JP2012529185A - 屈折要素を有する光源 - Google Patents

Abstract

発光装置は、基板と、基板上で平面配列を有する複数の固体発光セルと、光源から放出される光が実質的に球の放出パターンを有するように、固体発光セルと共に配列された屈折要素とを含む。屈折要素はまた、放出される光を混合するために、固体発光セルと共に配列されてもよい。

Description

本開示は、光源に関し、より詳細には、屈折要素を有する光源に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）などの固体デバイスは、白熱、ハロゲン、および蛍光ランプなどの従来の光源を置換するための魅力的な候補である。ＬＥＤは、白熱ランプおよびハロゲンランプより実質的に高い光変換効率、および、これらのタイプの従来の光源の３つ全てより長い寿命を有する。さらに、一部のタイプのＬＥＤは、今や、蛍光光源より高い変換効率を有し、一層高い変換効率が研究室で実証されている。最後に、ＬＥＤは、蛍光ランプより低い電圧を必要とし、水銀またはおそらくは危険な他の材料を全く含まず、したがって、種々の安全性および環境的利益を提供する。

典型的なＬＥＤはランバーシアン放出パターン(lambertian emission pattern)を有す
る。これは、ＬＥＤから放出される光が通常、半球孤にまたがることを意味する。この放出パターンは、全ての方向に光を放出する白熱、ハロゲン、および蛍光ランプについての従来の光源の置換物としての、ＬＥＤ光源または他の固体発光デバイスの使用を制限する可能性がある。たとえば白熱電球において使用されるＬＥＤ光源は、望ましくない暗いスポットを下方向に生じる可能性がある。デスク、床、またはテーブルランプなどの一般的な照明用途では、これは、作業または読書課題を可能にするために下方向の光をもたらすことができない。

したがって、従来の白熱、ハロゲン、および蛍光ランプによりよく似ている放出パターンを有する固体光源についての必要性が当技術分野に存在する。

本開示の一態様では、光源は、基板と、基板上で平面配列を有する複数の固体発光セルと、光源から放出される光が実質的に球の放出パターンを有するように、固体発光セルと共に配列された屈折要素とを含む。

本開示の別の態様では、光源は、基板と、実質的に同じ方向に光を放出するように基板上に配列された複数の固体発光セルと、実質的に球の放出パターンで光源から光が放出されるように、固体発光セルと共に配列された屈折要素とを含む。

本開示のなお別の態様では、光源は、基板と、基板上で平面配列を有する複数の固体発光セルと、光源から放出される光が実質的に球の放出パターンを有するように、固体発光セルを覆って配置された屈折要素とを含む。

本開示のさらなる態様では、光源は、基板と、基板上で平面配列を有する複数の固体発光セルと、実質的に球の放出パターンで光源から光が放出されるように、固体発光セルから放出される光を屈折させる手段とを含む。

本開示のなおさらなる態様では、光源は、基板と、基板上の複数の固体発光セルであって、固体発光セルは、固体発光セルの第１および第２のセットを備え、第１のセットの固体発光セルはそれぞれ蛍光体層を備え、第２のセットの固体発光セルはそれぞれ蛍光体層を含まない、複数の固体発光セルと、固体発光セルの第１および第２のセットから放出さ
れる光を混合するために固体発光セルと共に配列された屈折要素とを含む。

本開示のなお別の態様では、ランプは、口金を有するハウジングおよび口金に搭載された透明バルブ部と、ハウジング内の光源とを含む。光源は、基板と、基板上で平面配列を有する複数の固体発光セルと、光源から放出される光が実質的に球の放出パターンを有するように、固体発光セルと共に配列された屈折要素とを含む。

例証として光源の例示的な構成だけが示し述べられる以下の詳細な説明から、本発明の他の態様が当業者に容易に明らかになることが理解される。認識されるように、本発明は、光源の他のまた異なる態様を含み、また、そのいくつかの詳細は、種々の他の点で変更されることが可能であり、その全てが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することはない。したがって、図面および詳細な説明は、制限的ではなく、本質的に例証的であると考えられる。

本発明の種々の態様は、添付図面において、制限としてではなく、例として示される。

ＬＥＤの実施例を示す概念的な側断面図。 蛍光体材料でコーティングされたＬＥＤの実施例を示す概念的な断面図。 白色光源の実施例を示す概念的な平面図。 図３Ａの白色光源の実施例を示す概念的な側断面図。 白色光源の代替の構成の実施例を示す概念的な平面図。 図４Ａの白色光源の概念的な断面図。 光源の実施例を示す概念的な側断面図。 光源の実施例を示す概念的な側断面図。 固体発光セルを有する光源を有するランプの実施例を示す概念的な側面図。

本発明は、本発明の種々の態様がそこで示される添付図面を参照して以降でより完全に述べられる。しかし、本発明は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、また、本開示全体を通して提示される本発明の種々の態様に限定されるものと解釈されるべきでない。むしろ、これらの態様は、本開示が完璧であり、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるように提供される。図面に示す本発明の種々の態様は、一定比例尺に従って描かれない可能性がある。むしろ、種々の特徴の寸法は、明確にするために拡大されるかまたは縮小されてもよい。さらに、図面のうちの一部の部面は、明確にするために簡略化されてもよい。そのため、図面は、所与の装置（たとえば、デバイス）または方法のコンポーネントの全てを示さなくてもよい。

本発明の種々の態様は、本発明の理想化された構成の略図である図面を参照して本明細書で述べられる。したがって、結果としての図の形状からの変動、たとえば製造用の技法および／または公差が予想される。そのため、本開示全体を通して提示される本発明の種々の態様は、本明細書で示し述べられる特定の形状の要素（たとえば、領域、層、セクション、基板など）に限定されるものとして解釈されるべきでなく、たとえば製造によって生じる形状の逸脱を含む。例として、長方形として示されるかまたは述べられる要素は、要素ごとの離散的な変化ではなく、丸いまたは湾曲した特徴部および／またはその縁部における徐々の集中(gradient concentration)を有してもよい。そのため、図面に示す要素は、本質的に概略的であり、それらの形状は、要素の精密な形状を示すことを意図されず、また、本発明の範囲を制限することを意図されない。

