KR20180093989A - 다중 네오디뮴 및 불소 화합물을 사용하여 색조정 필터링을 채택하는 led 장치 - Google Patents

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케빈 제프리 벤너
개리 로버트 알렌
뎅케 카이
토마스 클린
지안민 헤
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지이 라이팅 솔루션스, 엘엘씨
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Abstract

본 명세서와 도면은 다음의 조명 장치와 같은 새로운 장치를 제시하는데, 이 장치는 백색광 등의 가시광을 생성하도록 구성되는 적어도 하나의 LED(또는 OLED)와, 각각 네오디뮴(Nd)을 함유하는 다중(2개 이상) 화합물을 포함하는 광학 구성요소와 같은 적어도 하나의 구성요소를 포함하고, 적어도 하나의 화합물은 원하는 광스펙트럼을 제공하기 위해 원하는 컬러 필터링 효과를 부여하는 불소(F)를 포함하며, 색 공간에서의 원하는 광스펙트럼의 색은 적어도 하나의 구성요소에서의 2개 이상의 화합물의 상대적 양에 의해 결정된다.

Description

다중 네오디뮴 및 불소 화합물을 사용하여 색조정 필터링을 채택하는 LED 장치
<관련 출원과의 교차 참조>
본원은 2015년 10월 6일자로 출원한 동시 계류중인 공동 소유의 미국 특허 출원 제14/876366호의 일부 계속 출원이며, 이 출원의 교시내용은 그 전체가 본원에 참고로 포함된다. 본원은 2014년 10월 8일자로 출원한 동시 계류중인 공동 소유의 국제 출원 PCT/CN2014/088116의 일부 계속 출원이며, 이 출원의 교시내용은 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.
<기술 분야>
본 발명은 개괄적으로 조명 적용분야 및 관련 기술에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 LED 조명 장치에서 원하는 컬러 필터링 효과를 부여하기 위해 네오디뮴(Nd) 및 불소(F)를 포함하는 다중 화합물의 사용에 관한 것이다.
본 명세서에 사용하는 유기 LED(OLED)도 망라하는 발광 다이오드(LED)는 전기 에너지를 가시광(약 400 내지 750 nm의 파장)을 포함하는 전자기 복사선으로 변환하는 고체 상태의 반도체 디바이스이다. 통상, LED는 p-n 접합을 만들기 위해 불순물이 도핑된 반도체 재료의 칩(다이)을 포함한다. LED 칩은, 대개 LED 패키지 내에 모두 장착되는 양극 및 음극에 전기적으로 접속된다. 백열등이나 형광등과 같은 다른 램프와 비교할 때, LED는 빔이 더 좁고 지향성이 더 좋은 가시광을 방출한다.
OLED는 통상 전극들(적어도 하나의 전극은 투명함) 사이에 배치한 적어도 하나의 방출형 전계발광층(유기 반도체막)을 포함한다. 전계발광층은 전극들 사이에 흐르는 전류에 응답하여 광을 방출한다.
LED/OLED 광원(램프)은 워밍업 시간을 필요로 하지 않으면서, 전통적인 백열등 및 형광등에 비해 더 긴 기대 수명, 더 높은 에너지 효율 및 최대 밝기를 포함하나 이에 제한되지 않는 다양한 이점을 제공한다.
효율성, 수명, 유연성 및 기타 유리한 측면에 있어서의 LED/OLED 조명의 매력에도 불구하고, 특히 일반 조명 및 디스플레이 양 적용분야에서 사용하기에 적합한, 백색 LED/OLED 디바이스의 경우에는 LED 조명의 색 특성을 지속적으로 개선할 필요가 있다.
도 1은 면적 조명 적용분야에 적합한 종래의 LED 기반 조명 장치(10)의 사시도이다. 조명 장치("조명 유닛" 또는 "램프"라고도 지칭함)(10)는 투명 또는 반투명 커버 또는 엔클로저(12), 나사식 베이스 커넥터(14), 및 엔클로저(12)와 커넥터(14) 사이의 하우징 또는 베이스(16)를 포함한다.
다수의 LED 디바이스를 포함하는 LED 어레이일 수 있는 LED 기반 광원(도시 생략)은 엔클로저(12)의 하단부에 그리고 베이스(16)에 인접하여 위치한다. LED 디바이스가 좁은 파장 대역, 예컨대 녹색, 청색, 적색 등의 가시광을 방출하기 때문에, 백색광을 비롯한 다양한 광색을 생성하기 위해 LED 램프에 종종 상이한 LED 디바이스의 조합이 채택된다. 대안적으로, 실질적으로 백색으로 보이는 광은, 청색 LED 및 청색 LED의 청색광의 적어도 일부를 상이한 색상으로 변환시키는 형광체(예컨대, 이트륨 알루미늄 가닛:세륨, YAG:Ce으로 약칭함)로부터의 광의 조합에 의해 생성될 수 있고, 변환된 광과 청색광의 조합은 백색 또는 실질적으로 백색으로 보이는 광을 생성할 수 있다. LED 디바이스는 베이스(16) 내의 캐리어 상에 장착될 수 있으며, LED 디바이스로부터의 가시광 추출 효율을 향상시키기 위해 인덱스 매칭 재료를 포함하는 보호 커버로 캐리어 상에 캡슐화될 수 있다.
가시광을 거의 무지향성으로 방출할 수 있는 조명 장치(10)의 성능을 증진시키기 위해, 도 1에 도시하는 엔클로저(12)는 형상이 실질적으로 구형 또는 타원형일 수 있다. 거의 무지향성의 조명 성능을 더욱 증진시키기 위해, 엔클로저(12)는 광 확산기로서 기능할 수 있게 하는 재료를 포함할 수 있다. 확산기를 만들기 위해 사용되는 재료는 폴리아미드(예컨대, 나일론), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP) 등을 포함할 수 있다. 이들 중합체 재료는 또한 광의 굴절률을 조장하여 백색 반사 외관을 달성하는 SiO2를 포함할 수 있다. 엔클로저(12)의 내부 표면은 형광체 조성물을 함유하는 코팅(도시 생략)을 구비할 수 있다.
