JP2011520281A - 発光材料を含む自己支持型格子を有するｌｅｄを備えた照明装置及び自己支持型格子を作製する方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、（ａ）発光ダイオード（ＬＥＤ）、（ｂ）ヒートシンク８５及び（ｃ）自己支持型格子５００を有する照明装置１０を提供するものである。この格子５００は、ＬＥＤ２０の下流側に配置されると共に、ヒートシンク８５に接触するように構成される。自己支持型格子５００は、複数の格子構造５０１と、これら格子構造５０１の間の複数の格子開口５０２とを有する。全数の格子開口５０２のうちの少なくとも一部は、発光材料５１を囲み、これにより、発光材料により充填された格子開口５５１を設ける。発光材料５１は、ＬＥＤ放射２１の少なくとも一部を吸収すると共に、発光材料放射１３を放出するように構成される。ＬＥＤ２０及び発光材料５１は、自己支持型格子５００の下流に所定の色の光１１５を供給するように構成される。
Description
本発明は、発光材料を含む自己支持型格子を備える照明装置、及びその様な発光材料を含む自己支持型格子を作製する方法に関する。
ＬＥＤ光を変換するための発光材料を有する照明装置は、従来技術において知られている。この様な用途に使用することが可能な透過性セラミック層又は発光セラミックス、及びこれらを製造する方法も、従来技術において知られている。例えば、発光層により放出される光の経路に配置されたセラミック層と組み合わされた半導体発光装置を開示した米国特許出願公開第2005/0269582号を参照されたい。上記セラミック層は、発光材料等の波長変換材料からなるか、又は斯かる波長変換材料を含んでいる。
米国特許第7196354号は他のタイプの装置を開示し、該装置は、光を発生するように構成された光発生領域、波長変換領域及び熱伝導領域を有している。上記波長変換領域は、上記光発生領域により発生された光を吸収すると共に、該光発生領域により発生された光の波長とは異なる波長を持つ光を放出することができる。上記熱伝導領域は、上記波長変換領域に接触すると共に、該波長変換領域において発生された熱を伝導することができる。該熱伝導領域は、上記波長変換領域の熱伝導度より大きな熱伝導度を持つ材料を有している。該発光装置は、０.５ワットより大きな総パワーを持つ光を放出するように構成される。上記熱伝導領域はヒートシンクに接触している。
従来のシステムの幾つかの欠点は、熱を容易に放散させることができないことであり得る。このことは、高パワー装置を構築することができないことを意味する。何故なら、熱感受性発光材料及び／又は有機基板が、当該放射の高い強度（及び、例えばストークスシフト損失による汚染的熱発生）により損傷され得るからである。
従来のシステムの幾つかの他の欠点は、複雑な構造又は相対的に嵩張る光学系の使用であり、これは、効率に対して悪影響を有するのみならず、小さな装置の構築を妨害することにもなりかねない。
従来のシステムの幾つかの他の欠点は、相対的に高価及び／又は製造するのが困難な（透過性）材料を適用しなければならないことであり得る。
従来のシステムの幾つかの他の欠点は、複雑な構造又は相対的に嵩張る光学系の使用であり、これは、効率に対して悪影響を有するのみならず、小さな装置の構築を妨害することにもなりかねない。
従来のシステムの幾つかの他の欠点は、相対的に高価及び／又は製造するのが困難な（透過性）材料を適用しなければならないことであり得る。
従って、本発明の一つの態様は、好ましくは上述した欠点の1以上を更に解消する代替的照明装置を提供するものである。本発明の他の態様は、改善された効率を持つ装置を提供するものである。
第1態様において、本発明は、
ａ．ＬＥＤ放射を放出するように構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
ｂ．ヒートシンクと、
ｃ．前記ＬＥＤの下流側に配置されると共に、前記ヒートシンクに接触するように構成された自己支持型格子と、
を有し、前記自己支持型格子は、複数の格子構造と、これら格子構造の間の複数の格子開口とを有し、全数の前記格子開口のうちの少なくとも一部は発光材料を囲み、これにより、発光材料により充填された格子開口（発光材料充填格子開口）を形成し、前記発光材料は前記ＬＥＤ放射の少なくとも一部を吸収すると共に発光材料放射を放出するように構成され、前記ＬＥＤ及び前記発光材料は前記自己支持型格子の下流に所定の色の光を供給するように構成された、
照明装置を提供する。
ａ．ＬＥＤ放射を放出するように構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
ｂ．ヒートシンクと、
ｃ．前記ＬＥＤの下流側に配置されると共に、前記ヒートシンクに接触するように構成された自己支持型格子と、
を有し、前記自己支持型格子は、複数の格子構造と、これら格子構造の間の複数の格子開口とを有し、全数の前記格子開口のうちの少なくとも一部は発光材料を囲み、これにより、発光材料により充填された格子開口（発光材料充填格子開口）を形成し、前記発光材料は前記ＬＥＤ放射の少なくとも一部を吸収すると共に発光材料放射を放出するように構成され、前記ＬＥＤ及び前記発光材料は前記自己支持型格子の下流に所定の色の光を供給するように構成された、
照明装置を提供する。
有利にも、これにより代替的装置が提供される。上記発光材料で発生された熱は、相対的に容易に放散することができ、このことは、上記発光材料の及び／又は例えば有機材料等の他の材料（例えば、存在するならバインダ、基板等）の寿命を改善することができ、及び／又は一層高いパワーの装置の使用を可能にし、及び／又は動作中において一層安定なカラー点を提供することもできる。
上記ヒートシンクは、特には、上記発光材料及び／又は格子からの熱を吸収及び放散する物体である。特に、上記格子は該ヒートシンクと熱接触し、これにより、熱が上記格子及びヒートシンクを介して放散するのを可能にする。従って、"接触し"なる用語は、熱的接触に関するもので、特には物理的接触である。例えば、上記格子の一部は、上記ヒートシンクと接触状態にあるか又は該ヒートシンクに統合することができる。一実施例においては、室（チェンバ）の壁（下記参照）の少なくとも一部を、ヒートシンクとすることができる。従って、一実施例において、該ヒートシンク（の一部）は室の壁として構成される。
ヒートシンクは、高い（より高い）温度の物体（第１物体）から、より大きな熱容量を持つ一層低い温度の他の物体（第２物体）へ熱エネルギ（"熱"）を効率的に伝達することにより機能する。この迅速な熱エネルギの伝達は、第１物体を第２物体との熱平衡状態に急速に移行させ、該第１物体の温度を低下させ、該ヒートシンクの冷却装置としての役割を満たす。ヒートシンクの効率的な動作は、第１物体からヒートシンクへ、及び該ヒートシンクから第２物体への熱エネルギの急速な伝達に依存する。
ヒートシンクの最も一般的な構成は、多くのフィンを備える金属装置である。該金属の高い熱伝導度は、その大きな表面積と組み合わさって、周囲の一層冷たい空気への熱エネルギの急速な伝達を生じる。これは、当該ヒートシンク及び該ヒートシンクが直接熱的に接触する全てのものを冷却する。ヒートシンクは、当業者により知られている。
前記格子は、該格子を構築するワイヤ（線）又はプレート（板）等の格子構造、特にはワイヤを有する。該格子は、１次元格子、２次元格子又は３次元格子を有することができる。該格子構造は、秩序的に、又は無秩序に、又はこれらの組み合わせで配置され得る。一般的に、該格子構造は、約０.０１〜２mmの範囲内、特には約０.０２〜１mmの範囲内、より特には約０.０２〜０.５mmの範囲内の厚さ、直径又は高さ等の寸法を有する。
ここで使用される"格子"なる用語は、"自己支持型格子"を指す。該用語は、通常は、特にそうでないと言わない限り、特には前記発光材料を含む自己支持型格子を指す。"発光物質を含む自己支持型格子"又は"発光材料を有する自己支持型格子"なる用語及び同様の用語は、特に、前記格子開口の１以上が発光材料を囲むような自己支持型格子を指す。或る格子開口が発光材料を囲む場合、該格子開口は通常は実効的に"閉じられる"ことに注意されたい。何故なら、該格子開口は発光材料で充填されるからである。このような開口は、"発光材料充填格子開口"として示される。
