JP6637972B2 - 蛍光導光体のための色制御 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置であって、照明装置光のスペクトル分布を制御するための照明装置に関する。

様々な色をもたらすことができる装置が当技術分野で知られている。例えば米国特許出願公開第２０１４１４００９０号は、様々な波長で発光し、発光強度の変化をもたらすように構築される複数の異なる光源と、少なくとも１つのガラスコア光拡散導波路とを含む少なくとも１つの照明面を有する照明カラーディスプレイ装置について記載し、前記ガラスコア光拡散導波路は様々な波長で発光する前記複数の光源に結合され、光拡散導波路は、導波光をナノサイズ構造によって照明面の方に散乱させるように構成される、複数のナノサイズ構造を有する領域を含み、前記照明面と組み合わせて照明面からの有色光の発光を引き起こす。

高輝度の光源は、スポット光及びデジタル光の投影を含む様々な用途で関心を引き起こす。とりわけ、このために、高度に透明な蛍光材料内で短い波長の光が長い波長に変換される所謂集光器を利用することができる。かかる透明な蛍光材料のロッドがＬＥＤによって照らされ、ロッド内でより長い波長をもたらす（波長変換）。導波モード内でドープガーネット等の蛍光材料内の変換光が面の１つから抽出され、強度の増加がもたらされ得る。

ライトエンジン、ランプ、照明器具、プロジェクタ等の様々な応用について、例えば黒体調光（black body dimming）のために（白熱光源等の光源の挙動を模倣するために）、又は照明システムの色域を適合するために（色品質を調節するために）光源の色（温度）を制御することが望まれるであろう。これは、複数の光源から放たれる光を組み合わせることによって行われ得る。しかし、複数のＬＥＤを使用することは、発光面の面積が広くなることにつながり得る。

従って、本発明の一態様は、好ましくは上記の制約の１つ又は複数を更に少なくとも部分的に除去し、とりわけ照明装置光の色（温度）を制御可能であり得る代替的な照明装置を提供することである。

このために、本発明者らは、少なくとも２つの光源によってポンプされる蛍光集光器ベースの光源の使用を提案する。集光器は、（集光器によって含まれる蛍光材料の）発光スペクトルと励起スペクトルとの間に（好ましくは）（大きい）スペクトル重複があるように選択される。重複が大きいことは、蛍光集光器によって放たれる光の強い再吸収と、従って蛍光ロッドの長さに対する終端スペクトルの強い依存関係とをもたらす。かかるロッドがロッドの長さに沿ってＬＥＤ等の幾つかの光源によって側面からポンプされる場合、出口面から放たれる光のスペクトルは、出口面に対するＬＥＤの位置に依存する。従って、何れの１つ又は複数のＬＥＤをオンにするかを選択し、且つＬＥＤから出口面までの距離に応じてそれらのＬＥＤの相対強度を調節することにより、出口面から出る光の色（温度）が調節され得る。例えば、第２のＬＥＤよりも出口面から遠い距離に位置する第１のＬＥＤの強度が調節され、且つ第２のＬＥＤの強度よりも高い強度に設定され、その高い強度は、出口面までの第１のＬＥＤ及び第２のＬＥＤのより離れた距離又は相対距離に対応するか、又はそれに関係する。従って、各ＬＥＤがどのように制御又は調節されるかは、出口面までのＬＥＤの距離に依存する。

より一般的には、第１の態様において、本発明は、照明装置光を与えるように構成される照明装置を提供し、照明装置は、（ｉ）光源光を与えるように構成される複数（ｍ）の光源（即ち、特にｍ≧２（ｍ≧４、ｍ≧８等））であって、少なくとも、第１の光源光を生成するように構成される第１の光源及び第２の光源光を生成するように構成される第２の光源を含む、複数（ｍ）の光源と、（ｉｉ）（ｉ）（光源の）光源光によって励起可能であり、且つ蛍光材料光を与えるように構成される蛍光材料であって、導光体中の蛍光材料が、その蛍光材料光の少なくとも一部を再吸収するように構成される蛍光材料、（ｉｉ）導光体から蛍光材料光を逃すための光出口窓（「出口窓」）、（ｉｉｉ）少なくとも、第１の光源光を受け付け、且つ光出口窓から第１の距離（ｄ１）に構成される第１の光導入領域、及び第２の光源光を受け付け、且つ光出口窓から第２の距離（ｄ２）に構成される（導光体の同じ面又は別の面にある）第２の光導入領域を含む複数の光導入領域（又は域）であって、第１の光源は、前記第１の光源光を第１の光導入領域に与えるように構成され、第２の光源は、前記第２の光源光を第２の光導入領域に与えるように構成され、第１の距離（ｄ１）は、第２の距離（ｄ２）に等しくない、複数の光導入領域（又は域）を含む、導光体（本明細書では「導光体」又は「導波路」とも示される）と、（ｉｉｉ）光出口窓からの各光源の距離に応じて複数（ｍ）の光源を独立に制御することにより、照明装置光の色温度を制御するように配置され、それにより、蛍光材料光（従って蛍光材料光の少なくとも一部を含み得る照明装置光）のスペクトル分布を制御するのに特に適する制御ユニットとを含む。換言すると、制御ユニットは、光出口窓から出る光の所定の色温度を提供するために、光源の設定を選択する際に出口窓と光源との間の距離を考慮に入れる。

従って、とりわけ光源光を与えるように構成される複数（ｍ）の光源を用いて蛍光材料を含む導光体を照らすときの光導入領域の位置の違いが利用され、前記導光体の光出口窓から出るときに前記蛍光材料の蛍光材料光のスペクトル分布を制御するために、複数（ｍ）の光源の光源光はスペクトル的に重複する。従って、本発明は、（ほぼ同じ）光源光を与えるように構成される複数（ｍ）の光源を用いて蛍光材料を含む導光体を照らすとき、光導入領域の位置の違いを有する照明の方法も提供し、（従って）前記導光体の光出口窓から出るときに前記蛍光材料の蛍光材料光のスペクトル分布を制御するために、複数（ｍ）の光源の光源光はスペクトル的に重複する。

かかる照明装置により、及び上記の原理を使用することにより、複数の光源の光源光の強度を調整することで照明装置光が作り出され、そのスペクトル分布（及び任意選択的に強度）は、それぞれの光源の光源光の強度に依存する。光出口窓から一層離れて配置される光源が蛍光材料を励起し、且つそれにより光出口窓から一層離れて蛍光材料光を生成する。これは、波長コンバータを通る（蛍光材料発光の）経路が長くなることにつながり、それにより再吸収と、従って発光スペクトルの変化とがもたらされる。概して、光源が光出口窓から離れて配置されるほど、即ち、導光体の光導入領域が光出口窓から離れて配置されるほど、光出口窓を出るときに蛍光材料光が赤方偏移する。本明細書では、「光出口窓から一層離れて配置される光源」という句及び同様の句は、かかる光源の光導入領域が光出口窓から一層離れていることを示す。距離として、光導入領域から導光体材料を通る光出口窓までの最短距離が選択される。この距離が長いほど、相対的に多くの再吸収が起こり得る。従って、同じ種類の光源を使い、導光体中で引き起こされる光出口窓までの発光（蛍光材料光）の経路長の違いによって照明装置光のカラーシフトがもたらされ得る。

とりわけ、光源は、少なくとも２００〜４９０ｎｍの範囲から選択される波長で動作中に（光源光を）発光する光源であり、とりわけ少なくとも４００〜４９０ｎｍの範囲から、より詳細には少なくとも４４０〜４９０ｎｍの範囲で選択される波長で動作中に発光する光源である。この光は、蛍光材料によって部分的に使用され得る。従って、特定の実施形態では、光源は青色光を生成するように構成される。特定の実施形態では、光源はソリッドステートＬＥＤ光源（ＬＥＤ又はレーザダイオード等）を含む。「光源」という用語は、例えば２〜２０個の（ソリッドステート）ＬＥＤ光源等の複数の光源にも関係し得るが、更に多くの光源が利用され得る。従って、ＬＥＤという用語も複数のＬＥＤを指し得る。従って、本明細書で示されるように、「ソリッドステート光源」という用語も複数のソリッドステート光源を指し得る。一実施形態では（以下も参照されたい）、それらの光源は、ほぼ同一の、即ち、ソリッドステート光源放射のほぼ同一のスペクトル分布を与えるソリッドステート光源である。実施形態では、ソリッドステート光源は、導光体の異なる面を照射するように構成され得る。複数の光源は、少なくとも第１の光源、第２の光源、及び任意選択的に更なる光源を含む。光源は、とりわけほぼ同じスペクトル分布を有し得る光源光を生成する。様々な光源の寄与を区別するために、たとえ光源光がほぼ同一である可能性があっても、第１の光源の光源光が第１の光源光として示され、及び第２の光源の光源光が第２の光源光等として示される。従って、蛍光材料は（第１の光源、第２の光源等の）（第１、第２等の）光源光によって励起可能である。

本明細書では、本発明は、とりわけ少なくとも第１の光源及び第２の光源に関して定められる。但し、照明装置は複数の光源（とりわけソリッドステート光源）、概してそれらの（少なくとも）２つの光源よりもはるかに多くを含み得る。従って、一実施形態では、照明装置は、導光体の導入領域を照射する（照らす）ための光源を提供するように構成される前記複数（ｍ）の光源を含み（ここで、ｍは少なくとも３である）、光導入領域は光出口窓から離れて構成され、各距離（即ち、第１の距離、第２の距離等）は異なる。上記のように、ｍは、２個以上、最大数十個、更には数百個のＬＥＤ等の光源に及び得る。相当な数の光源を使用する場合、光源の全てが必ずしも光出口窓から等しくない距離に配置されるとは限らない。とりわけ、光源が導光体の異なる面を照らすように構成される場合、複数の光源、又はより正確には（任意選択的に異なる面にある）複数の光導入領域は、光出口窓から同じ距離に構成され得る。かかる実施形態では、同じ距離に構成される光源のサブセットがあり得る。

従って、更なる実施形態では、複数（ｍ）の光源は、１つ又は複数の光源をそれぞれ含む２つ以上のサブセットを含むことができ、光源の各サブセットは導光体の別の面に光源光を与えるように構成される。制御ユニットは、それぞれの光源を制御するように構成され得るが、光源のそれぞれの各サブセットを制御するように構成され得る。従って、制御ユニットは、第１の光源の光源光の強度を制御し、且つ第２の光源の光源光の強度を制御し（且つ更なる光源の光源光の強度を制御し）、及びこれらの強度を互いに変えることができる。概して、サブセットは、光出口窓から同じ距離にある光導入領域をそれぞれ提供する光源を含み得る。従って、第１のサブセットは第１の光源を含むことができ、第２のサブセットは第２の光源を含むことができる等である。但し、複数の第１のサブセットがあり、それぞれの第１のサブセットが複数の第１の光源を含む等であり得る。任意選択的に、複数の第１の光源が同じ第１の光導入領域を照らし得る。加えて又は代替的に、これは、複数の第２の光源等に当てはまり得る。但し、第１の光導入領域と第２の光導入領域とは、光出口窓から異なる距離に配置される。

