KR20080080171A - 고체 광원, 및 그를 포함하는 램프, 백라이트 유닛,디스플레이 모듈 및 휴대용 전자 장치와, 원하는 색 점의광을 생성하는 방법 - Google Patents
고체 광원, 및 그를 포함하는 램프, 백라이트 유닛,디스플레이 모듈 및 휴대용 전자 장치와, 원하는 색 점의광을 생성하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 여기 광(102)을 방출하는 제1 활성 영역(110) 및 일차 광(104)을 방출하는 제2 활성 영역(120), 및 여기 광(102)을 이차 광(106)으로 상당히 변환시키는 변환 소자(130)를 포함하는 고체 광원(100)에 관한 것이다. 일차 광(104) 및 이차 광(106)은 미리 결정된 색 온도를 갖는 원하는 색 점의 광, 특히 백색 광을 생성하기 위해 혼합된다.
제1 활성 영역, 제2 활성 영역, 여기 광, 일차 광, 이차 광, 형광체
Description
본 발명은 고체 광원에 관한 것이다.
본 발명은 또한 그러한 고체 광원을 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
본 발명은 또한 그러한 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 모듈에 관한 것이다.
본 발명은 또한 그러한 디스플레이 모듈을 포함하는 이동 전화, PDA, 포켓 퍼스널 컴퓨터 등과 같은 휴대용 전자 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 그러한 고체 광원을 포함하는 램프에 관한 것이다.
본 발명은 또한 그러한 고체 광원으로부터 원하는 색 점의 광을 생성하는 방법에 관한 것이다.
LED 램프와 같은 광원의 실시예는 EP-1160883-A2에 개시된다. LED 램프는 청색 및 적색 LED를 포함한다. 청색 LED는 청색 파장 범위에 속하는 파장에서 방사선을 생성하고, 적색 LED는 적색 파장 범위에 속하는 파장에서 방사선을 생성한다. 형광체는 최소한 청색 LED를 덮는다. 형광체는 청색 LED의 방사선에 의해 광 여기되고, 청색 LED의 방사선의 일부를 중간 파장, 예를 들어 황색 또는 녹색으로 변환시킨다. 청색 파장 범위 내의 방사선의 일부는 변환되지 않고 형광체를 빠져나간다. 백색 광은 청색 LED와 적색 LED에 의해 생성된 방사선과, 청색 LED의 방사선에 의해 광 여기될 때 형광체에 의해 나타나는 황색 발광을 결합함으로써 생성된다.
전형적으로, 단일 LED로부터의 광이 불충분한 애플리케이션에서, 조명을 제공하기 위해 몇 개의 LED가 함께 조립될 필요가 있다. 이것은 예를 들어, 백라이트 유닛의 경우인데, 디스플레이에 조명을 제공하기 위해 다수의 백색 LED에 의존하는 이동 전화 디스플레이에 대한 경우이다. 또한, 이들 장치, 예를 들어 디스플레이가 균일한 색 온도를 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 소정 유형의 LED 및 특히 형광체로 코팅된 백색 LED는 원료 소스, 결정 성장, 핸들링, 원료의 저장 조건, 및 제조 공정에 들어가는 기타 변수의 차이로 인해 색 온도의 변화를 나타낸다. 그러므로, 제조 공정은 LED를, 예를 들어 백라이트 유닛 내로 조립하기 전에 LED가 비닝(binning)되게 한다. 이들 비닝 방법은 예를 들어, LED를 분류하는 색 좌표 또는 상관 색 온도(CCT)를 사용하지만, 동일한 CCT를 갖는 LED가 여전히 상이한 색조를 띨 수 있다. 제조자는 각 빈(bin) 내의 LED의 변화성을 줄이는 경향이 있는 새로운 비닝 전략을 사용했다. 그러한 비닝 프로세스는 LED를 제조하는 비용을 상당히 증가시킨다.
