JP2018518823A - 青色顔料を有する青色発光蛍光体変換ｌｅｄ - Google Patents

Abstract

本発明は、青色ＬＥＤパッケージ光（１０１）を生成するように構成されたＬＥＤパッケージ（１００）を提供し、当該ＬＥＤパッケージは、青色光源光（１１）を生成するように構成されたソリッドステート光源（１０）と、光源光（１１）の一部を、緑色光を有するルミネセント材料光（２１）へと変換するように構成されたルミネセント材料（２０）と、ルミネセント材料光（２１）の一部を吸収するように構成された青色顔料（３０）とを有する。

Description

本発明は、ＬＥＤパッケージ、及びそのようなＬＥＤパッケージを有する照明装置に関する。本発明は更に、そのようなＬＥＤパッケージ及び／又は照明装置の、特定の照明用途における使用に関する。

信号照明の使用が技術的に知られている。例えば特許文献１（ＷＯ２００９／０４２２５２）は、ハウジングと、第１の波長レンジ（青色光）の励起放射を放つように動作可能な少なくとも１つのＬＥＤ励起源と、励起放射の少なくとも一部を第２の波長レンジの放射へと変換する少なくとも１つの蛍光体材料と、ハウジング開口上に設けられた実質的に透明なカバーとを有するＬＥＤ信号ランプを記載している。一構成において、励起源（ＬＥＤチップ）は蛍光体材料を組み込んでいる。代替的に、蛍光体は、例えば、励起源と透明カバーとの間に配置された透明基板上など、励起源に対して離して設けられ得る。特許文献１のその他の構成において、蛍光体は透明カバー上に設けられる。更なる他の構成では、蛍光体は、他の特別な光学コンポーネントの透明カバー上にカバーの表面上の層として設けられ、又はカバー／光学コンポーネントの材料内に組み込まれる。

特許文献２（ＷＯ２００７／１２５４９３）は、第１の色の光を放つ少なくとも１つの発光ダイオードと、該少なくとも１つの発光ダイオード上に配置され、該発光ダイオードによって放たれた光の少なくとも一部を受けるルミネセント材料とを有する発光デバイスを記載している。その発光デバイスは更に、発光ダイオードによって放たれてルミネセント材料を透過した光を受けて第１の色の光を吸収するように構成されたフィルタを有している。このフィルタは、ケイ素原子及び酸素原子のマトリクス中に分布された顔料化合物を有し、マトリクス中でケイ素原子の少なくとも一部が炭化水素基に直接結合されている。

特許文献３（ＥＰ２７３６０８６）は半導体デバイスを記載しており、また、照明機器とともに使用可能な発光デバイスパッケージが開示されている。その発光デバイスパッケージは、パッケージ本体と、パッケージ本体上に位置して、第１の波長帯を持つ光を放つ発光デバイスと、間に距離を置いて発光デバイスの上に位置する透明基板と、透明基板上に位置し、第１の波長帯を持つ光の少なくとも一部を吸収して、第２の波長帯を持つ光へと変換する波長変換層と、波長変換層上に位置して、波長変換層の色を較正する色較正層とを有している。

特許文献４（ＵＳ５２７７８４１）は、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌを、２０ｗｔ％よりも少ない量の、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｔｂ及びＬａＯＣｌ：Ｔｂからなる群から選択される少なくとも１つの緑色発光蛍光体と、混合することによって得られる混合青色発光蛍光体を記載しており、それにより、輝度及び輝度飽和特性を大いに向上させている。

特許文献５（ＵＳ２０１１／０２９１１３２）は、発光デバイス（ＬＥＤ）を記載している。そのＬＥＤは、その上に青色光エミッタを有するキャリア基板を含んでいる。青色光エミッタ上に、蛍光材料を含有した層がある。青色光エミッタの周囲に封入材が配置されている。封入材の外表面と青色光エミッタとの間に、顔料が懸濁されている。

特許文献６（ＵＳ２００９／０１６７１５１）は、例えばＬＥＤなどの放射源と、蛍光体を含んだ波長変換部材とを有する照明装置、バックライト装置、及び表示装置を記載している。その一形態において、２つの波長変換部材の間に選択的な反射器を配置することによって、装置内での自己吸収が抑圧又は抑制され、より長いピーク波長を持つ光を放つ波長変換部材が、より短いピーク波長を持つ光を放つ別の波長変換部材の照射から実質的にアイソレートされている。他の形態では、それらの波長変換部材が、ストリップ構成又は隣接六角形構成で配置されている。

国際公開第２００９／０４２２５２号パンフレット 国際公開第２００７／１２５４９３号パンフレット 欧州特許出願公開第２７３６０８６号明細書 米国特許第５２７７８４１号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０２９１１３２号明細書 米国特許出願公開第２００９／０１６７１５１号明細書

特に特定の照明用途では、青色発光光源の光束を増大させることが望まれる。ＩｎＧａＮ青色ＬＥＤ上に緑色発光蛍光体の薄層を追加することによって、既に青色光シグナリング用途で青色発光ＬＥＤの光束を増大させることができると思われた。しかしながら、光束を更に向上させることが望まれる。用語“光束”又は“ルミナスパワー”は、技術的に知られているように、知覚される（すなわち、人間によって知覚される）光のパワーの尺度を記述するものである。用語“蛍光体”の代わりに、用語“ルミネセント材料”も適用され得る。

