JP2007017986A - Device and method for producing output light having a wavelength spectrum in the infrared wavelength range and the visible wavelength range - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2004年10月14日に出願され、優先権を主張する出願番号第10/966,057号の一部継続出願である。先の出願は参照することによって、その内容を全て本明細書に取り入れることとする。 This application is a continuation-in-part of application No. 10 / 966,057, filed Oct. 14, 2004 and claiming priority. The previous application is hereby incorporated by reference in its entirety.
本発明は、赤外波長範囲と可視光波長範囲の波長スペクトルを有する出力光を発生する装置に関し、またそのような光を発生する方法に関する。 The present invention relates to an apparatus for generating output light having a wavelength spectrum in an infrared wavelength range and a visible light wavelength range, and to a method for generating such light.
ストロボは、写真撮影用の補助光を提供し、カメラ又は他の撮像装置によって得られる画像の質を高める。従来のストロボは、アルゴン、クリプトン、ネオン及びキセノンのようなガス、又は水銀の蒸気のような蒸気が充填されているバルブを利用する。高電圧がバルブに適用されると、ガス又は蒸気がイオン化し、ガス又は蒸気を介して電子が流れる。これらの電子はガス又は蒸気の原子を励起し、光が放射される。放射される光の波長特性はバルブ内のガス又は蒸気に依存する。水銀の蒸気の場合、放射される光は紫外線光であり、通常紫外線光は望まれないので、蛍光物質を使用して可視光に変換される。 The strobe provides auxiliary light for taking pictures and enhances the quality of images obtained by a camera or other imaging device. Conventional strobes utilize valves that are filled with gases such as argon, krypton, neon and xenon, or vapor such as mercury vapor. When a high voltage is applied to the valve, the gas or vapor is ionized and electrons flow through the gas or vapor. These electrons excite gas or vapor atoms and light is emitted. The wavelength characteristic of the emitted light depends on the gas or vapor in the bulb. In the case of mercury vapor, the emitted light is ultraviolet light, and normally ultraviolet light is not desired, so it is converted to visible light using a fluorescent material.
最近、発光ダイオード(LED)は作業効率に関して幾分改善されてきており、LEDは、フラッシュ内のバルブでさえも、従来の光源を置き換えるようになっている。既存のLEDは、紫外線(「UV」)、可視光、赤外線(「IR」)の波長域の光を放射可能である。概して、これらのLEDは、狭い発光スペクトル(おおよそ±10 nm)を有する。一例として、青色InGaN LEDは、470 nm±10 nmの波長の光を生成する。他の例では、緑色InGaN LEDは、510 nm±10 nmの波長の光を生成する。他の例では、赤色AlInGaP LEDは、630 nm±10 nmの波長の光を生成する。しかしながら通常、フラッシュは演色のために白色光を発生する必要があるため、赤色、青色、緑色LEDのような異なる色のLEDをフラッシュ内で共に使用して、白色光が発生されている。代替的には、蛍光物質が、フラッシュ内の1つ又はそれ以上のUV、青色、緑色LED内に導入され、蛍光物質を利用して白色光が発生されている。 Recently, light emitting diodes (LEDs) have improved somewhat in terms of work efficiency, and LEDs are replacing conventional light sources, even with bulbs in the flash. Existing LEDs can emit light in the ultraviolet ("UV"), visible, and infrared ("IR") wavelength ranges. In general, these LEDs have a narrow emission spectrum (approximately ± 10 nm). As an example, a blue InGaN LED generates light with a wavelength of 470 nm ± 10 nm. In another example, a green InGaN LED generates light with a wavelength of 510 nm ± 10 nm. In another example, a red AlInGaP LED generates light with a wavelength of 630 nm ± 10 nm. Usually, however, the flash needs to generate white light for color rendering, so different colored LEDs such as red, blue and green LEDs are used together in the flash to generate white light. Alternatively, the phosphor is introduced into one or more UV, blue, green LEDs in the flash and white light is generated using the phosphor.
異なる写真撮影用途に対して、フラッシュにより提供される補助光からの異なる波長特性が望まれている。したがって、出力光の波長特性が調節可能である出力光を発生する装置及び方法に対する必要性が存在する。 Different wavelength characteristics from the auxiliary light provided by the flash are desired for different photography applications. Accordingly, there is a need for an apparatus and method for generating output light in which the wavelength characteristics of the output light are adjustable.
