KR20110137403A - 복합 백색 광원 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
발광기는 광원과, 변환 입자가 구비되어 있는 별도로 형성된 변환 물질 영역을 포함한다. 광원은 광의 적어도 일부가 변환 입자에 의해 흡수될 수 있는 변환 물질 영역을 통해 연장하는 복수 개의 광 경로를 따라 광을 방출할 수 있다. 광원에서 나온 광과 변환 입자로부터 재방출된 광은 소망하는 칼라의 광을 제공하도록 조합된다. 각각의 광 경로는 실질적으로 유사한 양의 변환 입자를 통해 연장하기 때문에, 소망하는 칼라의 광은 각각의 광 경로를 따라 실질적으로 균일한 칼라와 강도를 지닌다.
Description
본 발명은 발광기(light emitter)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 말하면 발광된 광의 적어도 일부의 파장이 변환 물질 영역(conversion material region)에 의해 또 다른 파장으로 변환되는 발광기에 관한 것이다.
발광 다이오드(LEDs)는 전기 에너지를 광 에너지로 변환시키면서 주로 2개의 대향하는 도핑층 사이에서 샌드위치 모양으로 사이에 끼워진 반도체 물질의 활성층을 포함하는 주요한 부류의 고체 소자(solid-state device)이다. 도핑층을 가로질러 바이어스가 인가되면, 정공과 전자는 활성층으로 주입되고 이 활성층에서 광을 생성하도록 재결합한다. 광은 통상적으로 활성층에서 그리고 LED의 표면에서 전(全)방향성으로 발광한다.
조명용으로 사용되는 종래의 발광 다이오드가 지닌 문제점은 발광 다이오드의 활성층으로부터 백색광을 생성할 수 없다는 점이다. 단일의 청색 발광 LED로 하여금 백색광을 방출하도록 만들기 위한 하나의 방법으로는 그 LED를 황색의 인광체, 폴리머(polymer) 혹은 염료로 에워싸는 방법이 있다[Nichia Corp. 백색 LED, 부품 번호 NSPW300BS, NSPW312BS 등 참조; 또한 하이던(Hayden)에 허여된 제목 "인광체 LED 소자의 멀티플 엔캡슐레이션"의 미국 특허 제5,959,316호 참조]. 에워싸기 물질은 광의 적어도 일부의 파장을 하강 변환(downconvert)시켜 그 칼라를 바꾼다. 예컨대, 청색 발광 LED가 황색 인광체에 의해 에워싸일 경우, 청색광의 일부는 그 나머지의 광이 황색으로 하강 변환되는 동안 변화 없이 인광체를 통과하게 된다. 그러므로 LED는 청색 및 황색광 양자를 발광하고, 이들은 백색광을 형성하도록 결합된다.
변환 물질 영역에 의해 에워싸인 LED를 제조하기 위한 종래의 한 방법은 바이어스를 LED에 인가시키기 위해 필요로 하는 전기 연결 수단을 이용하여 컵 모양의 서브마운트(submount)에 LED를 장착하는 것이다. 시린지 메커니즘(syringe mechanism)은 변환 물질이 혼합되어 있는 광학적으로 투명(clear)하고 경화성 물질(예컨대, 에폭시, 실리콘, 솔 겔 등)로 충전되는데, 여기서 변환 물질은 통상적으로 인광체 입자(phosphor particlae)를 포함한다. 시린지 혼합물은 그 다음 서브마운트로 주입되어 LED를 피복하고 서브마운트를 부분적으로 충전시킨다. 투명한 물질이 먼저 컵으로 주입될 때, 변환 입자들은 일반적으로 상기 물질의 전체에 걸쳐 균일한 혼합/부유를 행하게 된다. 투명한 물질은 그 다음 경화되어 변환 물질 영역을 형성하고, 전체 어셈블리가 투명한 에폭시에 담기게 된다.
이러한 제조 방법의 단점 중 하나는 어떤 상황 하에서 변환 입자들이 경화된 상태로 불균일하게 분포될 수 있다는 점이다. 투명한 물질의 혼합물이 컵 속으로 주입된 후 그것이 경화하기 이전에 시간 지연(time delay)이 일어날 수 있다. 이러한 시간 지연 동안, 변환 입자들은 컵의 베이스를 향해 그리고 LED 위로 침전될 수 있기 때문에 변환 물질 영역 전체에 걸쳐 상이한 농도의 입자들이 존재하게 된다. 이러한 침전 문제는 경화 공정 동안 탈수되는 투명한 물질 내에서 더욱 심각해질 수 있고, 이는 변환 입자들을 더욱 빨리 침전시키게 만든다. 상기 침전된 변환 물질 영역은 상이한 각도로 보았을 때 발광기에서 나온 광이 상이한 칼라 및/또는 강도를 갖는 것으로 보이게 하는 결과를 초래할 수 있는데, 그 이유는 방출된 광이 상이한 양의 변환 물질과 부닥치기 때문이다.
상기 방법의 또 다른 단점은 시린지로부터의 광학적으로 투명한 물질의 주입이 각각의 발광기마다 변환 입자의 농도에 변화를 야기하여 발광기의 일관된 재현성을 저하시킬 수 있다는 것이다. 시린지가 충전될 때 투명한 물질의 혼합물로 주입된 발광기는 후에 변환 물질로 형성된 발광기보다 더 높은 농도의 변환 물질을 지닐 수 있도록 상기 변환 입자는 시린지에서 침전될 수 있다. 시린지로부터 컵으로 주사된 투명한 물질의 양은 또한 제어하기 어려울 수 있고, 상이한 양의 투명한 물질의 혼합물은 상이한 발광기에 침전될 수 있다. 이는 또한 상이한 발광기 내에 상이한 양의 변환 입자를 초래할 수 있다. 또한 상이한 LED 에서 나온 광이 상이한 양의 투명한 물질과 입자를 통과하도록 경화된 물질의 단부 표면 형상이 변할 수 있다. 이러한 문제점은 일관된 발광 특성을 갖는 발광기를 제조할 능력을 저하시킨다.
종래의 발광기 제조 방법의 또 다른 단점으로는 발광기가 요구되는 방출 표준을 충족시키지 못할 때 생기는 폐기물에 있다. 만약 발광기 혹은 변환 물질 영역 중 어느 하나에 결함이 있을 경우, 두 가지를 분리할 수 있는 실질적인 방법이 존재하지 않아서 전체 발광기를 버려야만 한다. 그러므로 LED는 양호한 데 반해 변환 물질 영역에 결합이 있을 경우 2개 모두를 사용할 수 없게 된다. 발광기 전체를 폐기함으로써 양호한 LED까지 과도하게 폐기시켜야 하기 때문에 전체 제조비를 추가로 증가시킬 것이다.
