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KR20070053735A - 고성능 발광 다이오드 램프 시스템 - Google Patents

고성능 발광 다이오드 램프 시스템 Download PDF

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KR20070053735A
KR20070053735A KR1020077005212A KR20077005212A KR20070053735A KR 20070053735 A KR20070053735 A KR 20070053735A KR 1020077005212 A KR1020077005212 A KR 1020077005212A KR 20077005212 A KR20077005212 A KR 20077005212A KR 20070053735 A KR20070053735 A KR 20070053735A
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KR
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light emitting
emitting diode
lamp system
radiation
light
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요젭 안드레아스 슈크
요젭 루도비쿠스 안토니우스 마리아 조르마니
군나르 뤼트겐스
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

복수의 발광 다이오드 요소를 구비한 발광 다이오드 램프 시스템이 기술되었다. 시스템은 복수의 내부 측벽면 및 광의 방출을 위한 복사 개구(4)를 구비한 챔버를 포함한다. 내부 측벽면은 복수의 발광 다이오드 복사 표면(3a 및 3b)으로부터 주로 각각 형성된다.
발광 다이오드, 발광 다이오드 램프 시스템, 복사 개구, 광의 방출, 내부 측벽, 복사 표면.

Description

고성능 발광 다이오드 램프 시스템 {HIGH PERFORMANCE LED LAMP SYSTEM}
본 발명은 복수의 발광 다이오드 요소를 구비한 발광 다이오드 램프 시스템에 관한 것이다.
최근, 무기 고체 발광 다이오드의 디자인과 제조에 관한 기술은 급속히 향상하여, 무기 백색 발광 다이오드는 그것의 효율성이 40 lm/Watt 이상으로 제조될 수 있는 발전의 단계까지 왔다. 이 효율성은 종래의 백색 백열 램프의 효율성(16 lm/Watt)과 대부분의 할로겐 램프의 효율성(30-35 lm/Watt)을 명백하게 초과한다. 반면, 단일 발광 다이오드 요소의 효율성은 대체로 100 lm/Watt 이상 수준까지 성장했다.
현재와 미래 모두에 있어서 조도 목적용 발광 다이오드의 폭넓은 유용성에 영향을 미치는 문제는 여전히 상대적으로 제한된 발광 다이오드 요소당 광의 양에 있다. 광의 양이 복수의 발광 다이오드 요소를 위해 결합될 수 있는 경우에만, 이런 발광 다이오드 램프 시스템에 대한 성능의 향상은 달성될 수 있다. 이것이 원칙적으로 가능할지라도, 예를 들어 발광이 작은 면적의 반사경에 초점이 맞추어져야하기 때문에 특히 고휘도를 갖는 광원이 요구되는 경우 여전히 문제가 될 수 있다.
발광 다이오드를 사용하여 백색광을 발생시키기 위해서, 소위 형광체 코팅된 발광 다이오드(Phosphor-coated LEDs)가 사용된다. 이러한 형광체 코팅된 발광 다이오드는 소위 다이오드의 복사 표면위에 형광체가 코팅된 발광 다이오드이다. 형광체는 화학원소 인(phorsphorus)으로써 특별히 이해되어서는 안 되며, 임의 파장의 복사 효과 하에, 다른 파장의 빛을 방출하는 형광 물질로써 일반적으로 이해되어야 한다. 청색광에 의한 복사에 대해 황색광을 방사하는 형광 물질이 있다. 상기 발광 색과 일치하여, 그들은 소위 황색 형광체라고 불린다. 이런 발광 다이오드를 이용함으로써, 백색광은 청색광을 방사하는 발광 다이오드 상에 황색 형광 층을 적용함으로써 얻어진다. 상기 형광층은 발광 다이오드의 청색광의 일부가 방해 없이 형광층을 관통하고, 형광층의 또 다른 부분은 황색광으로 변환하도록 하는 특정의 치수로 만들어진다. 청색 및 황색광의 동시 복사는 백색광으로 관측자에 의해 감지된다. 다르게는, 자외선을 방사하고 백색 형광층으로 덮인 발광 다이오드 요소가 있다. 형광층의 종류와 두께의 적절한 선택에 의해서, 다른 색 또한 방사하는 형광체 코팅된 발광 다이오드(PC LEDs)가 제작될 수 있다.
