JP7256210B2 - 優れた色制御を持つ高発光効率照明用のｌｅｄと蛍光体の組み合わせ - Google Patents
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Description
この出願は、“LED AND PHOSPHOR COMBINATIONS FOR HIGH LUMINOUS EFFICACY LIGHTING
WITH SUPERIOR COLOR CONTROL”と題されて２０１８年６月５日に出願された米国仮特許出願第６２／６８０，９１８号及び“LED AND PHOSPHOR COMBINATIONS FOR HIGH LUMINOUS EFFICACY LIGHTING
WITH SUPERIOR COLOR CONTROL”と題されて２０１９年６月４日に出願された米国特許出願第１６／４３１，０９４号に対する優先権の利益を主張するものであり、それら各々の全体をここに援用する。
WITH SUPERIOR COLOR CONTROL”と題されて２０１８年６月５日に出願された米国仮特許出願第６２／６８０，９１８号及び“LED AND PHOSPHOR COMBINATIONS FOR HIGH LUMINOUS EFFICACY LIGHTING
WITH SUPERIOR COLOR CONTROL”と題されて２０１９年６月４日に出願された米国特許出願第１６／４３１，０９４号に対する優先権の利益を主張するものであり、それら各々の全体をここに援用する。
この開示は、概して、高い発光効率及び改善された色制御を持つ蛍光体と発光ダイオードの組み合わせに関する。
半導体発光ダイオード及び半導体レーザダイオード（ここでは両方ともＬＥＤと称する）用の材料系は、ＩＩＩ－Ｖ族半導体、特に、ＩＩＩ族窒化物材料とも称されるガリウム、アルミニウム、インジウム、及び窒素の二元、三元、及び四元合金を含む。ＬＥＤは、例えば蛍光体などの波長変換材料と組み合わされることが多い。１つ以上の波長変換材料と組み合わされたＬＥＤを使用して、白色光又は他の色の単色光を生成し得る。ＬＥＤによって放たれた光の全て又は一部のみが波長変換材料によって変換され得る。変換されていない光が、光の最終的なスペクトルの一部となり得るが、そうである必要はない。一般的なデバイスの例は、黄色発光蛍光体と組み合わされた青色発光ＬＥＤ、青緑色及び赤色発光蛍光体と組み合わせた青色発光ＬＥＤ、青色及び黄色発光蛍光体と組み合わされたＵＶ発光ＬＥＤ、青色、青緑色及び赤色発光蛍光体と組み合わされたＵＶ発光ＬＥＤを含む。用語“蛍光体”は、ここでは、以下に限られないが、無機蛍光体化合物を含め、任意の波長変換材料を指すために使用される。
商業的用途では、製造された複数のＬＥＤダイ（Ｌ０）が、パッケージ（Ｌ１）にされ、キャリア（Ｌ２）上で組み合わされ、そして、ドライバ、制御装置、及びセンサを含むことができるモジュール（Ｌ３）に収められる。ランプ又は照明器具（Ｌ４）に複数のＬ３モジュールを使用することができ、それらランプ又は照明器具を、完成品の家庭用又は商業用の照明システム（Ｌ５）の一部とすることができる。
色点（カラーポイント）は、光の特定のスペクトルを正常な色覚を持つ人間によって知覚される色として特徴付ける色度図における点である。相関色温度は、色点が最も密接に相関する色度図における黒体曲線上の点に対応する温度である。
幾つかの異なる色の直接発光ＬＥＤ（例えば、青色、青緑色、及び赤色の光を直接発する半導体ダイオード構造）によって放たれる光を組み合わせて、所望の色点及び相関色温度を持つ白色光を提供し得る。あるいは、１つ以上の蛍光体変換ＬＥＤ（例えば、青色発光ＬＥＤが１つ以上の蛍光体を励起するもの）によって放たれる光が、個々に又は組み合わさって、所望の色点及び相関色温度を持つ白色光を提供し得る。１つ以上の直接発光ＬＥＤを、１つ以上の蛍光体変換ＬＥＤによって放たれる光と組み合わせて、所望の色点又は相関色温度を持つ白色光を提供してもよい。
複数の蛍光体を単一の青色発光ＬＥＤと組み合わせることは、例えば、１つの蛍光体による別の蛍光体によって放たれた光の吸収といった、デバイスの効率を低下させる蛍光体間での相互作用を生じさせ得る。複数の直接発光ＬＥＤ又は複数の蛍光体変換ＬＥＤによって放たれた光を組み合わせて所望の色点の白色光を作ることも、所望の白色光の色点が個々のＬＥＤからの発光の色点からかけ離れている場合に、非効率的であり得る。また、（例えば、赤色の）直接発光ＬＥＤによって放たれる光を、蛍光体変換ＬＥＤによって放たれる光と組み合わせることは、それら異なるＬＥＤの駆動電流及び温度依存挙動が異なることの結果として、実際には困難であり得る。
発明の一態様において、発光デバイスは、各々が１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図において青の色点を持つ光を放つように構成された１つ以上のＬＥＤの第１グループと、各々が１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図において青緑又は黄の色点を持つ光を放つように構成された１つ以上のＬＥＤの第２グループと、各々が１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図において赤の色点を持つ光を放つように構成された１つ以上のＬＥＤの第３グループとを有する。
第１グループのＬＥＤ、第２グループのＬＥＤ、及び第３グループのＬＥＤは、これらＬＥＤによって放たれた光を組み合わせて、当該発光デバイスから出力される白色光を形成するように構成される。これらの原色（青の色点、青緑又は黄の色点、及び赤の色点）のうち１つ以上は、不飽和であってもよく、すなわち、色度図において単色光を特定する単色軌跡から離れていてもよい。不飽和であることは、原色の色点を所望の白色光出力の色点に近づけ、発光デバイスの効率を改善するが、トレードオフとして、これらの原色によって及ばれる色度図の色域面積を減少させ、それにより、発光デバイスの出力の色の調節性（チューナビリティ）を低下させる。
ＬＥＤの一部又は全てが、半導体ダイオード構造によって放たれた青色光を、部分的又は完全に、より長波長の光への波長変換材料が変換する蛍光体変換ＬＥＤであってもよい。半導体ダイオード構造によって放たれる青色光は、例えば、４３０ｎｍから４７５ｎｍの範囲内にピーク波長を持ち得る。あるいは、ＬＥＤの一部が直接発光ＬＥＤであって、ＬＥＤの他の一部が蛍光体変換ＬＥＤであってもよい。
発光デバイスの出力は、オプションで、ＬＥＤのうちの１つ以上への（例えば、ＬＥＤのグループのうちの１つ以上への）駆動電流を変えることによってチューニングされ得る。
一部の実施形態において、第１グループは、ｘｂｌｕｅ，ｙｂｌｕｅなる平均１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色点を持ち、第２グループは、ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ，ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎなる平均１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色点を持ち、第３グループは、ｘｒｅｄ，ｙｒｅｄなる平均１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色点を持つ、１．１０≦（ｘｂｌｕｅ＋ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｘｒｅｄ）≦１．４０であり、１．０５≦（ｙｂｌｕｅ＋ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｙｒｅｄ）≦１．２５であり、第１、第２、及び第３グループ内のＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｘ値が０．１５よりも大きい色点を持ち、且つ第１、第２、及び第３グループ内のＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｙ値が０．１５よりも大きい色点を持つ。
一部の実施形態において、１．１５≦（ｘｂｌｕｅ＋ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｘｒｅｄ）≦１．４０であり、１．１０≦（ｙｂｌｕｅ＋ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｙｒｅｄ）≦１．２５であり、第１、第２、及び第３グループ内のＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｘ値が０．２よりも大きい色点を持ち、且つ第１、第２、及び第３グループ内のＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｙ値が０．２よりも大きい色点を持つ。
