KR20140023338A - 광발광 파장 전환을 갖는 발광 장치 및 조명 장치를 위한 led 기반 광원 - Google Patents

광발광 파장 전환을 갖는 발광 장치 및 조명 장치를 위한 led 기반 광원 Download PDF

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Abstract

선택된 주파장(λds)을 갖는 광을 생성하기 위한 LED 기반 광원은 제1 및 제2 파장 빈으로부터의 LED로 이루어진 복수의 LED를 수용하는 패키지를 포함한다. 제1 파장 빈은 제1 파장 범위 내에 있는 주파장(λd1)을 갖는 LED를 포함하고, 제2 파장 빈은 제2 파장 범위 내에 있는 주파장(λd2)을 갖는 LED를 포함한다. 제1 파장 빈은 선택된 주파장보다 짧은 주파장을 갖는 LED를 포함할 수 있는 반면, 제2 파장 빈은 선택된 주파장보다 긴 주파장을 갖는 LED를 포함한다. 파장 빈 및 LED의 수는 조작 시 광원에 의해 방출된 조합 광의 주파장이 선택된 주파장이도록 선택된다. 이러한 광원이 도입된 조명 장치 및 발광 장치가 개시되어 있다.

Description

광발광 파장 전환을 갖는 발광 장치 및 조명 장치를 위한 LED 기반 광원{LED-BASED LIGHT SOURCES FOR LIGHT EMITTING DEVICES AND LIGHTING ARRANGEMENTS WITH PHOTOLUMINESCENCE WAVELENGTH CONVERSION}
우선권 주장
본원은 미국 특허 출원 제13/444,716호(발명의 명칭: "LED-Based Light Sources for Light Emitting Devices and Lighting Arrangements with Photoluminescence Wavelength Conversion", 출원일: 2012년 4월 11일, 발명자: 리(Li) 등) 및 미국 가특허출원 제61/475,134호(발명의 명칭: "Light emitting devices with remote phosphor wavelength conversion component and LED-based light sources therefor", 출원일: 2011년 4월 13일자, 발명자: 리(Li) 등)에 대한 우선권의 이익을 주장하고, 이의 명세서 및 도면이 그 전문이 참조문헌으로 본원에 포함된다.
기술분야
본 발명은 원하는 색상의 광을 생성하기 위해 광발광 재료, 통상적으로 형광체를 여기시키기 위해 LED 기반(발광 다이오드 기반) 광원을 사용하는 조명 장치 및 발광 장치에 관한 것이다. 특히, 배타적이지는 않지만, 본 발명은 광원에 멀리 위치한 광발광 파장 전환 부품을 사용하는 조명 장치에 관한 것이다. 더 특히, 본 발명은 이러한 조명 장치 및 디바이스에서 사용하기 위한 LED 기반 광원에 관한 것이다.
백색 발광 LED("백색 LED")가 공지되어 있고 비교적 최신 신기술이다. 전자기 스펙트럼의 청색/자외선 부분에서 방출하는 LED가 개발된 후에야 LED에 기초한 백색 광원을 개발하는 것이 실현되었다. 예를 들면, US 제5,998,925호에 교시된 것처럼, 백색 LED는 LED에 의해 방출된 방사선의 일부를 흡수하고 상이한 색상(파장)의 광을 재방출하는 광발광 재료인 하나 이상의 형광체 재료를 포함한다. 통상적으로, LED 칩 또는 다이는 청색 광을 생성하고, 형광체(들)는 일정 백분율의 청색 광을 흡수하고, 황색 광 또는 녹색 광과 적색 광의 조합, 녹색 광과 황색 광의 조합, 녹색 광과 오렌지색 광의 조합 또는 황색 광과 적색 광의 조합을 재방출한다. 형광체에 의해 방출된 광과 조합된 형광체 재료에 의해 흡수되지 않는 LED에 의해 생성된 청색 광의 부분은 거의 백색 색상으로 눈에 보이는 광을 제공한다.
이의 오랜 작동 기대 수명(50,000시간 초과) 및 높은 야광 효율(와트당 70 루멘 이상)로 인해, 종래의 형광성 광원, 소형 형광성 광원 및 백열성 광원을 대체하기 위해 고 휘도의 백색 LED가 점점 더 사용되고 있다.
통상적으로 백색 LED에서, 형광체 재료를 실리콘 또는 에폭시 재료와 같은 광 투과성 재료와 혼합하고, 혼합물을 LED 다이의 발광 표면에 직접 도포한다. 또한 LED 다이(들)에 멀리 위치한 광학 부품(광발광 파장 전환 부품) 위의 층으로서 형광체 재료를 제공하거나, 상기 광학 부품 내에 형광체 재료를 도입하는 것이 알려져 있다. 여기 광원에 멀리 형광체를 제공하는 것의 이점은 형광체 재료의 열 열화 가능성 감소 및 생성된 광의 더 일정한 색상이다.
본 발명자들은 형광체를 여기시키기 위해 사용되는 여기 광(통상적으로 청색)의 주파장(dominant wavelength)이 조명 장치/디바이스에 의해 방출된 광의 색상 및/또는 색온도에 상당한 효과를 미칠 수 있다는 것을 발견하였다. 예를 들면, 3000K의 백색 발광 조명 장치의 경우, 여기 파장에서의 2.5㎚의 변동은 조명 장치의 출력에서 약 1의 맥아담 이클립스(MacAdam ellipse)의 색상 변이를 발생시킨다. 본 발명은 공지된 광원의 제한을 적어도 부분적으로 극복하는 광발광 파장 전환 부품과 사용하기 위한 LED 기반 광원을 제공하기 위한 시도로 발생하였다.
본 발명의 실시양태는 선택된 주파장을 갖는 여기 광(통상적으로 청색)을 생성시키도록 조작 가능한 LED 기반 광원 및 광발광 과정에 걸쳐 여기 광의 적어도 일부를 상이한 파장의 광으로 전환하도록 조작 가능한 적어도 하나의 광발광 재료를 포함하는 조명 장치 및 발광 장치에 관한 것이다. 조명 장치/디바이스의 방출 산물은 광원 및 광발광 재료에 의해 생성된 조합 광을 포함하고 통상적으로 백색 색상으로 보이도록 구성된다.
본 명세서에서, "조명 장치"는 LED 기반 광원 및 광발광 파장 전환 부품을 포함하는 시스템을 의미하고, 램프, 하향등, 스포트 광, 전구 등을 포함한다. 반대로, "발광 장치"는 광발광 재료가 통상적으로 LED를 수용하는 패키징의 일부로서 LED 기반 광원과 함께 도입된 시스템을 의미한다.
