(57)【要約】      （修正有）【課題】５００ｌｍ以上の光束及び出力の２％超が約３９０ｎｍ〜約４３０ｎｍの波長範囲で放射するスペクトルパワー分布（ＳＰＤ）を有するＬＥＤランプを提供する。【解決手段】ＬＥＤランプは、５００ｌｍ以上の光束を有するＬＥＤをベースとし、４０ｍｍ２未満の底面積を有する１個以上のＬＥＤ光源ダイを備える。ＬＥＤ光源ダイは、ＳＰＤの少なくとも２％が３９０ｎｍ〜４３０ｎｍの範囲にあり、その光源で照らされる高白色度標準試料のＣＩＥ白色度が同じ試料を同じＣＣＴのＣＩＥ標準発光体（それぞれＣＣＴ＜５０００Ｋの場合は、黒体放射体、ＣＣＴ＞５０００Ｋの場合は、Ｄ発光体）で照らされる同じ試料のＣＩＥ白色度の−２０ポイントから＋４０ポイントの内であるようになる、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）備える。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ装置を備えるＬＥＤランプであって、前記ＬＥＤランプは、５００ｌｍよりも大きい光束、ならびに出力の２％超が３９０ｎｍ〜４３０ｎｍの波長範囲内で放射されるスペクトルパワー分布（ＳＰＤ）を特徴とする、ＬＥＤランプ。
【請求項２】
ＭＲ１６型のフォームファクターを備える、請求項１に記載するランプ。
【請求項３】
ＰＡＲ３０型のフォームファクターを備える、請求項１に記載するランプ。
【請求項４】
前記ＬＥＤ装置は、少なくとも１つの紫色発光ＬＥＤを備える、請求項１に記載するランプ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの紫色発光ＬＥＤが、接合部温度１００°Ｃ以上において、電流密度２００Ａ／ｃｍ２で、２００Ｗ／ｃｍ２より大きい光を発光するように構成される、請求項４に記載するランプ。
【請求項６】
前記少なくとも１つの紫色発光ＬＥＤが、少なくとも１つの青色蛍光体又は、少なくとも１つの青緑色蛍光体を励起する、請求項４に記載するランプ。
【請求項７】
前記ＬＥＤ装置が、前記少なくとも１つの紫色発光ＬＥＤから発光される光の波長以外の波長の光を発光する、少なくとも１つのＬＥＤを備える、請求項４に記載するランプ。
【請求項８】
２５００Ｋ〜７０００Ｋの範囲の相関色温度（ＣＣＴ）を有する光源の短波長スペクトルパワー分布相違度（ＳＷＳＤ）が３５％よりも少ない、請求項１に記載するランプ。
【請求項９】
光源の紫色漏れが、特定のＣＩＥ白色度値を達成するように構成される、請求項１に記載するランプ。
【請求項１０】
前記紫色漏れが、前記ランプによって照らされる高白色度標準試料のＣＩＥ白色度が、同じＣＣＴのＣＩＥ標準発光体（それぞれＣＣＴ＜５０００Ｋの場合は、黒体放射体、ＣＣＴ＞５０００Ｋの場合は、Ｄ発光体）に照らされる同じ試料のＣＩＥ白色度の−２０ポイント〜＋４０ポイント内であるようになる、請求項９に記載するランプ。
【請求項１１】
前記ＬＥＤ装置は、少なくとも青色発光ＬＥＤを備え、青色光の少なくとも一部がＬＥＤにより提供される、請求項１に記載するランプ。
【請求項１２】
約２５００Ｋ〜約７０００Ｋの範囲のＣＣＴを有する光源の色調指数（ＣＲＩ）が９０より高い、請求項１に記載するランプ。
【請求項１３】
光束が５００ｌｍよりも大きいことを特徴とし、４０ｍｍ２より小さい底面積を有する１以上のＬＥＤ光源ダイを有する、ＬＥＤによるランプ。
【請求項１４】
出力の２％超が、スペクトルパワー分布（ＳＰＤ）において約３９０ｎｍから約４３０ｎｍの波長範囲で放射される、特徴とする請求項１３に記載するランプ。
【請求項１５】
ＭＲ１６型のフォームファクターを特徴とする請求項１３に記載するランプ。
【請求項１６】
さらに、光学レンズを備え、前記光学レンズの直径が、４０ｍｍより小さい、請求項１３に記載するランプ。
【請求項１７】
部分的に影になる角度幅が１°より小さい、請求項１３に記載するランプ。
【請求項１８】
部分的の影の範囲における２点の色度の変動Ｄｕｖが８より小さい、請求項１３に記載するランプ。
【請求項１９】
発光束の色度の変動Ｄｕｖが、発光束の中心と発光強度１０％の点の間で、８より小さい、請求項１３に記載するランプ。
【請求項２０】
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える光源であって、ＳＰＤの少なくとも２％が３９０ｎｍ〜４３０ｎｍの範囲にあり、前記光源によって照らされる高白色度標準試料のＣＩＥ白色度が、同じＣＣＴのＣＩＥ標準発光体（それぞれＣＣＴ＜５０００Ｋの場合は、黒体放射体、ＣＣＴ＞５０００Ｋの場合は、Ｄ発光体）に照らされる同じ試料のＣＩＥ白色度の−２０ポイント〜＋４０ポイント内であるようになる、光源。
【請求項２１】
発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える光源であって、ＳＰＤの少なくとも２％が約３９０ｎｍ〜約４３０ｎｍの範囲にあり、前記光源によって照らされる高白色度標準試料のＣＩＥ白色度が、同じＣＣＴのセラミック金属ハロゲン化物発光体に照らされる同じ試料のＣＩＥ白色度の−２０ポイント〜＋４０ポイント内であるようになる、光源。
【請求項２２】
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える光源であって、前記光源から発光された光が、出力の少なくとも２％が約３９０ｎｍ〜約４３０ｎｍの波長範囲にあるスペクトルパワー分布を特徴とし、前記光源によって照らされる高白色度標準試料の色度が前記光源の白色ポイントの色度から少なくとも２Ｄｕｖポイント、最大で１２Ｄｕｖポイント離れており、色度が実質的に色空間の青色方向にずれている、光源。
【請求項２３】
表面領域を有するバルク状ガリウムと窒素含有基板と、
前記表面を覆うように形成されたｎ型のガリウムと窒素を含むエピタキシャル材料と、
二重へテロ構造の領域、およびダブルへテロ構造の領域の各側に構成された少なくとも１つのダミー井戸構造を備える活性領域であって、前記少なくとも１つのダミー井戸構造の各々が、前記二重へテロ構造の幅の約１０％〜約９０％の幅を有する、活性領域と、
前記活性領域を覆うように形成されたｐ型のガリウムと窒素を含有するエピタキシャル層と、
前記ｐ型のガリウムと窒素を含有するエピタキシャル層を覆うように形成された接触領域、
を備える光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．（米国法典）§  １１９（ｅ）の下において２０１２年５月４日に出願した米国仮出願第６１／６４２，９８４号および２０１３年３月１４日に出願した米国仮出願第６１／７８３，８８８号の利益を主張するものであり、これらは各々参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は発光ダイオード（ＬＥＤ）による一般的な照明の分野に関係し、更により具体的には品質が改良されたＬＥＤランプの技術に関係する。
【背景技術】
【０００３】
従来の光源の有効性が限定されているために、一般的な照明のために高効率ＬＥＤ光源が求められている。近年、技術進歩のおかげで、充分な光束を提供するＬＥＤをベースとするランプにより、４０Ｗ及びそれを超える、例えば５００ｌｍ又はそれ以上の強度の一般的な照明用光源を置き換えることが可能になった。ＬＥＤをベースとするランプの光束を増強すると共に、それらが発生する光の品質を改善するという努力が強く続けられている。
したがって、そこには改良の必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００４】
よって、下記の構成、システム及び方法を実現できる改良された光のＬＥＤランプの技術をここに開示する。
第１の態様においては、１つのＬＥＤ装置を備えるＬＥＤランプが提供され、そのＬＥＤランプは５００ｌｍ以上の光束、及び出力の２％超が約３９０ｎｍ〜約４３０ｎｍの波長範囲で放射されるというスペクトルパワー分布（ＳＰＤ）を特徴とする。
【０００５】
第２の態様においては、５００ｌｍ以上の光束を特徴とするＬＥＤをベースとするランプが提供され、そのランプは４０ｍｍ２未満の底面積を有する１個以上のＬＥＤ光源ダイを備える。  
【０００６】
第３の態様においては、ＳＰＤの少なくとも２％が３９０ｎｍ〜４３０ｎｍの範囲にあり、その光源で照らされる高白色度標準試料のＣＩＥ白色度が同じ試料を同じＣＣＴのＣＩＥ標準発光体（それぞれＣＣＴ＜５０００Ｋの場合は、黒体放射体、ＣＣＴ＞５０００Ｋの場合は、Ｄ発光体）で照らされる同じ試料のＣＩＥ白色度の−２０ポイントから＋４０ポイントの内であるようになる、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）備える光源が提供される。
【０００７】
第４の態様においては、ＳＰＤの少なくとも２％が約３９０ｎｍ〜約４３０ｎｍの範囲にあり、その光源で照らされる高白色度標準試料のＣＩＥ白色度が同じ試料を同じＣＣＴのセラミック金属ハロゲン化物の発光体で照らした時のＣＩＥ白色度の−２０ポイントから＋４０ポイントの内であるようになる、ＬＥＤを備える光源が提供される。
【０００８】
第５の態様においては、光源から発せられる光が、出力の少なくとも２％が約３９０  ｎｍ〜約４３０ｎｍの波長範囲にあるスペクトルパワー分布を特徴とし、その光源で照らされる高白色度標準試料の色度がその光源の白色ポイントの色度から少なくとも２Ｄｕｖポイント、および最大１２Ｄｕｖポイントだけ離れており、そのような色度シフトがおおむね色空間の青色方向である、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える光源が提供される。
【０００９】
第６の態様においては、１つの表面領域を持つ、バルク・ガリウムと窒素を含む１つの基板と、当該表面領域の上に積層されたｎ−型のガリウムと窒素を含有する１つのエピタキシャル材料と、２重ヘテロ構造ウエル領域を備える１つの活性領域、及び当該２重ヘテロ構造ウエル領域の各面に構成された少なくとも１つのダミー・ウエルであって、その少なくとも１個のダミー・ウエルはそれぞれ、当該２重ヘテロ構造ウエル領域の幅の１０％〜９０％の幅を有するダミー・ウエルと、当該活性領域の上に積層されて形成されるｐ−型のガリウムと窒素を含むエピタキシャル物質と、および当該ｐ−型のガリウムと窒素を含むエピタキシャル物質の上に積層されて形成された接触領域を備える、光学素子が開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
当業者は、ここで説明される図面は、説明の目的のためだけであることを理解する。これらの図面は本開示の範囲を限定することを意図していない。
【００１１】
【図１Ａ】はある実施形態による改良された光のＬＥＤランプと比較する目的で、黒体と、青色ポンプＬＥＤと１個の蛍光体を使った通常のＬＥＤランプとのスペクトルパワー分布（ＳＰＤ）を、同じ３０００ＫのＣＣＴと、同等の光束によって比較したグラフである。
【００１２】
【図１Ｂ】はある実施形態による改良した光のＬＥＤランプと比較する目的で、黒体と、青色ポンプＬＥＤ及び１個の蛍光体を使用した従来のＬＥＤランプとのＳＰＤを、ＣＣＴが同じ６５００Ｋである、同等の光束によって比較したグラフである。
【００１３】
【図２Ａ】は改良した光のＬＥＤランプと比較する目的で、２つの赤っぽい物体をＣＣＴが２７００Ｋの従来のＬＥＤ光源からの光により照射したときにメタメリズムを発生している状況を示す。
【００１４】
【図２Ｂ】は改良した光のＬＥＤランプと比較する目的で、２つの赤っぽい物体をＣＣＴが２７００Ｋの従来のＬＥＤ光源からの光により照射したときにメタメリズムを発生している状況を示す図２Ａのスケッチである。
【００１５】
【図３】はある実施形態による改良した光のＬＥＤランプと比較する目的で、黒体と従来のＬＥＤランプの短波長ＳＰＤの相違度（ＳＷＳＤ）の詳細を、ＣＣＴが同じ３０００Ｋである、同等の光束によって比較したグラフである。
【図４】は共にＣＣＴが３０００Ｋに保たれた白熱光源と従来のＬＥＤ光源に対する、光学的増白剤による白紙の総合放射輝度率を示すグラフである。
【図５Ａ】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプを比較するために、ＬＥＤランプのシステムに使われている反射カップを示す。
【図５Ｂ】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプを比較するために、複数のＬＥＤ光源を持つ反射カップを示す。
【図６】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプを比較するために、影を測定する実験設定を示す。
【００１６】
【図７】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプを比較するために、従来のＬＥＤをベースとするＭＲ１６ランプの、投影された影を通る相対光強度と角度の関係を示す。
【００１７】
【図８】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプに使われたＭＲＩ６ランプ本体、光学レンズ、および紫色ポンプＬＥＤと蛍光体のミックスが含まれているＬＥＤ光源の構成のスケッチである。
【００１８】
【図９Ａ】は実施形態に基づき、共にＣＣＴが３０００Ｋで同等の光束による、黒体と改良された光のＬＥＤランプとのモデル化されたＳＰＤ比較を示すグラフである。
【図９Ｂ】は実施形態に基づき、ＣＣＴが３００Ｋの発光体と改良された光のＬＥＤランプとのＳＰＤ比較を示すグラフである。
【図１０】は実施形態に基づき、Ｄ６５発光体と改良された光のＬＥＤランプとのＳＰＤ比較を示すグラフである。
【００１９】
【図１１】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプを比較するために、共に実施形態のＳＰＤ紫色部の関数としてＣＣＴが３０００Ｋである、黒体放射体と当該実施形態の間の短波長ＳＰＤ相違度を示すグラフである。
【００２０】
【図１２】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプを比較するために、共に実施形態のＳＰＤ紫色部のの関数としてＣＣＴが６５００Ｋである、発光体Ｄ６５と当該実施形態の間の短波長ＳＰＤ相違度を示すグラフである。
【図１３Ａ】は共にＣＣＴが２７００Ｋである、従来のＬＥＤ光源、および特定の構成によって照射されている２つの赤っぽい物体を示す画像の図である。
【図１３Ｂ】は共にＣＣＴが２７００Ｋである、従来のＬＥＤ光源、および本発明の構成によって照射されている２つの物体を示す図１３Ａのスケッチである。
【００２１】
【図１４】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプを比較するために、共にＣＣＴが３０００Ｋに保たれた白熱光源と選択された実施形態に対する、光学的増白剤による白紙の総合放射輝度率示すグラフである。
【図１５】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプを比較するために、ＣＣＴが６５００Ｋの光源のＣＩＥ白色度を示すグラフである。
【図１６Ａ】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプを比較するために、ＣＣＴが３０００Ｋの光源の計算されたＣＩＥ白色度を示すグラフである。
【図１６Ｂ】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプを比較するために、ＣＣＴが３０００Ｋの光源のＣＣＴ補正済み白色度を示すグラフである。
【００２２】
【図１７】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプを比較するために、従来のＬＥＤに基づくＭＲ１６ランプと実施形態との、投影された影を通る相対光束と角度の関係を示す。
【図１８Ａ】は複数光源の従来のＬＥＤランプによる照明の下の手の影を示す図である。
【図１８Ｂ】はここに開示された実施形態の照明の下の手の影を示す図である。
【図１９Ａ】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプに使用されるＭＲ−１６Ａフォームファクターーランプを示す。
