JP2010537420A - 反射型波長変換層を含む光源 - Google Patents

Abstract

第１の光を放射するように構成される光源は、波長変換層と組み合わされる。前記波長変換層は、第１の光の経路に配置され、光源から離れて置かれ、第１の光を吸収して、第２の光を放射するように構成される蛍光体のような少なくとも一つの波長変換物質を含む。前記波長変換層は、反射層と光源との間に配される。いくつかの実施形態では、波長変換層は厚い層である。

Description

本発明は、波長変換半導体発光デバイスのような波長変換光源に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）、共振キャビティ発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）、垂直キャビティ・レーザダイオード（ＶＣＳＥＬ）及びエッジ放射レーザーを含む半導体発光デバイスは、現在利用可能な最も効率的な光源の一つである。可視スペクトル間で動作可能な高輝度発光デバイスを製造する現在対象の物質系は、ＩＩＩ価の窒化物物質とも呼ばれる、グループＩＩＩ―Ｖ半導体、特にガリウム、アルミニウム、インジウム及び窒素の２つの、３つの及び４つの合金を含む。通常は、ＩＩＩ価の窒化物発光デバイスは、金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）又は他のエピタキシャル技術により、異なる組成物及びドーパント濃度の半導体層の積層を、サファイヤ、炭化ケイ素、ＩＩＩ価の窒化物又は他の適切な基板上に、エピタキシャルで成長させることにより製作される。前記積層は、基板の上に形成された例えばＳｉでドープされた一つ以上のｎ型層と、１つ又は複数のｎ型層の上に形成される活性領域の一つ以上の光放射層と、前記活性領域の上に形成される例えばＭｇでドープされた一つ以上のｐ型層とをしばしば含む。電気的コンタクトは、ｎ型及びｐ型領域上に形成される。

現在の市販のＩＩＩ価の窒化物デバイスにより放射される光が、通常可視スペクトルのより短い波長端上にあるので、ＩＩＩ価の窒化物デバイスにより生成される光は、長めの波長を持つ光を生じるように容易に変換できる。第１のピーク波長（「主要な光」）を持つ光が、発光／蛍光として既知のプロセスを使用して、一つ以上のより長いピーク波長（「第２の光」）を持つ光に変換できることは、良く知られた技術である。蛍光プロセスは、蛍光体のような波長変換物質により主要な光を吸収し、蛍光体物質の発光中心を励起することを意味し、これは第２の光を放射する。第２の光のピーク波長は、蛍光体物質に依存する。蛍光体物質のタイプは、特定のピーク波長を持つ第２の光を得るように選ばれる。

図１は、米国特許第６，３５１，０６９号に記載されている従来技術の蛍光体変換のＬＥＤ１０を例示する。ＬＥＤ１０は、起動されるとき、青い主要な光を生成するＩＩＩ価の窒化物ダイ１２を含む。ＩＩＩ価の窒化物ダイ１２は、反射器カップ・リードフレーム１４上に配されて、リード線１６及び１８と電気的に結合される。リード線１６及び１８は、電力をＩＩＩ価の窒化物ダイ１２へ導く。ＩＩＩ価の窒化物ダイ１２は、波長変換物質２２を含む層２０、しばしば透明な樹脂によりカバーされる。層２０を形成するために利用される波長変換物質のタイプは、蛍光物質２２により生成される第２の光の所望のスペクトル分布に依存して変化する。ＩＩＩ価の窒化物ダイ１２及び蛍光層２０は、レンズ２４により封入される。レンズ２４は、通常は透明なエポキシ又はシリコンでできている。

動作時、電力がＩＩＩ価の窒化物ダイ１２に、当該ダイを起動させるために、供給される。起動されるとき、ダイ１２はダイの上面から離れるように主要な光を放射する。一部の放射された主要な光は、層２０の波長変換物質２２により吸収される。その後、波長変換物質２２は、主要な光の吸収に応じて第２の光を、すなわちより長いピーク波長を持つ変換光を放射する。放射された主要な光の残りの吸収されていない部分は、第２の光と一緒に波長変換層を通って伝送される。レンズ２４は、出力光として矢印２６により示される通常の方向に、第２の光及び吸収されていない主要な光を導く。よって、出力光は、ダイ１２から放射される主要な光と波長変換層２０から放射される第２の光とから成る複合光である。可視の第２の光を放射する一つ以上の波長変換物質と組み合わされたＵＶの主要な光を放射するダイの場合の様に、波長変換物質は、主要な光があまり又は全くデバイスから逃げないように構成される。

