発光デバイス
【課題】所定のスペクトル分布とよく一致する演色を有する光を生成する効率的なＬＥＤ／蛍燐光体照明系を提供する。
【解決手段】互いに異なるスペクトル出力を有する少なくとも２個のＬＥＤダイ（１４、１６）と、ＬＥＤダイのうちの少なくとも１つからのスペクトル出力を受け取ってそれに応答して発光デバイスのスペクトル出力の成分として蛍燐光体出力を放出するように配置された１種以上の蛍燐光体を含む蛍燐光体材料（１８）と、を含む発光デバイス（１０）。特定の構成では、複数のＬＥＤダイおよび蛍燐光体材料は、（ｉ）１３５０°Ｋ〜１５５０°Ｋの範囲内の色温度、（ｉｉ）２４００°Ｋ〜３５５０°Ｋの範囲内の色温度、および（ｉｉｉ）４９５０°Ｋ〜６０５０°Ｋの範囲内の色温度の中から選択される色温度を有する白色光出力を生成するように配置される。
【解決手段】互いに異なるスペクトル出力を有する少なくとも２個のＬＥＤダイ（１４、１６）と、ＬＥＤダイのうちの少なくとも１つからのスペクトル出力を受け取ってそれに応答して発光デバイスのスペクトル出力の成分として蛍燐光体出力を放出するように配置された１種以上の蛍燐光体を含む蛍燐光体材料（１８）と、を含む発光デバイス（１０）。特定の構成では、複数のＬＥＤダイおよび蛍燐光体材料は、（ｉ）１３５０°Ｋ〜１５５０°Ｋの範囲内の色温度、（ｉｉ）２４００°Ｋ〜３５５０°Ｋの範囲内の色温度、および（ｉｉｉ）４９５０°Ｋ〜６０５０°Ｋの範囲内の色温度の中から選択される色温度を有する白色光出力を生成するように配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、一般的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）と蛍燐光体要素とが組み込まれた発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
照明技術分野において、所望のスペクトル特性の光を生成するために、さまざまな方法が利用されてきた。
【０００３】
ＬＥＤは、小サイズ、長寿命、低エネルギー消費、および低発熱をはじめとする利点を有するため、広範に使用されるようになってきた。
【０００４】
２００３年２月４日発行の米国特許第６，５１３，９４９号明細書には、少なくとも１個のＬＥＤと蛍燐光体−ＬＥＤとを含む白色光生成ハイブリッド照明システムが記載されている。このシステムでは、ＬＥＤおよび／または蛍燐光体−ＬＥＤの蛍燐光体の色および数は、変更可能である。
【０００５】
２００４年７月２９日発行の米国特許第６，６００，１７５号明細書には、第１の相対的により短波長の放射線を放出するＬＥＤと、そのような第１の放射線が照射されるとそれに応答して第２の相対的により長波長の放射線を放出するダウンコンバート発光性媒体、たとえば、ダウンコンバート蛍燐光性媒体と、を含む発光アセンブリーが記載されている。
【０００６】
青色ＬＥＤと、青色ＬＥＤからの青色放射線（４７０〜４８０ｎｍに中心を有する）を部分的に吸収して優位な黄色特性（約５５０〜６００ｎｍに中心を有する）を有する広い波長域の光を放出するＹＡＧ蛍燐光体（セリウムでドープされたＹ３Ａｌ５Ｏ１２）と、を利用する白色ＬＥＤデバイスが、商品化されている。
【０００７】
白色光を生成するための市販のＬＥＤ／蛍燐光体デバイスは、興味深い種々のスペクトルレジームで高変換効率の演色を提供しない。たとえば、多くの用途では、消費者は、太陽光、従来の白熱電球光、またはキャンドル光のような火炎光に一致する色（色温度および演色指数の値により定量化可能）を有する白色光を好む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、所定のスペクトル分布とよく一致する演色を有する光を生成する効率的なＬＥＤ／蛍燐光体照明系の必要性が当技術分野に依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の概要
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）と蛍燐光体要素とが組み込まれた発光デバイスに関する。
【００１０】
一態様において、本発明は、互いに異なるスペクトル出力を有する少なくとも２個のＬＥＤダイと、ＬＥＤダイのうちの少なくとも１つからのスペクトル出力を受け取ってそれに応答して発光デバイスのスペクトル出力の少なくとも一部分として蛍燐光体出力を放出するように配置された１種以上の蛍燐光体を含む蛍燐光体材料と、を含む発光デバイスに関する。
【００１１】
他の態様において、本発明は、光を発生させる方法に関する。この方法は、互いに異なるスペクトル出力を有する少なくとも２個のＬＥＤダイを励起して、そのようなダイのそれぞれからスペクトル出力を放出させることと、そのようなダイのうちの少なくとも１つからのスペクトル出力を、１種以上の蛍燐光体を含む蛍燐光体材料上に入射させて、それに応答してそのような光を構成するスペクトル出力の少なくとも一部分として蛍燐光体出力を放出させることと、含む。
【００１２】
本発明の他の態様、特徴、および実施形態については、これ以降に記載の説明および特許請求の範囲からさらに十分に明らかなものとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る発光デバイスの断面立面図である。
【図２】図２は、図１の発光デバイスで利用されるＬＥＤダイ素子および蛍燐光体のそれぞれについて孤立要素として波長の関数としての強度を示すグラフである。
【図３】図３は、図１の発光デバイスの統合出力について波長の関数としての強度を示すグラフである。
【図４】図４は、５つの異なるＬＥＤダイの色を含むＬＥＤ多重ダイアレイである（青色ＬＥＤ、緑青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、および赤色ＬＥＤとして示される）。
【図５】図５は、図５のＬＥＤアレイで利用されるＬＥＤダイ素子のそれぞれについて孤立要素として波長の関数としての強度を示すグラフである。
【図６】図６は、図４のＬＥＤアレイの統合出力として波長の関数としての強度を示すグラフである。
【図７】図７は、５つの異なるＬＥＤダイの色を含むＬＥＤ多重ダイアレイ（青色ＬＥＤ、緑青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、および赤色ＬＥＤとして示される）と多重ダイアレイ上に配置された蛍燐光体混合物とが組み込まれた本発明の他の実施形態に係る発光デバイスの簡易概略図である。
【図８】図８は、図７の発光デバイスで利用されるＬＥＤダイ素子および蛍燐光体種のそれぞれについて孤立要素として波長の関数としての強度を示すグラフである。
【図９】図９は、図７の発光デバイスの統合出力として波長の関数としての強度を示すグラフである。
【図１０】図１０は、２個の可視光ＬＥＤ（緑色および青色）と２種の蛍燐光体とを含む本発明の一実施形態に係る発光デバイスについて、ｎｍ単位の波長、電子ボルト単位のエネルギー、およびそれらに関連付けられた可視光スペクトルを示すバー、励起域および発光によりカバーされるスペクトル域を示すグラフ図である。
【図１１】図１１は、４７０ｎｍのＬＥＤと５２７ｎｍのＬＥＤとＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋蛍燐光体とＺｎＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋蛍燐光体との組合せから生じるスペクトル分布を示している。
【図１２】図１２は、２個の可視光ＬＥＤ（青色および赤色）と青色ＬＥＤによってのみ励起される２種の蛍燐光体とを含む本発明の他の実施形態に係る発光デバイスについて、ｎｍ単位の波長、電子ボルト単位のエネルギー、およびそれらに関連付けられた可視光スペクトルを示すバー、励起域および発光によりカバーされるスペクトル域を示すグラフ図である。
【図１３】図１３は、２個のＬＥＤ（紫外および青色）と１種の蛍燐光体とを含む本発明のさらに他の実施形態に係る発光デバイスについて、ｎｍ単位の波長、電子ボルト単位のエネルギー、およびそれらに関連付けられた可視光スペクトルを示すバー、励起域および発光によりカバーされるスペクトル域を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
発明の詳細な説明および好ましい実施形態
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）と蛍燐光体要素とが組み込まれた発光デバイスに関する。
【００１５】
本発明に係る発光デバイスを用いれば、互いに異なるスペクトル特性を有する少なくとも２個のＬＥＤダイと、１種以上の蛍燐光体を含む蛍燐光体材料と、を提供することにより、優れた演色を達成することが可能である。蛍燐光体材料は、多重ＬＥＤダイのうちの少なくとも１つからエネルギーを受け取って、それに応答して発光デバイスのスペクトル出力の少なくとも一部分として蛍燐光体出力を放出するように配置される。発光デバイスは、各ＬＥＤダイのスペクトル特性と異なるかつ蛍燐光体出力と異なるスペクトル出力を有する。
【００１６】
多重ＬＥＤダイと少なくとも１種の蛍燐光体要素を含有する蛍燐光体材料との発光を統合することにより、本発明に係る発光デバイスは、光、たとえば、太陽光、キャンドル光（もしくは他の火災光）、または白熱電球により生成される光の所定のスペクトル分布に一致する優れた演色を達成するように構成可能である。
【００１７】
特定例として、本発明に係る発光デバイスは、以下の白色光色温度レジーム（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）のうちの１つに含まれる色温度を有する白色光出力を提供するように作製可能である。
【００１８】
（Ａ） １３５０°Ｋ〜１５５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光、
（Ｂ） ２４００°Ｋ〜３５５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光、
（Ｃ） ４９５０°Ｋ〜６０５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光。
【００１９】
さらなる特定例として、キャンドルの色温度は約１５００°Ｋであり、白熱電球の色温度は約２６８０〜３０００°Ｋであり、日の出および日の入りの色温度は約３２００°Ｋであり、そして晴れの日の正午の色温度は約５５００°Ｋである。ＬＥＤダイ要素および蛍燐光体種を適切に選択することにより、発光デバイスの光出力で興味深い色温度にきわめて近づけることが可能である。
【００２０】
以上に例示的に記載されるような本発明の種々の特定の実施形態では、発光デバイスのスペクトル出力は、白色光でありうる。他の実施形態では、発光デバイスのスペクトル出力は、白色光以外の特定の色を有する光でありうる。このほかのさらなる実施形態では、発光デバイスのスペクトル出力は、可視光スペクトルの範囲外にある出力を含みうる。
【００２１】
