KR101906863B1 - 발광 모듈, 램프, 조명기구 및 표시 디바이스 - Google Patents
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Abstract
발광 모듈(150)은 광 출사창(104)을 통해 광을 방출하고, 기저부(110), 고체 광 방출체(154, 156) 및 부분적 난반사층(102)를 포함한다. 기저부(110)는 광 출사창(104) 쪽으로 향하는 광 반사성 표면(112)을 갖는다. 광 반사성 표면(112)은 광 반사성 표면에 의해 반사되는 광량과 광 반사성 표면에 충돌하는 광량 사이의 비에 의해 정의되는 기저부 반사 계수 Rbase를 갖는다. 고체 광 방출체(154, 156)는 제1 컬러 범위(114)의 광을 방출하고, 상부 표면(152, 158)을 포함하고, 고체 광 방출체(154, 156)에 의해 반사되는 광량과 고체 광 방출체(154, 156)의 상부 표면(152, 158)상에 충돌하는 광량 사이의 비에 의해 정의되는 고체 광 방출체 반사 계수 R_SSL을 갖는다. 광 출사창(104)은 부분적 난반사층(102)의 일부를 적어도 포함한다. 고체 광 방출체 면적 비 
은 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상부 표면의 면적과 기저부의 광 반사성 표면의 면적 사이의 비로서 정의된다. 비교적 효율적인 발광 모듈은, Rbase > R_SSL + c*(1 - R_SSL)이고, 인자 c가 
에 대해 
이고, 
에 대해 
이고, 
에 대해 
이면 획득된다.
Description
본 발명은 루미네슨트 층(luminescent layer) 및 고체 광 방출체(solid state light emitter)를 포함하는 발광 모듈(light emitting module)에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 발광 모듈을 포함하는 램프, 조명기구 및 표시 디바이스에 관한 것이다.
공개된 특허 출원 US2009/0322208A1은 발광 디바이스를 개시한다. 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 오목 하우징(recessed housing)에 의해 형성된 원추형 캐비티(conical cavity) 내에 제공된다. 오목 하우징의 전면(front side)에서, 원추형 캐비티는 투명한 열 전도체 층으로 덮이고, 그 위에는 내화성 루미네슨트 층(refractory luminescent layer)이 제공된다. 오목 하우징의 배면(backplane)에서, 히트 싱크(heat sink)가 제공되고 오목 하우징의 측벽들은 금속 프레임으로 덮인다. 원추형 캐비티는 실리콘과 같은 재료로 채워질 수 있다.
LED는 루미네슨트 층을 향해 제1 컬러의 광을 방출한다. 방출된 광의 일부는 루미네슨트 층에 의해 캐비티로 후방(back) 반사되거나 산란될 수 있다. 방출된 광의 또 다른 일부는 루미네슨트 층에 의해 제2 컬러의 광으로 변환된다. 루미네슨트 층이 제2 컬러의 광을 방출할 때, 이 광은 모든 방향으로 방출되고, 따라서 또 다른 컬러의 광의 일부가 캐비티 내로 방출된다. 캐비티 내로 후방 반사된 광 또는 캐비티 내로 방출된 제2 컬러의 광의 일부는 캐비티의 기저부(base)에 부분적으로 충돌(impinge)하고, 일부는 캐비티의 벽에 충돌하고, 일부는 LED에 충돌한다. LED의 표면들에서 및 캐비티의 표면들에서, 광의 일부는 반사되고 일부는 흡수된다. 특히, 광의 흡수는 발광 디바이스의 비효율을 야기한다.
일부 광 모듈 제조자들은 기저부를 가진 캐비티를 포함하는 발광 모듈들을 제공한다. 이러한 모듈들은 종종 기저부상에 제공되는, 예를 들어, LED들과 같은, 복수의 광 방출체(light emitter)를 갖는다. 이러한 발광 모듈들의 특정 실시예들에서, 루미네슨트 층은, 예를 들어, 접착층(bond layer)을 통해, 광 방출체들의 바로 위에 제공되고, 다른 실시예들에서, 루미네슨트 층은 이른바 원격 루미네슨트 층으로, 이는 광 방출체와 루미네슨트 층 사이에 센티미터 단위의 비교적 먼 거리가 존재한다는 것을 의미한다.
바로 위에 루미네슨트 층을 갖는 광 방출체들을 구비한 발광 모듈들의 문제는, LED 내부에 있는 후면 반사기들(back reflectors)이 제한된 반사율(일반적으로 후면 미러(back mirror)는 90% 반사율 레벨을 갖는 은(silver)이다)을 갖는다는 사실로 인해, 루미네슨트 층으로부터 LED로 후방 인도된 광이 좋지 못한 재활용 효율을 갖는다는 것이다. 사실, 광 방출체 재료, 일반적으로, GaN/InGaN 또는 AlInGaN은 높은 굴절률을 가져, 광이 광 방출체 내부에 갇히게 하여 금속 반사율을 더 제한하기 때문에 실제 반사율은 훨씬 더 낮다. 일반적인 LED 반사 계수들은 70%에 가깝다(가시 스펙트럼 범위에 걸쳐서 평균화되고 수직 입사각에서 측정됨). 이러한 발광 모듈들의 또 다른 문제는 대부분의 광이 LED의 상단의 구역에 집중되는 핫 스폿들의 형성으로, 그에 따라 모듈의 광 출력이 크게 불균일하게 되어 광 출력 및 열 분포 양측에서 핫 스폿들을 야기한다. 게다가, LED 다이의 상단의 인광체 층(phosphor layer)은 비교적 뜨거워질 수 있고 높은 선속 밀도로 여기되어, 최적이 아닌 인광체 변환 효율로 이어져, 이에 의해 루미네슨트 성능(luminescent performance)을 제한한다.
원격 루미네슨트 층을 가진 발광 모듈들은, 캐비티 내부에서의 광의 더 효율적인 재활용 때문에, 바로 위에 루미네슨트 층을 갖는 광 방출체들을 구비한 발광 모듈들보다 일반적으로 더 효율적이다. 또한, 이러한 모듈들의 광 출력은 일반적으로 더 균일하여, 핫 스폿들을 감소시킨다. 그러나, 원격 루미네슨트 층을 가진 발광 모듈들은 바로 위에 루미네슨트 층을 갖는 광 방출체들을 구비한 발광 모듈들에 비해 비교적 큰 크기를 갖는다. 비교적 부피가 큰 원격 루미네슨트 층에 대한 해결책은, 예를 들어, 할로겐 교체 램프들 및 포물면 반사기 램프들인 스폿 램프(spot lamp) 애플리케이션들과 같은, 크기 제약 애플리케이션들에서는 사용될 수 없다.
원격 루미네슨트 층들을 가진 발광 모듈들의 또 다른 단점은, 루미네슨트 층의 비교적 큰 면적이 비교적 높은 재료 비용 레벨을 초래한다는 것이다. 추가로, 인광체 층 내의 열 전도율은 단지 광 방출체의 측벽들 쪽으로 좌우로(laterally)만 향하고, 그들의 큰 부피 구성으로 인해, 원격 인광체 플레이트로부터 멀리 열을 인도하는 능력이 제한된다.
EP1686630A2는 광을 방출하는 LED 칩, 반사기 컵(reflector cup) - 이 반사기 컵은 그 하부 표면에 배치된 LED 칩을 가지고 이 LED 칩에 의해 방출된 광을 난반사시키는 경사진 표면(angled surface)을 가짐 -, 및 반사기 컵에 제공되며, LED 칩에 의해 방출된 광을 가시 광선으로 변환하는 광 변환 재료를 포함하는, 난반사성 표면(diffuse reflective surface)을 구비한 LED 디바이스를 개시한다. 광 변환 재료는 LED 칩의 최대 길이 이상의 길이만큼 LED 칩으로부터 공간적으로 분리된다.
2005년 6월 8일, 미국 뉴욕주 멜빌 소재의 미국 물리학회(AIP: AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS)의 APPLIED PHYSICS LETTERS에 실린, LUO HONG 등이 저술한 "Analysis of high-power packages for phosphor-based white-light-emitting diodes"(vol. 86, no. 24, pp. 243505-1 ~ 243505-3)는, 난반사기 컵, 주방출체(LED 칩)와 파장 변환기(인광체) 사이의 큰 간격, 및 반구 형상의 캡슐화(hemispherically shaped encapsulation)를 채용하는 고전력 백색 발광 다이오드(LED) 램프에 최적화된 패키징 구성을 개시하고 있다.
US2006/097245A1은 적어도 하나의 발광 다이 위에 배치된 광 투과성 커버를 개시한다. 인광체가 광 투과성 돔형상 커버 상에 또는 그 내부에 배치된다. 인광체는 적어도 하나의 발광 다이에 의한 조사(irradiation)에 응답하여 변환된 광을 출력한다. 캡슐체(encapsulant)가 광 투과성 커버 및 인쇄 회로 기판에 의해 정의된 내부 볼륨(interior volume)을 실질적으로 채운다.
EP1930959A1은 LED 칩과, 이 칩으로부터 적어도 상기 칩의 가장 긴 면의 길이의 2배의 거리만큼 이격되어 위치한 렌즈, 및 그 칩에 의해 방출된 방사선의 적어도 일부를 가시광으로 변환하기 위해 상기 렌즈의 내부 또는 외부 표면 상에 코팅되거나 그 내부에 포함된 인광체층을 포함하는 발광 디바이스를 개시한다. 인광체층을 LED로부터 떨어지게 배치함으로써 디바이스의 효율을 향상시키고 보다 일관된 컬러 표현을 생성하게 된다.
US2010/308356A1은 제1 파장 범위의 전자기 방사선을 방출하기 위한 적어도 하나의 반도체 바디, 이 반도체 바디가 내장된 내부 방사선 투과가능형 바디, 이 내부 방사선 투과가능형 바디의 외측 상의 파장 변환층 - 상기 파장 변환층은 제1 파장 범위의 방사선을 이 제1 파장 범위와는 다른 제2 파장 범위의 방사선으로 변환시키는 데에 적합한 파장 변환 물질을 포함함 -, 및 내부 방사선 투과가능형 바디 및 파장 변환층이 내장된 커플링 아웃 렌즈(coupling-out lens)를 포함하는 광전자 컴포넌트를 개시하는데, 이 커플링 아웃 렌즈는 내부 반구 영역에 의해 둘러싸인 내측 및 외부 반구 영역을 둘러싸는 외측을 가진다.
US2006/171152A1은 플립 장착형 발광 소자, 이 발광 소자가 장착된 기판 - 이 기판은 무기 재료로 되어 있음 -, 발광 소자를 밀봉하는 밀봉부 - 이 밀봉부는 무기 밀봉 재료로 되어 있음 -, 거의 반구 형상(semispherical)으로 형성된 광 형상부(optical-shaped portion) - 이 광 형상부는 무기 밀봉 재료로 되어 있음 -, 및 광 형상부를 덮도록 형성된 인광체부를 가지는 발광 디바이스를 개시한다.
US2008/054281A1은 단파장 방사선을 방출하기 위한 광원 및 이 광원으로부터 방출된 방사선을 수광하도록 구성된 광학 디바이스를 갖는 발광 장치를 개시한다. 디바이스는 광원으로부터 방출된 단파장 방사선의 적어도 일부를 광학 디바이스에 전달하고, 다운 변환 재료(down conversion material)가 이 광학 디바이스로 전달되는 단파장 방사선의 적어도 일부를 수신하여 다른 스펙트럼 영역의 방사선을 방출한다.
EP1686630A2는 광을 방출하는 LED 칩, 반사기 컵(reflector cup) - 이 반사기 컵은 그 하부 표면에 배치된 LED 칩을 가지고 이 LED 칩에 의해 방출된 광을 난반사시키는 경사진 표면(angled surface)을 가짐 -, 및 반사기 컵에 제공되며, LED 칩에 의해 방출된 광을 가시 광선으로 변환하는 광 변환 재료를 포함하는, 난반사성 표면(diffuse reflective surface)을 구비한 LED 디바이스를 개시한다. 광 변환 재료는 LED 칩의 최대 길이 이상의 길이만큼 LED 칩으로부터 공간적으로 분리된다.
2005년 6월 8일, 미국 뉴욕주 멜빌 소재의 미국 물리학회(AIP: AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS)의 APPLIED PHYSICS LETTERS에 실린, LUO HONG 등이 저술한 "Analysis of high-power packages for phosphor-based white-light-emitting diodes"(vol. 86, no. 24, pp. 243505-1 ~ 243505-3)는, 난반사기 컵, 주방출체(LED 칩)와 파장 변환기(인광체) 사이의 큰 간격, 및 반구 형상의 캡슐화(hemispherically shaped encapsulation)를 채용하는 고전력 백색 발광 다이오드(LED) 램프에 최적화된 패키징 구성을 개시하고 있다.
US2006/097245A1은 적어도 하나의 발광 다이 위에 배치된 광 투과성 커버를 개시한다. 인광체가 광 투과성 돔형상 커버 상에 또는 그 내부에 배치된다. 인광체는 적어도 하나의 발광 다이에 의한 조사(irradiation)에 응답하여 변환된 광을 출력한다. 캡슐체(encapsulant)가 광 투과성 커버 및 인쇄 회로 기판에 의해 정의된 내부 볼륨(interior volume)을 실질적으로 채운다.
EP1930959A1은 LED 칩과, 이 칩으로부터 적어도 상기 칩의 가장 긴 면의 길이의 2배의 거리만큼 이격되어 위치한 렌즈, 및 그 칩에 의해 방출된 방사선의 적어도 일부를 가시광으로 변환하기 위해 상기 렌즈의 내부 또는 외부 표면 상에 코팅되거나 그 내부에 포함된 인광체층을 포함하는 발광 디바이스를 개시한다. 인광체층을 LED로부터 떨어지게 배치함으로써 디바이스의 효율을 향상시키고 보다 일관된 컬러 표현을 생성하게 된다.
US2010/308356A1은 제1 파장 범위의 전자기 방사선을 방출하기 위한 적어도 하나의 반도체 바디, 이 반도체 바디가 내장된 내부 방사선 투과가능형 바디, 이 내부 방사선 투과가능형 바디의 외측 상의 파장 변환층 - 상기 파장 변환층은 제1 파장 범위의 방사선을 이 제1 파장 범위와는 다른 제2 파장 범위의 방사선으로 변환시키는 데에 적합한 파장 변환 물질을 포함함 -, 및 내부 방사선 투과가능형 바디 및 파장 변환층이 내장된 커플링 아웃 렌즈(coupling-out lens)를 포함하는 광전자 컴포넌트를 개시하는데, 이 커플링 아웃 렌즈는 내부 반구 영역에 의해 둘러싸인 내측 및 외부 반구 영역을 둘러싸는 외측을 가진다.
US2006/171152A1은 플립 장착형 발광 소자, 이 발광 소자가 장착된 기판 - 이 기판은 무기 재료로 되어 있음 -, 발광 소자를 밀봉하는 밀봉부 - 이 밀봉부는 무기 밀봉 재료로 되어 있음 -, 거의 반구 형상(semispherical)으로 형성된 광 형상부(optical-shaped portion) - 이 광 형상부는 무기 밀봉 재료로 되어 있음 -, 및 광 형상부를 덮도록 형성된 인광체부를 가지는 발광 디바이스를 개시한다.
US2008/054281A1은 단파장 방사선을 방출하기 위한 광원 및 이 광원으로부터 방출된 방사선을 수광하도록 구성된 광학 디바이스를 갖는 발광 장치를 개시한다. 디바이스는 광원으로부터 방출된 단파장 방사선의 적어도 일부를 광학 디바이스에 전달하고, 다운 변환 재료(down conversion material)가 이 광학 디바이스로 전달되는 단파장 방사선의 적어도 일부를 수신하여 다른 스펙트럼 영역의 방사선을 방출한다.
본 발명의 목적은 비교적 효율적인 발광 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태는 청구항 1에서 청구된 발광 모듈을 제공한다. 본 발명의 제2 양태는 청구항 13에서 청구된 램프를 제공한다. 본 발명의 제3 양태는 청구항 14에서 청구된 조명기구를 제공한다. 본 발명의 제4 양태는 청구항 15에서 청구된 표시 디바이스를 제공한다. 종속 청구항들에서 이로운 실시예들이 정의된다.
본 발명의 제1 양태에 따른 발광 모듈은 광 출사창(light exit window)을 통해 광을 방출한다. 발광 모듈은 기저부(base), 적어도 하나의 고체 광 방출체, 및 입사광의 적어도 일부는 난반사되고(diffusively reflected) 입사광의 적어도 일부는 이 층을 통해 투과되는 난반사 속성을 갖는 부분적 난반사층(partially diffusive reflective layer)을 포함한다. 기저부는 표면을 가지며, 이 기저부의 표면의 적어도 일부는 기저부의 표면에 충돌하는 광을 반사한다. 광을 반사하는 기저부의 표면의 일부는 이후 기저부의 광 반사성 표면(light reflective surface)으로 명명된다. 광 반사성 표면은 기저부의 광 반사성 표면에 의해 반사되는 광량과 기저부의 광 반사성 표면에 충돌하는 광량 사이의 비(ratio)에 의해 정의되는 기저부 반사 계수(base reflection coefficient)를 갖는다. 적어도 하나의 고체 광 방출체는 제1 컬러 범위의 광을 방출하도록 구성되고, 상부 표면(top surface) 및 적어도 하나의 고체 광 방출체에 의해 반사되는 광량과 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상부 표면에 충돌하는 광량 사이의 비에 의해 정의되는 고체 광 방출체 반사 계수를 갖는다. 광 출사창은 부분적 난반사층의 적어도 일부를 포함한다. 기저부 반사 계수의 값은 (고체 광 방출체 반사 계수) +(plus) (인자 c) ×(times) (1 - 고체 광 방출체 반사 계수)보다 크다. 인자 c의 값은 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상부 표면의 면적과 기저부의 광 반사성 표면의 면적 사이의 비로서 정의되는 고체 광 방출체 면적 비의 값에 의존한다. 고체 광 방출체 면적 비가 비교적 작다면, 즉, 0.1보다 작은 값이라면, 인자 c가 0.2 보다 크거나 그와 같은 경우에 비교적 효율적인 발광 모듈이 제공된다. 고체 광 방출체 면적비가 중간 범위, 즉, 최소값이 0.1보다 크거나 같고 최대값이 0.25보다 작거나 같은 범위에 있다면, 인자 c가 0.3과 같거나 그보다 큰 경우에 비교적 효율적인 발광 모듈이 제공된다. 고체 광 방출체 면적 비가 비교적 크다면, 즉 0.25보다 큰 값을 갖는다면, 인자 c가 0.4와 같거나 그보다 큰 경우에 비교적 효율적인 발광 모듈이 제공된다. 반사 계수 값이 1보다 클 수 없기 때문에 인자 c는 최대값 1을 갖는다. 사실상, 고체 광 방출체 면적 비의 값은 0에서 1 사이이다.
부분적 난반사층에 충돌하는 제1 컬러 범위의 광은, 부분적 난반사층의 표면에 의한 반사들로 인해, 내부 반사들로 인해, 그리고, 부분적 난반사층에서의 후방 산란으로 인해, 적어도 하나의 고체 광 방출체 및 기저부 쪽으로 산란되고 일부가 반사되며, 또한 부분적 난반사층을 통해 일부가 투과된다.
적어도 하나의 고체 광 방출체는 그 구성으로 인해 제한된 고체 광 방출체 반사 계수를 갖는데, 이는 적어도 하나의 고체 광 방출체에 충돌하는 광의 상당 부분이 적어도 하나의 고체 광 방출체에 의해 흡수된다는 것을 의미한다. 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상부 표면은 상부 표면에 충돌하는 광의 비교적 작은 부분을 반사하고, 해당 광의 비교적 큰 부분은 고체 광 방출체의 코어(core) 내로 투과된다. 고체 광 방출체 내부에서의 후방 표면(back surface)) 및 반도체 영역들은 광의 상당한 부분을 흡수하고, 결과적으로, 고체 광 방출체의 코어 내로 진입하는 광의 제한된 양이 고체 광 방출체의 주위(ambient)로 후방 방출된다. 종종 '다이(die)'라는 단어는 고체 광 방출체 칩을 위해 사용되고, 두 용어는 광이 생성되는 반도체 디바이스를 지칭한다. 반도체 디바이스는 실제로 광을 생성하는 반도체 재료를 포함하고, 또한, 전극, 구획(segmentation), 비아들(vias), 후측 미러들(back side mirrors), 및 예를 들어 보호 층들을 포함한다. 일부 애플리케이션들에서, 고체 광 방출체들은 광 투과 기판, 예를 들어, 사파이어 상에서 성장된다는 것에 유의해야 한다. 제조 후에, 기판은 여전히 고체 광 방출체 다이 상에 존재할 수 있고, 고체 광 방출체에서 발생되는 광은 성장 기판을 통해 방출된다. '상부 표면(top surface)'이라는 용어는 성장 기판의 표면이 아니라 광의 대부분을 방출하는 고체 광 방출체 다이의 표면을 지칭한다. 일부 실시예들에서, 상부 표면을 통한 광 방출은 주로 광 출사창의 방향이다.
기저부 반사 계수의 값은 적어도 고체 광 방출체 반사 계수의 값보다 크고, 결과적으로 기저부는 고체 광 방출체보다 광을 덜 흡수한다. 이것은, 더 많은 광이 기저부에 의해 반사되고 따라서 더 많은 광이 발광 모듈의 주위에서 광 출사창을 통해 방출될 수 있기 때문에 유리하다. 이는 실제로 더 많은 광이 기저부에 의해 반사된 다음 흡수되는 대신 재활용된다는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 발광 모듈에서의 광 손실이 최소화됨에 따라, 발광 모듈의 효율은 전체적으로 향상된다. 고체 광 방출체의 바로 위에 루미네슨트 층을 가진 발광 모듈들과 비교하면, 더 적은 광이 고체 광 방출체의 광 흡수에 의해 손실된다. 부분적 난반사층의 역할을 하는 원격 루미네슨트 층을 가진 발광 모듈들과 비교하면, 부분적 난반사층에 의해 모듈의 내부로 반사, 후방 산란 및/또는 재방출되는 광은, 광 출사창을 빠져나가기 전에 모듈 내부에서 더 적은 상호작용(반사)을 갖기 때문에 더 효율적으로 재활용된다. 그 결과, 본 발명의 제1 양태에 따른 발광 모듈은 비교적 효율적이다.
기저부 반사 계수가 고체 광 방출체 반사 계수보다 충분히 높다면, 발광 모듈의 효율은 전체적으로 실질적으로 향상된다는 것이 주목되었다. 또한, 고체 광 방출체 면적 비에 의존적인 반사 계수들에 있어서의 어떤 차이 이상의 중요한 향상이 주목을 받았다. 그러므로, 본 발명에 따르면, (기저부 반사 계수는 고체 광 방출체 반사 계수의 값) + (인자 c) × (1 - 고체 광 방출체 반사 계수의 값)보다 적어도 크다. Rbase가 기저부 반사 계수이고, R_SSL이 고체 광 방출체 반사 계수라고 가정하면, 이 기준은 공식: 
로 표현된다. 그러므로, 고체 방출체 면적 비가 비교적 작다면, 즉 0.1보다 작다면, 기저부의 반사성 표면이 고체 광 방출체의 상부 표면의 면적에 대하여 비교적 큰 면적을 갖는다는 것을 의미하고, 
인 경우에 대해 비교적 효율적인 발광 모듈이 제공된다. 예로서, 
인 경우에, 기저부의 반사성 표면의 반사 계수는 비교적 효율적인 발광 모듈을 달성하기 위해 0.76보다 크거나 그와 같아야 한다. 고체 방출체 면적비가 중간 범위에 있다면, 즉 최소값이 0.1보다 크거나 같고 최대값이 0.25보다 작거나 같은 범위에 있다면, 기저부의 반사성 표면의 면적이 고체 광 방출체의 상부 표면의 면적과 비슷하다는 것을 의미하고, 
인 경우에 대해 비교적 효율적인 발광 모듈이 제공된다. 예로서, 
인 경우에, 기저부의 반사성 표면의 반사 계수는 비교적 효율적인 발광 모듈을 달성하기 위해 0.79보다 크거나 같아야 한다. 고체 광 방출체 면적 비가 비교적 크다면, 즉 0.25보다 크다면, 기저부의 반사성 표면이 고체 광 방출체의 상부 표면의 면적에 대하여 비교적 작은 면적을 갖는다는 것을 의미하며, 인자 c는 비교적 효율적인 발광 모듈을 달성하기 위해 0.4 보다 크거나 같아야 한다. 예로서, R_SSL = 0.7인 경우에, 기저부의 반사성 표면의 반사 계수는 비교적 효율적인 발광 모듈을 제공하기 위해 0.82보다 크거나 같아야 한다.
반사 계수들은 그들이 관련된 전체 표면에 걸친 평균 수라는 것이 주목되어야 한다. 기저부의 광 반사성 표면은, 이를테면, 기저부 상에서 상이한 재료들 및/또는 상이한 반사기 층 두께들을 이용함으로써, 예를 들어, 다른 구역들보다 덜 반사성을 갖는 구역들을 포함할 수 있다. 또한, 상이한 파장들의 광의 반사는 상이할 수 있지만, 바람직하게, 반사 계수는, 적어도 제1 컬러 범위의 광을 포함하는 스펙트럼 범위에 걸친 그리고 입사각 분포에 걸친 가중 평균이다.
일부 경우에, 적어도 하나의 고체 광 방출체는 기판, 예를 들어, 세라믹 기판에 부착되고, 기판과 적어도 하나의 고체 광 방출체의 조합은 또 다른 캐리어 층(carrier layer)에 부착된다. 이 캐리어 층은, 예를 들어, IMS(insulated metal substrate) 혹은 종래의 PCB, 이를테면, FR4로도 불리는 MCPCB(metal core printed circuit board), 또는 또 다른 세라믹 캐리어, 이를테면, 알루미나 혹은 질화알루미늄(aluminium nitride)일 수 있다. 그러한 상황들에서, 발광 모듈의 기저부는 또 다른 캐리어 층과 적어도 하나의 고체 광 방출체가 부착된 기판의 조합이다. 다시 말하면, 기저부는 고체 광 방출체(들)가 그 위에 제공되는 층들 및/또는 재료들의 조합이다. 결과적으로, 이러한 특정 경우에, 기저부 반사 계수는 캐리어 층 및 기판들의 반사 계수들의 가중 평균이다. 모호함을 피하기 위해, 계산들에 있어서, 기저부의 반사성 표면의 면적은 적어도 하나의 고체 광 방출체에 의해 덮이는 면적을 포함하지 않는다.
고체 광 방출체 면적 비가 비교적 작을 때, 즉 0.1보다 작으면, 
인 경우에 더 효율적인 발광 모듈이 획득된다. 
인 경우에 훨씬 더 효율적인 발광 모듈이 획득된다. 고체 방출체 면적 비가 중간 범위에 있는 경우, 즉 최소값이 0.1보다 크거나 같고 최대값이 0.25보다 작거나 같은 범위에 있다면, 
인 경우에 더 효율적인 발광 모듈이 획득된다. 
인 경우에 훨씬 더 효율적인 발광 모듈이 획득된다. 고체 광 방출체 면적 비가 비교적 크다면, 즉 0.25보다 크다면, 
인 경우에 더 효율적인 발광 모듈이 획득된다.
일 실시예에서, 부분적 난반사층은 제1 컬러 범위의 광의 적어도 일부를 제2 컬러 범위의 광으로 변환시키기 위한 루미네슨트 재료를 포함한다. 제2 컬러 범위의 광은 루미네슨트 재료에 의해 모든 방향으로 방출되고, 이 광의 일부는 또한 적어도 하나의 고체 광 방출체 쪽으로 또는 기저부의 광 반사성 표면 쪽으로 방출된다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상부 표면은 광 출사창 쪽으로 향한다. 일 실시예에서, 고체 광 방출체들 중 하나는 이른바 측면 방출체(side emitter)이다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 고체 광 방출체는 광 출사창의 적어도 일부 쪽으로 광을 방출한다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 고체 광 방출체는 기저부의 광 반사성 표면상에 제공된다. 모호함을 피하기 위해, 계산들에 있어서, 기저부의 반사성 표면의 면적은 적어도 하나의 고체 광 방출체에 의해 덮이는 면적을 포함하지 않는다. 그러나, 다른 실시예들에서, 적어도 하나의 고체 광 방출체는 기저부와 광 출사창 사이 내에 제공되는 와이어들의 네트워크 상에 위치될 수 있다. 그러한 일 실시예에서, 와이어들은 고체 광 방출체(들)를 휴대하고(carry) 고체 광 방출체(들)에게 전력을 제공한다. 와이어는 금속 코어 및 보호용 플라스틱 클래딩(protective plastic cladding)을 포함하고, 단지, 접촉점에서, 예컨대, 납땜 접합 접속에 의해, 방출체의 캐리어 또는 기판에 전기적으로 부착될 수 있다.
