(57)【要約】  【課題】ＣＲＩの高い暖色系白色光を供給するマルチチップ発光デバイスランプおよびこれを含む照明器具を提供する。  【解決手段】マルチチップ発光デバイス（ＬＥＤ）ランプが第１のダイマウント領域及び第２のダイマウント領域を上に含むサブマウントを含む。第１のダイマウント領域に第１のＬＥＤチップが、第２のダイマウント領域に第２のＬＥＤチップが取り付けらる。ＬＥＤランプは４つの異なる色のピークを含むスペクトル分布を有する光を発光して白色光を供給するように構成される。例えば、第１の変換材料が第１のＬＥＤチップを部分的に被覆し、第１の色の光の一部を吸収して第３の色の光を再発光するように構成され、第２の変換材料が第１のＬＥＤチップ及び／又は第２のＬＥＤチップを部分的に被覆し、第１の色の光及び／又は第２の色の光の一部を吸収して第４の色の光を再発光するように構成され得る。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の固体マルチチップ発光素子ランプと、
第２の固体マルチチップ発光素子ランプと、
前記第１の固体マルチチップ発光素子ランプおよび前記第２の固体マルチチップ発光素子ランプに電気的に結合された制御回路とを備える照明器具。
【請求項２】
前記制御回路が、前記第１の固体マルチチップ発光素子ランプおよび前記第２の固体マルチチップ発光素子ランプのそれぞれに駆動電流を別々に印加するように構成される請求項１に記載の照明器具。
【請求項３】
前記制御回路が、前記照明器具から出力される光の強度を制御するように構成される請求項２に記載の照明器具。
【請求項４】
前記制御回路が、照明器具から出力される光の色および色度をいずれも制御するように構成される請求項２または３に記載の照明器具。
【請求項５】
前記第１の固体マルチチップ発光素子ランプが第１の複数の固体発光素子を備え、前記第２の固体マルチチップ発光素子ランプが第２の複数の固体発光素子を備え、前記制御回路が前記第１の複数の固体発光素子の各発光素子および前記第２の複数の固体発光素子の各発光素子に駆動電流を別々に印加するように構成される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明器具。
【請求項６】
前記制御回路が、前記第１の複数の固体発光素子の各発光素子および前記第２の複数の固体発光素子の各発光素子に対してパルス幅変調制御を別々に行うように構成される請求項５に記載の照明器具。
【請求項７】
前記制御回路が、種々の固体発光素子への駆動電流の比を調整して前記器具から出力される光の強度、色、色度をいずれも制御するように構成される請求項５または６に記載の照明器具。
【請求項８】
固体シングルチップ発光素子ランプをさらに備え、前記第１の固体マルチチップ発光素子ランプ、前記第２の固体マルチチップ発光素子ランプ、および前記固体シングルチップ発光素子ランプのそれぞれが共通の取付部材に取り付けられる請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明器具。
【請求項９】
少なくとも４つの異なる色のピークを含むスペクトル分布を有する光を発光するように構成される固体ランプであって、
前記少なくとも４つの異なる色のピークのうち第１の色のピークを含む光を発光するように構成される第１の固体発光素子と、
前記少なくとも４つの異なる色のピークのうち第２の色のピークを含む光を発光するように構成される第２の固体発光素子と、
前記第１の固体発光素子を少なくとも部分的に被覆し、前記第２の固体発光素子を被覆しない第１の変換材料と、
前記第１の固体発光素子および前記第２の固体発光素子のそれぞれを少なくとも部分的に被覆する第２の変換材料とを備え、
前記第１の変換材料が、前記第１の発光素子が発した光を吸収し、これに反応して前記少なくとも４つの異なる色のピークのうち第３の色のピークを含む光を再発光するように構成され、
前記第２の変換材料が、前記第１の発光素子および前記第２の発光素子が発した光をい
ずれも吸収し、これに反応して前記少なくとも４つの異なる色のピークのうち第４の色のピークを含む光を再発光するように構成される固体ランプ。
【請求項１０】
前記第１の変換材料が前記第１の固体発光素子を部分的にのみ被覆する請求項９に記載の固体発光素子。
【請求項１１】
前記第２の変換材料が、前記第１の固体発光素子および前記第２の固体発光素子のうち少なくとも１つを部分的にのみ被覆する請求項９または１０に記載の固体発光素子。
【請求項１２】
前記４つの異なる色のピークのいずれとも異なる第５の色のピークを含む光を発光するように構成される第３の固体発光素子と、
前記第３の固体発光素子を少なくとも部分的に被覆し、前記第１の固体発光素子も前記第２の固体発光素子も被覆しない第３の変換材料とをさらに備え、
前記第３の変換材料が、前記第３の発光素子が発した光を吸収し、これに反応して前記少なくとも４つの異なる色のピークのうち少なくとも３つのピークとは異なる色のピークを含む光を再発光するように構成され、
前記第２の変換材料が前記第１の固体発光素子、前記第２の固体発光素子、および前記第３の固体発光素子のそれぞれを少なくとも部分的に被覆する請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項１３】
前記第１の変換材料および前記第２の変換材料がいずれも蛍光体を含む請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項１４】
前記第１の固体発光素子および前記第２の固体発光素子のそれぞれが共通の取付部材に取り付けられる請求項９乃至１３のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項１５】
演色評価数が少なくとも９０で、少なくとも約６０ルーメン毎ワットの光出力を有する請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項１６】
複数の異なるスペクトルピークを含むスペクトル分布を有する光を発光するように構成された固体ランプであって、
第１のスペクトルピークを有する光を発光するように構成される第１の固体発光素子と、
第２のスペクトルピークを含む光を発光するように構成される第２の固体発光素子と、
前記第１の固体発光素子および前記第２の固体発光素子のうち少なくとも１つの固体発光素子からの発光を受けるように配置される第１の半導体蛍光体と、
前記第１の固体発光素子および前記第２の固体発光素子のうち少なくとも１つの固体発光素子からの発光を受けるように配置される第２の半導体蛍光体とを備え、
前記第１の半導体蛍光体が、前記発光を吸収し、これに反応して第３のスペクトルピークを有する光を再発光するように構成され、
前記第２の半導体蛍光体が、前記発光を吸収し、これに反応して第４のスペクトルピークを有する光を再発光するように構成される固体ランプ。
【請求項１７】
前記第１のスペクトルピーク、前記第２のスペクトルピーク、前記第３のスペクトルピーク、および前記第４のスペクトルピークのそれぞれが可視領域にある請求項１６に記載の固体ランプ。
【請求項１８】
前記第１の半導体蛍光体および前記第２の半導体蛍光体がいずれもダイレクトバンドギャップ半導体蛍光体を含む請求項１６または１７に記載の固体ランプ。
【請求項１９】
前記第１の半導体蛍光体および前記第２の半導体蛍光体がいずれもその少なくとも一部が前記固体ランプ用の電気接点となる導電性半導体を含む請求項１６乃至１８のうちいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項２０】
前記第１の半導体蛍光体および前記第２の半導体蛍光体がいずれも量子井戸構造を有する請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項２１】
前記第１の半導体蛍光体および前記第２の半導体蛍光体がいずれも前記第１の固体発光素子および前記第２の固体発光素子のうち少なくとも１つに堆積される請求項１６乃至２０のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項２２】
前記第１の半導体蛍光体および前記第２の半導体蛍光体がいずれも前記第１の固体発光素子および前記第２の固体発光素子を覆って配置されたレンズの下に堆積される請求項１６乃至２０のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項２３】
前記第１の半導体蛍光体および前記第２の半導体蛍光体がいずれも前記第１の固体発光素子および前記第２の固体発光素子をいずれも支持する基板に堆積される請求項１６乃至２０のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項２４】
前記第１の半導体蛍光体および前記第２の半導体蛍光体がいずれも前記第１の固体発光素子および前記第２の固体発光素子のいずれとも部分的に重複する請求項１６乃至２２のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２００５年１月１０日に出願された米国特許出願第１１／０３２，３６３号明細書の一部継続出願で、かつそれからの優先権を主張するものであり、その開示は全体として参照により本明細書に援用される。
【技術分野】
【０００２】
発明の分野
本発明は半導体発光デバイスに関し、特に、波長変換材料を含むマルチチップ半導体発光デバイスおよびこれに関連する装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
発光ダイオードおよびレーザダイオードは、十分な電圧が印加されると光を発生させることができるよく知られる固体照明素子である。発光ダイオードおよびレーザダイオードは一般に、発光デバイス（「ＬＥＤ」）と呼ばれる。発光デバイスは一般に、サファイア、シリコン、炭化シリコン、ガリウム砒素等の基板に成長させたエピタキシャル層内に形成されたｐｎ接合を含んでいる。ＬＥＤにより発生した光の波長分布は一般に、ｐｎ接合を形成する材料およびデバイスの活性領域を構成する薄いエピタキシャル層の構造によって決まる。
【０００４】
典型的には、ＬＥＤチップは、基板と、基板に形成されたｎ型エピタキシャル領域と、ｎ型エピタキシャル領域に形成されたｐ型エピタキシャル領域とを含んでいる（またはその逆）。デバイスへの電圧の印加を容易にするために、アノードオーム接点がデバイスのＰ型領域（典型的には、露出されたｐ型エピタキシャル層）に形成され、カソードオーム接点がデバイスのｎ型領域（基板または露出されたｎ型エピタキシャル層など）に形成され得る。
【０００５】
例えば、従来の白熱灯および／または蛍光灯に代わるものとして、ＬＥＤが点灯／照明の用途に用いられ得る。このため、点灯によって照明された物体がさらに自然に見えるように、比較的高い演色評価数（ＣＲＩ）を有する白色光を発生させる光源の提供が求められることが多い。光源の演色評価数は、光源が発生させた光が広範囲の色を正確に照明する能力の客観的基準である。演色評価数は、単色光源に対しての実質上０から白熱光源に対しての１００近くまでの範囲にわたる。色品質尺度（ＣＱＳ：ｃｏｌｏｒ  ｑｕａｌｉｔｙ  ｓｃａｌｅ）は、光の質を評価するための別の客観的基準であり、同様に実質上０から１００近くまでの範囲にわたる。
【０００６】
さらに、特定の光源の色度は、その光源の「色点」と称されることがある。白色光源については、色度はその光源の「白色点」と称され得る。白色光源の白色点は、所定の温度まで熱せられた黒体放射体が発する光の色に相当する色度点の軌跡に沿ったものとなり得る。このため、白色点は、熱せられた黒体放射体が白色光源の色または色相に匹敵する温度である、光源の相関色温度（ＣＣＴ）によって識別され得る。白色光は、典型的には、約４０００〜８０００ＫのＣＣＴを有する。４０００のＣＣＴを有する白色光は、黄色がかった色をしている。８０００ＫのＣＣＴを有する白色光はこれよりも青みがかった色をしており、「寒色系の白色」と称され得る。「暖色系の白色」は、これよりも赤みがかった色をした約２６００Ｋ〜６０００ＫのＣＣＴを有する白色光を表すのに用いられ得る。
【０００７】
白色光を発生させるために、種々の色の光を発する多数のＬＥＤが用いられ得る。ＬＥＤが発した光は組み合わされて、所望の白色光の強度および／または色が生じ得る。例えば、赤色を発するＬＥＤ、緑色を発するＬＥＤ、青色を発するＬＥＤが同時に通電されると、その結果組み合わされた光は、構成する赤色光源、緑色光源、青色光源の相対強度によって、白色またはほぼ白色に見え得る。しかし、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを含むＬＥＤランプでは、構成するＬＥＤのスペクトルパワー分布が比較的狭くなり得る（例えば、半値全幅（ＦＷＨＭ）が約１０〜３０ｎｍ）。このようなランプを用いて高めの視感度効率および／または演色が実現可能となり得るが、高効率を得るのが困難な波長範囲（例えば、約５５０ｎｍ）が存在し得る。
【０００８】
