(57)【要約】  ＬＥＤパッケージは、ＬＥＤ光を放射するＬＥＤと、当該ＬＥＤから離れて設けられて、ＬＥＤ光の波長を下方変換する変換材料とを含む。当該パッケージは、ＬＥＤ光の少なくとも一部を変換材料の方に向ける反射器をさらに含み、変換材料は反射されたＬＥＤ光の少なくとも一部の波長を下方変換する。ＬＥＤパッケージから光を放射する方法は、ＬＥＤ、反射器、及び変換材料を設けるステップと、当該ＬＥＤから光を放射するステップとを含み、ＬＥＤ光の少なくとも一部は反射器の方に放射される。当該方法は、ＬＥＤ光の少なくとも一部を変換材料の方に反射させるステップと、反射材料において当該反射されたＬＥＤ光の少なくとも一部を変換するステップとをさらに含む。変換されて反射されたＬＥＤ光の少なくとも一部はＬＥＤパッケージにより放射される。
2009543335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージであって、
ＬＥＤ光を放射するＬＥＤと、
前記ＬＥＤから離れて設けられて、前記ＬＥＤ光の波長を下方変換する変換材料と、
前記変換材料の方へ前記ＬＥＤ光の少なくとも一部を反射する反射器と、
を含み、
前記変換材料は、前記反射されたＬＥＤ光の少なくとも一部の波長を下方変換することを特徴とするＬＥＤパッケージ。
【請求項２】
前記変換材料は、前記反射されたＬＥＤ光のほぼ全てを下方変換し、前記エミッタパッケージは、下方変換されたＬＥＤ光を主に放射することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項３】
前記変換材料は、前記反射されたＬＥＤ光の一部を下方変換し、前記エミッタパッケージは、前記ＬＥＤ光と下方変換されたＬＥＤ光との波長を組み合わせた光を放射することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項４】
前記変換材料は、１つ以上の燐光体を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項５】
前記変換材料は、反射素子をさらに含み、前記下方変換されて変換されたＬＥＤ光と下方変換されていないＬＥＤ光とを反射することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項６】
前記反射器は、前記ＬＥＤ光のほぼ全てを前記ＬＥＤから離れるように反射することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項７】
前記変換材料は散乱粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項８】
前記変換材料は無色の反射素子を含み、前記変換されて反射されたＬＥＤ光及び変換されていない反射光の全てを反射することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項９】
光を取り出すか、又はビームを形成するか、又は光を取り出し且つビームを形成する光学素子をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項１０】
エミッタパッケージであって、
光を放射する主エミッタと、
前記主エミッタから離れて設けられて、前記エミッタの光の波長を変換することができる反射変換器と、
前記エミッタ光の少なくとも一部を前記反射変換器の方に反射する反射器と、
を含み、
前記反射光の少なくとも一部の波長は前記反射変換器により変換されることを特徴とするエミッタパッケージ。
【請求項１１】
前記反射変換器は、前記エミッタ光を下方変換する１つ以上の燐光体を含むことを特徴とする請求項１０に記載のエミッタパッケージ。
【請求項１２】
前記反射変換器は、反射素子をさらに含み、前記変換された反射光及び変換されていない反射光の全てを反射することを特徴とする請求項１０に記載のエミッタパッケージ。
【請求項１３】
前記反射器は、前記光のほぼ全てを前記１次エミッタから離れるように反射することを特徴とする請求項１０に記載のエミッタパッケージ。
【請求項１４】
前記反射変換器は、散乱粒子を含むことを特徴とする請求項１０に記載のエミッタパッケージ。
【請求項１５】
前記反射変換器は、無色の反射素子を含み、前記変換された反射光及び変換されていない反射光の全てを反射することを特徴とする請求項１０に記載のエミッタパッケージ。
【請求項１６】
光を放射する方法であって、
主エミッタから主光を放射するステップと、
前記主光の少なくとも一部を前記主エミッタから離れるように反射させるステップと、
前記反射された主光の少なくとも一部を変換するステップと、
前記変換された主光を放射するか、前記変換された主光と前記主光との波長を組み合わせた光を放射するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記反射された主光の前記ほぼ全ては変換され、変換された主光が放射されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記反射された主光の一部は変換され、前記変換された主光と前記主光との波長を組み合わせた光が放射されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記変換されて反射された主光と変換されていない反射された主光の全てを反射させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記変換するステップは波長を下方変換するステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージから光を放射する方法であって、
ＬＥＤ、反射器、及び変換材料を設けるステップと、
前記ＬＥＤから光を放射するステップと、
を含み、
前記光の少なくとも一部は前記反射器の方に放射され、
前記方法はさらに、
前記ＬＥＤ光の少なくとも一部を前記変換材料の方に反射させるステップと、
前記変換材料において前記反射されたＬＥＤ光の少なくとも一部を変換するステップと、
前記変換されて反射されたＬＥＤ光の少なくとも一部を放射するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記反射されたＬＥＤ光の前記ほぼ全てが変換され、変換されて反射されたＬＥＤ光が主に放射されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記反射されたＬＥＤ光の一部が変換され、前記変換されて反射されたＬＥＤ光と前記反射されたＬＥＤ光との波長を組み合わせた光が放射されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記変換されて反射されたＬＥＤ光及び変換されずに反射されたＬＥＤ光の全てを反射させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
前記変換するステップは、波長を下方変換するステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２６】