領域、層、セクション、基板、または同様なものなどの要素が、別の要素の「上に(on)
」 あるとして言及されるとき、それは、他の要素の直に上にありうる、または、 介在要素が存在してもよいことが理解されるであろう。対照的に、要素が、別の要素の「直に上に(directly on)」あるとして言及されるとき、介在要素は存在しない。要素が、別の
要素の上に「形成されている(formed)として言及されるとき、それは、他の要素または介在要素上で、成長しうる、堆積されうる、エッチングされうる、付着されうる、接続されうる、結合されうる、あるいは、その他の方法で調製されうるかまたは作製されうることがさらに理解されるであろう。

さらに、「下側(lower)」または「底部(bottom)」および「上側(upper)」または「上部(top)」などの相対的な用語は、図面に示すように、１つの要素の別の要素に対する関係
を述べるために本明細書で使用されてもよい。相対的な用語は、図面に示す配向に加えて、装置の異なる配向を包含することを意図されることが理解されるであろう。例として、図面の装置がひっくり返される場合、他の要素の「下側(lower)」面上にあるとして述べ
られた要素は、他の要素の「上側(upper)」面上に配向されることになる。したがって、
用語「下側(lower)」は、装置の特定の配向に応じて、「下側(lower)」の配向と「上側(upper)」の配向の両方を包含しうる。同様に、図面の装置がひっくり返される場合、他の
要素「の下に(below)」または「の下に(beneath)」として述べられる要素は、他の要素「の上に(above)」配向されることになる。したがって、用語「の下に(below)」または「の下に(beneath)」は、の上に(above)の配向と、の下に(below)の配向の両方を包含しうる
。

別途規定されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本発明が属する技術分野の専門家によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。一般に使用される辞書で規定される用語などの用語は、関連技術分野および本開示の文脈における意味と矛盾しない意味を有するものとして解釈されるべきであることがさらに理解されるであろう。

本明細書で使用されるように、「ある(a)」、「ある(an)」、および「その(the)」は、文脈が別途明確に指示しない限り、複数の形態も含むことを意図される。用語「備える(comprises)」および／または「備えている(comprising)」は、本仕様書で使用されるとき
、述べる特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／またはコンポーネントの存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、および／またはそのグループの存在または追加を排除しない。用語「および／または(and/or)」は、関連する挙げた項目の１つまたは複数の項目の任意のまたは全ての項目を含む。

光源の種々の態様がここで提示される。しかし、当業者が容易に理解するように、これらの態様は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、他の光源に拡張されてもよい。光源は、基板と、固体発光セルのアレイを形成するために、基板上に配列された複数の固体発光セルと、光源から放出される光が実質的に球の放出パターンを有するように、固体発光セルと共に配列された屈折要素とを含んでもよい。光源は、少数の名を挙げると、白熱、蛍光、ハロゲン、クオーツ、高輝度放電(high-density discharge)（ＨＩＤ）、およびネオンランプにおいて現在使用されている従来の光源を直接置換するものとして使用されてもよい。

固体発光セルの例はＬＥＤである。ＬＥＤは、当技術分野でよく知られており、したがって、本発明の完全な説明を提供するために、簡潔に論じられるだけである。図１は、ＬＥＤの実施例を示す概念的な側断面図である。ＬＥＤは、不純物を含浸されるかまたはドープされた半導体材料である。これらの不純物は、材料内で比較的自由に移動できる「電子(electrons)」および「正孔(holes)」を半導体に付加する。不純物の種類に応じて、半
導体のドープされた領域は、主として電子または正孔を有することができ、それぞれ、ｎ型またはｐ型半導体と呼ばれる。ＬＥＤ用途では、半導体は、ｎ型半導体領域およびｐ型半導体領域を含む。逆電界が、２つの領域間の接合部において生成され、それにより、電子および正孔が接合部から遠くに移動して、アクティブ領域が形成される。逆電界に打ち勝つのに十分な順方向電圧がｐ−ｎ接合の両端に印加されると、電子および正孔は、活性領域内に強制的に押しやられ、結合する。電子が正孔と結合すると、両者は、低いエネルギーレベルに落ち、光の形態でエネルギーを解放する。

図１を参照して、ＬＥＤ１０１は、基板１０２と、基板１０２上のエピタキシャル層構造１０４と、エピタキシャル層構造１０４上の一対の電極１０６および１０８を含む。エピタキシャル層構造１０４は、２つの対向するドープされたエピタキシャル領域間に挟まれた活性領域１１６を備える。この実施例では、ｎ型半導体領域１１４が基板１０２上に形成され、ｐ型半導体領域１１８が活性領域１１６上に形成される。しかし、領域は反転されてもよい。すなわち、ｐ型半導体領域１１８が基板１０２上に形成され、ｎ型半導体領域１１４が活性領域１１６上に形成されてもよい。当業者が容易に理解するように、本開示全体を通して述べる種々の概念は、任意の適したエピタキシャル層構造に拡張されてもよい。バッファ層、核形成層、接点層、および電流拡散層ならびに光抽出層を含むが、それに限定されない、さらなる層（図示せず）がエピタキシャル層構造１０４内に含まれてもよい。

電極１０６および１０８は、エピタキシャル層構造１０４の表面上に形成されてもよい。ｐ型半導体領域１１８は、上部表面で露出され、したがって、ｐ型電極１０６が、その上に容易に形成されてもよい。しかし、ｎ型半導体領域１１４は、ｐ型半導体領域１１８および活性領域１１６の下に埋め込まれる。したがって、ｎ型半導体領域１１４上にｎ型電極１０８を形成するために、領域１１８の下のｎ型半導体領域１１４を露出させるために、領域１１８が除去される。エピタキシャル層構造１０４のこの部分が除去された後、ｎ型電極１０８が形成されてもよい。

