JP7034074B2 - 照明フィルタリング用複合材料、照明装置、およびドーピング濃度もしくは複合材料の厚さを決定するための方法 - Google Patents

照明フィルタリング用複合材料、照明装置、およびドーピング濃度もしくは複合材料の厚さを決定するための方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7034074B2
JP7034074B2 JP2018533692A JP2018533692A JP7034074B2 JP 7034074 B2 JP7034074 B2 JP 7034074B2 JP 2018533692 A JP2018533692 A JP 2018533692A JP 2018533692 A JP2018533692 A JP 2018533692A JP 7034074 B2 JP7034074 B2 JP 7034074B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
particles
composite material
neodymium
neodymium compound
polymer matrix
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018533692A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019517010A (ja
Inventor
ベンナー，ケビン
イ，キン
ワン，ジヨン
ヘ，ジャンミン
チョウ，フイシェン
リ，ジャン
カイ，デンケ
クライン，トーマス
ボイル，トーマス
Original Assignee
コンシューマー ライティング （ユー．エス．），エルエルシー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コンシューマー ライティング （ユー．エス．），エルエルシー filed Critical コンシューマー ライティング （ユー．エス．），エルエルシー
Publication of JP2019517010A publication Critical patent/JP2019517010A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7034074B2 publication Critical patent/JP7034074B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/64—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/206—Filters comprising particles embedded in a solid matrix
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/232—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating an essentially omnidirectional light distribution, e.g. with a glass bulb
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/66—Details of globes or covers forming part of the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00—Globes; Bowls; Cover glasses
    • F21V3/04—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings
    • F21V3/06—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material
    • F21V3/062—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material the material being plastics
    • F21V3/0625—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material the material being plastics the material diffusing light, e.g. translucent plastics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/08—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters for producing coloured light, e.g. monochromatic; for reducing intensity of light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/251—Colorimeters; Construction thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/56—Materials, e.g. epoxy or silicone resin
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Description