一部の実施形態において、１．２０≦（ｘｂｌｕｅ＋ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｘｒｅｄ）≦１．３２であり、１．１０≦（ｙｂｌｕｅ＋ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｙｒｅｄ）≦１．２０であり、第１、第２、及び第３グループ内のＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｘ値が０．２よりも大きい色点を持ち、且つ第１、第２、及び第３グループ内のＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｙ値が０．２よりも大きい色点を持つ。
原色の色点（ｘｂｌｕｅ，ｙｂｌｕｅ）、（ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ，ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ）、及び（ｘｒｅｄ，ｙｒｅｄ）は、ＣＩＥ １９３１ ｘ，ｙ色度図において、例えば、０．０１＜色域面積＜０．０７、好ましくは０．０１５＜色域面積＜０．０５５、そしてもっと好ましくは０．０２＜色域面積＜０．０４５といった、絶対色域に及び得る。
一部の実施形態において、第１グループのＬＥＤは各々、青色光を放つように構成された半導体ダイオード構造と、該半導体ダイオード構造によって放たれた青色光を吸収し、それに応答して、吸収されていない青色光と混合される、より長波長の光を放つように構成された第１の蛍光体とを有し、第２グループのＬＥＤは各々、青色光を放つように構成された半導体ダイオード構造と、該半導体ダイオード構造によって放たれた青色光を吸収し、それに応答して、より長波長の光を放つように構成された第２の蛍光体とを有し、第３グループのＬＥＤは各々、青色光を放つように構成された半導体ダイオード構造と、該半導体ダイオード構造によって放たれた青色光を吸収し、それに応答して、より長波長の光を放つように構成された第１の蛍光体と、該半導体ダイオード構造によって放たれた青色光を吸収し、それに応答して、より長波長の光を放つように構成された第２の蛍光体とを有する。第１の蛍光体は、例えば、青色光を吸収し、赤色光を放ち、第２の蛍光体は、青色光を吸収し、青緑色光を放ち得る。
本発明のこれら及び他の実施形態、特徴及び利点は、以下の発明のより詳細な説明を、最初に簡単に説明する添付の図面と共に参照することで、当業者にいっそう明らかになる。
詳細な説明は、限定としてではなく例として、発明の原理を説明する。この説明は、発明を実施するベストモードであると現時において考えられるものを含め、発明の幾つかの実施形態、適応、変形、代替及び使用を記述する。
上で概説したように、ここに開示される発光デバイスは、各々が１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図において青の色点を持つ光を放つように構成された１つ以上のＬＥＤの第１グループと、各々が１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図において青緑又は黄の色点を持つ光を放つように構成された１つ以上のＬＥＤの第２グループと、各々が１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図において赤の色点を持つ光を放つように構成された１つ以上のＬＥＤの第３グループとを有する。
図１Ａ－１Ｂの表は、上でまとめた以下の要件、すなわち、第１グループは、ｘｂｌｕｅ，ｙｂｌｕｅなる平均１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色点を持ち、第２グループは、ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ，ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎなる平均１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色点を持ち、第３グループは、ｘｒｅｄ，ｙｒｅｄなる平均１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色点を持つ、１．１０≦（ｘｂｌｕｅ＋ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｘｒｅｄ）≦１．４０であり、１．０５≦（ｙｂｌｕｅ＋ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｙｒｅｄ）≦１．２５であり、第１、第２、及び第３グループ内のＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｘ値が０．１５よりも大きい色点を持ち、且つ第１、第２、及び第３グループ内のＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｙ値が０．１５よりも大きい色点を持つという要件、を満たすこれらデバイスの３つの色点の組み合わせについての、９個の例を示している。
例１－９（Example 1からExample 9）のうちサブセットは、上でまとめた以下の要件、すなわち、１．１５≦（ｘｂｌｕｅ＋ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｘｒｅｄ）≦１．４０であり、１．１０≦（ｙｂｌｕｅ＋ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｙｒｅｄ）≦１．２５であり、第１、第２、及び第３グループ内のＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｘ値が０．２よりも大きい色点を持ち、且つ第１、第２、及び第３グループ内のＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｙ値が０．２よりも大きい色点を持つという要件を満たしている。
例１－９のうちサブセットは、上でまとめた以下の要件、すなわち、１．２０≦（ｘｂｌｕｅ＋ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｘｒｅｄ）≦１．３２であり、１．１０≦（ｙｂｌｕｅ＋ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｙｒｅｄ）≦１．２０であり、第１、第２、及び第３グループ内のＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｘ値が０．２よりも大きい色点を持ち、且つ第１、第２、及び第３グループ内のＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｙ値が０．２よりも大きい色点を持つという要件を満たしている。
図１Ａ－１Ｃの表に示されるように、原色の色点（ｘｂｌｕｅ，ｙｂｌｕｅ）、（ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ，ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ）、及び（ｘｒｅｄ，ｙｒｅｄ）は、ＣＩＥ １９３１ ｘ，ｙ色度図において、例えば、０．０１＜色域面積＜０．０７、好ましくは０．０１５＜色域面積＜０．０５５、そしてもっと好ましくは０．０２＜色域面積＜０．０４５といった、絶対色域に及び得る。
図１Ａ－１Ｂの表において、Ｒ ＣＰ、Ｙ ＣＰ、Ｂ ＣＰは、それぞれ、赤の色点、青緑又は黄の色点、青の色点を指す。これらの色点はいずれも、例えば１つ以上の蛍光体変換ＬＥＤといった１つ以上のＬＥＤを用いて生成され得る。図１Ａ－１Ｂの表に示す色点は、ＬＥＤのグループ内での（すなわち、上で言及した第１、第２、又は第３のグループ内での）色点の平均である。特定のグループの複数のＬＥＤが色度図内の色ボックスを形成し、そのグループについての平均の色点はその色ボックス内にある。図１Ｃの表は、例１－９の各々について、（ｘｂｌｕｅ＋ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｘｒｅｄ）の最小値及び最大値と、（ｙｂｌｕｅ＋ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｙｒｅｄ）の最小値及び最大値と、色域面積（gamut area）の最小値及び最大値と、色域面積の平均値（中心値）とを示している。
典型的に、ＬＥＤの第１グループ内のＬＥＤは全て、同じ構成を持つ蛍光体変換ＬＥＤであり、ＬＥＤの第２グループ内のＬＥＤは全て、同じ構成（第１グループのものとは異なる）を持つ蛍光体変換ＬＥＤであり、第３グループ内の蛍光体変換ＬＥＤは全て、同じ構成（第１及び第２グループのものとは異なる）を持つ蛍光体変換ＬＥＤである。典型的に、これらの蛍光体変換ＬＥＤ構成の全てが、青色光を放つように構成された半導体ダイオード構造と、青色光を吸収し、それに応答して、より長波長の光を放つ１つ以上の蛍光体とを有する。
