蛍光体波長変換を有する発光装置
熱伝導性基板（ＭＣＰＣＢ）、基板の表面と熱的にやり取りできるように取り付けられる、少なくとも一つのＬＥＤ、基板に取り付けられていて、かつ、ハウジングおよび基板がともに少なくとも一つのＬＥＤをすべて囲む容積を定めるように構成されるハウジングで、少なくとも光透過性の一部（窓）を含むハウジング、および前記の容積中のハウジングの内部表面上に設置される少なくとも一つの蛍光体材料で、少なくとも一つの発光ダイオードによって放出した励起光の少なくとも一部を吸収するよう機能し、かつ第２波長範囲の光を放出するよう機能する前記蛍光体、を含む発光装置。容積が実質的に防水で、好ましくは気密／耐ガス構造であるように、ハウジングは基板に取り付けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００９年１２月１６日に出願された、Ｙｉ−Ｑｕｎ Ｌｉらによる「Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｐｈｏｓｐｈｏｒ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ」と題される米国特許出願１２／６３９，６８８に基づく利益の優先権を主張する。同様に本出願は、明細書と図が参考として本明細書に組み込まれる、２００８年１２月３１日に出願された、Ｙｉ−Ｑｕｎ Ｌｉらによる米国特許仮出願６１／１４１，９４８に基づく優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
１．発明の分野
本発明は、蛍光体波長変換を有する発光装置に関して、かつ具体的には、排他的にではないが一つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）に基づく白色光発生装置に関する。さらに、本発明の実施形態は、一般照明への適用のための高放出強度（すなわち、５０ルーメン以上の光放出強度、または１Ｗ以上の入力電力）白色光発生装置のパッケージ配列に関する。
【０００３】
２．関連技術の説明
白色発光ＬＥＤ（「白色ＬＥＤ」）は、比較的最近の革新であって、エネルギー効率の良い照明システムの全く新しい世代が出現する可能性を提供する。潜在的に何十万時間という長時間の動作寿命および低電力消費の観点からの高効率性の理由から、白色ＬＥＤがフィラメント（白熱灯）、蛍光灯、および小型蛍光光源に取って代ることが予測される。ＬＥＤが電磁スペクトルの青色／紫外線部分を放出することが開発されて初めて、ＬＥＤに基づく白色光源の開発が実用的になった。たとえば米国特許５，９９８，９２５中で教示するように、白色ＬＥＤは、ＬＥＤで放出される放射の一部を吸収し、かつ異なる色（波長）の放射を再放出する一つ以上のフォトルミネセンス材料である蛍光体材料を含む。一般的に、ＬＥＤチップまたはダイは青色光を生成させ、かつ蛍光体は青色光の一部を吸収し、かつ黄色光または、緑色および赤色光、緑色および黄色光または黄色および赤色光の組み合わせを再放出する。蛍光体によって吸収されないＬＥＤによって生成する青色光の一部分は、蛍光体によって放出される光と組み合わさって人間の目にはほとんど白色に映る光を形成する。
【０００４】
高電圧（１１０／２２０Ｖ）・交流電源（ＡＣ）で作動することができるＬＥＤに基づく発光装置の実施例は、２００９年１２月３日に公開された米国特許同時係属出願公開番号２００９／０２９４７８０に記載されていて、図１に概略的に示される。図１を参照すると、装置１０は、９個の円形のくぼみ（空洞）１４のアレイを有する、たとえば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）のようなセラミックパッケージ１２を含み、各々のくぼみ１４は、ＬＥＤチップ１６をそれぞれひとつずつ格納するように構成され、ＬＥＤチップ１６は、一般的には青色放出の窒化ガリウムを主成分とするＬＥＤチップである（図１は横３列・縦３列の正方形に配置される９個のくぼみのアレイを示す）。各々のくぼみ１４が、装置からの光の放出を増やすための反射カップを含むために、くぼみ１４の壁は傾斜していて、たとえば銀またはアルミニウムのメタライズ層のような反射面１７を含むことができる。パッケージ１２は、多層構造であって、かつ目的とする配置（たとえば連続的に結合されるストリングまたは自己整流配置のためのブリッジ配置）のＬＥＤチップ１６を相互接続するように構成される導電性トラック１８の構造を組み込む。各々のＬＥＤチップ１６への電気的接続のための一対の電極パッド２０をくぼみ１４の底部に設置するために、導電性トラック１８は、その一部がくぼみに伸びるように構成されている。装置１０を交流電源に電気的に接続するために、パッケージ１２の下面に一つ以上のはんだパッド２２が設置される。はんだパッド２２は、導電性ビア２４で導電性トラック１８に接続している。各々のＬＥＤチップ１６は、くぼみの底部と熱的にやり取りできるように、銀を含有したエポキシ樹脂のような熱伝導性接着剤を用いるか、またははんだ付けによって取り付けられる。ＬＥＤチップ１６上の電極２６、２８はボンドワイヤ３０、３２によってくぼみの底部上の各々の電極パッド２０に接続される。各々のくぼみ１４は、完全に、たとえば粉末状の蛍光体材料を含有するシリコーンのような透明なポリマー材料３４で充填される（埋め込まれる）。
【０００５】
従来の発光装置、具体的には一般照明を目的とする、約５００から６００ルーメンまたはそれより高い高強度出力（すなわち約６．５から８Ｗの入力電力）を必要とする白色光発光装置、の問題は、相関色温度（ＣＣＴ）および／または装置によって放出される光の強度の重要な変化をもたらす、蛍光体材料の経時的な熱的劣化である。さらに発明者は、装置の動作中の蛍光体材料による水の吸収が、蛍光体材料および、それ故に装置の性能に大幅な影響を同様に及ぼしうるということを十分理解する。フォトルミネセンスにおよぼす吸水の影響は蛍光体組成物により変化し、かつより容易に水溶性複合物を形成しうる、ケイ酸塩を主成分とする蛍光体材料においてはより明白でありうる。最初の試験は、蛍光体材料がたとえばシリコーンのようなポリマー結合剤に封入されるときでも、水の吸収が起こりうることを示唆し、かつ、約１０％の光の放出の減少が、２５℃の温度で２００時間より長く湿潤環境中（すなわち相対湿度８０％以上）で動作したオルトケイ酸塩蛍光体を有する装置においておこりうる。蛍光体の劣化と同様に、ほかのパッケージ材料は、たとえば封入するポリマー材料の透明度、反射面の反射率およびＬＥＤチップの性能のように、水の存在で影響を受けうる。
【発明の概要】
【０００６】
本実施形態は、周知の構成の限界を少なくとも部分的に克服する発光装置を提供し、かつ排他的にではないが具体的には、５０ルーメン以上（すなわち入力電力１Ｗ以上）の出力放出強度を有する装置中の蛍光体劣化を低減しようとするものである。より具体的には、本発明はケイ酸塩を主成分とする蛍光体材料を利用する発光装置中の吸水を除去するか、または少なくとも減少させることを求める。
【０００７】
本発明の実施形態は、一つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）および蛍光体材料が防水の、望ましくは気密／耐ガス構造のハウジング中に格納される発光装置を対象にする。望ましくは、一つ以上の蛍光体材料が、一般的には約０．２から１ｍｍの最小距離でＬＥＤから離れたハウジングの内表面上に設置される。ＬＥＤおよび蛍光体材料を、防水／耐ガス構造の（密閉されている）ハウジング内に組み込むことは、周囲からの水の取り込みによる蛍光体材料の劣化を予防する。さらに、蛍光体材料が、ＬＥＤと熱的にやり取りできるようにではなく、ＬＥＤから離れて設置されるとき、蛍光体材料の熱的劣化を減少させることができる。
【０００８】
本発明によると、設置される発光装置は、
熱伝導性基板、
基板の表面と熱的にやり取りできるように取り付けられ、かつ第１波長範囲の主波長を有する励起光を放出するように機能する、少なくとも一つの発光ダイオード（ＬＥＤ）、
基板に取り付けられていて、かつ、ハウジングおよび基板がともに少なくとも一つの発光ダイオードをすべて囲む容積を定めるように構成されるハウジングで、少なくとも光透過性の一部を含むハウジング、
および前記容積中のハウジングの内表面上に設置される少なくとも一つの蛍光体材料で、容積が実質的に防水であるようにハウジングが基板に取り付けられる、励起光の少なくとも一部を吸収するように、かつ第２波長範囲の主波長を有する光を放出するように機能する前記蛍光体材料、
を含む。
本特許明細書においては、「防水」は、水または水蒸気の通過を予防することができるということを意味する。有利には、容積が実質的に気密／耐ガス構造であるように、ハウジングは基板に取り付けられる。
【０００９】
目的とする放出強度を得るために、装置は、基板の表面と熱的にやり取りできるように取り付けられる複数のＬＥＤを含むことができ、かつハウジングおよび基板が共に複数のＬＥＤをすべて囲む容積を定めるようにハウジングが構成される。本発明の装置は、放出光が一般的に白色を呈する光であり、かつ第１および第２波長範囲の光からなる、一般照明への特定の用途をみいだす。一般照明への適用のために、装置は、少なくとも５０ルーメン、望ましくは少なくとも１００ルーメン、より望ましくは少なくとも２５０ルーメンおよびさらにより望ましくは少なくとも５００ルーメンの強度の光を放出する。したがって、たとえば窒化ガリウム（ＧａＮ）を主成分とするような従来のＬＥＤにおいては、少なくとも一つのＬＥＤまたは複数のＬＥＤは、１ワットもしくはそれより高い入力電力、かつ望ましくは１０ワット台もしくはそれより高い入力電力を有する。
【００１０】
ひとつの配置においては、容積は少なくとも部分的に、たとえばゲル、鉱油または熱伝導性ポリマーのような光透過性（透明）熱伝導性材料で充填されている。それらの材料は、ＬＥＤによって発生する熱の散逸の助けとなることができる。望ましくは、光透過性材料は、ある屈折率整合性を提供することによって、ＬＥＤからの光の放出を増やすために、できるだけＬＥＤおよび蛍光体材料の屈折率に近い屈折率を有する。実際には、光透過性材料の屈折率は１．２以上である。
【００１１】
もう一つの方法として、ハウジングが耐ガス構造であるときに、たとえば窒素、ネオン、アルゴン、クリプトンまたはキセノンのような乾性ガスによって容積を充填することができる。このような配置は、蛍光体材料が乾燥した不活性雰囲気中で維持されることを確実にし、それにより、蛍光体および／またはほかのパッケージ材料の酸化および／または還元の可能性を減少させる。
【００１２】
防水／耐ガス構造の密封を形成するために、金／ゲルマニウム（Ａｕ／Ｇｅ）、金／スズ（Ａｕ／Ｓｎ）またはほかのスズの合金を用いたはんだ付け、銅、銅／タングステン（Ｃｕ／Ｗ）または鉄−ニッケル（Ｆｅ／Ｎｉ）合金を使用しているろう付け、またはたとえば金属含有エポキシのような接着剤の使用によってハウジングを基板に取り付けることができる。
【００１３】
ひとつの配置においては、光透過性であるハウジングの一部は、ハウジングに取り付けられる窓で覆われるハウジングの開口部を含む。たとえばはんだ付け、圧縮シールにより、または、たとえば金属含有エポキシのような接着剤を使用することにより、防水、望ましくは気密／耐ガス構造の密封を形成するように窓はハウジングに取り付けられる。
一般的に、窓は、ガラス、たとえばシリカガラス、石英ガラスまたは、透明なアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のような光透過性無機材料を含む。気密／耐ガス構造とは対照的にハウジングが防水であることが必要である場合は、窓がポリカーボネートまたはアクリルのようなポリマー材料を含みうることが想定される。
【００１４】
もう一つの方法として、ハウジングは、シリカガラス、石英ガラスのような光透過性材料または、透明なアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のような光透過性無機材料を含むことができる。装置が防水である場合には、ハウジング材料はポリカーボネートまたはアクリルのようなポリマー材料を含むことができる。光透過性材料から製造されるハウジングは、防水／耐ガス構造の密封の数を最小化する利点を提供する。一つの配置において、ハウジングは、実質的に半球状の外郭を含む。
【００１５】
熱の散逸の助けとするために、ハウジングは、ニッケル鉄合金であるＩｎｖａｒ（登録商標）のような望ましくは低い熱膨張係数を有する金属のような熱伝導性材料を含むことができる。もう一つの方法として、ハウジングは、アルミニウムまたは銅または熱伝導性ポリマーまたは熱伝導性セラミックのようなほかの金属および／または合金を含むことができる。ひとつの配置においては、ハウジングは、実質的に放物線型反射体を含む。
【００１６】