本発明は、可視光波長範囲と赤外波長範囲の波長スペクトルを有する出力光を発生するための装置及び方法に関し、この装置及び方法は、蛍光物質を利用して、1つ又はそれ以上の光源から放射された元来の光の少なくともいくらかを変換して出力光を発生する。蛍光物質は、元来の光を赤外波長範囲又は可視光波長範囲内にピーク波長を有する変換光に変換するのに利用される。変換光は、他の光と組み合わされて出力光を発生する。 The present invention relates to an apparatus and method for generating output light having a wavelength spectrum in the visible light wavelength range and the infrared wavelength range, the apparatus and method utilizing a fluorescent material, and one or more light sources. It converts at least some of the original light emitted from it to generate output light. The fluorescent material is used to convert the original light into converted light having a peak wavelength in the infrared wavelength range or the visible light wavelength range. The converted light is combined with other light to generate output light.
本発明の一実施形態による光発生装置は、ハウジング、第1の光源、第2の光源を含む。第1及び第2の光源は、機能するようにハウジングに連結されている。第1の光源は、赤外波長範囲内にピーク波長を有する第1の光を生成するように構成されている。第2の光源は、可視光波長範囲内にピーク波長を有する第2の光を生成するように構成されている。第2の光源は、その第2の光源により生成された元来の光の少なくともいくらかを変換して第2の光を発生する波長変換特性を有する蛍光物質を含む。第1の光及び第2の光が、赤外波長範囲及び可視光波長範囲の波長スペクトルを有する出力光の成分である。 A light generation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a housing, a first light source, and a second light source. The first and second light sources are connected to the housing to function. The first light source is configured to generate first light having a peak wavelength in the infrared wavelength range. The second light source is configured to generate second light having a peak wavelength in the visible light wavelength range. The second light source includes a fluorescent material having a wavelength conversion characteristic that converts at least some of the original light generated by the second light source to generate second light. The first light and the second light are components of output light having a wavelength spectrum in an infrared wavelength range and a visible light wavelength range.
本発明の一実施形態による光発生装置は、ハウジング、第1の光源、第2の光源を含む。第1及び第2の光源は、機能するようにハウジングに連結されている。第1の光源は、赤外波長範囲内にピーク波長を有する第1の光を生成するように構成されている。第1の光源は、その第1の光源により生成された元来の光の少なくともいくらかを変換して第1の光を発生する波長変換特性を有する蛍光物質を含む。第2の光源は、可視光波長範囲内にピーク波長を有する第2の光を生成するように構成されている。第1の光及び第2の光が、赤外波長範囲及び可視光波長範囲の波長スペクトルを有する出力光の成分である。 A light generation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a housing, a first light source, and a second light source. The first and second light sources are connected to the housing to function. The first light source is configured to generate first light having a peak wavelength in the infrared wavelength range. The first light source includes a fluorescent material having a wavelength conversion characteristic that converts at least some of the original light generated by the first light source to generate the first light. The second light source is configured to generate second light having a peak wavelength in the visible light wavelength range. The first light and the second light are components of output light having a wavelength spectrum in an infrared wavelength range and a visible light wavelength range.
本発明の一実施形態による出力光発生方法は、第1の元来の光を生成して赤外波長範囲内にピーク波長を有する第1の光を発生し、第2の元来の光を生成して可視光波長範囲内にピーク波長を有する第2の光を発生し、第1及び第2の元来の光の少なくともいくらかを蛍光発光により第1の光及び第2の光の一方に変換し、第1の光及び第2の光を、赤外波長範囲及び可視光波長範囲の波長スペクトルを有する出力光として放射することからなる。 An output light generation method according to an embodiment of the present invention generates first original light, generates first light having a peak wavelength in an infrared wavelength range, and generates second original light. Generating a second light having a peak wavelength in the visible light wavelength range, and at least some of the first and second original light is converted into one of the first light and the second light by fluorescence emission. Converting and emitting the first light and the second light as output light having a wavelength spectrum in an infrared wavelength range and a visible light wavelength range.
本発明の他の局面及び利点は、本発明の原理の一例として図解する添付の図面と関連する以下の詳細な説明から明らかとなる。 Other aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings, illustrating by way of example the principles of the invention.
本発明は、可視光波長範囲及び赤外波長範囲の波長スペクトルを有する出力光を発生するための装置及び方法に関し、蛍光物質を利用して、1つ又はそれ以上の光源から放射された元来の光の少なくともいくらかを変換して出力光を発生する。 The present invention relates to an apparatus and method for generating output light having a wavelength spectrum in the visible light wavelength range and the infrared wavelength range, and uses a fluorescent material to inherently emit from one or more light sources. Converts at least some of the light to generate output light.