図２は、蛍光体材料でコーティングされたＬＥＤの実施例を示す概念的な断面図である。この実施例では、蛍光体層２０３は、当技術分野でよく知られている手段によってＬＥＤ２０１の上部表面上に形成される。ＬＥＤの一構成では、蛍光体層２０３は、青または紫外（ＵＶ）ＬＥＤ２０１から放出される単色光を広スペクトルの白色光に変換する。しかし、本発明は、異なる色の光を生成するために、他のＬＥＤおよび蛍光体の組合せを用いて実施されてもよい。蛍光体層２０３は、例として、エポキシ、シリコーン、または他のキャリア内に懸濁された蛍光体粒子を含んでもよく、または、キャリア内で溶解される可溶性蛍光体から構築されてもよい。

１つまたは複数の蛍光体ベース青光ＬＥＤは、白色光源を生成するために、アレイで配列されてもよい。白色光源は、白熱、ハロゲン、蛍光ランプにおいて今日使用されている従来の光源を直接置換するものとして使用されてもよい。あるいは、白色光源は、離散的な波長（赤、赤橙、橙、緑、青、琥珀、または他の色など）を放出する個々の発光ＬＥＤから構築され、その後、白色光を生成するために全ての色を混合してもよい。当業者が容易に理解するように、ＬＥＤおよび他の発光セルの種々の構成は、白色光源を作るために使用されてもよい。さらに、先に述べたように、本発明は、白色光を生成する固体照明デバイスに限定されるのではなく、光の他の色を生成する固体照明デバイスに拡張されてもよい。

白色光源の実施例が、ここで図３Ａおよび３Ｂを参照して提示される。図３Ａは、白色光源３００の実施例を示す概念的な平面図であり、図３Ｂは、図３Ａの白色光源３００の実施例を示す概念的な側断面図である。白色光源３００は、蛍光体材料３０３でコーティ
ングされた複数のＬＥＤ３０１を用いて構築されてもよい。ＬＥＤ３０１は、同様のまたは異なる出力（波長または電力）を有してもよく、また、蛍光体材料３０３は、各ＬＥＤ３０１について同様であってもよくまたは異なってもよい。ＬＥＤ３０１は、基板３０２上で、２次元平面様式で配列される。基板３０２は、ＬＥＤ３０１に対する機械的支持を提供する任意の適した材料から作られてもよい。好ましくは、材料は、ＬＥＤ３０１から遠くに熱を消散させるために熱伝導性である。基板３０２は、ＬＥＤ３０１間に電気絶縁を提供するために誘電性層（図示せず）を含んでもよい。ＬＥＤ３０１は、誘電性層上で、伝導性回路層、ワイヤボンディング、あるいはこれらのまたは他の方法によって、並列にかつ／または直列に電気結合されてもよい。

図４Ａは、白色光源４００の代替の構成の実施例を示す概念的な平面図であり、図４Ｂは、図４Ａの白色光源４００の概念的な断面図である。図３Ａおよび３Ｂに関連して述べた方法と同様な方法で、基板４０２は、ＬＥＤ４１０を支持するために使用されてもよい。しかし、この構成では、蛍光体層は、それぞれ個々のＬＥＤ上に形成されない。代わりに、蛍光体材料４０８が、基板４０２の上側表面の周囲で、円周上にまたは任意の他の形状で延在する、環状のまたは他の形状の境界によって画定されたキャビティ内に堆積されてもよい。環状境界４１０は、適したモールドを用いて形成されてもよく、または別法として、基板４０２と別に形成され、接着剤または他の適した手段を使用して基板４０２に付着されてもよい。キャリア４０８内の蛍光体粒子の懸濁液が、その後、キャビティ内に導入されてもよい。キャリア材料はエポキシまたはシリコーンであってよい。しかし、他の材料に基づくキャリアが使用されてもよい。キャリア材料は、蛍光体粒子がその中で不動態化される固体材料を生成するために硬化されてもよい。

光源はまた、実質的に球の放出パターンを生成するために、屈折要素をＬＥＤに非常に接近した状態で構成されてもよい。実施例が、ここで図５を参照して提示される。図５は、光源５００の実施例を示す概念的な側断面図である。この実施例では、光源５００は、基板５０２上に配置された複数のＬＥＤ５０１を含む。蛍光体材料５０８は、基板５０２の上側表面の周囲に延在する境界５１０によって画定されたキャビティ内に堆積される。屈折要素５０４は、ＬＥＤ５０１を覆って配置されてもよい。屈折要素５０４は、スタンドオフ５１２を使用して、または、何らかの他の適した手段によって基板５０２に付着されてもよい。屈折要素５０４は、ガラス、プラスチック、または空気と異なる屈折率を有する任意の他の適した屈折材料であってよい。屈折要素５０４は、部分球として示されるが、他の形状を有してもよい。好ましくは、部分球は、ＬＥＤ５０１から放出される全ての光を捕捉し、少なくとも光の一部を下方向に送るために半球より大きいが、全球より小さい。結果得られるものは、従来の白熱ランプのフィラメントの放出パターンと同様の、実質的に球である放出パターンである。ＬＥＤ５０１および屈折要素５０４の組合せは、高い束密度のＬＥＤ源を使用することによって小型化されてもよい。この小型化は、同じ配列が複数の用途で使用されることを可能にしうる。

放出パターンは、任意の数のパラメータを変えることによって変更されてもよい。これらのパラメータは、屈折要素５０４の形状およびＬＥＤ５０１に対する屈折要素５０４の位置を含む。これらのパラメータは、従来の白熱、ハロゲン、および蛍光ランプの置換光源として光源が使用されることを意図される用途において光の均一な分布を最適化するたに変えられてもよい。あるいは、これらのパラメータは、デスク、テーブル、床、または読書用ランプまたは他の同様な用途の場合に必要とされる可能性があるように、より多くの光を下方向に送るために変えられてもよい。本開示全体を通して提示される教示に基づいて、任意の特定の照明用途についてこれらのパラメータを最もうまく変える方法を当業者は容易に決定するであろう。