発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージであって、
サブ取付部に取り付けられて、ＬＥＤ光を放射することができるＬＥＤと、
前記ＬＥＤ光の少なくとも一部を反射するように設けられた反射器と、
前記ＬＥＤから離れて設けられて、前記反射されたＬＥＤ光の少なくとも一部を受け入れるように設けられた反射変換器と、
を含み、
前記反射変換器は、前記反射されたＬＥＤ光の少なくとも一部の波長を下方変換し、前記下方変換された光及び下方変換されていない反射されたＬＥＤ光の全てを反射することを特徴とするＬＥＤパッケージ。
【請求項２７】
前記反射変換器は、変換材料及び反射素子を含むことを特徴とする請求項２６に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項２８】
前記変換材料は、１つ以上の燐光体を含むことを特徴とする請求項２６に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項２９】
前記反射器は、前記ＬＥＤ光のほぼ全てを前記ＬＥＤから離れるように反射することを特徴とする請求項２６に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項３０】
光学素子をさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項３１】
前記反射変換器は、前記サブ取付部に取り付けられることを特徴とする請求項２６に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項３２】
光を放射する方法であって、
主エミッタから主光を放射するステップと、
前記主光の少なくとも一部を反射変換器の方に向けるステップと、
前記反射変換器の方に向けられた主光の少なくとも一部を変換するステップと、
前記変換された主光を放射するか、又は前記変換された主光と前記主光との波長を組み合わせた光を放射するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージであって、
ＬＥＤ光を放射するＬＥＤと、
前記ＬＥＤから離れて設けられて、少なくとも一部の前記ＬＥＤ光の波長を下方変換し、前記ＬＥＤ光及び変換された光を反射する反射変換器と、
を含み、
前記ＬＥＤは、ＬＥＤ光を前記反射変換器の方に放射し、前記反射変換器は前記変換された光又は、前記変換された光と前記ＬＥＤ光とを組み合わせた光を取り出すことを特徴とするＬＥＤパッケージ。
【請求項３４】
前記反射変換器は、前記ＬＥＤ光の少なくとも一部を下方変換する１つ以上の燐光体を含むことを特徴とする請求項３３に記載のエミッタパッケージ。
【請求項３５】
前記反射変換器は、反射素子をさらに含み、前記変換された光又は変換された光または前記ＬＥＤを組み合わせた光は前記反射素子から反射することにより取り出されることを特徴とする請求項３３に記載のエミッタパッケージ。
【請求項３６】
前記ＬＥＤは、前記反射器が前記光の少なくとも一部を前記ＬＥＤの方に反射するように配置されていることを特徴とする請求項３５に記載のエミッタパッケージ。
【請求項３７】
前記反射変換器は、散乱粒子を含むことを特徴とする請求項３５に記載のエミッタパッケージ。
【請求項３８】
前記反射変換器は無色の反射素子を含み、前記変換された光又は変換された光若しくは前記ＬＥＤ光を組み合わせた光は前記無色の反射素子から反射することにより取り出されることを特徴とする請求項３５に記載のエミッタパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードに関し、より詳しくは、波長下方変換材料から光を効率的に生成する発光ダイオード装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（１つのＬＥＤ又は複数のＬＥＤ）は、電気エネルギを光に変換し、通常、２つの反対にドープされた半導体材料層同士の間に挟まれた活性領域を含んでいる固体デバイスである。バイアスがドープ層に印加されると、ホール及び電子は、活性領域に注入され、当該活性領域において、ホール及び電子が再結合し、光を生成する。光はＬＥＤの活性領域及び全ての面から放射される。ＬＥＤの近年の進歩（例えば、窒化物ＬＥＤ）により、フィラメント光源の効率にまさり、入力電力に対して同等又はそれ以上の輝度を有する光を提供する高効率の光源が得られた。
【０００３】
照明装置に使用される従来のＬＥＤの１つの欠点は、当該ＬＥＤが活性層から白色光を生成できないことである。従来のＬＥＤから白色光を生成する１つの形態は、複数の異なるＬＥＤからの複数の異なる色を組み合わせることである。例えば、白色光は赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、及び青色ＬＥＤからの光を組み合わせるか、青色ＬＥＤ及び黄色ＬＥＤからの光を組み合わせることにより生成することができる。この形態の１つの欠点は、この形態が、１つの色の光を生成するのに複数のＬＥＤの使用を必要とし、全体的なコスト及び複雑性を増大させることである。異なる色の光は異なる種類のＬＥＤから大抵生成され、デバイスにおいて異なる種類のＬＥＤを組み合わせることは、複雑な製造を必要とし、異なる制御電圧を必要とする場合がある。各デバイスが異なる電気的な要件を有し且つ変化する動作条件下において（例えば、温度、電流、又は時間により）異なるように振る舞うかもしれないので、これらの種類のエミッタは製造するのに複雑であり且つコストがかかる。
【０００４】
構成要素であるＬＥＤのスペクトル輝線は、典型的には狭く（例えば、１０−３０ｎｍＦＷＨＭ）、波長範囲は、高効率ＬＥＤを得るのに困難である範囲に存在する（例えば約５５０ｎｍ）。よって、低コスト及び高い生産性で高効率性及び高い演色評価数を得ることは困難である。これは、スペクトル条件が高効率の緑色ＬＥＤを必要とするときに特に問題になる。なぜなら、このようなＬＥＤは（Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ）Ｎ系においてのみ実現され、典型的には駆動電流及び温度等の動作条件により、低効率になりやすく、波長及び放射を変えやすいからである。より単純化された白色の照明器具が、好適な（ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ）色（例えば、青色、黄色）を放射する２つのＬＥＤだけを使用して実現されるかもしれないが、このような照明器具において高い演色評価数を得ることは非常に困難である。
【０００５】
単一の青色放射ＬＥＤからの光は、ＬＥＤチップを黄色の燐光体、ポリマ、又は色素により覆うことにより白色光に変換させられてきた。典型的な燐光体は、Ｃｅ：ＹＡＧである（日亜化学工業の白色ＬＥＤ、品番ＮＳＰＷ３００ＢＳ、ＮＳＰＷ３１２ＢＳ等を参照されたい。ローリー（Ｌｏｗｅｒｙ）の「燐光体ＬＥＤデバイスの多重カプセル化（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒ−ＬＥＤ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）」と題された特許文献１等も参照されたい）。囲んでいる材料は、ＬＥＤ光の少なくとも一部を「下方変換」し、当該ＬＥＤ光の色を変える。例えば、窒化物青色放射ＬＥＤが黄色燐光体により囲まれるならば、青色光の一部は変えられることなく燐光体を通過しつつ、残りの光は黄色に下方変換されるであろう。ＬＥＤは、青色光及び黄色光を放射し、当該青色光及び黄色光は組み合わされて白色光となる。
