(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体光源と、
前記光源に対して取り付けられた遠隔蛍光体とを備え、
前記光源からの光が前記遠隔蛍光体を通過し、そこで前記光源光の少なくとも一部が変換され、
前記遠隔蛍光体が、再放出された光が再び前記遠隔蛍光体内に入るのを最小にする、開いた複合形状を有し、前記光源からの熱が前記遠隔蛍光体内へ実質上入らないように、前記光源から十分な距離を空けて取り付けられる、固体照明（ＳＳＬ）の照明器具。
【請求項２】
前記遠隔蛍光体が、接着剤内に蛍光体を含む、請求項１に記載の照明器具。
【請求項３】
前記遠隔蛍光体が、蛍光体の濃度が異なる領域を有し、前記遠隔蛍光体が、２つ以上のタイプの蛍光体を含み、前記遠隔蛍光体が、異なる領域内に異なる蛍光体を含む、請求項１に記載の照明器具。
【請求項４】
基礎および囲壁をさらに備える、請求項１に記載の照明器具。
【請求項５】
前記遠隔蛍光体が、互いに対向する表面をもたない、請求項１に記載の照明器具。
【請求項６】
前記遠隔蛍光体が、双曲放物面形状を有する、請求項１に記載の照明器具。
【請求項７】
前記遠隔蛍光体が、異なる厚さを有する、請求項１に記載の照明器具。
【請求項８】
前記遠隔蛍光体が実質上平面であり、湾曲または屈曲を有する、請求項１に記載の照明器具。
【請求項９】
前記光源と前記遠隔蛍光体から組み合わせた白色光を放出する、請求項１に記載の照明器具。
【請求項１０】
基礎内に取り付けられた固体光源と、
前記基礎に対して取り付けられた囲壁であって、前記光源からの光が前記囲壁内へ放出される、囲壁と、
前記囲壁内に取り付けられた遠隔蛍光体と、を備え、
前記光源からの少なくとも一部の光が前記遠隔蛍光体内へ入り、そこで前記光の少なくとも一部が、異なる波長で吸収および再放出され、
前記遠隔蛍光体が、前記光源からの熱が前記遠隔蛍光体内へ実質上入らないように、前記光源から十分な距離を空けて取り付けられ、
前記遠隔蛍光体が、再放出された光が再び前記変換材料内へ入るのを最小にする形状を有する、固体照明（ＳＳＬ）の照明器具。
【請求項１１】
前記囲壁が、前記基礎に取り付けられる、請求項１０に記載の照明器具。
【請求項１２】
前記基礎を、標準的な電球ソケットに取り付けることができる、請求項１０に記載の照明器具。
【請求項１３】
前記基礎が電力変換器を含む、請求項１０に記載の照明器具。
【請求項１４】
前記遠隔蛍光体が、接着剤内に固定された変換材料を含む、請求項１０に記載の照明器具。
【請求項１５】
前記遠隔蛍光体が、開いた複合形状を有する、請求項１０に記載の照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明デバイスに関し、詳細には、１つまたは複数の発光ダイオードおよび遠隔変換材料を含む固体照明デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）（複数可）は、電気エネルギーを光に変換する固体デバイスであり、通常、反対にドープされた層の間に挟まれた１つまたは複数の活性半導体材料層を含む。ドープ層の両端間にバイアスが印加されると、活性層内に正孔および電子が注入され、正孔と電子は活性層内で再結合して光を生成する。光は、活性層およびＬＥＤのすべての表面から放出される。
【０００３】
回路または他の同様の構成内でＬＥＤチップを使用するには、環境的および／または機械的な保護、色の選択、集光などを提供するために、パッケージ内にＬＥＤチップを密閉することが知られている。ＬＥＤパッケージはまた、ＬＥＤパッケージを外部回路に電気的に接続する電気リード、コンタクト、またはトレースを含むことができる。図１に示す典型的なＬＥＤパッケージ１０では、単一のＬＥＤチップ１２が、はんだ接合または導電性エポキシによって反射カップ１３上に取り付けられる。１つまたは複数のワイアボンド１１が、ＬＥＤチップ１２のオーミックコンタクトをリード１５Ａおよび／または１５Ｂに接続し、リード１５Ａおよび／または１５Ｂは、反射カップ１３に取り付けることができ、または反射カップ１３と一体化することができる。反射カップは、蛍光体などの波長変換材料を含有できる封止材料１６で充填することができる。第１の波長でＬＥＤによって放出される光は、蛍光体によって吸収することができ、それに応じて蛍光体は、第２の波長の光を放出することができる。次いで、アセンブリ全体が、透明の保護樹脂１４内に封止される。保護樹脂１４は、ＬＥＤチップ１２から放出される光を成形するように、レンズの形状に成型することができる。
【０００４】
ＬＥＤパッケージ１０は、青色光を吸収して黄色光を再放出する変換材料によって青色放出ＬＥＤチップ１２を覆うことによって、白色光を生成することができる。青色光の一部は、変換されることなく変換材料を通過し、したがってＬＥＤパッケージ１０は、青色光と黄色光を組み合わせた白色光を放出する。反射カップ１３は光を上方向に誘導できるが、光が反射されると、光損失が発生することがある（すなわち、実際の反射器表面の反射率が１００％より小さいため、一部の光が反射器カップによって吸収されることがある）。さらに、リード１５Ａ、１５Ｂを通る熱を取り出すのは困難なことがあるため、図１に示すパッケージ１０などのパッケージにとって、熱の滞留が問題になることがある。ＬＥＤチップ１２および周囲の構成要素からの熱はまた、変換材料内へ拡がる可能性もあり、時間がたつと変換材料を劣化させ、その変換特性を変化させる可能性がある。この結果、ＬＥＤパッケージ１０は、時間がたつと異なる色の光を放出する可能性がある。