상기 기술된 구성을 사용해서, 소정의 발광 다이오드 복사 표면으로부터 일정량의 광을 발생시킬 수 있다. 그러나 발광 다이오드 요소 내에 전류 밀도 한정은 간단한 형광체 코팅된 발광 다이오드(PC LEDs)의 최대 휘도를 제한한다.
따라서 발광 다이오드의 휘도를 향상시키기 위한 여러 가지 가능성들이 본 기술 분야에서 제안되었다. 그들의 주된 목적은 발광 다이오드 요소에 의해 방출되는 방향이 존재하지 않은 (람베르트)복사를 하나의 복사 방향으로 집중시키는 것 이다. 조명 및/또는 디스플레이 응용에 사용하기 위해 자외선 또는 청색 발광 다이오드를 포함하는 발광 장치는 예를 들어 장치가 반사 측벽을 구비한 오목부에 위치되는 US 5,813,753에 기술되었다. 오목부는 투명한 물체로 완전히 채워지고, 그것은 또한 발광 다이오드로 둘러싸인다. 이런 발광 다이오드 요소의 형광체는 투명한 물질로 분산되거나 발광 다이오드 표면상의 층으로써 적용될 수 있다. 그러나 현재 이러한 발광 다이오드는 광 투사 제품이나 자동차 헤드 램프에 요구되는 휘도에는 아직 다다르지 못했다.
따라서 본 발명의 목적은 공지된 시스템보다 고휘도를 갖는 발광 다이오드 램프 시스템을 제공하는데 있다.
본 목적을 달성하기 위해서, 발광 다이오드 요소를 사용하고, 복수의 내부 측벽면을 갖는 챔버 및 하나 이상의 발광용 복사 개구를 구비한 발광 다이오드 램프 시스템을 제공하는 것이 제안되고, 상기 내부 측벽면은 측벽면 영역, 즉 가능한 최대 범위까지 기본적으로 연장되는 복수의 발광 다이오드 복사 면적에 의해 각각 형성된다. 충분한 강도를 갖는 이런 발광 다이오드는 현재 이용가능하기 때문에, 본 명세서 하에서 발광 다이오드는 무기 고체 본체라고 추정된다. 그럼에도 불구하고 또한 그들은 물론 충분히 고성능 값을 구비하는 한 예를 들어 레이저 다이오드, 다른 발광 반도체 또는 유기 발광 다이오드(organic LEDs) 인 다른 전자 발광 요소일 수 있다. 따라서 발광 다이오드(LED)라는 용어는 본 명세서에서 모든 종류의 대응되는 전자 발광 요소에 대한 동의어로써 이해될 수 있다.
제안된 구성은 기부로부터 뿐만 아니라 챔버의 측면으로부터 광을 방사하기 때문에 고휘도를 달성할 수 있다. 따라서 본 발명은 복사 개구에 고휘도를 성취하기 위해서 발광 유닛의 기부마다 광 복사 표면을 증가시키는 원리을 따른다. 광이 복사 개구를 통해서 방출될 때까지 광은 복사 개구에서 직접적으로 방사되거나 대향 발광 다이오드 복사 표면에서 또는 대향 발광 다이오드 요소 내에서 반사된다. 복사 표면에 대향하는 발광 다이오드 요소 후방의 반사 마감부는 발광 다이오드 요소들이 적어도 부분적으로 반사하게 만든다. 그 결과, 복사 개구에서의 휘도는 통상의 발광 다이오드 요소보다 더 높다.
