Светоизлучающий модуль, лампа, осветительное устройство и устройство отображения

Светоизлучающий модуль, лампа, осветительное устройство и устройство отображения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к светоизлучающему модулю, который содержит люминесцентный слой и твердотельный излучатель света. Изобретение также относится к лампе, осветительному устройству и устройству отображения, содержащим светоизлучающий модуль.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В опубликованной заявке на патент US2009/0322208 A1 раскрыто светоизлучающее устройство. Светоизлучающий диод (LED) находится внутри конической полости, сформированной корпусом с углублением. На передней стороне корпуса с углублением коническая полость покрыта прозрачным теплопроводящим слоем, на котором находится термостойкий люминесцентный слой. В основной плате корпуса с углублением находится теплоотвод, и боковые стенки корпуса с углублением покрыты металлическим каркасом. Коническая полость может быть заполнена материалом, таким как кремнийорганический материал.

LED излучает свет первого цвета в направлении люминесцентного слоя. Часть излучаемого света может быть отражена или рассеяна обратно в полость люминесцентным слоем. Другая часть излучаемого света преобразуется люминесцентным слоем в свет второго цвета. Когда люминесцентный слой излучает свет второго цвета, этот свет излучается во всех направлениях, и, таким образом, часть света другого цвета излучается в полость. Свет, который отражен обратно в полость, или свет второго цвета, который излучается в полость, частично падает на основание полости, частично падает на стенку полости и частично падает на LED. На поверхностях LED и на поверхностях полости свет частично отражается и частично поглощается. В частности, поглощение света приводит к неэффективности светоизлучающего устройства.

Некоторые производители световых модулей предоставляют светоизлучающие модули, которые содержат полость с основанием. Эти модули часто имеют множество излучателей света, таких как, например, LED, расположенных на основании. В некоторых вариантах осуществления этих светоизлучающих модулей люминесцентный слой наносится непосредственно поверх излучателей света, например, через связывающий слой, и в других вариантах осуществления люминесцентный слой представляет собой так называемый удаленный люминесцентный слой, что означает наличие относительно большого расстояния между излучателем света и люминесцентным слоем, составляющего сантиметры по порядку величины.

Проблема светоизлучающих модулей, у которых люминесцентный слой находится непосредственно поверх излучателей света, состоит в том, что свет, направленный обратно от люминесцентного слоя к LED, имеет низкую эффективность повторного использования вследствие того, что задние отражатели в LED имеют ограниченный коэффициент отражения (обычно, заднее зеркало сделано из серебра, с 90%-м коэффициентом отражения). В действительности фактический коэффициент отражения еще ниже, поскольку материал излучателя света, которым обычно является GaN/InGaN или AlInGaN, имеет высокий показатель преломления, что приводит к захвату света в излучателе света, и, таким образом, еще больше ограничивает отражение металла. Типичные коэффициенты отражения LED близки к 70% (усреднено по видимому спектру частот и измерено при нормальном падении). Другая проблема данных светоизлучающих модулей заключается в формировании участков локального перегрева, в которых большая часть света сконцентрирована в области наверху LED, и, следовательно, светоотдача модуля является очень неравномерной, что приводит к наличию участков локального перегрева как по светоотдаче, так и по распределению тепла. Кроме того, слой люминофора наверху кристалла LED может стать относительно горячим и возбуждаться с высокой магнитной индукцией, приводя к неоптимальной эффективности преобразования люминофора, таким образом, ограничивая эксплуатационные характеристики люминесценции.

Светоизлучающие модули с удаленным люминесцентным слоем обычно более эффективны, чем светоизлучающие модули с излучателями света, у которых люминесцентный слой находится непосредственно поверх них, вследствие более эффективного повторного использования света в полости. Также светоотдача этих модулей обычно более однородна, что снижает число участков локального перегрева. Однако светоизлучающие модули с удаленным люминесцентным слоем имеют относительно большой размер по сравнению со светоизлучающими модулями с излучателями света, у которых люминесцентный слой находится непосредственно поверх них. Относительно крупногабаритные решения для удаленного люминесцентного слоя не могут применяться в применениях с ограниченным размером, таких как точечный осветитель, например, галогеновые лампы и лампы с параболическим отражателем.

