JP2020507926A - Pfs蛍光体を利用した低cctのled設計 - Google Patents

Pfs蛍光体を利用した低cctのled設計 Download PDF

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Abstract

LEDアセンブリは、特性スペクトルを有する第1の光出力を有するLED光源と、第1の光出力が通過する、黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せと、を含み、黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、第1の光出力を所定の相関色温度を有する第2の光出力に変換するように構成される。【選択図】図1A

Description

開示される例示的な実施形態は、一般に照明システムに関し、より具体的には発光ダイオード(LED)照明システムに関する。
LED照明技術は進歩し続け、その結果効率が改善され、コストが低減される。LED光源は、小さなピンポイント光源からスタジアムライトまでの範囲の照明用途で見られる。LEDは典型的には半導体発光体であり、LEDチップと呼ばれることがある。LEDチップによって生成される光の色は、その製造に使用される半導体材料の種類に依存し得る。様々な発光色を有するLEDチップは、窒化ガリウム(GaN)などのIII−V族合金から製造することができる。GaNベースのLEDチップは、電磁スペクトルのUVまたは青色範囲の光を発光するように化学的に調整することができる。LEDチップから発光された光を白色光に変換するための1つの技術は、UVまたは青色範囲のスペクトルの光の一部を緑色、黄色および赤色を含む他の色の光に変換する発光材料を使用することを含み、それらのすべてがさらに混合されて白色光になる。例示的な発光材料としては、UVまたは青色領域の電磁放射による励起に応答して電磁スペクトルの可視部分の放射を発光する蛍光体が挙げられる。1つまたは複数の発光材料を有するLEDチップは、LEDアセンブリと呼ばれることがある。
少なくとも1つのタイプの白色発光LEDアセンブリは、青色放射のいくらかを補色、例えば黄緑色発光または黄緑色発光と赤色発光の組合せに変換する蛍光体または蛍光体の混合物で被覆された青色発光InGaNチップを含む。青、黄緑、および赤の放射が一緒になって白色光を生成する。白色LEDアセンブリはまた、UV放射チップと、UV放射を可視光に変換するように設計された赤、緑および青発光蛍光体を含む蛍光体混合物と、から構成されてもよい。LEDアセンブリは、光出力が特定の相関色温度(CCT)、演色評価数(CRI)、および照明選好指数(LPI)などの特定の特性を有するように構成することができる。LPIは、2014年9月9日に出願されたPCT/US2014/054868に開示され、国際公開第2015/035425号として公開されているように、光源のスペクトルパワー分布を調整することによって色選好の定量的最適化を可能にするカラーメトリックであり、上記はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
Mn4+によって活性化される赤色発光フッ化物蛍光体、例えば米国特許第7,358,542号および米国特許第7,648,649号に記載されているものなどは、YAG:Ceなどの黄色もしくは緑色蛍光体または他のガーネット組成物と組み合わせて利用して、青色LEDと組み合わせたときに暖かい白色光(黒体軌跡付近でCCT<5000K)を達成することができる。これらの赤色蛍光体材料は、青色光を吸収し、約610〜635nmの間の狭い範囲で効率的に発光し、より長い波長(>650nm)ではほとんど深赤色/近赤外発光を示さない。したがって、視感度が非常に低いより深い赤で有意な発光を有する広い発光スペクトルを有する赤色蛍光体と比較して、発光効率は最大になる。一般に、LEDチップパッケージの目標CCTが低いほど、より多くの赤色蛍光体が必要とされる。しかし、他の代替的な赤色蛍光体と比較して吸収性が比較的低いので、2700Kなどの望ましい低CCT、および110を超える特定のLPIを実現するために必要なKSiF:Mnなどの赤色フッ化物蛍光体の量が大幅に増加し、LEDチップパッケージのサイズとコストの両方によって制限される場合がある。このように、現在および将来のパッケージサイズおよびコストの制約内で所望のCCTおよびLPIを提供する発光材料が必要とされている。
したがって、上記で特定された問題の少なくともいくつかに対処するLEDアセンブリ設計を提供することが望ましいであろう。
本明細書に記載されているように、例示的な実施形態は、当技術分野で知られている上記または他の欠点のうちの1つまたは複数を克服する。
開示された実施形態の態様はLEDアセンブリに関する。一実施形態では、LEDアセンブリは、特性スペクトルを有する第1の光出力を有するLED光源と、第1の光出力が通過する、黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せと、を含み、黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、第1の光出力を所定の相関色温度を有する第2の光出力に変換するように構成される。
黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、特定の照明選好指数を有する第2の光出力を提供するように構成されてもよい。
黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、少なくとも110の照明選好指数を有する第2の光出力を提供するように構成されてもよい。
黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、少なくとも120の照明選好指数を有する第2の光出力を提供するように構成されてもよい。
フッ化ネオジム吸収体は、黄色発光を減衰させて、特定の照明選好指数を有する第2の光出力を提供するように構成されてもよい。
黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、黒体軌跡より下の色度色座標を有する第2の光出力を提供するように構成されてもよい。
LED光源は、青色LEDまたは紫色LEDのうちの1つまたは複数を含んでもよい。
黄緑色蛍光体はガーネット蛍光体を含んでもよい。
ガーネット蛍光体は、イットリウムアルミニウムガーネット蛍光体を含んでもよい。
ガーネット蛍光体は、セリウムにより活性化されたイットリウムアルミニウムガーネット蛍光体を含んでもよい。
赤色蛍光体は、マンガンをドープしたフルオロケイ酸カリウム蛍光体を含んでもよい。
ネオジムフッ素吸収体はNdFを含んでもよい。
ネオジムフッ素吸収体は、NdFと別のネオジム化合物との組合せを含んでもよい。
ネオジムフッ素吸収体は、NdFとNdOFとの組合せを含んでもよい。
ネオジムフッ素吸収体は、NdFとNdの組合せを含んでもよい。
ネオジムフッ素吸収体は、約560〜610nmの範囲の黄色光を吸収するように構成されてもよい。
黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、LED光源に近接する黄緑色蛍光体および赤色蛍光体の部分と、LED光源から離間したネオジムフッ素吸収体の部分と、を含んでもよい。
開示された実施形態のさらなる態様はLEDアセンブリに関し、LEDアセンブリは、特性スペクトルを有する第1の光出力を有するLED光源と、第1の光出力を、第1の相関色温度および第1の照明選好指数を有する第2の光出力に変換する黄緑色蛍光体と赤色蛍光体の組合せと、を含み、黄緑色蛍光体と赤色蛍光体の組合せにネオジムフッ素吸収体を付加することにより、第1の相関色温度より低い第2の相関色温度および第1の照明選好指数より高い第2の照明選好指数を有する第3の光出力が得られる。
第1の相関色温度は約4000Kであってもよく、第1の照明選好指数は約111であってもよく、第2の相関色温度は約3500Kであってもよく、第2の照明選好指数は約128であってもよい。
第1の相関色温度は約3350Kであってもよく、第1の照明選好指数は約107であってもよく、第2の相関色温度は約3000Kであってもよく、第2の照明選好指数は約120であってもよい。
第1の相関色温度は約3050Kであり、第1の照明選好指数は約109であり、第2の相関色温度は約2755Kであり、第2の照明選好指数は約120である。
黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、CIE1931色空間色度図において黒体軌跡より下の色度色座標を有する第3の光出力を提供してもよい。
黄緑色蛍光体は、セリウムで活性化された0.3〜0.7mgのイットリウムアルミニウムガーネット蛍光体を含んでもよい。
赤色蛍光体は、マンガンをドープした1.0〜2.0mgのフルオロケイ酸カリウム蛍光体を含んでもよい。
ネオジムフッ素吸収体の組合せは、0.05〜0.15mgのフッ化ネオジムを含んでもよい。
開示される実施形態のさらなる態様はLEDアセンブリに関し、LEDアセンブリは、特性スペクトルを有する第1の光出力を有するLED光源と、第1の光出力が通過する、黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せと、を含み、黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、第1の光出力を、110より大きい照明選好指数および4000K〜2700Kの相関色温度を有する第2の光出力に変換するように構成される。
例示的な実施形態のこれらおよび他の態様ならびに利点は、添付の図面と併せて考慮される以下の詳細な説明から明らかになるであろう。しかし、図面は単に例示の目的でデザインされており、本発明の範囲を定義するものとしてデザインされているわけではなく、本発明の範囲については添付の特許請求の範囲を参照すべきであることを理解されたい。本発明のさらなる態様および利点は、以下の説明に記載されており、その説明から部分的に明らかになり、または本発明の実施によって習得することができる。さらに、本発明の態様および利点は、添付の特許請求の範囲で特に指摘されている手段および組合せによって実現し取得することができる。
