KR102497138B1 - Led들 및 다색 인광체들 - Google Patents

Led들 및 다색 인광체들 Download PDF

Info

Publication number
KR102497138B1
KR102497138B1 KR1020227023566A KR20227023566A KR102497138B1 KR 102497138 B1 KR102497138 B1 KR 102497138B1 KR 1020227023566 A KR1020227023566 A KR 1020227023566A KR 20227023566 A KR20227023566 A KR 20227023566A KR 102497138 B1 KR102497138 B1 KR 102497138B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phosphor
light
led
lighting device
emitting surface
Prior art date
Application number
KR1020227023566A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220104063A (ko
Inventor
우터 소어
그레고리 타쉬지안
Original Assignee
루미레즈 엘엘씨
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
Priority claimed from US16/714,238 external-priority patent/US11398458B2/en
Application filed by 루미레즈 엘엘씨 filed Critical 루미레즈 엘엘씨
Publication of KR20220104063A publication Critical patent/KR20220104063A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102497138B1 publication Critical patent/KR102497138B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
    • H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
    • H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • 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
    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
    • 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
    • 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
    • H01L33/508—Wavelength conversion elements having a non-uniform spatial arrangement or non-uniform concentration, e.g. patterned wavelength conversion layer, wavelength conversion layer with a concentration gradient of the wavelength conversion material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/02—Details
    • 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
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

조명 디바이스는 제1 광을 방출하도록 구성된 제1 LED, 제3 광을 방출하도록 구성된 제2 LED, 제1 LED 및 제2 LED 위에 배치되고, 제1 광의 일부를 흡수하고 이에 응답하여 제1 광보다 긴 파장의 제2 광을 방출하도록 배열된 제1 인광체, 및 제2 LED 위에 배치된 제2 인광체를 포함하고, 제2 인광체는 제3 광의 일부를 흡수하고 이에 응답하여 제3 광보다 긴 파장의 제4 광을 방출하도록 배열되고, 제4 광은 제2 인광체로부터 제1 인광체 내로 빠져나가고, 제2 광 및 제4 광은 둘 다, 제1 인광체를 통해 조명 디바이스를 빠져나간다.

Description

LED들 및 다색 인광체들
본 출원은 2019년 12월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 16/714,238 및 2020년 2월 28일자로 출원된 유럽 특허 출원 번호 20159990.9에 대한 우선권의 이익을 주장하며, 이들 각각은 그 전체가 참조로 본원에 포함된다.
본 개시내용은 일반적으로, 균일한 소스 외관을 생성하기 위해 인광체들과 발광 다이오드들의 조합들을 사용하는 조명 디바이스들에 관한 것이다.
반도체 발광 다이오드들 및 레이저 다이오드들(본원에서 집합적으로 "LED들"로 지칭됨)은 현재 이용가능한 가장 효율적인 광원들 중 하나이다. LED의 방출 스펙트럼은 전형적으로, 디바이스의 구조에 의해 그리고 디바이스를 구성하는 반도체 물질들의 조성에 의해 결정되는 파장에서 단일의 좁은 피크를 나타낸다. 디바이스 구조 및 물질 시스템의 적합한 선택에 의해, LED들은 자외선, 가시선, 또는 적외선 파장들에서 작동하도록 설계될 수 있다.
LED들은 LED에 의해 방출되는 광을 흡수하고 이에 응답하여 더 긴 파장의 광을 방출하는 하나 이상의 파장 변환 물질(본원에서 "인광체들"로 일반적으로 지칭됨)과 조합될 수 있다. 그러한 인광체-변환 LED들("pcLED들")에 대해, 인광체들에 의해 흡수되는, LED에 의해 방출된 광의 분율은 LED에 의해 방출된 광의 광 경로 내의 인광체 물질의 양, 예를 들어, LED 상에 또는 LED 주위에 배치된 인광체 층 내의 인광체 물질의 농도 및 층의 두께에 따른다. 인광체들은 LED에 의해 방출된 광의 경로에 배치된 실리콘 매트릭스에 매립될 수 있다.
인광체-변환 LED들은 LED에 의해 방출된 광의 전부가 하나 이상의 인광체에 의해 흡수되도록 설계될 수 있고, 이 경우에 pcLED로부터의 방출은 완전히 인광체들로부터 온다. 그러한 경우들에서 인광체는, 예를 들어, LED에 의해 직접 효율적으로 생성되지 않는 좁은 스펙트럼 영역에서 광을 방출하도록 선택될 수 있다. 대안적으로, pcLED들은 LED에 의해 방출되는 광의 일부만이 인광체들에 의해 흡수되도록 설계될 수 있고, 이 경우에 pcLED로부터의 방출은 LED에 의해 방출되는 광과 인광체들에 의해 방출되는 광의 혼합이다. LED, 인광체들 및 인광체 조성의 적합한 선택에 의해, 그러한 pcLED는, 예를 들어, 원하는 색 온도 및 원하는 연색 특성들을 갖는 백색 광을 방출하도록 설계될 수 있다.
색점은 광의 특정 스펙트럼을 정상 색각을 갖는 사람에 의해 인식되는 색으로서 특징짓는 색도도 내의 점이다. 상관 색 온도("CCT")는 색점이 가장 밀접하게 상관되는 색도도 내의 흑체 곡선 상의 점에 대응하는 온도이다.
일 양상에서, 조명 디바이스가 개시되고, 조명 디바이스는 제1 광을 방출하도록 구성된 제1 LED, 제3 광을 방출하도록 구성된 제2 LED, 제1 LED 및 제2 LED 위에 배치되고, 제1 광의 일부를 흡수하고 이에 응답하여 제1 광보다 긴 파장의 제2 광을 방출하도록 배열된 제1 인광체, 및 제2 LED 위에 배치된 제2 인광체를 포함하고, 제2 인광체는 제3 광의 일부를 흡수하고 이에 응답하여 제3 광보다 긴 파장의 제4 광을 방출하도록 배열되고, 제4 광은 제2 인광체로부터 제1 인광체 내로 빠져나가고, 제2 광 및 제4 광은 둘 다, 제1 인광체를 통해 조명 디바이스를 빠져나간다.
제1 인광체는 제2 LED, 제1 인광체, 및 제1 LED에 대향하는 발광 표면을 포함할 수 있고, 제2 광, 제4 광, 제1 광의 변환되지 않은 부분, 및 제3 광의 변환되지 않은 부분은 발광 표면을 통과할 수 있다.
제2 인광체에 의해 흡수된 제3 광의 일부는 제1 인광체에 의해 흡수된 제1 광의 일부보다 클 수 있다.
제1 광은 제1 파장 범위를 가질 수 있고, 제2 광 및 변환되지 않은 제1 광의 제1 스펙트럼 전력 분포는 제1 파장 범위 내의 총 방사 전력의 적어도 25%를 가질 수 있고, 제4 광 및 변환되지 않은 제3 광의 제2 스펙트럼 전력 분포는 제1 파장 범위 내의 총 방사 전력의 3% 미만을 가질 수 있다.