図1を参照して、本発明の一実施形態による写真撮影に利用されるストロボの形態の光発生装置10を示す。ストロボ10は、少なくとも1つの光源装置を利用して、可視光波長範囲及び赤外(IR)波長範囲双方において広範な波長スペクトルを有する出力光を発生する。したがってストロボ10は、所望の波長特性を有する閃光をもたらすことができ、閃光の少なくとも1つの成分は広範なIR波長範囲/可視光波長範囲を有する。
Referring to FIG. 1, a
図1に示すように、ストロボ10は、デジタルカメラ12、カメラ付き携帯電話14、又は可視光及び赤外光の双方に感度のある任意の他の撮像装置に含まれることがある。またストロボ10は、撮像装置と関連して使用可能な外部フラッシュ装置16に含まれることがある。外部フラッシュ装置16を、撮像装置に取り付けることができるように設計することも、又は撮像装置に関連する外部装置として使用するように設計することもできる。ストロボ10を、図2を参照して以下においてより詳細に記載する。
As shown in FIG. 1, the
図2には、本発明の一実施形態によるストロボ10を備えているデジタル撮像装置20を示す。この実施形態では、ストロボ10はデジタル撮像装置20に内蔵されている。本明細書では、デジタル撮像装置20を、可視光及びIR光の双方に感度のあるデジタルカメラとして記載する。しかしながら撮像装置20を、デジタルビデオカメラのような可視光及びIR光の双方に感度のある任意の撮像装置とすることができる。
FIG. 2 shows a
図2に示すように、撮像装置20は、レンズ22、イメージセンサ24、アナログデジタル変換器(ADC)26、処理装置28、格納装置30、ストロボ10を含む。レンズ22は、関心の持たれる光景をイメージセンサ24上に焦点を合わせ、その光景の画像を獲得するのに利用される。イメージセンサ24は、イメージセンサの各画素において光を受容することに応じて、各画素において電荷を生成することによって焦点の合った画像を電子的に獲得する。イメージセンサ24は、可視光及びIR光の双方に感度があり、それによってストロボ10によって生成されたIR光は、IR光が関心の持たれる光景内の物体に反射されると、イメージセンサにより獲得される。一例として、イメージセンサ24を、電荷結合素子(CCD)又は金属酸化膜半導体(MOS)イメージセンサとすることができる。イメージセンサ24により生成された電荷は、ADC 26により信号処理用のデジタル信号に変換される。
As shown in FIG. 2, the
撮像装置20の処理装置28は、ADC 26からのデジタル信号を処理して、関心の持たれる獲得された光景のデジタル画像を発生する。処理装置28により実施される処理には、デモザイク、画像処理、圧縮が含まれる。結果生じるデジタル画像は、取り外し可能なメモリカードを含む格納装置30内に格納される。
The
ストロボ10は、ハウジング32、光学的に透明なカバー34、1つ又はそれ以上の光源装置36、38、40、42を含む。ハウジング32は、光源装置36、38、40、42に対する構造的な支持をもたらす。ハウジング32には、光源装置36、38、40、42により生成された光のいくらかを光学的に透明なカバー34の方に反射する反射表面44を含み、それによって光源装置により生成された光の大部分を有効な閃光としてカバーを介して伝達することが可能となる。光学的に透明なカバー34を、光源装置36、38、40、42からの光を方向付けてストロボ10の出力光を最適化するレンズとして形成することができる。
The
ストロボ10の光源装置36、38、40、42は、ハウジング32の反射表面44に取り付けられている。ストロボ10の光源装置36、38、40、42のそれぞれを、発光ダイオード(LED)又はレーザーダイオードのような光を発生する任意の形式の装置とすることができる。しかしながら本明細書では、光源装置36、38、40、42をLEDとして記載する。図解する実施形態では、ストロボ10は、可視光波長範囲及び赤外(IR)波長範囲双方の波長スペクトルを有する光を発生し、本明細書では「可視/IR LED」と称する1つのLED 36と3つの他のLED 38、40、42とを含む。ストロボ10に含まれる他のLED 38、40、42の形式は、ストロボの出力光に対して所望される相違する波長特性に依存する。一例として、他のLED 38、40、42には、遠紫外線(UV)LED、UV LED、青色LED、緑色LED、赤色LED、IR LEDが含まれる。また他のLED 38、40、42には、蛍光発光を利用して特定のLEDにより生成される元来の光の少なくともいくらかをより長い波長の光に変換し、白色光のような多色の光を含む種々の色の光を生成する蛍光LEDが含まれる。
The
本発明の代替的な実施形態では、ストロボ10のLED 36、38、40、42は、少なくとも1つの非蛍光IR LED(すなわち蛍光発光を利用することなくIR光を放射するLED)及び少なくとも1つの蛍光可視光色LED(すなわち蛍光発光を利用して可視光色の光を放射するLED)の組み合わせを含み、IR波長範囲及び可視光波長範囲双方の波長スペクトルを有する出力光を発生する。一例として、ストロボ10に含まれる蛍光可視光色LEDは、白色、赤色、緑色、青色、又は黄色又は紫色の光のような混合された色の光を含む他の可視光色の光を放射する。