본 발명의 실시양태에 따르면, 선택된 주파장을 갖는 여기 광을 생성하기 위한 LED 기반 광원은 적어도 2개의 상이한 파장 빈(wavelength bin)으로부터 선택된 복수의 LED를 포함한다. LED의 수 및 파장 빈은 광원의 방출 산물이 선택된 파장에 상응하는 주파장을 갖는 광을 포함하도록 선택된다. 본 발명의 특정한 이점은, 단일 패키지에서 상이한 파장 빈으로부터의 LED를 조합함으로써, 단일 파장 빈으로부터의 LED로 이루어진 광원과 비교할 때 상기 광원이 보통 동일한 광원 사이에 더 적게 변하는 주파장을 갖는 여기 광을 생성시킬 수 있다는 것이다. 더욱이 이러한 광원의 주파장의 변동이 단일 파장 빈 내의 파장 변동보다 유의적으로 작을 수 있다는 것이 발견되었다. 더욱이, 본 발명은 더 넓은 파장 빈으로부터의 덜 비싼 LED 및/또는 많은 파장 빈으로부터의 LED의 사용이 가능하게 한다. 초기 결과는 적어도 2개의 상이한 파장 빈으로부터의 LED로 이루어진 광원을 사용하는 것이 소정의 광발광 재료/광발광 파장 전환 부품에 대해 2의 맥아담 이클립스의 정합(consistency)을 갖는 광을 생성하는 조명 장치/디바이스가 구성되게 할 수 있다는 것을 나타낸다. 본 발명의 실시양태에 따른 광원은 광발광 재료(들)가 광원에 멀리 위치한 파장 전환 부품을 사용하는 조명 장치에서 특정 용도를 갖지만, 상기 광원은 광발광 재료(들)가 광원 패키지에 도입된 발광 장치에 대해 추가로 이점을 제공한다.
본 발명의 실시양태에 따르면, 선택된 주파장을 갖는 광을 생성하기 위한 광원은 제1 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제1 LED 및 제2 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제2 LED를 포함하는 복수의 LED를 수용하는 패키지를 포함하고, 제1 파장 빈은 제1 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 LED를 포함하고, 제2 파장 빈은 제2 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 LED를 포함한다. 제1 파장 빈은 선택된 주파장보다 짧은 주파장을 갖는 LED를 포함할 수 있고, 제2 파장 빈은 선택된 주파장을 포함하거나 이보다 긴 주파장을 갖는 LED를 포함할 수 있다.
제1 LED 및 제2 LED는 동일한 피크 광속 범위를 갖는 파장 빈으로부터 선택될 수 있다. 단일 전원으로부터 각각의 LED가 조작되도록, 제1 LED 및 제2 LED가 순방향 구동 전압 범위를 갖는 파장 빈으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
파장 빈 및 각각의 빈으로부터의 LED의 수는 조작 시 광원에 의해 방출된 조합 광의 주파장이 선택된 주파장에 실질적으로 상응하도록 선택된다. 본 발명자들은, 상이한 파장 빈으로부터의 LED를 조합함으로써, 이것이 주파장이 선택된 주파장의 파장 빈 범위의 일정 분획 내에, 약 10/1 내에 있는 방출 산물을 갖는 광원이 구성되게 할 수 있다는 것을 발견하였다. 예를 들면, 광원이 450㎚ 내지 480㎚ 범위의 주파장을 갖는 청색 광을 생성하도록 구성될 때, 각각의 파장 빈의 파장 범위는 2.5㎚일 수 있다. 이러한 파장 범위가 주파장이 선택된 주파장의 약 ±0.2㎚ 내에 있는 방출 산물을 갖는 광원이 본 발명에 따라 구성되게 할 수 있다는 것을 발견하였다. 이러한 여기 광원은 2 이상의 맥아담 이클립스의 정합을 갖는 백색 광을 생성하는 조명 장치/디바이스가 구성되게 할 수 있다.
일 실시양태에서, 광원은 제3 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제3 LED를 추가로 포함하고, 제3 파장 빈은 제3 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 LED를 포함하고, 적어도 하나의 LED는 패키지 내에 수용된다. 제3 파장 빈은 ⅰ) 선택된 주파장을 포함하거나, ⅱ) 선택된 주파장보다 짧거나, ⅲ) 선택된 주파장보다 긴 주파장을 갖는 LED를 포함할 수 있다.
생성된 광의 CRI(Color Rendering Index: 연색 지수)를 증가시키기 위해, 광원은 450㎚ 내지 480㎚ 범위의 파장의 적색 광을 생성하도록 조작 가능한 적어도 하나의 적색 LED를 추가로 포함할 수 있다. 적어도 하나의 적색 LED는 청색 LED와 함께 패키지 내에 수용될 수 있다. 일 조명 장치에서, 적어도 하나의 적색 LED는 제1 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제1 적색 LED 및 제2 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제2 적색 LED를 포함하는 복수의 적색 LED를 포함하고, 제1 파장 빈은 제1 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 적색 LED를 포함하고, 제2 파장 빈은 제2 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 적색 LED를 포함한다.
몇몇 조명 장치에서, LED는 하기 근사 관계식을 이용하여 선택된다:
Figure pct00001
상기 식 중, λds는 선택된 주파장이고, n1은 제1 LED의 수이며, n2는 제2 LED의 수이고, λd1은 제1 LED의 주파장이며, λd2는 제2 LED의 주파장이고, φ1은 제1 LED의 방사속(radiant flux)이며, φ2는 제2 LED의 방사속이다
광원은 광원에 의해 생성된 광의 적어도 일부를 상이한 파장의 광으로 전환하도록 구성된 적어도 하나의 광발광 재료, 통상적으로 형광체 재료를 추가로 포함할 수 있고, 광원의 방출 산물은 제1 LED 및 제2 LED에 의해 생성된 광 및 광발광 재료에 의해 생성된 광발광 광의 조합을 포함한다. 몇몇 디바이스에서, 광발광 재료(들)는 LED에 도포되는 혼합물 및 광 투과성 결합제와 혼합될 수 있다. 광원이 하나 이상의 적색 LED를 추가로 포함하는 경우, 광발광 재료 혼합물은 청색 LED에만 도포될 수 있다. 광 투과성 결합제는 중합체 수지, 단량체 수지, 아크릴, 에폭시, 실리콘 또는 불화 중합체 등과 같은 경화성 액체 중합체를 포함할 수 있다. 대안적으로, LED는 광원으로부터 떨어져 있는 파장 전환 부품에 제공된 광발광 재료(들) 및 광 투과성 재료에 캡슐화될 수 있다. 이러한 파장 전환 부품에서, 광발광 재료(들)는 부품 내에 도입되고 부품 용적에 걸쳐 균일하게 분포되거나, 부품 표면 위의 하나 이상의 층으로서 제공될 수 있다.