일 실시예에서, 발광 모듈은 복수의 고체 광 방출체를 포함한다. 고체 광 방출체들 각각은 특정 컬러 범위의 광을 방출하도록 구성된다. 또 다른 실시예에서, 복수의 고체 광 방출체는 기저부와 광 출사창 사이 내에 있는 가상 면(imaginary plane)상에 제공된다. 또 다른 실시예에서, 복수의 고체 광 방출체 중 적어도 하나는 광 출사창의 적어도 특정 부분 쪽으로 광을 방출한다. 추가로 또는 대안적으로, 복수의 고체 광 방출체 중 적어도 하나는 광 출사창 쪽을 향하는 상부 표면을 갖는다. 고체 광 방출체 반사 계수는 복수의 고체 광 방출체의 반사 계수들의 평균값으로 정의된다. 또 다른 실시예에서, 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상부 표면은 광 출사창과 대면하고 또 다른 고체 광 방출체의 상부 표면은 광 출사창과 대면하지 않는다.
특정 실시예들에서, 광 방출체는 자신들의 발광 표면들이 하나의 평면에서 서로 매우 가까이 배치된 복수의 고체 광 방출체의 조합일 수 있다. 매우 가깝다는 것은 개별 고체 광 방출체들 사이의 거리가 대략 수십 마이크로미터이지만, 0.2㎜보다 크지 않다는 것을 의미한다. 이렇게 가까이 위치한 고체 광 방출체들은 본 발명의 맥락에서, 다중 다이 LED로도 불리는, 단일 광 방출체로서 보인다. 상부 표면은 매우 가까이 위치한 고체 광 방출체들의 개개의 고체 광 방출체들의 상부 표면들의 조합이다. 매우 가까운 배치는 고체 광 방출체의 패키지들의 매우 가까운 배치에 관련된 것이 아니라 고체 광 방출체들의 다이들에 관련된다는 사실에 유의해야 한다.
하나보다 많은 고체 광 방출체가 제공된다면, 발광 모듈은 더 많은 광을 방출할 수 있다. 절대값들로 볼 때, 발광 모듈 내에서 더 많은 광이 반사될 것이고, 결과적으로, 고체 광 방출체들 및 기저부의 광 반사성 표면 쪽으로 후방 방출될 것이다. 그러므로, 기저부의 광 반사성 표면이 고체 광 방출체들보다 더 나은 반사율을 갖는다면, 절대값들로 볼 때, 반사성 표면을 통해 부분적 난반사층으로 (그리고 광 출사창을 통해) 광을 후방 반사함으로써 더 많은 광이 재활용될 수 있다. 또한, 복수의 고체 광 방출체를 가진 발광 모듈은 단일 고체 광 방출체를 가진 발광 모듈과 동일한 이점을 갖는다. 두 개 이상의 고체 광 방출체의 경우에, 고체 광 방출체들의 상부 표면들의 총 합산 면적이 고체 광 방출체 면적 비의 계산에 사용된다.
또 다른 실시예에서, 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상부 표면과 부분적 난반사층 사이에 갭(gap)이 존재한다. 이 갭은 넓게 해석되어야 한다. 그 의미는, 부분적 난반사층이 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상부 표면 또는 상부 표면들과 직접 접촉하지 않는다는 것과, 적어도 하나의 고체 광 방출체와 부분적 난반사층 사이에 어떤 거리가 존재한다는 것이다. 갭은 공기로 채워질 수 있지만, 실질적으로, 또한 투명한 재료가 갭에 존재할 수 있다.
부분적 난반사층이 고체 광 방출체 또는 고체 광 방출체들의 상부 표면과 직접 접촉하지 않는다면, 비교적 더 많은 광량이 반사되고 광 반사성 표면 쪽으로 방출될 것이다. 만약, 본 발명에 따라, 광 반사성 표면이 적어도 하나의 고체 광 방출체보다 더 높은 반사율을 갖는다면, 더 많은 광이 부분적 난반사층으로 후방 반사될 것이고, 결과적으로, 더 높은 광 출력이 획득될 것이다.
본 발명자들은 비교적 높은 반사율의 광학적 효과가 광 출력을 더 증가시킬 수 있다는 것을 실험적으로 알았다. 고체 광 방출체(들)와 부분적 난반사층 사이에 갭이 존재한다면, 고체 광 방출체는 부분적 난반사층이 고체 광 방출체(들)의 상단에 또는 그에 매우 가까이 위치한 경우에 그런 것처럼 따뜻해지지는 않는다. 이것은 고체 광 방출체들의 효율을 더 향상시키고, 고체 광 방출체 또는 고체 광 방출체의 납땜 접합에서 임계 온도에 도달하기 전에 더 높은 전류 부하를 허용해 줄 수 있다. 그러므로, 더 높은 절대 광 출력이 실현된다. 또한, 부분적 난반사층이 고체 광 방출체(들)에 열적으로 직접 결합되지 않는다면, 그것은 고체 광 방출체(들)로부터 열을 수신하지 않는다. 부분적 난반사층이 얼마나 잘 냉각될 수 있는지는, 모듈이 접속되는 가능한 히트 싱크 및 기저부 쪽으로의 열 계면(thermal interface)의 품질에 의존한다. 제1 스펙트럼 범위로부터 제2 스펙트럼 범위로의 광 변환은, 부분적 난반사층이 루미네슨트 층인 경우에, 광 에너지를 부분적으로 열로 변환하는데, 이는 일반적으로 '스토크스 시프트(Stokes shift)' 손실로 표시된다. 게다가, 사실상, 루미네슨트 재료(들)의 양자효율(QE)은, 예컨대, 0.9로 제한되어, 이후 루미네슨트 층으로 불리는, 루미네슨트 재료를 포함하는 부분적 난반사층의 추가의 열적 가열을 일으킨다. 루미네슨트 층의 효율적 냉각에 이르는 것은 본 발명의 일부이다. 루미네슨트 재료의 온도가 수용가능 한도 내에 유지된다면 루미네슨트 재료의 효율은 더 높다. 이는, 예를 들어, 고체 광 방출체들과 루미네슨트 층 사이의 특정 거리(specific distance)를 적용하고 그에 따라 광이 확산되는 것을 허용하여 루미네슨트 층에서의 선속 밀도(flux density)를 감소시킴으로써, 루미네슨트 재료상에서, 광속 부하(light flux loading), 즉 선속 밀도 분포를 제한함으로써 달성된다. 그러나, 더 바람직하게는, 루미네슨트 층과 기저부 사이의 및 루미네슨트 층과 히트 싱크 사이의 열 저항(thermal resistance)이 낮은 열 저항을 달성하도록 최적화된다. 이는, 출사창의 둘레에서 열 전도성 벽에 루미네슨트 층을 결합하는 것, 또는 방출체들과 기저부와 루미네슨트 재료 간에 열 전도성 유리 또는 세라믹과 같은 열 전도성 재료를 도포하는 것, 또는 루미네슨트 층이 열 전도성 특성들로 부착된 캐리어 기판과 같은, 열 확산층들 또는 구조물들을 루미네슨트 층상에 도포하는 것과 같은 다양한 수단에 의해 달성될 수 있다. 그러므로, 그러한 조치에 의해, 고체 광 방출체(들)와 루미네슨트 층 사이의 갭은 더 효율적인 루미네슨트 층의 광-열 효과(photo-thermal effect)를 야기한다.
또한, 적어도 하나의 고체 광 방출체와 부분적 난반사층 사이의 갭은 부분적 난반사층의 매우 특정 지역에서 광속이 비교적 높은 대신에, 부분적 난반사층을 통한 광속의 더 균일한 분포를 야기한다. 또한, 부분적 난반사층이 루미네슨트 재료를 포함하는 경우에 이런 방식으로 열적 핫 스폿들 및 온도 기울기들의 감소가 달성된다. 루미네슨트 재료들은 광포화(photosaturation)에 민감한 경향이 있는데, 이는 어떤 광속을 넘으면, 루미네슨트 재료는 광을 더 낮은 효율로 변환한다는 것을 의미한다. 그러므로, 고체 광 방출체(들)와 루미네슨트 재료를 포함하는 부분적 난반사층 사이에 갭을 가짐으로써, 루미네슨트 재료의 광포화는 방지되고 효율은 향상된다.
그러므로, 갭의 존재에 따라 기저부 반사 계수가 고체 광 방출체 반사 계수보다 높은 특정 조합은, 기저부의 광 반사성 표면에 의한 더 많은 반사의 광학적 효과에만 기초하여 우리가 예상하는 것보다 더 높은 광 출력을 초래한다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상부 표면과 부분적 난반사층 사이의 거리는, 고체 방출체 면적 비의 비교적 작은 값, 즉, 0.1보다 작은 값에 대해 최소값이 0.3×(상부 표면의 최대 선형 크기)와 같거나 그보다 크고, 최대값이 5×(상부 표면의 최대 선형 크기)와 같거나 그보다 작은 범위에 있다. 고체 방출체 면적 비의 중간값들에 대해, 즉, 최소값이 0.1보다 크거나 같고 최대값이 0.25보다 작거나 같은 범위에서, 거리는 최소값이 0.15×(상부 표면의 최대 선형 크기)와 같거나 그보다 크고 최대값이 3×(상부 표면의 최대 선형 크기)와 같거나 그보다 작은 범위에 있다. 고체 방출체 면적 비의 비교적 큰 값, 즉, 0.25보다 큰 값에 대해, 거리는 최소값이 0.1×(상부 표면의 최대 선형 크기)와 같거나 그보다 크고 최대값이 2×(상부 표면의 최대 선형 크기)와 같거나 그보다 작은 범위에 있다.
고체 광 방출체의 상부 표면과 부분적 난반사층 사이의 거리는 고체 광 방출체의 상부 표면과 고체 광 방출체와 대면하는 부분적 난반사층의 표면 사이의 최단 선형 경로의 길이로서 정의된다. 발광 모듈이 복수의 고체 광 방출체를 포함하면, 고체 광 방출체들의 상부 표면들과 부분적 난반사층 사이의 거리는 고체 광 방출체들의 복수의 상부 표면과 부분적 난반사층 사이의 거리들의 평균이다.
고체 광 방출체의 상부 표면의 최대 선형 크기는 직선을 따라 고체 광 방출체의 상부 표면상의 한 점에서 고체 광 방출체의 상부 표면상의 또 다른 점으로의 최장 거리로서 정의된다. 발광 모듈이 복수의 고체 광 방출체를 포함하면, 상부 표면들의 최대 선형 크기들의 평균값이 이용된다. 상부 표면은 임의의 형상, 예를 들어, 정사각형, 직사각형, 원 또는 타원일 수 있다. 정사각형 또는 직사각형에 대해, 최장 선형 거리는 정사각형 또는 직사각형의 대각선의 길이이다. 원에 대해, 최장 선형 크기는 원의 직경의 길이이다.
발명자들은, 실험에 의해, 고체 광 방출체(들)와 부분적 난반사층 사이의 거리는 발광 모듈의 비교적 큰 광 출력이 획득되는 최소값 위의 값을 가져야 하고 이는 고체 방출체 면적 비에 의존한다는 것을 알았다. 이 최소값 아래이면, 발광 모듈은 덜 효율적으로 동작하고, 부분적 난반사층에 의해 적어도 하나의 고체 광 방출체로 너무 많은 광이 반사되고, 후방 산란되고 및/또는 재방출된다. 또한, 발명자들은, 적어도 하나의 고체 광 방출체와 부분적 난반사층 사이의 거리가 고체 방출체 면적 비의 값에 따라 너무 크게 되면, 광 출력은 감소하기 시작하고 따라서 유리하지 않다는 것을 알았다. 광은 발광 모듈을 통해 더 긴 진행 경로를 가지므로 더 많은 흡수 이벤트들을 경험할 수 있기 때문에, 상기 감소는 광의 더 많은 흡수의 결과이다.
발명자들은, 이전에 특정된 기준에 따라 기저부 반사 계수가 고체 광 방출체 반사 계수보다 높다는 것과 고체 광 방출체(들)의 상부 표면과 루미네슨트 층 사이의 거리가 특정 범위 내에 있다는 기준의 특정 조합이 비교적 높은 광 출력을 초래하고 따라서 비교적 효율적인 발광 모듈을 야기한다는 것을 실험적으로 알았다.
일 실시예에서, 발광 모듈은 기저부와 광 출사창 사이에 개재된 벽을 포함한다. 기저부(base), 벽(wall) 및 광 출사창(light exit window)은 캐비티를 둘러싼다. 벽은 캐비티 쪽을 향하는 광 반사성 벽 표면을 포함하고, 광 반사성 벽 표면은 광 반사성 벽 표면에 의해 반사되는 광량과 광 반사성 벽 표면에 충돌하는 광량 사이의 비에 의해 정의되는 벽 반사 계수를 갖는다. 본 실시예에서, 유효 반사 계수는, 예를 들어, 각 표면적들의 크기들에 대응하여 가중되는, 기저부 및 벽 반사 계수의 가중 평균으로서 정의된다. 유효 반사 계수는 적어도 (고체 광 방출체 반사 계수) + 인자 c × (1 - 고체 광 방출체 반사 계수)보다 크다. 그러므로, 조합된 기저부와 벽들이 특정된 대로의 유효 반사 계수를 갖는다면 발광 모듈은 비교적 효율적이다. 인자 c에 대한 기준들은 벽들이 없는 실시예에 대한 것과 유사하고, 유일한 차이는 전체 반사성 표면이 이제 벽의 반사성 표면 및 기저부의 반사성 표면을 포함한다는 것이다. 그러므로, 고체 방출체 커버리지 비(coverage ratio)는 이제 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상부 표면의 면적과 기저부의 반사성 표면의 면적 및 반사성 벽 표면의 면적의 합 사이의 비로서 정의된다. 기저부 및 고체 광 방출체 반사 계수와 함께, 벽 반사 계수는 미리 정의된 광 스펙트럼의 광 반사의 가중 평균이라는 것을 주목해야 한다. 벽들은, 본 예에서, 루미네슨트 재료를 포함하는 부분적 난반사층으로부터 기저부 쪽으로 열을 전도하는 것과 같은 추가적 기능을 가질 수 있다는 것을 주목해야 한다. 기저부는 종종 히트 싱크에 결합되고, 루미네슨트 층은 제1 컬러 범위의 광이 제2 컬러 범위의 광으로 변환되는 경우에 열 생성의 결과로서 비교적 뜨겁게 될 수 있다. 벽들의 반사성 표면은 비교적 효율적인 발광 모듈을 달성하는 것을 돕는다.
일 실시예에서, 벽 반사 계수, 즉, 벽들의 반사 계수는 적어도 95%보다 작고, 고체 광 방출체의 상부 표면과 부분적 난반사층 사이의 거리는, 비교적 작은 고체 방출체 면적 비의 값, 즉, 0.1보다 작은 값에 대해, 0.3 × (상부 표면의 최대 선형 크기(또는 상부 표면들의 최대 선형 크기들의 평균값))인 최소값과 0.75 × (상부 표면의 최대 선형 크기(또는 상부 표면들의 최대 선형 크기들의 평균값))보다 작은 최대값을 갖는 범위에 있다. 고체 방출체 면적 비의 중간값들, 즉, 최소값이 0.1보다 크거나 같고 최대값이 0.25보다 작거나 같은 범위에 있는 값들에 대해, 이 경우에 거리는 0.15 × (상부 표면의 최대 선형 크기(또는 상부 표면의 최대 선형 크기들의 평균값))인 최소값과 0.3 × (상부 표면의 최대 선형 크기(또는 상부 표면들의 최대 선형 크기들의 평균값))보다 작은 최대값을 갖는 범위에 있다. 고체 방출체 면적 비의 비교적 큰 값, 즉, 0.25보다 큰 값에 대해, 이 경우에 거리는 0.1 × (상부 표면의 최대 선형 크기(또는 상부 표면들의 최대 선형 크기들의 평균값))인 최소값과 0.2 × (상부 표면의 최대 선형 크기(또는 상부 표면들의 최대 선형 크기의 평균값))보다 작은 최대값을 갖는 범위에 있다. 발명자들은, 이런 기준들의 경우, 비교적 효율적인 발광 모듈이 획득된다는 것을 알았다.
일 실시예에서, 벽 반사 계수는 95%보다 크거나 같고, 고체 광 방출체의 상부 표면과 부분적 난반사층 사이의 거리가, 고체 방출체 면적 비의 비교적 작은 값, 즉 0.1보다 작은 값에 대해, 최소값이 0.75 × (상부 표면의 최대 선형 크기(또는 상부 표면의 최대 선형 크기들의 평균값))이고 최대값이 2 × (상부 표면의 최대 선형 크기(또는 상부 표면들의 최대 선형 크기들의 평균값))인 범위에 있는 경우에, 비교적 효율적인 발광 모듈은 획득된다. 고체 방출체 면적 비의 중간값들, 즉, 최소값이 0.1보다 크거나 같고 최대값이 0.25보다 작거나 같은 범위의 값들에 대해, 이 경우에 거리는 최소값이 0.3 × (상부 표면의 최대 선형 크기(또는 상부 표면들의 최대 선형 크기들의 평균값))이고 최대값이 0.7 × (상부 표면의 최대 선형 크기(또는 상부 표면들의 최대 선형 크기들의 평균값)인 범위에 있다. 고체 방출체 면적 비의 비교적 큰 값, 즉, 0.25보다 큰 값에 대해, 이 경우에 거리는 최소값이 0.2 × (상부 표면의 최대 선형 크기(또는 상부 표면들의 최대 선형 크기들의 평균값))이고 최대값이 0.5 × (상부 표면의 최대 선형 크기(또는 상부 표면들의 최대 선형 크기들의 평균값))인 범위에 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 반사성 기저부 표면의 적어도 일부는 고체 광 방출체의 상부 표면보다 부분적 난반사층에 더 가깝다. 이러한 실시예에서, 상부 표면과 부분적 난반사층 사이의 거리가, 0.1보다 작은 고체 광 방출체 면적 비에 대해 최소값이 
이고 최대값이 
인 범위, 최소값이 0.1보다 크거나 같고 최대값이 0.25보다 작거나 같은 범위에 있는 고체 광 방출체 면적 비에 대해 최소값이 
이고 최대값이 
인 범위, 또는 0.25보다 큰 고체 광 방출체 면적 비에 대해 최소값이 
이고 최대값이 
인 범위에 있는 경우에, 효율적인 발광 모듈이 획득된다. 파라미터 
은 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상부 표면의 최대 선형 크기이고, 파라미터 
는 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상부 표면과 부분적 난반사층 사이의 거리와, 반사성 기저부 표면과 부분적 난반사층 사이의 거리 또는 평균 거리 사이의 차(difference)의 절대값이다. 복수의 고체 광 방출체의 경우에, 평균값들이 이용된다. 이러한 실시예에서, 기저부는, 예를 들어, 고체 광 방출체(들)가 위치한 하나 이상의 오목부들(recesses)을 갖는다.
일 실시예에서, 벽은 이하 재료들: 알루미늄, 구리, 알루미나와 같은 세라믹, 폴리아미드들 또는 스펙트라론(spectralon)과 같은 열 전도성 폴리머들 중 적어도 하나를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 기저부의 광 반사성 표면 및/또는 광 반사성 벽 표면 중의 적어도 하나는 광 반사성 코팅, 광 반사성 몰딩, 광 반사성 세라믹 또는 광 반사성 포일(foil)을 포함한다. 광 반사성 코팅은 각 광 반사성 표면들의 반사율을 증가시켜, 발광 모듈의 효율을 향상시키는 데에 사용될 수 있다. 양호한 실시예에서, 기저부 및/또는 벽의 광 반사성 표면은 광을 확산적으로 산란시키는데, 이는 백색 코팅에 의하여 획득될 수 있다. 확산성 산란 표면(diffusely scattering surface)은 발광 모듈의 광 재활용 효율을 더 향상시킨다. 또 다른 실시예에서, 기저부 및/또는 벽의 광 반사성 표면은 정반사성으로(specularly) 반사할 수 있으며, 이는 금속성 거울(예컨대, 보호된 은 또는 알루미늄)에 의하여 획득될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 기저부 및/또는 벽의 광 반사성 표면은 확산성 산란 재료 및 정반사성 반사 재료의 조합일 수 있다.
또 다른 실시예에서, 광 반사성 벽 표면은 광 출사창 쪽으로의 광의 반사를 증가시키기 위해 기저부의 수직 축(normal axis)에 대하여 틸트된다(tilted). 또 다른 추가 실시예에서, 광 반사성 벽 표면은 광 출사창 쪽으로의 광의 반사를 증가시키기 위해 구부러진다(curved). 그러한 틸트된 벽 표면 또는 구부러진 벽 표면은, 캐비티의 내부에서 보았을 때, 볼록한 캐비티(convex cavity)를 야기한다. 게다가, 틸팅(tilting) 또는 구부러짐(curving)은 기저부를 터치하는 광 반사성 벽 표면의 에지들이 부분적 난반사층을 터치하는 광 반사성 벽 표면의 에지들보다 서로 더 가깝게 한다. 그러한 틸트된 또는 구부러진 광 반사성 벽 표면을 가진 볼록한 캐비티는 광 반사성 벽 표면에 충돌하는 광을 부분적 난반사층(및 따라서 광 출사창) 쪽으로 더 잘 반사한다. 이는, 광이 광 반사성 벽 표면에 의해 캐비티의 내부로 반사되어, 결과적으로 또 다른 반사 점에서 또는 고체 광 방출체에 의한 더 많은 흡수를 야기하는 것을 적어도 부분적으로 방지한다. 결과적으로, 발광 모듈의 효율은 증가한다. 이것은 고체 광 방출체 면적 비가 비교적 높은 값일 때 특히 유리하다.
일 실시예에서, 부분적 난반사층은 광 출사창을 형성한다. 부분적 난반사층은 에지를 갖고, 부분적 난반사층의 에지는 기저부와 접촉한다. 실시예에 따른 구성은 부분적 난반사층과 기저부 사이의 벽들의 사용을 방지하는데, 이는 어떤 애플리케이션들에서 유리할 수 있다. 본 실시예에서, 캐비티는 광 출사창 및 기저부에 의해 형성된다. 또한, 이는 더 넓은 각도의 광 출력 분포를 야기할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 발광 모듈은 하나 이상의 고체 광 방출체(들)와 루미네슨트 층 사이에 배열된 실질적으로 투명한 재료를 포함하고, 투명한 재료는 하나 이상의 고체 광 방출체(들)에 광학적으로 결합된다. 실질적으로 투명한 재료는 고체 광 방출체로부터의 광의 아웃커플링에 도움이 된다. 고체 광 방출체의 재료는 일반적으로 비교적 높은 굴절률을 갖고, 그에 따라, TIR(total internal reflection) 때문에, 상당한 양의 광이 고체 광 방출체 내에 캐치된다. 실질적 투명 재료는, 예를 들어, 공기의 굴절률보다 고체 광 방출체의 굴절률에 더 가까운 굴절률을 갖고, 그 결과, 더 많은 광이 투명 재료 내로 방출되며, 결과적으로, 최종적으로 발광 모듈 밖으로 방출된다. 투명 재료는 고체 광 방출체의 굴절률에 가까운 굴절률을 가질 수 있다. 고체 광 방출체가 InGaN 재료들의 유형인 경우에, 방출체의 굴절률은 2.4에 가깝고, 방출체 표면에 부착된 고 굴절률의 유리 또는 세라믹은 대부분의 광을 칩으로부터 추출할 것이다. 투명 재료는 다양한 층들에 도포된 또는 혼합물들로서 다양한 재료들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고 굴절률 세라믹 기판은 적어도 하나의 고체 광 방출체에게 고 굴절률 유리 또는 고 굴절률 수지로 접착될 수 있다. 실질적 투명 재료는, 예를 들어, 적어도 하나의 고체 광 방출체 상에 배치된 돔 또는 평평한 캡슐체(encapsulant)일 수 있다. 일 실시예에서, 투명 재료의 굴절률은 1.4보다 높다. 또 다른 실시예에서, 투명 재료의 굴절률은 1.7보다 높다.
또 다른 실시예에서, 실질적 투명 재료는 광학적으로 및 열적으로 루미네슨트 층에 결합된다. 예를 들어, 기저부와 부분적 난반사층 사이의 전체 공간은 투명 재료로 채워지고, 따라서, 투명 재료는 또한 부분적 난반사층에 광학적으로 결합되어, 그 결과, 부분적 난반사층과 캐비티 사이의 계면에서 더 적은 반사를 야기한다. 결과적으로, 더 많은 광이 발광 모듈의 환경 내로 방출된다. 또한, 투명 재료가 부분적 난반사층과 접촉한다면, 투명 재료는 또한 부분적 난반사층에 열적으로 결합되고, 부분적 난반사층으로부터, 예를 들어, 기저부 쪽으로의 열전도에 도움이 된다. 이는 부분적 난반사층을 덜 따뜻하게 하는데, 이는, 일반적으로, 더 효율적이고 더 긴 수명을 갖는다. 예를 들어, 부분적 난반사층이 루미네슨트 층인 경우에, 투명 재료는 루미네슨트 재료와 기저부 사이에 공기 갭에 비해 강화된 열 접촉을 제공한다. 공기는 약 0.025 W/mK의 열 전도율을 가지므로, 약 0.3 W/mK의 열 전도율을 가진 실리콘 수지는 더 나은 열 계면를 제공할 것이고, 한편 약 1.0 W/mK의 열 전도율의 소다라임 유리(sodalime glass)와 같은 유리 기판이 훨씬 낫고, 한편 약 1.3 W/mK의 붕규산 유리 또는 용융 석영 유리, 약 30 W/mK의 반투명 다결정질 알루미나 기판(translucent polycrystalline alumina substrate)과 42 W/mK의 사파이어 기판이 훨씬 더 낫다. 선택적으로, 실질적 투명 재료는 소결된 반투명 다결정질 알루미나일 수 있는데, 여기서, 매우 우수한 열 성능과 조합된 비교적 높은 반투명성을 제공하기 위해 입도(grain size)는 바람직하게는 44um보다 크거나 바람직하게는 1um보다 작다.
또 다른 실시예에서, 실질적 투명 재료는: 투명 수지, 투명 겔, 투명 액체, 투명 유리, 투명 폴리머, 및 투명 세라믹 중 적어도 하나를 포함한다. 투명(transparent)은 제1 및 제2 파장 범위의 스펙트럼 영역에서 실질적인 광 흡수의 부재를 지칭하는 것이다. 산란의 일부 제한된 레벨들은, 특히, 이런 산란이 전방 산란 유형인 경우에, 투명 층들에서 허용될 수 있다. 그러므로, 일부 산란 중심들은 루미네슨트 재료와 기저부의 사이 내에서의 실질적 투명 재료에서, 예를 들어, 약간 흐린 재료(hazy material)의 반투명 층을 이용함으로써 허용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 루미네슨트 재료는: 무기 인광체, 유기 인광체, 세라믹 인광체 및 양자 점들(quantum dots), 또는 또 다른 형광 재료, 또는 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함한다. 루미네슨트 층은, 예를 들어, 유리 기판인 캐리어 층, 및 루미네슨트 재료의 층을 포함할 수 있고, 또는 루미네슨트 층은 캐리어 층에서 랜덤하게 분포된 루미네슨트 재료의 입자들을 포함하고, 또는 세라믹 인광체의 경우에 실질적으로 전체 루미네슨트 층이 루미네슨트 재료라는 것을 주목해야 한다. 루미네슨트 층은 적층되거나 밀접 배치된 다양한 별개의 루미네슨트 층들로 구성될 수 있다는 것을 또한 주목해야 한다. 상이한 층들에서 상이한 루미네슨트 재료들이 사용될 수 있다. 그러나, 루미네슨트 재료들은 또한 동일 층(들)에서 함께 혼합될 수 있다. 무기 루미네슨트 재료들의 예로는, Ce 도핑된 
또는 
를 포함할 수 있는데, 이로 제한되지 않는다. Ce 도핑된 YAG는 황색 광을 방출하고, Ce 도핑된 LuAG는 황-녹색 광을 방출한다. 적색광을 방출하는 다른 무기 루미네슨트 재료들의 예로는, ECAS(
이고; 0<x≤1이고; 특히 x≤0.2인 ECAS)과 BSSN(
:
이고; 특히, 
인 BSSNE)을 포함할 수 있는데, 이로 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 광 출사창은 확산 광 방출을 획득하고, 공간적으로, 각도에 걸친 컬러간 균일한 광 방출(color and color over-angle uniform light emission)을 획득하고, 컬러가 혼합된 광 방출을 획득하기 위한 확산층(diffuser layer)을 더 포함한다. 광 출사창은 또한 각도에 걸친 컬러 변동들 또는 광 균일성을 보정하기 위한 이색층(dichroic layer)을 포함할 수 있다. 루미네슨트 층에 의해 광 방출 특징에 영향을 미치는 것에 추가하여, 예를 들어, 원하는 광 빔 형상을 제공하기 위한 광학적 소자와 같이, 발광 모듈의 환경 내로 광 출사창을 통해 방출되는 광의 특성들에 영향을 미치기 위해 다른 광학적 층들도 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 확산 광 방출을 획득하고, 공간적으로, 각도에 걸친 컬러간 균일한 광 방출을 획득하고, 컬러가 혼합된 광 방출을 획득하기 위한 확산층은, 적어도 하나의 고체 광 방출체 쪽으로 향하지 않는 부분적 난반사층의 측면으로부터 거리에 제공된다.