【０００５】
図２に示す従来のＬＥＤパッケージ２０は、より多くの熱を生成しうる高出力動作により適していることがある。ＬＥＤパッケージ２０では、１つまたは複数のＬＥＤチップ２２が、プリント回路基板（ＰＣＢ）キャリアなどのキャリア、基板、またはサブマウント２３上へ取り付けられる。ＬＥＤチップ２２の１つまたは複数は、変換材料によって覆うことができ、したがって特定のＬＥＤチップは、ＬＥＤチップと変換材料からの光を組み合わせた白色光を放出する。サブマウント２３上に取り付けられた金属反射器２４が、ＬＥＤチップ（複数可）２２を取り囲み、ＬＥＤチップ２２によって放出された光をパッケージ２０から離れる方へ反射する。反射器２４はまた、ＬＥＤチップ２２に機械的な保護を提供する。ＬＥＤチップ２２上のオーミックコンタクトと、サブマウント２３上の電気トレース２５Ａ、２５Ｂの間に、１つまたは複数のワイアボンド接続１１が作られる。取り付けられたＬＥＤチップ２２は次いで、封止剤２６で覆われ、封止剤２６は、これらのチップに環境的かつ機械的な保護を提供しながら、レンズとしても作用することができる。金属反射器２４は通常、はんだまたはエポキシ接合によってキャリアに取り付けられる。
【０００６】
熱は、金属反射器２４を通ると、ＬＥＤチップ２２からサブマウント２３および任意のヒートシンクへより効率的に放射される。しかし、ＬＥＤチップからの熱はそれでもなお、変換材料内へ拡がり、変換特性の劣化を引き起こす可能性がある。上述したパッケージ１０と同様に、この結果、時間がたつとＬＥＤパッケージに対する放出特性を変化させる可能性がある。
【０００７】
「Ｈｉｇｈ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｒａｄｉａｌ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇ  Ｌａｍｐ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｏｕｒｃｅ」という名称のＴａｒｓａの米国特許第６，３５０，０４１号は、分離器の一方の端部に１つまたは複数の固体光源を備え、分離器の他方の端部に分散器を備える複数のランプの実施形態を開示している。ＬＥＤ光源からの光は分離器を進み、そこで分散器によって放射状のパターンで分散させることができる。分散器はまた、光源からの入射光のすべてまたは一部を変換できる波長変換材料を含むことができる。異なる実施形態では、これらの光源は、青色光を放出することができ、分散器は、青色光を吸収して黄色光を再放出する変換材料を含む。分散器から放出される光は、光源からの青色光と変換材料からの黄色光を組み合わせた白色光を含むことができる。別の実施形態では、分離器および分散器を囲壁で取り囲むことができ、囲壁は黄色蛍光体を含むことができる。光源からの青色光は、分散器によって放射状に分散させることができ、囲壁を通過することができ、そこで青色光の少なくとも一部が黄色に変換される。次いで囲壁は、青色光と蛍光体からの黄色光を組み合わせた白色光を放出することができる。
【０００８】
変換材料の１つの特性は、変換材料上に入射して変換材料によって吸収および再放出される指向性の光が、すべての方向に放出されることである。ＬＥＤチップが変換材料によって覆われる実施形態では、変換材料から再放出される光の一部は、再びパッケージの方へ誘導され、そこで吸収される可能性がある。他の実施形態では、再放出された光は、光にさらなる変換材料を通過させる経路で誘導され、そこで吸収される可能性がある。変換材料を有する囲壁を有するランプでは、光の一部分を吸収して、再び囲壁内部へ再放出する可能性がある。変換された光は、ランプから放出される前に、囲壁を再び通過しなければならず、これらのさらなる通過中、変換材料によって光が吸収される可能性がある。この吸収は、ランプの全体的な放出効率を低減させる可能性がある。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、遠隔蛍光体がランプ光源に対して、光源から遠隔蛍光体へ拡がる熱が低減または除去されるように位置決めされた、ランプおよび照明器具を対象とする。これにより、蛍光体の熱劣化を低減させることができる。本発明はまた、蛍光体からの光の吸収を最小にする形状を有する遠隔蛍光体を提供し、それによってランプの全体的な効率を増大させる。
【００１０】
本発明による固体照明（ＳＳＬ）の照明器具の一実施形態は、固体光源と、光源に対して取り付けられた遠隔蛍光体とを備え、光源からの光は遠隔蛍光体を通過し、そこで光源光の少なくとも一部が変換される。遠隔蛍光体は、開いた複合形状を有し、光源からの熱が遠隔蛍光体内へ実質上入らないように、光源から十分な距離を空けて取り付けられる。
【００１１】
本発明によるランプの一実施形態は、発光ダイオード（ＬＥＤ）と、ＬＥＤに対して取り付けられた遠隔変換材料とを備え、ＬＥＤからの光は変換材料を通過し、そこでＬＥＤ光の少なくとも一部は、異なる波長で吸収および再放出される。変換材料はまた、ＬＥＤからの熱が変換材料内へ入らないように、ＬＥＤから十分な距離を空けて取り付けられる。変換材料は、再放出された光が変換材料内へ入るのを最小にする形状を有する。