本発明は、概して、照明システムおよび関連技術に関する。より詳細には、本発明は、照明フィルタリング用複合材料、複合材料を用いた照明装置、および複合材料中のネオジム化合物の粒子のドーピング濃度もしくは複合材料の厚さを決定するための方法に関する。
ＬＥＤランプは、非限定的に、より長い耐用年数、高いエネルギー効率、および予熱時間を必要としない十分な輝度など、通常の白熱ランプおよび蛍光ランプを超える各種の利点をもたらす。当該分野で知られているように、ＬＥＤ（本明細書では有機ＬＥＤすなわちＯＬＥＤを含む）は、電気エネルギーを約４００～７５０ｎｍの波長の可視光を含む電磁放射に変換する固体半導体素子である。ＬＥＤは、通常、ｐ－ｎ接合を形成するように不純物がドープされた半導電性材料のチップ（ダイ）を含む。ＬＥＤチップは、アノードおよびカソードに電気的に接続され、これらは両方ともパッケージ内に実装されることが多い。ＬＥＤは、白熱ランプまたは蛍光ランプなどの他のランプよりも、指向性が強い可視光を狭いビームで放出することができるので、通常、自動車、陳列、安全／緊急用の照明、および指向性のエリア照明などの用途に利用されている。しかし、ＬＥＤ技術の進展によって、例えば、以前は白熱ランプおよび蛍光ランプが役割を担ってきた全方向性の照明用途を含む、他のタイプの照明源を通常用いていた照明用途において、高効率なＬＥＤベースの照明システムが広範に使用されるようになっている。その結果、ＬＥＤは、居住用、商業用および地方自治体用の設定などの、エリア照明用途にますます使用されている。
ＬＥＤベースの光源、しばしばＬＥＤアレイは、複数のＬＥＤデバイスを含む。ＬＥＤ素子は、例えば緑色、青色、赤色などの狭い波長帯域の可視光を放射するので、白色光を含む様々な光色を生成するために、異なるＬＥＤ素子の組み合わせがＬＥＤランプに組み合わされることが多い。あるいは、実質的に白色に見える光は、青色ＬＥＤからの光と、青色ＬＥＤの青色光の少なくとも一部を異なる色に変換する蛍光体（例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ）からの光と、の組み合わせによって生成することができ、変換された光と青色光との組み合わせは、白色または実質的に白色に見える光を生成することができる。
しかしながら、青色ＬＥＤおよび蛍光体からの光の組み合わせによって実質的に白色に見える光が生成される場合、光の白色度および彩度指数（ＣＳＩ）はそれほど理想的ではない。
国際公開第２０１６／０５７６０４号
光フィルタリングのための複合材料が提供される。複合材料は、ポリマーマトリックス材料と、ポリマーマトリックス材料中にドープされたネオジム化合物の粒子と、を含み、複合材料中のネオジム化合物の粒子の重量百分率は０．４％～８％である。
照明装置が提供される。照明装置は、白色ＬＥＤパッケージと、上記の複合材料を含む光学部品と、を含み、白色ＬＥＤパッケージによって生成された黄色光の少なくとも一部が光学部品によってフィルタリングされる。
別の照明装置が提供される。照明装置は、４３５ｎｍ未満のピーク波長を有する青色光源と蛍光体とを含む白色ＬＥＤパッケージと、光学部品と、を含み、白色ＬＥＤパッケージによって生成された黄色光の少なくとも一部が光学部品によってフィルタリングされる。
複合材料中のネオジム化合物の粒子のドーピング濃度を決定するための方法が提供される。本方法は、複合材料を通過する可視光の比色特性と複合材料中のネオジム化合物の粒子のドーピング濃度との第１のマッピング関係を予め決定するステップと、第１のマッピング関係に基づいて、所望の比色特性に対応する複合材料中のネオジム化合物の粒子のドーピング濃度を決定するステップと、を含む。
複合材料の厚さを決定するための方法が提供される。本方法は、複合材料を通過する可視光の比色特性と複合材料の厚さとの第２のマッピング関係を予め決定するステップと、第２のマッピング関係に基づいて、所望の比色特性に対応する複合材料の厚さを決定するステップと、を含む。
本開示の上記および他の態様、特徴、および利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を考慮することによってより明らかになるであろう。
本発明の一実施形態による光学部品を含む照明装置を示す図である。 本発明の別の実施形態による光学部品を含む照明装置の部分断面図である。 本発明の一実施形態による、複合材料中のネオジム化合物の粒子のドーピング濃度を決定するための方法の概略的な流れ図である。 本発明の一実施形態による、図３のステップ３１の概略的な流れ図である。 本発明の一実施形態による、複合材料の厚さを決定するための方法の概略的な流れ図である。 本発明の一実施形態による、図５のステップ４１の概略的な流れ図である。
これらの実施形態の簡潔な説明を提供しようと努力しているが、実際の実施のすべての特徴を１つまたは複数の特定の実施形態に記載しているわけではない。エンジニアリングまたは設計プロジェクトなどの実際の実施の開発においては、開発者の特定の目的を達成するために、例えばシステム関連および事業関連の制約条件への対応など実施に特有の決定を数多くしなければならないし、また、これらの制約条件は実施ごとに異なる可能性があることを理解されたい。さらに、そのような開発の努力が、複雑かつ時間を必要とするものであり得るが、それでもなお本開示の恩恵を被る当業者にとって設計、製作、および製造の日常的な取り組みにすぎないと考えられることを理解されたい。
