JP2014522086A - 優先的に照射される色変換面を有するｌｅｄベース照明モジュール - Google Patents

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Abstract

本発明の照明モジュールは、第１の波長変換材料を含む第１の内面及び第２の波長変換材料を含む第２の内面を有する色変換キャビティと、第１の電流の供給を受けて第１の内面を優先的に照射する光を放射する第１のＬＥＤと、第２の電流の供給を受けて第２の内面を優先的に照射する光を放射する第２のＬＥＤとを含む。第１の電流及び第２の電流はそれぞれ、ＬＥＤベース照明モジュールの出力光が所望の範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を有するように制御可能である。
【選択図】図８

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、３５ ＵＳＣ １１９の下で米国仮特許出願第６１／５１４，２３３号（２０１１年６月２４日出願）に基づく優先権を主張する米国特許出願第１３／５６０，８３０号（２０１２年７月２７日出願）に基づく優先権を主張するものであり、前記両特許出願はその開示内容の全体が参照により本明細書に援用されるものとする。
（技術分野）
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む照明モジュールに関する。
発光ダイオードは、その光出力または光束レベルの限界に起因して、一般照明における使用は依然として制約がある。また、ＬＥＤを使用する照明装置には一般的に、色品質が低いという問題があり、色品質の低さとしては、色点の不安定さがある。色点の不安定さは、部品間でばらつきがあるだけでなく、経時的に変化する。また、色品質の低さとしては、出力がほとんどまたは全くないバンドを有するＬＥＤ光源により生成されたスペクトルに起因する演色性の低さがある。さらに、ＬＥＤを使用する照明装置には一般的に、空間的及び／または角度的な色むらが生じる。加えて、ＬＥＤを使用する照明装置は高価である。その理由は、とりわけ、光源の色点を維持するために色制御電子装置及び／またはセンサが必要であるため、あるいは、製造済みのＬＥＤから用途のための色及び／または光束要件を満たすものだけを選び出して使用するためである。
したがって、発光ダイオードを光源として使用する照明装置の改良が望まれている。
本発明の照明モジュールは、第１の波長変換材料を含む第１の内面及び第２の波長変換材料を含む第２の内面を有する色変換キャビティを含む。第１のＬＥＤが、第１の電流が供給され、第１の内面を優先的に照射する光を放射するように構成されている。第２のＬＥＤが、第２の電流が供給され、第２の内面を優先的に照射する光を放射するように構成されている。第１の電流及び第２の電流は、ＬＥＤベース照明モジュールによって出力される光の或る範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を実現するように選択可能である。
さらなる詳細及び実施形態及び技術が、以下の詳細な説明で説明される。この要約は、本発明を規定するものではない。本発明は、特許請求の範囲により規定される。
照明デバイス、リフレクタ及び固定部材を含む例示的な照明装置を示す図である。 照明デバイス、リフレクタ及び固定部材を含む例示的な照明装置を示す図である。 照明デバイス、リフレクタ及び固定部材を含む例示的な照装置を示す図である。 図１に示したＬＥＤベース照明モジュールの構成要素を示す分解図である。 図１に示したＬＥＤベース照明モジュールを示す斜視断面図である。 図１に示したＬＥＤベース照明モジュールを示す斜視断面図である。 一実施形態におけるハロゲン光源及びＬＥＤベース照明モジュールについての相関色温度（ＣＣＴ）と相対光束との関係を表したグラフである。 ＬＥＤベース照明モジュールから放射された光が或る範囲のＣＣＴを有するようにするために必要な相対出力比率をシミュレートしたグラフである。 一実施形態におけるＬＥＤベース照明モジュールの垂直断面図である。 図８に示したＬＥＤベース照明モジュールの上面図である。 ５つのＬＥＤ領域（ＺＯＮＥ）に分割されたＬＥＤベース照明モジュールの上面図である。 別の実施形態におけるＬＥＤベース照明モジュールの断面図である。 別の実施形態におけるＬＥＤベース照明モジュールの断面図である。 別の実施形態におけるＬＥＤベース照明モジュールの断面図である。 別の実施形態におけるＬＥＤベース照明モジュールの断面図である。 別の実施形態におけるＬＥＤベース照明モジュールの断面図である。 別の実施形態におけるＬＥＤベース照明モジュールの垂直断面図である。 図１６に示したＬＥＤベース照明モジュールの上面図である。 別の実施形態におけるＬＥＤベース照明モジュールの上面図である。 図１８に示したＬＥＤベース照明モジュールの垂直断面図である。 図１８〜図１９に示したＬＥＤベース照明モジュール１００の実施形態によって実現される１９３１ＣＩＥ色空間におけるｘｙ色座標のグラフを示す。
以下、本発明の背景の例及びいくつかの実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１、図２及び図３は、３つの例示的な照明装置１５０を示す。図１に示す照明装置は、矩形の構成要素を有する照明モジュール１００を含む。図２に示す照明装置は、円形の構成要素を有する照明モジュール１００を含む。図３に示す照明装置は、レトロフィットランプに組み込まれた照明モジュール１００を含む。これらの例は、説明目的のためのものである。略多角形または楕円形の照明モジュールの例も考えられ得る。照明装置１５０は、照明モジュール１００と、リフレクタ１２５と、固定部材（light fixture）１２０とを含む。図示のように、固定部材１２０は、ヒートシンク機能を有する。そのため、固定部材１２０は、ヒートシンク１２０と呼ばれることもある。また、固定部材１２０は、他の構造要素や装飾的要素（図示せず）を含み得る。リフレクタ１２５は、照明モジュール１００から放射された光を平行化または偏向させるために照明モジュール１００に取り付けられる。リフレクタ１２５は、伝熱性材料、例えばアルミニウムや銅などの材料から製作することができ、照明モジュール１００に熱的に接続され得る。熱は、照明モジュール１００及び伝熱性リフレクタ１２５を介した熱伝導によって流れる。熱はまた、リフレクタ１２５上での熱対流によって流れる。リフレクタ１２５は、高反射性材料から製作されたかまたは高反射性材料で被覆された複合放物面集光器であり得る。ディフューザやリフレクタ１２５などの光学要素は、例えばねじ、クランプ、ツイストロック機構または他の適切な手段によって、照明モジュール１００に着脱自在に結合され得る。図３に示すように、リフレクタ１２５は、任意選択で波長変換材料、拡散材料または他の任意の材料で被覆される側壁１２６及びウィンドウ１２７を含み得る。
図１、図２及び図３に示すように、照明モジュール１００は、ヒートシンク１２０に取り付けられる。ヒートシンク１２０は、伝熱性材料、例えばアルミニウムや銅などの材料から製作することができ、照明モジュール１００に熱的に接続され得る。熱は、照明モジュール１００及び伝熱性ヒートシンク１２０を介した熱伝導によって流れる。熱はまた、ヒートシンク１２０上での熱対流によって流れる。照明モジュール１００をヒートシンク１２０に固定するために、照明モジュール１００はヒートシンク１２０にねじによって結合される。照明モジュール１００の取り外し及び再取り付けを容易にするために、照明モジュール１００は、例えばクランプ機構、ツイストロック機構または他の適切な手段によって、ヒートシンク１２０に着脱自在に結合され得る。照明モジュール１００は、例えば直接的にあるいはサーマルグリース、サーマルテープ、サーマルパッドまたはサーマルエポキシを用いてヒートシンク１２０に熱的に接続される少なくとも１つの熱伝達面を有する。ＬＥＤを十分に冷却するためには、実装基板上のＬＥＤに供給される電気エネルギー１ワットあたり、少なくとも５０ｍｍ２、好ましくは１００ｍｍ２の面積を有する熱接触領域を用いるべきである。例えば、２０個のＬＥＤを使用する場合、１０００〜２０００ｍｍ２の面積を有するヒートシンク接触領域を用いるべきである。より大きいヒートシンク１２０を用いると、ＬＥＤ１０２をより高い出力で駆動させることが可能になり、また、様々なヒートシンク設計が可能になる。例えば、いくつかの設計では、ヒートシンクの配向に対する依存性が低い冷却能力を示すことができる。加えて、照明モジュールから熱を除去するために、ファンまたは強制的に冷却するための他の手段を用いることができる。底部ヒートシンクは、照明モジュール１００への電気的接続を可能にするための開口部を有し得る。
図４は、例として図１に示したＬＥＤベース照明モジュール１００の構成要素を示す分解図である。本明細書で定義するように、ＬＥＤベース照明モジュールは、１つのＬＥＤではなく、ＬＥＤ光源またはＬＥＤ照明器具、あるいはそれらの構成部品であることを理解されたい。例えば、ＬＥＤベース照明モジュールは、図３に示すようなＬＥＤベースの交換用ランプであり得る。ＬＥＤベース照明モジュール１００は、１若しくは複数のＬＥＤダイまたはパッケージ化されたＬＥＤと、それらが実装される実装基板とを含む。一実施形態では、ＬＥＤ１０２は、フィリップス・ルミレッズ・ライティング社（Philips Lumileds Lighting）製のルクシオン・レベル（Luxeon Rebel）などのパッケージ化されたＬＥＤである。別の種類のパッケージ化されたＬＥＤ、例えば、ＯＳＲＡＭ社（Ostar package）、ルミナス・デバイセズ社（Luminus Devices；米国）、クリー社（Cree；米国）、日亜工業（日本）、またはトリドニック社（Tridonic；オーストリア）の製品を用いることもできる。本明細書で定義するように、パッケージ化されたＬＥＤは、ワイヤボンド接続部やスタッドバンプなどの電気接続部を含み、所望に応じて光学素子並びに熱的、機械的及び電気的インターフェースを含むこともできる、１若しくは複数のＬＥＤダイのアセンブリである。ＬＥＤチップは一般的に、約１ｍｍ×１ｍｍ×０．５ｍｍのサイズを有するが、この寸法は変更可能である。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２は、複数のＬＥＤチップを含み得る。複数のＬＥＤチップは、同系色または互いに異なる色（例えば、赤色、緑色、青色）の光を放射することができる。実装基板１０４が取付台１０１に取り付けられ、実装基板保持リング１０３によって所定の位置に固定される。ＬＥＤ１０２を実装した実装基板１０４と実装基板保持リング１０３とを合体させることにより、光源サブアセンブリ１１５が構成される。光源サブアセンブリ１１５は、ＬＥＤ１０２を使用して、電気エネルギーを光に変換することができる。光源サブアセンブリ１１５から放射された光は、色混合または色変換を行うための光変換サブアセンブリ１１６へ導かれる。光変換サブアセンブリ１１６は、キャビティ本体部１０５と出力ポートとを含む。出力ポートは、これに限定しないが、出力ウィンドウ１０８として図示されている。光変換サブアセンブリ１１６は、任意選択で挿入体として作成される、底部リフレクタ挿入体１０６及び側壁１０７を含む。出力ウィンドウ１０８は、出力ポートとして用いる場合は、キャビティ本体部１０５の頂部に結合される。いくつかの実施形態では、出力ウィンドウ１０８は、キャビティ本体部１０５に、接着剤によって結合され得る。出力ウィンドウ１０８からキャビティ本体部１０５への熱放散を促進するために、伝熱性接着剤を用いることが望ましい。前記接着剤は、出力ウィンドウ１０８とキャビティ本体部１０５との界面での温度に確実に耐えることができるものを用いるべきである。さらに、前記接着剤は、出力ウィンドウ１０８から放射された光を吸収するのではなく、入射光を可能な限り反射または透過することが好ましい。一例では、ダウ・コーニング社（Dow Corning；米国）製のいくつかの接着剤（例えば、ダウ・コーニング型番ＳＥ４４２０、ＳＥ４４２２、ＳＥ４４８６、１−４１７３、またはＳＥ９２１０）のうちの１つの熱耐性、伝熱性及び光学特性が、好適な性能を提供するであろう。なお、他の伝熱性接着剤も考えられ得る。