本発明を用いれば、良好な変換効率で優れた演色が達成され、しかも最適なスペクトル出力、たとえば、特定のスペクトルプロファイルのスペクトル出力、またはデバイスの耐用期間にわたり色変化に対して耐性を有するスペクトル特性のスペクトル出力の達成を可能にする発光デバイス設計の自由度が提供される。後者に関して、蛍燐光体およびＬＥＤは、老化する傾向があるため、経時により色変化を起こすことが知られている。本発明に係る発光デバイスは、その多重ＬＥＤダイ要素および１種以上の蛍燐光体要素に基づいて、ＬＥＤおよび／または蛍燐光体の老化を補償するように作製し配置することが可能である。
【００２２】
デバイスの老化に伴って強度が変化する可能性があるとはいえ、出力光の色が全耐用期間にわたり保持されるように耐用期間中のデバイス全体の老化の整合性をとって老化プロファイルに関して互いにマッチングされた所定の組合せのＬＥＤおよび蛍燐光体を利用することは、本発明の対象になるとみなされる。これに関して、ＬＥＤの寿命は、典型的には何万時間という単位で測定され、そのような期間にわたる出力の変化は、デバイスのＬＥＤについては比較的小さい可能性があることを指摘しておく。
【００２３】
より一般的には、ＬＥＤと蛍燐光体とを含むデバイスで出力発光の所定の特性が達成されるように選択的にマッチングされた組合せのＬＥＤおよび蛍燐光体は、本発明の対象になるとみなされる。
【００２４】
本発明の他の実施形態では、デバイスの耐用期間中の所定の時間点で色の変化を提供するようにマッチングされた組合せのＬＥＤおよび蛍燐光体を発光デバイスで使用することもまた、本発明の対象になるとみなされる。そのような目的では、色の変化は、たとえば、照明デバイスの交換、またはそのようなデバイス用の電池もしくは他の電力供給手段の交換、または他の保守もしくはサービスのような行為、あるいはある動作時間後に望ましくは実行され指示的色変化により示唆しうる他の行為を、一部のユーザーまたは保守技術者に促すべく、比較的早い移行期に起こりうる。
【００２５】
本明細書中では主に可視照明出力すなわち可視照明スペクトルの生成に関連して本発明について論述しているが、それにもかかわらず、本発明はまた、非可視スペクトル域、たとえば、ＩＲスペクトル域、ＵＶスペクトル域、または他の非可視スペクトル域における発光出力の生成に広く適用可能である。
【００２６】
本発明に係る発光デバイスは、複数の異なるＬＥＤダイをそれぞれデバイス中の蛍燐光体材料に関連付けて提供するという点で、従来のＬＥＤ−蛍燐光体デバイスと異なる。
【００２７】
蛍燐光体材料は、本発明の特定の最終用途の要求に応じて、１種もしくは２種以上の蛍燐光体種を含有しうる。
【００２８】
蛍燐光体材料は、特定のスペクトル特性の蛍燐光体出力を生成するように、発光デバイスのＬＥＤダイ素子からの放射線により励起される。したがって、デバイス全体のスペクトル出力は、複合放射線になって、単一ＬＥＤダイのみを有する対応するデバイスに対して「平滑化」されたものになるかまたはさもなければ混合されたものになろう。各蛍燐光体種は、所与のＬＥＤダイにより放出された放射線のすべてもしくは実質的にすべてを吸収するように、または他の選択肢としてＬＥＤダイに由来する入射放射線の一部分のみを吸収し、ＬＥＤダイからの発光の残り部分は吸収せずに透過して発光デバイスから放出するように、選択可能である。
【００２９】
一実施形態では、発光デバイスは、複数のダイが蛍燐光体材料により重畳されてアレイとして配置された状態で保護パッケージ中に複数のＬＥＤダイと蛍燐光体とを含む一体型物品として提供される。複数のＬＥＤダイは、たとえば、ダイ上に重畳される蛍燐光体材料を１層の蛍燐光体材料として提供して１つ以上のリフレクターカップまたは他の支持構造体上に配置することが可能である。複数の蛍燐光体種を含む場合、蛍燐光体材料は、それぞれの蛍燐光体の均一混合物、たとえば、実質的に均一な混合物として構成可能である。
【００３０】
一次発光放射線がＬＥＤの全周縁表面または全出力表面にわたり略同一の厚さの蛍燐光体コーティングまたは蛍燐光体塊を通過するように蛍燐光体の厚さをＬＥＤの一次発光にマッチングさせることにより、照明デバイスからのスペクトル出力のより良好な均一性を提供すべく、ＬＥＤ上に重畳コーティングまたは重畳塊として蛍燐光体を造形することは、本発明の対象になるとみなされる。ＬＥＤダイの造形により、そのようなＬＥＤダイの造形の不在下で達成しうるよりも指向性の強化された一次放射線発光または均一な一次放射線発光を提供することもまた、本発明の対象になるとみなされる。したがって、本発明に係る種々の実施形態では、発光デバイスの所定の有利な特性が達成されるようにＬＥＤダイ上に蛍燐光体材料をコンフォーマルに被覆することが望ましいこともある。
【００３１】
蛍燐光体材料は、たとえば、蛍燐光体要素を層中に均一に分散してなる蛍燐光体材料の層を形成するように、任意の好適な方法で、たとえば、ポッテッング、ディップコーティング、ブラッシング、ローリング、スプレーイング、または他の形で複数のダイ上に適用される硬化性液体配合物の状態で、複数のダイ上に適用することが可能である。
【００３２】
特定用途では、それぞれ個別のリフレクターカップ中にＬＥＤダイを配置して、単一の「バルブ」またはパッケージにカップを装着することが望ましいこともある。他の選択肢として、単一のリフレクターパッケージ内にすべてのＬＥＤダイを配置することが望ましいこともある。複数種の蛍燐光体を複数のＬＥＤダイの上に拡げることが可能であるか、または選択された蛍燐光体を特定のＬＥＤダイの上に拡げることが可能である。発光エネルギーを蛍燐光体上に入射させてデバイスから統合出力光を生成させるように各ＬＥＤダイを配置した状態で、個別のＬＥＤダイ／蛍燐光体パッケージを利用することが可能である。
【００３３】
関連コストおよび配線の複雑さおよび電源の構成が、意図される最終用途に好適であるならば、ＬＥＤダイにより放出される光の量を制御するために、各ダイに個別に電流を供給することが可能である。他の選択肢として、ダイ製造、ダイ数、ダイ形状、ダイサイズ（面積）、接点品質、構造全体の抵抗など、またはＬＥＤ設計の他の側面を変化させることにより、発光デバイスの光出力を制御することが可能である。
【００３４】
蛍燐光体材料は、たとえば、ＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）蛍燐光体、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋蛍燐光体、ＺｎＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋蛍燐光体、ＳｒＳＣｕ＋、Ｎａ蛍燐光体、ＣａＳＯ４：Ｂｉ蛍燐光体を含む任意の好適なタイプまたは任意の他の好適なタイプの蛍燐光体材料でありうる。
【００３５】
蛍燐光体材料は、蛍燐光体自体以外の要素、たとえば、蛍燐光体が分散されるキャリヤー媒体を含みうる。一実施形態では、キャリヤー媒体は、たとえば、ＬＥＤダイおよび／または蛍燐光体要素からの発光エネルギーを好適に透過して、発光デバイスからの光出力の所望の特性を提供するガラス組成物または高分子組成物を含みうる。そのような目的に有用である高分子組成物は、ポリオレフィン、ポリイミド、ポリスルホン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、または対応するコポリマー（ただし、これらに限定されるものではない）を含有する組成物を含む任意の適切なタイプでありうる。
【００３６】
蛍燐光体は、微粒子形態または他の不連続形態で、キャリヤー媒体中の蛍燐光体からの光出力へのＬＥＤダイ発光エネルギーの変換の所望の特性および度合を保障する量で、キャリヤー媒体中に分散可能である。
【００３７】
蛍燐光体材料を含む一体型パッケージの状態で複数の異なるＬＥＤダイを提供することにより、所望のスペクトル特性の高強度光出力を生成しうる緻密かつ効率的な構造体が得られる。発光デバイスに対してさまざまなＬＥＤダイおよび蛍燐光体を適切に選択することにより、太陽光、キャンドル光、または従来の白熱フィラメント電球により放出される光のスペクトルのような所定の照明スペクトルによく一致するように、それぞれのダイおよび蛍燐光体の放射発光を統合することが可能である。
【００３８】
したがって、ＬＥＤダイおよび蛍燐光体の選択は、高効率の光生成が達成されるように、照明源としてのＬＥＤダイとそのようなダイからのエネルギーの入射に発光応答する蛍燐光体と間の小さいエネルギー差を生じるように行うことが可能である。
【００３９】
次に、図面に関連付けて本発明について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る発光デバイス１０の断面立面図である。デバイス１０は、説明および例示を明確にするために、追加の光抽出光学素子、たとえば反射表面または集束レンズを描画することなく、かつ配線、パッケージリード、ボンド構造、電源などを描画することなく、簡易概略形態で示されている。
【００４０】
発光デバイス１０は、第１の色のＬＥＤダイ１４と第２の色のＬＥＤダイ１６とが装着されるリフレクターカップ１２または類似の支持構造体を含む。そのようなマルチダイアレイの特定の構成では、第１のＬＥＤダイ１４は青色ＬＥＤダイであり、第２のＬＥＤダイ１６は緑色ＬＥＤダイである。
【００４１】
マルチダイアレイは、特定の実施形態ではポリカーボネートのような高分子マトリックス中に分散された２種の蛍燐光体の混合物を含みうる蛍燐光体材料１８で被覆される。蛍燐光体材料１８中の蛍燐光体は、マルチダイアレイから放出された放射線により励起されかつそれに応答して出力放射線を放出して、マルチダイアレイおよび蛍燐光体材料に由来する発光デバイスの統合出力が所望のスペクトル特性になるように、適切に選択される。
【００４２】
図２は、図１の発光デバイスで利用されるＬＥＤダイ素子および蛍燐光体種のそれぞれについて孤立要素として波長の関数としての強度を示すグラフである。グラフは、第１のＬＥＤダイ（「青色ＬＥＤ」）、第２のＬＥＤダイ（「緑色ＬＥＤ」）、第１の蛍燐光体
（「蛍燐光体１」）、および第２の蛍燐光体（「蛍燐光体２」）の発光のスペクトル強度
を、そのような要素のそれぞれを個別に考慮した場合について示している。
【００４３】
図３は、図２にスペクトルが示されるＬＥＤダイと蛍燐光体要素とを含む場合の図１の発光デバイスの統合出力（「統合出力１」）について波長の関数としての強度を示すグラフである。そのようなもの統合出力は、キャンドル光のスペクトル分布を近似するスペクトル分布を提供する。
【００４４】
図４は、５つの異なるＬＥＤダイの色を含むＬＥＤ多重ダイアレイ２２である。ダイＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥ（それぞれ、「青色ＬＥＤ」、「緑青色ＬＥＤ」、「緑色ＬＥＤ」、「黄色ＬＥＤ」、および「赤色ＬＥＤ」として示される）は、多重ダイアレイを構成する。
【００４５】
図５は、図５のＬＥＤダイアレイで利用されるＬＥＤダイのそれぞれについて孤立要素として波長の関数としての強度を示すグラフである。グラフは、第１のＬＥＤダイ（「青色ＬＥＤ」）、第２のＬＥＤダイ（「緑青色ＬＥＤ」）、第３のＬＥＤダイ（「緑色ＬＥＤ」）、第４のＬＥＤダイ（「黄色ＬＥＤ」）、および第５のＬＥＤダイ（「赤色ＬＥＤ」）の発光のスペクトル強度を、そのような要素のそれぞれを個別に考慮した場合について示している。