In an alternative embodiment of the present invention, the
本発明の他の代替的な実施形態では、ストロボ10のLED 36、38、40、42は、少なくとも1つの蛍光IR LED(すなわち蛍光発光を利用してIR光を放射するLED)及び少なくとも1つの非蛍光可視光色LED(すなわち蛍光発光を利用することなく可視光色の光を放射するLED)の組み合わせを含み、IR波長範囲及び可視光波長範囲双方の波長スペクトルを有する出力光を発生する。一例として、ストロボ10に含まれる非蛍光可視光色LEDは、赤色、緑色、青色の光を放射する。ストロボ10は、非蛍光赤色、緑色、青色LEDを含み、それによって可視光波長のスペクトルの大部分又は全てが覆われる。
In another alternative embodiment of the present invention, the
ストロボ10のLED 36、38、40、42は、選択的に作動されて制御され、ストロボ10によって発生される閃光の波長特性が調節される。したがってストロボ10は、所望の波長特性を有する閃光を発生するように制御可能な異なる波長の放射を発生するように構成されている。ストロボ10は、1つもしくはそれ以上のIR LED及び/又は可視/IR LEDのような1つもしくはそれ以上の蛍光体変換IR LEDを利用してIR放射を発生する。ストロボ10は、1つもしくはそれ以上の緑色LED及び/又は1つもしくはそれ以上の蛍光体変換緑色LED(UV/青色ダイ又は青色LEDダイとともに)を利用して緑色放射を発生する。ストロボ10は、1つもしくはそれ以上の青色LED及び/又は1つもしくはそれ以上の蛍光体変換青色LED(UV LEDダイとともに)を利用して青色放射を発生する。ストロボ10は、1つもしくはそれ以上の赤色LED及び/又は1つもしくはそれ以上の蛍光体変換赤色LED(UV/青色ダイ又は青色LEDダイとともに)を利用して赤色放射を発生する。ストロボは、異なる色のLEDの組み合わせ、及び/又は1つ又はそれ以上の蛍光体変換白色LED(UV/青色、緑色、青色LEDダイの組み合わせを)白色放射を発生することもできる。
The
図2に示すように、さらにストロボ10は、駆動回路46、随意的なカラーセンサ48、随意的な制御器50を含む。駆動回路46は、ストロボ10の光源装置36、38、40、42に電気的に接続されている。駆動回路46は、光源装置36、38、40、42に駆動信号を提供し、光源装置を選択的に作動して、異なる光源装置により生成する光から発生される合成光となる閃光を発生する。閃光の所望の波長特性に応じて、駆動信号の幾つかの強度が、所望の光を発生するように変更可能である。カラーセンサ48は、ストロボ10の光学的に透明なカバー34に近接して配置され、カバーから放射される閃光を受容する。カラーセンサ48は、ストロボ10の光源装置36、38、40、42により生成された光の波長特性を測定する。これらの測定値は、制御器50により使用されて、光源装置36、38、40、42により発生された光の波長特性を監視し、ユーザにより選択された所望の閃光を発生するように光の波長特性を調節する。制御器50は、駆動回路46を介して光源装置36、38、40、42を制御することによって、閃光の波長特性を調節することができる。
As shown in FIG. 2, the
さらに図3に移ると、本発明の一実施形態による、LED 100の形態の蛍光光源装置を示し、これはストロボ10内で利用可能である。一実施形態では、蛍光LED 100を、可視光波長範囲及び赤外(IR)波長範囲双方の広範な波長スペクトルを有する出力光を発生する蛍光可視光/IR LEDとすることができる。したがって蛍光可視光/IR LEDの出力光は、可視光及びIR光の双方を含む。出力光は、蛍光物質を利用して、LEDにより生成された元来の光のいくらかを異なる波長の光に変換することによって発生される。変換された光は、元来の光の波長スペクトルを変更し、所望される出力光の波長スペクトルを発生する。出力光が、可視光のみならずIR光も含んでいるので、LED 100は、ビジュアルコミュニケーション又は視覚効果のような可視光用途に対してだけではなく、IR信号電送のような、ストロボ以外のIR用途に対して利用可能である。
Turning further to FIG. 3, a fluorescent light source device in the form of an
代替的な実施形態では、蛍光LED 100を、IR波長範囲内にピーク波長を有する光又は出力IR光を発生する蛍光IR LEDとすることができる。他の代替的な実施形態では、蛍光LED 100を、可視光波長範囲内にピーク波長を有する光又は出力可視光色光を発生する蛍光可視光色LEDとすることができる。出力IR又は可視光色光は、適切な蛍光物質を利用して、LED 100により生成された元来の光のいくらか又は実質的に全てをより長い波長の光に変換することにより発生される。
In an alternative embodiment, the
