JP2020505787A - LED structure and lighting equipment for continuous disinfection - Google Patents

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Abstract

LED構造、照明器具及び白色光照明を提供する方法。前記LED構造は、基板と、該基板の上に空洞として画定された発光領域と、前記空洞の中に取り付けられた、殺菌の特性を有する第1のタイプの発光半導体源と、前記空洞の中に取り付けられた、波長変換材料を引き起こして白色光を発生させる機能を有する第2のタイプの発光半導体源と、該発光半導体源の頂部の上に形成される、波長変換材料層と、を備える。本発明は、人間に有害でもなく、不快感も生じない白色光源として、人間に視覚的に見える光源又は照明器具により、消毒を可能にする。LED structure, lighting fixture and method for providing white light illumination. The LED structure includes a substrate, a light emitting region defined as a cavity above the substrate, a first type of light emitting semiconductor source having sterilizing properties mounted within the cavity, and a light emitting semiconductor source within the cavity. A second type of light emitting semiconductor source having a function of causing a wavelength converting material to generate white light, and a wavelength converting material layer formed on the top of the light emitting semiconductor source, the wavelength converting material layer being attached to the light emitting semiconductor source. . The present invention enables disinfection by a light source or lighting fixture that is visible to humans as a white light source that is not harmful to humans and does not cause discomfort.

Description

本発明は、光による消毒用に用いる人工照明の配置及び方法に関する。特に、本発明は、殺菌効果を提供する光エレクトロニクス及び白色発光ダイオード(LED)の技術分野に関する。本発明は、統合LED構造及び連続的に動作する消毒照明器具のアプリケーションに関する。   The present invention relates to an arrangement and method for artificial lighting used for light disinfection. In particular, the invention relates to the technical field of optoelectronics and white light emitting diodes (LEDs) that provide a bactericidal effect. The present invention relates to the application of integrated LED structures and continuously operating disinfecting lighting fixtures.

紫外線(UV)源は、消毒に良く適しており、殺菌及び抗菌効果を有することはよく知られている。遠紫外線(UVC)源は、細菌の表面上の成長を効果的に防ぐことが知られており、殺菌源として広く用いられる。しかしながら、水銀灯などのUVC源の使用の欠点は、UVCライトは人間に有害であり、したがって、人々のいる所での使用を妨げる事実である。遠紫外線の消毒のしわざのメカニズムは、DNA分子の分解であることが知られており、これは260〜290nmの間の特に強い吸収を有する。   Ultraviolet (UV) sources are well suited for disinfection and are well known to have bactericidal and antibacterial effects. Far ultraviolet (UVC) sources are known to effectively prevent growth on bacterial surfaces and are widely used as germicidal sources. However, a disadvantage of the use of UVC sources, such as mercury lamps, is the fact that UVC lights are harmful to humans and thus hinder their use where people are. The work mechanism of far-UV disinfection is known to be the degradation of DNA molecules, which have a particularly strong absorption between 260 and 290 nm.

異なる物理的メカニズムに基づくけれども、より長い波長も殺菌効果を有することも知られている。365nmのUVA光は細菌の成長を抑止することが知られており、青/紫色光も類似の成長阻害効果を生じる。青/紫色光の波長では殺菌効果はより小さいけれども、連続的に動作する消毒光において活用することができる。405nmの光は細胞に活性酸素種(ROS)の生成を引き起こすことがよく知られている。これらの負の電荷を持つ酸素イオンは、次いで、細胞の代謝を防ぎ、例えば、細菌のコロニーの成長を効果的に抑制する。消毒光の強さは一番に重要であるが、消毒の能力を究極的に画定するのは、J/m2を単位として表され、表面の上に、又は、物体の上に蓄積される全線量である。 Although based on different physical mechanisms, longer wavelengths are also known to have bactericidal effects. 365 nm UVA light is known to inhibit bacterial growth, and blue / purple light produces a similar growth inhibitory effect. Although the germicidal effect is smaller at the wavelength of blue / violet light, it can be utilized in continuously operating disinfecting light. It is well known that light at 405 nm causes cells to generate reactive oxygen species (ROS). These negatively charged oxygen ions then prevent cell metabolism and effectively inhibit, for example, the growth of bacterial colonies. Although the intensity of disinfection light is important to most, to define the ability of disinfection ultimately it is expressed a J / m 2 as a unit, on the surface, or is stored on the object Total dose.

露光時間が十分に長いが、実用的な価値が、なお高い限りは、適切な発光スペクトルを有するどんなにより低い強度源でも、消毒用に用いることができる。しかしながら、再び、人間がいることが、そのような光の境界を設定する。国際規制安全ガイドラインが、非電離放射線防御の国際委員会(ICNIRP)及びIEC標準IEC-62741(非特許文献1)により定められる。再び、ICNIRPは紫外線の波長を100〜400nmに定める。   As long as the exposure time is long enough, but the practical value is still high, any lower intensity source with a suitable emission spectrum can be used for disinfection. However, again, the presence of humans sets such light boundaries. International regulatory safety guidelines are defined by the International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) and the IEC standard IEC-62741. Again, ICNIRP sets the wavelength of the ultraviolet light at 100-400 nm.

発光源が短い波長の発光、例えば、410nmより短い場合の発光を有する場合、かつ、短い波長の発光が優勢な強度又は色である場合、人間は一般に不快感を経験する。   Humans generally experience discomfort when the emission source has short wavelength emission, for example, emission below 410 nm, and when the short wavelength emission is the predominant intensity or color.

既知の植物育成及び光合成用育成照明は、時には、白色光源を伴う、青色及び赤色光源で構成される。したがって、それらは、殺菌及び抗菌機能に関する問題に対処しない。   Known plant growing and photosynthetic growing lights are composed of blue and red light sources, sometimes with a white light source. Therefore, they do not address the problem with bactericidal and antibacterial functions.

LED及びUV殺菌灯に適用する光源は、CN104056289A(特許文献1)に開示される。しかしながら、再び、そのようなアセンブリは、UV光の人間に対する有害な効果により、一般照明には適切ではない。   A light source applied to an LED and a UV germicidal lamp is disclosed in CN104056289A (Patent Document 1). However, again, such an assembly is not suitable for general lighting due to the harmful effects of UV light on humans.

閉じた環境での消毒機能を有するLED源は、EP2554583A1(特許文献2)に示される。再び、そのような300nmより短い波長を発光する源は、UV光の人間に対する有害な効果により、一般照明には適切ではない。   An LED source having a disinfecting function in a closed environment is shown in EP 2555453 A1. Again, such sources emitting wavelengths shorter than 300 nm are not suitable for general illumination due to the harmful effects of UV light on humans.

発明者の研究所試験により、405nmの発光を有する個々の空間的に分離したLED及び個々の白色光LEDの組合せは、不快感を引き起こす光源をもたらす。個々にパッケージ化されたLEDに基づく光源は、スムーズで均一な光照射野を生じない。特に、集中的な短い波長の発光を有する点源は、かく乱される。短い波長の点源が、白色光LEDの間で、明確に視覚的に見えない源を提供することが必要である。しかしながら、白色光LEDの405nmのLEDへの物理的重ね合わせは容易ではなく不可能である。   According to the inventor's laboratory tests, the combination of individual spatially separated LEDs with 405 nm emission and individual white light LEDs results in a light source that causes discomfort. Light sources based on individually packaged LEDs do not produce a smooth and uniform light field. In particular, point sources with concentrated short wavelength emission are disturbed. It is necessary that a short wavelength point source provide a clearly invisible source between the white light LEDs. However, physical superposition of a white light LED on a 405 nm LED is not easy or possible.

空間的に源を混ぜ合わせる例はUS8398264(特許文献3)に示される。均一な発光を供給し、源の平面で個々の短い波長の発光体が直接見えることを避けるために、拡散プレートをフレネルタイプレンズと共に用いる。既知の拡散器の集まりは複雑で高価である。   An example of spatially mixing sources is shown in US Pat. No. 8,398,264. Diffusion plates are used with Fresnel type lenses to provide uniform emission and to avoid individual short wavelength emitters being directly visible at the source plane. The collection of known diffusers is complex and expensive.

CN104056289A(中国特許第104056289A号明細書)CN104056289A (Chinese Patent No. 104056289A) EP2554583A1(欧州特許第2554583A1号明細書)EP 2555583A1 (European Patent No. 2555453A1) US8398264(米国特許第8398264号明細書)US8398264 (U.S. Pat. No. 8,398,264)

IEC標準IEC-62741IEC standard IEC-62741

上記に論じた課題を解決するために、本発明の目的は、消毒機能を有し調整できる発光スペクトルを有する統合発光ダイオード構造を用いて、白色光照明の方法を提供することである。   In order to solve the problems discussed above, it is an object of the present invention to provide a method for white light illumination using an integrated light emitting diode structure having a disinfecting function and a tunable emission spectrum.

