(57)【要約】  本発明は、光源光１０１を発生するように構成された複数の光源１００と、複数の光変換要素２００とを有する照明デバイス１であって、各光変換要素２００は１以上の光源１００と放射線的に結合されており、光源１００は光変換要素２００から非ゼロ距離に構成されており、光変換要素２００は光源光の少なくとも一部を光変換光２０１へと変換するように構成されており、照明デバイス１はアレイ状３０１に構成された複数の複合放物面型集光器３００を更に有し、各複合放物面型集光器３００は第１端３０１と第２端３０２とを有し、第１端３０１から第２端３０２に向かって先細りとなる形状を有し、光変換要素２００は複合放物面型集光器３００の第２端３０２で構成されており、光変換要素２００及び複合放物面型集光器３００は複合放物面型集光器３００の第１端３０１から発する光変換光２０１を出力するように構成されており、光変換要素２００はヒートシンク４００と熱的に接触している、照明デバイス１を提供する。
2019512843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源光を発生するように構成された複数の光源と、複数の光変換要素とを有する照明デバイスであって、各光変換要素は１以上の前記光源と放射線的に結合されており、前記光源は前記光変換要素から非ゼロ距離に構成されており、前記光変換要素は前記光源光の少なくとも一部を光変換光へと変換し、前記照明デバイスはアレイ状に構成された複数の複合放物面型集光器を有すると共に、各複合放物面型集光器は第１端と第２端とを有し、前記第１端から前記第２端に向かって先細りとなる形状を有し、前記光変換要素は前記複合放物面型集光器の前記第２端に構成されており、前記光変換要素及び前記複合放物面型集光器は、前記複合放物面型集光器の前記第１端から発する光変換光を出力するように構成されており、前記光変換要素はヒートシンクと熱的に接触しており、前記光源は前記複合放物面型集光器を介して前記光変換要素を照射する、照明デバイス。
【請求項２】
前記光変換要素は、発光体を有する、請求項１に記載の照明デバイス。
【請求項３】
前記光変換要素は、発光セラミック材料を有する、請求項１又は２に記載の照明デバイス。
【請求項４】
前記光変換要素は、発光単結晶を有する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項５】
各光変換要素は、前記ヒートシンクと物理的に接触した２以上の面を有する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項６】
前記光変換要素は長い発光体を有し、前記ヒートシンクは前記光変換要素の周囲を少なくとも部分的に囲んでいる、請求項１乃至５の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項７】
前記光源は前記光変換要素の縁を照らすように構成される、請求項１乃至６の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項８】
光源光と光変換光を分離する光学要素を有し、前記光源はレーザを有する、請求項１に記載の照明デバイス。
【請求項９】
前記光源は前記光変換要素それぞれの少なくとも１つの面に対し、少なくとも１．０×１０１７ｐｈｏｔｏｎｓ／（ｓ．ｍｍ２）の光子束を供給するように構成される、請求項１乃至８の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１０】
前記アレイはｎ×ｍ個の複合放物面型集光器を有し、ｎ≧２であり、ｍ≧２である、請求項１乃至９の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１１】
前記アレイはアレイ長（Ｌ１）及びアレイ幅（Ｗ１）を有し、Ｌ１：Ｗ１の比は１６：９である、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１２】
光出射窓を有し、前記光出射窓は前記複合放物面型集光器の前記第１端の下流に構成される、又は、前記光出射窓は前記複合放物面型集光器の前記第１端を有する、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１３】
前記複合放物面型集光器は、任意で、請求項１３の前記光出射窓とともに単体として構成される、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１４】
エンターテイメント照明システム及びデジタルプロジェクタからなる群から選択され、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の照明デバイスを１以上有する、照明システム。
【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、特に、高強度照明用の照明デバイスに関する。本発明は更にそのような照明デバイスを有する照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光要素のアレイは当該技術分野で知られている。例えばＵＳ８９８５８１０は照明装置及びその製造方法を開示する。照明装置は、内部に発光要素アレイを有し、発光要素アレイが光学要素のアレイと位置合わせされることで、薄く効率的な光源を達成している。この光源はまた指向性を有し及び／又はプログラムで制御可能な照明を提供するように配置されうる。とりわけ、この文書は、モノリシックウエハからの複数の発光要素であって、それら複数の発光要素のもととなるモノリシックウエハにおける位置及び向きが互いに維持されるようにアレイ状に配置されている複数の発光要素と、アレイ状に配置されている複数の光学要素と、を備える照明装置であって、発光要素が光学要素と位置合わせされるように、発光要素アレイは光学要素アレイと位置合わせされており、少なくとも一方向において、少なくとも一方向に並んだ複数の発光要素の少なくとも１ペアに関し、各ペアに対してモノリシックウエハに少なくとも１つの発光要素がそれぞれあり、発光要素は、モノシリックウエハにおいて発光要素のペアの間に少なくとも一方向に配置されており、発光要素のアレイ中で発光要素の間には配置されていない、照明装置を説明している。
【０００３】
ＷＯ２０１５／１８５４６９Ａ１は、発光集光器を有する照明デバイスを開示する。発光集光器は、導波路を有し、この導波路は放射線入射面と、放射線出射面と、放射線入射面とその反対側の面で画定される幅とを有する。導波路は、放射線変換要素を有し、この放射線変換要素は導波路内で放射線変換濃度を有するように分散される。導波路は、単結晶又はセラミックを含む。固体光源は、導波路の放射線入射面を固体光源放射線で照射するように構成される。放射線変換要素は、光源放射線の少なくとも一部を吸収して放射線変換要素光へと変換するように構成される。放射線変換濃度は、必要とされる濃度の少なくとも３倍以上が選択されることにより、光源放射線の９８％を導波路の幅にわたって吸収する。
【０００４】
ＷＯ２０１５／０６７４７６Ａ１は、発光デバイスを開示する。この発光デバイスは、動作時において、第１の光を第１のスペクトル分布で発するように構成されている複数の第１の固体光源を有する。第１の導光体は、第１の光入射面と、第１の光入射面と互いに対してゼロではない角度で延在する第１の端面と、第１の光入射面と平行に延在する少なくとも１つの第１の他の面とを有する。複数の第１の固体光源は、第１の光入射面に配置される。第１の導光体は、第１のスペクトル分布を有する第１の光を第１の入射面で受け、第１のスペクトル分布を有する第１の光の少なくとも一部を第１の端面へと導くように適合される。発光デバイスは、少なくとも１つの第１光学要素を更に有する。第１光学要素は光を成形するよう適合されており、この光は少なくとも１つの第１の他の面の少なくとも一部を介して第１の導光体へとカップルアウトされることで、第１の成形された光が出力される。少なくとも１つの第２の光学要素は、第１の端面に又は第１の端面上に配置される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複合放物面型集光器、すなわちＣＰＣは公知の光学デバイスであり、ＣＰＣの受光角内で受けた光を集光させるのに用いられる。また更にＣＰＣは、平面光源からの光をコリメートするために、逆にも用いられる。このような場合、ＣＰＣは透過モードで使用される。ＣＰＣの利点は、ビームのエタンデュを維持できることである。ＣＰＣの設計は回転対称となりうることから、円形の入口と出口窓を有する。また、アプリケーションや光源次第で、ＣＰＣにはまた正方形や長方形の入口及び出口面も形成されうる。そのような場合であっても、エタンデュは大部分が維持されうる。ＣＰＣは、リフレクタを用いて複合放物面を形成した窪みであるか、又はより高い屈折率を有するガラスのような材料で形成されることにより内部全反射を利用するか、の何れかでありうる。ＣＰＣは、例えば緑（発光集光器）アプリケーションと組み合わされることにより、デジタルプロジェクションアプリケーションに使用されてもよい。
【０００６】
発光材料に供給される光の強さを増加する場合、熱の側面は重要となりうる。ＣＰＣの他の問題は、ＣＰＣ（ランバート光源を想定）の出口にわたる強度プロファイルが均一でない点であり、この点は特定のアプリケーションに対する欠点となりうる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本発明の一態様は、代替となる発光デバイスを提供し、好ましくは更に１以上の上述の欠点の少なくとも一部について解決する。とりわけ、本発明は単一のＣＰＣ及び単一の光源を分割して、より小さいＣＰＣ及びより小さい光源のアレイとすることを提案する。
【０００８】
したがって、第１の態様においては、本発明は、光源光を発生するように構成された光源、更に特には複数の光源と、複数の光変換要素とを有する照明デバイス（「デバイス」）であって、各光変換要素（つまり「光変換器」又は「変換要素」）は、１以上の光源と放射線的に結合されており、（複数の）光源は、特に光変換要素から非ゼロ距離（ｄ）に構成されており、光変換要素は光源光の少なくとも一部を光変換光（「変換光」）へと変換するように構成されており、照明デバイスはアレイ状に構成された複数の複合放物面型集光器を更に有し、各複合放物面型集光器は第１端と第２端とを有し、第１端から第２端に向かって先細りとなる形状を有し、光変換要素は複合放物面型集光器の第２端に構成されており、光変換要素及び複合放物面型集光器は、複合放物面型集光器の第１端から発する（集光された）光変換光を出力するように構成されており、特に光変換要素はヒートシンクと熱的に接触しており、光源は複合放物面型集光器を介して光変換要素を照射するように構成される、照明デバイスを提供する。