"自己支持型"なる用語は、当業者により知られている。該用語は、自身の形状を実質的に維持するために他の支持体、担体、基板を必要としないような構造を指す。特に、当該格子は、少なくとも約０.５GPaの、特には少なくとも約１GPaの、より特には少なくとも約５GPaの、更に特には少なくとも約１０GPaの、更に特には少なくとも約２０GPaのGPaでのヤング率（Ｅ）を有する。当該格子が自己支持型格子と呼ばれる事実は、該格子を支持するための支持体の使用を排除するものではない。該格子は、前記格子構造を囲むフレーム（枠）を有することができる。即ち、これら格子構造は該フレームにより一緒に拘束することができる。
固有の実施例において、当該格子は１Ｄの自己支持型格子を有する。このような格子において、前記格子構造は互いに実質的に平行に配置することができる。従って、斯かる格子構造の間の前記格子開口も実質的に平行に配置することができる。
他の実施例において、当該格子は２Ｄの自己支持型格子を有する。この場合、前記格子構造は格子開口のマトリクスを形成する。このような格子開口は、規則的に又は不規則に形成することができる。斯かる格子開口は、実質的に丸い、又は正方形の、又は長方形の、又は六角形のもの等とすることができる。このような形状の格子開口の１以上の組み合わせも適用することができる。斯かる格子開口の１以上は発光材料を囲む。
他の実施例において、当該格子は３Ｄの格子を有する。この場合、前記格子構造は３Ｄマトリクスの格子開口を形成する。このような格子開口は、規則的に又は不規則に形成することができる。例えば、一実施例において、スチールウール又は同様の不規則構造を適用することができる。一般的に、好ましくは格子構造の秩序的な分布を伴う１Ｄ又は２Ｄの格子が好ましいが、これは、当該格子にわたる格子構造の不均一な分布を排除するものではない（後述を参照）。
前記格子開口は、好ましくは、約０.１〜４mmの範囲内、特には約０.５〜２mmの範囲内の寸法（長さ／幅又は直径）を持つものとする。当該格子により囲まれる発光材料は、約０.０１〜２mmの範囲内、特には約０.０２〜０.５mmの範囲内の厚さ（中央の厚さ）を持つことができる。
特有の実施例において、前記格子構造は当該自己支持型格子にわたって実質的に均一に分布される。このことは、実質的に一定の周期の規則的及び繰り返しパターンの格子構造及び格子開口を意味する。しかしながら、該格子構造（及び、従って格子開口）は当該格子にわたって不均一に分布させることもできる。特に、格子構造を、熱的負荷が相対的に低い位置よりも、熱的負荷が相対的に高い位置に集中させることも興味あるものであり得る。例えば、照明強度が相対的に高い位置では、熱の発生も相対的に高くなるであろう。従って、照明強度が相対的に高い位置における格子構造の集中、従って前記ヒートシンクへの熱放散の促進が、有効であり得る。
従って、前記照明装置の固有の実施例では、前記自己支持型格子はｍｍ平方当たりの格子開口の平均数として定義される平均格子パターン密度（ＭＰＤ）を有し、上記自己支持型格子により受光されるＬＥＤ放射の強度は該自己支持型格子にわたり不均一に分布され、上記自己支持型格子は、該自己支持型格子が相対的に高い強度のＬＥＤ放射を受光する高強度位置において上記平均格子パターン密度（ＭＰＤ）より大きな局部格子パターン密度（ＬＰＤ）を呈するように構成される一方、該自己支持型格子が相対的に低い強度のＬＥＤ放射を受光する低強度位置において上記平均格子パターン密度（ＭＰＤ）より小さな局部格子パターン密度（ＬＰＤ）を呈するように構成される。
一実施例において、前記自己支持型格子は規則的なパターンの発光材料充填格子開口及び実質的に充填されていない格子開口（非充填格子開口）を有する。充填及び非充填格子開口を用いる利点は、充填された格子開口を、ＬＥＤ放射を所望の方向に（即ち、当該格子の下流に）最適に向けるように設計することができる一方、非充填格子開口はＬＥＤ放射が当該格子を介して実質的に妨害されずに通過するのを可能にする点にある。透過された（青色）ＬＥＤ光及び当該ＬＥＤの下流側の発光光は、所定の色の光を提供することができる。それにも拘わらず、一実施例では、上記充填格子開口を、ＬＥＤ放射の少なくとも一部が当該発光材料を通過するのを可能にするように設計することもできる。
ここで、"充填格子開口"なる用語は、発光材料で充填された格子開口を指す。また、"発光材料充填格子開口"なる用語は、発光材料及び（硬化された又は乾燥された）バインダ材料の組み合わせにより充填された格子開口も含む。
更に他の実施例において、実質的に全ての格子開口は発光材料充填格子開口である。このことは、実質的に全てのＬＥＤ放射が発光材料充填格子開口により捕らえられることを意味する。望まれる所定の色に依存して、ＬＥＤ放射の全て又は一部を、当該格子内の発光材料により変換することができる。
好ましくは、当該格子、即ち、特に格子構造は、良好な熱伝導を可能にするような材料を有する。好ましい材料は、例えば、アルミニウム、金、銅、銀、炭素及びカーボンナノチューブからなる群から、特には銅から選択することができる。他の好適な材料は、モリブデン、タングステン、ロジウム及びイリジウムならなる群から選択することができる。固有の実施例において、当該格子構造は、３００Ｋにおいて少なくとも１００Ｗｍ−１Ｋ−１の、より特には少なくとも２５０Ｗｍ−１Ｋ−１の熱伝導度を持つ材料を有する。前記フレームは、上記格子構造と同一の材料を有することができ、及び／又は３００Ｋにおいて少なくとも１００Ｗｍ−１Ｋ−１の、より特には少なくとも２５０Ｗｍ−１Ｋ−１の熱伝導度を（も）有する。同様に、前記ヒートシンクも、上記格子構造のための上述した材料の１つ（又はそれ以上）を有することができる。
一実施例において、前記ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）及び前記自己支持型格子は、約０〜１００mmの範囲の斯かるＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）と自己支持型格子との間の最短のＬＥＤ−自己支持型格子間距離（ｄ１）を有する。従って、一実施例において、自己支持型格子（発光材料を含む）は、ＬＥＤと物理的に接触状態とすることができる（即ち、ｄ１≒０mm）。
ここでは、本発明は、発光材料を備える１つの自己支持型格子に関して説明される。しかしながら、本発明による装置は、一実施例では、例えば２つ又は３つ（互いの各々下流側に配置された）等の複数の斯様な格子を有することもできる。しかしながら、本発明はＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）の下流側に配置された１つの格子に関して更に説明される。
更に、例えば大きな装置が適用される場合、複数の格子を実質的に同一の面に適用することもできる。従って、格子なる用語は、複数の格子も指す。
当該自己支持型格子は、一実施例ではプレート等の実質的に平らな形状を有することができるが、他の実施例では、例えばドーム等の実質的に凸状の形状を有することもできる。
特有の実施例においては、当該光を更に拡散させ、及び／又は混合室を形成するように配置することが可能な出射窓を適用することができる。この様にして、ユーザが有色発光材料を有し得る自己支持型格子を直に見ることができるのを防止することもできる。一般的に、消費者は、出射窓の白色の外観（オフ状態における）を好むものである。従って、一実施例では、当該照明装置は、（ｄ）前記自己支持型格子の下流側に、当該光の少なくとも一部を透過させるように構成された透光性出射窓を更に有する。