조명 디바이스는 제5 광을 방출하도록 구성된 제3 LED, 및 제3 LED 위에 배치되고 제5 광을 흡수하고 제6 광을 방출하도록 배열된 제3 인광체를 더 포함할 수 있고, 여기서 제6 광은 제3 인광체로부터 제1 인광체 내로 빠져나가고 제1 인광체를 통해 조명 디바이스를 빠져나간다.
제1 광, 제2 광, 및 제5 광은 각각, 400-460 nm의 파장 범위를 갖는 청색 광일 수 있고, 제2 인광체는 적색 인광체일 수 있고, 제3 인광체는 녹색 인광체일 수 있다.
제1 LED, 제2 LED, 및 제3 LED는 모두, 장착 표면 상의 단일 리드 프레임 내에 장착될 수 있고, 제1 인광체는 장착 표면에 대향하는 발광 표면을 포함한다.
조명 디바이스를 빠져나가는, 제1 LED 및 제2 LED에 의해 방출된 광의 실질적으로 전부는 제1 인광체를 통과할 수 있다.
다른 양상에서, 조명 디바이스는 제1 LED, 제2 LED, 제1 LED 및 제2 LED 위에 배치된 제1 인광체; 및 제2 LED 위에, 제2 LED와 제1 인광체 사이에, 그리고 제2 LED와 제1 LED 사이에 배치된 제2 인광체를 포함한다.
제1 인광체는 제2 LED, 제1 인광체, 및 제1 LED에 대향하는 발광 표면을 포함할 수 있다.
제1 인광체는 제1 LED 및 제2 인광체와 직접 접촉할 수 있다.
제1 인광체는 발광 표면을 포함할 수 있고, 제1 LED에 의해 방출된 제1 광은 제1 LED로부터 제1 인광체에 들어가고 발광 표면으로부터 제1 인광체를 빠져나가고, 제2 LED에 의해 방출된 제2 광은 제2 LED로부터 제2 인광체에 들어가고, 제2 인광체로부터 제1 인광체 내로 빠져나가고, 발광 표면을 통해 제1 인광체를 빠져나간다.
제1 인광체는 제1 캐리어 물질 내에 혼합된 제1 인광체 물질을 포함할 수 있고, 제2 인광체는 제2 캐리어 물질 내에 혼합된 제2 인광체 물질을 포함할 수 있고, 제2 캐리어 물질에서의 제2 인광체의 농도는 제1 캐리어 물질에서의 제1 인광체의 농도보다 높다.
제1 및 제2 캐리어 물질들은 실리콘일 수 있다.
제1 LED 및 제2 LED는 둘 다, 장착 표면 상의 단일 리드 프레임 내에 장착될 수 있고, 제1 인광체는 장착 표면에 대향하는 발광 표면을 갖는다.
장착 표면은 제2 LED를 둘러싸는 장벽을 포함할 수 있고, 제2 인광체는 장벽 내에 포함된다.
조명 디바이스는 제3 LED 및 제3 인광체를 더 포함할 수 있고, 제3 인광체는 제3 LED 위에, 제1 인광체와 제3 LED 사이에, 그리고 제3 LED와 제1 LED 사이에 배치되고, 제1 인광체는 제2 인광체와 제3 인광체 사이에 배치된다.
제1 LED, 제2 LED, 및 제3 LED는 400-460 nm 범위의 파장을 갖는 청색 광을 방출하도록 구성된 반도체 다이오드 구조들일 수 있고, 제2 인광체는 청색 광을 흡수하고 녹색 광을 방출하도록 구성될 수 있고, 제3 인광체는 청색 광을 흡수하고 적색 광을 방출하도록 구성될 수 있다.
제1 LED, 제2 LED, 및 제3 LED는 모두, 장착 표면 상의 단일 리드 프레임 내에 장착될 수 있고, 제1 인광체는 장착 표면에 대향하는 발광 표면을 포함할 수 있다.
제1 LED는 제1 복수의 반도체 다이오드 구조들을 포함할 수 있고, 제2 LED는 제2 복수의 반도체 다이오드 구조들을 포함한다.
도 1a 및 도 1b는 예시적인 실시예에 따른 조명 디바이스를 예시하는 단면도들이다.
도 2는 다른 예시적인 실시예에 따른 조명 디바이스를 예시하는 단면도이다.
도 3은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 조명 디바이스에 대한 청색, 녹색 및 적색 1차 스펙트럼들을 도시한다.
도 4a 및 도 4b는, 각각, 또 다른 실시예에 따른 조명 디바이스를 예시하는 단면도 및 평면도이다. 도 4a의 단면도는 도 4b에 도시된 선(I-F)을 따라 취해진 것이다.
도 5는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 조명 디바이스를 예시하는 단면도이다.
이하의 상세한 설명은 도면들을 참조하여 읽혀져야 하며, 여기서 동일한 참조 번호들은 상이한 도면들 전체에 걸쳐 유사한 요소들을 지칭한다. 도면들은 반드시 축척대로 그려진 것은 아니며, 선택적 실시예들을 도시하고, 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 상세한 설명은 본 발명의 원리들을 제한이 아닌 예로서 예시한다.
단일 조명 디바이스로부터의 광의 특정 색 또는 백색 광 CCT 값은 2개 이상의 상이한 색의 광원들로부터 방출되는 광의 2개 이상의 상이한 색들을 혼합함으로써 달성될 수 있다. 조명 디바이스의 2개 이상의 상이한 색의 광원들("원색들"로서 지칭될 수 있음)을 사용하는 것은 조정가능한 조명 디바이스에 특히 유용하다. 그러한 조정가능한 조명 디바이스들에서, 조명 디바이스로부터의 전체 방출된 광의 다양한 색들 또는 백색 광 CCT 값들을 달성하기 위해, 방출된 광의 색 또는 백색 광 CCT 값이, 상이한 색의 광원들 또는 원색들에 의해 출력되는 광의 양을 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, (예를 들어, 루미레즈 홀딩스 비.브이.(Lumileds Holdings B.V.)의 룩슨 퓨전®(LUXEON Fusion®) 조명 디바이스들에서 사용되는 바와 같은) 불포화 적색, 녹색 및 청색 pcLED 원색들을 이용한 색 조정은 넓은 CCT 범위에 걸쳐 백색 광의 높은 효능 및 플럭스를 달성하면서 또한 높은 색 충실도를 제공하는 효과적인 접근법이다.
그러한 색 조정가능 및 백색 광 CCT 조정가능 조명 디바이스들에서 사용되는 광원들 또는 원색들은 전형적으로, 개별 LED 패키지들로서 구현된다. 따라서, 상이한 색의 광을 각각 방출하는 2개 이상의 개별 LED 패키지들은 조정가능한 조명 디바이스를 형성하기 위해 조합된다. 예를 들어, 백색 광 CCT 조정가능 조명 디바이스는 2개의 개별 LED 패키지들을 포함할 수 있는데, 이들은 표준 백색 LED 패키지들일 수 있고, 하나는 2700K의 CCT 값을 갖고 다른 하나는 6500K의 CCT 값을 갖는다.