그러므로, 본 발명의 목적은 상기 설명된 비닝 방법의 필요성을 감소시킴으로써 더 낮은 비용으로 생성될 수 있는 고체 광원을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고체 광원으로부터 원하는 색 점의 광을 생성하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제1 실시양상에 따르면, 본 발명은 여기 광을 방출하는 제1 활성 영역, 일차 광을 방출하는 제2 활성 영역, 및 여기 광을 이차 광으로 상당히 변환시키는 변환 소자를 포함하는 고체 광원을 제공하고, 고체 광원은 또한 일차 광과 이차 광의 혼합을 제공하도록 배열된다.
제1 활성 영역은 여기 광, 예를 들어 청색, 적색, 녹색, 보라색, UV 등의 색 중의 임의의 한 색의 광을 방출한다. 변환 소자는 임의의 여기 광을 이차 광으로, 예를 들어 황색, 녹색, 청녹색, 마젠타색 등의 임의의 색의 광으로 상당히 변환시킨다. 양호하게, 제1 활성 영역에서 방출된 여기 광은 형광체에 의해 이차 광으로 완전히 변환된다. 변환 소자는 양호하게, YAG 또는 UV 효율적 규산염 형광체와 같은 형광체이고, 한 스펙트럼 주파수 범위 내의 광을 흡수할 수 있고, 다른 스펙트럼 주파수 범위에 속하는 광을 방출할 수 있다. 대안으로서, 형광 염료, 특히 혼성 무기 또는 유기 시스템이 사용될 수 있다. 이후의 "형광체(phosphor)"라는 단어의 사용은 대안을 사용할 가능성을 배제하지는 않는다. 일차 광과 이차 광의 혼합은 균일한 색 온도의 혼합 광, 양호하게 백색 광을 생성한다.
본 발명의 목적은 이미 알려진 부분 변환 대신에, 여기 광을 이차 광으로 상당히 변환시키고, 이로 인해 고체 광원의 백색 점을 제어하고, 고체 광원을 비닝할 필요성을 제거함으로써 달성된다.
종래 기술과 관련된 형광체는 제조 공정 동안에 정확하게 제어될 수 없어서, LED가 상이한 상관 색 온도를 갖기 때문에, 변환되는 광의 양이 변하게 되고, 따라서 비닝될 필요가 있다. 예를 들어, 형광체가 제1 활성 영역과 관련된 층의 형태로 있으면, 형광체 층의 두께는 여기 광에서 이차 광으로 변환되는 속도 및 변환 효율에 영향을 미친다. 더욱이, 형광체 물질의 조성이 또한 변환 속도에 영향을 미칠 수 있다. 변환 속도의 변화는 또한 색 온도가 변하게 한다.
부분 변환의 변화가 갖는 이러한 문제는 임의의 여기 광을 이차 광으로 상당히 변환시킴으로써 본 발명에 의해 해결된다. 임의의 여기 광이 이차 광으로 상당히 변환되기 때문에, 비닝의 필요성이 제거되고, 이로 인해 공정 마진의 완화가 이들 고체 광원을 생성하는 비용을 감소시키게 된다.
여기 광 및 일차 광은 양호하게 청색 파장 범위에 있다. 형광체는 제1 활성 영역에서 방출된 여기 광인 청색 광을 흡수하고, 양호하게 황색을 포함한 그 주위의 광범위한 스펙트럼 내의 다른 파장의 광으로 여기 광을 변환시키도록 배열된다. 청색인 일차 광, 및 이제 황색인 이차 광은 백색 광을 생성하기 위해 혼합된다. 이렇게 생성된 백색 광은 높은 색 온도를 갖고, 휴대용 전자 장치, 예를 들어 이동 전화, PDA, 포켓 PC 등과 같은 장치에서 즐겨 쓰인다.
여기 광을 이차 광으로 완전히 변환하는 다른 장점은 비닝 조건으로부터의 동작 조건의 편차에 의해 야기된 방출 스펙트럼의 변환 속도의 변화가 무시할 만해진다는 것이다. 예를 들어, 고체 광원들은 전형적으로 동일한 CCT를 갖도록 10 mA 또는 20 mA의 정전류에서 비닝된다. 그러나, 이들 중의 몇 개가 예를 들어 백라이트 유닛 내에 직렬로 접속되면, 직렬로 된 각각의 고체 광원은 상이한 순방향 전압 강하를 가질 수 있다. 그러므로, 하나 또는 몇 개의 고체 광원은 비닝 동안에 인가된 전류와 다른 전류에서 동작할 수 있고, 따라서 방출 스펙트럼의 시프트를 초래하는 상이한 강도를 갖는다. 그러므로, 고체 광원은 상이한 CCT에서 동작한다. 여기 광을 상당히 변환시킴으로써, 방출 스펙트럼에 미치는 영향은 무시할 만하다. 여기 광에서 이차 광으로의 상당한 변환은 더 이상 균일한 조명을 방해하지 않는 고체 광원의 무시할 만한 강도 변화를 가져온다.
