KR20210018429A - 우수한 색 제어를 갖는 높은 발광 효율 조명을 위한 led와 인광체 조합들 - Google Patents
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Abstract
발광 디바이스는 1931 CIE x,y 색도도 내의 청색 색점을 갖는 광을 방출하도록 각각 구성된 하나 이상의 LED의 제1 그룹, 1931 CIE x,y 색도도 내의 시안색 또는 황색 색점을 갖는 광을 방출하도록 각각 구성된 하나 이상의 LED의 제2 그룹, 및 1931 CIE x,y 색도도 내의 적색 색점을 갖는 광을 방출하도록 각각 구성된 하나 이상의 LED의 제3 그룹을 포함한다.
Description
관련 출원들과의 상호 참조
본원은 명칭이 "LED AND PHOSPHOR COMBINATIONS FOR HIGH LUMINOUS EFFICACY LIGHTING WITH SUPERIOR COLOR CONTROL"이고 2018년 6월 5일자 출원된 미국의 가 특허 출원 번호 62/680,918호 및 명칭이 "LED AND PHOSPHOR COMBINATIONS FOR HIGH LUMINOUS EFFICACY LIGHTING WITH SUPERIOR COLOR CONTROL"이고 2019년 6월 4일자 출원된 미국 특허 출원 번호 16/431,094호를 우선권 주장하고, 이들 출원 각각은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
본 개시내용은 일반적으로 높은 발광 효율 및 개선된 색 제어를 갖는 인광체들과 발광 다이오드들의 조합들에 관한 것이다.
(둘 다 본원에서 LED들이라고 하는) 반도체 발광 다이오드들 및 반도체 레이저 다이오드들을 위한 재료계들은 Ⅲ-Ⅴ족 반도체들, 특히 Ⅲ-질화물 재료들이라고도 하는, 갈륨, 알루미늄, 인듐, 및 질소의 2원, 3원, 4원 합금들을 포함한다. LED들은 보통 인광체와 같은 파장 변환 재료와 조합된다. 하나 이상의 파장 변환 재료와 조합된 LED는 백색 광 또는 다른 색들의 단색 광을 발생하기 위해 사용될 수 있다. LED에 의해 방출된 광의 모두 또는 단지 일부는 파장 변환 재료에 의해 변환될 수 있다. 비변환된 광은 광의 최종 스펙트럼의 부분일 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 일반적인 디바이스들의 예들은 황색-방출 인광체와 조합된 청색-방출 LED, 시안색- 및 적색-방출 인광체들과 조합된 청색-방출 LED, 청색- 및 황색-방출 인광체들과 조합된 UV-방출 LED, 및 청색-, 시안색-, 및 적색-방출 인광체들과 조합된 UV-방출 LED를 포함한다. 용어 "인광체"는 본원에서 무기 인광체 화합물들을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 파장 변환 재료를 참조하기 위해 사용된다.
상업적 응용들에서, 제조된 LED 다이스(L0)는 패키지되고(L1), 캐리어(L2) 상에 조합되고, 구동기들, 제어들, 및 센서들을 포함할 수 있는 모듈(L3) 내로 맞추어진다. 다수의 L3 모듈은 결국 완전한 가정용 또는 상업용 조명 시스템(L5)의 부분일 수 있는 램프들 및 루미너리들(L4)에서 사용될 수 있다.
색점은 정상적인 색 비전을 갖는 사람에 의해 인지되는 색으로서 광의 특정한 스펙트럼을 특성화하는 색도도 내의 점이다. 상관 색 온도는 색점이 가장 가깝게 상관되는 색도도 내의 흑체 곡선 상의 점에 대응하는 온도이다.
여러 개의 상이하게 착색된 직접 방출 LED들(예를 들어, 청색, 시안색, 및 적색 광을 직접 방출하는 반도체 다이오드 구조들)에 의해 방출된 광은 원하는 색점 및 상관 색 온도를 갖는 백색 광을 제공하도록 조합될 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 인광체 변환 LED(예를 들어, 하나 이상의 인광체를 여기하는 청색 방출 LED)에 의해 방출된 광은 원하는 색점 및 상관 색 온도를 갖는 백색 광을 개별적으로 또는 조합하여 제공할 수 있다. 하나 이상의 직접 방출 LED는 원하는 색점 및 상관 색 온도를 갖는 백색 광을 제공하기 위해 하나 이상의 인광체 변환 LED에 의해 방출된 광과 조합될 수 있다.
다수의 인광체를 단일의 청색 방출 LED와 조합하면 인광체들 사이의 상호작용들, 예를 들어 또 하나의 인광체에 의해 방출된 광의 하나의 인광체에 의한 흡수가 야기될 수 있어서, 디바이스의 효율을 감소시킨다. 원하는 색점의 백색 광을 만들기 위해 직접 방출 LED들에 의해 또는 인광체 변환 LED들에 의해 방출된 광을 조합하는 것은 또한 원하는 백색 광 색점이 개별적인 LED들로부터의 광 방출의 색점들로부터 멀다면 비효율적일 것이다. 더구나, (예를 들어, 적색) 직접 방출 LED들에 의해 방출된 광을 인광체 변환 LED들에 의해 방출된 광과 조합하는 것은 상이한 LED들의 상이한 구동 전류 및 온도 의존 거동의 결과로서 실제로는 어려울 수 있다.
본 발명의 한 양태에서, 발광 디바이스는 1931 CIE x,y 색도도 내의 청색 색점을 갖는 광을 방출하도록 각각 구성된 하나 이상의 LED의 제1 그룹, 1931 CIE x,y 색도도 내의 시안색 또는 황색 색점을 갖는 광을 방출하도록 각각 구성된 하나 이상의 LED의 제2 그룹, 및 1931 CIE x,y 색도도 내의 적색 색점을 갖는 광을 방출하도록 각각 구성된 하나 이상의 LED의 제3 그룹을 포함한다.
LED들의 제1 그룹, LED들의 제2 그룹, 및 LED들의 제3 그룹은 발광 디바이스로부터의 백색 광 출력을 형성하기 위해 LED들에 의해 방출된 광을 조합하도록 배열된다. 원색들(청색 색점, 시안색 또는 황색 색점, 및 적색 색점) 중 하나 이상은 탈포화될 수 있고, 즉, 색도도 내의 단색 광을 식별하는 단색 궤적으로부터 떨어질 수 있다. 탈포화는 백색 광 출력의 원하는 색점에 더 가깝게 원색 색점들을 이동시키어, 발광 디바이스의 효율을 개선시키지만, 절충으로서 원색들에 의해 걸쳐 있는 색도도의 색역 영역을 감소시키고 그럼으로써 발광 디바이스의 출력의 색 조화가능성을 감소시킨다.
LED들 중 일부 또는 모두는 파장 변환 재료가 반도체 다이오드 구조에 의해 방출된 청색 광을 더 긴 파장의 광으로 부분적으로 또는 전체적으로 변환하는 인광체 변환 LED들일 수 있다. 반도체 다이오드 구조들에 의해 방출된 청색 광은 예를 들어, 430㎚ 내지 475㎚의 범위 내의 피크 파장을 가질 수 있다. 대안적으로, LED들 중 일부는 직접 방출 LED들일 수 있고 LED들 중 다른 것들은 인광체 변환 LED들일 수 있다.