さらに、単色ＬＥＤからの光は、蛍光体粒子などの波長変換材料によってＬＥＤを取り囲むことによって白色光に変換され得る。用語「蛍光体」は、ここでは、吸収から再発光までの遅延および含まれる波長に関係なく、ある波長の光を吸収し、異なる波長の光を再発光する任意の材料を指すのに使用され得る。このため、用語「蛍光体」は、ここでは、蛍光性および／または燐光性と呼ばれることのある材料を指すのに使用され得る。一般に、蛍光体は、短い波長の光を吸収し、長い波長の光を再発光する。このため、ＬＥＤが発する第１の波長の光の一部または全体が蛍光体粒子によって吸収され、蛍光体粒子はこれに反応して第２の波長の光を発光し得る。例えば、単色の青色を発するＬＥＤを、セリウムをドープしたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）などの黄色蛍光体によって取り囲むことがある。この結果得られる光は青色光および黄色光の組み合わせであり、観察者には白色に見え得る。
【０００９】
しかし、蛍光体をベースとした固体光源から生じる光は、ＣＲＩが比較的低いことがある。さらに、このような構成によって生じた白色光は白色に見え得るが、このような光が照明した物体は、光のスペクトルが限定されているために、自然な色に見えないことがある。例えば、黄色蛍光体で被覆した青色ＬＥＤからの光は可視スペクトルの赤色部分にエネルギーをほとんど持たないため、物体の赤色があまり照明されないことがある。この結果、このような光源の下で物体を見ると、不自然な色に見えることがある。したがって、赤色を発する蛍光体粒子をいくらか含ませて、光の演色特性を向上させること、つまり、光をより「暖かく」見せることが知られている。しかし、赤色を発する蛍光体粒子は、時間が経つにつれて、黄色を発する蛍光体粒子よりも激しく劣化する傾向にあり、光源の有効寿命を低下させ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、一般の照明用の改良されたＬＥＤ光源が継続的に必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明の概要
本発明の一部の実施形態による白色光を供給するマルチチップ発光デバイス（ＬＥＤ）ランプは、第１のダイマウント領域および第２のダイマウント領域を含むサブマウントを含んでいる。第１のダイマウント領域には第１のＬＥＤチップが取り付けられ、第２のダイマウント領域には第２のＬＥＤチップが取り付けられている。ＬＥＤランプは、少なくとも４つの異なる色のピークを含むスペクトル分布を有する光を発光し白色光を供給するように構成されている。一部の実施形態では、第１のＬＥＤチップおよび第２のＬＥＤチップは、同色の光を発光するように構成されている。他の実施形態では、第１のＬＥＤチップは第１の色の光を発光するように構成され、第２のＬＥＤチップは第２の色の光を発光するように構成されている。
【００１２】
一部の実施形態では、ランプは、第１のＬＥＤチップを少なくとも部分的に被覆する第
１の変換材料を含み、第１の色の光の少なくとも一部を吸収して第３の色の光を再発光するように構成され得る。さらに、ランプは、第１のＬＥＤチップおよび／または第２のＬＥＤチップを少なくとも部分的に被覆する第２の変換材料を含み、第１の色の光および／または第２の色の光の少なくと一部を吸収して第４の色の光を再発光するように構成され得る。一部の実施形態では、第１の変換材料および第２の変換材料の被覆は重複していないこともある。
【００１３】
他の実施形態では、第１の変換材料および第２の変換材料は、第１のＬＥＤチップおよび／または第２のＬＥＤチップが発光した光の波長よりも長い波長を有する光を再発光するように構成され得る。例えば、第１のＬＥＤチップは青色の波長範囲の光を発光するように構成され、第２のＬＥＤチップはシアンの波長範囲の光を発光するように構成され、第１の変換材料は黄色を発する蛍光体であり、第２の変換材料は赤色を発する蛍光体である。
【００１４】
一部の実施形態では、第１の変換材料は第１のＬＥＤチップ上の第１の半導体層であり、第２の変換材料は第２のＬＥＤチップ上の第２の半導体層であり得る。第１の半導体層および第２の半導体層は、第１のＬＥＤチップおよび第２のＬＥＤチップの量子井戸のバンドギャップよりも狭いバンドギャップをそれぞれ有し得る。第１の半導体層および／または第２の半導体層はさらに量子井戸構造を含み得る。
【００１５】
他の実施形態では、サブマウントはさらに第３のダイマウント領域を上に含み、ランプは第３のダイマウント領域に取り付けられた第３のＬＥＤチップを含み得る。第３のＬＥＤチップは、第３の色の光を発光するように構成され得る。変換材料が第１のＬＥＤチップを少なくとも部分的に被覆し、第１の色の光の少なくとも一部を吸収して第４の色の光を再発光するように構成され得る。
【００１６】
一部の実施形態では、第３のＬＥＤチップは、第２のＬＥＤチップの波長よりも長い波長を有する光を発光するように構成され得る。さらに、第２のＬＥＤチップは、第１のＬＥＤチップの波長よりも長い波長を有する光を発光するように構成され得る。変換材料は、第２のＬＥＤチップの波長と第３のＬＥＤチップの波長との間の波長を有する光を再発光するように構成され得る。
【００１７】
他の実施形態では、第１のＬＥＤチップは青色の波長範囲の光を発光するように構成され、第２のＬＥＤチップはシアンの波長範囲の光を発光するように構成され、第３のＬＥＤチップは赤色の波長範囲の光を発光するように構成され得る。
【００１８】
一部の実施形態では、変換材料は黄色を発する蛍光体であり得る。例えば、変換材料はイットリウムアルミニウムガーネットである。
他の実施形態では、第１のＬＥＤチップは約４４０〜４７０ｎｍのピーク波長の光を発光するように構成され、第２のＬＥＤチップは約４９５〜５１５ｎｍのピーク波長の光を発光するように構成され、第３のＬＥＤチップは約６１０〜６３０ｎｍのピーク波長の光を発光するように構成され得る。
【００１９】
一部の実施形態では、第１のＬＥＤチップと、第２のＬＥＤチップと、第３のＬＥＤチップと、変換材料とが発光する光の組み合わせが、約５５５ｎｍの平均波長を有し得る。また、第１のＬＥＤチップと、第２のＬＥＤチップと、第３のＬＥＤチップと、変換材料とが発光する光の組み合わせが、約２６００〜約６０００Ｋの色温度を有し得る。さらに、第１のＬＥＤチップと、第２のＬＥＤチップと、第３のＬＥＤチップと、変換材料とが発光する光の組み合わせが、約９０〜９９の演色評価数（ＣＲＩ）を有し得る。
【００２０】
本発明の他の実施形態では、白色光を供給する発光デバイス（ＬＥＤ）照明器具が、取付板と、取付板に取り付けられた複数のマルチチップＬＥＤランプとを含んでいる。複数のマルチチップＬＥＤランプはそれぞれが、取付板に取り付けられた第１のダイマウント領域および第２のダイマウント領域を上に含むサブマウントを含んでいる。第１のダイマウント領域には第１の色の光を発光するように構成された第１のＬＥＤチップが取り付けられ、サブマウントの第２のダイマウント領域には第２の色の光を発光するように構成された第２のＬＥＤチップが取り付けられている。複数のマルチチップＬＥＤランプのうち少なくとも１つが、少なくとも４つの異なる色のピークを含むスペクトル分布を有する光を発光して白色光を供給するように構成されている。
【００２１】
一部の実施形態では、複数のマルチチップＬＥＤランプのうち少なくとも１つが第１の変換材料および第２の変換材料をさらに含み得る。第１の変換材料は第１のＬＥＤチップを少なくとも部分的に被覆し、第１の色の光の少なくとも一部を吸収して第３の色の光を再発光するように構成され得る。第２の変換材料は、第１のＬＥＤチップおよび／または第２のＬＥＤチップを少なくとも部分的に被覆し、第１の色の光および／または第２の色の光の少なくとも一部を吸収して第４の色の光を再発光するように構成され得る。
【００２２】
他の実施形態では、複数のマルチチップＬＥＤランプのうち少なくとも１つが、サブマウントの第３のダイマウント領域に取り付けられた第３の色の光を発光するように構成された第３のＬＥＤチップをさらに含み得る。さらに、変換材料が第１のＬＥＤチップを少なくとも部分的に被覆し、第１の色の光の少なくとも一部を吸収して第４の色の光を再発光するように構成され得る。
【００２３】
一部の実施形態では、複数のマルチチップＬＥＤランプのそれぞれの第１のＬＥＤチップ、第２のＬＥＤチップおよび第３のＬＥＤチップが、個々にアドレス指定が可能である。さらに、ＬＥＤ照明器具は、複数のマルチチップＬＥＤランプに電気的に結合された制御回路をさらに含み得る。制御回路は、複数のマルチチップＬＥＤランプのそれぞれの第１のＬＥＤチップ、第２のＬＥＤチップおよび第３のＬＥＤチップにそれぞれ第１の駆動電流、第２の駆動電流、第３の駆動電流を所定の電流比で印加するように構成され得る。例えば、制御回路は、所望の色の組み合わせおよび／または色点を実現するために、ＬＥＤチップの輝度および／または波長および／または変換材料からの変換された光の輝度および／または波長によって決まる比で、第１のＬＥＤチップ、第２のＬＥＤチップ、第３のＬＥＤチップ、および／または第４のＬＥＤチップに第１の駆動電流、第２の駆動電流、第３の駆動電流、および／または第４の駆動電流を別々に印加するように構成され得る。このため、第１のＬＥＤチップと、第２のＬＥＤチップと、第３のＬＥＤチップと、蛍光体の被膜とが発光する光の組み合わせが、約２６００Ｋ〜約６０００Ｋの色温度、約５５５ｎｍの平均波長、および／または約９５の演色評価数（ＣＲＩ）を有し得る。
【００２４】
他の実施形態では、照明器具は、取付板に複数のマルチチップＬＥＤランプに隣接して取り付けられた少なくとも１つのシングルチップＬＥＤランプをさらに含み得る。
本発明のさらに他の実施形態では、白色光を供給するマルチチップ発光デバイス（ＬＥＤ）ランプが、第１のダイマウント領域および第２のダイマウント領域を上に含むサブマウントを含んでいる。第１のダイマウント領域には青色ＬＥＤチップが取り付けられ、第１のバイアス電流に応じて青色の波長範囲の光を発光するように構成されている。第２のダイマウント領域にはシアンＬＥＤチップが取り付けられ、第２のバイアス電流に応じて赤色の波長範囲の光を発光するように構成されている。蛍光体材料が青色ＬＥＤチップを少なくとも部分的に被覆し、青色の波長範囲の光の少なくとも一部を黄色の波長範囲の光に変換するように構成されている。
【００２５】
一部の実施形態では、第２の蛍光体材料がシアンＬＥＤチップを少なくとも部分的に被
覆し、シアンの波長範囲の光の少なくとも一部を赤色の波長範囲の光に変換するように構成され得る。
【００２６】
他の実施形態では、赤色ＬＥＤチップが第３のダイマウント領域に取り付けられ、第３のバイアス電流に応じてシアンの波長範囲の光を発光するように構成され得る。
本発明のまたさらに他の実施形態では、青色ＬＥＤチップ、シアンＬＥＤチップ、赤色ＬＥＤチップを有する多素子発光デバイス（ＬＥＤ）ランプの動作方法が、青色ＬＥＤチップ、シアンＬＥＤチップおよび赤色ＬＥＤチップに第１の駆動電流、第２の駆動電流、第３の駆動電流を別々に印加する工程を含む。これにより、青色ＬＥＤチップ、シアンＬＥＤチップおよび赤色ＬＥＤチップが発した光の組み合わせが、約２６００Ｋ〜約６０００Ｋの色温度、約５５５ｎｍの平均波長、および／または約９０〜９９の演色評価数（ＣＲＩ）を有する白色光を供給し得る。
【００２７】
本発明のまたさらに他の実施形態では、白色光を供給するマルチチップ発光デバイス（ＬＥＤ）ランプが、ダイマウント領域を上に含むサブマウントと、ダイマウント領域に取り付けられ第１の色の光を発光するように構成されたＬＥＤチップと、ＬＥＤチップ上の半導体層とを含んでいる。半導体層は、第１の色の光の少なくとも一部を吸収して別の色の光を再発光するように構成されている。半導体層は、ＬＥＤチップの量子井戸のバンドギャップよりも狭いバンドギャップを有する直接遷移半導体材料であり得る。一部の実施形態では、半導体層は量子井戸構造を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
図面の簡単な説明
【図１Ａ】本発明の一部の実施形態による発光デバイス照明器具を示す上面図である。
【図１Ｂ】本発明のさらに他の実施形態による発光デバイス照明器具を示す上面図である。
【図２Ａ】本発明の一部の実施形態による発光デバイスランプを示す上面図である。
【図２Ｂ】本発明の一部の実施形態による発光デバイスランプを示す上面図である。
【図２Ｃ】本発明の一部の実施形態による発光デバイスランプを示す上面図である。
【図２Ｄ】本発明の一部の実施形態による発光デバイスランプを示す上面図である。
【図３Ａ】本発明のさらに他の実施形態による発光デバイスランプを示す上面図である。
【図３Ｂ】本発明のさらに他の実施形態による発光デバイスランプを示す上面図である。
【図３Ｃ】本発明のさらに他の実施形態による発光デバイスランプを示す上面図である。
【図３Ｄ】本発明のさらに他の実施形態による発光デバイスランプを示す上面図である。
【図３Ｅ】本発明のさらに他の実施形態による発光デバイスランプを示す上面図である。
【図３Ｆ】本発明のさらに他の実施形態による発光デバイスランプを示す上面図である。
【図４Ａ】本発明の一部の実施形態による発光デバイスランプ内の個々の発光デバイスが発した光のスペクトル分布を示すグラフである。
【図４Ｂ】本発明の一部の実施形態による発光デバイスランプ内の個々の発光デバイスが発した光のスペクトル分布を示すグラフである。