일 실시예에서, 편광 소자는 적어도 하나의 고체 광 방출체 쪽으로 향하지 않는 부분적 난반사층의 측면에 배치된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 본 발명에 따른 발광 모듈을 포함하는 램프가 제공된다. 램프는 복수의 발광 모듈을 포함할 수 있다. 램프는 개량 백열 전구(retrofit light bulb), 개량 타원형 알루미늄 반사기(PAR) 램프, 스폿 램프, 다운라이터 램프(downlighter lamp), 개량 할로겐 램프 또는 개량 광 튜브를 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 본 발명에 따른 발광 모듈을 포함하거나 본 발명에 따른 램프를 포함하는 조명기구(luminaire)가 제공된다. 조명기구는 복수의 발광 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 본 발명에 따른 발광 모듈을 포함하는 표시 디바이스가 제공된다. 사용할 때, 발광 모듈은 LCD 표시 디바이스를 위한 백라이팅 유닛의 역할을 할 수 있다. 발광 모듈이 비교적 효율적인 (편광; polarized light)을 생성하므로, 표시 디바이스의 비용 레벨은 감소된다.
각각, 본 발명의 제2, 제3 및 제4 양태에 따른 램프, 조명기구 및 표시 디바이스는 본 발명의 제1 양태에 따른 발광 모듈과 동일한 이익들을 제공하고, 발광 모듈에 대한 대응하는 실시예들과 유사한 효과들을 가진 유사한 실시예들을 갖는다.
이런 맥락에서, 한 컬러 범위의 광은 일반적으로 미리 정의된 스펙트럼을 갖는 광을 포함한다. 미리 정의된 스펙트럼은, 예를 들어, 미리 정의된 파장 주위에 특정 대역폭을 갖는 원색(primary color)을 포함할 수 있거나, 예를 들어, 복수의 원색을 포함할 수 있다. 미리 정의된 파장은 방사속 스펙트럼 분포(radiant power spectral distribution)의 평균 파장이다. 이런 맥락에서, 사전 정의된 컬러의 광은 또한 자외선 광과 같은 비-가시광을 포함한다. 원색의 광은, 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 황색, 호박색 광을 포함한다. 사전 정의된 컬러의 광은 또한 청색 및 호박색, 또는 청색, 황색 및 적색과 같은 원색들의 혼합색을 포함할 수 있다. 제1 컬러 범위는 또한 자외선 또는 적외선과 같은 사람 눈에 보이지 않는 광을 포함할 수 있다. "자색 광(violet light)" 또는 "자색 방출"이라는 용어는 특히 약 380-440nm 범위의 파장을 갖는 광에 관한 것이다. "청색 광" 또는 "청색 방출"이라는 용어는 특히 약 440-490nm 범위의 파장(일부 자색 및 청록색 색조(cyan hue)를 포함함)을 갖는 광에 관한 것이다. "녹색 광" 또는 "녹색 방출"이라는 용어는 특히 약 490-560nm 범위의 파장을 갖는 광에 관한 것이다. "황색 광" 또는 "황색 방출"이라는 용어는 특히 약 560-590nm 범위의 파장을 갖는 광에 관한 것이다. "주황색 광" 또는 "주황색 방출"이라는 용어는 특히 약 590-620nm 범위의 파장을 갖는 광에 관한 것이다. "적색 광" 또는 "적색 방출"이라는 용어는 특히 약 620-750nm 범위의 파장을 갖는 광에 관한 것이다. "호박색 광(amber light)" 또는 "호박색 방출(amber emission)"이라는 용어는 특히 약 575-605nm 범위의 파장을 갖는 광에 관한 것이다. "가시 광" 또는 "가시 방출"이라는 용어는 약 380-750nm 범위의 파장을 갖는 광을 지칭한다.
본 발명에 대한 이러한 및 다른 양태들은 이후에 기술되는 실시예들에 의해 명백해 지고 그들을 참조하여 더 잘 설명될 될 것이다.
당업자들은, 본 발명에 대한 앞서 언급된 실시예들, 구현들 및/또는 양태들 중 둘 이상이 유용하다고 여겨지는 임의의 방식으로 조합될 수 있음을 인정할 것이다.
또한, 설명 및 청구항에서, 제1, 제2, 제3 등의 용어는 유사한 요소들을 구별하기 위해 사용되는 것이며 반드시 순차적이거나 시간적 순서를 설명하기 위한 것은 아니다. 그렇게 사용되는 용어들은 적절한 상황에서 교환 가능하고 또한 여기서 설명된 본 발명의 실시예들은 여기서 설명되거나 도시된 것과 다른 순서로 동작할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
발광 모듈에 대해 기술된 수정들 및 변동들에 대응하는 발광 모듈, 램프, 조명기구, 및/또는 표시 디바이스에 대한 수정들 및 변동들은 본 설명에 기초하여 당업자에 의해 수행될 수 있다.
도 1a 및 1b는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예들의 단면들을 개략적으로 보여준다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예들의 평면도를 개략적으로 보여준다.
도 3a는 캐비티를 포함하는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 3b는 원통 형상을 갖는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 4a 및 도 4b는 캐비티를 포함하는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예의 단면의 실시예들을 개략적으로 보여준다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예들의 복수의 단면을 개략적으로 보여준다.
도 6은 광 출사창을 형성하는 루미네슨트 층 및 기저부에 터치하는 루미네슨트 층의 에지를 구비한 본 발명에 따른 발광 모듈들에 대한 실시예들의 복수의 단면을 개략적으로 보여준다.
도 7a 및 도 7b는 유연한 발광 모듈에 대한 본 발명에 따른 실시예들의 단면들을 개략적으로 보여준다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예들의 단면들을 개략적으로 보여준다.
도 9는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 일 실시예의 측정들의 결과들을 나타내는 그래프를 보여준다.
도 10a는 제1 기준 발광 모듈에 대한 개략적 단면을 보여준다.
도 10b는 제2 기준 발광 모듈에 대한 개략적 단면을 보여준다.
도 10c는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 개략적 단면을 보여준다.
도 11, 도 12, 도 13, 도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예의 시뮬레이션들의 결과들을 나타내는 그래프들을 보여준다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예들의 단면들을 개략적으로 보여준다.
도 16c는 도 16a 및 도 16b에 따른 발광 모듈에 대한 실시예들의 시뮬레이션들의 결과들을 나타내는 그래프를 보여준다.
도 17a는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 일 실시예의 평면도를 개략적으로 보여준다.
도 17b, 도 17c 및 도 17d는 도 17a에 따른 발광 모듈에 대한 실시예의 시뮬레이션들의 결과들을 나타내는 세 개의 다른 그래프를 보여준다.
도 18은 본 발명에 따른 발광 모듈의 시뮬레이션들의 결과들을 나타내는 또 다른 그래프를 보여준다
도 19a 및 도 19b는 본 발명의 일 양태에 따른 램프들에 대한 두 개의 실시예를 보여준다.
도 19c는 본 발명의 일 양태에 따른 조명기구에 대한 일 실시예를 보여준다.
도 20은 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예의 단면의 일 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 21은 본 발명의 일 양태에 따른 표시 디바이스에 대한 일 실시예를 보여준다.
상이한 도면들에서 동일한 참조 번호들로 표시된 아이템들은 동일한 구조적인 특징들 및 동일한 기능들을 가지거나, 동일한 신호들이라는 것을 유의해야 한다. 이러한 아이템의 기능 및/또는 구조가 이미 설명되어 있는 것인 경우, 상세한 설명에서 이것에 대해 반복해서 설명할 필요는 없다.
도면은 순전히 도식적인 것으로, 크기에 맞게 그려지지 않는다. 특히, 명료성을 위해, 일부 치수는 크게 과장된다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예들의 평면도를 개략적으로 보여준다.
도 3a는 캐비티를 포함하는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 3b는 원통 형상을 갖는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 4a 및 도 4b는 캐비티를 포함하는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예의 단면의 실시예들을 개략적으로 보여준다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예들의 복수의 단면을 개략적으로 보여준다.
도 6은 광 출사창을 형성하는 루미네슨트 층 및 기저부에 터치하는 루미네슨트 층의 에지를 구비한 본 발명에 따른 발광 모듈들에 대한 실시예들의 복수의 단면을 개략적으로 보여준다.
도 7a 및 도 7b는 유연한 발광 모듈에 대한 본 발명에 따른 실시예들의 단면들을 개략적으로 보여준다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예들의 단면들을 개략적으로 보여준다.
도 9는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 일 실시예의 측정들의 결과들을 나타내는 그래프를 보여준다.
도 10a는 제1 기준 발광 모듈에 대한 개략적 단면을 보여준다.
도 10b는 제2 기준 발광 모듈에 대한 개략적 단면을 보여준다.
도 10c는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 개략적 단면을 보여준다.
도 11, 도 12, 도 13, 도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예의 시뮬레이션들의 결과들을 나타내는 그래프들을 보여준다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예들의 단면들을 개략적으로 보여준다.
도 16c는 도 16a 및 도 16b에 따른 발광 모듈에 대한 실시예들의 시뮬레이션들의 결과들을 나타내는 그래프를 보여준다.
도 17a는 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 일 실시예의 평면도를 개략적으로 보여준다.
도 17b, 도 17c 및 도 17d는 도 17a에 따른 발광 모듈에 대한 실시예의 시뮬레이션들의 결과들을 나타내는 세 개의 다른 그래프를 보여준다.
도 18은 본 발명에 따른 발광 모듈의 시뮬레이션들의 결과들을 나타내는 또 다른 그래프를 보여준다
도 19a 및 도 19b는 본 발명의 일 양태에 따른 램프들에 대한 두 개의 실시예를 보여준다.
도 19c는 본 발명의 일 양태에 따른 조명기구에 대한 일 실시예를 보여준다.
도 20은 본 발명에 따른 발광 모듈에 대한 실시예의 단면의 일 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 21은 본 발명의 일 양태에 따른 표시 디바이스에 대한 일 실시예를 보여준다.
상이한 도면들에서 동일한 참조 번호들로 표시된 아이템들은 동일한 구조적인 특징들 및 동일한 기능들을 가지거나, 동일한 신호들이라는 것을 유의해야 한다. 이러한 아이템의 기능 및/또는 구조가 이미 설명되어 있는 것인 경우, 상세한 설명에서 이것에 대해 반복해서 설명할 필요는 없다.
도면은 순전히 도식적인 것으로, 크기에 맞게 그려지지 않는다. 특히, 명료성을 위해, 일부 치수는 크게 과장된다.
제1 실시예는, 본 발명의 제1 양태에 따른 발광 모듈(light emitting module; 100)의 단면을 보여주는 도 1a에 도시된다. 발광 모듈(100)은 광 출사창(light exit window; 104)을 갖는다. 본 실시예의 광 출사창(104)은 루미네슨트 재료(luminescent material)를 포함하는 루미네슨트 층(luminescent layer; 102)에 의해 형성된다. 루미네슨트 재료는 루미네슨트 재료상에 충돌하는 제1 컬러 범위(114)의 광의 적어도 일부를 제2 컬러 범위(116)의 광으로 변환시킨다. 발광 모듈(100)의 또 다른 측에는 광 출사창(104) 쪽으로 향하는 광 반사성 표면(light reflecting surface; 112)을 갖는 기저부(base; 110)가 제공된다. 기저부(110)상에는, 사용될 때, 광 출사창(104)의 일부 쪽으로 제1 컬러 범위(114)의 광을 방출하는 고체 광 방출체(solid state light emitter; 108)가 제공된다. 기저부에는 일반적으로 전력을 공급하기 위해 고체 광 방출체(108)의 다이들 또는 복수의 다이를 접촉시키기 위한 전극 구조들이 제공된다. 전극 구조들은 도면들에 도시되지 않는다. 고체 광 방출체(108)에 의해 덮이지 않는 기저부(110)의 표면은 기저부(110)의 광 반사성 표면(112)에 포함되지 않는다.
광 반사성 표면(112)은, 광 반사성 표면(112)에 의해 반사된 광량과 광 반사성 표면(112)상에 충돌하는 광량 사이의 비(ratio)에 의해 정의되는, 기저부 반사 계수 Rbase를 갖는다. 고체 광 방출체(108)는, 고체 광 방출체(108)에 의해 반사된 광량과 고체 광 방출체(108)상에 충돌하는 광량 사이의 비에 의해 정의되는, 고체 광 방출체 반사 계수 R_SSL을 갖는다. 반사 계수들은 둘 다, 예를 들어, 제1 컬러 범위(114)의 광과 제2 컬러 범위(116)의 광에 걸친 (가중) 평균인, 상이한 파장들의 광과 관련된 반사 계수들의 평균인 것을 유의해야 한다.
루미네슨트 층(102)은 고체 광 방출체(108)의 상부 표면(106) 바로 위에 배치되지는 않고, 고체 광 방출체(108)로부터의 거리 h에 배열된다. 고체 광 방출체(108)가 제1 컬러 범위(114)의 광을 방출하면, 제1 컬러 범위(114)의 광의 적어도 일부는 루미네슨트 층(102)에 의해 기저부(110)와 고체 광 방출체(108) 쪽으로 반사된다. 제1 컬러 범위(114)의 광의 일부는 광이 충돌하는 표면에서의 반사 때문에, 또는 내부 반사나 후방 산란(backscattering) 때문에 루미네슨트 층(102)에 의해 반사된다. 후방(back) 반사된 광의 경우, 일부는 고체 광 방출체(108)상에 충돌하고 일부는 기저부(110)의 광 반사성 표면(112)상에 충돌한다.
제1 컬러 범위(114)의 광의 또 다른 일부는 루미네슨트 층(102)을 통해 발광 모듈(100)의 환경 내로 투과될 수 있다. 제1 컬러 범위(114)의 광의 또 다른 일부는 루미네슨트 재료에 의해 제2 컬러 범위(116)의 광으로 변환된다. 루미네슨트 재료는 복수의 방향으로 제2 컬러 범위(116)의 광을 방출하고, 결과적으로, 제2 컬러 범위(116)의 광의 일부는 발광 모듈(100)의 환경 내로 방출되고, 제2 컬러 범위(116)의 광의 또 다른 일부는 기저부(110) 및 고체 광 방출체(108) 쪽으로 방출된다.
고체 광 방출체(108)의 상부 표면(106)상에 충돌하는 광의 경우, 일부는 반사되고 일부는 고체 광 방출체(108)의 반도체 재료 내로 투과된다. 고체 광 방출체(108) 내부에서, 광의 일부는 흡수되고 광의 약간의 다른 부분은 상부 표면(106) 쪽으로 후방 반사되고 광 출사창(104) 쪽으로 후방 방출된다. 고체 광 방출체 반사 계수의 값 R_SSL은 충돌하는 광 중의 어느 부분이 후방 반사될지를 정의하고, 값 (1 - R_SSL)은 충돌하는 광의 어느 정도가 고체 광 방출체(108)에 의해 흡수될지를 정의한다. 실제로, 고체 광 방출체(108)는 비교적 낮은 고체 광 방출체 반사 계수의 값 R_SSL, 일반적으로 대략 0.7을 갖는다.
루미네슨트 층에 의해 기저부(110) 쪽으로 반사, 산란, 즉 난반사(diffusive reflected), 또는 방출되고, 고체 광 방출체(108)상에 충돌하지 않는 광은 대부분 기저부(110)의 광 반사성 표면(112)에 의해 반사된다. 그러나, 작은 광량이 여전히 표면에서 또는 하부 층(underlying layer)들에서 흡수될 수 있다. 기저부 반사 계수 Rbase는 충돌하는 광의 어느 부분이 광 반사성 표면(112)에 의해 후방 반사될지를 정의하고, 값 (1 - Rbase)는 충돌하는 광의 어느 정도가 광 반사성 표면(112)에 의해 흡수될지를 정의한다.
기저부 반사 계수 Rbase의 값 및 고체 광 방출체 반사 계수 R_SSL는 항상 0과 1 사이의 값이다. 고체 광 방출체(108)에 의해 생성되는 광량은 고체 광 방출체 반사 계수 R_SSL를 결정할 때 고려되지 않는다는 사실에 유의해야 한다. 반사된 광의 일부는 고체 광 방출체(108)상에 충돌하는 광량의 일부이다.
본 발명에 따르면, 기저부 반사 계수 Rbase의 값은 고체 광 방출체 반사 계수 R_SSL의 값보다 적어도 크다. 바람직하게는, 기저부 반사 계수 Rbase의 값은 고체 광 방출체 반사 계수 R_SSL + 인자 c × (1 - 고체 광 방출체 반사 계수 R_SSL)의 값보다 적어도 크다. 그러므로, 
. 그러므로, 광 반사성 표면(112)은, 평균적으로, 적어도 c × (완전 반사성 고체 광 방출체, 즉, 100%의 반사율 - 사용된 고체 광 방출체(108)의 실제 반사율)의 값인 고체 광 방출체(108)보다 더 큰 광 반사성을 갖는다. 인자 c는 기저부(110)의 전체 반사성 면적에 대한 고체 광 방출체(108)의 전체 면적에 의존하는데, 이는 이후에 고체 광 방출체 면적 비 
로 불리고, 여기서 A_SSL은 고체 광 방출체(108)의 상부 표면(106)의 전체 면적을 나타내고, Abase는 기저부(110)의 반사성 표면(112)의 전체 면적을 나타낸다. 실제로, 고체 광 방출체 면적 비 
은 1.0의 최대값을 갖는다. 고체 광 방출체 면적 비 
의 값이 0.1보다 작으면, 즉, 
< 0.1이면, 이는 고체 광 방출체(108)의 상부 표면(106)의 면적에 대한 기저부(110)의 비교적 큰 반사성 면적을 나타내며, 그러면 인자 c는 비교적 효율적인 발광 모듈을 갖기 위해 c ≥ 0.2라는 기준을 충족해야 한다. 
이라면, 이는 고체 광 방출체(108)의 상부 표면(106)의 면적과 비슷한 기저부(110)의 반사성 면적을 나타내고, 그러면 인자 c는 비교적 효율적인 발광 모듈을 갖기 위해 
이라는 기준을 충족해야 한다. 
이라면, 이는 고체 광 방출체(108)의 상부 표면(106)의 면적에 대한 기저부(110)의 비교적 작은 반사성 면적을 나타내고, 그러면 인자 c는 비교적 효율적인 발광 모듈을 갖기 위해 
라는 기준을 충족해야 한다. 모든 경우들에서의 인자 c의 값은 사실상 1.0보다 작다.
상당한 광량이 루미네슨트 층(102)에 의해 루미네슨트 층(102)으로부터 멀어지는 방향으로 기저부(110) 쪽으로 반사, 산란, 또는 방출되기 때문에, 발광 모듈(100)의 효율을 향상시키기 위해 광 출사창(104)쪽으로 광을 후방 반사시킴으로써 이 광을 재사용하는 것이 유리하다. 고체 광 방출체 반사 계수 R_SSL는, 발광 모듈(100)에서 사용되어야만 하는 특정한 고체 광 방출체(108)의 고정 특징이기 때문에, 종종 선택 사항이 아닐 수 있다. 그러므로, 발광 모듈(100)의 효율을 향상시키기 위해, 고체 광 방출체(108)보다 충돌하는 광을 더 잘 반사하는 기저부(110)의 광 반사성 표면(112)을 갖는 것이 유리하다. 또한, 
일 때 상당한 효율 개선이 획득될 수 있다는 것이 알려졌다.
발명자들은, 
에 대해 
이고, 
에 대해 
이고, 
에 대해 
인 경우에, 더 효율적인 발광 모듈들이 달성된다는 것을 추가로 알았다. 
에 대해 
이고, 
에 대해 
인 경우에, 훨씬 더 효율적인 발광 모듈들이 달성된다.
부분적 난반사 광(partially diffusive reflective light)의 속성들은 본 발명에 따른 효율적인 발광 모듈을 달성하는 데에 중요하고, 그러므로 본 발명에 따르면, 루미네슨트 층은 또한 부분적 난반사 속성들을 갖는 또 다른 층에 의해 대체될 수 있으며, 여기서, 입사광의 일부는 난반사되고 일부는 투과된다.
애플리케이션에 따라, 발광 모듈 및 고체 광 방출체의 발광 면적의 크기 및 그들의 루멘 출력(lumen output)에 대해 발광 모듈들에 대한 상이한 요구조건들이 존재한다. 특정 광 강도의 각도 분포(angular distribution)가 필요한 애플리케이션들에 대해서는, 보통 빔-성형 광학 소자들(beam-shaping optical elements)이 적용된다. 램버시안 방출체 프로필(Lambertian emitter profile)에 보통 가까운 고체 광 방출체 광 빔의 빔 프로필을 콜리메이트 빔(collimated beam)으로 변환하기 위해, 초기 발광 크기를 비교적 작게 유지하는 것이 필요하다. 이 경우에, 루멘 출력에 의해 결정되고 고체 광 방출체(108)의 발광 표면(106)의 전체 면적과 관련되며, 예를 들어, 하나보다 많은 고체 광 방출체(108)를 채택함으로써 증가될 수 있는, 발광 모듈의 밝기는 비교적 높아야 한다. 이러한 애플리케이션들을 위해, 비교적 높은 고체 광 방출체 면적 비 
이 필요하다. 일례는 개량 할로겐 램프용 모듈이다.
발광 모듈의 밝기 레벨들, 특정한 빔 형상, 또는 고체 광 방출체(108)의 전체 방출 면적에 대한 엄격한 요구조건들이 없는 애플리케이션들에서, 더 효율적인 광 재활용 및 더 높은 효율을 제공하기 위해, 고체 광 방출체(108)의 부분적 흡수성 표면(106)에 대하여 비교적 큰 반사성 기저부 표면(112)를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 애플리케이션들을 위해, 비교적 낮은 고체 광 방출체 면적 비 
이 바람직하다. 일례는 발광 모듈의 지오메트리에 단지 제한적 제약들을 부과하는 개량 전구 애플리케이션들에서 실현된 고 루멘 패키지이다.
반사 계수들은, 그들이 관련된 전체 표면에 걸친 평균이라는 것을 유의해야 한다. 기저부의 광 반사성 표면은, 예를 들어, 다른 지역들보다 덜 반사성인 지역들을 포함할 수 있다. 추가로, 상이한 파장들 및 상이한 입사각들에서 광의 반사는 서로 다를 수 있다. 바람직하게는, 반사 계수는 스펙트럼 범위에 걸친 그리고 입사각 분포에 걸친, 예를 들어, 낮 동안의 스펙트럼 범위에 걸친, 또는 제1 컬러 범위의 및 제2 컬러 범위의 특정 양들을 포함하는 스펙트럼 범위에 걸친 평균이다. 반사율 계수의 측정은, 종종 반사율이 측정되어야 할 대상으로 스펙트럼 범위의 콜리메이트 광 빔을 가리키고 반사광의 양을 측정함으로써 수행된다. 이것은 일반적으로 하나 이상의 입사각들에서 행해지고 반사 계수는 상이한 입사각들의 경우에 획득된 반사 계수들의 가중 평균이며, 여기서 가중 인자는 발광 모듈에서 대상에 대해 다양한 입사각들로 충돌하는 광량들에 의존한다.
일부 경우들에서, 고체 광 방출체는, 예를 들어, 세라믹 또는 실리콘 기판인 기판에 부착되고, 기판 및 고체 광 방출체의 조합은 또 다른 캐리어 층에 부착된다. 이 캐리어 층은, 예를 들어, 절연 금속 기판(insulated metal substrate; IMS)으로도 불리는 금속 코어 인쇄 회로 기판(metal core printed circuit board; MCPCB)이나 FR4와 같은 종래의 PCB, 또는 알루미나 혹은 질화알루미늄과 같은 또 다른 세라믹 캐리어나 실리콘 기판일 수 있다. 그와 같은 상황들에서, 발광 모듈의 기저부는 고체 광 방출체가 부착된 기판과 또 다른 캐리어 층의 조합이다. 다시 말하면, 기저부는 고체 광 방출체들이 그 상에 제공된 재료들 및/또는 층들의 조합이다. 결과적으로, 이러한 특정한 경우에, 기저부 반사 계수는 기판들과 캐리어 층의 반사 계수들의 가중 평균이다. 고체 광 방출체가 부착된 기판 또는 캐리어 기판이 완전히 평평할 필요는 없다. 일반적으로, 방출체들에 전력을 공급하기 위한 전도성 구리 트랙들과 같은, 물리적 높이를 가진 기판들 상에 존재하는 금속 전극들이 존재할 것이다. 또한, 표면에 도포된 열 확산층이 있을 수 있다. 캐리어 기판의 일부는, 예컨대, 모듈을 클랭핑하거나 콜리메이터들을 모듈에 부착하기 위한 추가적 지지 구조를 달성하기 위해, 또는 림(rim)을 정의하기 위해, 예컨대, 전기 기능들로부터 광학적 기능들을 분리하기 위해 국소적으로 더 두꺼울 수 있다. 커패시터들, NTC와 같은 온도 센서들, 저항기들, ESD 보호 다이오드들, 제너 다이오드들, 배리스터들, 포토다이오드와 같은 광 센서들 또는 집적 회로(IC)들과 같은 다른 전기적 컴포넌트들이 기판 또는 캐리어상에 존재할 수 있다. 이러한 컴포넌트들은 광학적 출사창의 둘레 외측에 위치될 수도 있으나, 원칙적으로 광학적 출사창의 둘레 내측에 위치될 수도 있다. 후자의 경우, 이들은 기저부의 평균 반사율에 기여할 것이다. 이러한 컴포넌트들은 광학적 손실들을 최소화하기 위해 반사성 층으로 덮일 수 있다.
도 1b는 본 발명의 제1 양태에 따른 발광 모듈(150)의 또 다른 실시예를 보여준다. 발광 모듈(150)은 발광 모듈(100)과 유사한 구조를 갖지만, 루미네슨트 층(102) 쪽으로 제1 컬러 범위(114)의 광을 방출하는 복수의 고체 광 방출체(154, 156)가 제공된다. 발광 모듈(150)에 관하여, 고체 광 방출체 광 반사 계수 R_SSL는 복수의 고체 광 방출체(154, 156)의 광 반사 계수들의 평균으로서 정의된다.
도 1b에 나타난 것처럼, 발광 모듈(150)의 고체 광 방출체 면적 비 
이 발광 모듈(100)의 그러한 비보다 큰 데, 여기서 
의 계산을 위해, 고체 광 방출체들의 상부 표면들(152, 158)의 전체 합산 면적은 A_SSL로 대체되어야 한다. 그러므로, 발광 모듈(150)에서, 비교적 더 큰 광량이 고체 광 방출체들(154, 156)상에 충돌하고, 그러므로 발광 모듈(100)에서보다 고체 광 방출체들(154, 156)에 의해 비교적 더 큰 광량이 흡수된다. 발광 모듈(150)은 면적 비 
이 0.25보다 더 큰 발광 모듈의 일례이고, 여기서, 인자 c의 값은 비교적 효율적인 발광 모듈을 갖기 위해서는 0.4와 같거나 그보다 커야만 한다.
다른 실시예들에서, 상이한 고체 광 방출체들(154, 156)이 상이한 컬러 범위들을 방출한다는 것에 유의해야 한다. 게다가, 루미네슨트 층(102)은 광 출사창(104)을 통해 투과된 광이 단지 제1 컬러 범위(114) 및 제2 컬러 범위(116)보다 더 많이 포함하도록 상이한 변환 특징을 각각 갖는 상이한 루미네슨트 재료들을 포함할 수 있다.
도 1a와 도 1b에서, 각각의 고체 광 방출체들(108, 154, 156)은 광 출사창(104) 및 루미네슨트 층(102) 쪽으로 향하는 상부 표면(106, 152, 158)을 갖는다. 상부 표면들(106, 152, 158)은 제1 컬러 범위(114)의 광이 그를 통해 주로 루미네슨트 층의 방향으로 방출되는 표면들이다. 고체 광 방출체들(108, 154, 156)의 상부 표면들(106, 152, 158)과 상부 표면(106, 152, 158)으로 향하는 루미네슨트 층(102)의 표면 사이의 거리는 고체 광 방출체들(108, 154, 156)의 상부 표면들(106, 152, 158)과 상부 표면들(106, 152, 158)로 향하는 루미네슨트 층(102)의 표면 사이의 최단 선형 경로의 길이로서 정의된 거리 h이다.