図3に示すように、LED 100はリードフレーム実装LEDである。LED 100は、LEDダイ102、リードフレーム104、106、ワイヤ108、ランプ110を含む。LEDダイ102は、特定のピーク波長の光を生成する半導体チップである。したがってLEDダイ102は、LED 100に対する光源である。LED 100を単一のLEDダイを含むように示しているが、LEDに、例えば1つの紫外線(UV)LEDダイ及び1つの可視光LEDダイである1つより多い数のLEDダイを含ませることができる。一般に、LEDダイ102からの光は狭い波長スペクトル(おおよそ±10 nm)を有する。LEDダイ102は、紫外線波長範囲及び可視光波長範囲(≒100〜700 nm)においてピーク波長を有する光を生成するように設計されている。一例として、LEDダイを、InGaN又はAlGaN LEDのような、UV、青色、緑色波長範囲においてピーク波長を有する光を生成するGaNに基づくLEDとすることができる。他の例示として、LEDダイ102を、赤色、橙色、黄色波長範囲においてピーク波長を有する光を発生するAlInGaPダイとすることができる。
As shown in FIG. 3, the
LEDダイ102は、リードフレーム104上に位置付けられ、ワイヤ108を介して他のリードフレーム106に電気的に接続されている。リードフレーム104及び106は、LEDダイ102を駆動するのに必要とされる電力をもたらす。LEDダイ102は、そのLEDダイ102から光を伝播させるための媒体であるランプ110内に封入されいている。ランプ110は、主要部112及び出力部114を含む。この実施形態では、ランプ110の出力部114は、レンズとして機能する半球体形状である。したがって出力光としてLED 100から放射される光は、ランプ110の半球体形状の出力部114によって集中される。しかしながら、他の実施形態では、ランプ100の出力部114を水平な平面とすることができる。
The LED die 102 is positioned on the
LED 100のランプ110は、エポキシ、シリコーン、シリコーンとエポキシの混成物、アモルファスポリアミド樹脂、過フッ化炭化水素、ガラス又はプラスチック材料のような任意の透明材料とすることができる透明な物質から製造され、それによってLEDダイ102からの光は、ランプを介して進み、ランプの出力部114から放射される。この実施形態では、ランプ110は、透明な物質と蛍光物質118の混合物から形成されている伝播光に対する媒体である波長変化領域116を含む。波長変化領域116の蛍光物質118は、LEDダイ102によって放射された元来の光の少なくともいくらかをより低いエネルギー(より長波長)の光に変換するのに利用される。蛍光物質118によって変換される元来の光の量は、LED 100の所望とされる出力光によって変化する。例えばLEDダイ102がUV LEDダイである場合、UV光は目に対して有害であり、したがってUV光は出力光として望まれないため、元来の光の実質的に全てが蛍光物質118によって変換される。変換された光及び、もしあるのであれば、吸収されない光は、LED 100の出力光としてランプ110の光出力部114から放射される。
The
波長変化領域116の蛍光物質118は、1つ又はそれ以上の無機蛍光体、1つ又はそれ以上の蛍光有機色素、1つ又はそれ以上の混成物蛍光体、1つ又はそれ以上のナノ蛍光体、あるいは蛍光有機色素、無機蛍光体、混成物蛍光体、ナノ蛍光体の任意の組み合わせからなる。本明細書では、混成物蛍光体は無機蛍光体と有機蛍光体又は色素の任意の組み合わせから形成される蛍光体として画定される。配合に関わりなく、LED 100が蛍光可視/IR LEDであるならば、出力光の波長スペクトルが、可視光波長範囲及びIR波長範囲を含むように、蛍光物質118は、波長変換特性を有し、LEDダイ102からの元来の光のいくらか又は実質的に全てを変換する。LED 100が蛍光IR LEDであるならば、蛍光物質118は、出力光がIR波長範囲内にピーク波長を有するように、LEDダイ102からの元来の光のいくらか又は実質的に全てを変換する波長変換特性を有する。LED 100が蛍光可視光色LEDであるならば、蛍光物質118は、出力光が可視光波長範囲内に1つ又はそれ以上のピーク波長を有するように、LEDダイ102からの元来の光のいくらか又は実質的に全てを変換する波長変換特性を有する。LED 100からの出力光の波長スペクトルは、LEDダイ102によって生成する元来の光のピーク波長及び、波長変化領域116の蛍光物質118の波長変換特性の両方に依存する。したがって所望の波長スペクトルを有する出力光を発生するために、蛍光物質118及びLEDダイ102は共に考慮されなければならない。
The