【０００６】
ＬＥＤを燐光体層によりコーティングする１つの従来の方法では、エポキシ樹脂を含む燐光体をＬＥＤ上に注入する注射器又はノズルが使用される。ＬＥＤをコーティングする別の従来の方法では、ステンシルプリンティングが使用され、ステンシルプリンティングは、ローリーの特許文献２に開示されている。複数の発光半導体デバイスが、隣接するＬＥＤ同士の間に所望の距離を有して基板に配置される。ステンシルは、ＬＥＤに合わせられた開口部を有して設けられ、穴部はＬＥＤよりもわずかに大きく、ステンシルはＬＥＤよりも厚い。ステンシルは、各ＬＥＤが当該ステンシルにおける各開口部内に配置されるように基板に位置される。その後、混合物がステンシル開口部に堆積され、ＬＥＤを覆う。典型的な混合物は、熱又は光により硬化され得るシリコンポリマにおける燐光体である。穴部が満たされた後、ステンシルは基板から除去され、ステンシル混合物は硬化され、固体状態になる。
【０００７】
燐光体によりＬＥＤをコーティングする別の従来の方法では、電気泳動析出が使用される。変換材料粒子は、電解質溶液に懸濁されている。複数のＬＥＤが導電基板に配置され、その後、当該導電基板は、電解質溶液にほぼ完全に浸される。電源からの一方の電極が上記溶液に浸されない所定の位置において導電基板に繋げられ、他方の電極は電解質溶液内に配置される。電源からのバイアスが電極に印加され、当該バイアスにより、電流が溶液を通り基板及びＬＥＤに流れる。これにより、電場が生成され、この電場により、変換材料がＬＥＤに引き寄せられ、ＬＥＤを変換材料により覆う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５９５９３１６号明細書
【特許文献２】欧州特許出願第１１９８０１６Ａ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これら従来のＬＥＤパッケージにおいて、燐光体変換材料は、ＬＥＤチップの近傍にあり、燐光体の散乱及びランバート放射（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ）特性の故に、光の大部分がＬＥＤパッケージ及びＬＥＤチップに戻るように放射される。燐光体層を通る際に、光子は複数の散乱事象を経験する。燐光体により散乱されるか、放射されて、ＬＥＤチップに向けられた光は、チップの光取り出し限界に制約される。典型的には、上記ＬＥＤチップの光取り出し効率は、１（ｕｎｉｔｙ）よりも小さく、さらなる光子損失を生ずる。パッケージに戻るように散乱された光は、戻るように反射されるが、パッケージ材料の反射率はたった７０−９０％である。散乱及び後方放射はパッケージ内における放射された光についての経路長を増大させ、よって、損失を被る機会を増大させる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
簡単且つ大まかに言えば、本発明は、光を放射するエミッタパッケージ及び方法に関し、特にはＬＥＤパッケージ及びＬＥＤパッケージから光を放射する方法に関する。本発明によるエミッタパッケージのある実施形態は、光を放射する主エミッタ（ｐｒｉｍａｒｙ  ｅｍｉｔｔｅｒ）と、当該主エミッタから離れて設けられて、当該エミッタの光の波長を変換することができる変換材料とを含んでいる。上記パッケージは、エミッタ光の少なくとも一部を変換材料の方に反射する反射器をさらに含み、反射光の少なくとも一部の波長は変換材料により変換される。
【００１１】
本発明によるＬＥＤパッケージのある実施形態は、ＬＥＤ光を放射するＬＥＤと、当該ＬＥＤから離されて設けられて、ＬＥＤ光の波長を下方変換する変換材料とを含んでいる。上記パッケージは、ＬＥＤ光の少なくとも一部を変換材料の方に反射する反射器をさらに含み、反射されたＬＥＤ光の少なくとも一部の波長は、変換材料により下方変換される。
【００１２】
本発明による光を放射する方法のある実施形態は、主エミッタから主光（ｐｒｉｍａｒｙ  ｌｉｇｈｔ）を放射するステップと、主光の少なくとも一部を反射させるステップとを含んでいる。上記方法は、反射された主光の少なくとも一部を変換するステップをさらに含んでいる。変換された主光が放射されるか、又は変換された主光と主光との波長を組み合わせた光が放射される。
【００１３】
本発明によるＬＥＤパッケージから光を放射する方法のある実施形態は、ＬＥＤ、反射器、及び変換材料を設けるステップと、当該ＬＥＤから光を放射するステップとを含み、この光の少なくとも一部は反射器の方に放射される。上記方法は、ＬＥＤ光の少なくとも一部を変換材料の方に反射させるステップと、変換材料において当該反射されたＬＥＤ光の少なくとも一部を変換するステップとをさらに含んでいる。変換されて反射されたＬＥＤ光の少なくとも一部はＬＥＤパッケージにより放射される。
【００１４】
本発明の上記及び別の形態及び利点は、本発明の特徴の例を説明する以下の発明を実施するための形態及び添付図面から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による効率的なＬＥＤパッケージのある実施形態の断面図である。
【図２】本発明によるＬＥＤパッケージの別の実施形態の断面図である。
【図３】２つ以上の反射器を有する本発明によるＬＥＤパッケージの別の実施形態の断面図である。
【図４】ビームを形成する光学素子を有する本発明によるＬＥＤパッケージのある実施形態の断面図である。
【図５】ビームを形成する光学素子を有する本発明によるＬＥＤパッケージの別の実施形態の断面図である。
【図６】逆さにされたＬＥＤ及び半球状反射器を有する本発明によるＬＥＤパッケージの別の実施形態の断面図である。
【図７】図６におけるＬＥＤパッケージの平面図である。
【図８】本発明による複数のＬＥＤパッケージのある実施形態の断面図である。
【図９】本発明による光を生成する方法のある実施形態についてのフロー図である。
【図１０】本発明による光を生成する方法の別の実施形態についてのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、効率的なＬＥＤパッケージ及びＬＥＤパッケージから光を効率的に放射する方法を提供する。本発明による装置及び方法においては、反射変換材料はＬＥＤから離れて配置されている。この形態により、比較的薄く高濃度の燐光体材料層を使用する別の波長へのＬＥＤ光の下方変換が可能になる。これは、変換材料内の光の経路長を低減し、ＬＥＤパッケージの効率を向上する。ＬＥＤパッケージ放射光の色は、反射変換フィルムの組成により制御される。当該反射変換フィルムは色変換材料及び中性（ｎｅｕｔｒａｌ）の高反射率材料を含むことができるか、又は、一様に被覆された高反射率（例えば、銀又はアルミニウムミラー）表面に薄い燐光体層を含むことができ、当該高反射率表面は、表面エポキシ樹脂又はシリコーン等の結合剤と組み合わせることが可能である。本発明の別の実施形態は光学的（光学系）構造部を含み、当該光学的構造部において、変換材料からの光が使用者の方に反射されるが、パッケージの方には後方反射されない。