본 발명은 종래의 발광기 및 그 제조 방법의 단점을 해소한 개량된 LED계 발광기 및 그것의 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 발광기의 일 실시예는 제1 광 스펙트럼을 방출하는 광원을 포함한다. 상기 광원과 별도로 형성되는 동시에 변환 입자를 지닌 변환 물질 영역을 포함한다. 상기 변환 물질 영역은 광원에 근접하게 위치 설정되어 있기 때문에 광원에서 나온 광의 적어도 일부는 변환 물질 영역을 통과한다. 상기 변환 입자는 변환 물질 영역을 통과하여 제2 광 스펙트럼을 방출하는 광원에서 나온 광의 적어도 일부를 흡수한다.
본 발명에 따른 발광기의 또 다른 실시예는 제1 광 스펙트럼을 방출하는 광원과 상기 광원과 별도로 형성된 변환 물질 영역을 포함한다. 변환 물질 영역은 광원에 근접하게 위치 설정되어 있고, 광원에 의해 방출된 광의 적어도 일부를 흡수하고 제2 광 스펙트럼으로 광을 재방출하도록 배열되어 있다. 발광기는 제1 및 제2 광 스펙트럼의 조합을 균일한 제3 광 스펙트럼으로 방출한다.
본 발명에 따른 발광기 제조 방법의 일 실시예는 광원을 제공하는 단계와, 변환 입자를 포함하는 별도로 형성된 변환 물질 영역을 제공하는 단계를 포함한다. 그 다음 변환 물질 영역을 광원에 근접하게 접합시킨다. 변환 물질 영역은 광원으로부터 상이한 각으로 방출된 광의 적어도 일부가 상기 변환 물질 영역과 실질적으로 동일한 양의 변환 입자를 통해 흐르도록 위치 설정된다.
본 발명의 전술한 및 다른 추가적인 특징 및 장점들은 당업자들이 첨부 도면을 참조하여 설명한 아래의 상세한 설명을 읽음으로써 명백해질 것이다.
본 발명에 따르면 종래의 발광기 및 그 제조 방법의 단점을 해소한 개량된 LED계 발광기 및 그것의 제조 방법이 제공된다.
도 1은 LED와 서브마운트와 별도로 제조되어 있는 반구형 인광체 함유 렌즈를 구비하는 본 발명에 따른 발광기의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 2는 개별적인 조각들이 서로 접합되어 있는 도 1의 발광기의 단면도이다.
도 3은 돔형 인광체 함유 렌즈를 구비하는 본 발명에 따른 발광기의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 4는 개별적인 조각들이 서로 접합되어 있는 도 3의 발광기의 단면도이다.
도 5는 돔형 인광체 함유 렌즈를 구비하는 본 발명에 따른 발광기의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 6은 개별적인 조각들이 서로 접합되어 있는 도 5의 발광기의 단면도이다.
도 7은 돔형 인광체 함유 렌즈를 구비하는 본 발명에 따른 발광기의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 8은 개별적인 조각들이 서로 접합되어 있는 도 7의 발광기의 단면도이다.
도 9는 인광체 함유층과 산란 입자로 이루어진 반구형 렌즈를 구비하는 본 발명에 따른 발광기의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 10은 개별적인 조각들이 서로 접합되어 있는 도 9의 발광기의 단면도이다.
도 11은 인광체 함유층을 지닌 일반적으로 반구형 렌즈를 구비하는 본 발명에 따른 발광기의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 12는 개별적인 조각들이 서로 접합되어 있는 도 11의 발광기의 단면도이다.
도 13은 인광체 장전 캡(phosphor loaded cap)을 구비하는 본 발명에 따른 발광기의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 14는 개별적인 조각들이 서로 접합되어 있는 도 13의 발광기의 단면도이다.
도 15는 천공된 인광체 장전 캡을 구비하는 본 발명에 따른 발광기의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 16은 개별적인 조각들이 서로 접합되어 있는 도 15의 발광기의 단면도이다.
도 17 및 도 18은 본 발명에 따른 발광기의 제조 방법을 도시하는 플로차트이다.
도 2는 개별적인 조각들이 서로 접합되어 있는 도 1의 발광기의 단면도이다.
도 3은 돔형 인광체 함유 렌즈를 구비하는 본 발명에 따른 발광기의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 4는 개별적인 조각들이 서로 접합되어 있는 도 3의 발광기의 단면도이다.
도 5는 돔형 인광체 함유 렌즈를 구비하는 본 발명에 따른 발광기의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 6은 개별적인 조각들이 서로 접합되어 있는 도 5의 발광기의 단면도이다.
도 7은 돔형 인광체 함유 렌즈를 구비하는 본 발명에 따른 발광기의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 8은 개별적인 조각들이 서로 접합되어 있는 도 7의 발광기의 단면도이다.
도 9는 인광체 함유층과 산란 입자로 이루어진 반구형 렌즈를 구비하는 본 발명에 따른 발광기의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 10은 개별적인 조각들이 서로 접합되어 있는 도 9의 발광기의 단면도이다.
도 11은 인광체 함유층을 지닌 일반적으로 반구형 렌즈를 구비하는 본 발명에 따른 발광기의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 12는 개별적인 조각들이 서로 접합되어 있는 도 11의 발광기의 단면도이다.
도 13은 인광체 장전 캡(phosphor loaded cap)을 구비하는 본 발명에 따른 발광기의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 14는 개별적인 조각들이 서로 접합되어 있는 도 13의 발광기의 단면도이다.
도 15는 천공된 인광체 장전 캡을 구비하는 본 발명에 따른 발광기의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 16은 개별적인 조각들이 서로 접합되어 있는 도 15의 발광기의 단면도이다.
도 17 및 도 18은 본 발명에 따른 발광기의 제조 방법을 도시하는 플로차트이다.
도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 발광기(10)의 일 실시예가 도시되어 있다. 발광기(10)는 소정 범위의 각도를 통해 균일한 칼라 및/또는 강도의 광을 방출하고자 하는 디스플레이 시스템에 설치하는 것과 같은 다양한 응용에 사용될 수 있다. 상기 시스템은 단일의 발광기 혹은 발광기 어레이를 포함할 수 있으며, 본 명세서에서는 도시의 간략화와 설명을 용이하게 하기 위해 발광기 1개만이 도시되어 있다.