【００４６】
図６は、図４のＬＥＤダイアレイの白色光統合出力（「統合出力２」）として波長の関数としての強度を示すグラフである。統合光は、５つの個別色よりなるが、従来の白熱フィラメント電球により生成されるスペクトルと比較してスペクトル分布にギャップが存在する。
【００４７】
図７は、支持表面２６上に配置された５つの異なるＬＥＤダイＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥ（「青色ＬＥＤ」、「緑青色ＬＥＤ」、「緑色ＬＥＤ」、「黄色ＬＥＤ」、および「赤色ＬＥＤ」として示される）を含むＬＥＤ多重ダイアレイ２２と多重ダイアレイ上に重畳された蛍燐光体混合物２４とが組み込まれた本発明の他の実施形態に係る発光デバイスの簡易概略図である。
【００４８】
図８は、図７の発光デバイスで利用されるＬＥＤダイ素子および蛍燐光体種のそれぞれについて孤立要素として波長の関数としての強度を示すグラフである。グラフは、第１のＬＥＤダイＡ（「青色ＬＥＤ」）、第２のＬＥＤダイＢ（「緑青色ＬＥＤ」）、第３のＬＥＤダイＣ（「緑色ＬＥＤ」）、第４のＬＥＤダイＤ（「黄色ＬＥＤ」）、および第５のＬＥＤダイＥ（「赤色ＬＥＤ」）の発光のスペクトル強度ならびに蛍燐光体混合物２４の蛍燐光体材料に関連付けられる分布を、そのようなＬＥＤダイおよび蛍燐光体要素のそれぞれを個別に考慮した場合について示している。
【００４９】
図９は、図７の発光デバイスの統合出力として波長の関数としての強度を示すグラフである。図６および図９のスペクトル分布を比較することにより、デバイス中で蛍燐光体混合物２４を利用すると、それに応じて、蛍燐光体混合物２４の欠如する対応するＬＥＤダイアレイよりも所望の白熱電球スペクトルに対してより良好なスペクトルの一致を示すより滑らかに変化するスペクトル分布が得られることがわかる。
【００５０】
本発明の特定の態様、特徴、および実施形態の例証としての以下の実施例により、本発明の特徴および利点をより十分に明らかにするが、これらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００５１】
実施例１。２個の可視光ＬＥＤと２種の蛍燐光体とを含む発光デバイス。
【００５２】
所望のスペクトル域を含むように、２個のＬＥＤ、すなわちＸ−ブライト（Ｘ−Ｂｒｉｔｅ）濃青色（４６０ｎｍ）ＬＥＤおよびＸ−ブライト（Ｘ−Ｂｒｉｔｅ）緑色（５２７ｎｍ）ＬＥＤ（いずれも、台湾国台北のキングブライト・コーポレーション（Ｋｉｎｇｂｒｉｇｈｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｔａｉｐｅｉ，Ｔａｉｗａｎ）から市販されている）を利用して、図２に示されるタイプの発光デバイスを作製する。ＬＥＤは、光源として機能し、２種の蛍燐光体を含む蛍燐光体混合物を励起する。蛍燐光体混合物中の第１の蛍燐光体は、帯黄緑色光を放出し約４８０ｎｍよりも短い波長を有する光（約２５％吸収）で励起されるＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋蛍燐光体である。蛍燐光体混合物中の第２の蛍燐光体は、橙赤色の光を放出し約５１０ｎｍよりも短い波長を有する光（約５０％吸収）で励起されるＺｎＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋蛍燐光体、である。２個のＬＥＤダイのそれぞれのダイサイズおよび蛍燐光体混合物中の２種の蛍燐光体のそれぞれの濃度は、正午の自然昼光に類似したスペクトル応答を達成するように調整される。
【００５３】
図１０は、２個の可視光ＬＥＤ（緑色および青色）と２種の蛍燐光体とを含むそのような発光デバイスについて、ｎｍ単位の波長、電子ボルト単位のエネルギー、およびそれらに関連付けられた可視光スペクトルを示すバー、励起域および発光によりカバーされるスペクトル域を示すグラフ図である。図１０において、バーＣ、Ｄ、Ｅ、およびＦは、デバイスからの発光によりカバーされるスペクトル域を示し、バーＡおよびＢは、デバイスの励起域を示す。
【００５４】
図１１は、４７０ｎｍのＬＥＤと５２７ｎｍのＬＥＤとＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋蛍燐光体とＺｎＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋蛍燐光体との組合せから生じるスペクトル分布を示している。ＬＥＤの発光強度および蛍燐光体の濃度は、グラフに示されるスペクトル分布を生成するように調整されている。
【００５５】
実施例２。青色によってのみ励起される２種の蛍燐光体を有する青色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤ。
【００５６】
所望のスペクトル域を含むように、２個のＬＥＤ、すなわちＸ−ブライト（Ｘ−Ｂｒｉｔｅ）濃青色（４６０ｎｍ）ＬＥＤおよびＸ−ブライト（Ｘ−Ｂｒｉｔｅ）赤色（６７０ｎｍ）ＬＥＤ（いずれも、台湾国台北のキングブライト・コーポレーション（Ｋｉｎｇｂｒｉｇｈｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｔａｉｐｅｉ，Ｔａｉｗａｎ）から市販されている）を利用して、図２に示されるタイプの発光デバイスを作製する。ＬＥＤは、光源として機能し、青色は、２種の蛍燐光体を含む蛍燐光体混合物を励起するために使用される。
蛍燐光体混合物中の第１の蛍燐光体は、５３０ｎｍに中心を有する緑色光を放出し約４９０ｎｍよりも短い光（約２０％吸収）で励起されるＳｒＳＣｕ＋、Ｎａ蛍燐光体である。
蛍燐光体混合物中の第２の蛍燐光体は、黄橙色光を放出し約５１０ｎｍよりも短い光（約１０％吸収）で励起されるＣａＳＯ４：Ｂｉ蛍燐光体である。ＬＥＤダイは、作製およびアセンブリーが容易になるようにすべてのダイを単一のパッケージ中に装着した状態で、製造時に蛍燐光体により被覆される。蛍燐光体は、青色ＬＥＤダイから放出された青色光で励起されるが、赤色ＬＥＤダイにより放出された赤色光は単に透過するにすぎない。２個のＬＥＤダイのそれぞれのダイサイズおよび蛍燐光体混合物中の２種の蛍燐光体のそれぞれの濃度は、正午の自然昼光に類似したスペクトル応答を達成するように調整される。
【００５７】
図１２は、２個の可視光ＬＥＤ（青色および赤色）と青色ＬＥＤダイの発光によってのみ励起される２種の蛍燐光体の混合物とを含む発光デバイスについて、ｎｍ単位の波長、電子ボルト単位のエネルギー、およびそれらに関連付けられた可視光スペクトルを示すバー、励起域および発光によりカバーされるスペクトル域を示すグラフ図である。図１１において、バーＣ、Ｄ、Ｅ、およびＦは、デバイスからの発光によりカバーされるスペクトル域を示し、バーＡおよびＢは、デバイスの励起域を示す。
【００５８】
実施例３。紫外ＬＥＤおよび青色ＬＥＤならびに１種の蛍燐光体。
【００５９】
太陽スペクトルに近い所望のスペクトル域を包むように、２個のＬＥＤ、すなわち、米国ノースカロライナ州ダラムのクリーＩｎｃ．（Ｃｒｅｅ，Ｉｎｃ．，Ｄｕｒｈａｍ，ＮＣ，ＵＳＡ）から市販されているメガブライト（ＭｅｇａＢｒｉｔｅ）紫外（４６０ｎｍ）ＬＥＤおよび台湾国台北のキングブライト・コーポレーション（Ｋｉｎｇｂｒｉｇｈｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｔａｉｐｅｉ，Ｔａｉｗａｎ）から市販されているＸ−ブライト（Ｘ−Ｂｒｉｔｅ）シグナル緑色（５０５ｎｍ）ＬＥＤを利用して、蛍燐光体材料が１種の蛍燐光体のみを含有する図２に示される一般的なタイプの発光デバイスを作製する。紫外ＬＥＤは、蛍燐光体を励起するように作用し、一方、緑色ＬＥＤは、発光デバイス
により生成されるスペクトル分布が確実に所望の太陽スペクトルとよく一致するように発光に寄与する。デバイスで利用される蛍燐光体は、青色、黄緑色、橙色、および赤色を放出するＣａＭｇＳｉ２Ｏ６：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋蛍燐光体である。この蛍燐光体は、緑色を透過し、Ｘ−ブライト（Ｘ−Ｂｒｉｔｅ）シグナル緑色ＬＥＤは、このスペクトル域の光を生成する。蛍燐光体は、４１０ｎｍよりも短い光（約５０％吸収）で励起される。２個のＬＥＤダイのそれぞれのダイサイズおよび蛍燐光体の濃度は、正午の自然昼光に類似したスペクトル応答を達成するように調整される。
【００６０】
図１３は、２個のＬＥＤ（紫外および青色）と１種のＣａＭｇＳｉ２Ｏ６：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋蛍燐光体とが組み込まれた発光デバイスについて、ｎｍ単位の波長、電子ボルト単位のエネルギー、およびそれらに関連付けられた可視光スペクトルを示すバー、励起域および発光によりカバーされるスペクトル域を示すグラフ図である。図１２において、バーＢ、Ｃ、Ｄ、およびＥは、デバイスからの発光によりカバーされるスペクトル域を示し、バーＡは、デバイスの励起域を示す。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係る発光デバイスおよび方法を用いれば、互いに異なるスペクトル特性を有する少なくとも２個のＬＥＤダイと、１種以上の蛍燐光体を含む蛍燐光体材料と、を提供することにより、ＬＥＤダイのそれぞれのスペクトル特性と異なるかつ蛍燐光体出力と異なるスペクトル特性を有する光を放出させて、優れた演色を達成することが可能になる。したがって、そのようなデバイスおよび方法は、光、たとえば、太陽光、キャンドル光（もしくは他の火炎光）、または白熱電球により生成される光の所定のスペクトル分布に一致する演色を達成するように柔軟に設計可能な照明システムを提供する。
【００６２】
本発明に係る発光系を用いれば、良好な変換効率で優れた演色が達成され、しかも最適なスペクトル出力、たとえば、特定のスペクトルプロファイルのスペクトル出力、またはデバイスの耐用期間にわたり色変化に対して耐性を有するスペクトル特性のスペクトル出力の達成を可能にする発光デバイス設計の自由度が提供される。
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、一般的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）と蛍燐光体要素とが組み込まれた発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
照明技術分野において、所望のスペクトル特性の光を生成するために、さまざまな方法が利用されてきた。
【０００３】
ＬＥＤは、小サイズ、長寿命、低エネルギー消費、および低発熱をはじめとする利点を有するため、広範に使用されるようになってきた。
【０００４】
２００３年２月４日発行の米国特許第６，５１３，９４９号明細書には、少なくとも１個のＬＥＤと蛍燐光体−ＬＥＤとを含む白色光生成ハイブリッド照明システムが記載されている。このシステムでは、ＬＥＤおよび／または蛍燐光体−ＬＥＤの蛍燐光体の色および数は、変更可能である。
