(57)【要約】  本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュール10であって、第１の色の光を放射する第１ＬＥＤチップ12と、第２ＬＥＤチップを有するＬＥＤ要素であって、第１ＬＥＤチップに並んで配置され、また第２の色の光を放射するように構成されるＬＥＤ要素14と、セラミック変換板16と、を備えるＬＥＤモジュールに関する。セラミック変換板は、第１ＬＥＤチップの一部のみを覆い、また第１ＬＥＤチップから放射される光を第３の波長へ変換する波長変換材料を有する。セラミック変換板によって覆われる第１ＬＥＤチップの一部分のサイズは、ＬＥＤモジュールが特定の所望な色の混合光を生成するように、選択される。本発明は、このようなＬＥＤモジュールを製造する方法にも関する。
2009529232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュールであって、
−第１の色の光を放射する第１ＬＥＤチップと、
−第２ＬＥＤチップを有するＬＥＤ要素であって、前記第１ＬＥＤチップに並んで配置され、また第２の色の光を放射するように構成されるＬＥＤ要素と、
−前記第１ＬＥＤチップの一部のみを覆い、また前記第１ＬＥＤチップから放射される光を第３の波長へ変換する波長変換材料を有するセラミック変換板と、
を備え、前記セラミック変換板によって覆われる前記第１ＬＥＤチップの前記一部分のサイズが、前記ＬＥＤモジュールが特定の所望な色の混合光を生成するように、選択される、ＬＥＤモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤモジュールであって、前記セラミック変換板によって覆われる前記第１ＬＥＤチップの前記一部分の前記サイズが、前記第１ＬＥＤチップに対する前記セラミック変換板の横方向の位置を選択することによって、選択される、ＬＥＤモジュール。
【請求項３】
請求項１に記載のＬＥＤモジュールであって、前記ＬＥＤ要素が、更に、前記第２ＬＥＤチップから放射される光を前記第２の色の波長に対応する波長へ変換する波長変換材料を有する層を有する、ＬＥＤモジュール。
【請求項４】
発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュールを製造する方法であって、
−第１の色の光を放射する第１ＬＥＤチップを設けるステップと、
−前記第１ＬＥＤチップに並んで、第２の色の光を放射する第２ＬＥＤチップを有するＬＥＤ要素を設けるステップと、
−前記第１ＬＥＤチップの一部のみを、前記第１ＬＥＤチップから放射される光を第３の波長へ変換する波長変換材料を有するセラミック変換板を用いて覆うステップと、
を含み、前記セラミック変換板によって覆われる前記第１ＬＥＤチップの前記一部分のサイズが、前記ＬＥＤモジュールが特定の所望な色の混合光を生成するように、選択される、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、前記セラミック変換板によって覆われる前記第１ＬＥＤチップの前記一部分の前記サイズが、前記第１ＬＥＤチップに対する前記セラミック変換板の横方向の位置を選択することによって、選択される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック変換板を含む発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュール、及びこのようなＬＥＤモジュールを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１（ピーク）の波長を有する光が、ルミネッセンス／蛍光発光として知られる過程を用いることにより、より長い（ピーク）の波長を有する光へ変換され得ることは、従来技術においてよく知られている。蛍光発光過程において、第１の波長を有する光は、蛍光体などの波長変換材料によって吸収され、そして蛍光体材料のルミネッセンスの中心が励起され、この蛍光体材料のルミネッセンスの中心は、より長い波長を有する光を発する。この過程は、例えば、白色光を生成するためにＬＥＤにおいて使用され、この場合、青色ＬＥＤチップからの放射は、覆っている蛍光体層によって黄色／橙色へ部分的に変換され、そして変換されない青色光と変換された黄色／橙色光は、白色光へ混合される。
【０００３】
このような蛍光体変換ＬＥＤの分野における近年の開発は、米国特許出願書類第2005/0569582号において開示されるように、セラミック層を、覆う蛍光体層として使用することである。この文書において、発光層は、発光層によって放射される光の経路に配置されるセラミック層と組み合わせられている。セラミック層は、蛍光体などの波長変換材料からなる、又は含む。セラミック層は、波長変換材料として透明樹脂、シリコンゲル、又は同様な材料を通常含む他の従来技術の蛍光体層よりも、堅固であり得、温度に対して敏感でなくあり得る。