상당한 변환의 다른 장점은 고체 광원의 노화에 의해 야기된 방출 스펙트럼의 임의의 시프트가 무시할 만해진다는 것이다.
상당한 변환의 다른 장점은 고체 광원의 주위 온도의 변화에 의해 야기된 방출 스펙트럼의 임의의 시프트가 무시할 만해진다는 것이다.
상당한 변환의 다른 장점은 생산 공정 동안에 고체 광원에서 사용된 물질의 변화에 의해 야기된 방출 스펙트럼의 임의의 시프트가 또한 무시할 만해진다는 것이다.
또 다른 장점은 그 밖에 형광체의 발광의 감소를 전형적으로 초래하는 변환에 영향을 미치는, 예를 들어 노화 또는 화학적 조성으로 인한, 형광체의 흡수 스펙트럼의 임의의 시프트가 또한 무시할 만해진다는 것이다.
예를 들어, 고체 광원의 경우에, 노화 또는 주위 온도의 변화 또는 사용된 물질의 변화와 같은 효과는 방출 스펙트럼의 시프트를 초래하므로, 변환 속도의 변화를 가져와서, 결과적으로 고체 광원이 상이한 CCT에서 동작하게 한다. 그러므로, 예를 들어 백라이트 유닛 내에 배열된 고체 광원은 변환된 광이 상이한 색조를 띠기 때문에 디스플레이 상에서 왜곡을 나타낸다. 여기 광을 변환시킴으로써, 변환 속도, 따라서 강도 변화에 미치는 영향은 무시할 만해져서, 더욱 균일한 조명을 만들어낸다.
앞에서 설명된 바와 같이, 변환의 변화는 색 온도에 영향을 미치는데, 이것은 본 발명에 따라 여기 광을 이차 광으로 상당히 변환시킴으로써 방지된다. 색 온도에 관한 상기 고려사항은 임의의 원하는 색 점의 광을 달성하는 더욱 일반적인 작업에도 적용된다.
양호한 실시예에서, 여기 광 및 일차 광은 동일한 파장 범위에 있다.
양호하게, 여기 광 및 일차 광은 가시 스펙트럼의 동일한 부분에 있는데, 예를 들어 청색 광이 적색과 같은 다른 광에 비해 흡수가 덜 된다는 문제가 있기 때문에 청색 파장 범위에 있다. 대부분의 백라이트 유닛에서는, 광을 흡수하는 폴리머 라이트가이드(polymer lightguide)가 사용된다. 혼합에 의해 백색 공을 생성하기 위해 청색 광을 사용하는 장점은 청색 광이 덜 흡수된다는 문제가 있어서, 다른 파장의 광에 비해 시스템의 효율을 개선하기 때문이다. 더욱이, 청색 광과 황색 광의 혼합에 의해 형성된 백색 광은 또한 청색 광의 존재로 인해 높은 색 온도를 갖고 있어서, 이동 전화 등과 같은 장치에서 즐겨 쓰이게 한다.
다른 실시예에서, 제1 활성 영역 및 제2 활성 영역은 단일 기판상에 형성된다. 그 장점은 고체 광원이 단일 칩 내에 집적될 수 있어서 제조 비용을 경감시킬 수 있다는 것이다. 다른 장점은 공통 전극이 단일 기판에 부착되기 때문에 전기 접속의 수가 감소되어 제조 비용을 더욱 경감시킨다는 것이다.
