KR102030538B1 - 광 변환 조립체, 램프 및 조명 기구 - Google Patents

광 변환 조립체, 램프 및 조명 기구 Download PDF

Info

Publication number
KR102030538B1
KR102030538B1 KR1020147031881A KR20147031881A KR102030538B1 KR 102030538 B1 KR102030538 B1 KR 102030538B1 KR 1020147031881 A KR1020147031881 A KR 1020147031881A KR 20147031881 A KR20147031881 A KR 20147031881A KR 102030538 B1 KR102030538 B1 KR 102030538B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
spectral distribution
layer
conversion assembly
spectral
Prior art date
Application number
KR1020147031881A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150006441A (ko
Inventor
리파트 아타 무스타파 히크메트
타이즈 반 보멜
Original Assignee
루미리즈 홀딩 비.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 루미리즈 홀딩 비.브이. filed Critical 루미리즈 홀딩 비.브이.
Publication of KR20150006441A publication Critical patent/KR20150006441A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102030538B1 publication Critical patent/KR102030538B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/64—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/38—Devices for influencing the colour or wavelength of the light
    • H01J61/42—Devices for influencing the colour or wavelength of the light by transforming the wavelength of the light by luminescence
    • H01J61/44—Devices characterised by the luminescent material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/62—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using mixing chambers, e.g. housings with reflective walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/08—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters for producing coloured light, e.g. monochromatic; for reducing intensity of light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • F21V9/32—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source characterised by the arrangement of the photoluminescent material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • F21V9/38—Combination of two or more photoluminescent elements of different materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30—Semiconductor lasers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

광 변환 조립체(100), 램프 및 조명 기구(luminaire)가 제공된다. 광 변환 조립체(100)는 제1 층(108) 및 제2 층(106)을 포함한다. 제1 층(108)은 제1 발광 재료를 포함한다. 제1 발광 재료는 양자 구속을 보이고 적어도 하나의 차원에서 나노미터 범위 내의 크기를 갖는 입자들을 포함한다. 제1 층은 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 제1 스펙트럼 분포의 광을 방출하는 광원으로부터 광(110)을 수신하도록 배열된다. 제1 스펙트럼 분포는 제1 피크 파장을 갖는다. 제1 층(108)은, 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 제1 스펙트럼 분포의 위치에 관계없이, 실질적으로 모든 수광된 광(110)을 청색 스펙트럼 범위 내의 제2 스펙트럼 분포의 광(104)으로 변환하도록 구성된다. 제2 스펙트럼 분포는 제1 피크 파장보다 긴 파장인 제2 피크 파장을 갖는다. 제2 층(106)은 제2 발광 재료를 포함한다. 제2 층은 제2 스펙트럼 분포의 광(104)을 수신하도록 배열되며, 수광된 광(104)을 제1 스펙트럼 분포 및 제2 스펙트럼 분포와 다른 제3 스펙트럼 분포의 광(102)으로 적어도 부분적으로 변환하도록 구성된다.