ＬＥＤ１０２から入射した光及び任意の波長変換光を、該光が出力ポート、例えば出力ウィンドウ１０８（光源サブアセンブリ１１５の上方に設置された場合）から出射されるまでキャビティ１６０内で反射するように、キャビティ本体部１０５の内部側壁または側壁挿入体１０７（任意選択でキャビティ本体部１０５内に配置された場合）は反射性を有する。底部リフレクタ挿入体１０６は、任意選択で、実装基板１０４の上方に配置され得る。底部リフレクタ挿入体１０６は、各ＬＥＤ１０２の光放射部分を遮らないように、複数の孔を有する。キャビティ本体部１０５を光源サブアセンブリ１１５の上方に設置したときに、ＬＥＤ１０２から入射した光を側壁挿入体１０７の内面によって出力ウィンドウ１０８へ導くように、側壁挿入体１０７は任意選択でキャビティ本体部１０５の内部に配置され得る。図示のように、キャビティ本体部１０５の内部側壁は、照明モジュール１００の上側から見ると矩形であるが、他の形状も考えられる（例えば、クローバ状や多角形など）。加えて、キャビティ本体部１０５の内部側壁は、図示のように出力ウィンドウ１０８に対して垂直に配向させるのではなく、実装基板１０４から出力ウィンドウ１０８へ外向きにテーパまたは湾曲させてもよい。
底部リフレクタ挿入体１０６及び側壁挿入体１０７は、キャビティ１６０内で下向きに反射された光を概ね出力ポート（例えば、出力ウィンドウ１０８）に向けて反射して戻すように、高反射性を有し得る。加えて、挿入体１０６及び１０７は、追加的なヒートスプレッダとしての機能を果たすように、高い伝熱性を有し得る。例えば、挿入体１０６及び１０７は、高い反射性及び耐久性を有するように加工されたアルミニウムベース材料などの高伝熱性材料から製造することができる。例えば、ドイツのアラノッド社（Alanod）製のＭｉｒｏ（登録商標）と呼ばれる材料を使用することができる。高反射性は、アルミニウムを研磨するか、または挿入体１０６及び１０７の内面を１若しくは複数の反射コーティングで被覆することによって実現することができる。あるいは、挿入体１０６及び１０７は、３Ｍ社（米国）製のＶｉｋｕｉｔｉ（登録商標）ＥＳＲ、東レ（日本）製のＬｕｍｉｒｒｏｒ（商標）Ｅ６０Ｌ、または古河電気工業（日本）製のものなどの微結晶性ポリエチレンテレフタレート（ＭＣＰＥＴ）などの高反射性を有する薄い材料から製作してもよい。別の例では、挿入体１０６及び１０７は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料から製作することができる。いくつかの実施形態では、挿入体１０６及び１０７は、Ｗ．Ｌ．ゴレ社（W.L. Gore；米国）またはベルクホフ社（Berghof；ドイツ）から販売されている厚さ１〜２ｍｍのＰＴＦＥ材料から製作することができる。さらに別の実施形態では、挿入体１０６及び１０７は、例えば金属層または非金属層（ＥＳＲ、Ｅ６０Ｌ、またはＭＣＰＥＴ）などの薄い反射層が裏当て（裏側に配置）されたＰＴＦＥ材料から製作してもよい。また、側壁挿入体１０７、底部リフレクタ挿入体１０６、出力ウィンドウ１０８、キャビティ本体部１０５、及び実装基板１０４に、高拡散反射コーティングを適用することもできる。そのようなコーティングには、二酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子、酸化亜鉛（ＺｎＯ）粒子、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）粒子、またはこれらの材料の組み合わせが含まれ得る。
図５Ａ及び図５Ｂは、図１に示したＬＥＤベース照明モジュール１００の斜視断面図である。この実施形態では、側壁挿入体１０７と、出力ウィンドウ１０８と、実装基板１０４上に配置された底部リフレクタ挿入体１０６とにより、ＬＥＤベース照明モジュール１００内に光混合キャビティ１６０（図５Ａに示す）が画定される。ＬＥＤ１０２から入射した光の一部は、出力ウィンドウ１０８から出射されるまで、光混合キャビティ１６０で反射される。出力ウィンドウ１０８から出る前の光をキャビティ１６０内で反射させることにより、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射された光が混合されて、光の分布がより均一になるという効果が得られる。加えて、出力ウィンドウ１０８から出る前の光が光混合キャビティ１６０内で反射されることにより、所定量の光が、キャビティ１６０内に含まれる光変換材料と相互作用することにより色変換される。
図１〜図５Ｂに示すように、ＬＥＤ１０２で生成された光は、概ね色変換キャビティ１６０内に放射される。本明細書では、特定のＬＥＤ１０２から放射された光をＬＥＤベース照明モジュール１００の特定の内面へ優先的に導くための様々な実施形態を紹介する。このように、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、優先的に照射される色変換面を含む。一態様では、或る特定のＬＥＤ１０２から放射された光が、色変換キャビティ１６０の或る内面（第１の波長変換材料を含む）に優先的に導かれ、他の特定のＬＥＤ１０２から放射された光が、色変換キャビティ１６０の別の内面（第２の波長変換材料を含む）に優先的に導かれる。このようにして、ＬＥＤ１０２から放射される光を色変換キャビティ１６０のこれらの内面に区別なく大量に当てる場合よりも効率的に、効果的な色変換を実現することができる。
複数のＬＥＤ１０２は、直接的放射または蛍光体変換（例えば、ＬＥＤパッケージの一部として、ＬＥＤに蛍光体層が適用された場合）によって、互いに異なる色または同系色の光を放射することができる。照明モジュール１００は、例えば赤色、緑色、青色、アンバー（琥珀色）、シアン（青緑色）などの有色ＬＥＤ１０２の任意の組み合わせを用いることができる。あるいは、複数のＬＥＤ１０２の全てが、同一色の光を生成するようにしてもよい。また、ＬＥＤ１０２のいくつかまたは全てが白色光を生成するようにしてもよい。加えて、ＬＥＤ１０２が偏光または非偏光を放射するようにしてもよく、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、偏光ＬＥＤまたは非偏光ＬＥＤの任意の組み合わせを用いることができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２は、ＬＥＤ発光効率が高い青色光またはＵＶ光を放射する。また、ＬＥＤ１０２を、光混合キャビティ１６０内に配置した波長変換材料と併用することにより、照明装置１００から放射される光が所望の色を有するようにすることができる。これらの波長変換材料の光変換特性と、キャビティ１６０内での光混合との協働により、色変換された光を出力することができる。また、波長変換材料の化学的性質及び／または物理的性質（例えば、厚さや濃度）、あるいはキャビティ１６０の内面に形成されるコーティングの幾何学的性質を調節または変更することにより、出力ウィンドウ１０８から出力される光の特定の色特性、例えば色点、色温度及び演色評価指数（ＣＲＩ）を設定することができる。
本明細書の目的のために、波長変換材料は、色変換機能（例えば、或るピーク波長を有する光を所定量吸収し、それに応じて、別のピーク波長を有する光を所定量放射する機能）を果たす任意の単一の化合物または互いに異なる複数の化合物の混合物である。
キャビティ１６０の一部、例えば、底部リフレクタ挿入体１０６、側壁挿入体１０７、キャビティ本体部１０５、出力ウィンドウ１０８、及びキャビティ内に配置される他の構成要素（図示せず）は、波長変換材料で被覆されるか、または波長変換材料を含み得る。図５Ｂは、波長変換材料で被覆された側壁挿入体１０７の一部を示す。さらに、キャビティ１６０の別の構成要素を、同一のまたは別の波長変換材料で被覆してもよい。
例として、蛍光体は、下記の化学式で表される物質群から選択され得る。Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅまたは単にＹＡＧとも呼ばれる）、（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｃａ３（Ｓｃ，Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｏ４：Ｃｅ、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉ（ＯＮ）３：Ｅｕ、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｃａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ、ＣａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＢａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、Ｃａ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、Ｂａ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、Ｃｓ２ＣａＰ２Ｏ７、Ｃｓ２ＳｒＰ２Ｏ７、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｓｒ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅ、Ｙ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｔｂ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｅ、及びＬｕ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｅ。
一例では、照明モジュールの色点の調節は、同様に１若しくは複数の波長変換材料で被覆されたかまたは該材料を含浸させた側壁挿入体１０７及び／または出力ウィンドウ１０８を交換することにより実現することができる。一実施形態では、ユウロピウム活性化アルカリ土類窒化ケイ素（例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）などの赤色発光蛍光体によって、側壁挿入体１０７及び、キャビティ１６０の底部に配置された底部リフレクタ挿入体１０６の一部を被覆し、ＹＡＧ蛍光体によって出力ウィンドウ１０８の一部を被覆する。別の実施形態では、アルカリ土類オキシ窒化ケイ素などの赤色発光蛍光体によって、側壁挿入体１０７及び、キャビティ１６０の底部に配置された底部リフレクタ挿入体１０６の一部を被覆し、赤色発光アルカリ土類オキシ窒化ケイ素と黄色発光ＹＡＧ蛍光体との混合物によって出力ウィンドウ１０８の一部を被覆する。
いくつかの実施形態では、前記蛍光体は、適切な溶媒媒体中で、結合剤、並びに任意選択で界面活性剤及び可塑剤と混合される。前記混合により生成された混合物は、スプレー塗布、スクリーン印刷、ブレードコーティング、または他の任意の手段によって堆積させられる。前記キャビティを画定する側壁の形状及び高さを選択するか、または前記キャビティ内における前記蛍光体で被覆される部分を選択するか、または光混合キャビティ１６０の表面に形成する蛍光体層の厚さ及び濃度を最適化することにより、照明モジュール１００から放射される光の色点を所望通りに調節することができる。