特定の実施態様の一側面は、白色光源として機能し、基板、少なくとも1つ又は複数の発光領域、及び、電気的2つ又は3つのワイヤ制御インターフェースを備える統合LED構造を提供することである。   One aspect of certain embodiments is to provide an integrated LED structure that functions as a white light source and includes a substrate, at least one or more light emitting areas, and two or three electrical wire control interfaces.

別の目的は、優勢な強度又は色である短い波長の発光を有する放射源から、人間が感じる不快感を防ぐことである。   Another object is to prevent human discomfort from sources having short wavelength emission, which is the predominant intensity or color.

本発明は、基板と、該基板の上に空洞として画定された発光領域と、前記空洞の中に取り付けられた、殺菌及び抗菌の特性を有する第1のタイプの発光半導体源と、前記空洞の中に取り付けられた、波長変換材料を引き起こして白色光を発生させる機能を有する第2のタイプの発光半導体源と、を備えるLED構造を提供する概念に基づく。   The present invention comprises a substrate, a light emitting region defined as a cavity above the substrate, a first type of light emitting semiconductor source having sterilizing and antimicrobial properties mounted in the cavity, A light emitting semiconductor source of the second type having the function of causing the wavelength converting material to generate white light mounted therein.

別の実施態様において、LED構造は、基板と、該基板の上に空洞として画定された発光領域と、前記空洞の中に取り付けられた発光半導体源と、該発光半導体源の頂部の上に形成される、波長変換材料層と、前記発光半導体源を電気制御インターフェースに接続するためにオプションとして前記基板の頂面の上にある電気回路層と、を備える。   In another embodiment, an LED structure is formed on a substrate, a light emitting region defined as a cavity above the substrate, a light emitting semiconductor source mounted in the cavity, and a top of the light emitting semiconductor source. A wavelength conversion material layer, and an electrical circuit layer optionally on top of the substrate for connecting the light emitting semiconductor source to an electrical control interface.

別の実施態様において、LED構造は、基板と、該基板の上に空洞として画定された発光領域と、前記空洞の中に取り付けられた発光半導体源と、該発光半導体源の頂部の上に形成される、波長変換材料層と、前記発光半導体源を電気制御インターフェースに接続する電気回路層と、を備え、前記発光半導体源は、紫外線の波長より上で410nmより下の、好ましくは、ほぼ405nmのピークの波長の発光を有し、該発光の半値全幅は30nmより下である。   In another embodiment, an LED structure is formed on a substrate, a light emitting region defined as a cavity above the substrate, a light emitting semiconductor source mounted in the cavity, and a top of the light emitting semiconductor source. A wavelength conversion material layer, and an electric circuit layer connecting the light emitting semiconductor source to an electric control interface, wherein the light emitting semiconductor source is below 410 nm above the wavelength of ultraviolet rays, preferably about 405 nm. And the full width at half maximum of the emission is below 30 nm.

典型的に、前記発光半導体源の頂部の上に形成される、波長変換材料層、及び、前記発光半導体源を電気制御インターフェースに接続する電気回路層がある。   Typically, there is a layer of wavelength converting material formed on top of the light emitting semiconductor source, and an electrical circuit layer connecting the light emitting semiconductor source to an electrical control interface.

本発明は、少なくとも1つの統合LED源を備え、白色光照明及び連続消毒機能性を促進する照明器具であって、前記少なくとも1つの統合LED源は、360nmから430nmまでの範囲において
30nmより小さい半値全幅の、人間の目に見えない第1の発光と、430nmから700nmまでの範囲で最大の発光を有する白色光として、人間の目に見える第2の発光ピークと、を有する、照明器具も提供する。
The present invention is a luminaire comprising at least one integrated LED source for facilitating white light illumination and continuous disinfection functionality, wherein the at least one integrated LED source is less than 30 nm in a range from 360 nm to 430 nm. Also provided is a luminaire having a full width human first visible light emission and a human visible second light emission peak as white light having a maximum light emission in the range of 430 nm to 700 nm. I do.

もっと具体的に言うと、本発明は、独立請求項の特徴部分で述べたことにより、特徴付けられる。   More specifically, the invention is characterized by what is stated in the characterizing part of the independent claims.

かなりの優位性が得られる。   A considerable advantage is obtained.

したがって、本発明は、連続消毒プロセスを達成する統合LED構造及び照明器具を提供する。   Accordingly, the present invention provides an integrated LED structure and lighting fixture that achieves a continuous disinfection process.

本発明は、人間に有害でもなく、不快感も生じない白色光源として、人間に視覚的に見える光源又は照明器具により、消毒を可能にする。この目標は短い波長の発光を白色光の発光に重ね合わせることにより達成される。そのような白色光源又は照明器具は、同時に照射される表面及び物体を消毒する手段を提供しながら、全般照明の目的に適切である。前記発光領域は、典型的に、発光を供給する発光体として、技術的に信頼でき、経済的に実行可能な1つ又は数個のLED半導体ダイオードを備える。   The present invention enables disinfection by a light source or lighting fixture that is visible to humans as a white light source that is not harmful to humans and does not cause discomfort. This goal is achieved by superimposing the short wavelength emission with the white light emission. Such white light sources or luminaires are suitable for general lighting purposes, while providing a means for disinfecting simultaneously illuminated surfaces and objects. The light-emitting area typically comprises one or several LED semiconductor diodes that are technically reliable and economically viable as the light emitters that provide the light emission.

本発明で開示したように、405nmの波長での電磁放射の使用は安全である。開示した新しいタイプのLED源は、短い波長の可視光のかく乱効果を避ける。   As disclosed in the present invention, the use of electromagnetic radiation at a wavelength of 405 nm is safe. The disclosed new type of LED source avoids the disturbing effects of short wavelength visible light.

特定の実施形態において、本発明は、物体の消毒のために、及び、シミュレーションした植物の光合成のためにも提供する光源も達成する。したがって、本統合LED構造は、殺菌及び抗菌、抗ウイルス(殺菌)の効果を有する消毒、並びに、光合成の効果を提供するために、白色光源の中へ組み込むことができる。   In certain embodiments, the invention also achieves a light source that provides for disinfection of objects and also for photosynthesis of simulated plants. Thus, the integrated LED structure can be incorporated into a white light source to provide disinfecting and antibacterial, disinfecting with antiviral (sterilizing) effects, and photosynthetic effects.

本発明は、開示した統合LED構造及び照明器具により可能となる全般照明及び光合成照明に消毒機能性を提供する。   The present invention provides disinfecting functionality for general and photosynthetic lighting enabled by the disclosed integrated LED structure and luminaire.

空間的統合により、互いに非常に近接して波長変換層の下に埋め込まれた405nmの発光源及び450nmの青色発光源の両方とも有する統合LED構造を与える。望ましい実施形態において、2つの発光、すなわち、405nmの放射及び白色発光の独立制御が備えられる。これにより、必ずしも白色光を要しない状況において、白色発光を消すことができる間に、405nmの放射のみを最大の強度で用いることができる。逆に、例えば、人間、又はいくつかのアプリケーションにおいては動物、がいるときに、適切なレベルの白色光照明を維持する間に、405nmの放射強度を低くすることができ、又は、完全に消すことができる。   Spatial integration provides an integrated LED structure having both a 405 nm emission source and a 450 nm blue emission source embedded very close to each other and below the wavelength conversion layer. In a preferred embodiment, independent control of two emissions is provided: emission at 405 nm and white emission. This allows only 405 nm radiation to be used with maximum intensity while white light emission can be extinguished in situations where white light is not required. Conversely, the emission intensity at 405 nm can be reduced or completely extinguished while maintaining a suitable level of white light illumination, for example, when a human, or animal in some applications, is present. be able to.

統合LED構造を用いて、CRI及びCCTなどの白色光の品質パラメータは、405nmの発光が光束又は照度に無視できるほどの寄与であるので、一定のままである。   With the integrated LED structure, the quality parameters of white light, such as CRI and CCT, remain constant because emission at 405 nm is a negligible contribution to luminous flux or illuminance.