그러나, 개별 LED 패키지들을 조합하는 것은 조명 디바이스의 총 발광 표면("LES") 상에서 큰 정도의 색 변화를 야기할 수 있다. 이러한 큰 정도의 색 변화는 다양한 광학 설계들에서 불리할 수 있다. 지향성 조명에서, LES의 색 변화가 원거리장에서 보일 수 있고, 색 혼합을 제공하고 색 변화를 감소시키기 위해, 특별히 설계된 2차 광학계의 사용이 요구된다. 그러한 2차 광학계의 사용은 광학 효율 손실들 및/또는 조명 디바이스의 크기 및 체적의 증가를 야기할 수 있다.
무지향성 조명에서, 조명 디바이스가, 광학 확산기들의 사용에 의해 전형적으로 달성되는 균일한 외관을 갖는 것이 종종 바람직하다. 그러나, 색 변화가 증가함에 따라, 균일한 외관을 달성하기 위해, 광 손실을 증가시키는, 더 큰 혼합 거리 및/또는 더 강한 광학 확산기들이 필요하다.
도 1a는 2개 이상의 원색들을 조합하고 광의 균일한 외관을 달성하는 조명 디바이스의 예시적인 실시예를 예시한다. 도 1a의 조명 디바이스(100)는 제1 LED(110) 및 제2 LED(120)를 포함한다.
제1 LED(110) 및 제2 LED(120)는, 예를 들어, 베이스(151)의 장착 표면(150) 상에 장착될 수 있다. 제1 인광체(115)는 제1 LED(110) 및 제2 LED(120) 둘 다의 위에 배치된다. 제2 인광체(125)는 제2 LED(120) 위에만 배치되고, 이로써, 제2 인광체는 제1 인광체(115)와 제2 LED(120) 사이에 배치되고, 또한, 제1 LED(110)와 제2 LED(120) 사이에 배치된다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 제2 인광체(125)는 제1 인광체(115)와 접촉할 수 있다.
조명 디바이스(100)는 조명 디바이스(100)를 둘러쌀 수 있는 측벽들(155)을 포함할 수 있다. 베이스(151) 및 측벽들(155)은 단일 리드 프레임에 의해 형성될 수 있다. 제1 LED(110) 및 제2 LED(120)는 베이스(151)의 장착 표면(150) 상의 단일 리드 프레임 내에 장착된다. 제1 LED 및 제2 LED는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이 리드 프레임을 통해 전원에 연결될 수 있다. 제1 LED 및 제2 LED는 공통 애노드, 공통 캐소드를 가질 수 있거나, 각각은 개별적으로 어드레싱가능한 애노드 및 캐소드를 가질 수 있다.
제1 인광체(115)는, 제1 LED(110) 및 제2 LED(125)에 대향하고 장착 표면(150)에 대향하는 발광 표면(140)을 조명 디바이스(100) 상에 형성한다. 전체 발광 표면은 제1 인광체(115)로 구성된 광학적으로 균일한 물질로 형성될 수 있다. 발광 표면(140)은 전체 표면에 걸쳐 연속적이고, 중단되지 않고, 규칙적일 수 있다. 발광 표면(140)은 실질적으로 편평할 수 있다. 발광 표면(140)은 측벽들(151) 내에, 예를 들어, 리드 프레임 패키지 내에 포함된 영역을 완전히 채울 수 있다. 발광 표면(140)은 제1 LED(110) 및 제2 LED(120)에 의해 출력된 광이 조명 디바이스(100)를 빠져나가는 표면이고, 제1 인광체(115)의 산란 특성들로 인해 균일한 소스 외관을 생성한다.
도 1b는 조명 디바이스(100)를 통한 광 경로를 예시한다. 제1 LED(110)는 제1 인광체(115)에 들어가는 제1 광(170)을 방출하도록 구성된다. 제1 광(170)의 적어도 일부는 제1 광(170)의 일부를 제2 광(172)으로 하향 변환하는 제1 인광체(115)에 의해 흡수된다. 제2 광(172)은 제1 광(170)보다 긴 파장들을 갖는다. 제2 광(172)은 발광 표면(140)을 통해 조명 디바이스(100)를 빠져나간다.
제1 인광체(115)는 제1 LED로부터 방출된 제1 광(170)의 일부가 제1 인광체(115)에 들어가고 인광체(115)에 의해 하향 변환되지 않도록 형성될 수 있다. 변환되지 않은 제1 광(174)은 제1 인광체(115)를 통과하고 발광 표면(140)을 빠져나가 제1 광(170)과 동일한 범위의 파장들을 갖는다.
제2 LED(120)는 제2 인광체(125)에 들어가는 제3 광(180)을 방출하도록 구성된다. 제3 광(180)의 적어도 일부는 제3 광(180)의 일부를 제4 광(182)으로 하향 변환하는 제2 인광체(125)에 의해 흡수된다. 제4 광(182)은 제3 광(180)보다 긴 파장들을 갖는다. 제4 광(182)은 제2 인광체(125)로부터 제1 인광체(115)에 들어간다.
제1 인광체(115) 및 제2 인광체(125)는 제4 광(182)이 제1 인광체(115)에 의해 흡수되지 않도록 선택될 수 있고, 이 경우에 제4 광(182)은 제1 인광체(115)를 통과하고 발광 표면(140)을 통해 조명 디바이스(100)를 빠져나간다.
제2 인광체(125)는 제2 LED(120)로부터 방출된 제3 광(180)의 일부가 제2 인광체(125)에 들어가고 인광체(125)에 의해 하향 변환되지 않도록 형성될 수 있다. 변환되지 않은 제3 광(184)은 제3 광(180)과 동일한 범위의 파장들을 갖는다. 변환되지 않은 제3 광(184)은 제2 인광체(125)로부터 제1 인광체(115)에 들어간다. 제1 인광체(115)에 들어갈 때, 변환되지 않은 제3 광(184)의 일부는 변환되지 않은 채로 남을 수 있다. 그러한 경우에 제1 인광체(115)에 의해 더 변환되지 않은 임의의 변환되지 않은 제3 광(184)은 발광 표면을 빠져나가 제2 광(180)과 동일한 범위의 파장들을 갖는다. 제3 광(180)의 파장 범위 및 제1 인광체의 특성에 따라, 변환되지 않은 제3 광(184), 또는 그의 일부는 제1 인광체(115)에 의해 흡수될 수 있고, 변환되지 않은 제3 광(184)보다 더 긴 파장들을 갖는 광(188)으로 하향 변환될 수 있으며, 이는 제2 광(172)과 동일한 범위의 파장들을 가질 수 있다.