발광기(10)는 컵 모양의 서브마운트(14)의 표면(11) 상에 위치 설정된 광원(12)을 포함한다. 이 광원(12)은 공지의 접합 방법을 이용하여 상기 표면(11) 상에 장착될 수 있다. 상기 표면(11) 상에는 충전 물질(19)이 배치되어 있으며, 상기 충전 물질(19)은 컵 내의 체적을 채우도록 광원(12)을 에워싸고 있다. 인광체를 포함하는 반구형 렌즈(16)는 서브마운트(14)에 인접하게 위치 설정되어 있다. 상기 렌즈(16)는 전체에 걸쳐 분포된 변환 입자(22)를 포함하기 때문에 상기 렌즈(16)와 상기 입자(22)는 변환 물질 영역(21)을 형성한다. 상기 표면(11)은 관심 대상의 파장에서 반사성이 있기 때문에 광원(12)에 의해 방출된 광은 상기 표면(11)으로부터 반사되고 발광기(10)의 광 방출에 기여한다. 상기 변환 입자(22)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 렌즈(16) 내에 도트 형태로 표시되어 있고, 본 명세서에 도시된 나머지 도면에도 그렇게 표시되어 있다는 것에 주목해야 한다.
렌즈(16)의 표면(13)은 충전 물질(19)에 접합되어 서브마운트(14)에 대해 정위치에 유지된다. 따라서 상기 렌즈(16)는 광원(12)에 의해 방출된 광의 일부가 상기 렌즈(16)를 통해 상기 표면(13)에서 또 다른 표면(15)으로 통과하도록 위치 설정되어 있다. 그러나 충전 물질(19)은 선택 사항이며, 렌즈(16)가 서브마운트(14)의 표면(17)에 직접 접합되어도 좋다. 충전 물질(19)은 에폭시 혹은 서브 마운트(14)에 렌즈(16)를 접합시킬 수 있다는 다른 충전 물질을 포함할 수 있다. 상기 렌즈(16)와 충전 물질(19)은 관심 대상의 파장에 대해 투명한(clear) 물질을 포함할 수 있다. 상기 변환 입자(22)는 인광체, 현광 염료, 혹은 발광성 반도체 물질 등의 하나 또는 그 이상의 형광성 혹은 인광성 물질을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 광원(12)은 단일의 발광 다이오드(LED)를 포함한다. 그러나 광원(12)은 고체 레이저, 레이저 다이오드, 유기 발광 다이오드 등의 다른 발광기를 포함할 수 있다. 관심 대상의 소망하는 파장은 통상적으로 적외선에서 자외선 대역의 범위에 속하며, 그 범위 이외의 파장을 사용해도 좋다. 더욱이 광원(12)은 동일하거나 상이한 파장의 광을 방출하는 복합 광원을 포함할 수 있다.
종래의 LED 및 다른 발광기의 작동 및 제조와 관련한 상세 내용은 잘 알려져 있기 때문에 이하에서는 간략하게 설명될 것이다. 종래의 LED는 화학 증착법(CVD)에 의한 적절한 방법을 포함하는 공지의 방법에 의해 다수의 물질계로 제조될 수 있다. 다른 적한 방법으로는 분자선 에피텍셜 증착법(molecular beam epitaxy; MBE)과 금속 유기 화학 증착법(MOCVD)이 포함될 수 있다.
LED는 통상적으로 p형 혹은 n형 중 어느 하나로 도핑 처리되어 있는 2개의 대향하는 도핑층 사이에서 샌드위치 모양으로 사이에 끼워진 활성 영역을 포함한다. LED의 상층은 보통 p형이고 하층은 보통 n형이며, 상기 층들의 도전성을 역전시키더라도 LED는 또한 작동한다. p형 및 n형 층들은 각각 접점을 구비하고 이 접점 양단에 전기 신호가 인가될 수 있기 때문에, 광 방출이 일어나도록 전류가 활성 영역으로 공급된다.
서브마운트(14)는 발광용 전력을 공급하기 위한 전기 회로 등의 광원(12)에 결합된 전기 회로(도시 생략)를 포함할 수 있다. 이 서브마운트(14)는 또한 정전기 쇼크 등의 큰 전기 신호로부터 광원(12)을 보호하기 위한 부품 및 회로를 포함할 수 있다.
작동에 있어서, 광원(12)은 소망의 파장으로 광을 방출하며 여기서 방출된 광은 광원으로부터 직접으로 혹은 상기 표면(11)으로부터의 반사에 의해 간접적으로 렌즈(16)를 통과한다. 광원(12)에 의해 방출된 광의 일부는 렌즈(16)를 통과하고 변환 입자(22)에 의해 흡수된다.
흡수된 광의 일부는 흡수된 파장과 주로 상이한 하나 혹은 그 이상의 파장 스펙트럼으로 재방출되며, 재방출된 광은 통상적으로 흡수된 광보다 더 긴 파장을 지닌다. 방출된 광과 재방출된 광의 조합으로 인해 상기 발광기(10)는 원래의 방출 광에 대해 상이한 파장의 광을 방출하도록 해준다. 예컨대, 광원(12)은 청색광을 방출할 수 있고, 변환 입자(22)는 청색광의 일부를 흡수하여 그것을 황색광으로 변환시킬 수 있다. 그 다음 발광기(10)는 청색 및 황색광의 조합인 백색광을 방출한다. (Gd,Y)3(Al,Ga)5O12 : Ce계를 주성분으로 하는 인광체를 포함하는 변환 입자를 사용함으로써 광범위한 황색 스펙트럼의 방출이 이루어질 수 있다. 또 다른 예에 따르면, 변환 입자(22)는 녹색광을 재방출할 수 있으며, 적절한 녹색 발광 물질은 Sr:트리오글레이트(triogallate) 인광체이다. 또한 청색광을 흡수하고 광의 상이한 파장을 재방출하는 다른 변환 입자를 사용할 수 있다. 또한, 다른 변환 입자가 자외선 광을 흡수하고 상이한 파장에서는 광을 방출하는 입자와 같은 상이한 파장의 광을 흡수하고 상이한 파장으로 광을 재방출하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 방출된 광의 칼라와 강도가 광범위한 시야각 전체에 걸쳐 균일해지도록 변환 입자(22)를 렌즈(16) 전체에 걸쳐 균일하게 분포시키는 것이 바람직하다. 결과적으로, 렌즈(16)는 서브마운트(14)와 광원(12)과 별도로 제조된다. 따라서 렌즈(16)를 형성하는 투명한 물질의 혼합물을 서브마운트(14)로 주입하는 대신에, 사출 성형 혹은 종래의 시린지 제조 공정 등의 공지의 방법을 이용하여 렌즈를 대량 생산하기 위한 물질을 사용할 수 있다. 서브마운트(14)와 광원(12)과 별도로 렌즈(16)를 제조함으로써, 종래의 발광기 제조 방법과 관련되는 문제점을 극복한 여러 장점들이 실현된다.