可視光波長範囲及びIR波長範囲において広範な波長スペクトルを有する出力光を発生するのにともに利用可能である本発明のLEDダイ及び蛍光物質の幾つかの例示を以下に示す。本明細書で使用するように、可視光波長範囲はおおよそ400 nm〜700 nmの範囲であり、IR波長範囲はおおよそ700 nm〜1600 nmの範囲である。以下の例示において、各LEDダイによる色は、そのLEDダイによって生成する光のピーク波長である。同様に、各蛍光体による色は、その蛍光体により変換された光のピーク波長である。第1の例示は、青色LEDと、赤色及び黄色蛍光体、赤色及び緑色蛍光体又は赤色、黄色及び緑色蛍光体の蛍光物質である。この組み合わせは、400〜950 nmの範囲に波長スペクトルを有する出力光を発生する。第2の例示は、赤色LEDダイと、赤色蛍光体の蛍光物質である。この組み合わせは、600〜1500 nmの範囲に波長スペクトルを有する出力光を発生する。第3の例示は、UV LEDダイと、赤色、青色及び黄色蛍光体、赤色、青色及び緑色蛍光体又は赤色、青色、緑色及び黄色蛍光体の蛍光物質である。この組み合わせは、400〜800 nmの範囲に波長スペクトルを有する出力光を発生する。一例として、黄色蛍光体をYAG:Ce、TAG:Ce、YAG:Ce,Prとすることができ、赤色蛍光体をCaS:Eu2+,Mn2+、SrS:Eu2+、(Zn,Cd)S:Ag、Mg4GeO5.5F:MN4+、ZnSe:Ce、ZnSeS:Cu,Clとすることができ、緑色蛍光体をZnS:Cu+、SrGa2S4:Eu2+、YAG:Ce3+、BaSrGa4S7:Euとすることができ、青色蛍光体をBaMg2Al16O27:Euとすることができる。しかしながら所望の波長変換特性を有する任意の蛍光物質を上記の例示に換えて利用することもできる。 Below are some examples of LED dies and phosphors of the present invention that can be used together to generate output light having a broad wavelength spectrum in the visible and IR wavelength ranges. As used herein, the visible wavelength range is approximately 400 nm to 700 nm, and the IR wavelength range is approximately 700 nm to 1600 nm. In the following example, the color by each LED die is the peak wavelength of the light produced by that LED die. Similarly, the color of each phosphor is the peak wavelength of the light converted by that phosphor. A first example is a blue LED and red and yellow phosphors, red and green phosphors or phosphors of red, yellow and green phosphors. This combination generates output light having a wavelength spectrum in the 400-950 nm range. The second example is a red LED die and a fluorescent material of a red phosphor. This combination generates output light having a wavelength spectrum in the range of 600-1500 nm. A third example is a UV LED die and phosphors of red, blue and yellow phosphors, red, blue and green phosphors or red, blue, green and yellow phosphors. This combination generates output light having a wavelength spectrum in the 400-800 nm range. As an example, the yellow phosphor can be YAG: Ce, TAG: Ce, YAG: Ce, Pr, and the red phosphor can be CaS: Eu 2+ , Mn 2+ , SrS: Eu 2+ , (Zn, Cd ) S: Ag, Mg 4 GeO 5.5 F: MN 4+ , ZnSe: Ce, ZnSeS: Cu, Cl can be used, and the green phosphor is ZnS: Cu + , SrGa 2 S 4 : Eu 2+ , YAG: Ce 3+ and BaSrGa 4 S 7 : Eu can be used, and the blue phosphor can be BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu. However, any fluorescent substance having desired wavelength conversion characteristics can be used instead of the above example.