蛍光体変換ＬＥＤの代替の構造は、米国特許第６、６３０、６９１号にて説明されるように、単一の結晶発光の基板上で成長されたＬＥＤデバイス、米国特許第６、６９６、７０３号にて説明されるように、ＬＥＤ上に形成される薄膜蛍光物質層、及び米国特許第６、５７６、４８８号に説明されるように電気泳動的な付着により、又は米国特許第６、６５０、０４４号に説明されるようにステンシル印刷によりＬＥＤに置かれる共形層を含む。

蛍光物質層が発光デバイスの表面の上に形成される上述したデバイスは、幾つかの不利な点を持つ。蛍光体を通る光の経路と蛍光物質層の厚さとのバリエーションのため、蛍光体が直接ＬＥＤの表面に付与されるときカラー均一性を達成することが困難である。また、ＬＥＤからの熱は、蛍光体のカラー・ポイントを望ましくなくシフトさせ、又は蛍光体を劣化させる。

本発明の実施例によると、第１の光を放射するように構成される光源は、波長変換層と組み合わされる。前記波長変換層は、第１の光の経路に配され、光源から離れて置かれ、第１の光を吸収し第２の光を放射するように構成される蛍光体のような少なくとも一つの波長変換物質を含む。前記波長変換層は、反射層と光源との間に配される。いくつかの実施形態では、波長変換層は厚い層である。

波長変換層が厚く、光源から離れて置かれ、反射層により混合されるので、システムを出る混合された第１及び第２の光のカラー・ポイントは容易に制御できる。波長変換層が光源から離れて置かれるので、波長変換層は光源により加熱されず、ヒートシンクにより効率的に冷却でき、波長変換物質の加熱により生じるカラー・ポイントのシフト及び／又は効率の損失を排除するか又は低減する。波長変換層は、作るのに信頼性が高く安価でもある。

図１は、従来技術の蛍光体変換ＬＥＤの断面図である。 図２は、本発明の実施例による反射型波長変換層を含むＬＥＤスポット・ランプの断面図である。 図３は、本発明の実施例による反射型波長変換層及び固体レンズを含むＬＥＤスポット・ランプの断面図である。 図４は、単一の蛍光体又は複数の混合蛍光体を持つ波長変換層を例示する。 図５は、非波長変換エリアを持つ波長変換層を例示する。 図６は、別々のエリアに置かれる複数の蛍光体と非波長変換エリアとを持つ波長変換層を例示する。

本発明の実施例によると、蛍光体のような厚い反射型波長変換層は、ＬＥＤのような半導体発光デバイスから離れて置かれる。図２は、本発明の一実施例によるＬＥＤベースのスポット・ランプの断面図である。光源３０がマウント３４及び任意のヒートシンク３６にマウントされる。ヒートシンク３６は、図２に図示されるようにフィンを取り付けられる。光源３０から放射され、光源３０を囲むミラー３２から反射される光は、光学プレート３８へ引き出される。波長変換層４２は、光源３０から離れて置かれ、光源３０から光を受けるように配置される。オプションのヒートシンク４４は、波長変換層４２を冷却する。収集レンズ４０は、光を平行にする。

光源３０は、短波長光、例えば青又は紫外線光を作ることができる、例えば、ＬＥＤ、他の半導体装置、ＬＥＤのアレイ、キセノンランプ又は水銀ランプのような何らかの適切な光源である。光源３０として使用される半導体装置の場合、デバイスは、大部分の光がデバイスの側から放射されるように構成されるか、ランバート（光源の面に対する法線からの光の９０°の円錐）の、又は例えばデバイスの取り出し面に形成される格子の構造体のような光子的結晶により小さな円錐に限定される発光パターンを持って構成される。

