(57)【要約】  実質的に同じ発光色座標の少なくとも二つの燐光体組成物層を使用することにより、調節可能な演色指数（ＣＲＩ）または明度を達成することができ、各組成物は少なくとも一つの個別の燐光体化合物を含有する白色ＬＥＤを製造する方法が提案される。この方法は、与えられた最小明度要件におけるＣＲＩについて、当該装置を最適化することを可能にし、その逆も同様である。
2008508742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光を放出するための照明装置であって：
約２５０ｎｍ〜約５００ｎｍの発光ピークを有する放射線を放出する半導体光源と；
該光源と放射線的にカップリングされた少なくとも一つの燐光化合物を含んでなる第一の燐光体組成物と；
前記光源に放射線的にカップリングされた少なくとも一つの燐光化合物を含んでなる第二の燐光体組成物とを具備し、
前記第一および第二の燐光体組成物は、同じ放射線源によって励起されたときには実質的に同じ発光色座標を有する照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置であって、更に、２５０ｎｍ〜４５０ｎｍの発生した放射線を吸収できる色素、フィルタまたは他の吸収剤を含んでなる照明装置。
【請求項３】
請求項１に記載の照明装置であって、前記第一および第二の燐光体組成物の少なくとも一方が二以上の燐光体化合物を含んでなる照明装置。
【請求項４】
請求項１に記載の照明装置であって、前記第一および第二の燐光体組成物の少なくとも一方が、約６１５ｎｍ〜６８０ｎｍに極大をもった発光帯を有する燐光体化合物を含んでなる照明装置。
【請求項５】
請求項１に記載の照明装置であって、前記第一および第二の燐光体組成物の少なくとも一方が、約６２５ｎｍ〜６６０ｎｍに極大をもった発光帯を有する燐光体化合物を含んでなる照明装置。
【請求項６】
請求項１に記載の照明装置であって、前記第一および第二の燐光体組成物の少なくとも一方が、約５７５〜６１５ｎｍに極大をもった発光帯を有する燐光体化合物を含んでなる照明装置。
【請求項７】
請求項１に記載の照明装置であって、前記第一および第二の燐光体組成物の少なくとも一方が、約５００〜５７５ｎｍに極大をもった発光帯を有する燐光体化合物を含んでなる照明装置。
【請求項８】
請求項１に記載の照明装置であって、前記第一および第二の燐光体組成物の少なくとも一方が、約４００〜５００ｎｍに極大をもった発光帯を有する燐光体化合物を含んでなる照明装置。
【請求項９】
請求項１に記載の照明装置であって、前記第一および第二の燐光体組成物は、ＣＩＥ色度図表上のｘおよびｙ色座標の両方において、相互に０．０２０単位の範囲内にある色点を有する照明装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の照明装置であって、該照明装置のＣＲＩおよび明度の少なくとも一方が、前記装置の中に存在する前記第一および第二の燐光体組成物の相対的量を変更することによって変化され得る照明装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の照明装置であって、該照明装置は、該装置の中に存在する前記第一および第二の燐光体組成物の相対的量に関係なく、ＣＩＥ色度図表上の実質的に同じ色点を有する照明装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の照明装置であって、該照明装置の色点が、ＣＩＥ色度図表の黒体軌跡上に、または実質的に黒体軌跡上にある照明装置
【請求項１３】
請求項１に記載の照明装置であって、前記第一および第二の燐光体組成物が別々の層の形態である照明装置
【請求項１４】
請求項１に記載の照明装置であって、前記第一および第二の燐光体組成物が、（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）4Ｓｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+；  ３．５ＭｇＯ*０．５ＭｇＦ2*ＧｅＯ2：Ｍｎ4+；  （Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）5（ＰＯ4）3（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，ＯＨ）：Ｅｕ2+；  （Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇxＡｌyＯ(1+x+1.5y)：Ｅｕ2+［ここで、ｘは約１〜２５の整数であり、ｙは約５〜２５の整数である］；  （Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）2Ｐ2Ｏ7：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+；  （Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）5（ＰＯ4）3（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，ＯＨ）：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3（Ｃｌ，Ｆ，Ｂｒ，ＯＨ）：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+，Ｓｂ3+；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＢＰＯ5：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+；  （Ｓｒ，Ｃａ）10（ＰＯ4）6*ｎＢ2Ｏ3：Ｅｕ2+；  （Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）3Ｂ2Ｏ6：Ｅｕ2+；  ２ＳｒＯ*０．８４Ｐ2Ｏ5*０．１６Ｂ2Ｏ3：Ｅｕ2+；  Ｓｒ2Ｓｉ3Ｏ8*２ＳｒＣｌ2：Ｅｕ2+；  Ｂａ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+；  Ｓｒ4Ａｌ14Ｏ25：Ｅｕ2+；  ＢａＡｌ8Ｏ13：Ｅｕ2+；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+；  （Ｙ，Ｇｄ，Ｌｕ，Ｓｃ，Ｌａ）ＢＯ3：Ｃｅ3+，Ｔｂ3+；  Ｃａ8Ｍｇ（ＳｉＯ4）4Ｃｌ2：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）2（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｓｉ2Ｏ7：Ｅｕ2+；  （Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）2Ｓ4：Ｅｕ2+；  （Ｙ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｌａ，Ｓｍ，Ｐｒ，Ｌｕ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ3+；  （Ｃａ，Ｓｒ）8（Ｍｇ，Ｚｎ）（ＳｉＯ4）4Ｃｌ2：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+；  Ｎａ2Ｇｄ2Ｂ2Ｏ7：Ｃｅ3+，Ｔｂ3+；  （Ｂａ，Ｓｒ）2（Ｃａ，Ｍｇ，Ｚｎ）Ｂ2Ｏ6：Ｋ，Ｃｅ，Ｔｂ；  （Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）2Ｏ3：Ｅｕ3+，Ｂｉ3+；  （Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+，Ｂｉ3+；  （Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）ＶＯ4：Ｅｕ3+，Ｂｉ3+；  （Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ2+，ＳｒＹ2Ｓ4：Ｅｕ2+；  ＣａＬａ2Ｓ4：Ｃｅ3+；  （Ｙ，Ｌｕ）2ＷＯ6：Ｅｕ3＋，Ｍｏ6+；  （Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）v（Ｓｉ，Ｇｅ）yＮ(2v/3+4y/3)：Ｅｕ2+；  （Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）v（Ｓｉ，Ｇｅ）yＯzＮ(2v/3+4y/3+2z/3)：Ｅｕ2+；  およびＡ2-2xＮａ1+xＥxＤ2Ｖ3Ｏ12［ここで、ＡはＣａ、Ｂａ、Ｓｒまたはこれらの組み合せであってよく、Ｅは、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｓｍ、ＴｍもしくはＥｒ、またはこれらの組合せであってよく、Ｄは、ＭｇもしくはＺｎ、またはそれらの組み合せであってよく、ｘは、０．０１〜０．３の範囲である］からなる群から選択される１以上の燐光体化合物を含有してなる照明装置。
【請求項１５】
調節可能な演色指数（ＣＲＩ）および明度を達成できる白色光を放出するための照明装置を製造する方法であって：
約２５０ｎｍ〜約５００ｎｍの発光ピークを有する放射線を放出する半導体光源を準備する工程と；
前記光源と放射線的にカップリングされた少なくとも一つの燐光化合物を含んでなる第一の燐光体組成物を準備する工程と；
前記光源に放射線的にカップリングされた少なくとも一つの燐光化合物を含んでなる第二の燐光体組成物を準備する工程とを具備し、
前記第一および第二の燐光体組成物は、同じ放射線源によって励起されたときには実質的に同じ発光色座標を有する方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、更に、前記光源から放出された放射線を吸収するために、２５０ｎｍ〜４５０ｎｍの発生した放射線を吸収できる色素、フィルタまたは他の吸収剤を準備することを含んでなる方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法であって、前記第一および第二の燐光体組成物の少なくとも一方が、約６１５ｎｍ〜６８０ｎｍに極大をもった発光帯を有する燐光体化合物を含んでなる方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の方法であって、前記第一および第二の燐光体組成物の少なくとも一方が、約５７５〜６１５ｎｍに極大をもった発光帯を有する燐光体化合物を含んでなる方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の方法であって、前記第一および第二の燐光体組成物の少なくとも一方が、約５００〜５７５ｎｍに極大をもった発光帯を有する燐光体化合物を含んでなる方法。
【請求項２０】
請求項１５に記載の方法であって、前記第一および第二の燐光体組成物の少なくとも一方が、約４００〜５００ｎｍに極大をもった発光帯を有する燐光体化合物を含んでなる方法。
【請求項２１】
請求項１５に記載の方法であって、前記第一および第二の燐光体組成物は、ＣＩＥ色度図表上のｘおよびｙ色座標の両方において、相互に０．０２０単位の範囲内にある色点を有する方法。
【請求項２２】
請求項１５に記載の方法であって、該照明装置のＣＲＩおよび明度の少なくとも一方が、前記装置の中に存在する前記第一および第二の燐光体組成物の相対的量を変更することによって変化され得る方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、前記照明装置は、該装置の中に存在する前記第一および第二の燐光体組成物の相対的量に関係なく、ＣＩＥ色度図表上の実質的に同じ色点を有する方法。
【請求項２４】
請求項１５に記載の方法であって、前記第一および第二の燐光体組成物が、（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）4Ｓｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+；  ３．５ＭｇＯ*０．５ＭｇＦ2*ＧｅＯ2：Ｍｎ4+；  （Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）5（ＰＯ4）3（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，ＯＨ）：Ｅｕ2+；  （Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇxＡｌyＯ(1+x+1.5y)：Ｅｕ2+［ここで、ｘは約１〜２５の整数であり、ｙは約５〜２５の整数である］；  （Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）2Ｐ2Ｏ7：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+；  （Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）5（ＰＯ4）3（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，ＯＨ）：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3（Ｃｌ，Ｆ，Ｂｒ，ＯＨ）：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+，Ｓｂ3+；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＢＰＯ5：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+；  （Ｓｒ，Ｃａ）10（ＰＯ4）6*ｎＢ2Ｏ3：Ｅｕ2+；  （Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）3Ｂ2Ｏ6：Ｅｕ2+；  ２ＳｒＯ*０．８４Ｐ2Ｏ5*０．１６Ｂ2Ｏ3：Ｅｕ2+；  Ｓｒ2Ｓｉ3Ｏ8*２ＳｒＣｌ2：Ｅｕ2+；  Ｂａ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+；  Ｓｒ4Ａｌ14Ｏ25：Ｅｕ2+；  ＢａＡｌ8Ｏ13：Ｅｕ2+；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+；  （Ｙ，Ｇｄ，Ｌｕ，Ｓｃ，Ｌａ）ＢＯ3：Ｃｅ3+，Ｔｂ3+；  Ｃａ8Ｍｇ（ＳｉＯ4）4Ｃｌ2：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+；  （Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）2（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｓｉ2Ｏ7：Ｅｕ2+；  （Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）2Ｓ4：Ｅｕ2+；  （Ｙ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｌａ，Ｓｍ，Ｐｒ，Ｌｕ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ3+；  （Ｃａ，Ｓｒ）8（Ｍｇ，Ｚｎ）（ＳｉＯ4）4Ｃｌ2：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+；  Ｎａ2Ｇｄ2Ｂ2Ｏ7：Ｃｅ3+，Ｔｂ3+；  （Ｂａ，Ｓｒ）2（Ｃａ，Ｍｇ，Ｚｎ）Ｂ2Ｏ6：Ｋ，Ｃｅ，Ｔｂ；  （Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）2Ｏ3：Ｅｕ3+，Ｂｉ3+；  （Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+，Ｂｉ3+；  （Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）ＶＯ4：Ｅｕ3+，Ｂｉ3+；  （Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ2+，ＳｒＹ2Ｓ4：Ｅｕ2+；  ＣａＬａ2Ｓ4：Ｃｅ3+；  （Ｙ，Ｌｕ）2ＷＯ6：Ｅｕ3＋，Ｍｏ6+；  （Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）v（Ｓｉ，Ｇｅ）yＮ(2v/3+4y/3)：Ｅｕ2+；  （Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）v（Ｓｉ，Ｇｅ）yＯzＮ(2v/3+4y/3+2z/3)：Ｅｕ2+；  およびＡ2-2xＮａ1+xＥxＤ2Ｖ3Ｏ12［ここで、ＡはＣａ、Ｂａ、Ｓｒまたはこれらの組み合せであってよく、Ｅは、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｓｍ、ＴｍもしくはＥｒ、またはこれらの組合せであってよく、Ｄは、ＭｇもしくはＺｎ、またはそれらの組み合せであってよく、ｘは、０．０１〜０．３の範囲である］からなる群から選択される１以上の燐光体化合物を含有してなる方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明の実施形態は、光源によって放出される放射線を変換するための燐光体に関する。これには、ＬＥＤにより発生された紫外線（ＵＶ）、紫色または青色の放射線を、一般的照明目的のための白色光に変換することに関する特定の用途が存在する。しかし、本発明はＵＶ、紫色および／または青色のレーザ、並びに他の光源からの放射線を白色光に変換するためにも適用可能である。
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、屡々、白熱灯のような他の光源の代替として使用される半導体発光素子である。それらは特にディスプレー灯、警告灯および指示灯として、または着色光が望まれる他の用途に有用である。ＬＥＤによって生じる光の色は、その製造の際に使用される半導体材料の種類に依存する。
【０００３】
発光ダイオードおよびレーザ（ここでは両者を一般的にＬＥＤと称する）を含む着色半導体発光装置は、窒化ガリウム（ＧａＮ）のようなＩＩＩ−Ｖ族合金から製造されている。ＬＥＤを形成するためには、典型的には炭化ケイ素またはサファイアのような基板上に該合金をエピタキシャル成長させ、発光効率等の特性を改善するために、種々のｎ型およびｐ型ドーパントがドープされる。ＧａＮに基づくＬＥＤに関して、一般的には、電磁気スペクトルのＵＶ領域および／または青色領域の光が放出される。全く最近まで、ＬＥＤにより生じる光の固有の色の故に、ＬＥＤは明るい白色光が必要とされる照明用途には適していなかった。
【０００４】
最近、ＬＥＤから放出された光を、照明目的のための有用な光に変換するための技術が開発されている。一つの技術において、ＬＥＤは、燐光体層でコーティングまたは被覆される。燐光体は、電磁気スペクトルのある部分の放射線エネルギーを吸収して、電磁気スペクトルのもう一つの部分のエネルギーを放出する発光材料である。一つの重要な種類の燐光体は、化学純度が非常に高く、且つそれらを効率的な蛍光材料に変換するために小量の他の元素（「活性剤」と称する）が添加された制御された組成をもった、結晶性無機化合物である。活性剤およびホスト無機化合物の適正な組合せにより、発光の色は制御することができる。最も有用で且つ周知の燐光体は、可視領域外の電磁気放射線による励起に応答して、電磁気スペクトルの可視領域における放射線を放出する。
【０００５】
ＬＥＤにより発生した放射線で燐光体を励起させることによって、異なる波長の光、例えば、スペクトルの可視領域の光が発生されてよい。着色ＬＥＤは、玩具、表示灯および他の装置に屡々使用される。製造業者は、特注の色および更に高い明度を生じるこのようなＬＥＤに使用するために、新しい着色燐光体を探し続けている。
【０００６】
着色ＬＥＤに加えて、ＬＥＤにより発生した光と蛍光体により発生した光の組み合せを使用して、白色光を生じさせてもよい。最もポピュラーな白色ＬＥＤは、青色発光ＧａＩｎＮチップに基づくものである。この青色発光チップは、幾らかの青色放射線を補色（例えば黄緑）の光に変換する燐光体でコーティングされる。該燐光体およびＬＥＤチップからの全体の光は、対応する色座標（ＣＩＥ色度図表上のｘおよびｙ）および相関色温度（ＣＣＴ）を備えた色点を与え、またそのスペクトル分布は、演色指数（ＣＲＩ）によって測定される演色性を提供する。
【０００７】
ＣＲＩは、通常は８個の標準色サンプル（Ｒ1-8）についての平均値として定義され、通常は一般演色指数と称されてＲaと略称されるが、国際的には１４個の標準色サンプルが特定され、これにより、それらの平均としてのより広範なＣＲＩ（Ｒ1-14）を計算することができる。特に、強い赤色についての演色性の尺度であるＲ9値が、医療分野での応用にとって非常に重要である。ここで使用する「ＣＲＩ」とは、別途特定しない限り、上記の一般値、平均値、または特定値の何れかを意味する。
【０００８】
一つの既知の白色発光装置は、セリウムをドープしたイットリウム・アルミニウム・ガーネットＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+（「ＹＡＧ」）のような燐光体と組み合された、青色領域にピーク発光波長（約４４０ｎｍ〜約４８０ｎｍ）を有する青色発光ＬＥＤを具備している。この燐光は、前記ＬＥＤから放出される放射線の一部を吸収し、該吸収された放射線を黄緑色の光に変換する。ＬＥＤによって放出された青色光の残部は、前記燐光体を透過して、前記燐光体によって放出される黄色の光と混合される。観察者は、青色光および黄色光の混合光を白色光として感じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これまで、所定の色点および照明効率ターゲット付近において、燐光体で変換された白色光のＣＲＩを緻密に調節することは極めて困難であった。上記で詳述したように、以前に提案された白色ＬＥＤの製造方法は、単一の燐光体組成物（１以上の燐光化合物を含む）を使用するか、または色バランスを提供するように、各々が実質的に異なる色点を備えた燐光体組成物の重層構造を使用する。
【００１０】
この点において、一つの例示的な燐光変換発光装置１０を示す図１に注意が向けられる。発光装置１０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）チップまたはダイ１２のような半導体ＵＶもしくは青色放射線源、および該ＬＥＤチップに電気的に結合されたリード１６，１８を具備している。このリードは、より厚いリードフレーム１４に支持された細いワイヤからなってよく、或いは、該リードは自己支持型の電極からなり且つリードフレームは省略されてもよい。リード１６，１８はＬＥＤチップ１２に電流を与えて、ＬＥＤチップ１２に放射線を放出させる。チップ１２は、燐光体含有層２０によって覆われる。層２０の中に利用される燐光体材料は、層２０によって発生される二次光の望ましい色に応じて変えることができる。チップ１２および燐光体含有層２０は、封止剤２２によって封止される。