【０００４】
米国特許出願書類第2005/0569582号は、更に、追加的なセラミック層が第１セラミック層の上に配置される、すなわち、2つのセラミック層が発光層において積み重ねられる実施例を開示する。２つのセラミック層は、異なる蛍光体を含み得る。２つのセラミック層自体の、又は２つのセラミック層における異なる蛍光体の構成が、特定の色点が提供され得るように、ＬＥＤモジュールにおける複数の蛍光体間における相互作用を制御するために選択され得る。
【０００５】
しかし、米国特許出願書類第2005/0569582号において開示されるスタック構造は、特定の特性（特定の蛍光体濃度及び／又は特定の層の厚さなど）を有するセラミック層組合せは、各所望な全体色点に関して作製されなければならないという欠点を有する。また、ＬＥＤモジュールが一度製造されると、ＬＥＤモジュールの全体色を交換する機会は、セラミック層の構成により制限される。より更に、スタック構造は、かなりの高さ又は厚さを有する要素になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、これらの課題を少なくとも一部解決し、改善されたＬＥＤモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これら及び他の目的は、以下の説明から明らかになり、添付の請求項に規定されるＬＥＤモジュール及びこのようなＬＥＤモジュール製造する方法を用いて達成される。
【０００８】
本発明の一つの態様に従うと、発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュールであって、第１の色の光を放射する第１ＬＥＤチップと、第２ＬＥＤチップを有するＬＥＤ要素であって、前記第１ＬＥＤチップに並んで配置され、また第２の色の光を放射するように構成されるＬＥＤ要素と、前記第１ＬＥＤチップの一部のみを覆い、また前記第１ＬＥＤチップから放射される光を第３の波長へ変換する波長変換材料を有するセラミック変換板と、を備え、前記セラミック変換板によって覆われる前記第１ＬＥＤチップの前記一部分のサイズが、前記ＬＥＤモジュールが特定の所望な色の混合光を生成するように、選択される、ＬＥＤモジュールが提供される。
【０００９】
第１のＬＥＤチップ及びＬＥＤ要素を互いに並べて、すなわち同じレベルで配置することによって、及び第１ＬＥＤをセラミック変換板を用いて部分的に覆うことによって、装置の厚さは低減される一方で、特定の色点を提供する可能性は維持される。更に、本発明のＬＥＤモジュールは、第１ＬＥＤチップ及びＬＥＤ要素が異なる電気的設定を有し得るので、ＬＥＤモジュールの製造の後でさえも、ＬＥＤモジュールの全体の色の変更を可能にする。このことは、色設定がユーザまたはシステムによって選択される様々な色システムにおいて、ＬＥＤモジュールの使用を可能にする。更に、セラミック変換板が固体状態変換板であることによって、第１ＬＥＤチップの一部のみを変換板を用いて覆うことが可能にされる。
【００１０】
例えば、第１の色は青、第２の色は緑、そして第３の色は赤であり得、これらの色は、白い光に混合される。前記セラミック変換板によって覆われる前記第１ＬＥＤチップの前記一部分の前記サイズに依存して、混合光は、特定の量の青及び赤を含み、特定の全体色すなわち色点を生じさせる。
【００１１】
前記セラミック変換板によって覆われる前記第１ＬＥＤチップの前記一部分の前記サイズが、好ましくは、前記第１ＬＥＤチップに対する前記セラミック変換板の横方向の位置を選択することによって、選択され、この場合、第１ＬＥＤチップから吸収され、変換される光の量は、変更される。この場合、同一のサイズ及び構成を有するセラミック変換板が、所望な色点に対応するセラミック変換板の横方向の位置を単に選択することによって）異なる色点を有するＬＥＤモジュールの製造において使用され得、このことは、製造の観点からしても非常に有益である。
【００１２】
代替的に、前記セラミック変換板によって覆われる前記第１ＬＥＤチップの前記一部分の前記サイズは、前記セラミック変換板のサイズを選択することによって、又は前記セラミック変換板を回転することによって、選択され得る。
【００１３】
前記ＬＥＤ要素は、更に、前記第２ＬＥＤチップから放射される光を前記第２の色の波長に対応する波長へ変換する波長変換材料を有する層を有し得る。このようにして、第１及び第２ＬＥＤチップは、同一の種類であり得、このことは、これらの両方が、例えば温度変化などに同じように反応するので、有益である。