光源３０は、オプションのマウント３４にマウントされ、オプションのヒートシンク３６に接続されている。いくつかの実施形態では、ＬＥＤのアレイからなる光源において、異なる波長で光を放射するＬＥＤが用いられる。各波長は、システムから放射される波長変換光及び混合ＬＥＤの白色のポイントを調整するように、又は改善された効率のために、波長変換層４２の特定の蛍光体と整合するように選択される。

光は、光源３０から光学プレート３８に取り出される。光学プレート３８は、収集レンズ４０の方へ光を向けるように形成される。例えば、側４８は、全内反射が光を収集レンズ４０に向けるように傾斜されるか又はカーブされる。光学プレート３８は、例えば、ガラス又はプラスチックのような透明な物質である。側４８は、オプションの反射材料で被覆されている。光学プレート３８は、光源３０の側の長さのオーダーの厚みを持つ。光源３０が単一のＬＥＤ又はＬＥＤのアレイである場合、光源３０の側の長さは、例えば、０．５〜５ｍｍ、０．５〜１．５ｍｍ又は０．５〜２．５ｍｍである。光源３０は、正方形、長方形又は何れかの他の適切な形状でもよい。図２に図示されるように、光学プレート３８の底面のエリアは、光源３０のエリアより大きく、例えば、２〜１００倍大きく、又は５〜１５倍大きい。波長変換層４２は、少なくとも光学プレート３８の厚み分、光源３０から離れて置かれる。

光源３０は、ガラス光学プレート３８とのインタフェースでの屈折により、光源３０からの光が、光学プレート３８の屈折率に依存して、約４２°の法線からの角度を持つビーム内に限られるように、光学プレート３８から離れて置かれる。このとき波長変換層４２は、光源３０からの光が波長変換層４２をバイパスしないように構成される。あるいは、光源３０は、プレート３８と光学的コンタクトがあってもよく、この場合光源３０からの光学プレート３８の範囲内の光が±９０°拡がる。いくつかの光は、波長変換層をバイパスして、収集レンズ４０の方へ向かってもよい。

鏡３２は、光源３０に隣接して、又は光源３０の下に配される。いくつかの実施形態では、波長変換層４２により放射される光のおよそ３０％は、光源３０に戻る方へ放射される。鏡３２は、少なくともこの光の一部を光学プレート３８へと反射して戻す。鏡３２は、例えば、光学プレート３８の底部の高い反射のコーティング、又は光学プレート３８から離れて置かれる別個の鏡である。好適なコーティング及び物質の例としては、銀、アルミニウム、ダイクロイックコーティング、アルミニウムの反射率を強化するためにダイクロイックコーティングと組み合わされたアルミニウム、並びにチタンの酸化物及びゾル・ゲル・プロセスにより形成されるアルミニウムの酸化物のような物質を含む。

図２に示される収集光学部品４０は、中空反射器である。当該形状は、放物線状、複合放物線状、楕円、又は複数の平小面若しくはセグメントから形成されてもよい。セグメント型光学部品は、カラー均一性を改善する。

図３は、中実の光学部品５０を持つデバイスを例示する。光学部品５０は、例えばガラス又はプラスチックでもよく、例えば接着剤により波長変換層４２の一番上に取り付けられてもよい。あるいは、光学部品５０は、波長変換層４２上へオーバーモールドされる。光学部品５０をオーバーモールドするために、光学部品５０の所望の形状に対応するくぼみを持つモールドが、デバイスと位置合わせされる。当該モールドは、通常金属である。モールドの通常の形状を持つ、オプションの薄い非粘着性フィルムは、モールドの上に配される。非粘着性フィルムは、モールド物質が金属モールドを固着するのを防止する物質である。モールドのくぼみは、熱硬化性の液体レンズ物質で満たされる。レンズ物質は、シリコン又はエポキシのような適切な光学的に透明な物質である。レンズとして作用することに加えて、充分に高い屈折率（例えば、少なくとも１．７６）を持つシリコンは、ＩＩＩ価の窒化物又は他のデバイスからの光の取り出しを改善するために選択される。真空封止がデバイスの周辺とモールドとの間に作成され、デバイスが液体レンズ物質に挿入されるように、２つの部分は互いに対して押圧される。レンズ物質は、圧縮下でもよい。構造体は、例えば少なくとも３０分間、少なくとも１５０℃の温度で、レンズ物質を硬化するために適切な時間、加熱される。硬化後、当該デバイスはモールドから離される。フィルムは、前記モールドから硬化したレンズ５０を離す。前記フィルムは、その後除去される。