【図１９Ｂ】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプに使用されるＰＡＲ３０フォームファクターーランプを示す。
【図１９Ｃ１−１９Ｃ２】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプに使用されるＡＲ１１１フォームファクターーランプを示す。
【図１９Ｄ１−１９Ｄ２】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプに使用されるＰＡＲ３８フォームファクターーランプを示す。
【図２０】はビーム角度の関数としての、５０ワットのＭＲ−１６ランプの中心ビーム出力の燭光要件を示すグラフである。
【００２３】
【図２１】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプを比較するために、様々な光源で照明した様々な物体ののＣＣＴ補正済み白色度の実験による測定値を示すグラフである。
【００２４】
【図２２】は実施形態に基づき、改良された光のＬＥＤランプを比較するために、ＣＣＴが３０００Ｋである様々な光源の光源で照明された高白色度参照標準の（ｘ，ｙ）座標を示すグラフ２２００である。
【図２３】は実施形態に基づき、ＣＣＴが５０００ＫであるＬＥＤランプの実験的ＳＰＤを示すグラフである。
【図２４】は平らなキャリアとカットキャリアを使い、パッケージ化された発光素子の概要図である。
【図２５−３６】は反射モード構成を使ったパッケージ化された発光素子代替品の図である。
【００２５】
【図３７】は先行技術として知られれている単一量子井戸（ＳＱＷ）、多重量子井戸（ＭＱＷ）、およびダブルヘテロ構造（ＤＪ）のためのバンド・ギャップ構造の、及び本開示で提供されるＳＤＨ−１及びＳＤＨ−２のためのバンドギャップ構造の概要図である。
【００２６】
【図３８Ａ−３８Ｄ】は標準ＬＥＤ構造及び本開示で提供されるｍ−面ＳＤＨＬＥＤ構造のＥＬ１００出力（ｍｗ）と  波長（ｎｍ）を示す（図３８Ａ）、標準ＬＥＤ構造及び本開示で提供されるｍ−平面ＳＤＨＬＥＤ構造のＥＬ１０００出力（ｍｗ）と  波長（ｎｍ）を示す（図３８Ｂ）、パッケージ化されたＬＥＤの外部量子効率  と電流密度（Ａ／ｃｍ２）（図３８Ｃ）、及び標準ＬＥＤ及び本開示で提供されるＳＤＨＬＥＤの電流密度  １００  Ａ／ｃｍ２から４００  Ａ／ｃｍ２に対する外部両性効率パーセントにおけるロールオフを示す（図３８Ｄ）である。
【００２７】
【図３９Ａ】は非ＳＤＨＬＥＤと本開示で提供されるＳＤＨＬＥＤの１３０°ＣにおけるＺ係数（高／低温係数、％）とＥＬ１００波長（ｎｍ）を示す。測定はｍ−面ＳＤＨ構造上で行われた。ＡｌＧａｎバリヤとクラディング層を持つ素子においては、ウエーハ上で８０％以上のＺ係数が測定された。
【図３９Ｂ】は非ＳＤＨＬＥＤと本開示で提供されるＳＤＨＬＥＤの１３０°ＣにおけるＺ係数（高／低温係数、％）とＥＬ１０００波長（ｎｍ）を示す。
【００２８】
【図４０】はｍ−面ＳＤＨＬＥＤの低温フォトルミネッセンス特性を示す。グラフは本開示で提供されたｍ−面ＳＤＨＬＥＤの温度４Ｋ、７５Ｋ、３００Ｋ、及び４２３Ｋにおける内部量子効率とＪを示す。
【００２９】
【図４１】は本開示で提供されるｍ−面ＳＤＨＬＥＤの外部量子効率  と  電流密度（Ａ／ｃｍ２）のグラフを示す。  図示のように、最適化されていない光抽出を有する素子では４００  Ａ／ｃｍ２において約４５％のＥＱＥが得られた。ピークから  ４００Ａ／ｃｍ２への５％以下の電流ドロップが観察された。室温と１５０°Ｃ  の間で２２％以下の温度低下に相当する１５０°Ｃにおける７８％超の高／低温係数も観察された。
【図４２】はＬＥＤ装置構造の１つの実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本書において用語「蛍光体」とは任意の波長変換用組成物を意味する。
用語「ＣＣＴ」とは相関色温度を意味する。
本書において用語「ＳＰＤ」とはスペクトルのスペクトル・パワー分布（たとえばスペクトルパワーと波長の分布）を意味する
本書において用語「ＦＷＨＭ」とはＳＰＤの半値全幅を意味する。
【００３１】
用語「ＯＢＡ］とはある波長域の光を吸収し、他の波長幅の光を放射することで認知される白色度を増す、光学的増白剤を意味する。一般的には紫外線から青色域への変換が生じる。
【００３２】
本書において頭字語「ＳＷＳＤ］とは短波長ＳＰＤ相違度、すなわち短波域における２つのＳＰＤの間の相違を表す数値を意味する。この装置は本出願の中で更に具体的に定義される。
【００３３】
本書において用語「総合放射輝度率」とは同じ照明と検知条件下においてある物体から反射及び出力される放射エネルギーの完全反射散光器から反射される放射エネルギーに対する比率を意味する。
本書において用語「Ｄｕｖ」とは色座標（ｕ’１，ｖ’１）及び（ｕ’２，ｖ’２）の２つの色点の間の色度差を意味し、次のように定義される。
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本書において用語「紫色漏れ」（ｖｉｏｌｅｔ  ｌｅａｋ）とは３９０ｎｍから４３０ｎｍの範囲のＳＰＤの一部分を意味する。  
本書において用語「ＣＣＴ補正済み白色度」とは６５００Ｋを除くＣＣＴに適用可能なＣＩＥ白色度の公式の一般化を意味する。
本書において用語「高白色度標準試料」とは公称ＣＩＥ白色度が約１４０の市販の白色度標準品を意味し、それはさらに本書において詳細に説明される。
【００３４】
本書において用語「ラージ試料セットＣＲＩ」とは色誤差計算が８個の試料でなく多数の試料についての平均値である演色評価数の一般化を意味し、それはさらに本書において詳細に説明される。
ここで実施形態について詳細に説明する。開示される実施形態は請求項の範囲を限定することを意図していない。
【００３５】
波長変換物質はセラミック又は半導体粉末蛍光体、セラミック又は半導体板状蛍光体、有機又は無機ダウンコンバータ、アップコンバータ（反ストークス）、ナノ粒子及びその他の波長変換をもたらす材料であることができる。以下にそれらの例を示す。
（Ｓｒｎ，Ｃａ１−ｎ）１０（ＰＯ４）６＊Ｂ２Ｏ３：Ｅｕ２＋（ここで０≦ｎ≦１）
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）５（ＰＯ４）３（Ｃｌ，Ｆ，Ｂｒ，ＯＨ）：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋ 
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＢＰＯ５  ：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋ 
Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ８＊２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ２＋ 
（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋，  Ｍｎ２＋ 
ＢａＡｌ８Ｏ１３：Ｅｕ２＋ 
２ＳｒＯ＊０．８４Ｐ２Ｏ５＊０．１６Ｂ２Ｏ３：Ｅｕ２＋
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋
Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋
（Ｙ，Ｇｄ，Ｌｕ，Ｓｃ，Ｌａ）ＢＯ３：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋
（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，  Ｂａ，Ｚｎ）２Ｓｉ１−ｘＯ４−２ｘ：Ｅｕ２＋（ここで０≦ｘ≦０．２）
（Ｃａ，  Ｓｒ，  Ｂａ）ＭｇＳｉ２Ｏ６：Ｅｕ２＋
（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ）２Ｓ４：Ｅｕ２＋
（Ｃａ，Ｓｒ）８（Ｍｇ，Ｚｎ）（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋
Ｎａ２Ｇｄ２Ｂ２Ｏ７：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋
（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ，Ｚｎ）２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋
（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）２Ｏ３：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋
（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋
（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）ＶＯ４：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋
（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ２＋，Ｃｅ３＋
（Ｙ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｌａ，Ｓｍ，Ｐｒ，Ｌｕ）３（Ｓｃ，Ａｌ，Ｇａ）５−ｎＯ１２−３／２ｎ：Ｃｅ３＋（ここで０≦ｎ≦０．５）
ＺｎＳ：Ｃｕ＋，Ｃｌ−
（Ｙ，Ｌｕ，Ｔｈ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋
ＺｎＳ：Ｃｕ＋，Ａｌ３＋
ＺｎＳ：Ａｇ＋，Ａｌ３＋
ＺｎＳ：Ａｇ＋，Ｃｌ−
ＬａＡｌ（Ｓｉ  6-ｚ  Ａｌ  ｚ）（Ｎ  10-ｚ  Ｏｚ）：Ｃｅ３＋（ここでｚ  ＝  １）
（Ｃａ，  Ｓｒ）Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋
ＡｌＮ：Ｅｕ２＋
ＳｒＹ２Ｓ４：Ｅｕ２＋
ＣａＬａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＰ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋
（Ｙ，Ｌｕ）２ＷＯ６：Ｅｕ３＋，Ｍｏ６＋
ＣａＷＯ４
（Ｙ，Ｇｄ，Ｌａ）２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋
（Ｙ，Ｇｄ，Ｌａ）２Ｏ３：Ｅｕ３＋
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ｎＳｉｎＮｎ：Ｅｕ２＋（ここで２ｎ＋４＝３ｎ）
Ｃａ３（ＳｉＯ４）Ｃｌ２：Ｅｕ２＋
（Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ）２−ｎＣａｎＳｉ４Ｎ６＋ｎＣ１−ｎ：Ｃｅ３＋，（ここで０≦ｎ≦０．５）
（Ｌｕ，Ｃａ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｙ）α−ＳｉＡｌＯＮ  を  Ｅｕ２＋  及び／又は  Ｃｅ３＋でドープしたもの
（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＳｉＯ２Ｎ２：Ｅｕ２＋，Ｃｅ３＋
Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋
（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋
ＣａＡｌＳｉ（ＯＮ）３：Ｅｕ２＋
Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋
ＬａＳｉ  ３Ｎ５：Ｃｅ３＋
Ｓｒ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋
（ＢａＳｉ）Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋
【００３６】
Ｍ（ＩＩ）ａＳｉｂＯｃＮｄＣｅ：Ａ、ここで （６＜ａ＜８，  ８＜ｂ＜１４，１３＜ｃ＜１７，５＜ｄ＜９，０＜ｅ＜２）であり  Ｍ（ＩＩ）は（Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｔｍ，Ｃｄ）をを２価化されたものであり、また  Ａ  は（Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｍｎ，Ｂｉ，Ｓｂ）である
ＳｒＳｉ２（Ｏ，Ｃｌ）２Ｎ２：Ｅｕ２＋
ＳｒＳｉ  ９Ａｌ１９  ＯＮ３１  ：Ｅｕ２＋
（Ｂａ，Ｓｒ）Ｓｉ２（Ｏ，Ｃｌ）２Ｎ２：Ｅｕ２＋
ＬｉＭ２Ｏ８：Ｅｕ３＋、ここでＭ＝（Ｗ  または  Ｍｏ）
【００３７】
ここでの出願の目的において、もし蛍光体が２個以上のドーパントイオンを持っている場合（すなわち上記の蛍光体においてコロン記号のあとにイオンが来るもの）、その蛍光体は少なくとも１個の（しかし必ずしも全てであるわけではない）それらのドーパントイオンをその物質中に持っていることを意味するとみなされる。言いかえれば、当業者が理解するように、この種の記号は蛍光体がそれらの指定されたイオンいずれかまたはすべてを処方の中のドーパントとして含む得ることを意味する。  
【００３８】
さらに、ナノ粒子、量子ドット、半導体粒子、およびその他のタイプの材料は波長変換物質として使用できるものとみなされる。上記のリストは代表的な物質であり、ここに述べられた実施形態に使用できる全ての物質を含むとして理解すべきではない。従来の光源の有効性が限定されているために、一般的な照明のための高効率ＬＥＤ光源が求められている。最近の技術進歩により、ＬＥＤをベースとするランプが４０Ｗからそれ以上、たとえば５００ｌｍからそれ以上の範囲までもで、一般的な照明手段の代替品と成り得るようになっている。
【００３９】
それらの従来のＬＥＤランプは４４０ ｎｍから４６０ｎｍで発光するポンプＬＥＤおよび蛍光体の混合物を用いて白色を発生している。青色ポンプＬＥＤ（例えば約 ４５０ ｎｍ）を従来のＬＥＤランプに応用することを選択することは、それらのＬＥＤの性能が一般的な照明として使用するのに充分な光（例えば５００ｌｍ）を発生することが可能になったからである。
ＬＥＤランプの光束強度をさらに増大し、また、発生される光の品質を向上させる強い需要傾向が存在する。
ＬＥＤをベースとするランプは下記のようないくつかの要素から成る。
光を発生するＬＥＤと蛍光体を含むＬＥＤ光源（又はモジュール）、ＬＥＤ光源が取り付けられるランプ本体、及びＬＥＤ光源が発生する光の方向を変えたり、拡散する光学レンズ又はその他の光学要素。
【００４０】
以下に、従来のＬＥＤランプが発生する光の品質における重要な限界について述べる。これらの問題のいくつかは青色ポンプＬＥＤの使用、また、いくつかははＬＥＤ光源の使用範囲の拡張、及び／または複数のＬＥＤ光源の使用に関係している。．
【００４１】
演色評価数（ＣＲＩ）は光源の品質を評価する時に広く使用される、公認の測定基準である。それは光源が基準発光体の色を同じ演色評価数（ＣＣＴ）で再生する能力を、数値的に表す方法を提供する。しかしながら、様々な場合において前述のＣＲＩは演色評価を正確に述べることができない。
【００４２】
実際のところ、ＣＲＩは理想的な黒体の放射体と光源の間の類似性を照明された試験色見本（ＴＣＳ）のいろを比較して近似的に評価するだけである。これらのＴＣＳは広い反射スペクトラムをゆっくりした変化で表示するので光源のスペクトルパワー分布（ＳＰＤ）の急激な変動を敏感に捉えることができない。ＴＣＳテストはカラー・マッチングの点で厳格な試験を課さず、波長の狭い範囲で生じるスペクトル相違を許容する傾向がある。
【００４３】
しかしながら、人間の目はＳＰＤの微細な変化に敏感である。たとえば、規則的な反射スペクトルが少ない物体、又は版社スペクトルがＣＲＩ  ＴＣＳのどれかに近くない物体を見ているときに生じる。そのような場合、黒体と光源の間の狭い波長範囲における相違を観察者が認めて、不適切な演色であると判断するかも知れない。そこで、実際に発光体のメタメリズムを確実に防ぐ唯一の方法は、基準発光体のＳＰＤを全ての波長においてマッチさせることである。