【００１１】
動作に際しては、ダイ１２に電力が供給されてこれを活性化させる。活性化されると、チップ１２はその頂面から一次光を放出する。該放出された一次光は、燐光体含有層２０により吸収される。次いで、この一次光の吸収に応答して、燐光体層２０は二次光、即ち、より長いピーク波長を有する変換された光を放出する。該二次光は、層２０の中の燐光体によって種々の方向にランダムに放出される。幾らかの二次光は、ダイ１２から遠くへと放出され、封止体２２を通って伝搬し、出力光として装置１０を出て行く。封止体２２は、出力光を矢印２４で示した一般的な方向へと向わせる。
【００１２】
単一の燐光体組成物（１以上の燐光体化合物を含む）のアプローチ、および層構造の燐光体組成物（各々の色点が実質的に異なる）のアプローチの両方とも、明度値およびＣＲＩ値の所定の組を提供するが、これらは燐光体層の化学組成または相対的サイズによって固定されており、燐光体混合物を再設計することなしに、または当該装置の色バランスを失うことなしには、更に変化させることはできない。
【００１３】
従って、燐光体ブレンドの化学組成に影響することなく、または色点ターゲットを損なうことなく、ＣＲＩを調節し（例えば所定の最小明度要件について最大化する）または明度を調節する（たとえば所定の最小ＣＲＩ要件について最大化する）ことを可能にする、新たなＬＥＤに基づく解決策を開発することが望ましいであろう。これは、同じ色点を持つが、特定の応用についてカスタマイズされたＣＲＩもしくは明度を有する白色ＬＥＤを製造するために使用される、二つの基本的な燐光体組成物の組を提供する。本発明は、上記で述べた問題および他の問題を克服する、新規且つ改善された燐光体の重層方法、ブレンドおよび形成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第一の側面においては、約２５０ｎｍ〜約５００ｎｍのピークをもった放射線を放出する半導体光源；第一の燐光体組成物；および第二の燐光体組成物を含んでなる白色光を放出するための照明装置であって、前記第一および第二の燐光体組成物は、同じ励起放射線源に曝されたときには実質的に同じ発光色座標を有する照明装置が提供される。
【００１５】
第二の側面においては、調節可能な演色性指数（ＣＲＩ）および明度を達成できる白色光を放出するための照明装置を作製する方法であって、約２５０〜５００ｎｍにピーク発光をもった放射線を放出する半導体光源を提供する工程と；前記光源に放射線的にカップリングされた第一の燐光体組成物を提供する工程と；前記第一の燐光体層の頂部に配置された第二の燐光体組成物を提供する工程とを含み、前記第一および第二の燐光体組成物は、同じ光源励起放射線に曝されるときに実質的に同じ発光色座標を有する方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
新規な燐光体の実施ストラテジーが、ＬＥＤおよび他の光源におけるそれらの使用と共にここに提示される。発生される可視光の色は、燐光体材料の特定の構成に依存する。ここで使用する「燐光体組成物」の用語は、特に注記しない限り、実施形態に応じて、単一の燐光体化合物、ならびに二以上の燐光体化合物のブレンドの両方を意味するように使用されてよい。
【００１７】
何れかの所定の色点ターゲットのために調節可能なＣＲＩおよび明度特性を有する、白色ＬＥＤランプが有用であろうことが決定された。従って、本発明の一つの実施形態においては、白色光を提供するために、同一または類似の色座標（例えばＣＩＥ１９３１色度図表上の）をもった少なくとも二つの異なる燐光体組成物を有する、発光材料の燐光体でコートされたＬＥＤチップが開示される。該組成物中の燐光体または燐光体のブレンドは、特定波長の放射線、例えば近ＵＶもしくは可視ＬＥＤによって放出される約２５０〜５００ｎｍのピークを有する放射線を、異なる波長の可視光に変換する。
【００１８】
図面を参照して以下に説明するように、燐光体組成物は、好ましくはＬＥＤチップを覆う異なる層として堆積される。しかし、封止体中における二つの層の均質な分散体のような、燐光体組成物の他の構成もまた想定される。燐光体組成物（および可視光を放出するならばＬＥＤチップ）によって提供される可視光は、高い強度および輝度をもった明るい白色光からなっている。一つの実施形態において、この方法を使用した白色ＬＥＤの製造は、対応する燐光体組成物ＡおよびＢを含有した最小限二つの層を形成することを含むであろう。これは、例えば平坦な表面（例えばパネル）上、湾曲基板（例えばキャップ）上、または直接ＬＥＤチップ上で行うことができるであろう。
【００１９】
次に、図２を参照すると、放射線放出半導体（ＬＥＤチップのような）３２を含んだ、本発明の一実施形態に従う発光装置３０が示されている。
【００２０】
ＬＥＤチップ３２はシェル３５で封止されてよく、該シェルはＬＥＤチップおよび封止材料３４を取囲んでいる。該シェル３５は、例えばガラスまたはプラスチック製であってよい。好ましくは、ＬＥＤチップ３２は実質的に封止体３４の中心にある。封止体３４は、好ましくはエポキシ、プラスチック、低温ガラス、ポリマー、熱可塑性材料、熱硬化性材料、樹脂、または当該技術において知られた他の種類のＬＥＤ封止材料である。任意に、封止体３４はスピンオンガラス、または幾つかの他の高屈折率材料である。好ましくは、封止材料はエポキシ、またはシリコーンのようなポリマー材料である。シェル３５および封止体３４の両者は、好ましくは、ＬＥＤチップ３２および存在する何れかの燐光体材料（以下で説明する）により生じる光の波長に関して透明、または実質的に光学的に透過性である。別の実施形態において、ランプ３０は、外部シェルを伴わない封止材料のみを具備している。ＬＥＤチップ３２は、例えばリードフレームによって、自己支持型電極によって、シェルの底部によって、またはシェルもしくはリードフレームに装着されたペデスタル（図示せず）によって支持されてよい。
【００２１】
従来のＬＥＤ発光装置と同様に、半導体３２は、反射体カップリードフレーム３６内に配置され、また導電性リード３８および４０を介して電力を供給されてよい。該カップは、アルミナ、チタニア、または当該技術で知られた他の誘電体粉末のような反射性材料製であってよく、または該材料でコートされてもよい。好ましい反射性材料はＡｌ2Ｏ3である。１以上の燐光体化合物を含み、且つ例えばシリコーンまたは他の適切な材料のマトリックスの中に埋設された第一の燐光体組成物層４２は、放射線的にＬＥＤチップにカップリングされている。放射線的にカップリングされるとは、一方からの放射線が他方へと伝達されるように、これらの要素が相互に関連していることを意味する。該第一の層４２は、ＬＥＤチップと第二の燐光体組成物層４４の間に配置されており、また１以上の燐光体化合物を含有している。今回の説明においては、各層における単一の燐光体化合物を参照するが、第一および第二の燐光体組成物の両者とも、２以上の異なる燐光体化合物を含有してよいことが理解されるべきである。
【００２２】
更に、封止体３４とは異なる二つの別々の燐光体組成物層が参照されるが、燐光体組成物の正確な位置は変更されてよく、例えば封止体の中に埋設されても、またはレンズ素子上にコーティングされてもよい。このような場合、二つの燐光体組成物は一つの層の中に存在してもよく、ここでの各々の相対的量は調節されてもよい。従って、説明の目的で上記のように提示したが、二つの燐光体組成物は必ずしも異なる層または領域を形成しなくてもよい。燐光体組成物（粉末の形態）は、封止材料の単一の領域または層の中に散在して、異なる散在もしくは隣接したパターンまたは配列を形成してよく、或いは封止材料の全体に亘って均一に分散されてもよい。事実、本発明は燐光体組成物の特定の位置に関して如何なる限定も想定していない。