LED를 수용하는 패키지는 각각의 LED를 수용하기 위한 공동부(cavity)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 패키지는 복수의 LED를 수용하기 위한 하나 이상의 공동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따르면, 조명 장치는 제1 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제1 LED(제1 파장 빈은 제1 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 LED를 포함함); 제2 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제2 LED(제2 파장 빈은 제2 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 LED를 포함함); 및 LED를 수용하는 패키지를 포함하는 복수의 LED를 포함하는 선택된 주파장을 갖는 광을 생성하기 위한 적어도 하나의 광원; 및 적어도 하나의 광원에 멀리 위치하고 적어도 하나의 광원에 의해 생성된 광의 적어도 일부를 상이한 파장의 광으로 전환하도록 조작 가능한 파장 전환 부품을 포함하고, 조명 장치의 방출 산물은 적어도 하나의 광원 및 파장 전환 부품에 의해 생성된 광의 조합을 포함하고; 파장 전환 부품은 광 투과성 기판 및 적어도 하나의 광발광 재료를 포함한다.
일 실시양태에서, 광발광 재료(들)는 광 투과성 기판 내 도입되고, 바람직하게는 기판 용적에 걸쳐 균일하게 분포한다. 대안적으로 및/또는 또한, 광발광 재료는 광 투과성 기판의 표면 위의 층으로서 제공될 수 있다. 바람직하게는, 파장 전환 층은 광발광 재료 및 광 투과성 결합제의 혼합물을 포함한다. 광 투과성 결합제는 중합체 수지, 단량체 수지, 아크릴, 에폭시, 실리콘 또는 불화 중합체 등과 같은 경화성 액체 중합체를 포함할 수 있다. 형광체 층을 스크린 인쇄, 슬롯 다이 코팅, 스핀 코팅, 롤러 코팅, 드로우다운 코팅(drawdown coating) 또는 닥터 블레이딩(즉, 표면에 걸쳐 재료를 이동시키기 위해 가요성 블레이드 또는 스퀴즈를 사용)에 의해 증착할 수 있다.
광 투과성 기판은 폴리카보네이트 또는 아크릴 또는 유리와 같은 플라스틱 재료를 포함할 수 있다.
파장 전환 부품은 적어도 하나의 광원 위에 또는 공간 관계로 위치할 수 있다. 부품이 공간 관계로 있을 때, 이것을 적어도 하나의 광원으로부터 적어도 1㎝의 거리로 떨어지게 위치시켜 열 전달을 감소시키고 광발광 재료(들)의 열 열화의 가능성을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따르면, 선택된 주파장을 갖는 광을 생성하기 위한 광원은 복수의 청색 LED를 수용하는 패키지를 포함하고, 청색 LED는 적어도 2개의 상이한 파장 빈으로부터 선택되고, 각각의 파장 빈은 각각의 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 청색 광을 생성하도록 조작 가능한 LED를 포함한다. 광원이 적색 광을 생성하도록 조작 가능하고 패키지 내에 수용된 하나 이상의 적색 LED를 추가로 포함할 수 있다. 청색 LED에서처럼, 적색 LED는 적어도 2개의 상이한 파장 빈으로부터 선택되는 복수의 적색 LED를 포함할 수 있고, 각각의 파장 빈은 각각의 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 적색 광을 생성하도록 조작 가능한 적색 LED를 포함한다.
본 발명이 백색 발광 조명 장치/디바이스와 관련하여 발생하지만, 백색 이외의 색상의 광을 생성하도록 조작 가능한 조명 장치/디바이스에서의 본 발명의 용도도 또한 확인되었다.
본 발명을 더 잘 이해하기 위해, 본 발명의 실시양태에 따른 LED 기반 조명 장치, 발광 장치 및 광원이 첨부 도면을 참조하여 오직 예의 방식으로 기재되어 있다:
도 1은 본 발명의 실시양태에 따른 LED 기반 조명 장치의 도식적인 부분 절단 평면도 및 단면도를 도시한 도면;
도 2는 본 발명의 실시양태에 따른 LED 기반 백열 전구의 도식적인 투시도 및 단면도를 도시한 도면;
도 3은 도 1 및 도 2의 조명 장치에서 사용하기 위한 본 발명의 실시양태에 따른 LED 기반 광원의 도식적인 평면도 및 단면도를 도시한 도면;
도 4는 도 1 및 도 2의 조명 장치에서 사용하기 위한 본 발명의 실시양태에 따른 LED 기반 광원의 도식적인 평면도 및 단면도를 도시한 도면;
도 5는 본 발명에 따른 LED 기반 광원에 대해 파장에 대한 방사속의 도식;
도 6은 도 1 및 도 2의 조명 장치에서 사용하기 위한 본 발명의 실시양태에 따른 LED 기반 광원의 도식적인 평면도 및 단면도를 도시한 도면;
도 7은 도 1 및 도 2의 조명 장치에서 사용하기 위한 본 발명의 실시양태에 따른 LED 기반 광원의 도식적인 평면도 및 단면도를 도시한 도면;
도 8은 본 발명의 실시양태에 따른 LED 기반 발광 장치의 도식적인 평면도 및 단면도를 도시한 도면;
도 9는 본 발명의 실시양태에 따른 LED 기반 발광 장치의 도식적인 평면도 및 단면도를 도시한 도면.
본 특허 명세서에 걸쳐, 동일한 참조 번호는 동일 부분을 나타내기 위해 사용된다.
LED 기반 조명 장치(램프)
본 발명의 실시양태에 따른 LED 기반 조명 장치(램프)(10)는 도 1과 관련하여 기재되어 있고, 이 도면은 램프의 도식적인 부분 절단 평면도 및 단면도를 보여준다. 램프(10)는 대략 3000K의 CCT(상관 색온도) 및 대략 600 루멘의 광속을 갖는 따뜻한 백색 광을 생성하도록 구성된다. 램프는 예를 들면 캐비넷 조명 하에 사용되거나 하향광, 스포트 광, 트로퍼 등과 같은 다른 조광 기구에 도입될 수 있다.
램프(10)는 디스크 형상의 원형 기부(14), 중공 원통형 벽 부분(16) 및 탈착형 환형 탑(18)으로 이루어진 중공 원통형 구조체(12)를 포함한다. 열 소산을 돕기 위해, 기부(14)는 바람직하게는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 열 전도율이 높은(바람직하게는 200Wm-1K-1 이상) 임의의 재료, 예컨대 구리, 마그네슘 합금 또는 금속 로딩된 플라스틱 재료로부터 제작된다. 적은 비용으로 제조하기 위해, 벽(16) 및 탑(18)은 바람직하게는 열가소성 재료, 예컨대 HDPP(고 밀도 폴리프로필렌), 나일론 또는 PMA(폴리메틸 아크릴레이트)로부터 제작된다. 대안적으로, 이들은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 열 전도성 재료로부터 제작될 수 있다. 도 1에 도시된 것처럼, 기부(14)는 나사 또는 볼트(20) 또는 다른 패스너에 의해 또는 접착제를 사용하여 벽 부분(16)에 부착될 수 있다. 도 1에 추가로 도시된 것처럼, 탑(18)은 방사상 연장 탭(22)이 탑(18) 내의 상응하는 환형 홈에 체결된 베이오넷 마운트를 사용하여 벽 부분(16)에 탈착 가능하게 탑재될 수 있다. 구조체에 대해 탑을 회전시켜 탑(18)을 탑재하거나 탈탑재할 수 있다. 다른 조명 장치에서, 접착제 또는 다른 고정 장치를 사용하여 벽 부분에 탑을 부착할 수 있다.
