전계 발광 장치 document_id A220623107242

전계 발광 광원(LED)과 광 변환 형광 파우더(phosphor powder) 층을 포함하는 형광 변환(phosphor-converted) 전계 발광 장치(pcLED)들이 알려져 있다. 그와 같은 pcLED에서 LED는 1차 방사선을 방출하고, 그 중 일부는 LED 상에 배치된 형광 파우더 층에 의해 흡수되고 더 긴 파장의 2차 방사선으로 재방출된다. 이와 같은 과정은 색 변환 또는 광 변환이라고도 한다. 1차 방사선과 2차 방사선을 적당히 조합하면 예컨대 청색 1차 방사선과 황색 2차 방사선의 가법 혼색(additive color mixing)에 의해 백색광이 발생될 수 있다. pcLED의 중요 파라미터는 소위 패키지 게인(package gain)과, LED에 대한 혼색을 전체로서 설정하기 위한 1차 방사선과 2차 방사선의 강도들 간의 비이다. 패키지 게인은 형광층이 있는 pcLED와 형광층이 없는 pcLED 간의 방출 광자의 비를 의미하는 것으로 이해된다. 현재 이용가능한 최상의 pcLED는 50% 미만의 패키지 게인을 갖고 있다. 문헌 US 6417019는 상이한 크기의 형광 입자를 포함하는 형광 파우더 층을 구비한 pcLED를 개시한다. 입자 크기와 재료 조건에 따라서 광산란이 큰 형광 파우더 층(형광층이라 함)과 광산란이 작은 형광 파우더 층(형광막이라 함) 간에 구별된다. LED는 형광 파우더 재료가 채워진 그릇(bowl)의 하단에 배치되거나 균일한 두께를 가진 형광층이 피복될 수 있다. 형광층의 경우에 매트릭스에 파 묻힌 형광 입자의 농도와 특성이 2차 방사선으로 변환되는 1차 방사선의 정수비(integral proportion)를 결정한다. 형광막은 기본적으로 형광 입자 재료만을 포함하는 균일한 두께의 세라믹층으로서 LED에 도포되며, 여기서 형광막의 두께와 그 산란성은 2차 방사선으로 변환되는 1차 방사선의 비율을 결정한다. 더욱이, 형광층의 산란성은 광원의 1차 방사선의 각 분포(angle distribution)가 형광층의 2차 방사선의 코사인 분포를 결정하는 정도를 결정한다. 현재의 LED는 코사인 분포와는 상당히 다른 각 분포를 갖고 있기 때문에 높은 산란성을 가진 형광층이 이용되지만 이것은 광원의 패키지 게인을 감소시키기도 한다. 형광막의 여러 가지 구현예들은 완전 상관 색온도(integral correlated color temperature)를 설정하는 데에만 소용된다. 모든 시야각에 대해 평균된 색온도를 완전 상관 색온도라 한다. 상관 색온도라는 용어는 선택적인 방사체(emitter)의 컬러풀니스(colorfulness)가 흑체 방사체의 컬러풀니스와 같지 않을 때에 사용된다. 그러면 소위 상관 색온도는 인식된 색이 주어진 방사체의 색과 아주 유사한 흑체 방사체의 온도를 말한다. 해당 상관 색온도는 CIE 색도(color diagram)의 모든 값에 대해 결정될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 예컨대 통합된 상관 색온도를 가진 백색 pcLED 광원은 관측자가 쉽게 인식할 수 있는 2000 K까지의 시야각에 걸쳐 상관 색온도의 변동을 나타낸다. 시야각 함수로서의 상관 색온도의 균일성 또는 변동에 대해서는 많은 요구 사항이 있다. 한편 많은 응용에 있어서, 예컨대 표시등(indicator lights)에 있어서는 시야각에 걸쳐 상관 색온도의 변동이 가능한 작은 것이 바람직하다. 반면에 예컨대 특수 조명 효과를 채용하는 응용은 시야각에 걸쳐 상관 색온도의 정의된 불균일성을 필요로 한다. 이러한 종래의 기술은 당업자에게 시야각(β)에 대한 상관 색온도(FT)의 원하는 함수(FT(β))를 목표한 방식으로 어떻게 설정할 수 있는지에 대해 어떠한 암시도 주지 못한다.