된 광의 파장 분포는 일반적으로 pn 접합이 제조되는 물질 및 디바이스의 액티브 영역을 형성하는 얇은 에피택셜층의 구조물에 의존한다.
일반적으로, LED 칩은 기판, 기판 상에 형성된 n형 에피택셜 영역 및 n형 에피택셜 영역 상에 형성된 p형 에피택셜 영역(또는 그 반대)을 포함한다. 디바이스에 전압을 용이하게 인가하기 위하여, 애노드 오믹 콘택트가 디바이스의 p형 영역(일반적으로, 노출된 p형 에피택셜층) 상에 형성되고, 캐소드 오믹 콘택트가 디바이스의 n형 영역(기판 또는 노출된 n형 에피택셜층) 상에 형성된다. 다른 실시예에서, 기판은 포함될 필요가 없다.
회로 내의 LED 칩을 사용하기 위하여, 패키지 내에 LED 칩을 포함시켜 환경적 및/또는 기계적 보호, 색 선택, 포커싱 등을 제공하는 것으로 알려져 있다. LED 패키지는 또한 LED 패키지를 외부 회로에 전기적으로 접속하는 전기 리드, 콘택트 또는 트레이스를 포함한다. 도 1에 도시된 전형적인 LED 패키지(10)에서, LED 칩(12)은 솔더 본드 또는 도전성 에폭시에 의해 반사 컵(13) 상에 장착된다. 하나 이상의 와이어본드(11)는 LED 칩(12)의 오믹 콘택트를 리드(15A 및/또는 15B)에 접속하고, 리드(15A 및/또는 15B)는 반사 컵(13)에 부착되거나 일체일 수 있다. 반사 컵(13)은 인광체(phosphor) 입자 등의 파장 변환 물질을 포함하는 밀봉재(encapsulant) 물질(16)로 채워져 있을 수 있다. 전체 어셈블리는 LED 칩(12)으로부터 방출된 광을 콜리메이팅하는 렌즈의 형상으로 몰딩될 수 있는 투명한 보호 수지(14) 내에 밀봉된다. "인광체"라는 용어는, 흡수 및 재방출 간의 지연 및 관련된 파장과 무관하게 하나의 파장에서 광을 흡수하고 다른 파장에서 광을 재방출하는 임의의 물질을 지칭하는데 사용된다. 따라서, "인광체"라는 용어는 때때로 형광성(fluorescent) 및/또는 인광성(phosphorescent)이라 불리는 물질을 지칭하는데 사용된다. 일반적으로, 인광체 입자는 낮은 파장을 갖는 광을 흡수하고 긴 파장을 갖는 광을 재방출한다.
일반적으로, 인광체 입자는 밀봉재 물질의 매트릭스 내에 랜덤하게 분포된다. 제1 파장에서 LED 칩(12)에 의해 방출된 광의 일부 또는 전부는, 제2 파장에서 응답하여 광을 방출할 수 있는 인광체 입자에 의해 흡수될 수 있다. 예를 들어, 청색 발광 칩은 황색 발광 인광체를 포함하는 밀봉재 매트릭스로 밀봉될 수 있다. (칩으로부터의) 청색 광 및 (인광체로부터의) 황색 광의 조합은 백색으로 보이는 광을 생성한다. 일부의 적색 발광 인광체 입자는 밀봉재 매트릭스에 포함되어 광의 색 렌더링 특성을 개선, 즉, 광이 좀 더 "따뜻하게" 보이게 할 수 있다. 마찬가지로, UV 발광 칩은 UV 광에 의한 여기시에 적색, 녹색 및 청색 광을 개별 방출하는 인광체 입자를 포함하는 밀봉재 물질로 밀봉될 수 있다. 적색, 녹색 및 청색 광의 조합인 결과적인 광은 백색을 나타낼 수 있고 양호한 색 렌더링 특성을 가질 수 있다.
그러나, LED 칩 상에 하나보다 많은 인광체 물질을 증착시키는 것은 특정 환경하에서 바람직할 수 있다. 예를 들어, 칩에 의해 생성된 광의 색 렌더링 특성을 개선하기 위하여 청색 LED 칩 상에 황색 인광체와 함께 적색 인광체를 포함시키는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 청색 발광 디바이스 및 황색 인을 포함하는 백색 에미터(emitter)는 방출된 광의 이진 특성(binary nature) 때문에 불충분한 색 렌더링 특성을 가질 수 있음이 공지되어 있다. 더 나은 색 렌더링을 제공하기 위하여, 청색 LED 칩에 의해 방출된 광에 의한 자극(stimulation)에 응답하여 광을 방출할 수 있는 적색 인광체는 LED 칩에 의해 방출된 전체 광에 적색 발광 보완물을 제공할 수 있다. 결과적인 광은, 조사될 때 물체에 좀 더 자연스러운 외형을 제공할 수 있는 좀 더 따뜻한 외형을 가질 수 있다. 그러나, 적색 인광체 물질의 여기 곡선은 황색 발광 인광체의 방출 곡선과 중첩하는데, 이것은 황색 인광체에 의해 방출된 임의의 광이 적색 인광체에 의해 재흡수될 수 있음을 의미하며, 결과적으로 효율 손실이 발생할 수 있다. LED 칩 상의 다수의 인광체의 패턴의 사용은 미국 특허 공개 번호 제2009/0108269호에 기재되어 있으며, 본 명세서에서 참조로서 포함된다.
