KR20130128445A - 원격 형광체 ｌｅｄ 구조 - Google Patents
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Abstract
백색 광원은 단파장 LED 및 보다 긴 가시 파장의 광을 방출하는 형광체 층를 포함하고 있다. 이색성 반사체는 보다 긴 파장의 광을 투과시키고, 일부 LED 광을 형광체로 반사시키며, 따라서 광이 LED로부터 이색성 반사체로 진행할 때, 광이 형광체를 통과하지 않는다. LED는 청색광을 방출할 수 있고, 이색성 반사체는 LED 광의 제2 부분을 투과시킬 수 있으며, 따라서 광원 출력광은 LED 광의 제2 부분 및 보다 긴 파장의 형광체 광 둘 다를 포함한다. LED는 캐비티 영역 및 이웃 영역을 가지는 연성 기판 상에 탑재될 수 있고, LED는 캐비티 영역에 탑재되어 있다. 유전체층은 이웃 영역에서보다 캐비티 영역에서 더 얇을 수 있거나, 구멍이 캐비티 영역에서 유전체층을 완전히 관통하여 뻗어 있을 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 광원에 관한 것이며, 특히 발광 다이오드(LED) 및 형광체를 포함하는 고상 광원에 적용된다. 본 발명은 또한 관련 물품, 시스템 및 방법에 관한 것이다.
광대역 광을 방출하는 고상 광원이 공지되어 있다. 어떤 경우에, 이러한 광원은 황색 발광 형광체 층을 청색 LED 상에 도포함으로써 제조된다. 청색 LED로부터의 광이 형광체 층을 통과할 때, 청색광의 일부가 흡수되고, 흡수된 에너지의 상당 부분이 형광체에 의해 가시 스펙트럼에서의 보다 긴 파장의 스토크스 천이된 광(Stokes-shifted light)(전형적으로 황색광)으로서 재방출된다. 청색 LED 광의 일부가 형광체 층을 계속 통과하고 형광체로부터의 황색광과 결합하여 백색 외관을 가지는 광대역 출력광을 제공하도록 형광체 두께가 충분히 작다.
다른 LED-펌핑형(LED-pumped) 형광체 광원도 제안되어 있다. 미국 특허 제7,091,653호에서, LED로부터의 자외선(UV) 광이 장파장 투과 반사체(long-pass reflector)에 의해 형광체 층 상으로 반사되는 광원이 논의되어 있다. 형광체 층은 가시광(바람직하게는 백색광)을 방출하고, 이 광은 장파장 통과 반사체에 의해 실질적으로 투과된다. UV 광이 LED로부터 장파장 통과 반사체로 진행할 때, UV 광이 형광체 층을 통과하지 않도록 하는 방식으로, LED, 형광체 층 및 장파장 통과 필터가 배열되어 있다.
본 출원인은 새로운 계열의 광대역 고상 광원을 개발하였다. 이들 광원은 하나 이상의 LED로부터의 광에 의해 펌핑 또는 여기되는 형광체 층 또는 물질을 이용한다. 이 광원은 또한 LED 광의 적어도 일부를 형광체 층 상으로 반사시키는 이색성 반사체를 포함한다. 광이 LED로부터 이색성 반사체로 진행할 때, 광은 형광체 층을 통과하지 않는다.
어떤 경우에, LED는 청색광을 방출하고, 이색성 반사체는 청색 LED 광의 제1 부분을 형광체 층 상으로 반사시키며, 이색성 반사체는 또한 청색 LED 광의 제2 부분을 투과시킨다. 투과된 청색 LED 광은 형광체에 의해 방출된 보다 긴 파장의 광(이 광도 역시 이색성 반사체에 의해 투과됨)과 결합하여, 광대역 출력 빔(예컨대, 백색 외관을 가지는 광)을 제공한다. 출원인은 이러한 광원에 의해 방출된 광이 놀랄만한 정도의 공간적 색 균일성을 나타낼 수 있다는 것을 알았다.
어떤 경우에, LED 및/또는 형광체는 캐비티 영역 및 이웃 영역을 가지는 연성 기판 상에 배치되어 있고, LED 및/또는 형광체는 캐비티 영역에서 기판에 탑재되거나 부착되어 있다. 연성 기판은 바람직하게는 이웃 영역에서보다 캐비티 영역에서 더 얇은 유전체층을 포함하고 있다. 어떤 경우에, 캐비티 영역에서 유전체층을 완전히 관통하여 구멍이 뻗어 있을 수 있고, 연성 기판의 하나 이상의 다른 구성요소(전기 전도성층 및/또는 열 전도성층 등)가 이어서 캐비티 영역에서 LED 및/또는 형광체에 대한 물리적 지지를 제공할 수 있다. 구멍이 캐비티 영역에서 유전체층을 완전히 관통하여 뻗어 있든 그렇지 않든 간에, 본 출원인은 이러한 광원이 모범적인 열적, 기계적 및 광학적 특성을 제공할 수 있다는 것을 알았다.
따라서, 본 출원은, 그 중에서도, 제1 청색 발광 LED, 형광체 물질의 층, 및 이색성 반사체를 포함하는 광원을 개시하고 있다. 형광체 물질은 제1 LED에 의해 방출된 청색광으로부터의 여기에 응답하여, LED보다 긴 가시 파장의 광을 방출하도록 구성되어 있을 수 있다. 광이 제1 LED로부터 이색성 반사체로 전파할 때, 광이 형광체 물질의 층을 통과하지 않도록, 이색성 반사체는 제1 LED에 의해 방출된 광의 제1 부분을 형광체 물질의 층으로 반사시키도록 구성되어 있을 수 있고, 이색성 반사체는 또한 형광체에 의해 방출되는 보다 긴 가시 파장의 광을 실질적으로 투과시킨다. 광원이 제1 LED에 의해 방출된 광의 제2 부분 및 형광체 물질에 의해 방출된 보다 긴 파장의 광의 결합을 포함하는 광대역 광(백색광 등)을 방출하도록, 이색성 반사체는 제1 LED에 의해 방출된 청색광의 제2 부분을 투과시키도록 구성되어 있을 수 있다.
어떤 경우에, 제1 LED 및 형광체 물질의 층은 실질적으로 동일 평면에 있을 수 있다. 어떤 경우에, 광원은 적어도 제1 LED가 배치되어 있는 기판을 추가로 포함할 수 있다. 어떤 경우에, 형광체 물질의 층이 또한 기판 상에 배치되어 있을 수 있다. 어떤 경우에, 광원은 또한 기판 상에 배치되어 있는 제2 청색 발광 LED를 포함할 수 있다. 어떤 경우에, 기판이 연성일 수 있고 캐비티 영역 및 캐비티 영역에 인접한 이웃 영역을 가지는 유전체층을 포함할 수 있고, 제1 LED 및/또는 형광체는 캐비티 영역에 배치되어 있다. 어떤 경우에, 캐비티 영역은 유전체층에서의 함몰부로 특징지워질 수 있고, 유전체층은 이웃 영역에서 제1 두께를 가지고 캐비티 영역에서 제2 두께를 가지며, 제2 두께는 0 초과 제1 두께 미만이다. 어떤 경우에, 제1 두께는 20 마이크로미터 이상일 수 있고, 제2 두께는 10 마이크로미터 이하일 수 있다. 어떤 경우에, 캐비티 영역은 유전체층을 완전히 관통하여 뻗어 있는 구멍에 의해 특징지워질 수 있다. 어떤 경우에, 기판은 또한 유전체층 상에 배치되어 있는 전기 전도성 물질을 포함할 수 있고, LED는 전기 전도성 물질 상에 배치되어 있다. 어떤 경우에, 전기 전도성층은 유전체층의 제1 측면 상에 배치되어 있을 수 있고, 기판은 또한 제1 측면의 반대쪽에 있는 유전체층의 제2 측면 상에 배치되어 있는 열 전도성층을 포함할 수 있다.
본 출원인은 또한 연성 기판, 제1 LED, 형광체 물질의 층, 및 이색성 반사체를 포함하는 광원을 개시하고 있다. 제1 LED는 LED 광을 방출하도록 구성되어 있고, 연성 기판 상에 배치되어 있을 수 있다. 형광체 물질은, 제1 LED 광으로부터의 여기에 응답하여, 보다 긴 파장의 광을 방출하도록 구성되어 있다. 광이 제1 LED로부터 이색성 반사체로 전파할 때, 광이 형광체 물질의 층을 통과하지 않도록, 이색성 반사체는 제1 LED에 의해 방출된 광의 적어도 제1 부분을 형광체 물질의 층으로 반사시키도록 구성되어 있을 수 있다. 이색성 반사체는 또한 형광체에 의해 방출된 보다 긴 파장의 광을 실질적으로 투과시킬 수 있다. 연성 기판은 캐비티 영역 및 인접한 이웃 영역을 가지는 유전체층을 포함할 수 있고, 제1 LED 및/또는 형광체 물질은 캐비티 영역에 배치되어 있을 수 있다. 광원은 형광체 물질에 의해 방출되는 보다 긴 파장의 광을 포함하는 광대역 광을 방출할 수 있다.
어떤 경우에, 제1 LED는 청색광을 방출할 수 있다. 어떤 경우에, 이색성 반사체는 제1 LED에 의해 방출된 광의 제2 부분을 투과시키도록 구성되어 있을 수 있고, 광원에 의해 방출된 광대역 광은 백색광을 포함할 수 있으며, LED에 의해 방출된 광의 제2 부분과 형광체 물질에 의해 방출된 보다 긴 파장의 광의 조합을 포함할 수 있다.
어떤 경우에, 제1 LED는 UV 광을 방출할 수 있다. 어떤 경우에, 이색성 반사체는 제1 LED에 의해 방출된 광을 거의 또는 전혀 투과시키지 않도록 구성되어 있을 수 있고, 광원에 의해 방출된 광대역 광은 백색광을 포함할 수 있고, 형광체 물질에 의해 방출된 보다 긴 파장의 광을 포함하지만 제1 LED에 의해 방출된 광을 거의 또는 전혀 포함하지 않을 수 있다.
어떤 경우에, 캐비티 영역은 유전체층에서의 함몰부로 특징지워질 수 있고, 유전체층은 이웃 영역에서 제1 두께를 가지고 캐비티 영역에서 제2 두께를 가지며, 제2 두께는 0 초과 제1 두께 미만이다. 어떤 경우에, 제1 두께는 20 마이크로미터 이상일 수 있고, 제2 두께는 10 마이크로미터 이하일 수 있다. 어떤 경우에, 캐비티 영역은 유전체층을 완전히 관통하여 뻗어 있는 구멍에 의해 특징지워질 수 있다. 어떤 경우에, 기판은 또한 유전체층 상에 배치되어 있는 전기 전도성 물질을 포함할 수 있고, 제1 LED는 전기 전도성 물질 상에 배치되어 있을 수 있다. 어떤 경우에, 전기 전도성층은 유전체층의 제1 측면 상에 배치되어 있을 수 있고, 열 전도성층은 제1 측면의 반대쪽에 있는 유전체층의 제2 측면 상에 배치되어 있을 수 있다. 어떤 경우에, 형광체 물질의 층이 또한 연성 기판 상에 배치되어 있을 수 있다. 어떤 경우에, 광원은 또한 연성 기판 상에 배치되어 있는 제2 LED를 포함할 수 있다.
관련 방법, 시스템 및 물품이 또한 논의된다.
본 출원의 이들 태양 및 다른 태양이 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 어떠한 경우에도 상기의 개요는 청구된 기술적 요지를 한정하는 것으로 해석되어서는 아니되며, 그 기술적 요지는 절차를 수행하는 동안 보정될 수도 있는 첨부된 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
도 1은 광대역 광원의 개략 측면 또는 단면도;
도 2는 광대역 광원의 개략 사시도;
도 3a는 예시적인 청색 LED 및 예시적인 형광체의 스펙트럼 세기 분포의 이상화된 그래프;
도 3b는 예시적인 이색성 반사체의 스펙트럼 반사 또는 투과의 이상화된 그래프;
도 3c는 광대역 백색 출력광을 제공하기 위해 청색 LED로부터의 일부 광이 형광체에 의해 방출된 보다 긴 파장의 광과 어떻게 결합될 수 있는지를 나타낸 개략도;
도 4는 광대역 광원의 개략 평면도;
도 4a는 도 4의 것과 유사한 설계를 가지는 광원에 대한 횡방향 위치의 함수인 모델링된/계산된 방사 조도의 그래프로서, 방사 조도는 광원의 상부에 또는 전방에 있는 평면에서 측정됨;
도 4b는 2개의 직교축을 따라 위치의 함수로서 측정된 도 4a의 방사 조도 분포의 CIE x 색 좌표의 그래프;
도 4c는 2개의 직교축을 따라 위치의 함수로서 측정된 도 4a의 방사 조도 분포의 CIE y 색 좌표의 그래프;
도 5는 2개의 LED를 포함하는 광대역 광원의 개략 평면도;
도 5a는 도 5의 것과 유사한 설계를 가지는 광원에 대한 횡방향 위치의 함수인 모델링된/계산된 방사 조도의 그래프로서, 방사 조도는 광원의 상부에 또는 전방에 있는 평면에서 측정됨;
도 5b는 2개의 직교축을 따라 위치의 함수로서 측정된 도 5a의 방사 조도 분포의 CIE x 색 좌표의 그래프;
도 5c는 2개의 직교축을 따라 위치의 함수로서 측정된 도 5a의 방사 조도 분포의 CIE y 색 좌표의 그래프;
도 6은 3개의 LED를 포함하는 광대역 광원의 개략 평면도;
도 6a는 도 6의 것과 유사한 설계를 가지는 광원에 대한 횡방향 위치의 함수인 모델링된/계산된 방사 조도의 그래프로서, 방사 조도는 광원의 상부에 또는 전방에 있는 평면에서 측정됨;
도 6b는 2개의 직교축을 따라 위치의 함수로서 측정된 도 6a의 방사 조도 분포의 CIE x 색 좌표의 그래프;
도 6c는 2개의 직교축을 따라 위치의 함수로서 측정된 도 6a의 방사 조도 분포의 CIE y 색 좌표의 그래프;
도 7은 예시적인 연성 기판의 구조의 상세를 나타낸, 광대역 광원의 개략 측면 또는 단면도;
도 8은 예시적인 연성 기판을 포함하는 다른 광대역 광원의 개략 측면 또는 단면도;
도 9a는 예시적인 UV LED 및 예시적인 형광체의 스펙트럼 세기 분포의 이상화된 그래프;
도 9b는 예시적인 이색성 반사체의 스펙트럼 반사 또는 투과의 이상화된 그래프;
도 9c는 LED로부터의 광이 거의 또는 전혀 없는 상태에서, 형광체에 의해 방출되는 얼마나 긴 파장의 광이 광원의 광대역 백색 출력광을 제공할 수 있는지를 나타낸 개략도;
도 10은 열적으로 모델링된 광대역 광원의 개략 측면 또는 단면도;
도 11a는 기판 상에서의 위치가 최적화된 2개의 LED를 가지는 모델링된 광대역 광원에 대한 계산된 세기 대 위치의 그래프;
도 11b는 회색도 레벨(grayness level)이 방사 조도에 어떻게 대응하는지를 나타낸 도 11a에 대한 핵심 부분을 나타낸 도면.