【００１７】
本発明によるＬＥＤパッケージにより、ＬＥＤにより燐光体の方に放射される光子が、照明器具内の低反射率の低い光取り出し素子の方にほぼ後方散乱されない。よって、散乱及び吸収事象は、全ての光子について最小化され、ＬＥＤパッケージからの光取り出しは少数の経路により起こる。ＬＥＤから離れて変換材料を設けることにより、変換材料は冷たいままであり、発光効率をさらに向上することができる。変換材料は、本発明によるＬＥＤパッケージに予め形成されることができ、当該パッケージが複製されることを可能にする。
【００１８】
上記の結果を達成するために、本発明によるＬＥＤパッケージは、ほとんどの場合、ＬＥＤ等の主エミッタ、反射器、及び反射変換器を含み、当該反射変換器は当該ＬＥＤから離れて設けられ、光変換材料を有している。反射器は、ほぼ全てのＬＥＤ光が反射器から変換材料に反射されるように位置され、当該変換材料において、光の少なくとも一部の波長が下方変換される。この下方変換された光、及び残りのＬＥＤ光は、変換材料から伝搬する。反射変換器は、下方変換された光及びＬＥＤ光を所望の方向に反射させる反射材料又は反射素子をさらに含むことができる。
【００１９】
ある素子又は層が、別の素子又は層「にある」、「に接続される」、「に結合される」、又は「に接触している」として説明されるとき、ある素子又は層は、別の素子又は層に直接あるか、直接接続されるか、直接結合されるか、若しくは直接接触していてもよく、又は介在素子若しくは層が存在していてもよい。一方、ある素子が、別の素子又は層「に直接ある」、「に直接接続される」、「に直接結合される」、又は「に直接接触している」として説明されるとき、介在素子又は層は存在しない。同様に、第１の素子又は層が、第２の素子又は層に「電気的に接続される」又は「電気的に結合される」として説明されるとき、第１の素子又は層と第２の素子又は層との間に電流が流れることを可能にする電気経路が存在する。電気経路は、伝導素子同士の間を直接接触させることなく電流を流すことが可能なキャパシタ、結合インダクタ、及び／又は別の素子を含んでいてもよい。
【００２０】
第１の、第２の等の用語が様々な素子、部品、領域、層、及び／又は部分を説明するのにここでは使用されるが、これら素子、部品、領域、層、及び／又は部分は、これらの用語によって限定されるべきではない。これら用語は、ある素子、部品、領域、層、又は部分を別の領域、層、又は部分から区別するのに使用されるだけである。
【００２１】
図１は、本発明によるＬＥＤパッケージ１０のある実施形態を示し、当該ＬＥＤパッケージ１０は、公知のボンディング方法を使用して、サブ取付部１４に取り付けられた半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）１２を含んでいる。本発明は、１つの半導体ＬＥＤ又は複数の半導体ＬＥＤについてここでは説明されるが、多くの異なるエミッタが使用されてもよい。ここで使用されるように、半導体ＬＥＤという用語は、１つ以上のＬＥＤ、レーザダイオード、及び／又は別の半導体デバイスを含んでいてもよく、半導体ＬＥＤは、シリコン、炭化ケイ素、窒化ガリウム、及び／又は別の半導体材料を有していてもよい１つ以上の半導体層と、サファイア、シリコン、炭化ケイ素、及び／又は別のマイクロエレクトニック基板を有していてもよい基板と、金属及び／又は別の導電層を有していてもよい１つ以上の接触層とを含んでいる。半導体発光デバイスは、炭化ケイ素基板に形成された窒化ガリウムＬＥＤ又はレーザであってもよいが、別の材料系からの別の放射デバイスが使用されてもよい。上記デバイスはノースカロライナ州ダラムの本件特許出願人により製造及び販売されている。
【００２２】
通常のＬＥＤの動作及び製造の詳細は、当該技術分野においてほぼ公知であり、単に簡単に説明される。通常のＬＥＤは、公知の方法により多数の材料系から製造され、適切な方法は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）である。典型的には、ＬＥＤは２つの反対にドープされた層の間に挟まれた活性領域を有し、当該層はｐ型又はｎ型である。ＬＥＤの上部層は、通常ｐ型であり、底部層は通常ｎ型であるが、ＬＥＤは層が反対であっても機能する。ｐ型層及びｎ型層は接触部を有し、当該接触部はリードを有し、ｐ型層及びｎ型層にバイアスを加えることができる。このバイアスにより、活性層において、ＬＥＤの全ての面から光が放射する。
【００２３】
ＬＥＤ１２は、機械的安定性のために公知の取付方法を使用してサブ取付部１４に取り付けられることができる。サブ取付部１４は、ＬＥＤ１２に与えられる電流又は電力の相対量を制御するか、又はＬＥＤ１２に与えられる電気信号を調整する電気回路を含むことができる。さらに、サブ取付部１４は、照明器具に静電ショックに対する耐性を与える部品及び回路を含んでいる。
【００２４】
ＬＥＤパッケージ１０は、ＬＥＤ１２の上方に取り付けられた反射器１６をさらに含んでいる。当該反射器１６は、金属等の任意の反射材料から形成されることができるか、又は、銀若しくはアルミニウム等の反射材料の層により覆われた１つ以上の表面を有する材料から形成されることができる。反射器１６は、ほとんどの場合、ディスク形状を有し、ＬＥＤ１２の方を向いた底面１８を有している。底面１８は、中央に双曲線コーン状部２０を含み、反射器１６のエッジの方に曲げられた表面を有している。しかしながら、反射器は、多くの異なる形状及びサイズを有することができ、反射器の表面は、多くの異なる形状を有し、異なる方向に光を反射することができる。反射器１６は、ＬＥＤ１２の上方に配置され、底面１８はＬＥＤ１２の方に向いており、コーン状部２０はＬＥＤ１２の上方にあり、好ましい実施形態においては、ＬＥＤ１２のほぼ中心の上方にあり、主ＬＥＤ光のほぼ全てを反射する。
【００２５】
ＬＥＤパッケージ１０は、ＬＥＤ及びサブ取付部１４の周囲の少なくとも一部に、ＬＥＤから離れて配置された反射変換器２２を有している。好ましい実施形態において、反射変換器は、ＬＥＤ及びサブ取付部の全ての周りにあり、図示したように、サブ取付部１４に取り付けられる。反射変換器２２は、多くの異なる形態及び多くの異なる配置でＬＥＤに取り付けることができる。ある実施形態において、例えば、反射変換器は、当該反射変換器とＬＥＤパッケージとの間にスペースを有し且つ異なる角度で取り付けられてもよい。
【００２６】
ＬＥＤパッケージ１０において、反射変換器２２は、ほとんどの場合、反射素子２６に取り付けられた変換材料２４を含んでいる。変換材料２４は、結合剤に変換材料のシートを設けること等の多くの異なる方法を使用して反射素子２６に取り付けられてもよい。当該シートは、切断可能であり、所定の部分を反射素子２６に付設することができる。別の実施形態において、変換材料２４は電気泳動析出又はスクリーンプリンティングを使用して反射素子２６に形成されてもよく、エポキシ樹脂等の結合剤により所定の場所に保持される。さらに別の方法は、反射素子２６に燐光体変換材料をオーバモールディングステップを含んでいる。