챔버는 현재 제조기술을 사용해서 얻을 수 있는 소정의 형태로 될 수 있다. 하지만 그것은 조립상의 편의뿐만 아니라 제조상의 이유 때문에, 바람직하게는 측면이 복사 개구를 형성하는 단순한 형태의 기하학적 본체를 형성하는 것이 유리하다. 대체로 그런 기하학적 본체는 복수의 챔버를 포함하는 균일한 구성을 형성하기 위해서 결합되는 것이 바람직할 수 있다.
편평 표면 형태는 제조와 조립 두 측면에 모두 적합하다. 따라서 사면체, 오면체 및 육면체 더 바람직하게는 복사개구를 형성하는 측면을 또한 구비한 평행육면체 특히 정육면체가 선호된다. 그런 통상의 편평 표면 본체는 복수의 챔버의 구성을 형성해서 쉽게 결합될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 챔버는 정육면체 디자인이고, 각각의 내부 측벽면은 정확히 한 개의 발광 다이오드 요소에 할당된다. 이런 정육면체 형태의 챔버는 1mm×1mm 크기의 측면을 갖게 설계될 수 있고, 다수의 응용에 대한 기본 요소로서 융통성있게 사용될 수 있고, 복수의 조합으로 사용될 수 있다. 이런 기본 요소는 본 명세서 이하에서 "마이크로 캐비티(micro-cavity)"로써 언급된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 챔버가 입방의 형태를 갖고, 입방체는 종방향 측부를 포함하고, 종방향 측부 중 하나는 복사 개구로써 기능을 하고, 다른 종방향 측부는 복수의 길게 펼쳐진 발광 다이오드 요소로 각각 형성된다. 이런 입방형 디자인의 발광 다이오드 램프 시스템은 자동차의 응용에 주로 필요하다. 이는, 1×4mm의 기부 표면의 치수 때문에 이런 발광 다이오드 램프 시트템이 종래의 자동차 헤드 램프의 권선된 필라멘트의 크기에 대략 대응되어, 종래의 광학 시스템이 본 발명에 따라 발광 다이오드 램프 시스템을 구비한 채로 거의 변화 없이 사용될 수 있는 이유가 된다.
지금까지 기술된 실시예와는 또 다른 실시예는 챔버가 V 형태가 되도록 서로 대향하는 두개의 측벽을 구비하는 방식으로 선택될 수 있다. 대향하는 V형 측벽이 복수의 발광 다이오드 요소로부터 또한 형성되는 이러한 장치는 위에 기술된 실시예와는 다른 구성을 갖도록 할 수 있다.
민감한 공정 단계는 손상을 주지 않은 채로 발광 다이오드 복사 표면 상에, 형광체 코팅된 발광다이오드(PC LEDs)를 위한, 형광 물체의 층을 적용하는 것이다. 게다가 대체로 온도에 민감한 형광 물질은 발광 다이오드의 작동 시 나오는 열에 의해서 악영향을 미치지 않게 하기 위해서 다이오드의 복사 표면으로부터 열적으로 분리되어야 한다. 그러므로 형광 물질이 발광 다이오드 복사 표면 바로 위나 일정 거리를 두고 위치되는 경우에 유리하다. 상기 거리는 형광체와 발광 다이오드 복사 표면 사이에 열적 분리를 성취하도록 설정되는 것이 바람직하다.
발광 다이오드 요소의 라이트 임프레션(Light Impression)은 층 두께 및 적용된 형광 물질의 균일도에 의존한다. 형광 물질의 필요한 층 두께가 균일할수록, 발광 다이오드에 의해 방출되는 빛은 더욱 균질해질 것이다. 따라서 형광물질이 캐리어 상에 제공되는 경우에 유리하다. 이것은 발광 다이오드의 제조가 형광 물질의 적용에 독립적이게 하거나 발광 다이오드 요소의 제조 공정이 형광 물질을 갖는 코팅 공정과 연결되지 않도록 한다. 별개의 캐리어 상에서, 형광 물질은 원하는 층 두께로 더 정확하고 더 균일하게 적용될 수 있다. 이것은 발광 다이오드 요소의 라이트 임프레션에 유리하다. 추가적으로, 형광 물질을 갖는 캐리어는 챔버 내에서 소정의 원하는 위치에 배열될 수 있다. 이것은 발광 다이오드 복사 표면과 챔버 복사 개구 사이의 어느 곳일 수 있다.