一般的に蛍光体材料は、たとえば窓のようなハウジングの光透過性の部分上に、回転塗布法、ドクターブレード、テープ成形、吹き付け、インクジェット印刷またはほかの成膜技術によって実質的に均一な厚みの層状で設置される。最終的な放出光が白色かあるいはほかの色であるかにかかわらず、かつ、放出強度を増やすために、励起光が最終的な放出光の一因となる装置においては、蛍光体材料の層は少なくとも一つの蛍光体材料のない部分（領域）を含むことができる。蛍光体材料を含まない領域は励起光および第２波長範囲のフォトルミネッセンス発光（ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｌｉｇｈｔ）の両方を放出させる窓として振る舞う。装置の発光表面部分（すなわちハウジングの光透過性部分）の全域にわたり均一の放出色および／または色温度を得るために、発光表面にわたり規則的な構造またはアレイの形状で実質的に均一に分布している蛍光体材料層は、蛍光体材料のない複数の領域を含む。好都合なことに、蛍光体材料の構造は、たとえばＮＡＺＤＡＲのｃｌｅａｒ ｓｃｒｅｅｎ ｉｎｋ ９７００のような、ひとつ以上の蛍光体材料および適切な結合剤の混合物をスクリーン印刷することによりハウジング上に配置される。もう一つの方法として、蛍光体材料の構造は、たとえばインクジェット印刷、オフセットまたはグラビア印刷のようなほかの成膜方法で製造することができる。
【００１７】
基板は、たとえばプリント基板（ＰＣＢ）、メタルコアプリント基板（ＭＣＰＣＢ）、セラミック回路基板または低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）またはアルミナのような熱伝導セラミックのような、任意の熱伝導材料を含むことができる。
【００１８】
本発明のほかの態様によると、設置される白色光発生装置は、
熱伝導性基板、
基板の表面と熱的にやり取りできるように取り付けられて、かつ第１波長範囲の主波長を有する光を放出するよう機能する複数の発光ダイオード、
基板に取り付けられていて、かつハウジングおよび基板がともに複数の発光ダイオードをすべて囲む体積を定めるように構成されるハウジングで、光透過性である少なくとも一部を含むハウジング、
および、前記容積中で前記蛍光体が励起光の少なくとも一部を吸収して、かつ第２波長範囲の光を放出するように機能し、装置の放出光が第１および第２波長範囲の光を含み、かつ白色を呈する、ハウジングの内表面上に設置される少なくともひとつの蛍光体材料、
を含み、かつ
ハウジングは容積が少なくとも防水となるように基板に取り付けられ、かつ装置の放出光の強度が少なくとも５０ルーメンである白色光発光装置である。
【００１９】
蛍光体材料がＬＥＤから離れて設置されること（すなわち物理的に分離される）は好ましいことではあるものの、防水の／耐ガス構造の囲いの中に、蛍光体材料を組み込むＬＥＤ（すなわち蛍光体がＬＥＤチップの表面上に設置されるＬＥＤ）を格納することが有益でありえると想定される。本発明のさらに追加的な態様では、
熱伝導性基板、
基板の表面と熱的にやり取りできるように取り付けられる蛍光体材料を組み込む少なくとも一つの発光ダイオード、
および、基板に取り付けられ、かつハウジングおよび基板がともに少なくとも一つの発光ダイオードをすべて囲む容積を定めるように構成されるハウジングで、光透過性である少なくとも一部を含むハウジング、
を含む発光装置で、かつ
容積が少なくとも防水であるようにハウジングが基板に取り付けられる発光装置が設置される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明がよりよく理解されるために、本発明の実施形態に従う発光装置が例示のみによって、添付の図面を参照することによって記載される。
【図１】前述の蛍光体波長変換を有する周知の高出力交流白色光発生装置の概略断面図である。
【図２】本発明の第１実施例に従う発光装置の部分的に分解組立図で表された概略斜視図である。
【図３】図２に記載の発光装置のＡ−Ａ線からの概略断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に従う発光装置の概略断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に従う発光装置の概略断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に従う発光装置の概略断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態に従う発光装置の概略断面図である。
【図８】本発明の第６実施形態に従う発光装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本明細書を通じて参照番号は相当する部分を示すように用いられる。
【００２２】
本発明の第１実施例に従う発光装置５０は、添付図面の図２および図３を参照して記載される。装置５０は、たとえば２７００度Ｋの特定の相関色温度（ＣＣＴ）および２５０ルーメン以上の放出強度（すなわち３Ｗ以上の入力電力）、望ましくは５００−６００ルーメン以上の放出強度（すなわち６Ｗ以上の入力電力）を有する白色光を生成するように構成される。この装置は、たとえば白熱灯、蛍光灯、または冷陰極蛍光光源の代替品として一般照明に適用することを目的とする。当然のことながら、本発明の装置はそのような適用、放出色または放出強度には限定されない。
【００２３】
図２および図３を参照すると、装置５０は、たとえばメタルコアプリント基板（ＭＣＰＣＢ）のような熱伝導基板５２、パッケージされたＬＥＤアレイ５４、中空の金属ハウジング（缶）５６、光透過性（透明）窓５８、および窓５８上の一つ以上の蛍光体材料６０の層を含む。周知のごとく、ＭＣＰＣＢは、大量の熱（すなわち５Ｗ以上）を発生する電気部品を取り付けるために一般的に用いられ、かつ一般的にアルミニウム（Ａｌ）のような金属の熱伝導ベース６２を含む層状構造および、非電導性／熱伝導性誘電材料６４と一般的に銅（Ｃｕ）でできている導電性トラック６６が交互に重なった層を有する。誘電層６４が電気トラック上に取り付けられる部品からの熱をベース６２まで伝導することができるように誘電層６４は非常に薄い。電気伝導トラック６６は、ＬＥＤアレイ５４に電力を供給するための電気回路を定めるように構成される。図２に最もよく示されているように、導電トラック６６は、ＭＣＰＣＢの上側表面（すなわちアルミニウム・ベース６２に対向する側の表面）に、
ＬＥＤアレイ５４を取り付けるための熱伝導取り付け用パッド６８、
ＬＥＤアレイ５４への電気的接続のために取り付け用パッド６８の両端に沿って配置される２つの導体パッド７０、７２、
取り付け用パッド６８および導体パッド７０、７２を囲む、ハウジング５６を取り付けるための環状の取り付け用パッド７４、
および、装置５０を電源に接続するための環状の取り付け用パッド６８の外側の位置する一対の電極導体パッド７６、７８
を定める。電極導体パッド７６、７８は、環状の取り付け用パッド７４（図３）の下を通過するそれぞれの埋設された導電トラック８０、８２によって、導体パッド７０、７２のそれぞれの一つに、電気的に接続している。
【００２４】
図２および図３の例示的実施形態において、パッケージされたＬＥＤアレイ５４は、たとえば、明細書と図が参考として本明細書に組み込まれる、２００９年１２月３日に公開された米国特許同時係属出願公開番号第２００９／０２９４７８０号にて記載の種類のセラミックパッケージ（図１を参照）中にパッケージされた、青色放出のＩｎＧａＮ／ＧａＮ（インジウム窒化ガリウム／窒化ガリウム）を主成分とするＬＥＤチップ８３のアレイを含む。セラミックパッケージは、各々のくぼみがそれぞれのＬＥＤチップ８３を格納するように構成される円形くぼみ（空洞）のアレイを有する低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）でありえる。各々のくぼみが装置からの光の放出を増大させるための反射カップを含むようにさせるために、くぼみの壁は傾斜していて、銀またはアルミニウムのメタライズ層のような光反射面１７を含むことができる。ＬＥＤアレイ５４がくぼみの中に蛍光体材料を組み込まない点に留意する必要がある。例示目的のためだけに、ＬＥＤアレイ５４のみが９個のＬＥＤチップ８３の正方形のアレイを含むものとして示されるが、実際には、ＬＥＤアレイは一般的に目的とする放出強度を得るために、それよりはるかに多くのＬＥＤチップを含む。たとえば１１０Ｖの動作の場合、各々のアレイが約２．９Ｗの入力電力および光出力強度約２２０ルーメンを有するように、装置５０は、各々が４５個の直列接続される６５ｍＷのＬＥＤチップ８３を含む、一つ以上のアレイ５４を含むことができる。各々のＬＥＤチップ８３は、蛍光体材料６０を励起するために励起エネルギー（放射）を与える、第１波長範囲（たとえば青色約４００ｎｍから４８０ｎｍ）の主波長λ１を有する光を発生するよう機能し、かつこの機能の観点から、ＬＥＤアレイ５４によって発生する光は以下、励起光（放射）と称する。ＬＥＤアレイ５４は、表面実装パッケージであって、そのベースの両端に沿って伸びる一対の電極パッド８４、８６を有する。
ＬＥＤアレイ５４は、たとえば放熱板複合物のような熱伝導材料８８を用いて、熱的取り付け用パッド６８と熱的にやり取りできるように取り付けられ、かつ電極パッド８４、８６はたとえばはんだ８９により、各々対応する電極パッド７０、７２に電気的に接続している。
【００２５】
金属ハウジング５６（缶）は、ＭＣＰＣＢ５２上に取り付けられるときに、パッケージされたＬＥＤアレイ５４をすべて包囲しかつ囲むように構成される。図示されるように、ハウジング５６は通常、形状において円筒状で、かつ一方の端で、ハウジング５６を環状の取り付け用パッド７４に取り付けるための環状の足を定める、外側に（半径方向に）伸びるフランジ（唇）９０を有し、かつ対向端部で窓５８を取り付けるための内側に伸びる唇（フランジ）９２を有する。ハウジング５６は、好ましくは、たとえばニッケル鉄合金であるＩｎｖａｒ（登録商標）のような、高熱伝導率および低熱膨張率を有する金属で構成される。代替実施形態においては、それは、銅（Ｃｕ）または銅合金を含むことができる。環状の取り付け用パッド７４の形状および寸法は環状フランジ９０の設置部分に対応するように構成され、かつフランジ９０の取り付け用パッド７４への、金／ゲルマニウム（Ａｕ／Ｇｅ）、金／スズ（Ａｕ／Ｓｎ）またはほかのスズ合金はんだでのはんだ付け９４を行うことにより、ハウジング５６はＭＣＰＣＢ５２に取り付けられる。さらに記載されるように、はんだ接合９４は、ハウジング５６およびＭＣＰＣＢ５２との間に、防水の、望ましくは気密／耐ガス構造の密封（密閉）を形成し、かつ装置内への水の浸入を予防する。この特許明細書の文脈において、「密封」とは、実質的に防水または耐ガス構造である密封を意味する。
【００２６】
窓５８は、ＬＥＤチップ８３によって発生する光および蛍光体材料６０によって発生するフォトルミネセンス光に対して実質的に透過性（透明）である、防水／耐ガス構造材料を含む。一般的に、窓５８は、たとえばシリカガラスまたは石英ガラスのようなガラスまたはたとえば透明なアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のような光透過性無機材料を含むことができる。図示されるように、窓５８はハウジング５６の中に収まるように構成される円形の平面板を含むことができる。窓５８は、ハウジング５６および窓５８の間で、防水の、望ましくは気密／耐ガス構造で密閉性の密封を形成する、たとえばはんだ接合のような密封９６によって唇９２の内表面に取り付けられ、かつ装置内への水の侵入を防止する。密封９６は、たとえば金／ゲルマニウム（Ａｕ／Ｇｅ）、金／スズ（Ａｕ／Ｓｎ）またはほかのスズの合金のようなはんだ接合や、たとえば銅、銅／タングステン（Ｃｕ／Ｗ）または鉄−ニッケル（Ｆｅ／Ｎｉ）合金を使用しているろう付け接合、または金属含有エポキシまたはシリコーン材料のような接着剤接合を含むことができる。窓は、金属ハウジングとの接合を容易にするためのメタライズ層を含むことができる。当然のことながらＭＣＰＣＢ５２、ハウジング５６および窓５８はともに、防水（防湿）、望ましくは気密性／耐ガス構造の、ＬＥＤアレイ５４および蛍光体材料６０をすべて囲む容積（囲いまたは空洞）９８を定める。
【００２７】
一般的に粉末状である蛍光体材料６０は、あらかじめ選択された比率で、たとえば熱または紫外線硬化性シリコーン、熱または紫外線硬化性エポキシ材料、適切な溶媒またはＮａｚｄａｒ ９７００ ｓｃｒｅｅｎ ｉｎｋのような透明インクのごときポリマー材料の光透過性（透明な）結合剤材料と十分に混合される。適切なシリコーン材料の実施例は、ＧＥのシリコーンＲＴＶ６１５である。ポリマー結合剤に対する蛍光体の重量配合比率は一般的に３５から９５パーセントであり、装置の放出光の目的ＣＣＴに応じて正確に配合される。蛍光体／ポリマーは、窓の全表面にわたって実質的に均一な厚みの層を形成するように、窓５８の表面を覆って配置される。結合剤材料に応じて、回転塗布法、ドクターブレード（すなわち、スキージまたは可撓性のブレードの使用で）、テープ成形、吹き付け、インクジェット印刷または、当業者にとって明らかなほかの成膜技術によって、蛍光体／ポリマー層６０をウェーハに塗布することができる。蛍光体／ポリマー層６０の厚みは、一般的には約１０μｍから５００μｍ、望ましくは約１０μｍから１００μｍの範囲内である。ポリマーに対して蛍光体を重量配合する場合は、蛍光体／ポリマー層６０の厚みは、装置によって発生する光の目標ＣＣＴに依存する。
【００２８】