발광 디바이스의 출력은 LED들 중 하나 이상, 예를 들어, LED들의 그룹들 중 하나 이상으로의 구동 전류를 변화시킴으로써 선택적으로 조정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 그룹은 평균 1931 CIE x,y 색점 xblue, yblue를 갖고, 제2 그룹은 평균 1931 CIE x,y 색점 xyellow-cyan, yyellow-cyan을 갖고, 제3 그룹은 평균 1931 CIE x,y 색점 xred, yred를 갖고, 1.10≤(xblue + xyellow-cyan + xred)≤1.40이고, 1.05≤(yblue + yyellow-cyan + yred)≤1.25이고, 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 LED들 각각은 1931 CIE x,y 색도도 내의 x 값이 0.15보다 큰 색점을 갖고, 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 LED들 각각은 1931 CIE x,y 색도도 내의 y 값이 0.15보다 큰 색점을 갖는다.
일부 실시예들에서, 1.15≤(xblue + xyellow-cyan + xred)≤1.40이고, 1.10≤(yblue + yyellow-cyan + yred)≤1.25이고, 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 LED들 각각은 1931 CIE x,y 색도도 내의 x 값이 0.2보다 큰 색점을 갖고, 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 LED들 각각은 1931 CIE x,y 색도도 내의 y 값이 0.2보다 큰 색점을 갖는다.
일부 실시예들에서, 1.20≤(xblue + xyellow-cyan + xred)≤1.32이고, 1.10≤(yblue + yyellow-cyan + yred)≤1.20이고, 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 LED들 각각은 1931 CIE x,y 색도도 내의 x 값이 0.2보다 큰 색점을 갖고, 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 LED들 각각은 1931 CIE x,y 색도도 내의 y 값이 0.2보다 큰 색점을 갖는다.
원색들의 색점들 (xblue, yblue), (xyellow-cyan, yyellow-cyan), 및 (xred, yred)는 예를 들어, 0.01<색역 영역<0.07, 바람직하게는 0.015<색역 영역<0.055 및 가장 바람직하게는 0.02<색역 영역<0.045의, CIE 1931 x.y 색도도 내의 절대 색역에 걸쳐 있을 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 그룹의 LED들 각각은 청색 광을 방출하도록 구성된 반도체 다이오드 구조 및 반도체 다이오드 구조에 의해 방출된 청색 광을 흡수하고 응답하여 비흡수된 청색 광과 혼합되는 더 긴 파장의 광을 방출하도록 배열된 제1 인광체를 포함하고, 제2 그룹의 LED들 각각은 청색 광을 방출하도록 구성된 반도체 다이오드 구조 및 반도체 다이오드 구조에 의해 방출된 청색 광을 흡수하고 응답하여 더 긴 파장의 광을 방출하도록 배열된 제2 인광체를 포함한다. 제3 그룹의 LED들 각각은 청색 광을 방출하도록 구성된 반도체 다이오드 구조, 반도체 다이오드 구조에 의해 방출된 청색 광을 흡수하고 응답하여 더 긴 파장의 광을 방출하도록 배열된 제1 인광체, 및 반도체 다이오드 구조에 의해 방출된 청색 광을 흡수하고 응답하여 더 긴 파장의 광을 방출하도록 배열된 제2 인광체를 포함한다. 제1 인광체는 예를 들어 청색 광을 흡수하고 적색 광을 방출할 수 있고, 제2 인광체는 청색 광을 흡수하고 시안색 광을 방출한다.
본 발명의 이들 및 다른 실시예들, 특징들 및 장점들은 먼저 간단히 설명되는 첨부 도면들과 함께 본 발명의 보다 상세한 설명을 참조하여 취해질 때 본 기술 분야의 통상의 기술자들에게 보다 명백해질 것이다.
도 1a는 아래에 논의되는 4개의 예시적인 발광 디바이스들(예들 1-4)의 색 특성들을 요약한 표이고, 도 1b는 아래에 논의되는 다른 5개의 예시적인 발광 디바이스들(예들 5-9)의 색 특성들을 요약한 표이고, 도 1c는 예들 1-9의 추가적인 색 특성들을 요약한 표이다.
도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 및 도 2e는 각각 예 1의 발광 디바이스에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들 및 완전 복사체 궤적을 나타내는 그래프, 스펙트럼 전력 대 파장의 그래프, 전류 대 상관 색 온도(CCT)의 그래프, 플럭스 대 상관 색 온도의 그래프, 및 연색 지수(CRI_Ra/R9) 대 상관 색 온도의 그래프를 도시한다. 도 2f는 예시적인 발광 디바이스의 추가적인 특성들을 제시한 표를 도시한다.
도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d, 및 도 3e는 각각 예 2의 발광 디바이스에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들 및 완전 복사체 궤적을 나타내는 그래프, 스펙트럼 전력 대 파장의 그래프, 전류 대 상관 색 온도(CCT)의 그래프, 플럭스 대 상관 색 온도의 그래프, 및 연색 지수(CRI_Ra/R9) 대 상관 색 온도의 그래프를 도시한다. 도 3f는 예시적인 발광 디바이스의 추가적인 특성들을 제시한 표를 도시한다.
도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d, 및 도 4e는 각각 예 3의 발광 디바이스에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들 및 완전 복사체 궤적을 나타내는 그래프, 스펙트럼 전력 대 파장의 그래프, 전류 대 상관 색 온도(CCT)의 그래프, 플럭스 대 상관 색 온도의 그래프, 및 연색 지수(CRI_Ra/R9) 대 상관 색 온도의 그래프를 도시한다. 도 4f는 예시적인 발광 디바이스의 추가적인 특성들을 제시한 표를 도시한다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d, 및 도 5e는 각각 예 4의 발광 디바이스에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들 및 완전 복사체 궤적을 나타내는 그래프, 스펙트럼 전력 대 파장의 그래프, 전류 대 상관 색 온도(CCT)의 그래프, 플럭스 대 상관 색 온도의 그래프, 및 연색 지수(CRI_Ra/R9) 대 상관 색 온도의 그래프를 도시한다. 도 5f는 예시적인 발광 디바이스의 추가적인 특성들을 제시한 표를 도시한다.
도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 6d, 및 도 6e는 각각 예 5의 발광 디바이스에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들 및 완전 복사체 궤적을 나타내는 그래프, 스펙트럼 전력 대 파장의 그래프, 전류 대 상관 색 온도(CCT)의 그래프, 플럭스 대 상관 색 온도의 그래프, 및 연색 지수(CRI_Ra/R9) 대 상관 색 온도의 그래프를 도시한다. 도 6f는 예시적인 발광 디바이스의 추가적인 특성들을 제시한 표를 도시한다.
도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d, 및 도 7e는 각각 예 6의 발광 디바이스에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들 및 완전 복사체 궤적을 나타내는 그래프, 스펙트럼 전력 대 파장의 그래프, 전류 대 상관 색 온도(CCT)의 그래프, 플럭스 대 상관 색 온도의 그래프, 및 연색 지수(CRI_Ra/R9) 대 상관 색 온도의 그래프를 도시한다. 도 7f는 예시적인 발광 디바이스의 추가적인 특성들을 제시한 표를 도시한다.