상이한 LED 디바이스 및/또는 형광체의 조합을 사용하여 백색광 효과를 생성할 수 있는 LED 램프의 능력을 증진시킬 수 있음에도, LED 디바이스에 의해 생성되는 백색광의 색 특성을 개선시키기 위해, 대안 또는 그와 함께 다른 접근법이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 장치는, 가시광을 생성하도록 구성되는 적어도 하나의 발광 다이오드(LED) 모듈과, 각각 네오디뮴(Nd)을 포함하는 2개 이상의 화합물을 포함하는 적어도 하나의 구성요소를 포함하고, 상기 2개 이상의 화합물 중 적어도 하나의 화합물은 불소(F)를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 구성요소는 생성된 가시광을 상기 2개 이상의 화합물을 사용하여 필터링함으로써 원하는 광스펙트럼을 제공하도록 구성되고, 색 공간에서의 원하는 광스펙트럼의 색은 상기 적어도 하나의 구성요소에서의 상기 2개 이상의 화합물의 상대적 양에 의해 결정된다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 2개 이상의 화합물 중 적어도 하나의 화합물은 네오디뮴 불화물(NdF3)일 수 있다. 또한, 상기 2개 이상의 화합물 중 적어도 하나의 다른 화합물은 네오디뮴 산화물(Nd2O3)을 포함할 수 있다. 또한, 2개 이상의 화합물은 Nd3 + 이온과 F- 이온을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 색 공간에서의 원하는 광스펙트럼의 색은, 적어도 상기 2개 이상의 화합물의 흡수 벡터에 의해 정의되는 색 공간에서의 미리 정해진 영역 내에서 변할 수 있다. 또한, 색 공간에서의 미리 정의된 영역은 약 12개의 맥아담 타원(MacAdam ellipse)(또는 이와 유사한 것)으로 한정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따르면, 적어도 하나의 LED 모듈은 유기 LED를 포함할 수 있다. 또한, 상기 장치는 복수의 LED 모듈 및 대응하는 복수의 구성요소를 포함하는 집적 회로를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따르면, 적어도 하나의 구성요소는 적어도 하나의 LED 모듈의 상단부 상에 퇴적된 캡슐화층일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 구성요소는 상기 적어도 하나의 구성요소에서의 2개 이상의 화합물의 확산성을 증가시키기 위해 TiO2, SiO2 및 Al2O3로 이루어진 그룹에서 선택된 첨가제를 포함할 수 있다. 또한, 캡슐화층은 저온 유리, 중합체, 중합체 전구체, 폴리카보네이트, 열가소성 또는 열경화성 중합체 또는 수지, 실리콘, 또는 실리콘 에폭시 수지일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 구성요소는 형광체를 더 포함할 수 있다
또한, 본 발명의 일 양태에 따르면, 적어도 하나의 구성요소는 형광체를 포함하는 다른 캡슐화층 상에 퇴적된 캡슐화층일 수 있으며, 상기 다른 캡슐화층은 상기 적어도 하나의 LED 모듈의 상단부 상에 퇴적된 것이다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 2개 이상의 화합물 중 적어도 하나의 화합물은 Nd-F 및 Nd-X-F 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 여기서 X는 원소 O, N, S, Cl, OH, Na, K, Al, Mg, Li, Ca, Sr, Ba 및 Y 중 하나 이상이다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따르면, 적어도 하나의 구성요소는 기판의 표면 상에 코팅을 갖는 투명, 반투명 또는 반사성 기판을 포함하는 광학 구성요소일 수 있으며, 상기 코팅은 생성된 가시광을 필터링함으로써 원하는 광스펙트럼을 제공하기 위해 2개 이상의 화합물을 포함한다. 또한, 코팅의 두께는 약 50 nm 내지 약 1000 ㎛의 범위일 수 있다. 또한, 코팅은 2개 이상의 화합물보다 높은 굴절률을 갖는 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 첨가제는 적어도 TiO2, SiO2 및 Al2O3을 포함하는 금속 산화물 및 비금속 산화물 중에서 선택된다. 또한, 코팅은 기판의 내부 표면 상에 배치될 수 있다. 또한, 기판은 벌브, 렌즈, 및 적어도 하나의 LED 모듈을 둘러싸는 돔으로 이루어진 그룹에서 선택되는 확산기일 수 있다.
또한 본 발명의 일 양태에 따르면, 적어도 하나의 구성요소는 사출 성형 또는 유사한 기술을 사용하여 퇴적될 수 있다.
본 개시내용의 이들 특징 및 다른 특징과 양태는 전체적으로 같은 부분에 같은 부호를 사용하는 첨부 도면을 참조한 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 잘 이해될 것이다.
도 1은 종래의 LED 기반 조명 장치의 사시도이다.
도 2는 Nd2O3 및 NdF3의 가시 스펙트럼에서의 투과율 그래프이다.
도 3은 광학 구성요소(실리콘 또는 폴리카보네이트 등)에 블렌딩되고 표준 LED 패키지(3000K CCT를 갖는 80CRI 등) 상에 퇴적된 Nd2O3 및 NdF3 화합물이 Nd2O3 및 NdF3 화합물의 스펙트럼 흡수에 의해 정의되는 벡터를 따라 어떻게 광원의 색 포인트를 이동시킬 수 있는지를 설명하는 색 공간 다이어그램이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시형태에 따라 상이한 양의 Nd2O3 및 NdF3을 포함하는 Nd 화합 혼합물의 가시 스펙트럼에서의 투과율 그래프이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 도 4a에 도시한 다양한 Nd 화합 혼합물을 갖는 필터를 사용한 램프(LED 램프 등)의 가시 스펙트럼에서의 방출 시뮬레이션 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 도 4a 및 도 4b에 각각 도시한 다양한 Nd 화합 혼합물을 갖는 필터를 포함하는 LED 램프의 시뮬레이션 색 포인트와 표준 3000K LED 램프의 색 포인트를 비교하는 색 공간 다이어그램이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 다양한 실시형태에 따라, 바람직한 가시 흡수/생성 특성을 부여하기 위해 형광체와 함께 Nd-F 화합물(또는 보다 일반적으로는 여기에 기술하는 Nd-X-F 화합물)을 포함하는 LED 기반 조명 장치의 비제한적 예이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 기반 조명 장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 LED 기반 조명 장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 LED 기반 조명 장치의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 LED 기반 조명 장치의 사시도이다.