【０００９】
このような照明デバイスによれば、高強度の光は放出されてもよく、その一方で熱エネルギーは効率的に発散されてもよい。更に、このような照明デバイスによれば、比較的均一な（光変換光の）配光が（ＣＰＣの下流において）得られてもよい。更に、このような照明デバイスの厚み又は奥行きは最小化されてもよい。
【００１０】
上述のように、特に照明デバイスは複数の光源を有する。光源はレーザ光源を有してもよい。各光変換要素は、レーザ光源などの単一の光源によって照射されてもよい。しかしながら、実施形態においては１以上の光変換要素は、１より多い光源、すなわち複数の光源によって照射されてもよい。したがって、実施形態においては、光源の個数は、光変換要素の個数と同じでもよい。しかしながら、他の実施形態においては、光源の個数は、光変換要素の個数よりも多く、例えば１０倍など、少なくとも２倍多い。しかしながら、更に他の実施形態においては、複数の光変換要素のうちの２以上の光変換要素は、単一の光源、特にレーザによって照射される。複数の光変換要素は特に、ｎ×ｍ個のアレイ（ｎ及びｍは（個々に）両方とも２以上）に配置されている。したがって、デバイスは多くの光源を有しうるが、この多くの光源は、光変換要素の数よりも少なくても、等しくても、又は多くてもよく、実施形態においては、光源の数は特に光変換要素の数以上である。複数の光源を想定した場合、実施形態においては、光源はコントロールシステムによって制御されてもよい。例えば、これにより、デバイスから発せられる光（デバイス光）の光強度は制御されてもよい。またこれにより、任意で、デバイスから発せられる光のビーム形状は制御されてもよい。
【００１１】
特に光源は、動作中において、２００〜４９０ｎｍの範囲から選択される波長で少なくとも光（光源光）を放出する光源であり、特に、動作中に、４００〜４９０ｎｍの範囲、また特には、４４０〜４９０ｎｍの範囲から選択される波長で少なくとも光を放出する光源である。この光の一部は、発光材料（光変換要素に含まれている。以下も参照）によって用いられてもよい。したがって、具体的な実施形態においては、光源は青色光を発生するように構成される。特定の実施形態においては、光源は固体（ＬＥＤ）光源（例えばＬＥＤ又はレーザダイオード）を有する。用語「光源」はまた、複数の光源にも関する場合もある。それゆえ、ＬＥＤという用語はまた、複数のＬＥＤを指す場合もある。よって、本明細書に示されるように、用語「固体光源」はまた、複数の固体光源をも指しうる。実施形態において（以下も参照）、これらは実質的に同じ固体光源であり、すなわち実質的に同じスペクトル分布の固体光源放射線を出力する。実施形態において、固体光源は、光変換要素、例えば光透過体（以下を参照）の異なる面を照射するように構成されてもよい。光源は、実施形態において、固体レーザを有してもよい。
【００１２】
したがって、実施形態において、照明デバイスは複数の光源を有する。特に、複数の光源の光源光はスペクトルが重複しており、更に特にはそれらは同じ種類であり実質的に同じ（したがって実質的に同じスペクトル分布を有する）光を出力する。したがって、光源は、例えば、バンド幅１０ｎｍ内、特に８ｎｍ内、例えば５ｎｍ（ビニング）内の、実質的に同じ放出極大（「ピーク極大」）を有しうる。
【００１３】
光源は、少なくとも０．２Ｗａｔｔ／ｍｍ２の青色光パワー（ＷＯＰＴ）を、光透過体に対して、すなわち１以上の放射線入射面に対して出力するように特に構成される。なお青色光パワーは、スペクトルの青の部分として定義されるエネルギー範囲内のエネルギーとして定義される（以下も参照）。
【００１４】
特に、（光源光の）光子束は、平均で少なくとも４．５×１０１７ｐｈｏｔｏｎｓ／（ｓ．ｍｍ２）であり、例えば少なくとも６．０×１０１７ｐｈｏｔｏｎｓ／（ｓ．ｍｍ２）である。青色（励起）光を想定すると、これは例えば、青色パワー（ＷＯＰＴ）が、放射線入射面の少なくとも１つに対して平均でそれぞれ０．０６７Ｗａｔｔ／ｍｍ２及び０．２Ｗａｔｔ／ｍｍ２で入力されることに相当しうる。ここで用語「平均で」は、特に（放射線入射面の少なくとも１つの）領域にわたる平均を示す。複数の放射線入射面が照射された場合には、特に各放射線入射面がそのような光子束を受ける。更に、特に、示された光子束（又は青色光源光が照射されたときの青色パワー）もまた、時間にわたる平均である。しかしながら、本発明は青色光源光に限定されない。
【００１５】
更に別の実施形態では、特にプロジェクタアプリケーション向けとして、複数の光源は１０〜８０％、例えば２５〜７０％で選択されるデューティサイクルでパルス運転により動作される。
【００１６】
更に、上で示したように、照明デバイスは複数の光変換要素を有する。実施形態において、光変換要素は特に光を集中させるように構成される。用語「集光器要素」又は「発光集光器」は、特に２つ以上の光源で照射されるように構成された光変換要素に対して適用される。このような光は光変換要素へと結合され、これにより光は集中される。本明細書では、用語「光変換要素」は、特に光変換器が本体又は要素であること示すために適用される。したがって、特に光変換要素は、発光体を有する。
【００１７】
例えば、実施形態において光変換器はセラミック体として設けられるセラミック発光材料を含んでもよい。したがって、実施形態においては、光変換要素は、発光セラミック材料を有する。更に他の実施形態では、光変換要素は、量子ドット（発光量子ドット）を有する光透過性材料及び／又は有機発光材料が埋め込まれた光透過性材料を有する。したがって、光変換要素は、量子ドット（発光量子ドット）を含む光透過体及び／又は有機発光材料が埋め込まれた光透過体を含んでもよい。更に他の実施形態において、光変換要素は、単結晶（発光単結晶）を有する。したがって、更に他の実施形態において、本発明はまた、発光単結晶を有する光変換要素も提供する。更に他の実施形態において、本発明はまた、発光ガラスを有する光変換要素も提供する。更に他の実施形態において、本発明はまた、発光多結晶体を有する光変換要素も提供する。特に多結晶体は、当該技術分野で知られているものと同じ材料の複数の結晶から実質的になる。例えば、１以上のガラスと１以上の単結晶と１以上のセラミック体の組み合わせなど、異なる光変換要素の組み合わせもまた適用されてもよい。
【００１８】
光変換要素は寸法、発光材料、発光材料濃度などのうちの１以上が異なっていてもよい。各光変換要素は特に、（光源光を受けるように構成された）少なくとも１つの放射線入射面と、（光変換光が光変換器から出射する）光出射窓とを有する。光出射窓は光変換要素の一部であり、光変換要素が光源光で照射されたときに光出射窓から光が出射する。したがって、光変換要素の１以上の面は光出射面として構成されることができ、これはとりわけ光源の構成に依存してもよい。これは当該技術分野で知られた技術であり、例えば参照により本明細書に組み込まれるＷＯ２０１０／０４９８７５及びＷＯ２０１５／１８５４６９を参照されたい。光変換要素がＣＰＣを介して光源光によって照射される場合、放射線入射面と光出射窓は一致しうる。光変換要素に関する更なる情報もまた、以下に説明される。光変換要素が光源光によって照射されたとき、光変換要素は光変換光を出力する。これは発光材料が存在するためである。光変換要素の光出射窓から出射される光変換光は、実質的にランバート分布を有しうる。
【００１９】
特に、照明デバイスは少なくとも２個の光変換要素を有しており、例えば少なくとも４個の光変換要素を有し、例えば４〜２５００個の光変換要素を有する。デジタルプロジェクタアプリケーション向けに、照明デバイスは例えば、特有の色（デジタルプロジェクタであれば特にＲＧＢベースである）のために２〜１００個の光変換要素を有しうる。例えば屋外の照明アプリケーションのような他の照明アプリケーション向けに、照明デバイスは２〜２５００個の光変換要素を有し、例えば少なくとも１００個の光変換要素を有してもよい。
【００２０】
各光変換要素は１以上の光源と放射線的に結合されている。用語「放射線的に結合」は、光源と光変換要素とが互いに関連することで光源によって放出された放射線の少なくとも一部が光変換要素によって受けられる（及び少なくとも一部は発光へと変換される）ことを特に意味する。上で示したように、光変換器は発光材料を有する。したがって、光変換要素は光源光の少なくとも一部を光変換光に変換するように構成される。発光材料は、光源光の少なくとも一部を変換し、これにより光変換光が発生される。
【００２１】
特に光源は、光変換要素から非ゼロ距離（ｄ）で構成される。そのため、光源と光変換要素との間で（直接的な）物理的接触がなくてもよい。物理的接触は、光変換器からの望ましくない光のアウトカップルが光源の位置で発生してしまうことにつながりうる。距離は例えば０．１〜５０ｍｍ、例えば１〜２０ｍｍの範囲であってもよい。ここでは、用語「距離」は特に、光源と光変換要素との間で光源の光軸に沿って測定された距離を指す。実施形態においては距離は実質的に等しいが、他の実施形態においては異なっていてもよく、例えば光源の２以上のサブセットと光変換要素が異なる距離を有していてもよい。
【００２２】
ＣＰＣを介して光変換器が照射されることで、光源と光変換要素との間の距離は非ゼロで画定され、この距離は２０ｍｍ超、更には５０ｍｍ超であってもよい。したがって、光源は複合放物面型集光器を介して光変換要素に照射するように構成される。このような構成により、ヒートシンクとの高い熱的接触が可能となる。特に、ＣＰＣを介して光変換要素が照射されるとき、デバイスは、光源光と光変換光を分離するダイクロイックミラーなどの光学要素を更に有してもよい。また更に、光変換要素に対してＣＰＣを介して照射される場合、光源は特にレーザでもよい。
【００２３】
したがって、ＬＥＤダイと（それぞれの）光変換要素との間の距離は、少なくとも０．１ｍｍ、例えば少なくとも１ｍｍであってよい。
【００２４】
他の実施形態においては、光源は光変換要素の縁を照らすように構成される。このような実施形態により、高密度の光が得られ、各光変換要素はその縁が複数の光源によって照らされうる。このような実施形態において、光源はＬＥＤ及び／又はレーザを有していてもよい。更に、このような実施形態において、光変換要素は特に集光器として示されうる。特に、このような実施形態における光変換要素は、長い発光体を有する（以下も参照）。
【００２５】