一例では、１種類の波長変換材料が、図５Ｂに示す側壁挿入体１０７などの側壁にパターン形成され得る。例えば、赤色蛍光体を側壁挿入体１０７における互いに異なる領域に所定のパターンで適用し、黄色蛍光体で出力ウィンドウ１０８を被覆してもよい。前記蛍光体の被覆領域及び／または濃度を変更することにより、様々な色温度を生成することができる。ＬＥＤ１０２により生成された光が異なる場合、所望の色温度を生成するためには、赤色蛍光体の被覆領域及び／または赤色蛍光体及び黄色蛍光体の濃度を変更する必要があることを理解されたい。ＬＥＤ１０２、側壁挿入体１０７に適用される赤色蛍光体、及び出力ウィンドウ１０８に適用される黄色蛍光体の各色性能を事前に（前記各部品を互いに組み合わせる前に）測定しておき、前記各部品を互いに組み合わせたときに所望の色温度が得られるように、前記各色性能に基づいて前記各部品を選択するようにしてもよい。
多くの用途では、３１００Ｋ（ケルビン）未満の相関色温度（ＣＣＴ）を有する白色光出力を生成することが望ましい。例えば、多くの用途では、２７００Ｋ未満のＣＣＴを有する白色光が望ましい。ＬＥＤから青色またはＵＶスペクトルで放射された光を、３１００Ｋ未満のＣＣＴを有する白色出力に変換するためには、一般的に、或る量の赤色発光が必要とされる。要求されるＣＣＴを実現するために、黄色蛍光体を、赤色発光蛍光体、例えばＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉ（ＯＮ）３：Ｅｕ、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｃａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、ＣａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＢａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、Ｓｒ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｌｉ２ＮｂＦ７：Ｍｎ４＋、Ｌｉ３ＳｃＦ６：Ｍｎ４＋、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋及びＭｇＯ．ＭｇＦ２．ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋と混合させる取り組みがなされている。しかし、前記混合物中の赤色発光成分に対する出力光のＣＣＴ感度に起因して、一般的に、出力光の色一致性は低い。色分布の悪さは、特に照明用途では、複数の蛍光体を混合させた場合により顕著である。出力ウィンドウ１０８を、赤色発光蛍光体を含まない蛍光体または蛍光体混合物で被覆することにより、色一致性に関する問題を回避することができる。３１００Ｋ未満のＣＣＴを有する白色出力を生成する場合、赤色発光蛍光体または蛍光体混合物を、ＬＥＤベース照明モジュール１００の側壁あるいは底部リフレクタに堆積させる。特定の赤色発光蛍光体または蛍光体混合物（例えば、６００〜７００ｎｍのピーク発光波長を有するもの）並びに、前記蛍光体または蛍光体混合物の濃度は、３１００Ｋ未満のＣＣＴを有する白色出力を生成するために選択される。このようにして、ＬＥＤベース照明モジュールは、出力ウィンドウが赤色発光蛍光体成分を含まないようにすることにより、３１００Ｋ未満のＣＣＴを有する白色光を生成することができる。
ＬＥＤベース照明モジュールの場合、ＬＥＤから放射された光（例えば、ＬＥＤ１０２から放射された青色光）の一部を、少なくとも１つの光混合キャビティ１６０内で、光子の損失を最小限に抑えるとともに、より長い波長を有する光に変換することが望ましい。隣接する蛍光体粒子による再吸収、全内部反射（ＴＩＲ）及びフレネル効果に関連する損失を最小限に抑えるとともに、入射光の大部分を効率的に色変換するためには、高密度に充填された蛍光体薄層が好適である。
図６は、ハロゲン光源についての相関色温度（ＣＣＴ）相対光束との関係を表すグラフ２００である。相対光束は、光源の最大定格出力レベルに対する割合としてプロットされている。例えば、１００％は、光源が最大定格出力レベルで動作しているときを示し、５０％は光源が最大定格出力レベルの半分の出力レベルで動作しているときを示す。グラフ線２０１は、３５Ｗハロゲンランプから収集した実験データに基づいたものである。図示のように、最大定格出力レベルでの３５Ｗハロゲンランプの放射光のＣＣＴは、２９００Ｋであった。ハロゲンランプを減光して相対光束レベルを下げると、ハロゲンランプから出力される光のＣＣＴも低下する。例えば、２５％の相対光束のときは、ハロゲンランプから放射される光のＣＣＴは約２５００Ｋである。ＣＣＴをさらに低下させるためには、ハロゲンランプを非常に低い相対光束レベルまで減光する必要がある。例えば、２１００Ｋ未満のＣＣＴを実現するためには、ハロゲンランプの相対光束レベルを５％未満まで下げる必要がある。従来のハロゲンランプは、２１００Ｋ以下のＣＣＴレベルを実現することができるが、それは、ランプ放射光の光強度を大幅に下げることによってのみ実現することができる。光強度を大幅に下げると、ダイニングスペースが非常に暗くなるため、客にとっては居心地の悪いものとなる。
より望ましい選択肢は、線２０２で表される減光（調光）特性を示す光源を用いることである。線２０２は、光強度（相対光束）を１００％から５０％へ減少させたときのＣＣＴの低下を示す。相対光束５０％では、１９００ＫのＣＣＴが得られる。相対光束をそれ以上減少させても、ＣＣＴは大幅に変化しない。このようにして、レストランの経営者は、放射光のＣＣＴを所定レベルに維持したままで、幅広い範囲にわたって（例えば、０〜５０％の相対光束）、レストランの光強度を所望のレベルに調節することができる。線２０２は、例として示したものである。減光可能な光源についての他の様々な望ましい色特性が考えられ得る。
いくつかの実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、ＣＣＴを比較的大きく変化させても光束レベルの変化が比較的小さくなるように（例えば、線２０２の相対光束５０〜１００％の範囲に示すように）、また、光束レベルを比較的大きく変化させてもＣＣＴの変化が比較的小さくなるように（例えば、線２０２の相対光束０〜５０％の範囲に示すように）構成することができる。
図７は、ＬＥＤベース照明モジュール１００からの放射光が或る範囲のＣＣＴを有するようにするために必要な相対出力比率をシミュレートしたグラフ２１０である。相対出力比率は、ＬＥＤベース照明モジュール１００に含まれる３種類の発光素子、すなわち、青色ＬＥＤ、緑色発光蛍光体（三菱製モデルＢＧ２０１Ａ）及び赤色発光蛍光体（三菱製モデルＢＲ１０２Ｄ）の相対出力比率（パーセント）を示す。図７に示したように、２１００Ｋ未満のＣＣＴレベルを実現するためには、赤色発光素子の相対出力比率を、緑色発光素子及び青色発光素子の相対出力比率よりも大きくする必要がある。加えて、青色発光の相対出力比率を大幅に小さくする必要がある。
互いに同様な発光特性を有し、かつ各々別個の色変換面を優先的に照射するように構成された複数のＬＥＤ（例えば、全ての青色ＬＥＤ）を用いることによって、ＬＥＤベース照明モジュール１００の全動作範囲にわたってＣＣＴの変更を実現することができる。ＬＥＤベース照明モジュールの別個の領域に配置されたＬＥＤから放射される光の相対光束を個別に制御することによって（図８に示すように、別個の領域に配置されたＬＥＤに供給する電流を個別に制御することによって）、ＣＣＴの変更を実現することができる。このようにして、例えば、全動作範囲にわたって３００Ｋ以上の変更を実現することができる。
ＬＥＤベース照明モジュール１００の動作範囲にわたってのＣＣＴの変更は、各々別個の色変換面を優先的に照射する複数のＬＥＤを導入することによって実現することもできる。ＬＥＤベース照明モジュールの別個の領域に配置されたＬＥＤから放射される光の相対光束を個別に制御することによって（図８に示すように、別個の領域に配置されたＬＥＤに供給する電流を個別に制御することによって）、ＣＣＴの変更を実現することができる。このようにして、例えば、５００Ｋ以上の変更を実現することができる。
図８は、一実施形態におけるＬＥＤベース照明モジュール１００の垂直断面図である。図示のように、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、複数のＬＥＤ１０２Ａ〜１０２Ｄ、側壁１０７及び出力ウィンドウ１０８を含む。側壁１０７は、反射層１７１及び色変換層１７２を含む。色変換層１７２は、波長変換材料（例えば、赤色発光蛍光体材料）を含む。出力ウィンドウ１０８は、透光層１３４及び色変換層１３５を含む。色変換層１３５は、側壁１０７に含まれる波長変換材料とは色変換特性が異なる波長変換材料（例えば、黄色発光蛍光体材料）を含む。側壁１０７の内面及び出力ウィンドウ１０８の内面を含むＬＥＤベース照明モジュール１００の内面により、色変換キャビティ１６０が画定される。
ＬＥＤベース照明モジュール１００のＬＥＤ１０２Ａ〜１０２Ｄは、色変換キャビティ１６０内に直接的に光を放射する。色変換キャビティ１６０内で光の混合及び色変換が行われ、結果として生じた混合光１４１はＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される。
別々のＬＥＤ領域（ＺＯＮＥ）内のＬＥＤ１０２に対して、異なる電流源から電流が供給される。図８に示した例では、ＺＯＮＥ２内に配置されたＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄに対して、電流源１８２から電流１８５が供給される。同様に、ＺＯＮＥ１内に配置されたＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂに対して、電流源１８３から電流１８４が供給される。それぞれの領域に配置されたＬＥＤに供給される電流を個別に制御することによって、ＬＥＤベース照明モジュールによって出力される混合光１４１の相関色温度（ＣＣＴ）を広範囲のＣＣＴにわたって調整することができる。例えば、実現可能なＣＣＴの範囲は３００Ｋ以上であり得る。他の例では、実現可能なＣＣＴの範囲は、５００Ｋ以上であり得る。さらに別の例では、実現可能なＣＣＴの範囲は、１，０００Ｋ以上であり得る。いくつかの例では、実現可能なＣＣＴは、２，０００Ｋ未満であり得る。
一態様では、ＬＥＤベース照明モジュール１００に含まれる複数のＬＥＤ１０２は、色変換キャビティ１６０の異なる色変換面を優先的に照射する別々の領域（ＺＯＮＥ）に分けて配置されている。例えば、図示のように、ＺＯＮＥ１内にいくつかのＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂが配置されている。ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂは側壁１０７に極めて接近して配置されているので、ＺＯＮＥ１内に配置されたＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから放射された光は、側壁１０７を優先的に照射する。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂによって出力された光の５０％以上が側壁１０７に導かれる。いくつかの別の実施形態では、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂによって出力された光の７５％以上が側壁１０７に導かれる。いくつかの別の実施形態では、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂによって出力された光の９０％以上が側壁１０７に導かれる。
