JP2009524247A5 - - Google Patents

Description

白と感じられる光は、必然的に、２つ、またはそれ以上の色の（または、波長の）ブレンドであるので、単一の発光ダイオードは、白色を生ずることはできない。“白色”発光ダイオードは、各赤、緑、および青の発光ダイオードにより形成される発光ダイオードピクセルを持って製造されてきた。他の、“白色”発光ダイオードは、(1) 青色光を発生する発光ダイオード、および、(2) 前記発光ダイオード により発光された光による励起に応答して黄色光を発するルミネッセント材料（たとえば、蛍光体）を含んで生成され、これにより、該青色光、および黄色光は、混合されたとき、白色光と感知される光を生成する。

発光ダイオードは、このように、個々に、または、任意の結合において、任意に、１つ、またはそれ以上のルミネッセント材料（蛍光体、またはシンチレータ）、および／または、フィルターとともに使用されて、任意の所望の感受される色（白を含む）を生成することができる。したがって、現存する光源を、発光ダイオード光源により、たとえば、エネルギー効率、演色評価数（ＣＲＴ）、有効性（ｌｍ／Ｗ）、および／または、サービス期間、に関して改善するために置き換えるよう、努力がなされつづけている領域は、任意の特定の色の光、あるいは色のブレンドの光に、限定されるものではない。

広い多種多様性のルミネッセント材料（たとえば、その全体が参照によりここに組み入れられる、米国特許第６，６００，１７５号明細書に開示されているように、ルミファー、あるいはルミノフォリック材料としても知られている）は、公知であり、当業者にとって入手可能である。例えば、蛍光体は、たとえば、励起放射源により励起されたとき、反応性の放射（例えば、可視光線）を発するルミネッセント材料である。多くの場合、応答する放射は、励起する放射の波長と異なる波長を持つ。ルミネッセント材料の他の例は、紫外線を照射されると、可視スペクトル内において輝くシンチレーター、昼日グローテープ、およびインクを含む。

たとえば、米国特許第６，９６３，１６６号明細書（Ｙａｎｏ‘１６６）は、従来の発光ダイオードランプが、発光ダイオードチップ、発光ダイオードチップを覆うための弾丸形状透明ハウジング、電流を発光ダイオードチップに供給する導線、および、発光ダイオードチップの放射を一定の方向に反射するためのチップ反射器、そこにおいては、発光ダイオードチップは、第１の樹脂部分により収容されており、これは、さらに第２の樹脂部分により収容されている、を含むことを開示している。Ｙａｎｏ‘１６６によれば、第１の樹脂部分は、カップリフレクタを樹脂材料で満たし、それを、発光ダイオードチップが、カップリフレクタの底上にマウントされ、そののち、そのカソード、およびアノード電極が、ワイヤによりリードに電気的に接続された後に、キュアーすることにより得られる。Ｙａｎｏ‘１６６によれば、蛍光体は、発光ダイオードチップから出射された光Ａにより励起されるよう、第１の樹脂部分において分散され、該励起された蛍光体は、光Ａより長い波長を持つ蛍光発光（“光Ｂ”）を生成し、該光Ａの一部は、蛍光体を含む第１の樹脂部分を通って送信され、結果として、光Ａと光Ｂの混合物である光Ｃが、照明として用いられる。

上記したように、“白ＬＥＤ光”（すなわち、白、または、白に近いと感受される光）は、白い白熱電球に対する可能な置き替えとして研究されて来た。白色ＬＥＤランプの代表的な例は、ガリウム窒化物（ＧａＮ）から作られる青色発光ダイオードチップのパッケージ、これは、ＹＡＧ等の蛍光体によりコートされる、を含む。このようなＬＥＤランプにおいて、青色発光ダイオードチップは、約４５０ｎｍの波長を持つ放射を生成し、蛍光体は、その放射を受信したとき、約５５０ｎｍのピーク波長を持つ黄色の蛍光を生成する。たとえば、ある設計においては、白色発光ダイオードは、青色発光半導体発光ダイオードの外部表面上に、セラミック蛍光体層を形成することにより、製造される。発光ダイオードチップより出射される青色光の一部は、蛍光体を通過し、一方、該発光ダイオードチップより出射される青色光の一部は、蛍光体により吸収され、これは、励起され、黄色光を発する。発光ダイオードチップより出射され、蛍光体を通過した青色光の一部は、蛍光体により発射された黄色光と混合される。観察者は、青、および黄色の光の混合物を、白色光として感受する。