特に明記しない限り、本明細書で使用される技術用語および科学用語は、本開示が属する当業者により一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書で用いられる「第１の」、「第２の」などの用語は、いかなる順序、量、または重要性も意味するものではなく、むしろ１つの要素と別の要素とを区別するために用いられる。また、単数形（ａ、ａｎ）での記述は、量の限定を意味するものではなく、むしろ参照される項目が少なくとも１つ存在することを意味する。「または」という用語は、包括的であって、列挙された項目のうちのいずれか、いくつか、またはすべてを意味する。本明細書における「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」ならびにこれらの変形の使用は、その後に列挙される項目およびその均等物ならびに追加の項目を含むことを意味する。
本発明は、可視光に対して色フィルタリング効果、特に黄色光フィルタリング効果を付与するために照明装置に使用するのに適した複合材料を提供する。複合材料は、ポリマーマトリックス材料と、ポリマーマトリックス材料中にドープされたネオジム化合物の粒子と、を含む。
いくつかの実施形態では、ポリマーマトリックス材料は、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアクリレート、シリコーン、またはこれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、ポリマーマトリックス材料中にドープされたネオジム化合物の粒子は、Ｎｄ３＋イオンを含む。Ｎｄ３＋イオンの１つの供給源は、Ｎｄ－Ｆ化合物を含む材料であってもよい。本明細書中で使用される「Ｎｄ－Ｆ化合物」は、ネオジムおよびフッ化物、ならびに任意選択的に他の元素を含む化合物を含むと広く解釈するべきである。ネオジムおよびフッ化物を含むこのような化合物は、フッ化ネオジム、またはオキシフッ化ネオジム（例えば、ＮｄＯｘＦｙ、ここで２ｘ＋ｙ＝３）、または偶発的な水および／もしくは酸素を含むフッ化ネオジム、またはフッ化水酸化ネオジム（例えば、Ｎｄ（ＯＨ）ａＦｂ、ここでａ＋ｂ＝３）、またはネオジムおよびフッ化物を含む多数の他の化合物を含んでもよい。いくつかの用途では、Ｎｄ－Ｆ化合物は、低ヘイズの複合材料を提供するために選択されたポリマーマトリックス材料に適合する屈折率などの、比較的低い屈折率を有することができる。１つの有用なＮｄ３＋イオン源は、フッ化ネオジム（ＮｄＦ３）とすることができ、それは約１．６の屈折率を有し、散乱損失を最小にするために特定のポリマーマトリックス材料と整合するように適切な低い屈折率を提供する。他のＮｄ３イオン源、例えば、非限定的な例としてＮｄ－Ｘ－Ｆ化合物が含まれる、Ｎｄ－Ｆを含む他の化合物が可能であり、ここで、Ｘは、例として、酸素、窒素、硫黄、塩素など、ネオジムとの化合物を成す少なくとも１つの元素であるか、または、例として、Ｎａ、Ｋ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、およびＹ、またはこのような元素の組み合わせの金属元素など、フッ素との化合物を成す（Ｎｄ以外の）少なくとも１つの金属元素である。Ｎｄ－Ｘ－Ｆ化合物の特定の例は、ネオジムオキシフルオリド（Ｎｄ－Ｏ－Ｆ）化合物、ＸがＭｇおよびＣａであってもよく、またはＭｇ、ＣａおよびＯであってもよいＮｄ－Ｘ－Ｆ化合物、ならびにＮｄ－Ｆを含む他の化合物を含んでもよい。
複合材料中のネオジム化合物の粒子の重量百分率は０．４％～８％である。いくつかの実施形態では、複合材料中のネオジム化合物の粒子の重量百分率は２％～８％である。いくつかの実施形態では、複合材料中のネオジム化合物の粒子の重量百分率は４％～６％である。
以下の表１は、ネオジム化合物の粒子の異なるドーピング濃度（重量百分率）を有する複合材料を通過するＬＥＤパッケージによって生成された光の色度座標（ＣＣＸおよびＣＣＹ）、ＣＲＩ（演色評価数）、Ｒ９（赤色光のＣＲＩ）およびＣＳＩ（彩度指数）を示し、各複合材料の厚さは１ｍｍであり、各複合材料のポリマーマトリックス材料はシリコーンで形成され、ネオジム化合物はＮｄＦ３であり、ＬＥＤパッケージのＣＲＩは約８０である。さらに、ＮｄＦ３粒子のドーピング濃度が０％である場合には、ＣＳＩのデータは記録されない。
Figure 0007034074000001
 表１によれば、ＮｄＦ３粒子のドーピング濃度の増加に伴い、ＣＲＩ、Ｒ９およびＣＳＩがより良好になることが分かる。
以下の表２は、ネオジム化合物の粒子の異なるドーピング濃度（重量百分率）を有する複合材料を通過するＬＥＤパッケージによって生成される光の色度座標（ＣＣＸおよびＣＣＹ）、ＣＲＩおよびＲ９を示し、各複合材料の厚さは複合材料の中央から縁部にかけて増加し、中央の厚さは１．５ｍｍであり、縁部の厚さは４．２ｍｍであり、各複合材料のポリマーマトリックス材料はＰＣであり、ネオジム化合物はＮｄＦＯであり、ＬＥＤパッケージのＣＲＩは約８０である。