統合構造は、白色光源に非常に近接して殺菌及び抗菌効果を有する発光体を空間的に取り付ける手段を備え、いくつかの実施形態において、それらを組み合わせることさえする。殺菌の短い波長の強度を白色光の強度に対して適切に選ぶとき、光源は人間の目には通常の白色光源として見える。さらに、空間的配置は、405nmの発光が、白色光の重ね合わせにより、人間には区別できないことを保証する。   The integrated structure comprises means for spatially attaching the illuminant having a bactericidal and antibacterial effect in close proximity to the white light source, and in some embodiments even even combines them. When the short wavelength intensity of sterilization is properly chosen for the intensity of white light, the light source appears to the human eye as a normal white light source. Furthermore, the spatial arrangement ensures that the 405 nm emission is indistinguishable to humans by the superposition of white light.

本発明は、添付のダイアグラム図を参照して、限定されない例により、さらに説明される。   The present invention is further described by way of non-limiting example with reference to the accompanying diagram diagrams.

青色ハザード光のスペクトル重み関数を示すグラフである。It is a graph which shows the spectrum weighting function of blue hazard light. 405nmの発光ダイオードの典型的な発光スペクトル及び405nmのレーザーダイオードの典型的な発光スペクトルを有する、青色ハザード光のスペクトル重み関数を示すグラフである。5 is a graph showing a spectral weight function of blue hazard light having a typical emission spectrum of a 405 nm light emitting diode and a typical emission spectrum of a 405 nm laser diode. 1つのLED源において、空間的に組み合わせた白色発光体及び低い波長の発光体を有し、スペクトルを空間的に組み合わせた、連続消毒照明器具用のLED源の写真である。1 is a photograph of an LED source for a continuous disinfecting luminaire having a spatially combined spectrum with a white light emitter and a low wavelength light emitter in one LED source. 本発明の実施形態による、統合LED構造の概略上面側面図である。1 is a schematic top side view of an integrated LED structure according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、統合LED構造の概略断面概略図である。1 is a schematic cross-sectional schematic view of an integrated LED structure according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、統合LED構造の典型的な発光スペクトルを表わすグラフである。4 is a graph illustrating a typical emission spectrum of an integrated LED structure, according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、統合LED構造の典型的な発光スペクトルを表わすグラフである。4 is a graph illustrating a typical emission spectrum of an integrated LED structure, according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、統合LED構造の概略上面側面図である。1 is a schematic top side view of an integrated LED structure according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、統合LED構造の概略断面概略図である。1 is a schematic cross-sectional schematic view of an integrated LED structure according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、統合LED構造の典型的な発光スペクトルを表わすグラフである。4 is a graph illustrating a typical emission spectrum of an integrated LED structure, according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、統合LED構造の典型的な発光スペクトルを表わすグラフである。4 is a graph illustrating a typical emission spectrum of an integrated LED structure, according to an embodiment of the present invention.

以下の説明は単に限定されない例であり、本例の特定の詳細は本発明の精神から逸脱しないで変更することができることを当業者は理解するであろう。   Those skilled in the art will appreciate that the following description is merely a non-limiting example, and that certain details of the example can be changed without departing from the spirit of the invention.

本技術は、統合LED構造及び、例えば、連続消毒プロセスを可能にするための照明器具を提供する。   The present technology provides an integrated LED structure and a luminaire, for example, to enable a continuous disinfection process.

一実施形態において、第1に人間に有害ではなく、第2に不快感を生じない白色光源として、人間に明らかに見える光源又は照明器具により、消毒を達成する。そのような白色光の光源又は照明器具は、露光した表面又は物体を消毒する手段を同時に提供しながら、一般の照明目的に適切である。   In one embodiment, disinfection is achieved with a light source or luminaire that is clearly visible to humans, first as a white light source that is not harmful to humans and secondly does not cause discomfort. Such white light sources or luminaires are suitable for general lighting purposes, while at the same time providing a means for disinfecting exposed surfaces or objects.

本技術は、物体の消毒及びシミュレーションした植物の光合成にも提供する光源も達成する。開示した統合LED構造は、殺菌の、抗菌の、抗ウイルス性の(殺菌の)、抗ウイルス性の効果を有する消毒、及び、光合成の効果を提供するために、白色光源に統合することができる。   The technology also achieves a light source that also provides for disinfection of objects and photosynthesis of simulated plants. The disclosed integrated LED structure can be integrated into a white light source to provide disinfecting with antiseptic, antibacterial, antiviral (sterilizing), antiviral effects, and photosynthetic effects. .

したがって、消毒の機能性は、開示した統合LED構造及び照明器具により可能となった一般照明及び光合成照明に対して達成することができる。   Thus, disinfection functionality can be achieved for general and photosynthetic lighting enabled by the disclosed integrated LED structure and luminaire.

一実施形態において、発光領域は、白色発光手段を提供するために、波長変換材料を備える。発光領域は、いくつかの好ましい実施形態において、1つ以上のタイプの波長変換材料を備える。高効率、又は、高演色評価数(CRI)、又は、望ましい色補正温度(CCT)を達成するために、材料は、互いに垂直に、又は、互いに隣接する異なる材料で水平に、又は、混合した材料の層で、層にすることができる。   In one embodiment, the light emitting region comprises a wavelength converting material to provide a white light emitting means. The light emitting region comprises, in some preferred embodiments, one or more types of wavelength converting materials. In order to achieve high efficiency or high color rendering index (CRI) or desired color correction temperature (CCT), the materials may be mixed vertically or horizontally with different materials adjacent to each other or mixed. A layer of material, which can be layered.

発光体は、いくつかの場合において、共通の電流駆動スキームを可能にするために、電気的に直列に又は並列に接続される。制御インターフェースは、次いで、共通の駆動電流を供給するための少なくとも1つの電線を有し、及び、電源に戻って電流経路を閉じるための少なくとも1つの接地線を有する。しかしながら、いくつかの場合において、発光体は、独立の強度制御を可能にする電気的接続はされない。制御インターフェースは、次いで、駆動電流を独立に供給するための少なくとも3つの電線を有し、及び、電源に戻って電流経路を閉じるための少なくとも1つの接地線を有する。   The light emitters are in some cases electrically connected in series or in parallel to enable a common current drive scheme. The control interface then has at least one wire for providing a common drive current and at least one ground wire for returning to the power supply and closing the current path. However, in some cases, the light emitters are not electrically connected to allow for independent intensity control. The control interface then has at least three wires for independently supplying the drive current and at least one ground wire for returning to the power supply and closing the current path.

一実施形態において、統合LEDコンポーネント又はパッケージは、電気回路に関して独立であることもできる2つの異なるタイプの半導体発光体を有する。公称動作点において、電流は両方の発光体に対して同時に調整されるが、しかしながら、独立の電流である電気回路は別個に調整され、発光は両方の場合に白色光のように見えるが、発光スペクトルは、450nmにおける、又は、の近くの青色発光、及び、405nmにおける、又は、の近くの紫色発光を有する分光的に観測できる二重ピーク構造を有している。   In one embodiment, the integrated LED component or package has two different types of solid state light emitters that can also be independent with respect to electrical circuitry. At the nominal operating point, the current is regulated for both emitters simultaneously, however, the electrical circuits, which are independent currents, are regulated separately and the emission looks like white light in both cases, The spectrum has a spectrally observable double peak structure with blue emission at or near 450 nm and violet emission at or near 405 nm.

405nmの発光の強度がAであり、450nmの発光の強度がBである場合、A/Bの比率は、2つの独立の駆動電流を用いて自由に調整することができる。公称状況において、405nmの発光が人間には区別できるものであり、前に論じたように、安全限度内であるように、A/Bの比率は調整される。光源は、白色光を発光し、連続消毒の機能性を提供するために、405nmの低い強度の発光を与える。   If the emission intensity at 405 nm is A and the emission intensity at 450 nm is B, the A / B ratio can be freely adjusted using two independent drive currents. In the nominal situation, the A / B ratio is adjusted so that the emission at 405 nm is human-distinguishable and within safety limits, as discussed above. The light source emits white light and provides a low intensity emission of 405 nm to provide continuous disinfection functionality.

