JP2006515961A - 全内反射を利用する蛍燐光体系光源 - Google Patents

Abstract

励起光波長で励起光を放出するＬＥＤと、励起光を受け取るように位置決めされかつ励起光波長で第１の屈折率を有する蛍燐光体材料層と、を備えるＬＥＤパッケージ。蛍燐光体材料は、励起光が照射されたときに可視光波長で可視光を放出する。干渉リフレクターは蛍燐光体材料層に隣接して位置決めされ、ＴＩＲ促進層は蛍燐光体材料層に接触する。ＴＩＲ促進層は、励起光波長での第１の屈折率よりも小さい励起光波長での第２の屈折率を有する。

Description

本発明は光源に関する。より詳細には、本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）から放出された光が蛍燐光体材料に当たってそれを励起した結果として蛍燐光体材料が可視光を放出する光源に関する。

考察
ＬＥＤを利用して構成される白色光源は、２つの基本構成をとりうる。本明細書中で直接発光ＬＥＤと記される一方の基本構成では、白色光は、異なる着色ＬＥＤの直接発光により生成される。例としては、赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤとの組合せおよび青色ＬＥＤと黄色ＬＥＤとの組合せが挙げられる。本明細書中でＬＥＤ励起蛍燐光体系光源（ＰＬＥＤ）と記される他方の基本構成では、単一のＬＥＤが狭範囲の波長のビームを発生し、そのビームが蛍燐光体材料に当たってそれを励起することにより、可視光を生成する。蛍燐光体は、異なる蛍燐光体材料の混合物または組合せを含みうる。また、蛍燐光体により放出される光は、放出光が人間の肉眼に実質的に白色に見えるように可視波長領域上に分布した複数の狭い発光線を含みうる。

ＰＬＥＤの例は、青色波長を赤色波長と緑色波長の両方に変換する蛍燐光体に青色ＬＥＤで光照射するものである。青色励起光の一部分は蛍燐光体に吸収されないが、残りの青色励起光は、蛍燐光体により放出される赤色光および緑色光に関連付けられる。ＰＬＥＤの他の例は、ＵＶ光を吸収して赤色光、緑色光、および青色光に変換する蛍燐光体に紫外（ＵＶ）ＬＥＤで光照射するものである。

直接発光白色ＬＥＤよりも優れた白色光ＰＬＥＤの利点としては、デバイスのエージングおよび温度の関数としての色安定性がより良好であることおよびバッチ間およびデバイス間の色均一性／繰返し精度がより良好であることが挙げられる。しかしながら、蛍燐光体による光の吸収および再放出の過程の効率の悪さが一因となって、ＰＬＥＤは、直接発光ＬＥＤほど効率的でないこともある。

白色光ＰＬＥＤは、反射ヒートシンク中にＵＶ発光半導体ダイ（チップ）を含みうる。反射ヒートシンクはまた、ＵＶ光を部分的に平行にするのに役立ちうる。蛍燐光体含有層の下面にＵＶ光が照射されると、蛍燐光体含有層がＵＶ光の少なくとも一部分を吸収して可視領域の多波長の光を放出し、普通の観察者に実質的に白色に見える光源が提供される。図１は、そのようなＰＬＥＤ１０の一構成を示している。ＰＬＥＤは、導電性ヒートシンク１４のウェル中に装着された半導電性ＬＥＤ１２を備える。導電性ヒートシンク１４はまた、ＬＥＤ１２から放出された光の一部分を蛍燐光体−リフレクターアセンブリー１６の方向に反射する。アセンブリー１６は、ＰＬＥＤ１０により放出される光を調整すべくレンズ特徴部２０を提供するように造形することのできる光透過性ポッティング材料１８中に存在しうる。図２に蛍燐光体アセンブリー１６をより詳細に示す。蛍燐光体は、バインダーと混合された１種以上の蛍燐光体材料の組合せから層２２の形態に形成される。ＵＶ励起光は反射するが可視放出光は透過するロングパス（ＬＰ）リフレクター２４を蛍燐光体層２２のトップ表面に適用することができる。可視光は反射するがＵＶ光は透過するショートパス（ＳＰ）リフレクター２６を層２２の下端に適用することができる。

所与の蛍燐光体濃度の蛍燐光体層の最適厚さは、ＵＶ光を効率的に吸収すること（光学的に厚い蛍燐光体層が有利である）と可視光を効率的に放出すること（光学的に薄い蛍燐光体層が有利である）と間の妥協点である。さらに、ＵＶ光の強度は蛍燐光体層２２の下端で最大でありかつ有用な光は蛍燐光体層２２の上端から抽出されることになるので、最適厚さを超えて蛍燐光体層２２の厚さを増大させると、ＰＬＥＤ全体の出力および効率は急速に低下するであろう。

ＬＰリフレクター２４およびＳＰリフレクター２６を存在させれば、ＰＬＥＤ１０の効率を向上させることができる。ＬＰリフレクター２４は、蛍燐光体層２２により吸収されずそのままでは浪費されるおそれのあるＵＶ光を反射して蛍燐光体層２２に戻す。こうすると蛍燐光体層を貫通するＵＶ光の有効経路長が増大されるので、所与の蛍燐光体層厚さの蛍燐光体により吸収されるＵＶ光の量が増大される。かくして、ＬＰリフレクター２４を備えていない構成体と比較して最適な蛍燐光体層厚さを減少させることができるので、光発生効率が増大される。

ＰＬＥＤの他の有意な損失は、蛍燐光体層中における方向無制御状態の光発生が原因であり、これにより、蛍燐光体層２２中で発生された可視光の半分がＬＥＤの方向に戻されることになる。ヒートシンクの傾斜壁から反射させることによりこの光の一部分を捕捉することは可能であるが、光の大部分は、散乱されるか、吸収されるか、または品質低下を生じる。この損失は、図示されるようにＬＥＤ１２と蛍燐光体層２２との間にＳＰリフレクター２６を配置することにより減少させることができる。

ＰＬＥＤ構成体の効率をより一層向上させることが有利であろう。ＰＬＥＤの製造を単純化しかつその製造コストを削減することもまた有利であろう。

本出願では、ポリマー多層光学フィルムをフィルター素子（すなわち、ＬＰリフレクターおよびＳＰリフレクター）として利用するＰＬＥＤを開示する。多層光学フィルムは、フィルムの厚さ全体にわたり光学的反復ユニットの形態に配置された個別光学層を含み、個別光学層の少なくともいくつかは複屈折性である。隣接光学層は、中入射角〜高入射角のｐ偏光光の反射率を保持してその漏れを回避する屈折率関係を有する。ＳＰリフレクターは、蛍燐光体により放出された可視光は反射しＵＶ励起光は透過するように位置決めされた反射帯域を生成する厚さ勾配を有する光学的反復ユニットを含む。ＬＰリフレクターは、ＵＶ励起光は反射し蛍燐光体により放出された可視光は透過するように位置決めされた反射帯域を生成する異なる厚さ勾配を有する光学的反復ユニットを含む。ＰＬＥＤの素子として、ポリマー多層光学フィルムはフラットな構成をとりうるか、あるいは少なくとも１層をエンボス加工したり、または球面、放物面、楕円面、もしくは他の形状で湾曲させるように造形したりすることが可能である。

少なくとも１つのポリマー多層光学フィルムと蛍燐光体層とを備えたシート材料を形成することを含むＰＬＥＤの製造方法を開示する。いくつかの場合には、２つのポリマー多層光学フィルム間すなわち１つのＳＰリフレクターと１つのＬＰリフレクターとの間に蛍燐光体を挟設することができる。他の場合には、１つのポリマー多層光学フィルムだけに蛍燐光体層を適用することができる。ポリマー多層光学フィルムおよび蛍燐光体層は、蛍燐光体−リフレクターアセンブリーを形成する。蛍燐光体−リフレクターアセンブリーの個別部片をシート材料から切り出し、続いて、透明ポッティング材料中に浸漬するかまたは射出成形することにより第１の光学素子を形成し、次に、それを別に製造されたＬＥＤ素子に結合することができる。シート材料は、必要になるまで便利なロール形態で蛍燐光体−リフレクターアセンブリー部片を保持して保存すべくキャリヤーフィルムを備えうる。ＰＬＥＤは、蛍燐光体−リフレクターアセンブリーを備えた上側部分にＬＥＤを備えた下側部分を連結するにより作製することができる。また、いくつかの場合には、シート材料をエンボス加工することができる。

本明細書には、蛍燐光体層により吸収されないすべてのＵＶ励起光が限られた範囲の入射角にわたってＬＰリフレクターに当たりより効率的に反射されて蛍燐光体層上に戻されるように、曲面ＬＰリフレクターが蛍燐光体層または少なくともその中央光輝部分から離間して配置された、ＰＬＥＤの実施形態が開示されている。

本出願には、全内反射を促進すべく多層光学フィルムおよび蛍燐光体層の少なくとも一方に近接したエアギャップを利用するＰＬＥＤの実施形態が開示されている。

本出願には、ＬＰおよび／またはＳＰリフレクターの性能を向上させるべく非結像コンセントレーター要素の組合せを利用するＰＬＥＤの実施形態が開示されている。

本出願にはまた、ＬＥＤからの励起光が蛍燐光体層のフロント主表面に直接反射されるようにＬＥＤ、ＬＰリフレクター、および蛍燐光体層が配置されたＰＬＥＤの実施形態が開示されている。

開示された実施形態のこれらのおよび他の態様については、以下の詳細な説明から明らかであろう。しかしながら、いかなる場合においても、上記の概要は、特許請求対象を限定するものとみなされるべきものではなく、特許請求対象は、出願手続時に補正される可能性のある添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。

本明細書全体を通して、添付の図面を参照する。ここで、同じ参照番号は同じ要素を示す。

図１〜２に示されるようにＬＰリフレクター２４およびＳＰリフレクター２６の一方または両方を使用することにより系の効率を改善することができるが、ある種のリフレクターでは斜入射角における不十分な分光選択性および不十分な反射率が原因となって改善は制限される。散乱過程に基づくＬＰミラーまたはＬＰフィルターは、入射角の関数として比較的一定した性能を達成しうるが、不十分な分光選択性を有する。無機誘電体材料のスタックから構成されるＬＰミラーおよびＳＰミラーは、狭範囲の入射角にわたり良好な分光選択性を有しうるが、入射角の増大に伴うスペクトルのブルーシフトおよび中入射角〜高入射角のｐ偏光光の低反射率（高透過率）の問題を抱えている。蛍燐光体粒子はＵＶ励起光を散乱し、それ自体の光を広範囲の角度にわたり放出するので、従来のＬＰミラーおよびＳＰミラーは、蛍燐光体−リフレクターアセンブリー内の光を操作するうえでそれほど効果的でない。

高分子多層光学フィルム、すなわち、ＵＶ波長に制限された反射帯域または可視波長に制限された反射帯域のようなスペクトルの所望の部分において所望の反射率を達成するように厚さおよび屈折率が選択された少なくとも第１および第２のポリマー材料よりなる何十、何百、または何千という交互層を有するフィルムを用いることにより、ＰＬＥＤの性能を増大させることができる。たとえば、米国特許第５，８８２，７７４号明細書（ジョンザ（Ｊｏｎｚａ）ら）を参照されたい。これらのフィルムにより生成される反射帯域もまた、無機等方性材料のスタックに付随するブルーシフトと同様に入射角によるブルーシフトを受けるが、フィルムに垂直なｚ軸に関連付けられる隣接層対の屈折率が一致するか、ほぼ一致するか、または計画的に不一致になるように高分子多層光学フィルムを加工することにより、隣接層間の各境界面におけるｐ偏光光の反射率を入射角と共に徐々に減少させたり、入射角に実質的に依存しないようにしたり、または法線から入射角が離れるにつれて増加させたりすることができる。したがって、そのような高分子多層光学フィルムは、大きい斜入射角度でさえもｐ偏光光に対して高い反射率レベルを保持しうるので、反射フィルムにより透過されるｐ偏光光の量は、従来の無機等方性スタックリフレクターと比較して減少する。これらの特性を達成するために、ポリマー材料およびプロセス条件は、各隣接光学層対に対してｚ軸に沿った（フィルムの厚さに平行な）屈折率差がｘ軸またはｙ軸（面内軸）に沿った屈折率差の何分の一以下（０．５倍以下、０．２５倍以下、またはさらには０．１倍以下）になるように選択される。他の選択肢として、ｚ軸に沿った屈折率差を面内屈折率差と逆の符号にすることができる。

また、高分子多層光学フィルムを使用すれば、そのようなフィルム（先に言及した屈折率関係を有していても有していなくてもよい）の可撓性および成形性に基づいてさまざまな新しいＰＬＥＤの実施形態および構成方法が利用可能になる。たとえば、放物面、球面、または楕円面の一部分のような３次元形状をもたせるべく、エンボス加工、熱成形、または他の公知の手段により、高分子多層光学フィルムを永久変形させることができる。全般については、米国特許出願公開第２００２／０１５４４０６号明細書（メリル（Ｍｅｒｒｉｌｌ）ら）を参照されたい。このほか、さらなる高分子多層フィルムの実施形態については、米国特許第５，５４０，９７８号明細書（シュレンク（Ｓｃｈｒｅｎｋ））を参照されたい。以下でさらに説明されるように、剛性で脆い基板上に通常は層ごとに気相堆積される従来の無機等方性スタックとは異なり、高分子多層光学フィルムは、大量のロールの形態で製造可能であり、しかも他のフィルムにラミネートしたりコーティングしたりすることが可能であり、さらにはＰＬＥＤのような光学系に容易に組み込めるように小部片にダイカットするかまたは他の方法で細分割することが可能である。高分子多層光学フィルムを細分割する好適な方法は、係属中の米国特許出願第１０／２６８，１１８号明細書（２００２年１０月１０日出願）に開示されている。