조명 장치와 같은 새로운 장치가 여기에 제시되며, 이 장치는 백색광 등의 가시광을 생성하도록 구성되는 적어도 하나의 LED(또는 OLED)와, 각각 네오디뮴(Nd)을 포함하는 다중(2개 이상) 화합물을 포함하는 적어도 하나의 구성요소를 포함하고, 적어도 하나의 화합물은 원하는 광스펙트럼을 제공하기 위해 원하는 컬러 필터링 효과를 부여하는 불소(F)를 포함하며, 색 공간에서의 원하는 광스펙트럼의 색은 적어도 하나의 구성요소에서의 2개 이상의 화합물의 상대적 양에 의해 결정된다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 구성요소(광학 구성요소)은 2개의 화합물을 포함하는 중합체 베이스 재료(예컨대, 실리콘, 폴리카보네이트 등)일 수 있으며, 제1 화합물은 네오디뮴 산화물(Nd2O3)일 수 있고, 제2 화합물은 네오디뮴 불화물(NdF3)일 수 있으며, 여기에서는 이 경우에 대해 상세히 설명한다. 네오디뮴 화합물은 560 내지 600 nm 범위의 황색광을 흡수하여 LED 시스템의 색 포인트를 변경한다. 단일 화합물을 첨가하면 CIE 1931 색 공간(색도 좌표 CCX 및 CCY) 내의 선을 따라 색 포인트를 이동시킬 수 있다. 2개 이상의 화합물을 사용함으로써 색 포인트를 CIE 색상 공간(이하, "색 공간")의 영역 내의 어디든지 이동시킬 수 있다. 이로써 도 3에 나타내는 바와 같은 특정 적용분야의 LED 시스템에 대한 색상의 더욱 탁월한 커스터마이징을 허용한다.
다시 말하면, 네오디뮴 화합물(전술한 예의 경우 Nd2O3 및 NdF3)을 다양한 양으로 첨가하여, 결과적인 광의 색 포인트를 제어하는 광학 구성요소의 조성을 변화시킬 수 있다. 2개(또는 그 이상)의 성분의 상이한 흡수 스펙트럼은 각 성분이 첨가될 때 상이한 방향으로(즉, CCX 및 CCY 양 방향으로) LED 시스템의 색 포인트를 이동시킨다. 그런 다음, 본원에 설명하는 Nd 및 F을 포함하는 다중 화합물의 색 포인트 이동 벡터는 CIE 색 공간 내에 영역의 경계를 정할 수 있는데, 그 공간의 내부에서, 본원에 설명하는 바와 같이, 2개 이상의 화합물의 상대적인 양을 다르게 함으로써, 동일한 LED로 임의의 색 포인트가 달성될 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 티타니아(TiO2), 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 등과 같은 산란 요소가, 광학 구성요소에서의 다중 Nd 및 F 화합물의 확산성을 증가시키기 위해 중합체 베이스에 첨가될 수 있다. 세 가지 변수(예컨대, 전술한 예의 경우, TiO2, NdF3 및 Nd2O3의 중량 로딩)를 변화시켜, 원하는 광스펙트럼 및 분포를 달성하기 위한 다양한 전문적 광학 구성요소를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 화합물(또는 복수의 화합물)은 네오디뮴(Nd) 및 불소(F)의 원소를 포함할 수 있으며, 선택적으로 하나 이상의 다른 원소도 포함할 수 있다. 통상, 이러한 화합물은 Nd3 + 이온 및 F- 이온을 포함한다. 본 발명의 목적을 위해, "Nd-F 화합물"은 네오디뮴과 불화물을 포함하는 화합물 및 선택사항으로서 다른 원소를 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다.
다른 실시형태에 따르면, 광학 구성요소는 LED(OLED) 칩의 표면 상에 복합/캡슐화층을 포함할 수 있어서, 본원에 개시하는 Nd 및 F를 포함하는 다중 화합물이 그 캡슐화층에서 예컨대 형광체와 함께, 바람직한 가시 흡수 프로파일을 달성하기 위해 블렌딩(분산)될 수 있다. 복합/캡슐화층은 저온 유리, 중합체(폴리카보네이트 등), 중합체 전구체, 실리콘(중합체) 또는 실리콘 에폭시 수지 또는 전구체 등을 사용하여 형성될 수 있다.
다른 실시형태에 따르면, 광학 구성요소는 투명성, 반투명성 반사 또는 투과(부분적으로 반사 및 투과) 기판일 수 있으며, 본원에 설명하는 다수의 Nd 및 F 성분을 포함하는, 기판의 표면 상의 코팅이 LED 모듈에 의해 생성된 가시광에 필터링 효과를 적용할 수 있는데, 예컨대 가시광이 광학 구성요소를 통과하는 동안에, 원하는 광스펙트럼을 제공하기 위해 황색광 파장 범위, 예컨대 약 560 nm 내지 약 600 nm의 파장의 가시광을 필터링할 수 있다.
또한, 광학 구성요소의 투명 또는 반투명 기판은 벌브, 렌즈, 및 적어도 하나의 LED 칩을 둘러싸는 엔벨로프 등의 확산기일 수도 있다. 또한, 기판은 반사성 기판일 수도 있고, LED 칩은 기판의 외부에 배치될 수도 있다. 다중 화합물 코팅(본원에 기술하는 Nd 및 F 다중 화합물을 포함함)은 기판의 표면 상에 배치될 수 있고, 그 코팅의 두께는 컬러 필터링 효과를 달성하기에 충분해야 한다. 두께는 통상 50 nm 내지 1000 ㎛의 범위 내에 있을 수 있고, 바람직한 두께는 100 nm 내지 500 ㎛이다.
그렇게 형성된 디바이스는 CSI(color saturation index, 색 채도 지수), CRI(color rendering index, 연색 평가 지수), R9(연색 평가 값), 노출(revealness)(조명 선호 지수, LPI) 등을 향상시키기 위해 약 530 nm 내지 600 nm의 가시 영역에서 고유 흡수성을 갖는 Nd 및 Nd-F 화합물/재료에 의한 필터링을 이용하여 광 파라미터의 향상을 드러낼 수 있다. R9는 CRI 계산에 사용되지 않는 6개의 포화 테스트 컬러 중 하나로서 정의된다. "노출(revealness)"은 2014년 9월 9일자로 출원한 동시 계류중인 공동 소유의 국제 출원 PCT/US2014/054868(2015년 3월 12일 WO2015/035425로 공개)에 기술된 LPI의 버전에 기초한 방출광의 파라미터이며, 이 특허문헌은 관련 부분에 있어서 참고문헌으로 포함된다.