従って、本発明の一観点は、代わりの光源及び／又はそのような光源を有する照明装置を提供することであり、それらは好ましくは更に、上述の欠点のうちの１つ以上を少なくとも部分的に取り除くものであり、また特に、なおも青色光を提供しながら更に高い光束を有し得るものである。

驚くべきことに、青色光源、緑色ルミネセント材料及び青色顔料の特定の組み合わせは、非常に良好な結果をもたらすようである。本発明は、とりわけ、飽和した青色発光を維持し且つ飽和した青色についての望ましい色度域の中に留まりながら、光束を増大させるために、蛍光体層に青色顔料を付加することを記述する。青色ピーク波長と緑色蛍光体との所与の組合せについて、２０％よりも高い光束利得が達成されている。本発明は、とりわけ、青色非常用照明及び／又は装飾照明の用途におけるｐｃＬＥＤ（蛍光体変換ＬＥＤ）に使用されることができる。

第１の態様において、本発明は、青色ＬＥＤパッケージ光を生成するように構成されたＬＥＤパッケージを提供し、当該ＬＥＤパッケージは、青色光源光を生成するように構成された（ソリッドステート）光源と、光源光の一部を、緑色光を有するルミネセント材料光へと変換するように構成されたルミネセント材料と、ルミネセント材料光の一部を吸収するように構成された青色顔料とを有する。

驚くべきことに、このようなＬＥＤパッケージでは、青色光に関して比較的高い光束が達成され得るようである。光の色は、例えばＣＩＥ Ｓ ００４／Ｅ−２００１及び／又はＤＩＮ ６１６３−４：２０１１−０７によって定義されるなどの、要求される青色を記述するＣＩＥ図の最も効率的な部分内のＣＩＥ座標に調整されることができる。従って、一実施形態において、特にそのようなＬＥＤパッケージ又はそのようなＬＥＤパッケージを有する照明装置は、特に、青色の非常用照明を提供するため、又は装飾照明を提供するために使用され得る。

特に、光源は、動作中に少なくとも、４００−４９０ｎｍの範囲から選択される波長の光（光源光）を放つソリッドステート光源であり、特に、動作中に少なくとも、４２０−４９０ｎｍの範囲、更に特には４４０−４９０ｎｍの範囲内から選択される波長の光を放つ光源である。更に特には、（ソリッドステート）光源は、４５０−４６５ｎｍの範囲内にピーク波長（すなわち、発光の最大値）を持つ青色光源光を生成するように構成される。従って、特定の一実施形態において、光源は青色光を生成するように構成される。特定の一実施形態において、光源はソリッドステート光源（例えばＬＥＤ又はレーザダイオードなど）を有する。用語“光源”はまた、例えば２−２０個の（ソリッドステート）ＬＥＤ光源などの、複数の光源に関係し得る。従って、ＬＥＤなる用語は、複数のＬＥＤを指すこともある。どのような構成が選択されようとも、ＬＥＤパッケージから直接下流で、ＬＥＤパッケージから出てくる光は特に青色光である。この青色光は、例えばＵＶ、緑色、黄色、橙色、及び赤色のうちの１つ以上内の小さい寄与分を有し得るが、ＬＥＤパッケージ光のスペクトル分布は、それが青色光であるようなものである。従って、ＬＥＤパッケージ光の主波長は、特に４５０−４７０ｎｍの範囲内にある。実施形態において、用語“ＬＥＤパッケージ”の代わりに、用語“レーザパッケージ”も、特にソリッドステート光源がレーザを有する実施形態において適用され得る。従って、全般的に用語“光源パッケージ”が使用されてもよい。

用語“上流”及び“下流”は、光生成手段（ここでは特に（ソリッドステート）光源）からの光の伝播に対するアイテム又は機構の配置に関係し、光生成手段からの光ビーム内の第１の位置に対して、光生成手段にいっそう近い光ビーム内の第２の位置が“上流”であり、光生成手段から更に離れた光ビーム内の第３の位置が“下流”である。

用語“紫色光”又は“紫色発光”は、特に、約３８０−４４０ｎｍの範囲内の波長を持つ光に関する。用語“青色光”又は“青色発光”は、特に、約４４０−４９５ｎｍの範囲内（一部の紫色及び青緑色の色相を含む）の波長を持つ光に関する。用語“緑色光”又は“緑色発光”は、特に、約４９５−５７０ｎｍの範囲内の波長を持つ光に関する。用語“黄色光”又は“黄色発光”は、特に、約５７０−５９０ｎｍの範囲内の波長を持つ光に関する。用語“橙色光”又は“橙色発光”は、特に、約５９０−６２０ｎｍの範囲内の波長を持つ光に関する。用語“赤色光”又は“赤色発光”は、特に、約６２０−７８０ｎｍの範囲内の波長を持つ光に関する。用語“桃色光”又は“桃色発光”は、青色成分及び赤色成分を持つ光を表す。用語“可視”、“可視光”又は“可視発光”は、約３８０−７８０ｎｍの範囲内の波長を持つ光を表す。