少なくとも２つの光導入領域がある。かかる光導入領域は、それぞれの光源によって照らされる面の部分である。２つ以上の光源が同じ面を照射することができ、従って、面が２つ以上の光導入領域を含み得る。但し、２つ以上の光源が異なる面を照射し得、従って、２つ以上の面が１つ又は複数の光導入領域をそれぞれ含み得る。

照明装置は複数の光源を含む。とりわけ、複数（ｍ）の光源の光源光はスペクトル的に重複し、より詳細には、それらの光源光は同じ種類のものであり、且つほぼ同一の（従って、ほぼ同じスペクトル分布を有する）光を与える。従って、光源は１０ｎｍの帯域幅内等、実質的に同じ発光極大を有し得る。但し、これは、様々な種類の光源の使用を除外するものではない。本明細書では、かかる光源が更なる光源として示される（第１の光源、第２の光源、第３の光源等とは示されない）。従って、一実施形態では、照明装置は、更なる光源光を与えるように構成される更なる光源も含み、照明装置光は、前記蛍光材料光、任意選択的に前記更なる光源光、及び任意選択的に光源光を含む。更なる光源の光は、導光体中の蛍光材料を励起するために使用され得、導光体中の別の蛍光材料を励起するために使用され得、導光体中の蛍光材料によって実質的に吸収されないことができ、又は導光体とは（ほぼ）独立に構成される等であり得る。従って、照明装置光は、任意選択的に更なる光源からの更なる光源光を含み得る。

導光体は、ビーム状又はロッド状等、任意の形状を有することができる。但し、導光体はディスク状等とすることもできる。本発明は形状についての特定の実施形態に限定されず、単一の出口窓を有する実施形態にも限定されない。以下、幾つかの具体的な実施形態がより詳細に説明される。

特定の実施形態では、導光体は、とりわけ１を上回るアスペクト比を有し得る（即ち、長さが幅よりも大きい）。概して、導光体は、ロッド又は棒（ビーム）であるが、必ずしも正方形、長方形、又は円形の断面を有するわけではない。概して、光源は、本明細書で放射入力面として示されるより長い面（側端）の１つを照射するように構成され、放射は、本明細書で放射出口面として示される正面の面（前端）から出る。とりわけ、実施形態では、ソリッドステート光源又は他の光源は、導光体と物理的に接触しない。物理的に接触することは不所望の外部導出と、従って集光器効率の低下とをもたらし得る。更に、概して導光体は、放射入力面及びその反対側にある反対面という２つのほぼ平行な面を含む。これらの２つの面は、本明細書では導光体の幅を定める。概して、これらの面の長さは導光体の長さを定める。しかし、上記及び下記の通り、導光体は任意の形状を有することができ、且つ形状の組合せを含むこともできる。とりわけ、放射入力面は放射入力面領域（Ａ）を有し、放射出口面は放射出口面領域（Ｅ）を有し、放射入力面領域（Ａ）は放射出口面領域（Ｅ）よりも少なくとも２倍大きく、とりわけ少なくとも５倍大きい（２〜５０，０００倍、特に５〜５，０００倍の範囲において等）。これは、例えば複数のソリッドステート光源を使用できるようにする（以下も参照されたい）。自動車又はデジタルプロジェクタ等の典型的な用途では、小型であるが高強度の発光面が望まれる。これは単一のＬＥＤでは得ることができないが、本照明装置を用いて得ることができる。とりわけ、放射出口面は１〜１００ｍｍ^２の範囲から選択される放射出口面領域（Ｅ）を有する。かかる寸法では、発光面が狭い可能性がある一方、それでもなお高強度が実現され得る。上記のように、導光体は概して（長さ／幅の）アスペクト比を有する。これは、放射出口面が狭いが、例えば複数のソリッドステート光源によって照射される放射入力面が広いことを可能にする。特定の実施形態では、導光体は、０．５〜１００ｍｍの範囲から選択される幅（Ｗ）を有する。従って、導光体は、とりわけ本明細書で示される面を有する一体型ボディである。

概ねロッド状又は棒状の導光体は、任意の断面形状を有し得るが、実施形態では、正方形、長方形、円、楕円、三角形、五角形、又は六角形の断面形状を有する。一般的に、導光体は立方体であるが、光入力面が幾らか台形の形状を有する状態で立方体と異なる形状で設けられ得る。そうすることによって光束が更に高められる場合があり、そのことは一部の応用で有利であり得る。従って、一部の実例では、円形の断面を有する導光体の場合のように、「幅」という用語が直径を指す場合もある。

導光体は、円筒形状のロッドとすることもできる。実施形態では、円筒形状のロッは、ロッドの縦方向に沿った１つの平らな表面を有し、光源によって放たれる光を導光体中に効率的に導入するために、その１つの平らな表面に光源が配置され得る。平らな表面は、ヒートシンクを配置するためにも使用され得る。円筒形の導光体は、例えば互いに対向して配置される又は互いに垂直に配置される２つの平らな表面を有し得る。実施形態では、平らな表面は、円筒形のロッドの縦方向の一部に沿って広がる。

本発明による実施形態で以下に記載される導光体は、折り畳まれ、曲げられ、且つ／又は長さ方向に成形され得、それにより、導光体は直線的な線状の棒又はロッドではなく、例えば９０度曲げ又は１８０度曲げの形態の丸角、Ｕ字形、円形、楕円形、ループ、又は複数のループを有する３次元螺旋形を含み得る。これは、コンパクトな導光体を可能にし、概して光がそれに沿って導かれるかかる導光体の全長は比較的長く、相対的に高いルーメン出力をもたらすが、それと同時に比較的狭い空間内に配置され得る。例えば、導光体の蛍光部分は剛性であり得るのに対し、導光体をその長さ方向に沿って成形できるようにするために導光体の透明部分は柔軟である。光源は、折り畳まれ、曲げられ、且つ／又は成形される導光体の長さに沿う任意の場所に配置され得る。

従って、一実施形態では、導光体は、複数（ｎ）の面（ｎ≧２である）を含み、第１の面の少なくとも一部は、第１の光導入領域及び第２の光導入領域として構成され、第２の面の少なくとも一部は、光出口窓として構成される。但し、代替的に、導光体中に光を導入するために更に多くの面が使用され得、且つ／又は導光体の外に光を導出するために更に多くの面が使用され得る。従って、照明装置、とりわけ導光体は、複数の光出口窓を含み得る。また、かかる実施形態では、光源は、かかる光出口窓の１つ又は複数から異なる距離にある少なくとも２つの、とりわけより多くの光導入領域を提供するように構成される。従って、各光出口窓から導出される光のスペクトル分布が制御ユニットによって制御され得る。

光導入領域又は光出口窓として使用されない導光体の部分は、反射体を備え得る。従って、一実施形態では、照明装置は、蛍光材料光を導光体中に反射して戻すように構成される反射体を更に含む。従って、照明装置は、とりわけ放射出口面以外の１つ又は複数の面から逃れる放射を導光体中に反射して戻すように構成される１つ又は複数の反射体を更に含み得る。とりわけ、放射出口面の反対側にある面がかかる反射体を含み得るが、一実施形態では、かかる反射体と物理的に接触しない。従って、反射体は、とりわけ導光体と物理的に接触しないことができる。

光源は、それぞれの光導入領域を照らすように構成される。任意選択的に、複数の光源が同じ光導入領域を照射する。導光体は複数の面を含み得るため、一部の光導入領域は、異なる面に構成されることがあるが、それでもなお光出口窓から同じ距離に配置され得る。

光出口窓は、導光体から光が逃れることを可能にするように構成される導光体の一部である。この導光体の部分からのかかる放出は、導光体の形状と、光が逃れる可能性があるがとりわけ逃すべきではなく、従って、導光体中に反射して戻されるべきである導光体の部分にある１つ又は複数の反射体の存在によって促進され得る。従って、光出口窓は蛍光材料光を逃すように構成される（以下も参照されたい）。但し、光源及び蛍光材料（及び導光体内でのその濃度）は、光源光のかなりの部分も光出口窓から逃れ得るように選択され得る。従って、任意選択的に、光出口窓は、蛍光材料光及び光源光の両方（及び任意選択的に更なる光源光）を逃すように構成される。従って、「蛍光材料光を逃すための」という句は、その窓から他の光を逃すことを排除するものではない。光出口窓は、導光体の面又は面の一部であり得る。光出口窓において、蛍光材料光及び任意選択的に光源光（の一部）が導光体の外に導出され得る。「導入する」及び同様の用語、並びに「導出する」及び同様の用語は、光が媒体に由来して変化することを示す（導光体の外から導光体中へ、及びその逆もそれぞれ同様である）。概して、光出口窓は、導波路の１つ又は複数の他の面に対して（ほぼ）垂直に構成される面（又は面の一部）である。概して、導光体は、１つ又は複数のボディ軸（長さ軸、幅軸、高さ軸等）を含み、出口窓は、その軸に対して（ほぼ）垂直に構成される。従って、概して光導入領域は光出口窓に対して（ほぼ）垂直に構成される。従って、とりわけ光出口窓を含む面は、光導入領域を含まない。

「蛍光材料光を導光体中に反射して戻すように構成される反射体」という句及び同様の句は、とりわけ蛍光材料光及び光源光を導光体中に反射して戻すように構成されるかかる反射体も含み得る。「反射体」という用語は複数の反射体も指し得る。

更に、照明装置は、ソリッドステート光源及び／又は蛍光集光器の冷却を促進するように構成されるヒートシンクを含み得る。ヒートシンクは、銅、アルミニウム、銀、金、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、アルミニウムケイ素炭化物、酸化ベリリウム、ケイ素−炭化ケイ素、アルミニウム炭化ケイ素、銅タングステン合金、銅モリブデン炭化物、炭素、ダイヤモンド、グラファイト、及びそれらのうちの２つ以上の組合せを含むことができ、又はそれらで構成され得る。

照明装置は、導光体を冷却するように構成される１つ又は複数の冷却要素を更に含み得る。

導光体は、蛍光材料を含む。「蛍光材料」という用語は、任意選択的に複数の蛍光材料を指し得る。導光体は、とりわけ透明な導光体材料、即ち、透明体である。これは、蛍光材料光及び光源光が導光体を伝搬するのを促進する。導光体は、例えばセリウム含有ガーネットに基づく蛍光セラミック等の蛍光材料とすることができる。但し、導光体は、蛍光材料が埋め込まれる（分子分散等される）別の透過性材料も含み得る。従って、一実施形態では、導光体は、蛍光材料が埋め込まれる導光体材料を含む。