【００１２】
固体照明（ＳＳＬ）の照明器具の別の実施形態は、基礎内に取り付けられた固体光源を備え、基礎に対して囲壁が取り付けられ、したがって光源からの光は囲壁内へ放出される。囲壁内には遠隔蛍光体が取り付けられ、光源からの少なくとも一部の光は遠隔蛍光体内へ入り、そこで光の少なくとも一部は、異なる波長で吸収および再放出される。遠隔蛍光体は、光源からの熱が遠隔蛍光体内へ実質上入らないように、光源から十分な距離を空けて取り付けられ、遠隔蛍光体は、再放出された光が再び変換材料内へ入るのを最小にする形状を有する。
【００１３】
本発明の上記その他の態様および利点は、本発明の特徴を例として示す以下の詳細な説明および添付の図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来技術のＬＥＤランプの一実施形態の断面図である。
【図２】従来技術のＬＥＤランプの別の実施形態の断面図である。
【図３】ＢＳＹエミッタと赤色エミッタの間のタイラインを示すＣＩＥ図である。
【図４】本発明によるランプの一実施形態の断面図である。
【図５】本発明による遠隔蛍光体の一実施形態の斜視図である。
【図６】本発明による遠隔蛍光体の別の実施形態の斜視図である。
【図７】本発明による遠隔蛍光体の別の実施形態の斜視図である。
【図８】本発明による遠隔蛍光体のさらに別の実施形態の斜視図である。
【図９】本発明によるランプの別の実施形態の断面図である。
【図１０】本発明によるランプのさらに別の実施形態の断面図である。
【図１１】本発明による遠隔蛍光体のさらに別の実施形態の断面図である。
【図１２】本発明による遠隔蛍光体のさらに別の実施形態の上面図である。
【図１３】２つの遠隔蛍光体を有する本発明によるランプの別の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、成形された遠隔蛍光体を使用して、ランプからの光の色および線束をより効率的かつより均一に分布させることを対象とする。本発明による遠隔蛍光体は、光源からの熱が蛍光体内へほとんどまたはまったく拡がらないランプの動作を可能にするように構成することができる。遠隔蛍光体はまた、最初の変換後に蛍光体から再放出された光が蛍光体材料をさらに通過する量を最小にするように構成される。これにより、遠隔蛍光体によって吸収される光の量を低減させ、ランプの全体的な放出効率を増大させる。
【００１６】
本発明による実施形態は、１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）（複数可）を含むことができ、その放出は遠隔蛍光体に入射し、したがってその光の少なくとも一部は、蛍光体によって吸収され、異なる光波長で再放出される。一実施形態では、ＬＥＤは、青色光を放出することができ、遠隔蛍光体は、青色ＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収して黄色光を再放出する。次いでランプは、青色光と黄色光を組み合わせた白色光を放出する。
【００１７】
本発明による他の実施形態は、複数の個別の光源から白色光を生成する異なる技法を利用して、所望の色温度で改善されたＣＲＩを提供することができる。「Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許第７，２１３，９４０号に記載されている技法など、異なる個別の光源からの異なる色相を利用するこれらの技法のいくつかが開発されてきた。１つのそのような構成では、１つまたは複数の４５２ｎｍピークの青色ＩｎＧａＮのＬＥＤからの光を、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体などの黄色変換材料によって変換して、はっきりした黄色であり、黒体軌跡を十分に上回る色点を有する色を提供した。黄色放出と、黄色ＬＥＤの黄色を黒体曲線の方へ「引き寄せる」赤味を帯びたＡｌＩｎＧａＰ  ＬＥＤからの光とを組み合わせて、温白色光を生じさせる。図３は、赤色放出ＬＥＤからの赤色光３４と青色／ＹＡＧタイライン３６上の様々な黄色および黄味を帯びた点との間にタイライン３２を有するＣＩＥ図３０を示す。この手法では、改善されたＣＲＩを有する高効率の温白色光を生じさせることができる。いくつかの実施形態は、改善された効率を示し、ＣＲＩ  Ｒａは、３５００Ｋを下回る色温度で９０より大きかった。
【００１８】
本発明によるこの手法を利用することで、遠隔のＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を利用して、青色光を黄色に変換することができる。遠隔蛍光体からの黄色光を黒体曲線の方へ引き寄せるために、赤味を帯びたＡｌＩｎＧａＰ  ＬＥＤを含むことができる。遠隔蛍光体は、熱劣化を回避するために、ＬＥＤからの熱の量がまったくまたはほとんど蛍光体内へ入らないように構成することができる。遠隔蛍光体はまた、ランプからの光を均一に分布させながら、再放出された光の吸収を最小にするように成形することができる。さらに他の実施形態では、遠隔蛍光体は、ランプが所望のＣＲＩおよび色温度を放出するように、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体および赤色蛍光体を含むことができる。