添付の図面は、本開示の現時点で好ましい実施形態を例示しており、上記の一般的な説明および以下に示す詳細な説明と共に、本開示の原理を説明するのに役立つ。図面全体を通して示されるように、類似の符号は類似または対応する部分を示す。
開示された実施形態によるLEDアセンブリを示す図である。
開示された実施形態による別のLEDアセンブリを示す図である。
LEDアセンブリの望ましいスペクトルパワー分布(SPD)、CCT、およびLPIを生成するために、ネオジムフッ素吸収体をガーネットと赤色蛍光体との組合せに付加することの影響を示す図である。 LEDアセンブリの望ましいスペクトルパワー分布(SPD)、CCT、およびLPIを生成するために、ネオジムフッ素吸収体をガーネットと赤色蛍光体との組合せに付加することの影響を示す図である。 LEDアセンブリの望ましいスペクトルパワー分布(SPD)、CCT、およびLPIを生成するために、ネオジムフッ素吸収体をガーネットと赤色蛍光体との組合せに付加することの影響を示す図である。 LEDアセンブリの望ましいスペクトルパワー分布(SPD)、CCT、およびLPIを生成するために、ネオジムフッ素吸収体をガーネットと赤色蛍光体との組合せに付加することの影響を示す図である。 LEDアセンブリの望ましいスペクトルパワー分布(SPD)、CCT、およびLPIを生成するために、ネオジムフッ素吸収体をガーネットと赤色蛍光体との組合せに付加することの影響を示す図である。 LEDアセンブリの望ましいスペクトルパワー分布(SPD)、CCT、およびLPIを生成するために、ネオジムフッ素吸収体をガーネットと赤色蛍光体との組合せに付加することの影響を示す図である。
本明細書に記載されているように、例示的な実施形態は、当技術分野で知られている上記または他の欠点のうちの1つまたは複数を克服する。
開示された実施形態の態様は、黄色、緑色、または黄色と緑色との組合せの蛍光体、赤色蛍光体、ならびにLED光源によって生成された光をフィルタリングすることによって所望の光スペクトルを提供するように構成されたネオジムおよびフッ素を含む化合物の新規な組成物を使用することによって、所望のCCTおよび照明選好指数(LPI)を有利に提供するLED照明アセンブリを提供する。
図1Aは、開示された実施形態による例示的なLEDアセンブリ100を示す。LEDアセンブリは、発光ダイオード(LED)チップ105などの半導体UVまたは青色放射源と、LEDチップに電気的に取り付けられたリード線110と、を含むことができる。リード線110は、LEDチップ105を発光させることができる電力をLEDチップ105に供給することができる。
LEDアセンブリ100は、その放射された光が発光材料115を通過するときに白色光を生成することができる任意の半導体青色またはUV光源を含むことができる。少なくとも一実施形態では、半導体光源は、様々な不純物がドープされた青色発光LEDチップを含んでもよい。例えば、LEDチップ105は、GaN、ZnSe、またはSiCを含む少なくとも1つの半導体層を有してもよい。いくつかの実施形態では、LEDチップは、約400〜約470nmのピーク発光波長を有するUVまたは青色発光LEDであってもよい。
LEDチップ105は、LEDチップを囲むシェル120内に封入されてもよい。シェル120は、例えばガラスまたはプラスチック材料で作られてもよく、LEDチップ105および発光材料115によって生成された光の波長に関して透明または実質的に光透過性であってもよい。LEDチップ105およびシェル120は、基板125上に取り付けられてもよい。
開示された実施形態のいくつかに従って、発光材料115は、黄色、緑色、または黄色と緑色の組合せの蛍光体を含んでもよい。開示された実施形態の目的のために、黄色、緑色、または黄色と緑色の組合せの蛍光体は、黄緑色蛍光体と呼ばれることがある。開示された実施形態の目的のために、ガーネット蛍光体も黄緑色蛍光体と見なすことができる。発光材料はまた、赤色蛍光体、およびフッ化ネオジム(NdF)を含んでもよい。ネオジムとフッ素を含む化合物、例えばNdFまたはNdFとNdOFやNdなどのネオジム化合物の組合せを、黄緑色と赤色の蛍光体の様々な組合せに付加すると、光出力がより低いCCT、より高い色度x座標(CCx)、およびより高いLPIにシフトすることが、意外にも発見された。一般に、NdF、NdOF、またはNdなどのネオジム化合物はLPIの増加を引き起こす可能性があるが、NdFは具体的には低CCTへのシフトを引き起こす可能性がある。一態様では、ネオジムおよびフッ素を含む化合物は、ネオジムフッ素化合物とも呼ばれ、吸収体として作用して、色スペクトルの黄色部分を減衰させて、改善されたLPIをもたらす。吸収体として機能するネオジムフッ素化合物は、ネオジムフッ素吸収体と呼ぶことができる。いくつかの実施形態では、ネオジムフッ素吸収体の付加は、より低いCCTおよびより高いLPI値を達成するために必要とされる赤色蛍光体の量の減少を可能にすることができる。