Description

광 변환 조립체, 램프 및 조명 기구{A LIGHT CONVERSION ASSEMBLY, A LAMP AND A LUMINAIRE}
본 발명은 광원에 의해 방출되는 광을 상이한 컬러의 광으로 변환하기 위한 광 변환 조립체에 관한 것이다.
여러 응용에서, 청색 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)는 청색 광의 일부를 다른 컬러의 광으로, 예를 들어 황색, 주황색 또는 적색 광으로 변환하는 발광 재료와 결합된다. 종종, 청색 광 모두가 다른 컬러로 변환되지는 않는데, 그 이유는 LED 및 발광 재료의 조립체에 의해 백색광이 방출되어야 하기 때문이다. 발광 재료의 양 및 특성들은, 필요한 양의 청색 광이 특정 양의 다른 컬러로 변환되어 나머지 청색 광과 특정 양의 다른 컬러의 광의 결합된 방출이 컬러 공간에서 흑체 라인에 가까운 컬러 포인트를 갖는 광을 의미하는 백색광과 결합하도록 선택된다.
공개된 특허 출원 US2012/0001204는 특정 컬러의 광 방출을 얻기 위해 광 방출기들과 발광 재료의 층들을 결합하는 컬러 조정 배열을 개시한다.
그러나, 청색 광 소스와 청색 광을 다른 컬러의 광으로 부분적으로 변환하는 발광 재료 층의 결합을 사용하는 조명 조립체들의 생산 동안에 문제가 발생한다. 모두가 정확하게 동일한 청색 광 방출 스펙트럼을 방출하는 광 방출기들, 예를 들어 LED들을 제조하는 것은 비교적 어렵다. 서로 약간씩 벗어나는 광 방출기들과 하나의 특정 양의 발광 재료를 갖는 단 한 가지 타입의 층을 결합하는 것은 허용되지 않는데, 이는 그러한 경우에 약간 상이한 광 컬러들을 방출하는 조명 조립체들이 형성될 것이기 때문이다. 약간 상이한 광 컬러들의 방출은 사람의 나안에 의해 잘 검출될 수 있으며, 예를 들어 약간 상이한 광 컬러들을 각자 방출하는 상이한 광원들을 갖는 조명 기구들을 유발할 수 있다. 하나의 알려진 해결책은, 청색 광 방출 광 방출기들을 제조한 후에 각각의 청색 광 방출기를 특성화 및 비닝(binning)하고, 특정 청색 광 방출기의 특성들과 관련된 소정 두께의 발광 재료를 갖는 층과 결합하여, 원하는 컬러 포인트를 갖는 광 방출을 얻는 것이다. 제조된 광 방출기들의 특성화 및 비닝은 비교적 비용이 많이 들며, 발광 재료를 갖는 비교적 많은 양의 상이한 층들을 보관할 필요가 있고, 이 또한 비교적 비용이 많이 든다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 약간 상이한 청색 광 방출 스펙트럼들을 갖는 청색 광 방출 광원들의 사용을 가능하게 하는 광 변환 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태는 광 변환 조립체를 제공한다. 본 발명의 제2 양태는 램프를 제공한다. 본 발명의 제3 양태는 조명 기구를 제공한다. 유리한 실시예들이 종속 청구항들에서 정의된다.
본 발명의 제1 양태에 따른 광 변환 조립체는 제1 층 및 제2 층을 포함한다. 제1 층은 제1 발광 재료를 포함한다. 제1 발광 재료는 양자 구속을 보이고 적어도 하나의 차원에서 나노미터 범위 내의 크기를 갖는 입자들을 포함한다. 제1 층은 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 제1 스펙트럼 분포의 광을 방출하는 광원으로부터 광을 수신하도록 배열된다. 제1 스펙트럼 분포는 제1 피크 파장을 갖는다. 제1 층은, 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 제1 스펙트럼 분포의 위치에 관계없이, 실질적으로 모든 수광된 광을 청색 스펙트럼 범위 내의 제2 스펙트럼 분포의 광으로 변환하도록 구성된다. 제2 스펙트럼 분포는 제1 피크 파장보다 긴 파장인 제2 피크 파장을 갖는다. 제2 층은 제2 발광 재료를 포함한다. 제2 층은 제2 스펙트럼 분포의 광을 수신하도록 배열되며, 수광된 광을 제1 스펙트럼 분포 및 제2 스펙트럼 분포와 다른 제3 스펙트럼 분포의 광으로 적어도 부분적으로 변환하도록 구성된다.
제1 발광 재료를 포함하는 제1 층은 제1 스펙트럼 분포의 실질적으로 모든 광을 제2 스펙트럼 분포의 광으로 변환한다. 이것은 청색 또는 자색 스펙트럼 범위 내의 제1 스펙트럼 분포의 정확한 위치에 관계없이 행해진다. 이것은 제1 발광 재료의 흡수 스펙트럼이 비교적 넓고, 자색 및 청색 스펙트럼 범위 내의 제1 스펙트럼 분포의 가능한 위치들과 오버랩된다는 것을 의미한다. 이것은 제1 층 내의 제1 발광 재료의 양이 비교적 많다는 것을 - 적어도, 예를 들어 완전한 변환을 달성하기 위해 제1 스펙트럼 분포의 모든 수광된 광을 흡수하기에 충분할 만큼 많다는 것을 - 더 의미한다. 제1 발광 재료는 양자 구속을 보이며, 이는 입자들이 입자들의 크기에 의존하는 광학적 특성들을 갖는다는 것을 의미한다. 그러한 재료들의 예는 양자 도트들(dots), 양자 로드들(rods) 및 양자 테트라포드들(tetrapods)을 포함한다. 제1 발광 재료는 명확한 발광 스펙트럼을 갖는 발광 재료이며, 따라서 청색 스펙트럼 범위 내의 제2 스펙트럼 분포의 위치가 명확한 것은 물론, 제2 피크 파장도 명확하다. 따라서, 제1 발광 재료를 포함하는 제1 층은 스펙트럼 분포가 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 어느 곳에 위치하는지가 정확하게 알려지지 않은 광을 스펙트럼 분포 및 피크 파장이 어느 파장들에 위치하는지가 명확하게 알려진 청색 광으로 변환한다.
이어서, 제2 스펙트럼 분포의 광의 적어도 일부가 제3 스펙트럼 분포의 광으로 변환된다. 제2 스펙트럼 분포의 광의 변환되지 않은 부분은 생성된 제3 컬러 분포의 광과 함께 주변으로 방출된다. 제2 컬러 분포의 위치가 명확하게 알려지고, 흡수 부분이 명확하게 알려지고, 생성된 제3 스펙트럼 분포의 광의 양이 명확하게 알려질 때, 광 변환 조립체의 전체 광 방출이 명확하게 정의되고 명확하게 알려진다. 제1 스펙트럼 분포의 광을 방출하는 광원들의 특성화 또는 비닝이 필요하지 않으며, 상이한 제2 층들이 보관될 필요가 없게 된다. 특히, 제1 발광 재료를 갖는 제1 층이 이러한 효과에 기여하는데, 그 이유는 제1 층에 의한 광의 컬러의 완전한 변환 후에 제2 스펙트럼 분포의 위치는 가시 컬러 차이를 유발할 수 있는 허용 오차에 종속하지 않기 때문이다.
광 변환 조립체의 추가적인 이익은 제1 발광 재료를 갖는 제1 층이 자색 또는 청색 광을 (제2 스펙트럼 분포의) 더 높은 파장들의 청색 광으로 변환한다는 것이다. 사람의 눈은 자색 및 더 낮은 청색 스펙트럼 범위들 내의 파장을 갖는 광에 덜 민감하다. 광의 파장이 더 높은 청색 스펙트럼 범위 내의 파장으로 증가하는 경우, 사람의 눈은 광을 더 높은 강도의 광으로서 경험한다. 따라서, 사람의 눈은 변환된 광을 더 높은 루멘 양의 광으로서 경험한다. 이러한 더 높은 루멘의 광의 일부는 제2 층에 의해 변환되지 않고, 따라서 더 높은 강도의 광으로서 경험되는 광 변환 조립체의 전체 광 방출이며, 이와 동시에, (광학적) 와트 단위로 표현되는 제1 스펙트럼 분포의 수광된 광의 양은 증가하지 않는다.
