KR20180048910A

KR20180048910A - Led 모듈 및 조명 모듈

Info

Publication number: KR20180048910A
Application number: KR1020187009089A
Authority: KR
Inventors: 마크 안드레 드 삼버; 노베르투스 안토니우스 마리아 스위거스; 플로리스 마리아 헤르만즈 크롬프보에츠
Original assignee: 루미리즈 홀딩 비.브이.
Priority date: 2015-09-02
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2018-05-10
Also published as: WO2017036900A1; US20200149697A1; CN107923580B; EP3344910A1; EP3344910B1; JP2018527711A; US10995915B2; CN107923580A; JP2021184391A

Abstract

광축(12)에 대해 중심이 맞춰진 발광 출력을 광 출사 표면(14)을 향해 지향시키도록 배열된 적어도 하나의 LED를 포함한 LED 칩(10); 이격 영역(25)에 의해 광 출사 표면으로부터 분리되는 광학 층(20) - 이격 영역은 광학 층, 및 광 출사 표면을 구성하는 재료보다 낮은 굴절률을 갖고, 광학 층은 발광 출력을 광축과 0이 아닌 각도를 이루는 방향으로 재지향시키도록 배열됨 - ; 광학 층 위의 시준 소자(30) - 시준 소자(30)는 상기 방향에서 재지향된 발광 출력을 시준하도록 배열됨 - 를 포함하는 LED 모듈(1)이 개시된다. 하나 이상의 그러한 LED 모듈을 포함하는 조명 모듈(100)이 또한 개시된다.

Description

LED 모듈 및 조명 모듈

본 발명은 광축에 대해 중심이 맞춰진 발광 출력(luminous output)을 광 출사 표면을 향해 지향시키도록 배열된 적어도 하나의 LED 칩을 포함하는 LED 모듈에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 적어도 하나의 이러한 LED 모듈을 포함하는 조명 모듈에 관련된 것이다.

발광 다이오드(LED)들은 긴 수명과 적은 에너지를 보장함으로써 빠르게 인기를 얻고 있다. 제조법의 발전은 적어도 하나의 LED, 그리고 일반적으로는 복수의 LED가 함께 패키징 되어 단일 다이로서 제공되는 칩 크기의 LED 패키지 또는 모듈의 출현을 이끌었다. 따라서 이러한 패키지들은 때때로 단일 다이 방출기(Single Die Emitter, SDE)들이라고 지칭된다. 이러한 패키지들에 의해 생성되는 램버시안(Lambertian) 발광 분포 및 밝기로 인해, 그것들은 차량용 조명 및 투사 조명을 비롯한 다양한 응용 분야에서 LED 기반 해결책의 핵심 조력자로 여겨진다.

이러한 LED 모듈은 패키지의 광축에 대해 중심이 맞춰진 램버시안 발광 분포를 일반적으로 발생시킨다. 따라서, 차량용 전방 조명, 예를 들면 차량용 헤드 램프(head lamp)들을 포함하지만 그에 한정되지는 않는 일부 적용 분야에서, 종종 다른 종류의 헤드 램프들, 예를 들면 상향등들, 변환 또는 하향등들에 의해 발생되는 허용가능한 빔 프로파일에 관한 적절한 규제를 준수하기 위해, 이러한 패키지의 사용은 발광 분포를 원하는 방향으로 재성형하고 재지향시키기 위한 추가적인 광학 소자들과 결합되어야 한다.

WO 2015/090706 A1호는 빔 성형을 갖는 조명 디바이스를 개시한다. 조명 디바이스는 광원, 광학 플레이트 및 반사기를 포함된다. 광학 플레이트는 광원의 원래의 광축과 0이 아닌 각도를 이루는 빔을 제공하도록 구성된다.

US 8,764,259 B2는 반도체 광원, 반도체 광원이 위치될 리세스(recess)를 갖는 지지부, 및 적어도 하나의 측벽에 의해 함께 연결된 광 입사 및 광 출사 개방부를 갖는 시준기(collimator)를 포함하는 조명 어셈블리를 개시한다. 시준기는 지지부에 대해 이동이 가능하다. 시준기는 시준기의 광 입사 개방부와 리세스가 중첩된 방식(nested manner)으로 결합되어서, 리세스 내의 반도체 광원에 의해 방출된 광이 광 입사 개방부를 통해 시준기로 들어오고 시준기의 가동범위 내의 어떤 위치에 대해서 본질적으로 시준기의 광 출사 개방부를 통해서만 빠져나오도록 지지부에 부착된다. 조명 어셈블리는 시준기를 그것의 가동범위의 적어도 일부에 걸쳐 이동시키기 위한 액츄에이터를 더 포함한다.

이 어셈블리는 상대적으로 부피가 크고 비용이 많이 든다.

본 발명은 비용효율적인 응용 특정 지정 LED 모듈을 제공하는 것을 추구한다.

본 발명은 더 나아가 적어도 하나의 이러한 LED 모듈을 포함하는 조명 모듈을 제공하는 것을 추구한다.

일 양태에 따르면, 광축에 대해 중심이 맞춰진 발광 출력을 광 출사 표면을 향해 지향하도록 배열된 적어도 하나의 LED를 포함하는 LED 칩; 이격 영역에 의해 광 출사 표면으로부터 분리되는 광학 층 - 이격 영역은 광 출사 표면을 구성하는 재료 및 광학 층보다 낮은 굴절률을 갖고, 광학 층은 발광 출력을 광축과 0이 아닌 각도를 이루는 방향으로 재지향시키도록 배열됨 - ; 및 광학 층 위의 시준(collimating) 소자 - 시준 소자는 상기 방향에서 재지향 된 발광 출력을 시준(collimate)하도록 정렬됨 - 를 포함하는 LED 모듈이 제공된다. 이 LED 모듈은 상이한 방향들에서 복수의 빔을 생성하도록 배열되어 있다. 이를 위하여, 광학 층은 발광 출력의 제1 부분을 광축과 0이 아닌 제1 각도를 이루는 제1 방향으로 재지향시키도록 배열된 제1 영역; 및 발광 출력의 제2 부분을 광축과 0이 아닌 제2 각도를 이루는 제2 방향으로 재지향시키도록 배열된 제2 영역 - 제1 방향은 제2 방향과 다름 - 을 포함하고; 시준 소자는 상기 제1 방향에서 재지향된 발광 출력의 제1 부분을 시준하기 위해 제1 영역 위에 배열되고, LED 모듈은 상기 제2 방향에서 재지향된 발광 출력의 제2 부분을 시준하기 위해 제2 영역 위에 배열된 추가 시준 소자를 더 포함한다.