램프(10)는 원형 MCPCB(금속 코어 인쇄 회로 기판)(26)과 열 연통으로 탑재된 복수(예시된 예에서는 4개)의 청색 광 방출 LED 기반 광원(24)을 추가로 포함한다. 광원(24)은 하기 기재된 바대로 기술되고, 통상적으로 450㎚ 내지 480㎚ 범위인 선택된 주파장을 갖는 청색 여기 광(28)(λ dS )을 생성하도록 조작 가능하다. 공지된 바대로, MCPCB는 통상적으로 알루미늄인 금속 코어 기부, 열 전도성/전기 절연성 유전체 층 및 전기 부품을 원하는 회로 배치로 전기 연결하기 위한 구리 회로 층으로 이루어진 적층 구조를 포함한다. MCPCB(26)의 금속 코어 기부가 산화베릴륨 또는 질화알루미늄을 포함하는 표준 열 싱크 화합물을 포함하는 접착제 등과 같은 열 전도성 화합물의 도움으로 기부(14)와 열 연통으로 탑재된다. 도 1에 도시된 바대로, MCPCB는 나사 또는 볼트(30)를 사용하여 기부에 부착될 수 있다.
광 방출을 최대화하기 위해, 램프(10)는 MCPCB(26)의 면 및 탑(18)의 내부 곡면을 각각 커버하는 광 반사성 표면(32, 34)을 추가로 포함할 수 있다. 통상적으로, 광 반사성 표면(32, 34)은 미국 일리노이주 나일즈에 소재하는 에이.엘.피. 라이팅 컴포넌츠(A.L.P. lighting Components)로부터의 화이트옵틱스(WhiteOptics)(상표명) "화이트 97"(고밀도 폴리에틸렌 섬유계 복합 필름)과 같은 광 고반사성 시트 재료를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바대로, 재료의 원형 디스크(32)는 각각의 광원에 대한 애퍼처를 갖는 MCPCB의 면, 및 하우징에 삽입되고 하우징 벽 부분(16)의 내면을 커버하도록 구성된 원통형 슬리브(34)로서 구성된 광 반사성 재료의 스트립을 커버하도록 사용될 수 있다.
램프(10)는 광원(24)에 의해 생성된 일정 비율의 청색 여기 광(28)(λ ds )을 흡수하고 이를 광발광(36) 과정에 의해 상이한 파장(λ p )의 광(38)으로 전환하도록 구성된 광발광 파장 전환 부품(36)을 추가로 포함한다. 램프(10)의 방출 산물(40)은 광원(24) 및 광발광 파장 전환 부품(36)에 의해 생성된 파장(λ ds , λ p )의 조합 광(28, 38)을 포함한다. 파장 전환 부품(36)(더 특히 광발광 재료)은 광원(24)에 멀리 위치하고 통상적으로 적어도 1㎝인 거리의 공기 갭으로 광원으로부터 공간상 떨어져 있다. 본 특허 명세서에서, "멀리" 및 "먼"은 공간 또는 분리 관계를 의미한다. 분리는 도 1에 도시된 공기 갭 또는 광 투과성 매체를 포함할 수 있다. 파장 전환 부품(36)은 디바이스에 의해 방출된 모든 광이 부품(36)을 통과하도록 하우징(12) 구멍을 완전히 커버하도록 구성된다. 도시된 바대로, 파장 전환 부품(36)은 탑(18)을 사용하여 벽 부분(16)의 상부에 탈착 가능하게 탑재되어 램프의 방출 색상 및 부품이 용이하게 변경되게 할 수 있다. 다른 조명 장치에서, 파장 전환 부품은 하우징에 부착될 수 있다.
파장 전환 부품은 광 투과성 기판(42) 및 하나 이상의 광발광 재료를 포함하는 파장 전환 층(44)을 포함한다. 통상적으로, 광발광 재료(들)는 형광체 재료를 포함하지만, 이것은 양자점 재료 또는 이들의 조합과 같은 다른 광발광 재료를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바대로, 파장 전환 부품(36)은 조작 시 파장 전환 층(44)이 광원(24)을 바라보도록 구성된다. 추가로(비도시), 파장 전환 부품은 이산화티탄(Ti02), 황산바륨(BaS04), 산화마그네슘(MgO), 이산화규소(Si02) 또는 산화알루미늄(Al2O3)과 같은 광 확산 입자의 균일한 두께의 층을 포함하는 광 확산 층을 포함할 수 있다. 광 확산 재료는 생성된 광의 색상 균일성을 개선할 뿐만 아니라, 파장 전환 부품의 오프 상태의 백색 외관을 추가로 개선할 수 있다.
광 투과성 기판(42)은 380㎚ 내지 740㎚ 파장 범위에 걸쳐 광에 실질적으로 투과성인 임의의 재료일 수 있고, 폴리카보네이트 또는 아크릴 또는 유리, 예컨대 붕규산 유리와 같은 광 투과성 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들면 도 1에서, 기판(42)은 직경 φ = 62㎜ 및 통상적으로 0.5㎜ 내지 3㎜인 두께(t 1 )의 편평한 원형 디스크를 포함한다. 다른 실시양태에서, 기판은 돔형, 접시형 또는 원통형과 같은 형태가 볼록하거나 오목한 다른 기하구조를 포함할 수 있다.
파장 전환 층(44)은 광발광 재료(들) 및 광 투과성 결합제 재료로 이루어진 균일한 두께 층을 포함할 수 있다. 결합제는 중합체 수지, 단량체 수지, 아크릴, 에폭시(폴리에폭사이드), 실리콘 또는 불화 중합체와 같은 경화성 액체 중합체를 포함할 수 있다. 결합제 재료가, 이의 경화 상태에서, 형광체 재료(들) 및 광원(24)에 의해 생성된 광의 모든 파장에 실질적으로 투과성이고 바람직하게는 가시광선 스펙트럼(380㎚ 내지 800㎚)에 걸쳐 적어도 0.9의 투과률을 갖는 것이 중요하다. 결합제 재료는 바람직하게는 U.V. 경화성이지만, 이것은 열 경화성 용매계 또는 이들의 조합일 수 있다. 용매계 재료와 달리, U.V. 또는 열 경화성 결합제는 중합 동안 "탈기"시키지 않으므로 바람직할 수 있다.