옵션으로서, 제1 층은 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 제1 스펙트럼 분포의 광을 방출하는 광원으로부터의 수광된 광을 청색 스펙트럼 범위 내의 제2 스펙트럼 분포의 광으로 완전히 변환하도록 구성된다. 광의 완전한 변환은 광 변환 조립체의 광 방출에 있어서 제1 스펙트럼 분포의 광이 남지 않는다는 것을 의미한다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 제1 층에 의해 수신된 모든 광이 다른 컬러의 광으로 변환된다. 그러나, 변환 동안, 일부 손실들은 제2 스펙트럼 분포의 광이 약간 덜 방출되게 할 수 있지만, 완전한 변환의 맥락에서 가장 중요한 특성은 제1 스펙트럼 분포의 광이 남지 않는다는 것이다. 제2 스펙트럼 분포의 광의 제3 스펙트럼 분포의 광으로의 부분 변환은 모든 광이 변환되지는 않고, 제2 스펙트럼 분포의 광의 일부가 광 변환 조립체의 의해 방출된다는 것을 의미한다.
제1 발광 재료의 입자들은 적어도 하나의 차원에서 나노미터 범위 내의 크기를 갖는다. 이것은 예를 들어 입자들이 실질적으로 구(spherical)인 경우에 그들의 직경이 나노미터 범위 내에 있다는 것을 의미한다. 또는, 이것은 예를 들어 입자들이 와이어 형상인 경우에 와이어의 단면의 크기가 하나의 방향에서 나노미터 범위 내에 있다는 것을 의미한다. 나노미터 범위 내의 크기는 입자들의 크기가 적어도 1 마이크로미터보다 작고, 따라서 1000 나노미터보다 작고, 0.5 나노미터 이상이라는 것을 의미한다. 일 실시예에서, 하나의 차원에서의 크기는 50 나노미터보다 작다. 다른 실시예에서, 하나의 차원에서의 크기는 2 내지 30 나노미터의 범위 내에 있다.
옵션으로서, 광 변환 조립체는 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 제1 스펙트럼 분포의 광을 방출하기 위한 광원을 포함한다.
옵션으로서, 제1 발광 재료의 흡수 스펙트럼은 제1 스펙트럼 분포와 완전히 오버랩된다. 흡수 스펙트럼이 제1 스펙트럼 분포와 완전히 오버랩되는 경우, 잠재적으로 제1 스펙트럼 분포의 모든 광이 제2 스펙트럼 분포의 광으로 변환된다.
옵션으로서, 제1 층은 수광된 광을 완전히 흡수할 만큼 충분히 많은 양의 양자 도트를 포함한다. 제1 스펙트럼 분포의 모든 수광된 광이 흡수되는 경우, 모든 광은 제1 발광 재료에 의해 변환될 것이고, 광 변환 조립체의 발광 스펙트럼 내에는 제1 스펙트럼 분포의 광이 남지 않는다. 제1 발광 재료의 변환 효율은 일부 손실들을 유발할 수 있으며, 따라서 수신된 제1 스펙트럼 분포의 광의 에너지의 전체 양은 생성된 제2 스펙트럼 분포의 광의 에너지의 전체 양보다 약간 높을 수 있다.
옵션으로서, 제2 피크 파장은 460 나노미터 내지 480 나노미터의 범위 내에 있다. 제2 스펙트럼 분포의 피크 파장이 이 범위 내에 있는 경우, 피크 파장은 청색 스펙트럼 범위 내의 비교적 긴 파장이며, 이는 사람의 나안이 더 낮은 피크 파장을 갖는 제1 스펙트럼 분포의 광보다 훨씬 더 강한 제2 스펙트럼 분포의 광을 경험한다는 것을 의미한다. 따라서, 컬러 변환 조립체의 전체 광 방출은 수신된 제1 스펙트럼 분포의 광에 기초하여 예상되는 것보다 더 강하게 경험된다.
옵션으로서, 제1 피크 파장은 380 나노미터 내지 460 나노미터의 범위 내에 있다. 옵션으로서, 제1 피크 파장은 440 나노미터 내지 460 나노미터의 범위 내에 있다. 제1 피크 파장이 이러한 범위들 중 하나 내에 있는 경우, 청색 스펙트럼 범위 내의 여전히 충분한 미사용 파장들이 사용 가능하며, 그들 내에서 제2 스펙트럼 분포의 광이 방출될 수 있다. 따라서, 광 변환 조립체의 설계자는 제1 스펙트럼 분포와 오버랩되지 않는 청색 스펙트럼 범위의 부분 내의 발광 스펙트럼을 갖고 제1 스펙트럼 분포의 가능한 위치와 완전히 오버랩되는 흡광 스펙트럼을 갖는 제1 발광 재료를 선택할 수 있다. 더구나, 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 그러한 위치는 제1 피크 파장으로부터 제2 피크 파장으로의 비교적 큰 피크 파장의 증가, 따라서 루멘으로 표현될 때 변환된 광의 상당한 루멘 증가를 가능하게 한다.
옵션으로서, 제3 스펙트럼 분포는 500 나노미터 내지 800 나노미터의 스펙트럼 내에 있다.
옵션으로서, 제1 층은 광원과 직접 접촉한다. 제1 층이 광원과 직접 접촉하는 경우, 제1 스펙트럼 분포의 광의 완전 변환을 달성하기가 더 쉽다. 이러한 최적의 실시예는 광원과 제1 층 사이에서의 광의 누설을 방지한다. 더구나, 제1 층의 크기는 비교적 작게 유지될 수 있으며, 이는 재료를 절약한다.
옵션으로서, 제1 층과 제2 층 사이에 갭이 존재한다. 즉, 제2 층은 원격 또는 근접 구성으로 배열되며, 이는 제2 층이 제1 층과 직접 접촉하지 않는다는 것을 의미한다. 갭은 제2 층이 열 전도의 결과로서 제1 층으로부터 열을 수신하는 것을 (그리고 그 반대 현상을) 방지한다. 제2 층 내의 제2 발광 재료가 너무 뜨거워지는 것을 방지하는 것이 종종 유리한데, 그 이유는 이것이 제2 발광 재료를 손상시키고, 제2 발광 재료의 효율에 부정적인 영향을 줄 수 있기 때문이다. 더구나, 특정 근접 구성들에서, 광 변환 조립체의 전체 효율이 더 높을 수 있다.
옵션으로서, 광 변환 조립체는 반사광 혼합 챔버를 더 포함한다. 광원, 제1 층, 제2 층 중 적어도 하나는 반사광 혼합 챔버 내에 배열된다. 옵션으로서, 반사광 혼합 챔버는 출광 윈도우(light exit window)를 포함하며, 제2 층은 출광 윈도우에 배열된다.
반사광 혼합 챔버의 벽들은 그들에 충돌하는 광을 반사하며, 따라서 광 변환 조립체의 컴포넌트들 중 하나에 의해 (출광 윈도우의 방향이 아닌) 잘못된 방향으로 방출되거나 반사되는 광을 재순환시킨다. 광원은 벽들을 향해 광을 방출할 수 있으며, 제1 층 또는 제2 층은 그들에 충돌하는 광의 일부를 반사할 수 있다. 광 변환 조립체의 효율이 전반적으로 증가한다. 더구나, 반사광 혼합 챔버 내의 광원, 제1 층, 제2 층 중 적어도 하나의 정확한 배열에 따라, 광이 더 잘 혼합 및/또는 분산되며, 따라서 광 변환 조립체로부터 더 균일한 광 출력이 얻어진다.
옵션으로서, 제1 발광 재료는 양자 도트들, 양자 로드들 및 양자 테트라포드들 중 적어도 하나를 포함한다. 그러한 재료들은 그들의 크기에 의존하는 광학적 특성들을 가지며, 하나의 방향에서 그들의 크기는 나노미터 범위 내에 있다. 따라서, 그들은 제1 발광 재료에 적절한 재료들이다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 본 발명의 제1 양태에 따른 광 변환 조립체를 포함하는 램프가 제공된다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 본 발명의 제1 양태에 따른 광 변환 조립체를 포함하거나 본 발명의 제2 양태에 따른 램프를 포함하는 조명 기구가 제공된다.