更にまた、上で示したように、照明デバイスは特に、複数の複合放物面型集光器を有している。各ＣＰＣは、光変換要素から光変換光を受けるように構成される。特に、各ＣＰＣは、光変換要素の光出力窓の下流に構成される。したがって、特にＣＰＣの個数は、光変換要素の個数と同じである。更に、特に光変換要素とＣＰＣは、互いに適合される。以下も参照されたい。例えば、光変換要素は光出射窓を有し、この光出射窓は（各）ＣＰＣの第２端と実質的に同じ形状及び寸法を有していてもよい。したがって、ＣＰＣは第２端で光変換光を受けることができる。光変換光（特に集中された光変換光）は、ＣＰＣの第１端から出射されうる。特に、ビーム（光変換光）のエタンデュが維持されうる。
【００２６】
各複合放物面型集光器は、第１端と第２端とを有する。更に、各ＣＰＣは、第１端から第２端に向かって先細りとなる形状を有する。このため、第１端は、第２端よりも特に大きい断面を有する。ＣＰＣは特に、離れた光源を効率的に収集して集中させるように設計されている。ＣＰＣは、当該技術分野で知られており、例えば、参照により本明細書に組み込まれるＵＳ５７２７１０８及びＥＰ１０２４６６９において記述されている。複合放物面型集光器（ＣＰＣ）又は非結像の光学要素は、光源のエタンデュを実質的に維持するが、光源を撮像しない。これは例えばＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ｎｏｎ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｏｐｔｉｃｓ，Ｊｕｌｉｏ  Ｃｈａｖｅｓ；ＩＳＢＮ−１３：９７８−１−４２００−５４２９−３の１．３章を参照されたい。更に、特定の実施形態においては、ＣＰＣは（形状及び寸法、更には特に形状、寸法及び材料が）実質的に同一である。このため、実施形態においてＣＰＣは（各ＣＰＣが実質的に同一の光ビームを受けた場合を想定すると）、実質的に同一の光ビームを出力するように、特に構成される。
【００２７】
光変換要素は、複合放物面型集光器の第２端に構成される。複合放物面型集光器は特に、複合放物面型集光器の第２端において、（それぞれの）光変換要素から光変換光を受けるように構成される。このようにして、ＣＰＣは光変換要素から（特に光変換要素の光出射窓から）出射される光を集中できる。したがって、このように、光変換要素と複合放物面型集光器は、複合放物面型集光器の第１端から放出される（集中された）光変換光を出力するように構成される。光変換要素は、特にはアレイ状に構成される。これにより、ＣＰＣもまたアレイ状に構成される。ＣＰＣから放出される光変換光は、本明細書においてはデバイス光としてもまた示される。
【００２８】
これにより実施形態において、アレイはｎ×ｍ個の複合放物面型集光器を有し、ｎ≧２であり、ｍ≧２である。例えば、これによりｎ及びｍはそれぞれ個々に２〜２５００の範囲で選択されてよい（上記も参照）。したがって、ｎはｍよりも多くてもよく、ｍはｎより多くてもよく、又はｎ＝ｍでもよい。
【００２９】
ＣＰＣの寸法及び／又はＣＰＣの個数は、所望のアスペクト比が得られるように選択されてもよい。したがって、実施形態において、アレイはアレイ長（Ｌ１）及びアレイ幅（Ｗ１）を有し、１６：９から選択されるＬ１：Ｗ１を有する。このような実施形態は特に、デジタルプロジェクタアプリケーション向けとして利点を有する場合がある。
【００３０】
熱の管理のために、光変換要素は、ヒートシンクと熱的に接触している。特に、熱的な接触は、物理的な接触を含む。付加的又は代替的に、熱伝導材料（例えば、シリコーン接着層又は他の熱伝導接着剤）が、ヒートシンクと光変換要素との間に構成されてもよい。特に、このような中間層は、光変換材料の屈折率よりも低い屈折率を有し、例えば少なくとも１０％、特に少なくとも２０％低い。実施形態においてヒートシンクは光変換要素の一部を受けるキャビティを有してもよい。具体的な実施形態において、各光変換要素は、ヒートシンクと物理的に接触した２以上の面を有する。これにより、熱エネルギーは効率的に発散されることができる。更に他の実施形態では、光変換要素は長い発光体を有し、ヒートシンクは光変換要素の周囲を少なくとも部分的に囲んでいる。これによっても、熱エネルギーは効率的に発散されることができる。更に他の実施形態において、光変換要素は、縁によって接続された２つの面を有するプレート又はディスクを有し、縁の高さは長さ及び／又は幅よりも実質的に（例えば少なくとも５倍）小さい。このようなプレート又はディスクは、２つの（大きな）面と縁を有してもよく、（大きな）面のうちの１つは、ヒートシンクと熱的に接触している。任意で、縁の少なくとも一部もまた、ヒートシンクと熱的に接触されてもよい。
【００３１】
ヒートシンクは（固体）光源及び／又は光変換要素の冷却を促進するように構成され、特に、少なくとも後者の冷却を促進する。ヒートシンクは、次のものを有してもよく、又は次のものからなってもよい。銅、アルミニウム、銀、金、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化アルミニウムケイ素、酸化ベリリウム、ケイ素−炭化ケイ素、炭化アルミニウムケイ素、銅タングステン合金、炭化銅モリブデン、カーボン、ダイヤモンド、グラファイト、及びこれらの２以上の組み合わせ。全ての光変換要素は、同じヒートシンクと熱的に接触していてもよい。代替の実施形態において、デバイスは複数のヒートシンクを有する。それゆえ、用語「ヒートシンク」は、複数のヒートシンクを指す場合もある。本明細書で示されるように、特定の実施形態においては、用語「熱的な接触」は、物理的な接触を指す場合もある。
【００３２】
特に、ＣＰＣの第１端は、単一面に含まれ、特に実質的に平坦な面に含まれる。特に、ＣＰＣの第２端は（他の）単一面に含まれ、特に（また）実質的に平坦な面に含まれる。
【００３３】
光変換要素からの光はＣＰＣの第１端から出射されうる。デバイスは更に窓又は光出射窓を有してもよく、光出射窓は複合放物面型集光器の第１端の下流に構成される、又は、光出射窓は複合放物面型集光器の第１端を有する。実施形態において、光出射窓及びＣＰＣは単体を形成する。代替的に又は付加的に、ＣＰＣは単体を形成する。したがって、実施形態においては、複合放物面型集光器は、任意で、請求項１３の光出射窓とともに単体として構成される。なお、ＣＰＣは塊状でもよく、また中空でもよいことに留意されたい。また、異なる種類のＣＰＣの組み合わせは適用されることもできる。光出射窓は、任意で、拡散器を有してもよい。代替的に又は付加的に、光出射窓の下流に拡散器が構成されてもよい。
【００３４】
ここで以下に、光変換要素のいくつかの更なる実施形態は、特に「集光器」又は「発光集光器」の関係について説明される。しかしながら、以下の実施形態は特に集光器に関するだけではなく、光変換要素全般にも関係しうる。
【００３５】
各光変換要素は、光透過体を有する。光変換要素は特に、例えばセラミックロッドのような、長い光透過体に関して説明される。しかしながら、これらの態様はまた、他の形状のセラミック体とも関係しうる。
【００３６】
光透過体は、導光性又は導波性を有する。したがって、光透過体は本明細書では、導波路又は導光体とも示されうる。また、光透過体は光変換要素として使用されるため、光透過体は本明細書では、光変換要素としても示されうる。光透過体は一般的には、光透過体の長さに垂直な方向において（いくつかの）可視光の透過率を有する。例えば三価セリウムといった活性剤を用いることなく、可視光の透過率は１００％近くにすることができる。
【００３７】
本明細書において、用語「可視光」は特に３８０〜７８０ｎｍの範囲から選択される波長を有する光に関する。透過率は、第１の強度を有する特定の波長の光を光透過体に対して垂直な放射線として供給し、材料が透過した後に測定した波長の光の強度を、材料に対して特定の波長で供給される光の第１の強度と関連付けることによって決定できる（ＣＲＣ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，６９ｔｈ  ｅｄｉｔｉｏｎ，１０８８〜１９８９のＥ−２０８及びＥ−４０６も参照）。
【００３８】
光透過体は、ビーム状やロッド状などの、あらゆる形状を取ることができ、特にビーム状（直方体状）の形状を取りうる。しかしながら、光透過体は、ディスク状などでもよい。本発明は、形状が具体的な実施形態に限定されることはなく、また、単一の光出射窓又はアウトカップル面を有する実施形態に限定されることもない。以下に、いくつかの具体的な実施形態について、より詳細に説明する。光透過体が円形の断面を有していれば、幅と高さは等しくてもよい（そして、直径として定義してもよい）。しかしながら、特に、光透過体は直方体のような形状を有し、更に単一の出射窓を備えるように構成される。
【００３９】
具体的な実施形態において、光透過体は特にアスペクト比が１よりも大きく、すなわち長さは幅よりも大きくてもよい。光透過体が正方形や長方形や円形の断面を有する必要はないが、一般的に、光透過体はロッド又はバー（ビーム）である。一般に、光源は、本明細書では放射線入射面として示される長い面（側縁）のうちの１つを照射するように構成され、本明細書では放射線出射窓として示される前の面（前縁）から放射線が出射する。特に実施形態において、固体光源又は他の光源は、光透過体と物理的に接触していない。物理的な接触は望まざるアウトカップルを招いてしまう可能性があり、これにより集中効率が低下しうる。更に、一般的には、光透過体は２つの実質的に平行な面を有し、これは放射線入射面と、反対側に位置する反対面である。本明細書のこれら２つの面は、光透過体の幅を画定する。一般的に、これらの面の長さは、光透過体の長さを画定する。しかしながら、上で示し、下にも示すように、光透過体はあらゆる形状を取ってよく、また、形状の組み合わせを含んでもよい。特に、放射線入射面は放射線入射面領域（Ａ）を有し、放射線出射窓は放射線出射窓領域（Ｅ）を有する。放射線入射面領域（Ａ）は、光出射窓領域（Ｅ）よりも少なくとも１．５倍、特に更には少なくとも２倍大きく、特に少なくとも５倍、例えば２〜５００００倍の範囲で、特に５〜５０００倍大きい。したがって、特に長い光透過体は幾何学的濃縮係数を有する。幾何学的濃縮係数は、放射線入射面の面積と放射線出射窓の面積の比で定義され、少なくとも１．５、例えば少なくとも２、例えば少なくとも５、又はこれよりも大きい（上記を参照）。これにより、例えば複数の固体光源を使用することができる（下記を参照）。自動車やデジタルプロジェクタのような一般的なアプリケーション向けとしては、小さいながらも高い強度の発光面が望まれる。これは単一のＬＥＤによって得られることはできないが、本発明の照明デバイスによって得られることができる。特に、放射線出射窓は、１〜１００ｍｍ２の範囲から選択される放射線出射窓領域（Ｅ）を有する。このような寸法により、発光面は小さくすることができ、そして小さくしたにも関わらず高い輝度は達成されることができる。上で示したように、光透過体は一般的には（長さ／幅の）アスペクト比を有する。これにより、小さい放射線出射面としながらも、大きい放射線入射面を有し、この放射線入射面を例えば複数の固体光源で照射できる。具体的な実施形態において、光透過体は０．５〜１００ｍｍの範囲から選択される幅（Ｗ）を有する。光透過体はしたがって特に、一体の本体（integral body）であり、本明細書に示された面を有する。