일 실시형태에 있어서, 본원에 기술하는 다중 화합물 중 적어도 하나는 Nd3 + 이온 및 F- 이온을 포함할 수 있고, Nd-F 화합물 또는 Nd-X-F 화합물일 수 있다. 본원에서 사용하는 "Nd-F 화합물"은 네오디뮴과 불화물을 포함하는 화합물 및 선택사항으로서 다른 원소를 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 네오디뮴 및 불화물을 포함하는 이러한 화합물은, 네오디뮴 불화물, 또는 네오디뮴 산불화물(예컨대, Nd4O3F6 등의 NdOxFy, 여기서 2x+y=3) 또는 외래의 물 및/또는 산소를 포함하는 네오디뮴 불화물, 또는 네오디뮴 수산화물 불화물(예컨대, Nd(OH)aFb, 여기서 a+b=3), 또는 이하의 설명으로부터 수월하게 명백해지는 네오디뮴 및 불화물을 포함하는 다수의 다른 화합물을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 다중 화합물 중 하나는 NdF3 또는 NdFO일 수 있다. Nd-X-F 화합물의 경우, X는, 네오디뮴과 화합물을 형성하는, 산소, 질소, 황 및 염소 등의 원소, 또는 불소와 화합물을 형성하는, Na, K, Al, Mg, Li, Ca, Sr, Ba 및 Y 등의 적어도 하나의 금속 원소, 또는 이들 원소의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소이며, 상기 금속 원소는 네오디뮴과는 상이한 것이다. Nd-X-F 화합물의 구체적인 예는, 네오디뮴 산불화물(Nd-O-F) 화합물, X가 Mg 및 Ca일 수도 있고 또는 Mg, Ca 및 O일 수도 있는 Nd-X-F 화합물, 그리고 네오디뮴이 도핑된 페로브스카이트(perovskite) 구조를 포함하는, Nd-F를 함유한 다른 화합물을 포함할 수 있다. 특정 Nd-X-F 화합물은 바람직하게는 약 580 nm의 파장에서 더 넓은 흡수성을 가능하게 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 하나의 구성요소/광학 구성요소는 예컨대 2개의 화합물 Nd2O3 및 NdF3를 포함하는 중합체 베이스 재료(예컨대, 실리콘, 폴리카보네이트 등)일 수 있다. 도 2는 곡선(22)으로 표시되는 Nd2O3의 가시 스펙트럼의 투과율(굴절률이 1.54인 1.3 mm 두께 실리콘에서 1.0 %)과 곡선(20)으로 표시되는 NdF3의 가시 스펙트럼의 투과율(굴절률이 1.54인 1.3 mm 두께 실리콘에서 2.9%)의 그래프이다. 각각의 재료는 특히 황색(예컨대, 약 570 nm 내지 약 600 nm) 영역에서 다수의 유사한 흡수 특성을 공유하는 것을 알 수 있다. 도 2에 도시하는 상이한 흡수 피크는 도 3에서 더욱 드러나는 바와 같이 색 공간에서의 각 성분(Nd2O3 및 NdF3)의 상이한 색 변이 벡터를 유도한다. 2개의 화합물을 조합하면, 단일 Nd 화합물로 또는 Nd:유리(SiO2 내의 Nd2O3)로 달성할 수 없는 색 포인트를 달성할 수 있다.
사용시, 캡슐화재(예컨대, 실리콘, 에폭시, 아크릴 등)로 LED 칩/다이를 캡슐화할 수 있는데, 캡슐화재는 본원에서 더 상세하게 설명하겠지만 예컨대 실리콘 내의 Nd2O3 및 NdF3가 LED 칩 상에 또는 LED 칩의 어레이(예컨대, 칩-온-보드 어레이, COB 어레이) 상에 직접 퇴적될 수 있도록, Nd2O3 및 NdF3 재료를, 또는 일반적으로는 본원에 기술하는 Nd 및 F계 화합물을 포함할 수 있다.
도 3은 광학 구성요소(실리콘 또는 폴리카보네이트 등)에 블렌딩되고 표준 LED 패키지(3000K CCT를 갖는 80CRI 등) 상에 퇴적된 Nd2O3 및 NdF3 화합물이 Nd2O3 및 NdF3 화합물의 스펙트럼 흡수에 의해 각각 정의되는 벡터(30 및 32)를 따라 어떻게 광원의 색 포인트를 이동시킬 수 있는지를 설명하는 색 공간 다이어그램이다.
도 3의 다이어그램으로부터 명백하겠지만, 이 시스템은 이론적으로 Nd2O3 및 NdF3 화합물의 상대적인 양을 변화시킴으로써, 즉 이미터의 색 포인트를 Nd2O3 및 NdF3 화합물의 스펙트럼 흡수에 의해 각각 정의되는 벡터(30 및 32)를 따라 변이시킴으로써, 삼각형 ABC 내의 임의의 색 포인트가 표준 3000 K LED로부터 생성되게 할 수 있다. 그러나, 고도의 필터링으로 인한 에너지 손실이 큰 것은 바람직하지 않기 때문에, 시작 색에서 많이 떨어져 있는 색 포인트를 달성하기 위해 LPW(와트 당 루멘)를 희생시키려는 최종 사용자의 의지 및 용도에 따라, 이 시스템은 실제로 더 작은 영역(34), 예컨대 12개의 맥아담 타원, 또는 임의대로 선택된 기타 면적 크기로 한정될 수도 있다. 영역(34)은 선 BD, BE 및 곡선(36)에 의해 한정된다. Nd2O3 및 NdF3 화합물의 넓은 범위의 상대적인 양 및 확산 레벨에 걸쳐서, 영역(34) 내에서의 실제 색 포인트의 어느 것이나 달성할 수 있어, 광학계(optics)의 상이한 빔 성형 특성을 필요로 하는 상이한 LED 시스템에 주어진 색 포인트를 적용할 수 있다. 비교하면, Nd 유리를 첨가하는 것(종래의 방법)은 색 포인트를 단일 포인트(38)로만 (또는 유리 두께가 다를 경우 벡터에 따라) 이동시킬 수 있다. 도 4a, 도 4b 및 도 5는 본원에 개시하는 실시형태를 실시하기 위한 추가의 예를 나타낸다.
도 4a는 본 발명의 일 실시형태에 따라 실리콘 테이프에 상이한 양의 Nd2O3 및 NdF3을 포함하는 Nd 화합 혼합물의 가시 스펙트럼 내의 예시적인 투과율 그래프이다. 곡선(42a)은 NdF3 4%와 Nd2O3 1%를 포함하는 1.3 mm 두께의 실리콘 테이프에 해당하고, 곡선(44a)은 NdF3 5%와 Nd2O3 0.5%를 포함하는 1.3 mm 두께의 실리콘 테이프에 해당하며, 곡선(46a)은 NdF3 3%와 Nd2O3 0.5%를 포함하는 1.3 mm 두께의 실리콘 테이프에 해당하고, 곡선(48a)은 NdF3 3.5%와 Nd2O3 1.8%를 포함하는 1.3 mm 두께의 실리콘 테이프에 해당한다.