【００２７】
別の実施形態において、反射変換器２２は、反射変換器に所定の反射特性を与えるように混合された無色の高反射率材料を有する変換材料２４を含むことができる。二酸化チタン又は硫酸バリウム等の多くの異なる無色の高反射率材料が使用されてもよい。高反射率材料は単独で使用されるか、又は、反射素子２６と組み合わされて使用され、反射変換器２２に最適な反射特性を与えてもよい。
【００２８】
反射器１６、ＬＥＤ１２、及び反射変換器２２は、ＬＥＤ１２からの光の少なくとも一部（好ましくは、大部分）が反射器の底面１８から反射変換器２２の方に反射するように協働する。例えば、経路２８に沿った光はＬＥＤ１２から反射器１６の方に放射され、反射変換器２２の方に反射される。変換材料２４は光を吸収し、ランバート放射パターンで放射する光と共に、低周波数スペクトル（下方変換された）で光を再放射する。下方変換された光は、反射変換器２２から使用者の方に前方に放射される。反射器及び変換器の形状が、反射変換器からの光の大部分が照明器具から使用者の方に取り出されるように好ましくは形成される。
【００２９】
反射器１６は、光の大部分を反射変換器２２の方に反射することができ、反射変換器２２は、反射された光の一部が変換材料２４により下方変換され、光の一部が変換材料を通過し、反射素子２６により戻されるように反射されるような厚み及び濃度の変換材料２４を有することができる。反射光の少なくとも一部は下方変換されることなく、変換材料を通過して戻り、ＬＥＤ光の一部は反射され、変換材料から放射される。この実施形態において、下方変換された光及びＬＥＤ光は反射変換器から戻るように放射され、ＬＥＤパッケージ１０は、下方変換された光とＬＥＤ光との波長を組み合わせた光を放射する。
【００３０】
別の実施形態において、反射変換器２２は、反射光のほぼ全てが反射材料２４により下方変換されるような厚み及び濃度の変換材料を有することができる。この実施形態において、反射変換器２２から戻されて放射された光は、主に下方変換された波長スペクトル内にある。反射器１６は、ほぼ全ての光をＬＥＤ１２から反射変換器２２の方に反射するようなサイズに形成され且つ位置されることができ、よって、ＬＥＤパッケージからのほぼ全ての光が反射変換器から放射される。別の実施形態において、反射器１６は、当該反射器１６がＬＥＤ１２からの光の一部を反射変換器２２に反射し、ＬＥＤ光の残りの部分が反射器１６のそばを通りＬＥＤパッケージから放射されるようなサイズに形成される。この実施形態において、ＬＥＤ１２、反射器１６、及び反射変換器２２は、主ＬＥＤ光と反射された又は変換された光との所望の混合光が照明器具パッケージから放射されるようなサイズに形成され且つ配置される。
【００３１】
多くの異なる変換材料が本発明によるＬＥＤパッケージに使用されてもよい。好ましい変換材料は１つ以上の燐光体を含み、幾つかの燐光体のリストが以下に示されており、当該燐光体は、変換材料として、単独で使用されるか、組み合わされて使用されてもよい。当該リストは、それぞれ励起の後に放射する再放射色によりグループ分けされている。
【００３２】
赤色
Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+、Ｂｉ3+
ＹＶＯ４：Ｅｕ3+、Ｂｉ3+
ＳｒＳ：Ｅｕ2+
ＳｒＹ2Ｓ4：Ｅｕ2+
ＣａＬａ2Ｓ4：Ｃｅ3+
（Ｃａ、Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ2+
Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ3+、Ｂｉ3+
Ｌｕ2Ｏ3：Ｅｕ3+
（Ｓｒ2-xＬａx）（Ｃｅ1-xＥｕx）Ｏ4
Ｓｒ2Ｃｅ1-xＥｕxＯ4
Ｓｒ2-xＥｕxＣｅＯ4
Ｓｒ2ＣｅＯ4
ＳｒＴｉＯ3：Ｐｒ3+、Ｇａ3+
【００３３】
オレンジ色
ＳｒＳｉＯ3：Ｅｕ、Ｂｉ
【００３４】
黄色／緑色
Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+
ＹＢＯ3：Ｃｅ3+、Ｔｂ3+
ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+、Ｍｎ2+
（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）（Ａｌ、Ｇａ）2Ｓ4：Ｅｕ2+
ＺｎＳ：Ｃｕ+、Ａｌ3+
ＬａＰＯ4：Ｃｅ、Ｔｂ
Ｃａ8Ｍｇ（ＳｉＯ4）4Ｃｌ2：Ｅｕ2+、Ｍｎ2+
（（Ｇｄ、Ｙ、Ｌｕ、Ｓｅ、Ｌａ、Ｓｍ）3（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）5Ｏ12：Ｃｅ3+
（（Ｇｄ、Ｙ）1-xＳｍx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12：Ｃｅ3+
（Ｙ1-p-q-rＧｄpＣｅqＳｍr）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12
Ｙ3（Ａｌ1-sＧａs）5Ｏ12：Ｃｅ3+
（Ｙ、Ｇａ、Ｌａ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+
Ｇｄ3Ｉｎ5Ｏ12：Ｃｅ3+
（Ｇｄ、Ｙ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+、Ｐｒ3+
Ｂａ2（Ｍｇ、Ｚｎ）Ｓｉ2Ｏ7：Ｅｕ2+
（Ｙ、Ｃａ、Ｓｒ）3（Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ）5（Ｏ、Ｓ）12
Ｇｄ0.46Ｓｒ0.31Ａｌ1.23ＯxＦ1.38：Ｅｕ2+0.06
（Ｂａ1-x-yＳｒxＣａy）ＳｉＯ4：Ｅｕ
Ｂａ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+
【００３５】
青色
ＺｎＳ：Ａｇ、Ａｌ
【００３６】
組み合わされた黄色／赤色
Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+、Ｐｒ3+
【００３７】
白色
ＳｒＳ：Ｅｕ2+、Ｃｅ3+、Ｋ+
【００３８】
上記のリストから、以下の燐光体がある所望の特性に基づいた変換材料として使用するのに適していることがわかる。それぞれは、青色及び／又はＵＶ波長スペクトルで励起され、所望のピーク放射（発光）を与え、効率的な光変換を有し、満足なストークスシフトを有する。
【００３９】
赤色
Ｌｕ2Ｏ3：Ｅｕ3+
（Ｓｒ2-xＬａx）（Ｃｅ1-xＥｕx）Ｏ4
Ｓｒ2Ｃｅ1-xＥｕxＯ4
Ｓｒ2-xＥｕxＣｅＯ4
ＳｒＴｉＯ3：Ｐｒ3+、Ｇａ3+
【００４０】
黄色／緑色
Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+
（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+
【００４１】