인광체 변환된 LED의 접합 온도는 일반적으로 LED에 긴 수명을 제공하도록 제어된다. 고온으로부터 발생되는 열화는 적어도 부분적으로 인광체, 및 실리콘, 에폭시 등의 인광체가 바운드된 물질의 온도 열화로부터 발생할 수 있다. 이러한 어려움을 극복하기 위하여, 리모트 인광체 디바이스(remote phosphor device)가 제안되었다. 하나의 리모트 인광체 디바이스는 필립스로부터 이용가능한 FORTIMO
Figure pct00001
브랜드 다운라이트(downlight) 모듈이다. 필립스의 리모트 인광체 디바이스는 렌즈 내에 인광체를 갖는 렌즈를 갖는다. 렌즈는 LED 광원으로부터 떨어져 있다. 그러나, 종래의 리모트 인광체 디바이스는 종래의 인광체 LED들과 효율면에서 동일한 단점을 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예는 전압 인가시 제1 피크 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성되는 반도체 발광 디바이스(LED), LED와 인접하여 이격된 요소, 및 요소의 표면 상에 개별 루미포르(lumiphor) 함유 영역의 패턴을 포함하는 조명 디바이스를 제공한다. 루미포르 함유 영역은 LED에 의해 방출된 광을 수신하고 수신된 광의 적어도 일부를 제1 피크 파장보다 긴 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 리모트 요소는 렌즈이다. 일부 실시예에서, 리모트 요소는 반사 요소이다. 일부 실시예에서, 리모트 요소는 렌즈 및 반사 요소의 조합일 수 있다. 일부 실시예에서, 루미포르 함유 영역은 요소 내에 있다.
일부 실시예에서, 개별 루미포르 함유 영역의 패턴은 복수의 제1 및 제2 루미포르 함유 영역을 포함한다. 제1 루미포르 함유 영역은 LED에 의해 방출된 광을 제2 피크 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성되고, 제2 루미포르 함유 영역은 LED에 의해 방출된 광을 제2 피크 파장보다 짧은 제3 피크 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성된다. 제1 및 제2 개별 루미포르 함유 영역은 리모트 요소의 표면 상에서 서로 이격되거나 인접하여 실질적으로 서로 접촉하는 관계에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 중간 물질은 이격된 제1 및 제2 개별 루미포르 함유 영역 중의 서로 인접한 것들 사이에 위치할 수 있다. 중간 물질은 제1 개별 루미포르 함유 영역과 다른(예를 들어, 낮거나 높은) 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 중간 물질은 제1 개별 루미포르 함유 영역보다 낮은 굴절률을 갖고 제2 개별 루미포르 함유 영역보다 높은 굴절률을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 피크 파장은 청색 또는 UV 파장을 포함하고, 제1 개별 루미포르 함유 영역은 제1 색 인광체(phosphor)를 포함하고, 제2 개별 루미포르 함유 영역은 제2 색 인광체를 포함한다.
조명 디바이스는 컴포넌트, 모듈, 자기 밸러스트(self-ballasted) 램프 또는 광 고정물일 수 있다.
다른 실시예에서, 조명 디바이스는 전압 인가시 제1 피크 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성되는 반도체 발광 디바이스(LED), LED와 인접하여 이격된 렌즈, 및 렌즈의 표면 상의 개별 루미포르 함유 영역의 패턴을 포함한다. 개별 루미포르 함유 영역의 패턴은 복수의 제1 및 제2 루미포르 함유 영역을 포함한다. 제1 루미포르 함유 영역은 LED에 의해 방출된 광을 제2 피크 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성되고, 제2 루미포르 함유 영역은 LED에 의해 방출된 광을 제2 피크 파장보다 짧은 제3 피크 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성된다. 제1 및 제2 개별 루미포르 함유 영역은 렌즈의 표면 상에서 서로 이격될 수 있고, 이격된 제1 및 제2 개별 루미포르 함유 영역 중의 인접하는 것들 사이에 중간 물질을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 조명 디바이스는 전압 인가시 제1 피크 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성되는 반도체 발광 디바이스(LED), LED와 인접하여 이격된 반사 요소, 및 반사 요소의 표면 상의 개별 루미포르 함유 영역의 패턴을 포함한다. 개별 루미포르 함유 영역의 패턴은 복수의 제1 및 제2 루미포르 함유 영역을 포함한다. 제1 루미포르 함유 영역은 LED에 의해 방출된 광을 제2 피크 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성되고, 제2 루미포르 함유 영역은 LED에 의해 방출된 광을 제2 피크 파장보다 짧은 제3 피크 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성된다. 제1 및 제2 개별 루미포르 함유 영역은 반사 요소의 표면 상에서 서로 이격될 수 있고, 이격된 제1 및 제2 개별 루미포르 함유 영역 중의 인접하는 것들 사이에 중간 물질을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 조명 디바이스는 전압 인가시 제1 피크 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성되는 반도체 발광 디바이스(LED), LED와 인접하여 이격된 요소, 및 요소 내의 개별 루미포르 함유 영역의 패턴을 포함한다. 루미포르 함유 영역은 LED에 의해 방출된 광을 수신하고 수신된 광의 적어도 일부를 상기 제1 피크 파장보다 긴 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성된다.
본 발명의 좀 더 나은 이해를 제공하기 위하여 포함되고 본 출원의 일부에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 소정의 실시예(들)을 나타낸다.
도 1은 종래의 패키징된 발광 디바이스를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 임의의 실시예에 따른, 리모트 표면 상의 개별 루미포르 함유 영역을 나타내는 발광 디바이스 구조물의 단면도.
도 3은 본 발명의 임의의 실시예에 따른, 리모트 표면 상의 개별 루미포르 함유 영역을 나타내는 발광 디바이스 구조물의 단면도.
도 4a 내지 4b는 본 발명의 임의의 실시예에 따라 이용될 수 있는 개별 루미포르 함유 영역을 포함하는 발광 디바이스 구조물을 나타내는 단면도.
도 5a 내지 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 이용될 수 있는 개별 루미포르 함유 영역을 포함하는 발광 디바이스 구조물을 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 반사 물질을 사이에 두고 개별 루미포르 함유 영역을 포함하는 발광 디바이스 구조물을 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명의 추가 실시예에 따른 광 고정물을 나타내는 단면도.