【０００５】
２００４年７月２９日発行の米国特許第６，６００，１７５号明細書には、第１の相対的により短波長の放射線を放出するＬＥＤと、そのような第１の放射線が照射されるとそれに応答して第２の相対的により長波長の放射線を放出するダウンコンバート発光性媒体、たとえば、ダウンコンバート蛍燐光性媒体と、を含む発光アセンブリーが記載されている。
【０００６】
青色ＬＥＤと、青色ＬＥＤからの青色放射線（４７０〜４８０ｎｍに中心を有する）を部分的に吸収して優位な黄色特性（約５５０〜６００ｎｍに中心を有する）を有する広い波長域の光を放出するＹＡＧ蛍燐光体（セリウムでドープされたＹ３Ａｌ５Ｏ１２）と、を利用する白色ＬＥＤデバイスが、商品化されている。
【０００７】
白色光を生成するための市販のＬＥＤ／蛍燐光体デバイスは、興味深い種々のスペクトルレジームで高変換効率の演色を提供しない。たとえば、多くの用途では、消費者は、太陽光、従来の白熱電球光、またはキャンドル光のような火炎光に一致する色（色温度および演色指数の値により定量化可能）を有する白色光を好む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、所定のスペクトル分布とよく一致する演色を有する光を生成する効率的なＬＥＤ／蛍燐光体照明系の必要性が当技術分野に依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の概要
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）と蛍燐光体要素とが組み込まれた発光デバイスに関する。
【００１０】
一態様において、本発明は、互いに異なるスペクトル出力を有する少なくとも２個のＬＥＤダイと、ＬＥＤダイのうちの少なくとも１つからのスペクトル出力を受け取ってそれに応答して発光デバイスのスペクトル出力の少なくとも一部分として蛍燐光体出力を放出するように配置された１種以上の蛍燐光体を含む蛍燐光体材料と、を含む発光デバイスに関する。
【００１１】
他の態様において、本発明は、光を発生させる方法に関する。この方法は、互いに異なるスペクトル出力を有する少なくとも２個のＬＥＤダイを励起して、そのようなダイのそれぞれからスペクトル出力を放出させることと、そのようなダイのうちの少なくとも１つからのスペクトル出力を、１種以上の蛍燐光体を含む蛍燐光体材料上に入射させて、それに応答してそのような光を構成するスペクトル出力の少なくとも一部分として蛍燐光体出力を放出させることと、含む。
【００１２】
本発明の他の態様、特徴、および実施形態については、これ以降に記載の説明および特許請求の範囲からさらに十分に明らかなものとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る発光デバイスの断面立面図である。
【図２】図２は、図１の発光デバイスで利用されるＬＥＤダイ素子および蛍燐光体のそれぞれについて孤立要素として波長の関数としての強度を示すグラフである。
【図３】図３は、図１の発光デバイスの統合出力について波長の関数としての強度を示すグラフである。
【図４】図４は、５つの異なるＬＥＤダイの色を含むＬＥＤ多重ダイアレイである（青色ＬＥＤ、緑青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、および赤色ＬＥＤとして示される）。
【図５】図５は、図５のＬＥＤアレイで利用されるＬＥＤダイ素子のそれぞれについて孤立要素として波長の関数としての強度を示すグラフである。
【図６】図６は、図４のＬＥＤアレイの統合出力として波長の関数としての強度を示すグラフである。
【図７】図７は、５つの異なるＬＥＤダイの色を含むＬＥＤ多重ダイアレイ（青色ＬＥＤ、緑青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、および赤色ＬＥＤとして示される）と多重ダイアレイ上に配置された蛍燐光体混合物とが組み込まれた本発明の他の実施形態に係る発光デバイスの簡易概略図である。
【図８】図８は、図７の発光デバイスで利用されるＬＥＤダイ素子および蛍燐光体種のそれぞれについて孤立要素として波長の関数としての強度を示すグラフである。
【図９】図９は、図７の発光デバイスの統合出力として波長の関数としての強度を示すグラフである。
【図１０】図１０は、２個の可視光ＬＥＤ（緑色および青色）と２種の蛍燐光体とを含む本発明の一実施形態に係る発光デバイスについて、ｎｍ単位の波長、電子ボルト単位のエネルギー、およびそれらに関連付けられた可視光スペクトルを示すバー、励起域および発光によりカバーされるスペクトル域を示すグラフ図である。
【図１１】図１１は、４７０ｎｍのＬＥＤと５２７ｎｍのＬＥＤとＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋蛍燐光体とＺｎＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋蛍燐光体との組合せから生じるスペクトル分布を示している。
【図１２】図１２は、２個の可視光ＬＥＤ（青色および赤色）と青色ＬＥＤによってのみ励起される２種の蛍燐光体とを含む本発明の他の実施形態に係る発光デバイスについて、ｎｍ単位の波長、電子ボルト単位のエネルギー、およびそれらに関連付けられた可視光スペクトルを示すバー、励起域および発光によりカバーされるスペクトル域を示すグラフ図である。
【図１３】図１３は、２個のＬＥＤ（紫外および青色）と１種の蛍燐光体とを含む本発明のさらに他の実施形態に係る発光デバイスについて、ｎｍ単位の波長、電子ボルト単位のエネルギー、およびそれらに関連付けられた可視光スペクトルを示すバー、励起域および発光によりカバーされるスペクトル域を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
発明の詳細な説明および好ましい実施形態
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）と蛍燐光体要素とが組み込まれた発光デバイスに関する。
【００１５】
本発明に係る発光デバイスを用いれば、互いに異なるスペクトル特性を有する少なくとも２個のＬＥＤダイと、１種以上の蛍燐光体を含む蛍燐光体材料と、を提供することにより、優れた演色を達成することが可能である。蛍燐光体材料は、多重ＬＥＤダイのうちの少なくとも１つからエネルギーを受け取って、それに応答して発光デバイスのスペクトル出力の少なくとも一部分として蛍燐光体出力を放出するように配置される。発光デバイスは、各ＬＥＤダイのスペクトル特性と異なるかつ蛍燐光体出力と異なるスペクトル出力を有する。
【００１６】
多重ＬＥＤダイと少なくとも１種の蛍燐光体要素を含有する蛍燐光体材料との発光を統合することにより、本発明に係る発光デバイスは、光、たとえば、太陽光、キャンドル光（もしくは他の火災光）、または白熱電球により生成される光の所定のスペクトル分布に一致する優れた演色を達成するように構成可能である。
【００１７】
特定例として、本発明に係る発光デバイスは、以下の白色光色温度レジーム（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）のうちの１つに含まれる色温度を有する白色光出力を提供するように作製可能である。
【００１８】
（Ａ） １３５０°Ｋ〜１５５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光、
（Ｂ） ２４００°Ｋ〜３５５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光、
（Ｃ） ４９５０°Ｋ〜６０５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光。
【００１９】
さらなる特定例として、キャンドルの色温度は約１５００°Ｋであり、白熱電球の色温度は約２６８０〜３０００°Ｋであり、日の出および日の入りの色温度は約３２００°Ｋであり、そして晴れの日の正午の色温度は約５５００°Ｋである。ＬＥＤダイ要素および蛍燐光体種を適切に選択することにより、発光デバイスの光出力で興味深い色温度にきわめて近づけることが可能である。
【００２０】
以上に例示的に記載されるような本発明の種々の特定の実施形態では、発光デバイスのスペクトル出力は、白色光でありうる。他の実施形態では、発光デバイスのスペクトル出力は、白色光以外の特定の色を有する光でありうる。このほかのさらなる実施形態では、発光デバイスのスペクトル出力は、可視光スペクトルの範囲外にある出力を含みうる。
【００２１】
本発明を用いれば、良好な変換効率で優れた演色が達成され、しかも最適なスペクトル出力、たとえば、特定のスペクトルプロファイルのスペクトル出力、またはデバイスの耐用期間にわたり色変化に対して耐性を有するスペクトル特性のスペクトル出力の達成を可能にする発光デバイス設計の自由度が提供される。後者に関して、蛍燐光体およびＬＥＤは、老化する傾向があるため、経時により色変化を起こすことが知られている。本発明に係る発光デバイスは、その多重ＬＥＤダイ要素および１種以上の蛍燐光体要素に基づいて、ＬＥＤおよび／または蛍燐光体の老化を補償するように作製し配置することが可能である。
【００２２】
デバイスの老化に伴って強度が変化する可能性があるとはいえ、出力光の色が全耐用期間にわたり保持されるように耐用期間中のデバイス全体の老化の整合性をとって老化プロファイルに関して互いにマッチングされた所定の組合せのＬＥＤおよび蛍燐光体を利用することは、本発明の対象になるとみなされる。これに関して、ＬＥＤの寿命は、典型的には何万時間という単位で測定され、そのような期間にわたる出力の変化は、デバイスのＬＥＤについては比較的小さい可能性があることを指摘しておく。
【００２３】
より一般的には、ＬＥＤと蛍燐光体とを含むデバイスで出力発光の所定の特性が達成されるように選択的にマッチングされた組合せのＬＥＤおよび蛍燐光体は、本発明の対象になるとみなされる。
【００２４】
本発明の他の実施形態では、デバイスの耐用期間中の所定の時間点で色の変化を提供するようにマッチングされた組合せのＬＥＤおよび蛍燐光体を発光デバイスで使用することもまた、本発明の対象になるとみなされる。そのような目的では、色の変化は、たとえば、照明デバイスの交換、またはそのようなデバイス用の電池もしくは他の電力供給手段の交換、または他の保守もしくはサービスのような行為、あるいはある動作時間後に望ましくは実行され指示的色変化により示唆しうる他の行為を、一部のユーザーまたは保守技術者に促すべく、比較的早い移行期に起こりうる。
【００２５】
本明細書中では主に可視照明出力すなわち可視照明スペクトルの生成に関連して本発明について論述しているが、それにもかかわらず、本発明はまた、非可視スペクトル域、たとえば、ＩＲスペクトル域、ＵＶスペクトル域、または他の非可視スペクトル域における発光出力の生成に広く適用可能である。
【００２６】
本発明に係る発光デバイスは、複数の異なるＬＥＤダイをそれぞれデバイス中の蛍燐光体材料に関連付けて提供するという点で、従来のＬＥＤ−蛍燐光体デバイスと異なる。
【００２７】