이러한 LED 모듈은 LED 칩의 광 출사 표면 상의 광학 필름과 같은 비대칭 미세구조의 광학 층의 제공에 의해 컴팩트(compact)하고 비용효율적인 방식으로 특정 응용에 맞춰진 지향성 발광 출력을 제공할 수 있고, 광학 층은 축외(off-axis) 방향에서 하나 이상의 LED들의 발광 출력을 시준하고 재지향시키고, 비대칭 시준기는 고도로 시준된 축외 중심의 광 빔을 만들어내기 위해 추가의 시준을 제공한다. 이는 예를 들어 다양한 방향들의 축외 발광 출력들을 발생시키도록 배열된 복수의 이러한 LED 모듈을 포함하는 조명 모듈에 의해 고-대비의 다지향성(high-contrast multi-directional)의 발광 분포들이 발생되는 것을 허용한다. 특히, 본 발명은 동일한 LED 칩, 예를 들어 평평한(2D) 기판 상에 제조된 LED 칩들, 예를 들어 표면-탑재 디바이스(SMD, surface-mounted device) LED 칩들을 사용하여 특정 응용에 맞춰진 지향성 빔들을 발생시킬 수 있는 LED 모듈들의 생성을 용이하게 한다. 따라서, 이것은 LED 모듈의 설계와 제조를 상당히 단순화하고, 왜냐하면 비대칭 시준기와 결합된 광학 층의 사용으로 인해, LED 모듈의 원하는 빔 지향성이 LED 칩 설계로부터 분리되기 때문이다.

본 출원의 맥락에 따르면, 비대칭이라는 용어는 LED 칩(및/또는 조명 모듈)의 광축에 대해 대칭이 아닌 것으로 해석되어야 한다. 이것은 광학 소자 그 자체가 내부의 대칭 축 또는 면을 포함하지 않음을 필수적으로 암시하지는 않는다.

바람직한 실시예에서, 이격 영역은 공기의 낮은 고유 굴절률로 인해 에어 갭(air gap)에 의해 구현된다. LED 칩과 빔 성형 광학부들 사이의 낮은 굴절률 영역의 존재, 즉 광학 층은 (광의 주어진 전파 거리에 대해) 감소된 시준 각도와 더 좁은 빔 폭을 발생시킨다. 이러한 낮은 굴절률 영역과 특히 그것을 위한 에어 갭은 광학 필름의 치수의 증가 없이 더 좁은 시준 각도를 용이하게 한다.

LED 칩은 일반적으로 광 출사 표면으로부터 연장되는 적어도 하나의 측면 표면을 갖고, LED 모듈은 적어도 하나의 측면 표면을 덮는 반사 소자를 임의로 (optionally) 더 포함한다. 이것은 LED 모듈의 발광 효율을 개선하고, 이는 광 출사 표면을 빠져나가는 광의 양이 반사 소자에 의해 증가하기 때문이다.

시준 소자는 보디(body)에 의해 둘러싸인 도관을 포함할 수 있고, 도관은 광축과 상기 0이 아닌 각도를 이루는 주요 전파 방향을 갖고, 보디는 광 출사 표면 주위에 배열된다. 이러한 방식으로, 광 출사 표면으로 빠져나가는 광의 실질적으로 전부가 시준 소자에 의해 포착되고, 따라서 특히 높은 광학 효율의 LED 모듈을 제공한다. 보디는 반사 소자에 의해 지지된다.

실시예에서, 광학 층은 발광 출력의 일부분을 광축과 0이 아닌 각도를 이루는 방향으로 재지향시키도록 각각 배열된 복수의 패싯(facet)을 포함한다. 패싯이 있는 미세구조 소자를 포함하는 이러한 광학 층은 비용효율적인 방식으로 제조될 수 있고, 따라서 LED 모듈의 전체 비용을 감소시킨다. 예를 들어, 광학 층은 광학 필름과 같은 광학 폴리머 층일 수 있다.

다른 양태에 따르면, 상술한 실시예들 중 임의의 것에 따른 LED 모듈을 포함하는 조명 모듈이 제공된다. 이러한 조명 모듈은 예를 들어 SMD 모듈과 같은 비교적 평평한(2D) 광 모듈이 조명 모듈의 발광 출력 내에 바람직한 지향성을 만드는 컴팩트한 광학 소자들과 함께 사용될 수 있다는 사실로 인해, 축외 발광 분포들, 예를 들어 광빔들을 생성하면서도 컴팩트하게 유지될 수 있다.

바람직하게는, 조명 모듈은 조명 모듈의 광축과 0이 아닌 제1 각도를 이루는 제1 방향에서 시준된 발광 출력을 생성하도록 배열된 적어도 하나의 제1 LED 모듈; 및 조명 모듈의 광축과 0이 아닌 제2 각도를 이루는 제2 방향에서 시준된 발광 출력을 생성하도록 배열된 적어도 하나의 제2 LED 모듈을 포함하는 복수의 상기 LED 모듈을 포함하고, 0이 아닌 제1 각도는 0이 아닌 제2 각도와 다르다. 이는 다지향성 발광 출력들, 예를 들어 상이한 각도들을 이루는 복수의 빔을 발생시킬 수 있는 조명 모듈을 제공한다.

실시예에서, 조명 모듈은 조명 모듈의 광축과 상기 0이 아닌 제1 각도를 이루는 제1 방향에서 시준된 발광 출력을 생성하도록 각각 배열된 제1 LED 모듈들의 어레이; 및 조명 모듈 광축과 상기 0이 아닌 제2 각도를 이루는 제2 방향에서 시준된 발광 출력을 생성하도록 각각 배열된 제2 LED 모듈들의 어레이를 포함하고, 0이 아닌 제1 각도는 양각이고 0이 아닌 제2 각도는 음각이다. 이는 다지향성 발광 출력들의 생성을 가능하게 하는 조명 모듈을 제공하고, 예를 들어 상이한 각도들 하의 복수의 빔은 조명 모듈 광축을 포함하는 평면 위의 제1 각도, 및 이 평면 아래의 제2 각도를 포함한다. 예를 들어, 이는 차량용 헤드라이트 응용들에서 상향등과 하향등을 각각 발생시키는 데에 이로울 수 있다.

0이 아닌 제1 각도 및 0이 아닌 제2 각도는 예를 들어 전체적인 대칭형의 발광 분포를 생성하기 위해, 동일한 절대값을 가질 수 있다.

대안적으로, 조명 모듈은 제1 LED 모듈 및 제2 LED 모듈을 포함하는 LED 모듈들의 어레이를 포함할 수 있고, 따라서 복수의 방향들의 광을 생성할 수 있는 어레이를 제공할 수 있다.

대안적으로, 조명 모듈은 제1 LED 모듈 및 제2 LED 모듈을 포함하는 LED 모듈들의 패턴을 포함할 수 있고, 제1 및 제2 방향은 발산한다. 이 실시예에서, 조명 모듈은 발산하는 빔을 생성할 수 있다.

대안적으로, 조명 모듈은 제1 LED 모듈 및 제2 LED 모듈을 포함하는 LED 모듈들의 패턴을 포함할 수 있고, 제1 및 제2 방향은 수렴한다. 이 실시예에서, 조명 모듈은 수렴하는 빔을 생성할 수 있다.

