KR20130066637A - 질화물 발광 다이오드들 전부를 포함하는 발광 다이오드 광원 - Google Patents

질화물 발광 다이오드들 전부를 포함하는 발광 다이오드 광원 Download PDF

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KR20130066637A
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leds
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light
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마리아 톰슨
존 셀베리안
데이비드 더블유. 헴비
마르틴 짜차우
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오스람 실바니아 인코포레이티드
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Abstract

광원은 적어도 두 개의 인광체 변환된(pc) 발광 다이오드(LED)들을 포함하고, 상기 pc LED들 각각은 인광체 함유 엘리먼트에 대한 여기 소스로서 연관된 청색-방출 LED를 포함한다.

Description

질화물 발광 다이오드들 전부를 포함하는 발광 다이오드 광원{LIGHT EMITTING DIODE LIGHT SOURCE INCLUDING ALL NITRIDE LIGHT EMITTING DIODES}
관련 출원들에 대한 상호-참조
이 출원은 2010년 5월 27일자로 출원된 미국 가출원 번호 61/349,165호의 이익을 주장하며, 상기 미국 가출원은 인용에 의해 본 명세서에 완전히 포함된다.
본 출원은 발광 다이오드(LED) 광원들, 더욱 상세하게는, 질화물 발광 다이오드들 전부를 포함하는 LED 광원에 관한 것이다.
알려진 LED 칩들은, LED의 재료 구성에 따라, 특정 광 컬러 출력들, 예컨대 청색, 적색 또는 녹색을 생성한다. LED의 출력 컬러와 상이한 컬러를 생성하는 LED 광원을 구성하는 것이 원해질 때, 인광체-함유 엘리먼트, 예컨대 돔, 플레이트 또는 다른 커버링을 LED 칩 위에 제공하는 것이 알려져 있다. 인광체-함유 엘리먼트는, LED의 출력에 의해 여기될 때 다른 파장들/컬러들에서 광을 생성하는 인광체 또는 인광체들의 혼합물을 포함할 수 있다. 이 접근법은 일반적으로 "인광체 변환"으로 불릴 수 있고 그리고 LED의 광 출력 이외의 광 또는 LED의 광 출력에 부가하여 광을 생성하기 위한 인광체-함유 엘리먼트와 결합된 상기 LED는 "인광체-변환된 LED" 또는 "pc LED"로서 설명될 수 있다.
하나의 알려진 구성에서, 예컨대, 청색-방출 LED(예컨대, InGaN LED)는, 공식 Y3Al5O12:Ce를 갖는 세륨-활성화된 이트륨 알루미늄 석류석 인광체(YAG:Ce)를 함유한 인광체-함유 엘리먼트(예컨대, 상기 청색-방출 LED 위에 포지셔닝된 플레이트 또는 돔)와 결합될 수 있다. LED로부터의 청색광 출력은 YAG:Ce을 여기시키고, 그리고 YAG:Ce 함유 엘리먼트로부터의 황색광 출력을 유발한다. LED로부터의 청색광 출력과 인광체-함유 엘리먼트로부터의 황색(그리고 다른 파장들)의 결합은 차가운 백색광 방출을 생성한다. 이는, “인광체 변환된” 또는 “pc” 백색 LED의 일 예이다. 이 타입의 인광체 변환된 LED는 낮은 연색 평가 지수(CRI)를 생성할 수 있다.
CRI는 인광체-변환된(pc) 백색 LED를 (인광체 변환되지 않은) 적색 방출 LED와 결합시키는 알려진 구성에 의해 개선될 수 있다. pc 백색 LED는 청색-방출 LED(InGaN)를 포함할 수 있고, 그리고 적색 방출 LED는 InGaAlP LED일 수 있다. 이 구성은 더 높은 CRI를 산출할 수 있고, 그리고 단독의 pc 백색 LED와 비교할 때 더 따뜻한 백색광 방출을 생성할 수 있으나, 시간에 따라 상이하게 수행되는 상이한 LED 타입들(예에서, 청색과 적색) 때문에, 다수의 구동 회로들을 요구할 수 있다.
알려진 대안은 황색-방출 인광체 및 적색-방출 인광체를 단일 LED와 연관된 인광체-함유 엘리먼트 안에 혼합시키는 것과 관련된다. 예컨대, 청색-방출 LED(InGaN)는 황색-방출 인광체 및 적색-방출 인광체를 포함하는 인광체-함유 엘리먼트와 결합될 수 있다. 그러나, 이 구성은 고정된, 넌-튜너블(non-tunable) 컬러를 생성할 수 있다. 또한, 이 구성 내의 인광체들은 서로 간섭할 수 있다, 예컨대 하나의 인광체가 다른 인광체에 의해 방출된 광을 흡수할 수 있다.
후속하는 도면들과 함께 읽혀져야 하는 후속하는 상세한 설명이 참조되어야 하고, 상기 도면들에서는 유사한 부호들이 유사한 부분들을 표현한다:
도 1은 본 기재와 일치하는 멀티-채널(멀티-회로) 발광 다이오드(LED) 어레이 광원의 일 실시예를 실례한다.
도 2는 본 기재와 일치하는 인광체 변환된 LED의 일 실시예를 도식적으로 실례한다.
도 3은 본 기재와 일치하는 인광체 변환된 LED의 다른 실시예를 도식적으로 실례한다.
도 4는 본 기재와 일치하는 인광체 변환된 LED의 다른 실시예를 도식적으로 실례한다.
도 5는 본 기재와 일치하는 인광체 변환된 LED의 다른 실시예를 도식적으로 실례한다.
도 6은 본 기재와 일치하는 인광체 변환된 LED의 다른 실시예를 도식적으로 실례한다.
도 6a-도 6i는 본 기재와 일치하는 인광체 변환된 LED의 칩-레벨 돔 구성의 실시예들을 도식적으로 실례한다.
도 7은 본 기재와 일치하는 광원의 다른 예를 도식적으로 실례한다.
도 8은 본 기재와 일치하는 광원의 다른 예를 도식적으로 실례한다.
도 9는 본 기재와 일치하는 광원의 다른 예를 도식적으로 실례한다.
도 10은 본 기재와 일치하는 광원의 일 예를 도식적으로 실례한다.
본 기재와 일치하게, 멀티-컬러의 튜너블 광을 생성하도록 구성된 멀티-채널(멀티-회로) LED 어레이 광원이 제공되고, 여기서 방출 LED 칩들 또는 패키지들 전부는 Ⅲ-질화물 LED들(예컨대, InGaN)이다. 청색 이외의 광을 생성하도록 의도되는 채널들에 대하여, 인광체 함유 엘리먼트(예컨대, 인광체 인퓨즈드 실리콘 돔들, 모놀리식 세라믹 플레이트 등)를 이용하여, 칩에 의해 방출된 청색광은 상이한 컬러(예컨대, 적색, 황색 및/또는 녹색)로 인광체 변환된다. 채널들 각각은 개별적으로 그리고 독립적으로 제어될 수 있고, 이는, 광 스펙트럼의 색영역(gamut)이 다양한 컬러 혼합 전략들로부터 달성되도록 허용한다. 이러한 시스템은, 아래에서 논의될 바와 같이, (a) 녹색광 및 황색광의 낮은 효능들, (b) 컬러 안정성, (c) 복잡한 전자장치들, 그리고 (d) 칩 파장 비닝(binning)과 같이, 일반적인 조명을 위한 튜너블 조명 시스템들의 현재 문제들을 잠재적으로 제거할 수 있다. 본 기재와 일치하는 실시예들이 멀티-채널 튜너블 구성과 관련되어 설명될 수 있지만, 본 기재와 일치하는 구성이 튜너블하지 않은 광 출력을 생성하는 단일 채널 또는 멀티 채널들에 의해 구성될 수 있음이 이해될 것이다.