いくつかの、いわゆる“暖かい白い”ＬＥＤは、室内使用のための、より受け入れ可能な色温度（２７００−３５００Ｋ）、および、良いＣＲＩ（黄色と赤の蛍光体混合物の場合、Ｒａ＝９５と高い）をもつが、しかし、それらの有効性は、標準“白”ＬＥＤのそれの半分よりずっと小さい。

図１−図３に示される色度図座標、およびＣＩＥ色度図は、多くの本、および、他の刊行物、たとえば、Ｋ．Ｈ．バトラー、“蛍光ランプ蛍光体”（ペンシルベニア州立大学プレス１９８０）、９８−１０７ページ、および、Ｇ．ブラッセ等、“ルミネッセント材料”（スプリング出版社１９９４）、１−９−１１０ページ、に詳細に記述されており、ともに参照によりここに組み入れられる。

前記１つ、またはそれ以上の第１のルミファー、および前記1つ、またはそれ以上の第２のルミファーは、個々に任意のルミファーでよく、それの広い範囲の種々のものは、上記したように、当業者に公知である。たとえば、前記少なくとも１つの第１のルミファー、および前記少なくとも１つの第２のルミファーのおのおのは、個々に蛍光体よりなる（または、本質的にそれのみよりなる、または、それのみよりなる）ことができる。前記少なくとも１つのルミファーのおのおのは、もし望まれれば、さらに、１つ、またはそれ以上の、高度に透過性の（たとえば、透明な、または、実質的に透明な、あるいは、いくぶん分散性の、）バインダー、たとえば、エポキシ、シリコーン、ガラス、または、他の任意の適切な材料（たとえば、１つ、またはそれ以上のバインダーよりなる任意の与えられたルミファーにおいては、１つ、またはそれ以上のルミファーは、該１つ、またはそれ以上のバインダー内で分散されることができる）よりなる、ことができる。たとえば、該ルミファーが厚ければ厚いほど、一般に、該蛍光体の重量パーセントは、より低い。該ルミファーの全体厚に依存して、蛍光体の重量パーセントは、一般に、任意の値であることができ、たとえば、０．１重量パーセントから１００重量パーセント（たとえば、純粋の蛍光体を、熱間等方圧手順に付すことにより形成されるルミファー）であることができる。

この第１の実施形態において、発光ダイオード１１は、第１のルミファー１２内にマウントされており、これは次に、第１の反射性の要素１３内に位置されている。たとえば、第１のルミファー１２は、カップ反射器１３を樹脂材料で満たし、発光ダイオードチップ１１が、カップ反射器１３の底上にマウントされ、その後、そのカソード、およびアノード電極を、配線の方法によりリードに電気的に接続した（蛍光体が、発光ダイオードチップ１１からの光により励起されるよう樹脂材料内に分散されている）後に、それをキュアーすることにより得ることができ、これにより、（すなわち、図４に描かれる方向において、）該発光ダイオード１１、および第１のルミファー１２は、それらが、第１の反射性要素１３の各内部表面間に位置しているという意味で、該第１の反射性要素“内”にある。

図４に描かれた実施形態において、第２のルミファー１５は、Dymax 光キャップ9617 および YAG:CE ( 4.67 % の重量パーセント) よりなる明確な包囲体よりなっている。 図４に描かれた実施形態は、たとえば、青色ＬＥＤチップをクールホワイトに変換するようＹＡＧを用い、かつ、該パッケージの外部表面を、（ＹＡＧ、または、緑、赤、等の、結果としての色スペクトルを開く、任意の他の蛍光体、等の）１つ、またはそれ以上の蛍光体等の、任意の所望のルミネッセント材料を含むルミファーでカバーすることにより、達成することができる。

たとえば、前記１つの、またはそれ以上のルミネッセント要素は、蛍光体、シンチレーター、昼日グローテープ、紫外線を照射したとき可視光スペクトル内で発光するインク、等、の中から、選択することができる。

Claims (17)