도면에 있어서, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.
도 2는 광대역 광원의 개략 사시도;
도 3a는 예시적인 청색 LED 및 예시적인 형광체의 스펙트럼 세기 분포의 이상화된 그래프;
도 3b는 예시적인 이색성 반사체의 스펙트럼 반사 또는 투과의 이상화된 그래프;
도 3c는 광대역 백색 출력광을 제공하기 위해 청색 LED로부터의 일부 광이 형광체에 의해 방출된 보다 긴 파장의 광과 어떻게 결합될 수 있는지를 나타낸 개략도;
도 4는 광대역 광원의 개략 평면도;
도 4a는 도 4의 것과 유사한 설계를 가지는 광원에 대한 횡방향 위치의 함수인 모델링된/계산된 방사 조도의 그래프로서, 방사 조도는 광원의 상부에 또는 전방에 있는 평면에서 측정됨;
도 4b는 2개의 직교축을 따라 위치의 함수로서 측정된 도 4a의 방사 조도 분포의 CIE x 색 좌표의 그래프;
도 4c는 2개의 직교축을 따라 위치의 함수로서 측정된 도 4a의 방사 조도 분포의 CIE y 색 좌표의 그래프;
도 5는 2개의 LED를 포함하는 광대역 광원의 개략 평면도;
도 5a는 도 5의 것과 유사한 설계를 가지는 광원에 대한 횡방향 위치의 함수인 모델링된/계산된 방사 조도의 그래프로서, 방사 조도는 광원의 상부에 또는 전방에 있는 평면에서 측정됨;
도 5b는 2개의 직교축을 따라 위치의 함수로서 측정된 도 5a의 방사 조도 분포의 CIE x 색 좌표의 그래프;
도 5c는 2개의 직교축을 따라 위치의 함수로서 측정된 도 5a의 방사 조도 분포의 CIE y 색 좌표의 그래프;
도 6은 3개의 LED를 포함하는 광대역 광원의 개략 평면도;
도 6a는 도 6의 것과 유사한 설계를 가지는 광원에 대한 횡방향 위치의 함수인 모델링된/계산된 방사 조도의 그래프로서, 방사 조도는 광원의 상부에 또는 전방에 있는 평면에서 측정됨;
도 6b는 2개의 직교축을 따라 위치의 함수로서 측정된 도 6a의 방사 조도 분포의 CIE x 색 좌표의 그래프;
도 6c는 2개의 직교축을 따라 위치의 함수로서 측정된 도 6a의 방사 조도 분포의 CIE y 색 좌표의 그래프;
도 7은 예시적인 연성 기판의 구조의 상세를 나타낸, 광대역 광원의 개략 측면 또는 단면도;
도 8은 예시적인 연성 기판을 포함하는 다른 광대역 광원의 개략 측면 또는 단면도;
도 9a는 예시적인 UV LED 및 예시적인 형광체의 스펙트럼 세기 분포의 이상화된 그래프;
도 9b는 예시적인 이색성 반사체의 스펙트럼 반사 또는 투과의 이상화된 그래프;
도 9c는 LED로부터의 광이 거의 또는 전혀 없는 상태에서, 형광체에 의해 방출되는 얼마나 긴 파장의 광이 광원의 광대역 백색 출력광을 제공할 수 있는지를 나타낸 개략도;
도 10은 열적으로 모델링된 광대역 광원의 개략 측면 또는 단면도;
도 11a는 기판 상에서의 위치가 최적화된 2개의 LED를 가지는 모델링된 광대역 광원에 대한 계산된 세기 대 위치의 그래프;
도 11b는 회색도 레벨(grayness level)이 방사 조도에 어떻게 대응하는지를 나타낸 도 11a에 대한 핵심 부분을 나타낸 도면.
도면에 있어서, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.
앞서 언급한 바와 같이, 본 출원은 하나 이상의 LED로부터의 광에 의해 펌핑 또는 여기되는 형광체 층 또는 물질을 이용하는 광대역 고상 광원을 기술하고 있다. 이 광원은 또한 LED 광의 적어도 일부를 형광체 층 상으로 반사시키는 이색성 반사체를 포함한다. 광이 LED로부터 이색성 반사체로 진행할 때, 광은 형광체 층을 통과하지 않는다. 어떤 경우에, LED는 청색광을 방출하고, 이색성 반사체는 청색 LED 광의 제1 부분을 형광체 층 상으로 반사시키며, 이색성 반사체는 또한 청색 LED 광의 제2 부분을 투과시킨다. 투과된 청색 LED 광은 형광체에 의해 방출된 보다 긴 파장의 광(이 광도 역시 이색성 반사체에 의해 투과됨)과 결합하여, 광대역 출력 빔(예컨대, 백색 외관을 가지는 광)을 제공한다. 어떤 경우에, LED 및/또는 형광체는 캐비티 영역 및 이웃 영역을 가지는 연성 기판 상에 배치되어 있고, LED 및/또는 형광체는 캐비티 영역에서 기판에 탑재되거나 부착되어 있다. 연성 기판은 이웃 영역에서보다 캐비티 영역에서 더 얇은 유전체층을 포함하고 있다.
이 점에 관해서, "발광 다이오드" 또는 "LED"는 가시광선, 자외선 또는 적외선이든지 간에 광을 발광하는 다이오드를 말한다. 이는 통상적인 것이든 초 방사성(super radiant) 종류의 것이든 간에 "LED"로서 시판되는 비간섭성의 싸여진 또는 봉지된 반도체 소자를 포함한다. "LED 다이"는 가장 기본적인 형태, 즉 반도체 가공 공정에 의해 제조된 개별 구성요소 또는 칩 형태의 LED이다. 예를 들어, LED 다이는 하나 이상의 III족 원소와 하나 이상의 V족 원소의 조합(III-V족 반도체)으로 형성될 수 있다. 적합한 III-V족 반도체 물질의 예는 질화갈륨과 같은 질화물, 및 인듐 갈륨 포스파이드와 같은 인화물(phosphide)을 포함한다. 주기율표의 다른 족의 무기 물질 뿐만 아니라 다른 유형의 III-V족 물질이 또한 사용될 수 있다. 이 구성 요소 또는 칩은 상기 소자에 에너지를 공급하기 위한 전력의 인가에 적합한 전기 접촉부를 포함할 수 있다. 예로서 와이어 본딩, 테이프 자동 본딩(TAB), 플립칩 본딩이 포함된다. 구성요소 또는 칩의 개별 층 및 다른 기능 요소는 전형적으로 웨이퍼 규모로 형성되고, 완성된 웨이퍼는 이어서 개별적인 단품(piece part)으로 절단되어 다수의 LED 다이가 얻어진다. LED 다이는 표면 실장, 칩 온 보드(chip-on-board) 또는 기타 공지된 실장 구성용으로 구성될 수 있다. 일부 패키징된 LED는 LED 다이 및 관련 반사기 컵 위에 중합체 봉지재를 형성함으로써 제조된다. "LED"는, 본 출원의 목적상, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode)(흔히 OLED라고 함)를 포함하는 것으로 간주되어야만 한다.
청색 발광 LED를 이용하는 광대역 고상 광원의 개시된 실시 형태 모두는 또한 예시적인 연성 기판을 이용하거나 이용하지 않을 수 있고, 예시적인 기판을 이용하는 개시된 실시 형태 모두는 또한 청색 발광 LED를 이용하거나 이용하지 않을 수 있다. 하나 이상의 청색 발광 LED를 포함하는 일부 실시 형태에 대한 논의로 시작한다.
도 1에서, 광대역 광원(110)의 개략 측면 또는 단면도를 볼 수 있다. 광원(110)은 기판(118)에 부착되어 있는 청색 발광 LED(112) 및 형광체 층(114)을 포함하고 있다. LED(112)는 그의 노출된 외측 표면으로부터 청색광(113a)을 모든 방향으로 방출하고, 이러한 광의 2개의 광선이 도면에 표시되어 있다.
LED(112)로부터의 청색광(113a)은 이색성 반사체(116)에 충돌한다. 이색성 반사체(때때로 이색성 미러라고도 함)는 어떤 광 파장에 대해 높은 반사율(및 낮은 투과율)을 갖고 다른 광 파장에 대해 낮은 반사율(및 높은 투과율)을 갖도록 설계된 반사체이다. 이러한 반사체는 보통 무시할 정도의 흡수율을 가지며, 따라서 반사되지 않는 임의의 광이 실질적으로 투과되고, 적어도 가시 및 근적외선 파장에 걸쳐, 그 반대도 마찬가지이다. 이러한 반사체는, 전형적으로 이산화규소 및 이산화티타늄의 교번하는 층 등의 큰 굴절률 불일치를 가지는 물질의 교번하는 배열로 되어 있는 광학적으로 얇은 마이크로층의 적층물을 포함하지만, 다른 적당한 무기 또는 유기 물질도 사용될 수 있다. 이러한 반사체는 유리 또는 기타 적당한 기판 상에 교번하는 층의 진공 증착에 의해 제조될 수 있다. 대안적으로, 예컨대, 미국 특허 제5,882,774호 및 제6,783,349호에 기술된 바와 같이, 교번하는 중합체 물질의 공압출(coextrusion) 및 얻어진 다층 중합체 웨브를 연신시키는 것을 포함할 수 있는 연속적인 공정에 의해 적당한 반사 필름이 제조될 수 있다. 이색성 반사체에 사용되는 물질 및 사용되는 제조 방법에 관계없이, 본 명세서의 다른 곳에서 기술하는 바와 같이, 반사체는 파장의 함수로서 원하는 반사 특성을 제공하도록 조정되는 마이크로층의 적층물에 대한 층 두께 프로파일을 제공받는다. 이와 관련해서는, 미국 특허 제6,967,778호를 참조한다. 예를 들어, 장파장 통과 필터 또는 노치 필터로서 동작하는 이색성 반사체를 제공하도록 두께 프로파일이 조정될 수 있다. 어떤 경우에, 이색성 반사체는 다층 미러 필름, 반사 편광기 및/또는, 주어진 파장에서, 광의 한 편광을 전부 반사시키고 직교 편광을 부분적으로 반사시키는 미러 등의 부분 편광 반사체일 수 있거나 이를 포함할 수 있다.
청색 LED 광의 제1 부분을 반사시키고 청색 LED 광의 실질적으로 상보적인 제2 부분을 투과시키도록 이색성 반사체(116)가 조정된다. 반사체(116)는 또한 반사된 청색광(113b)을 형광체 층(114)으로 방향 전환시키도록 형성되거나 다른 방식으로 구성되어 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 이색성 반사체는 LED 및 형광체 쪽으로 개방되어 있거나 이들을 둘러싸고 있는 볼록 형상을 가질 수 있다. 볼록 형상은 간단한 반구체 또는 구체의 다른 부분일 수 있거나, 포물선 모양의, 타원형의, 또는 임의의 다른 규칙적인 또는 불규칙적인 비구면 형상일 수 있거나, 예를 들어, 원하는 평탄한 형상에 가깝도록 배열되어 있는 복수의 작은 또는 큰 평평한 면으로 이루어져 있음으로써 구분적으로 반구형이거나 비구면일 수 있다. 어떤 경우에, 이색성 반사체는 독립형(freestanding)일 수 있는 반면, 다른 경우에, 예컨대, 얇은 필름으로서, 다른 구성요소의 내측, 외측 또는 매립된 표면에 부착될 수 있다. 예를 들어, 광원(110)의 경우에, 내부 공간(117)은 LED 및 형광체를 캡슐화하고 있는 적당한 광 투과성 유리 또는 중합체 물질을 포함할 수 있고, 이색성 반사체는 이러한 밀봉제의 외측 표면에 부착될 수 있다. 밀봉제는 광원 설계에 구조적 일체성 및 강건성을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 내부 전반사에 의해 LED 다이 내부에 포획되는 광의 양을 감소시킴으로써 광원의 효율을 향상시킬 수 있다. 대안적으로, 내부 공간(117)이 채워져 있지 않을 수 있다(예컨대, 공기만을 포함하거나 진공일 수 있음).
예시적인 실시 형태에서, LED로부터의 청색광의 50 내지 95%의 범위에 있는 양을 반사시키고 이러한 광의 나머지를 투과시키도록 이색성 반사체가 조정될 수 있다. 예시적인 이색성 반사체는 또한 형광체에 의해 방출되는 보다 긴 파장의 가시광의 대부분, 바람직하게는, 예를 들어, 이러한 광의 75%, 80%, 85%, 또는 90% 초과를 투과시킬 수 있다.