도 8a, 도 8b, 도 8c, 도 8d, 및 도 8e는 각각 예 7의 발광 디바이스에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들 및 완전 복사체 궤적을 나타내는 그래프, 스펙트럼 전력 대 파장의 그래프, 전류 대 상관 색 온도(CCT)의 그래프, 플럭스 대 상관 색 온도의 그래프, 및 연색 지수(CRI_Ra/R9) 대 상관 색 온도의 그래프를 도시한다. 도 8f는 예시적인 발광 디바이스의 추가적인 특성들을 제시한 표를 도시한다.
도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 및 도 2e는 각각 예 1의 발광 디바이스에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들 및 완전 복사체 궤적을 나타내는 그래프, 스펙트럼 전력 대 파장의 그래프, 전류 대 상관 색 온도(CCT)의 그래프, 플럭스 대 상관 색 온도의 그래프, 및 연색 지수(CRI_Ra/R9) 대 상관 색 온도의 그래프를 도시한다. 도 2f는 예시적인 발광 디바이스의 추가적인 특성들을 제시한 표를 도시한다.
도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d, 및 도 3e는 각각 예 2의 발광 디바이스에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들 및 완전 복사체 궤적을 나타내는 그래프, 스펙트럼 전력 대 파장의 그래프, 전류 대 상관 색 온도(CCT)의 그래프, 플럭스 대 상관 색 온도의 그래프, 및 연색 지수(CRI_Ra/R9) 대 상관 색 온도의 그래프를 도시한다. 도 3f는 예시적인 발광 디바이스의 추가적인 특성들을 제시한 표를 도시한다.
도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d, 및 도 4e는 각각 예 3의 발광 디바이스에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들 및 완전 복사체 궤적을 나타내는 그래프, 스펙트럼 전력 대 파장의 그래프, 전류 대 상관 색 온도(CCT)의 그래프, 플럭스 대 상관 색 온도의 그래프, 및 연색 지수(CRI_Ra/R9) 대 상관 색 온도의 그래프를 도시한다. 도 4f는 예시적인 발광 디바이스의 추가적인 특성들을 제시한 표를 도시한다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d, 및 도 5e는 각각 예 4의 발광 디바이스에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들 및 완전 복사체 궤적을 나타내는 그래프, 스펙트럼 전력 대 파장의 그래프, 전류 대 상관 색 온도(CCT)의 그래프, 플럭스 대 상관 색 온도의 그래프, 및 연색 지수(CRI_Ra/R9) 대 상관 색 온도의 그래프를 도시한다. 도 5f는 예시적인 발광 디바이스의 추가적인 특성들을 제시한 표를 도시한다.
도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 6d, 및 도 6e는 각각 예 5의 발광 디바이스에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들 및 완전 복사체 궤적을 나타내는 그래프, 스펙트럼 전력 대 파장의 그래프, 전류 대 상관 색 온도(CCT)의 그래프, 플럭스 대 상관 색 온도의 그래프, 및 연색 지수(CRI_Ra/R9) 대 상관 색 온도의 그래프를 도시한다. 도 6f는 예시적인 발광 디바이스의 추가적인 특성들을 제시한 표를 도시한다.
도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d, 및 도 7e는 각각 예 6의 발광 디바이스에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들 및 완전 복사체 궤적을 나타내는 그래프, 스펙트럼 전력 대 파장의 그래프, 전류 대 상관 색 온도(CCT)의 그래프, 플럭스 대 상관 색 온도의 그래프, 및 연색 지수(CRI_Ra/R9) 대 상관 색 온도의 그래프를 도시한다. 도 7f는 예시적인 발광 디바이스의 추가적인 특성들을 제시한 표를 도시한다.
도 8a, 도 8b, 도 8c, 도 8d, 및 도 8e는 각각 예 7의 발광 디바이스에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들 및 완전 복사체 궤적을 나타내는 그래프, 스펙트럼 전력 대 파장의 그래프, 전류 대 상관 색 온도(CCT)의 그래프, 플럭스 대 상관 색 온도의 그래프, 및 연색 지수(CRI_Ra/R9) 대 상관 색 온도의 그래프를 도시한다. 도 8f는 예시적인 발광 디바이스의 추가적인 특성들을 제시한 표를 도시한다.
상세한 설명은 본 발명의 원리들을 제한적으로가 아니라, 예로서 예시한다. 본 설명은 본 발명을 수행하는 최상의 모드라고 현재 생각되는 것을 포함하는, 본 발명의 몇가지 실시예들, 개조들, 변화들, 대안들 및 사용들을 기술한다.
위에 요약된 것과 같이, 본원에 개시된 발광 디바이스들은 1931 CIE x,y 색도도 내의 청색 색점을 갖는 광을 방출하도록 각각 구성된 하나 이상의 LED의 제1 그룹, 1931 CIE x,y 색도도 내의 시안색 또는 황색 색점을 갖는 광을 방출하도록 각각 구성된 하나 이상의 LED의 제2 그룹, 및 1931 CIE x,y 색도도 내의 적색 색점을 갖는 광을 방출하도록 각각 구성된 하나 이상의 LED의 제3 그룹을 포함한다.
도 1a-1b의 표들은 제1 그룹은 평균 1931 CIE x,y 색점 xblue, yblue를 갖고, 제2 그룹은 평균 1931 CIE x,y 색점 xyellow-cyan, yyellow-cyan을 갖고, 제3 그룹은 평균 1931 CIE x,y 색점 xred, yred를 갖고, 1.10≤(xblue + xyellow-cyan + xred)≤1.40이고, 1.05≤(yblue + yyellow-cyan + yred)≤1.25이고, 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 LED들 각각은 1931 CIE x,y 색도도 내의 x 값이 0.15보다 큰 색점을 갖고, 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 LED들 각각은 1931 CIE x,y 색도도 내의 y 값이 0.15보다 큰 색점을 갖는다는 위에 요약된 요건을 만족시키는 이들 디바이스의 3개의 색점들의 조합들에 대한 9개의 예들을 도시한다.
예들 1-9의 서브셋들은 1.15≤(xblue + xyellow-cyan + xred)≤1.40이고, 1.10≤(yblue + yyellow-cyan + yred)≤1.25이고, 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 LED들 각각은 1931 CIE x,y 색도도 내의 x 값이 0.2보다 큰 색점을 갖고, 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 LED들 각각은 1931 CIE x,y 색도도 내의 y 값이 0.2보다 큰 색점을 갖는다는 위에 요약된 요건을 만족시킨다.
예들 1-9의 서브셋들은 1.20≤(xblue + xyellow-cyan + xred)≤1.32이고, 1.10≤(yblue + yyellow-cyan + yred)≤1.20이고, 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 LED들 각각은 1931 CIE x,y 색도도 내의 x 값이 0.2보다 큰 색점을 갖고, 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 LED들 각각은 1931 CIE x,y 색도도 내의 y 값이 0.2보다 큰 색점을 갖는다는 위에 요약된 요건을 만족시킨다.