일반적으로, 본 기재와 일치하는 시스템 및 방법은 인광체 변환된(pc) LED들을 이용하는 것, 즉 상이한 컬러의 광을 생성하기 위한 상이한 컬러의 인광체에 의해 하나의 컬러의 방출 LED(예컨대, 질화물 Ⅲ로 이루어진 청색-방출 LED들)를 변환시키는 것과 관련된다. 예컨대, pc 적색광은 질화물 청색(예컨대, 이에 제한되지는 않지만, 440㎚-470㎚와 같은 가시 청색 방출) 또는 UV(예컨대, 이에 제한되지는 않지만, 360㎚-420㎚과 같은 근사(near) UV 방출) 칩과 적색 인광체의 결합으로부터 초래된다; pc 황색광은 질화물 청색 또는 UV 칩과 황색 인광체의 결합으로부터 초래된다; pc 녹색광은 질화물 청색 또는 UV 칩과 녹색 인광체의 결합으로부터 초래된다. 여기서의 인광체들은 여기시 인광체에 의해 방출되는 광의 컬러에 의해 참조될 수 있다. 예컨대, 적색-방출 인광체는 적색 인광체로 불릴 수 있고, 녹색-방출 인광체는 녹색 인광체로 불릴 수 있고 등이다. 유사하게, LED들은 또한 LED에 의해 방출되는 광의 컬러에 의해 참조될 수 있다. 예컨대, 청색-방출 LED는 청색 LED로 불릴 수 있고, UV-방출 LED는 UV LED로 불릴 수 있고 등이다.
질화물 LED로부터의 청색광 중 대부분은, 더 짧은 파장으로부터 더 긴 파장으로 트랜스폼되는 스토크스 시프트(Stokes shift)를 겪는다. 각각의 컬러 방출의 최종 컬러는 본래 질화물 LED의 파장에 따라 그리고 인광체 변환을 제공하기 위해 사용되는 인광체 함유 엘리먼트에 따라 좌우된다. 원하는 컬러 혼합을 위해 필요한 파장 및 각각의 특정 컬러 포인트를 달성하기 위한 부분에서 가장 적절한 인광체 타입 및 농도를 달성하기 위해 특정 조사가 이루어진다. 결과적 광의 청색 컴포넌트는 청색-방출 LED 또는 청색 인광체를 갖는 UV LED일 수 있다.
본 기재와 일치하는 시스템 및 방법은 일반적인 조명 애플리케이션을 위한 튜너블 LED 광원들에 대하여 근본적인 이슈들 중 몇몇을 잠재적으로 해결하는 결과들을 달성할 수 있다. 예컨대, 몇몇의 알려진 튜너블 LED 광원들은 복수 개의 상이한 타입들의 LED들을 사용한다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 어구 "상이한 타입들의 LED들"은 상이한 재료들의 양자 우물들로부터의 광을 방출하는 복수 개의 LED들을 참조하는 것으로 의도된다. 상이한 타입들의 LED들을 포함하는 시스템은 파장 시프트 및 광 출력 감소(상기 파장 시프트 및 상기 광 출력 감소 둘 다는 온도의 변화들로부터 초래될 수 있음)와 같은 열 관리에 관련된 문제들에 직면할 수 있다. 일반적으로, 상이한 타입들의 LED들의 화학적 구성들은 열에 반응하고 그리고 상이하게 열화(degrade)되며, 이는 상이한 열 관리 요건들 및 상이한 열화를 유발한다. 예컨대, 적색 LED 또는 황색 LED(예컨대, 인화물 LED들로서 또한 참조되는 InGaAlP LED들) 상의 과도한 열은 (일반적으로, 인화물 LED들보다 더욱 열적으로 안정적일 수 있는) 녹색-방출 LED 또는 청색-방출 LED와 상이한 방출된 광들의 컬러 시프트들을 촉진시킬 수 있다. 또한, 상이한 타입들의 LED들은, 튜너블 LED 광원의 수명에 걸쳐서 원하는 스펙트럼을 유지시키기 어렵게 만들 수 있는 차별된 열화 시간(또는 라이프 타임)을 가질 수 있다. 상이한 타입들의 LED들의 상이한 열화 속도들은 결과적 혼합 광의 컬러 시프팅을 야기할 수 있다(예컨대, 컬러 채널들 중 하나 또는 그 초과로부터의 감소된 출력은 컬러 혼합을 상쇄시킬 것이고 그리고 결과적 광 스펙트럼을 변화시킬 것이다). 이 문제점을 다루기 위해, 알려진 튜너블 LED 광원 중 몇몇은 결과적 (혼합) 광을 동일하게(혼합에 대하여 적색 기여, 황색 기여, 녹색 기여 그리고 청색 기여가 분량이 동일함) 유지시키기 위해 순간 피드백 전자장치들을 필요로 한다. 이들 전자장치들은, 결과적 광이 동일하게(각각의 컬러의 동일한 비율) 유지되도록, 각각의 컬러 채널이 서로에 관계하여 조정되는 것을 보장하기를 시도할 것이다.
본 기재의 적어도 일 실시예와 일치하는 튜너블 LED 광원은, 상이한 타입들의 LED들의 사용을 제거함으로써 이들 문제점들을 다룬다. 예컨대, 본 기재와 일치하는 LED 패널은 인광체 변환되는 몇몇의 청색-방출 LED들(즉, pc LED들)을 포함하는 청색-방출 LED들만을 갖출 수 있고, 결과적 혼합 광 스펙트럼에 컬러 안정성을 제공할 수 있고 그리고 복잡하고 값비싼 순간 피드백 전자장치들 시스템의 필요를 제거할 수 있다. 본 기재와 일치하는 pc LED들의 방출 피크들은 직접-방출 LED 칩들 피크들(예컨대, "트루-녹색 칩들", "트루-적색 칩들", 및/또는 "트루-황색 칩들")보다 더 폭넓고, 그리고 그에 따라 파장 시프트들에 덜 민감하다. 결과적으로, 본 기재와 일치하는 튜너블 LED 광원은 그러므로 열 관리 및 차별된 열화 시간에 관련되어 개선된 컬러 안정성을 가질 수 있다. 본 기재와 일치하는 튜너블 LED 광원은 또한 비닝(즉, LED들의 피크 파장들에 기초한, LED들의 상이한 그룹들로의 분리)에 대한 필요를 감소시킬 수 있고 그리고 그러므로 제조하기에 덜 값비쌀 수 있다. 부가하여, 본 기재와 일치하는 튜너블 LED 광원은 단일 전류만을 요구할 수 있다; 따라서, 복잡한 전자식 회로(예컨대, 피드백 회로)에 대한 필요를 감소시키거나 그리고/또는 제거시키고 그리고 제조 비용들을 감소시킨다.
이제 도 1로 가면, 본 기재와 일치하는 멀티-채널(멀티-회로) LED 어레이 광원(100)의 일 실시예가 일반적으로 실례된다. 멀티-채널(멀티-회로) LED 어레이 광원(100)은 다수의 컬러의 튜너블 광을 생성하도록 구성될 수 있다. 멀티-채널(멀티-회로) LED 어레이 광원(100)은 복수 개의 LED 칩들 또는 패키지들(102(1)-102(n))(이하에서는, 일반적으로, 간단히 LED들로서 참조됨)을 포함하고, 여기서 방출 LED들(102(1)-102(n)) 전부는 Ⅲ-질화물 LED들(예컨대, InGaN이고, 이하에서는, "청색-방출 LED들"로서 참조됨)이다. 적어도 하나의 광 채널은 청색 이외(예컨대, 이에 제한되지는 않지만, 적색, 황색, 및/또는 녹색)의 광을 생성하도록 구성되는 하나 또는 그 초과의 인광체 변환된 청색-방출 LED들(104(1)-104(n))(예컨대, 이에 제한되지는 않지만, 인광체 인퓨즈드 실리콘 돔들, 모놀리식 세라믹 플레이트 등이고, 이하에서는, "pc 청색-방출 LED들"로서 참조됨)을 포함한다. 선택적으로, 광 채널들 중 적어도 하나는 비-인광체 변환된 LED들(106(1)-106(n))을 포함할 수 있다. 광 채널들 각각은 개별적으로 그리고 독립적으로 제어될 수 있고, 이는, 광 스펙트럼의 색영역이 다양한 컬러 혼합 전략들로부터 달성되도록 허용한다. 본 기재와 일치하는 멀티-채널(멀티-회로) LED 어레이 광원(100)은, 아래에서 논의될 바와 같이, (a) 녹색광 및 황색광의 낮은 효능들, (b) 컬러 안정성, (c) 복잡한 전자장치들, 그리고 (d) 칩 파장 비닝과 같이, 일반적인 조명을 위한 튜너블 조명 시스템들의 현재 문제들을 잠재적으로 제거할 수 있다. 본 기재와 일치하는 실시예들이 멀티-채널 튜너블 구성과 관련되어 설명될 수 있지만, 본 기재와 일치하는 구성이 튜너블하지 않은 광 출력을 생성하는 단일 채널 또는 멀티 채널들에 의해 구성될 수 있음이 이해될 것이다.