각각의 LED 모듈들은 설정 가능한 조명 모듈을 제공하도록 개별적으로 제어 가능할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 조명 모듈은 LED 모듈들의 지향성으로 인해 이득을 보는 운송 수단의 헤드라이트 모듈이고, 그로 인해 최소의 빔 성형 소자들을 필요로 하는 운송 수단 헤드라이트 모듈이 제공될 수 있게 된다. 그러나, 조명 모듈은 예를 들어 픽셀화된 조명 응용들, 예를 들어 스포트라이트(spot lighting), 행렬 표지 (matrix sign)들, 조명-기반 도로 표지판들, 거리 조명 등을 포함하지만 그에 한정되지는 않는 다른 응용 영역들에서도 또한 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 실시예들은 LED 엔진, 즉 LED 칩의 광축과 0이 아닌 각도를 이루는 지향성 조명이 요구되는 어떠한 응용 분야에도 적용 가능하다.

본 발명의 실시예들은 첨부 도면을 참조하여, 비제한적인 예들에 의해 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 LED 모듈을 개략적으로 도시한다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 조명 모듈의 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 조명 모듈의 정면도를 개략적으로 도시한다.
도 4는 다른 예시적인 실시예에 따른 조명 모듈의 정면도를 개략적으로 도시한다.
도 5는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 조명 모듈의 정면도를 개략적으로 도시한다.
도 6은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 조명 모듈의 정면도를 개략적으로 도시한다.
도 7 내지 9는 본 발명의 적어도 몇몇 양태들의 개념의 증명을 나타내는 시뮬레이션 결과들을 묘사한다.

도면들은 단지 개략적으로 그려졌고 일정한 비율로 도시되어 있지 않다는 것을 이해해야 한다. 또한 동일 또는 유사한 부분을 나타내기 위해 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호가 사용됨을 이해해야 한다.

도 1은 예시적인 실시예에 따른 LED 모듈(1)을 개략적으로 도시한 것이다. LED 모듈(1)은 LED 칩(10)의 광축(12)에 대한 발광 분포를 광 출사 표면(14)을 향해 발생시키기 위해 배열된 적어도 하나의 LED, 일반적으로는 복수의 LED를 포함하는 활성 다이 영역(11)을 포함하는 LED 칩(10)을 포함한다. 활성 다이 영역은 예를 들어 SMD LED 칩들의 경우에 투명 캐리어 기판(13)등에 장착될 수 있고, 그것의 발광 출력을 투명 캐리어 기판(13)의 광 출사 표면 (14)을 향해 지향시키도록 배열될 수 있다. 투명 캐리어 기판(13)은 임의의 적절한 투명 기판 재료, 예를 들어 사파이어로 만들어 질 수 있다. LED 모듈(1)은 예를 들어 특정 스펙트럼 조성, 예를 들어 특정 색 온도의 백색 광의 발광 출력을 생성하기 위하여, 활성 다이 영역(11)내의 하나 이상의 LED에 의해 생성되는 발광 출력의 파장 변환을 위한 하나 이상의 인광 물질들을 더 포함할 수 있다. 이런 인광물질들은 예컨대 사파이어 기판(13)에 장착될 수 있다. 적절한 인광물질 적용예는 세라믹 인광물질 또는 인광물질 파우더를 포함하는 사파이어 기판(13) 위의 실리콘 메트릭스를 포함하지만 이로 한정되지는 않는다. LED 칩(10)은 LED들에 전기를 제공하기 위해, 예를 들어 금속 또는 금속 합금 접속부와 같은 하나 이상의 전기 전도성의 외부 접속부(15)를 포함할 수 있다. 이 접속부(15)들은 예컨대 LED 칩(10)의 애노드와 캐소드 접속부를 형성할 수 있다.

그 자체로서 잘 알려져 있지만, LED들은 일반적으로 광축 주위에 램버시안 광 분포, 즉 대칭적인 광 분포를 발생시키며, 도 1의 예시적인 실시예에서 이것은 광축(12)주위에 투사된다. 실시예에 따라, 광 출사 표면(14)은 하나 이상의 LED에 의해 생성된 광 분포를 광축(12)과 0이 아닌 각도를 이루는 제1 방향으로 재지향시켜, 재지향된 광 분포(16)를 생성하도록 되어 있는 비대칭 광학 층(20), 바람직하게는 미세구조의 비대칭 광학 층(20), 예컨대 복수의 미세 패싯을 포함하는 비대칭 광학 층(20)을 지닌다. 0이 아닌 각도는 비대칭 광학 층(20)의 형상에 의해, 예를 들어 미세 패싯들과 같은 미세구조들의 형상, 예를 들어 미세 패싯들의 표면 각도에 의해, 및/또는 비대칭 광학 층(20) 재료의 굴절률에 의해 정의될 수 있다.

실시예에서, 비대칭 광학 층(20)은 옵티컬 그레이드 폴리머(optical grade polymer)층이다. 옵티컬 그레이드 실리콘은 실리콘들의 매력적인 열 저항 성질로 인해 특별히 선호되는데, 이는 이러한 폴리머들이 하나 이상의 LED에 의해 생성되는 열을 다루는 데 특히 적합해지게 하지만, 다른 옵티컬 그레이드 폴리머들, 예를 들어 폴리카보네이트(polycarbonate), PMMA, PET 등이 또한 고려될 수 있고, 이들은 임의의 적절한 방식으로, 예를 들어 오버몰딩(overmolding), 엠보싱(embossing) 등에 의해 LED 모듈 상에 형성될 수 있다. 대안적으로, Al₂O₃, YAG 또는 유리 시트 같은 투명 세라믹들은 광학 층(20)의 재료로 사용될 수 있고, 이것은 예를 들어 실리콘 접착제 등의 적절한 접착제를 사용하여 LED 칩(10)에 본딩될 수 있다.

하나의 실시예에 따르면, 광학 층(20)은 프레넬 판(Fresnel plate) 또는 프레넬 포일(Fresnel foil)로 이루어진다. 프레넬 포일들은 프레넬 렌즈들의 원리들에 기반한, 시준 또는 부분적 시준을 특징으로 한다. 예를 들어 판은 광원, 즉 LED 칩(10)의 하나 이상의 LED들을 향하는 방향 또는 그 반대 방향을 향하는 프리즘 홈들(prismatic grooves) 또는 프리즘/피라미드 구조물들의 대칭적인 또는 비대칭적인 어레이를 포함할 수 있다. 프리즘 또는 피라미드 소자들은 판의 표면을 가로질러 형상 또는 다른 광학적 성질들이 달라질 수 있는데, 이는 광학 필름(20)에 걸친 다른 지점들에서 각도들을 다르게 함으로써 입사광을 굴절시키기 위함이다. 형상이나 다른 광학적 성질들의 전체적인 분포는 요구되는 특정한 정도의 시준 및/또는 광선 재지향(ray redirection)을 생성하도록 선택될 수 있다. 실시예에서, 프레넬 판 또는 포일의 프리즘 소자(prismatic element)들은 프리즘 각도를 갖는데, 즉 광학 필름(20)의 주 표면에 비해 기울어진 프리즘 표면의 각도는 10-40° 범위이고, 바람직하게는 15-30° 범위이다.