本発明の発光装置は、無機蛍光体または有機蛍光体の両方の用途に適していて、前者の実施例は一般式Ａ３Ｓｉ（Ｏ，Ｄ）５またはＡ２Ｓｉ（Ｏ，Ｄ）４のケイ酸塩を主成分とする蛍光体で、ここでＳｉはシリコーンであり、Ｏは酸素であり、Ａはストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、マグネシウム（Ｍｇ）またはカルシウム（Ｃａ）を含み、Ｄは塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、窒素（Ｎ）または硫黄（Ｓ）を含む。ケイ酸塩を主成分とする蛍光体の実施例は我々の米国特許同時係属出願公開番号ＵＳ２００７／００２９５２６Ａ１および、全てＩｎｔｅｍａｔｉｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡される、米国特許ＵＳ７，３１１，８５８Ｂ２、ＵＳ７，５７５，６９７Ｂ２、および、ＵＳ７，６０１，２７６Ｂ２において開示され、各々の内容は参照として本明細書に組み込まれる。
【００２９】
ＵＳ７，５７５，６９７Ｂ２において教示されるように、ユーロピウム（Ｅｕ２＋）で活性化されたケイ酸塩を主成分とする緑色蛍光体は一般式（Ｓｒ，Ａ１）ｘ（Ｓｉ，Ａ２）（Ｏ，Ａ３）２＋ｘ：Ｅｕ２＋を有して、Ａ１は、たとえばＭｇ、Ｃａ、Ｂａ、亜鉛（Ｚｎ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、ビスマス（Ｂｉ）、イットリウム（Ｙ）またはセリウム（Ｃｅ）のような、２＋カチオン、１＋および３＋カチオンの組み合わせのうちの少なくとも１つである。Ａ２はたとえばボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、カーボン（Ｃ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）Ｎ、またはリン（Ｐ）のような３＋、４＋または５＋カチオンであり、かつＡ３はたとえばＦ、Ｃｌ、臭素（Ｂｒ）、ＮまたはＳのような１−、２−または３−アニオンである。式は、Ａ１カチオンがＳｒに置き換わることを示すように記載され、Ａ２カチオンはＳｉに置き換わり、かつ、Ａ３アニオンは酸素に置き換わる。ｘの値は、１．５から２．５の間の整数または非整数である。
【００３０】
ＵＳ７，３１１，８５８Ｂ２は、式Ａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋Ｄを有するケイ酸塩を主成分とする黄緑色の蛍光体を開示して、ここでＡは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎまたはカドミウム（Ｃｄ）を含む二価金属のうちの少なくとも１つであり、かつＤは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ヨウ素（Ｉ）、Ｐ、ＳおよびＮを含むドーパントである。ドーパントＤは約０．０１から２０モルパーセントの量範囲で蛍光体中に存在しえて、かつドーパントの少なくともいくつかは蛍光体の結晶格子に組み込まれるために酸素アニオンと置換する。蛍光体は（Ｓｒ１−ｘ−ｙＢａｘＭｙ）ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋Ｄを含みえて、式中のＭはＣａ，Ｍｇ，ＺｎまたはＣｄを含み、ここで０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１である。
【００３１】
ＵＳ７，６０１，２７６Ｂ２は、第１相の結晶構造が実質的に（Ｍ１）２ＳｉＯ４と同じ結晶構造を有し、かつ第２相の結晶構造が実質的に（Ｍ２）３ＳｉＯ５と同じ結晶構造を有して、Ｍ１およびＭ２が各々Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ，ＣａまたはＺｎを含む、二相のケイ酸塩を主成分とする蛍光体を教示する。少なくとも一つの相は二価のユーロピウム（Ｅｕ２＋）によって活性化され、かつ、相のうちの少なくとも１つはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＳまたはＮを含むドーパントＤを含む。ドーパント原子の少なくともいくつかがホストのケイ酸塩結晶の酸素原子格子サイト上に位置すると考えられている。
【００３２】
ＣｈｅｎｇらのＵＳ２００７／００２９５２６Ａ１は、ＭがＢａ、Ｍｇ、ＣａまたはＺｎを含む二価金属のうちの少なくとも１つであり、０＜ｘ＜０．５で、２．６＜ｙ＜３．３で、かつ０．００１＜ｚ＜０．５である、一般式（Ｓｒ１−ｘＭｘ）ｙＥｕｚＳｉＯ５を有する ケイ酸塩を主成分とする橙色蛍光体を開示する。蛍光体は、約５６５ｎｍより大きいピーク放出波長を有する可視光を放出するように構成される。
【００３３】
蛍光体は同様に、我々の米国特許同時係属出願公開番号ＵＳ２００６／０１５８０９０Ａ１および同様にＩｎｔｅｍａｔｉｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡される、米国特許ＵＳ７，３９０，４３７Ｂ２で教示されるように、アルミン酸塩を主成分とする材料を含むことができるか、または同時係属出願公開番号ＵＳ２００８／０１１１４７２Ａ１で教示されるように、ケイ酸アルミニウム蛍光体を含むことができて、各々の内容は参照として本明細書に組み込まれる。
【００３４】
ＷａｎｇらのＵＳ２００６／０１５８０９０Ａ１は、ＭがＢａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｃｄ，Ｓｍまたはツリウム（Ｔｍ）を含む二価金属のうちの少なくとも１つであって、０．１＜ｘ＜０．９であって、かつ０．５≦ｙ≦１２であるアルミン酸塩を主成分とする、一般式がＭ１−ｘＥｕｘＡｌｙＯ［１＋３ｙ／２］の緑色蛍光体を教示する。
【００３５】
ＵＳ７，３９０，４３７Ｂ２は、Ｍが二価金属ＢａまたはＳｒのうちの少なくとも１つである、一般式（Ｍ１−ｘＥｕｘ）２−ｚＭｇｚＡｌｙＯ［２＋３ｙ／２］を有するアルミン酸塩を主成分とする青色蛍光体を開示する。ひとつの組成においては、蛍光体が、約２８０ｎｍから４２０ｎｍの波長範囲の放射を吸収し、かつ約４２０ｎｍから５６０ｎｍの波長範囲を有する可視光を放出し、０．０５＜ｘ＜０．５または０．２＜ｘ＜０．５で、３≦ｙ≦１２かつ０．８≦ｚ≦１．２であるように構成される。蛍光体はさらに、Ｃｌ，ＢｒまたはＩのようなハロゲンドーパントＨでドープされることができて、一般組成は（Ｍ１−ｘＥｕｘ）２−ｚＭｇｚＡｌｙＯ［２＋３ｙ／２］：Ｈとなりうる。
【００３６】
ＬｉｕらのＵＳ２００８／０１１１４７２Ａ１は、一般式が（Ｓｒ１−ｘ−ｙＭｘＴｙ）３−ｍＥｕｍ（Ｓｉ１−ｚＡｌｚ）Ｏ５の、二価および三価カチオンの混合をともなうケイ酸アルミニウム橙色−赤色蛍光体を教示し、ここで、Ｍは０≦ｘ≦０．４の量の範囲で、Ｂａ、ＭｇまたはＣａから選択される少なくとも一つの二価金属であり、Ｔは、Ｙ、ランタン（Ｌａ）、Ｃｅ、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、Ｔｍ、イッテルビウム（Ｙｔ）、ルテチウム（Ｌｕ）、トリウム（Ｔｈ）、プロトアクチニウム（Ｐａ）またはウラン（Ｕ）から選択された三価金属であり、０≦ｙ≦０．４の量範囲で、ｚおよびｍは０≦ｚ≦０．２および０．００１≦ｍ≦０．５の量範囲である。ハロゲンがケイ酸塩の結晶内で酸素格子サイト上にあるように、蛍光体は構成されている。
【００３７】
各々の内容が本明細書に組み込まれる、我々の同時係属米国仮特許出願、２００８年５月１９日出願の、「Ｎｉｔｒｉｄｏｓｉｌｉｃａｔｅ−ｂａｓｅｄ ｒｅｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ」と題される６１／０５４，３９９、および、２００８年１２月１５日出願の、「Ｎｉｔｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄ ｒｅｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ」と題される６１／１２２，５６９が教示するように、蛍光体は同様に窒化物を主成分とする赤色蛍光体材料を含むことができる。６１／０５４，３９９および６１／１２２，５６９は、一般式ＭｍＭａＭｂＤ３ｗＮ［（２／３）ｍ＋ｚ＋ａ＋（４／３）ｂ−ｗ］Ｚｘを有する窒化物を主成分とする赤色蛍光体を教示し、ここでＭｍはベリリウム（Ｂｅ）、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄまたは水銀（Ｈｇ）から選択される二価の元素であり、Ｍａは、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｌａ、Ｓｍ、アンチモン（Ｓｂ）またはＢｉから選択される、三価元素であり、Ｍｂは、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、スズ（Ｓｎ）、Ｎｉ、ハフニウム（Ｈｆ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｔｉまたはジルコニウム（Ｚｒ）から選択される、四価元素であり、Ｄは、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩから選択されるハロゲンであり、Ｚは、Ｅｕ，Ｃｅ，Ｍｎ，ＴｂまたはＳｍから選択される活性化剤で、かつＮは０．０１≦ｍ≦１．５、０．０１≦ａ≦１．５、０．０１≦ｂ≦１．５，０．０００１≦ｗ≦０．６および０．０００１≦ｚ≦０．５である窒素である。蛍光体は、６４０ｎｍより大きい発光ピーク波長を有する可視光を放出するように構成される。
【００３８】
当然のことながら蛍光体材料は本明細書に記載される実施例に限定されず、かつたとえば窒化物および／または硫酸塩蛍光体材料、オキシ窒化物およびオキシ硫酸塩蛍光体またはガーネット材料（ＹＡＧ）のような、有機または無機蛍光体材料の両方を含む任意の蛍光体材料を含むことができる。本発明の装置は、たとえばケイ酸塩を主成分とする蛍光体材料のように、性能が水の取り込みに影響を受ける蛍光体材料に特に適している。
【００３９】
すでに記載のごとく、ＭＣＰＣＢ５２、ハウジング５６および窓５８は、ともに防水（防湿）で望ましくは気密／耐ガス構造の、ＬＥＤアレイ５４および蛍光体材料６０が格納される容積（空洞）９８を定める。蛍光体６０がＬＥＤチップ８３の発光表面から一般的に０．２ｍｍ〜１ｍｍの最小距離をおくように、ハウジング５６は構成されている。蛍光体材料６０をＬＥＤチップ８３から切り離すことは、蛍光体材料が一般的にＬＥＤチップの表面上に設置される周知の装置と比較して、蛍光体材料がより広い表面積にわたって設置されるため、発生する光により整合的なＣＣＴおよび／または色調があること、および蛍光体材料がＬＥＤチップから離れて（分離されて）設置されるため、蛍光体材料の熱的劣化が減少することといった多くの利点を提供する。
【００４０】
間隔をおいたＬＥＤチップ８３からの熱伝導を改良するために、および／またはＬＥＤチップから光の放出を改良するために、容積（空洞）９８を光透過性材料１００で充填するかもしくは少なくとも部分的に充填することが想定される。たとえば、空洞９８が気密／耐ガス構造であるときに、窒素、二酸化炭素のような乾性気体、またはネオン、アルゴンまたはクリプトンのような不活性気体で空洞９８を充填することができる。空洞９８を乾性気体で充填する利点は、蛍光体材料６０が乾燥した不活性雰囲気中に維持されることで、その結果、水および／または酸素の取り込みが予防できるので蛍光体材料の劣化を減少させることができると想定される。
【００４１】
もう一つの方法として、たとえば鉱油または光透過性ゲルのような光透過性液体で空洞９８を充填することができる。有利には、その屈折率が実行可能なかぎりＬＥＤチップ８３および蛍光体材料の屈折率に近くなるように液体／ゲルが選択される。たとえば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ ＬＥＤチップの屈折率ｎは約２．４から２．５であるのに対して、高屈折率シリコーンの屈折率ｎは約１．２から１．５である。従って実行上、ゲル／液体は、望ましくは１．２以上の屈折率を有する。光透過性ゲル／液体を含むことで、屈折率に整合性が与えられることにより、ＬＥＤチップ８３からの光の放出を増加させることができる。空洞９８を、たとえばシリコーンまたはエポキシ材料のごときポリマー材料のような光透過性固体で充填することが、さらに想定される。同様に、材料は、望ましくは１．２以上の屈折率を有する。製作の容易さのために、たとえばはんだ付けで密封しうるハウジング５６（図示せず）の開口部をとおして、空洞９８に選択された材料を充填することができる。
【００４２】
図４を参照すると、ハウジング／窓の組立部品５６／５８の代わりに単一の光透過性カバー１０２を用いる、本発明の第２実施形態に従う発光装置５０の概略断面図が示される。カバー１０２は望ましくは、シリカガラスまたは石英ガラスのようなガラスまたは透明なアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のような光透過性無機材料を含む。カバー１０２の内表面上すべてにわたり、蛍光体材料６０が均一層として設置される。たとえば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）またはクロミウム（Ｃｒ）を含むメタライズ層１０４は、カバー１０２がはんだ付け（９４）できるように、さもなければ取り付け用パッド７４に取り付けられるように、少なくともカバー１０２のベース上に設置することができる。単一のガラスカバー部材１０２を使用することの利点は、基板５２との間に単一の密封９４のみが必要とされることである。