발명자들은 광 반사성 표면에 의한 더 많은 반사의 광학적 효과가 더 높은 광 출력에 기여하는 유일한 인자가 아니라는 것을 실험적으로 알았다. 고체 광 방출체(들)(108, 154, 156)와 루미네슨트 층(102) 사이의 거리 h 및 갭이 또한 발광 모듈의 광 출력 및 효율에 기여한다. 각각의 상부 표면들(106, 152, 158)은 상부 표면(106, 152, 158)상의 라인을 따른 최대 선형 거리로서 정의된 최대 선형 크기 
을 갖는다. 상부 표면들이 원형이면, 최대 선형 크기 
은 원의 직경의 길이이다. 상부 표면이 정사각형 또는 직사각형의 형상을 갖는다면, 최대 선형 크기 
은 정사각형 또는 직사각형의 대각선의 길이이다. 발명자들은, 거리 h가 너무 작으면, 너무 많은 광이 고체 광 방출체들(108, 154, 156)에 의해 흡수되도록 너무 많은 광이 고체 광 방출체들(108, 154, 156)상에 후방 충돌한다는 것을 알았다. 또한 발명자들은, 거리 h가 특정값보다 크면, 광 반사성 표면으로 후방 방출된 광량과 비교하여 고체 방출체들(108, 154, 156)로 후방 방출된 광량의 경우, 거리 h가 더 증가되는 경우에 의미있는 효율 향상이 획득될 수 없게 될 수 있다는 것을 알았다. 게다가, 발명자들은 비교적 효율적인 발광 모듈을 야기하는 거리 h의 값들의 범위가 고체 광 방출체 면적 비 
에 의존하는 것을 알았다. 상부 표면들(106, 152, 158)과 루미네슨트 층(102) 사이의 거리 h는 
에 대해 최소값이 0.3 × (상부 표면들(106, 152, 158)의 최대 선형 크기 
이고, 최대값이 5 × (상부 표면들(106, 152, 158)의 최대 선형 크기 
인 범위에 있는 것이 바람직하다. 
에 대해, 상부 표면들(106, 152, 158)과 루미네슨트 층(102) 사이의 거리 h는 최소값이 0.15 × (상부 표면들(106, 152, 158)의 최대 선형 크기 
)이고, 최대값이 3 × (상부 표면들(106, 152, 158)의 최대 선형 크기 
)인 범위에 있는 것이 바람직하다. 
에 대해, 상부 표면들(106, 152, 158)과 루미네슨트 층(102) 사이의 거리 h는 최소값이 0.1 × (상부 표면들(106, 152, 158)의 최대 선형 크기 
)이고, 최대값이 2 × (상부 표면들(106, 152, 158)의 최대 선형 크기 
)인 범위에 있는 것이 바람직하다.
발광 모듈들(100, 150)은, 상기 제시된 수학식들 및 기준에서, 인자 c가 상기 언급된 값들보다 더 크면 훨씬 더 효율적일 수 있다. 상부 표면 바로 위에 루미네슨트 층이 있는 고체 광 방출체에 대하여 대략 40%의 효율 증가가 획득될 수 있다.
발광 모듈(150)에서, 복수의 광 방출체(154, 156)가 제공되고, 복수의 광 방출체(154, 156)의 각각은 루미네슨트 층(102)에 대해 상이한 거리를 가질 수 있다. 거리들이 상이한 경우에, 거리들의 평균은 상기에 정의된 범위들 중 하나에 있어야 한다. 각각의 고체 광 방출체들(154, 156)이 상이한 형상 및/또는 크기의 상부 표면들(152, 158)을 갖는다면, 최대 선형 크기 
은 복수의 고체 광 방출체(154, 156)의 상부 표면들의 최대 선형 크기들 
의 평균으로서 정의된다.
고체 광 방출체(들)(108, 154, 156)와 루미네슨트 층(102) 사이에 거리 h및 갭이 존재한다면, 고체 광 방출체(들)(108, 154, 156)는 루미네슨트 층(102)이 고체 광 방출체(들)(108, 154, 156)의 상부에 또는 그에 매우 가까이 위치되는 경우만큼 따뜻하게 되지 않는다. 이 경우에, 루미네슨트 층(102)은 고체 광 방출체(들)(108, 154, 156)에 열적으로 직접 결합되지 않아, 고체 광 방출체(들)(108, 154, 156)의 열을 보다 적게 제공하거나 수신한다. 루미네슨트 재료의 온도가 수용가능 한도 내로 유지되는 경우에 루미네슨트 재료의 효율이 더 높다. 또한, 고체 광 방출체(들)(108, 154, 156)의 온도가 수용가능 한도 내로 유지되는 경우에 고체 광 방출체(들)(108, 154, 156)의 효율이 더 높다. 그러므로, 고체 광 방출체(들)(108, 154, 156)와 루미네슨트 층(102) 사이의 거리 h는 더 효율적인 루미네슨트 층(102)의 광열 효과를 야기한다. 또한, 고체 광 방출체(108, 154, 156)와 루미네슨트 층(102) 사이의 거리 h는 루미네슨트 층(102)의 매우 특정한 지역에서 비교적 높은 광속 대신에 루미네슨트 층(102)을 통한 더 균일한 광속 분포를 야기한다. 루미네슨트 재료들은 광포화에 민감한 경향이 있는데, 이는 특정 선속 값을 넘으면, 루미네슨트 재료가 더 낮은 효율로 광을 변환한다는 것을 의미한다. 또한, 유기 인광체들 또는 유기 바인더(organic binder)들과 같은, 몇몇 루미네슨트 재료들 또는 이러한 재료들의 바인더들은 광열화(photodegradation)에 민감한 경향이 있는데, 이는 일정한 선속 값을 넘으면 루미네슨트 재료 또는 바인더가 열화하기 시작하고 이는 일반적으로 효율 저하를 야기한다. 그러므로, 고체 광 방출체(들)(108, 154, 156)와 루미네슨트 층(102) 사이의 거리 h를 만들어, 루미네슨트 재료의 광 포화 및 광열화 효과들은 방지된다. 또한, 거리 h는 출사창에서 더 균일한 광 출력 분포를 달성하는 데에 도움을 주고 제1 스펙트럼 범위(들)와 제2 스펙트럼 범위(들) 사이에서 컬러 분포들을 혼합하는 것에 도움을 준다. 따라서, 공간적 및 각도 컬러 균질성이 향상된다. 이것은 고체 광 방출체 상부 또는 광 출사창 내의 확산기(diffuser) 또는 이색성 층에 의해 더 강화될 수 있다.
고체 광 방출체(들)(108, 154, 156)는 발광 다이오드(들)(LED들), 유기 발광 다이오드(들)(OLED들), 또는, 예를 들어, 레이저 다이오드(들), 예를 들어, 수직 캐비티 표면 방출 레이저(들)(VCSEL)일 수 있다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 제1 양태에 따른 발광 모듈들(200, 250)의 평면도들을 제시한다. 제시된 평면도들은, 고체 광 방출체들이 광 출사창을 통해 그 상에 제공된 발광 모듈들(200, 250)의 기저부의 표면 쪽으로 향하는 경우에 보인다. 루미네슨트 층은 도 2a 및 도 2b에 도시되지 않았다는 것을 유의해야 한다.
도 2a에서, 기저부의 광 반사성 표면(204) 및 고체 광 방출체의 상부 표면(206)이 그려진다. 화살표(202)는 고체 광 방출체의 상부 표면(206)의 최대 선형 크기 
을 나타낸다. 고체 광 방출체의 상부 표면(206)의 면적은 
이다. 기저부의 광 반사성 표면(204)의 면적은 기저부의 전체 면적에서 고체 광 방출체에 의해 점유된 기저부의 면적을 뺀 
이다. 그러므로, 기저부의 광 반사성 표면(204)의 면적은 고체 광 방출체에 의해 덮이는 기저부의 면적을 포함하지 않는다.
도 2b는 광 반사성 표면(254), 제1 고체 광 방출체의 제1 상부 표면(256)및 제2 고체 광 방출체의 제2 상부 표면(258)을 보여준다. 직사각형 제1 고체 광 방출체의 최대 선형 거리는 화살표(252)로 표시된다. 제1 고체 광 방출체의 제1 상부 표면(256)의 면적은 L1wL1h이다. 제2 고체 광 방출체의 제2 상부 표면(258)은 원형이고 그 직경은 화살표(260)로 표시된다. 제2 고체 광 방출체의 제2 상부 표면(258)의 면적은 
이다. 기저부의 광 반사성 표면(254)의 면적은 이 경우에 
이다.
도 3a는 캐비티(316)를 포함하는 발광 모듈(300)의 일 실시예를 제시한다. 발광 모듈(300)은 캐비티(316) 내부에 광 반사성 표면(306)을 갖는 기저부(309)를 포함한다. 광 반사성 표면(306)상에는 광 출사창 쪽으로 제1 컬러 범위의 광을 방출하는 고체 광 방출체(312)가 제공된다. 광 출사창은 루미네슨트 층(308)에 의해 형성된다. 기저부(309)와 루미네슨트 층(308)의 사이 내에는 벽들(314)이 제공되는데, 이 경우에, 네 개의 벽(314)이 제공된다. 벽들(314)의 내부 표면들(304)은 광 반사성을 갖고, 벽 반사 계수 Rwall을 갖는다. 벽 반사 계수는 벽들(314)의 광 반사성 표면(304)에 의해 반사된 광량과 벽들(314)의 광 반사성 표면(304)상에 충돌하는 광량 사이의 비이다. 고체 광 방출체(312)는 고체 광 방출체 반사 계수 R_SSL를 갖는다. 기저부(309)의 광 반사성 표면(306)은 기저부 반사 계수 Rbase를 갖는다. 기저부 및 고체 광 방출체 반사 계수의 정의는 도 1a와 도 1b의 기술에서 주어진다.
벽들(314)은 다양한 재료로 구성될 수 있다. 벽 재료는 반사성 알루미나, 지르코니아 혹은 다른 세라믹들과 같은 산란 세라믹, 산란 유리, 백색 폴리아미드와 같은 산란 색소 폴리머(scattering pigmented polymer), 또는 스펙트라론 혹은 산란 실리콘 수지와 같은 산란 플루오르폴리머들을 사용할 때와 같이 고 반사율을 제공할 수 있다. 벽들(314)은 또한 알루미늄 또는 은과 같은 금속 재료로 구성될 수 있다. 금속은 Alanod의 상호를 가진 고 반사성의 상업적 금속 미러들과 같은 금속 포일 또는 필름일 수 있다.
벽 재료는 또한 저반사율을 가질 수 있고 반사성 층으로 덮일 수 있다. 이 경우에, 벽은, 예컨대, 폴리아미드와 같은 탄소 충전 플라스틱 등의 열 전도성 폴리머, 또는 구리, 니켈, 스테인레스강과 같은 금속성 재료들, 또는 질화알루미늄(AlN)과 같은 세라믹 재료와 같은 또 다른 재료를 포함할 수 있다. 이들 재료들은 일반적으로, 예를 들어, 구리 = ~400 W/mK, AlN = ~140 W/mK가 유익한 높은 열 전도율을 갖는다. 반사성 층은 코팅, 필름 또는 얇은 층일 수 있다. 반사성 층은, TiO2 또는 ZrO2와 같은 산란 입자들에 의해 착색(pigment)된, 예를 들어, 알킬실리케이트계 재료(alkylsilicate based material)인, 백색 실리콘 또는 백색 졸겔의 캐스트된(casted), 침지된(dipped), 디스펜스된(dispensed) 또는 스프레이된(sprayed) 층일 수 있다. 또한, 반사성 층은, 예를 들어, 벽 재료상에 증착(evaporate)되거나 스퍼터링될 수 있는, 보호된 은 또는 알루미늄과 같은 얇은 금속 코팅일 수 있다. 벽들(314)은, 예를 들어, 링과 같은 원형, 원통형, 사각형이거나 삼각형과 같은 다양한 형상으로 될 수 있다. 벽은 냉각을 용이하게 하기 위해 핀(fin)들과 같은 표면 구조들을 포함할 수 있다.
벽 재료는 또한 반사기 코팅 또는 필름만 있는 것과 같은 박막 층으로 구성될 수 있다. 이 경우에, 벽 반사기는, 유리 또는 세라믹 기판의 둘레와 같은, 기저부와 루미네슨트 재료 사이에 존재하는 고체 재료의 에지들을 덮을 수 있다.
벽은 난반사기(diffuse reflector) 또는 정반사기(specular reflector)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 정반사성 벽(specular reflecting wall)은 난반사성 벽(diffuse reflecting wall)보다 더 우수한 성능을 보여주고, 다른 실시예들에서, 난반사성 벽은 정반사성 벽보다 더 우수한 성능을 보여준다.
또한, 기저부(306)와 벽들(314)은 열 전도 재료를 포함할 수 있다. 루미네슨트 층(308)은 바람직하게는 루미네슨트 층(308)의 에지들에서 벽들(314)에 열적으로 접속된다. 예를 들어, 벽들(314)에 루미네슨트 층(308)을 접속하는데 열 전도성 페이스트 또는 열 전도성 접착제가 사용될 수 있다. 기저부(306)에서, 히트 싱크로의 계면(도시 생략)이 제공될 수 있다. 기저부(306)는 히트 싱크의 일부일 수 있고, 또는 기저부(306)가 히트 싱크를 구성할 수 있다. 고체 광 방출체(312)는 캐비티(316) 내에 제공되고 광 반사성 기저부(306)에 적용된다. 고체 광 방출체(312)와 광 반사성 기저부(306) 사이의 접촉은 고체 광 방출체(312)가 열적으로 기저부(306)에 결합되도록 이루어 진다. 고체 광 방출체(312)가 광 반사성 기저부(306)에, 납땜되거나 열 전도성 접착제, 예를 들어, 금속 입자 충전 접착제로 접착될 수 있다. 캐비티(316)의 기저부(306) 및/또는 벽들(314)은 열 전달을 더 향상시키기 위해 열 비아들(thermal vias)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기저부(306)는 구리로 금속화되는 스루 홀들을 포함하는 산화알루미늄 세라믹(aluminum oxide ceramic)으로 만들어질 수 있다. 구리는 더 높은 열 전도율을 갖는다(산화알루미늄 20-30W/mK과 비교하여 대략 400W/mK). 고체 광 방출체(312)는 또한 전원에 캐비티(316)의 기저부(306)를 통한 전기적 비아들로 접속될 수 있다. 전기적 비아들은 또한 열을 전도할 수 있다.
루미네슨트 층은 제1 컬러 범위의 광을 제2 컬러 범위의 광으로 변환하기 위한 인광체들을 포함할 수 있다. 제2 컬러 범위는 제1 컬러 범위와는 다른 것이 바람직하다 - 그러나, 범위들은 부분적으로 중첩될 수 있다. 인광체는, 조합된 실질적 백색광 방출이 획득될 수 있도록 고체 광 방출체에 의해 생성된 청색광의 황색광으로의 부분 변환을 위한, YAG:Ce, LuAG:Ce 또는 LuYAG:Ce와 같은 황색 인광체일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 인광체는 청색광을 호박색 광 또는 적색광으로 각각 완전히 변환하기 위한 BSSNE:Eu 또는 ECAS:Eu와 같은 완전 변환 인광체일 수 있다. 루미네슨트 층은 더 따뜻한 백색광 방출을 획득하기 위해 인광체들, 예컨대, YAG:Ce 및 ECAS:Eu의 조합을 포함할 수 있다.
제1 컬러 범위의 광의 제2 컬러 범위의 광으로의 변환은 높은 효율을 갖지만, 일부 광은 흡수되고 열로 변환된다. 특히, 고 전력 고체 광 방출체들에 의해, 흡수 에너지의 양이 비교적 높을 수 있다. 루미네슨트 층(308)이 너무 높게, 예를 들어, 200℃보다 높게 되는 경우에 루미네슨트 층의 효율은 열화될 수 있다. 또한, 루미네슨트 층은 높은 온도들에서 열화하는 재료들을 포함할 수 있어, 그들의 광 방출 특성 역시 열화한다. 발광 모듈에서, 발생된 열은 벽들 및 기저부를 통해 히트 싱크 쪽으로 전달된다. 이로써, 루미네슨트 층은 너무 뜨거워 지지 않는다.
루미네슨트 층은, 반응성 소결 프로세스에서 인광체를 형성하는 프리커서 분말들로부터 또는 인광체의 분말 입자들의 소결을 통해 용융된(fused) 거시적 바디(macroscopic body)로 제조되는 세라믹 인광체일 수 있다. 그러한 세라믹 인광체는 플레이트들로 생산되고 이러한 플레이트들은 광 출사창과 일치하는 적절한 크기를 제공하도록 기계적으로 다이싱된다. 세라믹 인광체 시트와 같은, 루미네슨트 재료의 단일 시트가 복수의 이웃 캐비티들을 덮을 수 있다는 것을 유의해야 한다.
세라믹 인광체는 비교적 우수한 열 전도체이다. 열 전도율은 세라믹 인광체의 유형 및 잔여 투과성(residual porosity)에 의존한다. 일례로서, 세라믹 Ce 도핑된 YAG 인광체에 대한 일반적 열 전도율은 실온에서 9-13 W/mK이다. 실리콘 또는 유기 폴리머와 같은 바인더 수지에서의 분말 인광체 층의 일반적 열 전도율은 약 0.15-0.3 W/mK의 열 전도율을 가진 바인더에 의해 지배된다. 세라믹 인광체 층은 그 두께가 약 10 - 300 미크론으로, 일반적으로, 약 100 미크론이며, 따라서 견고하고, 자립형(self-supporting)이므로, 루미네슨트 층을 위한 추가적인 지지 기판이 필요없다.
루미네슨트 층은 또한 인광체 입자들을 포함하는 반투명 수지 층이 퇴적된 유리 기판일 수 있다. 예를 들어, 인광체 입자들을 가진 분말이 바인더, 일반적으로, 실리콘 수지에 확산된다. 그러나, 바람직하게, 바인더는 일반적 열 전도율이 약 1 W/mK인 유리 또는 졸-겔 유도 실리케이트 또는 알킬실리케이트와 같은 더 나은 열 전도성 재료이다. 루미네슨트 층은 또한 두 개의 다른 층 사이 내에 개재될 수 있고, 예를 들어, 루미네슨트 층은 유리 층상에 도포되고, 루미네슨트 층의 상부에 유리 층이 도포되며, 이는 열의 확산을 향상시킨다. 다른 층 조합들의 예들은 세라믹 층-루미네슨트 층-유리 층 및 세라믹 층-루미네슨트 층-세라믹 층이다.
일 실시예에서, 각도 컬러 균일성이 향상된 복수의 출력 방향으로 발광 모듈(300)이 광을 방출하도록 확산기의 역할을 하는 추가 층이 루미네슨트 층의 상부에 위치된다. 루미네슨트 층은 루미네슨트 층을 통한 다소 수직의 광 트래블링을 법선(normal)과의 큰 각도들에서의 광 트래블링(travelling)보다 적게 변환할 것이다. 부분 변환된 루미네슨트 층이 이용되는 경우에, 이것은 큰 각도들에서 보다 법선 각도 근처에서 더 많은 광(일반적으로 청색 광)이 방출되도록 유도한다. 이것은 각도에 따른 용납할 수 없는 컬러 변동들로 이어진다. 확산기는 각도에 걸친 컬러간 균일성을 향상시키기 위해 주변을 향한 방출 전에 광을 스크램블한다. 확산기는 바람직하게는 전방 산란이 지배적이다.
대안적으로, 루미네슨트 층을 통해 방출된 광에서 각도에 걸친 컬러 오류들을 보정하기 위해 루미네슨트 층의 상부에 이색성 또는 간섭 층이 존재할 수 있다. 이색성 층은 광을 방해하는 대안적인 더 높거나 더 낮은 굴절률들을 가진 다수의 박층으로 구성된다. 이색성 층의 광학적 특성들로 인해, 청색 광은 법선 근처에서 더 많이 반사되고, 점진적 방식으로 더 큰 각도들에서는 적게 반사되거나 반사되지 않는다. 인광체를 통한 법선 근처에서 청색 고체 광 방출체의 초과는 이색성 층에 의한 더 높은 후방반사(backreflection)에 의해 보상된다. 후방반사된 청색 광은 인광체를 부분적으로 여기시키고, 컬러 변환되고, 캐비티 내에서 부분적으로 재활용된다. 이색성 층은 유리와 같은, 캐리어 기판상의 박막으로서 존재할 수 있고, 인광체에 접속될 수 있다. 접속은 접착제를 이용하여 이루어질 수 있다.
대안적으로, 인광체는 맞은 편에 있는 이색성 층과 동일한 기판상의 코팅으로서 존재할 수 있다. 이색성 층의 캐리어 기판은 세라믹과 같은 열 전도성 투명 기판일 수 있다.
루미네슨트 층에 의해 반사되거나 산란되고 루미네슨트 층에 의해 방출되는 광은 또한 벽들(314) 쪽으로 반사되고, 벽들(314)의 광 반사성 표면들(304)에 의해 반사된다. 이로써, 광 출사창을 통해 주변으로 바로 투과되지 않은 광은 벽들(314)의 광 반사성 표면들(304) 및/또는 기저부(309)의 광 반사성 표면(306)을 통해 반사된다. 그러므로, 주변으로 바로 투과되지 않은 광은 더 효율적으로 재활용되고, 효율적인 발광 모듈에 기여한다. 이 경우에, 유효 반사 계수 Reff는 기저부 및 벽 반사 계수의 가중 평균으로 정의되고, 또는, 다시 말해, 유효 반사율은 기저부 및 벽 반사 계수들의 가중 평균이다. 유효 반사 계수 Reff는 다음과 같이 정의될 수 있다:
여기서, 기저부 반사 계수 Rbase는 기저부(309)의 광 반사성 표면(306)의 반사 계수이고, 벽 반사 계수 Rwall은 벽들(314)의 광 반사성 표면들(304)의 반사 계수이며, Abase는 기저부(309)의 반사성 표면(306)의 전체 면적이고, Awall은 벽들(314)의 반사성 표면들(304)의 전체 면적이다.
이러한 실시예에서, 유효 반사 계수 Reff의 값은 적어도 고체 광 방출체 반사 계수 R_SSL의 값보다 커야만 한다. 바람직하게는, 유효 반사 계수 Reff의 값은 고체 광 방출체 반사 계수 R_SSL + 인자 c × (1 - 고체 광 방출체 반사 계수 R_SSL)의 값보다 적어도 커야만 한다. 그러므로, 
. 인자 c는 도 1a와 도 1b에서 기술된 실시예들과 유사하게 고체 광 방출체 면적 비 
에 의존하며, 이 경우에, 이하와 같이 정의된다:
그러므로, 도, 1a와 도 1b의 실시예들과 비교하여, 이 경우에, 벽들(314)의 반사성 표면들(304)의 면적이 또한 고려되는데, 즉, 전체 반사성 면적은 이제 기저부 및 벽 반사성 면적을 포함한다. 
이라면, 고체 광 방출체(312)의 상부 표면의 면적에 대한 기저부(309)와 벽들(314)의 비교적 큰 반사성 면적을 나타내고, 그러면 인자 c의 값은 비교적 효율적인 발광 모듈을 갖기 위해 0.2와 같거나 그보다 커야 한다. 
이라면, 고체 광 방출체(312)의 상부 표면의 면적과 비슷한 기저부(309)와 벽들(314)의 반사성 면적을 나타내고, 그러면 인자 c의 값은 비교적 효율적인 발광 모듈을 갖기 위해 0.3과 같거나 그보다 커야 한다. 
이라면, 고체 광 방출체(312)의 상부 표면의 면적에 대한 기저부(309)와 벽들(314)의 비교적 작은 반사성 면적을 나타내며, 그러면 인자 c의 값은 비교적 효율적인 발광 모듈을 갖기 위해 0.4와 같거나 또는 그보다 커야 한다. 양쪽 경우들에서의 인자 c의 값은 사실상 1.0보다 작다.
도 3b는 본 발명의 제1 양태에 따른 발광 모듈(350)의 또 다른 실시예를 보여준다. 발광 모듈(350)은 도 3a의 발광 모듈(300)과 유사하다. 그러나, 일부 사소한 차이들이 존재한다. 발광 모듈(350)은 캐비티 쪽으로 향하는 광 반사성 표면(354)을 가진 원형 기저부(358)를 갖는다. 캐비티는 기저부(358), 원통형 벽(362) 및 루미네슨트 층(352)에 의해 둘러싸인다. 캐비티 쪽으로 향하는 원통형 벽(362)의 표면은 광 반사성 벽 표면(356)이다. 기저부(358)의 광 반사성 표면(354)상에, 캐비티의 광 출사창 쪽으로 제1 컬러 범위의 광을 방출하는 복수의 고체 광 방출체가 제공된다. 캐비티의 광 출사창은 제1 컬러 범위의 광의 일부를 제2 컬러 범위의 광으로 변환하기 위한 루미네슨트 재료를 포함하는 루미네슨트 층(352)에 의해 형성된다.
또한, 본 실시예에 대해, 
은 고체 광 방출체들(360)의 상부 표면들의 전체 합산 면적과 기저부(358)의 반사성 표면(354)의 면적의 비로서 정의된다. 도 3a와 관련하여 기술된 것과 동일한 기준들 및 범위들이 적용된다.
라인 A-A'를 따른 도 3a의 발광 모듈(300)의 단면이 도 4a에 도시된다. 광 출사창은 402로 표시된다. 루미네슨트 층(308)의 일부가 특정 두께를 갖는 벽들(404, 314)의 상부에 배열되기 때문에, 광 출사창(402)은 루미네슨트 층(308)의 일부이다. 대안적으로, 루미네슨트 층(308)의 벽 에지에는 루미네슨트 층(308)의 지지부로서 피팅될 수 있는 오목부가 존재할 수 있다. 벽의 상부 또는 벽의 오목부에 루미네슨트 층(308)을 부착하는데 접착제가 사용될 수 있다. 루미네슨트 층(308)을 부착하는데 오목부가 사용되는 경우에, 벽으로의 루미네슨트 층(308)의 측면의 열 접촉을 달성한다는 추가적 이득이 있다.
그러므로, 유효 반사 계수 Reff의 값은 적어도 고체 광 방출체 반사 계수 R_SSL의 값보다 커야 한다. 바람직하게는, 유효 반사 계수 Reff의 값은 고체 광 방출체 반사 계수 R_SSL + 인자 c × (1 - 고체 광 방출체 반사 계수 R_SSL)의 값보다 적어도 커야 한다. 인자 c는 도 1a 및 도 1b와 관련하여 기술된 실시예들과 유사하게, 본 실시예에서, 벽들(362)의 반사성 표면(356)의 면적을 또한 포함하는, 고체 광 방출체 면적 비 
에 의존한다. 
이라면, 고체 광 방출체(312)의 상부 표면의 면적에 대한 기저부(309)와 벽들(404, 314)의 비교적 큰 반사성 면적을 나타내고, 그러면 비교적 효율적인 발광 모듈을 갖기 위해 인자 c의 값은 0.2와 같거나 그보다 커야 한다. 
이라면, 고체 광 방출체(312)의 상부 표면의 면적과 비슷한 기저부(309)와 벽들(404, 314)의 반사성 면적을 나타내고, 그러면 비교적 효율적인 발광 모듈을 갖기 위해 인자 c의 값은 0.3과 같거나 그보다 커야 한다. 
이라면, 고체 광 방출체(312)의 상부 표면의 면적에 대한 기저부(309)와 벽들(404, 314)의 비교적 작은 반사성 면적을 나타내고, 그러면 비교적 효율적인 발광 모듈을 갖기 위해 인자 c의 값은 0.4와 같거나 그보다 커야 한다. 양쪽 경우들에서의, 인자 c의 값은 사실상 1.0보다 작다.
게다가, 본 발명자들은, 고체 광 방출체(312)의 상부 표면(412)과 루미네슨트 층(308) 사이의 거리 h가 0.1보다 작은 고체 광 방출체 면적 비 
의 값들에 대해 최소값이 0.3 × (상부 표면(412)의 최대 선형 크기 
)이고, 최대값이 5 × (상부 표면(308)의 최대 선형 크기 
)인 범위에 있는 것이 바람직하다는 것을 알았다. 
에 대해, 상부 표면(308)과 루미네슨트 층(102) 사이의 거리 h는 최소값이 0.15 × (상부 표면(308)의 최대 선형 크기 
)이고, 최대값이 3 × (상부 표면(308)의 최대 선형 크기 
)인 범위에 있는 것이 바람직하다. 
에 대해, 상부 표면(308)과 루미네슨트 층(102) 사이의 거리 h는 최소값이 0.1 × (상부 표면(308)의 최대 선형 크기 
)이고, 최대값이 2 × (상부 표면(308)의 최대 선형 크기 
)인 범위에 있는 것이 바람직하다.
고체 광 방출체(312)가 상기 기준들을 만족하면, 발광 모듈(300)은 비교적 효율적인 발광 모듈이라는 것이 주목된다. 고체 광 방출체에 의한 흡수는 비효율에 상당히 기여하는 반면, 다른 모든 거리들, 크기들 및 반사 계수들은 최대 광 출력을 위해 최적화된다. 발광 모듈(300)은, 위에 제시된 수학식들에서, 인자 c가 상기 언급된 값들보다 크면 훨씬 더 효율적일 수 있다. 고체 광 방출체의 상부 표면 바로 위에 루미네슨트 층을 가진 발광 모듈에 대하여 대략 40%의 효율 증가가 획득될 수 있다.