第１、第２、及び第３グループのＬＥＤは、蛍光体発光が半導体ダイオード構造からの吸収されていない青色光と組み合わさることの結果として、又は蛍光体からの発光のスペクトルの広がりの結果として、又はこれら両方の理由で、飽和していない出力光を生成し得る。典型的に、第１グループのＬＥＤからの出力は、半導体ダイオード構造から放たれる青色光の約５０％が、蛍光体によって、より長い波長に（例えば、赤色波長に）変換されて、不飽和の青みがかった白色である。
背景技術セクションで上述したように、従来デバイスは、各蛍光体変換ＬＥＤが基本的に同じ出力を生成するようにして所望の白色光出力を直接的に生成するために、複数の蛍光体を単一の青色発光ダイオードと組み合わせることがある。対照的に、ここに開示される発光デバイスにおいては、所望の（例えば、白色の）光出力を生成するために使用される蛍光体をＬＥＤの３つ以上のグループの間で分配し、異なるグループが異なる色点にある光を放つことで、３つの異なるグループからの組み合わされた発光が所望の（例えば、白色の）光出力を提供するようにする。
ＬＥＤの３つのグループの間で２つの異なる蛍光体が分配される一部の実施形態において、蛍光体の分配は：
ＬＥＤグループ１＝青色ダイ＋ａ×蛍光体１；
ＬＥＤグループ２＝青色ダイ＋ｂ×蛍光体２；及び
ＬＥＤグループ３＝青色ダイ＋ｃ×蛍光体１＋ｄ×蛍光体２；
として記述されることができ、ここで、係数ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、示された使用蛍光体の量を抽象的に示す。これらの係数は、蛍光体が青色半導体ダイオード発光のうちの所望の割合（最大１００％）を吸収して蛍光体発光に変換するように選定され得る。
ＬＥＤグループ１＝青色ダイ＋ａ×蛍光体１；
ＬＥＤグループ２＝青色ダイ＋ｂ×蛍光体２；及び
ＬＥＤグループ３＝青色ダイ＋ｃ×蛍光体１＋ｄ×蛍光体２；
として記述されることができ、ここで、係数ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、示された使用蛍光体の量を抽象的に示す。これらの係数は、蛍光体が青色半導体ダイオード発光のうちの所望の割合（最大１００％）を吸収して蛍光体発光に変換するように選定され得る。
これらのＬＥＤが一緒になって色点及び光束を与えることになり、それは、座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を有するＣＩＥ１９３１色空間で記述されることができ、ここで、Ｙは光束に等しく、そして、色点（ｘ，ｙ）は、ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）及びｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）として導出される。Ｘ，Ｙ，Ｚ座標は、青色ダイ波長λ及び蛍光体装填（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）の関数である。
（λ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ）によって系を規定すると、３つの自由度が存在し、それらを用いて、光束Ｙ、演色を調節することができ、及び例えば、（異なる駆動比で）別の色点における光束値を調節することができる。実際には、そのような実施形態において発光デバイスは、所望の蛍光体ごとに１つのＬＥＤに加えて、１つの“残余の”ＬＥＤを含む。これらのＬＥＤの色点は、所望の色点における光束と演色要求の和が最大化されるように選定され得る。発光効率は、主に、蛍光体の量（装填比）の関数となる。
一実施形態において、蛍光体１は青色光を吸収して赤色光を放ち、蛍光体２は青色光を吸収して青緑色光を放つ。
開示される発光デバイスの所望の色点に関してこの明細書にて提供される指針を所与として、当業者は、青色発光ＬＥＤと組み合わせるのに適した蛍光体材料を選択して、開示されるデバイスを構築することができる。概して、如何なる好適な蛍光体又は波長変換材料が使用されてもよい。例えば、主に白色を発するＬＥＤは、青色発光ＬＥＤを、青色光の一部を吸収して黄色光を発する例えばＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋などの波長変換材料と対にすることから得ることができる。使用され得る蛍光体の他の例は、黄色－青緑色レンジの光を発する、例えばＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋及びＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋などの、一般式（Ｌｕ１－ｘ－ｙ－ａ－ｂＹｘＧｄｙ）３（Ａｌ１－ｚＧａｚ）５Ｏ１２：ＣｅａＰｒｂ、ただし、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｚ≦０．１、０＜ａ≦０．２、且つ０＜ｂ≦０．１、を持つアルミニウムガーネット蛍光体、及び、赤色レンジの光を発する、例えばＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋などの、（Ｓｒ１－ｘ－ｙＢａｘＣａｙ）２－ｚＳｉ５－ａＡｌａＮ８－ａＯａ：Ｅｕｚ
２＋、ただし、０≦ａ＜５、０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０＜ｚ≦１を含む。例えばＳｒＳｉ２Ｎ２Ｏ２：Ｅｕ２＋を含む（Ｓｒ１－ａ－ｂＣａｂＢａｃ）ＳｉｘＮｙＯｚ：Ｅｕａ
２＋（ただし、ａ＝０．００２－０．２、ｂ＝０．０－０．２５、ｃ＝０．０－０．２５、ｘ＝１．５－２．５、ｙ＝１．５－２．５、ｚ＝１．５－２．５）；例えばＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋を含む（Ｓｒ１－ｕ－ｖ－ｘＭｇｕＣａｖＢａｘ）（Ｇａ２－ｙ－ｚＡｌｙＩｎｚＳ４）：Ｅｕ２＋；Ｓｒ１－ｘＢａｘＳｉＯ４：Ｅｕ２＋；及び例えばＣａＳ：Ｅｕ２＋及びＳｒＳ：Ｅｕ２＋を含む（Ｃａ１－ｘＳｒｘ）Ｓ：Ｅｕ２＋、ただし、０＜ｘ＜１、を含め、他の青緑色、黄色、及び赤色発光蛍光体も好適であり得る。好適な黄色／青緑色発光蛍光体の例は、以下に限られないが、Ｌｕ３－ｘ－ｙＭｙＡｌ５－ｚＡｚＯ１２：Ｃｅｘ、ただし、Ｍ＝Ｙ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｄｙ、Ａ＝Ｇａ，Ｓｃ、且つ（０＜ｘ≦０．２）；Ｃａ３－ｘ－ｙＭｙＳｃ２－ｚＡｚＳｉ３Ｏ１２：Ｃｅｘ、ただし、Ｍ＝Ｙ，Ｌｕ、Ａ＝Ｍｇ，Ｇａ、且つ（０＜ｘ≦０．２）；Ｂａ２－ｘ－ｙＭｙＳｉＯ４：Ｅｕｘ、ただし、Ｍ＝Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ且つ（０＜ｘ≦０．２）；Ｂａ２－ｘ－ｙ－ｚＭｙＫｚＳｉ１－ｚＰｚＯ４：Ｅｕｘ、ただし、Ｍ＝Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ且つ（０＜ｘ≦０．２）；Ｓｒ１－ｘ－ｙＭｙＡｌ２－ｚＳｉｚＯ４－ｚＮｚ：Ｅｕｘ、ただし、Ｍ＝Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ且つ（０＜ｘ≦０．２）；Ｍ１－ｘＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕｘ、ただし、Ｍ＝Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ且つ（０＜ｘ≦０．２）；Ｍ３－ｘＳｉ６Ｏ９Ｎ４：Ｅｕｘ、ただし、Ｍ＝Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ且つ（０＜ｘ≦０．２）；Ｍ３－ｘＳｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕｘ、ただし、Ｍ＝Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ且つ（０＜ｘ≦０．２）；Ｓｒ１－ｘ－ｙＭｙＧａ２－ｚＡｌｚＳ４：Ｅｕｘ、ただし、Ｍ＝Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ且つ（０＜ｘ≦０．２）；Ｃａ１－ｘ－ｙ－ｚＭｚＳ：ＣｅｘＡｙ，ただし，Ｍ＝Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇ、Ａ＝Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ、且つ（０＜ｘ≦０．２）；Ｓｒ１－ｘ－ｚＭｚＡｌ１＋ｙＳｉ４．２－ｙＮ７－ｙＯ０．４＋ｙ：Ｅｕｘ、ただし、Ｍ＝Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ且つ（０＜ｘ≦０．２）；Ｃａ１－ｘ－ｙ－ｚＭｙＳｃ２Ｏ４：ＣｅｘＡｚ、ただし、Ｍ＝Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇ、Ａ＝Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ、且つ（０＜ｘ≦０．