更に特には、青色ＬＥＤパッケージ光のＣＩＥ座標は、ｘ−ＣＩＥ座標について約０．０９１−０．１７５の範囲内にあり、ｙ−ＣＩＥ座標について約０．０２５−０．１８３の範囲内にある。いっそう更には、青色ＬＥＤパッケージ光のＣＩＥ座標は、（０．０９１，０．１３３）、（０．１４９，０．０２５）、（０．１７５，０．０９８）及び（０．１７４，０．１８３）によって画成されるＣＩＥ図の部分内にある。これは実質的に、上で示したＣＩＥ Ｓ ００４／Ｅ−２００１及び／又はＤＩＮ ６１６３−４：２０１１−０７に適合する。光源の主波長（又はピーク波長）、ルミネセント材料の種類（例えば二価ユーロピウム及び／又は三価セリウムなどの活性種の濃度を含む）、青色顔料の種類、並びにルミネセント材料と青色顔料との相対的な量及び相対的な配置を選定することによって、所望の色点が選定され得る。いっそう特には、青色ＬＥＤパッケージ光のｘ−ＣＩＥ座標は最大で約０．１７５であり、且つ／或いは青色ＬＥＤパッケージ光のｙ−ＣＩＥ座標は最小で約０．１４０であり、特に、これら双方の条件が適用される。このようなＣＩＥ座標値で、光は依然として青色であるとともに実質的に最大光束を有する。ＣＩＥ座標について、ここでは、“ＣＩＥ １９３１ ＲＧＢ色空間”を参照しており、これは、当業者に知られているように、１９３１年に国際照明委員会（ＣＩＥ）によって作成された“ＣＩＥ １９３１ ＸＹＺ色空間”としても示されるものである。

特に、ルミネセント材料は、広帯域発光（すなわち、例えば三価ランタニドの４ｆ遷移などの線発光ではない）を提供するように構成される。従って、特に、ルミネッセント材料は、二価ユーロピウム及び／又は三価セリウムに基づくが、有機ルミネッセント材料も適用することができる（以下も更に参照）。

特定の一実施形態において、ルミネセント材料は、４９０−５８０ｎｍの範囲から選択されたピーク波長を持ち且つ／或いは５０−１５０ｎｍの範囲から選択された半値全幅（ＦＷＨＭ）を持つルミネセント材料光を提供するように構成される。特に、ルミネセント材料は、４９０−５３０ｎｍの範囲から選択されたピーク波長を持つルミネセント材料光を提供するように構成される。従って、ルミネセント材料は、緑色光を提供するのみであってもよく、しかしオプションで、それに加えて、例えば黄色光、橙色光及び赤色光のうちの１つ以上を提供してもよい。効率に鑑み、特に、４９０−５３０ｎｍの範囲から選択されたピーク波長を持ち且つ５０−１５０ｎｍの範囲内のＦＷＨＭを持つ発光を提供するルミネセント材料が選択される。緑色光以外の光は、青色顔料によって部分的に吸収されることができ、又は更には実質的に吸収されることができる（以下も参照）。

従って、緑色ルミネセント材料は特に、特にはソリッドステート光源である光源が、単色軌跡上又はそれに比較的近い色点を持つ光を提供するときに、単色軌跡上にない色点を持つ光を提供するために使用され、ルミネセント材料は、得られる色点が（実質的に単色である光源光に対して）緑側にシフトすることを誘発する。青色顔料は、緑色（及びオプションで、存在する場合には黄色、橙色及び赤色も）の少なくとも一部を除去しながら、結果として得られる色をより望ましい青色に押し戻すために使用される。

上で示したように、ルミネセンス材料は特に二価ユーロピウム及び／又は三価セリウムに基づくが、有機ルミネセント材料（例えば、ＢＡＳＦ社からのｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）ｙｅｌｌｏｗ又はｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）ｇｒｅｅｎなど）も適用され得る（以下も更に参照）。用語“ルミネセント材料”はまた、複数の異なるルミネセント材料を指しこともある。ルミネセント材料の各々が、緑色光を有するルミネセント材料光、更に特には、４９０−５８０ｎｍの範囲から選択されたピーク波長を持ち且つ／或いは５０−１５０ｎｍの範囲から選択された半値全幅（ＦＷＨＭ）を持つルミネセント材料光を提供するように構成される。特に、ルミネセント材料（二種以上のルミネセント材料が利用可能である場合）の各々が、４９０−５３０ｎｍの範囲から選択されたピーク波長を持つルミネセント材料光を提供するように構成される。従って、実施形態において、ルミネセント材料光の主波長は、特に、これら上述した範囲のうちの１つの中とし得る。故に、ルミネセント材料は特に、基本的に緑色光であるルミネセント材料光を提供するように構成される。