본 발명의 제2 양태에 따른 램프 및 본 발명의 제3 양태에 따른 조명 기구는 본 발명의 제1 양태에 따른 광 변환 조립체와 동일한 이익들을 제공하며, 광 변환 조립체의 대응하는 실시예들과 유사한 효과들을 갖는 유사한 실시예들을 갖는다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 광 변환 조립체에서의 제1 발광 재료를 포함하는 층의 사용이 제공된다. 사용은 제1 스펙트럼 분포의 광을 제2 스펙트럼 분포의 광으로 완전히 변환하기 위한 것이며, 제1 스펙트럼 분포는 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내에 있고, 제1 피크 파장을 갖는다. 제2 스펙트럼 분포는 청색 스펙트럼 범위 내에 있고, 제2 피크 파장을 갖는다. 제2 피크 파장은 제1피크 파장보다 길다. 완전한 변환은 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 제1 스펙트럼 분포의 위치와 무관하다. 제1 발광 재료는 양자 구속을 보이고 적어도 하나의 차원에서 나노미터 범위 내의 크기를 갖는 입자들을 포함한다.
본 명세서에서 "실질적으로 모든 방출" 또는 "실질적으로 구성된다"에서와 같은 "실질적으로"라는 용어는 이 분야의 기술자에 의해 이해될 것이다. "실질적으로"라는 용어는 또한 "전적으로", "완전히", "모두", "충분히" 등을 갖는 실시예들을 포함할 수 있다. 따라서, 실시예들에서, 실질적으로라는 부사는 제거될 수도 있다. 적용 가능한 경우에, "실질적으로"라는 용어는 또한 100%를 포함하여, 90% 이상, 95% 이상, 특별히 99% 이상, 훨씬 더 특별히 99.5% 이상과 관련될 수 있다. "포함한다"라는 용어는 "포함한다"라는 용어가 "구성된다"를 의미하는 실시예들도 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 양태들은 후술하는 실시예들로부터 명백하며, 그들을 참조하여 설명될 것이다.
이 분야의 기술자들은 전술한 본 발명의 옵션들 중 둘 이상, 구현들 및/또는 양태들이 유용한 것으로 간주되는 임의의 방식으로 결합될 수 있다는 것을 알 것이다.
조립체의 설명되는 변경들 및 변형들에 대응하는 시스템 또는 조립체의 변경들 및 변형들은 본 설명에 기초하여 이 분야의 기술자에 의해 실시될 수 있다.
도면들에서:
도 1a는 본 발명의 제1 양태에 따른 광 변환 조립체의 제1 실시예의 단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 1b는 광 변환 조립체의 광원 및 제1 층의 발광 스펙트럼들 및 흡광 스펙트럼들을 갖는 차트를 개략적으로 나타낸다.
도 2a는 광 변환 조립체의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸다.
도 2b는 광 변환 조립체의 추가 실시예를 개략적으로 나타낸다.
도 3은 광 변환 조립체의 컴포넌트들의 대안 배열들을 개략적으로 나타낸다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 제2 양태에 따른 램프의 실시예들을 개략적으로 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제3 양태에 따른 조명 기구의 일 실시예를 개략적으로 나타낸다.
상이한 도면들 내에 동일한 참조 번호들에 의해 표시되는 아이템들은 동일한 구조적 특징들 또는 동일한 기능들을 갖거나, 동일한 신호들이라는 점에 유의해야 한다. 그러한 아이템의 기능 및/또는 구조가 설명된 경우에, 상세한 설명에서 그들의 반복 설명은 필요하지 않다.
도면들은 완전히 개략적이며, 축척으로 그려진 것은 아니다. 특히, 명료화를 위해, 일부 치수들은 강하게 과장된다.
도 1에는 제1 실시예가 도시된다. 도 1a는 본 발명의 제1 양태에 따른 광 변환 조립체(100)의 단면도를 개략적으로 나타낸다. 광 변환 조립체(100)의 제1 층(108)은 제1 스펙트럼 분포의 광(110)을 수신한다. 제1 스펙트럼 분포는 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내에 있으며, 제1 스펙트럼 분포는 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 제1 피크 파장을 갖는다. 제1 층(108)은 발광 재료인 양자 도트들을 포함한다. 양자 도트들은 제1 스펙트럼 분포의 광을 흡수하고, 흡수된 광을 제2 스펙트럼 분포의 광(104)으로 변환한다. 제2 스펙트럼 분포는 청색 스펙트럼 범위 내에 있으며, 제1 피크 파장보다 긴 파장인 제2 피크 파장을 갖는다. 제1 층(108)은 수신된 제1 스펙트럼 분포의 광을 제2 스펙트럼 분포의 광(104)으로 완전히 변환하도록 구성된다. 완전한 변환은 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 제1 스펙트럼 분포의 정확한 위치와 무관하다. 따라서, 제1 층에 의해 방출되는 광은 제2 스펙트럼 분포의 광(104)이며, 광 변환 조립체는 제2 스펙트럼 분포의 광(104)을 수신하도록 구성되는 제2 층(106)을 더 포함한다. 제2 층(106)은 제2 스펙트럼 분포의 광(104)을 흡수하고, 흡수된 광을 제3 스펙트럼 분포의 광(102)으로 변환하도록 구성되는 제2 발광 재료를 포함한다. 제2 층(106)은 수신된 제2 스펙트럼 분포의 광(104)을 제3 스펙트럼 분포의 광(102)으로 부분적으로 변환하도록 구성된다. 따라서, 광 변환 조립체(100)의 광 방출은 제3 스펙트럼 분포의 광(102) 및 제2 스펙트럼 분포의 광(104)을 포함한다. 대안 실시예에서, 제2 층(106)은 제2 스펙트럼 분포의 광(104)을 제3 스펙트럼 분포의 광(102)으로 완전히 변환하도록 구성된다.
도면들의 설명에서 제1 층(108)의 재료는 양자 도트들이라는 점에 유의해야 한다. 양자 도트들 대신에 양자 로드들 또는 양자 테트라포드들과 같은 다른 재료들도 사용될 수 있다. 제1 층(108)의 발광 재료는 적어도, 양자 구속을 보이고, 적어도 하나의 차원에서 나노미터 범위 내의 크기를 갖는 입자들을 포함한다. 이것은 예를 들어 입자들이 실질적으로 구(spherical)인 경우에 그들의 직경이 나노미터 범위 내에 있다는 것을 의미한다. 또는, 이것은 예를 들어 입자들이 와이어 형상인 경우에 와이어의 단면의 크기가 하나의 방향에서 나노미터 범위 내에 있다는 것을 의미한다. 나노미터 범위의 크기는 입자들의 크기가 적어도 1 마이크로미터보다 작고, 따라서 1000 나노미터보다 작고, 0.5 나노미터 이상이라는 것을 의미한다. 일 실시예에서, 하나의 차원에서의 크기는 50 나노미터보다 작다. 다른 실시예에서, 하나의 차원에서의 크기는 2 내지 30 나노미터의 범위 내에 있다.
제1 층(108) 및 제2 층(106)은 서로의 위에 배열되는 것이 아니라, 2개의 층 사이에 갭이 존재한다는 점에 유의한다. 다른 실시예들에서, 2개의 층(106, 108)은 서로의 위에 배열된다.