도 4b는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 4a에 도시한 다양한 Nd 화합 혼합물을 갖는 필터를 사용한 램프(LED 램프 등)의 가시 스펙트럼에서의 방출 시뮬레이션 그래프이다. 도 4b에서, 곡선(42a)은 NdF3 4%와 Nd2O3 1%를 포함하는 1.3 mm 두께의 실리콘 테이프를 갖는 LED의 시뮬레이션 결과이고, 곡선(44a)은 NdF3 5%와 Nd2O3 0.5%를 포함하는 1.3 mm 두께의 실리콘 테이프를 갖는 LED의 시뮬레이션 결과이며, 곡선(46a)은 NdF3 3%와 Nd2O3 0.5%를 포함하는 1.3 mm 두께의 실리콘 테이프를 갖는 LED의 시뮬레이션 결과이고, 곡선(48a)은 NdF3 3.5%와 Nd2O3 1.8%를 포함하는 1.3 mm 두께의 실리콘 테이프를 갖는 LED의 시뮬레이션 결과이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 4a 및 도 4b에 각각 도시한 다양한 Nd 화합 혼합물을 갖는 필터를 포함하는 LED 램프의 색 포인트와 표준 3000K LED 램프의 색 포인트를 비교하는 색 공간 다이어그램이다. 도 5에서, 색 포인트(52)는 NdF3 4%와 Nd2O3 1%를 포함하는 1.3 mm 두께의 실리콘 테이프를 갖는 LED의 시뮬레이션 결과이고, 색 포인트(54)는 NdF3 5%와 Nd2O3 0.5%를 포함하는 1.3 mm 두께의 실리콘 테이프를 갖는 LED의 시뮬레이션 결과이며, 색 포인트(56)은 NdF3 3%와 Nd2O3 0.5%를 포함하는 1.3 mm 두께의 실리콘 테이프를 갖는 LED의 시뮬레이션 결과이고, 색 포인트(58)는 NdF3 3.5%와 Nd2O3 1.8%를 포함하는 1.3 mm 두께의 실리콘 테이프를 갖는 LED의 시뮬레이션 결과이다.
도 4a, 도 4b 및 도 5는 (LED) 램프의 필터링 구성요소에서의 NdF3와 Nd2O3의 상대적 양을 변화시키는 것이 어떻게 램프의 색 온도를 수정할 수 있고, 그것의 방출 스펙트럼(예컨대, 570-600 nm 부근 파장 범위에서의 흡수 피크)를 변경하여 원하는 램프 스펙트럼(예컨대, 광원의 "백색화(whitening)")에 원하는 색 온도와 적절한 수준의 투과 루멘 파워를 제공함으로써, CSI, CRI, R9 및 노출 등의 다른 광 파라미터를 더 향상시킬 수 있는지를 나타낸다. "노출(revealness)"은 2014년 9월 9일자로 출원한 동시 계류중인 공동 소유의 국제 출원 PCT/US2014/054868(2015년 3월 12일 WO2015/035425로 공개)에 기술된 LPI의 버전에 기초한 방출광의 파라미터이며, 이 특허문헌은 관련 부분에 있어서 참고문헌으로 포함된다.
추가 실시형태에 있어서, 상응하는 상대적 양의 다중 Nd 및 F 다중 화합물은 형광체 등의 하나 이상의 발광 물질과 함께 캡슐화 재료에 블렌딩될 수 있다. 예를 들어, 상응하는 상대적 양의 Nd 및 F 다중 화합물은 황록색 형광체 및/또는 적색 형광체와 블렌딩될 수 있다. 예를 들어, Nd 및 F 다중 화합물은 Ce 도핑된 YAG 형광체 및/또는 Eu2 + 도핑된 CaAlSiN 적색 형광체 등의 통상의 적색 질화물 형광체와 블렌딩될 수 있다. 다른 예에서, Nd 및 F 다중 화합물은 실리콘 내의 YAG:Ce 형광체 및 적색 질화물 형광체와 블렌딩되어 청색/UV 방출 LED를 캡슐화할 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 다양한 실시형태에 따라, 바람직한 가시 흡수/생성 특성을 부여하기 위해 형광체와 함께, 본원에 기술하는 Nd 및 F 다중 화합물을 포함하는, LED 기반 조명 장치(60a, 60b, 60c 및 60d)의 상이한 비제한적 예를 각각 나타낸다. 도 6a 내지 도 6d에서, LED 기반 조명 장치(60a, 60b, 60c 또는 60d)는 인쇄 회로 기판(PCB)(66) 상에 탑재된 LED 칩(65)을 둘러싸는 광학적 투명 또는 반투명 기판일 수 있는 돔(62)을 포함한다. 리드선(lead)이 LED 칩(65)에 전류를 제공하여, 복사선을 방출하게 한다. LED 칩은 임의의 반도체 광원일 수 있는데, 특히 방출 복사선이 형광체에 지향될 때에 백색광을 생성할 수 있는 청색 또는 UV 광원일 수 있다. 구체적으로, 반도체 광원은 약 200 nm보다는 크고 550 nm보다는 작은 방출 파장을 갖는, IniGajAlkN으로 일반화된 질화물 화합물 반도체에 기초한 청색/UV 발광 LED일 수 있으며(예컨대, InGaN, AlN, AlGaN, AlGaInN 디바이스를 구조를 포함), 여기서 i, j 및 k는 각각 1 또는 0의 값을 갖는 정수이다. 더 구체적으로, 칩은 약 400 내지 약 500 nm의 피크 방출 파장을 갖는 근UV(near-UV) 또는 청색 방출 LED일 수 있다. 심지어, 칩은 약 440 내지 460nm 범위의 피크 방출 파장을 갖는 청색 방출 LED일 수도 있다. 이러한 LED 반도체는 당업계에 공지되어 있다.