이색성 반사체(116)의 형상 또는 기타 구성이 바람직하게는 청색 발광 LED로부터의 반사 광(113b)을 형광체 층(114)으로 방향 전환시키도록 조정된다. 바람직하게는, 반사체는 LED 또는 그의 일부분의 실질적인 상을 형광체 층의 적어도 일부분 상에 형성하도록 하는 방식으로 반사 광을 방향 전환시킨다. 이와 관련하여, "상"이 사진적 의미에서 고품질의 상일 필요는 없고, 적어도 LED 또는 그의 임의의 방출 부분(들)의 형상에 가까운 형상을 가지는 단지 증가된 휘도의 영역일 수 있다. 간단한 실시 형태에서, 반사체(116)는 반구체 또는 구체의 기타 부분의 형상을 가질 수 있고, 그의 곡률 중심이 도 1에서 점(119)로서 도시되어 있다. 구형 반사 표면은 (근축) 초점 거리가 그의 곡률 반경의 1/2이고, 곡률 중심을 포함하는 평면에 있는 임의적인 물점(object point)이 구면에 의해 동일한 평면 상에 있는 상점(image point)에 결상되며, 물점과 상점을 연결시키는 선분이 곡률 중심에 의해 양분된다. 도 1의 실시 형태에서, LED(112)는 곡률 중심(119)의 우측으로 오프셋되어 있는 것으로 도시되어 있으며, 형광체 층(114)은 좌측으로 오프셋되어 있는 것으로 도시되어 있다. LED(112)의 상부 발광면이, 비록 정확히 말하면 점(119)을 포함하는 수평 평면에 있지 않을 수 있지만[LED(112)의 높이가 도면의 개략도에 과장되어 도시되어 있음에 유의할 것], 많은 경우에, (LED 발광면과 유사한 크기 및 형상의) 실질적인 상이 점(119)의 대향하는 측면 상에 형성되도록 충분히 가까울 것이다. 여기서, 형광체 층(114)은 반사된 LED 광과 효율적으로 교차하도록 배치되어 있다. 유의할 점은, 비록 형광체 층이 LED와 동일하거나 유사한 크기 및 형상을 가지도록 패턴화되어 있을 수 있지만, 일반적으로, 꼭 이럴 필요는 없으며, 많은 경우에, 가능한 많은 반사된 LED 광이 형광체와 교차되도록 형광체 층을 LED보다 크게 또는 LED 또는 그의 상에 대해 과대하게 만드는 것이 유리하다는 것이다. 예를 들어, 도 1의 개략도에서도, 형광체 층(114)이 LED(112)보다 횡방향(면내) 치수가 더 크다는 것을 알 수 있다.
LED를 곡률 중심(119)에 가깝게 그리고 광원의 광축(이 경우에, 기판(118)에 수직이고 점(119)을 통과하는 축임)에 가깝게 유지하는 것이 이점이 있다. LED 및 그의 상을 광축에 가깝게 유지하는 것에 의해, 출력광이 더 잘 시준될 수 있고, 보다 낮은 에텐듀(etendue)를 가질 수 있다. 다수의 LED가 사용되는 경우, 다른 LED의 상을 방해하는 일 없이, 일반적으로 각각의 LED를 가능한 한 광축에 가깝게 유지하는 것에 의해 보다 낮은 에텐듀가 달성될 수 있다. 열 관리는 또한 다수의 LED의 최적의 배치를 결정하는 데 역할을 할 수 있는데, 그 이유는 좁은 간격으로 있는 LED로 인해 동작 온도가 더 높아질 수 있고, 이는 LED의 출력 전력에 악영향을 미칠 수 있다.
곡률 중심(119)의 대향하는 측면 상에 배치되는 것에 부가하여, LED 및 형광체 층을 일반적으로 동일 평면에 있도록 배치하는 것이 보통 유리하다. 이와 관련하여, "동일 평면에 있다"는 것은 LED의 주어진 표면이 형광체 층의 표면과 정확하게 동일한 기하학적 평면에 위치해야 할 것을 필요로 하지 않거나 그 반대도 마찬가지이지만, 또한 형광체 층이 LED로부터의 반사 광의 전부 또는 적어도 상당 부분과 교차하도록 구성요소가 동일한 평면에 충분히 가까운 경우를 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
광원(110) 및 본 명세서에 개시된 다른 광원들의 중요한 설계 특징은, 광이 LED로부터 이색성 반사체로 진행할 때, 광이 형광체 층(114)을 통과하지 않는다는 것이다. 이 설계 특징은, LED로부터의 광이 LED 광의 임의의 반사체에 충돌하기 전에 형광체 층을 통과한다는 점에서, 많은 LED-펌핑형 형광체 광원의 설계와 다르다. 개시된 설계의 중요한 이점은 반사된 LED 광에 의해 처음에 충돌되는 형광체 층의 측면 또는 표면이 또한 광원의 출력 쪽으로 향해 있는 형광체 층의 측면 또는 표면이라는 것이다. 도 1을 참조하여 달리 말하면, LED로부터의 반사 광은 처음에 형광체 층(114)의 상부 표면에 충돌하고, 이 상부 표면은 광원(110)의 출력 쪽으로 위쪽으로 또는 바깥쪽으로 향해 있다. 반사된 LED 광은, 형광체 층에서의 흡수 및 산란의 양에 따라, 어느 정도 형광체 층(114) 내로 침투하지만, 어쨋든, 이러한 광의 세기는 상부 표면 아래의 깊이가 증가함에 따라 감소한다. 그 결과, 형광체 층(114)의 체적 내에서 발생되는 형광의 세기는 상부 표면에서 가장 밝고, 그 표면 아래의 깊이가 증가함에 따라 감소한다. 이러한 배열은 LED 광 및 형광체 광의 감소된 흡수 및 산란, 그리고 광원에 대한 향상된 전체 효율을 제공할 수 있다.
어떤 경우에, 형광체 층에 충돌하는 LED 광의 실질적으로 전부가 흡수되도록 또는 형광체 층의 배면 또는 후방 표면[이 표면은 기판(118)과 접촉하고 있을 수 있음]에 실질적으로 아무것도 도달하지 않게 다른 방식으로 산란되도록 LED 광의 파장(들)에서 형광체 층(114)의 물리적 두께 및 흡수 계수가 조정될 수 있다.
다른 경우에, 형광체 층의 물리적 두께가 감소될 수 있고, 및/또는 LED 파장(들)에서의 그의 흡수 계수가 감소될 수 있으며, 따라서 충돌하는 LED 광의 상당 부분이 형광체 층의 배면 또는 후방 표면에 도달할 수 있다. 이들 후자의 경우에, 나머지 LED 광이 또다시 형광체 층의 두께를 통해 전파하여 더 많은 형광을 발생할 수 있게 해주기 위해 형광체 층의 후방 표면에 반사층이 제공될 수 있다. 감소된 두께의 형광체 층을 이용하는 실시 형태는 일반적으로 열 관리 관점에서 볼 때 유리한데, 그 이유는 형광체 층의 감소된 두께가 형광체 층의 상부 부분과 아래에 있는 열 싱크 사이의 전형적으로 좋지 않은 열 결합을 증가시키는 데 사용될 수 있기 때문이다. 형광체 층은 전형적으로 LED보다 급격히 더 낮은 열 전도성을 가지며, 형광체 층으로부터 열을 빼내는 데 도움을 줄 수 있는 임의의 설계 기법은 유리하게도 형광체의 동작 온도를 낮추는 데 도움을 줄 수 있다.
본 명세서의 다른 곳에서 설명하는 바와 같이, 형광체 물질은 LED 광을 흡수하고 흡수된 에너지를 보다 낮은 에너지의(보다 긴 파장의) 방사로서 방출함으로써 일반적으로 LED의 광의 파장보다 더 긴 파장의 광을 방출한다. 광 변환 프로세스는 보다 낮은 에너지로의 스토크스 천이와 연관되어 있는 손실은 물론, 비방사 손실(nonradiative loss)도 포함하며, 이들 손실 모두는 전형적으로 형광체 층에서 발생된 열로서 나타난다. 예시적인 형광체 물질은 청색광(예컨대, 약 430 내지 470 ㎚의 파장 범위에 있는 광)을 흡수하고, 가시 스펙트럼의 보다 낮은 에너지 부분에서의(예컨대, 500 내지 700 ㎚의 범위에 있는) 형광 방출(fluorescent emission)을 제공한다. 예시적인 형광체 물질은 세륨 도핑된 이트륨 알루미늄 석류석(Ce:YAG)이다. 다른 적당한 형광체 물질은 다른 공지된 유형의 도핑된 YAG, 오소실리케이트, 질화물, 또는 설파이드 물질을 포함한다. 어떤 경우에, 형광체 층 또는 물질은 적당한 결합제 물질 속에 있는 하나 이상의 유형의 형광체 입자의 혼합물을 포함할 수 있다.
형광체 층에 의해 방출된 보다 긴 가시 파장의 광이 도 1에서 115a로 표시되어 있다. 이들 보다 긴 파장의 광을 실질적으로 투과하도록 이색성 반사체(116)가 조정된다. 그 결과, 형광체 광(115a)은 형광체 광(115b)으로서 효율적으로 투과되고, 이러한 광은 또한 내부 공간(117)을 채우는 물질(있는 경우) 및 반사체(116)의 외측 또는 대향하는 측면 상의 물질(있는 경우)에 따라 반사체(116)에서 굴절될 가능성이 있다. 예시적인 실시 형태에서, 내부 공간(117)은 투명 유리 또는 중합체 밀봉제로 채워질 수 있고, 미러(116)의 대향하는 측면 상의 공간은 공기 또는 진공일 수 있으며, 따라서 밀봉제에 의한 굴절은 LED 및 형광체 층이 곡률 중심(119) 또는 광원의 광축에 비교적 가깝게 배치되어 있기만 하다면, 이들 구성요소로부터의 광의 어느 정도의 평행화를 제공한다. 형광체 광(115a)을 투과시키는 것에 부가하여, LED 광(113a)의 일부분을 투과시키도록 이색성 반사체(116)가 또한 조정되며, 이러한 투과된 LED 광은 도면에서 113c로 표시되어 있다. 투과된 광(113c) 및 투과된 광(115b)은 공간적으로 결합되어 광원(110)에 대한 광대역 출력광을 제공한다.
임의의 적당한 기판이 LED(112) 및 형광체 층(114)을 지니는 기판(118)으로서 사용될 수 있다. 기판은 전기 전력을 LED에 전달하는 전도성 층 또는 배선을 포함할 수 있다. 기판은 또한 바람직하게는 LED 및/또는 형광체 층으로부터 열을 효과적으로 빼내어 그의 동작 온도를 보다 낮게 유지하기 위해 비교적 높은 열 전도 및 비교적 낮은 열 저항을 가진다. 이러한 보다 낮은 동작 온도를 촉진시키기 위해, 기판은 적당한 열 싱크(예컨대, 구리, 알루미늄, 또는 다른 적당한 금속 또는 다른 열 전도성 물질의 비교적 두꺼운 층)를 포함하거나 그에 열적으로 결합되어 있을 수 있다. 기판은 금속 미러, 반사율을 향상시키는 유전체 코팅을 갖는 금속 미러 등의 고반사성 표면, 또는 마이크로보이드 형성된(microvoided) 폴리에스테르 또는 티타니아 충전된 중합체 등의 확산 반사성 표면, 또는 3M™ Vikuiti™ ESR(Enhanced Specular Reflector) 필름 등의 다층 광학 필름이거나 그를 포함할 수 있다. 기판은 또한 본 명세서의 다른 곳에서 논의되는 기판들 중 임의의 것일 수 있거나 그를 포함할 수 있다.
도 2는 다른 광대역 광원(210)의 개략 사시도를 나타낸 것이다. 광원(210)은 기판(218) 상에 배치되어 있는 2개의 청색 발광 LED(212a, 212b)를 포함하고 있고, 기판은 또한 LED로부터의 청색광에 노출될 때 보다 긴 파장의 가시광을 방출하는 형광체 층(214)을 그 위에 가진다. LED(212a, 212b)는 바람직하게는 동일한 색의 청색광을 방출한다 - 즉, 동일하거나 유사한 방출 스펙트럼을 가진다 -. LED는 또한 동일한 크기 및 형상을 가질 수 있지만, 이것이 필요하지 않으며, 상이한 크기 및 형상을 가지는 LED는 물론, 얼마간 상이한 방출 스펙트럼의 청색광을 가지는 LED도 역시 생각된다.
광원(210)은 또한 LED 쪽으로 개방되어 있고 LED를 둘러싸고 있는 볼록 형상 및 과대한 형광체 층(214)의 디스크 형상의 부분을 가지는 이색성 반사체(216)를 포함하고 있다. 디스크 형상의 부분의 중심은, 역시 반사체(216)에 대한 곡률 중심에 대응하는 점(219)으로 표시되어 있다. LED(212a, 212b)는 점(219)에 비교적 가깝게 배치되어 있지만, 어느 LED도 볼록 이색성 반사체에 의해 형성되는 다른 LED의 상을 방해하지 않도록 직교 면내 축을 따라 배열되어 있다.
광원(210)과 광원(110) 사이의 한가지 차이점은 LED(들) 및 이색성 반사체의 기부의 횡방향 치수에 대한 형광체의 횡방향 치수이다. 광원(110)에서, 형광체 층은 LED의 횡방향 치수와 유사하고 이색성 반사체 기부의 횡방향 치수보다 실질적으로 더 작은 횡방향 치수를 가진다. 광원(210)에서, 형광체 층은 LED(들)의 횡방향 치수보다 훨씬 더 크고 이색성 반사체 기부의 횡방향 치수와 유사한 횡방향 치수를 가진다. 실제로, 광원(210)의 형광체 층(214)은 이색성 반사체(216)의 외측 주연부 또는 기부를 완전히 채운다. 이 접근 방법의 한가지 이점은 형광체 층을 LED에 대해 또는 이색성 반사체에 대해 정렬할 필요가 없다는 것이다. 한가지 단점은 형광체 물질의 불필요한 사용인데, 그 이유는 전체 형광체 층(214)의 작은 부분만이 LED로부터의 반사 광에 의해 여기될 것이기 때문이며, 형광체 층의 그 작은 부분은 또한 광원의 출력광에 기여하는 부분이다. 광원(210)에 대한 광원(110)의 접근 방법의 대응하는 이점은 형광체 물질의 보다 효율적인 할당이다.
도 1과 관련하여 그리고 본 명세서의 다른 곳에서 논의되는 LED, 형광체, 이색성 반사체, 기판 및 기타 광원 요소의 설계 상세가 광원(210)의 대응하는 요소에 똑같이 적용된다는 것을 잘 알 것이다.