도 8은 본 발명의 추가 실시예에 따른 자기 밸러스트(self-ballasted) 램프를 나타내는 단면도.
도 9는 본 발명의 추가 실시예에 따른 발광 디바이스를 나타내는 단면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 컴포넌트를 나타내는 단면도.
본 발명의 실시예가 도시된 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 형태로 구현될 수 있고 여기에 개시된 실시예로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시물이 철저하고 완벽하며 당업자에게 본 발명의 범위를 전달하게 하도록 제공된다. 도면에서, 층 및 영역의 크기 및 상대적 크기는 명료함을 위하여 과장될 수 있다. 유사한 참조 번호는 유사한 요소를 지칭한다.
층, 영역 또는 기판 등의 요소가 다른 요소 "상"에 있는 것으로 지칭되면, 다른 요소 상에 직접 형성되거나 중재 요소가 존재할 수 있다. 표면 등의 요소의 일부가 "내부"로서 지칭되면, 요소의 다른 부분 보다 디바이스의 외부로부터 멀다는 것으로 이해해야 한다. 또한, "아래" 또는 "위에 놓이다"라는 상대적 용어는 도면에 도시된 바와 같이 기판 또는 베이스 층에 대하여 하나의 층 또는 영역과 다른 층 또는 영역의 관계를 설명하기 위하여 사용될 수 있다. 이들 용어는 도면에 도시된 방위에 더하여 디바이스의 상이한 방위를 포함하는 것으로 의도되는 것임이 이해될 것이다. 마지막으로, "직접"이라는 용어는 중재 요소가 없다는 것을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 관련된 열거 항목 중의 하나 이상의 임의의 및 모든 조합을 포함한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 요소, 컴포넌트, 영역, 층 및/또는 부분을 설명하기 위하여 여기에서 사용되지만, 이들 요소, 컴포넌트, 영역, 층 및/또는 부분은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어는 단지 하나의 요소, 컴포넌트, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분으로부터 구분하기 위하여 사용된다. 따라서, 이하에서 설명하는 제1 요소, 컴포넌트, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 제2 요소, 컴포넌트, 영역 또는 부분이라 할 수 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상화된 실시예의 개략 도면인 단면도, 사시도 및/또는 평면도를 참조하여 설명한다. 이처럼, 예를 들어 제조 기술 및/또는 허용오차(tolerances)의 결과로서의 도면의 형상으로부터의 변형이 기대될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에서 도시된 영역의 특정 형상으로 제한되는 것이 아니며, 예를 들어 제조로부터 기인하는 형상에 있어서의 편차를 포함한다. 예를 들어, 사각형으로 도시되거나 기재되는 영역은 일반적으로 정상적인 제조 허용오차 때문에 라운딩되거나 만곡된 특징을 갖는다. 따라서, 도면에 도시된 영역은 개략적인 것이며, 이들 형상은 디바이스의 영역의 정확한 형상을 나타내는 것으로 의도되지 않고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
다르게 정의되지 않으면, 본 명세서에 기재된(기술 및 과학 용어를 포함하는) 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 통상적으로 이용되는 사전에 정의된 용어는 관련 기술 및 본 명세서의 문맥에서 그 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며 여기에서 명확히 정의되지 않으면 이상화되거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
"반사 물질"이라는 용어는 부분적으로 반사하는 물질을 포함하는 것으로 의도된다.
반도체 발광 디바이스를 패키징하는 본 발명의 다양한 실시예가 본 명세서에서 설명될 것이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "반도체 발광 디바이스"라는 용어는 발광 다이오드, 레이저 다이오드 및/또는 실리콘, 실리콘 카바이드, 갈륨 나이트라이드 및/또는 다른 반도체 물질을 포함할 수 있는 하나 이상의 반도체층을 포함하는 다른 반도체 디바이스를 포함할 수 있다. 발광 디바이스는 사파이어, 실리콘, 실리콘 카바이드 및/또는 다른 마이크로 전자 기판 등의 기판을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 발광 디바이스는 금속 및/또는 다른 도전성층을 포함할 수 있는 하나 이상의 콘택트층(contact layer)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 자외선, 청색 및/또는 녹색 발광 다이오드가 제공될 수 있다. 적색 및/또는 호박색(amber) LED가 또한 제공될 수 있다. 반도체 발광 디바이스의 설계 및 제조는 당업자에게 공지된 것이므로 여기에 상세히 기재할 필요가 없다. 예를 들어, 반도체 발광 디바이스는 North Carolina, Durham의 Cree에 의해 제조되어 판매된 디바이스 등의 실리콘 카바이드 기판 상에 제조된 갈륨 나이트라이드 기반 LED 또는 레이저일 수 있다. 본 발명은 미국 특허 제6,201,262; 6,187,606; 6,120,600; 5,912,477; 5,739,554; 5,631,190; 5,604,135; 5,523,589; 5,416,342; 5,393,993; 5,338,944; 5,210,051; 5,027,168; 5,027,168; 4,966,862 및/또는 4,918,497호에 기재된 LED 및/또는 레이저와 함께 사용되기에 적합할 수 있으며, 이들의 개시내용은, 본 명세서에서 마치 완전하게 개시된 것처럼 참조로서 본 명세서에 포함된다. 다른 적절한 LED 및/또는 레이저는, 2003년 1월 9일에 공개되고 발명의 명칭이 Group III Nitride Based Light Emitting Diode Structures With a Quantum Well and Superlattice, Group III Nitride Based Quantum Well Structures and Group III Nitride Based Superlattice Structures인 미국 특허 공개번호 US 2003/0006418 A1 및 발명의 명칭이 Light Emitting Diodes Including Modifications for Light Extraction and Manufacturing Methods Therefor인 미국 특허 공개번호 US 2002/0123164 A1에서 설명된다. 또한, 그 개시 내용이 마치 완전하게 개시되듯이 본 명세서에서 참조로서 포함되는, 발명의 명칭이 Phosphor-Coated Light Emitting Diodes Including Tapered Sidewalls and Fabrication Methods Therefor인 미국 특허 공개번호 제2004/0056260 A1호에 기재된 바와 같은 인광체 코팅 LED가 본 발명의 실시예에서 사용되기에 적합할 수 있다. LED 및/또는 레이저는 기판을 통해 발광이 발생하도록 동작하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 인용된 미국 특허 공개번호 US 2002/0123164 A1에 기재된 바와 같이 디바이스의 광 출력을 향상시키기 위하여 기판이 패터닝될 수 있다.