上記のように、導光体は、例えば蛍光セラミックを含み得る。導光体は、蛍光材料が埋め込まれるセラミックも含み得る。従って、一実施形態では、導光体材料はセラミック材料を含む。但し、導光体は、蛍光材料が含まれる別の材料も含み得る。例えば、一実施形態では、導光体材料はポリマー材料を含む。ポリマー材料内には蛍光材料が粒子として埋め込まれ得（蛍光材料が無機粒状蛍光材料を含む場合等）、且つ／又は有機色素の場合等は蛍光材料が分子分散され得る。従って、一実施形態では、導光体材料は、無機材料及び無機特性と有機特性との両方を有するハイブリッド材料で構成されるグループから選択される材料を含む。

一実施形態では、導光体は、とりわけ単結晶又はセラミックを含み得る。かかるシステムでは、所望の透明度を得ることができ、粒界における反射又は不完全性が減らされ得る。更に別の実施形態では、導光体は、ガラス又はポリマーを含む。とりわけ、有機蛍光材料及び／又は量子ドットベースの蛍光材料の場合、低融点ガラス等のガラス又はポリマーを使用することが望ましい場合がある。蛍光材料は、導光体にわたって分散される。従って、蛍光材料は導光体中に埋め込まれ、導光体中にドープされ、導光体中に溶解され、又は導光体中に散らされる。蛍光材料は、結晶ホスト等のより大きい構造の一部とすることもできる。この結晶ホストは、導光体中に散らされ得る（又はそれ自体で使用され得、以下も参照されたい）。

更なる特定の蛍光材料が以下に記載されているが、とりわけ、導光体は、Ａ_３Ｂ_５Ｏ_１２型のセリウムドープガーネットを含み得る。このガーネットは、導光体として使用され得、又は例えば同様の材料の導光体に埋め込まれ得る。これらの種類のガーネットは単結晶として与えられ得、高品質のセラミック材料として与えられ得る。蛍光材料であるセリウムは、これらの材料内の青色及び／又はＵＶ放射による励起時に、ガーネットの種類及びセリウムの濃度に応じて緑色−橙色の蛍光をもたらす。従って、とりわけセリウムドープガーネットを伴うこれらの実施形態では、ソリッドステート光源は、ＵＶ及び青色ソリッドステート光源の１つ又は複数による放射で導光体の放射入力面を照射するように構成される。

とりわけ、蛍光材料は、有機色素、量子ドット、及び蛍光イオンベースの蛍光材料のうちの１つ又は複数を含む。蛍光材料は、とりわけ蛍光イオン元素（上記の実施例のセリウム等）、蛍光分子（色素）、又は蛍光量子ドット等を含み得る。例が以下で更に規定されている。蛍光材料は、光源放射の少なくとも一部を吸収し、その放射を蛍光材料放射に変換する（即ち、波長変換）。この蛍光材料放射は、（とりわけ放射出口面において）導光体から逃れ得る。しかし、任意選択的に、この蛍光材料放射は、導光体中に分散される別の要素によって変換され、かかる要素は蛍光材料放射を他の蛍光（二次蛍光材料放射）に変換する。かかる実施形態では、蛍光材料放射が感作体（sensitizer）として使用され得る。本明細書では、本発明が導光体から逃れることが望ましい放射を与える蛍光材料に関してとりわけ説明される。当然ながら、導光体から逃れる放射が必要に応じて（例えば蛍光体ホイールを加えることによって）再び変換され得る。

当技術分野で知られているように、（正規化された）スペクトル重複ＳＯは、
として定めることができ、ここで、Ｉ（λ）は、波長に応じた蛍光材料の発光スペクトルの強度（とりわけ低吸収で測定される。以下も参照されたい）であり、ε（λ）は、励起スペクトルに基づく波長に応じた蛍光材料の吸光係数であり、ε_ｍａｘは、励起スペクトルに基づく３５０〜９００ｎｍ（即ち、λ_ｘ〜λ_ｙ）の波長範囲内の最大吸光係数であり、λ_ｘ及びλ_ｙは、３５０〜９００ｎｍの波長範囲を定める。例えば、正規化されたスペクトル重複は、０．１〜０．３の範囲内等、０．３５以下とすることができる。とりわけ、上記の式は、４００〜９００ｎｍ（即ち、λ_ｘ＝４００ｎｍ及びλ_ｙ＝９００ｎｍ）の波長範囲に適用される。とりわけ、発光スペクトル及び励起スペクトルが正規化される。

特定の実施形態では、光源の光源光のスペクトル分布及び蛍光材料の励起スペクトルは、０．０１≦ＳＯ≦０．５等、０＜ＳＯ≦０．５の範囲内の（正規化された）スペクトル重複ＳＯを持つ。再吸収のために励起と発光との間に幾らかのスペクトル重複があることが望ましいが、望まれるよりも低い効率をもたらし得るため、とりわけ１００％の重複はない。従って、特定の実施形態では、蛍光材料は、スペクトル重複を持つ発光スペクトル及び励起スペクトルを有し、励起スペクトルと発光スペクトルとが部分的に重複するときに最良の結果が得られるため、０．０５＜ＳＯ≦０．５の範囲内のＳＯ等、０．０２＜ＳＯ≦０．５の範囲内のＳＯの範囲内で発光スペクトルが励起スペクトルと重複する。ソリッドステート光源の放射が蛍光材料を励起し、蛍光材料はコンバータ要素の放射又は発光をもたらす。従って、一実施形態では、蛍光材料は、スペクトルが部分的に重複する放射励起スペクトル及び放射発光スペクトルを含む。再吸収プロセスが「無限」ではないことが望ましいため、とりわけ（ゼロストークスシフトの場合のように）完全な重複はない。従って、スペクトル重複ＳＯは、０．０２＜ＳＯ≦０．５、特に０．１＜ＳＯ≦０．２５の範囲内にある。より詳細には、スペクトル重複ＳＯは、０．１＜ＳＯ≦０．５（可視波長範囲内）、０．１＜ＳＯ≦０．２５の範囲内にある。

使用され得る適切な蛍光材料の幾つかの例（２つ以上の組合せにおける選択肢）が以下で更に説明される。

本発明の実施形態に従って以下に記載される導光体は、光を別のスペクトル分布に変換するための適切な蛍光材料を含み得る。適切な蛍光材料は、以下に記載の本発明の実施形態に非常に適しているドープＹＡＧ、ＬｕＡＧ等の無機蛍光体、有機蛍光体、有機蛍光色素、及び量子ドット等を含む。

本発明の実施形態に従って以下に記載される導光体に適した材料は、ｎ＝１．７〜１．８の範囲内の屈折率を有するサファイア、多結晶アルミナ、及び／又はＹＡＧ、ＬｕＡＧ等のアンドープ透明ガーネットである。この材料の（例えばガラスを上回る）更なる利点は、優れた熱伝導性を有し、その結果、局所的な加熱を低減することである。他の適切な材料は、これのみに限定されないが、ガラス、石英、及び透明なポリマーを含む。他の実施形態では、導光体材料は鉛ガラスである。鉛ガラスは、典型的なカリガラスのカルシウム分を鉛が置換するガラスの一種であり、これにより屈折率が高められ得る。通常のガラスの屈折率はｎ＝１．５であるが、鉛を添加することで１．７までの屈折率が得られる。

蛍光材料を得るために導光体内で使用され得る適切な蛍光材料の一例はＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅである。ここでは最も低い励起帯と発光帯とが部分的に重複する。従って、とりわけ、導光体（材料）内で励起（スペクトル）に対する発光（スペクトル）の重複を示す蛍光材料が選択される。より詳細には、蛍光材料は（ソリッドステート光源放射による励起によって引き起こされる）発光スペクトルと（前記発光又は蛍光材料放射の）励起スペクトルとを有し、発光スペクトルの５〜２５％が励起スペクトルと重複する（即ち、ＳＯは０．０５〜０．２５である）。このスペクトル重複は、励起スペクトル及び発光スペクトルをとりわけ可視範囲内で正規化し、励起曲線下の領域と重複する発光曲線下の領域を定めることによって決定され得る。励起スペクトルは、とりわけ最大発光の波長における励起スペクトルである（当業者に知られているように、固定波長、特に発光が最大である波長における発光を測定する検出器を使って励起スペクトルを記録する）。更に、（一部の発光は放射入力面から逃れる可能性もあるため、放射入力面から逃れる発光を特にモニタ又は測定する一方で）励起スペクトル及び特に発光スペクトルは、濃度に（僅かに）依存し得るため、関連する励起スペクトル及び発光スペクトルは、本明細書で示される濃度で導光体に埋め込まれる蛍光材料のものである。

量子ドットは、一般に僅か数ナノメートルの幅又は直径を有する半導体材料の小さい結晶である。入射光によって励起されると、量子ドットは結晶の大きさ及び材料によって決定される色の光を発する。従って、ドットの大きさを調整することによって特定の色の光が作り出され得る。可視範囲内で発光する最も知られている量子ドットは、硫化カドミウム（ＣｄＳ）及び硫化亜鉛（ＺｎＳ）等のシェルを有するセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）をベースとする。リン化インジウム（ＩｎＰ）、硫化銅インジウム（ＣｕＩｎＳ_２）、及び／又は硫化銀インジウム（ＡｇＩｎＳ_２）等、カドミウムを含まない量子ドットが使用され得る。量子ドットは非常に狭い発光帯を呈し、従って、飽和色を呈する。更に、量子ドットの大きさを調整することによって発光色が容易に調節され得る。当技術分野で知られる任意の種類の量子ドットが、以下に記載の本発明の実施形態において使用され得る。しかし、環境上の安全及び懸念上の理由から、カドミウムを含まない量子ドット、又は少なくともカドミウム含有量が非常に少ない量子ドットを使用することが好ましい場合がある。

「量子ドット」又は「蛍光量子ドット」という用語は様々な種類の量子ドット、即ち、様々なスペクトル特性を有する量子ドットの組合せを指す場合もある。本明細書では、ＱＤは「波長コンバータナノ粒子」としても示される。「量子ドット」という用語は、（ＵＶ放射等の適切な放射での励起時に）ＵＶ、可視、及びＩＲの１つ又は複数で発光する量子ドットを特に指す。