Figure 0007034074000002
 表２によれば、ＮｄＦ３粒子を含まない材料と比較して、ＮｄＦ３粒子を含む複合材料は、光を複合材料に通すことによって光性能を改善できることが分かる。
いくつかの実施形態では、複合材料は、光拡散のためにポリマーマトリックス材料中にドープされた添加物の粒子をさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、ポリマーマトリックス材料中にドープされた添加物の粒子は、ルチル型チタニア（ＴｉＯ２；屈折率約２．７４）、Ａｌ２Ｏ３、およびＮｄ－Ｏ化合物（Ｎｄ２Ｏ３など）または他のネオジム含有金属酸化物（Ｎｄ含有ペロブスカイト構造材料など）を含むが、これらに限らない。この手法では、ＮｄＦ３（または別のＮｄ３＋イオン源）の粒子は、大部分または単独で色フィルタリング効果を担うことができ、添加物の粒子は、大部分または単独でかなりのレベルの光散乱の実現を担うことができる。
いくつかの実施形態では、ポリマーマトリックス材料とネオジム化合物の粒子との屈折率の差は、可視光領域において０．１未満である。一般に、ポリマーマトリックス材料とネオジム化合物の粒子の屈折率の差が可視光領域で０．１未満である場合には、通常、最小レベルの光散乱に起因する低ヘイズ（低拡散率）光学効果が実現され得る。ネオジム化合物の粒子が、ポリマーマトリックス材料がポリカーボネート（ＰＣ）またはポリスチレン（ＰＳ）であるＮｄＦ３から形成される場合には、ＮｄＦ３の屈折率（約１．６０）およびＰＣもしくはＰＳの屈折率（約１．５８６）により、光が複合材料を通過するときに最小レベルの光学的散乱が生じる。ＮｄＦ３の０．１以内の屈折率を有するポリマーの別の例は、フッ素をドープしたポリエステル（屈折率約１．６０７）である。この点に関して、ポリマーマトリックス材料は、低ヘイズ（低拡散率）光学効果を実現するように、ネオジム化合物の粒子と同様の屈折率を有することに基づいて選ばれる。
いくつかの実施形態では、ポリマーマトリックス材料とネオジム化合物の粒子との屈折率の差は、可視光領域において０．１を超える。例えば、ポリマーマトリックス材料は、約１．５８６の屈折率を有するＰＣであり、ネオジム化合物は、約１．７の屈折率を有するＮｄＦＯである。
本発明は、白色ＬＥＤパッケージと、上記の複合材料の複合材料を含む光学部品と、を含む照明装置をさらに提供し、白色ＬＥＤパッケージによって生成された黄色光の少なくとも一部が光学部品によってフィルタリングされ得る。
いくつかの実施形態では、複合材料を含む光学部品は、ランプカバーまたはエンクロージャであってもよい。一例として、図１は、カバーまたはエンクロージャ１１、エジソン型ねじ付きベースコネクタ１２、カバーまたはエンクロージャ１１とコネクタ１２との間のハウジングまたはベース１３、ならびに任意選択的に放熱フィン１４を含む照明装置１０を示し、カバーまたはエンクロージャ１１は複合材料で形成されている。別の例として、図２は、プリント回路基板（ＰＣＢ）２３に取り付けられたＬＥＤチップ２２を囲む光学的エンベロープとして機能するドームカバーまたはエンクロージャ２１を含む照明装置２０を示し、ドームカバーまたはエンクロージャ２１は複合材料で形成されている。いくつかの実施形態では、複合材料を含む光学部品は、ランプカバーまたはエンクロージャの内部または外部に配置された他の部品であってもよい。
いくつかの実施形態では、白色ＬＥＤパッケージは、蛍光体と、４４０ｎｍ～４６０ｎｍの範囲、特に約４５０ｎｍのピーク波長を有する青色光源と、を含み、これらの実施形態では、光学部品を形成するための複合材料中のネオジム化合物の粒子の重量百分率は０．４％～８％である。
いくつかの実施形態では、白色ＬＥＤパッケージは、蛍光体と、４３５ｎｍ未満のピーク波長を有する青色光源と、を含み、例えば、ピーク波長は４３０ｎｍ未満であり、４２０ｎｍ～４３０ｎｍの範囲であり、または約４２５ｎｍである。これらの実施形態では、複合材料中のネオジム化合物の粒子の重量百分率は、限定されなくてもよいし、０．４％～８％に限定されてもよい。さらに、これらの実施形態では、ピーク波長が４３０ｎｍ未満であるので、より良好な視覚効果のために照明装置に通常追加される余分なＵＶ光が不要であり、それは目の保護に役立つ。
以下の表３は、厚さの異なる複合材料で形成された光学部品を含む照明装置の光の色度座標（ＣＣＸおよびＣＣＹ）、ＣＲＩ、Ｒ９および正味のＣＳＩを示し、各照明装置では、ポリマーマトリックス材料はＰＣであり、ネオジム化合物はＮｄＦ３であり、ＮｄＦ３のドーピング濃度（重量百分率）は４．５％であり、白色ＬＥＤパッケージのＣＲＩは約８０であり、白色ＬＥＤパッケージは、蛍光体と約４５０ｎｍのピーク波長を有する青色光源とを含む。
Figure 0007034074000003
 表３によれば、ＮｄＦ３粒子のドーピング濃度が４．５％である光学部品の厚さの増加と共にＣＲＩ、Ｒ９、ＣＳＩがより良好になり、光性能は２ｍｍの厚さで良好になる。