【００４０】
一般的なロッド形状又はバー形状の光透過体は、あらゆる断面形状を有してよいが、実施形態においては、断面は四角形、長方形、円形、楕円形、三角形、五角形、六角形を有している。一般的に、セラミック体は直方体状であるが、直方体とは異なる形状でもよく、また、光入射面はいくらか台形のような形状を有する。このようにすることで、光束は更に増大されることができ、この点はいくつかのアプリケーションに対して利点となりうる。したがって、いくつかの例（上も参照）において、用語「幅」はまた、直径を示しうるものであり、これは例えば、丸い断面を有する光透過体の場合などがある。したがって、実施形態において、長い光透過体は更に、幅（Ｗ）と高さ（Ｈ）を有し、特にＬ＞Ｗ及びＬ＞Ｈの関係を有する。特に、第１面と第２面が長さを画定し、すなわちこれらの面の間の距離が、長い光透過体の長さである。これらの面は特に平行に配置されてもよい。更に、特定の実施形態においては、長さ（Ｌ）は少なくとも２ｃｍであり、例えば１０〜２０ｃｍである。
【００４１】
特に、光透過体は、光源光の９５％以上を吸収するように選択される幅（Ｗ）を有する。実施形態において、光透過体は、０．０５〜４ｃｍ、特に０．１〜２ｃｍ、例えば０．２〜１．５ｃｍの範囲から選択される幅（Ｗ）を有する。また本明細書で示したセリウム濃度とすることで、このような幅は光源によって発生した実質的に全ての光を吸収するのに十分である。
【００４２】
光透過体はまた、筒状のロッドであってもよい。実施形態において、筒状のロッドは、ロッドの長手方向に沿った１つの平らな表面を有し、この１つの平らな表面に光源が配置されることで、光源から光透過体へと出射される光を効率よくインカップルすることができる。平らな表面はまた、ヒートシンクを配置するために用いられることができる。筒状の光透過体はまた、例えば互いに反対側に位置する、又は、互いに垂直であるように位置する２つの平らな表面を有していてもよい。実施形態において、平らな面は筒状ロッドの長手方向の一部に沿って延在する。しかしながら特に、縁は平らであり、互いに垂直であるように構成される。
【００４３】
以下の本発明の実施形態において述べる光透過体は、光透過体がまっすぐなバーやロッドではないように、長さ方向において折りたたまれて、曲げられて、及び／又は形成されてもよい。しかし、光透過体は、９０又は１８０度曲げられることによって形成される丸みづけられた角、Ｕ字型、円形又は楕円形状、ループ形状又は複数のループを有する３次元の螺旋形状を有することができる。これにより、光が概ね導かれる全長が比較的大きいながらもコンパクトな光透過体を提供でき、比較的高いルーメン出力を得られると同時に相対的に狭いスペースに配置することができる。例えば光透過体の発光部は、剛性を有していてもよく、その一方で光透過体の透過部が柔軟性を有することで、光透過体をその長さ方向に沿って形成することができる。光源は、折りたたまれた、折り曲げられた、及び／又は形成された光透過体の長さ方向に沿ったあらゆる場所に配置してもよい。
【００４４】
光インカップル領域としても光出射窓としても利用されない光透過体の一部は、リフレクタとともに設けられてもよい。そのため、実施形態において、照明デバイスは、発光材料光を光透過体へと反射して戻すように構成されたリフレクタを更に有する。したがって、照明デバイスは１以上のリフレクタを更に有してもよく、特に、放射線出射窓以外の１以上の他の面から出射する放射線を光透過体へと反射して戻すように構成されたリフレクタを有してよい。特に、放射線出射窓の反対側の面はそのようなリフレクタを有していてもよい。なお、実施形態においては、それらは物理的に接触していない。したがって、リフレクタは特に、光透過体と物理的に接触していなくてもよい。したがって、実施形態において、照明デバイスは、光学リフレクタは第１面の下流に（少なくとも）構成され、長い光透過体へと光を戻すように反射するよう構成された光学リフレクタを更に有する。代替的又は付加的に、光学リフレクタは他の面及び／又は、光源光をカップルイン又は発光光をカップルアウトするのには用いられない面の部分に配置されてもよい。特に、このような光学リフレクタは、光透過体と物理的に接触していなくてよい。更に、このような光学リフレクタは１以上の発光及び光源光を光透過体へと反射して戻すように構成されてもよい。したがって、実質的に全ての光源光は、発光材料（すなわち、特にＣｅ３＋などの活性化要素）による変換のために残されてよく、発光の多くの部分が放射線出射窓からのアウトカップルするために残されてよい。用語「リフレクタ」はまた、複数のリフレクタを指す場合がある。
【００４５】
用語「カップルイン」とこれに類する用語、及び用語「カップルアウト」とこれに類する用語は、光が媒体から変わること（光透過体の外から光透過体の中へ、またその逆をそれぞれ）を示す。一般的に、光出射窓は、導波路の１以上の他の面に対し（実質的に）垂直に構成される面（又は面の一部）となる。一般的に、光透過体は、１以上の本体軸（例えば長軸、幅軸又は高さ軸）を有し、出力窓はそのような軸に対し（実質的に）垂直であるように構成される。よって、一般的には、光入射面は、光出射窓に対し（実質的に）垂直であるように構成される。これにより、放射線出射窓は特に、１以上の放射線入射面に対し垂直であるように構成される。したがって、特に光出射窓を有する面は、光入射面を有さない。実施形態において、光出射窓及び光入射面は互いに垂直であるように構成される。しかしながら、本発明はこのような実施形態には限定されない。光出射窓と光入射面はまた、互いに対して０°より大きく９０°より小さい角度で構成されてもよい。しかしながら、ＣＰＣが透過モードにおいて使用される他の実施形態においては、光入射面と光出射窓が実質的に同一となる場合がある。
【００４６】
光出射窓の下流には、任意で光学フィルタが配置されてもよい。このような光学フィルタは、望ましくない放射線を除去するために使用されうる。例えば、照明デバイスが赤色光を出力しなければならない場合、赤色以外の全ての色は除去されうる。このため、他の実施形態において、照明デバイスは、放射線出射窓の下流に構成され、（光出射窓の下流の）変換光に含まれる非赤色光の相対的寄与を低減するように構成された光学フィルタを更に有する。光源光をフィルタで排除するために、任意で干渉フィルタが適用されてもよい。同様に、緑と赤以外の色は所望される場合には、これは他の色に適用されることができる。
【００４７】
照明デバイスは、光透過体を冷却するように構成された１以上の冷却要素を更に有していてもよい。
【００４８】
各光変換要素は発光材料を有しており、この発光材料は、１以上の放射線入射面で受けたポンプ放射光の少なくとも一部を、発光材料光へと変換する。また、各光変換要素は発光材料光の少なくとも一部を、変換光として放射線出射窓からカップルアウトするように構成される。
【００４９】
したがって、実施形態において、複数の光源、特に固体光源は、複数の光変換要素の放射光入射面に対して、光源光を第１ポンプ放射線として出力するように構成される。光変換要素では、ポンプ放射線は変換され、集光器は発光材料光を発生し、この発光材料光を光出力窓から下流へと出力する。このため、複数の光変換要素は、光変換要素の放射線出射窓それぞれにおいて、発光材料光を変換光として出力するように構成される。
【００５０】
「光出射窓において発光材料光を出力するように構成される」及びこれに類する表現は、特に、発光材料光が光変換要素の内部（つまり光透過体の内部）で発生され、発光材料光の一部が放射線出射窓に到達し、光変換要素から出力される実施形態を指す。よって、放射線出射窓の下流へと、発光材料光が出力される。放射線出射窓の下流に出力される変換光は、光変換器から放射線出射窓を介して出力される発光材料光を少なくとも有する。用語「変換光」の代わりに、用語「光変換要素光」もまた使われうる。ポンプ放射線は、単一の放射線入射面又は複数の放射線入射面に対して照射されうる。
【００５１】
同様に、これは、（付随する）光変換要素の１以上の放射線入射面に照射される光源のポンプ放射線にも同様に当てはめてもよい。なお、実施形態においては光変換要素は全て実質的に同一であるものの、上に示したような長さや割合のような寸法は、それぞれの光変換要素において異なっていてもよいことに留意されたい。したがって、実施形態においては、複数の光変換要素は、異なる長さ（Ｌ）を有する光変換要素の２つ以上のサブセットを有する。更に他の実施形態においては、複数の光変換要素は、全て実質的に同じ長さ（Ｌ）を有する。
【００５２】
実施形態において、長さ（Ｌ）は、５〜５０ｃｍの範囲から選択される。更に他の実施形態においては、長さ（Ｌ）は、０．５〜５０ｍｍ、例えば１〜２０ｍｍ、そして１〜１０ｍｍのような範囲から選択されてもよい。したがって、これは全ての光変換要素に対して適用できる。なお、この範囲は、異なる光変換要素が範囲内において異なる長さを有していてもよいことを示す。
【００５３】
特に、各光変換要素は、本体軸（ＢＡ）を有する。更に他の実施形態においては、１以上の光変換要素の長い光透過体は、長いセラミック体を有する。例えば、Ｃｅ３＋（三価セリウム）をドープした発光セラミックガーネットは、青色光をより長い波長へと変換するために使用されることができる。このような長い波長は、例えば、緑色から赤色の波長領域内においては例えば約５００〜７５０ｎｍの範囲である。十分な吸収と所望の方向への光を得るためには、（特に実質的にビーム形状を有する）透明ロッドを用いるのが有利である。このようなロッドは光変換要素として利用され、ＬＥＤ（発光ダイオード）のような光源からの光源光をその長さにわたって集中し、光源光を変換光に変換して、相当な量の変換光を出射面に提供できる。光変換要素に基づく照明デバイスは、例えばプロジェクタアプリケーションに有効でありうる。プロジェクタ用途としては、赤色と緑色の光変換要素が有効である。ガーネットをベースとする緑色発光ロッドは比較的効率が良い。このような集光器は、特にＹＡＧ：Ｃｅ（すなわちＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）又はＬｕＡＧ（Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）をベースとする。「赤」のガーネットは、ＹＡＧガーネットにＧｄをドープ（ＹＧｄＡＧ）することにより作製できる。しかしながら、Ｇｄのドープは温度安定性の低下をもたらす（温度消光）。そこで、高濃度のＣｅを用いることにより、赤色シフトが得られつつ、熱安定性の欠点をはるかに低減することができる。