【００２３】
典型的には、好ましい実施形態では、燐光体が装置内の何処に如何にして配置されるかとは無関係に、第一の燐光体組成物粒子の大部分が、好ましくはＬＥＤチップに近接して配置され、さもなくば、第二の燐光体組成物粒子よりも前にＬＥＤチップからの入射光を受光するように設計される。従って、例えば図３を参照すると、第一および第二の燐光体組成物層４８，５０が、ギャップ５４を残してＬＥＤチップ５２から特定の距離だけ離間されて、半球状に配置された発光装置４６が示されている。図４に示す第三の実施形態においては、第一の燐光体組成物層６８がＬＥＤチップ７０上に配置される一方、第二の燐光体組成物層７２は、該ＬＥＤ装置の外表面７４上に配置された発光装置が示されている。ＬＥＤチップから放出される放射線７６は、両方の燐光体組成物層によって吸収および再放出される一方、封止体７８を通過する。これらは単なる代表的実施形態に過ぎず、限定的とみなされるべきではない。加えて、勿論、図２〜図４の構造は組み合されてもよく、燐光体はこれら図示の何れか二つまたは三つ全部の位置に、或いはシェルから分離されまたはＬＥＤの中に組み込まれた他の何れか適切な位置に配置されてよい。
【００２４】
該ランプは、その放出された放射線が燐光体に向けられるときに白色光を生じることができる何れかの半導体可視光源、または半導体ＵＶ光源を含んでよい。本発明において、該ＬＥＤチップの好ましいピーク発光は、開示された実施形態における燐光体組成物の個性に依存するであろうが、例えば２５０〜５００ｎｍの範囲であってよい。しかし、一つの好ましい実施形態において、ＬＥＤの発光は、近ＵＶから深青色領域にあり、また約３６０〜約４３０ｎｍの範囲にピーク波長を有するであろう。従って、典型的には、該半導体光源は種々の不純物をドープされたＬＥＤを具備している。こうして、該ＬＥＤは、何れか適切なＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族またはＩＶ−ＩＶ族半導体層に基づき、且つ約２５０〜５００ｎｍのピーク発光波長を有する半導体ダイオードを具備している。
【００２５】
好ましくは、該ＬＥＤチップは、ＧａＮ、ＺｎＳｅまたはＳｉＣを含有してなる少なくとも一つの半導体層を含んでよい。例えば、該ＬＥＤチップは、約２５０ｎｍよりも大きく且つ約５００ｎｍよりも小さいピーク発光波長を有する、式ＩｎiＧａjＡｌkＮ（０≦ｉ；０≦ｊ；０≦ｋで、且つｉ＋ｊ＋ｋ＝１）で表される化合物半導体窒化物を具備してよい。このようなＬＥＤ半導体は当該技術において既知である。放射線源は、ここでは便宜的にＬＥＤとして記載される。しかし、ここで使用する該用語は、例えば半導体レーザダイオードを含む全ての半導体放射線源を包含することを意味している。
【００２６】
ここで述べる本発明の例示構造の一般的議論は無機ＬＥＤに基づく光源に向けられているが、該ＬＥＤチップは、他に注記しない限り、有機発光構造体または他の放射線源によって置換えられてよいこと、およびＬＥＤチップまたは半導体に対する如何なる言及も、何れかの適切な放射線源を表すに過ぎないことが理解されるべきである。
【００２７】
上記実施形態における燐光体組成物は、何れか適切な方法によって堆積される。例えば、水ベースの懸濁液を形成し、燐光体層としてＬＥＤ表面に塗布することができる。このような一つの方法では、燐光体粒子がランダムに懸濁されているシリコーンスラリーが、ＬＥＤの回りに配置される。燐光体が封止体材料内に散在されるべきときには、燐光体粉末をポリマー前駆体に添加し、これをＬＥＤチップの回りに載置し、次いで該ポリマー前駆体をキュアさせてポリマー材料を固化させればよい。これらの方法は、燐光体層およびＬＥＤチップの可能な配置の単なる例示に過ぎない。従って、燐光体層は、燐光体懸濁液をＬＥＤチップ上にコーティングし、乾燥することによって、ＬＥＤチップの発光表面上を覆ってまたは該表面に直接にコーティングされてよい。存在するときは、シェルおよび封止体の両者が、燐光体層および一定の実施形態ではＬＥＤチップからの放射線がこれらを透過することを可能にするように、好ましくは実質的に透明であるべきである。限定を意図するものではないが、一つの実施形態において、当該燐光体層における燐光体粒子のサイズ中央値は約１〜約１０ミクロンであってよい。
【００２８】
上記構造の何れにおいても、ランプ１０はまた、封止材料の中に埋め込まれた複数の散乱粒子（図示せず）を含んでもよい。これらの散乱粒子は、例えばアルミナ粉末のようなＡｌ2Ｏ3粒子、またはＴｉＯ2を含んでよい。該散乱粒子は、ＬＥＤチップから放出されるコヒーレント光を、好ましくは無視できる量の吸収を伴って効果的に散乱する。
【００２９】
本実施形態は、二つの燐光体組成物層を示しているが、本発明はこれに限定されず、三つ以上の燐光体組成物層を含む実施形態も想定している。有利なことに、本発明に従う半導体組成物は従来の製造ラインを使用して製造することができる。
【００３０】
一つの実施形態において、燐光体組成物層は本質的に同じ発光色座標（例えば１９３１ＣＩＥ色度図表上のｘ座標およびｙ座標）を有し、各組成物は少なくとも一つの個別の燐光体化合物を含有している。従って、何れか所定の色点ターゲットにおいて、少なくとも二つの基本燐光体組成物が調製され、その各々は、使用すべきＬＥＤチップと本質的に同じ色点ターゲット（好ましくは紫色領域、例えば４．５ｎｍであるがこれに限定されない）を与えることができる。組成物当りの燐光体化合物の数は、如何なる場合でも、１（例えば米国特許第６，５２２，０６５号に開示された燐光体化合物）から２または３以上（例えば米国特許第６，６８５，８５２号に開示された燐光体ブレンド）であることができ、これら特許の開示はその全体を本明細書の一部として援用する。色点変動を最小化するためには、好ましくは少なくとも二つの組成物が、同じ放射線源によって励起されるときに、好ましくは１９３１ＣＩＥ色度図表上のｘおよびｙ色座標における０．０２０単位以内、より好ましくは０．０１０単位以内、最も好ましくは０．００５単位以内にある実質的に同じ色点を提供すべきである。
【００３１】
これは、二つの組成物相互の相対的な量を変化させることによって、同じ色点を全て維持しながら、得られる照明装置を、所定の最小光度要件におけるＣＲＩについて最適化すること（逆も可）を可能にする。即ち、二つの燐光体組成物は同じ色座標を有するけれども、選択されたＬＥＤチップと共に使用されるときには異なるＣＲＩおよび光度特性を有するであろう。従って、ＬＥＤ装置における各組成物の量を変化させることによって、当該装置の最終的なＣＲＩおよび明度特性を連続的に変更することができる。
【００３２】
このようにして、ここに開示した方法は、その中に使用される燐光体化合物の化学的構成に影響を与えることなく、または色点ターゲットを損なうことなく、照明装置のＣＲＩ（例えば、所定の最小明度要件について最大化する）または明度（例えば、所定の最小ＣＲＩ要件について最大化する）を調節することを可能にする。これは、色点は同一または類似であるが、特定の用途についてカスタマイズされたＣＲＩまたは明度値を備えた白色ＬＥＤを製造するために使用されるべき、少なくとも二つの基本的な燐光体組成物の一つの組を与える。
【００３３】
上記のように、各燐光体組成物は、１以上の個々の燐光体化合物を含むことができる。好ましくは、各組成物における個々の燐光体の個性は、各組成物から放出される放射線が、ＬＥＤチップからの残留光と組み合されたときに白色光を生じるように選択される。従って、ＵＶ・ＬＥＤチップが使用されるとき、燐光体組成物は、好ましくは、赤色発光燐光体、オレンジ色発光燐光体、緑色発光燐光体および青色発光燐光体からなる群から選択される少なくとも二つの燐光体化合物のブレンドを含んでいる。更に好ましくは、当該燐光体組成物は、上記から選択される少なくとも三つの燐光体を含んでいる。勿論、これら燐光体組成物の各々は、一つの燐光体を含む如何なる数の燐光体を含んでもよい。