제2 광(172), 변환되지 않은 제1 광(174), 제4 광(182), 및 임의의 변환되지 않은 제3 광(184) 및 광(188)이 조합되어 조명 디바이스(100)의 원하는 색 또는 백색 광 CCT 값을 형성한다. 제2 광(172), 변환되지 않은 제1 광(174), 제4 광(182)은 물론, 임의의 변환되지 않은 제3 광(184) 및 광(188)은 제1 인광체(115)의 적어도 일부 및 발광 표면(140)을 통과하며, 이는, 제1 인광체(115)의 산란 특성들로 인해 그리고 광이 개별 LED 패키지들을 통하는 대신에, 균일한 물질의 단일 표면을 통해 방출되기 때문에, 조명 디바이스(100)에 균일한 색의 광의 외관을 제공한다. 조명 디바이스(100)를 떠나는 모든 광은 제1 인광체(115)의 일부 부분 및 균일한 발광 표면(140)을 통과한다.
제1 인광체(115) 및 제2 인광체(125)는 제1 광(170) 및 제3 광(180)의 상이한 양들을 변환하도록 배열될 수 있다. 제2 인광체(125)는 제3 광(180)의 대부분 또는 전부가 제2 인광체(125)에 의해 하향 변환되고, 제3 광(180)의 어느 것도 제2 인광체(125)에 의해 하향 변환되지 않거나, 단지 작은 부분만이 제2 인광체(125)에 의해 하향 변환되지 않도록 배열될 수 있다. 즉, 변환되지 않은 제3 광(184)은 제1 인광체(115)에 거의 또는 전혀 들어가지 않는다. 예를 들어, 제2 인광체(125)는 제3 광(180)의 90% 초과를 제4 광(182)으로 변환할 수 있고, 제3 광(180)의 10% 이하는 변환되지 않은 제3 광(184)으로서 제1 인광체(115)에 들어갈 수 있다. 예를 들어, 제2 인광체는 제3 광(180)의 97% 초과를 제4 광(182)으로 변환할 수 있고, 제3 광(180)의 3% 이하는 변환되지 않은 제3 광(184)으로서 제1 인광체(115)에 들어갈 수 있다. 제3 광(180)의 변환량을 증가시키는 것은 색점들에 대한 제1 인광체(115)의 효과를 감소시키고, 이로써, 제1 인광체(115)는 제4 광(182)의 산란을 대부분 야기한다.
제1 인광체(115)와 제2 인광체(125) 간의 변환의 이러한 차이는 조명 디바이스(100)에 의해 출력된 광에서 관찰될 수 있다. 조명 디바이스(100)의 "제1 원색"은, 제1 인광체(115)를 통과하고 발광 표면(140)을 통해 조명 디바이스(100)를 빠져나가는, 제1 LED(110)에 의해 방출된 광(즉, 제2 광(172) 및 변환되지 않은 제2 광(174))으로서 정의된다. 조명 디바이스(100)의 "제2 원색"은, 제2 인광체(125) 및 그 다음에 제1 인광체(115)를 통과하고 발광 표면(140)을 통해 조명 디바이스(100)를 빠져나가는, 제2 LED(120)로부터의 광(즉, 제4 광(182) 및 임의의 변환되지 않은 제3 광(186) 및 조명 디바이스(100)를 나가는 광(188))으로서 정의된다. 제1 LED(110)에 의해 방출된 제1 광(170)이 제1 파장 범위를 가지면, 제2 원색의 스펙트럼 전력 분포는 변환되지 않은 제2 광(174)의 파장 범위들 내의(즉, 제1 파장 범위 내의) 총 방사 전력의 3% 미만을 포함할 수 있다. 제1 원색의 스펙트럼 전력 분포는 변환되지 않은 제2 광(174)의 파장 범위들 내의(즉, 제1 파장 범위 내의) 총 방사 전력의 적어도 25%를 가질 수 있다. 제2 인광체(125)는, 제2 LED(120)가 제1 파장 범위의, 즉, 제1 LED(110)와 동일한 파장 범위 내의 광을 방출하도록 구성될 때에도 제1 원색과 제2 원색 사이의 스펙트럼 전력 분포의 이러한 차이가 남아 있도록 배열된다.
임의의 적절한 방법이 제1 인광체(115) 및 제2 인광체(125)를 형성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 인광체(115)는 실리콘 슬러리를 형성하기 위해 제1 인광체 물질을 캐리어 물질, 예컨대, 실리콘 내에 혼합함으로써 형성될 수 있다. 제2 인광체(125)는 실리콘 슬러리를 또한 형성하기 위해, 개별적으로, 제2 인광체 물질을 캐리어 물질, 예컨대, 실리콘 내에 혼합함으로써 형성될 수 있다. 제2 인광체 물질과 캐리어의 제2 인광체(125) 혼합물은 제2 인광체(125)를 형성하기 위해, 장착 프레임(150) 상에 장착된 제2 LED(120) 위에 퇴적된다. 제2 인광체 물질과 캐리어의 제2 인광체(125) 혼합물은 제2 LED(120) 위에 그리고 그 주위에 포함되는 방식으로 퇴적된다(제2 인광체의 격납을 위한 방법들은 도 2 및 도 4와 관련하여 아래에 더 상세히 설명된다). 제2 인광체(125) 혼합물이 퇴적된 후에, 제1 인광체(115) 혼합물은 장착 표면(150) 상에 장착된 제1 LED(110), 제2 인광체(125) 및 제2 LED(120) 위에 퇴적된다.
제1 인광체(115) 및 제2 인광체(125)를 형성하기 위한 다른 예시적인 방법에서, 캐리어는 세라믹이고, 인광체 물질은 세라믹 내로 혼합되고 세라믹 소판으로 형성된다. 제2 인광체(125)의 세라믹 소판은 제2 LED(120)를 커버하도록 크기가 정해지고, 그 후 제1 LED(110)가 아니라 제2 LED(120) 상에 위치된다. 제1 인광체(115)의 세라믹 소판은 제1 LED(110) 및 제2 LED(120) 둘 다를 커버하도록 크기가 정해지고, 제1 LED(110), 제2 인광체(125) 세라믹 플레이트, 및 제2 LED(120) 위에 위치되고, 이로써, 제2 인광체(125) 세라믹 플레이트는 제2 LED(120)와 제1 인광체(115) 세라믹 플레이트 사이에 위치된다. 제1 인광체(115) 및 제2 인광체(125)가 세라믹 소판들로서 형성되는 경우, 이들은 제1 LED(110)와 제2 LED(120) 사이에 또한 위치되도록 형성될 수 있거나 형성되지 않을 수 있지만, 2개의 LED들은 그 대신에 광학 장벽에 의해 분리될 수 있고, 이로써, 세라믹 소판들은 LED들의 최상부 상에만 위치된다.