도 1a-1c의 표들에 도시한 것과 같이, 원색들의 색점들 (xblue, yblue), (xyellow-cyan, yyellow-cyan), 및 (xred, yred)는 예를 들어, 0.01<색역 영역<0.07, 바람직하게는 0.015<색역 영역<0.055 및 가장 바람직하게는 0.02<색역 영역<0.045의 CIE 1931 x.y 색도도 내의 절대 색역에 걸쳐 있을 수 있다.
도 1a-1b의 표들에서, R, CP, Y, CP, 및 B CP는 각각 적색 색점, 시안색 또는 황색 색점, 및 청색 색점을 참조한다. 이들 색점 중 임의의 것은 하나 이상의 LED, 예를 들어 하나 이상의 인광체 변환 LED을 사용하여 발생될 수 있다. 도 1a-1b의 표들에 도시한 색점들은 LED들의 그룹 내의 (즉, 위에 참조된 제1, 제2, 또는 제3 그룹들 내의) 색점들의 평균들이다. 특정한 그룹에 대한 LED들은 색도도 내에 색 박스를 형성하고, 그룹에 대한 평균 색점은 색 박스 내에 든다. 도 1c의 표는 (xblue + xyellow-cyan + xred)에 대한 최소 및 최대 값들, (yblue + yyellow-cyan + yred)에 대한 최소 및 최대 값들, 색역 영역의 최소 및 최대 값들, 및 색역 영역의 평균(중앙 값)을 예들 1-9 각각에 대해, 도시한다.
전형적으로 LED들의 제1 그룹 내의 LED들 모두는 동일한 구성을 갖는 인광체 변환 LED들이고; LED들의 제2 그룹 내의 LED들 모두는 동일한 구성을 갖지만, 제1 그룹의 것과 상이한 인광체 변환 LED들이고; 제3 그룹 내의 인광체 변환 LED들 모두는 동일한 구성을 갖지만, 제1 그룹 및 제2 그룹들의 것과 상이한 인광체 변환 LED들이다. 전형적으로 이들 인광체 변환 LED 구성 중 모두는 청색 광을 방출하도록 구성된 반도체 다이오드 구조, 및 청색 광을 흡수하고 응답하여 더 긴 파장의 광을 방출하는 하나 이상의 인광체를 포함한다.
제1, 제2, 및 제3 그룹들의 LED들은 반도체 다이오드 구조로부터의 비흡수된 청색 광과 조합한 인광체 방출의 결과로서, 또는 인광체로부터의 방출의 스펙트럼 폭의 결과로서, 또는 이 둘 다의 이유로 탈포화된 출력 광을 발생할 수 있다. 전형적으로, 제1 그룹 내의 LED들로부터의 출력은 인광체에 의해 더 긴 파장(예를 들어, 적색 파장)으로 변환되는 반도체 다이오드 구조로부터 방출된 청색 광의 약 50%를 갖는, 탈포화된 푸르스름한 백색이다.
배경 설명에서 위에 기재된 것과 같이, 종래의 디바이스들은 원하는 백색 광 출력을 직접 발생하기 위해 다수의 인광체를 단일의 청색 방출 다이오드와 조합할 수 있고, 각각의 인광체 변환 LED는 본질적으로 동일한 출력을 발생한다. 대조적으로, 본원에 개시된 발광 디바이스들에서 원하는(예를 들어, 백색) 광 출력을 발생하기 위해 사용된 인광체들은 LED들의 3개 이상의 그룹들 중에 분포되고, 상이한 그룹들이 상이한 색점들에서 광을 방출하므로, 3개의 상이한 그룹들로부터의 조합된 방출은 원하는(예를 들어, 백색) 광 출력을 제공한다.
2개의 상이한 인광체들이 LED들의 3개의 그룹들 중에 분포되는 일부 실시예들에서, 인광체들의 분포는
LED 그룹 1 = 청색 다이 + a * 인광체 1;
LED 그룹 2 = 청색 다이 + b * 인광체 2; 및
LED 그룹 3 = 청색 다이 + c * 인광체 1 + d * 인광체 2로서 기술될 수 있고; 여기서 계수들 a, b, c, 및 d는 사용된 표시된 인광체의 양을 추상적으로 표시한다. 이들 계수는 인광체가 청색 반도체 다이오드 방출의 원하는 비율(100%까지)을 흡수하고 인광체 방출로 변환하도록 선택될 수 있다.
LED들은 좌표들(X,Y,Z)을 갖는 CIE1931 색 공간에서 설명될 수 있는 색점 및 플럭스를 함께 제공할 것이고, 여기서 Y는 발광 플럭스이고, 색점(x,y)은 다음에 x=X/(X+Y+Z) 및 y=Y/(X+Y+Z)로서 유도된다. X,Y,Z 좌표들은 청색 다이 파장 λ, 및 인광체 로딩(a,b,c,d)의 함수일 것이다.
(λ,a,b,c,d)에 의해 정의되는 시스템에서, 플럭스 Y, 연색성을 조정하고, 예를 들어, (상이한 구동 비로) 또 하나의 색점에서의 플럭스 값을 또한 조정하기 위해 사용될 수 있는 3개의 자유도가 있다. 실제로, 이러한 실시예들에서 발광 디바이스는 각각의 원하는 인광체에 대한 하나의 LED 더하기 하나의 "나머지" LED를 포함한다. LED들의 색점들은 원하는 색점 및 연색 요건에서의 발광 플럭스의 합이 최대화되도록 선택될 수 있다. 발광 효율은 대개 인광체의 양(로딩 비)의 함수일 것이다.
한 실시예에서, 인광체 1은 청색 광을 흡수하고 적색 광을 방출하고, 인광체 2는 청색 광을 흡수하고 시안색 광을 방출한다.