一実施形態において、強度の制御は、人間がいることに依存して、ダイナミックに活用される。人間がいない第1の場合において、A/Bの比率は最大にすることができる。人間がいる第2の場合において、強度Aは低い値に調整することができ、安全基準に適合する。したがって、典型的な場合に、少なくとも2つの動作の設定点がある。第1の動作の設定点において、駆動電流は、405nmの発光体に対して、例えば、350mAへチューンアップされ、一方、450nmの発光体に対して、駆動電流は0mAへチューンダウンされ得る。第2の動作の設定点において、駆動電流は、405nmの発光体に対して、例えば、50mAへチューンダウンされ、450nmの発光体に対して、駆動電流は350mAへチューンアップされる。したがって、なお、白色発光を維持しながら、LEDは抗菌及び殺菌効果を有する照明を提供している。このような強度のチューニングは、人間がいるときに安全性を確実にするために、かつ、405nmにおける高強度発光の露光を避けるために、有益である。   In one embodiment, the control of the intensity is exploited dynamically, depending on the presence of a human. In the first case with no humans, the A / B ratio can be maximized. In the second case with humans, the intensity A can be adjusted to a lower value and meets safety standards. Thus, in the typical case, there are at least two action set points. At the set point of the first operation, the drive current may be tuned up to, for example, 350 mA for a 405 nm emitter, while the drive current may be tuned down to 0 mA for a 450 nm emitter. At the set point of the second operation, the drive current is tuned down to, for example, 50 mA for a 405 nm emitter, and the drive current is tuned up to 350 mA for a 450 nm emitter. Thus, while still maintaining white emission, LEDs provide illumination with antimicrobial and germicidal effects. Such intensity tuning is beneficial to ensure safety when humans are present and to avoid exposure to high intensity emission at 405 nm.

いくつかの好ましい使用のモードにおいて、特定の全発光がターゲットの表面に蓄積した後に、405nmの発光を調整するために、ダイナミック強度チューニングを活用することができる。これは、検出回路を用いて特定の波長の信号を積分し、統合LED構造の出力を適切に制御するために必要なフィードバックを供給することにより、検出することができる。これは、エネルギー消費を低減し、405nmの発光体の不必要な使用を避けることにより、LEDの寿命を長くするため、有益である。   In some preferred modes of use, dynamic intensity tuning can be employed to adjust the 405 nm emission after a particular total emission has accumulated on the surface of the target. This can be detected by integrating the signal at a particular wavelength using a detection circuit and providing the necessary feedback to properly control the output of the integrated LED structure. This is beneficial because it reduces the energy consumption and extends the life of the LED by avoiding unnecessary use of 405 nm emitters.

白色光源の完全な発光は、405nmの発光体の発光、450nmの発光体の発光、及び、450nmの発光体の発光により引き起こされる波長変換材料からの発光の総和から形成される。   The complete emission of the white light source is formed from the sum of the emission of the 405 nm emitter, the emission of the 450 nm emitter, and the emission from the wavelength converting material caused by the emission of the 450 nm emitter.

いくつかの実施形態において、統合LED構造は、好ましくは410nmの波長より下の短い波長の発光を有するただ1つのタイプの発光体、及び、発光体の頂部の上に形成される波長変換材料層を備える。   In some embodiments, the integrated LED structure comprises only one type of illuminant, preferably having a short wavelength emission below the wavelength of 410 nm, and a layer of wavelength converting material formed on top of the illuminant Is provided.

完全な白色光源の発光のいくつかの好ましい実施形態において、発光スペクトルは、405nmの発光体からの発光、及び、405nmの発光により引き起こされる波長変換材料からの発光の総和から形成される。   In some preferred embodiments of the emission of a perfect white light source, the emission spectrum is formed from the sum of the emission from the emitter at 405 nm and the emission from the wavelength converting material caused by the emission at 405 nm.

好ましくは、発光体は高い強度の発光が可能であり、それにより、紫外線の波長より上で410nmより下の、好ましくは、ほぼ405nmのピークの発光が可能な発光体の頂部の上に形成される波長変換材料層は、高い強度の発光により白くすることができる。   Preferably, the illuminant is capable of high intensity emission, thereby being formed on top of the illuminant capable of emitting a peak below 410 nm above the wavelength of ultraviolet light, preferably near 405 nm. The wavelength conversion material layer can be made white by high-intensity light emission.

一実施形態において、波長変換材料層は、紫外線の波長より上で410nmより下の低い吸収を有するように適合することができる。好ましくは、吸収は、少なくとも405nmの波長の発光において、又は、の近くで、低い。波長変換材料の吸収は、波長変換材料層を通って送られるべき半導体発光源の発光の少なくとも10%を可能にするように適合すべきである。このように、LED構造は、波長変換材料層の低い吸収の波長において、効率の良い消毒を提供することができる。   In one embodiment, the wavelength converting material layer can be adapted to have a low absorption below 410 nm above the wavelength of ultraviolet light. Preferably, the absorption is low at or near emission at a wavelength of at least 405 nm. The absorption of the wavelength converting material should be adapted to allow at least 10% of the emission of the semiconductor light emitting source to be transmitted through the wavelength converting material layer. Thus, the LED structure can provide efficient disinfection at the wavelength of low absorption of the wavelength conversion material layer.

評価すべきことは、適合した波長変換材料層が、波長変換材料層の白くすることを引き起こす高い強度の発光を支えることができることである。   It should be appreciated that the adapted wavelength conversion material layer can support high intensity light emission that causes the wavelength conversion material layer to whiten.

好ましい実施形態において、波長変換材料は、一般照明応用に適切なCRI及びCCTの特徴を有する白色光スペクトルを供給する、例えば、YAG:Ceのリンベースの材料である。波長変換材料は、この場合に、410nmより下の発光の過度の吸収を避けるために、360から410nmの波長の範囲において、比較的低い吸光係数を有する。   In a preferred embodiment, the wavelength converting material is a phosphorous based material, eg, YAG: Ce, that provides a white light spectrum with CRI and CCT characteristics suitable for general lighting applications. The wavelength converting material in this case has a relatively low extinction coefficient in the wavelength range from 360 to 410 nm in order to avoid excessive absorption of the emission below 410 nm.

前記発光領域は、前記基板の頂面の上の埋められた浅い空洞として形成することができる。いくつかの好ましい実施形態において、LED構造は、異なる高さの埋められた空洞にいくつかの発光領域を備えることができる。   The light emitting region may be formed as a buried shallow cavity on a top surface of the substrate. In some preferred embodiments, the LED structure can include several light emitting areas in buried cavities of different heights.

いくつかの実施形態において、短い波長の発光体は、殺菌効果又は抗菌効果を有する発光波長を有する。好ましい実施形態において、短い波長の発光又は強度は、人間の皮膚、人間の目、又は、人間の健康一般に、有害な効果を有しないか、又は、無視できるほどである。   In some embodiments, the short wavelength emitter has an emission wavelength that has a bactericidal or antimicrobial effect. In a preferred embodiment, the short wavelength emission or intensity has no or negligible deleterious effects on human skin, human eyes, or human health in general.

いくつかの実施形態において、短い波長の発光体は、殺菌効果又は抗菌効果を有する発光波長を有し、その発光体は、植物の光合成を支え、増進し、繁殖させる波長においても発光している。   In some embodiments, the short-wavelength illuminant has an emission wavelength that has a bactericidal or antimicrobial effect, and the illuminant also emits light at wavelengths that support, enhance, and reproduce photosynthesis in plants. .

上記で参照したように、さらなる一実施形態において、LED構造は、基板、基板の上に空洞として画定された発光領域、空洞の中に取り付けられた発光半導体源、発光半導体源の頂部の上に形成された波長変換材料層、及び、オプションとして基板の頂部の上にあり、前記発光半導体源を電気制御インターフェースに接続するための電気回路層を備える。本実施形態の特定の実施形態は、以下を含む。   As referred to above, in a further embodiment, the LED structure comprises a substrate, a light emitting region defined as a cavity above the substrate, a light emitting semiconductor source mounted in the cavity, and a top of the light emitting semiconductor source. It comprises a formed wavelength conversion material layer and, optionally, an electrical circuit layer on top of the substrate for connecting the light emitting semiconductor source to an electrical control interface. Particular embodiments of this embodiment include:

−LED構造、ここで、波長変換材料層は、紫外線の波長より上で410nmより下の発光波長において、波長変換材料層を通って送られるべき発光の少なくとも10%を可能にする低い吸収を有するように適合される。 -LED structure, wherein the wavelength conversion material layer has a low absorption which allows at least 10% of the emission to be transmitted through the wavelength conversion material layer at an emission wavelength above the wavelength of the ultraviolet light and below 410 nm. To be adapted.

−LED構造、ここで、波長変換材料層は、発光半導体源の高い強度の発光により白くされる。 The LED structure, wherein the wavelength conversion material layer is whitened by the high intensity emission of the light emitting semiconductor source.