루미네슨트 층(308)은 벽들(404, 314)의 상부 에지상에 위치되고, 이로써, 루미네슨트 층(308)은 열적으로 벽들(404, 314)에 결합된다. 루미네슨트 층(308)은, 제1 컬러 범위의 광을 제2 컬러 범위의 광으로 변환시키는 동안 루미네슨트 재료에 의한 에너지의 흡수 때문에 따뜻하게 된다. 루미네슨트 층(308)과 벽들(404, 314) 사이의 열 결합은 벽들(404, 314)이 기저부(309) 쪽으로 루미네슨트 층의 열을 전도하게 허용하는데, 이는 기저부(309)를 히트 싱크에 결합하기 위한 계면을 포함할 수 있다. 이 메커니즘은 발광 모듈(300)의 효율적 열 관리를 제공하고, 루미네슨트 층(308)이 너무 따뜻하게 되는 것을 방지하며, 이는 루미네슨트 재료의 수명 및 효율을 강화한다. 또한, 캐비티(316)는 실질적으로 광학적으로 투명한 재료로 채워질 수 있다. 전체 캐비티가 투명 재료로 채워지면, 투명 재료는 또한 열적으로 루미네슨트 층(308)에 결합되고, 에어 갭이 이용될 때보다 훨씬 더 효율적인 방식으로 루미네슨트 층으로부터 벽들(404, 314)과 기저부(309) 쪽으로 열을 전도할 수 있다. 도 5a의 맥락에서 논의되는 바와 같이, 투명 재료는 고체 광 방출체(412)로부터의 광의 아웃커플링의 증가와 같은 추가적 이점을 갖는다.
실질적으로 투명한 재료는 일반적으로 0.2 내지 0.3 W/mK의 열 전도율을 갖는 고체화되거나 경화된 실리콘 수지와 같은 고체 재료이다. 많은 유형의 그와 같은 재료들은 단단한 실리콘 수지들로부터, 부드러운 실리콘 수지들이나, 유연한 탄성 실리콘 수지들이나 겔 유형의 수지들에 이르는 범위에 걸쳐 존재한다. 다른 재료들은 에폭시 수지들, 당업자에게 공지된 많은 유형의 광학적으로 투명한 폴리머들을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 약 1.0 W/mK 열 전도율의 소다석회 유리 또는 약 1.3 W/mK의 붕규산 유리나 용융 석영 유리와 같은 광범위한 유리 유형의 재료들이 이용될 수 있다. 또한, 약 30 W/mK 열 전도율의 반투명(translucent) 다결정질 알루미나 기판들, 42 W/mK의 사파이어 기판들, 9.5 W/mK의 AlON, 15 w/mK의 스피넬 또는 7 W/mK의 YAG와 같은 세라믹 재료들이 이용될 수 있다. 그와 같은 재료들의 조합들이 또한 이용될 수 있다. 예를 들어, 고체 유리 또는 세라믹 기판들은 방출체들 및/또는 기저부에 접착될 수 있다. 또한, 소결된 반투명 다결정질 알루미나는 실질적으로 투명한 재료로서 이용될 수 있는데, 여기서 비교적 높은 전방 광 투과를 획득하기 위해 입도(grain size)는 바람직하게는 44um보다 크거나 바람직하게는 1um보다 작다. 광의 전체 전방 투과는 1㎜ 두께의 재료 및 1um보다 작은 입도에 대해 84%보다 크다. 광의 전체 전방 투과는 1㎜ 두께 재료 및 44um보다 큰 입도에 대해 82%보다 크다. 다결정질 알루미나는, 예를 들어, 세라믹 분말 처리 기술로 만들어질 수 있는데, Al2O3 분말(powder)은, 예를 들어, 분말 프레싱, 슬립 캐스팅, 사출 성형, 및 사전 소결과 마무리 소결에 의해 성형된다. 비교적 큰 입도, 즉, 44um보다 큰 입도는 비교적 큰 입도를 가진 알루미나 분말을 도포함으로써, 적은 입자 성장 억제 MgO 도핑(<300ppm)을 이용하는, 더 긴 소결 시간(sinter time) 및/또는 더 높은 소결 온도를 적용함으로써, 및/또는 입자 성장 자극 도핑들 또는 상기 방법들의 하나 이상의 조합을 적용함으로써 달성될 수 있다. 바람직하게, 입도는 다결정질 알루미나의 미세한 균열을 방지하기 위해 120um보다 작다. 이런 방식에서, 열 전도율은 약 30W/mK이기 때문에, 이러한 재료의 우수한 열 속성들은 비교적 높은 반투명성과 조합된다.
이를테면, 방출체로부터 더 많은 광을 추출하기 위해 방출체 표면과의 광학적 및 열적 접촉이 선택적으로 달성되고, 에어 갭은 고체 재료와 기저부 사이에 여전히 존재한다. 이는, 광 균일성을 강화하기 위해 고체 재료에서 광도파에 의해 더 효과적으로 광을 확산시키는 것을 도울 수 있다. 최적 열 접촉을 위해, 고체 기판들은 또한 예를 들어 접착제를 이용하여, 기저부에 부착될 수 있다. 고체 기판은, 이것이 또한 루미네슨트 층에 결합되는 경우에, 열 확산층(heat spreading layer) 및 열 계면 재료의 기능을 수행한다. 방출체 다이가 그 상에 형성된 성장 기판일 수 있는, 한 피스의 사파이어 또는 탄화 규소 SiC와 같은, 고체 재료가 방출체 상에 또한 존재할 수 있다. 게다가, 돔 형상 또는 렌즈 형상의 광학적 바디는 일반적으로 최장 선형 크기보다 적어도 2배 큰 크기의 다이 상에 존재할 수 있는데, 이 다이는, 예를 들어, 유리 재료의 실리콘 수지로 형성될 수 있다. 돔 또는 렌즈 형상 바디는 또 다른 투명 재료로 덮일 수 있다.
실질적으로 투명한 재료는 바람직하게는, 방출체 다이에 광학적으로 접촉하는 경우에, 비교적 높은 굴절률을 갖는다. GaN 또는 InGaN 또는 AlInGaN과 같은, 일반적 고체 광 방출체들이 약 2.4의 높은 굴절률을 가지므로, 다이에 대한 높은 굴절률 접촉은 고체 광 방출체 칩에서 내부 전반사를 감소시킴으로써 다이로부터 더 많은 광을 추출하게 한다. 대부분의 투명 재료들이 1.4 내지 1.6의 범위에 이르는, 일반적으로 1.5인 굴절률을 갖는다. 방출체에 부착하는데 적합한 높은 굴절률 재료들의 일부 예들은 LaSFN9와 같은 높은 굴절률 유리, 또는 사파이어(n~1.77), 알루미나(n~1.77), YAG(n~1.86), 지르코니아(n~2.2) 또는 탄화 규소(SiC, n~2.6)과 같은 세라믹 재료들이다. 높은 굴절률의 광학적 접착은 높은 굴절률 유리 또는 높은 굴절률 수지와 같은 기판들을 부착시키는데 사용될 수 있다. 높은 굴절률 수지는 높은 굴절률의 나노 입자들로 채워진 낮은 굴절률의 바인더, 이를테면, 직경이 100nm보다 작은 나노 TiO2 입자들 또는 BaTiO3, SrTiO3과 같은 티탄산염들이나 ZrO2와 같은 다른 높은 굴절률의 나노 입자들로 채워진 실리콘 수지로 구성될 수 있다. 일부 유형의 방출체 다이들에서, 사파이어 및 탄화 규소와 같은 일반적 성장 기판들이 여전히 다이상에 존재할 수 있다. 바람직하게, 이러한 다이들은 이 경우에 상술한 바와 같은 높은 굴절률 재료로 덮인다.
대안적으로, 액체 재료들, 이를테면, 실리콘 오일들(n~1.4)이나 광물성 오일들(n~1.5) 또는 지방족(aliphatic)이나 방향족 탄화수소들과 같은 광범위한 액체들 또는 당업자에게 공지된 높은 굴절률의 액체들이 또한 사용될 수 있다. 액체가 이용될 때, 발광 모듈로부터의 누설을 방지하기 위해 출사창의 에지들 주위의 단단한 밀봉이 선호된다. 액체는 대류 흐름에 의해 및/또는 주위에 펌프되는 것에 의해 루미네슨트 층을 냉각시킬 목적으로 제공될 수 있다.
도 4b는 도 3a의 발광 모듈의 또 다른 실시예의 단면을 보여준다. 발광 모듈(450)은 하우징(455), 캐비티(460), 루미네슨트 층(465), 히트 싱크(480)에 대한 계면(470) 및 광 출사창(472)을 포함한다. 이 경우에, 하우징(455)은 광 반사성 기저부 표면(462) 및 광 반사성 벽 표면들(466, 468)을 구비한 기저부 및 벽들 모두를 포함한다. 두 개의 와이어들(492)에 의해 전원에 접속되는 특정 유형의 고체 광 방출체(482)가 도시된다. LED들은 고체 광 방출체(482)의 상부 표면(483)에 고체 광 방출체(482)에 접속되는 접착 와이어들(bond wires; 492)을 종종 갖는다. 상부 표면(483)은 루미네슨트 층(465)에 가장 가깝고 광이 캐비티(460) 내로 방출되는 고체 광 방출체(482)의 표면이다. 일부 실시예들에서, 상부 표면(483)에 2개의 전기 와이어 접촉이 존재하고, 다른 실시예들에서, 상부 표면(483)에 하나의 전기 와이어 접촉이 존재하고 고체 광 방출체(482)의 하부 표면에 기저부로의 하나의 전기 접촉이 존재한다.
도 4b에서 나타난 것처럼, 히트 싱크(480)와의 계면(470)은 발광 모듈(450)의 후측(back side)에 제공된다. 후측은 루미네슨트 층(465)이 존재하는 측과 실질적으로 대향하고 후측을 형성하는 하우징의 일부는 또한 캐비티(460)의 기저부를 형성한다는 점에 유의해야 한다. 도 4b에서 나타난 것처럼, 고체 광 방출체(482)는 캐비티(460)의 광 반사성 기저부(462)에 적용된다. 고체 광 방출체(482)와 하우징(455) 사이의 접촉은, 고체 광 방출체(482)와 하우징(455) 사이, 이를테면, 고체 광 방출체(482)와 히트 싱크(480) 사이에 우수한 열 결합이 획득되도록 이루어진다.
대안적으로, 고체 광 방출체(482)는, 광이 캐비티(460) 내로 방출되도록 및 고체 광 방출체(482)가 하우징(455)과 우수한 열 접촉을 갖도록 광 반사성 기저부에서의 스루 홀에 탑재될 수 있다.
와이어 접착 상부 접속(492)은 보통 금속화되는 LED(482)의 상부 표면(483)에서의 전기 접촉 지역에 전기적으로 접속되는 와이어이고, 와이어는 전기 에너지를 LED(482)에게 제공한다. LED(482)의 상부 표면(483)은 마찬가지로 종종 LED(482)의 발광 표면이다. LED(482)의 발광 표면은, LED(482)에 의해 생성된 광이 캐비티(460) 내로 방출되는, LED(482)의 방해받지 않은 방출 표면 영역으로서 정의된다. 이러한 실시예에서, LED(482)의 상부 표면(483)은 루미네슨트 층(465) 쪽으로 향하는 표면이다.
세라믹 인광체로서 구현되거나, 예를 들어, 와이어 접착 상부 접속(492)으로 LED(482)와 조합하여 유리 기판상에 퇴적된 인광체 층으로서 구현되는 루미네슨트 층(465)을 이용하는 것은 어려운 것으로 증명되었다. 와이어들(492)은 발광 표면의 상부에 그러한 세라믹 인광체 층의 직접적 제공을 방해한다. 해법은 와이어가 그를 통해 인도되는 정밀 홀들을 세라믹 인광체에 뚫는 것일 수 있는데, 이는 비교적 고비용 프로세스이다. 그러나, 와이어를 따른 정밀 홀들을 통한 광 누설을 방지하는 것은 어렵다. 이것은 감소된 컬러 제어를 야기한다. 특히, 루미네슨트 층(465)이 제1 컬러 범위의 대부분의 광을 변환해야 할 때, 광 누설은 용납할 수 없는 감소된 컬러 포화를 야기한다. 또한, 홀들은 일반적으로 레이저 어블레이션(laser ablation)으로 뚫리는데, 이는 어블레이션 부산물들이 광을 흡수하고 인광체의 일부가 비활성되도록, 뚫린 홀들 근처에서 인광체를 손상시킬 위험이 있다.
YAG:Ce와 같은, 일반적 세라믹 인광체들과 호박색의 바륨 스트론튬 실리콘 질화물(BSSNE:Eu)은 각각 약 1.86과 2의 굴절률을 갖는다. 그러므로, 1.4보다 높은 굴절률을 가진 투명 수지는 이러한 특정한 LED들과 논의된 특정한 세라믹 인광체들 사이에 비교적 우수한 광 결합을 제공할 수 있다. 산란 입자들과 같은, 초과 산란 센터들은 바람직하게는 전방 산란 특성으로 통합될 수 있다.
실시예는 하나 이상의 와이어 접착 상부 접속들(492)을 갖는 LED(482)의 광을 또 다른 컬러로 변환하기 위한 효과적이고 효율적인 해법을 제공한다. 캐비티(460)는 와이어들(492)을 위한 공간을 제공하고, 캐비티 내부에서의 광의 반사들 때문에, 와이어들(492)의 어떤 그림자(shadow)도 광 출사창(472)에 보이지 않는다. 실시예의 캐비티(460)는 발광 모듈(450)의 크기에 대하여 비교적 크고, 이로써, 캐비티가 비교적 작은 공지된 발광 모듈들에 비해 더 적은 와이어들의 그림자들이 사용가능하다는 사실에 유의해야 한다.
LED(482)와 루미네슨트 층(465) 사이에 배열된, 투명 수지(498)와 함께 와이어 접착 상부 접속(492)을 사용하는 것이 유리하다. 투명 수지(498)는 하우징(455)으로 LED(482)를 조립한 후 캐비티(460)에 주입(inject)될 수 있다. 주입 동안, 투명 수지(498)는 액체 상태이고, 캐비티의 각각의 코너 쪽으로 흐를 수 있다. 와이어들(492)은 주입된 투명 수지들에 대한 장애물이 아니고, 이로써, 투명 수지(498)와 LED(482)의 전체 상부 표면(483) 사이에 우수한 접촉이 만들어질 수 있다. 그러므로, 투명 수지(498)는 LED(482)로부터의 광의 아웃커플링을 증가시킨다. 또한, 투명 수지(498)가 경화되면, 와이어 접착 상부 접속들(492)은 수지(498)에 의해 고정되고, 예를 들어, 발광 모듈(450)이 예를 들어 자동차 애플리케이션들에서처럼 진동들을 겪는 경우에, 손상에 덜 민감하다.
도 5a는 본 발명의 제1 양태에 따른 발광 모듈의 여러 대안적인 실시예를 제시한다. 도 5a의 (i)에 묘사된 발광 모듈(500)은 기저부(518), 기판들(516)상에 제공된 복수의 LED(514), 벽들(510), 벽들의 에지상에 제공되고 광 출사창을 형성하는 제1 루미네슨트 층(506) 및 제2 루미네슨트 층(504)을 포함한다. LED들(514)은 제1 컬러 범위의 광을 방출하고 모든 LED(514)는 최장 선형 크기 d와 동일한 크기를 갖는다. 제1 루미네슨트 층(506)은 제1 컬러 범위의 광을 제2 컬러 범위의 광으로 변환하기 위한 루미네슨트 재료를 포함한다. 제2 루미네슨트 층(504)은 제1 컬러 범위의 광을 제3 컬러 범위의 광으로 변환하기 위한 또는 제2 컬러 범위의 광을 제3 컬러 범위의 광으로 변환하기 위한 또 다른 루미네슨트 재료를 포함한다. 벽들(510), 기저부(518) 및 제1 루미네슨트 층(506)은 투명 재료(502)로 채워지는 캐비티를 둘러싼다. 그러므로, 투명 재료는 LED들(514)과 제1 루미네슨트 층(506) 사이에 개재된다. 투명 재료는 광학적으로 LED들(514)에 결합되고 광학적으로 및 열적으로 제1 루미네슨트 층(506)에 결합된다. 광 방출체들과 제1 루미네슨트 층(506) 사이의 거리는 h로 표시된다. 캐비티 쪽으로 향하는 벽들(510)의 표면들에는 광 반사성 코팅(508)이 제공된다. LED들(514)과 광 투과 재료(502) 사이의 공간들은 광 반사성 재료(512)로 채워지며, 그로 인해 기저부(518)와 기판들(516)을 덮는다. 광 반사성 표면은 LED들(514) 사이에 개재된 광 반사성 재료(512)의 표면에 의해 형성된다. 광 반사성 재료는 기저부 반사 계수 Rbase를 갖는다. LED 다이들은 반사 계수 R_SSL를 갖는다. 광 반사성 코팅(508)은 벽 반사 계수 Rwall을 갖는다. 발광 모듈(500)의 파라미터들은 도 1a, 도 1b, 도 3a, 도 3b 및 도 4a를 참조하여 이전 실시예들에서 기술된 것과 동일한 기준들에 따라서 서로 관련되는데, 여기서 고체 광 방출체의 상부 표면의 면적 A_SSL은 본 실시예에서 복수의 LED(514)의 상부 표면들의 합산된 전체 면적으로서 계산된다.
광 반사성 코팅 대신에 또한 기저부 및/또는 벽들에 부착되거나 그로 전달될 수 있는 광 반사성 포일 또는 필름이 이용될 수 있다. 압력 민감 접착제와 같은 접착제가 부착을 위해 사용될 수 있다. 반사성 코팅 층은 표면 전극들을 차폐(screen-off)하기 위해 일반적으로 MCPCB 또는 PCB 캐리어에 사용된 금속 캐리어 또는 납땜 마스크로부터 표면 전극들을 격리하기 위해 일반적으로 MCPCB 캐리어에 사용되는 유전층일 수 있다. 기판(516)은 반사성 층으로 덮이고, 그러므로 광학적으로 차폐되므로, 질화알루미늄(AlN)과 같은 열악한 반사율을 가진 재료로 구성될 수 있다. AlN은 약 140 W/mK의 매우 높은 열 전도율을 갖는다는 이점이 있다. 그러므로, 광학적 기능들은 반사성 코팅 또는 포일을 이용하여 열 기능들로부터 차단될 수 있어, 유리한 양쪽 기능들에 대한 개개의 최적화를 허용한다.
광 반사성 코팅 또는 필름은 산란 안료 또는 다양한 산란 안료들로 채워진 바인더로 구성되는 백색 코팅과 같은 난반사 재료로 구성될 수 있다. 적합한 바인더들은 실리콘 재료들 또는 실리케이트 재료들 또는 알킬실리케이트 재료들 또는 에폭시 재료들 또는 폴리이미드 재료들 또는 플루오르폴리머들 또는 폴리아미드들 또는 폴리우레탄들 또는 다른 폴리머 재료들이다. 코팅은 또한 고 반사성 BaSO4(BariumSulphate)계 재료로 구성될 수 있다. 산란 안료들의 예들로는 TiO2 안료들, ZrO2 안료들, Al2O3 안료들이 있지만, 당업자에게 알려진, 많은 다른 산란 입자들 또는 기공(pores)이 마찬가지로 이용될 수 있다. 반사성 코팅 또는 필름은 또한 알루미늄 또는 은과 같은, 금속 층들로 구성될 수 있다. 금속은 Alanod의 상표명을 가진 고 반사성 상용 금속 미러들과 같은 금속 포일 또는 필름일 수 있다. 얇은 금속 층은 벽 재료상에 증착되거나 스퍼터링된다. 금속 포일은 기저부에 삽입 부착/접착/납땜되어 이용될 수 있다. 금속 층은, 예를 들어, 착색된 메틸실리케이트와 같은 백색 알킬실리케이트 또는 백색 실리콘 층인 백색 코팅 층으로 덮일 수 있다. 기저부 또는 벽들상에는, 예를 들어, 산란 알루미나 층, 일반적으로 다공성인, 또는 다른 반사성 세라믹 재료의 세라믹 반사기 층이 또한 이용될 수 있다.
도 5a의 (ii)에 묘사된 발광 모듈(520)은 발광 모듈(500)과 유사하지만, 벽들(522) 자체가 광 반사성 재료이고, 이로써, 어떤 추가적인 코팅도 벽들(522)에 도포되지 않는다. 또한, 단지 하나의 루미네슨트 층(506)이 도포된다. LED들(514)이 그 상에 제공되는 기판들(524)은 또한 광 반사성 재료이고, 이로써, 기판들(524) 사이의 공간들만이 광 반사성 입자들(512)로 채워진다.
도 5a의 (iii)에 묘사된 발광 모듈(530)은 소위 돔형 LED들(514)이 이용된 또 다른 변형이다. LED들(514)은 기판(516)상에 제공되고 광 투과성 재료(502)의 돔은 LED의 상부에 배치된다. 광 투과성 재료(502)의 돔은 광학적으로 LED의 다이에 결합된다. 또한, 캐비티는 추가적 광 투과성 재료(532)로 채워진다. 추가적 광 투과성 재료(532)는 광학적으로 광 투과성 재료(502)의 돔들에 결합되고, 광학적으로 제1 루미네슨트 층(506)에 결합된다. 이는, 루미네슨트 층에서 발생된 열이 기저부 및 기저부가 일반적으로 부착된 히트 싱크 쪽으로 전달되는 것을 용이하게 한다.
도 5a의 (iv)에 묘사된 발광 모듈(540)은 발광 모듈(500)과 유사하지만, 벽들(542)은 기저부(518)에 대한 법선 축에 대하여 틸트된다. 벽들(542)은 틸트된 벽들(542)상에 충돌하는 광이 기저부(518) 쪽 방향 대신에 제1 루미네슨트 층(506) 쪽으로 반사되도록 하는 방식으로 틸트된다. 틸트된 벽들(542)은 벽들(542)상에서 반사된 광을 루미네슨트 층(506) 쪽으로 인도하고, 광선들이 벽들(542)과 기저부 사이에서 여러 번 반사되는 것을 방지하여, 불필요한 광 흡수를 방지하는데, 즉, 모든 반사가 완벽하지는 않고 모든 반사에서 작은 광량이 흡수된다.
도 5a의 (v)에 묘사된 발광 모듈(550)은 발광 모듈(540)의 변형이다. 발광 모듈(550)의 벽들(552)은, 구부러진 벽들(552)에 충돌하는 더 많은 광이 제1 루미네슨트 층(506) 쪽으로 반사되어 광 출사창 쪽으로 반사되도록 하는 방식으로 구부러진다. 게다가, 기판 표면들(516)은 코팅되지 않지만 기판들 사이의 공간(512)은 반사성 재료로 코팅된다. 기판(516)은 반사성 재료, 이를테면, 산란 기공들을 포함하는 알루미나와 같은 산란 세라믹 및/또는 지르코니아 입자들과 같은 산란 입자들로 구성될 수 있다. 그러므로, 기저부(518)의 광 반사성 표면의 반사율은 그 면적에 걸쳐서 가중된 기판(516)과 공간(512)의 반사율의 평균이다.
도 5a의 (vi)에 묘사된 발광 모듈(560)은 제2 루미네슨트 층(504)를 포함하지 않는 또 다른 변형이다. 캐비티는 실질적 투명 재료(562)로 채워지고, 발광 모듈의 광 사출 측에서 구부러진 표면을 갖는다. 제1 루미네슨트 층(506)은 투명 재료(562)의 상부에 제공된다. 도시된 바와 같이, LED들(514)과 제1 루미네슨트 층(506) 사이의 거리들은 상이하다. 두 개의 LED가 제1 루미네슨트 층(506)으로부터 거리 h1에 위치되고, 두 개의 LED는 제1 루미네슨트 층(506)으로부터 거리 h2에 위치된다. 이러한 실시예에서의 LED들(514)의 상부 표면 사이의 거리 h의 값은 평균 거리: 
로서 계산되어야 한다. 세 개 이상의 LED가 발광 모듈에 적용되는 경우, 평균 거리 수학식은 그에 따라 적응된다.
도시되지 않은, 또 다른 실시예에서, 고체 광 방출체 다이들은 추가적인 중간 기판 없이 캐리어 보드에 직접적으로 접착된다. 이는, 다이와 보드 사이 및 보드가 일반적으로 부착되는 히트 싱크와 다이 사이의 열 저항을 더 감소시킨다. LED 다이의 상부에 전기적으로 접촉하기 위해 와이어 접착이 존재할 수 있다.
도 5b는 네 개의 대안적 발광 모듈(570, 580, 590, 595)을 제시한다. 도 5b의 (i)에 묘사된 발광 모듈(570)은 발광 모듈(520)과 유사하고, 캐비티 내부에 추가적인 루미네슨트 층(572)을 갖는다. 그러므로, 예를 들어, 또 다른 유형의 루미네슨트 재료의 층이 기저부(518)의 광 반사성 표면 및 광 반사성 벽들(522)에 도포될 수 있으며, 이는 제1 루미네슨트 층(506)에 도포된 루미네슨트 재료와 상이하다. 이러한 또 다른 루미네슨트 재료는 제1 컬러 범위의 광을 제3 컬러 범위의 광으로 변환한다. 대안적으로, 제1 루미네슨트 층에 사용된 것과 동일한 루미네슨트 재료가 기저부(518)의 광 반사성 표면과 광 반사성 벽들(522)에 도포될 수 있다. 추가적 루미네슨트 층(527)상에 충돌하는 모든 광이 변환되지는 않고, 일부 광은 기저부(518)의 광 반사성 표면과 광 반사성 벽들(522) 쪽으로 방출되고, 후속해서 캐비티 쪽으로 후방 반사되어 광 출사창 쪽으로 후방 반사된다. 예를 들어, 이는 따뜻한 백색 방출을 달성하기 위해 백색 방출에 추가적 적색 광을 더하는데 사용될 수 있다.
도 5b의 (ii)에 묘사된 발광 모듈(580)은 발광 모듈(500)과 유사하다. 첫 번째 차이는 광 출사창에 단지 단일 루미네슨트 층(506)만 제공된다는 것이다. 제조 동안, 루미네슨트 층(506)은 예를 들어 유리인 투명 기판(582)에 도포된다. 루미네슨트 층(506)을 가진 기판(582)은 예를 들어 톱에 의해 피스들로 절단되고, 또는 루미네슨트 층(506)을 가진 한 피스의 뚫린 기판(582)이 발광 모듈(580)의 벽들(510)상에 제공된다.
도 5b의 (iii)에 묘사된 발광 모듈(590)은 발광 모듈(580)과 유사하지만, 캐비티는 실질적 투명 재료로 채워지지 않고, 루미네슨트 층(506)을 가진 한 피스의 투명 기판(582)으로 채워진다. 피스는 광 반사성 벽 표면들 및 기저부(518)의 광 반사성 표면에 예를 들어 투명 수지(592)로 접착된다. 투명 기판(582)은 예를 들어 2 ㎜ 두께이고, 이로써 LED드(514)의 상부 표면들과 루미네슨트 층(506) 사이의 약 2㎜의 높이 차이를 제공한다. 디바이스의 상부에서, LED들(514)에 의해 방출된 광(예컨대, 청색)(도시 생략)의 직접 광의 탈출을 방지하기 위해 루미네슨트 층(506)의 둘레에 백색 실리콘 림이 도포될 수 있다.
도 5b의 (iv)에 묘사된 발광 모듈(595)은 발광 모듈(520)과 유사하다. 그러나, 다른 유형의 LED들이 이용된다. 기저부(598)는 금속 코어 PCB(MCPCB)이다. 비교적 큰 기판이 없는 LED들은 MCPCB 바로 위에 탑재될 수 있다. 그와 같은 애플리케이션들에 적합한 LED들은 소위 CSP 또는 COB 기술들에 의해 제조된 LED들이다. COB는 LED 칩이 MCPCB 바로 위에 납땜된 칩 온 보드를 지칭한다. CSP는 칩 스케일 패키지들(Chip Scale Packages)을 지칭하고, 여기서, 캐리어는, LED가 그 상에 제조된 웨이퍼에 제공되고, 웨이퍼는 CSP LED들을 획득하기 위해 다이싱된다. 그와 같은 CSP LED들이 발광 모듈(595) 내에 제공된다. CSP LED들에서, 캐리어(597)는 LED 칩(596)과 동일한 크기를 갖는다. 추가적 (두꺼운) 기저부 반사기 층이 필요없도록 CSP의 측 표면들이 반사성이고 PCB의 표면이 반사성일 수 있다.