【図５】本発明の一部の実施形態による発光デバイスランプが発した光の色度を示す色度図である。
【図６】本発明の一部の実施形態による発光デバイスランプの動作方法を示すフローチャートである。
【図７Ａ】本発明のまたさらに他の実施形態による発光デバイスランプを示す側面図である。
【図７Ｂ】本発明のまたさらに他の実施形態による発光デバイスランプを示す側面図である。
【図７Ｃ】本発明のまたさらに他の実施形態による発光デバイスランプを示す側面図である。
【図７Ｄ】本発明のまたさらに他の実施形態による発光デバイスランプを示す側面図である。
【図８】本発明のまたさらに他の実施形態による発光デバイスランプで使用するための直接遷移半導体蛍光体層の特性を示すエネルギー準位図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
発明の実施形態の詳細な説明
本発明の実施形態を示した添付の図面を参照して、本発明をさらに完全に説明する。しかし、本発明は多くの様々な形で具体化することが可能であり、ここに示す実施形態に限定することを意図していない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が十分かつ完全なものとなり、当業者に本発明の範囲を完全に伝えるものとなるように提供される。図面では、層および領域の大きさおよび相対的な大きさを、明確化のために誇張して示し得る。同一の番号は、全体にわたり同一の要素を指している。
【００３０】
層、領域、または基板などの要素が別の要素の「上に」あるとして言及する場合、これは他の要素の上に直接存在する可能性もあること、または介在する要素が存在し得ることが理解される。面などの要素の一部を「内側の」として言及する場合、これは要素の他の部分よりも装置の外側から遠い位置にあることが理解される。さらに、「下方に」または「上方にある」などの相対名辞は、ここでは、図示したように、基板または基層を基準としたある層または領域と別の層または領域との関係を説明するために使用され得る。これらの用語は、図面に示した装置の向きのほかに様々な向きを包含することを意図するものであることが理解される。最後に、用語「直接」は、介在する要素がないことを意味する。ここで用いる用語「および／または」は、１つ以上の列挙した関連項目のいかなる組み合わせもすべて含めるものである。
【００３１】
用語、第１の、第２の等は、ここでは、種々の要素、部材、領域、層、および／または部分を説明するのに使用され得るが、これらの要素、部材、領域、層、および／または部分はこれらの用語に限定されないことが理解される。これらの用語は、単に、ある要素、部材、領域、層、または部分を、別の領域、層、または部分と区別するために使用されるものである。このため、以下に説明する第１の要素、部材、領域、層、または部分は、本発明の教示から逸脱することなく、第２の要素、部材、領域、層、または部分と称される可能性もある。
【００３２】
本発明の理想的な実施形態の概略図である断面図、斜視図、および／または平面図を参照して、本発明の実施形態をここに説明する。このため、例えば、製造技術および／または製造公差の結果生じた図面の形状からの変形が予期される。したがって、本発明の実施形態は、ここに示す領域の特定の形状に限定されることを意図するものではなく、例えば製造した結果生じた形状のずれも含めることとする。例えば、長方形として示しまたは説明した領域が、典型では、通常の製造公差により丸みのある特徴または曲線状の特徴を有することになる。このため、図示の領域は事実上は概略であり、これらの形状はデバイスのある領域の正確な形状を示すことを意図したものではなく、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。
【００３３】
ここで使用する用語（技術用語および科学用語を含む）はすべて、特に定義されない限り、本発明が属する技術分野の当業者が通常理解するものと同一の意味を有する。一般に使用される辞書で定義されているような用語は、関連技術および本明細書の文脈での意味に相当する意味を有すると解釈されること、ここで特に定義しない限り、理想化された意味または過度に形式的な意味に解釈されないことがさらに理解される。
【００３４】
ここで使用する用語「半導体発光デバイス」および／または「ＬＥＤ」は、シリコン、
炭化シリコン、窒化ガリウム、および／または他の半導体材料を含み得る一層以上の半導体層を含む発光ダイオード、レーザダイオード、および／または他の半導体デバイスを含み得る。発光デバイスは、サファイア、シリコン、炭化シリコン、および／または別のマイクロエレクトロニクス基板などの基板を含むこともあり、含まないこともある。発光デバイスは、金属層および／または他の導電層を含み得る一層以上のコンタクト層を含み得る。一部の実施形態では、紫外発光ダイオード、青色発光ダイオード、シアン発光ダイオード、および／または緑色発光ダイオードを提供し得る。赤色ＬＥＤおよび／またはアンバーＬＥＤも提供し得る。半導体発光デバイスの設計および製造は当業者によく知られており、ここで詳細に説明する必要はない。
【００３５】
例えば、半導体発光デバイスは、Ｎ．Ｃ．、ダーラム（Ｄｕｒｈａｍ）のクリー社（Ｃｒｅｅ，Ｉｎｃ．）により製造され販売されているデバイスなどの炭化シリコン基板に形成された窒化ガリウムをベースとしたＬＥＤまたはレーザでもよい。本発明の一部の実施形態は、米国特許第６，２０１，２６２号明細書、米国特許第６，１８７，６０６号明細書、米国特許第６，１２０，６００号明細書、米国特許第５，９１２，４７７号明細書、米国特許第５，７３９，５５４号明細書、米国特許第５，６３１，１９０号明細書、米国特許第５，６０４，１３５号明細書、米国特許第５，５２３，５８９号明細書、米国特許第５，４１６，３４２号明細書、米国特許第５，３９３，９９３号明細書、米国特許第５，３３８，９４４号明細書、米国特許第５，２１０，０５１号明細書、米国特許第５，０２７，１６８号明細書、米国特許第５，０２７，１６８号明細書、米国特許第４，９６６，８６２号明細書、および／または米国特許第４，９１８，４９７号明細書に記載されているようなＬＥＤおよび／またはレーザを使用してもよく、これらの開示は、ここで完全に説明されたかのように参照によって本明細書に援用される。「Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｔｈｅｒｅｆｏｒ」という表題の米国特許出願公開第２００２／０１２３１６４  Ａ１号明細書のほか、２００３年１月９日に公開された「Ｇｒｏｕｐ  ＩＩＩ  Ｎｉｔｒｉｄｅ  Ｂａｓｅｄ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ
Ｗｉｔｈ  ａ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ  ａｎｄ  Ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ，Ｇｒｏｕｐ  ＩＩＩ  Ｎｉｔｒｉｄｅ  Ｂａｓｅｄ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ａｎｄ  Ｇｒｏｕｐ  ＩＩＩ  Ｎｉｔｒｉｄｅ  Ｂａｓｅｄ  Ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」という表題の米国特許出願公開第２００３／０００６４１８  Ａ１号明細書に、他の適したＬＥＤおよび／またはレーザが記載されている。さらに、その開示が完全に説明されたかのように参照によってここに援用される、「Ｐｈｏｓｐｈｏｒ−Ｃｏａｔｅｄ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｔａｐｅｒｅｄ  Ｓｉｄｅｗａｌｌｓ  ａｎｄ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ
Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｔｈｅｒｅｆｏｒ」という表題の米国特許出願公開第２００４／００５６２６０  Ａ１号明細書に記載されているような蛍光体を被覆させたＬＥＤについても、本発明の実施形態において使用するのに適し得る。ＬＥＤおよび／またはレーザは、基板を通して発光が起こるように動作するようにも構成され得る。
【００３６】
本発明の一部の実施形態は、マルチチップＬＥＤランプと、埋め込み型の照明つまり「缶（ｃａｎ）」照明など関連の高輝度用照明器具とを提供する。本発明の一部の実施形態によるＬＥＤ照明器具は、さらに長い寿命および／または高いエネルギー効率を提供し、白熱光源および／または蛍光光源などの従来の光源に匹敵する白色光出力を提供し得る。さらに、本発明の一部の実施形態によるＬＥＤ照明器具は、同様の器具の大きさを維持しつつ、従来の光源の輝度出力、性能、および／またはＣＲＩに匹敵し得るもの、および／またはこれらを超え得るものである。
【００３７】
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の一部の実施形態によるＬＥＤ照明器具を図示したもの
である。ここで図１Ａを参照すると、照明器具１００ａが、多数のマルチチップＬＥＤランプ１１０が取り付けられた取付板１０５を含んでいる。取付板１０５は円形として示してあるが、他の形状で提供してもよい。ここで使用される「マルチチップＬＥＤランプ」は、それぞれが同色または異なる色の光を発光するように構成されかつ共通の基板またはサブマウントに取り付けられた少なくとも２つのＬＥＤチップを含んでいる。図１Ａに示すように、各マルチチップＬＥＤランプ１１０は、共通のサブマウント１０１に取り付けられた４つのＬＥＤチップ１０３を含んでいる。一部の実施形態では、１つ以上のマルチチップＬＥＤランプ１１０が、構成するＬＥＤチップ１０３がそれぞれ発した光の色の組み合わせに基づく白色光を供給するように構成され得る。例えば、１つ以上のマルチチップＬＥＤランプ１１０は、少なくとも４つの異なる色のピークを含むスペクトル分布を有する（つまり、少なくとも４つの異なる色の光に相当する波長範囲で局所的なピーク波長を有する）光を発光して白色光を供給するように構成され得る。本発明の一部の実施形態によるマルチチップランプにおけるＬＥＤの色の組み合わせの例を、図２Ａ〜２Ｄおよび図３Ａ〜３Ｅを参照して以下に挙げる。マルチチップランプ１１０は、取付板１０５の上に、照明器具１００ａが所望のパターンの光を出力するような群および／または他の配列にまとめられ得る。
【００３８】
図１Ａをさらに参照すると、照明器具１００ａは、各マルチチップＬＥＤランプ１１０に電気的に結合された制御回路１５０ａをさらに含んでいる。制御回路は、各ランプ１１０の個々のＬＥＤチップ１０３に駆動電流を別々に印加することによりランプ１１０を稼動するように構成されている。つまり、各ランプ１１０のＬＥＤチップ１０３はそれぞれ、制御回路１５０ａによって別々にアドレス指定されるように構成され得る。例えば、制御回路１５０ａは、制御信号に応じて個々のＬＥＤチップ１０３のそれぞれにオン駆動電流を別々に印加するように構成された電流供給回路と、電流供給回路に制御信号を選択的に供給するように構成された制御システムとを含み得る。ＬＥＤが電流制御型デバイスであるため、ＬＥＤが発した光の強度はＬＥＤを通って供給される電流量に関係する。例えば、所望の強度および／または混色を実現するためにＬＥＤを流れる電流を制御するある一般的な方法は、ＬＥＤにパルスを交互に送り全電流「オン」状態の後にゼロ電流「オフ」状態とするパルス幅変調（ＰＷＭ）方式である。このように、制御回路１５０ａは、当技術分野ではよく知られるような１つ以上の制御方式を用いてＬＥＤチップ１０３に流れる電流を制御するように構成され得る。
【００３９】
図１Ａには示していないが、照明器具１００ａはさらに、ＬＥＤチップ１０３が発する熱を拡散および／または除去するための１つ以上の熱拡散部材および／またはヒートシンクを含み得る。例えば、熱拡散部材は、照明器具１００ａのＬＥＤチップ１０３が発生させた熱を伝導させ、取付板１０５の領域全体に伝導熱を拡散して、照明器具１００ａの熱の不均一性を減少させる領域を有しかつこのように構成された熱伝導材料のシートを含み得る。熱拡散部材は、固体材料でもよく、蜂の巣状または他の網目状の材料でもよく、グラファイトなどの異方性の熱伝導材料でもよく、および／または他の材料でもよい。
【００４０】
図１Ｂは、本発明のさらに他の実施形態によるＬＥＤ照明器具１００ｂを図示したものである。図１Ｂに示すように、照明器具１００ｂは、取付板１０５と、所望の光出力を供給するために選択された、図１ＡのＬＥＤ照明器具１００ａのものと同様の配列および／またはパターンを成して取付板１０５に取り付けられた複数のマルチチップＬＥＤランプ１１０とを含んでいる。照明器具１００ｂはさらに、取付板１０５にマルチチップランプ１１０と組み合わせて取り付けられた１つ以上のシングルチップＬＥＤランプを含んでいる。ここで使用する「シングルチップＬＥＤランプ」とは、ＬＥＤチップを１つのみ含むＬＥＤランプを指すものである。例えば、マルチチップＬＥＤランプのシングルチップＬＥＤランプに対する比が２：１から４：１までとなるように、１つのシングルチップＬＥＤランプがマルチチップＬＥＤランプの各グループに含められ得る。しかし、所望の色点