波長変換層４２は、光源３０により放射される光を吸収し、より長い波長の光を放射するように構成される一つ以上の蛍光体を含む。例えば、青い光を放射する光源３０に対して、波長変換層４２は、黄色の光を放射する単一の蛍光体又は赤及び緑の光を放射する複数の蛍光体を含む。紫外線を放射する光源に対して、波長変換層４２は、青及び黄色の光を放射する蛍光体、又は青、緑及び赤の光を放射する蛍光体を含む。付加的な色を放射する付加的な蛍光体が加えられ、及び／又は上述の色を放射する蛍光体は、システムを出る混合光のカラー・ポイントを制御するために除去されてもよい。

波長変換層４２は、効率的な光学的厚さが、通常蛍光体が用いられる特定の波長変換物質の光学散乱プロセスにより決定されるように、構成される厚い層である。波長変換層４２は、例えば、５〜５００ミクロンの厚さであり、しばしば１００〜２５０ミクロンの厚さである。波長変換層４２は十分に厚いので、収集光学部品４０、５０を逃れる混合光の一貫したカラー・ポイントが達成される。

波長変換層４２は、ヒートシンク４４の底部側に、又は光学プレート３８の一番上の側に一つ以上の蛍光体を、例えばスクリーン印刷することにより形成されてもよい。いくつかの実施形態では、波長変換層４２は、光源３０から取り出される光の全体の円錐を吸収するのに充分大きい側方限界を持つ。いくつかの実施形態では、波長変換層４２の側方限界は、光源３０からのいくつかの光が、変換されず波長変換層４２をバイパスできるように選択される。波長変換層４２は、光学プレート３８の等方性放射パターンを達成するために、光学プレート３８とオプティカルコミュニケーションがあってもよい。

ヒートシンク４４の上に形成される波長変換層４２は、波長変換層４２と光学プレート３８との間に配されるシリコンのような、例えば接着剤により適所に保たれる。光学プレート３８上に形成される波長変換層４２の場合、ヒートシンク４４は、シリコンのような接着剤により取り付けられてもよい。接着材層は薄く、例えば波長変換層４２より薄くてもよい。ヒートシンク４４は、銅又はアルミニウムのような適切な物質であり、反射物質又は誘電スタックで被覆されている。図２に図示されるように、ヒートシンク４４は、表面エリアを増大するためにフィンが取り付けられる。ヒートシンク４４の底部側は、光源３０及び波長変換層４２により放射される光を反射するように構成される。

いくつかの実施形態では、波長変換層４２の上の反射領域（例えば、反射型ヒートシンク４４又はヒートシンク４４上の反射コーティング）は、光学プレート３８の上面と同じ大きさがないにもかかわらず、波長変換層４２より大きい側方限界を持つ。斯様な構成は、例えば、光源３０からのいくつかの光が波長変換層をバイパスする実施例において使われる。波長変換層４２を越えて延在する反射領域は、光源３０から変換されていない光の少なくとも一部を反射する。反射型ヒートシンク４４の例において、ヒートシンク４４の底面は、光学プレート３８と波長変換層４２を越えて延在しているヒートシンク４４の縁との間のギャップがあるように平坦であるか、又は光学プレート３８の上面と波長変換層４２を越えて延在しているヒートシンク４４の縁との間にギャップがないように波長変換層４２に対して共形である。

図４、図５及び図６は、波長変換層の３つの例を例示する。図４に図示される層において、単一の蛍光体、又は混合された複数の蛍光体は、単一の、実質的に均一な層５２にスクリーン印刷される。図５に図示される層において、幾つかの非波長変換エリア５６は、単一の、実質的に均一な層５４において形成される単一又は混合された複数の蛍光体により囲まれる。非波長変換エリア５６は、例えば、波長変換物質がないか、活性化ドーパントがない波長変換物質の主マトリックス（例えば、ＣｅドーパントのないＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２の結晶）か、又はアルミニウムの酸化物若しくはチタンの酸化物のような非波長変換の透明、反射、若しくは散乱物質でもよい。非波長変換エリア５６のサイズ及び形状は、物質により、使用される製造プロセスにより、変換されない光と波長変換された光との必要な量の混合により決定される。例えば、非波長変換エリアは、長さ５０ミクロンと１ミリメートルとの間にあってもよく、しばしば長さ１００ミクロンと５００ミクロンとの間にある。

