(57)【要約】本発明は、変換構造及び１つ又は複数のＬＥＤ（４０）を有する発光装置であって、ＬＥＤは変換構造に光を出射する、発光装置に関する。光は高放射線束により変換されて出射される。
2008521233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オプティカルコンタクトを伴うことなく、少なくとも１つのＬＥＤの方に位置付けられた少なくとも１つの変換構造と、２２０ｎｍ乃至５５０ｎｍの波長領域で光を発光する少なくとも１つのＬＥＤとを有する発光装置であって、前記変換構造は、３００ｎｍ乃至１０００ｎｍの波長領域の光に前記少なくとも１つのＬＥＤからの光を少なくとも部分を変換し、前記少なくとも１つの変換構造は１．５乃至３の範囲内の屈折率を有し、比Ａ：Ｅは２：１乃至５００００：１の範囲内にあり、ここで、Ａ及びＥは：
前記少なくとも１つの変換構造は少なくとも１つの入力面を有し、該入力面において、前記少なくとも１つのＬＥＤにより発光された光は前記変換構造及び少なくとも１つの出射面に入射し、光は前記少なくとも１つの変換構造から出射し；
前記少なくとも１つの入射面の各々は入射表面積を有し、前記入射表面積はＡ１．．．Ａｎと番号付けられ、前記少なくとも１つの出射面の各々は出射表面積を有し、前記出射表面積はＥ１．．．Ｅｎと番号付けられ、前記少なくとも１つの入射表面積の各々の和ＡはＡ＝Ａ１＋Ａ２．．．Ａｎであり、そして前記少なくとも１つの出射表面積の各々の和ＥはＥ＝Ｅ１＋Ｅ２．．．Ｅｎである；
ように規定されている、発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置であって、前記変換構造の発光光についての透過度は０．８乃至１の範囲内にある、発光装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発光装置であって、前記少なくとも１つの変換構造の前記少なくとも１つの入射表面積は、１ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲内の表面粗さを有する、発光装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れ一項に記載の発光装置であって、前記変換構造の温度消光は１００℃において７０％乃至１００％の範囲内にあり、ＴＱ５０％−値は１２０℃乃至４００℃の範囲内にある、発光装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れ一項に記載の発光装置であって、前記ＬＥＤの前記変換構造に入射する光の５０％乃至１００％が前記変換装置により変換される、発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れ一項に記載の発光装置であって、前記変換構造の前記出射面の輝度は、前記発光装置のために用いられる平均ＬＥＤ輝度の０．１乃至３００倍の範囲内にある、発光装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れ一項に記載の発光装置であって、前記変換構造は本質的に、単結晶材料及び／又は正方モノリシック多結晶材料から成る、発光装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れ一項に記載の発光装置であって、前記変換構造は本質的に、次の材料の群であって、即ち；
（ＭＩ１−ｘ−ｙＭＩＩｘＭＩＩＩｙ）３（ＭＩＶ１−ｚＭＶｚ）５Ｏ１２であって、ここで、ＭＩは、Ｙ、Ｌｕ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩは、Ｇｄ、Ｌａ、Ｙｂ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩＩは、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｅｕ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＶはＡｌであり、ＭＶは、Ｇａ、Ｓｃ又はその混合物を含む群から選択され、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦０．１、０≦ｚ≦１である、（ＭＩ１−ｘ−ｙＭＩＩｘＭＩＩＩｙ）３（ＭＩＶ１−ｚＭＶｚ）５Ｏ１２；
（ＭＩ１−ｘ−ｙＭＩＩｘＭＩＩＩｙ）２Ｏ３であって、ここで、ＭＩは、Ｙ、Ｌｕ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩは、Ｇｄ、Ｌａ、Ｙｂ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩＩは、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｂｉ、Ｓｂ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＶはＡｌであり、ＭＶは、Ｇａ、Ｓｃ又はその混合物を含む群から選択され、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦０．１である、（ＭＩ１−ｘ−ｙＭＩＩｘＭＩＩＩｙ）２Ｏ３；
（ＭＩ１−ｘ−ｙＭＩＩｘＭＩＩＩｙ）Ｓ１−ｚＳｅｚであって、ここで、ＭＩは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｂａ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩは、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｓｂ、Ｓｎ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩＩは、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ｚｎ又はその混合物を含む群から選択され、０≦ｘ≦０．０１、０≦ｙ≦０．０５、０≦ｚ≦１である、（ＭＩ１−ｘ−ｙＭＩＩｘＭＩＩＩｙ）Ｓ１−ｚＳｅｚ；
（ＭＩ１−ｘ−ｙＭＩＩｘＭＩＩＩｙ）Ｏであって、ここで、ＭＩは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｂａ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩは、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｐｒ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩＩは、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ｚｎ又はその混合物を含む群から選択され、０≦ｘ≦０．１、０≦ｙ≦０．１である、（ＭＩ１−ｘ−ｙＭＩＩｘＭＩＩＩｙ）Ｏ；
（ＭＩ２−ｘＭＩＩｘＭＩＩＩ２）Ｏ７であって、ここで、ＭＩは、Ｌａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｂａ、Ｓｒ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩは、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩＩは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ又はその混合物を含む群から選択され、０≦ｘ≦１である、（ＭＩ２−ｘＭＩＩｘＭＩＩＩ２）Ｏ７；並びに
（ＭＩ１−ｘＭＩＩｘＭＩＩＩ１−ｙＭＩＶｙ）Ｏ３であって、ここで、ＭＩは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｌａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｌｕ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩは、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｍ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩＩは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＶは、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｓｉ又はその混合物を含む群から選択され、０≦ｘ≦０．１、０≦ｙ≦０．１である、（ＭＩ１−ｘＭＩＩｘＭＩＩＩ１−ｙＭＩＶｙ）Ｏ３；
を有する群から選択された材料から成る、発光装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れ一項に記載の発光装置であって、前記変換装置は、出射面でも入射面でもない少なくとも１つの更なる面を有し、少なくとも１つであるが、好適には、前記更なる面の全てが反射コーティング、好適には、ミラーを備えている、発光装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れ一項に記載の発光装置を有す得るシステムであって、該システムは、次のアプリケーションであって、即ち；
家庭用アプリケーションシステム、ショップ用照明システム、家庭用照明系、アクセント照明系、スポットライティング系、劇場用照明系、光ファイバーアプリケーションシステム、投影システム、自己照明ディスプレイシステム、画素化ディスプレイシステム、セグメント化ディスプレイシステム、警告サインシステム、医療用照明アプリケーションシステム、指示サインシステム、装飾用照明システム、携帯用システム及び自動車用アプリケーション；
のアプリケーションの１つ又はそれ以上で用いられる、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤを有する発光装置の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日のＬＥＤは通常、３０乃至６０ルーメンの範囲内の光を発光する。このことは、例えば、自動車のヘッドランプについて、従来のハロゲンランプを置き換えるためには、少なくとも２０乃至４０個のＬＥＤが必要であることを意味する。来たるべきＬＥＤの次世代においてさえ、必要とされるＬＥＤの数は最大、５０％の削減に留まることが推定されている。他方、ＬＥＤは、連続動作中に高温になるため、ＬＥＤ間に特定の距離を有することなく、ＬＥＤを“充填する”又は配列することは可能でない。このことは、密に充填されたＬＥＤを有するランプの光学系は非常に大きくなる、又は、各々のＬＥＤはそれ自身のランプ光学系を必要とすることを意味する。更に、例えば、ミラー等の光学手段により、ＬＥＤにより発光される光を“収束する”ことは可能でない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
それ故、本発明の目的は、小さい体積から大きいルーメンの光束、即ち、高輝度を有する光を発光する発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は、２２０ｎｍ乃至５５０ｎｍの波長範囲内の光を発光する少なくとも１つのＬＥＤと、オプティカルコンタクトを用いないでその少なくとも１つのＬＥＤの方に位置付けられた少なくとも１つの変換構造とを有する発光装置により達成され、それは、少なくとも１つのＬＥＤから３００ｎｍ乃至１０００ｎｍの波長範囲における光に、光を少なくとも一部を変換し、その少なくとも１つの変換構造は１．５乃至３の範囲内の屈折率及び２：１乃至５００００：１の範囲内の比Ａ：Ｅを有し、ここで、Ａ及びＥは次のように規定されることを特徴とする。
−  少なくとも１つの変換構造は、少なくとも１つのＬＥＤにより発光される光が変換構造に入射する少なくとも１つの入射面と、光、好適にはランプの光学系で用いられる光がその少なくとも１つの変換構造から出射する少なくとも１つの出射面とを有する。
−  少なくとも１つの入射面の各々は入射表面積を有し、入射表面積はＡ１，．．．，Ａｎと番号付けされ、少なくとも１つの出射面の各々は出射表面積を有し、出射表面積はＥ１，．．．，Ｅｎと番号付けされ、少なくとも１つの入射表面積の各々の和ＡはＡ＝Ａ１＋Ａ２．．．＋Ａｎであり、少なくとも１つの出射表面積の各々の和ＥはＥ＝Ｅ１＋Ｅ２．．．＋Ｅｎである。
【０００５】
そのようにすることにより、ＬＥＤと比較して、高い光束を非常に増加した輝度と組み合わせたランプを実現することが可能である。
【０００６】
本発明にしたがって、発光装置は、２２０ｎｍ乃至５５０の波長領域において光を発光する少なくとも１つのＬＥＤを有する。この波長領域におけるエミッタンスを有するＬＥＤ自体が、実際的であることが分かった。本発明の好適な実施形態にしたがって、発光装置は、２５０ｎｍ乃至５００ｎｍ、更に好適には、３００ｎｍ乃至４８０ｎｍの波長領域の光を発光する少なくとも１つのＬＥＤを有する。
【０００７】
本発明にしたがって、発光装置は、その少なくとも１つのＬＥＤにより発光される光が変換構造に入射することができる少なくとも１つの入射面Ａを有する少なくとも１つの変換構造を有する。吸収の後、変換構造により再発光された光は、その材料の脱出錐体内で発光される部分のみと共に入射面を通って出る。発光光の主な部分は、変換構造内でトラップされ、全内部反射により出射面に案内される。
【０００８】
この処理を改善するように、本発明の好適な実施形態にしたがって、少なくとも１つの入射面は、１ｎｍ乃至５００ｎｍの、好適には、１０ｎｍ乃至１００ｎｍの、そして更に好適には、２０ｎｍ乃至４０ｎｍの範囲内の粗さＲａを有する。そのために、実際には、光変換構造の出射面Ｅにおいて光を収束させることが可能である。
【０００９】
本発明にしたがって、変換構造及びＬＥＤは、光学的接触を有することなく、互いの方を向き合って位置付けられている。この特徴は、所望の光束に達するためには、特に重要である。本発明における光学的接触は、特に、変換構造の屈折率ｎｃが、媒体、構造物、装置及び／又は変換構造に物理的に接するＬＥＤの屈折率ｎｍより高い。
【００１０】
本発明の好適な実施形態にしたがって、ＬＥＤは変換構造と直接、物理的に接しているが、各々のＬＥＤは変換構造より小さい屈折率を有する。
【００１１】
しかしながら、本発明の他の好適な実施形態にしたがって、ＬＥＤ及び変換構造は、互いから距離を置いて位置付けられている。この場合、好適には、変換構造とＬＥＤとの間の距離は、１μｍ乃至１００ｍｍ、好適には、１００μｍ乃至１０ｍｍ、そして更に好適には、１ｍｍ乃至５ｍｍの範囲内である。
【００１２】
ＬＥＤ及び変換層の光学機能以外に、本発明の更なる好適な実施形態にしたがって、変換構造及びＬＥＤの熱的分離を有することはまた、有利である。殆どのアプリケーションにおいては、変換処理の効率は、１００℃を軽く超える温度について、著しく減少する。本発明の他の好適な実施形態においては、特定の冷却手段が、装置の外部のヒートシンクに変換器及びＬＥＤ内で発生した熱を搬送するように発光装置に備えられ、ＬＥＤ及び変換装置は、互いから距離を置いていて、好適には、上記のようになっている。この冷却は、強制された送風及び／又は液体冷却、即ち、変換層の周りの液体のポンピングにより実現される。このような本発明の好適な実施形態においては、冷却手段は、それ故、好適には、水、オイル、プロピレン、エチレン、グリコールに基づく系及びそれらの混合物を有する群から選択された液体である。後者の場合、液体の屈折率は、変換層の表面Ａを通る発光光の光抽出を回避するように、できるだけ低い必要がある。変換層ｎｃ及び液体ｎｌの屈折率の差は、０．１≦ｎｃ−ｎｌ≦３、好適には、０．３≦ｎｃ−ｎｌ≦２．５、そして更に好適には０．５≦ｎｃ−ｎｌ≦２である。
【００１３】
本発明にしたがって、変換構造に入射する光は、３００ｎｍ乃至１０００ｎｍの波長領域内の光に、少なくとも一部が変換される。そのようにすることにより、発光装置は、広汎なアプリケーションについて適切である波長領域における光を発光することができる。本発明の好適な実施形態にしたがって、変換構造に入射する光は、３５０ｎｍ乃至８８０ｎｍの、更に好適には、３８０ｎｍ乃至７８０ｎｍの波長領域における光に、少なくとも部分が変換される。
【００１４】
本発明にしたがって、変換構造は少なくとも１つの出射面を有し、その出射面において、光は変換構造から出射することができる。これを改善するように、本発明の好適な実施形態にしたがって、その少なくとも１つの出射面は、屈折及び／又は回折構造又は面を有するように、備えられる。これは、その少なくとも１つの出射面が、散乱構造、ピラミッド状構造、マイクロレンズ構造又は複合放物面集光（ＣＰＣ）構造を有するように備えられる。この出射面は、１つの又は複数の上記構造を有することが可能である。出射構造の形状はまた、アプリケーションの何れの要求に適合するように、出射面からの発光光を方向付けるように用いられることができる。
【００１５】
本発明にしたがって、少なくとも１つの入射面の各々は入射表面積を有し、その入射表面積はＡ１，．．．，Ａｎと番号付けされ、少なくとも１つの出射面の各々は出射表面積を有し、その出射表面積はＥ１，．．．，Ｅｎと番号付けされ、少なくとも１つの入射表面積の和はＡ＝Ａ１＋Ａ２．．．＋Ａｎであり、少なくとも１つの出射表面積の和はＥ＝Ｅ１＋Ｅ２．．．＋Ｅｎであり、比Ａ：Ｅは、Ａ及びＥが上で規定されたように、２：１乃至５００００：１の範囲内にある。
【００１６】
この特徴は本発明の特に重要な特徴の１つである。このために、ＬＥＤの光束は、好適な及び所望の範囲内に設定されることができる。本発明の好適な実施形態にしたがって、比Ａ：Ｅは、Ａ及びＥが上で規定されたように、５：１乃至５００００：１、好適には、１０：１乃至３０００：１、そして更に好適には、５０：１乃至５００：１の範囲内にある。
【００１７】
本発明にしたがって、少なくとも１つの変換構造は、１．５乃至３の範囲内の屈折率を有する。このために、ＬＥＤの有効性は所望の範囲内に入ることが容易に達成される。特に、上記のように屈折率を設定することにより、上記の変換構造に入射する光は、変換構造の側面／表面において全反射し、そのことは出射面が存在しないことを意味する。変換構造の出射面（変換後に）を通って出射されるＬＥＤからの光の割合は、全出射光と対比して、
１−１／２ｎ２
程度であり、ここで、ｎは変換構造の屈折率である。これは、非常に高効率の発光装置をもたらす。好適には、少なくとも１つの変換構造は、１．７乃至２．８、更に好適には、１．８乃至２．６の範囲内にある屈折率ｎを有する。
【００１８】
本発明の好適な実施形態にしたがって、変換構造は、０．８乃至１の範囲内の発光光の透過度を有する。このことは、発光装置の効率を非常に改善する。好適には、変換構造の透過度は、０．９乃至１、更に好適には、０．９５乃至１の範囲内にある。
【００１９】
本発明の好適な実施形態にしたがって、変換構造の２０℃（温度消光）における量子効率に対する温度Ｔにおける量子効率の関係は、１００℃において７０％乃至１００％、好適には、１００℃において８０％乃至１００％、そして更に好適には、１００℃において９０％乃至１００％の範囲内である。
【００２０】
本発明の好適な実施形態にしたがって、変換層の量子効率が、室温の量子効率に比べて、５０％まで減少する温度（＝ＴＱ５０％−値）は、１２０℃乃至４００℃、好適には、１５０℃≦ＴＱ５０％≦３５０℃、そして更に好適には、１８０℃≦ＴＱ５０％≦３００℃の範囲内にある。
【００２１】
本発明の好適な実施形態にしたがって、ＬＥＤからの光の５０％乃至１００％、好適には、７０％乃至１００％、そして更に好適には、９０％乃至１００％が変換構造により吸収され、ＬＥＤ発光波長より長い波長に変換される。ＬＥＤ及び変換構造により発光される光の発光波長は、ＬＥＤ及び変換構造のそれぞれについての発光スペクトルの平均波長と呼ばれる。
【００２２】
本発明の好適な実施形態にしたがって、変換構造の出射面における輝度Ｌｅｘｉｔは、発光装置のために用いられる平均ＬＥＤ輝度ＬＬＥＤの０．１乃至３００倍、好適には、１＊ＬＬＥＤ≦Ｌｅｘｉｔ≦１００＊ＬＬＥＤ、そして更に好適には、３＊ＬＬＥＤ≦Ｌｅｘｉｔ≦４０＊ＬＬＥＤの範囲内にある。本発明においては、平均ＬＥＤ輝度は、特に、ＬＥＤアセンブリ領域により分割されたＬＥＤアセンブリにより発光されるステラジアン当たりのルーメンの割合である。
【００２３】
本発明の好適な実施形態にしたがって、変換構造は本質的に、好適には、等方的な及び／又は複屈折性である単結晶材料及び／又はモノリシック多結晶材料から成る。それらの材料は、本発明の範囲内で用いられる適切な変換構造に必要な要求を満たすものである。
【００２４】
本発明の好適な実施形態にしたがって、変換構造は本質的に、以下の材料から成る群から選択された材料から成る。
【００２５】
（ＭＩ１−ｘ−ｙＭＩＩｘＭＩＩＩｙ）３（ＭＩＶ１−ｚＭＶｚ）５Ｏ１２−ここで、ＭＩは、Ｙ、Ｌｕ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩは、Ｇｄ、Ｌａ、Ｙｂ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩＩは、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｅｕ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＶはＡｌであり、ＭＶは、Ｇａ、Ｓｃ又はその混合物を含む群から選択され、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦０．１、０≦ｚ≦１である。
【００２６】
（ＭＩ１−ｘ−ｙＭＩＩｘＭＩＩＩｙ）２Ｏ３−ここで、ＭＩは、Ｙ、Ｌｕ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩは、Ｇｄ、Ｌａ、Ｙｂ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩＩは、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｂｉ、Ｓｂ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＶはＡｌであり、ＭＶは、Ｇａ、Ｓｃ又はその混合物を含む群から選択され、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦０．１である。
【００２７】
（ＭＩ１−ｘ−ｙＭＩＩｘＭＩＩＩｙ）Ｓ１−ｚＳｅｚ−ここで、ＭＩは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｂａ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩは、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｓｂ、Ｓｎ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩＩは、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ｚｎ又はその混合物を含む群から選択され、０≦ｘ≦０．０１、０≦ｙ≦０．０５、０≦ｚ≦１である。
【００２８】
（ＭＩ１−ｘ−ｙＭＩＩｘＭＩＩＩｙ）Ｏ−ここで、ＭＩは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｂａ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩは、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｐｒ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩＩは、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ｚｎ又はその混合物を含む群から選択され、０≦ｘ≦０．１、０≦ｙ≦０．１である。
【００２９】
（ＭＩ２−ｘＭＩＩｘＭＩＩＩ２）Ｏ７−ここで、ＭＩは、Ｌａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｂａ、Ｓｒ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩは、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩＩは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ又はその混合物を含む群から選択され、０≦ｘ≦１である。
【００３０】
（ＭＩ１−ｘＭＩＩｘＭＩＩＩ１−ｙＭＩＶｙ）Ｏ３−ここで、ＭＩは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｌａ、Ｙ、Ｇｄ、Ｌｕ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩは、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｍ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＩＩは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ又はその混合物を含む群から選択され、ＭＩＶは、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｓｉ又はその混合物を含む群から選択され、０≦ｘ≦０．１、０≦ｙ≦０．１である。
【００３１】
本発明の好適な実施形態にしたがって、変換構造は、出射面でも入射面でもない少なくとも１つの更なる面を有し、少なくとも１つの、しかし、好適には、前記更なる面の全ては反射コーティング、好適には、ミラー、誘電体コーティング又はそれらの組み合わせを備えている。ミラーは、好適には、出射面でも入射面でもない少なくとも１つの更なる面に直接、スパッタリング又は真空蒸着により好適に形成される。ミラーの材料は、銀、アルミニウム及び／又はそれらの組み合わせから好適に選択される。ミラーの厚さは、好適には、５０ｎｍ乃至１０００ｎｍの範囲内にある。
【００３２】
本発明の好適な実施形態にしたがって、変換層の入射面を照射するように備えられているＬＥＤは、動作のための電子コンタクトを与える及び熱伝導体として機能する単独の支持プレートにおけるダイパッケージにおいて又は個別に実装される。１つ又はそれ以上の支持プレートはまた、ＬＥＤ保護、動作及び制御のための活性な電子要素を有することが可能である。更に、本発明の好適な実施形態にしたがって、支持プレートにおけるＬＥＤダイは、ＬＥＤダイの光出力を最適化するように光学構造で覆われる。
【００３３】
本発明の更なる好適な実施形態においては、ＬＥＤは、０．０５乃至０．５、好適には、０．１乃至０．３の範囲内の充填密度で支持プレートに実装されている。充填密度は、支持プレートの表面積に対するＬＥＤダイの表面積の和の比である。そのようにすることにより、高電力効率で特定の高ルーメン光束及び優れた輝度を有する発光装置を実現することが可能であり、そのことは、ＬＥＤの効果的な冷却、それ故、ＬＥＤの特定の値以下に接合温度を保つことにより達成される。
【００３４】
本発明にしたがった発光装置は、下記のアプリケーションの１つ又はそれ以上を含む広汎なシステム及び／又はアプリケーションで用いられることが可能である。即ち、そのシステム／アプリケーションには、家庭用アプリケーションシステム、ショップ用照明システム、家庭用照明系、アクセント照明系、スポットライティング系、劇場用照明系、光ファイバーアプリケーションシステム、投影システム、自己照明ディスプレイシステム、画素化ディスプレイシステム、セグメント化ディスプレイシステム、警告サインシステム、医療用照明アプリケーションシステム、指示サインシステム、装飾用照明システム、携帯用システム及び自動車用アプリケーションがある。
【００３５】
上記の構成要素、請求項の構成要素及び下記の実施形態における本発明にしたがって用いられる構成要素は、大きさ、形、材料選択及び技術概念に対して何ら、特別な例外の影響下に置かれることなく、それ故、適切な分野において既知の選択基準が制限されることなく、適用される。
【００３６】
本発明の目的の更なる詳細、特性、特徴及び有利点については、請求項、図、実施例及び下記のそれぞれの図及び実施例に開示されていて、それらの実施例は、例示として、本発明にしたがった発光装置の幾つかの好適な実施形態を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１は、第１実施形態にしたがった発光装置の模式的な一部の断面を示している。図１に示すように、変換構造１０は、直方体のような層状構造を有する。その変換構造は、２つの入射面１００及び１１０（斜視のために、図１には示すことができない）と、１つの出射面２００とを有する。２つの入射面の表面積はそれぞれ、Ａ１及びＡ２であり、その結果、ＡはＡ１＋Ａ２である。出射面積Ｅ１を有する１つの出射面のみが存在するため、少なくとも１つの出射面の各々の和である数値Ｅは、単純に、Ｅ＝Ｅ１である。Ａ：Ｅの比は、１０：１以上１００００：１以下の範囲内に設定され、この実施例においては、Ａ：Ｅは、約３０：１である。しかしながら、図１における実施形態は非常に模式的であり、その比は、他のアプリケーションについて異なることが可能である。
【００３８】
更なる面３００（図１には１つのみが示されているが、全部で３つ存在する）がミラーにより与えられるが、図１には何れも示されていない。入射面１００及び１１０の光学距離の範囲内に、幾つかのＬＥＤ４０が備えられ、それらのＬＥＤは入射面に光を発光する。ＬＥＤは、本発明の部分ではない更なる部分（破線で示され、参照番号５０及び６０で表されている）に備えられることが可能である。図２は、図１の発光装置の変換構造１０の斜視図である。
【００３９】
この実施形態においては、２つの入射面及び１つのみの出射面が存在することに留意する必要がある。しかしながら、このことは、制限的な意味で解釈されるべきものではなく、入射面及び出射面の数は、ＡとＥとの間の比が本発明の範囲内にある（上記のように、Ａが入射面の表面積の和であり、Ｅが出射面の表面積の和である）限り、本発明の範囲内で任意に設定されることが可能である。
【００４０】
図３は、本発明の第２実施形態にしたがった発光装置の複数のＬＥＤ４０′の平面図（非常に模式的な）である。ＬＥＤが実装されている及び／又は備えられている他の部分は省略されている。例示のために、変換構造１０′の対応する入射面１００′が示されている。図３から理解できるように、ＬＥＤ４０′は、ＬＥＤが加熱し過ぎることを回避するように、それらＬＥＤの間に十分な空間を有する格子状構造で備えられることが可能である。ＬＥＤ４０′は、充填率０．０５乃至０．５の範囲内で備えられている。
【００４１】
図４は、本発明の第３実施形態にしたがった出射面１００′′及び出射面２００′′を有する変換構造１０′′の斜視図である。ＡとＥとの間の比（上記のように、Ａは入射面の表面積の和であり、Ｅは出射面の表面積の和である）を更に改善するように、変換構造は、幾分菱形形状を有する入射面により、直方体と異なる形状であるように設定されることが可能である。そのようにすることにより、光束は更に改善され、そのことは、一部のアプリケーションにとって有利である。
【００４２】
本発明にしたがった照明装置は、単に例示としての実施形態であるが、更に、以下の実施例により示すことができる。
【００４３】
実施例１：
Ｌｕ（ＮＯ３）３（Ｈ２Ｏ）６（硝酸におけるＬｕ２Ｏ３の溶解により形成される）の０．５２７９Ｍ溶液１０００ｍｌが、ＮＨ４Ａｌ（ＳＯ４）２（Ｈ２Ｏ）１２（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ社製）の０．２０８９Ｍ水溶液の４２４１．４ｍｌ及びＰｒ（ＮＯ３）３（Ｈ２Ｏ）６（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）２．３２０ｇと混合される。次いで、脱塩水８０００ｍｌに対する（ＮＨ４）ＨＣＯ３１１２３ｇの水溶液が、撹拌（８０ｍｌ／ｍｉｎの速度で）されながらゆっくり添加される。沈殿物は水で洗浄され、乾燥され、ＣＯ雰囲気下で３時間、１１００℃でか焼される。
【００４４】
セラミック前駆体粉末が、次いで、４時間、エチルアルコール中でアルミナボールを用いて磨砕され、乾燥され、ＰＶＡバインダで粒状にされる。セラミックグリーン体が冷間一軸加圧（３．２ｋｂａｒ）により形成される。この開始材料から、４ｘ３０ｘ１ｍｍ３の寸法を有する“ボックス状”形状の変換構造が形成され、その変換構造の屈折率は約１．８である。
【００４５】
次いで、変換構造が、両方の４ｘ３０ｍｍ２の面が入射面としてデザインされた方法で、上記のように、整形されて備えられ、一の４ｘ１ｍｍ２の面は出射面としてデザインされている。その変換構造は、次いで、空気中、１２００℃で１２時間、ポストアニールされた。
【００４６】
その他の面にはミラーが備えられている。これは、Ａが２４０ｍｍ２、Ｅが４０ｍｍ２をもたらし、それ故、Ａ：Ｅの比は６０：１であり、Ａ及びＥについては上記のように定義されている。
【００４７】
変換構造は、１つの５ｘ８ｍｍ２の側部開口を有する５ｘ３５ｘ８ｍｍ３のボックス内に備えられている。両方の５ｘ３５ｍｍ２の側部は、２０個の１ｍｍ２の青色発光のＬＥＤを支持し、適切な外部電源に並列及び直列に接続されている。４０Ｗの電力入力において共に動作されるＬＥＤにより、セラミックの出射面におけるルーメン光束は、３５０ルーメンの全光束において１５ＭＣｄ／ｍ２である。
【００４８】
図５は、実施例にしたがって製造された発光装置の発光スペクトル及び用いられているＬＥＤの１つの発光スペクトルを示している。所望の波長領域における非常に広いスペクトルが得られることが理解できるが、異なるＬＥＤは、最大値約４５０ｎｍを有する１００ｎｍより狭い、小さい発光スペクトルのカバリングのみを有する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１実施形態にしたがった発光装置の模式的な断面部分図である。
【図２】図１の発光装置の変換構造の斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態にしたがった発光装置の複数のＬＥＤの非常に模し規定な平面図である。
【図４】第３実施形態にしたがった発光装置の変換構造の斜視図である。
【図５】実施例１にしたがった発光装置で用いられるＬＥＤ及び発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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