発光材料を含む当該自己支持型格子は、多数の方法で製造することができる。格子は、商業的に入手可能であるか、又は本発明の適用のために特別に設けることができる。当業者であれば、斯様な格子を如何にして製造するかは知っている。しかしながら、格子開口を発光材料で充填するための多数の方法が存在する。例えば、自己支持型格子が発光材料及びバインダを含むペーストに接触（浸漬のように）され、次いで、斯様にして得られた格子が加熱されて、発光材料充填格子開口を持つ格子を得るようにすることができる。ペーストに接触させる代わりに、プリンタを用いて開口を充填することも可能であり、これは、前述したように発光材料で充填され及び充填されていない格子開口の規則的パターンの作製を可能にし得る。特有の実施例において、本発明は、発光材料を含む自己支持型格子を製造する方法であって、
ａ．複数の格子構造と、これら格子構造の間の複数の格子開口とを有する自己支持型格子を設けるステップと、
ｂ．複数の所定の篩開口（篩目）を持つ篩を設けるステップであって、該篩が前記自己支持型格子上に配置可能であるステップと、
ｃ．発光材料及びオプションとしてバインダを含むペーストを前記複数の所定の篩目を介して導き、前記所定の格子開口を充填するステップと、
ｄ．前記ペーストにより充填された所定の格子開口を備える前記自己支持型格子を加熱し、これにより、発光材料により充填された格子開口を備える自己支持型格子を形成するステップと、
を有する方法を提供する。
ａ．複数の格子構造と、これら格子構造の間の複数の格子開口とを有する自己支持型格子を設けるステップと、
ｂ．複数の所定の篩開口（篩目）を持つ篩を設けるステップであって、該篩が前記自己支持型格子上に配置可能であるステップと、
ｃ．発光材料及びオプションとしてバインダを含むペーストを前記複数の所定の篩目を介して導き、前記所定の格子開口を充填するステップと、
ｄ．前記ペーストにより充填された所定の格子開口を備える前記自己支持型格子を加熱し、これにより、発光材料により充填された格子開口を備える自己支持型格子を形成するステップと、
を有する方法を提供する。
更に他の態様によれば、本発明は、ここで述べる発光材料を含む自己支持型格子を作製する方法により得られ得るような、発光材料を含む自己支持型格子を提供する。
この様にして、有利には、代替的照明装置が提供される。更に、有利には、該装置の効率は、一実施例では、従来の照明装置（発光材料の層、コーティング又はセラミック等を有するもののような）のものより高くすることができる。また、一実施例では、上記発光材料の改善された寿命が得られ得る。更に、本発明の装置の一実施例は、より高いパワーの装置を可能にし得る。更に、本発明による上記代替的装置は、一実施例では、従来の装置と比較して、動作時に一層安定したカラー点を有することもできる。
出射窓が適用された、提案された照明装置によれば、当該ランプは、特にオフ状態の場合又は白色光で照明された場合、白く見え得る。特に前記発光材料がＬＥＤ上に設けられるシステムに関する他の利点は、本来的に効率的なシステム（後方反射／再吸収が少ない）を提供することができ、及び暖白色のオプション（大きな熱的消光無しで、且つ、発光材料の相対的に"低い"照射による）を提供することができる点にある。更に、本発明による該照明装置は、相対的に簡単な概念（青色ＬＥＤのみに基づくものとすることができ、これは、相対的に容易な組み立て及び駆動という利点を有する）のものとなり、更に、調節可能な色温度というオプションが可能となる。
ＬＥＤ型光源における遠隔発光材料は、システム効率（system efficacy）に関して、特には低色温度の光（暖白色）の発生に対して非常に有利であるように思われる。ここで述べるように、発光材料を含む格子を適用する結果、高いシステム効率が得られる。何故なら、極僅かな光しか、吸収される確立が高いＬＥＤに反射されて戻ることがないからである。ＬＥＤから遠く離れて発光材料を使用する結果、ＬＥＤパッケージ内に発光材料を備えるシステムと比較して、約５０％までもの効率の利得が得られ得る。
発光材料層を出射窓の表面、特には放射面（即ち、下流側の面）に設けることは、当該ランプがオフされている場合、又は上記表面が白色光で照明される場合に、結果として、むしろ該表面の飽和された（純色の）カラー点が得られる。出射窓の外観色の純度は、本発明によれば、当該照明装置のＬＥＤと、拡散型透光性材料出射窓との間に配置される透過性担体上に（及び／又は内に）上記発光材料コーティングを設けることにより低減することができる。
上記透光性出射窓は、仮想（実質的）放射窓（当該光が例えばビーム整形等のために更に操作され得る更なる光学系のための）として機能し得る。上記発光材料（層）と上記透光性出射窓との間の距離が増加すると、該透光性出射窓の色の純度は更に低減され得る。典型的には、該純度は、上記発光材料層を上記透光性出射窓から略零の間隔で分離することにより、約６２％から約５０％に低減することができ、該間隔を増加させることにより約２０％未満まで更に低減することができる。
上述した及び後述する対策の幾つかは、とりわけ、当該システムに追加の散乱又は反射を適用することに基づくものであり得る。しかしながら、驚くべきことに、システムにおける一層の散乱の及び一層の（部分的）反射の面の追加は、一般的にはシステム効率の非常に顕著な低下を生じるが、当該システム効率は殆ど維持される。
［ＬＥＤ及び発光材料］
一実施例において、前記ＬＥＤは青色放射を放出するように構成され、前記発光材料は、（ａ）上記青色ＬＥＤ放射の少なくとも一部を吸収すると共に、緑色放射を放出するように構成された緑色発光材料、及び（ｂ）上記青色ＬＥＤ放射の少なくとも一部、又は上記緑色放射の少なくとも一部、又は上記青色放射の少なくとも一部及び上記緑色放射の少なくとも一部の両方を吸収すると共に、赤色放射を放出するように構成された赤色発光材料を有する。この様にして、前記所定の色の光は白色光とすることができる。とりわけ、ＬＥＤのパワー、青色ＬＥＤ放射のスペクトル及び発光材料の量に依存して、異なる色温度の白色光を生成することができる。
一実施例において、前記ＬＥＤは青色放射を放出するように構成され、前記発光材料は、（ａ）上記青色ＬＥＤ放射の少なくとも一部を吸収すると共に、緑色放射を放出するように構成された緑色発光材料、及び（ｂ）上記青色ＬＥＤ放射の少なくとも一部、又は上記緑色放射の少なくとも一部、又は上記青色放射の少なくとも一部及び上記緑色放射の少なくとも一部の両方を吸収すると共に、赤色放射を放出するように構成された赤色発光材料を有する。この様にして、前記所定の色の光は白色光とすることができる。とりわけ、ＬＥＤのパワー、青色ＬＥＤ放射のスペクトル及び発光材料の量に依存して、異なる色温度の白色光を生成することができる。
他の実施例において、当該ＬＥＤは青色放射を放出するように構成され、当該発光材料は、（ａ）上記青色ＬＥＤ放射の少なくとも一部を吸収すると共に、黄色放射を放出するように構成された黄色発光材料、及びオプションとして（ｂ）上記青色ＬＥＤ放射の少なくとも一部、又は上記黄色放射の少なくとも一部、又は上記青色放射の少なくとも一部及び上記黄色放射の少なくとも一部の両方を吸収すると共に、該黄色放射とは異なる放射波長で放射を放出するように構成された１以上の他の発光材料を有する。この様にしても、前記所定の色の光は白色光とすることができる。とりわけ、上記青色ＬＥＤ放射のスペクトル、ＬＥＤのパワー及び発光材料の量に依存して、異なる色温度の白色光を生成することができる。特有の実施例において、上記発光材料は、上記（ａ）黄色発光材料に加えて、（ｂ）前記青色ＬＥＤ放射の少なくとも一部、又は前記黄色放射の少なくとも一部、又は前記青色放射の少なくとも一部及び前記黄色放射の少なくとも一部の両方を吸収すると共に、赤色放射を放出するように構成された赤色発光材料を更に有する。この赤色発光材料は、とりわけ、ＣＲＩを更に改善するために適用することができる。
従って、本発明による装置は、所定の色の光を供給するように構成することができ、ここで、該光は有色光又は白色光である。
一実施例において、当該照明装置は、ＬＥＤ放射を放出するように構成された、４〜６４等の２〜１００程度の複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する。