프레넬 렌즈(Fresnel lens)들은 종래의 렌즈들에 비해, 현저하게 감소된 질량 및 두께와 함께 큰 개구와 짧은 초점 거리를 달성할 수 있다는 점에서 중요한 장점을 가진다. 프레넬 구조물들(Fresnel structures)은 종래의 렌즈들의 대응부와 비교하여 현저하게 얇게 만들어질 수 있고, 프레넬 포일들 또는 판들의 경우, 평면 시트 또는 필름의 형태를 갖는다. 짧은 초점 거리는 그것들이 소형화된 조명 응용들에 특별히 적절해지게 하고, 최소화된 두께는 조명 패키지들의 총 높이를 줄이는 것을 허용한다.

프레넬 구조물들은 또한 종래의 렌즈들에 비해 더 비스듬한 각도의 빛을 포착하는 것이 가능하고, 더 효율적인 시준 활동을 가능하게 하며: 종래의 렌즈의 허용 각도 범위 밖에 있었을, LED 칩(10)의 광 출사 표면을 빠져나가는 비스듬한 광선들이라 할지라도 프레넬 포일에 의해 포착되고 시준된다. 이것은 LED 칩(10)의 증가된 총 효율을 허용하는데, 왜냐하면 비대칭의 시준 소자(30)에 의해 희생되는 광이 더 적을 것임이 분명하기 때문이다.

일례에 따르면, 광학 필름(20)은 향상된 또는 적응된 프레넬 포일을 포함하는데, 이는 원형보다는 선형으로 배열된 평형 피라미드 리지(pyramidal ridge)들 세트를 갖는 하나 이상의 광학 시트들을 포함하는 것을 특징으로 한다. 특히, 이러한 배열은 두 개의 미세 구조의 시트들을 포함할 수 있는데, 각각의 시트는 구조화된 층을 포함하고, 구조화된 층들은 광원으로부터 반대 방향을 바라보는 긴 국소 평형 리지들(elongate locally parallel ridges)의 어레이를 갖고, 각각의 리지의 피크에서 꼭지각(apex angle)을 가지며, 여기서 하나의 시트의 리지들이 다른 시트의 리지들과 교차하여 국소적 교차 각이 30도와 150도 사이가 되도록 한다. 교차된 리지들은 특정 각도들에서 입사하는 광을 반사하고, 다른 각도들에서 입사하는, 즉 광축(12)과 0이 아닌 각도들을 이루면서 입사하는 광선을 굴절 및 투과시킨다. 이러한 변화는 특정 임계 원뿔각 내에서 구조물에 입사하여 들어오는 광이, 인광물질 또는 광원을 향해 반사되어 되돌아는 한편, 이러한 원뿔각 밖의 광은 굴절되고 투과한다는 점에서 특별히 장점을 가진다. 후방 반사 광은 만약 있다면 LED 칩(10)의 인광물질 내에서 산란되고, 그 이후 광 출사 표면(14)과 광학 층(20)을 통해 탈출할 두 번째 기회를 갖는다. 이러한 광 재활용의 성질은 광학 필름(20)이 강도의 손실 없이 인광물질 및/또는 LED 칩(10)의 하나 이상의 LED에 더 가깝게 위치되는 것을 허용하는데, 이는 굴절 및 투과에 대한 임계 허용 각도 범위 밖의 광선들이 희생되지 않고 반사를 통해 재지향되기 때문이다. 반사된 광은 모듈 내부에서 재지향, 예를 들어 소정의 바운싱(bouncing) 후에도 여전히 LED 칩(10)을 빠져나가고, 그에 의해, 예를 들면 비대칭 광학 층(20)이 다이 영역(11) 내의 하나 이상의 LED에 의해 생성된 광 분포에 대해 어느 정도의 시준을 제공할 때, LED 칩(10)의 하나 이상의 LED에 의해 생성된 거의 모든 광선들은 궁극적으로 원하는 시준 각도 범위 내에서 모듈을 빠져나가게 된다.

비대칭 광학 층(20)은 광학 층(20)과 기판(13)보다 굴절률이 낮은 이격 영역(spacing region)(25)에 의해 광 출사 표면(14)으로부터 분리된다. 예를 들어, 이격 영역(25)은 공기로 채워진 폼(air-filled foam)들과 같은 낮은 굴절률을 갖는 재료을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 이격 영역(25)은 에어 갭에 의해 형성된다.

추가적으로, LED 모듈(1)은 재지향된 발광 분포(16)를 시준하도록 배열된 비대칭 시준 소자(30)를 포함한다. 비대칭 시준 소자(30)는 광축(12)과 0이 아닌 각도를 이루는 추가적인 방향으로, 재지향된 발광 분포(16)를 시준하도록 일반적으로 배열된다. 추가적인 방향은 LED 모듈(1)의 발광 수율(yield)을 최적화 하기 위해 제1 방향과 일치하는 것이 더 바람직하다. 시준 소자(30)는 도관(33)의 광 출사 창을 정의하는 광 출사 표면(32)을 갖는 보디(31)에 의해 범위가 정해지는 도관(33)을 포함할 수 있고, 그 보디(31)는 재지향된 광 분포(16)를 도관(33) 내에 보유하기 위한 반사체일 수 있다. 도관(33)은 일부 실시예들 에서는 공기로 채워진 갭일 수 있고, 또는 일부 대안적인 실시예에서는 낮은 굴절률의 광학 재료, 즉 광학 필름(20)보다 낮은 굴절률을 가진 재료를 포함할 수 있다.

광축(12)과 요구된 한계들 내의 0이 아닌 각도를 이루는 주 또는 중심 전파 각도(propagation angle)를 갖는 발광 분포를 얻기 위해, 시준 소자(30)는 광학 필름(20)의 발광 출력을 보디(31)의 내부 표면(들)으로부터 여러 번 후속하여 반사시키는 블랙 보디(black body)(31)를 가질 수 있다.

흡수 표면, 즉 블랙 보디(31)는 원하는 각도 한계들 밖으로 나가는 광 반사 및 재지향되지 않고 희생된다는 의미이지만, 프레넬 포일 형태의 광학 소자(20)의 사용은 LED 칩(10)에 의해 생성된 전체 광의 오직 적은 부분만이 이러한 방식으로 손실될 것을 보장한다. 따라서, 흡수성의 이차적인 시준 보디의 치수적인 장점(dimensional advantage)은 출력 효율의 중대한 손실 없이 달성될 수 있다는 것이다.