【００４３】
図５は、本発明の第３実施形態に従う発光装置５０の概略断面図である。
本実施例において、ガラスカバー部材１０２は、実質的に半球状の（ドーム形の）外郭を含む。装置５０から光の放出を最大にするために、カバーのベースから伸びる金属層１０６を、カバー部材１０２の内表面上に設置することができる。図５に示すように、個々のＬＥＤチップ８３は、パッケージされたＬＥＤのアレイとではなく、ＭＣＰＣＢ５２と直接熱的にやり取りできるように取り付けられる、チップオンボード（ＣＯＢ）配置である。
【００４４】
図６は、ハウジング５６が放物線型反射体の形状に構成されていて、一般的に皿状の形状である、本発明の第４実施形態に従う発光装置５０の概略断面図を示す。ほかの実施形態では、防水の、望ましくは気密／耐ガス構造の密封を形成するために、ハウジング５６がＭＣＰＣＢ（基板）５２に取り付けられる。図示される実施形態において、窓５８は、圧縮接続１０８によってハウジングの前面開口部に取り付けられる。熱の散逸を促進するために、ハウジング５６は、望ましくはたとえば低熱膨張率の金属のような熱伝導材料で作製される。ハウジングの内表面は、望ましくはたとえば銀、クロミウムまたはアルミニウムのような高反射率金属のメタライズ層１１０を含む。最終の放出光が白色であるかほかの色であるかにはかかわらず、励起光（λ１）が最終の放出光の一因となる装置の光の放出を増加させるために、蛍光体６０は蛍光体材料のない窓領域（部分）１１２の構造（アレイ）を含むことができる。窓領域１１２は、励起光およびフォトルミネッセンス発光の両方を放出させる窓として機能する。蛍光体フォトルミネセンスの等方性性質の理由で、蛍光体はその放射の約５０パーセントを空洞９８に戻る方向に放出する。この種の光は、反射ハウジングの内表面によってガラス窓５８にむかって反射される。窓領域１１２は励起光（λ１）および蛍光体材料によって発生する光（λ２）の両方に透過性（透明）であるので、窓領域１１２は装置５０の総合的放出強度を増加させることができる。装置の全光放出表面積（すなわち窓５８）にわたって均一の放出色および／または色温度を得るために、窓領域１１２は、たとえば円形窓領域の正方形のアレイまたは線状窓領域の格子のような、規則的な構造の形状で発光放出表面にわたって均一に広がる。蛍光体材料の構造は、たとえばＮａｄａｒの ｃｌｅａｒ ｓｃｒｅｅｎ ｉｎｋ ９７００のような、ひとつ以上の蛍光体材料および適切な結合剤の混合物をスクリーン印刷することにより、窓５８上に都合よく配置される。もう一つの方法として、蛍光体材料の構造は、たとえばインクジェット印刷、オフセットまたはグラビア印刷のようなほかの成膜方法で作製することができる。
【００４５】
図７は、本発明の第５実施形態に従う発光装置５０の概略断面図である。図５に記載の実施形態と同様にこの実施形態において、ガラスカバー部材１０２は、一般的に半球状の（ドーム形の）外郭である。図７に示すように、単一の１ワットの（すなわち５０ルーメン以上の出力強度）ＬＥＤチップ８３はＬＥＤのアレイとではなく、熱伝導基板５２と直接熱的にやり取りできるように取り付けられる。熱伝導基板は、電気伝導性の銅のトラック６６の構造を伴う、ＦＲ−４（難燃剤４）のような電気絶縁キャリア１１０を含むプリント基板を含む。ＦＲ−４が絶縁体であり、それ故に熱伝導性が劣るため、取り付け用パッド６８および、基板５２の外部表面上（下部表面として図示される）の対応するパッド１１６の間に熱伝導経路を設置するために、めっきされた貫通ビア１１４の構造を用いることができる。
【００４６】
蛍光体材料がＬＥＤチップから離れて設置される（すなわち物理的に分離される）ことが望ましくはあるが、ＬＥＤチップおよび蛍光体材料を、防水／耐ガス構造で、密閉されている囲いの中に格納することは、蛍光体材料がＬＥＤチップの表面に設置されている装置のために有益でありえることが想定される。図８は、蛍光体材料６０がパッケージされたＬＥＤアレイ５４の中に組み込まれる、本発明の第６実施形態に従う発光装置５０の概略断面図である。本実施形態において、ＬＥＤチップ８３のアレイはセラミックパッケージ５４内に格納されて、かつ蛍光体材料６０はＬＥＤチップと直接接触する容器封入として設置される。パッケージ５４は、ＭＣＰＣＢ５２上に取り付けられる。ほかの実施形態として、ハウジング５６は、防水の、望ましくは気密／耐ガス構造の、密封を形成するように、基板に取り付けられる。
【００４７】
当然のことながら本発明は記載されている例示的実施形態に限定されず、かつ本発明の範囲内で変更を加えることができる。たとえば、本発明の装置は、任意の色および／または色調の光を発生させるために用いることができて、励起光の全てが蛍光体材料よって吸収されて、かつ放出光はフォトルミネッセンス発光のみで構成される配置を含む。さらに目的とする色および／または色温度を発生させるために、２つ以上の蛍光体材料の混合物を使用することが想定される。
【００４８】
本発明は一般的に５０ルーメン以上の高い放出強度を有する装置に関するものではあるものの、より低電力の装置にも等しく適用できるが、特殊な適用目的以外の装置に対しては密閉されているパッケージのコストを正当化することができないかもしれない。さらに、本発明は、個々のＬＥＤチップまたは複数のＬＥＤチップを含んでいるウェーハをパッケージすることに適用することができる。さらに、熱伝導基板は、たとえばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）または低温同時焼成セラミックスのごとき熱伝導セラミック基板のようなほかの形態を含むことができる。
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００９年１２月１６日に出願された、Ｙｉ−Ｑｕｎ Ｌｉらによる「Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｐｈｏｓｐｈｏｒ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ」と題される米国特許出願１２／６３９，６８８に基づく利益の優先権を主張する。同様に本出願は、明細書と図が参考として本明細書に組み込まれる、２００８年１２月３１日に出願された、Ｙｉ−Ｑｕｎ Ｌｉらによる米国特許仮出願６１／１４１，９４８に基づく優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
１．発明の分野
本発明は、蛍光体波長変換を有する発光装置に関して、かつ具体的には、排他的にではないが一つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）に基づく白色光発生装置に関する。さらに、本発明の実施形態は、一般照明への適用のための高放出強度（すなわち、５０ルーメン以上の光放出強度、または１Ｗ以上の入力電力）白色光発生装置のパッケージ配列に関する。
【０００３】
２．関連技術の説明
白色発光ＬＥＤ（「白色ＬＥＤ」）は、比較的最近の革新であって、エネルギー効率の良い照明システムの全く新しい世代が出現する可能性を提供する。潜在的に何十万時間という長時間の動作寿命および低電力消費の観点からの高効率性の理由から、白色ＬＥＤがフィラメント（白熱灯）、蛍光灯、および小型蛍光光源に取って代ることが予測される。ＬＥＤが電磁スペクトルの青色／紫外線部分を放出することが開発されて初めて、ＬＥＤに基づく白色光源の開発が実用的になった。たとえば米国特許５，９９８，９２５中で教示するように、白色ＬＥＤは、ＬＥＤで放出される放射の一部を吸収し、かつ異なる色（波長）の放射を再放出する一つ以上のフォトルミネセンス材料である蛍光体材料を含む。一般的に、ＬＥＤチップまたはダイは青色光を生成させ、かつ蛍光体は青色光の一部を吸収し、かつ黄色光または、緑色および赤色光、緑色および黄色光または黄色および赤色光の組み合わせを再放出する。蛍光体によって吸収されないＬＥＤによって生成する青色光の一部分は、蛍光体によって放出される光と組み合わさって人間の目にはほとんど白色に映る光を形成する。
【０００４】
高電圧（１１０／２２０Ｖ）・交流電源（ＡＣ）で作動することができるＬＥＤに基づく発光装置の実施例は、２００９年１２月３日に公開された米国特許同時係属出願公開番号２００９／０２９４７８０に記載されていて、図１に概略的に示される。図１を参照すると、装置１０は、９個の円形のくぼみ（空洞）１４のアレイを有する、たとえば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）のようなセラミックパッケージ１２を含み、各々のくぼみ１４は、ＬＥＤチップ１６をそれぞれひとつずつ格納するように構成され、ＬＥＤチップ１６は、一般的には青色放出の窒化ガリウムを主成分とするＬＥＤチップである（図１は横３列・縦３列の正方形に配置される９個のくぼみのアレイを示す）。各々のくぼみ１４が、装置からの光の放出を増やすための反射カップを含むために、くぼみ１４の壁は傾斜していて、たとえば銀またはアルミニウムのメタライズ層のような反射面１７を含むことができる。パッケージ１２は、多層構造であって、かつ目的とする配置（たとえば連続的に結合されるストリングまたは自己整流配置のためのブリッジ配置）のＬＥＤチップ１６を相互接続するように構成される導電性トラック１８の構造を組み込む。各々のＬＥＤチップ１６への電気的接続のための一対の電極パッド２０をくぼみ１４の底部に設置するために、導電性トラック１８は、その一部がくぼみに伸びるように構成されている。装置１０を交流電源に電気的に接続するために、パッケージ１２の下面に一つ以上のはんだパッド２２が設置される。はんだパッド２２は、導電性ビア２４で導電性トラック１８に接続している。各々のＬＥＤチップ１６は、くぼみの底部と熱的にやり取りできるように、銀を含有したエポキシ樹脂のような熱伝導性接着剤を用いるか、またははんだ付けによって取り付けられる。ＬＥＤチップ１６上の電極２６、２８はボンドワイヤ３０、３２によってくぼみの底部上の各々の電極パッド２０に接続される。各々のくぼみ１４は、完全に、たとえば粉末状の蛍光体材料を含有するシリコーンのような透明なポリマー材料３４で充填される（埋め込まれる）。
【０００５】
従来の発光装置、具体的には一般照明を目的とする、約５００から６００ルーメンまたはそれより高い高強度出力（すなわち約６．５から８Ｗの入力電力）を必要とする白色光発光装置、の問題は、相関色温度（ＣＣＴ）および／または装置によって放出される光の強度の重要な変化をもたらす、蛍光体材料の経時的な熱的劣化である。さらに発明者は、装置の動作中の蛍光体材料による水の吸収が、蛍光体材料および、それ故に装置の性能に大幅な影響を同様に及ぼしうるということを十分理解する。フォトルミネセンスにおよぼす吸水の影響は蛍光体組成物により変化し、かつより容易に水溶性複合物を形成しうる、ケイ酸塩を主成分とする蛍光体材料においてはより明白でありうる。最初の試験は、蛍光体材料がたとえばシリコーンのようなポリマー結合剤に封入されるときでも、水の吸収が起こりうることを示唆し、かつ、約１０％の光の放出の減少が、２５℃の温度で２００時間より長く湿潤環境中（すなわち相対湿度８０％以上）で動作したオルトケイ酸塩蛍光体を有する装置においておこりうる。蛍光体の劣化と同様に、ほかのパッケージ材料は、たとえば封入するポリマー材料の透明度、反射面の反射率およびＬＥＤチップの性能のように、水の存在で影響を受けうる。
【発明の概要】
【０００６】
本実施形態は、周知の構成の限界を少なくとも部分的に克服する発光装置を提供し、かつ排他的にではないが具体的には、５０ルーメン以上（すなわち入力電力１Ｗ以上）の出力放出強度を有する装置中の蛍光体劣化を低減しようとするものである。より具体的には、本発明はケイ酸塩を主成分とする蛍光体材料を利用する発光装置中の吸水を除去するか、または少なくとも減少させることを求める。
【０００７】
本発明の実施形態は、一つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）および蛍光体材料が防水の、望ましくは気密／耐ガス構造のハウジング中に格納される発光装置を対象にする。望ましくは、一つ以上の蛍光体材料が、一般的には約０．２から１ｍｍの最小距離でＬＥＤから離れたハウジングの内表面上に設置される。ＬＥＤおよび蛍光体材料を、防水／耐ガス構造の（密閉されている）ハウジング内に組み込むことは、周囲からの水の取り込みによる蛍光体材料の劣化を予防する。さらに、蛍光体材料が、ＬＥＤと熱的にやり取りできるようにではなく、ＬＥＤから離れて設置されるとき、蛍光体材料の熱的劣化を減少させることができる。
【０００８】
本発明によると、設置される発光装置は、
熱伝導性基板、
基板の表面と熱的にやり取りできるように取り付けられ、かつ第１波長範囲の主波長を有する励起光を放出するように機能する、少なくとも一つの発光ダイオード（ＬＥＤ）、