다른 실시예에서, 제1 활성 영역 및 제2 활성 영역은 단일 기판상에 형성된 단일 공통 활성 영역 내에 배열된다. 단일 공통 활성 영역의 제1 부분은 제1 활성 영역으로서 기능한다. 예를 들어, 형광체는 제1 부분으로부터 방출된 임의의 여기 광이 이차 광으로 완전히 변환되도록, 제1 부분하고만 관련된다. 단일 공통 활성 영역의 제2 부분은 형광체와 관련되지 않고, 일차 광을 방출하는 제2 활성 영역으로서 기능한다. 여기 광 및 일차 광은 동일한 파장을 갖는다. 그 장점은 활성 영역을 형성하기 위해 단일 물질을 사용하므로 생산 비용이 상당히 감소될 수 있고, 따라서 제조 비용이 감소한다는 것이다. 또한, 단일 기판이기 때문에, 단일 공통 전극은 또한 제조 비용을 경감시키는 캐소드를 형성하는 기판에 부착될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 제1 활성 영역은 제1 기판상에 형성되고, 제2 활성 영역은 제2 기판상에 형성된다. 이 구성이 갖는 장점은 제1 활성 영역 및 제2 활성 영역이 고체 광원 설계시의 유연성이 있다는 것이다.
또 다른 실시예에서, 변환 소자는 본질적으로 제1 활성 영역만을 덮는 층을 포함한다. 예를 들어, 형광체는 제1 활성 영역만을 덮고, 임의의 여기 광을 이차 광으로 상당히 변환시키는 층으로서 형성될 수 있다. 이것의 장점은 고체 광원이 소형 장치로서 형성될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 충분한 두께를 갖는 형광체의 층은 완전한 변환을 달성할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 고체 광원은 여기 광 및 일차 광 중의 최소한 하나의 강도를 독립적으로 제어하는 제어 유닛을 더 포함한다.
또 다른 실시예에서, 제어 유닛은 가변 저항기를 포함한다.
제1 활성 영역 및 제2 활성 영역으로부터 방출된 광의 강도는 제1 및 제2 활성 영역에 공급된 전압의 하나 또는 둘을 따로따로 조절함으로써 바뀔 수 있다. 활성 영역을 독립적으로 제어함으로써, 스펙트럼의 각각의 강도는 예를 들어, 혼합 광의 색 온도를 조정하기 위해 조절될 수 있다. 가변 저항을 갖는 저항기 등과 같은 전류 제어 장치는 제어 유닛 내에서 사용된다. 제1 및 제2 활성 영역으로의 전류를 독립적으로 제어함으로써, 고체 광원의 백색 점은 적합하게 조정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시양상에 따르면, 백라이트 유닛은 그러한 고체 광원을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시양상에 따르면, 디스플레이 모듈은 그러한 백라이트 유닛을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시양상에 따르면, 휴대용 전자 장치는 그러한 디스플레이 모듈을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시양상에 따르면, 램프는 하나 이상의 그러한 고체 광원을 포함한다. 그러한 램프는 자동차 조명에서 유리하게 사용된다.
본 발명에 따른 몇몇의 그러한 고체 광원은 이동 전화, PDA 등과 같은 휴대용 전자 장치의 디스플레이에 조명을 제공하기 위해 백라이트 유닛 내로 또는 램프 내로 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양상에 따르면, 본 발명은 고체 광원으로부터 원하는 색 점의 광을 생성하는 방법을 제공하는데, 이 방법은 제1 활성 영역으로부터 여기 광을 생성하고, 제2 활성 영역으로부터 일차 광을 생성하는 단계; 다음에, 변환 소자를 사용함으로써 여기 광을 이차 광으로 상당히 변환시키는 단계; 다음에, 일차 광과 이차 광을 혼합함으로써 원하는 색 점의 광을 생성하는 단계를 포함한다. 이것의 장점은 앞에서 설명되었다.
본 발명의 이들 및 다른 실시양상은 첨부 도면과 관련하여 이후 설명되는 실시예로부터 명백해질 것이고, 그러한 실시예와 관련하여 설명될 것이다. 도면은 본 발명의 실시예를 도시한 것으로, 다음의 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 더욱 자세하게 설명하기 위한 것이다.
도 1은 단일 기판상에 형성된 제1 활성 영역 및 제2 활성 영역을 도시한 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 개략도.
도 2는 상이한 기판상에 형성된 제1 활성 영역 및 제2 활성 영역을 도시한 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 개략도.