ここで使用される白色光なる用語は、当業者により知られている。該白色光なる用語は、特に、約２０００Ｋと２０，０００Ｋとの間の、特には２７００〜２０，０００Ｋの、汎用照明目的では特に２７００Ｋ及び６５００Ｋの範囲内の、バックライト目的では特に約７０００Ｋ及び２０，０００Ｋの範囲内の、特にはＢＢＬ（黒体軌跡）から約１５SDCM（カラーマッチングの標準偏差）内の、特にはＢＢＬから約１０SDCM内の、より特にはＢＢＬから約５SDCM内の相関色温度（ＣＣＴ）を持つ光に関するものである。
"青色光"又は"青色放射"なる用語は、特に、約４１０〜４９０nmの範囲内の波長を持つ光に関するものである。"緑色光"なる用語は、特に、約５００〜５７０nmの範囲内の波長を持つ光に関するものである。"赤色光"なる用語は、特に、約５９０〜６５００nmの範囲内の波長を持つ光に関するものである。"黄色光"なる用語は、特に、約５６０〜５９０nmの範囲内の波長を持つ光に関するものである。
これらの用語は、特に前記発光材料が例えば約５００〜５７０nm、約５９０〜６５００nm及び約５６０〜５９０nmの各々の範囲外に波長（又は複数の波長）を持つ広帯域放射を有し得ることを排除するものではない。しかしながら、このような発光材料の（又はＬＥＤの）放射の支配的波長は、ここに示した範囲内で見付けられるであろう。従って、"範囲内の波長を持つ"なる語句は、当該放射が、斯かる指定された範囲内に支配的放射の波長を有し得ることを特に示すものである。
特に好ましい発光材料は、特には三価のセシウム又は二価のユウロピウムにより各々ドーピングされたガーネット及び窒化物から選択される。ガーネットの実施例は、Ａ３Ｂ５Ｏ１２ガーネットを特に含み、ここで、Ａは少なくともイットリウム又はルテチウムを有し、Ｂは少なくともアルミニウムを有する。このようなガーネットは、セリウム（Ｃｅ）により、プラセオジミウム（Ｐｒ）により、又はセリウム及びプラセオジミウムの組み合わせによりドーピングすることができるが、特にはＣｅによる。特に、Ｂはアルミニウム（Ａｌ）を有するが、Ｂは、ガリウム（Ｇａ）及び／又はスカンジウム（Ｓｃ）及び／又はインジウム（Ｉｎ）を部分的に、特にはＡｌの約２０％まで、より特にはＡｌの約１０％まで（即ち、Ｂイオンは、本質的に、９０モル％以上のＡｌ並びに１０モル％以下のＧａ、Ｓｃ及びＩｎの１以上からなる）有することができる。Ｂは、特に、約１０％までのガリウムを有することができる。他の変形例において、Ｂ及びＯは、少なくとも部分的に、Ｓｉ及びＮにより置換することができる。元素Ａは、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）及びルテチウム（Ｌｕ）からなる群から特に選択することができる。更に、Ｇｄ及び／又はＴｂは、特に、Ａの約２０％の量までしか存在しない。特有の実施例において、前記ガーネット発光材料は(Y1-xLux)3B5O12:Ceを有し、ここでｘは０以上、且つ、１以下である。
"：Ｃｅ"なる項は、当該発光材料における金属イオンの一部（即ち、ガーネットにおいては、"Ａ"イオンの一部）がＣｅにより置換されることを示す。例えば、(Y1-xLux)3Al5O12:Ceの場合、Ｙ及び／又はＬｕの一部がＣｅにより置換される。この表記は、当業者により知られている。Ｃｅは一般的に１０％以下でＡを置換するであろう。一般的に、Ｃｅの濃度は０.１〜４％、特には０.１〜２％の範囲内であろう（Ａに対して）。１％のＣｅ及び１０％のＹを仮定すると、完全な正しい式は、(Y0.1Lu0.89Ce0.01)3Al5O12となり得る。ガーネット内のＣｅは、当業者により既知のように、実質的に又は唯一、三価の状態である。
前記赤色発光材料は、一実施例では、(Ba,Sr,Ca)S:Eu、(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu及び (Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Euからなる群から選択された１以上の材料を有し得る。これらの化合物において、ユウロピウム（Ｅｕ）は実質的に又は唯一二価であり、示された二価のカチオン（陽イオン）の１以上を置換する。一般的に、Ｅｕは、当該カチオンの１０％より多い量では存在せず、Ｅｕが置換するカチオン（又は複数のカチオン）に対して特には約０.５〜１０％の範囲内、より特には約０.５〜５％の範囲内であろう。"：Ｅｕ"なる項は、当該金属イオンの一部がＥｕにより（これらの例においては、Eu2+により）置換されることを示す。例えば、CaAlSiN3:Euにおける２％のＥｕを仮定すると、正しい式は (Ca0.98Eu0.02)AlSiN3であり得る。一般的に、二価のユウロピウムは、上述した二価のアルカリ土類カチオン、特にはＣａ、Ｓｒ又はＢａ等の二価カチオンを置換するであろう。
前記材料(Ba,Sr,Ca)S:Euは、MS:Euとして示すこともでき、ここで、Ｍはバリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム（Ｃａ）からなる群から選択された元素の1以上である。特に、Ｍは、この化合物に、カルシウム若しくはストロンチウム、又はカルシウム及びストロンチウム、より特にはカルシウムを有する。ここで、Ｅｕが導入され、Ｍ（即ち、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの1以上）の少なくとも一部を置換する。
更に、前記材料(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Euは、M2Si5N8:Euとして示すこともでき、ここで、Ｍはバリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム（Ｃａ）からなる群から選択された元素の1以上である。特に、Ｍは、この化合物に、Ｓｒ及び／又はＢａを有する。他の固有な実施例において、ＭはＳｒ及び／又はＢａ（Ｅｕの存在を考慮に入れないで）、特には、Ba1.5Sr0.5Si5N8:Eu (即ち 75 % Ba; 25% Sr)のように、５０〜１００％、特には５０〜９０％のＢａ及び５０〜０％、特には５０〜１０％のＳｒからなる。ここで、Ｅｕが導入され、Ｍ（即ち、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの1以上）の少なくとも一部を置換する。
同様に、前記材料(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Euは、MAlSiN3:Euとして示すこともでき、ここで、Ｍはバリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム（Ｃａ）からなる群から選択された元素の1以上である。特に、Ｍは、この化合物に、カルシウム若しくはストロンチウム、又はカルシウム及びストロンチウム、より特にはカルシウムを有する。ここで、Ｅｕが導入され、Ｍ（即ち、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａの1以上）の少なくとも一部を置換する。
ここで使用される発光材料なる用語は、時には蛍光体（phosphors）としも示される無機発光材料に特に関するものである。これらの用語は、当業者により既知である。
２以上の異なる発光材料の組み合わせを適用することができる。"発光材料"なる用語は、発光材料の組み合わせを指すこともできる。
［透光性出射窓］
特に、前記自己支持型格子から零でない距離であって、この支持体の下流側に、透光性出射窓を配設することができる。この出射窓は、照明装置の光が該照明装置から離脱するのを可能にするように構成される。
特に、前記自己支持型格子から零でない距離であって、この支持体の下流側に、透光性出射窓を配設することができる。この出射窓は、照明装置の光が該照明装置から離脱するのを可能にするように構成される。