多種多様なポリマー材料が、ＰＬＥＤ用の多層光学フィルムに使用するのに好適である。しかしながら、とくに、ＰＬＥＤが、ＵＶ ＬＥＤ励起光源と組み合わされた白色光蛍燐光体エミッターを備える場合、多層光学フィルムは、好ましくは、ＵＶ光に暴露されたときに分解に耐える材料で構成された交互ポリマー層を含む。この点に関して、とくに好ましいポリマー対は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）／ｃｏ−ポリメチルメタクリレート（ｃｏ−ＰＭＭＡ）である。ヒンダードアミン光安定化剤（ＨＡＬＳ）のような非ＵＶ吸収性光安定化剤を組み込むことにより、高分子リフレクターのＵＶ安定性を増大させることもできる。いくつかの場合には、高分子多層光学フィルムは、透明な金属層または金属酸化物層を含みうる。たとえば、ＰＣＴ国際公開第９７／０１７７８号パンフレット（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）を参照されたい。ロバストなポリマー材料の組合せでさえも許容できないほど劣化させるおそれのあるとりわけ高い強度のＵＶ光が使用される用途では、無機材料を用いて多層スタックを形成することが有益であろう。無機材料層は、等方性であってもよいし、またはＰＣＴ国際公開第０１／７５４９０号パンフレット（ウェーバー（Ｗｅｂｅｒ））に記載されているような形状複屈折性をもたせることによって先に記載したように向上したｐ偏光反射率を生じる有益な屈折率関係を有するように作製してもよい。しかしながら、ほとんどの場合、多層光学フィルムが無機材料を含まずに実質的に完全に高分子であることが、最も便利でありかつ費用効果的である。

図３は、シート材料のロール３０を示している。この材料は、少なくとも１つの高分子多層光学フィルムと、コーティング操作により多層光学フィルムに適用された実質的に均一な蛍燐光体層と、を含む。シート材料は、図２に示されるように、蛍燐光体層が第１および第２の高分子多層光学フィルム間に挟設されるように適用された第２の高分子多層光学フィルムをも含みうる。所望の機械的特性、化学的特性、および／または光学的特性を提供する追加の層およびコーティングをも含みうる。米国特許第６，３６８，６９９号明細書（ギルバート（Ｇｉｌｂｅｒｔ）ら）を参照されたい。シート材料３０はまた、好ましくはキャリヤーフィルムを含む。シート材料は、ナイフカット、精密ダイカットのような機械的手段により、または先に参照した係属中の‘１１８出願に記載されているような走査レーザー放射により、キスカットされる。キスカットラインは、原型を保つキャリヤーフィルムを除いてシート材料の個別部片３２を規定する。部片３２は、図２に示されるものと同様な断面構成をとることが可能であり、またサイズを随意小さくすることが可能である。それらは、図４に示されるような下側のキャリヤーフィルム３４によって都合よく支持される。ＰＬＥＤの製造時（ＬＥＤ光源の構成に依存せずに）、部片３２をキャリヤーフィルムから取り出して、ポッティング材料が添加されるかまたはあらかじめ添加された個別の成形型に入れることにより、図１に示されるようなＰＬＥＤを形成しうるが、その場合、リフレクター素子には高分子多層光学フィルムが使用される。

図５〜７は、凹面形多層光学フィルムＬＰリフレクターを利用するＰＬＥＤの他の構成を示している。ＬＰリフレクターを蛍燐光体から離間させかつ蛍燐光体の方向におよびＬＥＤ１２の方向にそれを内側に湾曲させると、ＬＰリフレクターに当たる励起光の入射角の範囲を狭くするのに役立つので、先に論述したブルーシフト効果により引き起こされるＬＰリフレクターを貫通するＵＶ光の漏れが減少する。好ましくは、多層光学フィルムは、透明媒体１８中に浸漬する前にエンボス加工または他の好適なプロセスによって好適な形状の凹表面の形態に永久変形される。多層光学フィルムは、ＬＰであるかＳＰであるかにかかわらず、それらのそれぞれの反射帯域内において鏡面リフレクターである。多層光学フィルムからの拡散反射は、典型的には無視できる。

図５では、ＰＬＥＤ４０は、高分子多層光学フィルムで構成されたオプションのＳＰリフレクター４４上に配設された比較的小面積の蛍燐光体層４２を備える。ＬＰリフレクター４６は、凹面形状が得られるようにエンボス加工され、蛍燐光体−リフレクターアセンブリーの他の素子（４２、４４）に隣接して位置決めされている。ＬＥＤ１２およびヒートシンク１４は、ＬＥＤにより放出されたＵＶ励起光を蛍燐光体層４２の中央部分の方向に方向付けるように配置される。好ましくは、ＵＶ光は、蛍燐光体層４２の中心またはその近傍でその最高フルエンスを有する。蛍燐光体層４２を初回通過するときに吸収されないＵＶ光は、ＬＰリフレクター４６と蛍燐光体層４２との間の領域４８を貫通した後、ＬＰリフレクター４６により反射されて蛍燐光体層の方向に戻される。領域４８は、透明ポッティング材料１８で構成しうるか、あるいは他の選択肢として他の高分子材料、空気（もしくは他の気体）、またはガラスで構成しうる。ＬＰリフレクター４６は、好ましくは、反射されて蛍燐光体の方向に戻されるＵＶ励起光の量を最大化するように造形される。

図６は、蛍燐光体層５２、ＳＰリフレクター５４、およびＬＰリフレクター５６のサイズが増大されていること以外はＰＬＥＤ４０に類似したＰＬＥＤ５０を示している。ＬＥＤ１２から蛍燐光体層までの所与の距離およびヒートシンク１４の同一幾何学形状に対して、より大きいＬＰリフレクター５６は、蛍燐光体層の中央でより高い集束度の光を生成するであろう。蛍燐光体層の中央の発光領域を小さくするほどＬＰリフレクターの表面に対する蛍燐光体放出光の入射角範囲が小さくなるので、全ＰＬＥＤ効率が改善される。先の場合と同じように、領域５８は、ポッティング材料１８で構成しうるか、あるいは他の高分子材料、空気（もしくは他のガス）、またはガラスで構成しうる。

図７に示されるＰＬＥＤ６０は、このＬＰリフレクター６６が光源の外表面を形成すること以外はＰＬＥＤ５０に類似している。領域６８は、ポッティング材料１８または他の透明媒体で充填しうる。

図５〜７の蛍燐光体層は、連続したものであってもよいし、または最も効果的な場所に蛍燐光体を制限するようにパターン化されたものであってもよい。図１および図５〜７の実施形態ならびに蛍燐光体−リフレクターアセンブリーがＬＥＤの上方に離間して配設される他の実施形態では、ＰＬＥＤを二分割部片として製造することが可能である。すなわち、一方の部片は、ヒートシンクと共にＬＥＤを含有し、他方の部片は、蛍燐光体層および多層リフレクターを含有する。二分割部片を別々に作製し、次に、連結一体化させるかまたは他の方法では固定して一体化させることが可能である。この構成方法は、製造の単純化および全歩留りの増大に役立ちうる。

図８は、本明細書に記載の他の実施形態に有益に適用しうる概念、すなわち、ＬＥＤと蛍燐光体層との間にエアギャップを提供することおよび／または蛍燐光体−リフレクターアセンブリーの１つ以上の要素のすぐ近くにエアギャップを提供することを示している。説明を簡潔にするために、ＰＬＥＤのいくつかの要素だけを図に示す。エアギャップ７０は、多層光学フィルムＳＰリフレクター７４に隣接してＬＥＤ１２と蛍燐光体層７２との間に示されている。比較的小さい角度が関与するので、ＬＥＤから蛍燐光体層に到達するＵＶ光に及ぼすエアギャップの悪影響はごくわずかである。しかし、エアギャップは、ＳＰリフレクター、蛍燐光体層、およびＬＰリフレクターの中を伝播する光のような高入射角で伝播する光の全内反射（ＴＩＲ）を可能にする。図８の実施形態では、ＳＰリフレクターの効率は、リフレクター７４の下部表面でＴＩＲを可能にすることにより向上する。他の選択肢として、ＳＰリフレクター７４を省略することが可能であり、そして蛍燐光体層７２の下側にエアギャップを直接形成することが可能である。また、蛍燐光体層７２の上面またはＬＰリフレクターに隣接してその上部表面もしくは下部表面にエアギャップを形成することも可能である。エアギャップを提供する一方法には、公知のマイクロ構造化フィルムの使用が含まれる。そのようなフィルムは、マイクロ構造化表面に対向して実質的にフラットな表面を有する。マイクロ構造化表面は、単一セットの線形ｖ字形グルーブまたはプリズム、小さな角錐のアレイを規定する複数の交差セットのｖ字形グルーブ、１セット以上の狭いリッジなどにより特性付けることができる。そのようなフィルムのマイクロ構造化表面を他のフラットフィルムに当接して配置した場合、マイクロ構造化表面の最上部内にエアギャップが形成される。

蛍燐光体によりある波長（励起波長）の光を他の波長（発光波長）に変換する際、熱が生成される。蛍燐光体の近傍にエアギャップが存在すると、蛍燐光体から周囲材料への熱伝達が有意に減少する可能性がある。熱伝達の減少は、他の方法により、たとえば、熱を横方向に除去することのできるガラスまたは透明セラミックの層を蛍燐光体層の近傍に提供することにより、補償することができる。

ＰＬＥＤの効率を改善するさらに他の方法は、蛍燐光体層の下端表面上にＵＶ光の全部を方向付けるのではなく、ＬＥＤからのＵＶ光の少なくとも一部分をＬＰリフレクターにより蛍燐光体層の上端表面（目視表面）に直接反射させるように、ＬＥＤ、蛍燐光体層、およびＬＰリフレクターを構成する方法である。図９は、そのようなＰＬＥＤ８０を示している。ヒートシンク１４’は、ＬＥＤ１２および蛍燐光体層８２を略共面上に装着できるように上記の実施形態に変更が加えられている。ＳＰリフレクターが蛍燐光体層の下側に示されているが、多くの場合、必要ないであろう。この理由は、凹楕円面または類似の形状にエンボス加工されたＬＰリフレクター８６によりＵＶ励起光がＬＥＤから蛍燐光体層８２の上部表面（この表面はＰＬＥＤ８０の前面の方向を向く）に直接方向付けられることにある。ＬＥＤおよび蛍燐光体層は、好ましくは楕円面の焦点に配設される。蛍燐光体層により放出された可視光は、ＬＰリフレクター８６を透過してＰＬＥＤ本体の丸みを帯びた前端部により集光され、所望のパターンまたは可視光（好ましくは白色光）を形成する。

励起光を蛍燐光体層のフロント表面に直接方向付けることには、いくつかの利点がある。この場合、励起光が最強である蛍燐光体層の最高光輝部分は、蛍燐光体層の厚さ全体にわたり覆い隠されることなくデバイスの前方に露出される。先に言及した厚さ／明るさのトレードオフを問題にすることなく、ＵＶ励起光の実質的にすべてを吸収するように、蛍燐光体層を実質的により厚く作製することができる。銀または機能強化アルミニウムを含む広帯域金属ミラー上に蛍燐光体を装着することができる。

図１０は、ＬＥＤ光が蛍燐光体層のフロント表面に衝突するがＬＥＤ光の一部がバック表面にも衝突する他のＰＬＥＤの実施形態を模式的に示している。この実施形態では、ＬＥＤ１２により放出された光の一部は、蛍燐光体層９２のバック表面に衝突するが、一部のＬＥＤ光は、蛍燐光体を貫通することなく、凹面形ＬＰリフレクター９６から反射されて蛍燐光体層９２のフロント表面にも当たる。次に、蛍燐光体層９２により放出された可視光は、目視者または照明対象物の方向にＬＰリフレクター９６を貫通する。ＬＥＤ、蛍燐光体層、およびＬＰリフレクターはすべて、以上の実施形態に示されるように、透明ポッティング媒体に浸漬または接合することができる。

図１１は、多層光学フィルムの作用を強化するように非結像コンセントレーターが組み合わされて配置された他のＰＬＥＤの実施形態を模式的に示している。具体的には、図示されるように、ＬＥＤ１２、ＳＰリフレクター１０４、蛍燐光体層１０２、およびＬＰリフレクター１０６の間に、コンセントレーター要素１００ａ、１００ｂ、１００ｃが提供される。コンセントレーター要素は、多層リフレクターに当たる光の角度の広がりを減少させる作用を有するので、図５〜７に関連して先に論述した反射帯域のブルーシフトが低減される。コンセントレーター要素は、滑らかな側壁を有する単純な円錐部分の形態をとりうるか、または側壁は、光の伝播方向に依存して平行化作用もしくは集束作用を強化することが知られているより複雑な曲面形状をとりうる。いずれにせよ、コンセントレーター要素の側壁は反射性であり、２つの端（１つの端は小さく１つの端は大きい）は反射性でない。図１１では、ＬＥＤ１２は、コンセントレーター１００ａの小さい端に配設される。コンセントレーター要素１００ａは、ＬＥＤにより放出された広角度範囲の光を集光し、その範囲は、ＳＰリフレクター１０４が装着されたコンセントレーター要素１００ａの大きい端にそのような光が伝播するまで低減される。ＳＰリフレクターは、ＵＶ励起光を透過させてコンセントレーター要素１００ｂに送り、コンセントレーター要素１００ｂは、そのような光を蛍燐光体層１０２上に集束させる（それと同時に、光の角度の広がりを増大させる）。蛍燐光体層１０２により下方に放出された広角度範囲の可視光は、コンセントレーター要素１００ｂによってより狭い角度範囲に変換されてＳＰリフレクター１０４に送られ、そこで反射されて蛍燐光体層１０２の方向に戻される。その間、蛍燐光体層１０２を貫通して漏れたＵＶ光および蛍燐光体層１０２により上方に最初に放出された可視光は、広角度の広がりを有するが、コンセントレーター要素１００ｃによってより小角度の広がりに変換されるので、ＬＰリフレクター１０６は、より良好に、蛍燐光体により放出された可視光を透過するとともに、ＵＶ光を反射して蛍燐光体層の方向にもどすであろう。

