(57)【要約】  白色光を生成するための半導体ベースのシステムを改良するために、蛍光体を外部構造の反射性材料に集積する。開示された例示的システムは、輝度又は照明用途のためのシステムであって、エネルギー源パッケージを利用して第１波長の放射エネルギーを放出する。前記パッケージは通常はＬＥＤ又は他の半導体装置を備えている。パッケージ外部の反射体はエネルギー源からの放射エネルギーを受け取るように配置された反射面を備えている。受け取られた前記第１波長の放射エネルギーの少なくとも一部は前記反射体内にドープされた１以上の蛍光体を励起し、可視光を発光し、前記可視光には前記第１波長とは異なる少なくとも１つの第２波長の可視光エネルギーを含んでいる。蛍光体により発光された少なくとも可視光の一部は、前記反射体の反射面により反射され、特に人間が知覚可能な輝度又は照明用途を助長するように指向されている。
2008515164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間が知覚可能なように可視光を発光する照明システムであって、
第１波長の放射エネルギーを放出するエネルギー源パッケージと、
前記エネルギー源パッケージからの放射エネルギーを受け取るように配置された反射面を有する、エネルギー源パッケージの外部に位置する反射体と、
エネルギー源パッケージからの第１波長の放射エネルギーは、少なくとも１つの蛍光体を励起して、第１波長とは異なる少なくとも１つの第２波長の可視光エネルギーから成る可視光を発光させるように、反射体内にドープされた少なくとも１つの蛍光体とを備え、
少なくとも１つの蛍光体により発光された可視光の少なくとも一部は、反射体の反射面により反射され、かつ照明システムは人間が知覚可能なように、少なくとも１つの蛍光体により発光された少なくとも可視光を導く、照明システム。
【請求項２】
前記放射エネルギー源パッケージは、前記第１波長の前記放射エネルギーを放出するための半導体装置と、前記半導体装置のための筺体を備えた、請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記半導体装置は、少なくとも紫外線（ＵＶ）放射を発光する発光ダイオードを備えた、請求項２に記載の照明システム。
【請求項４】
前記半導体装置は、少なくとも青色光を発光する少なくとも１つの発光ダイオードを備えた、請求項２に記載の照明システム。
【請求項５】
前記反射面は、拡散反射性を示す、請求項１に記載の照明システム。
【請求項６】
前記反射面は、合成された放射エネルギー放出のための開口部を有する光学集積キャビティを形成する、請求項５に記載の照明システム。
【請求項７】
前記光学集積キャビティの開口部に連結された内部反射面を有する偏光板を更に備えた、請求項６に記載の照明システム。
【請求項８】
前記反射面は開口部を有する拡散反射キャビティを形成し、
前記照明システムは、前記キャビティ外部のマスクであって、前記キャビティの前記開口部に対向する反射面を有し、前記開口部の本質的部分を閉塞するように配置されたマスクを更に備えた、請求項５に記載の照明システム。
【請求項９】
人間によるエネルギー源パッケージの視界を遮るために、前記エネルギー源パッケージとシステムからの可視光による照射範囲との間に位置する、第２の反射体を更に備えた、請求項１に記載の照明システム。
【請求項１０】
第２の反射体内にドープされた少なくとも１つの蛍光体を更に備え、第１波長とは異なる波長の可視光エネルギーから成る可視光を発光する第２の反射体内で、前記放射エネルギーが前記蛍光体を励起する、請求項９に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記反射体内において少なくとも１つの蛍光体をドープされ、
第２波長の光エネルギーから成る可視光を発光する、第１波長の放射エネルギーにより励起されるタイプの第１蛍光体と、
第１及び第２波長と異なる第３波長の光エネルギーを有する可視光を発光するように励起された、第１タイプとは異なるタイプの第２蛍光体とを備えた、請求項１に記載の照明システム。
【請求項１２】
反射体内にドープされた少なくとも１つの蛍光体は、第１、第２、及び第３波長とは異なる第４波長の光エネルギーから成る可視光を発光するように励起されるタイプの第３蛍光体を更に備えた、請求項１１に記載の照明システム。
【請求項１３】
前記エネルギー源パッケージは青色光源を含み、前記システムは、前記反射体の前記反射面からの反射のために、少なくとも可視赤色光及び緑色光を発光するように配置された、可視赤色光源及び緑色光源を更に備えた、請求項１に記載の照明システム。
【請求項１４】
前記エネルギー源パッケージは、紫外線（ＵＶ）放射エネルギー源を含み、
前記システムは、前記反射体の前記反射面からの反射のために、少なくとも可視赤色光、緑色光、及び青色光の一部を発光するように配置された、可視赤色光源、緑色光源、青色光源を更に備えた、請求項１に記載の照明システム。
【請求項１５】
可視光を発光する照明システムであって、
キャビティの拡散反射内面を形成する材料と、前記キャビティ内の拡散反射により集積された放射エネルギーの放出のための少なくとも１つの光路とを含む、光学集積キャビティを形成する構造と、
第１波長の放射エネルギーのキャビティへの放出のために連結された、発光半導体装置と、
キャビティの拡散反射内面を形成する材料にドープされた少なくとも１つの蛍光体であって、少なくとも１つの光路を介して発光される光に含まれるように、前記キャビティ内における反射及び集積のために、第１波長とは異なる少なくとも１つの第２波長の可視光の発光のために、第１波長の放射エネルギーにより励起されるタイプの少なくとも１つの蛍光体とを備えた、照明システム。
【請求項１６】
前記発光半導体装置は、筺体内で発光ダイオード（ＬＥＤ）を備え、
前記キャビティの前記反射内面は、前記半導体装置の前記筺体外部にある、請求項１５に記載の照明システム。
【請求項１７】
前記ＬＥＤは、白色、青色、紫外線（ＵＶ）ＬＥＤを備えた、請求項１６に記載の照明システム。
【請求項１８】
前記発光半導体装置は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備え、
前記ＬＥＤの第１ＬＥＤは、第１の放射エネルギーを放出し、
前記ＬＥＤの第２ＬＥＤは、第１の放射エネルギーとは異なる第２の放射エネルギーを放出する、請求項１５に記載の照明システム。
【請求項１９】
前記第１のＬＥＤからの前記放射エネルギーは第１の色の光を備え、
前記第２のＬＥＤからの前記放射エネルギーは前記第１の色とは異なる第２の色の光を備えた、請求項１８に記載の照明システム。
【請求項２０】
前記ＬＥＤの第３のＬＥＤは第１及び第２の色とは異なる第３の色の光から成る放射エネルギーを放出する、請求項１９に記載の照明システム。
【請求項２１】
前記光の色のうち少なくとも２つは可視色である、請求項２０に記載の照明システム。
【請求項２２】
前記システムは人間が居住する領域を照射する付属部分を形成する、請求項２０に記載の照明システム。
【請求項２３】
前記システムは人間により観察されるべき輝度を提供する付属部分を形成する、請求項２０に記載の照明システム。
【請求項２４】
前記キャビティのための基板を更に備え、前記キャビティの前記拡散反射内面を構成する前記材料は、前記基板上に形成された被覆材を備えている、請求項１５に記載の照明システム。
【請求項２５】
前記キャビティの前記拡散反射内面を構成する前記材料は、実質的に白色プラスチックを備えている、請求項１５に記載の照明システム。
【請求項２６】
前記光学集積キャビティを構成する前記構造は、拡散反射面を有する基板及び、前記基板の前記拡散反射面に対向する反射面を有するマスクとを備え、
前記基板の前記反射面の少なくとも一部及び前記マスクは、前記光学集積キャビティの前記反射内面を形成する、請求項１５に記載の照明システム。
【請求項２７】
前記マスクの前記反射面は拡散反射性を有する、請求項２６に記載の照明システム。
【請求項２８】
前記キャビティの前記拡散反射内面を形成する前記材料に少なくとも１つの蛍光体をドープされ、
前記第１波長の放射エネルギーにより励起され、第２波長から成る可視光を発光するタイプの第１蛍光体と、
前記第１及び第２波長とは異なる第３波長の可視光を発光するように励起され、前記第１のタイプとは異なるタイプの第２蛍光体とを備えた、請求項１５に記載の照明システム。
【請求項２９】
前記キャビティの前記拡散反射内面を形成する前記材料にドープされた、少なくとも１つの蛍光体は、第１、第２、及び第３波長とは異なる第４波長の可視光を発光するように励起されるタイプの第３蛍光体を更に備えた、請求項２８に記載の照明システム。
【請求項３０】
人間による可視の用途のための実質的に白色光を生成する方法であって、
第１波長の光を生成する工程と、
ドープされた材料の拡散反射面に、第１波長の光の少なくとも一部を衝突させる工程と、
ドープされた材料中の第１蛍光体を拡散反射面上に衝突する第１波長の光の第１部分で励起し、それにより、第１蛍光体は、前記第１波長とは異なる第２波長の可視光を発光する工程と、
前記ドープされた材料内の第２蛍光体を放射エネルギーで励起し、それにより第２蛍光体は、前記第１及び第２波長とは異なる第３波長の可視光を発光する工程と、
前記拡散反射面からの前記第１波長の前記光の少なくとも一部を拡散反射し、それにより、前記第１波長の光を前記第２及び第３波長の光と合成し、実質的に白色光を形成する工程と、
前記実質的白色光を人間による可視の用途のために照射されるべきとして意図された領域に発光する工程とを備えた、方法。
【請求項３１】
前記第２蛍光体を励起する前記放射エネルギーは、前記拡散反射面上に衝突する前記第１波長の前記光の第２の部分を備えた、請求項３１に記載の方法。
【請求項３２】
前記第２蛍光体を励起する前記放射エネルギーは、前記第１波長とは異なる波長の放射エネルギーを備えた、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
人間が知覚可能な可視の照明用途のための実質的に白色光を生成する方法であって、
