JP2014530449A

JP2014530449A - 発光装置

Info

Publication number: JP2014530449A
Application number: JP2014529095A
Authority: JP
Inventors: ボメル，ティースファン; アタムスタファヒクメット，リファト
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2014-11-17
Also published as: WO2013035002A2; CN103797294A; EP2788673A2; WO2013035002A3; US20140191273A1

Abstract

発光装置を提供する。当該発光装置は、第１の波長域の光を放射することが可能な光源と、光源によって放射された光を受けるように配置され、第１の波長域の光の少なくとも一部を第２の波長域の光へと変換することが可能な第１波長変換領域と、周辺光を受けるように配置され、光を４７０ｎｍから５７０ｎｍ未満までの第３の波長域の光へと変換することが可能な第２波長変換領域であり、第１波長変換領域が光源と当該第２波長変換領域との間に配置される、第２波長変換領域と、第１波長変換領域と第２波長変換領域との間の光の経路内に配置された光学素子とを有する。提案に係る装置を用いることにより、少量の蛍光体を用いて高い光抽出効率で、緑又は緑がかったオフ状態での望ましい外観が得られる。

Description

本発明は、波長変換領域を有する発光装置に関する。

全般照明用途及び装飾照明用途を含む多様な照明用途で、半導体に基づく照明装置がますます使用されるようになっている。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、例えば白熱灯や蛍光灯などの伝統的な光源に対して、長寿命、高ルーメン効果、低動作電圧、及びルーメン出力の高速調整を含む利点をもたらす。

効率的なハイパワー（高電力）ＬＥＤは、青色発光材料に基づくことが多い。所望の色（例えば、白色）の出力を有するＬＥＤベースの照明装置を作り出すため、ＬＥＤによって放出される光の一部をより長い波長の光へと変換して白色光を作り出す好適な波長変換材料が使用され得る。このような波長変換材料は蛍光体として広く知られている。例えば、光源は、１つ以上の発光材料を備えた青色ＬＥＤを有することで白色光又は白っぽい光（黒体線の上又は付近の色点）を提供し得る。他の例では、光源は、１つ以上の発光材料を備えたＵＶ（又は紫色）ＬＥＤを有することで白色光を提供し得る。波長変換材料は、ＬＥＤダイ上に直接的に設けられたりＬＥＤドームに内蔵されたりすることができ、あるいは、ＬＥＤから或る一定の距離に配置されることもある（いわゆる遠隔蛍光体設計）。

現行のＬＥＤ−蛍光体に基づく照明装置の１つの欠点は、装置の機能オフ状態において、蛍光体の色がはっきりと見えてしまい得ることである。例えば、広く使用されている蛍光体であるＹＡＧ：Ｃｅは独特な黄色がかった外観を有し、これは多くの用途で魅力的でないものであり得る。オフ状態においても例えば白又は白っぽい外観といった無彩色の外観を有するＬＥＤベース照明装置を作り出すために技術開発がなされている。１つのそのような技術が特許文献１に開示されており、それに記載された色調整構成は、従来からの主たる蛍光体の色の補色である波長域の光へと周辺光を変換することが可能な相補的な蛍光体を有している。

しかしながら、特許文献１の開示にかかわらず、望ましい色の外観及び／又は出力光を提供する改善された発光装置が依然として望まれる。

国際公開第２０１０／１０６４７８号パンフレット

本発明の１つの目的は、この問題を解決し、機能オフ状態において緑色又は緑がかった色の外観（カラーアピアランス）を有する発光装置を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、上述の目的及びその他の目的が、
− 好ましくはＬＥＤ、ＯＬＥＤ及びレーザダイオードから選択される、第１の波長域の光を放射することが可能な光源と、
− 前記光源によって放射された光を受けるように配置され、第１の波長域の光の少なくとも一部を第２の波長域の光へと変換することが可能な第１波長変換領域と、
− 周辺光を受けるように配置され、光を、場合により第１の波長域の光を、４７０ｎｍから５７０ｎｍ未満までの範囲の第３の波長域の光へと変換することが可能な第２波長変換領域であり、第１波長変換領域が前記光源と当該第２波長変換領域との間に配置される、第２波長変換領域と、
− 第１波長変換領域と第２波長変換領域との間の光の経路内に配置された光学素子と
を有する発光装置、によって達成される。

有利なことに、少なくとも２つの波長変換領域とそれらの間に配置された光学素子との組み合わせ、及び最も外側の（第２）波長変換領域が緑又は緑がかった材料を有することにより、少量の蛍光体を用いて、且つ高いシステム有効性（光抽出効率）で、緑又は緑がかったオフ状態での望ましい外観が得られる。

本発明の実施形態において、第１及び第２波長変換領域並びに光学素子は、光源に対して遠隔の位置に配置され得る。

第１の波長域は、約２００ｎｍから４９０ｎｍまで、好ましくは４００ｎｍから４９０ｎｍまでとし得る。故に、光源は青色を発する光源とし得る。

第２の波長域は、５００ｎｍから８００ｎｍ、例えば５５０ｎｍから８００ｎｍ、典型的には５７０ｎｍから８００ｎｍの波長域内とし得る。従って、第１波長変換領域は、黄色、橙色、及び／又は赤色の発光材料を有し得る。

本発明の実施形態において、第２波長変換領域は、例えばペリレン又はペリレン誘導体を有するものなどの有機波長変換材料を有し得る。これに代えて、あるいは加えて、第１波長変換領域は、例えばペリレン又はペリレン誘導体を有するものなどの有機波長変換材料を有し得る。有機蛍光体は一般的に、有機分子の構造を設計することによって、吸収・発光帯域の位置及び帯域幅に関してその発光スペクトルを容易に調整することができるという利点を有する。有機蛍光体材料はまた、高い透明度を有することが多い。このことは、より光吸収性且つ／或いは反射性の蛍光体材料を用いるシステムと比較して照明システムの効率が向上され得るので有利である。有機蛍光体は高い量子効率を有し、故に、無機蛍光体と比較して、遥かに少ない量の有機蛍光体が使用され得る。さらに、有機蛍光体は、特にその製造が希土類鉱物を要しないことから、環境的に無機蛍光体より持続可能である。

代替的に、本発明の実施形態において、第１及び／又は第２波長変換領域は量子ドットを有していてもよい。量子ドットは、非常に狭い発光帯域を示し、故に飽和色を示す。さらに、量子ドットのサイズを適応することによって発光色を容易に調整することができる。

本発明の実施形態において、第１及び／又は第２波長変換領域は、例えば高分子キャリアといったキャリア材料を有し得る。

本発明の実施形態において、光学素子はディフューザであり、好ましくはキャリア内に分散された散乱要素を有する。

例えば、光学素子は、第１領域と第２領域との間の光の経路内に順に配置された複数のディフューザを有し得る。これは、第１波長変換領域の視認性を更に低下させ得る。

他の例では、光学素子は、互いに離隔されて平面配置された複数の個別のディフューザ素子を有し得る。有利なことに、このような不連続な、あるいはパターン形成されたディフューザは、ＬＥＤの方への光の後方散乱を抑制し、ひいては、システムの有効性を向上させ得る。

本発明の実施形態において、光学素子はプリズム構造及び／又は輝度上昇フィルムを有し得る。

典型的に、第１波長変換領域及び／又は第２波長変換領域は、それぞれの波長変換材料に加えて、変換を行わない散乱粒子を有する。波長変換領域に散乱材料を含めることにより、波長変換領域内での光の経路長が増大され、ひいては、変換される光の量が増大され得る。あるいは、より少ない量の波長変換材料を用いて、許容可能な結果を達成し得る。

本発明の実施形態において、第１波長変換領域と光学素子とが直接光コンタクトし、且つ／或いは光学素子と第２波長変換領域とが直接光コンタクトする。ディフューザが何れか又は双方の波長変換領域と直接光コンタクトするとき、許容できないほど高い第１波長変換領域の視認性をもたらすことなく、システムの有効性が向上される。光学素子が第２波長変換領域と直接光コンタクトしないとき、より多くの周辺光が第２波長変換領域によって吸収・反射される。

他の一態様において、本発明は、ここに記載の発光装置を少なくとも１つ有する照明器具を提供する。

なお、本発明は、請求項に記載される複数の特徴の可能な組み合わせの全てに関するものである。

本発明の上述の態様及びその他の態様を、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る発光装置を示す図である。本発明の発光装置の他の実施形態に従って第１及び第２の波長変換領域と光学素子とを配置する様々な指針の１つを模式的に示す図である。本発明の発光装置の他の実施形態に従って第１及び第２の波長変換領域と光学素子とを配置する様々な指針の１つを模式的に示す図である。本発明の発光装置の他の実施形態に従って第１及び第２の波長変換領域と光学素子とを配置する様々な指針の１つを模式的に示す図である。本発明の発光装置の他の実施形態に従って第１及び第２の波長変換領域と光学素子とを配置する様々な指針の１つを模式的に示す図である。本発明の発光装置の他の実施形態に従って第１及び第２の波長変換領域と光学素子とを配置する様々な指針の１つを模式的に示す図である。

本発明の発明者は、主たる波長変換領域と、緑又は緑がかった補助的な波長変換領域と、それらの間に配置された光学素子とを有する発光装置が、システムの有効性を維持し且つ環境的に好ましい材料を使用することが可能でありながら、望ましいオフ状態カラーアピアランスを提供し得ることを見い出した。

ここでは、“光”はＵＶ及び可視の電磁放射線を意味する。“周辺光”は、発光装置の周囲を起源とするＵＶ線及び可視線を意味する。

ここでは、“光コンタクト”は、１つの物体から別の１つの物体まで延在する光の経路を表し、これらの物体は光学的に接触していることになる。“直接光コンタクト”は、例えば空気又は別の物体などの中間媒体を通過する必要なく第１の物体から第２の物体まで光が通ることを意味するものである。

ここでは、“波長変換材料”は、１つの波長又は波長域の光を別の１つの波長又は波長域の光へと変換することが可能な組成物を表す。“蛍光体”は、波長変換能力を有する有機材料又は無機材料を表す。

図１は、本発明の実施形態に従った発光装置の概略構造を示している。発光装置１００は、典型的に基板（図示せず）の上に配設される光源１０１を有している。この光源は、見る者の方向である（且つ基板から離れる方向である）この図では上向きに相当する光出力方向に光を放射するように適応されている。光源からの光の経路内に、ただし光源から距離を置いて、主たる第１波長変換領域１０３、ディフューザの形態の光学素子１０５、及び補助的な第２波長変換領域１０４が、この順に配置されている。

発光装置の動作中、光源１０１は、第１波長変換領域１０３の方向に第１の波長域の光を放射する。想定されることには、第１波長変換領域によって直接的に吸収（変換）されない、あるいは第１波長変換領域を透過する光を効率的に再利用するために、光源の部分ぶぶん、光源の周囲の基板表面、及び／又は光源を取り囲む何らかの壁（図示せず）は反射性にされ得る。第１波長変換領域１０３は、光源によって放射される光の少なくとも一部を変換することが可能な第１の波長変換材料を有している。好適な一実施形態において、光源は青色放射のＬＥＤであり、第１の波長変換材料は青色光を黄−橙−赤スペクトル領域の光へと変換することができる。一部の青色光は、変換されることなく第１波長変換領域を透過し、変換された光と混合される。

また、第２波長変換領域１０４は、典型的には４８０ｎｍまでである５００ｎｍ未満の波長の光を、典型的には４７０−５７０ｎｍ、好ましくは４９０−５７６ｎｍ、例えば５００−５６０ｎｍ又は５１０−５６０ｎｍである緑又は緑がかった光へと変換することが可能な第２の波長変換材料を有している。故に、発光装置の動作中、第２波長変換領域は、光源によって放射されて第１領域を透過した光の一部を変換し得る。第２波長変換領域は典型的に、第２の波長域の光を透過させる。

動作中、第２波長変換領域は、第１の波長変換材料によって変換されることなく第１波長変換領域を透過した（且つディフューザ１０５によって散乱された）だけの光源放射光を受ける。第２の波長変換材料は典型的に、光源によって放射された光の一部を、緑又は緑がかった光へと変換する。

故に、発光装置の動作中に見る者によって観察される出射光は、光源１０１によって放射された光（第１の波長域）と、第１波長変換領域１０３によって変換された光（第２の波長域）と、第２波長変換領域１０４によって変換された光（緑又は緑がかった色）とが混合されたものである。典型的には、結果として得られる相異なる波長の光の混合物が、黒体線の上又は付近（好ましくは黒体線上）の相関色温度を持つ白色光として知覚されるように、光源並びに第１及び第２の波長変換材料が選択され得る。

機能オフ状態において、すなわち、光源が光を放射しないとき、発光装置１０は典型的に、緑又は緑がかった外観を有する。第２波長変換領域に入射する周辺光は、第２波長変換領域によって吸収、反射及び／又は変換され得る。典型的に、第１の波長域にある周辺光の部分は緑又は緑がかった光へと変換され得る。典型的には緑色スペクトル領域である一部の波長の周辺光は反射され得る。典型的に、反射された周辺光がカラーアピアランスへの主たる寄与をもたらす。第２波長変換領域１０４に入射して、変換も反射もされない周辺光は、第２波長変換領域中で吸収されるか、あるいは第２波長変換領域を透過した後に光学素子１０５によって散乱されるかの何れかである。典型的に、非常に少ない第１の波長域の周辺光のみが第１波長変換領域１０３に到達する。結果として、機能オフ状態において発光装置を出て行く光は概して緑又は緑がかった見た目を有する。

第１波長変換領域と、緑又は緑がかった第２波長変換領域と、これらの間の光学素子とを有する提案構成を用いることにより、少量の蛍光体を用いて、且つ高いシステム有効性（光抽出効率）で、緑又は緑がかった望ましいオフ状態カラーアピアランスが得られる。

本発明の実施形態において、光源は、典型的にＬＥＤ、ＯＬＥＤ又はレーザダイオードである半導体ベースのデバイスとし得る。光源は、複数個のそのようなデバイス、特には複数個のＬＥＤを有し得る。

光源の動作中に光源によって発せられる第１の波長域は、約２００ｎｍから４９０ｎｍ、好ましくは４００ｎｍから４８０ｎｍとし得る。

第１波長変換領域は、例えば青色光などの第１の波長域の光を橙から赤のスペクトル領域の光へと変換することが可能な１つ又は複数の波長変換材料を有し得る。斯くして、第１の波長変換材料又は複数の波長変換材料の組み合わせによって発せられる第２の波長域は、５００ｎｍから８００ｎｍ、典型的に５５０ｎｍから８００ｎｍ、例えば５７０ｎｍから８００ｎｍ、好ましくは５９０ｎｍから８００ｎｍの波長域に相当し得る。第１の波長変換材料は、１つ以上の無機蛍光体材料、１つ以上の有機材料、又はこれらの組み合わせを有し得る。

第１の波長変換材料に好適な無機蛍光体の例には、以下に限られないが、セリウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、ＹＡＧ：Ｃｅ又はＣｅ添加ＹＡＧとも称される）、ルテニウム・アルミニウム・ガーネット（ＬｕＡＧ、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）、α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋（黄）、及び、ＭはＣａ、Ｓｒ及びＢａから選択される少なくとも１つの元素としてＭ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋（赤）が含まれる。

本発明の実施形態において典型的に青色発光の光源と組み合わされて使用され得る無機蛍光体の好適な一例はＹＡＧ：Ｃｅである。また、アルミニウムの一部がガドリニウム（Ｇｄ）又はガリウム（Ｇａ）で置換されてもよく、より多いＧｄが黄色発光の赤色シフトをもたらす。その他の好適材料は、０≦ａ＜５、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０＜ｚ≦１、且つ（ｘ＋ｙ）≦１として、（Ｓｒ_{１−ｘ−ｙ}Ｂａ_ｘＣａ_ｙ）_２−ｚＳｉ_５−ａＡｌ_ａＮ_８−ａＯ_ａ：Ｅｕ_ｚ ^２＋、例えば赤色域の光を発するＳｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋などを含み得る。

本発明の実施形態において、第１領域は、上述の無機蛍光体に代えて、あるいは加えて、有機波長変換材料を含有していてもよい。

第１の波長変換材料としての使用に好適な有機材料の例には、例えばＢＡＳＦ社によりＬｕｍｏｇｅｎという登録商標名で販売されているものである、ペリレン誘導体に基づく発光材料が含まれる。故に、好適な市販製品の例には、以下に限られないが、Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）ＲｅｄＦ３０５、Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）ＯｒａｎｇｅＦ２４０、Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）ＹｅｌｌｏｗＦ１７０、及びこれらの組み合わせが含まれる。

必要に応じて、第１波長変換領域は、例えばＡｌ_２Ｏ_３又はＴｉＯ_２の粒子といった散乱要素を有していてもよい。

第２領域が有する第２の波長変換材料は、無機の波長変換材料であってもよいし、有機の波長変換材料であってもよい。必要に応じて、第２波長変換領域は、２つ以上の異なる波長変換材料を有していてもよい。

第２の波長変換材料は、緑色の見た目又は黄緑色の見た目を有する蛍光体とすることができ、あるいはそのような蛍光体材料の組み合わせであってもよい。第２の波長変換材料に好適な無機材料の例には、黄色がかった緑色光を発するものであるセリウム添加されたルテニウム・アルミニウム・ガーネット（ＬｕＡＧ、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）が含まれる。例えば、第１の波長変換材料として例えば（ＢａＳｒ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋（ＢＳＳＮと称される）などの赤色無機蛍光体が使用されるとき、第２の波長変換材料にセリウム添加ＬｕＡＧを使用することができる。しかしながら、第２波長変換領域に用いられる第２の波長変換材料がＬｕＡＧでありながら、第１波長変換領域にＬｕＡＧ及びＢＳＳＮの組み合わせを使用することも可能である。

第２の波長変換材料としての使用に好適な有機材料の例には、緑色発光を有する例えばＦ０８３（ＢＡＳＦ社）などのペリレン及び誘導体が含まれる。このような材料はまた、スペクトルの橙部分に比較的狭い吸収帯域を有する例えばピロメタン染料などのその他の有機波長変換材料と組み合わされることができる。

必要に応じて、第２波長変換領域は、例えばＡｌ_２Ｏ_３又はＴｉＯ_２といった散乱粒子を有していてもよい。

第１領域及び第２領域の波長変換材料はそれぞれ、キャリア材料内に収容され得る。例えば、無機波長変換材料の粒子が、例えば高分子材料又はシリコーン樹脂などのキャリア内に分散され得る。有機波長変換材料の場合、該材料は好ましくはキャリア内に分子的に溶解される。

本発明の実施形態において、第１領域の波長変換材料及び／又は第２領域の波長変換材料は、量子ドットを有していてもよい。量子ドットは、一般的にほんの数ナノメートルの幅又は直径を有する半導体材料の微小結晶である。入射光によって励起されるとき、量子ドットは、結晶の大きさ及び材料によって決まる色の光を放出する。故に、ドットのサイズを適応することによって、特定の色の光を生成することができる。可視域の発光を有する大抵の既知の量子ドットは、例えば硫化カドミウム（ＣｄＳ）及び硫化亜鉛（ＺｎＳ）などのシェルを有するセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）に基づいている。例えばインジウム燐（ＩｎＰ）、銅インジウム硫化物（ＣｕＩｎＳ_２）及び／又は銀インジウム硫化物（ＡｇＩｎＳ_２）などのカドミウムを含まない量子ドットも使用されることができる。量子ドットは、非常に狭い発光帯域を示し、故に飽和色を示す。さらに、その発光色は、量子ドットのサイズを適応することによって容易に調整され得る。適切な波長変換特性を有する限り、技術的に知られた如何なる量子ドットも本発明で使用され得る。しかしながら、環境安全性の理由で、カドミウムを含まない量子ドットを使用すること、少なくとも、非常に低いカドミウム含有量を有する量子ドットを使用することが好ましくなり得る。

第１及び／又は第２の波長変換材料はそれぞれ、放出される光の相関色温度に関して選択され得る。また、動作中に放出される（白色）光の所望の相関色温度を実現するように、第１及び第２の波長変換材料は組み合わせて選択され得る。

好適なキャリアの例は、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）及びその共重合体、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）及びその共重合体、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シリコーン、例えばポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）などのポリシロキサン、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、並びにアクリレート重合体全般を含む。

第１及び／又は第２波長変換領域は、その中にそれぞれの波長変換材料を分散あるいは溶解させて含有し得るフィルム、シート又はレイヤ（層）を形成し得る。そのようなフィルム又はシートは、１０μｍから４ｍｍの範囲内の厚さを有し得る。

例えば、第１及び／又は第２波長変換領域は、１００μｍから４００μｍの範囲内の厚さを有するフィルム、シート又はレイヤで形成され得る。例えば、キャリア材料と波長変換材料とを有する組成物が、フィルム内に押し出され、あるいは、所望の厚さを有する層を形成するように印刷（例えば、スクリーン印刷）され、ブレードコートされ、あるいはスピンコートされ得る。

他の例では、剛性あるいは機械的安定な構造が望まれる用途において、第１及び／又は第２領域（特に第２領域）は、１ｍｍから４ｍｍの範囲内の厚さを有するシート又はプレート（板）とすることができ、例えば、キャリアと波長変換材料とを有する組成物から射出成形によって作製され得る。

それぞれの領域（例えば、フィルム）内の第１又は第２の波長変換材料の含有量はそれぞれ、典型的に、その波長変換材料が無機であるか有機であるかに依存する。さらに、それぞれの波長変換領域の厚さも考慮に入れられ得る。有機波長変換材料が厚い高分子フィルム又はレイヤに含有される場合、波長変換材料の好適含有率は、フィルム又はレイヤの重量の１％又はそれ未満、例えば、０．０１重量％以下など０．１重量％以下とし得る。無機蛍光体材料の場合、好適な含有率は、その波長変換領域の重量の５％から８０％までとし得る。波長変換材料の濃度及びその領域（例えば、フィルム又はレイヤ）の厚さは、所望の色点及びカラーアピアランスが得られるように好適に調整され得る。

本発明の実施形態において、光源及び波長変換領域は、相互に離間されて、すなわち、いわゆる遠隔構成で配置され得る。従って、蛍光体は光源の高い動作温度にあまり晒されず、蛍光体材料の劣化速度、特に有機材料の劣化速度が、蛍光体が光源の付近に配置されたり直に隣接配置されたりする状況と比較して低減される。

有利なことに、第１の波長変換材料は第１波長変換領域に収容され、第２の波長変換材料は第２波長変換領域に収容される。故に、第１の波長変換材料と第２の波長変換材料とが空間的に離隔され、それにより、第２の波長変換材料によって発せられる波長域の光を第１の波長変換材料が吸収する虞が減少され得る。

光学素子１０５は、例えば、キャリア材料内に分散された散乱要素を有するディフューザ、又は構造化された表面を持つフィルム若しくはプレートを有するディフューザとし得る。光学素子１０５は、自立するフィルム若しくはプレートの形態であってもよいし、波長変換領域１０３、１０４の何れか一方又は双方の表面の層として設けられてもよい。光学素子のキャリア材料は、適宜、第１波長変換領域及び／又は第２波長変換領域で使用されるキャリア材料と同じ、あるいは異なるものとし得る。ディフューザでの使用に好適なキャリア材料の例には、第１及び第２領域それぞれに関して上述した高分子材料が含まれる。

例えば、散乱層の形態をしたディフューザが第２波長変換領域を介して第１波長変換領域まで延在する入射周辺光の経路内に配置されることで、入射周辺光が、先ず第２波長変換領域に到達し、次いでディフューザに到達し、最後に第１波長変換領域に到達するようにされ得る。例えばＴｉＯ_２といった一部の散乱材料は、光吸収用の第２の波長変換材料と競合することがあるので、入射光が散乱材料に入る前に第２波長変換領域に入るように第２波長変換領域を配置することが好ましい。斯くして、第２波長変換材料が更に効率的に利用され得る。

他の例では、光学素子は、例えばプリズム構造といった散乱性の表面構造若しくはテクスチャを有するフィルム又はプレートであってもよい。

図２ａ−２ｄは、発光装置の更なる実施形態に従って光学素子と波長変換領域とを配置する様々な指針を模式的に示している。図２ａに示すように、光学素子２０５は、第１波長変換領域２０３上に配設された第１の層２０５ａ、及び第２波長変換領域２０４上に配設された第２の層２０５ｂという、互いに向かい合う２つのディフューザ層２０５ａ及び２０５ｂを有し得る。図２ｂに示す他の一実施形態においては、典型的にフィルム又はプレートである更なるディフューザ層２０５ｃが、第１のディフューザ層２０５ａと第２のディフューザ層２０５ｂとの間に配置され得る。更なるディフューザ層２０５ｃは、第１波長変換領域の視認性を更に低下させ得る。

有利には、光学素子１０５、２０５は、第１領域若しくは第２領域の何れか、又はこれら双方と直接光コンタクトするように配設される。例えば図２ａ−２ｃにおいてのように、光学素子が複数のレイヤで形成される場合、各波長変換領域がそれらのレイヤの１つと直接光コンタクトしていることが好ましくなり得る。

また、ディフューザ層２０５ａ、２０５ｂのそれぞれの位置及び厚さは、動作中に発光装置によって放射される光の相関色温度を適応するために使用され得る。

図２ｃは更なる他の一実施形態を示しており、この実施形態においては、光学素子２０５が図２ａにおいてのように第１波長変換領域と第２波長変換領域との間に配設されるが、さらに、第２領域が、更なる光学素子２０５ｄによって離隔された波長変換材料を有する２つのレイヤ２０４ａ、２０４ｂを有している。典型的にディフューザ層である更なる光学素子２０５ｄは、波長変換層２０４ａ及び２０４ｂのうちの何れか一方又は双方と直接光コンタクトし得る。図２ｂの実施形態と同様に、更なるディフューザ層２０５ｄを設けることは、第１波長変換領域の視認性を低下させ得るとともに、発光装置の緑又は緑がかったカラーアピアランスを増加させ得る。

図２ｄは更なる一実施形態を示しており、この実施形態においては、光学素子２０５が不連続な構造を有しており、例えば、それを貫通する孔を有する層、又は例えば格子パターンを形成するなど、離隔されたレイヤ部分で形成されたパターンを有する層にされる。有利なことに、不連続な、あるいはパターン形成されたディフューザは、ＬＥＤの方への光の後方散乱を抑制し、ひいては、システムの有効性を向上させ得る。

最後に、図２ｅに示す他の一実施形態において、光学素子２０５は、例えばプリズム構造又は輝度上昇フィルム（brightness enhancement film；ＢＥＦ、３Ｍ社から入手可能）を有するものなどの屈折素子とし得る。

典型的に、本発明に係る発光装置は少なくとも８０の演色評価数（color rendering index；ＣＲＩ）を有し得る。

本発明に係る発光装置は、当業者に知られた従来からの方法を用いて製造され得る。例えば、波長変換領域は、問題にしている波長変換材料と典型的にキャリア材料とを有する好適な組成物から、必要に応じて犠牲基板上に、射出成形、押し出し成形、印刷（例えば、スクリーン印刷）、ブレードコーティング若しくは被覆（例えば、スピンコーティング）によって作製され得る。光学素子は、対応する方法、又は技術的に知られたその他の好適手法を用いて作製され得る。

ここに記載の発光装置は、例えば、家庭環境用あるいは職業環境用の全般照明用途、家庭環境用あるいは職業環境用の装飾照明用途、展示会用途などの、照明器具又はランプで使用され得る。

例１
一例において、発光装置は、４５５ｎｍの発光ピーク波長（peak wavelength；ＰＷＬ）を有する青色ＬＥＤ光源と、ＰＭＭＡ内にＢＳＳＮを有する第１波長変換領域と、ＰＭＭＡ内に分散されたＴｉＯ_２粒子の形態のディフューザと、ＬｕＡＧを有する第２波長変換領域と、のスタック（積層体）を有する。

例２
他の一例において、発光装置は、４５０ｎｍの発光ピーク波長（ＰＷＬ）を有する青色ＬＥＤ光源と、ＰＭＭＡ内にＬｕｍｏｇｅｎ（登録商標）ＲｅｄＦ３０５（ＢＡＳＦ社）を有する第１波長変換領域と、ＰＭＭＡ内に分散されたＴｉＯ_２粒子の形態のディフューザと、ＬｕＡＧを有する第２波長変換領域と、のスタックを有する。

例３
他の一例において、発光装置は、４４５ｎｍの発光ピーク波長（ＰＷＬ）を有する青色ＬＥＤ光源と、ＰＭＭＡ内にＬｕｍｏｇｅｎ（登録商標）ＲｅｄＦ３０５及びＬｕｍｏｇｅｎ（登録商標）ＯｒａｎｇｅＦ２４０（ＢＡＳＦ社）を有する第１波長変換領域と、ＰＭＭＡ内に分散されたＴｉＯ_２粒子の形態のディフューザと、Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）Ｆ０８３（ＢＡＳＦ社）を有する第２波長変換領域と、のスタックを有する。

当業者が認識するように、本発明は決して上述の好適実施形態に限定されるものではない。むしろ、添付の請求項の範囲内で数多くの変更及び変形が可能である。

Claims

第１の波長域の光を放射することが可能な光源と、
前記光源によって放射された光を受けるように配置され、前記第１の波長域の光の少なくとも一部を第２の波長域の光へと変換することが可能な第１波長変換領域と、
周辺光を受けるように配置され、光を、場合により前記第１の波長域の光を、４７０ｎｍから５７０ｎｍ未満までの範囲の第３の波長域の光へと変換することが可能な第２波長変換領域であり、前記第１波長変換領域が前記光源と当該第２波長変換領域との間に配置される、第２波長変換領域と、
前記第１波長変換領域と前記第２波長変換領域との間の光の経路内に配置された光学素子と、
を有する発光装置。
前記第１及び第２波長変換領域並びに前記光学素子は、前記光源に対して離隔された位置に配置される、請求項１に記載の発光装置。
前記第１の波長域は約２００ｎｍから４９０ｎｍまでである、請求項１に記載の発光装置。
前記第２波長変換領域は有機波長変換材料を有する、請求項１に記載の発光装置。
前記第２の波長域は５００ｎｍから８００ｎｍの波長域内にある、請求項１に記載の発光装置。
前記第１波長変換領域は有機波長変換材料を有する、請求項１に記載の発光装置。
前記第１及び／又は第２波長変換領域はキャリア材料を有する、請求項１に記載の発光装置。
前記光学素子はディフューザであり、好ましくはキャリア内に分散された散乱要素を有する、請求項１に記載の発光装置。
前記光学素子は、前記第１波長変換領域と前記第２波長変換領域との間の光の経路内に配置された複数のディフューザを有する、請求項８に記載の発光装置。
前記光学素子は、互いに離隔されて平面配置された複数の個別のディフューザ素子を有する、請求項８に記載の発光装置。
前記光学素子はプリズム構造を有する、請求項１に記載の発光装置。
前記第１波長変換領域及び／又は前記第２波長変換領域は、変換を行わない散乱粒子を有する、請求項１に記載の発光装置。
前記第１波長変換領域と前記光学素子とが直接光コンタクトし、且つ／或いは前記光学素子と前記第２波長変換領域とが直接光コンタクトしている、請求項１に記載の発光装置。
機能オフ状態において、当該発光装置は緑又は緑がかった外観を有する、請求項１に記載の発光装置。
請求項１乃至１４の何れか一項に記載の発光装置を少なくとも１つ有する照明器具。