できるかぎり多くのＬＥＤ励起光を捕捉するために、コンセントレーター要素１００ａの小さい端は、図１２に示されるように、ＬＥＤの側面により放出された光の少なくとも一部分を捕捉するようにキャビティーを有しうる。

本明細書中に開示されている実施形態は、さまざまな蛍燐光体材料を用いて機能する。蛍燐光体材料は、典型的には、３００〜４５０ナノメートルの範囲内の励起波長および可視波長範囲内の発光波長を有する組成をもつ無機物である。狭い発光波長範囲を有する蛍燐光体材料の場合、目視者により感知される所望の色バランスが達成されるように、赤色発光蛍燐光体と緑色発光蛍燐光体と青色発光蛍燐光体との混合物のような蛍燐光体材料の混合物を配合しうる。より高い演色指数を有する蛍燐光体混合物を得るには、より広い発光帯域を有する蛍燐光体材料が有用である。望ましくは、蛍燐光体は、迅速な放射減衰速度を有していなければならない。蛍燐光体ブレンドは、たとえば、エポキシ、接着剤、シリコーン、フルオロカーボン、または高分子マトリックスのようなバインダー中に分散された１〜２５ミクロンのサイズ範囲の蛍燐光体粒子を含みうる。このブレンドは、次に、ＬＥＤまたはフィルムのような基体に適用することができる。約３００〜４７０ｎｍの範囲内の光をより長い波長に変換する蛍燐光体は、当技術分野で周知である。たとえば、英国エセックスのホルファー・テクノロジー・リミテッド（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ．，Ｅｓｓｅｘ，Ｅｎｇｌａｎｄ）により販売されている蛍燐光体の系列を参照されたい。蛍燐光体は、希土類がドープされたガーネット、シリケート、および他のセラミックスを含む。本明細書中で使用される「蛍燐光体」という用語は、蛍光染料や蛍光顔料などの有機蛍光物質を包含しうる。３００〜４７０ｎｍの放射線下で高い安定性を有する材料が好ましく、とくに無機蛍燐光体が好ましい。

特定用語の解説
ＬＥＤ： 可視、紫外、または赤外であるかにかかわらず、またコヒーレントまたはインコヒーレントであるかにかかわらず、光を放出するダイオード。本明細書中で使用されるこの用語は、従来型または超放射型であるかにかかわらず、「ＬＥＤ」として販売されるインコヒーレント（通常は安価）エポキシ封止半導体デバイスを包含する。本明細書中で使用されるこの用語は、半導体レーザーダイオードをも包含する。
可視光： 一般的には約４００〜７００ｎｍの波長範囲内にある人間の肉眼で知覚可能な光。
光学的反復ユニット（「ＯＲＵ」）： 多層光学フィルムの厚さを横切って反復する少なくとも２層の個別層よりなるスタック。ただし、対応する繰返し層は同一の厚さを有する必要はない。
光学的厚さ： 所与の物体の物理的厚さとその屈折率との積。一般的には、これは波長および偏光の関数である。
反射帯域： 比較的低い反射率の領域により両側が境界付けられた比較的高い反射率のスペクトル領域。
紫外（ＵＶ）： 波長が約３００〜約４００ｎｍの範囲内にある光。
白色光： 普通の観察者により「白色」とみなされる外観を生成するように人間の眼の赤色感覚器、緑色感覚器、および青色感覚器を刺激する光。そのような光は、赤色方向に偏移させたり（暖白色光と一般に呼ばれる）、または青色方向に偏移させたり（冷白色光と一般に呼ばれる）することが可能である。そのような光は、１００までの演色指数を有しうる。

さらなる考察
本明細書に記載の干渉リフレクターは、有機材料、無機材料、または有機材料と無機材料との組合せから形成されるリフレクターを包含する。本明細書中で使用される「干渉リフレクター」および「干渉フィルター」という用語は、同義的である。干渉リフレクターは、光の強め合う干渉または弱め合う干渉を引き起こしてリフレクターの反射特性に影響を及ぼす複数の薄層または他の構造体を備えた任意のリフレクターを包含する。干渉リフレクターは多層干渉リフレクターであってもよい。干渉リフレクターは可撓性干渉リフレクターであってもよい。可撓性干渉リフレクターは、高分子材料、非高分子材料、または高分子材料と非高分子材料から形成可能である。高分子材料および非高分子材料を含む例示的なフィルムは、米国特許第６，０１０，７５１号明細書および同第６，１７２，８１０号明細書ならびに欧州特許出願公開第７３３，９１９Ａ２号明細書に開示されている。

本明細書に記載の干渉リフレクターは、可撓性、可塑性、または変形性の材料から形成可能であり、それ自体が可撓性、可塑性、または変形性であってもよい。これらの干渉リフレクターは、従来のＬＥＤと併用可能な半径（すなわち０．５〜５ｍｍ）になるように屈撓可能または湾曲可能である。これらの可撓性干渉リフレクターは、屈撓可能または湾曲可能であるとともに、依然として屈撓前の光学的特性を保持しうる。

コレステリック反射偏光子および特定のブロックコポリマーのような既知の自己集合周期構造体は、本出願の目的では多層干渉リフレクターであるとみなされる。コレステリックミラーは、左旋性および右旋性のキラルピッチ要素の組合せを用いて作製することができる。

例示的な実施形態では、青色光の全波長を部分透過するロングパスリフレクターまたはフィルターは、ＬＥＤからの青色光の一部が蛍燐光体を初回通過した後に蛍燐光体層に戻されるように方向付けるべく、薄肉黄色蛍燐光体層と組み合わせて使用することができる。

ＵＶ光の反射を提供することに加えて、多層光学フィルムの機能は、人間の眼の損傷を防止することを含めてＬＥＤパッケージの内部または外部の後続要素の劣化を防止するようにＵＶ光の透過を阻止することであろう。いくつかの実施形態では、ＬＥＤから最も離れたＵＶリフレクター面にＵＶ吸収剤を組み込むことが有利であろう。このＵＶ吸収剤は、多層光学フィルムの内部、面上、または隣接位に存在させうる。

干渉フィルターまたは干渉リフレクターを製造するためのさまざまな方法が当技術分野で公知であるが、すべてがポリマーである構成体は、いくつかの製造上および費用上の利点を提供しうる。高い光透過率および大きい屈折率差を有する耐熱ポリマーを干渉フィルターまたは干渉リフレクターに利用すれば、ショートパス（ＳＰ）およびロングパス（ＬＰ）のフィルターまたはリフレクターの光学的ニーズを満たすように、薄肉性と高い可撓性とを兼ね備えた環境安定性フィルターを製造することができる。とくに、米国特許第６，５３１，２３０号明細書（ウェーバー（Ｗｅｂｅｒ）ら）に教示されているような共押出多層干渉フィルターまたはリフレクターを用いれば、正確な波長選択、さらには大面積、費用効果的な製造が提供できるようになる。大きい屈折率差を有するポリマー対を使用すれば、自立性であるが（すなわち基材を有していないが）依然として加工が容易である非常に薄肉の高反射性ミラーを構成することができる。そのような干渉構造体は、熱成形する時も１ｍｍ程度の小さい曲率半径に屈曲させる時も、亀裂を生じたり、飛散したり、他の劣化を生じたりすることはないであろう。

すべてがポリマーである干渉リフレクターまたは干渉フィルターは、たとえば（以下に記載されているような）半球形ドームなどの種々の３Ｄ形状に熱成形することができる。しかしながら、所望の角度性能を得るべく、ドームの全表面にわたり薄層化を適正な量に制御するように注意しなければならない。単純な二次元湾曲を有するフィルターは、３Ｄ複合形状フィルターよりも作製が容易である。とくに、薄肉可撓性フィルターであれば、たとえば円柱の一部分のような２Ｄ形状に屈曲させることができる。この場合、すべてがポリマーであるフィルターが必要になるわけではない。薄肉高分子基材上の多層無機フィルターは、このようにして造形可能であり、同様にして、厚さ２００ミクロン未満のガラス基材上の無機多層も造形可能である。後者の場合には、低応力性の永久造形品を得るべく、ガラス転移点の近傍の温度に加熱しなければならないであろう。

ロングパスおよびショートパスのフィルターまたはリフレクターの最適帯域端は、フィルターを動作させるべく設計されるシステム内のＬＥＤと蛍燐光体の両方の発光スペクトルに依存するであろう。例示的な実施形態では、ショートパスのフィルターまたはリフレクターに関して言えば、ＬＥＤ発光の実質的にすべてがフィルターを貫通して蛍燐光体を励起し、蛍燐光体発光の実質的にすべてが、ＬＥＤまたは吸収される可能性のあるそのベース構造体に進入しないようにフィルターにより反射される。このため、ショートパスを規定する帯域端は、ＬＥＤの平均発光波長と蛍燐光体の平均発光波長との間の領域に配置される。例示的な実施形態では、フィルターはＬＥＤと蛍燐光体との間に配置される。しかしながら、フィルターが平面状である場合、典型的なＬＥＤからの発光は、さまざまな角度でフィルターに当たり、ある入射角ではフィルターにより反射されて蛍燐光体に到達しないであろう。ほぼ一定の入射角を保持するようにフィルターが湾曲されていなければ、システム全体の性能を最適化すべく、蛍燐光体の発光曲線とＬＥＤの発光曲線との中点よりも長波長側に設計帯域端を配置することが望まれるであろう。とくに、ほぼゼロ度の入射角でフィルターの方向に方向付けられる蛍燐光体発光はごくわずかである。なぜなら、その囲まれた立体角は非常に小さいからである。

他の例示的な実施形態では、システム効率を改善すべくＬＥＤ励起光がリサイクルされて蛍燐光体に戻されるように、ＬＥＤから見て蛍燐光体層の反対側にロングパス反射フィルターを配置する。例示的な実施形態では、ＬＥＤ発光が可視スペクトル内にありかつ大部分が蛍燐光体のカラー出力とのバランスをとるために必要とされるのであれば、ロングパスのリフレクターまたはフィルターは省略可能である。しかしながら、法線入射よりも高角度でより多くの青色光を透過する分光角度シフトを介して青色ＬＥＤ／黄色蛍燐光体システムの角度性能を最適化すべく、たとえば青色光のような短波光を部分透過するロングパスフィルターを使用することができる。

さらなる例示的な実施形態では、フィルターへのＬＥＤ放出光の入射角がほぼ一定に保持されるようにＬＰフィルターを湾曲させる。この実施形態では、蛍燐光体とＬＥＤの両方がＬＰフィルターの一方の面の方向を向く。高入射角では、ＬＰフィルターは短波光を反射しないであろう。このため、蛍燐光体発光をできるかぎり遮断しないようにしつつ、ＬＰフィルターの長波帯域端を可能なかぎり長波長側に配置することができる。この場合にも、系全体の効率を最適化すべく、帯域端の位置を変化させることができる。

「隣接」という用語は、本明細書中では、互いに近くにある２つの物品の相対位置を表すものと定義される。隣接したアイテムは、接触していてもよいし、または隣接したアイテム間に１つ以上の材料を配設して互い離間していてもよい。

ＬＥＤ励起光は、ＬＥＤ光源が放出しうる任意の光であってよい。ＬＥＤ励起光は、ＵＶ光または青色光であってよい。青色光は、菫色光および藍色光を包含する。ＬＥＤは、自然発光デバイス、さらには誘導放射発光または超放射発光を用いるデバイス、たとえば、レーザーダイオードおよび垂直キャビティー表面発光レーザーダイオードを包含する。

本明細書に記載の蛍燐光体の層は、連続層であっても不連続層であってもよい。蛍燐光体材料の層は、均一パターンであっても不均一パターンであってもよい。蛍燐光体材料の層は、小さい断面積を有する複数の領域であってもよい。たとえば、平面図において１００００マイクロメートル²未満または５００〜１００００マイクロメートル²の面積を有する複数の「ドット」であってもよい。例示的な実施形態では、複数のドットは、それぞれ、１つ以上の異なる波長の可視光を放出する蛍燐光体から形成可能である。たとえば、赤色発光ドット、青色発光ドット、および緑色発光ドットである。複数の波長の可視光を放出するドットを、所望に応じて任意の均一形態または不均一形態に配置構成しうる。たとえば、蛍燐光体材料の層は、表面または領域に沿って不均一な密度勾配を有する複数のドットであってよい。「ドット」は、任意の規則形状または不規則形状をとることができ、平面図において丸形である必要はない。蛍燐光体材料は、多層光学フィルムの共押出スキン層であってよい。

以下に記載されているように、性能上の利点が得られるように、いくつかの方法で構造化蛍燐光体層を構成することができる。より広いまたはより完全なスペクトル出力が得られるように複数の蛍燐光体タイプを用いる場合、より短波長の蛍燐光体からの光は、他の蛍燐光体に再吸収される可能性がある。各蛍燐光体タイプの独立したドット、線、または独立した領域を含むパターンを用いれば、再吸収量は低減される。吸収されない励起光が反射されて蛍燐光体パターンに戻されるキャビティータイプ構成では、これはとくに効果的であろう。