【００３４】
前記燐光体組成物中に使用される個々の燐光体化合物の特定の量は、望ましい色温度に依存するであろう。該燐光体組成物中における各燐光体の相対的な量は、スペクトル重量の用語で記述することができる。このスペクトル重量は、各燐光体が当該燐光体組成物の全体の発光スペクトルに寄与する相対的な量である。加えて、必要であれば、ＬＥＤ光の一部が滲み出して、当該装置の光スペクトルに寄与してもよい。ＬＥＤ滲み出しの量は、工業的な青色チップに基づく白色ＬＥＤについて日常的に行われているように、燐光体層の光学密度を変化させることによって調節することができる。或いは、以下で更に説明するように、それは適切なフィルタまたは色素を使用することによって調節されてもよい。
【００３５】
各燐光体組成物における全ての個々の燐光体のスペクトル重量の量は、合計すると、個々の燐光体組成物の発光スペクトルの１（即ち１００％）になるはずである。同様に、全ての燐光体組成物のスペクトル重量の量、並びにＬＥＤ光源からの残留滲み出しは、合計すると、当該光装置の発光スペクトルの１００％になるはずである。
【００３６】
限定を意図するものではないが、燐光体組成物に使用するための好ましい赤色発光燐光体には、約６１５ｎｍ〜６８０ｎｍ、より好ましくは約６２５ｎｍ〜６６０ｎｍの間に極大値を備えた発光帯を有するものが含まれる。即ち、好ましい赤色発光燐光体には、３．５ＭｇＯ*０．５ＭｇＦ2*ＧｅＯ2：Ｍｎ4+（「ＭＦＧ」）、および／または（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）4Ｓｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+（「ＳＡＳＩ  Ｒｅｄ」）が含まれる。
【００３７】
好ましいオレンジ色発光燐光体には、約５７５ｎｍ〜６１５ｎｍ、より好ましくは約５８０ｎｍ〜６１０ｎｍの間に極大値を伴った発光帯を有するものが含まれる。即ち、好ましいオレンジ色発光燐光体処方には、（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）5（ＰＯ4）3（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，ＯＨ）：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+（「ＨＡＬＯ」）、および／または（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）2Ｐ2Ｏ7：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+（「ＳＰＰ」）が含まれる。
【００３８】
好ましい緑色発光燐光体には、約５００ｎｍ〜５７５ｎｍ、より好ましくは約５１０ｎｍ〜５６０ｎｍ、より好ましくは約５１５ｎｍ〜５４５ｎｍの間に極大値を伴った発光帯を有するものが含まれる。即ち、好ましい緑色発光燐光体には、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ａｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+；（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、および／またはそれらの混合物が含まれる。
【００３９】
好ましい青色発光燐光体には、約４００ｎｍ〜５００ｎｍ、より好ましくは約４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの間に極大値を伴った発光帯を有するものが含まれる。即ち、好ましい青色発光燐光体には、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）5（ＰＯ4）3（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，ＯＨ）：Ｅｕ2+（「ＳＥＣＡ」）、および（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇxＡｌyＯ(1+x+1.5y)：Ｅｕ2+（「ＢＡＭ」）、並びにそれらの混合物が含まれ、ここでのｘは約１〜５の整数であり、ｙは約５〜２５の整数である。
【００４０】
上記燐光体に加えて、またはそれらの代りに、他の燐光体を使用してもよい。このような一つの適切な燐光体は、Ａ2-2xＮａ1+xＥxＤ2Ｖ3Ｏ12であり、ここでのＡは、Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒ，またはこれらの組み合せであってよく；Ｅは、Ｅｕ，Ｄｙ，Ｓｍ，Ｔｍ，もしくはＥｒ、またはこれらの組み合せであってよく；Ｄは、ＭｇもしくはＺｎ、またはそれらの組み合わせであってよく、またｘは０．０１〜０．３の範囲である。加えて、当該燐光体組成物に使用するための他の適切な燐光体には、下記のものが含まれる：
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）5（ＰＯ4）3（Ｃｌ，Ｆ，Ｂｒ，ＯＨ）
：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+，Ｓｂ3+ 
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＢＰＯ5：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+
（Ｓｒ，Ｃａ）10（ＰＯ4）6*ｎＢ2Ｏ3：Ｅｕ2+
２ＳｒＯ＊０．８４Ｐ2Ｏ5*０．１６Ｂ2Ｏ3：Ｅｕ2+
（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）3Ｂ2Ｏ6：Ｅｕ2+
Ｓｒ2Ｓｉ3Ｏ8*２ＳｒＣｌ2：Ｅｕ2+
Ｂａ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+
Ｓｒ4Ａｌ14Ｏ25：Ｅｕ2+
ＢａＡｌ8Ｏ13：Ｅｕ2+
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+
（Ｙ，Ｇｄ，Ｌｕ，Ｓｃ，Ｌａ）ＢＯ3：Ｃｅ3+，Ｔｂ3+
Ｃａ8Ｍｇ（ＳｉＯ4）4Ｃｌ2：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）2（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｓｉ2Ｏ7：Ｅｕ2+
（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）2Ｓ4：Ｅｕ2+
（Ｙ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｌａ，Ｓｍ，Ｐｒ，  Ｌｕ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ3+
（Ｃａ，Ｓｒ）8（Ｍｇ，Ｚｎ）（ＳｉＯ4）4Ｃｌ2：  Ｅｕ2+，  Ｍｎ2+ 
Ｎａ2Ｇｄ2Ｂ2Ｏ7：Ｃｅ3+，Ｔｂ3+
（Ｂａ，Ｓｒ）2（Ｃａ，Ｍｇ，Ｚｎ）Ｂ2Ｏ6：Ｋ，Ｃｅ，Ｔｂ
（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）2Ｏ3：Ｅｕ3+，Ｂｉ3+
（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+，Ｂｉ3+