２）；Ｍｘ－ｚＳｉ６－ｙ－２ｘＡｌｙ＋２ｘＯｙＮ８－ｙ：Ｅｕｚ、ただし、Ｍ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ且つ（０＜ｘ≦０．２）；及びＣａ８－ｘ－ｙＭｙＭｇＳｉＯ４Ｃｌ２：Ｅｕｘ、ただし、Ｍ＝Ｓｒ，Ｂａ且つ（０＜ｘ≦０．２）を含む。好適な赤色発光蛍光体の例は、Ｃａ１－ｘ－ｚＭｚＳ：Ｅｕｘ、ただし、Ｍ＝Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇ，Ｍｎ且つ（０＜ｘ≦０．２）；Ｃａ１－ｘ－ｙＭｙＳｉ１－ｚＡｌ１＋ｚＮ３－ｚＯｚ：Ｅｕｘ、ただし、Ｍ＝Ｓｒ，Ｍｇ，Ｃｅ，Ｍｎ且つ（０＜ｘ≦０．２）；Ｍｇ４Ｇｅ１－ｘＯ５Ｆ：Ｍｎｘ、ただし、（０＜ｘ≦０．２）；Ｍ２－ｘＳｉ５－ｙＡｌｙＮ８－ｙＯｙ：Ｅｕｘ、ただし、Ｍ＝Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｍｎ且つ（０＜ｘ≦０．２）；Ｓｒ１－ｘ－ｙＭｙＳｉ４－ｚＡｌ１＋ｚＮ７－ｚＯｚ：Ｅｕｘ、ただし、Ｍ＝Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｍｎ且つ（０＜ｘ≦０．２）；及びＣａ１－ｘ－ｙＭｙＳｉＮ２：Ｅｕｘ、ただし、Ｍ＝Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇ，Ｍｎ且つ（０＜ｘ≦０．２）を含む。
一部の実施形態において、蛍光体は、蛍光体ではなく不活性粒子を有する部分、又は活性化ドーパントを含まない蛍光体結晶を有する部分を含み、これらの部分は光を吸収及び発光しない。例えば、ＳｉＮｘは不活性粒子として含まれ得る。セラミック蛍光体中の活性化ドーパントはまた、例えば、表面に最も近い蛍光体が最も高いドーパント濃度を有するようになど、傾斜されてもよい。表面からの距離が増加するにつれて、蛍光体中のドーパント濃度は減少する。ドーパントプロファイルは、例えば、線形、ステップ傾斜、又はべき乗則プロファイルを含め、任意の形状をとることができ、また、一定のドーパント濃度の領域を、複数含んだり、含まなかったりすることができる。
波長コンバータ蛍光体は、様々なタイプのＬＥＤと共に使用されることができる。ＬＥＤによって放たれた変換されていない光が、構造から取り出される光の最終的なスペクトルの一部となることができるが、必ずしもそうである必要はない。一般的な組み合わせの例は、黄色発光波長変換蛍光体と組み合わされた青色発光ＬＥＤ、青緑色及び赤色発光波長変換蛍光体と組み合わされた青色発光ＬＥＤ、青色及び黄色発光波長変換蛍光体と組み合わされたＵＶ発光ＬＥＤ、並びに青色、青緑色及び赤色発光波長変換蛍光体と組み合わされたＵＶ発光ＬＥＤを含む。構造から取り出される光のスペクトルを調節するために、他の色の光を発する波長変換蛍光体が追加されてもよい。
波長変換材料を一緒に保持及び／又は基板に取り付けるためにバインダを使用することができる。バインダは、有機、無機、又は有機／無機とすることができる。有機バインダは、例えば、アクリレート又はニトロセルロースとし得る。有機／無機バインダは、例えば、シリコーンとし得る。シリコーンは、メチル若しくはフェニルシリコーン、フルオロシリコーン、又は他の好適な高屈折率シリコーンとし得る。無機バインダは、低い粘度を持っていて多孔質基質を浸すことができるゾル－ゲル（例えば、ＴＥＯＳ又はＭＴＭＳのゾル－ゲル）又は水ガラスとしても知られる液体ガラス（例えば、ケイ酸ナトリウム又はケイ酸カリウム）を含み得る。
一部の実施形態において、バインダは、物理特性又は光学特性を調節するためのフィラーを含むことができる。フィラーは、無機ナノ粒子、シリカ、ガラス粒子若しくは繊維、又は屈折率を高めることができる他の材料を含み得る。一部の実施形態において、フィラーは、光学性能を改善する材料、散乱を促進する材料、及び／又は熱性能を改善する材料を含むことができる。
ＬＥＤダイ及び波長コンバータは、正方形、長方形、多角形、六角形、円形、楕円形、又は任意の他の好適形状であるように形成され得る。特定の実施形態において、波長コンバータ蛍光体は、ＬＥＤダイの近くに位置付ける前に個片化されることができるセラミックとすることができるが、他の実施形態では、ＬＥＤに取り付けた後に個片化されることができる。波長コンバータ蛍光体は、コーティングによってＬＥＤに直接的に取り付けられることができ、それに代えて、ＬＥＤに近接して配置されてもよい。例えば、それは、無機層、ポリマーシート、厚い接着層、小さい空隙、又は任意の他の好適構造によって、ＬＥＤから離隔されることができる。ＬＥＤと波長コンバータ蛍光体との間の間隔は、例えば、一部の実施形態において５００ミクロン未満であってもよく、又は他の実施形態においてミリメートルオーダーであってもよい。
以下にて説明する例１－５において、ＬＥＤは、０．０１＜ｘ＜０．０６、０＜ａ＜１－ｘ、０＜ｂ＜０．６である一般式［ＣｅｘＬｕａＹ（１－ａ－ｘ）］３［ＧａｂＡｌ（１－ｂ）］５Ｏ１２の１つ、２つ、若しくはそれより多くのガーネット蛍光体材料、０．００１＜ｙ＜０．０２、０．５＜ｃ＜０．９５である一般式（Ｓｒｃ，Ｅｕｙ，Ｃａ（１－ｃ－ｙ））ＡｌＳｉＮ３の第１の赤色蛍光体材料（窒化物Ａ）、及び／又は、０．００３＜ｚ＜０．０１５である一般式Ｅｕｚ，Ｓｒ（１－ｚ）ＬｉＡｌ３Ｎ４の第２の赤色蛍光体（“窒化物Ｂ”）材料、と組み合わされた青色発光半導体ダイオード構造を有するとし得る。窒化物Ａ蛍光体材料はまた、０．００３＜ｙ＜０．０３、０．２＜ｄ＜０．６である一般式［Ｅｕｙ，Ｂａｄ，Ｓｒ（１－ｙ－ｄ）］２Ｓｉ５Ｎ８の２－５－８蛍光体材料と置き換えられる（又は組み合わされる）こともできる。
例１
図２Ａは、この例での青、青緑－黄、及び赤の色点を色度図上に示している。図２Ｂは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループの発光スペクトルを示している。この例において、第１グループ（青の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、シリコーン質量の１０パーセントの蛍光体質量を用いた、シリコーン内のｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０．４２としたガーネット蛍光体と組み合わせて有する。第２グループ（黄－青緑の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、８７％（質量）の、ｘ＝０．０２５、ａ＝１－０．０２５、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、１３％（質量）の、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（９９％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝１２１であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１９０％である。第３グループ（赤の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（８３％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１７％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝０．５２であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１３２％である。図２Ｃは、ＣＣＴに伴う光束（Ｆｌｕｘ）及びＬＥの変化を示し、図２Ｄは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループへの駆動電流に伴うＣＣＴの変化を示し、そして、図２Ｅは、ＣＣＴに伴う演色パラメータＲａ及びＲ９の変化を示している。この特定のＬＥＤと蛍光体との組み合わせの特性及び他の動作特性を図２Ｆの表に示す。