多層蛍燐光体構造体はまた、吸収を減少させる可能性がある。たとえば、最長波長エミッターが励起光源に最も近い位置にくるようにして各蛍燐光体の層を逐次形成することが有利なこともある。このエミッターにより近い位置で放出された光は、平均して、出力表面の近傍で放出された光よりも多く全蛍燐光体層内で多重散乱を受けるであろう。放出された最短波長が最も散乱を受けやすいので、出力表面に最も近い位置に最短波長蛍燐光体を配置することが有利である。このほか、多層構造体を貫通して伝播するにつれて次第に低下する励起光の強度を補償するように、各層を異なる厚さにすることが有利であろう。放出された蛍燐光体光が後方に散乱されたり順序の先行する蛍燐光体層により再吸収されたりするのを減少させるために、異なる蛍燐光体層間にショートパスフィルターを配置することも有利であろう。

また、蛍燐光体コーティングでフィルム構造体を形成することにより、ダイオードの個別ユニットにダイシングするのに好適な小さい構造体のアレイの製造が可能である。たとえば、小さいドームまたは半球のアレイを印刷することが可能であり、これらは、それぞれ、ＰＬＥＤでときどき見られる「ハロー効果」を減少するのに有用である（以下に記載のとおり）。

非散乱蛍燐光体層を多層光学フィルムと組み合わせることにより、増強された光出力を提供することができる。非散乱蛍燐光体層は、実質的に屈折率の一致したバインダー中もしくは近似的に屈折率の一致したバインダー中の従来の蛍燐光体（たとえば、高屈折率不活性ナノ粒子を有するバインダー）、従来の蛍燐光体組成のナノサイズ粒子（たとえば、粒度が小さく、光散乱が無視できる場合）、または量子ドット蛍燐光体の使用を含みうる。量子ドット蛍燐光体は、電子構造が粒度による影響および制御を受ける程度に十分に小さい粒子の硫化カドミウムのような半導体に基づく光エミッターである。したがって、吸収スペクトルおよび発光スペクトルは、粒度により制御される。量子ドットについては、米国特許第６，５０１，０９１号明細書に開示されている。

蛍燐光体／リフレクターアセンブリーを含む第１の光学素子をＬＥＤベースに装着することが可能であり、かつヒートシンクが、場合により、蛍燐光体層および干渉フィルターを装着することのできる透明ヒートシンクを含みうる実施形態を本明細書中に開示する。透明ヒートシンクは、蛍燐光体層／干渉フィルターとＬＥＤベースとの間に配設されたサファイアの層でありうる。ほとんどのガラスは、ポリマーよりも高い熱伝導率を有し、この機能に同様に有用でありうる。多くの他の結晶性材料の熱伝導率は、ほとんどのガラスよりも高いので、同様にここで使用することができる。サファイア層は、金属ヒートシンクと縁で接触させることができる。

例示的な実施形態では、干渉フィルター（すなわち、高分子干渉フィルター）を蛍燐光体層でコーティングする前に、コーティングの接着性を促進すべくフィルターの表面を処理することができる。最適処理は、フィルターの表面層と蛍燐光体コーティング中の材料（とくに、蛍燐光体粒子を表面上に保持するために使用されるバインダー）の両方に依存する。表面処理は、標準的コロナ放電処理であってもよいし、またはコロナ放電に続くプライミング層であってもよい。プライミング層は、典型的には１ミクロン未満の厚さである。有用なプライミング材料は、ＰＶＤＣ、スルホン化ポリエステルおよびヴィッテル（Ｖｉｔｅｌ）のような他のアモルファスポリエステル、バイネル（Ｂｙｎｅｌ）（デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ））やアドマー（Ａｄｍｅｒ）（ミツイ・ケミカルス（Ｍｉｔｓｕｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ））のようなマレイン化コポリマー、ならびにエルバックス（Ｅｌｖａｘ）（デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ））のようなＥＶＡである。蛍燐光体層用のバインダーは、熱可塑性および／または熱成形性であってよく、たとえば、フルオロポリマーまたはシリコン系材料であってよい。

他のプライミング層としては、たとえば、真空蒸着層、好ましくは、プライミング層を堆積させながらポリマー表面にイオン成分またはプラズマ成分を衝突させるイオンビーム源またはガスプラズマ源のような高エネルギー源からの真空蒸着層が挙げられる。そのようなプライミング層は、典型的にはチタニア層またはシリカ層のような無機材料層である。

短波長光を可視光にダウンコンバートするための蛍燐光体の使用に関して多くの注意を与えてきたが、赤外線を可視光にアップコンバートすることも可能である。アップコンバート性蛍燐光体は当技術分野で周知であり、典型的には１個の可視フォトンを生成させるのに２個以上の赤外フォトンを使用する。そのような蛍燐光体を励起するのに必要とされる赤外ＬＥＤも明らかにされており、非常に効率的である。ロングパス（ＬＰ）フィルターおよびショートパス（ＳＰ）フィルターを追加すれば、この過程を用いる可視光源をより効率的に作製することができるが、ただし、この場合、それぞれの機能は、ダウンコンバート性蛍燐光体系と比較して逆になる。ＳＰフィルターは、可視光を透過させつつＩＲ光を蛍燐光体の方向に方向付けるために使用することが可能であり、ＬＰフィルターは、外向きに放出された可視光を目標系またはユーザーの方向に方向付けるために蛍燐光体とＬＥＤとの間で配置することができる。

ＳＰフィルターまたはリフレクターあるいはＬＰフィルターまたはリフレクターの寿命は、好ましくは、同一系内のＬＥＤの寿命よりも長いかまたはそれと同等である。高分子干渉フィルターの劣化は、過熱が原因になりうる。過熱により材料のクリープを生じる可能性があり、クリープにより層の厚さ値が変化するので、フィルターにより反射される波長が変化することになる。最悪の場合、過熱によりポリマー材料が融解する可能性があるので、結果として、材料が急速に流動し、波長選択が変化し、さらにはフィルターの不均一性を招く。

ポリマー材料の劣化はまた、ポリマー材料に依存して、青色光線、菫色光線、またはＵＶ線のような短波長線（化学線）により引き起こされる可能性もある。劣化速度は、作用光の流束とポリマーの温度の両方に依存する。一般的には、ＬＥＤからの距離の増大と共に、温度と流束の両方が減少するであろう。このため、高輝度ＬＥＤ（とくに、ＵＶ ＬＥＤ）の場合、設計上可能なかぎり高分子フィルターをＬＥＤから離して配置することが有利である。また、先に記載したような透明ヒートシンク上にポリマーフィルターを配置することにより、フィルターの寿命を改善することもできる。ドーム形フィルターでは、化学線の流束は、ＬＥＤからの距離の二乗として減少する。たとえば、曲率中心に位置する単方向性１ワットＬＥＤと共に配置された半径１ｃｍの半球形ＭＯＦリフレクターは、１／（２π）ワット／ｃｍ²（ドームの表面積＝２πｃｍ²）の平均強度を受けるであろう。半径０．５ｃｍでは、ドーム上の平均強度は、その値の４倍すなわち２／πＷ／ｃｍ²になるであろう。ＬＥＤ、蛍燐光体、および多層光学フィルムの系は、光束および温度の制御を考慮に入れて設計することができる。

多層リフレクターに隣接しておよび／または蛍燐光体材料に隣接して、反射偏光子を配設することができる。反射偏光子を用いると、好ましい偏光の光を放出させると同時に、他の偏光の光を反射させることができる。当技術分野で公知の蛍燐光体層および他のフィルム素子を用いると、該反射偏光子により反射された偏光光は偏光解消される可能性があり、そして多層リフレクターと組み合わされた蛍燐光体層または蛍燐光体層からのいずれかの反射により、光はリサイクルされ、固体光デバイス（ＬＥＤ）の偏光光の明るさが増大される。好適な反射偏光子としては、たとえば、コレステリック反射偏光子、１／４波長リターダーを備えたコレステリック反射偏光子、スリーエム・カンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能なＤＢＥＦ反射偏光子、またはスリーエム・カンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能なＤＲＰＦ反射偏光子が挙げられる。反射偏光子は、好ましくは、蛍燐光体により放出された波長および角度の実質的な範囲にわたり光を偏光させ、ＬＥＤが青色光を放出する場合、ＬＥＤ発光波長範囲を反射することも可能である。

好適な多層リフレクターフィルムは、２つの隣接した層の厚さ方向で屈折率が実質的に一致し、かつ非常に大きいかまたは存在しないブルースター角（ｐ偏光光の反射率がゼロになる角度）を有する複屈折性多層光学フィルムである。これにより、ｐ偏光光に対する反射率が入射角と共に徐々に減少するか、入射角に依存しないか、または法線から入射角が離れるにつれて増加する多層ミラーおよび偏光子を構成することができる。その結果、広い帯域幅にわたり高反射率（ミラーの場合には任意の入射方向の偏光面に対して、偏光子の場合には選択された方向の偏光面に対して）を有する多層フィルムを達成することができる。これらの高分子多層リフレクターは、第１および第２の熱可塑性ポリマーの交互層を含む。交互層は、層に平行に延在する互いに直交するｘ軸およびｙ軸ならびにｘ軸およびｙ軸に直交するｚ軸を有する局所座標系を規定し、層の少なくともいくつかは複屈折性である。第１、第２、および第３の互いに直交する軸に沿って偏光された光に対して、第１および第２の層間の屈折率差の絶対値は、それぞれ、Δｘ、Δｙ、およびΔｚである。第３の軸は、フィルムの平面に直交する。ここで、Δｘは約０．０５超であり、そしてΔｚは約０．０５未満である。これらのフィルムについては、たとえば、米国特許第５，８８２，７７４号明細書に記載されている。

非平面は、フラットでない表面として定義される。非平面表面は、たとえば、フラットな物品を屈撓させて曲面物品を形成することにより、形成可能である。本発明に有用であるリフレクターは、平面であっても非平面であってもよい。非平面多層リフレクターは、直接的に非平面形状物品にキャストされたものであってもよいし、または平面多層リフレクターから非平面多層リフレクターに熱成形されたものであってもよい。非平面多層リフレクターは凹面形状をとりうる。例示的な実施形態では、非平面多層リフレクターは半球形凹面形状をとりうる。ＬＥＤは、非平面多層リフレクターの曲率中心またはその近傍に位置決めされうる。例示的な実施形態では、非平面多層リフレクターは、ＬＥＤの方向に開口した半球形凹面形状である。ＬＥＤの発光領域の横方向の大きさは、非平面多層リフレクターの最小曲率半径の１／３未満または１／６未満でありうる。

図１３は、ＰＬＥＤ構成体２１０の他の実施形態の概略断面図である。蛍燐光体材料層２２２は、ＬＥＤ２１２により放出された蛍燐光体励起光を受け取るように位置決めされる。ＬＥＤ２１２は、先に記載したとおりであり、励起光波長で励起光を放出することができる。ＴＩＲ促進層２２５は、蛍燐光体材料層２２２に接触させることができる。干渉リフレクター２２４は、蛍燐光体材料層２２２に隣接して位置決めすることができる。図１３では、干渉リフレクター２２４は蛍燐光体材料層２２２の上方に位置決めされて示されているが、干渉リフレクター２２４は、蛍燐光体材料層２２２の下方または蛍燐光体材料層２２２の上方および下方に位置決めすることができる。たとえば、ロングパス干渉リフレクター２２４を蛍燐光体材料層２２２の上方に位置決めすることができる。先に記載したように、示された干渉リフレクター２２４は、励起光を反射し、励起された蛍燐光体材料層２２２により放出された可視光を透過することができる。先に記載したように、干渉リフレクター２２４は、励起された蛍燐光体材料層２２２により放出された可視光を反射し、ＬＥＤ２１２により放出された励起光を透過することができる。上記の構成体は、光透過体２２０内に配設することができる。

蛍燐光体材料層２２２は、励起光波長で第１の屈折率を有する。いくつかの実施形態では、蛍燐光体はバインダー内に分散されており、バインダーは第１の屈折率を有する。他の実施形態では、蛍燐光体は層全体にわたり均一に分布しており、蛍燐光体は第１の屈折率を有する。この第１の屈折率は、たとえば、１．５以上、１．５〜１．９、または１．５〜１．７でありうる。蛍燐光体材料層２２２は、高光分散性バインダーを含みうる。光分散性材料としては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネートなどが挙げられる。蛍燐光体材料層２２２は無機充填剤を含みうる。無機充填剤は、高分散指数を有する無機材料（たとえば、酸化ジルコニウムまたは酸化チタン）のナノ粒子でありうる。無機充填剤は、１〜１０００ｎｍまたは１０〜１００ｎｍのサイズに設定しうる。代替的または追加的に、光分散性バインダーは、「量子ドット」ナノクラスターまたは半導電性材料（たとえば、硫化亜鉛、ＣｄＳｅ、またはシリコンナノクラスター）のように励起光のダウンコンバートにおいて光学活性でもあるナノ粒子を含みうる。