基板に取り付けられていて、かつ、ハウジングおよび基板がともに少なくとも一つの発光ダイオードをすべて囲む容積を定めるように構成されるハウジングで、少なくとも光透過性の一部を含むハウジング、
および前記容積中のハウジングの内表面上に設置される少なくとも一つの蛍光体材料で、容積が実質的に防水であるようにハウジングが基板に取り付けられる、励起光の少なくとも一部を吸収するように、かつ第２波長範囲の主波長を有する光を放出するように機能する前記蛍光体材料、
を含む。
本特許明細書においては、「防水」は、水または水蒸気の通過を予防することができるということを意味する。有利には、容積が実質的に気密／耐ガス構造であるように、ハウジングは基板に取り付けられる。
【０００９】
目的とする放出強度を得るために、装置は、基板の表面と熱的にやり取りできるように取り付けられる複数のＬＥＤを含むことができ、かつハウジングおよび基板が共に複数のＬＥＤをすべて囲む容積を定めるようにハウジングが構成される。本発明の装置は、放出光が一般的に白色を呈する光であり、かつ第１および第２波長範囲の光からなる、一般照明への特定の用途をみいだす。一般照明への適用のために、装置は、少なくとも５０ルーメン、望ましくは少なくとも１００ルーメン、より望ましくは少なくとも２５０ルーメンおよびさらにより望ましくは少なくとも５００ルーメンの強度の光を放出する。したがって、たとえば窒化ガリウム（ＧａＮ）を主成分とするような従来のＬＥＤにおいては、少なくとも一つのＬＥＤまたは複数のＬＥＤは、１ワットもしくはそれより高い入力電力、かつ望ましくは１０ワット台もしくはそれより高い入力電力を有する。
【００１０】
ひとつの配置においては、容積は少なくとも部分的に、たとえばゲル、鉱油または熱伝導性ポリマーのような光透過性（透明）熱伝導性材料で充填されている。それらの材料は、ＬＥＤによって発生する熱の散逸の助けとなることができる。望ましくは、光透過性材料は、ある屈折率整合性を提供することによって、ＬＥＤからの光の放出を増やすために、できるだけＬＥＤおよび蛍光体材料の屈折率に近い屈折率を有する。実際には、光透過性材料の屈折率は１．２以上である。
【００１１】
もう一つの方法として、ハウジングが耐ガス構造であるときに、たとえば窒素、ネオン、アルゴン、クリプトンまたはキセノンのような乾性ガスによって容積を充填することができる。このような配置は、蛍光体材料が乾燥した不活性雰囲気中で維持されることを確実にし、それにより、蛍光体および／またはほかのパッケージ材料の酸化および／または還元の可能性を減少させる。
【００１２】
防水／耐ガス構造の密封を形成するために、金／ゲルマニウム（Ａｕ／Ｇｅ）、金／スズ（Ａｕ／Ｓｎ）またはほかのスズの合金を用いたはんだ付け、銅、銅／タングステン（Ｃｕ／Ｗ）または鉄−ニッケル（Ｆｅ／Ｎｉ）合金を使用しているろう付け、またはたとえば金属含有エポキシのような接着剤の使用によってハウジングを基板に取り付けることができる。
【００１３】
ひとつの配置においては、光透過性であるハウジングの一部は、ハウジングに取り付けられる窓で覆われるハウジングの開口部を含む。たとえばはんだ付け、圧縮シールにより、または、たとえば金属含有エポキシのような接着剤を使用することにより、防水、望ましくは気密／耐ガス構造の密封を形成するように窓はハウジングに取り付けられる。
一般的に、窓は、ガラス、たとえばシリカガラス、石英ガラスまたは、透明なアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のような光透過性無機材料を含む。気密／耐ガス構造とは対照的にハウジングが防水であることが必要である場合は、窓がポリカーボネートまたはアクリルのようなポリマー材料を含みうることが想定される。
【００１４】
もう一つの方法として、ハウジングは、シリカガラス、石英ガラスのような光透過性材料または、透明なアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のような光透過性無機材料を含むことができる。装置が防水である場合には、ハウジング材料はポリカーボネートまたはアクリルのようなポリマー材料を含むことができる。光透過性材料から製造されるハウジングは、防水／耐ガス構造の密封の数を最小化する利点を提供する。一つの配置において、ハウジングは、実質的に半球状の外郭を含む。
【００１５】
熱の散逸の助けとするために、ハウジングは、ニッケル鉄合金であるＩｎｖａｒ（登録商標）のような望ましくは低い熱膨張係数を有する金属のような熱伝導性材料を含むことができる。もう一つの方法として、ハウジングは、アルミニウムまたは銅または熱伝導性ポリマーまたは熱伝導性セラミックのようなほかの金属および／または合金を含むことができる。ひとつの配置においては、ハウジングは、実質的に放物線型反射体を含む。
【００１６】
一般的に蛍光体材料は、たとえば窓のようなハウジングの光透過性の部分上に、回転塗布法、ドクターブレード、テープ成形、吹き付け、インクジェット印刷またはほかの成膜技術によって実質的に均一な厚みの層状で設置される。最終的な放出光が白色かあるいはほかの色であるかにかかわらず、かつ、放出強度を増やすために、励起光が最終的な放出光の一因となる装置においては、蛍光体材料の層は少なくとも一つの蛍光体材料のない部分（領域）を含むことができる。蛍光体材料を含まない領域は励起光および第２波長範囲のフォトルミネッセンス発光（ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｌｉｇｈｔ）の両方を放出させる窓として振る舞う。装置の発光表面部分（すなわちハウジングの光透過性部分）の全域にわたり均一の放出色および／または色温度を得るために、発光表面にわたり規則的な構造またはアレイの形状で実質的に均一に分布している蛍光体材料層は、蛍光体材料のない複数の領域を含む。好都合なことに、蛍光体材料の構造は、たとえばＮＡＺＤＡＲのｃｌｅａｒ ｓｃｒｅｅｎ ｉｎｋ ９７００のような、ひとつ以上の蛍光体材料および適切な結合剤の混合物をスクリーン印刷することによりハウジング上に配置される。もう一つの方法として、蛍光体材料の構造は、たとえばインクジェット印刷、オフセットまたはグラビア印刷のようなほかの成膜方法で製造することができる。
【００１７】
基板は、たとえばプリント基板（ＰＣＢ）、メタルコアプリント基板（ＭＣＰＣＢ）、セラミック回路基板または低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）またはアルミナのような熱伝導セラミックのような、任意の熱伝導材料を含むことができる。
【００１８】
本発明のほかの態様によると、設置される白色光発生装置は、
熱伝導性基板、
基板の表面と熱的にやり取りできるように取り付けられて、かつ第１波長範囲の主波長を有する光を放出するよう機能する複数の発光ダイオード、
基板に取り付けられていて、かつハウジングおよび基板がともに複数の発光ダイオードをすべて囲む体積を定めるように構成されるハウジングで、光透過性である少なくとも一部を含むハウジング、
および、前記容積中で前記蛍光体が励起光の少なくとも一部を吸収して、かつ第２波長範囲の光を放出するように機能し、装置の放出光が第１および第２波長範囲の光を含み、かつ白色を呈する、ハウジングの内表面上に設置される少なくともひとつの蛍光体材料、
を含み、かつ
ハウジングは容積が少なくとも防水となるように基板に取り付けられ、かつ装置の放出光の強度が少なくとも５０ルーメンである白色光発光装置である。
【００１９】
蛍光体材料がＬＥＤから離れて設置されること（すなわち物理的に分離される）は好ましいことではあるものの、防水の／耐ガス構造の囲いの中に、蛍光体材料を組み込むＬＥＤ（すなわち蛍光体がＬＥＤチップの表面上に設置されるＬＥＤ）を格納することが有益でありえると想定される。本発明のさらに追加的な態様では、
熱伝導性基板、
基板の表面と熱的にやり取りできるように取り付けられる蛍光体材料を組み込む少なくとも一つの発光ダイオード、
および、基板に取り付けられ、かつハウジングおよび基板がともに少なくとも一つの発光ダイオードをすべて囲む容積を定めるように構成されるハウジングで、光透過性である少なくとも一部を含むハウジング、
を含む発光装置で、かつ
容積が少なくとも防水であるようにハウジングが基板に取り付けられる発光装置が設置される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明がよりよく理解されるために、本発明の実施形態に従う発光装置が例示のみによって、添付の図面を参照することによって記載される。
【図１】前述の蛍光体波長変換を有する周知の高出力交流白色光発生装置の概略断面図である。
【図２】本発明の第１実施例に従う発光装置の部分的に分解組立図で表された概略斜視図である。
【図３】図２に記載の発光装置のＡ−Ａ線からの概略断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に従う発光装置の概略断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に従う発光装置の概略断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に従う発光装置の概略断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態に従う発光装置の概略断面図である。
【図８】本発明の第６実施形態に従う発光装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本明細書を通じて参照番号は相当する部分を示すように用いられる。
【００２２】
本発明の第１実施例に従う発光装置５０は、添付図面の図２および図３を参照して記載される。装置５０は、たとえば２７００度Ｋの特定の相関色温度（ＣＣＴ）および２５０ルーメン以上の放出強度（すなわち３Ｗ以上の入力電力）、望ましくは５００−６００ルーメン以上の放出強度（すなわち６Ｗ以上の入力電力）を有する白色光を生成するように構成される。この装置は、たとえば白熱灯、蛍光灯、または冷陰極蛍光光源の代替品として一般照明に適用することを目的とする。当然のことながら、本発明の装置はそのような適用、放出色または放出強度には限定されない。
【００２３】
図２および図３を参照すると、装置５０は、たとえばメタルコアプリント基板（ＭＣＰＣＢ）のような熱伝導基板５２、パッケージされたＬＥＤアレイ５４、中空の金属ハウジング（缶）５６、光透過性（透明）窓５８、および窓５８上の一つ以上の蛍光体材料６０の層を含む。周知のごとく、ＭＣＰＣＢは、大量の熱（すなわち５Ｗ以上）を発生する電気部品を取り付けるために一般的に用いられ、かつ一般的にアルミニウム（Ａｌ）のような金属の熱伝導ベース６２を含む層状構造および、非電導性／熱伝導性誘電材料６４と一般的に銅（Ｃｕ）でできている導電性トラック６６が交互に重なった層を有する。誘電層６４が電気トラック上に取り付けられる部品からの熱をベース６２まで伝導することができるように誘電層６４は非常に薄い。電気伝導トラック６６は、ＬＥＤアレイ５４に電力を供給するための電気回路を定めるように構成される。図２に最もよく示されているように、導電トラック６６は、ＭＣＰＣＢの上側表面（すなわちアルミニウム・ベース６２に対向する側の表面）に、
ＬＥＤアレイ５４を取り付けるための熱伝導取り付け用パッド６８、
ＬＥＤアレイ５４への電気的接続のために取り付け用パッド６８の両端に沿って配置される２つの導体パッド７０、７２、
取り付け用パッド６８および導体パッド７０、７２を囲む、ハウジング５６を取り付けるための環状の取り付け用パッド７４、
および、装置５０を電源に接続するための環状の取り付け用パッド６８の外側の位置する一対の電極導体パッド７６、７８
を定める。電極導体パッド７６、７８は、環状の取り付け用パッド７４（図３）の下を通過するそれぞれの埋設された導電トラック８０、８２によって、導体パッド７０、７２のそれぞれの一つに、電気的に接続している。
【００２４】
図２および図３の例示的実施形態において、パッケージされたＬＥＤアレイ５４は、たとえば、明細書と図が参考として本明細書に組み込まれる、２００９年１２月３日に公開された米国特許同時係属出願公開番号第２００９／０２９４７８０号にて記載の種類のセラミックパッケージ（図１を参照）中にパッケージされた、青色放出のＩｎＧａＮ／ＧａＮ（インジウム窒化ガリウム／窒化ガリウム）を主成分とするＬＥＤチップ８３のアレイを含む。セラミックパッケージは、各々のくぼみがそれぞれのＬＥＤチップ８３を格納するように構成される円形くぼみ（空洞）のアレイを有する低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）でありえる。各々のくぼみが装置からの光の放出を増大させるための反射カップを含むようにさせるために、くぼみの壁は傾斜していて、銀またはアルミニウムのメタライズ層のような光反射面１７を含むことができる。ＬＥＤアレイ５４がくぼみの中に蛍光体材料を組み込まない点に留意する必要がある。例示目的のためだけに、ＬＥＤアレイ５４のみが９個のＬＥＤチップ８３の正方形のアレイを含むものとして示されるが、実際には、ＬＥＤアレイは一般的に目的とする放出強度を得るために、それよりはるかに多くのＬＥＤチップを含む。たとえば１１０Ｖの動作の場合、各々のアレイが約２．９Ｗの入力電力および光出力強度約２２０ルーメンを有するように、装置５０は、各々が４５個の直列接続される６５ｍＷのＬＥＤチップ８３を含む、一つ以上のアレイ５４を含むことができる。各々のＬＥＤチップ８３は、蛍光体材料６０を励起するために励起エネルギー（放射）を与える、第１波長範囲（たとえば青色約４００ｎｍから４８０ｎｍ）の主波長λ１を有する光を発生するよう機能し、かつこの機能の観点から、ＬＥＤアレイ５４によって発生する光は以下、励起光（放射）と称する。ＬＥＤアレイ５４は、表面実装パッケージであって、そのベースの両端に沿って伸びる一対の電極パッド８４、８６を有する。