以下の表４は、厚さの異なる複合材料で形成された光学部品を含む照明装置の光の色度座標（ＣＣＸおよびＣＣＹ）、ＣＲＩ、Ｒ９および正味のＣＳＩを示し、各照明装置では、ポリマーマトリックス材料はポリカーボネートであり、ネオジム化合物はＮｄＦ３であり、ＮｄＦ３のドーピング濃度（重量百分率）は１％であり、白色ＬＥＤパッケージのＣＲＩは約８０である。
Figure 0007034074000004
 表４によれば、光学部品がＮｄＦ３粒子を含まない場合と比較して、ＮｄＦ３粒子を含む光学部品は、光を複合材料に通すことによって光性能を改善できることが分かる。
図３は、複合材料中のネオジム化合物の粒子のドーピング濃度を決定するための方法３０の概略的な流れ図を示す。方法３０は、ステップ３１およびステップ３２を含む。
ステップ３１は、複合材料を通過する可視光の比色特性と複合材料中のネオジム化合物の粒子のドーピング濃度との第１のマッピング関係を予め決定するステップを含む。
比色特性は、複合材料を通過する可視光の色を示す。比色特性は、色度座標、ＣＲＩ、Ｒ９およびＣＳＩを含むが、これに限定されない。
いくつかの実施形態では、図４に示すように、ステップ３１は以下のステップを含む。
ステップ３１１では、白色光源によって生成された光が第１の複合材料を通過して、第１の比色特性が得られる。
ステップ３１２では、白色光源によって生成された光が第２の複合材料を通過して、第２の比色特性が得られる。第１の複合材料と第２の複合材料は、同じ厚さを有し、かつ、ネオジム化合物の粒子の異なるドーピング濃度を有する。
ステップ３１３では、第１および第２の比色特性に基づいて、第１のマッピング関係が決定される。
ネオジム化合物の粒子のドーピング濃度を除いて互いにほとんど同じである第１の複合材料と第２の複合材料に、同じ白色光源により生成された光を通すことによって、複合材料を通過する可視光の比色特性と複合材料中のネオジム化合物の粒子のドーピング濃度との第１のマッピング関係を得ることができる。
いくつかの実施形態では、第１のマッピング関係は、白色光源によって生成された光を、ネオジム化合物の粒子のドーピング濃度を除いて互いにほとんど同じである、より多くの複合材料（例えば、３つ以上）に通すことによって得ることができる。
ステップ３２は、第１のマッピング関係に基づいて、所望の比色特性に対応する複合材料中のネオジム化合物の粒子のドーピング濃度を決定するステップを含む。
第１のマッピング関係が得られると、所望の比色特性に応じてネオジム化合物の粒子のドーピング濃度を決定することは容易である。
図５は、本発明の一実施形態による、複合材料の厚さを決定するための方法４０の概略的な流れ図を示す。方法４０は、ステップ４１およびステップ４２を含む。
ステップ４１は、複合材料を通過する可視光の比色特性と複合材料の厚さとの第２のマッピング関係を予め決定するステップを含む。
いくつかの実施形態では、ステップ４１は以下のステップを含む。
ステップ４１１では、白色光源によって生成された光が第３の複合材料を通過して、第３の比色特性が得られる。
ステップ４１２では、白色光源によって生成された光が第４の複合材料を通過して、第４の比色特性が得られる。第３の複合材料と第４の複合材料は、異なる厚さを有し、かつ、ネオジム化合物の粒子の同じドーピング濃度を有する。
ステップ４１３では、第３および第４の比色特性に基づいて、第２のマッピング関係が決定される。
同じ白色光源により生成された光を、厚さを除いて互いにほとんど同じである第３の複合材料と第４の複合材料に通すことによって、複合材料を透過する可視光の比色特性および複合材料の厚さとの第２のマッピング関係を得ることができる。
いくつかの実施形態では、第２のマッピング関係は、白色光源によって生成された光を、厚さを除いて互いにほとんど同じである、より多くの複合材料（例えば、３つ以上）に通すことによって得ることができる。
ステップ４２は、第２のマッピング関係に基づいて、所望の比色特性に対応する複合材料の厚さを決定するステップを含む。
第２のマッピング関係が得られると、所望の比色特性に応じて複合材料の厚さを決定することは容易である。
本開示は典型的な実施形態で図示され説明されているが、本開示の趣旨から何ら逸脱することなく様々な修正および置換を行うことができるので、示されている詳細に限定されることは意図していない。したがって、当業者であれば、通常の実験だけを用いて、本明細書で開示された開示のさらなる変形例および均等例を想到することができ、このような変形例および均等例はすべて特許請求の範囲によって定義される本開示の趣旨および範囲内にあると考えられる。
１０ 照明装置
１１ カバーまたはエンクロージャ
１２ エジソン型ネジ付きベースコネクタ
１３ ハウジングまたはベース
１４ 放熱フィン
２０ 照明装置
２１ ドームカバーまたはエンクロージャ
２２ ＬＥＤチップ
３０ 方法
３１ ステップ
３２ ステップ
４０ 方法
４１ ステップ
４２ ステップ
３１１ ステップ
３１２ ステップ
３１３ ステップ
４１１ ステップ
４１２ ステップ
４１３ ステップ