【００１９】
遠隔蛍光体の異なる実施形態の形状は、全体的なランプの構成に依存することができる。ＬＥＤ光源は、たとえば電球型とすることができ、青色チップなどの単一のチップ、または同じもしくは異なる色の複数のチップを含むことができる。ランプは、電球または他の囲壁を有することができ、いくつかの実施形態では、標準的な電球の形状および寸法にすることができるが、本発明は多くの異なる形状および寸法のランプを対象とすることが理解される。遠隔蛍光体は、ＬＥＤ光源からの光が遠隔蛍光体の方へ誘導されて遠隔蛍光体内へ入るように、多くの異なる方法を使用して囲壁内に取り付けることができる。遠隔蛍光体は、ＹＡＧなどの任意の適した色の蛍光体とすることができる。蛍光体は、固定の形状に形成することができ、いくつかの実施形態では、蛍光体は、硬化すると機械的に堅くなる接着剤中に混合することができる。遠隔蛍光体は、射出成型などの多くの異なる周知の技法を使用して形成することができる。
【００２０】
遠隔蛍光体の形状は、再放出された光の放出の均一性を最大にすると同時に、再放出された光が遠隔蛍光体によって吸収されるのを最小にするような形状にするべきである。遠隔蛍光体の異なる実施形態は、開いた複合形状を有することができ、それによって遠隔蛍光体からの光をすべての方向に再放出することができる。すなわち、遠隔蛍光体は、横方向の放出を可能にするために、１つまたは複数の傾斜表面を有するべきであるが、半球形の囲壁などのように、蛍光体自体を閉じ込めるべきではなく、したがって再放出された光が蛍光体内へ２回目に入る量は最小になる。いくつかの実施形態では、遠隔蛍光体は、実質上平面にすることができ、湾曲または屈曲する断面を有する。他の実施形態では、遠隔蛍光体は他の形状をとることもでき、１つのそのような形状は、１つまたは複数の双曲放物面を１つの構造に形成したものである。双曲放物面の異なる実施形態は、構造の異なる部分に対して異なる曲率半径を有することができる。
【００２１】
遠隔蛍光体はまた、ランプからの所望の放出パターンを提供するために、異なる特性を有することができる。いくつかの実施形態では、遠隔蛍光体は、厚さの異なる領域を有することができ、厚さがより大きい区間では、より多くの蛍光体を光が通過する。他の実施形態では、遠隔蛍光体は、異なる領域内に異なる濃度の蛍光体を有することができる。他の実施形態では、遠隔蛍光体はまた、全体に混合された２つ以上の蛍光体を有することができ、または異なる蛍光体の異なる領域を有することができる。遠隔蛍光体はまた、全体に構成された分散剤、または異なる領域内に異なる濃度で構成された分散剤を有することができる。遠隔蛍光体はまた、実質上透過性である領域を有することができる。
【００２２】
本明細書では、本発明について特定の実施形態を参照して説明するが、本発明は、多くの異なる形で実施することができ、本明細書に述べる実施形態に限定されると解釈されるべきではないことが理解される。具体的には、本発明について、１つまたは複数のＬＥＤまたはＬＥＤチップを異なる構成で有することができる特定のランプまたは照明構成要素または照明器具に関して後述する。これらを全体として固体照明（ＳＳＬ）の照明器具と呼ぶが、本発明は、異なるエミッタタイプの多くの異なるアレイ構成を有する多くの他のランプにも使用できることが理解される。これらの構成要素は、記載以外の異なる形状および寸法を有することができ、ランプ内に異なる数のＬＥＤを含むことができる。
【００２３】
層、領域、または基板などの要素が別の要素「上」に位置するというとき、他方の要素上に直接位置することができ、または介在要素が存在することもできることも理解される。さらに、本明細書では、「内側」、「外側」、「上（ｕｐｐｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「下（ｌｏｗｅｒ）」、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、および「下（ｂｅｌｏｗ）」などの相対的な用語、ならびに類似の用語を使用して、１つの層または別の領域の関係について説明することがある。これらの用語は、図に示す向きに加えて、デバイスの異なる向きを包含するものであることが理解される。
【００２４】
本明細書では、第１、第２などの用語を使用して、様々な要素、構成要素、および／または区間について説明することがあるが、これらの要素、構成要素、および／または区間は、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、１つの要素、構成要素、領域、層、または区間と別の領域、層、または区間を区別するためだけに使用される。したがって、本発明の教示から逸脱することなく、以下で論じる第１の要素、構成要素、領域、層、または区間を、第２の要素、構成要素、領域、層、または区間と呼ぶこともできる。
【００２５】