【００４４】
図１Ａは改良された光のＬＥＤランプと比較する目的で、黒体１０２と、青色ポンプＬＥＤと１個の蛍光体を使った従来のＬＥＤランプ１０４とのＳＰＤを、同じ３０００ＫのＣＣＴと、同等の光束によって比較したグラフである。  
【００４５】
基準発光体と従来のＬＥＤのＳＰＤ比較を３０００Ｋ及び６５００ＫのＣＣＴのそれぞれについて、図１Ａ及び図１Ｂに示す（３０００Ｋの基準は黒体１０２、６５００ＫについてはＤ６５発光体）。ＳＰＤの相違度は、従来のＬＥＤ光源は４５０ ｎｍ周辺の狭いスペクトラムを持つ青色ポンプＬＥＤと、蛍光体励磁と放射の間のストークスシフトで分離された、長波長の出力を持つ蛍光体を使用しているという点で短波長域において特に顕著である。したがって、それらのＳＰＤはストークスシフトにより、４５０ｎｍ付近の青色域１０８で強すぎ、紫色１０６（３９０ｎｍ〜４３０ｎｍ）で弱すぎ、そしてシアン域１１０（４７０ ｎｍ〜５００ ｎｍ）で弱い。
【００４６】
図１Ｂは改良した光のＬＥＤランプと比較する目的で、基準発光体（Ｄ６５発光体１２６）と、従来のＬＥＤ及び１個の蛍光体を使用した従来のＬＥＤランプとのＳＰＤを、ＣＣＴが同じ６５００Ｋである、同等の光束によって比較したグラフである。
【００４７】
前述のように、既に示した６５００ＫにおけるＳＰＤを含む、様々なＣＣＴにおけるＳＰＤの相違度は、従来のＬＥＤ光源は４５０ ｎｍ周辺の狭いスペクトラムを持つ青色ポンプＬＥＤと、蛍光体励磁と放射の間のストークスシフトで分離された、長波長の出力を持つ蛍光体を使用しているという点で短波長域において特に顕著である。
【００４８】
更にそのような相違点はＣＲＩでは充分に説明されていない。事実、最近の学術研究によればＣＲＩの基礎であるカラーマッチング関数は短波長域［例えば紫、青及びシアン周波数）における人間の目の感度を過小評価している。したがって、短波長域において基準スペクトルにマッチングさせることの重要性はＣＲＩによって適切に説明されておらず、従来のＬＥＤ光源において、この問題は充分に重要視されていない。この領域におけるＳＰＤマッチングを改善することにより、ＣＲＩの予測以上に光の実際の品質を向上させることができる。
【００４９】
図２Ａは改良した光のＬＥＤランプと比較する目的で、２つの赤っぽい物体をＣＣＴが２７００Ｋの従来のＬＥＤ光源からの光により照射したときの状況を示す図２Ａ００である。
【００５０】
図２Ａは昼光照明の下では同じ色点を有する２つの赤っぽい布を示す。この写真は２７００Ｋの従来のＬＥＤ光源の照明で撮影された。この場合、物体Ａ（２０２）はよりオレンジがかって、物体Ｂ（２０４）はより青みがかって見える。これはメタメリズム（すなわち、物体の意図は異なる発光体の下では異なる色に見えることがある）の顕れによるものである。いくつかの場合では、これは望ましくない。ここで図示するように、２種類の布はマッチするべく選ばれたが、ＬＥＤ照明の下では異なる色に見える（すなわち、人間の視覚がそのように捉える）。
【００５１】
図２Ｂは改良した光のＬＥＤランプと比較する目的で、２つの赤っぽい物体をＣＣＴが２７００Ｋの従来のＬＥＤ光源からの光により照射したときの状況を示す図２Ａ  のスケッチ２Ｂ００である。
【００５２】
図２Ｂは昼光照明の下では同じ色点を有する２つの赤っぽい布を示す。スケッチにより示したように、物体の色は顕著に異なってみえるが、これはメタメリズムの顕れである。これは場合により不都合である。ここれでは２つの布（物体Ａ２０２  と物体Ｂ２０４）は色がマッチするように作られているにもかかわらず、ある特定のＬＥＤ照明の下では異なって見える。
【００５３】
ＳＰＤマッチングをＣＲＩよりも正確に数値で表すためには、ＣＲＩ法（一定の規格で色座標を比較）を使うこともできるが、ＳＰＤの詳細のさらに優れた試料を採取するために、ＴＣＳで与えられるものよりさらに広範囲にさらに感度良く反射スペクトルをもつ規格を含むより広範囲の規格を使うことが望ましい。．
【００５４】
ここに説明する実施形態はＣＲＩをより広範囲の規格に照らして一般化するものである。膨大な数の物理的に現実的な、ランダム反射スペクトルを数値的にシミュレートすることが可能である。その様なスペクトルの集合はカラースペース全体を網羅する。そのような方法（例えば、ホワイトヘッドとモスマンの方法の１つ）を使用することにより、膨大な数のスペクトル、例えば１０６個のスペクトルを計算し、従来のＴＣＳの代わりにそれらのスペクトルを使うことができる。その様なスペクトルの色誤差を計算することが可能である。さらに、メタメリズムに起因して、カラースペース（例えば１９６４（ｕｖ）スペース）の中の同じ座標に多くのスペクトルが対応するので、カラースペースは個別のスペクトルセルを使って定義することが可能であり、カラースペースの各セル中の平均的な色誤差を計算することができる。また、色誤差は全てのセルに対して平均化され、大きな試料セットのＣＲＩ値が算出され得る。さらにここに述べるように、この手法は円滑に機能する。例えば異なるセットのランダムなスペクトルは現実的なＬＥＤスペクトルに対して同様な大きな試料セットのＣＲＩ値（例えば約１ポイント以内）をもたらし、大きな試料セットのＣＲＩ値は個別化されたグリッドの細部には大きく依存しない。この手法を使用することにより、従来のＬＥＤランプ（ＣＲＩ  値が約８４）は大きな試料セットのＣＲＩは僅かに約６６であり、それは遥かに低い値である。これはＣＲＩのアプローチを大きい試料セットに拡大する（例えばカラースペース全体を網羅する）ことにより、演色評価の推定を大幅に改善することができる。量的分析によれば推測値の差異は主としてＬＥＤ光源のスペクトルの長短波長端部において発生し、それは黒体からの偏りが大きいことが原因である。
【００５５】
ＳＰＤの相違度の推定の正攻法として、可視波長域の２つのＳＰＤの間の距離を適切な応答関数で加重して積分することである。例えば、円錐の基礎値Ｓ、Ｌ及びＭ（人間の目の中の円錐受容体の生理学的反応）を選択することができる。短波長反応Ｓは約４００ｎｍから約５００ｎｍの領域で特に敏感であり、この範囲ののＳＰＤ差異を数値化するための加重関数として適している。
例示的な定量化として、短波長ＳＰＤ差異（ＳＷＳＤ）は下記のように定義される：
2020205259.tif 000004
【００５６】
ここで  ＬＥＤ（λ）はＬＥＤ光源のＳＰＤである。ＢＢ（λ）は同じＯＣＴと同等な光束を持つ基準発光体のＳＰＤである。恒例により、基準発光体は５０００Ｋより低い黒体であり、さもなければＣＩＥ標準発光体Ｄの１つの様相である。Ｓ（λ）は短波長円錐体基礎値である。長波長域におけるＳＰＤを研究すれば、Ｌ及びＭに対するその他の円錐体応答関数も定義することができることに注目すべきである。
【００５７】
図３は改良した光のＬＥＤランプと比較する目的で、ＣＣＴが同じ３０００Ｋである、同等の光束によって比較した場合の従来のＬＥＤと黒体の間のＳＷＳＤの詳細を示すグラフ３００である。  
【００５８】
図３はＣＣＴが３０００Ｋの従来の市販ＬＥＤのＳＷＳＤの詳細を示す。予想に違わず、差異に対する寄与は紫色域１０６、青色域１０８、およびシアン域１１０から生じている。
【００５９】
観察者は、いくつかの用途では、非常に鮮やかな色が求められることを認識する。そのような用途に対しては、色の忠実性は彩度よりも重要性が少ない。従って黒体ＳＰＤに対する完全な合致を求めるのではでなく、むしろ彩度／色度を際立たせるＳＰＤを追求する。ここでも、この効果はＣＲＩ値では補足されない
【００６０】
ランプが適正な色を提供することは重要だが、なかでも白色の提供が最も重要である。この２つの尺度は同等ではない。事実、日常我々が目にするほとんどの白色物体は一般的に光学的増白剤（ＯＢＡ）または蛍光白色剤（ＦＷＡ）と呼ばれる蛍光物質の使用のおかげで高度の白色を見せている。これらのＯＢＡは紫外線／紫色波長域の光及び青色域の蛍光を吸収する。青色域における更なるスペクトル寄与が人間の白色度の認識を高めることが知られている。一般的にＯＢＡを含んでいる物体としては、白紙、白布、洗剤などが含まれる。
【００６１】
図１Ａ及び図１Ｂで示したように従来のＬＥＤ光源のＳＰＤは紫色域及び紫外線域への寄与を欠いている。したがって、ＯＢＡ蛍光が励振されることがなく、白色認識度が低下する。
【００６２】
図４は改良した光のＬＥＤランプと比較する目的で、共にＣＣＴが３０００Ｋである白熱光源及び従来のＬＥＤの下のの増白剤を含む白紙の試料の総合放射輝度率を示すグラフ４００である。  
【００６３】
図４は共にＣＣＴが３０００Ｋである黒体放射体（実際はハロゲンランプ）と従来のＬＥＤで照明した場合の一枚の白紙の総合放射輝度率を示す。総合放射輝度率は光源ＳＰＤによって正規化された発射光を代表するものであり、反射と蛍光発光の両方を含んでいる。黒体１０２において、際立ったピーク（例えば蛍光発光ピーク４０２）は約４３０ｎｍ付近で観察されるが（総合放射輝度率が１以上）、これは紫外線及び紫色によって励振されたＯＢＡの蛍光によるものである。一方、従来のＬＥＤランプ１０４において、蛍光が励振されることはなく、その総合放射輝度率は単純に紙の反射スペクトルに等しい。
【００６４】
様々な光源はそれらのＳＰＤが紫及び紫外線の光を含んでいるのでＯＢＡを励振することができる。そのような光源にはある種の白熱及びハロゲン光源、並びにある種の金属ハロゲン化物光源が挙げられる。
【００６５】
この効果を数量化するためには、白色性の評価の物差しとして認められているＣＩＥ白色度を使うことができる。ＣＩＥ白色度は“Ｐａｐｅｒ  ａｎｄ  ｂｏａｒｄ  ―  Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＣＩＥ  ｗｈｉｔｅｎｅｓｓ，  Ｄ６５／１０°［紙及び板紙―ＣＩＥ白色性の決定］（戸外昼光）”、ＩＳＯ国際規格１１４７５：２００４Ｅ（２００４）に定義されている。
【００６６】
表１は様々な発光体により照明された場合の市販されている高白色度紙について、それぞれ対応するＣＩＥ白色度を示す。各参照発光体を特性化する際、示された値は３６０ｎｍ以下の放射が無いものと仮定している（例えば対応するランプにＵＶカットフィルタがあるため）。従来の青色ポンプＬＥＤ発光体の下における白色度は白熱発光体の下における場合より著しく低い。ＣＣＴが３０００Ｋの場合、白色度の数値は常にマイナスであることに注意すべきであるが、これは基準の発光体が６５００ＫであるとするＣＩＥ白色度の定義によるものである。従って、ＣＩＥ白色度の絶対値は、６５００Ｋ以外のＣＣＴを示すものではないが、ＣＩＥ白色度の相対的な変化は、白色度の認識を強める青色方向への望ましいカラーシフトを数値化した白色度の変化を示すものとしてそれなりの意味がある。したがって、標準発光とＬＥＤの間のＣＩＥ白色度における３０点の差は人間の白色度認識では非常に大きい差を示唆する。
[表１]
2020205259.tif 000005
【００６７】
６５００ＫのＣＣＴのために定義されたＣＩＥ白色度の式を直接使用する代わりに、ＣＩＥ白色度の公式を他のＣＣＴを使う光源に適用することもできる。これにはＣＩＥ白色度の公式に基礎で使われている数学を使えばよい。例えばその数学的処理は、ＣＩＥ白色度の公式を導出する時に用いられた手法に類似した手法に変更した係数を当てはめて行うことであり、それをここでは「ＣＣＴ修正済み白色度」と呼ぶ。ＣＣＴ補正済み白色度はＯＢＡを含んでいる物体の照明の下での青色シフトを数値化する。しかし、ＣＣＴ補正済み白色度の公式を使用する時に発光体のＣＣＴが考慮に入っているので、結果として得られる白色度は正の値となり、絶対値はいかなるＣＣＴに対しても意味がある。
【００６８】
表２は３００Ｋ発光体で表１の説明と同じ市販の紙を照明した時のＣＣＴ補正済み白色度を示す。上に考察したように、ＣＣＴ補正済み白色度の絶対値は２つの発光体の間の白色度の差という点で意味がある。
表２：３００Ｋ発光体のＣＣＴ補正済み白色度
【００６９】
【表２】
2020205259.tif 000006
【００７０】
要約すれば、上記の考察は、従来のＬＥＤはそのＳＰＤの中に紫色又は紫外線の放射が含まれていないためにＯＢＡを含んでいる物体の白色度を表すことができないことを示す。
影の管理
【００７１】
ランプは影を発生する。影の様相は、ランプの特性に依存する。一般的に、拡張された光源は鈍い、ぼんやりとした影を発生し、一方、点状の光源は非常にはっきりとしたな影を発生する。この傾向は照明された物体がランプの近くにあるほど顕著である。影の鋭さを減少するのはたやすいことである（たとえば光源に反射カップやディフューザを付け加える）。一方、拡張された光源からはっきりした影を得ることは容易ではない。ある種の用途においてははっきりしたな影が望まれる。  
【００７２】
一般的な照明において有用であるために、ＬＥＤランプは最低限の光束を提供しなければならない。出力の発散と電源効率の限界の故に、これは１つのランプ器具に複数個のＬＥＤを配備することによって達成される。これらのＬＥＤ光源はランプ内にわたって配置され、したがって光源が大きくなり、ぼやけた影を発生する。これは白熱光源でも大きい反射カップを使うハロゲンＭＲ−１６ランプでも同じである。
図５Ａは改良された光のＬＥＤランプのシステムに使われる反射カップ５Ａ００を示す。
【００７３】
図５Ａ及び５ＢはハロゲンＭＲ−１６電球５０２及び複数光源ＬＥＤ  ＭＲ−１６  ５０６及び付属する反射カップ５０４により提供される拡張された光源領域を示す。もちろん、複数個の光源５０６（たとえばＬＥＤ）は複数の影を発生するが、それは照明されたシーンを「汚染する」し見る者の気を逸らすというので、望ましくないとされる。ランプが照明される物体から遠く離れていない限り、複数のランプで１つの影を創ることは不可能である。
【００７４】
図５Ｂは改良された光のＬＥＤランプの比較のために、複数のＬＥＤ光源を有する反射カップ５Ｂ００を示す。影の質を改良するために必要なのは、制限された横方向の拡張を有する単一のである（例として図８参照）。
図６は改良された光のＬＥＤランプの比較のために、投影される影を測定するための実験的な装置６００である。  
【００７５】
図６は影の鋭さを評価するために使用するのに用いることのできる実験装置の説明図である。端６１２はスクリーン６０２から９０ｃｍのところにあり、不透明物体６０４の端はスクリーンから１０ｃｍ離れて、光ビーム６１０の中心線に位置している。投影された影は観測点６１４から１．２ｍの点で観察され、観測角は２５度である。また、図には完全影６０６及び部分的な影６０８が示されている。完全影６０６はスクリーンに全く光が到達しない領域に対応する。部分的な影６０８はスクリーン上でいくらか光が当たる領域であり、その領域内では光の強度が完全な信号からム信号まで変化する。
【００７６】
図７は改良された光のＬＥＤランプの比較のため、従来のＬＥＤに基づくＭＲ−１６ランプによる投影された影の相対的な光束と角度の関係を示すグラフ７００である。縦の破線は部分影領域の始まりと終わりを示す。
【００７７】
図７はそのような実験における投影された影の断面を示す。光度により、明るい領域７０６、完全影領域７０２、及び部分影領域７０４に分けられる。影の鋭さは部分影領域の角度幅で数値化され、この例の場合は１度である。この場合の光源は従来のＬＥＤ  ＭＲ−１６ランプであるが、ＬＥＤベース及びハロゲンＭＲ−１６ランプもよく似た結果をもたらす。
【００７８】
最後に、複数のＬＥＤ光源を使うランプは異なる色点のＬＥＤを使うことがある。たとえば、１つの光源は青みがかったＳＰＤを、別の光源は赤みがかったＳＰＤを持ち、そして平均として所望のＳＰＤが得られるということもある。その場合、発生する影は単にぼんやりしているだけでなく、色のついた変化があらわれ、望ましくない結果となることもある。これは不完全影の各部における色座標（ｕ’，  ｖ’）を測定することにより評価することができる。
【００７９】
ここで必要とされるのは、一般的な照明のために充分な光束を提供し、同時に以下のの問題のいくつか、または全てに対処するＬＥＤ光源である：参照ＳＰＤのスペクトルとの一致、高い白色度、及び小さなＬＥＤ光源。
ここで開示する構成は、一般照明用として充分な光速をもたらし、標準的なＬＥＤに基づくランプよりも優れた品質の光を与えるＬＥＤに基づくランプである。  
【００８０】