あるいは、蛍光体材料は、白色光源を生成するために、屈折要素５０４の内部表面上に
形成されてもよく、したがって、蛍光体材料をＬＥＤ５０１上に直に堆積させる必要性がなくなる。屈折要素５０４に蛍光体材料を塗布することによって、ＬＥＤ５０１内で発生する熱が減少し、結果として、ＬＥＤ５０１は、信頼性が改善され、寿命が延びた状態でより多くの光を出力する。さらに、蛍光体によって発生する熱は、屈折要素５０４にわたってより広範に分布し、したがって、蛍光体は、少ない劣化、少ない色ずれ、良好な安定性、およびより多くの光出力を受けることになる。最後に、ＬＥＤ５０１が蛍光体によって完全にカプセル化された場合に、普通ならＬＥＤ５０１によって吸収されることになる、蛍光体散乱から生じる光は、もはや問題にならず、増加した光出力がもたらされる。

図５に関連して述べる光源は、冷白色を生成する傾向がある。冷白色は、青い色合いを有する傾向があり、光に冷たい感じを与える。冷白色光源は、白の冷たい色調を必要とする戸外用途の助けとなる。しかし、従来の室内照明源を直接置換するものとして光源を使用するとき、白熱ランプによって発せられる少し黄色がかった光と同様の温白色が、より望ましい場合がある。残念ながら、温白色を生成する従来の光源は、冷白色を生成する光源より低い効率を有する傾向がある。光源の一構成では、ＬＥＤに非常に接近した屈折要素は、暖光と冷光との間の効率ギャップを橋渡しするために使用されてもよい。この構成の実施例が、ここで図６を参照して提示される。当業者が容易に理解するように、この構成に関連して提示される種々の態様は、白の異なる色合いならびに他の光の色を生成するために拡張されてもよい。

図６は、光源６００の実施例を示す概念的な側断面図である。この実施例では、光源６００は、複数のＬＥＤ６０１が基板６０２上で、２次元平面様式で配列された状態で構築されてもよい。第１のセットのＬＥＤ６０１は、白色光を生成するために、蛍光体６０３でコーティングされた青ＬＥＤ６０１からなってもよい。第２のセットのＬＥＤ６０１は、赤、赤橙、橙、琥、または何らかの他の色、あるいは離散的な波長を放出する任意のその組合せからなってもよい。基板６０２は、図３に関連して先に述べた基板と同様であってよい。すなわち、基板６０２は、ＬＥＤ６０１に対する機械的支持を提供する任意の適した材料から作られてもよい。好ましくは、材料は、ＬＥＤ３０１から遠くに熱を消散させるために熱伝導性である。基板６０２は、ＬＥＤ６０１間に電気絶縁を提供するために誘電性層（図示せず）を含んでもよい。ＬＥＤ６０１は、誘電性層上で、伝導性回路層、ワイヤボンディング、あるいはこれらのまたは他の方法によって、並列にかつ／または直列に電気結合されてもよい。

屈折要素６０４は、スタンドオフ６１２を使用して、または、何らかの他の適した手段によってＬＥＤ６０１を覆って配置されてもよい。図５に関連して述べたように、屈折要素６０４は、ガラス、プラスチック、または空気と異なる屈折率を有する任意の他の適した屈折材料であってよい。屈折要素６０４は、部分球として示され、部分球は、温白色を生成するために、蛍光体６０３でコーティングされた青ＬＥＤ６０１によって生成される白色光を、赤、赤橙、橙、琥、および／または他の色の光と混合するための適した媒体を提供する。しかし、屈折要素６０４は他の形状を有してもよい。この実施例では、屈折要素６０４の部分球の形状は、少なくとも温白色光の一部を下方向に送るために使用されてもよい。結果得られるものは、従来の白熱ランプのフィラメントの放出パターンと同様の、実質的に球である放出パターンである。

光の色合いは、図５に関連して先に述べたように任意の数のパラメータを変えることによって変更されてもよい。これらのパラメータは、屈折要素６０４の形状およびＬＥＤ６０１に対する屈折要素６０４の位置を含む。これらのパラメータは、良好な効率を持って温白色光を提供しながら、複数の用途において光の均一な分布を最適化するために変えられてもよい。本開示全体を通して提示される教示に基づいて、任意の特定の照明用途についてこれらのパラメータを最もうまく変える方法を当業者は容易に決定するであろう。

あるいは、蛍光体材料は、屈折要素６０４の内部表面上に形成されてもよく、したがって、蛍光体材料をＬＥＤ上に直に堆積させる必要性がなくなる。この構成では、青ＬＥＤから放出される光は、屈折要素の蛍光体でコーティングされた内部表面に当たる(strike)と、広スペクトルの白色光に変換される。蛍光体材料によって影響を受けない、赤、赤橙、橙、琥、および／または他の色の光のＬＥＤから放出される光は、屈折要素による白色光と混合されて、温白色が生成される。温白色は、その後、所望の放出パターンを生成するために、屈折要素によって送られる。屈折要素の内部表面上に蛍光体材料を形成することによって、本開示において先に論じた全ての付随する利点が実現される可能性がある。

これまで述べた屈折要素の種々の構成は、現在知られているかまたは後で開発される、当技術分野で知られている任意の手段によって作製されてもよい。屈折要素の内部表面は、ＬＥＤから放出される光をよりよく拡散させるために拡散コーティングを有してもよい。屈折要素の内部表面はまた、熱消散を容易にするさらなる材料でコーティングされてもよい。屈折要素はまた、デバイスの熱消散能力をさらに改善するために、複数のアパーチャ（たとえば、スリット、ベント、および／または穴）を形成されてもよい。