Claims (11)

  1. 照明装置（１０，２０）であって、
    ４３５ｎｍ未満のピーク波長を有する青色光源と蛍光体とを含む白色ＬＥＤパッケージと、
    光学部品（１１，２１）と、を含み、
    前記白色ＬＥＤパッケージによって生成された黄色光の少なくとも一部が前記光学部品（１１，２１）によってフィルタリングされ、
    前記光学部品（１１、２１）が、ポリマーマトリックス材料と、前記ポリマーマトリックス材料中にドープされたネオジム化合物の粒子と、を有する複合材料を含み、前記ポリマーマトリックス材料中の前記ネオジム化合物の前記粒子の重量百分率は０．４％～８％であり、
    前記ネオジム化合物がＮｄＯｘＦｙ（ここで２ｘ＋ｙ＝３）で表されるオキシフッ化ネオジム、またはＮｄ（ＯＨ）ａＦｂ（ここでａ＋ｂ＝３）で表されるフッ化水酸化ネオジム、のいずれかから選ばれ、
    前記ポリマーマトリクス材料がポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアクリレート、またはこれらの任意の組み合わせである、
    照明装置（１０，２０）。
  2. 前記青色光源の前記ピーク波長は４３０ｎｍ未満である、請求項１に記載の照明装置（１０，２０）。
  3. 前記青色光源のピーク波長の範囲は４２０ｎｍ～４３０ｎｍである、請求項２に記載の照明装置（１０，２０）。
  4. 前記ポリマーマトリックス材料中の前記ネオジム化合物の前記粒子の前記重量百分率は２％～８％である、請求項１に記載の照明装置（１０，２０）。
  5. 前記ポリマーマトリックス材料中の前記ネオジム化合物の前記粒子の前記重量百分率は４％～６％である、請求項４に記載の照明装置（１０，２０）。
  6. 前記光学部品（１１，２１）の厚さは、１ｍｍ～１４ｍｍの範囲である、請求項１に記載の照明装置（１０，２０）。
  7. 前記光学部品（１１，２１）の厚さは、１ｍｍ～９ｍｍの範囲である、請求項６に記載の照明装置（１０，２０）。
  8. 光拡散のために前記ポリマーマトリックス材料中にドープされた添加物の粒子を含む、請求項１に記載の照明装置（１０，２０）。
  9. 前記ポリマーマトリックス材料と前記ネオジム化合物の前記粒子との屈折率の差が、可視光領域において０．１未満である、請求項１に記載の照明装置（１０，２０）。
  10. 複合材料中のネオジム化合物の粒子のドーピング濃度を決定するための方法（３０）であって、
    前記複合材料を通過する可視光の比色特性と前記複合材料中のネオジム化合物の粒子のドーピング濃度との第１のマッピング関係を予め決定するステップ（３１）と、
    前記第１のマッピング関係に基づいて、所望の比色特性に対応する前記複合材料中のネオジム化合物の粒子のドーピング濃度を決定するステップ（３２）と、を含み、
    前記ネオジム化合物がフッ化ネオジム、ＮｄＯ ｘ Ｆ ｙ （ここで２ｘ＋ｙ＝３）で表されるオキシフッ化ネオジム、またはＮｄ（ＯＨ） ａ Ｆ ｂ （ここでａ＋ｂ＝３）で表されるフッ化水酸化ネオジム、のいずれかから選ばれる、
    方法（３０）。
  11. 前記関係を予め決定するステップ（３１）は、
    白色光源によって生成された光を第１の複合材料に通して第１の比色特性を得るステップ（３１１）と、
    前記白色光源によって生成された光を第２の複合材料に通して第２の比色特性を得るステップ（３１２）であって、前記第１の複合材料と前記第２の複合材料は、同じ厚さを有し、かつ、ネオジム化合物の粒子の異なるドーピング濃度を有する、ステップ（３１２）と、
    前記第１および第２の比色特性に基づいて前記第１のマッピング関係を決定するステップ（３１３）と、を含む、請求項１０に記載の方法（３０）。
JP2018533692A 2015-12-29 2016-12-29 照明フィルタリング用複合材料、照明装置、およびドーピング濃度もしくは複合材料の厚さを決定するための方法 Active JP7034074B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511015919.9 2015-12-29
CN201511015919.9A CN106935696B (zh) 2015-12-29 2015-12-29 用于光过滤的复合材料、发光设备和用于确定复合材料的掺杂浓度或厚度的方法
PCT/US2016/069236 WO2017117403A1 (en) 2015-12-29 2016-12-29 Composite material for lighting filtering, lighting apparatus, and method for determining doping concentration or thickness of composite material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019517010A JP2019517010A (ja) 2019-06-20
JP7034074B2 true JP7034074B2 (ja) 2022-03-11