상기 제조 공정에 의해 실현되는 하나의 장점은 종래 기술에 비해 덜 비싼 렌즈를 제공할 수 있다는 점이다. 상기 공정이 덜 비싼 이유 중 하나는 렌즈(16)를 서브마운트(14) 위로 접합하기 이전에 광원(12)을 테스트할 수 있기 때문에 발광기(10)의 성형에 있어서 발생되는 폐기물의 양을 줄일 수 있다는 데 있다. 만약 발광기(10)가 표준 이하의 발광 혹은 그 밖의 결함이 있을 경우, 광원(12)이나 렌즈(16)에 결함이 있다는 것으로 판단할 수 있다. 결함이 있는 부품을 폐기하거나 또는 새로운 부품으로 대체할 수 있다. 상기 교체 공정은 발광이 표준 이하일 경우 발광기 전체를 버려야 하는 종래의 제조 공정에서 초래되는 낭비를 막을 수 있다.
또 다른 장점으로는 상기 발광기를 보다 융통성을 발휘하는 제조 공정에 의해 형성할 수 있다는 데 있다. 예컨대, 서브마운트(14)와 광원(12)의 기하학적 모양이 서로 맞게 되도록 다른 렌즈들을 사용할 수 있다. 또한, 상이한 광의 조합을 생성하도록 상이한 형태의 변환 입자를 포함하는 렌즈를 사용함으로써 특정의 발광기(10)에 의해 발광된 칼라를 바꿀 수 있다. 렌즈를 바꾸는 작업은 렌즈의 상이한 공급을 간단히 교체시킴으로써 조립 라인에서 행해질 수 있다.
렌즈(16)를 성형하기 위해 광범위한 물질의 선택을 적용할 수 있기 때문에 제조 공정에 있어서의 융통성이 또한 달성된다. 예컨대, 종래의 실린지 방법으로 투명한 물질이 LED 상에 직접 주입되기 때문에, 상대적으로 낮은 융점/경화 온도를 지닌 물질만을 사용할 수 있다. 더 높은 온도의 융점을 지닌 물질을 사용할 경우, 광원(12) 혹은 서브마운트(14)는 투명한 물질의 혼합물과 접촉할 때 손상될 수 있다.
렌즈(16)는 광원(12)과 서브마운트(14)과 별도로 제조된 다음 전술한 바와 같이 서브마운트(14)에 접합된다. 그 결과, 종래의 실린지 공정에서 손상을 야기하였던 물질을 이제 사용할 수 있게 되었으며, 이들 물질 중 하나는 유리일 수 있다. 유리 등의 울퉁불퉁한 물질 내에서 변환 입자(22)를 에워쌈으로써, 이 입자와(22)와 바람직하지 못하게 반응하여 발광기(10)의 사용 가능한 수명을 줄이게 되는 주변의 분위기에 존재하는 오염물로부터 변환 입자(22)를 더욱 양호하게 보호하게 된다. 상기 렌즈(16)는 유리 이외에 예컨대, 에폭시 혹은 플라스틱 등의 다른 물질로 구성될 수 있으며, 본 발명은 전술한 물질로 구성된 특정의 렌즈만을 한정하는 것이 아니라는 것에 주목해야 한다.
상기 제조 공정은 또한 종래 제조 기술에 의한 것보다 더욱 균일한 칼라, 강도 및 온도를 지닌 상태로 광이 방출된다는 장점을 지닌다. 더 양호한 균질성을 얻을 수 있는 이유 중 하나는 렌즈들은 전체의 변환 물질 영역(21)에 걸쳐 실질적으로 균일하게 분포되어 있기 때문에 광원(12)으로부터 상이한 각도에서 방출된 광이 유사한 두께의 렌즈(16)를 통해, 나아가 실질적으로 유사한 양의 변환 입자(22)를 통해 통과하기 때문이다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 광 경로(1, 2, 3)들은 실질적으로 동일한 두께의 렌즈(16)를 통해 그리고 실질적으로 동일한 양의 변환 입자들을 통해 진행한다.
변환 입자(22)의 균일성은 렌즈(16)가 독립적으로 형성되어 있기 때문에 더 양호하게 제어된다. 상기 물질의 혼합물이 몰드로 주입되고 난 후 그 혼합물을 신속하게 경화시킴으로써 또는 경화 도중에 사출 몰드에 진동을 가함으로써 변환 입자(22)의 침전을 피할 수 있다.
또 다른 장점은 변환 물질 영역(21)이 일반적으로 광원(12)과 접촉하지 않기 때문에 광원(12)의 표면에서 혹은 그 형상에서의 변화가 발광기(10)의 성능에 지대한 영향을 끼치지 않는다는 데 있다. 더욱이 열은 변환 물질 영역(21)이 광원(12)에 너무 가까이 위치할 경우 변환 입자(22)를 손상시킬 수 있다.
도 3 및 도 4에는 본 발명에 따른 발광기(30)의 일 실시예가 도시되어 있다. 발광기(30)는 도 1 및 도 2에 도시된 부품들과 유사한 부품들을 포함하는 것에 주목해야 한다. 유사한 구성 요소들 간의 도면 부호는 동일하게 병기될 것이고, 전술한 발광기(10)와 관련한 설명은 상기 발광기(30) 및 이하에서 설명될 다른 실시예들에도 동일하게 적용될 것이다.
발광기(30)는 서브마운트(14)에 장착된 광원(12)을 포함한다. 충전 물질(19)은 광원(12)을 에워싸도록 표면(11) 상에 위치지만, 본 명세서에서는 도시의 간략화와 설명을 용이하게 하기 위해 그것을 고려하지 않기로 한다. 상기 발광기(30)는 표면(17)에 장착된 렌즈(36)를 포함한다. 이 렌즈(36)는 변환 입자(22)를 지닌 내층(38)과 외층(40)을 포함하며, 이들 층(38, 40)은 전반에 걸쳐 균일한 두께를 갖는 것이 바람직하다. 상기 렌즈(36)는 돔 형상이고 표면(17) 상에 위치하고 있기 때문에 광원(12)으로부터 방출된 광의 일부가 렌즈(36)를 통해 표면(33)에서 표면(35)으로 통과한다.
변환 입자(22)는 변환 물질 영역(21)의 전체에 걸쳐 분포되어 있다. 그러나 상기 변환 물질 영역(21)은 단지 렌즈(36)의 일부를 포함한다. 특히, 변환 입자(22)는 내층(38)의 전체에 걸쳐 분포되어 있고 외층(40)에는 분포되지 않는 것이 바람직하다. 따라서 내층(38)은 변환 입자(22)와 혼합된 투명한 물질을 포함할 수 있고, 외층(40)은 투명한 물질을 포함할 수 있다. 이러한 구조에 있어서, 광원(12)에서 상이한 각도로 방출된 광은 거의 동일한 두께의 렌즈(36)와 동일한 양의 변환 입자(22)를 통과한다(즉 광 경로(1, 2, 3)들은 동일함).