図示のように、ＺＯＮＥ２内にいくつかのＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄが配置されている。ＺＯＮＥ２内のＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄから放射された光は、出力ウィンドウ１０８に導かれる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄによって出力された光の５０％以上が出力ウィンドウ１０８に導かれる。いくつかの別の実施形態では、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄによって出力された光の７５％以上が出力ウィンドウ１０８に導かれる。いくつかの別の実施形態では、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄによって出力された光の９０％以上が出力ウィンドウ１０８に導かれる。
一実施形態では、ＺＯＮＥ１内に配置されたＬＥＤから放射された光が、赤色発光蛍光体材料を含み得る側壁１０７に導かれるのに対して、ＺＯＮＥ２内に配置されたＬＥＤから放射された光は、緑色発光蛍光体材料及び赤色発光蛍光体材料を含み得る出力ウィンドウ１０８に導かれる。ＺＯＮＥ１内に配置されたＬＥＤに供給される電流１８４を、ＺＯＮＥ２内に配置されたＬＥＤに供給される電流１８５に対して相対的に調整することによって、混合光１４１に含まれる緑色光に対する赤色光の量を調整することができる。加えて、ＬＥＤ１０２から放射される大量の青色光は色変換層１３５の緑色及び赤色蛍光体材料と相互作用する前に色変換層１７２の赤色蛍光体材料と相互作用するので、赤色光に対する青色光の量も減少させられる。このようにして、電流１８４を電流１８５に対して増加させるにつれて、ＬＥＤ１０２から放射される青色光子が赤色光子に変換される確率が高まる。このようにして、電流１８４及び１８５の制御を利用することにより、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光のＣＣＴを、図７に示した比率に従って、比較的高いＣＣＴ（例えば、約３，０００Ｋ）から比較的低いＣＣＴ（例えば、約２，０００Ｋ）まで調整することができる。
いくつかの実施形態では、側壁１０７に含まれる波長変換材料と効率的に相互作用する発光特性を有するようにＺＯＮＥ１内のＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂを選択することができる。例えば、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂの発光スペクトル並びに側壁１０７に含まれる波長変換材料は、ＬＥＤの発光スペクトル及び波長変換材料の吸収スペクトルがよく一致するように選択され得る。このことは、高効率の色変換（例えば、赤色光への変換）を確実なものにする。同様に、出力ウィンドウ１０８に含まれる波長変換材料と効率的に相互作用する発光特性を有するようにＺＯＮＥ２内のＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄを選択することができる。例えば、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄの発光スペクトル並びに出力ウィンドウ１０８に含まれる波長変換材料は、ＬＥＤの発光スペクトル及び波長変換材料の吸収スペクトルがよく一致するように選択され得る。これにより、高効率の色変換（例えば、赤色及び緑色光への変換）が確実なものになる。
さらに、別々の色変換面を各々優先的に照射するＬＥＤをそれぞれ含む複数の異なる領域（ＺＯＮＥ）を用いることによって、非効率的な二段階色変換プロセスの発生が最小限に抑えられる。一例として、ＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤにより生成された光子１３８（例えば、青色、紫色、紫外線など）は、色変換層１３５に導かれる。光子１３８は、色変換層１３５に含まれる波長変換材料と相互作用して色変換され、色変換光（例えば、緑色光）のランバート放射が生成される。色変換層１３５に含まれる赤色発光蛍光体の含有量を最小限に抑えることによって、跳ね返された赤色及び緑色光が別の波長変換材料によって吸収されることなく再び出力ウィンドウ１０８に向けて反射される確率が高まる。同様に、ＺＯＮＥ１からのＬＥＤ（例えば、青色、紫色、紫外線など）が発生させた光子１３７は、色変換層１７２に導かれる。光子１３７は、色変換層１７２に含まれる波長変換材料と相互作用して色変換され、色変換光（例えば、赤色光）のランバート放射が生成される。色変換層１７２に含まれる緑色発光蛍光体の含有量を最小限に抑えることによって、跳ね返された赤色光が再吸収されることなく再び出力ウィンドウ１０８に向けて反射される確率が高まる。
別の実施形態では、図８のＺＯＮＥ２内に配置されているＬＥＤ１０２は紫外線ＬＥＤであるが、図８のＺＯＮＥ１内に配置されているＬＥＤ１０２は青色ＬＥＤである。色変換層１７２は、黄色発光蛍光体及び緑色発光蛍光体のいずれかを含む。色変換層１３５は、赤色発光蛍光体を含む。側壁１０７に含まれる黄色及び／または緑色発光蛍光体は、ＺＯＮＥ１の青色ＬＥＤの発光スペクトル付近に中心を有するがＺＯＮＥ２の紫外線ＬＥＤの発光スペクトルから離れている狭帯域吸収スペクトルを有するように選択される。このようにして、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤから放射された光は、出力ウィンドウ１０８に優先的に導かれて、赤色光に変換される。さらに、側壁１０７を照射する紫外線ＬＥＤから放射される任意の量の光は、これらの蛍光体の紫外光に対する非感受性のために、極僅かな色変換しかなされない。このようにして、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤから放射された光で混合光１４１の生成に寄与するのは、ほぼ完全に赤色光である。このようにして、混合光１４１に対する赤色光の寄与量は、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤに供給される電流の影響を受け得る。ＺＯＮＥ１内に配置された青色ＬＥＤから放射された光は、側壁１０７に優先的に導かれ、緑色及び／または黄色光に変換される。このようにして、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤから放射された光で混合光１４１の生成に寄与するのは、青色並びに黄色及び／または緑色光の組み合わせである。それゆえ、混合光１４１に対する青色並びに黄色及び／または緑色光の寄与量は、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤに供給される電流の影響を受け得る。
図６の線２０２によって示される望ましい減光（調光）特性を模倣するように、ＺＯＮＥ１及び２内のＬＥＤをそれぞれ個別に制御することができる。例えば、２９００Ｋでは、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤへ電流を供給せずに、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤを最大電流レベルで作動させることができる。色温度を低下させるために、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤに供給される電流を減少させる一方で、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤに供給される電流を増加させることができる。ＺＯＮＥ２内のＬＥＤの数はＺＯＮＥ１内のＬＥＤの数より少ないので、ＬＥＤベース照明モジュール１００の全相対光束は低下する。ＺＯＮＥ２内のＬＥＤからの赤色光が混合光１４１の生成に寄与するので、混合光１４１に与えられる赤色光の相対的寄与度は増加する。図７に示したように、このことは、ＣＣＴの望ましい低下を実現するために必要である。１９００Ｋでは、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤに供給される電流は非常に低いレベルまたは０まで減少させられ、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤからの光が混合光の生成に支配的に寄与する。ＬＥＤベース照明モジュール１００の出力光束をさらに低下させるためには、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤに供給される電流をほとんどまたは全く変化させずに、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤに供給される電流を減少させる。この動作領域では、混合光１４１は、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤから供給される光で占められる。このような理由で、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤに供給される電流を減少させる過程で、色温度はほぼ一定（この例では１９００Ｋ）のままである。
図９は、図８に示したＬＥＤベース照明モジュール１００の上面図である。図９のＡ−Ａ線図が図８の断面図である。図示のように、この実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、図２及び図３に示した例示的な形態に示されているように、形状が円形である。この実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、別々のＬＥＤ群１０２を含む複数の環状領域（例えば、ＺＯＮＥ１及びＺＯＮＥ２）に分けられる。図示のように、ＺＯＮＥ１及びＺＯＮＥ２は、側壁１０７との相対的な近さによって分けられかつ画定される。図８及び図９に示したＬＥＤベース照明モジュール１００は形状が円形であるが、他の形状も考えられる。例えば、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、多角形形状であってもよい。別の実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、任意の他の閉じた形状（例えば、楕円形など）であり得る。同様に、ＬＥＤベース照明モジュール１００の任意の領域（ＺＯＮＥ）に関しても他の形状が考えられる。
図９に示したように、ＬＥＤベース照明モジュール１００は２つの領域に分割されている。しかし、３つ以上の領域も考えられる。例えば、図１０に示すように、ＬＥＤベース照明モジュール１００は５つの領域（ＺＯＮＥ）に分けられる。ＺＯＮＥ１〜４によって側壁１０７は複数の別個の色変換面に細分される。このようにして、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤ１０２Ｉ及び１０２Ｊから放射された光は側壁１０７の色変換面２２１に優先的に導かれ、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤ１０２Ｂ及び１０２Ｅから放射された光は側壁１０７の色変換面２２０に優先的に導かれ、ＺＯＮＥ３内のＬＥＤ１０２Ｆ及び１０２Ｇから放射された光は側壁１０７の色変換面２２３に優先的に導かれ、ＺＯＮＥ４内のＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｈから放射された光は側壁１０７の色変換面２２２に優先的に導かれる。図１０に示した５つの領域の形態は、例として与えられている。しかし、他にも多くの領域の数及び組み合わせが考えられる。