蛍燐光体材料は、本発明の特定の最終用途の要求に応じて、１種もしくは２種以上の蛍燐光体種を含有しうる。
【００２８】
蛍燐光体材料は、特定のスペクトル特性の蛍燐光体出力を生成するように、発光デバイスのＬＥＤダイ素子からの放射線により励起される。したがって、デバイス全体のスペクトル出力は、複合放射線になって、単一ＬＥＤダイのみを有する対応するデバイスに対して「平滑化」されたものになるかまたはさもなければ混合されたものになろう。各蛍燐光体種は、所与のＬＥＤダイにより放出された放射線のすべてもしくは実質的にすべてを吸収するように、または他の選択肢としてＬＥＤダイに由来する入射放射線の一部分のみを吸収し、ＬＥＤダイからの発光の残り部分は吸収せずに透過して発光デバイスから放出するように、選択可能である。
【００２９】
一実施形態では、発光デバイスは、複数のダイが蛍燐光体材料により重畳されてアレイとして配置された状態で保護パッケージ中に複数のＬＥＤダイと蛍燐光体とを含む一体型物品として提供される。複数のＬＥＤダイは、たとえば、ダイ上に重畳される蛍燐光体材料を１層の蛍燐光体材料として提供して１つ以上のリフレクターカップまたは他の支持構造体上に配置することが可能である。複数の蛍燐光体種を含む場合、蛍燐光体材料は、それぞれの蛍燐光体の均一混合物、たとえば、実質的に均一な混合物として構成可能である。
【００３０】
一次発光放射線がＬＥＤの全周縁表面または全出力表面にわたり略同一の厚さの蛍燐光体コーティングまたは蛍燐光体塊を通過するように蛍燐光体の厚さをＬＥＤの一次発光にマッチングさせることにより、照明デバイスからのスペクトル出力のより良好な均一性を提供すべく、ＬＥＤ上に重畳コーティングまたは重畳塊として蛍燐光体を造形することは、本発明の対象になるとみなされる。ＬＥＤダイの造形により、そのようなＬＥＤダイの造形の不在下で達成しうるよりも指向性の強化された一次放射線発光または均一な一次放射線発光を提供することもまた、本発明の対象になるとみなされる。したがって、本発明に係る種々の実施形態では、発光デバイスの所定の有利な特性が達成されるようにＬＥＤダイ上に蛍燐光体材料をコンフォーマルに被覆することが望ましいこともある。
【００３１】
蛍燐光体材料は、たとえば、蛍燐光体要素を層中に均一に分散してなる蛍燐光体材料の層を形成するように、任意の好適な方法で、たとえば、ポッテッング、ディップコーティング、ブラッシング、ローリング、スプレーイング、または他の形で複数のダイ上に適用される硬化性液体配合物の状態で、複数のダイ上に適用することが可能である。
【００３２】
特定用途では、それぞれ個別のリフレクターカップ中にＬＥＤダイを配置して、単一の「バルブ」またはパッケージにカップを装着することが望ましいこともある。他の選択肢として、単一のリフレクターパッケージ内にすべてのＬＥＤダイを配置することが望ましいこともある。複数種の蛍燐光体を複数のＬＥＤダイの上に拡げることが可能であるか、または選択された蛍燐光体を特定のＬＥＤダイの上に拡げることが可能である。発光エネルギーを蛍燐光体上に入射させてデバイスから統合出力光を生成させるように各ＬＥＤダイを配置した状態で、個別のＬＥＤダイ／蛍燐光体パッケージを利用することが可能である。
【００３３】
関連コストおよび配線の複雑さおよび電源の構成が、意図される最終用途に好適であるならば、ＬＥＤダイにより放出される光の量を制御するために、各ダイに個別に電流を供給することが可能である。他の選択肢として、ダイ製造、ダイ数、ダイ形状、ダイサイズ（面積）、接点品質、構造全体の抵抗など、またはＬＥＤ設計の他の側面を変化させることにより、発光デバイスの光出力を制御することが可能である。
【００３４】
蛍燐光体材料は、たとえば、ＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）蛍燐光体、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋蛍燐光体、ＺｎＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋蛍燐光体、ＳｒＳＣｕ＋、Ｎａ蛍燐光体、ＣａＳＯ４：Ｂｉ蛍燐光体を含む任意の好適なタイプまたは任意の他の好適なタイプの蛍燐光体材料でありうる。
【００３５】
蛍燐光体材料は、蛍燐光体自体以外の要素、たとえば、蛍燐光体が分散されるキャリヤー媒体を含みうる。一実施形態では、キャリヤー媒体は、たとえば、ＬＥＤダイおよび／または蛍燐光体要素からの発光エネルギーを好適に透過して、発光デバイスからの光出力の所望の特性を提供するガラス組成物または高分子組成物を含みうる。そのような目的に有用である高分子組成物は、ポリオレフィン、ポリイミド、ポリスルホン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、または対応するコポリマー（ただし、これらに限定されるものではない）を含有する組成物を含む任意の適切なタイプでありうる。
【００３６】
蛍燐光体は、微粒子形態または他の不連続形態で、キャリヤー媒体中の蛍燐光体からの光出力へのＬＥＤダイ発光エネルギーの変換の所望の特性および度合を保障する量で、キャリヤー媒体中に分散可能である。
【００３７】
蛍燐光体材料を含む一体型パッケージの状態で複数の異なるＬＥＤダイを提供することにより、所望のスペクトル特性の高強度光出力を生成しうる緻密かつ効率的な構造体が得られる。発光デバイスに対してさまざまなＬＥＤダイおよび蛍燐光体を適切に選択することにより、太陽光、キャンドル光、または従来の白熱フィラメント電球により放出される光のスペクトルのような所定の照明スペクトルによく一致するように、それぞれのダイおよび蛍燐光体の放射発光を統合することが可能である。
【００３８】
したがって、ＬＥＤダイおよび蛍燐光体の選択は、高効率の光生成が達成されるように、照明源としてのＬＥＤダイとそのようなダイからのエネルギーの入射に発光応答する蛍燐光体と間の小さいエネルギー差を生じるように行うことが可能である。
【００３９】
次に、図面に関連付けて本発明について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る発光デバイス１０の断面立面図である。デバイス１０は、説明および例示を明確にするために、追加の光抽出光学素子、たとえば反射表面または集束レンズを描画することなく、かつ配線、パッケージリード、ボンド構造、電源などを描画することなく、簡易概略形態で示されている。
【００４０】
発光デバイス１０は、第１の色のＬＥＤダイ１４と第２の色のＬＥＤダイ１６とが装着されるリフレクターカップ１２または類似の支持構造体を含む。そのようなマルチダイアレイの特定の構成では、第１のＬＥＤダイ１４は青色ＬＥＤダイであり、第２のＬＥＤダイ１６は緑色ＬＥＤダイである。
【００４１】
マルチダイアレイは、特定の実施形態ではポリカーボネートのような高分子マトリックス中に分散された２種の蛍燐光体の混合物を含みうる蛍燐光体材料１８で被覆される。蛍燐光体材料１８中の蛍燐光体は、マルチダイアレイから放出された放射線により励起されかつそれに応答して出力放射線を放出して、マルチダイアレイおよび蛍燐光体材料に由来する発光デバイスの統合出力が所望のスペクトル特性になるように、適切に選択される。
【００４２】
図２は、図１の発光デバイスで利用されるＬＥＤダイ素子および蛍燐光体種のそれぞれについて孤立要素として波長の関数としての強度を示すグラフである。グラフは、第１のＬＥＤダイ（「青色ＬＥＤ」）、第２のＬＥＤダイ（「緑色ＬＥＤ」）、第１の蛍燐光体
（「蛍燐光体１」）、および第２の蛍燐光体（「蛍燐光体２」）の発光のスペクトル強度
を、そのような要素のそれぞれを個別に考慮した場合について示している。
【００４３】
図３は、図２にスペクトルが示されるＬＥＤダイと蛍燐光体要素とを含む場合の図１の発光デバイスの統合出力（「統合出力１」）について波長の関数としての強度を示すグラフである。そのようなもの統合出力は、キャンドル光のスペクトル分布を近似するスペクトル分布を提供する。
【００４４】
図４は、５つの異なるＬＥＤダイの色を含むＬＥＤ多重ダイアレイ２２である。ダイＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥ（それぞれ、「青色ＬＥＤ」、「緑青色ＬＥＤ」、「緑色ＬＥＤ」、「黄色ＬＥＤ」、および「赤色ＬＥＤ」として示される）は、多重ダイアレイを構成する。
【００４５】
図５は、図５のＬＥＤダイアレイで利用されるＬＥＤダイのそれぞれについて孤立要素として波長の関数としての強度を示すグラフである。グラフは、第１のＬＥＤダイ（「青色ＬＥＤ」）、第２のＬＥＤダイ（「緑青色ＬＥＤ」）、第３のＬＥＤダイ（「緑色ＬＥＤ」）、第４のＬＥＤダイ（「黄色ＬＥＤ」）、および第５のＬＥＤダイ（「赤色ＬＥＤ」）の発光のスペクトル強度を、そのような要素のそれぞれを個別に考慮した場合について示している。
【００４６】
図６は、図４のＬＥＤダイアレイの白色光統合出力（「統合出力２」）として波長の関数としての強度を示すグラフである。統合光は、５つの個別色よりなるが、従来の白熱フィラメント電球により生成されるスペクトルと比較してスペクトル分布にギャップが存在する。
【００４７】
図７は、支持表面２６上に配置された５つの異なるＬＥＤダイＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥ（「青色ＬＥＤ」、「緑青色ＬＥＤ」、「緑色ＬＥＤ」、「黄色ＬＥＤ」、および「赤色ＬＥＤ」として示される）を含むＬＥＤ多重ダイアレイ２２と多重ダイアレイ上に重畳された蛍燐光体混合物２４とが組み込まれた本発明の他の実施形態に係る発光デバイスの簡易概略図である。
【００４８】
図８は、図７の発光デバイスで利用されるＬＥＤダイ素子および蛍燐光体種のそれぞれについて孤立要素として波長の関数としての強度を示すグラフである。グラフは、第１のＬＥＤダイＡ（「青色ＬＥＤ」）、第２のＬＥＤダイＢ（「緑青色ＬＥＤ」）、第３のＬＥＤダイＣ（「緑色ＬＥＤ」）、第４のＬＥＤダイＤ（「黄色ＬＥＤ」）、および第５のＬＥＤダイＥ（「赤色ＬＥＤ」）の発光のスペクトル強度ならびに蛍燐光体混合物２４の蛍燐光体材料に関連付けられる分布を、そのようなＬＥＤダイおよび蛍燐光体要素のそれぞれを個別に考慮した場合について示している。
【００４９】
図９は、図７の発光デバイスの統合出力として波長の関数としての強度を示すグラフである。図６および図９のスペクトル分布を比較することにより、デバイス中で蛍燐光体混合物２４を利用すると、それに応じて、蛍燐光体混合物２４の欠如する対応するＬＥＤダイアレイよりも所望の白熱電球スペクトルに対してより良好なスペクトルの一致を示すより滑らかに変化するスペクトル分布が得られることがわかる。
【００５０】
本発明の特定の態様、特徴、および実施形態の例証としての以下の実施例により、本発明の特徴および利点をより十分に明らかにするが、これらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００５１】
実施例１。２個の可視光ＬＥＤと２種の蛍燐光体とを含む発光デバイス。
【００５２】