図６に図示される層において、複数の波長変換物質Ａ、Ｂ及びＣが、別々のエリアにおいて形成される。波長変換物質Ａ、Ｂ及びＣは、例えば、異なる蛍光体でもよく、必要ではないが光の異なる色を放射してもよい。各波長変換物質は、全体の波長変換層のエリアの同じ断片を占めてもよく、又は、いくつかの波長変換物質は、他より多くのエリアを占有してもよく、これは大きなエリアを持つ波長変換物質からのより多くの発光となる。非波長変換物質Ｗのエリアは、オプションで含まれてもよい。例えば、青の光源と赤及び緑を放射する蛍光体とを持つシステムにおいて、所望の白色のポイントが赤より緑の光をより必要とする場合、緑を放射する蛍光体エリアは、赤を放射する蛍光体より、波長変換層の総面積のより大きい部分を占める。非波長変換物質の部分的なエリアによって、光源３０からの所望の量の青い光が波長変換層４２により変換されていないシステムを出ることができる。波長変換物質又は非波長変換物質の各エリアは、長さ５０ミクロンと１ミリメートルとの間にあって、しばしば長さ１００ミクロンと５００ミクロンとの間にある。必要ではないが、各エリアは同一サイズ及び同一形状でもよい。エリアサイズは、容易に製造されるのに十分大きく、異なる色の光の充分な混合を供給するのに十分小さいように選択される。

波長変換層は、例えば、スクリーン印刷、スピンコーティング、スプレーコーティング、くぼみコーティング、ブレードコーティング又はキャスティングにより形成される。

適切な黄色又は緑放射の蛍光体の例は、例えば、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋を含む（Ｌｕ_{１−ｘ−ｙ−ａ−ｂ}Ｙ_ｘＧｄ_ｙ）_３（Ａｌ_１−ｚＧａ_ｚ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ_ａ ^３＋Ｐｒ_ｂ ^３＋（ここで０＜ｘ＜ｌ、０＜ｙ＜１、０＜ｚ≦０．１、０＜ａ≦０．２及び０＜ｂ≦０．１）と、例えばＳｒＳｉ_２Ｎ_２Ｏ_２：Ｅｕ^２＋を含む（Ｓｒ_{１−ａ−ｂ}Ｃａ_ｂＢａ_ｃ）Ｓｉ_ｘＮ_ｙＯ_ｚ：Ｅｕ_ａ ^２＋（ここでａ＝０．００２−０．２、ｂ＝０．０−０．２５、ｃ＝０．０−０．２５、ｘ＝１．５−２．５、ｙ＝１．５−２．５、ｚ＝１．５−２．５）と、例えばＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋を含む（Ｓｒ_{１−ｕ−ｖ−ｘ}Ｍｇ_ｕＣａ_ｖＢａ_ｘ）（Ｇａ_{２−ｙ−ｚ}Ａｌ_ｙＩｎ_ｚＳ_４）：Ｅｕ^２＋と、Ｓｒ_１−ｘＢａ_ｘＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋とを含む。

適切な赤を放射する蛍光体の例は、例えばＣａＳ：Ｅｕ^２＋及びＳｒＳ：Ｅｕ^２＋を含む（Ｃａ_１−ｘＳｒ_ｘ）Ｓ：Ｅｕ^２＋（ここで、０＜ｘ≦１）と、例えばＳｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋を含む（Ｓｒ_{１−ｘ−ｙ}Ｂａ_ｘＣａ_ｙ）_２−ｚＳｉ_５−ａＡｌ_ａＮ_８−ａＯ_ａ：Ｅｕ_ｚ ^２＋、（０≦ａ＜５、０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１及び０＜ｚ≦１）と、Ｃａ_０．９９ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ_０．０１であるｅＣＡＳとを含む。