Другой недостаток светоизлучающих модулей с удаленными люминесцентными слоями состоит в том, что относительно большая площадь люминесцентного слоя приводит к относительно высокому уровню стоимости материалов. Кроме того, проводимость тепла в пределах слоя люминофора направлена только поперечно к боковым стенкам излучателям света, и вследствие их крупногабаритной конструкции возможность отведения тепла от удаленной пластины люминофора может быть ограничена.

В EP1686630 A2 раскрыто устройство LED, имеющее рассеивающую отражающую поверхность, которое содержит кристалл LED, излучающую свет, чашу отражателя, на нижней поверхности которой находится кристалл LED, и который имеет наклонную поверхность, которая отражает с рассеянием свет, излученный кристаллом LED, и преобразующий свет материал, обеспеченный в чаше отражателя и преобразующий свет, излученный кристаллом LED, в лучи видимого света. Преобразующий свет материал пространственно отделен от кристалла LED на расстояние, большее либо равное максимальной длине кристалла LED.

В работе Luo Hong et al. "Analysis of high-power packages for phosphor-based white-light-emitting diodes", Applied Physics Letters, AIP, American Institute of Physics, Melville, NY, US, vol. 86, no. 24, 8 June 2005, pp. 243505-1 - 243505-3 раскрыта оптимизированная конструктивная конфигурация для высокомощных ламп на излучающих белый свет диодах (LED), в которых используется рассеивающая чаша отражателя, большое расстояние между первичным излучателем (кристаллом LED) и преобразователем длины волны (люминофором) и заключение в оболочку полусферической формы.

В EP1930959 A1 раскрыто светоизлучающее устройство, содержащее кристалл LED и линзу, размещенную вне кристалла на расстоянии, по меньшей мере в два раза превышающем длину самой длинной стороны указанного кристалла, а также слой люминофора, содержащийся внутри или нанесенный на поверхность указанной линзы для преобразования по меньшей мере части излучения, излучаемого кристаллом, в видимый свет. Размещение слоя люминофора на расстоянии от LED улучшает эффективность устройства и позволяет обеспечить более согласованное воспроизведение света.

В US2006/097245 A1 раскрыто светопрозрачное покрытие, нанесенное по меньшей мере на один светоизлучающий кристалл. Люминофор размещается на имеющем форму купола светопрозрачном покрытии или внутри него. Люминофор выдает преобразованный свет в ответ на облучение по меньшей мере одной излучающей свет кристаллом. Герметик, по существу, заполняет внутренний объем, заданный светопрозрачным покрытием и печатной платой.

В US2006/171152 A1 раскрыто светоизлучающее устройство, имеющее светоизлучающий элемент с перевернутым монтажом, подложку, на которую установлен светоизлучающий элемент, состоящую из неорганического материала, запечатывающую часть для запечатывания светоизлучающего элемента, при этом запечатывающая часть состоит из запечатывающего неорганического материала, сформированную оптическую часть с формой, близкой к полусферической, при этом оптическая часть состоит из запечатывающего неорганического материала, и сформированную люминофорную часть, покрывающую оптическую часть.

В US2008/054281 A1 раскрыто светоизлучающее устройство, имеющее источник света для излучения коротковолнового излучения и оптическое устройство, сконфигурированное для приема излучения, излученного источником света. Устройство направляет по меньшей мере часть коротковолнового излучения, излученного источником света, на оптическое устройство, при этом материал, преобразующий частоту излучения с понижением, принимает по меньшей мере часть коротковолнового излучения, направленного на оптическое устройство, в одной спектральной области, и излучает излучение в другой спектральной области.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является предоставление светоизлучающего модуля, который является относительно эффективным.