ＬＥＤアレイ５４は、たとえば放熱板複合物のような熱伝導材料８８を用いて、熱的取り付け用パッド６８と熱的にやり取りできるように取り付けられ、かつ電極パッド８４、８６はたとえばはんだ８９により、各々対応する電極パッド７０、７２に電気的に接続している。
【００２５】
金属ハウジング５６（缶）は、ＭＣＰＣＢ５２上に取り付けられるときに、パッケージされたＬＥＤアレイ５４をすべて包囲しかつ囲むように構成される。図示されるように、ハウジング５６は通常、形状において円筒状で、かつ一方の端で、ハウジング５６を環状の取り付け用パッド７４に取り付けるための環状の足を定める、外側に（半径方向に）伸びるフランジ（唇）９０を有し、かつ対向端部で窓５８を取り付けるための内側に伸びる唇（フランジ）９２を有する。ハウジング５６は、好ましくは、たとえばニッケル鉄合金であるＩｎｖａｒ（登録商標）のような、高熱伝導率および低熱膨張率を有する金属で構成される。代替実施形態においては、それは、銅（Ｃｕ）または銅合金を含むことができる。環状の取り付け用パッド７４の形状および寸法は環状フランジ９０の設置部分に対応するように構成され、かつフランジ９０の取り付け用パッド７４への、金／ゲルマニウム（Ａｕ／Ｇｅ）、金／スズ（Ａｕ／Ｓｎ）またはほかのスズ合金はんだでのはんだ付け９４を行うことにより、ハウジング５６はＭＣＰＣＢ５２に取り付けられる。さらに記載されるように、はんだ接合９４は、ハウジング５６およびＭＣＰＣＢ５２との間に、防水の、望ましくは気密／耐ガス構造の密封（密閉）を形成し、かつ装置内への水の浸入を予防する。この特許明細書の文脈において、「密封」とは、実質的に防水または耐ガス構造である密封を意味する。
【００２６】
窓５８は、ＬＥＤチップ８３によって発生する光および蛍光体材料６０によって発生するフォトルミネセンス光に対して実質的に透過性（透明）である、防水／耐ガス構造材料を含む。一般的に、窓５８は、たとえばシリカガラスまたは石英ガラスのようなガラスまたはたとえば透明なアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のような光透過性無機材料を含むことができる。図示されるように、窓５８はハウジング５６の中に収まるように構成される円形の平面板を含むことができる。窓５８は、ハウジング５６および窓５８の間で、防水の、望ましくは気密／耐ガス構造で密閉性の密封を形成する、たとえばはんだ接合のような密封９６によって唇９２の内表面に取り付けられ、かつ装置内への水の侵入を防止する。密封９６は、たとえば金／ゲルマニウム（Ａｕ／Ｇｅ）、金／スズ（Ａｕ／Ｓｎ）またはほかのスズの合金のようなはんだ接合や、たとえば銅、銅／タングステン（Ｃｕ／Ｗ）または鉄−ニッケル（Ｆｅ／Ｎｉ）合金を使用しているろう付け接合、または金属含有エポキシまたはシリコーン材料のような接着剤接合を含むことができる。窓は、金属ハウジングとの接合を容易にするためのメタライズ層を含むことができる。当然のことながらＭＣＰＣＢ５２、ハウジング５６および窓５８はともに、防水（防湿）、望ましくは気密性／耐ガス構造の、ＬＥＤアレイ５４および蛍光体材料６０をすべて囲む容積（囲いまたは空洞）９８を定める。
【００２７】
一般的に粉末状である蛍光体材料６０は、あらかじめ選択された比率で、たとえば熱または紫外線硬化性シリコーン、熱または紫外線硬化性エポキシ材料、適切な溶媒またはＮａｚｄａｒ ９７００ ｓｃｒｅｅｎ ｉｎｋのような透明インクのごときポリマー材料の光透過性（透明な）結合剤材料と十分に混合される。適切なシリコーン材料の実施例は、ＧＥのシリコーンＲＴＶ６１５である。ポリマー結合剤に対する蛍光体の重量配合比率は一般的に３５から９５パーセントであり、装置の放出光の目的ＣＣＴに応じて正確に配合される。蛍光体／ポリマーは、窓の全表面にわたって実質的に均一な厚みの層を形成するように、窓５８の表面を覆って配置される。結合剤材料に応じて、回転塗布法、ドクターブレード（すなわち、スキージまたは可撓性のブレードの使用で）、テープ成形、吹き付け、インクジェット印刷または、当業者にとって明らかなほかの成膜技術によって、蛍光体／ポリマー層６０をウェーハに塗布することができる。蛍光体／ポリマー層６０の厚みは、一般的には約１０μｍから５００μｍ、望ましくは約１０μｍから１００μｍの範囲内である。ポリマーに対して蛍光体を重量配合する場合は、蛍光体／ポリマー層６０の厚みは、装置によって発生する光の目標ＣＣＴに依存する。
【００２８】
本発明の発光装置は、無機蛍光体または有機蛍光体の両方の用途に適していて、前者の実施例は一般式Ａ３Ｓｉ（Ｏ，Ｄ）５またはＡ２Ｓｉ（Ｏ，Ｄ）４のケイ酸塩を主成分とする蛍光体で、ここでＳｉはシリコーンであり、Ｏは酸素であり、Ａはストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、マグネシウム（Ｍｇ）またはカルシウム（Ｃａ）を含み、Ｄは塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、窒素（Ｎ）または硫黄（Ｓ）を含む。ケイ酸塩を主成分とする蛍光体の実施例は我々の米国特許同時係属出願公開番号ＵＳ２００７／００２９５２６Ａ１および、全てＩｎｔｅｍａｔｉｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡される、米国特許ＵＳ７，３１１，８５８Ｂ２、ＵＳ７，５７５，６９７Ｂ２、および、ＵＳ７，６０１，２７６Ｂ２において開示され、各々の内容は参照として本明細書に組み込まれる。
【００２９】
ＵＳ７，５７５，６９７Ｂ２において教示されるように、ユーロピウム（Ｅｕ２＋）で活性化されたケイ酸塩を主成分とする緑色蛍光体は一般式（Ｓｒ，Ａ１）ｘ（Ｓｉ，Ａ２）（Ｏ，Ａ３）２＋ｘ：Ｅｕ２＋を有して、Ａ１は、たとえばＭｇ、Ｃａ、Ｂａ、亜鉛（Ｚｎ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、ビスマス（Ｂｉ）、イットリウム（Ｙ）またはセリウム（Ｃｅ）のような、２＋カチオン、１＋および３＋カチオンの組み合わせのうちの少なくとも１つである。Ａ２はたとえばボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、カーボン（Ｃ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）Ｎ、またはリン（Ｐ）のような３＋、４＋または５＋カチオンであり、かつＡ３はたとえばＦ、Ｃｌ、臭素（Ｂｒ）、ＮまたはＳのような１−、２−または３−アニオンである。式は、Ａ１カチオンがＳｒに置き換わることを示すように記載され、Ａ２カチオンはＳｉに置き換わり、かつ、Ａ３アニオンは酸素に置き換わる。ｘの値は、１．５から２．５の間の整数または非整数である。
【００３０】
ＵＳ７，３１１，８５８Ｂ２は、式Ａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋Ｄを有するケイ酸塩を主成分とする黄緑色の蛍光体を開示して、ここでＡは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎまたはカドミウム（Ｃｄ）を含む二価金属のうちの少なくとも１つであり、かつＤは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ヨウ素（Ｉ）、Ｐ、ＳおよびＮを含むドーパントである。ドーパントＤは約０．０１から２０モルパーセントの量範囲で蛍光体中に存在しえて、かつドーパントの少なくともいくつかは蛍光体の結晶格子に組み込まれるために酸素アニオンと置換する。蛍光体は（Ｓｒ１−ｘ−ｙＢａｘＭｙ）ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋Ｄを含みえて、式中のＭはＣａ，Ｍｇ，ＺｎまたはＣｄを含み、ここで０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１である。
【００３１】
ＵＳ７，６０１，２７６Ｂ２は、第１相の結晶構造が実質的に（Ｍ１）２ＳｉＯ４と同じ結晶構造を有し、かつ第２相の結晶構造が実質的に（Ｍ２）３ＳｉＯ５と同じ結晶構造を有して、Ｍ１およびＭ２が各々Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ，ＣａまたはＺｎを含む、二相のケイ酸塩を主成分とする蛍光体を教示する。少なくとも一つの相は二価のユーロピウム（Ｅｕ２＋）によって活性化され、かつ、相のうちの少なくとも１つはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＳまたはＮを含むドーパントＤを含む。ドーパント原子の少なくともいくつかがホストのケイ酸塩結晶の酸素原子格子サイト上に位置すると考えられている。
【００３２】
ＣｈｅｎｇらのＵＳ２００７／００２９５２６Ａ１は、ＭがＢａ、Ｍｇ、ＣａまたはＺｎを含む二価金属のうちの少なくとも１つであり、０＜ｘ＜０．５で、２．６＜ｙ＜３．３で、かつ０．００１＜ｚ＜０．５である、一般式（Ｓｒ１−ｘＭｘ）ｙＥｕｚＳｉＯ５を有する ケイ酸塩を主成分とする橙色蛍光体を開示する。蛍光体は、約５６５ｎｍより大きいピーク放出波長を有する可視光を放出するように構成される。
【００３３】
蛍光体は同様に、我々の米国特許同時係属出願公開番号ＵＳ２００６／０１５８０９０Ａ１および同様にＩｎｔｅｍａｔｉｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡される、米国特許ＵＳ７，３９０，４３７Ｂ２で教示されるように、アルミン酸塩を主成分とする材料を含むことができるか、または同時係属出願公開番号ＵＳ２００８／０１１１４７２Ａ１で教示されるように、ケイ酸アルミニウム蛍光体を含むことができて、各々の内容は参照として本明細書に組み込まれる。
【００３４】
ＷａｎｇらのＵＳ２００６／０１５８０９０Ａ１は、ＭがＢａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｃｄ，Ｓｍまたはツリウム（Ｔｍ）を含む二価金属のうちの少なくとも１つであって、０．１＜ｘ＜０．９であって、かつ０．５≦ｙ≦１２であるアルミン酸塩を主成分とする、一般式がＭ１−ｘＥｕｘＡｌｙＯ［１＋３ｙ／２］の緑色蛍光体を教示する。
【００３５】
ＵＳ７，３９０，４３７Ｂ２は、Ｍが二価金属ＢａまたはＳｒのうちの少なくとも１つである、一般式（Ｍ１−ｘＥｕｘ）２−ｚＭｇｚＡｌｙＯ［２＋３ｙ／２］を有するアルミン酸塩を主成分とする青色蛍光体を開示する。ひとつの組成においては、蛍光体が、約２８０ｎｍから４２０ｎｍの波長範囲の放射を吸収し、かつ約４２０ｎｍから５６０ｎｍの波長範囲を有する可視光を放出し、０．０５＜ｘ＜０．５または０．２＜ｘ＜０．５で、３≦ｙ≦１２かつ０．８≦ｚ≦１．２であるように構成される。蛍光体はさらに、Ｃｌ，ＢｒまたはＩのようなハロゲンドーパントＨでドープされることができて、一般組成は（Ｍ１−ｘＥｕｘ）２−ｚＭｇｚＡｌｙＯ［２＋３ｙ／２］：Ｈとなりうる。
【００３６】
ＬｉｕらのＵＳ２００８／０１１１４７２Ａ１は、一般式が（Ｓｒ１−ｘ−ｙＭｘＴｙ）３−ｍＥｕｍ（Ｓｉ１−ｚＡｌｚ）Ｏ５の、二価および三価カチオンの混合をともなうケイ酸アルミニウム橙色−赤色蛍光体を教示し、ここで、Ｍは０≦ｘ≦０．４の量の範囲で、Ｂａ、ＭｇまたはＣａから選択される少なくとも一つの二価金属であり、Ｔは、Ｙ、ランタン（Ｌａ）、Ｃｅ、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、Ｔｍ、イッテルビウム（Ｙｔ）、ルテチウム（Ｌｕ）、トリウム（Ｔｈ）、プロトアクチニウム（Ｐａ）またはウラン（Ｕ）から選択された三価金属であり、０≦ｙ≦０．４の量範囲で、ｚおよびｍは０≦ｚ≦０．２および０．００１≦ｍ≦０．５の量範囲である。ハロゲンがケイ酸塩の結晶内で酸素格子サイト上にあるように、蛍光体は構成されている。
【００３７】