도 3a는 예시적인 청색 LED 및 예시적인 형광체의 스펙트럼 세기 분포의 이상화된 그래프이다. 상세하게는, 곡선(310)은 청색 발광 LED의 대략적인 스펙트럼 분포를 개략적으로 나타낸 것이다. 곡선(312)은 청색 LED로부터의 광에 노출될 때 예시적인 형광체 물질에 의해 방출되는 광의 대략적인 스펙트럼 분포를 개략적으로 나타낸 것이다. 읽는 사람은 이들 곡선이 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되어 있으며 제한하기 위한 것이 아니라는 것을 잘 알 것이다. 읽는 사람은 또한 곡선(310)으로부터의 광 및 곡선(312)으로부터의 광의 결합이 실질적으로 백색이거나 다른 원하는 색조인 외관을 가지는 광대역 출력광을 제공할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 청색 LED 광 및 보다 긴 파장의 형광체 광의 상대적 비율을 변경함으로써, 색 온도가 원하는 값으로 조정될 수 있는 백색 출력광이 제공될 수 있다. 2727 내지 6727 ℃(3000 내지 7000 켈빈 온도)의 범위 내의 색 온도 범위는 본 개시 내용의 범위 내에 속한다.
도 3b는 청색 LED 및 황색 또는 기타 광대역 가시광 방출 형광체와 함께 사용하기 위한 예시적인 이색성 반사체의 스펙트럼 반사율 또는 투과율의 이상화된 그래프이다. 여기서 다시 말하지만, 읽는 사람은 이들 곡선이 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되어 있으며 제한하기 위한 것이 아니라는 것을 잘 알 것이다. 곡선(320)은 수직 입사 광에 대한 이색성 반사체의 퍼센트 반사율을 개략적으로 나타낸 것이고, 곡선(322)은 대응하는 퍼센트 투과율을 나타낸 것이다. 이들 곡선은 대부분의 이색성 반사체의 저손실 특성으로 인해 실질적으로 상보적이다. 수직 입사 이외의 각도로 이색성 반사체와 충돌하는 광은 곡선(320, 322)과 유사하거나 실질적으로 상이한 투과 및 반사 특성을 경험할 수 있고, 유사성 또는 차이의 정도는 입사각에 의존하고 또한 어쩌면 광의 편광 상태에 의존한다. 일반적으로, 적절한 비수직 각도로 입사하는 광은 수직 입사 곡선(320, 322)에 대해 단지 좌측으로(보다 짧은 파장 쪽으로) 천이된 반사 및 투과 특성을 경험한다. 대부분의 경우에, LED로부터 또는 형광체 층으로부터의 광은 일정 분포 또는 범위의 입사각에 걸쳐 이색성 반사체의 주어진 부분에 충돌하고, 그 범위 또는 분포는 고려 중인 이색성 반사체의 부분의 함수로서 변한다.
부분적으로, 이색성 반사체와 연관되어 있는 이들 어쩌면 복잡한 기하학적 요인들로 인해, LED를 광원의 광축에 그리고 이색성 반사체의 곡률 중심에 비교적 가깝도록 배치하는 것이 일반적으로 종종 유리하다. 이 배열은 LED로부터의 광 및 형광체로부터의 광의 입사각을 이색성 반사체의 영역에 걸쳐 수직 입사에 타당할 정도로 가깝게 유지하는 데 도움을 줄 수 있다.
읽는 사람은 곡선(322)이 청색광에 대해, 예컨대, 430 내지 470 ㎚ 근방에서 작지만 영이 아닌 양의 투과를 나타낸다는 것을 알 것이다. 이러한 방식으로 이색성 반사체를 조정하는 것은 청색 LED 광의 일부가 이색성 반사체에 의해 투과되고 형광체로부터의 보다 긴 파장의 광과 혼합되어 광대역 출력광을 제공하도록 해준다. 청색 스펙트럼 영역에서 및/또는 500 내지 700 ㎚의 보다 긴 파장 영역에서의 반사 또는 투과의 점근 레벨을 증가 또는 감소시키는 것 및/또는 곡선(320, 322)을 보다 짧은 또는 보다 긴 파장으로 천이시키는 것을 포함할 수 있는 이색성 반사체의 적당한 조절이 출력 빔에서의 보다 긴 파장의 형광체 광에 대한 청색 LED 광의 비율을 변경하기 위해 행해질 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 이러한 변경은 백색 출력광의 색 온도의 조절을 가능하게 해줄 수 있다.
도 3c는 광대역 백색 출력광을 제공하기 위해 청색 LED(332)로부터의 일부 광이 형광체(334)에 의해 방출된 보다 긴 파장의 광과 결합되는 광원(330)을 나타내는 개략도이다. 형광체로부터의 긴 파장의 광은 사용되는 형광체 물질(들)에 따라 황색 외관 또는 다른 색을 가질 수 있다. 다시 말하지만, 단지 개략적으로 도시되어 있는 이색성 반사체(336)는 LED(332)로부터의 일부 청색광이 투과될 수 있게 해주고, 나머지 청색 LED 광을 형광체(334)로 반사시킨다. 반사된 청색 LED 광은 형광체를 여기시키고, 형광체로 하여금 스토크스 천이된 보다 긴 파장의 광을 방출하게 하며, 이 보다 긴 파장의 광은 이색성 반사체(336)에 의해 상당히 투과된다. LED로부터의 청색광과 형광체로부터의 보다 긴 파장의 광의 결합 또는 혼합은 광대역 출력광(예컨대, 백색광)을 제공한다.
도 4는 많은 측면에서 도 1 및 도 2의 광원과 유사한 광대역 광원(410)의 개략 평면도이다. 광원(410)은 기판(418) 상에 배치되어 있는 단지 하나의 청색 발광 LED(412)를 포함하고 있고, 기판은 또한 LED로부터의 청색광에 노출될 때 보다 긴 파장의 가시광을 방출하는 과대한 형광체 층(414)을 그 위에 가진다.
광원(410)은 또한 이색성 반사체(416)를 포함하고 있다. 도 4의 평면도에서, 이색성 반사체의 하부 기부의 형상 또는 원주부만이 보이지만, 읽는 사람은 반사체가 도 1 및 도 2의 이색성 반사체와 유사한 볼록 형상을 가진다는 것을 잘 알 것이다. 반사체(416)는 LED 및 형광체 층(414)의 디스크 형상의 부분 쪽으로 개방되어 있고 이들을 둘러싸고 있다. 디스크 형상의 부분의 중심은, 역시 볼록 반사체(416)에 대한 곡률 중심에 대응하는 점(419)으로 표시되어 있다. LED(412)는 점(419)에 비교적 가깝게 배치되어 있다. 볼록 반사체(416)는 상 영역(image region)(412')에 LED(412)의 상을 생성한다.
광원(410)의 일 실시 형태는 LightTools™ 광학 설계 소프트웨어를 사용하여 모델링되었다. 어떤 관련 설계 파라미터는 다음과 같은 것들을 포함하였다:
● 형광체 층은 굴절률 1.41의 실리콘 결합제에 침지되어 있는 굴절률 1.8의 Ce:YAG 입자로 이루어져 있는 것으로 가정되었고, 이 층은 물리적 두께가 0.1 ㎜이다;
● LED는 면내 치수가 1 ㎜ x 1㎜인 정사각형이고, 두께가 10 마이크로미터이며, 출력 파장이 460 ㎚인 것으로 가정되었다. LED는 또한 (형광체 층에 인접한) 그의 후방 표면에 얇은 반사 코팅을 갖는 것으로 가정되었으며, 반사 코팅은 50% 반사율 및 50% 흡수율을 가진다;
● 이색성 반사체는 BK7 유리로 이루어진 평면-볼록 렌즈의 반구형 볼록 표면 상에 배치되어 있는 것으로 가정되었고, 렌즈는 직경이 5 ㎜이고 곡률 반경이 2.5 ㎜이다. 이색성 반사체는 460 ㎚의 LED 파장의 수직 입사 광에 대해 90%의 반사율 및 10%의 투과율을 갖는 것으로 가정되었다. 이색성 반사체는 또한 490 ㎚ 이상의 파장을 갖는 수직 입사 광에 대해 약 100%의 투과율을 갖는 것으로 가정되었다;
● 평면-볼록 렌즈가 그의 평면 측면이 LED의 상부 표면 상에 배치되도록 위치되었고, 렌즈의 평면 측면과 형광체 층의 상부 사이의 공간은 굴절률 1.41의 실리콘 물질로 채워졌고, 이와 같이 실리콘 물질은 또한 LED를 캡슐화한다.
이 실시 형태의 광원(410)에 의해 제공되는 출력광은 LightTools 소프트웨어를 사용하여 모델링되었다. 특히 관심을 끄는 것은 평면-볼록 렌즈 및 이색성 반사체(416)의 정점으로부터 위쪽으로 약 2.5 ㎜에 있는 LED의 평면으로부터 5 ㎜ 위쪽에 배치된 관찰 평면에서 관찰된 출력광의 물리적 분포였다. 도 4a는 이 관찰 평면에서의 출력광의 총 방사 조도 또는 휘도를 평면에서의 위치의 함수로서 나타낸 것이다. 도 4b 및 도 4c는 2개의 직교 면내 축을 따라 관찰 평면에서의 출력광의 CIE 색도 좌표를 나타낸 것이며, 여기서 곡선(430 및 432)은 CIE "x" 좌표를 관찰 평면에서의 위치의 함수로서 나타낸 것이고, 곡선(440 및 442)은 CIE "y" 좌표를 관찰 평면에서의 위치의 함수로서 나타낸 것이다. (읽는 사람은 이들 CIE "x" 및 "y" 색도 좌표를, 관찰 평면에서의 광축에 대한 변위(단위: 밀리미터)로 주어지는 도 4a에서의 공간 x 및 y 좌표와 혼동해서는 안된다.) 곡선(430 및 440)은 하나의 면내 축을 따른 측정에 대응하고, 곡선(432 및 442)은 관찰 평면에서의 직교 면내 축을 따른 측정에 대응한다.
도 4a는 광원(410)이 고휘도, 저에텐듀 출력 빔을 방출할 수 있다는 것을 나타내고 있다. 도 4b 및 도 4c의 곡선의 비교는 출력 빔이 출력 빔의 영역에 걸쳐 예상외로 균일한 색 분포를 나타내지만, 볼록 이색성 반사체 아래의 상이한 위치 또는 장소에서 상당히 상이한 색이 발생된다는 것을 보여준다. 예를 들어, LED 및 형광체의 평면에서, LED(412)는 청색광을 방출하는 반면, 상 영역(412')에 있는 형광체 층의 일부분은 실질적으로 황색인 광을 방출한다.
도 5는, 광원(510)이 2개의 청색 발광 LED(512a, 512b)를 가진다는 것을 제외하고는, 도 4의 광원(410)과 유사한 광대역 광원(510)의 개략 평면도이다. LED(512a, 512b)는 기판(518) 상에 배치되어 있고, 기판은 또한 LED로부터의 청색광에 노출될 때 보다 긴 파장의 가시광을 방출하는 과대한 형광체 층(514)을 그 위에 가진다.
광원(510)은 또한 이색성 반사체(516)를 포함하고 있다. 도 5의 평면도에서, 이색성 반사체의 하부 기부의 형상 또는 원주부만이 보이지만, 읽는 사람은 반사체가 도 1 및 도 2의 이색성 반사체와 유사한 볼록 형상을 가진다는 것을 잘 알 것이다. 반사체(516)는 LED 및 형광체 층(514)의 디스크 형상의 부분 쪽으로 개방되어 있고 이들을 둘러싸고 있다. 디스크 형상의 부분의 중심은, 역시 볼록 반사체(516)에 대한 곡률 중심에 대응하는 점(519)으로 표시되어 있다. LED(512a, 512b)는 직교 면내 축을 따라 점(519)에 비교적 가깝게 배치된다. 볼록 반사체(516)는 상 영역(512a')에 LED(512a)의 상을 생성하고, 상 영역(512b')에 LED(512b)의 상을 생성한다.
광원(510)의 실시 형태는, 광원(410)으로부터 모델링되었던 광원과 유사한 방식으로, LightTools™ 광학 설계 소프트웨어를 사용하여 모델링되었다. 모델링된 실시 형태의 광원(510)의 어떤 관련 설계 파라미터는 다음과 같은 것들을 포함하였다:
● 형광체 층은 굴절률 1.41의 실리콘 결합제에 침지되어 있는 굴절률 1.8의 Ce:YAG 입자로 이루어져 있는 것으로 가정되었고, 이 층은 물리적 두께가 0.1 ㎜이다;
● LED는 각각이 면내 치수가 1 ㎜ x 1㎜인 정사각형이고, 두께가 10 마이크로미터이며, 출력 파장이 460 ㎚인 것으로 가정되었다. 각각의 LED는 또한 (형광체 층에 인접한) 그의 후방 표면에 반사 코팅을 갖는 것으로 가정되었으며, 반사 코팅은 50% 반사율 및 50% 흡수율을 가진다;
● 이색성 반사체는 BK7 유리로 이루어진 평면-볼록 렌즈의 반구형 볼록 표면 상에 배치되어 있는 것으로 가정되었고, 렌즈는 직경이 5 ㎜이고 곡률 반경이 2.5 ㎜이다. 이색성 반사체는 460 ㎚의 LED 파장의 수직 입사 광에 대해 90%의 반사율 및 10%의 투과율을 갖는 것으로 가정되었다. 이색성 반사체는 또한 490 ㎚ 이상의 파장을 갖는 수직 입사 광에 대해 약 100%의 투과율을 갖는 것으로 가정되었다;
● 평면-볼록 렌즈가 그의 평면 측면이 LED의 상부 표면 상에 배치되도록 위치되었고, 렌즈의 평면 측면과 형광체 층의 상부 사이의 공간은 굴절률 1.41의 실리콘 물질로 채워졌고, 이와 같이 실리콘 물질은 또한 LED를 캡슐화한다.