先に述べたように、実質的に球の放出パターンを有する温白色光を生成する光源は、従来の白熱、ハロゲン、および蛍光ランプにおける置換光源として機能するのに好適である。実施例が、ここで図７を参照して提示される。図７は、固体発光セルを有する光源７００を有するランプ７１０の実施例を示す概念的な側面図である。ランプ７１０は、口金７１６上に搭載された透明バルブ部７１４（たとえば、ガラス、プラスチックなど）を有するハウジング７１２を含んでもよい。透明バルブ部７１４は、ランプ７１０から放出される光をよりよく拡散させるために内部拡散コーティングを有してもよい。透明バルブ部７１４の内部表面はまた、熱消散を容易にするさらなる材料でコーティングされてもよい。あるいは、透明バルブ部７１４は、拡散および／または熱消散を同様に提供する流体または気体を充填されてもよい。透明バルブ部７１４は、首部７２０から延在する実質的に円または楕円部７１８を持つように示されるが、特定の用途に応じて、他の形状および形態をとってもよい。

光源７００は、ハウジング７１２内に配置されてもよい。光源７００は、例として、本開示全体を通して提示される構成または固体発光セルおよび屈折要素の配列を使用した任意の他の適した構成を含む種々の形態をとってもよい。

口金７１６に固定されたプレート７２２は、光源７００用の支持を提供する。ランプ７１０の一構成では、プレート７２２から延在するスタンドオフ７２４は、光源７００をプレート７２２から分離するために使用される。プレート７２２は、例としてガラスを含む任意の適した絶縁材料から構築されてもよい。ガラスの場合、ハウジング７１２の透明バルブ部７１４は、光源７００をシールするためにプレート７２２に溶解されうる(fuse)。

先に論じたように、屈折要素７０４は、スタンドオフ（図示せず）によって基板７０２に付着されてもよい。あるいは、屈折要素７０４は、ハウジング７１２内のプレート７２２またはある他の地点に付着されてもよい。

ファン７２６は、光源７００を冷却するために使用されてもよい。ファン７２６は、電子ファンまたは光源７００を冷却するために空気流を発生する何らかの他の適したデバイスであってよい。電子ファンは、コロナ風の概念を一般に利用するデバイスである。コロナ風は、強い磁界によって生成される物理現象である。これらの強い電界は、導体の表面上に全体的に存在する電荷が蓄積する傾向がある電気伝導体の先端に見出されることが多い。電界が、コロナ放電開始電圧勾配として知られる一定の強度に達すると、周囲空気は
、導体の先端と同じ極性でイオン化される。先端は、その後、イオン化された空気分子を先端の周囲に跳ね返し、それにより、空気流を生じる。空気流を発生するためにコロナ風を利用する電子ファンの非制限的な例は、ＶｅｎｔｉｖａまたはＴｈｏｒｒｎ Ｍｉｃｒｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．によって開発されたＲＳＤ５固体ファンである。ファン７２６は、図７に示すように光源７００上に搭載されるが、ハウジング７１２内の他の所に搭載されてもよい。全体の設計パラメータに基づいて任意の特定の用途に最も適したファンの場所を当業者は容易に決定できるであろう。

あるいは、ヒートパイプが、プレート７２２の上で光源７００を支持すると共に、光源７００から遠くに熱を消散させるために使用されてもよい。後者の機能に関連して、ヒートパイプは、ファン７２６と共に、または、その代わりに使用されてもよい。ヒートパイプは、口金７１６内の複数のベントを通してヒートパイプから遠くに熱を消散させるように機能する、口金７１６内の、離間した熱伝導性水平プレートの積重体を通して延在してもよい。

プレート７２２はまた、光源７００から口金７１６上の電気接点７３０ａおよび７３０ｂまでワイヤ７２８ａおよび７２８ｂを経路制御する手段を提供する。ランプ７１０の一構成では、先に述べたスタンドオフ７２４は中空であってよく、また、ワイヤ７２８ａおよび７２８ｂは、中空スタンドオフ７２４を通してプレート７２２から光源７００まで経路制御されてもよい。ランプ７１０の別の構成では、ワイヤ７２８ａおよび７２８ｂはそれ自体で、光源７００をプレート７２２から分離するために使用されることができ、したがって、スタンドオフ７２４についての必要性がなくなる。後者の構成では、ワイヤ７２８ａおよび７２８ｂは、プレート７２２内のフィードスルー穴にスポット溶接されてもよく、別のセットのスポット溶接ワイヤがフィードスルー穴から口金７１６上の電気接点７３０ａおよび７３０ｂまで延在する。

電気接点７３０ａおよび７３０ｂの配列ならびに接続用ランプ口金の物理的形状は、特定の用途に応じて変わってもよい。例として、ランプ７１０は、図７に示すようにねじ込みキャップを有する口金７１６を有してもよく、１つの電気接点７３０ａが口金７１６の先端にあり、ねじ込みキャップが他の電気接点７３０ｂとして役立つ。電気ソケット（図示せず）における接触は、電流が口金７１６を通って光源７００に流れることを可能にする。あるいは、口金は、バヨネットキャップを有してもよく、そのキャップは電気接点としてまたは機械的支持体としてだけ使用される。一部の小型ランプは、ウェッジ口金およびワイヤ接点を有してもよく、一部の自動車および特別な目的のランプは、ワイヤに接続するためのねじ込み端子を含んでもよい。任意の特定の用途用の電気接点の配列は、その用途の設計パラメータに依存する。

電力は、電気接点７３０ａおよび７３０ｂを通して光源７００およびファン７２６に印加されてもよい。ＡＣ−ＤＣ変換器（図示せず）が、家庭、オフィスビル、または他の施設内の壁プラグに接続されたランプソケットからＤＣ電圧を生成するために使用されてもよい。ＡＣ−ＤＣ変換器によって生成されるＤＣ電圧は、光源７００とファン７２６の両方を駆動するように構成されたドライバ回路（図示せず）に提供されてもよい。ＡＣ−ＤＣ変換器およびドライバ回路は、口金７１６内、光源７００内、またはハウジング７１２内の他の所に位置付けられてもよい。一部の用途では、ＡＣ−ＤＣ変換器は必要とされなくてもよい。例として、光源７００およびファン７２６は、ＡＣ電力用に設計されてもよい。あるいは、電力源は、自動車用途の場合のようにＤＣであってよい。任意の特定の用途用の電力送出回路の特定の設計は、十分に当業者の能力の範囲内にある。