第１波長の放射エネルギーを拡散反射面により画定されたスペースに放出する工程と、
前記第１波長の前記放射エネルギーの少なくとも一部を前記拡散反射面を形成する蛍光体ドープされた材料に衝突させる工程と、
前記ドープされた材料中の蛍光体を拡散反射面上に衝突する第１波長の放射エネルギーの一部で励起し、それにより、前記第１蛍光体は、前記第１波長とは異なる１以上の第２波長の放射エネルギーを前記スペースに放出する工程とを備え、
前記スペース内の放射エネルギー波長は少なくとも２つの可視光の色を備え、
前記拡散反射面からの前記可視光の前記放射エネルギー波長の少なくとも一部を拡散反射し、それにより、可視光の少なくとも２つの色を合成し、実質的に白色光を形成する工程と、
前記実質的白色光を人間が知覚可能な照明用途のために照射されるべきとして意図された領域に発光する工程とを備えた、方法。
【請求項３４】
前記スペースは、光学集積キャビティを備え、前記拡散反射の工程は実質的に、前記実質的に白色光を得るために、可視光の少なくとも２つの色を統合する、請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、外部蛍光体ドープ反射体を用いた発光ダイオード等からの放射エネルギーを処理する技術及び装置に関し、概して所望の特性の実質的に白色光を生成するための技術及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高効率発光の将来は、発光ダイオード（ＬＥＤ）又は他の半導体装置、特に白色光を発光するのに用いられる装置の使用に依っている。しかし、実際の半導体素子は、特に制限されたスペクトル特性の光を生成する。ＬＥＤ等を用いた白色光を生成する様々な技術がある。最も効率的な技術は、例えば赤色、緑色、及び青色ＬＥＤからの拡散反射キャビティ内の異なる波長（色）出力のＬＥＤからの個々の光を合成する技術を伴う。光学集積キャビティを用いたそのような多様な技術及び構造は、同一出願人による同時係属の米国特許出願第１０／８３２，４６４号（２００４年４月２７日出願）、及び第１０／６０１，１０１号（２００３年６月２３日出願）において記載されており、当該開示は全体が本明細書中に参照により組み込まれている。
【０００３】
ＬＥＤから白色光を生成するための蛍光体ドープ技術は、ＬＥＤ製造者により現在のところ支持されており、蛍光体により励起された青色ＬＥＤ及びＵＶ・ＬＥＤにより励起された量子ドットを含んでいる。上記出願にあるような、拡散反射キャビティによるマクロ統合はより効率的であるが、白色光出力の演色係数（ＣＲＩ：Ｃｏｌｏｒ  Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ  Ｉｎｄｅｘ）は通常は、蛍光体ドープＬＥＤにより提供される演色係数よりも好ましいものではない。
【０００４】
蛍光体ドープＬＥＤを製造するための様々な構造及び技術があるが、かかる装置は一般には、以下に要約されるような２つの方法のうちどちらかで動作する。ＲＧＢ蛍光体により励起されたＵＶ・ＬＥＤにおいては、不可視のＵＶ光が、ＬＥＤパッケージ内のある点において赤緑青蛍光体ドープの混合を励起し、可視スペクトルにわたって発光させる。パッケージ内のＵＶ・ＬＥＤ半導体チップからの可視光の直接の寄与はない。他の一般的なアプローチでは、青色ＬＥＤは、パッケージ内のある点において、１以上の蛍光体ドープにより励起される。一部の青色ＬＥＤチップからの青色光（４６０ｎｍ）には、蛍光体を励起し黄色光を発光させ、青色光の残余は黄色と混合され、白色光を生成する。追加の蛍光体がスペクトル特性を向上させるのに用いられる。他の場合においては、蛍光体ドーピングは例えば、パッケージのある部分をドープするか、それを介して発光するパッケージの当該部分を被覆することにより、ＬＥＤ及び／又はそのパッケージ内に直接統合されてきた。ドーパントも実際のＬＥＤチップを含むパッケージ内の反射体又は透過層に用いられてきた。
【０００５】
しかし、かかる技術によりＬＥＤダイに統合され得る蛍光体の量には制限がある。結果として、半導体ＬＥＤチップの作動年数よりもかなり短期間で、蛍光体の性能は劣化する。エポキシ劣化は、生成される光効率に影響を与え得る。また、熱及び寸法の問題を考慮する必要がある。
【０００６】
そこで、ＬＥＤダイパッケージ内で蛍光体ドープに大きく依存することなく、高品質（例えば、所望の演色係数）の白色光を生成するための、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はその他の半導体装置を使用する、より効果的な技術が必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
かかる必要性に対処することは、蛍光体ドーピング・パラダイムにおけるシフトを伴い、これは、蛍光体をＬＥＤ装置から取り去り、外部構造により使用される反射性材料に蛍光体を集積することにより達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
例えば、人間が知覚できるように、照明システムは可視光を発光し、第１波長の放射エネルギーを発するエネルギー源パッケージを利用する。反射体はエネルギー源パッケージ外部に位置する。反射体は、エネルギー源パッケージから放射エネルギーを受け取るように配置されている、反射面を備えている。システムは、外部反射体内に少なくとも１つのドープ蛍光体を備えている。エネルギー源パッケージからの第１波長の放射エネルギーは、蛍光体を励起して可視光を発光させる。発光された光は、第１波長とは異なる、少なくとも１つの第２波長の可視光エネルギーから成る。蛍光体より発光された少なくとも一部の可視光は、反射体の反射面により反射される。照明システムは、人間が認識できるように、少なくとも蛍光体からの可視光を導く。
【０００９】
本システムの他の実施例は、第１波長の放射エネルギーを発する、複数の又は一連のかかるパッケージを利用している一方で、本システムの実施例には、半導体装置及びエネルギー源パッケージとしての筺体を使用しているものがある。他の発光半導体も使用できるが、一般には、半導体は発光ダイオード（ＬＥＤ）である。ある構成においては、ＬＥＤは少なくとも紫外線（ＵＶ）放射を発する。他の構成においては、ＬＥＤは青色光を発光する。ＵＶ、白色又は青色ＬＥＤと赤色及び緑色ＬＥＤとの種々の組み合わせも開示されている。
【００１０】
本システムの開示された実施例は、通常、拡散反射特性を示す反射面を利用する。いくつかの実施例では、反射面は、合成された放射エネルギーの放出のための開口部を備えた、光学集積キャビティを形成する。光学集積キャビティの開口部に連結された内面反射面を備えた偏向板は、所望の照明範囲に発光を導くのに用いられてもよい。
【００１１】
構造的閉塞（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  ｏｃｃｌｕｓｉｏｎ）の原理を利用している実施例も開示されている。システムの構造的閉塞の実装においては、反射面は開口部を有する拡散反射キャビティを形成する。照明システムはキャビティ外部に更にマスクを有する。マスクはキャビティの開口部に対向する反射面を備えており、開口部のかなりの部分を閉塞するように配置されている。詳細な説明で述べるように、キャビティの開口部に対するマスクの位置、及びマスクの寸法の選択により、設計者は所望の照明又は輝度用途に対して、構造的閉塞型システムの可視光出力分布を調整できる。
【００１２】
別の実施例では、照明は、エネルギー源パッケージ、及びシステムからの可視光により照射される領域の間に位置する、第２の反射体を利用し、人間によるエネルギー源パッケージの視野を覆う。第２反射体内のドープ蛍光体もまた、可視光を発光し、第１波長とは異なる波長の可視光エネルギーを有しており、発光が第１反射体において蛍光体を形成するのを補う。
【００１３】
２以上の蛍光体を利用するシステムもまた開示されている。異なる種類の蛍光体は、同一の波長、例えば、同一又は同様の発生源からの同一波長のエネルギーにより励起されてもよい。あるいは、蛍光体は異なる波長のエネルギー、例えば２つの異なる種類のＬＥＤからのＵＶ光及び青色光により、励起されてもよい。２つの蛍光体の実施例では、第１蛍光体は第１波長の放射エネルギーにより励起され、第２波長の光エネルギーから成る可視光を発光する。第２蛍光体は第１の種類とは異なる種類であり、第２蛍光体の励起により、ドーパントが第１及び第２波長とは異なる第３波長の光エネルギーから成る可視光を発光する。３つの蛍光体の実装においては、更に別の種類の第３蛍光体を含む。第３蛍光体の励起は、第１、第２、及び第３波長とは異なる、第４波長の光エネルギーから成る可視光を発光させる。
【００１４】
上述したように、多重光波長を組み合わせるために、光学キャビティ集積に依存した実施例が開示されている。このように、可視光を発光する照明システムは、キャビティの拡散反射内面を形成する材料で、光学集積キャビティを形成する構造、及びキャビティ内の拡散反射により集積された放射エネルギー放出のための少なくとも１つの光路を備えてもよい。発光半導体装置はキャビティ内へ第１波長の放射エネルギーを放出するために連結されている。この種類のシステムは、キャビティの拡散反射内面を形成する材料内にドープされた少なくとも１つの蛍光体を備えている。蛍光体は、第１波長の放射エネルギーにより励起されたときに、光路を通して発光された光に含まれるように、キャビティ内の反射及び集積のための第１波長とは異なる少なくとも１つの第２波長の可視光を発光する。
【００１５】
開示された概念はまた、人間が視覚認識できる用途の実質的に白色光を生成する方法をも含んでいる。当該方法は、第１波長の光を発生させ、ドープされた材料の拡散反射面上に、その光エネルギーの少なくとも一部分を衝突させる結果となる。ドープされた材料内における第１蛍光体は、拡散反射面に衝突する光エネルギーの部分により励起され、第１波長とは異なる第２波長の可視光を発光する。当該方法はまた、ドープされた材料内において、第２蛍光体の励起をも含み、これにより励起された第２蛍光体は、第１及び第２波長とも異なる第３波長の可視光を発光する。拡散反射面からの第１波長の光の少なくとも一部の拡散反射は、第１波長の光と第２及び第３波長の光とを合成し、実質的に白色光を形成するのに役立つ。結果として生じる実質的白色光は、人間が視覚認識できる用途のために照射されるべきことを意図した領域に向けて発光され、又は方向付けられる。