В первом аспекте изобретения представлен светоизлучающий модуль, как заявлено в пункте 1. Во втором аспекте изобретения представлена лампа, как заявлено в пункте 13. В третьем аспекте изобретения представлено осветительное устройство, как заявлено в пункте 14. В четвертом аспекте изобретения представлено устройство отображения, как заявлено в пункте 15. Предпочтительные варианты осуществления определены в зависимых пунктах.

Светоизлучающий модуль в соответствии с первым аспектом изобретения излучает свет через окно выхода света. Светоизлучающий модуль содержит основу, по меньшей мере один твердотельный излучатель света и частично рассеивающий отражающий слой, который представляет собой слой, обладающий рассеивающими отражающими свойствами, при этом по меньшей мере часть падающего света отражается с рассеиванием, и по меньшей мере часть падающего света передается через этот слой. Основа имеет поверхность, и по меньшей мере часть поверхности основы отражает свет, который падает на поверхность основы. Часть поверхности основы, которая отражает свет, далее в настоящем документе называется светоотражающей поверхностью основы. Светоотражающая поверхность имеет коэффициент отражения основы, который определяется отношением между количеством света, которое отражено светоотражающей поверхностью основы, и количеством света, которое падает на светоотражающую поверхности основы. По меньшей мере один твердотельный излучатель света сконфигурирован для того, чтобы излучать свет в первом цветовом диапазоне, и имеет верхнюю поверхность и коэффициент отражения твердотельного излучателя света, который определяется отношением между количеством света, которое отражено по меньшей мере одним твердотельным излучателем, и количеством света, которое падает на верхнюю поверхность по меньшей мере одного твердотельного излучателя света. Наибольший линейный размер верхней поверхности по меньшей мере одного твердотельного излучателя света задается как наибольшее расстояние от точки на верхней поверхности по меньшей мере одного твердотельного излучателя света до другой точки на верхней поверхности по меньшей мере одного твердотельного излучателя света вдоль прямой линии. Окно выхода света содержит, по меньшей мере, часть частично рассеивающего отражающего слоя. Отношение площадей твердотельного излучателя света задается как отношение между площадью верхней поверхности по меньшей мере одного твердотельного излучателя света и площадью светоотражающей поверхности основы. Значение коэффициента отражения основы составляет более 70% и превышает коэффициент отражения твердотельного излучателя света. Между верхней поверхностью по меньшей мере одного твердотельного излучателя света и частично рассеивающим отражающим слоем имеется зазор. Зазор определяется расстоянием между верхней поверхностью по меньшей мере одного твердотельного излучателя света и частично рассеивающим отражающим слоем. Это расстояние находится в диапазоне с минимальным значением, большим либо равным 0,3, умноженным на наибольший линейный размер верхней поверхности, и максимальным значением, меньшим либо равным 5, умноженным на наибольший линейный размер верхней поверхности, для относительно малого значения отношения площадей твердотельного излучателя, то есть меньшего чем 0,1. Для промежуточных значений отношения площадей твердотельного излучателя, то есть в диапазоне с минимальным значением, которое больше либо равно 0,1, и максимальным значением, которое меньше либо равно 0,25, расстояние находится в диапазоне с минимальным значением, большим либо равным 0,15, умноженным на наибольший линейный размер верхней поверхности, и максимальным значением, меньшим либо равным 3, умноженным на наибольший линейный размер верхней поверхности. Для относительно большого значения отношения площадей твердотельного излучателя, то есть большего чем 0,25, расстояние находится в диапазоне с минимальным значением, большим либо равным 0,1, умноженным на наибольший линейный размер верхней поверхности, и максимальным значением, меньшим либо равным 2, умноженным на наибольший линейный размер верхней поверхности.

Расстояние между верхней поверхностью твердотельного излучателя света и частично рассеивающим отражающим слоем задается как длина самой короткой линейной траектории между верхней поверхностью по меньшей мере одного твердотельного излучателя света и поверхностью частично рассеивающего отражающего слоя, которая обращена в направлении по меньшей мере одного твердотельного излучателя света. Если светоизлучающий модуль содержит более одного твердотельного излучателя света, то расстояние между верхними поверхностями твердотельных излучателей света и частично рассеивающим отражающим слоем представляет собой среднее расстояний между каждой из верхних поверхностей твердотельных излучателей света и частично рассеивающим отражающим слоем.