図２Ａは、この例での青、青緑－黄、及び赤の色点を色度図上に示している。図２Ｂは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループの発光スペクトルを示している。この例において、第１グループ（青の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、シリコーン質量の１０パーセントの蛍光体質量を用いた、シリコーン内のｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０．４２としたガーネット蛍光体と組み合わせて有する。第２グループ（黄－青緑の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、８７％（質量）の、ｘ＝０．０２５、ａ＝１－０．０２５、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、１３％（質量）の、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（９９％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝１２１であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１９０％である。第３グループ（赤の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（８３％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１７％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝０．５２であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１３２％である。図２Ｃは、ＣＣＴに伴う光束（Ｆｌｕｘ）及びＬＥの変化を示し、図２Ｄは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループへの駆動電流に伴うＣＣＴの変化を示し、そして、図２Ｅは、ＣＣＴに伴う演色パラメータＲａ及びＲ９の変化を示している。この特定のＬＥＤと蛍光体との組み合わせの特性及び他の動作特性を図２Ｆの表に示す。
例２
図３Ａは、この例での青、青緑－黄、及び赤の色点を色度図上に示している。図３Ｂは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループの発光スペクトルを示している。この例において、第１グループ（青の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、シリコーン質量の８．５パーセントの蛍光体質量を用いた、シリコーン内のｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０．４２としたガーネット蛍光体と組み合わせて有する。第２グループ（黄－青緑の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、８７％（質量）の、ｘ＝０．０２５、ａ＝１－０．０２５、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、１３％（質量）の、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（９９％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝１２１であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１９０％である。第３グループ（赤の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（８３％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１７％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝０．０７であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１１２％である。図３Ｃは、ＣＣＴに伴う光束（Ｆｌｕｘ）及びＬＥの変化を示し、図３Ｄは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループへの駆動電流に伴うＣＣＴの変化を示し、そして、図３Ｅは、ＣＣＴに伴う演色パラメータＲａ及びＲ９の変化を示している。この特定のＬＥＤと蛍光体との組み合わせの特性及び他の動作特性を図３Ｆの表に示す。
図３Ａは、この例での青、青緑－黄、及び赤の色点を色度図上に示している。図３Ｂは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループの発光スペクトルを示している。この例において、第１グループ（青の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、シリコーン質量の８．５パーセントの蛍光体質量を用いた、シリコーン内のｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０．４２としたガーネット蛍光体と組み合わせて有する。第２グループ（黄－青緑の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、８７％（質量）の、ｘ＝０．０２５、ａ＝１－０．０２５、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、１３％（質量）の、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（９９％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝１２１であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１９０％である。第３グループ（赤の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（８３％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１７％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝０．０７であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１１２％である。図３Ｃは、ＣＣＴに伴う光束（Ｆｌｕｘ）及びＬＥの変化を示し、図３Ｄは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループへの駆動電流に伴うＣＣＴの変化を示し、そして、図３Ｅは、ＣＣＴに伴う演色パラメータＲａ及びＲ９の変化を示している。この特定のＬＥＤと蛍光体との組み合わせの特性及び他の動作特性を図３Ｆの表に示す。
例３
図４Ａは、この例での青、青緑－黄、及び赤の色点を色度図上に示している。図４Ｂは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループの発光スペクトルを示している。この例において、第１グループ（青の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、シリコーン質量の７．４パーセントの蛍光体質量を用いた、シリコーン内のｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０．４２としたガーネット蛍光体と組み合わせて有する。第２グループ（黄－青緑の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、８７％（質量）の、ｘ＝０．０２５、ａ＝１－０．０２５、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、１３％（質量）の、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（９９％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝１２１であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１９０％である。第３グループ（赤の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（８３％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１７％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝０．０７であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１３２％である。図４Ｃは、ＣＣＴに伴う光束（Ｆｌｕｘ）及びＬＥの変化を示し、図４Ｄは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループへの駆動電流に伴うＣＣＴの変化を示し、そして、図４Ｅは、ＣＣＴに伴う演色パラメータＲａ及びＲ９の変化を示している。この特定のＬＥＤと蛍光体との組み合わせの特性及び他の動作特性を図４Ｆの表に示す。