발광 다이오드 요소에 의해 방사되는 광, 예를 들어 청색광이 형광층에 가해지고 그곳에서 황색광으로 변환되면, 그것은 또한 람베르트 복사 패턴에 따라 무지향성의 산란된 방식으로 방사된다. 황색광이 발광 다이오드 램프 시스템의 요구되는 복사 방향에 대해 그것이 흡수되는 발광 다이오드 요소를 향해 역으로 방사되는 것 또한 피할 수 없다. 이것은 빛 효율성의 손실을 유발한다. 따라서 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 발광 다이오드 복사 표면과 형광 물질 사이에 배열되는 파장 필터, 바람직하게는 2색성의 필터를 구비한다. 예를 들어 상기 필터는 발광 다이오드 요소로부터 방사되는 청색광을 투과하지만, 황색광은 투과하지 못한다. 이제 청색광이 발광 다이오드 요소로부터 나와 형광 본체로 입사하는 형광층으로 유입되어 그곳에서 흡수가 되기 전에 청색광을 황색광으로 변환시키고 청색광을 발광 다이오드 요소의 방향으로 반사시키는 경우에, 청색광은 한번 더 파장 필터에 의해 반사되고 형광층을 투과한 후에 챔버의 복사 개구를 통해서 빠져나간다. 이것은 이미 황색광으로 변환된 청색 복사가 챔버 내에서 흡수되어 광으로써 손실되는 것을 예방하는 것이다. 파장 필터는 캐리어로써 사용되는 것이 바람직하고, 형광 물질은 상기에 기술된 바와 같이 적용될 수 있다. 이것은 특히 소형 설계를 허용한다.
또한 각 발광 다이오드 요소는 람베르트 복사 패턴을 따라 무지향적인 방식으로 광을 방사한다. 발광 다이오드 요소에서 발생되는 광효율 손실을 미리 최소화하기 위해서, 발광 다이오드 요소의 뒷면은 반사 할 수 있도록 설계될 수 있다. 따라서 발광 다이오드 요소에 의해 방출되는 광의 거의 대부분은 발광 다이오드 복사 표면을 향할 것이다.
상기 기술된 예시적인 실시예는 청색 발광 다이오드 요소에 관한 것이다. 또한 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프 시스템은 다양한 파장 특성의 발광 다이오드 요소가 사용되는 지점까지 더 명확하게 발전될 수 있다. 예를 들어 본 발명의 램프 시스템의 챔버 내에서, 소위 RGB 발광 다이오드(RGB LCDs)는 백색광을 발생시키기 위해 사용될 수 있고, 또는 단색의 발광 다이오드 요소가 소정의 요구되는 단색 빛을 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 더욱이 발광 다이오드 방출 분광의 다양한 조합들은 예를 들어 다양한 형광 층을 갖는 청색 또는 자외선(UV)으로 고려될 수 있다. 따라서 청색 발광 다이오드 요소와 조합된 광대역 황색 형광 물질(YAG)이 백색광을 발생시키기 위해서 사용될 수 있고 또는 자외선 발광 다이오드 요소가 백색, 황갈색 또는 호박색의 광을 발생시키기 위해 적색, 녹색 및 청색 형광 물질과 조합될 수 있거나, 청색 발광 다이오드 요소에 의해 여기된 적색 형광 물질과 조합될 수 있다.