도 6에서, 발광 모듈(600, 620, 630, 640, 650, 660)에 대한 실시예들의 다른 개략적으로 그려진 크로스 컷들이 제시된다. 발광 모듈들(600, 620, 630, 640, 650, 660)은 루미네슨트 층(604, 622, 632, 642, 652, 662)과 기저부 사이에 벽들을 갖지 않지만, 그들은 그 에지가 광 반사성 표면 또는 기저부(610, 664)에 터치하는 루미네슨트 층(604, 622, 632, 642, 652, 662)을 갖는다. 루미네슨트 층(604, 622, 632, 642, 652, 662)은 전체로서 발광 모듈들(600, 620, 630, 640, 650, 660)의 전체 광 출사창을 형성한다. 발광 모듈들(600, 620, 630, 640, 650, 660)은 기저부(610, 664)에 대한 법선축과 실질적으로 평행한 방향으로 광을 방출할 뿐만 아니라, 기저부의 법선 축에 대하여 다양한 광 방출 각도들로 광을 방출한다. 도 6의 (ii)에서, 발광 모듈(620)의 개략적 단면에서, 루미네슨트 층(622)의 에지(624)가 도시된다. 보이는 것처럼, 에지(624)는 기저부(610)의 광 반사성 표면과 접촉하고, 루미네슨트 층(622)은 기저부의 표면상에서 연장할 수 있다.
도 6의 (i)에 묘사된 발광 모듈(600)이 기저부(610)을 포함하며, 그 상에 LED들(606)을 가진 기판들(608)이 제공된다. 기판들(608)과 LED들(606)은 광 반사성 표면을 형성하는 광 반사성 재료(612)로 둘러싸인다. LED들(606)의 발광 상부 표면들은 루미네슨트 층(604)과 또한 접촉하는 투명 재료(602)에 광학적으로 결합된다. 발광 모듈들(620, 630, 640)은 또 다른 형상의 루미네슨트 층들(622, 632, 642)을 가지고 있고, 각각, 도 6의 (ii), 도 6의 (iii) 및 도 6의 (iv)에 묘사된다.
도 6의 (v)에 묘사된 발광 모듈(650)이 기저부(610)을 가지고 있으며, 그 상에 단일 칩 스케일 패키지된 LED(656)가 제공된다. 종종 약어 CSP-LED는 칩 스케일 패키지된 LED(656)를 위해 사용된다 - 그러한 칩 스케일 패키지된 LED(656)는 이전 실시예들에서 나타난 바와 같은 초과 기판을 포함하지 않는다. LED(656) 주위에서, 루미네슨트 층(652) 쪽으로 향하는 광 반사성 표면을 생성하는 광 반사성 재료(612)가 도포된다. LED(656)와 광 반사성 재료(612)의 상부에는, 루미네슨트 층(652)이 그 상에 배열된 투명 재료의 돔(654)이 배치된다. 반경 r는 LED(656)과 루미네슨트 층(652) 사이의 거리이다. 거리 h의 정의는 이 경우에 반경 r에 의해 대체된다.
도 6의 (vi)에 묘사된 발광 모듈(660)은 투명 재료의 돔을 포함하지 않지만 박스 형상의 투명 재료(663)를 포함한다. 또한, 기저부(664)는 광 반사성 재료로 만들어지고 이로써 루미네슨트 층(662) 쪽으로 향하는 기저부(664)의 표면상에 추가적인 광 반사성 재료의 층이 제공되지 않는다. 다른 형상들 및 조합들이 마찬가지로 생각될 수 있다.
개략적으로 도시된 발광 모듈들(500, 520, 530, 540, 550, 560, 600, 620, 630, 640, 650, 660)은 (순환적으로) 대칭적일 수 있지만, 또한 묘사된 단면의 평면을 벗어나 비대칭일 수 있다. 예를 들어, 모듈은 길게 늘어진(elongated), 튜브, 로드 또는 원통 같은 형상을 형성하기 위해 종이의 평면에 대한 깊이 방향으로 길게 늘어질(elongate) 수 있다. 다수의 방출체들은 깊이 방향으로 방출체 어레이를 형성할 수 있다. 그러한 형상은 예를 들어 LED 가로등 또는 LED 개량 TL 램프에 사용될 수 있다. 원칙적으로 수십 내지 수백 개의 LED로 이루어진 LED 방출체 어레이들이 이용될 수 있다. 관련 애플리케이션에서 요구된 광 출력에 매치하도록 상이한 양의 방출체들이 존재할 수 있다.
도 7a에서, 유연한 기저부 포일(712)상에 제조된 발광 모듈(700)이 도시된다. 전극 접속 패드들(도시 생략)을 갖춘, 작은 기판(708)상에 제공된 고체 광 방출체들(706)은 유연한 기저부 포일(712)상에 제공되고, 기판들(708) 사이 내의 지역은 광 반사성 재료(710)로 채워진다. 광 방출체들(706)은 유연한 투명 재료(704)이 층에 광학적으로 결합된다. 유연한 광 투과 재료(704)의 상부에, 적어도 하나의 루미네슨트 재료를 포함하는 루미네슨트 층(702)이 제공된다. 유연한 광 투과 재료(704)의 전체 표면이 루미네슨트 층(702)에 의해 덮일 필요는 없고, 예를 들어 표면의 일부가 상부 반사기로 차단될 수 있다. 도 7a에서 나타난 것처럼, 발광 모듈(700)은 복수의 고체 광 방출체(706)를 포함한다. 일 실시예에서, 비교적 큰 광 출사창을 획득하기 위해 고체 방출체들의 비교적 큰 2차원 어레이가 제공된다. 이전 실시예에 따라, 고체 광 방출체(706)와 루미네슨트 층(702) 사이의 거리는 고체 광 방출체들(706)의 상부 표면의 최장 선형 크기에 의존하는 범위에 있어야 하고, 기판들(708)과 광 반사성 재료(710)의 조합에 의해 형성된, 기저부(712)의 광 반사성 표면의 평균 반사율은 실질적으로 고체 광 방출체(706)의 반사율보다 커야만 한다. 또한, 고체 광 방출체들은 광 반사성 재료(710)와 기판들(708)에 의해 형성된 광 반사성 표면의 비교적 작은 부분만을 덮어야 한다. 광 반사성 표면의 반사 계수 Rbase는 전체 광 반사성 표면의 평균 반사율로서 정의된다는 사실에 유의해야 한다. 그러므로, 반사 계수 Rbase는 기판들의 반사 계수와 광 반사성 재료의 반사 계수 사이의 가중 평균이며, 여기서 바람직하게는 가중들은 특정 재료에 의해 덮이는 전체 면적의 일부분에 의해 형성된다.
도 7b에서, 유연한 발광 모듈(750)의 또 다른 실시예가 제시된다. 발광 모듈(750)은 발광 모듈(700)과 유사하지만, 기저부는 투명 재료(704)측에 도포되는 광 반사성 포일(754)에만 존재한다. 광 반사성 포일(754)이 도포되는 측과 대향하는 유연한 투명 재료(704)의 또 다른 측상에, 루미네슨트 층(702)이 배열된다. 투명 재료 와이어들 내에는, 고체 광 방출체들(706)이 그 상에 제공된 기판들(708)을 지지하는 바(bar)들 또는 로드들(752)이 제공된다. 와이어들, 바들 또는 로드들(752)은 전력을 고체 광 방출체들(706)에게 제공한다. 고체 광 방출체들의 상부 표면으로부터 루미네슨트 층(702)까지의 거리는 h로 표시된다. 거리 h는 바람직하게는, 고체 광 방출체 면적 비 
이 0.1보다 작은 경우에, 고체 광 방출체들(706)의 상부 표면들의 최대 선형 크기 
의 0.3배와 같거나 그보다 크고 고체 광 방출체들(706)의 상부 표면들의 최대 선형 크기 
의 5배와 같거나 그보다 작다. 0.1과 같거나 그보다 큰 최소값과 0.25와 같거나 그보다 작은 최대값을 갖는 범위에 있는 고체 광 방출체 면적비 
값에 대해, 거리 h는 바람직하게는 고체 광 방출체들(706)의 상부 표면들의 최대 선형 크기 
의 0.15 배보다 크거나 같고 고체 광 방출체들(706)의 상부 표면들의 최대 선형 크기 
의 3배와 같거나 그보다 작다. 0.25보다 큰 고체 광 방출체 면적 비 
의 값에 대해, 거리 h는 바람직하게는 고체 광 방출체들(706)의 상부 표면들의 최대 선형 크기 
의 0.1 배보다 크거나 같고 고체 광 방출체들(706)의 상부 표면들의 최대 선형 크기 
의 2배와 같거나 그보다 작다. 이 기준은 또한 발광 모듈(700)에도 적용된다는 사실에 유의해야 한다. 또한, 이전에 논의된 실시예들에 따라, 광 반사성 포일(754)의 기저부 반사 계수 Rbase는 고체 광 방출체들(706)의 고체 광 방출체 반사 계수 R_SSL보다 크고, 바람직하게는 광 반사성 포일(754)의 기저부 반사 계수 Rbase는 
에 따라 고체 광 방출체들(706)의 고체 광 방출체 반사 계수 R_SSL와 관련되고, 여기서 또한 이 경우에 인자 c의 값은 고체 광 방출체 면적 비 
에 의존하는데, 이 경우에 이전 실시예들의 일부에서 기술된 바와 같은 기저부의 반사성 면적만 포함한다.
도 8a-8c는 본 발명에 따른 발광 모듈들에 대한 실시예들의 개략적 단면도들을 보여준다. 도 8a는 예를 들어 알루미나 또는 질화알루미늄을 포함하는, 기판 캐리어(2020)상의 LED 다이들(2030)을 포함하는 발광 모듈(2000)의 개략적 단면도를 보여준다. 기판 캐리어(2020)는 전기적 콘택트들(2015), 예를 들어 납땜 콘택트들(solder contacts)을 통해 인쇄 회로 기판(2010)의 콘택트 패드들에 전기적 접속된다. 인쇄 회로 기판(2010)은 유전체 절연층(도시 생략)에 의해 덮이는 알루미늄 기저부를 포함하는 금속 코어 인쇄 회로 기판일 수 있다. 유전층상에 전기적 전도성 전극들 및 콘택트 패드들이 제공되고, 전극들은 납땜 마스크 보호층(도시 생략)에 의해 보호된다. LED 다이들(2030)은 투명 보호층(2035), 예를 들어 투명 실리콘 층으로 덮인다. LED 다이들(2030), 기판 캐리어(2020) 및 투명 보호층(2035)을 포함하는, LED 패키지들 또는 디바이스들 사이 내에서, 예를 들어 백색 Ti02 착색된 실리콘의 반사성 층(2040)이 제공된다. 캐비티는 인쇄 회로 기판(2010), 벽들(2050) 및 루미네슨트 층(2060)에 의해 정의된다. 벽들(2050)은 예를 들어 실리콘 내에 제공된(dispensed) 
를 포함하고 루미네슨트 층(2060)은 예를 들어 인광체 재료를 포함한다. 투명 보호층(2035) 및 반사성 층(2040)상에 광학적 접착층(2045)이 제공되며, 이는 예를 들어 투명 보호층(2035)과 충전 층(filling layer)(2055) 사이에 광학적 접착을 제공하는 실리콘을 포함하고, 여기서 충전 층(2055)은 예를 들어 유리를 포함하고, 실질적으로 광학적 접착층(2045), 루미네슨트 층(2060) 및 벽들(2050) 사이 내에서 캐비티를 채운다.
도 8b는 예를 들어 알루미나 또는 질화알루미늄을 포함하는, 기판 캐리어(2120)상의 LED 다이들(2130)을 포함하는 발광 모듈(2100)의 개략적 단면도를 보여준다. 기판 캐리어(2120)는 전기적 콘택트(2115) 예를 들어 납땜 콘택트들을 통해, 인쇄 회로 기판(2110)의 콘택트 패드들에 전기적 접속된다. 인쇄 회로 기판(2110)은 도 8a에 묘사된 발광 모듈(2000)과 관련하여 기술된 바와 같이 금속 코어 인쇄 회로 기판일 수 있다. LED 다이들(2130)은 투명 보호층(2135), 예를 들어 투명 실리콘 층으로 덮인다. 각각의 LED 다이들(2135)의 투명 보호층(2135)상에 광학적 접착층(2145)이 제공되며, 이것은 예를 들어 실리콘을 포함한다. 광학적 접착층(2145)을 가진 LED 패키지들 또는 디바이스들 사이 내에는 예를 들어 백색 Ti02 착색된 실리콘의 반사성 층(2140)이 제공되고, 여기서, LED 패키지들 또는 디바이스들은 LED 다이들(2130), 기판 캐리어(2120) 및 투명 보호층(2135)을 포함한다. 캐비티는 인쇄 회로 기판(2110), 벽들(2150) 및 루미네슨트 층(2160)에 의해 정의된다. 벽들(2150)은 예를 들어 실리콘 내에 제공된 Ti02를 포함하고, 루미네슨트 층(2160)은 예를 들어 인광체 재료를 포함한다. 예를 들어 유리를 포함하는 충전 층(2155)이 실질적으로 광학적 접착층(2145), 반사성 층(2140), 루미네슨트 층(2160) 및 벽들(2150) 사이 내의 캐비티를 채운다. 광학적 접착층(2145)은 투명 보호층(2135)과 충전 층(2155) 사이의 광학적 접착을 제공한다. 광학적 접착층(2145)을 통해 충전 층(2155)에 LED 패키지들 또는 디바이스들을 접착한 후에 예를 들어 언더필링(underfilling) 또는 오버몰딩(overmolding)을 통해 LED 패키지들 또는 디바이스들의 사이 내에 반사성 층(2140)이 제공된다.
도 8c는 예를 들어 알루미나 또는 질화알루미늄을 포함하는, 기판 캐리어(2320)상의 LED 다이들(2330)을 포함하는 발광 모듈(2300)의 개략적 단면도를 보여준다. 기판 캐리어(2320)는 전기적 콘택트들(2315), 예를 들어 납땜 콘택트를 통해 인쇄 회로 기판(2310)의 콘택트 패드들에 전기적 접속된다. 인쇄 회로 기판(2310)은 도 8a에 묘사된 발광 모듈(2000)과 관련하여 기술된 바와 같이 금속 코어 인쇄 회로 기판일 수 있다. LED 다이들(2330)와 기판 캐리어들(2320)을 포함하는, LED 패키지들 또는 디바이스들의 사이 내에는, 반사성 층(2340), 예를 들어 백색 Ti02 착색된 실리콘이 제공된다. 캐비티는 인쇄 회로 기판(2310), 벽들(2350) 및 루미네슨트 층(2360)에 의해 정의된다. 벽들(2350)은 예를 들어 실리콘 내에 제공된 Ti02를 포함하고 루미네슨트 층(2360)은 예를 들어 인광체 재료를 포함한다. 반사성 층(2340)과 LED 디바이스들 또는 패키지들상에 예를 들어 실리콘을 포함하는 광학적 접착층(2345)이 제공되며, 이는 LED 패키지들 또는 디바이스들과 충전 층(2355) 사이에 광학적 접착을 제공하고, 여기서 충전 층(2355)은 예를 들어 유리를 포함하고, 실질적으로 광학적 접착층(2345), 루미네슨트 층(2360) 및 벽들(2350) 사이 내의 캐비티를 채운다. LED 다이들(2330)이 투명 보호 층으로 덮이지 않고, 광학적 접착층(2345)으로 덮인다는 점에서, 이 발광 모듈(2300)은 도 8a에 묘사된 발광 모듈(2000)과 다르다.
본 발명에 따른 여러 실시예가 제조되었다. 제1 실험에서, 1800 루멘의 광선속(luminous flux)으로 다이들의 바로 위에 인광체를 가진 16개의 LED들을 포함하는 필립스 포티모 SLM 발광 모듈이 참조로서 이용되었다. 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 모듈들은 LED들로부터 2.1㎜의 거리에 있고 22㎜의 캐비티 직경을 가진 Lumiramic™ 인광체 층을 구비한 고 반사성 혼합 챔버에 16개의 청색 발광 LED들을 포함했다. 640mA에서, 벽 플러그 효율(Wall Plug Efficiency; WPE)은 30% 내지 50% 사이의 범위를 갖는 인자에 의해서 향상되었다. 벽 플러그 효율은 전력이 광학적 전력(와트 단위)으로 변환되는 에너지 변환 효율이고 입력 전력에 대한 방사속(즉, 단위 시간당 방사 에너지이로, 방사속(radiant power)이라 불림)의 비로서 또한 정의된다. 도 9는 16개의 LED를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 모듈들 중 하나에 있어서, 가변 전류 레벨들에서 수행된 측정 결과들을 보여준다. 수평 x축은 전류 레벨을 나타내고 수직 y축은 LED들 바로 위에 인광체를 가진 16개의 LED들을 갖는 기준 발광 모듈의 방사속에 대한 16개의 LED들을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 모듈들 중 하나의 방사속의 이득 또는 향상을 나타낸다. 도 9는 전류가 증가할 때 기준 발광 모듈에 대한 방사속의 향상이 증가한다는 것을 보여주는데, 이는 기준에 대한 인광체 층의 향상된 광-열 성능에 기인한 것일 수 있다.
또 다른 실험에서, LED들로부터의 2.1㎜의 거리에 Lumiramic™ 인광체 층을 각각 갖고 2 mm2의 상부 표면 면적을 각각 갖는 4개의 LED들을 포함하고 1 mm2의 상부 표면 면적을 각각 갖는 9개의 LED들을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 모듈들이 제조되었다. 방사속의 측정들은 바로 위에 인광체를 가진 16개의 LED들을 갖는 기준 발광 모듈에 대하여 20%와 40% 사이의 범위에 이르는 방사속의 향상을 보여주었다.
도 10a-c는 또 다른 비교 실험의 개략적 단면도들을 보여준다. 도 10a는 바로 위에 루미네슨트 층(853)을 갖는 4개의 LED들(852)(하나의 LED는 도시 생략)이 기저부 기판(851)상에 배치된 제1 기준 발광 모듈(850)의 개략적 단면도를 보여준다. 각각의 LED는 돔 형상의 광학 소자(854)로 덮인다. 도 10b는 LED들의 사이 내에 기저부 기판(851)상에 도포되는 반사성 층(855) 때문에 제1 기준 발광 모듈과 다른 제2 기준 발광 모듈(860)의 개략적 단면도를 보여준다. 도 10c는 반사성 층(875)으로 덮인 기저부 기판(871)상에 4개의 LED들(872)(하나의 LED는 도시 생략)을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 모듈(870)의 개략적 단면도를 보여준다. LED들은 LED들(872)의 상부 표면으로부터 2.1㎜의 거리에서 루미네슨트 층(873)으로 덮인 캐비티(874) 내에 배치된다. 방사속의 측정들은 제1 기준 발광 모듈(850)의 방사속에 대한 제2 기준 발광 모듈(860)의 방사속의 대략 4%(700mA에서 측정)의 향상을 나타내며, 이는 주로 제2 기준 발광 모듈(860)에서의 추가적 반사성 층(855)으로 인한 것이다. 제1 기준 발광 모듈(850)의 방사속에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 모듈(870)의 방사속의 측정된 향상은 대략 25%(700mA에서 측정)이다.
도 11, 도 12, 도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 발광 모듈의 시뮬레이션들의 결과들을 그래프들로 보여준다. 광선 추적 소프트웨어 패키지에 의해, 본 발명에 따른 발광 모듈들에 대한 광학적 모델이 만들어졌다. 모델은 각각 
의 상부 표면을 갖는 다이들을 가진 7개의 청색 발광 LED들을 포함한다. 그러므로, 이러한 LED들의 상부 표면들의 최대 선형 크기 
은 약 1.4㎜이다. LED 다이들은 약 70%의 제1 및 제2 스펙트럼 범위에 걸친 가중 평균을 가진 난반사율을 갖고, 이는 LED 다이의 일반적인 표면이 거친 GaN 유형에 대응한다. 캐비티는 가변 직경을 갖는 원형을 갖는다. LED들은 고 반사성 기판상에 균일하게 분포되고, 캐비티를 형성하는 고 반사성 벽들로 둘러싸인다. 캐비티의 광 출사창은 세라믹 인광체 및 실리콘 내에 또 다른 인광체의 입자들을 갖는 추가적인 코팅층을 포함하는 루미네슨트 층에 의해 덮인다. 광 출사창을 통해 발광 모듈에 의해 방출된 광은 따뜻한 백색 컬러 포인트를 갖는다.
광학적 시뮬레이션들은 난반사성(diffuse reflective) 또는 정반사성(specular reflective) 중 어느 하나인 벽들 및/또는 기저부, 또는 이들의 조합들이 발광 모듈의 성능에 대해 대략 몇 퍼센트의 작은 영향을 갖는다는 것을 보여준다. 이 영향은 무엇보다도 캐비티의 지오메트리 및 면적비에 의존한다.
도 11은 고체 방출체 면적 비의 여러 값들에 대한 광학적 효율에서 인자 c의 영향을 보여준다. 도 11에서, 수직 y축은 혼합 캐비티(mixing cavity)를 탈출하는 백색 방사선의 선속 Wwhite(단위: 와트)와 제1 스펙트럼 범위, 보통 청색 스펙트럼 범위에서 고체 광 방출체들에 의해 방출된 전체 청색 선속 Wblue(단위: 와트)의 비에 의해 표현되는 광학적 성능의 효율의 최적값을 나타낸다. 광학적 효율의 최적값은 고체 광 방출체 상부 표면과 루미네슨트 층 사이의 거리 h를 변경함으로서 결정된다. 수평 x축은 수학식 
로부터의 인자 c를 나타낸다. 곡선 801은, 이 경우에 0.01과 0.02 사이에서 변화하는 고체 광 방출체 면적 비 
의 비교적 낮은 값들의 범위를 나타내고, 곡선 802는, 이 경우에 0.19와 0.28 사이에서 변화하는, 고체 광 방출체 면적 비 
의 중간값 범위를 나타내고, 곡선 803은, 이 경우에 0.39와 0.68 사이에서 변화하는, 고체 광 방출체 면적 비 
의 비교적 높은 값들을 가진 범위를 나타낸다. LED들의 바로 위에 루미네슨트 층을 가진 기준 발광 모듈은 약 0.5의 광학적 효율을 보여주고, 그러므로 기준 발광 모듈에 걸친 효율 향상은 이 경우에 0.5보다 큰 광학적 효율의 값을 위해 달성된다. 도 11은, 인자 c가, 고체 광 방출체 면적 비 
의 비교적 낮은 값 범위에서 0.5보다 큰 광학적 효율을 갖기 위해 약 2.0보다 커야 한다는 것과, 고체 광 방출체 면적 비 
의 중간값 범위에서 0.5보다 큰 광학적 효율을 갖기 위해 약 0.3보다 커야 한다는 것과, 고체 광 방출체 면적 비 
의 비교적 높은 값 범위에서 0.5보다 큰 광학적 효율을 갖기 위해 약 0.4보다 커야 한다는 것을 보여준다. 고체 광 방출체의 면적 비 
의 각 범위들에서 인자 c의 더 큰 값들에 대해 광학적 효율들의 훨씬 더 우수한 값들에 도달될 수 있다.
도 12는 캐비티 벽들의 반사 계수 Rwall에 대한, 그래프에서 Hopt로 표시된, 최적 거리 h의 의존성을 보여준다. 최적 거리 Hopt는 발광 모듈의 광학적 효율이 최적인, 예를 들어 국부 최대값을 갖는 경우의 고체 광 방출체의 상부 표면과 루미네슨트 층 사이의 거리 h이다. 도 12에서, 수직 y축은 최적 거리 Hopt과 LED 의 최대 선형 크기 
의 몫(quotient)을 나타내고, 수평 x축은 캐비티 벽들의 반사 계수 Rwall를 %로 표현한다. 이 경우에, 기저부 및 벽들에 대한 LED 면적 비 
이 각각의 곡선들에 대해 변화하는데, 그 이유는 각각의 곡선(811, 812, 813)이 LED 상부 표면과 루미네슨트 층 사이의 가변 거리 h, 따라서, 벽들의 가변 높이를 나타내기 때문이고, 따라서 벽들 및 기저부의 전체 반사성 면적에 대한 LED 면적 비 
은 변화한다. 곡선 811에 대해, 전체 LED 면적 비 
은 0.01 및 0.02 사이에서 변화하고, 곡선 812에 대해, 전체 LED 면적 비 
은 0.16 및 0.22 사이에서 변화하고, 곡선 813에 대해, 전체 LED 면적 비 
은 0.28 및 0.41 사이에서 변화한다. 이 경우에, 기저부의 반사 계수 Rbase는 85%와 95% 사이의 범위에 있다. 루미네슨트 층과 LED 사이의 최적 거리 Hopt는 LED들 및 캐비티 벽들에서의 광 흡수 손실들의 균형에 의해 결정된다. LED 상부 표면과 루미네슨트 층 사이의 거리 h의 비교적 낮은 값들에서, LED들에 의해 방출된 광은 LED, LED 기판 및 LED에서 기저부 반사기의 표면과 지배적으로 상호 작용할 것이다. LED 상부 표면과 루미네슨트 층 사이의 거리 h의 비교적 큰 값들에서, 벽들의 지역이 지배적이 될 것이고 흡수 손실들은 벽들에 의해 지배될 것이다. 루미네슨트 층과 LED들 사이의 최적 거리 Hopt는 벽들의 표면들의 반사 계수 Rwall 및 LED 면적 비 파라미터 
에 대부분 의존한다. 비교적 낮은 LED 면적 비 
및 일반적인 벽 반사 계수 Rwall의 값들에 대해 평균적으로, 예를 들어, 80% 내지 90%의 범위에서, 최적 거리 Hopt는 LED의 최대 선형 크기 
의 대략 절반이다. 예를 들어 95%를 넘게 벽 반사 계수 Rwall의 값을 증가시키는 것은 LED들과 루미네슨트 층 사이의 최적 거리 Hopt의 증가를 야기한다. LED 면적 비 
을 증가시키는 것은 최적 거리 Hopt의 감소를 야기한다. 비교적 효율적인 발광 모듈은 Rwall<95%인 경우에 
에 대해 
인 경우, 
에 대해 
인 경우, 및 
에 대해 0.1*dSSL ≤h≤ 0.2* dSSL인 경우에 제공된다는 것이 알려졌다. 게다가 Rwall>95%인 경우에 비교적 효율적인 발광 모듈은 발광 모듈이 하기 기준들: 
에 대해 
, 
에 대해 
, 및 
에 대해 
을 충족할 때 제공된다는 것이 알려졌다. 도 12의 결과들은 기저부에 직교하는 벽들 및 균일 LED 배치를 갖는 캐비티만을 고려한다. 틸트된 벽들 및/또는 비균일 LED 배치에 대해, LED들과 루미네슨트 층 사이의 최적 거리가 증가할 수 있다.
도 13은 기저부 및 벽 반사 계수들의 여러 조합들에 대해 광학적 효율에 대한 전체 고체 광 방출체 면적 비 
의 영향을 보여준다. 도 13에서, 수직 y축은 혼합 캐비티를 탈출하는 백색 방사선의 선속 Wwhite(단위: 와트)와 제1 스펙트럼 범위, 보통 청색 스펙트럼 범위에서 고체 광 방출체들에 의해 방출된 전체 청색 선속 Wblue(단위: 와트)의 비에 의해 표현된 광학적 성능의 효율의 최적 값을 나타낸다. 광학적 효율의 최적 값은 고체 광 방출체 상부 표면과 루미네슨트 층 사이의 거리 h를 변경함으로써 결정된다. 수평 x축은 기저부 및 벽 면적에 대한 고체 광 방출체의 면적 비 
을 나타낸다. 총 여섯 개의 곡선(821, 822, 823, 824, 825, 826)은 기저부 반사 계수 Rbase의 두 개의 상이한 값 및 캐비티 벽들 반사 계수 Rwall의 세 개의 상이한 값에 대해 도시된다. 곡선 821는 Rbase= 80% 및 Rwall=90%를 나타내고, 곡선 822는 Rbase=80% 및 Rwall=98%을 나타내고, 곡선 823은 Rbase=90% 및 Rwall=90%를 나타내고, 곡선 824는 Rbase=90% 및 Rwall=98%를 나타내며, 곡선 825는 Rbase=98% 및 Rwall=90%를 나타내고, 곡선 826는 Rbase=98% 및 Rwall=98%를 나타낸다. 도 13은 광 혼합 캐비티의 광학적 효율의 최적값과 고체 광 방출체 면적 비 
사이에 역 관계(inverse relation)가 존재한다는 것을 보여준다. 도 13은 고체 광 방출체 면적 비 
값들의 세가지 범위: 고체 광 방출체 면적비 
의 값들의 비교적 낮은 범위, 중간 범위, 및 비교적 높은 범위가 구별될 수 있다는 것을 추가로 보여준다. 비교적 낮은 
의 값들, 예를 들어 
에서, 광학적 효율 값에 대한 벽 반사 계수 Rwall 값의 영향은 기저부의 반사 계수 Rbase의 값의 영향에 비해 거의 무시할만한데, 즉 고체 광 방출체 면적비 
의 이러한 비교적 낮은 값의 범위에서는, 기저부 반사 계수 Rbase의 값의 변화는 발광 모듈의 광학적 효율에 영향을 미치고 벽 반사 계수 Rwall의 값의 변화는 무시할만한 정도로 광학적 효율에 영향을 미친다. 비교적 높은 
의 값, 예를 들어 
이면, 광학적 효율 값에 대한 벽들의 반사 계수 Rwall의 값의 영향은 기저부의 반사 계수 Rbase의 영향과 비슷한데, 즉 고체 광 방출체 면적비 
의 이러한 높은 값 범위에서는, 기저부 반사 계수 Rbase의 값의 변화는 발광 모듈의 광학적 효율에 대해 벽 반사 계수 Rwall의 값의 변화만큼 비슷한 영향을 미친다. 