ＴＩＲ促進層２２５は、蛍燐光体材料層２２２に接触させることができる。代替的または追加的に、ＴＩＲ促進層２２５を光透過体２２０と蛍燐光体材料層２２２との間に位置決めすることができる。ＴＩＲ促進層２２５は、蛍燐光体材料層２２２の周囲の封止材を形成する光透過体２２０と同一の要素であってもよい。ＴＩＲ促進層２２５を蛍燐光体材料層２２２に隣接して位置決めすることができる。ＴＩＲ促進層２２５は、先に記載した第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率を有する。この第２の屈折率は、たとえば、１．５未満、１〜１．５、または１．２〜１．４でありうる。ＴＩＲ促進層２２５は、たとえば、空気もしくはガス、アクリレート、オレフィン、シリコーン、またはフルオロポリマーのような任意の低屈折率材料でありうる。最適屈折率は、実験により決定しうるかまたは光学的モデリングにより推定しうる。代替的または追加的に、このＴＩＲ促進層２２５を蛍燐光体材料層２２２の上面および／または側面に配置しうる。蛍燐光体材料層２２２の上面のＴＩＲ促進層２２５の目的は、蛍燐光体により放出された光の角度範囲を減少させてレンズの収集効率を改善することまたは蛍燐光体材料層２２２の上方に配置された干渉リフレクター２２４上への光入射の角度を減少させることである。このＴＩＲ促進層２２５は、ＬＥＤパッケージにより放出される光の効率および品質を向上させる。

光透過体２２０は、蛍燐光体材料により放出される光波長において蛍燐光体材料層２２２の屈折率に一致または実質的に一致する屈折率を有しうる。代替的または追加的に、蛍燐光体材料層２２２は、励起光波長において光透過体２２０および／またはＴＩＲ促進層２２５と実質的に異なる屈折率を有し、かつ励起された蛍燐光体により放出される可視光波長において実質的に同一の屈折率を有しうる。ＬＥＤ２１２が限られた角度範囲にわたり光を放出する場合（たとえば、半球形よりも狭い発光を行うことにより）、ＬＥＤ２１２からの光を蛍燐光体材料層２２２／ＴＩＲ促進層２２５の境界面に９０度よりもかなり小さい角度で当たるようにすることができる。好ましくは、入射角は、蛍燐光体材料層２２２／ＴＩＲ促進層２２５の境界面における全内反射（ＴＩＲ）に対する臨界角よりも小さい。ＬＥＤ２１２の発光が蛍燐光体材料層２２２中を伝播すると、多くの散乱事象を生じることにより、ＴＩＲ角よりも大きい角度を含めて、その層内で大きい伝播角範囲を生じるであろう。このようにして、より多くの短波長光を蛍燐光体材料層２２２に閉じ込めて最終的により長波長の光に変換されるようにすることができる。ＬＥＤ２１２からの光の方向制御は、さまざまな方法により達成することができる。たとえば、ＬＥＤ２１２のチップ上またはチップ内でマイクロ構造体を使用したり、またはＬＥＤ２１２の発光を部分的に平行化するように設計された反射ウェル中にＬＥＤ２１２を配置したりできる。

励起波長において蛍燐光体材料層２２２の屈折率よりも小さい屈折率を有する光透過体２２０を選択することにより、蛍燐光体材料層２２２は、ＴＩＲにより短波長または励起光の一部分をトラップし、蛍燐光体により放出される長波長または可視光に対してより小さい角度範囲にわたりＴＩＲを起こす傾向になるであろう。具体例では、蛍燐光体材料層２２２は、３８０ｎｍにおいて１．７３および５８０ｎｍにおいて１．６６５の屈折率を有するＰＥＴを含む。このＰＥＴを含む蛍燐光体層２２２を１．６６５の屈折率を有する樹脂中に封入すれば、５８０ｎｍの光に対してはＴＩＲは起こらず、３８０ｎｍの光に対しては７４°ＴＩＲ角を生じるであろう。したがって、この構成により、蛍燐光体変換型ＬＥＤの出力効率を増大させることができる。

蛍燐光体材料層２２２および干渉リフレクター２２４は、平面であっても非平面であってもよい。蛍燐光体材料層２２２および干渉リフレクター２２４は、ＬＥＤ２１２の方向を向いて凹面形状および／または半球形状をとりうる。

図１４は、ＰＬＥＤ構成体の他の実施形態３１０の概略断面図である。蛍燐光体材料層３２２は、ＬＥＤ３１２により放出された蛍燐光体励起光を受け取るように位置決めされる。ＬＥＤ３１２は、先に記載したとおりであり、励起光波長で励起光を放出することができる。ＴＩＲ促進層３２５は、ＬＥＤ３１２と蛍燐光体材料層３２２との間に位置決めすることができる。ＴＩＲ促進層３２５は、先に記載したとおりである。先に記載した干渉リフレクター３２６は、ＴＩＲ促進層３２５に隣接して位置決めすることができる。図１４では、干渉リフレクター３２６はＬＥＤ３１２とＴＩＲ促進層３２５との間に位置決めされて示されているが、干渉リフレクター３２６は、ＴＩＲ促進層３２５の上方または蛍燐光体材料層３２２の上方および／もしくは下方に位置決めすることができる。たとえば、ショートパス干渉リフレクター３２６を蛍燐光体材料層３２２の下方に位置決めすることができる。先に記載したように、示された干渉リフレクター３２６は、励起された蛍燐光体材料層３２２により放出された可視光を反射し、励起光を透過することができる。先に記載したように、上記の構成体は、光透過体３２０内に配設することができる。

他の実施形態では、半球形発光パターンを有するＬＥＤを用いた場合でさえも、類似の結果を達成することができる。この場合、造形された境界面の曲率中心にＬＥＤ発光領域が近接するように、蛍燐光体／ＴＩＲ促進層の境界面を凹面形に造形しサイズ設定する。ジオメトリーを図１５に示す。

図１５は、ＰＬＥＤ構成体の他の実施形態４１０の概略断面図である。蛍燐光体材料層４２２は、ＬＥＤ４１２により放出された蛍燐光体励起光を受け取るように位置決めされる。蛍燐光体材料層４２２は、ＬＥＤ４１２の方向を向いて凹面形かつ半球形の形状として示されている。ＬＥＤ４１２は、先に記載したとおりであり、励起光波長で励起光を放出することができる。ＴＩＲ促進層または第１の封止材４２３は、ＬＥＤ４１２と蛍燐光体材料層４２２との間に位置決めすることができる。ＴＩＲ促進層または第１の封止材４２３は、先に記載したように、蛍燐光体材料層４２２の励起光波長屈折率よりも小さい励起光波長屈折率を有する。さらに、先に記載したように、ＴＩＲ促進層または第１の封止材４２３はエアギャップでありうる。

干渉リフレクター（図示せず）は、先に記載したように、蛍燐光体材料層４２２に隣接して位置決めすることができる。上記の構成体は、光透過体４２０内に配設することができる。第１の封止材４２３は、蛍燐光体層４２２とＬＥＤ４１２との間に位置決めすることができる。第２の封止材４２１は、蛍燐光体材料層４２２の対向面に蛍燐光体材料層４２２に隣接して位置決めすることができる。したがって、光透過体

このジオメトリーでは、励起光は、ゼロ度に近い角度で蛍燐光体材料層４２２に入射する。蛍燐光体材料層４２２内で散乱した後、励起光線は、蛍燐光体材料層４２２と光透過体４２０またはもし存在するのであれば第２の封止材４２１との間の境界面に臨界角よりも大きい角度で当たる可能性があるので、励起光線は蛍燐光体層に閉じ込められるであろう。

蛍燐光体層４２２中への主波長光の閉じ込めの度合を増大させる分散体の使用に加えて、さらにジオメトリーおよび屈折率差を活用することにより、二次波長光または可視光の全出力を改善することができる。蛍燐光体は、全方向に均一に二次波長光を放出するので、光の一部分は、蛍燐光体４２２／第１の封止材４２３の境界面に臨界角よりも大きい角度で当たる。ＬＥＤ４１２から前方にできるかぎり多くの光を放出させることが望まれる場合、これは蛍燐光体層のバック面で生じることが望ましいであろう。図１５を参照すると、第１の封止材４２３と蛍燐光体層４２２との屈折率差をできるかぎり大きくしてその境界面でできるかぎり多くの変換光が反射されるようにすることが望ましいであろう。第１の封止材４２３と蛍燐光体層４２２との間でエアギャップを使用すれば、ＬＥＤ４１２の方向に戻る伝播光に対する臨界角が顕著に減少し、より多くの後方伝播光がＴＩＲを起こすであろう。先に述べたような適切なジオメトリーを用いれば、入射ＬＥＤ発光は、より小さい平均角度で同一境界面に当たるので、結果としてより低い反射率が得られるであろう。したがって、エアギャップまたは低屈折率の第１の封止材４２３を用いれば、ＬＥＤ／蛍燐光体システムから前方に方向付けられる光がより多くなるであろう。

低屈折率層はまた、蛍燐光体／第１の封止材４２３の境界面における多層光ショートパスフィルターの使用を補完する。高入射角では、ＭＯＦスペクトルは短波長側に顕著にシフトするので、蛍燐光体により放出された光を閉じ込める効果はなくなる。逆に、ＴＩＲ効果は、より高い入射角でのみ機能する。したがって、ＭＯＦとＴＩＲとを組み合わせれば、２つの技法のいずれか一方を単独で利用するよりもはるかに大きな角度範囲にわたり反射率を提供できるようになる。

蛍燐光体層４２２のフロント面では、より長波長の光が高透過率であることが望ましい。したがって、二次波長または可視波長を有する光に対して第２の封止材４２１は蛍燐光体層４２２とほぼ同一の屈折率またはそれよりも大きな屈折率を有することが好ましい。二次波長における屈折率が一致すれば、蛍燐光体４２２により放出された光はすべて、その境界面を透過することができる。第２の封止材４２１は、第２の封止材４２１／空気の境界面におけるＴＩＲ効果の回避を促進することによりシステムからのより多くの光の抽出を支援すべく、蛍燐光体層および第１の封止材４２３とは異なる形状をとりうる。

図１６は、さらに他のＰＬＥＤ構成体５１０の一部分を示す。この図は、先に記載した他の実施形態に効果的に適用しうる概念を示す。マイクロ構造化層５２８は、蛍燐光体材料層５２２に隣接して位置決めすることができる。マイクロ構造化層５２８は、蛍燐光体材料層５２２とＬＥＤ５１２との間に位置決めすることができる。マイクロ構造化層５２８は、励起光波長において以下に記載のＴＩＲ促進層５２５よりも大きい屈折率を有する。マイクロ構造化層５２８は、プリズム型マイクロ構造体を有する形で示されている。

ＴＩＲ促進層５２５は、先に記載したように、マイクロ構造化層５２８に隣接する。ＴＩＲ促進層５２５とマイクロ構造化層５２８との間に形成されたマイクロ構造化境界面は、蛍燐光体層５２２から放出された可視光線をほぼ法線角で元の方向に反射し、光線が法線入射でマイクロ構造面に当たるときの値よりも大きい角度で伝播する光線を除いて、法線に対してより大きい角度で光線を屈折することができる。より大きい角度になるほど、光線は、法線から離れる方向に屈折される。オプションの追加のＴＩＲ促進層５２７を蛍燐光体材料層５２２とマイクロ構造化層５２８との間に配設することが可能であり、こうすれば、これらのより高角度の光線は蛍燐光体層内に閉じ込められて、マイクロ構造化層中への進入およびそれに続く法線角から離れる方向への屈折が防止されるであろう。ショートパスリフレクター５２６は、ＴＩＲ促進層５２５とＬＥＤ５１２との間に位置決めすることができる。ショートパスリフレクター５２６は、屈折光線を反射して蛍燐光体層５２２の方向に戻すことができる。上記のアセンブリーは平面で示されているが、上記のアセンブリーは、非平面形状であっても凹面形状であってもよい。

ＬＥＤ５１２と蛍燐光体層５２２との間またはＬＥＤ封止材と蛍燐光体層との間にエアギャップを提供する構造支持体は、適切な材料の縁部支持体により提供することができる。追加の機械的支持体が必要な場合、たとえば突条または柱を有するようなマイクロ構造化材料を先に記載した適切な層の間に挿入することができる。支持体の特徴は、境界面の１つの表面全体にわたり実効低屈折率をもつことである。きわめて低い実効屈折率を有する材料の他の例は、エーロゲルである。エーロゲルは、溶媒が充填されたコロイドシリカ構造ユニットを含むゲルを高温高圧で臨界点乾燥させることにより生成される。得られる材料は、アンダーデンスマイクロポーラス媒体である。追加の機械的支持体を提供すべく、ＬＥＤ照明システム中のエアスペースにエーロゲル材料を充填することが可能である。そのような支持体は、最終製品が各素子の縁部支持体を備える場合であっても、製造プロセス時に効果的なエアギャップを形成するスペーサーを設ける製造に有用であろう。

本明細書に記載の蛍燐光体ルミネセンスの測定は、積分球（商品名ＯＬ ＩＳ−６７０−ＬＥＤ，オプトロニック・ラボラトリーズ（Ｏｐｔｒｏｎｉｃ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）製）および高精度ＬＥＤホルダー（商品名ＯＬ ７００−８０−２０，オプトロニック・ラボラトリーズ（Ｏｐｔｒｏｎｉｃ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）製）を備えた分光放射計（商品名ＯＬ ７７０−ＬＥＤ，米国フロリダ州オーランドのオプトロニック・ラボラトリーズ・インコーポレーテッド（Ｏｐｔｒｏｎｉｃ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｏｒｌａｎｄｏ，Ｆｌｏｒｉｄａ，ＵＳＡ）製）を用いて行った。入力ポートから積分球に入る全放射エネルギー（ワット毎ナノメートルの単位）を報告すべく、分光放射計を校正する。カスタムパンチを用いて蛍燐光体コーテッドサンプルから直径１インチのディスクを作製された。このディスクは、高精度ＬＥＤホルダーに取り付けるように作製されたカスタムフィルムアダプターに嵌入する。カスタムアダプターは、パッケージ化ＬＥＤのベースから上方に約１インチの位置にフィルムサンプルを保持する。ＬＥＤをホルダー中に取り付け、蛍燐光体コーティングを有するフィルムをアダプター中に配置し、アダプターを発光ダイオードマウントに固定し、次に、ダイオードマウントアセンブリーを積分球の入口孔に挿入することにより、測定を行った。所要により、校正された中性濃度フィルターを用いて分光放射計の検出器に到達する光レベルを調整した。