代表的な実施形態は、以下のとおりである。直径３０ｍｍの光学レンズ、及び３つの蛍光（ブルー、グリーン及びレッド蛍光）をポンプする紫色放射ＬＥＤからなる、１個のＬＥＤ光源を含むＭＲ−１６ランプであって、放射出力の２〜１０％が波長が３９０ ｎｍ〜４３０ ｎｍの範囲にあるもの。このランプは少なくとも  ５００ｌｍの光束を放射する。この高い光束は、電流密度  ２００Ａ／ｃｍ２  において２００Ｗ／ｃｍ２以上を出力し、ジャンクション温度は１００ｏＣ以上であるような高い出力密度での高い効率をもたらす前述のＬＥＤによって達成される。
【００８１】
図８は改良された光のＬＥＤランプに使用されるＭＲ−１６ランプボディの実施形態のスケッチ８００である。図８は改良された光のＬＥＤランプに使用されるＭＲ−１６ランプボディ８０４、光学レンズ８０２、及び紫色ポンプＬＥＤ８０８と蛍光体ミックス８０６を含むＬＥＤ光源を示す。  
構成の詳細に依存して、様々の実施形態により上述の問題の１つ又はいくつかが解決される。  
【００８２】
青色〜紫色域におけるＳＰＤ差異を減少するためには、ＬＥＤランプのスペクトルパワー分布を補正する必要がある。開示された構成は紫色ポンプＬＥＤによってこれを達成する。代表的な実施形態は、これらの紫色ポンプＬＥＤは１個の青色蛍光体をポンプする。一部の実施形態における青色蛍光体のＦＷＨＭは３０ｎｍ超である。典型的な青色ポンプＬＥＤ（そのスペクトルＦＷＨＭはほぼ２０ｎｍである）と対照的に、その様な広いスペクトルの蛍光体を使用することは対象となる黒体のＳＰＤに合致させることを支援する。
図９Ａは黒体と改良された光のＬＥＤランプ（構成９０２を参照）のモデル化されたＳＰＤの比較を示すグラフ９Ａ００である。  
図９Ａは共に３０００ＫのＣＣＴと同等な光束を持つ実施形態と黒体１０２のＳＰＤを比較する。図１に比べて、短波長域の差異が著しく減少している。
図９Ｂは様々な発光体の実験的なＳＰＤを示すグラフ９Ｂ００である。  
【００８３】
図９ＢはＣＣＴが３０００Ｋの各発光体の実験的ＳＰＤを比較する。これらの発光体はハロゲンランプ９５２、従来のＬＥＤランプ１５４、構成９５６、構成９５８、及び構成９６０として示した３個の実施形態であり、その３つの実施形態の紫色漏れは変動している（それぞれ数値は２％、５％、及び７％）。
【００８４】
様々な紫色漏れの実施形態が考えられ高いＣＲＩに向けて最適化されている。たとえば、実験により７％の紫色漏れのＣＲＩは約９５、Ｒ９が約９５、大きい試料セットのＣＲＩが約８７である。他の実施形態でこれらの値が更に改善され得る。
図１０は黒体と改良された光のＬＥＤランプのＳＰＤ比較を示すグラフ１０００である。  
【００８５】
図１０は図９Ａと類似しているが、  参照発光体Ｄ６５  １２６は６５００ＫのＣＣＴに対するものである。波長に関連するＳＰＤ依存性が構成９０２に示されている。
【００８６】
図１１は改良された光のＬＥＤランプの比較のために、共にＣＣＴが３０００Ｋの黒体と構成１１０２の間の短波長ＳＰＤの差異をＳＰＤ紫色部の関数として示すグラフ１１００である。破線は従来のＬＥＤに基づく光源１０４の値を示す。
【００８７】
図１１は３０００ＫのＣＣを使った実施形態のＳＷＳＤをＳＰＤの紫色光子の部分の関数として示す。このＳＷＳＤは通常のＬＥＤランプ１０４のものに比べて紫色部に依存して２ケタ以上低い。したがってＳＷＳＤを最小にするために紫色部を最適化することができる。ただし、紫色部の選択には他の数値も考慮すべきかもしれない。    
【００８８】
図１２は改良された光のＬＥＤランプの比較のために、共にＣＣＴが６５００ＫのＤ６５発光体と本開示の実施形態である構成９０２との間の短波長ＳＰＤの差異をＳＰＤ紫色部の関数として示すグラフ１２００である。破線は従来のＬＥＤに基づく光源１１０４の値を示す。
【００８９】
図１２  は６５００ＫのＣＣＴに対する短波長ＳＰＤの差異を示す。この場合の発光体はＤ６５である。この場合もＳＷＳＤを最小にするために紫色部を最適化することができる。ただし、紫色部の選択には他の数値も考慮すべきかもしれない。
【００９０】
図１３Ａは共にＣＣＴが２７００Ｋである、本発明の実施形態及び従来のＬＥＤ光源によって照射されている２つの赤っぽい物体を示す画像の図１３Ａ００である。物体（物体Ａ  ２０２及び物体Ｂ  ２０４）は図２Ａと同じである。ここでも従来のＬＥＤではメタメリズムが如実に表れており、２つの物体の色は違って見える。ここて開示されている実施形態の特定の構成によれば、昼光照明の下と同様に両物体の色はほとんど同じに見える。図１３Ａは本発明のいくつかの実施形態がいかにメタメリズムを低減し、色表示を改善するかを示す。
【００９１】
図１３Ｂは共にＣＣＴが２７００Ｋである、本発明の従来のＬＥＤ光源（例えばランプ２０２）及び実施形態９０２によって照射されている２つの物体を示す図１３Ａのスケッチである。色の違い１３０４に対して色の違いの無さ１３０２に注目されたい。ここでも従来のＬＥＤではメタメリズムが如実に表れており、２つの物体の色は違って見える。一方、ここで開示された実施形態に従ったランプで照明した場合、両物体の色はほぼ同一である（昼光照明の下と同様に見える）。図１３Ｂは本発明の実施形態がいかにメタメリズムを低減し、色表示を改善するかを示す。
【００９２】
いくつかの実施形態では、ブルーからシアンの領域で１つより多い蛍光体が紫色ＬＥＤでポンプされる。一部の実施形態では、青色放射の一部はＬＥＤから出ている。
【００９３】
ＯＢＡを含んでいる物体の白色度を改善するためには、ＬＥＤに基づく光源は充分の量のＯＢＡの励振領域の光線を放出しなければならない。ここで呈示する構成は、紫色ポンプＬＥＤを含むことで、これを実現している。例示して実施形態においては、最終的なＳＰＤの出力の  ２％乃至１５％が３９０ ｎｍかｒ４３０ ｎｍ．の範囲で放射されている。ここに示す実施形態において、１つ又はそれ以上のブルーからシアンの領域の蛍光体が紫色ＬＥＤでポンプされる。  
【００９４】
図１４は改良した光のＬＥＤランプと比較する目的で、共にＣＣＴが３０００Ｋである白熱光源及び選ばれた実施形態の下における増白剤を含む白紙の試料の総合放射輝度率を示すグラフ１４００である。  
【００９５】
図１４はすべてＣＣＴが３０００Ｋである黒体１０２（実際はハロゲンランプ）、従来のＬＥＤランプ１１０２、及び本発明の実施形態（構成９０２）によって照明された市販の白紙の実験的総合放射輝度率を比較する。従来のＬＥＤと異なり、本発明の総合放射輝度率は、ＯＢＡの励振のために黒体のそれと類似している。
図１５は改良された光のＬＥＤランプを比較するために、ＣＣＴが６５００Ｋの計算された光源のＣＩＥ白色度を示すグラフ１５００である。  
【００９６】
図１５はＳＰＤの紫色光の量が変動する本発明の様々な実施形態（構成９０２））で照明された紙のモデル化されたＣＩＥ白色度を示す。白色度の改善は堅調であり得る。この場合、ＣＩＥ白色度の式の定義に従ってランプのＣＣＴは６５００Ｋである。破線は通常のＬＥＤ光源に対するＣＩＥ白色度を示す。
【００９７】
紫色漏れの量を変えることによってＣＩＥ白色度を調整することに加えて、本発明の一部の実施形態では紫色・ピークのピーク波長を変えることによってＣＩＥ白色度を調整することができる。たとえば、一部の実施形態では紫色ピークは４１０ｎｍ、４１５ｎｍ、または４２０ｎｍにおいて最大値ゆうし得る。一般的にＯＢＡは４２０ｎｍから４３０ ｎｍの辺りにソフトな吸収エッジがあり、したがって紫色ピークが４２０ｎｍを越えるような実施形態では更に低いＯＢＡの光学的励振がを顕れることもあり得る。
図１６Ａは改良された光のＬＥＤランプを比較するために、ＣＣＴが３０００Ｋの計算された光源のＣＩＥ白色度を示すグラフ１６００である。  
【００９８】
図１６Ａは図１５と同様であるが、従来のＬＥＤランプ１１０２のＯＣＴが３０００Ｋであるグラフ１６００を示す。この場合、ＣＩＥ白色度は式を使うと負の値となるので本質的に良く定義されていない。しかし、ＣＩＥ白色度は白色度の改善度を数値化する上で相対的な数値として使用することができる。前述のとおり、ＳＰＤにおいて紫色ピークを追加することによって、白色度が大幅に改善される。破線は黒体１０２及び従来のＬＥＤランプ１１０２のＣＩＥ白色度を示す。．
【００９９】
図１６Ｂは改良された光のＬＥＤランプを比較するために、ＣＣＴが３０００Ｋの光源のＣＣＴ補正済み白色度を示すグラフ１６５０である。本発明の実施形態（構成９０２）、黒体光源１０２、及び従来のＬＥＤランプ１１０２のＣＣＴ補正済み白色度が表示されている。
【０１００】
図１６ＢにはＣＩＥ白色度の代わりにＣＣＴ補正済み白色度が示されている。光源体のＣＣＴがＣＣＴ補正済み白色度の式において考慮されているので、数値は正の値である。図１６Ａと同様に、白色度は紫色漏れを増加させることで大幅に改善される。  
【０１０１】
様々な発光体により照明された様々な物体のＣＣＴ補正済み白色度及び様々な光源で照明された高白色度の基準の座標値の実験による結果を、それぞれ図２１と図２２に示す。
【０１０２】
ＯＢＡの光学的励振によって強化された白色度がもたらされることを、当業者は認識するであろう。さらに、ＯＢＡを過大に励振させると物体に青みがかった色をつけて白色度が落ちるので、この効果を過剰に使用をするべきではないことを注意しておかねばならない。たとえば、数多くの市販の物体はハロゲンまたはセラミック金属ハロゲン化物ＣＭＨ光源の例進下でＣＩＥ白色度又はＣＣＴに依存する白色度が１１０乃至１４０となっている。この設計値を大幅に超えた場合、例えば４０ポイントを超えると、好ましくない青みを生じる可能性が高い。
【０１０３】
図１７は改良された光のＬＥＤランプの比較のため、従来のＬＥＤに基づくＭＲ−１６ランプ１７０２及び本開示の実施形態により投影された影の相対的な光束と角度の関係を示すグラフ１７００である。縦の破線は部分影領域の始まりと終わりを示す。
【０１０４】
物体の鋭い影を創るためには、光源は空間的にあまり拡張させてはならない。さらに、一般的な照明に使用するためには充分な光束を形成しなければならない。その様な構成は、小さなフットプリントおよび高光束を有するＬＥＤ光源、それと共に小さなフットプリントの光学レンズを用いることによって達成される。
【０１０５】
代表的な実施形態としては、ＬＥＤ光源の面積は１３ ｍｍ２未満、または２９ ｍｍ２未満である。代表的な実施形態において、ＬＥＤ光源から放射される光は４０ ｍｍ未満の横幅のレンズによって方向を曲げられたり、平行光線にされる。
図１７は図６の構成の発明の実施形態により発生された影の実験的な測定を示す。部分影領域の角度幅は０．８ｏ未満である。
【０１０６】
図１８Ａは改良した光のＬＥＤランプと比較する目的で、手を複数の光源を持つ従来のＬＥＤランプからの光により照射したときに生じた複数の影を示す写真１８Ａ００である。
【０１０７】
図１８Ａは、複数のＬＥＤ光源が、影の発生に、どのように悪影響を及ぼし得るかを示す。それぞれの光源が影を発生し、複数のぼんやりした影が結果として生じる。この影では指が分かれているのがかろうじて見える。
図１８Ｂは本発明の実施形態によって生じた手の影を示す写真１８Ｂ００である。
【０１０８】
図１８Ｂではくっきりした輪郭が生じている。指がはっきり分かれている。これは横方向の広がりが狭い１個の光源により、どのように影の生成が改善されるかが示されている。
図１９Ａは改良された光のＬＥＤランプに使用されるＭＲ−１６Ａフォームファクターを示す。  
様々な構成のＬＥＤランプ及びコンタクトが存在する。たとえば、表２は規格（「称呼」を参照）とそれに対応する特性を示す、
【０１０９】
【表３】
2020205259.tif 000007
【０１１０】
さらに、基体部材（たとえば  シェル、ケーシングなど）は電気接続を支持するように構成される任意のフォームファクターをとることができ、その電気接続は任意の規格の組み合わせに合致させることができる。たとえば表３は規格類（「型式」参照）及び対応する特性、最初のピン（例えば出力ピン）と２番目のピン（たとえば接地ピン）の間の機械的間隔などを示す。
【表４】
2020205259.tif 000008
2020205259.tif 000009
図１９Ｂは改良された光のＬＥＤランプに使用されたＰＡＲ３０フォームファクターのランプ１９Ｂ００を示す。
図１９Ｃ１及び図１９Ｃ２は改良された光のＬＥＤランプに使用されるＡＲ１１１フォームファクター１９Ｃ００を示す。  
図１９Ｄ１及び図１９Ｄ２は改良された光のＬＥＤランプに使用されるＰＡＲ３８フォームファクター１９Ｄ００を示す。  
【０１１１】
図２０は５０ワットＭＲ−１６ランプの中心ビーム出力の燭光要件を、ビーム角度の関数として示すグラフ２０００である。たとえば２５ｏビーム角のような典型的な用途には、少なくとも２２００キャンデラのセンタービーム燭光が必要である。
【０１１２】
図２１は改良された光のＬＥＤランプの比較のために、様々な発光体で照明された様々な物体の実験的に測定されたＣＣＴ補正済み白色度を示すグラフ２１００である。  
【０１１３】
図２１にプロットされた様々な物体は様々な量のＯＢＡを含み、エイヴィアン・テクノロジーズが販売する９種類の標準品のシリーズに対応する。これらの標準品のＣＩＥ白色度はＯＢＡの量と共に増加する。．最大のＯＢＡ量を含む試料の試料番号はＡＴ−ＦＴＳ−１７ａであり、ＣＩＥ白色度は約１４０で、「高白色度参照試料」と呼ばれる。グラフ２１００のｘ−軸はこれらの規格のＣＩＥ白色度（Ｄ６５発光体以下）を示す。プロットされた物体は実験的に測定された値に対応する。図のｙ−軸は様々な発光体を使って実験的に測定したＣＣＴ補正済み白色度を示す。発光体はハロゲンランプ２１０２、従来のＬＥＤランプ２１０４、６％の紫色リークの構成２１０６、及び１０％の紫色リークの構成２１０８を含む。従来のＬＥＤランプ２１０４はＯＢＡからの蛍光体を励振することができない。したがって、ＣＣＴ補正済み白色度は図示された発光体の全てにおいてほぼ同じ（約８６）である。ハロゲンランプ２１０２、構成２１０６及び構成２１０８は高いＣＩＥ白色度を有する標準品に対してＣＣＴ補正済み白色度の増加を示した。ハロゲンランプと構成２１０６非常に似通ったＣＣＴ補正済み白色度を有する。構成２１０８はより高いＣＣＴ補正済み白色度を有する。このグラフは紫色漏れ量に応じて，他の発光体（たとえばハロゲンランプ）に匹敵するかそれを上回る認識された白色度に調節することが可能なことを示す。
【０１１４】
図２２は光の質を改善したＬＥＤランプを比較するために、３０００ＫのＣＣＴを有する様々な光源で照射した高白色度参照標準の（ｘ、ｙ）の色空間の座標を示したグラフ２２００である。
【０１１５】
図２２  は様々なポイントの（ｘ、ｙ）の色空間の座標を示す。３０００ＫのＣＣＴを有する光源用白色点２２０２が表示される。いくつかの光源から照射された高白色度の参照標準の実験的な色座標も示される。光源は、ハロゲンランプ２２０４、従来のＬＥＤランプ２２０６、紫色漏れ６％の発明の構成２２０８、紫色漏れ８％の発明の構成２２１０、紫色漏れ１０％以上の発明の構成２２１２である。（ｘ、ｙ）の色ずれ（白色点２２０２に関して）は、ハロゲンランプおよび本発明の３つの構成と、同様の方向および同様の規模である。これによって、すべてのこれらの光源が同様の白色度の強化を誘発することが確認される。一方、従来のＬＥＤランプ２２０６では（ｘ，ｙ）の色ずれは異なる方向に小さくなっている。これはＯＢＡ蛍光が誘導されていないためである（例えば、小さな色ずれは標準試料のわずかな色合いによるものである）。
【０１１６】
色度のこれらの色ずれは、光源の白色点からの一連のＤｕｖ値として要約することができる。−例えば各光源に対して、高白色度の標準試料の色度が特徴づけられ、光源の白色点からＤｕｖまでの距離が算出される。表５は３０００ＫのＣＣＴを有する様々な光源のＤｕｖ値と、その色ずれ方向を示した表である（青方向に向かっているか、または青方向から離れているかのいずれか）。図から分かるように、白色度を著しく励起することが可能な光源は、青方向への５以上のＤｕｖ値によって特徴づけられる。これとは対照的に、従来の青色ベースのＬＥＤ光源は、青方向からＤｕｖ値が約３離れている。表５に、本発明の２つの構成が示されている。構成１は紫色漏れが６パーセント、構成２は紫色漏れが１０％である。
【表５】
2020205259.tif 000010
図２３は光の質を改善したＬＥＤランプの実験的なＳＰＤを示すグラフ２３００である。
【０１１７】
図２３は実施形態における実験的なスペクトルである。これは５０００ＫのＣＣＴ、９５より高いＣＲＩ値、９５より高いＲ９値、および約１１％の紫色漏れを有する。