본 기재와 일치하게, 인광체 변환된 LED들은 다수의 구성들 또는 이들의 결합들 내에 제공될 수 있다. 도 2는 pc 황색 LED를 제조하기 위한 칩 레벨 변환(CLC) 구성(200)의 일 예를 나타낸다. 특정 광 컬러들/파장들을 이용하여, 실례된 실시예들이 설명되더라도, 동일한 일반적인 구성을 이용하지만 상이한 인광체들 및/또는 LED 칩들을 갖는, 다른 컬러들의 pc LED들이 제조될 수 있음이 이해될 것이다. 도시된 바와 같이, CLC 구성(200)은 여기 소스로서 청색-방출 LED(202)를 포함하고 그리고 청색-방출 LED(202) 위에 배치된 별도의 인광체-함유 플레이트(YAG:Ce)(204)를 포함한다. CLC 구성(200)은 낮은 색분해(즉, ΔCX)를 가질 수 있다, 예컨대 ΔCX=0.04이다.
도 3은 인광체 변환된 LED를 제조하기 위한 원격 인광체 돔 구성(300)의 일 예를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 원격 인광체 돔 구성(300)은 여기 소스로서 청색-방출 LED(202)를 포함할 수 있고, 그리고 돔(302)이 청색-방출 LED(202)의 면들 전부를 지나 아래로 연장되도록, 청색-방출 LED(202) 위에 배치되고 그리고 청색-방출 LED(202)의 최대 치수보다 더 큰 지름을 갖는 별도의 인광체-함유 돔(302)을 포함할 수 있다. 돔(302)은 클리어 실리콘(304)으로 채워질 수 있다. CLC 구성(300)은 매우 낮은 색분해를 가질 수 있다, 예컨대 ΔCX=0.002이다. 예로서, 0.5㎜의 폭(W)을 갖는 청색-방출 LED(202)와 함께 사용될 때, 돔(302)은 대략 6㎜의 지름(D)을 가질 수 있다.
도 4는 인광체 변환된 LED를 제조하기 위한 원격 인광체 층 구성(400)의 일 예를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 원격 인광체 층 구성(400)은 청색-방출 LED 칩(202)을 포함할 수 있고, 그리고 칩(202)의 방출 표면 위에 배치된 별도의 인광체-함유 층(402)을 포함할 수 있다. 원격 인광체 층(402)과 칩 패키지(405) 사이의 공간(403)은 클리어 실리콘으로 채워질 수 있다. 도 5는 인광체 변환된 LED를 제조하기 위한 볼륨 변환 구성(500)의 일 예를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 인광체-함유 재료(502)는 칩 패키지(405)의 부분으로서 청색-방출 LED(202)의 방출 표면(들) 위에 직접적으로 제공될 수 있다.
도 6은 본 기재와 일치하는 칩-레벨 돔 구성(600)을 실례한다. 도시된 바와 같이, 칩-레벨 인광체 돔 구성(600)은 여기 소스로서 청색-방출 LED(202)를 포함할 수 있고, 그리고 청색-방출 LED(202) 위에 배치된 별도의 인광체-함유 돔(602)을 포함할 수 있다. 도 6a-도 6i는 본 기재와 일치하는 칩 레벨 변환 돔(CLCD)을 갖는 pc LED의 다양한 실시예들을 실례한다. 여기에서 설명된 바와 같이, CLCD는, 다른 설계들과 비교할 때 낮은 색분해(즉, ΔCX)를 유지하면서, 기판 상에서 다수의 LED들의 훨씬 빽빽한/촘촘한 팩킹(packing)(즉, 인접한 LED들을 분리시키는 거리)을 허용할 수 있다. 본 기재와 일치하는 CLCD는 인광체 자체의 층/코팅부가 아니라 제조 장비의 기계적 제한들에 의해 지시되는 LED 간격을 허용할 수 있다(즉, 상기 간격은 LED가 pc LED인지 또는 넌(non)-pc LED인지의 여부와 무관하게 동일할 수 있다. 예컨대, CLCD는 0.1㎜ 미만이거나 또는 그와 동일한 간격(예컨대, 0.05㎜ 미만이거나 또는 그와 동일한 간격)을 허용할 수 있다. 부가하여, CLCD는 0.02 또는 그 미만(예컨대, 0.01 또는 0.007)의 낮은 컬러-각도 분해(ΔCX)를 제공할 수 있고, 이는, pc LED에 대한 수직으로부터 최대 60도들까지의 각도들로부터 감소된 컬러 시프팅을 야기한다. 예컨대, CX는 1931 CIE 컬러 다이어그램의 x-좌표를 참조하고, x는 0°→60°의 범위에 있고, 여기서 0°은 LED 온(on)-축을 보는 것을 참조하고 그리고 60°는 LED 오프(off)-축에서 60°만큼 쳐다보는 것을 참조한다.
본 기재와 일치하는 CLCD를 이용한 다수의 pc LED들을 갖는 광원은, 낮은 색분해(ΔCX)를 여전히 유지하면서, 다른 pc LED 설계들을 갖는 광원들과 비교할 때 증가된 루멘들 및/또는 감소된 면적을 가질 수 있다. 예컨대, 본 기재와 일치하는 CLCD를 이용한 다수의 pc LED들을 갖는 광원은, 동일한 양의 루멘들을 여전히 달성하면서, 다른 pc LED 설계들을 갖는 광원들과 비교할 때 감소된 면적을 가질 수 있다. 대안적으로(또는 부가하여), 본 기재와 일치하는 CLCD를 이용한 다수의 pc LED들을 갖는 광원은, 동일한 면적을 이용한 다른 pc LED 설계들을 갖는 광원들과 비교할 때 증가된 루멘들을 가질 수 있다.
이제 도 6a로 가면, CLCD(602a)를 갖는 pc LED(600a)의 일 실시예가 일반적으로 실례된다. pc LED(600a)는, 기판(608)에 결합된 최하단 표면(606)과 CLCD(602a)의 최하단 표면(612)에 결합된 최상단 표면(610)을 갖는 LED(604)(예컨대, 여기에서 설명된 바와 같은 InGaN 기반 LED)를 포함할 수 있다. CLCD(602a)를 LED(604)에 고정시키기 위해 다양한 수단들, 예컨대, 이에 제한되지는 않지만, 접착층(614), 예컨대 최상단 표면(610)과 최하단 표면(612)에 접촉한 클리어 실리콘이 사용될 수 있다. 접착층(614)이 LED(604)의 최상단 표면(610) 및 CLCD(602a)의 최하단 표면(612)과 동일한 면적에 걸쳐 있는 것으로 도시되어 있지만, 접착층(614)은 표면(610, 612) 중 어느 한 쪽의 단지 일부분 사이에 배치될 수 있다. 접착층(614)은 두께에 있어서 단지 수 마이크론일 수 있다.