위에서 이미 설명된 바와 같이, 발광 다이오드 요소는 무지향성의 산란된 빛을 방출하는 람베르트 발광체이다. 그 결과, 발광 다이오드 요소로부터 방사된 모든 빛이 반드시 복사 표면에 도달하는 것은 아니다. 복사 표면 방향으로 방출되지 않은 복사는 주로 흡수되어 결과적으로 손실된다. 파장 필터가 사용되는 경우 더 큰 손실이 발생할 수 있다. 방출된 복사가 부적절한 각도, 즉 90도 보다 확연히 크거나 작은 각도로 필터 상에 충돌하면, 그것은 투과할 수 없고 또한 손실이 일어나게 된다. 발광 다이오드 요소에 의해 방출되는 복사가 전적으로 필터에 대한 가장 짧은 수직 경로를 통해 나아가는 것이 아니라 오히려 산란되고 다양한 각도로 필터에 충돌하기 때문에, 손실은 피할 수 없다. 따라서 분광기가 발광 다이오드 요소와 형광 물질 또는 상류 파장 필터 사이에 위치되는 것이 바람직할 수 있다. 이 수단은 발광 다이오드 요소의 람베르트 복사 특성을 고려한다. 상기 분광기는 발광 다이오드 요소에 의해 방출된 확산 복사를 초점에 모아 거의 복사 손실이 일어나지 않는다. 결과적으로 형광 물질 및 특히 필터 상에 입사하는 복사는 방향이 존재하는 복사이다. 말하자면 상기 분광기는 산란된 복사를 포획하고 복사를 형광 물질 및 필터로 이끄는데 그 결과 각각의 발광 다이오드 요소의 광 효율성은 증가한다. 분광기 자체는 발광 다이오드 요소 또는 상기 기술된 캐리어로 직접 연결될 수 있다.
형광 물질 내로의 발광 다이오드 요소에 의해 방사된 광의 도입은 도입된 광의 앞선 시준에도 불구하고 형광 물질 내에 무지향성의 람베르트 복사를 다시 형성한다. 또한 이 복사 특성은 챔버의 복사 개구에서 발생한다. 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 시준 요소는 복사 개구에 제공된다. 시준 요소는 차례로 제2의 광학으로의 방향을 갖는 복사의 도입을 허용하는 분광기 및/또는 렌즈를 더 포함할 수 있다.
두꺼운 재료로부터 얇은 재료로의 불리한 굴절율로 인해 발광 다이오드 요소의 본체 에지에서 완전히 반사되기 때문에, 발생된 빛이 제1 위치 내의 발광 다이오드를 떠날 수 없으면, 발광 다이오드 요소의 광 효율 손실은 발광 다이오드 요소 자체 내에서도 발생될 수 있다. 따라서 본 발명의 더 바람직한 발전은 복사 표면과 형광 물질 사이에 실질적으로 투명한 물질을 제안하며, 이는 발광 다이오드 요소의 굴절율과 형광 물질 층의 굴절율 사이의 차이를 줄이거나 조정한다. 이러한 광학 시멘트는 실리콘으로부터 형성될 수 있고, 발광 다이오드 요소 내에서 발생되는 광이 완벽하게 결합하는 것을 가능하게 한다. 게다가 투명 재료의 에지는 효율을 증가시키도록 만들어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 형광 물질은 투명 물질 내로 분산되거나 내장되는데, 이는 더 소형의 챔버 설계를 허용한다. 투명 재료가 적으로 부분적으로 챔버 또는 분광기를 채우는 경우에도 또한 유리하다. 따라서 투명 물질은 챔버에 안정성을 더욱 제공한다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 램프 시스템은 형광 물질이 발광 다이오드 요소로부터의 복사에 의해 여기되어지는 구성에 적합하다. 뿐만 아니라, 요구되는 색의 광을 이미 방사하는 발광 다이오드 요소가 기술된 발광 다이오드 램프 시스템에서 사용될 수 있다. 그러나 관측자를 위해 더 산뜻한 라이트 임프레션을 생성하기 위해서는 발광 다이오드로부터 방출되는 광은 산란되는 것이 요구될 수도 있다. 따라서 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 발광 다이오드에 의해 방출된 광의 분산을 위해 상기에서 기술된 형광 물질 대신에 고투명, 비발광성의 파우더를 제안한다. 예를 들어 적색 또는 호박색의 광을 위한 AlInGaP요소 같은 형광 물질 없이 할 수 있는 발광 다이오드 요소의 경우, 또는 단순히 InGaN의 경우, 이산화티타늄(TiO2)과 같은 고투명, 비발광성의 파우더는 과잉 형광 물질 이 경우의 산란 효과를 제공하고 따라서 더 균질한 라이트 임프레션을 제공한다.