被覆されたＬＥＤからの光の放射の均一性をさらに向上するために、変換材料２４は散乱粒子を含んでいてもよく、光が通過するときに光をランダムに屈折させる。光を効率的に散乱させるために、散乱粒子の直径は、散乱される光の波長の約半分であるべきである。ＬＥＤからの光は粒子を通過し、屈折され、光を混合し、光を広げる。好ましい散乱粒子は、ＬＥＤ光をほぼ吸収せず、当該散乱粒子が埋め込まれる材料（例えば、エポキシ樹脂）とは大きく異なる屈折率を有する。ある実施形態において、散乱粒子は当該散乱粒子が埋め込まれる材料よりも大きな屈折率を有するべきである。適切な散乱粒子は酸化チタン（ＴｉＯ2）からなってもよく、酸化チタンは大きな屈折率（ｎ＝２．６から２．９）を有する。小さな空気の空隙（ボイド）又は細孔を有する多孔質の二酸化ケイ素等の別の材料が使用され、光を散乱させてもよい。
【００４２】
上述したように、ＬＥＤは、本発明によるＬＥＤパッケージにおいて、異なる波長スペクトルの光を放射することができる。ある実施形態において、ＬＥＤ１２は青色波長スペクトルの光を放射することができ、変換材料２４は、青色光を下方変換して、黄色光を再放射する燐光体を含むことができる。次いで、ＬＥＤパッケージ１０は、青色光と黄色光とを組み合わせた白色光を放射することができる。別の実施形態において、変換材料は全ての青色光を吸収し、単色の黄色光を放射することができる。別の種類の燐光体が使用されたならば、パッケージ１０は、緑色のような別の単色光を再放射することができる。別の実施形態において、ＬＥＤはＵＶ波長スペクトルで発光することができ、変換材料は、ＵＶ光を下方変換して、白色光又は別の波長の光と組み合わせることができる別の波長の光を放射する異なる燐光体を含むことができる。
【００４３】
異なる燐光体を使用する実施形態において、燐光体は変換材料全体に均一に混合されるか、又は、変換材料は、燐光体の濃度が大きいかもしれない異なる領域を有することができる。さらに別の実施形態において、変換材料は、異なる燐光体の１つを有する領域に分けられ得る。ＬＥＤ１２から照明器具からの取り出し点への光の経路の少なくとも一部分は、エポキシ樹脂又はシリコーン等のカプセル化材料を含むことができる。当該カプセル化材料は、連続して配置されるか、又はレンズ状若しくは薄いフィルム状に配置されてもよい。
【００４４】
図２は、本発明によるＬＥＤパッケージ４０の別の実施形態を示している。当該ＬＥＤパッケージ４０は、サブ取付部４４に取り付けられたＬＥＤ４２を有し、当該ＬＥＤ４２及びサブ取付部４４は図１に示し且つ上述したＬＥＤ１２及びサブ取付部１４に類似している。ＬＥＤパッケージは、ＬＥＤ４２の上方に取り付けられた反射器４６を含み、当該反射器は、上述したように反射材料から形成され、ＬＥＤからの光を反射するように配置されている。ＬＥＤパッケージは、反射変換器５２をさらに含み、当該反射変換器５２は、図１に示し且つ上述した変換材料２４に類似した変換材料５４を有している。変換材料５４は、多くの異なる材料を含んでいてもよく、例えば、上記リストの燐光体の１つ以上を含んでもよい。変換材料５４は、上述したように無色の反射素子又は散乱粒子をさらに含むことができる。反射変換器５２は、特に無色の反射素子を有していない実施形態において、反射素子５６を含むことができる。反射変換器５２は、ＬＥＤ５２、サブ取付部４４、及び反射器４６を組み合わせたものの周りにカップ状に形成される。
【００４５】
ＬＥＤパッケージ４０は、図１におけるＬＥＤパッケージ１０とほぼ同様に動作し、ＬＥＤ４２からの光は反射器４６から反射変換器５２に反射される。別の実施形態において、光の全て又は一部は変換材料により吸収され、下方変換された周波数スペクトルで再放射してもよい。光の一部が吸収される実施形態において、ＬＥＤパッケージ４０は、反射素子５６から反射されたＬＥＤ光と下方変換された光との波長を組み合わせた光を放射する。ＬＥＤ光の全てが変換材料により吸収され、ＬＥＤ光のほぼ全てが反射器４６により反射される実施形態において、ＬＥＤパッケージ４０は、下方変換された光だけを放射する。反射光の全てが吸収されるが、ＬＥＤ光の全てが反射器４６により反射されるとは限らない実施形態において、ＬＥＤパッケージ４０は、下方変換された光と反射器４６のそばを通過する下方変換されていない光との波長を組み合わせた光を放射する。
【００４６】
反射変換器５２の形状によって、反射変換器５２における開口部の外へ指向性の高い光のビームが得られる。反射器４６の形状と共に反射器４６の構成により、反射変換器５２へ反射器４６により反射された全ての光を本質的に捕らえることが可能になる。開口部を有する半球状又は箱状等の異なる形状が反射変換器５２に使用されてもよく、ＬＥＤ４２は半球部又は箱部の底部に配置される。
【００４７】
本発明によるＬＥＤパッケージは、２つ以上のＬＥＤ及び２つ以上の反射器を有することができる。図３は、本発明によるＬＥＤパッケージ７０の別の実施形態を示している。当該ＬＥＤパッケージ７０は、サブ取付部７６に取り付けられた第１のＬＥＤ及び第２のＬＥＤ７２、７４を有し、当該第１のＬＥＤ及び第２のＬＥＤ７２、７４並びにサブ取付部７６は、上述したＬＥＤ及びサブ取付部に類似している。ＬＥＤパッケージ７０は、第１の反射器及び第２の反射器７８、８０をさらに含み、第１の反射器は第１のＬＥＤ７２の上方に配置され、第２の反射器８０は第２のＬＥＤ７４の上方に配置されている。別の実施形態においては、１つの反射器が、ＬＥＤ７２、７４の上方に配置されてもよい。
【００４８】
ＬＥＤパッケージ７０は、反射変換器８２をさらに含み、当該反射変換器８２は、変換材料８４及び反射素子８６を有し、当該変換材料８４及び反射素子８６は、上述した変換材料及び反射素子に類似し、同じ材料から形成されることができる。反射変換器８２はフラットな形状ではなく、角度をつけられた部分を有し、パッケージ７０から放射された光にある方向性を与える。
【００４９】
動作中、ＬＥＤ７２、７４からの光は、反射器７８、８０から反射変換器８２に反射する。光は、反射材料８４により完全に吸収されるか、部分的に吸収されて、下方変換されてもよい。部分的に下方変換されると、ＬＥＤパッケージ７０は、変換材料８４からの光とＬＥＤ７２、７４からの光とを組み合わせた光を放射する。光が完全に吸収されると、ＬＥＤパッケージ１０は、反射器７８、８０が上述したように光の全て又は一部を反射するかどうかに応じて、変換材料８４からの光だけを放射することができるか、変換材料８４及びＬＥＤ７２、７４からの光を放射することができる。この実施形態は、２つのＬＥＤの組み合わされた放射光を与え、変換材料８４からの放射光を有している。
【００５０】
図４は、本発明によるＬＥＤパッケージ１００の別の実施形態を示している。当該ＬＥＤパッケージ１００は、ビーム形成に役立つ更なる構成を有している。ＬＥＤパッケージ１００は、サブ取付部１０４に取り付けられたＬＥＤ１０２を含むが、パッケージ１００は、２つ以上のＬＥＤを含むことができる。カップ１０６が、サブ取付部１０４に取り付けられ、好ましくはＬＥＤ１０２の周りに取り付けられる。半球レンズ１０８がカップ１０６に取り付けられ、ＬＥＤ１０２の上方に位置する。スペース１１０がＬＥＤ１０２とレンズ１０８の底部との間に残り、透明なエポキシ樹脂又はシリコーン等の透明な材料又は光伝達材料により満たされている。反射器１１２は、ＬＥＤ１０２の上方に配置され、レンズが当該反射器１１２にＬＥＤ光のほぼ全てを集光するように配置されている。反射器１１２は、多くの異なる取付装置を使用してＬＥＤ１０２の上方に取り付けられるか、光学素子１１８に付設されてもよい。