Наибольший линейный размер верхней поверхности твердотельного излучателя света задается как наибольшее расстояние от точки на верхней поверхности по меньшей мере одного твердотельного излучателя света до другой точки на верхней поверхности по меньшей мере одного твердотельного излучателя света вдоль прямой линии. Если светоизлучающий модуль содержит более одного твердотельного излучателя света, то используется среднее значение наибольших линейных размеров верхних поверхностей. Верхняя поверхность может иметь любую форму, например, квадрат, прямоугольник, круг или эллипс. Для квадрата или прямоугольника наибольшее линейное расстояние равно длине диагонали квадрата или прямоугольника. Для круга наибольшее линейное расстояние равно длине диаметра круга.

Изобретателями было обнаружено с помощью экспериментов, что расстояние между твердотельным(-и) излучателем(-ями) света и частично рассеивающим отражающим слоем должно иметь минимальное значение, выше которого можно получить относительно большую светоотдачу светоизлучающего модуля, и которое зависит от отношения площадей твердотельного излучателя. Ниже этого минимального значения светоизлучающий модуль работает менее эффективно, и слишком много света отражается, подвергается обратному рассеянию и/или повторно излучается частично рассеивающим отражающим слоем на по меньшей мере один твердотельный излучатель света. Кроме того, изобретатели обнаружили, что когда расстояние между по меньшей мере одним твердотельным излучателем света и частично рассеивающим отражающим слоем становится слишком большим, светоотдача начинает уменьшаться, и поэтому это становится невыгодным, и также зависит от значения отношения площадей твердотельного излучателя. Уменьшение является результатом большего поглощения света, потому что свет проходит более длинный путь через светоизлучающий модуль и, следовательно, может испытать больше событий поглощения.

Значение коэффициента отражения основы, по меньшей мере, больше, чем значение коэффициента отражения твердотельного излучателя света, и, следовательно, основа поглощает меньше света, чем твердотельный излучатель. Это является преимуществом, поскольку основой отражается больше света, и, следовательно, больше света может быть излучено через окно выхода света в окружающую среду светоизлучающего модуля. Это фактически означает, что основой отражается больше света, который впоследствии повторно используется, а не поглощается. Эффективность светоизлучающего модуля в целом улучшается, поскольку потери света в светоизлучающем модуле по изобретению минимизируются. По сравнению со светоизлучающими модулями с люминесцентным слоем, расположенным непосредственно сверху твердотельного излучателя света, меньше света теряется при поглощении света твердотельного излучателя света. По сравнению со светоизлучающими модулями с удаленным люминесцентным слоем, выполняющим роль частично рассеивающего отражающего слоя, свет, который был отражен, обратно рассеян и/или повторно излучен частично рассеивающим отражающим слоем во внутреннюю часть модуля, повторно используется с большей эффективностью, поскольку он меньше взаимодействует (отражается) в модуле до выхода из окна выхода света. В результате светоизлучающий модуль по изобретению является относительно эффективным.

Изобретатели экспериментально обнаружили, что конкретная комбинация коэффициента отражения основы, превышающего коэффициент отражения твердотельного излучателя света согласно ранее заданному критерию, и критерия расстояния между верхней поверхностью твердотельного(-ых) излучателя(-ей) и люминесцентным слоем, находящегося в конкретном диапазоне, приводит к относительно высокой светоотдаче и, следовательно, делает светоизлучающий модуль относительно эффективным.

Зазор должен интерпретироваться в широком смысле. Его значение заключается в том, что частично рассеивающий отражающий слой не находится в непосредственном контакте с верхней поверхностью или верхними поверхностями по меньшей мере одного твердотельного излучателя света, и в наличии некоторого расстояния между по меньшей мере одним твердотельным излучателем света и частично рассеивающим отражающим слоем. Зазор может быть заполнен воздухом, но в зазоре также может присутствовать по существу прозрачный материал.