도 3은 단일 공통 활성 영역의 일부분으로서 형성된 제1 활성 영역 및 제2 활성 영역을 도시한 본 발명의 제3 실시예를 나타낸 개략도.
도 4는 단일 패키지 내로 조립된 고체 광원을 도시한 본 발명의 제4 실시예를 도시한 개략도.
도 5는 몇 개의 고체 광원을 포함하는 본 발명의 램프를 도시한 개략도.
도 6은 전형적인 백색 LED의 스펙트럼을 도시한 개략도.
도 7은 2개의 활성 영역의 결합 스펙트럼을 도시한 개략도.
도면에서, 동일한 기능을 갖는 컴포넌트는 유사한 참조 기호가 붙는다.
일반적으로, 이동 전화, PDA 등과 같은 휴대용 전자 장치에서, 고체 광원, 예를 들어 백라이트 유닛 내에 조립되는 LED 등으로부터의 광은 액정 표시장치(LED) 패널에 조명을 제공한다. 그러한 휴대용 전자 장치는 애플리케이션에 따라 LED 상의 읽힘성 및 뷰잉을 개선하기 위해 조정가능 색 온도 및 높은 콘트라스트를 갖는 것이 유리하다.
도 1은 단일 기판(116) 상에 형성된 제1 활성 영역(110) 및 제2 활성 영역(120)을 도시한 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 단순화된 개략도이다. 활성 영역(110, 120)은 서로 인접하게, 하지만 분리되게 형성된다. 예를 들어, GaN, ZnSe, AlGaInN, InGaN 등과 같은 반도체 물질이 활성 영역(110, 120)을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 기판(116), 예를 들어 공통 전극으로서 작용하는 투명 사파이어는 제1 커넥터(150), 예를 들어 캐소드 접속을 형성하는 리드프레임(leadframe) 상에 장착된다. 이 리드프레임은 고체 광원(100)을 구동시키기 위해 필요한 전력을 공급하는 제어 유닛에 전기적으로 접속된다. 활성 영역(110, 120)은 단일 기판(116) 또는 독립된 각각의 기판상에서의 에피택시에 의해 형성될 수 있다. 제1 활성 영역(110) 및 제2 활성 영역(120)은 순방향 바이어스가 인가될 때 가시 스펙트럼의 청색 파장 범위 내에서 여기 광(102) 및 일차 광(104)을 양호하게 방출한다.
제1 활성 영역(110)은 형광체(130), 예를 들어 일반적으로 사용된 형광체와 관련된다. 도면에서, 형광체(130)는 양호한 실시예에서, 단순성을 위해 제1 활성 영역(110)을 덮는 층으로서 항상 도시되지만, 다른 배열이 예상될 수 있다. 양호하게, 형광체(130)는 비교적 두꺼운 층으로서 제1 활성 영역(110) 상에 증착되므로, 완전히 포화된다. 형광체(130)는 또한 제1 활성 영역(110)으로부터 분리될 수도 있는데, 이 경우에 광 소자는 여기 광(102)을 제1 활성 영역(110)에서 형광체(130) 상으로 향하게 하기 위해 사용된다.
형광체(130)는 여기 광(102)을 이차 광(106)으로 상당히 변환시킬 수 있다. 양호한 실시예에서, 형광체는 여기 광(102)을 이차 광(106)으로 완전히 변환시킬 수 있다. 여기 광(102) 및 일차 광(104)은 예를 들어, 청색 또는 적색 또는 녹색 또는 보라색 또는 UV 주파수 범위에 속하는 색 범위에 있다. 이차 광(106)은 양호하게 일차 광(104)의 색에 보색인 색 범위에 있고, 양호하게 황색을 포함한 그 주위의 광범위한 스펙트럼 범위에 있다. 보색은 뚜렷한 대비를 보이고, 서로에 대해 두드러지는 색조로 대략 180°떨어진 2개의 색을 수반한다. 보색은 결합되어 백색을 생기게 할 수 있다.