렌즈(36)를 돔 형상으로 형성함으로써, 광원(12)과 내층(38) 및 변환 입자(22) 사이에 내측 간격(42)이 유지될 수 있으며(도 4 참조), 이 간격(42)은 특정한 광원(12)과 서브마운트(14)에 대해 최적으로 되어 있다. 상기 간격(42)과 두께(44)의 최적의 값은 광원(12)과 서브마운트(14)의 타입과 치수에 따라 결정된다. 상기 간격(42)은 광원(12)이 변환 입자(22)에 손상을 입힐 수 있는 과도한 열을 발생하지 않고 더 높은 강도의 광을 제공하는 것을 허용하도록 선택된다. 이러한 열은 변환 물질 영역(21)이 광원(12)에 너무 가깝게 위치할 경우, 변환 입자(22)를 손상시킬 수 있다.
상기 간격(42)은 또한 발광기(30)의 광 효율에 영향을 미칠 수 있다. 광원(12)에서 나온 지향성 광이 내층(38)을 통과하여 광원(12)을 향해 다시 향하게 될 때, 지향성 광의 일부는 변환 입자(22)에 의해 흡수되어 전방향으로 재방출될 수 있다. 만약 상기 간격(42)이 너무 좁거나 변환 입자(22)가 광원(12) 상에 직접 위치 될 경우, 재방출된 광의 일부는 광원으로 다시 향하게 되어 광원(12)에 의해 흡수된다. 이러한 광의 흡수는 광원(12)의 온도를 증가시킬 수 있기 때문에 발광기(30) 전체의 광 효율을 감소시킬 수 있다. 상기 간격(42)이 너무 클 경우, 두께(44)는 변환 입자(22)에서 나온 광이 전체의 내부 반사에 의해 렌즈(36) 내에 갇히게 되는 점까지 줄어들 수 있으며, 이는 또한 발광기(30)의 전체 효율을 감소시킨다.
도 5 및 도 6에는 본 발명에 따른 발광기(50)가 도시되어 있으며, 이 발광기(50)는 평탄한 서브마운트(54)를 포함한다. 이 실시예에 있어서, 돔 형상의 렌즈(56)는 광원(12) 위로 배치되어 서브마운트(54)의 표면(51)에 장착되어 있으며, 광원(12)은 렌즈(56)의 내측면(53)과 서브마운트(54) 사이에 마련된 공간에 배치되어 있다(도 6 참조). 광원(12)과 내측면(53)은 변환 물질 영역(22)으로부터 재방출된 광의 광원(12)에 의한 흡수가 최소가 되도록 간격을 두고 떨어질 수 있다. 렌즈(56)는 이 렌즈(56)의 전체에 걸쳐 분포된 변환 입자를 포함하기 때문에 광원(12)에서 방출된 광이 렌즈(56)를 통과 할 때, 그것의 일부는 상기 변환 입자(22)에 의해 흡수되고 상이한 파장으로 재방출된다.
도 7 및 도 8에는 본 발명에 따른 또 다른 발광기(70)의 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에 있어서, 방출기(70)는 서브마운트(54)의 표면(51)에 장착된 돔 형상의 렌즈(76)를 포함한다. 상기 렌즈(76)는 변환 입자(22)와 혼합된 투명한 물질을 지닌 내층(78)과, 어떠한 변환 입자가 없는 것이 바람직한 투명한 물질을 지닌 외층(80)을 포함한다. 광은 광원(12)으로부터 렌즈(76)를 통해 표면(73)에서 표면(75)으로 통과한다.
도 3 및 도 4와 관련하여 전술한 바와 같이, 내측 간격(82)은 변환 입자(22)에서 광원(12)으로의 재방출된 광의 흡수를 최소화시키기 위해 광원(12)과 내층(78) 사이에서 선택된다. 상기 간격(82)과 두께(84)는 발광기(50)의 광 효율이 최적이 되도록 선택될 수 있는데, 여기서 광 효율은 재방출된 광의 흡수를 최소화시킴으로써 그리고 전술한 바와 같이 전체의 내부 반사를 줄임으로써 최적으로 된다.
도 9 및 도 10에는 본 발명에 따른 발광기(90)의 실시예가 도시되어 있으며, 이 발광기(90)는 서브마운트(14)의 표면(11)에 장착된 광원(12)을 포함한다. 이 실시예에 있어서, 반구형 렌즈(96)는 표면(17)에 장착되어 있으며, 여기서 렌즈(96)는 변환 입자(22)를 지닌 하층(98)을 포함한다. 그러나 상기 층(98)의 전체에 걸쳐 분포되어 있는 변환 입자(22)에 추가하여, 상기 층(98)은 또한 광의 일부의 방향을 고치기 위해 산란 입자(100)를 포함한다.
상기 층(98)에서 변환 입자(22)에 의해 흡수 및 재방출된 광의 일부는 화살표(99)로 도시된 바와 같이 층(98)을 따라 향하게 된다(도 10 참조). 이러한 재방출된 광은 표면(95)에서 멀어지는 방향으로 향할 수 있다. 따라서 산란 입자(100)가 상기 층(98)에 포함되는 이유 중 하나는 상기 표면(95)을 향하도록 광의 방향을 고쳐 발광기(90)의 발광 효율을 증가시키기 때문이다.
변환 입자(22)의 변환 및 산란 효율은 광의 파장과 변화 입자의 크기에 따라 좌우될 수 있다. 변환 물질 영역(21)은 입자(22)의 변환 효율이 이들의 크기가 감소함에 따라 감소하기 때문에 통상적으로 광을 효과적으로 산란시키지 않는다. 그 결과, 직경이 대략 1미크론 미만인 높은 변환 효율을 지닌 입자를 얻기가 어렵다. 광을 효과적으로 산란시키기 위해, 산란 입자(100)의 직경은 대략 산란될 광의 파장의 절반이 되어야 한다. 공기 중에서, 이것은 입자(100)의 직경이 약 0.2 내지 0.25 미크론이 되도록 하는 결과를 초래한다. 이러한 직경 범위는 자유 공간에서 보다 예컨대 에폭시 혹은 더 큰 굴절률을 지닌 다른 물질과 같은 상이한 매체에서 상기 입자에 대해 더 작게 된다. 그 결과 인광체 입자는 보통 너무 크기 때문에 광을 효과적으로 산란시키지 못한다.
도 11 및 도 12에는 본 발명에 따른 발광기(110)의 실시예가 도시되어 있으며, 여기서 발광기(110)는 서브마운트(114)의 표면에 장착된 광원(12)을 포함한다. 이 실시예에 있어서, 렌즈(116)는 서브마운트(114)의 표면(117) 상에 위치되며, 이 렌즈(116)는 변환 입자(22)를 포함하는 하층(118)을 구비한다. 광은 광원(12)으로부터 렌즈(116)를 통해 표면(103)에서 표면(105)으로 통과한다.