모든 종류의 지향성 광에서 본 발명에 따른 발광 다이오드 램프 시스템에 대한 유리한 응용례들이 있다. 이는 자동차 헤드 램프, 투사 TV, 큰 이미지 스크린 또는 집중 조명(spot illumination)을 포함한다.
이들과 본 발명의 다른 태양들은 이후에 기술될 실시예들을 참고하여 제한 없는 예시의 방식으로 더욱 상세해지고 명료해질 것이다.
도1a 및 도1b는 마이크로 캐비티의 단면도이다.
도2는 도1에서 도시된 마이크로 캐비티의 사시도이다.
도3은 분광기를 구비한 대체 마이크로 캐비티의 단면도이다.
도4는 사각의 배치를 갖는 캐비티의 사시도이다.
마이크로 캐비티에 기초된 원리는 입방 챔버(1)를 예로 들어 특히 간단한 실시예인 도1a에 도시되었다. 발명된 대로 챔버(1)의 단면도는 세 개의 발광 다이오드 요소(2a 및 2b)로 형성된다. 그들의 복사 표면(3a 및 3b)은 챔버(1)의 내부 측벽면을 형성한다. 형광층(6)은 복사 표면(3a 및 3b)에 도포된다. 챔버(1)의 한 측면은 복사 개구(4) 역할을 한다.
발광 다이오드 요소(2a 및 2b)중 하나에 의해 복사되는 광은 형광층(6)에 직접 유입된다. 그곳으로부터 광은 한번 이상의 반사를 한 후에, 복사 개구(4)를 통과해 챔버(1)를 이탈한다.
따라서 챔버(1)에서, 광은 오직 한 개의 발광 다이오드 요소에 의해서가 아니라 발광 다이오드 요소(2a) 뿐만 아니라 그것에 직각으로 배열된 발광 다이오드 요소(2b)로부터 앞선 설계에서와 같은 표면 영역 상에 방사된다. 이것의 주된 결과는 발광 다이오드 요소(2a) 즉 복사 개구(4)를 직접 통과하지 않는 발광 다이오드 요소의 부분으로부터 무지향성으로 방출된 복사는 측면으로 놓여진 발광 다이오드 요소(2b) 또는 그 위에 제공된 형광 물질(6)에 의해 적어도 부분적으로 반사되고 결과적으로 복사 개구(4)를 통해서 방출된다. 그들에 할당된 측 방향의 발광 다이오드 요소(2b) 및 형광 물질(6)은 복사 개구(4)의 방향으로 방사된 광의 분광기로서 가상적으로 작동한다.
게다가 또한 발광 다이오드 요소(2b)는 광을 자체적으로 방출한다. 또한 이 광은 무지향성으로 방사되고 따라서 특정 부분은 챔버(1)의 복사 개구(4)에 다다른다. 잔존 부분은 대향하는 형광층(6) 또는 발광 다이오드 요소(2b) 또는 발광 다이오드 요소(2a)의 대응되는 부품에서 반사된다. 따라서 발광 다이오드 요소(2a)에 의해 방사되는 광을 시준하는 효과 외에도, 측면에 위치한 발광 다이오드 요소(2b)에 의해 발생되는 광이 복사 개구(4)를 관통한다. 이는 동일 표면 영역을 구비한 종래의 발광 다이오드의 빛 보다 몇 배 이상이 되는 챔버(1)의 복사 개구(4)에서의 발광을 만들어낸다.