Если частично рассеивающий отражающий слой не будет находиться в непосредственном контакте с верхней поверхностью твердотельного излучателя света или твердотельных излучателей света, то относительно большее количество света будет отражено и излучено в направлении светоотражающей поверхности. Если, по изобретению, у светоотражающей поверхности будет более высокий коэффициент отражения, чем у по меньшей мере одного твердотельного излучателя света, то больше света будет отражено обратно к частично рассеивающему отражающему слою и, следовательно, будет получена более высокая светоотдача.

Изобретатели экспериментально обнаружили, что оптический эффект относительно высокого коэффициента отражения может еще больше увеличить светоотдачу. Если имеется зазор между твердотельным(-и) излучателем(-ями) света и частично рассеивающим отражающим слоем, то по меньшей мере один твердотельный излучатель света не становится настолько же теплым, как это было бы, если бы частично рассеивающий отражающий слой был расположен наверху или очень близко к твердотельному(-м) излучателю(-ям) света. Это дополнительно повышает эффективность по меньшей мере одного твердотельного излучателя света и может позволить более высокую токовую нагрузку до достижения критической температуры в твердотельном излучателе света или паяном соединении твердотельного излучателя света. Следовательно, достигается более высокая абсолютная светоотдача. Кроме того, если частично рассеивающий отражающий слой не является непосредственно термически связанным по меньшей мере с одним твердотельным излучателем света, то он не получает тепло от по меньшей мере одного твердотельного излучателя света. То, насколько хорошо частично рассеивающий отражающий слой может быть охлажден, зависит от качества теплового взаимодействия с основой и возможного теплоотвода, с которым соединен модуль.

Таким образом, конкретная комбинация коэффициента отражения основы, превышающего коэффициент отражения твердотельного излучателя света в соответствии с наличием зазора, приводит к более высокой светоотдаче, чем можно ожидать только на основе оптического эффекта более высокого отражения светоотражающей поверхностью основы.

В одном из вариантов осуществления частично рассеивающий отражающий слой содержит люминесцентный материал для преобразования, по меньшей мере, части света первого цветового диапазона в свет второго цветового диапазона. Свет второго цветового диапазона излучается люминесцентным материалом во всех направлениях, и часть этого света также излучается в направлении по меньшей мере одного твердотельного излучателя света или в направлении светоотражающей поверхности основы.

При преобразовании света из первого спектра частот во второй спектр частот в случае, когда частично рассеивающий отражающий слой выполняет функцию люминесцентного слоя, происходит частичное преобразование энергии света в тепло, обычно называемое потерями 'Стоксова сдвига'. Кроме того, на практике квантовый выход (QE) люминесцентного(-ых) материала(-ов) ограничен, например, значением 0,9, что приводит к дальнейшему термическому нагреву частично рассеивающего отражающего слоя, содержащего люминесцентный материал, далее в настоящем документе называемого люминесцентным слоем. Эффективность люминесцентного материала выше, если температура люминесцентного материала остается в рамках приемлемых пределов. Этого можно достичь путем ограничения нагрузки светового потока, то есть, распределения плотности потока, на люминесцентном материале, например, посредством использования конкретного расстояния между твердотельными излучателями света и люминесцентным слоем, что позволяет свету рассеиваться, посредством чего снижается плотность потока на люминесцентном слое. Однако, более предпочтительной является оптимизация теплового сопротивления между люминесцентным слоем и основой и между люминесцентным слоем и теплоотводом с целью достижения низкого теплового сопротивления. Это может быть достигнуто различными средствами, например, посредством соединения люминесцентного слоя с теплопроводящей стенкой по окружности выходного окна, или посредством нанесения между излучателями и основой и люминесцентным материалом теплопроводящего материала, такого как теплопроводящее стекло или керамика, или посредством нанесения на люминесцентный слой теплоотводящих слоев или структур, таких как несущая основа, к которой прикреплен люминесцентный слой, обладающая теплопроводящими свойствами. Таким образом, путем применения этих мер, зазор между твердотельным(-и) излучателем(-ями) света и люминесцентным слоем приводит к возникновению фототермического эффекта, повышающего эффективность люминесцентного слоя.