結果として、それは一般的な照明に有用で、上述の光の質の制限を改善するＬＥＤベースのランプを構成することが望ましい。
特定の実施形態では、本開示によって提供されるＬＥＤ装置は２４〜３６図に示された実施形態を含む。
【０１１８】
照明の分野で特に重要なことは、非極性および半極性ＧａＮ基板上で製造された発光ダイオード（ＬＥＤ）の進歩である。ＩｎＧａＮ発光層を利用するこのような装置は、拡張した動作波長で紫色領域（３９０〜４３０ｎｍ）、青色領域（４３０〜４９０ｎｍ）、緑色領域（４９０〜５６０ｎｍ）、黄色領域（５６０〜６００ｎｍ）の記録的な出力電力を示している。例えば、紫色ＬＥＤは４０２ｎｍのピーク発光波長を有するが、最近ではｍ面（１−１００）ＧａＮ基板で製造され、光取り出し効率改善機能がないにもかかわらず、４５％を超える外部量子効率を示しており、また高い電流密度において、最小限のロールオーバーで非常に優れた性能を示した。高性能のバルクＧａＮ系ＬＥＤによって、数タイプの白色光源がいまや可能となる。１つの実現形態では、紫色発光バルクＧａＮ系ＬＥＤは、蛍光体と一緒にパッケージされている。蛍光体は青色、緑色、赤色で発光する三蛍光体の混合物、またはその部分的組み合せであることが望ましい。  
【０１１９】
極性、非極性または半極性ＬＥＤは、バルク窒化ガリウム基板上に作製することができる。窒化ガリウム基板は、通常当技術分野で既に知られた方法に従って、ハイドライド気相成長法またはアモノサーマル法によって育成されたブールからスライスされる。窒化ガリウム基板はは、本発明の譲受人に譲渡されこの参照により開示に含まれる米国特許出願第６１／０７８，７０４に開示されたように、ハイドライド気相成長法またはアモノサーマル成長法の組み合わせにより製造することも可能である。ブールは、単結晶の種結晶上にｃ方向、ｍ方向、α−方向、または半極性方向で育成させることができる。半極性面は、ミラー指数（ｈｋｉｌ）によって指定することが可能であり、ここでｉ＝−（ｈ＋ｋ）、ｌは非ゼロであり、ｈとｋの少なくとも一方は非ゼロである。窒化ガリウム基板は切断、ラップ、研磨、化学機械研磨が可能である。窒化ガリウム基板の向きは、｛１  −１００｝ｍ面、｛１１−２０｝ａ面、｛１１−２２｝面、｛２０−２±１｝面、｛１−１０±１｝面、｛１−１０±２｝面、｛１−１０±３｝面の、±５度、±２度、±１度、±０．５度以内である。窒化ガリウム基板は、低転位密度を有することが望ましい。
【０１２０】
ホモエピタキシャル極性、非極性または半極性ＬＥＤは、該当技術分野で知られている方法に従う窒化ガリウム基板上に作製され、例えば、その全体が本明細書に援用される米国特許第７０５３４１３号に開示された方法に従う。０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、また０≦ｘ＋ｙ≦１を有する少なくとも一つのＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ層は基板上に堆積され、たとえば、本明細書においてその全体が参照により援用される米国特許７，３３８，８２８及び７，２２０，３２４によって開示された方法に従う。有機金属気相成長法、または分子線エピタキシー法、またはハイドライド気相成長法、またはそれら方法の組み合わせによって、少なくとも一つのＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙ層を堆積させることができる    ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ層は、電流がそれを通過するとき優先的に光を発光する活性層を備える。活性層は、約０．５ｎｍ〜４０ｎｍの厚さを有する単一量子井戸であってもよい。別の実施形態では、活性層は４０ｎｍ〜５００ｎｍの厚さを有する複数の量子井戸、または二重ヘテロ構造である。特定の一実施形態において、活性層は０≦ｙ≦１のＩｎｙＧａ１−ｙ層を含む。
【０１２１】
本発明は、取付部材の上に置かれた少なくとも１つのＬＥＤを含むパッケージ及びデバイスを提供する。他の実施形態において、出発物質は、サファイア、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、および他の基材などの極性窒化ガリウム含有の材料を含むことができる。本発明のパッケージ及びデバイスは、白色光を放出する蛍光体と組み合わされることが好ましい。  
【０１２２】
図２４はフラットキャリアパッケージ化された発光素子１００、およびリセス化またはカップパッケージ化された発光素子１１０の図である。本発明は、フラットキャリアパッケージ１００で構成されているパッケージ化された発光素子を提供する。示されるように、装置は、表面領域を有する取付部材を有する。取付部材はセラミックス、半導体（例えば、シリコン）、金属（アルミニウム、４２アロイ又は銅）、プラスチック、誘電体などのような適切な材料で作られている。基板は、リードフレーム部材、キャリア、または他の構造として提供することができる。これらを総称して図中では“基板”と呼んでいる。    
【０１２３】
ＬＥＤを保持している取付部材は、様々な形状、サイズ、および構成で供給され得る。通常、取付部材の表面領域は実質的に平坦で、一つ以上のわずかな変化表面領域があってもよく、たとえば、表面はカップ状または層状、あるいは平坦とカップ状形状の組み合わせであることが可能である。また、表面領域は一般的に滑らかな表面、めっき、またはコーティングを有する。このようなめっきまたはコーティングは、金、銀、白金、アルミニウム、金属をその上に有する誘電体、または上層の半導体材料の接合に適した他の材料とすることができる。
【０１２４】
再度、図２４を参照すると、光学装置は表面部の上を覆う発光ダイオードを有している。発光ダイオード装置１０３はＬＥＤの任意のタイプとすることができるが、好ましい実施形態において、半極性または非極性ＧａＮを含む基板上に製造されることが好ましいが、極性ガリウムおよび含窒素材料の上に製造することができる。好ましくは、ＬＥＤは有極電磁放射１０５を発する。発光ダイオード装置は第１電位に接続されて基板に取り付けられ、第２電位１０９は、発光ダイオードに結合されたワイヤまたはリード１１１に接続される。  
【０１２５】
発光ダイオード装置は青色発光ＬＥＤ装置とすることができ、実質的に偏光放射は、約４４０ナノメートルから約４９０ナノメートルの波長への青色光である。特定の実施形態において、｛１−１００｝ｍ面バルク基板または｛１０−１  −１｝半極性バルク基板が半極性青色ＬＥＤに使用される。基板は、約０．１ｎｍの二乗平均平方根（ＲＭＳ）粗さ、５×１０６ｃｍ−２未満の貫通転位密度、および約１×１０１７ｃｍ−３のキャリア濃度を有する平坦な表面を有する。エピタキシャル層は大気圧下で有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）によって基板に堆積される。成長時のＶ族前駆体（アンモニア）の流量のＩＩＩ族前駆体  （トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、トリメチルアルミニウム）の流量に対する比は約３０００と１２０００の間である。最初に、ｎ型（シリコンドープされた）ＧａＮのコンタクト層は約５ミクロンの厚さ及び約２×１０１８センチメートル−３のドーピングレベルで基板上に堆積される。次に、アンドープＩｎＧａＮ／  ＧａＮ多重井戸（ＭＱＷ）が活性層として堆積される。ＭＱＷ超結晶格子は、障壁層とし８ｎｍのＩｎＧａｎおよび３７．５ｎｍのＧａｎの交互層を備えた６周期を有する。その後、１０ｎｍのアンドープＡｌＧａＮ電子ブロック層が堆積される。最後に、ｐ型ＧａＮコンタクト層が約２００ｎｍの厚さと約７×１０１７センチメートル−３の正孔濃度で堆積される。インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）は、ｐ型コンタクトおよび急速熱アニールとして、ｐ型コンタクト層上に電子ビーム蒸着される。約３００×３００μｍ２の大きさのＬＥＤメサが、塩素系誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）技術を用いたフォトリソグラフィとドライエッチングによって形成される。Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕは露出したｎ型ＧａＮ層に電子蒸着されてｎ型コンタクトを形成し、Ｔｉ／Ａｕ  はＩＴＯ層の一部に電子蒸着されてｐコンタクトパッドを形成し、ウェハは離散ＬＥＤダイにダイシングされる。電気接点は、従来のワイヤボンディングによって形成される。  
【０１２６】
特定の実施形態において、光学装置はＬＥＤから分かれた表面領域の露出部分上に形成されている材料の１００ミクロン以下の厚さを有する。材料は、波長選択反射器から反射された電磁放射を変換する波長変換材料を含む。通常、材料はＬＥＤの発光により励起され、第二の波長の電磁放射を放出する。好ましい実施形態では、材料が実質的に緑色、黄色、および／または青色光との相互作用からの赤色の光を発する。  
【０１２７】
実体は、好ましくｋは（Ｙ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｓｃ，Ｌｕ，Ｌａ）３（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋，  ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋，  ＳｒＳ：Ｅｕ２＋およびＣｄＴｅ，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅを有するコロイド量子ドット薄膜から選択された蛍光体または蛍光体ブレンドを有する。他の実施形態では、装置は実質的に赤色光を発光できる蛍光体を含む。このような蛍光体はいかの１つ以上から選択される：（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）２Ｏ３：Ｅｕ３＋，  Ｂｉ３＋；  （Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋，  Ｂｉ３＋；  （Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）ＶＯ４：Ｅｕ３＋，  Ｂｉ３＋；  Ｙ２（Ｏ，Ｓ）３：Ｅｕ３＋；  Ｃａ１−ｘＭｏ１−ｙＳｉｙＯ４：、ここで０．０５  ≦  ｘ  ≦  ０．５，  ０  ≦  ｙ  ≦  ０．１；  （Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）５Ｅｕ（Ｗ，Ｍｏ）Ｏ４；  （Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ２＋；  ＳｒＹ２Ｓ４：Ｅｕ２＋；  ＣａＬａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋；  （Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ２＋；  ３．５ＭｇＯ＊０．５ＭｇＦ２＊ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋  （ＭＦＧ）；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇｘＰ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，  Ｍｎ２＋；  （Ｙ，Ｌｕ）２ＷＯ６：Ｅｕ３＋，  Ｍｏ６＋；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）３ＭｇｘＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋，  Ｍｎ２＋、ここで１  ＜ｘ  ≦  ２；  （ＲＥ１−ｙＣｅｙ）Ｍｇ２−ｘＬｉｘＳｉ３−ｘＰｘＯ１２，ＲＥは少なくともＳｃ，  Ｌｕ，  Ｇｄ，  Ｙ、およびＴｂ，  ０．０００１  ＜  ｘ  ＜  ０．１  ａｎｄ  ０．００１  ＜  ｙ  ＜  ０．１；  （Ｙ，  Ｇｄ，  Ｌｕ，  Ｌａ）２−ｘＥｕｘＷ１−ｙＭｏｙＯ６，中には０．５  ≦  ｘ．  ≦  １．０，  ０．０１  ≦  ｙ  ≦  １．０；  （ＳｒＣａ）１−ｘＥｕｘＳｉ５Ｎ８、ここで０．０１  ≦  ｘ  ≦  ０．３  ；  ＳｒＺｎＯ２：Ｓｍ＋３；  ＭｍＯｎＸ本明細書ではＭはＳｃ、Ｙ、ランタニド、アルカリ土類金属およびそれらの混合物の群から選択され、Ｘはハロゲンであり；１≦Ｍ≦３、および１≦Ｎ≦４、ランタニドドーピングレベルは、０．１〜４０％のスペクトル重量の範囲であることができる；ＥＵ３＋活性化リン酸塩またはホウ酸塩蛍光体；およびそれらの混合物。  
【０１２８】
量子ドット材料は半導体の系統およびサイズと化学性質によって発光特性が決定される希土類ドープ酸化ナノ結晶を含む。半導体量子ドットの典型的な  化学的性質はよく知られている（ＺｎｘＣｄ１−ｘ）  Ｓｅ  ［ｘ＝０．．１］，  （Ｚｎｘ，Ｃｄ１−ｘ）Ｓｅ［ｘ＝０．．１］，  Ａｌ（ＡｓｘＰ１−ｘ）  ［ｘ＝０．．１］，  （Ｚｎｘ，Ｃｄ１−ｘ）Ｔｅ［ｘ＝０．．１］，  Ｔｉ（ＡｓｘＰ１−ｘ）  ［ｘ＝０．．１］，  Ｉｎ（ＡｓｘＰ１−ｘ）  ［ｘ＝０．．１］，  （ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ｓｂ  ［ｘ＝０．．１］，  （Ｈｇｘ，Ｃｄ１−ｘ）Ｔｅ［ｘ＝０．．１］  閃亜鉛鉱型半導体の結晶構造を含む。公開されている希土類ドープ酸化物ナノ結晶の例は：Ｙ２Ｏ３：Ｓｍ３＋，  （Ｙ，Ｇｄ）２Ｏ３：Ｅｕ３＋，  Ｙ２Ｏ３：Ｂｉ，  Ｙ２Ｏ３：Ｔｂ，  Ｇｄ２ＳｉＯ５：Ｃｅ，  Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ，  Ｌｕ２ＳｉＯ５：Ｃｅ，  Ｙ３Ａｌ５）１２：Ｃｅを含むが、他の単純な酸化物またはオルトシリケートを排除するべきではない。これらの材料の多くは、毒性とみなされるＣｄ及びＴｅ含有物質の代替品として積極的に検討されている。
【０１２９】
本明細書の目的について、蛍光体は、２つまたはそれ以上のドーパントイオン（すなわち上記蛍光体のコロンに続くそれらのイオン）を有する場合、それは蛍光体材料内のこれらのドーパントイオンのうちの少なくとも１種（必ずしも全てではない）を有することを意味する。当業者によって理解されるように、この表記によって、蛍光体は製剤中のドーパントとしてそれらの指定されたイオンの一部またはすべてを含めることができる。  
【０１３０】
別の実施形態では、発光ダイオード装置は、少なくとも約３８０ナノメートルから４４０ナノメートルまでの範囲での電磁放射を発することができる紫色発光ＬＥＤ装置を有し、そしてその実体は実質的に白色光を発することができる。特定の実施形態において、（１  −１００）ｍ面バルク基板が非極性紫色ＬＥＤに提供される。基板は、約０．１ｎｍの二乗平均平方根（ＲＭＳ）粗さ、５×１０６ｃｍ−２以内の貫通転位密度、および約１×１０１７ｃｍ−３のキャリア濃度を有する平坦な表面を有する。エピタキシャル層は大気圧下で有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）によって基板に堆積される。成長時のＶ族前駆体（アンモニア）の流量のＩＩＩ族前駆体（トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、トリメチルアルミニウム）の流量に対する比は約３０００と１２０００の間である。最初に、ｎ型（シリコンドープされた）ＧａＮのコンタクト層は約５ミクロンの厚さ及び約２×１０１８センチメートル−３のドーピングレベルを有する基板上に堆積される。次に、アンドープＩｎＧａＮ／  ＧａＮ多重井戸（ＭＱＷ）は活性層として堆積される。ＭＱＷ超結晶格子は、障壁層とし１６ｎｍのＩｎＧａＮおよび１８ｎｍのＧａＮの交互層を備えた６周期を有する。次に、１０ｎｍのアンドープＡｌＧａＮ電子ブロック層が堆積される。最後に、ｐ型ＧａＮコンタクト層が約１６０ｎｍの厚さと約７×１０１７センチメートル−３の正孔濃度で堆積される。インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）は、ｐ型コンタクトとして、ｐ型コンタクト層上に電子ビーム蒸着され、急速熱アニールされる。約３００×３００μｍ２のＬＥＤメサはフォトリソグラフィー及びドライエッチングにより形成されている。Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕは、ｎ型コンタクトを形成するために露出されたｎ−ＧａＮ層上に電子ビーム蒸着され、Ｔｉ／Ａｕはコンタクトパッドを形成するために、ＩＴＯ層の一部上に電子ビーム蒸着されて、ウェハは離散ＬＥＤダイにダイシングされる。電気接点が、従来のワイヤボンディングによって形成される。他の色のＬＥＤが、特定の実施形態に従って使用または組み合わせることができる。同様の実施形態では、ＬＥＤは極性のバルクＧａＮ方向に製造される。