該透光性出射窓は、プレートのような実質的に平らな形状を有することができるが、他の実施例では、例えばドームのような実質的に凸状の形状を有することもできる。
該透光性出射窓は、一実施例では、有機材料を有することができる。好ましい有機材料は、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、Ｐ(Ｍ)ＭＡ（ポリ（メチル）メタクリレート）、ＰＥＮ（ポリエチレン・ナフタレート:polyethylene napthalate）、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）及びＣＯＣ（シクロ・オレフィン・コポリマ）からなる群から選択される。
しかしながら、他の実施例において、当該透過性出射窓は無機材料を有する。好ましい無機材料は、ガラス、（溶融）石英、セラミックス及びシリコーンからなる群から選択される。
しかしながら、当該出射窓は好ましくは透光性とする。例えば、上述した材料が本来的に透光性の特性を有することができるか、又は透光性にされる（例えば、当該材料をフロスト加工することにより（例えば、"フロスト加工"として知られている、サンドブラスト加工又は酸エッチングにより））。このような方法は従来から知られている。該透光性出射窓は、幾らかの光を通過させ得るが、透光性材料を介して見られる内部（即ち、当該照明装置の、該出射窓の上流側の物体）は実質的に散乱されるか又は不明瞭にされる。
［照明装置］
ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）に対して、当該自己支持型格子は該ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）の下流に配置される。該自己支持型格子は、好ましくは、当該ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）により発生された実質的に全ての放射が該自己支持型格子の方向に向けられるように配置される。即ち、該自己支持型格子は当該ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）により放出された光の経路内に配置される。従って、好ましい実施例では、該自己支持型格子（前記発光材料を含む）は実質的に全てのＬＥＤ放射を受光する。一実施例において、当該自己支持型格子（従って、発光材料も）とＬＥＤとの間の距離は零でないので、当該ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）を支持するＬＥＤ支持体、上記自己支持型格子及びオプションとしてのＬＥＤ空洞壁により囲まれるＬＥＤ室又はＬＥＤ空洞が存在し得る。当該自己支持型格子（従って、発光材料も）は、実質的に全てのＬＥＤ放射を、斯かるＬＥＤ室又はＬＥＤ空洞内での内部反射の後に受光する。
ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）に対して、当該自己支持型格子は該ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）の下流に配置される。該自己支持型格子は、好ましくは、当該ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）により発生された実質的に全ての放射が該自己支持型格子の方向に向けられるように配置される。即ち、該自己支持型格子は当該ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）により放出された光の経路内に配置される。従って、好ましい実施例では、該自己支持型格子（前記発光材料を含む）は実質的に全てのＬＥＤ放射を受光する。一実施例において、当該自己支持型格子（従って、発光材料も）とＬＥＤとの間の距離は零でないので、当該ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）を支持するＬＥＤ支持体、上記自己支持型格子及びオプションとしてのＬＥＤ空洞壁により囲まれるＬＥＤ室又はＬＥＤ空洞が存在し得る。当該自己支持型格子（従って、発光材料も）は、実質的に全てのＬＥＤ放射を、斯かるＬＥＤ室又はＬＥＤ空洞内での内部反射の後に受光する。
当該自己支持型格子（前記発光材料を含む）は、上記ＬＥＤ放射の少なくとも一部を透過させるように特別に構成される。この様にして、当該自己支持型格子（前記発光材料を含む）により透過されるＬＥＤ放射を伴う当該ＬＥＤ及び発光材料放射を伴う上記発光材料は、所定の色の光（白色光等の）を発生するように構成される。
前記オプションとしての透光性出射窓は、当該自己支持型格子（前記発光材料を含む）の下流に配置される。従って、該自己支持型格子（前記発光材料を含む）は、上記ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）に向けられた上流側の面、及び下流側の面（上記透光性出射窓に向けられた）を有する。即ち、上記透光性出射窓は、上記自己支持型格子（前記発光材料を含む）の下流側の面に向けられた上流側の面、及び当該照明装置の外方に向けられた下流側の面を有する。
一実施例において、上記自己支持型格子と上記出射窓との間の距離は零でないので、該自己支持型格子、出射窓及びオプションとしての拡散器空洞壁、及びオプションとしての前記ＬＥＤ支持体、及びオプションとしての前記ＬＥＤ空洞壁により囲まれる（他の）内部室又は拡散器空洞（以下では、"混合室"としても示される）が存在し得る。
前述したように、この出射窓は、光が当該照明装置から離脱するのを可能にするように構成される。しかしながら、当該照明装置の光を案内し又は該光に影響を与えるための、コリメータ、反射器、導光器、光学層等の更なる光学系が排除されるものではなく、斯かる更なる光学系は上記オプションとしての出射窓の下流及び上記自己支持型格子の下流に配置することができる。
本発明によれば、非常に高い効率及び良好な演色を持ち、且つ、オフ状態において白く又は殆ど色中性的に見え得る遠隔発光材料モジュール及びランプを実現することができる。
提案される構成は、大面積照明、周囲照明（例えば、ライトタイル）、バックライト（例えば、ポスタボックス）、ダウンライト、白熱（ＧＬＳ）又はＴＬ置換ランプ等の拡散改良ランプ及びウォールウォッシャーに、並びに、体積及びビーム制約に依存して、幾つかのスポットランプに適用することができる。
オプションとして、当該自己支持型格子は前記発光材料の不均一な分布を有することができる（上記及び下記も参照のこと）。
以下、本発明の実施例を、添付図面を参照して例示としてのみ説明するが、図面において対応する符号は対応する部分を示している。尚、図では必須構成要素が図示されている。ドライバ、電源、光学フィルタ及びコリメータ等の他の光学系、並びに取付具等の他の構成要素は図には図示されていない。
図１ａ（及び図１ｂ〜１ｆ）は、ＬＥＤ放射２１を放出するように構成された発光ダイオード（又は複数の発光ダイオード）２０を備える照明装置１０を（側面図で）概略図示している。ＬＥＤ２０の下流には、発光材料５１を有する自己支持型格子５００が配置されている。これは、例示として、ハッチングされた構造により示されている。自己支持型格子５００は、発光材料５１を備えた格子開口５０２を有している。
発光材料により充填された格子開口（発光材料充填格子開口）は、符号５５１により示されており、格子構造５０１の間に配置されている（図２ａ及びそれ以降の図参照）。充填されていない格子開口は、符号５５２により示されている（図２ａ及びそれ以降の図参照）。発光材料５１の少なくとも一部は、ＬＥＤ放射２１の少なくとも一部を吸収すると共に発光材料放射１３を放出するように構成されている。自己支持型格子５００は、前記ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）により放出される光の経路に配置される。