광발광 재료가 분말 형태인 형광체 재료를 포함하는 경우, 이것을 액체 결합제 재료와 공지된 비율로 완전 혼합하여 광 투과성 기판에 증착된 "형광체 잉크"인 생성된 형광체 조성물 및 현탁액을 형성한다. 파장 전환 층(44)은 바람직하게는 스크린 인쇄에 의해 증착되지만, 다른 증착 기술, 예컨대 슬롯 다이 코팅, 스핀 코팅, 롤러 코팅, 드로우다운 코팅 또는 닥터 블레이딩을 사용할 수 있다. 파장 전환 부품(36)에 의해 생성된 방출 산물의 색상은 형광체 재료 조성물 및 파장 전환 층(44)에서의 단위 면적당 형광체 재료의 분량에 따라 달라진다. 단위 면적당 형광체 재료의 분량은 파장 전환 층(44)의 두께 및 형광체 잉크에서 결합제에 대한 형광체 재료의 중량 로딩에 따라 달라지는 것으로 이해된다. 방출 산물이 백색인 용도에서 또는 방출 산물이 고 포화 색상을 갖는(즉, 방출 산물이 실질적으로 모든 광발광 생성 광을 포함함) 용도에서, 파장 전환 층(44)에서 단위 면적당 형광체 재료의 분량은 통상적으로 10㎎.㎝-2 내지 40㎎.㎝-2이다. 최소 인쇄 통과 수로 파장 전환 층(44)의 인쇄가 가능하도록, 형광체 잉크는 결합제 재료에 대한 형광체 재료의 고체 로딩이 높은 것이 가능한 바람직하고, 40% 내지 75% 범위의 결합제에 대한 형광체 재료의 중량 로딩이 바람직하다. 형광체 재료는 평균 입자 크기가 10㎛ 내지 20㎛ 및 통상적으로 15㎛ 차수인 입자를 포함할 수 있다. 대안적인 조면 장치(비도시)에서, 형광체 재료는 광 투과성 기판에 도입되고 기판 용적에 걸쳐 균일하게 분포될 수 있다.
일반적인 조명 용도에서, 방출 산물(40)은 통상적으로 백색 광이고, 광발광 재료는 녹색(510㎚ 내지 550 ㎚), 황색 내지 녹색(550㎚ 내지 570㎚), 황색(570㎚ 내지 590㎚), 오렌지색(590㎚ 내지 630㎚) 또는 적색(630㎚ 내지 740㎚) 광을 방출하는 하나 이상의 청색 광 여기형 형광체 재료를 포함할 수 있다. 파장 전환 층(44)의 두께, 형광체 재료 조성물 및 단위 면적당 형광체 재료의 밀도(중량 로딩)는 램프(10)에 의해 방출된 광의 색상을 결정한다.
광발광 재료는 일반 조성물 A3Si(0,D)5 또는 A2Si(0,D)4(여기서, Si는 규소이고, O는 산소이고, A는 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 마그네슘(Mg) 또는 칼슘(Ca)을 포함하고, D는 염소(Cl), 불소(F), 질소(N) 또는 황(들)을 포함함)의 규산염계 형광체 등과 같은 무기 또는 유기 형광체를 포함할 수 있다. 규산염계 형광체의 예는 미국 특허 제7,575,697 B2호("Silicate-based green phosphors", 양수인: 인터매틱스 코포레이션(Intematix Corp).), 미국 특허 제7,601,276 B2호("Two phase silicate-based yellow phosphors", 양수인: 인터매틱스 코포레이션), 미국 특허 제7,655,156 B2호("Silicate-based orange phosphors", 양수인: 인터매틱스 코포레이션) 및 제7,311,858 B2호의 "규산염계 황색-녹색 형광체(Silicate-based yellow-green phosphors)"(양수인: 인터매틱스 코포레이션)에 개시되어 있다. 형광체는 또한 동시 계류 중인 미국 특허 출원 공개 제2006/0158090 A1호("Novel aluminate-based green phosphors") 및 미국 특허 제7,390,437 B2호("Aluminate-based blue phosphors", 양수인: 인터매틱스 코포레이션)에 교시된 것과 같은 알루민산염계 재료, 동시 계류 중인 미국 특허 출원 공개 제2008/0111472 A1호("Aluminate-silicate orange-red phosphor")에 교시된 것과 같은 알루미늄-규산염 형광체 또는 동시 계류 중인 미국 특허 출원 공개 제2009/0283721 A1호("Nitride-based red phosphors") 및 국제 특허 출원 공개 제WO2010/074963 A1호("Nitride-based red-emitting in RGB (red-green-blue) lighting systems")에 교시된 것과 같은 질화물계 적색 형광체 재료를 포함할 수 있다. 형광체 재료가 기재된 예로 제한되지 않고 질화물 및/또는 황산염 형광체 재료, 옥시-니트라이드 및 옥시-설페이트 형광체 또는 가넷 재료(YAG)를 포함하는 임의의 형광체 재료를 포함할 수 있는 것으로 이해된다.
도 2는 본 발명의 실시양태에 따른 LED 기반 백열 전구(램프)(10)의 투시도 및 횡단면도를 나타낸다. 램프(10)는 열 소산을 돕기 위해 구조체(46)의 외부 곡면 주위에 원주로 공간 배치된 복수의 세로의 열 방사 핀(줄무늬)(48)을 포함하는 일반적으로 원뿔형인 열 전도성 구조체(46)를 포함한다. 램프(10)는 커넥터 캡(에디슨 나사 램프 기부)(50)을 추가로 포함하여 표준 전기 조명 나사 소켓을 사용하여 램프가 전원에 직접 연결되게 한다. 커넥터 캡(50)이 구조체(46)의 끝이 잘린 첨단에 탑재된다. 램프(10)는 구조체(46)의 기부와 열 연통으로 탑재된 하나 이상의 LED 기반 광원(24)을 추가로 포함한다. 백색 광을 생성하기 위해, 램프(10)는 구조체의 기부에 탑재되고 광원(24)을 둘러싸도록 구성된 광발광 파장 전환 부품(36)을 추가로 포함한다. 도 2에 도시된 바대로, 파장 전환 부품(36)은 일반적으로 돔형 쉘일 수 있고, 광원(24)에 의해 생성된 청색 광의 파장 전환을 제공하는 하나 이상의 광발광 재료를 포함할 수 있다. 광발광 재료는 부품 용적에 도입되고 이에 걸쳐 균일하게 분포되거나 부품의 내부 표면 또는 외부 표면 위의 하나 이상의 층으로서 제공될 수 있다. 제작을 용이하게 하도록, 광발광 파장 전환 부품은 사출 성형될 수 있다. 심미성을 고려하여, 램프는 파장 전환 부품(36)을 둘러싸는 광 투과성 엔벨로프(52)를 추가로 포함할 수 있다.