【０１３１】
特定の実施形態では、実体は、実質的に青色、実質的に緑色、実質的に赤色を発光することができる蛍光体の混合物を含む。例として、青色光を発する蛍光体は（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）５（ＰＯ４）３（Ｃｌ，Ｆ，Ｂｒ，ＯＨ）：Ｅｕ２＋，  Ｍｎ２＋；  Ｓｂ３＋，（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，  Ｍｎ２＋；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＢＰＯ５：Ｅｕ２＋，  Ｍｎ２＋；  （Ｓｒ，Ｃａ）１０（ＰＯ４）６＊ｎＢ２Ｏ３：Ｅｕ２＋；  ２ＳｒＯ＊０．８４Ｐ２Ｏ５＊０．１６Ｂ２Ｏ３：Ｅｕ２＋；  Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ８＊２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ２＋；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇｘＰ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，  Ｍｎ２＋；  Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋  （ＳＡＥ）；  ＢａＡｌ８Ｏ１３：Ｅｕ２＋；並びに以上の物質の混合物からなるグループのなかから選別されることができる。緑色光を発する蛍光体は（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，  Ｍｎ２＋  （ＢＡＭｎ）；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋；  （Ｙ，Ｇｄ，Ｌｕ，Ｓｃ，Ｌａ）ＢＯ３：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋；  Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋，  Ｍｎ２＋；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋；  （Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ，ｌｎ）２Ｓ４：Ｅｕ２＋；  （Ｙ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｌａ，Ｓｍ，Ｐｒ，Ｌｕ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋；  （Ｃａ，Ｓｒ）８（Ｍｇ，Ｚｎ）（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋，  Ｍｎ２＋  （ＣＡＳＩ）；  Ｎａ２Ｇｄ２Ｂ２Ｏ７：Ｃｅ３＋，  Ｔｂ３＋；  （Ｂａ，Ｓｒ）２（Ｃａ，Ｍｇ，Ｚｎ）Ｂ２Ｏ６：Ｋ，Ｃｅ，Ｔｂ；並びに以上の物質の混合物からなるグループのなかから選別されることができる。赤色の蛍光体は以下からなるグループの中から選別されることができる：（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）２Ｏ３：Ｅｕ３＋，  Ｂｉ３＋；  （Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋，  Ｂｉ３＋；  （Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）ＶＯ４：Ｅｕ３＋，  Ｂｉ３＋；  Ｙ２（Ｏ，Ｓ）３：Ｅｕ３＋；  Ｃａ１−ｘＭｏ１−ｙＳｉｙＯ４：、ここで０．０５  ≦  ｘ  ≦  ０．５，  ０  ≦  ｙ  ≦  ０．１；  （Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）５Ｅｕ（Ｗ，Ｍｏ）Ｏ４；  （Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ２＋；  ＳｒＹ２Ｓ４：Ｅｕ２＋；  ＣａＬａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋；  （Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ２＋；  ３．５ＭｇＯ＊０．５ＭｇＦ２＊ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋  （ＭＦＧ）；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇｘＰ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，  Ｍｎ２＋；  （Ｙ，Ｌｕ）２ＷＯ６：Ｅｕ３＋，  Ｍｏ６＋；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）３ＭｇｘＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋，  Ｍｎ２＋、ここで１  ＜ｘ  ≦  ２；  （ＲＥ１−ｙＣｅｙ）Ｍｇ２−ｘＬｉｘＳｉ３−ｘＰｘＯ１２、ここでＲＥは少なくともＳｃ，  Ｌｕ，  Ｇｄ，  Ｙ，  ａｎｄ  Ｔｂ，  ０．０００１  ＜  ｘ  ＜  ０．１および０．００１  ＜  ｙ  ＜  ０．１；  （Ｙ，  Ｇｄ，  Ｌｕ，  Ｌａ）２−ｘＥｕｘＷ１−ｙＭｏｙＯ６、ここで０．５  ≦  ｘ．  ≦  １．０，  ０．０１  ≦  ｙ  ≦  １．０；  （ＳｒＣａ）１−ｘＥｕｘＳｉ５Ｎ８、ここで０．０１  ≦  ｘ  ≦  ０．３  ；  ＳｒＺｎＯ２：Ｓｍ＋３；  ＭｍＯｎＸ、ここでＭはＳｃ、Ｙ、ランタニド、アルカリ土類金属およびそれらの混合物の群���ら選択され、Ｘはハロゲンであり；１≦Ｍ≦３、および１≦Ｎ≦４であり、ランタニドドーピングレベルは、０．１〜４０％のスペクトル重量の範囲であることができ；ＥＵ３＋活性化リン酸塩またはホウ酸塩蛍光体；およびそれらの混合物。
【０１３２】
蛍光体、半導体、半導体ナノ粒子（  「量子ドット」）、有機発光材料、類似物質、およびそれらの混合物を含む他の「エネルギー変換発光材料」も使えることが認識されるであろう。一般的には、エネルギ変換発光材料は、波長を変えることができる材料（複数可）である。  
【０１３３】
１つの実施形態において、パッケージ化された装置は、フラットキャリア構成を有しており、波長選択性がある平坦領域を含むエンクロージャを備えている。エンクロージャは、光学的に透明なプラスチック、ガラス、または他の適切な材料から作られ得る。エンクロージャは、適切な形１１９を有し、それは円環形、円形、卵形、台形、または他の形にすることができる。カップキャリア構成を参照して示すように、パッケージ化された装置は、テラスまたカップキャリアの中に設けられている。実施例に依存して、適切な形と材料を有するエンクロージャはパッケージの内部から反射された電磁放射の伝達を促し、或いは最適化するように構成されている。波長選択性材料は、エンクロージャの表面領域へのコーティングとして適用されるフィルタ装置であることができる。好ましい実施形態では、波長選択性表面は、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）スタック、回折格子、乱反射選択性波長に調整された粒子層、フォトニック結晶構造、特定の波長におけるプラズモン共鳴強化用に調整されたにナノ粒子層、またはダイクロイックフィルタ、あるいは他の技術ののような透明な材料である。  
【０１３４】
波長変換材料は通常、約１５、１００、２００、あるいは３００ワット／ｍ−Ｋｅｌｖｉｎより大きな熱伝導率を有する表面領域である熱シンクの１００ミクロン内である。特定の実施例では、一般的な波長変換材料の平均粒子間距離粒が波長変換物質の平均粒径の２倍みまんであるが、それは３倍、５倍、あるいは波長変換物質の１０倍のサイズの大きさとすることができる。あるいは波長変換材料は、フィルタの装置が提供する変換材料とすることができる    
【０１３５】
図２５〜３６は反射モード構成を備えたパッケージされた発光素子を示す図である。エンクロージャは、内部領域内に定義された体積を有する内部領域および外部領域を有している。体積は開放で、シリコーンのような透明な材料、あるいは不活性ガスまたは空気で満たされており、ＬＥＤ装置または素子と表面領域との間に光路を提供する。好ましい実施形態では、光路は波長選択性材料から波長変換材料への経路を含み、その後波長変換材料を介して戻る。  具体的な実施例では、エンクロージャが厚さを有し、キャリアの基礎領域の周囲に適合する。  
【０１３６】
典型的には、この実体は、適切な媒体に浮遊させられる。このような媒体は、例えばシリコン、ガラス、スピンオングラス、プラスチック、ポリマーなどであり、それらはドープされた金属または半導体材料であり、層状物質、および／または複合材料）である。実施形態に応じて、ポリマーを含む媒体が流体状態で始まり、エンクロージャの内部領域を埋め、ＬＥＤ装置またはデバイスを埋めたり、密封したりする。媒体は、その後硬化し、実質的に安定状態を達成する。媒体は光学的に透明であるだけでなく、選択的に透明になれることが好ましい。また、硬化すると、媒体は通常実質的に不活性になる。好ましい実施形態では、媒体は  媒体を通じて横断し理想的な波長でエンクロージャを介して供給されるＬＥＤ装置から発生する電磁放射の相当部分を可能にする低い吸収能力を有する。他の実施形態では、媒体は、光の選択された波長を選択的にフィルタリングするか、分散するか、または影響を与えるために、ドープまたは処理されることができる。一つの例として、媒体は、金属、金属酸化物、誘電体、半導体材料、および／またはこれら材料の混合物で処理することができる。  
【０１３７】
ＬＥＤ装置は例えば、円筒形、表面実装、効率、ランプ、フリップチップ、スター、配列、ストリップ、あるいはレンズ（シリコーン、ガラス）またはサブマウント（セラミック、シリコン、金属、合成物質）に依存する幾何学形状のような様々なパッケージに構成できる。また、パッケージは、これらのパッケージを任意の変形であることができる。  
【０１３８】
他の実施形態では、パッケージ化された装置は、例えばＯＬＥＤ、レーザ、ナノ粒子の光学装置などの、他の類型の光学装置および／または電子装置を含む。所望であれば、光学装置は、集積回路、センサ、微細加工電子機械システム或いは他の装置を含むことができる。パッケージング装置は整流器に結合し、電源を提供することができる。整流器は、適当な基体（例えば、Ｅ２７とＥ１４）、双方向ピン基体（例えば、ＭＲ１６  ＧＵ５．３）、またはバヨネットマウント（例えば、ＧＵ１０）に結合することができる。他の実施形態では、整流器はパッケージされたデバイスから空間的に分離することができる。  
【０１３９】
蛍光体粒子からなる画面上の最終的なピクセルの解像度限界は、蛍光体の粒子自体のサイズである。粒径がその規模である蛍光体層を製造することにより、効率のよい「自然なピクセル化」を生成し、各粒子がそれぞれ一つの画素となる。すなわち、着色画素は、単一の蛍光体粒子によって画定される。本発明者らは、適切に設計された再利用空洞（例えば、選択反射部材）は、拡張された吸収経路の長さを有効にすることができ、こうして最終的な色を生成するための、必要とされる蛍光体の量を、単一層、またはサブ単一層にまでにも、最小限に抑えると判断したこのタイプのシングル、またはマルチ粒子スクリーンは放熱性能、パッケージ光効率、ＬＥＤ装置の全体的な性能を改善する。本概念の多数の拡大は、蛍光体の混合、遠隔、層状の板状構成に適用することができる。
【０１４０】
図３１Ｂはこの概念を用いて、本発明の実施形態を示している。この場合、反射モード蛍光体層の全体の厚さは、およそ平均粒の高さで程度である。蛍光体の選択された充填密度は粒子間のギャップをも可能にし、粒子位置が十分に反映している表面に提供される高い変換効率を達成する。もちろん、複数の蛍光体は、例えば、白色発光ＬＥＤのための赤色、緑色、および／または青色発光蛍光体を、反射モード層に含めることができる。利点は、粒子の最適な熱構成（直接またはそれに近く基板に付着する）、蛍光体粒子間の相互干渉の最小化とそれによる交差吸収の最小化、高価な蛍光体材料使用の最小化、ｎ型カラー画面を製造する処理ステップの最小化、ファーフィールド色分解の最小化を含む。
【０１４１】
薄い蛍光体層を適用する方法は、スプレーコーティング／静電粉体塗装、粉末を充電するための粉末のパスにバッフル電極と超音波スプレーコーティング、ドライ散布、静電ピックアップを有する単層粒子の自己集合、ディップペンリソグラフィー、単層の電気泳動析出、沈殿、アプリケーション粘着性でディップコーティング等を添付するなどの方法を含むがこれらに限定されない。
【０１４２】
従来の技術では、（例えば、米国特許７，０２６，６６のＫｒａｍｅｓ  ｅｔ  ａｌ．）主要ＬＥＤから３０％以上の、直接発光のための蛍光体の変換効率の低下を示す。しかし、蛍光体粒子がＬＥＤ装置への後方散乱光に存在せずそれらはその後失われるため、ここに記載されているような反射モードデバイスは、ＬＥＤからリフレクターへの直接発光が増加するにつれて効率が改善する。これが反射モード概念の主要利点である。  
【０１４３】
Ｊｏｈｎｓｏｎ（Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ  ４２，９７８，１９５２）は、蛍光体ハンドブック（Ｓｈｉｏｎｏｙａ  ａｎｄ  Ｙｅｎ，  １６，７８７，  １９９９）の中で、蛍光灯の輝度と蛍光体粒子層の数との間に関連が存在すると述べている。これは、ハロリン酸パウダーモデルに基づく約５粒子層であることが示されている。粒子層の数が１０層に増加するにしたがって、明るさが緩やかに下がる（４から１０層で３０％失われる）。仮にＬＥＤの典型粒子のサイズは１５μｍ〜２０μｍで、推定蛍光層のピークは５層だとすれば、波長変換物質の最大の厚さは約１００μｍより小さいかまたはそれに等しいことが好ましい。
【０１４４】
放射されたチップライトの３０％は蛍光体コンバージョン材料に照射する前に、波長選択性表面に照射されなくてはならないことによって部分的に定義される、反射モードジオメトリは、発光チップ周辺およびチップと波長選択表面の間の高散乱媒体材料を排除する。これがチップ内の後方散乱損失およびパッケージレベルでの後方散乱損失を減少し、結果としてより効果的な光学デザインになる。さらに、波長変換された光の形成は主に波長変換材料の一番高い表面で起こり、この形成された光によってパッケージから離れるための光学経路への障害を最小限にする。波長変換材料が取付部材の表面領域上に配置されるようにすることで、波長変換材料は熱放散のための最適な熱経路を備えて設置され、波長変換材料が可能な限り低い温度で作動するための充分な熱経路を持たない設計よりも、波長変換材料が減少した温度および高い変換効率で動作することを可能にする。波長変換材料層を１００μｍかそれ以下の厚さに制限することで、熱経路は波長変換材料それ自体の厚さによって損なわれない。
【０１４５】
試験では本発明者らは、リサイクル効果が充分に強い場合、蛍光体の非常に薄い層が必要なことの全てであることを発見した。実際、蛍光体の「単層」よりも少なくても高い変換をもたらすことが可能である。これはいくつの利点がある：ａ）必要な蛍光体材料の量を減らす、ｂ）放熱に優れたより薄い層の提供、ｃ）カスケードのダウンコンバートをもたらす「自然なピクセル化」（すなわち紫色ポンプ、青色ポンプ、緑色ポンプ、赤色ポンプ）。 