관련 기술분야의 통상의 기술자는 위에 설명된, 제1 인광체(115)와 제2 인광체(125) 사이의 변환의 차이를 달성하는 방법을 이해할 것이다. 예를 들어, 제1 인광체(115)는 제2 인광체(125)보다 더 낮은 농도의 인광체 물질을 가질 수 있고, 인광체 물질의 농도는 사용된 특정 인광체 물질에 의존할 것이다. 사용된 인광체 물질에서의 인광체 입자의 크기가 또한, 변환의 정도를 조정하는 데 사용될 수 있다.
제1 인광체(115)는 또한, 제1 인광체(115)의 산란 성능을 향상시키고 광의 균일성을 더 증가시키기 위해 산란제, 예를 들어, 산란 입자들, 예컨대, TiO2 또는 ZrO2을 포함할 수 있다.
임의의 LED는 조명 디바이스(100)의 원하는 색 또는 백색 광 CCT, 및 적용가능한 경우, 원하는 조정 범위에 따라 제1 LED(110) 및 제2 LED(120)로서 사용될 수 있다.
예를 들어, 제1 LED(110) 및 제2 LED(120)는 반도체 다이오드 구조들, 또는 LED 다이들, 예컨대, InGaN 물질 시스템에 기초한 III-질화물 LED들일 수 있다. 제1 LED(110) 및 제2 LED(120)는 동일할 수 있고, 동일한 파장 범위를 갖는 제1 광(170) 및 제3 광(180)을 방출하거나, 제1 LED(110) 및 제2 LED(120)는 상이할 수 있고, 제1 광(170)은 제3 광(180)과 상이한 파장 범위를 가질 수 있다.
조명 디바이스(100)에 사용하기 위해 선택된 특정 LED들 및 특정 인광체 물질들은 조명 디바이스의 원하는 색 또는 백색 광 CCT 값, 또는 조명 디바이스(100)가 조정가능한 경우 조명 디바이스(100)의 색들 및 백색 광 CCT들의 범위를 제공하도록 선택된다.
조명 디바이스(100)는 제1 LED(110) 및 제2 LED(120)에 제공되는 구동 전류를 변화시킴으로써 조정가능하도록 구성될 수 있고, 이로써, 더 많거나 더 적은 제1 광(170) 및 제3 광(180)이 방출될 때 색 또는 백색 광 CCT 값이 변한다. 조명 디바이스(100)로부터 방출되는 모든 광이 발광 표면(140)을 통해 방출되기 때문에, 광은 상이한 원색들이 혼합되어 상이한 색들 또는 백색 광 CCT 값들을 형성할 때에도 균일한 외관을 갖는다.
본원에 개시된 바와 같은 조명 디바이스들은 균일한 외관을 갖는 조정가능한 백색 광 조명 디바이스를 제조하는 데 유용할 수 있다. 그러한 조명 디바이스는, 예를 들어, 색 조정가능한 조명 디바이스를 위한 원색들로서 역할을 하는 3개의 인광체 변환 색들을 갖는 단일 LED 패키지(단일 리드 프레임)로 제조될 수 있다.
도 2는 다양한 백색 광 CCT 값들 사이에서 조정가능한 단일 LED 패키지 내의 백색 광 조명 디바이스들을 포함하는, 단일 LED 패키지 내의 백색 광 조명 디바이스들을 생성하기 위해 유용한 조명 디바이스(200)를 예시한다. 리드 프레임(260)은, 장착 표면(250) 상에 배치된, 제1 LED(210), 제2 LED(220) 및 제3 LED(230)를 포함한다. 제2 인광체(225)는 제2 LED(220) 위에 배치된다. 제3 인광체(235)는 제3 LED(230) 위에 배치된다. 제1 인광체(215)는 제1 LED(210), 제2 인광체(225) 및 제2 LED(210), 및 제3 인광체(235) 및 제3 LED(230) 위에 배치된다. 제1 인광체(215)는 제1 LED(210)와 제2 LED(220) 사이뿐만 아니라, 제1 LED(210)와 제3 LED(230) 사이에 배치된다. 제2 인광체(225)는 제1 인광체(215)와 제2 LED(220) 사이에 배치된다. 제3 인광체(235)는 제1 인광체(215)와 제1 LED(210) 사이에 배치된다.
제1 인광체(215)는 리드 프레임(260) LED 패키지의 전체 표면을 커버하여 발광 표면(240)을 형성하고, 이는 도 1a 및 1b와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 제1 인광체(215)의 산란 특성들로 인해 광의 균일한 외관을 생성한다.
도 1b의 제2 LED(120) 및 제2 인광체와 유사하게, 제3 LED(230)는 광, 즉, 제5 광을 방출하도록 구성되고, 제5 광은, 제3 인광체(235)에 의해 흡수되거나 대부분 흡수되고 제5 광보다 긴 파장들을 갖는 제6 광으로 하향 변환된다. 제6 광은 제3 인광체(235)를 빠져나가 제1 인광체(215)에 들어가고 이를 통과한다. 발광 표면(240)을 통해 조명 디바이스(200)에 의해 방출된 광은, 제1 LED(210) 및 제1 인광체(215), 및 제2 LED(220) 및 제2 인광체(225)로부터 방출되고 하향 변환된 광, 및 도 1b와 관련하여 위에서 설명된 바와 같은 임의의 변환되지 않은 광에 더하여, 제6 광을 포함한다.
제1 LED(210), 제2 LED(220), 제3 LED(230), 제1 인광체(215), 제2 인광체(225), 및 제3 인광체(235)는 조정가능한 CCT를 갖는 백색 광을 생성하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 불포화 RGB 원색들을 이용한 백색 광 조정의 상세한 설명을 위해, 발명의 명칭이 "LED and Phosphor Combinations for High Luminous Efficacy Lighting with Superior Color Control"인 미국 특허 출원 일련 번호 16/431,094(본원에 참조로 포함됨)를 참조한다. 제1 LED(210), 제2 LED(220), 및 제3 LED(230)는 400-460 nm의 범위의 피크 파장을 갖는 자색 또는 청색 광을 방출하도록 구성된 LED 다이들일 수 있다. 인광체 혼합물들은 녹색 및/또는 적색 인광체들의 상이한 조성물들을 가질 수 있다. 특히, 예를 들어, 제2 인광체(225)는 적색 인광체 물질을 포함할 수 있고, 제3 인광체(235)는 녹색 인광체 물질을 포함할 수 있다. 제1 인광체(115)는 또한, LED(210)에 의해 방출된 변환되지 않은 제1 광과, 제1 인광체(215)에 의해 변환된 제2 광의 조합이 실질적으로 청색인, 즉, (예를 들어, 아래에 설명되는 도 3에 도시된 바와 같이) 400-460 nm의 범위의 피크 파장을 갖는 충분히 낮은 농도로 녹색 인광체 물질을 포함할 수 있다. 각각의 LED 다이(210, 220, 및 230)에 의해 방출된 광은 더 긴 파장들로 각각의 인광체들(215, 225, 235)에 의해 적어도 부분적으로 하향 변환되고; 따라서, 삼원색 스펙트럼들이 형성된다. 예를 들어, 그러한 백색 광 조명 디바이스(200)에 대한 삼원색 스펙트럼들은 실질적으로 청색, 적색, 및 녹색 색점들 및 미국 특허 출원 일련 번호 16/431,094에 더 상세히 설명되는 다른 스펙트럼 특성들을 가질 수 있다. 도 3은 청색(301), 적색(302), 및 녹색(303)의 예시적인 원색 스펙트럼들을 도시한다. 제2 인광체(225)를 통해 제2 LED(220)로부터, 그리고 제3 인광체(235)를 통해 제3 LED(230)로부터 방출되는, 적색 및 녹색 원색들은 거의 완전히 변환된다. 그러므로, 그러한 원색들로부터의 광이 청색 원색의 제1 인광체(215)를 통과하게 하는 것은 적색 및 녹색 원색 색점들에 매우 적은 영향을 미치고 대부분 산란을 초래한다. 이 특성은 균일한 소스 외관을 생성하기 위해, 제1 인광체(215)가 LED 패키지(260)의 전체 발광 표면(240)을 커버하게 함으로써 본 개시내용의 실시예들에서 활용된다.