により、この比はこれよりも高くてもよく低くてもよい。
【００４１】
さらに詳細には、図１Ｂに示すように、照明器具１００ｂは２つのシングルチップＬＥＤランプ１０６ｒおよび１０６ｃを含んでいる。ランプ１０６ｒは赤色の波長範囲（例えば、６１０〜６３０ｎｍ）の光を発光するように構成され、ランプ１０６ｃはシアンの波長範囲（例えば、４８５〜５１５ｎｍ）の光を発光するように構成されている。しかし、他の色の光を発光するように構成されたシングルチップＬＥＤランプも、本発明の一部の実施形態による照明器具に設けてよい。シングルチップＬＥＤランプ１０６ｒおよび／またはシングルチップＬＥＤランプ１０６ｃは、照明器具１００ｂが出力した光のＣＲＩおよび／またはＣＣＴを調整するのに使用され得る。例えば、ランプ１０６ｒは、照明器具１００ｂが供給した光全体が「より暖色系」の白色光に見えるように赤色の波長範囲の光を加えるのに使用され得る。さらに詳細には、ＬＥＤ照明器具１００ｂが出力した白色光は、約２６００度ケルビン（Ｋ）から約６０００Ｋの範囲の色温度を有し得る。追加のシングルチップＬＥＤランプについても、出力光のＣＲＩおよび／またはＣＣＴを調整し、および／または白色を発光するマルチチップＬＥＤランプの有色シングルチップＬＥＤランプに対する特定の比をもたらすような所望のパターンを成して、取付板１０５に取り付けられ得る。
【００４２】
図１Ａを参照して上述したものと同様に、照明器具１００ｂについても、シングルチップＬＥＤランプ１０６ｒおよび１０６ｃのほかマルチチップＬＥＤランプ１１０のそれぞれに電気的に結合された制御回路１５０ｂを含んでいる。制御回路１５０ｂは、例えば、ＰＷＭおよび／または当技術分野でよく知られる他の制御方式を用いて、マルチチップランプ１１０のＬＥＤチップ１０３および／またはシングルチップＬＥＤランプ１０６ｒおよび／またはシングルチップＬＥＤランプ１０６ｃに駆動電流を別々に印加し、これにより供給される光の強度を別々に制御するように構成されている。さらに、図１Ｂには示していないが、照明器具１００ｂはさらに、図１Ａを参照して上述したように、シングルチップＬＥＤランプおよび／またはマルチチップＬＥＤランプが発した熱を拡散および／または除去するための１つ以上の熱拡散部材をさらに含み得る。
【００４３】
ＬＥＤ照明器具１００ａおよび／またはＬＥＤ照明器具１０ｂなどの本発明の一部の実施形態によるＬＥＤ照明器具は、多くの特徴および／または便益を提供し得る。例えば、本発明の一部の実施形態による多数のマルチチップランプを含むＬＥＤ照明器具は、所定のＣＲＩについて比較的高い視感度効率（ルーメン毎ワットで表す）を提供し得る。さらに詳細には、従来の照明器具は９０のＣＲＩについて１０〜２０ルーメン毎ワットを提供するが、本発明の一部の実施形態によるＬＥＤ照明器具は同一のＣＲＩについて６０〜８５ルーメン毎ワットを提供し得る。さらに、本発明の一部の実施形態によるＬＥＤ照明器具は、従来の照明器具よりも高いルーメン毎ワット毎平方インチをもたらし得る。このため、本発明の一部の実施形態によるマルチチップＬＥＤランプを含む照明器具は、比較に値するシングルチップランプを含むものよりもコストが高くなり得るが、ルーメン毎のコストは非常に低くなり得る。また、ＣＲＩは、シングルチップＬＥＤランプの色とマルチチップＬＥＤランプとの様々な組み合わせを用いることにより調整され得る。例えば、白色を発するＬＥＤランプのシングルチップ有色ＬＥＤランプに対する比は、器具の大きさ、所望のＣＲＩ、および／または所望の色点により、約２：１から約４：１であり得る。さらに大きい面積のトロファー器具については、約１０：１よりも大きな比が望ましいこともある。さらに、本発明の一部の実施形態によるＬＥＤランプおよび／または照明器具は既製製品を用いて製造でき、このため製造の費用効果が高くなり得る。
【００４４】
図１Ａおよび図１Ｂは本発明の一部の実施形態によるＬＥＤ照明器具の例を図示したものであるが、本発明はこのような構成に限定されないことが理解される。例えば、図１Ａおよび図１Ｂでは制御回路１５０ａおよび／または１５０ｂを取付板１０５のＬＥＤチッ
プ１０３と同一の面に取り付けて示したが、本発明の一部の実施形態では、これらを取付板１０５の反対面つまり裏面に取り付けてもよく、および／または別個のエンクロージャ中に設けてもよいことが理解される。さらに、例えば、所望の光出力により、これよりも少ないかまたは多いマルチチップＬＥＤランプおよび／またはシングルチップＬＥＤランプを取付板１０５に取り付けてもよい。また、ランプ毎に４つのＬＥＤチップ１０３を含むマルチチップランプ１１０を参照して示したが、ランプ毎にこれよりも少ないかまたは多いＬＥＤチップを備えたマルチチップランプも、本発明の一部の実施形態によるマルチチップＬＥＤ照明器具で用いてよい。さらに、マルチチップＬＥＤランプ１１０は、すべてが同一である必要はない。例えば、マルチチップＬＥＤランプのなかには赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、および青色ＬＥＤチップを含むものがあってもよく、２つの青色ＬＥＤチップおよび１つの赤色ＬＥＤチップを含むものがあってもよい。マルチチップＬＥＤランプの追加の構成を図２Ａ〜２Ｄおよび３Ａ〜３Ｅを参照して以下にさらに詳細に説明する。
【００４５】
図２Ａ〜２Ｄは、本発明の一部の実施形態による照明器具で使用され得るマルチチップＬＥＤランプの例を図示したものである。ここで図２Ａを参照すると、マルチチップＬＥＤランプ２００が、第１のダイマウント領域２０２ａおよび第２のダイマウント領域２０２ｂを含む共通の基板またはサブマウント２０１を含んでいる。ダイマウント領域２０２ａおよび２０２ｂはそれぞれが、発光ダイオード、有機発光ダイオード、および／またはレーザダイオードなどのＬＥＤチップを受けるように構成されている。図２Ａに示すように、サブマウント２０１のダイマウント領域２０２ａおよび２０２ｂにはそれぞれ第１のＬＥＤチップ２０３ｂおよび第２のＬＥＤチップ２０３ｇが取り付けられている。例えば、ＬＥＤチップ２０３ｂおよび／またはＬＥＤチップ２０３ｇは、クリー社（Ｃｒｅｅ，Ｉｎｃ．）製のＥＺＢｒｉｇｈｔ（登録商標）ＬＥＤチップであり得る。さらに詳細には、図２Ａに示すように、第１のＬＥＤチップ２０３ｂは青色の波長範囲（つまり、４４０〜４７０ｎｍ）の光を発光するように構成された青色ＬＥＤチップであり、第２のＬＥＤチップ２０３ｇは緑色の波長範囲（つまり、４９５〜５７０ｎｍ）の光を発光するように構成された緑色ＬＥＤチップである。青色ＬＥＤチップ２０３ｂおよび／または緑色ＬＥＤチップ２０３ｇは、本発明の譲受人であるクリー社（Ｃｒｅｅ，Ｉｎｃ．）から入手できるＩｎＧａＮをベースとした青色ＬＥＤチップおよび／または緑色ＬＥＤチップであってよい。
【００４６】
さらに、図２Ａに示すように、１つ以上の光変換材料が青色ＬＥＤチップ２０３ｂを少なくとも部分的に被覆している。さらに詳細には、黄色を発する蛍光体２０６ｙおよび赤色を発する蛍光体２０６ｒが、青色ＬＥＤチップ２０３ｂを少なくとも部分的に被覆している。黄色を発する蛍光体２０６ｙは、青色ＬＥＤチップ２０３ｂが発した光の少なくとも一部を吸収して黄色の波長範囲の光を再発光するように構成され、赤色を発する蛍光体２０６ｒは、青色ＬＥＤチップ２０３ｂが発した光の少なくとも一部を吸収して赤色の波長範囲の光を再発光するように構成されている。このようにして、青色ＬＥＤチップ２０３ｂおよび緑色ＬＥＤチップ２０３ｇは、白色光がＬＥＤランプ２００によって出力されるように、図１Ａの制御回路１５０ａなどの制御回路によって別々に通電されおよび／または駆動され得る。代わりに、一部の実施形態では、青色ＬＥＤチップ２０３ｂが黄色を発する蛍光体２０６ｙによってのみ被覆され、ＬＥＤチップ２０３ｇが赤色を発する蛍光体２０６ｒによって少なくとも部分的に被覆されたシアンＬＥＤチップであってもよい。このように、図２ＡのマルチチップＬＥＤランプ２００は、４つの異なる色の光を発して白色光を供給するように構成された２つのＬＥＤチップ２０３ｂおよび２０３ｇを含んでいる。
【００４７】
図２Ｂは、第１のダイマウント領域２０２ａと、第２のダイマウント領域２０２ｂと、第３のダイマウント領域２０２ｃと、ダイマウント領域２０２ａ、ダイマウント領域２０
２ｂ、ダイマウント領域２０２ｃのそれぞれに取り付けられた青色ＬＥＤチップ２０３ｂと、緑色ＬＥＤチップ２０３ｇと、赤色ＬＥＤチップ２０３ｒとを有する共通のサブマウント２０１を含む本発明の一部の実施形態によるＬＥＤランプ２０５を図示したものである。赤色ＬＥＤチップ２０３ｒは赤色の波長範囲（つまり、６１０〜６３０ｎｍ）の光を発光するように構成され、エピスター（Ｅｐｉｓｔａｒ）、オスラム（Ｏｓｒａｍ）等から入手できるＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤチップであり得る。ＬＥＤランプ２０５はさらに、図２ＢにシアンＬＥＤチップ２０３ｃとして示すように、第４のダイマウント領域２０２ｄと、第４のダイマウント領域２０２ｄに取り付けられた第４のＬＥＤチップとを含んでいる。シアンＬＥＤチップ２０３ｃは、シアンの波長範囲（つまり、４８５〜５１５ｎｍ）の光を発光するように構成されている。青色ＬＥＤチップ２０３ｂ、緑色ＬＥＤチップ２０３ｇ、赤色ＬＥＤチップ２０３ｒおよびシアンＬＥＤチップ２０３ｃは、発光された光の組み合わせがＬＥＤランプ２０５から白色光出力をもたらし得るように、制御回路によって別々に通電されおよび／または駆動され得る。ＬＥＤランプ２０５からの白色光出力は、図２ＡのＬＥＤランプ２００と比較すると、シアンの波長範囲で得られる追加の光をも含んでいる。つまり、第４のＬＥＤチップ２０３ｃは、ＬＥＤランプ２０５の演色および／または効率を特定の波長範囲において向上させるのに使用され得る。しかし、ＬＥＤランプ２０５の所望の白色光出力によって、アンバーの波長範囲などの他の波長範囲の光を発するように構成されたＬＥＤチップが第４のダイマウント領域３０２ｄに取り付けられてもよいことが理解される。
【００４８】
図２Ｃは、ここでも３つのダイマウント領域２０２ａ、２０２ｂ、および２０２ｃを有する共通のサブマウント２０１を含むＬＥＤランプ２１０を示したものである。しかし、図２Ｃでは、３つの青色ＬＥＤチップ２０３ｂ、２０３ｂ’、および２０３ｂ’’がダイマウント領域２０２ａ、２０２ｂおよび２０２ｃにそれぞれ取り付けられている。さらに、異なる変換材料が、青色ＬＥＤチップ２０３ｂ、２０３ｂ’、および２０３ｂ’’のそれぞれを少なくとも部分的に被覆している。さらに詳細には、図２Ｃに示すように、黄色を発する蛍光体２０６ｙが青色ＬＥＤチップ２０３ｂを少なくとも部分的に被覆し、赤色を発する蛍光体２０６ｒが青色ＬＥＤチップ２０３ｂ’を少なくとも部分的に被覆し、緑色を発する蛍光体発２０６ｇが青色ＬＥＤチップ２０３ｂ’’を少なくとも部分的に被覆している。例えば、黄色を発する蛍光体２０６ｙは、粉末状にされ、および／または粘性の接着剤に化合されたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）結晶を含み得る。黄色を発する蛍光体２０６ｙは、青色ＬＥＤチップ２０３ｂが発した青色光により光励起されるとルミネセンスを示すように構成され得る。つまり、黄色を発する蛍光体２０６ｙは、青色ＬＥＤチップ２０３ｂが発した光の少なくとも一部を吸収して黄色の波長範囲（つまり、５７０〜５９０ｎｍ）の光を再発光するように構成されている。同様に、赤色を発する蛍光体２０６ｒは、青色ＬＥＤチップ２０３ｂ’が発した光の少なくとも一部を吸収して赤色の波長範囲（つまり、６１０〜６３０ｎｍ）の光を再発光するように構成され、緑色を発する蛍光体２０６ｇは、青色ＬＥＤチップ２０３ｂ’’が発した光の少なくとも一部を吸収して緑色の波長範囲（つまり、４９５〜５７０ｎｍ）の光を再発光するように構成されている。このため、３つの青色ＬＥＤチップ２０３ｂ、２０３ｂ’、および２０３ｂ’’が発した光と、蛍光体２０６ｙ、２０６ｒ、２０６ｇが発した光との組み合わせが、ＬＥＤランプ２１０から白色光出力を供給し得る。
【００４９】
図２Ｄは、本発明のさらに他の実施形態によるＬＥＤランプ２１５を示したものである。ＬＥＤランプ２１５は、同様に、３つのダイマウント領域２０２ａ、２０２ｂ、および２０２ｃを有する共通のサブマウント２０１を含んでいる。サブマウント３０１のダイマウント領域２０２ａおよび２０２ｂには、２つの青色ＬＥＤチップ２０３ｂおよび２０３ｂ’がそれぞれ取り付けられている。さらに、第３のダイマウント領域２０２ｃには、赤色ＬＥＤチップ２０３ｒが取り付けられている。黄色を発する蛍光体２０６ｙとして示した変換材料が、青色ＬＥＤチップ２０３ｂを少なくとも部分的に被覆している。同様に、
緑色を発する蛍光体２０６ｇとして示した別の変換材料が、青色ＬＥＤチップ２０３ｂ’を少なくとも部分的に被覆している。しかし、赤色ＬＥＤチップ２０３ｒには、黄色を発する蛍光体２０６ｙおよび緑色を発する蛍光体２０６ｇは設けられていない。このため、青色ＬＥＤチップ２０３ｂおよび２０３ｂ’が発した光と、黄色を発する蛍光体２０６ｙおよび緑色を発する蛍光体２０６ｇが発した光との組み合わせが白色光を供給し、赤色ＬＥＤチップ２０３ｒが発した光が光の演色特性を向上させ得る。つまり、赤色ＬＥＤチップ２０３ｒからの光を加えることにより、ＬＥＤランプ２１５が出力する光をさらに「暖色に」見せることが可能となる。代わりに、一部の実施形態では、ＬＥＤチップ２０３ｒを緑色ＬＥＤチップとし、蛍光体２０６ｇを赤色を発する蛍光体としてもよい。