도 1b는 광 변환 조립체의 광원 및 제1 층의 발광 스펙트럼들 및 흡광 스펙트럼들을 갖는 차트(150)를 나타낸다. 광원으로부터 제1 층(108)에 의해 수신되는 광은 제1 피크 파장(λp1)을 갖는 발광 스펙트럼(156)이다. 발광 스펙트럼(156)은 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내에 있으며, 결과적으로 제1 피크 파장(λp1)은 이들 범위 중 하나 내에 있다. 제1 층(108)의 양자 도트들은 자색 스펙트럼 범위와 오버랩되고 청색 스펙트럼 범위와 부분적으로 오버랩되는 흡광 스펙트럼(154)을 갖는다. 흡광 스펙트럼(154)은 비교적 편평하며, 강한 컷오프 파장(strong cut-off wavelength)(λ1)을 갖는다. 제1 발광 스펙트럼(156)의 실질적으로 모든 광이 양자 도트들에 의해 흡수된다. 제1 발광 스펙트럼(156)이 더 짧은 파장들을 향해 약간 더 또는 (화살표 152로 지시되는 바와 같이) 더 긴 파장들을 향해 약간 더 위치하는 경우에도, 제1 발광 스펙트럼(156)은 여전히 양자 도트들의 흡광 스펙트럼(154) 내에 있다. 따라서, 양자 도트들의 흡광 스펙트럼(154) 내의 제1 발광 스펙트럼(156)의 위치에 관계없이, 제1 발광 스펙트럼(156)의 광이 흡수된다. 제1 층(108) 내에 충분한 양자 도트 재료가 존재하는 경우, 제1 스펙트럼 분포의 실질적으로 모든 광(110)이 흡수된다. 양자 도트 재료는 흡수된 광을 제2 스펙트럼 분포의 광으로 변환한다. 제2 스펙트럼 범위는 도 1b에서 청색 스펙트럼 범위 내에 배열되고 제1 피크 파장(λp1)보다 긴 파장인 제2 피크 파장(λp2)을 갖는 제2 발광 분포(158)로서 도시된다. 제2 발광 분포(158)의 위치는 제1 스펙트럼 분포의 광이 양자 도트들의 흡수 스펙트럼(154) 내의 다른 위치에 위치하는 경우에도 변하지 않는다.
따라서, 광 변환 조립체(100)의 제1 층(108)은, 상이한 광원들의 사용의 결과로서 제1 스펙트럼 분포의 위치가 다른 경우에도, 제2 발광 재료를 포함하는 제2 층(106)이 동일한 제2 스펙트럼 분포의 광(104)을 항상 수신하는 효과에 기여한다. 따라서, 제2 스펙트럼 분포의 광(104) 및 제1 스펙트럼 분포의 광(102)이 특정 비율로 방출되어야 하는 경우에도, 광 변환 조립체(100)는 항상 동일 타입의 제2 층(106)을 이용하여 구성될 수 있다. 제2 및 제3 스펙트럼 분포의 광(102, 104)을 특정 비율로 포함하는 광을 생성하기 위해, 상이한 두께 또는 상이한 농도의 제2 발광 재료를 갖는 상이한 타입의 제2 층(106)을 사용할 필요가 없게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 피크 파장(λp1)은 자색 스펙트럼 범위 내에, 예를 들어 380 나노미터 내지 440 나노미터의 범위 내에 있다. 다른 실시예에서, 제1 피크 파장(λp1)은 더 낮은 청색 스펙트럼 범위 내에, 예를 들어 440 나노미터 내지 460 나노미터의 범위 내에 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 피크 파장은 더 높은 청색 스펙트럼 범위 내에, 예를 들어 460 나노미터 내지 480 나노미터의 범위 내에 있다. 본 발명의 추가 실시예에서, 제3 스펙트럼 분포의 광은 500 나노미터 내지 800 나노미터의 스펙트럼 내에 있다.
도 2a는 광 변환 조립체(200)의 다른 실시예의 단면도를 개략적으로 나타낸다. 도 1a의 광 변환 조립체(100)에 더하여, 도 2a의 광 변환 조립체(200)는 제1 스펙트럼 분포의 광(110)을 방출하는 광원(202)을 포함한다. 자색 또는 청색 스펙트럼 범위의 광을 방출하기 위한 임의의 적절한 광원이 사용될 수 있다. 그 예는 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드이다. 광원(202)은 제1 층(108)과 직접 접촉하지 않는다는 점에 유의해야 한다. 즉, 광원(202)과 제1 층(108) 사이에는 갭이 존재한다. 다른 실시예들에서, 제1 층(108)은 광원(202) 바로 위에 배열될 수 있다.
도 2b는 광 변환 조립체(250)의 추가 실시예의 단면도를 개략적으로 도시한다. 광 변환 조립체(250)는 도 2a의 광 변환 조립체(200)와 유사하며, 하나의 중요한 차이는 광 변환 조립체(250)에는 반사광 혼합 챔버(252)가 추가된다는 점이다. 도 2b의 실시예에서, 광원(202) 및 제1 층(108)은 반사광 혼합 챔버(252) 내에 제공되며, 제2 층(106)은 반사광 혼합 챔버(252)의 출광 윈도우(258)에 제공된다. 반사광 혼합 챔버(252)의 적어도 내벽들(160)은 반사성이며, 일 실시예에서는 확산 반사성이다. 도 2b에는, 내벽들(260)에 충돌하는 광이 확산 반사된다는 것이 예를 들어 위치들(254, 256)에서 개략적으로 지시된다. 위치(254)에서, 제1 스펙트럼 분포의 광이 반사성 내벽들(260)에 충돌할 수 있다. 위치(256)에서, 제2 스펙트럼 분포의 광이 반사성 벽들에 충돌할 수 있다. 반사광은 재순환되며, 따라서 여전히 다른 컬러로 변환되기 위해 제1 층(108) 또는 제2 층(106)에 도달할 수 있다. 옵션으로서, 내벽들(260)은 90%보다 높은 반사율을 가지며, 다른 실시예에서 내벽들(260)의 반사율은 95%보다 크다.
옵션으로서, 광 변환 조립체(250)는 광원(202), 제1 층(108) 및/또는 제2 층(106)과 광학적으로 접촉하도록 배열되는 광학적 브리징 요소들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 광학적 브리징 요소는 광원(202)으로부터 제1 층(108) 및/또는 제2 층(106)으로의 광의 운반을 증가시킬 수 있으며, 광원(202)으로부터의 광의 아웃커플링(outcoupling)을 증가시킬 수 있다. 광학적 브리징 요소를 위한 적절한 재료들은 유리, 석영 또는 열 안정 폴리머, 예를 들어 규소 수지일 수 있다. 통상적으로, 광학적 브리징 요소의 굴절률은 1.2 내지 1.8의 범위 내에 있다. 폴리디메틸실록산(PDMS)은 예를 들어 1.4의 굴절률을 갖는다.
도 3은 광 변환 조립체의 컴포넌트들의 대안 배열들의 단면도를 개략적으로 나타낸다. 광 변환 요소(300)에서, 제1 스펙트럼 분포의 광을 방출하는 광원(302)은 지지 층(304) 상에 배열된다. 광원(302)은 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 제1 스펙트럼 분포의 광을 방출하도록 구성된다. 광원(302) 위에는 양자 도트들을 포함하는 제1 층(308)이 배열된다. 제1 층(308)은 제1 스펙트럼 분포의 모든 광이 제2 스펙트럼 분포의 광으로 변환되도록 구성된다. 제2 스펙트럼 분포는 청색 스펙트럼 범위 내에 있다. 제1 층(308) 위에는, 제2 스펙트럼 분포의 광의 일부를 제3 스펙트럼 분포의 광으로 변환하도록 구성되는 제2 발광 재료를 포함하는 제2 층(306)이 배열된다.
광 변환 조립체(320)는 광 변환 조립체(300)와 유사하다. 광원(302)은 지지 층(304) 상에 배열되지 않지만, 광 변환 조립체(320)의 다른 실시예들에서 광원(302)은 지지 층(304) 상에 배열될 수 있다. 제1 층(308)은 광원(302) 상에 배열된다. 제2 층(306)보다 큰 면적을 갖는 제2 층(326)이 광원(302)과 제1 층(308)의 결합으로부터 떨어진 거리에 배열된다. 즉, 제2 층(326)과 광 변환 조립체(320)의 다른 컴포넌트들 사이에는 갭이 존재한다.
광 변환 조립체(340)는 광 변환 조립체(320)와 유사하지만, 제1 층(348)은 광원(302) 위에 배열되는 것이 아니라, 제2 층(326)과 직접 접촉한다. 광원(302)과 제1 층(348) 사이에 갭이 존재한다.