LED 기반 광원
본 발명의 실시양태에 따라, LED 기반 광원(24)은 복수의 제1 LED 및 제2 LED 다이(56, 58)를 수용하는 패키지 또는 하우징(54)을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 예에서, 패키지는 원형 리세스 또는 공동부(60)의 어레이를 갖는 저온 동시 연소 세라믹(low temperature co-fired ceramic: LTCC)을 포함하고, 각각의 리세스는 각각의 LED 다이(56, 58)를 수용하도록 구성된다. 패키지는 도시된 바대로 6개의 제1 LED 다이(56) 및 6개의 제2 LED 다이(58)를 수용하는 12개의 공공부(60)(3개의 열 × 4개의 행)의 사각형 어레이를 포함할 수 있다. LED 다이(56, 58) 및 결합선의 보호를 제공하기 위해, 각각의 리세스(60)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 광 투과성 캡슐화(62)로 충전된다. 각각의 LED 다이는 바람직하게는 청색 광 방출 GaN(질화갈륨)계 LED 다이를 포함한다. 본 발명에 따라, 각각의 제1 청색 LED 다이(56)가 제1 파장 범위 내에 있는 주파장(λd1)을 갖는 LED 다이를 포함하는 제1 파장 빈으로부터 생기는 반면, 각각의 제2 청색 LED 다이(58)는 제2 파장 범위 내에 있는 주파장(λd2)을 갖는 LED 다이를 포함하는 제2 상이한 파장 빈으로부터 생긴다. 추가로 기재된 것처럼, 상이한 파장 빈으로부터의 LED 다이의 수 및 방사속 및 파장 빈은 광원(24)이 선택된 파장(λds)에 상응하는 주파장을 갖는 광(28)을 생성하도록 선택된다.
본 발명의 추가의 실시양태에 따른 LED 기반 광원(24)의 예가 도 4에 도시되어 있다. 이 실시양태에서, 패키지(54)는 제1 및 제2 청색 LED 다이(56, 58)를 수용하는 단일 원형 리세스(60)를 갖는다. 도 4에 도시된 예에서, 패키지는 11개의 제1 청색 LED 다이(46) 및 12개의 제2 청색 LED 다이(58)를 포함하는 23개의 LED 다이의 육각형 어레이를 수용한다. 공동부 리세스는 LED 다이 및 결합선을 보호하기 위해 광 투과성 캡슐화(62)로 충전될 수 있다.
공지된 것처럼, LED 다이는 비닝(binning)으로 공지된 공정에 의해 통상적으로 분류(그룹화)된다. 통상적으로, LED 다이는 생성된 광의 주파장(λd) 및 선택된 포워드 전압(VF)을 위해 생성된 광의 방사속(Φ)(와트로 기재)에 따라 비닝된다.
표 1은 청색 LED 다이에 대한 비닝 체계의 예를 나타낸다. 예에서, 각각의 8개의 파장 범위 빈에 대해 4개의 빈을 포함하는 32개의 빈이 존재한다. 예를 들면, 빈(9)은 450.O㎚ 내지 452.5㎚ 범위의 주파장(λd) 및 포워드 전압(VF1)에 대한 방사속(φ1)을 갖는 광을 생성하는 LED 다이를 포함하는 반면, 빈(21)은 457.5㎚ 내지 460.0㎚ 범위의 주파장(λd) 및 포워드 전압(VF1)에 대한 방사속(φ1)을 갖는 광을 생성하는 LED 다이를 포함한다.
Figure pct00002
광원(24)이 선택된 방출 파장(λds)을 갖는 광을 생성하게 하는 제1 LED 및 제2 LED 다이(56, 58)를 선택하는 방법은 이제 도 5를 참조하여 기재되어 있고, 이 도면은 본 발명의 실시양태에 따른 LED 기반 광원의 경우 ⅰ) 제1 LED 다이, ⅱ) 제2 LED 다이 및 ⅲ) 조합 출력에 대해 파장에 대한 방사속의 도면을 나타낸다. 실선(64)으로 표시된 바대로, 제1 LED 다이(56)는 주파장(λd1) 및 피크 광속(Φ1)을 갖는 청색 광을 생성한다. 제1 LED 다이(56)는 주파장 범위가 선택된 파장(λds)보다 짧은 제1 파장 빈으로부터 선택된다. 실선(66)으로 표시된 바대로, 제2 LED 다이(58)는 주파장(λd2) 및 피크 광속(Φ2)을 갖는 청색 광을 생성한다. 제2 LED 다이(58)는 주파장 범위가 선택된 주파장(λds)보다 긴 제2 파장 빈으로부터 선택된다. 점선(68)은 선택된 주파장(λds) 및 피크 광속(Φs)의 광원으로부터의 조합 출력(28)을 나타낸다.
제1 LED 다이가 주파장(λd1) 및 피크 광속(Φ1)을 갖는 제1 파장 빈으로부터 생기고, 제2 LED 다이가 주파장(λd2) 및 피크 광속(Φ2)을 갖는 제2 빈으로부터 생기는 2개의 LED 다이를 포함하는 광원의 경우, 광원에 의해 방출된 조합 광은 대략 하기 관계식으로 주어지는 주파장을 갖는다:
Figure pct00003
n1개의 제1 LED 다이 및 n2개의 제2 LED 다이를 포함하는 광원의 경우, 광원은 대략 하기 관계식으로 주어지는 주파장을 갖는다:
Figure pct00004
제1 LED 및 제2 LED 다이가 동일한 피크 광속(즉, φ1 = φ2)를 갖는 빈으로부터 선택되는 경우, 관계식은 하기로 환산된다:
Figure pct00005
LED 다이의 순방향 구동 전압(VF)이 광원의 방출 파장에 영향을 미치지 않지만, 각각의 LED 다이가 단일 전원으로부터 조작되게 하는 동일한 순방향 구동 전압을 갖는 빈으로부터 LED 다이를 선택하는 것이 바람직할 수 있다는 것에 주목한다. 대안적으로, LED 다이를 순방향 구동 전압에 의해 그룹화하여 각각의 그룹이 공통 전원을 사용하여 구동되게 할 수 있다.
표 2는 선택된 주파장이 455㎚인 청색 광을 생성하도록 구성된 광원에 대해 제1 LED 및 제2 LED 다이(56, 58) 빈에 대한 LED 빈의 예를 표로 만든 것이다. 표로부터 볼 수 있는 것처럼, LED 빈은 주파장 범위가 2.5㎚(±1.25㎚)이지만, 초기 시험은 본 발명에 따른 광원이 선택된 주파장이 0.4㎚(±0.2㎚)의 범위에 걸쳐 변하는 광을 예상치 못하게 생성할 수 있다는 것을 나타낸다. 이러한 광원(24)을 도 1의 램프(10) 내에 사용할 때, 램프가 색도도에서 선택된 광 색상의 2의 맥아담 이클립스 내인 백색 광을 생성할 수 있다는 것이 발견되었다. 비교를 위해, 단일 유형의 LED 다이를 포함하는 광원(24)을 갖는 동일한 램프(10)가 통상적으로 선택된 색상의 약 5의 맥아담 이클립스 내인 광을 생성한다. 본 발명의 광원이 더 정확한 광 색상을 생성하는 램프 구성이 가능하게 하는 것으로 이해된다. 대안적으로, 본 발명은 더 넓은 파장 빈으로부터 덜 비싼 LED 다이가 일정한 색상의 광을 제공하는 램프를 구성하게 할 수 있다.