서브마운트(114)는 변환 입자(22)로부터 방출된 광을 표면(105)을 다시 향하도록 고치기 위해 배향되어 있는 표면(101)과 표면(115)을 포함한다. 따라서 하층(118)은 변환 입자(22)로부터 재방출된 광을 산란시키기 위해 전술한 산란 입자(100)와 유사한 산란 입자를 포함할 필요가 없다. 그러나 산란 입자(100)는 여전히 상기 하층(118)에 포함될 수 있지만 본 실시예에서는 도시의 간략화와 설명을 용이하게 하기 위해 생략한 것에 주목해야 한다.
상기 표면(101, 115)의 형상은 상기 하층(118)을 따라 향하는 광이 표면(101) 및/또는 표면(117)에 반사되고 하층(118)을 통해 표면(105)으로 지나는 광원(12)으로부터 방출된 광과 조합되도록 형성되어 있다. 상기 표면(101, 115)에서 반사된 광은 발광기(110)에 의해 방출된 광에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 발광기(110)의 발광 효율은 서브마운트(114) 내에 표면(101, 115)을 포함시킴으로써 증가된다.
도 13 및 도 14에는 본 발명에 따른 발광기(130)의 실시예가 도시되어 있으며, 여기서 발광기(130)는 소정의 모양을 취할 수 있는 LED(152)를 포함한다. 이 실시예에 있어서, 발광기(130)는 이전의 실시예와 같은 서브마운트를 포함하지 않는다. 대신에, 발광기(130)는 LED(152)의 하측에 배열된 접점(134,135)를 포함한다. 따라서 LED(152)는 접점(134, 135)들이 마련되어 있는 금속 캡 내에 장착될 수 있으며, 상기 접점들은 LED(152)의 조명을 위한 전력을 공급하기 위해 상기 캡에서 바이어스 공급원에 전기적으로 연결되어 있다.
상기 발광기(130)는 렌즈를 구비하는 대신에 LED(152)와 동일한 기본 형상을 지니는 동시에 주로 일관된 두께를 지니는 것이 바람직한 인광체 장전 캡(136; phosphor loaded cap)을 포함한다. 상기 캡(136)은 전술한 렌즈의 구성 물질과 유사한 물질로 구성될 수 있으며, 전체에 걸쳐 분포된 변환 입자를 포함할 수 있다. 상기 캡(136)은 전술한 렌즈를 제조하는 방법과 동일한 방법에 의해 LED(152)과는 독립적으로 제조될 수 있으며, 그 방법 중 하나는 사출 성형법이 있다. 캡(136)은 에폭시 혹은 다른 유사한 물질을 이용하여 LED(152) 위의 정위치에 장착될 수 있다.
작동에 있어서, 상이한 각도에서 LED(152)에서 방출하는 광은 유사한 두께의 캡(136)을 통과할 것이며, 이에 따라 광은 상이한 각에서 보았을 때 발광기(130)가 동일한 칼라 및 광 강도를 제공하도록 허용해주는 유사한 량의 변환 입자(22)와 충돌하게 될 것이다.
도 15 및 도 16에는 본 발명에 따른 발광(150)의 실시예가 도시되어 있으며, 이 발광기(150)는 LED(152)와 인광체 장전 캡(154)을 포함한다. 그러나 이 실시예에 있어서 LED(152)는 2개의 하측 접점을 포함하는 대신에 하나의 하측 접점(156)과 하나의 상측 접점(158)을 구비한다. 캡(154)은 상측 접점(158)보다 약간 더 큰 상측 구멍(160)을 구비하므로 캡(154)이 LED(152)에 접합될 때, 상기 상측 접점(158)은 상측 구멍(160) 내에서 배열되어 이 구멍을 통해 접근할 수 있다. 상기 구멍(160)은 인광체 캡을 따라 어느 위치에서라도 자리할 수 있지만, 본 명세서에서는 도시의 간략화와 설명을 용이하게 하기 위해 상측 중심에 있는 것으로 도시되어 있다.
상측 접점(158)의 배치는 전기 신호가 하측 및 상측 접점(156, 158)을 각각 통해 LED(152)로 공급되도록 이루어져 있다. 도 16에 도시된 바와 같이 LED(150)에 있어서, 전기 신호는 접점(158)에 와이어 결합되어 있는 컨덕터(162)를 통해 상측 접점(158)에 제공된다. 상기 전기 신호는 또한 컨덕터(도시 생략)를 통해 또는 금속 컵을 통해 하측 접점(156)으로 공급될 수 있다.
제조 방법
도 17에는 본 발명에 따른 발광기의 제조 방법(170)의 일 실시예를 나타내는 플로차트가 도시되어 있으며, 여기서 발광기의 부품들은 별도로 제조되어 서로 접합되어 있다. 단계 172에서, LED는 MOCVD 반응기에서 제조되는 것과 같은 공지의 임의의 방법을 사용하여 제조된다. 단계 174에서는 서브마운트가 제조되고, 단계 176에서는 공지의 접합 방법을 이용하여 LED가 서브마운트의 베이스에 접합된다. 단계 178에서는, 변환 물질 영역을 지닌 렌즈가 사출 성형 등과 같은 공지의 제조 방법을 이용하여 제조된다. 최종 단계 180에서는, 렌즈와 서브마운트/LED 사이의 공간을 에폭시 혹은 또 다른 충전 물질로 충전시키고, 렌즈를 정위치에 붙들도록 렌즈의 내측면을 접촉시키는 양호한 방법을 이용함으로써, 상기 렌즈가 LED 위로 서브마운트에 접합된다.
변형례에 따른 중간 단계(도시 생략)에서는, 렌즈를 서브마운트에 접합하기 이전에 서브마운트 상의 정위치에 있는 렌즈를 이용하여 발광기를 테스트할 수 있다. 발광기의 발광이 표준 이하일 경우, LED 혹은 렌즈 중 어느 하나에 결합이 있는 것으로 판단할 수 있다. 결함이 있는 부품을 폐기 처분한 다음 새로운 부품으로 교체한다. 발광기가 효과적으로 작동할 때 까지 테스팅 공정을 반복한 이후에 접합 단계(180)를 행할 수 있다.