도 6a에 도시하는 일 실시형태에에 따르면, 중합체 복합물층(캡슐화 화합물)(64a)은 본원에 설명하는 바와 같은 다양한 실시형태에 따라 바람직한 가시 흡수/생성 특성을 부여하기 위해 형광체와 블렌딩되는, 본원에 설명하는, Nd 및 F 다중 화합물을 포함할 수 있다. 이 화합물층(64a)은 LED 칩(65)의 표면 상에 직접 배치되며 칩에 방사상으로 결합될 수 있다. "방사상으로 결합"된다는 것은 LED 칩으로부터의 복사선이 형광체에 투과되고, 형광체가 상이한 파장의 복사선을 방출한다는 것을 의미한다. 특정 실시형태에 있어서, LED 칩(65)은 청색 LED일 수 있고, 중합체 복합물층은 상응하는 상대적인 양의 다중 Nd 및 F 화합물과, 세륨 도핑된 이트륨 알루미늄 가닛, Ce:YAG 등의 황록색 형광체의 블렌드를 포함할 수 있다. LED 칩에 의해 방출된 청색광은 중합체 복합물층의 형광체가 방출하는 황록색광과 혼합되며, 순 발광(net emission)은 Nd 및 F 다중 화합물에 의해 필터링되는 백색광으로서 보인다. 따라서, LED 칩(65)은 캡슐화 재료층(64a)에 의해 둘러싸여질 수 있다. 캡슐화 재료는 저온 유리, 열가소성 또는 열경화성 중합체 또는 수지, 또는 실리콘 또는 에폭시 수지일 수 있다. LED 칩(65) 및 캡슐화 재료층(64a)은 쉘 내부에 캡슐화될 수 있다(돔(62)에 의해 제한될 수 있다). 대안적으로, LED 장치(60a)는 외부 쉘/돔(62) 없이 캡슐화층(64a)만 포함할 수도 있다. 또한, 본원에 설명하는 바와 같이, Nd 및 F 다중 화합물의 확산성을 증가시키기 위해 산란 입자가 캡슐화 재료 내에 매립될 수도 있다. 산란 입자는 예컨대 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 또는 티타니아(TiO2)일 수 있다. 또한, 산란 입자는 바람직하게는 무시할 수 있는 흡수량으로 LED 칩으로부터 방출되는 지향성 광을 효과적으로 산란시킬 수 있다.
LED 칩의 표면 상에 본원에서 설명하는 상응하는 상대적인 양의 다중 Nd 및 F 화합물을 포함하는 중합체 복합물층을 형성하기 위해, 입자들은 중합체 또는 중합체 전구체, 특히 실리콘, 폴리카보네이트, 실리콘 에폭시 수지, 또는 이들의 전구체에 분산될 수 있다. 이러한 재료들은 LED 패키징 분야에 잘 알려져 있다. 임의의 적합한 프로세스, 예를 들어 사출 성형(injection molding)을 사용하여(또는 광학 구성요소를 주조 및 압출하거나 유사한 기술을 사용하여) 분산 혼합물이 칩 상에 코딩될 수 있으며, 더 큰 밀도 또는 더 큰 입자 크기, 또는 더 큰 밀도와 더 큰 입자 크기를 갖는 입자들이 우선적으로 LED 칩에 근접한 영역에 침강하여, 경사 조성을 갖는 층을 형성한다. 침강은 중합체 또는 전구체의 코팅 또는 경화 중에 발생할 수 있으며, 당업계에 공지된 바와 같이 원심 분리 프로세스에 의해 촉진될 수 있다. 또한, 형광체 성분에 의해 생성되는 광의 Nd 및 F 다중 화합물에 의한 적절한 필터링을 제공하기 위해서는, 예컨대, 입자 밀도와 크기 및 프로세스 파라미터를 포함하는, 형광체와 Nd 및 F 다중 화합물의 분산의 파라미터가, Nd 및 F 다중 화합물보다는 LED 칩(65)에 더 가까운 형광 물질을 제공하는 것이 선택될 수 있음을 알아야 한다.
도 6b에 도시하는 대안의 예시적인 실시형태에 있어서, 형광체층(64b)은 통상적으로 제조되는 캡슐화층일 수 있고, Nd 및 F 다중 화합물을 갖는 별도의 캡슐화층(68b)이 예컨대 적절한 통상의 퇴적/입자 분산 기술을 이용하여, 중합체 또는 중합체 전구체로 형광체층(64b)의 상단부 상에 퇴적될 수 있다.
도 6c에 도시하는 또 다른 예시적인 실시형태에 있어서, Nd 및 F 다중 화합물을 포함하는 복합물층(68c)이 돔(쉘)(62)의 외부 표면 상에 코팅될 수 있다. 코팅된 층(68b)의 성능은 도 6b의 Nd 및 F 다중 화합물을 갖는 캡슐화층(68b)의 성능과 유사하다. 대안적으로, 도 6c의 코팅(68c)은 돔(62)의 내부 표면 상에 퇴적될 수 있다. 돔/기판의 코팅에 관한 보다 상세한 구현예에 대해서는 도 7 내지 도 10을 참조하여 논의될 것이다. 돔(62) 자체는 투명 또는 반투명일 수 있음을 알아야 한다.
도 6d에 도시하는 바와 같은, 또 다른 예시적인 실시형태에 있어서, 돔(쉘)(62)은 돔(62)의 외부 표면 상에 Nd 및 F 다중 화합 복합물층/코팅(68d)을, 그리고 돔(62)의 내부 표면 상에 형광체 코팅층(64d)을 퇴적하는데 사용될 수 있다. 이 접근법의 상이한 변형들이 있을 수 있음도 알아야 한다. 예를 들어, 양 코팅(64d 및 68d)은, 코팅(68d)보다 형광체 코팅(64d)이 LED 칩(65)에 더 가깝게 돔(62)의 한쪽 표면(외부 또는 내부 표면) 상에 퇴적될 수 있다. 또한, (돔(62)의 한쪽 표면 상에 퇴적될 때에) 코팅(64d 및 68d)은 도 6a의 캡슐화 화합물층(64a)과 마찬가지로 하나의 층으로 조합될 수 있다. 도 6d에 도시하는 예의 상이한 변형을 구현하기 위해, 돔(62) 자체는 투명, 반투명 또는 반투과성일 수 있음을 알아야 한다.