도1b는 도1a에서 도시한 입방 챔버(1)의 개선을 도시한다. 2색성 필터(5)는 각 발광 다이오드 요소(2a 및 2b)와 형광 층(6) 사이에 배열된다. 상기 2색성 필터는 복사 표면(3a 및 3b)상에 직접 배열된다. 상기 필터(5)는 반반사 되도록 설계되어 오직 황색광만을 반사하고 청색광을 투과한다. 따라서 황색광은 가능한 빨리 챔버(1) 밖으로 방사되기 위해서 직접 반사된다. 이는 황색광이 챔버(1) 내에 흡수되는 것을 방지하여 챔버(1)의 광 산출로써 손실되는 것을 방지한다. 다르게는, 동일한 목적으로 필터가 사용될 수 있는데 상기 필터는 오직 발광 다이오드 요소(2a 및 2b)로부터 형광층(6)으로 진행하는 광만을 통과하고, 반면에 청색과 황색을 포함하는 광대한 진동수 영역 내에서 반대 방향으로 진행하는 광은 통과하지 못하고, 반사된다.
도2는 도1에 도시된 챔버(1)를 사시도로 도시한다. 도1의 단면도를 보충해서 기부 판(7)은 도2에서 인식할 수 있는데, 이 도면에서 도시되지 않은 발광 다이 오드(2a)가 기부 판(7) 상에 배열되고, 기부 판은 발광 다이오드(2a)를 위한 열흡수원으로써 작용할 뿐만 아니라 캐리어로써 작용한다. 또한 대응되는 기부 판은 다른 발광 다이오드 요소(2b)를 위해 제공될 수 있지만, 도면에서는 명확함을 위해서 제거되었다.
도2의 도면은 복사 개구(4)의 방향으로부터 대략 취해진 챔버(1)의 사시도이다. 그것은 1mm×1mm 크기의 한 개의 복사 표면 대신에 다섯 개의 복사 표면(3a 및 3b)이 종래의 발광 다이오드의 표면 영역(1mm×1mm) 상에 부합되는 것을 명확하게 도시한다. 그것이 복사 개구(4)에서의 광량을 반드시 5배 발생시키는 것은 아닐지라도, 현 시점에서의 기술 수준에서 발생되는 광의 복수배를 발생시킨다.
발광 다이오드 요소에서 광 효율 손실의 이유는 그들의 람베르트 복사 특성에 있다. 규칙으로써, 발광 다이오드 요소의 평면에 거의 수직하게 방출되는 광 복사만이 촉진될 것이다. 다른 방향으로 무지향적이게 방사되는 잔존 복사는 흡수의 결과로써 대부분 손실된다. 발광 다이오드 요소(2a 및 2b)에 의해 방출되는 복사가 불리한 각도로 필터(5)에 입사하는 경우에 다른 손실이 상기 필터(5)에서 일어난다. 도3은 이런 이유 때문에, 한 개의 분광기(8)가 각 발광 다이오드 요소(2a 및 2b)에 직접적으로 배열되고, 분광기가 복사 표면(3a 및 3b) 방향으로 발광 다이오드 요소(2a 및 2b)에 의해 방출되는 복사에 초점을 맞추는 실시예를 도시한다. 분광기(8)는 발생된 빛의 거의 전체 양을 복사 표면으로 이끌 뿐만 아니라, 거의 완벽하게 필터(5)를 관통하는 방식으로 복사를 유도한다.