ランプ110の波長変化領域116の形状は図3において矩形として示しているが、波長変化領域を半球体のような他の形状に構成することもできる。さらに他の実施形態では、波長変化領域116は、LEDダイ102に物理的に連結されていなくともよい。実施形態では、波長変化領域116をランプ110内以外の場所に配置することもできる。他の実施形態では、波長変化領域116をストロボ10の光学的に透明なカバー34に配置することもできる。
The shape of the
図4A、4B、4Cには、本発明の実施形態による代替的なランプの構造を示す。図4AのLED 200Aは、全てのランプが波長変化領域であるランプ210Aを含む。したがってこの構造では、全てのランプ210Aが、透明な物質及び蛍光物質118の混合物から形成されている。図4BのLED 200Bは、波長変化領域216Bがランプの外側表面に配置されているランプ210Bを含む。したがってこの構造では、蛍光物質118を含まないランプ210Bの領域がKEDダイ102を覆って先ず形成され、さらに透明な物質及び蛍光物質118の混合物がその領域を覆って堆積され、ランプの波長変化領域216Bが形成される。図4CのLED 200Cはランプ210Cを含み、そのランプ内で、波長変化領域216Cは、LEDダイ102上を覆う透明な物質及び蛍光物質118の混合物の薄い層として形成されている。したがってこの構造では、LEDダイ102は、先ず透明な物質及び蛍光物質118の混合物の薄い層で被覆されて覆われ、波長変化領域216Cが形成され、さらにランプ210Cの残る部分が蛍光物質118を含まない透明な物質を波長変化領域上に配置させることによって形成可能である。一例として、LED 200Cの波長変化領域216Cの厚みを10ミクロンメートルから60ミクロンメートルの間とすることができる。
4A, 4B, and 4C illustrate alternative lamp structures according to embodiments of the present invention. The
代替的な実施形態では、LEDダイが配置されるLEDのリードフレームが、図5A、5B、5C、5Dに図解するように、カップ状反射体を含む。図5A〜5Dは、カップ状反射体322を有するリードフレーム320を含む異なるランプ構造を備えているLED 300A、300B、300C、300Dを示す。カップ状反射体322は、配置されるLEDダイ102に対する押し下げられた領域をもたらし、それによってLEDダイによって生成された光のいくらかはリードフレーム320により反射され、有効な出力光としてそれぞれのLEDから放射される。
In an alternative embodiment, the LED lead frame on which the LED die is placed includes a cup-like reflector, as illustrated in FIGS. 5A, 5B, 5C, 5D. 5A-
上記した異なるランプ構造が、表面実装型LEDのような異なる形式のLEDに適用可能であり、本発明の他の形式のLEDが製造される。加えて、これらの異なるランプ構造を、本発明による、半導体レーザー装置のような他の形式の発光装置に適用することができる。これらの発光装置では、光源をレーザーダイオードのようなLEDダイとは異なる任意の光源とすることができる。 The different lamp structures described above are applicable to different types of LEDs, such as surface mount LEDs, and other types of LEDs of the present invention are manufactured. In addition, these different lamp structures can be applied to other types of light emitting devices, such as semiconductor laser devices, according to the present invention. In these light emitting devices, the light source can be any light source different from the LED die, such as a laser diode.