本明細書で波長コンバータナノ粒子として示される量子ドット又は蛍光ナノ粒子は、例えばＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、及びＨｇＺｎＳＴｅで構成されるグループから選択されるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体量子ドット（コアが上記で構成されるグループから選択されるコア−シェル量子ドット）を含み得る。別の実施形態では、蛍光ナノ粒子は、例えばＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＰＡｓ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＰＡｓ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＰＡｓ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、及びＩｎＡｌＰＡｓで構成されるグループから選択されるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体量子ドット（コアが上記で構成されるグループから選択されるコア−シェル量子ドット）であり得る。また更なる実施形態では、蛍光ナノ粒子は、例えばＣｕＩｎＳ_２、ＣｕＩｎＳｅ_２、ＣｕＧａＳ_２、ＣｕＧａＳｅ_２、ＡｇＩｎＳ_２、ＡｇＩｎＳｅ_２、ＡｇＧａＳ_２、及びＡｇＧａＳｅ_２で構成されるグループから選択されるＩ−ＩＩＩ−ＶＩ２カルコパイライト型半導体量子ドット（コアが上記で構成されるグループから選択されるコア−シェル量子ドット）であり得る。また更なる実施形態では、蛍光ナノ粒子は、例えばＬｉＡｓＳｅ_２、ＮａＡｓＳｅ_２、及びＫＡｓＳｅ_２で構成されるグループから選択されるもの（コアが上記で構成されるグループから選択されるコア−シェル量子ドット）等、Ｉ−Ｖ−ＶＩ２半導体量子ドット（コアが上記で構成されるグループから選択されるコア−シェル量子ドット）であり得る。また更なる実施形態では、蛍光ナノ粒子は、例えばＳｂＴｅ等のＩＶ−ＶＩ族化合物半導体ナノ結晶（コアが上記で構成されるグループから選択されるコア−シェル量子ドット）であり得る。特定の実施形態では、蛍光ナノ粒子は、ＩｎＰ、ＣｕＩｎＳ_２、ＣｕＩｎＳｅ_２、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳｅＴｅ、ＡｇＩｎＳ_２、及びＡｇＩｎＳｅ_２で構成されるグループから選択される（コアが上記で構成されるグループから選択されるコア−シェル量子ドット）。また更なる実施形態では、蛍光ナノ粒子は、例えばＺｎＳｅ：Ｍｎ、ＺｎＳ：Ｍｎ等の内部ドーパントを有する、上記の材料から選択されるＩＩ−ＶＩ族、ＩＩＩ−Ｖ族、Ｉ−ＩＩＩ−Ｖ族、及びＩＶ−ＶＩ族化合物半導体ナノ結晶（コアが上記で構成されるグループから選択されるコア−シェル量子ドット）のうちの１つであり得る。ドーパント元素は、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｅｕ、Ｓ、Ｐ、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｔｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、及びＴｌから選択され得る。本明細書では、蛍光ナノ粒子ベースの蛍光材料は、ＣｄＳｅ及びＺｎＳｅ：Ｍｎ等の異なる種類のＱＤも含み得る。

ＩＩ−ＶＩ量子ドットを使用するのが特に有利であると思われる。従って、一実施形態では、半導体ベースの蛍光量子ドットは、特にＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、及びＨｇＺｎＳＴｅで構成されるグループから選択される、より詳細にはＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、及びＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳで構成されるグループから選択されるＩＩ−ＶＩ量子ドット（コアが上記で構成されるグループから選択されるコア−シェル量子ドット）を含む。

一実施形態では、ナノ粒子は、第１の半導体材料を含むコアと第２の半導体材料を含むシェルとを含む半導体ナノ結晶を含むことができ、シェルは、コアの表面の少なくとも一部の上に配置される。コア及びシェルを含む半導体ナノ結晶は、「コア／シェル」半導体ナノ結晶とも呼ばれる。上記の材料の何れもとりわけコアとして使用され得る。従って、「コアが〜で構成されるグループから選択されるコア−シェル量子ドット」という句は、量子ドット材料の上記の一覧の一部に適用される。「コア−シェル」という用語は、傾斜合金シェル又はドットインロッド等を含む「コア−シェル−シェル」等も指し得る。半導体ナノ結晶（コア）シェル材料の例は、赤色（例えば（ＣｄＳｅ）ＺｎＳ（コア）シェル）、緑色（例えば（ＣｄＺｎＳｅ）ＣｄＺｎＳ（コア）シェル等）、及び青色（例えば（ＣｄＳ）ＣｄＺｎＳ（コア）シェルを含む。半導体に基づく特定の波長コンバータナノ粒子の例については、上記も更に参照されたい）を限定なしに含む。

一実施形態では、半導体ナノ結晶は、例えば国際公開第２０１１／０３１８７１号に記載されているように、好ましくはこれに付く配位子を有する。一実施形態では、この配位子は成長過程中に使用される配位性溶媒から誘導され得る。一実施形態では、表面は過剰の競合する配位基への繰り返しの露出によって変性され、オーバレーヤを形成し得る。

有機蛍光色素が使用され得る。スペクトルピーク位置が調整され得るように分子構造が設計され得る。適切な有機蛍光色素材料の例は、ペリレン誘導体ベースの有機蛍光材料、例えばBASFによってLumogen（登録商標）の品名で販売されている化合物である。適切な化合物の例は、これのみに限定されないが、Lumogen（登録商標）Red F305、Lumogen（登録商標）Orange F240、Lumogen（登録商標）Yellow F083、及びLumogen（登録商標）F170を含む。

有機蛍光材料の関連する例は、例えばペリレン（BASF, Ludwigshafen, Germanyの商標名Lumogenで知られている蛍光材料：Lumogen F240 Orange、Lumogen F300 Red、Lumogen F305 Red、Lumogen F083 Yellow、Lumogen F170 Yellow、Lumogen F850 Green等）、Neelikon Food Dyes & Chemical Ltd., Mumbai, India, IndiaのYellow 172、及び多くの取引業者から入手可能なクマリン（例えばクマリン６、クマリン７、クマリン３０、クマリン１５３、ベーシックイエロー５１）、ナフタルイミド（例えばソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６）、フルオロール７ＧＡ、ピリジン（例えばピリジン１）、ピロメテン（ピロメテン５４６、ピロメテン５６７等）、ウラニン、ローダミン（例えばローダミン１１０、ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、スルホローダミン１０１、スルホローダミン６４０、ベーシックバイオレット１１、ベーシックレッド２）、シアニン（例えばフタロシアニン、DCM）、スチルベン（例えばBis-MSB、DPS）等の蛍光材料である。意図される用途のために十分高い蛍光量子収率を示す限り、酸性色素、塩基性色素、直接色素、分散色素等の他の幾つかの蛍光材料が使用され得る。適用され得る特に興味深い有機材料は、例えば緑色蛍光ではBASFのLumogen 850、黄色蛍光ではBASFのLumogen F083又はF170、橙色蛍光ではBASFのLumogen F240、及び赤色蛍光ではBASFのLumogen F300又はF305を含む。

かかる有機蛍光材料は、とりわけマトリクス内に埋め込まれ、それにより導光体を形成する。マトリクスは、芳香族ポリエステル、又は例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ（メチル）メタクリレート（Ｐ（Ｍ）ＭＡ）、ポリグリコリド若しくはポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリエチレンアジペート（ＰＥＡ）、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）、ポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシバリレート）（ＰＨＢＶ）、ポリエチレンテレフタル酸塩（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のその共重合体をとりわけ含むことができ、特にマトリクスはポリエチレンテレフタル酸塩（ＰＥＴ）を含み得る。更に、以下でも説明されるように、マトリクスは、マトリクス内に埋め込まれる更なる蛍光材料を含み得る。但し、（ＰＥＴＧ）（グリコール変性ポリエチレンテレフタレート）、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、ＣＯＣ（シクロオレフィン共重合体）ＰＥ（ポリエチレン）、又はＰＰ（ポリプロピレン）もマトリクスとして適用され得る。従って、マトリクスはとりわけポリマーマトリクスである。

蛍光材料は無機蛍光体とすることもできる。無機蛍光材料の例は、これのみに限定されないが、セリウム（Ｃｅ）ドープＹＡＧ（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）又はＬｕＡＧ（Ｌｕ_３Ａ_ｌ５Ｏ_１２）を含む。ＣｅドープＹＡＧは黄色がかった光を放つのに対し、ＣｅドープＬｕＡＧは黄緑色がかった光を放つ。赤色光を放つ他の無機蛍光材料の例は、これのみに限定されないが、ＥＣＡＳ及びＢＳＳＮを含むことができ、ＥＣＡＳはＣａ_１−ｘＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕｘであり（ここで、０＜ｘ≦１であり、他の実施形態では０＜ｘ≦０．２である）、ＢＳＳＮはＢａ_{２−ｘ−ｚ}Ｍ_ｘＳｉ_５−ｙＡｌｙＮ_８−ｙＯ_ｙ：Ｅｕ_ｚである（ここで、ＭはＳｒ又はＣａを表し、０≦ｘ≦１、０＜ｙ≦４、且つ０．０００５≦ｚ≦０．０５であり、実施形態によっては０≦ｘ≦０．２が成立する）。