本明細書では、本発明の実施形態について、本発明の実施形態の概略図である横断面図を参照して説明する。したがって、これらの層の実際の厚さは異なる可能性があり、たとえば製造技法および／または公差の結果、図示の形状からの変動が予期される。本発明の実施形態は、本明細書に示す領域の特定の形状に限定されると解釈されるべきではなく、たとえば製造に起因する形状の偏差を含むものとする。正方形または方形として図示または説明する領域は通常、正常な製造公差のために丸くなった特徴または湾曲した特徴を有する。したがって、図に示す領域は、本質的に概略的であり、これらの領域の形状は、デバイスの領域の正確な形状を図示しようとするものではなく、本発明の範囲を限定しようとするものではない。
【００２６】
本明細書に説明する構成は、異なる形で構成された異なる特徴を有する多くの異なる照明器具内で利用できることが理解される。図４は、基礎５２、光源５４、囲壁５６、および遠隔蛍光体５８を備えるランプ５０の一実施形態を示す。基礎５２は、電気レセプタクル内に嵌合するように寸法設定および構成することができ、いくつかの実施形態では、従来の電気レセプタクル内に嵌合するように構成することができる。たとえば、電気レセプタクルは、標準的なねじ込みソケットとすることができ、基礎５２は、ねじ込みソケット内へねじ込むことができるねじ山部分を含むことができる。他の実施形態では、基礎は標準的なプラグとすることができ、電気レセプタクルは標準的な差し込み口とすることができ、または基礎はＧＵ２４基礎ユニットもしくはクリップとすることができ、電気レセプタクルは、クリップを受け取って保持するレセプタクルとすることができる（たとえば、多くの蛍光灯内で使用される）。これらは、基礎およびレセプタクルに対するいくつかの選択肢にすぎず、レセプタクルから基礎５２へ電気を安全に供給する異なる構成を使用することができる。
【００２７】
基礎５２は変換器を備えることができ、変換器は、光源５４を駆動するのに有用な電気信号に電源を変換する回路を備えることができる。一実施形態では、変換回路は、従来の整流器および高圧変換器を備えることができる。交流電流（ＡＣ）の電力が供給される場合、変換回路は、ＡＣ電力を変換して、光源５４に光を放出させる形で光源５４にエネルギーを供給することができる。一実施形態では、ＡＣ電力は、ＤＣ電力に変換することができる。
【００２８】
本発明の異なる実施形態では、光源５４は、１つまたは複数の固体エミッタを備えることができる。そのようなエミッタは、当技術分野では周知であり、異なる発光ダイオード（ポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）を含めて、無機または有機を問わない）、レーザダイオード、薄膜エレクトロルミネッセントデバイス、発光ポリマー（ＬＥＰ）などの様々なエミッタを含むことができる。これらのエミッタの動作および製造は一般に周知であり、本明細書では詳細に論じない。そのようなデバイスが作られる材料もまた一般に周知であり、したがって詳細に論じない。光源は、１つまたは複数の市販のＬＥＤベースのエミッタおよびパッケージを備えることができ、一実施形態では、光源は、ノースカロライナ州ダラムのＣｒｅｅ，Ｉｎｃ．から市販の１つまたは複数のそのようなエミッタを備えることができる。これらは、それだけに限定されるものではないが、ＣｒｅｅのＸＬａｍｐ（登録商標）のＬＥＤまたはそのＭＸＰ  ＬＥＤを含むことができる。図示の実施形態では、１つのＬＥＤベースの光源５４が利用されるが、他の実施形態では、２つ以上の光源を使用できることが理解される。
【００２９】
ランプ５０は、遠隔蛍光体５８を取り囲み、基礎５２に取り付けられた囲壁５６をさらに備える。囲壁５６は、ガラスまたはプラスチックなどの多くの異なる材料から作ることができ、多くの異なる形状および寸法を有することができる。囲壁５６は、光源５４および遠隔蛍光体からの光に対して透過性を有することができ、または光が囲壁５６を通過するときに光の混合を助けるために、拡散粒子もしくは拡散表面を含むことができる。他の実施形態では、囲壁の一部分を拡散性にすることができ、他の部分を透過性または透明にすることができる。囲壁５６は、周知の標準的な電球寸法に対応する寸法を含む多くの異なる寸法とすることができる。図示の実施形態では、囲壁５６は、遠隔蛍光体５８を完全に取り囲んで密閉するが、異なる実施形態では、囲壁は、完全ではないことがあり、遠隔蛍光体５８をすべて取り囲まない可能性があることが理解される。他の実施形態はまた、囲壁なしで構成することもできる。
【００３０】
囲壁５６内には遠隔蛍光体５８が構成され、１つまたは複数の変換材料を含むことができ、通常は、硬質の接着剤材料内に固定される。遠隔蛍光体は、光源５４からの光が遠隔蛍光体内へ入り、そこで光の少なくとも一部が変換材料によって波長変換されるように、囲壁内に位置決めされる。遠隔蛍光体５８は、光源から遠隔蛍光体５８内の変換材料へ拡がる熱の量を最小にし、または除去するように、光源５４から十分な距離を空けて取り付けられる。これにより、時間がたつと変換材料が受ける可能性のある熱劣化を最小にする。遠隔蛍光体５８は、多くの異なる取付け方法を使用して囲壁５６内に取り付けることができ、一実施形態では、遠隔蛍光体５８は、従来の接合材料を使用して囲壁５６の内側表面に取り付けることができる。これは、囲壁内に遠隔蛍光体を取り付ける多くの方法の１つにすぎず、いくつかの代替取付け方法について以下に説明する。
【００３１】