【００５１】
ＬＥＤパッケージは、光学素子１１８の下面に取り付けられた反射変換器１１６をさらに含んでいる。反射変換器１１６は、変換材料１２０を含み、当該変換材料１２０は、上記した材料の１つ以上のいずれかであってもよい。変換材料１２０に反射能力を持たせるために、当該変換材料１２０は、ある実施形態では無色の反射素子を含む。あるいは図４に示したように、反射素子１２２が変換材料１２０の後ろに含まれてもよい。パッケージ１００において、変換材料は、光学素子１１８の内面を覆うように延在していない。しかし、別の実施形態においては、変換材料は図示したよりも多く又は少なく延在している。変換材料が内面を覆っていない幾つかの実施形態においては、反射素子１２２は、変換材料１２０が終点をすぎて存続することができる。光学素子１１８は、ビーム集光部１２４を有し、パッケージ１００から放射する光を成形することができる。
【００５２】
パッケージ１００は、上述した実施形態とほぼ同じように動作し、ＬＥＤ１０２からの光は、反射器１１２から反射変換器に反射する。ＬＥＤ光の全て又は一部は、下方変換され、上述したように、ＬＥＤパッケージ１００の別の実施形態は下方変換された光だけを放射することができるか、下方変換された光とＬＥＤ光との波長を組み合わせた光を放射することができる。
【００５３】
図５は、本発明によるＬＥＤパッケージ１３０の別の実施形態を示している。当該ＬＥＤパッケージ１３０は、上述し且つ図４に示したＬＥＤパッケージ１００に類似した多くの特徴および構成を有し、同じように動作する。当該パッケージは、サブ取付部１３４に取り付けられたＬＥＤ１３２を含み、カップ１３６がＬＥＤ１３２の周りのサブ取付部１３４に取り付けられる。反射器１３８がＬＥＤ１３２の上方に取り付けられている。ＬＥＤパッケージ１３０は、反射変換器１４４を有する光学素子１４２をさらに含んでいる。
【００５４】
カップ１３６は、パッケージ１３０がレンズなしに配置されることを可能にする反射素子である。反射器１３８は、ＬＥＤ１３２の近くに取り付けられてもよく、反射変換器１４４は、反射器１３８の近くにあってもよく、よって、ほぼ全てのＬＥＤ光が反射変換器１４４の方に反射される。ＬＥＤ１３２と反射器１３８との間のスペースは、エポキシ樹脂又はシリコーン等のカプセル化材料により少なくとも部分的に満たされている。光学素子１４２は、図４におけるビーム集光部１２４に類似したビーム集光部１４６を有している。
【００５５】
ＬＥＤ及び反射器は、本発明による多くの別の形態で配置されてもよい。図６及び図７は、本発明によるＬＥＤパッケージ１６０の別の実施形態を示し、図６及び図７においては、ＬＥＤは反射材料の上方において逆さにされている。パッケージ１６０は、図４におけるＬＥＤ１０２に類似したＬＥＤ１６２を含み、ＬＥＤ１６２は、サブ取付部１６４に取り付けられている。カップ１６６がＬＥＤ１６２の周りのサブ取付部１６４に取り付けられる。レンズ１６８は、カップ１６６に取り付けられ、ＬＥＤ１６２の上方に位置してもよい。レンズ１６８は、ＬＥＤ１６２からの光を集光するか、又は成形する。
【００５６】
ＬＥＤパッケージ１６０は、反射変換器１７０をさらに含み、当該反射変換器１７０は、図示したように半球状である。別の実施形態において、反射変換器１７０は、平面又は箱状等の別の形状を有することができ、平面と曲面との任意の組み合わせを有することができる。反射変換器１７０は変換材料１７２をさらに含み、当該変換材料１７２は、上述した燐光体、無色の反射材料、及び散乱粒子の１つ以上を含むことができる。反射変換器は、反射素子１７４を含むことができ、下方変換された光及び／又はＬＥＤ光を反射する。
【００５７】
ＬＥＤ１６２は、反射変換器１７０の上方において反対にされており、ＬＥＤ光は反射変換器１７０の方に向けられる。ＬＥＤ１６２は、多くの異なる方法及び装置を使用して所定の場所に取り付けられてもよく、適切な方法では、サブ取付部１６４と反射変換器１７０と間をつなぐ吊り下げ素子１７６が使用される。好ましくは、ＬＥＤは反射変換器１７０の長手軸に整列される。吊り下げ素子１７６は熱伝導体として使用することができ、サブ取付部１６４及びＬＥＤ１６２から熱を引き出す。また、吊り下げ素子１７６は、熱管理素子及びＬＥＤに電力を供給する電気素子を組み込むことができる。同様に、反射変換器は、熱管理素子を有することができる。この実施形態において、ほぼ全てのＬＥＤ光は、反射変換器１７０の方に向けられており、その結果、主反射器（図４における反射器４６のような反射器）の必要性は解消される。
【００５８】
動作中、ＬＥＤ１６２からの光は、反射変換器１７０の方に向けられている。当該反射変換器１７０において、ＬＥＤ光の一部又は全ては下方変換される。全てのＬＥＤ光が下方変換される実施形態において、下方変換された光は、ＬＥＤ１６２の方向に戻されるように反射され、ＬＥＤパッケージ１６０は下方変換された光を放射する。光の一部が下方変換される実施形態においては、下方変換された光及びＬＥＤ光がＬＥＤ１６２の向きに戻されるように反射され、ＬＥＤパッケージ１６０は下方変換された光とＬＥＤ光との波長を組み合わせた光を放射する。
【００５９】
上述したＬＥＤパッケージは、複数のＬＥＤ及び／又はＬＥＤパッケージを有するデバイスに配置されてもよい。図８は、本発明による複数のＬＥＤパッケージ１９０のある実施形態を示し、当該複数のＬＥＤパッケージ１９０は、回路基板１９２を含み、複数のＬＥＤ１９４は、当該回路基板１９２に取り付けられている。ＬＥＤ１９４は多くの異なる形態で回路基板１９２に取り付けられることができるが、好ましくは、サブ取付部１９６に取り付けられ、当該サブ取付部１９６が回路基板１９２に取り付けられる。好ましくは、回路基板１９２は、導電トレースを有し、当該導電トレースにより、信号が回路基板１９２に与えられ且つＬＥＤ１９４に伝えられて、ＬＥＤに光を放射させる。
【００６０】
複数の反射変換器１９８が回路基板に取り付けられ、各反射変換器１９８は隣接するＬＥＤ同士の間に位置する。反射変換器１９８のそれぞれは、上述したような変換材料及び反射素子を有することができる。パッケージ１９０は、複数の反射器２００をさらに含み、当該複数の反射器２００のそれぞれはＬＥＤ１９４の１つの上方に配置され、ＬＥＤ光を反射変換器１９８に反射する。パッケージ１９０は、回路基板１９２の上方に取り付けられた散乱器／レンズ素子２０２を含むことができる。
【００６１】
動作中、信号が回路基板１９２に与えられ、ＬＥＤ１９４に光を放射させる。ＬＥＤ１９４からの光は、反射器２００から反射変換器１９８の方に反射し、当該反射変換器１９８において、光の全て又は一部が下方変換される。下方変換された光（及びＬＥＤ光）は、反射変換器において、散乱器／レンズ素子に反射され、散乱器の場合には散乱されるか、又はレンズの場合には集光される。