以下に記載の本発明の実施形態では、蛍光材料は、（Ｍ＜Ｉ＞_{（１−ｘ−ｙ）}Ｍ＜ＩＩ＞_ｘＭ＜ＩＩＩ＞_ｙ）_３（Ｍ＜ＩＶ＞_{（１−ｚ）}Ｍ＜Ｖ＞_ｚ）_５Ｏ_１２（但し、Ｍ＜Ｉ＞はＹ、Ｌｕ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、Ｍ＜ＩＩ＞はＧｄ、Ｔｂ、Ｌａ、Ｙｂ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、Ｍ＜ＩＩＩ＞はＴｂ（Ｍ＜ＩＩ＞がＴｂではない場合）、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、Ｍ＜ＩＶ＞はＡｌであり、Ｍ＜Ｖ＞はＧａ、Ｓｃ、又はＣｅドープイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ，Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）及びＣｅドープルテチウムアルミニウムガーネット（ＬｕＡＧ）等のこれらの混合物を含むグループから選択され、０≦ｘ≦１、０＜ｙ≦０．１、０＜ｚ＜１が成立する）、（Ｍ＜Ｉ＞_{（１−ｘ−ｙ）}Ｍ＜ＩＩ＞_ｘＭ＜ＩＩＩ＞_ｙ）_２Ｏ_３（但し、Ｍ＜Ｉ＞はＹ、Ｌｕ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、Ｍ＜ＩＩ＞はＧｄ、Ｌａ、Ｙｂ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、Ｍ＜ＩＩＩ＞はＴｂ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｂｉ、Ｓｂ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦０．１が成立する）、（Ｍ＜Ｉ＞_{（１−ｘ−ｙ）}Ｍ＜ＩＩ＞_ｘＭ＜ＩＩＩ＞_ｙ）Ｓ_{（１−ｚ）}Ｓｅ（但し、Ｍ＜Ｉ＞はＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｂａ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、Ｍ＜ＩＩ＞はＣｅ、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｓｂ、Ｓｎ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、Ｍ＜ＩＩＩ＞はＫ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ｚｎ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、０＜ｘ≦０．０１、０＜ｙ≦０．０５、０≦ｚ≦１が成立する）、（Ｍ＜Ｉ＞_{（１−ｘ−ｙ）}Ｍ＜ＩＩ＞_ｘＭ＜ＩＩＩ＞_ｙ）Ｏ（但し、Ｍ＜Ｉ＞はＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｂａ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、Ｍ＜ＩＩ＞はＣｅ、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｐｒ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、Ｍ＜ＩＩＩ＞はＫ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ｚｎ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、０＜ｘ≦０．１、０＜ｙ≦０．１が成立する）、（Ｍ＜Ｉ＞_{（２−ｘ）}Ｍ＜ＩＩ＞_ｘＭ＜ＩＩＩ＞_２）Ｏ_７（但し、Ｍ＜Ｉ＞はＬａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｂａ、Ｓｒ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、Ｍ＜ＩＩ＞はＥｕ、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｍ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、Ｍ＜ＩＩＩ＞はＨｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、０＜ｘ≦１が成立する）、（Ｍ＜Ｉ＞_{（１−ｘ）}Ｍ＜ＩＩ＞_ｘＭ＜ＩＩＩ＞_{（１−ｙ）}Ｍ＜ＩＶ＞_ｙ）Ｏ_３（但し、Ｍ＜Ｉ＞はＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｌａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｌｕ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、Ｍ＜ＩＩ＞はＥｕ、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｍ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、Ｍ＜ＩＩＩ＞はＨｆ；Ｚｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、Ｍ＜ＩＶ＞はＡｌ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｓｉ、又はこれらの混合物を含むグループから選択され、０＜ｘ≦０．１、０＜ｙ≦０．１が成立する）、又はこれらの混合物を含むグループから選択される材料で作られる。

幾つかの具体的な無機蛍光材料について以下で論じられる。少なくとも、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）_２（Ｏ，Ｓ，Ｓｅ）_４：Ｅｕ^２＋、チオガリウム酸塩、特にＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋等のＳｒ、Ｇａ、及びＳを含むかかる蛍光材料の１つ又は複数を含む、緑色発光体についての幾つかの選択肢があり得る。この種の蛍光材料は、とりわけ狭帯域の緑色発光体であり得る。任意選択的に又は代替的に、無機蛍光材料はＭ_３Ａ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋（ガーネット材料）を含むことができ、ＭはＳｃ、Ｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、及びＬｕで構成されるグループから選択され、ＡはＡｌ及びＧａで構成されるグループから選択される。好ましくは、Ｍは、少なくとも、Ｙ及びＬｕの１つ又は複数を含み、Ａは少なくともＡｌを含む。この種の材料は最も高い効率をもたらし得る。ガーネットの実施形態は、特にＭ_３Ａ_５Ｏ_１２ガーネットを含み、Ｍは少なくともイットリウム又はルテチウムを含み、Ａは少なくともアルミニウムを含む。かかるガーネットは、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、又はセリウムとプラセオジムとの組合せでドープされ得るが、とりわけ少なくともＣｅでドープされる。特にＡはアルミニウム（Ａｌ）を含むが、とりわけＡｌの約２０％まで、より詳細にはＡｌの約１０％までガリウム（Ｇａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、及び／又はインジウム（Ｉｎ）を部分的に含み得（即ち、Ａイオンは９０モル％以上のＡｌと、１０モル％以下のＧａ、Ｓｃ、及びＩｎの１つ又は複数とで本質的に構成される）、Ａはとりわけ約１０％までのガリウムを含み得る。別の改変形態では、Ａ及びＯがＳｉ及びＮによって少なくとも部分的に置換され得る。元素Ｍは、特にイットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）で構成されるグループから選択され得る。更にＧｄ及び／又はＴｂは、特にＭの約２０％の量までのみ存在する。特定の実施形態では、ガーネット蛍光材料が（Ｙ_１−ｘＬｕ_ｘ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅを含み、ｘは０以上且つ１以下である。「：Ｃｅ」又は「：Ｃｅ^３＋」という表現は、蛍光材料内の金属イオンの一部（即ち、ガーネットでは「Ｍ」イオンの一部）がＣｅによって置換されることを示す。特にルテチウム含有ガーネットは、とりわけルテチウムがＭの少なくとも５０％である場合に所望の蛍光を与えることができる。加えて又は代替的に、無機蛍光材料は（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ、（Ｍｇ，Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ、及び（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕで構成されるグループから選択される１つ又は複数の材料等、二価ユーロピウムを含有する窒化物蛍光材料又は二価ユーロピウムを含有するオキソ窒化物蛍光材料で構成されるグループから選択される蛍光材料も含み得る。これらの化合物では、ユーロピウム（Ｅｕ）が実質的に又は専ら二価であり、示されている二価カチオンの１つ又は複数を置換する。概して、Ｅｕはカチオンの１０％よりも多い量では存在せず、特にＥｕが置換するカチオンに対して約０．５〜１０％の範囲内、より詳細には約０．５〜５％の範囲内の量で存在する。「：Ｅｕ」又は「：Ｅｕ^２＋」という表現は、金属イオンの一部がＥｕによって（これらの例ではＥｕ^２＋によって）置換されることを示す。例えば、ＣａＡｌＳｉＮ_３中の２％のＥｕを仮定し、正確な式は（Ｃａ_０．９８Ｅｕ_０．０２）ＡｌＳｉＮ_３であり得る。二価ユーロピウムは、概して上記の二価アルカリ土類カチオン等の二価カチオン、特にＣａ、Ｓｒ、又はＢａを置換する。材料（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕは、ＭＳ：Ｅｕとして示される場合もあり、Ｍはバリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、及びカルシウム（Ｃａ）で構成されるグループから選択される１つ又は複数の元素であり、特にＭは、この化合物ではカルシウム若しくはストロンチウム又はカルシウム及びストロンチウムを含み、より詳細にはカルシウムを含む。ここでは、Ｅｕが取り込まれてＭ（即ち、Ｂａ、Ｓｒ、及びＣａの１つ又は複数）の少なくとも一部を置換する。更に、材料（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕは、Ｍ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕとして示される場合もあり、Ｍはバリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、及びカルシウム（Ｃａ）で構成されるグループから選択される１つ又は複数の元素であり、特にＭは、この化合物ではＳｒ及び／又はＢａを含む。更なる特定の実施形態では、ＭはＳｒ及び／又はＢａで構成され（Ｅｕの存在は考慮に入れない）、Ｂａ_１．５Ｓｒ_０．５Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ（即ち、Ｂａ７５％、Ｓｒ２５％）等、特に５０〜１００％、とりわけ５０〜９０％のＢａ及び５０〜０％、とりわけ５０〜１０％のＳｒで構成される。ここでは、Ｅｕが取り込まれてＭ（即ち、Ｂａ、Ｓｒ、及びＣａの１つ又は複数）の少なくとも一部を置換する。同様に、材料（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：ＥｕはＭＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕとして示される場合もあり、Ｍはバリウム（Ｂａ）_５、ストロンチウム（Ｓｒ）、及びカルシウム（Ｃａ）で構成されるグループから選択される１つ又は複数の元素であり、特にＭは、この化合物ではカルシウム若しくはストロンチウム又はカルシウム及びストロンチウムを含み、より詳細にはカルシウムを含む。ここではＥｕが取り込まれてＭ（即ち、Ｂａ、Ｓｒ、及びＣａの１つ又は複数）の少なくとも一部を置換する。好ましくは、一実施形態では無機蛍光材料が（Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ、好ましくはＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕを含む。更に、前者と組み合わせられ得る別の実施形態では、無機蛍光材料が（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ、好ましくは（Ｓｒ，Ｂａ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕを含む。「（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）」という表現は、対応するカチオンがカルシウム、ストロンチウム、又はバリウムによって占められ得ることを示す。この表現は、かかる材料では対応するカチオンサイトがカルシウム、ストロンチウム、及びバリウムで構成されるグループから選択されるカチオンで占められ得ることも示す。従って、この材料は、例えばカルシウム及びストロンチウムを含むことができ、又はストロンチウムのみ等を含み得る。

無機蛍光材料は、三価セリウム含有ガーネット（上記を参照されたい）及び三価セリウムを含有するオキソ窒化物で構成されるグループから選択される１つ又は複数の蛍光材料も含み得る。オキソ窒化物材料は、当技術分野ではオキシ窒化物材料として示されることも多い。

従って、「無機蛍光材料」という用語は、複数の異なる無機蛍光材料にも関係し得る。無機蛍光材料は、とりわけ有機蛍光材料等のマトリクス中に埋め込まれる等、光コンバータによって含まれ得る。

かかる構成の２つ以上の組合せも可能である（上記も参照されたい）。従って、一実施形態では、量子ドットベースの蛍光材料等の有機（無機）蛍光材料がマトリクス内に埋め込まれる（即ち、分散される）。他の実施形態では、とりわけ無機蛍光材料の場合、より詳細にはガーネットベースの蛍光材料の場合、かかる材料が（セラミック）導光体へと成形され得、従って、それ自体で使用され得る。

上記の材料、とりわけガーネット材料の多くはセラミック（セラミック体又はセラミックスラブ）として提供され得る。「セラミック」という用語は、特に（多結晶）粉末をとりわけ一軸圧力又は等圧下で、特に等圧下で１〜約５００ＭＰａ（少なくとも５ＭＰａ又は少なくとも１０ＭＰａ等）のように少なくとも０．５ＭＰａ等（とりわけ少なくとも１ＭＰａ等）の高圧で少なくとも５００℃、とりわけ少なくとも８００℃等（少なくとも１０００℃等）で加熱することによって得ることができる無機材料に関する。セラミックを得るための特定の方法は、熱間等静圧圧縮成形（ＨＩＰ：hot isostatic pressing）である一方、ＨＩＰプロセスは上記の温度条件及び圧力条件等の下、焼結後ＨＩＰプロセス、カプセルＨＩＰプロセス、又は複合焼結ＨＩＰプロセスであり得る。かかる方法によって得ることができるセラミックはそれ自体で使用され得、又は更に処理（研磨等、更には再び粒子へと処理）され得る。セラミックは、とりわけ理論密度（即ち、単結晶の密度）の少なくとも９０％（９７〜１００％の範囲内のように少なくとも９５％等）である密度を有する。セラミックは依然として多結晶であり得るが、粒子間のボリュームが減らされるか、又は大幅に減らされる（プレスされた粒子（pressed particles）又はプレスされた凝集粒子）。