개시된 발광 디바이스들을 위한 원하는 색점들에 대해 본 명세서에서 제공된 안내가 주어지는 경우에, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 개시된 디바이스들을 구성하기 위해 청색 방출 LED들과 조합하기에 적합한 인광체 재료들을 선택할 수 있다. 일반적으로, 임의의 적합한 인광체 또는 파장 변환 재료들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 대개 백색-방출하는 LED는 청색 광의 일부를 흡수하고 황색 광을 방출하는 Y3Al5O12:Ce3+와 같은 파장 변환 재료와 청색-방출 LED를 페어링하는 것으로부터 생성될 수 있다. 사용될 수 있는 인광체들의 다른 예들은 황색-시안색 범위 내의 광을 방출하는, Lu3Al5O12:Ce3+ 및 Y3Al5O12:Ce3+와 같은 일반 화학식 (Lu1-x-y-a-bYxGdy)3(Al1-zGaz)5O12:CeaPrb (여기서 0<x<1, 0<y<1, 0<z≤0.1, 0<a≤0.2 및 0<b≤0.1); 및 적색 범위 내의 광을 방출하는, Sr2Si5N8:Eu2+와 같은, (Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-aOa:Euz 2+ (여기서 0≤a<5, 0<x≤1, 0≤y≤1, 및 0<z≤1)를 갖는 알루미늄 가넷 인광체들을 포함한다. 예를 들어, SrSi2N2O2:Eu2+를 포함하는 (Sr1-a-bCabBac)SixNyOz:Eua 2+ (a=0.002-0.2, b=0.0-0.25, c=0.0-0.25, x=1.5-2.5, y=1.5-2.5, z=1.5-2.5); 예를 들어, SrGa2S4:Eu2+를 포함하는 (Sr1-u-v-xMguCavBax)(Ga2-y-zAlyInzS4):Eu2+; Sr1-xBaxSiO4:Eu2+; 및 예를 들어, CaS:Eu2+ 및 SrS:Eu2+를 포함하는 (Ca1-xSrx)S:Eu2+ (여기서 0<x<1)를 포함하는 다른 시안색, 황색, 및 적색 방출 인광체들이 또한 적합할 수 있다. 적합한 황색/시안색 방출 인광체들의 예들은 Lu3-x-yMyAl5-zAzO12:Cex (여기서 M=Y, Gd, Tb, Pr, Sm, Dy; A=Ga, Sc; 및 (0<x≤0.2)); Ca3-x-yMySc2-zAzSi3O12:Cex (여기서 M=Y, Lu; A=Mg, Ga; 및 (0<x≤0.2)); Ba2-x-yMySiO4:Eux (여기서 M=Sr, Ca, Mg 및 (0<x≤0.2)); Ba2-x-y-zMyKzSi1-zPzO4Eux (여기서 M=Sr, Ca, Mg 및 (0<x≤0.2)); Sr1-x-yMyAl2-zSizO4-zNz:Eux (여기서 M=Ba, Ca, Mg 및 (0<x≤0.2)); M1-xSi2O2N2:Eux (여기서 M=Sr, Ba, Ca, Mg 및 (0<x≤0.2)); M3-xSi6O9N4:Eux (여기서 M=Sr, Ba, Ca, Mg 및 (0<x≤0.2)); M3-xSi6O12N2:Eux (여기서 M=Sr, Ba, Ca, Mg 및 (0<x≤0.2)); Sr1-x-yMyGa2-zAlzS4:Eux (여기서 M=Ba, Ca, Mg 및 (0<x≤0.2)); Ca1-x-y-zMzS:CexAy (여기서 M=Ba, Sr, Mg; A=K, Na, Li; 및 (0<x≤0.2)); Sr1-x-zMzAl1+ySi4.2-yN7-yO0.4+y:Eux (여기서 M=Ba, Ca, Mg 및 (0<x≤0.2)); Ca1-x-y-zMySc2O4:CexAz (여기서 M=Ba, Sr, Mg; A=K, Na, Li; 및 (0<x≤0.2)); Mx-zSi6-y-2xAly+2xOyN8-y:Euz (여기서 M=Ca, Sr, Mg 및 (0<x≤0.2)); 및 Ca8-x-yMyMgSiO4Cl2:Eux (여기서 M=Sr, Ba 및 (0<x≤0.2))를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 적합한 적색 방출 인광체들의 예들은 Ca1-x-zMzS:Eux (여기서 M=Ba, Sr, Mg, Mn 및 (0<x≤0.2)); Ca1-x-yMySi1-zAl1+zN3-zOz:Eux (여기서 M=Sr, Mg, Ce, Mn 및 (0<x≤0.2)); Mg4Ge1-xO5F:Mnx (여기서 (0<x≤0.2)); M2-xSi5-yAlyN8-yOy:Eux (여기서 M=Ba, Sr, Ca, Mg, Mn 및 (0<x≤0.2)); Sr1-x-yMySi4-zAl1+zN7-zOz:Eux (여기서 M=Ba, Ca, Mg, Mn 및 (0<x≤0.2)); 및 Ca1-x-yMySiN2:Eux (여기서 M=Ba, Sr, Mg, Mn 및 (0<x≤0.2))를 포함한다.
일부 실시예들에서, 인광체는 인광체라기보다는 불활성 입자들을 갖는, 또는 활성화 도펀트가 없는 인광체 결정들을 갖는 부분들을 포함하므로, 그들 부분은 광을 흡수하지 않고 방출한다. 예를 들어, SiNx는 불활성 입자들로서 포함될 수 있다. 세라믹 인광체 내의 활성화 도펀트는 또한, 예를 들어 표면에 가장 가까운 인광체들이 가장 높은 도펀트 농도를 갖도록, 그레이딩될(graded) 수 있다. 표면으로부터의 거리가 증가함에 따라, 인광체 내의 도펀트 농도는 감소한다. 도펀트 프로필은 예를 들어, 선형, 계단형 그레이딩, 또는 멱법칙 프로필을 포함하는 임의의 형상을 취할 수 있고, 일정한 도펀트 농도의 영역을 다수 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.
파장 변환기 인광체들은 다양한 유형들의 LED들과 함께 사용될 수 있다. LED에 의해 방출된 비변환된 광은 구조로부터 추출된 광의 최종 스펙트럼의 부분일 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 일반적인 조합들의 예들은 황색-방출 파장 변환 인광체와 조합된 청색-방출 LED, 시안색- 및 적색-방출 파장 변환 인광체와 조합된 청색-방출 LED, 청색- 및 황색-방출 파장 변환 인광체들과 조합된 UV-방출 LED, 및 청색-, 시안색-, 및 적색-방출 파장 변환 인광체들과 조합된 UV-방출 LED를 포함한다. 다른 색들의 광을 방출하는 파장 변환 인광체들이 구조로부터 추출된 광의 스펙트럼에 맞추도록 추가될 수 있다.
바인더들은 함께 홀드하고/하거나 기판에 파장 변환 재료들을 부착하기 위해 사용될 수 있다. 바인더들은 유기, 무기, 또는 유기/무기일 수 있다. 유기 바인더들은 예를 들어, 아크릴레이트 또는 니트로셀룰로스일 수 있다. 유기/무기 바인더는 예를 들어, 실리콘일 수 있다. 실리콘은 메틸 또는 페닐 실리콘, 플루오르실리콘들, 또는 다른 적합한 높은 굴절률 실리콘들일 수 있다. 무기 바인더들은 낮은 점성을 갖고 다공성 기판들을 포화시킬 수 있는, 물 유리라고 또한 공지된, 졸-겔(예를 들어, TEOS 또는 MTMS의 졸-겔) 또는 액체 유리(예를 들어, 나트륨 실리케이트 또는 칼륨 실리케이트)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서 바인더들은 물리적 또는 광학적 특성들을 조정하기 위해 필러들을 포함할 수 있다. 필러들은 무기 나노입자, 실리카, 유리 입자들 또는 섬유들, 또는 굴절률을 증가시킬 수 있는 다른 재료들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 필러들은 광학 성능을 개선시키는 재료들, 산란을 촉진시키는 재료들, 및/또는 열적 성능을 개선시키는 재료들을 포함할 수 있다.
LED 다이 및 파장 변환기는 정사각형, 직사각형, 다각형, 육각형, 원형, 타원형, 또는 기타 적합한 형상으로 형성될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 파장 변환기 인광체는 LED 다이 가까이에 배치하기 전에 싱귤레이트될 수 있는 세라믹일 수 있지만, 다른 실시예들에서 그것은 LED에의 부착 후에 싱귤레이트될 수 있다. 파장 변환기 인광체는 코팅에 의해 LED에 직접 부착될 수 있거나, 대안적으로 LED에 가까이 근접하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 그것은 무기 층, 폴리머 시트, 두꺼운 접착 층, 작은 공기 갭, 또는 기타 적합한 구조에 의해 LED와 분리될 수 있다. LED와 파장 변환기 인광체 사이의 간격은 예를 들어, 일부 실시예들에서 500미크론 미만 또는 다른 실시예들에서 수밀리미터 정도일 수 있다.