図1Bは、開示された実施形態による別の例示的なLEDアセンブリ130を示す。発光ダイオード(LED)チップ135などの半導体UVまたは青色放射源が含まれてもよく、電力が電気的に取り付けられたリード線140を介してLEDチップに供給されてもよく、それによってLEDチップ135が発光する。
図1Aに示す実施形態と同様に、LEDアセンブリ130は、その放射光が発光材料145を通過するときに白色光を生成することができる任意の半導体青色またはUV光源を含んでもよい。開示された実施形態の少なくともいくつかによれば、発光材料145は、LEDチップ135に近接する第1の部分150と、LEDチップ135から離間している、例えばLEDチップ135を囲むシェル160上に配置または堆積された第2の部分155と、を含んでもよい。少なくとも1つの実施形態では、第1の部分150は黄緑色蛍光体および赤色蛍光体を含むことができ、第2の部分155はネオジムフッ素吸収体を含むことができる。いくつかの実施形態では、LEDチップ135からの光が第1の部分150を通過し、次に第2の部分155を通過する限り、第1および第2の部分を任意の適切な位置に配置してもよいことを理解されたい。開示される実施形態の目的のために、黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、図1Aで実施されるような発光材料115、ならびに図1Bで実施されるような発光材料145を指す。
シェル160は、例えばガラスまたはプラスチック材料で作られてもよく、LEDチップ135および発光材料の第1の部分150によって生成された光の波長に関して透明または実質的に光透過性であってもよい。基板165は、LEDチップ135およびシェル160を支持することができる。
図2A、図2B、図3A、図3B、図4A、および図4Bに示す以下の例は、ネオジムフッ素吸収体を黄緑色および赤色蛍光体の組合せに付加して発光材料115を製造することの影響を示す。以下で説明する例では、セリウム(YAG:Ce)で活性化されたイットリウムアルミニウムガーネット蛍光体と、マンガンをドープしたフルオロケイ酸カリウム(KSiF:Mn4+または「PFS」)蛍光体と、を使用するが、しかし、開示された実施形態は、別の適切なガーネット蛍光体または任意の適切な黄色、緑色、または黄緑色蛍光体を利用してもよく、任意の適切な赤色蛍光体を利用してもよいことを理解されたい。
図2Aは、それぞれネオジムフッ素吸収体を付加しない場合と付加した場合の2つのスペクトル215、220の比較を示すスペクトルプロット210を示す。スペクトル215は、YAGおよびPFSの組合せを有するLEDアセンブリの出力を表しており、4000KのCCT、(黒体軌跡上の)0.000Duv、90の演色評価数(CRI)、および111のLPIが得られる。スペクトル220は、同じYAGとPFSの組合せにネオジムフッ素吸収体を付加したLEDアセンブリの出力を表す。YAGとPFSとの組合せにネオジムフッ素吸収体を付加すると、560〜600nmの範囲で減衰が生じる。
図2Bは、ネオジムフッ素吸収体の付加による変化を示す色度図230を示す。色点235、240は、YAGとPFSとの組合せへのネオジムフッ素吸収体の付加によって、4000Kから3500KへCCTがシフトし、0.000Duvから−0.004Duvとなることを示す。PFS、YAG、およびネオジムフッ素吸収体の組合せによって、CIE1931色空間色度図において黒体軌跡の下方に色度色点240が得られる。スペクトルプロット210および色度図230からのデータを用いることにより、ネオジムフッ素吸収体の付加によって、CRIが81になり、LPIが111から128に増加し、さらに24%のルーメン損失のトレードオフが生じると判断することができる。
図3Aは、それぞれネオジムフッ素吸収体を付加しない場合と付加した場合の2つのスペクトル315、320の比較を示すスペクトルプロット310を示す。スペクトル315は、YAGおよびPFSの組合せを有するLEDアセンブリの出力を表しており、3350KのCCT、(黒体軌跡の上方の)+0.004Duv、90の演色評価数(CRI)、および107のLPIが得られる。スペクトル320は、YAGとPFSの組合せにネオジムフッ素吸収体を付加したLEDアセンブリの出力を表す。上述のように、YAGとPFSとの組合せにネオジムフッ素吸収体を付加すると、560〜600nmの範囲で減衰が生じる。
図3Bは、ネオジムフッ素吸収体の付加による変化を示す色度図330を示す。色点335、340は、YAGとPFSとの組合せへのネオジムフッ素吸収体の付加によって、3350Kから3000KへCCTがシフトし、+0.004Duvから0.000Duvとなることを示す。PFS、YAG、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、色度色点340が黒体軌跡上またはその真下に位置するように色度色点340のy値を減少させる。スペクトルプロット310および色度図330からのデータを用いることにより、許容できる20%ルーメン損失内で、ネオジムフッ素吸収体の付加によって80のCRIおよび120のLPIの増加が得られると判断することができる。