이 실시 형태의 광원(510)에 의해 제공되는 출력광은 LightTools 소프트웨어를 사용하여 모델링되었다. 특히 관심을 끄는 것은 평면-볼록 렌즈 및 이색성 반사체(516)의 정점으로부터 위쪽으로 약 2.5 ㎜에 있는 LED의 평면으로부터 5 ㎜ 위쪽에 배치된 관찰 평면에서 관찰된 출력광의 물리적 분포였다. 도 5a는 이 관찰 평면에서의 출력광의 총 방사 조도 또는 휘도를 평면에서의 위치의 함수로서 나타낸 것이다. 도 5b 및 도 5c는 2개의 직교 면내 축을 따라 관찰 평면에서의 출력광의 CIE 색도 좌표를 나타낸 것이며, 여기서 곡선(530 및 532)은 CIE "x" 좌표를 관찰 평면에서의 위치의 함수로서 나타낸 것이고, 곡선(540 및 542)은 CIE "y" 좌표를 관찰 평면에서의 위치의 함수로서 나타낸 것이다. (읽는 사람은 이들 CIE "x" 및 "y" 색도 좌표를, 관찰 평면에서의 광축에 대한 변위(단위: 밀리미터)로 주어지는 도 5a에서의 공간 x 및 y 좌표와 혼동해서는 안된다.) 곡선(530 및 540)은 하나의 면내 축을 따른 측정에 대응하고, 곡선(532 및 542)은 관찰 평면에서의 직교 면내 축을 따른 측정에 대응한다.
도 5a는 광원(510)이 고휘도, 저에텐듀 출력 빔을 방출할 수 있다는 것을 나타내고 있다. 도 5b 및 도 5c의 곡선의 비교는 출력 빔이 출력 빔의 영역에 걸쳐 예상외로 균일한 색 분포를 나타내지만, 볼록 이색성 반사체 아래의 상이한 위치 또는 장소에서 상당히 상이한 색이 발생된다는 것을 보여준다. 예를 들어, LED 및 형광체의 평면에서, LED(512a, 512b)는 청색광을 방출하는 반면, 상 영역(512a', 512b')에 있는 형광체 층의 일부분은 실질적으로 황색인 광을 방출한다.
도 6은, 광원(610)이 3개의 청색 발광 LED(612a, 612b, 612c)를 가진다는 것을 제외하고는, 도 4의 광원(410) 및 도 5의 광원(510)과 유사한 광대역 광원(610)의 개략 평면도이다. LED(612a, 612b, 612c)는 기판(618) 상에 배치되어 있고, 기판은 또한 LED로부터의 청색광에 노출될 때 보다 긴 파장의 가시광을 방출하는 과대한 형광체 층(614)을 그 위에 가진다.
광원(610)은 또한 이색성 반사체(616)를 포함하고 있다. 도 6의 평면도에서, 이색성 반사체의 하부 기부의 형상 또는 원주부만이 보이지만, 읽는 사람은 반사체가 도 1 및 도 2의 이색성 반사체와 유사한 볼록 형상을 가진다는 것을 잘 알 것이다. 반사체(616)는 LED 및 형광체 층(614)의 디스크 형상의 부분 쪽으로 개방되어 있고 이들을 둘러싸고 있다. 디스크 형상의 부분의 중심은, 역시 볼록 반사체(616)에 대한 곡률 중심에 대응하는 점(619)으로 표시되어 있다. LED(612a, 612b, 612c)는 서로로부터 약 120도의 각도만큼 분리되어 있는 상이한 면내 축을 따라 점(619)에 비교적 가깝게 위치해 있다. 볼록 반사체(616)는 상 영역(612a')에 LED(612a)의 상을 생성하고, 상 영역(612b')에 LED(612b)의 상을 생성하며, 상 영역(621c')에 LED(612c)의 상을 생성한다.
광원(610)의 실시 형태는, 광원(410 및 510)으로부터 모델링되었던 광원과 유사한 방식으로, LightTools™ 광학 설계 소프트웨어를 사용하여 모델링되었다. 모델링된 실시 형태의 광원(610)의 어떤 관련 설계 파라미터는 다음과 같은 것들을 포함하였다:
● 형광체 층은 굴절률 1.41의 실리콘 결합제에 침지되어 있는 굴절률 1.8의 Ce:YAG 입자로 이루어져 있는 것으로 가정되었고, 이 층은 물리적 두께가 0.1 ㎜이다;
● LED는 각각이 면내 치수가 1 ㎜ x 1㎜인 정사각형이고, 두께가 10 마이크로미터이며, 출력 파장이 460 ㎚인 것으로 가정되었다. 각각의 LED는 또한 (형광체 층에 인접한) 그의 후방 표면에 반사 코팅을 갖는 것으로 가정되었으며, 반사 코팅은 50% 반사율 및 50% 흡수율을 가진다;
● 이색성 반사체는 BK7 유리로 이루어진 평면-볼록 렌즈의 반구형 볼록 표면 상에 배치되어 있는 것으로 가정되었고, 렌즈는 직경이 5 ㎜이고 곡률 반경이 2.5 ㎜이다. 이색성 반사체는 460 ㎚의 LED 파장의 수직 입사 광에 대해 90%의 반사율 및 10%의 투과율을 갖는 것으로 가정되었다. 이색성 반사체는 또한 490 ㎚ 이상의 파장을 갖는 수직 입사 광에 대해 약 100%의 투과율을 갖는 것으로 가정되었다;
● 평면-볼록 렌즈가 그의 평면 측면이 LED의 상부 표면 상에 배치되도록 위치되었고, 렌즈의 평면 측면과 형광체 층의 상부 사이의 공간은 굴절률 1.41의 실리콘 물질로 채워졌고, 이와 같이 실리콘 물질은 또한 LED를 캡슐화한다.
이 실시 형태의 광원(610)에 의해 제공되는 출력광은 LightTools 소프트웨어를 사용하여 모델링되었다. 특히 관심을 끄는 것은 평면-볼록 렌즈 및 이색성 반사체(616)의 정점으로부터 위쪽으로 약 2.5 ㎜에 있는 LED의 평면으로부터 5 ㎜ 위쪽에 배치된 관찰 평면에서 관찰된 출력광의 물리적 분포였다. 도 6a는 이 관찰 평면에서의 출력광의 총 방사 조도 또는 휘도를 평면에서의 위치의 함수로서 나타낸 것이다. 도 6b 및 도 6c는 2개의 직교 면내 축을 따라 관찰 평면에서의 출력광의 CIE 색도 좌표를 나타낸 것이며, 여기서 곡선(630 및 632)은 CIE "x" 좌표를 관찰 평면에서의 위치의 함수로서 나타낸 것이고, 곡선(640 및 642)은 CIE "y" 좌표를 관찰 평면에서의 위치의 함수로서 나타낸 것이다. (읽는 사람은 이들 CIE "x" 및 "y" 색도 좌표를, 관찰 평면에서의 광축에 대한 변위(단위: 밀리미터)로 주어지는 도 5a에서의 공간 x 및 y 좌표와 혼동해서는 안된다.) 곡선(630 및 640)은 하나의 면내 축을 따른 측정에 대응하고, 곡선(632 및 642)은 관찰 평면에서의 직교 면내 축을 따른 측정에 대응한다.
도 6a는 광원(610)이 고휘도, 저에텐듀 출력 빔을 방출할 수 있다는 것을 나타내고 있다. 도 6b 및 도 6c의 곡선의 비교는 출력 빔이 출력 빔의 영역에 걸쳐 예상외로 균일한 색 분포를 나타내지만, 볼록 이색성 반사체 아래의 상이한 위치 또는 장소에서 상당히 상이한 색이 발생된다는 것을 보여준다. 예를 들어, LED 및 형광체의 평면에서, LED(612a, 612b, 612c)는 청색광을 방출하는 반면, 상 영역(612a', 612b', 612c')에 있는 형광체 층의 일부분은 실질적으로 황색인 광을 방출한다.
이제 도 7을 참조하면, 광원의 요소로서 포함되어 있는 예시적인 연성 기판의 구조의 상세를 보여주는 광대역 광원(710)의 개략 측면 또는 단면도가 있음을 알 수 있다. 기판 및 그를 구성하는 구성요소를 제외하고는, 광원(710)의 거의 모든 다른 도시된 요소가 도 1의 광원(110)에서의 대응관계에 있는 요소를 가진다.
이와 같이, 광원(710)은 기판(718) 상에 배치되어 있는 청색 발광 LED(712)를 포함하고 있고, 기판은 또한 LED로부터의 청색광에 노출될 때 보다 긴 파장의 가시광을 방출하는 형광체 층(714)을 그 위에 가진다. LED(712)는 와이어 본드(720)에 의해 전도성 배선에 연결될 수 있다.
광원(710)은 또한 LED 쪽으로 개방되어 있고 LED를 둘러싸고 있는 볼록 형상 및 형광체 층(714)을 가지는 이색성 반사체(716)를 포함하고 있다. 반사체(716)에 대한 곡률 중심은 점(719)으로 표시되어 있다. LED(712)는 점(719)에 비교적 가깝게 위치되어 있고, 형광체 층(714)도 마찬가지이다. 도 1에서와 같이, 형광체 층(714)은 LED에 대해 약간 과대하게 도시되어 있다.
또한 도 1과 유사하게, LED(712)에 의해 방출된 청색광(713a)은 이색성 반사체(716)에 의해 부분적으로 반사되어, 반사된 LED 광(713b)을 생성하고, 부분적으로 투과되어 투과된 LED 광(713c)을 생성한다. 반사된 LED 광(713b)은 형광체 층(714)으로 방향 전환되고, 이는 형광체를 여기시켜 형광체 층으로 하여금 보다 긴 파장의 광(715a)을 방출하게 한다. 이러한 보다 긴 파장의 광은 이색성 반사체(716)에 의해 상당히 투과되어 형광체 광(715b)을 생성한다. 투과된 광(713c) 및 투과된 광(715b)은 공간적으로 결합되어 광원(710)에 대한 광대역 출력광(백색광 등)을 제공한다. 내부 공간(717)은 LED 및 형광체를 캡슐화하고 있는 적당한 광 투과성 유리 또는 중합체 물질을 포함할 수 있고, 이색성 반사체는 이러한 밀봉제의 외측 표면에 부착될 수 있다. 대안적으로, 내부 공간(717)이 채워져 있지 않을 수 있다.
광원(710)과 광원(110) 사이의 한가지 차이점은 광원의 기판 부분에 대해 제공된 상세이다. 광원(710)에서, 기판(718)은 바람직하게는 연성을 위해, 아래에 있는 열 싱크(도시 생략)로의 더 높은 열 전도(및 보다 낮은 열 저항)을 위해 그리고 공간 절감을 위해 얇다. 비록 일반적으로 얇지만, 기판(718)은 인접 또는 이웃 영역(721b)에 비해 캐비티 영역(721a)에서 훨씬 더 얇게 몰딩, 에칭 또는 다른 방식으로 형성되는 것이 바람직하고, 이들 영역은 비스듬한 천이 영역에 의해 분리되어 있는 것으로 도시되어 있다. 이웃 영역에 대해서보다 캐비티 영역에서 훨씬 더 큰 열 전도를 제공하는 감소된 두께는 바람직하게는 기판의 일부를 형성하는 유전체층(718a)의 감소된 두께와 연관되어 있다. 도면에서, 유전체층(718a)은 이웃 영역(721b)에서 두께 T1을 갖고 캐비티 영역(721a)에서 보다 작은 두께 T2를 갖는 것으로 도시되어 있다. LED에 전력을 제공하기 위해 원하는 바에 따라 패턴화될 수 있는 전기 전도성층(718b)이 유전체층(718a) 상부에 배치되어 있다. 열 전도성층(718c)은 층(718b)과 비교하여 유전체층의 대향하는 주 표면 상에 배치되어 있다. 어떤 경우에, 층(718b, 718c)은 동일한 물질(예컨대, 구리)로 이루어져 있을 수 있는 반면, 다른 경우에, 상이한 물질이 사용될 수 있다. 이와 같이, 전기 전도성층(718b)이 또한 열 전도성이 있을 수 있고, 열 전도성층(718c)이 또한 전기 전도성이 있을 수 있다. 열 전도성층(718c)은 바람직하게는, 예컨대, 적당한 열 전달 물질(thermal interface material)을 사용하여 적당한 열 싱크에 접합되어 있다.
기판(718)의 박형화된 영역은 바람직하게는, 많은 경우에, 기판의 핵심적인 구조적 구성요소인 유전체층(718a)의 대응하는 박형화된 영역과 연관되어 있다. 적당한 유전체층은 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 액정 중합체, 및 폴리이미드를 포함한다. 적당한 폴리이미드는 상표명 KAPTON(DuPont으로부터 입수가능함); APICAL(Kaneka Texas corporation으로부터 입수가능함); SKC Kolon PI(SKC Kolon PI Inc.로부터 입수가능함); 그리고 UPILEX 및 UPISEL(Ube Industries로부터 입수가능함) 하에서 입수가능한 것들을 포함한다. 상표명 UPILEX S, UPILEX SN, 및 UPISEL VT(모두가 일본의 Ube Industries으로부터 입수가능함) 하에서 입수가능한 폴리이미드는 많은 응용에서 특히 유리하다. 이들 폴리이미드는 바이페닐 테트라카르복실 다이안하이드라이드(BPDA) 및 페닐 다이아민(PDA) 등의 단량체로 이루어져 있다.