광 변환 조립체(360)는 광 변환 조립체(340)와 유사하지만, 제2 층(326) 위에 추가적인 제3 층(363)이 제공된다. 제3 층(363)은 제2 스펙트럼 분포의 광의 일부 또는 제3 스펙트럼 분포의 광의 일부를 제4 스펙트럼 분포의 광으로 변환하는 제3 발광 재료를 포함한다. 제3 발광 재료의 결과로서, 광 변환 조립체(360)의 광 발광은 제4 스펙트럼 분포의 광인 제3 컬러의 광을 포함한다. 따라서, 더 많은 상이한 컬러들이 생성될 수 있거나, 더 높은 컬러 렌더링 인덱스를 갖는 백색광이 얻어질 수 있다. 도 3의 컬러 변환 조립체(360)에서, 제2 발광 재료 및 제3 발광 재료는 상이한 층들 내에 배열된다. 다른 실시예들에서, 그들은 단일 층에 혼합물로서 배열될 수 있거나, 그들은 단일 층 내에 배열될 수 있으며, 단일 층 내에서 상이한 발광 재료들이 공간적으로 분리된다. 훨씬 더 많은 컬러의 광 또는 더 높은 품질의 백색광을 생성하기 위해 2개보다 훨씬 더 많은 발광 재료가 사용될 수도 있다.
광 변환 조립체(380)는 다른 대안 배열이다. 광원(302) 위의 제1 층(308)과 광원들(302)의 복수의 결합들이 지지 층(384) 상에 배열된다. 제2 발광 재료를 갖는 단일 제2 층(386)이 제1 층(308)으로부터 떨어진 짧은 거리에 배열된다. 대안 배열에서, 제1 층들(308)은 광원들(302) 바로 위에 배열되는 것이 아니라, 광원들(302)로부터 떨어진 짧은 거리에 배열되거나, 그들은 예를 들어 제2 층(386)과 직접 접촉하는 단일 층으로 결합된다.
기술자는 그의 요구조건들에 가장 잘 맞는 광 변환 조립체를 얻기 위해 도 1a, 1b, 2a, 2b 및 3의 모든 종류의 배열들을 결합할 수 있다는 점에 유의한다.
본 발명의 실시예들에서, 양자 도트들은 제1 층의 제1 발광 재료로서 사용될 수 있다. 양자 도트들은 일반적으로 단지 수 나노미터의 폭 또는 직경을 갖는 반도전성 재료의 작은 결정들이다. 입사광에 의해 여기될 때, 양자 도트는 결정의 크기 및 재료에 의해 결정되는 컬러의 광을 방출한다. 따라서, 도트들의 크기를 조절함으로써 특정 컬러의 광이 생성될 수 있다. 가시 범위의 발광을 갖는 가장 잘 알려진 양자 도트들은 카드뮴 황화물(CdS) 및 아연 황화물(ZnS)과 같은 쉘(shell)을 갖는 카드뮴 셀레늄화물(CdSe)에 기초한다. 인듐 인화물(InP), 및 구리 인듐 황화물(CuInS2) 및/또는 은 인듐 황화물(AgInS2)과 같이 카드뮴을 포함하지 않는 양자 도트들도 사용될 수 있다. 양자 도트들은 매우 좁은 발광 대역을 보이며, 따라서 그들은 포화된 컬러들을 보인다. 더구나, 방출 컬러는 양자 도트들의 크기를 조절함으로써 쉽게 튜닝될 수 있다. 적절한 파장 변환 특성들을 갖는 경우에는 이 분야에 공지된 임의 타입의 양자 도트들이 본 발명에서 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 제2 층은 제2 발광 재료를 포함한다. 제2 발광 재료는 유기 또는 무기 재료일 수 있다. 파장 변환 재료로서 사용하기에 적합한 유기 발광 재료의 예는 예를 들어 Lumogen이라는 상표명으로 판매되는 페릴렌 유도체들에 기초하는 발광 재료들을 포함한다. 따라서, 적절한 상용 제품의 예는 Lumogen Red F305, Lumogen Orange F240, Lumogen Yellow F170, Lumogen F083 및 이들의 조합들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
제2 층에 적합한 무기 발광 재료, 예를 들어 형광체의 예는 세슘 도핑된 이리듐 알루미늄 가닛(YAG:Ce 또는 Ce 도핑된 YAG로도 지칭되는 Y3Al5O12:Ce3 +) 또는 루테늄 알루미늄 가닛(LuAG, Lu3Al5O12), α-SiAlON:Eu2 +(황색) 및 M2Si5N8:Eu2 +(적색)을 포함하지만 이에 한정되지 않으며, 여기서 M은 Ca, Sr 및 Ba로부터 선택된 적어도 하나의 원소이다. 통상적으로 수신 광이 청색 광일 때 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 무기 형광체의 다른 예는 YAG:Ce이다. 더구나, 알루미늄의 일부가 가돌리늄(Gd) 또는 갈륨(Ga)으로 치환될 수 있으며, 더 많은 Gd는 황색 방출의 적색 시프트를 유발한다. 다른 적절한 재료들은 적색 범위의 광을 방출하는 Sr2Si5N8:Eu2+와 같은 (Sr1 -x- yBaxCay)2- zSi5 - aAlaN8 - aOa:Euz 2 +를 포함할 수 있으며, 여기서 0≤a<5, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0<z≤1, 및 (x+y)≤1이다.
옵션으로서, 제2 층은 산란 요소들, 예를 들어 Al2O3, BaSO4 또는 TiO2의 입자들을 포함한다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 램프(400, 500)의 실시예들을 개략적으로 나타낸다. 램프(400)는 본 발명의 제1 양태에 따른 복수의 광 변환 조립체(402)가 배열되는 개조된 백열 전구이다. 램프(450)는 내벽들이 광을 반사하고, 출광 윈도우에 확산기(452)를 포함하는 광 혼합 박스(454)를 포함하는 소위 광 엔진이다. 확산기의 반대쪽에는, 광 혼합 박스(454)의 출광 윈도우를 향해 광을 방출하는 복수의 광 변환 조립체가 광 혼합 박스(454) 내에 배열된다. 확산기(452)를 통해 주변으로 직접 전달되지 않고 후방으로 반사되는 광은 광 혼합 박스(454)의 반사성 내벽들에 의해 재순환된다. 개시되는 광 변환 조립체들은 백열 교체 램프, TL 교체 램프, 할로겐 교체 램프를 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 램프에서 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 양태에 따른 조명 기구(500)의 일 실시예를 개략적으로 나타낸다. 조명 기구(500)는 본 발명의 제1 양태에 따른 하나 이상의 광 변환 조립체(도시되지 않음)를 포함하거나, 본 발명의 제2 양태에 따른 하나 이상의 램프(도시되지 않음)를 포함한다.
전술한 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니라 예시하며, 이 분야의 기술자들은 첨부된 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않고서 많은 대안 실시예를 설계할 수 있다는 점에 유의해야 한다.
청구항들에서, 괄호 안에 배치된 임의의 참조 부호들은 청구항을 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 동사 "포함한다" 및 그의 활용들의 사용은 청구항에 설명된 것들과 다른 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 요소 앞의 관사 "a" 또는 "an"은 복수의 그러한 요소의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 여러 개의 상이한 요소를 포함하는 하드웨어에 의해 구현될 수 있다. 여러 개의 수단을 열거하는 장치 청구항에서, 이들 수단 중 여러 개는 하나의 동일한 하드웨어 아이템에 의해 구현될 수 있다. 소정의 수단들이 상이한 종속 청구항들에 기재된다는 단순한 사실은 이러한 수단들의 조합이 유리하게 사용되지 못한다는 것을 지시하지 않는다.