蛍光材料なしの導光体は、概して単結晶、ポリマー材料、又はセラミック材料のように高度に透過的（とりわけ透明）になる。透過率は１００％近くであり得る。しかし、蛍光材料を有すると、放射の少なくとも一部が強く吸収される。蛍光材料によって吸収されるこの放射のために、蛍光材料を含む導光体は決して透過的ではない。本明細書で「透過的」という用語は、特に可視波長範囲から選択される波長を有する光に対して９５〜１００％等、９０〜１００％の範囲内の光透過率を有するコンバータを指し得る。本明細書では「可視光」という用語は、特に３８０〜７８０ｎｍの範囲から選択される波長を有する光に関する。透過率は、第１の強度を有する特定の波長の光を垂直放射で導光体に与え、材料を透過した後に測定されるその波長における光の強度を、その特定の波長において材料に与えられる光の第１の強度に関連付けることによって求められ得る（CRC Handbook of Chemistry and Physics, 69th edition, 1088-1989のE-208及びE-406も参照されたい）。導光体は、高度に透過的、且つ蛍光材料がない状態で（導光体の幅Ｗにわたる）９０％、より詳細には９５％以上、更に詳細には９８％以上、一層詳細には９９％以上のソリッドステート光源放射透過率を有する１つ又は複数の材料を含むことができ、又はかかる材料で本質的に構成され得る。

本発明の実施形態に従って以下で記載される導光体は、光を別のスペクトル分布に変換するための適切な蛍光材料の異なる密度を有する複数の領域を含み得る。一実施形態では、透明な導光体は、互いに隣接する２つの部分を含み、その一方のみが蛍光材料を含み、他方の部分が透明であるか又は比較的低濃度の蛍光材料を有する。別の実施形態では、導光体は、第２の部分に隣接する更に別の第３の部分を含み、第３の部分が異なる蛍光材料を含むか、又は異なる濃度の同じ蛍光材料を含む。異なる部分は一体化して形成され、それにより１片の又は１つの導光体を形成し得る。かかる実施形態が使用される場合、幅にわたる平均濃度が利用される。例えば、第１の層内の第１の濃度が２であり、第２の層内が０である２層の導光体を仮定し、平均濃度は１になる。

但し、概して単一の導光体内の蛍光材料の濃度は均一であり（均一に分散されており）、例えば、任意選択的に平均濃度からの局所的偏差が約１０％以下の範囲内にある。従って、とりわけ単一の導光体内の蛍光材料（又は蛍光種）の濃度は、導光体内でほぼ均一に分散される。

また更なる態様では、本発明は、可視光を与えるように構成される照明ユニットを提供し、照明ユニットは、本明細書で定められる少なくとも１つの照明装置を含む。例えば、かかる照明ユニットは、光学フィルタ、コリメータ、反射体、波長コンバータ等の１つ又は複数等、１つ又は複数の（追加の）光学素子も含み得る。照明ユニットは、例えばヘッドライトのように自動車用途で使用するための照明ユニットであり得る。従って、本発明は、可視光を与えるように構成される自動車照明ユニットも提供し、自動車照明ユニットは、本明細書で定められる少なくとも１つの照明装置及び／又は本明細書で定められる少なくとも１つの照明装置を含むデジタルプロジェクタユニットを含む。とりわけ、照明装置は、緑色光又は赤色光を与えるように（かかる用途において）構成され得る。特定の実施形態では、かかる照明ユニットは、緑色光を与えるように構成される少なくとも第１の照明装置と、赤色光を与えるように構成される少なくとも第２の照明装置とを含む。青色光は、例えば蛍光集光器を使用することなしに同じソリッドステート光源によって与えられ得る。このようにして、例えば白色光がもたらされ得る。代替的に又は加えて、集光器を用いて青色放射が生成され得る。かかる実例では、ソリッドステート光源がとりわけ４２０ｎｍ以下（４１０ｎｍ以下、４００ｎｍ以下、３９０ｎｍ以下、特に（近）紫外内等）の波長を有する放射を与えるように構成され、蛍光材料はこの放射の少なくとも一部を吸収し、それを青色の蛍光材料放射に変換するように構成される。

また更なる態様では、本発明は、光源光を与えるように構成される複数の光源を使用して蛍光材料を含む導光体を照らすときの光導入領域の位置の差を使用することに関し、前記導光体の光出口窓から出るときの前記蛍光材料の蛍光材料光のスペクトル分布を制御するために、複数の光源の光源光はスペクトル的に重複する。

「上流」及び「下流」という用語は、発光手段（ここではとりわけ第１の光源）からの光の伝搬に対するアイテム又は特徴の構成に関し、発光手段からの光ビーム内の第１の位置に対して、発光手段により近い光ビーム内の第２の位置は「上流」であり、発光手段から更に離れた光ビーム内の第３の位置は「下流」である。

照明装置は、例えばオフィス照明システム、家庭用の応用システム、店舗照明システム、住宅照明システム、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、自己照明ディスプレイシステム、画素で構成されたディスプレイシステム、分割されたディスプレイシステム、警告標識システム、健康管理／医療照明応用システム、インジケータ標示システム、装飾照明システム、携帯型システム、自動車用途、温室照明システム、園芸照明、又はＬＥＤバックライトの一部とすることができ、又はそれらに適用され得る。

本明細書の白色光という用語は当業者に知られている。白色光は、約２０００〜２００００Ｋ、とりわけ２７００〜２００００Ｋ、一般的な照明では特に約２７００〜６５００Ｋの範囲内、バックライティング目的では特に約７０００〜２００００Ｋの範囲内の相関色温度（ＣＣＴ：correlated color temperature）を有し、ＢＢＬ（黒体軌跡：black body locus）〜約１５ＳＤＣＭ（カラーマッチングの標準偏差）の範囲内、特にＢＢＬ〜約１０ＳＤＣＭの範囲内、より詳細にはＢＢＬ〜約５ＳＤＣＭの範囲内にある光にとりわけ関する。

一実施形態では、光源は、約５０００〜２００００Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）を有する光源光、例えば直下型の蛍光体変換型ＬＥＤ（例えば１００００Ｋを得るための蛍光体の薄層を有する青色発光ダイオード）を提供することもできる。従って、特定の実施形態では、光源は、５０００〜２００００Ｋの範囲内の、より詳細には６０００〜２００００Ｋ（８０００〜２００００Ｋ等）の範囲内の相関色温度を有する光源光を与えるように構成される。相対的に高い色温度の利点は、光源光内に比較的高い青色成分があり得ることである可能性がある。

「青紫色光」又は「青紫色発光」という用語は、とりわけ約３８０〜４４０ｎｍの範囲内にある波長を有する光に関する。「青色光」又は「青色発光」という用語は、とりわけ約４４０〜４９０ｎｍの範囲内にある波長を有する光に関する（幾らかの青紫及びシアン色相を含む）。「緑色光」又は「緑色発光」という用語は、とりわけ約４９０〜５６０ｎｍの範囲内にある波長を有する光に関する。「黄色光」又は「黄色発光」という用語は、とりわけ約５４０〜５７０ｎｍの範囲内にある波長を有する光に関する。「橙色光」又は「橙色発光」という用語は、とりわけ約５７０〜６００ｎｍの範囲内にある波長を有する光に関する。「赤色光」又は「赤色発光」という用語は、とりわけ約６００〜７５０ｎｍの範囲内にある波長を有する光に関する。「桃色光」又は「桃色発光」という用語は、青色成分及び赤色成分を有する光に関する。「可視」、「可視光」、又は「可視発光」という用語は、約３８０〜７５０ｎｍの範囲内にある波長を有する光を指す。

「ほぼ全ての光」又は「ほぼ構成される」等にあるような、本明細書の「ほぼ」という用語は当業者によって理解される。「ほぼ」という用語は、「全く」、「完全に」、「全て」等を伴う実施形態も含み得る。従って、実施形態では、ほぼという形容詞が取り除かれる場合もある。該当する場合、「ほぼ」という用語は９５％以上、とりわけ９９％以上、更には１００％を含む９９．５％以上等、９０％以上に関係することもできる。「含む」という用語は、「含む」という用語が「〜で構成される」という意味である実施形態も含む。「及び／又は」という用語は、とりわけ「及び／又は」の前後で言及されるアイテムの一方又は両方に関する。例えば、「アイテム１及び／又はアイテム２」及び同様の句は、アイテム１及びアイテム２の一方又は両方に関係し得る。一実施形態では、「含む」という用語が「〜で構成される」を指す場合があるが、別の実施形態では「定められた種類、及び任意選択的に１つ又は複数の他の種類を含むこと」を指す場合もある。

更に、この説明及び特許請求の範囲における第１の、第２の、第３の等の用語は同様の要素を区別するために使用され、必ずしも順番又は時系列順を説明するためのものではない。そのように使用される用語は適切な状況下で置き換え可能であり、本明細書に記載の本発明の実施形態は、本明細書に記載され又は図示されるのとは異なる順序で動作可能であることを理解すべきである。

本明細書の装置は、とりわけ動作中を説明される。当業者には明らかなように、本発明は動作中の操作方法又は装置に限定されることはない。

本明細書で言及される実施形態は本発明を限定するのではなく解説し、当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなしに多くの代替的実施形態を設計できることに留意すべきである。特許請求の範囲では、括弧間に配置されるいかなる参照符号も請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。動詞「含む」及びその活用形を使用することは、請求項で述べられるもの以外の要素又はステップの存在を排除しない。要素に先行する冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、その要素が複数存在することを排除しない。本発明は、幾つかの別個の要素を含むハードウェアによって、及び適切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装置の請求項では、それらの手段の幾つかがハードウェアの同一アイテムによって具体化され得る。或る手段が互いに異なる従属項で引用されるという単なる事実は、それらの手段の組合せを有利に使用できないことを示すものではない。

本発明は、説明に記載され且つ／又は添付図面に示される特徴的機能のうちの１つ又は複数を含む装置に更に当てはまる。本発明は、説明に記載され且つ／又は添付図面に示される特徴的機能のうちの１つ又は複数を含む方法又はプロセスに更に関する。

更なる利点をもたらすために、本願で論じられる様々な態様が組み合わせられ得る。更に、特徴の幾つかが１件又は複数件の分割出願の基礎を形成する場合がある。

次に本発明の実施形態が添付の概略図に関して専ら実施例として説明され、これらの図面では対応する参照記号が対応する部分を示す。

図１ａ乃至図１ｄは、本発明の一部の態様を概略的に示す。 図２ａ乃至図２ｈは、本発明の一部の態様を概略的に示す。

図面は必ずしも縮尺通りではない。

図１ａは、照明装置光１０１を与えるように構成される照明装置１００の一実施形態を概略的に示す。照明装置１００は、光源光２０１を与えるように構成される複数ｍ（ここでは例としてｍ＝４個）の光源２００を含む。複数ｍの光源２００は、少なくとも、第１の光源光２１１を生成するように構成される第１の光源２１０と、第２の光源光２２１を生成するように構成される第２の光源２２０とを含む（更にこの実施例では第３の光源光２３１を生成するように構成される第３の光源２３０と、第４の光源光２４１を生成するように構成される第４の光源２４０とを含む）。