Кроме того, зазор между по меньшей мере одним твердотельным излучателем света и частично рассеивающим отражающим слоем приводит к более равномерному распределению светового потока через частично рассеивающий отражающий слой по сравнению с относительно высоким потоком световым потоком в очень узкой области частично рассеивающего отражающего слоя. Также снижение количества участков локального перегрева и температурных градиентов достигается таким образом в случае, когда частично рассеивающий отражающий слой содержит люминесцентный материал. Люминесцентные материалы имеют тенденцию быть чувствительными к фотонасыщенности, что означает, что при световом потоке, превышающем некоторое значение, люминесцентный материал преобразует свет с более низкой эффективностью. Таким образом, при наличии зазора между твердотельным(-и) излучателем(-ями) света и частично рассеивающим отражающим слоем, содержащим люминесцентный материал, фотонасыщенность люминесцентного материала предотвращается, и повышается эффективность.

В одном из вариантов осуществления верхняя поверхность по меньшей мере одного твердотельного излучателя света направлена к окну выхода света. В одном из вариантов осуществления один из твердотельных излучателей света представляет собой так называемый торцевой излучатель. В одном из вариантов осуществления по меньшей мере один твердотельный излучатель света излучает свет в направлении, по меньшей мере, части окна выхода света.

В одном из вариантов осуществления светоизлучающий модуль содержит множество твердотельных излучателей света. Каждый из твердотельных излучателей света сконфигурирован для излучения света в конкретном цветовом диапазоне. В другом варианте осуществления множество твердотельных излучателей света представлено на мнимой плоскости, которая находится между основой и окном выхода света. В еще одном варианте осуществления по меньшей мере один из множества твердотельных излучателей света излучает свет в направлении, по меньшей мере, конкретной части окна выхода света. Дополнительно или альтернативно, у по меньшей мере одного из множества твердотельных излучателей света имеется верхняя поверхность, обращенная к окну выхода света. Коэффициент отражения твердотельного излучателя света задается как среднее значение коэффициентов отражения множества твердотельных излучателей света. В еще одном варианте осуществления верхняя поверхность по меньшей мере одного твердотельного излучателя света обращена к окну выхода света, и верхняя поверхность другого твердотельного излучателя света не обращена к окну выхода света.

В некоторых вариантах осуществления излучатель света может представлять собой комбинацию множества твердотельных излучателей света, при этом их светоизлучающие поверхности расположены очень близко друг к другу в одной плоскости. ″Очень близко″ означает, что расстояние между индивидуальными твердотельными излучателями света имеет порядок десятков микрометров, но не превышает 0,2 мм. Такие близко расположенные твердотельные излучатели света в контексте настоящего изобретения рассматриваются как единичный излучатель света, также называемый многокристальный LED. Верхняя поверхность представляет собой комбинацию верхних поверхностей индивидуальных твердотельных излучателей света очень близко расположенных твердотельных излучателей света. Следует отметить, что очень близкое размещение относится к кристаллам твердотельных излучателей света, а не к очень близкому размещению корпусов твердотельного излучателя света.

Светоизлучающий модуль способен излучать больше света, если предоставлено более одного излучателя света. Больше света, в абсолютных значениях, будет отражено в пределах светоизлучающего модуля и, следовательно, излучено обратно в направлении твердотельных излучателей света и светоотражающей поверхности основы. Таким образом, если светоотражающая поверхность основы имеет более высокий коэффициент отражения, чем твердотельные излучатели света, то больше света, в абсолютных значениях, может быть повторно использовано путем отражения света через отражающую поверхность обратно к частично рассеивающему отражающему слою (и через окно выхода света). Кроме того, у светоизлучающего модуля с множеством твердотельных излучателей света есть те же самые преимущества, что и у светоизлучающего модуля с единственным твердотельным излучателем света. В случае двух или более твердотельных излучателей света суммарная площадь верхних поверхностей твердотельных излучателей света используется в вычислении отношения площадей твердотельных излучателей света.