先により詳細に論じたように、白色光源は、蛍光体が複数の発光セルと共に配列された状態で構築されてもよい。あるいは、蛍光体材料は、白色光源を生成するために、ハウジ
ング７１２の透明バルブ部７１４の内側表面上に形成されてもよい。ランプの別の構成では、白色光源は、ハウジング７１２の透明バルブ部７１４内に蛍光体材料を埋め込むことによって生成されてもよい。これらの概念は、本明細書で完全に述べられるかのようにその内容が参照により組込まれる、「Ｐｈｏｓｐｈｏｒ Ｈｏｕｓｉｎｇ ｆｏｒ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ Ｌａｍｐ」という名称の米国特許出願第１２／３６０，７８１号により完全に記載される。

本開示の種々の態様は、当業者が本発明を実施することを可能にするために提供される。本開示全体を通して提示された態様に対する種々の変更は、当業者に容易に明らかになり、また、本明細書で開示される概念は、ガラス格納容器および口金の形状または径ならびにランプ上での電気接点の配列によらず、他のランプ構成に拡張されてもよい。例として、これらの概念は、Ａシリーズ、Ｂシリーズ、Ｃ−７／Ｆシリーズ、ＥＲ、Ｇシリーズ、ＧＴ、Ｋ、Ｐ−２５／ＰＳ−３５シリーズ、ＢＲシリーズ、ＭＲシリーズ、ＡＲシリーズ、Ｒシリーズ、ＲＰ−１１／Ｓシリーズ、ＰＡＲシリーズ、リニアシリーズ、および、Ｔシリーズ；ＥＤ１７、ＥＴ、ＥＴ−１８、ＥＴ２３．５、Ｅ−２５、ＢＴ−２８、ＢＴ−３７、ＢＴ−５６として当技術分野で一般的に呼ばれるバルブ形状に適用されてもよい。これらの概念はまた、小型カンデラねじ込み口金Ｅ１０およびＥ１１、カンデラねじ込み口金Ｅ１２、中間カンデラねじ込み口金Ｅ１７、ミディアムねじ込み口金Ｅ２６、Ｅ２６Ｄ、Ｅ２７、およびＥ２７Ｄ、モグルねじ込み口金Ｅ３９、モグルＰｆ Ｐ４０、ミディアムスカートＥ２６／５０ｘ３９、カンデラＤＣベイ、カンデラＳＣベイＢ１５、ＢＡ１５Ｄ、ＢＡ１５Ｓ、Ｄ．Ｃ．バヨネット、２−ラグスリーブＢ２２ｄ、３−ラグスリーブＢ２２−３、ミディアムＰｆ Ｐ２８、モグル２ポストＧ３８、口金ＲＳＣ、ねじ込み端子、ディスク口金、単一接点、ミディアム２ポスト、モグル端プロング、スペードコネクタ、モグルプリフォーカス、および外部モグル端プロング；アドミディアムスカート、ミディアムスカート、位置配向モグル、ＢＹ２２ Ｄ、Ｆｃ２、セラミックスペードシリーズ（Ｊ，Ｇ，Ｒ）、ＲＲＳＣ、ＲＳＣ；単一ピンシリーズ、２ピンシリーズ、Ｇ、ＧＸ、２Ｇシリーズとして当技術分野で一般的に呼ばれる口金サイズに適用されてもよい。そのため、クレームは、本開示の種々の態様に限定されることを意図されるのではなく、クレームの言語に矛盾しない全範囲に一致する。当業者に知られている、または、当業者に後で知られるようになる、本開示全体を通して述べられる種々の態様の要素に対する全ての構造的等価物および機能的等価物は、参照により本明細書に明示的に組込まれ、クレームによって包含されることを意図される。さらに、本明細書で開示されるものはいずれも、こうした開示がクレーム内で明示的に記載されるかどうかによらず、一般公衆に開放される(dedicated to)ことを意図されない。要素が、成句「のための手段(means for)」を
使用して明示的に記載されなければ、または、方向クレームの場合、要素が、成句「のためのステップ(step for)」を使用して記載されなければ、クレームの要素はいずれも、米国特許法１１２条第６パラグラフの規定の下で解釈されない。

Claims (87)