別段の記載がないかぎり、以下の実施例で使用した多層光学フィルムは、法線入射において両方の偏光状態を等しく反射するものであった（すなわち、各個別光学層は、直交する面内軸に沿って名目上等しい屈折率を有していた）。

蛍燐光体層の厚さが与えられている以下の実施例のいずれについても、厚さは、蛍燐光体層および基材フィルムの合計厚さから基材フィルムの厚さを引くことにより決定したものである。厚さは、ダイヤルゲージスタンド（カタログ番号５２−５８０−０２０，ファウラー（Ｆｏｗｌｅｒ）製）に取り付けられたフラット接点（カタログ番号５２−５２５−０３５，ファウラー（Ｆｏｗｌｅｒ）製）を有するダイヤルインジケーター（カタログ番号５２−５２０−１４０，米国マサチューセッツ州ニュートンのフレッド・ヴィ・ファウラー・カンパニー・インコーポレーテッド（Ｆｒｅｄ Ｖ．Ｆｏｗｌｅｒ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．，ｏｆ Ｎｅｗｔｏｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，ＵＳＡ））を用いて測定した。基材フィルムの厚さは、基材フィルム上のランダムな位置における３つの測定値を平均したものである。蛍燐光体層および基材フィルムの厚さは、蛍燐光体層上のランダムな位置における６つの測定値を平均したものである。

実施例１
セリウムをドープしたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）蛍燐光体のコーティングを、次の手順により、単一層透明ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）フィルム上に作製した。

１２．００グラムのフルオロポリマー樹脂（商品名「ホスファー・インク・パートＡ：レジン・ソルージョン（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ Ｉｎｋ Ｐａｒｔ Ａ：Ｒｅｓｉｎ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）」，製品番号：１ＩＮＲ００１、ｒｅｖ：ＡＡ，バッチ番号：ＫＹ４−０３５，米国アリゾナ州チャンドラーのジュレル・カンパニー（Ｄｕｒｅｌ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｃｈａｎｄｌｅｒ，Ａｒｉｚｏｎａ，ＵＳＡ）製）を４０ミリリットルのガラスジャーに入れた。１５．０２グラムのＹＡＧ：Ｃｅ蛍燐光体（商品名ＱＭＫ５８／Ｆ−Ｕ１，ロット＃１３２３５，英国スティーベネッジのホスファー・テクノロジー・リミテッド（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｔｄ．ｏｆ Ｓｔｅｖｅｎａｇｅ，Ｅｎｇｌａｎｄ）製）を計量して秤量ディッシュに入れた。最初に蛍燐光体の半分を樹脂に添加し、次にステンレス鋼スパチュラを用いて手で混合し、その後、残りの半分を添加して手で混合することにより、蛍燐光体を樹脂と混合した。混合物が平滑テクスチャーおよび均一な外観をもつようになるまで、蛍燐光体と樹脂を手で混合した。得られた蛍燐光体ペーストの入っているジャーを蓋でカバーし、ボトルローラー上に約３０分間配置した。

ミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））製の幅６インチ×長さ１０インチ（２５０マイクロメートル）×厚さ１．５ミル（４０マイクロメートル）の単層透明ＰＥＴフィルムシートを、クリーンなフラット表面上に配置した。メタノールで湿潤させたリントフリー綿布でＰＥＴフィルムの両側の表面を払拭した。蛍燐光体ペーストの入っているジャーをボトルローラーから取り出し、約５グラムのペーストをＰＥＴフィルム上に小さい溜りの状態に配置した。５ミル（１３０マイクロメートル）のギャップの正方形マルチクリアランスアプリケーター（商品名ＰＡＲ−５３５７，米国メリーランド州コロンビアのビーワイケー・ガードナー・ユーエスエイ（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ ＵＳＡ ｏｆ Ｃｏｌｕｍｂｉａ，Ｍａｒｙｌａｎｄ，ＵＳＡ）製）を用いて、蛍燐光体ペーストをコーティングの状態に手作業で引き延ばした。重力対流式オーブン（商品名モデル１３５０Ｇ（Ｍｏｄｅｌ １３５０Ｇ），米国ペンシルバニア州ウェストチェスターのヴィダブリューアール・インターナショナル・インコーポレーテッド（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｉｎｃ．，ｏｆ Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ，ＵＳＡ）製）内で約１３０℃の温度で湿潤フィルムを３０分間硬化させた。硬化後、蛍燐光体／樹脂コーティングの厚さは１．６ミル（４０マイクロメートル）であった。

ＹＡＧ：Ｃｅコーテッドフィルムの直径１インチ（２５ｍｍ）のディスクを作製し、先に記載した分光放射計中に取り付けた。蛍燐光体コーテッド面が積分球の方向を向くように、ディスクの向きを変えた。約４６３ｎｍのピーク波長の青色ＬＥＤ（製品番号２５−３６５，オハイオ州ストューベンヴィルのホスフェルト・エレクトロニックス・インコーポレーテッド（Ｈｏｓｆｅｌｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ．，Ｓｔｅｕｂｅｎｖｉｌｌｅ，ＯＨ）製）を用いて蛍燐光体を励起した。青色光のフラット出口面を提供するようにパッケージの上端のドーム形レンズを機械加工することにより、青色ＬＥＤ用の標準的５ｍｍパッケージを改造した。パッケージの約０．１８インチ（４．６ｍｍ）をパッケージの上端から除去した。定電流電源により２０ミリアンペアおよび３．４６ボルトでＬＥＤに電力供給した。分光放射計を用いて記録した蛍燐光体層の発光スペクトルを、「実施例１」と記された曲線として図１６に示す。分光放射計に付属するソフトウェアを用いて、積分球中に放出された全光束を算出したところ、０．０６８ルーメンであった。

実施例２
ＰＥＴおよびｃｏ−ＰＭＭＡの交互層を有し、かつ約６００ｎｍ〜約１０７０ｎｍの法線入射反射帯域（最大値の半分の位置で測定）を有する多層光学フィルム（ＭＯＦ）（米国特許第６，５３１，２３０号明細書に従って作製）の部片を、実施例１の蛍燐光体コーテッドＰＥＴフィルムと実施例１の青色ＬＥＤ（２０ミリアンペアで動作）と間のフィルムアダプター中に配置した。スペクトルを記録し、「実施例２」と記された曲線として図１６に示す。分光放射計に付属するソフトウェアを用いて、積分球中に放出された全光束を算出したところ、０．１１８ルーメンであった。これは７３％の光度増加を表す。

実施例３
硫化亜鉛（ＺｎＳ）蛍燐光体のコーティングを、次の手順により、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）フィルム上に作製した。

２０．０４グラムのフルオロポリマー樹脂（商品名「ホスファー・インク・パートＡ：レジン・ソルージョン（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ Ｉｎｋ Ｐａｒｔ Ａ：Ｒｅｓｉｎ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）」，製品番号：１ＩＮＲ００１、ｒｅｖ：ＡＡ，バッチ番号：ＫＹ４−０３５，米国アリゾナ州チャンドラーのジュレル・カンパニー（Ｄｕｒｅｌ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｃｈａｎｄｌｅｒ，Ａｒｉｚｏｎａ，ＵＳＡ）製）を２オンスのガラスジャーに入れた。２０．０６グラムのＺｎＳ蛍燐光体（商品名ＧＬ２９Ａ／Ｎ−Ｃ１，ロット番号１１３８２，英国スティーベネッジのホスファー・テクノロジー・リミテッド（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｔｄ．ｏｆ Ｓｔｅｖｅｎａｇｅ，Ｅｎｇｌａｎｄ）製）を計量して秤量ディッシュに入れた。最初に蛍燐光体の半分を樹脂に添加し、次にステンレス鋼スパチュラを用いて手で混合し、その後、残りの半分を添加して手で混合することにより、蛍燐光体を樹脂中に混合した。混合物が平滑なテクスチャーおよび均一な外観をもつようになるまで、蛍燐光体と樹脂を手で混合した。得られた蛍燐光体ペーストの入っているジャーを蓋でカバーし、ボトルローラー上に約２４時間配置した。

ミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））製の幅６インチ×長さ１０インチ×厚さ１．５ミル（４５マイクロメートル）の透明ＰＥＴフィルムシートを、クリーンなフラット表面上に配置した。メタノールで湿潤させたリントフリー綿布でＰＥＴフィルムの両側の表面を払拭した。蛍燐光体ペーストの入っているジャーをボトルローラーから取り出し、約３グラムのペーストをＰＥＴフィルム上に配置した。２ミル（５０マイクロメートル）のギャップの正方形マルチクリアランスアプリケーター（商品名ＰＡＲ−５３５３，米国メリーランド州コロンビアのビーワイケー・ガードナー・ユーエスエイ（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ ＵＳＡ ｏｆ Ｃｏｌｕｍｂｉａ，Ｍａｒｙｌａｎｄ，ＵＳＡ）製）を用いて、蛍燐光体ペーストをコーティングの状態に手作業で引き延ばした。重力対流式オーブン（商品名モデル１３５０Ｇ（Ｍｏｄｅｌ １３５０Ｇ），米国ペンシルバニア州ウェストチェスターのヴィダブリューアール・インターナショナル・インコーポレーテッド（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｉｎｃ．，ｏｆ Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ，ＵＳＡ）製）内で約１３０℃の温度で湿潤フィルムを３０分間硬化させた。硬化後、蛍燐光体／樹脂コーティングの厚さは０．７ミル（１８マイクロメートル）であった。

ＺｎＳコーテッドフィルムの直径１インチ（２５ｍｍ）のディスクを作製し、先に記載した分光放射計中に取り付けた。蛍燐光体コーテッド面が積分球の方向を向くように、ディスクの向きを変えた。約３９５ｎｍのピーク波長のＵＶ ＬＥＤ（製品番号２５−４９５，オハイオ州ストューベンヴィルのホスフェルト・エレクトロニックス・インコーポレーテッド（Ｈｏｓｆｅｌｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ ｏｆ Ｓｔｅｕｂｅｎｖｉｌｌｅ，ＯＨ）製）を用いて蛍燐光体蛍光を発生させた。ＵＶ光のフラット出口面を提供するようにパッケージのドーム形上端を機械加工で除去することにより、ＵＶ ＬＥＤ用の標準的５ｍｍパッケージを改造した。パッケージの約０．１８インチ（５ｍｍ）をパッケージの上端から除去した。定電流電源により２０ミリアンペアおよび３．７ボルトでＬＥＤに電力供給した。分光放射計を用いて記録した蛍燐光体層の発光スペクトルを、「実施例３」と記された曲線として図１７に示す。分光放射計に付属するソフトウェアを用いて、積分球中に放出された全光束を算出したところ、０．０５２ルーメンであった。

実施例４
ＰＥＴおよびｃｏ−ＰＭＭＡの交互層を有し、かつ約３２０ｎｍ〜約４９０ｎｍの法線入射反射帯域（最大値の半分の位置で測定）を有する多層光学フィルム（ＭＯＦ）（米国特許第６，５３１，２３０号明細書に従って作製）の部片を、実施例３の蛍燐光体層の上のフィルムアダプター中に配置し、実施例３のＵＶ ＬＥＤ（２０ミリアンペアで動作）を励起光源として使用した。スペクトルを記録し、「実施例４」と記された曲線として図１７に示す。分光放射計に付属するソフトウェアを用いて、積分球中に放出された全光束を算出したところ、０．０６２ルーメンであった。これは、実施例３と比較したとき約１９％の光度増加を表す。

実施例５
多層光学フィルム（ＭＯＦ）の２つの部片をラミネートすることにより、広帯域可視リフレクターを作製した。ＰＥＴおよびｃｏ−ＰＭＭＡの交互層を有し、かつ約４９０ｎｍ〜約６１０ｎｍの法線入射反射帯域（最大値の半分の位置で測定）を有するＭＯＦ（ミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）製）の層を、ＰＥＴおよびｃｏ−ＰＭＭＡの交互層を有し、かつ約５９０ｎｍ〜約７１０ｎｍの法線入射反射帯域（最大値の半分の位置で測定）を有するＭＯＦ（ミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）製）の層に、光学的透明接着剤によりラミネートした。実施例３の蛍燐光体コーテッドＰＥＴフィルムと実施例３のＵＶ ＬＥＤ（２０ミリアンペアで動作）との間のフィルムアダプター中にラミネートを配置した。ＰＥＴおよびｃｏ−ＰＭＭＡの交互層を有し、かつ約３２０ｎｍ〜約４９０ｎｍの法線入射反射帯域（最大値の半分の位置で測定）を有する多層光学フィルム（ＭＯＦ）（ミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）製）の部片を、蛍燐光体層の上のフィルムアダプター中に配置し、ＬＥＤ側の可視ミラーと他方の側のＵＶ／青色ミラーとの間に挟設された蛍燐光体層を有するキャビティーを形成するようにした。スペクトルを記録し、「実施例５」と記された曲線として図１７に示す。分光放射計に付属するソフトウェアを用いて、積分球中に放出された全光束を算出したところ、０．１０６ルーメンであった。これは、実施例３と比較したとき約１０４％の光度増加を表す。

実施例６
硫化亜鉛（ＺｎＳ）蛍燐光体のコーティングを、次の手順により、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）フィルム上に作製した。