В одном из вариантов осуществления значение коэффициента отражения основы больше, чем коэффициент отражения твердотельного излучателя плюс фактор c, умноженный на разность между 1 и коэффициентом отражения твердотельного излучателя света. Значение фактора c зависит от значения отношения площадей твердотельных излучателей света, которое задается как отношение между площадью верхней поверхности по меньшей мере одного твердотельного излучателя света и площадью светоотражающей поверхности основы. Если отношение площадей твердотельного излучателя света является относительно малым, то есть имеет значение, меньшее 0,1, то относительно эффективный светоизлучающий модуль обеспечивается, если фактор c больше либо равен 0,2. Если отношение площадей твердотельного излучателя света находится в промежуточном диапазоне, то есть, в диапазоне с минимальным значением, которое больше либо равно 0,1 и максимальным значением, которое меньше либо равно 0,25, то относительно эффективный светоизлучающий модуль обеспечивается, если фактор c больше либо равен 0,3. Если отношение площадей твердотельного излучателя света является относительно большим, то есть имеет значение, которое больше, чем 0,25, то относительно эффективный светоизлучающий модуль обеспечивается, если фактор c больше либо равен 0,4. Максимальное значение фактора составляет 1, поскольку значение коэффициента отражения не может быть больше чем 1. На практике значение отношения площадей твердотельного излучателя находится в диапазоне от 0 до 1.

Свет первого цветового диапазона, который падает на частично рассеивающий отражающий слой, рассеивается и частично отражается в направлении по меньшей мере одного твердотельного излучателя света и основы вследствие отражения поверхностью частично рассеивающего отражающего слоя, и вследствие внутренних отражений, и вследствие обратного рассеяния в частично рассеивающем отражающем слое, и также частично проходит через частично рассеивающий отражающий слой.

По меньшей мере один твердотельный излучатель света имеет ограниченный коэффициент отражения твердотельного излучателя вследствие его конструкции, что означает, что значительная часть света, который падает на по меньшей мере один твердотельный излучатель света, поглощается по меньшей мере одним твердотельным излучателем света. Верхняя поверхность по меньшей мере одного твердотельного излучателя света отражает относительно небольшую часть света, который падает на верхнюю поверхность, и относительно большая часть этого света передается в ядро твердотельного излучателя света. Задняя поверхность и полупроводниковые области в твердотельном излучателе света поглощают значительную часть света и, вследствие этого, ограниченное количество света, который входит в ядро твердотельного излучателя света, излучается назад в окружающую среду твердотельного излучателя света. Часто слово 'кристалл' используется для кристалла твердотельного излучателя света, и оба термина относятся к полупроводниковому устройству, в котором генерируется свет. Полупроводниковое устройство содержит полупроводниковый материал, который фактически генерирует свет, и также содержит электрод, сегментирование, сквозные отверстия, задние зеркала, и, например, защитные слои. Следует отметить, что в некоторых применениях твердотельные излучатели света выращиваются на прозрачной подложке, например, на сапфире. После производства подложка может все еще присутствовать на кристалле твердотельного излучателя света, и свет, который генерируется в твердотельном излучателе света, излучается через подложку для выращивания. Термин 'верхняя поверхность' относится не к поверхности подложки для выращивания, а к поверхности кристалла твердотельного излучателя света, которая излучает большую часть света. В некоторых вариантах осуществления излучение света через верхнюю поверхность в основном происходит в направлении окна выхода света.