Figure pct00006
추가의 실시양태에서 LED 다이(56, 58)의 전체 수를 증가시켜 광원의 선택된 주파장의 정확성을 증가시키도록 고안되었다. 예를 들면, 표 3에 기재된 바대로, 전체 36개의 LED 다이(18개의 제1 LED 다이(56) 및 18개의 제2 LED 다이(58))를 포함하는 광원의 경우, 초기 시험은 광원이 빈 파장 범위의 약 10/1인 0.2㎚(±0.1 ㎚) 내인 선택된 파장을 갖는 광을 생성할 수 있다는 것을 제시한다.
Figure pct00007
도 6은 3개의 파장 빈으로부터의 LED 다이를 포함하는 LED 기반 광원을 나타낸다. 도 6에서, 광원은 제1 파장 빈으로부터의 3개의 LED 다이(56), 제2 파장 빈으로부터의 3개의 LED 다이(58) 및 제3 파장 빈으로부터의 3개의 LED 다이(70)를 포함하는 전체 9개의 LED 다이를 포함한다. 주파장(λd1) 및 피크 방사속(Φ1)을 갖는 제1 파장 빈으로부터의 n1개의 제1 LED 다이, 주파장(λd2) 및 피크 방사속(Φ2)을 갖는 제2 빈으로부터의 n2개의 제2 LED 다이 및 주파장(λd3) 및 피크 방사속(Φ3)을 갖는 제3 빈으로부터의 n3개의 제3 LED 다이를 포함하는 광원의 경우, 광원에 의해 방출된 조합 광은 대략 하기 관계식으로 주어지는 주파장을 갖는다:
Figure pct00008
선택된 주파장을 갖는 청색 광을 생성하기 위한 추가의 LED 기반 광원에서, 4개 이상의 파장 빈으로부터 청색 LED 다이를 수용하도록 고안되었다.
더욱이, 이전 실시양태에서 광원이 상이한 빈으로부터 동일한 수의 LED 다이를 포함하는 것으로 기재되어 있지만, 광원이 상이한 수의 LED 다이를 포함할 수 있는 것으로 이해된다.
고 CRI(연색 지수)(즉, 90 초과의 CRI)를 갖는 광을 생성하기 위해 램프(10)가 필요한 용도의 경우, 광원(24)이 630㎚ 내지 740㎚ 범위의 파장의 적색 광을 생성하도록 조작 가능한 하나 이상의 적색 방출 LED 다이를 추가로 포함하도록 고안되었다. 도 7은 제1 파장 빈으로부터의 5개의 청색 LED 다이(56), 제2 파장 빈으로부터의 5개의 청색 LED 다이(58) 및 2개의 적색 LED 다이(72)를 포함하는 광원(24)을 나타낸다. 청색 LED 다이에서처럼, 광원이 상이한 파장 빈으로부터 선택된 복수의 적색 LED 다이를 포함하여 이의 조합 출력이 선택된 주파장의 적색 광이 될 수 있다.
LED 기반 발광 장치
본 발명의 LED 기반 광원(24)이 별개의 파장 전환 부품(36)을 포함하는 조명 장치 및 램프에서 특정 용도를 갖지만, 본 발명은 또한 광발광 재료가 별도의 파장 전환 부품에 제공되는 것과 반대로 디바이스에 도입된 발광 장치에서의 용도를 갖는다. 이러한 디바이스의 예가 도 8 및 도 9에 도시되어 있다.
도 8의 예에서, 발광 장치(74)는 제1 및 제2 청색 LED 다이(56, 58)를 수용하는 단일 원형 리세스(60)를 갖는 패키지(54)를 포함한다. 기재된 바대로, LED 다이는 11개의 제1 청색 LED 다이(56) 및 12개의 제2 청색 LED 다이(58)를 포함하는 23개의 LED 다이의 육각형 어레이로서 구성된다. 리세스(60)는 하나 이상의 광발광 재료를 포함하는 광 투과성 캡슐화(76)로 충전된다. 도 8의 디바이스가 도 3의 광원(24)을 포함하고, 광발광 재료가 캡슐화(76) 형태로 디바이스에 도입된 것으로 이해된다.
도 9에 도시된 예에서, 디바이스(74)는 원형 리세스(60)의 어레이를 갖는 패키지(54)를 포함하고, 각각의 리세스는 각각의 LED 다이(56, 58)를 수용하도록 구성된다. 패키지는 도시된 바대로 6개의 제1 LED 다이(56) 및 6개의 제2 LED 다이(58)를 수용하는 12개의 공동부(60)(3개의 열 × 4개의 행)의 사각형 어레이를 포함할 수 있다. 각각의 리세스(60)는 하나 이상의 광발광 재료를 포함하는 광 투과성 캡슐화(76)로 충전된다. 도 9의 디바이스가 도 2의 광원(24)을 포함하고, 광발광 재료가 캡슐화(76) 형태로 디바이스에 도입된 것으로 이해된다.
본 발명이 기재된 예시적인 실시양태에 제한되지 않고 본 발명의 범위 내에 변형이 이루어질 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들면, LED 다이의 수, LED 빈의 수 및 패키징 배치가 본 발명의 개념으로부터 벗어남이 없이 변할 수 있다.

Claims (25)

  1. 선택된 주파장(dominant wavelength)을 갖는 광을 생성하기 위한 LED 기반 광원으로서,
    제1 파장 빈(wavelength bin)으로부터의 적어도 하나의 제1 LED 및 제2 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제2 LED를 포함하는 복수의 LED를 수용하는 패키지를 포함하되,
    상기 제1 파장 빈은 제1 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 LED를 포함하고, 상기 제2 파장 빈은 제2 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 LED를 포함하는 것인 LED 기반 광원.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 파장 빈은 상기 선택된 주파장보다 짧은 주파장을 갖는 LED를 포함하는 것인 LED 기반 광원.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 파장 빈은 상기 선택된 주파장보다 긴 주파장을 갖는 LED를 포함하는 것인 LED 기반 광원.