의 중간 값에서, 예를 들어 
에 대해, 광학적 효율 값에 대한 기저부 반사 계수 Rbase의 영향은 벽들의 반사 계수 Rwall의 값의, 이 범위에서 무시하지 못할, 영향보다 큰 데, 즉 고체 광 방출체 면적비 
의 중간값 범위에서는, 기저부 반사 계수 Rbase의 값의 변화는 발광 모듈의 광학적 효율에 영향을 미치고, 벽 반사 계수 Rwall의 값의 변화 또한 광학적 효율에 영향을 미치나 보다 적은 영향을 미친다.
도 14는 광학적 효율에서의 이득이 본 발명의 일 양태에 따라 기저부 및 벽들의 유효 반사 계수 Reff의 함수로서 달성되는 최대 가능한 고체 광 방출체 면적비의 의존성을 보여준다. 도 14에서의 수직 y축은 향상된 광학적 효율이 고체 광 방출체 바로 위에 배치된 루미네슨트 층을 가진 발광 모듈에 대하여 달성되는, 
로 표시된, 최대 가능한 고체 광 방출체 면적비를 나타낸다. 수평 x축은 캐비티 기저부 및 벽들의 표면들의 유효 반사 계수 Reff를 나타낸다. 데이터 포인트들(831)의 집합은, 고체 광 방출체의 최대 선형 크기 
의 0.35 배인 고체 광 방출체 표면과 루미네슨트 층 사이의 거리 h를 나타내고, 데이터 포인트들(832)의 집합은 고체 광 방출체의 최대 선형 크기 
의 1.04 배인 거리 h를 나타내고, 데이터 포인트들(833)의 집합은 고체 광 방출체의 최대 선형 크기 
의 1.73 배인 거리 h를 나타낸다. 결과들은 고체 광 방출체들 바로 위에 배치된 루미네슨트 층을 가진 동일 개수의 고체 광 방출체들에 비해 비교적 우수한 성능 및 비교적 큰 광 재활용 효율을 허용하는 특정 거리 h에서의 최대 가능한 고체 광 방출체 면적비 
를 예측하도록 허용한다. 도 14로부터, 루미네슨트 층이 고체 광 방출체들 바로 위에 배치된 기준 위치(reference situation)에 대하여 향상된 광학적 효율을 달성하는 한편 고체 광 방출체 면적 비 
의 더 큰 값에 대해 유효 반사 계수 Reff의 더 큰 값이 허용된다(고체 광 방출체 상부 표면과 루미네슨트 층 사이의 거리 h에 의존하여)는 결론을 내릴 수 있다. 고체 광 방출체 및 루미네슨트 층 사이의 거리 h를 증가시키는 것은, 루미네슨트 층이 고체 광 방출체들 바로 위에 배치된 기준 위치에 대하여 향상된 광학적 효율을 제공하는 유효 반사 계수 Reff의 유사한 값들에서 최대 허용된 고체 광 방출체 면적 비 
를 감소시킨다.
도 15는 벽들이 기저부에 직교하고 캐비티들이 틸트된 벽들을 가진 본 발명에 따른 발광 모듈을 위한 광학적 모델링 결과들의 비교를 보여준다. 결과들은 각각 2 mm2의 다이 면적을 갖는 4개의 LED에 대한 광학적 시뮬레이션 모델링으로부터 획득되었다. 루미네슨트 층의 직경은 6.5㎜이고 단지 기저부 면적에 대한 LED 면적 비 
은 각각 수직 및 틸트된 벽들에 대해 0.241 및 0.298이다. 또한, 이 경우에, 기저부 및 벽들에 대한 LED 면적 비 
은 LED와 루미네슨트 층 사이의 거리 h의 함수로 변한다. 틸트된 벽들의 반사성 표면과 기저부의 반사성 표면 사이의 각도는 이 경우에 5 내지 33도의 범위에 있다. 도 15에서, 수직 y축은 혼합 캐비티를 탈출하는 백색 방사선의 선속 Wwhite(단위: 와트)와 청색 스펙트럼 범위에서 고체 광 방출체들에 의해 방출된 전체 청색 선속 Wblue(단위: 와트)의 비로서 표현된 광학적 성능의 효율을 나타내고, 수평 x축은 LED 상부 표면과 루미네슨트 층 사이의 거리 h를 밀리미터 단위로 나타낸다. 곡선 841은 수직 벽들을 가진 발광 모듈을 나타내고 곡선 840은 경사지거나 틸트된 벽들을 가진 발광 모듈을 나타낸다. LED 면적 비 
이 중간값 범위에 있는 이러한 실시예에 대해 비교적 큰 광학적 효율은 벽들의 틸트에 의해 달성될 수 있다는 것이 명백하다. 이 경우에, 광학적 효율의 최적 값은 틸트된 및 수직 벽들에 대해 각각 대략 1.1㎜과 0.75㎜인 LED 상부 표면과 루미네슨트 층 사이의 거리 h에서 달성되는데, 이 거리에서 기저부 및 벽들에 대한 LED 면적 비 
은 직선 벽(straight walss)을 가진 발광 모듈에 대해 0.18이고 경사지거나 틸트된 벽들을 가진 발광 모듈에 대해 0.21이다. 중간 LED 면적 비 
을 가진 발광 모듈들에 대해, 벽들로부터 반사된 상당한 광량이 열악한 반사성의 LED 지역상에 충돌할 수 있다. 벽들의 틸트는 루미네슨트 층을 포함하는 출사창 쪽으로의 광의 더 효율적인 재인도(re-direction)에 의해 상황을 향상시키고, 이는 비교적 큰 Wwhite/Wblue 값들을 야기하고, 그러므로 향상된 광학적 효율을 야기한다. 이 효과는 LED 면적 비 
의 비교적 큰 값들에 대해 더 두드러지게 된다. LED 면적 비 
의 비교적 작은 값들에 대해, 벽들은 LED들부터 더 멀어지고 벽들의 틸트는 광학적 효율에 대한 비교적 작은 효과를 가질 것이다.
제조 관점에서 볼 때, 백색 반사성 재료로 LED 패키지들 사이 내의 공간을 채우지 않고, 고 반사성 PCB 보드상에 LED 다이들이 배치될 수 있다. 이 경우에, 기저부의 반사성 표면은 LED 다이들의 표면보다 상당히 더 낮은 레벨상에 배치될 수 있다. 루미네슨트 층의 최적 위치에서 LED의 상부 표면과 루미네슨트 층 사이의 거리 h와, h2로 표시된, 반사성 기저부 표면과 루미네슨트 층 사이의 거리의 영향은 하나의 LED를 가진 본 발명에 따른 발광 모듈의 광선 추적 모델링에 의하여 조사되었다. 도 16a는 기저부(906), 고체 광 방출체(908), 예를 들어 LED, 및 LED(908)의 상부 표면(903)보다 루미네슨트 층(902)으로부터 더 이동된 반사성 기저부 표면(906)(즉 h2>h)을 갖는 제1 발광 모듈(900)의 단면을 보여준다. 도 16b는 제2 발광 모듈(910), 예를 들어 LED의 단면을 보여주는데, 여기서 반사성 기저부 표면(901)이 LED의 상부 표면(903)보다 루미네슨트 층(902)에 더 가까운데, 즉 h2 < h이다. 후자의 경우, 반사성 기저부의 중심에는 예를 들어 45도의 각도를 갖는 원추형 개구부 또는 오목부가 존재한다.
도 16c는 수직 y축은 혼합 캐비티를 탈출하는 백색 방사선의 선속 Wwhite(단위: 와트)와 제1 청색 스펙트럼 범위에서 고체 광 방출체들에 의해 방출된 전체 청색 선속 Wblue(단위: 와트)의 비로서 표현된 광학적 성능의 효율을 나타내고, 수평 x축은 고체 광 방출체(908)의 상부 표면(903)과 루미네슨트 층(902) 사이의 거리 h를 나타내는 시뮬레이션들의 결과들을 보여준다. 도 16c는 반사성 기저부 표면(901)과 루미네슨트 층(902) 사이의 거리 h2와 LED 상부 표면(903)과 루미네슨트 층(902) 사이의 거리 h 사이의 차에 대해 상이한 값을 각각 나타내는 7개 곡선(951, 952, 953, 954, 955, 956, 957)을 보여준다. 곡선 951, 952, 953은 반사성 기저부 표면(901)이 LED 상부 표면(903)보다 루미네슨트 층(902)으로부터 더 떨어져 있는, 즉, h2>h인 제1 발광 모듈(900)의 변동들을 나타내고, 곡선 951은 h2=h+1.5㎜을 나타내고, 곡선 952는 h2=h+1.0㎜을 나타내고, 곡선 953은 h2=h+0.5㎜을 나타낸다. 곡선 954는 반사성 기저부 표면(901)과 루미네슨트 층(902) 사이의 거리 h2가 LED 상부 표면(903)과 루미네슨트 층(902) 사이의 거리 h와 동일한 상황, 즉, h2 = h을 나타낸다. 곡선 955, 956, 957는 반사성 기저부 표면(901)이 LED 상부 표면(903)보다 루미네슨트 층(902)에 더 가까운, 즉, h2<h인 제2 발광 모듈(910)의 변동들을 나타내는데: 곡선 955는 h2=h-0.5㎜을 나타내고, 곡선 956은 h2=h-1.0㎜을 나타내고, 곡선 957은 h2=h-1.5㎜을 나타낸다. 도 16c의 곡선들로부터, 반사성 기저부 표면(901)이 LED의 상부 표면(903)보다 루미네슨트 층(902)에 더 가까운, 즉, h2<h인 LED 디바이스(910)에 대해, 광학적 효율이 최적인, 거리 h의 값인, LED 상부 표면(903)과 루미네슨트 층(902) 사이의 거리 h의 최적값, 예컨대, 국부 최대는 반사성 기저부 표면(901)과 루미네슨트 층(902) 사이의 거리 h2에 거의 독립적이라는 결론을 내릴 수 있다. 그러므로, 고체 광 방출체의 상부 표면과 루미네슨트 층 사이의 거리 h를 위한 기준들은, 상기에 정의된 바와 같이, 제1 발광 모듈(900)에 대해서도 적용될 수 있다. 반사성 기저부 표면(901)이 예를 들어 LED가 반사성 기저부에서 오목부에 배치되는 경우에 LED의 상부 표면(903)보다 루미네슨트 층(902)에 더 가까운, 즉, h > h2인 경우에, 효율이 최적인 거리 h는 반사성 기저부 표면(901)과 LED 표면(903)이 루미네슨트 층(902)에 대해 동일한 거리를 갖는 상황에 비해 더 크다. 반사성 기저부 표면(901)이 LED의 상부 표면(903)보다 루미네슨트 층(902)에 더 가까운, 즉, h2<h인 경우의 제2 발광 모듈(910)에 대해, 거리에 대한 기준은: 
에 대해 
, 
에 대해 
, 및 
에 대해 
로 변화하는데, 여기서 
는 반사성 기저부의 표면(901)과 LED의 상부 표면(903) 사이의 거리의 절대값, 즉, 
이다.
기저부상의 복수의 고체 광 방출체의 상대적 위치지정 또는 배치는 또 다른 디자인 파라미터이다. 캐비티에서의 고체 광 방출체들의 배치는 루미네슨트 층을 포함하는 캐비티의 출사창에서의 광학적 선속의 분포 및 균일성에 영향을 미칠 수 있다. 열적 핫 스폿들을 야기할 수 있는 광학적 핫 스폿들을 회피하는 것이 바람직하다. 이것은 캐비티의 중심에서 특히 중요한데, 여기서, 예를 들어, 비교적 긴 거리 때문에 및/또는 일부 실시예들에서, 캐비티 벽들의 비교적 높은 열 전도율에 비해 캐비티를 채우는 광학적 재료의 비교적 낮은 열 전도율로 인해, 루미네슨트 층에서의 열 부하는 히트 싱크 및 PCB 보드로 수송하기가 더 어렵다.
효율에 대한 그리고 LED들과 루미네슨트 층 사이의 최적 거리에 대한 캐비티 내부에서의 상이한 LED 분포들의 영향은 본 발명에 따른 발광 모듈의 광선 추적 모델링으로 조사된다. 도 17a는 벽(981)과 기저부 표면(982)를 가진 발광 모듈(980)의 개략적 평면도를 보여주는데, 여기서 하나의 LED(984)는 기저부(982)의 중심에 위치되고 여섯 개의 다른 LED(983)는 중심으로부터 등거리이고 서로 등거리인, 배치 반경 
을 가진 가상 원(imaginary circle)상에 배치된다. 이 경우에 발광 모듈(980)은 각각 
의 면적을 갖는 7개 LED를 포함한다. 계산들이 각각 7.46㎜, 3.05㎜과 2.36㎜인 세 개의 상이한 값들을 갖는 기저부 반경 
에 대하여 수행된다. LED 상부 표면과 루미네슨트 층 사이의 거리는 변경되었고, 결과적으로, 벽들의 상이한 높이 값들 및 따라서 벽의 상이한 면적들을 야기한다. 그러므로 기저부 및 벽들에 대한 고체 광 방출체 면적 비 
의 값은, 
가 7.46㎜인 경우에, 0.02와 0.04 사이의 범위를 갖고, 
가 3.05㎜인 경우에, 0.09와 0.22 사이의 범위를 갖고, 
가 2.36㎜인 경우에, 0.13과 0.39 사이의 범위를 갖는다. 도 17b, 도 17c 및 도 17d는, 수직 y축은 혼합 캐비티를 탈출하는 백색 방사선의 선속 Wwhite(단위: 와트)와 청색 스펙트럼 범위에서 고체 광 방출체들에 의해 방출된 전체 청색 선속 Wblue(단위: 와트)의 비로서 표현된 광학적 성능의 효율을 나타내고, 수평 x축은 LED 상부 표면과 루미네슨트 층 사이의 거리 h를 밀리미터 단위로 나타낸 광선 추적 시뮬레이션들의 결과들을 보여준다. 도 17b, 도 17c 및 도 17d에서의 상이한 곡선들은 배치 반경 
의 상이한 값들을 나타낸다. 도 17b에서, 7.46㎜의 기저부 반경 
에서의 결과들을 보이고, 곡선 1101은 
=1.2㎜를 나타내고, 곡선 1102은 
=1.5㎜를 나타내고, 곡선 1103은 
=2.5 ㎜를 나타내고, 곡선 1104은 
=3.5㎜를 나타내고, 곡선 1105은 
=4.5㎜를 나타내며, 곡선 1106은 
=5.5㎜를 나타내고, 곡선 1107은 
=6.5㎜를 나타낸다. 도 17c에서, 3.05mm의 기저부 반경 
에서의 결과들을 보이는데, 곡선 1111이 
=1.2mm를 나타내고, curve 1112가 
=1.4mm를 나타내고, 곡선 1113이 
=1.8㎜를 나타내고, 곡선 1114가 
=2.2㎜를 나타낸다. 도 17d에서, 2.36㎜의 기저부 반경 rbase에서의 결과들을 보이는데, 곡선 1121이 
=1.2mm를 나타내고, 곡선 1122이 
= 1.4㎜를 나타내고, 곡선 1123이 
=1.6㎜를 나타낸다.
도 17c 및 도 17d의 곡선들과 도 17b의 곡선들의 비교는, 광학적 효율 - 여기서 효율은 최적 - 에 대한 상이한 LED 위치지정의 영향 및 최적의 LED 상부 표면에서 루미네슨트 층까지의 거리에 대의 영향은 비교적 낮은 LED 면적 비 
을 가진 캐비티에 대해 두드러진다는 것을 보여주는데, 그 결과들은 도 17b에 도시된다. 도 17b는 LED 배치의 두가지 극단적인 경우를 추가로 보여주는데, 외부 LED들이, 배치 반경 
의 최저값에 대응하는, 중심에 비교적 가깝게 배치되는 것이 곡선 1101이고, 배치 반경 
의 최대값에 대응하는, 벽들에 비교적 가깝게 배치되는 것이 곡선 1107이다. 양쪽 극단의 경우들은 비교적 낮은 광학적 효율값을 야기한다.
LED들 사이 내의 공간이 LED들의 크기와 비슷하도록 LED들이 함께 비교적 가깝게 배치되는 경우, 각각의 LED들 주위에서의 기저부 표면의 반사율이 상당히 감소하고, 이 상황은 하나의 큰 LED 다이(멀티 다이 LED)의 모델에 의해서 근사될 수 있다. 이러한 멀티 다이 LED 상황에서, LED 상부 표면들과 루미네슨트 층 사이의 최적 거리가 광의 효율적 재활용을 달성하기 위해 증가되는데, 이는 비교적 낮은 LED 면적 비 
(도 17b 참조)을 가진 발광 모듈에 대해 분명히 보인다. 이 효과는 중간 내지 높은 LED 면적 비 
(도 17c와 도 17d)를 가진 발광 모듈들에 대해서는 덜 두드러진다. 이러한 후자의 발광 모듈들에 대해, 광학적 효율에 대한 LED 배치의 영향이 더 적은데, 즉, 중심에 더 가깝거나 캐비티 벽들에 더 가깝게 LED를 배치하는 것은 LED 면적 비 
의 비교적 낮은 값을 가진 발광 모듈들보다 광학적 효율에 덜 영향을 미친다.
광학적 효율을 이유로, 서로 등거리로 및 벽들로부터 등거리로 고체 광 방출체들을 위치시키는 것이 양호하다. 비 균일 고체 광 방출체 배치는 핫 스폿들을 야기하고, 또한 고체 광 방출체들에서의 광 흡수 손실들을 증가시킨다. 고체 광 방출체 면적 비 
의 비교적 높은 값은, 또한, 이 경우에, LED의 위치를 변경하기 위한 발광 모듈에서의 더 적은 물리적 공간이 존재하기 때문에, 고체 광 방출체들의 배치에 대한 광학적 효율 Wwhite/Wblue의 민감성을 감소시킨다. 가장 높은 광학적 효율을 야기하는 거리에 대응하는, 고체 광 방출체 상부 표면과 루미네슨트 층 사이의 최적 거리의 값은 일반적으로 고체 광 방출체 면적 비 
의 비교적 큰 값들에 대해 더 낮다.
캐비티의 높은 효율 값들을 달성하기 위해, 캐비티 내부에서의 모든 표면들이 디바이스의 전체 스펙트럼 범위에 걸쳐 고 반사성인 것이 바람직하다. 이 목적을 위해, 벽 표면들뿐만이 아니라 LED 패키지들과 LED 기판들 자체의 사이 내의 공간들도 추가로 예를 들어 백색 반사성 코팅, 예를 들어 Ti02가 채워진 실리콘으로 코팅된다. 실용적인 이유로, LED 패키지들상에 반사성 코팅을 도포하는 단계는 어렵다. 그러므로, 기저부 표면 외의 LED 바로 옆의 표면들의 반사율 계수들은 사실상 비교적 낮다.
도 18에서, 수직 y축은 혼합 캐비티를 탈출하는 백색 방사선의 선속Wwhite(단위: 와트)와 제1 청색 스펙트럼 범위에서 고체 광 방출체들에 의해 방출된 전체 청색 선속 Wblue(단위: 와트)의 비로서 표현된 광학적 성능의 효율을 나타내고, 수평 x축은 LED의 상부 표면과 루미네슨트 층 사이의 거리 h를 밀리미터 단위로 나타내는 광학적 광선 추적 시뮬레이션들의 결과를 보여준다. 시뮬레이션들에는 각각이 2mm2의 다이 면적을 갖는 4개의 LED를 포함하고, 루미네슨트 층의 직경은 6.5㎜이다. 곡선 1152는 코팅되지 않은 LED 패키지를 나타내고, 곡선 1151은 반사성 층으로 코팅된 LED 패키지를 나타낸다. 도 18은 코팅되지 않은 LED 패키지들이 반사성 코팅을 가진 LED 패키지들에 비해 다소 더 낮은 광학적 효율을 가지고 있지만, 최적인 LED 표면에서 루미네슨트 층까지의 거리 h에서의 어떠한 현저한 변화들도 관찰되지 않았다는 것을 보여준다. 이러한 시뮬레이션 결과들은, 코팅되지 않은 LED 패키지에 비해 반사성 코팅을 가진 LED 패키지에서 광학적 효율에 있어서 대략 7%의 증가를 보여주는, 코팅되지 않은 및 코팅된 LED 패키지들에 대한 실험에 의해 검증되었다.
도 19a는 본 발명의 제2 양태에 따른 램프(1000)의 일 실시예를 보여준다. 램프(1000)는 히트 싱크, 전력 구동기 및 전기적 접속들을 포함하는 램프 기저부(1006)에 접속된 개량 전구(1002)를 포함한다. 램프 기저부(1006)상에, 본 발명의 제1 양태에 따른 발광 모듈(1004)이 제공된다. 램프의 실시예들은 종래 전구의 크기를 갖는 램프들로 제한되지는 않는다는 사실에 유의해야 한다. 튜브와 같은 기타 형태들이 또한 가능하다. 스폿 램프들 또는 다운라이터와 같은 대안적 램프 유형들이 또한 이용될 수 있다. 램프들은 마찬가지로 복수의 발광 모듈을 포함할 수 있다.
도 19b는 램프(1020)의 또 다른 실시예를 보여준다. 램프(1020)는 발광 모듈(1004)에 의해 방출된 광을 콜리메이트하기 위한 반사기(1022)을 포함하는 스폿 램프이다. 발광 모듈(1004)은 발광 모듈(1004)로부터 열을 멀리 전도하고 열을 램프(1020)의 주변에 제공하기 위해 히트 싱크(1024)에게 열적으로 결합된다. 히트 싱크(1024)는 수동적으로 또는 능동적으로 냉각될 수 있다.
도 19c는 본 발명의 제3 양태에 따른 조명기구(1050)에 대한 일 실시예를 보여준다. 조명기구(1050)는 본 발명의 제1 양태에 따른 발광 모듈(1052)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 조명기구(1050)는 본 발명의 제2 양태에 따른 램프를 포함한다.
본 발명의 제2 양태에 따른 램프 및 본 발명의 제3 양태에 따른 조명기구는 도 1 - 도 18을 참조하여 기술된 본 발명의 제1 양태의 발광 모듈과 유사한 효과들을 가진 유사한 실시예들을 갖는다.
도 20은 본 발명에 따른 발광 모듈의 또 다른 실시예를 제시한다. 발광 모듈(1300)은, 발광 모듈(520)과 유사하게, 기저부(518), 기판들(524)상에 제공된 복수의 발광 다이오드(514), 루미네슨트 층(506), 반사성 벽들(522), 투명 재료(502), 및 광 반사성 입자들로 채워진 층(512)을 포함한다. 그러나, 발광 다이오드들(514)로부터 떨어져 마주보는 측에서 루미네슨트 층(506)상에 공기 층(1301)과 편광 소자(1302)가 위치된다. 발광 모듈(1300)은, 사용할 때, 무엇보다도 도로 조명, 사무실 조명 및 소매점 조명을 위해 이용될 수 있는 편광을 생성하고, 이러한 애플리케이션들에서 눈부심의 양을 감소시킬 수 있다. 대안적으로, 이것은 액정 디스플레이(LCD) 백라이팅 애플리케이션들에 사용될 수 있어서, 어떤 별개의 편광자도 더 이상 필요하지 않기 때문에 비용 레벨을 감소시킨다. 루미네슨트 층(506)을 탈출하여 정확한 편광으로 편광 소자(1302)에 충돌하는 광은 편광 소자를 통과해 투과되는 반면에 정확하지 않은 편광을 가진 광은 발광 모듈(1300)의 루미네슨트 층(506) 및 캐비티 내로 후방 인도된다. 이 광은 루미네슨트 층(506)에서 산란됨으로써 및/또는 반사성 벽들(522) 및/또는 광 반사성 입자들로 채워진 층(512)을 통해 캐비티 내부에서의 난반사에 의해 무작위로 편광되거나 탈편광(depolarize)되고, 편광 소자(1302)의 방향으로 다시 반사되고, 정확한 편광을 가진 광은 편광 소자(1302)을 통해 투과될 것이다. 투과되지 않은 광은 루미네슨트 층(506)과 캐비티 내로 다시 후방 인도되며, 여기서 이러한 프로세스는 반복된다. 캐비티의 비교적 높은 광 재활용 효율로 인해, 발광 모듈(1300)은 비교적 효율적인 편광 소스이다. 루미네슨트 층(506)에서 발생된 열로 인한 편광 소자(1302)의 열 안정성을 향상시키기 위해 편광 소자(1302)는 공기 층(1301)에 의해 루미네슨트 층(506)으로부터 분리된다. 대안적인 실시예에서, 편광 소자(1302)는 예를 들어 루미네슨트 재료를 포함하는 세라믹 층상에서 루미네슨트 층(506)과 직접 접촉한다. 편광 소자(1302)는 반사성 또는 산란성 편광자일 수 있다. 편광 소자(1302)는 예를 들어 3M으로부터의 상업적으로 이용가능한 Vikuity DBEF 포일인, 반사성 편광 포일일 수 있다. 대안적으로, 편광 소자(1302)는 예를 들어 Moxtek로부터의 상업적으로 이용가능한, 고 반사성의 좁은 금속 라인들(narrow metal lines)을 포함한다. 금속 라인들의 폭 및/또는 금속 라인들 사이의 피치를 변경함으로써, 편광 대 광 투과의 양이 최적화될 수 있다.
도 21은 본 발명의 제4 양태에 따른 표시 디바이스(1400)의 일 실시예를 보여준다. 표시 디바이스는 도 1 내지 18과 도 20을 참조하여 기술된 것처럼 본 발명에 따른 발광 모듈을 포함한다. 사용시에, 발광 모듈은 LCD 표시 디바이스를 위한 백라이팅 유닛으로서 또는 백라이트 시스템의 광도파 층(lightguide layer)에 편광을 주입하기 위한 광원 유닛으로서의 역할을 할 수 있다. 발광 모듈은 비교적 효율적인 (편광)을 생성하므로, 표시 디바이스(1400)의 비용 레벨은 감소된다.
모든 적용가능한 실시예들에서, 캐비티 내에서 적어도 측방향으로 광을 방출하는 고체 광 방출체가 제공될 수 있다. 측방향 방출(sideward emission)은, 범용 고체 광 방출체의 상부에 두 개의 추가적 층, 즉, 투명 재료의 층 및 광 반사성 재료의 층을 제공함으로써 일반적으로 획득된다. 고체 광 방출체인 LED는 투명한 사파이어 기판상에 종종 제조된다. 제조 후, 대다수의 경우에, 사파이어 층은 제거된다. 그러나, 사파이어가 제거되지 않은 경우, 또는 단지 부분적으로 제거되는 경우, LED와 실질적으로 대향하는 사파이어 층의 표면에 대한 광 반사성 코팅의 추가는 측방향으로 방출하는 고체 광 방출체의 제조를 야기한다. 대안적으로, 유리 또는 사파이어의 피스가 LED에 부착될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 하나 이상의 추가적 고체 광 방출체(들)가 발광 모듈의 벽상에 제공될 수 있다. 그러한 경우에, 벽 표면의 반사성 면적(area)은 발광 모듈의 벽상에 제공된 고체 광 방출체(들)의 면적에 의해 보정되어야 한다.
일 실시예에서, 발광 모듈이, 광 출사창으로부터 떨어져 마주보는 부분적 난반사층의 일측에 존재할 수 있는 돔 형상 또는 렌즈 형상의 광학적 바디를 추가로 포함한다. 대안적으로, 또는 추가로, 산란광 방출을 획득하고, 공간적으로, 각도에 걸친 컬러간 균일한 광 방출을 획득하고, 컬러 혼합된 광 방출을 획득하기 위한 확산층이 적어도 하나의 고체 광 방출체로부터 떨어져 마주보는 부분적 난반사층의 일측으로부터 떨어진 거리에 제공된다.
모든 적용가능한 실시예들에 대해, 벽들 및 기저부는 하나 및 동일한 재료로 제조되고 함께 접착될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 벽들과 기저부는 상이한 재료들이다. 기저부는, 예를 들어, 하나의 기저부가 복수의 이웃 발광 모듈에 의해 공유될 때, 예를 들어 기저부가 열 전도성 인쇄 회로 기판인 경우에, 도시된 바와 같이, 벽들을 넘어서 연장될 수 있다는 것을 유의해야 한다.