「光源２１０、２２０、．．．」等の句、及び「光源光２１１、２２１、．．．」又は「距離ｄ１、ｄ２、．．．」等の同様の句は、複数のアイテム又は参照先を示すために使用される。例えば５個の光源は、光源２１０、２２０、２３０、２４０、及び２５０を与え、これらの事例では光源光２１１、２２１、３２１、４２１、５２１も与え、光源の配置に応じて５つの距離ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、及びｄ５も与える。「複数の」という用語は常に少なくとも２つを示すことに留意されたい。従って、本明細書では、複数の参照先の基本的定義は少なくとも２つの数字を概して示す（「複数の光源２１０、２２０、．．．」等）。

光源は、原則的に任意の種類の点光源とすることができるが、一実施形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、レーザダイオード、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）、複数のＬＥＤ、複数のレーザダイオード、複数のＯＬＥＤ、ＬＥＤのアレイ、レーザダイオードのアレイ、ＯＬＥＤのアレイ、それらのうちの任意のものの組合せ等のソリッドステート光源である。ＬＥＤは、原則的に任意の色のＬＥＤ又はそれらのものの組合せとすることができるが、一実施形態では、３８０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長範囲として定められる青色範囲内の光源光をもたらす青色光源である。別の実施形態では、光源は、ＵＶ光源又は紫色光源である（即ち、４２０ｎｍ未満の波長範囲内で発光する）。

更に、照明装置１００は、蛍光材料３１０を含む導光体３００を含み、蛍光材料３１０は、光源光２０１によって励起可能であり、蛍光材料光３１１を与えるように構成される。上記のように、導光体３００内の蛍光材料３１０は、その蛍光材料光３１１の少なくとも一部を再吸収するように構成される。再吸収の程度は、蛍光材料の種類（ストークスシフト）、更には導光体（材料）内の蛍光材料又は蛍光種の濃度に依存し得る。導光体材料は参照番号３０１で示されている。

導光体３００は、導光体３００から蛍光材料光３１１を逃す（又は導出する）ための光出口窓３３０（ここでは第２の面３４２、以下も参照されたい）と複数の光導入領域３２０とを含み、複数の光導入領域３２０は、少なくとも、第１の光源光２１１を受け入れ、光出口窓３３０から第１の距離ｄ１に構成される第１の光導入領域３２１と、第２の光源光２２１を受け入れ、光出口窓３３０から第２の距離ｄ２に構成される第２の光導入領域３２２とを含む。第１の距離ｄ１は、第２の距離ｄ２と等しくないことに留意されたい。ここでは４つの距離ｄ１、ｄ２、ｄ３、及びｄ４が全て異なる。従って、光源は導光体３００の上流に配置され、光出口窓３３０は光導入領域３２０の下流に配置される。光出口窓３３０の下流では更なる光学素子が使用可能であり得るが、それらについては更に詳しくは論じない。例えば一実施形態では、全反射（ＴＩＲ：total internal reflection）コリメータ又は反射体が利用され得る。光出口窓（ここでは第２の面３４２）は、この実施例では複数（４つの）光導入領域３２０（即ち、第１の光導入領域〜第４の光導入領域３２１、３２２、３２３、３２４）を含む第１の面３４１に対して（ほぼ）垂直に構成される。

第１の光源２１０は、前記第１の光源光２１１を第１の光導入領域３２１に与えるように構成され、第２の光源２２０は、前記第２の光源光２２１を第２の光導入領域３２２に与えるように構成される。同様に、これは任意の更なる光源（２３０、２４０等）にも概して当てはまる。

更に、照明装置は複数の光源２００のそれぞれを独立に制御するための制御ユニット５００を含み得る。この制御により、照明装置光１０１の色点及び／又は色温度が制御され得る（以下も参照されたい）。照明装置光１０１は、少なくとも蛍光材料光３１１を含むが、（例えば白色光を作り出す）（光源２００の１つ又は複数からの）光源光２０１、例えば青色光源光２０１及び黄色蛍光材料光３１１も任意選択的に含み得る。

従って、本発明では、例えば白色と温白色との間で調整を行うことが可能であり得る。

この実施形態の導光体３００は、この実施形態では複数の光導入領域３２０を含む第１の面３４１、光出口窓３３０を含む第２の面３４２、更なる面３４３（第３の面）、３４４（第４の面）等の複数の面（又は表面）３４０を含む。任意選択的に、これらの面は他の光源の光源光を導光体３００中に導入するために使用され得る。更に、光源光を内外に導入／導出するために使用されない部分は反射体を備え得る（以下を参照されたい）。従って、導光体３００は１つ又は複数の面３４０、概して少なくとも２つの面３４０を含む（例えば、円錐（不図示）は、２つの面を有すると解釈され得、ロッド（図２ｇを参照されたい）は、３つの面を有すると解釈され得る）。

参照文字Ａは、この事例では長さ軸であるようにボディ軸を示す。概して、導光体３００は１つ又は複数のボディ軸（長さ軸、幅軸、高さ軸等）を含み、出口窓３３０はかかる軸に対して（ほぼ）垂直に構成される。従って、概して光導入領域３４０は、光出口窓３３０に対して（ほぼ）垂直に構成される。

この概略図では、電源又は他のアイテムが図中に示されていない。

図１ｂは、発光曲線及び関連する励起曲線を概略的に示し、ｘ軸はナノメートル（ｎｍ：nanometer）単位の波長（λ）であり、ｙ軸は（任意の単位の）正規化強度（Ｎ．Ｉ．）である。議論を進めるために、特に４００〜６００ｎｍ、更には３００〜６００ｎｍの関連波長範囲内で、吸収曲線が励起曲線と同一であるものとして定義される。励起曲線又は吸収曲線は、参照文字ＥＸで識別される。発光曲線は参照文字ＥＭ、即ち、放射コンバータ要素の放射３１１で識別される。更に、（斜めに）線掛けされた曲線はソリッドステート光源放射２０１である。曲線は正規化されている。この実施例では、放射コンバータ要素が３００〜５００のほぼ全波長範囲にわたって励起され得ることが明白である。但し、最も効率的な励起は極大λ_ＸＭ、即ち、励起極大前後の範囲内である。ソリッドステート光源放射は、放射極大λ_ＲＭにおいて極大を有する。とりわけ、ソリッドステート光源は、その放射極大λ_ＲＭがλ_ＸＭの７０〜１００％の範囲内であるように選択される。図中、８０〜１００％の範囲が示されている。この実施形態では、ソリッドステート光源放射が励起帯とほぼ完全に重複し、極大λ_ＸＭ及びλ_ＲＭがほぼ重なり合う。更に、発光帯と励起帯とが重複する。この概略図では、発光帯ＥＭ（放射コンバータ要素の放射３１１）の約１０〜１５％が励起帯と重複する。スペクトル重複は、可視範囲内の励起スペクトル及び発光スペクトルを１００（又は１等）に正規化し、励起曲線下の領域と重複する発光曲線下の領域を定めることによって決定される。優れた再吸収を得るにはかかる重複が有益である。重複領域は（水平に）線掛けされており、参照文字ＳＯ（スペクトル重複）で示されている。極大発光における波長が参照文字λ_ＭＭで示されている。λ_ＸＭとλ_ＭＭとの波長差がストークスシフトである。概して各光源２００（即ち、第１の光源２１０、第２の光源２２０等）は、ほぼ同一である、即ち、全てほぼ同じスペクトル分布を有する光源光２０１（即ち、第１の光源光２１１、第２の光源光２２１等）を生成することに留意されたい。従って、図１ａを参照すると、４個の光源２００の全てが同じ光源発光２０１を生成し得る。

スペクトル重複を推定するために発光スペクトル及び励起スペクトルを測定するために、とりわけ０．５ｍｍ厚未満のように１ｍｍ厚未満等の非常に薄い片が使用され得る。この薄片が励起光で照射され、光導入領域から到来する発光が測定される。厚い片が使用され得る。その場合、とりわけ励起がグレージング角で与えられ、光導入領域から出る発光が測定される。これらの態様において、再吸収の影響を殆ど受けていない（又はかかる影響を受けていない）発光のみが実質的に測定され得る。任意選択的に、蛍光材料の濃度が１００倍低い状態（即ち、はるかに低い吸収度）で同一の導光体が測定され得る。更に、この形態は自己吸収を減らし、スペクトル重複を明らかにするための励起スペクトル及び発光スペクトルを与え得る。更に別の選択肢は、導光体（の一部）を粒状物質へと変換することである。この形態は、自己吸収を大幅に減らし、自己吸収の影響を（ほぼ）受けない発光スペクトルをもたらす。代替的に、発光スペクトルは（とりわけ平らな導光体の）様々な厚さにおいて測定され得る。この態様において、自己吸収がほぼない発光スペクトルが、様々な厚さにおけるこれらの発光から外挿され得る。これらの方法の組合せも使用され得る。

高輝度の光源は、スポット光及びデジタル光の投影を含む様々な用途で関心を引き起こす。このために、更には他の目的で、高度に透明な蛍光材料内で短い波長の光が長い波長に変換される所謂集光器を利用することができる。かかる透明な蛍光材料のロッドがＬＥＤによって照らされ、ロッド内でより長い波長をもたらすことができる。ライトエンジン、ランプ、照明器具、プロジェクタ等の様々な応用について、例えば黒体調光のために（白熱光源等の光源の挙動を模倣するために）、又は照明システムの色域を適合するために（色品質を調節するために）光源の色（温度）を制御することが望まれるであろう。これは、複数の光源から放たれる光を組み合わせることによって行われ得る。しかし、複数のＬＥＤを使用することは、発光面の面積が広くなることにつながる。従って、強度が高いままであるように、この面積を増やすことなしに発光面の色（温度）を制御することが望ましい。