特定の実施形態において、本開示により提供されるＬＥＤ装置は、図３７〜  ４２に示すものを含む。．
【０１４６】
異種基板上での成長は、しばしば、基板界面における低温または高温核生成層を必要とする。横方向のエピタキシャル・オーバーグロースのような技術はＧａＮ／基板界面に形成されたミスフィット欠陥を軽減する。このＧａＮ／基板界面は通常ｎ型ＧａＮを含む。だがＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮのように、基板と発光層の間に成長して、ミスフィット欠陥の有害効果を減少することも可能である。ＩｎＧａＮ／ＧａＮ  、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ／ＡｌＩｎＧａＮ  超結晶格子はストレーン・欠陥の軽減、またほかのメカニズムによって放射効率を向上するため、基板と発光層の間にある。ＩｎＧａＮ  または  ＡｌＧａＮの緩衝層は基板と発光層の間にあり、ストレーン・欠陥の軽減、またほかのメカニズムによって放射効率を向上して、より厚いｐ型層は静電気と電流の漏洩を減少する。これらの層のすべてを含めて、従来のＬＥＤ成長は４時間〜１０時間かかることがある。
【０１４７】
例えばバルクＧａＮ基板にＬＥＤを成長させることにより、低温核形成層は、除去することができる。全くミスフィット転位が存在しないので、横方向エピタキシャルオーバーグロースのような欠陥軽減技術は必要ない。基板と放射効率を向上させるための活性領域との間に、合金化された超格子または合金層を使用する必要はない。さらに、異種基板上で成長する従来のＬＥＤで必要とされた多くの様々な成長層はしばしば異なる成長温度を必要とするため、ＬＥＤ構造における成長層の数の低下により、この成長方法のランピングで必要な温度はより低くなる。総成長時間が低減されるために、全サイクル時間内の温度ランプ時間の割合がより顕著になる。したがって、本スキームで必要とされるランピングの削減は、高い成長スループットに非常に重要である。
【０１４８】
特定の実施形態において、本方法は、バルクガリウムおよび窒素を含有する基板を提供する。特定の実施例では、窒化ガリウム基板部材は、半極性または非極性の結晶表面領域を有することを特徴とするバルクＧａＮ基板であるが、それ以外でもあり得る。特定の実施例では、バルク窒化ＧａＮ基板は、窒素を含み、１０５ｃｍ−２以下の表面の転位密度を有する。窒化物結晶またはウエハはＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ，を含み得、０  ≦  ｘ，  ｙ，ｘ＋ｙ  ≦  １である  特定の一実施形態では、窒化物結晶はＧａＮを含むが、その他の場合もある。一つ以上の実施態様において、ＧａＮ基板表面に対して実質的に直交または斜め方向に、約１０５ｃｍ−２〜１０８ｃｍ−２間の濃度で、貫通転位している。転位の直交又は斜め配向の結果として、表面の転位密度は約１０５ｃｍ−２未満である。好ましい実施形態においては、本方法は、任意の方向で、例えば、ｃ面、ａ面、ｍ面で配置された窒素ならびガリウムを含む基板を含むことができる。特定の実施形態で、基板は（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｎにもとづくことが好ましい。基板は、貫通転位（ＴＤ）密度＜１Ｅ８ｃｍ−２、積層欠陥（ＳＦ）密度＜５Ｅ３ｃｍ−１であり、珪素および／または酸素を＞１Ｅ１７ｃｍ−３の濃度にドープすることがある。もちろん、他の変形形態、修正形態、代替形態があり得る。
【０１４９】
図示のように、本発明はガリウムおよび窒素を含有する基板の表面上にｎ型材料を形成する。特定の実施形態においては、ｎ型材料をエピタキシャル形成されて、２ミクロン未満、１ミクロン未満、０．５ミクロン未満、または０．２ミクロン未満の厚さを持って、或いはその他にすることもできる。特定の実施形態において、ｎ型材料は  （Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎベースである。成長は、摂氏１，２００未満または１，０００度未満、多くの場合に９５０度超の温度を用いて起こる。好ましい実施形態で、ｎ型材料は非意図的にドープ（ＵＩＤ）されて、またはシリコン種（例えばＳｉ）又は酸素種（例えばＯ２）を用いてドープさある。特定の実施例では、ドーパントはシラン、ジシラン、酸素などに由来することができる。特定の実施例では、ｎ型材料はｎ型（シリコンドープされた）ＧａＮの接触領域として機能し、約５ミクロンの厚さ及び約２×１０１８ｃｍ３のドーピングレベルで特徴づけられる。好ましい実施形態で、ガリウムおよび窒素を含有するエピタキシャル材料は大気圧下で有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）によって基板上に堆積される。成長の間のグループＶ前駆体（アンモニア）の流量の、グループＩＩＩ前駆体（トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、トリメチルアルミニウム）に対する比は、およそ３０００と１２０００の間の範囲である。もちろん、様々な変形や、修正や変更は、可能である。  
【０１５０】
好ましい実施形態で、本方法はｎ型接触領域を覆う活性領域を形成する。活性領域は二重ヘテロ構造のウエル領域を含み、二重ヘテロ構造ウエル領域の両側に、少なくとも１つのダミーウエルを含む。任意に、活性領域は障壁領域を含むことができる。
特定の実施例では、ＡｌＧａＮ電子ブロック領域が堆積される。好ましい実施形態では、ｐ型のＧａＮコンタクト領域が堆積される。
【０１５１】
特定の実施形態では、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）は、ｐ型コンタクト層にｐ型コンタクトととして電子ビーム蒸着され、急速熱アニールされる。約３００×３００μｍ２サイズのＬＥＤメサは、塩素系誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）技術を用いたフォトリソグラフィとドライエッチングにより形成される。Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕは露出したｎ型ＧａＮ層に電子蒸着されてｎ型コンタクトを形成し、Ｔｉ／Ａｕ  はＩＴＯ層の一部に電子蒸着されてｐコンタクトパッドを形成し、ウェハは離散ＬＥＤダイにダイシングされる。電気接点は、従来のワイヤボンディングによって形成される。もちろん、様々な変形や、修正や変更は、可能である。
【０１５２】
好ましい実施形態で、本発明の方法はスムーズに生成できるエピタキシャル材料を提供する。例えば、ｎ型の窒素およびガリウム含有材料を用いて、表面粗さは５ミクロンＸ５ミクロンの空間領域に１ｎｍ未満のＲＭＳによって特徴づけられる。使用の特定の実施形態で、例えば、ｐ型の窒素およびガリウム含有材料を用いて、表面粗さは５ミクロンＸ５ミクロンの空間領域に１ｎｍ未満のＲＭＳによって特徴づけられる。もちろん、様々な変形や、修正や変更は、可能である。
【０１５３】
特定の実施例では、窒化物結晶は、窒素を含み、１０５ｃｍ−２より低い表面の転位密度を有している。窒化物結晶またはウエハＡｌｘＩｎｙＧａ１−Ｘ−ｙＮを含み、そこで０≦ｘ、ｙ、ｘ＋ｙ≦１である。特定の実施例では、窒化物結晶はＧａＮを含む。特定の実施例では、窒化物結晶は少なくとも３ミリメートルの長さスケール以上で低角粒界または傾角粒界を実質的に含めない。窒化物結晶は少なくとも１つの波長が１０００ｃｍ−１超の光吸収係数を有する剥離層を含むことができ、剥離層下にある基地結晶は光吸収係数が５０ｃｍ−１未満で実質的に透明である。そしてまた、１０５ｃｍ−２以下の表面の転位密度を有する高品質のエピタキシャル層を含むことができる。剥離層は、窒化物基結晶と高品質のエピタキシャル層ではない条件下でエッチングすることができる。もちろん、様々な変形や、修正や変更は、可能である。
【０１５４】
特定の実施例では、基板は（０  ０  ０  １），  （０  ０  ０  −１），  ｛１  −１  ０  ０｝，  ｛１  １  −２  ０｝，  ｛１  −１  ０  ±１｝，  ｛１  −１  ０  ±２｝，  ｛１  −１  ０  ±３｝、または｛１  １  −２  ±２｝の１０度以内、５度以内、２度以内、０．５以内、または０．２度で大面方位を有することができる。基板は１０４ｃｍ−２未満、１０３ｃｍ−２未満、または１０２ｃｍ−２未満で転位密度を有することができる。窒化物ベースの結晶又はウェーハは、約４６５ｎｍ〜７００ｎｍの波長で１００ｃｍ−１未満、５０ｃｍ−１未満または５ｃｍ−１未満の光吸収係数を有する。窒化物ベースの結晶は、約７００ｎｍ〜３，０７７  ｎｍと約３，３３３ｎｍ〜６，６６７ｎｍの間の波長で、１００ｃｍ−１未満、５０  ｃｍ−１未満、５  ｃｍ−１未満の光吸収係数を有することができるもちろん、様々な変形や、修正や変更は、可能である。
【０１５５】
特定の実施例において、ＬＥＤ配置はＧａＮ基板を備え、ＧａＮＳｉ層はＧａＮ基板を覆って、１ｎｍ〜１０ｎｍ厚さのＩｎＧａＮダミーウエルがＧａＮＳｉ層を覆い、１ｎｍ〜３０ｎｍ厚さのＩｎＧａＮ障壁層がＩｎＧａＮのダミーを覆い、５ｎｍ〜８０ｎｍ厚さの二重ヘテロ構造層がＩｎＧａＮ障壁層を覆い、１ｎｍ〜３０ｎｍ厚さのＩｎＧａＮ障壁層が二重ヘテロ構造層を覆い、１ｎｍ〜１０ｎｍの厚さのＩｎＧａＮのダミーウエル層がＩｎＧａＮ障壁層を覆い、障壁層がダミーウエル層を覆い、５ｎｍ〜４０ｎｍ厚さのＡｌＧａＮ：Ｍｇ電子ブロック層が障壁層を覆い、ｐ型ＧａＮ層が電子ブロック層を覆う。
【０１５６】
特定の実施例では、前記のＬＥＤ装置のような光学装置は、表面領域を有するガリウムと窒素を含むバルク基板；表面領域上に形成されるｎ型のガリウムと窒素を含むエピタキシャル材料；二重ヘテロ構造の領域を含む活性領域、二重ヘテロ構造の領域の各側で設定した少なくとも一つのダミーウエルであって、二重ヘテロ構造のウェル領域の幅の約１０％〜９０％の幅を有する少なくとも一つのダミー各ウェル；活性領域上に形成したｐ型のガリウムおよび窒素を含むエピタキシャル材料；ｐ型のガリウムおよび窒素を含むエピタキシャル材料上に形成した接触領域を含む。
光学装置の特定の実施例において、表面領域はｃ面、ｍ面、又ａ面の向きで構成され、オフカット、または任意の半極性面であってもよい。
【０１５７】
光学装置のある特定の実施例において、表面領域はｃ面の向きに設定されている；少なくとも一つのダミー各ウェルは二重ヘテロ構造ウエル領域の幅の約２０％〜３０％の幅を有する。
【０１５８】
光学装置の特定の実施例において、表面領域はｃ面の向きに設定されている；少なくとも一つのダミー各ウェルは二重ヘテロ構造ウエル領域の幅の約２０％〜９０％幅を有する。
【０１５９】
光学装置の特定の実施例において、二重ヘテロ構造のウェル領域は、５０オングストローム〜９０オングストロームまたは２００オングストローム〜４００オングストロームの範囲の厚さを有する。
光学装置の特定の実施例において、少なくとも一つのダミーウェルのそれぞれは、３０オングストローム〜８０オングストロームの範囲の厚さを有する。
【０１６０】
光学装置の特定の実施例において、二重ヘテロ構造のウェル領域は少なくとも二つのＧａＮ層、少なくとも二つのＩｎｘＧａ１−ｘＮ，  ＡｌｙＧａ１−ｙＮ層、少なくとも二つの  ＩｎｘＡｌｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ層の間、またはＧａＮ，  ＩｎｘＧａ１−ｘＮ，  ＡｌｙＧａ１−ｙＮ，  或いはＩｎｘＡｌｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎを含む２つの層の間に配置される。
【０１６１】
光学装置のある特定の実施例において、二重ヘテロ構造のウェル領域は活性領域から発生する電磁放射のかなりの部分を放出するために構成されている；少なくとも一つのダミーウェルは電磁放射の生成を容易にするように構成されるが、少なくとも一つのダミーウェルに大幅に電磁放射を生成しない。
ある特定の実施例において、光学装置は二重ヘテロ構造ウエル領域の両側に構成された複数のダミーウェル領域をさらに備える。
光学装置の特定の実施例において、二重ヘテロ構造ウエル領域はＩｎｚＧａ１−Ｚｎを備える。
【０１６２】
特定の実施例において、光学素子はｎ型のＩｎＧａＮ／  ＧａＮの超晶格子領域を備え、ここでウェル二重ヘテロ構造領域はｎ型ＩｎＧａＮ／  ＧａＮの超晶格子領域上に形成される。
【０１６３】
本開示によって提供されるＬＥＤ装置などの光デバイスの製造の方法はまた開示される。特定の実施例において、光素子の製造方法は以下を含む：表面領域を有するガリウムと窒素含有バルク基体の提供；表面部の上を覆うｎ型のガリウムと窒素を含むエピタキシャル材料の形成；二重ヘテロ構造のウェル領域を含む活性領域、および二重ヘテロ構造のウェル領域の両側に設定された少なくとも一つのダミーウエルの形成であって、少なくとも一つのダミーウェルのそれぞれは二重ヘテロ構造のウェル領域の約１０％〜９０％の幅を有する、形成；活性領域上に覆う、ｐ型のガリウムおよび窒素を含むエピタキシャル材料の形成；ｐ型のガリウムおよび窒素を含むエピタキシャル材料の上に覆うコンタクト領域の形成。
ある特定の方法で、表面領域はｃ面、ｍ面、又ａ面のの向きで構成され、オフカット、または任意の半極性面であってもよい。
ある特定の方法で、表面領域はｃ面の向きに設定され；少なくとも一つのダミー各ウェルは二重ヘテロ構造ウエル領域の幅の約２０％〜３０％幅を有する。
特定特定の方法で、表面領域はｃ面の向きに設定され；少なくとも一つのダミー各ウェルは二重ヘテロ構造ウエル領域の幅の約２０％〜９０％幅を有する。
【０１６４】
ある特定の方法で、二重ヘテロ構造のウェル領域は、５００オングストローム〜９０オングストロームまたは２００オングストローム〜４００オングストロームの範囲の厚さを有する。
ある特定の方法で、少なくとも一つのダミーウェルは、３０オングストローム〜８０オングストロームの範囲の厚さを有する。
【０１６５】
ある特定の方法で、二重ヘテロ構造のウェル領域は少なくとも二つのＧａＮ層、少なくとも二つのＩｎｘＧａ１−ｘＮ，  ＡｌｙＧａ１−ｙＮ層、少なくとも二つのＩｎｘＡｌｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ層の間、またはＧａＮ，ＩｎｘＧａ１−ｘＮ，ＡｌｙＧａ１−ｙＮ，或いはＩｎｘＡｌｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎを含む２つの層の間に配置される。
【０１６６】
ある特定の方法で、二重ヘテロ構造のウェル領域は活性領域から発生する電磁放射のかなりの部分を放出するために構成されている；少なくとも一つのダミーウェルは電磁放射の生成を容易にするように構成されるが、少なくとも一つのダミーウェルに実質的にに電磁放射を生成しない。
ある特定の方法で、光学装置は二重ヘテロ構造ウエル領域の両側に構成されたいくつかのダミーウェル領域を備える。
ある特定の方法で、ＩｎｚＧａ１−ＺＮを備える。
ある特定の方法で、ｎ型のＩｎＧａＮ／ＧａＮの超格子領域を備え、二重ヘテロ構造ウェル領域はｎ型のＩｎＧａＮ／ＧａＮの超格子領域を覆う。
【０１６７】
以下の例は、本明細書に開示された実施形態の構成要素の詳細な実施例に記述される。これは当業者にとって明らかだ、材料と方法の変更は本開示の範囲から逸脱せずに実施することができる。
【０１６８】
実施例１。         ＬＥＤランプは最大５００ｌｍを発するＬＥＤ装置を含み、ＳＰＤにおける電力の２％超が約４３０ｎｍ〜３９０ｎｍの範囲内で発される。この（および他の）実施形態内のランプは、これらの手法によって得ることができる：（ｉ）紫ポンプＬＥＤのみを使用し、（ｉｉ）青ポンプベースのシステムに紫のＬＥＤを追加し、または  （ｉｉｉ）  青と紫ポンプＬＥＤの組み合わせ。
実施例２。         実施例１のランプであり、ＳＰＤの電力の５％超が約４３０ｎｍ〜３９０ｎｍ範囲内で放出される。
実施例３。         実施例１のランプであり、ＳＰＤの電力の１％未満が４００ｎｍより低く放射される。
実施例４。         実施例１のランプであって、ビーム角が１５°より狭く、センタービーム燭光は１５０００ｃｄより大きい。