【００５０】
図２Ａ〜２Ｄは、本発明の一部の実施形態によるＬＥＤ照明器具で使用され得るマルチチップＬＥＤランプの例を示したものであるが、本発明はこのような構成に限定されないことが理解される。例えば、一部の実施形態では、マルチチップＬＥＤランプの１つ以上のＬＥＤチップが、所望の発光パターン、色、および／または強度を実現するために、透明であり、かつ／または光を拡散させる粒子、蛍光体、および／または他の成分を含有する封止剤によって被覆されてもよい。図２Ａ〜２Ｄには示していないが、ＬＥＤランプはさらに、ＬＥＤチップを取り囲む反射カップ、ＬＥＤチップの上方に取り付けられた１つ以上のレンズ、照明デバイスから熱を除去するための１つ以上のヒートシンク、静電気放電保護チップ、および／または他の要素を含み得る。例えば、一部の実施形態では、サブマウント２０１は１つ以上のヒートシンクを含み得る。
【００５１】
図３Ａ〜３Ｆは、本発明のさらに他の実施形態によるマルチチップＬＥＤランプを示したものである。図３Ａ〜３ＦのＬＥＤランプは、図１Ａおよび図１ＢのＬＥＤ照明器具１００ａおよび１００ｂなどの本発明の一部の実施形態によるＬＥＤ照明器具で使用し得るものである。ここで図３Ａを参照すると、ＬＥＤランプ３００が、第１のダイマウント領域３０２ａ、第２のダイマウント領域３０２ｂおよび第３のダイマウント領域３０２ｃを含む共通の基板またはサブマウント３０１を含んでいる。ダイマウント領域３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃはそれぞれ、発光ダイオード、有機発光ダイオード、および／またはレーザダイオードなどのＬＥＤチップを受けるように構成されている。図３Ａに示すように、第１のＬＥＤチップ３０３ｂ、第２のＬＥＤチップ３０３ｃおよび第３のＬＥＤチップ３０３ｒが、サブマウント３０１のダイマウント領域３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃにそれぞれ取り付けられている。例えば、ＬＥＤチップ３０３ｂ、３０３ｃ、および／または３０３ｒは、クリー社（Ｃｒｅｅ，Ｉｎｃ．）製のＥＺＢｒｉｇｈｔ（登録商標）ＬＥＤチップであり得る。一部の実施形態では、ＬＥＤチップ３０３ｂ、３０３ｃおよび３０３ｒは、チップの一方の面にカソード接点を、チップの反対側の面にアノード接点を含む垂直デバイスであり得る。
【００５２】
さらに、変換材料が第１のＬＥＤチップ３０３ｂを少なくとも部分的に被覆している。例えば、変換材料は、第１のＬＥＤチップ３０３ｂが発した光の少なくとも一部を吸収して異なる色の光を再発光するように構成された蛍光体、ポリマー、および／または染料であり得る。つまり、変換材料は、第１のＬＥＤチップ３０３ｂが発した光によって光励起され、第１のＬＥＤチップ３０３ｂが発した光の少なくとも一部を異なる波長に変換し得る。図３Ａでは、変換材料は、黄色を発する蛍光体３０６ｙとして示してある。一部の実施形態では、黄色を発する蛍光体３０６ｙはイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）であり得る。黄色を発する蛍光体３０６ｙは、多くの種々の技術を用いて、ＬＥＤチップ３０３ｂを被覆するために設けられ得る。例えば、黄色を発する蛍光体３０６ｙは、青色ＬＥＤチップ３０３ｂを取り囲むプラスチックシェル（ｐｌａｓｔｉｃ  ｓｈｅｌｌ）内の封止剤に含まれてもよい。これに加えて、および／またはこれに代えて、例えば、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２００６／００６３２８９号明細書に記載があるように、黄色を発する蛍光体３０６ｙは青色ＬＥＤチップ３０３ｂ自体に直接コ
ーティングされてもよい。他の技術では、黄色を発する蛍光体３０６ｙは、スピンコーティング、成形、スクリーン印刷、蒸着、および／または電気泳動塗装を用いてＬＥＤチップ３０３ｂにコーティングし得る。
【００５３】
ＬＥＤチップ３０３ｂ、３０３ｅ、および３０３ｒは、第３のＬＥＤチップ３０３ｒが第２のＬＥＤチップ３０３ｃの波長よりも長い波長を有する光を発光し、第２のＬＥＤチップ３０３ｃが第１のＬＥＤチップ３０３ｂの波長よりも長い波長を有する光を発するように選択され得る。変換材料３０６ｙは、第２のＬＥＤチップ３０３ｃの波長と第３のＬＥＤチップ３０３ｒの波長との間の波長を有する光を発するように選択され得る。さらに詳細には、図３Ａに示すように、青色ＬＥＤチップ３０３ｂが第１のダイマウント領域３０２ａに取り付けられ、シアンＬＥＤチップ３０３ｃが第２のダイマウント領域３０２ｂに取り付けられ、赤色ＬＥＤチップ３０３ｒが第３のダイマウント領域３０２ｃに取り付けられている。青色ＬＥＤチップ３０３ｂは、青色の波長範囲（つまり、約４４０〜約４９０ｎｍ）の光を発光するように構成されている。赤色ＬＥＤチップ３０３ｒは、赤色の波長範囲（つまり、約６１０〜約６３０ｎｍ）の光を発光するように構成されている。シアンＬＥＤチップ３０３ｃは、青色ＬＥＤチップ３０３ｂの波長と赤色ＬＥＤチップ３０３ｒの波長との間、例えば、約４８５〜約５１５ｎｍのシアンの波長範囲の光を発光するように構成されている。さらに、黄色を発する蛍光体３０６ｙは、青色ＬＥＤチップ３０３ｂの波長と赤色ＬＥＤチップ３０３ｒの波長との間、例えば、約５７０〜約５９０ｎｍの波長範囲の光を発光するように構成されている。あるいは、一部の実施形態では、第３のＬＥＤチップ３０３ｒは、緑色の波長範囲（つまり、約４９５〜約５７０ｎｍ）の光を発光するように構成された緑色ＬＥＤチップであってもよい。
【００５４】
図３Ａをなお参照すると、青色ＬＥＤチップ３０３ｂ、赤色ＬＥＤチップ３０３ｒ、およびシアンＬＥＤチップ３０３ｃは、図１Ａの制御回路１５０ａなどの制御回路によって別々に通電されおよび／または駆動されて、ＬＥＤランプ３００から所望の白色光出力を供給し得る。例えば、暖色系の白色光への適用には、第１の駆動電流、第２の駆動電流、および第３の駆動電流が、ＬＥＤランプ３００が発する光の相関色温度が約２６００Ｋ〜約６０００Ｋとなるような比で、青色ＬＥＤチップ３０３ｂ、シアンＬＥＤチップ３０３ｃ、および赤色ＬＥＤチップ３０３ｒに印加され得る。電流比は、所望の色点を実現するための、各ＬＥＤチップが発する光の輝度および／または波長、および／または変換材料からの変換された光の輝度および／または波長の関数であり得る。さらに、シアンＬＥＤチップ３０３ｃおよび黄色を発する蛍光体３０６ｙは、ＬＥＤランプ３００が発した光の組み合わせの平均波長が約５５５ｎｍとなるように、青色ＬＥＤチップ３０３ｂが発した光の波長と赤色ＬＥＤチップ３０３ｒが発した光の波長との間の中間スペクトルの光を供給し得る。さらに詳細には、一部の実施形態では、青色ＬＥＤチップ３０３ｂは約４６０ｎｍのピーク波長を有する光を発し、赤色ＬＥＤチップ３０３ｒは約６１０ｎｍの波長を有する光を発し、シアンＬＥＤチップ３０３ｃは約５０５ｎｍのピーク波長を有する光を発し、黄色を発する蛍光体３０６ｙは約５８０ｎｍのピーク波長を有する光を発し得る。対照的に、赤色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップ、および緑色ＬＥＤチップを含む従来のＬＥＤランプは、上述したように、このような波長では効率の悪い動作になり得る。また、シアンＬＥＤチップ３０３ｃを加えると、赤色ＬＥＤチップを、黄色蛍光体をコーティングした青色ＬＥＤチップと組み合わせて用いる従来のランプと比べて、ＬＥＤランプ３００のＣＲＩが向上し得る。例えば、本発明の一部の実施形態によるＬＥＤランプは、約９０〜９９のＣＲＩを有し得る。
【００５５】
図３Ｂ〜３Ｆは、本発明の一部の実施形態によるＬＥＤランプの代替的な構成を示したものである。図３Ｂ〜３ＥのランプのＬＥＤチップは、図３Ａを参照して上述したものと実質的に同様の特性を有し、および／または別々に動作して実質的に同様の特性を有する白色光を供給し得る。ここで図３Ｂを参照すると、ＬＥＤランプ３０５が、３つのダイマ
ウント領域３０２ａ、３０２ｂ、および３０２ｃと、ダイマウント領域３０２ａ、３０２ｂ、および３０２ｃにそれぞれ取り付けられた青色ＬＥＤチップ３０３ｂと、シアンＬＥＤチップ３０３ｃと、赤色ＬＥＤチップ３０３ｒとを有する共通のサブマウント３０１を含んでいる。ＬＥＤランプ３０５はさらに、第４のダイマウント領域３０２ｄと、別の青色ＬＥＤチップ３０３ｂ’として図３Ｂに示した、第４のダイマウント領域３０２ｄに取り付けられた第４のＬＥＤチップとを含んでいる。しかし、一部の実施形態では、緑色および／またはアンバーなどの他の色の光を発光するように構成されたＬＥＤチップを、第４のダイマウント領域３０２ｄに取り付けてもよいことが理解される。第１のダイマウント領域３０２ａおよび第４のダイマウント領域３０２ｄは、サブマウント３０１に反対側に対置されている。このように、２つの青色ＬＥＤチップ３０３ｂ、３０３ｂ’は、サブマウント３０１に対角線上で対向する位置に設けられている。黄色を発する蛍光体３０６ｙが、青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’をいずれも少なくとも部分的に被覆しているが、赤色ＬＥＤチップ３０３ｒおよびシアンＬＥＤチップ３０３ｃには蛍光体３０６ｙは設けられていない。このため、青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’および黄色を発する蛍光体３０６ｙが発した光の組み合わせは白色光を供給し、青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’の正反対に対向する位置により光分布がさらに均一になり得る。また、赤色ＬＥＤチップ３０３ｒおよびシアンＬＥＤチップ３０３ｃが発光する光が加わることにより、ＬＥＤランプ３０５の光出力全体の演色特性が向上し得る。代わりに、一部の実施形態では、ＬＥＤチップ３０３ｃは、ＬｕＡＧ（ランタニド＋ＹＡＧ）などの緑色または黄色みがかった緑色の蛍光体によって少なくとも部分的に被覆された青色ＬＥＤチップであってもよい。
【００５６】
図３Ｃも、図３ＢのＬＥＤランプ３０５と同様に、共通のサブマウント３０１に取り付けられた、反対側に対置された２つの青色ＬＥＤチップ３０３ｂ、３０３ｂ’と、シアンＬＥＤチップ３０３ｃと、赤色ＬＥＤチップ３０３ｒとを含むＬＥＤランプ３１０を示したものである。しかし、図３Ｃに示すように、黄色を発する蛍光体３０６ｙを含む変換材料が、サブマウント３０１上のＬＥＤチップ３０３ｂ、３０３ｂ’、３０３ｅ、および３０３ｒをいずれも少なくとも部分的に被覆している。例えば、一部の実施形態では、黄色を発する蛍光体３０６ｙは、青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’が発した青色光の少なくとも一部を黄色光に変換するように構成され得る。一部の実施形態では、変換材料はさらに、黄色を発する蛍光体３０６ｙのほかに赤色を発する蛍光体を含み得る。
【００５７】
図３Ｄは、図３ＢのＬＥＤランプ３０５と同様に、サブマウント３０１に取り付けられた、反対側に対置された２つの青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’と、シアンＬＥＤチップ３０３ｃと、赤色ＬＥＤチップ３０３ｒとを含むＬＥＤランプ３１５を示したものである。黄色を発する蛍光体３０６ｙとして示した第１の変換材料が、青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’をいずれも少なくとも部分的に被覆しているが、赤色ＬＥＤチップ３０３ｒおよびシアンＬＥＤチップ３０３ｃには設けられていない。さらに、赤色を発する蛍光体３０６ｒとして示した第２の変換材料が、サブマウント３０１上のＬＥＤチップ３０３ｂ、３０３ｂ’、３０３ｃ、および３０３ｒをいずれも少なくとも部分的に被覆している。例えば、赤色を発する蛍光体３０６ｒは、青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’上の黄色を発する蛍光体３０６ｙとともに含められ、青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’が発生させた光の演色特性を向上させ得る。さらに詳細には、赤色蛍光体３０６ｒはまた、青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’が発した光による刺激に反応して光を発し、これにより、ＬＥＤランプ３１５が発した光全体に赤い発光成分を加え補うことができる。この結果得られた光はさらに暖色に見え、これにより、照明した物体がさらに自然に見え得る。
【００５８】
しかし、赤色蛍光体３０６ｒの励起曲線は、黄色を発する蛍光体３０６ｙの発光曲線と重複することがあり、これは、黄色蛍光体３０６ｙが発した光のなかに赤色蛍光体３０６