上記自己支持型格子は、例えば、符号８０により示された空洞壁の間に配置された格子であり得る。ここに示す実施例において、空洞壁８０はヒートシンクの機能も有する。該ヒートシンクは、符号８５により示されている。自己支持型格子５００は、例えば、銅の格子であり得る。この場合、上記空洞壁８０、上記ＬＥＤの支持体（符号３０により示されている）及び自己支持型格子５００は、空洞（キャビティ）又は室（チェンバ）を形成する。ここで、上記室は符号１１により示され、以降、ＬＥＤ空洞１１としても示される。
ＬＥＤ放射２１は、自己支持型格子５００（発光材料５１を含む）により少なくとも部分的に透過される。従って、自己支持型格子５００の下流では、ＬＥＤ放射２１及び発光材料放射１３が、所定の色の光１１５を供給する。従って、ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）２０及び発光材料５１は、例えば白色等の、所定の色の光１１５を発生するように構成される。例えば、ＬＥＤ放射２１は青色光とすることができ、発光材料放射１３は黄色光とすることができ、結果として、白色光である光１１５が供給されることとなる。
自己支持型格子５００は、上流面又は上流側５３及び下流面又は下流側５４を有し、前者は前記ＬＥＤに向けられ、後者は外方（又はオプションとしての出射窓、後述参照）に向けられている。
上記ＬＥＤと当該自己支持型格子との間の最短距離は、符号ｄ１により示されている。自己支持型格子５００のうちの、相対的に高い強度のＬＥＤ放射２１を受光する部分若しくは箇所、又はより特には発光材料充填格子開口５５１は、符号Ｌ１により示されている。相対的に低い強度のＬＥＤ放射２１を受光する箇所は、符号Ｌ２により示されている。上記室（ＬＥＤ室又はＬＥＤ空洞）における光の混合が非常に満足の行くものである場合でさえ、温度の不均一な分布、即ちより高い及びより低い温度の箇所、が見付けられ得る。本発明による照明装置は、温度の低下を可能にする。
図１ｂは、ＬＥＤ２０と自己支持型格子５００との間の距離ｄ１が実質的に０mmである点を除き図１ａにおけるものと同一の実施例を概略図示している。
図１ｃ〜１ｆは、複数の実施例を更に詳細に示している。これらの実施例において、照明装置１０は、光１１５の少なくとも一部を透過させるように構成され、これにより照明装置光２１５を供給する透光性出射窓６０を更に有している。該透光性出射窓６０は、当該照明装置１０からの光１１５を拡散する（及び照明装置光２１５を発生する）ように特に構成されている。即ち、該透光性出射窓６０は、前記発光材料５１により放出され、及び／又は自己支持型格子５００により透過された光の経路に配置される。該透光性出射窓６０は、例えば、フロスト加工されたポリカーボネイト（ＰＣ）とすることができる。該透光性出射窓６０は、上流面又は側６３及び下流面又は下流側６４を有している。
この場合、ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）２０に対して、自己支持型格子５００はＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）２０の下流側にある。自己支持型格子５００（発光材料５１を含む）とＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）２０との間の最短距離は、（ここでも）符号ｄ１により示されている。ここで、ｄ１は０mmより大きい。ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）２０に対して、透光性出射窓６０は、ここでも、自己支持型格子５００の下流側にある。自己支持型格子５００と出射窓６０との間の最短距離は、符号dlwにより示されている（図１ｄ及びそれ以降の図参照）。
この概略実施例において、透光性出射窓６０は実質的に平らな形状を有し、自己支持型格子５００も実質的に平らな形状を有している。
該概略実施例において、照明装置１０は、ＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）を支持するＬＥＤ支持体３０、自己支持型格子５００及び符号４５により示されるＬＥＤ空洞壁により囲まれたＬＥＤ室又はＬＥＤ空洞１１を有している。ＬＥＤ支持体３０は、（金属コア）ＰＣＢ（印刷回路基板）及びアルミニウムハウジング３２を有することができる。ＬＥＤ空洞１１の内部の少なくとも一部、特にはＬＥＤ空洞壁４５及び支持体３０、には、反射器等の反射性材料を設けることができる。該反射器は、支持体３０上では符号２４０により、ＬＥＤ空洞壁（又は複数の空洞壁）４５上では符号４０により示されている。
図１ｄには、図１ｃに概略図示したものと実質的に同一の実施例が図示されているが、自己支持型格子５００と出射窓６０との間の距離（dlw）が零ではなく、例えば２〜１００mm、特には２〜２０mmである。前述したように、透光性出射窓６０は自己支持型格子５００の下流側に配置され、自己支持型格子５００はＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）２０に向けられた上流面５３及び透光性出射窓６０に向けられた下流面５４を有し、透光性出射窓６０は自己支持型格子５００の下流面５４に向けられた上流面６３及び当該照明装置１０の外方に向けられた下流面６４を有している。
この場合、上記距離dlwは特に零でないので、（他の）内部室又は拡散器空洞が存在し得る。図１ｄの概略図示された実施例において、この拡散器空洞は符号１２により示されている。この場合、該拡散器空洞１２は、自己支持型格子５００、出射窓６０及び拡散器空洞壁４１により囲まれている。従って、ＬＥＤ２０の下流側で自己支持型格子５００の上流側の空洞、即ちＬＥＤ２０と自己支持型格子５００との間の空洞は、ＬＥＤ空洞１１として示される。このＬＥＤ空洞１１の下流側、即ち自己支持型格子５００の下流側で、透光性出射窓６０の上流側の空洞、即ち自己支持型格子５００と透光性出射窓６０との間の空洞は、拡散器空洞１２として示される。
この実施例において、拡散器空洞１２の拡散器空洞壁４１にも、符号１４０により示される反射器が設けられている。従って、一実施例においては、拡散器空洞壁４１も反射器を有する。
支持体３０上の反射器２４０、拡散器空洞壁４１上の反射器１４０及びＬＥＤ空洞壁４５上の反射器４０として、例えばMCPET（マイクロセルラ・ポリエチレン・テレフタレート）を適用することができる。反射器として使用することが可能な他の反射性材料は、例えば、テフロン又は母材内の粒子状ＴｉＯ２であり得る。従って、反射器として、テフロン、MCPET（例えば、古河社の）、Ｅ６０Ｌ、Ｅ６ＳＬ若しくはＥ６ＳＶ（例えば、東レ社の）又は母材内のＴｉＯ２等の散乱粒子を適用することができるか、又はNorbridge（３Ｍ社の商業名Vikuiti ESRフィルム）若しくはＭＩＲＯ（Alanod社の）等の実質的に鏡面的反射器を適用することができるか、又は部分的に拡散的に反射性であり且つ部分的に鏡面的に反射性である反射器等の、反射器の組み合わせを適用することができる。
ＬＥＤ空洞反射器４０は、特に、ＬＥＤ放射２１を反射する（拡散的に）ように構成される。しかしながら、発光材料放射１３の一部もＬＥＤ空洞１１内に入り得るので、ＬＥＤ空洞反射器４０は発光材料放射１３も反射する（拡散的に）ように構成することもできる。更に、拡散器空洞反射器１４０は、特に発光材料放射１３及びＬＥＤ放射２１（自己支持型格子５００により透過された）（即ち、光１１５）を反射する（拡散的に）ように構成される。しかしながら、一実施例において、ＬＥＤ空洞反射器４０を、ＬＥＤ放射２１及びオプションとして発光材料放射１３を鏡面的に反射するように構成することもできる。
図１ｄにおいて、全体の壁８０（即ち、ここでは、ＬＥＤ空洞壁４５及び拡散器空洞壁４１）がヒートシンク８１として使用されている。このようなヒートシンク８５は、概念的にのみ描かれたもので、例えばフィンを更に有することができることに注意されたい。図１ａ〜１ｃ（及び１ｅ）では、ＬＥＤ空洞壁４５がヒートシンク８５として使用されている。また、斯様な壁（又は複数の壁）の部分をヒートシンク８５として構成することもできる。