원하는 컬터 필터 효과를 일으키는, 본원에 설명하는 Nd 및 F 다중 화합물을 함유하는 코팅을 사용한 LED 기반 조명 장치의 여러 비제한적인 예에 대해 후술한다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 면적 조명 적용분야에 적합한 LED 기반 조명 장치이다. LED 기반 조명 장치("조명 유닛" 또는 "램프"라고도 칭할 수 있음)는 거의 무지향성 조명 성능을 제공하도록 구성된 LED 램프(70)이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, LED 램프(70)는 벌브(72), 커넥터(74), 벌브(72)와 커넥터(74) 사이의 베이스(76), 및 벌브(72)의 외부 표면 상의 코팅(78)을 포함한다. 코팅(78)은 본원에 기술하는 Nd 및 F 다중 화합물을 포함한다. 다른 실시형태에서는, 벌브(72)가 다른 투명 또는 반투명 기판으로 대체될 수 있다. 대안으로, 코팅(78)은 투명 또는 반투명일 수 있는 벌브(72)의 내부 표면 상에 코팅될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 LED 기반 조명 장치(80)이다. 도 8에 도시하는 바와 같이, LED 기반 조명 장치는 천장 램프(80)이다(LED 칩은 도시하지 않음). 천장 램프(80)는 반구형 기판(82) 및 본원에 기술하는 Nd 및 F 다중 화합물을 함유한 코팅(88)을 포함하는데, 코팅(88)은 반구형 기판(82)의 내부 표면 상에 있다. 대안으로, 코팅(88)은 투명 또는 반투명일 수 있는 반구형 기판(82)의 외부 표면 상에 코팅될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 LED 기반 조명 장치이다. 도 9에 도시하는 바와 같이, LED 기반 조명 장치는 렌즈(90)이고, 렌즈(90)는 편평한 기판(92)을 포함한다. 본 실시형태에서, 편평한 기판(92)은 외부 표면 상에 Nd 및 F 다중 화합물 코팅(도시 생략)을 포함한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 LED 기반 조명 장치(100)이다. LED 기반 조명 장치(100)는 벌브(102), 적어도 하나의 LED 칩(105) 및 반사성 기판(106)을 포함한다. 반사성 기판(106)은 LED 칩(105)에 의해 생성된 가시광을 반사시키도록 구성된다. 소정의 실시형태에서, 반사성 기판(106)은 원하는 필터링을 제공하기 위해 외부 표면 상에 Nd 및 F 다중 화합물 코팅(도시 생략)을 포함한다. 도 10에서, 돔(102)이 확산 재료로 구성되어, LED로부터의 일정량의 광이 통과할 것이며, 일정량은 공동 내로 다시 반사될 것이다(이들 양은 돔 재료가 얼마나 많이 확산하느냐에 의존함). 반사된 광은 돔(102)의 확산성에 의존하여 정반사 또는 난반사 중 하나로 반사될 것이다. 돔(102)으로부터의 이러한 난반사 및/또는 정반사는 본원에 설명하는 실시형태 중 하나에 따라 코팅된 반사성 기판(106)에 입사할 것이다. 대안으로, 돔(102)은 광대역 반반사성 재료로 구성되어 동일한 기능성을 제공할 수 있다.
Nd3 + 이온 및 F- 이온을 함유한 화합물을 포함하는, 본원에 기술하는 코팅 재료는 광 산란(확산) 효과가 거의 없을 수도 있고, 또는 대안적으로 통과하는 광에 상당한 광 산란을 일으킬 수도 있다. 산란 각을 증가시키기 위해, 코팅은 유기 또는 무기 재료의 이산 입자를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 유기 또는 무기 재료는 본원에 기술하는 Nd 및 F 다중 화합물의 이산 입자로만 구성될 수도 있고, 그리고/또는 Nd 및 F 다중 화합물의 이산 입자와 적어도 하나의 다른 상이한 재료로 이루어진 입자의 혼합물로 구성될 수도 있다.
일 실시형태에서, 유기 또는 무기 재료에 적합한 입자 크기는 약 1 nm 내지 약 10 ㎛일 수 있다. 도 7에 도시하는 LED 램프(70)의 경우, LED 램프(70)가 무지향성 조명을 달성할 수 있도록 산란 각을 최대화하기 위해, 입자 크기는 레일리(Rayleigh) 산란의 효율을 최대화하도록 300 nm보다 훨씬 작은 것이 선택될 수 있다.
제한하려는 것은 아니지만, Nd 및 F 다중 화합물 코팅은 예컨대 분무 코팅, 롤러 코팅, 메니스커스(meniscus) 또는 침지 코팅, 스탬핑, 스크리닝, 분배, 롤링, 브러싱, 본딩, 정전 코팅, 또는 균일한 두께의 코팅을 제공할 수 있는 기타 방법에 의해 도포될 수 있다. 이하, 기판 상에 Nd 및 F 다중 화합물 코팅을 제공하는 방법의 세가지 비제한적인 예를 기술할 것이다.
일 실시형태에 있어서, 도 7에 도시하는 바와 같이, 코팅(78)은 본딩 방법에 의해 벌브(72) 상에 코팅될 수 있다. LED 램프(70)는 벌브(72)와 코팅(78) 사이에 본딩층(도시 생략)을 포함할 수 있으며, 본딩층은 유기 접착제 또는 무기 접착제를 포함할 수 있다. 유기 접착제는 에폭시 수지, 유기 실리콘 접착제, 아크릴 수지 등을 포함할 수 있다. 무기 접착제는 규산염 무기 접착제, 황산염 접착제, 인산염 접착제, 산화물 접착제, 붕산염 접착제 등을 포함할 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 도 7에 도시하는 바와 같이, 코팅(78)은 분무 코팅 방법에 의해 벌브(72)의 외부 표면 상에 코팅될 수 있다. 먼저, 예컨대 상응하는 상대적인 양의 Nd2O3 및 NdF3 화합물, 실리콘 이산화물, DISPEX A40 등의 분산제, 물, 그리고 선택적으로 TiO2 또는 Al2O3을 함유하는 액체 혼합물이 형성된다. 이어서, 형성된 액체 혼합물이 벌브(72)에 분무된다. 마지막으로, 벌브(72)가 경화되어 경화된 LED 램프(70)를 얻는다.
일 실시형태에 있어서, 도 7에 도시하는 바와 같이, 코팅(78)은 정전 코팅 방법에 의해 벌브(72)의 외부 표면 상에 코팅될 수 있다. 먼저, 상응하는 상대적인 양의 Nd2O3 및 NdF3 화합물, SiO2 및 Al2O3로 이루어진 대전 분말(electrically charged powder)이 생성된다. 이어서, 분말은 반대로 대전된 벌브(72) 상에 코팅된다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 분무 코팅 방법 및 정전 코팅 방법 둘 다는 유기 용매 또는 유기 화합물이 없는 재료를 사용할 수 있으며, 이에 LED 조명 장치의 서비스 수명을 연장시킬 수 있고, 술폰화에 의해 전형적으로 야기되는 변색을 피할 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 광의 굴절을 조장하여 백색 반사 외관을 달성하기 위해, 코팅은 Nd 및 F 다중 화합물에 비해 더 높은 굴절률을 갖는 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 첨가제는 TiO2, SiO2 및 Al2O3 등의 금속 산화물 또는 비금속 산화물 중 적어도 하나에서 선택될 수 있다.