特定の一実施形態において、ルミネセント材料は、セリウムドープされたガーネットを有する。特に、このようなルミネセント材料は、スペクトル領域の青色部分に十分に近い緑色光を提供することができ、その一方で、顔料によってフィルタリング除去される色を持つ放出光の量は比較的低くなることができ、それによって効率的なＬＥＤパッケージが提供される。特に望ましいセリウム添加ガーネットは、純粋なＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅガーネットのものよりも短い波長にピーク波長を持つガーネットである。というのは、この原型ルミネセント材料は、比較的低い含有量の緑色（及び長波長の青色）を有した比較的黄色の発光を提供するものであるからである。従って、更なる特定の一実施形態において、ルミネセント材料は、（Ｌｕ_{（１−ｘ）}，Ｃｅ_ｘ）_３（Ａｌ_{（１−ｙ）}，Ｇａ_ｙ）_５Ｏ_１２、ただし、０．００５≦ｘ≦０．０８、且つ０≦ｙ≦０．７、更に特には、０．０１≦ｘ≦０．０４、且つ０．１≦ｙ≦０．４を有する。そうとはいえ、少量のＹ及び／又はＧｄ及び／又はＴｂも（Ｌｕ元素の一部に代えて）利用可能とし得る。それに代えて、あるいは加えて、少量のＳｃも（Ａｌ及び／又はＧａの一部に代えて）利用可能とし得る。さらに、オプションで、技術的に知られているように、Ｂ−Ｏ結合（ここで、Ｂは、Ａｌ及びＧａのうちの１つ以上を表す）の一部が、Ｓｉ−Ｎ結合によって置き換えられてもよい。

ルミネセント材料として三価セリウムベースのルミネセント材料が適用され得るだけでなく、緑色ルミネセント材料として二価ユーロピウムベースのルミネセント材料も適用され得る。特定の一実施形態において、ルミネセント材料は、（ａ）Ｓｉ_{（６−ｘ）}Ａｌ_ｘＯ_ｙＮ_{（６−ｙ）}：Ｅｕ、ただし、０＜ｘ≦４．２、０＜ｙ≦４．２（ベータサイアロン）、（ｂ）ユーロピウムでドープされたアルカリ土類金属オルトシリケート、（ｃ）ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎ、（ｄ）ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ，Ｍｎ、及び（ｅ）Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｅｕ、のうちの１つ以上を有する。また、ＷＯ２００２／０５４５０２に規定されているようなルミネセント材料が適用されてもよい。

青色顔料は、特に、ルミネセント材料からの緑色ルミネセント光の一部を吸収するように構成される。従って、青色顔料は特に、黄色、橙色又は赤色においてよりも青色において実質的に大きい透過率を有するように構成される。緑色における透過率は、例えば、青色における透過率と、黄色、橙色又は赤色における透過率との間とし得る。従って、可視域内で、青色顔料は、特に、５７０−６４０ｎｍの範囲内で（１つ以上の）最大吸収を有し得る。特に、青色顔料は、５３０−６８０ｎｍの範囲内での平均吸収よりも実質的に小さい平均吸収を４９５−５３０ｎｍの範囲内で有する。更に特には、青色顔料は、５３０−６３０ｎｍの範囲内での平均吸収よりも実質的に小さい平均吸収を４９５−５３０ｎｍの範囲内で有する。この文脈における用語“実質的に”は、例えば少なくとも５倍など（少なくとも１０倍のように）、少なくとも２倍の違いを含み得る。用語“平均吸収”は、特に、（示された波長にわたっての）波長平均吸収として定義される。

青色顔料は、有機顔料又は無機顔料とし得る。用語“顔料”はまた、複数の異なる顔料を指すこともある。一実施形態において、青色顔料は、４２，０００−４５，０００の範囲から選択されたカラーインデックス国際番号（ＣＩナンバー）を持つ有機色素を有する。好適な顔料の例は、ＣＩ＝４２５６３のビクトリアブルー４Ｒ（ベーシックブルー８）、ＣＩ＝４４０４５のビクトリアブルーＢ（ベーシックブルー２６）、ＣＩ＝４４０４０のビクトリアブルーＲ（ベーシックブルー１１）、及びＣＩ＝４２１３５のキシレンシアノールＦＦ（アシッドブルー１４７）のうちの１つ以上を含み得る。特に、これらの顔料は、吸収及び安定性に関して適切な特性を有するようである。これらに代えて、あるいは加えて、一実施形態において、青色顔料はフタロシアニンを有する。

上で示したように、顔料はまた、追加的又は代替的に、無機材料を有し得る。従って、より更なる特定の一実施形態において、青色顔料は、（ａ）ＭＡｌ_２Ｏ_４、ただし、Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｕ及びＺｎのうちの１つ以上を有し、Ｍは少なくともＣｏを含む、（ｂ）Ｎａ_ｘＡｌ_６Ｓｉ_６Ｏ_２４Ｓ_ｙ、ただし、６≦ｘ≦８、且つ２≦ｙ≦４、のうちの１つ以上を有する。ＭＡｌ_２Ｏ_４の実施形態において、Ｍは特に、基本的にＣｏ（コバルト）を有し得る。後者の顔料は、実施形態において“シコパールブルー”としても示される。

光源、ルミネセント材料、及び顔料は、しかしながら、特に、得られるパッケージ光が青色光源光を含むという条件、及びルミネセント材料光の一部が顔料によって吸収されるという条件の下で、複数の異なるやり方で配置され得る。故に、得られるパッケージ光は、特に、青色光源光とルミネセント材料光の一部とを有する。

顔料は特に、波長選択吸収の結果として反射光又は透過光の色を変化させる材料である。この（物理的な）プロセスは、蛍光、燐光、及び物質が光を発するその他の形態の発光とは異なる。