（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）ＶＯ4：Ｅｕ3+，Ｂｉ3+
（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ2+
ＳｒＹ2Ｓ4：Ｅｕ2+
ＣａＬａ2Ｓ4：Ｃｅ3+
（Ｙ，Ｌｕ）2ＷＯ6：Ｅｕ3+，Ｍｏ6+
（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）v（Ｓｉ，Ｇｅ）yＮ(2v/3+4y/3)：Ｅｕ2+
（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）v（Ｓｉ，Ｇｅ）yＯzＮ(2v/3+4y/3+2z/3)
：Ｅｕ2+
【００４１】
充分に類似した発光スペクトルをもった他の燐光体化合物は、その化学式が上記の例とは顕著に異なっていても、上記で述べた赤色燐光体、オレンジ色燐光体、緑色燐光体、青色燐光体、または他の燐光体の適切な例の何れかの代用として使用してよいことを、当業者は理解するであろう。
【００４２】
種々の実施形態の燐光体組成物における個々の燐光体化合物の各比率は、望ましい光出力の特徴に依存して変化してよい。種々の実施形態の燐光体組成物における個々の燐光体の相対的比率は、それらの発光が混合されてＬＥＤ照明装置に用いられるときに、ＣＩＥ色度図表上の予め定められたｘ値およびｙ値の可視光を生じるように調節されてよい。先に述べたように、好ましくは白色光が発生される。この白色光は、例えば、約０．３０〜約０．５５の範囲のｘ値、および約０．３０〜０．５５の範囲のｙ値を有してよい。しかし、既に述べたように、燐光組成物における各燐光体化合物の正確な個性および量は、末端ユーザの必要性に従って変化することができる。
【００４３】
上記で述べた燐光体化合物は、例えば、出発材料としての元素状酸素、炭酸塩および／または水酸化物を組み合せることにより、燐光体を製造するための既知の固体反応プロセスを使用して製造されてよい。他の出発材料には、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、クエン酸塩、または蓚酸塩が含まれてよい。典型的なプロセスにおいて、出発材料は乾式もしくは湿式混合法を介して合体され、空気中または還元雰囲気下において、例えば９００〜１６００℃で燃焼される。
【００４４】
融剤が、混合ステップの前または最中に該混合物に添加されてよい。この融剤は、ＮＨ4Ｃｌ、またはテルビウム、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属のフッ化物のような、従来の他の融剤であってよい。当該混合物の塩重量の約２０重量％未満、好ましくは約１０重量％未満の融剤の量が、融解の目的のためには充分である。
【００４５】
出発材料は、何れかの機械的方法（撹拌または高速ブレンダまたはリボンブレンダにおけるブレンドが含まれるが、これらに限定されない）によって一緒に混合されてよい。該出発材料は、ボールミル、ハンマーミル、またはジェットミルの中で一緒に組み合され、粉砕されてもよい。特に、出発材料の混合物がその後の沈殿のために溶液にされるべきときは、該混合は湿式ミリングによって行われてもよい。該混合物が湿式であれば、約９００℃〜約１７００℃、好ましくは約９００℃〜約１５００℃の温度において、該混合物の全部を最終材料に変換するために十分な時間だけ還元雰囲気下で燃焼させる前に、それを先ず乾燥させてよい。
【００４６】
該燃焼は、好ましくは良好な気体／固体の接触を促進するための撹拌または混合作用を用いて、バッチ式または連続式のプロセスで行われてよい。燃焼時間は、燃焼すべき混合物の量、燃焼装置を通して案内されるガスの速度、および燃焼装置におけるガス／固体接触の質に依存する。典型的には、約１０時間以下の燃焼時間で充分である。還元性雰囲気は、任意に窒素、アルゴンまたはその組み合わせのような不活性ガスで希釈された、典型的には水素、一酸化炭素またはそれらの組み合わせのような還元性ガスを含んでいる。或いは、該混合物を含有する坩堝を、高純度の炭素粒子を含む第二の閉じた坩堝の中にパッキングし、空気中で燃焼させて、前記炭素粒子が空気中に存在する酸素と反応することにより還元性雰囲気を与えるための一酸化炭素を発生させるようにしてもよい。
【００４７】
一つの実施形態では、これらの化合物はブレンドされて硝酸溶液中に溶解される。酸溶液の強さは、酸素含有化合物を迅速に溶解するように選択され、この選択は当業者の技量の範囲内である。次いで、該酸溶液に水酸化アンモニウムが徐々に添加される。水酸化アンモニウムの代りに、メタノールアミン、エタノールアミン、プロパノールアミン、ジメタノールアミン、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、トリメタノールアミン、トリエタノールアミン、またはトリプロパノールアミンのような有機塩基を使用してもよい。
【００４８】
沈殿を濾過し、脱イオン水で洗浄して乾燥させてよい。この乾燥した沈殿物をボールミルで粉砕し、さもなければ完全にブレンドし、次いで、出発材料の実質的に完全な脱水を保証するのに充分な時間だけ、約４００℃〜約１６００℃において空気中で焼成する。この焼成は一定の温度で行われてよい。或いは、焼成の持続時間の間に、焼成温度は周囲温度から最終温度まで上昇され、該最終温度に保持されてよい。焼成された材料は、同様に、Ｈ2、ＣＯ、またはこれらのガスの一方と不活性ガスとの混合物のような還元性雰囲気、またはココナツチャコールと出発材料の分解生成物との間の反応によって生じる雰囲気下において充分な時間だけ１０００〜１６００℃で燃焼され、全ての焼成された材料が望ましい燐光体化合物に変換される。
【００４９】
燐光体組成物には、色素またはフィルタを添加するのが望ましいであろう。従って、燐光体組成物および／または封止体はまた、０〜約２０重量％（燐光体の全重量に基づいて）の色素または２５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長を有するＵＶを吸収できるＵＶ吸収剤を含有してよい。
【００５０】
適切な色素またはフィルタには、２５０ｎｍ〜５００ｎｍの発生した放射線を吸収できる当業者に既知の何れかのものが含まれる。このような色素には、例えばチタン酸ニッケル、またはジルコン酸プラセオジムが含まれる。該色素は、２５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲で発生した放射線の１０％〜１００％をフィルターするのに効果的な量で使用される。
【００５１】
各燐光体化合物に適切なスペクトル重量を与えることによって、各燐光体組成物に使用するための、特に白色ランプについての色空間の関連部分をカバーするスペクトルブレンドを作製することができる。この特定の例が下記に示される。種々の望ましい色点のために、個々の組成物に含めるための各燐光体化合物の個性および適切な量を決定することができる。こうして、照明装置における各組成物の量に基づいて、ＣＲＩおよび明度を制御しながら、殆ど全てのＣＣＴまたは色点を生じる組成物に使用するための燐光体ブレンドをカスタマイズすることができる。
【００５２】
示される実施例は、各燐光体の代表的なスペクトルについてのものである。勿論、各燐光体の色は、その正確な構成（例えば、ＢＡＭ燐光体におけるＢａ、Ｃａ、Ｓｒ、並びにＥｕの相対的量）に依存し、該構成は燐光体の色を、例えば青色の代りに緑色と名称を変えなければならないほどに変化させることができるであろう。加えて、ＳＡＳＩ赤およびＨＡＬＯのような幾つかの燐光体は、共アクチベータ（この場合はＥｕ2+）から二次的青色ピークを放出する可能性があり、これは当該ブレンド（ＳＥＣＡまたはＢＡＭ）における青色燐光体からの発光に寄与するであろう。しかし、このような変形例によって必要とされる、同一または類似の特徴的照明装置を製造するためのスペクトル重量の変化を決定することは些細なことであり、実験の設計（ＤＯＥ）または他の戦略等の種々の方法を使用して当業者が達成できるものである。