実施例３に記載した蛍燐光体ペーストを、幅６インチ×長さ１０インチ×厚さ１．５ミル（４０マイクロメートル）の透明ＰＥＴフィルムシート上にコーティングした。ＰＥＴをクリーンなフラット表面上に配置した。メタノールで湿潤させたリントフリー綿布でＰＥＴフィルムの両側の表面を払拭した。約３グラムのペーストをＰＥＴフィルム上に配置した。４ミル（１００マイクロメートル）のギャップの正方形マルチクリアランスアプリケーター（商品名ＰＡＲ−５３５３，米国メリーランド州コロンビアのビーワイケー・ガードナー・ユーエスエイ（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ ＵＳＡ ｏｆ Ｃｏｌｕｍｂｉａ，Ｍａｒｙｌａｎｄ，ＵＳＡ）製）を用いて、蛍燐光体ペーストをコーティングの状態に手作業で引き延ばした。重力対流式オーブン（商品名モデル１３５０Ｇ（Ｍｏｄｅｌ １３５０Ｇ），米国ペンシルバニア州ウェストチェスターのヴィダブリューアール・インターナショナル・インコーポレーテッド（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｉｎｃ．，ｏｆ Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ，ＵＳＡ）製）内で約１３０℃の温度で湿潤フィルムを３０分間硬化させた。硬化後、蛍燐光体／樹脂コーティングの厚さは１．３ミル（３３マイクロメートル）であった。

ＺｎＳコーテッドフィルムの直径１インチ（２５．４ｍｍ）のディスクを作製し、先に記載した分光放射計中に取り付けた。蛍燐光体コーテッド面が積分球の方向を向くように、ディスクの向きを変えた。約３９５ｎｍのピーク波長のＵＶ ＬＥＤ（製品番号２５−４９５，オハイオ州ストューベンヴィルのホスフェルト・エレクトロニックス・インコーポレーテッド（Ｈｏｓｆｅｌｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ ｏｆ Ｓｔｅｕｂｅｎｖｉｌｌｅ，ＯＨ）製）を用いて蛍燐光体を励起した。ＵＶ光のフラット出口面を提供するようにパッケージのドーム形上端を機械加工で除去することにより、ＵＶ ＬＥＤ用の標準的５ｍｍパッケージを改造した。パッケージの約０．１８インチ（５ｍｍ）をパッケージの上端から除去した。定電流電源により２０ミリアンペアおよび３．７ボルトでＬＥＤに電力供給した。分光放射計を用いて記録した蛍燐光体層の発光スペクトルを、「実施例６」と記された曲線として図１８に示す。分光放射計に付属するソフトウェアを用いて、積分球中に放出された全光束を算出したところ、０．０６６ルーメンであった。

実施例７
ＰＥＴおよびｃｏ−ＰＭＭＡの交互層を有し、かつ約４９０ｎｍ〜約６１０ｎｍの法線入射反射帯域（最大値の半分の位置で測定）を有する多層光学フィルム（ＭＯＦ）（ミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））製）の部片を、実施例６の蛍燐光体コーテッドＰＥＴフィルムと実施例６のＵＶ ＬＥＤ（２０ミリアンペアで動作）と間のフィルムアダプター中に配置した。スペクトルを記録し、「実施例７」と記された曲線として図１８に示す。分光放射計に付属するソフトウェアを用いて、積分球中に放出された全光束を算出したところ、０．０９５ルーメンであった。これは、実施例６と比較したとき約４４％の光度増加を表す。

実施例８
硫化亜鉛（ＺｎＳ）蛍燐光体のコーティングを、次の手順により、多層光学フィルム（ＭＯＦ）上に作製した。

ＰＥＴおよびｃｏ−ＰＭＭＡの交互層を有し、かつ約４９０ｎｍ〜約６１０ｎｍの法線入射反射帯域（最大値の半分の位置で測定）を有するＭＯＦ（ミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））製）のシート上に、実施例３に記載した蛍燐光体ペーストをコーティングした。ＭＯＦをクリーンなフラット表面の上に配置した。メタノールで湿潤させたリントフリー綿布でＭＯＦフィルムの両側の表面を払拭した。約３グラムのペーストをＭＯＦフィルム上に配置した。４ミル（１００マイクロメートル）のギャップの正方形マルチクリアランスアプリケーター（商品名ＰＡＲ−５３５３，米国メリーランド州コロンビアのビーワイケー・ガードナー・ユーエスエイ（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ ＵＳＡ ｏｆ Ｃｏｌｕｍｂｉａ，Ｍａｒｙｌａｎｄ，ＵＳＡ）製）を用いて、蛍燐光体ペーストをコーティングの状態に手作業で引き延ばした。重力対流式オーブン（商品名モデル１３５０Ｇ（Ｍｏｄｅｌ １３５０Ｇ），米国ペンシルバニア州ウェストチェスターのヴィダブリューアール・インターナショナル・インコーポレーテッド（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｉｎｃ．，ｏｆ Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ，ＵＳＡ）製）内で約１３０℃の温度で湿潤フィルムを３０分間硬化させた。硬化後、蛍燐光体／樹脂コーティングの厚さは１．３ミル（３３マイクロメートル）であった。

ＺｎＳコーテッドフィルムの直径１インチのディスクを作製し、先に記載した分光放射計中に取り付けた。蛍燐光体コーテッド面が積分球の方向を向くように、ディスクの向きを変えた。約３９５ｎｍのピーク波長のＵＶ ＬＥＤ（製品番号２５−４９５，オハイオ州ストューベンヴィルのホスフェルト・エレクトロニックス・インコーポレーテッド（Ｈｏｓｆｅｌｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ ｏｆ Ｓｔｅｕｂｅｎｖｉｌｌｅ，ＯＨ）製）を用いて蛍燐光体を励起した。ＵＶ光のフラット出口面を提供するようにパッケージのドーム形上端を機械加工で除去することにより、ＵＶ ＬＥＤ用の標準的５ｍｍパッケージを改造した。パッケージの約０．１８０インチ（５ｍｍ）をパッケージの上端から除去した。定電流電源により２０ミリアンペアおよび３．７ボルトでＬＥＤに電力供給した。分光放射計を用いて記録した蛍燐光体層の発光スペクトルを、「実施例８」と記された曲線として図１８に示す。分光放射計に付属するソフトウェアを用いて、積分球中に放出された全光束を算出したところ、０．１０７ルーメンであった。これは、実施例６と比較したとき約６２％の光度増加を表す。

実施例９
硫化亜鉛（ＺｎＳ）蛍燐光体のコーティングを、次の手順により、実施例５に記載したラミネート化多層光学フィルム（ＭＯＦ）上にスクリーン印刷した。

１５０グラムのフルオロポリマー樹脂（商品名「ホスファー・インク・パートＡ：レジン・ソルージョン（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ Ｉｎｋ Ｐａｒｔ Ａ：Ｒｅｓｉｎ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）」，製品番号：１ＩＮＲ００１、ｒｅｖ：ＡＡ，バッチ番号：ＫＹ４−０３５，米国アリゾナ州チャンドラーのジュレル・カンパニー（Ｄｕｒｅｌ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｃｈａｎｄｌｅｒ，Ａｒｉｚｏｎａ，ＵＳＡ）製）を１６オンスのガラスジャーに入れた。１５０グラムのＺｎＳ蛍燐光体（商品名ＧＬ２９Ａ／Ｎ−Ｃ１，ロット番号１１３８２，英国スティーベネッジのホスファー・テクノロジー・リミテッド（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｔｄ．ｏｆ Ｓｔｅｖｅｎａｇｅ，Ｅｎｇｌａｎｄ）製）を計量して秤量ディッシュに入れた。エアモーターにより駆動されるガラスインペラーを用いて、蛍燐光体を樹脂中に徐々に混合した。混合物が平滑なテクスチャーおよび均一な外観をもつようになるまで、蛍燐光体と樹脂を混合した。得られた蛍燐光体ペーストの入っているジャーを蓋でカバーし、ボトルローラー上に約１０分間配置した。

スクリーンプリンター（商品名タイプＳＳＭ（Ｔｙｐｅ ＳＳＭ），スウェーデン国ストックホルムのスベシア・シルクスクリーン・マスキナー・エイビー（Ｓｖｅｃｉａ Ｓｉｌｋｓｃｒｅｅｎ Ｍａｓｋｉｎｅｒ ＡＢ，ｏｆ Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ，Ｓｗｅｄｅｎ）製）に取り付けられた２８０スレッド毎インチ（１１スレッド毎ｍｍ）ＰＥＴスクリーン上で２８ライン毎インチ（１．１ライン毎ｍｍ）の解像度のハーフトーンパターンを用いて、印刷を行った。ハーフトーンパターンは、１０％、５０％、および９０％の被覆度を有する３つの領域からなるものであった。実施例５に記載した２層ラミネート化ＭＯＦフィルムのシート上にパターンを１回通過させて印刷した。

強制空気オーブン内で約１３８℃の温度で印刷層を１５分間硬化させた。硬化後、蛍燐光体／樹脂コーティングの厚さは０．８ミル（２０マイクロメートル）であった。

５０％の被覆度を有するパターン部分から得られたＺｎＳスクリーン印刷フィルムの直径１インチ（２５ｍｍ）のディスクを作製し、先に記載した分光放射計中に取り付けた。蛍燐光体コーテッド面が積分球の方向を向くように、ディスクの向きを変えた。約３９５ｎｍのピーク波長のＵＶ ＬＥＤ（製品番号２５−４９５，オハイオ州ストューベンヴィルのホスフェルト・エレクトロニックス・インコーポレーテッド（Ｈｏｓｆｅｌｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ ｏｆ Ｓｔｅｕｂｅｎｖｉｌｌｅ，ＯＨ）製）を用いて蛍燐光体を励起した。ＵＶ光のフラット出口面を提供するようにパッケージのドーム形上端を機械加工で除去することにより、ＵＶ ＬＥＤ用の標準的５ｍｍパッケージを改造した。パッケージの約０．１８０インチ（５ｍｍ）をパッケージの上端から除去した。定電流電源により２０ミリアンペアおよび３．７ボルトでＬＥＤに電力供給した。分光放射計を用いて記録した蛍燐光体層の発光スペクトルを、「実施例９」と記された曲線として図１９に示す。分光放射計に付属するソフトウェアを用いて、積分球中に放出された全光束を算出したところ、０．０５２ルーメンであった。

実施例１０
ＰＥＴおよびｃｏ−ＰＭＭＡの交互層を有し、かつ約３２０ｎｍ〜約４９０ｎｍの法線入射反射帯域（最大値の半分の位置で測定）を有する多層光学フィルム（ＭＯＦ）（ミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））製）の部片を、実施例９の蛍燐光体層の上のフィルムアダプター中に配置し、実施例９のＵＶ ＬＥＤ（２０ミリアンペアで動作）を励起光源として使用した。スペクトルを記録し、「実施例１０」と記された曲線として図１９に示す。分光放射計に付属するソフトウェアを用いて、積分球中に放出された全光束を算出したところ、０．０７８ルーメンであった。これは、実施例９と比較したとき約５０％の光度増加を表す。

実施例１１
硫化亜鉛（ＺｎＳ）蛍燐光体でコーティングされた多層光学フィルム（ＭＯＦ）の熱成形ドームを、次の手順により作製した。

ＰＥＴおよびｃｏ−ＰＭＭＡの交互層を有し、かつ約５９０ｎｍ〜約７１０ｎｍの法線入射反射帯域（最大値の半分の位置で測定）を有するＭＯＦ（米国ミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ，ＵＳＡ）製）の層を、ポリ（ビニルクロリド）のシートに接合して、可撓性複合体を形成した。この複合体をＭＯＦ−ＰＶＣと呼ぶことにする。

ＭＯＦ側を上向きにして、ＭＯＦ−ＰＶＣをクリーンなフラット表面上に配置した。メタノールで湿潤させたリントフリー綿布でＭＯＦ−ＰＶＣのトップ表面を払拭した。約３グラムの実施例９に記載したＺｎＳ蛍燐光体ペーストをＭＯＦ−ＰＶＣ上に配置した。４ミル（１００マイクロメートル）のギャップの正方形マルチクリアランスアプリケーター（商品名ＰＡＲ−５３５３，米国メリーランド州コロンビアのビーワイケー・ガードナー・ユーエスエイ（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ ＵＳＡ ｏｆ Ｃｏｌｕｍｂｉａ，Ｍａｒｙｌａｎｄ，ＵＳＡ）製）を用いて、蛍燐光体ペーストをコーティングの状態に手作業で引き延ばした。重力対流式オーブン（商品名モデル１３５０Ｇ（Ｍｏｄｅｌ １３５０Ｇ），米国ペンシルバニア州ウェストチェスターのヴィダブリューアール・インターナショナル・インコーポレーテッド（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｉｎｃ．，ｏｆ Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ，ＵＳＡ）製）内で約１３０℃の温度で湿潤フィルムを３０分間硬化させた。

蛍燐光体コーテッドＭＯＦ−ＰＶＣ複合体を熱成形機に充填した。層を２７０℃の温度で２３秒間加熱した。円形孔（直径約１／２インチ（１３ｍｍ））を有するプレートを用いて、半球の凸面側に蛍燐光体を有する約１／２インチ（１３ｍｍ）の半球の形態に、蛍燐光体コーテッドＭＯＦ−ＰＶＣを形成した。半球の目視検査から、半球が半球の外側領域近傍でより厚肉であり半球の内側領域でより薄肉であることが示唆された。蛍燐光体層は、平滑で連続しており、亀裂や離層の徴候は見られなかった。