본 발명의 실시예는 리모트 표면 상의 개별 루미포르 함유 영역을 갖는 발광 디바이스를 제공한다. "개별"이라는 용어는 루미포르 함유 영역이 개별 비중첩(제조 허용오차 제외) 영역이라는 것을 의미한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 개별 루미포르 함유 영역은 기판, 반사 표면 등 상의 인광체의 패턴으로서 제공될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "루미포르"라는 용어는 당업자에게 잘 알려진 인광체, 염료, 나노파티클(nanoparticles), 크리스탈린 컨버터(crystalline converters), 등을 포함하는 다양한 발광 물질을 지칭하나, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 인광체는 여기 방사선 소스(exciting radiation source)에 의해 여기될 때 응답 방사선(예를 들어, 가시광)을 방출하는 발광 물질이다. 많은 예에서, 응답 방사선은 여기 방사선의 파장과 다른 파장을 갖는다.
패턴은 임의의 적절한 패턴일 수 있고, 예를 들어 사용되는 특정 인광체의 효능을 고려할 수 있다. 인광체의 양(예를 들어, 인광체의 두께) 및 인광체에 의해 덮여지는 영역은 원하는 광 출력을 제공하도록 선택될 수 있다. 선택은 미리 이루어지거나 LED 디바이스가 구성될 때 조정될 수 있다. 인광체는 잉크젯 또는 버블 젯 프린팅, 스크린 증착 또는 다른 기술 등의 임의의 적절한 인광체 증착 기술을 이용하여 도포될 수 있다. 컬러 음극선관(cathode ray tube)을 제조하는데 사용되는 글래스 상에 패터닝된 인광체를 제공하는 기술이 예를 들어 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, (예를 들어, 인광체가 렌즈 표면 상에 있을 때) 인광체로부터의 광은 표면을 통과할 수 있다. 다른 실시예에서, (예를 들어, 인광체가 반사기 상에 있을 때) 인광체로부터의 광은 표면에 의해 반사될 수 있다. 다른 실시예에서, (렌즈 및 반사 표면이 LED 디바이스에 사용될 때) 인광체로부터의 광의 일부는 표면을 통과하고 일부는 반사할 수 있다.
본 발명의 실시예는 인광체 사이에 중첩이 거의 없거나 전혀 없이 다수의 인광체가 제공되는 패터닝된 리모트 인광체들을 제공함으로써 종래의 리모트 인광체 디바이스의 문제점을 극복할 수 있다. 패터닝된 리모트 인광체를 사용함으로써, 개별 혼합 옵틱(optic)에 대한 필요성이 감소하거나 제거될 수 있다. 상이한 인광체로부터의 광이 혼합하여 균일하게 보일 수 있도록 인광체 패턴의 크기는 작게 유지될 수 있다. 또한, 확산기로부터의 광 손실을 피할 수 있다. 또한, 하나의 인광체로부터 방사된 광이 인광체의 분리에 의해 다른 인광체로부터 흡수되지 않기 때문에, 본 발명의 실시예에 따른 LED 디바이스의 광 효율은 향상될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 인광체는 글래스 또는 폴리카보네이트(polycarbonate) 등의 내염성(flame resistant) 물질 상에 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서, 조명기구에 대한 플레임 레이팅(flame rating) 요구사항을 충족하는 추가의 렌즈가 요구되지 않을 수 있다.
도 2 및 도 3은 발광 디바이스(100)의 표면(112a)을 횡으로 가로질러 이격된 개별 루미포르 함유 영역(110a 및 110b)을 나타내고, 표면(112a)은 LED 여기 소스(120)로부터 떨어져 있다. 도 2에서, 리모트 표면(112a)은 렌즈(112)의 표면이고, 루미포르 함유 영역(110a 및 110b)은 렌즈(112)의 표면(112a)을 횡으로 가로질러 이격된다. LED 여기 소스(120) 및 렌즈(112) 사이의 공간(116)은 진공이거나 공기, 가스, 밀봉재 물질, 투명 액체, 글래스, 미네랄 옥사이드(mineral oxide), 크리스탈린 또는 폴리크리스탈린(polycrystalline) 물질 등을 포함할 수 있다. 도 3에서, 리모트 표면(114a)은 반사 요소(114)의 표면이고, 루미포르 함유 영역(110a 및 110b)은 반사 표면(114a)을 횡으로 가로질러 이격된다. LED 여기 소스(120)와 반사 요소(114) 간의 공간(116)은 진공이거나 공기, 가스, 밀봉재 물질, 투명 액체, 글래스, 미네랄 옥사이드, 크리스탈린 또는 폴리크리스탈린 물질 등을 포함할 수 있다.
개별 루미포르 함유 영역(110a 및 110b)은 가상적으로 임의의 형상, 구성 및 사이즈를 가질 수 있다. 이용되는 루미포르 입자 크기는 이용되는 프린팅 프로세스에 의존할 수 있다. 일반적으로, 인광체 입자 크기는 약 50 마이크론 내지 약 5 밀리미터의 범위 내에 있다.