유전체층(718a)은 화학적 에칭, 플라즈마 에칭, 집속 이온빔 에칭, 레이저 어블레이션, 및 펀칭 등의 임의의 적당한 방법을 사용하여 캐비티 영역에서 박형화될 수 있다. 에칭과 관련하여, 임의의 적당한 에칭제가 사용될 수 있고, 바람직한 에칭제는 유전체층에 사용되는 물질(들)에 의존할 수 있다. 적당한 에칭제는 알카리 금속염(예컨대, 수산화칼륨); 가용화제(예컨대, 아민) 및 알코올(예컨대, 에틸렌 글리콜) 중 하나 또는 둘 다를 갖는 알칼리 금속염을 포함할 수 있다. 적당한 화학 에칭제는 미국 특허 공개 제US 2007/0120089호(참조 문헌으로서 본 명세서에 포함됨)에 더 상세히 기술되어 있는 것 등의 KOH/에탄올 아민/에틸렌 글리콜 에칭제를 포함할 수 있다. 다른 적당한 화학 에칭제는 2010년 11월 3일자로 출원된, 공동 양도된 미국 특허 출원 제61/409,791호(참조 문헌으로서 본 명세서에 포함됨)에 더 상세히 기술되어 있는 것 등의 KOH/글리신 에칭제를 포함할 수 있다. 에칭 이후에, 유전체층은 알칼리성 KOH/과망간산칼륨(PPM) 용액, 예컨대, 약 0.7 내지 약 1.0 중량%의 KOH 및 약 3 중량%의 KMnO4의 용액으로 처리될 수 있다 유전체층은 한쪽 또는 양쪽 측면 상에 전도성 층, 예컨대, 도 7의 층(718b 및 718c)으로 클래딩되어 있을 수 있다. 전도성 층은 임의의 적당한 전기 전도성 및/또는 열 전도성 물질로 이루어져 있을 수 있지만, 전형적으로 구리를 포함한다. 전도성 층(들)은, 회로로 형성되어야 하는 경우, 원하는 바에 따라 사전 패턴화될 수 있다. 어떤 경우에, 연성 기판은 다수의 유전체 물질 및 전도성 물질의 층을 적층된 배열로 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다.
사용되는 박형화 절차의 유형은 캐비티 영역과 이웃 영역 사이의 천이는 물론, 유전체층 및 천이 영역에서의 기타 층의 측벽의 특성에도 영향을 미칠 수 있다. 비교적 얕은 측벽(예컨대, 전형적인 측벽 각도는 연성 기판의 평면으로부터 측정하여 약 5 내지 60도 또는 약 25 내지 28도의 범위에 있음)을 생성하기 위해 화학적 에칭이 사용될 수 있다. 펀칭, 플라즈마 에칭, 집속 이온빔 에칭, 및 레이저 어블레이션 등의 기타 기법은 훨씬 더 급한 측벽(예컨대, 최대 약 90도의 측벽 각도)을 생성할 수 있다. 어떤 경우에, 펀칭에서와 같이, 유전체층을 완전히 관통하게 구멍이 형성될 수 있고, 이에 대해서는 이하에서 추가로 논의된다. 이러한 경우에, 전도성 층(718b 및/또는 718c) 등의 연성 기판의 기타 층은 캐비티 영역에서의 LED(들) 및/또는 형광체 층에 대한 물리적 지지를 제공하기 위해 이용될 수 있다.
예시적인 실시 형태에서, 유전체층은 LED(들) 및/또는 형광체 층으로부터의 열 전도를 향상시키기 위해 및 이들 구성요소를 보다 차가운 동작 온도에 유지하기 위해 캐비티 영역(721a)에서 이웃 영역(721b)과 비교하여 상당히 더 얇다. 예를 들어, 두께 T2는 T1의 약 5 내지 25%일 수 있다. 게다가, T2는 0 초과 10 마이크로미터 이하일 수 있는 반면, T1은 20 마이크로미터 이상일 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, T1은 200 마이크로미터 이하일 수 있다. 열 전도를 향상시키는 것에 부가하여, 캐비티 영역의 박형화된 특성은 향상된 효율을 제공하기 위해 반사성 물질로 코팅되어 있을 수 있는 경사진 측벽의 형성 등의 다른 이점을 제공할 수 있다. 또한, LED(들) 및/또는 형광체 층을 박형화된 캐비티 영역에서 기판에 부착시킴으로써, 이들 구성요소는 연성 기판의 평면보다 위로 높게 뻗어 있지 않아, 낮은 폼팩터의 응용에 더 적합한 보다 낮은 프로파일의 디바이스를 생성한다.
개시된 실시 형태에서 사용하기에 적당한 예시적인 연성 기판의 부가적인 설계 상세는 하기의 공동 소유의 미국 특허 출원(참조 문헌으로서 본 명세서에 포함됨)에서 찾아볼 수 있다: 2010년 11월 3일자로 출원된 미국 출원 제61/409,796호; 2010년 11월 3일자로 출원된 미국 출원 제61/409,801호.
도 8은 예시적인 연성 기판을 포함하는 다른 광대역 광원(810)의 개략 측면 또는 단면도이다. 기판의 캐비티 영역에서의 유전체층에 제공된 쓰루홀을 제외하고는, 광원(810)의 거의 모든 다른 도시된 요소가 도 7의 광원(710)에서의 대응관계에 있는 요소를 가진다.
이와 같이, 광원(810)은 기판(818) 상에 배치되어 있는 청색 발광 LED(812)를 포함하고 있고, 기판은 또한 LED로부터의 청색광에 노출될 때 보다 긴 파장의 가시광을 방출하는 형광체 층(814)을 그 위에 가진다. LED(812)는 와이어 본드(820)에 의해 전도성 배선에 연결될 수 있다.
광원(810)은 또한 LED 쪽으로 개방되어 있고 LED를 둘러싸고 있는 볼록 형상 및 형광체 층(814)을 가지는 이색성 반사체(816)를 포함하고 있다. 반사체(816)에 대한 곡률 중심은 점(819)으로 표시되어 있다. LED(812)는 점(819)에 비교적 가깝게 위치되어 있고, 형광체 층(814)도 마찬가지이다. 도 1에서와 같이, 형광체 층(814)은 LED에 대해 약간 과대하게 도시되어 있다.
또한 도 7과 유사하게, LED(812)에 의해 방출된 청색광(813a)은 이색성 반사체(816)에 의해 부분적으로 반사되어, 반사된 LED 광(813b)을 생성하고, 부분적으로 투과되어 투과된 LED 광(813c)을 생성한다. 반사된 LED 광(813b)은 형광체 층(814)으로 방향 전환되고, 이는 형광체를 여기시켜 형광체 층으로 하여금 보다 긴 파장의 광(815a)을 방출하게 한다. 이러한 보다 긴 파장의 광은 이색성 반사체(816)에 의해 상당히 투과되어 형광체 광(815b)을 생성한다. 투과된 광(813c) 및 투과된 광(815b)은 공간적으로 결합되어 광원(810)에 대한 광대역 출력광(백색광 등)을 제공한다. 내부 공간(817)은 LED 및 형광체를 캡슐화하고 있는 적당한 광 투과성 유리 또는 중합체 물질을 포함할 수 있고, 이색성 반사체는 이러한 밀봉제의 외측 표면에 부착될 수 있다. 대안적으로, 내부 공간(817)이 채워져 있지 않을 수 있다.
주로 연성 기판(818)의 유전체층(818a)이 캐비티 영역(821a)에서 유전체층을 완전히 관통하여 뻗어 있는 구멍 또는 "비아"를 갖는 것에 의해, 광원(810)이 광원(710)과 상이하다. 이와 같이, 캐비티 영역(821a)에 남아 있는 유전체층(818a')이 없으며, 그 영역에서의 유전체층의 두께(도 7에서의 T2 참조)는 0인 것으로 간주될 수 있다. 이웃 영역(821b)에서의 유전체층(818a)의 두께는 T1이고, 이는 도 7의 두께 T1과 동일하거나 유사할 수 있다.
도 7의 층(718b)과 동일하거나 유사할 수 있는 전기 전도성층(818b)이 유전체층(818a) 상부에 배치되어 있다. 열 전도성층(818c)은 층(818b)과 비교하여 유전체층의 대향하는 주 표면 상에 배치되어 있고, 이 열 전도성층은 도 7의 층(718c)과 동일하거나 유사할 수 있다. 층들(818b, 818c) 중 하나 또는 둘 다는, 캐비티 영역(821a)에 유전체층(818a)이 없는 것을 고려하여, 캐비티 영역(821a)에서 LED 및 형광체 층에 대한 물리적 지지를 제공하도록 구성되어 있을 수 있다.
구멍이 캐비티 영역에서 기판의 유전체층을 완전히 관통하여 뻗어 있는 광원(810)의 구별되는 특징은 또한 도 1, 도 2, 도 4, 도 5, 도 6 및 도 7과 관련하여 논의된 광원을 비롯하여 본 명세서에 논의된 다른 실시 형태에도 적용될 수 있다. 물론, 도 7과 관련하여 논의된 예시적인 연성 기판이 또한 도 1, 도 2, 도 4, 도 5 및 도 6의 것을 비롯한 본 명세서에 논의된 다른 광대역 광원들 중 임의의 것에 포함될 수 있다.
도 7 및 도 8과 관련하여 논의된 예시적인 연성 기판을 포함하는 개시된 광대역 광원은 청색 발광 LED는 물론 자외선(UV) 발광 LED도 이용할 수 있다. 이와 같이, 도 7 및 도 8의 실시 형태(이들로 제한되지 않음)를 비롯한 캐비티 영역 및 보다 두꺼운 이웃 영역을 가지는 예시적인 연성 기판을 이용하는 본 명세서에 논의된 각각의 실시 형태에 대해, 각각의 청색 LED는 실질적으로 UV 광을 방출하는 LED로 대체될 수 있다. 이 대체 또는 치환에 의해, 각각의 이러한 광원의 2개의 다른 구성요소가 또한 원하는 경우 교체될 수 있다: UV LED 광이 광원의 광대역 출력광에 거의 또는 전혀 기여하지 않도록 (이제는 UV) LED 광을 훨씬 더 적게 투과시키게 이색성 반사체가 조정될 수 있고, 형광체 층에 의해 방출될 수 있는 청색광을 보다 쉽게 투과시키기 위해 가시 스펙트럼의 청색 영역에서 더 많은 투과를 갖도록 이색성 반사체가 또한 조정될 수 있으며; 원하는 경우, 형광체가 UV 여기 광에 응답하도록 하기 위해 및/또는 UV LED 광에 응답하여 형광체에 의해 방출되는 보다 긴 파장의 광이 가시 스펙트럼의 청색 영역에서의 광을 포함하도록 형광체 층이 다른 형광체 층으로 대체될 수 있다. 청색 여기 광에 노출될 때 보다 긴 파장의 가시광을 방출하는 많은 형광체 물질은 또한 UV 여기 광에 노출될 때 보다 긴 파장의 가시광을 방출한다.
어쨋든, 청색광보다는 UV를 방출하는 하나 이상의 LED를 이용하는 광대역 광원의 관련 측면이 도 9a, 도 9b, 및 도 9c에 제공되어 있다.
도 9a는 예시적인 UV LED 및 예시적인 형광체의 스펙트럼 세기 분포의 이상화된 그래프이다. 곡선(910)은 UV 발광 LED의 대략적인 스펙트럼 분포를 개략적으로 나타낸 것이다. 곡선(912)은 UV LED로부터의 광에 노출될 때 예시적인 형광체 물질에 의해 방출되는 광의 대략적인 스펙트럼 분포를 개략적으로 나타낸 것이다. 읽는 사람은 이들 곡선이 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되어 있으며 제한하기 위한 것이 아니라는 것을 잘 알 것이다. 읽는 사람은 또한 곡선(912)의 광 자체가 실질적으로 백색이거나 다른 원하는 색조인 외관을 가지는 광대역 출력광을 제공할 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
도 9b는 UV LED 및 백색 또는 기타 광대역 가시광 방출 형광체와 함께 사용하기 위한 예시적인 이색성 반사체의 스펙트럼 반사율 또는 투과율의 이상화된 그래프이다. 여기서 다시 말하지만, 읽는 사람은 이들 곡선이 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되어 있으며 제한하기 위한 것이 아니라는 것을 잘 알 것이다. 곡선(920)은 수직 입사 광에 대한 이색성 반사체의 퍼센트 반사율을 개략적으로 나타낸 것이고, 곡선(922)은 대응하는 퍼센트 투과율을 나타낸 것이다. 이들 곡선은 대부분의 이색성 반사체의 저손실 특성으로 인해 실질적으로 상보적이다. 수직 입사 이외의 각도로 이색성 반사체와 충돌하는 광은 곡선(920, 922)과 유사하거나 실질적으로 상이한 투과 및 반사 특성을 경험할 수 있고, 유사성 또는 차이의 정도는 입사각에 의존하고 또한 어쩌면 광의 편광 상태에 의존하며, 이에 대해서는 도 3b와 관련하여 앞서 논의하였다. 따라서, 유사한 이유로, UV LED를 광원의 광축에 그리고 이색성 반사체의 곡률 중심에 비교적 가깝도록 배치하는 것이 일반적으로 종종 유리하다. 이 배열은 LED로부터의 광 및 형광체로부터의 광의 입사각을 이색성 반사체의 영역에 걸쳐 수직 입사에 타당할 정도로 가깝게 유지하는 데 도움을 줄 수 있다.
어떤 경우에, 곡선(922)은 UV 광에 대해, 예컨대, 400 ㎚ 이하 근방에서 투과가 거의 또는 전혀 없음을 나타낼 수 있고, 따라서 LED로부터의 UV 광이 광대역 광원의 출력에 거의 또는 전혀 포함되지 않는다(그리고 이색성 반사체에 충돌하는 UV LED 광의 거의 전부가 형광체 층으로 반사된다). 다른 경우에, 어떤 UV 광은 이색성 반사체에 의해 투과될 수 있고, 광대역 광원의 출력에서의 어떤 양의 UV 광은 유해한 것으로 간주되지 않을 수 있다. 곡선(922)은 가시 파장 스펙트럼의 대부분에 걸쳐, 예컨대, 가시 스펙트럼의 적색, 녹색 및 청색 영역에 걸쳐 높은 투과를 갖도록 조정될 수 있다. 이색성 반사체의 이러한 특성은 형광체 층에 의해 방출되는 적색 및 녹색 뿐만 아니라, 청색광도 광대역 광원의 출력에 포함될 수 있게 해준다. 광원으로부터의 광대역 출력광은 실질적으로 백색일 수 있고, 본질적으로 UV LED로부터의 광을 거의 또는 전혀 갖지 않고 형광체 층에 의해 방출된 광으로 이루어져 있을 수 있다. 적색, 녹색 및 청색 파장의 또는 다른 선택된 파장 또는 색의 원하는 비율을 보장하여 목표 색 온도 또는 색조를 달성하기 위해 형광체 층의 신중한 설계에 의해, 예컨대, 혼합물에서 사용되는 상이한 형광체 물질의 적절한 상대량의 선택에 의해 이러한 백색광의 색 온도가 조정될 수 있다.