CLCD(602a)는 하나 또는 그 초과의 인광체들을 포함할 수 있고, 상기 하나 또는 그 초과의 인광체들은 선택적으로 지지 매체 내에 그리고/또는 지지 매체 상에 배치될 수 있다. 예컨대, CLCD(602a)는, 이에 제한되지는 않지만, 플라스틱(예컨대, 실리콘, 폴리카보네이트, 아크릴화, 폴리프로필렌 등), 세라믹 등과 같은 지지 매체 내에서 부유하거나 그리고/또는 혼합된 하나 또는 그 초과의 인광체들을 포함할 수 있다. 또한, CLCD(602a)는 지지 매체의 외부 표면 상에 배치된(예컨대, 이에 제한되지는 않지만, 상기 외부 표면 상에 코팅된) 하나 또는 그 초과의 인광체들을 포함할 수 있다. CLCD(602a) 내에서 사용된 인광체의 타입(들)은 의도된 애플리케이션에 따라 좌우될 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서, 각각의 pc LED(600a)는 단일 타입의 인광체만을 포함할 수 있다. 이러한 어레인지먼트는 원해질 수 있는데, 그 이유는 이러한 어레인지먼트가 인광체들 사이의 임의의 잠재적인 상호작용들을 감소시킬 수 있거나 그리고/또는 제거할 수 있기 때문이다. 인정될 수 있듯이, 농도 기울기들, 흡수 효과들, 상이한 에이징 및/또는 온도 종속성들 등과 같은 원치 않는 효과들로 인해, 단일 LED 상에서 다수의 인광체들을 결합시킬 때 조심스런 주의가 이루어져야 한다. 부가하여, pc LED(600a)마다 단일 인광체를 이용하는 것은, 전체 광원의 더 훌륭한 제어 또는 조정가능성을 허용할 수 있다. 그러나, CLCD(602a)가 의도된 애플리케이션에 따라 다수의 타입들의 인광체들을 가질 수 있음이 인정되어야 한다. 적절한 인광체들은 아래의 표 1에서 설명될 수 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
표 1의 인광체들의 목록이 완벽하지 않다는 것과, 그렇다고 구체적으로 청구되지 않는 한, 본 기재가 임의의 특정한 인광체로 제한되지 않는다는 것이 인정되어야 한다. 또한, 위에 열거된 화학량론적 공식들이 정확한 구성들의 단지 근사치인 설명들이고 그리고 부가적인 재료들(예컨대, 이에 제한되지는 않지만, Al2O3를 포함하는 비활성 재료들)이 부가될 수 있음이 인정되어야 한다. 또한 인정될 수 있듯이, 상이하게 결합된 pc LED들은 따라서, 상이한 컬러들과 연관된 상이한 파장 범위들 내에서 피크 파장을 갖는 광을 방출한다. pc LED 또는 pc LED에 의해 방출된 광을 설명하기 위한 "적색", "녹색", "오렌지", "황색" 등과 같은 특정 컬러의 사용은 상기 특정 컬러와 연관된 피크 파장들의 특정 범위를 참조한다. 특히, pc LED 소스 또는 pc LED 소스에 의해 방출된 광을 설명하기 위해 사용될 때의 용어 "녹색"은 pc LED가 495㎚ 내지 570㎚의 피크 파장을 갖는 광을 방출함을 의미한다. pc LED 소스 또는 pc LED 소스에 의해 방출된 광을 설명하기 위해 사용될 때의 용어 "적색"은 pc LED가 610㎚ 내지 630㎚의 피크 파장을 갖는 광을 방출함을 의미한다. pc LED 소스 또는 pc LED 소스에 의해 방출된 광을 설명하기 위해 사용될 때의 용어 "황색"은 pc LED가 570㎚ 내지 590㎚의 피크 파장을 갖는 광을 방출함을 의미한다. pc LED 소스 또는 pc LED 소스에 의해 방출된 광을 설명하기 위해 사용될 때의 용어 "오렌지"는 pc LED가 590㎚ 내지 620㎚의 피크 파장을 갖는 광을 방출함을 의미한다.
다른 pc LED 설계들과 대조적으로, CLCD(602a) 내의 인광체의 양은 상당히 더 높을 수 있다. 예컨대, CLCD(602a)는 CLCD(602a)의 20wt%-60wt%의 범위 내에 있을 수 있다. 그러나, CLCD(602a) 내의 인광체의 정확한 양은 애플리케이션에 따라 좌우될 수 있다. 예컨대, 인광체의 양은 사용된 인광체의 타입(들), LED(604)의 형상/출력(즉, 단위면적당 방출된 광자들의 개수) 등에 따라 좌우될 수 있다. 궁극적으로, 인광체의 양은 LED로부터 방출된 광자들의 원하는 비율을 원하는 컬러로 변환시키기 위해 필요한 인광체의 입자들의 개수에 기초하여 결정될 수 있다.
CLCD(602a)는 다양한 시스템들을 이용하여 형성될 수 있다. 예컨대, CLCD(602a)는 사출 성형될 수 있다. CLCD(602a)를 사출 성형하는 것은 매우 원해질 수 있는데, 그 이유는 CLCD(602a)를 사출 성형하는 것이 일반적으로 매우 엄격한 허용오차들을 허용하기 때문이다. 예컨대, 사출 성형된 CLCD(602a)는, 스크린 프린팅에 기초할 수 있는, 도 2에 대하여 위에서 논의된 바와 같은 CLC 구성과 비교할 때, 부분 형상 및 두께의 훨씬 더 우수한 제어를 허용한다. 부가하여, 사출 성형된 CLCD들(602a)은 반복가능한 허용오차들을 이용하여 다량으로 저렴하게 그리고 신속하게 제조될 수 있다. 또한, 사출 성형된 CLCD들(602a)은 시간에 따른 인광체 고정(settling)으로부터 초래된, 감소된 인광체 농도 기울기들을 가질 수 있다. 위에서 주의된 바와 같이, CLCD들(602a)은 다른 pc LED 설계들과 비교할 때 인광체의 훨씬 더 높은 wt%를 가질 수 있고, 따라서 인광체의 농도 기울기들을 최소화하는 유의성(significance)을 증가시킨다. 사출 성형은, 시간에 따른 인광체 고정을 감소시킬 수 있는 사출 성형 장비(200-3000psi 정도를 가질 수 있음)의 훨씬 더 높은 동작 압력들 때문에 훨씬 더 높은 점도를 갖는 캐리어 매체(예컨대, 실리콘)를 사용할 수 있다. 대조적으로, 스크린 프린팅은, 적어도 부분적으로, 훨씬 더 낮은 동작 압력들(대기압일 수 있음)로 인해 시간에 따른 인광체 고정으로 인해 재료가 초기에 놓인 이후에 형성되는 농도 기울기들에 훨씬 민감하기 쉽다.
도 6a에서 도시된 바와 같이, CLCD(602a)는 돔 형상을 가질 수 있다. CLCD(602a)의 정확한 치수들은, 이에 제한되지는 않지만, LED(604)의 크기 및/또는 형상과 같이, 의도된 애플리케이션에 따라 좌우될 것이다. 예컨대, 일반적으로, CLCD(602a)는, 사각형 LED(604)와 함께 사용될 때 일반적으로 사각형 최하단 표면(612)을 갖는 반구형 상부 표면(616a) 형상이다. 사각형의 1㎜ LED(604)와 함께 사용될 때, CLCD(602a)의 베이스(Dw)가 1㎜일 수 있는 반면에, CLCD(602a)의 높이(Dh)는 0.5㎜ 내지 0.6㎜일 수 있다. 인정될 수 있듯이, CLCD(602a)는 그러므로, CLCD(602a)의 어떠한 일부분도 LED(604)의 둘레(perimeter)를 넘어 연장되지 않도록, LED(604)의 Cw와 동일한 베이스(Dw)를 가질 수 있다(즉, CLCD(602a)의 최하단 표면(612)은 상부 표면(616a)보다 더 넓고 그리고 일반적으로 LED(604)의 상부 표면(610)과 동일한 면적에 걸쳐 있다). 이제 도 6b로 가면, 가늘고 긴 CLCD(602b)를 갖는 pc LED(600b)가 도시된다. 특히, CLCD(602b)의 상부 표면(616b)은, CLCD(602a)와 비교할 때 CLCD(602b)의 높이(Dh)를 증가시킬 수 있는 가늘고 긴 일부분(618)을 포함할 수 있다.
이제 도 6c 및 도 6d를 참조하면, 다면적인 CLCD들(602c, 602d)을 갖는 pc LED(600c, 600d)가 일반적으로 실례된다. 예컨대, 도 6c에 따른 다면적인 CLCD(602c)는 적어도 두 개의 면하는 표면들(620a, 620b)을 갖는 상부 표면(616c)을 포함할 수 있다. 도 6d에 따른 다면적인 CLCD(602d)는 세 개 또는 그 초과의 면하는 표면들(620a-620n)을 포함할 수 있다. 선택적으로, 상부 표면(616d)은 가늘고 긴 일부분(618)을 포함할 수 있다. 도시되지 않았지만, 다면적인 CLCD(602c, 602d) 중 어느 한 쪽이 단부들 상에 면하는 표면들(즉, 페이지의 평면에서 볼 때 전면 및/또는 후면)을 더 포함할 수 있다. 다면적인 CLCD(602c, 602d)의 사용은 LED(604)로부터 광의 추출을 도와줄 수 있다.