일반적으로, 광은 인광체 물질의 밴드갭보다 높은 에너지를 갖는 광자가 인광체를 통과할 때 인광체에 의해 방출되어 흡수된다. 광자가 흡수되면, 인광체 내의 전자 캐리어는 휴면 상태(resting state)에서 여기 상태로 자극된다. 전자 캐리어가 휴면 상태로 되돌아가면, 광자가 인광체에 의해 방출될 수 있다. 그러나, 방출된 광자는 흡수된 광자의 에너지보다 작은 에너지를 가질 수 있다. 따라서, 방출된 광자는 흡수된 광자보다 긴 파장을 가질 수 있다.
도 2 및 3의 LED 여기 소스(120)는 예를 들어, 가시 스펙트럼의 청색 또는 UV 영역 내의 제1 피크 파장을 갖는 광을 발생하도록 구성될 수 있다. 제1 루미포르 함유 영역(110a)은 LED 여기 소스(120)에 의해 방출된 광을 제1 피크 파장보다 긴 제2 피크 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성된다. 즉, 제1 루미포르 함유 영역(110a)은 LED 여기 소스(120)에 의해 방출된 광을 흡수하고 응답하여 더 긴 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 루미포르 함유 영역(110a)은 청색 또는 UV 광의 흡수에 응답하여 적색 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 제2 루미포르 함유 영역(110b)은, LED 여기 소스(120)에 의해 방출된 광을 흡수하고 응답하여 (LED 여기 소스(120)에 의해 방출된 광의) 제1 피크 파장보다 길지만 제2 피크 파장보다는 짧은 제3 피크 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성된다. 예를 들어, 제2 루미포르 함유 영역(110b)은 LED 여기 소스(120)로부터의 청색 또는 UV 광의 흡수에 응답하여 황색, 황록색 및/또는 녹색 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "녹색/황색"이라는 용어는 황색, 황록색 및/또는 녹색을 포함한다.
본 발명의 실시예를 위한 적절한 적색 인광체는 Sr2Si5N8:Eu2+ 및 CaAlSiN3:Eu를 포함하지만 이것으로 한정되는 것은 아니다. 사용될 수 있는 다른 적색 인광체는, 제한되지는 않지만, 인광체들의 Eu2+-SiAlON 패밀리로부터의 인광체들 뿐만 아니라 CaSiN2:Ce3+, CaSiN2:Eu2+ 및/또는 (Ca,Si,Ba)SiO4:Eu2+(BOSE) 패밀리로부터의 인광체들을 포함하지만 이것으로 한정되는 것은 아니다. 적절한 황색 인광체는 Y3Al5O12:Ce3+(Ce:YAG), CaAlSiN3:Ce3+ 및/또는 Eu2+-SiAlON 패밀리 및/또는 BOSE 패밀리로부터의 인광체를 포함하지만 이것으로 한정되는 것은 아니다. 적절한 녹색 인광체는 BOSE 패밀리로부터의 인광체 뿐만 아니라 CaSi2O2N2:Eu2+를 포함하지만 이것으로 한정되는 것은 아니다. 인광체는 또한 소망의 파장의 광 출력을 제공하기 위하여 임의의 적절한 레벨로 도핑될 수 있다. 일부 실시예에서, Ce 및/또는 Eu가 약 0.1% 내지 약 20%의 범위의 도펀트 농도로 인광체 내에 도핑될 수 있다. 적절한 인광체는 일본 Tokyo의 Mitsubishi Chemical Corporation, 독일 Breitungen의 Leuchtstoffwerk Breitungen GmbH 및 California, Fremont의 Intematrix Company를 포함하는 많은 공급자로부터 이용가능하다.
본 발명의 실시예에 따라 이용될 수 있는 다른 적절한 인광체는 짧은 파장을 긴 파장으로 변환할 수 있는 황화아연(zinc sulfide)(ZnS) 쉘(shell)에 의해 둘러싸인 셀렌화 카드뮴(cadmium selenide)(CdSe) 코어를 갖는 나노크리스탈(NC)을 포함한다. 이러한 크리스탈은 효과적으로 UV 녹색광을 흡수하고 적녹색광을 방출할 수 있다. 이러한 NC의 흡수 및 방출 스펙트럼은 CdSe 코어의 직경 및 ZnS 쉘의 두께를 제어함으로써 조정될 수 있다. 또한, NC는 높은 퀀텀 효율(quantum efficiency) 및 광안정성(photostability)의 이점을 갖는다. 특히, NC를 금 나노파티클과 혼합하는 것은 색 변환 효율을 향상시킬 수 있는, 금 위에 CdSe/ZnS NC와 표면 플라즈몬(surface plasmons; SP) 사이의 결합을 유도한다.
본 개시 내용의 관점에서 당업자에 의해 인식되는 바와 같이, 인광체는 또한 다른 물질과 혼합되어 보호 코팅을 제공하거나 인광체를 표면 등에 고정하는 코팅을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는, 그 전체가 참조로서 본 명세서에 포함되는 Luminescence Conversion of Blue Light Emitting Diodes, P. Schlotter et al., Appl. Phys. A 64, 417-418 (1997)에 기재된 바와 같이 "프린팅" 또는 주입될 수 있는 임의의 다른 타입의 루미포르 또는 염료를 이용할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 렌즈의 표면 또는 반사 표면 상의 개별 금속-유기 화학 기상 증착(MOCVD)으로 증착된 크리스탈린 또는 폴리크리스탈린 컨버터(convertor)의 패턴이 이용될 수 있다. MOCVD 증착형 크리스탈린 또는 폴리크리스탈린 컨버터는 미국 특허 제6,337,536호 및 미국 공개번호 제2005/0006659호에 기재되어 있으며, 이들은 그 전체가 참조로서 본 명세서에 포함된다.