一実施形態では、ＺＯＮＥ１及び３の色変換表面領域２２１及び２２３はそれぞれ、密に配された黄色及び／または緑色発光蛍光体を含むことができ、ＺＯＮＥ２及び４の色変換表面領域２２０及び２２２はそれぞれ、疎に配された黄色及び／または緑色発光蛍光体を含むことができる。このようにして、ＺＯＮＥ１及び３内のＬＥＤから放射された青色光は、黄色光及び／または緑色光にほぼ完全に変換することができるが、ＺＯＮＥ２及び４内のＬＥＤから放射された青色光は、黄色光及び／または緑色光に部分的にしか変換することができない。このようにして、ＺＯＮＥ１及び３内のＬＥＤ及びＺＯＮＥ２及び４内のＬＥＤに供給される電流をそれぞれ個別に制御することによって、混合光１４１に対する青色光の寄与量を制御することができる。より具体的には、混合光１４１の生成に対する青色光の比較的大きな寄与が望ましい場合には、ＺＯＮＥ２及び４内のＬＥＤには大きな電流を供給することができる一方で、ＺＯＮＥ１及び３内のＬＥＤに供給される電流は最小限に抑えられる。しかし、青色光の比較的小さな寄与が望ましい場合には、ＺＯＮＥ２及び４内のＬＥＤには僅かな電流しか供給されない一方で、ＺＯＮＥ１及び３内のＬＥＤには大きな電流が供給される。このようにして、混合光１４１の生成に対する青色光並びに黄色及び／または緑色光の相対的な寄与度をそれぞれ個別に制御することができる。このことは、ＬＥＤベース照明モジュール１００から発生する光出力を、望ましい減光（調光）特性（例えば、線２０２）に一致するように調整するのに有用であろう。上記実施形態は、例として与えられている。所望の減光特性を得るための、別々の色変換面を優先的に照射しかつ互いに独立して制御されるＬＥＤを含む複数の異なる領域の組み合わせは、他にも多く考えられる。
いくつかの実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００内における各ＬＥＤ１０２の位置は、混合光１４１の均一な発光特性を実現するように選択される。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２の位置は、ＬＥＤベース照明モジュール１００のＬＥＤ１０２の実装平面において軸対称であり得る。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２の位置は、ＬＥＤ１０２の実装平面に垂直な軸に対して対称であり得る。いくつかのＬＥＤ１０２から放射された光は、色変換キャビティ１６０の１若しくは複数の内面に優先的に導かれ、いくつかの他のＬＥＤ１０２から放射された光は、別の１若しくは複数の内面に優先的に導かれる。ＬＥＤ１０２と側壁１０７との近さは、色変換キャビティ１６０からの効率的な光抽出及び混合光１４１の均一な発光特性を促進するように選択され得る。そのような実施形態では、側壁１０７に最も近いＬＥＤ１０２から放射された光が、側壁１０７に優先的に導かれる。しかし、いくつかの実施形態では、側壁１０７との相互作用に起因する過剰な色変換を回避するために、側壁１０７に近いＬＥＤから放射された光を出力ウィンドウ１０８に優先的に向けてもよい。逆に、いくつかの別の実施形態では、側壁１０７との相互作用に起因するさらなる色変換が必要である場合には、側壁１０７から遠いＬＥＤから放射された光を側壁１０７に優先的に向けてもよい。
図１１は、別の実施形態におけるＬＥＤベース照明モジュール１００の断面図である。図示した実施形態では、側壁１０７は、実装基板１０４に対して斜角αをなして配置されている。このようにして、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤ（例えば、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂ）から放射される光のうち、より高い割合の光が側壁１０７を直接的に照射する。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂによって出力される光の５０％以上が側壁１０７に導かれる。例えば、図１１に示したように、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤ（例えば、ＬＥＤ１０２Ａ）は、側壁１０７から距離Ｄのところに位置している。加えて、側壁１０７は、実装基板１０４から出力ウィンドウ１０８まで距離Ｈだけ延在する。ＬＥＤ１０２Ａが軸対称な出力ビーム分布を示し、斜角αが
Figure 2014522086
 の如く選択されると仮定する。
このとき、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤによって出力される光の５０％以上が側壁１０７に導かれる。いくつかの別の実施形態では、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤからの出力光の７５％以上が側壁１０７に導かれるように斜角αが選択される。いくつかの別の実施形態では、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤからの出力光の９０％以上が側壁１０７に導かれるように斜角αが選択される。
図１２は、別の実施形態におけるＬＥＤベース照明モジュール１００の断面図である。図示した実施形態では、ＺＯＮＥ１内に配置されたＬＥＤ１０２（例えば、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂ）は、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤに対して斜角βをなして実装されている。このようにして、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤから放射されて側壁１０７を直接的に照射する光の割合が高められる。図示した実施形態では、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤを実装基板１０４に対して斜角をなして実装するために、所定の角度をなす実装パッド１６１が用いられている。別の例（図示せず）では、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤのための実装面に対して斜角をなす向きに置かれたＺＯＮＥ１内のＬＥＤのための実装面を含む３次元実装基板に、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤを実装することができる。さらに別の例では、各ＬＥＤ１０２を装着した後に、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤがＺＯＮＥ２内のＬＥＤに対して斜角をなす向きに合わせるように実装基板１０４の形状を変えることができる。さらに別の例では、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤを、別体をなす実装基板に実装することができる。ＺＯＮＥ１内のＬＥＤを含む実装基板を、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤを含む実装基板に対して斜角をなす向きに置いてもよい。別の実施形態も考えられる。いくつかの実施形態では、斜角βは、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂによって出力される光の５０％以上が側壁１０７に導かれるように選択される。いくつかの別の実施形態では、斜角βは、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂによって出力される光の７５％以上が側壁１０７に導かれるように選択される。いくつかの別の実施形態では、斜角βは、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂによって出力される光の９０％以上が側壁１０７に導かれるように選択される。
図１３は、別の実施形態におけるＬＥＤベース照明モジュール１００の断面図である。図示した実施形態では、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂの上方に物理的に離間して透光素子１６２が配置されている。図示のように、透光素子１６２は、ＬＥＤ１０２Ａと出力ウィンドウ１０８との間に配置される。いくつかの実施形態では、透光素子１６２は、側壁１０７に含まれる材料と同じ波長変換材料を含む。上記実施形態では、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤから放射された青色光は側壁１０７に優先的に導かれ、色変換層１７２内に配置された赤色蛍光体と相互作用することにより赤色光を発生させる。青色光から赤色光への変換率を高めるために、ＺＯＮＥ１内に配置された任意のＬＥＤの上方に、色変換層１７２の赤色蛍光体を含む透光素子１６２を配置することができる。このようにして、ＺＯＮＥ１内に配置された任意のＬＥＤから放射された光は、透光素子１６２に優先的に導かれる。加えて、透光素子１６２から放射された光は、赤色光へのさらなる変換のために、側壁１０７に優先的に導かれ得る。
いくつかの実施形態では、ＺＯＮＥ２内に配置された任意のＬＥＤの上方に、黄色及び／または緑色蛍光体を含む透光素子１６３を配置することもできる。このようにして、ＺＯＮＥ２内に配置された任意のＬＥＤから放射された光は、混合光１４１の一部としてＬＥＤベース照明モジュール１００から出射する前に色変換がなされる可能性が高い。
いくつかの別の実施形態では、透光素子１６２は、側壁１０７及び出力ウィンドウ１０８に含まれる波長変換材料とは異なる波長変換材料を含む。いくつかの実施形態では、ＺＯＮＥ１または２のいずれかの領域内のいくつかのＬＥＤの上方に、透光素子１６２を配置することができる。いくつかの実施形態では、透光素子１６２は、個々のＬＥＤ１０２を覆って配置されたドーム型の素子である。いくつかの別の実施形態では、透光素子１６２は、複数のＬＥＤ１０２を覆って配置された所定形状の素子（例えば、円形のＬＥＤベース照明モジュール１００のＺＯＮＥ１内の複数のＬＥＤ１０２を覆って配置された環状体を二等分した形状、または線状パターンで配置された複数のＬＥＤ１０２を覆って配置された線形的に延在する形状）である。
いくつかの実施形態では、ＺＯＮＥ１内に配置されたＬＥＤ１０２の上方に配置された透光素子１６２の形状は、ＺＯＮＥ２内に配置されたＬＥＤ１０２の上方に配置された透光素子１６２の形状とは異なる。
例えば、ＺＯＮＥ１内に配置されたＬＥＤ１０２の上方に配置された透光素子１６２の形状は、ＺＯＮＥ１内に配置されたＬＥＤから放射される光が側壁１０７を優先的に照射するように選択される。いくつかの実施形態では、透光素子１６２は、ＺＯＮＥ１内に配置されたＬＥＤによって出力される光の５０％以上が側壁１０７に導かれるように選択される。いくつかの別の実施形態では、透光素子１６２は、ＺＯＮＥ１内に配置されたＬＥＤによって出力される光の７５％以上が側壁１０７に導かれるように選択される。いくつかの別の実施形態では、透光素子１６２は、ＺＯＮＥ１内に配置されたＬＥＤによって出力される光の９０％以上が側壁１０７に導かれるように選択される。
同様に、ＺＯＮＥ２内に配置されたＬＥＤ１０２の上方に配置された透光素子は、出力ウィンドウ１０８を優先的に照射するように所定の形状を有する。いくつかの実施形態では、ＺＯＮＥ２内に配置されたＬＥＤによって出力される光の５０％以上が出力ウィンドウ１０８に導かれるように透光素子１６３が選択される。いくつかの別の実施形態では、ＺＯＮＥ２内に配置されたＬＥＤによって出力される光の７５％以上が出力ウィンドウ１０８に導かれるように透光素子１６３が選択される。いくつかの別の実施形態では、ＺＯＮＥ２内に配置されたＬＥＤによって出力される光の９０％以上が出力ウィンドウ１０８に導かれるように透光素子１６３が選択される。