양호한 실시예에서, 형광체(130)는 청색 여기 광(102), 양호하게 450-495 nm 파장 범위의 청색 광을 이차 광(106)으로 완전히 변환시키는데, 이차 광(106)은 양호하게, 파장 범위가 500-622 nm, 더욱 구체적으로 570-600 nm인 황색을 포함하는 그 주위의 광범위한 스펙트럼의 광이다. 그 다음, 일차 광(104) 및 이차 광(106)은 재생가능한 원하는 색 온도를 갖는 혼합된 백색 광을 생성하기 위해 혼합된다. 여기 광(102) 및 일차 광(104)의 강도는 고체 광원(100)에 의해 방출된 혼합 광의 백색 점을 조정하기 위해 제어될 수 있다.
도 2는 제1 기판(215) 상에 형성된 제1 활성 영역(210) 및 제2 기판(225) 상에 형성된 제2 활성 영역(220)을 도시한 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 개략도이다. 제1 활성 영역(210)은 형광체(230)와 관련되는데, 이 형광체는 제1 활성 영역(210)에서 방출된 여기 광(202)을 이차 광(206)으로 완전히 변환시킨다. 커넥터(250)는 기판(215, 225)에 전기적으로 접속되고, 또한 고체 광원을 구동시키기 위해 필요한 전압을 제공하는 제어 유닛에 접속된다. 기타 동작 상세는 앞의 도 1에서 설명된 것과 유사하다.
도 3은 단일 기판(316) 상에 단일 공통 활성 영역(305)의 일부분으로서 형성된 제1 활성 영역(310) 및 제2 활성 영역(320)을 도시한 본 발명의 제3 실시예를 나타낸 개략도이다. 단일 공통 활성 영역(305)은 제1 접속 수단(350)에 부착되는, 예를 들어 캐소드 접속을 형성하는 단일 기판(316) 상에 형성된다. 단일 공통 활성 영역(305)의 제1 부분은 과다한 양의 형광체(330)에 의해 덮인다. 양호한 실시예에서, 제1 부분은 제1 활성 영역(310)을 형성하고, 제1 활성 영역(310)에 의해 방출된 모든 여기 광(302)은 형광체(330)에 의해 이차 광(306)으로 완전히 변환된다. 형광체(330)에 의해 덮이지 않은 단일 공통 활성 영역(305)의 제2 부분은 제2 활성 영역(320)을 형성하고, 일차 광(304)을 방출한다. 제1 활성 영역(310)으로부터의 모든 여기 광(302)이 이차 광(306)으로 변환되기 때문에, 이차 광(306) 및 일차 광(304)은 재생가능한 원하는 색 온도를 갖는 백색 광을 생성하기 위해 혼합된다. 기타 동작 상세는 앞의 도 1에서 설명된 것과 유사하다.
도 4는 제1 활성 영역(410) 및 제2 활성 영역(420)을 포함하는 본 발명에 따른 고체 광원의 제1 실시예를 포함하는 패키지 LED(400)를 도시한 개략도이다. 패키지는 흡수로 인한 광의 손실을 방지함으로써 반사율을 증가시키기 위한 반사 케이싱(casing)(460)을 포함한다. 제1 활성 영역(410)은 제2 커넥터(452), 양호하게 본딩 와이어(440)를 통한 리드프레임에 전기적으로 접속되고, 제2 활성 영역(420)은 제3 커넥터(453), 또한 양호하게 본딩 와이어(441)를 통한 리드프레임에 전기적으로 접속된다. 제1 활성 영역(410) 및 제2 활성 영역(420)은 애노드 접속을 형성한다. 애노드 및 캐소드는 도면에 도시되지 않은 외부 구동 회로와 같은 전원 제어 장치에 접속된다. 고체 광원이 순방향 바이어스 모드에서 동작될 때, 활성 영역(410, 420)은 필요한 전압이 공급되고, 광을 방출한다. 양호하게, 제1 및 제2 활성 영역(410 및 420)에 공급된 전압은 원하는 색 온도의 혼합 백색 광을 얻기 위해 독립적으로 제어될 수 있다. 제1 활성 영역(410) 및 제2 활성 영역(420)에 공급된 전류를 조절함으로써, 방출 스펙트럼의 강도 또는 전력이 용이하게 조절되고, 백색 점 색 온도가 적합하게 조정될 수 있다. 결과적으로, 가변 색 온도를 갖는 광원은 이 단순한 구조를 사용하여 실현될 수 있다. 이것은 황색 방출 형광체(430)의 광도가 본질적으로, 광-여기 소스로서 제2 활성 영역(420)으로부터 방출되는 광도와 상관되기 때문이다. 그러므로, 제1 활성 영역(410) 및 제2 활성 영역(420)의 광도를 적절하게 제어함으로써, 고체 광원(400)은 모든 임의의 색의 광을 생성하게 될 수 있다. 양호하게, 커넥터(450, 452, 453) 및 와이어 본드(440, 441)는 동일한 전기 및 열 특성을 갖도록 동일한 금속을 포함하여, 상이한 물질이 사용되는 상황에 비해 도전율이 개선되게 한다. 기타 동작 상세는 앞의 도 1에 설명된 것과 유사하다.