위에서 설명된 바와 같이, 발광 표면(240)을 형성하는 제1 인광체(115)를 통과하는, 제1 LED(210)로부터의 광은 제1 인광체(215) 및 제2 인광체(225) 및 제3 인광체(235) 각각 아래의 제2 및 제3 LED들(220, 230)로부터의 광보다 덜 변환된다. 바람직하게, 각각, 제2 LED(220) 및 제3 LED(230)에 의해 방출되고 제2 인광체(225) 및 제3 인광체(235)를 통과하고, 제1 인광체(215)를 통과해 발광 표면(240)을 통해 조명 디바이스(200)를 빠져나가는 광의 원색 스펙트럼들은 제1, 제2 및 제3 LED들(210, 220, 및 230)을 위해 사용되는 LED 다이들의 400-460 nm의 파장 범위의 총 방사 전력의 3% 미만을 포함하는 스펙트럼 전력 분포를 갖고, 제1 LED(210)에 의해 방출되고 제1 인광체(215)를 통과해 발광 표면(240)을 통해 조명 디바이스(200)를 빠져나가는 광의 원색 스펙트럼들은 이 파장 범위(400-460 nm)의 총 방사 전력의 25% 초과를 갖는 스펙트럼 전력 분포를 갖는다.
조명 디바이스(200)는, 각각, 제1, 제2 및 제3 인광체(215, 225, 235) 각각에 대해 실리콘 슬러리를 하나씩 형성하기 위해 실리콘 캐리어에 분배된 인광체 물질들의 3개의 혼합물을 형성함으로써 형성될 수 있다. 적색 및 녹색 인광체 실리콘 슬러리들인 제2 인광체(225) 혼합물 및 제3 인광체(235) 혼합물은, 각각, 각각의 LED 다이들(220, 230)의 최상부 상에 퇴적되고, 실리콘 슬러리의 표면 장력 및 점성으로 인해 각각의 LED 다이들(220, 230) 위에 그리고 그 주위에 포함된다. 각각의 LED 다이들(220, 230) 상에 퇴적된 후에, 적색 인광체 및 녹색 인광체 실리콘 슬러리들은 퇴적된 인광체 실리콘 슬러리의 형상을 보존하고, 또한, 각각의 LED들 위에 인광체 실리콘 슬러리들을 포함하는 것을 돕기 위해 부분적으로 또는 완전히 경화될 수 있다. 그 다음, 실리콘 슬러리에 분배된 제1 인광체 물질의 혼합물이 제1 LED(210), 및 제2 및 제3 인광체들(225 및 235) 위에 퇴적되고, 리드 프레임(260) LED 패키지의 공동(263)을 채운다.
도 4a 및 4b는, 각각, 별개의 인광체들을 포함하기 위한 대안적인 방법을 활용하는 조명 디바이스(400)의 단면도 및 평면도를 예시한다.
조명 디바이스(400)에서, 리드 패키지(460)의 장착 표면(450)은 리드 프레임(460) LED 패키지의 주 공동(463) 내부에 내측 벽들(또는 댐들)(470, 471)을 포함하도록 성형된다. 제1 LED(410)는 2개의 내측 벽들(470, 471) 사이의, 리드 패키지(460)의 장착 표면(450) 상에 배치된다. 제2 LED(420)는 리드 프레임(460)의 내측 벽(471)과 측벽(451) 사이의 장착 표면(450) 상에 배치된다. 제3 LED(430)는 리드 프레임(460)의 내측 벽(470)과 측벽(451) 사이의 장착 표면(450) 상에 배치된다. 제2 인광체(425)를 형성하는 데 사용되는, 실리콘 슬러리와 제2 인광체 물질의 혼합물은 제2 LED(420) 위에 그리고 내측 벽(471)과 측벽(451) 사이에 퇴적되고, 이로써, 혼합물은 내측 벽(471)과 측벽(451)에 의해 포함된다. 유사하게, 제3 인광체(435)를 형성하는 데 사용되는, 캐리어, 예컨대, 실리콘 슬러리와 제3 인광체 물질의 혼합물은 제3 LED(430) 위에 그리고 내측 벽(470)과 측벽(451) 사이에 퇴적되고, 이로써, 혼합물은 내측 벽(470)과 측벽(451) 사이에 포함된다. 그 다음, 제1 인광체(415)를 형성하는 데 사용되는, 캐리어, 예컨대, 실리콘 슬러리와 제1 인광체 물질의 혼합물이 제1 LED(410) 위에 퇴적되고, 측벽들(451) 사이의 공동(463)를 채우고, 제2 인광체(425) 및 제3 인광체(435)를 커버하고, 발광 표면(440)을 형성한다.
도 4b는 조명 디바이스(400)의 평면도를 예시한다. 리드 프레임(460)은 직사각형이다. 내측 벽들(470, 471)은 공동(463)을, 각각, 제1 LED(410), 제2 LED(420), 및 제3 LED(430)를 포함하는 3개의 직사각형 웰들(481, 482, 및 483)로 분할한다. 제2 인광체(425)는 제2 웰(482) 내에 배치되고 제3 인광체(435)는 제3 웰(483) 내에 포함된다. 제1 인광체(415)는 제1 웰(481) 및 공동의 나머지를 채우고, 발광 표면 에지(441) 내에 발광 표면(440)을 형성한다.