本発明の一実施形態による出力光発生方法を、図6を参照して記載する。ブロック602において、第1の元来の光が、IR波長範囲内にピーク波長を有する第1の光を発生するように生成される。次に、ブロック604において、第2の元来の光が、可視光波長範囲内にピーク波長を有する第2の光を発生するように生成される。次に、ブロック606において、第1の元来の光及び第2の元来の光の少なくともいくらかが、蛍光発光により第1の光及び第2の光の一方に変換される。次に、ブロック608において、第1の光及び第2の光が、IR波長範囲及び可視光波長範囲内に波長スペクトルを有する出力光として放射される。
An output light generation method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. At
本発明の特定の実施形態を記載し図解してきたが、本発明は、そのような記載され、図解された特定の形態又は部品の配列に制限されない。本発明の範囲は、本明細書に添付する特許請求の範囲の記載及びそれに等価なものによって画定される。 While specific embodiments of the invention have been described and illustrated, the invention is not limited to the specific forms or arrangements of parts as described and illustrated. The scope of the invention is defined by the claims appended hereto and their equivalents.
10 光発生装置
12 デジタルカメラ
14 カメラ付き携帯電話
16 外部フラッシュ装置
20 撮像装置
22 レンズ
24 イメージセンサ
26 アナログデジタル変換器
28 処理装置
30 格納装置
100 LED
102 LEDダイ
104、106 リードフレーム
108 ワイヤ
110 ランプ
116 波長変化領域
118 蛍光物質
322 カップ状反射体
DESCRIPTION OF
102 LED die 104, 106
Claims (21)
前記ハウジングに機能するように連結され、赤外波長範囲内のピーク波長を有する第1の光を生成するように構成されている第1の光源と、該第1の光が出力光の成分をなし、
前記ハウジングに機能するように連結され、可視光波長範囲内にピーク波長を有する第2の光を生成するように構成されている第2の光源とを含み、
前記第2の光源が、波長変換特性を有する蛍光物質を含み、前記第2の光源により生成された元来の光の少なくともいくらかが変換され、前記第2の光が発生し、前記出力光が赤外波長範囲及び可視光波長範囲内に波長スペクトルを有するように、また前記第2の光が前記出力光の成分である光発生装置。 A housing;
A first light source operatively coupled to the housing and configured to generate first light having a peak wavelength in an infrared wavelength range; and the first light is a component of output light. None,
A second light source operatively coupled to the housing and configured to generate a second light having a peak wavelength within a visible light wavelength range;
The second light source includes a fluorescent material having wavelength conversion characteristics, and at least some of the original light generated by the second light source is converted to generate the second light, and the output light is A light generating device that has a wavelength spectrum in an infrared wavelength range and a visible light wavelength range, and wherein the second light is a component of the output light.
前記ハウジングに機能するように連結され、赤外波長範囲内のピーク波長を有する第1の光を生成するように構成されている第1の光源と、当該第1の光源が、その第1の光源によって生成された元来の光の少なくともいくらかを変換して前記第1の光を発生する波長変換特性を有する蛍光物質を含み、前記第1の光が出力光の成分をなし、
前記ハウジングに機能するように連結され、可視光波長範囲内にピーク波長を有する第2の光を生成するように構成されている第2の光源とを含み、
前記出力光が赤外波長範囲及び可視光波長範囲内に波長スペクトルを有するように、また前記第2の光が前記出力光の成分である出力光を発生するための装置。 A housing;
A first light source operatively coupled to the housing and configured to generate a first light having a peak wavelength in an infrared wavelength range, the first light source comprising: Including a fluorescent material having a wavelength conversion characteristic that converts at least some of the original light generated by the light source to generate the first light, wherein the first light constitutes a component of the output light,
A second light source operatively coupled to the housing and configured to generate a second light having a peak wavelength within a visible light wavelength range;
An apparatus for generating output light such that the output light has a wavelength spectrum in an infrared wavelength range and a visible light wavelength range, and wherein the second light is a component of the output light.
第1の元来の光を生成して赤外波長範囲内にピーク波長を有する第1の光を発生し、
第2の元来の光を生成して可視光波長範囲内にピーク波長を有する第2の光を発生し、
前記第1の元来の光及び前記第2の元来の光の少なくともいくらかを、蛍光発光により、前記第1の光及び前記第2の光の一方に変換することからなり、
前記第1の光及び前記第2の光を前記出力光として放射し、前記出力光が前記赤外波長範囲及び前記可視光波長範囲内に波長スペクトルを有する方法。 A method for generating output light comprising:
Generating a first original light to generate a first light having a peak wavelength in the infrared wavelength range;
Generating a second original light to generate a second light having a peak wavelength within the visible light wavelength range;
Converting at least some of the first original light and the second original light into one of the first light and the second light by fluorescence emission,
A method of emitting the first light and the second light as the output light, wherein the output light has a wavelength spectrum in the infrared wavelength range and the visible light wavelength range.
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