適切な青を放射する蛍光体の例は、例えば、ＭｇＳｒＳｉＯ_４を含む。

幾つかの実施例では、波長変換層は、発光セラミックを含む。以下に、ｅＣＡＳ、ＢＳＳＮＥ及びＳＳＯＮＥ発光セラミックの合成が説明される。これらの蛍光体は、粉末蛍光体が発光セラミックに押圧される最終的な合成ステップをスキップすることにより、粉末形態で用いられてもよい。

１つの実施例において、発光セラミックは、５．４３６ｇのＣａ_３Ｎ_２（＞９８％の純度）、４．０９９ｇのＡｌＮ（９９％）、４．７３２ｇのＳｉ_３Ｎ_４（＞９８％の純度）及び０．１７６ｇのＥｕ_２Ｏ_３（９９．９９％の純度）から合成されるＣａ_０．９９ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ_０．０１であるｅＣＡＳである。粉末は、遊星ボール粉砕により混合され、Ｈ_２／Ｎ_２（５／９５％）雰囲気の１５００℃で４時間焼いた。粒状化された粉末は、５ｋＮでペレットに一軸的に押圧され、３２００バールで冷間等方加圧（ＣＩＰ）された。当該ペレットは、Ｈ_２／Ｎ_２（５／９５％）雰囲気の１６００℃で４時間焼結される。結果として生じるペレットは、閉多孔性を示し、その後理論的密度の＞９８％を持つ高密度セラミックを得るために２０００バール及び１７００℃で熱く等方的に加圧される。

１つの実施例において、発光セラミックは、Ｂａ_{２−ｘ−ｚ}Ｍ_ｘＳｉ_５−ｙＡｌ_ｙＮ_８−ｙＯ_ｙ：Ｅｕ_ｚ（Ｍ＝Ｓｒ、Ｃａ；０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦４、０．０００５≦ｚ≦０．０５）であるＢＳＳＮＥである。図２に表される流れ図は、Ｂａ_{２−ｘ−ｚ}Ｍ_ｘＳｉ_５−ｙＡｌ_ｙＮ_８−ｙＯ_ｙ：Ｅｕ_ｚ（Ｍ＝Ｓｒ、Ｃａ；０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦４、０．０００５≦ｚ≦０．０５）セラミックがどのように準備されるかを図式的に示す。第１に、Ｂａ_{２−ｘ−ｚ}Ｍ_ｘＳｉ_５−ｙＡｌ_ｙＮ_８−ｙＯ_ｙ：Ｅｕ_ｚ（Ｍ＝Ｓｒ、Ｃａ；０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦４、０．０００５≦ｚ≦０．０５）が、粉末形態で準備される。幾つかの方法は炭素熱低減のようなこの目的のために適用でき、これは分散助剤として２―プロパノールを使用して遊星ボール粉砕により６０ｇのＢａＣＯ_３、１１．２２１ｇのＳｒＣＯ_３及び１．６７２ｇのＥｕ_２Ｏ_３（すべて９９．９９％の純度）を混合することを含む。乾燥後、混合物は、１０００℃で４時間ガス雰囲気を形成して焼かれ、こうして得られた１０ｇのＢａ_０．８Ｓｒ_０．２Ｏ：Ｅｕ（２％）は、５．８４６ｇのＳｉ_３Ｎ_４（＞９８％の純度）、０．０５６ｇのＡｌＮ（９９％の純度）及び１．０６０ｇの黒鉛（微結晶等級）と混合される。粉末は、Ｂａ_{２−ｘ−ｚ}Ｍ_ｘＳｉ_５−ｙＡｌ_ｙＮ_８−ｙＯ_ｙ：Ｅｕ_ｚ（Ｍ＝Ｓｒ、Ｃａ；０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦４、０．０００５≦ｚ≦０．０５）の前駆体粉末を得るために、２０分遊星ボール粉砕により完全に混合され、ガス雰囲気（ブロック１８８）を形成する際１４５０℃で４時間焼かれる。前記粉末は、ＨＣｌで洗われて、再び粉砕される。得られた前駆体粉末は、その後密度の高いセラミック・ボディを作って、１５５０℃及び８０ＭＰａでホットプレスされる。これらは、所望の形状及び光学面特性を得るために、スライスされ研磨されダイスされる。必要に応じて、窒素の１３００℃のアニールが、欠陥を取り除くために付与できる。