이제 도 6e 및 도 6f로 가면, 플랜즈드(flanged) CLCD(602e, 602f)를 갖는 pc LED(600e, 600f)의 다양한 실시예가 일반적으로 실례된다. 플랜즈드 CLCD(602e, 602f)는 CLCD(602e, 602f)의 최하단 둘레의 주위에 배치된 하나 또는 그 초과의 플랜지 멤버들(622a, 622b)을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 6e의 플랜지 멤버들(622a)은 일반적으로, 상부 표면(616e)으로부터, 광을 방출하지 않는 LED(604)의 상부 표면(610)의 둘레의 적어도 일부분을 따라서 밖으로 연장될 수 있다. 도 6f의 플랜지 멤버들(622b)은 일반적으로, 상부 표면(616e)으로부터, LED(604)의 측벽(624)의 적어도 일부분을 따라서 아래로 연장된다. 접착층(614)에 대하여 이용가능한 표면 면적을 증가시킴으로써 그리고/또는 LED(604)가 수용될 수 있는 포켓/공동을 형성함으로써, 아래로 연장되는 플랜지 멤버들(622b)은 CLCD(602f)를 LED(604)에 고정시키는 것을 도와줄 수 있다. 접착층(614)이 CLCD(602e, 602f)의 최하단 표면(612)과 동일한 면적에 걸쳐 있는 것으로 도시되어 있더라도, 접착층(614)은 최하단 표면(612)의 일부분만을 따라서 배치될 수 있고 그리고 LED(604)의 임의의 면(624)을 따라서 배치될 수 있다.
이제 도 6g-도 6i로 가면, 사각형 또는 직사각형 LED(604)와 함께 사용하기 위한 CLCD(602g)의 일 실시예가 실례된다. 알 수 있듯이, CLCD(602g)는 일반적으로 볼록한 상부 표면(616g)을 갖고 그리고 일반적으로 사각형 또는 직사각형 베이스 표면(612)을 갖는다. LED(604)의 상부 표면(610)이 도 6i에 도시되고, 상기 LED(604)의 상부 표면(610)은 상기 LED(604)의 상부 표면(610) 상에 배치된 하나 또는 그 초과의 발광 표면들(630a-630n)을 갖는다. 선택적으로, CLCD(602g)는 하나 또는 그 초과의 노치들(626)을 포함할 수 있다. 노치(626)는 CLCD(602g)로 하여금 예컨대 도 6i에 최선으로 실례된 바와 같이 LED(604)의 상부 표면(610) 상에 배치된/연결된 와이어 본드(wire bond) 위치(628) 사방에서 피팅(fitting)되도록 허용할 수 있다. 인정될 수 있듯이, CLCD가 "플립-칩" 타입 LED(즉, 최상단 표면(610) 상에 전기 콘택들을 갖지 않는 LED)와 함께 사용된다면, 노치(626)는 제거될 수 있다.
다시, 도 2-도 6i에 도시된 인광체 변환된 LED를 제조하기 위해 유용한 기본 구조들은, 상이한 컬러들을 생성하는 인광체 변환된 LED를 제조시키기 위해 사용될 수 있다. 본 기재와 일치하는 실시예들은 특정 LED 칩과 연관된 단 한 개의 변환 인광체를 포함할 수 있다, 즉 두 개 또는 그 초과의 변환 재료들의 혼합 또는 적층(stacking)이 존재하지 않을 수 있다. 부가하여, 변환 재료는 다양한 재료들(예컨대, 실리콘) 내에 내장된, 캐스팅된, 몰딩된, 압출된, 프린팅된 등등의 인광체 파우더일 수 있다.
일 실시예에서, 200㎃에서 453㎚ 청색 칩(Osram Opto Semiconductors에 의해 제조된 1㎜-F4152N Bin A15)과 결합된, 8.5%에서 L361 ― Osram Opto Semiconductors를 위한 OSRAM GmbH에 의해 제조됨 ― 과 같은 적색 인광체를 이용하는 인광체-함유 돔을 이용함으로써, 적색 인광체 변환된 LED가 제조될 수 있다. 또한, 이에 제한되지는 않지만, L370 적색 인광체와 같은 다양한 적색 인광체들이 사용될 수 있다. 200㎃에서 453㎚ 청색 칩(Osram Opto Semiconductors에 의해 제조된 1㎜-F4152N Bin A15)과 결합된, 15%에서 L175 G25 C4G ― Osram Opto Semiconductors를 위한 OSRAM GmbH에 의해 제조됨 ― 과 같은 황색 인광체를 이용하는 인광체-함유 돔을 이용함으로써, 황색 인광체 변환된 LED가 제조될 수 있다. 또한, 이에 제한되지는 않지만, L175 C4G 황색 인광체와 같은 다양한 황색 인광체들이 유용할 수 있다. 50㎃에서 452㎚ 청색 칩(Osram Opto Semiconductors에 의해 제조된 500um-F4142L Bin C51)과 결합된, 18%에서 FA527 ― Litek으로부터 상업적으로 이용가능함 ― 과 같은 녹색 인광체를 이용하는 인광체-함유 돔을 이용함으로써, 녹색 인광체 변환된 LED가 제조될 수 있다. 또한, L300 및 L400 녹색 인광체들이 유용하다.
본 기재와 일치하는 도 7-도 9에 실례된 바와 같이, LED 어레이 광원 ― 여기서, 여기 LED들(202)(칩들 또는 패키지들) 전부는 질화물 Ⅲ-Ⅴ LED들(예컨대, InGaN)임 ― 은 다수의 컬러의 (튜너블) 광 또는 넌-튜너블 광을 생성하기 위해 다양한 방식들로 구성될 수 있다. 도 7-도 9에 도시된 어레이 구성들 각각은 동일한 여기 LED 칩 재료를 포함하고, 그리고 적색 인광체를 포함한 적어도 하나의 인광체 변환된 LED를 포함한다. 또한, 도 7-도 9에 도시된 어레이 구성들 각각은 동일한 LED 칩 재료를 포함하고, 그리고 적어도 두 개의 인광체 변환된 LED들을 포함한다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "동일한 LED 칩 재료"는, LED들이 동일한 재료 구성의 양자 우물들로부터 나오는 광을 방출함을 의미하도록 의도된다. 예컨대, 양자 우물들의 재료 구성은 일반적으로 공식 (InXGa1 -X)N으로 표현될 수 있다. 이 재료 구성은 일반적으로 InGaN으로서 참조될 수 있다.
도 7은 본 기재와 일치하는 광원의 일 예시적 실시예를 실례하고, 상기 광원은 네 개의 타입들의 LED들, 즉 세 개의 인광체 변환된 LED들(pc 황색(702), pc 녹색(704) 및 pc 적색(706))과 인광체 변환을 이용하지 않는 청색-방출 LED(202)를 포함한다. 이 구성은 대부분의 컬러 포인트들에 대하여 튜너블할 수 있고, 그리고 녹색-방출 LED와 비교할 때 완전한 변환(청색광 루멘들의 적어도 65%가 변환됨) 인광체 변환된 녹색 LED를 이용하여, 와트당 더 높은 루멘들(lm/W)이 달성가능할 수 있다.
도 8은 본 기재와 일치하는 광원의 일 예시적 실시예를 실례하고, 상기 광원은 세 개의 타입들의 LED들, 즉 두 개의 인광체 변환된 LED들(pc 녹색(802), pc 다홍색(804))과 인광체 변환을 이용하지 않는 청색-방출 LED(202)를 포함한다. 이 구성은 도 7에 도시된 구성보다 덜 튜너블할 수 있다. 첫째로 pc LED들의 컬러를 가변시킴으로써 그리고 둘째로 pc LED들(802, 804)로부터 나오는 잔여 청색의 양을 가변시킴으로써, 이 구성은 최적화될 수 있다. 이 구성은 고정된 컬러 포인트들 그리고 튜너블 컬러에 적절하다. 도 8에 도시된 실시예가 비-변환된 청색-방출 LED(즉, 청색-방출 LED)(202)를 포함하더라도, 실시예가 pc LED들만으로 구성될 수 있음이 이해될 것이다.