제2 예에 따르면, 비대칭 시준 소자(30)는 반사 표면을 가지는 보디(31)를 가질 수 있다. 이 경우, 지나치게 큰 탈출 각도를 갖는 광은 반사되는 대신에, 흡수되지 않고 희생된다. 광은 예를 들어 시준 보디(31)의 표면(들)으로부터 더 반사될 수 있거나, 광학 필름(20) 쪽으로 재지향되어 되돌아갈 수 있다. 반사 표면은 빛이 손실되지 않을 것을 보장하고, 따라서 효율이 극대화된다. 그러나, 대비는 어느 정도 손상되는데, 왜냐하면 광선들의 작은 부분이 보디 표면으로부터의 반사를 통해 광 출사 창(33)으로 빠져나갈 수 있고, 이러한 광선들은 비대칭 시준 소자(30)의 보디 형상에 의해 정의되는 한계들 내에 있는 전파 방향을 갖지 않기 때문이다. 그 결과, 발생된 빔 에지는 더 큰 흐릿함(fuzziness)을 보일 수 있다. 그러나, 블랙 보디에서와 마찬가지로, 프레넬 광학 필름(Fresnel optical film)(20)의 사용은 이 효과의 정도를 상당히 제한할 수 있는데, 왜냐하면 광선들의 대다수가 요구된 한계 각도를 이미 준수하고 있기 때문이다.

LED 모듈(1)은 광 출사 표면(14)부터 연장되는 그것의 측면 표면들 상의 반사 소자(40)를 더 포함할 수 있다. 전형적으로, 반사 소자(40)는 다이 영역내의 하나 이상의 LED에 의해 생성된 광이 광 출사 표면(14) 외의 표면을 통해 LED 모듈(1)을 벗어나는 것을 막기 위하여, 그러한 측면 표면들의 적어도 다이 영역(11)을 커버한다. 시준 소자(30)의 보디(31)는 반사 소자(40)에 의해 지지될 수 있지만, 이것이 필수적이지는 않다. 반사 소자(40)는 경면 반사성(specularly reflective)이거나 확산 반사성(diffusively reflective)일 수 있고, 예를 들어 벌크 체적 산란 반사체(bulk volumetric scattering reflector) 또는 박막 반사체(thin film reflector)일 수 있다. 몇몇의 실시예에서의 반사 소자(40)는 예를 들어 시린지(syringe) 또는 다른 퇴적 도구를 사용하여, LED 칩(10)의 하나 이상의 LED 주위에 반사성 재료를 공급하거나 퇴적함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어 적절한 반사성 재료는 부유 반사성 티타늄 산화물(suspended reflective titanium oxide)입자들을 갖는 실리콘 조성물을 포함한다. 예를 들어, 반사성 재료를 경화하기 전에 비대칭 시준 소자(30)를 반사성 재료 내로 압박함으로써, 비대칭 시준 소자(30)가 반사 소자(40) 상에 지지될 수 있다.

실시예에서, 반사성 재료는 하나 이상의 LED보다 높은 레벨에 퇴적 또는 공급될 수 있고, 그에 의해 LED들 위에 에어 갭(25)을 형성한다. 에어 갭(25)은 하나 이상의 LED 위의 반사성 재료의 부분적인 제거에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로, 반사성 재료의 퇴적 또는 공급에 의한 반사 소자(40)의 형성에 앞서, 희생 층이 하나 이상의 LED 위에 적용될 수 있고, 희생 층은 반사 소자(40)의 형성에 후속하여 제거된다.

에어 갭을 포함하는 LED 칩(10)들이 생성될 수 있는 방법의 세 가지 다른 변형예가 존재한다. 제1 예에서는, 내장된 공기 공동(air cavity), 및 예를 들어 공기로 채워진 최상부를 가진 YAG(Y₃Al₅O₁₂)의 층 스택(stack)을 포함하는, 층을 이룬 인광물질들(layered phosphors)이 사용된다. 이 경우, 인광물질 층은 하나 이상의 LED 위의 전체 공간을 채우도록 유효하게 확장되고, 인광물질 층은 공기로 채워진 상부 층을 포함하는, 층을 이룬 구조를 포함한다. 제2 예에서는, 공기 함유물들(air inclusions)이 포함된 시트(sheet) 재료 층(25)이 LED 칩(10)의 최상부에 적용된다(인광물질을 갖거나 갖지 않음). 제3 예에서는, 임시 충진제 재료(예를 들어, 레지스트)가 LED 칩(10)의 최상부에 적용된다(인광물질을 갖거나 갖지 않음). 광학 층(20)의 고정에 후속하여, 임시 충진제 재료가 제거되어 에어 갭을 형성한다. 충진제 재료는, 예를 들어 용매의 사용을 통해 쉽게 제거될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 LED 모듈(1)은 그것의 광축(12), 또는 더 넓게는, 그것의 대칭 축 또는 중심 축과 0이 아닌 각도를 이루는 방향으로 시준된 광을 생성한다. 결과적으로, LED 모듈(1)의 배향은 LED 모듈(1)이 그것의 발광 출력을 생성하는 방향에 영향을 준다. 이러한 양태는 조명 모듈 내에 복수의 LED 모듈(1)들을 결합함으로써 활용될 수 있는데, 여기서 조명 모듈이 상이한 방향들로 시준된 광을 생성할 수 있도록, 또는 자신들의 발광 출력을 자신들의 광축들에 대해 생성하는 LED 모듈들을 사용해서는 달성될 수 없는 지향성 발광 패턴들을 만들 수 있도록, 각각의 LED 모듈(1)들은 상이한 배향들로 배치된다. 물론 이것은 동일한 배향의 복수의 LED 모듈 또는 단일 LED 모듈을 포함하는 조명 모듈을 제공하기 위해, 예를 들어 자신의 중심 축과 0이 아닌 각도를 이루는 단일 방향으로 시준된 광을 전달하는 조명 모듈을 만들기 위해, 평면으로/평평한 2D 표면상에 조립될 때에도 동등하게 실현 가능하다. 구체적으로 이것은 활성 다이 영역(11)이 투명 기판(13), 예를 들어 SMD LED칩들과 같은 평평한 기판 상에 장착된 LED 칩(10)들 또는 평면 LED 칩(10)들에 특별히 적용될 수 있다.

구체적으로 보여지지는 않았지만, 대안적인 실시예에서의 LED 모듈(1)은 상이한 방향들에서 복수의 시준된 빔 부분들을 생성하기 위해 하나보다 많은 시준기 소자(30)를 포함할 수 있다. 이를 위해, 광학 층(20)은 하나 이상의 LED의 발광 출력의 제1 부분을 광축(102)과 0이 아닌 제1 각도를 이루는 제1 방향으로 재지향 시키도록 배열된 제1 영역, 및 하나 이상의 LED들의 발광 출력의 제2 부분을 광축(102)과 0이 아닌 제2 각도를 이루는 다른 제2 방향으로 재지향시키도록 배열된 제2 영역을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, LED 모듈(1)은 상기 제1 방향의 재지향된 발광 출력의 제1 부분을 시준하기 위해 제1 영역 상에 배열된 제1 시준 소자(30), 및 상기 제2 방향의 재지향된 발광 출력의 제2 부분을 시준하기 위해 제2 영역 상에 배열된 제2 시준 소자(30)를 일반적으로 포함한다. 이 개념은 그 위에 N개의 시준 소자가 각각 위치한 N개의 그러한 영역을 포함하는 광학 층(20)으로 더 일반화될 수 있다는 것이 즉시 명확해질 것이고, 여기서 N은 적어도 2인 양의 정수, 예를 들어 N=2,3 또는 4이다.