図4Aは、ネオジムフッ素吸収体を付加しない場合と付加した場合の、2つのスペクトル415、420のさらに別の比較をそれぞれ示すさらに別のスペクトルプロット410を示す。スペクトル415は、YAGとPFSの組合せを有するLEDアセンブリの出力を表しており、3050KのCCT、(黒体軌跡上の)0.000Duv、90の演色評価数(CRI)、および109のLPIが得られる。スペクトル420は、YAGとPFSとの組合せにネオジムフッ素吸収体を付加したLEDアセンブリの出力を表し、他の例では、YAGとPFSとの組合せにネオジムフッ素吸収体を付加すると、560〜600nmの範囲で減衰が生じる。
図4Bは、ネオジムフッ素吸収体の付加による例示的なLEDアセンブリの出力に対する変化を示す色度図430を示す。色点435、440は、YAGとPFSとの組合せへのネオジムフッ素吸収体の付加によって、3050Kから2755KへCCTがシフトし、0.000Duvから−0.003Duvとなることを示す。この実施形態におけるPFS、YAG、およびネオジムフッ素吸収体の組合せによって、黒体軌跡の下方に色度色点440が得られる。スペクトルプロット410および色度図430からのデータを用いることにより、許容可能な20%ルーメン損失内で、ネオジムフッ素吸収体の付加によって84のCRIおよび109から120へのLPIの増加が得られると判断することができる。
使用される蛍光体およびネオジムフッ素吸収体の各々の量は、LEDチップのスペクトル特性、各蛍光体の正確な化学組成および特性、特に励起波長における量子効率および吸収性の特性、ならびに光出力の所望の特性に応じて変化してもよい。様々な実施形態における蛍光体とネオジムフッ素吸収体との相対比率は、LEDアセンブリで使用されるときに、CIE色度図上で所定のx値およびy値を有する可視光が少なくとも約120のLPIで生成されるように調整することができる。いくつかの実施形態では、特定のCCTおよびLPIを達成するために、各蛍光体の量および組成、ならびにネオジムフッ素吸収体の量を変えることができる。例えば、ガーネット蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せによって、110より大きい、好ましくは120よりも大きい照明選好指数、4000K〜2700KのCCT、およびCIE1931色空間色度図の黒体軌跡の下方の色度色座標を得ることができる。
表1は、特定のCCT値を達成するための蛍光体およびネオジムフッ素吸収体の量の様々な例示的な範囲を示し、赤色蛍光体はPFSであり、ガーネット蛍光体はYAG:Ceであり、ネオジムフッ素吸収体はNdFである。
蛍光体およびNdFは、任意の適切な形態、例えば粉末形態で利用してもよいし、組み合わせてLEDチップ135上に堆積させてもよいし、あるいは任意の適切な方法を用いてLEDチップ135およびシェル160上に選択的に堆積させてもよい。
添付の図面と併せて読めば、前述の説明に鑑みて当業者には様々な修正例および適合例が明らかになるであろう。しかしながら、開示された実施形態の教示のすべてのそのようなおよび類似の修正例は、依然として開示された実施形態の範囲内に入る。
本明細書に記載の異なる実施形態の様々な特徴は、一方が他方と交換可能である。記載された様々な特徴、ならびに任意の既知の均等物は、本開示の原理に従ってさらなる実施形態および技術を構築するために混合されかつ適合されてもよい。
さらに、例示的な実施形態のいくつかの特徴は、他の特徴を対応して使用することなく有利に使用することができる。したがって、前述の説明は、開示された実施形態の原理を単に例示するものであって、それを限定するものではないと考えるべきである。
100 LEDアセンブリ
105 LEDチップ
110 リード線
115 発光材料
120 シェル
125 基板
130 LEDアセンブリ
135 LEDチップ
140 リード線
145 発光材料
150 第1の部分
155 第2の部分
160 シェル
165 基板
210 スペクトルプロット
215 スペクトル
220 スペクトル
230 色度図
235 色点
240 色度色点
310 スペクトルプロット
315 スペクトル
320 スペクトル
330 色度図
335 色点
340 色度色点
410 スペクトルプロット
415 スペクトル
420 スペクトル
430 色度図
435 色点
440 色度色点

Claims (26)

  1. 特性スペクトルを有する第1の光出力を有するLED光源と、
    前記第1の光出力が通過する、黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せと、を含み、前記黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、前記第1の光出力を所定の相関色温度を有する第2の光出力に変換するように構成される、LEDアセンブリ(100、130)。