도 18에는 본 발명에 따른 발광기의 제조 방법(190)의 또 다른 실시예를 나타내는 플로차트가 도시되어 있다. 단계 192에서, LED는 MOCVD 반응기에서 제조되는 것과 같은 공지의 임의의 방법을 사용하여 제조되며, LED의 형상은 무작위의 모양을 지닐 수 있다. 단계 194에서는 스퍼터링(sputtering) 등과 같은 공지의 방법을 이용하여 LED 상에 접점이 형성된다. 단계 196에서는 사출 성형 등의 공지의 방법을 이용하여 인광체 장전 캡이 제조된다. 단계 198에서는, LED에서 나온 광의 일부가 캡을 통해 지나가도록 LED에 캡이 장착된다. 상기 캡은 에폭시 혹은 또 다른 접합 물질을 이용하여 LED에 장착될 수 있다. 하나의 방법으로 LED의 바닥면과, 캡 커버의 LED의 상부 및 측면에 접점을 침착시키는 것이 있다. 또 다른 방법으로, LED의 바닥면에 접점을 침착시키고 또 다른 접점을 LED의 상측면 상에 침착시킨다. 상기 캡의 상측면에는 구멍이 천공되어 있고, 캡을 LED에 접합할 때 상측 접점은 그 구멍 속에 내장되어 그 구멍에 접근할 수 있게 된다.
상기 방법은 또한 캡을 LED에 접합하기 이전에 발광기를 테스트하는 중간 단계를 포함할 수 있다. 캡 혹은 LED 중 어느 하나에 결함이 발견될 경우, 결함이 있는 부품을 폐기하고 다른 부품으로 교체할 수 있다. 상기 테스팅은 캡을 LED에 접합하기 이전에 소정 범위의 시야각에 걸쳐 발광기가 충분한 칼라와 강도를 갖는 광을 방출할 때까지 반복될 수 있다.
비록 본 발명은 본 발명의 몇 몇 양호한 실시예를 참조하여 상당히 상세하게 설명하였지만 다른 변형도 가능하다. 전술한 방법에서의 단계 순서를 달리 할 수 있다. 본 발명에 따른 다른 방법은 전술한 다소의 단계들을 사용하고 또 상이한 단계들을 사용할 수 있다. 전술한 렌즈와 캡은 많은 상이한 형상 및 층을 취할 수 있고, 또 많은 상이한 형태의 변환 입자를 포함할 수 있다. 상기 렌즈와 캡의 형상은 특정의 용례에 맞도록 그 모양이 정해질 수 있고 방출된 광을 초점을 맞추도록 그 모양이 정해질 수 있다. 전술한 렌즈와 캡 각각은 또한 그것의 전체에 걸쳐 혹은 상이한 위치에 분포된 산란 입자를 포함할 수 있다.
따라서 본 명세서 설명한 본 발명의 실시예들은 단지 예시적인 것이며, 다양한 수정, 변형 및 재배열이 실질적으로 등가적인 결과를 도출하도록 용이하게 실현될 수 있고, 이들 모두는 첨부된 청구의 범위에서 한정하고 있는 본 발명의 범주 및 정신 내에서 속하는 것으로 의도한다.
Claims (38)
- 발광기(emitter)에 있어서,
제1 스펙트럼의 광을 방출하는 광원; 및
상기 광원으로부터 별도로 형성되고 상기 광원에 인접하여 위치된 변환 물질 영역(conversion material region)으로서, 상기 광원에 의해 방출된 광의 적어도 일부를 흡수하여 제2 스펙트럼의 광을 재방출하도록 구성되는, 변환 물질 영역
을 포함하고,
상기 발광기는 상기 제1 스펙트럼의 광 및 상기 제2 스펙트럼의 광의 결합을 균일한 제3 스펙트럼의 광으로 방출하는 것인 발광기. - 제1항에 있어서,
상기 변환 물질 영역은 상기 광원에 인접한 위치로부터 분리될 수 있는 것(separable)인 발광기. - 제1항에 있어서,
서브마운트(submount)를 더 포함하고,
상기 광원은 상기 서브마운트의 제1 표면 상에 위치되고, 상기 변환 물질 영역은 상기 서브마운트의 제2 표면 상에 위치되는 것인 발광기. - 제3항에 있어서,
상기 서브마운트는 상기 제1 스펙트럼의 광 및 상기 제2 스펙트럼의 광을 반사하도록 구성되는 것인 발광기. - 제3항에 있어서,
상기 변환 물질 영역은 렌즈를 포함하고,
상기 렌즈는 상기 서브마운트의 상기 제2 표면에 접합(bond)되고, 상기 제2 표면은 상기 제1 표면의 상부에 있는 것인 발광기. - 제3항에 있어서,
상기 서브마운트의 표면들 중 적어도 하나는 상기 제1 스펙트럼의 광과 상기 제2 스펙트럼의 광 중 일부를 상기 렌즈로 반사시키는 것인 발광기. - 제3항에 있어서,
상기 서브마운트는 컵 모양의 서브마운트와 평탄한 서브마운트 중 하나를 포함하는 것인 발광기. - 제5항에 있어서,
상기 렌즈는 상기 변환 물질 영역 및 투명(clear) 물질 영역을 포함하는 것인 발광기. - 제5항에 있어서,
상기 렌즈는 상기 서브마운트 내에 맞는(fit) 형태를 갖는 것인 발광기. - 제1항에 있어서,
상기 변환 물질 영역은 인광체 장전 캡(phosphor loaded cap)을 포함하는 것인 발광기. - 제10항에 있어서,
상기 인광체 장전 캡은 상기 광원의 모양에 맞는 형태를 갖는 것인 발광기. - 제10항에 있어서,
상기 인광체 장전 캡은 상기 광원과 별도로 형성되고 상기 광원에 인접하여 접합(bond)되는 것인 발광기. - 제1항에 있어서,
상기 변환 물질 영역은, 상기 광원과의 관계에서 둘 간에 공간이 있도록 위치되며, 상기 공간은 상기 제3 스펙트럼의 광의 실질적으로 균일한 방출을 획득하도록 선택되는 것인 발광기. - 제1항에 있어서,
상기 변환 물질 영역은, 상기 광원과의 관계에서 상기 광원과의 사이에 공간이 있도록 위치되며, 상기 공간은 원하는 색과 강도 중 적어도 하나를 갖는 상기 제3 스펙트럼의 광을 제공하도록 선택되는 것인 발광기. - 발광기(emitter)에 있어서,
제1 스펙트럼의 광을 방출하는 광원;
전체에 걸쳐 균일한 분포의 파장 변환 물질을 갖는 실질적으로 반구형인 렌즈 엘리먼트(element)로서, 상기 반구형 렌즈 엘리먼트는, 상기 광원으로부터 모든 각도 범위에 걸쳐 방출된 광의 대부분이 실질적으로 동일한 양의 상기 파장 변환 물질과 상호작용하도록, 상기 광원과 분리되어 몰딩(molding)되고 상기 광원에 인접하게 배치되며, 상기 광은 상기 반구형 렌즈 엘리먼트로부터 주변에 전달되는 것인, 반구형 렌즈 엘리먼트