Claims (15)

  1. 광 변환 조립체(100, 200, 250, 300, 320, 340, 360, 380, 402)로서,
    제1 발광 재료를 포함하는 제1 층(108, 308, 348); 및
    제2 발광 재료를 포함하는 제2 층(106, 306, 326, 386)
    을 포함하며,
    상기 제1 발광 재료는 양자 구속을 보이고 적어도 하나의 방향으로 나노미터 범위의 크기를 갖는 입자들을 포함하고, 상기 제1 층(108, 308, 348)은 자색(violet) 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 제1 스펙트럼 분포(156)의 광을 방출하는 광원(202, 302)으로부터 광(110)을 수광하도록 배열되고, 상기 제1 스펙트럼 분포(156)는 제1 피크 파장(λp1)을 갖고, 상기 제1 층(108, 308, 348)은 상기 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 상기 제1 스펙트럼 분포(156)의 위치에 관계없이 실질적으로 모든 수광된 광(110)을 상기 청색 스펙트럼 범위 내의 제2 스펙트럼 분포(158)의 광(104)으로 변환하도록 구성되고, 상기 제2 스펙트럼 분포(158)는 상기 제1 피크 파장(λp1)보다 긴 파장인 제2 피크 파장(λp2)을 갖고,
    상기 제2 층(106, 306, 326, 386)은 상기 제2 스펙트럼 분포(158)의 광(104)을 수광하도록 배열되고, 상기 수광된 광(104)을 상기 제1 스펙트럼 분포(156) 및 상기 제2 스펙트럼 분포(158)와는 다른 제3 스펙트럼 분포의 광(102)으로 적어도 부분적으로 변환하도록 구성되고,
    상기 제1 발광 재료의 흡수 스펙트럼(154)은 상기 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 상기 제1 스펙트럼 분포(156)와 완전히 오버랩되는,
    광 변환 조립체(100, 200, 250, 300, 320, 340, 360, 380, 402).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 상기 제1 스펙트럼 분포(156)의 광(110)을 방출하기 위한 상기 광원(202, 302)을 더 포함하는 광 변환 조립체(100, 200, 250, 300, 320, 340, 360, 380, 402).
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 층(108, 308, 348)은 상기 수광된 광(110)을 완전히 흡수할 만큼 충분히 많은 양의 제1 발광 재료를 포함하는, 광 변환 조립체(100, 200, 250, 300, 320, 340, 360, 380, 402).
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 피크 파장은 460 나노미터 내지 480 나노미터의 범위 내에 있는, 광 변환 조립체(100, 200, 250, 300, 320, 340, 360, 380, 402).
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 피크 파장(λp1)은 380 나노미터 내지 460 나노미터의 범위 내에 있는, 광 변환 조립체(100, 200, 250, 300, 320, 340, 360, 380, 402).
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3 스펙트럼 분포는 500 나노미터 내지 800 나노미터의 스펙트럼 내에 있는, 광 변환 조립체(100, 200, 250, 300, 320, 340, 360, 380, 402).
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제1 층(108, 308, 348)은 상기 광원(202, 302)과 직접 접촉하는, 광 변환 조립체(100, 200, 250, 300, 320, 340, 360, 380, 402).
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 층(108, 308, 348)과 상기 제2 층(106, 306, 326, 386) 사이에 갭이 존재하는, 광 변환 조립체(100, 200, 250, 300, 320, 340, 360, 380, 402).
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    반사광 혼합 챔버를 더 포함하고, 상기 광원(202, 302), 상기 제1 층(108, 308, 348), 상기 제2 층(106, 306, 326, 386) 중 적어도 하나는 상기 반사광 혼합 챔버 내에 배열되는, 광 변환 조립체(100, 200, 250, 300, 320, 340, 360, 380, 402).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 반사광 혼합 챔버는 출광 윈도우(258)를 포함하고, 상기 제2 층(106, 306, 326, 386)은 상기 출광 윈도우(258)에 배열되는, 광 변환 조립체(100, 200, 250, 300, 320, 340, 360, 380, 402).
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 발광 재료는 양자 도트들(quantum dots), 양자 로드들(quantum rods) 및 양자 테트라포드들(quantum tetrapods) 중 적어도 하나를 포함하는, 광 변환 조립체(100, 200, 250, 300, 320, 340, 360, 380, 402).
  13. 램프(400, 450)로서,
    제1항의 광 변환 조립체(100, 200, 250, 300, 320, 340, 360, 380, 402)
    를 포함하는 램프(400, 450).
  14. 조명 기구(500)로서,
    제1항 또는 제2항의 광 변환 조립체(100, 200, 250, 300, 320, 340, 360, 380, 402) 또는 제13항의 램프(400, 450)
    를 포함하는 조명 기구(500).
  15. 실질적으로 모든 제1 스펙트럼 분포의 광을 제2 스펙트럼 분포의 광으로 변환하기 위한 광 변환 조립체에서 제1 발광 재료를 포함하는 층의 이용 방법으로서,
    상기 제1 스펙트럼 분포는 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내에 있고, 제1 피크 파장을 가지며, 상기 제2 스펙트럼 분포는 상기 청색 스펙트럼 범위 내에 있고, 제2 피크 파장을 가지며, 상기 제2 피크 파장은 상기 제1 피크 파장보다 긴 파장이고, 상기 실질적으로 모든 제1 스펙트럼 분포의 광의 변환은 상기 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 상기 제1 스펙트럼 분포의 위치에 무관하며, 상기 제1 발광 재료의 흡수 스펙트럼은 상기 자색 또는 청색 스펙트럼 범위 내의 상기 제1 스펙트럼 분포와 완전히 오버랩되고, 상기 제1 발광 재료는 양자 구속을 보이고 적어도 하나의 방향으로 나노미터 범위의 크기를 갖는 입자들을 포함하는, 광 변환 조립체에서 제1 발광 재료를 포함하는 층의 이용 방법.
KR1020147031881A 2012-04-13 2013-04-09 광 변환 조립체, 램프 및 조명 기구 KR102030538B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261623609P 2012-04-13 2012-04-13
US61/623,609 2012-04-13
PCT/IB2013/052820 WO2013153511A1 (en) 2012-04-13 2013-04-09 A light conversion assembly, a lamp and a luminaire