【００１４】
本発明の別の態様に従うと、発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュールを製造する方法であって、第１の色の光を放射する第１ＬＥＤチップを設けるステップと、前記第１ＬＥＤチップに並んで、第２の色の光を放射する第２ＬＥＤチップを有するＬＥＤ要素を設けるステップと、前記第１ＬＥＤチップの一部のみを、前記第１ＬＥＤチップから放射される光を第３の波長へ変換する波長変換材料を有するセラミック変換板を用いて覆うステップと、を含み、前記セラミック変換板によって覆われる前記第１ＬＥＤチップの前記一部分のサイズが、前記ＬＥＤモジュールが特定の所望な色の混合光を生成するように、選択される、方法が提供される。ＬＥＤモジュールを製造するこの方法は、本発明の上述の点を用いるのと同様な有利な点を提供する。
【００１５】
本発明のこれら及び他の点は、本発明の現在好ましい実施例を示す添付の図を参照してより詳細に以下に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１ａ−１ｆは、本発明に従うＬＥＤモジュール１０の実施例を例示する。図１ａはＬＥＤモジュール１０の基本構成の上面図であり、図１ｂはＬＥＤモジュール１０の基本構成の側面図である。ＬＥＤモジュール１０は、青色光を放射するように構成される第１ＬＥＤチップ１２と、第１ＬＥＤチップ１２に並んで設けられ、緑色の光を放射するように構成されるＬＥＤ要素１４と、を備える。第１ＬＥＤチップ１２は、ＬＥＤ要素１４の近くに配置されるのが有利である。ＬＥＤモジュール１０は、更に、第１ＬＥＤチップ１２の一部のみを覆うセラミック変換板１６を備え、すなわち、セラミック変換板１６は、ＬＥＤチップ１２から放射される（図１ｂにおいて矢印によって示される）光の経路における一部において配置される。第１ＬＥＤチップ１２は、例えば、青色ＬＥＤチップであり得、ＬＥＤ要素１４は、覆っている青色ＬＥＤチップからの青色光を吸収し、例えば緑色光などへ変換するように構成される（示されない）蛍光体層によって覆われる青色ＬＥＤチップ（第２ＬＥＤチップ）であり得る。蛍光体層は、セラミック変換板であり得る。セラミック変換板１６は、第１ＬＥＤチップ１２から放射される光の少なくとも一部を赤色光へ変換するための、例えば蛍光体などの、波長変換材料を含む。セラミック変換板１６は、上述の米国特許出願書類第US2005/0569582号におけるセラミック層の材料と同様な材料であり得る。
【００１７】
したがって、動作において、セラミック変換板１６からの変換された赤色光は、セラミック変換板１６によって覆われていない第１ＬＥＤチップ１２の一部からの変換されていない青色光、及びＬＥＤ要素１４からの変換されていない緑色光、と混合され、この場合、特定の色点を有する白っぽい光が生成される。
【００１８】
しかし、セラミック変換板１６によって覆われる第１ＬＥＤチップ１２の一部のサイズを変更することによって、ＬＥＤモジュール１０は、異なる色点が提供され得るように、調節され得る。このことは、例えば、第１ＬＥＤチップ１２に対するセラミック変換板１６の横方向の位置をシフトすることによって達成され得る。図１ｃにおいて、セラミック変換板１６は、左へシフトされ、これにより、第１ＬＥＤチップ１２からのより少ない青色光がセラミック変換板１６によって赤色光へ変換されるようにされる一方で、緑色成分は一定に維持されて、全体混合光の色温度が増加されるようになる。このことは、図２におけるＣＩＥ色度図を参照して説明され得、この場合、第１ＬＥＤチップ１２、ＬＥＤ要素１４、及びセラミック変換板１６は、それぞれ青、緑及び赤である色座標２２、２４及び２６を有する光を放射する。赤色セラミック変換板１６が青色ＬＥＤチップ１２に対してシフトされる場合、ＬＥＤモジュール１０は、図２に示されるＣＩＥ色度図における青色及び赤色座標２２及び２６間の座標に沿う白色色点を採用し得る。具体的には、セラミック変換板１６が図１ｃにおいて左にシフトされる場合、ＬＥＤモジュールの全体色点は、図２のＣＩＥ色度図において左へ移動する。
【００１９】
図１ｃとは対照的に、図１ｄにおけるセラミック変換板１６は、右側へシフトされる、これにより、第１ＬＥＤチップ１２からのより多くの青色光がセラミック変換板１６によって赤色光へ変換される一方で、緑色成分はこの場合においても一定を維持し、全体混合光の色温度は減少されるようになる。
【００２０】