도 2는 위쪽을 향하는 블록 화살표에 의해 나타난 바와 같이 조명 모듈 광축(102)과 0 아닌 제1 각도를 이루는 제1 방향으로 시준된 발광 출력을 발생시키도록 배열된 적어도 하나의 제1 LED 모듈(1a), 및 아래쪽을 향하는 블록 화살표에 의해 나타난 바와 같이 조명 모듈 광축(102)과 0이 아닌 제2 각도를 이루는 제2 방향으로 시준된 발광 출력을 발생시키도록 배열된 적어도 하나의 제2 LED 모듈(1b)을 포함하는 조명 모듈(100)을 개략적으로 도시한다. 0이 아닌 제1 각도는 0이 아닌 제2 각도와 다르지만, 몇몇의 실시예에서는, 예를 들어 전체적인 대칭형 발광 패턴이나 거울-상 방향들에서의 별개의 발광 패턴의 생성이 바람직한 경우에는, 그들의 절대값이 동일할 수 있다.

도 2의 실시예뿐만 아니라 이하의 실시예들에서, 하나 이상의 제1 LED 모듈(1a)은 하나 이상의 제2 LED 모듈(1b)과 동일할 수 있거나 다를 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 제1 LED 모듈(1a)에 의해 생성된 발광 분포는 하나 이상의 제2 LED 모듈(1b)에 의해 생성된 발광 분포와 상이한 색 및/또는 다른 강도를 요구할 수 있고, 이는 예를 들어 상이한 종류들의 LED들, 상이한 수의 LED들 및/또는 상이한 광학 소자들, 예를 들어 서로 다른 인광물질들을 각각의 LED 모듈들(1a, 1b) 내에 포함시킴으로써 달성될 수 있다.

조명 모듈(100)은 하나 이상의 제1 LED 모듈(1a) 및 하나 이상의 제2 LED 모듈(1b)이 집적되어 있는 하우징(103)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 제1 LED 모듈(1a) 및 하나 이상의 제2 LED 모듈(1b)은 임의의 적절한 방식으로 하우징(103) 내에 집적될 수 있다.

하우징(103)은 출구 렌즈 또는 창(101)과 같은 추가적인 광학 소자들을 더 포함할 수 있고, 하나 이상의 제1 LED 모듈(1a) 및 하나 이상의 제2 LED 모듈(1b)은 그들 각각의 발광 출력을 출구 렌즈(101)를 향해 재지향시키도록 배열된다. 출구 렌즈(101)는 임의의 적절한 방식으로 하우징(103) 내에 집적될 수 있다.

실시예에서, 광축(102)은 생성된 발광 분포와 관련하여 조명 모듈(100)을 절개하는 가상의(수평의) 평면의 부분을 형성할 수 있다. 구체적으로, 하나 이상의 제1 LED 모듈(1a)에 의해 생성되는 발광 분포는 이러한 가상의 평면의 위로 지향될 수 있고, 하나 이상의 제2 LED 모듈(1b)에 의해 생성되는 발광 분포는 이러한 가상의 평면의 아래로 지향될 수 있다. 이것은 예를 들어 차량용 조명과 같은 특정한 응용 분야들에서 이로운데, 여기서 조명 모듈(100)은 제1 구성에서는 하나 이상의 제1 LED 모듈(1a)로, 또는 하나 이상의 제1 LED 모듈(1a) 및 하나 이상의 제2 LED 모듈(1b)의 조합으로 상향등을 생성하고, 제2 구성에서는 하나 이상의 제2 LED 모듈(1b)로 변환등 또는 하향등을 생성하도록 배열된 헤드 램프(head lamp) 모듈일 수 있다. 이것은 예를 들어 각각의 빔들 사이의 개선된 공간적 분리를 생성하는 헤드 램프 모듈을 달성할 수 있다.

이를 위해, 하나 이상의 제1 LED 모듈(1a)은 하나 이상의 제2 LED 모듈(1b)로부터 독립적으로 제어 가능할 수 있다. 조명 모듈(100)의 각각의 LED 모듈들(1a, 1b)은 몇몇의 실시예들에서는 개별적으로 제어 가능할 수 있다. 통상의 기술자가 쉽게 이해하는 바와 같이, 제어기(도시되지 않음)는 요구되는 제어 구성을 용이하게 하도록 제공될 수 있다. 이러한 제어기는 조명 모듈(100)이 적용되는 응용 분야에 따라 운송 수단, 빌딩, 또는 그와 유사한 것 내에 있는 버튼, 스위치 또는 다이얼과 같은 사용자 인터페이스에 배선 접속될(hard-wired) 수 있고, 또는 무선 제어 모듈, 예컨데 조명 모듈(100)을 예를 들어 설정 가능한 무선 통신 디바이스에 설치된 앱(app)을 통해 작동시키도록 구성된 스마트 폰, 테블릿(tablet), 스마트 워치 또는 그와 유사한 것과 같은 설정 가능한 무선 통신 디바이스 또는 리모트 컨트롤(remote control)과 같은 전용 무선 제어 모듈로부터의 신호를 수신하기 위한 무선 신호 수신기를 포함할 수 있다.

도 3은 조명 모듈(100)의 예시적인 실시예의 정면도를 개략적으로 도시한다. 이 실시예에서, 조명 모듈(100)은 LED 모듈들(1a)의 시준기 소자들의 각각의 광 출사 표면들(32a)에 의해 범위가 정해지는 도관들(33a)을 빠져나가는 위를 향하는 블록 화살표들에 의해 나타나는 바와 같이, 조명 모듈 광축(102)과 상기 0이 아닌 제1 각도를 이루는 제1 방향으로 시준된 발광 출력을 발생시키도록 각각 배열된 제1 LED 모듈들(1a)의 제1 어레이(105a)를 포함한다. 조명 모듈(100)은 LED 모듈들(1b)의 시준기 소자들의 각각의 광 출사 표면들(32b)에 의해 범위가 정해지는 도관들(33b)을 빠져나가는 아래를 향하는 블록 화살표들에 의해 나타나는 바와 같이, 조명 모듈 광축과 상기 0이 아닌 제2 각도를 이루는 제2 방향으로 시준된 발광 출력을 발생시키도록 각각 배열된 제2 LED 모듈들(1b)의 추가 어레이(105b)를 더 포함한다.