ルミネセント材料は、例えば、ＬＥＤダイ上などの光源上のルミネセント材料含有層として構成され得る。しかしながら、ルミネセント材料はまた、光源から距離を置いたルミネセント材料含有層（“リモート”）として構成されてもよい。また、顔料は、そのようなルミネセント材料含有層上、又はルミネセント材料含有層から距離を置いて（リモート）の何れかで、ルミネセント材料含有層の下流の顔料含有層として構成され得る。それに代えて、あるいは加えて、顔料及びルミネセント材料は、光源から直接下流に（且つ／）或いは光源からリモートの何れかで配置された、同一の層に含められてもよい。従って、特定の一実施形態において、ここに規定されるＬＥＤパッケージは、ルミネセント材料を有する第１の層（“ルミネセント材料含有層”）と、青色顔料を有する第２の層とを有し、ソリッドステート光源に対して、第２の層が第１の層の下流に配置される。より更なる一実施形態において、ここに規定されるＬＥＤパッケージは、ルミネセント材料と青色顔料とを有する第１の層（“ルミネセント材料含有層”）を有する。

より更なる一態様において、本発明はまた、ＬＥＤパッケージを有する照明装置を提供する。そのような照明装置は、（例えば、緑色光、黄色光、橙色光、及び赤色光のうちの１つ以上を生成するように構成された１つ以上などの）１つ以上の他の光源をも有し得る。しかしながら、それに代えて、あるいは加えて、そのような照明装置はまた、例えばＬＥＤパッケージ光をコリメートするための、光学系を有していてもよい。当然ながら、そのような照明装置はまた、ＬＥＤパッケージ（光）を制御するように構成された制御ユニットを有し得る。従って、一実施形態において、本発明は、ここに規定されるＬＥＤパッケージと、制御ユニットと、そして特にはまた、（ａ）光学系及び（ｂ）更なる光源のうちの１つ以上と、を有する照明装置を提供し、制御ユニットは、ＬＥＤパッケージと、オプションの更なる光源とを制御するように構成される。従って、一実施形態において、照明装置は、実質的に青色光のみを提供してもよいが、更なる一実施形態において、照明装置は、例えば特に、白色光などを提供するように構成されてもよい。上で示したように、この照明装置は、とりわけ、青色非常用照明を提供するため、及び／又は装飾照明を提供するために使用され得る。用語“更なる光源”はまた、複数の（異なる）光源を指すこともある。

ＬＥＤパッケージ又は照明装置は、例えば、オフィス照明システム、家庭応用システム、店舗照明システム、家庭照明システム、アクセント照明システム、スポット照明システム、劇場照明システム、光ファイバ応用システム、投影システム、自発光ディスプレイシステム、ピクセル化ディスプレイシステム、セグメント化ディスプレイシステム、警告標識システム、医療照明応用システム、インジケータ標識システム、装飾照明システム、可搬式システム、自動車応用、グリーン家庭照明システム、園芸照明などの一部であるか、それに適用されるかし得る。

ここでの白色光なる用語は、当業者に知られたものである。これは、特に、約２０００Ｋと２００００Ｋとの間、特に２７００−２００００Ｋ（一般的な照明では、特に、約２７００Ｋから６５００Ｋの範囲内、背面照明（バックライト）目的では、特に、約７０００Ｋから２００００Ｋの範囲内、そして、特に、ＢＢＬ（黒体軌跡）から約１５ＳＤＣＭ（カラーマッチングの標準偏差）以内、特には、ＢＢＬから約１０ＳＤＣＭ以内、更に特には、ＢＢＬから約５ＳＤＣＭ以内）の相関色温度（ＣＣＴ）を持つ光に関する。

次いで、以下の図を含む添付の模式的な図面を参照して、単に例として、本発明の実施形態を説明する。図面において、対応し合う参照符号は、対応し合う部分を指し示している。
ＬＥＤパッケージの一実施形態を模式的に示している。 ＬＥＤパッケージの一実施形態を模式的に示している。 ＬＥＤパッケージの一実施形態を模式的に示している。 ＬＥＤパッケージの一実施形態を模式的に示している。 照明装置の一実施形態を模式的に示している。 ４５０−４６５ｎｍの主波長（実線）を持つ青色ＩｎＧａＮ ＬＥＤの正規化した発光スペクトルと、ＣＩＥ １９３１に従った明所視に関するルミナス効率関数（破線カーブ）とを示している。 図１の青色ＬＥＤの色点と、ＣＩＥ Ｓ ００４／Ｅ−２００１及びＤＩＮ ６１６３−４：２０１１−０７光信号色に適合する飽和した青色についての青色域とを示すＣＩＥ １９３１色度図を示している。外側の曲線は、単色の色のスペクトル軌跡を示している。 青色ＬＥＤ上のＧａ，ＬｕＡＧ：Ｃｅ蛍光体を用いて作製されたｐｃＬＥＤの色点を示している。四角：青色顔料なし、４５５．５ｎｍ主波長を持つ青色ＬＥＤ。三角：シコパール顔料あり（より急峻な線であり、この最適化されていない例において、この線はほぼ、示された青色領域の最も高いｙ値で終了している）。丸：本発明の例と同じｘ色座標の青色顔料なし。青色顔料の適用によってこの青色ＬＥＤで得られた光束利得は、同じｘ色座標で比較して２０パーセントである（下記の表１も参照）。 青色ＬＥＤ上のＧａ，ＬｕＡＧ：Ｃｅ蛍光体を用いて作製されたｐｃＬＥＤを示している。図３ｃと比較して、主波長は４５８ｎｍである。三角形：シコパール顔料あり。丸：本発明の例と同じｘ色座標の青色顔料なし。青色顔料の適用によってこの青色ＬＥＤで得られた光束利得は、ここでは２６パーセントである（下記の表２も参照）。 本発明の実施例で使用されたルミネセント材料の発光及び顔料の透過率を示している。 模式図は必ずしも縮尺通りではない。