所望のスペクトル域を含むように、２個のＬＥＤ、すなわちＸ−ブライト（Ｘ−Ｂｒｉｔｅ）濃青色（４６０ｎｍ）ＬＥＤおよびＸ−ブライト（Ｘ−Ｂｒｉｔｅ）緑色（５２７ｎｍ）ＬＥＤ（いずれも、台湾国台北のキングブライト・コーポレーション（Ｋｉｎｇｂｒｉｇｈｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｔａｉｐｅｉ，Ｔａｉｗａｎ）から市販されている）を利用して、図２に示されるタイプの発光デバイスを作製する。ＬＥＤは、光源として機能し、２種の蛍燐光体を含む蛍燐光体混合物を励起する。蛍燐光体混合物中の第１の蛍燐光体は、帯黄緑色光を放出し約４８０ｎｍよりも短い波長を有する光（約２５％吸収）で励起されるＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋蛍燐光体である。蛍燐光体混合物中の第２の蛍燐光体は、橙赤色の光を放出し約５１０ｎｍよりも短い波長を有する光（約５０％吸収）で励起されるＺｎＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋蛍燐光体、である。２個のＬＥＤダイのそれぞれのダイサイズおよび蛍燐光体混合物中の２種の蛍燐光体のそれぞれの濃度は、正午の自然昼光に類似したスペクトル応答を達成するように調整される。
【００５３】
図１０は、２個の可視光ＬＥＤ（緑色および青色）と２種の蛍燐光体とを含むそのような発光デバイスについて、ｎｍ単位の波長、電子ボルト単位のエネルギー、およびそれらに関連付けられた可視光スペクトルを示すバー、励起域および発光によりカバーされるスペクトル域を示すグラフ図である。図１０において、バーＣ、Ｄ、Ｅ、およびＦは、デバイスからの発光によりカバーされるスペクトル域を示し、バーＡおよびＢは、デバイスの励起域を示す。
【００５４】
図１１は、４７０ｎｍのＬＥＤと５２７ｎｍのＬＥＤとＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋蛍燐光体とＺｎＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋蛍燐光体との組合せから生じるスペクトル分布を示している。ＬＥＤの発光強度および蛍燐光体の濃度は、グラフに示されるスペクトル分布を生成するように調整されている。
【００５５】
実施例２。青色によってのみ励起される２種の蛍燐光体を有する青色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤ。
【００５６】
所望のスペクトル域を含むように、２個のＬＥＤ、すなわちＸ−ブライト（Ｘ−Ｂｒｉｔｅ）濃青色（４６０ｎｍ）ＬＥＤおよびＸ−ブライト（Ｘ−Ｂｒｉｔｅ）赤色（６７０ｎｍ）ＬＥＤ（いずれも、台湾国台北のキングブライト・コーポレーション（Ｋｉｎｇｂｒｉｇｈｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｔａｉｐｅｉ，Ｔａｉｗａｎ）から市販されている）を利用して、図２に示されるタイプの発光デバイスを作製する。ＬＥＤは、光源として機能し、青色は、２種の蛍燐光体を含む蛍燐光体混合物を励起するために使用される。
蛍燐光体混合物中の第１の蛍燐光体は、５３０ｎｍに中心を有する緑色光を放出し約４９０ｎｍよりも短い光（約２０％吸収）で励起されるＳｒＳＣｕ＋、Ｎａ蛍燐光体である。
蛍燐光体混合物中の第２の蛍燐光体は、黄橙色光を放出し約５１０ｎｍよりも短い光（約１０％吸収）で励起されるＣａＳＯ４：Ｂｉ蛍燐光体である。ＬＥＤダイは、作製およびアセンブリーが容易になるようにすべてのダイを単一のパッケージ中に装着した状態で、製造時に蛍燐光体により被覆される。蛍燐光体は、青色ＬＥＤダイから放出された青色光で励起されるが、赤色ＬＥＤダイにより放出された赤色光は単に透過するにすぎない。２個のＬＥＤダイのそれぞれのダイサイズおよび蛍燐光体混合物中の２種の蛍燐光体のそれぞれの濃度は、正午の自然昼光に類似したスペクトル応答を達成するように調整される。
【００５７】
図１２は、２個の可視光ＬＥＤ（青色および赤色）と青色ＬＥＤダイの発光によってのみ励起される２種の蛍燐光体の混合物とを含む発光デバイスについて、ｎｍ単位の波長、電子ボルト単位のエネルギー、およびそれらに関連付けられた可視光スペクトルを示すバー、励起域および発光によりカバーされるスペクトル域を示すグラフ図である。図１１において、バーＣ、Ｄ、Ｅ、およびＦは、デバイスからの発光によりカバーされるスペクトル域を示し、バーＡおよびＢは、デバイスの励起域を示す。
【００５８】
実施例３。紫外ＬＥＤおよび青色ＬＥＤならびに１種の蛍燐光体。
【００５９】
太陽スペクトルに近い所望のスペクトル域を包むように、２個のＬＥＤ、すなわち、米国ノースカロライナ州ダラムのクリーＩｎｃ．（Ｃｒｅｅ，Ｉｎｃ．，Ｄｕｒｈａｍ，ＮＣ，ＵＳＡ）から市販されているメガブライト（ＭｅｇａＢｒｉｔｅ）紫外（４６０ｎｍ）ＬＥＤおよび台湾国台北のキングブライト・コーポレーション（Ｋｉｎｇｂｒｉｇｈｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｔａｉｐｅｉ，Ｔａｉｗａｎ）から市販されているＸ−ブライト（Ｘ−Ｂｒｉｔｅ）シグナル緑色（５０５ｎｍ）ＬＥＤを利用して、蛍燐光体材料が１種の蛍燐光体のみを含有する図２に示される一般的なタイプの発光デバイスを作製する。紫外ＬＥＤは、蛍燐光体を励起するように作用し、一方、緑色ＬＥＤは、発光デバイス
により生成されるスペクトル分布が確実に所望の太陽スペクトルとよく一致するように発光に寄与する。デバイスで利用される蛍燐光体は、青色、黄緑色、橙色、および赤色を放出するＣａＭｇＳｉ２Ｏ６：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋蛍燐光体である。この蛍燐光体は、緑色を透過し、Ｘ−ブライト（Ｘ−Ｂｒｉｔｅ）シグナル緑色ＬＥＤは、このスペクトル域の光を生成する。蛍燐光体は、４１０ｎｍよりも短い光（約５０％吸収）で励起される。２個のＬＥＤダイのそれぞれのダイサイズおよび蛍燐光体の濃度は、正午の自然昼光に類似したスペクトル応答を達成するように調整される。
【００６０】
図１３は、２個のＬＥＤ（紫外および青色）と１種のＣａＭｇＳｉ２Ｏ６：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋蛍燐光体とが組み込まれた発光デバイスについて、ｎｍ単位の波長、電子ボルト単位のエネルギー、およびそれらに関連付けられた可視光スペクトルを示すバー、励起域および発光によりカバーされるスペクトル域を示すグラフ図である。図１２において、バーＢ、Ｃ、Ｄ、およびＥは、デバイスからの発光によりカバーされるスペクトル域を示し、バーＡは、デバイスの励起域を示す。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係る発光デバイスおよび方法を用いれば、互いに異なるスペクトル特性を有する少なくとも２個のＬＥＤダイと、１種以上の蛍燐光体を含む蛍燐光体材料と、を提供することにより、ＬＥＤダイのそれぞれのスペクトル特性と異なるかつ蛍燐光体出力と異なるスペクトル特性を有する光を放出させて、優れた演色を達成することが可能になる。したがって、そのようなデバイスおよび方法は、光、たとえば、太陽光、キャンドル光（もしくは他の火炎光）、または白熱電球により生成される光の所定のスペクトル分布に一致する演色を達成するように柔軟に設計可能な照明システムを提供する。
【００６２】
本発明に係る発光系を用いれば、良好な変換効率で優れた演色が達成され、しかも最適なスペクトル出力、たとえば、特定のスペクトルプロファイルのスペクトル出力、またはデバイスの耐用期間にわたり色変化に対して耐性を有するスペクトル特性のスペクトル出力の達成を可能にする発光デバイス設計の自由度が提供される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なるスペクトル出力を有する少なくとも２個のＬＥＤダイと、
前記ＬＥＤダイのうちの少なくとも１つからのスペクトル出力を受け取ってそれに応答して発光デバイスのスペクトル出力の少なくとも一部分として蛍燐光体出力を放出するように配置された１種以上の蛍燐光体を含む蛍燐光体材料と、
を含む、発光デバイス。
【請求項２】
前記蛍燐光体材料が、少なくとも２個のＬＥＤダイからのスペクトル出力を受け取るように配置される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記蛍燐光体材料が、前記少なくとも２個のＬＥＤダイのすべてからのスペクトル出力を受け取るように配置される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記蛍燐光体材料が少なくとも２種の蛍燐光体を含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項５】
２個のＬＥＤダイを含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記蛍燐光体材料が２種の蛍燐光体を含む、請求項５に記載の発光デバイス。
【請求項７】
５個のＬＥＤダイを含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項８】
前記発光デバイスのスペクトル出力が白色光スペクトル出力である、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項９】
前記発光デバイスのスペクトル出力が白色光以外の光である、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
前記発光デバイスのスペクトル出力が、太陽光、キャンドル光、または白熱フィラメント光の照明スペクトルに実質的に一致する、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１１】
前記発光デバイスのスペクトル出力が、火災の照明スペクトルに実質的に一致する、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１２】
前記発光デバイスのスペクトル出力が、以下の白色光色温度レジーム（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）：
（Ａ） １３５０°Ｋ〜１５５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光、
（Ｂ） ２４００°Ｋ〜３５５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光、
（Ｃ） ４９５０°Ｋ〜６０５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光、
のうちの１つに含まれる色温度を有する白色光である、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１３】
前記白色光が、白色光色レジーム（Ａ）に含まれる色温度を有する光を含む、請求項１２に記載の発光デバイス。
【請求項１４】
前記白色光が、白色光色レジーム（Ｂ）に含まれる色温度を有する光を含む、請求項１２に記載の発光デバイス。