−空洞の中に取り付けられ、ほぼ470nmのピークの波長の発光を有する第2の発光半導体源を備えるLED構造。 An LED structure with a second light emitting semiconductor source mounted in the cavity and having emission at a peak wavelength of approximately 470 nm.

−LED構造、ここで、発光半導体源は、365から410nmの範囲の波長のピークの発光を有し、発光の半値全幅は30nmより下である。 -LED structure, wherein the light-emitting semiconductor source has a peak emission with a wavelength in the range 365 to 410 nm, the full width at half maximum of the emission is below 30 nm.

−LED構造、ここで、発光領域は、425から750nmの範囲の波長の発光帯を有し、450から650nmの範囲の波長のピークの発光を有する、波長変換材料を備え、発光の半値全幅は少なくとも50nmである。 An LED structure, wherein the light emitting region comprises a wavelength conversion material having a light emitting band with a wavelength in the range of 425 to 750 nm, and having a peak emission with a wavelength in the range of 450 to 650 nm, the full width at half maximum of the light emission is At least 50 nm.

−LED構造、ここで、365から430nmの範囲の波長のピークの発光を有し、405nmに近くに配置される中心発光を有する、ただ1つのタイプの発光半導体源があり、発光の半値全幅は30nmより下である。 -LED structure, where there is only one type of light emitting semiconductor source, having a peak emission in the wavelength range of 365 to 430 nm, and having a central emission located close to 405 nm, the full width at half maximum of the emission is Below 30 nm.

−LED構造、ここで、第1のタイプの発光半導体源は、365から430nmの範囲の波長のピークの発光を有し、発光の半値全幅は30nmより下であり、波長変換材料のローカルな発光のピークは450から750nmの範囲の波長にある。 -LED structure, wherein the first type of luminescent semiconductor source has a peak emission with a wavelength in the range of 365 to 430 nm, the full width at half maximum of the emission is below 30 nm, and the local emission of the wavelength converting material Is at a wavelength in the range of 450 to 750 nm.

−LED構造、ここで、第1のタイプの発光半導体源は、365から430nmの範囲の波長のピークの発光を有し、発光の半値全幅は30nmより下であり、波長変換材料の第3の発光のピークは450から750nmの範囲の波長にある。 The LED structure, wherein the first type of luminescent semiconductor source has a peak emission with a wavelength in the range of 365 to 430 nm, the full width at half maximum of the emission is below 30 nm and the third of the wavelength converting material The emission peak is at a wavelength in the range of 450 to 750 nm.

−LED構造、ここで、可視スペクトルのCRIは70を超え、色温度は2000Kと8000Kとの間であり、少なくとも5%の光出力が365nmと430nmとの間の範囲の波長で発光される。 -LED structure, where the CRI of the visible spectrum is above 70, the color temperature is between 2000K and 8000K, and at least 5% light output is emitted at wavelengths in the range between 365nm and 430nm.

上記で参照したように、さらなる一実施形態において、LED構造は、基板、基板の上に空洞として画定された発光領域、空洞の中に取り付けられた殺菌及び抗菌の特性を有する少なくとも2つの発光半導体源を備える。発光半導体源の両方は、波長変換材料を引き起こして白色光を発生させ、発光半導体源の内の少なくとも1つは、紫外線の波長より上で410nmより下の、好ましくは、ほぼ405nmのピークの波長の発光を有し、発光の半値全幅は30nmより下である。波長変換材料層は、発光半導体源により引き起こされるように、発光半導体源の頂部の上に形成される。本実施形態の特定の実施形態は、以下を含む。   As referred to above, in a further embodiment, the LED structure comprises a substrate, a light emitting region defined as a cavity above the substrate, and at least two light emitting semiconductors having sterilizing and antimicrobial properties mounted in the cavity. Source. Both light emitting semiconductor sources cause the wavelength converting material to generate white light, and at least one of the light emitting semiconductor sources has a peak wavelength below 410 nm above the wavelength of ultraviolet light, preferably at about 405 nm. And the full width at half maximum of the emission is below 30 nm. The wavelength converting material layer is formed on top of the light emitting semiconductor source, as caused by the light emitting semiconductor source. Particular embodiments of this embodiment include:

−LED構造、ここで、波長変換材料層は、紫外線の波長より上で410nmより下の発光波長において、波長変換材料層を通って送られるべき発光の少なくとも10%を可能にする低い吸収を有するように適合される。 -LED structure, wherein the wavelength conversion material layer has a low absorption which allows at least 10% of the emission to be transmitted through the wavelength conversion material layer at an emission wavelength above the wavelength of the ultraviolet light and below 410 nm. To be adapted.

−LED構造、ここで、波長変換材料層は、発光半導体源の高い強度の発光により白くされる。 The LED structure, wherein the wavelength conversion material layer is whitened by the high intensity emission of the light emitting semiconductor source.

−空洞の中に取り付けられ、ほぼ470nmのピークの波長の発光を有する第2の発光半導体源を備えるLED構造。 An LED structure with a second light emitting semiconductor source mounted in the cavity and having emission at a peak wavelength of approximately 470 nm.

一実施形態において、1つ以上のLED構造は、方法を提供するために、照明器具において構成することができる。方法は以下を有する。
−人間がいるときに、人間の目に見えない白色発光の背景において、抗菌の及びオプションの殺菌の低い強度の発光を有する白色光照明を供給するように、光源が調整される。
−人間がいない状況において、白色光照明は消され、一方、抗菌の及びオプションの殺菌の発光を最大にする。
In one embodiment, one or more LED structures can be configured in a luminaire to provide a method. The method includes:
The light source is adjusted to provide white light illumination with antimicrobial and optional germicidal low intensity light emission in the presence of a human in the background of a white light invisible to the human eye.
-In situations where there are no humans, the white light illumination is turned off, while maximizing antimicrobial and optional germicidal emissions.

図に示す実施形態を見るに、なお、一実施形態(黄色のリン光体)において、LED構造は、基板100、空洞の壁101の内側の発光領域、波長変換材料層102、405nmの波長を中心とした主発光を有する発光体103、450nmの波長を中心とした主発光を有する発光体104、及び、3つのワイヤ制御インターフェース105を備える。   Referring to the embodiment shown in the figure, it should be noted that in one embodiment (yellow phosphor), the LED structure comprises a substrate 100, a light emitting region inside a cavity wall 101, a wavelength conversion material layer 102, and a wavelength of 405 nm. A light emitting body 103 having a main light emission centered thereon, a light emitting body 104 having a main light emission centered at a wavelength of 450 nm, and three wire control interfaces 105 are provided.

発光領域は、385nmと430nmとの間で発光し、5から20nmの半値全幅(FWHM)の発光を有する第1のタイプのLED半導体チップ203を備える。発光領域は、430nmと500nmとの間で発光する第2のタイプのLED半導体チップ204と、500nmと700nmとの間のピークの発光を有し、約100nmの半値全幅の発光を有する波長変換材料層202とも備える。   The light emitting region comprises a first type LED semiconductor chip 203 that emits between 385 nm and 430 nm and has a full width at half maximum (FWHM) of 5 to 20 nm. The light emitting region has a second type LED semiconductor chip 204 emitting between 430 nm and 500 nm, and a wavelength converting material having a peak emission between 500 nm and 700 nm and a full width at half maximum of about 100 nm. The layer 202 is also provided.

制御インターフェースは、3つのワイヤ構造を有し、前記2つの半導体チップの独立制御を可能にする。   The control interface has a three wire structure and enables independent control of the two semiconductor chips.

LED構造は図5に示すようにスペクトルを発光する。405nmにおいて発光する第1の半導体チップの電流を制御することにより、スペクトルは、図6(点線及び破線)に示すように、ダイナミックにチューニングすることができる。又は、図6(実線)に示すように、波長変換材料を変えることによる。   The LED structure emits a spectrum as shown in FIG. By controlling the current in the first semiconductor chip that emits at 405 nm, the spectrum can be dynamically tuned, as shown in FIG. 6 (dotted and dashed lines). Alternatively, as shown in FIG. 6 (solid line), the wavelength conversion material is changed.

別の実施形態(UVリン光体)において、LED構造は、基板300、空洞の壁301の内側の発光領域、波長変換材料層302、365nm及び430nmの波長を中心とした主発光を有する2つの発光体303、及び、2つのワイヤ制御インターフェース305を備える。   In another embodiment (UV phosphor), the LED structure comprises a substrate 300, a light-emitting area inside a cavity wall 301, two wavelength-converting material layers 302, two main light-emissions centered at 365 nm and 430 nm. A light emitter 303 and two wire control interfaces 305 are provided.