図１４は、別の実施形態におけるＬＥＤベース照明モジュール１００の断面図である。図示した実施形態では、実装基板１０４から出力ウィンドウ１０８に向かって内壁１６６が延在する。いくつかの実施形態では、内壁１６６の高さＨは、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤから放射される光の少なくとも５０％が側壁１０７または内壁１６６のいずれか一方を直接照射するように決定される。いくつかの別の実施形態では、内壁１６６の高さＨは、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤから放射される光の少なくとも７５％が側壁１０７または内壁１６６のいずれか一方を直接照射するように決定される。さらにいくつかの別の実施形態では、内壁１６６の高さＨは、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤから放射される光の少なくとも９０％が側壁１０７または内壁１６６のいずれか一方を直接照射するように決定される。
いくつかの実施形態では、内壁１６６は、反射面１６７及び色変換層１６８を含む。図示の実施形態では、色変換層１６８は、側壁１０７に面した反射面１６７の側面に配置されている。さらに、色変換層１６８は、側壁１０７の色変換層１７２に含まれる波長変換材料と同じ波長変換材料を含む。このようにして、ＺＯＮＥ１内に配置されたＬＥＤから放射された光は、色変換率を高めるために側壁１０７及び内壁１６６に優先的に導かれる。いくつかの別の実施形態では、色変換層１６８は、色変換層１７２に含まれる波長変換材料とは異なる波長変換材料を含む。
図１５は、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから放射された光を側壁１０７に優先的に向け、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄから放射された光を頂壁１７３に優先的に向ける側面発光ＬＥＤベース照明モジュール１００の例を示す。側面発光の実施形態では、混合光１４１がＬＥＤベース照明モジュール１００から透光性側壁１０７を通って放射される。いくつかの実施形態では、頂壁１７３は反射性であり、光を側壁１０７に向けるように所定の形状を有する。
図１６は、一実施形態におけるＬＥＤベース照明モジュール１００の垂直断面図である。図示のように、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、複数のＬＥＤ１０２Ａ〜１０２Ｄ、側壁１０７及び出力ウィンドウ１０８を含む。側壁１０７は、反射層１７１及び色変換層１７２を含む。色変換層１７２は、波長変換材料（例えば、赤色発光蛍光体材料）を含む。出力ウィンドウ１０８は、透光層１３４及び色変換層１３５を含む。色変換層１３５は、側壁１０７に含まれる波長変換材料とは色変換特性が異なる波長変換材料（例えば、黄色発光蛍光体材料）を含む。ＬＥＤベース照明モジュール１００はまた、ＬＥＤ１０２Ａ〜１０２Ｄの上方に配置された透光素子１９０を含む。図示のように、透光素子１９０は、各ＬＥＤ１０２の発光面から物理的に離間されている。しかし、いくつかの別の実施形態では、透光素子１９０は、光透過性媒体（例えば、シリコーン、光学接着剤など）によって各ＬＥＤ１０２の発光面に物理的に結合される。図示のように、透光素子１９０は、光透過性材料（例えば、ガラス、サファイア、アルミナ、ポリカーボネート及び他のプラスチックなど）製のプレートである。しかし、他の形状も考えられる。図１６に示したように、色変換キャビティ１６０は、側壁１０７の内面と、出力ウィンドウ１０８の内面と、透光素子１９０とを含むＬＥＤベース照明モジュール１００の内面によって画定されている。つまり、各ＬＥＤ１０２は色変換キャビティ１６０から物理的に離間されている。波長変換材料を各ＬＥＤ１０２から距離を隔てて配置することによって、ＬＥＤ１０２から波長変換材料に伝わる熱が減少する。その結果、波長変換材料は動作中に低い温度に保たれる。これにより、ＬＥＤベース照明モジュール１００の信頼性及び色の維持が増す。
いくつかの実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００に色変換層１７２及び１３５が含まれない。これらの実施形態では、色変換の実質的に全てが、透光素子１９０に含まれている蛍光体によって実現される。
透光素子１９０は、第１の波長変換材料１９１を含む第１の表面領域と、第２の波長変換材料１９２を含む第２の表面領域とを有する。波長変換材料１９１及び１９２は、透光素子１９０上に配置してもよいし、透光素子１９０内に埋め込んでもよい。透光素子１９０の一部として追加の波長変換材料を含めることもできる。例えば、透光素子１９０の追加の表面領域に、追加の波長変換材料を含めることができる。いくつかの例では、透光素子１９０上に様々な波長変換材料を積層することができる。図１６に示したように、波長変換材料１９１は、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂによって優先的に照射される赤色発光蛍光体である。加えて、波長変換材料１９２は、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄによって優先的に照射される黄色発光蛍光体である。
ＬＥＤベース照明モジュール１００のＬＥＤ１０２Ａ〜１０２Ｄは、色変換キャビティ１６０内に直接的に光を放射する。色変換キャビティ１６０内で光の混合及び色変換が行われ、結果として生じた混合光１４１はＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される。別々の領域（ＺＯＮＥ）内のＬＥＤ１０２に対して、異なる電流源から電流が供給される。図１６に示した例では、ＺＯＮＥ１内に配置されたＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂに対して、電流源１８２から電流１８５が供給される。同様に、ＺＯＮＥ２内に配置されたＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄに対して、電流源１８３から電流１８４が供給される。それぞれの領域内に配置されたＬＥＤに供給される電流を個別に制御することによって、ＬＥＤベース照明モジュールによって出力される混合光１４１の相関色温度（ＣＣＴ）を広範囲のＣＣＴにわたって調整することができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュールのＬＥＤ１０２は、それぞれ互いに５ｎｍ以内のピーク発光波長を有する光を放射する。例えば、ＬＥＤ１０２Ａ〜Ｄは全て、それぞれ互いに５ｎｍ以内のピーク発光波長を有する青色光を放射する。このようにして、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される白色光は、大部分が波長変換材料によって生成される。このように、色制御は、ＬＥＤ群全体に対する異なる一部分によって優先的に照射されることになる別々の波長変換材料の配置に基づく。
図１７は、図１６に示したＬＥＤベース照明モジュール１００の上面図を示す。図１６は、図１７に示したＬＥＤベース照明モジュール１００のＢ−Ｂ断面図を示す。図１７に示したように、透光素子１９０の一部分が波長変換材料１９１によって覆われ、透光素子１９０の別の部分が波長変換材料１９２によって覆われている。ＺＯＮＥ２内のＬＥＤ（ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂを含む）は、波長変換材料１９１を優先的に照射する。同様に、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤ（ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄを含む）は、波長変換材料１９２を優先的に照射する。いくつかの実施形態では、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤによって出力された光の５０％以上が波長変換材料１９１に導かれるが、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤによって出力された光の５０％以上が波長変換材料１９２に導かれる。いくつかの別の実施形態では、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤによって出力された光の７５％以上が波長変換材料１９１に導かれるが、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤによって出力された光の７５％以上が波長変換材料１９２に導かれる。いくつかの別の実施形態では、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤによって出力された光の９０％以上が波長変換材料１９１に導かれるが、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤによって出力された光の９０％以上が波長変換材料１９２に導かれる。
一実施形態では、ＺＯＮＥ１内に配置されたＬＥＤから放射された光は、赤色及び黄色発光蛍光体材料の混合物を含む波長変換材料１９１に導かれる。ＺＯＮＥ１内のＬＥＤへ電流源１８２から電流１８５が供給されるときには、光出力１４１は、７，５００Ｋ未満の相関色温度（ＣＣＴ）を有する光である。いくつかの他の例では、光出力は、５，０００Ｋ未満のＣＣＴを有する。いくつかの実施形態では、国際照明委員会（ＣＩＥ）によって１９３１年に作成されたＣＩＥ １９３１ ｘｙ色度図上における目標色点と光出力１４１の色点との色度差（degree of departure）Δｘｙは０．０１０以内である。それゆえ、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤへ電流が供給され、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤへ実質的に電流が供給されないときには、ＬＥＤベース照明モジュール１００からの混合光出力１４１は、特定の目標色点に合う（例えば、黒体軌跡上における３，０００Ｋ未満の目標色点との色度差Δｘｙが０．０１０以内である色点を有する）白色光である。いくつかの実施形態では、ＣＩＥ １９３１ ｘｙ色度図上における目標色点と光出力１４１の色点との色度差Δｘｙは０．００４以内である。このように、特定の目標色点に合う白色光出力を実現するためにＬＥＤベース照明モジュール１００のそれぞれ異なるＬＥＤに供給される複数の電流を調整する必要はない。
波長変換材料１９２は、赤色発光蛍光体材料を含む。電流源１８３がＺＯＮＥ２内のＬＥＤへ電流１８４を供給するとき、光出力は比較的低いＣＣＴを有する。いくつかの例では、光出力は、２，２００Ｋ未満のＣＣＴを有する。いくつかの他の例では、光出力は、２，０００Ｋ未満のＣＣＴを有する。いくつかの他の例では、光出力は、１，８００Ｋ未満のＣＣＴを有する。従って、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤへ電流が供給され、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤへ実質的に電流が供給されないときには、ＬＥＤベース照明モジュール１００からの混合光出力１４１は、非常に暖色系の光である。ＺＯＮＥ１内に配置されたＬＥＤに供給される電流１８５を、ＺＯＮＥ２内に配置されたＬＥＤに供給される電流１８４に対して相対的に調整することによって、混合光１４１に含まれる有色光に対する白色光の量を調整することができる。このように、電流１８４及び１８５の制御を利用することにより、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光のＣＣＴを比較的高いＣＣＴから比較的低いＣＣＴまで調整することができる。いくつかの例では、電流１８４及び１８５の制御を利用することにより、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光のＣＣＴを少なくとも２，７００Ｋの白色光から１，８００Ｋ以下の暖色系の光まで調整することができる。いくつかの他の例では、１，７００Ｋ以下の暖色系の光が実現される。