１つの実施例において、発光セラミックは、８０．３６ｇのＳｒＣＯ_３（９９．９９％の純度）、２０．０ｇのＳｉＮ_４／３（＞９８％の純度）及び２．２８ｇのＥｕ_２Ｏ_３（９９．９９％の純度）を混合して、Ｎ_２／Ｈ_２（９３／７）雰囲気で１２００℃で４時間燃やすことにより製造されるＳＳＯＮＥである。洗浄後、前駆体粉末は１０ｋＮで一軸的に押圧され、その後、３２００バールで冷間等方加圧された。焼結は、Ｈ_２／Ｎ_２（５／９５）又は純粋な窒素雰囲気の下、１５５０℃と１５８０℃との間の温度で通常なされる。

本発明の実施例によるデバイスは、従来の蛍光体変換光を放射しているデバイスを超える幾つかの利点を持つ。第１でに波長変換層が厚く、光源から離れて置かれるので、波長変換層の厚みは、例えばＬＥＤの表面に直接堆積される蛍光物質層ほど正確に制御される必要がない。従って、システムを出る光のカラー・ポイントは、容易に制御できる。第２に、波長変換層が光源から離れて置かれるので、波長変換層は光源により加熱されず、ヒートシンクにより効率的に冷却でき、従って、効率の損失及び／又は加熱により生じるカラー・ポイントのシフトが、低減できるか又は除去できる。第３に、ヒートシンク又は光学プレートにスクリーン印刷のような付着技術は、電気泳動的な付着又はステンシル印刷のような、光放射デバイスの表面に直接蛍光体を付着するためのいくつかの技術より高価ではなく信頼性が高い。

詳細に本発明を説明したが、当業者は、与えられた本開示により、本願明細書に説明されている発明の概念の精神を逸脱しない範囲で本発明に修正がなされると理解するだろう。従って、本発明の範囲は、例示され説明されている特定の実施例に限定されることが意図されていない。

Claims (15)

1. 第１の光を放射する光源と、波長変換層と、反射層とを有する構造体であって、前記波長変換層は、第１の光の経路に配され、前記光源から離れて置かれ、第１の光を吸収して、第２の光を放射する第１の波長変換物質を有し、前記波長変換層が前記反射層と前記光源との間に配される、構造体。
2. 前記光源が少なくとも一つの半導体発光ダイオードを有する、請求項１に記載の構造体。
3. 前記波長変換層が非波長変換物質を更に有する、請求項１に記載の構造体。
4. 前記波長変換層が、第２の波長変換物質をさらに有する、請求項１に記載の構造体。
5. 第１の波長変換物質が前記波長変換層の第１の部分に配され、第２の波長変換物質が前記波長変換層の第２の部分に配されている、請求項４に記載の構造体。
6. 前記波長変換層が、５ミクロンと５００ミクロンとの間の厚みを持つ、請求項１に記載の構造体。
7. 前記反射層がヒートシンクの底面である、請求項１に記載の構造体。
8. 前記反射層が前記波長変換層と直接コンタクトしている、請求項１に記載の構造体。
9. 前記反射層と前記波長変換層との間に配された接着材層をさらに有する、請求項１に記載の構造体。
10. 前記反射層が、前記波長変換層の側方限界にほぼ等しい側方限界を持つ、請求項１に記載の構造体。
11. 前記反射層が、前記波長変換層の側方限界より大きい側方限界を持つ、請求項１に記載の構造体。
12. 前記光源と前記波長変換層との間に配された透明な部材をさらに有する、請求項１に記載の構造体。
13. 前記透明な部材の底面近くに鏡を更に有する、請求項１２に記載の構造体。
14. 前記波長変換層は、反射側壁を有するコリメート光学部品内に位置される、請求項１に記載の構造体。
15. 前記波長変換層及び前記光源が少なくとも０．５ｍｍ離れて置かれる、請求項１に記載の構造体。

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