遠隔蛍光体内の接着剤には、異なる材料を使用することができ、材料は、硬化後に頑丈になり、また可視波長スペクトル内で実質上透過性であることが好ましい。適した材料は、シリコーン、エポキシ、ガラス、無機ガラス、スピンオンガラス、誘電体、ＢＣＢ、ポリイミド、ポリマー、およびこれらの混成物を含み、好ましい材料は、高出力のＬＥＤにおける透過性および信頼性が高いため、シリコーンである。適したフェニルベースおよびメチルベースのシリコーンは、Ｄｏｗ（登録商標）Ｃｈｅｍｉｃａｌから市販されている。接着剤は、使用される接着剤のタイプなどの異なる要因に応じて、多くの異なる硬化方法を使用して硬化させることができる。異なる硬化方法は、それだけに限定されるものではないが、熱、紫外（ＵＶ）、赤外（ＩＲ）、または空気硬化を含む。
【００３２】
遠隔蛍光体では、多くの異なる蛍光体を使用することができ、本発明は、白色光を放出するＬＥＤチップに特に適合される。上述したように、本発明によるいくつかの実施形態では、光源５４はＬＥＤベースとすることができ、青色波長スペクトル内の光を放出することができ、蛍光体は、青色光の一部を吸収して黄色を再放出する。ＬＥＤチップは、青色光と黄色光を組み合わせた白色光を放出する。本発明による他の実施形態では、青色ＬＥＤからの光を、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体などの黄色変換材料によって変換して、はっきりした黄色であり、ＣＩＥ図上の黒体軌跡を上回る色点を有する色を提供することができる。赤味を帯びた光を放出するＬＥＤは、上述の米国特許第７，２１３，９４０号に記載されているように、黄色ＬＥＤの黄色を黒体曲線へ「引き寄せる」光を提供して、温白色光を生じさせる。同特許を、全体として参照により組み込む。
【００３３】
青色光が黄色へ変換される場合、市販のＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を使用することができるが、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ）などの（Ｇｄ，Ｙ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ系に基づく蛍光体から作られる変換粒子を使用すると、全範囲の広い黄色スペクトル放出が可能である。白色放出ＬＥＤチップに使用できる他の黄色蛍光体は、
Ｔｂ３−ｘＲＥｘＯ１２：Ｃｅ（ＴＡＧ）、ＲＥ＝Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕ、または
Ｓｒ２−ｘ−ｙＢａｘＣａｙＳｉＯ４：Ｅｕ
を含む。
【００３４】
遠隔蛍光体５８内では、異なる白色色相（温白色）のより高ＣＲＩの白色のために、第１の蛍光体と第２の蛍光体を組み合わせることもでき、上記の黄色蛍光体と赤色蛍光体を組み合わせる。
ＳｒｘＣａ１−ｘＳ：Ｅｕ，Ｙ、Ｙ＝ハロゲン化合物、
ＣａＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ、または
Ｓｒ２−ｙＣａｙＳｉＯ４：Ｅｕ
を含めて、異なる赤色蛍光体を使用することができる。
【００３５】
他の蛍光体を使用して、実質上すべての光を特定の色に変換することによって、飽和色を放出することもできる。たとえば、以下の蛍光体を使用して、緑色飽和光を生成することができる。
ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、
Ｓｒ２−ｙＢａｙＳｉＯ４：Ｅｕ、または
ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ。
【００３６】
以下は、ＬＥＤチップ１０内で変換粒子として使用されるいくつかのさらなる適した蛍光体を挙げるが、他の蛍光体を使用することもできる。それぞれ、青色および／またはＵＶ放出スペクトル内で励起を呈し、所望のピーク放出を提供し、効率的な光変換を有し、許容できるストークスシフトを有する。
黄色／緑色
（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ）２Ｓ４：Ｅｕ２＋
Ｂａ２（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋
Ｇｄ０．４６Ｓｒ０．３１Ａｌ１．２３ＯｘＦ１．３８：ＥＵ２＋０．０６
（Ｂａ１−ｘ−ｙＳｒｘＣａｙ）ＳｉＯ４：Ｅｕ
Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋
赤色
Ｌｕ２Ｏ３：Ｅｕ３＋
（Ｓｒ２−ｘＬａｘ）（Ｃｅ１−ｘＥｕｘ）Ｏ４
Ｓｒ２Ｃｅ１−ｘＥｕｘＯ４
Ｓｒ２−ｘＥｕｘＣｅＯ４
ＳｒＴｉＯ３：Ｐｒ３＋，Ｇａ３＋
ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋
Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋
【００３７】
遠隔蛍光体内の変換材料によって吸収されるＬＥＤ光の量は、それだけに限定されるものではないが、蛍光体粒子の寸法、蛍光体添加の百分率、接着剤材料のタイプ、蛍光体のタイプと放出される光の波長の整合の効率、および蛍光体／接着層の厚さを含めて、異なる要因で決まる。これらの異なる要因を制御して、本発明によるＬＥＤチップの放出波長を制御することができる。
【００３８】