도 9는 본 기재와 일치하는 광원의 일 예시적 실시예를 실례하고, 상기 광원은 두 개의 타입들의 LED들, 즉 pc 황색(902) 및 pc 적색(904)을 포함한다. 첫째로 pc LED들의 컬러를 가변시킴으로써 그리고 둘째로 pc LED들로부터 나오는 잔여 청색의 양을 가변시킴으로써, 이 구성은 최적화될 수 있다. 도 9에 도시된 실시예가 pc LED들만을 포함하더라도, 실시예가 비-변환된 청색-방출 LED(즉, 청색-방출 LED)를 포함할 수 있음이 이해될 것이다.
예컨대 도 7-도 9에 도시된 바와 같이, 단독으로 또는 조합들로, 본 기재와 일치하는 LED 어레이 광원은, 알려진 구성들과 비교할 때 하나 또는 그 초과의 장점들을 허용하고, 상기 장점들은 예컨대: 조정가능성 또는 비-조정가능성; 더 높은 달성가능한 CRI; 높은 효율; LED들이 동일한 재료(예컨대, InGaN)로 전부 구성되고 그리고 라이프에 걸쳐 유사하게 동작하므로, 높은 컬러 안정성; 단 하나의 타입의 LED만이 사용되고(즉, LED들 전부가 InGaN과 같은 동일한 재료로 구성됨) 그리고 단일 구동 회로를 허용하므로, 더 단순한 전자장치들; 예컨대 청색 InGaN LED들보다 더 빠른 열적인 열화를 겪는 적색-방출 LED들이 없을 수 있으므로, 개선된 열 안정성; LED 제조업자들로부터 대량으로(in large volumes) 단일-타입 LED들을 획득하는데 있어서의 용이성; 전부 하나의 타입(예컨대, 청색)의 LED를 갖는 단일 베이스 인쇄 회로 기판(PCB)을 사용하는 것이 가능하고, 그리고 상이한 컬러 포인트들에 대해 상기 PCB를 재설계할 필요 없이, 상이한 컬러 포인트들을 달성하기 위해 인광체 변환된 LED들을 제공하는데 필요한 대로 인광체-함유 엘리먼트들을 사용하는 것이 가능하므로, 제조에 있어서의 용이성; LED들 전부가 동일(예컨대, 청색)하고 그리고 비닝 장점들이 제공되므로, 더 낮은 비용; 그리고 인광체 돔들이 매우 높은 허용오차들로 사출 성형될 수 있으므로, 제조에 있어서의 용이성을 포함한다.
도 10은 본 기재와 일치하는 LED 어레이 광원(1000)의 일 예시적 실시예의 양상들을 실례하고, 여기서 어레이는 튜너블하고 그리고 네 개의 컬러 채널들, 즉 적색, 황색, 녹색 그리고 청색을 포함한다. 실례된 예시적 실시예에서의 방출 LED들 전부는 청색-방출 LED들이고, 그리고 적색 컬러 채널, 황색 컬러 채널 및 녹색 컬러 채널은, 청색-방출 LED들의 연관된 컬러들로의 인광체 변환에 의해, 즉 인광체 인퓨즈드 실리콘 돔들을 이용하여, pc 적색 LED(706), pc 황색 LED(702), 및 pc 녹색 LED(704)를 설정하기 위해 제공된다. 여기에서 사용된 바와 같이, "청색-방출 LED" 그리고 "청색 LED"는 420㎚ 내지 490㎚의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 LED를 의미할 것이다. 바람직하게, 청색-방출 LED는 445㎚ 내지 465㎚ 및/또는 450㎚ 내지 490㎚의 피크 파장을 갖는 광을 방출할 것이다. 여기에서 사용된 바와 같은 용어 "청색광"은 420㎚ 내지 490㎚ 그리고 바람직하게 445㎚ 내지 465㎚의 피크 파장을 갖는 광을 의미한다.
본 기재와 일치하는 실시예에서 사용된 인광체 양(실리콘에 대한 인광체 농도와 돔의 두께)은 여기의 완전한 변환을 생성할 최저량이 되도록 계산될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, 완전한 변환은, LED로부터 방출된 광의 적어도 65%가 인광체와 연관된 광으로 변환됨을 의미한다. pc 적색 LED(적색광 방출)에 대하여, OSRAM GmbH로부터의 적색 인광체 L361은, 200㎃에서 Osram Opto Semiconductors로부터의 청색 칩 453㎚ #F4152N Bin A15와 결합된 실리콘에 대하여 8.5% 농도로 사용되었다. pc 황색 LED(황색광 방출)에 대하여, OSRAM GmbH로부터의 황색 인광체 L175 G25 C4G는, 200㎃에서 OSRAM GmbH로부터의 청색 칩 453㎚ #F4152N Bin A15와 결합된 실리콘에 대하여 15% 농도로 사용되었다. pc 녹색 LED(녹색광 방출)에 대하여, Litek로부터의 녹색 인광체 FA527은, 50㎃에서 1㎜ 청색 칩 452㎚와 결합된 실리콘에 대하여 18% 농도로 사용되었다.
각각의 기판에 대한 회로 기판 레이아웃이 예컨대 도 10에 도시된 바와 같이 결정될 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 기판은 6×6 레이아웃 내에 36개 LED들을 포함할 수 있고, 이때 10개 pc 적색 LED들(706), 10개 pc 황색 LED들(702), 10개 pc 녹색 LED들(704), 및 6개 청색-방출 LED들(202)이다. LED 타입들의 특정 비율 및 방위가 여기에서 도시될 수 있고 그리고 설명될 수 있더라도, LED 타입들의 상이한 비율들 및/또는 LED 타입들의 상이한 상대적인 포지셔닝이 본 기재와 일치하는 구성에서 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 일 실시예에서, 각각의 기판은 약 10㎠일 수 있고, 그리고 LED들은 고르게 이격될 수 있고 그리고 측면으로 분리될 수 있다. 그러나, LED들이 측면으로 분리될 필요가 없거나 또는 고르게 서로 이격될 필요가 없음이 이해될 것이다.
LED 어레이 광원(1000) 내의 방출 LED들 전부가 청색-방출 LED들로서 설명되었지만, pc 녹색 LED들이, 이에 제한되지는 않지만, 녹색-방출 InGaN LED와 같은 녹색-방출 LED로 대체될 수 있음이 인정될 수 있다.
본 기재와 일치하는 광원 어셈블리는 도 10에 도시된 튜너블 기판들(1000)의 임의의 개수, 예컨대 이에 제한되지는 않지만, 3×3 레이아웃 내에서 9개 튜너블 기판들(1000)로 구성될 수 있다. LED 패널 인클로저의 내부는, 출력을 최대화하기 위해 매우 반사적인 재료에 의해 안이 대어질 수 있고 그리고 홀로그래픽 디퓨저(holographic diffuser)로 커버될 수 있다.
LED 패널 구성은 설계의 모듈성을 허용한다. 예컨대, 상이한 변환 돔들만을 이용하여, 상이한 고정된 백색 컬러 포인트들(예컨대, 색온도들 백색 2700K, 3500K, 4100K, 5500K, 6500K) 및/또는 튜너블 컬러 포인트들을 갖는 램프들을 제조하기 위해, 동일한 LED 타입의 상이한 기판들의 조합들이 사용될 수 있다. 이는, 제조를 단순화시킬 뿐만 아니라, 청색 칩들/패키지들의 볼륨을 증가시킨다.