発光領域は、405nmで発光し、約14nmの半値全幅(FWHM)の発光を有する単一のタイプのLED半導体チップ403を備える。発光領域は、405nmで比較的高い吸光係数を有し、500nmと700nmとの間のピークの発光を有し、通常30nmより大きい半値全幅(FWHM)の発光を有する波長変換材料層402も備える。   The light emitting region comprises a single type of LED semiconductor chip 403 that emits at 405 nm and has a full width at half maximum (FWHM) of about 14 nm. The light emitting region also has a wavelength conversion material layer 402 that has a relatively high extinction coefficient at 405 nm, has a peak emission between 500 nm and 700 nm, and typically has a full width at half maximum (FWHM) greater than 30 nm.

制御インターフェースは、2つのワイヤ構造を有し、前記発光体チップの電気的制御を可能にする。   The control interface has a two-wire structure and allows electrical control of the light emitter chip.

LED構造は図10に示すようにスペクトルを発光する。5630パッケージタイプの標準表面実装型デバイス(SMD)の白色発光に完全に埋め込まれた405nmの発光を有する空間的に組み合わせたLEDを用いての別の組のテストを実行した。本実施形態の概略表示を図8及び9に示す。   The LED structure emits a spectrum as shown in FIG. Another set of tests was performed using a spatially combined LED with 405 nm emission completely embedded in the white emission of a 5630 package type standard surface mount device (SMD). A schematic display of the present embodiment is shown in FIGS.

405nmの波長で中心の発光をする2つのGaN半導体チップが最初に5630パッケージに取り付けられ、ワイヤボンディングされた。チップは互いに極めて接近していた。波長変換層が、次に、これらの2つのチップの上に、5630パッケージの空洞の中へ分配された。波長変換層の厚さ及びリンの濃度は、最適の厚さ及び濃度を見出すために、変えられた。5つのサンプルは、したがって、CRI、CCT及び効率に関して、少し変化する特徴を有する。405nmは波長変換層に完全に埋め込まれたので、405nmの発光を白色発光と視覚的に区別することはできなかった。   Two GaN semiconductor chips emitting central light at a wavelength of 405 nm were first mounted in a 5630 package and wire bonded. The chips were very close to each other. A wavelength conversion layer was then distributed over these two chips into the cavity of the 5630 package. The thickness of the wavelength conversion layer and the concentration of phosphorus were varied to find the optimum thickness and concentration. The five samples therefore have slightly varying characteristics with respect to CRI, CCT and efficiency. Since 405 nm was completely embedded in the wavelength conversion layer, 405 nm emission could not be visually distinguished from white emission.

上記の構造のスペクトルを図11に示す。図の実線の曲線はサンプルLEDの典型的な測定されたスペクトルを示す。   FIG. 11 shows the spectrum of the above structure. The solid curve in the figure shows a typical measured spectrum of a sample LED.

405nmの発光の波長変換層を通る高い透過が可能であり、17mWと24mWとの間であることが測定され、一方、全光出力は116mWから126mWであることが測定された。これらのサンプルユニットは、33%から36%への電気から光への変換効率を持っていた。白色光のCRIは、4954Kから6918KのCCTを有して、83から95であった。   High transmission of the 405 nm emission through the wavelength conversion layer was possible and was measured to be between 17 mW and 24 mW, while the total light output was measured to be from 116 mW to 126 mW. These sample units had electricity to light conversion efficiencies from 33% to 36%. The CRI of the white light was 83-95 with a CCT of 4954K-6918K.

以下の表はこれらのLEDのサンプルの測定されたテスト結果を示す。
The following table shows the measured test results of these LED samples.

上述の実施形態は、白色発光には405nmの発光のピークがないという追加の利点を有する。周知のように、青の波長は有害である(青色有害)と考えられている。本実施形態でより安全な白色光照明が提供される。   The embodiments described above have the added advantage that white emission has no emission peak at 405 nm. As is well known, blue wavelengths are considered harmful (blue harmful). This embodiment provides safer white light illumination.

開示された本発明の実施形態は、本明細書に開示された特定の構造、プロセスステップ、又は、材料に限定されるものではなく、関連技術の当業者により認識されるようなそれらの均等物に拡張されることを理解すべきである。   The disclosed embodiments of the present invention are not limited to the specific structures, process steps, or materials disclosed herein, and equivalents thereof, as will be appreciated by those skilled in the relevant art. It should be understood that

本明細書に用いられた専門用語は、特定の実施形態のみを説明する目的のために用いられており、それに限定される意図はない。   The terminology used herein is used for the purpose of describing particular embodiments only, and is not intended to be limiting.

本明細書を通じての「一実施形態」又は「実施形態」の言及は、実施形態に関連して説明した特定の機能、構造又は特徴が、本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通じての様々なところでの「一実施形態において」又は「実施形態において」の語句が現われることは、必ずしも全て同じ実施形態を言及していない。   Reference to “one embodiment” or “an embodiment” throughout this specification means that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. I do. Thus, appearances of the phrases "in one embodiment" or "in an embodiment" in various places throughout this specification are not necessarily all referring to the same embodiment.

本明細書で用いられるように、複数の、項目、構造要素、構成要素、及び/又は、材料を、便宜上、共通のリストに示すことができる。しかしながら、これらのリストは、まるでリストの各メンバーが別個の独特なメンバーとして個々に同定されるかのように、解釈されるべきである。したがって、そのようなリストのどの個々のメンバーも、反対の指示がない限り、単に共通のグループにいることだけに基づいて、同じリストの任意の他のメンバーの事実上の同等として解釈すべきでない。さらに、本発明の様々な実施形態及び実施例は、それらの様々なコンポーネントの代替と共に本明細書で参照することができる。そのような実施形態、実施例及び代替は、互いの事実上の同等として解釈すべきでなく、本発明の別個の自立した表現として考慮すべきである。   As used herein, a plurality of items, structural elements, components, and / or materials may be presented in a common list for convenience. However, these lists should be construed as if each member of the list was individually identified as a distinct and unique member. Therefore, any individual member of such a list should not be construed as a de facto equivalent of any other member of the same list, based solely on being in a common group, unless indicated to the contrary. . Moreover, various embodiments and examples of the invention can be referred to herein in connection with their various component alternatives. Such embodiments, examples, and alternatives are not to be construed as de facto equivalents of one another, but rather as separate, independent expressions of the invention.

さらに、説明した機能、構造又は特徴は、任意の適切な方法で、1つ以上の実施形態において組み合わせることができる。以下の記載において、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために、長さ、幅、形状などの例などの多くの特定の詳細が提供される。関連する当業者は、しかしながら、本発明は、1つ以上の特定の詳細が無くて、又は、他の方法、コンポーネント、材料などを有して、実行することができることを認識するであろう。他の例において、周知の構造、材料又は動作は、本発明の不明瞭な側面を避けるために、詳細には、示さないし、又は、説明しない。   Furthermore, the described features, structures, or characteristics may be combined in any suitable manner in one or more embodiments. In the following description, numerous specific details are provided, such as examples of length, width, shape, etc., to provide a thorough understanding of embodiments of the present invention. The relevant person skilled in the relevant art will recognize, however, that the present invention may be practiced without one or more of the specific details or with other methods, components, materials, and the like. In other instances, well-known structures, materials or operations have not been shown or described in detail to avoid obscuring aspects of the present invention.

前述の例は1つ以上の特定のアプリケーションにおいて、本発明の原理の例示であるが、実施の形式、使用法及び詳細の多数の変更は、発明力の練習無しで、本発明の原理及び概念から逸脱せずに、することができることは、当業者には明らかであろう。したがって、以下に述べる特許請求の範囲によることを除いて、本発明は限定されることを意図しない。   Although the foregoing examples are illustrative of the principles of the present invention in one or more specific applications, numerous changes in the form, use, and details of the principles and principles of the present invention may occur without practice of inventive strength. It will be apparent to those skilled in the art that things can be done without departing from the invention. Accordingly, the invention is not intended to be limited, except as by the appended claims.