図１ｅは、透光性出射窓６０の上流面の面積が自己支持型格子５００の上流面の面積よりも大きい点を除き、図１ｄに概略図示したものと同様の実施例を概略図示している。これら表面面積の特に好ましい比は、約≧２、より特には約３〜１０の範囲内である。この実施例においては、拡散器空洞１２がＬＥＤ空洞１１を囲んでいる。即ち、拡散器空洞１２は、透過性支持体５００、出射窓６０、拡散器空洞壁４１、ＬＥＤ支持体３０及びＬＥＤ空洞壁４５により囲まれている。
図１ｆは、透光性出射窓６０が凹状である点を除き、図１ｅに概略図示したものと同様の実施例を概略図示している。ここでも、上記透光性出射窓の上流側表面積と自己支持型格子５００の上流側表面積との比は１より大きい（一方、図１ｃ及び１ｄに概略図示した実施例では、この比は約１に等しかった）。
図１ｃ〜１ｄにおいて、拡散器空洞壁４１及びＬＥＤ空洞壁４５は互いに一体部品（即ち、単一の壁８０）であってもよいことに注意されたい。更に、これらの実施例の概略図において、格子５００の一部はヒートシンク８５に統合されている。
上述し且つ概略図示した実施例は、限定するものではない。自己支持型格子５００及び出射窓６０は、概して、平らな格子又は窓として図示されている。しかしながら、他の構造も可能である。例えば、実質的に平らな出射窓６０及び非平坦な（例えば、実質的に凸状の）自己支持型格子５００も、一実施例であり得る。又は、実質的に平らな自己支持型格子５００及び非平坦な（例えば、凸状の）出射窓６０も適用することができる。
図２ａ〜２ｆは、自己支持型格子５００の実施例を（上面図で）概略図示している。発光材料５１は、理解のために、図示されていない。
当該格子は、該格子を形成するワイヤ又はプレート（特には、ワイヤ）等の格子構造を有している。該格子は、１次元格子、２次元格子又は３次元格子を有することができる。格子構造は、秩序的に、又は無秩序に、又はこれらの組み合わせで配置することができる。一般的に、格子構造は、約０.０１〜２mmの範囲内の、特には約０.０２〜０.５mmの範囲内の厚さ、直径又は高さ等の寸法を有するであろう（図４ａ及び４ｂも参照）。
格子開口５０２は、好ましくは、約０.１〜４mmの範囲内の、特には約０.５〜２mmの範囲内の寸法（長さ／幅又は直径）を有する（ｄ２として示す、下記参照）。
図２ａ〜２ｃは、１Ｄ格子（均一な分布の格子構造５０１を（従って、格子開口５０２も）備える）に関するものである。格子構造の間の距離は、符号ｄ２により示されている。例示として、正方形、円形及び六角形の形状が概略図示されている（ＬＥＤ空洞１１及び拡散器空洞１２が、立方体、円柱又は六角形の形態を各々有するように）。他の形状も排除されるものではない。
図２ｄ〜２ｆは、２Ｄ格子（均一な分布の格子構造５０１を（従って、格子開口５０２も）備える）に関するものである。格子構造の間の距離は、符号ｄ２により示されている。ここでも、例示として、正方形、円形及び六角形の形状が概略図示されている。格子開口５０２は、必ずしも正方形である必要はなく、他の形状を有することもできることに注意されたい。従って、格子開口５０２は、異なるｄ２値を有することができる（格子構造５０１の面内で異なる方向に）。
図２ａ〜２ｆ、及びそれ以降の図において、自己支持型格子５００は当該格子を囲む符号５２０により示されたフレームを有する。好ましくは、該フレーム５２０は、格子構造５０１と同一の材料を有するか、又は一層高い熱伝導度の材料を有する。
図２ａ〜２ｆにおいて（及び、他の図においても）、格子５００は、（全格子５００にわたる）mm平方当たりの格子開口の平均値として定義される平均格子パターン密度（ＭＰＤ）を有する。これらの図において、局部格子パターン密度（ＬＰＤ）は、上記平均格子パターン密度（ＭＰＤ）と実質的に等しい。何故なら、格子構造５０１は、格子５００にわたり均一に分布されているからである。
前述したように、当該自己支持型格子は、必ずしも均一な分布の格子構造５０１を有する必要はない。１Ｄ及び２Ｄの自己支持型格子５００に関して、２つの限定するものではない例が図３ａ及び３ｂに各々概念的に示されている。ここでは、ｄ２の値は自己支持型格子５００にわたって異なり得る。相対的に強いＬＥＤ放射２１を受光し得る位置（Ｌ１位置）では、ｄ２は、相対的に強くないＬＥＤ放射２１を受光し得る位置（Ｌ２位置）におけるよりも、より小さくてよい（２Ｄの自己支持型格子５００では一方又は両方の次元において）。このように、ここでは、局部格子パターン密度（ＬＰＤ）は当該格子にわたり変化し、位置Ｌ１では平均格子パターン密度（ＭＰＤ）より高く、位置Ｌ２では平均格子パターン密度（ＭＰＤ）より低い。３Ｄ格子（ここでは、図示されていない）の場合、ＬＰＤ及びＭＰＤ値は、平行mm当たりの代わりに、体積（mm3）に対して定義される。
図４ａ及び４ｂには、自己支持型格子５００の側面図が概略示されている。これらは、１Ｄ又は２Ｄの自己支持型格子である。図４ａでは、格子構造５０１、従って格子開口５０２が均一に分布される一方、図４ｂでは格子構造は不均一に分布され（秩序的な分布を排除するものではない）、これら格子構造の間の距離ｄ２は変化している。図４ｂにおいて、ＬＰＤはＬ２におけるよりもＬ１において大きい。図４ａ及び４ｂは、格子構造５０１の、直径、高さ及び厚さ等の寸法を示している。図４ａ及び４ｂには、厚さ（又は直径）（符号ｄ４で示す）よりも高さ（符号ｄ５で示す）が大きい格子構造５０１が概略図示されている。格子構造５０１は、"高さ"、厚さ及び直径が同一であるワイヤとすることができることに注意されたい。格子構造５０１の長さは、ｄ２により示されている（図２ａ〜２ｆ及び３ａ〜３ｂ参照）。
図５ａ〜５ｄは、どの様にして自己支持型格子５００を発光材料５１により充填することができるかを示している。図５ａは、比較のために、発光材料を有さない自己支持型格子５００を示している。図５ｂは、実質的に全ての格子開口５０２が発光材料５０１を囲むような実施例を概略図示している。充填された格子開口は、発光材料充填格子開口５５１として示されている。従って、この実施例では、実質的に全ての格子開口５０２が発光材料充填格子開口５５１となる。格子開口５０２により囲まれた発光材料５１の（中間の：median）高さは、符号ｄ３により示され、約０.０１〜２mmの範囲内、特には約０.０２〜０.５mmの範囲内とすることができる。
図５ｃは、自己支持型格子５００の一実施例を概略図示し、該実施例においては、格子開口５０２の一部が発光材料５１を囲み、これにより発光材料充填格子開口５５１を形成する一方、格子開口５０２の一部は発光材料５１を囲まず、非充填格子開口５５２として示されている。従って、図５ｃは、自己支持型格子５００が（規則的な）パターンの発光材料充填格子開口５５１及び実質的に充填されていない格子開口５５２を有するような実施例を概略図示している。しかしながら、このようなパターンの材料充填格子開口５５１及び実質的に充填されていない格子開口５５２は、図５ｄに概略図示されているように、不規則なものとすることもできる。同様に、このことは、不均一な分布の格子構造５０１及び格子開口５０２を持つ格子５００にも当てはまり得る。
図６は、発光材料５１により充填される自己支持型格子５００を作製する方法の一実施例を概略図示している。本明細書に記載された前記自己支持型格子５００の一実施例が提供される。特に、格子５００の可視部分における光透過度が、少なくとも約７０％、より特には少なくとも約８０％、更に特には少なくとも約８５％（即ち、発光材料５１により充填される前の（より特には、前記ペーストにより充填される前の）格子５００の）である。この場合、該透過度は、可視光による格子５００の垂直照射の下で該可視光について測定される。
更に、複数の所定の篩目６０２を備える篩６００が設けられ、該篩６００は自己支持型格子５００上に配置可能である。