ｒによって再び吸収されるものがあり得ることを意味しており、効率を損ない得る。このため、一部の実施形態では、第１の変換材料および／または第２の変換材料が、別々の蛍光体を含む領域に設けられ得る。例えば、黄色を発する蛍光体３０６ｙおよび赤色を発する蛍光体３０６ｒは２つの別々の蛍光体を含む領域に設けられ、暖色系の白色、ＵＶ／ＲＧＢ、他の蛍光体の用途のための種々の蛍光体の分離を向上させ得る。さらに、ＬＥＤ構造３１５に形成された別々の蛍光体を含む領域は、近くの蛍光体を含む領域と接していることもあり、および／または近くの蛍光体を含む領域と離れていることもある。例えば、暖色系の白色ＬＥＤへの適用では、赤色蛍光体および黄色蛍光体は物理的に離されて、赤色蛍光体による黄色光の再吸収を減少させ得る。
【００５９】
図３Ｅは、同様に、サブマウント３０１に取り付けられた、反対側に対置された２つの青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’と、シアンＬＥＤチップ３０３ｃと、赤色ＬＥＤチップ３０３ｒとを含むＬＥＤランプ３２０を示したものである。黄色を発する蛍光体３０６ｙとして示した第１の変換材料が、青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’をいずれも少なくとも部分的に被覆しているが、赤いＬＥＤチップ３０３ｒおよびシアンＬＥＤチップ３０３ｃには設けられておらず、赤色を発する蛍光体３０６ｒとして示した第２の変換材料が、サブマウント３０１上のＬＥＤチップ３０３ｂ、３０３ｂ’、３０３ｃ、および３０３ｒをいずれも少なくとも部分的に被覆している。さらに、第３の変換材料３０６ｘおよび第４の変換材料３０６ｚが、シアンＬＥＤチップ３０３ｃおよび赤色ＬＥＤチップ３０３ｒを少なくとも部分的に被覆している。例えば、第３の変換材料３０６ｘは、シアンＬＥＤチップ３０３ｃが発する光による刺激に反応して光を発するように構成され、第４の変換材料３０６ｚは、赤色ＬＥＤチップ３０３ｒによる刺激に反応して光を発するように構成され、ＬＥＤランプ３２０が発した光の演色特性をさらに向上させ得る。例えば、第３の変換材料３０６ｘおよび／または第４の変換材料３０６ｚは、ＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ２Ｏ３）などの青色を発する蛍光体である。一部の実施形態では、蛍光体３０６ｙ、３０６ｒ、３０６ｘ、および／または３０６ｚは、上述したように、別々の蛍光体を含む領域に設けられてもよい。このように、異なる色の多数の蛍光体が所望のパターンを成してチップに配置され、所望の発光パターンを提供し得る。
【００６０】
図３Ｆは、サブマウント３０１に取り付けられた、反対側に対置された２つの青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’と、反対側に対置された２つのシアンＬＥＤチップ３０３ｃおよび３０３ｅ’とを含むＬＥＤランプ３２５を示したものである。黄色を発する蛍光体３０６ｙとして示された第１の変換材料が青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’をいずれも少なくとも部分的に被覆しているが、シアンＬＥＤチップ３０３ｃおよび３０３ｅ’には設けられていない。同様に、赤色を発する蛍光体３０６ｒとして示された第２の変換材料がシアンＬＥＤチップ３０３ｃおよび３０３ｃ’をいずれも少なくとも部分的に被覆しているが、青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’には設けられていない。このように、一部の実施形態では、黄色を発する蛍光体３０６ｙおよび赤色を発する蛍光体３０６ｒによるＬＥＤチップの被覆は重複しないこともある。黄色を発する蛍光体３０６ｙは、青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’が発した光による刺激に反応して、組み合わされた光出力が緑色に見えるように光を発光し、赤色蛍光体３０６ｒは、シアンＬＥＤチップ３０３ｃおよび３０３ｃ’が発した光による刺激に反応して、組み合わされた光出力がオレンジ色に見えるように光を発光し得る。したがって、ＬＥＤランプ３２５が発したオレンジ色光および緑色光の組み合わせにより、さらに暖色に見える白色光出力を供給し得る。
【００６１】
図３Ａ〜３Ｆは本発明の一部の実施形態による例示的マルチチップＬＥＤランプを示したものであるが、本発明の一部の実施形態はこのような構成に限定されないことが理解される。例えば、図３Ｂ〜３ＦのＬＥＤランプはランプ毎の４つのＬＥＤチップのうち２つが青色ＬＥＤチップであることを示しているが、異なる色の４つのＬＥＤチップが設けら
れ得ることが理解される。さらに詳細には、一部の実施形態では、所望の白色光出力により、青色ＬＥＤチップのうち１つを緑色ＬＥＤチップおよび／またはアンバーＬＥＤチップに置き換えてもよい。さらに一般には、本発明の一部の実施形態には、共通のサブマウント上の３つ以上のＬＥＤチップおよび１つ以上のＬＥＤチップを被覆する１つ以上の蛍光体を他に置き換えることも含まれ得る。さらに、個々のＬＥＤチップに対する駆動電流の比は、ＬＥＤランプによる白色光出力の色度および／または色温度を黒体軌跡に沿って移動するのに調整され得る。つまり、青色ＬＥＤチップ、シアンＬＥＤチップ、および赤色ＬＥＤチップの光度比を調整することにより、白色光の色温度を変更できる。また、一部の実施形態では、マルチチップＬＥＤランプのＬＥＤチップは、所望の発光パターン、色、および／または強度を実現するために、透明であり、かつ／または光を拡散する粒子、蛍光体、および／または他の要素を含む封止剤によって被覆され得る。図３Ａ〜３Ｆには示していないが、ＬＥＤランプはさらに、ＬＥＤチップを取り囲む反射カップ、ＬＥＤチップの上方に取り付けられた１つ以上のレンズ、照明デバイスから熱を除去するための１つ以上のヒートシンク、静電気放電保護チップ、および／または他の要素を含み得る。例えば、一部の実施形態では、サブマウント３０１は１つ以上のヒートシンクを含み得る。
【００６２】
表１および表２は、黄色を発する蛍光体によって少なくとも部分的に被覆された１つ以上の青色ＬＥＤチップを含むＬＥＤランプなど、典型的なＬＥＤランプにより実現し得る演色評価数（ＣＲＩ）および色品質尺度（ＣＱＳ）の値についての実験結果を示したものである。
表−ＵＳ−００００１
表１
ＣＲＩ値
Ｒ１                        ６９．４               茶色
Ｒ２                               ８４．０               緑色−茶色
Ｒ３                        ９３．１               緑色−黄色
Ｒ４                        ６４．５               緑色
Ｒ５                        ６７．０               シアン
Ｒ６                        ７４．４               青色
Ｒ７                        ８０．１               紫色
Ｒ８                        ５１．１              ピンク
Ｒ９                      −１０．９                濃い赤色
Ｒ１０                             ６０．３               濃い黄色
Ｒ１１                             ５３．７               濃い緑色
Ｒ１２                             ４７．５               濃い青色
Ｒ１３                             ７２．０              白人の肌色
Ｒ１４                             ９５．９               木の葉色
Ｒａ                        ７３．０
さらに詳細には、表１は、全体の演色評価数Ｒａを計算するのに用いられる１４の試験色の演色評価数値Ｒ１からＲ１４を示している。演色評価数値Ｒ１からＲ８、Ｒ１３、およびＲ１４は、中彩度を有する自然に再現された色の間の微妙な相違の度合いを示している。対照的に、特定の演色評価数値Ｒ９からＲ１２は、濃い色および／または鮮やかに再現された色の間の相違の度合いを示している。表１に示すように、典型的なＬＥＤランプについての全体の演色評価数は、約７３．０であり得る。
表−ＵＳ−００００２
表２
ＣＱＳ値
ＶＳ１                      ７６．０               紫色
ＶＳ２                             ９５．２               青色
ＶＳ３                             ７１．３               シアン
ＶＳ４                             ６１．９
ＶＳ５                             ６７．３
ＶＳ６                             ６８．４
ＶＳ７                             ６９．７
ＶＳ８                             ７７．４               緑色
ＶＳ９                             ９４．３
ＶＳ１０                    ８２．０               黄色
ＶＳ１１                    ７４．７
ＶＳ１２                    ７３．３
ＶＳ１３                    ７４．４               オレンジ色
ＶＳ１４                     ６６．６               赤色
ＶＳ１５                    ６９．７
ＣＱＳ                             ７３．１
同様に、表２は、国立標準技術研究所（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ
Ｓｔａｎｄａｒｄｓａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＮＩＳＴ）による全体の色品質尺度（ＣＱＳ）の値を計算するのに用いられる７つの試験色の色品質尺度値ＶＳ１からＶＳ１５までを示している。表２に示すように、典型的なＬＥＤランプについて全体の色品質尺度値は、約７３．１であり得る。このため、本発明の一部の実施形態によるＬＥＤランプは、ＣＲＩ性能基準およびＣＱＳ性能基準の両方に基づき高い演色性能が可能となり得る。
【００６３】
図４Ａは、図３ＡのＬＥＤランプ３００などの本発明の一部の実施形態によるＬＥＤランプによって生じ得る光のスペクトル分布の一例を示すグラフである。図４Ａにおいて、ｘ軸は波長をナノメートル（ｎｍ）で示しており、ｙ軸は光度を示している。図４に示すように、ＬＥＤランプ３００のスペクトル分布は、青色（Ｂ）の発光スペクトル４９９ｂ、シアン（Ｃ）の発光スペクトル４９９ｃ、赤色（Ｒ）の発光スペクトル４９９ｒ、およびシアンおよび赤色の間（例えば、黄色）の波長の発光スペクトル４９９ｙを含んでいる。青色スペクトル４９９ｂは青色ＬＥＤチップ３０３ｂの発光を表し、シアンスペクトル４９９ｃはシアンＬＥＤチップ３０３ｃの発光を表し、赤色スペクトル４９９ｒは赤色ＬＥＤチップ３０３ｒの発光を表している。スペクトル４９９ｙは、青色ＬＥＤチップ３０３ｂの発光により光励起された際に、黄色を発する蛍光体３０６ｙなどの光変換材料によって示されたルミネセンスを表している。
【００６４】
ＬＥＤランプ３００が発する白色光は、青色ＬＥＤチップ３０３ｂ、シアンＬＥＤチップ３０３ｃ、赤色ＬＥＤチップ３０３ｒ、および蛍光体３０６ｙのそれぞれの発光スペクトル４９９ｂ、４９９ｅ、４９９ｒ、および４９９ｙのピーク波長に基づいて特徴付けができる。図４Ａに示すように、青色ＬＥＤチップ３０３ｂは約４６０ｎｍのピーク波長を有する光を発し、赤色ＬＥＤチップ３０３ｒは約６１０ｎｍのピーク波長を有する光を発し、シアンＬＥＤチップ３０３ｃは約５０５ｎｍのピーク波長を有する光を発する。光変換材料は、シアンＬＥＤチップ３０３ｃおよび赤色ＬＥＤチップ３０３ｒのピーク波長間のピーク波長を有する光を発する。さらに、発光スペクトル４９９ｂ、４９９ｃ、４９９ｒ、および４９９ｙの光度は、青色ＬＥＤチップ３０３ｂ、シアンＬＥＤチップ３０３ｃ、および赤色ＬＥＤチップ３０３ｒのそれぞれに特定の駆動電流を別々に印加することにより調整され得る。
【００６５】
したがって、ＬＥＤランプ３００の組み合わされたスペクトル分布は、青色発光スペクトル４９９ｂ、シアン発光スペクトル４９９ｃ、赤色発光スペクトル４９９ｒ、および発光スペクトル４９９ｙの組み合わせを含んでいる。さらに詳細には、図４Ａに破線４００ａで示したように、ランプ３００から発せられた光の組み合わせは、約４４０〜４７０ｎ