EP-1160883-A1의 도 21로부터 재현된 도 5는 몇 개의 LED(100)를 포함하는 본 발명에 따른 램프(500)를 도시한 것이다. 램프는 반사기(565), LED(100)에 전원을 공급하는 전원 공급 장치(580), 및 베이스(590)를 포함한다. 또한, 램프(500)는 색 제어 다이얼(586) 및 밝기 제어 다이얼(584)을 갖는데, 이들 다이얼은 램프(500)의 색 및 밝기를 제어하기 위해 사용될 수 있고, 이것은 EP-1160883-A2에 설명되어 있다.
도 6은 전형적인 백색 LED의 스펙트럼(691)을 도시한 개략도이다. 예를 들어, 스펙트럼(691)은 형광체가 결합된 LED의 전형적인 스펙트럼이다. x축은 나노미터(nm)의 파장을 나타내고, y축은 강도를 나타낸다. 백색 LED는 청색 광인 약 450 nm에서 제1의 강한 피크를 나타내고, 황색 광인 570-580 nm 주위에 집중된 제2의 평탄한 피크를 나타낸다. 황색 광과 청색 광의 혼합은 백색 광을 생성한다. 두드러지게, 청색 방사선의 피크 강도는 임의의 다른 방사선의 피크 강도보다 높다. 청색 방사선의 강도가 높을 수록, 고체 광원의 상관된 색 온도가 높아진다.
도 7은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 백색 LED의 스펙트럼을 도시한 개략도이다. x축은 나노미터(nm)의 파장을 나타내고, y축은 강도를 나타낸다. 제1 활성 영역(110)은 450-490 nm 내의 청색 파장 범위에서 스펙트럼(791)을 방출한다. 스펙트럼(791)은 형광체(130)에 의해 다른 광범위한 스펙트럼(792)으로 완전히 변환되는데, 이 스펙트럼(792)은 500-580 nm의 황색 파장 범위를 포함하여 그 주위에 집중된 평탄한 피크를 갖는다. 양호하게, 제1 활성 영역(110)으로부터 방출된 청색 광이 황색 광으로 완전히 변환되기 때문에, 제2 활성 영역(120)은 청색 스펙트럼을 늘려주는 스펙트럼(792)을 방출하도록 배열된다.
앞에서 설명된 바와 같이, 제1 활성 영역(110) 및 제2 활성 영역(120)으로의 전류는 독립적으로 제어됨으로써, 이들 활성 영역으로부터의 방사선의 강도를 독립적으로 조절할 수 있다. 청색 광의 스펙트럼(792)의 피크 및 황색 광의 스펙트럼(793)의 피크 상에 있는 쌍촉 화살표는 제1 활성 영역(110) 및 제2 활성 영역(120)으로 공급된 전류의 제어가 청색 및 황색 광의 강도를 조절할 수 있다는 것을 나타낸다. 제어 유닛에 의해 제1 활성 영역(110) 및 제2 활성 영역(120)의 각각에 공급된 전류를 조절한 결과로서, 강도가 적합하게 조정됨으로써, 생성된 백색 광의 상관 색 온도를 조정하여, 예를 들어 열대 일광, 중간 백색, 따뜻한 백색 또는 임의의 백열등의 광을 얻는다.