【００１６】
実施例の追加的な目的、利点、新規な特徴は、以下の明細書の一部に述べられており、以下及び添付図面を検討することにより、上記は当業者に明らかとなり、あるいは実施例の製造又は操作により教示されることができる。本主題の目的及び利点は、添付請求項において特に指摘された方法論、手段、及び組み合わせの実行又は利用により実現及び達成可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下の詳細な説明においては、関連する教示を完全に理解できるように、実施例として多数の特別な詳細が記載されている。しかし、本教示はかかる詳細がなくても実施可能である点は、当業者に明らかである必要がある。他の場合には、公知の方法、手順、構成要素、及び回路は比較的高水準で詳細なしに記載されており、これは、本概念の側面を不必要に曖昧にすることを回避するためである。
【００１８】
ここに開示される様々な装置、システム、及び照明技術は、人間が使用／知覚可能な照明又は輝度についての可視光の適用と関連している。例えば装置は、人間が使用、又は居住する部屋、空間、領域に明るさを与えてくれる。タスク照明の例として、装置又はシステムはある範囲、特に人間が仕事を行う机などの作業面に光を与えてくれる。他の実施例では、人間が使用する通路、又は階段などの空間に照明を与え、商品のディスプレイ、又は芸術品などの人間が見る特別な対象に照明を与える。また、照明用途に加え、ここで説明される照明技術は、人間が観察可能な、インジケータ・ライト、又は標識のライトなど、輝度における幅広い用途がある。
【００１９】
ここで、添付図面に示され、以下で説明される実施例を詳細に参照する。図１は、照明システム１０の簡略図であり、人間により知覚可能なように可視光を発光する。当該システムの一部が断面で示されており、回路素子が機能ブロック形式で表されている。システム１０はエネルギー源パッケージ１１を利用しており、第１波長の放射エネルギーを放出する。図示された簡易な実施例の種類では、発生源１１は通常は、青色又は白色可視光を発光し、又は紫外線放射を発光する。
【００２０】
放射エネルギー源パッケージ１１は通常は、放射エネルギーを発する構造に基づいた半導体である。当該構造は筺体内で、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような半導体チップ、半導体レーザー等を備える。筺体のガラス又はプラスチック部分は、チップから光又はその他のエネルギーの所望の方向への放出を可能にする。かかる多くの発生源パッケージは、所望の方向へエネルギーを導き、内部損失を低減するための内部反射体を備える。完全に理解して頂けるよう実施例を考慮することはその助けとなるであろう。
【００２１】
図２は、断面におけるＬＥＤ型発生源パッケージの一例を示す。図２の例では、発生源１１は半導体チップを備えており、更にＬＥＤを形成する２以上の半導体層１３、１５を備えている。半導体層１３、１５は内部反射カップ１７に備えられ、第１電極、例えば陰極１９の延長として形成されている。陰極１９及び陽極２１は、パッケージ内の半導体装置の層に電気的接続を与える。筺体２５のエポキシドーム２３（あるいは同様の透過部分）は、チップからの光又は他のエネルギーの所望の方向への発光を可能にする。反射カップ１７のような内部反射体は、エネルギーを所望の方向に導き、内部損失を削減する。パッケージ内の１以上の素材、例えば、反射体１７又はドーム２３はドープされた材料にドーピング又は被覆されている可能性があるが、パッケージ（上又は内部）に集積された蛍光体ドープは必要とされない。
【００２２】
図１に戻ると、システム１０は反射体２７を利用し、エネルギー源パッケージ１１の外部に配置されている。反射体２７は反射面２９を備え、発生源パッケージ１１から少なくともわずかの放射エネルギーを受け取るように構成されている。本実施例では、発生源１１の発生領域は、反射体２７の背面部分３１の開口部に適合するか、あるいは当該開口部分を貫通して延長されている。発生源１１は、便宜性のあるように、及び／又はシステム１０の特別の照明又は輝度用途を促進するようなあらゆる方法により、反射体２７に連結されていてもよい。例えば、発生源１１を反射体２７の容量範囲内としてもよい。また発光が反射体の内部にされるように、発生源を反射体の外部（例えば図示された方向での反射体の上部）であって、対向して配置してもよく、あるいは、光導体、又は管を介して、あるいは光ファイバーにより、光が発生源１１から反射体２７に通ってもよい。
【００２３】
装置１０はまた、ＬＥＤ型エネルギー源パッケージ１１の放射エネルギーの出力強度を高めるために、パッケージ１１内のＬＥＤチップに連結された制御回路３３をも含んでいる。制御回路３３は一般的には、交流電源３５として示されるように、電圧／電流源に接続された電源回路を含んでいる。もちろん、電池又はその他の種類の電源を利用可能であり、制御回路３３は、システム１０で使用される特別な１以上のＬＥＤ１１に適合した電源の電圧／電流への変換を提供する。制御回路３３は、１以上のＬＥＤパッケージ１１に適用される電源を制御し、放射エネルギー出力強度を制御する、１以上のＬＥＤ駆動回路を含んでいる。制御回路２１は多数の異なる制御入力信号、例えば図１の矢印で示されるような、１以上のユーザ入力に対して応答可能であり、ＯＮ／ＯＦＦ電源を変化させたり、及び／又はシステム１０により提供される光を所望の強度レベルに設定したりすることができる。
【００２４】
開示された装置は、反射体２７の様々な異なる構造又は配置を用いても良い。他の反射体を用いることもできるが、本実施例では、反射体２７の内面２９の少なくとも主要部は、拡散反射特性を示す。反射内面２９は高効率反射特性、例えば、可視波長に関して、９０％以上の反射特性を有する。図１の実施例では、表面２９は可視、近赤外線、及び紫外線波長にエネルギーに対する高拡散反射特性がある。
【００２５】
反射体２７及び反射面２９は、９７％の反射性及び拡散反射特性を有するポリプロピレンのような、拡散反射種類プラスチック素材で形成されていてもよい。かかる高反射特性ポリプロピレンは、ＨＲＰ９７といわれ、米国インディアナ州エヴァンスヴィル、Ｆｅｒｒｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（充填強化プラスチック部門、特殊プラスチック・グループ）より入手可能である。適切な反射特性を備えた素材の他の例としては、ＳＰＥＣＴＲＡＬＯＮがある。あるいは、光学集積キャビティは、内面を備えた硬直的基板（独自には図示されていない）を備えており、かつ光学集積キャビティの拡散反射内面を提供するために、基板の内面に形成された拡散反射被覆層を備えていても良い。被覆層は例えば、フラット白色ペイント又は白色粉体塗装の形式を採っても良い。適切なペイントは、本質的に非焼成酸化亜鉛から成り、好ましくは、少量の分散剤を包含する酸化亜鉛ベースの顔料を含んでいても良い。顔料はアルカリ金属シリケート賦形剤／結合剤と混合され、好ましくはカリウムシリケートであり、被覆材を形成する。典型的なペイントに関する更なる情報は、Ｍａｔｔｈｅｗ  Ｂｒｏｗｎによる２００４年３月２日付発行の米国特許第６，７００，１１２号を参照することができる。
【００２６】
反射体２７の反射面２９を形成する材料は、少なくとも１つの蛍光体をドープされている。蛍光体は特定の波長の放射エネルギーに当たると、発光性を示すあらゆる物質である。所望の色彩出力を提供するために、例えば発生源パッケージが様々な位置における蛍光体を含み、チップ出力エネルギーを所望の可視光スペクトルの波長に変換するのがより通常となっている。本明細書中で述べられる実施例では、１つ以上の蛍光体による発光性ドーパントを反射体２７にドープする。しかし、当該実施例では、反射体２７は、エネルギー源１１のパッケージ外部又は外側、例えば図１及び２の実施例中の放射エネルギーを生成するのに用いられるＬＥＤパッケージ１１の筺体２５外部のマクロ装置である。ＬＥＤ源パッケージ１１内部には蛍光体は必要ない。ここで注意すべきは、蛍光体は、反射性材料に集積され、反射面２９を形成するのに用いられる反射性材料、すなわち外部反射体２７上に集積される。
【００２７】
エネルギー源パッケージ１１より発光される少なくとも、第１波長の放射エネルギーの一部は、反射面２９に衝突させ、当該表面を形成する物質内で蛍光体ドーパントを励起し、可視光を発光する。発光された光は、第１波長とは異なる少なくとも１つの第２波長の可視光エネルギーから成る。蛍光体から発光された可視光の少なくともある部分は、反射体２７の反射面２９により反射される。照明システム１０は蛍光体からの少なくとも可視光を導き、それが人間によって知覚される。
【００２８】
上記に要約したように、蛍光体吸収励起エネルギーは、初期励起エネルギーとは異なる波長の放射としてエネルギーを再放出する。例えば、蛍光体は「ストークスシフト」と呼ばれるダウンコンバージョンを生み出し、そこでは、放出された放射が少量の量子エネルギーとそれによる長い波長を有している。他の蛍光体は、アップコンバージョン又は「アンティストークスシフト」を生みだし、放出された放射がより大量の量子エネルギーと短い波長を有する。かかるエネルギーシフトは、スペクトルの所望の部分における光量の増大をもたらす。例えば、紫外線光を可視光に変換することにより、シフトは輝度用途の可視光照明のシステム効率を増大させる。蛍光体により与えられるシフトはまた、可視光出力の白色光特性を高めるのを助ける。例えば、青色又は白色ＬＥＤにより発光された青色光の変換である。
【００２９】