Family

ID=57963433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018533692A Active JP7034074B2 (ja) 2015-12-29 2016-12-29 照明フィルタリング用複合材料、照明装置、およびドーピング濃度もしくは複合材料の厚さを決定するための方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US10830398B2 (ja)
JP (1) JP7034074B2 (ja)
CN (1) CN106935696B (ja)
CA (1) CA3009501C (ja)
MX (1) MX2018008045A (ja)
TW (1) TWI730025B (ja)
WO (1) WO2017117403A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106935696B (zh) 2015-12-29 2019-06-07 通用电气照明解决方案有限公司 用于光过滤的复合材料、发光设备和用于确定复合材料的掺杂浓度或厚度的方法
CN111095582B (zh) * 2017-02-28 2023-11-21 赛万特科技有限责任公司 低折射率的掺杂氟化钕的聚酯碳酸

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004193581A (ja) 2002-11-25 2004-07-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ｌｅｄ照明光源
US20070116897A1 (en) 2005-11-24 2007-05-24 Gigno Technology Co., Ltd. Liquid crystal display apparatus
JP2012199288A (ja) 2011-03-18 2012-10-18 Panasonic Corp バックライト装置および液晶ディスプレイ装置
JP2013514656A (ja) 2009-12-17 2013-04-25 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 光源および波長変換構成要素を含む照明デバイス
JP2014140015A (ja) 2012-12-19 2014-07-31 Panasonic Corp 発光モジュールおよびこれを用いた照明用光源
US20140268794A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Cree, Inc. Rare earth optical elements for led lamp
WO2015025631A1 (ja) 2013-08-21 2015-02-26 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子
WO2015035425A1 (en) 2013-09-09 2015-03-12 GE Lighting Solutions, LLC Enhanced color-preference light sources
CN104650568A (zh) 2015-02-12 2015-05-27 广东银禧科技股份有限公司 一种过滤黄光的led材料及其制备方法
JP2015214681A (ja) 2014-04-24 2015-12-03 セントラル硝子株式会社 硬化性組成物、仮接着材およびこれらを用いた部材と基材の仮接着方法
JP2017069392A (ja) 2015-09-30 2017-04-06 日亜化学工業株式会社 装置光源
JP2017530525A (ja) 2014-10-07 2017-10-12 ジーイー・ライティング・ソルーションズ，エルエルシー ネオジム・フッ素材料を用いたｌｅｄ装置
JP2017533462A (ja) 2014-10-08 2017-11-09 ジーイー・ライティング・ソルーションズ，エルエルシー 照明装置のカラーフィルター用材料および光学部品