앞에서 언급한 광축(102)을 포함하는 가상의 평면의 위와 아래로 광 빔들을 생성하기 위하여, 앞에서 설명한 바와 같이 0이 아닌 제1 각도는 양각(positive angle)일 수 있고 0이 아닌 제2 각도는 음각(negative angle)일 수 있다. 0이 아닌 제1 및 제2 각도의 절대값은 앞에서 설명한 바와 같이 동일할 수 있다. 각각의 LED 모듈들(1a, 1b)은 위에서 설명된 바와 같이 제어될 수 있다. 각각의 LED 모듈들(1a, 1b)은 개별적으로 제어될 수 있거나 어레이 레벨에서 제어될 수 있고, 즉 각각의 어레이들(105a, 105b)은 개별적으로 제어될 수 있다.

도 4는 조명 모듈(100)의 다른 예시적인 실시예의 정면도를 개략적으로 도시한다. 이 실시예에서, 조명 모듈(100)은 LED 모듈들(1a)의 시준기 소자들의 각각의 광 출사 표면들(32a)에 의해 범위가 정해지는 도관들(33a)을 빠져나가는 위를 향하는 블록 화살표들에 의해 나타나는 바와 같이, 조명 모듈 광축(102)과 상기 0이 아닌 제1 각도를 이루는 제1 방향으로 시준된 발광 출력을 발생시키도록 각각 배열된 복수의 제1 LED 모듈(1a)을 포함하는 어레이(105)를 포함한다. 어레이(105)는 적어도 하나의 LED 모듈(1b)의 시준기 광 출사 표면들(32b)에 의해 범위가 정해지는 도관(33b)을 빠져나가는 측면들을 향하는 블록 화살표들에 의해 나타나는 바와 같이, 조명 모듈 광축과 상기 0이 아닌 제2 각도를 이루는 제2 방향으로 시준된 발광 출력을 발생시키도록 배열된 적어도 하나의 제2 LED 모듈(1b)을 더 포함한다. 이러한 방식으로, 더 복잡한 빔 형상들은 조명 모듈(100) 내의 각각의 LED 모듈들(1)의 배향을 그에 맞춰 설정함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 대략적인 만곡형 또는 계단형의 광 분포가 이러한 방식으로 만들어질 수 있고, 많은 다른 형상의 발광 분포들이 동일하게 실현 가능하다.

도 5는 조명 모듈(100)의 다른 예시적인 실시예의 정면도를 개략적으로 도시한 것이다. 이 실시예에서, 조명 모듈(100)은 서로 반대를 가리키는 LED 모듈들의 지향성 발광 출력을 상징하는 각각의 블록 화살표들에 의해 나타나는 바와 같이, 발산하는 광 빔을 발생시키도록 배열된 LED 모듈들(1a 내지 1d)의 패턴을 포함한다.

도 6은 조명 모듈(100)의 다른 예시적인 실시예의 정면도를 개략적으로 도시한다. 이 실시예에서, 조명 모듈(100)은 서로를 향해 가리키는 LED 모듈들의 지향성 발광 출력을 상징하는 각각의 블록 화살표들에 의해 나타나는 바와 같이, 수렴하는 광 빔을 발생시키도록 배열된 LED 모듈들(1a 내지 1d)의 패턴을 포함한다.

조명 모듈들(100)의 상이한 구성들을 도시한 앞의 실시예들은 단지 비제한적인 예시의 방식으로 도시된 것임을 이해하여야 한다. 특정 조명 효과 또는 빔 모양을 만들기 위해 하나 이상의 LED 모듈(1)이 포함된 다수의 추가 구성들도 당연히 가능하고, 그러한 추가적인 구성들은 통상의 기술자에게 즉각적으로 명백해질 것이다.

앞의 실시예들에서, LED 모듈들(1)의 전기적 풋프린트(footprint), 즉 전기적 접속부들(15)의 레이아웃(layout)은 대칭적일 수 있다. 예를 들어, 이것은 LED 모듈들(1)의 전기적 접속부(15)들에 접속하기 위한 커넥터(connector)들의 규칙적인 패턴을 가지는 조명 모듈(100)을 위한 LED 모듈 장착 보드(mounting board)의 제공을 용이하게 하고, 이에 의해 LED 모듈들(1)은 LED 모듈들(1)의 전기적 풋프린트의 대칭적 성질로 인해, 장착 보드의 재설계을 요구하지 않고서, 임의의 바람직한 구성으로 장착 보드에 장착될 수 있게 되며, 이것은 전기적 접속부(15)의 배향이 LED 모듈(1)의 광축(12)에 대한 회전 배향에 독립적일 것을 보장한다. 따라서, 이것은 예를 들어 동일한 LED 모듈 장착 보드를 사용하는 도 2 내지 6 내의 조명 모듈(100)의 예시적인 실시예의 제공을 용이하게 한다.

도 7은 에어 갭(25)의 존재 시 15-30°(x축) 범위 내의 프리즘 각(prismatic angle)을 갖는 프리즘 소자를 포함하는 광학 필름(20)의 램버시안 휘도 분포에 대해 달성된 굴절 각(y축)을 라이트툴즈(Lighttools) 프로그램에서 시뮬레이션한 결과를 개략적으로 도시한다. 도 8은 에어 갭(25)의 부재 시 15-30°(x축) 범위 내의 프리즘 각을 갖는 프리즘 소자를 포함하는 광학 필름(20)의 램버시안 휘도 분포에 대해 달성된 굴절 각(y축)을 라이트툴즈 프로그램에서 시뮬레이션한 결과를 개략적으로 도시한다. 에어 갭(25)의 존재는 달성되는 편향 각을 약 2-4°에서 약 8-17°로 개선하고 따라서 만약 램버시안 휘도 분포, 즉 LED 칩(10)의 하나 이상의 LED에 의해 생성된 휘도가 광학 필름(20)과 광 출사 표면(14) 사이의 낮은 굴절률의 구조들(25), 예를 들어 에어 갭에 의해 예비 시준(pre-collimated) 된다면 광학 필름(20)의 편향력(deflection power)의 증가를 나타낸다.

도 9는 LED 칩(10)의 광축에 대해 약 10°인 보디 개구의 전파 방향을 갖는 비대칭 블랙 보디 시준 소자(30)와 비대칭 프레넬 광학 필름(20)을 포함하는 LED 모듈을 라이트툴즈 프로그램 내에서 시뮬레이션한 발광 분포의 극 좌표이다. 이것은 본 발명에 따른 LED 모듈(1)이 비대칭 광 빔을 효과적으로 생성할 수 있는 점을 분명히 강조한다.