発生源１１としての１以上の青色ＬＥＤ（４６０ｎｍの中心波長）を組み込んだシステムにおいては、外部反射体２７における蛍光体は、緑／黄Ｃｅ３＋ドープされたガーネット族（例えば、（Ｙ、Ｇｄ）３ＡＬ５Ｏ１２））からのものでもよい。他のアプローチとしては、良好な色生成及びあらゆる色温度における白色光は、緑赤蛍光体（例えば、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋及びＳｒＳ：Ｅｕ２＋）を添加する。青色ＬＥＤからの光は、反射体２７により形成される光学システムにより合成されるので、蛍光体は励起され、外部反射体２７により形成される光学チャンバー又は領域内で添加されると、極度に高性能（例えば、所望のＣＲＩ及び色温度）な白色光の生成を可能にする、広域スペクトルにおいて、蛍光体は励起され、かつ発光される。
【００３０】
１以上のＵＶ・ＬＥＤが発生源１１として使用された場合、青色蛍光体（例えば、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７）は緑赤蛍光体に加えて、反射性材料に添加される。ＬＥＤからのＵＶエネルギーによる様々な蛍光体の励起は、広域スペクトルにおける青・赤・緑色光を生みだす。蛍光体の発光は反射体２７により構成される光学システムと組み合わされ、極度に高性能な（例えば、所望のＣＲＩ及び色温度）白色光を生成する。
【００３１】
図１のシステム１０では、単一のＬＥＤ源パッケージ１１を備え、外部反射体２７の１又は複数の蛍光体は、当該発生源により提供されるエネルギーの単一波長により励起される。当該システムは複数種類の発生源、例えば１以上のＵＶ・ＬＥＤの１以上の青色又は白色ＬＥＤとの組み合わせを備える際には、蛍光体は、発生源からの入力エネルギーの異なる波長により励起可能な異なる種類から選択することができる。
【００３２】
多数の利用可能な蛍光体の選択肢があり、主として酸化又は硫化ホスト格子に基づいている。追加のホスト材料は入手可能になっており、例えば、窒化ケイ素の固溶（Ｍｘ（Ｓｉ，ＡＬ）１２（Ｎ，Ｏ）１６）をベースとしている（ここで、ＭはＥｕ（Ｅｕｒｏｐｉｕｍ）などの固溶金属（あるいは他の光学的に活性化された希土イオン）。更なる蛍光体としては、ＤＯＥ’ｓ  Ｓａｎｄｉａ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙが現在開発中の量子ドットに基づくナノ蛍光体がある。
【００３３】
外部反射体をドーピングする現在のアプローチでは、システム１０は比較的小さなＬＥＤ型発生源パッケージ１１内で提供できるよりも、かなり多くの蛍光体材料を利用できる。結果として、蛍光体発光は、利用によりすぐに劣化することはない。また適切な広範囲の蛍光体量を提供することも可能になる。反射体２７には、ＬＥＤ回路チップを封入するのにエポキシは用いられていないため、エポキシ劣化がなくこれにより、ＬＥＤパッケージ内でドーピングが用いられる際に生成される光の効率を低下させることができる。また、反射体２７はＬＥＤパッケージ１１自体の内部で発見されるような同一規模の熱効果の影響を受けることもない。
【００３４】
外部反射体２７をドーピングする現在のアプローチでは、光学チャンバー内で赤緑青色ＬＥＤをＵＶ・ＬＥＤと組み合わせる際に利用されるべきアプローチの組み合わせも可能にしてくれる。このように青色及び／又はＵＶ・ＬＥＤ励起の蛍光体が生成する付加的な光により増大された、ＲＧＢ・ＬＥＤの可視光出力を利用する。
【００３５】
図示された方向において、発生源１１からのエネルギー、蛍光体発光、そしてあらゆる発生源、又は反射面２９により反射された蛍光体発光は、部屋や備品の下の他の空間を間接的に照射できるように、上方の輝度又は天井の照明のために、上方に方向付けられる。しかし図示された方向付けは純粋に説明のためである。発生源１１及び反射体２７は、下方、横方向、様々な中間角度等を含む所望の照明用途に適する、他のあらゆる方向にも導かれる。あらゆる方向において、本システム１０による下方向へ導かれる可視光は合成され、人間が知覚した場合、実質的に白色光のように見える。また、図１の例では、比較的フラットな反射面を利用している。当業者であれば、当該実施例の原理は、様々に湾曲した反射面（例えば、半球状、半円筒状、放物面等）、その他の形状及び構成のシステムを利用したシステムにも適用可能であると理解する。
【００３６】
図３は、放射エネルギー分配装置又はシステムの他の実施例を示している。いくつかの実施例では、反射面は、合成放射エネルギーの放出のための開口部を備えた、光学集積キャビティを形成している。図３はこの種類の第１の簡易なシステム４０を示している。このキャビティを形成する要素が断面に示されている。
【００３７】
システム４０は一般に、本システム１０と同様である。例えば、本システム４０は、前述の例の制御回路３５及び電源３５と実質的に同一のタイプを用いている。エネルギー源４７は前述の例の発生源１１と実質的に類似しており、反射体は同様の材料を利用していてもよい。しかし反射体の形状は、図３の実施例の反射体が光学集積キャビティを形成するという点において異なっている。当該キャビティが、様々な光の色の光学的合成の改善を提供し、それによりシステム出力の「白色」光特性が促進される。
【００３８】
様々なキャビティの形状を用いることができ、内面は拡散反射性があり、形状は可視光の本質的部分の多数の拡散反射を提供する限り、事実上、いかなる形状も採用しうる。この第１の簡易な例の説明については、反射体４１は実質的に球状であり、集積された放射エネルギー発光のための少なく１つの開口部４３を有するものとするのが便宜である。
【００３９】
反射体４１は拡散反射性内面４５を備え、表面を形成する材料は１以上の蛍光体をドープされている。反射内面４５は関連する波長の放射エネルギーに対して集積キャビティを形成する。反射体材料及びドーパントは実質的には、図１の実施例に対して上記で説明したものと実質的に同様でよい。本システム４０は発生源１１と類似し、ＬＥＤ型光源パッケージ４７も備え、発生源１１の反射体２７の反射面２９に対する連結に対して上述した如く、キャビティに連結されている。
【００４０】
発生源４７は、キャビティを形成する表面４５による多拡散反射のためのエネルギーを発する。各反射において、表面４５に衝突するエネルギーの一部は、反射体４１の材質内でドープされた１以上の蛍光体を励起する。励起された蛍光体は、キャビティ内で可視光を発光し、可視光もまたキャビティ内で拡散反射する。直接開口部４３から出現するビームもあり得るが、殆どのビームは１、２あるいはそれ以上の回数、反射した後、光路４３を通り脱出する。
【００４１】
反射面４５により画定されるキャビティは効率的に異なる波長のエネルギーを合成又は「統合」し、それにより開口部４３より放出された放射エネルギーは様々な波長の放射エネルギーを含んでいる。可視光用途のために注意すべきは、合成された光は、（存在する場合は）発生源４７から発光され、かつ表面４５から拡散反射した可視光を含み、表面４５を形成する材料内における蛍光体ドーパントにより発光され、開口部４３より直接出現する可視光、及び表面４５を形成する材質内で蛍光体ドーパントより発光し、表面４５の他の部分より拡散反射され、蛍光体ドーパントより発光され、開口部４３より出現する可視光を含んでいる。ドーパント発光により生み出された波長は、発生源４７により発光された波長とは異なり、かつこれを補うものである。これらの様々な波長を合成することにより、可視光色を合成して、開口部４３を通して本システム４０の白色光発光の所望の品質（例えば、所望の演色係数すなわち、ＣＲＩ）を生成することができる。
【００４２】
前記実施例では、装置４０は、図示及び説明の便宜のために、キャビティ及び開口部４３が、合成された放射エネルギーを開口部を通して、側面の右方向に放出するよう方向付けられて示されている。しかし装置４０の付属部はあらゆる所望の方向に導かれ、所望の適用される機能を実行する。例えば、付属部に対して、人間に特定の方向又は位置における可視輝度を提供するか、壁、床、テーブル面のような異なる面を照射するなどである。また、内面４５により形成される光学集積キャビティは１以上の開口部４３を備えていても良い。例えば、２以上の異なる方向又は領域に集積光の発光を可能にするように指向することも可能である。
【００４３】
システム４０はキャビティ開口部４３からの白色光発光の処理のため、付加的光学処理素子を備えていても良い。実施例は、開口部４３の内部、上部に、あるいはそれと連結されて位置する様々な形状、反射特性の偏向板、レンズ、マスク、コリメータ、焦点システム、光量、ディフューザ、ホログラフィックディフューザ等を含む。完全な理解を助けるために、開口部から所望の照射範囲へ発光を方向付けるために、光学集積キャビティの開口部に連結された内部反射面を備えた偏向板を用いた第１実施例を考慮することは有効である。かかる実施例は、図４ａ及び４ｂに表れている。
【００４４】
図４ａは、放射エネルギー分配装置又はシステム５０の断面図である。タスク照明適用分野では、システム５０は照射又は輝度用途で用いられるが、システム５０は可視光スペクトルにおいて発光する。図示されたシステム５０は異なる反射色／波長の放射エネルギーを受け取り、合成する拡散反射内面を備えた光学キャビティ５１を含む。キャビティ５１は様々な形状を備えていてもよい。縦軸方向に対して垂直に断面をとっていれば、キャビティが半球状であろうが、半円筒状であろうが図示された断面は実質的に同一である。以下で説明する、実施例の光学キャビティ５１は、通常は光学集積キャビティであり、形状は異なるが、キャビティ５１は図３の実施例にあるキャビティと同様に機能する。
【００４５】
キャビティ５１の内面の少なくとも本質的部分は、拡散反射性を示している。キャビティ表面は高効率反射特性、例えば関連する波長に対して９０％以上の反射特性を有することが好ましい。図４ａ及び４ｂの実施例では、表面は可視、近赤外線、及び紫外線波長のエネルギーに対して高拡散反射性がある。
【００４６】
説明のために、装置５０内のキャビティ５１は半球状であるものとする。実施例では、半球状ドーム５３及び実質的にフラットなカバープレート５５は、光学キャビティ５１を形成している。独立した構成要素として示されているが、ドーム及びプレートは１つの統合されたユニットを形成している。少なくともドーム５３の内部対向面５４及びカバープレート５５の内部対向面５６は、高拡散反射性を有しているため、結果としてキャビティ５１もシステム５０により生み出される放射エネルギースペクトルに対して、高拡散反射性を有する。結果として、キャビティ５１は統合型光学キャビティとなっている。説明のために独立した層として示される内面５４、５６を形成する材料は、１以上の蛍光体をドープされており、エネルギーの一部の当該表面に対する衝撃により、付加的な所望の色彩の可視光の発光を引き起こす。