상기 설명된 실시예는 본 발명을 제한하기보다는 예시하기 위한 것이고, 본 분야에 숙련된 기술자들은 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않고서 대안적인 실시예를 설계할 수 있을 것이라는 것을 알 수 있을 것이다. 청구범위에서, 임의의 참조 기호는 청구항의 범위를 제한하지 않아야 한다. 본 발명은 상기 설명된 다양한 실시예를 결합함으로써 달성될 수 있다. 본 발명은 통합된 솔루션에 의해서뿐만 아니라 몇 가지 별개의 소자를 포함하는 하드웨어에 의해 구현될 수 있다.
또한, 청구범위를 포함하여 명세서에서 "comprises/comprising"이라는 동사 및 그 활용의 사용은 규정된 특징, 정수, 단계, 컴포넌트 또는 그 그룹의 존재를 명시하기 위한 것이지만, 다른 특징의 존재를 배제하지는 않는 것으로 이해된다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 청구범위에서 구성요소 앞에 붙는 부정관사 "a"나 "an"은 다수의 그러한 구성요소의 존재를 배제하지는 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 더욱이, 본 발명은 각각의 그리고 모든 새로운 특징 또는 특징들의 결합에 귀속된다.
본 발명은 다음과 같이 요약될 수 있는데: 고체 광원은 여기 광을 방출하는 제1 활성 영역 및 일차 광을 방출하는 제2 활성 영역, 및 여기 광을 이차 광으로 상당히 변환시키는 변환 소자를 포함한다. 일차 광 및 이차 광은 원하는 색 점의 광, 특히 미리 결정된 색 온도를 갖는 백색 광을 생성하기 위해 혼합된다.
Claims (13)
- 고체 광원(100)에 있어서,여기 광(102)을 방출하는 제1 활성 영역(110), 일차 광(104)을 방출하는 제2 활성 영역(120), 및 상기 여기 광(102)을 이차 광(106)으로 상당히 변환시키는 변환 소자(130)를 포함하고, 상기 고체 광원(100)은 또한 상기 일차 광(104)과 상기 이차 광(106)의 혼합을 제공하도록 배열되는 고체 광원(100).
- 제1항에 있어서, 상기 여기 광(102) 및 상기 일차 광(104)은 동일한 파장 범위에 있는 고체 광원(100).
- 제1항에 있어서, 상기 제1 활성 영역(110) 및 상기 제2 활성 영역(120)은 단일 기판(116) 상에 형성되는 고체 광원(100).
- 제3항에 있어서, 상기 제1 활성 영역(110) 및 상기 제2 활성 영역(120)은 단일 공통 활성 영역(305) 내에 배열되는 고체 광원(100).
- 제1항에 있어서, 상기 제1 활성 영역(110)은 제1 기판(115) 상에 형성되고, 상기 제2 활성 영역(120)은 제2 기판(125) 상에 형성되는 고체 광원(100).
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변환 소자(130)는 본질적으로 상기 제1 활성 영역(110)만을 덮는 층을 포함하는 고체 광원(100).
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 광(102) 및 상기 일차 광(104) 중의 최소한 하나의 강도를 독립적으로 제어하는 제어 유닛을 더 포함하는 고체 광원(100).
- 제7항에 있어서, 상기 제어 유닛은 가변 저항기를 포함하는 고체 광원(100).
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 청구된 고체 광원(100)을 포함하는 백라이트 유닛.
- 제9항에 청구된 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 모듈.
- 제10항에 청구된 디스플레이 모듈을 포함하는 휴대용 전자 장치.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 청구된 하나 이상의 고체 광원(100)을 포함하는 램프(400).
- 고체 광원(100)으로부터 원하는 색 점의 광을 생성하는 방법에 있어서,제1 활성 영역(110)으로부터 여기 광(102)을 생성하는 단계;제2 활성 영역(120)으로부터 일차 광(104)을 생성하는 단계;변환 소자(130)를 사용함으로써 상기 여기 광(102)을 이차 광(106)으로 상당히 변환시키는 단계; 및상기 일차 광(104)과 상기 이차 광(106)을 혼합함으로써 원하는 색 점의 광을 생성하는 단계를 포함하는 원하는 색 점의 광 생성 방법.
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