ｍ、４９０〜５２０ｎｍ、５６０〜５９０ｎｍ、６１０〜６３０ｎｍにおいて局所的なピーク波長を有している。また、赤色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップ、および緑色ＬＥＤチップを含む従来のＬＥＤランプでは、所望の白色光を生じさせるような方法では、顕著な単色のピークを有するそれぞれの色の発光を拡散させて混合するのが困難であり得るため、結果として生じる白色光は色にむらがあることがある。対照的に、ＬＥＤランプ３００は、青色ＬＥＤチップ３０３ｂの発光により光励起された際に蛍光体３０６ｙが示すルミネセンスを使用し、シアンＬＥＤチップ３０３ｃおよび赤色ＬＥＤチップ３０３ｒのスペクトル４９９ｃと４９９ｒとの間の中間スペクトル４９９ｙを生じさせる。このように、本発明の一部の実施形態によるＬＥＤランプは、各色の光をさらに均一に拡散させおよび／または混合して、例えば、比較的高いＣＲＩを有する暖色系の白色光を供給し得る。
【００６６】
図４Ｂは、図３ＦのＬＥＤランプ３２５などの本発明の一部の実施形態によるＬＥＤランプにより生じ得る光のスペクトル分布の一例を示すグラフである。図４Ｂにおいて、ｘ軸は波長をナノメートル（ｎｍ）で示し、ｙ軸は光度を示している。図４Ｂに示すように、ＬＥＤランプ３２５のスペクトル分布は、青色（Ｂ）の発光スペクトル４９９ｂ、シアン（Ｃ）の発光スペクトル４９９ｃ、黄色（Ｙ）の発光スペクトル４９９ｙおよび赤色（Ｒ）の発光スペクトル４９９ｒを含んでいる。青色のスペクトル４９９ｂは青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’の発光を表し、シアンスペクトル４９９ｅはシアンＬＥＤチップ３０３ｅおよび３０３ｅ’の発光を表している。スペクトル４９９ｙは、青色ＬＥＤチップ３０３ｂ、および／または青色ＬＥＤチップ３０３ｂ’の発光によって光励起された際に黄色を発する蛍光体３０６ｙなどの第１の光変換材料が示すルミネセンスを表しており、スペクトル４９９ｒは、シアンＬＥＤチップ３０３ｃおよび／またはシアンＬＥＤチップ３０３ｅ’の発光によって光励起された際に赤色を発する蛍光体３０６ｒなどの第２の光変換材料が示すルミネセンスを表している。
【００６７】
ＬＥＤランプ３２５が発した白色光は、青色ＬＥＤチップ３０３ｂ、シアンＬＥＤチップ３０３ｃ、赤色ＬＥＤチップ３０３ｒおよび蛍光体３０６ｙのそれぞれの発光スペクトル４９９ｂ、４９９ｃ、４９９ｒ、および４９９ｙのピーク波長に基づいて特徴付けができる。図４Ｂに示すように、青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’は約４４５ｎｍ〜約４７０ｎｍ（約４６０ｍｍのピーク波長を有する）の波長範囲の光を発し、シアンＬＥＤチップ３０３ｅおよび３０３ｃ’は約４９５ｍｍ〜約５１５ｍｍ（約５０５ｎｍのピーク波長を有する）の波長範囲の光を発する。第１の光変換材料および第２の光変換材料は、青色ＬＥＤチップおよびシアンＬＥＤチップの波長よりも長いピーク波長をそれぞれ有する光を発する。
【００６８】
ＬＥＤランプ３２５の組み合わされたスペクトル分布は、図４Ｂの破線４００ｂで示すように、青色発光スペクトル４９９ｂ、シアン発光スペクトル４９９ｃ、黄色発光スペクトル４９９ｙ、および赤色発光スペクトル４９９ｒの組み合わせを含んでいる。上述したように、赤色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップ、および／または緑色ＬＥＤチップを含む従来のＬＥＤランプからの白色光出力は、それぞれの色の発光の顕著な単色のピークを拡散および／または混合するのが困難であるため、色にいくらかむらが出ることがある。対照的に、ＬＥＤランプ３２５は、青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’ならびにシアンＬＥＤチップ３０３ｃおよび３０３ｃ’の発光によりそれぞれ光励起された際に蛍光体３０６ｙおよび３０６ｒが示すルミネセンスを使用して、各色の光をさらに均一に拡散および／または混合し、これによりさらに暖色系で比較的ＣＲＩの高い白色光を供給し得る。さらに、発光スペクトル４９９ｂ、４９９ｃ、４９９ｒ、および４９９ｙの光度は、青色ＬＥＤチップ３０３ｂおよび３０３ｂ’ならびにシアンＬＥＤチップ３０３ｃおよび３０３ｃ’に特定の駆動電流を別々に印加することにより調整され得る。
【００６９】
図５は、図３ＡのＬＥＤランプ３００などの本発明の一部の実施形態によるＬＥＤラン
プによって提供され得る色度の一例を示す色度図である。図５では、すべての可視の色度の全範囲が馬蹄状の図形で示されている。さらに詳細には、全範囲のうち湾曲状の縁部５００はスペクトル軌跡と呼ばれ、単色光に相当し、波長をナノメートル（ｎｍ）で記載してある。全範囲の下部にある直線状の縁部５０５は、純紫軌跡と呼ばれる。これらの色は全範囲の境界にあるが、単色光において相当するものを持たない。さらに薄い色が、図形の内部に白色を中心にして現われている。任意の２つの色を混合することにより作ることのできる色はすべて、色度図において２つの色を表す二点を結ぶ直線上にあることになる。さらに、３つの色を混合することにより作ることのできる色はすべて、色度図上の相当する点により形成される三角形（多数の光源については他の形状）の内側に見られる。
【００７０】
したがって、図５に示すように、青色ＬＥＤチップ３０３ｂが発した光は約４６０ｎｍのピーク波長を有し、赤色ＬＥＤチップ３０３ｒが発した光は約６１０ｎｍのピーク波長を有し、シアンＬＥＤチップ３０３ｃが発した光は約５０５ｎｍのピーク波長を有している。また、黄色を発する蛍光体３０６ｙが発した光は約５７０ｎｍのピーク波長を有している。このため、ＬＥＤランプ３００は、影を付けた領域５１５によって定められた範囲の相関色温度を有する光を発するように構成され得る。つまり、黄色を発する蛍光体３０６ｙとともに、青色ＬＥＤチップ３０３ｂ、シアンＬＥＤチップ３０３ｃ、および赤色ＬＥＤチップ３０３ｒの発光を混合することにより生じた白色光は、範囲５１５内にある色度を有している。図５に示すように、範囲５１５は黒体放射軌跡（つまり、プランク軌跡）５１０を覆って位置しており、色が混合された光の色度は、広い相関色温度範囲の黒体放射軌跡５１０とあまり異ならない。つまり、生じた光の色は、比較的広い相関色温度の範囲で可変の色度を有し得る。その結果、ランプ３００の全体の演色評価数を増大できる。特に、本発明の一部の実施形態によるＬＥＤランプは、約９０よりも大きい比較的高いＣＲＩ、一部の実施形態では約９５よりも大きいＣＲＩで、約２６００Ｋ〜約６０００Ｋの相関色温度を有する暖色系の白色光を発し得る。
【００７１】
本発明の一部の実施形態によるマルチチップＬＥＤランプおよび照明器具では、個々のＬＥＤチップの強度は別々に制御され得る。これは、例えば、印加する電流の制御によってＬＥＤチップの相対的な発光を制御することにより実現可能である。図６は、図３ＡのＬＥＤランプ３００などの本発明の一部の実施形態によるＬＥＤランプにおいてＬＥＤチップの相対強度を制御し、ＣＲＩの高い暖色系の白色光を供給する動作を示すフローチャートである。さらに詳細には、図６に示すように、ブロック６００において、青色ＬＥＤチップ、シアンＬＥＤチップ、および赤色ＬＥＤチップが発した光の組み合わせが約２６００Ｋ〜約６０００Ｋの相関色温度および約９０〜約９９のＣＲＩを有する白色光を供給するような比で、第１の駆動電流、第２の駆動電流、および第３の駆動電流が青色ＬＥＤチップ、シアンＬＥＤチップ、および赤色ＬＥＤチップに印加される。したがって、各ＬＥＤチップに印加される相対的な電力を制御することにより、所望の色度を提供し、個々のデバイスの色出力を制御するために、広範囲の融通性が得られる。このように、本発明の一部の実施形態によるＬＥＤ照明器具は、エンドユーザーが各ＬＥＤチップに印加される相対的な電力を制御できるように提供され得る。つまり、器具のＬＥＤランプはユーザーによって「調整」可能であり、ランプから所望の色または色相を実現できる。この種の制御は、既知の制御エレクトロニクスにより、例えば所定の電流比の集合を用いて提供できる。
【００７２】
さらに、図示していないが、本発明の一部の実施形態によるマルチチップＬＥＤランプは、ランプが発する光の方向および混合／均一性を制御するためのレンズおよび切子面をも含み得る。熱処理、光学的制御、および／または電気信号の変調および／または制御に関連した構成部材などの他の構成部材も、ランプを種々の用途にさらに適応させるのに含まれ得る。
【００７３】
さらに、本発明の一部の実施形態による蛍光体は、直接遷移半導体などの半導体材料によって提供され得る。さらに詳細には、本発明の一部の実施形態による蛍光体は、ＬＥＤチップの量子井戸のバンドギャップよりも狭いバンドギャップを有する半導体材料を含み得る。このような直接遷移蛍光体は、ＬＥＤチップに膜および／または粉末層の形で設けられ、所望の色シフト（ｃｏｌｏｒ  ｓｈｉｆｔ）をもたらし得る。例えば、このような直接遷移蛍光体は、ＬＥＤチップの量子井戸で見られるものよりも高い割合のＩｎを有するＩｎＧａＮ層であり得る。直接遷移半導体の他の例は、ＧａＡｓ（１．４２ｅＶ）、Ａｌの割合が約４５％未満のＡｌＧａＡｓ、および／またはＩｎＰ（１．３４ｅＶ）を含み得る。さらに、間接遷移半導体についても、効率が低くなり得るが、本発明の一部の実施形態の蛍光体として使用され得る。
【００７４】
図７Ａ〜７Ｄは、本発明の一部の実施形態によるＬＥＤチップと組み合わせた直接遷移半導体蛍光体の例示的構成を示したものである。図７Ａに示すように、２つのＬＥＤチップ７０３ａおよび７０３ｂに、２つの直接遷移半導体蛍光体７０６ａおよび７０６ｂ（異なる光吸収特性および／または発光特性を有し得る）をそれぞれ設けることができる。例えば、直接遷移半導体蛍光体７０６ａおよび７０６ｂを、ガラス基板またはサファイア基板などの基板に形成し、これにより２つのＬＥＤチップ７０３ａおよび７０３ｂから介在する基板により空間的に離間させてもよい。対照的に、図７Ｂに示すように、蛍光体７０６ａをＬＥＤチップ７０３ａの上に直接存在させ、蛍光体７０６ｂをＬＥＤチップ７０３ｂの上に直接存在させてもよい。このように、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、本発明の一部の実施形態によるＬＥＤチップ７０３ａおよび７０３ｂは、一体化した波長変換材料を含み得る。また、図７Ｃに示すように、直接遷移半導体蛍光体層７０６ａおよび７０６ｂをいずれもＬＥＤチップ７０３ａおよび７０３ｂに積層し、基板７０５により空間的に離間させてもよい。さらにこの代わりに、積層された蛍光体層７０６ａおよび／または蛍光体層７０６ｂのうち少なくとも１つを、図７Ｄに示すように、ＬＥＤチップ７０３ａおよび７０３ｂの上に直接存在させてもよい。直接遷移半導体蛍光体とＬＥＤチップとの他の構成および／または組み合わせもまた、本発明の一部の実施形態により提供され得る。例えば、蛍光体層７０６ａおよび／または蛍光体層７０６ｂを、上ではＬＥＤチップ７０３ａおよび７０３ｂを完全に被覆したものとして示したが、ＬＥＤチップ７０３ａおよび７０３ｂが発した光のすべてが蛍光体層７０６ａおよび／または蛍光体層７０６ｂに向かわないように、ＬＥＤチップ７０３ａおよび／またはＬＥＤチップ７０３ｂのうち１つ以上に部分的に重ねて設けてもよい。このように、一部の実施形態では、蛍光体層７０６ａおよび／または蛍光体層７０６ｂは、図２Ａ〜３Ｆを参照して上述した照明器具および／またはランプの蛍光体として使用され得る。
【００７５】
直接遷移半導体蛍光体７０６ａおよび７０６ｂは、例えば、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）技術および／またはスパッタリング技術を用いて、ＬＥＤ７０３ａおよび／またはＬＥＤ７０３ｂに薄膜として堆積され得る。膜は、基板（サファイアまたはガラスなど）、レンズの内側、および／または直接ＬＥＤチップ上に堆積され得る。さらに、直接遷移半導体蛍光体７０６ａおよび７０６ｂは基板に成長され得る。以後の加工条件と同様に、膜が成長されおよび／または堆積される基板の特性についても、所望のスペクトル出力をもたらすよう調整され得る。本発明の一部の実施形態による直接遷移半導体蛍光体を含む基板は、例えば、基板が除去されたＬＥＤを支持するため、および／または基板から分離された半導体層を支持するためのキャリヤウエハとして使用され得る。薄膜層が以後の加工でダメージを受けないように注意が払われ得る。蛍光体７０６ａおよび７０６ｂはまた、粒子状または粉末状の形で提供され得る。粉末状の蛍光体については、粒子の大きさおよび／または形状についても所望のスペクトル出力に影響を与え得る。
【００７６】
さらに図７Ａ〜７Ｄを参照すると、直接遷移半導体蛍光体７０６ａおよび７０６ｂの大きさ、化学量論性、および／または形態が、所望のスペクトル出力をもたらすように選択