  2. 前記黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、特定の照明選好指数を有する前記第2の光出力を提供するように構成される、請求項1に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  3. 前記黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、少なくとも110の照明選好指数を有する前記第2の光出力を提供するように構成される、請求項2に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  4. 前記黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、少なくとも120の照明選好指数を有する前記第2の光出力を提供するように構成される、請求項2に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  5. 前記フッ化ネオジム吸収体は、黄色発光を減衰させて、前記特定の照明選好指数を有する前記第2の光出力を提供するように構成される、請求項2に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  6. 前記黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、黒体軌跡より下の色度色座標を有する前記第2の光出力を提供するように構成される、請求項1に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  7. 前記LED光源は、青色LEDまたは紫色LEDのうちの1つまたは複数を含む、請求項1に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  8. 前記黄緑色蛍光体はガーネット蛍光体を含む、請求項1に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  9. 前記ガーネット蛍光体はイットリウムアルミニウムガーネット蛍光体を含む、請求項8に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  10. 前記ガーネット蛍光体は、セリウムで活性化されたイットリウムアルミニウムガーネット蛍光体を含む、請求項8に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  11. 前記赤色蛍光体は、マンガンをドープしたフルオロケイ酸カリウム蛍光体を含む、請求項1に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  12. 前記ネオジムフッ素吸収体はNdFを含む、請求項1に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  13. 前記ネオジムフッ素吸収体は、NdFと別のネオジム化合物との組合せを含む、請求項1に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  14. 前記ネオジムフッ素吸収体は、NdFとNdOFとの組合せを含む、請求項1に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  15. 前記ネオジムフッ素吸収体は、NdFとNdとの組合せを含む、請求項1に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  16. 前記ネオジムフッ素吸収体は、約560〜610nmの範囲の黄色光を吸収するように構成される、請求項1に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  17. 前記黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、前記LED光源に近接する黄緑色蛍光体および赤色蛍光体の部分と、前記LED光源から離間したネオジムフッ素吸収体の部分と、を含む、請求項1に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  18. 特性スペクトルを有する第1の光出力を有するLED光源と、
    前記第1の光出力を、第1の相関色温度および第1の照明選好指数を有する第2の光出力に変換する黄緑色蛍光体と赤色蛍光体の組合せと、
    を含み、
    前記黄緑色蛍光体と赤色蛍光体の組合せにネオジムフッ素吸収体を付加することにより、前記第1の相関色温度より低い第2の相関色温度および前記第1の照明選好指数より高い第2の照明選好指数を有する第3の光出力が得られる、LEDアセンブリ(100、130)。