【００４７】
前述の例のように、キャビティ５１を形成する反射体の構成要素（例えば、ドーム５３及びプレート５５から成る）は、９７％の反射率及び拡散反射特性を備えたポリプロピレンなどの、拡散反射プラスチック材料から構成されていてもよい。ＨＲＰ‐９７といわれる高反射ポリプロピレンは、米国インディアナ州エヴァンスヴィル、Ｆｅｒｒｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（充填強化プラスチック部門、特殊プラスチック・グループ）より入手可能である。適切な反射率を備えた材質の他の例としては、ＳＰＥＣＴＲＡＬＯＮがある。あるいは、１以上の光学集積キャビティ５１を形成する要素は、内面を備えた硬直的基板、及び光学集積キャビティ５１の拡散反射内面５４又は５６を提供するための基板の内面上に形成された、拡散反射被覆層を備えていても良い。被覆層は例えば、フラット白色ペイント又は白色粉体塗装の形式を採っても良い。適切なペイントは、本質的に非焼成酸化亜鉛から成り、好ましくは、少量の分散剤を包含する酸化亜鉛ベースの顔料を含んでいても良い。顔料はアルカリ金属シリケート賦形剤／結合剤と混合され、好ましくはカリウムシリケートであり、被覆材を形成する。典型的なペイントに関する更なる情報は、Ｍａｔｔｈｅｗ  Ｂｒｏｗｎによる２００４年３月２日付発行の米国特許第６，７００，１１２号を参照することができる。
【００４８】
反射面５４、５６を形成する素材は、少なくとも１つの蛍光体をドープされている。結果として基板をドープされた反射性材料で被覆するか、あるいは拡散反射プラスチック材料内の所望の深度まで蛍光体でドープされているため、断面図には層状構造として表れている。特定の蛍光体ドーパントは、上記説明と同様に用いられ、１以上の蛍光体が選択され、エネルギーの部分を発生源５９から色合成と白色光としての出力の所望のスペクトルに変換する。
【００４９】
光学集積キャビティ５１は開口部５７を備え、合成された放射エネルギーの放出を可能にしている。当該実施例では、開口部５７はプレート５５又はドーム５３上の他のあらゆる便宜な位置にあってもよいが、カバープレート５５のほぼ中心にある光路となっている。図３の説明でも特筆した如く、例えば２以上の異なる方向又は領域に集積光の発光を可能にするように指向された複数の開口部があってもよい。
【００５０】
キャビティ５１内拡散反射性のために、キャビティ内の光は集積され、開口部５７の光路から出現する。当該実施例では、便宜のために、開口部を通り下方に合成された放射エネルギーを放出するように図示されている。しかし装置５０を所望の用途機能を果たすために、あらゆる所望の方向へ導くことができる。例えば、付属部分に対して、人間に特定の方向、又は位置における可視輝度を提供するか、壁、床、又はテーブル面のような異なる面を照射するなどである。
【００５１】
装置５０はまた、放射エネルギーの複数の発生源を備えている。下記で説明するように、発生源はエネルギーの単一色又は波長、例えばＵＶエネルギーを提供し、あるいは発生源は異なる波長のエネルギーを提供する。他の半導体装置を用いても良いが、本実施例においては、発生源は（複数の）ＬＥＤ５９であり、そのうち３つは図示の断面図で見ることができる。ＬＥＤは一般には図２のＬＥＤパッケージ１１と類似している。ＬＥＤ５９は放射エネルギーを光学集積キャビティ５１内に供給する。図示のように光学集積キャビティの内部への発光点は、開口部５７を通して直接見ることはできない。
【００５２】
図４ａ及び４ｂに記載のシステム５０は、キャビティ５１内における集積のために、ＵＶを生成するＬＥＤの様々な組み合わせ、又は可視光の様々な組み合わせを利用するものである。説明のために、当該システム５０は赤、緑、青色ＬＥＤを連結された１以上のＵＶ・ＬＥＤと組み合わせ、光学チャンバー５１にエネルギーを放出する。図４ｂの内面図に示すように、カバープレート５５を貫通し、開口部５７の周囲にほぼ円形に配置されている、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、紫外線（ＵＶ）の４つのＬＥＤパッケージ５９がある。もちろん、点線の円形として表示されているように、プレート内の開口部を通り連結された追加的なＬＥＤパッケージがあってもよい。ＬＥＤはまた、プレート又はドーム上の他の点に備えられ、又はそれらと連結されていてもよい。赤（Ｒ）、緑（Ｇ）ＬＥＤは４ａの断面図においては完全に、ＵＶ・ＬＥＤパッケージはキャビティ５１内へ延長された状態で見ることができる。４つのＬＥＤの簡略化のためのみとすると、青色ＬＥＤは本断面図では見ることができない。しかし、システム５０はＲＧＢ・ＬＥＤの可視光出力を利用しており、ＵＶ・ＬＥＤにより励起される蛍光体により生成される追加的な光により増強されていることは明らかである。
【００５３】
本実施例では、ＬＥＤ発生源５９の光出力は直接、キャビティ５１の内面上の点において開口部と直接連結され、光学集積キャビティ５１の内部へ直接、放射エネルギーを放出する。当該点は開口部５７を通る直接線の領域内にあることが好ましいが、ＬＥＤ５９は構成要素５３の内壁上の点において発光するように配置されても良い。しかし構成を簡易にするため、ＬＥＤ５９の開口部はカバープレート５５を通り形成されている。プレート５５上では開口部／ＬＥＤはあらゆる便宜な配置であってもよい。もちろんＬＥＤパッケージ、又は他の発生源は、システム５０の特定の照明又は輝度用途に便宜であり、及び／又はこれらを助長するようなあらゆる方法により、キャビティ５１に対する入口に対する点に接続されていても良い。例えば１以上の発生源５９はキャビティ５１の容量内にあってもよい。他の実施例としては、光導体、管、あるいは光ファイバーを介して、発生源５９はキャビティ５１の開口部に連結されていても良い。
【００５４】
１以上のＬＥＤは、反射面５４、５６内の蛍光体ドーピングを促進するエネルギーを発するために特に選択されているが、発生源ＬＥＤ５９は、あらゆる色又は波長のＬＥＤを含むこともできる。キャビティ５１の集積又は合成性能により、白色光又は実質的に白色光が開口部５７から照射される。キャビティに連結された様々な発生源５９の強度を調整することにより、光出力の色温度や演色係数を詳細に調整可能となる。
【００５５】
システム５０は、一群のＬＥＤ５９からの光出力、及び蛍光体ドーパントからの光出力の全体で機能する。しかし色調整又は可変を提供するために、個々のＬＥＤが全体に寄与している場合を除いて、これらを１つ１つを制御する必要はない。例えば個々のＬＥＤ出力を調整する必要はない。また個々のＬＥＤ５９の分配パターン、及びそれらのキャビティ５１内への発光点は重要ではない。装置外部からのＬＥＤ直視型の配置は最小限にされるか、避けられるのが好ましいが、ＬＥＤ５９はあらゆる便宜的又は効率的な方法でキャビティ５１内で放射エネルギーを供給するように配置されている。
【００５６】
装置５０はまた、各ＬＥＤ源の放射エネルギーの出力強度を設定するために、ＬＥＤ５９に連結された制御回路６１を備えている。当業者であれば、電池又は他の電源が用いられ得ることを理解するが、制御回路６１は基本的には、交流電源６３として示された、発生源に連結された電源回路を含む。簡易な形態では、回路６１は電源６３から、回路６１に対する制御入力により特定される出力強度において、ＬＥＤ５９を駆動するのに適切な電圧／電流に変換するための共通の駆動回路を備えている。制御入力は、ＯＮ／ＯＦＦ状態を示すものであってもよいし、及び／又は可変強度制御の提供であってもよい。
【００５７】
ＬＥＤは独立して制御され、色温度の制御、又は白色光出力の演色係数の制御が可能となる。かかる実装においては、制御回路６１は、個々のＬＥＤ５９の各々について（又は各ＬＥＤ群が同一波長のエネルギーを発する場合、ＬＥＤ群の各々について）、適用される電源を制御する、適度な数のＬＥＤ駆動回路を備えている。これらの駆動回路により、各異なる波長についてキャビティ５１に提供される放射エネルギー強度の独立した制御が可能となる。発生源の発光強度の制御は、キャビティ５１内に提供される放射エネルギーのスペクトル特性、蛍光体発光を駆動し、及び／又はキャビティ内における集積のため、及び光学集積キャビティの開口部５７を通して発光のために、可視光を提供する構成要素を設定する。制御回路６１は、多数の種々の制御入力信号、例えば図４ａの矢印に示すような１以上のユーザ入力に応答可能である。本簡易実施例には示されていないが、フィードバックも提供される。
【００５８】
当業者であれば、例えば、ユーザ制御及び／又は種々の所望の自動制御機能を提供するのに用いられる制御回路の種類に精通している。多数の当該回路、及びキャビティの種々の形状、構成、偏向板及び種々の代替出力処理素子が、同一出願人による同時係属の米国特許出願第１０／８３２，４６４号（２００４年４月２７日出願）に開示されており、かつ当該開示は参照により、全体として本明細書中に組み込まれている。
【００５９】
開口部５７は、システム出力として機能し、集積化された色彩照明を図３の例と同様に、所望の照射されるべき領域又は範囲に導く。本実施例では示されていないが、開口部５７は格子、レンズ、又はディフューザ（例えば、ホログラフィック素子）を備えていてもよく、出力光の分配を促進し、及び／又は、開口部を湿気又は破片に対し閉鎖する。特定の用途については、システム５０は、例えば所望の照射範囲に光出力を分配及び／又は制限するために、追加の偏向板又はその他の光学処理素子を備えている。
【００６０】