【請求項１５】
前記白色光が、白色光色レジーム（Ｃ）に含まれる色温度を有する光を含む、請求項１２に記載の発光デバイス。
【請求項１６】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイおよび前記蛍燐光体材料が、一体型パッケージ中に配置される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１７】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイが、前記蛍燐光体材料により重畳される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１８】
前記蛍燐光体材料が、前記ＬＥＤダイ上に被覆される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１９】
前記蛍燐光体材料が、前記ＬＥＤダイ上にコンフォーマルに被覆される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項２０】
前記ＬＥＤダイのスペクトル出力が前記ＬＥＤダイを覆う前記蛍燐光体材料の実質的に一定の厚さを通過するように、前記蛍燐光体材料が前記ＬＥＤダイ上に被覆される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項２１】
前記蛍燐光体材料が、ガラス組成物中または高分子組成物中に分散される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項２２】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイが、青色ＬＥＤダイおよび緑色ＬＥＤダイを含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項２３】
前記蛍燐光体材料が、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋蛍燐光体およびＺｎＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋蛍燐光体を含む、請求項２２に記載の発光デバイス。
【請求項２４】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイが、赤色ＬＥＤダイおよび青色ＬＥＤダイを含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項２５】
前記蛍燐光体材料が、ＳｒＳＣｕ＋、Ｎａ蛍燐光体およびＣａＳＯ４：Ｂｉ蛍燐光体を含む、請求項２４に記載の発光デバイス。
【請求項２６】
前記蛍燐光体材料がＹＡＧ材料を含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項２７】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイが、紫外ＬＥＤダイおよび青色ＬＥＤダイを含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項２８】
前記蛍燐光体材料が、ＣａＭｇＳｉ２Ｏ６：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋蛍燐光体を含む、請求項２７に記載の発光デバイス。
【請求項２９】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイおよび前記蛍燐光体材料が、耐用期間にわたり発光の劣化を含む老化プロファイルを有する第１のＬＥＤダイまたは蛍燐光体と、前記第１のＬＥＤまたは蛍燐光体の発光の劣化を少なくとも部分的に補償する老化プロファイルを有する少なくとも第２のＬＥＤダイまたは蛍燐光体と、を含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３０】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイが、互いに異なるダイサイズのダイを含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３１】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイおよび前記蛍燐光体材料が、一体型パッケージ中に存在し、前記蛍燐光体材料が、少なくとも２種の蛍燐光体を互いに混合した状態で含み、前記蛍燐光体材料が、前記一体型パッケージ中の前記少なくとも２個のＬＥＤダイを覆うように堆積される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３２】
前記蛍燐光体材料が、前記少なくとも２種の蛍燐光体を分散してなるガラス組成物または高分子組成物を含む、請求項３１に記載の発光デバイス。
【請求項３３】
光を発生させる方法であって、互いに異なるスペクトル出力を有する少なくとも２個のＬＥＤダイを励起して、前記ダイのそれぞれからスペクトル出力を放出させることと、前記ダイのうちの少なくとも１つからのスペクトル出力を、１種以上の蛍燐光体を含む蛍燐光体材料上に入射させて、それに応答して前記光を構成するスペクトル出力の少なくとも一部分として蛍燐光体出力を放出させることと、を含む、方法。
【請求項３４】
前記光が白色光である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記光が白色光以外である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記光が、太陽光、キャンドル光、または白熱フィラメント光の照明スペクトルに実質的に一致する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記光が、火災の照明スペクトルに実質的に一致する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
前記光が、以下の白色光色温度レジーム（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）：
（Ａ） １３５０°Ｋ〜１５５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光、
（Ｂ） ２４００°Ｋ〜３５５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光、
（Ｃ） ４９５０°Ｋ〜６０５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光、
のうちの１つに含まれる色温度を有する白色光である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記白色光が、白色光色レジーム（Ａ）に含まれる色温度を有する光を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記白色光が、白色光色レジーム（Ｂ）に含まれる色温度を有する光を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記白色光が、白色光色レジーム（Ｃ）に含まれる色温度を有する光を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイおよび前記蛍燐光体材料が、一体型パッケージ中に配置される、請求項３３に記載の方法。
【請求項４３】
前記蛍燐光体材料が、前記少なくとも２個のＬＥＤダイに重畳される、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記蛍燐光体材料が、前記ＬＥＤダイ上にコンフォーマルに被覆される、請求項３３に記載の方法。
【請求項４５】
前記ＬＥＤダイのスペクトル出力が前記ＬＥＤダイを覆う前記蛍燐光体材料の実質的に一定の厚さを通過するように、前記蛍燐光体材料が前記ＬＥＤダイ上に被覆される、請求項３３に記載の方法。
【請求項４６】
前記蛍燐光体材料がＹＡＧ材料を含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項４７】
ＬＥＤダイおよび蛍燐光体材料が、前記デバイスの耐用期間にわたりスペクトル出力の所定の特性を提供するようにその老化特性に関してマッチングされる、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項４８】
前記スペクトル出力の所定の特性が、前記デバイスの前記耐用期間中の所定の時期におけるスペクトル出力の色の変化を含む、請求項４７に記載の発光デバイス。
【請求項１】
互いに異なるスペクトル出力を有する少なくとも２個のＬＥＤダイと、
前記ＬＥＤダイのうちの少なくとも１つからのスペクトル出力を受け取ってそれに応答して発光デバイスのスペクトル出力の少なくとも一部分として蛍燐光体出力を放出するように配置された１種以上の蛍燐光体を含む蛍燐光体材料と、
を含む、発光デバイス。
【請求項２】
前記蛍燐光体材料が、少なくとも２個のＬＥＤダイからのスペクトル出力を受け取るように配置される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記蛍燐光体材料が、前記少なくとも２個のＬＥＤダイのすべてからのスペクトル出力を受け取るように配置される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記蛍燐光体材料が少なくとも２種の蛍燐光体を含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項５】
２個のＬＥＤダイを含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記蛍燐光体材料が２種の蛍燐光体を含む、請求項５に記載の発光デバイス。
【請求項７】
５個のＬＥＤダイを含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項８】
前記発光デバイスのスペクトル出力が白色光スペクトル出力である、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項９】
前記発光デバイスのスペクトル出力が白色光以外の光である、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
前記発光デバイスのスペクトル出力が、太陽光、キャンドル光、または白熱フィラメント光の照明スペクトルに実質的に一致する、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１１】
前記発光デバイスのスペクトル出力が、火災の照明スペクトルに実質的に一致する、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１２】
前記発光デバイスのスペクトル出力が、以下の白色光色温度レジーム（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）：