【００５４】
したがって、特に長い光透過体は、少なくとも一部の（青色）光源光を赤色の変換光へと波長変換するように構成されたセラミック材料を有し、変換光は少なくとも一部が放射線出射窓から出射する。セラミック材料は特に、Ａ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋セラミック材料（「セラミックガーネット」）を有しており、式中、Ａはイットリウム（Ｙ）及びガドリニウム（Ｇｄ）を含み、Ｂはアルミニウム（Ａｌ）を含む。以下に更に示すように、Ａは他の希土類元素を指す場合があり、またＢはＡｌのみを含む場合もあるが、任意でガリウムが含まれてもよい。式Ａ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋は特に化学式を示しており、すなわち異種元素であるＡ、Ｂ及びＯ（３：５：１２）の化学量論である。しかしながら、従来技術として知られているように、このような式で示される化合物は、任意で化学量論から若干組成がずれていてもよい。
【００５５】
更に他の態様においては、発明はまた、このような長い光透過体自体、すなわち第１面と第２面とを有する長い光透過体であって、これらの面は特に長い光透過体の長さ（Ｌ）を画定しており、長い光透過体は１以上の放射線入射面と放射線出射窓を有しており、第２面は放射線出射窓を有しており、長い光透過体は（青色）光源光の少なくとも一部を、例えば（少なくとも）赤色変換光である変換光へと波長変換するように構成されたセラミック材料を含んでおり（長い光透過体が青色光源光で照射されると、赤色変換光の少なくとも一部が放射線出射窓から出射される）、セラミック材料は、本明細書で定義されるＡ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋セラミック材料を含んでいる、長い光透過体を提供する。このような光透過体は、光変換器として使用されてもよい。特に、このような光透過体は直方体形状を有する。
【００５６】
上で示したように、セラミック材料はガーネット材料を含む。したがって、長い光透過体は特に、発光セラミックを有する。ガーネット材料、特にセラミックガーネット材料は、本明細書では「発光材料」としても示される。発光材料は、Ａ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋（ガーネット材料）を有し、式中、Ａは特にＳｃ、Ｙ、Ｔｂ、Ｇｄ及びＬｕ（特に少なくともＹ及びＧｄ）からなる群から選択され、Ｂは特に、Ａｌ及びＧａ（特に少なくともＡｌ）からなる群から選択される。より詳細には、Ａは（本質的に）イットリウム（Ｙ）とガドリニウム（Ｇｄ）を含み、Ｂは（本質的に）アルミニウム（Ａｌ）を含む。このようなガーネットはセリウム（Ｃｅ）でドープされ、任意で例えばプラセオジム（Ｐｒ）のような他の発光種でドープされる。
【００５７】
上で示したように、成分Ａは特にイットリウム（Ｙ）とガドリニウム（Ｇｄ）からなる群から選択されてもよい。したがって、Ａ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋は、特に（Ｙ１−ｘＧｄｘ）３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋を指し、式中、特にｘは０．１〜０．５の範囲、更に特には０．２〜０．４、また更に特には０．２〜０．３５の範囲である。したがって、Ａは５０〜９０ａｔｏｍ％の範囲のＹ、更に特には少なくとも６０〜８０ａｔｏｍ％の範囲のＹ、更に特には６５〜８０ａｔｏｍ％の範囲でＡがＹを含んでもよい。更に、Ａはしたがって特に少なくとも１０ａｔｏｍ％のＧｄ、例えば１０〜５０ａｔｏｍ％の範囲のＧｄ、例えば２０〜４０ａｔｏｍ％、更に特に２０〜３５ａｔｏｍ％の範囲のＧｄを含む。
【００５８】
特に、Ｂはアルミニウム（Ａｌ）を含む。しかしながら、Ｂはまた、ガリウム（Ｇａ）及び／又はスカンジウム（Ｓｃ）及び／又はインジウム（Ｉｎ）を一部に含んでいてもよく、特にはＡｌを約２０％まで、更に特にはＡｌを約１０％まで置換されてもよい（すなわち、Ａイオンは本質的に、９０モル％以上のＡｌと、１０モル％以下のＧａ、Ｓｃ及びＩｎのうちの１以上からなる）。Ｂは特に、約１０％までのガリウムを含んでもよい。したがって、Ｂは少なくとも９０ａｔｏｍ％のＡｌを含んでもよい。したがって、Ａ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋は特に（Ｙ１−ｘＧｄｘ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋で示され、式中、ｘは特に０．１〜０．５の範囲であり、更に特には０．２〜０．４の範囲である。
【００５９】
他の変形態様においては、Ｂ（特にＡｌ）とＯは、少なくとも部分的にＳｉ及びＮで置換されてもよい。任意に、Ａｌ−Ｏの約２０％までがＳｉ−Ｎによって置換されてもよく、例えば１０％まで置換されてもよい。
【００６０】
セリウムの濃度に関しては、ｎモル％のＣｅという記載は、Ａのｎ％がセリウムによって置換されていることを示す。したがって、Ａ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋はまた、（Ａ１−ｎＣｅｎ）３Ｂ５Ｏ１２とも定義してもよく、ｎは０．００５〜０．０３５の範囲でもよい。したがって、本質的にＹ及びモルＣｅを含むガーネットは、事実上（（Ｙ１−ｘＧｄｘ）１−ｎＣｅｎ）３Ｂ５Ｏ１２で示すことができ、ｘ及びｎは上で定義されたとおりである。
【００６１】
特に、セラミック材料は、焼結工程及び／又はホットプレス工程によって得られ、任意でその後更に（わずかな）酸素雰囲気でアニールされる。用語「セラミック」は特に、無機材料に関しており、とりわけ、（多結晶）粉末を加熱することより得られる。加熱は、最低５００℃、特に最低８００℃、例えば最低１０００℃、例えば最低１４００℃の温度で行われる。またこのような加熱は減圧下、気圧、高圧下で行われ、例えば１０−８〜５００ＭＰａ、特に少なくとも０．５ＭＰａ、例えば特に少なくとも１ＭＰａ、例えば１〜約５００ＭＰａ、例えば少なくとも５ＭＰａ、又は少なくとも１０ＭＰａが例示される。また加熱は、特に一軸加圧又は等方圧で、特に等方圧で行われる。セラミックを得る具体的な方法は熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）であり、ＨＩＰ工程は焼結後ＨＩＰ又はカプセルＨＩＰ又は複合焼結ＨＩＰであってもよく、上記の温度及び圧力条件で行われる。このような方法によって得られるセラミックは、それ自体で使用されてもよく、また、（研磨のような）更なる処理がされてもよい。セラミックの密度は特に、理論密度（すなわち単結晶の密度）の少なくとも９０％（又はそれ以上。以下を参照）であり、例えば少なくとも９５％であり、例えば９７〜１００％の範囲である。セラミックは依然として多結晶でありうるものの、（圧力を受けた粒子又は圧力を受けて凝集した粒子の）粒間の容積は減少又は大幅に減少されている。例えばＨＩＰのような高圧下での加熱は、例えば不活性ガス内で行われ、不活性ガスは例えばＮ２及びアルゴン（Ａｒ）の１種以上を含みうる。特に、高圧下での加熱の前に、１４００〜１９００℃、例えば１５００〜１８００℃の範囲から選択される温度での焼結工程が行われる。このような焼結は、例えば１０−２Ｐａ以下のような減圧下で行われてもよい。このような焼結により、既に密度を、理論密度の少なくとも９５％、更には特に少なくとも９９％程度とすることができる。予備焼結及び加熱の両方は、特に例えばＨＩＰのような高圧下で行うと、光透過体の密度を単結晶に近づけることができる。しかしながら、異なる点として、光透過体に粒界が存在する点がある。これは、光透過体が多結晶体のためである。このような粒界は、例えば光学顕微鏡法又はＳＥＭによって検出できる。したがって本明細書では、光透過体は特に、焼結された多結晶体であり、（同一材料の）単結晶と実質的に同じ密度を有するものを指す。したがってこのような光透過体は、（例えば特にＣｅ３＋のような光吸収種によって吸収されるものを除き）可視光に対する高い透過性を有しうる。
【００６２】
光透過体を得た後に、光透過体を研磨してもよい。研磨前又は後に、特に研磨前に、（酸化雰囲気中で）アニール工程が行われてもよい。更に具体的な実施形態においては、アニール工程は少なくとも２時間行われ、例えば最低１２００℃で少なくとも２時間行われる。更に、特に酸化雰囲気は、例えばＯ２を含む。
【００６３】
セリウムドープガーネットに代えて、又はそのようなガーネットに加え、他の発光材料もまた光変換要素として適用されてもよく、例えば、有機又は無機光透過性マトリックスに埋め込まれてもよい。例えば、量子ドット及び／又は有機色素が適用されてもよく、また、例えばＰＭＭＡなどのポリマーやポリシロキサン等の透過性マトリックスに埋め込まれてもよい。
【００６４】
量子ドットは半導体材料の小さい結晶であり、一般的には幅や直径はわずか数ナノメータである。入射光によって励起されると、量子ドットは結晶のサイズ及び材料によって決定される色の光を放出する。したがって、特定の色の光は、ドットのサイズを調整することによって得ることができる。よく知られている可視領域を放出する量子ドットは、例えば硫酸カドミウム（ＣｄＳ）及び硫化亜鉛（ＺｎＳ）のようなシェルを有するセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）をベースとする。また、カドミウムフリーの量子ドットとして、例えばリン化インジウム（ＩｎＰ）や、硫化インジウム銅（ＣｕＩｎＳ２）及び／又は硫化インジウム銀（ＡｇＩｎＳ２）は用いられることもできる。量子ドットは非常に狭い発光バンドを有することから、飽和色を示す。更に、発光色は、量子ドットの大きさを調整することによって容易に変えることができる。当該技術分野において知られている任意の種類の量子ドットが本発明において使用できる。しかしながら、環境上の安全及び懸念を理由に、カドミウムフリーの量子ドット、又は、少なくとも非常に少量のカドミウムしか含まれていない量子ドットを用いることが好ましい。
【００６５】