実施例１２
硫化亜鉛（ＺｎＳ）蛍燐光体でコーティングされた多層光学フィルム（ＭＯＦ）の熱成形ドームを、次の手順により作製した。

ＭＯＦ側を上向きにして、実施例１１に記載したＭＯＦ−ＰＶＣのシートをクリーンなフラット表面上に配置した。メタノールで湿潤させたリントフリー綿布でＭＯＦ−ＰＶＣのトップ表面を払拭した。約３グラムの実施例９に記載したＺｎＳ蛍燐光体ペーストをＭＯＦ−ＰＶＣ上に配置した。２ミル（５０マイクロメートル）のギャップの正方形マルチクリアランスアプリケーター（商品名ＰＡＲ−５３５３，米国メリーランド州コロンビアのビーワイケー・ガードナー・ユーエスエイ（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ ＵＳＡ ｏｆ Ｃｏｌｕｍｂｉａ，Ｍａｒｙｌａｎｄ，ＵＳＡ）製）を用いて、蛍燐光体ペーストをコーティングの状態に手作業で引き延ばした。重力対流式オーブン（商品名モデル１３５０Ｇ（Ｍｏｄｅｌ １３５０Ｇ），米国ペンシルバニア州ウェストチェスターのヴィダブリューアール・インターナショナル・インコーポレーテッド（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｉｎｃ．，ｏｆ Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ，ＵＳＡ）製）内で約１３０℃の温度で湿潤フィルムを３０分間硬化させた。

蛍燐光体コーテッドＭＯＦ−ＰＶＣ複合体を熱成形機に充填した。層を２７０℃の温度で２１秒間加熱した。円形孔（直径約１／２インチ（１３ｍｍ））を有するプレートを用いて、半球の凸面側に蛍燐光体を有する約１／２インチ（１３ｍｍ）の半球の形態に、蛍燐光体コーテッドＭＯＦ−ＰＶＣを形成した。半球の目視検査から、半球が半球の外側領域近傍でより厚肉であり半球の内側領域でより薄肉であることが示唆された。蛍燐光体層は、平滑で連続しており、亀裂や離層の徴候は見られなかった。

実施例１３
セリウムをドープしたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）蛍燐光体でコーティングされた多層光学フィルム（ＭＯＦ）の熱成形されたドームを、次の手順により作製した。

２０．０１グラムのフルオロポリマー樹脂（商品名「ホスファー・インク・パートＡ：レジン・ソルージョン（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ Ｉｎｋ Ｐａｒｔ Ａ：Ｒｅｓｉｎ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）」，製品番号：１ＩＮＲ００１、ｒｅｖ：ＡＡ，バッチ番号：ＫＹ４−０３５，米国アリゾナ州チャンドラーのジュレル・コーポレーション（Ｄｕｒｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈａｎｄｌｅｒ，Ａｒｉｚｏｎａ，ＵＳＡ）製）を２オンスのガラスジャーに入れた。１９．９８グラムのＹＡＧ：Ｃｅ蛍燐光体（商品名ＱＭＫ５８／Ｆ−Ｕ１，ロット番号１３２３５，英国スティーベネッジのホスファー・テクノロジー・リミテッド（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｔｄ．ｏｆ Ｓｔｅｖｅｎａｇｅ，Ｅｎｇｌａｎｄ）製）を計量して秤量ディッシュに入れた。最初に蛍燐光体の半分を樹脂に添加し、次にステンレス鋼スパチュラを用いて手で混合し、その後、残りの半分を添加して手で混合することにより、蛍燐光体を樹脂中に混合した。混合物が平滑なテクスチャーおよび均一な外観をもつようになるまで、蛍燐光体と樹脂を手で混合した。得られた蛍燐光体ペーストの入っているジャーを蓋でカバーし、ボトルローラー上に約３０分間配置した。

ＭＯＦ側を上向きにして、実施例１１に記載したＭＯＦ−ＰＶＣのシートをクリーンなフラット表面上に配置した。メタノールで湿潤させたリントフリー綿布でＭＯＦ−ＰＶＣのトップ表面を払拭した。約３グラムのＹＡＧ：Ｃｅ蛍燐光体ペーストをＭＯＦ−ＰＶＣ上に配置した。４ミル（１００マイクロメートル）のギャップの正方形マルチクリアランスアプリケーター（商品名ＰＡＲ−５３５３，米国メリーランド州コロンビアのビーワイケー・ガードナー・ユーエスエイ（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ ＵＳＡ ｏｆ Ｃｏｌｕｍｂｉａ，Ｍａｒｙｌａｎｄ，ＵＳＡ）製）を用いて、蛍燐光体ペーストをコーティングの状態に手作業で引き延ばした。重力対流式オーブン（商品名モデル１３５０Ｇ（Ｍｏｄｅｌ １３５０Ｇ），米国ペンシルバニア州ウェストチェスターのヴィダブリューアール・インターナショナル・インコーポレーテッド（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｉｎｃ．，ｏｆ Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ，ＵＳＡ）製）内で約１３０℃の温度で湿潤フィルムを３０分間硬化させた。

蛍燐光体コーテッドＭＯＦ−ＰＶＣ複合体を熱成形機に充填した。層を２７０℃の温度で２３秒間加熱した。円形孔（直径約１／２インチ（１３ｍｍ））を有するプレートを用いて、半球の凸面側に蛍燐光体を有する約１／２インチ（１３ｍｍ）の半球の形態に、蛍燐光体コーテッドＭＯＦ−ＰＶＣを形成した。半球の目視検査から、半球が半球の外側領域近傍でより厚肉であり半球の内側領域でより薄肉であることが示唆された。蛍燐光体層は、平滑で連続しており、亀裂や離層の徴候は見られなかった。

実施例１４
セリウムをドープしたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）蛍燐光体でコーティングされた多層光学フィルム（ＭＯＦ）の熱成形されたドームを、次の手順により作製した。

ＭＯＦ側を上向きにして、実施例１１に記載したＭＯＦ−ＰＶＣのシートをクリーンなフラット表面上に配置した。メタノールで湿潤させたリントフリー綿布でＭＯＦ−ＰＶＣのトップ表面を払拭した。約３グラムの実施例１３に記載したＹＡＧ：Ｃｅ蛍燐光体ペーストをＭＯＦ−ＰＶＣ上に配置した。２ミル（５０マイクロメートル）のギャップの正方形マルチクリアランスアプリケーター（商品名ＰＡＲ−５３５３，米国メリーランド州コロンビアのビーワイケー・ガードナー・ユーエスエイ（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ ＵＳＡ ｏｆ Ｃｏｌｕｍｂｉａ，Ｍａｒｙｌａｎｄ，ＵＳＡ）製）を用いて、蛍燐光体ペーストをコーティングの状態に手作業で引き延ばした。重力対流式オーブン（商品名モデル１３５０Ｇ（Ｍｏｄｅｌ １３５０Ｇ），米国ペンシルバニア州ウェストチェスターのヴィダブリューアール・インターナショナル・インコーポレーテッド（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｉｎｃ．，ｏｆ Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ，ＵＳＡ）製）内で約１３０℃の温度で湿潤フィルムを３０分間硬化させた。

蛍燐光体コーテッドＭＯＦ−ＰＶＣ複合体を熱成形機に充填した。層を２７０℃の温度で２１秒間加熱した。円形孔（直径約１／２インチ（１３ｍｍ））を有するプレートを用いて、半球の凸面側に蛍燐光体を有する約１／２インチ（１３ｍｍ）の半球の形態に、蛍燐光体コーテッドＭＯＦ−ＰＶＣを形成した。半球の目視検査から、半球が半球の外側領域近傍でより厚肉であり半球の内側領域でより薄肉であることが示唆された。蛍燐光体層は、平滑で連続しており、亀裂や離層の徴候は見られなかった。

実施例１５
実施例１１に記載したＭＯＦ−ＰＶＣのシートを、先に記載した熱成形装置で約２７０℃の温度に１６秒間加熱した。ＭＯＦ−ＰＶＣのこの加熱シートを真空支援下で市販の５ｍｍＬＥＤパッケージの半球形レンズ上にドレープ成形した。ＭＯＦ−ＰＶＣは、半球形レンズ形状に対応する最終形状になった。

成形されたＭＯＦ−ＰＶＣの透過スペクトルをパーキン・エルマー・ラムダ１９（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ Ｌａｍｂｄａ １９）分光光度計により測定した。成形されたＭＯＦ−ＰＶＣの中央部分のスペクトルは、３６０ｎｍおよび４６０ｎｍに帯域端を有し、４００ｎｍにピーク反射率を生じることがわかった。この成形されたＭＯＦ−ＰＶＦは、５００ｎｍ超の波長で７５％超の透過率を有していた。この測定されたＭＯＦ−ＰＶＣのスペクトルシフトは、造形操作時に生じた光学スタックの薄層化が原因であった。

本発明の範囲および精神から逸脱することなく行われる本発明に対する種々の修正および変更は、当業者に自明なものであろう。また、当然のことながら、本発明は、本明細書に記載の例示的な実施形態に限定されるものではない。

ＬＥＤ励起蛍燐光体系光源（ＰＬＥＤ）の概略断面図である。 図１の光源に使用される蛍燐光体−リフレクターアセンブリーの断面図である。 シートの形態で個別部片に細分割された蛍燐光体−リフレクターアセンブリーを備えるロールを示す。 キャリヤーフィルム上の蛍燐光体−リフレクターアセンブリーの個別部片を示す概略断面図である。 他のＰＬＥＤ構成体の概略断面図である。 さらに他のＰＬＥＤ構成体の一部分を示す。 さらに他のＰＬＥＤ構成体の概略断面図である。 図９の実施形態の場合と同様にフロント表面照射を利用する他のＰＬＥＤ構成体の概略側面図である。 非結像コンセントレーターの構成を利用するＰＬＥＤ構成体の概略側面図である。 図１１の一部分のクローズアップ図である。 ＰＬＥＤ構成体の他の実施形態の概略断面図である。 さらに他のＰＬＥＤ構成体の一部分を示す。 実施例１および２の光強度スペクトルを示すグラフである。 実施例３、４、および５の光強度スペクトルを示すグラフである。 実施例６、７、および８の光強度スペクトルを示すグラフである。 実施例９および１０の光強度スペクトルを示すグラフである。

Claims (23)

1. 励起光波長で励起光を放出するＬＥＤと、
   該励起光を受け取るように位置決めされかつ該励起光波長で第１の屈折率を有する蛍燐光体材料層であって、該蛍燐光体材料は、該励起光が照射されたときに可視光波長で可視光を放出する蛍燐光体材料層と、
   該蛍燐光体材料層に隣接して位置決めされた干渉リフレクターと、
   該蛍燐光体材料層に接触するＴＩＲ促進層であって、該ＴＩＲ促進層は、該励起光波長での該第１の屈折率よりも小さい該励起光波長での第２の屈折率を有するＴＩＲ促進層と、
   を備える、ＬＥＤパッケージ。
2. 前記蛍燐光体材料層が、前記励起光波長での前記第２の屈折率よりも大きい前記励起光波長での屈折率を有するバインダー材料を含む、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
3. 前記蛍燐光体材料層がポリエチレンテレフタレートを含む、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
4. 前記蛍燐光体材料層がジルコニアまたはチタニアを含む、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
5. 前記励起光波長において前記励起光波長での前記第１の屈折率と前記励起光波長での前記第２の屈折率との間に差異が存在し、かつ光波長が前記励起光波長から増大するにつれて該差異が減少する、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
6. 前記励起光波長において前記励起光波長での前記第１の屈折率と前記励起光波長での前記第２の屈折率との間に差異が存在し、かつ前記可視光波長において前記第１の屈折率が前記可視光波長での前記第２の屈折率と実質的に同一である、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
7. 前記干渉リフレクターが、前記ＬＥＤと前記蛍燐光体材料層との間に位置決めされ、しかも励起光を透過しかつ可視光を反射する、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
8. 前記蛍燐光体材料層が前記干渉リフレクターと前記ＬＥＤとの間に位置決めされ、しかも前記干渉リフレクターが可視光を透過しかつ励起光を反射する、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
9. 前記ＬＥＤと前記蛍燐光体材料層との間に位置決めされしかも励起光を透過しかつ可視光を反射する第２の干渉リフレクターをさらに備える、請求項８に記載のＬＥＤパッケージ。
10. 前記干渉リフレクターが非平面状である、請求項７に記載のＬＥＤパッケージ。
11. 前記干渉リフレクターが非平面状である、請求項８に記載のＬＥＤパッケージ。
12. 前記ＴＩＲ促進層がエアギャップである、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
13. 前記蛍燐光体材料層と前記ＬＥＤとの間に位置決めされたエアギャップをさらに備える、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
14. 前記蛍燐光体材料層の上方に位置決めされたエアギャップをさらに備える、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
15. 前記可視光波長での前記第１の屈折率と実質的に同一であるかまたはそれよりも大きい前記可視光波長での第３の屈折率を有する材料よりなりかつ前記蛍燐光体材料層に接触する屈折率整合層をさらに備える、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
16. 前記ＴＩＲ促進層がマイクロ構造化層を含む、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
17. 前記ＴＩＲ促進層が前記蛍燐光体材料層に対向する主表面を有し、かつ該主表面が複数のプリズム状構造体を有する、請求項１６に記載のＬＥＤパッケージ。
18. 前記ＴＩＲ促進層が前記蛍燐光体材料層と前記干渉リフレクターとの間に配設されている、請求項１６に記載のＬＥＤパッケージ。
19. 前記干渉リフレクターがショートパス干渉リフレクターである、請求項１８に記載のＬＥＤパッケージ。
20. 前記ＴＩＲ促進層が、１〜１．５の屈折率を有する高分子材料を含む、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
21. 前記蛍燐光体材料層が、１．５〜１．９の屈折率を有する高分子材料を含む、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
22. 前記干渉リフレクターが凹面半球形状を有する、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
23. 前記蛍燐光体材料層が非平面形状を有する、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。

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