図１８は、別の実施形態におけるＬＥＤベース照明モジュール１００の上面図を示す。図１９は、図１８に示したＬＥＤベース照明モジュール１００のＣ−Ｃ断面図を示す。図１８に示されているように、波長変換材料１９１は、透光素子１９０の一部を覆っており、ＺＯＮＥ１内のＬＥＤによって優先的に照射される。波長変換材料１９２は、透光素子１９０の一部を覆っており、ＺＯＮＥ２内のＬＥＤによって優先的に照射される。ＺＯＮＥ３内のＬＥＤは、波長変換材料１９１または１９２のいずれも優先的に照射しない。ＺＯＮＥ３内のＬＥＤは、色変換層１３５及び１７２に存在する波長変換材料を優先的に照射する。この実施形態では、色変換層１７２は赤色発光蛍光体材料を含み、色変換層１３５は黄色発光蛍光体材料を含む。しかしながら、蛍光体材料の他の組み合わせも考えられる。いくつかの別の実施形態では、色変換層１３５及び１７２は考慮されない。これらの実施形態では、色変換は、側壁１０７や出力ウィンドウ１０８ではなく、透光素子１９０に含まれる波長変換材料によって行われる。
図２０は、図１８及び図１９に示されているＬＥＤベース照明モジュール１００によって実現可能な色点の範囲を示す。ＺＯＮＥ３内のＬＥＤへ電流が供給されるときには、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光１４１は、図２０に示されている色点２３１を有する。ＺＯＮＥ３内のＬＥＤへ電流が供給され、ＺＯＮＥ１及び２内のＬＥＤへ実質的に電流が供給されないときには、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光は、ＣＩＥ １９３１ ｘｙ色度図上で黒体軌跡上の５，０００Ｋ未満の目標色点との色度差Δｘｙが０．０１０以内である色点を有する。電流源１８３がＺＯＮＥ１内のＬＥＤへ電流１８４を供給するときには、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光は、色点２３２を有する。ＺＯＮＥ１内のＬＥＤへ電流が供給され、ＺＯＮＥ２及び３内のＬＥＤへ実質的に電流が供給されないときには、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光は、ＣＣＴが１，８００Ｋ未満の、ＣＩＥ １９３１ ｘｙ色度図上で黒体軌跡より下側に色点を有する。電流源１８２がＺＯＮＥ２内のＬＥＤへ電流１８５を供給するときには、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光は、色点２３３を有する。ＺＯＮＥ２内のＬＥＤへ電流が供給され、ＺＯＮＥ１及び３内のＬＥＤへ実質的に電流が供給されないときには、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光は、ＣＣＴが３，０００Ｋ未満の、ＣＩＥ １９３１ ｘｙ色度図２４０上において黒体軌跡２３０の上側に位置する色点を有する。
ＺＯＮＥ１、２及び３内に配置されたＬＥＤに供給される電流を調整することによって、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光１４１を、図２０に示されている色点２３１〜２３３を結ぶ三角形内の任意の色点に合わせて調整することができる。このようにして、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光１４１を、比較的高いＣＣＴ（例えば、約３，０００Ｋ）から比較的低いＣＣＴ（例えば、１，８００Ｋ以下）まで任意のＣＣＴを実現するように調整することができる。
図６に示したように、グラフの線２０２は、図１８〜図１９に示した実施形態についてのＣＣＴと相対光束との１つの実現可能な関係を示している。図６に示したように、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光のＣＣＴを、光束を減少させることなく３，０００Ｋから約２，２００Ｋまで低下させることができる。相対光束を１００％から５５％までほぼ直線的に減少させることで、ＣＣＴを２，２００Ｋから約１，７５０Ｋまでさらに低下させることができる。ＬＥＤベース照明モジュール１００のＬＥＤに供給される電流を減少させることによって、ＣＣＴを変化させることなく相対光束をさらに減少させることができる。グラフの線２０２は、ＣＣＴを比較的大きく変化させても光束レベルの変化が比較的小さくなるように（例えば、線２０２の相対光束５５〜１００％の範囲に示すように）、また、光束レベルを比較的大きく変化させてもＣＣＴの変化が比較的小さくなるように（例えば、線２０２の相対光束０〜５５％の範囲に示すように）ＬＥＤベース照明モジュール１００を構成し得ることを説明するための例として示されている。しかし、別々の領域（ＺＯＮＥ）内のＬＥＤに供給される相対電流及び絶対電流の両方を再構成することによって、他にも多くの減光（調光）特性を実現することができる。
上記実施形態は、例として与えられている。望ましい減光特性を得るための、別々の色変換面を優先的に照射しかつ互いに独立して制御されるＬＥＤを含む複数の異なる領域の組み合わせは、他にも多く考えられる。
いくつかの実施形態では、所定の角度をなす実装パッド１６１などの、色変換キャビティ１６０の構成要素は、ＰＴＦＥ材料から製作されるか、またはＰＴＦＥ材料を含み得る。いくつかの例では、前記構成要素は、研磨された金属層などの反射層によって裏当て（裏側に配置）されたＰＴＦＥ層を含み得る。ＰＴＦＥ材料は、焼結されたＰＴＦＥ粒子から製作され得る。いくつかの実施形態では、色変換キャビティ１６０の内面の一部をＰＴＦＥ材料から製作してもよい。いくつかの実施形態では、ＰＴＦＥ材料を波長変換材料で被覆してもよい。別の実施形態では、波長変換材料をＰＴＦＥ材料と混合させてもよい。
別の実施形態では、色変換キャビティ１６０の構成要素は、反射性セラミック材料（例えば、セラフレックス・インターナショナル社（CerFlex International；オランダ）製のセラミック材料）から製作されるか、または前記反射性セラミック材料を含み得る。いくつかの実施形態では、色変換キャビティ１６０の内面の一部をセラミック材料から製作してもよい。いくつかの実施形態では、セラミック材料を波長変換材料で被覆してもよい。
別の実施形態では、色変換キャビティ１６０の構成要素は、反射性金属材料（例えば、アルミニウムまたはアラノッド社（ドイツ）製のＭｉｒｏ（登録商標））から製作されるか、または前記反射性金属材料を含み得る。いくつかの実施形態では、色変換キャビティ１６０の内面の一部を反射性金属材料から製作してもよい。いくつかの実施形態では、反射性金属材料を波長変換材料で被覆してもよい。
別の実施形態では、色変換キャビティ１６０の構成要素は、反射性プラスチック材料（例えば、３Ｍ社（米国）製のビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ（登録商標））ＥＳＲ、東レ（日本）製のルミラー（登録商標）Ｅ６０Ｌ、または古河電気工業株式会社（日本）製などの微結晶ポリエチレンテレフタラート（ＭＣＰＥＴ））から製作されるか、または前記反射性プラスチック材料を含み得る。いくつかの実施形態では、色変換キャビティ１６０の内面の一部を反射性プラスチック材料から製作してもよい。いくつかの実施形態では、反射性プラスチック材料を波長変換材料で被覆してもよい。
ＬＥＤ１０２から非固形物質中へ光が放射されるように、キャビティ１６０に非固形物質、例えば空気や不活性ガスなどを充填してもよい。一例として、キャビティを密閉し、キャビティにアルゴンガスを充填してもよい。アルゴンガスの代わりに窒素を用いてもよい。別の実施形態では、キャビティ１６０に固形封入材料を充填してもよい。一例として、キャビティにシリコーンを充填してもよい。いくつかの別の実施形態では、ＬＥＤ１０２からの熱抽出（熱除去）を向上させるために、色変換キャビティ１６０に流体を充填してもよい。いくつかの実施形態では、色変換キャビティ１６０全体を通じての色変換を実現するために、前記流体内に波長変換材料が含まれ得る。
ＰＴＦＥ材料は、色変換キャビティ１６０の構成要素を作製するために用いられるかまたは含まれ得る他の材料、例えばアラノッド社製のＭｉｒｏ（登録商標）よりも反射率が低い。一例では、Ｍｉｒｏ（登録商標）から作製されかつ未被覆の側壁挿入体１０７を備えて構成されたＬＥＤベース照明モジュール１００の青色光出力を、ベルクホフ社（ドイツ）製の焼結ＰＴＦＥ材料から作製されかつ未被覆のＰＴＦＥ側壁挿入体１０７を備えて構成された同じ照明モジュールと比較した。ＰＴＦＥ側壁挿入体を使用した場合、照明モジュール１００からの青色光出力は７％減少した。同様に、Ｗ．Ｌ．ゴレ社（米国）製の焼結ＰＴＦＥ材料から作製されかつ未被覆のＰＴＦＥ側壁挿入体１０７を使用した場合、未被覆のＭｉｒｏ（登録商標）製の側壁挿入体１０７と比較すると、照明モジュール１００からの青色光出力は５％減少した。照明モジュール１００からの光抽出は、キャビティ１６０の内部の反射率に直接的に関係する。そのため、他の利用可能な反射性材料と比べて反射率が低いＰＴＦＥ材料は、キャビティ１６０内での使用には敬遠されるであろう。それにも関わらず、本願発明者は、ＰＴＦＥ材料を蛍光体で被覆した場合、予期せぬことに、同様の蛍光体コーティングを有する他の反射率がより高い材料（例えばＭｉｒｏ（登録商標））と比較して、ＰＴＦＥ材料の発光出力が増加することを見出した。別の例では、Ｍｉｒｏ（登録商標）から作製され、かつ蛍光体で被覆された側壁挿入体１０７を備えて構成され、４０００Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）を目標とする照明モジュール１００の白色光出力を、ベルクホフ社（ドイツ）製の焼結ＰＴＦＥ材料から作製され、かつ蛍光体で被覆されたＰＴＦＥ側壁挿入体１０７を備えて構成された同様の照明モジュールと比較した。蛍光体で被覆されたＰＴＦＥ側壁挿入体１０７を使用した場合、蛍光体で被覆されたＭｉｒｏ（登録商標）製の側壁挿入体１０７と比較すると、照明モジュール１００からの白色光出力は７％増加した。同様に、Ｗ．Ｌ．ゴレ社（米国）製の焼結ＰＴＦＥ材料から作製されたＰＴＦＥ側壁挿入体１０７を使用した場合、蛍光体で被覆されたＭｉｒｏ（登録商標）製の側壁挿入体１０７と比較すると、照明モジュール１００からの白色光出力は１４％増加した。別の例では、Ｍｉｒｏ（登録商標）から作製され、かつ蛍光体で被覆された側壁挿入体１０７を備えて構成され、３０００Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）を目標とする照明モジュール１００の白色光出力を、ベルクホフ社（ドイツ）製の焼結ＰＴＦＥ粒子から作製され、かつ蛍光体で被覆されたＰＴＦＥ側壁挿入体１０７を備えて構成された同様の照明モジュールと比較した。蛍光体で被覆されたＰＴＦＥ側壁挿入体を使用した場合、蛍光体で被覆されたＭｉｒｏ（登録商標）製の側壁挿入体と比較すると、照明モジュール１００からの白色光出力は１０％増加した。同様に、Ｗ．Ｌ．ゴレ社（米国）製の焼結ＰＴＦＥ粒子から作製されたＰＴＦＥ側壁挿入体１０７を使用した場合、蛍光体で被覆されたＭｉｒｏ（登録商標）製の側壁挿入体１０７と比較すると、照明モジュール１００からの白色光出力は１２％増加した。
このように、反射率が低いにもかかわらず、光混合キャビティ１６０の蛍光体被覆部分をＰＴＦＥ材料から構成することが望ましいことが見出されている。さらに、本願発明者は、蛍光体で被覆されたＰＴＦＥ材料が、例えば光混合キャビティ１６０内で、ＬＥＤからの熱に曝された場合、同様の蛍光体コーティングを有する他の高反射率材料（例えば、Ｍｉｒｏ（登録商標））と比較して耐久性が高いことも見出した。