LED 여기 소스(120)는 청색 LED 또는 UV LED 등의 인광체를 여기하는 임의의 적절한 LED 광원일 수 있다. 그러나, 다른 유형의 LED 여기 소스가 이용될 수 있다.
도 4a-4b 및 5a-5b는 본 발명의 일부 실시예에 따라 개별 루미포르 함유 영역이 리모트 렌즈(112)의 표면(112a)과 같이, 리모트 표면을 횡으로 가로질러 이격되는 다양한 방법을 나타낸다. 예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 및 제2 개별 루미포르 함유 영역(110a 및 110b)은 리모트 표면(112a) 상에 제공된다. 개별 루미포르 함유 영역(110a 및 110b)은 다른 타입의 인광체 및/또는 각각의 여기 영역 내에서 광에 의해 자극될 때 상이한 색의 광을 방출하도록 구성되는 상이한 도핑 레벨을 갖는 인광체를 포함할 수 있다.
제1 개별 루미포르 함유 영역(110a)은 LED 여기 소스(120)(도 2)에 의해 방출된 청색 또는 UV 광에 응답하여 적색 광과 같은 더 긴 파장 광을 방출하도록 구성될 수 있는 반면에, 제2 개별 루미포르 함유 영역(110b)은 LED 여기 소스(120)에 의해 방출된 청색 또는 UV 광에 응답하여 녹색/황색 광과 같은 더 짧은 파장 광을 방출하도록 구성될 수 있다.
도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 개별 루미포르 함유 영역(110a 및 110b)은 교번하는 방식으로 리모트 표면(112a) 상에 배치될 수 있다. 그러나, 일부 실시예에서, 동일한 타입의 2개의 개별 루미포르 함유 영역은 도 4a에 도시된 바와 같이 서로 인접하여 배치될 수 있고 서로 접해 있거나(abut) 서로 이격될 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 중간 영역(111)은 개별 루미포르 함유 영역(110a 및 110b) 중 인접한 것들 사이에 배치될 수 있다. 중간 영역(111)은, 하나의 개별 루미포르 함유 영역에 의해 방출된 광이 다른 개별 루미포르 함유 영역으로 전달되고 그 안에서 재흡수될 가능성을 감소시키기 위하여 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 중간 영역(111)은 제1 개별 루미포르 함유 영역(110a) 또는 제2 개별 루미포르 함유 영역(110b)보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 중간 영역(111)은 제2 루미포르 함유 영역(110b)의 굴절률보다 낮고 제1 루미포르 함유 영역(110a)의 굴절률보다 높은 굴절률을 가질 수 있다. 약 1.3 내지 약 1.55의 굴절률을 가질 수 있는 실리콘 폴리머가 중간 영역(111)을 형성하기에 적절한 물질이다. 개별 루미포르 함유 영역(110a 및 110b) 내의 인광체는 약 1.5 내지 약 2.5의 굴절률을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 중간 영역(111)은 도 6에 도시된 바와 같이 반사 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 내부로 향하는 반사 중간 영역(111)은 일부 광을 색 혼합 또는 리사이클링(recycling)을 위한 챔버로 되돌려 반사시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 이들 반사기는, 예를 들어, 여기 파장이 되돌려 반사되는 반면, 인광체 방출 파장은 통과할 수 있도록, 파장 선택, 다이아크로닉(diachronic), 또는 조정 반사기일 수 있다. 반사기 및 부분 반사기의 사용은 이들이 리사이클링될 때 인광체 파장이 산란되지 않음으로써 일부 효율 이득을 갖는다.
도 5a를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예에 따라, 개별 루미포르 함유 영역(110)은 규칙적 및/또는 비규칙적인 간격으로 리모트 표면(112a) 상에 제공될 수 있다. 또한, 다른 타입의 인광체를 갖는 다수의 루미포르 함유 영역(110)이 리모트 표면(112a) 상에 제공될 수 있다. 루미포르 함유 영역(110)은 도 5a에 도시된 바와 같이 서로 접하고/접하거나 이격될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 오버층(overlayer)(140)이 개별 루미포르 함유 영역(110)을 포함하는 LED 구조물(100) 상에 제공될 수 있다. 오버층(140)은 예를 들어 실리콘 또는 다른 밀봉재 물질의 층을 포함할 수 있고, 일부 실시예에서, 루미포르 함유 영역을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 오버층(140)은 개별 루미포르 함유 영역(110) 내에 포함된 인광체 물질과는 상이한 인광체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 개별 루미포르 함유 영역(110)은 적색 인광체를 포함하지만, 오버층(140)은 녹색/황색 인광체를 포함할 수 있고, 그 반대도 가능하다.
오버층(140)은 LED 구조물(120)에 의해 방출된 광의 광학적 특성을 변경할 수 있는 다른 물질/구조물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 오버층(140)은 광학적 확산/산란 입자를 포함할 수 있고 및/또는 오버층(140)은 디바이스로부터의 광 추출을 증가시키기 위하여 텍스쳐링(textured) 및/또는 패터닝될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 구조물의 리모트 표면 상에 제공되는 개별 루미포르 함유 영역은 임의의 원해지는 주기성을 갖는 도트, 라인, 삼각형, 육각형과 같은 임의의 원해지는 패턴을 가질 수 있다. 또한, 도시된 리모트 표면(112a) 상에 제공되는 개별 루미포르 함유 영역(110)은 인접하는 루미포르 함유 영역과 접촉하고 및/또는 인접하는 루미포르 함유 영역으로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 따뜻한 백색 LED 응용(warm white LED application)에서, 적색 및 황색 인광체는 물리적으로 분리되어 적색 인광체에 의한 황색 광의 재흡수를 감소시킬 수 있다. 리모트 표면(112a) 상에 제공되는 개별 루미포르 함유 영역(110)은 상이한 두께로 남아 있거나 및/또는 평탄화될 수 있다.