有機蛍光体もまた使用することができる。好適な有機蛍光体材料の例としては、ペリレン誘導体をベースとする有機発光材料が挙げられ、例えばＢＡＳＦ社よりＬｕｍｏｇｅｎ（登録商標）の名前で販売されている化合物が挙げられる。好適な化合物の例としては、Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）Ｒｅｄ  Ｆ３０５、Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）Ｏｒａｎｇｅ  Ｆ２４０、Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）Ｙｅｌｌｏｗ  Ｆ０８３及びＬｕｍｏｇｅｎ（登録商標）Ｆ１７０が挙げられるが、これらに限定されない。
【００６６】
また、いくつかの色変換スキームも候補となりうる。しかしながら、特にストークスシフトは比較的小さい。特に、ストークスシフトはポンピングとして使用される光源の最大バンドの位置と放出される光との間の（波長における）差で画定され、１００ｎｍ以下である。しかしながら、特にストークスシフトは少なくとも約１０ｎｍであり、例えば少なくとも約２０ｎｍである。これは特に発光材料光変換への光源光に当てはまるが、第２の発光材料光変換への第２のポンプ放射線などにも当てはまる。
【００６７】
実施形態において、複数の光源はポンプ放射線として紫外線照射を出力するように構成され、光変換要素は１以上の青色及び緑色変換光を出力するように構成される。更に他の実施形態において、複数の光源はポンプ放射線として青色放射線を出力するように構成され、光変換要素は、１以上の緑色及び黄色変換光を出力するように構成される。以下に示すように、これらの実施形態は組み合わせてもよいことに留意されたい。
【００６８】
照明デバイスは、次のものの一部であってよく、又は次のものに適用されうる。例えば、オフィス照明システム、家庭のアプリケーションシステム、店舗照明システム、家庭用照明システム、アクセント照明システム、スポット照明システム、劇場照明システム、ファイバー光学アプリケーションシステム、プロジェクションシステム、自己点灯ディスプレイシステム、ピクセルディスプレイシステム、セグメントディスプレイシステム、警告標識システム、医療用照明アプリケーションシステム、インジケータ標識システム、装飾照明システム、ポータブルシステム、自動車用アプリケーション、温室照明システム、園芸照明、又はＬＣＤバックライティング等。
【００６９】
更に別の態様においては、発明は本明細書で定義される照明デバイスを有するプロジェクタを提供する。上で示したように、もちろん光プロジェクタもこのような照明デバイスを複数有することができる。
【００７０】
更に別の態様においては、発明はまた、照明システム光を出力するように構成された照明システムであって、照明システムは、本明細書で定義される１以上の照明デバイスを有し、第２照明デバイス光を出力するように構成された１以上の第２照明デバイスを任意で有し、照明システム光は、（ａ）（ｉ）本明細書で定義される第２変換光、及び（ｉｉ）本明細書で定義される第３変換光、のうちの１以上と、任意で（ｂ）第２照明デバイス光とを有する、照明システムを提供する。したがって、本発明はまた、可視光を出力するように構成された照明システムであって、本明細書で定義される少なくとも１つの照明デバイスを有する、照明システムを提供する。例えば、このような照明システムはまた、例えば１以上の光学フィルタ、コリメータ、リフレクタ、波長変換器等の（追加の）光学要素を１以上有してもよく、照明システムは例えば、ヘッドライトのような自動車用アプリケーションに使用される。したがって、本発明はまた、可視光を出力するように構成された自動車用照明システムであって、本明細書で定義される少なくとも１つの照明デバイス及び／又は本明細書で定義される少なくとも１つの照明デバイスを備えるデジタルプロジェクタシステムを有する、自動車用照明システムを提供する。特に、照明デバイスは（このようなアプリケーションにおいて）赤色光を出力するように構成されてもよい。自動車用照明システム又はデジタルプロジェクタシステムはまた、本明細書に記載の複数の照明デバイスを有してもよい。したがって、本発明はまた、本明細書で定義される１以上の照明デバイスを有する、エンターテイメント照明システム及びデジタルプロジェクタからなる群から特に選択される照明システムを提供する。
【００７１】
本明細書における白色光という用語は当業者において知られている。白色光は、特に約２０００〜２００００Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）を有する光に関し、特に２７００〜２００００Ｋであり、一般的な照明用としては特に約２７００Ｋ〜６５００Ｋの範囲を有し、バックライト用途では特に約７０００Ｋ〜２００００Ｋの範囲を有し、特にＢＢＬ（黒体軌跡）から約１５ＳＤＣＭ（カラーマッチングの標準偏差）内、特にＢＢＬから約１０ＳＤＣＭ内、更に特にＢＢＬから約５ＳＤＣＭ内である。
【００７２】
用語「紫色光」又は「紫色発光」は、特に約３８０〜４４０ｎｍの範囲の波長を有する光に関する。用語「青色光」又は「青色発光」は特に、（いくらかの紫色及びシアンの色相を含む）約４４０〜４９０ｎｍの範囲の波長を有する光に関する。用語「緑色光」又は「緑色発光」は特に、約４９０〜５６０ｎｍの範囲の波長を有する光に関する。用語「黄色光」又は「黄色発光」は特に、約５６０〜５７０ｎｍの範囲の波長を有する光に関する。用語「橙色光」又は「橙色発光」は特に、約５７０〜６００ｎｍの範囲の波長を有する光に関する。用語「赤色光」又は「赤色発光」は特に、約６００〜７８０ｎｍの範囲の波長を有する光に関する。用語「桃色光」又は「桃色発光」は、青色と赤色の成分を有する光を指す。用語「可視」、「可視光」、又は「可視発光」は、約３８０〜７８０ｎｍの範囲の波長を有する光を指す。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
本発明の実施形態は、例示のみを目的として添付の概略図を参照しながらここで説明される。なお、添付の概略図には対応部分を示す対応参照符号が付されている。
【００７４】
【図１ａ】本発明のいくつかの態様を示す概略図である。
【図１ｂ】本発明のいくつかの態様を示す概略図である。
【図１ｃ】本発明のいくつかの態様を示す概略図である。
【図１ｄ】本発明のいくつかの態様を示す概略図である。
【図１ｅ】本発明のいくつかの態様を示す概略図である。
【図２ａ】本発明のいくつかの更なる態様を示す概略図である。
【図２ｂ】本発明のいくつかの更なる態様を示す概略図である。
【図２ｃ】本発明のいくつかの更なる態様を示す概略図である。
【図２ｄ】本発明のいくつかの更なる態様を示す概略図である。
【図２ｅ】本発明のいくつかの更なる態様を示す概略図である。
【図２ｆ】本発明のいくつかの更なる態様を示す概略図である。
【図２ｇ】本発明のいくつかの更なる態様を示す概略図である。
【００７５】
概略図は必ずしも正確な縮尺ではない。
【発明を実施するための形態】
【００７６】
本発明の発光デバイスは、ランプ、光モジュール、照明器具、スポットライト、フラッシュライト、プロジェクタ、（デジタル）プロジェクションデバイス、例えば車両のヘッドライト又はテールライトのような自動車用照明、アリーナ照明、劇場照明、建築照明が挙げられるがこれに限定されない用途に用いることができる。
【００７７】
以下に説明される本発明による実施形態の一部である光源は、動作時に第１スペクトル分布を有する光を放出するように適合されうる。この光は続けて導光体又は導波路（ここでは光透過体）と結合される。導光体又は導波路は第１スペクトル分布の光を他のスペクトル分布へと変換することができ、光を出射面へと導くことができる。
【００７８】
本明細書で定義される照明デバイスの実施形態は、図１ａに概略的に示される。図１ａは、複数の固体光源１００と光変換要素２００とを有する照明デバイス１を概略的に示しており、光変換要素２００は第１面２４１と第２面２４２と（「ロッドのノーズ」）を有する（長い）光透過体２１０をしており、第１面２４１及び第２面２４２は、長い導光体２１０の長さＬを画定する。長い光透過体２１０は特にセラミック体であり、１以上の放射線入射面２１１を有する。この放射線入射面２１１は、例においては２つの反対側に配置された面であり、符号２４３及び２４４が付されて（例えば幅Ｗを画定する）、本明細書では端面又は端辺２４７としても示される。更に、光透過体２１０は放射線出射窓２１２を有し、第２面２４２は放射線出射窓２１２を有する。第２面２４２の全体は、放射線出射窓として使用又は構成されうる。複数の固体光源１００は（青色）光源放射線１０１を１以上の放射線入射面２１１に出力するように構成される。上で示したように、これらは特に放射線入射面２１１のうちの少なくとも１つに対し、平均で少なくとも０．０６７Ｗａｔｔ／ｍｍ２の青色パワーＷｏｐｔを出力するように構成される。符号ＢＡは、本体軸を示しており、直方体の実施形態においては本体軸は端辺２４７と実質的に平行である。
【００７９】
長い光透過体２１０は、（青色）光源放射線１０１の少なくとも一部を変換光２０１へと波長変換するように構成されたセラミック材料２２０を有し、変換光２０１は例えば、緑色又は赤色変換光２０１のうちの１以上である。上で示したように、セラミック材料２２０は、Ａ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋セラミック材料を含み、式中、Ａは例えばイットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ルテチウム（Ｌｕ）のうちの１以上を含み、Ｂは例えばアルミニウム（Ａｌ）を含む。符号２０及び２１は光学要素を示しており、例えば光学フィルタ及びリフレクタをそれぞれ示す。光学フィルタは例えば緑色光が所望される際には非緑色光を低減してもよく、又は赤色光が所望されるときには非赤色光を低減してもよい。リフレクタは光を反射して光透過体又は導波路へと戻すために用いられてもよく、これにより効率が改善される。なお、概略的に示されているリフレクタよりも多くのリフレクタを用いてもよいことに留意されたい。
【００８０】
光源は原理的には任意の種類の点光源でよいが、実施形態においては例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード又は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、複数のＬＥＤ若しくはレーザダイオード若しくはＯＬＥＤ、又はＬＥＤ若しくはレーザダイオード若しくはＯＬＥＤのアレイ、又はこれらの任意の組み合わせ等の固体光源である。ＬＥＤは原理的には任意の色のＬＥＤ又はこれらの組み合わせでよいが、実施形態においては、紫外範囲及び／又は３８０ｎｍ〜４９０ｎｍの波長帯で画定される青色光範囲の光源放射線を出力する青色光源が用いられる。他の実施形態においては、光源は、紫外光源又は紫色光源であり、すなわち４２０ｎｍ未満の波長帯で発光する。複数の又はアレイ状のＬＥＤ、レーザダイオード若しくはＯＬＥＤの場合には、原理的にはＬＥＤ又はレーザダイオード又はＯＬＥＤは、２以上の、例えば紫外、青色、緑色、黄色又は赤色などが挙げられるが、これらには限定されない異なる色のＬＥＤ又はレーザダイオード又はＯＬＥＤでよい。