され得る。例えば、蛍光体７０６ａおよび７０６ｂの化学量論性は、発せられた光の色および／または吸収確率を変えるのに変更され得る。さらに詳細には、入射光子の吸収確率は化学量論性により決まり得るものであり、バンドギャップおよび／または状態密度に影響を与え得る。例えば、内部エネルギーレベルＥが蛍光体７０６ａおよび７０６ｂのバンドギャップＥｇよりも高い場合（例えば、Ｅｇよりもわずかに高い場合）、状態密度は比較的低く、このため吸収確率は比較的低くなり得る。対照的に、内部エネルギーレベルＥｉがバンドギャップＥｇと比べて大きい場合、状態密度は高くなり、吸収は同様に高くなり得る。吸収確率は、蛍光体発層７０６ａおよび７０６ｂの厚さにも比例し得る。
【００７７】
このように、蛍光体７０６ａおよび７０６ｂの化学量論性が、所望のレベルの吸収および／またはスペクトル出力が実現するように調整され得る。例えば、蛍光体７０６ａおよび／または蛍光体７０６ｂがＩｎｘＧａ１−ｘＮ層である場合、ｘの値を蛍光体層７０６ａおよび／または蛍光体層７０６ｂの厚さにかけて変化させて、さらに広い発光スペクトルを提供し得る。対照的に、単一の（変化のない）組成については、スペクトル発光は相当狭くなり得る。蛍光体層７０６ａおよび／または蛍光体層７０６ｂは、ＬＥＤチップ７０３ａおよび／またはＬＥＤチップ７０３ｂが発した光の少なくとも一部を吸収し、ＬＥＤチップ７０３ａおよび／またはＬＥＤチップ７０３ｂが発する光の波長よりも長い波長の光を再発光するように構成され得る。さらに、一部の実施形態では、蛍光体７０６ａおよび／または蛍光体７０６ｂの化学量論性は、スペクトル発光の範囲を狭めるのに調整され得る。つまり、一部の実施形態では、蛍光体７０６ａおよび／または蛍光体７０６ｂは、例えば、所望しない光を減少させ、および／または除去するために、効率を犠牲にし得るが、一部の実施形態では特定の波長の光を吸収して再発光しないように構成され得る。
【００７８】
一部の実施形態では、直接遷移半導体蛍光体７０６ａおよび７０６ｂは、量子井戸構造を含み得る。このため、所望の吸収確率をもたらすために吸収領域の化学量論性を変更し、量子井戸構造によってスペクトル出力を変更し得る。例えば、演色を向上させるため、および／または効率を変更するために、井戸の数、井戸の幅、井戸の離間、井戸の形状、および／または井戸の化学量論性を変更し得る。一部の実施形態では、量子井戸を取り囲む領域は、井戸内の拡散を誘導するため、および／または向上させるためにテーパー状である。
【００７９】
図８は、本発明の一部の実施形態による直接遷移半導体蛍光体層で使用し得る量子井戸構造の種々の井戸の形状の例を示したものである。さらに詳細には、図８は、種々の井戸の形状、井戸の幅、井戸の深さ、および／または井戸の離間を有する井戸構造を示している。井戸構造は、所望のバンドギャップをもたらすために、階段状のグレーディング（ｓｔｅｐｗｉｓｅ  ｇｒａｄｉｎｇ）、連続的なグレーディング（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｇｒａｄｉｎｇ）、および／または他の技術を採用し得る。図８に示すように、入射光８００に基づき、伝導帯の電子８０１ｅ〜８０４ｅが、バンドギャップ８０１ｇ〜８０４ｇのそれぞれを超えた再結合のエネルギーが出射光８０５として発せられるように、価電子帯のホール８０１ｈ〜８０４ｈと直接結合できる。図８に示す井戸の数および／または形状は、所定のスペクトル入力に対して所望のスペクトル出力を実現できるように変更され得る。例えば、量子井戸の幅は、量子井戸の成長時間を調整し、成長温度を変更し、および／またはチャンバガスの一部の圧力を調整することにより、変更され得る。また、井戸の化学量論性は、ガスの一部の圧力および／または他の成長パラメータを変更することにより調整され得る。これらのような変更を量子井戸の成長中に行い、不均一な形状の井戸（つまり、異なる化学量論性）が設けられ得る。
【００８０】
本発明の一部の実施形態による直接遷移半導体蛍光体は、これらの光学的特性および／または電気的特性を変更するためにドープされてもよい。例えば、ドーパント原料を成長チャンバに導入してドーパントを井戸内に入れてもよい。さらに、本発明の一部の実施形
態による直接遷移半導体蛍光体は、例えば、電気接点用の導体として設けられてもよい。
【００８１】
以上は、本発明の例示であり、これらに限定することを意図するものではない。本発明の例示的な実施形態をいくつか説明したが、当業者は、本発明の新規の教示および利点から実質的に逸脱することなく多くの変更が例示の実施形態で可能であることを容易に認識すると考えられる。このため、このような変更はすべて、特許請求の範囲で定めた本発明の範囲に含まれることを意図する。したがって、以上は本発明の例示であること、開示した特定の実施形態に限定されることを意図しないこと、他の実施形態と同様に、開示した実施形態の変更が添付の特許請求の範囲に含まれることを意図することが理解される。本発明は、特許請求の範囲により、含まれるべき特許請求の範囲の等価物と併せて、定義される。
【符号の説明】
【００８２】
１００ａ  ＬＥＤ照明器具
１００ｂ  ＬＥＤ照明器具
１０１  サブマウント
１０３  ＬＥＤチップ
１０５  取付板
１０６ｃ  シングルチップＬＥＤランプ
１０６ｒ  シングルチップＬＥＤランプ
１１０  マルチチップＬＥＤランプ
１５０ａ  制御回路
１５０ｂ  制御回路
２００  マルチチップＬＥＤランプ
２０１  サブマウント
２０２ａ  第１のダイマウント領域
２０２ｂ  第２のダイマウント領域
２０２ｃ  第３のダイマウント領域
２０２ｄ  第４のダイマウント領域
２０３ｂ  青色ＬＥＤチップ
２０３ｂ’  青色ＬＥＤチップ
２０３ｂ’’  青色ＬＥＤチップ
２０３ｃ  シアンＬＥＤチップ
２０３ｇ  緑色ＬＥＤチップ
２０３ｒ  赤色ＬＥＤチップ
２０５  ＬＥＤランプ
２０６ｇ  緑色を発する蛍光体
２０６ｒ  赤色を発する蛍光体
２０６ｙ  黄色を発する蛍光体
２１０  ＬＥＤランプ
２１５  ＬＥＤランプ
３００  ＬＥＤランプ
３０１  サブマウント
３０２ａ  第１のダイマウント領域
３０２ｂ  第２のダイマウント領域
３０２ｃ  第３のダイマウント領域
３０２ｄ  第４のダイマウント領域
３０３ｂ  青色ＬＥＤチップ
３０３ｂ’  青色ＬＥＤチップ
３０３ｃ  シアンＬＥＤチップ
３０３ｃ’  シアンＬＥＤチップ
３０３ｒ  赤色ＬＥＤチップ
３０５  ＬＥＤランプ
３０６ｙ  黄色を発する蛍光体
３０６ｒ  赤色を発する蛍光体
３０６ｘ  第３の変換材料
３０６ｚ  第４の変換材料
３１０  ＬＥＤランプ
３１５  ＬＥＤランプ
３２０  ＬＥＤランプ
３２５  ＬＥＤランプ
４００ａ  ＬＥＤランプ３００の組み合わされたスペクトル分布
４００ｂ  ＬＥＤランプ３２５の組み合わされたスペクトル分布
４９９ｂ  青色発光スペクトル
４９９ｃ  シアン発光スペクトル
４９９ｒ  赤色発光スペクトル
４９９ｙ  黄色発光スペクトル
５００  湾曲状の縁部
５０５  直線状の縁部
５１０  黒体放射軌跡
５１５  影を付けた領域
７０３ａ  ＬＥＤチップ
７０３ｂ  ＬＥＤチップ
７０６ａ  直接遷移半導体蛍光体
７０６ｂ  直接遷移半導体蛍光体
８００  入射光
８０１ｅ  電子
８０１ｇ  バンドギャップ
８０１ｈ  ホール
８０２ｅ  電子
８０２ｇ  バンドギャップ
８０２ｈ  ホール
８０３ｅ  電子
８０３ｇ  バンドギャップ
８０３ｈ  ホール
８０４ｅ  電子
８０４ｇ  バンドギャップ
８０４ｈ  ホール
８０５  出射光
【図１Ａ】
2011035421.tif 000003
【図１Ｂ】
2011035421.tif 000004
【図２Ａ】
2011035421.tif 000005
【図２Ｂ】
2011035421.tif 000006
【図２Ｃ】
2011035421.tif 000007
【図２Ｄ】
2011035421.tif 000008
【図３Ａ】
2011035421.tif 000009
【図３Ｂ】
2011035421.tif 000010
【図３Ｃ】
2011035421.tif 000011
【図３Ｄ】
2011035421.tif 000012
【図３Ｅ】
2011035421.tif 000013
【図３Ｆ】
2011035421.tif 000014
【図４Ａ】
2011035421.tif 000015
【図４Ｂ】
2011035421.tif 000016
【図５】
2011035421.tif 000017
【図６】
2011035421.tif 000018
【図７Ａ】
2011035421.tif 000019
【図７Ｂ】
2011035421.tif 000020
【図７Ｃ】
2011035421.tif 000021
【図７Ｄ】
2011035421.tif 000022
【図８】
2011035421.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月5日(2010.11.5)
【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】
青の波長域内にピーク発光を有する第１の固体発光素子と、
シアンの波長域内にピーク発光を有する第２の固体発光素子と、
前記第１の固体発光素子を少なくとも部分的に被覆し、黄色の波長域内で光を発光するように配置される第１の波長変換材料と、
前記第２の固体発光素子を少なくとも部分的に被覆し、赤の波長域内で光を発光するように配置される第２の波長変換材料と、を備える固体ランプ。
【請求項２】
前記赤の波長域内にピーク発光を有する第３の固体発光素子を備える請求項１に記載の固体ランプ。
【請求項３】
前記青の波長域内にピーク発光を有する別の固体発光素子を備える請求項１または２のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項４】
前記シアンの波長域内にピーク発光を有する別の固体発光素子を備える請求項１乃至３のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項５】
前記第１の固体発光素子および前記第２の固体発光素子のいずれかを少なくとも部分的に被覆する、第３の波長変換材料をさらに備える請求項１乃至３のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項６】
前記第１の固体発光素子および前記第２の固体発光素子のそれぞれが、単一の取付部材に取り付けられる請求項１乃至５のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項７】
演色評価数が少なくとも９０で、少なくとも約６０ルーメン毎ワットの光出力を有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項８】
前記第１の波長変換材料および前記第２の波長変換材料のうち少なくとも１つが、前記固体発光素子の全てを少なくとも部分的に被覆する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項９】
以下の機能（ａ）および（ｂ）：
（ａ）前記第１の波長変換材料が、前記第１の固体発光素子を部分的にのみ被覆する
（ｂ）前記第２の波長変換材料が、前記第２の固体発光素子を部分的にのみ被覆する
のうち１以上を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項１０】
前記第１の波長変換材料および前記第２の波長変換材料が、別々の蛍光体含有領域に分離される請求項１乃至７のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項１１】
当該各固体ランプがＬＥＤを備える請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項１２】
前記第１の波長変換材料および前記第２の波長変換材料が半導体蛍光体を備える請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項１３】
前記第１の固体発光素子および前記第２の固体発光素子に駆動電流を別々に供給するように構成された制御回路を備える請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の固体ランプ。
【請求項１４】
青の波長域内にピーク発光を有する第１の固体発光素子と、シアンの波長域内にピーク発光を有する第２の固体発光素子と、緑の波長域内にピーク発光を有する第３の固体発光素子と、を備える複数の固体発光素子と、
前記複数の固体発光素子の各発光素子を少なくとも部分的に被覆し、黄色の波長域内で光を発光するように配置される第１の波長変換材料と、を備える固体ランプ。
【請求項１５】
前記第１の波長変換材料が、前記複数の固体発光素子のうち少なくとも１つの発光素子を部分的にのみ被覆する請求項１４に記載の固体ランプ。
【請求項１６】
前記複数の固体発光素子のうちいずれかの固体発光素子を少なくとも部分的に被覆し、赤の波長域内で光を発光するように配置される第２の波長変換材料をさらに備える請求項１４または１５に記載の固体ランプ。
【請求項１７】
前記第２の波長変換材料が、前記複数の固体発光素子のうち少なくとも１つの固体発光素子を部分的にのみ被覆する請求項１６に記載の固体ランプ。
【請求項１８】
前記複数の固体発光素子の各固体発光素子に電流を別々に供給するように構成される制御回路を備える請求項１４乃至１７のいずれか一項に記載の固体ランプ。