図１ａは、青色ＬＥＤパッケージ光１０１を生成するように構成されたＬＥＤパッケージ１００の一実施形態を模式的に示している。ＬＥＤパッケージは、青色光源光１１を生成するように構成された光源１０と、光源光１１の一部を、緑色光を有するルミネセント材料光２１へと変換するように構成されたルミネセント材料２０と、ルミネセント材料光２１の一部を吸収するように構成された青色顔料３０とを有している。この模式的実施形態において、ルミネセント材料２０及び顔料３０は、第１の層１２０として指し示される単一の層に含められている。この実施形態では、ＬＥＤダイ１２を含むソリッドステート光源が適用されている。ルミネセント材料層、すなわち、ルミネセント材料含有層、すなわち、第１の層１２０は、この模式的実施形態において、ＬＥＤダイと物理的に接触している。

図１ｂ−１ｄは、ルミネセント材料２０を有する第１の層との間に非ゼロの距離ｄ１を有した（図１ｂ及び１ｃ参照）、又はこれまた、特にはＬＥＤダイ１２である光源と物理的に接触した（図１ｃ）、幾つかの変形例を模式的に示している。さらに、顔料３０も、図１ｂに模式的に示されるように、ルミネセント材料から非ゼロの距離ｄ２にあるとしてもよい。図１ｃでは、ルミネセント材料（含有層１２０）が、光源から直接下流に配置され、そして、顔料３０が、ルミネセント材料含有層１２０から直接下流に配置されている。図１ｄは、ルミネセント材料２０及び顔料３０が、光源１０の発光面（ここではＬＥＤダイ１２）から非ゼロの距離ｄ１に配置されていることを除いて、図１ａに模式的に示されたのと実質的に同じ形態である。

図２は、ＬＥＤパッケージ１００と制御ユニット１５１とを有する照明装置２の一実施形態を非常に模式的に示している。照明装置２は、オプションで更に、（ａ）光学系１５２、及び（ｂ）更なる光源２００のうちの１つ以上を有し得る。制御ユニット１５１は、特に、ＬＥＤパッケージ１００とオプションの更なる光源２００とを制御するように構成され得る。例として、更なる光源２００もＬＥＤ光源を有する。また、例として、この更なる光源２００の下流にも光学系が配置されている。当然ながら、個別の光学系に代えて、あるいは個別の光学系に加えて、ＬＥＤパッケージ１００及び更なる光源２００の下流に光学系が配置されてもよい。

図３ａは、青色ＬＥＤ（ＩｎＧａＮ）の発光スペクトル（図３ｂも参照）を、人間の目の感度の光度関数（破線カーブ）と組み合わせて示している。青色ＩｎＧａＮ ＬＥＤは、電力から光パワーへの変換に関して非常に効率的であるものの、人間の視覚系の限られた眼の感度に起因して、放射される青色光について知覚される明るさは低い。

図３ｂは、ＣＩＥ色度図における図３ａの青色ＬＥＤの色点と飽和した青色の色域とを示している。ｙ色座標が増大すると、同じ光パワーでの（ＬＥＤ）発光スペクトルのルーメン束が急速に増加する。これはまた、青色ＩｎＧａＮ発光をより長波長にシフトさせることによって実現され得るが、それはＬＥＤの光学特性及び効率の低下をもたらすことになる。

青色光の一部を変換するために青色ＬＥＤ上に緑色発光蛍光体材料を付加することは、光束を増加させるが、効率的な緑色発光ＬＥＤ蛍光体のスペクトル特性に起因して、図３ｂの青色域から急速に立ち去ってしまう。

従って、本発明は、特に飽和青色光の色域内であって特にＣＩＥ Ｓ ００４／Ｅ−２００１光信号色に適合した色点を持った、高い光束の青色発光ＬＥＤを提供する。本発明の別の１つの目的は、ＬＥＤのあらゆる温度及び駆動条件で、色点を青色域内に保つことである。

本発明の別の１つの意図は、所与のｘ色座標にて、青色域内で可能な限り高いｙ色座標を有するＬＥＤを作り出すことである。これは、青色ＩｎＧａＮ ＬＥＤを、青色ＬＥＤ光の一部を緑色発光へと変換する緑色発光蛍光体、及び青色顔料と組み合わせることによって達成される。緑色蛍光体は、４９０ｎｍ＜Ｌｐｋ＜５８０ｎｍなるピーク発光波長Ｌｐｋを持つ何らかの蛍光体材料とすることができ、特に、ピーク波長は４９０−５３０ｎｍの範囲内である。