【００８１】
光源１００はポンプ放射線として用いられる光源放射線１０１を出力するように構成される。発光材料２２０は、光源放射線を発光材料光２０８へと変換する。光出射窓２１２から出射する光は変換光２０１として示されており、発光材料光２０８を含む。再吸収のため、光変換要素２００内の発光材料光２０８の一部は、再吸収されうることに留意されたい。したがって、スペクトル分布は、例えば低ドープ系及び／又は同様の材料の粉末よりも相対的に赤方偏移しうる。
【００８２】
図１ａ〜図１ｂは、照明デバイスの同様の実施形態を概略的に示す。更に、照明デバイスは、導波路から分離されている、及び／又は導波路と一体となっている、の何れかである更なる光学要素を有してよく、複合放物面型集光要素（ＣＰＣ）などの集光要素が例示される。図１ｂの照明デバイス１は、コリメータ３００、特にＣＰＣを更に有する。
【００８３】
図１ｃは導波路又は光変換要素として可能性があるセラミック体のいくつかの実施形態を概略的に示す。面は符号２４１から２４６を示される。第１変形態様はプレート状又はビーム状の光透過体であって、面２４１〜２４６を有する。光源は、図示はされていないが、面２４３〜２４６のうちの１以上に配置できる。第２変形態様は管状ロッドであり、第１の面２４１と第２の面２４２と周面２４３とを有する。光源は、図示されていないが、光透過体の周囲の１以上の部分に配置できる。このような光透過体は、（実質的に）円形又は丸い断面を有する。第３変形態様は、実質的には前出の２つの変更態様の組み合わせであり、２つの曲面と２つの平らな側面を有する。変更態様は図１ｃに示されたものに限定されない。他の形状をとりうるものであり、すなわち例えば、参照により本明細書に組み込まれるＷＯ２００６／０５４２０３において示される。セラミック体は導光体として用いられ、一般的に、互いに垂直である高さＨ、幅Ｗ、長さＬを有するロッド形状又はバー形状の導光体であってよく、実施形態においては、透明であるか、又は透明でかつ発光する。光は概ね長さＬ方向に導光される。高さＨは実施形態においては＜１０ｍｍであり、他の実施形態においては＜５ｍｍであり、更に他の実施形態においては＜２ｍｍである。幅Ｗは実施形態においては＜１０ｍｍであり、他の実施形態においては＜５ｍｍであり、更に他の実施形態においては＜２ｍｍである。長さＬは、実施形態においては幅Ｗ及び高さＨよりも大きく、他の実施形態では少なくとも幅Ｗの２倍、又は高さＨの２倍を有し、更に他の実施形態においては少なくとも幅Ｗの３倍又は高さＨの３倍を有する。したがって、（長さ／幅の）アスペクト比は特に１より大きく、例えば２以上であり、例えば少なくとも５であり、更に特には１０〜１００、例えば１０〜６０、例えば１０〜２０の範囲内である。他に示されていない限り、用語「アスペクト比」は、長さ／幅の比を示す。
【００８４】
なお、高さＨ：幅Ｗのアスペクト比は、一般的には１：１（例えば、一般的な光源アプリケーション）、又は１：２、１：３、若しくは１：４（例えばヘッドランプのような特別な光源アプリケーション）、又は４：３、１６：１０、１６：９、若しくは２５６：１３５（例えばディスプレイアプリケーション）である。導光体は一般的には、光入射面と光出射面を有し、光入射面と光出射面は平行面となるようには配置されず、実施形態においては、光入射面は光出射面に対して垂直である。高輝度の集中された光出力を得るために、光出射面の面積は、光入射面の面積よりも小さくしてよい。光出射面は任意の形状とすることができるが、実施形態においては四角形、長方形、丸形、楕円形、三角形、五角形、又は六角形として形成される。
【００８５】
図１ｄは、本明細書で定義される照明デバイス１を有するプロジェクタ又はプロジェクタデバイス２を特に概略的に示す。例として、ここにおけるプロジェクタ２は少なくとも２つの照明デバイス１を有し、第１照明デバイス（１ａ）は例えば緑色光２０１を出力するように構成され、第２照明デバイス（１ｂ）は例えば赤色光２０１を出力するように構成される。光源１００は例えば青色光を出力するように構成される。これらの光源はプロジェクション３を提供するのに用いられてもよい。光源放射線１０１を出力するように構成された追加の光源１０は、光変換要素をポンピングするために用いられうるものとして同じ光源である必要はないことに留意されたい。更に、ここで用語「光源」はまた、複数の異なる光源も指してもよい。
【００８６】
高輝度光源は、スポット、ステージ照明、ヘッドランプ及びデジタル光プロジェクションを含む種々のアプリケーションに関係する。
【００８７】
この目的のために、透明性の高い発光材料で、より短い波長光をより長い波長光へと変換する、いわゆる光変換要素を利用することが可能である。そのような透明発光材料のロッドは用いられることができ、そして、それはロッド内でより長い波長を生成するためにＬＥＤによって照明される。変換された光は、導波モードにおいてドープされたガーネットのような発光材料内にとどまり、そして面のうちの１つから取り出されることで強度利得となる（図１ｅ）。
【００８８】
図２ａは、光源光の少なくとも一部（図示せず）を光変換光２０１へと変換するように構成された光変換要素２００の概略を示す。更に、複合放物面型集光器３００が概略的に示されており、複合放物面型集光器は第１端３０１と第２端３０２とを有し、第１端３０１から第２端３０２に向かって先細りとなる形状を有するのは、当該技術分野で知られているとおりである。光変換要素２００は、複合放物面型集光器３００の第２端３０２に構成される。光変換要素２００と複合放物面型集光器３００は、複合放物面型集光器３００の第１端３０１から出射する光変換光２０１を提供するように構成される。更に、光変換要素２００は、ヒートシンク４００と熱的に接触している。ここで、光変換要素は、例えばディスク形状又はプレート形状を有してもよい。なお、光変換要素がＣＰＣの第２端と実質的には同じ形状及び寸法を有する光出射窓を有してもよいことに留意されたい。
【００８９】
例えば、ＣＰＣは、Ｌｕｍｉｒａｍｉｃ又はセラミック蛍光体プレートに搭載され、Ｌｕｍｉｒａｍｉｃ又はセラミック蛍光体プレートは次にヒートシンクに搭載される。青色光は、青色ＬＥＤ又は青色レーザ又は他の光源から発生され、右側から入射されることができ（図示せず）、Ｌｕｍｉｒａｍｉｃ蛍光体プレート上に集中され、変換された光はＣＰＣを介して右側へと反射モードで再びカップルアウトされる。本明細書において、用語「Ｌｕｍｉｒａｍｉｃ」は、セラミック発光材料を指し、特にプレートのようなセラミック発光体又は発光セラミック体を指す。しかしながら、本発明は光変換要素としてＬｕｍｉｒａｍｉｃに限定されない。
【００９０】
図２ａに示すような薄いＬｕｍｉｒａｍｉｃプレートに代えて、蛍光材料の小さいロッドもまた使用されることでき、この場合、図２ｂに示すように蛍光材料とヒートシンクとのより広い接触面積はもたらされることができるという利点を有する。ここでも、光学要素２０は例えばダイクロイックミラーであり、励起光又は光源光１０１を光変換光２０１から分離するために概略的に示される。図２ｂにおいて、光入射面２１１と光出射窓２１２は実質的に同じである（一致している）ことに留意されたい。
【００９１】
単一のＣＰＣ２００は、より小さいＣＰＣ２００とより小さい光源のアレイ３１０に分割することができる。図２ｃは、本発明の原理を示す。図の上部には単一のＣＰＣが描かれる。この図の下には、２×２及び４×４のアレイが描かれており、これらの合計の光源のサイズ及び合計のＣＰＣの出口サイズは、単一のＣＰＣと等しい。全てのデバイスが同様のエタンデュ（面積×立体角）を有し、同様の合計光源サイズ及びＣＰＣ出口サイズを有する。したがって、単一のＣＰＣによって覆われた出口領域は、ＣＰＣアレイの出口領域と等しい。ＣＰＣアレイは多数の小さなＣＰＣを積層することにより作製されうるか、又は、１つの部品又は本体３５から作製されうる。したがって、ＣＰＣのアレイはモノリシック要素として構成されてもよい。
【００９２】
ＣＰＣアレイに取り付けられた薄いＬｕｍｉｒａｍｉｃ蛍光体プレートとは別に、アレイはまた発光ロッド（Ｌｕｍｉｒｏｄ）とも結合されてもよく、この発光ロッドは、デジタルプロジェクションにおけるＬＥＤでポンプされる高輝度光源向けのＨＬＤ（Ｈｉｇｈ  ｌｕｍｅｎ  ｄｅｎｓｉｔｙ）技術に用いられるロッドと同様である。図２ｄ及び図２ｅは、レーザでポンプされる反射モード及びＬＥＤでポンプされる透過モード両方のこのような構成の例を示す。図２ｄは、ＣＰＣ−Ｌｕｍｉｒｏｄアレイが反射モードで動作され、レーザ光、特に固体レーザ、例えば図２ｂにおいて概略的に示される構成を介してポンプされるレーザによって励起される様子を概略的に示す。各光変換要素２００は単一のレーザによって照射されてもよい。更に他の実施形態では、複数の光変換要素は単一のレーザによって照射される。光学要素を用いることにより、レーザの光源光は２以上の光変換要素にわたって分散されうる。図２ｅは、２辺から冷却されるＬｕｍｉｒｏｄのアレイと、２辺（上下の縁を照らす）によりポンプされるＬＥＤとを概略的に示す。用語「ｌｕｍｉｒｏｄ」は特に、長い発光セラミック体に対して用いられ、断面形状とは無関係である（図１ｃも参照）。しかしながら本発明は、光変換要素としてｌｕｍｉｒｏｄに限定されない。例えば側面視でありうる概略図２ｅにおいて、例えば図１ａ、図１ｂ及び図１ｅのように光源の非ゼロ距離は見て取れないことに留意されたい。図２ｅにおいて、光出射窓２１２及び光入射面２１１は実質的に垂直であるように構成されることに留意されたい。図２ｅ及び他の図において、ＣＰＣのアレイから出射する光はデバイス光としても示されうる。任意で、光は更に、光学フィルタや拡散器等を含む光学要素の影響を受けてもよい。
【００９３】
図２ｆは、４×４のアレイの出射面又は出射窓５００を概略的に示す。最大強度は円によって示される。最小強度（つまり最大と最大の間）と最大強度との比は、１：１〜約１：１０未満の範囲であり、例えば約１：１．２〜１：５、例えば１：１．５〜１：４の範囲でありうる。参照符号Ｐ１及びＰ２で示されるピッチは、（個々に）２〜５０ｍｍの範囲を取りうる。ランバート光源に実装されたＣＰＣの出力強度は出射面にわたって均一ではなく、ＣＰＣの中心において落ち込みがみられる。ＣＰＣアレイを用いることで、これらの不均一性は、より高い空間周波数へと移行され、不均一性を、例えば拡散器によって除去しやすくする。