도 9c는 UV LED(932)로부터의 광이 형광체(934)에서 보다 긴 파장의 광을 여기하는 데 사용되는 광원(930)을 나타낸 개략도이고, 보다 긴 파장의 광 자체는 광원의 광대역(예컨대, 백색) 가시 출력광을 제공한다. 형광체로부터의 긴 파장의 광은 사용되는 형광체 물질(들)에 따라 백색 외관 또는 다른 색을 가질 수 있다. 다시 말하지만, 단지 개략적으로 도시되어 있는 이색성 반사체(936)는 LED(932)로부터의 UV 광이 거의 또는 전혀 투과될 수 없게 해줄 수 있고, 충돌하는 UV LED 광의 거의 전부를 형광체(934)로 반사시킬 수 있다. 반사된 UV LED 광은 형광체를 여기시키고, 형광체로 하여금 스토크스 천이된 보다 긴 파장의 광을 방출하게 하며, 이 보다 긴 파장의 광은 이색성 반사체(936)에 의해 상당히 투과된다. 형광체로부터의 보다 긴 파장의 광 자체가 광대역 출력광(예컨대, 백색광)을 제공할 수 있다.
도 10은 열적으로 모델링된 광대역 광원(1010)의 개략 측면 또는 단면도이다. 광원은 얇은 연성 기판(1018) 상에 배치되어 있는 LED(1012) 및 형광체 층(1014)을 포함하고 있다. LED는 25%의 외부 효율을 갖는 GaN으로 이루어져 있는 청색 발광 LED인 것으로 가정되었다. 연성 기판(1018)은 폴리이미드로 이루어져 있는 유전체층(1034), 유전체층의 하나의 주 표면 상에 배치되어 있는, 구리로 이루어져 있는 전기 전도성층(1032), 및 유전체층의 반대쪽 주 표면 상에 배치되어 있는, 역시 구리로 이루어져 있는 열 전도성층(1036)을 포함하거나, 본질적으로 이들로 이루어져 있는 것으로 간주될 수 있다. 유전체층은 캐비티 영역(1021a)에서 제1 두께를 가지고 이웃 영역(1021b)에서 (제1 두께보다 큰) 제2 두께를 가지도록 패턴화되거나 다른 방식으로 형성될 수 있다. LED는 솔더층(1030a)을 통해 기판(1018)에 부착된다. 형광체 층(1014)은 반사층(1030b)을 통해 기판에 부착된다. 기판(1018) 아래에, 기판을 열 싱크(1040)(알루미늄으로 이루어져 있는 것으로 가정되었음)에 부착하여 열적으로 결합시키기 위해 열 전달 물질(1038)이 사용된다.
비록 볼록 이색성 반사체가 도 10에 도시되어 있지 않지만, LED(1012)에 의해 방출되는 청색광 전부가 형광체 층(1014)의 상부 표면에 충돌하고 이 청색광 전부가 형광체 층(1014)에 의해 흡수되는 것으로 가정함으로써 이 모델은 본질적으로 그것을 포함하고 있었다. 이 모델은 형광체 층이 흡수된 LED 광으로부터의 에너지의 80%를 재방출된 보다 긴 파장의 광으로 변환하고 흡수된 LED 광으로부터의 에너지의 20%를 열로 변환하는 것으로 추가로 가정하였다. 형광체 층은 주로 실리콘 수지(그 내부에 형광체 입자가 분산되어 있을 수 있음) - 실리콘 수지의 열 전도성은 GaN LED 물질의 열 전도성의 1% 미만임 - 로 이루어져 있는 것으로 가정되었다.
형광체 층(1014)의 두께는 100 마이크로미터인 것으로 가정되었고, LED(1012)의 두께는 300 마이크로미터인 것으로 가정되었다. 반사체 층(1030b)은 1 마이크로미터 두께의 은 층인 것으로 가정되었다. 솔더층(1030a)은 주석에 10% 금을 포함하는 30 마이크로미터 층인 것으로 가정되었다. 폴리이미드층(1034)은 이웃 영역(1021b)에서 두께가 15 마이크로미터이고, 캐비티 영역(1021a)에서 두께가 5 마이크로미터인 것으로 가정되었다. 구리층(1032, 1036) 각각은 두께가 35 마이크로미터인 것으로 가정되었다.
이 모델은 이어서 1 ㎟ LED가 1 와트의 전력으로 광을 방출하도록 동작된 것으로 가정하였고, 광원(1010)의 다양한 부분의 정상 상태 온도가 계산되었다. 열 싱크(1040)의 온도는 25℃인 것으로 가정되었다. LED(1012)가 그의 체적의 거의 전부에 걸쳐 38 내지 44℃의 범위 내의 온도를 가진다는 것을 알았으며, LED의 작은 부분은 38℃보다 더 차가웠다. 한편, 형광체 층(1014)은 두께 방향을 따라 상당한 온도 경사를 갖는 것으로 밝혀졌으며, 층(1014)의 최상부 부분은 온도가 83 내지 89℃의 범위에 있고, 층(1014)의 최하부 부분은 온도가 57 내지 64℃의 범위에 있다.
형광체 층에 대해 계산된 높은쪽 온도는 실리콘의 열 전도성과 GaN의 열 전도성 사이의 알려진 큰 차이와 부합한다. 그렇지만, LED 및 형광체 층 둘 다의 계산된 온도는 실제로 캐비티 영역(1021a)에 유전체층(1034)의 박형화를 포함하지 않는 실시 형태에 대한 상당한 향상(즉, LED 및 형광체 층에 대한 정상 상태 동작 온도의 감소)을 나타낸다. 게다가, 형광체 층의 전방 조명 구성은, 반사체 층을 형광체 층의 후방에 배치하는 것과 함께, 형광체 층 두께가 유사한 형광체 층이 LED의 상부 발광면에 코팅된 경우 그 유사한 형광체 층에 대해 요구되어질 두께의 약 절반으로 될 수 있게 해주었고(이와 같이, LED로부터의 광이 형광체 층을 통과하는 일 없이 이색성 반사체로 진행하는 구성에서는 그렇지 않음), 형광체 층 두께의 이 감소는 또한 형광체 층의 동작 온도를 감소시키는 데 도움을 주었다.
이제 다시 도 2를 참조하면, 전술한 광원(210)의 실시 형태는, 광원(410 510 및 610)으로부터 모델링되었던 광원과 유사한 방식으로, LightTools™ 광학 설계 소프트웨어를 사용하여 모델링되었다. 모델링된 실시 형태의 광원(210)의 어떤 관련 설계 파라미터는 다음과 같은 것들을 포함하였다:
● 형광체 층은 굴절률 1.41의 실리콘 결합제에 침지되어 있는 굴절률 1.8의 Ce:YAG 입자로 이루어져 있는 것으로 가정되었고, 이 층은 물리적 두께가 0.1 ㎜이다;
● LED는 각각이 면내 치수가 1 ㎜ x 1㎜인 정사각형이고, 두께가 10 마이크로미터이며, 출력 파장이 460 ㎚인 것으로 가정되었다. 각각의 LED는 또한 (형광체 층에 인접한) 그의 후방 표면에 반사 코팅을 갖는 것으로 가정되었으며, 반사 코팅은 50% 반사율 및 50% 흡수율을 가진다;
● 이색성 반사체는 BK7 유리로 이루어진 평면-볼록 렌즈의 반구형 볼록 표면 상에 배치되어 있는 것으로 가정되었고, 렌즈는 직경이 5 ㎜이고 곡률 반경이 2.5 ㎜이다. 이색성 반사체는 400 내지 490 ㎚의 범위에 있는 수직 입사 광에 대해 90%의 반사율 및 10%의 투과율을 갖는 것으로 가정되었다. 이색성 반사체는 또한 490 ㎚ 이상의 파장을 갖는 수직 입사 광에 대해 약 100%의 투과율을 갖는 것으로 가정되었다;
● 평면-볼록 렌즈가 그의 평면 측면이 LED의 상부 표면 상에 배치되도록 위치되었고, 렌즈의 평면 측면과 형광체 층의 상부 사이의 공간은 굴절률 1.41의 실리콘 물질로 채워졌고, 이와 같이 실리콘 물질은 또한 LED를 캡슐화한다.
이 실시 형태의 광원(210)에 의해 제공되는 출력광은 LightTools 소프트웨어를 사용하여 모델링되었다. 도 4a, 도 5a 및 도 6a에 도시된 모델링된 세기 분포와 달리, 본 연구에서 관심을 끄는 것은 LED(212a, 212b)의 상부 표면 및 평면-볼록 렌즈의 하부 (평면) 표면과 실질적으로 일치하도록 배치되어 있는 내부 관찰 평면에서의 출력광의 물리적 분포였다. 이 내부 관찰 평면에서, 광은 도 11a에 도시되어 있는 계산된 방사 조도의 공간 분포를 가졌다. 방사 조도는 도면에서 그레이스케일 표현으로 나타내어져 있으며, 이 도면에 대한 그레이스케일 대 방사 조도의 대응 관계는 도 11b의 핵심 부분에 도시되어 있다.
도면에서, LED에 의해 방출된 청색광에 의해 생성되고, 실질적으로 형상 및 위치에서 LED(212b, 212a)에 각각 대응하는 가장 밝은 영역(1112a, 1112b)을 볼 수 있다. 또한, 형광체 층의 일부분에 의해 방출된 보다 긴 파장의 광(황색광)에 의해 생성되고, 실질적으로 영역(1112a, 1112b)의 상에 각각 대응하는 밝은 영역(1112a', 1112b')을 볼 수 있다. 영역(1112a, 1112b) 및 그 각자의 상은, 이색성 반사체의 대략적인 곡률 중심을 나타낼 수 있는 중앙점(1119)의 대향하는 측면 및 광원(210)의 광축과 내부 관찰 평면의 교점 상에 형성된다.
달리 언급하지 않는 한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용되는 양, 특성의 측정치 등을 표현하는 모든 숫자는 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 그에 따라, 달리 언급하지 않는 한, 명세서 및 특허청구범위에 기술되는 숫자 파라미터는 본 출원의 개시 내용을 이용하여 당업자가 달성하고자 하는 원하는 특성에 따라 다를 수 있는 근사치이다. 특허청구범위의 범주에 대한 등가물의 원칙의 적용을 제한하려고 시도함이 없이, 각각의 수치적 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 수의 관점에서 그리고 통상의 반올림 기법을 적용하여 해석되어야 한다. 본 발명의 넓은 범주를 기술하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 임의의 수치 값이 본 명세서에 설명된 특정 예에 기술되는 한, 이들은 가능한 한 합리적으로 정확히 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 시험 또는 측정 한계와 관련된 오차를 분명히 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 수정 및 변경이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 기술 분야의 당업자에게는 명백할 것이며, 본 발명이 본 명세서에 기술된 예시적인 실시 형태로 제한되지 않는다는 것을 잘 알 것이다. 예를 들어, 읽는 사람은, 달리 언급하지 않는 한, 하나의 개시된 실시 형태의 특징이 또한 모든 다른 개시된 실시 형태에도 적용될 수 있는 것으로 가정해야 한다. 또한, 본 명세서에서 언급된 모든 미국 특허, 특허 출원 공개, 및 기타 특허와 비특허 문서가, 이상의 개시 내용과 모순되지 않는 한, 참조 문헌으로서 포함된다는 것을 잘 알 것이다.
Claims (15)
- 광원으로서,
제1 청색 발광 LED;
제1 LED에 의해 방출된 청색광으로부터의 여기에 응답하여, 보다 긴 가시 파장의 광을 방출하도록 구성되어 있는 형광체 물질 층; 및
광이 제1 LED로부터 이색성 반사체로 전파할 때, 광이 형광체 물질의 층을 통과하지 않도록, 제1 LED에 의해 방출된 광의 제1 부분을 형광체 물질의 층으로 반사시키도록 구성되어 있는 이색성 반사체 - 이색성 반사체는 보다 긴 가시 파장의 광을 실질적으로 투과시킴 - 를 포함하고,
광원이 제1 LED에 의해 방출된 광의 제2 부분 및 형광체 물질에 의해 방출된 보다 긴 파장의 광의 결합을 포함하는 광대역 광을 방출하도록, 이색성 반사체는 제1 LED에 의해 방출된 광의 제2 부분을 투과시키도록 구성되어 있는 것인 광원. - 제1항에 있어서, 제1 LED 및 형광체 물질의 층이 실질적으로 동일 평면에 있는 것인 광원.
- 제1항에 있어서, 적어도 제1 LED가 배치되어 있는 기판을 추가로 포함하는 광원.
- 제3항에 있어서, 형광체 물질의 층이 또한 기판 상에 배치되어 있는 것인 광원.
- 제4항에 있어서, 기판 상에 배치되어 있는 제2 청색 발광 LED를 추가로 포함하는 광원.
- 제3항에 있어서, 기판이 연성이고 캐비티 영역 및 캐비티 영역에 인접한 이웃 영역을 가지는 유전체층을 포함하고, 제1 LED가 캐비티 영역에 배치되어 있는 것인 광원.
- 제6항에 있어서, 캐비티 영역이 유전체층에서의 함몰부로 특징지워지며, 유전체층은 이웃 영역에서 제1 두께를 가지고 캐비티 영역에서 제2 두께를 가지며, 제2 두께는 0 초과 제1 두께 미만인 광원.
- 제7항에 있어서, 제1 두께는 20 마이크로미터 이상이고, 제2 두께는 10 마이크로미터 이하인 광원.
- 제6항에 있어서, 캐비티 영역이 유전체층을 완전히 관통하여 뻗어 있는 구멍에 의해 특징지워지는 것인 광원.
- 제6항에 있어서, 기판이 유전체층 상에 배치되어 있는 전기 전도성 물질을 추가로 포함하고, LED가 전기 전도성 물질 상에 배치되어 있는 것인 광원.