1. 基板と、
   前記基板上で平面に配列されている複数の固体発光セルと、
   光源から放出される光が実質的に球の放出パターンを有するように、前記固体発光セルと共に配列された屈折要素とを備える光源。
2. 光源から放出される光が白色光であるように、前記固体発光セルと共に配列された蛍光体をさらに備える請求項１に記載の光源。
3. 前記固体発光セルはそれぞれ、蛍光体層を含む請求項１に記載の光源。
4. 前記基板上に境界をさらに備え、前記固体発光セルは前記境界の内部に配列され、光源は、前記境界の前記内部に堆積された蛍光体をさらに備える請求項１に記載の光源。
5. 前記固体発光セルは、第１および第２のセットの固体発光セルを備え、前記第１のセットの固体発光セルはそれぞれ蛍光体層を含み、前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ蛍光体層を含まない請求項１に記載の光源。
6. 前記屈折要素は、前記第１および第２のセットの固体発光セルから放出される光を混合するために前記固体発光セルと共に配列される請求項５に記載の光源。
7. 前記第１のセットの発光セルはそれぞれ青ＬＥＤを備え、前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ、前記青ＬＥＤより長い波長を放出するＬＥＤを備える請求項５に記載の光源。
8. 前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ、赤、赤橙、橙、または琥珀ＬＥＤを備える請求項７に記載の光源。
9. 前記屈折要素は、前記固体発光セルに面する表面および前記表面上の蛍光体層を備える請求項１に記載の光源。
10. 前記屈折要素は、前記固体発光セルに面する拡散コーティングされた表面を備える請求項１に記載の光源。
11. 前記屈折要素は前記基板に付着される請求項１に記載の光源。
12. 前記屈折要素は空気と異なる屈折率を有する請求項１に記載の光源。
13. 前記屈折要素は、前記固体発光セルを覆って配置された、部分的に球の形状を有する請求項１に記載の光源。
14. 前記屈折要素の前記部分的に球の形状は、半球より大きいが、全球より小さい請求項１３に記載の光源。
15. 基板と、
    実質的に同じ方向に光を放出するように前記基板上に配列された複数の固体発光セルと、
    実質的に球の放出パターンで光源から光が放出されるように、前記固体発光セルと共に配列された屈折要素とを備える光源。
16. 光源から放出される光が白色光であるように、前記固体発光セルと共に配列された蛍光体をさらに備える請求項１５に記載の光源。
17. 前記固体発光セルはそれぞれ、蛍光体層を含む請求項１５に記載の光源。
18. 前記基板上に境界をさらに備え、前記固体発光セルは前記境界の内部に配列され、光源は、前記境界の前記内部に堆積された蛍光体をさらに備える請求項１５に記載の光源。
19. 前記固体発光セルは、第１および第２のセットの固体発光セルを備え、前記第１のセットの固体発光セルはそれぞれ蛍光体層を含み、前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ蛍光体層を含まない請求項１５に記載の光源。
20. 前記屈折要素は、前記第１および第２のセットの固体発光セルから放出される光を混合するために前記固体発光セルと共に配列される請求項１９に記載の光源。
21. 前記第１のセットの発光セルはそれぞれ青ＬＥＤを備え、前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ、前記青ＬＥＤより長い波長を放出するＬＥＤを備える請求項１９に記載の光源。
22. 前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ、赤、赤橙、橙、または琥珀ＬＥＤを備える請求項２１に記載の光源。
23. 前記屈折要素は、前記固体発光セルに面する表面および前記表面上の蛍光体層を備える請求項１５に記載の光源。
24. 前記屈折要素は、前記固体発光セルに面する拡散コーティングされた表面を備える請求項１５に記載の光源。
25. 前記屈折要素は前記基板に付着される請求項１５に記載の光源。
26. 前記屈折要素は空気と異なる屈折率を有する請求項１５に記載の光源。
27. 前記屈折要素は、前記固体発光セルを覆って配置された、部分的に球の形状を有する請求項１５に記載の光源。
28. 前記屈折要素の前記部分的に球の形状は、半球より大きいが、全球より小さい請求項２７に記載の光源。
29. 基板と、
    前記基板上で平面に配列されている複数の固体発光セルと、
    光源から放出される光が実質的に球の放出パターンを有するように、前記固体発光セルを覆って配置された屈折要素とを備える光源。
30. 光源から放出される光が白色光であるように、前記固体発光セルと共に配列された蛍光体をさらに備える請求項２９に記載の光源。
31. 前記固体発光セルはそれぞれ、蛍光体層を含む請求項２９に記載の光源。
32. 前記基板上に境界をさらに備え、前記固体発光セルは前記境界の内部に配列され、光源
    は、前記境界の前記内部に堆積された蛍光体をさらに備える請求項２９に記載の光源。
33. 前記固体発光セルは、第１および第２のセットの固体発光セルを備え、前記第１のセットの固体発光セルはそれぞれ蛍光体層を含み、前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ蛍光体層を含まない請求項２９に記載の光源。
34. 前記屈折要素は、前記第１および第２のセットの固体発光セルから放出される光を混合するために前記固体発光セルと共に配列される請求項３３に記載の光源。
35. 前記第１のセットの発光セルはそれぞれ青ＬＥＤを備え、前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ、前記青ＬＥＤより長い波長を放出するＬＥＤを備える請求項３３に記載の光源。
36. 前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ、赤、赤橙、橙、または琥珀ＬＥＤを備える請求項３５に記載の光源。
37. 前記屈折要素は、前記固体発光セルに面する表面および前記表面上の蛍光体層を備える請求項２９に記載の光源。
38. 前記屈折要素は、前記固体発光セルに面する拡散コーティングされた表面を備える請求項２９に記載の光源。
39. 前記屈折要素は前記基板に付着される請求項２９に記載の光源。
40. 前記屈折要素は空気と異なる屈折率を有する請求項２９に記載の光源。
41. 前記屈折要素は、前記固体発光セルを覆って配置された、部分的に球の形状を有する請求項２９に記載の光源。
42. 前記屈折要素の前記部分的に球の形状は、半球より大きいが、全球より小さい請求項４１に記載の光源。
43. 基板と、
    前記基板上で平面に配列されている複数の固体発光セルと、
    実質的に球の放出パターンで光源から光が放出されるように、前記固体発光セルから放出される光を屈折させる手段とを備える光源。
44. 光源から放出される光が白色光であるように、前記固体発光セルと共に配列された蛍光体をさらに備える請求項４３に記載の光源。