本発明の統合LEDは、限定されないが、食物の生産及び処理サイト、飛行機及び病院における例のアプリケーションを有する。白色光照明を有し、同時に消毒機能性を有する機能は、感染症病気を非常に低減することができる。特に興味深いアプリケーションは、家庭内使用の冷蔵庫である。そのような閉じた環境において、低コストのエネルギー効率の良い統合LED構造は、非常に効率的な方法で、適用することができる。冷蔵庫のドアが閉じられる間に、短い波長の消毒の発光は高い強度に点灯することができ、白色光は消灯することができる。再び、誰かがドアを開く間に、短い波長の発光は消灯することができ、白色光は点灯することができる。   The integrated LED of the present invention has example applications in, but not limited to, food production and processing sites, airplanes and hospitals. The function of having white light illumination and at the same time having disinfection functionality can greatly reduce infectious diseases. A particularly interesting application is refrigerators for home use. In such a closed environment, a low cost, energy efficient integrated LED structure can be applied in a very efficient manner. While the refrigerator door is closed, the short wavelength disinfection emission can be turned on with high intensity and the white light can be turned off. Again, while someone opens the door, the short wavelength emission can be turned off and the white light can be turned on.

白色光を用いての連続消毒用の別のアプリケーションは、食料品店での果物、野菜、魚及び肉の机に見出される。そのようなところの連続消毒の白色光の使用により、新鮮な生産物の保存可能期間を向上しながら、感染症の広がりのリスクを低減するであろう。   Another application for continuous disinfection using white light is found on fruit, vegetable, fish and meat desks in grocery stores. The use of such continuous disinfection white light will reduce the risk of spread of infection, while increasing the shelf life of the fresh product.

患者の部屋及び航空機の中だけでなく病院の手術室においても、消毒機能性を有する白色光は、感染症のリスクを低減するために、適用することができる。   In the hospital operating room as well as in patient rooms and aircraft, white light with disinfecting functionality can be applied to reduce the risk of infection.

温室及び食品工場の別の使用により、植物用の光合成(いわゆる生長)を提供し、同時に、植物用に殺菌又は抗菌効果を提供する。   The alternative use of greenhouses and food factories provides photosynthesis (so-called growth) for plants, while at the same time providing bactericidal or antibacterial effects for plants.

100 基板
101 空洞の壁
102 波長変換材料層
103、104 発光体
105 制御インターフェース
200 基板
201 空洞の壁
202 波長変換材料層
203、204 半導体チップ
300 基板
301 空洞の壁
302 波長変換材料層
303 発光体
305 制御インターフェース
400 基板
401 空洞の壁
402 波長変換材料層
403 半導体チップ
REFERENCE SIGNS LIST 100 substrate 101 cavity wall 102 wavelength conversion material layer 103, 104 light emitter 105 control interface 200 substrate 201 cavity wall 202 wavelength conversion material layer 203, 204 semiconductor chip 300 substrate 301 cavity wall 302 wavelength conversion material layer 303 light emitter 305 Control interface 400 Substrate 401 Cavity wall 402 Wavelength conversion material layer 403 Semiconductor chip

Claims (21)

LED構造であって、該LED構造は、
基板と、
該基板の上に空洞として画定された発光領域と、
前記空洞の中に取り付けられた、殺菌及び抗菌の特性を有する少なくとも2つの発光半導体源であって、
前記発光半導体源の2つとも、波長変換材料を引き起こして白色光を発生させ、前記発光半導体源の内の少なくとも1つは、紫外線の波長より上で410nmより下の、好ましくは、ほぼ405nmのピークの波長の発光を有し、該発光の半値全幅は30nmより下である、少なくとも2つの発光半導体源と、
前記発光半導体源により引き起こされるように、前記発光半導体源の頂部の上に形成される、波長変換材料層と、を備えるLED構造。
An LED structure, wherein the LED structure comprises:
Board and
A light-emitting region defined as a cavity on the substrate;
At least two light emitting semiconductor sources having sterilizing and antimicrobial properties mounted in said cavity,
Both of the light emitting semiconductor sources cause a wavelength converting material to generate white light, and at least one of the light emitting semiconductor sources has a wavelength of less than 410 nm, preferably approximately 405 nm, above the wavelength of ultraviolet light. At least two light emitting semiconductor sources having emission at a peak wavelength, wherein the full width at half maximum of the emission is below 30 nm;
A wavelength converting material layer formed on top of the light emitting semiconductor source as caused by the light emitting semiconductor source.
前記波長変換材料層は、紫外線の波長より上で410nmより下の波長の発光において、前記波長変換材料層を通って送られるべき前記発光の少なくとも10%を可能にする、低い吸収を有するように適合される、請求項1に記載のLED構造。   The wavelength conversion material layer has a low absorption that allows at least 10% of the emission to be transmitted through the wavelength conversion material layer at emission wavelengths above the wavelength of ultraviolet light and below 410 nm. The LED structure according to claim 1, adapted. 前記波長変換材料層は、前記発光半導体源の高い強度の発光により白くされる、請求項2に記載のLED構造。   3. The LED structure according to claim 2, wherein the wavelength conversion material layer is whitened by the high intensity emission of the light emitting semiconductor source. 前記空洞の中に取り付けられ、ほぼ470nmのピークの波長の発光を有する第2の発光半導体源を備える、請求項1に記載のLED構造。   The LED structure of claim 1, comprising a second light emitting semiconductor source mounted in the cavity and having emission at a wavelength of approximately 470 nm peak. 第1のタイプの発光半導体源は、365nmから430nmの範囲の波長のピークの発光を有し、該発光の半値全幅は30nmより下であり、波長変換材料の第3の発光のピークは450nmから750nmの範囲の波長にある、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のLED構造。   The first type of luminescent semiconductor source has a peak emission at a wavelength in the range of 365 nm to 430 nm, the full width at half maximum of the emission is less than 30 nm, and the third emission peak of the wavelength converting material is from 450 nm. The LED structure according to any of the preceding claims, wherein the LED structure is at a wavelength in the range of 750nm. 可視スペクトルのCRIは70を超え、色温度は2000Kと8000Kとの間であり、少なくとも5%の光出力が365nmと430nmとの間の範囲の波長で発光される、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のLED構造。   6. The CRI of the visible spectrum is greater than 70, the color temperature is between 2000K and 8000K, and at least 5% light output is emitted at wavelengths in the range between 365nm and 430nm. The LED structure according to claim 1. 前記発光半導体源は、前記発光半導体源を独立に制御することができるように、電気回路層により、電気制御インターフェースに接続される、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のLED構造。   The LED according to any one of claims 1 to 6, wherein the light emitting semiconductor source is connected to an electric control interface by an electric circuit layer so that the light emitting semiconductor source can be controlled independently. Construction. LED構造であって、該LED構造は、
基板と、
該基板の上に空洞として画定された発光領域と、
前記空洞の中に取り付けられた発光半導体源と、
前記発光半導体源の頂部の上に形成される、波長変換材料層と、
前記発光半導体源を電気制御インターフェースに接続する電気回路層と、を備え、
前記発光半導体源は、紫外線の波長より上で410nmより下の、好ましくは、ほぼ405nmのピークの波長の発光を有し、該発光の半値全幅は30nmより下である、LED構造。
An LED structure, wherein the LED structure comprises:
Board and
A light-emitting region defined as a cavity on the substrate;
A light emitting semiconductor source mounted in the cavity;
A wavelength conversion material layer formed on the top of the light emitting semiconductor source;
An electric circuit layer connecting the light emitting semiconductor source to an electric control interface,
The LED structure, wherein the luminescent semiconductor source has emission at a peak wavelength below 410 nm, preferably above 405 nm, preferably above 405 nm, and the full width at half maximum of the emission is below 30 nm.
前記発光半導体源は、365nmから410nmの範囲の波長の前記ピークの発光を有し、該発光の半値全幅は30nmより下である、請求項8に記載の方法。   9. The method of claim 8, wherein the luminescent semiconductor source has the peak emission at a wavelength in the range of 365 nm to 410 nm, and the full width at half maximum of the emission is below 30 nm. 前記空洞の中に取り付けられ、ほぼ470nmのピークの波長の発光を有する第2の発光半導体源を備える、請求項8に記載のLED構造。   9. The LED structure of claim 8, comprising a second light emitting semiconductor source mounted in said cavity and having emission at a peak wavelength of approximately 470 nm. 前記発光領域は、450nmから650nmの範囲の波長の前記ピークの発光を有し、該発光の半値全幅は少なくとも50nmであり、425nmから750nmの範囲の波長の発光帯を有する、波長変換材料を備える、請求項8または9に記載のLED構造。   The light emitting region comprises a wavelength conversion material having emission of the peak having a wavelength in a range of 450 nm to 650 nm, a full width at half maximum of the emission is at least 50 nm, and an emission band having a wavelength in a range of 425 nm to 750 nm. An LED structure according to claim 8 or claim 9. 405nmの近くに配置される中心発光を有する、ただ1つのタイプの発光半導体源がある、請求項8から請求項11のいずれか1項に記載のLED構造。   12. The LED structure according to any one of claims 8 to 11, wherein there is only one type of light emitting semiconductor source having a central emission located near 405nm. 第1のタイプの発光半導体源は、365nmから430nmの範囲の波長のピークの発光を有し、該発光の半値全幅は30nmより下であり、波長変換材料のローカルな発光のピークは450nmから750nmの範囲の波長にある、請求項8から請求項12のいずれか1項に記載のLED構造。   A first type of luminescent semiconductor source has a peak emission at wavelengths in the range of 365 nm to 430 nm, the full width at half maximum of the emission is less than 30 nm, and the local emission peak of the wavelength converting material is 450 nm to 750 nm. 13. The LED structure according to any one of claims 8 to 12, wherein the LED structure has a wavelength in the range: 第1のタイプの発光半導体源は、365nmから430nmの範囲の波長のピークの発光を有し、該発光の半値全幅は30nmより下であり、波長変換材料の第3の発光のピークは450nmから750nmの範囲の波長にある、請求項8に記載のLED構造。   The first type of luminescent semiconductor source has a peak emission at a wavelength in the range of 365 nm to 430 nm, the full width at half maximum of the emission is less than 30 nm, and the third emission peak of the wavelength converting material is from 450 nm. 9. The LED structure according to claim 8, wherein the LED structure is at a wavelength in the range of 750 nm. 可視スペクトルのCRIは70を超え、色温度は2000Kと8000Kとの間であり、少なくとも5%の光出力が365nmと430nmとの間の範囲の波長で発光される、請求項8から請求項14のいずれか1項に記載のLED構造。   15. The CRI of the visible spectrum is greater than 70, the color temperature is between 2000K and 8000K, and at least 5% light output is emitted at a wavelength in the range between 365nm and 430nm. The LED structure according to claim 1. LED構造を備える照明器具であって、該LED構造は、
基板と、
該基板の上に空洞として画定された発光領域と、
前記空洞の中に取り付けられた、殺菌及び抗菌の特性を有する少なくとも2つの発光半導体源であって、
前記発光半導体源の2つとも、波長変換材料を引き起こして白色光を発生させ、前記発光半導体源の内の少なくとも1つは、紫外線の波長より上で410nmより下の、好ましくは、ほぼ405nmのピークの波長の発光を有し、該発光の半値全幅は30nmより下である、少なくとも2つの発光半導体源と、
前記発光半導体源により引き起こされるように、前記発光半導体源の頂部の上に形成される、波長変換材料層と、を備える照明器具。
A lighting fixture comprising an LED structure, wherein the LED structure comprises:
Board and
A light-emitting region defined as a cavity on the substrate;
At least two light emitting semiconductor sources having sterilizing and antimicrobial properties mounted in said cavity,
Both of the light emitting semiconductor sources cause a wavelength converting material to generate white light, and at least one of the light emitting semiconductor sources has a wavelength of less than 410 nm, preferably approximately 405 nm, above the wavelength of ultraviolet light. At least two light emitting semiconductor sources having emission at a peak wavelength, wherein the full width at half maximum of the emission is below 30 nm;
A wavelength conversion material layer formed on top of the light emitting semiconductor source as caused by the light emitting semiconductor source.
LED構造を備える照明器具であって、該LED構造は、
基板と、
該基板の上に空洞として画定された発光領域と、
前記空洞の中に取り付けられた発光半導体源と、
前記発光半導体源の頂部の上に形成される、波長変換材料層と、
前記発光半導体源を電気制御インターフェースに接続する電気回路層と、を備え、
前記発光半導体源は、紫外線の波長より上で410nmより下の、好ましくは、ほぼ405nmのピークの波長の発光を有し、該発光の半値全幅は30nmより下である、照明器具。
A lighting device comprising an LED structure, wherein the LED structure comprises:
Board and
A light-emitting region defined as a cavity on the substrate;
A light emitting semiconductor source mounted in the cavity;
A wavelength conversion material layer formed on the top of the light emitting semiconductor source;
An electric circuit layer connecting the light emitting semiconductor source to an electric control interface,
The lighting fixture, wherein the luminescent semiconductor source has emission at a peak wavelength of less than 410 nm, preferably about 405 nm above the wavelength of ultraviolet light, and the full width at half maximum of the emission is less than 30 nm.
殺菌効果、抗菌効果、又は、抗ウイルス効果を得るために、LED構造により物を扱う方法であって、該LED構造は、
基板と、
該基板の上に空洞として画定された発光領域と、
前記空洞の中に取り付けられた、殺菌及び抗菌の特性を有する少なくとも2つの発光半導体源であって、
前記発光半導体源の2つとも、波長変換材料を引き起こして白色光を発生させ、前記発光半導体源の内の少なくとも1つは、紫外線の波長より上で410nmより下の、好ましくは、ほぼ405nmのピークの波長の発光を有し、該発光の半値全幅は30nmより下である、少なくとも2つの発光半導体源と、
前記発光半導体源により引き起こされるように、前記発光半導体源の頂部の上に形成される、波長変換材料層と、を備える方法。
A method of handling an object with an LED structure to obtain a bactericidal effect, an antibacterial effect, or an antiviral effect, wherein the LED structure includes:
Board and
A light-emitting region defined as a cavity on the substrate;
At least two light emitting semiconductor sources having sterilizing and antimicrobial properties mounted in said cavity,
Both of the light emitting semiconductor sources cause a wavelength converting material to generate white light, and at least one of the light emitting semiconductor sources has a wavelength of less than 410 nm, preferably approximately 405 nm, above the wavelength of ultraviolet light. At least two light emitting semiconductor sources having emission at a peak wavelength, wherein the full width at half maximum of the emission is below 30 nm;
A wavelength converting material layer formed on top of the light emitting semiconductor source as caused by the light emitting semiconductor source.
殺菌効果、抗菌効果、又は、抗ウイルス効果を得るために、LED構造により物を扱う方法であって、該LED構造は、
基板と、
該基板の上に空洞として画定された発光領域と、
前記空洞の中に取り付けられた発光半導体源と、
前記発光半導体源の頂部の上に形成される、波長変換材料層と、
前記発光半導体源を電気制御インターフェースに接続する電気回路層と、を備え、
前記発光半導体源は、紫外線の波長より上で410nmより下の、好ましくは、ほぼ405nmのピークの波長の発光を有し、該発光の半値全幅は30nmより下である、方法。
A method of handling an object with an LED structure to obtain a bactericidal effect, an antibacterial effect, or an antiviral effect, wherein the LED structure includes:
Board and
A light-emitting region defined as a cavity on the substrate;
A light emitting semiconductor source mounted in the cavity;
A wavelength conversion material layer formed on the top of the light emitting semiconductor source;
An electric circuit layer connecting the light emitting semiconductor source to an electric control interface,
The method, wherein the luminescent semiconductor source has emission at a peak wavelength below 410 nm, preferably about 405 nm above the wavelength of ultraviolet light, and the full width at half maximum of the emission is below 30 nm.
少なくとも1つの統合LED源を備え、白色光照明及び連続消毒機能性を促進する照明器具であって、前記少なくとも1つの統合LED源は、
360nmから430nmまでの範囲で30nmより小さい半値全幅の、人間の目に見えない第1の発光と、
430nmから700nmまでの範囲で最大の発光を有する白色光として、人間の目に見える追加の発光ピークと、を有する、照明器具。
A luminaire comprising at least one integrated LED source for facilitating white light illumination and continuous disinfection functionality, wherein the at least one integrated LED source comprises:
A first emission invisible to the human eye with a full width at half maximum of less than 30 nm from 360 nm to 430 nm,
A luminaire having an additional emission peak visible to the human eye as white light having a maximum emission in the range from 430 nm to 700 nm.
少なくとも1つの統合LED源を備え、白色光照明及び連続消毒機能性を促進する照明器具であって、前記少なくとも1つの統合LED源は、
395nmから408nmまでの範囲で5nmより小さい半値全幅の、人間の目に見えない第1の発光と、
450nmから700nmまでの範囲で最大の発光を有する白色光として、人間の目に見える第2の発光と、を有する、照明器具。
A luminaire comprising at least one integrated LED source for facilitating white light illumination and continuous disinfection functionality, wherein the at least one integrated LED source comprises:
A first emission invisible to the human eye with a full width at half maximum of less than 5 nm from 395 nm to 408 nm,
A second light visible to the human eye as white light having a maximum light emission in the range from 450 nm to 700 nm.
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