본 개시내용에 따른 조명 디바이스는 다양한 상이한 기하형상들을 가질 수 있다. 도 5는 원형 기하형상을 갖는 조명 디바이스(500)를 예시한다. 조명 디바이스(500)에서, 3개의 내측 벽들(570, 571, 및 572)이 있다. 3개의 내측 벽들(570, 571, 및 572)은 리드 프레임(560)의 원형 공동(563)을 3개의 웰들(581, 582, 및 583)로 분할하고, 3개의 웰들은, 각각, 제1 LED(510), 제2 LED(520), 및 제3 LED(530)를 포함한다. 3개의 웰들(581, 582, 및 583)은 도 5에서 대략 동일한 체적을 갖는 것으로 도시되지만, 체적들의 임의의 적합한 관계가 사용될 수 있다. 2개의 내측 벽들(570 및 572)은 리드 프레임(560)의 측벽(551)과 함께 제3 인광체(235)를 포함한다. 2개의 내측 벽들(572 및 571)은 리드 프레임(560)의 측벽(551)과 함께 제2 인광체(225)를 포함한다.
균일한 광원을 제공하는 것에 더하여, 본원에 개시된 조명 디바이스의 다른 장점은 원색들 모두가 단일 LED 패키지 내에 포함되는 것을 허용하고, 이는 다수의 LED 패키지들을 사용하는 것에 비해 디바이스의 크기를 감소시키고, 또한, 디바이스의 사용을 단순화한다는 것이다. 예를 들어, 삼원색의 종래의 백색 광원은, 각각 3.5 mm x 2.8 mm일 수 있는 적색, 녹색, 및 청색에 대해 하나씩 3개의 개별 LED 패키지들을 필요로 할 것이다. 본원에 개시된 조명 디바이스들, 예를 들어, 조명 디바이스들(400(도 4a 및 도 4b) 및 500(도 5))에서, 3개의 원색들 모두는 3.0 mm x 3.0 mm일 수 있는 단일 LED 패키지에 포함되고, 이는 상당히 더 작다. 개별 LED 패키지들이, 균일한 광을 생성하기 위해 각각의 색에 대해 사용될 때 요구되는 추가적인 광학계에 대한 필요가 없기 때문에, 크기는 더 감소된다.
적색, 녹색 및 청색 원색들의 관점에서 위에서 설명되었지만, 다른 실시예들에서, 상이한 색들을 갖는 원색들 및/또는 추가적인 원색들이 채용될 수 있다. 예를 들어, 제4 LED 위에 그리고 제1 인광체 물질 아래에 또한 위치되는 제4 인광체를 갖는 제4 LED가 포함될 수 있고 사용될 수 있다. 임의의 개수(>1)의 원색들이 사용될 수 있다.
위에서 개시된 단일 리드 프레임 LED 패키지에 더하여, 본원에 개시된 조명 디바이스의 다른 구현들이 활용될 수 있다. 예를 들어, 제1 LED, 제2 LED, 및 제3 LED 각각은, 예를 들어, 칩-온-보드 구성에서 활용될 수 있는 LED들의 그룹일 수 있다. 칩-온-보드 구성은 금속 코어 인쇄 회로 보드 상에 장착된 LED 다이들, 예를 들어, 36개의 다이들, 96개의 다이들, 450개의 다이들 및 그 이상의 다이들의 어레이를 포함할 수 있다. 3개의 원색들을 사용하는 그러한 칩-온-보드 구성에서, 제2 LED 다이들의 그룹 및 제3 LED 다이들의 그룹은, 각각, 제2 및 제3 인광체에 의해 커버되고, 제1 LED 다이들의 그룹은 제2 및 제3 인광체들 및 LED 다이들의 제2 및 제3 그룹을 또한 커버하는 제1 인광체에 의해 커버된다.
본 개시내용은 예시적이며, 제한적이지 않다. 본 개시내용에 비추어 추가의 수정들이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이고 첨부된 청구항들의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 조명 디바이스로서,
    제1 광을 방출하도록 구성된 제1 LED;
    제3 광을 방출하도록 구성된 제2 LED;
    상기 제1 LED 및 제2 LED 위에 배치되고 상기 제1 LED와 접촉하는 제1 인광체 - 상기 제1 인광체는 직접 상기 제1 LED로부터 상기 제1 광의 일부를 흡수하고 이에 응답하여 상기 제1 광보다 더 긴 파장의 제2 광을 방출하도록 배열됨 -; 및
    상기 제2 LED 위에 배치되고 상기 제2 LED와 접촉하는 제2 인광체 - 상기 제2 인광체는 직접 상기 제2 LED로부터 상기 제3 광의 일부를 흡수하고 이에 응답하여 상기 제3 광보다 긴 파장의 제4 광을 방출하도록 배열되고, 상기 제2 인광체에 의해 흡수된 상기 제3 광의 일부는 상기 제2 LED로부터 방출된 상기 제3 광의 적어도 90%를 포함하고, 상기 제2 인광체에 의해 흡수된 상기 제3 광의 일부는 상기 제1 인광체에 의해 흡수된 상기 제1 광의 일부보다 큼 -
    를 포함하고,
    상기 제4 광은 상기 제2 인광체로부터 직접 상기 제1 인광체 내로 빠져나가고, 상기 제1 인광체는, 상기 제1 LED 및 상기 제2 LED에 대향하고 상기 제1 LED, 제2 LED 및 제2 인광체를 커버하는 발광 표면을 형성하고, 상기 제2 광, 흡수되지 않은 제1 광, 및 제4 광은 상기 발광 표면을 통해 상기 조명 디바이스를 빠져나가는, 조명 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 LED로부터 상기 발광 표면까지의 최단 거리는 상기 제2 LED로부터 상기 제2 인광체와 상기 제1 인광체 사이의 계면까지의 최단 거리보다 큰, 조명 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    제4 광이 상기 제1 인광체를 통해 이동하는 평균 거리는 제3 광이 상기 제2 인광체를 통해 이동하는 평균 거리보다 큰, 조명 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광은 제1 파장 범위를 갖고, 상기 제2 광 및 변환되지 않은 제1 광의 제1 스펙트럼 전력 분포는 상기 제1 파장 범위 내의 총 방사 전력의 적어도 25%를 갖고, 상기 제4 광 및 변환되지 않은 제3 광의 제2 스펙트럼 전력 분포는 상기 제1 파장 범위 내의 총 방사 전력의 3% 미만을 갖는, 조명 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조명 디바이스를 빠져나가는, 상기 제1 LED 및 상기 제2 LED에 의해 방출되는 상기 광의 전부는 상기 제1 인광체를 통과하는, 조명 디바이스.