実施例５。         実施例１のランプであって、少なくとも１５００ルーメンを発する。
実施例６。         実施例１のランプであって、ＭＲ１６フォームファクタを備える。
実施例７。         実施例１のランプであって、ランプの出力ファセットは約１２１ミリメートルの直径を有する。
実施例８。         実施例１のランプであって、ＰＡＲ３０ランプのフォームファクタを備えている。
実施例９。         実施例１のランプであって、ＳＰＤの少なくとも一部の電力は少なくとも一つの紫発光ＬＥＤによって提供される。
【０１６９】
実施例１０。実施例９のランプであって、少なくとも一つの紫発光ＬＥＤは１００℃超の接合部温度で２００Ａ／ｃｍ２の電流密度で２００Ｗ／ｃｍ２以上を放出する。
実施例１１。実施例９のランプであって、少なくとも一つの紫発光ＬＥＤは少なくとも青やシアン蛍光体を励起する。
実施例１２。実施例９のランプであって、少なくとも一つの紫発光ＬＥＤポンプ複数の青／シアン蛍光体を励起する。
【０１７０】
実施例１３。実施例９のランプであって、実施例１の紫発光ＬＥＤランプ以外の波長で発光する少なくとも一つのＬＥＤを含み、ここで２５００Ｋ〜７０００Ｋ範囲内のＣＣＴを有するＳＷＳＤソースのＳＷＳＤが最大３５％である。
実施例１４。実施例１のランプ、５０００Ｋ〜７０００Ｋ範囲のＣＣＴとソースのＳＷＳＤは３５％未満である。
実施例１５。実施例１のランプであって、紫リークが１０％より低い。
【０１７１】
実施例１６。実施例１のランプであって、一般的なホワイトペーパーのＣＩＥ白色度は約３９０ｎｍ〜約４３０ｎｍの範囲で有意ＳＰＤコンポーネントを持たない類似のランプと比較して少なくとも５ポイントを改善する。
実施例１７。実施例１のランプであって、紫色漏れは、特定のＣＩＥ白色度値を達成するように構成されている。
【０１７２】
実施例１８。実施例１のランプであって、紫漏れはランプによって照られた高白色度の基準試料のＣＩＥ白色度で、同じＣＣＴのＣＩＥの基準光源による照明下の同じ試料のＣＩＥ白色の−２０点と＋４０点以内にあるようになる（ＣＣＴ＜５０００Ｋの場合は黒体放射、ＣＣＴ＞５０００Ｋの場合はＤ光源である）。
【０１７３】
実施例１９。実施例１のランプであって、紫漏れはランプに照らされた高白色度参照物体のＣＣＴ−補正白色で、同じＣＣＴのＣＩＥの基準光源による照明下の同じ物体のＣＣＴ−補正白色の−２０点と＋４０点の以内にあるようになる（ＣＣＴ＜５０００Ｋの場合は黒体放射、ＣＣＴ＞５０００Ｋの場合はＤ光源である）。
【０１７４】
実施例２０。実施例１のランプであって、紫漏れは、同じＣＣＴのＣＩＥの基準光源による照明下の同じ試料の色度シフトと比較する場合、ランプに照らされた高白色度の基準試料のソースの白色点の（ｕ’ｖ  ’色）色度シフト（ＣＣＴ＜５０００Ｋの場合は黒体放射、ＣＣＴ＞５０００Ｋの場合はＤ光源である）は、（ｉ）同じ方向に実質的である；および（ｉｉ）少なくとも同様な大きさである。
実施例２１。実施例１のランプであって、青色光の一部はＬＥＤによって提供される。
実施例２２。実施例１のランプであって、ビーム角は２５°より狭く、センタービームキャンドルパワーは２２００ｃｄよりも高くなる。
実施例２３。実施例１のランプであって、ランプはＭＲ−１６フォームファクタである。
実施例２４。実施例１のランプであって、約２５００Ｋ〜７０００Ｋ範囲内のＣＣＴの光源のＣＲＩは９０超である。
実施例２５。実施例１のランプであって、約５０００Ｋ〜７０００Ｋ範囲内のＣＣＴの光源のＣＲＩは９０以上である。
実施例２６。実施例１のランプであって、Ｒ９が８０超である。
実施例２７。実施例１のランプであって、大試料セットＣＲＩが８０超である。
実施例２８。５００ｌｍ以上を発するＬＥＤベースランプであって、一つ以上の４０ｍｍ２未満の底面積を有する光源ダイを含む。
実施例２９。実施例２９のランプであって、ＳＰＤにおける電力の２％以超が約４３０ｎｍ〜３９０ｎｍの範囲内で放出される。
実施例３０。実施例２９のランプであって、ランプはＭＲ−１６フォームファクタである。
実施例３１。実施例２９のランプであって、光学レンズの直径が４０ミリメートル未満である。
実施例３２。実施例２９ランプであって、部分的な影の角度幅は１°以内である。
実施例３３。実施例２９ランプであって、部分的な影領域の２点で色度変化Ｄｕｖは８未満。
実施例３４。実施例２９ランプ、ビーム色度変化Ｄｕｖは発射ビームの中心と１０％強度の間の１点の間において８以内である。
【０１７５】
実施例３５。ＬＥＤを含む光源であって、ＳＰＤの少なくとも２％が約３９０〜４３０ｎｍ範囲内であり、光源によって照らされた高白色度基準試料のＣＩＥ白色度は同じＣＣＴのＣＩＥの基準光源による照明下で同じ試料のＣＩＥ白色の−２０点から＋４０点以内であるようになる（ＣＣＴ＜５０００Ｋの場合は黒体放射、ＣＣＴ＞５０００Ｋの場合はＤ光源である）。
【０１７６】
実施例３６。例３６の光源、光源によって照らされる高白色度基準試料のＣＩＥ白色は同じＣＣＴのＣＩＥの基準光源による照明の下の同じ試料のＣＩＥ白色度の最大２００％である（ＣＣＴ＜５０００Ｋの場合は黒体放射、ＣＣＴ＞５０００Ｋの場合はＤ光源である）。
【０１７７】
実施例３７。ＬＥＤを含む光源、ＳＰＤの少なくとも２％が約３９０〜４３０ｎｍ範囲内にあり、光源によって照らされた高白色度基準試料のＣＩＥ白色度は同じＣＣＴのＣＩＥの基準光源による照明下で同じ試料のＣＩＥ白色の−２０点から＋４０点以内であるようになる（ＣＣＴ＜５０００Ｋの場合は黒体放射、ＣＣＴ＞５０００Ｋの場合はＤ光源である）。
【０１７８】
実施例３８。ＬＥＤを含む光源であって、ＳＰＤの少なくとも２％が約３９０〜４３０ｎｍ範囲内にあり、光源によって照らされた高白色度基準試料のＣＩＥ白色度は同じＣＣＴのセラミックメタルハライド光源による照明下で同じ試料のＣＩＥ白色の−２０点から＋４０点以内であるようになる。
【０１７９】
実施例３９。例３８の光源であって、光源によって照らされた高白色度基準試料のＣＣＴ−補正白色は、同じＣＣＴのＣＩＥの基準光源に照明された同じ試料のＣＣＴ−補正白色の最大２００％である（ＣＣＴ＜５０００Ｋの場合は黒体放射、ＣＣＴ＞５０００Ｋの場合はＤ光源である）。
【０１８０】
実施例４０。ＬＥＤを含む光源であって、少なくともＳＰＤの２％が３９０〜４３０ｎｍの範囲内にあり、光源によって照明された高白色度基準試料の色度は、光源の白色点の色度と少なくとも２Ｄｕｖ、および最大１２Ｄｕｖポイント離れ、実質的に青方向である。
【０１８１】
実施例４１。ＬＥＤを含む光源であって、少なくともＳＰＤの２％が３９０〜４３０ｎｍの範囲にあり、光源によって照明された少なくとも１３０のＣＩＥ白色度との商業白い紙の色度は、光源の白色点の色度と少なくとも二つのＤｕｖポイント離れ、その方向が青である。
【０１８２】
実施例４２。以下を含む方法：ＯＢＡを含む物体の選択；ＬＥＤを含まない光源下でＯＢＡの光励起の測定；ＬＥＤを含む光源の生成であり；少なくともＳＰＤの２％が３９０〜４３０ｎｍの範囲にあり、ＬＥＤ光源下でのＯＢＡ光励起はＬＥＤを含まない光源下でのＯＢＡの励起光の少なくとも５０％である。
実施例４３。実施例４２の方法であって、ＬＥＤを含まない光源はハロゲンまたはセラミックメタルハライド（ＣＭＨ）光源のいずれかである。
【０１８３】
実施例４４。以下を含む方法：ＯＢＡを含む物体の選択；基準度と呼ばれる、ＬＥＤを含まない光源下で物体の色度の測定；ＬＥＤを含む光源の生成であり、少なくともＳＰＤの２％が３９０〜４３０ｎｍの範囲にあり、ＬＥＤ光源下での物体の色度は基準色度の５のＤｕｖポイントの範囲内である。
実施例４５。実施例４４の方法であり、ＬＥＤを含まない光源はハロゲンまたはセラミックメタルハライド（ＣＭＨ）ソースのいずれかである。
【０１８４】
実施例４６。ＬＥＤを含む光源であって、少なくともＳＰＤの２％が３９０〜４３０ｎｍの範囲にあり、光源によって照らされた高白色度基準試料の使用ＣＣＴ−補正白色は、同じＣＣＴ−補正白色値のＣＩＥの基準光源による照明下の同じ試料のＣＣＴ−補正白色の−２０点から＋４０点以内である。
【ランプ実施例】
【０１８５】
以下の例は開示のランプの実施例を説明する。実施例はＭＲ−１６ランプである。それは３つの蛍光体、すなわち赤色、緑色及び青色蛍光体、を励起する紫ポンプのＬＥＤを備えたＬＥＤ光源を含む。ランプは５００ｌｍルーメン超を放射し、２７００Ｋ〜３０００Ｋの範囲でＣＣＴを有する。ＬＥＤ光源の直径は６ｍｍであり、光学レンズの直径は３０ｍｍである。ランプは２５度のビーム角度と少なくとも２２００カンデラの中心ビーム燭光を有する。
【０１８６】
最後に、ここに開示された実施例を実現する代替方法がある点に留意すべきである。従って、本実施例は例示説明であり、制限的ではないとされるべきであり、特許請求の範囲は本明細書に与えられた詳細に限定されるべきではなく、範囲およびその等価物の範囲内で変更することができる。
【図１Ａ】
2020205259.tif 000011
【図１Ｂ】
2020205259.tif 000012
【図２Ａ】
2020205259.tif 000013
【図２Ｂ】
2020205259.tif 000014
【図３】
2020205259.tif 000015
【図４】
2020205259.tif 000016
【図５Ａ】
2020205259.tif 000017
【図５Ｂ】
2020205259.tif 000018
【図６】
2020205259.tif 000019
【図７】
2020205259.tif 000020
【図８】
2020205259.tif 000021
【図９Ａ】
2020205259.tif 000022
【図９Ｂ】
2020205259.tif 000023
【図１０】
2020205259.tif 000024
【図１１】
2020205259.tif 000025
【図１２】
2020205259.tif 000026
【図１３Ａ】
2020205259.tif 000027
【図１３Ｂ】
2020205259.tif 000028
【図１４】
2020205259.tif 000029
【図１５】
2020205259.tif 000030
【図１６Ａ】
2020205259.tif 000031
【図１６Ｂ】
2020205259.tif 000032
【図１７】
2020205259.tif 000033
【図１８Ａ】
2020205259.tif 000034
【図１８Ｂ】
2020205259.tif 000035
【図１９Ａ】
2020205259.tif 000036
【図１９Ｂ】
2020205259.tif 000037
【図１９Ｃ１】
2020205259.tif 000038
【図１９Ｃ２】
2020205259.tif 000039
【図１９Ｄ１】
2020205259.tif 000040
【図１９Ｄ２】
2020205259.tif 000041
【図２０】
2020205259.tif 000042
【図２１】
2020205259.tif 000043
【図２２】
2020205259.tif 000044
【図２３】
2020205259.tif 000045
【図２４】
2020205259.tif 000046
【図２５】
2020205259.tif 000047
【図２６】
2020205259.tif 000048
【図２７】
2020205259.tif 000049
【図２８】
2020205259.tif 000050
【図２９】
2020205259.tif 000051
【図３０】
2020205259.tif 000052
【図３１】
2020205259.tif 000053
【図３２】
2020205259.tif 000054
【図３３】
2020205259.tif 000055
【図３４】
2020205259.tif 000056
【図３５】
2020205259.tif 000057
【図３６】
2020205259.tif 000058
【図３７】
2020205259.tif 000059
【図３８Ａ−３８Ｄ】
2020205259.tif 000060
【図３９Ａ−３９Ｂ】
2020205259.tif 000061
【図４０】
2020205259.tif 000062
【図４１】
2020205259.tif 000063
【図４２】
2020205259.tif 000064
【手続補正書】
【提出日】令和2年9月4日(2020.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発射光を放射するための発光システムであって、
ハウジング構造において構成された少なくとも１つのＬＥＤ装置と、ここで、前記少なくとも１つのＬＥＤ装置は、ｎ型領域と、発光活性領域と、p型領域とを含み、
前記少なくとも１つのＬＥＤ装置に光学的に結合された少なくとも１つの波長変換物質と、
前記少なくとも１つのＬＥＤ装置に電気的に結合された電源と、を含み、
前記発射光は、前記少なくとも１つのＬＥＤ装置からの光と、前記少なくとも１つの波長変換物質からの光と、を少なくとも含み、前記発射光は、少なくとも８０のＲ９を有し、スペクトルパワー分布（ＳＰＤ）によって特徴付けられ、約３９０ｎｍ〜約４３０ｎｍの前記ＳＰＤの紫色部が、少なくとも０．１０であることを特徴とする発光システム。
【請求項２】
前記ＳＰＤの前記紫色部が、少なくとも０．１５である請求項１に記載の発光システム。
【請求項３】
前記ＳＰＤの前記紫色部が、少なくとも０．２である請求項１に記載の発光システム。
【請求項４】
前記ＳＰＤの前記紫色部が、０．２５未満である請求項１に記載の発光システム。
【請求項５】
前記Ｒ９が、少なくとも９０である請求項１に記載の発光システム。
【請求項６】
５００ｌｍ以上を放射する請求項１に記載の発光システム。
【請求項７】
前記発射光は、黒体軌跡のＤｕｖ＝０．００３内にある色度を有する請求項１に記載の発光システム。
【請求項８】
前記発射光は、黒体軌跡のＤｕｖ＝０．０３内にある色度を有する請求項１に記載の発光システム。
【請求項９】
前記発射光は、黒体軌跡と、前記黒体軌跡の下のＤｕｖ＝０．０１以下との間の色度を有する請求項１に記載の発光システム。
【請求項１０】
発射光を放射するための発光システムであって、
ｎ型領域と、発光活性領域と、p型領域とを含み、第１の範囲の第１の波長によって特徴付けられる第１の放射を発する少なくとも１つのＬＥＤ装置と、
前記少なくとも１つのＬＥＤ装置に光学的に結合された少なくとも１つの第１の波長変換物質と、ここで、前記少なくとも１つの第１の波長変換物質は、前記第１の放射の一部を、約５００ｎｍから約６００ｎｍの第２の範囲の第２の波長によって特徴付けられる第２の放射に変換し、
前記少なくとも１つのＬＥＤ装置に光学的に結合された少なくとも１つの第２の波長変換物質と、を含み、ここで、前記少なくとも１つの第２の波長変換物質は、前記第１の放射の一部を、約６００ｎｍから約７００ｎｍの第３の範囲の第３の波長によって特徴付けられる第３の放射に変換し、
前記発射光は、前記少なくとも１つのＬＥＤ装置からの光と、前記少なくとも１つの第１の波長変換物質からの光と、前記少なくとも１つの第２の波長変換物質からの光と、を少なくとも含み、当該発光システムによって放射された光スペクトルを有する前記発射光は、少なくとも８０のＲ９を有し、スペクトルパワー分布（ＳＰＤ）によって特徴付けられ、約３９０ｎｍ〜約４３０ｎｍの前記ＳＰＤの紫色部が、少なくとも０．１０であることを特徴とする発光システム。
【請求項１１】
前記ＳＰＤの前記紫色部が、少なくとも０．１５である請求項１０に記載の発光システム。
【請求項１２】
前記ＳＰＤの前記紫色部が、少なくとも０．２である請求項１０に記載の発光システム。
【請求項１３】
前記ＳＰＤの前記紫色部が、０．２５未満である請求項１０に記載の発光システム。
【請求項１４】
前記Ｒ９が、少なくとも９０である請求項１０に記載の発光システム。
【請求項１５】
５００ｌｍ以上を放射する請求項１０に記載の発光システム。
【請求項１６】
前記発射光は、黒体軌跡のＤｕｖ＝０．００３内にある色度を有する請求項１０に記載の発光システム。
【請求項１７】
前記発射光は、黒体軌跡のＤｕｖ＝０．０３内にある色度を有する請求項１０に記載の発光システム。
【請求項１８】
前記発射光は、黒体軌跡と、前記黒体軌跡の下のＤｕｖ＝０．０１以下との間の色度を有する請求項１０に記載の発光システム。
【外国語明細書】
2020205259000001.pdf