図４ａの例では、色彩集積エネルギー分配装置もまた、反射内面６９を備えた円錐形の偏向板６５を利用し、効率的に光源からの出現する光のほとんどを比較的狭い視野に効率的に導く。偏向板の近接端部に位置する小開口部は、光学集積キャビティ５１の開口部５７に接続されている。偏向板６５は大開口部６７をその遠位端に備える。円錐形偏向板６５の角度及び遠位開口部は、開口部５０からの放射エネルギー発光の角度範囲を画定する。図示されていないが、偏向板の大開口部は透明板又はレンズにより被覆されており、又は格子により被覆されており、埃、又は破片を円錐を通してシステムに入り込むのを防止、及び／又は更に、出力放射エネルギーを処理している。
【００６１】
円錐形板６５は、特定の照明用途によっては、種々の異なる形状を備えていてもよい。実施例においては、キャビティ５１は半球状である場合、円錐形偏向板の断面は一般的には円形である。しかし、偏向板はいくらか楕円形状であってもよい。半円筒状キャビティを用いる適用分野においては、偏向板は延長されていてもよく、あるいは断面において長方形であってもよい。開口部５７の形状もまた可変でもよいが、基本的には偏向板６５の小端開口部５７の形状に適合するものである。よって、実施例で開口部５７は円形である。しかし半円筒状キャビティ、及び長方形の断面を有する偏向板を備えた装置については、開口部は長方形であってもよい。
【００６２】
偏向板６５は、遠位末端と近接端部との間に反射内面６９を備えている。ある実施例においては、円錐形偏向板の反射内面６９の少なくとも本質的部分は、集積化放射エネルギーに対して鏡面反射を示す。ある適用分野について、米国特許第６，７００，６２５号で説明したように、偏向板６５を内面６９の少なくとも一部を拡散反射性、あるいは異なる程度において鏡面反射性（例えば擬鏡面）を示すように構成することが好ましく、これにより偏向板６５の動作を特定の用途に適合させることができる。
【００６３】
他の用途については、偏向板６５の全内面６９が拡散反射性を備えることも望ましい。かかる場合、偏向板６５は光学集積キャビティ５１の構成については、上記で教示された材質と同様のものを用いて構成してもよい。よって、図４ａの例において、偏向板は、拡散反射内面６９を形成する表面層６８を備えている。層６８に略図化されているように、キャビティ５１内の如く、この拡散反射面層は１以上の蛍光体をドープされている。好適な波長の開口部５７からの放射により励起されると蛍光体は可視光を発光する。層６８にドープされた蛍光体は上述と同一種類である。しかしある用途においては、キャビティ５１内の層５４、５６をドープするのに用いられるのとは異なる、層６８中の１以上の蛍光体を用いるのが好ましい、という点を注意すべきである。
【００６４】
図示された実施例では、偏向板６５の大遠位開口部６７はほぼ、キャビティ５１と同一の寸法である。ある用途においては、この寸法の関係は、構成目的で便宜であり得る。しかし偏向板遠位末端の寸法との直接の関係は必要とされない。偏向板の大端部はキャビティ構造よりも大きくても小さくてもよい。実際問題として、キャビティ５１の寸法は、所望の数のＬＥＤ源５９及びキャビティ５１内で光を生成する蛍光体ドーパントが明色の集積化、又は合成を提供するために最適化される。偏向板６５の寸法、角度、及び形状は各々、開口部５７を通してキャビティ５１から発光され、合成、又は集積化される光により照射される領域を画定する。
【００６５】
例示的なシステム５０はまた、多数の「スリーパー」ＬＥＤ（例えば、図４ｂ中の点線位置）を備え、例えば、必要な際にのみ活性化され、光出力、色、色温度又は熱温度を維持する。上述した如く、制御回路の多数の種々の実施例を使用できる。ある実施例では、制御回路は集積化放射エネルギーにおける色分布を検知するために連結された色センサーを備えている。関連論理回路は、検知された色分布に反応して種々のＬＥＤの出力強度を制御し、集積化放射エネルギーにおける所望の色分布を提供する。スリーパーＬＥＤを用いた一実施例においては、論理回路は検知された色彩分布に応答して、必要に応じて不活性発光ダイオードを選択的に活性化し、集積化放射エネルギーの所望の色彩分布を維持する。ＬＥＤ耐用年数が温度を上昇させるため、ＬＥＤは低減された出力レベルで動作を継続する。スリーパーＬＥＤの使用により、付属品のライフサイクルを延長させる。スリーパー（それ以前は不活性）ＬＥＤの活性化により例えば、当初はアクティブであったＬＥＤの出力減少に対するに補償を提供する。付属品は、強度範囲においてよりフレキシブル性を提供する。
【００６６】
装置から特定の所望の出力分布を提供するには、構造的閉塞の原理を用いてシステムを構築することが可能である。構造的閉塞型変換器システムは、システムのアクティブ領域に光学的に接続された電気的／光学的変換器を利用し、基本的にはキャビティの開口部又はキャビティの反射により形成される有効開口部を利用する。アクティブ領域は実質的にランバーシャン特性を示すように、構造的閉塞型変換器システムは、拡散反射面を利用している。マスクはシステムのアクティブ領域部分、例えば本実施例では、キャビティの開口部又はキャビティ反射により形成される有効開口部を閉塞し、これはシステムに対する所望の応答性又は出力特性を達成する。構造的閉塞を用いた本装置の実施例においては、光学集積キャビティは基板、マスク、及び基板又はマスク内に形成されたキャビティを備えていてもよい。マスクは反射面を有する。マスクはアクティブ領域を構造的に閉塞するために、システムのアクティブ領域に対して、同一寸法で配置されている。少なくとも反射領域の１つは蛍光体をドープされ、エネルギー源パッケージにより提供されるエネルギーからの所望の白色光生成を提供する。構造的閉塞を利用する適用分野を完全に理解するために、この時点において代表的な実施例をいくつか指摘することが助けとなる。
【００６７】
図５は、人間が知覚可能な照明／輝度用途に用いられる照明システムの構造的閉塞型の実装７０を図示した簡略図である。光学集積キャビティを形成するシステム７０の構成要素は、本図の断面図に表れている。前記図示においては、システム７０は、上方照明を提供するように指向されている。かかるシステムは天井又はキャノピー等からつり下げられ、部屋や備品下のスペースの間接照明を提供する。すなわちこれは、天井やキャノピー等によるシステム７０から下方への白色光発光の反射による。当業者であれば設計者が、システムを他の照明又は輝度用途に適合させるために、システム７０の種々の方向に指向を選択することについて、理解できるであろう。
【００６８】
照明システム７０は、前述の実施例における反射体及び／又は集積キャビティを形成する要素と同様に構成される、キャビティ７５を備え、又はこれを形成する基板７３、及び１以上の近接段部７７を含んでいる。特に、キャビティ７５を形成する内面７６は拡散反射性を有する。当該表面を形成する材料は、前述の実施例に関連して説明した１以上の蛍光体で、図示の層により表された特定の深さにドープされている。段部７７の上面は、鏡面反射あるいは拡散反射であろうが、反射性を有していてもよく、キャビティ７５の周囲は開口部８０を形成している。
【００６９】
マスク８１はキャビティ開口部８０と照射領域との間に位置している。少なくとも開口部８０に対面する表面８２は反射性を有する。他の種類の反射性（例えば鏡面又は擬鏡面）を備えていてもよいが、本実施例では、表面８２は拡散反射性を有し、表面を形成する材質は上述の種類の１以上の蛍光体による図示された層により表された、特定の深さまでドープされている。マスク及びその反射面は基板及びキャビティを形成するのに用いられる材料と、同様の材料により形成されていてもよい。
【００７０】
多くの構造的閉塞実施形態においては、キャビティ７５は実質的に球の部分を備えている。例えば、キャビティは実質的に半球状であってもよいが、この形状はモデリング、説明、及び図示の簡略化のために選択される。この形状は、アプリケーション設計により変化し、それほど本質的ではない。他の種々の形状を用いてもよい。図示された半球状の実施例では、開口部８０は円形であり、段部７７は環状開口部８０の周囲を一部環状又は完全環状を形成している。キャビティが他の形状をしている場合、開口部及び段部もキャビティに適合して形状が変化する。
【００７１】
構造的閉塞目的で、基板７３は活性光学領域を備えていても良く、好ましくは実質的にランバーシャンエネルギー分布を示している。キャビティ７５が基板に形成されている場合、例えば、キャビティ７５のリム又は周囲により形成される平面開口部８０は、開口部を通じ出現するエネルギーの実質的にランバーシャン分布によりアクティブ面を形成する。
【００７２】
マスク８１は意図された照射範囲に関して、基板の光学的にアクティブな領域の部分を閉塞する。図５の例では、光学的にアクティブな領域はキャビティ７５の開口部８０である。したがってマスク８１は、マスクの軸及びキャビティシステム上及び周辺の開口部分も含め、開口部８０の本質的部分を閉塞する。開口部８０に対向するマスク８１の表面８２は反射性を有し、本実施例では蛍光体ドーパントを含んでいる。
【００７３】
マスク８１及び開口部８０の相対的寸法としては、例えば相対的幅（あるいは球面システムの直径又は半径）、及び開口部８０からのマスク８１の距離により、照明システム７０の構造的閉鎖性能特性を制御する。これらのパラメーターの特定の組み合わせにより、閉塞構造により主として覆われるシステム軸（図５の垂直上方）周辺の広視野にわたり、発光角度に対する比較的均一な発光強度が生成される。寸法及び高さの他の組み合わせにより、アクティブな領域から一定距離におけるシステム軸に対して垂直な広範囲の平面領域に対して、均一なシステム性能が提供される。
【００７４】
段部７７はまた反射性を備え、したがって少なくとも一部の光を上方へ偏向させる。段部（マスクの側部表面）は、キャビティ７５からの合成された光の追加的光学的処理を提供する。段部の角度及び構造的閉塞による、照射範囲に対向する表面の反射性もまた、当該領域の強度分布に寄与する。図示の例では、反射性段部は特定の用途のために平面の開口部から若干、下方又は上方に曲がっているが水平である。本実施例では示されていないが、段部の反射面は１以上の蛍光体にドープされている。
【００７５】
種々の波長のエネルギーに関して、キャビティ７５とマスク８１の対向面８０との間に形成された内部空間は、前述の実施形態における集積キャビティと実質的に同様の方法で、光学集積キャビティとして機能する。
【００７６】