아래에 설명되는 예들 1-5에서, LED들은 0.01<x<0.06, 0<a<1-x, 0<b<0.6인 일반 화학식 [CexLuaY(1-a-x)]3[GabAl(1-b)]5O12의 1개, 2개, 또는 그 이상의 가넷 인광체 재료, 0.001<y<0.02, 0.5<c<0.95인 일반 화학식 (Src,Euy,Ca(1-c-y))AlSiN3의 제1 적색 인광체 재료(질화물 A), 및/또는 0.003<z<0.015인 일반 화학식 Euz,Sr(1-z)LiAl3N4의 제2 적색 인광체 재료("질화물 B")와 조합된 청색 방출 반도체 다이오드 구조를 포함할 수 있다. 질화물 A 인광체 재료는 또한 0.003<y<0.03, 0.2<d<0.6인 일반 화학식 [Euy,Bad,Sr(1-y-d)]2 Si5N8의 2-5-8 인광체 재료로 대체(또는 조합)될 수 있다.
예 1
도 2a는 색도도 상의 본 예에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들을 도시한다. 도 2b는 청색, 시안색-황색, 및 적색 LED 그룹들의 방출 스펙트럼들을 도시한다. 본 예에서, 제1 그룹(청색 색점) 내의 각각의 LED는 실리콘 질량의 10퍼센트 인광체의 인광체 질량을 사용하여, x=0.02, a=0, b=0.42인 실리콘 내의 가넷 인광체와 조합한 청색 방출 반도체 다이오드를 포함한다. 제2 그룹(황색-시안색 색점) 내의 각각의 LED는 x=0.025, a=1-0.025, b=0인 87%(질량) 가넷 인광체, x=0.02, a=0, b=0인 13%(질량) 가넷 인광체, y=0.005, c=0.88인 질화물 A(99%), 및 z=0.007인 질화물 B(1%)와 조합한 청색 방출 반도체 다이오드를 포함한다. 가넷들 대 질화물들의 중량 비 = 121이고, 실리콘 질량의 190퍼센트의 인광체 질량이 있다. 제3 그룹(적색 색점) 내의 각각의 LED는 x=0.02, a=0, b=0인 가넷 인광체, y=0.005, c=0.88인 질화물 A(83%), 및 z=0.007인 질화물 B(17%)와 조합한 청색 방출 반도체 다이오드를 포함한다. 가넷들 대 질화물들의 중량 비 = 0.52이고, 실리콘 질량의 132퍼센트의 인광체 질량이 있다. 도 2c는 CCT에 따른 플럭스 및 LE의 변화를 도시하고, 도 2d는 청색, 시안색-황색, 및 적색 LED 그룹들로의 구동 전류들에 따른 CCT의 변화를 도시하고, 도 2e는 CCT에 따른 연색 파라미터들 Ra 및 R9의 변화를 도시한다. 다른 동작 특성들뿐만 아니라, 특정한 LED와 인광체 조합들의 특성들이 도 2f의 표에 도시된다.
예 2
도 3a는 색도도 상의 본 예에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들을 도시한다. 도 3b는 청색, 시안색-황색, 및 적색 LED 그룹들의 방출 스펙트럼들을 도시한다. 본 예에서, 제1 그룹(청색 색점) 내의 각각의 LED는 실리콘 질량의 8.5퍼센트 인광체의 인광체 질량을 사용하여, x=0.02, a=0, b=0.42인 실리콘 내의 가넷 인광체와 조합한 청색 방출 반도체 다이오드를 포함한다. 제2 그룹(황색-시안색 색점) 내의 각각의 LED는 x=0.025, a=1-0.025, b=0인 87%(질량) 가넷 인광체, x=0.02, a=0, b=0인 13%(질량) 가넷 인광체, y=0.005, c=0.88인 질화물 A(99%), 및 z=0.007인 질화물 B(1%)와 조합한 청색 방출 반도체 다이오드를 포함한다. 가넷들 대 질화물들의 중량 비 = 121이고, 실리콘 질량의 190퍼센트의 인광체 질량이 있다. 제3 그룹(적색 색점) 내의 각각의 LED는 x=0.02, a=0, b=0인 가넷 인광체, y=0.005, c=0.88인 질화물 A(83%), 및 z=0.007인 질화물 B(17%)와 조합한 청색 방출 반도체 다이오드를 포함한다. 가넷들 대 질화물들의 중량 비 = 0.07이고, 실리콘 질량의 112퍼센트의 인광체 질량이 있다. 도 3c는 CCT에 따른 플럭스 및 LE의 변화를 도시하고, 도 3d는 청색, 시안색-황색, 및 적색 LED 그룹들로의 구동 전류들에 따른 CCT의 변화를 도시하고, 도 3e는 CCT에 따른 연색 파라미터들 Ra 및 R9의 변화를 도시한다. 다른 동작 특성들뿐만 아니라, 특정한 LED와 인광체 조합들의 특성들이 도 3f의 표에 도시된다.
예 3
도 4a는 색도도 상의 본 예에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들을 도시한다. 도 4b는 청색, 시안색-황색, 및 적색 LED 그룹들의 방출 스펙트럼들을 도시한다. 본 예에서, 제1 그룹(청색 색점) 내의 각각의 LED는 실리콘 질량의 7.4퍼센트 인광체의 인광체 질량을 사용하여, x=0.02, a=0, b=0.42인 실리콘 내의 가넷 인광체와 조합한 청색 방출 반도체 다이오드를 포함한다. 제2 그룹(황색-시안색 색점) 내의 각각의 LED는 x=0.025, a=1-0.025, b=0인 87%(질량) 가넷 인광체, x=0.02, a=0, b=0인 13%(질량) 가넷 인광체, y=0.005, c=0.88인 질화물 A(99%), 및 z=0.007인 질화물 B(1%)와 조합한 청색 방출 반도체 다이오드를 포함한다. 가넷들 대 질화물들의 중량 비 = 121이고, 실리콘 질량의 190퍼센트의 인광체 질량이 있다. 제3 그룹(적색 색점) 내의 각각의 LED는 x=0.02, a=0, b=0인 가넷 인광체, y=0.005, c=0.88인 질화물 A(83%), 및 z=0.007인 질화물 B(17%)와 조합한 청색 방출 반도체 다이오드를 포함한다. 가넷들 대 질화물들의 중량 비 = 0.07이고, 실리콘 질량의 132퍼센트의 인광체 질량이 있다. 도 4c는 CCT에 따른 플럭스 및 LE의 변화를 도시하고, 도 4d는 청색, 시안색-황색, 및 적색 LED 그룹들로의 구동 전류들에 따른 CCT의 변화를 도시하고, 도 4e는 CCT에 따른 연색 파라미터들 Ra 및 R9의 변화를 도시한다. 다른 동작 특성들뿐만 아니라, 특정한 LED와 인광체 조합들의 특성들이 도 4f의 표에 도시된다.