図４Ａは、この例での青、青緑－黄、及び赤の色点を色度図上に示している。図４Ｂは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループの発光スペクトルを示している。この例において、第１グループ（青の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、シリコーン質量の７．４パーセントの蛍光体質量を用いた、シリコーン内のｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０．４２としたガーネット蛍光体と組み合わせて有する。第２グループ（黄－青緑の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、８７％（質量）の、ｘ＝０．０２５、ａ＝１－０．０２５、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、１３％（質量）の、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（９９％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝１２１であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１９０％である。第３グループ（赤の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（８３％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１７％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝０．０７であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１３２％である。図４Ｃは、ＣＣＴに伴う光束（Ｆｌｕｘ）及びＬＥの変化を示し、図４Ｄは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループへの駆動電流に伴うＣＣＴの変化を示し、そして、図４Ｅは、ＣＣＴに伴う演色パラメータＲａ及びＲ９の変化を示している。この特定のＬＥＤと蛍光体との組み合わせの特性及び他の動作特性を図４Ｆの表に示す。
例４
図５Ａは、この例での青、青緑－黄、及び赤の色点を色度図上に示している。図５Ｂは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループの発光スペクトルを示している。この例において、第１グループ（青の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、シリコーン質量の８パーセントの蛍光体質量を用いた、シリコーン内のｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０．３６としたガーネット蛍光体と組み合わせて有する。第２グループ（黄－青緑の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、８７％（質量）の、ｘ＝０．０２５、ａ＝１－０．０２５、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、１３％（質量）の、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（９９％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝８２．７であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１８９％である。第３グループ（赤の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（８９％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１１％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝０．３であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１３１％である。図５Ｃは、ＣＣＴに伴う光束（Ｆｌｕｘ）及びＬＥの変化を示し、図５Ｄは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループへの駆動電流に伴うＣＣＴの変化を示し、そして、図５Ｅは、ＣＣＴに伴う演色パラメータＲａ及びＲ９の変化を示している。この特定のＬＥＤと蛍光体との組み合わせの特性及び他の動作特性を図５Ｆの表に示す。
図５Ａは、この例での青、青緑－黄、及び赤の色点を色度図上に示している。図５Ｂは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループの発光スペクトルを示している。この例において、第１グループ（青の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、シリコーン質量の８パーセントの蛍光体質量を用いた、シリコーン内のｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０．３６としたガーネット蛍光体と組み合わせて有する。第２グループ（黄－青緑の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、８７％（質量）の、ｘ＝０．０２５、ａ＝１－０．０２５、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、１３％（質量）の、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（９９％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝８２．７であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１８９％である。第３グループ（赤の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（８９％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１１％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝０．３であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１３１％である。図５Ｃは、ＣＣＴに伴う光束（Ｆｌｕｘ）及びＬＥの変化を示し、図５Ｄは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループへの駆動電流に伴うＣＣＴの変化を示し、そして、図５Ｅは、ＣＣＴに伴う演色パラメータＲａ及びＲ９の変化を示している。この特定のＬＥＤと蛍光体との組み合わせの特性及び他の動作特性を図５Ｆの表に示す。
例５
図６Ａは、この例での青、青緑－黄、及び赤の色点を色度図上に示している。図６Ｂは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループの発光スペクトルを示している。この例において、第１グループ（青の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、シリコーン質量の７．４パーセントの蛍光体質量を用いた、シリコーン内のｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０．３６としたガーネット蛍光体と組み合わせて有する。第２グループ（黄－青緑の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、８７％（質量）の、ｘ＝０．０２５、ａ＝１－０．０２５、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、１３％（質量）の、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（９９％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝１３２であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１５０％である。第３グループ（赤の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（８３％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１７％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝０．５８であり、蛍光体質量はシリコーン質量の８２％である。図６Ｃは、ＣＣＴに伴う光束（Ｆｌｕｘ）及びＬＥの変化を示し、図６Ｄは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループへの駆動電流に伴うＣＣＴの変化を示し、そして、図６Ｅは、ＣＣＴに伴う演色パラメータＲａ及びＲ９の変化を示している。この特定のＬＥＤと蛍光体との組み合わせの特性及び他の動作特性を図６Ｆの表に示す。