システム７０はエネルギー源パッケージ８３を利用し、第１波長の放射エネルギーをマスク及びキャビティの間の空間に発光する。上述の如く多数の発生源が存在するが、図示及び説明の簡略化のために、システム７０は単一の発生源８３を使用する。エネルギー源８３は図１の実施例における発生源１１と実質的には類似する。図示のタイプの簡易実施例においては、発生源８３は一般的には、青色光、白色光、又は紫外線光を発光する。システム７０は、前述のいくつかの実施例と実質的に同一種類の制御回路３５及び電源３５を使用してもよい。
【００７７】
本実施例においては、ＬＥＤ８３はマスク８１内に形成された開口部又は光路を介して直接発光するように、連結されている。光入力点の位置決めは重大な問題ではなく、ＬＥＤはマスク又は基板上のあらゆる便宜な箇所において、直接又は間接（ライトパイプ又はライトファイバーを介して）に発光するように位置している。
【００７８】
作用において、ＬＥＤ８３は第１波長の放射エネルギーを反射面７６及び８２の間に形成されたスペース又はキャビティ内へ発光する。ＬＥＤ源パッケージ８３からの放射エネルギーは、これらの表面の一方又は双方内の蛍光体を励起し、第１波長とは異なる少なくとも１つの第２波長の可視光を発光させる。例えばＬＥＤがＵＶ放射を放出する場合、蛍光体はＵＶエネルギーを可視光エネルギーに効率的にシフトさせている。ＬＥＤ８１が青色光を発光すると、蛍光体は青色光のある部分を他の可視光色にシフトする。キャビティの表面７６とマスクの対向面８０との間に形成された積分容量においては、可視光は拡散反射される。多くの光線については、その容量内で２回以上拡散し、反射する。反復拡散反射により光波長は統合され、実質的に白色光が形成される。照明システム７０は少なくとも可視光をキャビティ７５の周辺とマスク８１の端部との間のギャップにより、外部へ導く。これにより、これは人間により知覚可能となる。しかし、マスクとキャビティ開口部との間の位置及び寸法の関係により、この出力光の所望の分布が提供され、反射性のある場合は、段部７７は照射領域の所望の部分に光の追加箇所を提供する。
【００７９】
図６及び７は、キャビティ表面の蛍光体ドーピングを利用して、調整された強度分布の集積化されたマルチ波長の光を発光させる、光分配装置又はシステムの他の実施例を示す。本実施例は、スリーパーＬＥＤを含め、多数のＬＥＤ源パッケージを構造的閉塞の原理により組み合わせる。断面の図示（図６）においては、システム９０は下方照明を提供するように指向されている。かかるシステムは天井又はキャノピー等に取り付けられ、又は吊り下げられている。当業者は設計者がシステム９０を種々の方向に、他の照明又は輝度用途に適合させるように、方向付けるように選択することができる旨を理解している。
【００８０】
照明システム９０は、前述の実施例で集積キャビティを形成する構成要素と同様に構成された、キャビティ９５を有しあるいは形成する基板９３、及び近接する段部９７及び９９を備えている。特にキャビティ９５の内部は拡散反射性を有し、段部９７及び９９の下方対向面は反射性を有しても良い。段部表面は反射性を有するが、鏡面又は拡散反射であってもよい。マスク１０１はキャビティ開口部１０５及び照射範囲の間に配置されている。この左右対称の実施形態においては、半円筒状基板９３の内壁はキャビティを形成している。したがって、開口部１０５は長方形である。開口部１０５の側面に沿って形成される段部９７は長方形である。基板が円形であり半球状のキャビティである場合は、段部は一般的には開口部を一部、又は完全に開口部を取り囲む環状を形成する。
【００８１】
上述した如く、キャビティ９５の内部は拡散反射性を有し、前述の例における集積キャビティと同様に構成される。説明のために、本実施例では、基板９３は９７％の反射性、及び拡散反射特性を備えたポリプロピレン（例えば、米国インディアナ州エヴァンスヴィル、Ｆｅｒｒｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（充填強化プラスチック部門、特殊プラスチック・グループ）より入手可能なＨＲＰ‐９７）により形成されているものとする。プラスチック材料は蛍光体にドープされ、断面図（図６）で示すように、キャビティ９５の内面９６から、ドープ層９８を形成している。
【００８２】
層９８を形成する基板９３の材料にドープされた蛍光体は、前述の例で説明した１以上の蛍光体のいずれであってもよい。下記で更に説明するように、本実施例では、１以上のＵＶ源を用いており、よって少なくとも１つの蛍光体は、ＵＶ放射エネルギーで励起された種類の少なくとも１つの蛍光体、通常はＳｒ２Ｐ２Ｏ７などの青色蛍光体を用いている。システムはまた、１以上の青色源も用いており、したがってドーパントは、青色ＬＥＤ及び／又はＵＶ光励起による蛍光体発光からの青色光放射エネルギーにより励起された、少なくとも１種類の蛍光体を含んでいてもよい。青色光励起による蛍光体は、黄緑色のＣｅ３＋ドープガーネット系（例えば（Ｙ，Ｇｄ）３ＡＬ５Ｏ１２）から選択されてもよい。
【００８３】
多数の構造的閉塞システムにおいては、キャビティ９５は実質的球状部分を備えている。例えば、前述の実施例の如く実質的に半球状であってもよい。しかしキャビティの形状は本質的に重要ではない。他の種々の形状を用いても良い。図示の例（図６及び７）では、半円筒状キャビティ９５は長方形開口部を備えており、長手方向に延長された場合は、長方形開口部はほぼ直線開口部（スリット）に近づく。実際上は、拡散反射内面を備え、適切な蛍光体材料にドープされている限り、あらゆるキャビティの形状も有効である。球状又は図示の半円筒形状が、意図された照明範囲に対する、光出力のモデリングにおける容易性、及び製造に伴う容易性のために好ましい。また鋭い角は反射エネルギーの一部を捉え、出力効率を低減する傾向にある。
【００８４】
構造的閉塞目的で、基板９３はアクティブな光学領域を備えていると考えられ、好ましくは実質的にランバーシャンエネルギー分布を示す。基板中にキャビティが形成されると、例えばキャビティ９５の縁又は周辺部により形成される平面開口部１０５は、開口部より出現するエネルギーの実質的にランバーシャン分布を備えたアクティブな表面を形成する。上述した如く、キャビティはマスクの対向面に形成されても良い。かかるシステムにおいては、基板の表面は拡散反射性を有していても良く、よって基板のアクティブ領域は実質的に基板表面上のキャビティ開口部のミラーイメージである。すなわち、マスク内のキャビティの物理的開口部から出現するエネルギーの反射領域である。
【００８５】
マスク１０１はキャビティ開口部１０５と照射範囲との間に配置されている。少なくとも開口部８０に対向する表面１０２は、反射性を有する。他の種類の反射性（例えば鏡面又は擬鏡面）を有していてもよいが、本実施例では表面１０２は拡散反射性を有し、表面を形成する材料は、層９８に関して上述した種類の１以上の蛍光体に、図示の層１０４により表された特定の深さまでドープされている。マスク１０１及びその反射面１０２は、基板及びキャビティを形成するのに用いられるマスク及びその反射面と同様の材料から形成されてもよい。
【００８６】
マスク１０１は構造的に、意図された照射範囲に関して、基板９３の光学的にアクティブな領域の部分を閉塞する。図６の実施例では、光学的にアクティブな領域は、キャビティ９５の開口部１０５であり、したがってマスク１０１はマスクの軸及びキャビティシステム上及びその周辺の開口部の部分を含む、開口部１０５の本質的部分を閉塞する。
【００８７】
マスク１０１及び開口部１０５の相対的寸法としては、例えば相対的幅（あるいは球面システムの直径又は半径）、及び開口部１０５からのマスクの距離により、可視照明システム９０の構造的閉塞性能特性を制御する。これらのパラメーターの特定の組み合わせにより、閉塞構造により主として覆われるシステム軸（図６の垂直下方）周辺の広視野にわたり、発光角度に対する比較的均一な発光強度が生成される。寸法及び高さの他の組み合わせにより、システムにより照射される机上、床、壁などアクティブな領域から一定距離におけるシステム軸に対して垂直な平面領域に対して、均一なシステム性能が提供される。
【００８８】
段部９７，９９はまた反射性を備え、したがって少なくとも光を下方へ偏向させる。段部（及びマスクの側部表面）は、マスク１０１の端部と開口部１０５周辺との間隙を通して、キャビティ９５から出現する合成された光の追加的光学的処理を提供する。段部の角度、及び構造的閉塞による照射範囲に対向する表面の反射性もまた、当該領域の強度分布に寄与する。図示の例では、反射性段部は開口部の平面から若干、下方に曲がっているが水平である。
【００８９】
種々の波長のエネルギーに関して、キャビティ９５の表面９６とマスク１０１の対向面１０２との間に形成された内部空間は、前述の実施例における集積キャビティと実質的に同様の方法で、光学集積キャビティとして機能する。本実施例では、ＬＥＤはＵＶ放射エネルギーと共に、多数の異なる色の可視光を提供する。ＵＶエネルギーに応答して蛍光体と青色光とは付加的な光（例えばＵＶ励起からの増大された青色光、及び青色光励起による黄緑色光）を生成する。光学キャビティは蛍光体励起により生成された可視光ＬＥＤから提供される多色の可視光を合成する。構造的閉塞は、適合された強度分布により、システム９０が照射が意図される範囲又は領域について所望の方法により、合成された光を分配するのに寄与する。
【００９０】
ＬＥＤ１０７はキャビティ９５の表面のあらゆる位置又は一部に配置（あるいは発光する光ファイバにより連結されて）される。好ましくは、ＬＥＤ出力は開口部１０５（マスクとキャビティ端部との間）の閉塞されていない部分を通して、直接見えないことが好ましい。図６及び７に示すタイプの実施例では、ＬＥＤ出力を位置付ける最も簡易な方法は、ＬＥＤ１０７の取り付け（あるいは、ファイバー等の提供）により、マスク１０１を通じる開口部を介して、チャンバー内に光を供給する方法である。
【００９１】