다른 식으로 정의되지 않는다면, 본 명세서에서 사용하는 기술 및 과학적 용어는 본 개시내용이 속하는 당업계에서 일반적으로 이해하는 것과 같은 의미를 갖는다. 본 명세서에서 사용하는 "제1" 및 "제2" 등의 용어는 임의의 순서, 양, 또는 중요성을 나타내는 것이 아니라, 한 요소를 다른 요소와 구별하기 위해 사용되는 것이다. 또한, "한(a, an)"이란 어구는 양의 제한을 나타내는 아니라, 가리키는 대상 중 적어도 하나의 존재를 나타내는 것이다. 본 명세서에서의 "포함하는(including)", "포함하는(comprising)" 또는 "갖는(having)" 그리고 이들의 변화형은 나열하는 항목들과 그 등가물을 비롯해 추가 항목을 망라하는 것을 의미한다. "연결된" 및 "결합된"이란 용어는 물리적 또는 기계적 연결 또는 결합에 국한되지 않으며, 직접적이든 간접적이든 전기 및 광학적 연결 또는 결합을 포함할 수 있다.
또한, 당업자라면 상이한 실시형태들로부터의 다양한 특징들의 상호교환 가능성(interchangeability)을 인식할 것이다. 전술한 다양한 특징뿐만 아니라 각 특징마다의 다른 공지된 등가물들이 당업자에 의해 혼합 및 매칭되어 본 개시내용의 원리에 따라 추가 시스템 및 기술을 구성할 수 있다.
청구하는 장치의 대안적 실시형태를 설명할 때에, 명확성을 위해 특정 용어가 사용된다. 그러나, 본 발명은 그렇게 선택된 특정 용어에 한정되는 것을 의도하지 않는다. 따라서, 각각의 특정 요소는 유사한 기능을 달성하기 위해 유사한 방식으로 동작하는 모든 기술적 등가물을 포함하는 것이 이해되어야 한다.
전술한 설명은 첨부하는 청구범위의 범주에 의해 정의된 본 발명의 범위를 예시하는 것이지 제한하는 것을 의도하지 않음이 이해되어야 한다. 다른 실시형태들은 이어지는 청구항들의 범위 내에 있다.
본원에 기술되고 청구되는 다양한 비제한적인 실시형태는 특정 적용분야에 맞게 개별적으로, 조합 또는 선택적으로 조합될 수 있음을 알아야 한다.
또한, 전술한 비제한적 실시형태들의 다양한 특징 중 일부는 기타 기술하는 특징의 상응하는 사용 없이, 유리하게 사용될 수 있다. 따라서, 전술한 설명은 본 발명의 원리, 교시 및 예시적인 실시형태를 설명하기 위한 것으로 간주되어야 하며, 본 발명을 제한하는 것이 아니다.

Claims (20)

  1. 장치에 있어서,
    가시광을 생성하도록 구성되는 적어도 하나의 발광 다이오드(LED) 모듈과,
    각각 네오디뮴(Nd)을 포함하는 2개 이상의 화합물을 포함하는 적어도 하나의 구성요소
    를 포함하고,
    상기 2개 이상의 화합물 중 적어도 하나의 화합물은 불소(F)를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 구성요소는, 생성된 가시광을 상기 2개 이상의 화합물을 사용하여 필터링함으로써 원하는 광스펙트럼을 제공하도록 구성되는 것인 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 2개 이상의 화합물 중 적어도 하나의 화합물은 네오디뮴 불화물(NdF3)인 것인 장치,
  3. 제1항에 있어서, 상기 2개 이상의 화합물 중 적어도 하나의 다른 화합물은 네오디뮴 산화물(Nd2O3)을 포함하는 것인 장치.
  4. 제1항에 있어서, 색 공간에서의 상기 원하는 광스펙트럼의 색은, 적어도 상기 2개 이상의 화합물의 흡수 벡터에 의해 정의되는 색 공간에서의 미리 정해진 영역 내에서 변하는 것인 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 색 공간에서의 미리 정해진 영역은 약 12개의 맥아담 타원(MacAdam ellipse)으로 한정되는 것인 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 2개 이상의 화합물은 Nd3 + 이온과 F- 이온을 포함하는 것인 장치.
  7. 제1항에 있어서, 색 공간에서의 상기 원하는 광스펙트럼의 색은, 상기 적어도 하나의 구성요소에서의 상기 2개 이상의 화합물의 상대적인 양에 의해 결정되는 것인 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 구성요소는 상기 적어도 하나의 LED 모듈의 상단부 상에 퇴적된 캡슐화층인 것인 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 캡슐화층은 저온 유리, 중합체, 중합체 전구체, 폴리카보네이트, 열가소성 또는 열경화성 중합체 또는 수지, 실리콘, 또는 실리콘 에폭시 수지인 것인 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 구성요소는 형광체를 더 포함하는 것인 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 구성요소는 형광체를 포함하는 다른 캡슐화층 상에 퇴적된 캡슐화층이며, 상기 다른 캡슐화층은 상기 적어도 하나의 LED 모듈의 상단부 상에 퇴적되는 것인 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 2개 이상의 화합물 중 적어도 하나의 화합물은 Nd-F 및 Nd-X-F 화합물 중 하나 이상을 포함하고, 여기서 X는 원소 O, N, S, Cl, OH, Na, K, Al, Mg, Li, Ca, Sr, Ba 및 Y 중 하나 이상인 것인 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 구성요소는, 기판의 표면 상에 코팅을 갖는 투명, 반투명 또는 반사성 기판을 포함하는 광학 구성요소이며, 상기 코팅은 생성된 가시광을 필터링함으로써 원하는 광스펙트럼을 제공하기 위해 상기 2개 이상의 화합물을 포함하는 것인 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 코팅의 두께는 약 50 nm 내지 약 1000 ㎛의 범위 내인 것인 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 코팅은 상기 2개 이상의 화합물보다 높은 굴절률을 갖는 첨가제를 더 포함하고, 상기 첨가제는 적어도 TiO2, SiO2 및 Al2O3을 포함하는 금속 산화물 및 비금속 산화물 중에서 선택되는 것인 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 코팅은 상기 기판의 내부 표면 상에 배치되는 것인 장치.
  17. 제14항에 있어서, 상기 기판은 벌브, 렌즈, 및 상기 적어도 하나의 LED 모듈을 둘러싸는 돔으로 이루어진 그룹에서 선택되는 확산기인 것인 장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 장치는 복수의 LED 모듈 및 대응하는 복수의 구성요소를 포함하는 집적 회로를 포함하는 것인 장치.
  19. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 구성요소는, 상기 적어도 하나의 구성요소에서의 2개 이상의 화합물의 확산성을 증가시키기 위해 TiO2, SiO2 및 Al2O3로 이루어진 그룹에서 선택된 첨가제를 포함하는 것인 장치.
  20. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 구성요소는 사출 성형을 이용하여 퇴적되는 것인 장치.
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