各々の内容が本明細書に組み込まれる、我々の同時係属米国仮特許出願、２００８年５月１９日出願の、「Ｎｉｔｒｉｄｏｓｉｌｉｃａｔｅ−ｂａｓｅｄ ｒｅｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ」と題される６１／０５４，３９９、および、２００８年１２月１５日出願の、「Ｎｉｔｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄ ｒｅｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ」と題される６１／１２２，５６９が教示するように、蛍光体は同様に窒化物を主成分とする赤色蛍光体材料を含むことができる。６１／０５４，３９９および６１／１２２，５６９は、一般式ＭｍＭａＭｂＤ３ｗＮ［（２／３）ｍ＋ｚ＋ａ＋（４／３）ｂ−ｗ］Ｚｘを有する窒化物を主成分とする赤色蛍光体を教示し、ここでＭｍはベリリウム（Ｂｅ）、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄまたは水銀（Ｈｇ）から選択される二価の元素であり、Ｍａは、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｌａ、Ｓｍ、アンチモン（Ｓｂ）またはＢｉから選択される、三価元素であり、Ｍｂは、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、スズ（Ｓｎ）、Ｎｉ、ハフニウム（Ｈｆ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｔｉまたはジルコニウム（Ｚｒ）から選択される、四価元素であり、Ｄは、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩから選択されるハロゲンであり、Ｚは、Ｅｕ，Ｃｅ，Ｍｎ，ＴｂまたはＳｍから選択される活性化剤で、かつＮは０．０１≦ｍ≦１．５、０．０１≦ａ≦１．５、０．０１≦ｂ≦１．５，０．０００１≦ｗ≦０．６および０．０００１≦ｚ≦０．５である窒素である。蛍光体は、６４０ｎｍより大きい発光ピーク波長を有する可視光を放出するように構成される。
【００３８】
当然のことながら蛍光体材料は本明細書に記載される実施例に限定されず、かつたとえば窒化物および／または硫酸塩蛍光体材料、オキシ窒化物およびオキシ硫酸塩蛍光体またはガーネット材料（ＹＡＧ）のような、有機または無機蛍光体材料の両方を含む任意の蛍光体材料を含むことができる。本発明の装置は、たとえばケイ酸塩を主成分とする蛍光体材料のように、性能が水の取り込みに影響を受ける蛍光体材料に特に適している。
【００３９】
すでに記載のごとく、ＭＣＰＣＢ５２、ハウジング５６および窓５８は、ともに防水（防湿）で望ましくは気密／耐ガス構造の、ＬＥＤアレイ５４および蛍光体材料６０が格納される容積（空洞）９８を定める。蛍光体６０がＬＥＤチップ８３の発光表面から一般的に０．２ｍｍ〜１ｍｍの最小距離をおくように、ハウジング５６は構成されている。蛍光体材料６０をＬＥＤチップ８３から切り離すことは、蛍光体材料が一般的にＬＥＤチップの表面上に設置される周知の装置と比較して、蛍光体材料がより広い表面積にわたって設置されるため、発生する光により整合的なＣＣＴおよび／または色調があること、および蛍光体材料がＬＥＤチップから離れて（分離されて）設置されるため、蛍光体材料の熱的劣化が減少することといった多くの利点を提供する。
【００４０】
間隔をおいたＬＥＤチップ８３からの熱伝導を改良するために、および／またはＬＥＤチップから光の放出を改良するために、容積（空洞）９８を光透過性材料１００で充填するかもしくは少なくとも部分的に充填することが想定される。たとえば、空洞９８が気密／耐ガス構造であるときに、窒素、二酸化炭素のような乾性気体、またはネオン、アルゴンまたはクリプトンのような不活性気体で空洞９８を充填することができる。空洞９８を乾性気体で充填する利点は、蛍光体材料６０が乾燥した不活性雰囲気中に維持されることで、その結果、水および／または酸素の取り込みが予防できるので蛍光体材料の劣化を減少させることができると想定される。
【００４１】
もう一つの方法として、たとえば鉱油または光透過性ゲルのような光透過性液体で空洞９８を充填することができる。有利には、その屈折率が実行可能なかぎりＬＥＤチップ８３および蛍光体材料の屈折率に近くなるように液体／ゲルが選択される。たとえば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ ＬＥＤチップの屈折率ｎは約２．４から２．５であるのに対して、高屈折率シリコーンの屈折率ｎは約１．２から１．５である。従って実行上、ゲル／液体は、望ましくは１．２以上の屈折率を有する。光透過性ゲル／液体を含むことで、屈折率に整合性が与えられることにより、ＬＥＤチップ８３からの光の放出を増加させることができる。空洞９８を、たとえばシリコーンまたはエポキシ材料のごときポリマー材料のような光透過性固体で充填することが、さらに想定される。同様に、材料は、望ましくは１．２以上の屈折率を有する。製作の容易さのために、たとえばはんだ付けで密封しうるハウジング５６（図示せず）の開口部をとおして、空洞９８に選択された材料を充填することができる。
【００４２】
図４を参照すると、ハウジング／窓の組立部品５６／５８の代わりに単一の光透過性カバー１０２を用いる、本発明の第２実施形態に従う発光装置５０の概略断面図が示される。カバー１０２は望ましくは、シリカガラスまたは石英ガラスのようなガラスまたは透明なアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のような光透過性無機材料を含む。カバー１０２の内表面上すべてにわたり、蛍光体材料６０が均一層として設置される。たとえば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）またはクロミウム（Ｃｒ）を含むメタライズ層１０４は、カバー１０２がはんだ付け（９４）できるように、さもなければ取り付け用パッド７４に取り付けられるように、少なくともカバー１０２のベース上に設置することができる。単一のガラスカバー部材１０２を使用することの利点は、基板５２との間に単一の密封９４のみが必要とされることである。
【００４３】
図５は、本発明の第３実施形態に従う発光装置５０の概略断面図である。
本実施例において、ガラスカバー部材１０２は、実質的に半球状の（ドーム形の）外郭を含む。装置５０から光の放出を最大にするために、カバーのベースから伸びる金属層１０６を、カバー部材１０２の内表面上に設置することができる。図５に示すように、個々のＬＥＤチップ８３は、パッケージされたＬＥＤのアレイとではなく、ＭＣＰＣＢ５２と直接熱的にやり取りできるように取り付けられる、チップオンボード（ＣＯＢ）配置である。
【００４４】
図６は、ハウジング５６が放物線型反射体の形状に構成されていて、一般的に皿状の形状である、本発明の第４実施形態に従う発光装置５０の概略断面図を示す。ほかの実施形態では、防水の、望ましくは気密／耐ガス構造の密封を形成するために、ハウジング５６がＭＣＰＣＢ（基板）５２に取り付けられる。図示される実施形態において、窓５８は、圧縮接続１０８によってハウジングの前面開口部に取り付けられる。熱の散逸を促進するために、ハウジング５６は、望ましくはたとえば低熱膨張率の金属のような熱伝導材料で作製される。ハウジングの内表面は、望ましくはたとえば銀、クロミウムまたはアルミニウムのような高反射率金属のメタライズ層１１０を含む。最終の放出光が白色であるかほかの色であるかにはかかわらず、励起光（λ１）が最終の放出光の一因となる装置の光の放出を増加させるために、蛍光体６０は蛍光体材料のない窓領域（部分）１１２の構造（アレイ）を含むことができる。窓領域１１２は、励起光およびフォトルミネッセンス発光の両方を放出させる窓として機能する。蛍光体フォトルミネセンスの等方性性質の理由で、蛍光体はその放射の約５０パーセントを空洞９８に戻る方向に放出する。この種の光は、反射ハウジングの内表面によってガラス窓５８にむかって反射される。窓領域１１２は励起光（λ１）および蛍光体材料によって発生する光（λ２）の両方に透過性（透明）であるので、窓領域１１２は装置５０の総合的放出強度を増加させることができる。装置の全光放出表面積（すなわち窓５８）にわたって均一の放出色および／または色温度を得るために、窓領域１１２は、たとえば円形窓領域の正方形のアレイまたは線状窓領域の格子のような、規則的な構造の形状で発光放出表面にわたって均一に広がる。蛍光体材料の構造は、たとえばＮａｄａｒの ｃｌｅａｒ ｓｃｒｅｅｎ ｉｎｋ ９７００のような、ひとつ以上の蛍光体材料および適切な結合剤の混合物をスクリーン印刷することにより、窓５８上に都合よく配置される。もう一つの方法として、蛍光体材料の構造は、たとえばインクジェット印刷、オフセットまたはグラビア印刷のようなほかの成膜方法で作製することができる。
【００４５】
図７は、本発明の第５実施形態に従う発光装置５０の概略断面図である。図５に記載の実施形態と同様にこの実施形態において、ガラスカバー部材１０２は、一般的に半球状の（ドーム形の）外郭である。図７に示すように、単一の１ワットの（すなわち５０ルーメン以上の出力強度）ＬＥＤチップ８３はＬＥＤのアレイとではなく、熱伝導基板５２と直接熱的にやり取りできるように取り付けられる。熱伝導基板は、電気伝導性の銅のトラック６６の構造を伴う、ＦＲ−４（難燃剤４）のような電気絶縁キャリア１１０を含むプリント基板を含む。ＦＲ−４が絶縁体であり、それ故に熱伝導性が劣るため、取り付け用パッド６８および、基板５２の外部表面上（下部表面として図示される）の対応するパッド１１６の間に熱伝導経路を設置するために、めっきされた貫通ビア１１４の構造を用いることができる。
【００４６】
蛍光体材料がＬＥＤチップから離れて設置される（すなわち物理的に分離される）ことが望ましくはあるが、ＬＥＤチップおよび蛍光体材料を、防水／耐ガス構造で、密閉されている囲いの中に格納することは、蛍光体材料がＬＥＤチップの表面に設置されている装置のために有益でありえることが想定される。図８は、蛍光体材料６０がパッケージされたＬＥＤアレイ５４の中に組み込まれる、本発明の第６実施形態に従う発光装置５０の概略断面図である。本実施形態において、ＬＥＤチップ８３のアレイはセラミックパッケージ５４内に格納されて、かつ蛍光体材料６０はＬＥＤチップと直接接触する容器封入として設置される。パッケージ５４は、ＭＣＰＣＢ５２上に取り付けられる。ほかの実施形態として、ハウジング５６は、防水の、望ましくは気密／耐ガス構造の、密封を形成するように、基板に取り付けられる。
【００４７】
当然のことながら本発明は記載されている例示的実施形態に限定されず、かつ本発明の範囲内で変更を加えることができる。たとえば、本発明の装置は、任意の色および／または色調の光を発生させるために用いることができて、励起光の全てが蛍光体材料よって吸収されて、かつ放出光はフォトルミネッセンス発光のみで構成される配置を含む。さらに目的とする色および／または色温度を発生させるために、２つ以上の蛍光体材料の混合物を使用することが想定される。
【００４８】
本発明は一般的に５０ルーメン以上の高い放出強度を有する装置に関するものではあるものの、より低電力の装置にも等しく適用できるが、特殊な適用目的以外の装置に対しては密閉されているパッケージのコストを正当化することができないかもしれない。さらに、本発明は、個々のＬＥＤチップまたは複数のＬＥＤチップを含んでいるウェーハをパッケージすることに適用することができる。さらに、熱伝導基板は、たとえばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）または低温同時焼成セラミックスのごとき熱伝導セラミック基板のようなほかの形態を含むことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性基板、
基板の表面に熱的にやり取りできるように取り付けられ、かつ第１波長範囲の主波長を有する励起光を放出するよう機能する、少なくとも一つの発光ダイオード、
基板に取り付けられていて、かつ、ハウジングおよび基板がともに少なくとも一つの発光ダイオードをすべて囲む容積を定めるように構成されるハウジングで、少なくとも光透過性の一部を含むハウジング、および
前記容積内でハウジングの内部表面上に設置される少なくとも一つの蛍光体材料で、励起光の少なくとも一部を吸収し、かつ第２波長範囲の主波長を有する光を放出するように機能する前記蛍光体
を含む発光装置で、かつ
容積が少なくとも防水であるようにハウジングが基板に取り付けられる発光装置。
【請求項２】
装置の放出光が第１および第２波長範囲の光を含み、白色を呈する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
基板の表面と熱的にやり取りできるように取り付けられる複数の発光ダイオードを含み、かつハウジングおよび基板がともに複数の発光ダイオードをすべて囲む容積を定めるようにハウジングが構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
装置が少なくとも５０ルーメン、少なくとも１００ルーメン、少なくとも２５０ルーメン、および、少なくとも５００のルーメンを含む集団から選択される強度の放出光を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
光透過性熱伝導性材料で少なくとも部分的に容積を充填することをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
光透過性熱伝導性材料が、ゲル、鉱油、および熱伝導性ポリマーを含む集団から選択される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