代替的に、又は補完的に、セラミック変換板１６のサイズは、ＬＥＤモジュールの全体放射の色温度に影響を与えるために、変更され得る。図１ｅにおいて、セラミック変換板１６のサイズは、図１ａ−１ｂにおける基本構成におけるセラミック変換板１６と比較して減らされている一方で、図１ｆにおけるセラミック変換板１６のサイズは、増加されている。セラミック変換板１６のこのようなサイズは、図１ｃ及び図１ｄそれぞれを参照して上述されるように、全体混合光の色温度に関して同一の結果を生じさせる。
【００２１】
第１ＬＥＤチップ１２に対するセラミック変換板１６の横方向の位置を選択すること及び／又はセラミック変換板１６のサイズ変更は、好ましくは、ＬＥＤモジュール１０の製造時において実行される。前者の選択肢は、同一の構成を有する全てのセラミック変換板が、上述されるように、所望な全体色点を得るために、第１ＬＥＤチップ１２対してセラミック変換板を横方向へ単にシフトすることによって、異なる色点を有するＬＥＤモジュールの製造において使用され得る。
【００２２】
本発明に従うＬＥＤモジュールを製造する方法は、図３において示されるフロー図における例を用いて要約される。当該方法は、第１の青色ＬＥＤチップ１２（Ｓ１）を設けるステップと、第１ＬＥＤチップ１２に並んで、緑色ＬＥＤ要素１４（Ｓ２）を設けるステップと、第１ＬＥＤチップ１２の一部のみを、赤色セラミック変換板１６（Ｓ３）を用いて覆うステップと、を含み、第１ＬＥＤチップ１２に対するセラミック変換板１６の横方向の位置が、ＬＥＤモジュール１０が特定の所望な色の混合光を生成するように、選択される。
【００２３】
図１ａ−１ｄにおけるＬＥＤ要素１４及びセラミック変換板１６の「色」は切り替えられ得、これにより、ＬＥＤ要素１４が赤色光を放射し、セラミック変換板１６が第１ＬＥＤチップ１２からの青色光を緑色光へ変換するように構成されることを特記されるべきである。この場合において、青色ＬＥＤチップ１２に対して緑色セラミック変換板１６をシフトすることは、より多くの又は少ない青色が緑色に変換され、これにより、ＬＥＤモジュールの全体色が影響されるという結果を有し、すなわち、緑色セラミック変換板１６が、青色ＬＥＤチップ１２に対してシフトされる場合、ＬＥＤモジュールは、図２に示されるＣＩＥ色度図において青色及び緑色色座標２２及び２４間における軸に沿った白色色点を採用し得る。上述と同様にして、ＬＥＤ要素は、覆っている青色ＬＥＤチップからの青色光を吸収し、赤色光などへ変換するように構成される蛍光体層によって覆われる青色ＬＥＤチップ（第２ＬＥＤチップ）であり得る。
【００２４】
本発明に従うＬＥＤモジュールにおいて、ＬＥＤチップ１２及びＬＥＤ要素１４の第２ＬＥＤチップの電気的設定を独立して変更することによって全体色点を大幅に影響を及ぼすことも可能であることを特記されるべきである。
【００２５】
本発明に従うＬＥＤモジュールの他の応用例は、ＬＣＤモニタ、ＬＣＤテレビ、一般照明応用例、ビーム生成器、及び直視型応用例などを含む。
【００２６】
当業者は、本発明が上述の好ましい実施例に制限されず、また、添付の請求項の範囲内で多くの修正態様及び変更態様が可能であることを理解する。例えば、上述の例が、赤、緑及び青に関するものの、黄色、橙色、紫外線放射、及びシアンなどの他の色も、本発明の範囲に含まれる。また、例えば、異なる色の追加的なＬＥＤチップ／ＬＥＤ要素を追加することによって、３つ以上の色もＬＥＤモジュールにおいて混合され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１ａ】図１ａは、本発明に従うＬＥＤモジュールの実施例を例示する。
【図１ｂ】図１ｂは、本発明に従うＬＥＤモジュールの実施例を例示する。
【図１ｃ】図１ｃは、本発明に従うＬＥＤモジュールの実施例を例示する。
【図１ｄ】図１ｄは、本発明に従うＬＥＤモジュールの実施例を例示する。
【図１ｅ】図１ｅは、本発明に従うＬＥＤモジュールの実施例を例示する。
【図１ｆ】図１ｆは、本発明に従うＬＥＤモジュールの実施例を例示する。
【図２】図２は、図１ａ−１ｆに示されるＬＥＤモジュールに関するＣＩＥ色度図である。
【図３】図３は、本発明に従うＬＥＤモジュールを製造する方法のフロー図である。
【図１ａ】
2009529232.tif 000003
【図１ｂ】
2009529232.tif 000004
【図１ｃ】
2009529232.tif 000005
【図１ｄ】
2009529232.tif 000006
【図１ｅ】
2009529232.tif 000007
【図１ｆ】
2009529232.tif 000008
【図２】
2009529232.tif 000009
【図３】
2009529232.tif 000010
【国際調査報告】
2009529232.tif 000011
2009529232.tif 000012