마이크로 캐비티로 기능을 하는 챔버(1)의 원리는 요구되는 대로 다양해질 수 있다. 이러한 변형의 예가 도4에 도시되었다. 챔버(1)와 비교해서, 이 도면의 챔버(10)는 횡방향으로 약 4배까지 연장된다. 그 결과, 복사 개구(4)는 1mm×4mm의 표면 면적을 구비한다. 이 길이 비를 설명하기 위해, 형광층은 4개의 상호 이격 섹션(12)으로 세분되는데, 하지만 연속층으로써 배열될 수도 있다. 역으로 챔버(10)의 긴 측면을 형성하고, 단일편으로서 도시되는 발광 다이오드 요소(13)는 4개의 개별적인 발광 다이오드 요소로 구성될 수 있다. 도2에 도시된 것처럼, 기부 판(14)은 예를 드는 방식으로 도시된 것이고, 한 개의 발광 다이오드 요소가 배열되고(도면에는 도시 생략), 원칙적으로 다른 모든 발광 다이오드 요소를 위해 배열된다.
1 mm×4 mm의 치수를 갖는 복사 개구(4)를 구비한 챔버(10)는 종래 자동차 헤드 램프의 램프 장치의 권선된 필라멘트의 사이즈에 대략 대응된다. 따라서 챔버(10)는 적어도 그 치수에 대하여 조절되어야 하는 것 없이 종래의 광학 시스템에 유익하게 사용될 수 있다.
요약하건데, 도면 및 상세한 설명에서 서술된 이 시스템 및 방법은 오직 실시예에 대한 예시이고 본 발명의 틀에 벗어남 없이 본 분야의 당업자에 의해 크게 확장되도록 수정될 수 있다. 더욱이 부정 관사("a"또는 "an")의 사용은 복수의 관련 아이템의 존재를 제외하는 것이 아니다.

Claims (13)

  1. 다수의 내부 측벽면 및 챔버(1)로부터 광을 방출하기 위한 복사 개구(4)를 구비한 챔버(1)를 포함하는 복수의 발광 다이오드 소자를 구비한 발광 다이오드 램프 시스템이며,
    내부 측벽면이 각각 복수의 발광 다이오드 복사 표면(3a 및 3b)에 의해 현저하게 형성된 발광 다이오드 램프 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 챔버(1)는 그 측면이 복사 개구(4)를 형성하는 기하학적 본체인 발광 다이오드 램프 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 챔버(1)는 복사 개구(4)를 형성하는 챔버(1)의 측면을 구비한 사면체, 오면체 또는 육면체의 형태인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 챔버는 입방 디자인을 갖으며, 각 내부 측벽면은 정확히 한 개의 발광 다이오드 요소(2a 및 2b)에 할당되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 챔버(1)는 입방형상을 갖고, 입방체는 종방향 측면 포함하 는데 그 중의 하나는 복사 개구(4)로써 기능을 하고, 다른 종방향 측면은 길게 뻗어 나간 발광 다이오드 요소(13)로부터 혹은 복수의 발광 다이오드 요소로부터 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프 시스템.
  6. 제3항에 있어서, 챔버는 서로에 대해 V형태로 배열되는 두개의 상호 대면 측벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 형광 물질(6)은 발광 다이오드 복사 표면(3a 및 3b) 중 하나 앞에 일정거리를 두거나 혹은 바로 복사 표면 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 형광 물질(6)은 캐리어 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 바람직하게는 2색성 필터인 파장 필터(5)는 복사 표면(3a 및 3b)과 형광 물질(6) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 다양한 파장 특성의 발광 다이오드 요소가 사용되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프 시스템.
  11. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 분광기(8)가 상황에 따라 발광 다이오드 요소(2a 및 2b)와 형광 물질(6) 혹은 파장 필터(5) 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 고투명 비발광성의 파우더가 한 개 이상의 발광 다이오드 요소에 의해 방사되는 광의 분산을 위해 배열되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프 시스템.
  13. 유도된 조명의 발생을 위해 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 발광 다이오드 램프 시스템의 사용.
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