（Ａ） １３５０°Ｋ〜１５５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光、
（Ｂ） ２４００°Ｋ〜３５５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光、
（Ｃ） ４９５０°Ｋ〜６０５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光、
のうちの１つに含まれる色温度を有する白色光である、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１３】
前記白色光が、白色光色レジーム（Ａ）に含まれる色温度を有する光を含む、請求項１２に記載の発光デバイス。
【請求項１４】
前記白色光が、白色光色レジーム（Ｂ）に含まれる色温度を有する光を含む、請求項１２に記載の発光デバイス。
【請求項１５】
前記白色光が、白色光色レジーム（Ｃ）に含まれる色温度を有する光を含む、請求項１２に記載の発光デバイス。
【請求項１６】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイおよび前記蛍燐光体材料が、一体型パッケージ中に配置される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１７】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイが、前記蛍燐光体材料により重畳される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１８】
前記蛍燐光体材料が、前記ＬＥＤダイ上に被覆される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１９】
前記蛍燐光体材料が、前記ＬＥＤダイ上にコンフォーマルに被覆される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項２０】
前記ＬＥＤダイのスペクトル出力が前記ＬＥＤダイを覆う前記蛍燐光体材料の実質的に一定の厚さを通過するように、前記蛍燐光体材料が前記ＬＥＤダイ上に被覆される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項２１】
前記蛍燐光体材料が、ガラス組成物中または高分子組成物中に分散される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項２２】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイが、青色ＬＥＤダイおよび緑色ＬＥＤダイを含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項２３】
前記蛍燐光体材料が、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋蛍燐光体およびＺｎＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋蛍燐光体を含む、請求項２２に記載の発光デバイス。
【請求項２４】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイが、赤色ＬＥＤダイおよび青色ＬＥＤダイを含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項２５】
前記蛍燐光体材料が、ＳｒＳＣｕ＋、Ｎａ蛍燐光体およびＣａＳＯ４：Ｂｉ蛍燐光体を含む、請求項２４に記載の発光デバイス。
【請求項２６】
前記蛍燐光体材料がＹＡＧ材料を含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項２７】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイが、紫外ＬＥＤダイおよび青色ＬＥＤダイを含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項２８】
前記蛍燐光体材料が、ＣａＭｇＳｉ２Ｏ６：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋蛍燐光体を含む、請求項２７に記載の発光デバイス。
【請求項２９】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイおよび前記蛍燐光体材料が、耐用期間にわたり発光の劣化を含む老化プロファイルを有する第１のＬＥＤダイまたは蛍燐光体と、前記第１のＬＥＤまたは蛍燐光体の発光の劣化を少なくとも部分的に補償する老化プロファイルを有する少なくとも第２のＬＥＤダイまたは蛍燐光体と、を含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３０】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイが、互いに異なるダイサイズのダイを含む、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３１】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイおよび前記蛍燐光体材料が、一体型パッケージ中に存在し、前記蛍燐光体材料が、少なくとも２種の蛍燐光体を互いに混合した状態で含み、前記蛍燐光体材料が、前記一体型パッケージ中の前記少なくとも２個のＬＥＤダイを覆うように堆積される、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３２】
前記蛍燐光体材料が、前記少なくとも２種の蛍燐光体を分散してなるガラス組成物または高分子組成物を含む、請求項３１に記載の発光デバイス。
【請求項３３】
光を発生させる方法であって、互いに異なるスペクトル出力を有する少なくとも２個のＬＥＤダイを励起して、前記ダイのそれぞれからスペクトル出力を放出させることと、前記ダイのうちの少なくとも１つからのスペクトル出力を、１種以上の蛍燐光体を含む蛍燐光体材料上に入射させて、それに応答して前記光を構成するスペクトル出力の少なくとも一部分として蛍燐光体出力を放出させることと、を含む、方法。
【請求項３４】
前記光が白色光である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記光が白色光以外である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記光が、太陽光、キャンドル光、または白熱フィラメント光の照明スペクトルに実質的に一致する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記光が、火災の照明スペクトルに実質的に一致する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
前記光が、以下の白色光色温度レジーム（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）：
（Ａ） １３５０°Ｋ〜１５５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光、
（Ｂ） ２４００°Ｋ〜３５５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光、
（Ｃ） ４９５０°Ｋ〜６０５０°Ｋの範囲内の色温度を有する白色光、
のうちの１つに含まれる色温度を有する白色光である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記白色光が、白色光色レジーム（Ａ）に含まれる色温度を有する光を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記白色光が、白色光色レジーム（Ｂ）に含まれる色温度を有する光を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記白色光が、白色光色レジーム（Ｃ）に含まれる色温度を有する光を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記少なくとも２個のＬＥＤダイおよび前記蛍燐光体材料が、一体型パッケージ中に配置される、請求項３３に記載の方法。
【請求項４３】
前記蛍燐光体材料が、前記少なくとも２個のＬＥＤダイに重畳される、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記蛍燐光体材料が、前記ＬＥＤダイ上にコンフォーマルに被覆される、請求項３３に記載の方法。
【請求項４５】
前記ＬＥＤダイのスペクトル出力が前記ＬＥＤダイを覆う前記蛍燐光体材料の実質的に一定の厚さを通過するように、前記蛍燐光体材料が前記ＬＥＤダイ上に被覆される、請求項３３に記載の方法。
【請求項４６】
前記蛍燐光体材料がＹＡＧ材料を含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項４７】
ＬＥＤダイおよび蛍燐光体材料が、前記デバイスの耐用期間にわたりスペクトル出力の所定の特性を提供するようにその老化特性に関してマッチングされる、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項４８】
前記スペクトル出力の所定の特性が、前記デバイスの前記耐用期間中の所定の時期におけるスペクトル出力の色の変化を含む、請求項４７に記載の発光デバイス。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１４７３９１（Ｐ２００９−１４７３９１Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−８１０７７（Ｐ２００９−８１０７７）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【分割の表示】特願２００７−５５０３６２（Ｐ２００７−５５０３６２）の分割
【原出願日】平成１７年１１月１日（２００５．１１．１）
【出願人】（５９２０５４８５６）クリー インコーポレイテッド (468)
【氏名又は名称原語表記】ＣＲＥＥ ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８１０７７（Ｐ２００９−８１０７７）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【分割の表示】特願２００７−５５０３６２（Ｐ２００７−５５０３６２）の分割
【原出願日】平成１７年１１月１日（２００５．１１．１）
【出願人】（５９２０５４８５６）クリー インコーポレイテッド (468)
【氏名又は名称原語表記】ＣＲＥＥ ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
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