예 4
도 5a는 색도도 상의 본 예에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들을 도시한다. 도 5b는 청색, 시안색-황색, 및 적색 LED 그룹들의 방출 스펙트럼들을 도시한다. 본 예에서, 제1 그룹(청색 색점) 내의 각각의 LED는 실리콘 질량의 8퍼센트 인광체의 인광체 질량을 사용하여, x=0.02, a=0, b=0.36인 실리콘 내의 가넷 인광체와 조합한 청색 방출 반도체 다이오드를 포함한다. 제2 그룹(황색-시안색 색점) 내의 각각의 LED는 x=0.025, a=1-0.025, b=0인 87%(질량) 가넷 인광체, x=0.02, a=0, b=0인 13%(질량) 가넷 인광체, y=0.005, c=0.88인 질화물 A(99%)와 조합한 청색 방출 반도체 다이오드를 포함한다. 가넷들 대 질화물들의 중량 비 = 82.7이고, 실리콘 질량의 189퍼센트의 인광체 질량이 있다. 제3 그룹(적색 색점) 내의 각각의 LED는 x=0.02, a=0, b=0인 가넷 인광체, y=0.005, c=0.88인 질화물 A(89%), 및 z=0.007인 질화물 B(11%)와 조합한 청색 방출 반도체 다이오드를 포함한다. 가넷들 대 질화물의 중량 비 = 0.3이고, 실리콘 질량의 131퍼센트의 인광체 질량이 있다. 도 5c는 CCT에 따른 플럭스 및 LE의 변화를 도시하고, 도 5d는 청색, 시안색-황색, 및 적색 LED 그룹들로의 구동 전류들에 따른 CCT의 변화를 도시하고, 도 5e는 CCT에 따른 연색 파라미터들 Ra 및 R9의 변화를 도시한다. 다른 동작 특성들뿐만 아니라, 특정한 LED와 인광체 조합들의 특성들이 도 5f의 표에 도시된다.
예 5
도 6a는 색도도 상의 본 예에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들을 도시한다. 도 6b는 청색, 시안색-황색, 및 적색 LED 그룹들의 방출 스펙트럼들을 도시한다. 본 예에서, 제1 그룹(청색 색점) 내의 각각의 LED는 실리콘 질량의 7.4퍼센트 인광체의 인광체 질량을 사용하여, x=0.02, a=0, b=0.36인 실리콘 내의 가넷 인광체와 조합한 청색 방출 반도체 다이오드를 포함한다. 제2 그룹(황색-시안색 색점) 내의 각각의 LED는 x=0.025, a=1-0.025, b=0인 87%(질량) 가넷 인광체, x=0.02, a=0, b=0인 13%(질량) 가넷 인광체, y=0.005, c=0.88인 질화물 A(99%), 및 z=0.007인 질화물 B(1%)와 조합한 청색 방출 반도체 다이오드를 포함한다. 가넷들 대 질화물들의 중량 비 = 132이고, 실리콘 질량의 150퍼센트의 인광체 질량이 있다. 제3 그룹(적색 색점) 내의 각각의 LED는 x=0.02, a=0, b=0인 가넷 인광체, y=0.005, c=0.88인 질화물 A(83%), 및 z=0.007인 질화물 B(17%)와 조합한 청색 방출 반도체 다이오드를 포함한다. 가넷들 대 질화물들의 중량 비 = 0.58이고, 실리콘 질량의 82퍼센트의 인광체 질량이 있다. 도 6c는 CCT에 따른 플럭스 및 LE의 변화를 도시하고, 도 6d는 청색, 시안색-황색, 및 적색 LED 그룹들로의 구동 전류들에 따른 CCT의 변화를 도시하고, 도 6e는 CCT에 따른 연색 파라미터들 Ra 및 R9의 변화를 도시한다. 다른 동작 특성들뿐만 아니라, 특정한 LED와 인광체 조합들의 특성들이 도 6f의 표에 도시된다.
예 6 및 예 7
본 예들에서, 청색 색점 LED들 각각은 청색 광을 흡수하고 적색 광을 방출하는 단일의 제1 인광체와 조합된 청색 방출 반도체 다이오드 구조를 포함하고, 시안색-황색 색점 LED들 각각은 청색 광을 흡수하고 시안색 광을 방출하는 단일의 제2 인광체와 조합된 청색 방출 반도체 다이오드 구조를 포함하고, 적색 색점 LED들 각각은 제1 인광체 및 제2 인광체와 조합된 청색 방출 반도체 다이오드 구조를 포함하고, 다른 인광체들을 포함하지 않는다.
예 6에서, 반도체 다이오드 구조들은 청색 광을 방출하고, 제1 인광체는 Ba0.8Sr1.17Eu0.03Si5N8이고, 제2 인광체는 Y2.91Ce0.09Al4.8Ga0.2O12이다. 도 7a는 색도도 상의 본 예에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들을 도시한다. 도 7b는 청색, 시안색-황색, 및 적색 LED 그룹들의 방출 스펙트럼들을 도시한다. 도 7c는 CCT에 따른 플럭스 및 LE의 변화를 도시하고, 도 7d는 청색, 시안색-황색, 및 적색 LED 그룹들로의 구동 전류들에 따른 CCT의 변화를 도시하고, 도 7e는 CCT에 따른 연색 파라미터들 Ra 및 R9의 변화를 도시한다. 다른 동작 특성들뿐만 아니라, 특정한 LED와 인광체 조합들의 특성들이 도 7f의 표에 도시된다.
예 7에서, 반도체 다이오드 구조들은 청색 광을 방출하고, 제1 인광체는 Ca0.13Sr0.84Eu0.03AlSiN3이고, 제2 인광체는 Lu2.94Ce0.06Al5O12이다. 도 8a는 색도도 상의 본 예에 대한 청색, 시안색-황색, 및 적색 색점들을 도시한다. 도 8b는 청색, 시안색-황색, 및 적색 LED 그룹들의 방출 스펙트럼들을 도시한다. 도 8c는 CCT에 따른 플럭스 및 LE의 변화를 도시하고, 도 8d는 청색, 시안색-황색, 및 적색 LED 그룹들로의 구동 전류들에 따른 CCT의 변화를 도시하고, 도 8e는 CCT에 따른 연색 파라미터들 Ra 및 R9의 변화를 도시한다. 다른 동작 특성들뿐만 아니라, 특정한 LED와 인광체 조합들의 특성들이 도 8f의 표에 도시된다.
본 개시내용은 예시적이고 제한적이 아니다. 추가의 수정들이 본 개시내용에 비추어서 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이고 첨부된 청구범위의 범위 내에 드는 것으로 한다.