図６Ａは、この例での青、青緑－黄、及び赤の色点を色度図上に示している。図６Ｂは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループの発光スペクトルを示している。この例において、第１グループ（青の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、シリコーン質量の７．４パーセントの蛍光体質量を用いた、シリコーン内のｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０．３６としたガーネット蛍光体と組み合わせて有する。第２グループ（黄－青緑の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、８７％（質量）の、ｘ＝０．０２５、ａ＝１－０．０２５、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、１３％（質量）の、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（９９％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝１３２であり、蛍光体質量はシリコーン質量の１５０％である。第３グループ（赤の色点）の各ＬＥＤは、青色発光半導体ダイオードを、ｘ＝０．０２、ａ＝０、ｂ＝０としたガーネット蛍光体、ｙ＝０．００５、ｃ＝０．８８とした窒化物Ａ（８３％）、及びｚ＝０．００７とした窒化物Ｂ（１７％）と組み合わせて有する。窒化物に対するガーネットの重量比＝０．５８であり、蛍光体質量はシリコーン質量の８２％である。図６Ｃは、ＣＣＴに伴う光束（Ｆｌｕｘ）及びＬＥの変化を示し、図６Ｄは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループへの駆動電流に伴うＣＣＴの変化を示し、そして、図６Ｅは、ＣＣＴに伴う演色パラメータＲａ及びＲ９の変化を示している。この特定のＬＥＤと蛍光体との組み合わせの特性及び他の動作特性を図６Ｆの表に示す。
例６及び例７
これらの例では、青の色点のＬＥＤは各々、青色発光半導体ダイオード構造を、青色光を吸収して赤色光を発する単一の第１の蛍光体と組み合わせて有し、青緑－黄の色点のＬＥＤは各々、青色発光半導体ダイオード構造を、青色光を吸収して青緑色光を発する単一の第２の蛍光体と組み合わせて有し、そして、赤の色点のＬＥＤは各々、青色発光半導体ダイオード構造を、第１の蛍光体及び第２の蛍光体と組み合わせて有し、他の蛍光体は有しない。
これらの例では、青の色点のＬＥＤは各々、青色発光半導体ダイオード構造を、青色光を吸収して赤色光を発する単一の第１の蛍光体と組み合わせて有し、青緑－黄の色点のＬＥＤは各々、青色発光半導体ダイオード構造を、青色光を吸収して青緑色光を発する単一の第２の蛍光体と組み合わせて有し、そして、赤の色点のＬＥＤは各々、青色発光半導体ダイオード構造を、第１の蛍光体及び第２の蛍光体と組み合わせて有し、他の蛍光体は有しない。
例６において、半導体ダイオード構造は青色光を放ち、第１の蛍光体はＢａ０．８Ｓｒ１．１７Ｅｕ０．０３Ｓｉ５Ｎ８であり、第２の蛍光体はＹ２．９１Ｃｅ０．０９Ａｌ４．８Ｇａ０．２Ｏ１２である。図７Ａは、この例での青、青緑－黄、及び赤の色点を色度図上に示している。図７Ｂは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループの発光スペクトルを示している。図７Ｃは、ＣＣＴに伴う光束（Ｆｌｕｘ）及びＬＥの変化を示し、図７Ｄは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループへの駆動電流に伴うＣＣＴの変化を示し、そして、図７Ｅは、ＣＣＴに伴う演色パラメータＲａ及びＲ９の変化を示している。この特定のＬＥＤと蛍光体との組み合わせの特性及び他の動作特性を図７Ｆの表に示す。
例７において、半導体ダイオード構造は青色光を放ち、第１の蛍光体はＣａ０．１３Ｓｒ０．８４Ｅｕ０．０３ＡｌＳｉＮ３であり、第２の蛍光体はＬｕ２．９４Ｃｅ０．０６Ａｌ５Ｏ１２である。図８Ａは、この例での青、青緑－黄、及び赤の色点を色度図上に示している。図８Ｂは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループの発光スペクトルを示している。図８Ｃは、ＣＣＴに伴う光束（Ｆｌｕｘ）及びＬＥの変化を示し、図８Ｄは、青、青緑－黄、及び赤のＬＥＤグループへの駆動電流に伴うＣＣＴの変化を示し、そして、図８Ｅは、ＣＣＴに伴う演色パラメータＲａ及びＲ９の変化を示している。この特定のＬＥＤと蛍光体との組み合わせの特性及び他の動作特性を図８Ｆの表に示す。
この開示は、例示的なものであり、限定的なものではない。この開示に照らして当業者には更なる変更が明らかになり、それらの変更は、添付の請求項の範囲に入るものである。
Claims (15)
- 発光デバイスであって、
各々が１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図において青の色点を持つ光を放つように構成された１つ以上のＬＥＤの第１グループであり、当該第１グループは、ｘｂｌｕｅ，ｙｂｌｕｅなる平均１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色点を持ち、ｘｂｌｕｅ＞０．１５且つｙｂｌｕｅ＞０．１５である、第１グループと、
各々が１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図において青緑又は黄の色点を持つ光を放つように構成された１つ以上のＬＥＤの第２グループであり、当該第２グループは、ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ，ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎなる平均１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色点を持ち、ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ≧０．３９５且つｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ≦０．４９２である、第２グループと、
各々が１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図において赤の色点を持つ光を放つように構成された１つ以上のＬＥＤの第３グループであり、当該第３グループは、ｘｒｅｄ，ｙｒｅｄなる平均１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色点を持ち、０．５６≦ｘｒｅｄ≦０．６１３且つｙｒｅｄ＞０．１５である、第３グループと、
を有し、
当該発光デバイスは、他のグループのＬＥＤを有さず、
前記第１グループのＬＥＤ、前記第２グループのＬＥＤ、及び前記第３グループのＬＥＤは、これらＬＥＤによって放たれた光を組み合わせて、当該発光デバイスから出力される白色光を形成するように構成され、
１．１０≦（ｘｂｌｕｅ＋ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｘｒｅｄ）≦１．４０であり、
１．０５≦（ｙｂｌｕｅ＋ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｙｒｅｄ）≦１．２５であり、
前記第１グループの前記ＬＥＤは各々、青色光を放つように構成された半導体ダイオード構造と、該半導体ダイオード構造によって放たれた青色光を吸収し、それに応答して、吸収されていない青色光と混合される、より長波長の光を放つように構成された第１の蛍光体とを有し、他の蛍光体を有さず、
前記第２グループの前記ＬＥＤは各々、青色光を放つように構成された半導体ダイオード構造と、該半導体ダイオード構造によって放たれた青色光を吸収し、それに応答して、より長波長の光を放つように構成された第２の蛍光体とを有し、他の蛍光体を有さず、
前記第３グループの前記ＬＥＤは各々、青色光を放つように構成された半導体ダイオード構造と、該半導体ダイオード構造によって放たれた青色光を吸収し、それに応答して、より長波長の光を放つように構成された前記第１の蛍光体と、該半導体ダイオード構造によって放たれた青色光を吸収し、それに応答して、より長波長の光を放つように構成された前記第２の蛍光体とを有し、他の蛍光体を有さない、
発光デバイス。 - １．１５≦（ｘｂｌｕｅ＋ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｘｒｅｄ）≦１．４０であり、
１．１０≦（ｙｂｌｕｅ＋ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｙｒｅｄ）≦１．２５であり、
前記第１及び第２グループ内の前記ＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｘ値が０．２よりも大きい色点を持ち、且つ
前記第１、第２、及び第３グループ内の前記ＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｙ値が０．２よりも大きい色点を持つ、