본 발명의 실시예는 A-램프, 다운라이트(downlight), 레이-인 고정물(lay-in fixture) 등을 포함하는 광범위한 조명 디바이스에서 이용될 수 있으나 이것으로 한정되는 것은 아니다. 도 7 내지 10은 본 발명에 따른 조명 디바이스의 예시적인 다른 실시예를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예를 포함하는 광 고정물(700)을 나타낸다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "광 고정물"이라는 용어는 UL 1598 안전 표준하에서 분류된 디바이스를 포함한다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 광 고정물(700)은 리모트 표면(712) 상의 개별 루미포르 함유 영역(710)을 포함한다. 광 고정물(700)은 또한 LED와 같은 하나 이상의 고체 상태 광원(720), 전원(722) 및 히트 싱크(heat sink)(724)를 포함한다. 크리(Cree) LED 조명으로부터의 LR24 등의 레이-인(lay-in) 고정물이 도 7에 도시되지만, 다른 광 고정물이 제공될 수 있다. 예를 들어, 다운라이트, 벽 와셔(wall washer), 펜던트(pendants), 표면 장착 또는 다른 타입의 고정물이 제공될 수 있다.
도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 조명 디바이스는 A-램프와 같은 자기 밸러스트 램프(800)로서 제공될 수 있다. 도 8의 램프는 리모트 표면(812) 상의 개별 루미포르 함유 영역(810)을 포함한다. 램프(800)는 또한 LED와 같은 하나 이상의 고체 상태 광원(820), 전원(822) 및 접속기(824)를 포함한다. 접속기(824)는 에디슨 스크류 베이스(Edison screw-base)로서 기재되지만, 핀 베이스 또는 GU-24 베이스와 같은 다른 접속기 타입이 또한 사용될 수 있다. 또한, 램프(800)는 A-램프로서 도시되지만, PAR 또는 BR 램프 또는 비표준 램프 구성과 같은 다른 램프 구성이 제공될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 자기 밸러스트 램프는 UL 1993 안전 표준 하에서 분류된 램프를 포함한다.
도 9에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 조명 디바이스는 모듈(800)로서 제공된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, LED 모듈은 회로 기판 또는 다른 기판 상에 다수의 상호 접속된 LED를 지칭하지만, 전원을 포함하지 않는다. 도 9의 모듈(900)은 리모트 표면(912) 상의 개별 루미포르 함유 영역(910)을 포함한다. 모듈(900)은 또한 컴포넌트 LED와 같은 컴포넌트 고체 상태 광원(920), 기판(922), 절연/배선 구조물(924) 및 콘택트 패드(926)를 포함한다.
도 10은 본 발명의 실시예를 포함하는 컴포넌트(1000)를 나타낸다. 도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 컴포넌트(1000)는 리모트 표면(1012) 상의 개별 루미포르 함유 영역(1010)을 포함한다. 컴포넌트(1000)는 또한 하나 이상의 고체 상태 광원(1020) 및 컴포넌트 패키지(1022)를 포함한다. 이러한 컴포넌트 패키지는 NC Durham의 Cree Inc.에 의해 제공되는 MC 컴포넌트 및 X 램프에 의해 제공되는 다수의 LED 다이를 포함할 수 있다. 개별 루미포르 함유 영역(1010)은 컴포넌트의 렌즈 상에 제공되거나 개별 구조물 상에 있을 수 있다.
도 7 내지 10에 도시된 개별 루미포르 함유 영역은 투광 구조물(light transmitting structures) 상에 제공되는 것으로 도시된다. 그러나, 개별 루미포르 함유 영역은 또한 불투명 표면 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 개별 루미포르 함유 영역(710)은 LED(720)와 리모트 표면(712) 사이의 비스듬한 표면 상에 제공될 수 있다. 이들 불투명 표면은 매우 반사적이어서 전체 시스템 효능을 개선할 수 있다. 마찬가지로, 반사 및 투과 구조물의 조합이 또한 제공될 수 있다. 이들 반사 및 투과 구조물은 개별 또는 결합 구조물로서 제공될 수 있다.
특정 실시예가 본 명세서에서 기재되지만, 본 명세서에서 기재된 구조물의 다양한 조합 및 부-조합이 고려될 수 있으며 본 개시내용의 지식을 가진 당업자에게 자명할 것이다.
전술한 설명은 본 발명에 대한 예시로서, 한정적인 것으로 해석되어서는 아니된다. 본 발명의 몇 가지 예시적인 실시예가 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 새로운 사상과 이점을 벗어나지 않고 예시적인 실시예에서 다양한 변형이 가능함을 인식할 것이다. 따라서, 이러한 모든 변형은 특허청구범위에서 정의된 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 그러므로, 전술한 설명은 본 발명의 예시로서 개시된 특정 실시예로 한정되는 것으로 해석되어선 아니되며, 개시된 실시예에 대한 변형 및 다른 실시예가 첨부된 청구범위 내에 포함되도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 본 발명은 본 명세서에 포함된 특허청구범위의 등가물과 함께, 다음의 청구범위에 의해 정의된다.

Claims (28)

  1. 조명 디바이스로서,
    전압 인가시 제1 피크 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성되는 반도체 발광 디바이스(LED);
    상기 LED와 인접하여 이격된 요소; 및
    상기 요소의 표면 상의 개별 루미포르(lumiphor) 함유 영역들의 패턴
    을 포함하고,
    상기 루미포르 함유 영역들은 상기 LED에 의해 방출된 광을 수신하고 상기 수신된 광의 적어도 일부를 상기 제1 피크 파장보다 긴 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성되는 조명 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 요소는 렌즈를 포함하는 조명 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 요소는 반사 요소를 포함하는 조명 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 개별 루미포르 함유 영역들의 패턴은 복수의 제1 및 제2 루미포르 함유 영역들을 포함하고, 상기 제1 루미포르 함유 영역은 상기 LED에 의해 방출된 광을 제2 피크 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성되고, 상기 제2 루미포르 함유 영역은 상기 LED에 의해 방출된 광을 상기 제2 피크 파장보다 짧은 제3 피크 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성되는 조명 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 개별 루미포르 함유 영역은 상기 요소의 표면 상에서 서로 이격되는 조명 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 상기 이격된 제1 및 제2 개별 루미포르 함유 영역들 중 서로 인접한 것들 사이에 중간 물질을 더 포함하는 조명 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 중간 물질은 반사 물질을 포함하는 조명 디바이스.