上記で示されたように、本発明者らは、少なくとも２つの光源によってポンプされる蛍光集光器ベースの光源の使用を提案する。集光器は、発光スペクトルと吸収スペクトルとの間に（好ましくは）大きい重複があるように選択される。重複が大きいことは、蛍光集光器によって放たれる光の強い再吸収と、従って蛍光ロッドの長さに対する終端スペクトルの強い依存関係とをもたらす。かかるロッドが長さに沿って幾つかのＬＥＤによって側面からポンプされる場合、出口面から放たれる光のスペクトルは、出口面に対するＬＥＤの位置に依存する。従って、何れのＬＥＤをオンにするかを選択し、且つその相対強度を調節することにより、出口面から出る光の色（温度）が調節され得る（図１ｃ〜図１ｄ）。従って、各ＬＥＤは、出口面からの距離又は出口面に対するＬＥＤの位置に応じて、且つロッドを出る光の所要の色温度に応じて異なるように制御される。制御ユニットは、各ＬＥＤからロッドの出口面までの距離を考慮に入れ、ロッドを出る光の所要の色温度を提供するために、それに応じて各ＬＥＤを制御する。同じ態様において、幾つかのＬＥＤを制御することにより、ピークの幅及び／又は形状が適合され得る（図１ｄ）。図１ｃ及び図１ｄの一番上の曲線は、実質的な再吸収なしの発光を概略的に示す。図１ｃ及び図１ｄの２番目の曲線は、第３の光源２３０のみによる照射にそれぞれ対応する。一例として、この曲線は既に少し赤方偏移しており、幾らかの再吸収を示している。図１ｃの第３の曲線は、導光体３００を照射する第２の光源２２０に対応し、導光体３００を通るより長い経路を発光３１１が通過しなければならないため、発光が前者よりも赤方偏移している。図１ｃの一番下の曲線は、第１の光源２１０が導光体３００を照射するときに照明装置１００によって生成される発光に対応する。この発光が最も赤方偏移している。図１ｄは、光源を選択することにより、ピーク位置が調整され得るだけでなく発光の形状も調整され得ることを示す。様々な距離にある光源が使用される場合（３番目の曲線及び４番目の曲線を参照されたい。第３の光源２３０、第２の光源２２０、又は３つ全ての光源２３０、２２０、２１０がそれぞれ導光体３００を照射する）、それぞれの発光の重畳が得られ得る。これらのグラフは概略的であることに留意されたい。

必要に応じて、光出口面を出る総強度が同じままであるように光源の出力が適合され得る。

言うまでもないが、４０個のＬＥＤ、２０個のＬＥＤを２列、ロッドを上から照らす２０個のＬＥＤ及びロッドを下から照らす２０個のＬＥＤ等、複数のＬＥＤが使用され得る。

従って、一実施形態では、発光装置が提供され、その発光装置は、第１のスペクトル分布を有する光を動作中に放つように適合される少なくとも２つの光源と、第１の光入力面及び第１の光出口面を含む第１の導光体であって、第１のスペクトル分布を有する光を第１の光入力面において受け付け、第１のスペクトル分布を有する光の少なくとも一部を第２のスペクトル分布を有する光に変換し、第２のスペクトル分布を有する光を第１の光出口面に導き、且つ第２のスペクトル分布を有する光を第１の光出口面の外に導出するように適合され、少なくとも２つの光源は、第１の導光体の第１の光出口面から互いに異なる距離に配置される、第１の導光体と、光源を個々に制御することによって第２のスペクトル分布のスペクトル特性を変えるように適合される制御装置とを含み、第１の導光体の第１の光出口面から最も離れて配置される少なくとも２つの光源の光源は、第１の導光体の第１の光出口面の最も近くに配置される少なくとも２つの光源の光源によって生成される光に対して赤方偏移した第２のスペクトル分布をもたらす。

上記のように、本発明者らは、発光スペクトルと吸収スペクトルとの間に大きい重複があるように（図１ｂ）選択される蛍光材料の使用を提案する。この（大きい）重複は、蛍光集光器によって放たれる光の強い再吸収と、従って蛍光ロッドの長さに対する終端スペクトルの強い依存関係とをもたらす。

一実施形態では、照明装置が単一の光出口面を含み得る（図２ａ）。一例として、オンにされた光源に応じた照明装置光色の違いが、照明装置光１０１の陰影付けの違いによって示されている。この違いは、とりわけ蛍光材料光３１１の違いによる。

蛍光集光器等の導光体３００は、後方反射体も含み得る（図２ｂ）。しかし、この構成では、光が後方反射体によって後方に反射される可能性があり、従って、かかる反射がスペクトル分布を僅かに変えることがある。（例えば僅かな表面散乱、ロッド内の僅かな散乱、反射損失による）ロッド内の光損失により、後方反射される光の寄与は相対的に小さい。（後方）反射体は、蛍光ロッド等の導光体３００と光学的に接触していないことができる。反射体は、本明細書では参照番号４００で示される。

蛍光集光器等の導光体３００は、好ましくは蛍光集光器と光学的に一切接触することなしに配置される追加の反射体４００も含み得る。更に、照明装置はヒートシンク１１７を含み得る。図２ｃには、追加の反射体４００がヒートシンク要素１１７を含む一実施形態が概略的に示されている。

更に別の実施形態では、照明装置が２つの光出口面等、複数の光出口面３３０を含む。言うまでもないが、第２の光出口面を出る光の光特性も光出口面に対するＬＥＤの位置に依存する。発光装置はＬＥＤ行列も含み得る（図２ｄ）。このようにして、より複雑な光スペクトル分布も得られ得る（図２ｅ及び図２ｆ）。後者の図面では、発光装置が３つの光出口面を含むこともできる（図２ｆ）。当然ながら、発光装置が４つの光出口面を含み得る。図２ｆでは、一例として複数のボディ軸Ａが示されている。光源２００によって照らされる光導入領域は、光出口窓３３０に対してほぼ垂直である。

図２ｇは、円筒形の導光体、楔形の導光体、及び平面（ロッド又はビーム）形状の導光体３００により、導光体３００の幾つかの更なる実施形態を概略的に示す。他の形状も可能であり得る。一例として、導光体を照射するために光源の様々なサブセット２０００が使用され得ることを示すために複数の光源が示されている。

図２ｈは、更なる光源１２００を含む照明装置１００の一実施形態を概略的に示す。この光源は、例えば導光体３００との相互作用がないことができる。更なる光源光１２０１、蛍光材料光３１１、及び任意選択的に光源光が照明装置光１０１によって含まれ得る。様々な種類の光を混合するために散光体１１８が使用され得る。

発光装置は、特定の信号（例えば温度、湿度、場所、位置、時間、強度、色等）を検出するためのセンサ／検出器も含むことができ、コントローラによって感知される信号に合わせて光源がそれに応じて制御され得る。

別の実施形態では、光源又は照明装置光の生成を測定するようにシステムに組み込まれるセンサを照明装置が含み得る。

Claims (15)

1. 照明装置光を提供する照明装置であって、
   少なくとも、第１の光源光を生成する第１の光源及び第２の光源光を生成する第２の光源を含む、光源光を提供する複数の光源と、
   導光体であって、前記光源光によって励起可能であり、且つ蛍光材料光を与える蛍光材料であって、前記蛍光材料光の少なくとも一部を再吸収する蛍光材料と、前記導光体から前記蛍光材料光を逃すための光出口窓と、前記光出口窓から第１の距離に構成される第１の光導入領域及び前記光出口窓から第２の距離に構成される第２の光導入領域を含むと共に前記光出口窓に垂直に配置されている複数の光導入領域とを有する前記導光体であって、前記第１の光源は前記第１の光源光を前記第１の光導入領域に提供し、前記第２の光源は前記第２の光源光を前記第２の光導入領域に提供し、前記第１の距離は前記第２の距離に等しくない、導光体と、
   前記光出口窓からの各光源の前記距離に応じて前記複数の光源を独立に制御することにより、前記照明装置光の色温度を制御する制御ユニットと、
   を有する、照明装置。
2. 前記導光体は、複数の面を含み、第１の面の少なくとも一部は、前記第１の光導入領域及び前記第２の光導入領域として構成され、第２の面の少なくとも一部は、前記光出口窓として構成される、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記制御ユニットはさらに、何れの光源をオンにするかを選択し、且つ前記複数の光源の相対強度を、前記光出口窓からの各光源の距離に応じて調節する、請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記光導入領域に垂直に配置される複数の前記光出口窓を含む、請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明装置。
5. 前記導光体の前記導入領域を照射するための光源光を提供する少なくとも３個の光源を含み、前記光導入領域は、前記光出口窓から離れた距離に構成され、前記距離はそれぞれ異なる、請求項１乃至４の何れか一項に記載の照明装置。
6. 前記複数の光源は、１つ又は複数の光源をそれぞれ含む２つ以上のサブセットを含み、前記複数の光源の各前記サブセットは前記導光体の別の面に光源光を提供する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の照明装置。
7. 前記導光体は、前記蛍光材料が埋め込まれる導光体材料を含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載の照明装置。
8. 前記導光体材料はポリマー材料を含む、請求項７に記載の照明装置。
9. 前記導光体材料は、無機材料及び無機特性と有機特性との両方を有するハイブリッド材料から成るグループから選択される材料を含む、請求項７又は８に記載の照明装置。
10. 前記導光体材料は、セラミック材料を含む、請求項７乃至９の何れか一項に記載の照明装置。
11. 前記蛍光材料は、有機色素、量子ドット、及び蛍光イオンベースの蛍光材料のうちの１つ又は複数を含む、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の照明装置。
12. 前記蛍光材料は、スペクトル重複を持つ発光スペクトル及び励起スペクトルを有し、正規化された前記スペクトル重複（ＳＯ）は０．０２＜ＳＯ≦０．５である、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の照明装置。
13. 前記複数の光源の前記光源光は、スペクトル重複を持つ、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の照明装置。
14. 前記第１の光源は、前記導光体の前記光出口窓から最も離れて配置され、且つ前記導光体の前記光出口窓から最も近くに配置される前記第２の光源によって生成される光に対して赤方偏移したスペクトル分布をもたらす、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の照明装置。
15. 照明装置光を提供する照明装置を制御する方法であって、前記照明装置は、
    少なくとも、第１の光源光を生成する第１の光源及び第２の光源光を生成する第２の光源を含む、光源光を提供する複数の光源と、
    導光体であって、前記光源光によって励起可能であり、且つ蛍光材料光を与える蛍光材料であって、前記蛍光材料光の少なくとも一部を再吸収する蛍光材料と、前記導光体から前記蛍光材料光を逃すための光出口窓と、前記光出口窓から第１の距離に構成される第１の光導入領域及び前記光出口窓から第２の距離に構成される第２の光導入領域を含むと共に前記光出口窓に垂直に配置されている複数の光導入領域とを含む前記導光体であって、前記第１の光源は前記第１の光源光を前記第１の光導入領域に与え、前記第２の光源は前記第２の光源光を前記第２の光導入領域に与え、前記第１の距離は前記第２の距離に等しくない、導光体と、
    を有する、方法において、
    前記光出口窓からの各光源の前記距離に応じて前記複数の光源を独立に制御することにより、前記照明装置光の色温度を制御するステップを有する、方法。