  19. 前記第1の相関色温度は約4000Kであり、前記第1の照明選好指数は約111であり、前記第2の相関色温度は約3500Kであり、前記第2の照明選好指数は約128である、請求項18に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  20. 前記第1の相関色温度は約3350Kであり、前記第1の照明選好指数は約107であり、前記第2の相関色温度は約3000Kであり、前記第2の照明選好指数は約120である、請求項18に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  21. 前記第1の相関色温度は約3050Kであり、前記第1の照明選好指数は約109であり、前記第2の相関色温度は約2755Kであり、前記第2の照明選好指数は約120である、請求項18に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  22. 前記黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、前記CIE1931色空間色度図において前記黒体軌跡より下の色度色座標を有する前記第3の光出力を提供する、請求項18に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  23. 前記黄緑色蛍光体は、セリウムで活性化された0.3〜0.7mgのイットリウムアルミニウムガーネット蛍光体を含む、請求項18に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  24. 前記赤色蛍光体は、マンガンをドープした1.0〜2.0mgのフルオロケイ酸カリウム蛍光体を含む、請求項18に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  25. 前記ネオジムフッ素吸収体の組合せは、0.05〜0.15mgのフッ化ネオジムを含む、請求項18に記載のLEDアセンブリ(100、130)。
  26. 特性スペクトルを有する第1の光出力を有するLED光源と、
    前記第1の光出力が通過する、黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せと、を含み、前記黄緑色蛍光体、赤色蛍光体、およびネオジムフッ素吸収体の組合せは、前記第1の光出力を、110より大きい照明選好指数および4000K〜2700Kの相関色温度を有する第2の光出力に変換するように構成される、LEDアセンブリ(100、130)。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11862758B2 (en) * 2018-11-28 2024-01-02 Lawrence Livermore National Security, Llc Systems and methods for fluoride ceramic phosphors for LED lighting
US11192494B2 (en) 2020-02-07 2021-12-07 Honeywell International Inc. Systems and methods for search and landing light
KR20220151076A (ko) * 2021-05-04 2022-11-14 삼성전자주식회사 발광장치 및 식물생장용 조명장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013045839A (ja) * 2011-08-23 2013-03-04 Mitsubishi Electric Corp Ledモジュール及び発光装置及びledモジュールの製造方法
WO2015035425A1 (en) * 2013-09-09 2015-03-12 GE Lighting Solutions, LLC Enhanced color-preference light sources
US20160097496A1 (en) * 2014-10-07 2016-04-07 GE Lighting Solutions, LLC Led apparatus employing neodymium-fluorine materials
US20160356435A1 (en) * 2015-06-04 2016-12-08 GE Lighting Solutions, LLC Led lighting units, materials, and optical components for white light illumination

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6809471B2 (en) * 2002-06-28 2004-10-26 General Electric Company Phosphors containing oxides of alkaline-earth and Group-IIIB metals and light sources incorporating the same
US20070241657A1 (en) * 2004-08-02 2007-10-18 Lumination, Llc White light apparatus with enhanced color contrast
US7358542B2 (en) 2005-02-02 2008-04-15 Lumination Llc Red emitting phosphor materials for use in LED and LCD applications
US7648649B2 (en) 2005-02-02 2010-01-19 Lumination Llc Red line emitting phosphors for use in led applications
US8703016B2 (en) * 2008-10-22 2014-04-22 General Electric Company Phosphor materials and related devices
TWI384654B (zh) * 2009-07-31 2013-02-01 Univ Nat Taiwan Science Tech 色溫可調之白光發光裝置
CN102811627A (zh) * 2010-01-28 2012-12-05 嘉吉公司 处理糖苷的混合物以获得更纯的形式的一种或多种这些糖苷的方法
KR20120029165A (ko) * 2010-09-16 2012-03-26 삼성전자주식회사 녹색 형광체, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 백색 발광 소자
US20120161170A1 (en) 2010-12-27 2012-06-28 GE Lighting Solutions, LLC Generation of radiation conducive to plant growth using a combination of leds and phosphors
US8847198B2 (en) * 2011-05-26 2014-09-30 Micron Technology, Inc. Light emitting devices with built-in chromaticity conversion and methods of manufacturing
WO2013073592A1 (ja) 2011-11-17 2013-05-23 株式会社ニコン CaF2系透光性セラミックスおよびその製造方法
JP5528423B2 (ja) 2011-12-20 2014-06-25 京セラ株式会社 発光装置および照明装置
WO2016039800A1 (en) 2014-09-09 2016-03-17 GE Lighting Solutions, LLC Enhanced color-preference led light sources using lag, nitride and pfs phosphors
KR20160027432A (ko) 2014-08-29 2016-03-10 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 및 발광소자 패키지
JP6365159B2 (ja) 2014-09-16 2018-08-01 日亜化学工業株式会社 発光装置
TWI692133B (zh) 2014-10-07 2020-04-21 美商Ge照明解決方案公司 使用釹-氟(Nd-F)材料的LED裝置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013045839A (ja) * 2011-08-23 2013-03-04 Mitsubishi Electric Corp Ledモジュール及び発光装置及びledモジュールの製造方法
WO2015035425A1 (en) * 2013-09-09 2015-03-12 GE Lighting Solutions, LLC Enhanced color-preference light sources
US20160097496A1 (en) * 2014-10-07 2016-04-07 GE Lighting Solutions, LLC Led apparatus employing neodymium-fluorine materials
US20160097497A1 (en) * 2014-10-07 2016-04-07 GE Lighting Solutions, LLC Led apparatus employing tunable color filtering using multiple neodymium and fluorine compounds
US20160356435A1 (en) * 2015-06-04 2016-12-08 GE Lighting Solutions, LLC Led lighting units, materials, and optical components for white light illumination

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