Было замечено, что если коэффициент отражения основы является в достаточной степени более высоким, чем коэффициент отражения твердотельного излучателя света, то эффективность светоизлучающего модуля в целом существенно улучшается. Кроме того, значительное улучшение было замечено выше конкретной разности коэффициентов отражения в зависимости от отношения площадей твердотельных излучателей света. Таким образом, в соответствии с данным вариантом осуществления, коэффициент отражения основы, по меньшей мере, больше, чем значение коэффициента отражения твердотельного излучателя света плюс фактор c, умноженный на разность между 1 и значением коэффициента отражения твердотельного излучателя света. Если предположить, что Rbase представляет собой коэффициент отражения основы, и R_SSL представляет собой коэффициент отражения твердотельного излучателя света, то данный критерий может быть представлен формулой: Rbase>R_SSL+c*(1-R_SSL). Таким образом, если отношение площадей твердотельного излучателя является относительно малым, то есть меньшим чем 0,1, что означает, что отражающая поверхность основы имеет относительно большую площадь по сравнению с площадью верхней поверхности твердотельного излучателя света, то относительно эффективный модуль освещения может быть обеспечен при c≥0,2. Например, если в этом случае R_SSL=0,7, то коэффициент отражения отражающей поверхности основы должен быть больше либо равен 0,76 для того, чтобы обеспечить относительно эффективный светоизлучающий модуль. Если отношение площадей твердотельного излучателя находится в промежуточном диапазоне, то есть, находится в диапазоне с минимальным значением, которое больше либо равно 0,1, и максимальным значением, которое меньше либо равно 0,25, что означает, что площадь отражающей поверхности основы сопоставима с площадью верхней поверхности твердотельного излучателя света, то относительно эффективный модуль освещения может быть обеспечен при c≥0,3. Например, если в этом случае R_SSL=0,7, то коэффициент отражения отражающей поверхности основы должен быть больше либо равен 0,79, чтобы получить относительно эффективный светоизлучающий модуль. Если отношение площадей твердотельного излучателя является относительно большим, то есть является большим чем 0,25, что означает, что отражающая поверхность основы имеет относительно небольшую площадь по сравнению с площадью верхней поверхности твердотельного излучателя света, то фактор c должен быть больше либо равен 0,4 для того, чтобы получить относительно эффективный светоизлучающий модуль. Например, если в этом случае R_SSL=0,7, то коэффициент отражения отражающей поверхности основы должен быть больше либо равен 0,82 для того, чтобы обеспечить относительно эффективный светоизлучающий модуль.

Следует отметить, что коэффициенты отражения представляют собой средние значения по всей поверхности, к которой они относятся. Светоотражающая поверхность основы может содержать, например, области, которые являются менее отражающими, чем другие области, например, при использовании различных материалов и/или различных толщин отражающего слоя на основе. Кроме того, отражение света различных длин волн может отличаться, однако, предпочтительно, коэффициент отражения представляет собой взвешенное среднее по спектру частот, который включает, по меньшей мере, свет первого цветового диапазона, и также по распределению угла падения.

В некоторых случаях по меньшей мере один твердотельный излучатель света прикреплен к подложке, например, керамической подложке, и комбинация подложки и по меньшей мере одного твердотельного излучателя света прикреплена к другому несущему слою. Этот несущий слой может, например, представлять собой печатную плату на металлической основе (MCPCB), также называемую изолированной металлической подложкой (IMS), или стандартный PCB, такой как FR4, или другой керамический кристаллоноситель, такой как окись алюминия или нитрид алюминия. В этих случаях основа светоизлучающего модуля представляет собой комбинацию еще одного несущего слоя и подложки, к которой прикреплен по меньшей мере один твердотельный излучатель света. Другими словами, основа представляет собой комбинацию материалов и/или слоев, на которых обеспечен(-ы) твердотельный(-е) излучатель(-и) света. Следовательно, в этом конкретном случае, коэффициент отражения основы представляет собой взвешенное среднее коэффициентов отражения подложек и несущего слоя. Во избежание противоречий, в процессе вычислений площадь отражающей поверхности основы не включает площадь, которая покрыта по меньшей мере одним твердотельным излучателем света.

Когда отношение площадей твердотельного излучателя является относительно малым, то есть меньшим 0,1, то более эффективный светоизлучающий модуль может быть получ