  6. 조명 디바이스로서,
    측벽들에 의해 둘러싸인 장착 표면을 갖는 리드 프레임;
    상기 리드 프레임 내의 상기 장착 표면 상에 장착된 제1 LED 패키지;
    상기 리드 프레임 내의 상기 장착 표면 상에 장착된 제2 LED 패키지;
    상기 제2 LED 패키지 및 상기 제2 LED 패키지에 인접한 상기 장착 표면의 일부 위에 배치되고 그와 접촉하는 제2 인광체 - 상기 제2 인광체는 제2 캐리어 물질 내에 혼합된 제2 인광체 물질을 포함함 -; 및
    상기 제1 LED 패키지, 상기 제2 인광체, 및 상기 장착 표면의 나머지 부분 위에 배치되고 그와 접촉하는 제1 인광체 - 상기 제1 인광체는 상기 장착 표면에 대향하는 발광 표면을 형성하기 위해 상기 리드 프레임의 측벽들 내의 체적을 채우고, 상기 발광 표면은 상기 장착 표면에 대향하는 측벽들 내의 전체 영역을 커버하고 상기 제1 LED 패키지, 상기 제2 LED 패키지, 및 상기 제2 인광체를 커버함 -
    를 포함하고,
    상기 제1 인광체는 제1 캐리어 물질 내에 혼합된 제1 인광체 물질을 포함하고, 제2 캐리어 물질에서의 제2 인광체의 농도는 제1 캐리어 물질에서의 제1 인광체의 농도보다 높은, 조명 디바이스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조명 디바이스의 상기 제1 인광체의 총 체적은 상기 조명 디바이스의 제2 인광체의 총 체적보다 큰, 조명 디바이스.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 LED로부터 상기 발광 표면까지의 최단 거리는 상기 제2 LED로부터 상기 제2 인광체와 상기 제1 인광체 사이의 계면까지의 최단 거리보다 큰, 조명 디바이스.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 LED 패키지에 의해 방출된 제1 광은 상기 제1 LED 패키지로부터 상기 제1 인광체에 들어가고 상기 발광 표면으로부터 상기 제1 인광체를 빠져나가고, 상기 제2 LED 패키지에 의해 방출된 제3 광은 상기 제2 LED 패키지로부터 상기 제2 인광체에 들어가고, 상기 제2 인광체로부터 상기 제1 인광체 내로 빠져나가고, 상기 발광 표면을 통해 상기 제1 인광체를 빠져나가는, 조명 디바이스.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 캐리어 물질들은 실리콘인, 조명 디바이스.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제2 LED 패키지에 의해 방출된 제3 광은 상기 제2 인광체에 의해 제4 광으로 변환되고, 제3 광이 상기 제2 인광체를 통해 이동하는 평균 거리는 상기 제4 광이 상기 제1 인광체를 통해 이동하는 평균 거리 미만인, 조명 디바이스.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
KR1020227023566A 2019-12-13 2020-12-11 Led들 및 다색 인광체들 KR102497138B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/714,238 US11398458B2 (en) 2019-12-13 2019-12-13 Multi-color phosphor converted LED package with single cavity
US16/714,238 2019-12-13
EP20159990.9 2020-02-28
EP20159990 2020-02-28
PCT/US2020/064568 WO2021119465A1 (en) 2019-12-13 2020-12-11 Leds and multi-color phosphors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220104063A KR20220104063A (ko) 2022-07-25
KR102497138B1 true KR102497138B1 (ko) 2023-02-07

Family

ID=74104231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227023566A KR102497138B1 (ko) 2019-12-13 2020-12-11 Led들 및 다색 인광체들

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4073838A1 (ko)
KR (1) KR102497138B1 (ko)
CN (1) CN114747005B (ko)
WO (1) WO2021119465A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019102796A (ja) * 2017-11-28 2019-06-24 日亜化学工業株式会社 発光装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8441179B2 (en) * 2006-01-20 2013-05-14 Cree, Inc. Lighting devices having remote lumiphors that are excited by lumiphor-converted semiconductor excitation sources
KR100924912B1 (ko) * 2008-07-29 2009-11-03 서울반도체 주식회사 웜화이트 발광장치 및 그것을 포함하는 백라이트 모듈
KR100982994B1 (ko) * 2008-10-15 2010-09-17 삼성엘이디 주식회사 Ｌｅｄ 패키지 모듈
EP2395568B1 (en) * 2009-02-05 2018-04-04 CCS Inc. Led light emitting device
JP2012199539A (ja) * 2011-03-08 2012-10-18 Mitsubishi Chemicals Corp 発光装置及び発光装置を備えた照明装置
TW201339707A (zh) * 2012-03-19 2013-10-01 Chunghwa Picture Tubes Ltd 背光模組
EP2915197B1 (en) * 2012-11-01 2020-02-05 Lumileds Holding B.V. Led-based device with wide color gamut
JP2015050270A (ja) * 2013-08-30 2015-03-16 株式会社東芝 半導体発光装置
CN105423149A (zh) * 2015-12-25 2016-03-23 广州市添鑫光电有限公司 一种高效led智能光源
KR20170077679A (ko) * 2015-12-28 2017-07-06 서울반도체 주식회사 광색역 발광소자
CN107946441A (zh) * 2016-10-12 2018-04-20 亿光电子工业股份有限公司 发光装置及发光二极管封装结构
DE102016124873B4 (de) * 2016-12-19 2023-09-21 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Weißlichtquelle und Verfahren zur Herstellung einer Weißlichtquelle
US10950764B2 (en) * 2017-11-28 2021-03-16 Nichia Corporation Light-emitting device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019102796A (ja) * 2017-11-28 2019-06-24 日亜化学工業株式会社 発光装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021119465A1 (en) 2021-06-17
CN114747005A (zh) 2022-07-12
KR20220104063A (ko) 2022-07-25
EP4073838A1 (en) 2022-10-19
CN114747005B (zh) 2023-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10588184B2 (en) Light emitting device and LED package structure
TWI452670B (zh) 光色調制方法、發光二極體光源模組及其封裝結構
KR100946015B1 (ko) 백색 발광장치 및 이를 이용한 ｌｃｄ 백라이트용 광원모듈
US11398460B2 (en) Light-emitting device and backlight including light-emitting device
JP5285435B2 (ja) 発光ダイオードモジュール
JP2013515366A (ja) 発光ダイオードアセンブリ、バックライト装置および表示装置
JP2000031531A (ja) 発光装置
US20200127176A1 (en) Hybrid chip-on-board led module with patterned encapsulation
JP2012191225A (ja) 発光装置
JP6583572B2 (ja) 発光装置
US11398458B2 (en) Multi-color phosphor converted LED package with single cavity
KR102497138B1 (ko) Led들 및 다색 인광체들
JP2014150293A (ja) 発光装置
KR20180017751A (ko) 발광 다이오드 패키지 및 발광 다이오드 모듈
US12033990B2 (en) Multi-color phosphor converted LED package with single cavity
KR101683889B1 (ko) 발광장치 및 그 제조방법
WO2013164737A1 (en) Pixelated single phosphor leds for white light generation
US20240072220A1 (en) Planar light-emitting device
JP2007288125A (ja) 発光装置
KR20050023990A (ko) 발광장치
KR20160018636A (ko) 표시 장치
KR20200043856A (ko) 백라이트용 led 패키지
KR20140105902A (ko) 반도체 발광 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant