(57)【要約】  固体光源が加熱され、加熱した固体光源に発光溶液が適用されて発光装置を形成する発光装置を形成する方法を提供する。発光溶液は、シアン色範囲内に及ぶＦＷＨＭ帯域幅を有して固体光源によって放出された放射線を緑色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第１の材料と、固体光源によって放出された放射線を他の色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする少なくとも１つの付加的な材料とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体光源と、
前記固体光源によって放出された放射線の少なくとも一部をダウンコンバートするために、シアン色範囲内に及ぶ半値全幅発光帯域幅を有して該固体光源によって放出された該放射線を緑色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第１の材料と、該固体光源によって放出された該放射線を他の色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする少なくとも１つの付加的な材料とを含む受容発光媒体と、
を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１の材料は、前記固体光源によって放出された前記放射線を５２５ナノメートルと５５０ナノメートルの間にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートして５００ナノメートル未満に及ぶ半値全幅発光帯域幅を有する第１の燐光体を含み、
前記固体光源によって放出された前記放射線を他の色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする前記少なくとも１つの付加的な材料は、該固体光源によって放出された該放射線を５８０ナノメートルよりも大きいピーク波長を有する放射線に一緒にダウンコンバートする第２の燐光体及び第３の燐光体を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記固体光源は、青色範囲に主波長を有する光を放出する発光ダイオードを含み、
前記第１の材料は、第１の燐光体を含み、
前記固体光源によって放出された前記放射線を他の色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする前記少なくとも１つの付加的な材料は、該固体光源によって放出された該放射線を５３０ナノメートルと５８５ナノメートルの間にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第２の燐光体と、該固体光源によって放出された該放射線を６００ナノメートルと６６０ナノメートルの間にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第３の燐光体とを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１の燐光体は、ＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体を含み、前記第２の燐光体は、ＹＡＧ：Ｃｅ燐光体を含み、前記第３の燐光体は、（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+燐光体を含むことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項５】
発光装置によって放出される前記光は、「１９３１  ＣＩＥ」色度図上の黒体軌跡の７つのマクアダム楕円内にある色点と、少なくとも９０のＣＲＩ値と、約２５００Ｋと約３３００Ｋの間の相関色温度とを有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項６】
前記受容発光媒体は、共形受容発光媒体を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
前記受容発光媒体は、熱硬化可能な結合剤材料を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項８】
少なくとも１つの反射部分を含むサブマウントを更に含み、
前記固体光源は、前記サブマウント上に装着され、
前記受容発光媒体は、前記少なくとも１つの反射部分上に被覆される、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項９】
発光装置であって、
青色範囲に主波長を有する光を放出する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
前記ＬＥＤによって放出された前記光の少なくとも一部をダウンコンバートするように構成された受容発光媒体と、
を含み、
前記受容発光媒体は、少なくとも、
前記ＬＥＤによって放出された前記放射線を緑色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第１の燐光体と、
前記ＬＥＤによって放出された前記放射線を前記緑色範囲よりも上の波長を有する第２の色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第２の燐光体と、
前記ＬＥＤによって放出された前記放射線を前記緑色範囲よりも上の波長を有する第３の色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第３の燐光体と、
を含む、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
第１の燐光体は、シアン色範囲内に及ぶ半値全幅発光帯域幅を有することを特徴とする請求項９に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記受容発光媒体に含まれた前記燐光体及び前記ＬＥＤは、約２５００Ｋと３３００Ｋの間の相関色温度と少なくとも９０のＣＲＩとを有する温白色光を一緒に放出するように構成されることを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記第２の燐光体は、前記ＬＥＤによって放出された前記放射線を黄色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートし、前記第３の燐光体は、該ＬＥＤによって放出された該放射線を赤色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートすることを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記第１の燐光体は、ＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体を含み、前記第２の燐光体は、ＹＡＧ：Ｃｅ燐光体を含み、前記第３の燐光体は、（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+燐光体を含むことを特徴とする請求項９に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記第１、第２、及び第３の燐光体に関連付けられた前記光放出のスペクトルが、単一のピークを含み、
前記第１の燐光体に関連付けられた前記光放出の前記スペクトルは、前記シアン色範囲にピークを発生しない、
ことを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記受容発光媒体は、共形受容発光媒体を含むことを特徴とする請求項９に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記受容発光媒体は、熱硬化可能な結合剤材料を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の発光装置。
【請求項１７】
発光装置であって、
青色範囲に主波長を有する光を放出する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
前記ＬＥＤによって放出された前記光の少なくとも一部をダウンコンバートするように構成され、該ＬＥＤによって放出された該放射線を緑色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第１の材料と、該ＬＥＤによって放出された該放射線を該緑色範囲よりも上の波長を有する第２の色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第２の材料とを含む受容発光媒体と、
を含み、
発光装置によって放出されるスペクトルが、前記青色範囲の第１のピーク、前記緑色範囲に関連付けられた前記波長よりも長い波長の第２のピークを含む可視スペクトルにおける２つの異なるピークを有する、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項１８】
前記第１の材料は、シアン色範囲内に及ぶ半値全幅発光帯域幅を有することを特徴とする請求項１７に記載の発光装置。
【請求項１９】
前記第１の材料は、第１の燐光体を含み、
前記第２の材料は、前記ＬＥＤによって放出された前記放射線を黄色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第２の燐光体と、該ＬＥＤによって放出された該放射線を赤色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第３の燐光体とを含む、
ことを特徴とする請求項１８に記載の発光装置。
【請求項２０】
前記受容発光媒体は、共形受容発光媒体を含むことを特徴とする請求項１７に記載の発光装置。
【請求項２１】
前記受容発光媒体は、熱硬化可能な結合剤材料を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の発光装置。
【請求項２２】
少なくとも１つの反射部分を含むサブマウントを更に含み、
前記ＬＥＤは、前記サブマウント上に装着され、
前記受容発光媒体は、前記少なくとも１つの反射部分上に被覆される、
ことを特徴とする請求項１７に記載の発光装置。
【請求項２３】
結合剤と、
シアン色範囲内に及ぶ半値全幅帯域幅を有して青色光を緑色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートするように構成された第１の燐光体と、
青色光を黄色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートするように構成された第２の燐光体と、
青色光を赤色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートするように構成された第３の燐光体と、
を含むことを特徴とする発光媒体。
【請求項２４】
前記第１の燐光体は、５２５ナノメートルと５４４ナノメートルの間にピーク波長を有して５００ナノメートル未満に及ぶ半値全幅発光帯域幅を有する放射線を放出する燐光体を含むことを特徴とする請求項２３に記載の発光媒体。
【請求項２５】
前記第１の燐光体は、ＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体を含み、前記第２の燐光体は、ＹＡＧ：Ｃｅ燐光体を含み、前記第３の燐光体は、（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+燐光体を含むことを特徴とする請求項２３に記載の発光媒体。
【請求項２６】
発光装置であって、
青色範囲に主波長を有する光を放出する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
前記ＬＥＤによって放出された前記光の少なくとも一部をダウンコンバートするように構成された受容発光媒体と、
を含み、
前記受容発光媒体は、
前記ＬＥＤによって放出された前記放射線を緑色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第１のアルミニウムガーネットベースの燐光体と、
前記ＬＥＤによって放出された前記放射線を前記緑色範囲よりも上の波長を有する第２の色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第２のアルミニウムガーネットベースの燐光体と、
前記ＬＥＤによって放出された前記放射線を前記第２の色範囲よりも上の波長を有する第３の色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第３の窒化物ベース又はオキシ窒化物ベースの燐光体と、
を含む、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２７】
前記受容発光媒体は、共形受容発光媒体を含むことを特徴とする請求項２６に記載の発光装置。
【請求項２８】
前記受容発光媒体は、熱硬化可能な結合剤材料を更に含むことを特徴とする請求項２６に記載の発光装置。
【請求項２９】
少なくとも１つの反射部分を含むサブマウントを更に含み、
前記ＬＥＤは、前記サブマウント上に装着され、
前記受容発光媒体は、前記少なくとも１つの反射部分上に被覆される、
ことを特徴とする請求項２６に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
本出願は、２０１０年３月９日出願の米国特許出願第１２／７２０，３９０号の一部継続出願として「３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１２０」の下での優先権を請求するものであり、この特許の開示内容は、全体が引用により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、発光装置に関し、より具体的には、高い演色評価数（ＣＲＩ）値を有する発光装置を形成する方法、及びこのような高いＣＲＩ値を有する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、光を発生させることができる公知の固体照明装置である。ＬＥＤは、一般的に、半導体又は例えばサファイア、シリコン、炭化珪素、窒化ガリウム、又は砒化ガリウム基板のような非半導体基板上にエピタキシャル成長することができる複数の半導体層を含む。これらのエピタキシャル層内に１つ又はそれよりも多くの半導体ｐ−ｎ接合が形成される。十分な電圧がｐ−ｎ接合にわたって印加された時に、ｎ型半導体層内の電子及びｐ型半導体層内の正孔が、ｐ−ｎ接合に向けて流動する。電子及び正孔が互いに向けて流動する時に、電子の一部は、正孔と「衝突」して再結合することになる。これが発生する度に光の光子が放出され、このようにして、ＬＥＤは光を発生させる。ＬＥＤによって発生された光の波長分布は、一般的に、使用される半導体材料及び装置の「活性領域」（すなわち、電子及び正孔が再結合する区域）を形成する薄いエピタキシャル層の構造に依存する。
【０００４】
ＬＥＤは、緊密に「ピーク」波長（すなわち、ＬＥＤの放射測定放出スペクトルが光検出器により検出された時に最大値に到達する単一の波長）を中心とする狭い波長分布を一般的に有する。例えば、一般的なＬＥＤのスペクトルパワー分布は、例えば、約０〜３０ｎｍの全幅を有することができ、幅は、最大照度の半分で測定される（半値全幅又は「ＦＷＨＭ」幅と呼ぶ）。従って、ＬＥＤは、それらの「ピーク」波長により、又は代替的にそれらの「主」波長により識別されることが多い。ＬＥＤの主波長は、ヒトの眼により察知される時にＬＥＤによって放出された光と同じ知覚色を有する単色光の波長である。従って、主波長は、主波長が光の異なる波長に対するヒトの眼の感度を考慮するという点でピーク波長と異なっている。
【０００５】
殆どのＬＥＤは、単一の色を有する光を放出するように見える殆ど単色の光源であるので、異なる色の光を放出する複数のＬＥＤを含むＬＥＤ灯が、白色光を発生させる固体発光装置を提供するのに使用されている。これらの装置において、個々のＬＥＤチップによって放出された光の異なる色が結合して白色光の望ましい強度及び／又は色を生成する。例えば、赤色、緑色、青色の発光ＬＥＤに同時に通電することにより、得られる結合光は、例えば、光源の赤色、緑色、及び青色のＬＥＤの相対強度、ピーク波長、及びスペクトルパワー分布に基づいて、白色又はほぼ白色に現れる場合がある。
【０００６】
白色光はまた、ＬＥＤによって放出された光の一部を他の色の光に変換する発光材料で単色ＬＥＤを取り囲むことによって生成することができる。発光材料によって放出される異なる色の光と共に発光材料を通過する単色ＬＥＤによって放出された光の組合せにより、白色又は殆ど白色の光を生成することができる。例えば、単一の青色発光ＬＥＤチップ（例えば、インディアム窒化ガリウム及び／又は窒化ガリウムから作られる）は、例えば、ＬＥＤによって放出された青色光の一部の波長を「ダウンコンバート」してその色を黄色に変えるセリウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（化学式Ｙ3Ａｌ5OＯ12：Ｃｅを有し、一般的にＹＡＧ：Ｃｅと呼ぶ）のような黄色燐光体、ポリマー、又は色素と組み合わせて使用することができる。インディアム窒化ガリウムから作られた青色ＬＥＤは、高効率（例えば、６０％もの高い外部量子効率）を示す。青色ＬＥＤ／黄色燐光体ランプにおいて、青色ＬＥＤチップは、約４５０〜４６０ナノメートルの主波長で発光を生成し、燐光体は、青色発光に応答して約５５０ナノメートルのピーク波長で黄色の蛍光を発生させる。青色光の一部は、ダウンコンバートされることなく、燐光体を（及び／又は燐光体粒子の間を）通過し、一方、光の実質的な部分は、燐光体により吸収され、燐光体は、励起して黄色光を放出する（すなわち、青色光が、黄色光にダウンコンバートされる）。青色光と黄色光の組合せは、観測者には白色に現れる場合がある。このような光は、色が冷白色であるとして一般的に察知される。別の手法では、多色燐光体又は色素でＬＥＤを取り囲むことによって紫光又は紫外線発光ＬＥＤからの光を白色光に変換することができる。いずれの場合でも、光の演色特性を改善するために、すなわち、特に単色ＬＥＤが青色光又は紫外線を放出する時に光をより「暖かく」見せるために、赤色発光燐光体粒子（例えば、ＣａＡｌＳｉＮ3（ＣＡＳＮ）ベースの燐光体）を追加することができる。
【０００７】
上述のように、燐光体は、１つの公知の部類の発光材料である。燐光体は、１つの波長の光を吸収し、吸収と再発光の間の遅延と無関係にかつ関わっている波長と無関係に可視スペクトルの異なる波長で光を再放出するあらゆる材料を指すことができる。従って、「燐光体」という用語は、時には蛍光性及び／又は燐光性という材料を指すために本明細書で使用する場合がある。一般的に、燐光体は、第１の波長を有する光を吸収することができ、第１の波長と異なる第２の波長を有する光を再放出することができる。例えば、「ダウンコンバージョン」燐光体は、より短い波長を有する光を吸収してより長い波長を有する光を再放出することができる。
【０００８】
ＬＥＤは、ＬＥＤを覆うためにＬＥＤの上に燐光体含有封入材料（例えば、エポキシ樹脂又はシリコーン）を分注することによって燐光体層と結合されている。しかし、燐光体層の幾何学形状及び／又は厚みを制御することは困難である可能性がある。その結果、異なる角度でＬＥＤから放出された光は、異なる量の発光材料を通過する可能性があり、これは、視野角の関数として不均一な色温度を有するＬＥＤをもたらす可能性がある。幾何学形状及び厚みが制御しにくいので、同じか又は類似の発光特性を有するＬＥＤを一貫して再現することは同じく困難である可能性がある。
【０００９】
ＬＥＤ上へ燐光体層を被覆する別の従来の方法は、ステンシル印刷によるものである。ステンシル印刷手法において、複数のＬＥＤは、隣接ＬＥＤ間の望ましい距離で基板上に配置される。ＬＥＤに整列する開口部を有するステンシルが設けられ、正孔はＬＥＤよりも僅かに大きく、ステンシルは、ＬＥＤより肉厚である。ステンシルは、基板上に位置決めされ、ＬＥＤの各々は、ステンシルの開口部のそれぞれの１つに位置する。組成物が、次に、ステンシル開口部に堆積され、ＬＥＤを覆い、一般的な組成物は、熱又は光により硬化することができるシリコーンポリマー内の燐光体である。正孔が埋められた後に、ステンシルが基板から除去され、ステンシル組成物が固体状態に硬化する。
【００１０】
上述の容積分注方法と同様に、ステンシル印刷方法も、燐光体含有ポリマーの幾何学形状及び／又は層厚を制御する際に問題を呈する場合がある。ステンシル組成物は、ステンシル開口部を完全には満たさない可能性があり、結果として不均一な層になる。燐光体含有組成物はまた、ステンシル開口部に張り付くこともあり、それによってＬＥＤ上に残る組成物の量が減る場合がある。これらの問題は、不均一な色温度を有するＬＥＤ、及び同じか又は類似の発光特性を一貫して再現することが困難であるＬＥＤをもたらす可能性がある。
【００１１】
ＬＥＤを燐光体で被覆する別の従来の方法は、電泳塗装（ＥＰＤ）を利用する。燐光体粒子は、電解液ベースの溶液中に懸濁される。複数のＬＥＤを電解液中に浸漬させる。電源からの一方の電極をＬＥＤに結合し、他方の電極を電解液中に配置する。電源からバイアスを電極にわたって印加し、それによって電流が溶液を通過してＬＥＤに至る。それによって燐光体粒子をＬＥＤに引き寄せる電界が作成され、ＬＥＤが変換材料で覆われる。
【００１２】
ＬＥＤが燐光体粒子により覆われた後に、それらは、ＬＥＤ及びそれらの燐光体粒子を保護樹脂により覆うことができるように電解液から取り出される。それによって付加的な段階が工程に追加され、燐光体粒子が樹脂の適用の前に乱される可能性もある。堆積工程中に、電解液内の電界が変わる可能性もあり、そのために異なる濃度の燐光体粒子がＬＥＤにわたって堆積される可能性がある。更に、電解液内の電界は、粒径により選択的に作用する場合があり、それによって異なる粒径の混合した燐光体を堆積させることが益々困難になる。燐光体粒子は、溶液中に沈殿する可能性もあり、これはまた、ＬＥＤにわたって異なる燐光体粒子濃度をもたらす可能性がある。電解液を掻き混ぜて沈殿を防止することができるが、それによって既にＬＥＤ上にある粒子を乱す危険が生じる。
【００１３】
ＬＥＤの更に別の被覆方法は、インクジェット印刷器具のものと類似のシステムを使用する液滴堆積を利用する。液体燐光体含有材料の液滴は、印字ヘッドから噴霧される。燐光体含有液滴は、熱気泡により及び／又は圧電性結晶振動により印字ヘッド内で発生された圧力に応答して印字ヘッド上にノズルから噴射される。しかし、インクジェット式印字ヘッドからの燐光体含有組成物の流動を制御するために、印字ヘッドノズルは、比較的小さいことが必要である場合がある。実際に、燐光体粒子のサイズ及び／又は形状をそれらがノズル内に引っ掛かって印字ヘッドを目詰まりさせるのを防止するように設計することが望ましい場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第７，５６４，１８０号明細書
【特許文献２】米国特許第７，４５６，４９９号明細書
【特許文献３】米国特許第７，２１３，９４０号明細書
【特許文献４】米国特許第７，０９５，０５６号明細書
【特許文献５】米国特許第６，９５８，４９７号明細書
【特許文献６】米国特許第６，８５３，０１０号明細書
【特許文献７】米国特許第６，７９１，１１９号明細書
【特許文献８】米国特許第６，６００，１７５号明細書
【特許文献９】米国特許第６，２０１，２６２号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，１８７，６０６号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，１２０，６００号明細書
【特許文献１２】米国特許第５，９１２，４７７号明細書
【特許文献１３】米国特許第５，７３９，５５４号明細書
【特許文献１４】米国特許第５，６３１，１９０号明細書
【特許文献１５】米国特許第５，６０４，１３５号明細書
【特許文献１６】米国特許第５，５２３，５８９号明細書
【特許文献１７】米国特許第５，４１６，３４２号明細書
【特許文献１８】米国特許第５，３９３，９９３号明細書
【特許文献１９】米国特許第５，３５９，３４５号明細書
【特許文献２０】米国特許第５，３３８，９４４号明細書
【特許文献２１】米国特許第５，２１０，０５１号明細書
【特許文献２２】米国特許第５，０２７，１６８号明細書
【特許文献２３】米国特許第４，９６６，８６２号明細書
【特許文献２４】米国特許第４，９１８，４９７号明細書
【特許文献２５】米国特許出願公開第２００９／０１８４６１６号明細書
【特許文献２６】米国特許出願公開第２００９／００８０１８５号明細書
【特許文献２７】米国特許出願公開第２００９／００５０９０８号明細書
【特許文献２８】米国特許出願公開第２００９／００５０９０７号明細書
【特許文献２９】米国特許出願公開第２００８／０３０８８２５号明細書
【特許文献３０】米国特許出願公開第２００８／０１９８１１２号明細書
【特許文献３１】米国特許出願公開第２００８／０１７９６１１号明細書
【特許文献３２】米国特許出願公開第２００８／０１７３８８４号明細書
【特許文献３３】米国特許出願公開第２００８／０１２１９２１号明細書
【特許文献３４】米国特許出願公開第２００８／００１２０３６号明細書
【特許文献３５】米国特許出願公開第２００７／０２５３２０９号明細書
【特許文献３６】米国特許出願公開第２００７／０２２３２１９号明細書
【特許文献３７】米国特許出願公開第２００７／０１７０４４７号明細書
【特許文献３８】米国特許出願公開第２００７／０１５８６６８号明細書
【特許文献３９】米国特許出願公開第２００７／０１３９９２３号明細書
【特許文献４０】米国特許出願公開第２００６／０２２１２７２号明細書
【特許文献４１】米国特許出願出願番号第１１／６５６，７５９号明細書
【特許文献４２】米国特許出願出願番号第１１／８９９，７９０号明細書
【特許文献４３】米国特許出願第１１／４７３，０８９号明細書
【特許文献４４】米国特許出願出願番号第１１／９８２，２７５号明細書
【特許文献４５】米国特許仮出願第６１／１７３，５５０号明細書
【特許文献４６】米国特許出願出願番号第１２／７１７，０４８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ＬＥＤは、例えば、液晶ディスプレイのためのバックライト照明、表示灯、自動車前照灯、懐中電灯、特殊照明用途、及び更に一般的な点灯及び照明用途における従来の白熱及び／又は蛍光照明の代替品も含む多くの用途に使用される。これらの用途の多くにおいて、燐光体又は他の発光媒体を使用して特定の性質を有する光を発生させる光源を提供することが望ましい場合がある。燐光体又は他の発光媒体をそのような照明光源にそれらが優れた適合性及び／又は均一性を有するように適用することも望ましいと考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一部の実施形態により、固体光源が加熱される発光装置を形成する方法を提供する。次に、発光溶液を加熱された固体光源に適用して発光装置を形成する。発光溶液は、固体光源によって放出された放射線をシアン色範囲内に及ぶＦＷＨＭ帯域幅を有する緑色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第１の材料と、固体光源によって放出された放射線を他の色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする少なくとも１つの付加的な材料とを含む。
【００１７】
一部の実施形態では、発光溶液は、固体光源が少なくとも約摂氏９０度の温度である間に固体光源に適用することができる。一部の実施形態では、本方法は、更に、発光溶液を硬化させて固体光源上に受容発光媒体をもたらす段階を伴っている。発光溶液は、結合剤材料及び／又は溶剤を含むことができる。発光溶液を硬化する段階は、溶剤の少なくとも一部を蒸発させることができる。
【００１８】
一部の実施形態では、第１の材料は、固体光源によって放出された放射線を５２５ナノメートルと５５０ナノメートルの間にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートし、かつ５００ナノメートルよりも小さいＦＷＨＭ帯域幅を有する第１の燐光体とすることができる。少なくとも１つの付加的な材料は、固体光源によって放出された放射線を５８０ナノメートルを超える少なくとも１つのピーク波長を有する放射線に一緒にダウンコンバートする第２の燐光体及び第３の燐光体とすることができる。一部の実施形態では、第２の燐光体は、固体光源によって放出された放射線を５３０ナノメートルと５８５ナノメートルの間にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートすることができ、第３の燐光体は、固体光源によって放出された放射線を６００ナノメートルと６６０ナノメートルの間にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートすることができる。
【００１９】
一部の実施形態では、固体光源は、青色範囲に主波長を有する光を放出する発光ダイオードとすることができ、発光装置は、約２５００Ｋと４５００Ｋの間の相関色温度を有する温白色光を放出することができ、かつ少なくとも９０のＣＲＩ値を有する。発光溶液は、揮発性溶剤と結合剤材料とを含む溶液中に懸濁された波長変換粒子とすることができる。加熱された固体光源内の熱エネルギを通じて揮発性溶剤を蒸発させることができる。他の実施形態では、発光溶液は、不揮発性溶剤と結合剤材料とを含む溶液中に懸濁された波長変換粒子とすることができる。このような実施形態では、不揮発性溶剤及び／又は結合剤を加熱された固体光源内の熱エネルギを通じて硬化させることができる。
【００２０】
一部の実施形態では、固体光源は、上面と上面上のワイヤ結合パッドとを有する特異化された発光ダイオードとすることができる。特異化された発光ダイオードを加熱する前にワイヤ結合パッドにワイヤを接合することができる。他の実施形態では、固体光源は、発光ダイオードウェーハとすることができる。このウェーハは、発光溶液がそれに適用された後に複数の発光ダイオードチップに特異化することができる。一部の実施形態では、加熱された固体光源上に第１の霧化発光溶液の層を噴霧し、次に、第１の霧化発光溶液の層を硬化させ、次に、第１の霧化発光溶液の硬化層上に第２の霧化発光溶液の層を噴霧することにより、発光溶液を加熱された固体光源に適用することができる。
【００２１】
一部の実施形態では、第１の燐光体は、第１のアルミニウムガーネットベースの燐光体とすることができ、第２の燐光体は、第２のアルミニウムガーネットベースの燐光体とすることができ、第３の燐光体は、窒化物又はオキシ窒化物ベースの燐光体とすることができる。一部の実施形態では、第１の燐光体は、セリウム活性化燐光体とすることができ、第２の燐光体は、セリウム活性化燐光体とすることができ、第３の燐光体は、ユーロピウム活性化燐光体とすることができる。
【００２２】
本発明の更に別の実施形態により、青色範囲に主波長を有する光を放出する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、ＬＥＤによって放出された光の少なくとも一部をダウンコンバートするように構成された共形受容発光媒体とを含む発光装置を提供する。受容発光媒体は、ＬＥＤによって放出された放射線を緑色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする少なくとも第１の燐光体と、ＬＥＤによって放出された放射線を緑色範囲よりも上の波長を有する第２の色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第２の燐光体と、ＬＥＤによって放出された放射線を緑色範囲よりも上の波長を有する第３の色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第３の燐光体と、共形受容発光媒体層がＬＥＤに適用される時にＬＥＤ内の熱エネルギにより硬化する結合剤材料とを含む。
【００２３】
一部の実施形態では、第１の燐光体は、シアン色範囲内に及ぶＦＷＨＭ帯域幅を有する。第２の燐光体は、ＬＥＤによって放出された放射線を黄色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートすることができ、第３の燐光体は、ＬＥＤによって放出された放射線を赤色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートすることができる。受容発光媒体内に含まれた燐光体及びＬＥＤは、約２５００Ｋと３３００Ｋの間に相関色温度を有し、かつ少なくとも９０のＣＲＩを有する温白色光を一緒に放出するように構成することができる。第１の燐光体は、ＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体とすることができ、ＬＥＤの主波長は、約４６０ナノメートルと４７０ナノメートルの間に存在する。共形受容発光媒体は、ＬＥＤのすぐ上にある第１の共形受容発光媒体層と、第１の共形受容発光媒体層上にある第２の共形受容発光媒体層とを含むことができ、第１の共形受容発光媒体層及び第２の共形受容発光媒体層のうちの少なくとも一方は、光拡散粒子を含む。本発明の様々な実施形態による発光装置は、高い演色評価数を有する温白色光を提供するように設計することができる。
【００２４】
本発明の更に別の実施形態により、サブマウントと、サブマウント上に取り付けられたＬＥＤと、ＬＥＤ上及びサブマウント上に共形的に被覆された受容発光媒体とを含むパッケージ式発光装置を提供する。この受容発光媒体は、ＬＥＤによって放出された放射線を第１のピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする少なくとも第１の材料と、ＬＥＤによって放出された放射線を第２のピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第２の材料と、ＬＥＤによって放出された放射線を第３のピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第３の材料とを含む。
【００２５】
一部の実施形態では、ＬＥＤは、青色範囲に主波長を有する光を放出し、第１の材料は、ＬＥＤによって放出された放射線をシアン色範囲内に及ぶＦＷＨＭ帯域幅を有して緑色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする。第２の材料は、ＬＥＤによって放出された放射線を黄色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートすることができる。第３の材料は、ＬＥＤによって放出された放射線を赤色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートすることができる。一部の実施形態では、パッケージ式発光装置は、更に、サブマウント上に取り付けられた付加的なＬＥＤを含む。付加的なＬＥＤは、例えば、赤色範囲又は青色範囲に主波長を有する光を放出することができる。
【００２６】
本発明の更に別の実施形態により、サブマウントと、サブマウント上に取り付けられたＬＥＤと、ＬＥＤ上に及びサブマウント上に共形的に被覆された受容発光媒体とを含むパッケージ式発光装置を提供する。受容発光媒体は、固体光源によって放出された放射線をシアン色範囲内に及ぶＦＷＨＭ帯域幅を有して緑色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第１の材料と、ＬＥＤによって放出された放射線を緑色範囲よりも上の波長を有する色範囲に第２のピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第２の材料とを含むことができる。
【００２７】
本発明の付加的な実施形態により、サブマウントと、サブマウント上に取り付けられた青色範囲に主波長を有する光を放出する少なくとも２つのＬＥＤと、少なくとも２つの青色ＬＥＤによって放出された光を受け取るために取り付けられた共形受容発光媒体とを含むパッケージ式ＬＥＤを提供する。共形受容発光媒体は、少なくとも２つの青色ＬＥＤによって放出された放射線をシアン色範囲内に及ぶＦＷＨＭ帯域幅を有して緑色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第１の燐光体と、少なくとも２つの青色ＬＥＤによって放出された放射線を緑色範囲よりも上の波長を有する第２の色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第２の燐光体とを含むことができる。一部の実施形態では、第２の燐光体は、少なくとも２つの青色ＬＥＤによって放出された放射線を黄色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートすることができ、共形受容発光媒体は、少なくとも２つの青色ＬＥＤによって放出された放射線を赤色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする少なくとも第３の燐光体を更に含むことができる。
【００２８】
本発明の付加的な実施形態により、ＬＥＤがサブマウント上に取り付けられたパッケージ式ＬＥＤを形成する方法を提供する。ＬＥＤによって放出された放射線を第１のピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする少なくとも第１の材料と、ＬＥＤによって放出された放射線を第２のピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第２の材料と、ＬＥＤによって放出された放射線を第３のピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第３の材料とを含む発光溶液が調製される。この発光溶液は、次に、ＬＥＤの上及びサブマウント上に共形的に被覆される。
【００２９】
一部の実施形態では、発光溶液は、ＬＥＤ上に及びサブマウン上に噴霧される。一部の実施形態では、ＬＥＤは、発光溶液がＬＥＤの上へ噴霧された時にＬＥＤが少なくとも摂氏約９０度の温度であるように加熱される。加熱されたＬＥＤからの熱は、発光溶液を硬化してＬＥＤ上に共形受容発光媒体を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ｐｌａｎｃｋｉａｎ軌跡の位置を示す「１９３１  ＣＩＥ」色度図のグラフである。
【図２】波長の関数としての従来の温白色固体照明装置によって放出された放射線の強度を示すグラフである。
【図３】波長の関数としての異なる主波長を有する青色ＬＥＤを使用する３つの温白色固体照明装置によって放出される放射線の強度を示すグラフである。
【図４】波長の関数としての本発明の実施形態による３つの異なる固体照明装置によって放出された放射線の強度を示すグラフである。
【図５Ａ】複数の従来の固体発光装置のメジアンＣＲＩと比較した時の本発明の実施形態による複数の固体発光装置のメジアンＣＲＩを示す図表である。
【図５Ｂ】図５Ａを生成するのに使用される装置のメジアン光束を示す図表である。
【図６Ａ】複数の従来の固体発光装置及び本発明の実施形態による複数の固体発光装置の測定されたＣＲＩを示す図表である。
【図６Ｂ】図６Ａの図表からのデータのグラフである。
【図７Ａ】装置内に含まれた青色ＬＥＤの主波長の関数としての様々な固体発光装置のメジアンＣＲＩを示すグラフである。
【図７Ｂ】同じ主波長を有する青色ＬＥＤを有する従来の固体発光装置の光束の百分率としての図７Ａの固体発光装置の光束を示すグラフである。
【図８Ａ】本発明の実施形態による固体発光装置の図である。
【図８Ｂ】本発明の実施形態による固体発光装置の図である。
【図８Ｃ】本発明の実施形態による固体発光装置の図である。
【図８Ｄ】本発明の実施形態による固体発光装置の図である。
【図９Ａ】本発明の実施形態による複数のＬＥＤチップを含むパッケージ式発光装置の図である。
【図９Ｂ】本発明の実施形態による複数のＬＥＤチップを含むパッケージ式発光装置の図である。
【図９Ｃ】本発明の実施形態による複数のＬＥＤチップを含むパッケージ式発光装置の図である。
【図９Ｄ】本発明の実施形態による複数のＬＥＤチップを含むパッケージ式発光装置の図である。
【図１０Ａ】本発明の実施形態による複数のＬＥＤチップを含む別のパッケージ式発光装置の図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施形態による複数のＬＥＤチップを含む別のパッケージ式発光装置の図である。
【図１０Ｃ】本発明の実施形態による複数のＬＥＤチップを含む別のパッケージ式発光装置の図である。
【図１０Ｄ】本発明の実施形態による複数のＬＥＤチップを含む別のパッケージ式発光装置の図である。
【図１１Ａ】本発明の実施形態による複数のＬＥＤチップを含む更に別のパッケージ式発光装置の図である。
【図１１Ｂ】本発明の実施形態による複数のＬＥＤチップを含む更に別のパッケージ式発光装置の図である。
【図１１Ｃ】本発明の実施形態による複数のＬＥＤチップを含む更に別のパッケージ式発光装置の図である。
【図１２Ａ】本発明のある一定の実施形態によるＬＥＤチップウェーハに発光媒体を適用するのに使用することができる製造段階を示す断面図である。
【図１２Ｂ】本発明のある一定の実施形態による発光媒体をＬＥＤチップウェーハに適用するのに使用することができる製造段階を示す断面図である。
【図１２Ｃ】本発明のある一定の実施形態による発光媒体をＬＥＤチップウェーハに適用するのに使用することができる製造段階を示す断面図である。
【図１２Ｄ】本発明のある一定の実施形態による発光媒体をＬＥＤチップウェーハに適用するのに使用することができる製造段階を示す断面図である。
【図１２Ｅ】本発明のある一定の実施形態による発光媒体をＬＥＤチップウェーハに適用するのに使用することができる製造段階を示す断面図である。
【図１３】本発明の更に別の実施形態による受容発光媒体をＬＥＤチップウェーハに適用する作業を示す流れ図である。
【図１４Ａ】本発明の一部の実施形態による発光装置への受容発光媒体の適用を示す一連の概略図である。
【図１４Ｂ】本発明の一部の実施形態による発光装置への受容発光媒体の適用を示す一連の概略図である。
【図１４Ｃ】本発明の一部の実施形態による発光装置への受容発光媒体の適用を示す一連の概略図である。
【図１４Ｄ】本発明の一部の実施形態による発光装置への受容発光媒体の適用を示す一連の概略図である。
【図１４Ｅ】本発明の一部の実施形態による発光装置への受容発光媒体の適用を示す一連の概略図である。
【図１４Ｆ】本発明の一部の実施形態による発光装置への受容発光媒体の適用を示す一連の概略図である。
【図１４Ｇ】本発明の一部の実施形態による発光装置への受容発光媒体の適用を示す一連の概略図である。
【図１４Ｈ】本発明の一部の実施形態による発光装置への受容発光媒体の適用を示す一連の概略図である。
【図１４Ｉ】本発明の一部の実施形態による発光装置への受容発光媒体の適用を示す一連の概略図である。
【図１４Ｊ】本発明の一部の実施形態による発光装置への受容発光媒体の適用を示す一連の概略図である。
【図１４Ｋ】本発明の一部の実施形態による発光装置への受容発光媒体の適用を示す一連の概略図である。
【図１４Ｌ】本発明の一部の実施形態による発光装置への受容発光媒体の適用を示す一連の概略図である。
【図１５Ａ】本発明の一部の実施形態による受容発光媒体の適用を示す図である。
【図１５Ｂ】本発明の一部の実施形態による受容発光媒体の適用を示す図である。
【図１６】本発明の一部の実施形態による作業を示す流れ図である。
【図１７】本発明の一部の実施形態による受容発光媒体を堆積させる加圧堆積システムを示す概略図である。
【図１８】本発明の実施形態によるスプレーノズルを示す概略図である。
【図１９】本発明の一部の実施形態による発光装置上で受容発光媒体を堆積させるバッチ堆積システムを示す概略図である。
【図２０Ａ】本発明の一部の実施形態による受容発光媒体のウェーハへの適用を示す概略図である。
【図２０Ｂ】本発明の一部の実施形態による受容発光媒体のウェーハへの適用を示す概略図である。
【図２０Ｃ】本発明の一部の実施形態による受容発光媒体のウェーハへの適用を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の実施形態は、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して以下でより完全に説明する。しかし、本明細書で定める実施形態に限定されたものと本発明を解釈すべきでない。むしろ、本発明の開示が徹底的かつ完全であり、かつ当業者に本発明の範囲を完全に伝達されるようにこれらの実施形態を示すものである。図面では、層及び領域の厚みは、明瞭さを期すために誇張されている。同様の数字は、全体にわたって同様の部分を指す。本明細書で使用する時の「及び／又は」という用語は、関連の記載品目の１つ又はそれよりも多くのいずれか又は全ての組合せを含む。
【００３２】
本明細書で用いる用語は、特定の実施形態のみを説明することを目的したものであり、本発明の制限であることを意図していない。本明細書で使用する時に、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、その語が明示的に他の場合を示さない限り複数形も含むことを意図とする。本明細書に使用する時の用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」及び／又は「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」及びその派生語は、定まった特徴、作業、要素、及び／又は構成要素の存在を指定するが、１つ又はそれよりも多くの他の特徴、作業、要素、構成要素、及び／又はその群の存在又は追加を排除しないことは更に理解されるであろう。
【００３３】
層、領域又、は基板のような要素が別の要素「上に」あるか又は別の要素「の上に」延びるという時に、それは、他の要素のすぐ上にあるか、又は他の要素のすぐ上に延びることができ、又は介在要素も存在することができることは理解されるであろう。これとは対照的に、要素が別の要素「のすぐ上に」あるか、又は別の要素「のすぐ上に延びる」という時は、介在する要素は存在しない。要素が別の要素に「結合された」又は「連結された」という時は、他の要素に直接に結合されるか又は直接に連結することができ、又は介在要素が存在することができることも理解されるであろう。これとは対照的に、要素が別の要素に「直接に結合された」又は「直接に連結された」という時は、介在する要素は存在しない。
【００３４】
第１、第２のような用語を本明細書で使用して様々な要素、構成要素、領域、及び／又は層を説明することができるが、これらの要素、構成要素、領域、及び／又は層は、これらの用語により制限すべきでないことは理解されるであろう。これらの用語は、１つの要素、構成要素、領、域又は層を別の要素、構成要素、領域、又は層と区別するためにだけに使用するものである。従って、以下に説明する第１の要素、構成要素、領域、又は層は、本発明の教示から逸脱することなく第２の要素、構成要素、領域、又は層と呼ぶことができる。
【００３５】
更に、相対的な用語「下側」又「底部」及び「上側」又は「上部」は、図に示すように別の要素との１つの要素の関係を説明するために本明細書で使用する場合がある。相対的な用語は、図に示す向きに加えて装置の異なる向きを包含するように意図していることは理解されるであろう。例えば、図中の装置がひっくり返された場合に、他の要素の「下側」であると説明した要素は、他の要素の「上側」に向くことになる。例示的な用語は「下側」は、従って、図の特定の向きに基づいて「下側」及び「上側」の両方の向きを包含する。
【００３６】
別段の定義がない限り、本明細書で使用する全ての専門用語及び科学用語は、本明細書が属する技術分野の当業者により一般的に理解されるものと同じ意味を有する。用語は、一般的に用いられる辞書内で定義されるような本明細書及び関連技術の関連における意味と合致する意味を有すると解釈すべきであり、かつ明示的に本明細書で定義されていない限り、理想化された又は過度に格式ばった意味で解釈しないことは更に理解されるであろう。
【００３７】
本発明の実施形態は、本発明の理想とされた実施形態（及び中間構造体）の概略図である断面図を参照して本明細書に説明する。層の厚み及び図面内の領域は、明瞭さを期すために誇張される場合がある。更に、例えば、製造技術及び／又は公差の結果として、図の形状からの変形を予想することができる。従って、本発明の実施形態は、本明細書に示す領域の特定の形状に限定されると解釈すべきでなく、例えば、製造から生じる形状の偏りを含むべきである。
【００３８】
本明細書で使用する時の「固体発光装置」という用語は、発光ダイオード、レーザダイオード、及び／又は他の半導体装置を含むことができ、これは、１つ又はそれよりも多くの半導体層を含むことができ、これは、シリコン、炭化珪素、窒化ガリウム、及び／又は他の半導体材料、任意的な基板を含むことができ、これは、サファイア、シリコン、炭化珪素、及び／又は他のマイクロエレクトロニクス基板、１つ又はそれよりも多くの接触層を含むことができ、これは、金属及び／又は他の導電材料を含むことができる。固体発光装置の設計及び製造は、当業者に公知である。「発光装置」という表現は、本明細書で使用する時に、光を放出することができる装置であることを除き、限定されたものではない。
【００３９】
本発明の実施形態による固体発光装置は、ノースカロライナ州ダーラム所在のＣｒｅｅインコーポレーテッドにより製造及び／又は販売される装置のような炭化珪素、サファイア、又は窒化ガリウム基板の上で製造されたＩＩＩ〜Ｖ族窒化物（例えば、窒化ガリウム）ベースのＬＥＤ又はレーザを含むことができる。このようなＬＥＤ及び／又はレーザは、発光がいわゆる「フリップチップ」の向きの基板を通じて行われるように作動するように構成される場合がある（又は構成されない場合もある）。本発明の実施形態による固体発光装置は、陰極接点がチップの片側に、陽極接点がチップの反対側にある垂直装置と、両方の接点が装置の同じ側である装置を含む。本発明の一部の実施形態は、米国特許第７，５６４，１８０号明細書、米国特許第７，４５６，４９９号明細書、米国特許第７，２１３，９４０号明細書、米国特許第７，０９５，０５６号明細書、米国特許第６，９５８，４９７号明細書、米国特許第６，８５３，０１０号明細書、米国特許第６，７９１，１１９号明細書、米国特許第６，６００，１７５号明細書、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５，３５９，３４５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、及び／又は米国特許第４，９１８，４９７号明細書、及び米国特許出願公開第２００９／０１８４６１６号明細書、米国特許出願公開第２００９／００８０１８５号明細書、米国特許出願公開第２００９／００５０９０８号明細書、米国特許出願公開第２００９／００５０９０７号明細書、米国特許出願公開第２００８／０３０８８２５号明細書、米国特許出願公開第２００８／０１９８１１２号明細書、米国特許出願公開第２００８／０１７９６１１号明細書、米国特許出願公開第２００８／０１７３８８４号明細書、米国特許出願公開第２００８／０１２１９２１号明細書、米国特許出願公開第２００８／００１２０３６号明細書、米国特許出願公開第２００７／０２５３２０９号明細書、米国特許出願公開第２００７／０２２３２１９号明細書、米国特許出願公開第２００７／０１７０４４７号明細書、米国特許出願公開第２００７／０１５８６６８号明細書、米国特許出願公開第２００７／０１３９９２３号明細書、及び／又は米国特許出願公開第２００６／０２２１２７２号明細書に説明されているような固体発光装置、装置パッケージ、固定具、発光材料／元素、電源、制御要素、及び／又は方法を使用することができる。
【００４０】
可視光は、多くの異なる波長を有する光を含むことができる。可視光線の知覚色は、図１に示す「１９３１  ＣＩＥ」色度図のような２次元色度図を参照して示すことができる。色度図により、色を色の加重和と定義する有用な基準が得られる。
【００４１】
図１に示すように、「１９３１  ＣＩＥ」色度図上の色は、全体的にＵ字形の区域に該当するｘ座標及びｙ座標（すなわち、色度座標又は色点）により定義される。その区域の外側又はその近くの色は、単一の波長又は非常に小さい波長分布を有する光で構成された飽和色である。区域の内部の色は、異なる波長の混合物で構成された非飽和色である。多くの異なる波長の混合物とすることができる白色光は、一般的に、図１で１０と説明された領域において図の中心の近くに見られる。領域１０のサイズにより検証されるように、「白色」と考えることができる光の多くの異なる色調がある。例えば、ナトリウム蒸気照明装置によって発生された光のような何らかの「白色」光は、色は黄色がかったように見える場合があり、一方、一部の蛍光照明装置によって発生された光のような他の「白色」光は、色はより青っぽく見える場合がある。
【００４２】
一般的に緑色に見えるか、又は実質的な緑色成分を含む光は、白色領域１０より上方にある領域１１、１２、及び１３内にプロットされ、一方、白色領域１０より下方の光は、一般的に桃色、紫、又は深紅色に見える。例えば、図１の領域１４及び１５内にプロットされた光は、一般的に深紅色（すなわち、赤色紫又は紫がかった赤色）に見える。
【００４３】
２つの異なる光源からの光の２成分組合せは、２つの成分色のいずれかと異なる色を有するように現れる場合があることが更に公知である。結合光の色は、２つの光源の波長及び相対強度に依存する場合がある。例えば、青色光源及び赤色光源の組合せによって放出された光は、観測者には紫又はマジェンタに現れる場合がある。同様に、青色光源及び黄色の光源の組合せによって放出された光は、観測者には白色に現れる場合がある。
【００４４】
図１のグラフ内の各点は、その色を有する光を放出する光源の「色点」と呼ばれる。図１に示すように、「黒体」軌跡１６と呼ぶ色点の軌跡が存在し、様々な温度に加熱される黒体放射体によって放出された光の色点の位置に対応する。黒体軌跡１６は、「ｐｌａｎｃｋｉａｎ」軌跡とも呼ばれ、その理由は、黒体軌跡に沿ってある色度座標（すなわち、色点）は、プランクの方程式、Ｅ（λ）＝Ａλ-5／（ｅB/T−１）に従うからであり、ここで、Ｅは、放出強度であり、λは、放出波長であり、Ｔは、黒体の色温度であり、Ａ及びＢは定数である。黒体軌跡１６の上又はその近くにある色座標により、観測者には感じの良好な白色光になる。
【００４５】
加熱された物体が光り輝く時に、初めは赤みがかり、次に、黄色がかり、次に、白く、最後に青っぽく輝くが、その理由は、黒体放射体のピーク出力光に関連の波長が、温度の増大と共に漸進的に短くなるからである。これが発生するのは、黒体放射体のピーク出力光に関連の波長が、ウィーンの変位則に従って温度の増大と共に漸進的に短くなるからである。黒体軌跡上に又はその近くにある光を発生させる発光体は、従って、相関色温度（ＣＣＴ）に関して説明することができる。本明細書で使用する時に、「白色光」という用語は、白色として察知される光を指す。この光は、「１９３１  ＣＩＥ」色度図上の黒体軌跡の７つのマクアダム楕円内のあり、かつ２０００Ｋ〜１０，０００Ｋの範囲のＣＣＴを有する。４０００ＫのＣＣＴを有する白色光は、色が黄色がかって見える場合があり、一方、８０００Ｋ又はそれよりも大きいＣＣＴを有する白色光は、色がより青っぽく見える場合があり、「冷」白色光という場合がある。「温」白色光は、約２５００Ｋと４５００Ｋの間のＣＣＴを有する白色光を説明するのに使用することができ、この白色光は、色が赤みがかっているか又は黄色がかっている。温白色光は、一般的に観測者には感じの良い色である。２５００Ｋ〜３３００ＫのＣＣＴを有する温白色光は、特定の用途に対して好ましい場合がある。
【００４６】
照明される物体内の色を正確に再現する光源の機能は、通常は、演色評価数（ＣＲＩ）を使用して特徴付けられる。光源のＣＲＩは、８つの基本色を照明した時に照明システムの演色が基準黒体放射体のそれとどのように比較されるかに関する相対測定値の修正された平均値である。従って、ＣＲＩは、特定のランプにより照明された時の物体の表面色のシフトの相対的な尺度である。ＣＲＩは、照明システムにより照明された１組の試験色の色座標が黒体放射体によって照明された同じ試験色の座標と同じである場合は１００を等しい。日光は、一般的にほぼ１００のＣＲＩを有し、白熱電球は約９５のＣＲＩを有し、蛍光照明は、一般的に約７０〜８５のＣＲＩを有し、一方、単色光源は、本質的にゼロのＣＲＩを有する。５０未満のＣＲＩを有する一般照明用途のための光源は、一般的に非常に乏しいものと考えられ、経済的な問題により他の代替が排除される用途においてのみ使用される。７０と８０の間のＣＲＩ値を有する光源は、物体の色が重要ではない一般照明の用途を有し、何らかの一般的な内部照明に対して、８０より大きいＣＲＩ値で問題はない。色座標が完全放射体軌跡１６の４つのマクアダム偏差楕円内であり、かつ８５を超えるＣＲＩを有する光源の方が一般照明目的に適切である。ＣＲＩ値が９０を超える光源の方が色調が大きい。
【００４７】
バックライト、一般照明、及び様々な他の用途に対して、光源によって照明される物体が人間の眼により自然の発色を有するように見えるように、多くの場合に比較的高いＣＲＩを有する白色光を発生させる光源を設けることが望ましい。従って、このような光源は、赤色、緑色、及び青色の発光装置を含む固体照明装置のアレイを一般的に含むことができる。赤色、緑色、及び青色の発光装置が同時に通電された時に、得られる結合光は、赤色、緑色、及び青色の光源の相対強度に基づいて白色又はほぼ白色に現れる場合がある。しかし、赤色、緑色、及び青色の発光体の組合せである光さえも、特に発光体が飽和光を発生させる時には低いＣＲＩを有する場合があり、その理由は、このような光は、多くの可視波長からの寄与がないと考えられるからである。
【００４８】
本発明の一部の実施形態により、高いＣＲＩ値を有する温白色光を放出するＬＥＤ及び他の固体発光装置を提供する。本発明の実施形態による固体照明装置は、９０を超えるＣＲＩ値を有する光を放出することができ、かつ「１９３１  ＣＩＥ」色度図の上に黒体軌跡の７つのマクアダム楕円内にあり、かつ約２５００Ｋと約４５００Ｋの間の相関色温度を有する色点を有することができる。他の実施形態では、固体照明装置は、９０を超えるＣＲＩ値を有する光を放出することができ、かつ「１９３１  ＣＩＥ」色度図上の０．３８５及び０．４８５ｃｃｘと０．３８０及び０．４３５ｃｃｙの間に存在する色点を有することができ、かつ約２５００Ｋと約４５００Ｋの間の相関色温度を有することができる。一部の実施形態では、相関色温度は、約２５００Ｋと約３３００Ｋの間に存在する。本発明の実施形態によるＬＥＤは、類似のＬＥＤを使用して類似の色点を有する従来の単一ダイＬＥＤと比較すると、比較的高い光束でこれらの高いＣＲＩ値及び温白色光出力をもたらすことができ、その理由は、このような従来のＬＥＤの方が、一般的にＣＲＩ値が低いか又は光束が低減しているからである。
【００４９】
本発明の一部の実施形態によるＬＥＤは、高い値ＣＲＩ値を有する温白色光を供給する発光媒体を使用する。本明細書で、「発光媒体」という用語は、例えば、燐光体のような１つ又はそれよりも多くの発光材料を含む媒体を指す。広範な発光材料が公知であり、例示的な材料は、例えば、米国特許第６，６００，１７５号明細書及び米国特許出願公開第２００９／０１８４６１６号明細書に開示されている。燐光体に加えて、他の発光材料には、シンチレータ、昼光反射テープ、ナノ粒子燐光体、量子ドット、及び（例えば、紫外線）光で照明されると可視スペクトルで光を発するインクがある。例示的な発光媒体には、固体発光装置上に被覆された発光材料を含む層、及び部分的又は完全に１つ又はそれよりも多くの固体発光装置の上に配置された発光材料を含む透明封入剤（例えば、エポキシベース又はシリコーンベースの硬化可能な樹脂）がある。
【００５０】
現在、青色範囲に主波長を有する放射線（例えば、４６５ナノメートルの主波長を有する放射線）を放出するＬＥＤを含む単一ダイ固体照明装置が利用可能である。発光媒体は、ダイ上に、その上方に、及び／又はその周りに被覆又は配置され、又はＬＥＤによって放出された青色光を受け取るように他の方法で配置される（本明細書で、ＬＥＤのような固体光源によって放出された光を受け取るように配置される発光媒体を「受容発光媒体」と呼ぶ）。受容発光媒体は、例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ燐光体粒子を有するシリコーン、その中に懸濁した（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+燐光体粒子のような封入材料を含む。ＹＡＧ：Ｃｅ燐光体粒子は、黄色光にＬＥＤから受け取られた青色光をダウンコンバートし、（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+燐光体粒子は、赤色光にＬＥＤから受け取られた青色光をダウンコンバートする。図２は、波長の関数としてこのような固体照明装置によって放出された放射線の強度を示すグラフである。図２のグラフを生成するのに使用される例示的な装置は、４５６ナノメートルの主波長を有する青色ＬＥＤを使用して、８０．１のＣＲＩを有する温白色光を発生させる。ダウンコンバートされることなく終わりまで発光媒体を（又はその周りを）通過する青色ＬＥＤからの光は、４５６ナノメートルの図２の曲線Ａでの狭いピークを生成する。黄色及び赤色の燐光体によりダウンコンバートされる青色ＬＥＤからの光は、６００ナノメートルのすぐ上の図２の曲線Ａ内の広いピークを生成する。本明細書において、図２のグラフを生成するのに使用される装置のような黄色燐光体と赤色燐光体とを有する受容発光媒体を含む単一ダイ固体照明装置は、黄色／赤色燐光体装置と呼ばれる。
【００５１】
黄色光にＬＥＤから受け取られた青色光をダウンコンバートする燐光体粒子及び赤色光にＬＥＤから受け取られた青色光をダウンコンバートする燐光体粒子を含む受容蛍光シリコーン封入材料を有する青色範囲に主波長を有する放射線を放出するＬＥＤを含む単一ダイ固体照明装置も現在利用可能である。これらの装置は、例えば、８４〜９４間のＣＲＩのような大幅により高いＣＲＩ値を有する温白色光を生成する。本明細書において、これらの装置は、緑色／赤色燐光体装置と呼ばれる。しかし、緑色範囲にピーク波長を有する光を放出する燐光体は様々な他の燐光体よりも効率的ではない場合があるので、緑色／赤色燐光体装置は、類似の黄色／赤色燐光体装置の光束値より有意に低い（例えば、２５〜３０％又はそれよりも多く）光束値を有する場合がある。
【００５２】
従来の黄色／赤色燐光体装置のＣＲＩ値を増大させるために、装置内に含まれる青色ＬＥＤの主波長を増大させる。特に、図３は、３つの異なる黄色／赤色燐光体装置によって放出された放射線の強度を示すグラフであり、ここで、３つの装置の間の唯一の差異は、その中で含まれる青色ＬＥＤの主波長である。
【００５３】
図３では、曲線Ａは、４５６ナノメートルの主波長を有する青色ＬＥＤを有する固体発光装置の出力を示す（曲線Ａは、図２のグラフの曲線Ａと同一である）。曲線Ｂは、４６４ナノメートルの主波長を有する青色ＬＥＤを有する固体発光装置の出力を示し、曲線Ｃは、４７２ナノメートルの主波長を有する青色ＬＥＤを有する固体装置の出力を示している。曲線Ａ〜Ｃを生成するのに使用した装置において、装置の各々が図１に示す「１９３１  ＣＩＥ」色度図上でほぼ同じ位置であった色を有する光を発生させるように黄色燐光体と赤色燐光体の比を変更する。特に、青色ＬＥＤによって放出された光の主波長を増大させる時に、含まれる赤色燐光体を増大して黄色燐光体を低減するように黄色と赤色の燐光体の比を変更する。従って、曲線Ｂを生成するのに使用した装置の受容発光媒体の方が、赤色と黄色の燐光体の比は、曲線Ａを生成するのに使用した装置の受容発光媒体よりも高く、曲線Ｃを生成するのに使用した装置の受容発光媒体の方が、赤色と黄色の燐光体の比は、曲線Ｂを生成するのに使用した装置の受容発光媒体よりも高い。
【００５４】
曲線Ａ〜Ｃの各々に対して、ｙ軸は、装置の正規化した光束を表し、ここで、各波長での光束は、その特定の曲線のピーク発光波長での光束の百分率としてグラフに示されている。従って、図３は、各装置に対して波長の関数としての光束の相対強度を示すが、３つの装置間の相対的な光束値を示すものではない。
【００５５】
図３の曲線Ａ及びＢに示すように、青色ＬＥＤの主波長を４５６ナノメートル（曲線Ａ）から４６４ナノメートル（曲線Ｂ）まで増大させた時に、シアン色範囲（シアン色範囲を本明細書では約４８０ナノメートルと５００ナノメートルの間にピーク波長を有する光と定義）内の光束の百分率が、４５６ナノメートルの青色ＬＥＤを含む装置と比較すると増大する。図３にも示すように、この変更により、装置のＣＲＩが曲線Ａの装置の８０．１から曲線Ｂの装置の８４．３まで増大する。
【００５６】
図３の曲線Ｃに示すように、青色ＬＥＤの主波長を更に４７２ナノメートルに増大させた時に、青色ＬＥＤの主波長がこの時点でちょうどシアン色範囲の外側にあるように、シアン色範囲の光束の百分率が更に増大する。従って、図３の曲線Ｃを生成するのに使用した装置に対して、シアン範囲の光束は、赤色及び黄色燐光体の組合せによって放出された光のピークでの光束の約半分であり、一方、曲線Ａを生成するのに使用した装置に対して、シアン範囲の光束は、赤色及び黄色燐光体の組合せによって放出された光のピークでの光束の約１０〜２０％に過ぎない。図３に更に示すように、４７２ナノメートルに青色ＬＥＤの主波長を更にシフトすることにより、装置のＣＲＩは、更に８８．１に増大する。
【００５７】
図３の曲線Ｃの装置はＣＲＩの改善を示すが、９０を超えるＣＲＩ値を有する単一ダイ温白色ＬＥＤが望ましい用途がある。本発明の実施形態により、温白色光を放出し、かつ例えば９０を超えることができるＣＲＩ値のような比較的高いＣＲＩ値を有する単一ダイ固体発光装置を提供する。
【００５８】
一部の実施形態では、これらの固体発光装置は、第１、第２、及び第３の燐光体がその中に含まれる受容発光媒体を含む青色ＬＥＤを含む。第１の燐光体は、緑色範囲にピーク波長を有する光に青色ＬＥＤから受け取られた光をダウンコンバートすることができる。この燐光体は、ＦＷＨＭ放出スペクトルが少なくともシアン色範囲の一部に該当するように十分に広いＦＷＨＭ帯域幅を有することができる。一部の実施形態では、この第１の燐光体は、ＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体（すなわち、セリウムドープＬｕＡＧ）を含むことができる。ＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体は、５３５〜５４５ナノメートルのピーク発光波長と約１１０〜１１５ナノメートルの間のＦＷＨＭ帯域幅とを有することができる。従って、ＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体のＦＷＨＭ帯域幅は、全てのシアン色範囲内に及ぶことができる。第２の燐光体は、緑色範囲にピーク波長を有する光に青色ＬＥＤから受け取られた光をダウンコンバートすることができる。一部の実施形態では、この第２の燐光体は、ＹＡＧ：Ｃｅ燐光体を含むことができる。第３の燐光体は、赤色範囲にピーク波長を有する光に青色ＬＥＤから受け取られた光をダウンコンバートすることができる。一部の実施形態では、この第３の燐光体は、（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+燐光体を含むことができる。
【００５９】
一部の実施形態では、ＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体及びＹＡＧ：Ｃｅは、ルテチウム、イットリウム、アルミニウム、及び酸素を含む単一のセリウムドープ構造体内で一緒に成長させることができる。例えば、ＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体及びＹＡＧ：Ｃｅは、Ｌｕ1-xＹxＡｌ5Ｏ12：Ｃｅ材料として一緒に実施することができる。そのような材料は、ＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体のような光を放出する第１の燐光体及びＹＡＧ：Ｃｅ燐光体のような光を放出する第２の燐光体として作用する（これによってＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体のピーク波長とＹＡＧ：Ｃｅ燐光体のピーク波長の間のピークを有する結合スペクトルが得られる）。従って、第１及び第２の燐光体は、２つの別々の燐光体、すなわち、一緒に混合される２つの別々の燐光体、及び／又は両方の燐光体が同じ構造体内で共に成長する組成物を含むことができることが認められるであろう。
【００６０】
本発明の一部の実施形態により、第１の燐光体は、第１のアルミニウムガーネットベースの燐光体を含むことができ、第２の燐光体は、第２のアルミニウムガーネットベースの燐光体を含むことができ、第３の燐光体は、窒化物又はオキシ窒化物ベースの燐光体を含むことも認められるであろう。これらの一部の実施形態では、第１の燐光体は、緑色範囲の光を放出することができ、第２の燐光体は、黄色の色の光を放出することができる。一部の実施形態では、第１の燐光体はＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体を含むことができ、又はあらゆる他のアルミニウムガーネットベースの燐光体を含むことができ、第２の燐光体は、ＹＡＧ：Ｃｅを含むことができ、又はあらゆる他のアルミニウムガーネットベースの燐光体を含むことができる。第３の燐光体は、あらゆる適切な窒化物ベース又はオキシ窒化物ベースの燐光体を含むことができ、かつカルシウム及びストロンチウムベースの窒化物ベース又はオキシ窒化物ベースの燐光体に限定されない。第１及び第２のアルミニウムガーネットベースの燐光体の使用は、特定的な実施例では特定の利点を有することができ、その理由は、２つのアルミニウムガーネットベースの燐光体が例えば結合剤内で共に混合された時により優れた適合性を有することができるからであり、かつアルミニウムガーネットベースの燐光体が、より優れた安定性を示し、かつ発光媒体における使用に向けて他の望ましい特徴を有することができるからであることは理解されるであろう。
【００６１】
図４は、波長の関数としての本発明の実施形態による３つの異なる固体照明装置によって放出された放射線の強度を示すグラフである。図４では、固体装置の全ては、４６４ナノメートルの主波長を有する青色ＬＥＤを使用する。曲線Ｄを生成するのに使用する装置において、発光装置は、黄色燐光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）と赤色燐光体（（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+）とを有する受容発光媒体を含む黄色／赤色燐光体装置であり、曲線Ｅを生成するのに使用する装置において、ＬＥＤは、緑色燐光体（ＬｕＡＧ：Ｃｅ）、黄色燐光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）、及び赤色燐光体（（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+）（本明細書では「緑色／黄色／赤色燐光体装置」）を有する受容発光媒体を含み、曲線Ｆを生成するのに使用する装置において、ＬＥＤは、緑色燐光体（ＬｕＡＧ：Ｃｅ）及び赤色燐光体（（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+）（本明細書では「緑色／赤色燐光体装置」）を有する受容発光媒体を含む。
【００６２】
曲線Ｄに示すように、黄色／赤色燐光体装置は、８６．６のＣＲＩ値を示している。この装置は、図２の曲線Ｂを生成するのに使用される装置と類似のものであるが、図１の「１９３１  ＣＩＥ」色度図上で異なる位置で色点を有するのでＣＲＩの改善を示している。しかし、装置は、依然としてシアン色範囲の光束の百分率が比較的低く、９０を超えるＣＲＩをもたらさない。
【００６３】
これとは対照的に、曲線Ｅ及びＦの装置は、両方とも９０よりも大きいＣＲＩ値をもたらす。特に、曲線Ｅを生成するのに使用した緑色／黄色／赤色燐光体装置は、９０．６のＣＲＩ値をもたらし、曲線Ｆを生成するのに使用した緑色／赤色燐光体装置は、９１．４のＣＲＩ値をもたらす。各々の場合に、これらの装置は、シアン色範囲の光束の百分率が増大するが、これは、シアン色範囲に著しい放出量を有した緑色燐光体の介在に起因するものである。曲線Ｆは、曲線Ｆを生成するのに使用される装置内に黄色燐光体がないことによってスペクトルの主要なピーク（すなわち、６００及び７００ナノメートルの間のピーク）が右に（すなわち、高い方の波長に）シフトすることも示している。曲線Ｄ〜Ｆを生成するのに使用した装置において、装置の各々が、図１に示す「１９３１  ＣＩＥ」色度図上でほぼ同じ位置であった色を有する光を発生させるように黄色燐光体と赤色燐光体の比が変更される。緑色燐光体を含む装置において赤色燐光体の百分率を増大させることによってこれをもたらす。
【００６４】
図４から分るように、曲線Ｅ及びＦを生成するのに使用した固体発光装置において、発光媒体内の緑色燐光体の介在は、従来の黄色／赤色燐光体装置によって放出された光に存在することができるシアン色範囲のスペクトル間隙の一部を「埋める」一助をすることができる。従って、本発明の実施形態による発光装置は、高いＣＲＩ値を示すことができる。
【００６５】
図５Ａ及び図５Ｂは、緑色／黄色／赤色燐光体装置を供給する発光媒体内の緑色燐光体の介在が、従来の黄色／赤色燐光体装置と比較すると装置の性能にどのように影響を与えるかを示す更に別のデータを示す。特に、図５Ａは、同じ２つの温白色カラービンに該当する複数の従来の黄色／赤色燐光体装置のメジアンＣＲＩと比較した２つの異なる温白色カラービン（カラービンは、「１９３１  ＣＩＥ」色度図上の領域を指す）に該当する本発明の実施形態による複数の緑色／黄色／赤色燐光体装置のメジアンＣＲＩを示している。図５Ａに示すように、第１のカラービンにおいて、緑色燐光体の追加により、平均５％（８５から９０に）ＣＲＩが増大し、一方、第２のカラービンにおいて、緑色燐光体の追加により、平均７％（８３から９０に）ＣＲＩが増大する。従って、緑色燐光体の追加により、その結果として６％のＣＲＩの平均的な増大となる。
【００６６】
図５Ｂは、図５Ａを生成するのに使用した装置のメジアン光束（ルーメン単位で）を示している。図５Ｂに示すように、第１の温白色カラーピンに該当する緑色／黄色／赤色燐光体装置の光束は、同じカラーピンに該当する黄色／赤色燐光体装置のメジアン光束より１０％下回る。第２のカラーピンに対して、緑色燐光体の追加により、光束が平均１４％減少する。従って、緑色燐光体の追加により、その結果として１２％のＣＲＩの平均的な減少となった。光束内のこの減少は、従来の緑色／赤色燐光体装置によって示される光束の減少を有意に下回るものであり、この減少は、２５〜３０％又はそれよりも多い場合がある。
【００６７】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の実施形態による黄色／赤色燐光体装置及び緑色／黄色／赤色燐光体装置に及ぼす青色ＬＥＤの主波長の影響を示している。特に、図６Ａの図表は、青色ＬＥＤの３つの主波長の各々での複数の黄色／赤色燐光体装置の測定されたＣＲＩ（４５８、４６２、及び４６６ナノメートル）、並びに青色ＬＥＤの７つの主波長の各々（４５５、４５７、４６２、４６４、４７０、４７１、及び４７４ナノメートル）での複数の緑色／黄色／赤色燐光体装置の測定されたＣＲＩを示している。図６Ｂは、グラフ表示で図６Ａの図表からのデータを示し、かつ黄色／赤色燐光体装置（曲線Ｇ）及び緑色／黄色／赤色燐光体装置（曲線Ｈ）のＣＲＩ値が青色ＬＥＤの主波長の関数としてどのように変わるかをより良好に示すように構成された曲線を示す。
【００６８】
図６Ｂに示すように、緑色／黄色／赤色燐光体装置は、同じ波長では黄色／赤色燐光体装置より一般的にＣＲＩ値が高い。更に、緑色／黄色／赤色燐光体装置によって示されるＣＲＩ値は、黄色／赤色燐光体装置によって示されるＣＲＩ値より緩やかにピーク値から下降している。従って、本発明の実施形態による固体照明装置の方が高いＣＲＩ値を示すことができ、装置内に含まれた青色ＬＥＤの主波長のより広い範囲にわたって満足できるＣＲＩ性能を示すことができる。
【００６９】
図７Ａ及び図７Ｂは、装置内に含まれた青色ＬＥＤの主波長の関数としての従来の黄色／赤色燐光体装置と比較した本発明の実施形態により製造された緑色／黄色／赤色燐光体装置のＣＲＩ及び光束の差を更に示すグラフである。図７Ａは、青色ＬＥＤの主波長の関数としての様々な装置のメジアンＣＲＩ値を示し、一方、図７Ｂは、同じ主波長を有する青色ＬＥＤを有する黄色／赤色燐光体装置の光束の百分率としての緑色／黄色／赤色燐光体装置の光束を示している。
【００７０】
特に、図７Ａの曲線Ｉは、緑色／黄色／赤色燐光体装置のＣＲＩを示し、一方、曲線Ｊは、従来の黄色／赤色燐光体装置のＣＲＩを示している。図７Ａから明らかなように、緑色／黄色／赤色燐光体装置は、４７１ナノメートル未満の主波長を有する青色ＬＥＤに向けてより高いＣＲＩ値をもたらす。ピークＣＲＩは、約４６４ナノメートルの波長に示されており、ＣＲＩ値は、従来の黄色／赤色燐光体装置のＣＲＩ値よりも５．１％高い。ＣＲＩ値内の改善は、４６４ナノメートルよりも小さい主波長の方が高い（すなわち、４５６ナノメートルで７．８％の改善）。図７Ａは、更に、曲線Ｎと説明された単一のデータ点を含み、曲線Ｎは、４６４ナノメートルの主波長を有する青色ＬＥＤを使用した緑色／赤色燐光体装置の測定されたＣＲＩ値を示している。図７Ａに示すように、この装置は、ほぼ９２、すなわち、４６４ナノメートルで主波長を有する青色ＬＥＤを有する黄色／赤色燐光体装置のＣＲＩ値よりも７．１％大きく、更に高いＣＲＩ値を示している。
【００７１】
図７Ｂをここで参照すると、曲線Ｌは、いくつかの従来の黄色／赤色燐光体装置の光束（ルーメン単位で）を示している。これらの光束値の全ては、０に正規化されたものである。曲線Ｍは、いくつかの緑色／黄色／赤色燐光体装置の光束（ルーメン単位で）を示し、光束値は、同じ主波長の青色ＬＥＤを有する黄色／赤色燐光体装置の光束値からの百分率の変化としてグラフに示されている。図７Ａに示すように、緑色／黄色／赤色燐光体装置では、黄色／赤色燐光体装置と比較すると光束が減少している。光束の減少は、青色ＬＥＤの主波長が低いほど大きい（すなわち、類似の黄色／赤色燐光体装置と比較した光束の減少は、４７２ナノメートルの主波長を有する青色ＬＥＤに対しては８．２％であり、一方、類似の黄色／赤色燐光体装置と比較した光束の減少は、４５６ナノメートルの主波長を有する青色ＬＥＤに対しては１２．５％である）。図７Ｂは、更に、曲線Ｎで説明された単一のデータ点を含み、曲線Ｎは、４６４ナノメートルの主波長を有する青色ＬＥＤを使用した緑色／赤色燐光体装置の正規化された光束を示している。図７Ｂに示すように、この装置は、従来の黄色／赤色燐光体装置と比較すると３１．３％の光束の著しい損失を示している。従って、本発明の実施形態による緑色／黄色／赤色燐光体装置は、従来の黄色／赤色燐光体装置と比較すると確かに光束の損失を示しているが、この損失は、約８〜１２％にすぎず、一方、曲線Ｎの従来の緑色／赤色燐光体装置及び緑色／赤色燐光体装置によって示される光束の比較損失は、２倍又はそれよりも大きい程度である。
【００７２】
上述のように、一部の実施形態では、受容発光媒体は、主として緑色範囲である５３５ナノメートルと５４５ナノメートルの間のピーク周波数及び１１０−１１５ナノメートルのＦＷＨＭを有する光を放出するＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体と、主として黄色範囲である５４５ナノメートルと５６５ナノメートルの間のピーク周波数及び１１５−１２０ナノメートルのＦＷＨＭを有する光を放出するａＹＡＧ：Ｃｅ燐光体と、主として赤色範囲である６３０ナノメートルと６５０ナノメートルの間のピーク周波数及び８５−９５ナノメートルのＦＷＨＭを有する光を放出する（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+燐光体とを含むことができる。一部の実施形態では、ＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体とＹＡＧ：Ｃｅ燐光体の比は、重量比で約３：１と１：３の間とすることができる。より詳細な実施形態では、ＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体とＹＡＧ：Ｃｅ燐光体の比は、重量比で約１．５：１と１：１．５の間とすることができる。一部の実施形態では、ＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体及びＹＡＧ：Ｃｅ燐光体と赤色燐光体の組合せの比は、重量比約１：１と９：１の間とすることができる。
【００７３】
本発明の実施形態では、例えば、青色又は紫外線ＬＥＤのような固体光源と、少なくとも固体光源によって放出された放射線の少なくとも一部をダウンコンバートする受容発光媒体とを含む発光装置を提供する。発光媒体は、シアン色範囲内に及ぶＦＷＨＭ帯域幅を有して緑色範囲にピーク波長を有する放射線に固体光源によって放出された放射線をダウンコンバートする第１の燐光体のような材料と、他の色範囲にピーク波長を有する放射線に固体光源によって放出された放射線をダウンコンバートする１つ又はそれよりも多くの付加的な材料とを含むことができる。
【００７４】
一部の実施形態では、第１の燐光体は、５２５ナノメートルと５５０ナノメートルの間にピーク波長を有する放射線に固体光源によって放出された放射線をダウンコンバートすることができ、かつ５００ナノメートルよりも小さいＦＷＨＭ帯域幅を有する。一部の実施形態では、１つ又はそれよりも多くの付加的な材料は、５８０ナノメートルを超えるピーク波長を有する放射線に共に固体光源によって放出された放射線をダウンコンバートする第２及び第３の燐光体とすることができる。一部の実施形態では、第２の燐光体は、ピーク波長と黄色範囲とを有する放射線に固体光源によって放出された放射線をダウンコンバートすることができ、第３の燐光体は、ピーク波長と赤色範囲とを有する放射線に固体光源によって放出された放射線をダウンコンバートすることができる。第１の燐光体は、ＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体とすることができ、第２の燐光体は、ＹＡＧ：Ｃｅ燐光体とすることができ、第３の燐光体は、（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+とすることができる。このような発光装置は、約２５００Ｋと４５００Ｋの間の相関色温度と、少なくとも９０のＣＲＩ値と、「１９３１  ＣＩＥ」色度図上の黒体軌跡の７つのマクアダム楕円内にある色点とを有する温白色光を放出することができる。一部の実施形態では、相関色温度は、約２５００Ｋと約３３００Ｋの間とすることができる。
【００７５】
本発明の更に別の実施形態では、青色範囲に主波長を有する光を放出するＬＥＤと、ＬＥＤによって放出された光の少なくとも一部をダウンコンバートするように構成された等角受容発光媒体とを含む発光装置を提供する。受容発光媒体は、緑色範囲にピーク波長を有する放射線にＬＥＤによって放出された放射線をダウンコンバートする少なくとも第１の燐光体と、緑色範囲よりも上の波長を有する第２の色範囲にピーク波長を有する放射線にＬＥＤによって放出された放射線をダウンコンバートする第２の燐光体と、緑色範囲よりも上の波長を有する第３の色範囲にピーク波長を有する放射線にＬＥＤによって放出された放射線をダウンコンバートする第３の燐光体とを含むことができる。第１の燐光体は、シアン色範囲内に及ぶＦＷＨＭ発光帯域幅を有することができる。
【００７６】
一部の実施形態では、受容発光媒体及びＬＥＤ内に含まれた燐光体は、約２５００Ｋと４５００Ｋの間（代替的に、約２５００Ｋ及び３３００Ｋの間でさえも）の相関色温度を有し、及び／又は少なくとも９０のＣＲＩを有する温白色光を一緒に放出するように構成される。一部の実施形態では、第２の燐光体は、黄色範囲にピーク波長を有する放射線にＬＥＤによって放出された放射線をダウンコンバートし、第３の燐光体は、赤色範囲にピーク波長を有する放射線にＬＥＤによって放出された放射線をダウンコンバートする。第１の燐光体は、ＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体とすることができ、第２の燐光体は、ＹＡＧ：Ｃｅ燐光体を含み、第３の燐光体は、（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+燐光体を含む。
【００７７】
更に別の実施形態では、青色範囲に主波長を有する光を放出するＬＥＤと、ＬＥＤによって放出された光の少なくとも一部をダウンコンバートするように構成された受容発光媒体とを含む発光装置を提供する。受容発光媒体は、緑色範囲にピーク波長を有する放射線にＬＥＤによって放出された放射線をダウンコンバートする第１の材料と、緑色範囲よりも上の波長を有する第２の色範囲にピーク波長を有する放射線にＬＥＤによって放出された放射線をダウンコンバートする第２の材料とを含む。発光装置によって放出されたスペクトルは、青色範囲の第１のピーク、及び緑色範囲に関連の波長よりも長い波長の第２のピークを含む可視スペクトル内の２つの異なるピークを有する。
【００７８】
一部の実施形態では、第１の材料は、緑色範囲にピーク波長を有する放射線にＬＥＤによって放出された放射線をダウンコンバートし、ＦＷＨＭ発光帯域幅としてシアン色範囲内に及ぶ例えばＬｕＡＧ燐光体のような第１の燐光体とすることができ、第２の材料は、黄色範囲にピーク波長を有する放射線にＬＥＤによって放出された放射線をダウンコンバートする例えばａＹＡＧ：Ｃｅ燐光体のような第２の燐光体、及び赤色範囲にピーク波長を有する放射線にＬＥＤによって放出された放射線をダウンコンバートする例えば（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+燐光体のような第３の燐光体とすることができる。ＬＥＤは、約２５００Ｋと４５００Ｋの間（代替的に、約２５００Ｋ及び３３００Ｋの間でさえも）の相関色温度及び少なくとも９０のＣＲＩを有する温白色光を放出することができる。
【００７９】
一部の実施形態では、ＬＥＤ（代替的に、他の固体発光装置）は、約４３０ナノメートル〜４７０ナノメートル間の主周波数を有する光を放出することができる。第１の燐光体は、約５２５〜５４５ナノメートル間のピーク周波数を有する光を放出することができる。第２の燐光体は、約５４５〜５８５ナノメートル間のピーク周波数を有する光を放出することができる。第３の燐光体は、約６００〜６５０ナノメートル間のピーク周波数を有する光を放出することができる。
【００８０】
緑色、黄色、及び赤色の燐光体の燐光体粒子は、直径（直径という用語は粒子が球面形状を必ずしも有するというわけではないので緩く使用）が変動する場合があり、約１ミクロン〜約３０ミクロンの範囲である場合があり、粒子の約半分は、直径が約４ミクロン〜約２０ミクロンの間である。一部の実施形態では、緑色、黄色、及び赤色の燐光体の粒子の少なくとも半分は、２ミクロンと２０ミクロンの間の範囲のサイズ（直径）を有することができる。
【００８１】
図８Ａ〜図８Ｄを参照して本発明の実施形態による発光媒体を含む固体発光装置３０に対してここに説明する。固体発光装置３０は、パッケージ式ＬＥＤを含む。特に、図８Ａは、レンズがその上にない固体発光装置３０の斜視図である。図８Ｂは、反対側から見た装置３０の斜視図である。図８Ｃは、レンズがＬＥＤチップを覆う装置３０の側面図である。図８Ｄは、装置３０の底部斜視図である。
【００８２】
図８Ａに示すように、固体発光装置３０は、単一のＬＥＤチップ又は「ダイ」３４が取り付けられた基板／サブマウント（サブマウント）３２を含む。サブマウント３２は、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、有機絶縁体、プリント回路基板（ＰＣＢ）、サファイア、又はシリコンのような多くの異なる材料で形成することができる。ＬＥＤ３４は、異なる方法で配置された多くの異なる半導体層を有することができる。ＬＥＤ構造体及び製造及び作動は、一般的に当業技術で公知であり、従って、本明細書では簡潔に説明するに過ぎない。ＬＥＤ３４の層は、例えば、金属有機化学気相堆積法（ＭＯＣＶＤ）のような公知の工程を用いて製造することができる。ＬＥＤ３４の層は、全てが成長基板上で連続的に形成される第１及び第２の逆にドープされたエピタキシャル層間に挟持された少なくとも１つの活性層／領域を含むことができる。一般的に、多くのＬＥＤを例えばサファイア、炭化珪素、窒化アルミニウム（Ａ１Ｎ）、又は窒化ガリウム（ＧａＮ）基板のような成長基板上で成長させて成長した半導体のウェーハをもたらし、このウェーハは、次に、個々のＬＥＤダイに特異化することができ、個々のＬＥＤダイをパッケージ内に取り付けて個々のパッケージ式ＬＥＤをもたらす。成長基板は、最終特異化ＬＥＤの一部として残ることができ、又は代替的に、成長基板は、完全に又は部分的に除去することができる。成長基板が残る実施形態では、光抽出を容易にするように成形及び／又はテクスチャ加工することができる。
【００８３】
バッファ層、核生成層、接触層、及び電流拡散層、並びに光抽出層及び要素を含むがこれらに限定されない付加的な層及び要素をＬＥＤ３４内に含めることができることも理解される。逆ドープ層は、複数の層及び副層、並びに規則格子構造及び中間層を含むことができることも理解される。活性領域は、例えば、単一の量子井戸（ＳＱＷ）、複数の量子井戸（ＭＱＷ）、二重異構造、及び／又は規則格子構造を含むことができる。活性領域及びドープ層は、例えば、ＧａＮ、アルミニウム窒化ガリウム（ＡｌＧａＮ）、インジウム窒化ガリウム（ＩｎＧａＮ）、及び／又はアルミニウムインジウム窒化ガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ）のようなＩＩＩ族窒化物ベースの材料システムを含む異なる材料システムから製造することができる。一部の実施形態では、ドープ層はＧａＮ及び／又はＡｌＧａＮ層であり、活性領域はＩｎＧａＮ層である。
【００８４】
ＬＥＤ３４は、約３８０ｎｍ〜約４７５ｎｍの範囲に主波長を有する放射線を放出する紫外線ＬＥＤ、紫色ＬＥＤ、又は青色ＬＥＤとすることができる。
【００８５】
ＬＥＤ３４は、上面上の導電電流拡散構造体３６、並びにワイヤ結合に向けて上面でアクセス可能である１つ又はそれよりも多くの接点３８を含むことができる。拡散構造体３６及び接点３８は、両方とも、酸化物及び透明導電酸化物を導電化するＡｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ａｇ又はその組合せのような導電材料で製造することができる。電流拡散構造体３６は、ＬＥＤ３４上でパターンに配置された導電フィンガ３７を含むことができ、フィンガは、接点３８からＬＥＤ３４の上面に電流拡散を容易にするために離間している。作動時は、電気信号が、以下に説明するようにワイヤ結合を通じて接点３８に印加され、電気信号は、電流拡散構造体３６のフィンガ３７を通じてＬＥＤ３４に拡散する。電流拡散構造体は、ＬＥＤに使用されることが多く、上面はｐ型であるが、ｎ型材料に対しても使用することができる。
【００８６】
ＬＥＤ３４は、本発明の実施形態により、発光媒体３９で被覆することができる。上述のように、この受容発光媒体３９は、ＬＥＤがＬＥＤ及び燐光体からの光の組合せを放出するように、ＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収して光の異なる波長を放出する複数の燐光体（又は他の発光材料）を含むことができる。一部の実施形態では、受容発光媒体３９は、その中で混合される（一緒に及び／又は別々の層で）緑色燐光体の粒子、黄色燐光体の粒子、及び赤色燐光体の粒子を含む。受容発光媒体３９は、本発明の開示内に説明した受容発光媒体のいずれかを含むことができることは理解されるであろう。
【００８７】
受容発光媒体３９は、多くの異なる方法を用いてＬＥＤ３４上に被覆することができ、適切な方法は、両方とも「ウェーハレベル燐光体被覆方法及びその方法を利用して製造した装置」という名称の米国特許出願出願番号第１１／６５６，７５９号明細書及び米国特許出願出願番号第１１／８９９，７９０号明細書に説明されている。代替的に、受容発光媒体３９は、電泳塗装（ＥＰＤ）のような他の方法を用いてＬＥＤ３４上に被覆することができ、適切なＥＰＤ方法は、「半導体装置の閉ループ電泳塗装」という名称の米国特許出願第１１／４７３，０８９号明細書に説明されている。ＬＥＤ３４上に受容発光媒体３９を被覆するか又は他の方法で適用するいくつかの例示的な方法に対して以下に説明する。
【００８８】
環境的及び機械的保護を行うために、ＬＥＤ３４にわたって光学要素又はレンズ７０（図８Ｃ〜図８Ｄを参照されたい）をサブマウント３２の上面４０上に形成する。レンズ７０は、「発光ダイオードパッケージ及びその製造方法」という名称の米国特許出願出願番号第１１／９８２，２７５号明細書に説明されているような異なる成形技術を用いて成型することができる。レンズ７０は、例えば、半球状のような多くの異なる形状とすることができる。シリコーン、プラスチック、エポキシ、又はガラスのような多くの異なる材料をレンズ７０に使用することができる。光抽出を改善するためにレンズ７０をテクスチャ加工することができる。一部の実施形態では、レンズ７０は、受容発光媒体３９を含むことができ、及び／又はＬＥＤチップ３４上へ直接に発光媒体３９を被覆する代わりに及び／又はそれに加えてＬＥＤ３４の上に所定の位置に発光媒体３９を保持するのに使用することができる。
【００８９】
固体発光装置３０は、異なるサイズ又は配置面積を有するＬＥＤパッケージを含むことができる。一部の実施形態では、ＬＥＤチップ３４の表面積は、サブマウント３２の表面積の１０％よりも多く又は１５％でさえ覆うことができる。一部の実施形態では、ＬＥＤチップ３４の幅Ｗとレンズ７０の直径Ｄ（代替的に、正方形レンズに対しては幅Ｄ）の比は、０．５を超えることができる。例えば、一部の実施形態では、固体発光装置３０は、ほぼ３．４５ｍｍ２であるサブマウント３２及びほぼ２．５５ｍｍの最大直径を有する半球レンズを有するＬＥＤパッケージを含むことができる。ＬＥＤパッケージは、ほぼ１．４ｍｍ２であるＬＥＤチップを保持するように配置することができる。この実施形態では、ＬＥＤチップ３４の表面積がサブマウント３２の表面を覆う割合は１６％を超える。
【００９０】
サブマウント３２の上面４０は、一体型第１の接触パッド４４を有するダイ取付パッド４２を含むことができるパターン化された導電特徴部を有することができる。第２の接触パッド４６も、サブマウント３２の上面４０上に含まれ、ＬＥＤ３４は、ダイ取付パッド４２のほぼ中心部に取り付けられる。取付パッド４２及び第１及び第２の接触パッド４４、４６は、例えば、銅のような金属又は他の導電材料を含むことができる。銅製パッド４２、４４、４６は、銅製シード層上にメッキすることができ、銅製シード層は、チタン接着層上に形成される。パッド４２、４４、４６は、標準的なリソグラフィ工程を用いてパターン化することができる。これらのパターン化された導電特徴は、公知の接触方法を用いたＬＥＤ３４との電気接続のための導電路になる。ＬＥＤ３４は、公知の方法及び材料を用いて取付パッド４２に取り付けることができる。
【００９１】
間隙４８（図８Ａを参照されたい）は、サブマウント３２の表面までの第２の接触パッド４６と取付パッド４２の間に含まれる。電気信号は、第２のパッド４６及び第１のパッド４４を通じてＬＥＤ３４に印加され、第１のパッド４４上の電気信号は、取付パッド４２を通じてＬＥＤ３４に直接に伝わり、第２のパッド４６から信号は、ワイヤ結合を通じてＬＥＤ３４に入る。間隙４８により、ＬＥＤ３４に印加された信号の短絡を防止するために、第２のパッド４６と取付パッド４２の間の絶縁が行われる。
【００９２】
図８Ｃ及び８Ｄを参照すると、それぞれ、少なくとも部分的に第１及び第２の接触パッド４４、４６と整列すべきサブマウント３２の裏面５４上に形成された第１及び第２の表面マウントパッド５０、５２を通じて第１及び第２の接触パッド４４、４６に外部電気接点を設けることにより、電気信号をパッケージ３０に印加することができる。第１の取付パッド５０に印加される信号が第１の接触パッド４４に誘導されるように、第１の取付パッド５０と第１の接触パッド４４の間にサブマウント３２を通じて導電性バイア５６を形成する。同様に、２つのパッド間に電気信号を誘導するために、第２の取付パッド５２及び第２の接触パッド４６の間に導電バイア５６を形成する。第１及び第２の取付のためのパッド５０、５２は、ＬＥＤパッケージ３０の表面取付を可能にするものであり、ＬＥＤ３４に印加すべき電気信号は、第１及び第２の装着パッド５０、５２にわたって印加される。
【００９３】
パッド４２、４４、４６は、ＬＥＤ３４から離れる方向に熱を誘導するために熱伝導経路の拡張を提供する。取付パッド４２がＬＥＤ３４よりもサブマウント３２の表面の方を多く覆い、取付パッドは、ＬＥＤ３４の端部からサブマウント３２の端部に向けて延びる。接触パッド４４、４６も、バイア５６とサブマウント３２の端部の間にサブマウント３２の表面を覆う。パッド４２、４４、４６を拡張することにより、ＬＥＤ３４から熱拡散を改善することができ、これは、ＬＥＤの作動寿命を改善し、及び／又はより高い作動電力を可能にすることができる。
【００９４】
ＬＥＤパッケージ３０は、第１及び第２の装着パッド５０、５２の間に、サブマウント３２の裏面５４上の金属被覆された領域６６を更に含む。金属被覆された領域６６は、熱伝導材料で製造することができ、かつＬＥＤ３４と少なくとも部分的に垂直方向に整列することができる。一部の実施形態では、金属被覆された領域６６は、サブマウント３２の上面上の要素、及びサブマウント３２の裏面上の第１及び第２の装着パッド５０、５２と電気的に接点していない。ＬＥＤからの熱が取付パッド４２及びパッド４４、４６によりサブマウント３２の上面４０上に拡散するが、より多くの熱が、ＬＥＤ３４のすぐ下及びその周りのサブマウント３２に入る。金属被覆された領域６６は、この熱が金属被覆された領域６６に拡散することを可能にすることによってこの消散を補助することができ、熱は、より容易に消散することができる。熱は、バイア５６を通じてサブマウント３２の上面４０から伝わることができ、熱は、第１及び第２の装着パッド５０、５２に拡散することができ、熱は、消散することができる。
【００９５】
図９Ａ〜図９Ｄは、本発明の実施形態による複数のＬＥＤチップと１つ又はそれよりも多くの受容発光媒体とを含むパッケージ式発光装置１００を示している。図９Ａは、パッケージ式発光装置１００の斜視図である。図９Ｂは、パッケージ式発光装置１００の平面図である。図９Ｃは、パッケージ式発光装置１００の側面図である。図９Ｄは、パッケージ式発光装置１００の下面図である。図９Ａ〜図９Ｃの一部の要素は、様々な他の実施形態では省略するか又は違った位置決めの方法をすることができる要素であるので点線を使用して示すが、これらの要素は、代替的に、実線に示すことができることが認められるであろう。図９Ａ〜図９Ｃで実線で描かれた様々な要素は省略するか又は位置決めし直すことができることが認められるであろう。
【００９６】
図９Ａに示すように、パッケージ式発光装置１００は、共通の基板又はサブマウント１０２上に取り付けられた４つのＬＥＤダイ１０４を含む。サブマウント１０２及びＬＥＤ１０４は、例えば、図８Ａ〜図８Ｄに関して上述したサブマウント及びＬＥＤのいずれかとすることができる。一部の実施形態では、ＬＥＤ１０４は、例えば、各々、約３８０ｎｍ〜約４７５ｎｍの範囲に主波長を有する放射線を放出する紫外線ＬＥＤ、紫色ＬＥＤ、又は青色ＬＥＤとすることができる。他の実施形態では、ＬＥＤ１０４の少なくとも１つは、約３８０ｎｍ〜約４７５ｎｍの範囲に主波長を有する放射線を放出する紫外線ＬＥＤ、紫色ＬＥＤ、又は青色ＬＥＤとすることができる。一方、ＬＥＤ１０４の少なくとも１つの他のものは、５５０ｎｍを超える主波長を有する放射線を放出するＬＥＤとすることができる。例えば、一部の実施形態では、ＬＥＤ１０４は、青色範囲に主波長を有する放射線を放出する１つ又はそれよりも多くのＬＥＤと、赤色範囲に主波長を有する放射線を放出する少なくとも１つ又はそれよりも多くのＬＥＤ１０４とを含むことができる。
【００９７】
一部の実施形態では、ＬＥＤ１０４の各々は、本発明の実施形態（図示せず）によって受容発光媒体で被覆することができる。上述のように、この受容発光媒体は、ＬＥＤがＬＥＤ及び燐光体からの光の組合せを放出するように、ＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収して光の異なる波長を放出する複数の燐光体（又は他の発光材料）を含むことができる。一部の実施形態では、受容発光媒体は、その中で混合される（一緒に及び／又は別々の層で）緑色燐光体の粒子、黄色燐光体の粒子、及び赤色燐光体の粒子を含む。受容発光媒体は、本発明の開示に説明した受容発光媒体のいずれかを含むことができることは理解されるであろう。
【００９８】
受容発光媒体は、例えば、先に参照した米国特許出願出願番号第１１／６５６，７５９号明細書、米国特許出願出願番号第１１／８９９，７９０号明細書、又は米国特許出願出願番号第１／４７３，０８９号明細書に説明された被覆方法を使用してＬＥＤ１０４がそこから成長したウェーハを被覆することにより、又は以下に説明するウェーハレベル又はダイレベルでＬＥＤの上へ受容発光媒体を被覆するか又は他の方法で適用される例示的な方法のいずれかを含むあらゆる適切な方法でＬＥＤ１０４に適用することができる。以下に説明するように、受容発光媒体は、代替的に、パッケージ式発光装置１００のレンズ１１０の上へ堆積させ及び／又は内蔵することができ、又はレンズ１１０とＬＥＤ１０４の間に設けることができる。レンズ１１０のようなレンズ上に又はその隣に受容発光媒体を設ける例示的な技術を以下に説明する。
【００９９】
パッケージ式発光装置１００内の各ＬＥＤ１０４は、発光装置３０に関して上述した電流拡散構造体３６、並びにワイヤ結合に向けて上面でアクセス可能である１つ又はそれよりも多くの接点１０８のような上面上の導電電流拡散構造体１０６を含むことができる。環境的及び機械的保護を行うために、４つのＬＥＤ１０４にわたって光学要素又はレンズ１１０をサブマウント１０２の上面４０上に形成する。レンズ１１０は、図８Ａ〜図８Ｄの発光装置３０に関して上述したレンズ７０のいずれかを含むあらゆる適切なレンズとすることができる。一部の実施形態では、受容発光媒体は、ＬＥＤ１１０上に堆積され、及び／又はＬＥＤ１１０内に含めることができ、又はレンズ１１０は、ＬＥＤチップ１０４の各々の上へ直接に発光媒体を設ける代わりに及び／又はそれに加えてＬＥＤ１０４の上の所定の位置に発光媒体を保持するのに使用することができる。
【０１００】
図９Ａ〜図９Ｃは、各ＬＥＤ１０４の上部側に取り付けられた２つのワイヤ結合を示すが、使用するワイヤ結合を増加又は低減することができることは認められるであろう。図示の実施形態では、２つのワイヤ結合が各ＬＥＤ１０４に取り付けられ、各ＬＥＤ１０４は、ＬＥＤのｎ型層との２つの接点、ＬＥＤのｐ型層との２つの接点、又はＬＥＤのｎ型層との１つの接点及びｐ型層との１つの接点を含むことができる。付加的な接点を各ＬＥＤ１０４の底部側に設けることができる。例えば、図９Ａ〜図９Ｃの発光装置１００内のＬＥＤ１０４の特定の１つに取り付けられた２つのワイヤ結合がＬＥＤ１０４のｎ型層上の接触パッドに取り付けられたワイヤ結合を含む場合に、発光装置１０４のｐ側層との外部接点をもたらすために１つ又はそれよりも多くの付加的な接点（例えば、接触パッドとすることができる）をＬＥＤ１０４の底部側に設けることができる。
【０１０１】
直列、並列、又はその組合せでＬＥＤ１０４を電気的に接続するのに使用することができる付加的なワイヤ結合又は他の接触構造体を設けることができることも認められるであろう。２つのこのようなワイヤ結合１０９を図９Ａ〜図９Ｂに示している。
【０１０２】
サブマウント１０２の上面は、ＬＥＤ１０４上に取り付けることができる取付パッド１１２を含むことができるパターン化された導電特徴を有することができる。例えば、図８Ａ〜図８Ｂの発光装置３０及び／又は取付パッド１１２との電気接続部に関して上述したような公知のワイヤ結合及び接点方法を用いてＬＥＤ１０４の各々との電気接点を製造ことができる。取付パッド１１２を含むパターン化された導電特徴は、反射上面を有することができる。本発明の実施形態による受容発光媒体は、一部の実施形態ではこれらのパターン化された導電特徴上へ被覆するか又はそうでなければ堆積させることができ、それによってこれらの反射面に衝突するＬＥＤ１０４によって放出された光を更にダウンコンバートするように働くことができる。
【０１０３】
パッケージ式発光装置１００（図９Ｄ）の底部側は、パッケージ式発光装置３０（一部の場合により大型ではあるが）の底部側と実質的に同一とすることができ、従って、更なるその説明を本明細書では割愛する。サブマウント１０２の裏面上に形成された第１及び第２の表面のマウントパッド（図示せず）との外部的な電気的接触を行うことにより、電気信号をパッケージ式発光装置１００に印加することができる。この電気信号は、電気信号を図８Ａ〜図８ＤのＬＥＤ３４に供給するという上述の同じ方法でＬＥＤ１０４の各々に印加することができる。
【０１０４】
図１０Ａ〜図１０Ｄは、本発明の実施形態による複数のＬＥＤチップと１つ又はそれよりも多くの受容発光媒体とを含むパッケージ式発光装置１２０を示している。図１０Ａは、パッケージ式発光装置１２０の斜視図である。図１０Ｂは、パッケージ式発光装置１２０の平面図である。図１０Ｃ及び図１０Ｄは、パッケージ式発光装置１２０の側面図及び下面図である。
【０１０５】
図から明らかなように、図１０Ａ〜図１０Ｄのパッケージ式発光装置１２０は、図９Ａ〜図９Ｄのパッケージ式発光装置１００と非常に類似である。２台の装置１００、１２０間の主な相違点は、装置１００が２つの上部側接点を有し、従って、各ＬＥＤチップ１０４とサブマウント１０２の間の２つの上部側ワイヤ結合１０９を有するＬＥＤ１０４を使用し、一方、装置１２０は、単一の上部側接点を有し、従って、各ＬＥＤチップ１２４とサブマウント１２２の間の単一の上部側ワイヤ結合を有するＬＥＤ１２４を使用するということである。本発明の実施形態（図示せず）により、パッケージ式発光装置１２０内のＬＥＤ１２４の各々は、具体的には、その中で混合される（一緒に及び／又は別々の層で）緑色燐光体の粒子、黄色燐光体の粒子、及び赤色燐光体の粒子を含む受容発光媒体を含む受容発光媒体に関連して作動させることができる。受容発光媒体は、ＬＥＤ１２４の上面上に堆積し、パッケージ式発光装置１２０のレンズ１３０上に堆積し及び／又はその内に含められ、及び／又はレンズ１３０とＬＥＤ１２４の間に設けることができる。
【０１０６】
受容発光媒体は、ＬＥＤ１２４又はレンズ１３０に適用されるか、又は例えばパッケージ式発光装置１００に関して上述した方法及び／又は以下に説明する様々な付加的な方法の各々を含むあらゆる適切な方法でその間に取り付けることができる。
【０１０７】
図１１Ａ〜図１１Ｄは、本発明の実施形態による複数のＬＥＤチップと１つ又はそれよりも多くの受容発光媒体とを含むパッケージ式発光装置１４０を示している。図１１Ａは、パッケージ式発光装置１４０の斜視図である。図１１Ｂは、パッケージ式発光装置１４０の平面図である。図１１Ｃは、パッケージ式発光装置１４０の側面図である。
【０１０８】
図１１Ａ〜図１１Ｄのパッケージ式発光装置１２０は、図９Ａ〜図９Ｄのパッケージ式発光装置１００と類似のものであり、主な相違点は、パッケージ式発光装置は、パッケージ式発光装置１００内に含まれた４個のＬＥＤ１０４に対して合計１２個のＬＥＤ１４４を含むということである。パッケージ式発光装置１４０内のＬＥＤ１４４の各々は、本発明の実施形態により、具体的には、その中で混合される（一緒に及び／又は別々の層で）緑色燐光体の粒子、黄色燐光体の粒子、及び赤色燐光体の粒子を含む受容発光媒体を含む受容発光媒体に関連して作動させることができる。受容発光媒体は、ＬＥＤ１４４の上面上に堆積し、パッケージ式発光装置１４０のレンズ１３０上に堆積し及び／又はその内に含められ、及び／又はレンズ１５０とＬＥＤ１４４の間に設けることができる。受容発光媒体は、ＬＥＤ１４４又はレンズ１５０に適用されるか、又は例えば本明細書に説明する受容発光媒体を堆積する方法のいずれかを用いてその間に取り付けることができる。パッケージ式発光装置１４０は、異なる数のＬＥＤ及び適切なワイヤ結合及び接点を有することを除きパッケージ式発光装置１００と本質的に同一とすることができ、従って、パッケージ式発光装置１４０に対して更に説明することを割愛する。
【０１０９】
図８Ａ〜図１１Ｃは、本発明の実施形態による受容発光媒体を含むことができるいくつかの例示的なパッケージ式発光装置を示すが、これらの受容発光媒体は、一般的にあらゆる適切なパッケージ式発光装置と共に使用することができることが認められるであろう。更に別の例として、付加的な例示的パッケージ式ＬＥＤが、２００９年４月２８日出願の米国特許仮出願第６１／１７３，５５０号明細書に開示されており、この特許の開示内容全体は、あたかも本明細書で全体が定められるように引用により本明細書に組み込まれている。本発明の実施形態による受容発光媒体は、この特許米国特許仮出願明細書に開示するパッケージ式ＬＥＤのいずれかに対して使用することができる。
【０１１０】
上述のように、一部の実施形態では、例えば、ウェーハを個々のＬＥＤチップに分離／特異化する前に、本発明の実施形態による受容発光媒体を半導体のウェーハの表面上へ直接に被覆することができる。受容発光媒体を適用する１つのこのような工程をここで図１２Ａ〜図１２Ｅに関して説明する。図１２Ａ〜図１２Ｅの実施例では、受容発光媒体を複数のＬＥＤチップ２１０上に被覆する。この実施形態では、各ＬＥＤチップ２１０は、上部接点２２４及び底部接点２２２を有する垂直に構造化された装置である。
【０１１１】
図１２Ａを参照すると、複数のＬＥＤチップ２１０（２つのみを図示）が、製造工程のウェーハレベルに示されている（すなわち、ウェーハを個々のＬＥＤチップに分離／特異化する前）。ＬＥＤチップ２１０の各々は、基板２２０上に形成された半導体ＬＥＤを含む。ＬＥＤチップ２１０の各々は、第１及び第２の接点２２２、２２４を有する。第１の接点２２２は、基板２２０の底部上にあり、第２の接点２２４は、ＬＥＤチップ２１０の上部上にある。この特定の実施形態では、上部接点２２４は、ｐ型接点であり、基板２２０の底部上の接点２２２は、ｎ型接点である。他の実施形態では、接点２２２、２２４と違った配置の方法を取ることができることが認められるであろう。例えば、一部の実施形態では、接点２２２及び接点２２４は、ＬＥＤチップ２１０の上面上に形成することができる。
【０１１２】
図１２Ｂに示すように、ＬＥＤチップ２１０に発光媒体を被覆した後にｐ型接点２２４と電気的接触を行うために利用する上部接点２２４上に導電接点ペデスタル２２８を形成する。ペデスタル２２８は、多くの異なる導電材料で形成することができ、電気メッキ、マスク堆積（電子ビーム、スパッタリング）、無電解メッキ、又はスタッドバンピングのような多くの異なる公知の物理的又は化学材料堆積工程を用いて形成することができる。ペデスタル２２８の高さは、発光媒体の望ましい厚みに基づいて変わる可能性があり、後の段階において堆積される発光媒体コーティングの上面に適合するか又はそれを超えて延びるのに十分な高さであるべきである。
【０１１３】
図１２Ｃに示すように、ＬＥＤチップ２１０、接点２２２、及びペデスタル２２８の各々を覆う受容発光媒体コーティング２３２によりウェーハが覆い隠される。発光媒体コーティング２３２は、結合剤及び複数の燐光体を含むことができる。燐光体は、例えば、本発明の実施形態により、上述の燐光体の組合せを含むことができる。結合剤に使用する材料は、例えば、シリコーン、エポキシ、ガラス、無機ガラス、スピンオンガラス、誘電体、ＢＣＢ、ポリイミド、ポリマーのような硬化後に堅牢であり、かつ可視波長スペクトルで実質的に透明である材料とすることができる。発光媒体コーティング２３２は、スピンコーティング、分注、電泳塗装、静電塗装、印刷、ジェット印刷、又はスクリーン印刷のような異なる工程を用いて適用することができる。更に別の適切なコーティング技術は、２０１０年３月３日出願の米国特許出願出願番号第１２／７１７，０４８号明細書に開示されており、この特許の内容は、引用により本明細書に組み込まれている。発光媒体コーティング２３２は、次に、適切な硬化方法（例えば、熱、紫外線（ＵＶ）、赤外線（ＩＲ）又は空気乾燥）を用いて硬化させることができる。
【０１１４】
燐光体粒子のサイズ、燐光体適用の百分率、結合剤材料の型、燐光体の種類と放出光の波長の間の適合の効率、及び発光媒体コーティング２３２の厚みを含むがこれらに限定されない異なるファクタにより、最終ＬＥＤチップ２１０内の発光媒体コーティング２３２により吸収されるＬＥＤ光の量が決まる。本発明により、多くの異なる燐光体を受容発光媒体コーティング２３２に使用することができる。上述のように、一部の実施形態では、受容発光媒体コーティング２３２は、緑色燐光体、黄色燐光体、及び赤色燐光体を含むことができる。緑色燐光体は、シアン色範囲の中に又は更にその範囲全体にわたって及ぶ場合があるＦＷＨＭ帯域幅を有する場合がある。緑色燐光体は、例えば、ＬｕＡＧ：Ｃｅを含むことができる。緑色範囲で又はその近くで発光する他の燐光体には、Ｓｒ6Ｐ5ＢＯ20：Ｅｕ、ＭＳｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ2+、及び（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ：Ａｌを有する硫化亜鉛：Ａｇ、又は他の組合せがあるがこれらに限定されない。例えば、黄色燐光体は、ＹＡＧ：Ｃｅを含むことができる。他の適切な黄色燐光体は、Ｔｂ3-xＲＥxＯ12：Ｃｅ（ＴＡＧ）を含み、ここで、ＲＥ＝Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕ、及びＳｒ2-x-yＢａxＣａyＳｉ０4：Ｅｕである。赤色燐光体は、例えば、（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+を含むことができる。ある一定の実施形態に使用することができる他の赤色又は橙色燐光体は、Ｌｕ2Ｏ3：Ｅｕ3+、（Ｓｒ2-xＬａx）（Ｃｅ1-xＥｕx）Ｏ4、Ｓｒ2Ｃｅ1-xＥｕxＯ4；Ｓｒ2-xＥｕxＣｅＯ4、ＳｒＴｉＯ3：Ｐｒ3+，Ｇａ3+、ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+、及び／又はＳｒ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ2+を含む。多くの他の燐光体を単独で又は組み合わせて使用して望ましい結合スペクトル出力をもたらすことができることは理解されるであろう。
【０１１５】
１０〜１００ナノメートル（ｎｍ）サイズの粒子〜２０〜３０μｍサイズの粒子の１つ又はそれよりも多くを含むがこれらに限定されない異なるサイズの燐光体粒子を使用することができる。一般的に、大き目のサイズの粒子よりも小さ目のサイズの粒子の方が色を散乱して良く混ぜてより均一な光が得られる。一般的に、粒子が大きいほど、小さい粒子と比較されると光の変換に効率的であるが、放出する光が均一ではない。一部の実施形態では、緑色、黄色、及び赤色の燐光体の燐光体粒子は、サイズは約１ミクロン〜約３０ミクロンの範囲である場合があり、粒子の約半分は、約４ミクロン〜約２０ミクロンの間である。一部の実施形態では、緑色、黄色、及び赤色の燐光体の粒子の少なくとも半分は、２ミクロンと２０ミクロンの間の範囲のサイズ（直径）を有することができる。端面コーティング２３２が、有効に光を散乱させて混合するための小さ目のサイズと、効率的に光を変換するための大き目のサイズの望ましい組合せを有することができるように、適用する前に、異なるサイズの燐光体を必要に応じて受容発光媒体２３２コーティング内に含めることができる。
【０１１６】
コーティング２３２は、結合剤内の燐光体材料の異なる濃度又は充填量を有することができ、一般的な濃度は、３０〜７０重量％の範囲である。一実施形態では、燐光体濃度は、ほぼ６５重量％であり、結合剤を通して一般的に均一に分散させることができる。他の実施形態では、コーティング２３２は、異なる濃度又は種類の燐光体の複数の層を含むことができ、複数の層は、異なる結合剤材料を含むことができ、層の１つ又はそれよりも多くは、燐光体なしで設けることができる。例えば、透明シリコーンの第１のコートを堆積させ、次に、燐光体を含む層を堆積することができる。別の例として、コーティングは、例えば、直接にＬＥＤチップ２１０上に被覆する緑色範囲にピーク波長を有する第１の燐光体を有する第１の層と、第１の層のすぐ上に被覆する黄色の色範囲でピーク波長を有する第２の燐光体を有する第２の層と、第２の燐光体のすぐ上に被覆する赤色範囲のピーク波長による第３の燐光体を有する第３の層とを含む３つの層コーティングを含むことができる。同じ層内に複数の燐光体を含む多層を含む多くの他の層状構造が可能である。中間層又は要素を層間に及び／又はコーティングと下にあるＬＥＤチップ２１０の間に設けることができる。
【０１１７】
受容発光媒体コーティング２３２でのＬＥＤチップ２１０の初期コーティング後に、ペデスタル２２８を露出させるために更に別の処理が必要である。図１２Ｄをここで参照すると、コーティング２３２の上面を通じてペデスタル２２８を露出させるためにコーティング２３２は薄肉化又は平坦化される。薄肉化工程では、ペデスタル２２８を露出させ、コーティング２３２を平坦化し、かつコーティング２３２の最終厚みの制御を可能にするものである。望ましい色点／範囲に到達し、依然としてペデスタル２２８を露出させるように、ウェーハにわたるＬＥＤ２１０の作動特性及び選択した燐光体（又は蛍光性）材料の特性に基づいて、コーティング２３２の端部厚みを計算することができる。コーティング２３２の厚みは、ウェーハにわたって均一又は不均一とすることができる。
【０１１８】
図１２Ｅに示すように、コーティング２３２を適用した後に、ダイスカット、スクライビング及び破断、又はエッチングのような公知の方法を用いて個々のＬＥＤチップ２１０をウェーハから特異化することができる。特異化工程では、ＬＥＤチップ２１０の各々を分離し、各々は、コーティング２３２と実質的に同じ厚み、従って、実質的に同量の燐光体、従って、実質的に同じ発光特性を有する。ＬＥＤチップ２１０の特異化の後に、コーティング２３２の層は、ＬＥＤ２１０の側面上に残り、ＬＥＤ２１０の側面から放出される光は、コーティング２３２及び燐光体粒子も通過する。従って、それによって側面放出光の少なくとも一部の変換が行われ、それによって異なる視野角でより一貫した発光特性を有するＬＥＤチップ２１０をもたらすことができる。
【０１１９】
特異化の後に、ＬＥＤチップ２１０は、燐光体を追加する更に別の処理を必要とせずにパッケージ内に又はサブマウント又はプリント回路基板（ＰＣＢ）に取り付けることができる。一実施形態では、パッケージ／サブマウント／ＰＣＢは、従来のパッケージリードを有することができ、ペデスタル２２８は、リードに電気的に接続される。従来の封入により、次に、ＬＥＤチップ２１０及び電気接続部を取り囲むことができる。
【０１２０】
本発明の更に別の実施形態により、発光装置が硬化剤に露出される間に受容発光媒体を発光装置に適用することができる。硬化剤は、例えば、熱、放射線、発光装置上に又はその中に存在する材料又は受容発光媒体の硬化の速度を上げる他の薬剤とすることができる。
【０１２１】
受容発光媒体の適用中に硬化剤として熱を印加する発光装置上へ受容発光媒体を適用する作業を示す流れ図である図１３をここで参照する。発光装置は、例えば、特異化の前に、特異化したＬＥＤチップ又はＬＥＤウェーハを含むことができる。図１３の流れ図に示すように、１つ又はそれよりも多くの加熱装置により発光装置を加熱する（ブロック２５０）。加熱装置は、例えば、電気抵抗性加熱構成要素、誘導加熱構成要素、及び／又は燃焼関連の加熱構成要素を含むことができる。一部の例示的な実施形態では、発光装置を加熱し、次に、加熱作業後に処理することができ、一方、他の例示的な実施形態では、加熱装置は、後述する作業を通して熱を供給するように構成することができる。一部の実施形態では、発光装置を約９０°摂氏〜摂氏約１５５度の範囲の温度まで加熱することができる。
【０１２２】
受容発光媒体は、加熱した発光装置に適用される（ブロック２５２）。一部の実施形態では、受容発光媒体は、加圧ガスの流動を使用して霧化することができる発光溶液の形態で適用することができる。一般的に、発光溶液は、液体混合物を含むが、「溶液」という用語は、このような混合物が均質であるか否かに関わらずかつ材料の形態と無関係に、材料のあらゆる混合物を対象とするように本明細書で広義に使用される。霧化発光溶液は、加圧ガスの流動を使用して加熱した発光装置上へ噴霧するか、又は他の方法で付着させることができる。一例として、霧化発光溶液は、加圧空気式噴霧システムを使用して、加熱した発光装置上へ噴霧することができる。霧化発光溶液は、異なる及び／又は複数の角度、方向、及び／又は向きで適用することができることが認められるであろう。
【０１２３】
一部の実施形態では、発光溶液は、揮発性液体溶剤及び結合剤材料を含む溶液中に懸濁される燐光体粒子のような波長変換粒子を含む。このような実施形態では、揮発性液体溶剤は、発光装置上で波長変換粒子の共形層が得られるように、加熱した発光装置内の熱エネルギを通じて少なくとも部分的に蒸発させることができる。一部の実施形態では、発光溶液は、代替的に又は追加的に、不揮発性の液体を含むことができる。このような実施形態では、不揮発性液体は、加熱した発光装置内の熱エネルギを通じて硬化させることができる。
【０１２４】
一部の実施形態では、発光装置は、１つ又はそれよりも多くのワイヤ結合パッドが上にある上面と、１つ又はそれよりも多くのワイヤ結合パッドが上にある底面とを有することができる特異化した発光装置とすることができる。
【０１２５】
それぞれのワイヤは、発光装置を加熱する前にかつ発光装置上へ発光溶液を噴霧する前にこれらのワイヤ結合パッドに接合することができる。他の実施形態では、発光装置は、発光溶液を受け取る半導体のウェーハを含むことができ、このウェーハは、次に、受容発光媒体層をその上に形成した後に複数の個々の発光装置に特異化することができる。
【０１２６】
一部の実施形態では、複数の層を発光装置に適用して受容発光媒体を形成することができる。これらの層は、同じである場合もあれば、同じではない場合もある。例えば、第１の層は、第１の組の少なくとも１つの発光材料を含むことができ、第２の層は、第２の組の少なくとも１つの発光材料を含むことができ、第１及び第２の組は、異なるものである。加熱した発光装置上に堆積されると各層が急速に硬化することができるので、その後の層をその直後に適用することができる。しかし、一部の実施形態では、発光装置を層間に自然乾燥させ、次に、その後に適用する層に向けて再び加熱することができる。
【０１２７】
図１４Ａ〜図１４Ｌは、発光装置上で受容発光媒体を形成するために本発明の更に別の実施形態による発光装置に発光溶液３５４を適用する作業を示している。図１４Ａ及び図１４Ｃ〜図１４Ｌに関して説明する実施形態では、発光溶液３５４を基板３６０上に取り付けられた特異化した発光装置３７０（図１４Ａ及び図１４Ｃ〜図４Ｌの実施例では、ＬＥＤチップ３７０であると図示）に適用する。基板３６０は、発光装置３７０のエピタキシャル層を成長させた成長基板及び／又はエピタキシャル層が移送された担体基板を含むことができる。発光溶液３５４は、本明細書で後に説明するように、レンズ３９４及び／又はＬＥＤチップ３７０の反射器カップ３６２に同じく及び／又は代替的に適用することができる。発光溶液３５４は、例えば、裸（すなわち、装着なし）ＬＥＤダイに及び／又はＬＥＤウェーハ（図１４Ｂを参照されたい）に類似の方法で適用することができる。
【０１２８】
図１４Ａに示すように、加熱装置３３７は、ＬＥＤチップ３７０に熱を供給することができる。一部の実施形態では、ノズル３５０は、加熱したＬＥＤチップ３７０上へ発光溶液３５４を噴霧して、その上に受容発光媒体３８０を設けるように構成される。受容発光媒体３８０は、共形層とすることができる。
【０１２９】
図１４Ｂに示すように、発光装置３７０は、代替的に、加熱装置３３７により加熱されるＬＥＤチップのウェーハ３７０’を含むことができ、発光溶液３５４は、チップ３７０’のウェーハの露出面に適用してその上の共形受容発光媒体３８０を設けることができる。図１４Ｂの実施形態では、個々のＬＥＤチップを設けるために発光溶液３５４を適用した後にウェーハ３７０’を特異化することができる。例えば、ウェーハのような広い領域を噴霧する際には、ノズル３５０の速度及び高さを調節してこのような区域上に均一な有効範囲をもたらすことができる。一部の実施形態では、共形層の均一性が得られるように発光溶液３５４の適用の前にノズル３５０の加速を利用することができる。一部の実施形態では、発光溶液３５４を同じ作業において複数のウェーハに適用して、更に、均一性を改善し、及び／又は加速の部分中に発光溶液の無駄を低減することができる。更に、工程温度を変えることにより、望ましい有効範囲をもたらすように適用後の流動度を制御することができる。
【０１３０】
図１４Ｃに示すように、ＬＥＤチップ３７０を基板３６０上に取り付けることができる。ＬＥＤチップ３７０は、結合パッド及び／又はサブマウント（図示せず）のような中間構造体を通じて基板３６０上に取り付けることができる。一部の実施形態では、ＬＥＤチップ３７０は、基板３６０の上に設けられている反射器カップ３６２により定められた光キャビティ３６４内に取り付けることができる。反射器カップ３６２は、光キャビティ３６４から離れる方向にＬＥＤチップ３７０によって放出された光を反射するように構成されたＬＥＤチップ３７０に対向する傾斜反射面３６６を含む。反射器カップ３６２は、更に、レンズ９４（図１４Ｄを参照されたい）を受け止めかつ保持する溝を定める上方に延びる側壁３６２Ａを含む。
【０１３１】
反射器カップ３６２は、任意的である。例えば、ＬＥＤチップ３７０は、ＬＥＤチップ３７０周りの反射器なしに基板３６０、プリント回路基板、又は他の支持部材上に取り付けることができる。更に、反射器カップ３６２及び基板３６０は、単一構造体として互いに統合することができる。基板３６０は、リードフレームを含むことができ、パッケージの本体は、光キャビティ３６４を定めるためにＬＥＤチップ３７０を取り囲むリードフレーム上に形成することができる。同様に、ＬＥＤチップ３７０は、図８Ａ〜図１１Ｃを参照して上述した例示的なパッケージのいずれかの内部に取り付けることができる。従って、ＬＥＤチップ３７０は、多くの異なる方法で取り付けることができ、本発明は、特定のパッケージ構成に限定されないことが認められるであろう。
【０１３２】
図１４Ｃを依然として参照すると、ＬＥＤチップ３７０は、ワイヤ結合パッド３７２を含むことができ、ワイヤ結合接続部３７４は、ワイヤ結合パッド３７２から基板３６０上の対応する接触パッド（図示せず）まで又は他の位置に形成することができる。しかし、ＬＥＤチップ３７０は、チップの同じ側に陽極及び陰極接点を有する水平ＬＥＤチップとすることができ、かつ一部の実施形態では、接合ワイヤ接続をＬＥＤチップに行う必要がないように基板３６０上にフリップチップで取り付けることができることが認められるであろう。
【０１３３】
図１４Ｃに示すように、発光溶液３５４は、スプレーノズル３５０に液体供給ライン３３６を通じて供給することができる。一部の実施形態では、発光溶液３５４は、液体溶剤、結合剤、及び燐光体材料を含むことができる。加熱装置３３７は、熱３３９を印加してＬＥＤチップ３７０、基板３６０、反射器カップ３６２、及びワイヤ結合パッド３７２の温度を上げることができる。供給ライン３３６内の発光溶液３５４をＬＥＤチップ３７０上へ噴霧すると、受容発光媒体３８０として作用する霧化結合剤、溶剤、及び燐光体材料の薄層が更に形成される。加熱したＬＥＤチップ３７０及び基板３６０からの熱エネルギは、適用した結合剤、溶剤、及び燐光体を急速に硬化させることができる（本明細書では「スナップ硬化」とも呼ぶ）。適用した結合剤、溶剤、及び燐光体をスナップ硬化させることにより、実質的に均一で共形受容発光媒体３８０をＬＥＤチップ３７０及び基板３６０上に設けることができる。結合剤材料は、シリコーン及び／又はエポキシのような材料を含むことができる。一部の実施形態では、液体溶剤は、アルコールのような揮発性液体溶剤を含むことができる。供給ライン３３６は、発光溶液３５４の堆積前にパージすることができる。
【０１３４】
揮発性溶剤液体は、加熱した基板３６０及びＬＥＤチップ３７０の熱エネルギにより蒸発させることができ、結合剤材料内に燐光体粒子（及び一部の場合に発光溶液３５４内にあることができる拡散剤粒子のような他の要素）が残り、共形受容発光媒体３８０が得られる。しかし、一部の場合には、シリコーン及び／又はエポキシ樹脂のような不揮発性液体を燐光体／拡散剤粒子に向けて担体液体として使用することができ、その場合に、不揮発性液体は、ＬＥＤチップ３７０上に共形受容発光媒体３８０が得られるように、加熱した基板３６０及びＬＥＤチップ３７０の熱エネルギにより硬化させることができる。
【０１３５】
図１４Ｄを参照すると、ＬＥＤチップ３７０を結合剤及び燐光体材料の共形層３８０で噴霧被覆した後に、シリコーン及び／又はエポキシのような封入材料３９２を分注して光キャビティ３６４を少なくとも部分的に満たすことができ、かつＬＥＤチップ３７０の上にガラス又はシリコーンレンズのようなレンズ３９４を位置決めすることができる。封入材料３９２を硬化させることにより、構造体にレンズ３９４が固定され、反射器カップ３６２の壁部分３６２Ａにより、レンズは、封入材料３９２が加熱／冷却のサイクルで膨張収縮する時に移動することができる。
【０１３６】
図１４Ｅに示すように、更に別の実施形態により、供給ライン３３６内の発光溶液３５４をＬＥＤチップ３７０及び例えば反射器カップ３６２のような周囲の構造体上へ噴霧して、その上に受容発光媒体３８０を形成することができる。図１４Ｆに示すように、更に他の実施形態では、受容発光媒体３８０をレンズ３９４の外面及び／又は内面上に形成することができ、レンズ３９４を加熱して、レンズに印加した時に受容発光媒体３８０を硬化させる。図１４Ｇに示すように、更に別の実施形態では、受容発光媒体３８０を例えばレンズ３９４又は他の透過及び／又は反射光学要素のような２次元構造体に適用することができる。他の実施形態では、上述の技術の複数のものを用いることができる。一例として、図１４Ｈに示すように、第１の受容発光媒体３８０Ａを加熱したレンズ３９４に適用することができ、第２の受容発光媒体３８０Ｂを加熱したＬＥＤチップ３７０に適用することができる。
【０１３７】
更に別の実施形態では、図１４Ｉに示すように、本発明の実施形態による受容発光媒体を複数のＬＥＤチップ３７０Ａ〜Ｄを含む発光装置上に形成することができる。一部のこのような実施形態では、ＬＥＤチップ３７０Ａ〜Ｄは、電気的終端のためのワイヤ結合を持たず、代替的に、例えば、接触パッド（図示せず）により下にある基板３６０に電気的に接続されたフリップチップを含むことができる。ＬＥＤチップ３７０Ａ〜Ｄは、１つ又はそれよりも多くの異なる主波長及び／又はその組合せで光を放出するように構成することができる。図１４１に示す実施形態では、受容発光媒体３８０が、レンズ３９４の外側に設けられる。図１４Ｊ、図１４Ｋ、及び図１４Ｌは、受容発光媒体３８０を上に含むレンズ３９４の内側に複数の非ワイヤ結合式ＬＥＤチップ３７０Ａが設けられる付加的な例示的実施形態を示している。更に別の実施形態では、受容発光媒体３８０は、レンズ３９４に加えて又はその代わりに複数のＬＥＤチップ３７０Ａ〜Ｄの１つ又はそれよりも多くに適用することができる。一部の実施形態では、ＬＥＤチップ３７０Ａは、ワイヤ結合することができる。
【０１３８】
受容発光媒体３８０は、ＬＥＤチップ３７０Ａ〜Ｄとの組み付け前、中、及び／又は後にレンズ３９４に適用することができることが認められるであろう。例えば、一部の実施形態では、複数のレンズのアレイを加熱することができ、次に、発光溶液３５４をアレイに適用する。更に他の実施形態では、発光溶液３５４をマイクロモールド内で噴霧するか、又は他の方法で堆積させて受容発光媒体３８０を形成することができ、次に、受容発光媒体３８０をモールドから除去して発光装置（例えば、ＬＥＤチップ３７０）上に設けることができる。
【０１３９】
本明細書に説明する様々な実施形態では、受容発光媒体３８０を複数の層として構成することができることも認められるであろう。このような実施形態では、受容発光媒体３８０の様々な層は、その中に同じ及び／又は異なる発光材料（及び／又は他の材料）を有することができる。例えば、図１５Ａは、更に、第１の層３８１及び第２の層３８０Ｂを含む多層受容発光媒体３８０を有するサブマウント又は基板３６０に取り付けられたＬＥＤチップ３７０を示している。付加的な層及び／又は中間層を設けることができる。受容発光媒体３８０の異なる層３８０Ａ及び３８０Ｂは、同じか又は異なる材料を含むことができる。一例として、第１の層３８０Ａは第１の燐光体を含むことができ、第２の層３８０Ｂは、第１の燐光体、異なる第２の燐光体、及び／又は他の要素（例えば、拡散剤粒子）を含むことができる。一部の実施形態では、異なるサイズを有する燐光体粒子が、異なる層内にあることが可能である。
【０１４０】
一部の実施形態では、３つの層３８０Ａ、３８０Ｂ、３８０Ｃを設けることができる。第１の層３８０Ａは、第１のピーク波長（例えば、黄色範囲のピーク波長）を中心とする波長に入射光を変換するように構成された燐光体粒子を含むことができ、第２の層３８０Ｂは、第１のピーク波長（例えば、緑色範囲のピーク波長）と異なる色範囲である第２のピーク波長を中心とする波長に入射光を変換するように構成された燐光体粒子を含むことができ、第３の層３８０Ｃは、第１及び第２のピーク波長（例えば、赤色範囲のピーク波長）と異なる色範囲である第３のピーク波長を中心とする波長に入射光を変換するように構成された燐光体粒子を含むことができる。従って、パッケージ式ＬＥＤチップ３７０により出力された光は、ＬＥＤチップ３７０によって放出された１次光及び層３８０Ａ、３８０Ｂ、及び３８０Ｃ内に含まれた異なる燐光体又は他の発光材料によって放出される２次光の混合物とすることができる。このような光は、一種類の燐光体のみを使用して生成した光と比較すると、改善した演色特性を有することができる。
【０１４１】
図１５Ｂに示すように、受容発光媒体３８０を例えば斜面のような非平面表面を含むＬＥＤチップ３７０に適用することができる。加熱したＬＥＤチップ３７０及び基板３６０から熱エネルギにより、適用した結合剤、溶剤、及び燐光体をスナップ硬化させて、ＬＥＤチップ３７０及び基板３６０の上で実質的に均一かつ共形の受容発光媒体３８０を得ることができる。
【０１４２】
図１６は、発光装置に本発明の実施形態による受容発光媒体の１つを適用する方法の流れ図である。図１６に示すように、これらの方法により、発光装置を加熱する（ブロック４０２）。例えば、燐光体粒子のような液体溶剤、結合剤材料、及び光学材料を含む発光溶液は、次に、例えば、本発明の実施形態による噴霧堆積システムを使用して、加熱した発光装置に適用することができる（ブロック４０４）。次に、結合剤材料を硬化させて共形層３８０Ａを形成するために発光装置に光学材料を付着させることができるように、溶剤が不安定か又は不揮発性か否かに基づいて、加熱した発光装置内の熱エネルギにより発光溶液内の液体溶剤を急速に蒸発及び／又は硬化させることができる（ブロック４０６）。一部の実施形態では、発光装置は、次に、更に別の調整に向けて後で取り出せるように例えば室温で保管することができる。
【０１４３】
次に、例えば、放出部分の陽極及び陰極端子にわたって電圧を印加することによって発光装置に通電することができ、出力電力、色点、及び／又は相関色温度のような得られる装置の１つ又はそれよりも多くの光学特性を測定することができる（ブロック４０８）。例えば、発光装置により出力された光を光センサ３３５により測定することができ、結果をコントローラ３２０に供給することができる（図１７を参照されたい）。次に、例えば、確立した種分け要件を満たすという点において、発光装置（特異化したＬＥＤ、ＬＥＤウェーハなどとすることができる）の光学特性が満足できるものか否かに関して判断することができる（ブロック４１０）。発光装置の光学特性が許容不能な場合には、ブロック４１２で、装置（ブロック４１６）を廃棄すべきか又は装置を再加工すべきかを判断する。しかし、光学特性が満足できる場合には、製造工程は、次の製造段階に進む。
【０１４４】
装置を再加工することができると判断した場合に、構造体の色点／ＣＣＴを補正するのに必要とされる付加的な燐光体の量及び種類を判断することによって発光装置に対応する光出力を調整することができる（ブロック４１４）。第２の共形層３８０Ｂを適用することができる（ブロック４０４）。一部の実施形態では、発光装置がまだ加熱されている間に試験を行うことができる。第２の共形層３８０Ｂの適用中に発光装置を加熱することができる。第２の共形層３８０Ｂは、第１の共形層３８０Ａに使用する燐光体と同じ及び／又は異なる種類を含むことができる。ブロック４０４−４１４の作業を複数回反復して望ましい光学特性をもたらすことができる。しかし、適用した燐光体が多過ぎた場合に、発光特性は、光学要素から光の再吸収及び／又は過剰な吸収のために悪化する可能性があり、その時点で、発光装置は、ブロック４１０で試験で不合格になる可能性がある。
【０１４５】
図１７は、本発明の実施形態による受容発光媒体３８０を形成するために発光溶液３５４で発光装置３１０を被覆するのに使用することができる加圧堆積システム３００を示す概略図である。発光装置３１０は、例えば、ＬＥＤウェーハ、装着型ＬＥＤダイ、及び／又は非装着型（すなわち、露出型）ＬＥＤダイとすることができる。一部の実施形態では、発光装置３１０は、ＬＥＤ構造体を含むことができ、ＬＥＤ構造体は、取りわけ、光透過構造体、反射構造体、及び／又は支持構造体のような他の構造体を含む場合もあれば、含まない場合もある。
【０１４６】
システム３００は、発光装置３１０上へ発光溶液３５４を噴霧するのに使用することができる。しかし、他の実施形態では、取りわけ、流し込み、浸し塗り、圧延作業、及び／又は刷毛塗りのような他の適用技術を用いて発光溶液３５４を適用することができることが認められるであろう。加熱装置３３７は、発光装置３１０に熱（熱エネルギ）３３９を印加して、その上の発光溶液３５４を噴霧する前に発光装置３１０の温度を上げる。図１７に示すように、供給ライン３３６は、スプレーノズル３５０に発光溶液３５４を供給し、スプレーノズル３５０は、発光装置３１０上へ発光溶液３５４を噴霧する。高圧のガス供給ライン３４４を通じてスプレーノズル３５０に供給された加圧ガスは、発光溶液３５４を霧化し、それを発光装置３１０の方向に向ける。「霧化」という用語は、液体を微粒子及び／又は細かい噴霧にすることを指すために一般的な意味において本明細書で使用する。加熱した発光装置３１０上に堆積される霧化発光溶液３５４は、急速に硬化して発光装置３１０上で共形受容発光媒体３８０を形成することができる。加熱した発光装置３１０に適用される発光溶液３５４の硬化時間は、非加熱装置に適用される発光溶液３５４よりも実質的に短い場合がある。従って、受容発光媒体３８０内の燐光体又は他の発光材料の沈殿、分離、及び／又は成層を低減することができる。従って、層結合の改善及び層厚の均一化をもたらすことができる。
【０１４７】
一部の実施形態では、供給ライン３３６内の液体は、有機材料及び／又は有機無機混成材料を含む結合剤を含むことができる。結合剤材料は、例えば、液体シリコーン及び／又は液体エポキシとすることができ、揮発性又は不揮発性の溶剤材料は、例えば、アルコール、水、アセトン、メタノール、エタノール、ケトン、イソプロピル、炭化水素溶剤、ヘキサン、エチレングリコール、メチルエチルケトン、キシレン、トルエン、及びその組合せとすることができる。一部の実施形態では、結合剤は、約１．２５よりも大きい屈折率を有することができる。一部の実施形態では、結合剤材料の屈折率は、約１．５を超える場合がある。可視スペクトルにわたって高い光透過率を有することが望ましいであろう。一部の実施形態では、結合剤は、少なくとも約４４０ｎｍ〜約４７０ｎｍの波長範囲において約９０％又はそれよりも大きいものを含む光透過率を有することができる。一部の実施形態では、結合剤は、少なくとも約４４０ｎｍ〜約４７０ｎｍの波長範囲において約９５％又はそれよりも大きいものを含む光透過率を有することができる。一部の実施形態では、結合剤は、少なくとも約４４０ｎｍ〜約４７０ｎｍの波長範囲において約９８％又はそれよりも大きいものを含む光透過率を有することができる。一部の実施形態では、結合剤は、緑、黄色、及び／又は赤色のような可視スペクトル内の他の波長に対して少なくとも約９０％又はそれよりも大きく、約９５％又はそれよりも大きく、及び／又は約９８％又はそれよりも大きい光透過率を有することができる。一般的に、揮発性溶剤は、堆積した直後に乾燥又は蒸発させることができる。揮発性又は不揮発性の溶剤材料は、その中に、取りわけ、二酸化チタンのような発光材料（例えば、燐光体）の粒子及び／又は光散乱材料の粒子のようなＬＥＤ構造体上へ堆積すべき粒子を含むことができる。供給ライン３３６内の液体は、複数の流体リザーバ３３０Ａ〜Ｄのうちの１つから供給することができ、これらは、それぞれの入力ライン３３２Ａ〜Ｄを通じて供給ライン３３６に取り付けられる。入力ライン３３２Ａ〜Ｄを通る液体の流れは、それぞれ、電子制御式質量流量コントローラ３３４Ａにより制御することができる。
【０１４８】
図１７に示すように、リザーバ３３０Ａ〜Ｄは、アルコール、水のような揮発性液体溶剤を含む溶剤リザーバ３３０Ａ及び液体シリコーン及び／又は液体エポキシのような液体結合剤材料を含む結合剤リザーバ３３０Ｂを含むことができる。一部の実施形態では、溶剤リザーバ３３０Ａ及び結合剤リザーバ３３０Ｂは、「純粋な」液体、すなわち、燐光体、拡散剤、又はその中の他の粒子を含まない液体を含むことができる。リザーバ３３０Ａ〜Ｄは、燐光体粒子の濃度が懸濁される液体溶剤を含む燐光体リザーバ３３０Ｃを含むことができる。一部の実施形態では、燐光体リザーバ３３０Ｃは、燐光体粒子が発光装置３１０上へ適用される濃度を超える濃度の燐光体粒子を含むことができる。
【０１４９】
一部の実施形態では、リザーバ３３０Ａ〜Ｄは、拡散剤粒子の濃度が懸濁される液体溶剤を含む拡散剤リザーバ３３０Ｄを含むことができる。一部の実施形態では、拡散剤リザーバ３３０Ｄは、拡散剤粒子が光学要素３１０上へ適用される濃度を超える濃度の拡散剤粒子を含むことができる。
【０１５０】
リザーバ３３０Ａ〜Ｄの１つ又はそれよりも多くは、リザーバ３３０Ａ〜Ｄからの流動を供給ライン３６３内への正圧により取得することができるように加圧することができる。特に、溶剤リザーバ３３０Ａ及び結合剤リザーバ３３０Ｂを加圧することができる。一部の実施形態では、燐光体リザーバ３３０Ｃ及び／又は拡散剤リザーバ３３０Ｄは加圧することができず、従って、燐光体リザーバ３３０Ｃ及び／又は拡散剤リザーバ３３０Ｄから流動を供給ライン３３６を通る流動により引き起こされた負圧によって供給ライン３３６内に導入することができる。一部の実施形態では、液体供給ライン３３６内の圧力は、高い必要はなく、その理由は、光学要素３１０上へ液体を噴霧する力は、高圧ガスライン３４４によって供給することができるからである。
【０１５１】
供給ライン３３６を通る液体の流れは、電子的に制御可能な弁３４０により制御することができる。弁３４０が開いている時に、供給ライン３３６内の液体が、スプレーノズル３５０に供給される。
【０１５２】
図１８は、より詳細にスプレーノズル３５０を示している。図１７及び図１８を参照すると、ガス加圧器３４２によって発生された加圧ガス（例えば、加圧空気）を加圧ガス供給ライン３４４を通じてスプレーノズル３５０に供給することができる。加圧ガスは、液体の出口ポート３５１の近くにあるスプレーノズル３５０のガス出口ポート３５２を通じて誘導される。液体の出口ポート３５１を通る液体の流れは、例えば、格納式ピン３５３の位置を制御することによって調節することができる。ピン３５３が引っ込められた時に、液体の出口ポート３５１が開かれる。ガス出口ポート３５２から出る加圧ガスの流動により、液体の出口ポート３５１に対して負の圧力勾配が生成され、それによって霧化液体の出口ポート３５１から分注された液体が霧化される。霧化発光溶液３５４は、次に、ガス出口ポート３５２からの気体流により発光装置３１０上へ噴霧される。
【０１５３】
図１７に更に示すように、質量流量コントローラ３３４Ａ〜Ｄ、電子的に制御可能なフローバルブ３４０、及びガス加圧器３４２の作動は、電子機器制御ライン３２２、３２４、３２６を通じてコントローラ３２０により制御することができる。コントローラ３２０は、従来のプログラマブルコントローラとすることができ、及び／又はシステム３００又は一般的なマイクロプロセッサ又はコントローラ（例えば、コンピュータ）のそれぞれの要素の作動を制御するように構成された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含むことができる。
【０１５４】
図１７を依然として参照すると、質量流量コントローラ（ＭＦＣ）３３４Ａ〜Ｄ及び弁３４０の作業を制御することにより、コントローラ３２０は、供給ライン３３６を通じてスプレーノズル３５０に供給される液体の組成を制御することができる。特に、コントローラ３２０は、ＭＦＣ３３０Ｂ及び弁３４０がオンにされるが、ＭＦＣ３３０Ａ、３３０Ｃ及び３３０Ｄをオフにさせ、それによってスプレーノズル３５０に結合剤液体を供給することができる。同様に、コントローラ３２０は、ＭＦＣ３３０Ａ及び弁３４０がオンにされるが、ＭＦＣ３３０Ｂ、３３０Ｃ及び３３０Ｄをオフにさせ、それによってスプレーノズル３５０に溶剤液体のみを供給することができる。溶剤リザーバ３３０Ａから溶剤材料が流動中の状態で、コントローラ３２０は、ＭＦＣ３３４Ｃ及び／又は３３４Ｄに供給ライン３３６内の流動に液体軸受燐光体粒子（燐光体リザーバ３３０Ｃの場合）及び／又は拡散剤粒子（拡散剤リザーバ３３０Ｄの場合）を放出させることができる。従って、コントローラ３２０は、スプレーノズル３５０により発光装置３１０上に噴霧される材料の組成を正確に制御することができる。
【０１５５】
図１７は、単一の燐光体リザーバ３３０Ｃ及び単一の拡散剤リザーバ３３０Ｄを示すが、より多くのリザーバをコントローラ３２０により電子制御することができるそれぞれのＭＦＣ及び／又は供給弁を通る供給ラインに配置及び装着することができることが認められるであろう。例えば、別々の燐光体リザーバを製品要件に基づいて赤色燐光体、緑色燐光体、黄色燐光体、青色燐光体などに向けて設けることができる。一部の実施形態では、燐光体の１つよりも多い色をそれぞれ別々の領域内で発光装置３１０に適用し及び／又は混合して単層を形成することができる。更に、１つよりも多い種類の拡散剤粒子を異なる拡散剤リザーバを使用して選択的に供給することができる。例えば、発光装置３１０の１つの部分上に第１の組成及び／又は直径を有する拡散剤粒子、及び発光装置３１０の別の部分上に異なる組成及び／又は直径を有する拡散剤粒子を適用することが望ましい場合がある。ＬＥＤ構造体の個別の区域内で１つよりも多い燐光体（例えば、異なる色）を適用することが望ましい場合がある。単層、領域、及び／又はＬＥＤ構造体（図１５Ａと類似、異なる色の燐光体が単層内にあることを除く）の区域内で異なる色の燐光体を混合することも望ましい場合がある。このような場合に、別々のリザーバ又は複数の燐光体を含む単一のリザーバから同時に適用される少なくとも２つの異なる燐光体があるであろう。
【０１５６】
図示のように、加熱装置３３７は、発光装置３１０に熱３３９を印加して、その上の発光溶液３５４を噴霧する前に発光装置３１０の温度を上げる。一部の実施形態では、加熱装置３３７は、電子機器制御ライン３２９を通じてコントローラ３２０により電子制御することができる。一部の実施形態では、加熱装置３３７は、噴霧作業中に発光装置３１０に熱３３９を印加することができる。一部の実施形態では、加熱装置３３７を使用して噴霧作業前に発光装置３１０を加熱することができ、及び／又はコントローラ３２０とは独立して操作することができる。
【０１５７】
一部の実施形態では、加熱装置３３７は、熱３３９が発光装置３１０に伝達される熱伝導加熱面を含む。一部の実施形態では、加熱装置３３７は、例えば、熱風及び／又はガスのような熱伝達媒体を使用して発光装置３１０に熱３３９を伝達することができる。加熱装置の実施形態は、電気抵抗性熱生成要素及び／又は導電性熱生成要素及び／又は燃焼関連の熱生成要素を含むことができる。
【０１５８】
一部の実施形態では、発光装置３１０を摂氏７０度を超える温度まで加熱する。一部の実施形態では、発光装置３１０を摂氏９０度を超える温度まで加熱する。一部の実施形態では、発光装置３１０を摂氏１２０度を超える温度まで加熱する。一部の実施形態では、発光装置を約７０°摂氏〜摂氏約１５５度の範囲の温度まで加熱する。一部の実施形態では、発光装置を約９０°摂氏〜摂氏約１５５度の範囲の温度まで加熱する。一部の実施形態では、発光装置を約９０°摂氏〜摂氏約１２０度の範囲の温度まで加熱する。一部の実施形態では、発光装置を約９０°摂氏〜摂氏約１５５度の範囲の温度まで加熱する。霧化発光溶液３５４を発光装置３１０上に堆積させた時に、加熱した発光装置３１０内の熱エネルギは、霧化発光溶液３５４の溶剤部分を急速に硬化及び／又は蒸発させることができる。溶剤を急速に硬化及び／又は蒸発させることにより、硬化前の発光材料の沈殿及び／又は再分布を低減することができる。この点に関して、適用した層内の発光材料のより均一な濃度を維持することができ、従って、発光装置３１０上で実質的に共形の層が得られる。
【０１５９】
図１７に示すようなシステム３００をいくつかの部分に分割することができることが更に認められるであろう。例えば、システム３００は、第１の方向から及び／又は発光装置３１０に対する第１の角度で霧化発光溶液３５４を噴霧適用することを専用とする第１の供給ライン３３６及びノズル３５０と、第２の方向から及び／又は発光装置３１０に対する第２の角度で霧化発光溶液３５４を噴霧適用することを専用とする第２の供給ライン３３６とを有するように修正することができる。一部の実施形態では、第１及び第２の供給ライン３３６及びノズル３５０は、同じ霧化発光溶液３５４を供給するように構成される。一部の実施形態では、第１及び第２の供給ライン３３６及びノズル３５０は、異なる霧化発光溶液３５４を供給するように構成される。従って、リザーバ、供給ライン、及びスプレーノズルの多くの異なる組合せが様々な実施形態により考えられる。
【０１６０】
混合器３４１を設けて、リザーバ３３０Ａのうちの様々な異なるリザーバ３３０Ａからの供給ライン３３６成分を混合することができる。一部の実施形態では、混合器３４１は、供給ライン３３６内の材料を供給ライン３３６を通る流動により混合させる静的混合要素を含むことができる。他の実施形態では、供給ライン３３６材料を攪拌して粒子を懸濁状態に及び／又は材料を通して実質的に均一に分布した状態に保つ能動混合要素を設けることができる。図示していないが、圧力レギュレータを構成要素のうちの様々な構成要素に対して設けることができる。例えば、リザーバ３３０Ａ及びノズル３５０は、取りわけ、供給圧力及び／又は送出圧力の制御を行う圧力レギュレータを含むことができる。更に、一部の実施形態は、リザーバ３３０Ａ〜Ｄ内の静的及び／又は能動混合要素を含むことができる。例えば、燐光体リザーバ３３０Ｃ及び拡散剤リザーバ３３０Ｄは、混合要素を使用して粒子を懸濁状態に維持することができる。
【０１６１】
図１７に更に示すように、発光装置３１０によって放出された光３３７を感知するように構成された光センサ３３５を設けることができる。例えば、光センサ３３５は、発光装置３１０によって放出された色点及び／又は光の強度を検出することができる。検出された光信号を通信ライン３２８を通じてコントローラ３３０に供給することができ、かつ本明細書でより詳細に説明するように、堆積システム３００の作動におけるフィードバック信号として使用することができる。
【０１６２】
本発明の一部の実施形態による発光装置を発光溶液で被覆するバッチ堆積システム５００を示す概略図である図１９をここで参照する。図１８及び図１９に示すように、ガス加圧器３４２によって発生された加圧ガス（例えば、加圧空気）を加圧ガス供給ライン３４４を通じてスプレーノズル３５０に供給することができる。加圧ガスは、液体の出口ポート３５１の近くにあるスプレーノズル３５０のガス出口ポート３５２を通して誘導される。液体の出口ポート３５１を通る液体の流れは、例えば、格納式ピン３５３の位置を制御することによって調節することができる。
【０１６３】
発光溶液３５４を含む注入器３５７を設けることができる。発光溶液３５４は、例えば、１つ又はそれよりも多くの種類の燐光体粒子、１つ又はそれよりも多くの種類の拡散剤粒子、結合剤、及び／又は１つ又はそれよりも多くの溶剤を含むことができる。例えば、適用作業の直前にカートリッジを使用して注入器３５７に発光溶液３５４を注入し、その中の成分の沈殿及び／又は成層を低減することができる。一部の実施形態では、注入器３５７をノズル３５０に直接に及び／又は密接に結合させて発光溶液３５４での懸濁粒子の沈殿を低減することができる。一部の実施形態では、横方向流体経路は、横方向流体経路が発光溶液３５４において発光材料の沈殿及び／又は成層をもたらす場合があるので、低減及び／又は回避することができる。一部の実施形態では、沈殿を低減するために、能動及び／又は静的混合要素に注入器３５７を設け、及び／又はそれを注入器３５７内に設ける。
【０１６４】
流体加圧器３５６を設けて注入器３５７内の流体圧力を供給及び／又は制御することができる。一部の実施形態では、流体圧力は、ガス加圧器３４２によって供給されたガス圧よりも実質的に低いとすることができる。
【０１６５】
図１９に更に示すように、ガス加圧器３４２、流体加圧器３５６、及び加熱装置３３７の作動は、電子制御ライン３２４、３２６、及び３２９を通じてコントローラ３２０により制御することができる。コントローラ３２０は、従来のプログラマブルコントローラとすることができ、及び／又はシステム５００又は一般的なマイクロプロセッサ又はコントローラ（例えば、コンピュータ）のそれぞれの要素の作動を制御するように構成された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含むことができる。流体加圧器３５６及びガス加圧器３４２の作動を制御することにより、コントローラ３２０は、スプレーノズル３５０に供給される液体の流動を制御することができる。
【０１６６】
図１９は、単一の注入器３５７及びノズル３５０を示すが、より多くの注入器３５７及びノズル３５０を準備してガス加圧器３４２及び流体加圧器３５６に装着することができることが認められるであろう。一部の実施形態では、付加的なガス加圧器３４２及び流体加圧器３５６をコントローラ３２０により電子制御することができる。
【０１６７】
図示のように、加熱装置３３７は、発光装置３１０に熱３３９を印加して発光溶液３５４が発光装置３１０上へ噴霧される前にその温度を上げる。一部の実施形態では、加熱装置３３７は、電子機器制御ライン３２９を通じてコントローラ３２０により電子制御することができる。一部の実施形態では、加熱装置３３７は、噴霧作業中に発光装置３１０に熱３３９を印加することができる。一部の実施形態では、加熱装置３３７を使用して噴霧作業前に発光装置３１０を加熱することができ、及び／又はコントローラ３２０とは独立して操作することができる。
【０１６８】
一部の実施形態では、加熱装置３３７は、熱３３９が発光装置３１０に伝達される熱伝導加熱面を含む。一部の実施形態では、加熱装置３３７は、例えば、熱風及び／又はガスのような熱伝達媒体を使用して発光装置３１０に熱３３９を伝達することができる。加熱装置３３７の実施形態は、電気抵抗性熱生成要素及び／又は導電性熱生成要素及び／又は燃焼関連の熱生成要素を含むことができる。
【０１６９】
図１９に示すようなシステム５００をいくつかの部分に分割することができ、従って、例えば、別々の注入器３５７を設け、及び／又は別々のスプレーノズル３５０を設けることが更に認められるであろう。従って、注入器３５７、ノズル３５０、流体加圧器３５６、及び／又はガス加圧器３４２の多くの異なる組合せが様々な実施形態により考えられる。
【０１７０】
図２０Ａ〜図２０Ｃは、一部の実施形態によるＬＥＤウェーハのようなウェーハのコーティングに関連の作業を示している。図２１を参照すると、発光ダイオード構造体を形成する複数の薄いエピタキシャル層を含むＬＥＤウェーハ６１０が準備される。エピタキシャル層は、成長基板及び／又は担体基板によって支持することができる。ＬＥＤウェーハ６１０のエピタキシャル領域は、例えば、メーサ及び／又はインプラント隔離により複数の個別の装置領域に分割することができる。一部の実施形態では、ダイスカットストリート（すなわち、ダイスカットソーを使用してウェーハをダイスカットすべき線形領域）及び／又はスクライビング線が、ＬＥＤウェーハ６１０内に既に形成されている場合がある。複数の電気接点６１２をＬＥＤウェーハ６１０上に形成する。特に、ＬＥＤウェーハ６１０内の各個別の装置は、受容発光媒体を適用すべきウェーハの側の少なくとも１つの電気接点６１２を含むことができる。
【０１７１】
犠牲的パターン６１４を電気接点６１２上に形成する。犠牲的パターン６１４は、可溶性ポリマー及び／又はガラスのような材料を含むことができ、従来の写真平板技術を使用して材料を適用かつパターン化することができる。犠牲的パターン６１４を下にある電気接点６１２に整列させることができる。代替的に、犠牲的パターン６１４は、電気接点６１２の部分のみを覆うことができ、電気接点６１２のいくつかの部分は露出される。一部の実施形態では、犠牲的パターン６１４は、電気接点６１２よりも広いとすることができ、従って、ＬＥＤウェーハ６１０の電気接点の近くの表面６１０Ａの部分も犠牲的パターンで覆われる。これらの構成の各々を図２０Ａに示している。
【０１７２】
図２０Ａ及び図２０Ｂを依然として参照すると、加熱装置３３７を使用してＬＥＤウェーハ６１０を加熱し、例えば、本発明の実施形態による加圧堆積システムを使用して受容発光媒体３８０の１つ又はそれよりも多くの共形層をＬＥＤウェーハ６１０の表面６１０Ａに適用する。受容発光媒体３８０をＬＥＤウェーハ６１０の表面６１０Ａ上へ及び犠牲的パターン６１４上に被覆する。一部の実施形態では、受容発光媒体３８０をＬＥＤウェーハ６１０の反対側の電気接点６１２の上部上に被覆することができる。
【０１７３】
ＬＥＤウェーハ６１０を噴霧被覆した後に、犠牲的パターン６１４は、例えば、犠牲的パターン材料特定の液体溶剤に露出することによって除去することができ、従って、ＬＥＤウェーハ６１０の表面上の露出した電気接点６１２及び受容発光媒体３８０を含む図２０Ｃに示すようなＬＥＤウェーハ６１０になる。具体的には図示していないが、一部の実施形態では、ＬＥＤウェーハを噴霧被覆した後に除去することができるフィルム及び／又はテープを使用して犠牲的パターン６１４を形成することができる。
【０１７４】
本発明の更に別の実施形態により、受容発光媒体３８０を個々の特異化した発光装置３１０上へ被覆することができる。例えば、１つのこのような例示的方法により、発光装置を半田接合又は導電エポキシによって反射カップ上に取り付けることができ、例えば、燐光体が中で懸濁されるシリコーンのような封入材料を受容発光媒体として使用することができる。この受容発光媒体を使用して、例えば、反射カップを部分的に又は完全に満たすことができる。
【０１７５】
本発明の実施形態による受容発光媒体３８０を適用し、それ以外に発光装置を製造する例示的方法を上述したが、多くの他の製造方法が利用可能であることが認められるであろう。内容全体が引用により本明細書に組み込まれている例えば２００７年９月７日出願の米国特許出願出願番号第１１／８９９，７９０号明細書は、固体発光装置上へ受容発光媒体を被覆する様々な付加的な方法を開示している。
【０１７６】
本発明は、垂直な形状を有するＬＥＤに関して説明したが、それは、例えば、ＬＥＤチップの同じ側の両方の接点を有する横方向のＬＥＤなどの他の幾何学形状を有するＬＥＤに適用することができることは理解される。
【０１７７】
以上の説明及び図面に関連して多くの異なる実施形態を本明細書で開示した。文字通りにこれらの実施形態のあらゆる組合せ及び下位の組合せを説明して例示すれば過度に反復的かつ曖昧になることは理解されるであろう。従って、本明細書は、図面を含む本明細書に説明する実施形態の全ての組合せ及び下位の組合せ、及びその製作及び使用方法及び工程の完全な説明を形成するように解釈するものとし、かつあらゆるこのような組合せ又は下位の組合せに対する特許請求の範囲を支持するものとする。
【０１７８】
本発明の実施形態を主としてＬＥＤを含む固体発光装置に関して上述したが、本発明の更に別の実施形態により、上述の発光媒体を含むレーザダイオード及び／又は他の固体照明装置を提供することができることが認められるであろう。従って、本発明の実施形態は、ＬＥＤに限定されず、レーザダイオードのような他の固体照明装置を含むことができることが認められるであろう。
【０１７９】
図面及び本明細書において本発明の実施形態を開示し、特定の用語を使用したが、それらは、一般的かつ説明的な意味においてのみ使用し、限定を目的としたものではなく、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲に示されている。
【符号の説明】
【０１８０】
Ｘ  色度座標
Ｙ  色度座標
【図１】
2013522875.tif 000003
【図２】
2013522875.tif 000004
【図３】
2013522875.tif 000005
【図４】
2013522875.tif 000006
【図５Ａ】
2013522875.tif 000007
【図５Ｂ】
2013522875.tif 000008
【図６Ａ】
2013522875.tif 000009
【図６Ｂ】
2013522875.tif 000010
【図７Ａ】
2013522875.tif 000011
【図７Ｂ】
2013522875.tif 000012
【図８Ａ】
2013522875.tif 000013
【図８Ｂ】
2013522875.tif 000014
【図８Ｃ】
2013522875.tif 000015
【図８Ｄ】
2013522875.tif 000016
【図９Ａ】
2013522875.tif 000017
【図９Ｂ】
2013522875.tif 000018
【図９Ｃ】
2013522875.tif 000019
【図９Ｄ】
2013522875.tif 000020
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１４Ｆ】
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【図１４Ｇ】
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【図１４Ｈ】
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【図１４Ｉ】
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【図１４Ｊ】
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【図１４Ｋ】
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【図１４Ｌ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年11月6日(2012.11.6)
【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】
発光装置であって、
固体光源と、
前記固体光源によって放出された放射線の少なくとも一部をダウンコンバートするために、シアン色範囲内に及ぶ半値全幅発光帯域幅を有して該固体光源によって放出された該放射線を緑色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする第１の材料と、該固体光源によって放出された該放射線を他の色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする少なくとも１つの付加的な材料とを含む受容発光媒体と、
を含み、
前記第１の材料は、前記固体光源によって放出された前記放射線を５２５ナノメートルと５５０ナノメートルの間にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートして５００ナノメートル未満に及ぶ半値全幅発光帯域幅を有する第１の燐光体を含み、
前記固体光源によって放出された前記放射線を他の色範囲にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする前記少なくとも１つの付加的な材料は、該固体光源によって放出された該放射線を５８０ナノメートルよりも大きいピーク波長を有する放射線に一緒にダウンコンバートする第２の燐光体及び第３の燐光体を含む、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記固体光源は、青色範囲に主波長を有する光を放出する発光ダイオードを含み、
前記第２の燐光体は、前記固体光源によって放出された前記放射線を５３０ナノメートルと５８５ナノメートルの間にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートし、前記第３の燐光体は、該固体光源によって放出された該放射線を６００ナノメートルと６６０ナノメートルの間にピーク波長を有する放射線にダウンコンバートする、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の燐光体は、ＬｕＡＧ：Ｃｅ燐光体を含み、前記第２の燐光体は、ＹＡＧ：Ｃｅ燐光体を含み、前記第３の燐光体は、（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+燐光体を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
発光装置によって放出される前記光は、１９３１  ＣＩＥ色度図上の黒体軌跡の７つのマクアダム楕円内にある色点と、少なくとも９０のＣＲＩ値と、約２５００Ｋと約３３００Ｋの間の相関色温度とを有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
前記受容発光媒体は、共形受容発光媒体を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項６】
前記受容発光媒体は、熱硬化可能な結合剤材料を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
少なくとも１つの反射部分を含むサブマウントを更に含み、
前記固体光源は、前記サブマウント上に装着され、
前記受容発光媒体は、前記少なくとも１つの反射部分上に被覆される、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項８】
少なくとも１つの反射部分を含むサブマウントを更に含み、
前記固体光源は、前記サブマウント上に装着され、
前記受容発光媒体は、前記少なくとも１つの反射部分上に被覆される、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項９】
発光装置によって放出されるスペクトルが、青色範囲の第１のピーク、前記緑色範囲に関連付けられた前記波長よりも長い波長の第２のピークを含む可視スペクトルにおける２つの異なるピークを有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記第１、第２、及び第３の燐光体に関連付けられた前記光放出のスペクトルが、単一のピークを含み、
前記第１の燐光体に関連付けられた前記光放出の前記スペクトルは、前記シアン色範囲にピークを発生しない、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【国際調査報告】
2013522875.tif 000055