それだけに限定されるものではないが、１０ナノメートル（ｎｍ）〜３０マイクロメートル（μｍ）の範囲内またはそれ以上の粒子を含めて、異なる寸法の蛍光体粒子を使用することができる。より小さい粒子寸法は通常、より大きい寸法の粒子より色をうまく散乱および混合し、より均一の光を提供する。より大きい粒子は通常、より小さい粒子と比較すると光を変換するのにより効率的であるが、それほど均一でない光を放出する。遠隔蛍光体５８はまた、接着剤内に異なる濃度または添加量の蛍光体材料を有することができ、典型的な濃度は、３０〜７０重量％の範囲内である。一実施形態では、蛍光体濃度は約６５重量％であり、遠隔蛍光体全体に渡って均一に分散されることが好ましい。以下により詳細に論じるように、遠隔蛍光体５８は、異なる変換材料および異なる濃度の変換材料を有する異なる領域を有することができる。
【００３９】
遠隔蛍光体５８はまた、その表面上または接着剤内に散乱粒子を含むことができる。遠隔蛍光体は、使用される適用分野および材料に応じて、異なる濃度の散乱粒子を有することができる。散乱粒子濃度に適した範囲は、０．０１％〜０．２％であるが、濃度はより高くまたは低くすることができることが理解される。いくつかの実施形態では、濃度は、０．００１％ほどの低さとすることができる。一部の散乱粒子では、濃度がより高い場合、吸収のための損失が増大する可能性がある。したがって、散乱粒子の濃度は、許容できる損失を維持するように選択されるべきである。散乱粒子は、それだけに限定されるものではないが、
シリカゲル、
酸化亜鉛（ＺｎＯ）、
酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、
二酸化チタン（ＴｉＯ２）、
硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）、
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、
溶融シリカ（ＳｉＯ２）、
フュームドシリカ（ＳｉＯ２）、
窒化アルミニウム、
ガラス玉、
二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、
炭化ケイ素（ＳｉＣ）、
酸化タンタル（ＴａＯ５）、
窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、
酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、
窒化ホウ素（ＢＮ）、または
蛍光体粒子（たとえば、ＹＡＧ：Ｃｅ、ＢＯＳＥ）
を含めて、多くの異なる材料を含むことができる。材料の様々な組合せまたは同じ材料の異なる形の組合せを使用して、特定の散乱効果を実現することができる。
【００４０】
上記で論じたように、遠隔蛍光体５８は、ランプ５０からの光の放出の均一性を高めると同時に、再放出された光が遠隔蛍光体によって吸収されるのを最小にする形状を有することができる。蛍光体によって吸収される光は、遠隔蛍光体内の変換材料によって最初に変換されて再放出される光のうち、最初の再放出後に遠隔蛍光体にさらに入る量を低減させることによって最小になる。これにより、後に蛍光体を通過する際に起こりうる光の吸収を低減させる。
【００４１】
これは、遠隔蛍光体５８に対して特定の形状を使用して実現することができ、いくつかの実施形態では、遠隔蛍光体５８は開いた複合形状を有し、それによって遠隔蛍光体からの光をすべての方向に再放出することができる。すなわち、遠隔蛍光体は、横方向の放出を可能にするために、１つまたは複数の傾斜表面を有するべきであるが、互いを閉じ込め、または互いに対向する表面をほとんどまたはまったく有するべきではない。互いに対向する表面を有する遠隔蛍光体の例は、半球形に成形された遠隔蛍光体または囲壁を含む。これらの蛍光体は、互いに対向する表面を有することを特徴とし、ある壁上の蛍光体から再放出される光の一部分は内側へ放出され、ランプから放出される前に少なくとも２回目に囲壁を通過する可能性がある。これらの後の通過中に、光が吸収され、ランプの全体的な放出効率を低減させる可能性がある。本発明による実施形態は、これらの損失を最小にするように構成される。
【００４２】
図５を次に参照すると、遠隔蛍光体５８は概ね平面であるが、遠隔蛍光体５８が波状またはＷ字状のプロファイルを有するように、比較的高い曲率半径を有する屈曲または湾曲も含む。光源５４からの光は遠隔蛍光体５８内へ入り、遠隔蛍光体内で変換材料によって変換されて再放出される。光は、遠隔蛍光体からすべての方向に放出され、屈曲からの光は、遠隔蛍光体５８からの横方向の放出を促進する。同時に、屈曲は、遠隔蛍光体がいかなる対向表面ももたないように十分に大きい曲率半径を有し、それによって遠隔蛍光体を２回目に通過してそこで吸収される可能性のある光の量を低減させる。
【００４３】
本発明による異なる実施形態では、遠隔蛍光体５８は、多くの異なる形状をとることができることが理解される。たとえば、図４に示す遠隔蛍光体５８は、Ｕ字状もしくはＶ字状のより多いもしくはより少ない屈曲を有することができ、または異なる曲率半径を有する異なる屈曲を有することができる。異なる位置に複数の屈曲を有することができ、異なる実施形態では、遠隔蛍光体は、より複雑な複合形状をとることができる。遠隔蛍光体５８を正方形として示すが、それだけに限定されるものではないが、円形、楕円形、方形、５角形、６角形、８角形などを含めて、多くの異なる形状をとることができることが理解される。