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050127833A1 (en) 2003-12-10 2005-06-16 Tieszen Dwayne A. White light LED and method to adjust the color output of same
US8324808B2 (en) * 2010-07-23 2012-12-04 Biological Illumination, Llc LED lamp for producing biologically-corrected light
US9024536B2 (en) * 2011-12-05 2015-05-05 Biological Illumination, Llc Tunable LED lamp for producing biologically-adjusted light and associated methods
US20140191653A1 (en) * 2013-01-10 2014-07-10 Cree, Inc. Protective diffusive coating for led lamp
US20160356435A1 (en) * 2015-06-04 2016-12-08 GE Lighting Solutions, LLC Led lighting units, materials, and optical components for white light illumination
CN106935696B (zh) 2015-12-29 2019-06-07 通用电气照明解决方案有限公司 用于光过滤的复合材料、发光设备和用于确定复合材料的掺杂浓度或厚度的方法
CN111883632B (zh) * 2016-04-05 2022-06-10 武汉华星光电技术有限公司 一种显示器及其显示模组

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004193581A (ja) 2002-11-25 2004-07-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ｌｅｄ照明光源
US20070116897A1 (en) 2005-11-24 2007-05-24 Gigno Technology Co., Ltd. Liquid crystal display apparatus
JP2013514656A (ja) 2009-12-17 2013-04-25 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 光源および波長変換構成要素を含む照明デバイス
JP2012199288A (ja) 2011-03-18 2012-10-18 Panasonic Corp バックライト装置および液晶ディスプレイ装置
JP2014140015A (ja) 2012-12-19 2014-07-31 Panasonic Corp 発光モジュールおよびこれを用いた照明用光源
US20140268794A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Cree, Inc. Rare earth optical elements for led lamp
WO2015025631A1 (ja) 2013-08-21 2015-02-26 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子
WO2015035425A1 (en) 2013-09-09 2015-03-12 GE Lighting Solutions, LLC Enhanced color-preference light sources
JP2015214681A (ja) 2014-04-24 2015-12-03 セントラル硝子株式会社 硬化性組成物、仮接着材およびこれらを用いた部材と基材の仮接着方法
JP2017530525A (ja) 2014-10-07 2017-10-12 ジーイー・ライティング・ソルーションズ，エルエルシー ネオジム・フッ素材料を用いたｌｅｄ装置
JP2017533462A (ja) 2014-10-08 2017-11-09 ジーイー・ライティング・ソルーションズ，エルエルシー 照明装置のカラーフィルター用材料および光学部品
CN104650568A (zh) 2015-02-12 2015-05-27 广东银禧科技股份有限公司 一种过滤黄光的led材料及其制备方法
JP2017069392A (ja) 2015-09-30 2017-04-06 日亜化学工業株式会社 装置光源

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019517010A (ja) 2019-06-20
US20210048153A1 (en) 2021-02-18
CA3009501C (en) 2024-02-13
CN106935696B (zh) 2019-06-07
US10830398B2 (en) 2020-11-10
TWI730025B (zh) 2021-06-11
WO2017117403A1 (en) 2017-07-06
CN106935696A (zh) 2017-07-07
MX2018008045A (es) 2018-11-29
US11242960B2 (en) 2022-02-08
CA3009501A1 (en) 2017-07-06
US20190211977A1 (en) 2019-07-11
TW201737515A (zh) 2017-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200284405A1 (en) Materials and optical components for color filtering in a lighting apparatus
US11248750B2 (en) LED lighting units, materials, and optical components for white light illumination
EP3064039B1 (en) Lamps for enhanced optical brightening and color preference
KR20170068518A (ko) 네오디뮴-불소 재료를 채용하는 led 장치
US20170261162A1 (en) Lighting apparatus
US11242960B2 (en) Composite material for lighting filtering, lighting apparatus, and method for determining doping concentration or thickness of composite material
TWI763787B (zh) 低折射率氟化釹摻雜聚碳酸酯
US20160169474A1 (en) Acrylate-Fluoro Polymeric Components for Lighting Systems and Method Therefor
Huu et al. Y2O3: Eu3+ concentration and particle size: their impacts on color rendering index and lumen of multi-chip white diodes
Le Thi Thuy My et al. Impact of green-emitting CaSc2O4: Ce3+ phosphor on the illuminance and color uniformity of white-light-emitting diodes

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191218

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200406

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20200406

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20200410

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200528

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20200528

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200529

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210108

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210113

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210406

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210916

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211215

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220202

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220301

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7034074

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350