실례된 예시적 실시예는 알려진 DMX512(디지털 멀티플렉스 프로토콜) 제어가능한 정전류 구동기에 결합될 수 있다. AC/DC 회로 및 PWM(펄스 폭 변조) 제어를 갖는 고주파수 T8 전자식 안정기를 이용하여, 상기 구동기가 구성될 수 있다. 광 패널과 이야기하기 위해 임의의 표준 DMX 제어기가 사용될 수 있고, 그리고 동일한 제어기가 다수의 정착물(fixture)들과 이야기할 수 있도록 각각의 패널은 주소지정가능할 수 있다. 그런 다음에, DMX 신호는 PWM 신호로 변환될 수 있고, 상기 PWM 신호는 T8 안정기에 의해 전원을 공급받는 구동기 내의 전류를 가변시킨다. 여기에서 사용된 바와 같은 용어 "결합된"은, 하나의 시스템 엘리먼트에 의해 운반된 신호들이 "결합된" 엘리먼트에 전해지도록 하는 임의의 연결, 결합, 링크 등을 참조한다. 이러한 "결합된" 디바이스들, 또는 신호들과 디바이스들은 반드시 서로 직접적으로 연결되는 것은 아니며, 그리고 이러한 신호들을 조작할 수 있거나 또는 수정할 수 있는 중간 컴포넌트들 또는 디바이스들에 의해 분리될 수 있다.
일 양상에 따라, 본 기재는 적어도 두 개의 인광체 변환된(pc) 발광 다이오드(LED)들을 포함하는 광원을 특징으로 하고, 여기서 pc LED들 각각은 인광체 함유 엘리먼트를 위한 여기 소스로서 연관된 청색-방출 LED를 포함한다.
다른 양상에 따라, 본 기재는 동일한 재료의 복수 개의 청색-방출 발광 다이오드(LED)들을 포함하는 광원을 특징으로 한다. 청색-방출 LED들 중 적어도 하나는, 연관된 적색 인광체 함유 엘리먼트를 갖고, 그리고 적색 인광체 함유 엘리먼트로 하여금 적색광을 방출하도록 하기 위해, 적색 인광체 함유 엘리먼트에 대한 여기 소스로서 동작하도록 구성된다.
또 다른 양상에 따라, 본 기재는 적어도 두 개의 인광체 변환된(pc) 발광 다이오드(LED)들을 포함하는 복수 개의 광원들을 포함하는 광원 어셈블리를 특징으로 하고, pc LED들 각각은 인광체 함유 엘리먼트에 대한 여기 소스와 동일한 재료의 연관된 청색-방출 LED를 포함한다. 광원들 각각은 별도의 연관된 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 배열되고, 그리고 상기 별도의 연관된 PCB들 상에는 상기 동일한 재료와 상이한 재료를 갖는 LED가 없다.
추가의 양상에 따라, 본 기재는 발광 다이오드(LED) 및 칩 레벨 변환 돔(CLCD)을 포함하는 광원을 특징으로 한다. LED는 제1 파장 범위를 갖는 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 발광 표면을 갖는 상부 표면을 포함한다. CLCD는 LED로부터 방출된 광을 제2 파장 범위로 시프트시키도록 구성된 적어도 하나의 인광체를 포함한다. CLCD는 베이스 표면과 상기 베이스 표면으로부터 연장되는 상부 표면을 갖고, 상기 베이스 표면은 CLCD의 상부 표면보다 더 넓고 그리고 LED의 상부 표면과 사실상 동일한 면적에 걸쳐 있고, 그리고 상기 상부 표면은 볼록한 형상을 갖는다.
또 추가의 양상에 따라, 광원은 복수 개의 발광 다이오드(LED)들을 포함하고, 여기서 상기 복수 개의 LED들 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 인광체를 포함하는 칩 레벨 변환 돔(CLCD)을 포함한다. CLCD는 베이스 표면과 상기 베이스 표면으로부터 연장되는 상부 표면을 갖고, 상기 베이스 표면은 CLCD의 상부 표면보다 더 넓고 그리고 LED의 상부 표면과 사실상 동일한 면적에 걸쳐 있고, 그리고 상기 상부 표면은 볼록한 형상을 갖는다. 두 개의 인접한 LED들 사이의 간격은 0.1㎜ 미만이거나 또는 그와 동일하다.
여기에서, 용어들 "제1", "제2", "제3" 등은 임의의 순서, 분량, 또는 중요성을 표기하는 것이 아니라, 하나의 엘리먼트를 다른 엘리먼트로부터 구분하기 위해 사용되고, 그리고 여기에서, 단수 용어들은 분량의 제한을 표기하는 것이 아니라, 참조된 아이템들 중 적어도 하나의 존재를 표기한다.
여기에서 사용된 용어들 및 표현들은 설명의 용어들로서 사용되고 그리고 제한의 용어들로서 사용되지 않으며, 그리고 이러한 용어들 및 표현들의 사용에 있어서, 도시된 그리고 설명된 특징들(또는 특징들의 일부분들)의 임의의 균등물들을 배제시키는 것이 의도되지 않고, 그리고 청구항들의 범위 내에서 다양한 수정들이 가능함이 인지된다. 따라서, 청구항들은 모든 이러한 균등물들을 커버하는 것으로 의도된다. 다양한 특징들, 양상들, 및 실시예들이 여기에서 설명되었다. 기술분야의 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 특징들, 양상들, 및 실시예들은 서로 조합되기 쉽고 그리고 변형 및 수정되기 쉽다. 그러므로, 본 기재는 이러한 조합들, 변형들, 및 수정들을 포함하는 것으로 간주되어야 하고, 그리고 아래의 청구항들에 의해 제한되는 것을 제외하고서, 제한되어서는 안된다.

Claims (27)

  1. 광원으로서,
    적어도 두 개의 인광체 변환된(pc:phosphor converted) 발광 다이오드(LED)들
    을 포함하고,
    상기 pc LED들 각각은 인광체 함유 엘리먼트에 대한 여기 소스로서 연관된 청색-방출 LED를 포함하는,
    광원.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 청색-방출 LED들은 420㎚ 내지 490㎚의 피크 파장에서 광을 방출하는,
    광원.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 청색-방출 LED들은 445㎚ 내지 465㎚의 피크 파장에서 광을 방출하는,
    광원.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 청색-방출 LED들로부터 방출된 청색광 루멘(lumen)들의 적어도 65%가 상기 pc LED들에 의해 변환되는,
    광원.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 pc LED들 중 적어도 세 개를 포함하고, 상기 pc LED들 중 제1 pc LED는 pc 적색-방출 LED이고, 상기 pc LED들 중 제2 pc LED는 pc 녹색-방출 LED이고, 상기 pc LED들 중 제3 pc LED는 pc 황색-방출 LED이고, 그리고 상기 광원은 비-변환된 청색-방출 LED를 더 포함하는,
    광원.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 pc LED들 중 제1 pc LED는 pc 적색-방출 LED이고, 상기 pc LED들 중 제2 pc LED는 pc 녹색-방출 LED이고, 그리고 상기 광원은 비-변환된 청색-방출 LED를 더 포함하는,
    광원.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 pc LED들 중 제1 pc LED는 pc 적색-방출 LED이고, 상기 pc LED들 중 제2 pc LED는 pc 황색-방출 LED이고, 그리고 상기 광원은 비-변환된 청색-방출 LED를 더 포함하는,
    광원.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 pc LED들 중 제1 pc LED는 pc 적색-방출 LED이고, 상기 pc LED들 중 제2 pc LED는 pc 황색-방출 LED인,
    광원.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 pc LED들 중 제1 pc LED는 pc 다홍색-방출 LED이고, 상기 pc LED들 중 제2 pc LED는 pc 녹색-방출 LED이고, 그리고 상기 광원은 비-변환된 청색-방출 LED를 더 포함하는,
    광원.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 pc LED들 중 제1 pc LED는 pc 적색-방출 LED이고, 그리고 상기 pc LED들 중 제2 pc LED는 pc 황색-방출 LED인,
    광원.
  11. 광원으로서,
    동일한 재료의 복수 개의 청색-방출 발광 다이오드(LED)들
    을 포함하고,
    상기 청색-방출 LED들 중 적어도 하나는, 연관된 적색 인광체 함유 엘리먼트를 갖고, 그리고 상기 적색 인광체 함유 엘리먼트로 하여금 적색광을 방출하도록 하기 위해, 상기 적색 인광체 함유 엘리먼트에 대한 여기 소스로서 동작하도록 구성된,
    광원.