1. 照明装置であって、
   反射性カップにより画定される空間内にある少なくとも１つの第１の固体発光素子と、
   少なくとも１つの蛍光体が分散されている少なくとも１つのバインダーを備えている少なくとも１つの第１のルミファーと、
   湾曲面を有する少なくとも１つの第２のルミファーと、
   を備え、
   第１の固体発光素子と第２のルミファーとの間に第１のルミファーの少なくとも一部分が存在し、第１及び第２のルミファーは離間しており、第１のルミファー上の各位置は第１の平面の第１の側又は第１の平面内にあり、第２のルミファー上の各位置は第１の平面の第２の側または第１の平面内にあり、
   各位置は第１の平面内の反射性カップの周辺端上にあり、
   第１の固体発光素子の全体は第１の平面の第１の側にあり、
   反射性カップ上の各位置は第１の平面の第１の側又は第１の平面内にあり、
   反射性カップの上端に隣接する第１のルミファーの一部から反射性カップの上端の真上に延びている視線は、第２のルミファーの先端を通過していることを特徴とする照明装置。
2. 請求項１記載の照明装置はさらに、該装置はさらに、固体発光素子及び第１のルミファーを完全に取り囲む少なくとも１つのパッケージ要素を備えていることを特徴とする照明装置。
3. 請求項２記載の照明装置において、パッケージ要素は透明であることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１−３いずれかに記載の照明装置において、少なくとも１つの空気領域が第１及び第２のルミファーの間に設けられていることを特徴とする照明装置。
5. 請求項１−４いずれかに記載の照明装置において、該装置はさらに、第２の反射性要素を備えていることを特徴とする照明装置。
6. 請求項１−５いずれかに記載の照明装置において、第２のルミファーは湾曲面の表面領域は、第１のルミファーの表面領域の少なくとも２倍であることを特徴とする照明装置。
7. 請求項１−６いずれかに記載の照明装置において、
   (1)固体発光素子により発光される光であって、第１のルミファーにより変換されずに第１のルミファーから出射される光と、
   (2)固体発光素子により発光される光であって、第１のルミファーにより変換されて第１のルミファーから出射される光との混合光が、
   １９３１年ＣＩＥ色図上の第１、第２、第３及び第４の線分により囲まれる領域内にあるｘ、ｙカラー座標を有し、第１の線分は第１の点を第２の点に接続し、第２の線分は第２の点を第３の点に接続し、第３の線分は第３の点を第４の点に接続し、第４の線分は第４の点を第１の点に接続し、第１の点は０．４５、０．３５のｘ、ｙ座標を有し、第２の点は０．３５、０．４５のｘ、ｙ座標を有し、第３の点は０．１２、０．２２のｘ、ｙ座標を有し、第４の点は０．２０、０．０７５のｘ、ｙ座標を有していることを特徴とする照明装置。
8. 請求項１−７いずれかに記載の照明装置において、固体発光素子は、可視光領域から５２５ｎｍまでの波長の光を発光する発光ダイオードであることを特徴とする照明装置。
9. 請求項１−８いずれかに記載の照明装置において、バインダーは、エポキシ、シリコーン及びガラスよりなるグループから選択されることを特徴とする照明装置。
10. 請求項１−９いずれかに記載の照明装置において、第１のルミファーはさらに、拡散剤、散乱剤、及びティントからなるグループから選択された少なくとも１つの添加剤を有していることを特徴とする照明装置。
11. 請求項１−１０いずれかに記載の照明装置において、第１のルミファーは第１のリン発光材料よりなり、第２のルミファーは第２のリン発光材料よりなり、第１のリン発光材料は第２のリン発光材料と同一であることを特徴とする照明装置。
12. 照明装置を製造する方法であって、
    少なくとも第１の固体発光素子に対して少なくとも１つの第１のルミファーの外に少なくとも１つの第２のルミファーを配置する配置ステップを含み、
    第２のルミファーと第１のルミファーは離間しており、第２のルミファーは湾曲面を有しており、
    第１のルミファーは少なくとも１つの蛍光体が分散されている少なくとも１つのバインダーを備えており、
    第１の固体発光素子の全体は反射性カップにより画定された空間内にあり、
    反射性カップの周辺端上にある各位置は第１の平面内にあり、
    反射性カップ上の各位置は第１の平面の第１の側又は第１の平面内にあり、