特に、使用した顔料は、高い温度及び高い光照射レベルに対するそれらの安定性によって選定されており、これは任意の青色ＬＥＤパッケージにおける適用を可能にする。原理上、特に、それが適用要件及び信頼性要件と実質的に適合する限り、如何なる青色顔料も使用され得る。上述の顔料は、例えば、微粒子粉末として入手可能であり、シリコーン又はその他のマトリクス材料に混合されることができる。顔料粉末を単に蛍光体スラリーに付加し、それを蛍光体層と共に塗布することが可能である。あるいは、蛍光体を含まない顔料スラリーを蛍光体層の上に塗布することができる。色点及び光束に対して得られる光学的効果は同等である。また、無機蛍光体上の量子ドットから、セラミック蛍光体プレート、有機蛍光体成分（例えば、Ｌｕｍｏｇｅｎ）に至るまで、所望の発光特性を有する任意の蛍光体材料との組み合わせも可能である。従って、一実施形態において、パッケージはルミネセント材料含有層を有し、この層は特に、ルミネセント材料のためのホストとして、そしてオプションとして、青色顔料のためのホストとしても、シリコーンを有する。

例１
ｘ＝０．０２且つｙ＝０．４とした１５．４ｗｔ％の（Ｌｕ_{（１−ｘ）}，Ｃｅ_ｘ）３（Ａｌ_{（１−ｙ）}，Ｇａ_ｙ）_５Ｏ_１２を、１ｗｔ％のシリカとともに、シリコーン中に混ぜることによって、蛍光体スラリーを作製した（重量分率は全て、マトリクス材料のシリコーン質量に対して計算されている）。このスラリーを、４５５．５ｎｍの主波長の青色発光ＬＥＤを備えたミッドパワー３５３５Ｌパッケージをスラリーでディスペンスするのに用いたところ、図３ｃに示す色点（青色顔料なし：丸）に到達した。同じスラリーに、０．２８ｗｔ％の、ＢＡＳＦ社からのＳｉｃｏｐａｌ Ｂｌａｕを付加し、青色顔料なしのものと同様にＬＥＤを作製した（青色顔料あり：三角）。結果として得られたこの色点も図３ｃに示されている。積分球を用いて測定した１００ｍＡのＬＥＤ電流での平均光束値を表１に示す。

青色顔料ありでのＬＥＤの光束利得は、顔料を有さずに同じ緑色蛍光体を有するＬＥＤと同一のｘ色座標で比較して、２０パーセントである（表１参照）。

例２
ここでは、４５８ｎｍという長めの主波長を有する次の青色ビンの青色波長を、顔料なしの同じ蛍光体スラリーとともに使用した。０．２４ｗｔ％のＳｉｃｏｐａｌ Ｂｌａｕを有する別の同じ蛍光体スラリーを作製し、４５８ｎｍの青色主波長を持つＬＥＤをディスペンスした。平均の色点を図３ｄに示している。ｘ＝０．１６６のｘ色座標において、ここでは、表２に示されるように、蛍光体懸濁液中の青色顔料の塗布で、青色域内の光束が２６パーセント増大している。同一のｘ色座標のＬＥＤを比較した。

図３ｅは、参照符号Ｅ２０で指し示した、使用したルミネセント材料２０の発光スペクトルと、参照符号Ａ３０で指し示した、使用した顔料３０の透過率又は（逆数の）吸収を示している。このグラフから見て取れるように、顔料は、ルミネッセンスのうち長波長発光の部分を吸収する。例として、５３０−６８０ｎｍの波長域における平均吸収率は、（この例では）約０．６−０．７のオーダーであり得る。

例えば“実質的に全ての光”又は“実質的に構成される”などにおける、ここでの用語“実質的に”は、当業者によって理解されるものである。用語“実質的に”はまた、“全体的に”、“完全に”、“全て”などを持つ実施形態をも含み得る。従って、実施形態において、実質的にという形容詞は除去されてもよいことがある。適用可能な場合、用語“実質的に”はまた、９０％以上に関係し、例えば、９５％以上、特には９９％以上、より特には、１００％を含め、９９．５％以上などに関係し得る。用語“有する”は、用語“有する”が“からなる”を意味する実施形態をも含む。用語“及び／又は”は、特に、“及び／又は”の前後に述べられるアイテムのうちの１つ以上に関係する。例えば、“アイテム１及び／又はアイテム２”なる言い回し及び同様の言い回しは、アイテム１とアイテム２との一方又は双方に関係し得る。用語“有している”は、一実施形態において、“からなっている”を表し得るが、他の一実施形態においてはまた、“規定される種を少なくとも含んでいるとともにオプションで１つ以上のその他の種を含んでいる”をも表し得る。

さらに、本明細書中及び請求項中の第１、第２、第３などの用語は、同様の要素同士の間で区別するために使用されており、必ずしも順次的又は時間的な順番を記述するものではない。理解されるべきことには、そのように使用される用語は、適当な状況下で相互に交換可能であり、ここに記載される本発明の実施形態は、ここに記載あるいは図示されるもの以外の順序での操作が可能である。

ここでのデバイスは、とりわけ、動作において記述されている。当業者に明らかなように、本発明は、動作の方法又は動作中のデバイスに限定されない。

なお、上述の実施形態は、本発明を限定ではなく例示するものであり、当業者は、添付の請求項の範囲を逸脱することなく、数多くの他の実施形態を設計することができるであろう。請求項において、括弧内に置かれた何れの参照符号も、請求項を限定するものとして解されるべきでない。動詞“有する”及びその活用形の使用は、請求項中に述べられるもの以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。要素を前置する冠詞“ａ”又は“ａｎ”は、複数のそれら要素の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの別個の要素を有するハードウェアによって実装されることができ、また、好適にプログラムされたコンピュータによって実装され得る。幾つかの手段を列挙するデバイスクレームにおいて、それらの手段のうちの幾つかが、同一のハードウェアアイテムによって具現化されてもよい。特定の複数の手段が相互に異なる従属項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組合せが有利に使用され得ないということを指し示すものではない。

本発明は更に、本明細書に記載され且つ／或いは添付の図面に示された特徴的フィーチャのうちの１つ以上を有するデバイスに当てはまる。本発明は更に、本明細書に記載され且つ／或いは添付の図面に示された特徴的フィーチャのうちの１つ以上を有する方法又はプロセスに関する。

更なる利点を提供するために、本開示にて説明される様々な態様が組み合わされ得る。また、これらのフィーチャのうちの一部は、１つ以上の分割出願の基礎を形成し得る。

Claims (15)

1. 青色ＬＥＤパッケージ光を生成するように構成されたＬＥＤパッケージであって、
   青色光源光を生成するように構成されたソリッドステート光源と、
   前記光源光の一部を、緑色光を有するルミネセント材料光へと変換するように構成されたルミネセント材料と、
   前記ルミネセント材料光の一部を吸収するように構成された青色顔料と、
   を有するＬＥＤパッケージ。
2. 前記青色ＬＥＤパッケージ光のＣＩＥ座標は、ｘ−ＣＩＥ座標について０．０９１−０．１７５の範囲内にあり、ｙ−ＣＩＥ座標について０．０２５−０．１８３の範囲内にある、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
3. 前記青色ＬＥＤパッケージ光のＣＩＥ座標は、（０．０９１，０．１３３）、（０．１４９，０．０２５）、（０．１７５，０．０９８）及び（０．１７４，０．１８３）によって画成されるＣＩＥ図の部分内にあり、且つ前記青色ＬＥＤパッケージ光のｘ−ＣＩＥ座標は最大で０．１７５であり、前記青色ＬＥＤパッケージ光のｙ−ＣＩＥ座標は最小で０．１４０である、請求項１又は２に記載のＬＥＤパッケージ。
4. 前記ソリッドステート光源は、４５０−４６５ｎｍの範囲内にピーク波長を持つ青色光源光を生成するように構成されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
5. 前記ルミネセント材料は、４９０−５３０ｎｍの範囲から選択されたピーク波長を持ち且つ５０−１５０ｎｍの範囲から選択された半値全幅（ＦＷＨＭ）を持つルミネセント材料光を提供するように構成されている、請求項１乃至４の何れか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
6. 前記ルミネセント材料は、セリウムドープされたガーネットを有する、請求項１乃至５の何れか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
7. 前記ルミネセント材料は、０．００５≦ｘ≦０．０８、且つ０≦ｙ≦０．７として、（Ｌｕ_{（１−ｘ）}，Ｃｅ_ｘ）_３（Ａｌ_{（１−ｙ）}，Ｇａ_ｙ）_５Ｏ_１２を有する、請求項１乃至６の何れか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
8. 前記ルミネセント材料は、（ａ）Ｓｉ_{（６−ｘ）}Ａｌ_ｘＯ_ｙＮ_{（６−ｙ）}：Ｅｕ、ただし、０＜ｘ≦４．２、０＜ｙ≦４．２（ベータサイアロン）、（ｂ）ユーロピウムでドープされたアルカリ土類金属オルトシリケート、（ｃ）ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎ、（ｄ）ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ，Ｍｎ、及び（ｅ）Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｅｕ、のうちの１つ以上を有する、請求項１乃至７の何れか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
9. 前記青色顔料は、４２０００−４５０００の範囲から選択されたカラーインデックス国際番号を持つ有機色素を有する、請求項１乃至８の何れか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
10. 前記青色顔料はフタロシアニンを有する、請求項１乃至９の何れか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
11. 前記青色顔料は、（ａ）ＭＡｌ_２Ｏ_４、ただし、Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｕ及びＺｎのうちの１つ以上を有し、Ｍは少なくともＣｏを含む、（ｂ）Ｎａ_ｘＡｌ_６Ｓｉ_６Ｏ_２４Ｓ_ｙ、ただし、６≦ｘ≦８、且つ２≦ｙ≦４、のうちの１つ以上を有する、請求項１乃至１０の何れか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
12. 当該ＬＥＤパッケージは、前記ルミネセント材料を有する第１の層と、前記青色顔料を有する第２の層とを有し、
    前記ソリッドステート光源に対して、前記第２の層が前記第１の層の下流に配置されている、
    請求項１乃至１１の何れか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
13. 前記ルミネセント材料と前記青色顔料とを有する第１の層、を有する請求項１乃至１２の何れか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
14. 請求項１乃至１３の何れか一項に記載のＬＥＤパッケージと、制御ユニットと、（ａ）光学系及び（ｂ）更なる光源のうちの１つ以上と、を有する照明装置であって、
    前記制御ユニットは、前記ＬＥＤパッケージと、オプションの前記更なる光源とを制御するように構成されている、照明装置。
15. 青色非常用照明を提供するため又は装飾照明を提供するための、請求項１乃至１３の何れか一項に記載のＬＥＤパッケージ又は請求項１４に記載の照明装置の使用。

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