【００５３】
同じ色点をもった二以上の燐光体組成物が照明装置に使用される本実施形態を使用することによって、所定の色点についてカスタマイズ可能なＣＲＩおよび明度を有するランプを提供することができる。その中に存在する各燐光体化合物の個性および量を含む各燐光体組成物の調製、およびＬＥＤスペクトルに対するその寄与の評価は、当業者にとっては些細なことであり、例えば、種々の厚さを有する二つの燐光体組成物を備えた一連の装置を調製する等の、ＤＯＥアプローチに補助された確立された技術を使用して行うことができる。
【００５４】
上記実施形態に従う燐光体ブレンドを使用した光源が製造されてよい。二つの異なる仮想試験例が提示される。第一の試験では、二つの異なる燐光体組成物層ＡおよびＢが研究される。この試験は、ＣＩＥ色度図表の黒体軌跡での３５００Ｋ点をターゲットとする二つの燐光体組成物についてのものである。この色点は、説明のためだけに選択されており、本発明の適用範囲を限定するものではない。組成物層ＡおよびＢにおける各燐光体のスペクトル重量を、表１に列記する。この試験のために選択された燐光体は、赤色としての３．５ＭｇＯ*０．５ＭｇＦ2*ＧｅＯ2：Ｍｎ4+（「ＭＦＧ」）、オレンジ色のためのＣａ5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+（「ＨＡＬＯ」）、緑色のためのＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+、および青色のための（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+（「ＳＥＣＡ」）であった。
【表１】
2008508742.tif 000003
【００５５】
表２は、４２０ｎｍ未満の全ての波長にカットオフフィルタを適用して、４０５ｎｍでの励起下に、組成物ＡおよびＢの異なるレベル（０％から１００％まで１０％づつ増大させる）でのスペクトル寄与でシミュレートされた、一組のスペクトルモデルを示している。勿論、他の組み合せ、例えば７５％の組成物Ａと２５％の組成物Ｂとの組み合せも可能である。フィルタの使用は任意であり、短波長放射線が放出される場合には望ましものであるが、当該アプローチの一般性を限定するものではない。点１，８，９，１０および１１についてのシミュレートされた発光スペクトルも、図５Ａ〜図５Ｅに示されている。１１の点各々は、ＣＩＥ色度図表上同じ色座標（ｘ＝０．４０５、ｙ＝０．３９１）を有している。
【表２】
2008508742.tif 000004
【００５６】
表２から、明度（ｌｍ／Ｗradで示した）が組成物Ａの寄与に比例して連続的に増大するのに対して、一般的ＣＲＩ値（Ｒa）は、明度に関係なくＲaを最大にするための良好な選択である点８付近に最大値を有する。しかし、より高い明度が必要であれば（例えば、放射線入力１Ｗ当りのルーメンまたはｌｍ／Ｗradで３００超）、この要件と、点９から点１１まで低下するＲaとの間のトレードオフを探す必要がある。９０の最小Ｒaが要求されるならば点９が充分であろうし、８５の最小Ｒaが必要であれば、点１０が最大明度において当該要件を満足するであろう。平均ＣＲＩ（例えばＲ1〜Ｒ14）値または特別なＣＲＩ（例えばＲ9）値に関しても、同様の所見を得ることができる。図６は、組成物Ａの量の関数としての、提案された装置の一般的ＣＲＩ（Ｒa）および明度のグラフである。この例から、ＣＲＩおよび／または明度の精密な調節が、如何にして融通性を可能し且つ完全な製品バスケットを提供できるかを見ることができる。
【００５７】
第二の試験においては、二つの異なる燐光体組成物層ＡおよびＢが研究される。この試験は、ＣＩＥ色度図表の黒体軌跡での２０００Ｋ点をターゲットとする二つの燐光体組成物のためのものであった。組成物層ＡおよびＢにおける各燐光体のスペクトル量が表３に列記されている。この試験のために選択された燐光体は、ＭＦＧ、ＨＡＬＯ、およびＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+であった。
【表３】
2008508742.tif 000005
【００５８】
表４は、４２０ｎｍ未満の全ての波長にカットオフフィルタを適用して、４０５ｎｍでの励起下に、組成物ＡおよびＢの異なるレベル（０％から１００％まで１０％づつ増大させる）でのスペクトル寄与でシミュレートされた、一組のスペクトルモデルを示している。
【表４】
2008508742.tif 000006
【００５９】
先の実施例と同様に、表４からは、明度（ｌｍ／Ｗradで示した）が組成物Ａの寄与に比例して連続的に増大するのに対して、Ｒa値は点６付近に最大値を有し、またこれら点のｘ値およびｙ値が近接していることにより示されるように、色点は概ね一定のままであることを見ることができる。図７は、組成物Ａの量の関数としての、該装置の一般的ＣＲＩ（Ｒa）および明度のグラフである。更に高い明度が必要とされ、または望ましいのであれば、この要件と、点７から１１まで減少するＣＲＩの間でのトレードオフを探す必要がある。８５の最小Ｒaが必要とされるなら、点７が最大明度においてこの要件を満たすであろう。
【００６０】
好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきた。明らかに、以上の詳細な説明を読んで理解すれば、他への変更および修飾の思いつきが生じるであろう。本発明は、特許請求の範囲またはその均等の範囲内にある限り、そのような全ての修飾および変更を含むものとして解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、先行技術の燐光体変換によるＬＥＤ照明システムの概略断面図である。
【図２】図２は、第一の実施形態に従うＬＥＤ装置の概略断面図である。
【図３】図３は、第二の実施形態に従うＬＥＤ装置の概略断面図である。
【図４】図４は、第三の実施形態に従うＬＥＤ装置の概略断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、二つの燐光体組成物を備えた一つの実施形態に従う照明装置について、各組成物の相対的量の関数としてシミュレートされた発光スペクトルである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、二つの燐光体組成物を備えた一つの実施形態に従う照明装置について、各組成物の相対的量の関数としてシミュレートされた発光スペクトルである。
【図５Ｃ】図５Ｃは、二つの燐光体組成物を備えた一つの実施形態に従う照明装置について、各組成物の相対的量の関数としてシミュレートされた発光スペクトルである。
【図５Ｄ】図５Ｄは、二つの燐光体組成物を備えた一つの実施形態に従う照明装置について、各組成物の相対的量の関数としてシミュレートされた発光スペクトルである。
【図５Ｅ】図５Ｅは、二つの燐光体組成物を備えた一つの実施形態に従う照明装置について、各組成物の相対的量の関数としてシミュレートされた発光スペクトルである。
【図６】図６は、第一の実施形態に従う照明装置について、その中の第一の燐光体組成物の量の関数として計算されたＲaおよび明度のグラフである。
【図７】図７は、第二の実施形態に従う照明装置について、その中の第一の燐光体組成物の量の関数として計算されたＲaおよび明度のグラフである。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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