앞에서 언급된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 조명 모듈(100)은 특히 차량용 조명 응용들, 예를 들어 운송 수단의 헤드램프 모듈에서 특히 적절한 적용가능성을 찾을 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들에 따른 조명 모듈(100)의 적용가능성은 거기에 한정되지 않는다. 본 발명의 실시예들에 따른 조명 모듈(100)을 일반적인 조명 응용 내의 소형 또는 픽셀화된 광원들, 예를 들어 스포트라이트(spot light)들과 같은 전구들과 같은, 그러나 그에 한정되지는 않는 다른 응용 분야들에 적용하는 것이 동일하게 실현 가능하며, 이것들은 예컨대 조명 모듈(100), 도로 신호(signage), 예를 들어 행렬 표지들 등의 실시예들 중 일부의 우수한 광 수렴 또는 발산 특성들로부터 이익을 볼 수 있다. 조명 모듈(100)의 다른 특별히 유망한 응용 분야는 거리 조명인데, 이는 가로등의 위치에 기반하여 특정 발광 분포를 생성하기 위해서는 가로등들이 규칙적으로 요구되기 때문이다. 예를 들어, 거리 교차로에 위치될 가로등은 교차로의 하나보다 많은 거리를 비추는 것이 요구될 수 있고, 이것은 일반적으로 단일 거리의 부분을 따라 있는 가로등과는 다른 조명 패턴을 요구한다. 본 발명의 조명 모듈들과 함께, 요구된 발광 출력의 그러한 다른 지향성은 요구되는 다른 발광 분포들을 달성하기 위한 LED 모듈들의 광학부의 재설계를 요구하지 않고서, 예를 들어 장착 보드 위의 LED 모듈(1)의 적당한 위치선정에 의해 쉽게 제공될 수 있다.

상기 언급된 실시예들은 발명을 제한하기보다는 설명하는 것이며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 첨부된 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않고서 다수의 대안적인 실시예를 설계할 수 있을 것임에 유의해야 한다. 청구항들에서, 괄호 안에 위치된 어떠한 참조 기호들도 청구항을 제한하도록 해석되어서는 안 된다. "포함하는(comprising)"이라는 단어는 청구항에 나열된 것들 외의 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 구성요소의 단수 표현("a" 또는 "an")은 복수의 그러한 구성요소들의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 수 개의 별개의 구성요소들을 포함하는 하드웨어에 의해 구현될 수 있다. 수 개의 수단이 열거된 디바이스 청구항에서, 이러한 수단들 중 몇 개는 하나의 동일한 하드웨어 품목으로 구현될 수 있다. 특정 수단들이 서로 다른 종속항들에 기재되어 있는 단순한 사실들은 이런 수단들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다.

Claims

LED 모듈(1)로서,
광축(12)에 대해 중심이 맞춰진 발광 출력을 광 출사 표면(14)을 향해 지향시키도록 배열된 적어도 하나의 LED를 포함하는 LED 칩(10);
이격 영역(25)에 의해 상기 광 출사 표면으로부터 분리되는 광학 층(20) - 상기 이격 영역은 상기 광학 층 및 상기 광 출사 표면을 구성하는 재료보다 낮은 굴절률을 갖고, 상기 광학 층은 상기 발광 출력을 상기 광축과 0이 아닌 각도를 이루는 방향으로 재지향시키도록 배열됨 - ; 및
상기 광학 층 위의 시준 소자(30) - 상기 시준 소자는 상기 방향에서 재지향된 발광 출력을 시준 하도록 배열됨 - 을 포함하고,
상기 광학 층(20)은,
상기 발광 출력의 제1 부분을 상기 광축과 0이 아닌 제1 각도를 이루는 제1 방향으로 재지향시키도록 배열된 제1 영역; 및
상기 발광 출력의 제2 부분을 상기 광축과 0이 아닌 제2 각도를 이루는 제2 방향으로 재지향시키도록 배열된 제2 영역 - 상기 제1 방향은 상기 제2 방향과 다름 - 을 포함하고,
상기 시준 소자(30)는 상기 제1 방향에서 상기 재지향된 발광 출력의 상기 제1 부분을 시준하기 위해 상기 제1 영역 위에 배열되고, 상기 LED 모듈은 상기 제2 방향에서 상기 재지향된 발광 출력의 상기 제2 부분을 시준하기 위해 상기 제2 영역 위에 배열된 추가 시준 소자를 더 포함하는, LED 모듈.
제1항에 있어서, 상기 이격 영역(25)은 에어 갭인, LED 모듈(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 LED 칩(10)은 상기 광 출사 표면(14)으로부터 연장되는 적어도 하나의 측면 표면을 갖고, 상기 LED 모듈은 상기 적어도 하나의 측면 표면을 덮는 반사 소자(40)를 더 포함하는, LED 모듈(1).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시준 소자(30)는 보디(31)에 의해 둘러싸인 도관(33)을 포함하고, 상기 도관(33)은 상기 광축(12)과 상기 0이 아닌 각도를 이루는 주요 전파 방향을 갖고, 상기 보디는 상기 광 출사 표면(14) 주위에 배열된, LED 모듈(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 층(20)은 상기 발광 출력의 일부분을 상기 광축(12)과 0이 아닌 각도를 이루는 상기 방향으로 재지향시키도록 각각 배열된 복수의 패싯을 포함하는, LED 모듈(1).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 층(20)은 광학 폴리머 층인, LED 모듈(1).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 LED 모듈(1a, 1b)을 포함하는 조명 모듈(100).
제7항에 있어서,
복수의 상기 LED 모듈들(1a, 1b)은,
조명 모듈 광축(102)과 0이 아닌 제1 각도를 이루는 제1 방향에서 시준된 발광 출력을 생성하도록 배열된 적어도 하나의 제1 LED 모듈(1a); 및
상기 조명 모듈 광축과 0이 아닌 제2 각도를 이루는 제2 방향에서 시준된 발광 출력을 생성하도록 배열된 적어도 하나의 제2 LED 모듈(1b) - 상기 0이 아닌 제1 각도는 상기 0이 아닌 제2 각도와 다름 - 을 포함하는, 조명 모듈(100).
제8항에 있어서,
상기 조명 모듈 광축(102)과 상기 0이 아닌 제1 각도를 이루는 상기 제1 방향에서 시준된 발광 출력을 생성하도록 각각 배열된 제1 LED 모듈들(1a)의 어레이(105a); 및
상기 조명 모듈 광축과 상기 0이 아닌 제2 각도를 이루는 상기 제2 방향에서 시준된 발광 출력을 생성하도록 각각 배열된 제2 LED 모듈들(1b)의 어레이(105b) - 상기 0이 아닌 제1 각도는 양각(positive angle)이고, 상기 0이 아닌 제2 각도는 음각(negative angle)임 - 를 포함하는 조명 모듈(100).
제8항에 있어서, 상기 제1 LED 모듈(1a) 및 상기 제2 LED 모듈(1b)을 포함하는 LED 모듈들의 어레이(105)를 포함하는 조명 모듈(100).
제8항에 있어서, 상기 제1 LED 모듈(1a) 및 상기 제2 LED 모듈(1b)을 포함하는 LED 모듈들의 패턴을 포함하고, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 발산하는, 조명 모듈(100).
제8항에 있어서, 상기 제1 LED 모듈(1a) 및 상기 제2 LED 모듈(1b)을 포함하는 LED 모듈들의 패턴을 포함하고, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 수렴하는, 조명 모듈(100).
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 LED 모듈들(1a, 1b)은 개별적으로 제어 가능한, 조명 모듈(100).
제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 모듈은 운송수단의 헤드라이트 모듈인, 조명 모듈(100).