  4. 제1항에 있어서, 상기 파장 빈 및 각각의 파장 빈으로부터의 LED의 수는, 조작 시 상기 광원에 의해 방출된 조합 광의 주파장이 상기 선택된 주파장이도록 선택되는 것인 LED 기반 광원.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 LED 및 제2 LED는 동일한 피크 광속 범위를 실질적으로 갖는 파장 빈; 동일한 순방향 구동 전압 범위를 실질적으로 갖는 파장 빈 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 파장 빈으로부터의 유래되는 것인 LED 기반 광원.
  6. 제1항에 있어서, 제3 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제3 LED를 추가로 포함하되, 상기 제3 파장 빈은 제3 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 LED를 포함하고, 상기 제3 빈의 적어도 하나의 LED는 상기 패키지 내에 수용된 것인 LED 기반 광원.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 LED 및 제2 LED는 450㎚ 내지 480㎚ 범위의 파장의 청색 광을 생성하도록 조작 가능한 것인 LED 기반 광원.
  8. 제7항에 있어서, 450㎚ 내지 480㎚ 범위의 파장의 적색 광을 생성하도록 조작 가능한 적어도 하나의 적색 LED를 추가로 포함하되, 상기 적어도 하나의 적색 LED는 상기 패키지 내에 수용된 것인 LED 기반 광원.
  9. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 적색 LED는 제1 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제1 적색 LED 및 제2 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제2 적색 LED를 포함하는 복수의 적색 LED를 포함하고, 상기 제1 파장 빈은 제1 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 적색 LED를 포함하며, 상기 제2 파장 빈은 제2 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 LED를 포함하는 것인 LED 기반 광원.
  10. 제1항에 있어서, 상기 LED는 하기 근사 관계식을 이용하여 선택되는 것인 LED 기반 광원:
    Figure pct00009

    상기 식 중, λds는 상기 선택된 주파장이고, n1은 제1 LED의 수이며, n2는 제2 LED의 수이고, λd1은 상기 제1 LED의 주파장이며, λd2는 상기 제2 LED의 주파장이고, φ1은 상기 제1 LED의 방사속(radiant flux)이며, φ2는 상기 제2 LED의 방사속이다.
  11. 제1항에 있어서, 상기 패키지는 각각의 LED를 수용하기 위한 공동부(cavity)를 포함하는 것인 LED 기반 광원.
  12. 조명 장치로서,
    제1 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제1 LED 및 제2 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제2 LED를 포함하는 복수의 LED를 포함하는 선택된 주파장을 갖는 광을 생성하기 위한 적어도 하나의 광원; 및
    상기 적어도 하나의 광원에 멀리 위치하고 상기 적어도 하나의 광원에 의해 생성된 광의 적어도 일부를 상이한 파장의 광으로 전환하도록 조작 가능한 파장 전환 부품을 포함하되,
    상기 제1 파장 빈은 제1 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 LED를 포함하고, 상기 제2 파장 빈은 제2 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 LED를 포함하며,
    상기 조명 장치의 방출 산물은 상기 광원 및 상기 파장 전환 부품에 의해 생성된 광의 조합을 포함하고,
    상기 파장 전환 부품은 광 투과성 기판 및 적어도 하나의 광발광 재료를 포함하는 것인 조명 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광발광 재료는 상기 광 투과성 기판으로 도입된 것; 상기 광 투과성 기판의 표면의 적어도 일부 위의 층으로서 제공된 것; 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 조명 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 파장 전환 부품은 상기 적어도 하나의 광원으로부터 적어도 1㎝의 거리만큼 떨어져 있는 것인 조명 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 제1 파장 빈은 상기 선택된 주파장보다 짧은 주파장을 갖는 LED를 포함하는 것인 조명 장치.
  16. 제12항에 있어서, 상기 제2 파장 빈은 상기 선택된 주파장보다 긴 주파장을 갖는 LED를 포함하는 것인 조명 장치.
  17. 제12항에 있어서, 상기 제1 LED 및 제2 LED는 동일한 피크 광속 범위를 실질적으로 갖는 파장 빈; 동일한 순방향 구동 전압 범위를 실질적으로 갖는 파장 빈; 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 조명 장치.
  18. 제12항에 있어서, 상기 파장 빈 및 각각의 파장 빈으로부터의 LED의 수는, 조작 시 상기 조명 장치에 의해 방출된 조합 광의 주파장이 상기 선택된 주파장이도록 선택되는 것인 조명 장치.
  19. 제12항에 있어서, 제3 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제3 LED를 추가로 포함하되, 상기 제3 파장 빈은 제3 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 LED를 포함하고, 상기 제3 빈의 적어도 하나의 LED는 상기 패키지 내에 수용된 것인 조명 장치.
  20. 제12항에 있어서, 상기 제1 LED 및 제2 LED는 450㎚ 내지 480㎚ 범위의 파장의 청색 광을 생성하도록 조작 가능한 것인 조명 장치.
  21. 제20항에 있어서, 450㎚ 내지 480㎚ 범위의 파장의 적색 광을 생성하도록 조작 가능한 적어도 하나의 적색 LED를 추가로 포함하되, 상기 적어도 하나의 적색 LED는 상기 패키지 내에 수용된 것인 조명 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 적어도 하나의 적색 LED는 제1 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제1 적색 LED 및 제2 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제2 적색 LED를 포함하는 복수의 적색 LED를 포함하고, 상기 제1 파장 빈은 제1 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 적색 LED를 포함하며, 상기 제2 파장 빈은 제2 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 LED를 포함하는 것인 조명 장치.
  23. LED 기반 발광 장치로서,
    제1 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제1 LED 및 제2 파장 빈으로부터의 적어도 하나의 제2 LED를 포함하는 복수의 LED를 포함하는 선택된 주파장을 갖는 광을 생성하기 위한 적어도 하나의 광원; 및
    상기 적어도 하나의 광원에 의해 생성된 광의 적어도 일부를 상이한 파장의 광으로 전환하도록 조작 가능한 적어도 하나의 광발광 재료를 포함하되,
    상기 제1 파장 빈은 제1 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 LED를 포함하고, 상기 제2 파장 빈은 제2 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 LED를 포함하고,
    상기 장치의 방출 산물은 상기 광원 및 상기 적어도 하나의 광발광 재료에 의해 생성된 광의 조합을 포함하는 것인 LED 기반 발광 장치.
  24. 복수의 청색 LED를 수용하는 패키지를 포함하는 선택된 주파장을 갖는 청색 광을 생성하기 위한 LED 기반 광원으로서, 상기 청색 LED는 적어도 2개의 상이한 파장 빈으로부터 선택되되, 각각의 파장 빈은 각각의 파장 범위 내에 있는 주파장을 갖는 청색 광을 생성하도록 조작 가능한 LED를 포함하는 것인 LED 기반 광원.
  25. 제24항에 있어서, 적색 광을 생성하도록 조작 가능한 적어도 하나의 적색 LED를 추가로 포함하되, 상기 적어도 하나의 적색 LED는 상기 패키지 내에 수용된 것인 LED 기반 광원.
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