  12. 제 11 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 청색-방출 LED들은 연관된 인광체 함유 엘리먼트를 갖고, 상기 연관된 인광체 함유 엘리먼트는, 녹색 파장들, 황색 파장들, 및 다홍색 파장들로 구성된 그룹으로부터 선택된 파장 내에서 광이 방출되도록 하기 위해 여기 소스로서 동작하도록 구성된,
    광원.
  13. 광원 어셈블리로서,
    적어도 두 개의 인광체 변환된(pc) 발광 다이오드(LED)들을 포함하는 복수 개의 광원들 ― 상기 pc LED들 각각은 인광체 함유 엘리먼트에 대한 여기 소스와 동일한 재료의 연관된 청색-방출 LED를 포함함 ―
    을 포함하고,
    상기 광원들 각각은 별도의 연관된 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 배열되고, 그리고 상기 별도의 연관된 PCB들 상에는 상기 동일한 재료와 상이한 재료를 갖는 LED가 없는,
    광원 어셈블리.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 청색-방출 LED들은 420㎚ 내지 490㎚의 피크 파장에서 광을 방출하는,
    광원 어셈블리.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 청색-방출 LED들은 445㎚ 내지 465㎚의 피크 파장에서 광을 방출하는,
    광원 어셈블리.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 청색-방출 LED들로부터 방출된 청색광 루멘들의 적어도 65%가 상기 pc LED들에 의해 변환되는,
    광원 어셈블리.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 광원들 중 적어도 하나는 상기 pc LED들 중 적어도 세 개를 포함하고, 상기 pc LED들 중 제1 pc LED는 pc 적색-방출 LED이고, 상기 pc LED들 중 제2 pc LED는 pc 녹색-방출 LED이고, 상기 pc LED들 중 제3 pc LED는 pc 황색-방출 LED이고, 그리고 상기 광원들 중 적어도 하나는 비-변환된 청색-방출 LED를 더 포함하는,
    광원 어셈블리.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 광원들 중 적어도 하나로서, 상기 pc LED들 중 제1 pc LED는 pc 적색-방출 LED이고, 그리고 상기 pc LED들 중 제2 pc LED는 pc 녹색-방출 LED이고, 그리고 여기서 상기 광원들 중 상기 적어도 하나는 비-변환된 청색-방출 LED를 포함하는,
    광원 어셈블리.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 광원들 중 적어도 하나로서, 상기 pc LED들 중 제1 pc LED는 pc 적색-방출 LED이고, 그리고 상기 pc LED들 중 제2 pc LED는 pc 황색-방출 LED인,
    광원 어셈블리.
  20. 광원으로서,
    제1 파장 범위를 갖는 광을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 발광 표면을 포함하는 상부 표면을 갖는 발광 다이오드(LED); 및
    상기 LED로부터 방출된 상기 광을 제2 파장 범위로 시프트시키도록 구성된 적어도 하나의 인광체를 포함하는 칩 레벨 변환 돔(CLCD:chip level conversion dome) ― 상기 CLCD는 베이스 표면과 상기 베이스 표면으로부터 연장되는 상부 표면을 갖고, 상기 베이스 표면은 상기 CLCD의 상기 상부 표면보다 더 넓고 그리고 상기 LED의 상기 상부 표면과 사실상 동일한 면적에 걸쳐 있고, 그리고 상기 상부 표면은 볼록한 형상을 가짐 ―
    을 포함하는,
    광원.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 광원은 0.02의 색분해(ΔCX)를 갖는,
    광원.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 LED의 상기 상부 표면과 상기 CLCD의 상기 베이스 표면 각각은 일반적으로 직사각형 형상을 갖는,
    광원.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 CLCD의 상기 베이스 표면은 상기 LED에 결합된 와이어 본드(wire bond) 주위에 배치되도록 구성된 노치(notch)를 포함하는,
    광원.
  24. 광원으로서,
    복수 개의 발광 다이오드(LED)들 ― 여기서, 상기 복수 개의 LED들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 인광체를 포함하는 칩 레벨 변환 돔(CLCD)을 포함하고, 상기 CLCD는 베이스 표면과 상기 베이스 표면으로부터 연장되는 상부 표면을 갖고, 상기 베이스 표면은 상기 CLCD의 상기 상부 표면보다 더 넓고 그리고 상기 LED의 상기 상부 표면과 사실상 동일한 면적에 걸쳐 있고, 그리고 상기 상부 표면은 볼록한 형상을 가짐 ―
    을 포함하고,
    두 개의 인접한 LED들 사이의 간격은 0.1㎜ 미만이거나 또는 그와 동일한,
    광원.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 CLCD를 갖는 상기 LED는 0.02의 색분해(ΔCX)를 포함하는,
    광원.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 LED의 상기 상부 표면과 상기 CLCD의 상기 베이스 표면 각각은 일반적으로 직사각형 형상을 갖는,
    광원.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 CLCD의 상기 베이스 표면은 상기 LED에 결합된 와이어 본드 주위에 배치되도록 구성된 노치를 포함하는,
    광원.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8579451B2 (en) 2011-09-15 2013-11-12 Osram Sylvania Inc. LED lamp
TWI594661B (zh) * 2013-04-19 2017-08-01 隆達電子股份有限公司 發光二極體顯示器及其製造方法
US8803427B1 (en) * 2013-05-13 2014-08-12 National Central University LED package structure
JP6532325B2 (ja) * 2015-07-09 2019-06-19 キヤノン株式会社 被計測物の形状を計測する計測装置
WO2017131693A1 (en) 2016-01-28 2017-08-03 Ecosense Lighting Inc Compositions for led light conversions
US10512133B2 (en) 2016-01-28 2019-12-17 Ecosense Lighting Inc. Methods of providing tunable warm white light
CN109315037B (zh) 2016-01-28 2022-07-01 生态照明公司 用于提供具有高显色性的可调白光的***
WO2017131706A1 (en) * 2016-01-28 2017-08-03 Ecosense Lighting Inc Methods for generating tunable white light with high color rendering
WO2017131697A1 (en) 2016-01-28 2017-08-03 Ecosense Lighting Inc Systems for providing tunable white light with high color rendering
CN106848041B (zh) * 2017-03-23 2019-07-16 电子科技大学 一种用于水产养殖的led光源的制备方法
DE102017122936A1 (de) * 2017-10-04 2019-04-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauteil
JP7502650B2 (ja) * 2021-04-26 2024-06-19 日亜化学工業株式会社 発光装置、灯具及び街路灯
WO2024006168A1 (en) * 2022-06-29 2024-01-04 Lumileds Llc Improved phosphor-converted light emitting device

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5952681A (en) * 1997-11-24 1999-09-14 Chen; Hsing Light emitting diode emitting red, green and blue light
US7053419B1 (en) * 2000-09-12 2006-05-30 Lumileds Lighting U.S., Llc Light emitting diodes with improved light extraction efficiency
US7645397B2 (en) * 2004-01-15 2010-01-12 Nanosys, Inc. Nanocrystal doped matrixes
KR100576866B1 (ko) * 2004-06-16 2006-05-10 삼성전기주식회사 발광다이오드 및 그 제조방법
US8125137B2 (en) * 2005-01-10 2012-02-28 Cree, Inc. Multi-chip light emitting device lamps for providing high-CRI warm white light and light fixtures including the same
EP1909336B1 (en) * 2005-06-30 2014-10-22 Panasonic Corporation Light emitting device
JP2009517857A (ja) * 2005-11-24 2009-04-30 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 固体のフルオレッセント材料を有するディスプレイ装置
US7525126B2 (en) * 2006-05-02 2009-04-28 3M Innovative Properties Company LED package with converging optical element
US7737636B2 (en) * 2006-11-09 2010-06-15 Intematix Corporation LED assembly with an LED and adjacent lens and method of making same
US10505083B2 (en) * 2007-07-11 2019-12-10 Cree, Inc. Coating method utilizing phosphor containment structure and devices fabricated using same
WO2009014219A1 (ja) * 2007-07-26 2009-01-29 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Ｌｅｄ照明デバイス
US7914174B2 (en) * 2008-12-11 2011-03-29 Visera Technologies Company Limited Method to optimize micro-optic lens in LED flashlight application
TWI444088B (zh) * 2011-03-11 2014-07-01 Nat Univ Tsing Hua 不具色分離現象之彩色發光二極體顯示裝置

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