- 제10항에 있어서, 전기 전도성층이 유전체층의 제1 측면 상에 배치되어 있고, 기판이 제1 측면의 반대쪽에 있는 유전체층의 제2 측면 상에 배치되어 있는 열 전도성층을 추가로 포함하는 것인 광원.
- 광원으로서,
연성 기판;
LED 광을 방출하도록 구성되어 있는 제1 LED - 제1 LED는 연성 기판 상에 배치되어 있음 -;
제1 LED 광으로부터의 여기에 응답하여, 보다 긴 파장의 광을 방출하도록 구성되어 있는 형광체 물질의 층; 및
광이 제1 LED로부터 이색성 반사체로 전파할 때, 광이 형광체 물질의 층을 통과하지 않도록, 제1 LED에 의해 방출된 광의 적어도 제1 부분을 형광체 물질의 층으로 반사시키도록 구성되어 있는 이색성 반사체 - 이색성 반사체는 보다 긴 파장의 광을 실질적으로 투과시킴 - 를 포함하고,
연성 기판이 캐비티 영역 및 인접한 이웃 영역을 가지는 유전체층을 포함하고, 제1 LED가 캐비티 영역에 배치되어 있으며,
광원이 형광체 물질에 의해 방출되는 보다 긴 파장의 광을 포함하는 광대역 광을 방출하는 것인 광원. - 제12항에 있어서, 제1 LED가 청색광을 방출하고, 이색성 반사체가 제1 LED에 의해 방출된 광의 제2 부분을 투과시키도록 구성되어 있으며, 광원에 의해 방출된 광대역 광이 백색광을 포함하고, LED에 의해 방출된 광의 제2 부분과 형광체 물질에 의해 방출된 보다 긴 파장의 광의 결합을 포함하는 것인 광원.
- 제12항에 있어서, 제1 LED가 UV광을 방출하고, 이색성 반사체가 제1 LED에 의해 방출된 광을 거의 또는 전혀 투과시키지 않도록 구성되어 있으며, 광원에 의해 방출된 광대역 광이 백색광을 포함하고, 형광체 물질에 의해 방출된 보다 긴 파장의 광을 포함하지만 제1 LED에 의해 방출된 광을 거의 또는 전혀 포함하지 않는 것인 광원.
- 제12항에 있어서, 연성 기판 상에 배치되어 있는 제2 LED를 추가로 포함하는 광원.
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| US10147853B2 (en) | 2011-03-18 | 2018-12-04 | Cree, Inc. | Encapsulant with index matched thixotropic agent |
| US9082349B2 (en) * | 2011-08-30 | 2015-07-14 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Multi-primary display with active backlight |
| US9065024B2 (en) * | 2012-05-01 | 2015-06-23 | Bridgelux, Inc. | LED lens design with more uniform color-over-angle emission |
| US10077886B2 (en) | 2012-06-01 | 2018-09-18 | 3M Innovative Properties Company | Hybrid light bulbs using combinations of remote phosphor LEDS and direct emitting LEDS |
| US10424702B2 (en) | 2012-06-11 | 2019-09-24 | Cree, Inc. | Compact LED package with reflectivity layer |
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| US20130328074A1 (en) * | 2012-06-11 | 2013-12-12 | Cree, Inc. | Led package with multiple element light source and encapsulant having planar surfaces |
| US10468565B2 (en) | 2012-06-11 | 2019-11-05 | Cree, Inc. | LED package with multiple element light source and encapsulant having curved and/or planar surfaces |
| US9818919B2 (en) | 2012-06-11 | 2017-11-14 | Cree, Inc. | LED package with multiple element light source and encapsulant having planar surfaces |
| WO2014042706A1 (en) | 2012-09-13 | 2014-03-20 | 3M Innovative Properties Company | Efficient lighting system with wide color range |
| TWM458672U (zh) * | 2013-04-10 | 2013-08-01 | Genesis Photonics Inc | 光源模組 |
| WO2015072319A1 (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-21 | 日本電気硝子株式会社 | プロジェクター用蛍光ホイール及びプロジェクター用発光デバイス |
| DE102013224600A1 (de) * | 2013-11-29 | 2015-06-03 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements |
| KR20150092801A (ko) * | 2014-02-05 | 2015-08-17 | 삼성디스플레이 주식회사 | 발광 다이오드 패키지 및 그 제조 방법 |
| CN106463591A (zh) | 2014-06-02 | 2017-02-22 | 3M创新有限公司 | 带有远程荧光粉和外壳反射器的led |
| US10067386B2 (en) | 2014-09-30 | 2018-09-04 | Corning Incorporated | Devices comprising convex color converting elements |
| CN104617197B (zh) * | 2015-01-08 | 2017-08-01 | 青岛海信电器股份有限公司 | 一种显示模组用led发光器件及显示模组 |
| DE102015001723A1 (de) | 2015-02-05 | 2016-08-11 | Sergey Dyukin | Die Methode der Verbesserung der Charakteristiken von Leuchtgeräten mit einer Stirnseitenbeleuchtung des Lichtleiters, die den Luminophor beinhalten, der mit Halbleiterstrukturen beleuchtet wird. |
| US10680208B2 (en) | 2015-03-11 | 2020-06-09 | National Taiwan University | Electroluminescent device and display pixel structure using the same |
| US20160268554A1 (en) | 2015-03-11 | 2016-09-15 | National Taiwan University | Electroluminescent devices with improved optical out-coupling efficiencies |
| CN107045254B (zh) * | 2016-02-05 | 2019-01-15 | 精工爱普生株式会社 | 波长转换元件、光源装置和投影仪 |
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| JPWO2017175858A1 (ja) * | 2016-04-08 | 2019-02-21 | 富士フイルム株式会社 | 面状光源、バックライトユニット及び液晶表示装置 |
| JP6740762B2 (ja) | 2016-07-13 | 2020-08-19 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置およびその製造方法 |
| CN106287337B (zh) * | 2016-09-27 | 2019-01-15 | 深圳市爱图仕影像器材有限公司 | 一种提高白光led显色品质的照明装置 |
| US10319889B2 (en) | 2016-12-27 | 2019-06-11 | Nichia Corporation | Light emitting device |
| JP6575507B2 (ja) * | 2016-12-28 | 2019-09-18 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置および集積型発光装置 |
| JP7154228B2 (ja) * | 2017-04-21 | 2022-10-17 | ルミレッズ ホールディング ベーフェー | レーザベース光源用の信頼性の高い光変換デバイス |
| US10559727B2 (en) * | 2017-07-25 | 2020-02-11 | Shenzhen China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. | Manufacturing method of colorful Micro-LED, display modlue and terminals |
| US10651352B2 (en) * | 2017-10-12 | 2020-05-12 | Innolux Corporation | Display device and electronic device |
| US11384920B2 (en) * | 2018-04-12 | 2022-07-12 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Illumination device |
| US11417806B2 (en) * | 2018-07-30 | 2022-08-16 | Lumileds Llc | Dielectric mirror for broadband IR LEDs |
| AU2019314571B2 (en) * | 2018-07-30 | 2022-09-29 | Knog Pty Ltd | Portable light |
| CN110473948B (zh) * | 2019-07-29 | 2020-09-01 | 厦门多彩光电子科技有限公司 | 一种led封装方法及封装结构 |
| KR20210109124A (ko) * | 2020-02-27 | 2021-09-06 | 주식회사 쉘파스페이스 | 조명장치 |
| GB2595715B (en) * | 2020-06-04 | 2022-08-17 | Plessey Semiconductors Ltd | Enhanced colour conversion and collimation of micro-LED devices |
Family Cites Families (47)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4774434A (en) | 1986-08-13 | 1988-09-27 | Innovative Products, Inc. | Lighted display including led's mounted on a flexible circuit board |
| US5882774A (en) | 1993-12-21 | 1999-03-16 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Optical film |
| JP3535602B2 (ja) * | 1995-03-23 | 2004-06-07 | 松下電器産業株式会社 | 面実装型ｌｅｄ |
| US6967778B1 (en) | 1998-01-13 | 2005-11-22 | 3M Innovative Properties Co. | Optical film with sharpened bandedge |
| US6808658B2 (en) | 1998-01-13 | 2004-10-26 | 3M Innovative Properties Company | Method for making texture multilayer optical films |
| US7245072B2 (en) * | 2003-01-27 | 2007-07-17 | 3M Innovative Properties Company | Phosphor based light sources having a polymeric long pass reflector |
| US7312560B2 (en) | 2003-01-27 | 2007-12-25 | 3M Innovative Properties | Phosphor based light sources having a non-planar long pass reflector and method of making |
| US7091653B2 (en) | 2003-01-27 | 2006-08-15 | 3M Innovative Properties Company | Phosphor based light sources having a non-planar long pass reflector |
| US7157839B2 (en) * | 2003-01-27 | 2007-01-02 | 3M Innovative Properties Company | Phosphor based light sources utilizing total internal reflection |
| US7210977B2 (en) | 2003-01-27 | 2007-05-01 | 3M Innovative Properties Comapny | Phosphor based light source component and method of making |
| US20050116235A1 (en) | 2003-12-02 | 2005-06-02 | Schultz John C. | Illumination assembly |
| US20050116635A1 (en) | 2003-12-02 | 2005-06-02 | Walson James E. | Multiple LED source and method for assembling same |
| US7497581B2 (en) * | 2004-03-30 | 2009-03-03 | Goldeneye, Inc. | Light recycling illumination systems with wavelength conversion |
| US7997771B2 (en) | 2004-06-01 | 2011-08-16 | 3M Innovative Properties Company | LED array systems |
| US7070300B2 (en) | 2004-06-04 | 2006-07-04 | Philips Lumileds Lighting Company, Llc | Remote wavelength conversion in an illumination device |
| US7303315B2 (en) | 2004-11-05 | 2007-12-04 | 3M Innovative Properties Company | Illumination assembly using circuitized strips |
| US7445340B2 (en) | 2005-05-19 | 2008-11-04 | 3M Innovative Properties Company | Polarized, LED-based illumination source |
| US20070001182A1 (en) | 2005-06-30 | 2007-01-04 | 3M Innovative Properties Company | Structured phosphor tape article |
| US7382091B2 (en) | 2005-07-27 | 2008-06-03 | Lung-Chien Chen | White light emitting diode using phosphor excitation |
| GB2428881A (en) * | 2005-08-03 | 2007-02-07 | Lung-Chien Chen | A White Light Emitting Diode |
| US7196354B1 (en) | 2005-09-29 | 2007-03-27 | Luminus Devices, Inc. | Wavelength-converting light-emitting devices |
| US7543959B2 (en) | 2005-10-11 | 2009-06-09 | Philips Lumiled Lighting Company, Llc | Illumination system with optical concentrator and wavelength converting element |
| US20070120089A1 (en) | 2005-11-28 | 2007-05-31 | 3M Innovative Properties Company | Polymer etchant and method of using same |
| US7540616B2 (en) | 2005-12-23 | 2009-06-02 | 3M Innovative Properties Company | Polarized, multicolor LED-based illumination source |
| CN101379344B (zh) | 2006-01-31 | 2013-08-28 | 3M创新有限公司 | 具有适形箔结构的led照明组件 |
| US7710045B2 (en) | 2006-03-17 | 2010-05-04 | 3M Innovative Properties Company | Illumination assembly with enhanced thermal conductivity |
| TW200802956A (en) | 2006-06-16 | 2008-01-01 | Gigno Technology Co Ltd | Light emitting diode module |
| US7806560B2 (en) | 2007-01-31 | 2010-10-05 | 3M Innovative Properties Company | LED illumination assembly with compliant foil construction |
| US7744241B2 (en) | 2007-06-13 | 2010-06-29 | Ylx, Ltd. | High brightness light source using light emitting devices of different wavelengths and wavelength conversion |
| KR101623422B1 (ko) | 2007-06-27 | 2016-05-23 | 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 | 고 효율 백색 발광 다이오드들을 위한 광학 설계들 |
| DE102007059548A1 (de) * | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Bauelement und Auskoppellinse für ein optoelektronisches Bauelement |
| EP2245364A2 (en) | 2008-02-21 | 2010-11-03 | Light Prescriptions Innovators, LLC. | Spherically emitting remote phosphor |
| KR101639789B1 (ko) * | 2008-06-10 | 2016-07-15 | 코닌클리케 필립스 엔.브이. | Ｌｅｄ 모듈 |
| JP2010010298A (ja) * | 2008-06-25 | 2010-01-14 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | フレキシブルプリント配線基材及び半導体装置 |
| US8169135B2 (en) * | 2008-12-17 | 2012-05-01 | Lednovation, Inc. | Semiconductor lighting device with wavelength conversion on back-transferred light path |
| JP5555318B2 (ja) | 2009-06-04 | 2014-07-23 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 効率の高い発光デバイス及び斯様なデバイスを製造する方法 |
| US8269245B1 (en) | 2009-10-30 | 2012-09-18 | Soraa, Inc. | Optical device with wavelength selective reflector |
| US8575642B1 (en) | 2009-10-30 | 2013-11-05 | Soraa, Inc. | Optical devices having reflection mode wavelength material |
| US8740413B1 (en) | 2010-02-03 | 2014-06-03 | Soraa, Inc. | System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures |
| WO2012061184A1 (en) | 2010-11-03 | 2012-05-10 | 3M Innovative Properties Company | Flexible led device and method of making |
| KR20130141559A (ko) | 2010-11-03 | 2013-12-26 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 열 관리를 위한 가요성 ｌｅｄ 디바이스 및 제조 방법 |
| CN103189470B (zh) | 2010-11-03 | 2015-05-20 | 3M创新有限公司 | 聚合物蚀刻剂及其使用方法 |
| CN103283048B (zh) | 2010-12-29 | 2017-04-12 | 3M创新有限公司 | 远程荧光粉led的构造 |
| CN103282820B (zh) | 2010-12-29 | 2016-10-26 | 3M创新有限公司 | Led合色器 |
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| CN103299422B (zh) | 2010-12-29 | 2016-11-02 | 3M创新有限公司 | 具有宽带输出和可控颜色的远程荧光粉led装置 |
| US8985794B1 (en) | 2012-04-17 | 2015-03-24 | Soraa, Inc. | Providing remote blue phosphors in an LED lamp |
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