以上、説明目的のためにいくつかの特定の実施形態を説明したが、本明細書の教示内容は一般的な適用性を有しており、上述した特定の実施形態に限定されるものではない。例えば、色変換キャビティ１６０の任意の構成要素に、蛍光体をパターン形成してもよい。パターン及び蛍光体組成は、両方とも様々であり得る。一実施形態では、本発明の照明モジュールは、光混合キャビティ１６０の互いに異なる領域に配置された互いに異なる種類の蛍光体を含み得る。例えば、赤色蛍光体を側壁挿入体１０７及び底部リフレクタ挿入体１０６の一方または両方に配し、黄色蛍光体及び緑色蛍光体を出力ウィンドウ１０８の上面または下面に配するかまたは出力ウィンドウ１０８内に埋め込んでもよい。一実施形態では、側壁挿入体１０７の互いに異なる領域に、互いに異なる種類の蛍光体（例えば、赤色蛍光体及び緑色蛍光体）を配してもよい。例えば、或る種類の蛍光体を側壁挿入体１０７の第１の領域に縞、スポットまたは他の模様でパターン形成し、別の種類の蛍光体を側壁挿入体１０７の第２の領域に配してもよい。所望であれば、追加の蛍光体を用い、それをキャビティ１６０の別の領域に配してもよい。加えて、所望であれば、１種類の波長変換材料だけを用い、それをキャビティ１６０（例えば、側壁）にパターン形成してもよい。別の例では、実装基板保持リング１０３を使用せずに、キャビティ本体部１０５を使用して、実装基板１０４を取付台１０１に直接的に固定するようにしてもよい。他の例では、取付台１０１及びヒートシンク１２０は、１つの部品であってもよい。別の例では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、図１〜図３に、照明装置１５０の一部として示されている。図３に示すように、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、交換用ランプまたはレトロフィットランプの一部であり得る。しかし、別の実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００を交換用ランプまたはレトロフィットランプとして形成し、交換用ランプまたはレトロフィットランプと見なすこともできる。したがって、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱しない限り、様々な変更、修正、及び上記の実施形態に記載された様々な要素の組み合わせを実施することができる。

Claims (20)

  1. ＬＥＤベース照明モジュールであって、
    第１の波長変換材料を含む第１の表面領域及び第２の波長変換材料を含む第２の表面領域を有する色変換キャビティと、
    前記第１の波長変換材料から物理的に離間した発光面を有し、第１の電流の供給を受けたときに前記色変換キャビティ内へ光を放射して前記第１の波長変換材料を優先的に照射する第１のＬＥＤと、
    前記第２の波長変換材料から物理的に離間した発光面を有し、第２の電流の供給を受けたときに前記色変換キャビティ内へ光を放射して前記第２の波長変換材料を優先的に照射する第２のＬＥＤとを含み、
    前記第１のＬＥＤの放射光に基づいて当該モジュールから放射される光が１，８００Ｋ未満であり、
    前記第２のＬＥＤの放射光に基づいて当該モジュールから放射される光が５，０００Ｋ未満であり、
    前記第１及び第２の電流を制御することによって、所望の範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を有する光を出力することができるように構成したことを特徴とするＬＥＤベース照明モジュール。
  2. 請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
    前記第３の波長変換材料から物理的に離間した発光面を有し、第３の電流の供給を受けたときに前記色変換キャビティ内へ光を放射して第３の波長変換材料を優先的に照射する第３のＬＥＤをさらに含み、
    前記第３のＬＥＤの放射光に基づいて当該モジュールから放射される光が３，０００Ｋ未満であるようにしたことを特徴とするモジュール。
  3. 請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
    前記第２のＬＥＤへ前記第２の電流が供給され、かつ前記第１のＬＥＤへ供給される前記第１の電流が実質的に０である場合に、ＣＩＥ １９３１ ｘｙ色度図上において目標色点からの色度差Δｘｙが０．０１０以内の色点を有する光を放射するように構成したことを特徴とするモジュール。
  4. 請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
    前記第１の波長変換材料及び前記第２の波長変換材料が、前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤの上方に物理的に離間して配置された透光層の一部として含まれていることを特徴とするモジュール。
  5. 請求項２に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
    前記第２の波長変換材料を含む出力ウィンドウをさらに含むことを特徴とするモジュール。
  6. 請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
    前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤが、互いに５ｎｍ以内のピーク発光波長を有する光を放射するように構成したことを特徴とするモジュール。
  7. 請求項２に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
    前記第１、第２及び第３のＬＥＤが、それぞれ互いに５ｎｍ以内のピーク発光波長を有する光を放射するように構成したことを特徴とするモジュール。
  8. 請求項２に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
    前記第１のＬＥＤから放射される前記光に基づいて当該モジュールから放射される前記光が、ＣＩＥ １９３１色空間において黒体軌跡の下側に位置する色点を有し、
    前記第３のＬＥＤから放射される前記光に基づいて当該モジュールから放射される前記光が、前記ＣＩＥ １９３１色空間において前記黒体軌跡の上側に位置する色点を有するように構成したことを特徴とするモジュール。
  9. 請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
    前記第１のＬＥＤから放射される光の５０％以上が前記第１の表面領域に導かれ、前記第２のＬＥＤから放射される光の５０％以上が前記第２の表面領域に導かれるように構成したことを特徴とするモジュール。
  10. ＬＥＤベース照明モジュールであって、
    第１の波長変換材料を含む第１の表面領域及び第２の波長変換材料を含む第２の表面領域を有する第１の透光素子を備えた色変換キャビティと、
    第１の電流の供給を受けたときに前記色変換キャビティ内へ光を放射して前記第１の波長変換材料を優先的に照射する第１のＬＥＤと、
    第２の電流の供給を受けたときに前記色変換キャビティ内へ光を放射して前記第２の波長変換材料を優先的に照射する第２のＬＥＤとを含み、
    前記第１及び第２の電流を制御することにより、所望の範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を有する光を出力することができるように構成したことを特徴とするＬＥＤベース照明モジュール。
  11. 請求項１０に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
    前記第１の透光素子が、前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤの上方に離間して配置されていることを特徴とするモジュール。
  12. 請求項１０に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
    前記第１の透光素子の上側に離間して配置されかつ第３の波長変換材料を含む第２の透光素子をさらに含むことを特徴とするモジュール。
  13. 請求項１０に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
    前記第１のＬＥＤへ前記第１の電流が供給され、かつ前記第２のＬＥＤへ供給される前記第２の電流が実質的に０である場合に、ＣＩＥ １９３１ ｘｙ色度図上において目標色点からの色度差Δｘｙが０．０１０以内の色点を有する光を放射するように構成したことを特徴とするモジュール。
  14. 請求項１０に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
    前記第１のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤが、互いに５ｎｍ以内のピーク発光波長を有する光を放射するように構成したことを特徴とするモジュール。
  15. 請求項１２に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
    第３の電流の供給を受けたときに前記色変換キャビティ内へ光を放射して第３の波長変換材料を優先的に照射する第３のＬＥＤをさらに含むことを特徴とするモジュール。
  16. 請求項１５に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
    前記第１、第２及び第３のＬＥＤがそれぞれ互いに５ｎｍ以内のピーク発光波長を有する光を放射するように構成したことを特徴とするモジュール。
  17. 請求項１５に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
    前記第１のＬＥＤから放射される前記光に基づいて当該モジュールから放射される光が、ＣＩＥ １９３１色空間において黒体軌跡の下側に位置する色点を有し、
    前記第３のＬＥＤから放射される前記光に基づいて当該モジュールから放射される前記光が、前記ＣＩＥ １９３１色空間において前記黒体軌跡の上側に位置する色点を有するように構成したことを特徴とするモジュール。
  18. 請求項１０に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
    前記第１のＬＥＤから放射される光の５０％以上が前記第１の表面領域に導かれ、前記第２のＬＥＤから放射される光の５０％以上が前記第２の表面領域に導かれるように構成したことを特徴とするモジュール。
  19. ＬＥＤベース照明モジュールであって、
    第１の波長変換材料を含む第１の表面領域及び第２の波長変換材料を含む第２の表面領域を有する色変換キャビティと、
    実装基板と、
    前記実装基板に実装され、第１の電流の供給を受けたときに前記色変換キャビティ内へ光を放射して前記第１の波長変換材料を優先的に照射する第１のＬＥＤと、
    前記第１のＬＥＤに対して斜角をなして前記実装基板に実装され、第２の電流の供給を受けたときに前記色変換キャビティ内へ光を放射して前記第２の波長変換材料を優先的に照射する第２のＬＥＤとを含み、
    前記第１及び第２の電流を制御することによって、所望の範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を有する光を出力することができるように構成したことを特徴とするＬＥＤベース照明モジュール。
  20. 請求項１９に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
    前記第１の表面領域が透光性出力ウィンドウであり、かつ前記第２の表面領域が反射性側壁であることを特徴とするモジュール。
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