図７は種々のタイプのアクティブとアクティブでない双方の、（スリーパー）ＬＥＤが存在する、ＬＥＤの構成の例も示している。図示したように、一連のＬＥＤ１０７のアクティブな部分には、２つの赤色ＬＥＤ（Ｒ）、１つの緑色ＬＥＤ（Ｇ）、１つの青色ＬＥＤ（Ｂ）がある。一連のＬＥＤ１０７のアクティブな部分には、２つのアクティブなＵＶ・ＬＥＤも含まれる。一連のＬＥＤ１０７の当初アクティブでない部分には、２つの赤色スリーパーＬＥＤ（ＲＳ）、１つの緑色スリーパーＬＥＤ（ＧＳ）、及び１つの青色スリーパーＬＥＤ（ＢＳ）が含まれる。一連のＬＥＤ１０７のアクティブでない部分には、２つのアクティブでないＵＶ・ＬＥＤ（ＵＳ）も含まれる。他の波長源が所望される場合には、装置は他の種類のスリーパーＬＥＤと同様の他の種類のアクティブなＬＥＤを含んでいてもよい。ＬＥＤの正確な数、種類、構成、取り付け技術、及びマスク１０１又は基板９３を介した関連ポートは重大な問題ではない。例えば、所定の用途におけるＬＥＤの数は出力エネルギー（強度）の所望レベル、及び色温度の範囲、又はＣＲＩを提供するために選択される。
【００９２】
システム９０は、図４ａにおける実施例と同様に制御回路６１及び電源６３を備えている。これらの構成要素は各ＬＥＤ１０７の動作及び出力強度を制御する。アクティブな発生源は共通して制御され、アクティブでない発生源は共通して制御されるが、本実施例では制御回路６１は異なる色又は波長のエネルギー源からの強度を別個に独立して、制御する。個々の強度は集積キャビティ９５内へ導かれた各色光又はエネルギー波長の量を画定する。蛍光体ドーパントを励起する波長の強度レベルは、蛍光体ドーパントにより提供される可視光の各種類の量をも画定する。これらの強度レベルは、合成出力に含まれる可視光の各色の量及び分配出力を制御する。
【００９３】
マスクは照明システムにおいて共通であり、全てのマスクが必ずしも共通して、構造的閉塞の原理により出力分布を調整するものではない。半導体源からの白色光を生成する、蛍光体ドープ外部反射体の使用に関する本概念は、マスクを備えたそのような他の照明システムにも適用可能である。図８及び図９のシステム１１０を典型例として考察する。
【００９４】
システム１１０は、第１波長の放射エネルギーを発する図１の実施例におけるように、１つのエネルギー源パッケージを備えてもよい。図８及び９の図示の例では、システムは複数（例えば、４つ）のエネルギー源１１５を備えており、そのうち少なくとも１つは、第１波長のエネルギーを発する。発生源１１５の１つは、青色光、白色光、又は紫外線放射により発光するが、他の発生源１１５は異なる波長の可視光を発光する。説明のために、発生源１１５はＬＥＤとし、そのうち１つはＵＶ・ＬＥＤ、１つは緑色、１つは赤色、１つは青色とする。各発生源１１５は、エネルギーの波長又は色が生成される場合を除いて、他の半導体装置が使用されてもよいが、図２に関連して上述したのと概して同様であり一般的な種類のものである。
【００９５】
システム１１０は反射体１１７を利用し、エネルギー源パッケージ１１５の外部に位置している。反射体１１７は、エネルギー源パッケージ１１５からの放射エネルギーの少なくとも一部を受け取るように配置されている反射面１１９を有している。本実施例では各発生源１１５の発光領域は反射体１１７の背面領域１１１の開口部に適合され、あるいは当該部分を通って延長されている。発生源１１５は図１の実施例に関連して上述したように、特定の照明又は輝度用途に便宜及び／又は促進するようなあらゆる方法により、反射体１１７に連結されている。
【００９６】
反射体の内面１１９はＬＥＤ１１５を支持する領域において、又はその付近でＬＥＤにより発光された少なくとも１つの波長により励起される種類の蛍光体をドープされている。本実施例においては、表面１１９は拡散反射性を有する。反射体１１７の内壁の表面１２０は少なくとも可視光に対して反射性を有する。表面１２０は拡散反射性を有し、表面１１９を形成する材料は同様にドープされている。あるいは、表面１２０は異なる反射性を備えていても良いし、異なるドーピングを備えるか、あるいはドーピングを備えていなくても良い。反射体１１７を形成する材料及び蛍光体ドーパントは、前述の実施例で用いられたのと同様である。
【００９７】
照明システム１１０はマスク１１３を形成する第２の反射体を利用しており、エネルギー源パッケージ１１５とシステムからの可視光により照射されるべき範囲との間に位置し、これにより当該領域においてはいかなる人間のエネルギー源パッケージの視界もマスクされることとなる。構造的閉塞の実施例とは異なり、マスク１１３は第１の反射体により形成されるスペース又は実際は、キャビティ内に位置する。反射体１１３を形成するのに用いられる基板は、反射体を形成する上述の材料のうち便宜ないずれであってもよい。発生源１１５と対向する表面１２３は反射性を有する。他の反射特性であっても良いが、本実施例では表面１２３は拡散反射性である。使用される蛍光体は、表面１１９を形成する材料におけるドーピングとは異なるが、少なくとも発生源パッケージ１１５に対向する表面１２３は、ＬＥＤにより発光された少なくとも１つの波長により励起される種類の蛍光体をドープされている。使用される代表的な蛍光体は上述した通りである。
【００９８】
システム１１０は、前述の実施例のいくつかと同様に、制御回路６１及び電源６３を備えている。これらの構成要素は各ＬＥＤ１１５の動作及び出力強度を制御する。個々の強度は反射体１１３及び１１１間のスペースに導入される各色光又はエネルギー波長の量を画定する。蛍光体ドーパントを励起する波長の強度は、蛍光体ドーパントによる集積スペースに与えられる可視光の各種類の量をも決定する。これに対し、種々の強度レベルは、１人以上の人間により知覚可能な照明用途又は輝度用途であろうが、可視光照明システム１０により発光かつ分配される合成出力に含まれる可視光の種々の色量を制御する。
【００９９】
マスク１１３は発生源１１５からの眩光を制御し、及び／又は装置を観察する人間に対して、視覚的快適性を提供する。様々な角度から、観察者は明るい光源１１５を直接観察しない。装置を効率的に維持するために、マスク１１３は効率性に対する影響を極力小さいものとし、視界（ＦＯＶ：  ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  ｖｉｅｗ）又は光分配に著しい影響を与えない寸法とされ、位置付けられてもよい。しかし、表面１１９及び１２３の間の拡散反射は光集積を提供する。これらの表面の種々のドーパントにおける蛍光体励起は、前述の実施例における如く、合成光出力における付加的な波長を提供し及び／又は特定の波長を増加させる。
【０１００】
図８及び９の実施例は円形の例であり、比較的フラットな反射面を利用する。当業者であれば、当該実施例の原理は、他の形状及び構成のシステムその他、様々に湾曲した反射面（例えば、半球状、半円筒状、放物面等）を利用したシステムにも適用可能であると理解する。
【０１０１】
上記に開示されたシステムのいくつかは、２以上の蛍光体を使用している。２つの蛍光体の実施例では、第１蛍光体は、第１波長の放射エネルギーにより励起され、第２波長の光エネルギーから成る可視光を発光する。第２蛍光体は、第１の種類とは異なり、よって第２蛍光体の励起は、そのドーパントが第１及び第２波長とは異なる第３波長の光エネルギーより成る可視光を発光するようにする。３つの蛍光体実装は、未だ別の種類である第３蛍光体を含む。第３蛍光体の励起により、第１、第２、及び第３波長とは異なる第４の波長の光エネルギーから成る可視光を発光させるようにする。蛍光体発光は、広域スペクトルにおける追加的な可視光色をもたらす。上記に示す如く、これらの発光は追加的な半導体源からの可視光により補われる。システム反射は蛍光体からの可視光及び／又は可視光源からの可視光を合成し、白色光出力の所望の品質を生成する。
【０１０２】
当業者は、開示されたシステムを様々な人間の知覚可能な照明用途に適合させるために、種々の方法により上述の概要の教示を変更、拡張可能である旨を理解している。例えば、外部反射体に影響を与える実質的な全放射エネルギーを考慮した上記の説明は、反射の拡散と同様の方向への再発光のための蛍光体ドーパントを励起するために反射又は動作のいずれか一方がなされた。しかし、反射体を介してある程度の伝送性により、他の方向、意図された照射の他の所望領域への白色光発光の拡散を提供することも好ましい。
【０１０３】
上記は最良の実施形態、及び／又は他の実施例であると考えられるものであるが、種々の改変がなされても良く、本明細書中で開示された主題は種々の形態及び実施例により実行され、多数の用途に適用され、そのうちの僅かにいくつかが本明細書中に記載されている点が理解されるべきである。本概念の正しい範囲内に該当する限り、いずれか又は全ての改変、改良を請求することが以下の請求項により意図されている。
【０１０４】
図面は、本概念に適合し、一例としてのみで限定されることなく、１以上の実装を示している。図中では同一の符号は、同一又は同様の構成要素を示している。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】白色発光システムの一実施例であり、断面図においていくつかの要素を示している。
【図２】図１のシステムにおける光源として使用され得る発光ダイオード（ＬＥＤ）型光源パッケージの簡略化した断面図である。
【図３】光学集積キャビティを利用した白色発光システムの一実施例であり、断面図においていくつかの要素を示している。
【図４】ａは部分断面図における白色発光システムの一実施例を示しており、当該システムは光学集積キャビティ、複数のＬＥＤ型光源、及び出力光を処理するための偏光板を利用している。また、ｂはａのシステムのＬＥＤの内面図及び開口部である。
【図５】構造的閉塞の原理を用いた他の白色発光システムの一実施例であり、断面図においていくつかの要素を示している。
【図６】構造的閉塞の原理を用いた放射エネルギー発光システムの他の実施例を示している。
【図７】図６のシステムに用いられる装置の底面図である。
【図８】他の白色発光システムの一実施例であり、断面図においていくつかの要素を示している。
【図９】図８のシステムに用いられる装置の平面図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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