를 포함하고,
상기 발광기는 모든 시야각 범위에 걸쳐 실질적으로 균일한 색 및 강도를 갖는 제2 스펙트럼의 광을 방출하는 것인 발광기. - 제15항에 있어서,
상기 파장 변환 물질은 인광체 변환 입자(phosphor conversion particle)를 포함하는 것인 발광기. - 제15항에 있어서,
상기 제1 스펙트럼은 청색을 포함하고, 상기 제2 스펙트럼은 사람의 눈에 흰색으로 보이도록 청색 및 황색을 포함하는 것인 발광기. - 제15항에 있어서,
상기 반구형 렌즈 엘리먼트는 또한 상기 반구형 렌즈 엘리먼트를 통해 상기 광원으로의 전기적 접속을 위한 공간을 제공할 정도의 크기를 가진 천공(perforation)을 포함하는 것인 발광기. - 제18항에 있어서,
상기 천공은 상기 파장 변환 물질로 적어도 부분적으로 채워져 있는 것인 발광기. - 제15항에 있어서,
상기 광원의 바깥 표면들 중 하나의 표면 상에 제1 접촉(contact)이 배치되는 것인 발광기. - 발광기(emitter)에 있어서,
제1 표면과, 상기 제1 표면 및 제3 표면에 인접한 제2 표면을 포함하는 서브마운트(submount);
상기 서브마운트의 상기 제3 표면 상에 장착(mount)되고, 제1 스펙트럼의 광을 방출하는 광원; 및
상기 광원과 별도로 형성되고, 변환 물질 영역 전체에 걸쳐 균일하게 분포된 변환 입자들을 포함하는 변환 물질 영역으로서, 상기 변환 물질 영역은 상기 광원의 광 중 적어도 일부가 상기 변환 물질 영역을 통과하도록 상기 광원과 인접하게 위치되고, 상기 변환 입자들은 상기 변환 물질 영역을 통과하는 상기 광원의 광의 적어도 일부를 흡수하여 제2 스펙트럼의 광을 방출하는 것인, 변환 물질 영역
을 포함하고,
상기 변환 물질 영역은 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면 상에 위치되고,
상기 제2 표면은 상기 변환 입자들로부터 방출된 광의 방향을 바꾸도록(redirect) 배향(oriented)되며,
상기 제1 스펙트럼의 광과 상기 제2 스펙트럼의 광은 상기 변환 물질 영역 내에서 결합되고, 상기 발광기는 실질적으로 균일한 색과 강도로 상기 제1 및 제2 스펙트럼의 결합을 방출하는 것인 발광기. - 제21항에 있어서,
상기 광원은 상기 변환 물질 영역을 거치도록 연장되는 복수의 광 경로들을 따라 상기 제2 스펙트럼의 광을 방출하고, 각 광 경로는 실질적으로 동일한 양의 변환 입자들을 거치도록 연장되는 것인 발광기. - 제21항에 있어서,
상기 변환 물질 영역은, 상기 제1 스펙트럼의 광 및 상기 제2 스펙트럼의 광 중 적어도 일부의 방향을 바꾸는(redirect) 산란 입자들을 포함하는 것인 발광기. - 제21항에 있어서,
상기 변환 물질 영역은 유리 렌즈를 포함하는 것인 발광기. - 제24항에 있어서,
상기 유리 렌즈는 상기 광원과 별도로 형성되고, 상기 광원과 인접하게 접합(bond)되는 것인 발광기. - 제21항에 있어서,
상기 광원은 발광 다이오드를 포함하는 것인 발광기. - 제21항에 있어서,
상기 변환 물질 영역은 상기 광원과의 관계에서 둘 간에 공간이 존재하도록 배치되는 것인 발광기. - 장치에 있어서,
제1 스펙트럼의 광을 방출하는 광원; 및
상기 광원의 복수의 외부 표면들과 실질적으로 동일한 모양인 내부 표면을 갖는 변환 물질 영역으로서, 상기 변환 물질 영역은 인광체 장전 캡을 포함하고, 상기 변환 물질 영역은 상기 광원과 별도로 제작되고 상기 광원 상에 위치되고, 상기 변환 물질 영역은 상기 광원에 의해 방출된 광의 적어도 일부를 흡수하여 제2 스펙트럼의 광을 재방출하도록 구성되고,
상기 장치는 상기 제1 스펙트럼의 광 및 상기 제2 스펙트럼의 광의 결합을 균일한 제3 스펙트럼의 광으로 방출하는 것인 장치. - 제28항에 있어서,
상기 변환 물질 영역은 상기 광원 상의 상기 위치로부터 분리될 수 있는 것(separable)인 장치. - 제28항에 있어서,
서브마운트(submount)를 더 포함하고,
상기 광원은 상기 서브마운트의 제1 표면 상에 위치되는 것인 장치. - 제30항에 있어서,
상기 서브마운트는 상기 제1 스펙트럼의 광과 상기 제2 스펙트럼의 광 중 일부를 반사하도록 구성된 것인 장치. - 제30항에 있어서,
상기 서브마운트의 표면 중 적어도 하나는 상기 제1 스펙트럼의 광과 상기 제2 스펙트럼의 광의 일부를 상기 변환 물질 영역으로 반사시키는 것인 장치. - 제30항에 있어서,
상기 서브마운트는 컵 모양의 서브마운트와 평탄한 서브마운트 중 하나를 포함하는 것인 장치. - 제28항에 있어서,
상기 변환 물질 영역은, 전체적으로 실질적으로 동일한 두께를 갖는 인광체 장전 캡(phosphor loaded cap)을 포함하는 것인 장치. - 제28항에 있어서,
상기 인광체 장전 캡의 내부 표면은 상기 광원의 외부 표면의 대부분(majority)의 모양에 맞는(fit) 형태를 갖는 것인 장치. - 제28항에 있어서,
상기 인광체 장전 캡은 상기 광원으로부터 별도로 형성되고, 상기 광원에 접합(bond)되는 것인 장치. - 제28항에 있어서,
상기 변환 물질 영역은 상기 광원과의 관계에서 둘 간에 공간이 존재하도록 위치되며, 상기 공간은 상기 제3 스펙트럼의 광의 실질적으로 균일한 방출을 얻도록 선택되는 것인 장치. - 제28항에 있어서,
상기 변환 물질 영역은 상기 광원과의 관계에서 둘 간에 공간이 존재하도록 위치되며, 상기 공간은 원하는 색과 강도 중 적어도 하나를 갖는 상기 제3 스펙트럼의 광을 제공하도록 선택되는 것인 장치.
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