  8. 제6항에 있어서, 상기 중간 물질은 상기 제1 개별 루미포르 함유 영역들보다 낮은 굴절률을 갖는 조명 디바이스.
  9. 제6항에 있어서, 상기 중간 물질은 상기 제2 개별 루미포르 함유 영역들보다 높은 굴절률을 갖는 조명 디바이스.
  10. 제4항에 있어서, 상기 제1 피크 파장은 청색 또는 UV 파장을 포함하고, 상기 제1 개별 루미포르 함유 영역들은 제1 색 인광체(phosphor)를 포함하고, 상기 제2 개별 루미포르 함유 영역들은 제2 색 인광체를 포함하는 조명 디바이스.
  11. 제1항에 있어서, 상기 조명 디바이스는 컴포넌트를 포함하는 조명 디바이스.
  12. 제1항에 있어서, 상기 조명 디바이스는 모듈을 포함하는 조명 디바이스.
  13. 제1항에 있어서, 상기 조명 디바이스는 자기 밸러스트(self-ballasted) 램프를 포함하는 조명 디바이스.
  14. 제1항에 있어서, 상기 조명 디바이스는 광 고정물(light fixture)를 포함하는 조명 디바이스.
  15. 조명 디바이스로서,
    전압 인가시 제1 피크 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성되는 반도체 발광 디바이스(LED);
    상기 LED와 인접하여 이격된 렌즈; 및
    상기 렌즈의 표면 상의 개별 루미포르 함유 영역들의 패턴
    을 포함하고,
    상기 개별 루미포르 함유 영역들의 패턴은 복수의 제1 및 제2 루미포르 함유 영역을 포함하고, 상기 제1 루미포르 함유 영역은 상기 LED에 의해 방출된 광을 제2 피크 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성되고, 상기 제2 루미포르 함유 영역은 상기 LED에 의해 방출된 광을 상기 제2 피크 파장보다 짧은 제3 피크 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성되는 조명 디바이스.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 및 제2 개별 루미포르 함유 영역들은 상기 렌즈의 표면 상에서 서로 이격되는 조명 디바이스.
  17. 제16항에 있어서, 상기 이격된 제1 및 제2 개별 루미포르 함유 영역들 중 인접하는 것들 사이에 중간 물질을 더 포함하는 조명 디바이스.
  18. 제17항에 있어서, 상기 중간 물질은 반사 물질을 포함하는 조명 디바이스.
  19. 조명 디바이스로서,
    전압 인가시 제1 피크 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성되는 반도체 발광 디바이스(LED);
    상기 LED와 인접하여 이격된 반사 요소; 및
    상기 반사 요소의 표면 상의 개별 루미포르 함유 영역의 패턴
    을 포함하고,
    상기 개별 루미포르 함유 영역들의 패턴은 복수의 제1 및 제2 루미포르 함유 영역을 포함하고, 상기 제1 루미포르 함유 영역은 상기 LED에 의해 방출된 광을 제2 피크 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성되고, 상기 제2 루미포르 함유 영역은 상기 LED에 의해 방출된 광을 상기 제2 피크 파장보다 짧은 제3 피크 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성되는 조명 디바이스.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 및 제2 개별 루미포르 함유 영역들은 상기 반사 요소의 표면 상에서 서로 이격되는 조명 디바이스.
  21. 제20항에 있어서, 상기 이격된 제1 및 제2 개별 루미포르 함유 영역들 중 인접하는 것들 사이에 중간 물질을 더 포함하는 조명 디바이스.
  22. 제21항에 있어서, 상기 중간 물질은 반사 물질을 포함하는 조명 디바이스.
  23. 조명 디바이스로서,
    전압 인가시 제1 피크 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성되는 반도체 발광 디바이스(LED);
    상기 LED와 인접하여 이격된 요소; 및
    상기 요소 내의 개별 루미포르 함유 영역들의 패턴
    을 포함하고,
    상기 루미포르 함유 영역들은 상기 LED에 의해 방출된 광을 수신하고 상기 수신된 광의 적어도 일부를 상기 제1 피크 파장보다 긴 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성되는 조명 디바이스.
  24. 제23항에 있어서, 상기 요소는 렌즈를 포함하는 조명 디바이스.
  25. 제24항에 있어서, 상기 개별 루미포르 함유 영역들의 패턴은 복수의 제1 및 제2 루미포르 함유 영역을 포함하고, 상기 제1 루미포르 함유 영역은 상기 LED에 의해 방출된 광을 제2 피크 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성되고, 상기 제2 루미포르 함유 영역은 상기 LED에 의해 방출된 광을 상기 제2 피크 파장보다 짧은 제3 피크 파장을 갖는 광으로 변환하도록 구성되는 조명 디바이스.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제1 및 제2 개별 루미포르 함유 영역들은 상기 요소 내에서 서로 이격되는 조명 디바이스.
  27. 제26항에 있어서, 상기 이격된 제1 및 제2 개별 루미포르 함유 영역들 중 서로 인접한 것들 사이에 중간 물질을 더 포함하는 조명 디바이스.
  28. 제27항에 있어서, 상기 중간 물질은 반사 물질을 포함하는 조명 디바이스.
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