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150006441A KR20150006441A (ko) 2015-01-16
KR102030538B1 true KR102030538B1 (ko) 2019-10-10

Family

ID=48577789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147031881A KR102030538B1 (ko) 2012-04-13 2013-04-09 광 변환 조립체, 램프 및 조명 기구

Country Status (8)

Country Link
US (2) US9404627B2 (ko)
EP (1) EP2837041B1 (ko)
JP (1) JP6285908B2 (ko)
KR (1) KR102030538B1 (ko)
CN (1) CN104221172B (ko)
RU (1) RU2632263C2 (ko)
TW (1) TWI617058B (ko)
WO (1) WO2013153511A1 (ko)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013186954A1 (ja) * 2012-06-11 2013-12-19 日本電気株式会社 光源ユニット、投射型表示装置、照明器具及び光出射方法
DE102012109217A1 (de) * 2012-09-28 2014-04-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Beleuchtungsvorrichtung zum Erzeugen einer Lichtemission und Verfahren zum Erzeugen einer Lichtemission
DE102012109806A1 (de) * 2012-10-15 2014-04-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Bauelement
WO2015014936A1 (en) * 2013-08-02 2015-02-05 Koninklijke Philips N.V. Color rendering index tunable lamp and luminaire
JP5935067B2 (ja) * 2013-10-10 2016-06-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 波長変換板、およびそれを用いた照明装置
DE102015111652A1 (de) * 2014-08-06 2016-02-11 Ford Global Technologies, Llc Bewegliche innenraum-aussenraum-gestaltung
WO2016190936A1 (en) * 2015-03-09 2016-12-01 Massachusetts Institute Of Technology Waveguide with dielectric light reflectors
DE102015106635A1 (de) * 2015-04-29 2016-11-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronische Anordnung
KR102504125B1 (ko) * 2015-10-13 2023-02-28 삼성디스플레이 주식회사 편광 선택 컬러 필터 및 이를 구비하는 표시 장치
CN108028509A (zh) * 2015-10-28 2018-05-11 松下知识产权经营株式会社 发光装置
US10203547B2 (en) 2016-06-16 2019-02-12 Hisense Electric Co., Ltd. Quantum dot light emitting device, backlight module, and liquid crystal display device
CN105911766A (zh) * 2016-06-16 2016-08-31 青岛海信电器股份有限公司 量子点发光装置、背光模组及液晶显示装置
JPWO2021149392A1 (ko) * 2020-01-22 2021-07-29
EP3859307A1 (en) * 2020-01-28 2021-08-04 Infineon Technologies AG Light emitting structure, photo-acoustic spectroscopy sensing device, method for operating a photo-acoustic spectroscopy sensing device and apparatus for obtaining an information about a target gas
US11271975B2 (en) 2020-06-09 2022-03-08 T-Mobile Usa, Inc. Enriched calling based call type notification

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002510866A (ja) * 1998-04-01 2002-04-09 マサチューセッツ・インスティテュート・オブ・テクノロジー 量子ドット白色及び着色発光ダイオード
JP2006032726A (ja) * 2004-07-16 2006-02-02 Kyocera Corp 発光装置

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1490453B1 (en) * 2002-03-25 2012-08-15 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Tri-color white light led lamp
US7265488B2 (en) * 2004-09-30 2007-09-04 Avago Technologies General Ip Pte. Ltd Light source with wavelength converting material
US20060113895A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-01 Baroky Tajul A Light emitting device with multiple layers of quantum dots and method for making the device
KR100682874B1 (ko) * 2005-05-02 2007-02-15 삼성전기주식회사 백색 ｌｅｄ
US8441179B2 (en) * 2006-01-20 2013-05-14 Cree, Inc. Lighting devices having remote lumiphors that are excited by lumiphor-converted semiconductor excitation sources
CN105206733A (zh) * 2006-12-05 2015-12-30 皇家飞利浦电子股份有限公司 特别具有发光陶瓷的照明装置
US8704254B2 (en) * 2006-12-22 2014-04-22 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Light emitting device including a filter
US7781783B2 (en) * 2007-02-07 2010-08-24 SemiLEDs Optoelectronics Co., Ltd. White light LED device
DE102007057710B4 (de) * 2007-09-28 2024-03-14 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Strahlungsemittierendes Bauelement mit Konversionselement
TW200950149A (en) * 2008-01-15 2009-12-01 Goeken Group Corp Silicon nanoparticle white light emitting diode device
KR101421619B1 (ko) * 2008-05-30 2014-07-22 삼성전자 주식회사 나노결정-금속산화물-폴리머 복합체 및 그의 제조방법
US7973327B2 (en) * 2008-09-02 2011-07-05 Bridgelux, Inc. Phosphor-converted LED
KR100982991B1 (ko) * 2008-09-03 2010-09-17 삼성엘이디 주식회사 양자점 파장변환체, 양자점 파장변환체의 제조방법 및 양자점 파장변환체를 포함하는 발광장치
US9461253B2 (en) * 2008-12-10 2016-10-04 Udc Ireland Limited Organic electroluminescence device and luminescence apparatus
US7804103B1 (en) 2009-01-07 2010-09-28 Lednovation, Inc. White lighting device having short wavelength semiconductor die and trichromatic wavelength conversion layers
US7600882B1 (en) * 2009-01-20 2009-10-13 Lednovation, Inc. High efficiency incandescent bulb replacement lamp
CN102356480B (zh) 2009-03-19 2015-06-17 皇家飞利浦电子股份有限公司 颜色调节装置
US20100289044A1 (en) * 2009-05-12 2010-11-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Wavelength conversion for producing white light from high power blue led
US9360203B2 (en) * 2009-05-28 2016-06-07 Koninklijke Philips N.V. Illumination device and method for assembly of an illumination device
JP2010287680A (ja) * 2009-06-10 2010-12-24 Mitsubishi Chemicals Corp 発光装置
KR101028304B1 (ko) * 2009-10-15 2011-04-11 엘지이노텍 주식회사 발광 장치
WO2011117791A1 (en) 2010-03-24 2011-09-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. Led-based lighting device comprising a plurality of luminescent materials
EP2606276A2 (en) * 2010-08-20 2013-06-26 Research Triangle Institute, International Lighting devices with color-tuning materials and methods for tuning color output of lighting devices
US8455898B2 (en) * 2011-03-28 2013-06-04 Osram Sylvania Inc. LED device utilizing quantum dots
RU2617672C2 (ru) * 2011-06-10 2017-04-26 Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. Усиленный люминофором источник света для представления видимого рисунка и осветительное устройство
CN103733727B (zh) * 2011-09-26 2016-08-31 夏普株式会社 显示装置的制造方法
US9097397B2 (en) * 2011-12-19 2015-08-04 Koninklijke Philips N.V. Light source using remote phosphor and pink LED
EP2645822A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-02 Koninklijke Philips N.V. Lighting device comprising at least two organic luminescent materials
ES2720742T3 (es) * 2012-08-24 2019-07-24 Signify Holding Bv Un conjunto electroluminiscente, una lámpara y una luminaria

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002510866A (ja) * 1998-04-01 2002-04-09 マサチューセッツ・インスティテュート・オブ・テクノロジー 量子ドット白色及び着色発光ダイオード
JP2006032726A (ja) * 2004-07-16 2006-02-02 Kyocera Corp 発光装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW201351724A (zh) 2013-12-16
US20150117013A1 (en) 2015-04-30
JP2015520476A (ja) 2015-07-16
EP2837041A1 (en) 2015-02-18
EP2837041B1 (en) 2019-07-03
US9541243B2 (en) 2017-01-10
US20160312966A1 (en) 2016-10-27
JP6285908B2 (ja) 2018-02-28
RU2632263C2 (ru) 2017-10-03
CN104221172A (zh) 2014-12-17
KR20150006441A (ko) 2015-01-16
WO2013153511A1 (en) 2013-10-17
US9404627B2 (en) 2016-08-02
TWI617058B (zh) 2018-03-01
RU2014145564A (ru) 2016-06-10
CN104221172B (zh) 2019-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102030538B1 (ko) 광 변환 조립체, 램프 및 조명 기구
JP6305999B2 (ja) 発光アセンブリ、ランプ及び照明器具
US9869450B2 (en) Lighting systems having a truncated parabolic- or hyperbolic-conical light reflector, or a total internal reflection lens; and having another light reflector
US10334686B2 (en) Light emitting module, a lamp, a luminaire and a method of illuminating an object
JP2015518276A (ja) フルスペクトル発光装置
US9755117B2 (en) Phosphor-enhanced lighting device, retrofit light bulb and light tube with reduced color appearance
EP2950704B1 (en) A light source, luminaire and surgical illumination unit
KR20130072253A (ko) 양자 도트를 이용한 광학 조립체
US9172006B2 (en) Lighting apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant