JP2016510478A - 多色型ｌｅｄベース照明装置の自動色調整 - Google Patents

多色型ｌｅｄベース照明装置の自動色調整 Download PDF

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Abstract

【課題】多色型ＬＥＤベース照明装置の発する光の色を調整する方法を提供する。【解決手段】組立品の発光ダイオード（ＬＥＤ）ベース照明装置から放射される多色光の各色を、各色に関連する波長変換材料の部分を改変することにより、各目標色点からの予め定められた許容範囲内に自動的に調節する。組立品のＬＥＤベース照明装置から第１の電流に応じて放射される光の第１の色が測定され、同装置から第２の電流に応じて放射される光の第２の色が測定される。波長変換材料を改変する材料改変プランが、測定された光の色と放射されるべき光の所望の色とに少なくとも部分的に基づいて決定される。波長変換材料は、組立品のＬＥＤベース照明装置が各目標色点からの予め定められた許容範囲内の色の光を放射するように、材料改変プランに従って選択的に改変される。【選択図】図２３

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、米国仮出願第６１／７４８６８２号（２０１３年１月３日出願）を基礎とした米国特許法第１１９条に基づく優先権を主張する米国特許出願第１４／１４５６７２号（２０１３年１２月３１日出願）を基礎とする優先権を主張する。
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える照明装置に関する。
一般照明における発光ダイオードの使用には、そのような照明装置によって生成される光出力レベルまたは光束の限界のために、依然として制約がある。また、ＬＥＤを使用する照明装置は、一般的に表色系上の色点の不安定さに特徴付けられる色品質の低さの問題を抱えている。色点の不安定さには、部分間でのばらつきだけでなく、経時的な変化も含まれる。色品質の低さはまた、出力がほとんど無いに等しい帯域を有するＬＥＤ光源によって生成されるスペクトルに起因する演色性の低さによっても特徴付けられる。更に、ＬＥＤを使用する照明装置は、空間的及び／または角度による色むらが生ずるのが一般的である。加えて、ＬＥＤを使用する照明装置は、高額なものとなる。その理由は、とりわけ、光源の色点を維持するための色制御電子機器及び／またはセンサが必要となるため、或いはその用途における色及び／または光束についての要求を満たすＬＥＤ製品のわずかな選択肢のなかから選び出して使用する必要があるためである。
従って、光源としての発光ダイオードを用いる照明装置に対する改善が必要である。
組立品の発光ダイオード（ＬＥＤ）ベース照明装置によって放射された多色光の複数の色を、各色に関連する波長変換材料を部分的に改変することによって目標の色点群から予め定められた許容範囲内に自動的に色調整する。第１の電流に応答して組立品のＬＥＤベース照明装置から放射された光の第１の色を測定し、第２の電流に応答して組立品のＬＥＤベース照明装置から放射された光の第２の色を測定する。測定されたそれぞれの光の色及び放射されるべきそれぞれの光の所望の色に少なくとも部分的に基づいて、波長変換材料を改変する材料改変プランを決定する。材料改変プランには、更に、波長変化材料の改変されるべき位置も含まれ得る。この改変は、例えば、出力ビーム強度分布、色変換効率、色均一性、及び発光面上での温度分布等に基づくものであり得る。波長変換材料は、組立品のＬＥＤベース照明装置が所望のそれぞれの色点からの予め定められた許容範囲内のそれぞれの色の光を発光するように、材料改変プランに従って選択的に改変され得る。例えば、波長変換材料は、レーザアブレーション、機械的スクライビング、イオンエッチング、化学的エッチング、放電加工、プラズマエッチング、及び化学機械研磨によりある量の波長変化材料を除去することによって、或いはジェットディスペンシング、スプレーコーティング、スクリーン印刷、及びブレードコーティングによりある量の波長変換材料を加えることによって選択的に改変することができる。
更なる詳細、実施形態、及び技術については、以下に詳細に説明する。本概要は、発明の範囲を特定するものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の請求項の記載によって特定される。
照明装置、リフレクタ、及び固定部材を備える例示的な照明機器を示す図である。 照明装置、リフレクタ、及び固定部材を備える別の例示的な照明機器を示す図である。 照明装置、リフレクタ、及び固定部材を備える更に別の例示的な照明機器を示す図である。 光透過性プレートとＬＥＤ実装基板を物理的に結合するベースリフレクタ構造体を備えるＬＥＤベース照明装置のある実施形態における構成要素を示す切欠斜視図である。 光透過性プレートとＬＥＤ実装基板を物理的に結合するベースリフレクタ構造体を備えるＬＥＤベース照明装置の別の実施形態における構成要素を示す切欠斜視図である。 光透過性プレートとＬＥＤ実装基板を物理的に結合するベースリフレクタ構造体を備えるＬＥＤベース照明装置の別の実施形態における構成要素を示す切欠斜視図である。 ＬＥＤから放射された光を光透過性プレートに向ける全反射（ＴＩＲ）レンズ構造体を備えたＬＥＤベース照明装置の別の実施形態における構成要素の側面図である。 ＬＥＤを外囲し光透過性プレートを支持する反射性材料のダム部を備えたＬＥＤベース照明装置の別の実施形態における構成要素の側面図である。 ＬＥＤの上に配置されＬＥＤ実装基板に熱的に接続された所定形状のレンズを備えたＬＥＤベース照明装置の別の実施形態における構成要素の側面図である。 多層式の光透過性プレートを備えたＬＥＤベース照明装置の別の実施形態における構成要素の側面図である。 光透過性層の表面に均一な分布で適用された波長変換材料の小滴を備えるＬＥＤベース照明装置の別の実施形態における構成要素の側面図である 光透過性層の表面に非均一なパターンで適用された波長変換材料の小滴を備えるＬＥＤベース照明装置の別の実施形態における構成要素の側面図である。 光透過性層の表面に非均一なパターンで適用された互いに異なる複数種の波長変換材料の小滴を備えるＬＥＤベース照明装置の別の実施形態における構成要素の側面図である。 ２つのゾーンにおいて別個の電流源を備えたＬＥＤベース照明モジュールの側断面図である。 図１４のＬＥＤベース照明モジュールの上面図である。 複数のゾーンを有するＬＥＤベース照明モジュール１００の上面図である。 図１６のＬＥＤベース照明装置の断面図である。 図１６及び図１７に示すＬＥＤベース照明装置１００によって達成可能な色点の範囲を示す図である。 図１６及び図１７に示す実施形態の相対光束とＣＣＴとの間の達成可能な関係を示すグラフである。 ＬＥＤベース照明モジュールから放射された光のＣＣＴの範囲を達成するために必要な相対出力割合のシミュレーション結果をグラフで示す図である。 ＣＩＥ１９３１ＸＹＺ色空間に基づく（ｘｙ）色度図を示す図である。 横軸がＣＣＴを表し、縦軸が黒体曲線からの逸脱度（Δｕｖ）を表すＣＩＥ１９６０ＵＣＳ色度図からの黒体曲線上の所定の目標色点とＬＥＤ装置の色点とを示す図である。 組立品のＬＥＤベース照明装置から放射された光の色を、２種類の異なる波長変換材料の部分を除去することによって目標の色点からの予め定められた許容範囲内に自動調整するシステムを示す図である。 組立品のＬＥＤベース照明装置から放射された光の色を、２種類の異なる波長変換材料の部分を除去することによって目標の色点からの予め定められた許容範囲内に自動調整するシステムの別の実施形態を示す図である。 組立品のＬＥＤベース照明装置から放射された光の色を、少なくとも２種類の異なる波長変換材料の部分を改変することによって目標の色点からの予め定められた許容範囲内に自動調整する方法を示す図である。 カメラで取られたＬＥＤベース照明装置の発光表面のイメージを示す図である。 図２６に示す断面線ＡにおけるＬＥＤベース照明装置の発光表面における輝度を示すグラフである。 光透過性プレートと同一平面上におけるＬＥＤから放射された光の光強度の空間的な強弱を示すプロット線を示す図である。 下部に配置された各ＬＥＤの位置から一定の距離にある材料除去部軌跡を含む材料改変プランを示す図である。
本発明の背景の実施例及びいくつかの実施形態の詳細について、以下添付の図面を参照して説明する。
図１、図２、及び図３は、３つの例示的な照明機器１５０、１５０'、１５０"を示し、以下、これらは照明機器１５０と総称することもある。図１に示す照明機器は、矩形の要素を備えたＬＥＤベース照明装置１００を備える。図２に示す照明機器は、円形の要素を備えたＬＥＤベース照明装置１００'を備える。図３に示す照明機器は、レトロフィットランプに組み込まれたＬＥＤベース照明装置１００'を備える。但し、これらの照明機器の例は、例示目的にすぎない。多角形及び楕円形の全体形状を有するＬＥＤベース照明装置の例もまた想定され得る。また、ＬＥＤベース照明装置１００及び１００'を、ＬＥＤベース照明装置１００と総称することもある。図１に示すように、照明機器１５０は、照明装置１００、リフレクタ１２５、及び固定部材（light fixture）１２０を備える。図２が示すのは、照明装置１００'、リフレクタ１２５'、及び固定部材１２０'を備える照明機器１５０'を示し、図３は、照明装置１００'、リフレクタ１２５"、及び固定部材１２０"を備える照明機器１５０"である。リフレクタ１２５、１２５'、及び１２５"は、本明細書においてリフレクタ１２５と総称することもあり、固定部材１２０、１２０'、及び１２０"は、本明細書において固定部材１２０と総称することもある。図に示すように、固定部材１２０は、ヒートシンク機能を有し、そのためヒートシンク１２０と称することもある。しかし、固定部材１２０は、他の構造的要素や装飾的要素（図示せず）も備え得る。リフレクタ１２５は、照明装置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装置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を含む材料から作製することができ、照明装置１００に熱的に接続され得る。熱は、照明装置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も流れる。リフレクタ１２５は、複合放物面集光器（compound parabolic concentrator）であってもよく、この集光器は、高反射性の材料から作製されるか、そのような材料で被覆され得る。ディフューザやリフレクタ１２５等の光学要素は、例えばねじ、クランプ、ツイストロック機構または他の適当な手段によって、照明装置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、選択に応じて例えば波長変換材料、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を備えたものであり得る。
図１、図２、及び図３に示すように、照明装置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を含む材料から作製することができ、照明モジュール１００に熱的に接続され得る。熱は、照明装置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。照明装置１００をヒートシンク１２０に固定するために、照明装置１００はヒートシンク１２０にねじによって結合される。照明装置１００の取り外し及び交換を容易にするために、照明装置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てもよい。照明装置１００は、例えばサーマルグリース、サーマルテープ、サーマルパッド若しくはサーマルエポキシを用いるか、または直接的にヒートシンク１２０に熱的に接続される、少なくとも１つの伝熱面を有する。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５０平方ｍｍ、好ましくは１００平方ｍｍ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、１０００〜２０００平方ｍｍ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す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、照明装置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。この底部ヒートシンクは、照明装置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、図５、及び図６は、ＬＥＤベース照明装置１００の各種実施形態の構成要素の切欠斜視図である。本明細書で定義するように、ＬＥＤベース照明装置は、単一のＬＥＤではなく、ＬＥＤ光源またはＬＥＤ照明機器、あるいはそれらの構成要素であることを理解されたい。例えば、ＬＥＤベース照明装置は、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ベース照明装置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、本明細書でＬＥＤ１０２と総称されることもあるＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂ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。ここに定義されるように、パッケージ化されたＬＥＤとは、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、かつ場合により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、１若しくは複数のＬＥＤダイの組立品である。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。ＬＥＤ１０２は実装基板１０４に取り付けられる。ＬＥＤ１０２から放射された光は、光透過性プレート１７４に向けられる。伝熱性ベースリフレクタ構造体１７１は、光透過性プレート１７４から、ＬＥＤ１０２が取り付けられた実装基板１０４への熱放散を促進する。
図５は、ベースリフレクタ構造体１７１'を備えるＬＥＤベース照明装置１００を示す。図示するように、ベースリフレクタ構造体１７１'は、ＬＥＤ１０２から光透過性プレート１７４へと放射された光を向ける深くなった部分を形成するリフレクタ表面１７１Ｂを備える。加えて、ベースリフレクタ構造体１７１'は、光透過性プレート１７４と実装基板１０４とを熱的に接続する中央位置構造部１７１Ｃを備える。図示するように、ベースリフレクタ構造体１７１'は、製造上の複雑さを最小化するべく一個部品から構成される。
図６に示すように、ベースリフレクタ構造体１７１"は、光透過性プレート１７４と実装基板１０４とを熱的に接続する伝熱インサート１７１Ｄを備える。このように、ベースリフレクタ構造体は低価格の材料（例えばプラスチック）から作製することができ、また伝熱インサート１７１Ｄは、熱伝達に最適化された材料（例えば、アルミニウムまたは銅）から作製することができる。
図４〜図６に示すように、ベースリフレクタ構造体１７１は、光透過性プレート１７４及び実装基板１０４に物理的に接触している。しかし、他のいくつかの実施形態では、ベースリフレクタ構造体１７１は、光透過性プレート１７４及びヒートシンク１２０に物理的に接触するように構成され得る。このようにすることで、光透過性プレート１７４とヒートシンク１２０との間のより直接的な伝熱経路が実現される。一例では、ベースリフレクタ構造体１７１の要素が、ＬＥＤ装着基板１０４の空隙を挿通して、光透過性プレート１７４をヒートシンク１２０に直接結合するように構成され得る。
ベースリフレクタ構造体１７１は、熱抵抗を最小化するべく高い熱伝導率を有し得る。例えば、ベースリフレクタ構造体１７１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熱伝導率の高い材料から作製することができる。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。
図７は、ＬＥＤベース照明装置１００の別の構成を示しているが、この構成は図４〜図６に示すものと類似しており、類似の要素には同じ符合を付してある。図７に示すように、ＬＥＤベース照明装置１００は、ＬＥＤ１０２から放射された光を光透過性プレート１７４に直接向ける全内部反射（ＴＩＲ）レンズ構造体１７８を備え得る。
図８は、ＬＥＤベース照明装置１００の別の構成を示しているが、この構成は図４〜図６に示すものと類似しており、類似の要素には同じ符合を付してある。図８に示すように、ＬＥＤベース照明装置１００は、複数のＬＥＤ１０２Ａ〜１０２Ｆを備えており、これらをＬＥＤ群１０２と総称する。ＬＥＤ群１０２は、チップオンボード（ＣＯＢ）構造を構成するように配置されている。ＬＥＤベース照明装置１００はまた、ＬＥＤ群１０２を外囲しかつ光透過性プレート１７４を支持する反射性材料のダム部１７４と、各ＬＥＤとの間の空間に配置された反射性材料１７６を備えるベースリフレクタ構造体も備えている。いくつかの例では、反射性材料１７５及び１７６が、白色の反射性シリコーンベース材料である。図８に示す実施形態では、ＬＥＤ群１０２と光透過性プレート１７４との間の空間には透光性封入材料１７７（例えば、シリコーン）が充填され、それがＬＥＤ群１０２からの光の抽出を促し、かつＬＥＤ群１０２を環境から隔離する役目を果たしている。
図９は、ＬＥＤベース照明装置１００の別の構成を示しているが、この構成は図４〜図６に示すものと類似しており、類似の要素には同じ符合を付してある。図示するように、ＬＥＤベース照明装置１００は、ＬＥＤ１０２Ａ、１０２Ｂ、及び１０２Ｃ（ＬＥＤ群１０２と総称する）の上に所定形状のレンズ（shaped lens）１７２を備えている。図示するように、所定形状のレンズ１７２は、所定形状のレンズ１７２の光放射面に少なくとも１種類の波長変換材料を備えている。所定形状のレンズ１７２は、所定形状のレンズ１７２から実装基板１０４への熱の流れを促すべく、実装基板１０４に直接結合されている。このような構成により、所定形状のレンズ１７２の表面上での色変換によって生じた熱が、効率的に実装基板１０４に伝達され、ヒートシンク１２０を介してＬＥＤベース照明装置１００から放散される。他のいくつかの実施形態では、所定形状のレンズ１７２がヒートシンク１２０に直接結合される。
ベースリフレクタ構造体１７１の光学面を、高い反射性をもたせるように処理してもよい。ベースリフレクタ構造体１７１の光学面を、研磨するか、若しくは１種以上の反射コーティング材で被覆してもよい。（コーティング材としては、例えば、３Ｍ社（米国）から販売されているＶｉｋｕｉｔｉ（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）や、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のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料等が挙げられる。）ベースリフレクタ構造体１７１の光学面に、高拡散反射性コーティング材を適用することもできる。そのようなコーティング材としては、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を挙げることができる。
いくつかの実施形態では、ベースリフレクタ構造体１７１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作製されるか、またはその反射性セラミック材料を含むものであり得る。いくつかの実施形態では、ベースリフレクタ構造体１７１のいずれかの光学面が、部分的に光変換材料で被覆されていてもよい。
ＬＥＤ群１０２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。照明装置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ＬＥＤ群１０２の任意の組み合わせを用いることができる。あるいは、ＬＥＤ群１０２の全てが、同一色の光を生成するようにしてもよい。また、ＬＥＤ群１０２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、ＬＥＤ群１０２は偏光した光または非偏光の光を放射してもよく、ＬＥＤベース照明装置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、ＬＥＤ群１０２は、ＬＥＤ発光効率が高い波長範囲であることから青色光またはＵＶ光を放射する。また、例えばＬＥＤ群１０２を光透過性プレート１７４または所定形状のレンズ１７２上に配置された波長変換材料と併用すると、照明装置１００から放射される光が所望の色を有するものとすることができる。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）、及び光透過性プレート１７４または所定形状のレンズ１７２の表面上に形成したコーティングの幾何学的性質を調節／変更することにより、ＬＥＤベース照明装置１００によって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。
本願の目的のために、波長変換材料は、色変換機能、例えば、あ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化合物の混合物である。
いくつかの例では、波長変換材料は、単一の蛍光体または異種の蛍光体の混合物である。例えば、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、照明装置の色点の調節は、同様に１若しくは複数の波長変換材料で被覆されているか該材料を含浸させた光透過性プレート１７４または所定形状のレンズ１７２から、波長変換材料を追加または除去することにより実現することができる。一実施形態では、図４〜図９に示すように、アルカリ土類オキシ窒化ケイ素などの赤色発光蛍光体１８１によって、光透過性プレート１７４または所定形状のレンズ１７２の一部を被覆し、ＹＡＧ蛍光体などの黄色発光蛍光体１８０によって、光透過性プレート１７４または所定形状のレンズ１７２の他の一部を被覆する。
いくつかの実施形態では、前記蛍光体は、適切な溶剤中で、結合剤、並びに選択に応じて界面活性剤及び可塑剤と混合される。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。光透過性プレート１７４または所定形状のレンズ１７２の形状及び高さを選択するか、または光透過性プレート１７４または所定形状のレンズ１７２における特定の蛍光体で被覆する部分を選択するか、または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、照明装置から放射される光の色点を所望に応じて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、光透過性プレート１７４または所定形状のレンズ１７２の一部分にパターン形成され得る。例えば、赤色発光蛍光体１８１を、光透過性プレート１７４または所定形状のレンズ１７２における互いに異なる領域に所定のパターンで適用し、黄色発光蛍光体１８０を、光透過性プレート１７４または所定形状のレンズ１７２における他の領域に所定のパターンで適用してもよい。いくつかの例では、被覆される領域を相互に物理的に離隔させることができる。他のいくつかの例では、被覆される領域を相互に隣接させることができる。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。ＬＥＤ群１０２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、赤色発光蛍光体の被覆領域及び／または赤色発光蛍光体及び黄色発光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群、赤色発光蛍光体、及び黄色発光蛍光体の各色性能を測定し、前記各色性能に基づいて蛍光体材料を追加または除去することによって改変して、最終的な組立品が所望の色温度を生成するようにすることができる。
光透過性プレート１７４及び所定形状のレンズ１７２は、適切な光透過性の材料（例えば、サファイア、アルミナ、クラウンガラス、ポリカーボネート、及び他のプラスチック材料）から作製し得る。
いくつかの実施形態では、複数の積層された光透過性層が用いられる。各光透過性層は、異なる波長変換材料を含む。例えば、図１０に示すように、光透過性層１７４は、光透過性層１７４の表面領域の上を覆う波長変換材料１８０を有する。加えて第２の光透過性層１６３は、光透過性層１７４の上にそれに接触するように配置される。光透過性層１６３は、波長変換材料１８１を有する。図１０に示すように、光透過性層１６３は、光透過性層１７４上にそれに接触するように配置されているが、両要素の間に空隙が設けられてもよい。この構成は、光透過性層の冷却を促進するために望ましいものであり得る。例えば、光透過性層を冷却するために、その空隙に空気流を導入してもよい。
いくつかの実施形態では、波長変換材料が特定のパターンで（複数のストライプからなるパターン、複数のドットからなるパターン、複数のブロックからなるパターン、複数の小滴からなるパターン等）で適用され得る。例えば、図１１に示すように、光透過性層１７４の表面に波長変換材料１８０の小滴群が均一に適用される。所定形状の小滴は、小滴の表面積を増大させることにより抽出効率を向上させ得る。
図１２に示すように、いくつかの実施形態では、波長変換材料１８０の小滴群が、非均一に適用され得る。例えば、ＬＥＤ１０２Ｃの上に位置する小滴群は、密に（例えば、各小滴が隣接する小滴に接触するように）配置され、ＬＥＤ１０２ＡとＬＥＤ１０２との間の空間の上に位置する小滴群１６４は、疎に（例えば、各小滴が隣接する小滴から離隔されて）配置される。このように、光透過性層１７４上の小滴の配置密度を変えることによってＬＥＤベース照明装置１００から放射される光の色点を調整することができる。
図１３に示すように、いくつかの実施形態では、異なる波長変換材料の小滴群を、光透過性層の異なる位置に配置してもよく、また非均一なパターンで配置してもよい。例えば、小滴群１６４は波長変換材料１８０を含んでいてよく、小滴群１６５は波長変換材料１８１と波長変換材料１８１'を含む小滴群の組み合わせを含んでいてもよい。このように、異なる波長変換材料の組み合わせを、配置密度を変えてＬＥＤ１０２に対して配置して、ＬＥＤベース照明装置１００から放射される光の所望の色点を達成する。
図示した実施形態では、波長変換材料は光透過性層１７４の表面上に配置されている。しかし、他のいくつかの実施形態では、いずれかの波長変換材料が、光透過性層１７４内に埋め込まれるか、光透過性層１７４のＬＥＤ１０２群の側に配置されるか、両配置形態を組み合わせて配置されてもよい。
ＬＥＤ群１０２と、光透過性プレート１７４または所定形状のレンズ１７２との間の領域に非固形材料を充填し、ＬＥＤ群１０２がその非固形材料中に光を放射するように構成してもよい。例えば、キャビティを気密状態にして、そのキャビティを満たすためにアルゴンガスを用いても良い。別形態として、窒素を用いてもよい。他の実施形態では、ＬＥＤ群１０２と、光透過性プレート１７４または所定形状のレンズ１７２との間の領域に固形封入材料を充填してもよい。例えば、キャビティを満たすためにシリコーンを用いてもよい。他のいくつかの実施形態では、ＬＥＤ群１０２からの熱の抽出を促進す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、波長変換材料をその流体に含めて、色変換を達成してもよい。
図１４は、一実施形態におけるＬＥＤベース照明装置１００の側断面図である。図に示すように、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、複数のＬＥＤ１０２Ａ−１０２Ｄ及びＬＥＤ１０２Ａ−１０２Ｄの上に配置された光透過性要素１７４を備える。図示された光透過性要素１７４は、ＬＥＤ群１０２の発光面から物理的に離隔されている。しかし、他のいくつかの実施形態では、光透過性要素１７４が、光透過性媒体（例えば、シリコーン、光学用粘着剤等）によってＬＥＤ群１０２の発光面に物理的に結合される。図示するように、光透過性要素１７４は、光学的に透過性の材料（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等）のプレートである。しかし、他の任意の形状の要素を用いることも想定されている。図１４に示すように、ＬＥＤ群１０２は、波長変換材料１９１Ａ、１９１Ｂ、１９２Ａ、及び１９２Ｂから物理的に離隔されている。波長変換材料をＬＥＤ群１０２から間隔をおいて配置することによって、ＬＥＤ群１０２から波長変換材料の熱の伝達が少なくなる。それにより、波長変換材料は、動作中により低温に維持される。このことにより、ＬＥＤベース照明装置１００の安定性と色維持性が向上する。
光透過性要素１７４は、第１の波長変換材料１９１Ａと、材料１９１Ａのいくつかの部分の上に配置された第２の波長変換材料１９１Ｂとを備える。光透過性要素１７４は、第２の波長変換材料１９２Ａ、及び材料１９２Ａのいくつかの部分の上に配置された第４の波長変換材料１９２Ｂも備える。波長変換材料１９１Ａ−Ｂ及び１９２Ａ−Ｂは、光透過性要素１７４の上に配置されても、光透過性要素１７４の内部に埋設されてもよい。光透過性要素１７４の一部として、追加の波長変換材料を含めてもよい。例えば、光透過性要素１７４の追加の表面領域に、追加の波長変換材料を設けてもよい。図１４に示すように、波長変換材料１９１Ａは、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂに優先的に照射される赤色蛍光体であり、波長変換材料１９１Ｂは、これもＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂに優先的に照射される黄色及び緑色蛍光体の混合物である。加えて、波長変換材料１９２Ａは、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄに優先的に照射される赤色蛍光体であり、波長変換材料１９２Ｂは、これもＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄに優先的に照射される黄色蛍光体である。いくつかの実施形態では、波長変換材料１９１Ａ及び１９２Ａは、同一の材料である。同様に、いくつかの実施形態では、波長変換材料１９１Ｂ及び１９２Ｂが、同一の材料である。
異なる優先ゾーンにおけるＬＥＤ群１０２には異なる電流源が電流を供給する。図１４に示す例では、電流源１８２は、優先ゾーン１に位置するＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂに電流１８５を供給する。同様に、電流源１８３は、優先ゾーン２に位置するＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄに電流１８４を供給する。異なる優先ゾーンに位置するＬＥＤに供給される電流を別々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複合光出力の相関色温度（ＣＣＴ）を、幅広いＣＣＴ範囲にわたって調節することができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤベース照明装置のＬＥＤ群１０２は、相互のピーク放射波長の差異が５ナノメートル以内の光を放射する。例えば、ＬＥＤ１０２Ａ−Ｄは、互いにピーク放射波長の差異が５ナノメートル以内の青色光を放射する。このようにして、ＬＥＤベース照明装置１００から放射される白色光は、その大部分が波長変換材料によって生成されることになる。従って、色の制御は、異なるＬＥＤのサブセットによって優先的に照射される異なる波長変換材料の配置に基づいてなされる。
図１５は、図１４に示すＬＥＤベース照明モジュール１００の上面図を示す。図１４は、図１５に示す切断線Ｂに沿って切断したＬＥＤベース照明装置１００の断面図を示す。図１５に示すように、波長変換材料１９１Ａ及び１９１Ｂは、光透過性要素１７４のある部分をカバーし、波長変換材料１９２Ａ及び１９２Ｂは、光透過性要素１７４の別の部分をカバーする。ゾーン１のＬＥＤ（ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂを含む）は、波長変換材料１９１Ａ及び１９１Ｂを優先的に照射する。同様に、ゾーン２のＬＥＤ（ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄを含む）は、波長変換材料１９２Ａ及び１９２Ｂを優先的に照射する。いくつかの実施形態では、ゾーン１のＬＥＤによって出力される光の５０％超が、波長変換材料１９１Ａ及び１９１Ｂに向けられ、ゾーン２のＬＥＤによって出力される光の５０％超が、波長変換材料１９２Ａ及び１９２Ｂに向けられる。他のいくつかの実施形態では、ゾーン１のＬＥＤによって出力される光の７５％超が、波長変換材料１９１Ａ及び１９１Ｂに向けられ、ゾーン２のＬＥＤによって出力される光の７５％超が、波長変換材料１９２Ａ及び１９２Ｂに向けられる。他のいくつかの実施形態では、ゾーン１のＬＥＤによって出力される光の９０％超が、波長変換材料１９１Ａ及び１９１Ｂに向けられ、ゾーン２のＬＥＤによって出力される光の９０％超が、波長変換材料１９２Ａ及び１９２Ｂに向けられる。
一実施形態では、優先ゾーン１に位置するＬＥＤから放射される光が、波長変換材料１９１Ａ及び１９１Ｂに向けられる。電流源１８２が優先ゾーン１におけるＬＥＤに電流１８５を供給すると、光出力は、７５００Ｋより小さい相関色温度（ＣＣＴ）を有する光となる。いくつかの他の実施形態では、光出力は５０００Ｋ（ケルビン）未満のＣＣＴを有する。いくつかの実施形態では、光出力は、ＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図において目標色点からの逸脱度Δｘｙが０．０１０以内の色点を有する。従って、優先ゾーン１におけるＬＥＤに電流が供給され、優先ゾーン２におけるＬＥＤには実質的に電流が供給されない場合には、ＬＥＤベース照明モジュール１００からの複合光出力１４１は、特定の色点目標（例えば、黒体軌跡上の３０００Ｋからの逸脱度Δｘｙが０．０１０以内）を満たす白色光となる。いくつかの実施形態では、光出力は、ＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図の目標色点からの逸脱度Δｘｙが０．００４以内の色点を有する。このように、特定の色点目標を満たす白色光出力を達成するために、ＬＥＤベース照明装置１００の異なるＬＥＤに供給される複数の電流を調節する必要はない。
電流源１８３が、優先ゾーン２におけるＬＥＤに電流１８４を供給すると、光出力を比較的低いＣＣＴを有するものとなる。いくつかの例では、光出力は２２００Ｋ未満のＣＣＴを有する。他のいくつかの実施形態では、光出力は２０００Ｋ未満のＣＣＴを有する。他のいくつかの実施形態では、光出力は１８００Ｋ未満のＣＣＴを有する。従って、優先ゾーン２におけるＬＥＤに電流が供給され、優先ゾーン１におけるＬＥＤには実質的に電流が供給されない場合には、ＬＥＤベース照明モジュール１００からの複合光出力は、非常に暖色の色の光となる。ゾーン２に位置するＬＥＤに供給される電流１８４の大きさに対するゾーン１に位置するＬＥＤに供給される電流１８５の大きさを調節することによって、暖色光に対する白色光の量を調節することができる。従って、電流１８４及び１８５の制御を利用して、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の制御を利用して、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２７００Ｋの白色光から１８００Ｋ未満の暖色光へと調整することができる。他のいくつかの例では、１７００Ｋ未満の暖色光が達成される。
図１６は、他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１７は、図１６の切断線Ｃで切断したＬＥＤベース照明装置１００の断面図を示す。図１７に示すように、波長変換材料１９１Ａ及び１９１Ｂは光透過性要素１７４のある部分をカバーし、ゾーン１におけるＬＥＤによって優先的に照射される。波長変換材料１９２Ａ及び１９２Ｂは光透過性要素１７４の別の部分をカバーし、ゾーン２におけるＬＥＤによって優先的に照射される。ゾーン３におけるＬＥＤは、光透過性要素１７４の異なる領域に存在する他の波長変換材料（図示せず）を優先的に照射する。
図１８は、図１６及び図１７に示すＬＥＤベース照明装置１００によって達成可能な色点の範囲を示す。ゾーン３のＬＥＤに電流が供給される場合、ＬＥＤベース照明装置１００から照射さえる光は、図１８に示す色点２３１を有する。ゾーン３のＬＥＤに電流が供給され、ゾーン１及び２のＬＥＤに実質的に電流が供給されない場合には、ＬＥＤベース照明装置１００から放射される光は、ＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図において、黒体軌跡上の５０００Ｋ未満の目標色点からの逸脱度Δｘｙが０．０１０以内の色点を有する。電流源１８３が優先ゾーン１のＬＥＤに電流１８４を供給する場合には、ＬＥＤベース照明装置１００から放射される光は色点２３２を有する。ゾーン１のＬＥＤに電流が供給され、ゾーン２及び３のＬＥＤに実質的に電流が供給されない場合には、ＬＥＤベース照明装置１００から放射される光は、ＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図において、黒体軌跡上のＣＣＴが１８００Ｋ未満の目標色点からの逸脱度Δｘｙが０．０１０以内の色点を有する。電流源１８２が優先ゾーン２のＬＥＤに電流１８５を供給する場合には、ＬＥＤベース照明装置１００から放射される光は色点２３３を有する。ゾーン２のＬＥＤに電流が供給され、ゾーン１及び３のＬＥＤに実質的に電流が供給されない場合には、ＬＥＤベース照明装置１００から放射される光は、ＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図２４０において、黒体軌跡２３０上のＣＣＴが３０００Ｋ未満の目標色点からの逸脱度Δｘｙが０．０１０以内の色点を有する。
ゾーン１、２、及び３に位置するＬＥＤに供給される電流を調節することによって、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光を、図１８に示す色点２３１−２３３を結ぶ三角形の内部の任意の色点に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から放射される光を、比較的高いＣＣＴ（例えば、約３０００Ｋ）から比較的低いＣＣＴ（例えば１８００Ｋ未満）までの任意のＣＣＴを達成するべく調整することができる。更に、実現される色点２３１、２３２、及び２３３を、各目標色点の予め定められた許容範囲内（例えば、ＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図における０．０１０以内のΔｘｙ、ＣＩＥ１９７６ｕ'ｖ'色度図における０．００９以内のΔｕ'ｖ'、ＣＩＥ１９７６ｕ'ｖ'色度図における０．００３以内のΔｕ'ｖ'）に調整することによって、各ＬＥＤベース照明装置１００を同様に同じ色点に調節することができる。
２種以上の波長変換材料をそれぞれが照射する複数のＬＥＤのゾーンを有する場合、ＬＥＤベース照明装置１００は、各ＬＥＤベース照明装置について異なるゾーンにおけるＬＥＤに供給される電流の比率を補正することなく、複数の予め定められた即ち目標の色点を高精度で生成することができる。
図１９に示すように、プロット線２０３は、図１６及び図１７に示す実施形態についてのＣＣＴと相対光束との達成可能な関係の１つを示す。図１９に示すように、ＬＥＤベース照明装置１００から放射される光のＣＣＴを、光束の損失なく３０００Ｋから約２２００Ｋまで低下させることが可能である。相対光束を１００％から５５％に概ね直線的に低下させ、２２００Ｋから約１７５０ＫへのＣＣＴの低下を得ることができる。ＬＥＤベース照明装置１００のＬＥＤに供給される電流を低下させることによって、ＣＣＴを変化させることなく、相対光束を更に低下させることができる。例示として示されたプロット線２０３は、ＬＥＤベース照明装置１００が、（例えば、光束５５−１００％の直線２０３に示すように）光束レベルの比較的小さい変化によりＣＣＴの比較的大きい変化を達成するとともに、（例えば、光束０−５５％の直線２０３に示すように）比較的小さいＣＣＴの変化により比較邸大きい光束レベルの変化を達成するように構成され得ることを示している。しかし、異なる優先ゾーンにおけるＬＥＤに供給さえる相対電流及び絶対電流の両方を再構成することにより、多くの他の調光特性を達成することができる。
参考のため、プロット線２０１は、３５ワットのハロゲンランプから得られた実験データに基づいている。図に示すように、最大定格出力で、３５ワットのハロゲンランプが発光する光は、２９００Ｋである。ハロゲンランプがより低い相対光束レベルへと暗くなってゆくと、ハロゲンランプからの光出力のＣＣＴは低下する。例えば、２５％の相対光束では、ハロゲンランプから放射される光のＣＣＴは約２５００Ｋである。ＣＣＴの更なる低下を達成するためには、ハロゲンランプは非常に低い光束レベルまで暗くしなければならない。例えば、２１００Ｋ未満のＣＣＴを達成するためには、ハロゲンランプは、５％未満の相対光束レベルまで暗くしなければならない。従来のハロゲンランプは２１００Ｋ未満のＣＣＴレベルを達成可能ではあるが、それは各ランプから放射される光の強度を極めて低いレベルまで低下させることによってのみ可能である。更に、ハロゲンランプの場合には、光束レベルと色点を独立して調節するような柔軟性は得られない。
上述の実施形態は、例示として提示したものである。所望の調光特性を達成するために、独立して制御されるＬＥＤが優先的に照射する異なる色変換材料の異なるゾーンの他の組み合わせも想定され得る。
図２０は、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光についてあるＣＣＴの範囲を達成するために必要な相対出力割合のシミュレーション結果を示すグラフ２１０である。相対出力割合は、ＬＥＤベース照明モジュール１００内の３種の異なる発光要素、即ち青色発光ＬＥＤのアレイ、ある量の緑色蛍光体（日本の三菱製のモデルBG201A）、ある量の赤色蛍光体（日本の三菱製のモデルBR201D）の相対的な寄与度を表すものである。図２０に示すように、２１００Ｋ未満のＣＣＴレベルを達成するために、赤色発光要素からの寄与は、緑色及び青色の発光の寄与を大きく上回っている。加えて、青色の発光は、著しく減弱されなければならない。
ＬＥＤベース照明装置１００の全動作範囲にわたるＣＣＴの変更は、異なる色変換材料を優先的に照射する類似の発光特性を有するＬＥＤ群（例えば全てを青色発光ＬＥＤとする）を用いることによって達成し得る。全動作範囲にわたるＣＣＴの変更は、異なる色変換材料を優先的に照射する異なる発光特性を有するＬＥＤ群を導入することによっても達成できる。
図２１は、ＣＩＥ１９３１ＸＹＺ色空間に基づく（ｘｙ）色度図を示す。ＣＩＥ１９３１色空間は、３つの等色関数に基づいている。三刺激値は、３次元色空間としてのＣＩＥ１９３１ＸＹＺ色空間を表現している。各等色関数は、下記の式（１）のように、所与のスペクトルＳ（λ）を三刺激値Ｘ、Ｙ、及びＺのそれぞれに関連付ける。
Figure 2016510478
 図２１のｘｙ色度図は、３次元ＣＩＥ１９３１ＸＹＺ色空間を、明度が無視されるように２次元空間（ｘｙ）へ投射したものである。各色座標（ｘ，ｙ）は、以下の式（２）のような三刺激値の関数として表現され得る。
Figure 2016510478
ＣＩＥ１９３１ＸＹＺ色空間の単純な射影変換である色空間は他にも存在する。例えば、ＣＩＥ１９６０均等色度図（ＣＩＥ１９６０ＵＣＳ）及びＣＩＥ１９７６均等色度図は、ＣＩＥ１９３１ＸＹＺ色空間の単純な射影変換である。
ＣＩＥ１９６０ＵＣＳは、以下の式（３）のように三刺激値の関数として２次元の色度（ｕｖ）を表現する。
Figure 2016510478
 ＣＩＥ１９７６ＵＣＳは、以下の式（４）のように三刺激値の関数として２次元の色度（ｕ'ｖ'）を表現する。
Figure 2016510478
 ＣＩＥ１９６０ＵＣＳ色空間は、均一色度の表現としてのＣＩＥ１９７６色空間にその座を奪われてきた。しかし、ＣＩＥ１９６０ＵＣＳは、ＣＩＥ１９６０ＵＣＳにおいては相関色温度（ＣＣＴ）の等温線が、黒体軌跡に対して直交するように延びるため、色度表現として依然として有用である。ＣＩＥ１９６０ＵＣＳでは、黒体からの逸脱度が、光源によって生成される光の色点と黒体軌跡との間の、一定値ＣＣＴの直線に沿った距離となる。逸脱度は、ＣＩＥ１９６０ＵＣＳではΔｕｖの単位で表される。従って、白色光源の色点は、ＣＣＴ値及びΔｕｖ値（即ち、ＣＩＥ１９６０色空間において測定される黒体曲線からの逸脱度）として表され得る。従って、ＬＥＤベース照明装置１００の出力光の色の仕様は、予め定められた許容範囲内のＣＣＴ値、及び予め定められた許容範囲内のΔｕｖ値として表現され得るということになる。図２２は、ＣＩＥ１９６０色度図において、縦軸に沿ったΔｕｖ単位と、横軸に平行な黒体曲線（黒体軌跡と呼ばれることもある）４００のグラフを示す。目標の色点２５６〜２５８は、例示的な目標色点として図示されている。目標色点からの逸脱度は、Δｕｖの単位で表される。光源の色点が予め定められた目標色点から顕著に異なっている場合、光の色は所望の色とは異なった色として知覚される。更に、例えばアクセント照明やディスプレイにおいて光源が違いに近接している場合、僅かな色の違いも知覚され得るものとなり、望ましくないものと考えられる。
目標色点に近い光を生成する光源を製造することが望ましい。例えば、一般照明用として用いられる場合、ＬＥＤベース照明装置１００は、特定の相関色温度（ＣＣＴ）を有する白色光を生成するのが望ましい。ＣＣＴは黒体放射体の色温度に関連し、一般照明用としては、一般的には２７００Ｋ〜６０００Ｋの色温度が有用である。高い色温度は青みがかった「冷色」と考えられ、低い色温度は黄色−赤色をより多く含んでいることから「暖色」と考えられる。例えば、多くの場合、ＣＣＴが２７００Ｋ、３０００Ｋ、３５００Ｋ、４０００Ｋ、４２００Ｋ、５０００Ｋ、６５００Ｋであるのが望ましい。他の例では、ＬＥＤベース照明装置から放射される光がＣＩＥ照明系列Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、及びＦのいずれかを目標としたものであるのが望ましい。
図２１に示すように、ＣＩＥ１９３１色空間における黒体放射体の色度は、曲線２００で表される。この曲線は、黒体軌跡と呼ばれることもある。光源が、黒体曲線２００上の目標色点にある光を生成するのが理想的である。しかし、実際には、特にＬＥＤ光源の場合、現状のプロセスを用いて製造されるＬＥＤ光源の光出力は精密に制御できないため黒体曲線２００上の目標色点にある光を生成するのは困難である。一般的には、黒体曲線２００上の目標色点と光源によって生成される光の色点との間に或る程度の距離が存在し、この距離は黒体曲線上の目標色点からの逸脱度として知られている。
ＬＥＤは、そのスペクトル出力分布から導かれる種々の特性に基づいて試作された後にビニング（ＢＩＮ分類）されるのが一般的である。ＬＥＤのコストは、ビニングのサイズ（分布）によって決定される。例えば、特定のＬＥＤは、そのピーク波長の値に基づいてビニングされ得る。ＬＥＤのピーク波長は、そのスペクトル出力分布の大きさが最大となる波長である。ピーク波長は、青色ＬＥＤのスペクトル出力分布の色に関する側面を特徴付ける一般的な基準である。スペクトル出力分布に基づくＬＥＤビニングのために、多くの他の基準（例えば、主要波長、ｘｙ色点、ｕｖ色点等）も一般的に用いられている。青色ＬＥＤは、５ナノメートルのピーク波長範囲でビニングして、販売のために分類されるのが一般的である。
上述のように、ＬＥＤベース照明装置１００は、複数のＬＥＤ１０２が実装される実装基板１０４を備える。複数のＬＥＤ１０２を集めた実装基板１０４は、特定のスペクトル出力分布を有する光を生成するように動作し得る。このスペクトル出力分布の色に関する側面は、その重心波長によって特徴付けることもできる。重心波長とは、スペクトル出力分布の領域の半分が当該重心波長より低い波長からの寄与に基づくものであり、スペクトル出力分布の領域の他の半分が当該重心波長より高い波長からの寄与に基づくものである波長をいう。いくつかの製造例では、複数の実装基板の重心波長の標準偏差が、０．１ナノメートル未満であり得、この場合は、例えば実装基板が、非常に近接したスペクトル出力分布のＬＥＤ即ち小さいＢＩＮランクのなかから注意深く選択して集められたＬＥＤを有する。当然ながら、重心波長の標準偏差が約０．１ナノメートル以下の実装基板を製造する場合は、非常にコストが高くなる。他の例では、複数の実装基板の重心波長の標準偏差が０．５ナノメートル未満である。更に他の例では、複数の実装基板の重心波長の標準偏差が２．０ナノメートル未満であり得る。
ＬＥＤベース照明装置１００は、予め定められた許容範囲内の目標色点を達成しつつ、幅広いスペクトル出力分布を有するＬＥＤ群を備えたものであり得る。更に、それぞれが異なるスペクトル出力分布を有する１若しくは複数のＬＥＤを備える複数のＬＥＤベース照明装置１００製造することができ、例えば、全体としての重心波長の標準偏差は大きくなるが、あるＬＥＤベース照明装置１００とそれに隣接する装置との色点の近接を達成し、かつＬＥＤベース照明装置１００同士で近接した各色点は、目標色点から予め定められた許容範囲内となるような構成とすることができる。従って、より低価格のＬＥＤを用いることができる。２種以上の波長変換材料を用いることによって、ＬＥＤベース照明装置１００によって放射される光の色点を正確に制御することができる。一態様では、組立品のＬＥＤベース照明装置の色測定値に基づいて２種以上の波長変換材料の量を変更し、改変されたＬＥＤベース照明装置が、目標色点の予め定められた許容範囲内の光を発するようにすることができる。波長変換材料の量は、色点の逸脱度が所望の逸脱度Δｕ'ｖ'が０．００９〜０．００３５の範囲、必要ならば０．００２程度のより小さい逸脱度となるように変更することができる。
図２３は、組立品のＬＥＤベース照明装置１００から放射された光の色を、２種類の異なる波長変換材料の部分を除去することによって目標色点から予め定められた許容範囲内に自動調整するためのシステム３５０を示す。図に示すように、システム３５０は、波長変換材料の除去によってＬＥＤベース照明装置１００を自動調整しているが、システム３５０は、波長変換材料を追加することによってＬＥＤベース照明装置１００を調整するように構成されていてもよい。
システム３５０は、光検出システム３１０、材料改変プランニングツール３２０、及び材料改変システム３３０を備える。図１４に示す実施形態では、光検出システム３１０が、光束計球３１１及びスペクトロメータ３１３を備える。加えて、光検出システム３１０は、ＬＥＤベース照明装置１００の表面から放射された光をイメージングする光学カメラシステム３１４を備える。光検出システム３１０は、試験対象のＬＥＤベース照明装置１００から放射された光の色を測定するべく構成される。ＬＥＤベース照明装置１００から放射された光の色を測定するために光束計球３１１及びスペクトロメータ３１３を用いることができるが、他の測定装置の使用も考えられる。例えば、ＬＥＤベース照明装置１００から放射される光を、それぞれＣＩＥ等色関数を模倣するべく構成された３つのカラーフィルタによってフィルタリングしてもよい。フィルタリングの後、光度計によって検出された光を用いて、式（１）で用いた三刺激値を決定する。他の一般的な色測定技術の使用も想定され得る。
材料改変プランニングツール３２０は、プロセッサ３２１と、ある容量を有するプロセッサが読み出し可能なメモリ３２２とを備える。図示された実施例では、プロセッサ３２１とメモリ３２２は、バス３２３を介して情報伝達できるように構成される。メモリ３２２はある容量のメモリ３２４を備え、このメモリ３２４は、プロセッサ３２１によって実行されると本発明の材料改変プランニング機能を実現する命令を格納している。
図示の実施形態では、材料改変システム３３０が、コントローラ３３１、レーザ光源３３２、及びガルバノメータスキャナ（galvo scanner）３３３を備える。材料改変プランニングツール３２０によって生成された材料改変プランに基づき、コントローラ３３１は、レーザ３３２及びガルバノメータスキャナ３３３を制御して、レーザ３３２から放射された放射線をＬＥＤベース照明装置１００へと向ける。入射した放射線は、改変されたＬＥＤベース照明装置１００が目標色点からの予め定められた許容範囲内の色の光を放射するように、第１の波長変換材料の一部及び第２の波長変換材料の一部を除去する。図示した実施形態に加えて、他の材料改変システム３３０も想定されている。例えば、レーザベースのアブレーション（除去）システムは、レーザ光をＬＥＤベース照明装置１００上に正確に配向するための種々の動き制御スキームを採用したものであり得る。例えば、ＬＥＤベース照明装置を一方向に、レーザをそれに直交する方向に協調させて動かすための動き制御システムを用いることができる。そのような動きシステム制御システムは、レーザ光を正確に配向するために、単体で、またはスキャニングミラーシステムと組み合わせて用いることができる。他のいくつかの実施形態では、材料改変システム３３０は、ＬＥＤベース照明装置から機械的に材料を除去する機械的スクライビングシステムであり得る。イオンエッチング、化学的エッチング、放電加工、プラズマエッチング、化学機械研磨をベースにした材料改変システム３３０の使用も想定することができる。
他のいくつかの実施例では、材料改変システム３３０が、２種の異なる波長変換材料の量を正確に変更するべく、ＬＥＤベース照明装置１００に材料を追加し得る。例えば、ジェットディスペンシング、スプレーコーティング、スクリーン印刷、及びブレードコーティングを用いて、ＬＥＤベース照明装置１００に少なくとも２種類の異なる波長変換材料を正確に追加し、ＬＥＤベース照明装置１００から放射される光の色を目標色点からの予め定められた許容範囲内に調整することができる。
図２５は、少なくとも２種類の異なる波長変換材料の部分を改変することにより、組立品のＬＥＤベース照明装置１００から放射される光の色を、目標色点からの予め定められた許容範囲内に自動調整する方法３００を示す。例示として、方法３００について、図２３に示すシステム３５０を参照して説明する。しかし、方法３００の各要素の実行の態様は、図２３を参照して説明する特定の実施形態に限定されない。
ブロック３０１では、ＬＥＤベース照明装置１００によって放射される光の第１の色が測定される。ＬＥＤベース照明装置１００は、第１の電流を受け取るように構成されている。ゾーン１における１つまたは複数のＬＥＤが、第１の電流に応じて照射するように構成されている。ＬＥＤベース照明装置１００は、ゾーン１におけるＬＥＤ（群）によって照射される２種類の異なる波長変換材料も備える。図２３に示すように、電源（例えば、電流源３１２Ａ）が電力（例えば電流３１５Ａ）をＬＥＤベース照明装置１００に供給する。これに応じて、ＬＥＤベース照明装置１００は、第１の色を有する光を放射する。放射された光は、光束計球３１１によって集光される。光束計球３１１で集光することによって、スペクトロメータ３１３によって収集される光のサンプルが、ＬＥＤベース照明装置１００から放射された光の平均的な色を効果的に表すものとなる。スペクトロメータ３１３は、ＬＥＤベース照明装置１００から放射された光の色を決定し、測定された色を表す信号３１６を材料改変プランニングツール３２０に送るべく構成される。
ブロック３０２では、ＬＥＤベース照明装置１００によって放射される光の第２の色が測定される。ＬＥＤベース照明装置１００は、第２の電流を受け取るように構成されている。ゾーン２における１つまたは複数のＬＥＤが、第２の電流に応じて照射するように構成されている。ＬＥＤベース照明装置１００は、ゾーン２におけるＬＥＤ（群）によって照射される２種類の異なる波長変換材料も備える。図２３に示すように、電源（例えば、電流源３１２Ｂ）が電力（例えば電流３１５Ｂ）をＬＥＤベース照明装置１００に供給する。これに応じて、ＬＥＤベース照明装置１００は、第２の色を有する光を放射する。放射された光は、光束計球３１１によって集光される。スペクトロメータ３１３は、ＬＥＤベース照明装置１００から放射された光の色を決定し、測定された色を表す信号３１６を材料改変プランニングツール３２０に送るべく構成される。
ブロック３０３では、材料改変ツールが、第１、第２、第３、及び第４の波長変換材料（波長変換材料１９１Ａ、１９１Ｂ、１９２Ａ、及び１９２Ｂ）の量の変更を含む材料改変プランを決定する。改変されると、ＬＥＤベース照明装置は、第１の電流に応じて第１の目標色点から予め定められた許容範囲内の色の光を放射し、第２の電流に応じて第２の目標色点から予め定められた許容範囲内の色の光を放射することになる。
例えば、第１及び第２の波長変換材料の各々に関連する色点のシフトは、図２１のＣＩＥ１９３１色度図に示されている。例えば４４５ｎｍの青色光を生成するテスト光源の色点は、図において点２１０として示されている。例えば、光透過性プレート１７４上またはプレート内の波長変換材料１８０によって生成される色点は、点２２０として示されて、この点は例えば６３０ｎｍの主要波長に対応する。波長変換材料１８０によって生成されるテスト光源の色点のシフトは、破線２２２に沿ったものであり、シフトの大きさは、ＬＥＤベース照明装置１００の幾何学的形状、及び光透過性プレート１７４上の波長変換材料１８０の厚さ及び／または濃度に左右される。例えば、波長変換材料１８０によって生成される測定された色点は、点２２４によって示され、波長変換材料１８０のないテスト光源によって生成される色点（例えば２１０）からのシフト量Δｘｙは、線２２６によって示されている。
例えば、光透過性プレート１７４上またはその内部の波長変換材料１８１によって生成される色点は点２３０によって示され、この色点は例えば５７０ｎｍの主要波長に対応する。波長変換材料１８１によって生成されるテスト光源の色点のシフトは、破線２３２に沿ったものであり、シフトの大きさは、光透過性プレート１７４上の波長変換材料１８１の厚さ及び／または濃度に左右される。例えば、テスト光源と波長変換材料１８１によって生成された測定された色点は、点２３４によって示され、波長変換材料１８１のないテスト光源によって生成される色点（例えば点２１０）からのシフトΔｘｙは、線２３６によって示されている。必要であれば、波長変換材料の異なる配合を用いてもよく、この場合、波長変換材料によって生成される色点は変化し（矢印２４０で示す）、従って色点のシフトの傾きも変化する。
一般的には、ある１つのＬＥＤと隣接するＬＥＤとの間でスペクトル出力分布の差が存在する。例えば、４５２ｎｍの青色光を生成するとされたＬＥＤ群は、一般的には、４５０ｎｍ〜４５５ｎｍ以上の範囲にわたる光を生成する。別の例では、青色光を生成するとされたＬＥＤ群は、４４０ｎｍ〜４７５ｎｍの範囲の光を生成し得る。この例では、ＬＥＤ間でスペクトル出力分布は、８％もの差異をもつことがある。ＬＥＤ群のスペクトル出力分布のばらつきは、一定の正確な色点を有するＬＥＤベース光源を製造することが困難である理由の１つである。しかし、ＬＥＤベース照明装置１００は、個々に改変が可能な波長変換材料を備える２以上の波長変換要素を備えているので、ＬＥＤ群１０２のスペクトル出力分布の大きなばらつきに対して適切な波長変換特性の調整を行い、目標色点から予め定められた許容範囲（例えば、Δｕ'ｖ'が０．００３５未満）内に収まる色点を生成することができる。目標色点は、例えば２７００Ｋ、３０００Ｋ、４０００ＫのＣＣＴ、または黒体曲線上の他の色温度であり得、別形態では、目標色点は、黒体曲線上にない点であり得る。
図２２は、横軸がＣＣＴを表し、縦軸が黒体曲線４００からの逸脱度（Δｕｖ）を表すＣＩＥ１９６０ＵＣＳ図からの、黒体上の所定の目標色点とＬＥＤ装置の色点とを示す図である。目標色点は、例えば黒体曲線４００上の４０００Ｋ、３０００Ｋ、及び２７００Ｋであり得る。必要であれば、他の目標ＣＣＴまたは黒体曲線４００上にない色点も用いることができる。図２２は、各目標色点からの予め定められた許容範囲を矩形で示す。例えば、４０００Ｋの目標色点の場合、ＣＣＴは±９０Ｋまでばらつきがあってもよく、３０００Ｋの場合、ＣＣＴは±５５Ｋまでばらつきがあってもよく、２７００Ｋの場合、ＣＣＴは±５０Ｋまでばらつきがあってもよい。これらのＣＣＴについての予め定められた許容範囲は、黒体曲線上の各目標色点を中心とした２ステップ・マクアダム（ＭａｃＡｄａｍ）楕円内である。各ＣＣＴについての黒体曲線からの逸脱度Δｕｖに関する予め定められた許容範囲は、±０．００１である。この例では、Δｕｖは、黒体曲線４００の上側に０．００１の距離までばらつきがあって（正の許容値＋０．００１として表される）よく、黒体曲線４００の下側に０．００１の距離までばらつきがあって（負の許容値−０．００１として表される）よい。このΔｕｖに関する予め定められた許容範囲は、黒体曲線上の各目標色点を中心とした１ステップ・マクアダム（ＭａｃＡｄａｍ）楕円内である。図１８におけるＣＣＴ及びΔｕｖに関する予め定められた許容範囲は、２ステップ・マクアダム（ＭａｃＡｄａｍ）楕円内及びΔｕ'ｖ'の許容範囲０．００３５内である。目標色点からの図示された許容範囲内の色点は目標色点から非常に近いので、光源を並べて見た場合でも、人間の視覚では殆ど色の差を区別することができない。
図には、参照用として３０００ＫのＣＣＴを中心とした２つの色直線が示されている。１つの色直線４０２は、第１の波長変換材料によって生成される色点シフトに対応する。この例では、色直線４０２は、光透過性プレート１７４上の黄色蛍光体コーティングである。色直線４０４は、第２の波長変換材料によって生成される色点シフトに対応する。この例では、色直線４０４は、光透過性プレート１７４上の赤色蛍光体コーティングである。色直線４０２は、黄色蛍光体によって生成される色点のシフトの方向を示す。色直線４０４は、赤色蛍光体によって生成される色点のシフトの方向を示す。第１の波長変換材料及び第２の波長変換材料は、それらの色点のシフトの方向が互いに平行とはならないように選択される。黄色蛍光体と赤色蛍光体はシフトの方向が互いに平行でないので、ＬＥＤベース照明装置１００から放射される光の色点シフトの方向を、任意に設計することが可能となる。これは、上述のように、各蛍光体の量を変更することによって達成し得る。例えば、小さいスポット４１２、４１４、４１６、及び４１８は、異なる量の波長変換材料を備えたＬＥＤベース照明装置１００によって生成される色点をグラフ上に示したものである。例えば、スポット４１２は、２種類の異なる波長変換材料の組を備えたＬＥＤベース照明装置１００の場合の色点を示す。黄色蛍光体の量を変更することによって、ＬＥＤベース照明装置１００の色点はスポット４１４にシフトした。図にみられるように、スポット４１２から４１４への色点の変化は色直線４０２と平行である。赤色蛍光体の量を変更することによって、色は、スポット４１４から４１６にシフトするが、これは色直線４０４と平行である。これは３０００Ｋの目標領域内にあるが、黄色蛍光体の量をさらに変更すると、スポット４１８で示される色点となり、スポット４１６と４１８の間のシフトは色直線４０２と平行である。更に、黄色蛍光体の量を変更することによって、ＬＥＤベース照明装置１００の色点は、色直線４０２に沿ってシフトし、大きいスポット４２０で示される色点となる。この色点は、黒体曲線上の３０００Ｋの目標色点からの予め定められた許容範囲内に十分に収まっている。
材料改変プランニングツール３２０は、ブロック３０１で測定された光の色を、予め定められた許容範囲内の第１の目標色点に変えるために、第１の波長変換材料及び第２の波長変換材料（例えば、波長変換材料１９１Ａ及び１９１Ｂ）の各量の変更を決定する。同様に、材料改変プランニングツール３２０は、ブロック３０２で測定された光の色を、予め定められた許容範囲内の第２の目標色点に変えるために、第１の波長変換材料及び第２の波長変換材料（例えば、波長変換材料１９２Ａ及び１９２Ｂ）の各量の変更を決定する。波長変換材料の各量の変更は、各波長変換材料に関連する色シフトの方向と、各波長変換材料の量の違いに関連する色シフトの大きさとに基づく。材料改変プランニングツール３２０は、材料改変プランを表す信号３２５を材料改変システム３３０に伝える。材料改変プランは、改変されるべき各波長変換材料の量と、各波長変換材料が改変されるべきＬＥＤベース照明装置１００上の位置とを含む。
ブロック３０４では、材料改変システム３０３が、材料改変プランに従って第１及び第２の波長変換材料の量を変更する。例えば、図２３に示すように、コントローラ３３１は、材料改変プランを表す信号３２５を受信する。これに応じて、コントローラ３３１は、レーザ３３２のレーザ出力とガルバノメータスキャナ３３３を制御し、材料改変プランに従って少なくとも２種類の異なる波長変換材料の一部を除去する。
図２４は、他の実施形態におけるシステム３５０を示す。図示された実施形態では、光検出システム３１０及び材料改変システム３３０が、共通の機械的プラットフォーム上に実現されている。このようにすることで、ＬＥＤベース照明装置１００を、色測定と材料改変のための別のプロセスステーションに運搬しなくても済む。
ＬＥＤベース照明装置１００から放射される光の色点を調整するために、材料改変プランニングツール３２０は、所望の色のシフトを達成するのに必要な波長変換材料の各量の適切な変更を決定する。しかし、それに加えて、材料改変プランニングツール３２０は、材料改変を行うべき場所も決定する。いくつかの例では、ＬＥＤベース照明装置１００の特定の位置において、波長変換材料の細いラインまたはラインの組を追加または除去し得る。他のいくつかの例では、ＬＥＤベース照明装置１００の特定の位置において、波長変換材料の一連のドットを追加または除去し得る。
他の態様では、材料改変プランニングツール３２０が、色点に加えて、ＬＥＤベース照明装置１００の他の性能測定基準に基づき材料改変を行うべき場所を決定する。
一例では、材料改変の位置は、ＬＥＤベース照明装置の出力ビーム強度分布に少なくとも部分的に基づいたものとなる。図２６は、ＬＥＤベース照明装置１００の光放射面の、カメラ（例えば、カメラ３１４）によって取得されたイメージ３６０を示す。一例では、このイメージ情報３１７は、図２３及び図２４に示すように、材料改変プランニングツール３２０に伝えられる。図２７は、図２６に示す線Ａ−ＡにおけるＬＥＤベース照明装置１００の光放射面を横断する輝度３７１の分布を示すグラフである。図２７で強調表示されているように、ＬＥＤベース照明装置１００の光放射面における輝度は、完全に左右対称ではない。例えば、図２７で強調されている部分３７２は、対称軸３７３について対称な部分より高い輝度を示す。この測定結果に基づいて、材料改変プランニングツール３２０は、改変された装置の輝度について出力ビームの均一性の改善を示すように、部分３７２の領域を目標色点に到達させるのに必要な波長変換材料を追加する材料改変プランを決定する。
別の例では、材料改変の位置が、組立品のＬＥＤベース照明装置の改善された色変換効率の達成に少なくとも部分的に基づいたものである。図２８は、光透過性プレート１７４と同一平面の面におけるＬＥＤ群１０２から放射された光の強度の空間的なばらつきを表すプロット線３７５を示す。空間的ばらつきのために、光透過性プレート１７４上に位置する波長変換材料が、位置によって異なるレベルの励起光を受けることになる。例えば、ピーク強度の領域では、強度の低い領域と比較して、波長変換材料の量の変化に対する感応性がより大きいものとなり得る。従って、波長変換材料の量の変更は、その位置に応じて色点及び全体の変換効率に対して異なる影響を有し得る。波長変換材料の初期の配置及び既知の発光パターンに基づき、材料改変プランニングツール３２０は、改善された色変換効率を示すべき領域において目標色点に到達させるために必要な波長変換材料の追加または除去を行う材料改変プランを決定する。例えば、図２９においては、材料改変プランが、材料除去部の軌跡３８０Ａ−Ｄを含み、これらの材料除去部の軌跡は、それぞれの下にあるＬＥＤの位置から一定距離にある。
更に別の例では、材料改変の位置が、組立品のＬＥＤベース照明装置の光放射面における改善された温度分布の達成に少なくとも部分的に基づいたものである。光透過性プレート１７４の放射面の赤外線イメージを用いて、放射面の「ホットスポット」を決定し得る。これらの「ホットスポット」は、色変換の量が他の場所とは不均一なことを示し得る。これに応じて、材料改変プランニングツール３２０は、ＬＥＤベース照明装置１００の放射面上の「ホットスポット」を最小化するべき領域において目標色点に到達させるために必要な波長変換材料の追加または除去を行う材料改変プランを決定する。
更に別の例では、材料改変の位置が、組立品のＬＥＤベース照明装置の光放射面における改善された色均一性の達成に少なくとも部分的に基づいたものである。光透過性プレート１７４の放射面のイメージを用いて、放射面上の異なる位置における色温度を決定し得る。色温度のむらは、異なるＬＥＤ群１０２のピーク波長のばらつき、または材料コーティングが不均一であることを示し得る。これに応じて、材料改変プランニングツール３２０は、ＬＥＤベース照明装置１００の放射面上において目標色点に到達させるため、また色温度の均一性を改善するために波長変換材料の追加または除去を行う材料改変プランを決定する。
例示のために特定の実施形態について説明してきたが、本明細書の教示内容は、一般的適用性を有し、上述の特定の実施形態に限定されるものではない。例えば、ＬＥＤベース照明装置１００は、装置の上部（即ち、ＬＥＤ実装基板１０４の反対側）から発光することが図示されているが、他のいくつかの実施形態では、ＬＥＤベース照明装置１００は、装置の側部（即ち、ＬＥＤ実装基板１０４に隣接する側面）から発光する形態をとり得る。別の例では、ＬＥＤベース照明装置１００のいずれかの構成要素に、蛍光体のパターンが形成され得る。パターン自体及び蛍光体の組成の両方を変えることができる。一実施形態では、照明装置が、ＬＥＤベース照明装置１００の異なる領域に位置する異なる種類の蛍光体を備え得る。例えば、赤色蛍光体を、光透過性プレート１７４の底側に配置することができ、黄色及び緑色蛍光体を光透過性プレート１７４の上側に配置することができる。一実施形態では、異なる種類の蛍光体、例えば赤色及び緑色蛍光体を、光透過性プレート１７４または所定形状のレンズ１７２上の異なる領域に配置することができる。例えば、１つの種類の蛍光体を、光透過性プレート１７４または所定形状のレンズ１７２上の第１の領域においてパターン（例えば、複数のストライプからなるパターン、複数のスポットからなるパターン、または他のパターン）に形成するとともに、他の種類の蛍光体を、光透過性プレート１７４または所定形状のレンズ１７２上の異なる第２の領域に配置することができる。必要ならば、追加の蛍光体を使用して異なる領域に配置してもよい。更に、必要であれば、ただ、１種類の波長変換材料を用いて、光透過性プレート１７４または所定形状のレンズ１７２上にパターンに形成してもよい。他の例では、ＬＥＤベース照明装置１００は、照明機器１５０の一部として図１〜図３に示される。図３に示すように、ＬＥＤベース照明装置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ってもよい。しかし、他の実施形態では、ＬＥＤベース照明装置１００は、交換用ランプまたはレトロフィットランプとして形成され、そのようなものとみなすこともできる。以上のように、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を逸脱することなく、上記した実施形態に種々の改変、適合化を施し、また種々の特徴を組み合わせて実施することが可能である。

Claims (30)

  1. 第１の電流を受け取るように構成された第１のＬＥＤを備えたＬＥＤベース照明装置から、前記ＬＥＤベース照明装置に供給された前記第１の電流に応じて照射された光の第１の色を測定するステップであって、前記第１のＬＥＤから放射された光は、第１の量の第１の波長変換材料と、第２の量の第２の波長変換材料を照射する、該ステップと、
    第２の電流を受け取るように構成された第２のＬＥＤを備えたＬＥＤベース照明装置から、前記ＬＥＤベース照明装置に供給された前記第２の電流に応じて照射された光の第２の色を測定するステップであって、前記第２のＬＥＤから放射された光は、第３の量の第３の波長変換材料と、第４の量の第４の波長変換材料を照射する、該ステップと、
    前記第１の波長変換材料の前記第１の量の変更と、前記第２の波長変換材料の前記第２の量の変更と、前記第３の波長変換材料の前記第３の量の変更と、前記第４の波長変換材料の前記第４の量の変更とを含む、前記第１の色及び前記第２の色の少なくとも一部に基づき材料改変プランを決定するステップであって、前記材料改変プランに従って改変された前記ＬＥＤベース照明装置は、前記第１の電流に応じて、第１の目標色点から予め定められた許容範囲内の第３の色を有する光を放射し、前記第２の電流に応じて、第２の目標色点から予め定められた許容範囲内の第４の色を有する光を放射する、該ステップとを含むことを特徴とする方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の波長変換材料と前記第３の波長変換材料は、同一の波長変換材料であることを特徴とする方法。
  3. 請求項１に記載の方法であって、
    前記材料改変プランに従って前記ＬＥＤベース照明装置の前記第１の波長変換材料の前記第１の量、前記第２の波長変換材料の前記第２の量、前記第３の波長変換材料の前記第３の量、及び第４の波長変換材料の前記第４の量を変更するステップを更に含むことを特徴とする方法。
  4. 請求項３に記載の方法であって、
    前記第１の波長変換材料の前記第１の量の変更は、前記第１の波長変換材料の部分の追加または前記第１の波長変換材料の部分の除去のいずれかを含むことを特徴とする方法。
  5. 請求項４に記載の方法であって、
    前記材料改変プランは、変更されるべき前記第１の波長変換材料の前記部分の位置を含むことを特徴とする方法。
  6. 請求項５に記載の方法であって、
    前記第１の波長変換材料の前記部分の前記位置は、前記ＬＥＤベース照明装置の出力ビーム強度分布、前記ＬＥＤベース照明装置の光変換効率、及び前記ＬＥＤベース照明装置の発光面にわたる温度分布のいずれかに少なくとも部分的に基づいて決定されることを特徴とする方法。
  7. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の量の前記第１の波長変換材料、前記第２の量の前記第２の波長変換材料、前記第３の量の前記第３の波長変換材料、及び前記第４の量の前記第４の波長変換材料は、前記ＬＥＤベース照明装置の色変換要素の上に配置されていることを特徴とする方法。
  8. 請求項７に記載の方法であって、
    前記第１の量の前記第１の波長変換材料、前記第２の量の前記第２の波長変換材料、前記第３の量の前記第３の波長変換材料、及び前記第４の量の前記第４の波長変換材料は、前記ＬＥＤベース照明装置の前記色変換要素の上に物理的に離隔して配置されていることを特徴とする方法。
  9. 請求項７に記載の方法であって、
    前記第１の量の前記第１の波長変換材料は、前記色変換要素の第１の側の上に配置され、前記第３の量の前記第３の波長変換材料は、前記色変換要素の第２の側の上に配置されることを特徴とする方法。
  10. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の量の前記第１の波長変換材料、前記第２の量の前記第２の波長変換材料、前記第３の量の前記第３の波長変換材料、及び前記第４の量の前記第４の波長変換材料は、前記ＬＥＤベース照明装置の少なくとも１つの色変換要素の上に配置され、前記第１の量の前記第１の波長変換材料、前記第２の量の前記第２の波長変換材料、前記第３の量の前記第３の波長変換材料、及び前記第４の量の前記第４の波長変換材料の改変は、前記少なくとも１つの色変換要素の上の前記第１の波長変換材料の前記第１の量、前記第２の波長変換材料の前記第２の量、前記第３の波長変換材料の前記第３の量、及び前記第４の波長変換材料の前記第４の量の変更を含むことを特徴とする方法。
  11. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の波長変換材料の前記第１の量の変更により、前記ＬＥＤベース照明装置に供給される前記第１の電流に応じた、ＣＩＥ１９７６ｕ'ｖ'図における第１の方向に沿った色点のシフトが生じ、前記第２の波長変換材料の前記第２の量の変更により、前記ＬＥＤベース照明装置に供給される前記第２の電流に応じた、ＣＩＥ１９７６ｕ'ｖ'図における第２の方向に沿った色点のシフトが生じ、前記第１の方向と前記第２の方向とは平行でないことを特徴とする方法。
  12. 請求項１に記載の方法であって、
    前記光の第３の色が第３の色点を有し、前記光の第４の色が第４の色点を有し、前記第３の色点及び前記第４の色点が、ＣＩＥ１９７６ｕ'ｖ'図におけるそれぞれの前記第１の目標の色点及び前記第２の目標の色点からの逸脱度Δｕ'ｖ'が０．００９以内であることを特徴とする方法。
  13. 請求項１に記載の方法であって、
    前記光の第３の色が第３の色点を有し、前記光の第４の色が第４の色点を有し、前記第３の色点及び前記第４の色点が、ＣＩＥ１９７６ｕ'ｖ'図におけるそれぞれの前記第１の目標の色点及び前記第２の目標の色点からの逸脱度Δｕ'ｖ'が０．００３以内であることを特徴とする方法。
  14. 請求項４に記載の方法であって、
    前記第１の波長変換材料の前記部分の除去が、レーザアブレーション、機械的スクライビング、イオンエッチング、化学的エッチング、放電加工、プラズマエッチング、及び化学機械研磨のいずれかによって達成されることを特徴とする方法。
  15. 請求項４に記載の方法であって、
    前記第１の波長変換材料の前記部分の追加が、ジェットディスペンシング、スプレーコーティング、スクリーン印刷、及びブレードコーティングのいずれかによって達成されることを特徴とする方法。
  16. 組立品のＬＥＤベース照明装置の光を調整する方法であって、
    ある量の第１の波長変換材料、ある量の第２の波長変換材料、ある量の第３の波長変換材料、及びある量の第４の波長変換材料を含む組立品のＬＥＤベース照明装置を準備するステップと、
    前記組立品のＬＥＤベース照明装置に供給される第１の電流に応じて前記組立品のＬＥＤベース照明装置から放射される光の第１の色を測定するステップであって、前記組立品のＬＥＤベース照明装置は、前記第１の電流を受け取るように構成された第１のＬＥＤを備え、前記第１のＬＥＤから放射された光は、前記第１の波長変換材料と、前記第２の波長変換材料を照射する、該ステップと、
    前記組立品のＬＥＤベース照明装置に供給される第２の電流に応じて前記組立品のＬＥＤベース照明装置から放射される光の第２の色を測定するステップであって、前記組立品のＬＥＤベース照明装置は、前記第２の電流を受け取るように構成された第２のＬＥＤを備え、前記第２のＬＥＤから放射された光は、前記第３の波長変換材料と、前記第４の波長変換材料を照射する、該ステップと、
    前記組立品のＬＥＤベース照明装置から放射された光の前記第１の色を、予め定められた許容範囲内の第１の目標の色点へと変化させ、前記第２の色を、予め定められた許容範囲内の第２の目標の色点へと変化させるために、前記第１の波長変換材料の量、前記第２の波長変換材料の量、前記第３の波長変換材料の量、及び前記第４の波長変換材料の量を変更するステップとを含むことを特徴とする方法。
  17. 請求項１６に記載の方法であって、
    前記第１の波長変換材料の前記量の変更により、前記組立品のＬＥＤベース照明装置に供給される前記第１の電流に応じた、ＣＩＥ１９７６ｕ'ｖ'図における第１の方向に沿った色点のシフトが生じ、前記第２の波長変換材料の前記量の変更により、前記ＬＥＤベース照明装置に供給される前記第２の電流に応じた、ＣＩＥ１９７６ｕ'ｖ'図における第２の方向に沿った色点のシフトが生じ、前記第１の方向と前記第２の方向とは平行でないことを特徴とする方法。
  18. 請求項１６に記載の方法であって、
    前記第１の波長変換材料及び前記第２の波長変換材料は、前記組立品のＬＥＤベース照明装置の少なくとも１つの発光ダイオードの上に配置された光透過性要素の表面上に配置されることを特徴とする方法。
  19. 請求項１６に記載の方法であって、
    前記第１の波長変換材料の量の変更は、前記第１の波長変換材料の部分の追加または前記第１の波長変換材料の部分の除去のいずれかを含むことを特徴とする方法。
  20. 請求項１９に記載の方法であって、
    前記第１の波長変換材料の前記部分の除去が、レーザアブレーション、機械的スクライビング、イオンエッチング、化学的エッチング、放電加工、プラズマエッチング、及び化学機械研磨のいずれかによって達成されることを特徴とする方法。
  21. 請求項１９に記載の方法であって、
    前記第１の波長変換材料の前記部分の追加が、ジェットディスペンシング、スプレーコーティング、スクリーン印刷、及びブレードコーティングのいずれかによって達成されることを特徴とする方法。
  22. 請求項１６に記載の方法であって、
    前記第１の波長変換材料の量の変更が行われるべき場所の位置を決定するステップを更に含むことを特徴とする方法。
  23. 請求項２２に記載の方法であって、
    前記第１の波長変換材料の量の変更が行われる前記位置の決定が、前記組立品のＬＥＤベース照明装置の出力ビーム強度分布、前記組立品のＬＥＤベース照明装置の光変換効率、前記組立品のＬＥＤベース照明装置の色均一性、及び前記組立品のＬＥＤベース照明装置の発光面にわたる温度分布のいずれかに基づくことを特徴とする方法。
  24. 請求項１６に記載の方法であって、
    前記第１の波長変換材料、前記第２の波長変換材料、前記第３の波長変換材料、及び前記第４の波長変換材料は、少なくとも１つの色変換要素の上に配置され、
    前記第１の波長変換材料の量、前記第２の波長変換材料の量、前記第３の波長変換材料の量、及び前記第４の波長変換材料の量を変更するステップは、前記少なくとも１つの色変換要素の上に配置された前記第１の波長変換材料の量、前記第２の波長変換材料の量、前記第３の波長変換材料の量、及び前記第４の波長変換材料の量の変更を変更するステップを含むことを特徴とする方法。
  25. 命令を格納した非一時的でコンピュータに読み出し可能な媒体であって、
    前記命令がプロセッサによって読み出されると、前記プロセッサが、
    第１の電流を受け取るように構成された第１のＬＥＤを備えたＬＥＤベース照明装置から、前記ＬＥＤベース照明装置に供給された前記第１の電流に応じて照射された光の第１の色の表示を受け取るステップであって、前記第１のＬＥＤから放射された光は、第１の量の第１の波長変換材料と、第２の量の第２の波長変換材料を照射する、該ステップと、
    第２の電流を受け取るように構成された第２のＬＥＤを備えたＬＥＤベース照明装置から、前記ＬＥＤベース照明装置に供給された前記第２の電流に応じて照射された光の第２の色の表示を受け取るステップであって、前記第２のＬＥＤから放射された光は、第３の量の第３の波長変換材料と、第４の量の第４の波長変換材料を照射する、該ステップと、
    前記第１の波長変換材料の前記第１の量の変更と、前記第２の波長変換材料の前記第２の量の変更と、前記第３の波長変換材料の前記第３の量の変更と、前記第４の波長変換材料の前記第４の量の変更とを含む、前記第１の色及び前記第２の色の少なくとも一部に基づき材料改変プランを生成するステップであって、前記材料改変プランに従って改変された前記ＬＥＤベース照明装置は、前記第１の電流に応じて、第１の目標色点から予め定められた許容範囲内の第３の色を有する光を放射し、前記第２の電流に応じて、第２の目標色点から予め定められた許容範囲内の第４の色を有する光を放射する、該ステップとを実行することを特徴とする非一時的でコンピュータに読み出し可能な媒体。
  26. 請求項２５に記載の非一時的でコンピュータに読み出し可能な媒体であって、
    前記命令がプロセッサによって読み出されると、前記プロセッサが、更に、
    前記第３の色の表示を受け取るステップと、
    前記第３の色の色点が、ＣＩＥ１９７６ｕ'ｖ'図における前記目標の色点からの逸脱度Δｕ'ｖ'が０．００９以内であることを判定するステップとを実行することを特徴とする非一時的でコンピュータに読み出し可能な媒体。
  27. 請求項２５に記載の非一時的でコンピュータに読み出し可能な媒体であって、
    前記材料改変プランは、前記第１の波長変換材料の前記第１の量を変更する位置を含むことを特徴とする非一時的でコンピュータに読み出し可能な媒体。
  28. 請求項２５に記載の非一時的でコンピュータに読み出し可能な媒体であって、
    前記第１の波長変換材料の量の変更が、前記第１の波長変換材料の部分の追加または前記第１の波長変換材料の部分の除去のいずれかを含むことを特徴とする非一時的でコンピュータに読み出し可能な媒体。
  29. 請求項２７に記載の非一時的でコンピュータに読み出し可能な媒体であって、
    前記第１の量の前記第１の波長変換材料の前記位置の決定が、前記ＬＥＤベース照明装置の出力ビーム強度分布、前記ＬＥＤベース照明装置の光変換効率、及び前記ＬＥＤベース照明装置の発光面にわたる温度分布のいずれかに少なくとも部分的に基づくことを特徴とする非一時的でコンピュータに読み出し可能な媒体。
  30. 請求項２５に記載の非一時的でコンピュータに読み出し可能な媒体であって、
    前記第１の波長変換材料の量の変更により、前記ＬＥＤベース照明装置に供給される前記第１の電流に応じた、ＣＩＥ１９７６ｕ'ｖ'図における第１の方向に沿った色点のシフトが生じ、前記第２の波長変換材料の量の変更により、前記ＬＥＤベース照明装置に供給される前記第２の電流に応じた、ＣＩＥ１９７６ｕ'ｖ'図における第２の方向に沿った色点のシフトが生じ、前記第１の方向と前記第２の方向とは平行でないことを特徴とする非一時的でコンピュータに読み出し可能な媒体。
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