    第２のルミファー上の各位置は第１の平面の第２の側又は第１の平面内にあり、
    反射性カップの上端に隣接する第１のルミファーの一部から反射性カップの上端の真上に延びている視線は、第２のルミファーの先端を通過している、配置ステップを含んでいることを特徴とする方法。
13. 請求項１２記載の照明装置において、少なくとも１つの固体発光素子に対して少なくとも１つの第１のルミファーの外に少なくとも１つの第２のルミファーを配置する配置ステップは、第２のルミファーを、第１のルミファーを備えたパッケージ化された固体発光素子の上に配置するステップを含むことを特徴とする方法。
14. 照明方法であって、
    固体発光素子と、少なくとも１つの第１のルミファーと、少なくとも１つの第２のルミファーとを備える照明装置内において、少なくとも１つの該固体発光素子に電力を供給するステップであって、
    少なくとも１つの第１のルミファーと少なくとも１つの第２のルミファーは離間しており、少なくとも１つの蛍光体が分散されているバインダーを備えている少なくとも１つの第１のルミファーの少なくとも一部分が、固体発光素子と湾曲面を有する少なくとも１つの第２のルミファーとの間に配置されており、第１のルミファーの全体は第１の平面の第１の側にあり、第２のルミファーの全体は第１の平面の第２の側にあり、第１の固体発光素子の全体は反射性カップにより画定される空間内にあり、反射性カップの周辺端上の各位置は第１の平面内にあり、反射性カップ上の各位置は第１の平面の第１の側または第１の平面内にあり、
    反射性カップの上端に隣接する第１のルミファーの一部から反射性カップの上端の真上に延びている視線は、第２のルミファーの先端を通過している、電力供給ステップを含んでいることを特徴とする照明方法。
15. 請求項１記載の照明装置において、第１の平面は、第１のルミファーの表面と同一平面であることを特徴とする照明装置。
16. 照明装置であって、
    少なくとも第１の固体発光素子と、
    少なくとも一部分が第１の固体発光素子と第２の反射性要素の間にある第１の反射性要素と、
    第１の反射性要素によって画定される空間内に位置し、かつ少なくとも１つの蛍光体が分散されている少なくとも１つのバインダーを備えている少なくとも１つの第１のルミファーと、
    第１の反射性要素によって画定される空間の外側に位置し、第１のルミファーから離間している少なくとも１つの第２のルミファーと、を備え、
    第１のルミファー上の各位置は第１の平面の第１の側又は第１の平面内にあり、第２のルミファー上の各位置は第１の平面の第２の側又は第１の平面内にあり、
    第１の反射性要素の周辺端上の各位置は第１の平面内にあり、
    第１の固体発光素子は空間内にあり
    第１の固体発光素子の全体は第１の平面の第１の側にあり、
    第１の反射性要素上の各位置は第１の平面の第１の側又は第１の平面内にあり、
    第１の反射性要素の上端に隣接する第１のルミファーの一部から第１の反射性要素の上端の真上に延びている視線は、第２のルミファーの先端を通過していることを特徴とする照明装置。
17. 照明方法であって、
    第１の固体発光素子と、少なくとも１つの第１のルミファーと、少なくとも１つの第２のルミファーとを備える照明装置内において、少なくとも１つの第１の固体発光素子に電力を供給するステップであって、
    少なくとも１つの第１のルミファーと少なくとも１つの第２のルミファーは離間しており、少なくとも１つの蛍光体が分散されている少なくとも１つのバインダーを備えている第１のルミファーの少なくとも一部分が、第１の固体発光素子と第２のルミファーとの間に配置されており、第１の固体発光素子からの少なくとも一部の光が第２のルミファーから出射された少なくとも一部の光と混合され
    第1の固体発光素子の全体は反射性カップにより画定される空間内にあり、
    反射性カップの周辺端上の各位置は第１の平面内にあり、
    反射性カップ上の各位置は第１の平面の第１の側又は第１の平面内にあり、
    第２のルミファー上の各位置は第１の平面の第２の側又は第１の平面内にあり、
    反射性カップの上端に隣接する第１のルミファーの一部から反射性カップの上端の真上に延びている視線は、第２のルミファーの先端を通過しており、
    反射性カップの少なくとも１部分は第１の固体発光素子と反射性要素の間にある、電力供給ステップとを含んでいることを特徴とする照明方法。