ここで、"上に配置可能"なる用語は、自己支持型格子５００上に篩６００を配置する、又は篩６００の下に自己支持型格子５００を配置する、又は所望の構成を得るために篩６００及び格子５００の両方を互いに移動することを含む。
次いで、発光材料５１及びバインダ７０１並びにオプションとして他の材料（溶媒、安定剤、散乱粒子の１以上等）を有するペースト７００が、上記複数の所定の篩目６０２を介して案内され、これにより所定の格子開口５０２を充填する。上記（所定の）格子開口５０２が充填された後、該ペースト７００により充填された所定の格子開口５０２を備える自己支持型格子５００は加熱され（ＩＲ加熱又は当業者により既知の他の加熱方法により）、これにより、発光材料充填格子開口５５１を備える自己支持型格子５００が提供される。
特に、ペースト７００は約１Ｐa.s（１s-1のずり速度及び２０℃の温度で）より大きな粘度を有する。該ペーストは、１〜５，０００Ｐa.sの範囲内の、好ましくは５及び１，０００Ｐa.sの間の、より好ましくは２０及び４００Ｐa.sの間の好ましい粘度（１s-1のずり速度及び２０℃の温度で）を有する。該粘度は、特に、以下の条件の下でDIN53018-1に従いプレート／プレート幾何学構造を用いた回転流量計により決定される定常ずり粘度である：
− ２５mmのプレート直径において２mmのギャップ幅、
− １s-1のずり速度
− ２０℃の温度；この場合、好ましくは、粘度を決定する前の１０秒の間に、１s-1のずり速度及び２０℃の温度で予備的なずりが掛けられる。
− ２５mmのプレート直径において２mmのギャップ幅、
− １s-1のずり速度
− ２０℃の温度；この場合、好ましくは、粘度を決定する前の１０秒の間に、１s-1のずり速度及び２０℃の温度で予備的なずりが掛けられる。
金属網（黄銅から形成され、７０％の光透過度）が、有機バインダ（Neocryl）内のＹＡＧ蛍光体により被覆された（添着された:impregnated）。蛍光体負荷は９０g/m2であった（青色ＬＥＤにより照射される表面上の負荷は、約７０％ｘ９０g/m2＝６３g/m2に達する）。この蛍光体スクリーンは、４５５nmＬＥＤの試験固定具（ヒートシンクを有する）上に配置された。
ＹＡＧを伴う発光材料を備える有機膜も、同一の試験固定具上に配置された。該発光膜（lumifilm）の蛍光体負荷も、約６３g/m2であった。
上記発光膜は、１４０℃のピーク温度に達した。しかしながら、上記蛍光体被覆金属網は、１１０℃のピーク温度にしか達しなかった。上記金属網の最適化（例えば銅等の一層高い熱伝導度を持つ金属の使用）及び該金属網と上記固定具との熱的接触の最適化は、結果として、一層大きな温度差になると思われる。
"実質的に全ての放射"又は"実質的になる"等におけるような、ここで使用される"実質的に"なる用語は、当業者により理解されるものであろう。また、"実質的に"なる用語は、"全体に"、"完全に"、"全て"等の実施例も含み得る。従って、実施例において実質的なる形容詞は削除することもできる。適用可能な場合、"実質的に"なる用語は、９０％以上（１００％を含み、９５％以上、特には９９％以上、より特には９９.５％以上等の）にも関するものであり得る。ここで参照される装置は、なかでも、動作中で説明されている。例えば、"青色ＬＥＤ"なる用語は、動作中に青色光を発生するＬＥＤ（言い換えると、青色光を放出するように構成されたＬＥＤ）を指す。当業者にとり自明なように、本発明は動作の方法又は動作中の装置に限定されるものではない。
上述した実施例は本発明を限定するというよりも解説するものであり、当業者であれば添付請求項の範囲から逸脱することなしに多くの代替実施例を設計することができるであろうことに注意されたい。請求項において、括弧内に記載された如何なる符号も当該請求項を限定するものと見なしてはならない。"有する"なる動詞及びその活用形の使用は、請求項内に記載されたもの以外の構成要素又はステップの存在を排除するものではない。"有する"なる用語は、該"有する"なる用語が"からなる"を意味するような実施例も含む。単数形の構成要素は、複数の斯様な構成要素の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの個別構成要素を有するハードウェアにより、及び適切にプログラミングされたコンピュータにより実施化することができる。幾つかの手段を列挙する装置の請求項において、これら手段のうちの幾つかは１つの同一のハードウェア品目により具現化することができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に使用することができないということを示すものではない。
Claims (11)
- ａ．ＬＥＤ放射を放出する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
ｂ．ヒートシンクと、
ｃ．前記ＬＥＤの下流側に配置されると共に前記ヒートシンクに接触するように配置される自己支持型格子であって、複数の格子構造と、これら格子構造の間の複数の格子開口とを有し、全数の前記格子開口のうちの少なくとも一部は発光材料を囲み、これにより発光材料充填格子開口を形成する自己支持型格子と、
を有し、前記発光材料は前記ＬＥＤ放射の少なくとも一部を吸収すると共に発光材料放射を放出し、前記ＬＥＤ及び前記発光材料が前記自己支持型格子の下流側に所定の色の光を供給する照明装置。 - ２Ｄの自己支持型格子を有する請求項１に記載の照明装置。
- 前記格子構造が前記自己支持型格子にわたり実質的に均一に分布された請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
- 前記自己支持型格子がmm平方あたりの前記格子開口の平均数として定義される平均格子パターン密度を有し、前記自己支持型格子により受光される前記ＬＥＤ放射の強度が該自己支持型格子にわたって不均一に分布され、前記自己支持型格子は、該自己支持型格子が相対的に高い強度のＬＥＤ放射を受光する高強度位置において前記平均格子パターン密度より大きな局部格子パターン密度を有する一方、該自己支持型格子が相対的に低い強度のＬＥＤ放射を受光する低強度位置において前記平均格子パターン密度より小さな局部格子パターン密度を有するように構成された請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
- 前記自己支持型格子が規則的パターンの前記発光材料充填格子開口及び実質的に充填されていない格子開口を有する請求項１ないし４の何れか一項に記載の照明装置。
- 実質的に全ての前記格子開口が前記発光材料充填格子開口である請求項１ないし４の何れか一項に記載の照明装置。
- 前記格子構造が、３００Ｋにおいて少なくとも１００Ｗｍ−１Ｋ−１の熱伝導度を持つ材料を有する請求項１ないし６の何れか一項に記載の照明装置。
- 前記ＬＥＤと前記自己支持型格子との間に最短のＬＥＤ-自己支持型格子間距離を有し、該最短ＬＥＤ-自己支持型格子間距離が０〜１００mmの範囲内である請求項１ないし７の何れか一項に記載の照明装置。
- ｄ．前記光の少なくとも一部を透過させるための、前記自己支持型格子の下流側の透光性出射窓、
を更に有する請求項１ないし８の何れか一項に記載の照明装置。 - 請求項１ないし９の何れか一項に記載の前記発光材料を含む自己支持型格子を作製する方法において、
ａ．前記複数の格子構造と、これら格子構造の間の前記複数の格子開口とを有する前記自己支持型格子を設けるステップと、
ｂ．前記自己支持型格子上に配置可能な、複数の所定の篩目を備える篩を設けるステップと、
ｃ．前記発光材料及びバインダを含むペーストを前記複数の所定の篩目を介して案内して、所定の前記格子開口を充填するステップと、
ｄ．前記所定の格子開口が前記ペーストにより充填された前記自己支持型格子を加熱し、これにより前記発光材料充填格子開口を備える前記自己支持型格子を形成するステップと、
を有する方法。 - 請求項１０に記載の方法により得られる、発光材料を含む自己支持型格子。
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