パッケージ１９０は、異なる数のＬＥＤ及び反射変換器を伴って、多くの異なる形態で配置されてもよい。反射器及び反射変換器は、本発明による多くの異なる形状及びサイズを有することができる。パッケージ１９０により、複数のＬＥＤが互いに使用され、長い形状、円形等の異なる形状の光源を形成することができる。
【００６２】
上述したＬＥＤパッケージは、当該技術分野において公知である別の方法を使用して製造されてもよい。従って、特定の製造方法がここでは簡単に説明されただけである。
【００６３】
図９は、本発明による光を効率的に放射する方法２２０のある実施形態を示し、当該方法のあるステップは特定の順番で示されているが、本発明による別の方法は異なる順番において異なるステップを有していてもよい。ステップ２２２において、光は、主エミッタからまず放射され、ステップ２２４において、放射された光は、例えば反射器により波長変換器の方に向けられている。好ましくは、光は、当該光の大部分が主エミッタの方に戻るように反射されないように向けられる（反射される）。ステップ２２６において、主光の少なくとも一部の波長が、主エミッタから離れて配置されている波長変換器において変換される。ステップ２２８において、光は波長変換器から放射され、当該光は、少なくとも全ての下方変換された光を含むか、下方変換された光と主エミッタ光との波長を組み合わせた光である。
【００６４】
図１０は、本発明による光を効率的に放射する方法２４０の別の実施形態を示している。ステップ２４２において、ＬＥＤ、反射器、及び変換材料が設けられ、好ましくは、変換材料はＬＥＤから離れて設けられる。幾つかの実施形態においては、変換材料は上述し且つ図１から図７に示したようにＬＥＤから離れて設けられてもよい。ステップ２４４において、光はＬＥＤから放射される。ステップ２４６において、ＬＥＤからの光の少なくとも一部は、変換材料の方に向けられ、光の大部分はＬＥＤの方に戻るように反射されない。ステップ２４８において、変換材料は、光の少なくとも一部を下方変換し、全て下方変換された光を放射するか、下方変換された光と主ＬＥＤ光との波長を組み合わせた光を放射する。ステップ２５０において、下方変換された光及び主光、又は全て下方変換された光は、照明装置から取り出されるか、所望の放射角度にビーム成形される。下方変換された光と主光との混合光を放射する場合、混合素子がステップ２５０に加えられ、一様なビームの色を保証する。
【００６５】
本発明は、好ましい構造を参照しつつ、非常に詳細に説明されてきたが、変形・変更も可能である。上述したように、ＬＥＤパッケージは異なる色を放射する異なるＬＥＤを伴って、多くの異なる形態で設けられてもよい。１つのエミッタが特定の波長スペクトルの光を与えるとして説明された実施形態において、２つ以上のエミッタが使用されてもよい。上述した変換材料は、異なる波長の光を吸収し且つ上述した波長以外の異なる波長を再放射する多くの異なる種類の材料を使用することができる。よって、特許請求の範囲の精神及び範囲は、本明細書に含まれる好ましい実施形態に限定されるべきではない。
【図１】
2009543335.tif 000003
【図２】
2009543335.tif 000004
【図３】
2009543335.tif 000005
【図４】
2009543335.tif 000006
【図５】
2009543335.tif 000007
【図６】
2009543335.tif 000008
【図７】
2009543335.tif 000009
【図８】
2009543335.tif 000010
【図９】
2009543335.tif 000011
【図１０】
2009543335.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月5日(2009.3.5)
【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】
発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージであって、
ＬＥＤ光を放射するＬＥＤと、
前記ＬＥＤから離れて設けられて、前記ＬＥＤ光の波長を下方変換する変換材料と、
前記変換材料の方へ前記ＬＥＤ光の少なくとも一部を反射する反射器と、
を含み、
前記変換材料は、前記反射されたＬＥＤ光の少なくとも一部の波長を下方変換することを特徴とするＬＥＤパッケージ。
【請求項２】
前記変換材料は、前記反射されたＬＥＤ光のほぼ全てを下方変換し、前記エミッタパッケージは下方変換されたＬＥＤ光を主に放射することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項３】
前記変換材料は、前記反射されたＬＥＤ光の一部を下方変換し、前記エミッタパッケージは前記ＬＥＤ光と下方変換されたＬＥＤ光との波長を組み合わせた光を放射することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項４】
前記変換材料は、１つ以上の燐光体を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項５】
前記変換材料は、反射素子をさらに含み、前記下方変換されて変換されたＬＥＤ光と下方変換されていないＬＥＤ光とを反射することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項６】
前記反射器は、前記ＬＥＤ光のほぼ全てを前記ＬＥＤから離れるように反射することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項７】
前記変換材料は、散乱粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項８】
前記変換材料は、無色の反射素子を含み、前記変換されて反射されたＬＥＤ光及び変換されていない反射光の全てを反射することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項９】
光を取り出すか、若しくはビームを形成するか、又は光を取り出し且つビームを形成する光学素子をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項１０】
エミッタパッケージであって、
光を放射する主エミッタと、
前記主エミッタから離れて設けられて、前記エミッタの光の波長を変換することができる反射変換器と、
前記エミッタ光の少なくとも一部を前記反射変換器の方に反射する反射器と、
を含み、
前記反射光の少なくとも一部の波長は、前記反射変換器により変換されることを特徴とするエミッタパッケージ。
【請求項１１】
光を放射する方法であって、
主エミッタから主光を放射するステップと、
前記主光の少なくとも一部を前記主エミッタから離れるように反射させるステップと、
前記反射された主光の少なくとも一部を変換するステップと、
前記変換された主光を放射するか、前記変換された主光と前記主光との波長を組み合わせた光を放射するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2009543335.tif 000013
2009543335.tif 000014
2009543335.tif 000015