【００４４】
図６は、より複雑な形状を有する本発明による遠隔蛍光体６０の一実施形態を示し、遠隔蛍光体６０は、概ね双曲放物面の形状を有する。これらの形状は通常、サドルのような形状の二重線織面を含み、大部分の実施形態では、異なる区間に対するその曲率半径は、対向表面のない曲率半径、または対向表面の数が最小になる曲率半径とするべきである。この形状は、概ね開いた形状であり、上から見ると、遠隔蛍光体６０は円形の形状を構成する。この形状は、円形の横断面を有するランプ囲壁により適合していることがあるが、他のランプ内で使用することもできる。
【００４５】
図７は、図６の遠隔蛍光体６０に類似している、双曲放物面形状の遠隔蛍光体７０の別の実施形態を示す。遠隔蛍光体７０もまた概ね開いた形状を有し、対向表面の数は最小にし、または除去される。しかし、この実施形態では、遠隔蛍光体７０は平坦な縁部を有し、上から見ると、遠隔蛍光体に正方形の形状を与える。この遠隔蛍光体は、正方形の横断面を有する囲壁により適合していることがあるが、他のランプ内で使用することもできる。
【００４６】
遠隔蛍光体は、上述したもの以外の多くの異なる複合形状をとることができることが理解される。たとえば、図８は、より複雑な形状を有する本発明による概ね双曲放物面形状の遠隔蛍光体８０を示す。遠隔蛍光体８０も概ね開いた形状であり、異なる曲率半径を有する複数の縁部および表面を含む。この形状は、蛍光体からの横方向の再放出を促進しながら、それでもなお対向表面の数を最小にするために、傾斜表面を提供する。図５〜８は、本発明による遠隔蛍光体に使用できる異なる形状のいくつかの例のみを示すことが理解される。
【００４７】
図４のランプ５０では、遠隔蛍光体５８は、囲壁の内側に取り付けられるが、遠隔蛍光体は、多くの異なる形でランプ内に取り付けることができることが理解される。図９は、上述したものに類似している基礎９２、光源９４、囲壁９６、および遠隔蛍光体９８を備えるランプ９０の別の実施形態を示す。この実施形態では、遠隔蛍光体は、基礎から遠隔蛍光体９８へ渡る硬質の支持部９９によって、囲壁内に取り付けられる。支持部は、光源からの光が遠隔蛍光体内へ入るように、光源９４の上で遠隔蛍光体を保持しながら、光源から遠隔蛍光体への熱の伝達を回避するように、光源９４から十分な距離を空けて遠隔蛍光体を保持する。いくつかの実施形態では、支持部９９はまた、基礎９２から遠隔蛍光体９８への熱の伝達に耐える材料から作ることができる。
【００４８】
図１０は、上述したものに類似している基礎１０２、光源１０４、囲壁１０６、および遠隔蛍光体１０８を有するランプ１００の別の実施形態を示す。しかし、この実施形態では、遠隔蛍光体１０８は、囲壁の上部表面間を通って光源１０４の上に遠隔蛍光体１０８をつり下げる機構１０９によって、光源１０４の上で保持される。ブラケット、ワイア、チェーン、または他の支持部など、多くの異なる機構を使用することができる。上記の実施形態と同様に、遠隔蛍光体は、光源１０４から遠隔蛍光体１０８への熱伝達を最小にするように、光源から十分な距離を空けて保持される。
【００４９】
上述したように、遠隔蛍光体は、多くの異なる形で構成することができる。図１１は、厚さの異なる領域を有する遠隔蛍光体１２０の別の実施形態を示し、より厚い領域１２２は、横方向の放出を促進するために傾斜表面を提供する。蛍光体材料は、全体に渡って均一の濃度を有することができ、または光源光がより薄い領域もしくはより厚い領域を通過するときに類似の量の変換材料を通過するように、より厚い領域１２２内で濃度が低減するなど、異なる濃度を有することができる。他の実施形態では、より厚い領域は、光源光が異なる領域内で類似の量の変換材料を通過するように、中空部分を有することができる。図１２は、異なるタイプの変換材料を有し、または変換材料をもたない、異なる領域１３２ａ〜ｄを有する本発明による遠隔蛍光体１３０のさらに別の実施形態を示す。異なる領域は、所望のランプ放出を生成するために、多くの異なる形状および寸法を有することができ、多くの異なる変換材料を含有することができることが理解される。
【００５０】
本発明によるランプはまた、２つ以上の遠隔蛍光体を有することができ、複数の蛍光体は異なる形で構成されることも理解される。図１３は、２つの遠隔蛍光体１４２、１４４がランプ囲壁内に取り付けられた、本発明によるランプ１４０の一実施形態を示す。遠隔蛍光体１４２、１４４は、同じまたは類似の形状を有することができ、異なる形で構成された同じまたは異なる変換材料を有することができる。本発明による他のランプは、３つ以上の遠隔蛍光体を有することができる。
【００５１】
当業者によれば、本開示の利益を考えると、本発明の主題の精神および範囲から逸脱することなく、多くの変更および修正を加えることができる。したがって、図示の実施形態について、例のみを目的として述べたこと、そして以下の特許請求の範囲に定義する本発明の主題を限定すると解釈されるべきでないことが理解されなければならない。したがって、本発明の精神および範囲は、上述した形態に限定されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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