45. 前記固体発光セルはそれぞれ、蛍光体層を含む請求項４３に記載の光源。
46. 前記基板上に境界をさらに備え、前記固体発光セルは前記境界の内部に配列され、光源は、前記境界の前記内部に堆積された蛍光体をさらに備える請求項４３に記載の光源。
47. 前記固体発光セルは、第１および第２のセットの固体発光セルを備え、前記第１のセットの固体発光セルはそれぞれ蛍光体層を含み、前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ蛍光体層を含まない請求項４３に記載の光源。
48. 光を屈折させる前記手段は、固体発光セルの前記第１および第２のセットから放出され
    る光を混合するために前記固体発光セルと共に配列された屈折要素を備える請求項４７に記載の光源。
49. 前記第１のセットの発光セルはそれぞれ青ＬＥＤを備え、前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ、前記青ＬＥＤより長い波長を放出するＬＥＤを備える請求項４７に記載の光源。
50. 前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ、赤、赤橙、橙、または琥珀ＬＥＤを備える請求項４９に記載の光源。
51. 光を屈折させる前記手段は、前記固体発光セルに面する表面および前記表面上の蛍光体層を有する屈折要素を備える請求項４３に記載の光源。
52. 光を屈折させる前記手段は、前記固体発光セルに面する拡散コーティングされた表面を有する屈折要素を備える請求項４３に記載の光源。
53. 光を屈折させる前記手段は前記基板に付着される請求項４３に記載の光源。
54. 光を屈折させる前記手段は空気と異なる屈折率を有する請求項４３に記載の光源。
55. 光を屈折させる前記手段は、前記固体発光セルを覆って配置された、部分的に球の形状を有する屈折要素を備える請求項４３に記載の光源。
56. 前記屈折要素の前記部分的に球の形状は、半球より大きいが、全球より小さい請求項５５に記載の光源。
57. 基板と、
    前記基板上の複数の固体発光セルであって、固体発光セルは、第１および第２のセットの固体発光セルを備え、前記第１のセットの固体発光セルはそれぞれ蛍光体層を含み、前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ蛍光体層を含まない、複数の固体発光セルと、
    前記第１および第２のセットの固体発光セルから放出される光を混合するために前記固体発光セルと共に配列された屈折要素とを備える光源。
58. 前記第１のセットの発光セルはそれぞれ青ＬＥＤを備え、前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ、前記青ＬＥＤより長い波長を放出するＬＥＤを備える請求項５７に記載の光源。
59. 前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ、赤、赤橙、橙、または琥珀ＬＥＤを備える請求項５８に記載の光源。
60. 前記屈折要素は、光源から放出される光が実質的に球の放出パターンを有するように、前記固体発光セルと共に配列される請求項５８に記載の光源。
61. 前記基板上に境界をさらに備え、前記固体発光セルは前記境界の内部に配列され、光源は、前記境界の前記内部に堆積された蛍光体をさらに備える請求項５８に記載の光源。
62. 前記屈折要素は、前記固体発光セルに面する表面および前記表面上の蛍光体層を備える請求項５８に記載の光源。
63. 前記屈折要素は、前記固体発光セルに面する拡散コーティングされた表面を備える請求
    項５８に記載の光源。
64. 前記屈折要素は前記基板に付着される請求項５８に記載の光源。
65. 前記屈折要素は空気と異なる屈折率を有する請求項５８に記載の光源。
66. 前記屈折要素は、前記固体発光セルを覆って配置された、部分的に球の形状を有する請求項５８に記載の光源。
67. 前記屈折要素の前記部分的に球の形状は、半球より大きいが、全球より小さい請求項６６に記載の光源。
68. 口金を有するハウジングおよび前記口金に搭載された透明バルブ部と、
    前記ハウジング内の光源とを備え、前記光源は、
    基板と、
    前記基板上で平面に配列されている複数の固体発光セルと、
    光源から放出される光が実質的に球の放出パターンを有するように、前記固体発光セルと共に配列された屈折要素とを備えるランプ。
69. 前記透明バルブ部から放出される光が白色光であるように、前記固体発光セルと共に配列された蛍光体をさらに備える請求項６８に記載のランプ。
70. 前記固体発光セルはそれぞれ、蛍光体層を含む請求項６８に記載のランプ。
71. 前記光源は前記基板上に境界をさらに備え、前記固体発光セルは前記境界の内部に配列され、前記光源は、前記境界の前記内部に堆積された蛍光体をさらに備える請求項６８に記載のランプ。
72. 前記固体発光セルは、第１および第２のセットの固体発光セルを備え、前記第１のセットの固体発光セルはそれぞれ蛍光体層を含み、前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ蛍光体層を含まない請求項６８に記載のランプ。
73. 前記屈折要素は、前記第１および第２のセットの固体発光セルから放出される光を混合するために前記固体発光セルと共に配列される請求項７２に記載のランプ。
74. 前記第１のセットの発光セルはそれぞれ青ＬＥＤを備え、前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ、前記青ＬＥＤより長い波長を放出するＬＥＤを備える請求項７２に記載のランプ。
75. 前記第２のセットの固体発光セルはそれぞれ、赤、赤橙、橙、または琥珀ＬＥＤを備える請求項７４に記載のランプ。
76. 前記屈折要素は、前記固体発光セルに面する表面および前記表面上の蛍光体層を備える請求項６８に記載のランプ。
77. 前記屈折要素は、前記固体発光セルに面する拡散コーティングされた表面を備える請求項６８に記載のランプ。
78. 前記屈折要素は前記基板に付着される請求項６８に記載のランプ。
79. 前記屈折要素は空気と異なる屈折率を有する請求項６８に記載のランプ。
80. 前記屈折要素は、前記固体発光セルを覆って配置された、部分的に球の形状を有する請求項６８に記載のランプ。
81. 前記屈折要素の前記部分的に球の形状は、半球より大きいが、全球より小さい請求項８０に記載のランプ。
82. 前記固体発光セルを冷却するために、前記ハウジング内に配列されたファンをさらに備える請求項６８に記載のランプ。
83. 前記口金は、ランプソケットに電気的にかつ機械的に嵌合するように構成される請求項６８に記載のランプ。
84. 前記口金は、前記固体発光セルに結合された電気接点を備える請求項６８に記載のランプ。
85. 前記口金は、前記ランプソケットに機械的に嵌合するように構成されたキャップを備え、前記キャップは、前記電気接点のうちの１つの電気接点を備える請求項８４に記載のランプ。
86. 前記口金は、前記電気接点のうちの別の電気接点を有する先端をさらに備える請求項８５に記載のランプ。
87. 前記キャップはねじ込みキャップを備える請求項８５に記載のランプ。