請求項１に記載の発光デバイス。 - １．２０≦（ｘｂｌｕｅ＋ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｘｒｅｄ）≦１．３２であり、
１．１０≦（ｙｂｌｕｅ＋ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｙｒｅｄ）≦１．２０であり、
前記第１、第２、及び第３グループ内の前記ＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｘ値が０．２よりも大きい色点を持ち、且つ
前記第１、第２、及び第３グループ内の前記ＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｙ値が０．２よりも大きい色点を持つ、
請求項１に記載の発光デバイス。 - 前記色点（ｘｂｌｕｅ，ｙｂｌｕｅ）、（ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ，ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ）、及び（ｘｒｅｄ，ｙｒｅｄ）は、ＣＩＥ １９３１ ｘ，ｙ色度図において、０．０１＜色域面積＜０．０７の絶対色域に及ぶ、請求項１乃至３のいずれかに記載の発光デバイス。
- 前記色点（ｘｂｌｕｅ，ｙｂｌｕｅ）、（ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ，ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ）、及び（ｘｒｅｄ，ｙｒｅｄ）は、ＣＩＥ １９３１ ｘ，ｙ色度図において、０．０１５＜色域面積＜０．０５５の絶対色域に及ぶ、請求項１乃至３のいずれかに記載の発光デバイス。
- 前記色点（ｘｂｌｕｅ，ｙｂｌｕｅ）、（ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ，ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ）、及び（ｘｒｅｄ，ｙｒｅｄ）は、ＣＩＥ １９３１ ｘ，ｙ色度図において、０．０２＜色域面積＜０．０４５の絶対色域に及ぶ、請求項１乃至３のいずれかに記載の発光デバイス。
- 前記青の色点は不飽和である、請求項１乃至３のいずれかに記載の発光デバイス。
- 前記青緑又は黄の色点は不飽和である、請求項７に記載の発光デバイス。
- 前記赤の色点は不飽和である、請求項８に記載の発光デバイス。
- 前記第１の蛍光体は、青色光を吸収し、赤色光を放ち、
前記第２の蛍光体は、青色光を吸収し、青緑色光を放つ、
請求項１乃至３のいずれかに記載の発光デバイス。 - 発光デバイスであって、
各々が１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図において青の色点を持つ光を放つように構成された１つ以上のＬＥＤの第１グループであり、当該第１グループは、ｘｂｌｕｅ，ｙｂｌｕｅなる平均１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色点を持ち、０．１９４≦ｘｂｌｕｅ≦０．２６２且つ０．１７０≦ｙｂｌｕｅ≦０．３４４である、第１グループと、
各々が１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図において青緑又は黄の色点を持つ光を放つように構成された１つ以上のＬＥＤの第２グループであり、当該第２グループは、ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ，ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎなる平均１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色点を持ち、ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ≧０．３９５且つｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ≦０．４９２である、第２グループと、
各々が１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図において赤の色点を持つ光を放つように構成された１つ以上のＬＥＤの第３グループであり、当該第３グループは、ｘｒｅｄ，ｙｒｅｄなる平均１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色点を持ち、ｘｒｅｄ＞０．１５且つｙｒｅｄ＞０．１５である、第３グループと、
を有し、
当該発光デバイスは、他のグループのＬＥＤを有さず、
前記第１グループのＬＥＤ、前記第２グループのＬＥＤ、及び前記第３グループのＬＥＤは、これらＬＥＤによって放たれた光を組み合わせて、当該発光デバイスから出力される白色光を形成するように構成され、
１．１０≦（ｘｂｌｕｅ＋ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｘｒｅｄ）≦１．４０であり、
１．０５≦（ｙｂｌｕｅ＋ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｙｒｅｄ）≦１．２５であり、
前記第１グループの前記ＬＥＤは各々、青色光を放つように構成された半導体ダイオード構造と、該半導体ダイオード構造によって放たれた青色光を吸収し、それに応答して、吸収されていない青色光と混合される、より長波長の光を放つように構成された第１の蛍光体とを有し、他の蛍光体を有さず、
前記第２グループの前記ＬＥＤは各々、青色光を放つように構成された半導体ダイオード構造と、該半導体ダイオード構造によって放たれた青色光を吸収し、それに応答して、より長波長の光を放つように構成された第２の蛍光体とを有し、他の蛍光体を有さず、
前記第３グループの前記ＬＥＤは各々、青色光を放つように構成された半導体ダイオード構造と、該半導体ダイオード構造によって放たれた青色光を吸収し、それに応答して、より長波長の光を放つように構成された前記第１の蛍光体と、該半導体ダイオード構造によって放たれた青色光を吸収し、それに応答して、より長波長の光を放つように構成された前記第２の蛍光体とを有し、他の蛍光体を有さない、
発光デバイス。 - １．１５≦（ｘｂｌｕｅ＋ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｘｒｅｄ）≦１．４０であり、
１．１０≦（ｙｂｌｕｅ＋ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ＋ｙｒｅｄ）≦１．２５であり、
前記第１、第２、及び第３グループ内の前記ＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｘ値が０．２よりも大きい色点を持ち、且つ
前記第１、第２、及び第３グループ内の前記ＬＥＤの各々が、１９３１ ＣＩＥ ｘ，ｙ色度図におけるｙ値が０．２よりも大きい色点を持つ、
請求項１１に記載の発光デバイス。 - 前記色点（ｘｂｌｕｅ，ｙｂｌｕｅ）、（ｘｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ，ｙｙｅｌｌｏｗ－ｃｙａｎ）、及び（ｘｒｅｄ，ｙｒｅｄ）は、ＣＩＥ １９３１ ｘ，ｙ色度図において、０．０２＜色域面積＜０．０４５の絶対色域に及ぶ、請求項１１に記載の発光デバイス。
- 前記第１の蛍光体は、青色光を吸収し、赤色光を放ち、
前記第２の蛍光体は、青色光を吸収し、青緑色光を放つ、
請求項１１に記載の発光デバイス。 - 発光デバイスであって、
１つ以上の第１のＬＥＤの第１グループであり、各第１のＬＥＤが、青色光を放つように構成された半導体ダイオード構造と、第１の蛍光体とを有し、他の蛍光体を有さず、各第１の蛍光体が、前記第１のＬＥＤの前記半導体ダイオード構造によって放たれた青色光を吸収し、それに応答して、吸収されていない青色光と混合される赤色光を放つように構成される、第１グループと、
１つ以上の第２のＬＥＤの第２グループであり、各第２のＬＥＤが、青色光を放つように構成された半導体ダイオード構造と、第２の蛍光体とを有し、他の蛍光体を有さず、各第２の蛍光体が、前記第２のＬＥＤの前記半導体ダイオード構造によって放たれた青色光を吸収し、それに応答して、青緑色光を放つように構成される、第２グループと、
１つ以上の第３のＬＥＤの第３グループであり、各第３のＬＥＤが、青色光を放つように構成された半導体ダイオード構造と、前記第３のＬＥＤの前記半導体ダイオード構造によって放たれた青色光を吸収して赤色光を放つように構成された前記第１の蛍光体と、前記第３のＬＥＤの前記半導体ダイオード構造によって放たれた青色光を吸収して青緑色光を放つように構成された前記第２の蛍光体とを有し、他の蛍光体を有しない、第３グループと、
を有し、
当該発光デバイスは、１つ以上の他のＬＥＤの他のグループを有しない、
発光デバイス。
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