容積が実質的に耐ガス構造であるように、ハウジングが基板に取り付けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
窒素、ネオン、アルゴン、クリプトン、およびキセノンを含む集団から選択される気体で容積を充填することをさらに含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
はんだ付け、ろう付け、接着剤、および金属含有エポキシを含む集団から選択されるひとつの方法でハウジングが基板に取り付けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
ハウジングの光透過性部分が、ハウジングに取り付けられる窓で覆われる開口部を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
はんだ付け、接着剤、および圧縮シールを含む集団から選択されるひとつの方法で窓がハウジングに取り付けられる、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
ガラス、シリカガラス、石英ガラス、透明なアルミナ、ポリマー材料、ポリカーボネート、およびアクリルを含む集団から窓が選択される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
ハウジングが金属、アンバー合金、アルミニウム、銅、熱伝導性ポリマー、および熱伝導性セラミックを含む集団から選択される熱伝導性材料を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
ハウジングが実質的に放物線型反射体を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
ハウジングが光透過性材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
ハウジングがガラス、シリカガラス、石英ガラス、透明なアルミナ、高分子材料、ポリカーボネート、およびアクリルを含む集団から選択される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
ハウジングが半球状の外郭を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
基板がプリント基板、メタルコアプリント基板、セラミック回路基板、熱伝導セラミック、低温同時焼成セラミックス、およびアルミナを含む集団から選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも一つの発光ダイオードの発光表面から、少なくとも一つの蛍光体材料への最小距離が０．２ｍｍから１ｍｍの範囲にある、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
蛍光体材料がケイ酸塩を主成分とする材料である、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
熱伝導性基板、
基板表面と熱的にやり取りできるように取り付けられ、かつ第１波長範囲の主波長を有する励起光を放出するよう機能する複数の発光ダイオード、
基板に取り付けられていて、かつハウジングおよび基板がともに複数の発光ダイオードをすべて囲む容積を定めるように構成されるハウジングで、少なくとも光透過性の一部を含むハウジング、および
装置の放出光が第１および第２波長範囲の光を含み、かつ白色を呈する、前記容積内でハウジングの内部表面上に設置される少なくとも一つの蛍光体材料で、励起光の少なくとも一部を吸収し、かつ第２波長範囲の主波長を有する光を放出するように機能する前記蛍光体
を含む白色光発光装置で、かつ
ハウジングは容積が少なくとも防水となるように基板に取り付けられ、かつ装置の放出光の強度が少なくとも５０ルーメンである白色光発光装置。
【請求項２２】
装置が少なくとも１００ルーメン、少なくとも２５０ルーメン、および少なくとも５００ルーメンを含む集団から選択される強度の放出光を有する、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
熱伝導性基板、
基板の表面と熱的にやり取りできるように取り付けられる蛍光体材料を組み込む少なくとも一つの発光ダイオード、および
基板に取り付けられていて、かつ、ハウジングおよび基板がともに少なくとも一つの発光ダイオードをすべて囲む容積を定めるように構成されるハウジングで、少なくとも光透過性の一部を含むハウジング
を含む発光装置で、かつ
容積が少なくとも防水であるようにハウジングが基板に取り付けられる発光装置。
【請求項１】
熱伝導性基板、
基板の表面に熱的にやり取りできるように取り付けられ、かつ第１波長範囲の主波長を有する励起光を放出するよう機能する、少なくとも一つの発光ダイオード、
基板に取り付けられていて、かつ、ハウジングおよび基板がともに少なくとも一つの発光ダイオードをすべて囲む容積を定めるように構成されるハウジングで、少なくとも光透過性の一部を含むハウジング、および
前記容積内でハウジングの内部表面上に設置される少なくとも一つの蛍光体材料で、励起光の少なくとも一部を吸収し、かつ第２波長範囲の主波長を有する光を放出するように機能する前記蛍光体
を含む発光装置で、かつ
容積が少なくとも防水であるようにハウジングが基板に取り付けられる発光装置。
【請求項２】
装置の放出光が第１および第２波長範囲の光を含み、白色を呈する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
基板の表面と熱的にやり取りできるように取り付けられる複数の発光ダイオードを含み、かつハウジングおよび基板がともに複数の発光ダイオードをすべて囲む容積を定めるようにハウジングが構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
装置が少なくとも５０ルーメン、少なくとも１００ルーメン、少なくとも２５０ルーメン、および、少なくとも５００のルーメンを含む集団から選択される強度の放出光を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
光透過性熱伝導性材料で少なくとも部分的に容積を充填することをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
光透過性熱伝導性材料が、ゲル、鉱油、および熱伝導性ポリマーを含む集団から選択される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
容積が実質的に耐ガス構造であるように、ハウジングが基板に取り付けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
窒素、ネオン、アルゴン、クリプトン、およびキセノンを含む集団から選択される気体で容積を充填することをさらに含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
はんだ付け、ろう付け、接着剤、および金属含有エポキシを含む集団から選択されるひとつの方法でハウジングが基板に取り付けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
ハウジングの光透過性部分が、ハウジングに取り付けられる窓で覆われる開口部を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
はんだ付け、接着剤、および圧縮シールを含む集団から選択されるひとつの方法で窓がハウジングに取り付けられる、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
ガラス、シリカガラス、石英ガラス、透明なアルミナ、ポリマー材料、ポリカーボネート、およびアクリルを含む集団から窓が選択される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
ハウジングが金属、アンバー合金、アルミニウム、銅、熱伝導性ポリマー、および熱伝導性セラミックを含む集団から選択される熱伝導性材料を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
ハウジングが実質的に放物線型反射体を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
ハウジングが光透過性材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
ハウジングがガラス、シリカガラス、石英ガラス、透明なアルミナ、高分子材料、ポリカーボネート、およびアクリルを含む集団から選択される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
ハウジングが半球状の外郭を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
基板がプリント基板、メタルコアプリント基板、セラミック回路基板、熱伝導セラミック、低温同時焼成セラミックス、およびアルミナを含む集団から選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも一つの発光ダイオードの発光表面から、少なくとも一つの蛍光体材料への最小距離が０．２ｍｍから１ｍｍの範囲にある、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
蛍光体材料がケイ酸塩を主成分とする材料である、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
熱伝導性基板、
基板表面と熱的にやり取りできるように取り付けられ、かつ第１波長範囲の主波長を有する励起光を放出するよう機能する複数の発光ダイオード、
基板に取り付けられていて、かつハウジングおよび基板がともに複数の発光ダイオードをすべて囲む容積を定めるように構成されるハウジングで、少なくとも光透過性の一部を含むハウジング、および
装置の放出光が第１および第２波長範囲の光を含み、かつ白色を呈する、前記容積内でハウジングの内部表面上に設置される少なくとも一つの蛍光体材料で、励起光の少なくとも一部を吸収し、かつ第２波長範囲の主波長を有する光を放出するように機能する前記蛍光体
を含む白色光発光装置で、かつ
ハウジングは容積が少なくとも防水となるように基板に取り付けられ、かつ装置の放出光の強度が少なくとも５０ルーメンである白色光発光装置。
【請求項２２】
装置が少なくとも１００ルーメン、少なくとも２５０ルーメン、および少なくとも５００ルーメンを含む集団から選択される強度の放出光を有する、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
熱伝導性基板、
基板の表面と熱的にやり取りできるように取り付けられる蛍光体材料を組み込む少なくとも一つの発光ダイオード、および
基板に取り付けられていて、かつ、ハウジングおよび基板がともに少なくとも一つの発光ダイオードをすべて囲む容積を定めるように構成されるハウジングで、少なくとも光透過性の一部を含むハウジング
を含む発光装置で、かつ
容積が少なくとも防水であるようにハウジングが基板に取り付けられる発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１２−５１４３４７（Ｐ２０１２−５１４３４７Ａ）
【公表日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４４５１６（Ｐ２０１１−５４４５１６）
【出願日】平成２１年１２月２３日（２００９．１２．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６９４７７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０７８２０３
【国際公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（５０６３５８７６４）インテマティックス・コーポレーション (40)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＭＡＴＩＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２３日（２００９．１２．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６９４７７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０７８２０３
【国際公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（５０６３５８７６４）インテマティックス・コーポレーション (40)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＭＡＴＩＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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