【００９４】
複数の光源１００を有するとともに、実施形態においては、それぞれ１以上の光源を有する２以上のサブセットが、例えばビーム強度コントロールのために独立してコントロールされてもよい（すなわち光源光の強度をコントロールする）。
【００９５】
ＣＰＣアレイはいくつかのやり方によって実現されうる。図２ｇは、可能性のある実現方法をいくつか示す。実施形態ａ及びｂは、選択肢として、充填されたＣＰＣコリメータを示す。この場合、ＣＰＣは、ガラス、プラスチック、又は光学シリコーン等の光透過材料で作製される。これは成形や射出成型によって実現されうる。実施形態ａの場合においては、アレイは１つのコンポーネントとして作製され、実施形態ｂにおいては、アレイは複数の個々のＣＰＣを積層することによって実現される。実施形態ｃ及びｄは、充填されておらず、反射コーティングが必要なＣＰＣアレイのバージョンを示す。実施形態ｃの場合において、ＣＰＣアレイ形状は好適な材料で射出成型によって作製されてもよく、ＣＰＣの内表面に反射コーティングが堆積されてもよい。実施形態ｄは、金属シートを折り曲げ又は深絞り（断面及び３Ｄレンダリング）することによって作製されたＣＰＣアレイのバージョンを示す。実施形態ｅは、例えば実施形態ｃ又はｄの上面図を示す。
【００９６】
シミュレーションによると、プロジェクションアプリケーション向けの反射モードにおいてレーザ光で励起された例えばＬｕｍｉｒａｍｉｃアーキテクチャに関しては、Ｌｕｍｉｒａｍｉｃからヒートシンクへの熱抵抗は、単一のＣＰＣ−Ｌｕｍｉｒａｍｉｃアーキテクチャ（図７の上の行を参照）における約５．４Ｋ／Ｗから、４×ＣＰＣ−Ｌｕｍｉｒａｍｉｃアレイ全体における約５．０Ｋ／Ｗへと低減されることができることを示す。
【００９７】
同じ出射窓における単一のＣＰＣアレイと比較して、光学要素はより小さく、また蛍光体で発生した熱は空間的に分離された蛍光体コンポーネントにわたりいっそう拡散される。ＬＥＤでポンプされる透過構成においては、１つの大きなＣＰＣに代えて２つのＣＰＣを有するアレイが使用された場合、Ｌｕｍｉｒｏｄの大きさも半分にできる。ロッドはヒートシンクブロック（例えば銅ブロック）の間に固定することによりロッドは２方向において冷却されてもよく、また、青色ＬＥＤアレイ（図２ｅも参照）によって他の２方向にポンプされてもよい。その結果、より小型のＬＥＤポンプは２倍に用いられることができる。個々の出力が小さいより小型のＬＥＤチップが広範囲（ＰＣＢ）にわたって配置されることで、同様の全体ポンプ出力において、より高い出力のＬＥＤを有する単一のＣＰＣの場合と比べてより高いポンプ効率を引き出すことができる。
【００９８】
また同様のシミュレーションは、単一のＣＰＣを１．２ｍｍ×１．９ｍｍ×４．０ｍｍのＬｕｍｉｒｏｄ上に配置した場合と、２×２のＣＰＣアレイを４つの０．６ｍｍ×０．９５ｍｍ×４ｍｍのＬｕｍｉｒｏｄ上に配置した場合とを比較するために、行われた。その結果は下記の図１０で示される。この場合、６．０℃／Ｗから１．８℃／Ｗへと低下し、熱抵抗の改善が顕著である。
【００９９】
ＣＰＣアレイはまた、図２ｃに示すように光路を短くするのに役立ち、またこれによりＣＰＣと蛍光体材料との間のより強固な実装（接着）も可能となる。４×４のＣＰＣアレイは、単一のＣＰＣの約１／４の長さを有することとなる。構造体の長さがより短くなることにより、使用可能な空間が限られているプロジェクタ内において、光源が占めるスペースを減らすことができる。材料が少なくて済み、成形時間も短縮されるので、より小さいコンポーネントもコンポーネントコストを低減させる可能性がある。更に、ＣＰＣアレイに複数の取り付け部があることで、単一のアレイと比べて、デバイスの信頼性を高め、より機械的に強固とすることができる。
【０１００】
ランバート光源に実装されたＣＰＣの出力強度は、出射面にわたって均一ではなく、ＣＰＣの中心では落ち込みが見られる。ＣＰＣアレイを用いることで、これらの不均一性は、より高い空間周波数へと移行され、不均一性を、例えば拡散器によって除去しやすくする。
【０１０１】
最後に、出力のアスペクト比は、配置によって容易に変更できる。四角形状のＣＰＣは用いられることができ、そして、それらは、ディスプレイアプリケーションにおいて求められる比率である例えば１６：９に対応したアスペクト比を有する長方形グリッドに配列されることができる。
【０１０２】
とりわけ、セラミック多結晶蛍光体板（Ｌｕｍｉｒａｍｉｃ）は適用されてもよい。しかしながら、他の蛍光体の種類の層も可能であり、例えば単結晶蛍光体プレート、又は、シリコーンのようなバインダ材料に埋め込まれ／分散された、又は高分子材料に埋め込まれた粉末蛍光体からなる蛍光体層が挙げられる。プレートは、ヒートシンク及びＣＰＣアレイに対して熱相互接続する必要があり、例えばシリコーン接着層は余計な熱抵抗を生じさせてしまう。これに対し、粉末蛍光体シリコーン層はヒートシンク及びＣＰＣに対して直接付着し、粉末蛍光体シリコーン層自体が相互接続を形成できる。更に、小さいＬｕｍｉｒｏｄでもよく、ヒートシンク又はＬＥＤ又はアレイ内におけるこれらの光源の組み合わせに対して横方向に冷却される。
【０１０３】
実施形態においては、正方形のＣＰＣの正方形の配置が適用されてもよい。しかしながらＣＰＣの形状及び配置の他の形状は、例えば六角形のＣＰＣ及び配列又は正方形のＣＰＣを用いた長方形の配列も想定されることができる。
【０１０４】
本発明は、単一の光源によって出力されることが重要な場合において、任意の高輝度光源で使用されてもよい。これは、デジタルプロジェクション又はスポットライトの場合であり、一例においてはエンターテイメント照明向けである。
【０１０５】
したがって、複合放物面型集光器（ＣＰＣ）はしばしば、ＬＥＤのようなランバート光源からのビームをコリメートしつつ、光源のエタンデュを維持する場合に用いられる。デジタルプロジェクションの場合のような単一のビームが必要とされる場合、全ての光は小さな体積内で発生される必要があるが、これにより光源の温度を制限内に維持するという熱に関する課題が生じる。更に、デジタルプロジェクションアプリケーションは特に、実質的に空間的に均一な光源を必要としうるが、ＣＰＣは均一な光源を提供できない。本発明は、ＣＰＣアレイを使用することを提案しており、これにより熱を拡散させつつ、同じエタンデュの制限内に維持し、単一の光源の特徴を維持できる。更に、空間的な均一性は大幅に改善され、光エンジンはよりコンパクトとなる。
【０１０６】
例えば「実質的に全ての光」又は「から実質的になる」等の、本明細書における用語「実質的に」は、当業者によって理解されるであろう。用語「実質的に」はまた、「全体的に」、「完全に」、「全て」などを伴う実施形態も含みうる。それゆえ、実施形態では、この形容詞はまた、実質的に削除されてもよい。適用可能な場合、用語「実質的に」はまた、９０％以上、例えば９５％以上、特に９９％以上、更に特には９９．５％以上であって１００％を含むことに関しうる。用語「有する（comprise）」は、用語「有する」が用語「からなる」を意味する実施形態をも含む。用語「及び／又は」は、「及び／又は」の前後に述べた項目の１以上に特に関連する。例えば、語句「項目１及び／又は項目２」及びこれに類似する語句は、項目１及び項目２のうちの１以上に関しうる。用語「有する（comprising）」は、実施形態において「からなる」を指す場合もあるが、他の実施形態においては、「少なくとも定義された種及び任意の１以上の他の種を含む」を指す場合もある。
【０１０７】
更に、明細書及び特許請求の範囲における第１、第２、第３などの用語は、同様の要素間で区別するために用いられており、必ずしも連続的又は時系列的な順を述べるために用いられているわけではない。このように使用される用語は適切な状況において相互に置換可能であり、本明細書に説明される発明の実施形態は、本明細書で述べられ又は説明された順序以外の順序で動作が可能である点を理解されたい。
【０１０８】
本明細書でのデバイスはとりわけ、動作中のものを述べている。当業者にとって明らかなように、発明は動作の方法や動作中のデバイスに限定されない。
【０１０９】
上述の実施形態は、発明を限定するものではなく、むしろ説明するものであり、当業者は添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多数の代替の実施形態を設計できる点に留意すべきである。特許請求の範囲において、いかなる括弧内の参照符号も、特許請求の範囲を限定するものとして解釈されてはならない。動詞「有する（to comprise）」及びその活用形は、請求項に記載される以外の要素やステップの存在を排除するものではない。要素の前に存在する冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、そのような要素が複数存在することを排除するものではない。発明はいくつかの個別要素を有するハードウェアによって実行されてもよく、また、好適にプログラムされたコンピュータで実行されてもよい。いくつかの手段を列挙するデバイスに関する請求項において、これらの手段のいくつかは、ハードウェアの同一のアイテムによって具体化されてもよい。単に特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されるからといって、利益を得るためにこれらの手段を組み合わせることができないということを意味するものではない。
【０１１０】
発明はまた、明細書で述べられ及び／又は添付図面に示された１以上の特徴を含むデバイスに適用される。発明はまた、明細書で述べられ及び／又は添付図面に示された１以上の特徴を含む方法又は工程に関する。
【０１１１】
本特許において述べられた種々の態様は、追加の利益をもたらすために組み合わせることができる。更に、当業者は、実施形態は組み合わせることができ、また３つ以上の実施形態を組み合わせることもできることを理解するであろう。更に、特徴のいくつかは１以上の分割出願の基礎を形成しうるものである。
【図１Ａ】
2019512843.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２Ａ】
2019512843.tif 000008
【図２Ｂ】
2019512843.tif 000009
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【国際調査報告】
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