Claims (15)
- 발광 디바이스로서,
1931 CIE x,y 색도도 내의 청색 색점을 갖는 광을 방출하도록 각각 구성된 하나 이상의 LED의 제1 그룹 - 상기 제1 그룹은 평균 1931 CIE x,y 색점 xblue, yblue를 가짐 - ;
상기 1931 CIE x,y 색도도 내의 시안색 또는 황색 색점을 갖는 광을 방출하도록 각각 구성된 하나 이상의 LED의 제2 그룹 - 상기 제2 그룹은 평균 1931 CIE x,y 색점 xyellow-cyan, yyellow-cyan을 가짐 - ; 및
상기 1931 CIE x,y 색도도 내의 적색 색점을 갖는 광을 방출하도록 각각 구성된 하나 이상의 LED의 제3 그룹 - 상기 제3 그룹은 평균 1931 CIE x,y 색점 xred, yred를 가짐 - 을 포함하고,
LED들의 상기 제1 그룹, LED들의 상기 제2 그룹, 및 LED들의 상기 제3 그룹은 상기 발광 디바이스로부터의 백색 광 출력을 형성하기 위해 상기 LED들에 의해 방출된 광을 조합하도록 배열되고;
1.10≤(xblue + xyellow-cyan + xred)≤1.40이고;
1.05≤(yblue + yyellow-cyan + yred)≤1.25이고;
상기 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 상기 LED들 각각은 상기 1931 CIE x,y 색도도 내의 x 값이 0.15보다 큰 색점을 갖고;
상기 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 상기 LED들 각각은 상기 1931 CIE x,y 색도도 내의 y 값이 0.15보다 큰 색점을 갖는 발광 디바이스. - 제1항에 있어서,
1.15≤(xblue + xyellow-cyan + xred)≤1.40이고;
1.10≤(yblue + yyellow-cyan + yred)≤1.25이고;
상기 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 상기 LED들 각각은 상기 1931 CIE x,y 색도도 내의 x 값이 0.2보다 큰 색점을 갖고;
상기 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 상기 LED들 각각은 상기 1931 CIE x,y 색도도 내의 y 값이 0.2보다 큰 색점을 갖는 발광 디바이스. - 제1항에 있어서,
1.20≤(xblue + xyellow-cyan + xred)≤1.32이고;
1.10≤(yblue + yyellow-cyan + yred)≤1.20이고;
상기 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 상기 LED들 각각은 상기 1931 CIE x,y 색도도 내의 x 값이 0.2보다 큰 색점을 갖고;
상기 제1, 제2, 및 제3 그룹들 내의 상기 LED들 각각은 상기 1931 CIE x,y 색도도 내의 y 값이 0.2보다 큰 색점을 갖는 발광 디바이스. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 색점들 (xblue, yblue), (xyellow-cyan, yyellow-cyan), 및 (xred, yred)는 상기 CIE 1931 x,y 색도도 내의 절대 색역 0.01<색역 영역<0.07에 걸쳐 있는 발광 디바이스.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 색점들 (xblue, yblue), (xyellow-cyan, yyellow-cyan), 및 (xred, yred)는 상기 CIE 1931 x,y 색도도 내의 절대 색역 0.015<색역 영역<0.055에 걸쳐 있는 발광 디바이스.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 색점들 (xblue, yblue), (xyellow-cyan, yyellow-cyan), 및 (xred, yred)는 상기 CIE 1931 x,y 색도도 내의 절대 색역 0.02<색역 영역<0.045에 걸쳐 있는 발광 디바이스.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 청색 색점은 탈포화되는 발광 디바이스.
- 제7항에 있어서, 상기 시안색 또는 황색 색점은 탈포화되는 발광 디바이스.
- 제8항에 있어서, 상기 적색 색점은 탈포화되는 발광 디바이스.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 그룹, 상기 제2 그룹, 및 상기 제3 그룹 내의 상기 LED들 모두는 청색 광을 방출하도록 구성된 반도체 다이오드 구조 및 상기 반도체 다이오드 구조에 의해 방출된 청색 광을 흡수하고 응답하여 더 긴 파장들의 광을 방출하도록 배열된 하나 이상의 인광체를 포함하는 인광체 변환 LED들인 발광 디바이스.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹의 상기 LED들 각각은 청색 광을 방출하도록 구성된 반도체 다이오드 구조 및 상기 반도체 다이오드 구조에 의해 방출된 청색 광을 흡수하고 응답하여 비흡수된 청색 광과 혼합되는 더 긴 파장의 광을 방출하도록 배열된 제1 인광체를 포함하고, 다른 인광체들을 포함하지 않고;
상기 제2 그룹의 상기 LED들 각각은 청색 광을 방출하도록 구성된 반도체 다이오드 구조 및 상기 반도체 다이오드 구조에 의해 방출된 청색 광을 흡수하고 응답하여 더 긴 파장의 광을 방출하도록 배열된 제2 인광체를 포함하고, 다른 인광체들을 포함하지 않고;
상기 제3 그룹의 상기 LED들 각각은 청색 광을 방출하도록 구성된 반도체 다이오드 구조, 상기 반도체 다이오드 구조에 의해 방출된 청색 광을 흡수하고 응답하여 더 긴 파장의 광을 방출하도록 배열된 상기 제1 인광체, 및 상기 반도체 다이오드 구조에 의해 방출된 청색 광을 흡수하고 응답하여 더 긴 파장의 광을 방출하도록 배열된 상기 제2 인광체를 포함하고, 다른 인광체들을 포함하지 않는 발광 디바이스. - 제11항에 있어서,
상기 제1 인광체는 청색 광을 흡수하고 적색 광을 방출하고;
상기 제2 인광체는 청색 광을 흡수하고 시안색 광을 방출하는 발광 디바이스. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹, 상기 제2 그룹, 및 상기 제3 그룹 내의 상기 LED들은 청색 광을 방출하도록 구성된 반도체 다이오드 구조 및 상기 반도체 다이오드 구조에 의해 방출된 청색 광을 흡수하고 응답하여 더 긴 파장들의 광을 방출하도록 배열된 하나 이상의 인광체를 포함하는 인광체 변환 LED들이고;
상기 색점들 (xblue, yblue), (xyellow-cyan, yyellow-cyan), 및 (xred, yred)는 상기 CIE 1931 x,y 색도도 내의 절대 색역 0.01<색역 영역<0.07에 걸쳐 있는 발광 디바이스. - 제13항에 있어서,
상기 제1 그룹의 상기 LED들 각각은 청색 광을 흡수하고 응답하여 비흡수된 청색 광과 혼합되는 더 긴 파장의 광을 방출하도록 배열된 제1 인광체를 포함하고, 다른 인광체들을 포함하지 않고;
상기 제2 그룹의 상기 LED들 각각은 청색 광을 흡수하고 응답하여 더 긴 파장의 광을 방출하도록 배열된 제2 인광체를 포함하고, 다른 인광체들을 포함하지 않고;
상기 제3 그룹의 상기 LED들 각각은 방출된 청색 광을 흡수하고 응답하여 더 긴 파장의 광을 방출하도록 배열된 상기 제1 인광체, 및 청색 광을 흡수하고 응답하여 더 긴 파장의 광을 방출하도록 배열된 상기 제2 인광체를 포함하고, 다른 인광체들을 포함하지 않는 발광 디바이스. - 제14항에 있어서,
상기 제1 인광체는 청색 광을 흡수하고 적색 광을 방출하고;
상기 제2 인광체는 청색 광을 흡수하고 시안색 광을 방출하는 발광 디바이스.
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