본 발명은, 적어도 하나의 그러나 일반적으로 다수의 LED 패키지를 포함하는 모듈 레벨, 예를 들어 PCB 보드상에 일반적으로 적용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 또한 하나 또는 하나보다 많은 LED 다이들 또는 칩들을 포함하는 LED 패키지들상에서 이용될 수 있다. 또한, LED 다이들 또는 칩들은 LED 다이들이 중간 LED 패키지들 없이 (PCB) 보드에 직접 부착되는 소위 칩-온-보드 유형을 포함할 수 있다. 추가로, LED 다이(들)로부터 보드까지의 와이어 접착 접속들(wire-bond connections)이 이용될 수 있다.
위에서 언급한 실시예들은 본 발명을 제한하기보다는 예시하며, 당업자는 첨부된 청구항의 범위에서 벗어니지 않고 많은 대안적인 실시예들을 디자인할 수 있음을 주목해야 한다.
청구항에서, 괄호 안에 배치된 임의의 참조 부호가 청구항을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 동사 "포함하다(comprise)" 및 그 활용형의 사용은 청구항에 기술된 것과는 다른 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 요소에 선행하는 관사 "하나(a, an)"는 그러한 요소들의 복수개의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 여러 개의 구별되는 요소들을 포함하는 하드웨어에 의해, 및 적절히 프로그래밍된 컴퓨터에 의해 구현될 수 있다. 여러 개의 수단을 열거하는 디바이스 청구항에서, 여러 개의 이러한 수단은 하나 및 동일한 하드웨어 아이템에 의해 구현될 수 있다. 특정 수단들이 상호간에 상이한 종속항들에서 열거되는 단순한 사실이 이러한 수단들의 조합은 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것이 아니다.
Claims (26)
- 발광 모듈(100, 150, 300, 350)의 광 출사창(light exit window; 104, 402)을 통해 광을 방출하기 위한 발광 모듈(100, 150, 300, 350)로서,
상기 광 출사창(104, 402) 쪽으로 향하는 광 반사성 표면(112, 306, 354)을 포함하는 기저부(base; 110, 309, 358) - 상기 광 반사성 표면(112, 306, 354)은, 상기 기저부의 상기 광 반사성 표면(112, 306, 354)에 의해 반사되는 광량과 상기 기저부의 상기 광 반사성 표면(112, 306, 354) 상에 충돌하는 광량 사이의 비에 의해 정의되는 기저부 반사 계수(base reflection coefficient; Rbase)를 가짐 -,
상기 기저부(110, 309, 358) 상에 제공되며, 제1 컬러 범위(114)의 광을 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 고체 광 방출체(solid state light emitter; 108, 154, 156, 312, 360) - 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체(108, 154, 156, 312, 360)는 상부 표면(106, 152, 158, 412)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체(108, 154, 156, 312, 360)에 의해 반사되는 광량과 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체(108, 154, 156, 312, 360)의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412) 상에 충돌하는 광량 사이의 비에 의해 정의되는 고체 광 방출체 반사 계수(R_SSL)를 가지며, 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체(108, 154, 156, 312, 360)의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)은 상기 광 출사창(104, 402) 쪽으로 향함 -,
부분적 난반사층(partially diffusive reflective layer; 102, 308, 352) - 상기 광 출사창(104, 402)은 상기 부분적 난반사층(102, 308, 352)의 적어도 일부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체(108, 154, 156, 312, 360)의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)과 상기 부분적 난반사층(102, 308, 352) 사이에 갭(h, h1, h2)이 존재함 -, 및
상기 기저부(110, 309, 358)와 상기 광 출사창(104, 402) 사이에 개재된 벽(314, 362, 404)
을 포함하고,
상기 기저부(110, 309, 358), 상기 벽(314, 362, 404) 및 상기 광 출사창(104, 402)은 캐비티(316)를 둘러싸고, 상기 벽(314, 362, 404)은 상기 캐비티(316) 쪽으로 향하는 광 반사성 벽 표면(304, 406)을 포함하고, 상기 광 반사성 벽 표면(304, 406)은, 상기 광 반사성 벽 표면(304, 406)에 의해 반사되는 광량과 상기 광 반사성 벽 표면(304, 406) 상에 충돌하는 광량 사이의 비에 의해 정의되는 벽 반사 계수(Rwall)를 갖고,
고체 광 방출체 면적 비()는, 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면의 면적과, 상기 기저부의 반사성 표면의 면적 및 상기 벽의 상기 반사성 표면(304, 406)의 면적의 합계 사이의 비로서 정의되고,
유효 반사 계수(Reff)의 값은, 상기 고체 광 방출체 반사 계수(R_SSL) + 인자 c × (1과 상기 고체 광 방출체 반사 계수(R_SSL) 사이의 차)보다 크고,
여기서,에 대해 0.2 ≤ c ≤ 1이고,
에 대해 0.3 ≤ c ≤ 1이고,
에 대해 0.4 ≤ c ≤ 1이고, 상기 유효 반사 계수(Reff)는, 상기 기저부의 반사성 표면의 면적 및 상기 벽의 반사성 표면의 면적에 대응하여 가중된, 상기 기저부 반사 계수(Rbase)와 상기 벽 반사 계수(Rwall)의 가중 평균이고,
상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)과 상기 부분적 난반사층(102, 308, 352) 사이의 거리(h, h1, h2)는,에 대해, 최소값이 0.3 × 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)의 최대 선형 크기(
, 202, 252, 260)이며 최대값이 5 × 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)의 최대 선형 크기(
, 202, 252, 260)인 범위에 있는 값이고, 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)과 상기 부분적 난반사층(102, 308, 352) 사이의 거리(h, h1, h2)는,
에 대해, 최소값이 0.15 × 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)의 최대 선형 크기(
, 202, 252, 260)이며 최대값이 3 × 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)의 최대 선형 크기(
, 202, 252, 260)인 범위에 있는 값이고, 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)과 상기 부분적 난반사층(102, 308, 352) 사이의 거리(h, h1, h2)는,
에 대해, 최소값이 0.1 × 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)의 최대 선형 크기(
, 202, 252, 260)이며 최대값이 2 × 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)의 최대 선형 크기(
, 202, 252, 260)인 범위에 있는 값이며,
상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)의 최대 선형 크기(, 202, 252, 260)는, 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412) 상의 한 점으로부터 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412) 상의 다른 점까지의 직선을 따르는 최장 거리로서 정의되고,
상기 벽 반사 계수(Rwall)는 95%보다 작고, 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)과 상기 부분적 난반사층(102, 308, 352) 사이의 거리(h, h1, h2)는,에 대해, 최소값이 0.3 × 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)의 최대 선형 크기(
, 202, 252, 260)이며 최대값이 0.75 × 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)의 최대 선형 크기(
, 202, 252, 260)보다 작은 범위에 있는 값이거나, 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)과 상기 부분적 난반사층(102, 308, 352) 사이의 거리(h, h1, h2)는,
에 대해, 최소값이 0.15 × 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)의 최대 선형 크기(
, 202, 252, 260)이며 최대값이 0.3 × 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)의 최대 선형 크기(
, 202, 252, 260)보다 작은 범위에 있는 값이거나, 또는 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)과 상기 부분적 난반사층(102, 308, 352) 사이의 거리(h, h1, h2)는,
에 대해, 최소값이 0.1 × 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)의 최대 선형 크기(
, 202, 252, 260)이며 최대값이 0.2 × 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)의 최대 선형 크기(
, 202, 252, 260)보다 작은 범위에 있는 값인 발광 모듈(100, 150, 300, 350).
- 제1항에 있어서,
상기 부분적 난반사층(102, 308, 352)은, 상기 제1 컬러 범위(114)의 광의 적어도 일부를 제2 컬러 범위(116)의 광으로 변환하기 위한 루미네슨트 재료(luminescent material)를 포함하는 발광 모듈(100, 150, 300, 350). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
복수의 고체 광 방출체(108, 154, 156, 312, 360)를 포함하고,
상기 고체 광 방출체들(108, 154, 156, 312, 360) 각각은 특정 컬러 범위의 광을 방출하도록 구성되고, 상기 고체 광 방출체들 각각은 상부 표면(106, 152, 158, 412)을 가지며, 상기 고체 광 방출체 반사 계수(R_SSL)는 상기 복수의 고체 광 방출체(108, 154, 156, 312, 360)의 반사 계수들의 평균값으로서 정의되는 발광 모듈(100, 150, 300, 350). - 발광 모듈(100, 150, 300, 350)의 광 출사창(light exit window; 104, 402)을 통해 광을 방출하기 위한 발광 모듈(100, 150, 300, 350)로서,
상기 광 출사창(104, 402) 쪽으로 향하는 광 반사성 표면(112, 306, 354)을 포함하는 기저부(base; 110, 309, 358) - 상기 광 반사성 표면(112, 306, 354)은, 상기 기저부의 상기 광 반사성 표면(112, 306, 354)에 의해 반사되는 광량과 상기 기저부의 상기 광 반사성 표면(112, 306, 354) 상에 충돌하는 광량 사이의 비에 의해 정의되는 기저부 반사 계수(base reflection coefficient; Rbase)를 가짐 -,
상기 기저부(110, 309, 358) 상에 제공되며, 제1 컬러 범위(114)의 광을 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 고체 광 방출체(solid state light emitter; 108, 154, 156, 312, 360) - 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체(108, 154, 156, 312, 360)는 상부 표면(106, 152, 158, 412)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체(108, 154, 156, 312, 360)에 의해 반사되는 광량과 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체(108, 154, 156, 312, 360)의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412) 상에 충돌하는 광량 사이의 비에 의해 정의되는 고체 광 방출체 반사 계수(R_SSL)를 가지며, 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체(108, 154, 156, 312, 360)의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)은 상기 광 출사창(104, 402) 쪽으로 향함 -,
부분적 난반사층(partially diffusive reflective layer; 102, 308, 352) - 상기 광 출사창(104, 402)은 상기 부분적 난반사층(102, 308, 352)의 적어도 일부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체(108, 154, 156, 312, 360)의 상기 상부 표면(106, 152, 158, 412)과 상기 부분적 난반사층(102, 308, 352) 사이에 갭(h, h1, h2)이 존재함 -, 및
상기 기저부(110, 309, 358)와 상기 광 출사창(104, 402) 사이에 개재된 벽(314, 362, 404)
을 포함하고,
상기 기저부(110, 309, 358), 상기 벽(314, 362, 404) 및 상기 광 출사창(104, 402)은 캐비티(316)를 둘러싸고, 상기 벽(314, 362, 404)은 상기 캐비티(316) 쪽으로 향하는 광 반사성 벽 표면(304, 406)을 포함하고, 상기 광 반사성 벽 표면(304, 406)은, 상기 광 반사성 벽 표면(304, 406)에 의해 반사되는 광량과 상기 광 반사성 벽 표면(304, 406) 상에 충돌하는 광량 사이의 비에 의해 정의되는 벽 반사 계수(Rwall)를 갖고,
고체 광 방출체 면적 비()는, 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면의 면적과, 상기 기저부의 반사성 표면의 면적 및 상기 벽의 상기 반사성 표면(304, 406)의 면적의 합계 사이의 비로서 정의되고,
유효 반사 계수(Reff)의 값은, 상기 고체 광 방출체 반사 계수(R_SSL) + 인자 c × (1과 상기 고체 광 방출체 반사 계수(R_SSL) 사이의 차)보다 크고,
여기서,에 대해 0.2 ≤ c ≤ 1이고,
에 대해 0.3 ≤ c ≤ 1이고,
에 대해 0.4 ≤ c ≤ 1이고, 상기 유효 반사 계수(Reff)는, 상기 기저부의 반사성 표면의 면적 및 상기 벽의 반사성 표면의 면적에 대응하여 가중된, 상기 기저부 반사 계수(Rbase)와 상기 벽 반사 계수(Rwall)의 가중 평균이고,
상기 기저부(906)의 상기 반사성 표면(901)의 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체(908)의 상기 상부 표면(903)보다 상기 부분적 난반사층(902)에 더 가깝고,
상기 상부 표면(903)과 상기 부분적 난반사층(902) 사이의 거리(h)는,에 대해, 최소값이
이며 최대값이 5*
+
/2인 범위에 있는 값이고,
상기 상부 표면(903)과 상기 부분적 난반사층(902) 사이의 거리(h)는,에 대해, 최소값이
이며 최대값이
인 범위에 있는 값이고,
상기 상부 표면(903)과 상기 부분적 난반사층(902) 사이의 거리(h)는,에 대해, 최소값이
이며 최대값이
인 범위에 있는 값이고,
여기서,는 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체의 상기 상부 표면(903)과 상기 부분적 난반사층(902) 사이의 거리(h)와, 상기 기저부의 반사성 표면(901)과 상기 부분적 난반사층(902) 사이의 최단 거리(h2) 사이의 차의 절대값인 발광 모듈(100, 150, 300, 350).
- 제1항에 있어서, 상기 광 출사창(104, 402) 쪽으로의 광의 반사를 증가시키기 위해 상기 기저부(110, 309, 358)의 법선 축에 대하여 상기 광 반사성 벽 표면(304, 406)이 틸트되거나(tilted), 또는 상기 광 출사창(104, 402) 쪽으로의 광의 반사를 증가시키기 위해 상기 광 반사성 벽 표면(304, 406)이 구부러지는 발광 모듈(100, 150, 300, 350).
- 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체(108, 154, 156, 312, 360)와 상기 부분적 난반사층(102, 308, 352) 사이에 배열된 실질적으로 투명한 재료를 포함하고, 상기 투명한 재료는 상기 적어도 하나의 고체 광 방출체(108, 154, 156, 312, 360)에 광학적으로 결합되는 발광 모듈(100, 150, 300, 350).
- 제6항에 있어서, 상기 실질적으로 투명한 재료는 상기 부분적 난반사층(102, 308, 352)에 광학적으로 그리고 열적으로 또한 결합되는 발광 모듈(100, 150, 300, 350).
- 제6항에 있어서, 상기 실질적으로 투명한 재료는, 44um보다 크거나 1um보다 작은 입도(grain size)를 갖는 소결된 반투명 다결정질 알루미나(sintered translucent polycrystalline alumina)인 발광 모듈(100, 150, 300, 350).
- 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,에 대해
인 발광 모듈(100, 150, 300, 350).
- 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 발광 모듈(100, 150, 300, 350)을 포함하는 램프(1000, 1020).
- 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 발광 모듈(100, 150, 300, 350)을 포함하는 조명기구(luminaire; 1050).
- 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 발광 모듈(100, 150, 300, 350, 1300)을 포함하는 표시 디바이스(1400).
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5147997B2 (ja) * | 2010-11-04 | 2013-02-20 | パナソニック株式会社 | 発光装置、電球形ランプ及び照明装置 |
| CN103384794B (zh) | 2010-12-23 | 2018-05-29 | 三星电子株式会社 | 包含量子点的光学元件 |
| US10147853B2 (en) | 2011-03-18 | 2018-12-04 | Cree, Inc. | Encapsulant with index matched thixotropic agent |
| KR20140040778A (ko) * | 2011-06-01 | 2014-04-03 | 코닌클리케 필립스 엔.브이. | 열 전도체를 포함하는 발광 모듈, 램프 및 조명기구 |
| KR101937643B1 (ko) | 2011-09-20 | 2019-01-11 | 루미리즈 홀딩 비.브이. | 발광 모듈, 램프, 조명기구 및 디스플레이 장치 |
| US9437581B2 (en) * | 2012-05-31 | 2016-09-06 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | LED module |
| US10424702B2 (en) * | 2012-06-11 | 2019-09-24 | Cree, Inc. | Compact LED package with reflectivity layer |
| US10468565B2 (en) | 2012-06-11 | 2019-11-05 | Cree, Inc. | LED package with multiple element light source and encapsulant having curved and/or planar surfaces |
| US9887327B2 (en) | 2012-06-11 | 2018-02-06 | Cree, Inc. | LED package with encapsulant having curved and planar surfaces |
| US9818919B2 (en) | 2012-06-11 | 2017-11-14 | Cree, Inc. | LED package with multiple element light source and encapsulant having planar surfaces |
| US20130329429A1 (en) * | 2012-06-11 | 2013-12-12 | Cree, Inc. | Emitter package with integrated mixing chamber |
| DE102012109217A1 (de) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Beleuchtungsvorrichtung zum Erzeugen einer Lichtemission und Verfahren zum Erzeugen einer Lichtemission |
| KR102071424B1 (ko) * | 2013-01-08 | 2020-01-30 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 패키지 |
| US9324692B2 (en) * | 2013-02-18 | 2016-04-26 | Nthdegree Technologies Worldwide Inc. | Transparent LED layer between phosphor layer and light exit surface of lamp |
| JP6316403B2 (ja) * | 2013-03-26 | 2018-04-25 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 発光材料を有する気密封止された照明装置及びその製造方法 |
| CN104168009B (zh) * | 2013-05-17 | 2018-03-23 | 光宝电子(广州)有限公司 | 发光型触控开关装置及发光型触控开关模组 |
| US9461024B2 (en) | 2013-08-01 | 2016-10-04 | Cree, Inc. | Light emitter devices and methods for light emitting diode (LED) chips |
| JP6324683B2 (ja) * | 2013-08-09 | 2018-05-16 | 日亜化学工業株式会社 | 直下型光源装置 |
| JP2015092529A (ja) * | 2013-10-01 | 2015-05-14 | ソニー株式会社 | 発光装置、発光ユニット、表示装置、電子機器、および発光素子 |
| US9821713B2 (en) * | 2013-10-07 | 2017-11-21 | Jet Optoelectronics Co., Ltd. | In-vehicle lighting device and operating method |
| JP2015088636A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | セイコーエプソン株式会社 | 蛍光発光素子、光源装置、およびプロジェクター |
| WO2015077369A1 (en) * | 2013-11-19 | 2015-05-28 | Qd Vision, Inc. | Light emitting device including quantum dots |
| KR102299238B1 (ko) * | 2014-01-08 | 2021-09-07 | 루미리즈 홀딩 비.브이. | 파장 변환 반도체 발광 디바이스 |
| DE102014205470B4 (de) * | 2014-03-24 | 2016-10-13 | Osram Gmbh | Leuchtvorrichtung mit CoB-Bereich |
| JP6540050B2 (ja) * | 2014-04-09 | 2019-07-10 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
| CN105895788A (zh) * | 2014-05-08 | 2016-08-24 | 罗冠杰 | 片式白光发光二极管、制备片式白光发光二极管的方法及封装胶材 |
| JP2016009761A (ja) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | 株式会社小糸製作所 | 発光モジュール |
| DE102014213582A1 (de) * | 2014-07-11 | 2016-01-14 | Osram Gmbh | LED-Modul mit einer Mehrzahl LEDs |
| US10205069B2 (en) * | 2014-07-31 | 2019-02-12 | Bridgelux Inc. | LED array package |
| WO2016041795A1 (en) * | 2014-09-17 | 2016-03-24 | Philips Lighting Holding B.V. | Flexible light emitting device |
| KR20160038568A (ko) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | (주)포인트엔지니어링 | 복수의 곡면 캐비티를 포함하는 칩 기판 |
| DE102014117440B3 (de) * | 2014-11-27 | 2016-04-07 | Seaborough IP IV BV | Lichtemittierende Remote-Phosphor-Vorrichtung |
| US9804317B2 (en) * | 2015-02-06 | 2017-10-31 | Japan Display Inc. | Display apparatus |
| WO2017007770A2 (en) | 2015-07-07 | 2017-01-12 | Sxaymiq Technologies Llc | Quantum dot integration schemes |
| WO2017048825A1 (en) * | 2015-09-14 | 2017-03-23 | Ernest Lee | Local quantum dot optics |
| US11217009B2 (en) | 2015-11-30 | 2022-01-04 | Photopotech LLC | Methods for collecting and processing image information to produce digital assets |
| US10778877B2 (en) | 2015-11-30 | 2020-09-15 | Photopotech LLC | Image-capture device |
| US10306156B2 (en) | 2015-11-30 | 2019-05-28 | Photopotech LLC | Image-capture device |
| US10114467B2 (en) | 2015-11-30 | 2018-10-30 | Photopotech LLC | Systems and methods for processing image information |
| US10706621B2 (en) | 2015-11-30 | 2020-07-07 | Photopotech LLC | Systems and methods for processing image information |
| KR101836253B1 (ko) | 2015-12-15 | 2018-03-08 | 현대자동차 주식회사 | 광원 모듈 및 이를 이용한 차량용 헤드 램프 |
| JP6700792B2 (ja) * | 2016-01-06 | 2020-05-27 | キヤノン株式会社 | 光源装置 |
| CN105805572B (zh) * | 2016-04-12 | 2018-12-07 | 深圳市华星光电技术有限公司 | Ld灯源、背光模组和液晶显示器 |
| WO2017208724A1 (ja) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | ミツミ電機株式会社 | 光学モジュール、モジュール及びその製造方法 |
| US20180180795A1 (en) * | 2016-12-22 | 2018-06-28 | Dura Operating, Llc | Light guide and method of creating a light guide by screen-printing |
| JP7108171B2 (ja) * | 2016-12-27 | 2022-07-28 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
| US10332443B2 (en) * | 2017-02-03 | 2019-06-25 | Abl Ip Holding Llc | Luminaire and lighting system, combining transparent lighting device and display coupled to output image via the transparent lighting device |
| US10611298B2 (en) * | 2017-03-13 | 2020-04-07 | Ford Global Technologies, Llc | Illuminated cargo carrier |
| CN108626640B (zh) | 2017-03-24 | 2022-06-24 | 松下知识产权经营株式会社 | 照明装置和照明*** |
| CN108598241B (zh) * | 2017-04-18 | 2021-05-28 | 烨曜贸易（重庆）有限公司 | Led封装件的***和制造方法 |
| DE102017113380A1 (de) | 2017-06-19 | 2018-12-20 | Schreiner Group Gmbh & Co. Kg | Folienaufbau mit Erzeugen von sichtbarem Licht mittels LED-Technologie |
| DE102017113375A1 (de) * | 2017-06-19 | 2018-12-20 | Schreiner Group Gmbh & Co. Kg | Folienaufbau mit Erzeugen von sichtbarem Licht mittels LED-Technologie |
| TWI757315B (zh) * | 2017-07-28 | 2022-03-11 | 晶元光電股份有限公司 | 發光裝置以及其製造方法 |
| US10837607B2 (en) | 2017-09-26 | 2020-11-17 | Lumileds Llc | Light emitting device with improved warm-white color point |
| WO2019093339A1 (ja) * | 2017-11-13 | 2019-05-16 | デンカ株式会社 | Ｌｅｄ照明用実装基板を有する照明装置 |
| WO2019108766A1 (en) * | 2017-11-29 | 2019-06-06 | Vixar Inc. | Power monitoring approach for vcsels and vcsel arrays |
| US11404400B2 (en) | 2018-01-24 | 2022-08-02 | Apple Inc. | Micro LED based display panel |
| CN108447968A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-08-24 | 惠州市华星光电技术有限公司 | 一种量子点led及其制备方法 |
| DE102018103748A1 (de) * | 2018-02-20 | 2019-08-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsemittierendes bauteil und verfahren zur herstellung eines strahlungsemittierenden bauteils |
| US10522722B2 (en) | 2018-04-19 | 2019-12-31 | Cree, Inc. | Light-emitting diode package with light-altering material |
| KR102646700B1 (ko) | 2018-08-16 | 2024-03-13 | 엘지이노텍 주식회사 | 조명 장치 |
| US11178392B2 (en) * | 2018-09-12 | 2021-11-16 | Apple Inc. | Integrated optical emitters and applications thereof |
| TWI666788B (zh) * | 2018-09-26 | 2019-07-21 | 鼎元光電科技股份有限公司 | Laser package structure |
| CN113557644B (zh) | 2019-02-04 | 2024-03-29 | 苹果公司 | 具有一体式微透镜的竖直发射器 |
| US11326763B1 (en) * | 2019-02-06 | 2022-05-10 | Apple Inc. | Light-emitting diodes with optical filters |
| US11861941B1 (en) | 2019-02-06 | 2024-01-02 | Apple Inc. | Eye camera systems with polarized light |
| US11450648B2 (en) * | 2019-03-19 | 2022-09-20 | Seoul Viosys Co., Ltd. | Light emitting device package and application thereof |
| CN110061115A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-26 | 深圳市晶泓科技有限公司 | 一种透明led显示屏及其制备方法 |
| DE102020115536A1 (de) | 2019-06-21 | 2020-12-24 | Lg Display Co., Ltd. | Lichtleiterfilm, Hintergrundlichteinheit und Anzeigevorrichtung |
| JP7313925B2 (ja) * | 2019-06-25 | 2023-07-25 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 表示装置 |
| KR20210004019A (ko) * | 2019-07-03 | 2021-01-13 | 엘지디스플레이 주식회사 | 색변환 시트, 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치 |
| WO2021002158A1 (ja) | 2019-07-04 | 2021-01-07 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法及び発光モジュールの製造方法、並びに、発光装置及び発光モジュール |
| JP6787515B1 (ja) * | 2019-08-02 | 2020-11-18 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置および面発光光源 |
| US11552229B2 (en) | 2020-09-14 | 2023-01-10 | Creeled, Inc. | Spacer layer arrangements for light-emitting diodes |
| US11994694B2 (en) | 2021-01-17 | 2024-05-28 | Apple Inc. | Microlens array with tailored sag profile |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060097245A1 (en) | 2002-08-30 | 2006-05-11 | Aanegola Srinath K | Light emitting diode component |
| JP2010541220A (ja) * | 2007-09-28 | 2010-12-24 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | オプトエレクトロニクスデバイス |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3761756A (en) * | 1971-12-28 | 1973-09-25 | Hitachi Ltd | Fluorescent screens for use in cathode ray tubes |
| RU2083031C1 (ru) * | 1993-03-26 | 1997-06-27 | Саратовский научно-исследовательский институт "Волга" | Полупроводниковый излучатель |
| US6653765B1 (en) | 2000-04-17 | 2003-11-25 | General Electric Company | Uniform angular light distribution from LEDs |
| EP1540746B1 (en) * | 2002-08-30 | 2009-11-11 | Lumination LLC | Coated led with improved efficiency |
| EP1930959B1 (en) | 2002-08-30 | 2019-05-08 | GE Lighting Solutions, LLC | Phosphor-coated light emitting diode with improved efficiency |
| US7091661B2 (en) | 2003-01-27 | 2006-08-15 | 3M Innovative Properties Company | Phosphor based light sources having a reflective polarizer |
| US7157839B2 (en) * | 2003-01-27 | 2007-01-02 | 3M Innovative Properties Company | Phosphor based light sources utilizing total internal reflection |
| US20060171152A1 (en) | 2005-01-20 | 2006-08-03 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light emitting device and method of making the same |
| EP1686630A3 (en) * | 2005-01-31 | 2009-03-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Led device having diffuse reflective surface |
| US20060213591A1 (en) * | 2005-03-24 | 2006-09-28 | Brooks Charles E | High strength aluminum alloys and process for making the same |
| JP4847954B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2011-12-28 | 京セラ株式会社 | 反射部材、これを用いた発光装置および照明装置 |
| JP4873963B2 (ja) * | 2006-02-27 | 2012-02-08 | 京セラ株式会社 | 発光装置およびそれを用いた照明装置 |
| US7663152B2 (en) | 2006-08-09 | 2010-02-16 | Philips Lumileds Lighting Company, Llc | Illumination device including wavelength converting element side holding heat sink |
| US7703942B2 (en) | 2006-08-31 | 2010-04-27 | Rensselaer Polytechnic Institute | High-efficient light engines using light emitting diodes |
| KR101402188B1 (ko) | 2006-10-26 | 2014-06-03 | 코닌클리케 필립스 엔.브이. | 조명 시스템 및 디스플레이 장치 |
| US8651685B2 (en) * | 2007-03-16 | 2014-02-18 | Cree, Inc. | Apparatus and methods for backlight unit with vertical interior reflectors |
| KR101273083B1 (ko) * | 2007-06-21 | 2013-06-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광장치 |
| KR101623422B1 (ko) * | 2007-06-27 | 2016-05-23 | 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 | 고 효율 백색 발광 다이오드들을 위한 광학 설계들 |
| US8410681B2 (en) * | 2008-06-30 | 2013-04-02 | Bridgelux, Inc. | Light emitting device having a refractory phosphor layer |
| WO2010059614A1 (en) | 2008-11-19 | 2010-05-27 | 3M Innovative Properties Company | Brewster angle film for light management in luminaires and other lighting systems |
| US20110062469A1 (en) * | 2009-09-17 | 2011-03-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Molded lens incorporating a window element |
-
2012
- 2012-03-05 KR KR1020137026495A patent/KR101906863B1/ko active IP Right Grant
- 2012-03-05 US US14/002,467 patent/US9082946B2/en active Active
- 2012-03-05 EP EP12710116.0A patent/EP2684224B1/en active Active
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- 2012-03-05 CN CN201280012271.8A patent/CN103403894B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060097245A1 (en) | 2002-08-30 | 2006-05-11 | Aanegola Srinath K | Light emitting diode component |
| JP2010541220A (ja) * | 2007-09-28 | 2010-12-24 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | オプトエレクトロニクスデバイス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2581426C2 (ru) | 2016-04-20 |
| CN103403894A (zh) | 2013-11-20 |
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